JPS6052171A - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JPS6052171A
JPS6052171A JP58160916A JP16091683A JPS6052171A JP S6052171 A JPS6052171 A JP S6052171A JP 58160916 A JP58160916 A JP 58160916A JP 16091683 A JP16091683 A JP 16091683A JP S6052171 A JPS6052171 A JP S6052171A
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JP
Japan
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light
dynamic range
intensity
input
filter means
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Pending
Application number
JP58160916A
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English (en)
Inventor
Tatsuo Nagasaki
達夫 長崎
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Olympus Corp, Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Corp
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50Constructional details
    • H04N23/555Constructional details for picking-up images in sites, inaccessible due to their dimensions or hazardous conditions, e.g. endoscopes or borescopes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/74Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing the scene brightness using illuminating means
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/75Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing optical camera components
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Exposure Control For Cameras (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は撮像装置に係り、特に電荷結合素子(以下CO
Dという)を撮像素子に用いたテレビジョンカメラ、電
子カメラ等の撮像装置において撮像素子の入出力特性を
対数化しダイナミックレンジを広げるように構成した撮
像装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年、テレビジョンカメラ、電子カメラ等においてCC
D@撮像素子として用いた装置が開発されている。
CCDは周知のように電荷を半導体中に作られたポテン
シャル井戸の中に蓄荻し、外部から転送電圧を与えポテ
ンシャルの最小位置を順次動かすことで半導体表面に沿
って転送させるもので、信号蓄積機能と走査機能とを兼
ね備えている機能素子である。CCDを撮像素子として
使う場合には、受光面に入射する光の強度に比例した電
荷を各ボテンシャル井戸の中に画像信号として蓄える。
このCCDに入射される光の入力強度に対する出力レベ
ルの関係は第1図に示すようになり、横軸を対数目盛と
すると入力強度の増加に対して出力レベルは直線的に増
加しある入力強度にて出力レベルは飽和し一定値となる
。この図において出力レベルが雑音レベルNから飽和レ
ベルSとなるまでの入力強度の範囲がCODのダイナミ
ックレンジ(符号りで示す)を示している。通常、この
ダイナミックレンジDはおよそ30 dB程度である。
ところで、一般に撮像に必要とされるダイナミックレン
ジは60〜90 dBであり、このため従来のCODを
用いた撮像装置では上記した3 0 dBのダイナミッ
クレンジの範囲に入射光の必要な強度範囲が入るように
絞りによって入射光景を調節しなければならないという
問題があった。
〔発明の目的〕
本発明は上述した点に鑑み、撮像素子の入出力特性を対
数化し、−電気信号に変換し得る光信号のダイナミック
レンジを広げることができ、しだがつて電気信号に変換
し’Tb ’4%4段目路において絞りの制御やダイナ
ミックレンジの制御を電気的に容易に行うことができる
撮像装置を提供することである。
〔発明の概要〕
本発明の撮像装置は、入射される光の強度を対数化し、
複数の異なった光強度で出力する光学フィルタ手段を構
成し、この媒体からの複数の異なった強度の光を複数の
撮像素子を用いて受光し、変換された電気出力を加算手
段にて加算することにより、ダイナミックレンジが拡大
された′・電気信号を得、この信号を後段回路にて処理
して絞り及びダイナミックレンジの制御を電気的に行え
るようにするものである6 〔発明の実施例〕 以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。
第2図は本発明の撮像装置の基本的な概念を示す説明図
である。
この図において、符号1は入射光りの強度Xに対して透
過光の強度が1Jol (x + 1 )となる透過特
性を備えた非線形フィルタで、このフィルタ1をCCD
2の素子列受光面に配置することにより、CCD2より
ダイナミックレンジの拡大された電気信号が得られるよ
うにする。
第3図は本発明に係る撮像装置の具体的な構成の一例を
示し、入射光りが入射される撮影レンズ3の背後に、入
射光りの方向に対して45°に傾斜したハーフミラ−4
,5が互いに所定圧離隔てて同一直線上に配[されてい
る。ここで、ハーフミラ−4,5は夫々その反射光と透
過光の強度差が一30dB弱の特性を有するものである
。ハーフミラ−4に対応し入射光りの方向に直角な方向
にCCD2 aが配置され、ハーフミラ−5に対応し入
射光りの方向に直角な方向にCCD2 bが配置され、
ハーフミラ−5の背後で入射光りの方向にCCD2 c
が配置されている。各CCD2a、2b。
2Cは30dBのダイナミックレンジを有している。
CCD2a 、2b 、2cの出力は加算器6に入力さ
れその出力端7に加算出力が得られるように構成してい
る。
このような構成において、入射光りは撮影レンズ3を通
過しその一部はハーフミ→−4で反射し一部は透過する
。ハーフミラ−4で反射した光はCCD2 aで受光さ
れる一方、その、透過光はハーフミラ−5へ入射する。
ハーフミラ−5で反射した光はCCD2bで受光され、
その透過光はCCD’2cで受光される。ハーフミラ−
4の反射光をOdBとすると、その透過光は−30dB
に減衰するので、ハーフミラ−5の反射光は−30dB
となり、さらにハーフミラ−5を通−j、(、p、した
透過光は一60aBとなる。したがって、3個のCCD
 2a。
2b、2cにて夫々受光される光の強度はOdB。
−30dB 、−60dBとなり、各CCD2a、2b
2Cにて検出されるOdB、−30dB 、−60c!
Dの化号を加算器6に入力して加算する。この場合、入
射光りの強度Xに対して各CCD2a、2b。
2Cの入出力特性は第4図に示すように表わされる。但
し、第4図で横軸の入力Xは、対数目盛であって、実線
はCCD2aの入出力特性を示し、一点鎖線はCCD2
bの入出力特性を示し、破線はCCD2 cの入出力特
性を示している。したがって、出力端7に得られる加算
出力は第5図に示すように入力X(対数目盛)に対して
lo、9(3:+1)の対数特性を備えた出力となり、
90 dBのダイナミックレンジを有することになる。
なお、上−記装置において、CCDの数とハーフミラ−
の数を増せば、ダイナミックレンジは更に広げることが
可能であり、又ハーフミラ−の代りにC,CDそのもの
の感度を一30dB、−60dBと落し、ccDの雑音
を減少した構成としてもよい。
このようにダイナミックレンジが拡大された出力を後段
の回路に伝達し絞りの制御(利得制御)及びダイナミッ
クレンジの制御を電気的に行うには次に説明するように
すればよい。
この場合、絞りの制御は入射光りの強度Xを可変するこ
とであるから、入力強度をX、可変倍率を利用すれば、
lo9 Aという直流電圧を電気的に減算(又は加算)
して第6図に示すようにlog(r+1)の入出力特性
を示すグラフをy軸に対して平行移動するようにし、そ
の後検波することにより零レベルよりも太きい出力だけ
を取り出すようにしてやればよいことになる。第6図で
符号y1は検波によって削除される部分を示す。また、
ダイナミックレンジの制御は第7図に示すように表示部
(テレビジョンモニタ)の入力範囲に合うようにlog
(3:+1)のグラフの傾きを8倍しB1o1/(x+
1)とすることによって行える。
したがって、絞りの制御及びダイナミックレンジの制御
を行う場合には第8図に示すようにダイナミックレンジ
の可変によって対数化した入出力特性11の傾きを変え
て特性I、とし、更に絞りの可変によって平行移動させ
て特性らとすればよい。
この場合、出力yが表示装置における表示可能な範囲Y
であって入力Xが表示したい入力範囲Xに適合するよう
に絞り及びダイナミックレンジを調整すればよい。
このようなことから、絞りの制御及びダイナミックレン
ジの制御を行うには第9図に示すような回路構成とすれ
ばよい。
即ち、入射光りが対数特性を有したCCD部8を通過し
加算器6に入力される過程で加算器6の利得を利得制御
部9で制御電圧の可変(負電圧−■の分圧可変)によっ
て制御することにより、絞り制御を行えるようにし、加
算出力は検波部10で検波(ダイオード検波)した後、
ダイナミックレンジ制御部11に入力されて減衰率の可
変(抵抗分圧比の可変)により表示部12の入力範囲に
合うようにダイナミックレンジの制御を行う。
更に、自動絞り制御を行うには第9図に示した回路構成
に自動利得制御(AGC)回路を付加し、第10図に示
すような回路構成とすればよい。
第10図では、第9図に示した検波部1oからの出力を
ローパスフィルタ13を通して低周波成分のみを検出し
増幅部14にて増幅した後、自動絞り制御部15に入力
し自動絞り1(AGC電圧)を得、これを加算器6へ負
帰還入力している。この場合、自動絞り量は負帰還量を
可変することにより可能であり、自動絞りの応答速度は
ローパスフィルタ13のカットオフ特性を変えることに
より可能となる。
なお、上述した絞りの制御、自動絞りの制御。
ダイナミックレンジの制御は記録後の再生時にも当然行
うことが可能であるため、テレビジョンカメラでは受信
側、電子カメラでは受信時又は再生時に像を見ながら調
整することも可能である。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、光学フィルタ手段を
用いて光強度を対数化して撮像素子へ入力し、光信号に
対数特性を持たせるように構成したので、電気信号に変
換し得る光信号のダイナミックレンジを広げることがで
き、さらに変換後に電気的処理により、絞りの制御(利
得の可変)。
自動絞りの制御(AGc)、ダイナミックレンジの制御
(表示範囲の可変)を容易に行うことができるようにな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は撮像素子の入力強度対出力の関係を示す特性図
、第2図は本発明の撮像装置の基本的な概念を示す説明
図、第3図は本発明に係る撮像装置の一実施例を示す構
成図、第4図及び第5図は$3図に示す装置の入出力特
性を示す特性図、第6図は第3図の装置で絞りの制御を
行う場合の原理を示す説明図、第7図は第3図の装置で
ダイナミックレンジの制御を行う場合の原理を示す説明
図、第8図は第3図の装置で絞り及びダイナミックレン
ジの制御を行い表示する場合の原理を示す説明図、第9
図は第8図で説明したW、理に基づいて構成される撮像
装置の構成図、第10図は第9図の装置に自動絞りの制
御部を付加した構成を示す構成図である。 2a 、 2b 、 2c =−CCD (J最4g7
素子)、4.5・・・ハーフミラ−(光学フィルタ手段
)、6・・・加算器、 L・・・入射光、 第1図 士 第2図 第3図 第4図 第5図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)入射される光の強度を対数的に変え、複数の異な
    った光強度で出力するように構成された光学フィルタ手
    段と、この光学フィルタ手段からの複数の異なった強度
    の光を夫々受光し電気信号に変換する複数の撮像素子と
    、これらの撮像素子の出力を加算する加算手段とを具備
    し、この加算手段からの出力をビデオ信号として用いる
    ようにしたことを特徴とする撮像装置。
  2. (2)前記複数の撮像素子は、複数の電荷結合素子で構
    成されることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    撮像装置。
  3. (3)前記光学フィルタ手段は、入射する光の方向に対
    して同一直線上に所定間隔を隔てて配列された複数のハ
    ーフミラ−で構成され、これらのハーフミラ−で順次反
    射、透過させて複数の異なった強度の光を得て前記複数
    の電荷結合素子へ入力するようにしたことを特徴とする
    特許請求の範囲、第1項又は第2項記載の撮像装置。
JP58160916A 1983-09-01 1983-09-01 撮像装置 Pending JPS6052171A (ja)

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JP58160916A JPS6052171A (ja) 1983-09-01 1983-09-01 撮像装置
US06/646,283 US4584606A (en) 1983-09-01 1984-08-31 Image pickup means
DE3432229A DE3432229C2 (de) 1983-09-01 1984-09-01 Bildaufnahmevorrichtung

Applications Claiming Priority (1)

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JP58160916A JPS6052171A (ja) 1983-09-01 1983-09-01 撮像装置

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JPS6052171A true JPS6052171A (ja) 1985-03-25

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ID=15725077

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