JPH05316413A - Image pickup device - Google Patents

Image pickup device

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Publication number
JPH05316413A
JPH05316413A JP4146404A JP14640492A JPH05316413A JP H05316413 A JPH05316413 A JP H05316413A JP 4146404 A JP4146404 A JP 4146404A JP 14640492 A JP14640492 A JP 14640492A JP H05316413 A JPH05316413 A JP H05316413A
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JP
Japan
Prior art keywords
image
range
value
output
exposure amount
Prior art date
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Pending
Application number
JP4146404A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Yamada
啓一 山田
Tomoaki Nakano
倫明 中野
Arata Yamamoto
新 山本
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Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To expand the dynamic range of the image pickup of an image by making an image memory minimum by picking up image by continuously dividing the dynamic range of the brightness value of an image to be determined in order of the increase of the brightness value. CONSTITUTION:A loopup table 3 inputs digital signal data to be outputted from an A/D converter 2 and outputs signal data after non-linearity is corrected. A write decision device 4 receives the signal data to be outputted by the lookup table 3 and decides whether the signal data of each picture element is written in an image memory 6 or not. When it decides to write, a write pulse is generated and the data is made to be written in the image memory 6 via a lookup table 5. The lookup table 5 outputs the result which the inputted signal data is multiplied by the magnification based on the exposure value at the time of the image pickup to be fixed by the signal from a control device 7.

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、撮像素子のダイナミッ
クレンジを拡張させた、ビデオカメラ、電子カメラ等の
撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup device such as a video camera or an electronic camera having an expanded dynamic range of an image pickup device.

【0002】[0002]

【従来の技術】撮像素子のダイナミックレンジは、一般
に出力信号の雑音レベルと飽和レベルとの比で定まる。
撮像素子の出力のダイナミックレンジに比べて撮像対象
の明度のダイナミックレンジが広い場合には、撮像素子
の露光量を調節することが必要となる。この場合は、例
えば、照明強度、絞り量、シャッタースピード、フィル
ターの透過量などの露光量を調節する手段を設け、露光
量を多段階に変化させて撮像することにより、撮像素子
の出力のダイナミックレンジより広いダイナミックレン
ジを有した画像を得ることができる。
2. Description of the Related Art The dynamic range of an image pickup device is generally determined by the ratio between the noise level and the saturation level of an output signal.
When the dynamic range of the brightness of the imaging target is wider than the dynamic range of the output of the image sensor, it is necessary to adjust the exposure amount of the image sensor. In this case, for example, by providing a means for adjusting the exposure amount such as the illumination intensity, the diaphragm amount, the shutter speed, the transmission amount of the filter, and the like, the exposure amount is changed in multiple stages to capture an image. It is possible to obtain an image having a dynamic range wider than the range.

【0003】これを実現する従来技術として、例えば、
露光パラメータを3段階に変化させて撮像する方法があ
る。即ち、第1露光パラメータにより撮像を行い、この
撮像により得られた第1画像を第1画像メモリに記憶
し、次に、第2露光パラメータで撮像を行ない、この撮
像により得られた第2画像を第2画像メモリに記憶し、
次に、第3露光パラメータで撮像を行ない、この撮像に
より得られた第3画像及び第1画像メモリ、第2画像メ
モリに記憶されている第1画像および第2画像とを組み
合わせる事によって広ダイナミックレンジ画像を生成す
る。
As a conventional technique for realizing this, for example,
There is a method of changing the exposure parameter in three steps to take an image. That is, imaging is performed with the first exposure parameter, the first image obtained by this imaging is stored in the first image memory, then imaging is performed with the second exposure parameter, and the second image obtained by this imaging is performed. Stored in the second image memory,
Next, imaging is performed with the third exposure parameter, and the third image and the first image memory obtained by this imaging, and the first image and the second image stored in the second image memory are combined to obtain a wide dynamic image. Generate a range image.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来技術
では、異なる露光パラメータによって撮像された画像を
記憶する必要があるため、(露光パラメータの種類−
1)個の画像メモリが必要となる。よって、装置が大き
くなるという問題点があった。又、上記の方式では、1
組の露光パラメータの撮像が終了する毎(上記の例では
3種の露光パラメータによる撮像が完了した時)に、1
つの広ダイナミックレンジ画像が得られる方式であるた
めに、移動物体の撮像に適用した場合には、滑らかな動
きを再現するに必要なビデオレートの広ダイナミックレ
ンジ画像を得ることが困難であるという問題点があっ
た。
However, in this conventional technique, it is necessary to store images picked up by different exposure parameters.
1) The number of image memories is required. Therefore, there is a problem that the device becomes large. Also, in the above method, 1
One each time the imaging of a set of exposure parameters is completed (in the above example, the imaging with three types of exposure parameters is completed)
Since it is a method that can obtain two wide dynamic range images, it is difficult to obtain a wide dynamic range image of a video rate necessary to reproduce smooth motion when applied to imaging a moving object. There was a point.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成は、撮像素子と、A/D変換器と、撮像素
子の露光量を少なくとも2段階に制御する露光量制御手
段と、画像面上の明度値を画素に対応して記憶するため
の画像メモリと、露光量制御手段及び撮像素子を制御し
て物体を段階的に設定された露光量で順次撮像する撮像
制御手段と、明度値のダイナミックレンジを明度値の増
加順に連続的に分割して得られる各分割レンジを各露光
量の減少順に対応させて、各露光量毎に分割レンジ又は
その分割レンジに対応する撮像素子の出力レンジを設定
するレンジ設定手段と、A/D変換器の出力値を撮像時
露光量をスケール因子としてその撮像時露光量に対応す
る分割レンジの中の値に変換する変換手段と、A/D変
換器から画素毎に出力される出力値又は変換手段から出
力される変換値が、撮像時露光量に対応する出力レンジ
又は分割レンジに存在するか否かを判定するレンジ判定
手段と、レンジ判定手段の判定結果が肯定される場合に
のみ、変換手段により得られた変換値を、画像メモリに
おいて、その変換値を出力画素に対応するアドレスに記
憶する記憶制御手段とを設けたことである。
The structure of the invention for solving the above-mentioned problems comprises an image pickup device, an A / D converter, and an exposure amount control means for controlling the exposure amount of the image pickup device in at least two stages. An image memory for storing the brightness value on the image plane corresponding to the pixel, an image pickup control unit for controlling the exposure amount control unit and the image pickup element to sequentially pick up the object with the exposure amount set stepwise, Each of the divided ranges obtained by continuously dividing the dynamic range of the lightness value in the increasing order of the lightness value is made to correspond to the decreasing order of each exposure amount, and the divided range or the image pickup device corresponding to the divided range is provided for each exposure amount. A range setting means for setting an output range, a conversion means for converting the output value of the A / D converter into a value within a divided range corresponding to the exposure amount at the time of imaging using the exposure amount at the time of imaging as a scale factor, and A / D For each pixel from the D converter The range determination means for determining whether or not the input output value or the conversion value output from the conversion means exists in the output range or the divided range corresponding to the exposure amount at the time of imaging, and the determination result of the range determination means is affirmative. Only in that case, the storage control means for storing the conversion value obtained by the conversion means in the image memory at the address corresponding to the output pixel is provided.

【0006】[0006]

【作用】図3に示すように、求める画像の明度値のダイ
ナミックレンジ(拡張されたダイナミックレンジ)を明
度値の増加順に連続的に分割して各分割レンジを得る。
以下、この順に第1分割レンジ、第2分割レンジ、…と
言う。この各分割レンジは明度値の増加順に、露光量の
減少順に対応する。以下、露光量を減少順に、第1露光
量、第2露光量、…と言う。即ち、第1分割レンジ、第
2分割レンジ、…の明度値は、それぞれ、第1露光量、
第2露光量、…での撮像画像から求められる。
As shown in FIG. 3, the dynamic range (extended dynamic range) of the brightness value of the image to be obtained is continuously divided in the increasing order of the brightness value to obtain each divided range.
Hereinafter, the first division range, the second division range, ... In this order. Each divided range corresponds to the increasing order of the brightness value and the decreasing order of the exposure amount. Hereinafter, the exposure amount will be referred to as a first exposure amount, a second exposure amount, ... In descending order. That is, the lightness values of the first divided range, the second divided range, ... Are respectively the first exposure amount,
The second exposure amount is obtained from the captured image.

【0007】一方、図3に示すように、第1分割レン
ジ、第2分割レンジ、…に対応して撮像素子の出力レン
ジが存在する。以下、この順に、第1出力レンジ、第2
出力レンジ、…と言う。分割レンジと出力レンジの対応
関係は、一例として、次の関係に設定することができ
る。第1出力レンジは、撮像素子のノイズレベル(必要
とするS/Nが得られる最低の出力信号レベル)以上飽
和レベル(完全に飽和した状態と区別できる直線性のあ
る範囲の上限値)とすることができる。この第1出力レ
ンジの値を第1露光量から基準露光量への換算を行った
値が第1分割レンジの値に対応する。このようにして、
第1分割レンジが決定される。又、第2出力レンジの最
大値(一般的には飽和レベル)を第2露光量から基準露
光量への換算を行った値が第2分割レンジの最大値に対
応し、第2分割レンジの最小値が第1分割レンジの最大
値に等しくなるように第2分割レンジが設定される。
又、第2出力レンジの最小値は第2分割レンジの最小値
を基準露光量から第2露光量に変換した値とする。
On the other hand, as shown in FIG. 3, there are output ranges of the image pickup device corresponding to the first divided range, the second divided range, .... Hereinafter, in this order, the first output range, the second
The output range ... The correspondence relationship between the division range and the output range can be set to the following relationship, for example. The first output range is a saturation level (the upper limit of a linear range that can be distinguished from a completely saturated state) above the noise level of the image sensor (the lowest output signal level at which the required S / N is obtained). be able to. A value obtained by converting the value of the first output range from the first exposure amount to the reference exposure amount corresponds to the value of the first divided range. In this way
The first division range is determined. Also, the maximum value of the second output range (generally the saturation level) converted from the second exposure amount to the reference exposure amount corresponds to the maximum value of the second divided range. The second divided range is set so that the minimum value is equal to the maximum value of the first divided range.
The minimum value of the second output range is a value obtained by converting the minimum value of the second divided range from the reference exposure amount to the second exposure amount.

【0008】以上の関係に、撮像素子の各出力レンジ、
各分割レンジ、各露光量との対応関係を設定することが
できる。特に、図8に示すように、各出力レンジをノイ
ズレベルから飽和レベルの全範囲に共通化するように、
各露光量を設定し、その各露光量と共通化された出力レ
ンジから各分割レンジを設定することもできる。即ち、
第2分割レンジ、第3分割レンジ、…の最小値を基準露
光量から第2露光量、第3露光量、…に変換した値が出
力レンジのノイズレベルとなるように第2露光量、第3
露光量、…を決定し、各分割レンジを決定することがで
きる。
Based on the above relationship, each output range of the image sensor,
Correspondence between each division range and each exposure amount can be set. In particular, as shown in FIG. 8, in order to make each output range common to the entire range from the noise level to the saturation level,
It is also possible to set each exposure amount and set each divided range from the output range common to each exposure amount. That is,
The minimum value of the second divided range, the third divided range, ... Is converted from the reference exposure amount into the second exposure amount, the third exposure amount ,. Three
The exposure amount, ... Can be determined, and each division range can be determined.

【0009】撮像制御手段により例えば、第1露光量、
第2露光量、…第n露光量、第1露光量、…のように、
各露光量が順次周期的に変化されて、各露光量に対応し
て撮像される。尚、撮像順序は周期的でなくともよい。
A/D変換器から画素毎に順次出力される出力値は、撮
像時露光量から基準露光量へ変換される。この変換され
た値を以下、変換値と言う。
By the image pickup control means, for example, the first exposure amount,
The second exposure amount, ... The nth exposure amount, the first exposure amount ,.
Each exposure amount is sequentially and periodically changed, and an image is captured corresponding to each exposure amount. Note that the imaging order need not be periodic.
The output value sequentially output from the A / D converter for each pixel is converted from the exposure amount during imaging to the reference exposure amount. This converted value is hereinafter referred to as a converted value.

【0010】第1露光量で撮像した場合には、A/D変
換器から画素毎に順次出力される出力値又は変換値が第
1出力レンジ又は第1分割レンジに存在するか否が判定
される。同様に、第2露光量で撮像した場合には、A/
D変換器から画素毎に順次出力される出力値又は変換値
が第2出力レンジ又は第2分割レンジに存在するか否が
判定される。そして、判定結果が肯定的である場合にの
み変換値が出力画素に対応するアドレスの画像メモリに
記憶される。即ち、第1露光量で撮像した場合には、画
像メモリにおいて、第1分割レンジの明度値を有する画
素の明度値のみが書き換えられる。同様に、第2露光量
で撮像した場合には、画像メモリにおいて、第2分割レ
ンジの明度値を有する画素の明度値のみが書き換えられ
る。
When the image is captured with the first exposure amount, it is determined whether or not the output value or the converted value sequentially output from the A / D converter for each pixel exists in the first output range or the first divided range. It Similarly, when an image is taken with the second exposure amount, A /
It is determined whether the output value or the conversion value sequentially output from the D converter for each pixel exists in the second output range or the second divided range. The conversion value is stored in the image memory at the address corresponding to the output pixel only when the determination result is affirmative. That is, when the image is captured with the first exposure amount, only the brightness value of the pixel having the brightness value of the first divided range is rewritten in the image memory. Similarly, when the image is captured with the second exposure amount, only the brightness value of the pixel having the brightness value of the second divided range is rewritten in the image memory.

【0011】このようにして、第1露光量、第2露光
量、…第n露光量で順次撮像される毎に、画像メモリに
おいて、第1分割レンジ、第2分割レンジ、…第n分割
レンジの明度値を有する画素の明度値のみが書換えれ、
上記の処理が繰り返し実行される。この画像メモリの値
を任意時刻で参照することにより、拡張されたダイナミ
ックレンジの画像が得られる。
In this manner, each time the first exposure amount, the second exposure amount, ... The nth exposure amount is sequentially imaged, the first division range, the second division range ,. Only the lightness value of the pixel having the lightness value of is rewritten,
The above process is repeatedly executed. An image with an expanded dynamic range can be obtained by referring to the value of this image memory at an arbitrary time.

【0012】[0012]

【発明の効果】以上のように、本発明では撮像画面に対
して1つの画像メモリを設けることで任意時刻の拡大さ
れたダイナミックレンジを有する濃淡画像を得ることが
できる。よって、装置を小型化できる。又、画像メモリ
の値は各分割レンジ毎に時系列的に書き換えられている
ので、画像メモリの値は任意時刻で参照されても、滑ら
かに変化する動画の情報を得ることができる。
As described above, according to the present invention, by providing one image memory for the image pickup screen, it is possible to obtain a grayscale image having an expanded dynamic range at an arbitrary time. Therefore, the device can be downsized. Further, since the value of the image memory is rewritten in time series for each divided range, even if the value of the image memory is referred to at an arbitrary time, it is possible to obtain the information of the moving image that changes smoothly.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図1において、撮像素子1は、光電変換機構に
より発生する電荷の蓄積時間を電気信号によって制御可
能な撮像素子であり、具体的には、2次元画像が得られ
る電子シャッター機能付きのCCD撮像素子である。従
って、本実施例では露光パラメータ(露光量)は電子シ
ャッタ機能の蓄積時間により与えられる。よって、本実
施例では、露光量制御手段と撮像素子はCCD撮像素子
として一体的に組み込まれている。尚、カメラの場合に
は、図示しないレンズ等の光学系によって撮像素子の受
光面に画像が結像されている。
EXAMPLES The present invention will be described below based on specific examples. In FIG. 1, an image pickup device 1 is an image pickup device capable of controlling a charge accumulation time generated by a photoelectric conversion mechanism by an electric signal, and specifically, a CCD image pickup device with an electronic shutter function capable of obtaining a two-dimensional image. Is. Therefore, in this embodiment, the exposure parameter (exposure amount) is given by the accumulation time of the electronic shutter function. Therefore, in this embodiment, the exposure amount control means and the image pickup device are integrally incorporated as a CCD image pickup device. In the case of a camera, an image is formed on the light receiving surface of the image sensor by an optical system such as a lens (not shown).

【0014】A/D変換器2は、撮像素子1から読み出
されたアナログ信号の信号レベルを画素単位でサンプリ
ングしてデジタル信号データに変換するものである。ル
ックアップテーブル3は、光学系による撮像素子1の非
直線性を補正するための補正係数を予め記憶しており、
A/D変換器2から出力されるデジタル信号データを入
力し、非直線性が補正されたデジタル信号データ(デジ
タル値)を出力する。
The A / D converter 2 samples the signal level of the analog signal read from the image pickup device 1 in pixel units and converts it into digital signal data. The look-up table 3 stores in advance a correction coefficient for correcting the non-linearity of the image sensor 1 by the optical system,
The digital signal data output from the A / D converter 2 is input, and the digital signal data (digital value) whose nonlinearity is corrected is output.

【0015】レンジ設定手段、レンジ判定手段及び記憶
制御手段を構成する書込判定器4は、ルックアップテー
ブル3が出力するデジタル信号データを受取り、その各
画素のデジタル信号データについて、これを画像メモリ
6に書き込むか否かの判定を後述する方法によって行う
装置である。又、書込判定器4は書込むべきデータと判
定した場合には、そのデータがルックアップテーブル5
で変換されて画像メモリ6のデータ入力端子に与えられ
た時点において画像メモリ6に対して書込パルスを発生
し、そのデータが画像メモリ6に書き込まれるようにす
る装置である。
The write determiner 4 which constitutes the range setting means, the range determining means, and the storage control means receives the digital signal data output from the look-up table 3, and stores the digital signal data of each pixel in the image memory. 6 is a device for determining whether or not to write data in No. 6 by a method described later. When the write determiner 4 determines that the data should be written, the data is stored in the lookup table 5.
It is a device that generates a write pulse to the image memory 6 at the time when it is converted by the above and is given to the data input terminal of the image memory 6 so that the data is written in the image memory 6.

【0016】変換手段を構成するルックアップテーブル
5は、入力されたデジタル信号データに制御装置7から
の信号によって定められる撮像時露光量に基づく倍率を
乗じた結果を出力するように構成されている。画像メモ
リ6は、本装置によって生成される広ダイナミックレン
ジ画像を保持するビットマップ形式の画像メモリであ
る。撮像制御手段を構成する制御装置7は、主として各
露光時間を周期的に制御するものであり、撮像素子1、
書込判定器4、ルックアップテーブル5、等を制御し、
広ダイナミックレンジ画像を画像メモリ6に生成させる
装置である。
The look-up table 5 constituting the converting means is configured to output a result obtained by multiplying the input digital signal data by a magnification based on the exposure amount at the time of image pickup which is determined by a signal from the control device 7. .. The image memory 6 is a bitmap format image memory that holds a wide dynamic range image generated by this apparatus. The control device 7 which constitutes the image pickup control means mainly controls each exposure time periodically, and includes the image pickup device 1,
Controls the write determiner 4, the lookup table 5, etc.,
This is a device for generating a wide dynamic range image in the image memory 6.

【0017】本装置は制御装置7の制御によって次のよ
うに動作する。図6に撮像画素数が4×3画素の場合に
ついてタイミングチャートを示す。まず、撮像素子1
は、制御装置7から出力される蓄積時間長と蓄積タイミ
ングを制御する信号に従って、第1露光量を決定する第
1蓄積時間T1によって撮像を行う。この撮像で得られ
たアナログ画像信号データは、制御装置7からの制御信
号によって撮像素子1から画素単位で時系列的に順次読
み出され、これらの一連の画素データについて以下の処
理が行なわれる。
This device operates as follows under the control of the control device 7. FIG. 6 shows a timing chart when the number of image pickup pixels is 4 × 3 pixels. First, the image sensor 1
Performs imaging in the first accumulation time T1 that determines the first exposure amount according to a signal that controls the accumulation time length and the accumulation timing output from the control device 7. The analog image signal data obtained by this image pickup is sequentially read from the image pickup device 1 on a pixel-by-pixel basis in time series by a control signal from the control device 7, and the following processing is performed on the series of pixel data.

【0018】撮像素子1からのアナログ画像信号データ
(映像信号)は順次A/D変換器2に転送され、制御装
置7から出力されるサンプリング信号に従ってA/D変
換器2で画素単位でデジタル信号データD' (x,y)
に変換される。ここで、(x,y)はこの画素の画像面
上での座標位置を示す。A/D変換器2から出力される
A/D変換後のデジタル信号データD' (x,y)は、
ルックアップテーブル3に転送されて撮像素子1の非直
線性が補正されたデータD(x,y)に変換される。非
直線性が補正されたデータD(x,y)はルックアップ
テーブル3から書込判定器4に転送される。又、書込判
定器4に転送されたデータが蓄積時間T1のデータであ
ることが制御装置7からの蓄積時間長信号によって書込
判定器4に知らされる。
The analog image signal data (video signal) from the image pickup device 1 is sequentially transferred to the A / D converter 2, and in accordance with the sampling signal output from the control device 7, the A / D converter 2 outputs a digital signal pixel by pixel. Data D '(x, y)
Is converted to. Here, (x, y) indicates the coordinate position of this pixel on the image plane. The digital signal data D ′ (x, y) after A / D conversion output from the A / D converter 2 is
The data is transferred to the look-up table 3 and converted into data D (x, y) in which the non-linearity of the image sensor 1 is corrected. The non-linearity-corrected data D (x, y) is transferred from the look-up table 3 to the write determiner 4. Further, the write determination unit 4 is informed by the storage time length signal from the control device 7 that the data transferred to the write determination unit 4 is the data of the storage time T1.

【0019】書込判定器4は、ルックアップテーブル3
からD(x,y)のデータを受け取ると、制御装置7か
ら画素毎に出力される判定タイミング信号に従って、R
min(T1)≦D(x,y)≦Rmax (T1) の条件
が成立するか否かの判定を行なう。ここで、図2に示す
ように、Rmin (T1)およびRmax (T1)は、蓄積
時間T1の撮像画像に対応して決められる値である。即
ち、第1露光量に対応する撮像素子1の第1出力レンジ
の最小値と最大値である。書込判定器4において上記条
件が成立すると判定された場合には、後述するように、
D(x,y)のデータがルックアップテーブル5で変換
される。そして、その変換データ(変換値)が画像メモ
リ6のデータ入力端子に与えられるタイミングにおいて
書込判定器4は画像メモリ6に対して書込パルスを発生
する。
The write determination unit 4 is a lookup table 3
When the data D (x, y) is received from the controller 7, R
It is determined whether or not the condition of min (T1) ≦ D (x, y) ≦ Rmax (T1) is satisfied. Here, as shown in FIG. 2, Rmin (T1) and Rmax (T1) are values determined corresponding to the captured image of the accumulation time T1. That is, it is the minimum value and the maximum value of the first output range of the image sensor 1 corresponding to the first exposure amount. When the write determiner 4 determines that the above condition is satisfied, as described later,
The data of D (x, y) is converted by the lookup table 5. Then, at the timing when the converted data (converted value) is given to the data input terminal of the image memory 6, the write determiner 4 issues a write pulse to the image memory 6.

【0020】書込判定器4に入力されたデータD(x,
y)はルックアップテーブル5に転送される。ルックア
ップテーブル5に転送されたデータが蓄積時間T1のデ
ータであることが制御装置7からの蓄積時間長信号によ
ってルックアップテーブル5に知らされる。ルックアッ
プテーブル5は、D(x,y)のデータが入力される
と、それをA(T1)倍したA(T1)×D(x,y)
のデータ(基準露光量に換算された第1分割レンジへの
変換値)を、画像メモリ6のデータ入力端子に出力す
る。ここで、A(T1)は、蓄積時間T1に対応して決
められる値であり、撮像素子1の出力値を基準露光状態
での値(第1分割レンジの値)に変換するためのスケー
ル因子である。又、第1分割レンジに存在するA(T
1)×D(x,y)のデータが画像メモリ6のデータ入
力端子に与えられるのと同期して、制御装置7から画像
メモリ6の画素(x,y)に該当するメモリアドレスが
画像メモリ6のメモリアドレス端子に与えられる。A
(T1)×D(x,y)のデータが画像メモリ6のデー
タ入力端子に与えられた時点において、書込判定器4か
ら書込パルスが発生された場合には、このデータは画像
メモリ6の画素位置(x,y)に相当するアドレスに書
き込まれる。
The data D (x,
y) is transferred to the lookup table 5. The look-up table 5 is informed by the storage time length signal from the control device 7 that the data transferred to the look-up table 5 is the data of the storage time T1. When the data of D (x, y) is input, the lookup table 5 is A (T1) × D (x, y) multiplied by A (T1).
(Data converted into the first divided range converted into the reference exposure amount) is output to the data input terminal of the image memory 6. Here, A (T1) is a value determined corresponding to the accumulation time T1, and is a scale factor for converting the output value of the image sensor 1 into the value in the reference exposure state (the value of the first division range). Is. In addition, A (T
1) xD (x, y) data is applied to the data input terminal of the image memory 6 in synchronization with the memory address corresponding to the pixel (x, y) of the image memory 6 from the control device 7. 6 memory address terminals. A
At the time when the data of (T1) × D (x, y) is applied to the data input terminal of the image memory 6, if the write pulse is generated from the write determiner 4, this data is stored in the image memory 6. Is written to the address corresponding to the pixel position (x, y) of.

【0021】蓄積時間T1(第1露光量)で撮像された
一連の画素データについて上述の処理が終わると、次
に、制御装置7からの次の制御サイクルの蓄積時間長と
蓄積タイミングを制御する信号に従って、第2蓄積時間
T2(第2露光量)によって撮像素子1で撮像を行う。
この撮像で得られた画像は第1蓄積時間による撮像の場
合と同様に撮像素子1から時系列的に順次画素毎に読み
出され、これらの一連の画素データについて蓄積時間T
1の場合と同様な処理が行なわれる。但し、蓄積時間T
2の場合は、制御装置7から書込判定器4に出力される
蓄積時間長信号によって、書込判定器4においてRmin
(T1)とRmax (T1)がRmin (T2)とRmax
(T2)になること、および、制御装置7からルックア
ップテーブル5に出力される蓄積時間長信号によって、
ルックアップテーブル5におけるスケール因子がA(T
1)がA(T2)になることが蓄積時間T1の場合と異
なる。尚、Rmin (T2)とRmax (T2)は第2出力
レンジの最小値と最大値である。又、A(T2)は、蓄
積時間T2に対応して決められる値であり、撮像素子1
の出力値を基準露光状態での値(第2分割レンジの値)
に変換するためのスケール因子である。
When the above-described processing is completed for the series of pixel data imaged at the accumulation time T1 (first exposure amount), the accumulation time length and accumulation timing of the next control cycle from the control device 7 are controlled next. In accordance with the signal, the image sensor 1 captures an image for the second storage time T2 (second exposure amount).
The image obtained by this image pickup is sequentially read from the image pickup element 1 for each pixel in time series similarly to the case of the image pickup by the first accumulation time, and the accumulation time T is calculated for these series of pixel data.
The same processing as in the case of 1 is performed. However, the accumulation time T
In the case of 2, the write determination unit 4 outputs Rmin by the accumulation time length signal output from the control unit 7 to the write determination unit 4.
(T1) and Rmax (T1) are Rmin (T2) and Rmax
(T2) and the accumulation time length signal output from the control device 7 to the lookup table 5,
The scale factor in the lookup table 5 is A (T
It is different from the case of the accumulation time T1 that 1) becomes A (T2). Note that Rmin (T2) and Rmax (T2) are the minimum value and the maximum value of the second output range. Further, A (T2) is a value determined corresponding to the accumulation time T2, and the image sensor 1
The output value of is the value in the standard exposure state (the value of the second divided range)
Is a scale factor for converting to.

【0022】以上の動作を行うことにより、広ダイナミ
ックレンジ画像を画像メモリ6に生成することができ
る。この原理を前出の各定数の決め方の例とともに以下
に説明する。いま、例えば、撮像素子の出力信号が、ル
ックアップテーブル3によって非直線性が補正された後
の状態において、ゼロレベル(雑音を無視した場合の入
射光強度ゼロの状態の出力)が0であり、飽和レベルが
Dmax であるとする。そして、0とDmax の間は直線性
が保たれているものとする。また蓄積時間T1とT2と
の関係が、T1>T2であるとする。このとき、各定数
を、
By performing the above operation, a wide dynamic range image can be generated in the image memory 6. This principle will be described below together with an example of how to determine each constant described above. Now, for example, in the state after the nonlinearity is corrected by the look-up table 3 in the output signal of the image sensor, the zero level (the output in the state where the incident light intensity is zero when noise is ignored) is 0. , And the saturation level is Dmax. The linearity is maintained between 0 and Dmax. Further, it is assumed that the relationship between the accumulation times T1 and T2 is T1> T2. At this time, each constant

【0023】[0023]

【数1】 Rmin (T1)=0, Rmax (T1)=Dmax −1, Rmin (T2)=Dmax ×T2/T1, Rmax (T2)=Dmax , A(T1)=1, A(T2)=T1/T2## EQU1 ## Rmin (T1) = 0, Rmax (T1) = Dmax-1, Rmin (T2) = Dmax × T2 / T1, Rmax (T2) = Dmax, A (T1) = 1, A (T2) = T1 / T2

【0024】と定めると、図2に示すように、第1分割
レンジに明度値が存在する画素(暗い部分)は蓄積時間
T1(第1露光量)で撮像された画像が用いられ、第2
分割レンジに明度値が存在する画素(明るい部分)は蓄
積時間T2(第2露光量)で撮像された画像が用いら
れ、結果的に広ダイナミックレンジ画像が得られること
になる。即ち、各画素(x,y)について、蓄積時間T
1で撮像したときのデータD1が飽和レベルに達してい
ない場合には(第1出力レンジに存在する場合)、この
D1をその画素の画像データ(第1露光量を基準露光量
としているので、D1は第1分割レンジの値である)と
し、D1が飽和している場合には蓄積時間T2で撮像し
たときのデータD2をT1/T2倍して(撮像素子1の
出力値を基準露光量での値に換算することにより第2分
割レンジの値となる)その画素の画像データとする。こ
こでD2をT1/T2倍する理由は、同一入射光量のと
きの撮像素子の信号出力は非飽和状態では蓄積時間に比
例するので、D2のデータはD1のデータに比べて感度
がT2/T1倍になっているからである。
As shown in FIG. 2, for the pixel (dark portion) having the lightness value in the first divided range, the image picked up at the accumulation time T1 (first exposure amount) is used as shown in FIG.
An image captured during the accumulation time T2 (second exposure amount) is used for a pixel (bright portion) having a brightness value in the divided range, and as a result, a wide dynamic range image is obtained. That is, for each pixel (x, y), the accumulation time T
When the data D1 captured at 1 does not reach the saturation level (when present in the first output range), this D1 is used as the image data of the pixel (since the first exposure amount is the reference exposure amount, D1 is the value of the first division range), and when D1 is saturated, the data D2 when imaged at the accumulation time T2 is multiplied by T1 / T2 (the output value of the image sensor 1 is the reference exposure amount). The value of the second divided range is obtained by converting into the value of 1). Here, the reason for multiplying D2 by T1 / T2 is that the signal output of the image sensor when the amount of incident light is the same is proportional to the accumulation time in the non-saturated state, and therefore the data of D2 has a sensitivity T2 / T1 higher than that of D1. Because it is doubled.

【0025】尚、上記の式において、Rmax (T1)の
値Dmax −1は、撮像素子が飽和レベルに達していない
範囲でなるべく大きな値を意味している。実際には撮像
素子等の雑音や、撮像対象物体の動き等によって蓄積時
間T1とT2のどちらの画像によっても埋められない画
素が生じる可能性があるので、Rmin (T2)を上に示
した値よりも少し小さい値として若干重ね合わさる領域
を持たせることが好ましい。ここで示したこれらの定数
の値の決め方は本発明での根本的な考え方を示したもの
で、これに容易に考えられる色々な変形を加えることも
可能である。
In the above equation, the value Dmax -1 of Rmax (T1) means a value as large as possible within the range where the image pickup device has not reached the saturation level. Practically, there is a possibility that some pixels may not be filled in by either image of the accumulation time T1 or T2 due to noise of the image sensor or the movement of the object to be imaged, so Rmin (T2) is the value shown above. It is preferable to have a slightly overlapping area with a value slightly smaller than the above. The method of deciding the values of these constants shown here shows the fundamental idea in the present invention, and various modifications which can be easily considered can be added to this.

【0026】各定数の具体的な数値例を示すと、T1=
1/60秒、T2=1/600秒、Dmax =255とし
た場合、一例として、
A concrete example of the numerical values of the respective constants is as follows: T1 =
When 1/60 seconds, T2 = 1/600 seconds, and Dmax = 255, as an example,

【0027】[0027]

【数2】 Rmin (T1)=0, Rmax (T1)=254, Rmin (T2)=25, Rmax (T2)=255, A(T1)=1, A(T2)=10## EQU00002 ## Rmin (T1) = 0, Rmax (T1) = 254, Rmin (T2) = 25, Rmax (T2) = 255, A (T1) = 1, A (T2) = 10

【0028】とすることが可能である。このとき、蓄積
時間T1(1/60秒)で撮像したデータD(x,y)
が0から254の場合には書込パルスを発生してこのデ
ータを画像メモリ6に書込み、データD(x,y)が2
55の場合には書込パルスは発生しない。又、蓄積時間
T2(1/600秒)で撮像したデータD(x,y)が
0から24の場合には書込パルスを発生せず、25から
255の場合には書込パルスは発生してこのデータを1
0倍した値を画像メモリに書き込むことになる。従っ
て、画像メモリには、0から2550の広いダイナミッ
クレンジの明度値を有した画像データが得られる。
It is possible that At this time, the data D (x, y) captured at the accumulation time T1 (1/60 seconds)
Is 0 to 254, a write pulse is generated to write this data in the image memory 6, and the data D (x, y) is 2
In the case of 55, no write pulse is generated. When the data D (x, y) imaged at the accumulation time T2 (1/600 seconds) is 0 to 24, no write pulse is generated, and when the data D (x, y) is 25 to 255, no write pulse is generated. Lever data 1
A value multiplied by 0 will be written in the image memory. Therefore, in the image memory, image data having a lightness value in a wide dynamic range of 0 to 2550 can be obtained.

【0029】以上の説明では、蓄積時間T1の一連の動
作を行い続いて蓄積時間T2の一連の動作を行なうこと
により広ダイナミックレンジ画像を得る動作について述
べたが、本装置を次のように動作させることにより、移
動物体の撮像を行なって動画像を得ることが可能であ
る。
In the above description, an operation for obtaining a wide dynamic range image by performing a series of operations for the storage time T1 and then a series of operations for the storage time T2 has been described, but the present apparatus operates as follows. By doing so, it is possible to capture a moving object and obtain a moving image.

【0030】即ち、図7に示すように、蓄積時間T1の
一連の動作を行い、続いて蓄積時間T2の一連の動作を
行い、続いてまた蓄積時間T1の一連の動作を行い、ま
た続いて蓄積時間T2の一連の動作を行うというように
動作を繰り返すようにする。すると、移動物体等を撮像
対象とした場合には、それに相当する広ダイナミックレ
ンジ画像が、撮像を行う時間間隔で更新される動画像と
して画像メモリ6に生成される。従って、画像メモリ6
の内容を書込動作と並列してビデオレートでビデオ信号
として読出すことにより、広ダイナミックレンジのビデ
オ信号を得ることができる。又、あるトリガー信号に同
期してその時点で上記の繰返し動作を停止することによ
り、その時点における画像メモリ6の内容が保持された
状態で画像メモリ6の内容の書換えが停止されることに
なるので、その瞬間の画像を静止画像として得ることも
可能である。
That is, as shown in FIG. 7, a series of operations for the storage time T1 is performed, then a series of operations for the storage time T2 is performed, then a series of operations for the storage time T1 is performed again, and then again. The operation is repeated such that a series of operations for the accumulation time T2 is performed. Then, when a moving object or the like is targeted for imaging, a wide dynamic range image corresponding to it is generated in the image memory 6 as a moving image that is updated at time intervals at which imaging is performed. Therefore, the image memory 6
A video signal having a wide dynamic range can be obtained by reading the contents of the above as a video signal at a video rate in parallel with the writing operation. Further, by stopping the repetitive operation at that time in synchronization with a certain trigger signal, the rewriting of the contents of the image memory 6 is stopped while the contents of the image memory 6 at that time are held. Therefore, it is possible to obtain the image at that moment as a still image.

【0031】以上の説明では、一例としてT1>T2の
場合について説明を行ったが、T1<T2の場合には、
前記各定数を、
In the above description, the case of T1> T2 has been described as an example, but in the case of T1 <T2,
Each of the above constants,

【数3】 Rmin (T1)=Dmax ×T1/T2, Rmax (T1)=Dmax , Rmin (T2)=0, Rmax (T2)=Dmax −1, A(T1)=T2/T1, A(T2)=1,## EQU00003 ## Rmin (T1) = Dmax.times.T1 / T2, Rmax (T1) = Dmax, Rmin (T2) = 0, Rmax (T2) = Dmax-1, A (T1) = T2 / T1, A (T2 ) = 1

【0032】とすれば良いことは明かである。又、上記
の説明では、蓄積時間をT1とT2の2種類に選んだ
が、蓄積時間の種類を3種類以上に増やすことにより、
より広いダイナミックレンジ画像を得ることができるこ
とは明かである。例えば、蓄積時間を互いに相異なるT
1,T2,T3(第3露光量)の3種類に選んだ場合に
は、例えば蓄積時間T1,T2,T3の関係が、T1>
T2>T3であるとするとき、図3に示すように、
It is clear that the following is good. Further, in the above description, the accumulation time is selected to be T1 and T2, but by increasing the accumulation time to three or more,
Obviously, a wider dynamic range image can be obtained. For example, the accumulation times are different from each other by T
When three types of T1, T2, T3 (third exposure amount) are selected, for example, the relation of the accumulation times T1, T2, T3 is T1>
When T2> T3, as shown in FIG.

【0033】[0033]

【数4】 Rmin (T1)=0, Rmax (T1)=Dmax −1, Rmin (T2)=Dmax ×T2/T1, Rmax (T2)=Dmax −1, Rmin (T3)=Dmax ×T3/T2, Rmax (T3)=Dmax, A(T1)=1, A(T2)=T1/T2 A(T3)=T1/T3 とすることが可能である。同様にして、蓄積時間の種類
をさらに増やすことや、その順番を入れ変えることは容
易である。なお、一連の蓄積時間T1,T2,…,Tn
は必ずしも相異なる必要は無い。
## EQU00004 ## Rmin (T1) = 0, Rmax (T1) = Dmax-1, Rmin (T2) = Dmax * T2 / T1, Rmax (T2) = Dmax-1, Rmin (T3) = Dmax * T3 / T2 , Rmax (T3) = Dmax, A (T1) = 1, A (T2) = T1 / T2 A (T3) = T1 / T3. Similarly, it is easy to further increase the types of accumulation time and change the order. A series of accumulation times T1, T2, ..., Tn
Do not necessarily have to be different.

【0034】又、図8に示すように、各出力レンジをノ
イズレベル(Dmin)以上飽和レベル(Dmax)以下に共通
化させることもできる。この場合には、蓄積時間( T1
>T2>T3) は次のように設定される。
Further, as shown in FIG. 8, each output range can be shared between the noise level (Dmin) and the saturation level (Dmax). In this case, the accumulation time (T1
>T2> T3) is set as follows.

【0035】[0035]

【数5】 T2=Dmin ×T1/Dmax T3=Dmin ×T2/Dmax## EQU00005 ## T2 = Dmin.times.T1 / Dmax T3 = Dmin.times.T2 / Dmax

【0036】又、本実施例の一変形として、蓄積時間T
iのデータの処理を行っている間に並行して次の蓄積時
間の撮像を実施するようにすることにより、撮像間隔を
短縮することも可能である。
As a modification of this embodiment, the accumulation time T
It is also possible to shorten the imaging interval by performing the imaging of the next accumulation time in parallel while processing the data of i.

【0037】又、本実施例の別の一変形として、露光パ
ラメータを撮像素子の電子シャッタによって蓄積時間を
制御する代わりに、絞りやフィルタの透過量による光強
度の制御、その他の方法による撮像素子の感度制御、ス
トロボによる照明光強度制御、等を用いることも可能で
ある。例えば、電子的に光の透過率が制御可能なフィル
タを前述の実施例の電子シャッタに代えて用いる場合、
フィルタへの入射光量が同一のときの撮像素子の信号出
力はフィルタの透過率に比例するので、フィルタの透過
率をU1とU2に変化させ、かつU1>U2である場合
は、前記各定数を、
Further, as another modification of the present embodiment, instead of controlling the storage time of the exposure parameter by the electronic shutter of the image pickup device, the light intensity is controlled by the amount of transmission of the diaphragm or the filter, and the image pickup device by other methods. It is also possible to use the sensitivity control of, the illumination light intensity control by strobe, and the like. For example, when using a filter whose light transmittance is electronically controllable in place of the electronic shutter of the above-mentioned embodiment,
Since the signal output of the image pickup device when the amount of incident light on the filter is the same is proportional to the transmittance of the filter, when the transmittance of the filter is changed to U1 and U2, and when U1> U2, the above constants are set to ,

【0038】[0038]

【数6】 Rmin (U1)=0, Rmax (U1)=Dmax −1, Rmin (U2)=Dmax ×U2/U1, Rmax (U2)=Dmax , A(U1)=1, A(U2)=U1/U2 と定めることが可能である。## EQU00006 ## Rmin (U1) = 0, Rmax (U1) = Dmax-1, Rmin (U2) = Dmax xU2 / U1, Rmax (U2) = Dmax, A (U1) = 1, A (U2) = It can be defined as U1 / U2.

【0039】又、本実施例の別の一変形として、撮像素
子前部にイメージインテンシファイアを取付けることが
できる。イメージインテンシファイアを取付けることに
より、撮像装置の感度を増加させる利点がある。イメー
ジインテンシファイアを取付けた場合、露光パラメータ
の制御方法として撮像素子の電子シャッタによる蓄積時
間の制御を用いることができるが、その他に、露光パラ
メータの制御方法としてイメージインテンシファイアの
感度制御を用いることも可能である。
As another modification of this embodiment, an image intensifier can be attached to the front part of the image pickup device. Mounting the image intensifier has the advantage of increasing the sensitivity of the imager. When an image intensifier is attached, the control of the accumulation time by the electronic shutter of the image sensor can be used as the control method of the exposure parameter, but in addition, the sensitivity control of the image intensifier is used as the control method of the exposure parameter. It is also possible.

【0040】又、本実施例の別の一変形として、ルック
アップテーブル5で定数A(Ti)を乗ずるだけではな
く、定数A(Ti)を乗じた後に何らかの関数によって
その値を変換することにより、明るい部分を相対的に圧
縮して画像メモリ6を有効に利用するようにしたり、画
像メモリ6の内容を画像処理する上で好ましい形式にす
ることも可能である。画像データの濃度レベルを圧縮す
る従来技術として、濃度レベルを対数変換する方法があ
る。
Further, as another modification of the present embodiment, not only the multiplication of the constant A (Ti) in the lookup table 5 but also the multiplication of the constant A (Ti) and conversion of the value by some function It is also possible to relatively compress the bright portion so that the image memory 6 can be effectively used, or to make the contents of the image memory 6 into a preferable format for image processing. As a conventional technique for compressing the density level of image data, there is a method of logarithmically converting the density level.

【0041】しかし濃度レベルを対数変換して画像メモ
リに記憶する従来方法には次に述べる問題点がある。濃
度レベルを対数変換してメモリに記憶する場合、メモリ
に記憶する値は量子化されるので、これに対応した濃度
レベルも量子化される。対数関数log aのグラフは、a
が0に近いほど傾きが大きいので、濃度レベルを対数変
換してメモリに記憶する場合には、濃度レベルが小さく
なるほど濃度レベルの量子化誤差が小さくなる。一方、
濃度レベル自体には、撮像装置の画像出力信号の雑音成
分やA/D変換器の変換誤差などの原因のために、一定
の誤差が含まれていると考えられる。
However, the conventional method of logarithmically converting the density level and storing it in the image memory has the following problems. When the density level is logarithmically converted and stored in the memory, the value stored in the memory is quantized, and the density level corresponding thereto is also quantized. The graph of the logarithmic function log a is a
The closer to 0, the larger the gradient. Therefore, when the density level is logarithmically converted and stored in the memory, the density error becomes smaller as the density level becomes smaller. on the other hand,
It is considered that the density level itself contains a certain error due to causes such as a noise component of the image output signal of the image pickup device and a conversion error of the A / D converter.

【0042】一般的に、濃度レベルの大きい領域では、
濃度レベルの量子化誤差は濃度レベル自体の誤差よりも
大きくなるために問題は生じないが、濃度レベルの小さ
い領域では、濃度レベルの量子化誤差が濃度レベル自体
の誤差よりもかなり小さくなるために、メモリのビット
が有効に利用されないことになるという問題点が生じ
る。
Generally, in a region where the density level is high,
There is no problem because the density level quantization error is larger than the density level error itself, but in the low density level area, the density level quantization error is much smaller than the density level itself error. However, there arises a problem that the bits of the memory are not effectively used.

【0043】この問題点を解決する方法として、関数と
して、Log (Li(x,y)+Lo)を用いることが有
効である。ここで、Log は自然対数関数、Li(x,
y)はルックアップテーブル5に与えられたデータD
(x,y)に定数A(Ti)を乗じた値を表し、Li
(x,y)=A(Ti)×D(x,y)である。また、
Loは正の定数であり、例えば一連の蓄積時間がT1>
T2>…>TnのときLo=A(T1)×Dmax ×T2
/T1とすることができる。関数Log (a+Lo)は、
aが大きい領域ではLog aとほぼ同じグラフ形状である
が、aが0に近い部分ではグラフの傾きが一定になって
Log aのグラフの傾きほど大きくならない。従って、濃
度レベルが小さい領域で濃度レベルの量子化誤差が濃度
レベル自体の誤差より小さくなることを防ぐことができ
る。従ってこの方法を用いることにより、上記の問題点
が解決でき、ダイナミックレンジの広い画像を、画像メ
モリのビットを節約して画像メモリに記憶することがで
きる。なお、常用対数関数をLog10 とすると、Log a=
Log10 a/Log10 eであるので、Log (Li(x,y)
+Lo)の代わりにLog10 (Li(x,y)+Lo)/
Log10 e を用いることができる。ただしeは自然対数
の底である。
As a method for solving this problem, it is effective to use Log (Li (x, y) + Lo) as a function. Where Log is the natural logarithmic function, Li (x,
y) is the data D given to the lookup table 5
A value obtained by multiplying (x, y) by a constant A (Ti) is expressed as Li
(X, y) = A (Ti) × D (x, y). Also,
Lo is a positive constant, and for example, a series of accumulation times T1>
When T2 >> ... >> Tn, Lo = A (T1) * Dmax * T2
It can be / T1. The function Log (a + Lo) is
In the region where a is large, the graph shape is almost the same as Log a, but the slope of the graph becomes constant in the part where a is close to 0.
It does not become as large as the slope of the Log a graph. Therefore, it is possible to prevent the quantization error of the density level from becoming smaller than the error of the density level itself in the region where the density level is small. Therefore, by using this method, the above problems can be solved, and an image with a wide dynamic range can be stored in the image memory while saving bits in the image memory. If the common logarithmic function is Log 10 , Log a =
Since Log 10 a / Log 10 e, Log (Li (x, y)
Log 10 (Li (x, y) + Lo) / instead of + Lo)
Log 10 e can be used. However, e is the base of natural logarithm.

【0044】又、本実施例の別の一変形として、A/D
変換器2を、対数的にA/D変換を行うように構成する
ことが考えられる。例えば、対数変換や、前述のLog
(Li(x,y)+Lo)の変換をして画像を画像メモ
リに記憶する場合、前述のように画像メモリにおける濃
度レベルの量子化誤差が濃度レベルの高い領域では大き
くなるので、A/D変換器における変換精度は、濃度レ
ベルの高い方は低い方に比べて低くてもよい。そこで、
A/D変換器において対数的にA/D変換を行うことに
より、A/D変換器のビット数を効率的に利用すること
ができ、同じビット数のA/D変換器を使って、本撮像
装置で得られる画像の精度を高めるとができる効果があ
る。
As another modification of this embodiment, an A / D
It is conceivable that the converter 2 is configured to logarithmically perform A / D conversion. For example, logarithmic conversion or the above Log
When the image is stored in the image memory after the conversion of (Li (x, y) + Lo), the quantization error of the density level in the image memory becomes large in the area of high density level as described above. The conversion accuracy in the converter may be lower in the higher density level than in the lower density level. Therefore,
By performing logarithmic A / D conversion in the A / D converter, the number of bits of the A / D converter can be efficiently used, and by using the A / D converter of the same number of bits, There is an effect that the accuracy of the image obtained by the imaging device can be improved.

【0045】尚、この場合、書込判定器4は、ルックア
ップテーブル3からLog (D(x,y))のデータを受
け取ると、Log (Rmin (Ti))≦Log (D(x,
y))≦Log (Rmax (Ti)) の条件が成立するか
否かの判定を行なう。また、ルックアップテーブル5
は、Log (D(x,y))のデータが入力されると、そ
れをA(Ti)倍したLog (A(Ti)×D(x,
y))のデータ、すなわちLog((D(x,y))にLog
(A(Ti))を加算したデータを、画像メモリ6の
データ入力端子に出力する。また、前述のLog (A(T
i)×D(x,y)+Lo)の変換をして画像を画像メ
モリに記憶する場合には、ルックアップテーブル5にお
いてLog (A(Ti)×D(x,y))からLog (A
(Ti)×D(x,y)+Lo)への変換も同時に行
う。なお、以上の説明から容易に分かるように、対数的
にA/D変換を行う代わりに、濃度レベルが高い方に比
べ低い方のA/D変換精度が高くなるような他の関数特
性でA/D変換を行うようにすることも可能であり、そ
れに合わせた書込判定器4やルックアップテーブル5の
構成も容易に考えることができる。
In this case, when the write decision unit 4 receives the data of Log (D (x, y)) from the lookup table 3, Log (Rmin (Ti)) ≤Log (D (x,
y)) ≦ Log (Rmax (Ti)) is determined. Also, look-up table 5
When the data of Log (D (x, y)) is input, is multiplied by A (Ti) and Log (A (Ti) × D (x,
y)) data, that is, Log ((D (x, y)) to Log
The data obtained by adding (A (Ti)) is output to the data input terminal of the image memory 6. In addition, the above Log (A (T
i) × D (x, y) + Lo) and store the image in the image memory, Log (A (Ti) × D (x, y)) to Log (A
Conversion to (Ti) × D (x, y) + Lo) is also performed at the same time. As can be easily understood from the above description, instead of performing the A / D conversion logarithmically, the A / D conversion accuracy of the lower density level becomes higher than that of the higher density level by using another function characteristic. It is also possible to perform / D conversion, and it is possible to easily consider the configurations of the write determination unit 4 and the look-up table 5 in accordance with the conversion.

【0046】又、本実施例の別の一変形として、ルック
アップテーブル3、書込判定器4、およびルックアップ
テーブル5を、公知技術を用いてまとめて1つのルック
アップテーブルに置き代えることも可能である。
As another modification of this embodiment, the look-up table 3, the write decision unit 4, and the look-up table 5 may be collectively replaced by one look-up table using a known technique. It is possible.

【0047】又、本実施例の別の一変形として、図4に
示すように、画像メモリ6の内容を書込判定器4にフィ
ードバックすることも可能である。これにより、書込判
定器4が、書込パルスの有無によって画像メモリ6への
データ書込の制御を行う代わりに、書込むべきデータと
判定した場合にはそのデータをルックアップテーブル5
に出力し、そうでない場合には画像メモリの前状態のデ
ータを出力するように構成することも可能である。
As another modification of the present embodiment, the contents of the image memory 6 can be fed back to the writing decision unit 4 as shown in FIG. As a result, when the write determination unit 4 determines that the data should be written instead of controlling the data writing to the image memory 6 depending on the presence or absence of the write pulse, the data is looked up in the look-up table 5.
It is also possible to output the data in the previous state of the image memory if it is not.

【0048】又、本実施例の別の一変形として、図4に
示すように、画像メモリ6の一部のビットをフラグを保
持するために用い、かつこれらのビットを書込判定器4
にフィードバックすることも可能である。これにより、
フラグを制御することにより、前述のどの画像によって
も埋められない画素が生じることを防止することが可能
である。
As another modification of this embodiment, as shown in FIG. 4, some bits of the image memory 6 are used to hold flags, and these bits are used by the write decision unit 4.
It is also possible to give feedback to. This allows
By controlling the flag, it is possible to prevent generation of pixels that are not filled with any of the above-mentioned images.

【0049】上述の実施例に、さらにオートアイリスレ
ンズを付ける場合について説明する。従来、オートアイ
リスレンズの制御は、撮像素子1の出力信号によって行
われていた。すなわち、撮像素子1の出力信号が大きい
場合には入射光の強度が大きいのでオートアイリスレン
ズの絞りを絞るように、また、撮像素子1の出力信号が
小さい場合には入射光の強度が小さいのでオートアイリ
スレンズの絞りを開くように、オートアイリスレンズを
フィードバック制御した。
A case where an auto iris lens is further attached to the above-described embodiment will be described. Conventionally, the control of the auto iris lens has been performed by the output signal of the image sensor 1. That is, when the output signal of the image pickup device 1 is large, the intensity of the incident light is large, so that the diaphragm of the auto iris lens is narrowed down, and when the output signal of the image pickup device 1 is small, the intensity of the incident light is small, so the auto iris is small. The auto iris lens was feedback-controlled so as to open the lens diaphragm.

【0050】しかし、本実施例では、撮像素子1の感度
は順次変化させるために、撮像素子1の出力信号は入射
光の強度に常に同じようには対応していない。従って、
本実施例に対しては従来方法ではオートアイリスレンズ
の制御が困難であるという問題がある。一方、本実施例
では、画像メモリ6からの前記ビデオ信号は入射光の強
度に対応する信号である。そこで、オートアイリスレン
ズの制御を、撮像素子1の出力信号の代わりに、画像メ
モリ6からの前記ビデオ信号によって行うことにより、
前述の問題点を解決することができる。本実施例にオー
トアイリスレンズを付けて上述のように制御することに
より、本撮像装置で撮像できる光強度範囲を自動的に調
節することが可能になるので、より広い光強度の撮像が
可能になる効果がある。
However, in this embodiment, since the sensitivity of the image pickup device 1 is sequentially changed, the output signal of the image pickup device 1 does not always correspond to the intensity of incident light in the same manner. Therefore,
In contrast to this embodiment, the conventional method has a problem that it is difficult to control the auto iris lens. On the other hand, in this embodiment, the video signal from the image memory 6 is a signal corresponding to the intensity of incident light. Therefore, by controlling the auto iris lens by the video signal from the image memory 6 instead of the output signal of the image sensor 1,
The above-mentioned problems can be solved. By attaching the auto iris lens to the present embodiment and performing the control as described above, it becomes possible to automatically adjust the light intensity range that can be imaged by the present imaging device, so that it is possible to image with a wider light intensity. effective.

【0051】また本実施例の別の一変形として、各出力
レンジと分割レンジとの関係を、図9に示すように、分
割レンジの継ぎ目を互いに補うように2通り設定し、こ
の2通りの分割レンジを交互に用いるようにすることが
可能である。例えば、図9で露光時間をT1A、T2
A、T3A、T1B、T2B、T3B、T1A、T2
A、T3A、T1B、T2B、T3B、…という順に設
定して順次撮像を行い、これに対応してそれぞれ、分割
レンジD1A、D2A、D3A、D1B、D2B、D3
B、D1A、D2A、D3A、D1B、D2B、D3
B、… の画像データを書き換えるようにする。この方
法では分割レンジの継ぎ目が交互に変わるので、前述し
た分割レンジの重ね合わせ領域を少なくしても(または
重ね合わせ領域をとらなくても、)撮像素子等の雑音や
撮像対象物体の動き等によっていずれの分割レンジによ
っても埋められない画素が生じるという問題点を防ぐこ
とができる効果がある。
As another modification of the present embodiment, as shown in FIG. 9, the relationship between each output range and the divided ranges is set in two ways so as to complement each other in the joints of the divided ranges. It is possible to use the divided ranges alternately. For example, in FIG. 9, the exposure times are T1A and T2.
A, T3A, T1B, T2B, T3B, T1A, T2
A, T3A, T1B, T2B, T3B, ... are set in this order, and imaging is performed sequentially. Correspondingly, the division ranges D1A, D2A, D3A, D1B, D2B, D3 are correspondingly respectively.
B, D1A, D2A, D3A, D1B, D2B, D3
The image data of B, ... Is rewritten. In this method, since the seams of the divided ranges are alternately changed, noise of the image pickup element or the like, movement of the object to be imaged, etc., even if the overlapping area of the divided ranges is reduced (or even if the overlapping area is not taken). Therefore, there is an effect that it is possible to prevent the problem that some pixels are not filled in any of the division ranges.

【0052】以上の実施例では1チャンネルの画像信号
(モノクロ画像信号)の場合を示したが、本実施例の別
の一変形として、撮像素子としてカラー画像を撮像でき
る撮像素子を用い、例えば図5に示すようにこのカラー
撮像素子1RGB からの3原色の各画像信号に本発明を適
用することにより、カラーの広ダイナミックレンジ画像
を得ることが可能である。
In the above embodiment, the case of the image signal of one channel (monochrome image signal) is shown. However, as another modification of this embodiment, an image pickup device capable of picking up a color image is used as an image pickup device, for example, as shown in FIG. As shown in FIG. 5, by applying the present invention to the image signals of the three primary colors from the color image pickup device 1RGB, it is possible to obtain a color wide dynamic range image.

【0053】本実施例では、アナログ信号をA/D変換
器でデジタル化してデジタル信号により処理を行う例を
示したが、本実施例の一変形として、公知技術を用いて
これらの処理の一部または全部をアナログ信号処理に置
き換えた構成とすることも可能である。
In this embodiment, an example in which an analog signal is digitized by an A / D converter and processed by a digital signal is shown. However, as a modification of this embodiment, a known technique is used to perform one of these processes. It is also possible to adopt a configuration in which some or all of them are replaced with analog signal processing.

【0054】以上の実施例では、撮像装置を用いて広ダ
イナミックレンジ画像を得る場合について示したが、よ
り一般的には、撮像素子の代わりに、感度パラメータに
よって感度を調節することが可能な他のセンサーを用い
て、そのセンサーのダイナミックレンジを拡大すること
が可能である。この場合、撮像素子の蓄積時間は一般的
にはセンサーの感度、画像メモリは一般的にはセンシン
グ情報が記憶されるメモリに対応する。
In the above embodiments, the case where a wide dynamic range image is obtained by using the image pickup device has been shown, but more generally, the sensitivity can be adjusted by the sensitivity parameter instead of the image pickup device. The sensor can be used to extend the dynamic range of the sensor. In this case, the storage time of the image sensor generally corresponds to the sensitivity of the sensor, and the image memory generally corresponds to the memory in which the sensing information is stored.

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

【図1】本発明の具体的な第1実施例に係る撮像装置の
構成を示したブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image pickup apparatus according to a specific first embodiment of the present invention.

【図2】各出力レンジと分割レンジとの関係を示した説
明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between each output range and a division range.

【図3】各出力レンジと分割レンジとの関係を示した説
明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between each output range and a division range.

【図4】本発明の他の実施例に係る撮像装置の構成を示
したブロック図。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an image pickup apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の他の実施例に係る撮像装置の構成を示
したブロック図。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an image pickup apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図6】第1実施例における各ユニットの動作タイミン
グを示したタイミングチャート。
FIG. 6 is a timing chart showing the operation timing of each unit in the first embodiment.

【図7】第1実施例における各ユニットの動作タイミン
グを示したタイミングチャート。
FIG. 7 is a timing chart showing the operation timing of each unit in the first embodiment.

【図8】他の実施例における各出力レンジと分割レンジ
との関係を示した説明図。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a relationship between each output range and a division range in another embodiment.

【図9】他の実施例における各出力レンジと分割レンジ
との関係を示した説明図。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a relationship between each output range and a division range in another embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…撮像素子(撮像素子、露光量制御手段) 2…A/D変換器 4…書込判定器(レンジ判定手段、レンジ設定手段、記
憶制御手段) 5…ルックアップテーブル(変換手段) 6…画像メモリ 7…制御装置(撮像制御手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Imaging element (imaging element, exposure amount control means) 2 ... A / D converter 4 ... Write determination device (range determination means, range setting means, storage control means) 5 ... Look-up table (conversion means) 6 ... Image memory 7 ... Control device (imaging control means)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 物体を撮像する撮像素子と、 前記撮像素子の出力する映像信号を画素毎にサンプリン
グしてデジタル値に変換するA/D変換器と、 前記撮像素子の露光量を少なくとも2段階に制御する露
光量制御手段と、 画像面上の明度値を画素に対応して記憶するための画像
メモリと、 前記露光量制御手段及び前記撮像素子を制御して前記物
体を段階的に設定された露光量で順次撮像する撮像制御
手段と、 前記明度値のダイナミックレンジを明度値の増加順に連
続的に分割して得られる各分割レンジを前記各露光量の
減少順に対応させて、前記各露光量毎に前記分割レンジ
又はその分割レンジに対応する撮像素子の出力レンジを
設定するレンジ設定手段と、 A/D変換器の前記出力値を撮像時露光量をスケール因
子としてその撮像時露光量に対応する分割レンジの中の
値に変換する変換手段と、 前記A/D変換器から画素毎に出力される出力値又は前
記変換手段から出力される変換値が、撮像時露光量に対
応する出力レンジ又は分割レンジに存在するか否かを判
定するレンジ判定手段と、 前記レンジ判定手段の判定結果が肯定される場合にの
み、前記変換手段により得られた変換値を、前記画像メ
モリにおいて、その変換値を出力画素に対応するアドレ
スに記憶する記憶制御手段とを有する撮像装置。
1. An image pickup device for picking up an image of an object, an A / D converter for sampling a video signal output from the image pickup device for each pixel and converting it into a digital value, and an exposure amount of the image pickup device in at least two stages. Exposure amount control means, an image memory for storing lightness values on the image plane corresponding to pixels, and the exposure amount control means and the image sensor to control the object in stages. The exposure control means for sequentially capturing images with different exposure amounts, and the respective exposure ranges by sequentially dividing the dynamic range of the lightness value in the increasing order of the lightness value and the divided ranges obtained by decreasing the exposure amount. Range setting means for setting the divided range or the output range of the image sensor corresponding to the divided range for each amount; and the output value of the A / D converter for the image exposure using the image exposure amount as a scale factor. A conversion unit for converting the value into a value within a divided range corresponding to the amount, and an output value output from the A / D converter for each pixel or a conversion value output from the conversion unit corresponds to the exposure amount during imaging. Range determination means for determining whether or not the output range or divided range exists, and only when the determination result of the range determination means is affirmative, the conversion value obtained by the conversion means is stored in the image memory. And an image pickup device having a storage control unit that stores the converted value at an address corresponding to the output pixel.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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