JPH07322142A - 固体撮像素子およびこれを用いたテレビジョンカメラ - Google Patents
固体撮像素子およびこれを用いたテレビジョンカメラInfo
- Publication number
- JPH07322142A JPH07322142A JP6112566A JP11256694A JPH07322142A JP H07322142 A JPH07322142 A JP H07322142A JP 6112566 A JP6112566 A JP 6112566A JP 11256694 A JP11256694 A JP 11256694A JP H07322142 A JPH07322142 A JP H07322142A
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- video signal
- light
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 被写体輝度比の大きい高コントラストシーン
でも、高輝度部の白つぶれや低輝度部の黒沈みのない映
像を得る。 【構成】 固体撮像素子内の光電変換面上に水平方向１
または複数走査ラインおきになるように減光フィルタを
形成した固体撮像素子を使用することにより、高コント
ラストシーンの高輝度部に露光条件が合っている映像信
号と低輝度部に露光条件が合っている映像信号とを同時
に得ることができ、２つの信号を合成した映像信号を生
成し出力する。
でも、高輝度部の白つぶれや低輝度部の黒沈みのない映
像を得る。 【構成】 固体撮像素子内の光電変換面上に水平方向１
または複数走査ラインおきになるように減光フィルタを
形成した固体撮像素子を使用することにより、高コント
ラストシーンの高輝度部に露光条件が合っている映像信
号と低輝度部に露光条件が合っている映像信号とを同時
に得ることができ、２つの信号を合成した映像信号を生
成し出力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子の改良に
関し、さらに、その固体撮像素子を用いたテレビジョン
カメラに関するものである。
関し、さらに、その固体撮像素子を用いたテレビジョン
カメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２は、従来のテレビジョンカメラを示
すブロック図である。１はレンズ、２はレンズ１内の絞
り、１６は固体撮像素子（以下ＣＣＤという）、４は前
置増幅器、１３は映像信号処理回路、１４は出力増幅
器、１７はレンズ絞り制御回路である。
すブロック図である。１はレンズ、２はレンズ１内の絞
り、１６は固体撮像素子（以下ＣＣＤという）、４は前
置増幅器、１３は映像信号処理回路、１４は出力増幅
器、１７はレンズ絞り制御回路である。
【０００３】次に、動作について説明する。被写体から
レンズ１を通して入射された光は、ＣＣＤ１６で光電変
換され、映像信号となる。この信号は前置増幅器４で増
幅された後、映像信号処理回路１３で、ガンマ補正、利
得制御等の非線形処理が施される。その映像信号処理回
路１３の出力は、出力増幅器１４に入力して増幅され、
複合映像信号として出力される。一方、前置増幅器４で
増幅された信号は、レンズ絞り制御回路１７にも供給さ
れ、レンズ絞り制御回路１７は、入力した映像信号のピ
ーク値あるいは平均値を検出し、そのいずれかの値が一
定レベル範囲となるよう、フィードバック信号をレンズ
１に対して出力し、レンズ１はそのフィードバック信号
に合わせて、絞り２の開度を変化させ、よって上記値が
一定レベル範囲に収束するようにする。
レンズ１を通して入射された光は、ＣＣＤ１６で光電変
換され、映像信号となる。この信号は前置増幅器４で増
幅された後、映像信号処理回路１３で、ガンマ補正、利
得制御等の非線形処理が施される。その映像信号処理回
路１３の出力は、出力増幅器１４に入力して増幅され、
複合映像信号として出力される。一方、前置増幅器４で
増幅された信号は、レンズ絞り制御回路１７にも供給さ
れ、レンズ絞り制御回路１７は、入力した映像信号のピ
ーク値あるいは平均値を検出し、そのいずれかの値が一
定レベル範囲となるよう、フィードバック信号をレンズ
１に対して出力し、レンズ１はそのフィードバック信号
に合わせて、絞り２の開度を変化させ、よって上記値が
一定レベル範囲に収束するようにする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術には、
被写体の輝度比が数十倍になる高コントラストシーンを
撮像する場合は、ＣＣＤの入射光量に対するダイナミッ
クレンジが数倍と狭いので、上記の高コントラストシー
ンの低輝度部に絞りを合わせて撮像すると、モニタ画面
で高輝度部は白くつぶれたような像に再生され、逆に上
記の高コントラストシーンの高輝度部に絞りを合わせ撮
像すると、モニタ画面で低輝度部は黒く沈んだ像に再生
されてしまう欠点がある。本発明はこれらの欠点を除去
し、上記のような高コントラストシーンを撮像しても白
つぶれや黒沈みの生じない映像を得ることのできるテレ
ビジョンカメラを提供することを目的とする。
被写体の輝度比が数十倍になる高コントラストシーンを
撮像する場合は、ＣＣＤの入射光量に対するダイナミッ
クレンジが数倍と狭いので、上記の高コントラストシー
ンの低輝度部に絞りを合わせて撮像すると、モニタ画面
で高輝度部は白くつぶれたような像に再生され、逆に上
記の高コントラストシーンの高輝度部に絞りを合わせ撮
像すると、モニタ画面で低輝度部は黒く沈んだ像に再生
されてしまう欠点がある。本発明はこれらの欠点を除去
し、上記のような高コントラストシーンを撮像しても白
つぶれや黒沈みの生じない映像を得ることのできるテレ
ビジョンカメラを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、固体撮像素子（ＣＣＤ）内の光電変換面上
に、水平方向の１または複数走査ラインおき毎に透過率
が固定または可変な減光フィルタを形成したものであ
る。
成するため、固体撮像素子（ＣＣＤ）内の光電変換面上
に、水平方向の１または複数走査ラインおき毎に透過率
が固定または可変な減光フィルタを形成したものであ
る。
【０００６】また、上記固体撮像素子（ＣＣＤ）を使用
し、このＣＣＤより出力される映像信号の内、減光フィ
ルタを経由しない光量でもって撮像された部分と、減光
フィルタを経由した光量でもって撮像された部分の信号
に分離し、両方の映像信号をそれぞれ１フレーム相当の
映像信号とするために欠落している部分を補間したもの
である。
し、このＣＣＤより出力される映像信号の内、減光フィ
ルタを経由しない光量でもって撮像された部分と、減光
フィルタを経由した光量でもって撮像された部分の信号
に分離し、両方の映像信号をそれぞれ１フレーム相当の
映像信号とするために欠落している部分を補間したもの
である。
【０００７】さらに、補間後の、減光フィルタを経由し
ない光量で被写体を撮像した映像信号と減光フィルタを
経由した光量で被写体を撮像した映像信号を足し合わ
せ、１／２とすることによって平均化した映像信号を得
るようにしたものである。
ない光量で被写体を撮像した映像信号と減光フィルタを
経由した光量で被写体を撮像した映像信号を足し合わ
せ、１／２とすることによって平均化した映像信号を得
るようにしたものである。
【０００８】さらに、補間後の減光フィルタを経由しな
い光量で被写体を撮像した映像信号と、補間後の減光フ
ィルタを経由した光量で被写体を撮像した映像信号ある
いは上記平均化した映像信号とを切換え選択できるよう
にし、所定の信号レベルよりも高いか、あるいは飽和し
ている信号部分である高輝度エリアを検出し、その検出
結果によって、上記切換え選択動作を制御し、上記高輝
度エリアが検出された信号部分は上記補間後の減光フィ
ルタを経由した光量で被写体を撮像した映像信号あるい
は平均化した映像信号を選択出力し、上記高輝度エリア
以外の信号部分は上記補間後の減光フィルタを経由しな
い光量で被写体を撮像した映像信号を選択出力するよう
にしたものである。
い光量で被写体を撮像した映像信号と、補間後の減光フ
ィルタを経由した光量で被写体を撮像した映像信号ある
いは上記平均化した映像信号とを切換え選択できるよう
にし、所定の信号レベルよりも高いか、あるいは飽和し
ている信号部分である高輝度エリアを検出し、その検出
結果によって、上記切換え選択動作を制御し、上記高輝
度エリアが検出された信号部分は上記補間後の減光フィ
ルタを経由した光量で被写体を撮像した映像信号あるい
は平均化した映像信号を選択出力し、上記高輝度エリア
以外の信号部分は上記補間後の減光フィルタを経由しな
い光量で被写体を撮像した映像信号を選択出力するよう
にしたものである。
【０００９】
【作用】その結果、上記ＣＣＤから、１または複数走査
ライン毎に、高コントラストシーンの低輝度部により露
光条件が合っている状態と、高輝度部により露光条件が
合っている状態の間引き映像信号がそれぞれ出力され、
それらの信号は欠落した部分を補間されるので、低輝度
部に露光条件が合っている映像信号と該高輝度部に露光
条件が合っている映像信号を得ることができる。そのた
め、二つの信号のうち、露光条件がより適正な信号部分
あるいはそれら二つの信号を平均した信号の部分のうち
いずれか一方を選択し、合成した映像信号を生成するの
で、等価的に入射光量に対するダイナミックレンジを拡
大させた映像信号を得ることができ、高コントラストシ
ーンの撮像でも白つぶれや黒沈みのない映像を得ること
ができる。
ライン毎に、高コントラストシーンの低輝度部により露
光条件が合っている状態と、高輝度部により露光条件が
合っている状態の間引き映像信号がそれぞれ出力され、
それらの信号は欠落した部分を補間されるので、低輝度
部に露光条件が合っている映像信号と該高輝度部に露光
条件が合っている映像信号を得ることができる。そのた
め、二つの信号のうち、露光条件がより適正な信号部分
あるいはそれら二つの信号を平均した信号の部分のうち
いずれか一方を選択し、合成した映像信号を生成するの
で、等価的に入射光量に対するダイナミックレンジを拡
大させた映像信号を得ることができ、高コントラストシ
ーンの撮像でも白つぶれや黒沈みのない映像を得ること
ができる。
【００１０】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図１および図３
により説明する。図１は、本発明の一実施例を示すブロ
ック図、図３は、ＣＣＤの減光フィルタ形成状態を示す
摸式図である。図１において、１はレンズ、２はレンズ
１内の絞り、３は本発明に係るＣＣＤ、４は前置増幅
器、５はＡ／Ｄ変換器、６は信号分離器、７は信号補間
器、８は信号加算器、９は信号乗算器、１０は信号切替
器、１１は高輝度エリア検出器、１２はＤ／Ａ変換器、
１３は映像信号処理器、１４は出力増幅器、１５はＤ／
Ａ変換器付きのレンズ絞り制御回路である。ＣＣＤ３
は、図３に示すように、固体撮像素子内の光電変換面上
の１または複数の水平走査ライン間隔おきに、その間隔
とほぼ同じ幅で、減光フィルタが垂直方向に繰り返し形
成してある固体撮像素子である。
により説明する。図１は、本発明の一実施例を示すブロ
ック図、図３は、ＣＣＤの減光フィルタ形成状態を示す
摸式図である。図１において、１はレンズ、２はレンズ
１内の絞り、３は本発明に係るＣＣＤ、４は前置増幅
器、５はＡ／Ｄ変換器、６は信号分離器、７は信号補間
器、８は信号加算器、９は信号乗算器、１０は信号切替
器、１１は高輝度エリア検出器、１２はＤ／Ａ変換器、
１３は映像信号処理器、１４は出力増幅器、１５はＤ／
Ａ変換器付きのレンズ絞り制御回路である。ＣＣＤ３
は、図３に示すように、固体撮像素子内の光電変換面上
の１または複数の水平走査ライン間隔おきに、その間隔
とほぼ同じ幅で、減光フィルタが垂直方向に繰り返し形
成してある固体撮像素子である。
【００１１】以下、この動作について説明する。レンズ
１を通して入射された被写体からの光は、ＣＣＤ３によ
り、減光フィルタを経由しない光量と、減光フィルタを
経由する光量でもってそれぞれ光電変換され、それぞれ
撮像された映像信号となる。ＣＣＤ３から出力された映
像信号は前置増幅器４で増幅され、Ａ／Ｄ変換器５でデ
ィジタル映像信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器５より出
力されるディジタル映像信号は、信号分離器６で減光フ
ィルタを経由しない光量で撮像された部分の信号と、減
光フィルタを経由する光量で撮像された部分の信号とに
分離され、さらに信号分離器６により分離された各々の
ディジタル映像信号について、信号補間器７が、１また
は複数走査ラインおきに欠落している部分の信号を、複
数の近接しているラインの複数信号部分に重み付けして
補間演算することにより得、減光フィルタを経由しない
光量で撮像されたディジタル映像信号と、減光フィルタ
を経由する光量で撮像されたディジタル映像信号を生成
する。信号補間器７の出力信号のうち、減光フィルタを
経由しない光量で撮像されたディジタル映像信号は、高
輝度エリア検出器１１に入力される。
１を通して入射された被写体からの光は、ＣＣＤ３によ
り、減光フィルタを経由しない光量と、減光フィルタを
経由する光量でもってそれぞれ光電変換され、それぞれ
撮像された映像信号となる。ＣＣＤ３から出力された映
像信号は前置増幅器４で増幅され、Ａ／Ｄ変換器５でデ
ィジタル映像信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器５より出
力されるディジタル映像信号は、信号分離器６で減光フ
ィルタを経由しない光量で撮像された部分の信号と、減
光フィルタを経由する光量で撮像された部分の信号とに
分離され、さらに信号分離器６により分離された各々の
ディジタル映像信号について、信号補間器７が、１また
は複数走査ラインおきに欠落している部分の信号を、複
数の近接しているラインの複数信号部分に重み付けして
補間演算することにより得、減光フィルタを経由しない
光量で撮像されたディジタル映像信号と、減光フィルタ
を経由する光量で撮像されたディジタル映像信号を生成
する。信号補間器７の出力信号のうち、減光フィルタを
経由しない光量で撮像されたディジタル映像信号は、高
輝度エリア検出器１１に入力される。
【００１２】高輝度エリア検出器１１にて高輝度エリア
（信号レベルが、所定のレベルよりも高いか、あるいは
飽和している信号部分）を検出した場合は、減光フィル
タを経由しない光量で撮像されたディジタル映像信号と
減光フィルタを経由する光量で撮像されたディジタル映
像信号とを、加算器８と乗算器９でもって合成したディ
ジタル映像信号と、信号補間器７の出力の減光フィルタ
を経由しない光量で撮像された信号とを入力する信号切
替器１０において、上記高輝度エリア検出器１１の出力
信号を入力し、その信号によって、上記高輝度エリアの
信号部分では上記合成信号が選択出力され、上記高輝度
エリア以外の信号部分では上記信号補間器７の出力の減
光フィルタを経由しない光量で撮像された信号を選択出
力するよう制御が行なわれる。
（信号レベルが、所定のレベルよりも高いか、あるいは
飽和している信号部分）を検出した場合は、減光フィル
タを経由しない光量で撮像されたディジタル映像信号と
減光フィルタを経由する光量で撮像されたディジタル映
像信号とを、加算器８と乗算器９でもって合成したディ
ジタル映像信号と、信号補間器７の出力の減光フィルタ
を経由しない光量で撮像された信号とを入力する信号切
替器１０において、上記高輝度エリア検出器１１の出力
信号を入力し、その信号によって、上記高輝度エリアの
信号部分では上記合成信号が選択出力され、上記高輝度
エリア以外の信号部分では上記信号補間器７の出力の減
光フィルタを経由しない光量で撮像された信号を選択出
力するよう制御が行なわれる。
【００１３】その信号切換器１０の出力信号は、Ｄ／Ａ
変換器１２でアナログ映像信号に変換され、映像信号処
理器１３でガンマ補正、利得制御等の非線形処理が行な
われ、出力増幅器１４で増幅されて、アナログ複合映像
信号として後段（図示せず）に出力される。
変換器１２でアナログ映像信号に変換され、映像信号処
理器１３でガンマ補正、利得制御等の非線形処理が行な
われ、出力増幅器１４で増幅されて、アナログ複合映像
信号として後段（図示せず）に出力される。
【００１４】本実施例では、高輝度エリア検出器１１で
高輝度エリアが検出された場合には、上記合成信号を選
択出力するとしたが、これにかえて減光フィルタを経由
する光量で撮像されたディジタル映像信号を選択出力す
るようにし、高輝度部に露光条件の合った映像信号を得
るようにしてもよい。
高輝度エリアが検出された場合には、上記合成信号を選
択出力するとしたが、これにかえて減光フィルタを経由
する光量で撮像されたディジタル映像信号を選択出力す
るようにし、高輝度部に露光条件の合った映像信号を得
るようにしてもよい。
【００１５】なお、信号分離器６、信号補間器７により
生成された減光フィルタを経由しない光量で撮像された
ディジタル映像信号は、Ｄ／Ａ変換器付きのレンズ絞り
制御回路１５に入力され、Ｄ／Ａ変換されて、そのＤ／
Ａ変換された信号により常に被写体の相対的に暗い部分
に露光条件が合うようにレンズ１内の絞り２を制御する
動作を行なうことができる。
生成された減光フィルタを経由しない光量で撮像された
ディジタル映像信号は、Ｄ／Ａ変換器付きのレンズ絞り
制御回路１５に入力され、Ｄ／Ａ変換されて、そのＤ／
Ａ変換された信号により常に被写体の相対的に暗い部分
に露光条件が合うようにレンズ１内の絞り２を制御する
動作を行なうことができる。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、固体撮像素子内の光電
変換面上に水平方向の１または複数走査ラインおき毎に
なるように減光フィルタを形成した固体撮像素子を使用
することにより、被写体輝度比が大きい高コントラスト
シーンの低輝度部に露光条件が合っている映像信号と高
輝度部に露光条件が合っている映像信号を得ることがで
き、この２つの信号を選択合成した映像信号により、白
つぶれや黒沈みのない映像を得ることができる。
変換面上に水平方向の１または複数走査ラインおき毎に
なるように減光フィルタを形成した固体撮像素子を使用
することにより、被写体輝度比が大きい高コントラスト
シーンの低輝度部に露光条件が合っている映像信号と高
輝度部に露光条件が合っている映像信号を得ることがで
き、この２つの信号を選択合成した映像信号により、白
つぶれや黒沈みのない映像を得ることができる。
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図。
【図２】従来技術のブロック図。
【図３】ＣＣＤの減光フィルタ形成状態を示す模式図。
３ ＣＣＤ ６ 信号分離器 ７ 信号補間器 ８ 信号加算器 ９ 信号乗算器 １０ 信号切替器 １１ 高輝度エリア検出器
Claims (3)
- 【請求項１】 光を電気信号に変換する固体撮像素子に
おいて、該固体撮像素子の光電変換面側の撮像光透過部
分に、水平方向の１または複数走査ラインの間隔毎に、
上記間隔と同じ幅でもって、１または複数走査ラインを
おおうことのできる、所定の透過率でもって減光可能な
フィルタを繰り返し形成したことを特徴とする固体撮像
素子。 - 【請求項２】 上記固体撮像素子と、上記固体撮像素子
から出力された映像信号を、上記フィルタで減光された
光が光電変換されて得られた映像信号と、上記フィルタ
では減光されない光が光電変換されて得られた映像信号
とに分離し、それらの信号をそれぞれ出力する分離手段
と、該分離手段から出力された二つの映像信号の、１ま
たは複数走査ラインおきに欠落している信号部分を、そ
れぞれ該欠落している信号部分に近接して存在する複数
の信号部分にそれぞれ重み付けして補間演算することに
より生成し、付加する補間手段と、上記フィルタでは減
光されない光が光電変換されて得られた映像信号を上記
補間演算により補間された映像信号のうち、所定の信号
レベル以上に信号レベルが高く、あるいは飽和している
信号部分である高輝度エリアを検出する手段と、上記二
つの補間された映像信号を合成し信号レベルを平均化し
た映像信号を出力する手段と、上記フィルタでは減光さ
れない光が光電変換されて得られた映像信号を上記補間
演算により補間された映像信号と、上記二つの補間され
た映像信号を合成し信号レベルを平均化した映像信号と
をそれぞれ入力し、上記高輝度エリア検出手段が、高輝
度エリアを検出しない場合は、上記フィルタでは減光さ
れない光が光電変換されて得られた映像信号を出力し、
あるいは、高輝度エリアを検出した場合は、上記二つの
補間された映像信号を合成し信号レベルを平均化した映
像信号を切換えて出力する信号切換器とを備えたことを
特徴とするテレビジョンカメラ。 - 【請求項３】 上記固体撮像素子と、上記固体撮像素子
から出力された映像信号を、上記フィルタで減光された
光が光電変換されて得られた映像信号と、上記フィルタ
では減光されない光が光電変換されて得られた映像信号
とに分離し、それらの信号をそれぞれ出力する分離手段
と、該分離手段から出力された二つの映像信号の、１ま
たは複数走査ラインおきに欠落している信号部分を、そ
れぞれ該欠落している信号部分に近接して存在する複数
の信号部分にそれぞれ重み付けして補間演算することに
より生成し、付加する補間手段と、上記フィルタでは減
光されない光が光電変換されて得られた映像信号を上記
補間演算により補間された映像信号のうち、所定の信号
レベル以上に信号レベルが高く、あるいは飽和している
信号部分である高輝度エリアを検出する手段と、上記フ
ィルタでは減光されない光が光電変換されて得られた映
像信号を上記補間演算により補間された映像信号と、上
記フィルタで減光された光が光電変換されて得られた映
像信号を上記補間演算により補間された映像信号とをそ
れぞれ入力し、上記高輝度エリア検出手段が、高輝度エ
リアを検出しない場合は、上記フィルタでは減光されな
い光が光電変換されて得られた映像信号を出力し、ある
いは、高輝度エリアを検出した場合は、上記フィルタで
減光された光が光電変換されて得られた映像信号を上記
補間演算により補間された映像信号を切換えて出力する
信号切換器とを備えたことを特徴とするテレビジョンカ
メラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6112566A JPH07322142A (ja) | 1994-05-26 | 1994-05-26 | 固体撮像素子およびこれを用いたテレビジョンカメラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6112566A JPH07322142A (ja) | 1994-05-26 | 1994-05-26 | 固体撮像素子およびこれを用いたテレビジョンカメラ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07322142A true JPH07322142A (ja) | 1995-12-08 |
Family
ID=14589909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6112566A Pending JPH07322142A (ja) | 1994-05-26 | 1994-05-26 | 固体撮像素子およびこれを用いたテレビジョンカメラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07322142A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002084534A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-03-22 | Fujitsu Ten Ltd | 画像処理装置 |
| WO2012120584A1 (ja) * | 2011-03-07 | 2012-09-13 | パナソニック株式会社 | 撮像装置および測距装置 |
-
1994
- 1994-05-26 JP JP6112566A patent/JPH07322142A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002084534A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-03-22 | Fujitsu Ten Ltd | 画像処理装置 |
| WO2012120584A1 (ja) * | 2011-03-07 | 2012-09-13 | パナソニック株式会社 | 撮像装置および測距装置 |
| JP5490309B2 (ja) * | 2011-03-07 | 2014-05-14 | パナソニック株式会社 | 撮像装置および測距装置 |
| US9182602B2 (en) | 2011-03-07 | 2015-11-10 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Image pickup device and rangefinder device |
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