JP4037266B2 - ディジタルイメージャの適応感度制御システム及び方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2001年1月11日に出願された米国仮特許出願第60/261,023号による優先権を主張する。該米国仮出願の全記載内容を本願明細書の一部としてここに援用する。
1.第1の移行点t1から第2の移行点t2までの領域の傾斜をmに設定する。
2.第2の移行点t2から第3の移行点t3までの領域の傾斜をgmに設定する。
3.第3の移行点t3から第4の移行点t4までの領域の傾斜をg2mに設定する。
4.第4の移行点t4から第5の移行点t5までの領域の傾斜をg3mに設定する。
5.第5の移行点t5から第6の移行点t6までの領域の傾斜をg4mに設定する。
6.第6の移行点t6から第7の移行点t7またはTmaxまでの領域の傾斜をg5mに設定する。
t0 = Tmax − Tint
m = (b1 − b0)/T0
mg = (b2 − b1)/T1
mg2 = (b3 − b2)/T2
mg3 = (b4 − b3)/T3
mg4 = (b5 − b4)/T4
mg5 = (b6 − b5)/T5
mg6 = (b7 − b6)/T6
Tmax = t0 + T0 + T1 + T2 + T3 + T4 + T5 + T6
T0 = (g6)/(g6+g5 +g4 +g3+g2 +g+2)*Tint
T1 = (T0)/g
T2 = (T1)/g
T3 = (T2)/g
T4 = (T3)/g
T5 = (T4)/g
t0 = Tmax − Tint
t1 = t0 + T0
t2 = t1 + T1
t3 = t2 + T2
t4 = t3 + T3
t5 = t4 + T4
t6 = t5 + T5
第1の画素の行では3
第2の画素の行では6
第3の画素の行では300
第4の画素の行では600
第1及び第2の画素行の比は1:2
第2及び第3の画素行の比は1:50
第3及び第4の画素行の比は1:2
第1の画素行は、0(=1/40)
第2の画素行は、0(=2/40)
第3の画素行は、8(=300/40)
第4の画素行は、15(=600/40)
(a)集積時間を低減することによって、各照射強度レベルを3で割り、撮像されているシーンの最低照射強度レベルを、ディジタルイメージャの指定された低照射強度レベルである1にする。この結果、画素の行1から4の新しい照射強度出力レベルは、それぞれ、1(=3/3)、2(=6/3)、100(=300/3)及び200(=600/3)となる。
(b)非線形照射強度レベルマッピング関数を各照射強度レベルに適用する。これにより、照射強度レベル1及び2はほぼ同じに維持されるが、強度レベル200を有する、最高照射強度レベルの画素領域の解像度は強力に圧縮されて、撮像されているシーンの照射強度レベルを、ディジタルイメージャの最大強度レベル15にマッピングする。最高照射高度レベルの画素領域のすぐ下の高照射強度レベルの画素領域の解像度は,それほど強力ではないが圧縮され、よって第3の画素行の照射強度レベルは9に設定される。
(1)165<ND<=180であれば、集積時間を10%増加する。
(2)180<ND<=195であれば、集積時間を20%増加する。
(3)195<ND<=210であれば、集積時間を30%増加する。
(4)210<ND<=225であれば、集積時間を40%増加する。
(5)225<ND<=240であれば、集積時間を50%増加する。
(6)240<ND<=270であれば、集積時間を70%増加する。
(7)270<ND<=300であれば、集積時間を90%増加する。
(8)300<ND<=450であれば、集積時間を150%増加する。
(9)450<ND<=600であれば、集積時間を250%増加する。
(10)600<ND<=900であれば、集積時間を400%増加する。
(11)900<ND<=1500であれば、集積時間を750%増加する。
(12)1500<NDであれば、集積時間を1000%増加する。
NDが135と165のあいだであれば、集積時間は変化しない。
(1)120<ND<=135であれば、集積時間を11%減少する。
(2)105<ND<=120であれば、集積時間を25%減少する。
(3)90<ND<=105であれば、集積時間を42%減少する。
(4)75<ND<=90であれば、集積時間を66%減少する。
(5)60<ND<=75であれば、集積時間を100%減少する。
(6)30<ND<=60であれば、集積時間を233%減少する。
(7)25<ND<=30であれば、集積時間を400%減少する。
(8)20<ND<=25であれば、集積時間を500%減少する。
(9)15<ND<=20であれば、集積時間を650%減少する。
(10)15<NDであれば、集積時間を1000%減少する。
Claims (8)
- 光を電荷に変換する画素であって、集積時間の間に当該画素に照射された光の照射強度レベルに応じた量の電荷を生成して蓄積し、蓄積した電荷の量に対応する出力信号レベルの信号を出力する画素を複数備え、前記画素の出力信号レベルと前記画素に照射される光の照射強度レベルとの対応づけを定義する圧縮関数を用いて、前記画素の出力信号レベルから前記画素に照射される光の照射強度レベルを求めるディジタルイメージャ、に含まれる画素の電荷蓄積期間中の最大可能蓄積電荷量を制御するための制御関数であって、前記電荷蓄積期間を複数の時間間隔に分割した区分を有し、この各区分に対して前記画素の最大可能蓄積電荷量を決定するための関数値を定義する転送制御関数について、ある区分から次の区分への移行点を決定する方法であって、
(a)前記圧縮関数を決定するステップであって、前記ディジタルイメージャによって生成された画像データに含まれる画素のうち、前記圧縮関数を用いて当該画素の出力信号レベルから求めた照射強度レベルが予め設定された第1の照射強度レベルの範囲内である画素の数が第1閾値よりも多い場合に、前記圧縮関数の解像度を下げ、前記圧縮関数を用いて当該画素の出力信号レベルから求めた照射強度レベルが前記第1の照射強度レベルの範囲内である画素の数が、前記第1閾値よりも小さい第2閾値よりも少ない場合に、前記圧縮関数の解像度を上げる、ステップと、
(b)前記ディジタルイメージャに含まれる画素の電荷蓄積時間である集積時間を決定するステップであって、前記ディジタルイメージャによって生成された画像データに含まれる画素のうち、前記圧縮関数を用いて当該画素の出力信号レベルから求めた照射強度レベルが予め設定された第2の照射強度レベルの範囲内である画素の数が第3閾値よりも多い場合に、前記集積時間を増加させ、前記圧縮関数を用いて当該画素の出力信号レベルから求められた照射強度レベルが前記第2の照射強度レベルの範囲内である画素の数が、前記第3閾値よりも小さい第4閾値よりも少ない場合に、前記集積時間を減少させる、ステップと、
(c)前記転送制御関数の各区分の関数値を決定するステップであって、前記圧縮関数を決定するステップにおいて前記圧縮関数の解像度を下げた場合は、前記転送制御関数の各区分の関数値をより小さくし、前記圧縮関数を決定するステップにおいて前記圧縮関数の解像度を上げた場合は、前記転送制御関数の各区分の関数値をより大きくする、ステップと、
(d)前記転送制御関数の区分間の移行点を決定するステップであって、前記転送制御関数の各区分の関数値を決定するステップにおいて前記圧縮関数に基づいて決定された前記各区分の関数値と、前記集積時間を決定するステップにおいて決定された集積時間と、に基づいて前記移行点を決定する、ステップと、
を含む、方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記転送制御関数は、8つの区分と7つの移行点とを有する、方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記転送制御関数の第1の区分から第2の区分への移行点である第1の移行点は、前記画素の可能な電荷蓄積期間の最大値である最大可能集積時間と、前記決定した集積時間との差に等しい、方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記転送制御関数の区分間のn個の移行点tiについて、第1の区分から第2の区分への移行点である第1の移行点t0は、前記画素の可能な電荷蓄積期間の最大値である最大可能集積時間と、前記決定した集積時間との差に等しく、第1の移行点t0に続く移行点ti(i=1,2,...,n−1)について、ti=ti-1+TSであり、
ここで、TSは((gn-1)/((gn-1+gn-2+・・・+g2+g+2)(g(i-1))))*Tintに等しく、
gは決定した圧縮関数に等しく、
nは前記転送制御関数の区分の移行点の総数に等しく、
Tintは決定した集積時間に等しい、方法。 - 光を電荷に変換する画素であって、集積時間の間に当該画素に照射された光の照射強度レベルに応じた量の電荷を生成して蓄積し、蓄積した電荷の量に対応する出力信号レベルの信号を出力する画素を複数備え、前記画素の出力信号レベルと前記画素に照射される光の照射強度レベルとの対応づけを定義する照射強度レベルマッピング関数を用いて、前記画素の出力信号レベルから前記画素に照射される光の照射強度レベルを求めるディジタルイメージャ、に含まれる画素の電荷蓄積期間中の最大可能蓄積電荷量を制御するための制御関数であって、前記電荷蓄積期間を複数の時間間隔に分割した区分を有し、この各区分に対して前記画素の最大可能蓄積電荷量を決定するための関数値を定義する転送制御関数について、ある区分から次の区分への移行点を決定するシステムであって、
ディジタルイメージャに接続され、前記照射強度レベルマッピング関数を決定する照射強度レベルマッピングコントローラであって、ディジタルイメージャによって生成された画像データに含まれる画素のうち、前記照射強度レベルマッピング関数を用いて当該画素の出力信号レベルから求めた照射強度レベルが予め設定された第1の照射強度レベルの範囲内である画素の数が第1閾値よりも多い場合に、前記照射強度レベルマッピング関数の解像度を下げ、前記圧縮関数を用いて当該画素の出力信号レベルから求めた照射強度レベルが前記第1の照射強度レベルの範囲内である画素の数が、前記第1閾値よりも小さい第2閾値よりも少ない場合に、前記照射強度レベルマッピング関数の解像度を上げる照射強度レベルマッピングコントローラと、
ディジタルイメージャに接続され、前記ディジタルイメージャに含まれる画素の電荷蓄積時間である集積時間を決定する露光コントローラであって、ディジタルイメージャによって生成された画像データに含まれる画素のうち、前記照射強度レベルマッピング関数を用いて当該画素の出力信号レベルから求めた照射強度レベルが予め設定された第2の照射強度レベルの範囲内である画素の数が第3閾値よりも多い場合に、前記集積時間を増加させ、前記照射強度レベルマッピング関数を用いて当該画素の出力信号レベルから求められた照射強度レベルが前記第2の照射強度レベルの範囲内である画素の数が、前記第3閾値よりも小さい第4閾値よりも少ない場合に、前記集積時間を減少させる露光コントローラと、
前記ディジタルイメージャ、前記露光コントローラ、及び前記照射強度レベルマッピングコントローラに接続され、前記転送制御関数の各区分の関数値及び前記転送制御関数の区分間の移行点を決定する転送制御関数生成回路であって、前記照射強度レベルマッピングコントローラが前記照射強度レベルマッピング関数の解像度を下げた場合は、前記転送制御関数の各区分の関数値をより小さくし、前記照射強度レベルマッピングコントローラが前記照射強度レベルマッピング関数の解像度を上げた場合は、前記転送制御関数の各区分の関数値をより大きくし、前記照射強度レベルマッピング関数に基づいて決定された前記各区分の関数値と前記露光コントローラが決定した集積時間と、に基づいて前記移行点を決定する、転送制御関数生成回路と、
を含むシステム。 - 請求項5に記載のシステムにおいて、前記転送制御関数は、8つの区分と7つの移行点とを有する、システム。
- 請求項5に記載のシステムにおいて、前記転送制御関数の第1の区分から第2の区分への移行点である第1の移行点は、前記画素の可能な電荷蓄積期間の最大値である最大可能集積時間と、前記決定した集積時間との差に等しい、システム。
- 請求項5に記載のシステムにおいて、前記転送制御関数の区分間のn個の移行点tiについて、第1の区分から第2の区分への移行点である第1の移行点t0は、前記画素の可能な電荷蓄積期間の最大値である最大可能集積時間と、前記決定した集積時間との差に等しく、第1の移行点t0に続く移行点ti(i=1,2,...,n−1)について、ti=ti-1+TSであり、
ここで、TS は((gn-1)/((gn-1+gn-2+・・・+g2+g+2)(g(i-1))))*Tintに等しく、
gは決定した照射強度レベルマッピング関数に等しく、
nは前記転送制御関数の区分の移行点の総数に等しく、
Tintは決定した集積時間に等しい、システム。
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