JPH0775026A

JPH0775026A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH0775026A
Application number: JP6166423A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Yamada; 啓一山田; Tomoaki Nakano; 倫明中野; Arata Yamamoto; 新山本
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1993-06-29
Filing date: 1994-06-24
Publication date: 1995-03-17
Anticipated expiration: 2015-09-04
Also published as: JP3084189B2

Abstract

(57)【要約】【目的】動く物体の広ダイナミックレンジの画像を最適
に得ること【構成】第１の時間区間において、第１の露出時間で撮
像された第１画像の第１の明度値Ｄ１の読み出しが行わ
れ、第２の時間区間では、第２の露出時間で撮像された
第２画像の第２の明度値Ｄ２の読み出しが行われる。第
２の露光量により得られた第２画像の第２の明度値Ｄ２
に応じた２つの関数値ｆ（Ｄ２），ｇ（Ｄ２）が発生さ
れる。次に、第１の露光量により得られた第１画像の第
１の明度値Ｄ１に第１関数値ｆ（Ｄ２）に応じた重み付
けが行われる。又、第２の露光量により得られた第２画
像の第２の明度値Ｄ２に第２関数値ｇ（Ｄ２）に応じた
重み付けが行われる。次に、それらの重み付けられた値
が加算され、上記の演算は第１画像及び第２画像の各画
素毎に実行され、広ダイナミックレンジの合成明度値が
演算される。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。
撮像素子のダイナミックレンジに比べて撮像対象のダイ
ナミックレンジが広い場合、撮像素子への露光量を調節
する手段（例えば、照明強度、絞り量、シャッタスピー
ド、フィルタの透過量など）を設け、これによって露光
量を多段階に変化させて撮像することにより、撮像素子
のダイナミックレンジより広いダイナミックレンジの画
像を撮像することができることは良く知られている（Ra
ngaraj M.Rangayyan, Richard Gordon: "Expanding the
dynamic range of x-ray videodensitometry using or
dinary image digitizing devices",Applied Optics, V
ol.23, No.18, pp.3117-3120, 1984: 特開昭57-212448:
特開昭60-52171: 特開昭60-52172: 特開昭62-108678:特
開平1-99036:特開平2-100564) 。

【０００３】広ダイナミックレンジの画像を得るために
は、例えば、電子シャッタ付きのＣＣＤ撮像素子によ
り、露光量をシャッタスピードによって２段階に変化さ
せ、第１露光量（時間）Ｔ１で撮像した第１画像と、第
２露光量（時間）Ｔ２で撮像した第２画像とを以下のよ
うに組み合わせることが、本出願人により提案されてい
る（特願平4-146404号公報) 。

【０００４】いま、撮像素子の出力信号が、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、飽和レベルがＤsat であり、０とＤsat の間は直
線性が保たれているものとする。また、露光量Ｔ１と露
光量Ｔ２との関係が、Ｔ１＜Ｔ２であるとする。このと
き、撮像素子受光面の明るさ（入射光強度）と撮像素子
の出力信号の関係は、図１９（ａ）に示すようになる。
そこで、明るい部分の画素は第１画像の方を用い、暗い
部分の画素は第２画像の方を用いることにより、撮像素
子自体のダイナミックレンジよりもダイナミックレンジ
が拡張された広ダイナミックレンジ画像が得られる。

【０００５】具体的には、各画素について、第２画像の
その画素の第２の明度値Ｄ２が撮像素子の飽和レベルＤ
sat に達していない場合には第２の明度値Ｄ２をその画
素の明度値とし、第２の明度値Ｄ２がＤsat に達してい
る場合には第１画像のその画素の第１の明度値Ｄ１をＴ
２／Ｔ１倍してその画素の明度値とする。ここで第１の
明度値Ｄ１をＴ２／Ｔ１倍する理由は、同一入射光強度
のときの撮像素子の信号出力は非飽和領域では露光量に
比例するので、第１の明度値Ｄ１は第２の明度値Ｄ２に
比べて感度がＴ１／Ｔ２倍になっているからである。す
なわち、第１の明度値Ｄ１をＴ２／Ｔ１倍することによ
り、第１の明度値Ｄ１の第２の明度値Ｄ２の感度に相当
する明度値に換算することができる。

【０００６】しかし、このような処理をすると、露光量
の誤差や撮像素子自体のリニアリティの不完全さなどが
原因で、第１の明度値Ｄ１と第２の明度値Ｄ２の感度の
比が倍率Ｔ１／Ｔ２倍に完全に一致していない場合、広
ダイナミックレンジ画像において第１画像の第１の明度
値を用いた部分と第２画像の第２の明度値を用いた部分
との境目に、本来は存在しない不連続な境目が発生する
ことがあるという問題がある。この問題は、第２の明度
値Ｄ２が飽和レベルＤsat に達しているか否かという変
化点を境にして第１の明度値Ｄ１を用いるか第２の明度
値Ｄ２を用いるかを臨界的に変化させているために発生
する。

【０００７】そこで、この問題を解決する方法として、
例えば、図２０の（ａ）および（ｂ）に示すように、第
１の明度値Ｄ１および第２の明度値Ｄ２に、それぞれ、
重みｆ（Ｄ１）およびｇ（Ｄ２）を乗じた後、加算する
ようにすることにより、図２０の（ｃ）に示すように変
化点付近で第１の明度値Ｄ１を用いる率と第２の明度値
Ｄ２を用いる率を徐々に変化させ、変化点を境にして第
１の明度値Ｄ１を用いるか第２の明度値Ｄ２を用いるか
が急に変わることがないようにする方法がある（特開昭
６２−１０８６７８）。

【０００８】即ち、

【数１】Ｄ０＝（Ｄ１×Ｔ２／Ｔ１）×ｆ（Ｄ１）＋Ｄ２×ｇ（Ｄ２）により変化点付近で第１の明度値Ｄ１及び第２の明度値
Ｄ２の重みｆ（Ｄ１）及びｇ（Ｄ２）をそれぞれ徐々に
変化するようにして広ダイナミックレンジ画像の明度値
Ｄ０を得る。

【０００９】しかし、この方法を用いた場合にも、次の
ような問題が発生する。温度などの影響でカメラの特性
が変化し、入射光強度とカメラの出力信号の関係が図１
９（ａ）から例えば図１９（ｂ）や（ｃ）の実線で示し
たように変化することがある。図１９（ａ）ではカメラ
のガンマ値が１．０であるのに対し、図１９（ｂ）では
ガンマ値が１．０５、図１９（ｃ）ではガンマ値が０．
９５に変動した場合の例を示した。なお、図１９（ｂ）
と（ｃ）において、破線はガンマ値が１．０の場合の特
性を示している。

【００１０】図１９（ａ）の場合には、上記の方法で広
ダイナミックレンジ画像を作成すると、入射光強度と広
ダイナミックレンジ画像の合成明度値Ｄ０との関係は図
２１（ｆ）に示すように適正な直線特性となる。しか
し、図１９（ｂ）や（ｃ）のような特性の場合には、入
射光強度と広ダイナミックレンジ画像の合成明度Ｄ０と
の関係は図２１（ｇ）や（ｈ）に示すように一部分で不
適正となって、直線でなくなってしまうという問題点が
ある。

【００１１】これは、カメラの特性変化のために同一画
素位置の第１の明度値Ｄ１と第２の明度値Ｄ２との非飽
和領域での感度の比が露光量の比からずれるので、入射
光強度と重みｆ，ｇとの関係は図２０（ｃ）のようには
ならず、図２０（ｄ）や（ｅ）のようになるためであ
る。

【００１２】被撮像物への照明光強度が時間的に変化す
るときに、露光量の異なる画像を時間的に順次撮像した
ときにも、カメラの特性の変化による場合と同様な問題
が発生する。すなわち、照明光強度の変化のために同一
画素位置の第１の明度値Ｄ１と第２の明度値Ｄ２との非
飽和領域での感度の比が見かけ上、露光量の比からずれ
るので、前述の場合と同様の理由で、入射光強度と広ダ
イナミックレンジ画素の合成明度値Ｄ０との関係が例え
ば図２１（ｇ）や（ｈ）に示すようになり、同図示され
るようにその特性が一部分で不適正となってしまうとい
う問題点が発生する。

【００１３】撮像対象物が動く物体であって露光量の異
なる画像を時間的に順次撮像するときにも、カメラの特
性の変化による場合と同様な問題が発生する。対象物の
動きのために、第１画像と第２画像とで例えば図２３
（ａ）に示すように撮像素子上の位置ズレが生じている
場合、位置ズレのために同一画素位置の第１の明度値ｄ
１と第２の明度値Ｄ２との非飽和領域での感度の比が見
かけ上、露光量の比からずれる。このため、前記の場合
と同様の問題が発生する。即ち、図２３（ａ）の場合に
得られる広ダイナミックレンジ画像は図２３（ｂ）のよ
うになり、本来の像には存在しないスパイクＰ１，Ｐ２
が広ダイナミックレンジ画像に発生してしまう等の問題
点がある。

【００１４】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的は、カメラの特性変化、照
明強度の変動、対象物の動き等がある場合においても、
適正な広ダイナミックレンジ画像を生成させることであ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の請求項１の発明の構成は、物体を異なる露光量で撮像
し、得られる画像データを合成することで広ダイナミッ
クレンジの画像を得るようにした撮像装置において、物
体を異なる少なくとも２つの露光量で撮像する少なくと
も１つの撮像素子と、撮像素子に対する露光量を露光量
の異なるｎ段（ｎは２以上の整数）に変化させて物体を
撮像し、ｎ段の各露光量で撮像して得られるｎ組の画像
データを撮像素子から出力するように制御する撮像制御
手段と、隣接する露光量で得られた２つの画像データを
合成して拡張されたダイナミックレンジの合成画像を得
るようにした合成手段であって、一方の露光量で得られ
た画像の明度値によって２つの重み係数を決定し、２つ
の画像の２つの明度値とそれらの重み係数に基づいて、
露光量の大きい画像の飽和領域の明度値を露光量の小さ
い画像の明度値から演算することで、ダイナミックレン
ジの拡張された合成画像データを生成することで、最初
のｎ組の画像データをｎ−１組の画像データに縮約し、
そのｎ−１組の画像データに関して上記の処理を繰り返
すことで、最後に、最大に拡張されたダイナミックレン
ジの合成画像データを得る合成手段とを設けたことを特
徴とする。

【００１６】請求項２の発明は、請求項１において、露
光量が２段の場合の装置に関する。合成手段は、第２の
露光量により得られた第２画像の第２の明度値に応じた
値を発生する第１および第２の関数発生装置と、第１の
露光量により得られた第１画像の第１の明度値に第１の
関数発生装置の出力に従って重付けをする第１の演算手
段と、第２の露光量により得られた第２画像の第２の明
度値に第２の関数発生装置の出力に従って重付けをする
第２の演算手段と、第１の演算手段と第２の演算手段の
出力を加算する加算手段と、第１画像および第２画像の
対応する各画素について、第１画像の第１の明度値と第
２画像の第２の明度値とから第１及び第２の関数発生装
置、第１及び第２の演算手段、加算手段とを用いて演算
して加算手段の出力を出力する制御装置とを有すること
を特徴とする。

【００１７】請求項３の発明は、合成手段が、２つの画
像データの合成において、一方の明度値に関する２つの
関数の値を発生する関数発生手段と、関数発生手段の出
力する各値と、それぞれ、２つの画像データの各明度値
との積を演算する手段とを有することを特徴とする。

【００１８】請求項４の発明は、ｎ段の露光量で撮像し
た各画像データの合成のための重み係数を最小露光量の
第１の露光量により得られた第１画像の第１の明度値に
基づいて決定し、各明度値とそれらの重み係数の積を求
め、その積の和によりダイナミックレンジの拡張された
合成画像のデータを得ることを特徴とする。

【００１９】請求項５の発明は、請求項４の発明におい
て、積演算手段は、第１画像の第１の明度値に関するｎ
組の各関数の値を発生する関数発生手段と、関数発生手
段の出力する各値と、それぞれ、ｎ段の各明度値との積
を演算する手段とを有することを特徴とする。

【００２０】請求項６の発明は、ｎ個の撮像素子を用い
て、一度にｎ段の露光量に対応した画像を撮像すること
を特徴とする。

【００２１】請求項７の発明は、１個の撮像素子を用い
て、撮像素子に対する露光量をｎ段階に変化させて物体
を撮像し、第ｍ（ｍ＝１，２…，ｎ）の時間区間では第
ｍの露光量で撮像した画像データを撮像素子から出力す
ることを特徴とする。

【００２２】

【作用及び発明の効果】本発明装置の作用を次に説明す
る。露光量を基準露光量、基準露光量の２倍、基準露光
量の４倍、基準露光量の８倍の４段階とした場合につい
て説明する。図３２（ａ）に示すように、光強度と撮像
素子の出力する明度値との関係は、基準露光量の場合が
Ｓ、２倍の場合がＲ、４倍の場合がＱ、８倍の場合がＰ
で示されている。いずれの場合も撮像素子の出力する明
度値の範囲は領域Ｙ１に制限される。そして、撮像素子
の出力に含まれる雑音のため、領域Ｙ１内で撮像素子の
出力値が小さいほど明度値の精度が悪くなる。基準露光
量で撮像した場合には、Ｘ１〜Ｘ４の光強度の領域が検
出可能であり、基準露光量の２倍で撮像した場合には、
Ｘ１〜Ｘ３の光強度の領域が検出可能で、領域Ｘ４は飽
和領域となる。同様に、基準露光量の４倍の露光量で撮
像した場合には、領域Ｘ１〜Ｘ２が検出可能領域で、領
域Ｘ３〜Ｘ４は飽和領域で検出不可能であり、基準露光
量の８倍の露光量で撮像した場合には、領域Ｘ１が検出
可能領域で、領域Ｘ２〜Ｘ４は飽和領域で検出不可能と
なる。

【００２３】各露光量で撮像された明度値は最大露光量
で撮像された明度値に換算される。即ち、各明度値は
Ｐ、２Ｑ、４Ｒ、８Ｓとなる。本発明装置は、光強度領
域Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４の明度値に対して、それぞ
れ、明度値ＰのＡ’区間の値、明度値２ＱのＢ’区間の
値、明度値４ＲのＣ’区間の値、明度値８ＳのＤ’区間
の値が採用される。この結果、図３２（ｂ）に示すよう
に、明度値のダイナミックレンジは撮像素子出力の精度
のよい領域を使って、領域Ｙ１〜Ｙ４に拡張される。

【００２４】本装置は、各領域の接続部分の明度値の合
成方法に特徴がある。先ず、明度値Ｐと明度値２Ｑとか
らダイナミックレンジが領域Ｙ１〜Ｙ２である合成明度
値Ｚ１が演算される。この時、領域の境界部分での合成
明度値Ｚ１を滑らかとするために、明度値Ｐと明度値２
Ｑとが、それぞれ、図３３の（ａ）に示す関数の重み係
数で積算され、それぞれの積値が加算される。この時、
各重み係数は、図３３の（ａ）に示すように、共通の明
度値Ｐを用いた各関数値ｇ₁(P), ｆ₁(P)で求められる。
即ち、明度値Ｐの飽和領域の少し前から図３３の（ａ）
で示す特性で変化する比率に応じて、明度値Ｐと明度値
２Ｑとが加算される。

【００２５】即ち、合成明度値Z1は、次式で演算され
る。

【数２】Z1＝Ｐ×ｇ₁(P)＋２Ｑ×ｆ₁(P)

【００２６】この合成明度値Z1は図３４に示す特性とな
り、そのダイナミックレンジはＹ１〜Ｙ２に拡張され
る。

【００２７】次に、等価的に隣接する露光量で得られた
と見なせる合成明度値Z1と明度値４Ｒとを合成した明度
値Z2が次式で演算される。

【数３】Z2＝Z1×ｇ₂(Z1) ＋４Ｒ×ｆ₂(Z1) 重み係数ｇ₂(Z1) とｆ₂(Z1) は、図３３の（ｂ）で示す
関数で変化する。この重み係数は、各関数ｇ₂,ｆ₂ に対
して、共通の変数Z1によって決定される。

【００２８】同様に、合成明度値Z2と明度値８Ｓとを合
成した明度値Ｚが次式で演算される。

【数４】Ｚ＝Z2×ｇ₃(Z2) ＋８Ｓ×ｆ₃(Z2) 重み係数ｇ₃(Z2) とｆ₃(Z2) は、図３３の（ｃ）で示す
関数で変化する。この重み係数は、各関数ｇ₃,ｆ₃ に対
して、共通の変数Z2によって決定される。

【００２９】このように、ダイナミックレンジがＹ１〜
Ｙ４の範囲に滑らかに拡張された合成明度値Ｚが演算さ
れる。

【００３０】上記の演算において、重み係数の関数の共
通の変数は、雑音による影響を少なくするために、露光
量の大きな方の明度値を用いるのが望ましい。

【００３１】次に、合成明度値を求める他の方法につい
て説明する。この方法は、基準露光量で撮像した明度値
Ｓを、重み係数の関数の共通の変数としたものである。
図３５の（ｂ）に示すように、各領域の境界で重なり合
った関数ｈ₁(8S),ｈ₂(8S),ｈ₃(8S),ｈ₄(8S) によって、
各明度値に対する重み係数を決定する。合成明度値Ｚは
次式で演算される。

【００３２】

【数５】Ｚ＝Ｐ×ｈ₁(8S) ＋２Ｑ×ｈ₂(8S) ＋４Ｒ×ｈ₃(8S) ＋８Ｓ×ｈ₄(8S)

【００３３】このように、本発明装置は、重み係数は、
共通の明度値を変数とした関数によって求められる。よ
って、カメラの特性変化、照明強度の変化、物体の動き
等に伴って第１画像から第ｎ画像の明度値の比が露光量
の比と異なっても、重み係数の合成に関する不連続性が
緩和される。従って、入射強度に対するカメラの出力信
号の特性に変化等があっても、広ダイナミックレンジ画
像を適切に合成することができる。

【００３４】

【実施例】本発明の一実施例を図１に示す。第１実施例図１において、制御装置８（撮像制御手段）の制御によ
り電子シャッタ付きＣＣＤ撮像素子１は第１の露光量及
び第２の露光量で物体を撮影する。撮像素子１の出力は
Ａ／Ｄ変換器２に接続されており、そのＡ／Ｄ変換器２
の出力は演算装置３（第１の演算手段、第２の演算手
段）の第２入力端子Ｗ２及びセレクタ５の第１入力端子
Ｖ１に接続されている。セレクタ５の出力は画像メモリ
４に接続されており、画像メモリ４の出力は演算装置３
の第１入力端子Ｗ１及びセレクタ６の第１入力端子Ｕ１
に接続されており、演算装置３の出力はセレクタ５の第
２入力端子Ｖ２及びセレクタ６の第２入力端子Ｕ２に接
続されている。そのセレクタ６の出力はＤ／Ａ変換器７
に入力している。

【００３５】演算装置３は第１入力端子Ｗ１から入力さ
れた値と第２入力端子Ｗ２から入力された値の合成値を
演算して、セレクタ５の第２入力端子Ｖ２及びセレクタ
６の第２入力端子Ｕ２に出力する装置である。演算装置
３は図６に示すように構成されている。第２入力端子Ｗ
２から入力された値は関数発生装置２２、２３により所
定の関数値に変換される。又、第１入力端子Ｗ１から入
力された値は乗算器２１により所定の係数が乗算されて
乗算器２４に入力する。乗算器２４では関数発生装置２
２の出力と乗算器２１の出力とが乗算されて、その結果
は加算器２６に出力される。一方、関数発生装置２３の
出力と第２入力端子Ｗ２から入力された値とは乗算器２
５に入力して、それらの値が乗算され、その結果は、加
算器２６に入力する。加算器２６は乗算器２４と乗算器
２５の出力を加算して、その結果を出力端子Ｗ０から出
力する。

【００３６】撮像素子１の受光面には、しかるべき光学
系によって被撮像物の像が結像されているものとする。
撮像素子１の出力は、入射光強度が撮像素子出力の飽和
レベル以下では、温度等の変化に伴い多少の変動はあり
えるが、直線性がほぼ保たれているものとする。本実施
例の場合、撮像素子の電子シャッタのシャッタスピード
により露光量を２段階に変化させることができる。すな
わち、シャッタスピードを短くするほど露光量を少なく
することができる。尚、露光量を変化させる方法とし
て、上述のようにＣＣＤ撮像素子の電子シャッタのシャ
ッタスピードを変えるのではなく、例えば、液晶等を用
いて電気的に撮像素子への入射光量を制御し得る透過率
可変フィルタ或いは電子シャッタ等を撮像素子の受光面
前部に配設するようにしても良い。

【００３７】演算装置３は、撮像素子１でシャッタスピ
ードを変えて撮像した２つの画像の各々対応する画素の
第１の明度値と第２の明度値が第１入力端子Ｗ１および
第２入力端子Ｗ２に与えられると、ダイナミックレンジ
が拡大された明度値を出力端子Ｗ０から出力するように
構成されている。

【００３８】画像メモリ４は、第１のシャッタスピード
で撮像した画像または演算装置３より出力される広ダイ
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
メモリであり、各画素に対応するアドレスの書込みに先
だってそのアドレスの読出しを行うように構成されてい
る。画像メモリ４の構成例を図４に示す。同図で、１０
はメモリ、１１はアドレス変換装置、１２はレジスタで
ある。

【００３９】セレクタ５は、Ａ／Ｄ変換器２の出力と演
算装置３の出力のうちの一方を選択して、画像メモリ４
に出力するものである。セレクタ６は、画像メモリ４の
出力と演算装置３の出力のうちの一方を選択して出力す
るものである。Ｄ／Ａ変換器７は、セレクタ６から出力
されるデータを画素単位でアナログ信号に変換してビデ
オ信号として出力するものである。

【００４０】制御装置８は、撮像素子１、Ａ／Ｄ変換器
２、画像メモリ４、セレクタ５、セレクタ６およびＤ／
Ａ変換器７を後述するように制御し、広ダイナミックレ
ンジ画像をＤ／Ａ変換器７から出力させる。また、与え
られたタイミングに従って画像メモリ４に広ダイナミッ
クレンジ画像をフリーズさせるものである。

【００４１】演算装置３の乗算器２１は、演算装置３の
第１入力端子Ｗ１に与えられる第１の明度値Ｄ１を、演
算装置３の第２入力端子Ｗ２に与えられる第２の明度値
Ｄ２の感度に相当する明度値に換算するために、第１の
明度値Ｄ１に、第２の明度値Ｄ２と第１の明度値Ｄ１の
露光量の比Ｔ２／Ｔ１を掛ける装置である。

【００４２】演算装置３の関数発生装置２２および２３
は、それぞれ関数ｆおよびｇを発生する。ここで、関数
ｆは、第２の明度値Ｄ２が第１の所定値（Ｄ_2a）以下で
は０で、第１の所定値（Ｄ_2a）から第２の所定値
（Ｄ_s）にかけては０から１に徐々に変化する関数であ
る。又、関数ｇは、第２の明度値Ｄ２が第１の所定値
（Ｄ_2b）以下では１で、第１の所定値（Ｄ_2b）から第２
の所定値（Ｄ_s）にかけては１から０に徐々に変化する
関数である。なお、Ｄ_s≦Ｄ_satである。

【００４３】関数ｆおよびｇの一例を、それぞれ図７の
（ａ）および（ｂ）に示す。関数ｆおよびｇは、後述す
るように、それぞれ第１画像の第１の明度値Ｄ１と第２
画像の第２の明度値Ｄ２とをどういう割合で採用するか
を決めるものである。従って、ｆ（Ｄ２）＋ｇ（Ｄ２）
が任意のＤ２の値について単位量になることが好まし
い。そこで、図７の（ａ）および（ｂ）に示す例では、
ｇ（Ｄ２）を、

【００４４】

【数６】ｇ（Ｄ２）＝１−ｆ（Ｄ２）としている。なお、ｆ（Ｄ２）＋ｇ（Ｄ２）が任意のＤ
２の値について単位量にはならず微小量変化するとして
も、通常これによって本装置の性能が大きく劣化するこ
とはない。

【００４５】演算装置３の乗算器２４は、乗算器２１の
出力値に関数発生装置２２の出力値を乗じて出力する。
乗算器２５は、第２の明度値Ｄ２に関数発生装置２３の
出力値を乗じて出力する。加算器２６は、乗算器２４と
乗算器２５の出力を加算して出力し、これを演算装置３
の出力とする。

【００４６】従って、演算装置３の２入力である第１の
明度値Ｄ１と第２の明度値Ｄ２に対して、図６に示す演
算装置３は、

【数７】Ｄ０＝（Ｄ１×Ｔ２／Ｔ１）×ｆ（Ｄ２）＋Ｄ２×ｇ（Ｄ２）

【００４７】を演算して合成明度値Ｄ０を出力する。こ
のようにして第１画像の第１の明度値Ｄ１と第２画像の
第２の明度値Ｄ２とから広ダイナミックレンジ画像にお
ける合成明度値Ｄ０を計算する。

【００４８】演算装置３を以上のように構成した装置が
本発明の第１実施例の装置である。この装置によれば、
カメラの特性変化や照明強度の変動等のために入射光強
度と広ダイナミックレンジ画像の合成明度値Ｄ０との関
係が図２１の（ｇ）や（ｈ）のようになったり、被撮像
物の動き等のために図２３の（ｂ）のように合成画像に
おいて、エッジ付近でスパイクが発生するという問題を
解消することができる。

【００４９】即ち、広ダイナミックレンジ画像の特性が
図２１の（ｇ）や（ｈ）のようになったり、図２３の
（ｂ）のようにスパイクが発生したりするのは、

【数８】Ｄ０＝（Ｄ１×Ｔ２／Ｔ１）×ｆ（Ｄ１）＋Ｄ２×ｇ（Ｄ２）により変化点付近でＤ１とＤ２の重みを徐々に変化する
ようにして広ダイナミックレンジ画像Ｄ０を得ているこ
とに起因する。例えば、数８式で合成画像を得ると、被
撮像物の動きのために、第１画像と第２画像とで図２３
の（ａ）に示すように撮像素子上の位置ズレが生じてい
る場合、広ダイナミックレンジ画像を作成すると、図２
３の（ｂ）に示すように、本来の像には存在しないスパ
イク、Ｐ１、Ｐ２が発生する。そして、この画像に対し
てエッジ強調処理を行うと本来の像には存在しないエッ
ジが発生する。

【００５０】ところで、第１の明度値Ｄ１に対する重み
ｆと第２の明度値Ｄ２に対する重みｇの和は図２０の
（ｃ）の破線で示すように任意の入射光強度においてほ
ぼ単位量にならなければならない。しかし、数８式で合
成画像を得た場合には、図１９の（ｂ）や（ｃ）に示す
ようにカメラの特性が変化した場合には、カメラの特性
変化のために同一画素位置の第１の明度値Ｄ１と第２の
明度値Ｄ２との非飽和領域での感度の比が露光量の比か
らずれるので、第１の明度値Ｄ１と第２の明度値Ｄ２の
関係が図２０の（ｄ）や（ｅ）のようになり、ｆとｇと
の和が破線で示すように入射光強度によって単位量とは
大きく異なる値になってしまう。このため、入射光強度
と広ダイナミックレンジ画像の合成明度値Ｄ０との関係
は図２１の（ｇ）や（ｈ）に示すようにその特性が一部
分で不適正となってしまう問題が発生する。

【００５１】また、図２３の（ａ）に示すように撮像素
子上の位置ズレが生じている場合には、位置ズレのため
に同一画素位置の第１の明度値Ｄ１と第２の明度値Ｄ２
との非飽和領域での感度の比が見かけ上、露光量の比か
らずれるので、第１の明度値Ｄ１と第２の明度値Ｄ２の
関係が見かけ上、図２０の（ｄ）や図２０の（ｅ）のよ
うになり、ｆとｇの和が破線で示すように入射光強度に
よって単位量とは大きく異なる値になってしまう。この
ために、本来の像には存在しないスパイクが発生する。

【００５２】このように、数８式による合成は、第１の
明度値Ｄ１および第２の明度値Ｄ２に対する重みを、そ
れぞれ、第１の明度値Ｄ１と第２の明度値Ｄ２とから独
立に決めていることにある。

【００５３】そこで、本実施例では、第１の明度値Ｄ１
および第２の明度値Ｄ２に対する重みをそれぞれ独立に
決めるのではなく、どちらか片方を基準（基準とする方
を第２の明度値Ｄ２と定義している。）にして決めるこ
とにより、前述のカメラの特性変化、照明強度の変動、
撮像素子上の位置ズレ等にかかわらず、ｆとｇの和が常
にほぼ一定となるように構成されている。

【００５４】即ち、数７式により、第２の明度値Ｄ２を
基準にして重みを使用して計算するので、カメラの特性
変化のために入射光強度とカメラの出力信号の関係が図
１９（ｂ）や（ｃ）に示したように変化した場合も、入
射光強度と広ダイナミックレンジ画像の明度値との関係
は図２２の（ｉ）や（ｊ）に示すようになる。また、被
撮像物の動きのために第１画像と第２画像とで図２３の
（ａ）に示すように画像の位置ズレが生じている場合
も、広ダイナミックレンジ画像の明度値の関係は図２４
に示すようになる。よって、本実施例では、数７式の合
成では、図２３の（ｂ）に示すような本来の像には存在
しないスパイク、Ｐ１、Ｐ２が発生するという問題を低
減することができる。

【００５５】なお、図２４の計算は、図７において、Ｄ
_2a＝Ｄ_2b＝０．７５×Ｄ_satである重み関数ｆ、ｇを用
いた。

【００５６】関数ｆおよびｇは、露光量の大きい方の画
像が飽和する入射光強度領域付近で、第１の明度値Ｄ１
と第２の明度値Ｄ２とをどういう割合で採用するかを決
めるものであるので、重みを決める基準にするのは、通
常は、露光量の大きい方の画像であるのが好ましい。本
実施例では、後述のように、露光量がＴ１＜Ｔ２である
ので、第２の明度値Ｄ２を基準にしている。

【００５７】一方、露光量がＴ１＞Ｔ２の場合は、第１
の明度値Ｄ１を基準にする。後者のとき、第１の明度値
Ｄ１を第２の明度値Ｄ２の感度に相当する明度値に換算
して処理する場合は、

【００５８】

【数９】Ｄ０＝（Ｄ１×Ｔ２／Ｔ１）×ｆ（Ｄ１）＋Ｄ２×ｇ（Ｄ１）で合成明度値Ｄ０を得る。

【００５９】又、第２の明度値Ｄ２を第１の明度値Ｄ１
の感度に相当する明度値に換算して処理する場合は、

【００６０】

【数１０】Ｄ０＝Ｄ１×ｆ（Ｄ１）＋（Ｄ２×Ｔ１／Ｔ２）×ｇ（Ｄ１）とする。

【００６１】上記の実施例によれば、図２４に示すよう
に、数８式による合成画像よりも、スパイクの大きさは
小さくなる。この理由は、重み係数のうち２つの関数
ｆ、ｇによって決定される係数は、共通の明度値を採用
しているので、第１の明度値Ｄ１から第２の明度値Ｄ２
への遷移領域において、画素に対する連続性が保持され
るからである。

【００６２】しかし、動く物体を撮像する場合において
は、図２４に示すようにスパイクＰ１’は依然発生す
る。これは、前述の位置ズレのために同一画素位置にお
いて、第１の明度値Ｄ１を第２の明度値Ｄ２の感度に相
当する明度値に換算した値と第２の明度値Ｄ２とが異な
るためである。これは、結果的に、重み係数が、第１の
明度値Ｄ１から第２の明度値Ｄ２への遷移領域におい
て、画素に対して不連続性をもたらせる。特に、第１の
明度値Ｄ１を第２の明度値Ｄ２の感度に相当する明度値
に換算した値（Ｄ１×Ｔ２／Ｔ１）が第２の明度値Ｄ２
より小さい場合には、この遷移領域で入射光強度と合成
明度値Ｄ０との関係が負の比例関係になるため、図２４
のＰ１’のようにスパイクを生じる。

【００６３】第２実施例そこで、第２実施例では、（Ｄ１×Ｔ２／Ｔ１）＜Ｄ２
の場合に限りＤ０＝Ｄ２とすることにより、遷移領域で
入射光強度とＤ０との関係が負の比例関係になることを
防止し、第１実施例の欠点が解消される。

【００６４】第２実施例の演算装置３の構成を、図８に
示す。図８は、図６の構成に、大小判定器２７、セレク
タ２８を加え、セレクタ２８の出力を演算装置３の出力
としたものである。

【００６５】大小判定器２７は、乗算器２１の出力値と
第２の明度値Ｄ２との大小関係を判定する。セレクタ２
８は、大小判定器２７の判定結果によって、加算器２６
の出力または第２の明度値Ｄ２のいずれかを選択して出
力する。大小判定器２７において、乗算器２１の出力値
が第２の明度値Ｄ２より小さいと判定した場合にはセレ
クタ２８は第２の明度値Ｄ２を選択して出力し、そうで
ない場合には加算器２６の出力を選択して出力する。

【００６６】従って、演算装置３の２つの入力を第１の
明度値Ｄ１、第２の明度値Ｄ２とすると、図８に示す演
算装置は、

【数１１】（Ｄ１×Ｔ２／Ｔ１）≧Ｄ２のとき、Ｄ０＝（Ｄ１×Ｔ２／Ｔ１）×ｆ（Ｄ２）＋Ｄ２×ｇ（Ｄ２）

【数１２】（Ｄ１×Ｔ２／Ｔ１）＜Ｄ２のとき、Ｄ０＝Ｄ２

【００６７】を演算して合成値Ｄ０の値を出力する。こ
のようにして第１画像の第１の明度値Ｄ１と第２画像の
明度値Ｄ２とから広ダイナミックレンジ画像の明度値Ｄ
０を計算することにより、被撮像物の動きのために第１
画像と第２画像とで図２３の（ａ）に示すようにズレが
生じている場合も、広ダイナミックレンジ画像の明度値
の関係は図２５に示すようになり、図２４において発生
していたスパイクＰ１’が発生しなくなる。なお、図２
５の計算は、図２４の場合と同じく、図７において、Ｄ
_2a＝Ｄ_2b＝０．７５×Ｄ_satである重み関数ｆ、ｇを用
いた。

【００６８】第１実施例装置及び第２実施例装置の作用以上のように構成された第１実施例装置及び第２実施例
装置について、図２に示すタイミングチャートを参照し
て、以下その動作を説明する。上記実施例装置におい
て、第１の時間区間とそれに続く第２の時間区間とで、
広ダイナミックレンジの画像データを得るための１つの
制御周期が構成されている。撮像素子においては、第１
の時間区間では第２の露光時間によるキャリア蓄積が行
われ、第２の時間区間では第１の露光時間によるキャリ
ア蓄積が行われる。そして、第１の時間区間では、撮像
素子から前制御周期の第２の時間区間において第１の露
出時間で撮像された第１画像の第１の明度値Ｄ１の読み
出しが行われ、第２の時間区間では、撮像素子から今回
の制御周期の第１の時間区間において第２の露出時間で
撮像された第２画像の第２の明度値Ｄ２の読み出しが行
われる。

【００６９】第ｋ制御周期は第１の時間区間Ａ_kと第２
の時間区間Ｂ_kとで構成されている。露光期間は撮像素
子１からの画素データの読出期間に対して１つの時間区
間だけ先行している。よって、第ｋ−１制御周期の第２
の時間区間Ｂ_k-1 において、撮像素子１は第１の露光時
間Ｔ１だけ露光され、その露光による画像データは第ｋ
制御周期の第１の時間区間Ａ_kにおいて、順次、画素毎
に読み出される。同様に、第ｋ制御周期の第１の時間区
間Ａ_kにおいて、撮像素子１は第２の露光時間Ｔ２だけ
露光され、その露光による画像データは第ｋ制御周期の
第２の時間区間Ｂ_kにおいて、順次、画素毎に読み出さ
れる。

【００７０】第ｋ制御周期の第１の時間区間Ａ_kにおけ
る動作第ｋ制御周期の第１の時間区間Ａ_kでは、セレクタ５は
第１入力端子Ｖ１を出力端子と接続するモードに設定さ
れる。これにより、撮像素子１の出力する第１の明度値
Ｄ１が画像メモリ４に画素毎に順次記憶される。又、セ
レクタ６は第１入力端子Ｕ１を出力端子と接続するモー
ドに設定される。これにより、画像メモリ４に第ｋ−１
制御周期において合成演算されて記憶されている合成明
度値Ｄ０がＤ／Ａ変換器７に出力される。

【００７１】従って、画像メモリ４の各画素に対応する
アドレスから第ｋ−１制御周期において演算された各画
素の合成明度値Ｄ_0,k-1,1,Ｄ_0,k-1,2,……_,Ｄ_0,k-1,n
が、順次、読み出される。そして、それらの値は、セレ
クタ６を経由してＤ／Ａ変換器７に転送され、画素単位
でアナログ信号に変換されビデオ信号として順次出力さ
れる。

【００７２】この画像メモリ４からの各画素の読出タイ
ミングよりも少なくとも１画素の読出時間だけ遅延した
タイミングで、撮像素子１から読出されＡ／Ｄ変換器２
によりディジタル値に変換された第１の明度値Ｄ_1,k,1,
Ｄ_1,k,2,……_,Ｄ_1,k,nがセレクタ５を経由して画像メ
モリ４に各画素に対応したアドレス毎に記憶される。本
実施例では、図２に示すように、Ａ／Ｄ変換器２より画
素ｉの第１の明度値Ｄ_1,k,iが出力されると同じタイミ
ングで、画素ｉに対応した画像メモリ４のアドレスから
合成明度値Ｄ_0,k-1,iが読出され、Ａ／Ｄ変換器２より
出力された画素ｉの第１の明度値Ｄ_1,k,iは所定時間遅
延して画像メモリ４の画素ｉに対応するアドレスに書込
まれる。

【００７３】このときの図４に示す画像メモリ４の動作
を図５に示す。レジスタ１２にはメモリ１０の画像原点
に対応するアドレスが設定されている。制御装置８から
発生される画像アドレスは、レジスタ１２に記憶されて
いる画像原点に対応するアドレスを参照してアドレス変
換装置１１によりメモリ１０の実アドレスに変換され
る。例えば、図５において画素６に対応するメモリ１０
のアドレスの内容が読み出されたとする。このとき、所
定時間遅延された画素４の値が画像メモリ４に入力され
てくるので、これをいま読出したのと同じメモリ１０の
アドレスに記憶する。このようにしてこの時間区間での
処理を行なった後、レジスタ１２に記憶されていたアド
レスを新しい原点のアドレスに更新する。

【００７４】又、第１の時間区間Ａ_kにおいて、撮像素
子１から第１画像データの第１の明度値Ｄ１の読出を行
っている間に、撮像素子１によって、第２の露光時間Ｔ
２による物体の撮像が行われる。

【００７５】第ｋ制御周期の第２の時間区間Ｂ_kにおけ
る動作第ｋ制御周期の第２の時間区間Ｂ_kでは、セレクタ５は
第２入力端子Ｖ２を出力端子と接続するモードに設定さ
れる。これにより、演算装置３により演算された合成明
度値Ｄ０が画像メモリ４に画素毎に順次記憶される。
又、セレクタ６は第２入力端子Ｕ２を出力端子と接続す
るモードに設定される。これにより、演算装置３により
演算された合成明度値Ｄ０がＤ／Ａ変換器７に出力され
る。

【００７６】又、この第２の時間区間Ｂ_kでは、撮像素
子１から読出されＡ／Ｄ変換器２によりディジタル値に
変換された第２の明度値Ｄ_2,k,1,Ｄ_2,k,2,……_,Ｄ
_2,k,nが画素毎に順次演算装置３の第２入力端子Ｗ２に
入力する。一方、画像メモリ４に第１の時間区間Ａ_kの
間に記憶された第１の明度値Ｄ_1,k,1,Ｄ_1,k,2,……_,Ｄ
_1,k,nが画素毎に第２の明度値の入力に同期して読出さ
れ、それらの値は、演算装置３の第１入力端子Ｗ１に順
次入力する。

【００７７】演算装置３では、第１入力端子Ｗ１から入
力された第１の明度値Ｄ_1,k,1,Ｄ_1,k,2,……_,Ｄ_1,k,n
と第２入力端子Ｗ２から入力された第２の明度値Ｄ
_2,k,1,Ｄ_2,k,2,……_,Ｄ_2,k,nとから合成明度値Ｄ
_0,k,1,Ｄ_0,k,2,……_,Ｄ_0,k,nが演算されて、それらの
値は出力端子Ｗ０からセレクタ６の第２入力端子Ｕ２に
入力される。これらの値はセレクタ６を経由してＤ／Ａ
変換器７により画素単位でアナログ信号に変換され、ビ
デオ信号として順次出力される。

【００７８】これと同時に、合成明度値Ｄ_0,k,1,Ｄ
_0,k,2,……_,Ｄ_0,k,nは、セレクタ５の第２入力端子Ｖ
２に入力して、それらの値はセレクタ５を介して、画像
メモリ４の各画素に対応した所定のアドレスに記憶され
る。尚、画像メモリ４への記憶は、前述したように、同
一アドレスの内容の読み出しが完了した後に行われるよ
うに調整されている。

【００７９】また、第２の時間区間Ｂ_kでは、撮像素子
１によって第１の露光時間Ｔ１による物体の撮像が実行
される。その撮像により得られた画像は、次の制御周期
ｋ＋１の第１の時間区間Ａ_k+1 において撮像素子１から
読出される。

【００８０】以後、同様に、次の制御周期における動作
が同様に実行される。

【００８１】画像処理を行う等の目的のために画像をフ
リーズする場合、任意の時点でフリーズのタイミング信
号９が制御装置８に与えられると、第２の時間区間Ｂ_k
の終わりに相当するタイミングで動作を一時停止する。
これにより、画像メモリ４には、常に広ダイナミックレ
ンジによる合成明度値Ｄ０による画像がフリーズされ
る。

【００８２】通常のＣＣＤ撮像素子の電子シャッタ機能
は、フレーム開始後の一定時間までは蓄積した電荷を吐
き出し、その後一定時間まで電荷を蓄積することにより
露光量を制御する。従って、本実施例に示すように、撮
像を行う２種類の露光時間Ｔ１、Ｔ２がＴ１＜Ｔ２の関
係になるようにすることにより、第１画像の第１の明度
値Ｄ１および第２画像の第２の明度値Ｄ２から合成され
る広ダイナミックレンジ画像のぶれを小さくすることが
できる。すなわち、Ｔ１をＴ２より小さくすることによ
り、図３の（ａ）に示すように、露光時間Ｔ１によるキ
ャリア蓄積時刻と露光時間Ｔ２によるキャリア蓄積時刻
とを近づけることができるので、画像のぶれが小さくな
る。これに対し、もしＴ１＞Ｔ２とすると、図３の
（ｂ）に示すように、露光時間Ｔ１によるキャリア蓄積
時刻と露光時間Ｔ２によるキャリア蓄積時刻とが離れる
ので、画像のぶれが大きくなる。

【００８３】第３実施例図１に示す第１実施例の装置において、図７に示す関数
ｆおよびｇに代え、例えば、図９に示すような関数を用
いることもできる。関数ｆは、第１の所定値から第２の
所定値にかけて０から１に徐々に変化する関数、関数ｇ
は、第１の所定値から第２の所定値にかけて１から０に
徐々に変化する関数であれば、図７や図９に示す関数に
限らず用いることが可能である。なお、ここで１という
値は、第２の明度値Ｄ２の感度に相当する明度値に換算
された値に対する重みの単位量を表しており、これが２
であっても結果の値が２倍になるだけで本実施例に本質
的変化はないことは明かである。

【００８４】第４実施例図６に示す第１実施例の演算装置をハードウェアで実現
する場合、２つの関数発生装置と３つの乗算器および１
つの加算器が必要で、ハードウェアが大きくなるという
問題があった。これに対して、演算装置を図１０のよう
に構成することで、ハードウェア量を小さくすることが
できる。

【００８５】図１０において、３１は第２画像の明度値
Ｄ２に従って重み付けした結果の値を発生する関数発生
装置であり、図６に示す構成の演算装置における関数発
生装置２３と乗算器２５とを１つの関数発生装置に置き
換えたものである。すなわち、関数発生装置３１は、入
力値Ｄ２に対し、Ｄ２×ｇ（Ｄ２）を出力する。図１０
の構成のこれ以外の部分は図６に示す構成と同じであ
る。

【００８６】この構成方法では、２つの関数発生装置と
２つの乗算器および１つの加算器から構成できるので、
図６に示す構成に比べて簡単なハードウェアで実現でき
る特長がある。各関数発生装置は、例えばルックアップ
テーブルで実現することができる。

【００８７】第５実施例図１１は、図１０に示した演算装置の構成の変形であ
る。図１１において、関数発生装置３２は図１０の関数
発生装置２２の出力に乗算器２１でかけられる値を乗じ
た値を出力するものである。すなわち、関数発生装置３
２は、入力値Ｄ２に対し、Ｔ２／Ｔ１×ｆ（Ｄ２）を出
力する。この構成では、２つの関数発生装置と１つの乗
算器および１つの加算器から構成できるので、図１０に
示す構成に比べてさらに簡単なハードウェアで実現でき
る特長がある。

【００８８】第６実施例図１２は、図１０に示した演算装置の構成を、図８に示
す第２実施例の演算装置の構成に適用したもので、図８
に示す構成に比べて簡単なハードウェアで実現できる特
長がある。

【００８９】第７実施例図１に示す第１実施例の装置において、演算装置３を図
１３に示すようなルックアップテーブル301 に置き換え
ることが考えられる。すなわち、演算装置３に入力され
る第１の明度値Ｄ１と第２の明度値Ｄ２の可能性のある
すべての範囲の値の組合せについて、合成明度値Ｄ０を
予め計算してテーブルを作成しておくことにより、演算
装置３をルックアップテーブルに置き換えることができ
る。この場合には、構成が簡単になるという利点があ
る。

【００９０】また、撮像素子１の出力値ｄが入射光強度
に対して非線形である場合、これを線形に変換するため
の変換ｈ（ｄ）もこのテーブルに含むことも可能であ
る。例えば、演算装置３が、数７式を演算する場合、

【数１３】Ｄ０＝（ｈ（ｄ１）×Ｔ２／Ｔ１）×ｆ（ｈ（ｄ２））＋ｈ（ｄ２）×ｇ（ｈ（ｄ２））を予め計算してテーブルを作成しておく。

【００９１】ここで、ｄ１およびｄ２は、それぞれ、撮
像素子１から出力される第１の明度値、第２の明度値で
ある。

【００９２】第８実施例図１３に示す方法では、例えば、演算装置の第１入力お
よび第２入力がそれぞれ８ビットの場合、２の（８＋
８）乗通り、すなわち６５５３６通りの入力が考えられ
る。前述のようにこのすべての場合について演算結果を
予め計算してテーブルを作成しておこうとすると、６５
５３６ワードのテーブルが必要になる。

【００９３】これに対し、図１に示す第１実施例装置に
おいて、演算装置３を図１４に示す装置に置き換えるこ
とが考えられる。図１４において、４１、４２はルック
アップテーブル、４３はセレクタである。図７に示すよ
うに、Ｄ２のほとんどの領域でｆ（Ｄ２）およびｇ（Ｄ
２）はそれぞれ０および１である。そこで、Ｄ２がこの
領域の場合にはルックアップテーブル４１より信号線４
５でＤ２を出力し、これをルックアップテーブル４１か
らの選択信号４４によりセレクタ４３で選択する。Ｄ２
がそれ以外の領域についてだけ、ルックアップテーブル
４２で、

【００９４】

【数１４】（Ｄ１×Ｔ２／Ｔ１）≧Ｄ２のとき、（Ｄ１×Ｔ２／Ｔ１）×ｆ（Ｄ２）＋Ｄ２×ｇ（Ｄ２）

【数１５】（Ｄ１×Ｔ２／Ｔ１）＜Ｄ２のとき、Ｄ２

【００９５】を計算してルックアップテーブル４１から
の選択信号４４によりセレクタ４３でルックアップテー
ブル４２の出力を選択する。この構成によりルックアッ
プテーブルのサイズを小さくすることができ、装置を小
型化できるメリットがある。

【００９６】例えば、演算装置の第１入力Ｄ１および第
２入力Ｄ２がそれぞれ８ビットであり、Ｄ２が０から１
９１の領域でｆ（Ｄ２）およびｇ（Ｄ２）がそれぞれ０
および１である場合、ルックアップテーブル４２の入力
は、Ｄ１からの８ビットと、Ｄ２が１９２から２５５の
領域を表すテーブル４１から出力される６ビットの信号
４６である。従ってルックアップテーブル４２は、２の
（８＋６）乗通り、すなわち１６３８４ワード、ルック
アップテーブル４１は２の８乗通り、すなわち２５６
で、図１３の場合に比べてテーブルの大きさが約１／４
ですむ。

【００９７】第９実施例本発明の第９実施例を、図１５に示す。本実施例は、ダ
イナミックレンジ拡大率信号によって、ダイナミックレ
ンジ拡大率を変化させることができるように構成された
撮像装置である。図１５において、５１はダイナミック
レンジ拡大率信号、５２はダイナミックレンジ拡大率制
御装置、５３は演算装置で、その他は、図１の構成と同
様である。演算装置５３は、図１６に示すように構成さ
れている。図１６において、２１’は乗算器、５５は倍
率制御信号で、その他は、図７の構成と同様である。図
１５の装置で、ダイナミックレンジ拡大率信号５１でダ
イナミックレンジ拡大率が指定されると、信号５４によ
ってそれが制御装置８に伝達され、第１のシャッタスピ
ードＴ１と第２のシャッタスピードＴ２の比が所定の値
になるように変更される。同時に、信号５５によって演
算装置５３にも伝達され、乗算器２１’で掛けるＴ２／
Ｔ１の値も変更される。なお、図１６の演算装置を前述
の実施例の場合と同様にしてルックアップテーブル等に
置き換えることも可能である。

【００９８】第１０実施例本発明の第１０実施例を、図１７に示す。本実施例は、
露光量を３段階に変化させて撮像する場合に適用した例
である。同図において、６１および６２は演算装置、Ｄ
１、Ｄ２、Ｄ３は、それぞれ、露光量を３段階に変えた
各画像の対応する画素の明度値を示す。演算装置６１お
よび６２は、実質的に本発明の第１実施例の演算装置３
と同じものである。例えば、露光量をＴ１、Ｔ２、Ｔ３
の３段階に変化させて撮像したとする。演算装置６１
は、

【数１６】（Ｄ１×Ｔ２／Ｔ１）≧Ｄ２のとき、（Ｄ１×Ｔ２／Ｔ１）×ｆ（Ｄ２）＋Ｄ２×ｇ（Ｄ２）

【数１７】（Ｄ１×Ｔ２／Ｔ１）＜Ｄ２のとき、Ｄ２を出力する。

【００９９】また、演算装置６２は、

【数１８】（Ｄ１２×Ｔ３／Ｔ２）≧Ｄ３のとき、（Ｄ１２×Ｔ３／Ｔ２）×ｆ（Ｄ３）＋Ｄ３×ｇ（Ｄ３）

【数１９】（Ｄ１２×Ｔ３／Ｔ２）＜Ｄ３のとき、Ｄ３

【０１００】を出力する。なお、Ｄ１２は演算装置６１
の出力値である。同様の考え方で、本発明を、露光量を
任意の段階に変化させて撮像した画像に適用することが
可能である。

【０１０１】図１７に示す装置は、明度値Ｄ１と明度値
Ｄ２とでまず演算を行い、その結果得られる明度値Ｄ１
２と明度値Ｄ３とで演算を行って、結果の明度値Ｄ０を
出力するように構成されている。図１８は、図１７の装
置の変形で、明度値Ｄ２と明度値Ｄ３とでまず演算を行
い、その結果得られる明度値Ｄ２３と明度値Ｄ１とで演
算を行って結果の明度値Ｄ０を出力するように構成され
ている。

【０１０２】第１１実施例本実施例は、図１に示す第１実施例において、３種類以
上に露光量を変化させて第１の明度値Ｄ１、第２の明度
値Ｄ２、第３の明度値Ｄ３を得て、それらの明度値から
合成明度値Ｄ０を演算する装置に関する。露光量を変化
させる数を増やすほど、ダイナミックレンジをより拡大
することができ、また濃度値の精度がより良い画像を得
ることができる。

【０１０３】図２６において、８０はビデオ同期信号発
生装置、８１はフィールドカウンタ、８２は露光時間制
御装置で、この３つの装置が図１の制御装置８に対応す
る。１は撮像素子、２はＡ／Ｄ変換器、８３は演算装
置、８４は画像メモリ、６はセレクタ、７はＤ／Ａ変換
器である。

【０１０４】フィールドカウンタ８１はビデオ同期信号
発生装置８０からの信号を用いて、制御周期における時
間区間数、即ち、フィールド数をカウントする。カウン
タ値ｊが設定された値ｊ_maxを越えるとカウンタ値は０
にリセットされる。露光時間制御装置８２は、フィール
ドカウンタ８１の出力するフィールド判別信号Ｓ２の値
ｊに応じて、撮像素子１を露光時間Ｔｊ＋１で露光させ
る。尚、最終時間区間を除き、フィールド判別信号Ｓ２
の値ｊは第ｍの時間区間の区間番号ｍと等しい。最終時
間区間の区間番号ｍ_maxでは、フィールド判別信号Ｓ２
の値ｊは０である。

【０１０５】演算装置８３の第１入力端子Ｗ１は画像メ
モリ８４の出力に接続され、演算装置８３の第２入力端
子Ｗ２はＡ／Ｄ変換器２の出力に接続されている。演算
装置８３は、基本的には図１に示す第１実施例装置の演
算装置３と同様のものであるが、フィールド判別信号Ｓ
２の値ｊに応じて、演算方法を変化（数７式の係数及び
関数）させることが異なる。

【０１０６】即ち、フィールド判別信号Ｓ２の値ｊが
「１」である第１の時間区間Ａ_kでは、演算装置８３の
第２入力端子Ｗ２から入力されたデータをそのまま出力
する。フィールド判別信号Ｓ２の値ｊが１以外の値の場
合には、即ち、第２の時間区間以後の時間区間では、即
ち、第２の時間区間Ｂ_k，第３の時間区間Ｃ_k…（図２
７では、３つの時間区間が示されているが、時間区間の
数、即ち、露光時間の種類の数は任意である。）では、
演算装置８３は過去の時間区間までの合成値に現時間区
間において撮像素子から読み出された明度値を合成する
演算を実行する。従って、第ｍ時間区間では、Ｔ１〜Ｔ
ｍの露光時間で撮像して得られた第１の明度値Ｄ１〜第
ｍの明度値Ｄｍを用いた合成演算が実行される。尚、第
１の明度値Ｄ１〜第ｍ−１の明度値Ｄｍ−１までを用い
た合成値は画像メモリ８４に記憶されている。そして、
最終の時間区間ｍ_max（ｊ＝０）において、画像メモリ
８４に記憶されている第１の明度値Ｄ１〜第ｍ_max−１
の明度値Ｄｍ_max−１までの合成値と、この時間区間に
おいて撮像素子１から読み出された第ｍ_maxの明度値Ｄ
ｍ_maxとから、第１の明度値Ｄ１〜第ｍ_maxの明度値Ｄ
ｍ_maxまでの合成値Ｄ０が演算されることになる。

【０１０７】尚、演算装置８３は、第１の時間区間Ａ_k
では、第２入力端子Ｗ２に入力されたデータすなわちＡ
／Ｄ変換器２の出力をそのまま出力するので、演算装置
８３には図１に示すセレクタ５の機能をも有している。

【０１０８】セレクタ６は、フィールド判別信号Ｓ２の
値が「０」である最終時間区間ｍ_maxでは、第２入力端
子Ｕ２の入力データ、即ち、演算装置８３の出力をＤ／
Ａ変換器７に出力する。又、フィールド判別信号の値が
「１」である第１の時間区間Ａ_kでは、第１入力端子Ｕ
１の入力データ、即ち、画像メモリ８４の出力をＤ／Ａ
変換器７に出力する。また、第１の時間区間と最終の時
間区間以外の時間区間では、セレクタ６は値を出力しな
い。

【０１０９】以上のように構成された本実施例の装置に
ついて、以下その動作を説明する。ｊ_maxが１の場合、
即ち、時間区間が２つの場合は、図１に示す第１実施例
と同様な動作を行う。ｊ_maxが２の場合について、本装
置の動作を図２７のタイミングチャートを参照して説明
する。

【０１１０】第ｋ制御周期の第１の時間区間Ａ_kにおけ
る動作第ｋ制御周期のフィールド判別信号Ｓ２が「１」の第１
の時間区間Ａ_kでは、演算装置８３は第２入力端子Ｗ２
を選択したモードとなり、入力データを画像メモリ８４
に出力する。従って、第１の明度値Ｄ１が画像メモリ８
４に記憶される。又、セレクタ６は第１入力端子Ｕ１を
出力端子と接続するモードに設定される。これにより、
画像メモリ８４に第ｋ−１制御周期において合成演算さ
れて記憶されている合成明度値Ｄ０がＤ／Ａ変換器７に
出力される。

【０１１１】従って、画像メモリ８４の各画素に対応す
るアドレスから第ｋ−１制御周期において演算された各
画素の合成明度値Ｄ_0,k-1,1,Ｄ_0,k-1,2,……_,Ｄ
_0,k-1,nが、順次、読み出される。そして、それらの値
は、セレクタ６を経由してＤ／Ａ変換器７に転送され、
画素単位でアナログ信号に変換されビデオ信号として順
次出力される。尚、第１実施例と同様に、画像メモリ８
４のデータの読み出しが書き込みより先行して行われる
ようにタイミングの調整が行われている。

【０１１２】よって、この時間区間では、画像メモリ８
４に、撮像素子１から読出されＡ／Ｄ変換器２によりデ
ィジタル値に変換された第１の明度値Ｄ_1,k,1,Ｄ_1,k,2,
……_,Ｄ_1,k,nが演算装置８３を経由して画像メモリ８
４の各画素に対応したアドレス毎に記憶される。

【０１１３】又、第１の時間区間Ａ_kにおいて、撮像素
子１から第１画像データの第１の明度値Ｄ１の読出を行
っている間に、撮像素子１によって、第２の露光時間Ｔ
２による物体の撮像が行われる。

【０１１４】第ｋ制御周期の第２の時間区間Ｂ_kにおけ
る動作第ｋ制御周期の第２の時間区間Ｂ_kでは、演算装置８３
により演算された合成明度値Ｄ０が画像メモリ８４に画
素毎に順次記憶される。又、セレクタ６は入出力を分離
した遮断モードに設定される。

【０１１５】又、この第２の時間区間Ｂ_kでは、撮像素
子１から読出されＡ／Ｄ変換器２によりディジタル値に
変換された第２の明度値Ｄ_2,k,1,Ｄ_2,k,2,……_,Ｄ
_2,k,nが画素毎に順次演算装置８３の第２入力端子Ｗ２
に入力する。一方、画像メモリ８４に第１の時間区間Ａ
_kの間に記憶された第１の明度値Ｄ_1,k,1,Ｄ_1,k,2,……
_,Ｄ_1,k,nが画素毎に第２の明度値の入力に同期して読
出され、それらの値は、演算装置８３の第１入力端子Ｗ
１に順次入力する。

【０１１６】演算装置８３では、第１入力端子Ｗ１から
入力された第１の明度値Ｄ_1,k,1,Ｄ_1,k,2,……_,Ｄ
_1,k,nと第２入力端子Ｗ２から入力された第２の明度値
Ｄ_2,k,1,Ｄ_2,k,2,……_,Ｄ_2,k,nから中間合成明度値Ｄ
_T,k,1,Ｄ_T,k,2,……_,Ｄ_T,k,nが演算されて、それらの
値は出力端子Ｗ０から画像メモリ８４に出力され、画像
メモリ８４の各画素に対応した所定のアドレスに記憶さ
れる。尚、画像メモリ８４への記憶は、前述したよう
に、同一アドレスの内容の読み出しが完了した後に行わ
れるように調整されている。

【０１１７】また、第２の時間区間Ｂ_kでは、撮像素子
１によって第３の露光時間Ｔ３による物体の撮像が実行
される。その撮像により得られた画像は、次の時間区間
において撮像素子１から読出される。

【０１１８】第ｋ制御周期の中間の時間区間上述した第２の時間区間の動作と同一である。

【０１１９】第ｋ制御周期の第３の時間区間Ｃ_k（最終
の時間区間）セレクタ６が第２入力端子Ｕ２を選択するモード、即
ち、演算装置８３の出力データをＤ／Ａ変換器７に出力
するモードに設定されることを除いて、第２の時間区間
の制御と同一である。

【０１２０】上記の処理が繰り返し実行される。尚、画
像処理を行う等の目的のために画像をフリーズする場合
は、カウンタ値が０のフィールドの終わりに相当するタ
イミングで動作を一時停止する。これにより、画像メモ
リ８４には、常に広ダイナミックレンジ画像がフリーズ
されるようにすることができる。

【０１２１】第１２実施例第１１実施例の装置においては、第１の時間区間および
最終の時間区間以外の時間区間では、セレクタ６は値を
出力しない。このため、セレクタ６の出力をＤ／Ａ変換
器７でビデオ信号に変換した信号により広ダイナミック
レンジ画像をビデオディスプレィでモニタする場合、ビ
デオディスプレィの表示出力が点滅して見づらいという
問題がある。この問題を解決するために、第１１実施例
装置を以下のように変形することができる。

【０１２２】すなわち、通常はフィールドカウンタ８１
のｊ_maxを１として、カウンタ値が０および１の動作を
繰り返し、タイミング信号が与えられるとｊ_maxを２に
設定してフィールドカウンタ値が０、１および２の動作
を行うようにする。ｊ_maxが１の間は本装置は、実質的
には図１に示す第１実施例装置と同一の作用をする。即
ち、２つの時間区間において、合成画像のビデオ信号を
出力することができる。

【０１２３】一方、ｊ_maxが２に設定されると、それ以
前では２種類の露光量Ｔ１および露光量Ｔ２の画像を合
成していたのに対し、３種類の露光量Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３
の画像を合成するようになる。ｊ_maxが２に設定される
と、図２７における第２の時間区間Ｂ_kにおいては、ビ
デオ信号が出力されなくなるが、画像メモリ８４にはよ
り精度の良い画像が得られる。従って、以上のように動
作させると、通常は各時間区間（フィールド）でビデオ
信号を出力し、タイミング信号が与えられると露光量の
種類を増やして精度良く合成した画像が得られるように
できる。尚、ここでは一例として、ｊ_maxを２に設定す
る場合を示したが、ｊ_maxを２以上の値に設定すること
も可能であることは明かである。

【０１２４】第１３実施例図２８に示す本実施例は、図２６の第１１実施例におい
て、画像メモリ８４に代えて、並列的に配置された２つ
の画像メモリ１０１、１０２を用いたものである。第１
１実施例では、ｊ_maxに２以上の値を設定した場合、フ
ィールド判別信号の値が「０」又は「１」、即ち、第１
の時間区間又は最終の時間区間以外では、ビデオ信号が
出力されない。しかし、本実施例では、常時、合成明度
値のビデオ信号が出力されることになる。

【０１２５】画像メモリ１０１は合成して得られた広ダ
イナミックレンジ画像、即ち、最終の合成明度値Ｄ０を
保持するメモリである。画像メモリ１０２は、セレクタ
６へ出力しないことを除いて、第１１実施例における画
像メモリ８４と同様な機能を有する。即ち、画像メモリ
１０２は第１の明度値Ｄ１やその時間区間までの中間の
合成明度値ＤＴを記憶するメモリである。同期信号発生
装置８０、フィールドカウンタ８１、露光時間制御装置
８２、撮像素子１、Ａ／Ｄ変換器２、演算装置８３は第
１１実施例装置と同様に作用する。図２９に示すよう
に、画像メモリ１０１はフィールド判別信号Ｓ２が
「０」、即ち、最終の時間区間では、演算装置８３によ
り演算された最終の合成明度値Ｄ０を記憶する。又、画
像メモリ１０１は、フィールド判別信号Ｓ２が「０」以
外、即ち、最終の時間区間以外では、それに記憶されて
いる前制御周期における最終の合成明度値Ｄ０をセレク
タ６に出力する。セレクタ６は最終の時間区間以外は、
画像メモリ１０１に記憶されている前制御周期の最終の
合成明度値Ｄ０をＤ／Ａ変換器７に出力し、最終の時間
区間では、本制御周期において演算装置８３により演算
された最終の合成明度値Ｄ０をＤ／Ａ変換器７に出力す
る。この作用により、常時、合成明度値Ｄ０のビデオ信
号を得ることができる。

【０１２６】演算装置８３は最終時間区間（フィールド
判別信号Ｓ２が「０」）で、露光量Ｔ１〜Ｔｊ_max＋１
までの露光量で撮像した全ての明度値Ｄ１〜Ｄｊ_max＋
１を合成した最終の合成明度値Ｄ０を出力する。この値
は、最終時間区間では、セレクタ６を介してＤ／Ａ変換
器７に出力されると共に、画像メモリ１０１にも記憶さ
れる。

【０１２７】最終時間区間以外（フィールド判別信号Ｓ
２が「０」以外）では、演算装置８３は画像メモリ１０
２に記憶されているそれまでの中間の合成明度値ＤＴと
本時間区間において撮像素子１から出力された明度値と
の合成明度値を演算する。そして、その更新された中間
の合成明度は、画像メモリ１０２に記憶される。

【０１２８】第１４実施例以上の各実施例では、１つの撮像素子によって複数の露
光時間で順次撮像する例を示したが、複数の撮像素子で
並列して露光することも可能である。例えば、図１に示
す構成の代わりに、図３０に示す構成も可能である。図
３０において、１Ａおよび１Ｂは撮像素子、２Ａおよび
２ＢはＡ／Ｄ変換器、３は演算装置、７はＤ／Ａ変換
器、８は制御装置である。撮像素子１Ａ，１Ｂ、Ａ／Ｄ
変換器２Ａ，２Ｂ、演算装置３、Ｄ／Ａ変換器７は、図
１に示す第１実施例と同様のものである。入射光はハー
フミラーで２つに分けられ、２個の撮像素子１Ａおよび
１Ｂの各々の受光面上に被撮像物の像が結像されている
ものとする。従って、撮像素子１Ａおよび１Ｂでそれぞ
れＴ１およびＴ２で露光することにより、第１画像およ
び第２画像が得られる。

【０１２９】図３０に示す装置は、制御装置８の制御に
より、図３１に示すタイミングチャートのように動作す
る。時間区間Ａ_kで２つの撮像素子１Ａおよび１Ｂによ
りＴ１およびＴ２で露光を行い、露光した画像を次の時
間区間Ａ_k+1 で並列して読み出す。撮像素子１Ａの出力
する明度値Ｄ１および撮像素子１Ｂの出力する明度値Ｄ
２を、それぞれ演算装置の第１および第２入力端子に転
送する。このとき演算装置により演算された合成明度値
Ｄ０がＤ／Ａ変換器７に出力される。

【０１３０】図３０の構成では、撮像素子およびＡ／Ｄ
変換器が２個ずつ必要になるが、１つの撮像素子でＴ１
とＴ２を順次露光する場合に比べて高速に撮像できる
上、画像メモリを必要としないメリットがある。

【０１３１】また、図３０に示す実施例では、入射光を
ハーフミラーで２つに分けて２個の撮像素子で撮像する
例を示したが、１つの撮像素子上にＴ１で露光する光電
変換セルとＴ２で露光する光電変換セルとを例えば１画
素おきに交互に設けることにより、ハーフミラーで分け
ることなく１つの撮像素子でＴ１およびＴ２で露光して
第１画像および第２画像を得ることも可能である。具体
的には、画素毎に、光電荷蓄積時間を変化させる、
光電変換セルの受光面積を変化させる、或いは、光電
変換セルの前面に減光フィルタを設ける等により、画素
単位で露光量を変化させることができる。この場合に
は、第１画像と第２画像との間で実際の画素位置にズレ
が生じるが、本発明の効果により、位置ズレの影響は軽
減される。なお、Ｔ１で露光する光電変換セルとＴ２で
露光する光電変換セルとの受光面積を変えることも可能
である。例えば、前者の面積を後者の面積のｎ倍とした
場合は、露光量Ｔ１で露光する代わりにＴ１／ｎで露光
すれば良いことは明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る撮像装置の構成を示
したブロック図である。

【図２】同装置の動作を説明するタイミングチャート。

【図３】同装置の動作を説明するタイミングチャート。

【図４】同装置の画像メモリの詳細な構成を示したブロ
ック図。

【図５】画像メモリの読出と書込を説明した説明図。

【図６】同装置の演算装置の詳細な構成を示したブロッ
ク図。

【図７】演算装置の関数発生装置の関数の特性を示した
特性図。

【図８】第２実施例にかかる演算装置の構成を示したブ
ロック図。

【図９】第３実施例にかかる演算装置の関数発生装置の
関数の特性を示した特性図。

【図１０】第４実施例にかかる演算装置の構成を示した
ブロック図。

【図１１】第５実施例にかかる演算装置の構成を示した
ブロック図。

【図１２】第６実施例にかかる演算装置の構成を示した
ブロック図。

【図１３】第７実施例にかかる演算装置の構成を示した
ブロック図。

【図１４】第８実施例にかかる演算装置の構成を示した
ブロック図。

【図１５】第９実施例にかかる撮像装置の構成を示した
ブロック図。

【図１６】第９実施例の変形例にかかる演算装置の構成
を示したブロック図。

【図１７】第１０実施例にかかる演算装置の構成を示し
たブロック図。

【図１８】第１０実施例の変形例にかかる演算装置の構
成を示したブロック図。

【図１９】入射光強度と第１の露光量で撮像された画像
の第１の明度値と第２の露光量で撮像された画像の第２
の明度値との比例関係を示した特性図。

【図２０】合成明度を決定する重み係数における２つの
関数の特性と、その関数値の合成との関係を示した特性
図。

【図２１】入射光強度と合成明度との関係を示した特性
図。

【図２２】入射光強度と合成明度との関係を示した特性
図。

【図２３】物体が動く場合における第１の明度値による
画像と第２の明度値による画像の位置ズレと位置ズレが
ある場合の合成明度値による画像の特性を示した説明
図。

【図２４】第１実施例装置による合成画像を示した特性
図。

【図２５】第２実施例装置による合成画像を示した特性
図。

【図２６】第１１実施例にかかる撮像装置の構成を示し
たブロック図。

【図２７】第１１実施例装置の作用を説明したタイミン
グチャート。

【図２８】第１３実施例にかかる撮像装置の構成を示し
たブロック図。

【図２９】第１３実施例装置の作用を説明したタイミン
グチャート。

【図３０】本発明の第１４実施例に係る撮像装置の構成
を示したブロック図である。

【図３１】第１４実施例装置の作用を説明するタイミン
グチャート。

【図３２】各明度値と拡張されたダイナミックレンジの
明度値との関係を示した特性図。

【図３３】重み係数の関数を示した特性図。

【図３４】合成方法を示した説明図。

【図３５】他の合成方法を示した説明図。

【符号の説明】

１…撮像素子３…演算装置（演算手段）４…画像メモリ５…セレクタ６…セレクタ８…制御装置（撮像制御手段、制御装置）２２…関数発生装置（第１の関数発生装置）２３…関数発生装置（第２の関数発生装置）２１，２４…乗算器（第１の演算手段）２５…乗算器（第２の演算手段）２６…加算器（加算手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体を異なる露光量で撮像し、得られる
画像データを合成することで広ダイナミックレンジの画
像を得るようにした撮像装置において、物体を異なる少なくとも２つの露光量で撮像する少なく
とも１つの撮像素子と、前記撮像素子に対する露光量を露光量の異なるｎ段（ｎ
は２以上の整数）に変化させて物体を撮像し、ｎ段の各
露光量で撮像して得られるｎ組の画像データを前記撮像
素子から出力するように制御する撮像制御手段と、隣接する露光量で得られた２つの画像データを合成して
拡張されたダイナミックレンジの合成画像を得るように
した合成手段であって、一方の露光量で得られた画像の
明度値によって２つの重み係数を決定し、２つの画像の
２つの明度値とそれらの重み係数に基づいて、露光量の
大きい画像の飽和領域の明度値を露光量の小さい画像の
明度値から演算することにより、ダイナミックレンジの
拡張された合成画像データを生成することで、最初のｎ
組の画像データをｎ−１組の画像データに縮約し、その
ｎ−１組の画像データに関して上記の処理を繰り返すこ
とで、最後に、最大に拡張されたダイナミックレンジの
合成画像データを得る合成手段とを有することを特徴と
する撮像装置。
【請求項２】前記露光量の段数は２段であり、前記合成手段は、第２の露光量により得られた第２画像の第２の明度値に
応じた値を発生する第１および第２の関数発生装置と、第１の露光量により得られた第１画像の第１の明度値に
第１の関数発生装置の出力に従って重付けをする第１の
演算手段と、第２の露光量により得られた第２画像の第２の明度値に
第２の関数発生装置の出力に従って重付けをする第２の
演算手段と、第１の演算手段と第２の演算手段の出力を加算する加算
手段と、第１画像および第２画像の対応する各画素について、第
１画像の第１の明度値と第２画像の第２の明度値とから
前記第１及び第２の関数発生装置、第１及び第２の演算
手段、加算手段とを用いて演算して加算手段の出力を出
力する制御装置とを有することを特徴とする請求項１に
記載の撮像装置。
【請求項３】前記合成手段は、２つの画像データの合
成において、一方の明度値に関する２つの関数の値を発
生する関数発生手段と、前記関数発生手段の出力する各
値と、それぞれ、前記２つの画像データの各明度値との
積を演算する手段とを有する請求項１に記載の撮像装
置。
【請求項４】物体を異なる露光量で撮像し、得られる画
像データを合成することで広ダイナミックレンジの画像
を得るようにした撮像装置において、物体を異なる少なくとも２つの露光量で撮像する少なく
とも１つの撮像素子と、前記撮像素子に対する露光量を露光量の異なるｎ段（ｎ
は２以上の整数）に変化させて物体を撮像し、ｎ段の各
露光量で撮像した各画像データを前記撮像素子から出力
するように制御する撮像制御手段と、前記ｎ段の各露光量により得られたｎ組の画像の各明度
値と、最小露光量の第１の露光量により得られた第１画
像の第１の明度値に関するｎ組の各関数の値の積を、そ
れぞれ、演算する積演算手段と、前記積演算手段で重み付け演算された各明度値を加算す
る加算手段と、前記ｎ段の各画像の対応する各画素について、前記ｎ段
の各画像の前記ｎ段の各明度値とから前記積演算手段、
前記加算手段とを制御して前記加算手段による加算結果
を前記広ダイナミックレンジの画像データとして出力す
る制御装置ととを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】前記積演算手段は、前記第１画像の第１の
明度値に関するｎ組の各関数の値を発生する関数発生手
段と、前記関数発生手段の出力する各値と、それぞれ、
前記ｎ段の各明度値との積を演算する手段とを有する請
求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】前記撮像素子は露光量の変化段数ｎに対応
してｎ個の素子からなり、各撮像素子は一度にｎ段の露
光量に対応した画像を撮像することを特徴とする請求項
１に記載の撮像装置。
【請求項７】前記撮像素子は１個の素子からなり、前記
撮像制御手段は、前記撮像素子に対する露光量をｎ段階
に変化させて物体を撮像し、第ｍ（ｍ＝１，２…，ｎ）
の時間区間では第ｍの露光量で撮像した画像データを前
記撮像素子から出力することを特徴とする請求項１に記
載の撮像装置。
【請求項８】前記２つの重み係数を決定する明度値の画
像データは、２つの露光量のうち大きな方の露光量で得
られた画像データであることを特徴とする請求項１に記
載の撮像装置。