本發(fā)明涉及一種具有用于放大成像元件的動態(tài)范圍的調光元件的攝影裝置。

背景技術：

數碼相機等攝影裝置中，使用成像元件(CCD傳感器或CMOS傳感器等)并通過光電轉換拍攝被攝體像生成圖像數據。然而，成像元件與以往的銀鹽膠片相比動態(tài)范圍(灰度再現(xiàn)性)較低，不能充分再現(xiàn)被攝體的灰度。例如，若對被攝體較暗的部分調整曝光，則被攝體較亮的部分的攝像信號的亮度值飽和而出現(xiàn)所謂的白斑。

因此，提出有具有多個分區(qū)且將每個分區(qū)中光的透射率可變的調光元件配置于成像元件的前面，并且降低與被攝體較亮的部分對應的分區(qū)的透射率來減光后進行拍攝而防止白斑(參考專利文獻1、2)。由此，成像元件的動態(tài)范圍被虛擬地放大。專利文獻1中，作為調光元件使用電致變色(EC)濾波器。專利文獻2中，作為調光元件使用液晶濾波器。

若將調光元件的分區(qū)設置在成像元件的每一像素，則能夠以高精度地進行調光控制，但成像元件的像素數多，且需要用于控制與其數量匹配的分區(qū)的存儲器或控制器等部件。因此，專利文獻1及專利文獻2中，對多個像素分配有一個分區(qū)，以減少分區(qū)數。

但是，當對多個像素分配一個分區(qū)時，若對每個分區(qū)控制透射率，則與一分區(qū)對應的多個像素的亮度值聚集而增減，因此透射率不同的分區(qū)之間產生圖像的亮度上的高低差。

因此，專利文獻1中記載有通過對透射率不同的分區(qū)的交界附近的像素信號值進行增益調整而使高低差不明顯。專利文獻2中，更具體地，記載有通過進行數字濾波器處理之一的低通濾波器處理來使高低差不明顯。

以往技術文獻

專利文獻

專利文獻1:日本特開2003-348439號公報

專利文獻2:日本特開2001-333329號公報

發(fā)明的概要

發(fā)明要解決的技術課題

然而，一個分區(qū)內，有時不僅包含白斑區(qū)域(高亮度區(qū)域)，還包含不是白斑的區(qū)域(低亮度區(qū)域)，該低亮度區(qū)域也與白斑區(qū)域一同被減光而亮度降低。若該低亮度區(qū)域橫跨透射率不同的分區(qū)之間，則產生亮度的高低差。專利文獻1及專利文獻2所記載的高低差校正處理是僅對分區(qū)之間的交界部分進行不明顯的處理，因此不能消除分區(qū)之間的低亮度區(qū)域的高低差本身。

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠消除透射率不同的分區(qū)之間的低亮度區(qū)域中產生的高低差的攝影裝置。

用于解決技術課題的手段

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的攝影裝置具有多個分區(qū)且具備調光元件、成像元件、高亮度像素數算出部、控制部、低亮度像素特定部及增益校正部。對于調光元件，每個分區(qū)中光透射率在高透射率與低透射率之間可變。成像元件經由調光元件入射光且對各分區(qū)配置有多個像素。高亮度像素數算出部根據將分區(qū)均作為相同的透射率來通過成像元件獲得的攝像信號，計算出每個分區(qū)具有第1亮度值以上的亮度值的高亮度像素的數量。控制部控制調光元件，且將高亮度像素的數量為第1像素數以上的分區(qū)設定為低透射率，將其他分區(qū)設定為高透射率。低亮度像素特定部對已設定為低透射率的分區(qū)特定具有第2亮度值以下的亮度值的低亮度像素。增益校正部對低亮度像素的像素信號值以相應于高透射率與低透射率之比的增益值來進行增益校正。

優(yōu)選，低亮度像素特定部分別對與已設定為低透射率的分區(qū)相鄰的多個分區(qū)，求出對應的像素的亮度分布的最大亮度值，因此將最大亮度值中最小的亮度值作為第2亮度值。此時優(yōu)選，低亮度像素特定部將亮度分布的累積度數成為特定值的亮度值作為最大亮度值。

優(yōu)選，增益校正部將第2亮度值除以增益值的值作為閾值時，以閾值以下的范圍來取增益值，以大于閾值的范圍來使用與第2亮度值反比例減少的增益函數進行增益校正。

具備錯誤像素數算出部，其當對設定為低透射率的分區(qū)進行增益校正時，計算出像素信號值達到可獲得的灰度的上限值的低亮度像素的數量即錯誤像素數。優(yōu)選，控制部將高亮度像素的數量為第1像素數以上且錯誤像素數為第2像素數以下的分區(qū)設定為低透射率。

優(yōu)選，調光元件為聚合物網絡型液晶裝置。

具備設定ISO靈敏度的ISO靈敏度設定部。優(yōu)選，控制部只在ISO靈敏度的設定值為一定值以下時控制調光元件。

可進行動畫攝影及實時取景顯示。優(yōu)選，控制部以動畫攝影及實時取景顯示的執(zhí)行狀態(tài)來控制調光元件。

成像元件為每個像素從多種顏色信號中輸出一種顏色信號的單板彩色方式。優(yōu)選，每個像素具備將多種顏色信號轉換為亮度值及色差值的亮度色差轉換部。優(yōu)選，高亮度像素數算出部根據亮度值計算出高亮度像素的數量。

增益校正部優(yōu)選對低亮度像素的多種顏色信號分別進行增益校正。

優(yōu)選，關于增益校正部，當對設定為低透射率的分區(qū)進行增益校正時，在低亮度像素的多種顏色信號值中的最小增益余量小于增益值的情況下，將增益值作為最小增益余量而進行增益校正。

優(yōu)選，多個顏色信號為紅色像素信號、綠色像素信號及藍色像素信號。

發(fā)明效果

根據本發(fā)明，通過對與已設定為低透射率的分區(qū)對應的低亮度像素的像素信號值以相應于高透射率與低透射率之比的增益值來進行增益校正，因此能夠消除透射率不同的分區(qū)之間的低亮度區(qū)域中產生的高低差。

附圖說明

圖1是數碼相機的前側立體圖。

圖2是數碼相機的背面圖。

圖3是表示數碼相機的電結構的框圖。

圖4是表示固體成像元件及調光元件的分區(qū)的圖。

圖5是說明DR放大模式時的攝影動作的流程圖。

圖6是表示預圖像數據的圖。

圖7是表示減光對象分區(qū)的亮度分布的圖。

圖8是表示非減光對象分區(qū)的亮度分布的圖。

圖9是表示與非減光對象分區(qū)相鄰的減光對象分區(qū)的亮度分布的圖。

圖10是表示作為增益校正對象的低亮度像素的確定順序的流程圖。

圖11是對非減光對象分區(qū)與減光對象分區(qū)之間產生的高低差的校正進行說明的示意圖。

圖12是表示減光對象分區(qū)與相鄰分區(qū)之間的關系的圖。

圖13是相鄰分區(qū)中包含減光對象分區(qū)及非減光對象分區(qū)的例子的圖。

圖14是根據相鄰分區(qū)的亮度分布說明確定第2亮度值的方法的圖。

圖15是說明使用增益函數的增益校正的圖。

圖16是表示因增益校正產生錯誤像素的例子的圖。

圖17是表示根據高亮度像素數及錯誤像素數確定減光對象分區(qū)的順序的流程圖。

圖18是說明使用最小增益余量的增益校正的圖。

圖19是說明動畫攝影模式下的攝像動作及顯示動作的圖。

具體實施方式

[第1實施方式]

圖1及圖2中，作為攝影裝置的數碼相機11具備相機主體12、透鏡鏡筒13、閃光燈發(fā)光部14、操作部15及顯示部16。透鏡鏡筒13設置在相機主體12的前面且保持攝影透鏡21。閃光燈發(fā)光部14設置在相機主體12的前面且拍攝時朝向被攝體進行閃光燈發(fā)光。

操作部15具有電源按鈕17、釋放按鈕18及模式選擇按鈕19等，并且設置在相機主體12的上部。電源按鈕17是在開啟/關閉數碼相機11的電源(未圖示)時進行操作。釋放按鈕18在執(zhí)行拍攝時進行操作。模式選擇按鈕19在切換數碼相機11的動作模式時進行操作。

釋放按鈕18具有由S1開關及S2開關構成的二級行程開關式的開關(未圖示)。對于數碼相機11，若按下(半按壓)釋放按鈕18而使S1開關成為開啟狀態(tài)，則進行自動對焦(AF；Auto Focus)動作及自動曝光(AE；Auto Ex posure)控制等攝影準備動作。若從該狀態(tài)繼續(xù)按下(全按壓)釋放按鈕18而使S2開關成為開啟狀態(tài)，則數碼相機11進行攝影動作。

數碼相機11的動作模式有靜止畫攝影模式、動畫攝影模式及回放模式等。靜止畫攝影模式中獲取靜止畫。動畫攝影模式中獲取動畫?；胤拍Ｊ街蝎@取的各圖像回放顯示于顯示部16。并且，靜止畫攝影模式中，可選擇常規(guī)模式及動態(tài)范圍(DR)放大模式。

顯示部16由液晶顯示器等構成，并且顯示通過各種攝影模式獲取的圖像及用于進行各種設定的菜單畫面。通過模式選擇按鈕19等，可進行ISO靈敏度等攝影條件的設定。模式選擇按鈕19等對應于ISO靈敏度設定部。

并且，當動作模式被設定為靜止畫攝影模式或動畫攝影模式時，在執(zhí)行拍攝為止的期間，顯示部16顯示實時取景圖像。用戶能夠觀察顯示于顯示部16的實時取景圖像的同時確定構圖。

并且，數碼相機11上設置有用于裝設后述的記錄介質40(參考圖3)的插槽(未圖示)。

閃光燈發(fā)光部14根據由主控制部30(參考圖3)的控制進行閃光燈發(fā)光動作。主控制部30根據從前述的操作部15輸入的操作信號集中控制整個數碼相機11。

圖3中，在數碼相機11內沿攝影透鏡21的光軸LA依次設置有光圈22、調光元件23及固體成像元件24。光圈22由形成開口部的可動式的多個葉片構成，并通過改變開口部的大小調整入射于調光元件23的光量。

調光元件23由具有多個分區(qū)S(參考圖4)的聚合物網絡型液晶(PNLC:polymer network liquid crystal)濾波器構成。該調光元件23配置于固體成像元件24的光入射側且對每個分區(qū)S調整(調光)入射于固體成像元件24的光量。即，固體成像元件24中入射通過調光元件23一部分被減光的被攝體像。

調光控制部25根據由主控制部30的控制，驅動調光元件23的各分區(qū)S來分別對每個分區(qū)S控制光透射率。對于各分區(qū)S，在非驅動時(以下，稱為關閉)成為高透射率T1，在驅動時(以下，稱為開啟)成為低透射率T2。本實施方式中，設定為T1＝100％、T2＝50％。

固體成像元件24為單板彩色方式的CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)型圖像傳感器。如圖4所示，固體成像元件24具有由以二維矩陣狀排列的多個像素26構成的受光面。各像素26含有光電轉換元件，并且對成像于受光面的被攝體像進行光電轉換而輸出像素信號。以下，將一幀量的像素信號稱為攝像信號。

各像素26的光入射側上相對于一個像素26設置有紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)這3色中的任一種顏色的濾色器(未圖示)，并且分別輸出一種顏色信號。設置有紅色濾色器的像素26作為顏色信號輸出紅色像素信號Rs。設置有綠色濾色器的像素26作為顏色信號輸出綠色像素信號Gs。設置有藍色濾色器的像素26作為顏色信號輸出藍色像素信號Bs。

調光元件23的分區(qū)S排列成二維矩陣狀，并且對一個分區(qū)S配置有多個像素26。各分區(qū)S中分別對應相同數量的像素26。主控制部30掌握像素26與分區(qū)S的對應關系。

并且，固體成像元件24具備噪聲消除電路、自動增益控制器及A/D(Anal og-to-Digital)轉換電路等信號處理電路(均未圖示)。噪聲消除電路對攝像信號實施噪聲消除處理。自動增益控制器將攝像信號的電平放大到適當的值。A/D轉換電路將攝像信號轉換為數字信號而從固體成像元件24輸出。固體成像元件24以每個像素26輸出像素信號Rs、Gs、Bs中的任一種。以下，將從固體成像元件24輸出的一幀量的像素信號Rs、Gs、Bs稱為RGB圖像數據。像素信號Rs、Gs、Bs分別具有0～255的灰度寬度。

固體成像元件24根據通過模式選擇按鈕19選擇的攝影模式由主控制部30進行驅動控制。主控制部30根據與通過模式選擇按鈕19選擇的攝影模式相應的規(guī)定的攝影條件控制各部。

主控制部30與控制總線31及數據總線32連接。固體成像元件24與數據總線32連接?？刂瓶偩€31及數據總線32上連接有存儲器控制部33、數字信號處理部34、介質控制部35及顯示控制部36。

存儲器控制部33上連接有SDRAM等暫存用的存儲器39。存儲器控制部33將從固體成像元件24輸出的RGB圖像數據輸入于存儲器39來存儲。并且，存儲器控制部33將存儲于存儲器39的RGB圖像數據輸出至數字信號處理部34。

數字信號處理部34對從存儲器39輸入的RGB圖像數據進行缺陷校正處理、去馬賽克處理、伽馬校正處理及白平衡校正處理等。去馬賽克處理是指通過插值處理對一個像素生成一組像素信號Rs、Gs、Bs的處理。

并且，數字信號處理部34上設置有增益校正部41及YC轉換部(亮度色差轉換部)42。增益校正部41根據由主控制部30的控制進行驅動，且獲取存儲于存儲器39的去馬賽克處理后的RGB圖像數據，并在每個像素中對像素信號Rs、Gs、Bs進行增益校正。數字信號處理部34將通過增益校正部41進行增益校正的RGB圖像數據輸入于存儲器39來存儲。

YC轉換部42根據由主控制部30的控制進行驅動，且獲取存儲于存儲器39的增益校正后的RGB圖像數據，并進行以每個像素對像素信號Rs、Gs、Bs進行YC轉換的YC轉換處理。該YC轉換處理中，生成以每個像素具有亮度值Y及色差值Cr、Cb的YC圖像數據。數字信號處理部34將通過YC轉換部42生成的YC圖像數據輸入于存儲器39來存儲。亮度值Y及色差值Cr、Cb分別具有0～255的灰度寬度。

介質控制部35控制對記錄介質40的圖像文件的記錄及讀出。記錄介質40例如為內置閃光燈存儲器等的存儲卡。記錄介質40中記錄的圖像文件的格式通過操作部15來設定。

當為靜止畫攝影模式時，作為圖像文件例如以JPEG格式等來壓縮YC圖像數據的壓縮圖像數據記錄于記錄介質40。并且，當為動畫攝影模式時，以MPEG-4格式等來壓縮通過動畫攝影獲得的多幀的YC圖像數據的動畫數據記錄于記錄介質40。這些壓縮處理是通過數字信號處理部34進行。另外，當為動畫攝影模式時，除了圖像之外還獲取語音并進行記錄，但本實施方式中，對語音的獲取及記錄有關的結構省略說明。

顯示控制部36控制對前述顯示部16的圖像顯示。顯示控制部36將通過數字信號處理部34生成的YC圖像數據轉換為基于NTSC格式等的視頻信號，并向顯示部16輸出圖像。

主控制部30具有CPU及存放處理程序的內部存儲器(均未圖示)。主控制部30按照以處理程序來規(guī)定的攝影流程控制各部而進行攝影動作。

當為DR放大模式時，如圖5所示，攝影動作以預攝影及本攝影為一組來進行。具體而言，預攝影中，調光元件23的所有分區(qū)S被關閉(高透射率T1)(S10)而拍攝被攝體像并獲取RGB圖像數據(S11)。該RGB圖像數據轉換為YC圖像數據(以下，稱為預圖像數據PD)，并且根據預圖像數據PD的亮度值Y，確定與被攝體像中的高亮度部分對應的分區(qū)S(以下，稱為減光對象分區(qū)S1)(S12)。而且，從與減光對象分區(qū)S1對應的像素特定作為增益校正對象的低亮度像素(S13)。

本攝影中，減光對象分區(qū)S1被開啟(S14)，進行被攝體像的拍攝，而獲取RGB圖像數據(S15)。該RGB圖像數據在增益校正對象的低亮度像素進行增益校正后轉換為YC圖像數據(S16)。

以下，將不能作為減光對象分區(qū)S1來確定的其他分區(qū)S稱為非減光對象分區(qū)S2。

當為常規(guī)模式時，調光元件23的所有分區(qū)S被關閉而只進行本攝影。

主控制部30中通過處理程序構成高亮度像素數算出部43及低亮度像素特定部44。高亮度像素數算出部43在DR放大模式時確定減光對象分區(qū)S1。低亮度像素特定部44特定作為增益校正對象的低亮度像素。

高亮度像素數算出部43對每個分區(qū)S將預圖像數據PD的各亮度值Y與一定的閾值(第1亮度值)TH1進行比較，計算出具有第1亮度值TH1以上的亮度值Y的高亮度像素的數量(高亮度像素數)PH。主控制部30將各分區(qū)S的高亮度像素數PH與一定數(第1像素數)PN進行比較，將具有第1像素數PN以上的高亮度像素數PH的分區(qū)S作為減光對象分區(qū)S1來確定。第1亮度值TH1例如設定為灰度的代表值(128)。第1像素數PN例如設定為分區(qū)S內的總像素數的一半。

例如，如圖6所示，當拍攝包含太陽及山的風景時，通過預攝影獲得的預圖像數據PD中包含太陽及其周圍較亮的區(qū)域(高亮度區(qū)域)YH及山等較暗的區(qū)域(低亮度區(qū)域)YL。

圖7示出有包含亮度值Y達到飽和值(Y＝255)的“白斑區(qū)域”的減光對象分區(qū)S1的亮度分布。亮度分布Doff為預攝影時的亮度分布。亮度分布Don為通過將減光對象分區(qū)S1設定為開啟而進行本攝影獲得的亮度分布。亮度分布Don通過基于減光對象分區(qū)S1的減光作用，相比亮度分布Doff，整體向低亮度側移動。

圖8示出有非減光對象分區(qū)S2的預攝影時的亮度分布Doff。對于該亮度分布Doff，高亮度像素數PH較少且不滿足PN≤PH的關系，因此不作為減光對象，在本攝影時保持關閉。

將減光對象分區(qū)S1設定為開啟，并將非減光對象分區(qū)S2設定為關閉來進行本攝影，則不會出現(xiàn)白斑區(qū)域，因此固體成像元件24的動態(tài)范圍被虛擬地放大。

減光對象分區(qū)S1中有與非減光對象分區(qū)S2相鄰的分區(qū)(例如，圖6中的減光對象分區(qū)S1’)。這種減光對象分區(qū)S1’中，不僅包含高亮度區(qū)域YH，還包含較多的低亮度區(qū)域YL。因此，如圖9所示，減光對象分區(qū)S1’的預攝影時的亮度分布Doff中包含與高亮度區(qū)域YH對應的分布及與低亮度區(qū)域YL對應的分布。該低亮度區(qū)域YL橫跨相鄰的非減光對象分區(qū)S2。

將該減光對象分區(qū)S1’設定為開啟來進行本攝影所獲得的亮度分布Don，如圖9所示，不僅與高亮度區(qū)域YH對應的分布向低亮度側移動，而且與低亮度區(qū)域YL對應的分布也向低亮度側移動。由此，通過本攝影獲得的圖像數據中，在減光對象分區(qū)S1’與非減光對象分區(qū)S2之間低亮度區(qū)域YL的亮度值上出現(xiàn)高低差。

圖10示出作為增益校正對象的低亮度像素的確定流程。低亮度像素特定部44從預圖像數據PD獲取與減光對象分區(qū)S1對應的各像素的亮度值Y(S20)，并將各亮度值Y與一定的閾值(第2亮度值)TH2進行比較。而且，低亮度像素特定部44特定亮度值Y為第2亮度值TH2以下的低亮度像素(S21)。主控制部30將已特定的低亮度像素作為增益校正的對象來確定(S22)。在此，第2亮度值TH2，例如如圖9所示滿足TH2≤TH1的關系，但也可以滿足TH2＞TH1的關系。

作為增益校正對象來確定的低亮度像素的增益校正，由增益校正部41來進行。增益校正部41根據式(1)～(3)，對各低亮度像素的像素信號Rs、Gs、Bs分別乘以增益值G而生成像素信號Rs’、Gs’、Bs’。該增益值G為高透射率T1與低透射率T2之比(即，G＝T1/T2)。本實施方式中，T1＝100％，T2＝50％，因此增益值G為“2”。

Rs’＝Rs×G……(1)

Gs’＝Gs×G……(2)

Bs’＝Bs×G……(3)

增益校正后的像素信號Rs’、Gs’、Bs’通過YC轉換部42進行YC轉換。通過該增益校正而前述的高低差被消除。

對此使用圖11進行示意地說明。對于減光對象分區(qū)S1，在預攝影時為關閉，在本攝影時為開啟，因此如圖11(A)所示，減光對象分區(qū)S1的高亮度區(qū)域YH的亮度值，從亮度值YH0向亮度值YH1，僅降低與減光作用相應的量ΔYH。并且，減光對象分區(qū)S1的低亮度區(qū)域YL的亮度值，從亮度值YL0向亮度值YL1，僅降低與減光作用相應的量ΔYL。

另一方面，非減光對象分區(qū)S2，在預攝影時及本攝影時均為關閉，因此亮度值沒有變化。因此，在減光對象分區(qū)S1的低亮度區(qū)域YL與非減光對象分區(qū)S2的低亮度區(qū)域YL之間產生與減光作用相應的量ΔYL的高低差。該高低差為相應于減光對象分區(qū)S1與非減光對象分區(qū)S2的光透射率比T1/T2的值。基于增益校正部41的增益校正是將光透射率比T1/T2作為增益值G而對亮度值YL1進行的，因此如圖11(B)所示，前述的高低差被消除。

接著，對數碼相機11的作用進行說明。若通過用戶操作模式選擇按鈕19而動作模式被設定為靜止畫攝影模式或動畫攝影模式，則在顯示部16上進行實時取景圖像的顯示(以下，稱為實時取景顯示)。用戶能夠觀察該實時取景顯示的同時確定構圖來進行拍攝。

例如，當靜止畫攝影模式下且選擇DR放大模式時，若半按壓之后全按壓釋放按鈕18，則首先進行預攝影。該預攝影中，將所有分區(qū)S設定為關閉(光透射率為高透射率T1)來進行拍攝，并生成預圖像數據PD。

通過高亮度像素數算出部43，根據預圖像數據PD的亮度值Y，對每個分區(qū)S計算出高亮度像素數PH。通過主控制部30特定滿足PH≥PN關系的分區(qū)S，并作為減光對象分區(qū)S1來確定。而且，通過低亮度像素特定部44，從與減光對象分區(qū)S1對應的像素中，滿足Y≤TH2的像素作為低亮度像素來特定，并作為增益校正對象。

接著，進行本攝影。本攝影中，減光對象分區(qū)S1被設定為開啟而進行拍攝。從拍攝所獲得的RGB圖像數據，對作為增益校正對象來確定的低亮度像素的像素信號Rs、Gs、Bs，由增益校正部41進行增益校正。而且，增益校正后的像素信號Rs’、Gs’、Bs’通過YC轉換部42進行YC轉換，生成YC圖像數據。該YC圖像數據經由介質控制部35記錄于記錄介質40，并且經由顯示控制部36在顯示部16上顯示圖像。

根據以上結構，固體成像元件24的動態(tài)范圍被虛擬地放大，并且通過增益校正降低在減光對象分區(qū)S1與非減光對象分區(qū)S2之間產生的低亮度區(qū)域YL的高低差。

[第2實施方式]

第1實施方式中，低亮度像素特定部44將用于特定減光對象分區(qū)S1的低亮度像素的第2亮度值TH2作為固定值，但低亮度像素的亮度分布有時因與低亮度區(qū)域YL對應的被攝體(山等)的明度而變更，并且低亮度像素不能以高精度來特定。

第2實施方式中，低亮度像素特定部44根據相鄰的分區(qū)S(以下，稱為相鄰分區(qū)SN)的亮度分布，對各減光對象分區(qū)S1確定第2亮度值TH2。該相鄰分區(qū)SN中有時包含減光對象分區(qū)S1及非減光對象分區(qū)S2這兩者，或僅包含減光對象分區(qū)S1。

如圖12所示，低亮度像素特定部44分別對各減光對象分區(qū)S1周圍的8個相鄰分區(qū)SN，從預圖像數據PD獲取亮度值Y。低亮度像素特定部44對各相鄰分區(qū)SN獲取亮度值Y的亮度分布，求出各亮度分布的最大亮度值Y_D。而且，低亮度像素特定部44從已求出的最大亮度值Y_D中，將最小的最大亮度值Y_Dmin作為第2亮度值TH2來確定。另外，亮度分布的最大亮度值Y_D可以不是亮度分布的最大的亮度值Y，亮度分布的累積度數可作為成為特定值(例如，99％)的亮度值Y。由此，能夠不影響因像素缺陷等從分布中心大大偏離的亮度值Y而以高精度來確定最大亮度值Y_D。

例如，如圖13所示，當相鄰分區(qū)SN中包含減光對象分區(qū)S1及非減光對象分區(qū)S2這兩者時，非減光對象分區(qū)S2多含低亮度區(qū)域YL，因此如圖14(A)所示，能夠從非減光對象分區(qū)S2中具有最低的亮度分布的分區(qū)(非減光對象分區(qū)S2’)確定第2亮度值TH2。

該非減光對象分區(qū)S2’的低亮度區(qū)域YL橫跨減光對象分區(qū)S1且減光對象分區(qū)S1的低亮度區(qū)域YL與明度聯(lián)動，因此如圖14(B)所示，能夠從減光對象分區(qū)S1的亮度分布以高精度來確定作為增益校正對象的低亮度像素。

并且，上述第1實施方式及第2實施方式中，低亮度像素特定部44將相對于減光對象分區(qū)S1的各像素的亮度值Y分別與第2亮度值TH2進行比較，由此特定作為增益校正對象的低亮度像素，但可在對相對于減光對象分區(qū)S1的各像素的亮度值Y進行低通濾波器處理后，將各像素的亮度值Y分別與第2亮度值TH2進行比較，由此特定作為增益校正對象的低亮度像素。該低通濾波器處理例如可將關注像素的亮度值Y替換為包含關注像素的5×5像素的平均亮度值的方式來進行。

若分別判定各像素的亮度值Y，則可能不含于如圖11所示的連續(xù)的低亮度區(qū)域YL而散逸存在的低亮度像素也成為增益校正對象，并且因增益校正對比度及S/N下降。通過進行低通濾波器處理，散逸存在的低亮度像素從增益校正對象脫離，因此能夠防止對比度及S/N的下降。第2實施方式的其他結構與第1實施方式相同。

并且，上述第1實施方式及第2實施方式中，低亮度像素特定部44對所有減光對象分區(qū)S1特定作為增益校正對象的低亮度像素，但也可在減光對象分區(qū)S1中，僅對與非減光對象分區(qū)S2相鄰的分區(qū)特定作為增益校正對象的低亮度像素。

[第3實施方式]

第3實施方式中，根據高亮度像素數PH，限定特定作為增益校正對象的低亮度像素的減光對象分區(qū)S1。具體而言，第3實施方式中，低亮度像素特定部44僅從高亮度像素數PH為第2像素數PN2(其中，PN2＞PN)以下的減光對象分區(qū)S1特定低亮度像素。這是因為高亮度像素數PH多于第2像素數PN2的減光對象分區(qū)S1，如圖7所示的亮度分布Doff，幾乎不存在低亮度像素而并不產生前述的高低差的分區(qū)。

本實施方式中，通過如此限定特定作為增益校正對象的低亮度像素的減光對象分區(qū)S1，簡化低亮度像素特定部44的處理，并且縮短增益校正部41的處理時間。第3實施方式的其他結構與第1實施方式或第2實施方式相同。

[第4實施方式]

上述實施方式中，增益校正部41使用僅以高透射率T1與低透射率T2之比來確定的一定的增益值G(＝T1/T2)進行增益校正。此時，小于第2亮度值TH2的低亮度像素均被增益校正，因此增益校正后的亮度值的一部分，超過第2亮度值TH2而超出不是增益校正對象的一部分像素的亮度值。減光對象分區(qū)S1的亮度分布中，如圖15(A)所示，可能有較多包含具有第2亮度值TH2附近的亮度值的像素的部分，并且因增益校正導致圖像劣化。

第4實施方式中，增益校正部41使用圖15(B)所示的增益函數G(Y)進行增益校正。增益函數G(Y)在Y≤Ya的范圍內G(Y)＝G，在Ya＜Y≤TH2的范圍內G(Y)＝TH2/Y。在此，閾值Ya滿足Ya＝TH2/G。即，增益函數G(Y)在Ya＜Y≤TH2的范圍內與亮度值Y反比例地減少。

通過使用該增益函數G(Y)，能夠防止增益校正后的亮度值超過第2亮度值TH2。另外，增益校正部41分別對像素信號Rs、Gs、Bs，適用增益函數G(Y)進行增益校正。第4實施方式的其他結構與第1～第3實施方式中的任一種相同。

[第5實施方式]

上述實施方式中，主控制部30根據對每個分區(qū)S計算出的高亮度像素數PH確定減光對象分區(qū)S1。但是，增益校正對象的低亮度像素中，當為了進行增益校正而進行基于式(1)～(3)的運算時，如圖16所示，存在運算結果超出灰度的上限值(255)而增益校正后的像素信號Rs’、Gs’、Bs’被灰度的上限值限制(壓頂)的部分。這種低亮度像素在增益校正后將失去顏色信息。

第5實施方式中，主控制部30除了高亮度像素數PH以外，還根據通過增益校正像素信號值達到可獲得的上限值的低亮度像素(以下，稱為錯誤像素)的數量確定減光對象分區(qū)S1。

具體而言，如圖17所示，第5實施方式中，主控制部30如前述那樣將各分區(qū)S的高亮度像素數PH與第1像素數PN進行比較(S30)。根據該比較結果，主控制部30在滿足PN≤PH的分區(qū)S中，對每個錯誤像素計算出最小增益余量Gmin(S31)。最小增益余量Gmin是指通過增益校正分別對錯誤像素的像素信號Rs、Gs、Bs可進行增益校正的增益余量的最小值，且為灰度的上限值除以錯誤像素的像素信號Rs、Gs、Bs中的最大的像素信號值的值。

而且，主控制部30計算出最小增益余量Gmin成為增益值G(＝T1/T2)以下的錯誤像素的數量Pe(S32)。將該錯誤像素數Pe與一定值(第3像素數)TH3進行比較(S33)，將滿足Pe≤TH3的分區(qū)S作為減光對象分區(qū)S1來確定(S34)。如此，主控制部30作為錯誤像素數算出部發(fā)揮功能。

本實施方式中，滿足PN≤PH且Pe≤TH3的分區(qū)S作為減光對象分區(qū)S1來確定。第5實施方式的其他結構與第1～第4實施方式中的任一種相同。

[第6實施方式]

第6實施方式中，當將減光對象分區(qū)S1設定為開啟來進行本攝影并進行增益校正時，在像素信號值達到可獲取的上限值的情況下，根據各像素信號的增益余量限制(封頂)增益校正后的像素信號值。

具體而言，增益校正部41通過本攝影對每個像素獲取像素信號Rs、Gs、Bs后，求出前述的最小增益余量Gmin。而且，增益校正部41根據式(4)～(6)，分別對錯誤像素的各像素信號Rs、Gs、Bs乘以最小增益余量Gmin，生成增益校正后的像素信號Rs^*、Gs^*、Bs^*。

Rs^*＝Rs×Gmin……(4)

Gs^*＝Gs×Gmin……(5)

Bs^*＝Bs×Gmin……(6)

本實施方式中，將相對于錯誤像素的增益值限制在最小增益余量Gmin，因此如圖18所示，增益校正后的像素信號Rs^*、Gs^*、Bs^*不會失去顏色信息。第6實施方式的其他結構與第1～第4實施方式中的任一種相同。

[第7實施方式]

上述實施方式中，在靜止畫攝影模式下可實行DR放大模式，但第7實施方式中，在動畫攝影模式下可執(zhí)行DR放大模式。

如圖19所示，當選擇動畫攝影模式時，固體成像元件24周期性地進行拍攝動作。而且，通過固體成像元件24得到的多個攝像幀的圖像數據通過數字信號處理部34轉換為動畫數據，并經由介質控制部35記錄于記錄介質40。而且，將基于該動畫數據的動畫經由顯示控制部36顯示于顯示部16。

DR放大模式中，根據奇數攝像幀的圖像數據，對偶數攝像幀進行調光元件23的控制(分區(qū)S的開啟關閉的切換)。偶數攝像幀的圖像數據不會用作調光元件23的控制用數據及圖像顯示用數據。這是因為，固體成像元件24為CMOS型且以滾動快門方式來進行拍攝，因此若在攝像幀內切換分區(qū)S的開啟關閉，至少一個像素行的曝光期間將跳過分區(qū)S的切換時機而時間上一部分被減光。

具體而言，第1攝像幀中，調光元件23的所有分區(qū)S被關閉的狀態(tài)來進行預攝影。第2攝像幀中，根據第1攝像幀中得到的圖像數據，確定減光對象分區(qū)S1而被開啟。第3攝像幀中進行本攝影。

第4攝像幀中，將第3攝像幀中得到的圖像數據視為預圖像數據PD，而再確定減光對象分區(qū)S1而被開啟。第5攝像幀中進行本攝影。第3攝像幀中減光對象分區(qū)S1已被開啟，因此對于已被開啟的減光對象分區(qū)S1，在計算高亮度像素數PH及特定低亮度像素時，作為第1亮度值TH1及第2亮度值TH2使用僅以與減光作用相應的量進行校正的值。具體而言，T1＝100％，T2＝50％，因減光作用使亮度分布移動，因此將第1亮度值設定為TH1’(＝TH1/2)，將第2亮度值設定為TH2’(＝TH2/2)。第6攝像幀以后也都相同。

奇數攝像幀的圖像數據顯示在奇數顯示幀及偶數顯示幀中。具體而言，如圖19所示，第1攝像幀的圖像數據顯示在第1顯示幀及第2顯示幀中，第3攝像幀的圖像數據顯示在第3顯示幀及第4顯示幀中。第5攝像幀以后的圖像數據也都相同。

另外，實時取景顯示時可實行DR放大模式。此時，進行與動畫攝影模式同樣的控制即可。并且，也可構成為DR放大模式和動畫攝影模式僅在執(zhí)行實時取景顯示時進行。

并且，也可構成為當ISO靈敏度的設定值小于一定值時自動選擇DR放大模式，當ISO靈敏度的設定值為一定值以上時自動選擇常規(guī)模式。這是因為，ISO靈敏度在被攝體較暗且光量少時設定為較高，因此當設定值較高時，無需基于調光元件23的減光。另外，對于該ISO靈敏度的設定，除了用戶使用操作部15等設定的值以外，還可使用根據圖像數據在數碼相機11內自動設定的值。

另外，上述各實施方式中，在預攝影時將所有分區(qū)S設定為關閉來獲取預圖像數據PD，但也可在預攝影時將所有分區(qū)S設定為開啟來獲取預圖像數據PD。

并且，上述各實施方式中，使用非驅動時(關閉)成為高透射率且驅動時(開啟)成為低透射率的調光元件23，與此相反，也可使用非驅動時(關閉)成為低透射率且驅動時(開啟)成為高透射率的調光元件。

并且，上述各實施方式中，作為調光元件23使用PNLC濾波器，但也可使用其他的液晶濾波器或EC濾波器。

并且，上述各實施方式中，根據預圖像數據PD特定作為增益校正對象的低亮度像素，但也可根據作為減光對象分區(qū)S1通過本攝影得到的圖像數據特定作為增益校正對象的低亮度像素。

并且，上述各實施方式中，對像素信號Rs、Gs、Bs進行增益校正，但也可對YC轉換后的亮度信號Y進行增益校正。

并且，上述各實施方式中，使用原色型濾色器，但也可使用補色型濾色器。并且，固體成像元件24，并不限定于CMOS型圖像傳感器，也可使用CCD(Charge Coupled Device)型圖像傳感器。

上述各實施方式中，作為攝影裝置例示了數碼相機，但本發(fā)明可適用于攝像機、帶相機的移動電話及智能手機等各種電子設備。并且，上述各實施方式可在不沖突的范圍內相互組合。

符號說明

11-數碼相機，23-調光元件，24-固體成像元件，25-調光控制部，26-像素，30-主控制部，41-增益校正部，42-YC轉換部，43-高亮度像素數算出部，44-低亮度像素特定部，S-分區(qū)，S1-減光對象分區(qū)，S2-非減光對象分區(qū)，SN-相鄰分區(qū)，YH-高亮度區(qū)域，YL-低亮度區(qū)域，YD-最大亮度值。