JP2007028236A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステレオ撮像システムにおいて、同時露光されたデータの広ダイナミックレンジ処理を、１つの信号処理部にて実現する。
【解決手段】被写体を撮像する複数の撮像手段と、該複数の撮像手段それぞれの駆動を制御する制御手段と、該複数の撮像手段それぞれから出力された信号にカメラ信号処理をするカメラ信号処理手段と、該カメラ信号処理手段から出力された該複数の撮像手段それぞれの信号によりステレオ撮像処理をするステレオ撮像処理手段と、を備え、該制御手段は、該複数の撮像手段に対し、各撮像手段が略等しいタイミングで露光時間の異なる複数回の露光をし、かつ、各撮像手段の各露光により得られた信号を各撮像手段が異なるタイミングで出力するように制御し、該カメラ信号処理手段は、各撮像手段から出力された異なる露光時間の信号を用いて広ダイナミックレンジ処理をすること、を特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複数の撮像手段を備える撮像装置における広ダイナミックレンジ処理に関する。

本技術分野における背景技術として、例えば、特開２００３−１６３８３１号公報（特許文献１）がある。該公報には、課題として、「ダイナミックレンジが広く、かつ画像のぶれが少なく鮮明な画像を撮影可能な撮像装置を提供する。」と記載され、解決手段として、「プログレッシブ出力する撮像素子を用いて、電子シャッタによって露光制御した高速シャッタ画像と、メカシャッタによって露光制御した低速シャッタ画像とを合成してダイナミックレンジの広い映像信号を生成する。」と記載されている。

特開２００３−１６３８３１号公報

デジタルカメラやビデオカメラにおいて、室内から撮影する窓辺の人物など、逆光状態にある被写体を撮影する場合、一般的な露光制御を行うと、被写体が黒く潰れ、窓の外の風景に適切な露光が行われる。そこで、このような逆光シーンの撮影では、逆光補正処理を行うことにより、被写体の映像信号が黒く潰れないような補正を行っていた。しかしながら、この場合、逆光補正前に最適な露光であった室外の風景画像は白く飛んでしまう。ここで、逆光補正処理とは、カメラの絞りを通常よりも開き気味に設定するか、露光時間を長めに設定し、本来黒く潰れてしまう領域を明るく撮影するようにした露光処理である。

上記のような広いダイナミックレンジを要する撮影を行う方法として、例えば、特開２００３−１６３８３１号公報に記載されている。露光時間を変えて、高速シャッタ画像、低速シャッタ画像の２枚を撮像し、輝度レベルの比較的低い部分は低速シャッタ画像の比率を高く、また、輝度レベルの高い部分は高速シャッタ画像の比率を高くして加算、合成処理を行うことにより、ダイナミックレンジが拡大、かつS／Nの向上した画像を生成していた。

また、本技術分野に関し、複数の撮像手段を備える撮像装置において、撮像手段より少ない信号処理手段を用い、かつ複数の撮像手段の撮影を同期し露光期間や露光期間の重心のタイミングを合わせることにより、低コスト化かつ高画質化を行うという技術がある。これは、第１のCCD撮像部および第２のCCD撮像部で同時露光を行った後、一方の撮像装置に関し、１フィールドあるいは１サンプリング期間、センサ駆動信号部の出力する読み出し信号と垂直転送信号をマスクすることで垂直CCDにデータを保持し、撮像データの出力タイミングを遅らせることによって、同時露光されたデータの時分割出力を行い、１つの信号処理部での処理を実現するものである。

上記従来技術を用いた広ダイナミックレンジ撮像について図４により説明する。図４において、上段は第１のCCD撮像部の駆動パルスおよび露光と出力データのタイミングを、下段は第２のCCD撮像部の駆動パルスおよび露光と出力データのタイミングを示すものである。また、同図において、FVは垂直方向の同期信号、SUBは基板クロック信号、XSGは読み出しクロック信号、L-HiはカメラLの高速シャッタ、L-NormalはカメラLの低速シャッタ、R-HiはカメラRの高速シャッタ、R-NormalはカメラRの低速シャッタを示している。期間Aでは、カメラLにおいて露光された高速シャッタ画像をカメラ信号処理部に出力し、カメラRで露光された高速シャッタ画像については、カメラRのXSGおよび垂直レジスタ転送パルスをマスクすることで垂直CCDに保持しておく。期間Bでは、カメラLで露光された低速シャッタ画像を、カメラLのXSGおよび垂直レジスタ転送パルスをマスクすることで垂直CCDに保持しておき、期間AにてカメラRが垂直CCDに保持していた高速シャッタ画像をカメラ信号処理部に出力する。

ところが、期間Bでは、カメラRの垂直CCDに高速シャッタ画像が保持されているにも関わらず、期間Aで露光していた低速シャッタ画像を垂直CCDに読み出してしまうため、その時点で高速シャッタ画像と低速シャッタ画像が加算されてしまい、高速シャッタ画像をカメラ信号処理部に出力することができない。

そこで、本発明は、複数の撮像手段を備える撮像装置において、撮像手段より少ない信号処理手段を用い、露光のタイミングおよび期間を変えることで画像の出力タイミングを変え、広ダイナミックレンジ処理を実現することを目的とする。

上記目的は特許請求の範囲に記載の発明により達成される。

本発明によれば、複数の撮像装置において同時露光されたデータの広ダイナミックレンジ処理を、１つの信号処理部にて実現できる。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明に係るステレオ撮像システムの一例を示す模式図である。図１において、１０１＿１は第１のCCD撮像部、１０１＿２は第２のCCD撮像部、１０２＿１は第１のCDS/AGC/AD部、１０２＿２は第２のCDS/AGC/AD部、１０３は入力選択部、１０４はカメラ信号処理部、１０５はセンサ駆動信号発生部、１０６はステレオ撮像制御部、１０７はメモリ、１０８は加算処理部である。メモリ１０７に記憶された画像と、カメラ信号処理部１０４より出力された画像を合成することにより広ダイナミックレンジステレオ撮像を行う。なお、メモリ１０７および加算処理部１０８については、カメラ信号処理部１０４の内部に持つ構成にしても良い。

図２は、本発明の第１実施例に係るステレオ撮像システムのCCD駆動パルス、露光および信号出力タイミングの一例を示す図である。図２において、上段は第１のCCD撮像部の駆動パルスおよび露光と出力データのタイミングを、中段は第２のCCD撮像部の駆動パルスおよび露光と出力データのタイミングを、下段はカメラ信号処理部への入力信号を示すものである。また、同図において、FVは垂直方向の同期信号、SUBは基板クロック信号、XSGは読み出しクロック信号、L-HiはカメラLの高速シャッタ、L-NormalはカメラLの低速シャッタ、R-HiはカメラRの高速シャッタ、R-NormalはカメラRの低速シャッタを示している。本実施例においては、カメラL・R共に同時露光を行い、高速シャッタ画像と低速シャッタ画像の露光タイミングを１フィールドあるいは１サンプリング期間だけ間をおいた構成となる。期間Aでは、カメラLにおいて露光された高速シャッタ画像をカメラ信号処理部１０４に出力し、カメラRで露光された高速シャッタ画像については、カメラRのXSGおよび垂直レジスタ転送パルスをマスクすることで垂直CCDに保持しておく。XSGのパルスをマスクすることにより、期間BにおいてもカメラＲのCCD受光部には電荷が蓄積されるが、これは期間BのSUBのパルスによって捨てられる。期間Bでは、期間Ａにおいて、カメラＬの露光した画像L-aと、カメラRが垂直CCDに保持していた高速シャッタ画像が出力されるが、入力選択部１０３において、カメラＲからの信号を選択し、カメラ信号処理部１０４に出力する。期間Cでは、期間BにてカメラLが垂直CCDに保持していた低速シャッタ画像をカメラ信号処理部１０４に出力し、カメラRで露光された低速シャッタ画像については、カメラRのXSGおよび垂直レジスタ転送パルスをマスクすることで垂直CCDに保持しておく。XSGのパルスをマスクすることにより、期間DにおいてもカメラＲのCCD受光部には電荷が蓄積されるが、これは期間DのSUBのパルスによって捨てられる。期間Dでは、期間Cにおいて、カメラＬの露光した画像L-bと、カメラRが垂直CCDに保持していた低速シャッタ画像が出力されるが、入力選択部１０３においてカメラＲからの信号を選択し、カメラ信号処理部１０４に出力する。ここまでの処理で、カメラL・Rの高速シャッタ画像と低速シャッタ画像を１つの信号処理部に対し、順次出力することができる。従って同処理を繰り返し行うことにより、連続した広ダイナミックレンジ処理を実現することができる。なお、期間B、Dでは、入力選択部１０３によって、カメラRの出力データを選択し出力しているが、カメラLの出力データL-a、L-bの露光をマスクする構成においても実現可能である。

かように本実施例によれば、広ダイナミックレンジ処理に用いる高速シャッタと低速シャッタの露光タイミングについて、１フィールドあるいは１サンプリング期間だけ間をおき、同時露光後のCCD撮像部に対する垂直転送信号と読み出し信号をマスクすることにより信号出力タイミングをずらすことで、同時露光した撮影データを１つのカメラ信号処理部でカメラ信号処理することが可能となる。

図３は、本発明の第１実施例に係るステレオ撮像システムの、別のCCD駆動パルス、露光および信号出力タイミングの例を示す図である。図２のCCD駆動パルスおよび露光と出力データのタイミングと比較して、カメラL・R共に、低速シャッタ画像の露光においてはSUBおよびXSGのパルスを出力しないことで、２フィールドあるいは２サンプリング期間の露光を行う構成となる。期間Aでは、カメラLにおいて露光された高速シャッタ画像をカメラ信号処理部１０４に出力し、カメラRで露光された高速シャッタ画像については、カメラRのXSGおよび垂直レジスタ転送パルスをマスクすることで垂直CCDに保持しておく。期間Bでは、カメラLに関しては露光を続けており、出力データがないため、期間Ａにおいて、カメラRが垂直CCDに保持していた高速シャッタ画像をカメラ信号処理部１０４に出力する。期間Cでは、カメラLにおいて露光された低速シャッタ画像をカメラ信号処理部１０４に出力し、カメラRで露光された低速シャッタ画像については、カメラRのXSGおよび垂直レジスタ転送パルスをマスクすることで垂直CCDに保持しておく。XSGのパルスをマスクすることにより、期間DにおいてもカメラＲのCCD受光部には電荷が蓄積されるが、これは期間DのSUBのパルスによって捨てられる。期間Dでは、期間Cにおいて、カメラＬの露光した画像L-aと、カメラRが垂直CCDに保持していた低速シャッタ画像が出力されるが、入力選択部１０３においてカメラＲからの信号を選択し、カメラ信号処理部１０４に出力する。ここまでの処理で、カメラL・Rの高速シャッタ画像と低速シャッタ画像を１つの信号処理部に対し、順次出力することができる。従って同処理を繰り返し行うことにより、連続した広ダイナミックレンジ処理を実現することができる。なお、期間Dでは、入力選択部１０３によって、カメラRの出力データを選択し出力しているが、カメラLの出力データL-aの露光をマスクする構成においても実現可能である。

かように本実施例によれば、広ダイナミックレンジ処理に用いる低速シャッタ画像の露光を２フィールドあるいは２サンプリング期間行い、同時露光後のCCD撮像部に対する垂直転送信号と読み出し信号をマスクすることにより信号出力タイミングをずらすことで、同時露光した撮影データを１つのカメラ信号処理部でカメラ信号処理することが可能となる。

本発明は監視カメラや立体視カメラに利用可能である。

本発明に係るステレオ撮像システムの一例を示す模式図である。 本発明の第１実施例に係るステレオ撮像システムの、駆動パルスおよび出力タイミングの一例を示す図である。 本発明の第１実施例に係るステレオ撮像システムの、別の駆動パルスおよび出力タイミングの一例を示す図である。 本発明に係るステレオ撮像システムの、駆動パルスおよび出力タイミングの一例を示す図である。

符号の説明

１０１＿１ 第１のCCD撮像部
１０１＿２ 第２のCCD撮像部
１０２＿１ 第１のCDS/AGC/AD部
１０２＿２ 第２のCDS/AGC/AD部
１０３ 入力選択部
１０４ カメラ信号処理部
１０５ センサ駆動信号発生部
１０６ ステレオ撮像制御部
１０７ メモリ
１０８ 加算処理部

Claims (4)

1. 被写体を撮像する複数の撮像手段と、
   該複数の撮像手段それぞれの駆動を制御する制御手段と、
   該複数の撮像手段それぞれから出力された信号にカメラ信号処理をするカメラ信号処理手段と、
   該カメラ信号処理手段から出力された該複数の撮像手段それぞれの信号によりステレオ撮像処理をするステレオ撮像処理手段と、
   を備え、
   該制御手段は、該複数の撮像手段に対し、各撮像手段が略等しいタイミングで露光時間の異なる複数回の露光をし、かつ、各撮像手段の各露光により得られた信号を各撮像手段が異なるタイミングで出力するように制御し、
   該カメラ信号処理手段は、各撮像手段から出力された異なる露光時間の信号を用いて広ダイナミックレンジ処理をすること、
   を特徴とする撮像装置。
2. 複数の撮像手段を有する撮像システムにおいて、
   異なる露光期間の信号を用いた広ダイナミックレンジ処理を、撮像手段より少ない数のカメラ信号処理手段で行うこと、
   を特徴とする撮像装置
3. 複数の撮像手段を有する撮像システムにおいて、
   異なる露光期間の信号を用いた広ダイナミックレンジ処理を行う場合に、一方の露光期間のタイミングを遅らせることにより、撮像手段より少ない数のカメラ信号処理手段で広ダイナミックレンジ処理を行うこと、
   を特徴とする撮像装置
4. 複数の撮像手段を有する撮像システムにおいて、
   異なる露光期間の信号を用いた広ダイナミックレンジ処理を行う場合に、一方の露光期間を長くすることにより、撮像手段より少ない数のカメラ信号処理手段で広ダイナミックレンジ処理を行うこと、
   を特徴とする撮像装置
   

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