(57)【要約】【課題】簡易な演算処理で迅速に最適な露光条件を決定すると共に撮影画像に輝度ちらつきがでることを防止する撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置１に、線形変換動作と対数変換動作とを入射光量に応じて切り換え可能な複数の画素を有する撮像素子３と、撮像素子３の出力信号を入射光から線形変換された状態に変換する線形変換部１３と、前記出力信号のうち所定域成分を圧縮する圧縮部１４と、圧縮された電気信号の前記所定領域を伸長して圧縮前の状態に変換する伸長部１５と、目標輝度値を記憶する目標輝度値記憶部１７と、伸長された電気信号からＡＥ評価値を算出して目標輝度値との輝度差を算出する輝度差算出部１８と、ＡＥ制御抑制量を記憶する抑制量記憶部１９と、前記輝度差に前記ＡＥ制御抑制量を乗算したＡＥ制御値を算出し、そのＡＥ制御値に基づいて露光条件を決定するＡＥ制御値算出部２０とを設ける。【選択図】図１
2007074637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を電気信号に線形変換する線形変換動作と対数変換する対数変換動作とを入射光量に応じて切り換え可能な複数の画素を有する撮像素子と、
前記撮像素子から出力される電気信号を入射光から線形変換された状態に変換する線形変換部と、前記線形変換部から出力される電気信号のうち所定の信号値域に対応する所定域成分を圧縮する圧縮部と、前記圧縮部で圧縮された電気信号の前記所定領域を伸長して圧縮前の状態に変換する伸長部と、
目標輝度値を記憶する目標輝度値記憶部と、前記伸長部により伸長された電気信号からＡＥ評価値を算出し、そのＡＥ評価値と前記目標輝度値記憶部に記憶された目標輝度値との輝度差を算出する輝度差算出部と、
ＡＥ制御抑制量を記憶する抑制量記憶部と、
前記輝度差算出部により算出された輝度差に前記抑制量記憶部に記憶された前記ＡＥ制御抑制量を乗算したＡＥ制御値を算出し、そのＡＥ制御値に基づいて露光条件を決定するＡＥ制御値算出部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記ＡＥ制御抑制量は０．５〜０．９５であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記ＡＥ制御値算出部は、前記輝度差算出部が算出した輝度差の入力により露光条件を導出するルックアップテーブルを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記ＡＥ制御値算出部は、前記輝度差算出部で算出した輝度差を入力とし、ビットシフトにより、前記輝度差の５０％、７５％、８７．５％又は９３．７５％のＡＥ制御値を導出することを特徴とする請求項１〜請求項３いずれか一項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光を電気信号に変換する撮像素子を有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の撮像素子のうち例えばＣＣＤは、受光部(フォトダイオード)に入射した光を、その光量に比例した量の電子に変換、すなわち線形変換し、それをフォトダイオード部で積分して、順次出力するようになっている。ＣＣＤのダイナミックレンジはフォトダイオードの容量によって制限されるため、一回の撮影によって取得した画像データによっては適正な露光条件を判断することができなかった。
【０００３】
そのため、目標被写体の輝度レベルに合致した露光条件を割り出すために、露光時間や絞りなどの制御を繰り返しながら、目標被写体の輝度レベルを推定し、最適露光条件を決定する必要があった。そのため、最適露光条件を決定するまでには複数の画像データを利用する必要があり、目標被写体を撮影するまでに長時間を要していた。
【０００４】
一方、近年は、入射光量に基づき、入射光を電気信号に線形変換する線形変換動作と、対数変換する対数変換動作とを切り換えるようになっている画素を備えた撮像素子が提案されている（特許文献１参照）。このような撮像素子によれば、線形変換動作のみを行う撮像素子と比較して電気信号のダイナミックレンジが広くなるため、輝度範囲の広い被写体を撮影した場合であっても、全輝度情報を電気信号で表現することができる。
【特許文献１】特開２００２−３００４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、線形変換動作と対数変換動作とを切り換える撮像素子を用いた画像データには線形領域と対数領域とが混在し、これらが混在した状態で電気信号の処理を行うと演算処理が複雑となり、露光条件の決定に時間がかかるという問題があった。
【０００６】
また、簡易な演算処理で迅速に露光条件を決定するため、所定の目標輝度値と評価輝度値との比を用いて露光条件を決定する方法も考えられるが、このように比を用いた演算を行うと、量子化誤差などの発生により最適な露光条件を決定できず、撮影画像に輝度ちらつきがでるという問題があった。
【０００７】
本発明の課題は、簡易な演算処理で迅速に最適な露光条件を決定することを可能とすると共に、撮影画像に輝度ちらつきがでることを防止する撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、撮像装置であって、入射光を電気信号に線形変換する線形変換動作と対数変換する対数変換動作とを入射光量に応じて切り換え可能な複数の画素を有する撮像素子と、前記撮像素子から出力される電気信号を入射光から線形変換された状態に変換する線形変換部と、前記線形変換部から出力される電気信号のうち所定の信号値域に対応する所定域成分を圧縮する圧縮部と、前記圧縮部で圧縮された電気信号の前記所定領域を伸長して圧縮前の状態に変換する伸長部と、目標輝度値を記憶する目標輝度値記憶部と、前記伸長部により伸長された電気信号からＡＥ評価値を算出し、そのＡＥ評価値と前記目標輝度値記憶部に記憶された目標輝度値との輝度差を算出する輝度差算出部と、ＡＥ制御抑制量を記憶する抑制量記憶部と、前記輝度差算出部により算出された輝度差に前記抑制量記憶部に記憶された前記ＡＥ制御抑制量を乗算したＡＥ制御値を算出し、そのＡＥ制御値に基づいて露光条件を決定するＡＥ制御値算出部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、リニアログ変換型センサの出力信号から算出したＡＥ評価値に基づいて露光条件を決定するにあたり、ＡＥ制御値は常に実際の輝度差より小さい値に制御されるため、ＡＥ評価値に線形化誤差、圧縮化誤差又は量子化誤差が含まれていたとしても、ＡＥ評価値が目標輝度値を超えないように露光条件を決定することが可能となる。これにより、ＡＥ評価値は緩やかに推移して、撮影画像における輝度ちらつきが防止される。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の撮像装置であって、前記ＡＥ制御抑制量は０．５〜０．９５であることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、ＡＥ評価値は目標輝度値との輝度差の５０％〜９５％の割合で制御される。これにより、ＡＥ評価値が目標輝度値を超えないように露光条件を決定することが可能となる。また、ビットシフトにより容易にＡＥ制御値を導出することができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の撮像装置であって、前記ＡＥ制御値算出部は、前記輝度差算出部が算出した輝度差の入力により露光条件を導出するルックアップテーブルを備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、ルックアップテーブルを用いるため、露光条件を正確かつ高速に導出することが可能となる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項３いずれか一項に記載の撮像装置であって、前記ＡＥ制御値算出部は、前記輝度差算出部で算出した輝度差を入力とし、ビットシフトにより、前記輝度差の５０％、７５％、８７．５％又は９３．７５％のＡＥ制御値を導出することを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、ビットシフトにより、演算を行うことなく容易にＡＥ制御値を導出することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、リニアログ変換型センサを備えた撮像装置において、ＡＥ評価値に線形化誤差、圧縮化誤差又は量子化誤差が含まれていたとしても、露光制御にあたって撮影画像の輝度ちらつきが防止される。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、ＡＥ評価値が目標輝度値を超えないように露光条件を決定することが可能となる。また、ＡＥ制御値を導出することが容易となる。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、露光条件を正確かつ高速に導出することが可能となる。
【００１９】
請求項４記載の発明によれば、演算を行うことなく容易にＡＥ制御値を導出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
図１に、本実施形態に係る撮像装置１の機能的構成を示す。
【００２２】
図１に示すように、撮像装置１は、撮像調整手段２を介して入射光を受光する撮像素子３を備えている。撮像調整手段２には、例えばレンズ群４、シャッタ５及び絞り６が備えられている。
【００２３】
レンズ群４は、例えばフォーカシングレンズやズームレンズなど、従来から公知のレンズによって構成されている。シャッタ５は、公知のシャッタ機構を用いることができる。絞り６は、複数枚の板により構成され，これらの板を用いて撮像素子の感光部にあたる光の量を調整するようになっている。
【００２４】
撮像素子３は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）が用いられ、レンズ群４を透過して結像された被写体光を光電変換するようになっている。撮像素子３は、行列配置（マトリクス配置）された複数の画素を有している。
【００２５】
撮像素子３の各画素は、入射光を光電変換して電気信号を出力するものである。本実施形態の撮像素子３は、入射光量に基づいて電気信号への変換動作を切り換えるようになっており、より詳細には、入射光量に基づいて入射光を電気信号に線形変換する線形変換動作と、対数変換する対数変換動作とを切り換えるようになっている。
【００２６】
本実施形態の撮像素子３は、図２（a）に示すように、各画素は、所定入射光量ｔｈ未満の入射光量に対しては線形変換動作を、所定入射光量ｔｈ以上の入射光量に対しては対数変換動作を行うようになっている。
【００２７】
また、画素の表面には例えば、図示しないＲＧＢカラーフィルタを配設し、撮像素子３の各画素には赤色、緑色またや青色のいずれかの色のフィルタをかけることとしてよい。
【００２８】
また、画素の表面にはＹＭＣＫカラーフィルタを配設することとしてもよい。なお、画素の表面にはフィルタを配設しなくてもよく、フィルタが配設されない場合には後述するホワイトバランス処理は不要となる。
【００２９】
以上の撮像素子３には、図１に示すように、アンプ７及びＡＤコンバータ８を介して、黒基準設定部９及び信号処理部１０がこの順に接続されており、信号処理部１０には画像処理部１１及びシステム制御部１２が接続されている。
【００３０】
アンプ７は、従来から公知のものが用いられるようになっており、撮像素子３により光電変換された信号を増幅するようになっている。
【００３１】
ＡＤコンバータ８は、アンプ７において増幅された電気信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するようになっている。図２（ａ）に示すように、本実施形態のＡＤコンバータ８から出力されるデジタル信号は１２ビットとなっている。なお、ＡＤコンバータ８から出力されるデジタル信号の大きさを１２ビットとすることは一例であり、これに限定されるものではない。
【００３２】
黒基準設定部９は、撮像素子３に設けられた光学的に遮光された光学的黒画素（オプティカルブラック画素）領域から得られる黒基準の基準値に基づいて画像信号における黒基準の基準値の設定、すなわちデジタル信号の最低レベルを設定するようになっている。
【００３３】
信号処理部１０は、撮像素子３の各画素からの電気信号に対して信号処理を行うものであり、線形変換部１３、圧縮部１４、伸長部１５、ＡＷＢ評価値算出部１６、目標輝度値記憶部１７、輝度差算出部１８、抑制量記憶部１９及びＡＥ制御値算出部２０を備えている。このうち、圧縮部１４には画像処理部１１が接続され、ＡＥ制御値算出部２０にはシステム制御部１２が接続されている。
【００３４】
線形変換部１３は、図２（a）に矢印Ｚで示すように、撮像素子３から出力される電気信号のうち、対数変換によって生成された電気信号を、入射光が線形変換された状態、つまり線形変換由来の状態に変換するものである。なお、線形変換部１３はルックアップテーブルを用いて変換を行うこととしてもよいし、指数変換するなどの演算によって変換を行うこととしてもよい。また、本実施形態においては、線形変換部１３で処理された電気信号は全２４ビットとなっている。
【００３５】
圧縮部１４は、図２（a）に矢印Ｗで示すように、線形変換部１３から出力される電気信号のうち、所定の信号値域に対応する所定域成分を圧縮して、画像処理部１１に出力するようになっている。本実施形態の圧縮部１４は、電気信号をビットシフトにより１／２16倍するようになっている。また、いかなる領域の成分を圧縮について制限は無く、本実施形態ではＡＤコンバータ８のビット幅以上の高域成分を圧縮するようになっている。
【００３６】
伸長部１５は、圧縮部１４によって圧縮された前記高域成分を伸長して圧縮前の状態に戻すものである。なお、この伸長部１５から出力される伸長後の高域成分と、伸長部１５に伸長されない低域成分とは、伸長部１５とＡＷＢ評価値算出部１６との間で結合されるようになっている。
【００３７】
ＡＷＢ評価値算出部１６は、伸長部１５で伸長された電気信号からＡＷＢ処理部２１でのホワイトバランス処理（ＡＷＢ処理）に用いられるＡＷＢ評価値を算出するようになっている。
【００３８】
目標輝度値記憶部１７は、半導体メモリなどからなる記憶用のメモリを備えており、目標輝度値が記憶されるようになっている。目標輝度値は、最適な露光条件を得られるようにＡＥ評価値がとるべき理想的な値である。また、目標輝度値は複数備えることとしてもよく、その場合はユーザの操作により所望の目標輝度値を設定できることとしてもよい。
【００３９】
また、目標輝度値記憶部１７には、ＡＥ評価値を算出する際に用いる重み付け係数（Ｃ１、Ｃ２・・・Ｃn）が記憶されるようになっている。重み付け係数は、分割される領域の数だけ備えられているとともに、どの領域にどの重み付け係数が割り当てられるかは予め定められている。
【００４０】
輝度差算出部１８は、伸長部１５で伸長された電気信号からＡＥ評価値を算出して、そのＡＥ評価値と目標輝度値記憶部１７に記憶された目標輝度値とを比較し、ＡＥ評価値と目標輝度値との輝度差を算出するようになっている。
【００４１】
ここで、ＡＥ評価値とは、例えば、撮像素子３を構成する複数の画素それぞれの輝度値の平均値をＡＥ評価値とする。また、ＡＥ評価値の算出は、例えば撮像領域を図３に示すように複数の領域に分割して、領域毎に重み付けを行うこととしてもよい。
【００４２】
ＡＥ評価値の算出の仕方は、一例として、まず撮像素子３の撮像領域を複数の領域に分割し、各領域に含まれる画素の輝度値の和を平均した値（Ｙ１、Ｙ２・・・Ｙn）を算出する。その後、目標輝度値記憶部１７から重み付け係数（Ｃ１、Ｃ２・・・Ｃn）を読み出して、読み出した重み付け係数を対応する領域の輝度値の和を平均して算出した値に乗算する。そして、乗算して導き出された各領域の値の和を各領域の重み付け係数の和で除算した値をＡＥ評価値とする。すなわち、以下の式（１）により導き出されるものである。
【００４３】
【数１】
2007074637.tif 000003
【００４４】
また、他の例としては、上述の場合と同様に、まず撮像素子３の撮像領域を複数の領域に分割し、各領域に含まれる画素の輝度値の和を平均した値（Ｙ１、Ｙ２・・・Ｙn）を算出する。その後、目標輝度値記憶部１７から重み付け係数（Ｃ１、Ｃ２・・・Ｃn）を読み出し、読み出した重み付け係数で対応する領域の輝度値の和を平均して算出した値を除算する。そして、除算して導き出された各領域の値の和を各領域の重み付け係数の和の逆数で除算した値をＡＥ評価値とする。すなわち、以下の式（２）により導き出されるのである。
【００４５】
【数２】
2007074637.tif 000004
【００４６】
なお、図３において、撮像素子３はＡ〜Ｅの５つの領域に分割されているが、分割する領域の数は５つに限られるものではない。また、分割する領域の形状も図３に示すものに限定されない。また、図３では領域Ａ、Ｂ、Ｄ及びＥの重み付け係数を１．０、領域Ｃの重み付け係数を４．０としているが、各領域の重み付け係数はこれらに限定されるものではない。
【００４７】
また、図３では領域Ｃの重み付け係数が最も大きくなっているが、重み付け係数が最も大きい領域は中央の領域に限定されるものではなく、他の領域の重み付け係数を最も重いものとしてもよい。なお、人物が被写体の場合には、一般的な撮影の傾向として人物が画像の中央付近に位置することが多いため、図３に示すように中心付近の領域の輝度値に対し、周辺領域より大きい係数を掛けることにより、画面全体の中で中心付近をより鮮明に撮影することが可能となる。
【００４８】
抑制量記憶部１９は、半導体メモリなどからなる記憶用のメモリを備えており、ＡＥ制御抑制量を記憶するようになっている。ＡＥ制御抑制量とは、ＡＥ評価値と目標輝度値との輝度差に基づいて露光条件を変更するにあたり、基準とする輝度差を何％に抑制した上で露光条件を変更するか、という割合を示す値である。このように基準とする輝度差を抑制することにより、露光条件の変化量も抑制される。この抑制された輝度差を「ＡＥ制御値」とする。本実施形態では、０．５〜０．９５のＡＥ制御抑制量を設定することが可能となっている。すなわち、ＡＥ制御抑制量はビットシフトで実現することが比較的容易な値となっている。
【００４９】
ＡＥ制御値算出部２０は、まず、輝度差算出部１８で算出した輝度差に０．５〜０．９５のＡＥ制御抑制量を乗算することによって、ＡＥ制御値を算出するようになっている。
【００５０】
例えば、目標輝度値が２００、ＡＥ評価値が１００であり、ＡＥ制御抑制量が０．５に設定されている場合は、ＡＥ評価値と目標輝度値との輝度差１００に０．５を乗算した５０がＡＥ制御値となる。
【００５１】
なお、ＡＥ制御値算出部２０は、輝度差算出部１８で算出した輝度差を入力とし、ビットシフトにより、前記ＡＥ制御値算出部は、前記輝度差算出部で算出した輝度差を入力とし、ビットシフトにより、前記輝度差の５０％、７５％、８７．５％又は９３．７５％のＡＥ制御値を導出することも可能である。
【００５２】
次に、ＡＥ制御値算出部２０は、ＡＥ制御値によって露光条件を変更するようになっている。すなわち、ＡＥ制御値に基づき、露出処理（ＡＥ処理）に用いるＦ値、シャッタースピード及び変曲点などを算出して、システム制御部１２に出力するようになっている。
【００５３】
なお、抑制量記憶部１９にルックアップテーブルを格納し、ＡＥ制御値算出部２０が輝度差算出部１８で算出した輝度差を入力することにより、ルックアップテーブルが各種の露光条件を導出する構成としてもよい。
【００５４】
こうしてＡＥ制御値を基準として露光条件の変更を繰り返すと、実際の輝度差を基準として露光条件の変更を繰り返す場合と比較して、ＡＥ評価値は緩やかに推移して目標輝度値に近づく。
【００５５】
例えば、図４は、実際の輝度差を基準として露光制御を行った場合のＡＥ評価値の推移を示すグラフである。図４に示すように、実際の輝度差を基準とすると、量子化誤差などにより、目標輝度値より暗い被写体に対しては目標値度値より明るい露光条件となる場合があり、また、目標輝度値より明るい被写体に対しては目標輝度値より暗い露光条件となる場合がある。このようなＡＥ評価値の推移のばらつきは、撮影画像に輝度ちらつきとなって現れる。
【００５６】
特に、本実施形態では撮像素子３としてリニアログ変換型センサを使用することから、量子化誤差のみならず、線形変換部１３又は圧縮部１４においてルックアップテーブルを使用する場合の線形化誤差又は圧縮化誤差が輝度ちらつきの要因となる場合がある。
【００５７】
一方、図５は、ＡＥ制御値によって露光制御を行った場合のＡＥ評価値の推移を示すグラフである。上述のように、ＡＥ制御値は常に実際の輝度差より小さい値に制御されるため、ＡＥ評価値に線形化誤差、圧縮化誤差又は量子化誤差が含まれていたとしても、ＡＥ評価値が目標輝度値を超えないように露光条件を決定することが可能となる。すなわち、図５に示すように、ＡＥ評価値は緩やかに推移するため、撮影画像における輝度ちらつきが防止される。
【００５８】
また、動画を撮影する場合は、上記の制御を動画に対して繰返し行うことにより、輝度ばらつきのない撮影画像を得ることが可能となっている。
【００５９】
次に、画像処理部１１は、圧縮部１４で圧縮された電気信号に対して画像処理を行うものであり、ＡＷＢ（Auto White Balance）処理部２１、色補間部２２、色補正部２３、階調変換部２４及び色空間変換部２５を備えている。これらＡＷＢ処理部２１、色補間部２２、色補正部２３、階調変換部２４及び色空間変換部２５は、信号処理部１０に対してこの順に接続されている。
【００６０】
ＡＷＢ処理部２１は、画像データに対してホワイトバランス処理を行うようになっている。
【００６１】
色補間部２２は、同色の前記フィルタが設けられた複数の近接画素からの電気信号に基づき、これら近接画素間に位置する画素について、この色の電気信号を補間演算するようになっている。
【００６２】
色補正部２３は画像データの色合いを補正するものであり、より詳細には、各色の電気信号を他の色の電気信号に基づき画素毎に補正するものである。
【００６３】
階調変換部２４は画像データの階調変換を行うものである。
【００６４】
色空間変換部２５はＲＧＢ信号をＹＣｂＣｒ信号に変換するものである。
【００６５】
次に、システム制御部１２は、撮像装置１の各部を制御するものであり、図１に示すように、上述のアンプ７、ＡＤコンバータ８、黒基準設定部９、信号処理部１０、画像処理部１１と接続されている。
【００６６】
また、システム制御部１２には、露光処理制御部２６を介して撮像調整手段２及び撮像素子３が接続されている。
【００６７】
露光処理制御部２６は、ズーム制御機構、フォーカス制御機構、シャッタ制御機構、及び絞り制御機構などにより構成され、ズーム位置検出信号やフォーカス位置検出信号、及びＡＥ制御値算出部２０の出力信号などのフィードバックを受けながらシステム制御部１２からの制御信号により撮像調整手段２を制御するようになっている。
【００６８】
更に、システム制御部１２には、撮像装置１の操作を行うための操作部２７、撮影した画像データを記憶させるためのメモリカード２８を接続させるためのメモリカードＩ／Ｆ２９及び撮影した画像データを表示するＬＣＤ（Liquid Crystal Display）３０を接続するためのＬＣＤＩ／Ｆ３１が接続されている。
【００６９】
次に本実施形態の作用について説明する。以下の説明においては、撮像素子３の画素への入射光量が前記所定入射光量ｔｈよりも大きく、撮像素子３が対数変換動作で動作することとして説明する。
【００７０】
まず、静止画を撮影する場合について説明する。ユーザは操作部２７の操作により目標輝度値及び変曲点ｔｈなどを設定する。その後、操作部２７を操作して被写体の撮影を行う。
【００７１】
撮像素子３は所定の入射光量ｔｈ未満の入射光量に対しては線形変換動作による光電変換を行い、所定の入射光量ｔｈ以上の入射光量に対して対数変換動作による光電変換を行った後にアンプ７に出力する。アンプ７は撮像素子３から出力されてきた電気信号を増幅した後にＡＤコンバータ８に出力する。ＡＤコンバータ８においては、アンプ７から出力されてきた電気信号についてデジタル変換を行った後に黒基準設定部９に出力する。黒基準設定部９においては出力されてきた電気信号の最低レベルの設定を行った後に信号処理部１０に出力されて信号処理が行われる。
【００７２】
具体的には、まず、図２（a）に矢印Ｚで示すように、線形変換部１３が、電気信号を線形変換由来の状態に変換する。
【００７３】
そして、図２（a）に矢印Ｗで示すように、圧縮部１４が電気信号の前記高域成分として、ＡＤコンバータ８のビット幅以上の成分、つまり上位１２ビットの成分をビットシフトにより１／２8倍して４ビットに圧縮して、画像処理部１１に出力する。
【００７４】
次に、伸長部１５は圧縮部１４で圧縮された前記高域成分をビットシフトによって２8倍して、４ビットから１２ビットに伸長する（伸長工程）。そして、伸長された高域成分と、前記低域成分すなわち下位１２ビットの電気信号とは、結合されて全２４ビットの電気信号となる。これにより、電気信号と入射光量との線形係数が全入射光量変域で一定となる。
【００７５】
次に、ＡＷＢ評価値算出部１６は、伸長部１５で伸長された電気信号からＡＷＢ処理部２１でのＡＷＢ処理に用いられるＡＷＢ評価値を算出する。
【００７６】
また、輝度差算出部１８は、伸長部１５で伸長された電気信号からＡＥ評価値を算出して、そのＡＥ評価値と目標輝度値記憶部１７に記憶された目標輝度値とを比較し、ＡＥ評価値と目標輝度値との輝度差を算出する。
【００７７】
続いて、ＡＥ制御値算出部２０は、輝度差算出部１８で算出した輝度差に、抑制量記憶部１９に記憶された０．５〜０．９５のＡＥ制御抑制量を乗算することによって、ＡＥ制御値を算出する。
【００７８】
例えば、目標輝度値が２００、ＡＥ評価値が１００であり、ＡＥ制御抑制量が０．５に設定されている場合は、ＡＥ評価値と目標輝度値との輝度差１００に０．５を乗算した５０がＡＥ制御値となる。
【００７９】
なお、ＡＥ制御値算出部２０は、輝度差算出部１８で算出した輝度差を入力とし、ビットシフトにより、前記輝度差の５０％、７５％、８７．５％又は９３．７５％のＡＥ制御値を導出してもよい。
【００８０】
次に、ＡＥ制御値算出部２０は、ＡＥ制御値によって露光条件を変更する。すなわち、ＡＥ制御値に基づき、露出処理（ＡＥ処理）に用いるＦ値、シャッタースピード及び変曲点などを算出して、システム制御部１２に出力する。そして、露光処理制御部２６は、ズーム位置検出信号やフォーカス位置検出信号、及びＡＥ制御値算出部２０の出力信号などのフィードバックを受けながら、システム制御部１２からの制御信号により撮像調整手段２を制御する。
【００８１】
なお、抑制量記憶部１９にルックアップテーブルを格納し、ＡＥ制御値算出部２０においてルックアップテーブルを用いて各種の露光条件を導出してもよい。
【００８２】
こうしてＡＥ制御値を基準として露光条件の変更を繰り返すと、実際の輝度差を基準として露光条件の変更を繰り返す場合と比較して、ＡＥ評価値は緩やかに推移して目標輝度値に近づく。
【００８３】
すなわち、ＡＥ制御値は常に実際の輝度差より小さい値に制御されることから、ＡＥ評価値に線形化誤差、圧縮化誤差又は量子化誤差が含まれていたとしても、ＡＥ評価値が目標輝度値を超えないように露光条件を決定することができる。これにより、図５に示すように、ＡＥ評価値は緩やかに推移し、撮影画像における輝度ちらつきが防止される。
【００８４】
また、動画を撮影する場合は、上記の制御を動画に対して繰返し行うことにより、輝度ばらつきのない撮影画像を得ることができる。
【００８５】
また、ＡＷＢ評価値や、黒基準設定部９で設定された前記最低レベルなどに基づいてシステム制御部１２がＡＷＢ処理部２１を制御し、信号処理部１０から出力される画像データに対してホワイトバランス処理を行わせる。
【００８６】
そして、ＡＷＢ処理部２１から出力される画像データに基づいて色補間部２２、色補正部２３、階調変換部２４及び色空間変換部２５がそれぞれ画像処理を行った後、画像データを出力する。
【００８７】
なお、本実施形態においては、ＡＤコンバータ８、線形変換部１３及び圧縮部１４がこの順に配設されていることとして説明したが、他の順序に配設されることとしても良い。例えば、圧縮部１４、線形変換部１３及びＡＤコンバータ８がこの順に配設される場合には、上述の圧縮工程、線形化工程及びＡＤ変換工程がこの順に行われることとなる。
【００８８】
また、信号処理部１０の圧縮部１４によって圧縮される所定域成分をＡＤコンバータ８のビット幅以上の成分、すなわち上位１２ビットの高域成分として説明したが、図２（ｂ）に示すように、前記所定入射光量ｔｈに対応する信号値以上の高域成分としても良い。また、この所定域成分を、所定の低域成分や中域成分としても良い。
【００８９】
以上のように本実施形態の撮像装置１によれば、リニアログ変換型センサの出力信号から算出したＡＥ評価値に基づいて露光条件を決定するにあたり、ＡＥ制御値は常に実際の輝度差より小さい値に制御されるため、ＡＥ評価値に線形化誤差、圧縮化誤差又は量子化誤差が含まれていたとしても、ＡＥ評価値が目標輝度値を超えないように露光条件を決定することが可能となる。これにより、ＡＥ評価値は緩やかに推移して、撮影画像における輝度ちらつきが防止される。
【００９０】
また、ＡＥ評価値は目標輝度値との輝度差の５０％〜９５％の割合で制御される。これによって、ＡＥ評価値が目標輝度値を超えないように露光条件を決定することが可能となる。また、ビットシフトにより容易にＡＥ制御値を導出することができる。
【００９１】
また、ルックアップテーブルを用いるため、露光条件を正確かつ高速に導出することが可能となる。
【００９２】
また、ビットシフトにより、演算を行うことなく容易にＡＥ制御値を導出することが可能となる。
【００９３】
以上詳細に説明したように、本発明の撮像装置によれば、リニアログ変換型センサを備えた撮像装置において、ＡＥ評価値に線形化誤差、圧縮化誤差又は量子化誤差が含まれていたとしても、露光制御にあたって撮影画像の輝度ちらつきが防止される。
【００９４】
また、ＡＥ評価値が目標輝度値を超えないように露光条件を決定することが可能となると共に、ＡＥ制御値を導出することが容易となる。
【００９５】
また、露光条件を正確かつ高速に導出することが可能となる。
【００９６】
また、演算を行うことなく容易にＡＥ制御値を導出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明に係る撮像装置の概略構成を示す領域図である。
【図２】画素及び信号処理部の動作を説明するためのグラフである。
【図３】撮像領域を分割して重み付けを行う場合の一例を表す図である。
【図４】露光制御の抑制を行わない場合のＡＥ評価値の遷移を表すグラフである。
【図５】本実施形態のＡＥ評価値の遷移を表すグラフである。
【符号の説明】
【００９８】
１  撮像装置
２  撮像調整手段
３  撮像素子
４  レンズ群
５  シャッタ
６  絞り
７  アンプ
８  コンバータ
９  黒基準設定部
１０  信号処理部
１１  画像処理部
１２  システム制御部
１３  線形変換部
１４  圧縮部
１５  伸長部
１６  ＡＷＢ評価値算出部
１７  目標輝度値記憶部
１８  輝度差算出部
１９  抑制量記憶部
２０  ＡＥ制御値算出部
２１  ＡＷＢ処理部
２２  色補間部
２３  色補正部
２４  階調変換部
２５  色空間変換部
２６  露光処理制御部
２７  操作部
２８  メモリカード
２９  メモリカードＩ／Ｆ
３０  ＬＣＤ
３１  ＬＣＤ表示Ｉ／Ｆ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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