JPH0342976A - Picture input device - Google Patents

Picture input device

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JPH0342976A
JPH0342976A JP1177464A JP17746489A JPH0342976A JP H0342976 A JPH0342976 A JP H0342976A JP 1177464 A JP1177464 A JP 1177464A JP 17746489 A JP17746489 A JP 17746489A JP H0342976 A JPH0342976 A JP H0342976A
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JP
Japan
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area sensor
area
sensors
signal
subject
Prior art date
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Pending
Application number
JP1177464A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazutake Kamihira
員丈 上平
Kazumi Komiya
小宮 一三
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPH0342976A publication Critical patent/JPH0342976A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Details Of Television Scanning (AREA)
  • Facsimile Scanning Arrangements (AREA)

Abstract

PURPOSE:To input a picture over a wide dynamic range by inputting one object with plural area sensors. CONSTITUTION:In order to input one and same object image to two area sensors, the optical path after passing through a lens is split into two by a half mirror and one object image is formed onto each area sensor. A glass plate 3 whose transmissivity is 0.1% is placed in front of the area sensors 2. Thus, the lightness of the object image formed on the surface of the area sensor 2 is smaller in the order of 3 digits than the object image formed on the surface of the area sensor 1. When the output current from a 1st area sensor reaches a saturated value, the output is switched into an amplified signal from a 2nd area sensor to realize a picture input device having a double dynamic sense.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は複数のセンサを用いた画像入力技術に関するも
のであり、詳しくは広いダイナミックレンジにより高品
質の画像を入力する画像入力装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of the Invention] The present invention relates to an image input technology using a plurality of sensors, and more particularly to an image input device that inputs high-quality images with a wide dynamic range.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

エリアセンサは、レンズ等により結像させた被写体像を
、適当な走査手段を有した2次元受光素子アレーにより
9時系列の電気信号に変換するデバイスである。
The area sensor is a device that converts a subject image formed by a lens or the like into nine time-series electric signals using a two-dimensional light-receiving element array having an appropriate scanning means.

このようなエリアセンサを用いる画像入力装置において
、高品質の画像を入力するための重要な条件の1つは、
信号として取り出せる被写体照度の最低レベルと最高レ
ベルとの間の範囲を大きくすること、すなわちダイナミ
ックレンジを大きくすることである。
In an image input device using such an area sensor, one of the important conditions for inputting high-quality images is:
The goal is to widen the range between the lowest and highest levels of subject illuminance that can be extracted as a signal, that is, to widen the dynamic range.

種類を問わずエリアセンサにおいては、走査手段に用い
られているスイッチング素子や初段の増幅器で発生する
ノイズ、あるいは受光素子内で発生する暗電流ノイズが
ある。
Regardless of the type of area sensor, there is noise generated in the switching element used in the scanning means and the first stage amplifier, or dark current noise generated in the light receiving element.

被写体照度の低下にともない信号成分がこれらのノイズ
成分より小さくなると信号が取り出せなくなる。これが
被写体照度の最低レベルを決める要因である。一方、被
写体照度が大きくなると信号も比例して大きくなるが、
あるところからは被写体照度が増加しても信号は増加し
なくなる。すなわち、出力信号は飽和特性を示す、この
飽和が始まる照度が信号として取り出せる最高レベルと
なる0通常のエリアセンサにおいては上記最低レベルと
最高レベルとの範囲、すなわちダイナミックレンジは3
桁程度となっている。
When the signal component becomes smaller than these noise components as the illuminance of the subject decreases, the signal cannot be extracted. This is the factor that determines the minimum level of subject illuminance. On the other hand, as the subject illuminance increases, the signal also increases proportionally;
After a certain point, the signal no longer increases even if the subject illuminance increases. In other words, the output signal exhibits saturation characteristics, and the illuminance at which this saturation begins is the highest level that can be taken out as a signal.In a normal area sensor, the range between the minimum level and the maximum level, that is, the dynamic range, is 3.
It is about 10,000 digits.

被写体の暗部と明部とでの照度差がダイナミックレンジ
を越える場合は、全照度範囲で有効な信号が得られなく
なる。例えば、背景が明るい場所で陰にいる人物像を撮
像する場合、レンズの絞り具合を背景の明るさに合わせ
ると人物の顔などが真っ黒になり顔の形等がよく認識で
きなくなるような不都合が生じる。また、陰の人物の明
るさに合わせると背景が真っ白になる。
If the difference in illuminance between the dark and bright parts of the object exceeds the dynamic range, it will no longer be possible to obtain an effective signal over the entire illuminance range. For example, when capturing an image of a person in the shadows in a place with a bright background, if you adjust the aperture of the lens to match the brightness of the background, the face of the person will become completely black, making it difficult to clearly recognize the shape of the face. arise. Also, if you match the brightness of the person in the shadow, the background will become pure white.

上記問題の解決にはダイナミックレンジの拡大が必要で
ある。上述のようにダイナミックレンジはノイズレベル
と飽和特性で決まる。このうち。
To solve the above problem, it is necessary to expand the dynamic range. As mentioned above, the dynamic range is determined by the noise level and saturation characteristics. this house.

飽和特性は受光素子の構造に起因するところが多く、飽
和値を高めることは容易でない。そこで。
The saturation characteristics are often caused by the structure of the light receiving element, and it is not easy to increase the saturation value. Therefore.

従来法においては初段の増幅器の後に設けた専用の回路
によりノイズを低減させ、これにより最低レベルを引き
下げてダイナ【ツクレンジの拡大が図られている。
In the conventional method, noise is reduced using a dedicated circuit provided after the first stage amplifier, thereby lowering the minimum level and expanding the dynamo range.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記従来の方法では回路的にノイズを低減させることに
よりダイナミックレンジの拡大を図っているが1回路的
手段で実現できるノイズ低減は高々1桁程度である。し
たがってダイナミックレンジの拡大も1桁程度にとどま
っており、高品質画像の入力用としてはダイナミックレ
ンジがまだ不十分である。
In the conventional method described above, the dynamic range is expanded by reducing noise using a circuit, but the noise reduction that can be achieved by one circuit means is about one order of magnitude at most. Therefore, the expansion of the dynamic range is only about one order of magnitude, and the dynamic range is still insufficient for inputting high-quality images.

本発明は広いダイナミックレンジによって画像を入力で
きるようにすることを目的としている。
An object of the present invention is to enable input of images with a wide dynamic range.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記従来法の欠点を克服するため本発明の画像入力装置
では同一の被写体を複数のエリアセンサで入力する。こ
こでは、簡単のためエリアセン命数を2として1本発明
による上記課題の解決法を説明する。
In order to overcome the above drawbacks of the conventional method, the image input device of the present invention inputs the same subject using a plurality of area sensors. Here, for the sake of simplicity, a method for solving the above problem according to the present invention will be explained assuming that the number of Eliasen lifetimes is 2.

2個のエリアセンサのうち、第一のエリアセンサは通常
の方法にしたがって被写体像を入力する。
Of the two area sensors, the first area sensor inputs a subject image according to a normal method.

また、第二のエリアセンサに対してはその前方に光強度
を減衰させる物体を設置するようにする。
Furthermore, an object that attenuates the light intensity is installed in front of the second area sensor.

したがって、第二の工1クアセンサでは入力可能な被写
体照度が全体に高照度側にシフトする。このように2個
のエリアセンサを用い、被写体の照度が低い部分につい
ては第一のエリアセンサからの信号を出力とし、また被
写体の照度が高い部分については第二のエリアセンサか
らの信号を出力とする。この場合、第二のエリアセンサ
からの信号は適当な倍率で増幅するようにする。
Therefore, in the second quadrature sensor, the subject illuminance that can be input is entirely shifted to the high illuminance side. In this way, two area sensors are used, and the signal from the first area sensor is output for areas of the subject with low illuminance, and the signal from the second area sensor is output for areas of the subject where illumination is high. shall be. In this case, the signal from the second area sensor is amplified by an appropriate magnification.

〔作 用〕[For production]

このようにすることによって、第一のエリアセンサの場
合に飽和領域に入っていて有効な信号として取り出すこ
とのできなかった範囲について。
By doing this, in the case of the first area sensor, the range that was in the saturation region and could not be extracted as a valid signal.

第二のエリアセンサからの出力を用いて補うことができ
る。
It can be supplemented using the output from the second area sensor.

〔実施例〕〔Example〕

1旌班上 本発明の第一の実施例を第1図に示す。 1st grade A first embodiment of the invention is shown in FIG.

第1図において、1及び2はCCDエリアセンサ、3は
透過率が例えば0.1%のガラス板、4は透過率と反射
率とが例えば等しいハーフミラ−5はレンズ、6は被写
体、71.72はA/D変換器、8は信号処理部である
In FIG. 1, 1 and 2 are CCD area sensors, 3 is a glass plate with a transmittance of, for example, 0.1%, 4 is a half mirror whose transmittance and reflectance are equal, for example, 5 is a lens, 6 is a subject, 71. 72 is an A/D converter, and 8 is a signal processing section.

本実施例ではエリアセンサの数を2とした。2つのエリ
アセンサに同一の被写体像を入力させるため、ハーフミ
ラ−によりレンズ通過後の光路を2つに分割し、それぞ
れのエリアセンサ上に同一の被写体像を結像させた。た
だし、エリアセンサ2の前方には透過率を0.1%とし
たガラス板3を設置した。このため、エリアセンサ2の
表面で結像する被写体像はエリアセンサ1の表面で結像
する被写体像に比べ、明るさが3桁小さくなってい両エ
リアセンサからのアナログ信号をLOG変換された8ビ
ットディジタル信号に変換した後。
In this embodiment, the number of area sensors is two. In order to input the same subject image to the two area sensors, the optical path after passing through the lens was divided into two by a half mirror, and the same subject image was formed on each area sensor. However, a glass plate 3 with a transmittance of 0.1% was installed in front of the area sensor 2. Therefore, the brightness of the subject image formed on the surface of area sensor 2 is three orders of magnitude smaller than that of the subject image formed on the surface of area sensor 1. After converting into bit digital signal.

信号処理部8に送る。信号処理部8では両センサからの
信号を次のように処理する。まず、エリアセンサ1から
の信号の大きさが最高階調の255未満であればエリア
センサ1からの信号をそのまま出力信号とする。もし、
エリアセンサ1からの信号が最高階調の255であれば
、エリアセンサ2からの信号に255を加えた信号を出
力信号とする。
The signal is sent to the signal processing section 8. The signal processing section 8 processes the signals from both sensors as follows. First, if the magnitude of the signal from the area sensor 1 is less than the highest gradation of 255, the signal from the area sensor 1 is directly used as an output signal. if,
If the signal from the area sensor 1 is 255, which is the highest gradation, the signal obtained by adding 255 to the signal from the area sensor 2 is set as the output signal.

上記手段で得られる作用を第2図にて説明する。The effect obtained by the above means will be explained with reference to FIG.

第2図はエリアセンサ出力電流の被写体照度依存性であ
り、横軸は被写体照度、縦軸はエリアセンサの出力電流
を示す。ここでは横軸、t74軸ともに対数表示とした
FIG. 2 shows the dependence of the area sensor output current on the subject illuminance, where the horizontal axis shows the subject illuminance and the vertical axis shows the output current of the area sensor. Here, both the horizontal axis and the t74 axis are expressed in logarithms.

第2図(a)は従来の単一のエリアセンサを使用する場
合の被写体照度依存性であり、第2図(ロ)は2個のエ
リアセンサを使用した本発明の被写体照度依存性である
。第2図Q))に示すように第二のエリアセンサの出力
電流の被写体照度依存性はエリアセンサの前方に設置さ
れた光強度を減衰させる物体のため、入力可能な被写体
照度が全体に高照度側にシフトする。このため、第一の
エリアセンサでは飽和領域となって有効な信号として取
り出せなかった被写体の照度が高い部分が第二のエリア
センサにより取り出すことができる。第2図(C)は第
二のエリアセンサからの出力を適当な倍率で増幅し、第
一のエリアセンサの出力と連続的にしに場合の特性であ
る。
Figure 2 (a) shows the subject illuminance dependence when a conventional single area sensor is used, and Figure 2 (b) shows the subject illuminance dependence according to the present invention when two area sensors are used. . As shown in Figure 2 (Q)), the subject illuminance dependence of the output current of the second area sensor is due to the object installed in front of the area sensor that attenuates the light intensity, so the subject illuminance that can be input is generally high. Shift to the brightness side. Therefore, the second area sensor can extract a portion of the subject with high illuminance, which is a saturated region and cannot be extracted as a valid signal with the first area sensor. FIG. 2(C) shows the characteristics when the output from the second area sensor is amplified by an appropriate magnification and made continuous with the output from the first area sensor.

これら2つのエリアセンサを用い、第一のエリアセンサ
からの出力電流が飽和値に達した場合に出力を第二のエ
リアセンサからの増幅された信号に切り換えることにす
れば、従来の単一のエリアセンサを用いる画像入力装置
に比べ2倍のダイナミックレンジをもつ画像入力装置が
実現できる。
If you use these two area sensors and decide to switch the output to the amplified signal from the second area sensor when the output current from the first area sensor reaches the saturation value, you can An image input device having twice the dynamic range as an image input device using an area sensor can be realized.

上記構成と信号処理とにより本実施例では従来の単一の
エリアセンサを使用した画像入力装置に比べ略2倍のダ
イナミックレンジを実現している。
With the above configuration and signal processing, this embodiment achieves a dynamic range approximately twice as large as that of a conventional image input device using a single area sensor.

2旌班1 本発明の第二の実施例では第1図に示す第一の実施例で
エリアセンサ2の前方に設置したガラス板3を省略した
構成とした。このかわり、ハーフミラ−4の透過率と反
射率の比を例えば1000 : 1としている。このた
め、第一の実施例と同様にエリアセンサ2の表面で結像
する被写体像はエリアセンサlの表面で結像する被写体
像に比べ、明るさが3桁小さくなっている0両エリアセ
ンサからの信号の処理法は第一の実施例と同じである。
2 挌 1 A second embodiment of the present invention has a configuration in which the glass plate 3 installed in front of the area sensor 2 in the first embodiment shown in FIG. 1 is omitted. Instead, the ratio of transmittance and reflectance of the half mirror 4 is set to, for example, 1000:1. Therefore, as in the first embodiment, the brightness of the subject image formed on the surface of area sensor 2 is three orders of magnitude smaller than that of the subject image formed on the surface of area sensor l. The method of processing signals from is the same as in the first embodiment.

本実施例においても、従来の単一のエリアセンサを使用
した画像入力装置に比ベダイナξツクレンジを2倍に拡
大されている。
In this embodiment as well, the range of the image input device ξ is doubled compared to the conventional image input device using a single area sensor.

以上においては本発明の2つの実施例を述べたにとどま
り2本発明の精神を脱することなく種々の変更が可能で
あることは言うまでもない0例えば、上記実施例では2
個のエリアセンサを用いたが、使用するエリアセンサ数
を増やせば、エリアセンサの数に応じてダイナくツタレ
ンジをさらに拡大できる。また、上記実施例では単一の
レンズ系を用いたが、エリアセンサ毎にレンズ系を設置
することも可能である。さらに上記実施例ではエリアセ
ンサ2からの出力をA/D変換後信号処理部で増幅して
いるが、信号処理部の前、あるいはアナログ信号の段階
で増幅することも可能である。
In the above, only two embodiments of the present invention have been described.2 It goes without saying that various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.For example, in the above embodiment, 2
Although several area sensors were used, if the number of area sensors used is increased, the dynamic range can be further expanded according to the number of area sensors. Further, although a single lens system is used in the above embodiment, it is also possible to install a lens system for each area sensor. Further, in the above embodiment, the output from the area sensor 2 is amplified by the signal processing section after A/D conversion, but it is also possible to amplify it before the signal processing section or at the analog signal stage.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば使用するエリアセンサの数に対応して、
ダイナミックレンジを拡大でき高品質の画像入力装置が
実現できる。また、上記実施例に示したように低照度側
では階調を小刻み、かつ高照度側では粗くすることがで
きる。これは、ちょうど人間の目の視覚特性に一致して
おり1人間の目にとっては有効な情報の取り方となって
いる。
According to the present invention, depending on the number of area sensors used,
It is possible to expand the dynamic range and realize a high-quality image input device. Further, as shown in the above embodiment, the gradation can be made small on the low illuminance side and coarse on the high illuminance side. This exactly matches the visual characteristics of the human eye, and is an effective way of obtaining information for the human eye.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の第一の実施例の概略構成図である。第
2図は本発明の概念と効果の説明図である。 1.2・・・CCDエリアセンサ。 3・・・ガラス板、      4・・・ハーフミラ−
5・・・レンズ、       6・・・被写体。 71 72・・・A/D変換器。 8・・・信号処理部。
FIG. 1 is a schematic diagram of a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram of the concept and effects of the present invention. 1.2...CCD area sensor. 3...Glass plate, 4...Half mirror
5...Lens, 6...Subject. 71 72...A/D converter. 8...Signal processing section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 同一の被写体像を撮像する複数のセンサを有すると共に
、 これらのセンサ上に結像する被写体像の明るさが各セン
サ毎に異なるように構成された光学系を有し、 前記複数のセンサの出力を合成し広域なダイナミックレ
ンジを実現する ことを特徴とする画像入力装置。
[Scope of Claims] An optical system having a plurality of sensors that capture the same subject image, and configured such that the brightness of the subject image formed on these sensors differs for each sensor, An image input device characterized in that outputs of the plurality of sensors are combined to realize a wide dynamic range.
JP1177464A 1989-07-10 1989-07-10 Picture input device Pending JPH0342976A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1177464A JPH0342976A (en) 1989-07-10 1989-07-10 Picture input device

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018512573A (en) * 2015-02-24 2018-05-17 ライカ マイクロシステムズ シーエムエス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングLeica Microsystems CMS GmbH Method for improving the dynamic range of a device for detecting light

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6052171A (en) * 1983-09-01 1985-03-25 Olympus Optical Co Ltd Image pickup device

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