JP4693602B2 - Imaging apparatus and image signal processing method - Google Patents

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Description

本発明は、ダイナミックレンジを拡大した、撮像装置、及び画像用信号処理方法に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus and an image signal processing method with an expanded dynamic range.

従来、CCDやCMOSセンサを用いた撮像装置によって明るい被写体から暗い被写体に至るまで撮像しようとすると、撮像装置のダイナミックレンジが狭いため、明るい部分が飽和して飛んでしまったり、或いは暗い部分のS/Nが悪くノイズにうずもれてしまって見えなくなる等の欠点がある。   Conventionally, when an image pickup device using a CCD or CMOS sensor is used to pick up an image from a bright subject to a dark subject, the dynamic range of the image pickup device is narrow. / N is bad, and there are drawbacks such as being swallowed by noise and not being visible.

そこで、上記欠点を解消するために、高速シャッタ画像と低速シャッタ画像の2枚の画像を同じ撮像装置から取り出し、これらを合成することにより、ダイナミックレンジを広げて明るい部分から暗い部分に至るまで、鮮明に撮影できる方法が提案され、実用化されている。   Therefore, in order to eliminate the above disadvantages, two images of a high-speed shutter image and a low-speed shutter image are taken out from the same imaging device, and by combining them, the dynamic range is expanded to reach from a bright part to a dark part. A method capable of clearly photographing has been proposed and put into practical use.

非特許文献1では、単一の撮像デバイスを用いて高速シャッタ画像(低感度画像)と低速シャッタ(高感度画像)をフレームごとに時分割で得るようにして、これら画像を合成することによって、ダイナミックレンジの広いカメラを構成した結果が報告されている。   In Non-Patent Document 1, by using a single imaging device to obtain a high-speed shutter image (low-sensitivity image) and a low-speed shutter (high-sensitivity image) in a time-sharing manner for each frame, The result of configuring a camera with a wide dynamic range has been reported.

非特許文献2では、これらの高速シャッタ画像と低速シャッタ画像を効率よく取得可能な適応型広ダイナミックレンジ化の技術が述べられている。即ち、被写体の1画面の中から、明るい部分を選択して取り出し、この明るい部分の輝度情報を検出して、その輝度の大きさによって高速画像用電子シャッタ速度を決定する。一方、被写体が含まれる1画面の中から、暗い部分を選択して取り出し、この暗い部分の輝度情報を検出してその大きさによって低速画像用電子シャッタ速度を決定するものである。   Non-Patent Document 2 describes an adaptive wide dynamic range technology that can efficiently acquire these high-speed shutter images and low-speed shutter images. That is, a bright part is selected and extracted from one screen of the subject, luminance information of this bright part is detected, and the electronic shutter speed for high-speed images is determined based on the magnitude of the luminance. On the other hand, a dark portion is selected and extracted from one screen including a subject, luminance information of the dark portion is detected, and the low-speed electronic shutter speed is determined based on the size.

この具体的方法は、被写体が含まれる1画面の中をたとえば5×5の25分割してこの各領域内で輝度情報を検出して明るい方から暗い方に並べて順番をつける。そこで、明るい方から、例えば6個の領域を選択して、この領域内の輝度情報を抽出して、高速画像用電子シャッタ速度を決定する。一方、暗い方から、例えば5個の領域を選択して、この領域内の輝度情報を抽出して、低速画像用電子シャッタ速度を決定する。   In this specific method, one screen including a subject is divided into 25 by 5 × 5, for example, and luminance information is detected in each region, and the images are arranged in order from brighter to darker. Therefore, for example, six areas are selected from the brighter side, luminance information in these areas is extracted, and the electronic shutter speed for high-speed images is determined. On the other hand, for example, five areas are selected from the dark side, luminance information in these areas is extracted, and the electronic shutter speed for low-speed images is determined.

このようにして、被写体のおかれた状況が変化するに伴い、高速画像用、低速画像用それぞれの電子シャッタ時間を任意に設定することができる。これは、適応型制御と呼ばれており、特許文献1にはこれらの詳細な実施例が紹介されている。   In this way, the electronic shutter time for each of the high-speed image and the low-speed image can be arbitrarily set as the situation where the subject is placed changes. This is called adaptive control, and Patent Document 1 introduces these detailed examples.

一方、撮像デバイスにおいても広ダイナミックレンジ化の技術が進展しており、例えば、非特許文献3に報告されている。これはリセットトランジスタのオーバーフローゲート電圧を1フレーム期間内に変化させることにより、ポテンシャルバリアの高さを制御して、余剰電荷をオーバーフロードレインに捨てることでダイナミックレンジを拡大しようとするものである。
杉ほか:適応型広ダイナミックレンジカメラ、2001年映像情報メディア学会年次大会、6.1,55−56pp 佐藤ほか:電子シャッタによる広ダイナミックレンジカラーカメラ、1995年テレビジョン学会年次大会、4.3,63−64pp S.Decker:A 256 × 256 CMOS Imaging Array with Wide Dynamic Range Pixels and Column-Parallel Digital Output, IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol.33, No.12 Dec. 1998. 特開2003−250094号公報
On the other hand, technologies for wide dynamic range have also been developed in image pickup devices, which are reported in Non-Patent Document 3, for example. This is intended to expand the dynamic range by changing the overflow gate voltage of the reset transistor within one frame period, thereby controlling the height of the potential barrier and discarding surplus charges to the overflow drain.
Sugi et al .: Adaptive wide dynamic range camera, 2001 Annual Conference of the Institute of Image Information and Television Engineers, 6.1, 55-56pp Sato et al .: Wide dynamic range color camera with electronic shutter, 1995 Annual Conference of the Television Society, 4.3, 63-64pp S. Decker: A 256 × 256 CMOS Imaging Array with Wide Dynamic Range Pixels and Column-Parallel Digital Output, IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol.33, No.12 Dec. 1998. JP 2003-250094 A

しかしながら、従来技術においては高速シャッタ、低速シャッタを理想的な値に瞬時に設定することが極めて難しく、このため、理想的な高速シャッタ画像、低速シャッタ画像を得ることが難しいという欠点がある。また、画像合成による撮像装置を用いると、被写体の中に移動する物体が含まれる場合、その部分が二重像になる、輪郭がぼける、或いは動きが不自然になるなどの問題がある。   However, in the prior art, it is extremely difficult to instantaneously set the high-speed shutter and the low-speed shutter to ideal values, and thus there is a drawback that it is difficult to obtain ideal high-speed shutter images and low-speed shutter images. In addition, when an imaging device using image synthesis is used, when a moving object is included in the subject, there is a problem that the portion becomes a double image, the outline is blurred, or the movement becomes unnatural.

本発明は、このような問題を鑑みてなされたものであって、広ダイナミックレンジを有するとともに、撮像画像に移動物体が含まれる場合であっても、二重像になったり、動きが不自然となったりすることのない撮像装置、及び画像用信号処理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and has a wide dynamic range, and even when a captured object includes a moving object, a double image is formed or movement is unnatural. It is an object of the present invention to provide an imaging device and an image signal processing method that do not become a problem.

本発明に係る撮像装置は、第1の露光条件により撮像した第1の映像信号と、第2の露光条件により撮像した第2の映像信号とを得る撮像装置において、前記第1の映像信号及び前記第2の映像信号の各々の輝度を検出する輝度検出部と、各々の輝度に基づき前記第1の露光条件及び前記第2の露光条件を独立に設定する露光条件設定部と、前記第1の露光条件及び前記第2の露光条件を比較する比較部と、前記比較部により、前記第1の露光条件と前記第2の露光条件との差が所定の第1閾値以下であると判断された場合、前記第1の映像信号又は前記第2の映像信号をそのまま出力し、前記第1の露光条件と前記第2の露光条件との差が前記所定の第1閾値より大であると判断された場合、前記第1の映像信号と前記第2の映像信号とを合成し第3の映像信号として出力する画像合成部とを備えることを特徴とする。   An imaging apparatus according to the present invention is an imaging apparatus that obtains a first video signal imaged under a first exposure condition and a second video signal imaged under a second exposure condition. A luminance detector that detects the luminance of each of the second video signals; an exposure condition setting unit that independently sets the first exposure condition and the second exposure condition based on each luminance; and the first The comparison unit comparing the second exposure condition and the second exposure condition, and the comparison unit determine that the difference between the first exposure condition and the second exposure condition is less than or equal to a predetermined first threshold value. The first video signal or the second video signal is output as it is, and it is determined that the difference between the first exposure condition and the second exposure condition is larger than the predetermined first threshold value. The first video signal and the second video signal. Characterized in that it comprises an image synthesizing unit for outputting a third video signal form.

また、本発明に係る画像用信号処理方法は、第1の露光条件及び第2の露光条件によりそれぞれ第1の映像信号及び第2の映像信号を撮像する工程と、前記第1の映像信号及び前記第2の映像信号の輝度を検出する工程と、前記輝度に基づき前記第1の露光条件及び前記第2の露光条件を設定する工程と、前記第1の露光条件と前記第2の露光条件とを比較する工程と、前記比較によって前記第1の露光条件と前記第2の露光条件との差が所定の第1閾値以下であれば、前記第1の露光条件と前記第2の露光条件とを同一露光条件とするように前記第1の露光条件及び前記第2の露光条件を補正し、前記補正された第1の露光条件と前記補正された第2の露光条件とにより撮像して出力し、前記第1の露光条件と前記第2の露光条件との差が前記所定の第1閾値より大であれば、それぞれ異なる露光条件のまま補正をすることなく、前記第1の露光条件と前記第2の露光条件とにより撮像し、該撮像された画像を画像合成して出力する工程とを有することを特徴とする。   The image signal processing method according to the present invention includes a step of imaging the first video signal and the second video signal according to the first exposure condition and the second exposure condition, respectively, the first video signal, Detecting the brightness of the second video signal; setting the first exposure condition and the second exposure condition based on the brightness; the first exposure condition and the second exposure condition; If the difference between the first exposure condition and the second exposure condition is equal to or less than a predetermined first threshold by the comparison, the first exposure condition and the second exposure condition The first exposure condition and the second exposure condition are corrected so as to be the same exposure condition, and an image is taken with the corrected first exposure condition and the corrected second exposure condition. The difference between the first exposure condition and the second exposure condition is If it is larger than the predetermined first threshold value, the image is captured under the first exposure condition and the second exposure condition without correcting with different exposure conditions, and the captured image is synthesized. And outputting it.

また、本発明に係る撮像装置は、第1の露光条件により撮像した第1の画像と、第2の露光条件により撮像した第2の画像とを得る撮像デバイスと、前記撮像デバイスからの画像を出力する画像合成部とを備え、前記撮像デバイスは、前記第1の画像中の少なくとも一部領域の輝度及び前記第2の画像中の少なくとも一部領域の輝度をそれぞれ検出する輝度検出部と、各々の輝度に基づき前記第1の露光条件及び前記第2の露光条件を独立に設定もしくは補正する露光条件設定部と、前記露光条件の差を示す差信号を求める信号処理部と、前記第1の画像および前記第2の画像とともに、前記差信号を出力するための出力部とを備え、前記画像合成部は、前記差信号が所定の閾値以下の場合には、前記第1の画像又は前記第2の画像のいずれか一方を出力し、前記差信号が前記閾値より大である場合には、前記第1の画像と前記第2の画像とを合成した合成画像を出力することを特徴とする。 In addition, an imaging apparatus according to the present invention includes an imaging device that obtains a first image captured under a first exposure condition and a second image captured according to a second exposure condition, and an image from the imaging device. An image composition unit for outputting, and the imaging device detects a luminance of at least a partial region in the first image and a luminance of at least a partial region in the second image, and An exposure condition setting unit for independently setting or correcting the first exposure condition and the second exposure condition based on each luminance; a signal processing unit for obtaining a difference signal indicating a difference between the exposure conditions; and the first And an output unit for outputting the difference signal together with the second image and the second image, and when the difference signal is equal to or less than a predetermined threshold, the image synthesis unit is configured to output the first image or the second image. Any of the second images Outputs one, if the difference signal is larger than the threshold value, and outputs the synthesized image obtained by synthesizing the first image and the second image.

本発明によれば、広ダイナミックレンジを有するとともに、撮像画像に移動物体が含まれる場合であっても、二重像になったり、動きが不自然となったりすることのない撮像装置、及び画像用信号処理方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, an image pickup apparatus that has a wide dynamic range and does not form a double image or cause unnatural movement even when the picked-up image includes a moving object, and the image It is possible to provide a signal processing method.

以下、図面を参照して、本発明に係る撮像装置の実施形態について説明する。   Embodiments of an imaging apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る撮像装置の機能ブロック図である。図1に示すように撮像装置100は、主として撮像部110と、アナログ信号からデジタル変換への処理を行うアナログ信号処理部120と、得られたデジタル信号を信号処理するデジタル信号処理部130と、その信号処理されたデジタル信号に基づき撮像装置100全体の制御を実行する制御部140と、画像を外部へ出力する画信信号出力端子150とから構成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a functional block diagram of an imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 1, the imaging apparatus 100 mainly includes an imaging unit 110, an analog signal processing unit 120 that performs processing from analog signals to digital conversion, a digital signal processing unit 130 that performs signal processing on the obtained digital signals, The control unit 140 executes control of the entire imaging apparatus 100 based on the digital signal subjected to the signal processing, and an image signal output terminal 150 that outputs an image to the outside.

撮像装置100は被写体像を撮像部110により撮像し、画像信号(アナログ信号)を生成する。生成されたアナログ画像信号は、アナログ信号処理部120においてアナログ信号からデジタル信号に変換(以下、A/D変換とする)された後、デジタル画像信号として出力される。このデジタル画像信号は、2つに分岐され、一方がデジタル信号処理部130に入力され、信号処理される。信号処理後のデジタル画像信号はデジタル信号からアナログ信号に変換(以下、D/A変換とする)され、画像信号出力端子150から出力される。   The imaging apparatus 100 captures a subject image with the imaging unit 110 and generates an image signal (analog signal). The generated analog image signal is converted from an analog signal to a digital signal (hereinafter referred to as A / D conversion) in the analog signal processing unit 120 and then output as a digital image signal. This digital image signal is branched into two, one of which is input to the digital signal processing unit 130 for signal processing. The digital image signal after the signal processing is converted from a digital signal to an analog signal (hereinafter referred to as D / A conversion) and output from the image signal output terminal 150.

また、アナログ信号処理部120から出力された画像信号の他方は、制御部140に入力される。制御部140は制御信号を生成し、撮像部110、アナログ信号処理部120およびデジタル信号処理部130の制御を行う。制御部140のこれらの制御により、撮像装置100は広範囲な輝度差を有する被写体であっても広い輝度領域(広ダイナミックレンジ)を表現可能とした撮像が可能となる。   The other of the image signals output from the analog signal processing unit 120 is input to the control unit 140. The control unit 140 generates a control signal and controls the imaging unit 110, the analog signal processing unit 120, and the digital signal processing unit 130. With these controls of the control unit 140, the imaging apparatus 100 can perform imaging capable of expressing a wide luminance region (wide dynamic range) even for a subject having a wide luminance difference.

撮像部110は被写体からの光を集光する撮像レンズ111と、撮像素子、例えばCCD112とを備える。   The imaging unit 110 includes an imaging lens 111 that collects light from a subject and an imaging element, for example, a CCD 112.

撮像部110においては、被写体からの光を撮像レンズ111により集光し、CCD112の受光面に結像する。CCD112の露光条件は、電子シャッタ速度を調節することにより決定される。CCD112は光電変換を行い、画像光量に応じた量の電荷をCCD112に蓄積する。この蓄積された蓄積電荷の電荷量に応じた画像信号がCCD112から出力される。   In the imaging unit 110, light from the subject is collected by the imaging lens 111 and imaged on the light receiving surface of the CCD 112. The exposure condition of the CCD 112 is determined by adjusting the electronic shutter speed. The CCD 112 performs photoelectric conversion and accumulates an amount of charge corresponding to the amount of image light in the CCD 112. An image signal corresponding to the accumulated charge amount is output from the CCD 112.

被写体の撮像時において、撮像部110に備えられるCCD112の電子シャッタは、異なる2つのシャッタ速度により撮像を交互に繰り返す。すなわち、低速シャッタ速度と、高速シャッタ速度とで撮像される。CCD112から交互に出力される画像信号は、撮像部110から出力され、アナログ信号処理部120に入力される。   At the time of imaging a subject, the electronic shutter of the CCD 112 provided in the imaging unit 110 alternately repeats imaging at two different shutter speeds. That is, imaging is performed at a low shutter speed and a high shutter speed. Image signals that are alternately output from the CCD 112 are output from the imaging unit 110 and input to the analog signal processing unit 120.

アナログ信号処理部120は、交互に入力された低速シャッタ速度と、高速シャッタ速度とによって撮像されたアナログ画像信号のゲインの設定を行うAGC回路121と、アナログ信号からデジタル信号への変換を行うA/D変換回路122とを備える。   The analog signal processing unit 120 sets an AGC circuit 121 that sets the gain of an analog image signal picked up by alternately inputted low-speed shutter speed and high-speed shutter speed, and A performs conversion from an analog signal to a digital signal. / D conversion circuit 122.

アナログ信号処理部120に入力されたアナログ画像信号は、AGC回路121と、A/D変換回路122とに順次伝送され、信号処理される。制御部140からの制御信号により、AGC回路121はアナログ画像信号毎にゲインを可変させることができる。   The analog image signal input to the analog signal processing unit 120 is sequentially transmitted to the AGC circuit 121 and the A / D conversion circuit 122 for signal processing. With the control signal from the control unit 140, the AGC circuit 121 can change the gain for each analog image signal.

A/D変換回路121はアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。変換後の画像信号、すなわち、低速シャッタ速度と、高速シャッタ速度とによって撮像されたデジタル画像信号は、アナログ信号処理部120から交互に出力され、デジタル信号処理部130に交互に入力される。   The A / D conversion circuit 121 converts an analog image signal into a digital image signal. The converted image signal, that is, the digital image signal imaged at the low shutter speed and the high shutter speed is alternately output from the analog signal processing unit 120 and is input to the digital signal processing unit 130 alternately.

デジタル信号処理部130は、画像信号処理実行部131と、加算回路132と、合成されたデジタル画像信号からアナログ画像信号への変換を行うD/A変換回路133とを備える。   The digital signal processing unit 130 includes an image signal processing execution unit 131, an addition circuit 132, and a D / A conversion circuit 133 that performs conversion from the synthesized digital image signal to an analog image signal.

画像信号処理実行部131は、低速シャッタで撮像されたデジタル画像信号を信号処理する低速シャッタ用信号処理部131aと、高速シャッタ速度で撮像されたデジタル画像信号を処理する高速シャッタ用信号処理部131bとを備える。そして、低速シャッタ用信号処理部131aおよび高速シャッタ用信号処理部131bは、各々、メモリ回路と、切換回路と、特性変換回路とを有する。すなわち、低速シャッタ用信号処理部131aは、低速シャッタ用メモリ回路131aと、低速シャッタ用切換回路131aと、低速シャッタ用特性変換回路131aとを有し、一方、高速シャッタ用信号処理部131bは、高速シャッタ用メモリ回路131bと、高速シャッタ用切換回路131bと、高速シャッタ用特性変換回路131bとを有する。 The image signal processing execution unit 131 is a low-speed shutter signal processing unit 131a that processes a digital image signal captured by a low-speed shutter, and a high-speed shutter signal processing unit 131b that processes a digital image signal captured at a high-speed shutter speed. With. Each of the low-speed shutter signal processing unit 131a and the high-speed shutter signal processing unit 131b includes a memory circuit, a switching circuit, and a characteristic conversion circuit. That is, the low speed shutter signal processing unit 131a includes a memory circuit 131a 1 for low speed shutter, a switching circuit 131a 2 for the low-speed shutter, and a low-speed shutter characteristic conversion circuit 131a 3, On the other hand, the signal processing unit for high-speed shutter 131b includes a memory circuit 131b 1 for high-speed shutter, a switching circuit 131b 2 for high-speed shutter, a high-speed shutter characteristic conversion circuit 131b 3.

次に、画像信号処理実行部131で行われる画像信号処理について、図2及び図3を参照して説明する。   Next, image signal processing performed by the image signal processing execution unit 131 will be described with reference to FIGS.

図2は、撮像装置100の動作について説明した動作説明図である。   FIG. 2 is an operation explanatory diagram illustrating the operation of the imaging apparatus 100.

図2(A)は、垂直同期信号であり、撮像装置100は、この周期に同期して動作する。CCD112で撮像し、画像信号を出力する期間(1垂直同期期間)は、A01が低速シャッタ側の画像信号出力期間(以下、低速シャッタ期間とする)、A02が高速シャッタ側の画像信号出力期間(以下、高速シャッタ期間とする)、A03が低速シャッタ期間、A04が高速シャッタ期間、A05が低速シャッタ期間である。   FIG. 2A shows a vertical synchronization signal, and the imaging device 100 operates in synchronization with this cycle. During a period in which the image is captured by the CCD 112 and an image signal is output (one vertical synchronization period), A01 is an image signal output period on the low-speed shutter side (hereinafter referred to as a low-speed shutter period), and A02 is an image signal output period on the high-speed shutter side ( A03 is a low-speed shutter period, A04 is a high-speed shutter period, and A05 is a low-speed shutter period.

図2(B)にCCD112の電子シャッタ動作を示す。CCD112の電子シャッタ動作は、CCD112の電荷蓄積と読出し時間の関係で1垂直期間の遅れを生じる。従って、図2(A)のような垂直同期信号に対して、電子シャッタ動作は、B01が高速シャッタ動作期間、B02が低速シャッタ動作期間となり、以下同様に高速シャッタ動作期間、低速シャッタ動作期間の繰り返しで、B03、B04、B05の動作期間となる。   FIG. 2B shows the electronic shutter operation of the CCD 112. The electronic shutter operation of the CCD 112 causes a delay of one vertical period due to the relationship between the charge accumulation of the CCD 112 and the readout time. Therefore, with respect to the vertical synchronization signal as shown in FIG. 2A, the electronic shutter operation has a high shutter speed period B01 and a low shutter speed period B02, and so on. The operation period of B03, B04, and B05 is repeated.

図2(C)にAGC回路121の動作を示す。AGC回路121は、低速シャッタ動作期間と、高速シャッタ動作期間とで、独立で動作する。C01が低速シャッタ用動作期間、C02が高速シャッタ用動作期間となり、以下同様に繰り返し、C03、C04、C05の動作期間となる。   FIG. 2C shows the operation of the AGC circuit 121. The AGC circuit 121 operates independently during the low-speed shutter operation period and the high-speed shutter operation period. C01 is an operation period for a low-speed shutter, C02 is an operation period for a high-speed shutter.

図2(D)は、CCD112から出力される画像信号で、D01が低速シャッタ画像信号、D02が高速シャッタ画像信号となり、以下同様な繰り返しで、D03、D04、D05となる。   FIG. 2D shows an image signal output from the CCD 112. D01 is a low-speed shutter image signal, D02 is a high-speed shutter image signal, and D03, D04, and D05 are repeated in the same manner.

図2(D)のCCD112から出力される低速シャッタ画像信号および高速シャッタ画像信号の出力特性について、図3を用いて補足する。   The output characteristics of the low-speed shutter image signal and the high-speed shutter image signal output from the CCD 112 in FIG. 2D will be supplemented with reference to FIG.

図3は、CCD112の撮像特性を示した説明図である。横軸は輝度(明るさ)、縦軸は映像出力、すなわち、低速シャッタと高速シャッタの入射光量に対する画像信号の出力レベルを示している。図3において、低速シャッタによる画像信号の出力特性は3aであり、低速シャッタ出力の飽和点は3bである。一方、高速シャッタの画像出力特性は3cであり、高速シャッタ出力の飽和点は3dである。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing the imaging characteristics of the CCD 112. The horizontal axis indicates the luminance (brightness), and the vertical axis indicates the video output, that is, the output level of the image signal with respect to the incident light amounts of the low speed shutter and the high speed shutter. In FIG. 3, the output characteristic of the image signal by the low-speed shutter is 3a, and the saturation point of the low-speed shutter output is 3b. On the other hand, the image output characteristic of the high-speed shutter is 3c, and the saturation point of the high-speed shutter output is 3d.

図3を参照すれば、低速シャッタ画像信号は飽和に達する入射光量が小さく、飽和に達するのが早い。一方、高速シャッタ画像信号は飽和に達する入射光量が大きく、飽和に達するのが遅い。このことから、図2(D)の画像出力信号の特性において、D01(低速シャッタ画像信号)では、1垂直同期期間内に飽和して、出力が頭打ちとなっている。一方、D02(高速シャッタ画像信号)では、1垂直同期期間内に飽和がなく、緩やかに出力が増加している。   Referring to FIG. 3, the low-speed shutter image signal has a small amount of incident light that reaches saturation and quickly reaches saturation. On the other hand, the high-speed shutter image signal has a large amount of incident light that reaches saturation and slows to reach saturation. Therefore, in the characteristic of the image output signal in FIG. 2D, D01 (low-speed shutter image signal) is saturated within one vertical synchronization period, and the output reaches a peak. On the other hand, in D02 (high-speed shutter image signal), there is no saturation within one vertical synchronization period, and the output gradually increases.

図2(E)は、図2(D)の信号入力による図1に示されるアナログ信号処理部120のA/D変換回路122からの出力である。即ち、図2(E)は、図2(D)のデジタル信号である。   FIG. 2E shows an output from the A / D conversion circuit 122 of the analog signal processing unit 120 shown in FIG. 1 in response to the signal input of FIG. That is, FIG. 2E is the digital signal of FIG.

図2(E)において、E01が低速シャッタ画像信号、E02が高速シャッタ画像信号で、以下、同様の繰り返しで、E03、E04、E05と画像信号が出力される。図2(E)によれば、低速シャッタ画像信号および高速シャッタ画像信号は両者とも間欠信号である。図示のように、低速シャッタ画像信号はE01、E03およびE05とで形成され、高速シャッタ画像信号はE02およびE04とで形成されている。   In FIG. 2E, E01 is a low-speed shutter image signal, E02 is a high-speed shutter image signal, and image signals E03, E04, and E05 are output in the same manner. According to FIG. 2E, the low-speed shutter image signal and the high-speed shutter image signal are both intermittent signals. As shown in the figure, the low-speed shutter image signal is formed by E01, E03, and E05, and the high-speed shutter image signal is formed by E02 and E04.

図1に示されるアナログ信号処理部120のA/D変換回路122から出力された低速シャッタ画像信号は、一方が、低速シャッタ用メモリ回路131a1を経由して、低速シャッタ用切換回路131aに入力され、他方は、低速シャッタ用切換回路131aに直接入力される。低速シャッタ用切換回路131aは、画像信号を1垂直期間毎に低速シャッタ用メモリ回路131a側からの入力と、アナログ信号処理部120のA/D変換回路122側からの入力とを切り換えることで、間欠信号を連続信号とする。 One of the low-speed shutter image signals output from the A / D conversion circuit 122 of the analog signal processing unit 120 shown in FIG. 1 passes through the low-speed shutter memory circuit 131a 1 to the low-speed shutter switching circuit 131a 2 . is input, the other is directly input to the switching circuit 131a 2 for the low-speed shutter. The low-speed shutter switching circuit 131a 2 switches the image signal between the input from the low-speed shutter memory circuit 131a 1 side and the input from the A / D conversion circuit 122 side of the analog signal processing unit 120 every vertical period. Thus, the intermittent signal is a continuous signal.

図2(F)は、連続信号となった低速シャッタ画像信号を示す。尚、図2(F)において符号Mが付されている信号は、低速シャッタ用メモリ回路131a1から入力された画像信号を示している。この図2(F)は、図2(E)において、間欠となっているE02およびE04の期間に低速シャッタ用メモリ回路131a1側からの入力に切り換え、低速シャッタ用メモリ回路131a1のメモリに蓄積された低速シャッタ画像信号を入力することで生成される。 FIG. 2F shows a low-speed shutter image signal that is a continuous signal. Incidentally, the signal code M are assigned in FIG. 2 (F) shows an image signal input from the memory circuit 131a 1 for low speed shutter. In FIG. 2F, the input from the low-speed shutter memory circuit 131a 1 is switched to the memory of the low-speed shutter memory circuit 131a 1 during the periods E02 and E04 that are intermittent in FIG. It is generated by inputting the accumulated low-speed shutter image signal.

一方、高速シャッタ画像信号については、図2(G)に示す。高速シャッタ画像信号においても連続信号とするプロセスは低速シャッタ画像信号の場合と同様である。したがって、高速シャッタ画像信号については、その説明を省略する。   On the other hand, the high-speed shutter image signal is shown in FIG. The process for converting a high-speed shutter image signal into a continuous signal is the same as that for a low-speed shutter image signal. Therefore, the description of the high-speed shutter image signal is omitted.

図1に示される低速シャッタ用切換回路131aおよび高速シャッタ用切換回路131bで連続信号となった低速シャッタ画像信号および高速シャッタ画像信号は、低速シャッタ用特性変換回路131aおよび高速シャッタ用特性変換回路131bにおいて、例えば、ガンマ特性を得る特性変換がなされる。特性変換後の低速シャッタ画像信号および高速シャッタ画像信号は、それぞれ、図2(H)および図2(I)に対応する。 In the low speed shutter switching circuit 131a 2 and the high-speed shutter switching circuit 131b 2 low-speed shutter image signal and the high speed shutter image signal becomes continuous signal, characteristic for the characteristic conversion circuits 131a 3 and the high-speed shutter for low-speed shutter shown in FIG. 1 in the conversion circuit 131b 3, for example, characteristic conversion is performed to obtain a gamma characteristic. The low-speed shutter image signal and the high-speed shutter image signal after the characteristic conversion correspond to FIGS. 2 (H) and 2 (I), respectively.

図1に示される画像合成部としての加算回路132は、画像信号処理実行部131に備えられる低速シャッタ用特性変換回路131aおよび高速シャッタ用特性変換回路131bにおいて特性変換された低速シャッタ画像信号および高速シャッタ画像信号を、所定の条件の下加算し、1つの合成デジタル画像信号を得る。なお後述するように、この加算が行われるのは、低速シャッタ速度と光速シャッタ速度の差が所定の閾値より大となる場合である。また、画像合成は必ずしも必要なく、使い方によっては別々に出力することも可能である。 Adder circuit as an image synthesizing unit shown in FIG. 1 132, the image signal processing for the low-speed shutter characteristic provided in execution unit 131 converting circuit 131a 3 and characteristics in a high speed shutter characteristic conversion circuit 131b 3 converted low speed shutter image signal The high-speed shutter image signal is added under a predetermined condition to obtain one composite digital image signal. As will be described later, this addition is performed when the difference between the low shutter speed and the light shutter speed is greater than a predetermined threshold. Also, image composition is not always necessary, and it is possible to output them separately depending on how they are used.

図2(J)および図2(K)は、特性変換後の低速シャッタ画像信号及び高速シャッタ画像信号を加算することを示す説明図である。図2(K)は、図2の(J)をアナログ的に示したものである。この図2(K)のK01〜K05の期間の各期間における、出力特性信号の詳細を示したものが図3の符号3eである。この画像信号の出力特性3eは、低速シャッタ画像信号特性3aと、高速シャッタ画像信号特性3cとを合成し、それらの中間の信号特性を持つ。すなわち、画像の輝度出力が最適に調整されたものである。なお、この合成比率は、後述するマイクロコンピュータ回路142に含まれる合成比率制御信号生成部526において決定される。   FIGS. 2J and 2K are explanatory diagrams showing that the low-speed shutter image signal and the high-speed shutter image signal after the characteristic conversion are added. FIG. 2 (K) is an analog representation of FIG. 2 (J). Reference numeral 3e in FIG. 3 shows details of the output characteristic signal in each of the periods K01 to K05 in FIG. 2 (K). The output characteristic 3e of the image signal is obtained by synthesizing the low-speed shutter image signal characteristic 3a and the high-speed shutter image signal characteristic 3c, and has an intermediate signal characteristic. That is, the luminance output of the image is optimally adjusted. The synthesis ratio is determined by a synthesis ratio control signal generation unit 526 included in the microcomputer circuit 142 described later.

図1に示されるD/A変換回路133は、加算回路132において合成された画像信号のデジタル信号からアナログ信号への変換を行い、アナログ画像信号を出力する。D/A変換回路133により出力されたアナログ画像信号は、画像信号出力端子150より撮像装置100の出力として出力される。   The D / A conversion circuit 133 shown in FIG. 1 converts the image signal synthesized by the adder circuit 132 from a digital signal to an analog signal, and outputs an analog image signal. The analog image signal output by the D / A conversion circuit 133 is output from the image signal output terminal 150 as an output of the imaging device 100.

制御部140は、画像信号情報から輝度を算出する画像信号情報取得部141と、マイクロコンピュータ回路(以下、マイコン回路とする)142と、CCDのシャッタ速度を制御及び駆動させる電子シャッタ回路143とを備える。   The control unit 140 includes an image signal information acquisition unit 141 that calculates luminance from image signal information, a microcomputer circuit (hereinafter referred to as a microcomputer circuit) 142, and an electronic shutter circuit 143 that controls and drives the shutter speed of the CCD. Prepare.

制御部140は、画像信号情報取得部141により低速シャッタ画像信号及び高速シャッタ画像信号から画像信号情報を取得し、取得した画像信号情報に基づき、撮像装置100を制御する制御信号(低速/高速シャッタ速度制御信号)をマイコン回路142により生成する。マイコン回路142により生成された制御信号のうち、撮像部110を制御する制御信号は電子シャッタ回路143に入力され、撮像部110に備えられるCCD112の電子シャッタを制御する制御信号を出力する。   The control unit 140 acquires image signal information from the low-speed shutter image signal and the high-speed shutter image signal by the image signal information acquisition unit 141, and controls the imaging device 100 based on the acquired image signal information (low-speed / high-speed shutter). A speed control signal) is generated by the microcomputer circuit 142. Of the control signals generated by the microcomputer circuit 142, a control signal for controlling the imaging unit 110 is input to the electronic shutter circuit 143, and a control signal for controlling the electronic shutter of the CCD 112 provided in the imaging unit 110 is output.

画像信号情報取得部141は、まず、画像信号情報を取得するために、撮像した1画面分の画像信号を分割する。画像信号情報取得部141は、分割した画像信号に対して、画像信号情報である輝度を積算する輝度積算値回路141aと、輝度のピーク値を検出する輝度ピーク値検出回路141bと、撮像した1画面分の画像信号を分割するゲート波形発生回路141cとを備える。   First, the image signal information acquisition unit 141 divides a captured image signal for one screen in order to acquire image signal information. The image signal information acquisition unit 141 captures a luminance integrated value circuit 141a that integrates luminance as image signal information, a luminance peak value detection circuit 141b that detects a luminance peak value, and 1 And a gate waveform generation circuit 141c that divides the image signal for the screen.

画像信号情報取得部141は、まず、分割画像輝度積算値および分割画像輝度ピーク値を算出するために、撮像により得た1画面分の画像信号を分割する。   First, the image signal information acquisition unit 141 divides an image signal for one screen obtained by imaging in order to calculate a divided image luminance integrated value and a divided image luminance peak value.

図4は1画面分の画像信号を分割し、画面分割した説明図である。図4においては、撮像した全体画面11の1画面分の画像信号を、例えば、25分割等、複数のエリアに分割し、25個の分割画面12の画像信号の集合とする。この画面分割は、画像信号情報取得部141に備えられるゲート波形発生回路141cで生成したゲート信号を用いて実行される。   FIG. 4 is an explanatory diagram in which an image signal for one screen is divided and the screen is divided. In FIG. 4, the image signal for one screen of the captured entire screen 11 is divided into a plurality of areas such as 25 divisions, and a set of image signals of 25 divided screens 12 is obtained. This screen division is executed using the gate signal generated by the gate waveform generation circuit 141c provided in the image signal information acquisition unit 141.

ゲート波形発生回路141cは、水平同期パルス(以下、HDパルスとする)、垂直同期パルス(以下、VDパルスとする)、クロックパルス(以下、CLKパルスとする)を用いてゲート信号を生成する。このゲート信号は輝度を積算する輝度積算値回路141aと、輝度のピーク値を検出する輝度ピーク値検出回路141bとに伝送され、撮像した全体画面11の1画面分の画像信号を25個の分割画面12に分割する。   The gate waveform generation circuit 141c generates a gate signal using a horizontal synchronization pulse (hereinafter referred to as HD pulse), a vertical synchronization pulse (hereinafter referred to as VD pulse), and a clock pulse (hereinafter referred to as CLK pulse). This gate signal is transmitted to a luminance integrated value circuit 141a that integrates luminance and a luminance peak value detection circuit 141b that detects a peak value of luminance, and divides 25 image signals for one screen of the entire screen 11 that has been imaged. Divide into screens 12.

図5は、画像信号情報取得部141に備えられる輝度積算値回路141aの機能ブロック図である。   FIG. 5 is a functional block diagram of the luminance integrated value circuit 141 a provided in the image signal information acquisition unit 141.

図5に示される輝度積算値回路141aは、分割画面12の1画面分の画像信号毎に輝度積算値を算出する。輝度積算値回路141aは、アナログ信号処理部120から出力された画像信号およびゲート波形発生回路141cで発生したゲート信号をゲート回路201に入力し、設定された分割画面12の画面範囲の画像信号をゲートする。ゲートされた画像信号は、積算処理部202で輝度の積算が実行され、積算出力制御回路203で図1に示されるマイコン回路142からの出力制御信号により、輝度積算値が出力される。出力された輝度積算値はマイコン回路142に入力される。   The luminance integrated value circuit 141a shown in FIG. 5 calculates the luminance integrated value for each image signal of one screen of the divided screen 12. The luminance integrated value circuit 141a inputs the image signal output from the analog signal processing unit 120 and the gate signal generated by the gate waveform generation circuit 141c to the gate circuit 201, and outputs the image signal of the set screen range of the divided screen 12 To gate. The gated image signal is subjected to luminance integration by the integration processing unit 202, and an integrated output control circuit 203 outputs an integrated luminance value by an output control signal from the microcomputer circuit 142 shown in FIG. The output luminance integrated value is input to the microcomputer circuit 142.

積算処理部202で実行される輝度積算は、ゲートされた画像信号内の各画素に対して行われ、積算処理部202が備える積算回路202aおよび1画素保持回路202bでなされる。積算回路202aは入力された1画素分の画像信号の輝度値と既に積算処理が完了した画素分の画像信号の輝度値とを加算し、加算した輝度値を1画素保持回路202bに入力する。1画素保持回路202bは入力された輝度値を記憶し、記憶した輝度値を積算回路202aにフィードバックし、積算回路202aに入力された画像信号の輝度値との加算を繰り返し、ゲートされた画像信号の輝度の積算値を算出する。算出された輝度の積算値は、図1に示されるマイコン回路142からの出力制御信号により、積算出力制御回路203により1画素保持回路202bからの出力を受け付ける。受け付けられた輝度の積算値は、積算出力制御回路203から出力され、マイコン回路142に伝送される。   The luminance integration executed by the integration processing unit 202 is performed for each pixel in the gated image signal, and is performed by the integration circuit 202a and the one-pixel holding circuit 202b provided in the integration processing unit 202. The integration circuit 202a adds the luminance value of the input image signal for one pixel and the luminance value of the image signal for pixels for which integration processing has already been completed, and inputs the added luminance value to the one-pixel holding circuit 202b. The one-pixel holding circuit 202b stores the input luminance value, feeds back the stored luminance value to the integrating circuit 202a, repeats addition with the luminance value of the image signal input to the integrating circuit 202a, and gated image signal The integrated value of the luminance is calculated. The calculated luminance integrated value is received by the integrated output control circuit 203 from the one-pixel holding circuit 202b in response to an output control signal from the microcomputer circuit 142 shown in FIG. The received luminance integrated value is output from the integrated output control circuit 203 and transmitted to the microcomputer circuit 142.

図6は、画像信号情報取得部141に備えられる輝度ピーク値検出回路141bの機能ブロック図である。   FIG. 6 is a functional block diagram of the luminance peak value detection circuit 141 b provided in the image signal information acquisition unit 141.

図6に示される輝度ピーク値検出回路141bは、分割画面12の1画面分の画像信号毎の輝度値のピーク値を検出する。輝度ピーク値検出回路141bは、輝度積算値回路141aと同様にして、アナログ信号処理部120から出力された画像信号およびゲート波形発生回路141cで発生したゲート信号を輝度ピーク値検出用ゲート回路301に入力し、設定された分割画面12の画面範囲の画像信号をゲートする。輝度ピーク値検出用ゲート回路301はゲートした画像信号を1画素ずつ出力する。   The luminance peak value detection circuit 141b shown in FIG. 6 detects the peak value of the luminance value for each image signal of one screen of the divided screen 12. Similarly to the luminance integrated value circuit 141a, the luminance peak value detection circuit 141b supplies the image signal output from the analog signal processing unit 120 and the gate signal generated by the gate waveform generation circuit 141c to the luminance peak value detection gate circuit 301. Input and gate the image signal of the set screen range of the divided screen 12. The luminance peak value detection gate circuit 301 outputs the gated image signal pixel by pixel.

輝度ピーク値検出回路141bは、ゲートした画像信号の輝度ピーク値を検出する。輝度ピーク値の検出は、連続する2画素分の輝度を加算してから行う。これは、CCD112の光学色フィルタが補色モザイクの場合、信号の大きさが画素単位で変化するためである。2画素分の輝度を加算することにより、色フィルタの違いによる影響が無くなる。   The luminance peak value detection circuit 141b detects the luminance peak value of the gated image signal. The detection of the luminance peak value is performed after adding the luminance for two consecutive pixels. This is because when the optical color filter of the CCD 112 is a complementary color mosaic, the magnitude of the signal changes in units of pixels. By adding the luminance for two pixels, the influence of the difference in color filter is eliminated.

2画素分の輝度を加算するには、入力された現信号と、輝度ピーク値検出用1画素保持回路302で1画素分遅らせた信号、すなわち、現信号に対して1画素前の信号とを輝度加算回路303において加算する。加算された2画素分の輝度値は1単位としてピーク値の検出処理がなされ、2画素保持回路304に入力される。2画素保持回路304は、2画素保持信号発生回路305から信号を受けて、2画素分の輝度値を1単位とした輝度値信号を生成する。   To add the luminance for two pixels, the input current signal and the signal delayed by one pixel by the luminance peak value detection one-pixel holding circuit 302, that is, the signal one pixel before the current signal are obtained. The luminance addition circuit 303 adds the values. The added luminance values for two pixels are subjected to peak value detection processing as one unit and input to the two-pixel holding circuit 304. The two-pixel holding circuit 304 receives a signal from the two-pixel holding signal generation circuit 305 and generates a luminance value signal with the luminance value for two pixels as one unit.

2画素保持回路304から出力された現信号を含む輝度値信号は、比較回路306に入力され、現信号に対して2画素前の信号を含む輝度値信号と比較される。比較回路306は、2つの輝度値信号を比較し、輝度値の大きい方を選択する選択信号を生成して、切換回路307に供給する。切換回路307は、比較回路306からの選択信号に基づき、現信号と、現信号に対して2画素前の信号を含む輝度値信号とのうち、輝度値の大きい一方を選択する。この選択された信号は、輝度値信号保持回路308に入力され保持される。   The luminance value signal including the current signal output from the two-pixel holding circuit 304 is input to the comparison circuit 306 and compared with the luminance value signal including the signal two pixels before the current signal. The comparison circuit 306 compares the two luminance value signals, generates a selection signal for selecting the higher luminance value, and supplies the selection signal to the switching circuit 307. Based on the selection signal from the comparison circuit 306, the switching circuit 307 selects one of the current signal and the luminance value signal including the signal two pixels before the current signal having the larger luminance value. The selected signal is input to and held in the luminance value signal holding circuit 308.

輝度値信号保持回路308で保持された輝度値信号は、比較回路306にフィードバックされ、2画素保持回路304からの輝度値信号との比較処理を繰り返す。この比較処理は、輝度ピーク値検出用ゲート回路301から出力される画像信号の出力が終了するまで行われる。比較処理完了後、ピーク値出力制御回路309は、図1に示されるマイコン回路142からの出力制御信号により、輝度値信号保持回路308の出力すなわち、輝度ピーク値信号の出力を受け付ける。出力を受け付けられた輝度ピーク値信号は、ピーク値出力制御回路309から出力され、マイコン回路142に伝送される。   The luminance value signal held in the luminance value signal holding circuit 308 is fed back to the comparison circuit 306, and the comparison process with the luminance value signal from the two-pixel holding circuit 304 is repeated. This comparison processing is performed until the output of the image signal output from the luminance peak value detection gate circuit 301 is completed. After the comparison processing is completed, the peak value output control circuit 309 receives the output of the luminance value signal holding circuit 308, that is, the output of the luminance peak value signal, by the output control signal from the microcomputer circuit 142 shown in FIG. The luminance peak value signal whose output has been accepted is output from the peak value output control circuit 309 and transmitted to the microcomputer circuit 142.

図7は、画像信号情報取得部141に備えられるゲート波形発生回路141cの機能ブロック図である。   FIG. 7 is a functional block diagram of the gate waveform generation circuit 141 c provided in the image signal information acquisition unit 141.

図7に示されるように、ゲート波形発生回路141cは、ゲートする範囲を設定する垂直方向設定部401および水平方向設定部402、並びにゲート信号を生成する合成回路403を備える。ゲート波形発生回路141cは、入力されたVDパルス,HDパルス,CLKパルスの3つの信号からゲートするエリアを設定したゲート信号を生成し、出力する。   As shown in FIG. 7, the gate waveform generation circuit 141c includes a vertical direction setting unit 401 and a horizontal direction setting unit 402 that set a gated range, and a synthesis circuit 403 that generates a gate signal. The gate waveform generation circuit 141c generates and outputs a gate signal in which an area to be gated is set from the three signals of the input VD pulse, HD pulse, and CLK pulse.

垂直方向のゲート範囲の設定は、垂直方向設定部401で行われる。垂直方向設定部401に入力されたVDパルスは、まず垂直同期リセット信号発生回路401aに入力される。垂直同期リセット信号発生回路401aはリセット信号を生成し、生成されたリセット信号は、垂直方向スタート位置設定回路401bに入力される。垂直方向スタート位置設定回路401bは、HDパルスをカウントし、垂直方向のスタート点を決める。垂直方向のスタート点が決まれば、このスタート点より、垂直方向幅設定回路401cで、HDパルスをカウントし、垂直方向の幅を設定することができる。垂直方向幅設定回路401cで設定された垂直方向の幅は、垂直幅信号として合成回路403に入力される。   The vertical direction gate range is set by the vertical direction setting unit 401. The VD pulse input to the vertical direction setting unit 401 is first input to the vertical synchronization reset signal generation circuit 401a. The vertical synchronization reset signal generation circuit 401a generates a reset signal, and the generated reset signal is input to the vertical direction start position setting circuit 401b. The vertical start position setting circuit 401b counts HD pulses and determines a vertical start point. If the start point in the vertical direction is determined, from this start point, the vertical width setting circuit 401c can count HD pulses and set the vertical width. The vertical width set by the vertical width setting circuit 401c is input to the synthesis circuit 403 as a vertical width signal.

一方、水平方向のゲート範囲の設定は、水平方向設定部402で行われる。水平方向設定部402に入力されたHDパルスは、まず水平同期リセット信号発生回路402aに入力される。水平同期リセット信号発生回路402aはリセット信号を生成し、生成されたリセット信号は、水平方向スタート位置設定回路402bに入力される。水平方向スタート位置設定回路402bは、CLKパルスをカウントし、水平方向のスタート点を決定する。水平方向のスタート点が決まれば、このスタート点より、水平方向幅設定回路402cで、CLKパルスをカウントし、水平方向の幅を決めることができる。水平方向幅設定回路402cで設定された水平方向の幅は、水平幅信号として出力され、合成回路403に入力される。   On the other hand, the horizontal direction gate range is set by the horizontal direction setting unit 402. The HD pulse input to the horizontal direction setting unit 402 is first input to the horizontal synchronization reset signal generation circuit 402a. The horizontal synchronization reset signal generation circuit 402a generates a reset signal, and the generated reset signal is input to the horizontal start position setting circuit 402b. The horizontal start position setting circuit 402b counts CLK pulses and determines a horizontal start point. When the horizontal start point is determined, the horizontal width setting circuit 402c can count the CLK pulse from the start point to determine the horizontal width. The horizontal width set by the horizontal width setting circuit 402 c is output as a horizontal width signal and input to the synthesis circuit 403.

垂直方向幅設定回路401c及び水平方向幅設定回路402cから得られた垂直幅信号及び水平幅信号は、合成回路403で合成される。この合成された信号がゲート信号となって、ゲート波形発生回路141cから出力される。   The vertical width signal and the horizontal width signal obtained from the vertical direction width setting circuit 401 c and the horizontal direction width setting circuit 402 c are combined by the combining circuit 403. This synthesized signal becomes a gate signal and is output from the gate waveform generation circuit 141c.

図8は、制御部140が備えるマイコン回路142の回路ブロック図である。   FIG. 8 is a circuit block diagram of the microcomputer circuit 142 included in the control unit 140.

マイコン回路142は、主に、輝度積算値及び輝度ピーク値に基づき輝度平均値を算出する輝度平均値算出部510と、その輝度平均値に基づきシャッタ速度制御信号を出力する制御信号生成部520とから構成されている。   The microcomputer circuit 142 mainly includes a luminance average value calculation unit 510 that calculates a luminance average value based on the luminance integration value and the luminance peak value, and a control signal generation unit 520 that outputs a shutter speed control signal based on the luminance average value. It is composed of

マイコン回路142には、画像信号情報として、画像信号情報取得部141が備える輝度積算値回路141aおよび輝度ピーク値検出回路141bから輝度の積算値およびピーク値が入力される。入力された輝度の積算値およびピーク値は輝度平均値算出部510に入力され、輝度平均値が算出される。算出された輝度平均値は、制御信号生成部520に入力され、まず、電子シャッタ速度が計算される。次に、電子シャッタ速度の計算結果から適切な撮像画像が得られるように撮像装置100の各部を制御する制御信号を生成する。   The microcomputer circuit 142 receives the integrated luminance value and the peak value from the luminance integrated value circuit 141a and the luminance peak value detecting circuit 141b included in the image signal information acquisition unit 141 as image signal information. The input luminance integrated value and peak value are input to the luminance average value calculation unit 510, and the luminance average value is calculated. The calculated luminance average value is input to the control signal generation unit 520, and first, the electronic shutter speed is calculated. Next, a control signal for controlling each unit of the imaging apparatus 100 is generated so that an appropriate captured image can be obtained from the calculation result of the electronic shutter speed.

マイコン回路142が参照するデータを視覚的に表した例を図9に示す。この図9を用いて、マイコン回路142が備える輝度平均値算出部510の輝度平均値算出処理について説明する。   An example in which data referred to by the microcomputer circuit 142 is visually represented is shown in FIG. The luminance average value calculation processing of the luminance average value calculation unit 510 included in the microcomputer circuit 142 will be described with reference to FIG.

輝度平均値算出部510は、輝度積算値回路141aから得られた低速シャッタ画像信号の輝度積算値(以下、低速輝度積算値とする)と、輝度ピーク値検出回路141bから得られた低速シャッタ画像信号の輝度ピーク値(以下、低速輝度ピーク値)とに基づいて、分割画面12を輝度飽和しているエリア(以下、輝度飽和エリアとする)13と、輝度飽和していないエリア(以下、輝度不飽和エリアとする)14とに分割する。   The luminance average value calculation unit 510 includes a luminance integrated value (hereinafter referred to as a low-speed luminance integrated value) of the low-speed shutter image signal obtained from the luminance integrated value circuit 141a and a low-speed shutter image obtained from the luminance peak value detection circuit 141b. Based on the luminance peak value of the signal (hereinafter referred to as the low-speed luminance peak value), the divided screen 12 has an area where the luminance is saturated (hereinafter referred to as luminance saturated area) 13 and an area where the luminance is not saturated (hereinafter referred to as luminance). Divided into 14).

輝度飽和エリア13と輝度不飽和エリア14の分別は、まず、分割画面12毎の低速輝度積算値から低速シャッタ画像信号の輝度平均値(以下、低速輝度平均値とする)を求めることにより行われる。   The separation of the luminance saturated area 13 and the luminance unsaturated area 14 is performed by first obtaining the luminance average value of the low-speed shutter image signal (hereinafter referred to as the low-speed luminance average value) from the low-speed luminance integrated value for each divided screen 12. .

図9(A)は低速輝度積算値を示す分割画面12の説明図である。この場合、例えば、輝度レベルが8Bit幅において、低速輝度平均値が200とする。そして、低速輝度平均値が200以上のエリアを抽出する。抽出された低速輝度平均値以上のエリアは図9(A)の破線で囲まれたエリアである。   FIG. 9A is an explanatory diagram of the divided screen 12 showing the low-speed luminance integrated value. In this case, for example, when the luminance level is 8 bit width, the low-speed luminance average value is 200. Then, an area having a low-speed luminance average value of 200 or more is extracted. The extracted area that is equal to or higher than the low-speed luminance average value is an area surrounded by a broken line in FIG.

次に、同じ低速シャッタ画像信号から得られる輝度ピーク値が8Bit幅の最大値となるエリアを抽出する。図9(B)は低速輝度ピーク値を示す分割画面12の説明図である。この図9(B)において、抽出された低速輝度ピーク値が最大値となるエリアは図9(B)の破線で囲まれたエリアである。   Next, an area in which the luminance peak value obtained from the same low-speed shutter image signal is the maximum value of 8 bit width is extracted. FIG. 9B is an explanatory diagram of the divided screen 12 showing the low-speed luminance peak value. In FIG. 9B, the area where the extracted low-speed luminance peak value is the maximum is the area surrounded by the broken line in FIG.

次に、低速輝度平均値が200以上、かつ、低速輝度ピーク値が8Bit幅の最大値のエリアを抽出する。図9(C)は、低速輝度積算値を示す分割画面12において、低速輝度積算値および低速輝度ピーク値から輝度飽和エリア13を算出する説明図である。低速輝度平均値が200以上、かつ、低速輝度ピーク値が8Bit幅の最大値として抽出されたエリアは、図9(A)および図9(B)の破線で囲まれたエリアの重なるエリアであり、図9(C)においては、破線で囲まれたエリアである。図9(C)の破線で囲まれたエリアを輝度飽和エリア13とし、その他のエリアを輝度不飽和エリア14としている。輝度飽和エリア13は、高速シャッタによる撮像対象とされる。   Next, an area is extracted in which the low-speed luminance average value is 200 or more and the low-speed luminance peak value is the maximum value of 8 bit width. FIG. 9C is an explanatory diagram for calculating the luminance saturation area 13 from the low-speed luminance integrated value and the low-speed luminance peak value in the divided screen 12 showing the low-speed luminance integrated value. The area where the low-speed luminance average value is 200 or more and the low-speed luminance peak value is extracted as the maximum value of the 8-bit width is an area where the areas surrounded by the broken lines in FIGS. 9A and 9B overlap. In FIG. 9C, the area is surrounded by a broken line. An area surrounded by a broken line in FIG. 9C is a luminance saturation area 13, and other areas are luminance unsaturated areas 14. The luminance saturation area 13 is an object to be imaged by the high-speed shutter.

輝度飽和エリア13と輝度不飽和エリア14とに低速シャッタ画像信号が分けられた後、低速シャッタ画像信号の輝度不飽和エリア14から低速輝度平均値が算出される。   After the low-speed shutter image signal is divided into the luminance saturated area 13 and the luminance unsaturated area 14, the low-speed luminance average value is calculated from the luminance unsaturated area 14 of the low-speed shutter image signal.

また、高速シャッタ画像信号については、低速シャッタ画像信号と同様にして、輝度飽和エリア13から高速シャッタ画像信号の輝度平均値(以下、高速輝度平均値とする)を算出する。図9(D)は高速シャッタ画像信号の輝度積算値の輝度不飽和エリア14から高速輝度平均値を算出する説明図を示している。   For the high-speed shutter image signal, the luminance average value of the high-speed shutter image signal (hereinafter referred to as the high-speed luminance average value) is calculated from the luminance saturation area 13 in the same manner as the low-speed shutter image signal. FIG. 9D is an explanatory diagram for calculating the high-speed luminance average value from the luminance unsaturated area 14 of the luminance integrated value of the high-speed shutter image signal.

制御信号生成部520はシャッタ速度およびシャッタ速度比の演算を行う計算処理部521を備える。この計算処理部521は、低速輝度平均値を処理する低速シャッタ用計算処理部522と、高速輝度平均値を処理する高速シャッタ用計算処理部523とを備える。低速シャッタ用計算処理部522および高速シャッタ用計算処理部523により、低速シャッタ画像および高速シャッタ画像に対して、電子シャッタ回路143と、AGC回路121とを制御し、電子シャッタ速度と画像信号のゲインを可変させることにより、適切な撮像画像が得られる。   The control signal generation unit 520 includes a calculation processing unit 521 that calculates a shutter speed and a shutter speed ratio. The calculation processing unit 521 includes a low-speed shutter calculation processing unit 522 that processes a low-speed luminance average value and a high-speed shutter calculation processing unit 523 that processes a high-speed luminance average value. The low-speed shutter calculation processing unit 522 and the high-speed shutter calculation processing unit 523 control the electronic shutter circuit 143 and the AGC circuit 121 for the low-speed shutter image and the high-speed shutter image, and the electronic shutter speed and the gain of the image signal are controlled. By varying the value, an appropriate captured image can be obtained.

また、制御信号生成部520は、計算処理部521の他に低速シャッタ速度と高速シャッタ速度を比較し、それぞれのシャッタ速度に補正を加える比較部524と、画像信号の特性変換を制御する特性変換制御信号生成部525と、2つの画像信号の画像合成比率を制御する合成比率制御信号生成部526とを備える。   In addition to the calculation processing unit 521, the control signal generation unit 520 compares the low-speed shutter speed with the high-speed shutter speed and corrects the shutter speed, and the characteristic conversion that controls the characteristic conversion of the image signal. A control signal generation unit 525 and a synthesis ratio control signal generation unit 526 that controls the image synthesis ratio of the two image signals are provided.

計算処理部521が備える低速シャッタ用計算処理部522は、低速シャッタ速度制御信号生成部522aと、低速用AGC回路制御信号生成部522bと、低速シャッタ微調整処理部522cとを備え、低速シャッタ速度制御信号およびAGC制御信号とを生成する。   The low-speed shutter calculation processing unit 522 included in the calculation processing unit 521 includes a low-speed shutter speed control signal generation unit 522a, a low-speed AGC circuit control signal generation unit 522b, and a low-speed shutter fine adjustment processing unit 522c. A control signal and an AGC control signal are generated.

低速シャッタ速度制御信号生成部522aは入力された低速輝度平均値から図1に示されるCCD112の電子シャッタ速度を変化させる低速シャッタ制御信号を生成する。入力された低速輝度平均値が適正範囲を超えている場合は大きな幅で粗く電子シャッタ速度を変化させる(以下、粗調整とする)。また、入力された低速輝度平均値が適正範囲内の場合は小さな幅で細かく電子シャッタ速度を変化させる(以下、微調整とする)。すなわち、電子シャッタ速度は、2段階に調整される。この制御結果により次第に低速輝度平均値が適正範囲の中心になるように低速シャッタ速度制御信号を生成する。生成された低速シャッタ速度制御信号は電子シャッタ回路143に入力され、CCD112のシャッタを駆動させる信号が出力される。   The low-speed shutter speed control signal generation unit 522a generates a low-speed shutter control signal for changing the electronic shutter speed of the CCD 112 shown in FIG. 1 from the input low-speed luminance average value. When the input low-speed luminance average value exceeds the appropriate range, the electronic shutter speed is changed roughly with a large width (hereinafter referred to as rough adjustment). When the input low-speed luminance average value is within the appropriate range, the electronic shutter speed is changed finely with a small width (hereinafter referred to as fine adjustment). That is, the electronic shutter speed is adjusted in two steps. Based on this control result, a low-speed shutter speed control signal is generated so that the low-speed luminance average value gradually becomes the center of the appropriate range. The generated low-speed shutter speed control signal is input to the electronic shutter circuit 143, and a signal for driving the shutter of the CCD 112 is output.

低速用AGC回路制御信号生成部522bは図1に示されるAGC回路121を制御するAGC制御信号を生成する。生成されたAGC制御信号はAGC回路121へ伝送され、AGC回路121の制御がなされる。   The low-speed AGC circuit control signal generation unit 522b generates an AGC control signal for controlling the AGC circuit 121 shown in FIG. The generated AGC control signal is transmitted to the AGC circuit 121, and the AGC circuit 121 is controlled.

低速シャッタ微調整処理部522cは、長周期の画面輝度変動を補償するための処理を行う。照明光源の輝度変動、例えば、蛍光灯フリッカの周波数と、CCD112のフレーム周波数とが自然数倍で極めて近接している場合、折り返し歪による極めて長周期の画面輝度変動を生じる。この画面輝度変動を低速シャッタ微調整処理部522cで検出し、当該変動を抑圧するように処理を行う。   The low-speed shutter fine adjustment processing unit 522c performs processing for compensating for long-period screen luminance fluctuations. When the luminance variation of the illumination light source, for example, the frequency of the fluorescent lamp flicker and the frame frequency of the CCD 112 are very close to each other by a natural number, a very long period of screen luminance variation due to aliasing distortion occurs. The screen brightness fluctuation is detected by the low-speed shutter fine adjustment processing unit 522c, and processing is performed so as to suppress the fluctuation.

また、計算処理部521が備える高速シャッタ用計算処理部523は、高速シャッタ速度制御信号生成部523aと、高速用AGC回路制御信号生成部523bと、高速シャッタ微調整処理部523cとを備え、高速シャッタ速度制御信号およびAGC制御信号とを生成する。なお、これら高速シャッタ用計算処理部523の構成要素は、低速シャッタ用計算処理部523の低速シャッタ用の機能を高速シャッタ用に置き換えただけのものであるので、その説明は省略する。   The high-speed shutter calculation processing unit 523 included in the calculation processing unit 521 includes a high-speed shutter speed control signal generation unit 523a, a high-speed AGC circuit control signal generation unit 523b, and a high-speed shutter fine adjustment processing unit 523c. A shutter speed control signal and an AGC control signal are generated. The constituent elements of the high-speed shutter calculation processing unit 523 are the same as those obtained by replacing the low-speed shutter function of the low-speed shutter calculation processing unit 523 with the high-speed shutter, and thus the description thereof is omitted.

比較部524は、低速シャッタ速度制御信号生成部522a及び高速シャッタ速度制御信号生成部523aから入力される低速シャッタ速度制御信号及び高速シャッタ速度制御信号に基づき高速シャッタ速度t及びtを比較する。シャッタ速度t及びtの比較は、高速シャッタ速度tと低速シャッタ速度tの差を算出し、その差が所定の閾値δ以下であるか否かで比較を実行する。その差が、所定の閾値δ以下であれば、高速シャッタ速度tと低速シャッタ速度tを同一の速度に補正するよう低速シャッタ速度制御信号及び高速シャッタ速度制御信号を変更し、閾値δより大であれば、高速シャッタ速度tと低速シャッタ速度tの補正を行うことなく、低速シャッタ速度制御信号及び高速シャッタ速度制御信号を電子シャッタ回路143にそのまま出力する。 The comparison unit 524 compares the high-speed shutter speeds t H and t L based on the low-speed shutter speed control signal and the high-speed shutter speed control signal input from the low-speed shutter speed control signal generation unit 522a and the high-speed shutter speed control signal generation unit 523a. . Comparison of the shutter speed t H and t L calculates the difference between the high-speed shutter speed t H and the low speed shutter speed t L, the difference is to perform the comparison at or less than a predetermined threshold value [delta]. If the difference is less than or equal to a predetermined threshold value δ, the low-speed shutter speed control signal and the high-speed shutter speed control signal are changed so that the high-speed shutter speed t H and the low-speed shutter speed t L are corrected to the same speed. If it is large, the low shutter speed control signal and the high shutter speed control signal are output to the electronic shutter circuit 143 as they are without correcting the high shutter speed t H and the low shutter speed t L.

特性変換制御信号生成部525には、比較部524で補正がなされた低速シャッタ速度制御信号および高速シャッタ速度制御信号が入力される。特性変換制御信号生成部525は入力されたシャッタ速度制御信号から特性変換制御信号を生成する。特性変換制御信号生成部525に低速シャッタ速度制御信号が入力された場合は、図1に示される低速シャッタ用特性変換回路131aを制御する低速特性変換制御信号が得られる。 The characteristic conversion control signal generation unit 525 receives the low-speed shutter speed control signal and the high-speed shutter speed control signal corrected by the comparison unit 524. A characteristic conversion control signal generation unit 525 generates a characteristic conversion control signal from the input shutter speed control signal. If low-speed shutter speed control signal is input to the characteristic conversion control signal generation unit 525, the low speed characteristic conversion control signal for controlling the low speed shutter characteristic conversion circuit 131a 3 shown in FIG. 1 is obtained.

一方、高速シャッタ速度制御信号が入力された場合は、図1に示される高速シャッタ用特性変換回路131bを制御する高速特性変換制御信号が得られる。生成された低速特性変換制御信号および高速特性変換制御信号は、低速シャッタ用特性変換回路131aおよび高速シャッタ用特性変換回路131bに伝送される。 On the other hand, when a high-speed shutter speed control signal is input, a high-speed characteristic conversion control signal for controlling the high-speed shutter characteristic conversion circuit 131b 3 shown in FIG. 1 is obtained. It generated a low speed characteristic conversion control signal and the high-speed characteristic conversion control signal is transmitted to the low-speed shutter characteristic conversion circuit 131a 3 and a high speed shutter characteristic conversion circuit 131b 3.

低速特性変換制御信号および高速特性変換制御信号は、低速シャッタの画像と高速シャッタ画像を合成して、低輝度〜高輝度まで表現された、所謂ダイナミックレンジ拡大画像を構築する際、合成画像の最適化を図るための制御信号である。低速特性変換制御信号および高速特性変換制御信号は、低速シャッタ用特性変換回路131aおよび高速シャッタ用特性変換回路131bの制御に用いる。 The low-speed characteristic conversion control signal and the high-speed characteristic conversion control signal are used to combine the low-speed shutter image and the high-speed shutter image to construct a so-called dynamic range expansion image expressed from low luminance to high luminance. This is a control signal for realizing the control. Slow characteristic conversion control signal and the high-speed characteristic conversion control signal is used to control the low-speed shutter characteristic conversion circuit 131a 3 and a high speed shutter characteristic conversion circuit 131b 3.

画像合成の際に生ずる問題点として、2枚の画像を単純に加算しただけでは、拡大率が増大すると共に合成画面の階調特性に非直線歪みを生じ、コントラストのとれない画像となる問題点がある。従って、2枚の画像を加算する前に後述するダイナミックレンジ拡大率に応じて映像信号の特性を変換し、非直線歪みを抑えてコントラスト低下の改善を図るものである。   Problems that occur during image composition: Simply adding two images increases the enlargement ratio and causes nonlinear distortion in the tone characteristics of the composite screen, resulting in an image that cannot be contrasted. There is. Therefore, before adding the two images, the characteristics of the video signal are converted in accordance with a dynamic range expansion rate, which will be described later, and nonlinear distortion is suppressed to improve contrast reduction.

低速シャッタ用特性変換回路131aおよび高速シャッタ用特性変換回路131bの特性変換制御について説明する。 The characteristic conversion control of the low-speed shutter characteristic conversion circuit 131a 3 and the high-speed shutter characteristic conversion circuit 131b 3 will be described.

まず、ダイナミックレンジ拡大率を以下の式より演算する。   First, the dynamic range expansion rate is calculated from the following equation.

ダイナミックレンジ拡大率=低速シャッタ制御信号/高速シャッタ制御信号   Dynamic range expansion ratio = low-speed shutter control signal / high-speed shutter control signal

ここで演算されるダイナミックレンジ拡大率は、露光条件を設定した後のダイナミックレンジ拡大率である。   The dynamic range expansion ratio calculated here is the dynamic range expansion ratio after setting the exposure conditions.

このダイナミックレンジ拡大率の値は、計算処理部521で演算され、演算結果は、低速特性変換制御信号および高速特性変換制御信号として出力される。   The value of the dynamic range expansion rate is calculated by the calculation processing unit 521, and the calculation results are output as a low speed characteristic conversion control signal and a high speed characteristic conversion control signal.

低速シャッタ用特性変換回路131a及び高速シャッタ用特性変換回路131bは、入力X−出力Yの特性としてX〜X0.7とlog101〜10のテーブルを持っており、ダイナミックレンジ拡大率に応じてテーブルを切り換え、画像信号に対する非直線歪みの改善を行う、以下にダイナミックレンジ拡大率に対するテーブル選択の関係を示す。 The low-speed shutter characteristic conversion circuit 131a 3 and the high-speed shutter characteristic conversion circuit 131b 3 have tables of X 1 to X 0.7 and log 10 1 to 10 as input X-output Y characteristics, and expand the dynamic range. The table is switched according to the rate to improve the non-linear distortion with respect to the image signal. The relationship of the table selection to the dynamic range expansion rate is shown below.

ダイナミックレンジ拡大率<16の場合……Xのテーブルを選択
16≦ダイナミックレンジ拡大率≦64の場合……X0.7のテーブルを選択
64<ダイナミックレンジ拡大率の場合……Xのテーブルを選択
Dynamic range expansion factor <16 when ...... X 1 selection table 64 when ...... X 0.7 Selection Table 16 ≦ dynamic range expansion factor ≦ 64 <case of dynamic range expansion factor ...... X 1 of table choose

特性変換制御信号生成部525は、上記条件の結果を低速特性変換制御信号及び高速特性変換制御信号として生成し、低速シャッタ用特性変換回路131a及び高速シャッタ用特性変換回路131bのテーブル切換を自動制御で行う。 Characteristic conversion control signal generation unit 525 generates the result of the above conditions as a slow characteristic conversion control signal and the high speed characteristic conversion control signal, the table switching for the low speed shutter characteristic conversion circuit 131a 3 and the high-speed shutter characteristic conversion circuit 131b 3 Performed automatically.

合成比率制御信号生成部526は、比較部524において補正がなされた低速シャッタ速度制御信号及び高速シャッタ信号制御信号に基づき、それら2つの画像信号の合成比率を制御する合成比率制御信号を生成する。生成された合成比率制御信号は図1に示される加算回路132に伝送される。   Based on the low-speed shutter speed control signal and the high-speed shutter signal control signal corrected by the comparison unit 524, the combination ratio control signal generation unit 526 generates a combination ratio control signal that controls the combination ratio of the two image signals. The generated synthesis ratio control signal is transmitted to the addition circuit 132 shown in FIG.

合成比率制御の目的は、特性変換制御と同様に低速シャッタの画像と高速シャッタ画像の合成を最適化し、合成画像のコントラストを高めるものである。画像合成の際の問題点としては、ダイナミックレンジを大きくしていった場合、白浮きした画像となりコントラストの劣化が大きくなる問題点がある。   The purpose of the composition ratio control is to optimize the composition of the low-speed shutter image and the high-speed shutter image and increase the contrast of the composite image, as in the characteristic conversion control. As a problem at the time of image composition, there is a problem that when the dynamic range is increased, the image becomes white and the contrast is deteriorated.

このコントラストの劣化の原因は、低速シャッタ画像のほとんどが飽和エリアとなり、飽和信号に高速シャッタ画像の信号が乗るためである。コントラストの劣化を改善するために、拡大率の増加と共に高速シャッタ画像の合成割合を大きくしていき、画像の白浮きを抑圧することでコントラスト低下の補正を図る。特に、合成画像のコントラスト向上には、特性変換制御と同時にこの合成比率制御を行うと効果が高い。   The reason for the deterioration of the contrast is that most of the low-speed shutter image is a saturated area, and the signal of the high-speed shutter image is on the saturation signal. In order to improve the contrast degradation, the composition ratio of the high-speed shutter image is increased with the enlargement ratio, and the contrast reduction is corrected by suppressing the whitening of the image. In particular, it is highly effective to improve the contrast of the composite image by performing the composite ratio control simultaneously with the characteristic conversion control.

合成比率制御信号生成部526の動作は、特性変換制御信号生成部525と同様にダイナミックレンジ拡大率を演算し、演算結果から低速シャッタと高速シャッタの画像合成比率を切り換えるための合成比率制御信号を生成する。この合成比率制御信号は図1に示される画像信号合成部としての加算回路132へ送られ、2枚の画像の合成配分、すなわち合成比率を自動制御する。   The operation of the synthesis ratio control signal generation unit 526 calculates a dynamic range expansion ratio in the same manner as the characteristic conversion control signal generation unit 525, and generates a synthesis ratio control signal for switching the image synthesis ratio of the low speed shutter and the high speed shutter from the calculation result. Generate. This synthesis ratio control signal is sent to the addition circuit 132 as an image signal synthesis unit shown in FIG. 1 to automatically control the synthesis distribution of two images, that is, the synthesis ratio.

このダイナミックレンジ拡大率による合成比率制御の関係は以下の通りである。   The relationship of the composition ratio control based on the dynamic range expansion ratio is as follows.

ダイナミックレンジ拡大率=1のとき……L100%:H0%
1<ダイナミックレンジ拡大率<6のとき……L94%:H6%
6≦ダイナミックレンジ拡大率≦8のとき……L88%:H12%
8<ダイナミックレンジ拡大率のとき……L75%:H25%
ただし、上記の合成比率は一例であって、必要に応じて変えても良い。
When dynamic range expansion ratio = 1 ... L100%: H0%
1 <Dynamic range expansion ratio <6 ... L94%: H6%
When 6 ≦ Dynamic range expansion rate ≦ 8: L88%: H12%
When 8 <Dynamic range expansion rate: L75%: H25%
However, the above synthesis ratio is an example, and may be changed as necessary.

次に、図10を参照して、本発明の第1実施形態に係る撮像装置の画像出力までの制御をフローチャートによって説明する。なお、以下、図10及び図11における「S」は「STEP」の意である。   Next, with reference to FIG. 10, control up to image output of the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to a flowchart. Hereinafter, “S” in FIGS. 10 and 11 means “STEP”.

まず、CCD112により被検知体からの光を受光し、前述のようにして、輝度飽和エリア13と輝度不飽和エリア14とに分割後、各々のエリア13,14の画像の輝度を検出する(STEP101)。そして、マイコン回路142内の輝度平均値算出部510により、分割した各エリア13、14における輝度信号の平均振幅値を算出する(STEP102)。そして、計算処理部521により、輝度信号の平均振幅値に基づいて高速シャッタ速度t及び低速シャッタ速度tが決定される(STEP103)。 First, light from the detection object is received by the CCD 112 and divided into the luminance saturated area 13 and the luminance unsaturated area 14 as described above, and the luminance of the image in each of the areas 13 and 14 is detected (STEP 101). ). Then, the average luminance value calculation unit 510 in the microcomputer circuit 142 calculates the average amplitude value of the luminance signal in each of the divided areas 13 and 14 (STEP 102). Then, the calculation processing unit 521 determines the high shutter speed t H and the low shutter speed t L based on the average amplitude value of the luminance signal (STEP 103).

次に、計算処理部521により算出された高速シャッタ速度t及び低速シャッタ速度tは、比較部524に入力される。この比較部524において、高速シャッタ速度tと低速シャッタ速度tとの差が、所定の閾値δ以下であるか否かが判断される(STEP104)。以下、符号t’は、補正後の高速シャッタ速度を表し、符号t’は、補正後の低速シャッタ速度を表す。所定の閾値δより高速シャッタ速度t及び低速シャッタ速度tのシャッタ速度の差が大きければ(STEP104,No)、tとtが補正されることなくt’、t’として決定される。これを符号で表すと、t’=t、t’=tとなる(STEP105)。なお、計算処理部521により算出されるシャッタ速度t,tは絶えず変動しているが、補正後、電子シャッタ回路143に送られるシャッタ速度t’,t’は一定値とされる。 Next, the high-speed shutter speed t H and the low-speed shutter speed t L calculated by the calculation processing unit 521 are input to the comparison unit 524. The comparison unit 524 determines whether or not the difference between the high shutter speed t H and the low shutter speed t L is equal to or less than a predetermined threshold δ (STEP 104). Hereinafter, the symbol t H ′ represents the corrected high-speed shutter speed, and the symbol t L ′ represents the corrected low-speed shutter speed. If the difference between the shutter speeds of the high shutter speed t H and the low shutter speed t L is larger than the predetermined threshold δ (STEP 104, No), t H and t L are determined as t H ′ and t L ′ without correction. Is done. When this is represented by a code, t H ′ = t H and t L ′ = t L (STEP 105). Although the shutter speeds t H and t L calculated by the calculation processing unit 521 constantly change, the shutter speeds t H ′ and t L ′ sent to the electronic shutter circuit 143 after correction are set to constant values. .

一方、被写体に高輝度と低輝度の対象物が混在せず、対象物の輝度差が小さくなると、高速シャッタ速度tと低速シャッタ速度tが近い値となる。そして、そのシャッタ速度の差が閾値δ以下になると(STEP104,Yes)、t’、t’それぞれに対して高速シャッタ速度tと低速シャッタ速度tとの平均値となるように補正がなされる。即ち、シャッタ速度t’=t’=(t+t)/2とされる(STEP106)。なお、シャッタ速度t、tの差が小さい場合の補正値は、このように高速シャッタ速度tと低速シャッタ速度tとを平均した平均値を用いても良いし、高速シャッタtまたは低速シャッタtのどちらか一方の値を用いても良い。 On the other hand, the object of high luminance and low luminance not mixed in the subject, the brightness difference of the object is small, high-speed shutter speed t H and the low speed shutter speed t L becomes close values. When the difference between the shutter speeds is equal to or less than the threshold value δ (STEP 104, Yes), correction is performed so that the average value of the high-speed shutter speed t H and the low-speed shutter speed t L is obtained for each of t H ′ and t L ′. Is made. That is, the shutter speed t H ′ = t L ′ = (t H + t L ) / 2 is set (STEP 106). As the correction value when the difference between the shutter speeds t H and t L is small, an average value obtained by averaging the high-speed shutter speed t H and the low-speed shutter speed t L may be used, or the high-speed shutter t H or it may be used either the value of the low speed shutter t L.

以上のようにして、被写体の輝度差が小さい場合は連続してt’=t’の状態を維持していく。しかしながら、被写体の状況が変化して分割画像の間の輝度差が開いてくると高速シャッタ速度tと低速シャッタ速度tの差が大きくなってくる。このような場合、比較部524において閾値δを越えるようになると、同一シャッタ速度をやめて、補正をすることなく別々のシャッタ速度t’、t’を出力するようにする。 As described above, when the luminance difference of the subject is small, the state of t H ′ = t L ′ is continuously maintained. However, the difference between the luminance difference it opens fast shutter speed t H and the low speed shutter speed t L between the divided image conditions of an object is changed is becomes large. In such a case, when the comparison unit 524 exceeds the threshold value δ, the same shutter speed is stopped, and separate shutter speeds t H ′ and t L ′ are output without correction.

そして、被写体の輝度差が大きい場合、高速シャッタ速度t’で高速シャッタ画像を、低速シャッタ速度t’で低速シャッタ画像をそれぞれCCD112により撮像し(STEP107)、それらの画像を合成比率制御信号生成部526からの出力に基づき加算回路132において加算(画像合成)し(STEP109)、ダイナミックレンジの広い画像が出力される(STEP110)。一方、被写体の輝度差が小さくなり、高速シャッタ速度tと低速シャッタ速度tが同一シャッタ速度に補正された場合においては、撮像(STEP110)により得られた画像は、加算(合成)されることなく、そのまま出力される(STEP109)。 If the luminance difference of the subject is large, a high-speed shutter image at a high shutter speed t H ′ and a low-speed shutter image at a low shutter speed t L ′ are respectively captured by the CCD 112 (STEP 107). Based on the output from the generation unit 526, addition is performed (image synthesis) in the adder circuit 132 (STEP 109), and an image having a wide dynamic range is output (STEP 110). On the other hand, when the luminance difference of the subject is reduced and the high shutter speed t H and the low shutter speed t L are corrected to the same shutter speed, the images obtained by the imaging (STEP 110) are added (synthesized). Without being output (STEP 109).

すなわち、被写体の輝度差が小さくなると、高速シャッタ速度tで撮影された高速シャッタ画像tと低速シャッタ速度tで撮影された低速シャッタ画像は殆ど差がなくなっているので、加算してもそれほどダイナミックレンジ向上の効果が期待できない。むしろ、画像の加算によって時間的なLPFがかかり、高速で動いている被写体がぼけるという弊害が生じる。 That is, when the brightness difference of the object is reduced, since the high-speed shutter speed t H in the captured high-speed shutter image t H and the low-speed shutter speed t L in the captured low-speed shutter image is missing is little difference, even by adding The dynamic range improvement effect cannot be expected so much. Rather, a temporal LPF is applied due to the addition of images, which causes a problem that a subject moving at high speed is blurred.

本実施の形態ではこのように、高速シャッタ速度tと低速シャッタ速度tの輝度差が小さくなった場合には、2つのシャッタ速度t,tを比較部524により同一シャッタ速度t’,t’に補正して、撮像により得られた画像を加算回路132で加算(合成)することなく出力するので、高速で動いている被写体がぼけるという弊害を生じさせないという大きな効果を持つ。 In the present embodiment, when the brightness difference between the high shutter speed t H and the low shutter speed t L becomes small in this way, the two shutter speeds t H and t L are converted into the same shutter speed t H by the comparator 524. Since the image obtained by imaging is output without being added (synthesized) by the adder circuit 132 after being corrected to “, t L ”, it has a great effect that the object moving at high speed is not blurred. .

(第2実施形態)
次に、本発明に係る第2実施形態の撮像装置を説明する。なお、第2実施形態の撮像装置の構成は図1及び図5〜図8と同様であり、その比較部524において行われる処理が異なるものである。
(Second Embodiment)
Next, an image pickup apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. Note that the configuration of the imaging apparatus of the second embodiment is the same as that in FIGS. 1 and 5 to 8, and the processing performed in the comparison unit 524 is different.

上記第1実施形態では、補正により決定された同一シャッタ速度t’=t’=(t+t)/2を解除する条件は、閾値δを超える場合とされている。しかしながら、第1実施形態では、被写体の輝度差が閾値δに近い値で変化した場合に、同一シャッタ速度t’=t’=(t+t)/2と、別々のシャッタ速度t’=t,t’=tとに小刻みに変動し、画像の連続性が保てずに、見にくい画像となる虞がある。そこで、第2の実施形態においては、上記のような虞を解消する対処策として、閾値δより大きな閾値δ(δ<δ)を同一シャッタ速度の解除条件として設定している。すなわち、t’、t’が同一シャッタ速度に補正された後において、高速シャッタ速度tと低速シャッタ速度tとの差が閾値δより大きくなった場合、同一シャッタ速度への補正(t’=t’)を解除するように設定している。これにより、所定のヒステリシス効果が生じ、上記の問題を解決している。 In the first embodiment, the condition for canceling the same shutter speed t H ′ = t L ′ = (t H + t L ) / 2 determined by the correction is set to exceed the threshold δ. However, in the first embodiment, when the luminance difference of the subject changes with a value close to the threshold δ, the same shutter speed t H ′ = t L ′ = (t H + t L ) / 2 and the separate shutter speed t. H ′ = t H , t L ′ = t L , which may change little by little, and the image continuity may not be maintained, and the image may be difficult to view. Therefore, in the second embodiment, as a countermeasure for eliminating the above-described concern, a threshold value δ 1 (δ <δ 1 ) larger than the threshold value δ is set as a release condition for the same shutter speed. That is, when the difference between the high shutter speed t H and the low shutter speed t L becomes larger than the threshold δ 1 after t H ′ and t L ′ are corrected to the same shutter speed, the correction to the same shutter speed is performed. (T H '= t L ') is set to be released. As a result, a predetermined hysteresis effect occurs, and the above problem is solved.

この処理を詳細に説明すると、図11に示すフローチャートとなる。まず、第1実施形態と同様の工程を経て(STEP201〜STEP202)、高速シャッタ時間t及び低速シャッタ時間tを算出する(STEP203)。続いて、同一シャッタ速度に補正されているか否かが判定される(STEP204)。同一シャッタ速度に補正がなされていない(t’≠t’)と判断されると(STEP204,No)、次に、(t−t)≦δであるか否かが判断される(STEP205)。一方、同一シャッタ速度に補正がなされている(t’=t’)と判断されると(STEP204,Yes)、次に、t−t>δであるか否かが判断される(STEP206)。 This process will be described in detail as a flowchart shown in FIG. First, through the same steps as in the first embodiment (STEP 201 to STEP 202), the high-speed shutter time t H and the low-speed shutter time t L are calculated (STEP 203). Subsequently, it is determined whether or not the same shutter speed is corrected (STEP 204). If it is determined that the same shutter speed is not corrected (t H '≠ t L ') (STEP 204, No), it is then determined whether (t H -t L ) ≤δ. (STEP 205). On the other hand, if it is determined that the same shutter speed is corrected (t H '= t L ') (STEP 204, Yes), it is then determined whether t H -t L > δ 1 or not. (STEP 206).

STEP205は、第1実施形態のSTEP104と同意であり、その後の工程STEP207〜STEP212も第1実施形態のSTEP105〜STEP110と同意であるため、その説明は省略する。STEP206において、高速シャッタ速度tと低速シャッタ速度tとの差が閾値δよりも大きい場合、STEP207において、同一シャッタ速度の補正が解除される。一方、高速シャッタ速度tと低速シャッタ速度tの差が閾値δ以下である場合、STEP208において同一シャッタ速度に補正されたままの状態とされる。 STEP 205 is the same as STEP 104 in the first embodiment, and subsequent steps STEP 207 to STEP 212 are also the same as STEP 105 to STEP 110 in the first embodiment. In STEP206, the difference between the high-speed shutter speed t H and the low speed shutter speed t L is greater than the threshold value [delta] 1, at STEP 207, the correction of the same shutter speed is released. On the other hand, when the difference between the high-speed shutter speed t H and the low speed shutter speed t L is the threshold value [delta] 1 below, are the state of being corrected at the same shutter speed at STEP 208.

上記のように、第2実施形態は、第1実施形態に備わっていないSTEP204とSTEP206の処理工程を備えており、画像の連続性を保つことが可能となり、自然な画像が得られる。また、同一シャッタ速度t’=t’=(t+t)/2に統一するように説明してきたが、低速シャッタ速度tに統一することもできる。このようにすれば、低速シャッタ画像は、不連続が生じず自然な画像となる。また同様に、高速シャッタ速度tに統一することも可能である。 As described above, the second embodiment includes the processing steps of STEP 204 and STEP 206 that are not provided in the first embodiment, so that the continuity of images can be maintained, and a natural image can be obtained. Moreover, although it has been described that the same shutter speed t H ′ = t L ′ = (t H + t L ) / 2, it can be unified to the low shutter speed t L. In this way, the low-speed shutter image becomes a natural image without discontinuity. Similarly, it is possible to unify to the high shutter speed t H.

このように本発明の第1及び第2実施形態に係る撮像装置によれば、図12に示すように、例えば、屋内と屋外とのように被写体の輝度差が大きい状況においては、図12(a)に示すように、主に人物が被写体とされる輝度の低い屋内1000に対してシャッタ速度を合わせた画像(低速シャッタ画像)を撮像し、図12(b)に示すように、輝度の高い屋外2000に対してシャッタ速度を合わせた画像(高速シャッタ画像)を撮像すれば、それらを図12(c)に示すように画像合成し、ダイナミックレンジの広い最適な画像を出力することが可能である。したがって、明るい部分或いは暗い部分が共に含まれているシーンであっても、鮮明な画像が得られる。一方、被写体の輝度差が小さい状況においては、1つのシャッタ速度で撮像が行われるので、高速に移動する物体があった場合にも、二重像になる、或いは動きが不自然になるという欠点がなく、違和感のない自然な画像が得られるという大きな効果がある。そして、この画像信号をダイレクトにモニタ上に表示して観測に使う場合には、自然な見やすい画像が得られる。なお、この場合、モニタ上に表示するのでなければ必ずしも画像合成は必要なく、別々に出力することも可能である。これらの信号を用いて、画像処理を行う場合には、信号を合成しないで、別々に出力したほうが処理がしやすくなるというメリットがある。   Thus, according to the imaging device according to the first and second embodiments of the present invention, as shown in FIG. 12, in a situation where the luminance difference between subjects is large, for example, indoors and outdoors, FIG. As shown in a), an image (low-speed shutter image) in which the shutter speed is adjusted with respect to the indoor 1000 having a low luminance, which is mainly a person, is taken. As shown in FIG. If images with high shutter speeds (high-speed shutter images) are captured against a high outdoor 2000, they can be combined as shown in FIG. 12C to output an optimal image with a wide dynamic range. It is. Therefore, a clear image can be obtained even in a scene including both bright and dark portions. On the other hand, in a situation where the luminance difference of the subject is small, imaging is performed at one shutter speed, so that even if there is an object moving at high speed, a double image is produced or the movement becomes unnatural. There is a great effect that a natural image without a sense of incongruity can be obtained. When this image signal is directly displayed on the monitor and used for observation, a natural and easy-to-see image can be obtained. In this case, image composition is not necessarily required unless the image is displayed on the monitor, and can be output separately. When image processing is performed using these signals, there is an advantage that the processing is easier if the signals are output separately without being synthesized.

また、この画像信号を信号処理回路に通して、各種の画像処理を施そうとする場合には精度よく正確な処理ができるため、処理が容易であり、ミスのない処理が可能になるという効果がある。   In addition, when this image signal is passed through a signal processing circuit and various image processing is to be performed, accurate and accurate processing can be performed, so that processing is easy and processing without errors can be performed. There is.

また、輝度差が小さい状況においては、同一シャッタ速度になるために、フレームごとに画像の変化が小さくなり、自然な画像が得られるという大きな効果がある。また、被写体に時間経過による変化が無ければ、2種類の画像信号に変化が無いため、信号処理の制度が向上する。   Further, in a situation where the luminance difference is small, the same shutter speed is obtained, so that there is a great effect that a change in the image is reduced for each frame and a natural image can be obtained. Further, if the subject does not change with time, the two types of image signals do not change, and the signal processing system is improved.

さらにまた、時間経過により、被写体の輝度差が大きくなった場合には、直ちに、ダイナミックレンジの広い画像が得られるという効果がある。また、シャッタ速度が接近したかどうかの判断は、高速シャッタ速度tと低速シャッタ速度tを比較してこの差を例えばt−t≦δ=1/250sとして判定する。しかし、この付近で細かく変化すると合成画像が得られたり、単一の画像になったり、チャッタリングのように変化する場合がある。これを回避するために、合成画像から単一画像に変える際はδ=1/250s、単一画像から合成画像に戻る際にはδ12=1/100sのように閾値を変えてヒステリシス特性を持たせることにより、細かくチャッタリングして変化することなく、一層、自然な画像を得ることが可能になる。 Furthermore, when the luminance difference of the subject increases with time, an image having a wide dynamic range can be obtained immediately. Also, the determination of whether the shutter speed is approached determines the difference, for example, as t H -t L ≦ δ = 1 / 250s compares the fast shutter speed t H and the low speed shutter speed t L. However, if it changes minutely in this vicinity, a composite image may be obtained, or it may become a single image or change like chattering. In order to avoid this, the hysteresis characteristic is changed by changing the threshold value such as δ 1 = 1/250 s when changing from a composite image to a single image and δ 12 = 1/100 s when returning from a single image to a composite image. By providing this, it becomes possible to obtain a more natural image without fine chattering and change.

以上、発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、追加、置換等が可能である。例えば、各ブロックの組み合わせは任意であり、撮像素子として、CCD112の代わりにCMOSセンサを使用することも可能である。また、上記画像装置は、単体の装置で構成する必要はなく、複数の装置の組み合わせであってもよく、例えば、制御部140を汎用のパーソナルコンピュータとする構成であってもよい。   Although the embodiments of the invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications, additions, substitutions, and the like can be made without departing from the spirit of the invention. For example, the combination of each block is arbitrary, and it is also possible to use a CMOS sensor instead of the CCD 112 as an image sensor. The image device need not be a single device, and may be a combination of a plurality of devices. For example, the control unit 140 may be a general-purpose personal computer.

本発明の第1実施形態に係る撮像装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the imaging device concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る撮像装置の動作を時系列で説明する図である。It is a figure explaining operation of an imaging device concerning a 1st embodiment of the present invention in time series. 本発明の一実施形態に係る撮像装置の撮像素子の撮像特性及び信号処理出力特性を示す図である。It is a figure which shows the imaging characteristic and signal processing output characteristic of the image pick-up element of the imaging device which concerns on one Embodiment of this invention. 撮像画像の分割例を示す図である。It is a figure which shows the example of a division | segmentation of a captured image. 本発明の一実施形態に係る撮像装置の図1の輝度積分値回路の機能ブロック図である。2 is a functional block diagram of a luminance integrated value circuit in FIG. 1 of the imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の一実施形態に係る撮像装置の図1の輝度ピーク値検出回路の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the luminance peak value detection circuit of FIG. 1 of the imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る撮像装置の図1のゲート波形発生回路の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the gate waveform generation circuit of FIG. 1 of the imaging device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る撮像装置の図1のマイコン回路の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the microcomputer circuit of FIG. 1 of the imaging device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る撮像装置の画面分割された画像の処理内容を説明する図である。It is a figure explaining the processing content of the screen-divided image of the imaging device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る撮像装置のシャッタ条件を設定し撮像を実行するフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart which sets the shutter conditions of the imaging device which concerns on 1st Embodiment of this invention, and performs imaging. 本発明の第2実施形態に係る撮像装置のシャッタ条件を設定し撮像を実行するフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart which sets the shutter conditions of the imaging device which concerns on 2nd Embodiment of this invention, and performs imaging. 本発明の第1実施形態及び第2実施形態による撮像装置を用いた画像調整の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the image adjustment using the imaging device by 1st Embodiment and 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

100…撮像装置、110…撮像部、111…撮像レンズ、112…CCD、120…アナログ信号処理部、121…AGC回路、122…A/D変換回路、130…デジタル信号処理部、131…画像信号処理実行部、131a…低速シャッタ用信号処理部、131a…低速シャッタ用メモリ回路、131a…低速シャッタ用切換回路、131a…低速シャッタ用特性変換回路、131b…高速シャッタ用信号処理部、131b…高速シャッタ用メモリ回路、131b…高速シャッタ用切換回路、131b…高速シャッタ用特性変換回路、132…加算回路、133…D/A変換回路、140…制御部、141…画像信号情報取得部、141a…輝度積算値回路、141b…輝度ピーク値検出回路、141c…ゲート波形発生回路、142…マイコン回路、143…電子シャッタ回路、150…画像信号出力端子。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Imaging device, 110 ... Imaging part, 111 ... Imaging lens, 112 ... CCD, 120 ... Analog signal processing part, 121 ... AGC circuit, 122 ... A / D conversion circuit, 130 ... Digital signal processing part, 131 ... Image signal Processing execution unit, 131a ... low-speed shutter signal processing unit, 131a 1 ... low-speed shutter memory circuit, 131a 2 ... low-speed shutter switching circuit, 131a 3 ... low-speed shutter characteristic conversion circuit, 131b ... high-speed shutter signal processing unit, 131b 1 ... High-speed shutter memory circuit, 131b 2 ... High-speed shutter switching circuit, 131b 3 ... High-speed shutter characteristic conversion circuit, 132 ... Adder circuit, 133 ... D / A conversion circuit, 140 ... Control unit, 141 ... Image signal Information acquisition unit, 141a ... luminance integrated value circuit, 141b ... luminance peak value detection circuit, 141c ... gate Form generating circuit, 142 ... microcomputer circuit, 143 ... electronic shutter circuit, 150 ... image signal output terminal.

Claims (7)

第1の露光条件により撮像した第1の映像信号と、第2の露光条件により撮像した第2の映像信号とを得る撮像装置において、
前記第1の映像信号及び前記第2の映像信号の各々の輝度を検出する輝度検出部と、
各々の輝度に基づき前記第1の露光条件及び前記第2の露光条件を独立に設定する露光条件設定部と、
前記第1の露光条件及び前記第2の露光条件を比較する比較部と、
前記比較部により、前記第1の露光条件と前記第2の露光条件との差が所定の第1閾値以下であると判断された場合、前記第1の映像信号又は前記第2の映像信号をそのまま出力し、前記第1の露光条件と前記第2の露光条件との差が前記所定の第1閾値より大であると判断された場合、前記第1の映像信号と前記第2の映像信号とを合成し第3の映像信号として出力する画像合成部と
を備えることを特徴とする撮像装置。
In an imaging device that obtains a first video signal imaged under a first exposure condition and a second video signal imaged under a second exposure condition,
A luminance detector for detecting the luminance of each of the first video signal and the second video signal;
An exposure condition setting unit that independently sets the first exposure condition and the second exposure condition based on each luminance;
A comparison unit for comparing the first exposure condition and the second exposure condition;
When the comparison unit determines that the difference between the first exposure condition and the second exposure condition is less than or equal to a predetermined first threshold, the first video signal or the second video signal is If the difference between the first exposure condition and the second exposure condition is determined to be greater than the predetermined first threshold, the first video signal and the second video signal are output as they are. An image synthesizing unit that synthesizes and outputs as a third video signal.
前記比較部は、前記第1の露光条件と前記第2の露光条件との差が前記所定の第1閾値以下である場合、前記第1の露光条件と前記第2の露光条件とを同一露光条件に補正し、
前記第1の露光条件と前記第2の露光条件との差が前記所定の第1閾値より大である場合、前記第1の露光条件及び前記第2の露光条件を補正しないこと
を特徴とする請求項1記載の撮像装置。
The comparison unit performs the same exposure on the first exposure condition and the second exposure condition when a difference between the first exposure condition and the second exposure condition is equal to or less than the predetermined first threshold value. Corrected to the conditions,
When the difference between the first exposure condition and the second exposure condition is larger than the predetermined first threshold value, the first exposure condition and the second exposure condition are not corrected. The imaging device according to claim 1.
前記同一露光条件は、前記第1の露光条件と前記第2の露光条件の平均値であることを特徴とする請求項2記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 2, wherein the same exposure condition is an average value of the first exposure condition and the second exposure condition. 前記同一露光条件は、前記第1の露光条件或いは前記第2の露光条件のいずれか一方であることを特徴とする請求項2記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 2, wherein the same exposure condition is one of the first exposure condition and the second exposure condition. 前記比較部は、前記第1の露光条件と前記第2の露光条件とを同一の露光条件に補正した後、前記第1の露光条件と前記第2の露光条件との差が前記第1の閾値よりも大きい第2の閾値よりも大となった場合に、前記同一の露光条件への補正を解除することを特徴とする請求項2記載の撮像装置。   The comparison unit corrects the first exposure condition and the second exposure condition to the same exposure condition, and then determines that the difference between the first exposure condition and the second exposure condition is the first exposure condition. The imaging apparatus according to claim 2, wherein the correction to the same exposure condition is canceled when the second threshold value is greater than a second threshold value. 第1の露光条件及び第2の露光条件によりそれぞれ第1の映像信号及び第2の映像信号を撮像する工程と、
前記第1の映像信号及び前記第2の映像信号の輝度を検出する工程と、
前記輝度に基づき前記第1の露光条件及び前記第2の露光条件を設定する工程と、
前記第1の露光条件と前記第2の露光条件とを比較する工程と、
前記比較によって前記第1の露光条件と前記第2の露光条件との差が所定の第1閾値以下であれば、前記第1の露光条件と前記第2の露光条件とを同一露光条件とするように前記第1の露光条件及び前記第2の露光条件を補正し、該補正された第1の露光条件と該補正された第2の露光条件とにより撮像して出力し、前記第1の露光条件と前記第2の露光条件との差が前記所定の第1閾値より大であれば、それぞれ異なる露光条件のまま補正をすることなく、前記第1の露光条件と前記第2の露光条件とにより撮像し、該撮像された画像を画像合成して出力する工程と
を有することを特徴とする画像用信号処理方法。
Imaging a first video signal and a second video signal respectively according to a first exposure condition and a second exposure condition;
Detecting the luminance of the first video signal and the second video signal;
Setting the first exposure condition and the second exposure condition based on the luminance;
Comparing the first exposure condition and the second exposure condition;
If the difference between the first exposure condition and the second exposure condition is equal to or less than a predetermined first threshold by the comparison, the first exposure condition and the second exposure condition are set as the same exposure condition. As described above, the first exposure condition and the second exposure condition are corrected, and the first exposure condition and the corrected second exposure condition are imaged and output, and the first exposure condition is corrected. If the difference between the exposure condition and the second exposure condition is larger than the predetermined first threshold, the first exposure condition and the second exposure condition are not corrected without changing the exposure conditions. An image signal processing method, and a step of synthesizing and outputting the captured image.
第1の露光条件により撮像した第1の画像と、第2の露光条件により撮像した第2の画像とを得る撮像デバイスと、
前記撮像デバイスからの画像を出力する画像合成部とを備え、
前記撮像デバイスは、
前記第1の画像中の少なくとも一部領域の輝度及び前記第2の画像中の少なくとも一部領域の輝度をそれぞれ検出する輝度検出部と、
各々の輝度に基づき前記第1の露光条件及び前記第2の露光条件を独立に設定もしくは補正する露光条件設定部と、
前記露光条件の差を示す差信号を求める信号処理部と、
前記第1の画像および前記第2の画像とともに、前記差信号を出力するための出力部とを備え、
前記画像合成部は、前記差信号が所定の閾値以下の場合には、前記第1の画像又は前記第2の画像のいずれか一方を出力し、前記差信号が前記閾値より大である場合には、前記第1の画像と前記第2の画像とを合成した合成画像を出力する
ことを特徴とする撮像装置
An imaging device that obtains a first image imaged under a first exposure condition and a second image imaged under a second exposure condition ;
An image composition unit that outputs an image from the imaging device;
The imaging device is:
A luminance detector that detects the luminance of at least a partial region in the first image and the luminance of at least a partial region in the second image;
An exposure condition setting unit for independently setting or correcting the first exposure condition and the second exposure condition based on each luminance;
A signal processing unit for obtaining a difference signal indicating a difference between the exposure conditions;
An output unit for outputting the difference signal together with the first image and the second image ;
The image synthesizing unit outputs either the first image or the second image when the difference signal is equal to or less than a predetermined threshold, and when the difference signal is larger than the threshold. Outputs a composite image obtained by combining the first image and the second image.
An imaging apparatus characterized by that .
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