JPH05145857A - Wide dynamic range camera - Google Patents

Wide dynamic range camera

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Publication number
JPH05145857A
JPH05145857A JP3307547A JP30754791A JPH05145857A JP H05145857 A JPH05145857 A JP H05145857A JP 3307547 A JP3307547 A JP 3307547A JP 30754791 A JP30754791 A JP 30754791A JP H05145857 A JPH05145857 A JP H05145857A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
dynamic range
wide dynamic
image pickup
microlens
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3307547A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyoshi Fujimori
弘善 藤森
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.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP3307547A priority Critical patent/JPH05145857A/en
Publication of JPH05145857A publication Critical patent/JPH05145857A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50Control of the SSIS exposure
    • H04N25/57Control of the dynamic range
    • H04N25/58Control of the dynamic range involving two or more exposures
    • H04N25/581Control of the dynamic range involving two or more exposures acquired simultaneously
    • H04N25/583Control of the dynamic range involving two or more exposures acquired simultaneously with different integration times

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To shorten one image pickup time in the wide dynamic range camera. CONSTITUTION:Micro lenses 12 are arranged in a checkered pattern for all picture elements of an image pickup element 10 capable of high-speed nondestructive read out. The nondestructive read out of picture information of the picture element group corresponding to the presence or absence of the micro lens 12 is performed at the end of 1/8, 1/2, and 1 exposure period. For each read out, the integrated processing of the picture stored in frame memories 22A and 22B is performed by adders 20A and 20B. After the sub-Nyquist recovery processing of sub-Nyquist sampling interpolation processing circuits 24A and 24B, the picture signals after the interpolation processing corresponding to the presence or absence of the micro lens 12 is added to be displayed on a display part 34.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電子映像技術分野に於
いて使用される広ダイナミックレンジのビデオ(TV)
カメラに係り、特に、そのようなカメラに於ける撮像時
間の短縮化に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wide dynamic range video (TV) used in the field of electronic image technology.
The present invention relates to a camera, and more particularly, to shortening an image pickup time in such a camera.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、撮像素子あるいは撮像画像の広ダ
イナミックレンジ化の方法として、画像信号を高速に多
数回累積加算し、高SN比の画像信号を取り込む方法
が、例えば、本発明の出願人による特願平3−2599
86号に提案されている。この際、被写体のダイナミッ
クレンジに応じて、累積加算数,露光時間,絞り値を最
適化する。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of widening the dynamic range of an image pickup device or a picked-up image, a method of accumulating image signals at high speed a number of times to take in an image signal having a high SN ratio is disclosed in, for example, the applicant of the present invention. Japanese Patent Application No. 3-2599
Proposed in No. 86. At this time, the cumulative addition number, the exposure time, and the aperture value are optimized according to the dynamic range of the subject.

【0003】あるいは、例えば特願昭62−23413
3号に開示されるように、撮像素子のOFD(オーバフ
ロードレイン)ゲートあるいは、トランスファゲートの
高さを、1露光期間中に、数ステップあるいは連続的に
変化させて、素子の撮像出力信号の広ダイナミックレン
ジ化を図ったものも知られている。
Alternatively, for example, Japanese Patent Application No. 62-23413
As disclosed in No. 3, the height of the OFD (overflow drain) gate or the transfer gate of the image pickup device is changed in several steps or continuously during one exposure period to widen the image pickup output signal of the device. It is also known to have a dynamic range.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方式ではいずれも、1画像分を撮像するのに時間がかか
るという問題点を有している。即ち、1露光後の画像信
号の読み出しに時間がかかり、結果として、露光時間と
読み出し時間とでなる撮像時間が長いものとなってしま
う。
However, each of the conventional methods has a problem that it takes time to capture one image. That is, it takes a long time to read out the image signal after one exposure, and as a result, the imaging time which is the exposure time and the reading time becomes long.

【0005】従って、広ダイナミックレンジカメラで
は、通常のカメラと同様な動画像撮像が困難となる。ま
た、このような広ダイナミックレンジカメラで動体を撮
像する場合、誤差が大きくなり、あるいは、カメラの振
れ等のため、画質が劣化してしまうという問題が生ず
る。
Therefore, it is difficult for a wide dynamic range camera to pick up a moving image like a normal camera. Further, when a moving object is imaged by such a wide dynamic range camera, there is a problem that the image quality is deteriorated due to a large error or camera shake or the like.

【0006】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、1撮像時間の短縮を図り、以て動画像のリアルタイ
ム性,振れの減少,等、画質の劣化を改善することの可
能な広ダイナミックレンジカメラを提供することを目的
とする。
The present invention has been made in view of the above points, and it is possible to shorten the image pickup time by one, and thereby to improve the deterioration of the image quality such as the real-time property of the moving image and the reduction of the shake. It is intended to provide a wide dynamic range camera.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の広ダイナミックレンジカメラは、高速非
破壊読出し可能な撮像素子と、前記撮像素子の一部のあ
るいは全部の画素毎に配置され、前記画素の感光部に集
光するマイクロレンズと、前記マイクロレンズの有無あ
るいは集光率毎に対応する画素群の画像情報を、1露光
期間中に複数回非破壊読出しを行なう読み出し手段とを
備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a wide dynamic range camera of the present invention is provided with an image pickup device capable of high-speed nondestructive read and a part or all of pixels of the image pickup device. Readout means for performing nondestructive read-out of the image information of the arranged microlenses for condensing on the photosensitive portion of the pixels and the pixel information corresponding to each presence or absence of the microlenses or each condensing rate for a plurality of times during one exposure period. It is characterized by having and.

【0008】ここで、前記マイクロレンズは、前記撮像
素子の全画素に対して市松状に配置するのが好ましい。
また、各読出し毎に、前に読出した画像との積算処理並
びにサブナイキストサンプリングの回復処理を行なう演
算手段をさらに具備しても良い。
Here, it is preferable that the microlenses are arranged in a checkered pattern with respect to all pixels of the image pickup device.
Further, it is possible to further include an arithmetic means for performing integration processing with a previously read image and sub Nyquist sampling recovery processing for each reading.

【0009】[0009]

【作用】即ち、本発明の広ダイナミックレンジカメラに
よれば、高速且つ非破壊読出し可能な撮像素子の撮像面
に、市松状に集光用のマイクロレンズを配置し、読み出
し手段によって、1露光期間中に、複数回高速に非破壊
読出しをする。そして、演算手段によって、この読出さ
れた画像信号はマイクロレンズの有無,集光率毎に、前
に読出した画像との積算処理、並びにそれぞれサブナイ
キストサンプリングの回復処理を行ない、感度の異なる
複数種類のフルサイズの画像を得る。
That is, according to the wide dynamic range camera of the present invention, the microlenses for condensing are arranged in a checkered pattern on the image pickup surface of the image pickup device capable of high-speed nondestructive reading, and one reading period is set by the reading means. During this, non-destructive read is performed multiple times at high speed. The read-out image signal is subjected to integration processing with the previously read-out image and recovery processing of sub-Nyquist sampling for each of the presence or absence of the microlens and the light collection ratio by the calculating means, and a plurality of types having different sensitivities are obtained. Get a full size image of.

【0010】[0010]

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。図1の(A)は本発明の第1実施例に係る広ダ
イナミックレンジカメラのブロック構成図である。同図
に於いて、参照番号10は、高速読み出し並びに非破壊
読み出しが可能な撮像素子で、例えば電荷変調素子(Ch
arge Modulation Device:以下、CMDと略称する)を
用いることができる。なお、このCMD撮像素子を用い
た固体撮像装置については、特開昭61−84059号
公報及び1986年に開催されたInternational Electr
onDevice Meeting (IEDM)の予稿集の第353頁
乃至第356頁の“A NEW MOS IMAGE SENSOR OPERATING
IN A NON-DESTRUCTIVE READOUTMODE ”という題名の論
文でその内容について開示がなされている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A is a block diagram of a wide dynamic range camera according to the first embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 10 is an image sensor capable of high-speed reading and non-destructive reading, for example, a charge modulator (Ch
arge Modulation Device: hereinafter abbreviated as CMD) can be used. A solid-state image pickup device using this CMD image pickup device is disclosed in JP-A-61-84059 and International Electr held in 1986.
"A NEW MOS IMAGE SENSOR OPERATING" on pages 353 to 356 of the proceedings of onDevice Meeting (IEDM)
The content is disclosed in a paper entitled "IN A NON-DESTRUCTIVE READOUT MODE".

【0011】また、参照番号12は、撮像素子10の撮
像面に、図1の(B)に示すように、各画素10Aに対
応して1画素おきに市松状に配置されているマイクロレ
ンズである。ここで、このマイクロレンズ12として
は、本実施例に於いては、各画素10Aの受光面の開口
が、例えば、マイクロレンズ12の有る画素が無い画素
の2倍となるような集光率を有するものを使用してい
る。これにより、マイクロレンズ12の有る画素は無い
画素の2倍の感度を有することとなる。
Further, reference numeral 12 is a microlens arranged on the image pickup surface of the image pickup device 10 every other pixel in a checkered pattern corresponding to each pixel 10A as shown in FIG. 1B. is there. Here, in the present embodiment, the microlens 12 has a light collection ratio such that the aperture of the light receiving surface of each pixel 10A is, for example, twice as large as that of the pixel without the pixel with the microlens 12. You are using what you have. As a result, the pixel with the microlens 12 has twice the sensitivity of the pixel without the microlens 12.

【0012】14は撮像素子10から非破壊読出された
画像信号を増幅する増幅器、16は増幅された画像信号
をディジタル信号に変換するアナログ/ディジタル(A
/D)変換器である。16は、ピクセルクロック(CL
K)信号により切り換えられるスイッチ18である。
Reference numeral 14 is an amplifier for amplifying an image signal read nondestructively from the image pickup device 10, and 16 is an analog / digital (A) for converting the amplified image signal into a digital signal.
/ D) converter. 16 is a pixel clock (CL
The switch 18 is switched by a K) signal.

【0013】20Aは加算器であり、22Aはこの加算
器20Aの出力を記憶する第1フレームメモリ(FM
1)22Aである。このフレームメモリ22Aは、通常
のフレームメモリの1/2の容量を備えている。フレー
ムメモリ22Aに記憶された画像信号は、上記加算器2
0Aに与えられ、次の撮像素子10から読出した信号と
積算される。24Aは、所定回数の積算処理の施された
フレームメモリ22Aの画像信号に対して欠落している
画素の補間処理を施すサブナイキストサンプリング補間
処理回路24Aである。同様に、20Bは加算器、22
Bは第2のフレームメモリ(FM2)、24Bはサブナ
イキストサンプリング補間処理回路24Bである。
Reference numeral 20A is an adder, and 22A is a first frame memory (FM) for storing the output of the adder 20A.
1) 22A. The frame memory 22A has a capacity half that of a normal frame memory. The image signal stored in the frame memory 22A is the adder 2
0A and is integrated with the signal read from the next image sensor 10. Reference numeral 24A denotes a sub-Nyquist sampling interpolation processing circuit 24A which performs interpolation processing of missing pixels on the image signal of the frame memory 22A which has been subjected to a predetermined number of times of integration processing. Similarly, 20B is an adder, 22
B is a second frame memory (FM2), and 24B is a sub-Nyquist sampling interpolation processing circuit 24B.

【0014】26は、上記補間処理回路24A,24B
にて補間処理の施された両画像信号を、互いに同位置
(アドレス)の画素信号毎に加算して、広ダイナミック
レンジの画像信号を得る加算器である。28は広ダイナ
ミックレンジの画像信号を記憶する第3のフレームメモ
リ(FM3)であり、30はこのフレームメモリ28に
記憶された画像信号に対して後段の表示系のダイナミッ
クレンジに適応処理を施す広ダイナミック(D)レンジ
画像表示用処理部である。そして、32はディジタル/
アナログ(D/A)変換器32であり、34はモニタ等
の表示部34である。次に、上記のような構成の広ダイ
ナミックレンジカメラの動作につき説明する。
Reference numeral 26 denotes the interpolation processing circuits 24A and 24B.
It is an adder that obtains an image signal having a wide dynamic range by adding the two image signals interpolated by each pixel signal at the same position (address). Reference numeral 28 is a third frame memory (FM3) for storing an image signal of a wide dynamic range, and 30 is a wide area for performing an adaptive process on the image signal stored in the frame memory 28 to the dynamic range of the display system in the subsequent stage. It is a processing unit for displaying a dynamic (D) range image. And 32 is digital /
An analog (D / A) converter 32, and a display unit 34 such as a monitor. Next, the operation of the wide dynamic range camera configured as described above will be described.

【0015】本実施例に於いては、1露光期間(例え
ば、1フレーム:1/30秒)中に複数回、例えば3
回、高速読み出し並びに非破壊読み出し可能な撮像素子
10から高速に非破壊読み出しを行なう。
In this embodiment, a plurality of times, for example, 3 times, during one exposure period (for example, 1 frame: 1/30 seconds).
The non-destructive reading is performed at high speed from the image pickup device 10 capable of high-speed reading and non-destructive reading.

【0016】即ち、先ず、1/8露光時間が経過した時
点で1回高速に非破壊読出しを行なう。読出された信号
は、ピクセルCLK信号によりスイッチ18を切り換え
ることにより、マイクロレンズ12の有無の画素毎にそ
れぞれ別のフレームメモリ22A,22Bに記憶され
る。これにより、マイクロレンズ12の無い画素から読
出された信号を記憶する第2のフレームメモリ22Bに
は、1/8の輝度レベルの画像信号が記憶されることと
なるのに対し、マイクロレンズ12の有る画素から読出
された信号を記憶する第1のフレームメモリ22Aに
は、上記マイクロレンズ12が2倍の感度を対応する画
素に与える故に、1/4の輝度レベルの画像信号が記憶
されることとなる。
That is, first, nondestructive read is performed at high speed once once the 1/8 exposure time has elapsed. The read signal is stored in different frame memories 22A and 22B for each pixel with or without the microlens 12 by switching the switch 18 by the pixel CLK signal. As a result, the second frame memory 22B for storing the signals read out from the pixels without the microlens 12 stores the image signal of the luminance level of 1/8, while the second frame memory 22B stores the signal of the microlens 12. In the first frame memory 22A for storing the signal read from a certain pixel, the microlens 12 gives twice the sensitivity to the corresponding pixel, so that the image signal of the luminance level of 1/4 is stored. Becomes

【0017】次に、1/2露光時間が経過した時点でさ
らに1回高速に非破壊読出しを行なう。読出された信号
は、加算器20A,20Bによりマイクロレンズ12の
有無毎にそれぞれフレームメモリ22Aと22Bの信号
と積算された後、それぞれフレームメモリ22A,22
Bに記憶される。この場合、撮像素子10から読出され
る信号は、マイクロレンズ12の有無に応じて1の輝度
レベルと1/2の輝度レベルの画像信号となる。
Next, when the 1/2 exposure time has elapsed, nondestructive read is performed once more at high speed. The read signals are integrated with the signals of the frame memories 22A and 22B by the adders 20A and 20B for each presence / absence of the microlens 12, and then the frame memories 22A and 22B, respectively.
Stored in B. In this case, the signal read from the image sensor 10 becomes an image signal having a brightness level of 1 and a brightness level of 1/2 depending on the presence or absence of the microlens 12.

【0018】次に、1露光時間が経過した時点で、撮像
素子10のリセット読み出し(通常の読み出し)を行な
う。読出された信号は、加算器20A,20Bによりマ
イクロレンズ12の有無毎にそれぞれフレームメモリ2
2Aと22Bの信号と積算された後、それぞれフレーム
メモリ22A,22Bに記憶される。この場合は、撮像
素子10から読出される信号は、マイクロレンズ12の
有無に応じて2の輝度レベルと1の輝度レベルの画像信
号となる。
Next, when one exposure time has elapsed, reset reading (normal reading) of the image pickup device 10 is performed. The read signals are added by the adders 20A and 20B to the frame memory 2 depending on the presence or absence of the microlens 12, respectively.
After being integrated with the signals of 2A and 22B, they are stored in the frame memories 22A and 22B, respectively. In this case, the signal read from the image sensor 10 becomes an image signal having a brightness level of 2 and a brightness level of 1 depending on the presence or absence of the microlens 12.

【0019】こうして、1露光期間が終了すると、上記
第1及び第2のフレームメモリ22A,22Bの画像デ
ータは、それぞれ対応するサブナイキストサンプリング
補間処理回路24A,24Bに入力され、欠落している
画素の補間が行なわれる。この時の補間は、例えば、図
2の(A)に示すような、該当欠落画素の上下左右の画
素データを用いた4点補間が考えられる。
In this way, when one exposure period ends, the image data of the first and second frame memories 22A and 22B are input to the corresponding sub-Nyquist sampling interpolation processing circuits 24A and 24B, respectively, and the missing pixels are lost. Is interpolated. As the interpolation at this time, for example, four-point interpolation using pixel data of upper, lower, left, and right of the corresponding missing pixel as shown in FIG. 2A can be considered.

【0020】そして、それぞれ補間処理の施された画像
信号は、加算器26にて、互いに同位置(アドレス)の
画素信号毎に加算され、広ダイナミックレンジの画像信
号が得られる。この結果、1露光期間が終了すると、1
/8,1/4,1/2,1,2の輝度レベルの異なる画
像データの合成された画像信号が得られることになり、
3回の(高速)累積加算で通常の16倍の広ダイナミッ
クレンジ化が図れたことになる。
The interpolated image signals are added by the adder 26 for each pixel signal at the same position (address) to obtain an image signal having a wide dynamic range. As a result, when one exposure period ends, 1
A combined image signal of image data having different brightness levels of / 8, 1/4, 1/2, 1 and 2 is obtained,
This means that a wide dynamic range 16 times higher than usual can be achieved by three times (high speed) cumulative addition.

【0021】こうして得られた広ダイナミックレンジの
画像は、第3のフレームメモリ28に記憶され、さらに
後段の広ダイナミックレンジ画像表示用処理部30で表
示系のダイナミックレンジに適応処理が施された後、D
/A変換器32にてアナログ信号に変換されて、モニタ
等の表示部34に表示される。
The wide dynamic range image thus obtained is stored in the third frame memory 28, and after the wide dynamic range image display processing unit 30 in the subsequent stage is subjected to the adaptive processing on the dynamic range of the display system. , D
The signal is converted into an analog signal by the / A converter 32 and displayed on the display unit 34 such as a monitor.

【0022】本実施例では、通常のCCDで撮像する方
式に比べ読み出し時間が殆ど必要ないため、1/6の撮
像時間で16倍の広ダイナミックレンジの画像が得られ
ることになる。
In this embodiment, as compared with the system in which a normal CCD is used for image pickup, almost no read time is required, so that an image having a wide dynamic range of 16 times can be obtained in 1/6 image pickup time.

【0023】図2の(B)は、本発明の第2の実施例に
係る広ダイナミックレンジカメラのブロック構成図であ
る。同図に於いて、図1の(A)と同様のものには同一
の参照番号を付すことにより、その説明を省略する。
FIG. 2B is a block diagram of the wide dynamic range camera according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG. 1A are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0024】図中、参照番号26A,26Bは、フレー
ムクロック(CLK)信号により切り換えられるスイッ
チであり、38A乃至38Fはフレームメモリである。
40A乃至40Fは対応するフレームメモリに記憶され
た画像信号の輝度レベルの分散を求める分散演算器であ
り、42はこれら分散演算器40A乃至40Fの出力に
基づいて、低輝度から高輝度までの度数分布の偏りの一
番少ないフレームメモリ出力を判定する判定部である。
44はフレームメモリ38A乃至38Fの出力を選択的
にD/A変換器32に供給するためのスイッチであり、
46は上記スイッチ44の切換えを、オート/マニュア
ル選択信号に応じて、上記判定部42の判定結果によっ
て行なうか、あるいはマニュアル入力によって行なうか
を切り換えるスイッチである。
In the figure, reference numerals 26A and 26B are switches which are switched by a frame clock (CLK) signal, and 38A to 38F are frame memories.
40A to 40F are dispersion calculators for obtaining the dispersion of the brightness levels of the image signals stored in the corresponding frame memories, and 42 is a frequency from low brightness to high brightness based on the outputs of these dispersion calculators 40A to 40F. It is a determination unit that determines the frame memory output with the least distribution bias.
Reference numeral 44 is a switch for selectively supplying the outputs of the frame memories 38A to 38F to the D / A converter 32,
Reference numeral 46 denotes a switch for switching the switch 44 according to an auto / manual selection signal according to the determination result of the determination section 42 or manual input.

【0025】次に、このような構成の第2の実施例の動
作につき説明する。上記第1の実施例と同様の撮像素子
10より、先ず、1露光期間中の1/8露光時間が経過
した時点で1回高速に非破壊読み出しを行なう。読出さ
れた信号は、マイクロレンズ12の有無の画素毎にそれ
ぞれ第1のフレームメモリ(FM1)38Aと第2のフ
レームメモリ(FM2)38Bに記憶される。
Next, the operation of the second embodiment having such a configuration will be described. First, nondestructive read-out is performed once at a high speed from the image sensor 10 similar to that of the first embodiment, when 1/8 exposure time in one exposure period elapses. The read signal is stored in the first frame memory (FM1) 38A and the second frame memory (FM2) 38B for each pixel with or without the microlens 12.

【0026】次に、1/2露光時間が経過した時点で、
さらに1回高速に非破壊読み出しを行なう。読出された
信号は、マイクロレンズ12の有無の画素毎にそれぞれ
第3のフレームメモリ(FM3)38Cと第4のフレー
ムメモリ(FM4)38Dに記憶される。
Next, when 1/2 exposure time has elapsed,
Further, non-destructive read is performed once at high speed. The read signal is stored in the third frame memory (FM3) 38C and the fourth frame memory (FM4) 38D for each pixel with or without the microlens 12.

【0027】次に、1露光時間が経過した時点でリセッ
ト読み出しを行ない、マイクロレンズ12の有無によ
り、それぞれ第5のフレームメモリ(FM5)38Eと
第6のフレームメモリ(FM6)38Fに記憶される。
Next, when one exposure time has elapsed, reset reading is performed, and depending on the presence / absence of the microlens 12, they are stored in the fifth frame memory (FM5) 38E and the sixth frame memory (FM6) 38F, respectively. ..

【0028】そして、第1乃至第6のフレームメモリ3
8A〜38Fの出力はそれぞれ、対応する分散演算器4
0A〜40Fにより輝度レベルの分散が求められ、判定
部42は、これら分散演算器40A〜40Fの出力に基
づいて、低輝度から高輝度までの度数分布のかたより無
い(一番少ない)フレームメモリ出力をD/A32を介
して表示部34に表示するように、スイッチ44を切換
え制御する。あるいは、スイッチ46をオートマニュア
ル選択信号により切り換えて、観察者が手動で、各フレ
ームメモリの出力を切り換え表示することもできる。こ
のように、本第2の実施例では、1露光時間中に得られ
た輝度レベルの異なる複数の画像をそれぞれ表示するこ
とが可能となる。
Then, the first to sixth frame memories 3
The outputs of 8A to 38F are the corresponding distributed computing units 4 respectively.
The brightness level dispersion is obtained from 0A to 40F, and the determination unit 42 outputs the frame memory output that does not rely on the frequency distribution from the low brightness to the high brightness (the smallest) based on the outputs of the dispersion calculators 40A to 40F. The switch 44 is controlled to be switched so that is displayed on the display unit 34 via the D / A 32. Alternatively, the switch 46 can be switched by an auto manual selection signal so that the observer can manually switch and display the output of each frame memory. As described above, in the second embodiment, it is possible to display a plurality of images having different brightness levels obtained during one exposure time.

【0029】次に、この発明の第3の実施例として、上
記第1及び第2の実施例のマイクロレンズの形状を及び
配列を変更した実施例を図3の(A)乃至(C)に基づ
いて説明する。
Next, as a third embodiment of the present invention, an embodiment in which the shape and arrangement of the microlenses of the first and second embodiments are changed is shown in FIGS. 3 (A) to 3 (C). It will be explained based on.

【0030】この第3の実施例は、上記第1及び第2の
実施例と同様の2倍の集光率を持つマイクロレンズ12
A(図3の(A))と、1/2の集光率を持つマイクロ
レンズ12B(図3の(B))の2種類のマイクロレン
ズを、図3の(C)に示すように配列したものである。
即ち、図3の(C)に示すようにマイクロレンズの配置
されていない画素の間に、交互にマイクロレンズ12A
とマイクロレンズ12Bが配置されている。
The third embodiment is similar to the first and second embodiments in that it has a microlens 12 having a double light collection rate.
Two types of microlenses, A (FIG. 3A) and a microlens 12B (½ of FIG. 3B) having a light collection rate of 1/2, are arranged as shown in FIG. 3C. It was done.
That is, as shown in FIG. 3C, the microlenses 12A are alternately arranged between the pixels in which the microlenses are not arranged.
And a microlens 12B are arranged.

【0031】この実施例に於いて、上記第1及び第2の
実施例と同様に3回露光すると、1/16,1/8,1
/4,1/2,1,2の輝度レベルの異なる画像データ
の合成した画像信号が得られるので、上記実施例よりも
広い32倍の広ダイナミックレンジ化を図ることができ
る。
In this embodiment, when exposure is performed three times as in the first and second embodiments, 1/16, 1/8, 1
Since image signals obtained by synthesizing image data having different brightness levels of / 4, 1/2, 1 and 2 can be obtained, a wide dynamic range 32 times wider than that of the above-described embodiment can be achieved.

【0032】このように、被写体の明るさ、画質等の使
用目的に応じて、集光率の異なるマイクロレンズを適
宜、組み合わせて配置し、補間処理部24に適当なディ
ジタルフィルタを設定することにより、さらなる広ダイ
ナミックレンジ化を図ることができる。
As described above, by appropriately arranging microlenses having different light-condensing rates in combination according to the purpose of use such as the brightness of the subject and the image quality, and setting an appropriate digital filter in the interpolation processing section 24. , A wider dynamic range can be achieved.

【0033】なお、上記実施例では、撮像素子1枚の例
を示しているが、RGBダイクロイックプリズムと前記
撮像素子3枚を組み合わせることにより、カラーカメラ
を構成することができる。また、上記第1及び第2の実
施例を組合せても良い。
In the above embodiment, an example of one image pickup element is shown, but a color camera can be constructed by combining the RGB dichroic prism and the three image pickup elements. Also, the first and second embodiments may be combined.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
1撮像時間の短縮を図り、以て動画像のリアルタイム
性,振れの減少,等、画質の劣化を改善することの可能
な広ダイナミックレンジカメラを提供することができ
る。即ち、従来の方式に比べ、撮像時間の短縮が図れ
る。
As described in detail above, according to the present invention,
(1) It is possible to provide a wide dynamic range camera capable of shortening the image pickup time and thus improving deterioration of image quality such as real-time property of moving images and reduction of shake. That is, the imaging time can be shortened as compared with the conventional method.

【0035】また、各感度レベル毎にサブサンプル撮像
されているので、水平,垂直解像度の劣化が生じない。
つまり、水平,垂直解像度を劣化することなく、CCD
の倍の量の情報をとることができる。
Since the sub-sample is picked up for each sensitivity level, the horizontal and vertical resolutions do not deteriorate.
In other words, the CCD can be used without degrading the horizontal and vertical resolution.
Can take twice as much information.

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

【図1】(A)は第1の実施例のブロック構成図であ
り、(B)は撮像素子に対するマイクロレンズの配置の
関係を示す正面図である。
FIG. 1A is a block configuration diagram of a first embodiment, and FIG. 1B is a front view showing a relationship of arrangement of microlenses with respect to an image pickup element.

【図2】(A)は図1の(A)中のサブナイキストサン
プリング補間処理回路に於ける4点補間処理を説明する
ための図であり、(B)は第2の実施例のブロック構成
図である。
2A is a diagram for explaining four-point interpolation processing in the sub-Nyquist sampling interpolation processing circuit in FIG. 1A, and FIG. 2B is a block configuration of the second embodiment. It is a figure.

【図3】(A)は2倍の集光率を持つマイクロレンズの
形状を示す断面図、(B)は1/2の集光率を持つマイ
クロレンズの形状を示す断面図であり、(C)は第3の
実施例に於ける(A)及び(B)のマイクロレンズの配
置の関係を示す正面図である。
3A is a cross-sectional view showing the shape of a microlens having a double light collection ratio, and FIG. 3B is a cross-sectional view showing the shape of a microlens having a half light collection ratio, FIG. 9C is a front view showing the relationship of arrangement of the microlenses (A) and (B) in the third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…撮像素子、12,12A,12B…マイクロレン
ズ、18,36A,36B,44,46…スイッチ、2
0A,20B,26…加算器、22A,22B,38A
〜38F…フレームメモリ、24A,24B…サブナイ
キストサンプリング補間処理回路、40A〜40F…分
散演算器、42…判定部。
10 ... Image sensor, 12, 12A, 12B ... Micro lens, 18, 36A, 36B, 44, 46 ... Switch, 2
0A, 20B, 26 ... Adder, 22A, 22B, 38A
-38F ... Frame memory, 24A, 24B ... Sub Nyquist sampling interpolation processing circuit, 40A-40F ... Distributed arithmetic unit, 42 ... Judgment part.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高速非破壊読出し可能な撮像素子と、 前記撮像素子の一部のあるいは全部の画素毎に配置さ
れ、前記画素の感光部に集光するマイクロレンズと、 前記マイクロレンズの有無あるいは集光率毎に対応する
画素群の画像情報を、1露光期間中に複数回非破壊読出
しを行なう読み出し手段と、 を具備してなることを特徴とする広ダイナミックレンジ
カメラ。
1. An image sensor capable of high-speed non-destructive reading, a microlens arranged for some or all pixels of the image sensor and condensing on a photosensitive portion of the pixel, and the presence or absence of the microlens. A wide dynamic range camera comprising: a reading unit that performs nondestructive reading of image information of a pixel group corresponding to each condensing rate a plurality of times during one exposure period.
【請求項2】 前記マイクロレンズを前記撮像素子の全
画素に対して市松状に配置させたことを特徴とする請求
項1に記載の広ダイナミックレンジカメラ。
2. The wide dynamic range camera according to claim 1, wherein the microlenses are arranged in a checkered pattern with respect to all pixels of the image pickup device.
【請求項3】 各読出し毎に、前に読出した画像との積
算処理並びにサブナイキストサンプリングの回復処理を
行なう演算手段をさらに具備することを特徴とする請求
項1に記載の広ダイナミックレンジカメラ。
3. The wide dynamic range camera according to claim 1, further comprising arithmetic means for performing integration processing with a previously read image and recovery processing of sub-Nyquist sampling for each reading.
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