JPH03224368A - 電子カメラ - 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］ 本発明はダイナミックレンジの広い被写体を効果的に撮
像入力して画像モニタによる画像表示に供することので
きる電子カメラに関する。

［従来の技術］ 近時、ＣＣＤイメージセンサやＭＯ３Ｏ３タイメジセン
サ種々の固体撮像素子が開発され、これらの固体撮像素
子を用いて被写体を電子的に撮像する電子カメラが、例
えばビデオカメラや電子スチルカメラ等として種々開発
されている。この種の電子カメラは、固体撮像素子にて
電子的に撮像入力された被写体像の画像信号（映像信号
）を、所謂ビデオテープやフロッピーディスク等の磁気
記録媒体やＩＣメモリカード等に記録し、これをＴＶ受
像機等の画像モニタによる画像表示に供するものである
。

ところで上記ＴＶ受像機等の画像モニタにより表示可能
な映像信号に対するダイナミックレンジは高々４．０　
ｄＢ程度である。このことから−船釣に固体撮像素子の
撮像能力（ダイナミックレンジ）も５０ｄＢ程度に定め
られることが多い。

これに比べて上記固体撮像素子（電子カメラ）による撮
像に供される被写体か持つダイナミックレンジは、往々
にして８０ｄＢ程度にも及ぶことが多々ある。即ち、画
像モニタにより表示可能で、且つ固体撮像素子が撮像人
力可能なダイナミックレンジに比較して、被写体のダイ
ナミックレンジ（信号レベル幅）がこれを大きく上回る
ことが多々ある。

仮にこのようなダイナミックレンジの広い被写体を上記
固体撮像素子にてそのまま電子的に撮像入力する場合、
信号レベルの高い部分（高輝度部分）で固体撮像素子の
飽和が生じ、所謂白飛びの状態が発生する。逆にこの飽
和を抑えようとすると信号レベルの低い部分（低輝度部
分）か露光不足となり、所謂黒つぶれの状態となること
が否めない。つまり固体撮像素子や画像モニタのダイナ
ミックレンジの範囲内に収まらない信号成分については
、これを撮像入力することができず、また表示すること
もできないと云う問題がある。

［発明が解決しようとする課題］ このように従来にあっては、固体撮像素子のダイナミッ
クレンジより広いダイナミックレンジを持つ被写体が多
々あり、これを上記固体撮像素子にてそのまま電子的に
撮像入力した場合には、高レベル部分または低レベル部
分の被写体情報か損なわれると云う問題があった。つま
り被写体が広いダイナミックレンジを持つにも拘らず、
これを固体撮像素子にて電子的に撮像入力すると、被写
体が持つダイナミックレンジが固体撮像素子や画像モニ
タのダイナミックレンジにより制限され、結局、成る限
られたダイナミックレンジの画像信号（映像信号）しか
得ることができないと云う問題かあった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、固体撮像素子のダイナミックレ
ンジを越えるダイナミックレンジを持つ被写体を効果的
に撮像入力し、所謂白飛びや黒潰れ等の不具合を生じる
ことなしに画像モニタによる画像表示に供することので
きる実用性の高い電子カメラを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は固体撮像素子を用いて被写体を電子的に撮像入
力して画像モニタによる画像表示に供する電子カメラに
係り、 撮像入力した画像信号を画像表示の周期に比較して高速
度に読み出し可能な固体撮像素子を用い、この固体撮像
素子による被写体の撮像とその画像信号の読み出しとを
前記画像表示の周期内に複数回に亘って高速度に繰り返
し行わせるようにし、このようにして固体撮像素子から
繰り返し読み出される画像信号を前記画像表示の周期に
亘って累積加算して出力するようにしたことを特徴とす
るものである。

また上記累積加算された画像信号のダイナミックレンジ
を圧縮した後に画像モニタに対して出力するようにした
ことを特徴とするものである。

つまり固体撮像素子による被写体の撮像とその画像信号
の読み出しとを高速度に繰り返し行わせることによって
上記固体撮像素子による被写体の露光時間を短くし、こ
れによって高レベルの信号に対する固体撮像素子での飽
和を未然に防ぐ。そしてこの短時間の露光により得られ
る画像信号を高速度に繰り返し読み出して累積加算する
ことでダイナミックレンジの拡大された画像信号を得る
ようにし、実質的に被写体か持つダイナミックレンジを
損なうことのないダイナミックレンジの広い画像信号を
得るようにしたことを特徴とするものである。

［作　用コ 本発明によれば、固体撮像素子による被写体の露光とそ
の画像信号の読み出しが画像表示の周期内に高速度に繰
り返し行い、これを累積加算するので、個々の画像信号
自体のダイナミックレンジを狭く抑えながらも累積加算
された画像信号のダイナミックレンジをその累積加算回
数分だけ拡大することが可能となる。

この結果、固体撮像素子に比較して広いダイナミックレ
ンジの被写体に対しても、上記固体撮像素子のダイナミ
ックの制限を受けることなしに、これを効果的に撮像入
力したダイナミックレンジの広い画像信号を求めること
が可能となる。

その上で、この広いダイナミックレンジの画像信号を、
画像モニタのダイナミックレンジに合わせてそのダイナ
ミックレンジの圧縮を行い、これを画像表示に供するの
で、所謂白飛びゃ黒潰れ等の不具合を生じることのない
画像表示を行うことが可能となる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の一実施例に係る電子カメ
ラについて説明する。

第１図は実施例に係る電子カメラの要部概略構成図で、
■は被写体を電子的に撮像入力する固体撮像素子である
。この固体撮像素子１は、基本的にはマトリックス状に
配列された複数の光電変換部を備え、図示しない撮像制
御部により駆動されて被写体の光量に応じた信号電荷を
上記各光電変換部にそれぞれ発生することでその露光を
行う。

これらの各光電変換部に生じた信号電荷に相当した画素
信号を順に読み出すことにより、固体撮像素子１にて電
子的に撮像された画像信号が求められる。

しかしてここでは上記固体撮像素子ｌとして、電子的に
撮像入力した被写体の画像信号を高速度に読み出し可能
な機能を備えたＡＭＩ（増幅型ＭＯＳイメージヤ）が用
いられる。そしてこの固体撮像素子１による被写体の撮
像と、その画像信号の読み出しが、画像表示の周期内に
複数回に亘って高速度に繰り返し行われるれるようにな
っている。このようにして固体撮像素子１がら高速度に
読み出される画像信号は、前置増幅器２を介して所定の
信号レベルに増幅された後、信号処理回路３を経てクリ
ッピング処理等が施され、その後、Ａ／Ｄ変換器４にて
、例えば１２ビツトの信号に逐次ディジタル符号化され
る。

即ち、従来−船釣には、固体撮像素子ｌによる被写体の
撮像入力は、画像モニタにおける画像表示の周期に対応
して、例えば１フイ一ルド周期（１７ｍ５ｅｃ）毎にそ
の撮像と画像信号の読み出しが行われるが、ここでは固
体撮像素子１を高速駆動し、上記１フイ一ルド周期内に
、例えば１０回に亘ってその撮像と画像信号の読み出し
を高速度に繰り返し行うものとなっている。

このようにして前記固体撮像素子１がら高速度に繰り返
し読み出される画像信号が前述したように逐次ディジタ
ル符号化される。

しかしてディジタル符号化された画像信号は加算器５を
介してフレームメモリ６に順次１フレーム毎に記憶され
る。上記加算器５はこのフレームメモリ６に格納記憶さ
れた画像信号と、前記固体撮像素子ｌから順次繰り返し
読み出されてくる次の１フレームの画像信号とを加算し
て上記フレームメモリ６に再書き込みすることで、フレ
ームメモリ６上に前述した如く繰り返し読み出される画
像信号を累積加算していくものである。このような画像
信号の累積加算を前述した画像表示の周期に亘って、例
えば１フイ一ルド周期に亘って繰り返し行うことにより
、その画像信号のダイナミックレンジの拡大が図られ、
また画像信号のＳ／Ｎの向上か図られる。

即ち、この電子カメラでは前記固体撮像素子１による被
写体の電子的な撮像入力は、前述したように画像表示の
周期（１フイールド）内に複数回（例えば１０回）に亘
って繰り返し行われ、個々の被写体露光時間か十分短く
設定されている。しかして固体撮像素子１における被写
体光量に応じた信号電荷の発生量はその露光時間に比例
して増大し、上述した如く露光時間を短く設定した場合
には、被写体のダイナミックレンジが固体撮像素子１が
持つダイナミックレンジよりも十分広い場合であっても
、固体撮像素子ｌの飽和を招くことのない露光を行うこ
とが可能となる。つまり被写体の高輝度部分か飽和する
ことのない状態でその露光が行われる。但し、露光時間
が短い分たけ、被写体の低輝度部分に対する露光量が不
足することになる。

そしてこのような画像信号を前記画像表示の周期（１フ
イールド）内に複数回に亘って繰り返し累積加算するこ
とで、その画像信号のレベルをその繰り返し回数分だけ
高め、実質的にそのダイナミックレンジの拡大が図られ
る。例えば画像表示の１フイ一ルド周期内にｎ回に亘っ
て画像信号を繰り返し読み出し、その累積加算を行うこ
とで個々の画像信号のダイナミックレンジに比較して累
積加算された画像信号のダイナミックレンジをｎ倍に拡
大するものとなっている。

尚、固体撮像素子１による被写体露光時に画像信号に混
入する暗電流等のランダム性の雑音成分は、露光時間の
長さに対して指数的に増大し、例えばその露光時間を（
１／ｎ）に短縮した場合には、第２図に例示するように
その雑音レベルは（１／ｆＷ）に低減する。

具体的には露光時間を（１／１０）にした場合、その雑
音レベルは（１／ｆｆ１）となり、１０ｄＢのＳ／Ｎ改
善効果が期待できる。またこのような雑音成分の前述し
た画像信号の累積加算による増大は、雑音成分自体がラ
ンダム性を有する為、ｎ回の累積加算によってｆ丁倍と
なるに過ぎない。この結果、ｎ回に亘って累積加算され
た画像信号のＳ／ＮはＣｌ／Ｊ下）Ｘ（１／ｆ１）、つ
まり（１／ｎ）に改善されることになる。

このようにして被写体を電子的に撮像入力する固体撮像
素子ｌからの画像信号の前述した高速度な繰り返し読み
出しと、フレームメモリ６と加算器５とを用いた画像信
号の累積加算により、固体撮像素子１のダイナミックレ
ンジの範囲内で撮像された画像信号のレベルが高められ
て、そのダイナミックレンジの拡大を図られ、またその
Ｓ／Ｎの改善が図られる。

換言すれば、固体撮像素子ｌのダイナミックレンジの範
囲内で撮像入力された画像信号をｎ回に亘って累積加算
することでそのダイナミックレンジをｎ倍に拡大し、且
つそのＳ／Ｎを（１／ｎ）倍に改善するものとなってい
る。このことは固体撮像素子１のダイナミックレンジに
比較して輝度レベル幅の広い高ダイナミックンジの被写
体を、前述した短時間露光によるダイナミックレンジの
圧縮と、その高速読み出しによる累積加算によるダイナ
ミックレンジの拡大とにより効果的に撮像入力すること
を意味する。この結果、例えば５０ｄＢのダイナミック
レンジを持つ固体撮像素子１を効果的に用いて、８０ｄ
Ｂのダイナミックレンジを持つ被写体を撮像入力し、そ
の画像信号のダイナミックレンジを８０ｄＢとすること
が可能となる。

しかもこのような高ダイナミツクレンジの被写体の撮像
人力については、固体撮像素子１の駆動条件を前述した
ように変更し、高速に繰り返し読み出される画像信号を
累積加算する手段を設けるたけで良いので、ハードウェ
ア的には非常に簡単である。従って非常に簡易にして、
効果的に撮像入力する画像信号のダイナミックレンジの
拡大を図ることが可能となる。

ところで上述した如く累積加算されてダイナミックレン
ジか拡大された画像信号を入力するビデオプロセッサ７
は、上記画像信号からその輝度信号成分Ｙを分離抽出す
ると共に、上記画像信号をＲ−Ｇ−Ｂの３原色成分にそ
れぞれ分解する。この輝度信号成分Ｙを入力するダイナ
ミックレンジ制御回路８は、前記画像信号のダイナミッ
クレンジ（前述した例では８０　ｄＢ）を画像モニタ（
例えばＴＶ受像機）が持つダイナミックレンジ（例えば
４０ｄＢ）に圧縮変換する為の圧縮係数を求めるもので
ある。

即ち、ダイナミックレンジが４０ｄＢＬかない画像モニ
タを用いて上述したダイナミックレンジの広い画像信号
を画像表示する場合、そのオフセットを［０］にすると
第３図のＡに示すように画像信号の低域４０ｄＢＬか画
像表示することができず、その高輝度部分は飽和による
白飛びの状態となる。

逆にそのオフセットを負に設定し、高輝度部分を画像モ
ニタの最大表示レベルに合わせると、第３図のＢに示す
ように画像信号の高域４０ｄＢＬか画像表示することが
できなくなる。この場合には、画像信号の低輝度レベル
部分が黒潰れの状態となる。

そこで第３図のＣに示すように画像信号のダイナミック
レンジを圧縮し、上述した不具合を解消してその画像信
号が持つダイナミックレンジの全てを画像モニタにて表
示するべく、前記ダイナミックレンジ制御回路８にて画
像信号のダイナミックレンジに応じた圧縮係数を求める
ものとなっている。

しかしてこの実施例では画像信号（分解された３原色成
分Ｒ，Ｇ、Ｂ）のダイナミックレンジの圧縮を簡易に、
且つ効果的に行うべく、上記３原色成分Ｒ，Ｇ、Ｂに分
解された画像信号、および前記輝度信号成分Ｙをそれぞ
れ対数変換し、その後、ダイナミックレンジ制御が施さ
れた信号を逆対数変換して元の信号形態に復元するよう
に構成されている。

尚、このダイナミックレンジの制御の手法については、
例えば特開昭６３−２３２５９１号にて提唱されている
手法をそのまま用いることができる。従ってここでは、
このダイナミックレンジの制御を簡単に説明する。

即ち、前記ダイナミックレンジ制御回路８は輝度信号成
分Ｙをログアンプ８ａを介して　ｌｏｇＹに対数変換し
て取り込み、例えば第４図に示すように構成される２次
元フィルタ８ｂを介してその照度ムラの成分を除去する
。この２次元フィルタ８ｂは、例えば第４図に示すよう
に平均値回路（ＡＶＥ）にて求められる輝度信号の平均
的レベルと基準レベルとの誤差に従って、２次元ＬＰＦ
を介して求められる輝度信号を補正し、これをクリッピ
ングした後に前記輝度信号成分から差し引くことで、そ
の照度ムラの成分を除去するものである。

そして上記２次元フィルタ８ｂを介して照度ムラの成分
が除去された信号を、例えば第５図に示すように構成さ
れたダイナミックレンジ・ゲインコントローラ（ＤＧＣ
）８ｃに入力し、その輝度信号成分Ｙのダイナミックレ
ンジを画像モニタのダイナミックレンジに合わせた出力
　ｌｏｇａＹ”　（但し、αは利得調整係数、βはダイ
ナミック調整係数である）を求めている。

尚、この第５図の点線で囲んで示す回路部分を、例えば
第６図に示すように簡略化して構成しても同様な出力を
得ることができる。このようなｌｏｇαＹｊと前記輝度
信号成分１０ｇＹとの比ｌｏｇ　（αＹ’　／Ｙ）を加
算器８ｅにて求めることで、これをどの程度のダイナミ
ックレンジ圧縮を行うかを示す圧縮係数としている。

即ち、このＤ　Ｇ　Ｃ８ｃは、輝度信号の１画面分（ま
たはその１部分）の標準偏差値が一定となるように帰還
制御するものである。つまり輝度信号の平均値とその利
得基準電圧との誤差増幅値を加算器に帰還することで、
上記輝度信号の平均値が利得基準電圧と等しくなるよう
にその利得を調節し、これによってそのダイナミックレ
ンジを一定化するように構成される。従ってこのように
してダイナミックレンジが一定化されたＤ　Ｇ　Ｃ８ｃ
の出力ｌｏｇαＹβと前記輝度信号成分ＩｏｇＹとの比
ｏｇ　（αＹβ／Ｙ）を求めれば、その値は前述した如
く撮像入力された画像信号をどの程度に圧縮すれば、そ
のダイナミックレンジを画像モニタのダイナミックレン
ジに合わせることかできるかを示す圧縮係数となること
になる。

しかして前記ビデオプロセッサ７にて変換出力された画
像信号の３原色成分Ｒ，Ｇ、Ｂはそれぞれログアンプ９
ｒ、　　９ｇ、　　９ｂを介して　ｌｏｇＲ、ＩｏｇＧ
　。

ＩｏｇＢとして対数変換されている。そしてこれらの各
信号１ｏｇＲ、ＩｏｇＧ　、　　ｌｏｇＢは遅延回路１
０ｒ。

１０ｇ、１０ｂを介して加算器１１ｒ、１１ｇ、　ｌｌ
ｂにそれぞれ与えられ、前記Ｄ　Ｇ　Ｃ８ｃで求められ
たダイナミックレンジ圧縮係数ｌｏｇ　（αＹ’　／Ｙ
）がそれぞれ加算される。この結果、前記加算器１１ｒ
、　ｌ１ｇ、　ｌｌｂの各出力は、 １ｏｇＲ＋　ｌｏｇ（αＹβ／Ｙ）　−ｌｏｇＲ（αＹ
β／Ｙ）ｏｇＧ＋ｌｏｇ（αＹ’　／Ｙ）　＝　　ｌｏ
ｇＧ　（αＹＢ／Ｙ）ＩｏｇＢ＋ｌｏｇ（αＹ’　／Ｙ
）　＝　　ｌｏｇＢ　（（２Ｙβ／Ｙ）となり、これを
逆ログアンプ１２ｒ、　１２ｇ、　１２ｂを介して逆対
数変換し、Ｄ／Ａ変換器１３ｒ、１３ｇ、Ｉ３ｂを介し
てそれぞれ出力される信号は （αＹβ／Ｙ）Ｒ，（αＹβ／Ｙ）　Ｇ（αＹβ／Ｙ）
　Ｂ としてそれぞれダイナミックレンジ圧縮された信号成分
となる。

かくしてこのようなダイナミックレンジの調整手段を用
いてその出力画像信号に対するダイナミックレンジを調
節すれば、前述した如く求められる高ダイナミツクレン
ジの画像信号を効果的に画像モニタのダイナミックレン
ジに適合させることが可能となる。この結果、第３図に
示したようにその画像信号を白飛びや黒潰れを招来する
ことなしに効果的に画像表示することが可能となる。

尚、上述した実施例ではダイナミックレンジ制御回路８
において２次元フィルタリング処理にて照度ムラを除去
し、その上でＤ　Ｇ　Ｃ８ｃにてダイナミックレンジ調
節された輝度信号を求め、これからダイナミックレンジ
制御の為の圧縮係数を求めるものとしたが、上記２次元
フィルタリング処理による照度ムラの除去だけでもその
輝度信号のダイナミックレンジを成る範囲に抑えること
が可能である。

従ってこのような場合には、例えば第４図に示した２次
元フィルタ８ｃにおいてその輝度信号レベルを調節する
為のクリップ回路の出力をそのまま前記対数変換された
３原色成分１ｏｇＲ、ｌｏｇＢ　。

１０ｇＧに対する圧縮係数として求め、これを前記加算
器ｆｉｒ、　ｌ１ｇ、　ｌｌｂに代えて、例えば第７図
に示すような減算器３１ｒ、３１ｇ、３１ｂにそれぞれ
与えるようにしても良い。つまり被写体の照度ムラを除
去すれば、−船釣にその画像信号のダイナミックレンジ
を４０〜５０ｄＢに抑えることができるので、２次元フ
ィルタ８ｃから求められる圧縮係数をそのまま用いても
ある程度効果的にそのダイナミックレンジ調節を行うこ
とができる。またこのようにすれば、前述したＤ　Ｇ　
Ｃ８ｃ等が不要となる分だけ、その構成の簡素化を図る
ことが可能となる。

ところで前述した実施例は、画像表示の周期毎に連続的
に被写体を撮像入力して画像表示に供するビデオムービ
ーカメラの例であるが、最近では固体撮像素子ｌを用い
て静止画を撮像入力する電子スチルカメラも種々開発さ
れている。例えば内視鏡に組み込まれた固体撮像素子に
て連続的に撮像人力される画像をモニタリングしながら
、成る画面を静止画像として取り込み、これをディジタ
ルＶＴＲやディジタルビデオファイル等のマスストレー
ジに蓄積することが行われる。

このようなシステムに本発明を適用する場合には、例え
ば第８図に示すように構成すれば良い。

尚、第８図においては前述した第１図と同一部分には同
一符号を付して示しである。

即ち、この実施例の場合には、前記プロセッサ７にて色
差信号（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）をも同時に求めるように
する。そしてこの色差信号（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）と輝
度信号Ｙとを、そのレリーズタイミングに従って１フイ
一ルド分に亘ってメモリ２１ａ、２１ｂ、２１ｃにそれ
ぞれ取り込むようにする。

そしてこれらのメモリ２１ａ、２１ｂ、２１ｃにそれぞ
れ取り込まれた各信号成分を並列・直列変換器２２を介
して順に読み出し、データ圧縮部２３．記録変調部２４
を直列に介してデータ圧縮処理と記録変調処理とを施し
、マスストレージ部２５に記録するようにする。

そしてマスストレージ部２５から読み出し再生される画
像信号については、復調部２Ｂからデータ復号部２７を
介して復号再生し、直列・並列変換部２８にて前述した
色差信号（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）と輝度信号Ｙとにそれ
ぞれ分解する。その上でマトリックス回路２９にて前記
色差信号（Ｒ−Ｙ）。

（Ｂ−Ｙ）と輝度信号Ｙとから３原色成分Ｒ，Ｇ。

Ｂをそれぞれ求めるようにする。

そしてこのような画像信号の記録再生部を構成してなる
実施例の前述したダイナミックレンジの調整部に対して
は、固体撮像素子１から求められている画像信号を処理
するか、或いはマスストレージ部２５から読み出された
画像信号を処理するかを切り替えるスイッチ回路３０を
組み込むようにすれば良い。

このような実施例によれば、前述した如くして撮像入力
された高ダイナミツクレンジの画像信号を、その輝度信
号Ｙと色差信号（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）の形態で品質良
くマスストレージ部２５に蓄積保存することができる。

そしてその記録保存した高ダイナミツクレンジの画像信
号を効果的にダイナミックレンジ調節して画像モニタに
よる画像表示に供することが可能となる。

また前述した各実施例では、画像信号のダイナミックレ
ンジを制御する為にその信号を対数変換したが、この対
数変換処理を固体撮像素子１から読み出された信号に対
して個々に施すようにしても良い。

即ち、前述した各実施例では画像信号のダイナミックレ
ンジを確保するために画像信号のノイズ分を量子化する
必要があり、その量子化ビット数として１２ビット程度
必要とする。然し乍ら、現在実用化されている１２ビッ
ト高速動作型の、特にテレビジョン信号レートで動作可
能なＡ／Ｄ変換器は非常に高価である。しかも画像の高
解像度化が進み、その周波数帯域が広くなるに従って、
１２ビット程度の量子化精度のＡ／Ｄ変換器では上述し
た画像処理に対応できなくなる虞れがある。

一方、従来−船釣なディジタル画像処理は、８ビツトを
単位として行われることが多く、従って本発明において
も８ビツトで画像信号処理を施すことが実用上好ましい
。

そこで第９図に示すように固体撮像素子１から高速度に
繰り返し読み出される画像信号をビデオプロセッサ７に
入力し、この時点で輝度信号Ｙと３原色成分Ｒ，Ｇ、Ｂ
とに変換し、これらの各信号を対数変換する。そしてこ
の対数変換された各信号成分をそれぞれ８ビツトにディ
ジタル符号化した後、これらの各信号成分をそれぞれフ
レームメモリ６ａ、６ｂ、６ｇ、８ｒに書き込んでそれ
ぞれ累積加算する。この累積加算により各信号成分のダ
イナミックレンジがそれぞれ拡大される。そしてダイナ
ミックレンジが拡大された各信号成分は、例えば１２ビ
ツトのディジタル信号となることから、これらをビット
シフタ１４ａ、１４ｂ、１４ｇ、］４ｒを介して８ビツ
トに圧縮し、その上で前述したダイナミ・ツクレンジの
圧縮処理に供するようにする。

このように信号処理回路を構成すれば、その信号系統の
殆どで８ビツトの信号を取り扱うことが可能となり、既
存の汎用画像処理回路部品（半導体ＩＣ等）をそのまま
用いて電子カメラを構築することが可能となる。またＡ
／Ｄ変換器の前段に設けられたログアンプにより雑音成
分が大きく増幅されることになるが、前述したような累
積加算によるＳ／Ｎの改善効果が働き、また累積加算さ
れた画像信号をビットシフトするのでその雑音成分を非
常に小さく抑えることが可能となる。この結果、Ｓ／Ｈ
の良い画像表示を行うことが可能となる。

次にＡ／Ｄ変換器の量子化ビット数を低減する為の別の
実施例を以下に示す。この実施例では、例えば前値予測
符号化を採用し、必要な量子化ビット数よりも少ない量
子化数のＡ／Ｄ変換器を用いて画像信号に対する所望と
するディジタル変換が行われる。具体的には３次元配列
の画像データを所定サイズのマトリックス領域にブロッ
ク分けし、これらの各ブロックをそれぞれ３次元の直交
変換（Ｄ　ＣＴ）係数データ化する。そして各ブロック
における原点位置から画像データを予測符号化によりデ
ィジタル変換する。

第１１図は８ビツトのＡ／Ｄ変換器を用いて１２ビツト
のディジタル符号化を実現する、前値予測符号化を採用
したディジタル変換回路の概略構成図である。このディ
ジタル変換回路は、アナログ減算器３１を用いて現入力
アナログ信号と、復号回路３２にて生成される１データ
前の信号との差を求め、これを予測信号とする。この予
測信号を非線形変換部２３にて非線形変換し、その出力
を８ビツト高速動作型のＡ／Ｄ変換器３４を用いて高速
度にディジタル変換する。非線形変換部３３には、前記
アナログ減算器３１にて求められる予測信号が零付近に
集中することから、この零付近の予測信号値を細かくサ
ンプリングするように、例えば第１２図に示すような非
線形変換特性が設定される。

このような非線形変換を施すことにより、アナログ入力
信号（予測信号）は零付近で量子化精度が細かく、その
値か大きくなるに従って量子化精度か粗くなる８ビツト
のディジタル信号の変換される。

しかして復号回路３２は、上記８ビツトのディシタル信
号を前記非線形変換部３３とは逆の入出力特性を持つ線
形変換部３５を用いて、上記８ビツトのディジタル信号
を線形変換する。この線形変換により、前記８ビツトの
ディジタル信号の量子化精度が均一化される。この線形
変換されたディジタル信号４１す信号を入力するディジ
タル加算器３６は、上記１データ前に出力された値（前
値）に順次加算され、１２ビツトのデータとして出力さ
れる。

尚、上記前値は、ディジタル加算器３６の出力を遅延回
路３７を介して１デ一タ間隔だけ遅延し、係数器３８に
てその出力値に所定の係数γを乗じることにより求めら
れる。尚、上記係数γは［１］に近い数値として与えら
れることが多い。また［γ＝１１としたときには、前記
係数器３８は不要である。

この係数器３８から出力される前値（１データ前の出力
値）か前記ディジタル加算器３６に帰還されることによ
り、この１データ前の出力値に現データタイミングでの
予測値が加算生成されて出力される。同時に上記係数器
３８がら出力される前値（１データ前の出力値）は、Ｄ
／Ａ変換器３９を介してアナログ信号に変換されて前記
アナログ減算器３１に与えられる。

このようにこの第１１図に示すディジタル変換回路では
、１データサンプル前のディジタル変換結果をアナログ
変換した信号と、現データタイミングのアナログ入力信
号との差を予測信号とじて求め、この予測信号を非線形
変換した後に８ビツトのＡ／Ｄ変換器２４を用いて高速
度にディジタル変換する。そしてこのディジタル変換さ
れた予１１値を前記１データサンプル前のディジタル変
換結果に加算することで、所望とする量子化ビット数（
１２ビツト）のディジタル信号を得るものとなっている
。

この結果、高速動作可能で安価な８ビツトの汎用形のＡ
／Ｄ変換器２４を効果的に用いて量子化ビット数でのデ
ィジタル変換結果を得ることができ、先に示した各実施
例装置における画像処理を容易に実現することが可能と
なる。

尚、ここでは予測符号化をフレーム内の前値予測とした
が、フレーム間予測符号化や３次元予測符号化、更には
前値予測以外の種々の平面予測符号化を適宜採用しても
、上述したように安価な高速動作形の８ビツトＡ／Ｄ変
換器２４を用いて、例えば１２ビツトのディジタル信号
を得る等、所望とする量子化ビット数のディジタル変換
処理を実現することができる。

尚、本発明は上述した各実施例に限定されるものではな
い。例えば各実施例では画像信号を３原色成分Ｒ，Ｇ、
Ｂに変換してダイナミックレンジの調整を行ったが、補
色３成分（イエロー、マゼンタ、シアン）に分解してダ
イナミ・ンクレンジの調整を行うようにすることもてき
る。また色差信号（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）に対してダイ
ナミックレンジの調節を行うようにしても良い。但し、
この場合には上記色差信号（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）は正
負の極性を持つので、これを対数変換するログアンプと
しては、例えば第１０図に示すような特性を持たせてお
く必要がある。その他、固体撮像素子１からの画像信号
の繰り返し読み出し回数や、ダイナミックレンジの調整
手段等についてはその仕様に応じて種々変形可能であり
、要するに本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変
形して実施することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、非常に簡易にして
効果的に固体撮像素子にて撮像入力される画像信号のダ
イナミックレンジを高くすることができ、高ダイナミツ
クレンジの被写体を効果的に撮像入力することが可能と
なる。しかもそのＳ／Ｎの改善効果をも奏することがで
きる等、実用上多大なる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係る電子カメラについて示すもので、第１
図は第１の実施例を示す概略構成図、第２図は画像信号
の累積加算によるＳ／Ｎ改善効果を説明する為の図、第
３図は画像信号のダイナミックレンジと画像モニタのダ
イナミックレンジとの関係を示す図、第４図は実施例で
用いられる２次元フィルタの構成例を示す図、第５図は
実施例で用いられるダイナミックレンジ・ゲインコント
ローラの構成例を示す図、第６図はダイナミックレンジ
やゲインコントローラの変形例を示す要部構成図、第７
図はダイナミックレンジ調整の為の変形例を説明する為
の図である。 また第８図は本発明の第２の実施例を示す概略構成図、
第９図は本発明の第３の実施例を示す概略構成図、第１
０図は第４の実施例で用いられるログアンプの特性を示
す図、第１１図はディジタル変換回路の構成例を示す図
、第１２図は第１１図に示すディジタル変換回路におけ
る非線形変換の特性を示す図である。 ■・・・固体撮像素子（ＡＭＩ）、２・・・前置増幅器
、３・・・信号処理回路、４・・・Ａ／Ｄ変換器、５・
・・加算器、６・・・フレームメモリ、７・・・ビデオ
プロセッサ、訃・・ダイナミックレンジ制御回路、９ｂ
、９ｇ、９ｒ・・・ログアンプ、１１ｂ、１１ｇ、１１
ｒ−・・加算器、１２ｂ、　１２ｇ、　１２ｒ・・逆ロ
グアンプ、　１３ｂ、　１３ｇ、　１３ｒ−Ｄ　／　Ａ
変換器、１４ａ、　１４ｂ、　１４ｇ、　１４ｒ＝・・
ビットシフタ、　２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・メモリ
、２５・・・マスストレージ部、２９・・・マトリック
ス回路、３１・・・アナログ減算器、３３・・・復号回
路、３３・・・非線形変換部、３４・・・Ａ／Ｄ変換器
、３５・・・線形変換部、３６・・・ディジタル加算器
、３７・・・遅延回路、３８・・・係数器、３９・・・
Ｄ／Ａ変換器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）固体撮像素子を用いて被写体を電子的に撮像して
   画像モニタによる画像表示に供する電子カメラにおいて
   、 撮像入力した画像信号を画像表示の周期に比較して高速
   度に読み出し可能な固体撮像素子と、この固体撮像素子
   による被写体の撮像とその画像信号の読み出しとを前記
   画像表示の周期内に複数回に亘って高速度に繰り返し行
   わせる手段と、この固体撮像素子から繰り返し読み出さ
   れる画像信号を前記画像表示の周期に亘って累積加算す
   る手段とを具備したことを特徴とする電子カメラ。
2. （２）撮像入力した画像信号を画像表示の周期に比較し
   て高速度に読み出し可能な固体撮像素子と、この固体撮
   像素子による被写体の撮像とその画像信号の読み出しと
   を前記画像表示の周期内に複数回に亘って高速度に繰り
   返し行わせる手段と、この固体撮像素子から繰り返し読
   み出される画像信号を前記画像表示の周期に亘って累積
   加算する手段と、この累積加算された画像信号のダイナ
   ミックレンジを調節して画像モニタに出力する手段とを
   具備したことを特徴とする電子カメラ。