JP2003250085A

JP2003250085A - Ｃｃｄカメラ

Info

Publication number: JP2003250085A
Application number: JP2002046403A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Muramatsu; 政彦村松; Mitsuyoshi Nagao; 光芳長尾; Hidenori Satou; 英法佐藤
Original assignee: Murakami Corp
Current assignee: Murakami Corp
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2003-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】均一な明るさの見やすい画像を得ることがで
き、特に白飛び現象や黒落ち現象のない見易い画像を得
ることができるＣＣＤカメラを提供する。【解決手段】ＣＣＤ撮像素子２の入射光側に、例えば
複数の透過型エレクトロクロミック素子（ＥＣＤ）を面
内に分割配置して形成したＥＣＤパネル３０を配設す
る。ＥＣＤパネル３０は、ＣＣＤ撮像素子２による撮像
エリア内の被写体照度の極端に高い部分に対応するエリ
アのＥＣＤ（図示せず）の光透過率を低下させ、被写体
照度の極端に低い部分に対応するエリアのＥＣＤ（図示
せず）の光透過率を上昇させる。従って、被写体照度の
極端に高い部分や低い部分の無い被写体像をＣＣＤ撮像
素子２に入射させることができ、白飛び現象や黒落ち現
象のない見易い画像を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤカメラに関
し、詳しくは、画像全体が均一な明るさの見やすい画像
を得ることができ、特に白飛び現象や黒落ち現象のない
見易い画像を得ることができるように改良されたＣＣＤ
カメラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】デジタルカメラやビデオカメラ等として
一般的なＣＣＤカメラには、結像レンズを介してＣＣＤ
（Charge Coupled Device）撮像素子に入射される被写
体の明るさを自動的に調整するため、通常、結像レンズ
とＣＣＤ撮像素子との間に配設されたオートアイリスを
制御するアイリスコントロール回路が設けられている。
また、ＣＣＤ撮像素子から出力される画像信号の自動利
得調整回路（ＡＧＣ回路）も設けられている（特開平６
−１０５１９４号公報参照）。

【０００３】この種のＣＣＤカメラにおいては、被写体
の照度が十分な場合、前記アイリスコントロール回路が
オートアイリスを自動的に制御して被写体の明るさを調
整し、被写体の照度が低下すると、前記自動利得調整回
路（ＡＧＣ回路）が自動的に作動して明瞭な画像信号を
得るようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記オ
ートアイリスによる被写体照度の調整には限界があり、
ＣＣＤ撮像素子による撮像エリア内に太陽光やそのガラ
ス・金属などからの反射光などによる被写体照度の極端
に高い部分（極端に明るい部分）がある場合、オートア
イリス機能は動作するが、極端に明るい部分のピーク値
・面積比率・位置（カメラ固有の設定により異なる）に
よって、極端に明るい部分にいわゆる白飛び現象が発生
して画像が非常に見ずらくなる。また、極端に明るい部
分のピーク値・面積比率・位置によって、被写体照度の
低い部分（相対的に暗い部分）では、いわゆる黒落ち現
象が発生して画像が非常に見ずらくなる。さらに、光量
の大きな部分にスミア（フォトダイオードの電荷が転送
ラインに溢れ出すために起こる現象）が発生する。

【０００５】そこで、本発明は、画像全体が均一な明る
さの見やすい画像を得ることができ、特に白飛び現象や
黒落ち現象のない見易い画像を得ることができるＣＣＤ
カメラを提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決する手
段として、本発明に係るＣＣＤカメラは、ＣＣＤ撮像素
子の入射光側に、複数の透過型エレクトロクロミック素
子（ＥＣＤ）を面内に分割配置して形成したＥＣＤパネ
ルを配設したＣＣＤカメラであって、各ＥＣＤエリアに
対応してＣＣＤ撮像素子における撮像領域全体を分割し
て複数の撮像エリアを設定する手段と、各撮像エリアの
明るさを検出する手段と、各撮像エリアの明るさに応じ
て対応する各ＥＣＤに印可する電圧を制御して対応する
各ＥＣＤエリアの透過率を制御する手段と、を有するこ
とを特徴とする。このようにＣＣＤ撮像素子における各
撮像エリアの明るさに応じて、各撮像エリアに対応する
各ＥＣＤエリアの透過率を制御することによって、ＣＣ
Ｄ撮像素子における各撮像エリアへ入射する入射光量を
均一化（平均化）でき、その結果均一な明るさの見易い
画像を得ることができる。また、光量を平均化すること
でスミア対策にも貢献できる。さらに、従来の機械的な
オートアイリス機構に比べ、機能の向上を果たすことが
できる。例えば、被写体照度の極端に高い部分だけ透過
率を低減することによって、白飛び現象や黒落ち現象の
ない見易い画像を容易に得ることができる。また、被写
体照度の極端に高い部分の透過率を低減することによっ
て、白飛びせずに見られる最高被写体照度の向上が図ら
れる。

【０００７】本発明のＣＣＤカメラにおいて、前記ＣＣ
Ｄ撮像素子における撮像エリアを縦横方向にｎ×ｍ分割
して設定すると、撮像エリアの設定や撮像エリアの明る
さの検出等が容易となる。また、前記ＥＣＤパネルが、
ＣＣＤ撮像素子における撮像エリアの全面に対応するよ
うに縦横方向にｎ×ｍ分割したものであると、他の分割
配置態様に比べ、ＥＣＤアレイパネルの作製が容易であ
る。

【０００８】本発明のＣＣＤカメラにおいて、前記各撮
像エリアの明るさを検出する手段は、ＣＣＤ撮像素子か
ら出力される画像信号の輝度信号に基づいて、各撮像エ
リアの明るさを算出又は抽出する手段である場合、ＣＣ
Ｄ撮像素子から出力される画像信号の輝度信号を利用で
きるので、ソフト処理（演算処理）によって容易に各撮
像エリアの明るさを算出又は抽出することができ、しか
も他の明るさを検出する手段を別途設ける必要がない。

【０００９】本発明のＣＣＤカメラにおいて、ＣＣＤカ
メラの結像レンズの前面側に光軸と直角に透過型エレク
トロクロミック素子（ＥＣＤ）が配設する場合、市販の
ＣＣＤカメラ（結像レンズとＣＣＤ撮像素子とを少なく
とも有するモジュール）の外部にＥＣＤパネル等を配設
するだけでよく、容易かつ低コストで本発明に係るＣＣ
Ｄカメラが作製可能となる。

【００１０】本発明のＣＣＤカメラにおいて、ＥＣＤを
透過しない光が、ＥＣＤの裏側（透過光が射出する側）
に回り込まない構造とした場合、ＥＣＤを介して透過率
が制御された光だけをＣＣＤ撮像素子に入射させること
ができる。特に、上記のようにＣＣＤカメラの結像レン
ズの前面側にＥＣＤを配設する場合、ＥＣＤを透過しな
い光が、ＥＣＤの裏側に回り込みやすいので、例えば、
ＥＣＤパネルの透過領域の外側からＣＣＤ撮像素子の入
射面に至るまでの外周部を遮光する構造とすることが好
ましい。

【００１１】本発明のＣＣＤカメラは、車載モニタに表
示させるための車載カメラの用途に特に適する。これ
は、メカニカルアイリス構造などの機械駆動部分を有さ
ずにＣＣＤ撮像素子に入射する光量を調整することが可
能であるので、振動の多い厳しい環境下で使用される車
載カメラの用途に適するからである。また、明るさが極
端に変化する環境下で自動的に表示する必要のある車載
カメラに適するからである。さらに、デジタルカメラや
ビデオカメラ程高度な画像品質が要求されない車載カメ
ラに適するからである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
るＣＣＤカメラの実施の形態を説明する。（実施の形態１）図１は本発明の一実施形態に係るＣＣ
Ｄカメラの概略構成を示す斜視図である。本発明の一実
施形態に係るＣＣＤカメラは、図１に示すように、ＣＣ
Ｄ撮像素子２の入射光側に、透過型ＥＣＤパネル３０を
設置してある。ここで、透過型ＥＣＤパネル３０は、図
２に示すように、その透過領域３１に複数の透過型エレ
クトロクロミック素子（ＥＣＤ）３２を面内に横ｍ×縦
ｎで分割配置して形成したＥＣＤアレイパネルであり、
各ＥＣＤ３２における対向電極（図示せず）にそれぞれ
接続されたＥＣＤパネル周辺部の取り出し電極（図示せ
ず）をそれぞれ介して図１に示す外部配線３３とそれぞ
れ接続されている。ＣＣＤ撮像素子２における撮像領域
全体２１は、図３に示すように、縦横方向にｎ×ｍ分割
して複数の撮像エリア２２が設定され、ｎ×ｍ分割され
た各撮像エリア２２は、図２に示すｎ×ｍ分割配置され
た各ＥＣＤ３２に対応する。ＣＣＤ撮像素子における撮
像エリアを設定する手段は、具体的には、ＣＣＤ撮像素
子における画素データを縦横方向で複数まとめてデータ
処理するように設定することによって撮像エリア２２を
設定できる。また、設定した各撮像エリア２２内の複数
の画素データをデータ処理（例えば平均値の算出や撮像
エリアの中心における値の抽出等の演算処理又はソフト
処理）することによって各撮像エリアの明るさのデータ
（例えば輝度データ等）が得られる。これら撮像エリア
の設定、各撮像エリアのデータ取得は、図１に示すＣＰ
Ｕ４０によって行うことができる。ＣＰＵ４０では、各
撮像エリアの明るさのデータ（輝度データ等）を演算処
理して対応する各ＥＣＤの印加電圧に変換する。得られ
た各ＥＣＤ印加電圧値を、対応する各ＥＣＤに外部配線
３３を介してフィードバックすることで、各ＥＣＤの透
過率を制御する。なお、Ｂｕｆｆｅｒ５０では、データ
転送の速度、時間を調整して、各ＥＣＤを動作させる。

【００１３】以上のように構成された本発明に係るＣＣ
Ｄカメラでは、各ＥＣＤの透過率が制御されることによ
り、ＣＣＤ撮像素子への入射光が平均化され、画像全体
が均一な明るさの見やすい画像を得ることができる。制
御の具体的態様は特に制限されないが、例えば、各ＥＣ
Ｄ３２の透過率を８０％〜３０％の範囲で変化させ制御
可能な場合、例えば、各ＥＣＤ３２の初期透過率を８０
％（透明・初期電圧ゼロ）に設定し、極端に明るい撮像
エリア２２を検出した場合、その撮像エリアに対応する
箇所のＥＣＤの透過率だけを下げ、極端に明るい部分を
排除することが可能である。また、例えば、各ＥＣＤ３
２の初期透過率を５０〜７０％（ほぼ透明・初期電圧；
全体に低電圧）に設定し、相対的に極端に暗い撮像エリ
ア２２を検出した場合、その撮像エリアに対応する箇所
のＥＣＤの透過率を１０〜３０％上げ、相対的に極端に
暗い部分を排除することが可能である。また、例えば、
各ＥＣＤ３２の初期透過率を５０％（初期電圧；全体に
所定電圧）に設定し、各撮像エリア２２を明るさ検出
し、各撮像エリアに対応する箇所の各ＥＣＤの透過率
を、設定した明るさレベルに近づくように、あるいは、
他の撮像エリア全体や周囲の撮像エリアと同等の明るさ
レベルとなるよう制御可能である。なお、極端に明るい
撮像エリアや相対的に極端に暗い撮像エリアを検出しな
い場合は、天候や屋外・屋内等の入射光量の変化状況に
応じて、すべてのＥＣＤ３２の透過率を一様に変化させ
ることによって、従来の機械的なオートアイリス機構と
同様の機能を果たすことができる。また、本発明のＣＣ
Ｄカメラに従来の機械的なオートアイリス機構を付加す
ることによって、極端に明るい撮像エリアや相対的に極
端に暗い撮像エリアを検出しない場合は、天候や屋外・
屋内等の入射光量の変化状況に応じて、従来の機械的な
オートアイリス機構が作用して被写体の明るさを自動的
に調整する構成とすることもできる。なお、図１では、
結像レンズを図示していないが、結像レンズの位置は、
ＣＣＤ撮像素子２と透過型ＥＣＤパネル３０との間に配
設することができ、この場合、市販のＣＣＤカメラ（結
像レンズとＣＣＤ撮像素子とを少なくとも有するモジュ
ール）の外部にＥＣＤパネル等を配設するだけでよく、
容易かつ低コストで本発明に係るＣＣＤカメラを実現可
能となる。また、ＣＣＤ撮像素子２と透過型ＥＣＤパネ
ル３０とを密着又は近接して配設する場合にあっては、
透過型ＥＣＤパネル３０の入射光側に結像レンズを設け
ることも可能である。

【００１４】なお、車載モニタに表示させるための車載
カメラの用途では、デジタルカメラやビデオカメラ程高
度な画像品質が要求されないので、図２に示すｎ×ｍ分
割配置された各ＥＣＤ３２、及び図３に示すｎ×ｍ分割
された各撮像エリア２２は、その面積を比較的大きく
（数は少なく）設定しても大きな支障はない。このこと
により、ＣＰＵによるデータ処理等が容易となり、ＥＣ
Ｄパネルの作製が容易となり、これらを低コストで作製
可能となる。このような観点から、ｎ×ｍ分割数は、車
載モニタの表示品質レベルとして十分なレベルが得られ
る分割数とすることが好ましい。

【００１５】（実施の形態２）図４は本発明の一実施形
態に係るＣＣＤカメラのシステム構成図である。本発明
の一実施形態に係るＣＣＤカメラは、図４に示すよう
に、結像レンズ１の前面側に光軸と直角にエレクトロク
ロミック素子（ＥＣＤ）パネル３０が配設されたＣＣＤ
カメラであって、前記ＥＣＤパネル３０、結像レンズ１
を介して受光することにより被写体をカラー撮影するＣ
ＣＤ（Charge Coupled Device）撮像素子２と、このＣ
ＣＤ撮像素子２からサンプリング回路３、ＡＧＣ回路
４、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）コンバータ５を介し
て入力されたデジタル画像信号を処理するＤＳＰ（Digi
tal Signal Processor）と、ＡＧＣ回路４、輝度信号処
理回路８等を介して得られた輝度信号を処理し、各種設
定・制御等を行うＣＰＵ４０とを備えている。

【００１６】前記ＥＣＤパネル３０は、ＣＣＤ撮像素子
２による撮像領域全体２１に亘って複数エリアに分割構
成されている。すなわち、図２に示すように、ＥＣＤパ
ネル３０は、矩形の領域全体２１に亘って縦ｎ列、横ｍ
行のマトリックスに分割構成されており、各撮像エリア
３２毎に光透過率が制御可能とされている。前記結像レ
ンズ１は、ＣＣＤ撮像素子２の露光面に被写体を結像さ
せる機能を有する。前記ＣＣＤ撮像素子２は、結像レン
ズ１により露光面に結像された被写体像をカラー画像信
号として出力する。このＣＣＤ撮像素子４の露光面に
は、各画素毎に補色カラーフィルタなどの色フィルタが
設けられており、それぞれの画素に応じたＭｇ，Ｇ，Ｃ
ｙ，Ｙｅのカラー画像信号を順次出力する。なお後述す
るＤＳＰは、ダイミングジェネレータ７を有しており、
ＣＣＤドライバ回路６を介してＣＣＤ撮像素子２を駆動
・制御する。また、ＥＣＤパネル３０の透過領域を透過
しない光が、ＥＣＤの裏側に回り込まないように、ＥＣ
Ｄパネル３０の透過領域の外側からＣＣＤ撮像素子２の
入射面に至るまでの外周部を遮光する遮光部１２を設け
た構造とした。前記サンプリング回路３は、ＣＣＤ撮像
素子２から出力されるカラー画像信号から水平転送パル
ス成分やノイズ等を除去してＡＧＣ回路４に画像信号を
出力する。前記ＡＧＣ回路４は、被写体の照度が最低被
写体照度以上となるようにカラー画像信号の利得を調整
する。

【００１７】前記ＣＰＵ４０は、ＣＣＤ撮像素子２から
サンプリング回路３、ＡＧＣ回路４、輝度信号処理回路
８等を介して得られた輝度信号を処理し、各種設定・制
御等を行う。ＣＰＵ４０は、例えば、撮像エリアの設定
・撮像エリアの明るさ検出回路４１、ＥＣＤ電圧制御回
路４２、ＥＣＤ電圧信号出力回路４３を備えている。

【００１８】前記Ａ／Ｄコンバータ５は、ＣＣＤ撮像素
子２から出力されるアナログ信号のカラー画像信号を対
応するディジタル信号のカラー画像信号に変換して出力
する。

【００１９】前記ＤＳＰは、Ａ／Ｄコンバータ５から入
力したデジタル画像信号を処理する回路として、輝度信
号処理回路８、色信号処理回路９、各種信号処理・制御
回路１０、画像信号出力回路１１等を備えている。

【００２０】Ａ／Ｄコンバータ５から出力されたカラー
画像信号は、輝度信号Ｙと色差信号Ｃとに分離されて前
記輝度信号処理回路８および色信号処理回路９にそれぞ
れ入力される。前記輝度信号処理回路８は、入力した輝
度信号ＹをＬＰＦにより帯域制限すると共に、セットア
ップおよびブランキングの追加等の輝度信号処理を実行
する。また、色信号処理回路９は、入力した色差信号Ｃ
から色信号を生成する。前記輝度信号処理回路８、色信
号処理回路９、前記ＡＧＣ回路４は、それぞれ各種信号
処理・制御回路１０によって各種制御がなされる。そし
て、前記画像信号出力部１１は、輝度信号処理回路８お
よび色信号処理回路９から信号を入力することにより、
ＹＣ信号からなるカラー画像信号をアナログ信号Ａおよ
び８ビットまたは１６ビットのデジタル信号Ｄとして出
力する。

【００２１】次に、上記構成からなる本発明の一実施形
態に係るＣＣＤカメラの動作について説明する。本発明
の一実施形態に係るＣＣＤカメラにおいては、前記ＥＣ
Ｄパネル３０、結像レンズ１を介して受光した被写体像
をＣＣＤ撮像素子２でカラー撮影し、このＣＣＤ撮像素
子２から出力された画像信号は、サンプリング回路３、
ＡＧＣ回路４等を介してＣＰＵ４０に入力される。ＣＰ
Ｕ４０における撮像エリアの設定・撮像エリアの明るさ
検出回路４１では、例えば、入力された画像信号（ＣＣ
Ｄ画素データ）を図３に示す縦横方向にｎ×ｍ分割され
た複数の撮像エリア２２毎にデータ処理するように設定
することによって撮像エリア２２を設定できる。また、
例えば、設定した各撮像エリア２２内の複数の画素デー
タをデータ処理（例えば平均値の算出や撮像エリアの中
心における値の抽出等の演算処理又はソフト処理）する
ことによって各撮像エリアの明るさのデータ（例えば輝
度データ等）が得られる。なお、撮像エリアの設定をタ
イミングジェネレータ７からのパルスで処理し、輝度信
号処理回路８からのデジタルデータにより撮像エリアの
明るさを検出することが可能である。具体的には、任意
の撮像エリアを設定するために水平・垂直同期パルスを
カウントすることで場所の特定が可能となり、ソフト的
に処理すれば分割した撮像エリア（仮想ウインドウ）が
設定できる。この場合、明るさは、各撮像エリア（仮想
ウインドウ）内の輝度信号を例えば平均化することで検
出可能である。ＥＣＤ電圧制御回路４２では、得られた
各撮像エリアの明るさのデータ（輝度データ等）を演算
処理して対応する各ＥＣＤの印加電圧に変換する。ＥＣ
Ｄ電圧信号出力回路４３では、得られた各ＥＣＤ印加電
圧値に基づいて、対応する各ＥＣＤにＥＣＤ電圧信号を
出力する。これにより、ＥＣＤパネル３０における各Ｅ
ＣＤの透過率が制御される。なお、各ＥＣＤはスタティ
ック駆動又はダイナミック駆動とすることができる。各
ＥＣＤの透過率が制御された後に各ＥＣＤを透過し、Ｃ
ＣＤ撮像素子２へ入射される入射光量は均一化（平均
化）され、ＣＣＤ撮像素子２から出力される画像信号が
Ａ／Ｄコンバータ５を介してＤＰＳに入力され、画像全
体が均一な明るさの見やすい画像として表示される。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るＣＣ
Ｄカメラでは、画像全体が均一な明るさの見やすい画像
を得ることができ、特に白飛び現象や黒落ち現象のない
見易い画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るＣＣＤカメラの概略
構成を示す斜視図である。

【図２】ＥＣＤを面内に横ｍ×縦ｎで分割配置して形成
したＥＣＤパネルを示す模式図である。

【図３】ＣＣＤ撮像素子における撮像領域全体を横ｍ×
縦ｎに分割して複数の撮像エリアを設定した状態を示す
模式図である。

【図４】本発明の一実施形態に係るＣＣＤカメラのシス
テム構成図である。

【符号の説明】

１：結像レンズ２：ＣＣＤ撮像素子３：サンプリング回路４：ＡＧＣ回路５：Ａ／Ｄコンバータ６：ＣＣＤドライバ回路７：タイミングジェネレータ８：輝度信号処理回路９：色信号処理回路１０：各種信号処理・制御回路１１：画像信号出力回路１２：遮光部３０：ＥＣＤパネル３２：分割配置して形成した各ＥＣＤ２２：分割して設定した撮像エリア４０：ＣＰＵ４１：撮像エリアの設定・撮像エリアの明るさ検出回
路４２：ＥＣＤ電圧制御回路４３：ＥＣＤ電圧信号出力回路５０：Ｂｕｆｆｅｒ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤英法静岡県藤枝市兵太夫748番地株式会社村上開明堂藤枝事業所内Ｆターム(参考） 5C022 AB14 AC42 AC55 AC69 5C024 CX03 CX13 GY01 HX13 HX18 HX23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＣＣＤ撮像素子の入射光側に、複数の透
過型エレクトロクロミック素子（ＥＣＤ）を面内に分割
配置して形成したＥＣＤパネルを配設したＣＣＤカメラ
であって、各ＥＣＤエリアに対応してＣＣＤ撮像素子における撮像
領域全体を分割して複数の撮像エリアを設定する手段
と、各撮像エリアの明るさを検出する手段と、各撮像エリアの明るさに応じて対応する各ＥＣＤに印可
する電圧を制御して対応する各ＥＣＤエリアの透過率を
制御する手段と、を有することを特徴とする請求項１に
記載のＣＣＤカメラ。
【請求項２】前記ＣＣＤ撮像素子における撮像エリア
が縦横方向にｎ×ｍ分割して設定され、かつ、前記ＥＣ
Ｄパネルが、ＣＣＤ撮像素子における撮像エリアの全面
に対応するようにＥＣＤを縦横方向にｎ×ｍ分割配置し
て形成したものであることを特徴とする請求項１に記載
のＣＣＤカメラ。
【請求項３】前記各撮像エリアの明るさを検出する手
段は、ＣＣＤ撮像素子から出力される画像信号の輝度信
号に基づいて、各撮像エリアの明るさを算出又は抽出す
る手段であることを特徴とする請求項１又は２に記載の
ＣＣＤカメラ。
【請求項４】ＣＣＤカメラの結像レンズの前面側に光
軸と直角に透過型エレクトロクロミック素子（ＥＣＤ）
が配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいず
れかに記載のＣＣＤカメラ。
【請求項５】ＥＣＤを透過しない光が、ＥＣＤの裏側
に回り込まない構造としたことを特徴とする請求項１〜
４のいずれかに記載のＣＣＤカメラ。
【請求項６】車載モニタに表示させるための車載カメ
ラであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記
載のＣＣＤカメラ。
【請求項７】メカニカルアイリス構造を有しないこと
を特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のＣＣＤカ
メラ。