JPH0817455B2 - Imaging device - Google Patents
Imaging deviceInfo
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- JPH0817455B2 JPH0817455B2 JP62143884A JP14388487A JPH0817455B2 JP H0817455 B2 JPH0817455 B2 JP H0817455B2 JP 62143884 A JP62143884 A JP 62143884A JP 14388487 A JP14388487 A JP 14388487A JP H0817455 B2 JPH0817455 B2 JP H0817455B2
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- screen
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は実質的なダイナミック・レンジの広い撮像装
置に関する。The present invention relates to an image pickup device having a substantially wide dynamic range.
撮像装置は、カメラ一体形VTRやスチル・ビデオ・カ
メラなどのビデオ・カメラ部として広く使用されてい
る。撮像管や固体撮像素子を用いるビデオ・カメラは旧
来の銀塩写真システムに比べダイナミック・レンジが狭
く、従って、逆光時などは白とびや黒つぶれ(輝度レベ
ルが著しく高い又は低い部分の俗称)などが発生する。
従来のビデオ・カメラではこのような場合、手動又は逆
光補正ボタンの操作により絞りを2絞り分程度開放し、
光量を調節していた。The image pickup device is widely used as a video camera unit such as a VTR with a built-in camera and a still video camera. A video camera that uses an image pickup tube or a solid-state image sensor has a narrower dynamic range than a conventional silver halide photography system, and therefore, underexposure or underexposure (a common name for parts with extremely high or low brightness levels). Occurs.
In a conventional video camera, in such a case, the aperture is opened by about 2 apertures manually or by operating the backlight compensation button,
I was adjusting the amount of light.
しかし、このような逆光補正を適切に行った場合で
も、主たる被写体が適正露光量であっても背景で白とび
が発生してしまい、背景が白いだけの画面になってしま
う。つまり、従来装置のように主被写体の露光量が適正
になるように光量調節するだけでは、撮像装置のダイナ
ミック・レンジの狭さは解決されない。例えばライン・
スキャナを用いて静止画像を電気信号に変換する従来の
撮像装置では、同一被写体から得られた露光量の異なる
複数の画面から1つの画面を合成するものが考えられて
いる。However, even when such backlight correction is appropriately performed, overexposure occurs in the background even if the main subject has an appropriate exposure amount, and the screen has only a white background. In other words, the narrow dynamic range of the image pickup device cannot be solved only by adjusting the light amount so that the exposure amount of the main subject becomes appropriate as in the conventional device. For example line
In a conventional image pickup apparatus that converts a still image into an electric signal by using a scanner, it is considered that one screen is composed from a plurality of screens obtained from the same subject and having different exposure amounts.
しかしながら、そのような撮像装置は静止画像を対象
としており、ダイナミック・レンジの広い動画が得られ
るものではなかった。However, such an image pickup device is intended for a still image and cannot obtain a moving image with a wide dynamic range.
このような状況に鑑み、本出願人は、実質的にダイナ
ミック・レンジの広い動画信号の得られる撮像装置を提
示したが、本発明は、露出制御、合焦制御をも適切に行
える撮像装置を提示することを目的とする。In view of such a situation, the present applicant has presented an image pickup apparatus that can obtain a moving image signal having a substantially wide dynamic range. However, the present invention provides an image pickup apparatus that can appropriately perform exposure control and focusing control. It is intended to be presented.
本発明に係る撮像装置は、同一の被写体を露光量を異
ならせて複数回撮像する撮像手段と、当該撮像手段によ
り得られた露光量の異なる複数の画面の内の直前の画面
を記憶する記憶手段と、当該記憶手段に記憶された画面
内の信号レベルと次の画面内の信号レベルをそれぞれ所
定の基準値と比較することにより適正レベルの信号を選
択し、選択された適正レベルの信号を合成して1画面を
構成することにより画面全体の信号レベルを適正化する
制御手段と、当該撮像手段により得られた露光量の異な
る複数の画面の内、予め定めた一つの画面の信号のみを
周期的に保持して露光調整用信号を形成する露光調整用
信号形成手段と、当該露光調整用信号形成手段の出力を
共通に用いて当該撮像手段による複数回の撮像全体の露
光量調整を行なう露光量調整手段とを有することを特徴
とする。An image pickup apparatus according to the present invention stores an image pickup unit that picks up the same subject a plurality of times with different exposure amounts, and a memory that stores the immediately preceding screen among a plurality of screens with different exposure amounts obtained by the image pickup unit. Means and the signal level in the screen stored in the storage means and the signal level in the next screen are respectively compared with predetermined reference values to select an appropriate level signal, and the selected appropriate level signal is selected. The control means for optimizing the signal level of the entire screen by composing one screen and the signal of a predetermined one screen among a plurality of screens with different exposure amounts obtained by the imaging means are displayed. The exposure adjustment signal forming unit that periodically holds and forms the exposure adjustment signal and the output of the exposure adjustment signal forming unit are used in common to perform the exposure amount adjustment of the entire imaging performed a plurality of times by the imaging unit. Dew And having a quantity adjustment means.
本発明に係る撮像装置はまた、同一の被写体を露光量
を異ならせて複数回撮像する撮像手段と、当該撮像手段
により得られた露光量の異なる複数の画面の内の直前の
画面を記憶する記憶手段と、当該記憶手段に記憶された
画面内の信号レベルと次の画面内の信号レベルをそれぞ
れ所定の基準値と比較することにより適正レベルの信号
を選択し、選択された適正レベルの信号を合成して1画
面を構成することにより画面全体の信号レベルを適正化
する制御手段と、当該撮像手段により得られた露光量の
異なる複数の画面の内、予め定めた一つの画面の信号の
みを周期的に保持して撮像調整用信号を形成する調整用
信号形成手段と、当該調整用信号形成手段の出力を共通
に用いて当該撮像手段による複数回の撮像全体の自動焦
点調整及びホワイトバランス調整の少なくとも一方を行
なう調整手段とを有することを特徴とする。The image pickup apparatus according to the present invention also stores an image pickup unit that picks up the same subject a plurality of times with different exposure amounts, and a previous screen among a plurality of screens with different exposure amounts obtained by the image pickup unit. A signal of the proper level is selected by comparing the signal level in the screen and the signal level in the next screen stored in the storage unit with a predetermined reference value, and the signal of the selected proper level is selected. And a control means for optimizing the signal level of the entire screen by synthesizing one screen and a plurality of screens with different exposure amounts obtained by the imaging means, and only the signal of one predetermined screen Is periodically held to form an image pickup adjustment signal, and the output of the adjustment signal formation unit is commonly used to perform automatic focus adjustment and whitening for the entire plurality of image pickups by the image pickup unit. And having at least one of them performs adjustment means of the lance adjustment.
上記手段により、画面のどの部分でも適正な信号レベ
ルとなる画像信号を得ることができる。例えば、逆光状
態であっても画面内で白とびなどの無い画像信号を得る
ことができる。この結果、実質的にダイナミック・レン
ジが拡がる。By the above means, it is possible to obtain an image signal having an appropriate signal level in any part of the screen. For example, it is possible to obtain an image signal without blown-out highlights in the screen even in the backlit state. As a result, the dynamic range is substantially expanded.
さらには、複数の撮像の間で露光量調整、自動焦点調
整及び/又はホワイトバランス調整を適正に行なえるよ
うになり、これらの調整動作が安定する。Furthermore, the exposure amount adjustment, the automatic focus adjustment, and / or the white balance adjustment can be properly performed between a plurality of images, and these adjustment operations are stabilized.
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
第1図は、カメラ一体形VTRに本発明を適用した場合の
全体構成ブロック図を示す。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of the entire configuration when the present invention is applied to a camera-integrated VTR.
第1図において、100はカメラ部、200は処理部、300
は記録部である。カメラ部100において、光学系101から
入射した光線は絞り102により光量制限され、撮像素子1
03に結像する。撮像素子103は撮像管や、MOS、CCDなど
の半導体撮像素子からなる。焦点駆動回路107、絞り駆
動回路106及び撮像素子駆動回路105は、カメラ制御回路
108の制御の下で、それぞれ光学系101、絞り102及び撮
像素子103を駆動する。カメラ信号処理回路104は通常の
ビデオ・カメラの信号処理回路と同様のγ補正その他の
処理を行う周知回路である。In FIG. 1, 100 is a camera unit, 200 is a processing unit, and 300.
Is a recording unit. In the camera unit 100, the amount of light rays incident from the optical system 101 is limited by the diaphragm 102, and the image pickup device 1
Image on 03. The image pickup device 103 is composed of an image pickup tube and a semiconductor image pickup device such as a MOS or CCD. The focus drive circuit 107, the diaphragm drive circuit 106, and the image pickup device drive circuit 105 are camera control circuits.
Under the control of 108, the optical system 101, the diaphragm 102, and the image sensor 103 are driven, respectively. The camera signal processing circuit 104 is a well-known circuit that performs γ correction and other processing similar to the signal processing circuit of a normal video camera.
カメラ部100から出力される映像信号は、処理部200の
A/D変換器201でディジタル信号に接続され、演算回路20
2で後述する画素データの変換を行われ、D/A変換器203
でアナログ信号に戻され、記録部300に供給される。204
は、演算回路202での演算用の画像メモリであり、205は
そのアドレッシング回路である。アドレッシング回路20
5はカメラ部100の制御回路108からのタイミング信号に
応じて画像メモリ204の書込、読出アドレス制御信号を
出力する。The video signal output from the camera unit 100 is output by the processing unit 200.
Connected to the digital signal by A / D converter 201,
The pixel data conversion described later in 2 is performed, and the D / A converter 203
Is converted back into an analog signal and supplied to the recording unit 300. 204
Is an image memory for calculation in the arithmetic circuit 202, and 205 is its addressing circuit. Addressing circuit 20
Reference numeral 5 outputs a write / read address control signal for the image memory 204 in response to a timing signal from the control circuit 108 of the camera section 100.
記録部300では、D/A変換器203からのアナログ信号が
公知の方法でVTRレコーダ301に記録される。In the recording unit 300, the analog signal from the D / A converter 203 is recorded in the VTR recorder 301 by a known method.
次に撮像素子103の動作を説明する。第3図はNTSC信
号を例にとった場合に、カメラ部100のタイミング・チ
ャートを示す。フィールド・インデックス(FI)信号
は、1フレームを構成する奇(ODD)フィールドと偶(E
VEN)フィールドとを区別するための信号である。VBLK
信号は垂直ブランキング信号であり、H(高)の期間が
有効画面、L(低)の部分が垂直ブランキング期間に対
応する。Tpulseは撮像素子103の電荷蓄積時間制御のた
めの信号であり、例えばCCD撮像素子の場合には画素出
力を垂直転送用CCDに読み出すためのパルスである。ア
イリス・ゲート信号は、後述する自動露出のための基準
となる映像信号として、1/1000秒の蓄積信号か1/60秒の
蓄積信号のどちらを用いるかを指定する信号である。Next, the operation of the image sensor 103 will be described. FIG. 3 shows a timing chart of the camera unit 100 when the NTSC signal is taken as an example. Field index (FI) signals are odd (ODD) fields and even (E)
This is a signal to distinguish it from the VEN) field. V BLK
The signal is a vertical blanking signal, the H (high) period corresponds to the effective screen, and the L (low) portion corresponds to the vertical blanking period. T pulse is a signal for controlling the charge accumulation time of the image sensor 103, and is a pulse for reading pixel output to the vertical transfer CCD in the case of a CCD image sensor, for example. The iris gate signal is a signal that specifies whether to use a 1/1000 second accumulated signal or a 1/60 second accumulated signal as a video signal that serves as a reference for automatic exposure, which will be described later.
図示例では、垂直ブランキング期間の間に1/1000秒の
蓄積を行い、次の有効画面期間にその1/1000秒蓄積信号
を出力する。そして、1/1000秒蓄積期間の直後の有効画
面期間に実質1/60秒の電荷蓄積を行い、次フィールドの
有効画面期間にその1/60秒蓄積信号を出力する。このよ
うにして、各フィールド毎に、2種類(1/1000秒と1/60
秒)の光量の信号が交互に出力される。In the illustrated example, 1/1000 second accumulation is performed during the vertical blanking period, and the 1/1000 second accumulation signal is output during the next effective screen period. Then, the charge is accumulated for substantially 1/60 seconds in the effective screen period immediately after the 1/1000 second accumulation period, and the 1/60 second accumulation signal is output in the effective screen period of the next field. In this way, there are two types (1/1000 seconds and 1/60 seconds) for each field.
Seconds) light intensity signals are output alternately.
上記実施例では、1/1000秒と1/60秒の組み合わせであ
り、約4段(24倍)の光量変化であるので、例えばCCD
撮像素子を用いたカメラの場合、EVENフィールドで1/60
秒の蓄積時間を基準に主被写体に露出を合わせると、そ
のEVENフィールドでは背景に白とびが生じ易いのに対
し、4段光量を少なくしたODDフィールドでは主被写体
で黒つぶれが発生することが多い。なお、この例は逆光
補正時に背景側に露出を合わせた場合を想定したもの
で、勿論、その場の状況により1/1000秒以外に設定して
もよい。In the above embodiment, a combination of 1/1000 sec and 1/60 second, since the light quantity change of about 4 stages (2 4x), for example, a CCD
In the case of a camera using an image sensor, 1/60 in the EVEN field
When the exposure is adjusted to the main subject based on the accumulation time of 2 seconds, overexposure is likely to occur in the background in the EVEN field, whereas black shadow often occurs in the main subject in the ODD field where the four-step light amount is reduced. . It should be noted that this example assumes the case where the exposure is adjusted to the background side at the time of backlight correction, and of course, it may be set to a value other than 1/1000 seconds depending on the situation at the spot.
本発明では、このような、一方のフィールドでの白と
び及び/又は黒つぶれを積極的に利用して、画面の改善
を行う。つまり白とび又は黒つぶれの生じる部分につい
ては、他のフィールドの対応部分(露出が異なるので黒
つぶれ又は白とびは生じていない。)で代替し、両フィ
ールドの信号を合成して最終的な映像信号とする。その
基本的考え方を、第4図を参照して説明する。第4図で
は、主被写体を縦長の長方形で模式的に示している。第
4図でスルー(T)画とは撮像素子103の直接出力をい
い、メモリ(M)画又はメモリ出力とは画像メモリ204
に一旦記憶された直前フィールドの信号をいう。スルー
画ではODDフィールド毎に逆光時の主被写体が黒つぶれ
になり、EVENフィールド毎に背景が白とびになってい
る。また、メモリ画では、1フィールド期間遅延した信
号からなるので、白とびと黒つぶれはスルー画とは異な
るフィールドで生じている。According to the present invention, such overexposure and / or underexposure in one field is positively utilized to improve the screen. In other words, the portion where whiteout or blackout occurs is replaced by the corresponding portion of another field (blackout or whiteout does not occur because the exposure is different), and the signals of both fields are combined to produce the final image. Signal. The basic idea will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the main subject is schematically shown by a vertically long rectangle. In FIG. 4, a through (T) image means a direct output of the image sensor 103, and a memory (M) image or a memory output means an image memory 204.
The signal of the immediately preceding field once stored in. In the through image, the main subject at the time of backlighting is blacked out in each ODD field, and the background is overexposed in each EVEN field. Also, since the memory image is composed of signals delayed by one field period, overexposure and underexposure occur in a field different from that of the through image.
従って、スルー画とメモリ画とを適切に組み合わせれ
ば、白とび及び黒つぶれの無い良好な映像が得られるこ
とになる。つまり各フィールド毎にスルー画及びメモリ
画の信号を所定の閾値と比較して、当該閾値より大きけ
れば1、小さければ0として、画素毎に白とび又は黒つ
ぶれを判定する。第6図はその閾値と、画素の輝度値、
フィールドとの関係を示す。第6図(a)の横軸は輝度
レベル、縦軸は1画面中の各輝度レベルの出現頻度を示
す。第6図(a)に示すように、閾値Th1は黒つぶれを
判定できるように設定され、閾値Th2は、白とびを判定
できるように設定される。即ち、Th1以下が黒つぶれで
あり、閾値Th2以上が白とびと判定される。第6図
(b)は各フィールドと閾値との関係を示す。上記の如
くODDフィールドとEVENフィールドでは白とびと黒つぶ
れが交互するので、その判定用の閾値もフィールド毎に
変更する。Therefore, if the through image and the memory image are properly combined, a good image without overexposure and underexposure can be obtained. In other words, the through image signal and the memory image signal are compared with a predetermined threshold value for each field, and if the value is larger than the threshold value, the value is set to 1 and if the signal is smaller than the threshold value, whiteout or blackout is determined for each pixel. FIG. 6 shows the threshold value and the brightness value of the pixel,
Indicates the relationship with the field. In FIG. 6A, the horizontal axis represents the brightness level and the vertical axis represents the appearance frequency of each brightness level in one screen. As shown in FIG. 6 (a), the threshold value Th1 is set so as to be able to determine blackout, and the threshold value Th2 is set so as to be able to determine whiteout. That is, it is determined that Th1 or less is blackout, and threshold Th2 or more is overexposure. FIG. 6B shows the relationship between each field and the threshold value. As described above, overexposure and underexposure alternate between the ODD field and the EVEN field, so the threshold value for the determination is also changed for each field.
このようにしてどのフィールドのどの画素部分が黒つ
ぶれ又は白とびであるかを判定できるから、その判定結
果を用い、スルー画とメモリ画とで適正な露光量の画素
信号を選択できる。例えば、判定Aと判定Bの論理積を
とり、ODDフィールドでは、論理積が1である画素に対
してはスルー画の信号を選択し、論理積が0である画素
に対してはメモリ画の信号を選択し、EVENフィールドで
はその逆の関係にすることにより、第4図に示すような
選択フラグが得られる。第4図の最下段の絵はその選択
フラグによる合成画像を示す。この図では、主被写体が
等速度運動を行った場合を想定し、時間軸ズレが画像に
及ぼす影響を確認したが、実用上充分な動画になりうる
ことが分かる。In this way, it is possible to determine which pixel portion of which field is blackout or overexposure, and thus the determination result can be used to select a pixel signal with an appropriate exposure amount for a through image and a memory image. For example, the logical product of the determination A and the determination B is taken, and in the ODD field, the through image signal is selected for the pixel having the logical product 1 and the memory image is selected for the pixel having the logical product 0. By selecting a signal and setting it in the opposite relationship in the EVEN field, a selection flag as shown in FIG. 4 is obtained. The picture at the bottom of FIG. 4 shows a composite image according to the selection flag. In this figure, the effect of the time axis shift on the image was confirmed on the assumption that the main subject moves at a constant velocity, but it can be seen that the moving image can be practically sufficient.
第5図は処理部200の演算回路202において、上記閾値
Th1,Th2との比較及び選択フラグを形成する回路部分の
詳細な構成ブロック図を示す。Th切換制御信号は、FI信
号などのように、フィールド毎に“H",“L"が反転する
信号であり、閾値発生回路53及びインバータ51を介して
第2の閾値発生回路52に印加される。閾値発生回路52,5
3はその切換信号に応じて、第6図(b)の関係の閾値T
h1又は同Th2を発生する。比較回路54,55はそれぞれメモ
リ画、スルー画と閾値発生回路52,53からの閾値とを比
較し、A信号、B信号を出力する。アンド・ゲート56は
そのA信号とB信号の論理積をとり、選択フラグ信号を
出力する。スイッチ57は当該選択フラグ信号に従って切
り換わり、メモリ画又はスルー画の信号を選択する。FIG. 5 shows the above threshold value in the arithmetic circuit 202 of the processing unit 200.
FIG. 3 is a detailed block diagram showing the configuration of a circuit part for comparing with Th1 and Th2 and forming a selection flag. The Th switching control signal is a signal in which “H” and “L” are inverted for each field like the FI signal, and is applied to the second threshold generation circuit 52 via the threshold generation circuit 53 and the inverter 51. It Threshold generator circuit 52,5
3 is the threshold value T of the relationship in FIG. 6 (b) according to the switching signal.
Generates h1 or Th2. The comparison circuits 54 and 55 compare the memory image and the through image with the threshold values from the threshold value generation circuits 52 and 53, respectively, and output the A signal and the B signal. The AND gate 56 calculates the logical product of the A signal and the B signal and outputs a selection flag signal. The switch 57 switches according to the selection flag signal and selects a signal of a memory image or a through image.
第7図は階調特性図を示す。同(a)の実線が通常の
ビデオ・カメラの特性図であり、100%までは入出力が
リニアになっており、それ以上の入力(100〜400%)に
対してはKNEE特性と呼ばれる傾きの緩い関係となってい
る。この変化点をP1とすると、高速シャッタ時にはこの
変化点がP2の位置に移行する。但しP1が1/60秒で、P2が
2段の露光量変化の1/250秒であるとする。上述のよう
に4段の差の場合には、第7図(d)の(1)と(5)
の関係になる。因みに、第7図(d)の(1)は1/60
秒、(2)は1/125秒、(3)は1/250秒、(4)は1/50
0秒、(5)は1/1000秒とした場合の特性図である。傾
きの違う2つの特性から好みのカーブを持つ特性を合成
する。第7図(b)は、白とび及び黒つぶれ判定の閾値
を変更した場合の合成特性例を示し、(1)〜(3)の
特性は、白とび判定用の閾値Th2を低い値から順次高い
値へ変化させていった場合に、スイッチ57による画素切
換で高速シャッタ側を選択する位置が高輝度側に変化す
る様子を示す。第7図(c)は第7図(b)の特性
(2)を基準として各種の演算方法を選択した場合の合
成特性を示す。その(2)は第7図(b)(2)と同じ
であり、(1)は平均値をした場合、(3)は適当な係
数で減算処理をした場合の合成特性である。FIG. 7 shows a gradation characteristic diagram. The solid line in (a) is the characteristic diagram of a normal video camera, the input and output are linear up to 100%, and the slope called the KNEE characteristic for inputs higher than that (100 to 400%). Has a loose relationship. If this change point is P1, then this change point moves to the position of P2 during high-speed shuttering. However, it is assumed that P1 is 1/60 second and P2 is 1/250 second of the change of the exposure amount in two steps. In the case of the difference of 4 steps as described above, (1) and (5) in FIG.
It becomes a relationship. By the way, (1) in Fig. 7 (d) is 1/60
Seconds, (2) 1/125 seconds, (3) 1/250 seconds, (4) 1/50
0 seconds and (5) are characteristic diagrams when 1/1000 second is set. A characteristic having a desired curve is synthesized from two characteristics having different inclinations. FIG. 7B shows an example of the combined characteristics when the threshold values for overexposed and underexposed areas are changed. The characteristics (1) to (3) are the overexposed threshold values Th2 in order from the lowest value. When the value is changed to a high value, a state in which the position for selecting the high-speed shutter side is changed to the high-luminance side by the pixel switching by the switch 57 is shown. FIG. 7 (c) shows the combined characteristic when various calculation methods are selected with reference to the characteristic (2) of FIG. 7 (b). (2) is the same as (b) and (2) in FIG. 7, (1) is a composite characteristic when an average value is obtained, and (3) is a composite characteristic when subtraction processing is performed with an appropriate coefficient.
第2図はカメラ部100のより詳細な構成ブロック図を
示す。20はカメラ信号処理回路104からの信号(例えば
輝度信号)を受けて、露出制御のための制御信号を演算
する公知のAE制御回路、22は合焦制御のための制御信号
を出力する公知のAF制御回路、24は垂直ブランキング信
号VBLXを2分周する1/2分周回路である。26,27はサンプ
ル・ホールド回路、28はインバータ、29,30は1/2分周回
路24の出力又はインバータ28によるその反転信号のどち
らでサンプリング・タイミングを決定するかを選択する
スイッチである。サンプル・ホールド回路26,27の出力
はそれぞれ絞り駆動回路106及び焦点駆動回路107に印加
され、自動露出制御、自動焦点調節が実行される。FIG. 2 shows a more detailed block diagram of the camera section 100. 20 is a known AE control circuit that receives a signal (for example, a luminance signal) from the camera signal processing circuit 104 and calculates a control signal for exposure control, and 22 is a known AE control circuit that outputs a control signal for focus control. The AF control circuit 24 is a 1/2 divider circuit that divides the vertical blanking signal V BLX by two. 26 and 27 are sample and hold circuits, 28 is an inverter, and 29 and 30 are switches for selecting which of the output of the 1/2 frequency divider circuit 24 and its inverted signal from the inverter 28 determines the sampling timing. The outputs of the sample and hold circuits 26 and 27 are applied to the diaphragm drive circuit 106 and the focus drive circuit 107, respectively, and automatic exposure control and automatic focus adjustment are executed.
上記のように、1フィールド内に露光量の異なる複数
の画面の信号が得られる場合には、カメラ信号処理の一
部を変更する必要がある。即ち、AE(自動絞り調節)、
AF(自動焦点調節)及びAWB(自動白バランス調節)な
どの各制御系で内部式の撮像信号を用いている場合であ
る。そこで、主な例として、第2図を用いてAE処理を説
明する。撮像素子103から得られた信号は、AE制御のた
めに、カメラ信号処理回路104からAE制御回路20に送ら
れ、AE制御回路20はAE制御のサーブ・ループが作動する
ように絞り駆動回路106に制御信号を供給する。この制
御信号は、撮像素子103の出力が適当なダイナミック・
レンジの範囲に入るように、即ち明るいときには絞り10
2を絞り込ませ、暗いときには絞り102を開かせるように
変化する。As described above, when signals of a plurality of screens with different exposure amounts can be obtained in one field, it is necessary to change part of the camera signal processing. That is, AE (automatic aperture adjustment),
This is a case where an internal image pickup signal is used in each control system such as AF (automatic focus adjustment) and AWB (automatic white balance adjustment). Therefore, as a main example, the AE process will be described with reference to FIG. The signal obtained from the image sensor 103 is sent from the camera signal processing circuit 104 to the AE control circuit 20 for AE control, and the AE control circuit 20 operates the diaphragm drive circuit 106 so that the serve loop of the AE control operates. Supply a control signal to the. This control signal is a dynamic
Aperture 10 so that it is within the range, that is, when it is bright
2 is narrowed down, and the aperture 102 is changed to open when it is dark.
しかし、光量が例えばフィールド毎などの周期で変換
する場合には、適切なAE動作は望めない。というのは、
AEサーボの応答速度はフィールドやフレーム周期の変化
に比べると大変長く、中途半端な値に落ち着くからであ
る。これを避けるためには、AE動作の制御信号は、複数
の露光量画像の内のただ1つに限定しておくべきであ
る。第2図では、サンプル・ホールド回路26を設け、ま
た、どれか1つ(例えば1/60秒)の画面に相当する制御
信号だけを選択するように、スイッチ29でサンプル・タ
イミングを規定する。However, when the light quantity is converted in a cycle such as every field, an appropriate AE operation cannot be expected. I mean,
This is because the response speed of the AE servo is much longer than the change in the field or frame period and settles at a halfway value. In order to avoid this, the control signal for the AE operation should be limited to only one of the plurality of exposure amount images. In FIG. 2, a sample and hold circuit 26 is provided, and the switch 29 defines the sample timing so that only a control signal corresponding to any one (for example, 1/60 seconds) screen is selected.
第2図では垂直ブランキング(VBLK)信号によりサン
プリング・パルスを形成しており、1/2分周器24によ
り、VBLK信号毎に反転する信号を形成し、これをスイッ
チ29のa接点に接続し、当該分周器24の出力をインバー
タ28で反転した信号をスイッチ29のb接点に接続する。
スイッチ22でa接点側を選択すれば、ODDフィールド、1
/1000秒蓄積信号がAEループ制御の基準となるサンプリ
ング・パルスがサンプル・ホールド回路26に印加され、
逆にb接点側を選択すれば、1/60秒蓄積信号がAEループ
制御の基準となるサンプリング・パルスがサンプル・ホ
ールド回路26に印加される。AF制御についてのAF制御回
路22、サンプル・ホールド回路27、スイッチ30について
も同様である。AWB制御については図示を省略した。In FIG. 2, the sampling pulse is formed by the vertical blanking (V BLK ) signal, and the 1/2 frequency divider 24 forms a signal that is inverted for each V BLK signal. The signal obtained by inverting the output of the frequency divider 24 by the inverter 28 is connected to the b contact of the switch 29.
If the contact a side is selected with switch 22, ODD field, 1
Sampling pulse, which is the reference for AE loop control, is applied to the sample and hold circuit 26.
On the other hand, if the contact point b side is selected, the sampling pulse whose 1/60 second accumulation signal is the reference for the AE loop control is applied to the sample hold circuit 26. The same applies to the AF control circuit 22, sample / hold circuit 27, and switch 30 for AF control. Illustration of the AWB control is omitted.
動画用のカメラの動作ループは数秒のレスポンスにな
るように設定され、画面の急激な変化を避けている。そ
こで、例えば1/1000秒と1/60秒の露光時間をフィールド
毎に切り換えた場合には、AEループではおよそ1/250秒
の露光時間を連続して行った場合と同じ応答を示す。こ
れは定常的な誤差と見做せるので、露光量の違いに応じ
たオフセット・バイアスをAEループに付加することで解
決できる。第8図はその変更構成例である。80がそのバ
イアスを発生するバイアス発生回路、81はAEループに当
該バイアスを加算する加算器、82はAFループに同様のオ
フセット・バイアスを付加する加算器である。AWBにつ
いても同様である。The motion loop of the video camera is set to have a response of a few seconds, avoiding sudden changes in the screen. Therefore, for example, when the exposure time of 1/1000 second and 1/60 second is switched for each field, the AE loop shows the same response as when the exposure time of approximately 1/250 second is continuously performed. Since this can be regarded as a steady error, it can be solved by adding an offset bias according to the difference in the exposure amount to the AE loop. FIG. 8 shows an example of the modified configuration. Reference numeral 80 is a bias generation circuit that generates the bias, 81 is an adder that adds the bias to the AE loop, and 82 is an adder that adds the same offset bias to the AF loop. The same applies to AWB.
次に、制御回路108の他の詳細例を第9図に示す。マ
スター・クロック発生器40は外部からの基準信号に従
い、制御回路108内部用のマスター・クロックを発生す
る。1/1000シャッタ用のクロック発生器41はそのマスタ
ー・クロックに従い高速用クロックを発生し、1/60シャ
ッタ用のクロック発生器42はそのマスター・クロックに
従い低速用クロックを発生する。スイッチ45はフィール
ド毎に切り換わり、クロック発生器41及び同42の出力を
交互に駆動回路105に印加する。AE制御信号発生器43
は、カメラ信号処理回路104からの映像信号を基に、絞
り制御のためのAE制御信号を発生する。制御信号保持回
路44はその制御信号を1フィールド間保持する。スイッ
チ46は、フイールド毎に切り換わり、AE制御信号発生器
43の出力及び制御信号保持回路44による保持信号を交互
に絞り制御回路106に印加する。切換信号発生器47は、
スイッチ45,46の切換を制御する。スイッチ45,46は同期
して切り換わる。Next, another detailed example of the control circuit 108 is shown in FIG. The master clock generator 40 generates a master clock for the control circuit 108 according to an external reference signal. The 1/1000 shutter clock generator 41 generates a high speed clock according to its master clock, and the 1/60 shutter clock generator 42 generates a low speed clock according to its master clock. The switch 45 switches for each field, and alternately applies the outputs of the clock generators 41 and 42 to the drive circuit 105. AE control signal generator 43
Generates an AE control signal for aperture control based on the video signal from the camera signal processing circuit 104. The control signal holding circuit 44 holds the control signal for one field. The switch 46 switches for each field, and the AE control signal generator
The output of 43 and the holding signal from the control signal holding circuit 44 are alternately applied to the aperture control circuit 106. The switching signal generator 47 is
It controls the switching of the switches 45 and 46. The switches 45 and 46 switch in synchronization.
この実施例では、低速用、高速用それぞれにクロック
発生器を設け、そのクロックを、フィールド毎の信号を
発生する切換信号発生器の出力信号により切り換えてい
るので、回路構成及び動作が簡単になるという効果があ
り、特に動画に適している。In this embodiment, a clock generator is provided for each of low speed and high speed, and the clock is switched by the output signal of the switching signal generator that generates a signal for each field, so that the circuit configuration and operation are simplified. The effect is that it is especially suitable for movies.
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によ
れば、逆光時においても、主被写体のみならず背景まで
も適正露光となるような撮影が可能になり、実質的なダ
イナミック・レンジを拡げうる。またカメラの基本動作
を正確に動作させうる。As can be easily understood from the above description, according to the present invention, it is possible to take an image so that not only the main subject but also the background can be properly exposed even in the case of backlight, and a substantial dynamic range is expanded. sell. In addition, the basic operation of the camera can be operated accurately.
第1図は本発明の一実施例を用いたカメラ一体形VTRの
構成ブロック図、第2図は第1図のカメラ部の制御回路
108の具体的構成ブロック図、第3図は撮像素子の動作
タイミング・チャート、第4図は本発明による画像処理
の概念図、第5図は第1図の演算回路202の具体的構成
ブロック図、第6図は白とび及び黒つぶれ判定の閾値の
決定法を説明する図、第7図は階調特性図、第8図は第
2図の変更構成例、第9図は制御回路108の他の構成例
のブロック図である。 100……カメラ部、200……処理部、300……記録部FIG. 1 is a block diagram of a camera-integrated VTR using an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a control circuit of the camera section shown in FIG.
108 is a specific block diagram of the configuration, FIG. 3 is an operation timing chart of the image pickup device, FIG. 4 is a conceptual diagram of image processing according to the present invention, and FIG. 5 is a specific configuration block diagram of the arithmetic circuit 202 of FIG. 6, FIG. 6 is a diagram for explaining a method of determining a threshold value for determining overexposed areas and underexposed areas, FIG. 7 is a gradation characteristic diagram, FIG. 8 is a modified configuration example of FIG. 2, and FIG. It is a block diagram of other examples of composition. 100 …… Camera section, 200 …… Processing section, 300 …… Recording section
フロントページの続き (72)発明者 増井 俊之 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キ ヤノン株式会社玉川事業所内 (72)発明者 小林 崇史 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キ ヤノン株式会社玉川事業所内Front page continued (72) Inventor Toshiyuki Masui, 770 Shimonoge, Takatsu-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Canon Inc., Tamagawa Plant (72) Takashi Kobayashi, 770, Shimonoge, Takatsu-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Canon Inc.
Claims (2)
撮像する撮像手段と、 当該撮像手段により得られた露光量の異なる複数の画面
の内の直前の画面を記憶する記憶手段と、 当該記憶手段に記憶された画面内の信号レベルと次の画
面内の信号レベルをそれぞれ所定の基準値と比較するこ
とにより適正レベルの信号を選択し、選択された適正レ
ベルの信号を合成して1画面を構成することにより画面
全体の信号レベルを適正化する制御手段と、 当該撮像手段により得られた露光量の異なる複数の画面
の内、予め定めた一つの画面の信号のみを周期的に保持
して露光調整用信号を形成する露光調整用信号形成手段
と、 当該露光調整用信号形式手段の出力を共通に用いて当該
撮像手段による複数回の撮像全体の露光量調整を行なう
露光量調整手段 とを有することを特徴とする撮像装置。1. An image pickup means for picking up the same subject a plurality of times with different exposure amounts, and a storage means for storing the immediately previous screen among a plurality of screens with different exposure amounts obtained by the image pickup means. An appropriate level signal is selected by comparing the in-screen signal level stored in the storage means with the next in-screen signal level, respectively, and a selected appropriate level signal is synthesized. Control means for optimizing the signal level of the entire screen by configuring one screen, and cyclically only the signal of one predetermined screen among a plurality of screens with different exposure amounts obtained by the imaging means. An exposure adjustment signal forming means for holding and forming an exposure adjustment signal, and an exposure adjustment for performing exposure adjustment for the entire plurality of imaging operations by the imaging means by commonly using the output of the exposure adjustment signal format means. hand An imaging device having a step.
撮像する撮像手段と、 当該撮像手段により得られた露光量の異なる複数の画面
の内の直前の画面を記憶する記憶手段と、 当該記憶手段に記憶された画面内の信号レベルと次の画
面内の信号レベルをそれぞれ所定の基準値と比較するこ
とにより適正レベルの信号を選択し、選択された適正レ
ベルの信号を合成して1画面を構成することにより画面
全体の信号レベルを適正化する制御手段と、 当該撮像手段により得られた露光量の異なる複数の画面
の内、予め定めた一つの画面の信号のみを周期的に保持
して撮像調整用信号を形成する調整用信号形成手段と、 当該調整用信号形成手段の出力を共通に用いて当該撮像
手段による複数回の撮像全体の自動焦点調整及びホワイ
トバランス調整の少なくとも一方を行なう調整手段 とを有することを特徴とする撮像装置。2. An image pickup means for picking up the same subject a plurality of times with different exposure amounts, and a storage means for storing the immediately preceding screen among a plurality of screens with different exposure amounts obtained by the image pickup means. An appropriate level signal is selected by comparing the in-screen signal level stored in the storage means with the next in-screen signal level, respectively, and a selected appropriate level signal is synthesized. Control means for optimizing the signal level of the entire screen by configuring one screen, and cyclically only the signal of one predetermined screen among a plurality of screens with different exposure amounts obtained by the imaging means. An adjustment signal forming unit that holds and forms an image adjustment signal and an output of the adjustment signal forming unit are commonly used to perform automatic focus adjustment and white balance adjustment of the entire image pickup performed by the image pickup unit. An image pickup apparatus comprising: an adjusting unit that performs at least one of the above.
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US08/386,119 US5638118A (en) | 1987-06-09 | 1995-02-09 | Image sensing device with diverse storage times used in picture composition |
US08/802,279 US5969761A (en) | 1987-06-09 | 1997-02-19 | Image sensing device |
US09/293,905 US6496226B2 (en) | 1987-06-09 | 1999-04-19 | Image sensing device |
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JP2002323649A (en) * | 2001-04-26 | 2002-11-08 | Hitachi Ltd | Imaging unit |
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