JP2003298929A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の撮影領域を撮影したそれぞれの映像の
輝度差を小さくするとともに、全体的に適切な明るさの
映像を１つの画面に映し出す。 【解決手段】 ２つの撮影領域１１、１２に存在するそ
れぞれの被写体２、３を撮影する撮像素子１と、各撮影
領域１１、１２に対応する２つの画面領域から構成され
るモニタ部６の画面に映し出すために撮像素子１からの
映像信号の処理を行う映像信号処理手段１０と、画面の
輝度が所定の範囲内になるように各画面領域の輝度を調
整する調整手段１６とを備える。調整手段１６は、各画
面領域の輝度から画面全体の平均輝度を算出して、平均
輝度が所定の範囲内になるように、アナログ映像信号の
ゲインおよび撮像素子１のシャッタースピードを制御し
て、画面全体の輝度を調整し、デジタル映像信号のゲイ
ンを画面領域毎に制御して、各画面領域の輝度を個別に
調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の撮影領域か
ら相関性のない映像を１つの撮像素子で撮影して、複数
の映像を同時にモニタに映し出すことができる撮像装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用監視装置などの分野では、
例えば実開平２−５１１４４号公報に記載されているよ
うに、反射鏡あるいはプリズム等を用いて、相関性を持
たない複数の撮影領域を１つの撮像素子によって撮影
し、その映像をモニタに出力するような撮像装置が知ら
れている。

【０００３】この撮像装置では、１つの画面が各撮影領
域に対応した複数の画面領域から構成され、画面全体ま
たは画面の中央付近の領域からの輝度に基づいてカメラ
の絞りまたはシャッタースピードが自動決定される。そ
のため、同時に複数の撮影領域を撮影して、それぞれの
画面領域の明るさが互いに異なる場合、明るい画面領域
を基準としてカメラの絞りまたはシャッタースピードを
決定すると、他の画面領域が必要以上に暗くなるという
問題がある。逆に、暗い画面領域を基準としてカメラの
絞りまたはシャッタースピードを決定すると、他の画面
領域が必要以上に明るくなるという問題がある。

【０００４】画面の明るさを均一にするために、例えば
特開平８−８５３８５号公報に開示されている技術で
は、各撮影領域から入射する光信号を光センサで受光
し、その輝度に応じて複数の撮影領域に対応する透過率
可変フィルタの印加電圧を制御して、透過光量が一定と
なるように光透過率を変化させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載された技術では、透過率可変フィルタおよび光
センサが必要となり、部品点数が増加して、撮像装置の
小型化を阻害するという問題があった。

【０００６】そこで、本発明は、上記に鑑み、部品点数
を増やすことなく、複数の撮影領域からの映像の輝度差
を小さくして、見やすい画面を表示できる撮像装置の提
供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、複数の撮影領域に存在するそれぞれの被写体を撮
影する１つの撮像素子と、表示装置の画面に映し出すた
めに前記撮像素子からの映像信号の処理を行う映像信号
処理手段とを備え、前記画面は、各撮影領域に対応する
複数の画面領域から構成され、前記画面の輝度が所定の
範囲内になるように各画面領域の輝度を調整する調整手
段が設けられたものである。

【０００８】調整手段は、各画面領域の輝度から画面全
体の平均輝度を算出して、平均輝度が所定の範囲内にな
るように画面全体の輝度を調整する第1調整手段と、各
画面領域の輝度が所定の範囲内になるように各画面領域
の輝度を個別に調整する第2調整手段とからなる。

【０００９】このように、撮像素子から出力された映像
信号に基づいて、相関性のない各撮影領域の映像に対す
る輝度の調整を行うことにより、それぞれの映像の輝度
差を小さくでき、しかも画面全体も適切な明るさにでき
る。したがって、見やすい映像を映し出すことができ
る。

【００１０】第1調整手段は、画面全体の輝度を調整す
るものであればよく、撮像素子から出力されたアナログ
映像信号のゲインの制御、撮像素子のシャッタースピー
ドの制御が挙げられ、両方あるいはどちらか一方を実行
すればよい。第2調整手段は、映像信号処理手段に入力
されたデジタル映像信号のゲインを画面領域毎に制御す
る。

【００１１】第１の調整によって、全体的な輝度を調整
することになり、ノイズの影響を排除することができ
る。そして、第２の調整によって、個別の輝度を調整す
ることになり、それぞれの映像の微調整をできる。した
がって、２段階に分けて輝度の調整をすることにより、
適度な明るさの鮮明な映像を実現できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態の撮像装置を
図1に示す。本撮像装置は、車両の周囲の状況を監視す
る車両用監視装置として用いられ、車両に搭載される。
撮像素子１と、この前方に配置され車両の左右に存在す
る被写体２、３の光像を１箇所に集合する光学素子４
と、光像を集光して撮像素子１に導くレンズ５と、撮像
素子１から出力された映像信号に変換、補正等の信号処
理を行って、モニタ部（表示装置）６に出力する映像処
理部７とから構成される。

【００１３】撮像素子１としては、ＣＣＤあるいはＣＭ
ＯＳといった固体撮像素子が用いられ、光像を電気信号
に変換する。なお、この撮像素子１は、電子シャッター
機能を有している。光学素子４は、異なる撮影領域に存
在する被写体２、３の光像を反射してレンズ５に導くも
のであって、プリズムとされる。あるいは、２枚の反射
鏡を山形に組み合わせてもよい。

【００１４】映像処理部７は、撮像素子１からの映像信
号を増幅するＡＧＣ回路からなる増幅手段８と、増幅手
段８から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換回路からなる信号変換手段９と、デジタ
ルの映像信号に対して補正、調整等を行って、モニタ部
６の画面に映し出すための映像信号を生成する映像信号
処理手段１０とを有する。

【００１５】映像信号処理手段１０は、信号変換手段９
から出力された映像信号から輝度信号と色信号を生成し
て、ガンマ補正、ホワイトバランスのためのゲイン調整
等の信号処理を行い、生成した映像信号をモニタ部６に
出力する。

【００１６】この撮像装置の動作について説明する。第
１の撮影領域１１に存在する被写体２からの光像は、光
学素子４によって反射され、レンズ５で集光されて撮像
素子１に到達する。同様に、第２の撮影領域１２に存在
する被写体３からの光像は、光学素子４によって反射さ
れ、レンズ５で集光されて撮像素子１に到達する。この
到達した光が撮像素子１により電気信号に変換される。

【００１７】変換された電気信号は、増幅手段８によっ
て増幅され、信号変換手段９に伝達される。信号変換手
段９に入力された映像信号は、デジタル信号に変換され
る。信号変換手段９から出力されたデジタル信号は、映
像信号処理手段１０において信号処理が行われ、モニタ
部６に表示する映像信号として出力される。

【００１８】モニタ部６の１つの画面に各撮影領域１
１、１２からの映像が、図２に示すように映し出され
る。画面は、各撮影領域１１、１２に対応する２つの画
面領域１３、１４から構成され、第１の画面領域１３に
は第１の撮影領域１１の映像が映し出され、第２の画面
領域１４には第２の撮影領域１２の映像が映し出され
る。

【００１９】ここで、相関性のない撮影領域１１、１２
を撮影したとき、各画面領域１３、１４の明るさが互い
に異なる場合があるが、各画面領域１３、１４の輝度差
を小さくして、鮮明な映像を映し出すことができるよう
に、映像処理部７において輝度の調整を行う。すなわ
ち、映像処理部７に、画面の輝度を算出するために各撮
影領域１１、１２に対応する画面領域１３、１４を認識
する認識手段１５と、画面の輝度が所定の範囲内になる
ように各画面領域１３、１４の輝度を調整する調整手段
１６とが設けられる。

【００２０】認識手段１５は、画面を格子状の複数の小
領域１７に分割して、それぞれの小領域１７に対応する
デジタル信号に基づいて第１、第２の画面領域１３、１
４を判別する。調整手段１６は、画面の平均輝度が所定
の範囲内になるように画面全体の輝度を調整する第１の
調整と、さらに各画面領域１３、１４の輝度が所定の範
囲内になるように各画面領域１３、１４の輝度を個別に
調整する第２の調整を行う。

【００２１】第１の調整では、それぞれの小領域１７の
輝度を積算して、第１画面領域１３の輝度および第２画
面領域１４の輝度を算出し、さらに各画面領域１３、１
４の輝度から全画面の平均輝度を算出する。そして、こ
の平均輝度が下限閾値と上限閾値とによって規定される
所定の範囲内になるように、増幅手段８におけるゲイン
を制御する。また、撮像素子１の電子シャッターのシャ
ッタースピードを制御する。第２の調整では、映像信号
処理手段１０内のデジタルゲイン調整回路において各画
面領域１３、１４に対応するデジタルの映像信号に対す
るデジタルゲインをそれぞれ制御する。なお、デジタル
ゲイン調整回路は、ホワイトバランス補正を行うために
映像信号のゲインを調整するものである。

【００２２】次に、画面の輝度を調整するときの動作を
説明する。撮像素子１からの映像信号は、増幅手段８、
信号変換手段９を通じて映像信号処理手段１０に入力す
る。映像信号処理手段１０において、まず認識手段１５
により、各撮影領域１１、１２に対応するそれぞれの画
面領域１３、１４が認識される。図２に示すように、画
面を格子状に分割して、Ａ〜Ｇ行、１〜８列の小領域１
７とする。各小領域１７におけるデジタル信号を隣の小
領域１７のデジタル信号と比較していくことにより、第
１画面領域１３と第２画面領域１４との境界を判別し
て、それぞれの画面領域１３、１４を構成する小領域１
７を認識する。

【００２３】そして、調整手段１６において、各画面領
域１３、１４の輝度を公知の方法により算出する。例え
ば、小領域１７内の各画素の輝度を積算していき、小領
域１７の輝度を計算する。このように計算した小領域１
７の輝度を平均して、各画面領域１３、１４の輝度を算
出する。その後、各画面領域１３、１４の輝度より画面
全体の平均輝度を算出する。

【００２４】図３に示すように、各画面領域１３、１４
の輝度および画面全体の平均輝度が下限閾値よりも小さ
いとする。なお、図中、第１画面領域１３は右画面、第
２画面領域１４は左画面と表している。また、閾値は標
準的な値に設定されているが、ユーザの好みに応じて設
定することも可能である。

【００２５】画面全体の平均輝度が所定の範囲外にある
ことが検知されると、第１の調整を行う。平均輝度が下
限閾値より大きく、かつ上限閾値より小さくなるよう
に、撮像素子１から出力されたアナログ信号に対するゲ
インを上げるよう増幅手段８の動作を制御するととも
に、撮像素子１のシャッタースピードを遅くするよう電
子シャッターの動作を制御する。これによって、映像信
号処理手段１０に入力する映像信号のレベルが上がり、
画面全体の平均輝度が所定の範囲内となる。

【００２６】このように個別に各画面領域１３、１４の
輝度を調整する前に、画面全体として輝度を調整するの
は、デジタルゲインだけでは調整する能力に限界がある
ため、およびノイズ等の不利な点があるためである。各
画面領域１３、１４が共に暗い場合、デジタルゲインで
いくら輝度を上げても、ノイズを増幅するだけである。
また、各画面領域１３、１４が共に明るい場合、既に撮
像素子１への入力信号が大きすぎて飽和しているとき
は、いくらデジタルゲインを下げても、正常な輝度が得
られない。このような場合は、映像信号処理手段１０に
入力される前に増幅手段８およびシャッタースピードに
よって輝度を調整しなければならない。

【００２７】次に、各画面領域１３、１４の輝度が所定
の範囲内にあるか検知する。所定の範囲内にある場合
は、そのまま信号処理等を行って、モニタ部６に出力す
る。所定の範囲外にある場合、例えば図４に示すよう
に、第２画面領域１４の輝度が下限閾値より小さく、第
１画面領域１３の輝度が上限閾値より大きいとき、第２
の調整を行う。第２画面領域１４の輝度が下限閾値より
大きくなるように、第２画面領域１４に対応する映像信
号のデジタルゲインを上げるよう調整を行い、第１画面
領域１３の輝度が上限閾値より小さくなるように、第１
画面領域１３に対応する映像信号のデジタルゲインを下
げるよう調整を行う。

【００２８】これによって、第２画面領域１４の輝度が
上がり、第１画面領域１３の輝度が下がって、各画面領
域１３、１４の輝度が所定の範囲内となり、また画面全
体の平均輝度も所定の範囲内にある。したがって、各画
面領域１３、１４の輝度差が小さくなって、左右の画面
の明るさがほぼ均一で、かつ画面全体も適切な明るさの
映像がモニタ部６に映し出される。

【００２９】また、どちらか一方の画面領域１３、１４
のみ輝度が所定の範囲外にある場合には、その画面領域
１３、１４に対する映像信号のデジタルゲインを調整し
て、所定の範囲内になるようにする。さらにまた、画面
全体の平均輝度が所定の範囲内にあるが、各画像領域１
３、１４の輝度が両方あるいは一方が所定の範囲外にあ
る場合、第1の調整は行わず、第2の調整を行う。そし
て、上記の輝度の調整は、所定の範囲内になるまで繰り
返し行われる。

【００３０】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多く
の修正および変更を加え得ることは勿論である。撮影領
域は２つに限らず、３つ以上としてもよく、それぞれの
撮影領域からの光像を1箇所に集合できるように、複数
の光学素子を組み合わせる。また、撮像素子を撮影領域
ごとに複数設けて、各撮像素子からの映像信号を１つの
画面に合成して表示する撮像装置としてもよい。

【００３１】調整手段における第1の調整としては、ア
ナログゲインの調整とシャッタースピードの制御を併用
しているが、どちらか一方だけで行ってもよい。また、
レンズの絞りによって輝度の調整を行ってもよく、絞り
を開閉して光量を調整する。この絞りの制御をアナログ
ゲインの調整やシャッタースピードの制御と任意に組み
合わせてもよい。なお、シャッターは、撮像素子の電子
シャッターを利用するものに限らず、別途設けて、シャ
ッタースピードの制御を行ってもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、被写体からの光信号を検出する光センサを用い
ることなく、撮像素子からの映像信号に基づいて輝度を
調整することができ、全体的な明るさが適切であり、し
かも輝度差の小さい複数の被写体の映像を１つの画面に
表示することができる。したがって、部品点数を増やす
必要がなく、低コストで、相関性を持たない複数の撮影
領域からの映像を映し出す撮像装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態の撮像装置の概略構成
を示すブロック図

【図２】 モニタ部に表示される画面を示す図

【図３】 調整前の画面の輝度を示す図

【図４】 第1の調整後の画面の輝度を示す図

【符号の説明】

１ 撮像素子 ２、３ 被写体 ６ モニタ部 ７ 映像処理部 ８ 増幅手段 ９ 信号変換手段 １０ 映像信号処理手段 １１、１２ 撮影領域 １３、１４ 画面領域 １５ 認識手段 １６ 調整手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H002 CC01 DB02 DB15 DB23 DB25 DB26 DB31 EB09 GA35 HA21 HA24 JA01 JA11 5C022 AA00 AB04 AB20 AC01 AC54 AC69 CA00 5C065 AA01 BB12 BB48 CC01 DD01 EE01 EE02 GG15 GG22

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の撮影領域に存在するそれぞれの被
   写体を撮影する撮像素子と、表示装置の画面に映し出す
   ために前記撮像素子からの映像信号の処理を行う映像信
   号処理手段とを備え、前記画面は、各撮影領域に対応す
   る複数の画面領域から構成され、前記画面の輝度が所定
   の範囲内になるように各画面領域の輝度を調整する調整
   手段が設けられたことを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 調整手段は、画面の平均輝度が所定の範
   囲内になるように画面全体の輝度を調整して、さらに各
   画面領域の輝度が所定の範囲内になるように各画面領域
   の輝度を個別に調整することを特徴とする請求項１記載
   の撮像装置。
3. 【請求項３】 複数の撮影領域に存在するそれぞれの被
   写体を撮影する撮像素子と、該撮像素子からのアナログ
   映像信号をデジタル映像信号に変換する信号変換手段
   と、各撮影領域に対応する複数の画面領域から構成され
   る表示装置の画面に映し出すために前記撮像素子からの
   映像信号の処理を行う映像信号処理手段と、前記画面の
   輝度が所定の範囲内になるように各画面領域の輝度を調
   整する調整手段とを備え、該調整手段は、各画面領域の
   輝度から画面全体の平均輝度を算出して、平均輝度が所
   定の範囲内になるように画面全体の輝度を調整する第1
   調整手段と、各画面領域の輝度が所定の範囲内になるよ
   うに各画面領域の輝度を個別に調整する第2調整手段と
   からなることを特徴とする撮像装置。
4. 【請求項４】 第1調整手段は、撮像素子から出力され
   たアナログ映像信号のゲインを制御して、画面全体の輝
   度を調整し、第2調整手段は、映像信号処理手段に入力
   されたデジタル映像信号のゲインを画面領域毎に制御し
   て、各画面領域の輝度を個別に調整することを特徴とす
   る請求項３記載の撮像装置。
5. 【請求項５】 第1調整手段は、撮像素子のシャッター
   スピードを制御して、画面全体の輝度を調整し、第2調
   整手段は、映像信号処理手段に入力されたデジタル映像
   信号のゲインを調整することを特徴とする請求項３記載
   の撮像装置。