專利名稱：成像裝置和成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如數(shù)字相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等的成像裝置，并且涉及成像方法。具體地
說，本發(fā)明涉及具有能夠擴(kuò)展要成像的圖像的動(dòng)態(tài)范圍的功能的成像裝置，并且涉及其成 像方法。
背景技術(shù)：
由具有如CCD等的固態(tài)圖像傳感器的數(shù)字相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等拍攝的圖像的動(dòng)態(tài) 范圍遠(yuǎn)窄于由使用鹵化銀攝影底片的傳統(tǒng)鹵化銀相機(jī)拍攝的圖像的動(dòng)態(tài)范圍。在動(dòng)態(tài)范圍 窄的情況下，在攝影被攝體的暗區(qū)中出現(xiàn)"曝光不足"，并且在攝影被攝體的亮區(qū)中出現(xiàn)"曝 光過度"，從而劣化圖像質(zhì)量。 為了擴(kuò)展由如CCD等的固態(tài)圖像傳感器拍攝的圖像的動(dòng)態(tài)范圍，例如，日本專利 公開No. 2000-92378公開了一種技術(shù)，其中用不同的曝光量對(duì)相同的攝影被攝體執(zhí)行多次 拍攝，獲得多個(gè)不同的曝光量圖像，然后將這些圖像放在一起以產(chǎn)生具有擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)范圍 的合成圖像。

發(fā)明內(nèi)容
在使用日本專利公開No. 2000-92378中公開的合成用不同曝光量拍攝的多個(gè)圖 像的方法以便擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍的情況下，存在這樣的問題如果當(dāng)拍攝時(shí)攝影被攝體移動(dòng)，則 出現(xiàn)多個(gè)拍攝圖像中攝影被攝體的位移，并且沒有精確地合成圖像。 本發(fā)明的目的是提供一種能夠獲得其中以一次拍攝擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍的圖像的成像 裝置，并且提供其成像方法。 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的成像裝置包括圖像傳感器，具有包括多個(gè)像素的光接收表 面和放置在所述多個(gè)像素的前表面?zhèn)鹊亩鄠€(gè)顏色的分色濾色鏡，所述圖像傳感器經(jīng)由所述 分色濾色鏡接收經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)入到所述光接收表面上的攝影被攝體圖像，輸出每個(gè)像素 的像素輸出，并且成像所述攝影被攝體圖像；像素輸出判斷部件，其判斷所述像素輸出是否 等于或大于預(yù)定飽和水平；以及像素輸出補(bǔ)償處理部件，在由所述像素輸出判斷部件判斷 放置特定顏色的分色濾色鏡的像素的像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的情況下，基 于放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的像素附近放 置的、像素輸出小于所述預(yù)定飽和水平的其他像素的像素輸出，來執(zhí)行補(bǔ)償處理，以計(jì)算放 置特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于預(yù)定飽和水平的像素的亮度的像素輸 出，其中像素輸出變得等于或大于預(yù)定飽和水平，并且擴(kuò)展所述圖像傳感器成像的圖像的 動(dòng)態(tài)范圍。 優(yōu)選地，在由所述像素輸出判斷部件判斷放置特定顏色的分色濾色鏡的像素的像 素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的情況下，基于放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素 輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的像素附近放置的、放置與所述特定顏色的分色濾色鏡 不同的分色濾色鏡并且像素輸出小于所述預(yù)定飽和水平的像素的像素輸出，所述像素輸出補(bǔ)償處理部件執(zhí)行補(bǔ)償處理，以計(jì)算放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于 預(yù)定飽和水平的像素的亮度的像素輸出，其中像素輸出變得等于或大于預(yù)定飽和水平，并 且擴(kuò)展所述圖像傳感器成像的圖像的動(dòng)態(tài)范圍。 優(yōu)選地，在由所述像素輸出判斷部件判斷放置特定顏色的分色濾色鏡的像素的像 素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的情況下，基于放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素 輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的像素附近放置的、放置與所述特定顏色的分色濾色鏡 相同的分色濾色鏡并且像素輸出小于所述預(yù)定飽和水平的像素的像素輸出，所述像素輸出 補(bǔ)償處理部件執(zhí)行補(bǔ)償處理，以計(jì)算放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于 預(yù)定飽和水平的像素的亮度的像素輸出，其中像素輸出變得等于或大于預(yù)定飽和水平，并 且擴(kuò)展所述圖像傳感器成像的圖像的動(dòng)態(tài)范圍。 優(yōu)選地，所述像素輸出補(bǔ)償處理部件包括第一像素輸出補(bǔ)償處理部件，在由所述 像素輸出判斷部件判斷放置特定顏色的分色濾色鏡的像素的像素輸出等于或大于所述預(yù) 定飽和水平的情況下，基于放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于所述預(yù)定 飽和水平的像素附近放置的、放置與所述特定顏色的分色濾色鏡不同的分色濾色鏡并且像 素輸出小于所述預(yù)定飽和水平的像素的像素輸出，執(zhí)行補(bǔ)償處理，以計(jì)算放置特定顏色的 分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于預(yù)定飽和水平的像素的亮度的像素輸出，其中像素輸 出變得等于或大于預(yù)定飽和水平；以及第二像素輸出補(bǔ)償處理部件，在由所述像素輸出判 斷部件判斷放置特定顏色的分色濾色鏡的像素的像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平 的情況下，基于放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的 像素附近放置的、放置與所述特定顏色的分色濾色鏡相同的分色濾色鏡并且像素輸出小于 所述預(yù)定飽和水平的像素的像素輸出，執(zhí)行補(bǔ)償處理，以計(jì)算放置特定顏色的分色濾色鏡 并且像素輸出等于或大于預(yù)定飽和水平的像素的亮度的像素輸出，其中像素輸出變得等于 或大于預(yù)定飽和水平，并且所述像素輸出補(bǔ)償處理部件基于分別從所述第一像素輸出補(bǔ)償 處理部件和所述第二像素輸出補(bǔ)償處理部件輸出的補(bǔ)償值，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置等于或大于放置特 定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于預(yù)定飽和水平的像素的飽和水平的亮度的 像素輸出，并且擴(kuò)展所述圖像傳感器成像的圖像的動(dòng)態(tài)范圍。 優(yōu)選地，在由所述像素輸出判斷部件判斷像素輸出的情況下，處理單元是包括每 個(gè)在水平和垂直方向的兩個(gè)像素的區(qū)域。 優(yōu)選地，在所述光學(xué)系統(tǒng)的光軸上提供如自由放置的具有與特定顏色的分色濾色
鏡相同顏色的顏色濾色鏡，并且所述顏色濾色鏡被放置在所述光學(xué)系統(tǒng)的光軸上，從而與
特定顏色的分色濾色鏡的敏感度相比，相對(duì)降低另一分色濾色鏡的敏感度。 優(yōu)選地，提供多個(gè)顏色濾色鏡，并且每個(gè)顏色濾色鏡具有不同的光透射率。 優(yōu)選地，所述成像裝置進(jìn)一步包括動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率設(shè)置部件，其設(shè)置動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)
展率；擴(kuò)展率改變和控制部件，其基于由所述動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率設(shè)置部件設(shè)置的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)
展率，改變和控制所述像素輸出補(bǔ)償處理部件中的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率；以及直方圖產(chǎn)生部件，
其通過計(jì)算在預(yù)定亮度范圍中每個(gè)亮度處的像素輸出的出現(xiàn)頻率來產(chǎn)生直方圖，并且在由
所述像素輸出判斷部件判斷放置特定顏色的分色濾色鏡的像素的像素輸出等于或大于所
述預(yù)定飽和水平的情況下，所述擴(kuò)展率改變和控制部件在所述直方圖產(chǎn)生部件中產(chǎn)生的直
方圖中從最大高亮度側(cè)向低亮度側(cè)積分像素的出現(xiàn)頻率，并且改變和控制動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展
7率，使得積分值變?yōu)轭A(yù)先設(shè)置的規(guī)定值的亮度變?yōu)橹狈綀D的新的最大高亮度。 優(yōu)選地，所述成像裝置進(jìn)一步包括動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率設(shè)置部件，其設(shè)置動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)
展率；擴(kuò)展率改變和控制部件，其基于由所述動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率設(shè)置部件設(shè)置的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)
展率，改變和控制所述像素輸出補(bǔ)償處理部件中的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率；以及直方圖產(chǎn)生部件，
其通過計(jì)算在預(yù)定亮度范圍中每個(gè)亮度處的像素輸出的出現(xiàn)頻率來產(chǎn)生直方圖，并且在由
所述像素輸出判斷部件判斷放置特定顏色的分色濾色鏡的像素的像素輸出等于或大于所
述預(yù)定飽和水平的情況下，所述擴(kuò)展率改變和控制部件在所述直方圖產(chǎn)生部件中產(chǎn)生的直
方圖中從低亮度側(cè)向最大高亮度側(cè)積分像素的出現(xiàn)頻率，并且改變和控制動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展
率，使得積分值變?yōu)轭A(yù)先設(shè)置的規(guī)定值的亮度變?yōu)橹狈綀D的新的最大高亮度。 優(yōu)選地，所述成像裝置進(jìn)一步包括動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率設(shè)置部件，其設(shè)置動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)
展率；和擴(kuò)展率改變和控制部件，其基于由所述動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率設(shè)置部件設(shè)置的動(dòng)態(tài)范圍
擴(kuò)展率，改變和控制所述像素輸出補(bǔ)償處理部件中的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率，并且在動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)
展中，所述擴(kuò)展率改變和控制部件通過將小于預(yù)定飽和水平的像素輸出乘以預(yù)定系數(shù)來改
變和控制動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率。 優(yōu)選地，所述成像裝置進(jìn)一步包括位壓縮轉(zhuǎn)換部件，其具有其中小于飽和水平的 亮度的像素輸出的數(shù)據(jù)壓縮率比等于或大于飽和水平的亮度的像素輸出的數(shù)據(jù)壓縮率小 的位壓縮轉(zhuǎn)換特性，在動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展中，所述位壓縮轉(zhuǎn)換部件基于所述位壓縮轉(zhuǎn)換特性，將 從第一位數(shù)轉(zhuǎn)換為大于所述第一位數(shù)的第二位數(shù)的像素輸出的數(shù)據(jù)重新轉(zhuǎn)換為所述第一 位數(shù)。 優(yōu)選地，在亮度小于預(yù)定飽和水平和低水平的情況下，所述位壓縮轉(zhuǎn)換特性具有 這樣的壓縮率，使得轉(zhuǎn)換之前的像素輸出的數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)換之后的像素輸出的數(shù)據(jù)變?yōu)閹缀跸?同的值。 優(yōu)選地，僅在當(dāng)執(zhí)行補(bǔ)償處理時(shí)計(jì)算的像素輸出變?yōu)榇笥谧鳛檠a(bǔ)償處理對(duì)象的像 素輸出時(shí)，所述像素輸出補(bǔ)償處理部件執(zhí)行補(bǔ)償處理。 優(yōu)選地，在當(dāng)執(zhí)行補(bǔ)償處理時(shí)計(jì)算的像素輸出變?yōu)樾∮谧鳛檠a(bǔ)償處理對(duì)象的像素 輸出時(shí)，所述像素輸出補(bǔ)償處理部件擴(kuò)展用于上述像素輸出的計(jì)算的像素的分布范圍。
優(yōu)選地，在擴(kuò)展像素的分布范圍的情況下，所述像素輸出補(bǔ)償處理部件還使用放 置特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出小于飽和水平的像素。 —種成像裝置的成像方法，所述成像裝置具有圖像傳感器，所述圖像傳感器具有
包括多個(gè)像素的光接收表面和放置在所述多個(gè)像素的前表面?zhèn)鹊亩鄠€(gè)顏色的分色濾色鏡，
所述圖像傳感器經(jīng)由所述分色濾色鏡接收經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)入到所述光接收表面上的攝影
被攝體圖像，輸出每個(gè)像素的像素輸出，并且成像所述攝影被攝體圖像，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例
的成像方法包括像素輸出判斷步驟，其判斷所述像素輸出是否等于或大于預(yù)定飽和水平；
以及像素輸出補(bǔ)償處理步驟，在由所述像素輸出判斷步驟判斷放置特定顏色的分色濾色鏡
的像素的像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的情況下，基于放置特定顏色的分色濾色
鏡并且像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的像素附近放置的、像素輸出小于所述預(yù)定
飽和水平的其他像素的像素輸出，執(zhí)行補(bǔ)償處理，以計(jì)算放置特定顏色的分色濾色鏡并且
像素輸出等于或大于預(yù)定飽和水平的像素的亮度的像素輸出，其中像素輸出變得等于或大
于預(yù)定飽和水平，并且擴(kuò)展所述圖像傳感器成像的圖像的動(dòng)態(tài)范圍。
優(yōu)選地，在由所述像素輸出判斷步驟判斷放置特定顏色的分色濾色鏡的像素的像 素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的情況下，基于放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素 輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的像素附近放置的、放置與所述特定顏色的分色濾色鏡 不同的分色濾色鏡并且像素輸出小于所述預(yù)定飽和水平的像素的像素輸出，所述像素輸出 補(bǔ)償處理步驟執(zhí)行補(bǔ)償處理，以計(jì)算放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于 預(yù)定飽和水平的像素的亮度的像素輸出，其中像素輸出變得等于或大于預(yù)定飽和水平，并 且擴(kuò)展所述圖像傳感器成像的圖像的動(dòng)態(tài)范圍。 優(yōu)選地，在由所述像素輸出判斷步驟判斷放置特定顏色的分色濾色鏡的像素的像 素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的情況下，基于放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素 輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的像素附近放置的、放置與所述特定顏色的分色濾色鏡 相同的分色濾色鏡并且像素輸出小于所述預(yù)定飽和水平的像素的像素輸出，所述像素輸出 補(bǔ)償處理步驟執(zhí)行補(bǔ)償處理，以計(jì)算放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于 預(yù)定飽和水平的像素的亮度的像素輸出，其中像素輸出變得等于或大于預(yù)定飽和水平，并 且擴(kuò)展所述圖像傳感器成像的圖像的動(dòng)態(tài)范圍。 優(yōu)選地，所述像素輸出補(bǔ)償處理步驟包括第一像素輸出補(bǔ)償處理步驟，在由所述 像素輸出判斷步驟判斷放置特定顏色的分色濾色鏡的像素的像素輸出等于或大于所述預(yù) 定飽和水平的情況下，基于放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于所述預(yù)定 飽和水平的像素附近放置的、放置與所述特定顏色的分色濾色鏡不同的分色濾色鏡并且像 素輸出小于所述預(yù)定飽和水平的像素的像素輸出，執(zhí)行補(bǔ)償處理，以計(jì)算放置特定顏色的 分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于預(yù)定飽和水平的像素的亮度的像素輸出，其中像素輸 出變得等于或大于預(yù)定飽和水平；以及第二像素輸出補(bǔ)償處理步驟，在由所述像素輸出判 斷步驟判斷放置特定顏色的分色濾色鏡的像素的像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平 的情況下，基于放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的 像素附近放置的、放置與所述特定顏色的分色濾色鏡相同的分色濾色鏡并且像素輸出小于 所述預(yù)定飽和水平的像素的像素輸出，執(zhí)行補(bǔ)償處理，以計(jì)算放置特定顏色的分色濾色鏡 并且像素輸出等于或大于預(yù)定飽和水平的像素的亮度的像素輸出，其中像素輸出變得等于 或大于預(yù)定飽和水平，并且所述像素輸出補(bǔ)償處理步驟基于分別從所述第一像素輸出補(bǔ)償 處理步驟和所述第二像素輸出補(bǔ)償處理步驟輸出的補(bǔ)償值，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置等于或大于放置特 定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于預(yù)定飽和水平的像素的飽和水平的亮度的 像素輸出，并且擴(kuò)展所述圖像傳感器成像的圖像的動(dòng)態(tài)范圍。 優(yōu)選地，在由所述像素輸出判斷步驟判斷像素輸出的情況下，處理單元是包括每 個(gè)在水平和垂直方向的兩個(gè)像素的區(qū)域。


包括附圖以便提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且附圖并入和構(gòu)成本說明書的一部 件。附示了本發(fā)明的各實(shí)施例，并且與說明書一起用于說明本發(fā)明的原理。
圖1A圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1到9的數(shù)字相機(jī)的前視圖。
圖1B圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1到9的數(shù)字相機(jī)的頂視圖。
圖1C圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1到9的數(shù)字相機(jī)的后視圖。
圖2圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1到9的數(shù)字相機(jī)的系統(tǒng)的框圖。 圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的圖像傳感器的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展的原理的說明圖。 圖4圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的YUV轉(zhuǎn)換部件的框圖。 圖5圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展補(bǔ)償部件的框圖。 圖6A圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的數(shù)字相機(jī)的液晶顯示(LCD)監(jiān)視器上顯示
的拍攝設(shè)置屏幕的示例。 圖6B圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的數(shù)字相機(jī)的液晶顯示(LCD)監(jiān)視器上顯示 的拍攝設(shè)置屏幕的另一示例。 圖6C圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的數(shù)字相機(jī)的液晶顯示(LCD)監(jiān)視器上顯示 的拍攝設(shè)置屏幕的又一示例。 圖7圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的數(shù)字相機(jī)中具有RGB濾色鏡和其中執(zhí)行動(dòng)態(tài) 范圍擴(kuò)展處理的處理單元的CCD的像素布置的狀態(tài)。 圖8A圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的數(shù)字相機(jī)中、在動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展200%的情況 下的像素輸出的位壓縮轉(zhuǎn)換特性。 圖8B圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的數(shù)字相機(jī)中像素輸出的另一位壓縮轉(zhuǎn)換特 性。 圖9圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的數(shù)字相機(jī)中、其中12位RGB數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為8 位RGB數(shù)據(jù)(Y轉(zhuǎn)換)的轉(zhuǎn)換特性(轉(zhuǎn)換表)。 圖10A是圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的數(shù)字相機(jī)中、在執(zhí)行動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理 的情況下，像素出現(xiàn)的頻率和亮度之間的關(guān)系的直方圖。 圖10B是圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的數(shù)字相機(jī)中、在不執(zhí)行動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處 理的情況下，像素出現(xiàn)的頻率和亮度之間的關(guān)系的直方圖。 圖11圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的數(shù)字相機(jī)中、在動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展130%的情況 下的像素輸出的位壓縮轉(zhuǎn)換特性。 圖12是圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的數(shù)字相機(jī)中、在動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展130%的情 況下，像素出現(xiàn)的頻率和亮度之間的關(guān)系的直方圖。 圖13圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的數(shù)字相機(jī)中、在動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展160%的情況 下的像素輸出的位壓縮轉(zhuǎn)換特性。 圖14是圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的數(shù)字相機(jī)中、在動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展160%的情 況下，像素出現(xiàn)的頻率和亮度之間的關(guān)系的直方圖。 圖15圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2的數(shù)字相機(jī)中具有RGB濾色鏡和其中執(zhí)行動(dòng) 態(tài)范圍擴(kuò)展處理的處理單元的CCD的像素布置的狀態(tài)。 圖16圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例3的數(shù)字相機(jī)中具有RGB濾色鏡和其中執(zhí)行動(dòng) 態(tài)范圍擴(kuò)展處理的處理單元的CCD的像素布置的狀態(tài)。 圖17圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例4的數(shù)字相機(jī)中具有RGB濾色鏡和其中執(zhí)行動(dòng) 態(tài)范圍擴(kuò)展處理的處理單元的CCD的像素布置的狀態(tài)。 圖18是在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例4的數(shù)字相機(jī)中的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展補(bǔ)償部件的框圖。
圖19A是在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例4的數(shù)字相機(jī)中的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展補(bǔ)償?shù)恼f明視 圖。
圖19B是在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例4的數(shù)字相機(jī)中的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展補(bǔ)償?shù)牧硪徽f明視圖。 圖20是在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例5的數(shù)字相機(jī)中的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展補(bǔ)償部件的框圖。
圖21A是圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例6的數(shù)字相機(jī)中、在動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展200X的情況下，像素出現(xiàn)的頻率和亮度之間的關(guān)系的直方圖。 圖21B是圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例6的數(shù)字相機(jī)中、在自動(dòng)設(shè)置動(dòng)態(tài)范圍的情況下，像素出現(xiàn)的頻率和亮度之間的關(guān)系的直方圖。 圖22A是圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例7的數(shù)字相機(jī)中、在動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展200X的情況下，像素出現(xiàn)的頻率和亮度之間的關(guān)系的直方圖。 圖22B是圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例7的數(shù)字相機(jī)中、在自動(dòng)設(shè)置動(dòng)態(tài)范圍的情況下，像素出現(xiàn)的頻率和亮度之間的關(guān)系的直方圖。 圖23是在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例8的數(shù)字相機(jī)中的透鏡鏡筒的結(jié)構(gòu)圖。 圖24A是圖示根據(jù)實(shí)施例8的數(shù)字相機(jī)中、第一綠色濾色鏡對(duì)光波長(zhǎng)的光透射率
特性的圖。 圖24B是圖示根據(jù)實(shí)施例8的數(shù)字相機(jī)中、第二綠色濾色鏡對(duì)光波長(zhǎng)的光透射率特性的圖。 圖25是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例8的圖像傳感器的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展的原理的說明圖。
圖26圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的數(shù)字相機(jī)中、在動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展400%的情況下的像素輸出的位壓縮轉(zhuǎn)換特性。 圖27A圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的數(shù)字相機(jī)中、在G濾色鏡的像素輸出等于或大于飽和水平并且在G濾色鏡附近的R和B濾色鏡的像素輸出接近飽和水平的情況下，在壓縮處理之后的G濾色鏡的像素輸出。 圖27B圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的數(shù)字相機(jī)中、在G濾色鏡的像素輸出等于或大于飽和水平并且在G濾色鏡附近的R和B濾色鏡的像素輸出非常小的情況下，在壓縮處
理之后的G濾色鏡的像素輸出。
附圖標(biāo)記的描述1數(shù)字相機(jī)(成像裝置)5攝影透鏡系統(tǒng)(光學(xué)系統(tǒng))6透鏡鏡筒單元9液晶顯示(LCD)監(jiān)視器12菜單按鈕(動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率設(shè)置部件)20 CCD(圖像傳感器)21模擬前端部件22信號(hào)處理部件23 SDRAM28控制部件(擴(kuò)展率改變和控制部件)34 CCD接口35存儲(chǔ)器控制器36 YUV轉(zhuǎn)換部件
36a YUV轉(zhuǎn)換部件 50動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展補(bǔ)償部件 51位壓縮部件 57亮度直方圖產(chǎn)生部件 60亮度水平判斷部件(像素輸出檢測(cè)部件) 61像素輸出補(bǔ)償處理部件 61a像素輸出補(bǔ)償處理部件 62位擴(kuò)充處理部件 63第一像素輸出補(bǔ)償處理部件 64第二像素輸出補(bǔ)償處理部件 65補(bǔ)償數(shù)據(jù)合成部件(補(bǔ)償處理部件) 70a第一綠色濾色鏡(濾色鏡) 70b第二綠色濾色鏡(濾色鏡) 72轉(zhuǎn)塔板
具體實(shí)施例方式
下文中，將參照

本發(fā)明的各實(shí)施例。
[實(shí)施例1] 圖1A是作為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的成像裝置的示例的數(shù)字靜態(tài)相機(jī)(下文中稱為"數(shù)字相機(jī)")的前視圖，圖1B是其頂視圖，并且圖1C是其后視圖。圖2是圖示圖1A到圖1C中圖示的數(shù)字相機(jī)內(nèi)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意性框圖。[OO96][數(shù)字相機(jī)的外觀結(jié)構(gòu)] 如圖1A到圖1C所示，在根據(jù)本實(shí)施例的數(shù)字相機(jī)1的頂端提供釋放按鈕(快門按鈕)2、電源按鈕3和模式(拍攝模式/重放模式)切換盤4、在數(shù)字相機(jī)1的前端，提供具有攝影透鏡系統(tǒng)5、閃光發(fā)射(stroboscopic lightemitting)部件7和光學(xué)取景器8。
在數(shù)字相機(jī)1的后端，提供液晶顯示(LCD)監(jiān)視器9、光學(xué)取景器8的目鏡透鏡部件8a、廣角端變焦(W)按鈕10、遠(yuǎn)攝角(tel印hoto angle)端變焦(T)按鈕11、菜單(MENU)按鈕12、確認(rèn)(0K)按鈕13等。此外，在數(shù)字相機(jī)1的一側(cè)內(nèi)提供存儲(chǔ)卡存儲(chǔ)部件15。存儲(chǔ)卡存儲(chǔ)部件15存儲(chǔ)保存拍攝的圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)卡14(見圖2)。[OO"][數(shù)字相機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)] 如圖2所示，在該數(shù)字相機(jī)1內(nèi)部提供CCD(電荷耦合器件)20、模擬前端部件21 (下文中稱為"AFE部件")、信號(hào)處理部件22、 SDRAM(同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)23、ROM(只讀存儲(chǔ)器)24、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器25等，所述CCD 20是固態(tài)圖像傳感器，其中攝影被攝體的圖像經(jīng)由置于透鏡鏡筒單元6中的攝影透鏡系統(tǒng)5進(jìn)入，并且在光接收表面形成圖像，所述AFE部件21將從CCD 20輸出的電信號(hào)(模擬RGB圖像信號(hào))轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，所述信號(hào)處理部件22處理從AFE部件21輸出的數(shù)字信號(hào)，所述SDRAM 23臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，所述ROM24中存儲(chǔ)控制程序等。 透鏡鏡筒單元6包括具有變焦透鏡、對(duì)焦透鏡等的攝影透鏡系統(tǒng)5、光圈單元26和機(jī)械快門單元27，并且攝影透鏡系統(tǒng)5、光圈單元26和機(jī)械快門單元27的每個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元(未示出)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器25驅(qū)動(dòng)。通過來自信號(hào)處理部件22的控制部件(CPU,中央處理單元)28的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)和控制馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器25。 CCD 20包括多個(gè)像素，其中放置作為分色濾色鏡的RGB原色濾色鏡(見圖7 :下文中稱為"RGB濾色鏡")，并且輸出對(duì)應(yīng)于三原色RGB的電信號(hào)(模擬RGB圖像信號(hào))。
AFE部件21包括驅(qū)動(dòng)CCD 20的TG (時(shí)序信號(hào)生成部件)30、采樣從CCD 20輸出的電信號(hào)(模擬RGB圖像信號(hào))的CDS(相關(guān)雙采樣部件)31、調(diào)整在CDS 31中采樣的電信號(hào)(模擬RGB圖像信號(hào))的增益的AGC (模擬增益控制部件)32、以及將在AGC 32中增益調(diào)整的電信號(hào)(模擬RGB圖像信號(hào))轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)(下文中稱為"原始RGB數(shù)據(jù)")的A/D轉(zhuǎn)換部件(模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換部件)33。 信號(hào)處理部件22包括CCD接口 (下文中稱為"CCD I/F" ) 34，其輸出畫面水平同步信號(hào)(HD)和畫面垂直同步信號(hào)(VD)到AFE部件21的TG30并且加載與這些同步信號(hào)同步的AFE部件21的A/D轉(zhuǎn)換部件33輸出的原始RGB數(shù)據(jù)，信號(hào)處理部件22還包括控制SDRAM 23的存儲(chǔ)器控制器35、將加載的原始RGB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可顯示和可記錄的YUV格式的YUV轉(zhuǎn)換部件36、改變對(duì)應(yīng)于顯示或記錄的圖像數(shù)據(jù)的大小的圖像的大小的調(diào)整大小處理部件37、控制圖像數(shù)據(jù)的顯示輸出的顯示輸出控制部件38、以JPEG格式等記錄圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)壓縮部件39、將圖像數(shù)據(jù)寫在存儲(chǔ)卡14中或讀出寫入存儲(chǔ)卡14中的圖像數(shù)據(jù)的介質(zhì)接口 (下文中稱為"介質(zhì)I/F")40、以及控制部件(CPU)28，其通過從操作部件41輸入的操作信息基于在ROM 24中保存的控制程序執(zhí)行數(shù)字相機(jī)1的整體系統(tǒng)控制。
操作部件41包括在數(shù)字相機(jī)1的外表面上的釋放按鈕2、電源按鈕3、模式切換盤4、廣角端變焦按鈕10、遠(yuǎn)攝端變焦按鈕11、菜單(MENU)按鈕12、確認(rèn)(OK)按鈕13等(見圖1A、圖1B和圖1C)，并且通過用戶的操作將指示信號(hào)的預(yù)定操作輸入到控制部件28。
在SDRAM 23中，存儲(chǔ)載入CCD I/F 34中的原始RGB數(shù)據(jù)。在YUV轉(zhuǎn)換部件36中轉(zhuǎn)換的YUV數(shù)據(jù)也被存儲(chǔ)在SDRAM 23中。此外，在數(shù)據(jù)壓縮部件39中壓縮的JPEG格式的圖像數(shù)據(jù)等被存儲(chǔ)在SDRAM 23中。 YUV數(shù)據(jù)是這樣的格式，使得顏色由亮度數(shù)據(jù)(Y)和色差(U，其是亮度數(shù)據(jù)(Y)和藍(lán)色(B)分量數(shù)據(jù)之間的色差，和V，其是亮度數(shù)據(jù)(Y)和紅色(R)分量數(shù)據(jù)之間的色差)的信息表示。[數(shù)字相機(jī)1的監(jiān)視處理和靜態(tài)圖像拍攝處理] 接下來，將說明數(shù)字相機(jī)1的監(jiān)視處理和靜態(tài)圖像拍攝處理。在靜態(tài)圖像拍攝模式中，數(shù)字相機(jī)1執(zhí)行靜態(tài)圖像拍攝處理，同時(shí)執(zhí)行如下所述的監(jiān)視處理。
首先，開啟電源按鈕3，將模式切換盤4設(shè)為拍攝模式(靜態(tài)圖像拍攝模式)，然后以拍攝模式開始數(shù)字相機(jī)1的操作。當(dāng)控制部件28檢測(cè)到開啟電源按鈕3和模式切換盤4被設(shè)為拍攝模式時(shí)，控制部件28輸出控制信號(hào)到馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器25以將透鏡鏡筒單元6移動(dòng)到待機(jī)拍攝位置，并且開始操作CCD20、 AFE部件21、信號(hào)處理部件22、 SDRAM 23、 ROM 24、LCD監(jiān)視器9等。 在此狀態(tài)下，當(dāng)透鏡鏡筒單元6的攝影透鏡系統(tǒng)5瞄準(zhǔn)攝影被攝體時(shí)，經(jīng)由攝影透鏡系統(tǒng)5在CCD 20的光接收表面上形成攝影被攝體的圖像。并且對(duì)應(yīng)于從CCD 20輸出的攝影被攝體的圖像(模擬RGB圖像信號(hào))的電信號(hào)(模擬RGB圖像信號(hào))被經(jīng)由CDS 31和AGC 32輸出到A/D轉(zhuǎn)換部件33，然后由A/D轉(zhuǎn)換部件33將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為12位原始RGB
13數(shù)據(jù)。 在被載入信號(hào)處理部件22的CCD I/F 34之后，該原始RGB數(shù)據(jù)經(jīng)由存儲(chǔ)器控制器35被載入SDRAM 23，然后被存儲(chǔ)在SDRAM 23中。將從SDRAM23讀出的原始RGB數(shù)據(jù)輸出到Y(jié)UV轉(zhuǎn)換部件36，并且轉(zhuǎn)換為可顯示格式的YUV數(shù)據(jù)。經(jīng)由存儲(chǔ)器控制器35將該YUV數(shù)據(jù)載入SDRAM 23，并且存儲(chǔ)在SDRAM 23中。 將經(jīng)由存儲(chǔ)器控制器35從SDRAM 23讀出的YUV數(shù)據(jù)經(jīng)由顯示輸出控制部件38輸出到液晶顯示監(jiān)視器(LCD)9，并且顯示拍攝圖像(運(yùn)動(dòng)圖像)。監(jiān)視處理涉及在該液晶顯示監(jiān)視器(LCD)9上顯示的拍攝圖像。當(dāng)執(zhí)行監(jiān)視處理時(shí)，由CCD I/F 34以1/30秒(即，30fps)讀出一幀的攝影被攝體的圖像數(shù)據(jù)。 在執(zhí)行該監(jiān)視處理的同時(shí)，拍攝圖像(運(yùn)動(dòng)圖像)僅顯示在用作電子取景器的液晶顯示監(jiān)視器(LCD)9上，并且處于還沒有按下(半按下和全按下)釋放按鈕2的狀態(tài)。
通過該監(jiān)視處理在液晶顯示監(jiān)視器(LCD)9上顯示攝影被攝體圖像，并且用戶能夠檢查拍攝圖像的合成。此外，顯示輸出控制部件38輸出攝影被攝體圖像作為視頻信號(hào)，并且經(jīng)由視頻線纜在外部顯示器上顯示攝影被攝體圖像。 信號(hào)處理部件22的CCD I/F 34基于原始RGB數(shù)據(jù)計(jì)算AF(自動(dòng)對(duì)焦)估計(jì)值、AE(自動(dòng)曝光)估計(jì)值和AWB(自動(dòng)白平衡)估計(jì)值。 例如，基于高頻分量提取濾波器的輸出整數(shù)值(integral value)和相鄰像素之間的亮度差的整數(shù)值計(jì)算AF估計(jì)值。通常，在對(duì)焦?fàn)顟B(tài)下，攝影被攝體的邊緣部分是清楚的，因此與未對(duì)焦?fàn)顟B(tài)相比包括更多的高頻分量。也就是說，在對(duì)焦?fàn)顟B(tài)下，與未對(duì)焦?fàn)顟B(tài)下相比，高頻分量提取濾波器的輸出整數(shù)值變大。因此，高頻分量提取濾波器的輸出整數(shù)值被取為AF估計(jì)值，并且當(dāng)執(zhí)行AF處理時(shí)(當(dāng)執(zhí)行對(duì)焦檢測(cè)處理時(shí))，在攝影透鏡系統(tǒng)5的對(duì)焦透鏡的每個(gè)部分中獲得的AF估計(jì)值中的最大值被取為對(duì)焦位置。 基于在原始RGB數(shù)據(jù)中的RGB值的每個(gè)整數(shù)值計(jì)算AE估計(jì)值和AWB估計(jì)值。例如，對(duì)應(yīng)于CCD 20的全部像素的光接收表面的圖像平面被相等地劃分為256段(16個(gè)水平段和16個(gè)垂直段)，并且計(jì)算每段的RGB積分值。 在AE處理中，控制部件28基于計(jì)算的RGB積分值計(jì)算圖像平面的每個(gè)區(qū)域的亮度，并且通過計(jì)算的亮度的分布狀態(tài)確定適當(dāng)?shù)钠毓饬?。此外，基于確定的曝光量，設(shè)置曝光條件(CCD 20的電子快門的釋放數(shù)目、光圈單元26的光圈值等)。 在AWB處理中，控制部件28通過RGB的分布狀態(tài)確定對(duì)應(yīng)于攝影被攝體的光源的顏色的AWB的控制值。通過該AWB處理，調(diào)整在原始RGB數(shù)據(jù)在YUV轉(zhuǎn)換部件36中被轉(zhuǎn)換為YUV數(shù)據(jù)的情況下的白平衡。AE處理和AWB處理在執(zhí)行監(jiān)視處理時(shí)連續(xù)執(zhí)行。
在執(zhí)行監(jiān)視處理時(shí)，當(dāng)按下釋放按鈕2(從半按下到全按下)并且開始靜態(tài)圖像拍攝處理時(shí)，執(zhí)行AF處理和靜態(tài)圖像記錄處理。 也就是說，當(dāng)按下釋放按鈕2(從半按下到全按下)時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)被從控制部件28輸出到馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器25，移動(dòng)攝影透鏡系統(tǒng)5的對(duì)焦透鏡，并且執(zhí)行例如是所謂的"爬山(Hill-Climbing)AF"的對(duì)比估計(jì)系統(tǒng)的AF處理。 在對(duì)焦范圍是從無限遠(yuǎn)到最近的整個(gè)區(qū)域的情況下，攝影透鏡系統(tǒng)5的對(duì)焦透鏡通過從最近到無限遠(yuǎn)的距離或從無限遠(yuǎn)到最近的距離移動(dòng)到每個(gè)對(duì)焦位置?？刂撇考?8基于在CCD I/F 34中計(jì)算的每個(gè)對(duì)焦位置中的AF估計(jì)值，來確定其中AF估計(jì)值變?yōu)樽畲蟮膶?duì)焦位置作為對(duì)焦位置，并且將對(duì)焦透鏡移動(dòng)到該對(duì)焦位置。 然后通過控制部件28執(zhí)行上述AE處理，并且確定適當(dāng)?shù)钠毓饬俊．?dāng)完成曝光時(shí)，控制部件28輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)到馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器25以關(guān)閉機(jī)械快門單元27。當(dāng)關(guān)閉機(jī)械快門單元27時(shí)，從CCD 20輸出用于靜態(tài)圖像的模擬RGB圖像信號(hào)。并且在AFE部件21的A/D轉(zhuǎn)換部件33中將模擬圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為原始RGB數(shù)據(jù)。 在載入信號(hào)處理部件22的CCD I/F 34之后，該原始RGB數(shù)據(jù)被在YUV轉(zhuǎn)換部件36中轉(zhuǎn)換為YUV數(shù)據(jù)。YUV數(shù)據(jù)被經(jīng)由存儲(chǔ)器控制器35輸出到SDRAM 23，并且存儲(chǔ)在SDRAM23中。并且在調(diào)整大小處理部件37中轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)于記錄像素的數(shù)目的大小之后，從SDRAM23讀出該YUV數(shù)據(jù)，然后在數(shù)據(jù)壓縮部件39中壓縮為以JPEG格式等的圖像數(shù)據(jù)。將以JPEG格式等的已壓縮圖像數(shù)據(jù)再次存儲(chǔ)在SDRAM 23中。經(jīng)由存儲(chǔ)器控制器35從SDRAM 23讀出存儲(chǔ)在SDRAM 23中的圖像數(shù)據(jù)，然后經(jīng)由介質(zhì)I/F 41輸出到存儲(chǔ)卡14，并且存儲(chǔ)在存儲(chǔ)卡14中。[根據(jù)本發(fā)明的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展的原理] 在數(shù)字相機(jī)1的CCD 20的每個(gè)像素上放置拜耳排列(Bayer arrangement)的RGB濾色鏡。對(duì)于每個(gè)像素，在具有寬波長(zhǎng)范圍的光(如日光)的方面，對(duì)于每種顏色的亮度的敏感度是不同的。 例如，如圖3所示，在其中RGB濾色鏡(圖3中的"a"、"b"和"c")被放置在每個(gè)像素上的情況下(其中放置G(濾色)濾色鏡的像素的亮度敏感度是放置R(紅色)和B(藍(lán)色)濾色鏡的像素的亮度敏感度的大約兩倍)，當(dāng)具有寬波長(zhǎng)范圍的光(如日光)進(jìn)入放置RGB濾色鏡的像素時(shí)，與R和B濾色鏡的每個(gè)像素輸出相比，G濾色鏡的像素輸出(圖3中"c"的陰影部分)更早到達(dá)飽和水平A(虛線A)。在圖3中，"f"圖示放置G濾色鏡的像素的亮度敏感度特性，并且"g"圖示放置R和B濾色鏡的像素的每個(gè)亮度敏感度特性，并且放置G濾色鏡的像素的亮度敏感度特性與放置R和B濾色鏡的像素的每個(gè)亮度敏感度特性相比具有大約兩倍的敏感度。 順便提及，在包括其中如由圖3中的"c"所示在每個(gè)像素放置現(xiàn)有的RGB濾色鏡的固態(tài)圖像傳感器(CCD等)的數(shù)字相機(jī)中，動(dòng)態(tài)范圍的范圍被設(shè)為對(duì)應(yīng)于其中放置具有高敏感度的G濾色鏡的像素的像素輸出(亮度敏感度)的飽和水平A。因此，在放置G濾色鏡的像素的像素輸出處于飽和水平A的情況下，放置R和B濾色鏡的像素的像素輸出是飽和水平A的大約一半(1/2)。 相反，根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字相機(jī)1具有這樣的CCD，其中如由圖3中的"d"和"e"所示的RGB濾色鏡被放置在每個(gè)像素上，在放置G濾色鏡的像素的像素輸出等于或大于飽和水平A，并且放置R和B濾色鏡的像素的每個(gè)像素輸出小于飽和水平A的情況下，基于從放置R和B濾色鏡的像素的每個(gè)像素輸出獲得的放置R和B濾色鏡的像素的每個(gè)亮度敏感度特性(圖3中的"g")和從放置G濾色鏡的像素的像素輸出獲得的放置G濾色鏡的像素的亮度敏感度特性(圖3中的"f")，補(bǔ)償放置G濾色鏡的像素的像素輸出水平(圖3中的點(diǎn)劃線部分)，并且對(duì)應(yīng)于上述補(bǔ)償?shù)牧繑U(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍。 如上所述，在本實(shí)施例中，對(duì)于具有寬波長(zhǎng)范圍的光(如日光)，與放置R和B濾色鏡的像素的每個(gè)亮度敏感度特性相比，放置G濾色鏡的像素的亮度敏感度特性具有大約兩倍的敏感度。因此，與不執(zhí)行動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理時(shí)相比，本實(shí)施例的動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)展率最大是大約兩倍。 此外，在本實(shí)施例中，與放置R和B濾色鏡的像素的每個(gè)亮度敏感度特性相比，放置G濾色鏡的像素的亮度敏感度特性具有大約兩倍的敏感度，并且基于此，擴(kuò)展率最大是大約兩倍。然而，通過改變放置R、G和B濾色鏡的像素的每個(gè)亮度敏感度特性，動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)展率可以被設(shè)為需要的值。[通過YUV轉(zhuǎn)換部件36的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理] 本實(shí)施例的數(shù)字相機(jī)1的YUV轉(zhuǎn)換部件36具有動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理功能，以擴(kuò)展上述動(dòng)態(tài)范圍。 在YUV轉(zhuǎn)換部件36中執(zhí)行動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理。如圖4所示，YUV轉(zhuǎn)換部件36包括之后說明的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展補(bǔ)償部件(D范圍擴(kuò)展補(bǔ)償部件)50、位壓縮部件51、白平衡控制部件52、 RGB產(chǎn)生部件53、色調(diào)曲線轉(zhuǎn)換部件54、 RGB-YUV轉(zhuǎn)換部件55、圖像大小轉(zhuǎn)換器56、亮度直方圖產(chǎn)生部件57和邊緣增強(qiáng)部件58。 如圖5所示，動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展補(bǔ)償部件50包括亮度水平判斷部件60、像素輸出補(bǔ)償處理部件61和位擴(kuò)充(extension)處理部件62。 亮度水平判斷部件60從輸入的原始RGB數(shù)據(jù)檢測(cè)提供有RGB濾色鏡的每個(gè)像素的像素輸出，并且判斷提供有具有最高靈敏度的G濾色鏡的像素的像素輸出是否等于或大于飽和水平。 在亮度水平判斷部件60在之后描述的處理單元中判斷放置G濾色鏡的像素的像
素輸出(下文中稱為"G濾色鏡的像素輸出")等于或大于飽和水平的情況下，亮度水平判
斷部件60基于在附近(像素輸出等于或大于飽和水平的G濾色鏡的附近)放置R和B濾
色鏡的像素的像素輸出(下文中稱為"R和B濾色鏡的像素輸出")，補(bǔ)償?shù)扔诨虼笥陲柡退?br> 平的G濾色鏡的像素輸出，并且執(zhí)行動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理(之后將說明細(xì)節(jié))。 在G濾色鏡的像素輸出在亮度水平判斷部件60中被判斷為小于飽和水平的情況
下，位擴(kuò)充處理部件62對(duì)G濾色鏡的像素輸出和R和B濾色鏡的像素輸出執(zhí)行從12位到
14位的位擴(kuò)充，而不執(zhí)行輸出水平轉(zhuǎn)換。 下文中，將說明根據(jù)本實(shí)施例的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理。 例如，在希望拍攝的攝影被攝體的背景中存在非常亮的部分并且希望擴(kuò)展圖像傳感器的動(dòng)態(tài)范圍的情況下，例如，通過用戶按下菜單按鈕12(見圖1C)在液晶顯示(LCD)監(jiān)視器9上顯示如圖6A所示的拍攝設(shè)置屏幕。 如圖6A所示，按下菜單按鈕12允許選擇項(xiàng)目"200%動(dòng)態(tài)范圍"，并且通過按下確認(rèn)按鈕13確認(rèn)"200%動(dòng)態(tài)范圍"(見圖1C)。從而，開啟動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理，并且使動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)展率加倍的控制信號(hào)被從控制部件28輸出到亮度水平判斷部件60。因此，在本實(shí)施例中，權(quán)利要求中的像素輸出判斷部件等效于亮度水平判斷部件60，權(quán)利要求中的像素輸出補(bǔ)償處理部件等效于像素輸出補(bǔ)償處理部件61，動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率設(shè)置部件等效于菜單按鈕12和控制部件28，并且擴(kuò)展率改變和控制部件等效于控制部件28。
本實(shí)施例的動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)展率可以在110%到200%的范圍中任意設(shè)置，并且上述200%取為最大值。在本實(shí)施例中，通過按下菜單按鈕12，動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)展率設(shè)為可變的，例如，130% (4/3倍)、160% (5/3倍)和200%。在擴(kuò)展率設(shè)為130%的情況下，如圖6B所示，通過按下菜單按鈕12從在液晶顯示(LCD)監(jiān)視器9上顯示的拍攝設(shè)置屏幕選擇
16"130%動(dòng)態(tài)范圍"的項(xiàng)，并且通過按下確認(rèn)按鈕13確認(rèn)"130%動(dòng)態(tài)范圍"。
同樣地，在動(dòng)態(tài)擴(kuò)展率的擴(kuò)展率設(shè)為160%的情況下，如圖6C所示，通過按下菜單 按鈕12從在液晶顯示(LCD)監(jiān)視器9上顯示的拍攝設(shè)置屏幕選擇"160%動(dòng)態(tài)范圍"的項(xiàng)， 并且通過按下確認(rèn)按鈕13確認(rèn)"160%動(dòng)態(tài)范圍"。 本實(shí)施例基于G濾色鏡的像素敏感度特性大約是R和B濾色鏡的像素敏感度特性 的兩倍高的前提，因此，在光源是極紅或極藍(lán)的情況下，G濾色鏡的像素輸出沒有飽和，而R 和/或B濾色鏡的像素輸出通常飽和。當(dāng)在上面條件下執(zhí)行動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理時(shí)，沒有獲 得精確的圖像色調(diào)和顏色再現(xiàn)，因此，在像這樣的情況下，通過用戶的判斷不使用動(dòng)態(tài)范圍 擴(kuò)展的功能。 當(dāng)控制部件28輸出用于使動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)展率加倍的控制信號(hào)到亮度水平判斷部 件60，并且執(zhí)行動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理時(shí)，動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展補(bǔ)償部件50的亮度水平判斷部件60基 于輸入的原始RGB數(shù)據(jù)判斷G濾色鏡的像素輸出是否等于或大于飽和水平。在執(zhí)行上面的 判斷處理的情況下，在本實(shí)施例中，如圖7所示，設(shè)置RGB濾色鏡的CCD 20的每個(gè)像素中的 設(shè)置G濾色鏡的兩個(gè)像素、與設(shè)置G濾色鏡的兩個(gè)像素相鄰的設(shè)置R濾色鏡的像素、以及與 設(shè)置G濾色鏡的兩個(gè)像素相鄰的設(shè)置B濾色鏡的像素(S卩，總共四個(gè)像素(粗線框A中的 2X2像素))被取為處理單元(最小單元)。該像素排列通常稱為"拜耳排列"。
在該處理單元(粗線框A)中G濾色鏡的兩個(gè)像素的至少一個(gè)像素輸出等于或大 于飽和水平的情況下，如上所述G濾色鏡的敏感度大約是R和B濾色鏡的兩倍高，因此通過 下面的公式(1)計(jì)算G濾色鏡(G)的像素輸出。
G = {(R+B)/2} X 2 公式(1) 在像素輸出補(bǔ)償處理部件61中，如由公式(1)所述，計(jì)算R和B的平均值，并且將 計(jì)算的值加倍，從而獲得G濾色鏡的像素輸出值。這是G濾色鏡的像素輸出值的補(bǔ)償處理。 G濾色鏡的計(jì)算的像素輸出值被設(shè)為上述處理單元(2X2像素)中G濾色鏡的兩個(gè)像素輸 出的像素輸出值。G濾色鏡的計(jì)算的像素輸出值是超過12位的數(shù)據(jù)，因此這里R和B濾色 鏡的像素輸出值曾經(jīng)被轉(zhuǎn)換為14位數(shù)據(jù)。R和B濾色鏡的最大值都是4095(12位)，并且 G濾色鏡的像素輸出的最大值變?yōu)?190，因此能夠處理為14位數(shù)據(jù)。
在亮度水平判斷部件60判斷G濾色鏡的像素輸出是否等于或大于飽和水平之前， 需要完成缺陷像素的補(bǔ)償。也就是說，在提供G濾色鏡的像素和輸出總是飽和的值的像素 中存在缺陷像素的情況下，不適當(dāng)?shù)闹悼赡鼙辉O(shè)為在存在缺陷像素的同一處理單元中提供 G濾色鏡的正常像素的像素輸出值。 此外，在提供R和B濾色鏡的像素中存在缺陷像素的情況下，由公式(1)計(jì)算的像 素輸出值可能是不正確的值。因此，在本實(shí)施例中，CCD I/F 34具有移除缺陷像素的缺陷 像素移除處理部件(未示出)。 并且，動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展補(bǔ)償部件50的像素輸出補(bǔ)償處理部件61輸出R和B濾色鏡的 像素輸出數(shù)據(jù)和等于或大于飽和水并且補(bǔ)償?shù)腉濾色鏡的像素輸出數(shù)據(jù)到位壓縮部件51。 位壓縮部件51例如基于如圖8A所示的位壓縮轉(zhuǎn)換特性(四部分虛線近似特性，其中指定 三個(gè)分段點(diǎn)并且通過直線近似它們之間的間隔)，將R、B和G濾色鏡的擴(kuò)充的14位像素輸 出壓縮為12位。在圖8A中，"a"是輸入數(shù)據(jù)的12位范圍(點(diǎn)線部分)。"b"(點(diǎn)劃線)圖 示用于將8190的最大值的數(shù)據(jù)乘以1/2的簡(jiǎn)單線性位壓縮轉(zhuǎn)換特性。
在圖8A圖示的位壓縮轉(zhuǎn)換特性中，8190的輸入14位數(shù)據(jù)(G濾色鏡的像素輸出 值)變?yōu)?095的最大值的輸出12位數(shù)據(jù)，因此對(duì)8190執(zhí)行壓縮，以便變?yōu)?095。并且根 據(jù)G濾色鏡的像素輸出值的位壓縮轉(zhuǎn)換特性壓縮R和B濾色鏡的像素輸出值。
在本實(shí)施例中，作為位壓縮轉(zhuǎn)換特性的示例，使用具有三個(gè)分段點(diǎn)的位壓縮轉(zhuǎn)換 特性。通過使用該位壓縮轉(zhuǎn)換特性，獲得通過簡(jiǎn)單的線性非分段點(diǎn)位壓縮轉(zhuǎn)換特性(圖8A 中的點(diǎn)劃線"b")不能獲得的兩個(gè)效果。 第一效果是更大數(shù)目的位可以被分配到具有高可靠性的數(shù)據(jù)范圍。也就是說，在 對(duì)G濾色鏡的像素輸出執(zhí)行補(bǔ)償處理的情況下，對(duì)G濾色鏡的像素輸出等于或大于飽和水 平的數(shù)據(jù)范圍執(zhí)行補(bǔ)償處理，而對(duì)G濾色鏡的像素輸出小于飽和水平的數(shù)據(jù)范圍不執(zhí)行補(bǔ) 償處理。 也就是說，例如，在通過公式(1)補(bǔ)償飽和的G濾色鏡的像素輸出的情況下，取決 于主拍攝被攝體的顏色，在執(zhí)行補(bǔ)償處理的數(shù)據(jù)范圍中，拍攝被攝體的亮度水平經(jīng)常沒有 被精確地再現(xiàn)。另一方面，在不執(zhí)行補(bǔ)償處理的數(shù)據(jù)范圍中，直接使用從具有RGB濾色鏡的 CCD 20輸出的數(shù)據(jù)(模擬RGB圖像信號(hào))，因此數(shù)據(jù)的可靠性變高。 在本實(shí)施例中使用的位壓縮轉(zhuǎn)換特性(圖8A)中，例如，在輸入14位數(shù)據(jù)是遠(yuǎn)離 飽和水平的1024的情況下，輸出12位數(shù)據(jù)變?yōu)?024，并且直接使用從CCD 20輸出的數(shù) 據(jù)。另一方面，例如，在輸入14位數(shù)據(jù)是接近飽和水平的3072的情況下，輸出12位數(shù)據(jù)變 為2560，并且值變?yōu)樾∮趫?zhí)行補(bǔ)償處理之前的值，并且減少表示數(shù)據(jù)(位分配量)的位的數(shù) 目，并且數(shù)據(jù)的可靠性劣化。 因此，在本實(shí)施例中，不但使用簡(jiǎn)單的位非分段點(diǎn)位壓縮轉(zhuǎn)換特性，而且使用具有 三個(gè)分段點(diǎn)的位壓縮轉(zhuǎn)換特性，從而更大的位分配量可以被設(shè)為具有高數(shù)據(jù)可靠性的數(shù)據(jù) 范圍。 第二效果是可以精確地表示從低到中間亮度的亮度色調(diào)。也就是說，在執(zhí)行使用 簡(jiǎn)單線性位壓縮轉(zhuǎn)換特性的壓縮的情況下，在不執(zhí)行補(bǔ)償處理的從低到中間亮度側(cè)的范圍 中和在執(zhí)行補(bǔ)償處理的高亮度側(cè)的范圍中，位壓縮之后的位分配量相等。也就是說，在整個(gè) 亮度范圍，位壓縮之后的位分配量是統(tǒng)一的，并且小于位壓縮之前的位分配量。因此，獲得 的圖像變?yōu)榫哂胁畹纳{(diào)特性的圖像。另一方面，在本實(shí)施例的位壓縮轉(zhuǎn)換特性用于等于 或小于飽和水平的從低到中間亮度水平的像素輸出的情況下，使用這樣的壓縮率，使得位 壓縮前后的位分配量可以大約相等。從而，有利地維持在低到中間亮度水平的圖像的色調(diào) 特性。 在本實(shí)施例中，在G濾色鏡的像素輸出的14位數(shù)據(jù)減少為12位的情況下，位壓縮
構(gòu)造為通過具有四部分的虛線近似特性(轉(zhuǎn)換特性)執(zhí)行，在該四部分的虛線近似特性中，
如圖8A所示指定三個(gè)分段點(diǎn)，并且它們之間的間隔由直線近似，然而部分的數(shù)目不具體限
制。例如，可以應(yīng)用其中指定一個(gè)分段點(diǎn)的具有兩部分的虛線近似特性。然而，位分配量在
分段點(diǎn)附近改變，并且上述兩個(gè)效果在分段點(diǎn)之后的部分(高亮度部分)變得更小。因此，
位壓縮轉(zhuǎn)換特性優(yōu)選地是具有等于或多于三個(gè)部分的部分?jǐn)?shù)的虛線近似特性。 此外，如圖8B所示，用于將G濾色鏡的像素輸出的14位數(shù)據(jù)減少為12位的位壓縮
轉(zhuǎn)換特性可以是按照不具有多個(gè)分段點(diǎn)的曲線的轉(zhuǎn)換特性。按照該曲線的轉(zhuǎn)換特性等于其 中部分?jǐn)?shù)是8190的虛線近似特性。在圖8B中，"a"是輸入數(shù)據(jù)的12位范圍(點(diǎn)線部分)。
此外，關(guān)于輸入14位數(shù)據(jù)的從0到8192的值，提供具有壓縮到12位數(shù)據(jù)后的數(shù)
值數(shù)據(jù)的查找表，從而G濾色鏡的14位像素輸出可以被有利地壓縮為12位。 在位壓縮部件51中從14位壓縮到12位的R、 G和B濾色鏡的像素輸出數(shù)據(jù)被輸
出到白平衡控制部件52。白平衡控制部件52分別放大R、G和B濾色鏡的輸出數(shù)據(jù)。在此
情況下，控制部件28基于在CCD I/F 34中計(jì)算的AWB估計(jì)值計(jì)算補(bǔ)償值以調(diào)整白平衡，并
且將計(jì)算出的補(bǔ)償值輸出到白平衡控制部件52。白平衡控制部件52基于該補(bǔ)償值調(diào)整白平衡。 并且，在白平衡控制部件52中調(diào)整白平衡的R、G和B濾色鏡的每個(gè)像素輸出數(shù)據(jù) (12位)被輸出到RGB數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件53。 RGB數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件53關(guān)于對(duì)應(yīng)于一個(gè)像素的RGB 的一種顏色的數(shù)據(jù)的原始RGB數(shù)據(jù)執(zhí)行補(bǔ)償計(jì)算處理，并且產(chǎn)生數(shù)據(jù)以對(duì)應(yīng)于一個(gè)像素的 RGB的所有數(shù)據(jù)。 將在RGB產(chǎn)生部件53中產(chǎn)生的所有RGB數(shù)據(jù)(12位)輸出到色調(diào)曲線轉(zhuǎn)換部件 54。色調(diào)曲線轉(zhuǎn)換部件54基于如圖9所示的轉(zhuǎn)換特性(轉(zhuǎn)換表)執(zhí)行將12位RGB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 換為8位RGB數(shù)據(jù)的y轉(zhuǎn)換，并且產(chǎn)生8位RGB數(shù)據(jù)。該8位RGB數(shù)據(jù)被輸出到RGB-YUV 轉(zhuǎn)換部件55。 RGB-YUV轉(zhuǎn)換部件55通過矩陣計(jì)算將8位RGB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為8位YUV數(shù)據(jù)，并且輸 出到圖像大小轉(zhuǎn)換器56。圖像大小轉(zhuǎn)換器56將8位YUV數(shù)據(jù)減小或擴(kuò)充到希望的圖像大 小，然后輸出到亮度直方圖產(chǎn)生部件57和邊緣增強(qiáng)部件58。 亮度直方圖產(chǎn)生部件57基于8位YUV數(shù)據(jù)產(chǎn)生亮度直方圖。邊緣增強(qiáng)部件58對(duì) 8位YUV數(shù)據(jù)執(zhí)行邊緣增強(qiáng)處理等，然后經(jīng)由存儲(chǔ)器控制器35輸出到SDRAM 23。將輸出到 SDRAM 23的該8位YUV數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SDRAM23中。 因此，對(duì)于本實(shí)施例的數(shù)字相機(jī)l，在處理單元中，在其中具有高靈敏度的G濾色 鏡的像素輸出等于或大于飽和水平的拍攝狀態(tài)的情況下(例如，在拍攝圖像的背景等中存 在高亮度部分的情況下)，用戶按下菜單按鈕12和確認(rèn)按鈕13，并且例如從拍攝設(shè)置屏幕 選擇"200 %動(dòng)態(tài)范圍"的項(xiàng)并且確認(rèn)。通過該處理，基于其中靈敏度低于G濾色鏡的R和 B濾色鏡的像素輸出，補(bǔ)償飽和的G濾色鏡的像素輸出。因此，如圖3所示，通過200%補(bǔ)償 像素輸出(圖3中的"d"和"e"的G濾色鏡的像素輸出的點(diǎn)劃線部分)，并且動(dòng)態(tài)范圍可以 在一次拍攝擴(kuò)展200%。 因此，即使在拍攝圖像的背景等中存在高亮度部分的情況下，也擴(kuò)展圖像的動(dòng)態(tài) 范圍，從而防止過度曝光的出現(xiàn)，并且能夠獲得具有有利的亮度色調(diào)特性的圖像。
圖10A是在對(duì)其中G濾色鏡的像素輸出等于或大于飽和水平的拍攝圖像P執(zhí)行如 上所述的200%動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理的情況下，在亮度直方圖產(chǎn)生部件57中產(chǎn)生的直方圖的 示例。圖10B是在對(duì)其中G濾色鏡的像素輸出等于或大于飽和水平的拍攝圖像P未執(zhí)行本 實(shí)施例的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理的情況下，在亮度直方圖產(chǎn)生部件57中產(chǎn)生的直方圖的另一 示例。在圖10A和IOB中，水平軸圖示亮度(從0到255(8位)的256個(gè)色調(diào))并且垂直 軸圖示像素出現(xiàn)的頻率(0到1(= 100%))。 如從圖10A中圖示的直方圖顯而易見，在執(zhí)行本實(shí)施例的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理的情 況下，在最大亮度部分(255)附近幾乎不存在像素出現(xiàn)，并且?guī)缀鯖]有過度曝光出現(xiàn)。另一 方面，如從圖10B中圖示的直方圖顯而易見，在不執(zhí)行本實(shí)施例的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理的情
19況下，在最大亮度部分(255)附近存在像素出現(xiàn)，并且出現(xiàn)過度曝光。 上面的說明描述了作為飽和水平的判斷值的圖3中的A對(duì)應(yīng)于補(bǔ)償之后的4095 的12位最大值，然而飽和水平的判斷值不總是必須為4095的12位最大值。例如，在輸出 完全飽和的附近的高亮度部分中，在具有像素輸出的線性不好的RGB濾色鏡的CCD中，補(bǔ)償 之后小于4095的12位最大值的值(例如，4032)被設(shè)為飽和水平的判斷值(圖3中的A)， 并且超過上面值的像素輸出可以是補(bǔ)償處理對(duì)象。 取決于數(shù)字相機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即使在高亮度攝影被攝體的情況下，也存在像素輸 出沒有達(dá)到4095的12位最大值的情況。同樣地，即使在此情況下，飽和水平的判斷值也可 以被設(shè)為小于4095的值。 因此，即使在飽和值的判斷值被設(shè)為小于4095的12位最大值的情況下，通過根據(jù) 其特性切換圖9中的轉(zhuǎn)換曲線，位壓縮部件51的輸出也可以是4095，并且可以擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范 圍而不改變隨后的處理。 順便提及，在執(zhí)行200%動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理的情況下的圖10A中圖示的直方圖中， 存在其中在最大亮度部分(255)的附近幾乎不存在像素出現(xiàn)的頻率的區(qū)域。這是因?yàn)閯?dòng) 態(tài)范圍擴(kuò)展太大，盡管在最大亮度部分的附近原本幾乎不存在圖像數(shù)據(jù)，并且其圖示可由8 位RGB表示的亮度的所有色調(diào)(從0到255的256個(gè)色調(diào))沒有被有效地使用。
因此，在本發(fā)明中，可能改變擴(kuò)展率為例如130% (4/3倍)、160% (5/3倍)、200% 等，以便對(duì)其中G濾色鏡的像素輸出等于或大于飽和水平的拍攝圖像有效地使用可由8位 RGB表示的所有色調(diào)的范圍。 也就是說，在希望拍攝的攝影被攝體的一部分背景中存在極亮的部分的情況下，
當(dāng)用戶希望通過有效地使用可由8位RGB表示的所有色調(diào)的范圍來擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍時(shí)，例
如，如圖6B所示，通過按下菜單按鈕12在液晶顯示監(jiān)視器9上顯示的拍攝設(shè)置屏幕中選擇
"130%動(dòng)態(tài)范圍"的項(xiàng)目，并且通過按下確認(rèn)按鈕13來確認(rèn)"130%動(dòng)態(tài)范圍"。 因此，開啟動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理，并且控制部件28輸出其中動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)展率是
130%的控制信號(hào)到像素輸出補(bǔ)償處理部件61。并且，像素輸出補(bǔ)償處理部件61執(zhí)行擴(kuò)展
處理，其中動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展對(duì)應(yīng)于基于控制信號(hào)設(shè)置的動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)展率的130%。 在動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展130%的情況下，當(dāng)在像素輸出補(bǔ)償處理部件61中從12位轉(zhuǎn)換為
14位的G濾色鏡的像素輸出在位壓縮部件51中被壓縮為12位時(shí)，例如，使用圖ll所示的
位壓縮轉(zhuǎn)換特性(三部分虛線近似特性，其中指定兩個(gè)分段點(diǎn)并且通過直線近似它們之間
的間隔)。在圖11中，"a"是輸入數(shù)據(jù)的12位范圍(點(diǎn)線部分)。 在圖11中圖示的位壓縮轉(zhuǎn)換特性中，5461的輸入14位數(shù)據(jù)(G濾色鏡的像素輸 出)變?yōu)樵?095的最大值的輸出12位數(shù)據(jù)，因此對(duì)5461執(zhí)行壓縮以便變?yōu)?095。并且， 也根據(jù)G濾色鏡的像素輸出值的位壓縮轉(zhuǎn)換特性壓縮R和B濾色鏡的像素輸出。
圖12是在對(duì)其中G濾色鏡的像素輸出等于或大于飽和水平的拍攝圖像P將動(dòng)態(tài) 范圍擴(kuò)展130%的情況下，在亮度直方圖產(chǎn)生部件57中產(chǎn)生的直方圖的示例。在圖12中， 水平軸圖示亮度(從O到255(8位)的256個(gè)色調(diào))并且垂直軸圖示像素出現(xiàn)的頻率(0 到l( = 100% ))。 在動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展200%的情況下，存在其中在最大亮度部分(255)的附近幾乎不 存在像素出現(xiàn)的頻率的區(qū)域(見圖IOA)。然而，如從圖12圖示的直方圖顯而易見的，在動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展130%的情況下，不存在其中在最大亮度部分(255)的附近幾乎不存在像素出 現(xiàn)的頻率的區(qū)域，并且可以有效地使用可由8位RGB表示的所有色調(diào)的范圍，并且可以防止 在最大亮度部分(255)中出現(xiàn)過度曝光。 在動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展130%的情況下，基于圖11中示出的位壓縮轉(zhuǎn)換特性，轉(zhuǎn)換為14 位的G濾色鏡的像素輸出值被壓縮為12位，然而壓縮不限于以上。例如，通過上述公式(1) 計(jì)算的G濾色鏡的像素輸出值由例如下面的公式(2)補(bǔ)償，并且基于圖8中示出的位壓縮 轉(zhuǎn)換特性壓縮為12位。 G' = GX (2/(4/3)) 公式(2) 如上所述，在圖11中，當(dāng)輸出12位數(shù)據(jù)變?yōu)?095的最大值時(shí)，輸入14位數(shù)據(jù)(G 濾色鏡的像素輸出值)是5461。當(dāng)該5461的值取為G濾色鏡的像素輸出值的最大值并且 該5461的值替換公式(2)的G時(shí)，補(bǔ)償之后的G濾色鏡的最大值變?yōu)?191。在圖8中示出 的位壓縮轉(zhuǎn)換特性中，在輸入14位數(shù)據(jù)(G濾色鏡的像素輸出值)是8191的情況下，輸出 12位數(shù)據(jù)變?yōu)?091。 因此，通過公式(2)補(bǔ)償G濾色鏡的像素輸出值，從而，即使在動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展130X (4/3倍)的情況下，也可以使用圖8中示出的位壓縮轉(zhuǎn)換特性。 此外，同樣地，在動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展160%的情況下，如圖6C所示，通過按下菜單按鈕 12在液晶顯示監(jiān)視器9上顯示的拍攝設(shè)置屏幕中選擇"160%動(dòng)態(tài)范圍"的項(xiàng)，并且通過按 下確認(rèn)按鈕13確認(rèn)"160%動(dòng)態(tài)范圍"。 因此，開啟動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理，并且控制部件28輸出其中動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)展率是 160%的控制信號(hào)到像素輸出補(bǔ)償處理部件61。并且，像素輸出補(bǔ)償處理部件61執(zhí)行擴(kuò)展 處理，其中將動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展對(duì)應(yīng)于基于控制信號(hào)設(shè)置的動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)展率的160%。
在動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展160%的情況下，當(dāng)在像素輸出補(bǔ)償處理部件61中從12位轉(zhuǎn)換為 14位的G濾色鏡的像素輸出在位壓縮部件51中被壓縮為12位時(shí)，例如，使用圖13所示的 位壓縮轉(zhuǎn)換特性(三部分虛線近似特性，其中指定兩個(gè)分段點(diǎn)并且通過直線近似它們之間 的間隔)。在圖13中，"a"是輸入數(shù)據(jù)的12位范圍(點(diǎn)線部分)。 在圖13中示出的位壓縮轉(zhuǎn)換特性中，6826的輸入14位數(shù)據(jù)(G濾色鏡的像素輸 出)變?yōu)樵?095的最大值的輸出12位數(shù)據(jù)，因此對(duì)6826執(zhí)行壓縮以便變?yōu)?095。并且， 也根據(jù)G濾色鏡的像素輸出值的位壓縮轉(zhuǎn)換特性壓縮R和B濾色鏡的像素輸出。
圖14是在對(duì)其中G濾色鏡的像素輸出等于或大于飽和水平的拍攝圖像P將動(dòng)態(tài) 范圍擴(kuò)展160%的情況下，在亮度直方圖產(chǎn)生部件57中產(chǎn)生的直方圖的示例。在圖14中， 水平軸圖示亮度(從O到255(8位)的256個(gè)色調(diào))并且垂直軸圖示像素出現(xiàn)的頻率(0 到l( = 100% ))。 在動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展200%的情況下，存在其中在最大亮度部分(255)的附近幾乎不 存在像素出現(xiàn)的頻率的區(qū)域(見圖IOA)。然而，如從圖14圖示的直方圖顯而易見，在動(dòng)態(tài) 范圍擴(kuò)展160%的情況下，不存在其中在最大亮度部分(255)的附近幾乎不存在像素出現(xiàn) 的頻率的區(qū)域，并且可以有效地使用可由8位RGB表示的所有色調(diào)的范圍，并且可以防止在 最大亮度部分(255)中出現(xiàn)過度曝光。 在動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展160%的情況下，基于圖11中示出的位壓縮轉(zhuǎn)換特性，轉(zhuǎn)換為14 位的G濾色鏡的像素輸出值被壓縮為12位，然而壓縮不限于以上。例如，通過上述公式(1)
21計(jì)算的G濾色鏡的像素輸出值由下面的公式(3)補(bǔ)償，并且基于圖8中示出的位壓縮轉(zhuǎn)換 特性被壓縮為12位。 G' = GX (2/(5/3)) 公式(3) 如上所述，在圖13中，當(dāng)輸出12位數(shù)據(jù)變?yōu)?095的最大值時(shí)，輸入14位數(shù)據(jù)(G 濾色鏡的像素輸出值)是6826。當(dāng)該6826的值取為G濾色鏡的像素輸出值的最大值并且 該6826的值替換公式(3)的G時(shí)，補(bǔ)償之后的G濾色鏡的最大值變?yōu)?191。在圖8中示出 的位壓縮轉(zhuǎn)換特性中，在輸入14位數(shù)據(jù)(G濾色鏡的像素輸出值)是8191的情況下，輸出 12位數(shù)據(jù)變?yōu)?091。 因此，按照公式(3)補(bǔ)償G濾色鏡的像素輸出值，從而，即使在動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展160X (5/3倍)的情況下，也可以使用圖8中示出的位壓縮轉(zhuǎn)換特性。 此外，在本實(shí)施例中，例如，在G濾色鏡的像素輸出和R濾色鏡(或B濾色鏡)的像 素輸出的值等于或大于飽和水平的情況下，如果不補(bǔ)償R濾色鏡(或B濾色鏡)的像素輸 出值，則通過公式(1)計(jì)算的G濾色鏡的像素輸出的補(bǔ)償值是不精確的，并且通過由G濾色 鏡的位壓縮處理使用的壓縮率執(zhí)行R濾色鏡和G濾色鏡的位壓縮處理，從而存在色彩(hue) 可能改變的可能性。 因此，在G濾色鏡的像素輸出和R濾色鏡(或B濾色鏡)的像素輸出的值等于或 大于飽和水平的情況下，優(yōu)選地不通過補(bǔ)償執(zhí)行動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理?；蛘咴诙鄠€(gè)像素輸出 值(G濾色鏡的像素輸出和R濾色鏡(或B濾色鏡)的像素輸出的值)等于或大于飽和水 平的情況下，假設(shè)處理單元的亮度極亮，并且可以設(shè)置其中G濾色鏡的像素輸出值預(yù)先確 定的預(yù)定值等，例如，G濾色鏡的像素輸出二 4096X1.8 = 7372(14位)。
在本實(shí)施例中，如圖4所示，構(gòu)造使得從動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展補(bǔ)償部件50輸出的14位原 始RGB數(shù)據(jù)(R、G和B濾色鏡的像素輸出數(shù)據(jù))在位壓縮部件51中被轉(zhuǎn)換為12位，并且在 白平衡控制部件52和RGB數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件53中執(zhí)行12位的數(shù)據(jù)處理。然而，例如，可以應(yīng) 用另一結(jié)構(gòu)，其中在RGB數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件53之后提供位壓縮部件51，并且從RGB數(shù)據(jù)產(chǎn)生部 件53輸出的14位數(shù)據(jù)被壓縮為12位數(shù)據(jù)。
[實(shí)施例2] 在實(shí)施例1中，如圖7所示，對(duì)于具有RGB濾色鏡的CCD 20， 2X 2像素取為處理單 元(最小單元)。在本實(shí)施例中，如圖15所示，總共五個(gè)像素(粗線框A中的五個(gè)像素)取 為處理單元(最小單元)，它們是設(shè)置G濾色鏡的一個(gè)像素，與設(shè)置G濾色鏡的像素相鄰的 設(shè)置R濾色鏡(Rl和R2)的兩個(gè)像素，以及與設(shè)置G濾色鏡的像素相鄰的設(shè)置B濾色鏡(Bl 和B2)的兩個(gè)像素，并且其是其中本實(shí)施例的處理單元具有比實(shí)施例1的處理單元更寬范 圍的示例。本實(shí)施例的數(shù)字相機(jī)1的結(jié)構(gòu)、監(jiān)視處理、靜態(tài)圖像拍攝處理、以及動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò) 展處理與實(shí)施例1的相同。 在處理單元(粗線框A)中的G濾色鏡的像素輸出等于或大于飽和水平的情況下， G濾色鏡的敏感度大約是如所述的R和B濾色鏡的兩倍高，并且由下面的公式(4)計(jì)算G濾 色鏡(G)的像素輸出值。 G = [ {(Rl+R2) /2+ (Bl+B2) /2} /2] X 2公式(4) 并且，圖5中示出的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展補(bǔ)償部件50的像素輸出補(bǔ)償處理單元61設(shè)置 通過公式(4)計(jì)算的G濾色鏡的像素輸出值為圖15中示出的處理單元(粗線框A)中的G濾色鏡的像素輸出值，并且以下執(zhí)行與實(shí)施例1相同的處理。 因此，通過擴(kuò)大處理單元來緩和其它像素(設(shè)置Rl和R2濾色鏡的像素和設(shè)置Bl 和B2濾色鏡的像素)的敏感度之差的影響，從而能夠計(jì)算更精確的G濾色鏡的像素輸出。 也就是說，能夠更精確地對(duì)G濾色鏡執(zhí)行動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展補(bǔ)償處理。
[實(shí)施例3] 如圖16所示，對(duì)于具有RGB濾色鏡的CCD 20，本實(shí)施例是其中處理單元(粗線框 A)遠(yuǎn)大于實(shí)施例2的處理單元的示例。本實(shí)施例的數(shù)字相機(jī)1的結(jié)構(gòu)、監(jiān)視處理、靜態(tài)圖像 拍攝處理、以及動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理與實(shí)施例1的相同。 當(dāng)處理單元擴(kuò)大時(shí)，基于寬范圍中的亮度信息執(zhí)行信號(hào)處理，并且這等于低通濾 波處理。因此，可以減小亮度變化的邊緣部分的銳度。因此，在本實(shí)施例中，例如，通過使用 AF估計(jì)值部分地改變處理單元的大小。 在圖2示出的信號(hào)處理部件22的CCD I/F 34中，如上所述計(jì)算用于執(zhí)行AF的AF 估計(jì)值。該AF估計(jì)值對(duì)應(yīng)于高通濾波器(HPF)的輸出，并且在拍攝圖像的圖像平面中存在 亮度變化的部分中輸出大的值?？刂撇考?8判斷圖像平面中存在亮度變化的部分和圖像 平面中不存在亮度變化的部分。并且，如圖16所示，基于該判斷數(shù)據(jù)，控制部件28控制動(dòng) 態(tài)范圍擴(kuò)展補(bǔ)償部件50以設(shè)置而使存在大的亮度變化的部分中的處理單元變窄，并且設(shè) 置而擴(kuò)大存在小亮度變化的部分中的處理單元。 因此，在處理單元被設(shè)為基本上大的情況下，處理單元在存在亮度變化的部分中 被設(shè)置為窄。從而，能夠精確地執(zhí)行動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展補(bǔ)償處理而不降低分辨率。
[實(shí)施例4] 在本實(shí)施例中，如圖17所示，對(duì)于具有RGB濾色鏡的CCD 20，在粗線框A中水平方 向上的5個(gè)像素和垂直方向上的5個(gè)像素的5X5像素被取為處理單元。在該處理單元中， 多個(gè)G濾色鏡的像素在對(duì)角線方向相鄰(圖17中的"a"和"b"方向)。在本實(shí)施例中，判 斷在處理單元(粗線框A)的中心部分的G濾色鏡的像素輸出是否等于或大于飽和水平。
此外，如圖18所示，本實(shí)施例的YUV轉(zhuǎn)換部件36的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展補(bǔ)償部件50包 含亮度水平判斷部件60、像素輸出補(bǔ)償處理部件61a、以及位擴(kuò)充處理部件62。本實(shí)施例的 數(shù)字相機(jī)1的結(jié)構(gòu)、監(jiān)視處理、靜態(tài)圖像拍攝處理、以及動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理與實(shí)施例1的相 同。 亮度水平判斷部件60判斷處理單元的中心部分的G濾色鏡的像素輸出是否等于 或大于飽和水平。在由亮度水平判斷部件60判斷中心部分的G濾色鏡的像素輸出等于或 大于飽和水平的情況下，像素輸出補(bǔ)償處理部件61a基于位于對(duì)角線方向(圖17中的"a" 和"b"方向)的另外多個(gè)G濾色鏡的像素輸出，對(duì)中心部分的G濾色鏡的像素輸出執(zhí)行補(bǔ) 償處理。 在亮度水平判斷部件60中判斷G濾色鏡的像素輸出小于飽和水平的情況下，位擴(kuò) 充處理部件62對(duì)G濾色鏡的像素輸出和R和B濾色鏡的像素輸出執(zhí)行從12位到14位的 位擴(kuò)充處理，而不執(zhí)行輸出水平的轉(zhuǎn)換。 在本實(shí)施例中，在由動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展補(bǔ)償部件50的亮度水平判斷部件60判斷圖17 中圖示的處理單元(粗線框A)的中心部分的G濾色鏡的像素輸出等于或大于飽和水平 的情況下，當(dāng)執(zhí)行動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理時(shí)，像素輸出補(bǔ)償處理部件61a能夠基于位于對(duì)角線
23方向(圖17中的"a"和"b"方向)的多個(gè)G濾色鏡的像素輸出的值的分布(見圖19A和 19B)，補(bǔ)償中心部分的G濾色鏡的像素輸出。 圖19A是圖示在"a"方向的對(duì)角線中每個(gè)G濾色鏡的像素輸出的值的曲線圖。從 該曲線圖可以估計(jì)在中心部分的G濾色鏡的像素輸出的補(bǔ)償值"al"可以近似為6000(14 位)。此外，圖19B是圖示在"b"方向的對(duì)角線中每個(gè)G濾色鏡的像素輸出的值的曲線圖。 從該曲線圖可以估計(jì)在中心部分的G濾色鏡的像素輸出的補(bǔ)償值"bl"可以近似為5000(14 位)。在圖19A和圖19B中，在中心部分的G濾色鏡的像素輸出的飽和水平是4095 (12位)。
從這些估計(jì)結(jié)果，在處理單元的中心部分的G濾色鏡的像素輸出的值可以估計(jì)為 大約5000到6000。在確認(rèn)G濾色鏡的像素輸出的值的情況下，例如，作為這兩個(gè)補(bǔ)償值的 平均的5500被取為G濾色鏡的像素輸出。 因此，在處理單元的中心部分的G濾色鏡的像素輸出等于或大于飽和水平的情況 下，可能通過基于其它G濾色鏡的像素輸出值的分布補(bǔ)償中心部分的G濾色鏡的像素輸出， 來執(zhí)行精確的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展補(bǔ)償處理。 此外，在本實(shí)施例中，在補(bǔ)償?shù)扔诨虼笥陲柡退降腉濾色鏡的像素輸出值的情 況下，構(gòu)造來通過位于處理單元的對(duì)角線方向上的多個(gè)G濾色鏡的像素輸出值來進(jìn)行補(bǔ) 償，然而同時(shí)一起考慮位于處理單元的水平和垂直方向上的多個(gè)G濾色鏡的像素輸出值， 可以估計(jì)等于或大于飽和水平的G濾色鏡的像素輸出值。從而，能夠執(zhí)行更精確的動(dòng)態(tài)范 圍擴(kuò)展補(bǔ)償處理。 在本實(shí)施例中，已經(jīng)說明了僅處理單元中G濾色鏡的像素，然而，同樣地，可以對(duì)R 和B濾色鏡的像素執(zhí)行動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展補(bǔ)償處理。
[實(shí)施例5] 如圖20所示，本實(shí)施例的YUV轉(zhuǎn)換部件36的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展補(bǔ)償部件50包括亮度 水平判斷部件60、位擴(kuò)充處理部件62、第一像素輸出補(bǔ)償處理部件63、第二像素輸出補(bǔ)償 處理部件64和補(bǔ)償數(shù)據(jù)合成部件65。亮度水平判斷部件60和位擴(kuò)充處理部件62與如圖 5所示的實(shí)施例1的相同。本實(shí)施例的數(shù)字相機(jī)1的結(jié)構(gòu)、監(jiān)視處理、靜態(tài)圖像拍攝處理、以 及動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理與實(shí)施例1的相同。 如實(shí)施例l，在亮度水平判斷部件60中判斷處理單元中的G濾色鏡的像素輸出等 于或大于飽和水平的情況下，第一像素輸出補(bǔ)償處理部件63 (等效于圖5中示出的實(shí)施例1 的像素輸出補(bǔ)償處理部件61)基于處理單元中R和B濾色鏡的像素輸出，補(bǔ)償?shù)扔诨虼笥?飽和水平的G濾色鏡的像素輸出。 如實(shí)施例4，在亮度水平判斷部件60中判斷處理單元中的G濾色鏡的像素輸出等 于或大于飽和水平的情況下，第二像素輸出補(bǔ)償處理部件64(等效于圖18中示出的實(shí)施例 4的像素輸出補(bǔ)償處理部件61a)基于處理單元中其它多個(gè)G濾色鏡的像素輸出值的分布， 補(bǔ)償?shù)扔诨虼笥陲柡退降腉濾色鏡的像素輸出。 補(bǔ)償數(shù)據(jù)合成部件65基于以下條件(第一到第四處理?xiàng)l件)執(zhí)行精確的補(bǔ)償處理。(第一處理?xiàng)l件) 在第一處理?xiàng)l件下，將分別從第一和第二像素輸出補(bǔ)償處理部件63和64輸出的 補(bǔ)償值求平均。
也就是說，在補(bǔ)償數(shù)據(jù)合成部件65中，在從第一和第二像素輸出補(bǔ)償處理部件63 和64輸入G濾色鏡的像素輸出的每個(gè)補(bǔ)償值的情況下，將兩個(gè)補(bǔ)償值求平均，并且基于求 平均的補(bǔ)償值，補(bǔ)償?shù)扔诨虼笥陲柡退降腉濾色鏡的像素輸出。
(第二處理?xiàng)l件) 在第二處理?xiàng)l件下，從第一像素輸出補(bǔ)償處理部件63側(cè)輸出的補(bǔ)償值具有對(duì)于
分別從第一和第二像素輸出補(bǔ)償處理部件63和64輸出的補(bǔ)償值的優(yōu)先級(jí)。 例如，考慮主攝影被攝體處于綠色背景區(qū)域并且G濾色鏡的像素輸出等于或大于
飽和水平的情況。在此情況下，R和B濾色鏡的像素輸出是極低值，并且通過第一像素輸出
補(bǔ)償處理部件63的G濾色鏡的像素輸出的補(bǔ)償值通常變得低于作為補(bǔ)償對(duì)象的G濾色鏡
的像素輸出。 在補(bǔ)償數(shù)據(jù)合成部件65比較從第一像素輸出補(bǔ)償處理部件63輸出的、等于或大 于飽和水平的G濾色鏡的像素輸出的補(bǔ)償值與亮度水平判斷部件60中用于判斷飽和水平 的像素輸出值，并且從第一像素輸出補(bǔ)償處理部件63輸出的補(bǔ)償值高于亮度水平判斷部 件60中用于判斷飽和水平的像素輸出值的情況下，采用從第一像素輸出補(bǔ)償處理部件63 輸出的補(bǔ)償值作為最終補(bǔ)償值。另一方面，在從第一像素輸出補(bǔ)償處理部件63輸出的補(bǔ)償 值低于亮度水平判斷部件60中用于判斷飽和水平的像素輸出值的情況下，采用從第二像 素輸出補(bǔ)償處理部件64輸出的補(bǔ)償值作為最終補(bǔ)償值。
(第三處理?xiàng)l件) 在第三處理?xiàng)l件下，從第二像素輸出補(bǔ)償處理部件64側(cè)輸出的補(bǔ)償值具有對(duì)于
分別從第一和第二像素輸出補(bǔ)償處理部件63和64輸出的補(bǔ)償值的優(yōu)先級(jí)。 在處理單元中的G濾色鏡的像素輸出等于或大于飽和水平的情況下，附近的G濾
色鏡的像素輸出可能接近達(dá)到飽和水平。因此，如上所述，在亮度水平判斷部件60中判斷
處理單元中的G濾色鏡的像素輸出等于或大于飽和水平的情況下，第二像素輸出補(bǔ)償處理
部件64從處理單元中其它多個(gè)G濾色鏡的像素輸出值的分布，補(bǔ)償?shù)扔诨虼笥陲柡退降?br> G濾色鏡的像素輸出。 在此情況下，如果第二像素輸出補(bǔ)償處理部件64不能從處理單元中其它多個(gè)G濾 色鏡的像素輸出值的分布，精確地補(bǔ)償?shù)扔诨虼笥陲柡退降腉濾色鏡的像素輸出，則從 第二像素輸出補(bǔ)償處理部件64的輸出值被取為"0"(零)。 并且，在補(bǔ)償數(shù)據(jù)合成部件65比較從第二像素輸出補(bǔ)償處理部件64輸出的、等于 或大于飽和水平的G濾色鏡的像素輸出的補(bǔ)償值與亮度水平判斷部件60中用于判斷飽和 水平的像素輸出值，并且從第二像素輸出補(bǔ)償處理部件64輸出的補(bǔ)償值低于亮度水平判 斷部件60中用于判斷飽和水平的像素輸出值的情況下，采用從第一像素輸出補(bǔ)償處理部 件63輸出的補(bǔ)償值作為最終補(bǔ)償值。另一方面，在從第二像素輸出補(bǔ)償處理部件64輸出 的補(bǔ)償值高于亮度水平判斷部件60中用于判斷飽和水平的像素輸出值的情況下，采用從 第二像素輸出補(bǔ)償處理部件64輸出的補(bǔ)償值作為最終補(bǔ)償值。
(第四處理?xiàng)l件) 在第四處理?xiàng)l件下，根據(jù)分別從第一和第二像素輸出補(bǔ)償處理部件63和64輸出 的補(bǔ)償值精確地選擇第一到第三處理?xiàng)l件中的處理?xiàng)l件。 也就是說，在輸入從第一和第二像素輸出補(bǔ)償處理部件63和64輸出的等于或大于飽和水平的G濾色鏡的像素輸出的每個(gè)補(bǔ)償值的情況下，補(bǔ)償數(shù)據(jù)合成部件65選擇第一 處理?xiàng)l件，并且將兩個(gè)補(bǔ)償值求平均，且采用求平均的補(bǔ)償值作為最終補(bǔ)償值。
并且，在從第一像素輸出補(bǔ)償處理部件63的輸出變?yōu)楦哂诹炼人脚袛嗖考?0 中用于判斷飽和水平的像素輸出值的值的情況下，補(bǔ)償數(shù)據(jù)合成部件65選擇第二處理?xiàng)l 件，并且采用從第一像素輸出補(bǔ)償處理部件63輸出的補(bǔ)償值作為最終補(bǔ)償值。在從第二像 素輸出補(bǔ)償處理部件64的輸出變?yōu)楦哂诹炼人脚袛嗖考?0中用于判斷飽和水平的像素 輸出值的值的情況下，補(bǔ)償數(shù)據(jù)合成部件65選擇第三處理?xiàng)l件，并且采用從第二像素輸出 補(bǔ)償處理部件64輸出的補(bǔ)償值作為最終補(bǔ)償值。 因此，補(bǔ)償數(shù)據(jù)合成部件65根據(jù)分別從第一和第二像素輸出補(bǔ)償處理部件63和 64輸出的補(bǔ)償值，精確地補(bǔ)償?shù)扔诨虼笥陲柡退降腉濾色鏡的像素輸出值，從而能夠執(zhí) 行精確的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展補(bǔ)償處理。
[實(shí)施例6] 在本實(shí)施例的數(shù)字相機(jī)1中，通過控制部件28(見圖2)自動(dòng)設(shè)置精確的動(dòng)態(tài)范圍 擴(kuò)展率。下文中，將說明本實(shí)施例的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率設(shè)置處理。 在本實(shí)施例的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率設(shè)置處理中，首先，如同實(shí)施例l(或?qū)嵤├?、3、4 和5中的任一個(gè))，通過設(shè)置動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率為200%來執(zhí)行動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理。圖21A是 在對(duì)其中G濾色鏡的像素輸出等于或大于飽和水平的拍攝圖像P將動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展200%的 情況下，在亮度直方圖產(chǎn)生部件57中產(chǎn)生的直方圖的示例。在圖21A中，水平軸圖示亮度 (從0至IJ 255(8位)的256個(gè)色調(diào))并且垂直軸圖示像素出現(xiàn)的頻率(0到1 ( = 100% ))。
信號(hào)處理部件22的控制部件28 (見圖2)在亮度直方圖產(chǎn)生部件57中產(chǎn)生的直 方圖(見圖21A)中從最大高亮度(255)側(cè)向低亮度側(cè)計(jì)數(shù)像素出現(xiàn)的頻率。并且，控制部 件28確定動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率，使得在最大高亮度(255)附近的計(jì)數(shù)的像素出現(xiàn)的頻率變?yōu)榈?于或大于預(yù)先設(shè)置的規(guī)定值的亮度變?yōu)閯?dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展之后的新的最大值(最大高亮度)。
也就是說，計(jì)數(shù)產(chǎn)生的圖21A的直方圖中從最大高亮度(255)側(cè)向低亮度側(cè)的像 素出現(xiàn)的頻率。將變?yōu)槠渲蓄A(yù)先設(shè)置像素出現(xiàn)的頻率的規(guī)定值(例如，O. 01)的亮度設(shè)為動(dòng) 態(tài)范圍擴(kuò)展之后的亮度的新的最大值。在圖21A的直方圖中，由在最大高亮度(255)附近 的箭頭"a"指示的亮度是其中像素出現(xiàn)的頻率變?yōu)轭A(yù)先設(shè)置的規(guī)定值的亮度。
并且，同樣在圖11和圖13中示出的位壓縮轉(zhuǎn)換特性，在輸入14位數(shù)據(jù)被壓縮為 輸出12位數(shù)據(jù)的情況下，該規(guī)定值產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于輸入14位數(shù)據(jù)的位壓縮轉(zhuǎn)換特性，其中輸出 12位數(shù)據(jù)變?yōu)樽畲髷?shù)據(jù)(4095)。或者，在公式(2)、或公式(3)、以及圖8中示出的位壓縮 轉(zhuǎn)換特性用于壓縮處理的情況下，輸入14位數(shù)據(jù)被取為最大值。 通過執(zhí)行像上面的處理，可以將精確的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率自動(dòng)地設(shè)置到控制部件 28。因此，能夠有效地使用可由8位RGB表示的所有色調(diào)的范圍，并且控制最大高亮度(255) 附近的過度曝光出現(xiàn)(見圖21B)。 在本實(shí)施例中，規(guī)定值是作為示例的0. Ol，然而規(guī)定值不限于該數(shù)值，而是例如， 可以取為0(零)。在規(guī)定值取為0(零)的情況下，當(dāng)動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率是200%時(shí)檢測(cè)亮度 的最大值，并且將檢測(cè)到的值取為動(dòng)態(tài)范圍的亮度的最終最大值(最大高亮度(255))。
[實(shí)施例7] 在數(shù)字相機(jī)1的本實(shí)施例中，通過控制部件28(見圖2)自動(dòng)設(shè)置動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率。下文中，將說明動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率設(shè)置處理。 在本實(shí)施例的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率設(shè)置處理中，首先，如同實(shí)施例l(或?qū)嵤├?、3、4 和5中的任一個(gè))，動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率被設(shè)置為200%，并且執(zhí)行動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展。圖22A是在 對(duì)其中G濾色鏡的像素輸出等于或大于飽和水平的拍攝圖像P將動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展200%的情 況下，在亮度直方圖產(chǎn)生部件57(見圖4)中產(chǎn)生的直方圖的示例(例如，在拍攝圖像的極 窄區(qū)域中存在高亮度發(fā)光體)。 在該直方圖中，存在對(duì)應(yīng)于最大高亮度(255)附近的高亮度發(fā)光體的像素(由圖 22A中的箭頭"a"指示的位置)。在圖22A中，水平軸圖示亮度(從0到255 (8位)的256 個(gè)色調(diào))并且垂直軸圖示像素出現(xiàn)的頻率(0到1( = 100%))。 信號(hào)處理部件22的控制部件28 (見圖2)在亮度直方圖產(chǎn)生部件57中產(chǎn)生的直 方圖(見圖22A)中從低亮度側(cè)向最大高亮度(255)側(cè)計(jì)數(shù)像素出現(xiàn)的頻率。并且，控制部 件28設(shè)置動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率，使得例如從低亮度向最大高亮度(255)的像素出現(xiàn)的頻率的所 有計(jì)數(shù)值的大約98%出現(xiàn)處(由圖22A中的箭頭"b"指示的位置)的亮度變?yōu)閯?dòng)態(tài)范圍擴(kuò) 展之后的新的最大值(最大高亮度)。 并且，同樣在圖11和圖13中示出的位壓縮轉(zhuǎn)換特性，在輸入14位數(shù)據(jù)被壓縮為 輸出12位數(shù)據(jù)的情況下，該新的亮度的最大值產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于輸入14位數(shù)據(jù)的位壓縮轉(zhuǎn)換特 性，其中輸出12位數(shù)據(jù)變?yōu)樽畲髷?shù)據(jù)(4095)?；蛘?，在公式(2)、或公式(3)、以及圖8中示 出的位壓縮轉(zhuǎn)換特性用于壓縮處理的情況下，輸入14位數(shù)據(jù)被取為最大值。
通過執(zhí)行像上面的處理，在拍攝圖像的極窄區(qū)域中存在高亮度發(fā)光體的情況下， 控制部件28能夠控制其影響并且自動(dòng)設(shè)置精確的動(dòng)態(tài)范圍，使得當(dāng)其飽和時(shí)不自然的高 亮度部分(由圖22B中的箭頭"a"指示的位置)飽和。也就是說，可能擴(kuò)展拍攝圖像的動(dòng) 態(tài)范圍，除了存在高亮度發(fā)光體的部分外。
[實(shí)施例8] 在本發(fā)明中，如圖23所示，在透鏡鏡筒單元6的攝影透鏡系統(tǒng)5和光圈單元26 之間提供轉(zhuǎn)塔板(turret plate) 72，其是可自由旋轉(zhuǎn)的，并且具有有不同透射率的第一綠 色濾色鏡70a和第二綠色濾色鏡70b以及開口部件71。構(gòu)造轉(zhuǎn)塔板72為通過由來自控制 部件28的信號(hào)驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器25旋轉(zhuǎn)，并且選擇第一綠色濾色鏡70a、第二綠色濾色鏡 70b和開口部件71之一，并且所選的一個(gè)被置于攝影透鏡系統(tǒng)5的光軸上。本實(shí)施例的數(shù) 字相機(jī)1的結(jié)構(gòu)、監(jiān)視處理、靜態(tài)圖像拍攝處理、以及動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理與實(shí)施例1的相同。
在轉(zhuǎn)塔板72的開口部件71位于攝影透鏡系統(tǒng)5的光軸上的狀態(tài)下，本實(shí)施例的 結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)相同。 在轉(zhuǎn)塔板72的第一綠色濾色鏡70a或第二綠色濾色鏡70b位于攝影透鏡系統(tǒng)5 的光軸上的狀態(tài)下，在其上放置RGB濾色鏡的CCD 20中，其上放置R和B濾色鏡的像素的 敏感度大大降低，然而其上放置G濾色鏡的像素的敏感度不變。圖24A圖示第一綠色濾色 鏡70a的對(duì)于光波長(zhǎng)的光透射率特性，并且圖24B圖示第二綠色濾色鏡70b的對(duì)于光波長(zhǎng) 的光透射率特性。如圖24A和圖24B所示，第一綠色濾色鏡70a的光透射率大約是第二綠 色濾色鏡70b的光透射率的兩倍。 第一綠色濾色鏡70a具有這樣的光透射率，使得放置R和B濾色鏡的像素的敏感 度變?yōu)橥ǔＣ舾卸鹊拇蠹s1/2。如上所述，放置G濾色鏡的像素的敏感度是放置R和B濾
27色鏡的像素的兩倍。因此，在第一綠色濾色鏡70a被放置在攝影透鏡系統(tǒng)5的光軸上的狀 態(tài)下，放置R和B濾色鏡的像素的敏感度相對(duì)地變?yōu)榉胖肎濾色鏡的像素的敏感度的大約 1/4。 第二綠色濾色鏡70b具有這樣的光透射率，使得放置R和B濾色鏡的像素的敏感 度變?yōu)橥ǔＣ舾卸鹊拇蠹s1/4。如上所述，放置G濾色鏡的像素的敏感度是放置R和B濾 色鏡的像素的兩倍。因此，在第二綠色濾色鏡70b被放置在攝影透鏡系統(tǒng)5的光軸上的狀 態(tài)下，放置R和B濾色鏡的像素的敏感度相對(duì)地變?yōu)榉胖肎濾色鏡的像素的敏感度的大約 1/8。 圖25圖示在第一綠色濾色鏡70a被放置在攝影透鏡系統(tǒng)5的光軸的狀態(tài)下，放置 RGB濾色鏡的像素的每個(gè)像素輸出，并且在"a"中，放置高敏感度G濾色鏡的像素的像素輸 出(G濾色鏡的像素輸出)也處于等于或小于飽和水平A的狀態(tài)下。 同樣在本實(shí)施例中，如圖25中的"a"、"b"、"c"、"d"和"e"，G濾色鏡的像素輸出等 于或大于飽和水平A，然而在放置R和B濾色鏡的像素的像素輸出(R和B濾色鏡的像素輸 出)等于或小于飽和水平A的情況下，基于R和B濾色鏡的每個(gè)像素輸出、R和B濾色鏡的 每個(gè)像素敏感度特性(圖25中的"g")和G濾色鏡的像素敏感度特性(圖25中的"f")， 補(bǔ)償G濾色鏡的像素輸出(點(diǎn)劃線部分)，并且擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍。 例如，在主攝影被攝體的一部分背景中存在極亮部分的情況下，通過用戶的判斷， 用戶按下菜單(MENU)按鈕12(見圖1C)并且選擇"400%動(dòng)態(tài)范圍"的項(xiàng)，從而控制信號(hào)從 控制部件28輸出到Y(jié)UV轉(zhuǎn)換部件36，并且執(zhí)行與實(shí)施例1相同的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理。
例如，在與實(shí)施例l相同的處理單元(見圖7)中的G濾色鏡的像素輸出等于或大 于飽和水平的情況下，如上所述，在本實(shí)施例中，放置G濾色鏡的像素的敏感度大約是放置 R和B濾色鏡的像素的4倍高，從而通過下面的公式(5)計(jì)算G濾色鏡的像素輸出值。
G = {(R+B)/2} X 4 公式(5) 圖5中示出的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展補(bǔ)償部件50的像素輸出補(bǔ)償處理部件61設(shè)置通過公 式(5)計(jì)算的G濾色鏡的像素輸出值為處理單元中的G濾色鏡的像素輸出值。G濾色鏡的 像素輸出值變?yōu)槌^12位數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，因此這里G濾色鏡的像素輸出值曾經(jīng)被轉(zhuǎn)換為14 位數(shù)據(jù)。R和B濾色鏡的像素輸出的最大值都是4095 (12位)，因此G濾色鏡的像素輸出的 最大值變?yōu)?倍的16383 (14位)。 除了實(shí)施例1的處理單元(見圖7)以外，處理單元可以是實(shí)施例2、3和4的每個(gè) 處理單元(見圖15、圖16和圖17)。 位壓縮部件51通過如圖26所示的位壓縮轉(zhuǎn)換特性(轉(zhuǎn)換表)將G濾色鏡的14 位像素輸出減少為12位。在圖26示出的位壓縮轉(zhuǎn)換特性中，G濾色鏡的像素輸出的最大 值是16383，因此執(zhí)行壓縮使得16383變?yōu)?095，其是輸出12位數(shù)據(jù)的最大值。并且，還根 據(jù)G濾色鏡的像素輸出的壓縮率壓縮R和B濾色鏡的像素輸出。下文中，執(zhí)行與實(shí)施例1 相同的處理。 此外，在本實(shí)施例的位壓縮轉(zhuǎn)換特性中，使得位壓縮部件51中的位壓縮處理前后 的像素輸出變?yōu)榻葡嗤档膲嚎s率用于等于或小于飽和水平的低到中間亮度水平中的 像素輸出，從而可以有利地保持在低到中間亮度水平中色調(diào)特性。 因此，在本實(shí)施例中，即使當(dāng)拍攝使得處理單元中的G濾色鏡的像素輸出等于或
28大于飽和水平時(shí)，通過放置在攝影透鏡系統(tǒng)5的光軸上的第一綠色濾色鏡70a，放置R和B 濾色鏡的像素的敏感度也可以相對(duì)地降低為放置G濾色鏡的像素的敏感度的大約1/4。因 此，G濾色鏡的像素輸出的補(bǔ)償值擴(kuò)展為圖25中的"b"、"c"、"d"和"e"的點(diǎn)劃線部分，并 且動(dòng)態(tài)范圍可以擴(kuò)展400 % 。
[實(shí)施例9] 構(gòu)造實(shí)施例8使得轉(zhuǎn)塔板72的第一綠色濾色鏡70a被放置在攝影透鏡系統(tǒng)5的 光軸上，并且動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展400%，然而，本實(shí)施例是這樣的示例，其中圖23中示出的轉(zhuǎn)塔 板72的第二綠色濾色鏡70b被放置在攝影透鏡系統(tǒng)5的光軸上，并且動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展800% 。 本實(shí)施例的數(shù)字相機(jī)1的結(jié)構(gòu)、監(jiān)視處理、靜態(tài)圖像拍攝處理、以及動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理與實(shí) 施例1的相同。 如上所述，在第二綠色濾色鏡70b被放置在攝影透鏡系統(tǒng)5的光軸上的狀態(tài)下，R 和B濾色鏡的像素的敏感度相對(duì)地變?yōu)榉胖肎濾色鏡的像素的敏感度的大約1/8。
例如，在主攝影被攝體的一部分背景中存在極亮部分等的情況下，通過用戶的判 斷，用戶按下菜單(MENU)按鈕12(見圖1C)并且選擇"800%動(dòng)態(tài)范圍"的項(xiàng)，從而控制信 號(hào)從控制部件28輸出到Y(jié)UV轉(zhuǎn)換部件36，并且執(zhí)行與實(shí)施例1相同的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展處理。
并且，例如，在與實(shí)施例1相同的處理單元(見圖7)中的G濾色鏡的像素輸出等于 或大于飽和水平的情況下，如上所述，在本實(shí)施例中，放置G濾色鏡的像素的敏感度是放置 R和B濾色鏡的像素的8倍高，因此通過下面的公式(6)計(jì)算G濾色鏡的像素輸出值。除了 實(shí)施例1的處理單元(見圖7)以外，處理單元可以是實(shí)施例2、3和4的每個(gè)處理單元(見 圖15、圖16和圖17)。
G = {(R+B) /2} X 8 公式(6) 并且，圖5中示出的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展補(bǔ)償部件50的像素輸出補(bǔ)償處理部件61設(shè)置 通過公式(6)計(jì)算的G濾色鏡的像素輸出值為處理單元中的G濾色鏡的像素輸出值。G濾 色鏡的像素輸出值是超過12位的數(shù)據(jù)，因此這里G濾色鏡的像素輸出值曾經(jīng)被轉(zhuǎn)換為14 位數(shù)據(jù)。 位壓縮部件51將G濾色鏡的14位像素輸出減少為12位。并且，根據(jù)G濾色鏡的 像素輸出的壓縮率壓縮R和B濾色鏡的像素輸出。下文中，執(zhí)行與實(shí)施例1相同的處理。
因此，在本實(shí)施例中，即使當(dāng)拍攝使得處理單元中的G濾色鏡的像素輸出等于或 大于飽和水平時(shí)，通過放置在攝影透鏡系統(tǒng)5的光軸上的第二綠色濾色鏡70b，放置R和B 濾色鏡的像素的敏感度也可以相對(duì)地降低為放置G濾色鏡的像素的敏感度的大約1/8。從 而，G濾色鏡的像素輸出的補(bǔ)償值擴(kuò)展為圖25中的"b"、"c"、"d"和"e"的點(diǎn)劃線部分，并 且動(dòng)態(tài)范圍可以擴(kuò)展800% 。 在實(shí)施例8和9中，結(jié)構(gòu)是這樣的，其使得在透鏡鏡筒單元6的攝影透鏡系統(tǒng)5和 光圈單元26之間提供轉(zhuǎn)塔板72，所述轉(zhuǎn)塔板72可自由旋轉(zhuǎn)的，并且具有有不同透射率的第 一綠色濾色鏡70a和第二綠色濾色鏡70b以及開口部件71 ，然而該轉(zhuǎn)塔板72被提供在光圈 單元26的另一側(cè)。
[實(shí)施例10] 在本實(shí)施例中，如圖27A所示，在上述處理單元(見圖7)中的G濾色鏡的像素輸 出等于或大于飽和水平A的情況下，當(dāng)附近的R和B濾色鏡的像素輸出也有些高(然而，小
29于飽和水平A)時(shí)，基于如實(shí)施例l所述的公式(l)，補(bǔ)償G濾色鏡的像素輸出，以便擴(kuò)展到 等于或大于飽和水平，并且擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍。 然而，例如，如圖27B所示，在G濾色鏡的像素輸出等于或大于飽和水平A的情況 下，存在R和B濾色鏡的像素輸出與G濾色鏡的像素輸出相比極小的情況。在此情況下，如 果通過實(shí)施例1的公式(1)補(bǔ)償G濾色鏡的像素輸出，則可能存在這樣的問題，即G濾色鏡 的像素輸出由在像素輸出極小的附近的R和B濾色鏡的影響相反地減小為小于飽和水平A。
因此，在本實(shí)施例中，在通過公式(1)計(jì)算等于或大于飽和水平的G濾色鏡的像素 輸出的情況下，通過實(shí)施例1中描述的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展補(bǔ)償部件50的像素輸出補(bǔ)償處理部件 61 (見圖5)，僅當(dāng)計(jì)算結(jié)果變得大于作為如圖27A所示的補(bǔ)償對(duì)象的G濾色鏡的像素輸出 時(shí)，才補(bǔ)償G濾色鏡的像素輸出，以便擴(kuò)展為等于或大于飽和水平，并且擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍。
因此，在本實(shí)施例中，在通過公式(1)計(jì)算等于或大于飽和水平的G濾色鏡的像素 輸出的情況下，當(dāng)計(jì)算結(jié)果變得小于作為如圖27B所示的補(bǔ)償對(duì)象的G濾色鏡的像素輸出 時(shí)，取消對(duì)于G濾色鏡的像素輸出的補(bǔ)償處理。 因此，根據(jù)本實(shí)施例，即使在G濾色鏡的像素輸出等于或大于飽和水平的情況下， 當(dāng)附近的R和B濾色鏡的像素輸出與G濾色鏡的像素輸出相比極小時(shí)，取消對(duì)于G濾色鏡 的像素輸出的補(bǔ)償處理。因此，補(bǔ)償之后的G濾色鏡的像素輸出變?yōu)榈扔诨蛐∮陲柡退剑?并且可以防止出現(xiàn)色偏移的問題。
[實(shí)施例ll] 如實(shí)施例10所述，在處理單元(見圖7)中的G濾色鏡的像素輸出等于或大于飽 和水平A的情況下，存在附近的R和B濾色鏡的像素輸出與G濾色鏡的像素輸出相比極小 的情況。在此情況下，如果通過實(shí)施例1的公式(1)補(bǔ)償G濾色鏡的像素輸出，則可能存在 這樣的問題，即G濾色鏡的像素輸出由在像素輸出極小的附近的R和B濾色鏡的影響相反 地減小為小于飽和水平A(見圖27B)。 所以，在本實(shí)施例中，在補(bǔ)償?shù)扔诨虼笥陲柡退降腉濾色鏡的像素輸出的情況 下，當(dāng)附近的R和B濾色鏡的像素輸出與G濾色鏡的像素輸出相比極小時(shí)，例如，如實(shí)施例2 的圖15所示，與實(shí)施例1的圖7中的處理單元相比擴(kuò)大處理單元。在此情況下，基于實(shí)施 例2的公式(4)補(bǔ)償G濾色鏡的像素輸出。 因此，根據(jù)本實(shí)施例，在G濾色鏡的像素輸出等于或大于飽和水平的情況下，當(dāng)在 附近的R和B濾色鏡的像素輸出與G濾色鏡的像素輸出相比極小時(shí)，當(dāng)補(bǔ)償時(shí)擴(kuò)大處理單 元，并且基于擴(kuò)大的處理單元中其它R和B濾色鏡的像素輸出，補(bǔ)償G濾色鏡的像素輸出， 以便擴(kuò)展為等于或大于飽和水平，并且擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍。 此外，即使在如圖15所示擴(kuò)大處理單元的情況下，當(dāng)補(bǔ)償之后的G濾色鏡的像素
輸出仍減小為小于飽和水平時(shí)，例如，如實(shí)施例3的圖16所示，可以進(jìn)一步擴(kuò)大處理單元。
如圖16所示，在進(jìn)一步擴(kuò)大處理單元的情況下，能夠通過執(zhí)行補(bǔ)償處理使得也使用其中像
素輸出小于飽和水平的其它G濾色鏡的像素輸出，來執(zhí)行更有利的補(bǔ)償處理。 根據(jù)本發(fā)明，在來自放置特定顏色的分色濾色鏡的像素的像素輸出等于或大于預(yù)
定飽和水平的情況下，基于其中像素輸出小于預(yù)定飽和水平的、放置特定顏色的分色濾色
鏡的像素附近放置的另一像素的像素輸出，補(bǔ)償放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出
等于或大于預(yù)定飽和水平的像素的亮度的像素輸出，其中像素輸出變得等于或大于飽和水平，從而擴(kuò)展拍攝的圖像的動(dòng)態(tài)范圍。因此，與其中通過組合由具有不同曝光量的多次拍攝 獲得的圖像而獲得具有擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)范圍的圖像的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明以一次拍攝獲得具 有擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)范圍的圖像。此外，可以改變動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)展率，因此動(dòng)態(tài)范圍可以被對(duì)應(yīng)于 攝影被攝體而適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)展。 此外，根據(jù)本發(fā)明，在來自放置特定顏色的分色濾色鏡的像素的像素輸出等于或 大于預(yù)定飽和水平的情況下，基于與放置特定顏色的分色濾色鏡并且該像素輸出小于預(yù)定 飽和水平的像素附近放置的特定顏色不同的分色濾色鏡的像素的像素輸出，補(bǔ)償放置特定 顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于預(yù)定飽和水平的像素的亮度的像素輸出，其中 像素輸出變得等于或大于飽和水平，從而擴(kuò)展拍攝的圖像的動(dòng)態(tài)范圍。因此，與其中通過組 合由具有不同曝光量的多次拍攝獲得的圖像而獲得具有擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)范圍的圖像的現(xiàn)有技 術(shù)相比，本發(fā)明以一次拍攝獲得具有擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)范圍的圖像。此外，能夠改變動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò) 展率，因此動(dòng)態(tài)范圍可以被對(duì)應(yīng)于攝影被攝體而適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)展。 此外，根據(jù)本發(fā)明，在來自放置特定顏色的分色濾色鏡的像素的像素輸出等于或 大于預(yù)定飽和水平的情況下，基于與放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出小于預(yù)定飽 和水平的像素附近放置的特定顏色相同的分色濾色鏡的像素的像素輸出，補(bǔ)償放置特定顏 色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于預(yù)定飽和水平的像素的亮度的像素輸出，其中像 素輸出變得等于或大于飽和水平，從而擴(kuò)展拍攝的圖像的動(dòng)態(tài)范圍。因此，與其中通過組合 由具有不同曝光量的多次拍攝獲得的圖像而獲得具有擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)范圍的圖像的現(xiàn)有技術(shù) 相比，本發(fā)明以一次拍攝獲得具有擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)范圍的圖像。此外，能夠改變動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)展 率，因此動(dòng)態(tài)范圍可以被對(duì)應(yīng)于攝影被攝體而適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)展。 此外，根據(jù)本發(fā)明，在來自放置特定顏色的分色濾色鏡的像素的像素輸出等于或
大于預(yù)定飽和水平的情況下，基于與放置特定顏色的分色濾色鏡且像素輸出小于預(yù)定飽和
水平的像素附近放置的特定顏色不同的分色濾色鏡的像素的像素輸出，補(bǔ)償放置特定顏色
的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于預(yù)定飽和水平的像素的亮度的像素輸出，其中像素
輸出變得等于或大于飽和水平，并且基于與放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出小于
預(yù)定飽和水平的像素附近放置的特定顏色相同的分色濾色鏡的像素的像素輸出，補(bǔ)償放置
特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于預(yù)定飽和水平的像素的亮度的像素輸出，
其中像素輸出變得等于或大于飽和水平，并且基于這些補(bǔ)償值執(zhí)行合適的補(bǔ)償處理，從而
擴(kuò)展拍攝的圖像的動(dòng)態(tài)范圍。因此，與其中通過組合由具有不同曝光量的多次拍攝獲得的
圖像而獲得具有擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)范圍的圖像的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明以一次拍攝獲得具有擴(kuò)展
的動(dòng)態(tài)范圍的圖像。此外，能夠改變動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)展率，因此動(dòng)態(tài)范圍可以被對(duì)應(yīng)于攝影被
攝體而適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)展。 根據(jù)本發(fā)明，在判斷像素輸出的情況下，處理單元是包括分別在水平方向的兩個(gè) 像素和垂直方向的兩個(gè)像素的區(qū)域。因此，基于相鄰的像素的像素輸出，擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍。
此外，根據(jù)本發(fā)明，在光學(xué)系統(tǒng)的光軸上放置與特定分色濾色鏡相同的濾色鏡，從 而與特定分色濾色鏡的敏感度相比，相對(duì)降低另一分色濾色鏡的敏感度。因此，適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)展 拍攝的圖像的動(dòng)態(tài)范圍。 此外，根據(jù)本發(fā)明，可以容易地改變動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)展率，因?yàn)槎鄠€(gè)顏色的濾色鏡的 光透射率分別不同。
31
此外，根據(jù)本發(fā)明，在圖示像素出現(xiàn)的頻率和亮度的關(guān)系的直方圖中從最大高亮 度側(cè)向低亮度側(cè)積分像素出現(xiàn)的頻率，并且該積分值變?yōu)轭A(yù)先設(shè)置的規(guī)定值的亮度改變并 且控制動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)展率，以作為直方圖的新的最大高亮度。因此，能夠根據(jù)攝影被攝體適 當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)展拍攝的圖像的動(dòng)態(tài)范圍。 此外，根據(jù)本發(fā)明，在圖示像素出現(xiàn)的頻率和亮度的關(guān)系的直方圖中從最大高亮
度側(cè)向低亮度側(cè)積分像素出現(xiàn)的頻率，并且積分值與整個(gè)亮度的范圍中出現(xiàn)頻率的總數(shù)的
比例變?yōu)轭A(yù)先設(shè)置的規(guī)定值的亮度改變并且控制動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)展率，以作為直方圖的新的
最大高亮度。因此，能夠根據(jù)攝影被攝體適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)展拍攝的圖像的動(dòng)態(tài)范圍。 此外，根據(jù)本發(fā)明，通過像素輸出變?yōu)樾∮陲柡退降南袼剌敵龀艘灶A(yù)定系數(shù)來
改變和控制動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率。因此，能夠適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)展拍攝的圖像的動(dòng)態(tài)范圍。 此外，根據(jù)本發(fā)明，基于其中像素輸出變得小于飽和水平的亮度的像素輸出的數(shù)
據(jù)壓縮率小于像素輸出等于或大于飽和水平的亮度的像素輸出的數(shù)據(jù)壓縮率的位壓縮轉(zhuǎn)
換特性，重新壓縮曾經(jīng)用動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展擴(kuò)充的像素輸出。因此，更多位數(shù)被分配在其中數(shù)
據(jù)的可靠性高的低到中間亮度水平，并且有利地保持低到中間亮度水平中的圖像的色調(diào)特性。 此外，根據(jù)本發(fā)明，在亮度小于上述飽和水平并且是低水平的情況下，使用用于使 得轉(zhuǎn)換之前的像素輸出的數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)換之后的像素輸出的數(shù)據(jù)變?yōu)閹缀跸嗤档臄U(kuò)展率，從 而可以有利地保持低亮度水平中的色調(diào)特性。 此外，根據(jù)本發(fā)明，與放置特定顏色的分色濾色鏡的像素以及來自像素輸出等于
或大于預(yù)定飽和水平的像素的輸出相比，在放置在附近的另一分色濾色鏡的像素輸出顯著
小的情況下，可以避免放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于預(yù)定飽和水平
的像素的補(bǔ)償處理之后的像素輸出變得小于作為補(bǔ)償對(duì)象的像素的像素輸出的問題。 此外，根據(jù)本發(fā)明，與放置特定顏色的分色濾色鏡的像素以及來自像素輸出等于
或大于預(yù)定飽和水平的像素的輸出相比，在放置在附近的另一分色濾色鏡的像素輸出顯著
小的情況下，來自處于附近的更外側(cè)的像素的像素輸出用于補(bǔ)償處理，從而可以避免放置
特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于預(yù)定飽和水平的像素的補(bǔ)償處理之后的
像素輸出變得小于作為補(bǔ)償對(duì)象的像素的像素輸出的問題。 此外，根據(jù)本發(fā)明，還通過使用放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出小于飽
和水平的像素的像素輸出執(zhí)行補(bǔ)償處理，從而能夠執(zhí)行更有利的補(bǔ)償處理。 此外，在上述每個(gè)實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)具有RGB 3原色濾色鏡作為分色濾色鏡，然而，
即使在具有補(bǔ)色系統(tǒng)濾色鏡作為分色濾色鏡的結(jié)構(gòu)中，也可以應(yīng)用本發(fā)明。 盡管已經(jīng)根據(jù)示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于此。應(yīng)該認(rèn)可，本領(lǐng)
域的技術(shù)人員可以在描述的實(shí)施例中作出改變而不背離由以下權(quán)利要求所限定的本發(fā)明
的范圍。 作為分色濾色鏡，本發(fā)明可以應(yīng)用于其中放置RGB三原色系統(tǒng)濾色鏡或補(bǔ)色系統(tǒng) 濾色鏡的成像裝置。 本申請(qǐng)基于并且要求2007年9月14日提交的日本專利申請(qǐng)?zhí)?007_240038、2007 年11月6日提交的日本專利申請(qǐng)?zhí)?007-288714、以及2008年6月25日提交的日本專利 申請(qǐng)?zhí)?008-165908的優(yōu)先權(quán)，在此通過引用全部并入其公開。
權(quán)利要求
一種成像裝置，包括圖像傳感器，具有包括多個(gè)像素的光接收表面和放置在所述多個(gè)像素的前表面?zhèn)鹊亩鄠€(gè)顏色的分色濾色鏡，所述圖像傳感器經(jīng)由所述分色濾色鏡接收經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)入到所述光接收表面上的攝影被攝體圖像，輸出每個(gè)像素的像素輸出，并且成像所述攝影被攝體圖像；像素輸出判斷部件，其判斷所述像素輸出是否等于或大于預(yù)定飽和水平；以及像素輸出補(bǔ)償處理部件，在由所述像素輸出判斷部件判斷放置特定顏色的分色濾色鏡的像素的像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的情況下，基于放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的像素附近放置的、像素輸出小于所述預(yù)定飽和水平的其他像素的像素輸出，執(zhí)行補(bǔ)償處理，以計(jì)算放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于預(yù)定飽和水平的像素的亮度的像素輸出，其中像素輸出變得等于或大于預(yù)定飽和水平，并且擴(kuò)展所述圖像傳感器成像的圖像的動(dòng)態(tài)范圍。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，在由所述像素輸出判斷部件判斷放置特定 顏色的分色濾色鏡的像素的像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的情況下，基于放置特 定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的像素附近放置的、放置 與所述特定顏色的分色濾色鏡不同的分色濾色鏡并且像素輸出小于所述預(yù)定飽和水平的 像素的像素輸出，所述像素輸出補(bǔ)償處理部件執(zhí)行補(bǔ)償處理，以計(jì)算放置特定顏色的分色 濾色鏡并且像素輸出等于或大于預(yù)定飽和水平的像素的亮度的像素輸出，其中像素輸出變 得等于或大于預(yù)定飽和水平，并且擴(kuò)展所述圖像傳感器成像的圖像的動(dòng)態(tài)范圍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，在由所述像素輸出判斷部件判斷放置特定 顏色的分色濾色鏡的像素的像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的情況下，基于放置特 定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的像素附近放置的、放置 與所述特定顏色的分色濾色鏡相同的分色濾色鏡并且像素輸出小于所述預(yù)定飽和水平的 像素的像素輸出，所述像素輸出補(bǔ)償處理部件執(zhí)行補(bǔ)償處理，以計(jì)算放置特定顏色的分色 濾色鏡并且像素輸出等于或大于預(yù)定飽和水平的像素的亮度的像素輸出，其中像素輸出變 得等于或大于預(yù)定飽和水平，并且擴(kuò)展所述圖像傳感器成像的圖像的動(dòng)態(tài)范圍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中所述像素輸出補(bǔ)償處理部件包括 第一像素輸出補(bǔ)償處理部件，在由所述像素輸出判斷部件判斷放置特定顏色的分色濾色鏡的像素的像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的情況下，基于放置特定顏色的分色 濾色鏡并且像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的像素附近放置的、放置與所述特定顏 色的分色濾色鏡不同的分色濾色鏡并且像素輸出小于所述預(yù)定飽和水平的像素的像素輸 出，執(zhí)行補(bǔ)償處理，以計(jì)算放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于預(yù)定飽和 水平的像素的亮度的像素輸出，其中像素輸出變得等于或大于預(yù)定飽和水平；以及第二像素輸出補(bǔ)償處理部件，在由所述像素輸出判斷部件判斷放置特定顏色的分色濾 色鏡的像素的像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的情況下，基于放置特定顏色的分色 濾色鏡并且像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的像素附近放置的、放置與所述特定顏 色的分色濾色鏡相同的分色濾色鏡并且像素輸出小于所述預(yù)定飽和水平的像素的像素輸 出，執(zhí)行補(bǔ)償處理，以計(jì)算放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于預(yù)定飽和 水平的像素的亮度的像素輸出，其中像素輸出變得等于或大于預(yù)定飽和水平，禾口所述像素輸出補(bǔ)償處理部件基于分別從所述第一像素輸出補(bǔ)償處理部件和所述第二 像素輸出補(bǔ)償處理部件輸出的補(bǔ)償值，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置等于或大于放置特定顏色的分色濾色鏡 并且像素輸出等于或大于預(yù)定飽和水平的像素的飽和水平的亮度的像素輸出，并且擴(kuò)展所 述圖像傳感器成像的圖像的動(dòng)態(tài)范圍。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，在由所述像素輸出判斷部件判斷像素輸出 的情況下，處理單元是包括每個(gè)在水平和垂直方向的兩個(gè)像素的區(qū)域。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，在所述光學(xué)系統(tǒng)的光軸上提供如自由放置 的具有與特定顏色的分色濾色鏡相同顏色的顏色濾色鏡，并且所述顏色濾色鏡被放置在所 述光學(xué)系統(tǒng)的光軸上，從而與特定顏色的分色濾色鏡的敏感度相比，相對(duì)低地降低另一分 色濾色鏡的敏感度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中提供多個(gè)顏色濾色鏡，并且每個(gè)顏色濾色鏡 具有不同的光透射率。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，進(jìn)一步包括 動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率設(shè)置部件，其設(shè)置動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率；擴(kuò)展率改變和控制部件，其基于由所述動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率設(shè)置部件設(shè)置的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展 率，改變和控制所述像素輸出補(bǔ)償處理部件中的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率；以及直方圖產(chǎn)生部件，其通過計(jì)算在預(yù)定亮度范圍中每個(gè)亮度處的像素輸出的出現(xiàn)頻率來 產(chǎn)生直方圖，并且在由所述像素輸出判斷部件判斷放置特定顏色的分色濾色鏡的像素的像素輸出等于 或大于所述預(yù)定飽和水平的情況下，所述擴(kuò)展率改變和控制部件在所述直方圖產(chǎn)生部件中 產(chǎn)生的直方圖中從最大高亮度側(cè)向低亮度側(cè)積分像素的出現(xiàn)頻率，并且改變和控制動(dòng)態(tài)范 圍擴(kuò)展率，使得積分值變?yōu)轭A(yù)先設(shè)置的規(guī)定值的亮度變?yōu)橹狈綀D的新的最大高亮度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，進(jìn)一步包括 動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率設(shè)置部件，其設(shè)置動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率；擴(kuò)展率改變和控制部件，其基于由所述動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率設(shè)置部件設(shè)置的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展 率，改變和控制所述像素輸出補(bǔ)償處理部件中的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率；以及直方圖產(chǎn)生部件，其通過計(jì)算在預(yù)定亮度范圍中每個(gè)亮度處的像素輸出的出現(xiàn)頻率來 產(chǎn)生直方圖，并且在由所述像素輸出判斷部件判斷放置特定顏色的分色濾色鏡的像素的像素輸出等于 或大于所述預(yù)定飽和水平的情況下，所述擴(kuò)展率改變和控制部件在所述直方圖產(chǎn)生部件中 產(chǎn)生的直方圖中從低亮度側(cè)向最大高亮度側(cè)積分像素的出現(xiàn)頻率，并且改變和控制動(dòng)態(tài)范 圍擴(kuò)展率，使得積分值變?yōu)轭A(yù)先設(shè)置的規(guī)定值的亮度變?yōu)橹狈綀D的新的最大高亮度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的成像裝置，進(jìn)一步包括 動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率設(shè)置部件，其設(shè)置動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率；擴(kuò)展率改變和控制部件，其基于由所述動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率設(shè)置部件設(shè)置的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展 率，改變和控制所述像素輸出補(bǔ)償處理部件中的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率；以及在動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展中，所述擴(kuò)展率改變和控制部件通過將小于預(yù)定飽和水平的像素輸出 乘以預(yù)定系數(shù)來改變和控制動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展率。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的成像裝置，進(jìn)一步包括位壓縮轉(zhuǎn)換部件，其具有其中小于飽和水平的亮度的像素輸出的數(shù)據(jù)壓縮率比等于或 大于飽和水平的亮度的像素輸出的數(shù)據(jù)壓縮率小的位壓縮轉(zhuǎn)換特性，在動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展中， 所述位壓縮轉(zhuǎn)換部件基于所述位壓縮轉(zhuǎn)換特性，將從第一位數(shù)轉(zhuǎn)換為大于所述第一位數(shù)的 第二位數(shù)的像素輸出的數(shù)據(jù)重新轉(zhuǎn)換為所述第一位數(shù)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的成像裝置，其中，在亮度小于預(yù)定飽和水平且為低水平的 情況下，所述位壓縮轉(zhuǎn)換特性具有這樣的壓縮率，使得轉(zhuǎn)換之前的像素輸出的數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)換 之后的像素輸出的數(shù)據(jù)變?yōu)閹缀跸嗤闹怠?br> 13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，僅在當(dāng)執(zhí)行補(bǔ)償處理時(shí)計(jì)算的像素輸出變 為大于作為補(bǔ)償處理對(duì)象的像素輸出時(shí)，所述像素輸出補(bǔ)償處理部件執(zhí)行補(bǔ)償處理。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中，在當(dāng)執(zhí)行補(bǔ)償處理時(shí)計(jì)算的像素輸出變?yōu)?小于作為補(bǔ)償處理對(duì)象的像素輸出的情況下，所述像素輸出補(bǔ)償處理部件擴(kuò)展用于上述像 素輸出的計(jì)算的像素的分布范圍。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的成像裝置，其中，在擴(kuò)展像素的分布范圍的情況下，所述像素輸出補(bǔ)償處理部件還使用放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出小于飽和水平的像素。
16. —種成像裝置的成像方法，所述成像裝置具有圖像傳感器，所述圖像傳感器具有包 括多個(gè)像素的光接收表面和放置在所述多個(gè)像素的前表面?zhèn)鹊亩鄠€(gè)顏色的分色濾色鏡，所 述圖像傳感器經(jīng)由所述分色濾色鏡接收經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)入到所述光接收表面上的攝影被 攝體圖像，輸出每個(gè)像素的像素輸出，并且成像所述攝影被攝體圖像，所述成像方法包括像素輸出判斷步驟，其判斷所述像素輸出是否等于或大于預(yù)定飽和水平；以及 像素輸出補(bǔ)償處理步驟，在由所述像素輸出判斷步驟判斷放置特定顏色的分色濾色鏡 的像素的像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的情況下，基于放置特定顏色的分色濾色 鏡并且像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的像素附近放置的、像素輸出小于所述預(yù)定 飽和水平的其他像素的像素輸出，執(zhí)行補(bǔ)償處理，以計(jì)算放置特定顏色的分色濾色鏡并且 像素輸出等于或大于預(yù)定飽和水平的像素的亮度的像素輸出，其中像素輸出變得等于或大 于預(yù)定飽和水平，并且擴(kuò)展所述圖像傳感器成像的圖像的動(dòng)態(tài)范圍。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的成像方法，其中，在由所述像素輸出判斷步驟判斷放置特 定顏色的分色濾色鏡的像素的像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的情況下，基于放置 特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的像素附近放置的、放 置與所述特定顏色的分色濾色鏡不同的分色濾色鏡并且像素輸出小于所述預(yù)定飽和水平 的像素的像素輸出，所述像素輸出補(bǔ)償處理步驟執(zhí)行補(bǔ)償處理，以計(jì)算放置特定顏色的分 色濾色鏡并且像素輸出等于或大于預(yù)定飽和水平的像素的亮度的像素輸出，其中像素輸出 變得等于或大于預(yù)定飽和水平，并且擴(kuò)展所述圖像傳感器成像的圖像的動(dòng)態(tài)范圍。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的成像方法，其中，在由所述像素輸出判斷步驟判斷放置特 定顏色的分色濾色鏡的像素的像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的情況下，基于放置 特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的像素附近放置的、放 置與所述特定顏色的分色濾色鏡相同的分色濾色鏡并且像素輸出小于所述預(yù)定飽和水平 的像素的像素輸出，所述像素輸出補(bǔ)償處理步驟執(zhí)行補(bǔ)償處理，以計(jì)算放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于預(yù)定飽和水平的像素的亮度的像素輸出，其中像素輸出 變得等于或大于預(yù)定飽和水平，并且擴(kuò)展所述圖像傳感器成像的圖像的動(dòng)態(tài)范圍。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的成像方法，其中，所述像素輸出補(bǔ)償處理步驟包括 第一像素輸出補(bǔ)償處理步驟，在由所述像素輸出判斷步驟判斷放置特定顏色的分色濾色鏡的像素的像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的情況下，基于放置特定顏色的分色 濾色鏡并且像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的像素附近放置的、放置與所述特定顏 色的分色濾色鏡不同的分色濾色鏡并且像素輸出小于所述預(yù)定飽和水平的像素的像素輸 出，執(zhí)行補(bǔ)償處理，以計(jì)算放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于預(yù)定飽和 水平的像素的亮度的像素輸出，其中像素輸出變得等于或大于預(yù)定飽和水平；以及第二像素輸出補(bǔ)償處理步驟，在由所述像素輸出判斷步驟判斷放置特定顏色的分色濾 色鏡的像素的像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的情況下，基于放置特定顏色的分色 濾色鏡并且像素輸出等于或大于所述預(yù)定飽和水平的像素附近放置的、放置與所述特定顏 色的分色濾色鏡相同的分色濾色鏡并且像素輸出小于所述預(yù)定飽和水平的像素的像素輸 出，執(zhí)行補(bǔ)償處理，以計(jì)算放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于預(yù)定飽和 水平的像素的亮度的像素輸出，其中像素輸出變得等于或大于預(yù)定飽和水平，并且所述像素輸出補(bǔ)償處理步驟基于分別從所述第一像素輸出補(bǔ)償處理步驟和所述第二 像素輸出補(bǔ)償處理步驟輸出的補(bǔ)償值，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置等于或大于放置特定顏色的分色濾色鏡 并且像素輸出等于或大于預(yù)定飽和水平的像素的飽和水平的亮度的像素輸出，并且擴(kuò)展所 述圖像傳感器成像的圖像的動(dòng)態(tài)范圍。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的成像方法，其中，在由所述像素輸出判斷步驟判斷像素輸 出的情況下，處理單元是包括每個(gè)在水平和垂直方向的兩個(gè)像素的區(qū)域。
全文摘要
提供一種成像裝置和成像方法，其能夠以一次拍攝獲得其中擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍的圖像。在放置特定分色濾色鏡的像素的像素輸出等于或大于預(yù)定飽和水平的情況下，基于放置特定分色濾色鏡的像素附近放置的像素的像素輸出，補(bǔ)償放置特定顏色的分色濾色鏡并且像素輸出等于或大于預(yù)定飽和水平的像素的亮度的像素輸出，其中像素輸出變得等于或大于預(yù)定飽和水平，從而擴(kuò)展圖像傳感器的動(dòng)態(tài)范圍。
文檔編號(hào)H04N101/00GK101766032SQ20088010116
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2008年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月14日
發(fā)明者山田學(xué), 白石賢二 申請(qǐng)人:株式會(huì)社理光