JPH0265384A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ビデオ・カメラなどの撮像装置に関する。

〔従来の技術〕

異なる露光条件の下での画像信号を合成して実質的なダ
イナミック・レンジの拡大を図る方法が、例えば、昭和
６２年特許願第１４３８８４号乃至第１４３８８７号に
開示されている。以下、この方法をＡ”Ｃ（Ａｄｖａｎ
ｃｅｄ　Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｃｏｍｐａｎｄｅｒ）方式
と呼ぶ。このＡ”Ｃ方式は、撮像素子をフィールド毎に
交互に２種類の電荷蓄積時間で駆動し、例えば、奇フィ
ールドでは低速撮影速度（例えば、１）６０秒）で撮影
し、偶フィールドでは高速撮影速度（例えば、１／２５
０秒）で撮影する。そして、通常の場面では低速撮影で
の映像信号（以下、ＳＬ倍信号記す）を採用し、高輝度
部分では高速撮影での映像信号（以下、Ｓ、Ｉ信号と記
す）を採用する。ｓＬ倍信号過剰露出により白とびが発
生している画素では、ＳＭ倍信号切り換えるようにして
、画素単位でのデータ交換を行い、撮影映像に白とび又
黒つぶれが発生するのを防止する。つまり、実質的なダ
イナミック・レンジを拡大できる。

Ｃ発明が解決しようとする課題〕 しかし、従来のＡ”Ｃ方式では、画素データ交換を行う
画像合成処理のための演算が非常に複雑であった。ルッ
クアップ・テーブル方式を採用して、この演算処理を簡
易化すると、画質的に満足できないものになってしま、
う。例えば、単純な画素データ交換を行うと、階調が逆
転してしまい、大変不自然に見える画面が発生する。こ
の階調逆転を防ぐために、適当な係数を乗算してから２
つのデータを加算する構成も提案されたが、係数の設定
が難しく、これらの演算のためのルックアップ・テーブ
ルの構成も複雑になってしまう。

そこで本発明は、階調逆転の生じない、簡単な回路構成
のＡ”Ｃ方式撮像装置を提示することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る逼像装置は、異なる露光条件の撮影による
画像信号を所定順序で出力する損傷手段と、当該画像信
号の内、所定露光条件の画像信号から所定輝度レベルの
画像部分を検出する検出手段と、当該検出手段のＩ＊出
結果に従い、当該所定露光条件の画像信号に対し他の露
光条件の画像信号を合成する合成手段とを具備し、当該
合成手段で合成されるべき他の露光条件の画像信号を、
当該検出手段の検出レベルに応じて修整することを特徴
とする。

〔作用〕

上記の如く、合成に際して、他の露光条件の画像信号を
修整することにより、合成部分における階調の反転は生
じなくなる。また、所定輝度レベルの部分について合成
を行うので、回路処理が簡単になり、回路構成を簡易化
できる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例の構成ブロック図を示す、
第１図において、ＩＯは被写体、１２は撮影レンズ、１
４は絞り、１６は撮像素子である。

撮影レンズ１２より入射した被写体１０からの光線は絞
り１４により光量規制され、撮像素子１６の光電変換面
に入射する。撮像素子１６の出力はカメラ信号処理回路
１８によって映像信号に変換される。カメラ信号処理回
路１８は輝度信号Ｙと色差信号Ｃを出力し、輝度信号Ｙ
はＡ／Ｄ変換器３ＱＹ及びゲート回路２４に印加され、
色差信号ＣはＡ／Ｄ変換器３０Ｃに印加される。絞り調
整回路２０は、ゲート回路２４の出力に応じて絞りＩ４
を制御する。また、スピード切換回路２６は、フィール
ド交互で切り換わるシャフタ・スピード（例えば、１７
６０秒と１／２５０秒）で撮像素子１６を駆動するタイ
ミング・パルスを駆動回路２２に印加する。ゲート回路
２４は、スピード切換回路２６の制御下で特定露光条件
の信号（例えば、１７６０秒シャッタ・スピードでの撮
影信号）のみを抽出する。

Ａ／Ｄ変換器３０Ｙ、３０Ｃの出力データはそれぞれ、
信号処理回路３２Ｙ、３２Ｃに印加される。信号処理回
路３２Ｙ、３２Ｇは、後述する画素データの合成のため
の演算を行い、その出力は、Ｄ／Ａ変換器３４Ｙ、３４
Ｃを介して出力処理回路３６に印加される。出力処理回
路３６は人力信号からコンポジット・ビデオ信号を形成
して出力する。

第２図は信号処理回路３２Ｙの詳細を示し、第４図はそ
のタイミング・チャートを示す。撮像素子１６はスピー
ド切換回路２６の制御下で、奇フィールドでは低速蓄積
時の映像信号（ＳＬ倍信号を出力し、偶フィールドでは
高速蓄積時の映像信号（ＳＨ倍信号を出力する。従って
Ａ／Ｄ変換器３０Ｙからはそのディジタル・データがフ
ィールド交互に供給される。スイッチ５０．５２はフレ
ーム周波数のパルス信号（１／２　ＶＤ）によって切り
換えられ、奇フィールドではａ接点に接続し、偶フィー
ルドではｂ接点に接続する。即ち、奇フィールドではＡ
／Ｄ変換器３０　Ｙの出力（Ｓイ信号）がフィールド・
メモリ５４に書き込まれる。この書込と同時にメモリ５
４から読み出されるデータは、前フィールドの画面のデ
ータであり、スイッチ５６のａ接点及びスイッチ６４の
ｂ接点を介してＤ／Ａ変換器３４Ｙに印加される。

奇フィールドでメモリ５４に書き込まれたＳＨ倍信号、
次の偶フィールドで読み出され、二次微分回路５６に印
加される。二次微分回路５６は、隣接画素データとの２
回差分（つまり、差分デー夕の差分）を算出して、係数
器５８に印加する。

係数器５８は、二次微分回路５６の出力に係数ｋ（０≦
に≦１）を乗算する。係数には高輝度検出器６８の出力
に応じた値をとる。第５図は高輝度検出器６８の検出特
性を示し、第６図は高輝度検出器６８の出力に対する係
数にの値を示す６人力レンジが１〜２５６なので、１回
の差分て±２５５．２回の差分で±５１０のレンジにな
る。しかし、この変化成分を狭い特定範囲内に収める必
要があるので、所定レベル以上の値に関してはｋを小さ
くする。また、ゼロ付近でに＝ｏとしたのは、いわゆる
コアリング効果で、高輝度検出器６８の出力のＨ，Ｌの
切換点付近の一定傾斜部分を実際上無視できるようにす
るためである。

加算器６０は、係数器５８の出力と、スイッチ５０のｂ
接点からの偶フィールドの信号とを加算する。偶フィー
ルドでは、スイッチ５０はｂ接点に接続するので、加算
器６０にはＳＬ倍信号印加され、スイッチ５２もｂ接点
に接続するので、加算器６０の出力はフィールド・メモ
リ５４に書き込まれる。このようにして、低速蓄積信号
中の高輝度領域に、高速蓄積信号の二次微分信号が重畳
される。

偶フィールドにおいて、加算器６０で合成された画像デ
ータは、スイッチ６２のｂ接点及びスイッチ６４のｂ接
点を介してＤ／Ａ変換器３４Ｙに印加される。加算器６
０の出力はまた、スイッチ５２のｂ接点を介してメモリ
５４に印加され、書き込まれるが、この書き込まれた信
号は上述の如く奇フィールドに読み出されるので、偶フ
ィールドと奇フィールドの２フイールドで同じ画面が続
くことになる。なお、カメラ信号処理回路１８からの同
期信号を利用するために、同期信号期間には、スイッチ
６４はａ接点側に接続する。

第３図の高輝度検出器６６は後述する信号処理回路３２
Ｃでの処理のための回路であり、Ｓ、ｌ信号を一定闇値
Ｔｈ−Ｃと比較する。この閾値Ｔｈ−Ｃは高輝度検出器
６８の閾値Ｔｈ−Ｙより低く設定しである。

ちなみに、閾値Ｔｈ−Ｃ，Ｔｈ−Ｙは各々、リニア１０
０χ人力に対し、色２００χ、輝度４０ｏｚ近辺に設定
しである。

第２図の一連の動作のタイミング・チャートを第４図に
示す。第４図（８）はフィールド判別信号であり、Ｈが
奇フィールド、Ｌが偶フィールドを示している。同（ｂ
ｌはＶＤ信号であり、各ブランキング期間のみＬに落ち
ている。同（Ｃ）は撮像素子１６の電荷蓄積動作を示し
、ａｌが高速蓄積動作で、その直後のｂ７が低速蓄積動
作を示す、同（ｄｌはカメラ信号処理回路１８からから
テレビジョン・レートで出力される信号であり、ａｌｔ
ａ２．ａ３＋・−がＳＨ倍信号相当し、ｂｌ　＋　ｂ２
＋　ｂ　３＋’−・がＳＬ倍信号相当する。同（ｅ）は
フィールド・メモリ５４に書き込まれる信号、同（ｒｌ
はフィールド・メモリ５４から読み出される信号、同（
幻は加算器６０の出力を示す、尚、フィールド・メモリ
５４は書込と同時に続出をも行えるタイプのメモリであ
る。

次に、色差信号を処理する信号処理回路３２Ｃの詳細を
、第３図を参照して説明する。Ａ／Ｄ変換器３０Ｃから
はディジタル映像色信号が入力される。この色信号は直
角二相変調されたＩ、Ｑ信号でも、トＹデータ及びＢ−
Ｙデータをセントにした色差信号の形態でもよい。スイ
ッチ７０．７２はフレーム周波数のパルス信号（１／２
　ＶＤ）によって切り換えられ、奇フィールドではａ接
点に接続し、偶フィールドではｂ接点に接続する。即ち
、奇フィールドではＡ／Ｄ変換器３０Ｃの出力（Ｓｏ倍
信号がフィールド・メモリ７４に書き込まれる。

この書込と同時にメモリ７４から読み出されるデータは
、前フィールドの画面のデータであり、スイッチ７８の
ａ接点及びスイッチ８０のｂ接点を介してＤ／Ａ変換器
３４Ｃに印加される。

奇フィールドでメモリ７４に書き込まれた３８信号は、
次の偶フィールドで読み出され、色データ変換用のスイ
ッチ７６のａ接点に印加される。

スイッチ７６は、信号処理回路３２Ｙの高輝度検出器６
６の出力に従って切り換えられるが、通常は、偶フィー
ルドではｂ接点に接続しているので、スイッチ７０のｂ
接点からのＳＬ倍信号選択されている。本実施例では、
輝度信号処理のための闇値Ｔｈ−Ｙよりも低い色信号処
理用闇値Ｔｈ−Ｃを独立に設けるために、高輝度検出器
６６を設けているが、ビデオ・カメラ信号処理で一般的
に行われている高輝変色抑圧処理用の高輝度判別信号を
用いてスイッチ７６を制御してもよい。スイッチ７６の
切換により、ＳＬ信号中の色抑圧された部分のデータが
３８信号中の色データで置換される。偶フィールドにお
いてスイッチ７６により置換された合成された画像は、
スイッチ７８のｂ接点及びスイッチ８０のｂ接点を介し
てＤ／Ａ変換器３４Ｃに印加される。

スイッチ７６による合成データはスイッチ７２のｂ接点
を介してメモリ７４に印加され、書き込まれる。この書
き込まれたデータは前述のように、次の奇フィールドに
読み出されるので、偶フィールドと奇フィールドの２フ
イールドで同じ画面が続くことになる。なお、カメラ信
号処理回路１８からの同期信号を利用するために、同期
信号期間には、スイッチ８０はａ接点側に接続する。

第７図は第１図の実施例のよる効果を示す波形図である
。第７図（ａｌは原波形を示す。従来の場合には、原波
形は闇値Ｔｈｅで制限されてしまうが、本実施例によれ
ば、闇値Ｔｈ１（＜Ｔｈｌ＋）を越す高輝度部分（期間
ｔＨ）では、高速撮影の映像信号を重畳しているので、
第７図ｆｃ）に示す波形を得ることができ、階調反転無
しに実質的にダイナミック・レンジを拡大できている。

第８図は信号処理回路３２Ｙの変更例を示す。

この変更例では、合成部分に関して実質的な変化量を算
出し、レベル調整を行っている。即ち、スイッチ５０の
ｂ接点からのＳ、信号を除算器８２で所定値Ｎで除算し
、除算結果を減算器８４に印加して、フィールド・メモ
リ５４の出力から減算する。Ｎは低速シャッタ・スピー
ドと高速シャッタ・スピードの比により決定される０例
えば、１０６０秒と１／２５０秒の場合には、Ｎ　＝　
（１／６０）÷（１／２５０）＃４である。

第９図は信号処理回路３２Ｙの更に別の変更例を示す。

奇フィールドのＳＮ信号がメモリ５４に書き込まれる際
に、平均値算出回路８６により画面の輝度平均値を算出
しておき、減算器８８によりメモリ５４の出力から当該
輝度平均値を減算することでレベル調整を行う。これに
より、合成部分でのレベル変化を自然なものにできる。

第１図の実施例では、高輝度部分の特性だけを改善して
いるが、低輝度部分の特性改善も同様の考え方で実現で
きる。また、高輝度部分と低輝度部分の両方で改善を行
うために、標準シャッタ・スピード（例えば１／１００
秒）の他に、これより速いシャフタ・スピード（例えば
１１５００秒）と、より遅いシャッタ・スピード（例え
ば１７６０秒）の撮影を行い、標準シャッタ・スピード
の遇影信号から高輝度領域及び低輝度領域を検出し、高
輝度領域に対しては高速撮影による映像信号を使って上
記実施例の如く合成を行い、低輝度領域に対しては低速
撮影による映像信号を使って上記実施例の如（合成を行
えばよい。

〔発明の効果〕

以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれ
ば、階調の反転を伴わずに、実質的にダイナミック・レ
ンジを拡大することができる。また、複雑な演算アルゴ
リズムを必要とせず、簡単な回路構成で実現できるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の全体構成のブロック図、第２
図は第１図の処理回路３２Ｙの構成ブロック図、第３図
は第１図の処理回路３２Ｃの構成ブロック図、第４図は
第２図のタイミング・チャート、第５図は高輝度検出器
６８の検出特性図、第６図は係数器５８の特性図、第７
図は第１図にろ よ箸改善波形図、第８図は第２図の変更例、第９図は第
８図の別の変更例である。 １０・−被写体　Ｉ２・−・−撮影レンズ　１４・・−
絞り１６・・・−撮像素子　３２Ｙ、３２Ｃ・・−処理
回路　２６−スピード切換回路 ♀事゛・、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 異なる露光条件の撮影による画像信号を所定順序で出力
   する撮像手段と、当該画像信号の内、所定露光条件の画
   像信号から所定輝度レベルの画像部分を検出する検出手
   段と、当該検出手段の検出結果に従い、当該所定露光条
   件の画像信号に対し他の露光条件の画像信号を合成する
   合成手段とを具備し、当該合成手段で合成されるべき他
   の露光条件の画像信号を、当該検出手段の検出レベルに
   応じて修整することを特徴とする撮像装置。