(57)【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、
前記撮像素子によって得られた画像を表示する表示部と、
前記表示部に表示された画像のうち任意の領域を指定するための操作部と、
前記操作部により指定された領域の前記撮像素子の出力信号を評価し、前記出力信号の評価結果に基づいて前記撮像素子の出力信号における線形領域及び対数領域の境界となる変曲点を変更する変曲点変更部と、を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記変曲点変更部は、少なくとも前記指定された領域の出力信号が対数変換されるように前記変曲点を変更することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記変曲点変更部は、前記指定された領域の出力信号が所定の値以上のとき、前記変曲点を変更することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記変曲点変更部は、少なくとも前記指定された領域の出力信号が線形変換されるように前記変曲点を変更することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記変曲点変更部は、前記指定された領域の出力信号が対数変換領域のものであるとき、線形変換の出力が得られるように、前記変曲点を変更することを特徴とする請求の範囲第４項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記表示部に任意の領域を指定するためのウィンドウが表示されることを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記操作部において前記表示部における前記ウィンドウの移動及び前記ウィンドウによる指定範囲の変更が可能であることを特徴とする請求の範囲第１項〜第６項のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記変曲点変更部は、前記撮像素子の画素に設定する電圧値を変更することによって前記変曲点を変更することを特徴とする請求の範囲第１項〜第７項の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】
本発明は撮像装置に係り、特に、対数変換動作及び線形変換動作の切り換えが可能な撮像素子を有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、デジタルカメラや、車載カメラなどに組み込まれるカメラユニットなどの撮像装置には、入射光を電気信号に光電変換する撮像素子が設けられている。また、近年は、入射光量に応じて電気信号の線形変換動作及び対数変換動作の切り換えを可能にした撮像素子（リニアログセンサ）が提案されている（特許文献１，特許文献２参照）。【０００３】
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（リニアセンサ）に比べ、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も全輝度情報を電気信号で表現することができる。【０００４】
また、対数変換動作のみを行う撮像素子（ログセンサ）と比較すると、一定幅の輝度範囲であっても輝度値によって出力されるデータが少なくなるという問題を回避でき、被写体のコントラストを十分に得ることができる。【０００５】
ここで、リニアログセンサは主要被写体について線形変換動作又は対数変換動作のそれぞれの長所を活用できる光電変換特性として使用することが望ましい。すなわち、撮影される被写体の輝度範囲が広い場合は、撮像素子の対数変換動作を利用することが望ましい。また、主要被写体のコントラストを十分に得たい場合は、撮像素子の線形変換動作によって得られた電気信号を用いることにより、所定の輝度範囲内において十分なデータを得て画像処理を行うことが望ましい。
【特許文献１】特開２００２−２２３３９２号公報
【特許文献２】特開２００４−０８８３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、一般に主要被写体はユーザの好みで決定されるものであり、撮影画面内の中心付近に存在している場合だけでなく、画面の端部付近に存在している場合もある。このような状況において、撮像装置が自動的に主要被写体を決定するシステムを用いた場合に、ユーザが意図した被写体と異なる被写体を主要被写体と認識し、その被写体に適した条件で撮影を行った場合、リニアログセンサを使用したとしても、ユーザが意図した撮影画像を得られない可能性がある。【０００７】
したがって、個々のユーザのニーズに応じた撮影画像を得るためには、ユーザが指定した被写体について、リニアログセンサの線形変換動作又は対数変換動作の長所を活用した撮影を行うことが望ましい。【０００８】
本発明の課題は、対数変換動作及び線形変換動作の切り換えが可能な撮像素子を有する撮像装置において、ユーザが意図した撮影画像を得ることを可能と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】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求の範囲第１項に記載の発明は、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、前記撮像素子によって得られた画像を表示する表示部と、前記表示部に表示された画像のうち任意の領域を指定するための操作部と、前記操作部により指定された領域の前記撮像素子の出力信号を評価し、前記出力信号の評価結果に基づいて前記撮像素子の出力信号における線形領域及び対数領域の境界となる変曲点を変更する変曲点変更部と、を有することを特徴とする。【００１０】
請求の範囲第１項に記載の発明によれば、ユーザが表示部に表示された被写体のプレビュー画面を確認した上で、操作部において自らが所望の被写体範囲を指定することができる。また、ユーザが指定した被写体の画像データの評価結果に基づいて変曲点を変更することから、ユーザのニーズに応じて撮像素子の光電変換特性を変化させることが可能となる。【００１１】
請求の範囲第２項に記載の発明は、請求の範囲第１項に記載の撮像装置であって、前記変曲点変更部は、少なくとも前記指定された領域の出力信号が対数変換されるように前記変曲点を変更することを特徴とする。【００１２】
請求の範囲第２項に記載の発明によれば、ユーザが指定した被写体の撮像に際して撮像素子が対数変換動作を行うことから、ユーザが指定した被写体について対数変換動作の利点を生かした画像を得ることが可能となる。すなわち、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も全輝度情報を電気信号で表現することができる。【００１３】
請求の範囲第３項に記載の発明は、請求の範囲第２項に記載の撮像装置であって、前記変曲点変更部は、前記指定された領域の出力信号が所定の値以上のとき、前記変曲点を変更することを特徴とする。【００１４】
請求の範囲第３項に記載の発明によれば、ユーザが指定した被写体画像の出力信号が所定値以上となると、特に撮像素子が線形変換動作を行う場合、指定された被写体画像は出力信号の飽和により白とびした画像となるが、撮像素子に対数変換動作を行わせることによって、ダイナミックレンジを確保して、ユーザが指定した被写体の白とびを防止することができる。【００１５】
請求の範囲第４項に記載の発明は、請求の範囲第１項に記載の撮像装置であって、前記変曲点変更部は、少なくとも前記指定された領域の出力信号が線形変換されるように前記変曲点を変更することを特徴とする。【００１６】
請求の範囲第４項に記載の発明によれば、ユーザが指定した被写体の撮像に際して撮像素子が線形変換動作を行うことから、ユーザが指定した被写体について線形変換動作の利点を生かした撮像画像を得ることが可能となる。すなわち、所定の輝度範囲内において十分なデータを得て被写体のコントラストを十分に得ることができる。【００１７】
請求の範囲第５項に記載の発明は、請求の範囲第４項に記載の撮像装置であって、前記変曲点変更部は、前記指定された領域の出力信号が対数変換領域のものであるとき、線形変換の出力が得られるように、前記変曲点を変更することを特徴とする。【００１８】
請求の範囲第５項に記載の発明によれば、ユーザが指定した被写体画像の出力信号が対数変換領域のものであるとき、所定の輝度範囲幅で表現されるデータが少なくなるため、ユーザが指定した被写体画像のコントラストが悪くなるが、撮像素子に線形変換動作を行わせることによって、ユーザが指定した被写体の十分なデータを得て被写体のコントラストを改善することができる。【００１９】
請求の範囲第６項に記載の発明は、請求の範囲第１項〜第５項のいずれか一項に記載の撮像装置であって、前記表示部に任意の領域を指定するためのウィンドウが表示されることを特徴とする。【００２０】
請求の範囲第６項に記載の発明によれば、表示部に表示されたウィンドウにより、ユーザが指定する被写体の範囲を容易に目視することが可能となる。【００２１】
請求の範囲第７項に記載の発明は、請求の範囲第１項〜第６項のいずれか一項に記載の撮像装置であって、前記操作部において前記表示部における前記ウィンドウの移動及び前記ウィンドウによる指定範囲の変更が可能であることを特徴とする。【００２２】
請求の範囲第７項に記載の発明によれば、ユーザが操作部を操作して表示部のウィンドウを移動すること又はウィンドウの指定範囲を変更することによって、ユーザの所望の被写体を容易に指定することが可能となる。【００２３】
請求の範囲第８項に記載の発明は、請求の範囲第１項〜第７項のいずれか一項に記載の撮像装置であって、前記変曲点変更部は、前記撮像素子の画素に設定する電圧値を変更することによって前記変曲点を変更することを特徴とする。【００２４】
請求の範囲第８項に記載の発明によれば、撮像素子の出力信号の変曲点を変更することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
請求の範囲第１項に記載の発明によれば、ユーザが指定した領域の被写体の画像データの評価結果に基づいて変曲点を変更することから、ユーザのニーズに応じて撮像素子の光電変換特性を変化させることにより、ユーザの意図した撮影画像を得ることが可能となる。【００２６】
請求の範囲第２項に記載の発明によれば、ユーザが指定する被写体について対数変換動作の利点を生かした撮像画像を得ることが可能となる。すなわち、ダイナミックレンジを確保して被写体の広い輝度範囲を電気信号で表現することにより、直射日光が背後に存在する明るい被写体などであっても、暗い部分も含めて高品位な画像を得ることができる。【００２７】
請求の範囲第３項に記載の発明によれば、ユーザが指定する被写体の撮像に際して撮像素子に対数変換動作を行わせることによって、ダイナミックレンジを確保して、ユーザが指定した被写体の白とびを防止することができる。【００２８】
請求の範囲第４項に記載の発明によれば、ユーザが指定する被写体について線形変換動作の利点を生かした撮像画像を得ることが可能となる。すなわち、所定の輝度範囲内において十分なデータを得て被写体のコントラストを十分に得ることにより、曇天時や日陰にある暗い被写体などであっても、階調性豊かで高品位な画像を得ることができる。【００２９】
請求の範囲第５項に記載の発明によれば、ユーザが指定する被写体の撮像に際して撮像素子に線形変換動作を行わせることによって、所定の輝度範囲内において十分なデータを得て被写体のコントラストを十分に得ることができる。【００３０】
請求の範囲第６項に記載の発明によれば、表示部に表示されたウィンドウにより、ユーザが指定する被写体の範囲を容易に目視することが可能となる。【００３１】
請求の範囲第７項に記載の発明によれば、ユーザが操作部を操作して表示部のウィンドウを移動すること又はウィンドウの指定範囲を変更することによって、ユーザの所望の被写体を容易に指定することが可能となる。【００３２】
請求の範囲第８項に記載の発明によれば、撮像素子の出力信号の変曲点を変更することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置の構成を示す正面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る撮像装置の構成を示す背面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る撮像装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係る撮像素子の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に係る撮像素子が備える画素の構成を示す回路図である。
【図６】本発明の実施形態に係る撮像素子が備える画素の動作を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の実施形態に係る撮像素子の入射光量に対する出力を示すグラフである。
【図８】本発明の実施形態に係る表示部における表示画面の一例である。
【図９】本発明の実施形態に係る表示部における表示画面の他の例である。
【図１０】本発明の実施形態に係る撮像素子の変曲点の変化を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施形態に係る撮像素子の変曲点の変化を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施形態に係る撮像方法を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施形態に係る表示部における変曲点変化前の表示画面を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る表示部における変曲点変化後の表示画面を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  撮像装置
２  筐体
３  レンズユニット
４  撮像素子
５  照射部
６  調光センサ
７  システム制御部
８  信号処理部
９  電池
１０  記録媒体
１１  モニタ
１２  ズームボタンＷ
１３  ズームボタンＴ
１４  光学式ファインダ
１５  選択用十字キー
１６  レリーズスイッチ
１７  電源スイッチ
１８  ＵＳＢ端子
２２  変曲点変更部
２７  アンプ
２８  Ａ／Ｄコンバータ
２９  黒基準補正部
３０  ＡＥ評価値算出部
３１  ＷＢ処理部
３２  色補間部
３３  色補正部
３４  階調変換部
３５  色空間変換部
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。【００３６】
本実施形態に係る撮像装置１はコンパクトタイプのデジタルカメラであるが、本発明の撮像装置には、一眼レフタイプのデジタルカメラ、カメラ付携帯電話、車載カメラなどの撮影機能を備えた電子機器の他、携帯電話、車載カメラなどの電子機器に組み込まれるカメラユニットなども含まれる。【００３７】
図１に示すように、撮像装置１が備える筐体２の前面中央部付近には、被写体の画像光を所定の焦点に集光させるレンズユニット３が、レンズユニット３の光軸が筐体２の前面に直交するように設けられている。そして、筐体２の内部であってレンズユニット３の後方には、レンズユニット３を介して入射した被写体の反射光を電気信号に光電変換する撮像素子４が設けられている。【００３８】
また、筐体２の前面上端部付近には撮影時に光を照射する照射部５が備えられている。本実施形態の照射部５は撮像装置１に内蔵されたストロボ装置によって構成されているが、外付けのストロボ又は高輝度ＬＥＤによって構成してもよい。また、筐体２の前面であってレンズユニット３の上部付近には、調光センサ６が設けられており、この調光センサ６は、照射部５から照射された光が被写体で反射されて、その反射した光を受光するものである。【００３９】
更に、撮像装置１が備える筐体２の内部には、システム制御部７及び信号処理部８（いずれも図３参照）などの回路を含む回路基板（図示略）が設けられている。また、筐体２の内部には電池９が内蔵されていると共に、メモリカードなどの記録部１０が装填されている。【００４０】
また、図２に示すように、筐体２の背面には、画像表示用のモニタ１１が設けられている。モニタ１１はＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）などによって構成されており、被写体のプレビュー画面や撮影画像を表示することができるようになっている。【００４１】
また、撮像装置１の背面上端部付近には、ズームを調整するためのズームボタンＷ１２（Ｗｉｄｅ：広角）及びズームボタンＴ１３（Ｔｅｌｅｐｈｏｔｏ：望遠）が設けられている。また、撮像装置１の背面であってレンズユニット３が設けられている位置の上方には、筐体２の背面側から被写体を確認するための光学式ファインダ１４が配置されている。【００４２】
更に、撮像装置１の背面中央部付近には、モニタ１１の画面上に表示されたカーソルやウィンドウの移動又はウィンドウの指定範囲の変更をするための十字キーを備えた選択用十字キー１５が設けられている。また、選択用十字キー１５の中心部分には、カーソルやウィンドウによって指定した内容を確定するための確定キーが備えられている。【００４３】
また、撮像装置１の上面であって電池９とレンズユニット３との間には、シャッタレリーズを行うためのレリーズスイッチ１６が設けられている。レリーズスイッチ１６は、途中まで押し込んだ「半押し状態」の操作と、更に押し込んだ「全押し状態」の操作とが可能とされている。【００４４】
また、筐体２の上面端部付近には、押下により撮像装置１の電源をＯＮ（起動）又はＯＦＦ（起動停止）とする電源スイッチ１７が設けられている。【００４５】
なお、筐体２の一側面上端部付近には、撮像装置１をパーソナルコンピュータなどに接続するＵＳＢケーブルを接続するためのＵＳＢ端子１８が設けられている。【００４６】
次に、図３に撮像装置１の機能的構成を示す。【００４７】
上述のように、撮像装置１は筐体２の内部の回路基板上にシステム制御部７を備えている。システム制御部７は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、書き換え可能な半導体素子で構成されるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）及び不揮発性の半導体メモリで構成されるＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）から構成されている。【００４８】
また、システム制御部７には撮像装置１の各構成部分が接続されており、システム制御部７は、ＲＯＭに記録された処理プログラムをＲＡＭに展開してＣＰＵによりこの処理プログラムを実行することにより、これらの各構成部分を駆動制御するようになっている。【００４９】
図３に示すように、システム制御部７には、レンズユニット３、絞りシャッタ制御部１９、撮像素子４、信号処理部８、タイミング生成部２０、記録部１０、照射部５、調光センサ６、モニタ１１、操作部２１及び変曲点変更部２２が接続されている。【００５０】
レンズユニット３は、被写体光像を撮像素子４の撮像面に結像する複数のレンズ及びレンズにより集光される光の量を調整する絞りシャッタ部から構成されている。【００５１】
絞りシャッタ制御部１９は、レンズユニット３においてレンズにより集光される光の量を調整する絞りシャッタ部を駆動制御するようになっている。すなわち、絞りシャッタ制御部１９は、システム制御部７から入力される制御値に基づき、絞りを所定の絞り値にすると共に、撮像素子４の撮像動作開始直前にはシャッタ部を開口させてから所定の露光時間の経過後にシャッタ部を閉塞させ、また、非撮像時は撮像素子４への入射光を遮断するようになっている。【００５２】
撮像素子４は、被写体光像であるＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の入射光を電気信号に光電変換して取り込むようになっている。【００５３】
図４に示すように、撮像素子４は、行列配置（マトリクス配置）された複数の画素Ｇ１１〜Ｇｍｎ（但し、ｎ，ｍは１以上の整数）を有している。【００５４】
各画素Ｇ１１〜Ｇｍｎ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。これら画素Ｇ１１〜Ｇｍｎは、入射光量に応じた電気信号の変換動作の切り換えが可能となっており、より詳細には、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。なお、本実施形態において、入射光を電気信号に線形変換や対数変換するとは、光量の時間積分値を線形的に変化するような電気信号に変換することや、対数的に変化するような電気信号に対数変換することである。【００５５】
画素Ｇ１１〜Ｇｍｎのレンズユニット３側には、それぞれレッド（Ｒｅｄ）、グリーン（Ｇｒｅｅｎ）及びブルー（Ｂｌｕｅ）のうち何れか１色のフィルタ（図示せず）が配設されている。また、画素Ｇ１１〜Ｇｍｎには、図４に示すように、電源ライン２３や信号印加ラインＬＡ１〜ＬＡｎ，ＬＢ１〜ＬＢｎ，ＬＣ１〜ＬＣｎ、信号読出ラインＬＤ１〜ＬＤｍが接続されている。なお、画素Ｇ１１〜Ｇｍｎには、クロックラインやバイアス供給ライン等のラインも接続されているが、図４ではこれらの図示を省略している。【００５６】
信号印加ラインＬＡ１〜ＬＡｎ，ＬＢ１〜ＬＢｎ，ＬＣ１〜ＬＣｎは画素Ｇ１１〜Ｇｍｎに対して信号φｖ，φＶＤ，φＶＰＳ（図５，図６参照）を与えるようになっている。これら信号印加ラインＬＡ１〜ＬＡｎ，ＬＢ１〜ＬＢｎ，ＬＣ１〜ＬＣｎには、垂直走査回路２４が接続されている。この垂直走査回路２４は、タイミング生成部２０（図３参照）からの信号に基づいて信号印加ラインＬＡ１〜ＬＡｎ，ＬＢ１〜ＬＢｎ，ＬＣ１〜ＬＣｎに信号を印加するものであり、信号を印加する対象の信号印加ラインＬＡ１〜ＬＡｎ，ＬＢ１〜ＬＢｎ，ＬＣ１〜ＬＣｎをＸ方向に順次切り換えるようになっている。【００５７】
信号読出ラインＬＤ１〜ＬＤｍには、各画素Ｇ１１〜Ｇｍｎで生成された電気信号が導出されるようになっている。これら信号読出ラインＬＤ１〜ＬＤｍには定電流源Ｄ１〜Ｄｍ及び選択回路Ｓ１〜Ｓｍが接続されている。また、定電流源Ｄ１〜Ｄｍの一端（図中下側の端部）には、直流電圧ＶＰＳが印加されるようになっている。【００５８】
選択回路Ｓ１〜Ｓｍは、各信号読出ラインＬＤ１〜ＬＤｍを介して画素Ｇ１１〜Ｇｍｎから与えられるノイズ信号と撮像時の電気信号とをサンプルホールドするものである。これら選択回路Ｓ１〜Ｓｍには、水平走査回路２５及び補正回路２６が接続されている。水平走査回路２５は、電気信号をサンプルホールドして補正回路２６に送信する選択回路Ｓ１〜Ｓｍを、Ｙ方向に順次切り換えるものである。また、補正回路２６は、選択回路Ｓ１〜Ｓｍから送信されるノイズ信号及び撮像時の電気信号に基づき、当該電気信号からノイズ信号を除去するものである。【００５９】
なお、選択回路Ｓ１〜Ｓｍ及び補正回路２６としては、特開平２００１−２２３９４８号公報に開示のものを用いることができる。また、本実施の形態においては、選択回路Ｓ１〜Ｓｍの全体に対して補正回路２６を１つのみ設けることとして説明するが、選択回路Ｓ１〜Ｓｍのそれぞれに対して補正回路２６を１つずつ設けることとしても良い。【００６０】
続いて、撮像素子４が備える画素Ｇ１１〜Ｇｍｎについて説明する。【００６１】
各画素Ｇ１１〜Ｇｍｎは、図５に示すように、フォトダイオードＰ、トランジスタＴ１〜Ｔ６及びキャパシタＣを備えている。なお、トランジスタＴ１〜Ｔ６は、ＰチャネルのＭＯＳトランジスタである。【００６２】
フォトダイオードＰには、レンズユニット３を通過した光が当たるようになっている。このフォトダイオードＰのカソードＰｋには直流電圧ＶＰＤが印加されており、アノードＰＡにはトランジスタＴ１のドレインＴ１Ｄが接続されている。【００６３】
トランジスタＴ１のゲートＴ１Ｇには信号φＳが入力されるようになっており、ソースＴ１ＳにはトランジスタＴ２のゲートＴ２Ｇ及びドレインＴ２Ｄが接続されている。【００６４】
このトランジスタＴ２のソースＴ２Ｓには信号印加ラインＬＣ（図４のＬＣ１〜ＬＣｎに相当）が接続されており、この信号印加ラインＬＣから信号φＶＰＳが入力されるようになっている。ここで、図６に示すように、信号φＶＰＳは２値の電圧信号であり、より詳細には、入射光量が所定入射光量ｔｈを超えたときにトランジスタＴ２をサブスレッショルド領域で動作させるための電圧値ＶＬと、トランジスタＴ２を導通状態にする電圧値ＶＨとの２つの値をとるようになっている。【００６５】
また、トランジスタＴ１のソースＴ１ＳにはトランジスタＴ３のゲートＴ３Ｇが接続されている。このトランジスタＴ３のドレインＴ３Ｄには、直流電圧ＶＰＤが印加されるようになっている。また、トランジスタＴ３のソースＴ３Ｓには、キャパシタＣの一端と、トランジスタＴ５のドレインＴ５Ｄと、トランジスタＴ４のゲートＴ４Ｇとが接続されている。【００６６】
キャパシタＣの他端には、信号印加ラインＬＢ（図４のＬＢ１〜ＬＢｎに相当）が接続されており、この信号印加ラインＬＢから信号φＶＤが与えられるようになっている。ここで、図６に示すように、信号φＶＤは３値の電圧信号であり、より詳細には、キャパシタＣを積分動作させる際の電圧値Ｖｈと、光電変換された電気信号読み出し時の電圧値Ｖｍと、ノイズ信号読み出し時の電圧値Ｖｌとの３つの値をとるようになっている。【００６７】
トランジスタＴ５のソースＴ５Ｓには直流電圧ＶＲＧが、ゲートＴ５Ｇには信号φＲＳが入力されるようになっている。【００６８】
トランジスタＴ４のドレインＴ４Ｄには、トランジスタＴ３のドレインＴ３Ｄと同様に直流電圧ＶＰＤが印加されるようになっており、ソースＴ４Ｓには、トランジスタＴ６のドレインＴ６Ｄが接続されている。【００６９】
このトランジスタＴ６のソースＴ６Ｓには、信号読出ラインＬＤ（図４のＬＤ１〜ＬＤｍに相当）が接続されており、ゲートＴ６Ｇには、信号印加ラインＬＡ（図４のＬＡ１〜ＬＡｎに相当）から信号φＶが入力されるようになっている。【００７０】
このような回路構成をとることにより、各画素Ｇ１１〜Ｇｍｎは以下のリセット動作を行うようになっている。【００７１】
まず、図６に示すように、垂直走査回路２４が画素Ｇ１１〜Ｇｍｎのリセット動作を行うようになっている。具体的には、信号φＳがＬｏｗ、信号φＶがＨｉ、信号φＶＰＳがＶＬ、信号φＲＳがＨｉ、信号φＶＤがＶｈとなっている状態から、垂直走査回路２４が、パルス信号φＶと、電圧値Ｖｍのパルス信号φＶＤとを画素Ｇ１１〜Ｇｍｎに与えて電気信号を信号読出ラインＬＤに出力させた後、信号φＳをＨｉとしてトランジスタＴ１をＯＦＦとするようになっている。【００７２】
次に、垂直走査回路２４が信号φＶＰＳをＶＨとすることで、トランジスタＴ２のゲートＴ２Ｇ及びドレインＴ２Ｄ、並びにトランジスタＴ３のゲートＴ３Ｇに蓄積された負の電荷を速やかに再結合させるようになっている。また、垂直走査回路２４が信号φＲＳをＬｏｗとしてトランジスタＴ５をＯＮにすることにより、キャパシタＣとトランジスタＴ４のゲートＴ４Ｇとの接続ノードの電圧を初期化するようになっている。【００７３】
次に、垂直走査回路２４が信号φＶＰＳをＶＬとすることで、トランジスタＴ２のポテンシャル状態を基の状態に戻した後、信号φＲＳをＨｉにして、トランジスタＴ５をＯＦＦにする。次に、キャパシタＣが積分動作を行うようになっている。これにより、キャパシタＣとトランジスタＴ４のゲートＴ４Ｇとの接続ノードの電圧が、リセットされたトランジスタＴ２のゲート電圧に応じたものとなる。【００７４】
次に、垂直走査回路２４がパルス信号φＶをトランジスタＴ６のゲートＴ６Ｇに与えることでトランジスタＴ６をＯＮにするとともに、電圧値Ｖｌのパルス信号φＶＤをキャパシタＣに印加するようになっている。このとき、トランジスタＴ４がソースフォロワ型のＭＯＳトランジスタとして動作するため、信号読出ラインＬＤにはノイズ信号が電圧信号として現れる。【００７５】
そして、垂直走査回路２４がパルス信号φＲＳをトランジスタＴ５のゲートＴ５Ｇに与えてキャパシタＣとトランジスタＴ４のゲートＴ４Ｇとの接続ノードの電圧をリセットした後、信号φＳをＬｏｗにしてトランジスタＴ１をＯＮとするようになっている。これにより、リセット動作が完了し、画素Ｇ１１〜Ｇｍｎが撮像可能状態となる。【００７６】
また、各画素Ｇ１１〜Ｇｍｎは以下の撮像動作を行うようになっている。【００７７】
フォトダイオードＰより入射光量に応じた光電荷がトランジスタＴ２に流れ込むと、光電荷がトランジスタＴ２のゲートＴ２Ｇに蓄積されるようになっている。【００７８】
ここで、被写体の輝度が低く、フォトダイオードＰに対する入射光量が前記所定入射光量ｔｈよりも少ない場合には、トランジスタＴ２はカットオフ状態であるので、トランジスタＴ２のゲートＴ２Ｇに蓄積された光電荷量に応じた電圧が当該ゲートＴ２Ｇに現れる。そのため、トランジスタＴ３のゲートＴ３Ｇには、入射光を線形変換した電圧が現れるようになっている。
一方、被写体の輝度が高く、フォトダイオードＰに対する入射光量が前記所定入射光量ｔｈよりも多い場合には、トランジスタＴ２がサブスレッショルド領域で動作を行うようになっている。そのため、トランジスタＴ３のゲートＴ３Ｇには、入射光を自然対数で対数変換した電圧が現れる。【００７９】
なお、本実施の形態においては、画素Ｇ１１〜Ｇｍｎの間で前記所定値の値は等しくなっている。【００８０】
トランジスタＴ３のゲートＴ３Ｇに電圧が現れると、その電圧量に応じてキャパシタＣからトランジスタＴ３のドレインＴ３Ｄに流れる電流が増幅されるようになっている。そのため、トランジスタＴ４のゲートＴ４Ｇには、フォトダイオードＰの入射光を線形変換又は対数変換した電圧が現れる。【００８１】
次に、垂直走査回路２４が信号φＶＤの電圧値をＶｍとするとともに、信号φＶをＬｏｗとするようになっている。これにより、トランジスタＴ４のゲート電圧に応じたソース電流が、トランジスタＴ６を介して信号読出ラインＬＤへ流れる。このとき、トランジスタＴ４がソースフォロワ型のＭＯＳトランジスタとして動作するため、信号読出ラインＬＤには撮像時の電気信号が電圧信号として現れるようになっている。ここで、トランジスタＴ４，Ｔ６を介して出力される電気信号の信号値はトランジスタＴ４のゲート電圧に比例した値となるため、当該信号値はフォトダイオードＰの入射光を線形変換又は対数変換した値となる。【００８２】
そして、垂直走査回路２４が信号φＶＤの電圧値をＶｈとするとともに、信号φＶをＨｉとすることにより、撮像動作が終了するようになっている。【００８３】
このように動作するとき、撮像時の信号φＶＰＳの電圧値ＶＬが低くなり、リセット時の信号φＶＰＳの電圧値ＶＨとの差を大きくするほど、トランジスタＴ２のゲート・ソース間におけるポテンシャル差が大きくなって、トランジスタＴ２がカットオフ状態で動作する被写体輝度の割合が大きくなる。したがって、図７に示すように、電圧値ＶＬが低いほど、線形変換する被写体輝度の割合が大きくなる。このように、本実施形態に係る撮像素子４の出力信号は、入射光量に応じて線形領域から対数領域へと連続的に変化するようになっている。【００８４】
そこで、例えば、被写体の輝度範囲が狭い場合は電圧値ＶＬを低くして線形変換する輝度範囲を広くし、また、被写体の輝度範囲が広い場合は電圧値ＶＬを高くして対数変換する輝度範囲を広くすることで、被写体の特性に合った光電変換特性とすることができる。なお、電圧値ＶＬを最小とするとき、常に線形変換する状態とし、また、電圧値ＶＨを最大とするとき、常に対数変換する状態とすることもできる。【００８５】
このように動作する撮像素子４の画素Ｇ１１〜Ｇｍｎに与える信号φＶＰＳの電圧値ＶＬの値を切り換えることによって、ダイナミックレンジを切り換えることが可能となっている。すなわち、システム制御部２が信号φＶＰＳの電圧値ＶＬの値を切り換えることによって、画素Ｇ１１〜Ｇｍｎの線形変換動作から対数変換動作に切り換わる変曲点を変更することができるようになっている。【００８６】
なお、本実施形態に係る撮像素子４は線形変換動作と対数変換動作とを各画素において自動的に切り換えるものであればよく、図５とは異なる構成の画素を備えた撮像素子４であってもよい。【００８７】
また、本実施形態においては撮像時の信号φＶＰＳの電圧値ＶＬを変更することで線形変換動作と対数変換動作とを切り換えることとしたが、リセット時の信号φＶＰＳの電圧値ＶＨを変更することで線形変換動作と対数変換動作との変曲点を変更してもよい。更に、リセット時間を変更することで線形変換動作と対数変換動作との変曲点を変更してもよい。【００８８】
また、本実施形態の撮像素子４は各画素にＲＧＢフィルタを備えるものとしたが、シアン（Ｃｙａｎ）、マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ）、イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）など他の色フィルタを備えるものとしてもよい。【００８９】
図３に戻り、信号処理部８はアンプ２７、Ａ／Ｄコンバータ２８、黒基準補正部２９、ＡＥ評価値算出部３０、ＷＢ処理部３１、色補間部３２、色補正部３３、階調変換部３４及び色空間変換部３５から構成されている。【００９０】
このうち、アンプ２７は、撮像素子４から出力された電気信号を所定の規定レベルに増幅して撮影画像のレベル不足を補償するようになっている。【００９１】
また、Ａ／Ｄコンバータ２８（ＡＤＣ）は、アンプ２７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。【００９２】
また、黒基準補正部２９は、最低輝度値となる黒レベルを、基準値に補正するようになっている。すなわち、撮像素子４のダイナミックレンジにより黒レベルが異なるため、Ａ／Ｄコンバータ２８から出力されるＲＧＢ各信号の信号レベルに対して、黒レベルとなる信号レベルを減算することで黒基準補正が行われるようになっている。【００９３】
また、ＡＥ評価値算出部３０は、黒基準補正後の電気信号からＡＥ（自動露出）のために必要な評価値を検出するようになっている。すなわち、ＲＧＢの各原色成分から成る電気信号の輝度値を確認することにより、被写体の輝度範囲を表す輝度の平均値分布範囲を算出して、入射光量を設定するＡＥ評価値としてシステム制御部７に出力するようになっている。【００９４】
また、ＷＢ処理部３１は、黒基準補正後の電気信号から補正係数を算出することによって、撮像画像のＲ，Ｇ，Ｂの各色成分のレベル比（Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ）を調整して白色を正しく表示するようになっている。【００９５】
また、色補間部３２は、撮像素子４の画素において得られる信号が原色のうち一つあるいは二つだけである場合に、各画素についてＲ，Ｇ，Ｂの各色成分値を求めることができるように、欠落する色成分を画素ごとに補間する色補間処理を行うようになっている。【００９６】
また、色補正部３３は、色補間部３２から入力する画像データの画素ごとの色成分値を補正して、各画素の色合いを強調した画像を生成するようになっている。【００９７】
また、階調変換部３４は、画像を忠実に再現すべく、画像の入力から最終出力までにおいてガンマを１として理想階調再現特性を実現するために、画像の階調の応答特性を撮像装置１のガンマ値に応じた最適のカーブに補正するガンマ補正処理を行うようになっている。【００９８】
また、色空間変換部３５は、色空間をＲＧＢからＹＵＶに変換するようになっている。ＹＵＶは、輝度（Ｙ）信号と青の色差（Ｕ、Ｃｂ）と赤の色差（Ｖ、Ｃｒ）の２つの色度で色を表現する色空間の管理方法であり、色空間をＹＵＶに変換することにより、色差信号のみのデータ圧縮が行いやすくなる。【００９９】
次に、タイミング生成部２０は、撮像素子４による撮影動作（露光に基づく電荷蓄積や蓄積電荷の読出しなど）を制御するようになっている。すなわち、システム制御部７からの撮影制御信号に基づいて所定のタイミングパルス（画素駆動信号、水平同期信号、垂直同期信号、水平走査回路駆動信号、垂直走査回路駆動信号など）を生成して撮像素子４に出力するようになっている。また、タイミング生成部２０は、Ａ／Ｄコンバータ２８において用いられるＡ／Ｄ変換用のクロックも生成する。【０１００】
記録部１０は、半導体メモリなどからなる記録用のメモリであり、信号処理部８から入力された画像データを記録する画像データ記録領域を有している。記録部１０は、例えばフラッシュメモリなどの内蔵型メモリや、着脱可能なメモリカードやメモリスティックであってもよく、また、ハードディスクなどの磁気記録媒体などであってもよい。【０１０１】
照射部５としてのストロボは、被写体の撮影時に検出された周囲環境の輝度が不足する場合に、システム制御部７の制御によって所定の照射タイミング及び照射量により被写体にストロボ光を照射するようになっている。【０１０２】
調光センサ６は、照射部５の照射量を調光するために、照射部５から照射された光の被写体からの反射光量を検出して、検出結果をシステム制御部７に出力するようになっている。【０１０３】
モニタ１１は、表示部としての機能を果たすものであり、被写体のプレビュー画像を表示し、システム制御部７の制御に基づいて信号処理部８で画像処理された撮影画像を表示する他、ユーザが機能選択するためのメニュー画面などのテキスト画面を表示するようになっている。すなわち、モニタ１１は、静止画撮影モード又は動画撮影モードを選択する撮影モード選択画面や、オートモード、オフモード又はオンモードのいずれかを選択するストロボモード選択画面などを表示するようになっている。また、撮影モードとして「変曲点選択撮影モード」が選択されると、図８に示すように、プレビュー画面上にウィンドウａを表示するようになっている。【０１０４】
操作部２１は、ズームボタンＷ１２、ズームボタンＴ１３、選択用十字キー１５、レリーズスイッチ１６及び電源スイッチ１７から構成されており、ユーザが操作部２１を操作することにより、各ボタン又はスイッチの機能に対応した指示信号がシステム制御部７に送信され、この指示信号に従って撮像装置１の各構成部分が駆動制御されるようになっている。【０１０５】
このうち、選択用十字キー１５は、十字キーの押下によりモニタ１１の画面上でカーソルやウィンドウを移動させる機能を果たすと共に、中心部分の確定キーの押下によりカーソルやウィンドウによる選択内容を確定させる機能を果たしている。【０１０６】
すなわち、選択用十字キー１５の十字キーを押下することによりモニタ１１に表示されたカーソルを移動させて、メニュー画面から撮影モードの選択画面を開き、更に撮影モードの選択画面上で所望の撮影モードボタンにカーソルを移動させて、確定キーを押下すると、撮影モードを決定することができるようになっている。【０１０７】
そして、撮影モードとして「変曲点選択撮影モード」が選択され、図８に示すようにモニタ１１のプレビュー画面上にウィンドウａが表示されると、選択用十字キー１５は十字キーの押下により、モニタ１１の画面上でウィンドウａを上下左右に移動させることができるようになっている。また、ウィンドウａにより指定する範囲は、選択用十字キー１５を用いた範囲指定操作によって変更できるようになっている。このように、ユーザがウィンドウａの位置又は大きさを変更することによって、ユーザ自らが被写体の対象及びその範囲を指定することができるようになっている。【０１０８】
なお、例えばモニタ１１を２つの表示画面に分割し、一方をプレビュー画面として、そのプレビュー画面上でウィンドウにより指定された範囲を他方の画面に拡大表示する構成とすることなども可能である。【０１０９】
更に、本実施形態においては、図９に示すように、複数のウィンドウａ及びウィンドウｂを表示させることも可能となっている。このような構成により、ユーザは複数の被写体を個別に指定することが可能となっている。【０１１０】
また、ズームボタンＷ１２は押下によりズームを調整して被写体を小さく写す機能を果たし、また、ズームボタンＴ１３は押下によりズームを調整して被写体を大きく写す機能を果たしている。【０１１１】
また、レリーズスイッチ１６は、静止画撮影モードにおいて「半押し」により撮影の準備動作を開始し、また、「全押し」により撮像素子４を露光して、その露光によって得られた電気信号に所定の信号処理を施して記録部１０に記録するという一連の撮影動作が実行されるようになっている。【０１１２】
また、電源スイッチ１７は、押下により撮像装置１のＯＮ、ＯＦＦを順次繰り返すようになっている。【０１１３】
次に、変曲点変更部２２は、モニタ１１の画面上でユーザにより指定された領域の被写体の撮像素子からの出力信号を評価した上で、その評価結果に基づき、指定された領域の被写体を表示及び撮影するために最適な撮像素子４の変曲点を決定するようになっている。【０１１４】
すなわち、本実施形態では、ユーザによって指定された範囲内の画像データとなる、指定された範囲に相当する撮像素子からの出力信号値の分布を算出し、その指定範囲内で最も分布の多かった出力信号値を、指定された被写体における出力信号値とするようになっている。そして、この指定された被写体における出力信号値に基づいて変曲点を決定するようになっている。【０１１５】
なお、指定された領域の被写体の出力信号の評価は上記に示したものに限らず、例えば、ユーザによる指定範囲内の出力信号値の平均値を求めることとしてもよい。また、ユーザが指定した領域における特定の画素の出力信号値データをそのまま用いて変曲点を決定することなども、本実施形態における出力信号の評価に含まれる。【０１１６】
以下に、変曲点の変更を行う場合の動作について具体的に説明する。【０１１７】
図１０に示すように、ユーザが指定した被写体の撮像素子からの出力信号値が、同図に示すグラフ（ａ）上の点Ａ１のように飽和レベル領域にある場合、該被写体は白とびした撮影画像となる。【０１１８】
このような場合、グラフ（ａ）の変曲点α１を、グラフ（ｂ）で示す変曲点β１に変更すると、飽和レベルにあった点Ａ１の出力信号値は、グラフ（ｂ）上の対数変換領域上の点Ｂ１で示す出力信号値にすることができる。このように変曲点α１を変曲点β１に下げることによって、ユーザが指定した被写体の出力信号値はグラフ（ａ）の飽和レベル領域からグラフ（ｂ）の画像として再現できる撮像素子出力値となり、出力信号を飽和レベルより下げることができ、ダイナミックレンジを確保して、ユーザの指定した被写体の白とびを防ぐことができる。なお、この場合の変曲点は、指定した被写体の出力信号が飽和しない範囲で、可能な限り大きな出力信号値となるように変曲点を決定することが望ましい。これにより、出力信号の線形領域を最大限確保することによって、コントラストを犠牲にすることなく白とびを防ぐことができる。【０１１９】
つまり、変曲点変更部２２は、指定された被写体の出力信号値を評価した後、指定された被写体の出力信号値が飽和レベル領域であるか否かを判断するようになっている。そして、指定された被写体の出力信号値が飽和レベルの場合は、白とび防止のために変曲点を下げて撮像素子４の対数変換動作を利用すべく、最適な変曲点を決定するようになっている。【０１２０】
一方、図１１に示すように、ユーザが指定した被写体の出力信号値が、同図に示すグラフ（ｃ）上の点Ａ２のように対数変換領域上にある場合は、指定した被写体の十分なデータを得ることができないため、指定した被写体の撮影画像のコントラストは悪くなる。【０１２１】
このような場合、グラフ（ｃ）の変曲点α２を、変曲点β２に変更すると、対数変換領域上の点Ａ２の出力信号値は、グラフ（ｄ）上の線形変換領域上の点Ｂ２で示す出力信号値にすることができる。このように変曲点α２を変曲点β２に上げることによって、ユーザが指定した被写体の出力信号値はグラフ（ｃ）の対数領域からグラフ（ｄ）の線形領域の出力値になる。これにより、指定した被写体の十分なデータを得ることができるため、コントラストを改善することができる。【０１２２】
つまり、変曲点変更部２２は、指定された被写体の出力信号値が対数変換領域内にある場合は、コントラストを改善するために変曲点を上げて撮像素子４の線形変換動作により得られた電気信号を用いるべく、最適な変曲点を決定するようになっている。【０１２３】
次に、変曲点変更部２２は、ユーザに指定された被写体の出力信号値に基づいた変曲点とする、撮像素子４に設定する電圧値ＶＬの算出について説明する。【０１２４】
上述したように、本実施形態の撮像素子４は、図４に示す画素Ｇ１１〜Ｇｍｎに与える信号φＶＰＳの電圧値ＶＬの値を切り換えることにより、線形変換動作から対数変換動作に切り換わる変曲点を変更できるようになっている。【０１２５】
ここで、撮像素子４の出力信号の特性として、電圧値ＶＬが低いほど撮像素子出力のうち、線形変換する領域の割合が多くなる。したがって、変曲点を下げる場合、すなわち線形変換する領域の割合を少なくする場合は、電圧値ＶＬを増加させればよい。また、変曲点を上げる場合、すなわち線形変換する領域の割合を多くする場合は、電圧値ＶＬの値を減少させればよい。このようにして、変曲点変更部２２は、撮像素子４の変曲点を最適な変曲点とするために画素Ｇ１１〜Ｇｍｎに与える信号φＶＰＳの電圧値ＶＬを算出するようになっている。【０１２６】
なお、ユーザが指定した被写体の撮像素子出力信号値と電圧値ＶＬとを対応付けることにより予め作成したＬＵＴを変曲点変更部２２に格納しておき、このＬＵＴを利用して電圧値ＶＬを算出する構成としてもよい。【０１２７】
また、図９のように複数のウィンドウａ及びウィンドウｂによって複数の被写体を指定し、それぞれの被写体について最適な変曲点を決定した場合は、それぞれの被写体について電圧値ＶＬが算出されるようになっている。【０１２８】
更に、変曲点変更部２２はＤＡコンバータ３６を備えており、算出した電圧値ＶＬをアナログデータに変換して撮像素子４の画素Ｇ１１〜Ｇｍｎに入力することにより、撮像素子４の変曲点を最適な変曲点に変化させるようになっている。なお、ユーザが複数の被写体を指定して、それぞれの被写体について変曲点が決定された場合は、変曲点をそれぞれの最適な変曲点に変化させ、連続的に撮影を行うようになっている。【０１２９】
次に、本実施形態の撮像装置１を使用した撮像に関わる動作について、図１２のフローチャートを参照して説明する。【０１３０】
撮像装置１の電源スイッチ１７を押下して撮像装置１の電源をＯＮとすると、モニタ１１には被写体のプレビュー画面が表示される。【０１３１】
ユーザは、また、撮像装置１の背面に設けられたズームボタンＷ１２又はズームボタンＴ１３を押下することにより、ズームを調整してモニタ１１に表示される被写体の大きさを調整することができる。【０１３２】
また、電源がＯＮされると、モニタ１１には撮影モード選択画面が表示される。撮影モード選択画面では、静止画撮影モード又は動画撮影モードを選択することができる。そして、撮影モード選択画面において、選択用十字キー１５の十字キーを操作して「変曲点選択撮影モード」を選択し、中心部分の確定キーを押下すると、撮像装置１は変曲点選択撮影モードとなり（ステップＳ１）、画像表示工程に移行して、モニタ１１のプレビュー画面に被写体選択用のウィンドウが表示される（ステップＳ２）。【０１３３】
次に、ユーザは選択用十字キー１５の十字キーを操作してプレビュー画面上でウィンドウを移動させると共に（ステップＳ３）、選択用十字キー１５の範囲指定操作によりウィンドウの大きさを変更することによって（ステップＳ４）、被写体の対象及び範囲を指定する。なお、ステップＳ３及びステップＳ４の順序は逆であってもよい。そして、図１３に示すように、ユーザが指定したい被写体上にウィンドウｃを表示した状態で選択用十字キー１５の中央部分の確定キーを押下すると、ユーザの指定する被写体が確定される（ステップＳ５）。【０１３４】
こうしてモニタ１１のプレビュー画面上でユーザが指定した被写体が確定されると、変曲点変更部２２は指定された被写体の画像データを評価する（ステップＳ６）。すなわち、本実施形態では、ユーザによって指定された範囲内の画像データとなる、指定された範囲に相当する撮像素子からの出力信号値の分布を算出し、その指定範囲内で最も分布の多かった出力信号値を、指定された被写体における出力信号値とする評価を行うようになっている。【０１３５】
すると、変曲点変更部２２は変曲点変更工程に移行し、指定した被写体の出力信号値に基づいて最適な変曲点を決定する（ステップＳ７）。【０１３６】
次に、変曲点変更部２２は、撮像素子４の変曲点を指定された被写体の出力信号値に基づいて電圧値ＶＬを算出して設定する（ステップＳ８）。例えば、図１３において、指定された被写体の出力信号値が飽和レベル値の場合、指定された被写体は出力信号の飽和により白とびした撮影画像となる。そこで、図１０に示すように、撮像素子４の出力信号における線形領域と対数領域の境界である変曲点を下げる。即ち、指定された被写体の出力信号を対数領域に位置させるように変曲点を変更することより、出力信号が飽和しないようにし、撮像素子のダイナミックレンジを確保して全画像データを所定の出力信号範囲内で表現することにより、指定された被写体の白とびを防止することができる。【０１３７】
一方、指定された被写体の出力信号値が対数変換領域にある場合は、所定の輝度範囲内で表現されるデータが少なくなるため指定された被写体の撮影画像のコントラストは悪くなる。そこで、図１１に示すように、撮像素子４の出力信号における線形領域と対数領域の境界である変曲点を上げる。即ち、指定された被写体の出力信号を線形領域に位置させるように変曲点を変更することにより、指定された被写体の十分なデータが得られコントラストを改善することができる。【０１３８】
すなわち、本実施形態では、ユーザによって指定された範囲内の画像データとなる、指定された範囲に相当する撮像素子からの出力信号値の分布を算出し、その指定範囲内で最も分布の多かった出力信号値を、指定された被写体における出力信号値とするようになっている。そして、この指定された被写体における出力信号値に基づいて最適な変曲点を決定するようになっている。【０１３９】
変曲点を下げる場合、すなわち線形変換する領域の割合を少なくする場合は、電圧値ＶＬを減少させればよい。また、変曲点を上げる場合、すなわち線形変換する領域の割合を多くする場合は、電圧値ＶＬの値を上昇させればよい。このようにして、変曲点変更部２２は、画素Ｇ１１〜Ｇｍｎに与える信号φＶＰＳの電圧値ＶＬを算出する。【０１４０】
なお、指定された被写体の出力信号値と電圧値ＶＬとを対応付けることにより予め作成したＬＵＴを利用して、電圧値ＶＬを算出してもよい（ステップＳ７，Ｓ８）。【０１４１】
また、複数のウィンドウによって複数の被写体を指定し、それぞれの被写体について最適な変曲点を決定した場合は、それぞれの被写体について電圧値ＶＬを算出する。【０１４２】
そして、変曲点変更部２２が備えるＤＡコンバータ３６は、算出した電圧値ＶＬをアナログデータに変換して撮像素子４の画素Ｇ１１〜Ｇｍｎに入力することにより、撮像素子４の変曲点を変化させる。なお、図９のように複数のウィンドウａ及びウィンドウｂによって複数の被写体を指定した場合は、それぞれの被写体について変曲点が決定されるようになっている。【０１４３】
すると、モニタ１１は、図１４のように、変曲点を変化させた後の被写体のプレビュー画面を表示する（ステップＳ９）。図１４では、変曲点を変化させることによって、ユーザが指定した被写体について白とびが回避されている。【０１４４】
ここで、ユーザはプレビュー画面に表示された撮影画像を目視することによって、所望の撮影画像が得られるか否かを確認する（ステップＳ１０）。そして、撮影画像の中で、更に白とびを防止したい被写体又は階調を改善したい被写体がある場合（ステップＳ１０；Ｎｏ）は、ステップＳ３に戻り、再びモニタ１１のプレビュー画面上に表示されたウィンドウを移動し、また、ウィンドウによる指定範囲を変更して（ステップＳ４）、その被写体を指定する（ステップＳ５）。【０１４５】
そして、モニタ１１のプレビュー画面上で変曲点の変更により所望の撮影画像が得られることを確認した場合（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）は、レリーズスイッチ１６を半押しし、撮影準備動作であるＡＦ動作が行われると共に、ＡＥ評価値を算出する。レリーズスイッチ１６を押下しない場合は、モニタ１１に変曲点を変更した後のプレビュー画像が表示された状態のままとなる。【０１４６】
この後、ユーザがレリーズスイッチ１６を全押しすると、撮影が行われる。【０１４７】
この撮影に際し、絞りシャッタ制御部１９は、ＡＥ評価値算出部３２が算出したＡＥ評価値に基づき、絞りシャッタ部を駆動制御する。撮像素子４の画素Ｇ１１〜Ｇｍｎは変曲点変更部２４が決定した変曲点で線形変換動作と対数変換動作との切り換えを行うことにより、入射光を光電変換する。そして、光電変換によって得られた電気信号を信号処理部８に出力する。【０１４８】
そして、信号処理部８は、光電変換により得られた電気信号に所定の画像処理を施す。すなわち、アンプ２７が撮像素子４から出力された電気信号を所定の規定レベルに増幅すると、Ａ／Ｄコンバータ２８が増幅された電気信号をデジタル信号に変換する。【０１４９】
次に、黒基準補正部２９が最低輝度値となる黒レベルを基準値に補正する。また、ＡＥ評価値算出部３０が黒基準補正後の電気信号からＡＥ（自動露出）のために必要な評価値を検出してシステム制御部７に送出する。一方、ＷＢ処理部３１は黒基準補正後の電気信号から補正係数を算出することによって、撮像画像のＲ，Ｇ，Ｂの各色成分のレベル比（Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ）を調整して白色を正しく表示する。【０１５０】
また、色補間部３２が各画素について欠落する色成分を補間する色補間処理を行う。そして、色補正部３３が画素ごとの色成分値を補正して各画素の色合いを強調した画像を生成する。また、階調変換部３４が画像の階調の応答特性を撮像装置１のガンマ値に応じた最適のカーブに補正するガンマ補正処理を行うと、色空間変換部３５が色空間をＲＧＢからＹＵＶに変換する。【０１５１】
そして、信号処理部８から出力された画像データを、記録部１０に記録する。【０１５２】
なお、ユーザが複数の被写体を指定して、それぞれの被写体について変曲点が決定されている場合には、変曲点をそれぞれの変曲点に変更した状態でそれぞれのプレビューを行い、複数回撮影を行うようになっている。この場合には、複数の撮影画像を共に記録してもよいし、いずれかの画像を選択して記録してもよいし、複数の撮影画像を合成して記録するようにしてもよい。【０１５３】
なお、記録部１０に記録された画像データをパーソナルコンピュータなどに読み出す際には、ＵＳＢ端子１８に接続したＵＳＢケーブルをパーソナルコンピュータに接続する。【０１５４】
以上より本実施形態によれば、ユーザがモニタ１１に表示された被写体のプレビュー画面を確認した上で、操作部２１において自ら良好な再現をさせたい被写体範囲を指定することができる。また、ユーザが指定した被写体の出力信号値の評価結果に基づいて変曲点を変更することから、ユーザのニーズに応じて撮像素子４の光電変換特性を変化させることが可能となる。【０１５５】
また、指定した被写体の撮像に際して撮像素子４に対数変換動作を行わせることにより、指定した被写体について対数変換動作の利点を生かした撮像画像を得ることが可能となる。すなわち、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も全被写体を再現可能な画像信号で表現することができる。【０１５６】
ここで、指定された被写体の出力信号値が飽和レベルとなっている場合、指定された被写体の出力信号が対数変換領域となるように変曲点を変更することによって、ダイナミックレンジを確保して、指定された被写体の白とびを防止することができる。【０１５７】
また、指定された被写体の撮像に際して撮像素子４に線形変換動作を行わせることにより、指定された被写体について線形変換動作の利点を生かした撮像画像を得ることが可能となる。すなわち、十分なデータを得て被写体のコントラストを改善することができる。【０１５８】
ここで、指定された被写体の出力信号値が対数変換領域にある場合は、指定された被写体の出力信号が線形変換領域となるよう変曲点を変更することによって、指定された被写体の十分なデータを得て被写体のコントラストを改善することができる。【０１５９】
また、モニタ１１に表示されたウィンドウにより、撮影画像のうちユーザが指定する被写体範囲を容易に目視することが可能となる。【０１６０】
また、ユーザが操作部２１を操作してモニタ１１のウィンドウを移動すること又はウィンドウの指定範囲を変更することによって、ユーザの所望の被写体を容易に指定することが可能となる。【０１６１】
以上述べたように本発明の撮像装置によれば、ユーザが指定した被写体の出力信号値の評価結果に基づいて変曲点を変更することから、ユーザのニーズに応じて撮像素子の光電変換特性を変化させることにより、ユーザの意図した撮影画像を得ることが可能となる。【０１６２】
また、ユーザの指定した被写体について対数変換動作の利点を生かした撮像画像を得ることが可能となる。すなわち、ダイナミックレンジを確保して被写体の全輝度情報を電気信号で表現することにより、直射日光が背後に存在する明るい被写体などであっても、暗い部分も含めて高品位な画像を得ることができる。【０１６３】
また、ユーザが指定した被写体の撮像に際して撮像素子に対数変換動作を行わせることによって、電気信号のダイナミックレンジを確保して、主要被写体の白とびを防止することができる。【０１６４】
また、ユーザが指定した被写体について線形変換動作の利点を生かした撮像画像を得ることが可能となる。すなわち、所定の輝度範囲内において十分なデータを得て被写体のコントラストを改善することにより、曇天時や日陰にある暗い被写体などであっても、階調性豊かで高品位な画像を得ることができる。【０１６５】
また、ユーザが指定した被写体の撮像に際して撮像素子に線形変換動作を行わせることによって、所定の輝度範囲内において十分なデータを得て被写体のコントラストを改善することができる。【０１６６】
また、表示部に表示されたウィンドウにより、ユーザが指定する被写体範囲を容易に目視することが可能となる。【０１６７】
また、ユーザが操作部を操作して表示部のウィンドウを移動すること又はウィンドウの指定範囲を変更することによって、ユーザの所望の被写体を容易に指定することが可能となる。
【図３】
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【図７】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１３】
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【図１４】
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