JPH10108079A

JPH10108079A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH10108079A
Application number: JP8256774A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Yamada; 啓一山田; Toshihiko Tsukada; 敏彦塚田; Morimichi Mizuno; 守倫水野; Arata Yamamoto; 新山本
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 1998-04-24

Abstract

(57)【要約】【課題】ダイナミックレンジが拡大でき、解像度が向
上でき、高速移動物体に対してもぶれのない画像が生成
でき、かつ装置構造が簡易に実現できる撮像装置の提
供。【解決手段】露光条件が異なる撮像画像情報を合成し
てダイナミックレンジを拡大した画像Ｐを得る撮像装置
において、露光条件が異なる画素Ｐで得られたほぼ同時
刻の撮像画像情報の合成に際し、少なくとも一方の露光
条件の撮像画像情報を重複して使用する。この撮像画像
情報の合成はソフトウエアでＣＰＵ５により行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置に関し、
特に露光条件が異なる撮像画像情報を合成してダイナミ
ックレンジを拡大した画像を得る撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビカメラの明るさのダイナミックレ
ンジを拡大する方法として、露光条件の異なる撮像画像
情報を合成し、テレビカメラ自体のダイナミックレンジ
よりも広いダイナミックレンジの画像を得る方法が従来
から知られている。例えば、特開平３−２７６９７３号
公報には、ハーフミラーにより入射光を異なる光強度の
複数の入射光に分割し、この光強度の異なる複数の入射
光を複数の撮像素子のそれぞれの画素で受光する技術が
開示されている。複数の撮像素子の画素で得られた撮像
画像情報は撮像素子間で対応する画素毎に合成計算を行
い、ダイナミックレンジが拡大された画像を得ることが
できる。なお、露光条件が異なる撮像画像情報の合成方
法は例えば特開平７−７５０２６号公報に開示されてい
る。

【０００３】また、例えば特開平５−６４０８３号公報
には、撮像素子の行列状（垂直水平方向）に配列された
画素のうち行方向（垂直方向）に配列された所定間隔毎
の画素に光減衰フィルタ（ＮＤフィルタ）を形成し、入
射光の光強度を変える技術が開示されている。入射光を
直接受光する画素で得られた撮像画像情報と入射光を光
減衰フィルタを通して受光する画素で得られた撮像画像
情報との合成計算が行われ、ダイナミックレンジが拡大
された画像を得ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
撮像装置においては以下の点の配慮がなされていない。
前者の特開平３−２７６９７３号公報に開示された撮像
素子においては、複数の撮像素子が使用されるものの、
一方の撮像素子の１個の画素で得られた撮像画像情報と
他方の撮像素子の１個の画素で得られた撮像画像情報と
の間で合成計算が行われる。このため、ダイナミックレ
ンジが拡大された画素の合計の画素数は１個の撮像素子
の画素数と同一数になるので、ダイナミックレンジは拡
大されるものの解像度が低く、高度の画像処理に対応す
ることができない。

【０００５】また、後者の特開平５−６４０８３号公報
に開示された撮像装置においては、撮像素子の複数配列
された画素のうち行方向に配列された所定間隔毎の画素
に光減衰フィルタが形成されるので、ダイナミックレン
ジが拡大された画素の画素数は減少する。減衰量の種類
をｎとする（ｎ種類の露光条件を設定する）とき、ダイ
ナミックレンジが拡大された画素数は撮像素子の画素数
のｎ分の１になる。このダイナミックレンジが拡大され
た画素数の減少を抑制するために、同公報にはフィール
ドに応じて、画素列の１列分、撮像素子自体を行方向に
移動させる技術が開示されている。しかしながら、ダイ
ナミックレンジが拡大された画素数の減少は抑えられ解
像度が高められるが、撮像素子の移動に機械的手段が使
用されているので、撮像装置の構造が複雑になる。さら
に、異なる時刻に画素で受光された入射光で生成された
撮像画像情報を１フレームに合成するので、高速移動物
体の撮像にはぶれが発生して適用することができない。

【０００６】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、本発明の目的は、ダイナミックレンジを
拡大しつつ解像度を向上するとともに、高速移動物体の
撮像が実現でき、しかも装置構造が簡易な撮像装置の提
供にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び効果】上記課題を解決
するために、本発明は、第１に、露光条件が異なる撮像
画像情報を合成してダイナミックレンジを拡大した画像
を得る撮像装置において、入射光を受光する画素を複数
有する第１画素群、及び前記入射光とは異なる強度の入
射光をほぼ同時刻に受光する画素を複数有する第２画素
群と、前記第１画素群の複数個の画素のそれぞれと前記
第２画素群の１個の画素との間で個々に撮像画像情報を
合成する撮像画像合成手段と、を備え、前記第１画素群
の画素で得られる撮像画像情報と第２画素群の画素で得
られる撮像画像情報との合成に際し、第２画素群の画素
で得られる撮像画像情報を重複して使用することを特徴
とする。本発明においては、露光条件が異なる第１画素
群の画素で得られる撮像画像情報と第２画素群の画素で
得られる撮像画像情報との合成によりダイナミックレン
ジが拡大でき、第２画素群の１個の画素に第１画素群の
複数個の画素を対応させて画素数を増加し解像度が向上
できるとともに、ほぼ同時刻に受光した撮像画像情報の
合成で画像を生成するので高速移動物体に対してぶれの
ない画像が形成できる。さらに、特別な機械的手段を備
える必要がないので、撮像装置の構造が簡素化できる。

【０００８】本発明は、第２に、露光条件が異なる撮像
画像情報を合成してダイナミックレンジを拡大した画像
を得る撮像装置において、入射光を相異なる強度の入射
光として分割する入射光分割手段と、複数の画素が規則
的に配列され、前記分割された一方の強度の入射光を受
光する第１撮像素子と、複数の画素が規則的に配列さ
れ、前記分割された他方の強度の入射光をほぼ同時刻に
受光するとともに、前記第１撮像素子の画素配列に対し
て画素配列ピッチをずらし第１撮像素子の複数個の画素
に重複する受光位置に画素を配置する第２撮像素子と、
前記第１撮像素子の複数個の画素のそれぞれと前記第２
撮像素子の１個の画素との間で個々に撮像画像情報を合
成する撮像画像合成手段と、を備え、前記第１撮像素子
の画素で得られる撮像画像情報と第２撮像素子の画素で
得られる撮像画像情報との合成に際し、第２撮像素子の
画素で得られる撮像画像情報を重複して使用することを
特徴とする。

【０００９】本発明は、第３に、露光条件が異なる撮像
画像情報を合成してダイナミックレンジを拡大した画像
を得る撮像装置において、入射光を受光する画素を複数
有する第１画素群と、前記入射光を減衰させた減衰入射
光をほぼ同時刻に受光する画素を複数有し、前記第１画
素群の画素間に画素を配置する第２画素群と、前記第１
画素群の複数個の画素のそれぞれとこの第１画素群の画
素間に配置された前記第２画素群の１個の画素との間で
個々に撮像画像情報を合成する撮像画像合成手段と、を
備え、前記第１画素群の画素で得られる撮像画像情報と
第２画素群の画素で得られる撮像画像情報との合成に際
し、第２画素群の画素で得られる撮像画像情報を重複し
て使用することを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】実施形態１実施形態１は、露光条件が相異なる入射光をそれぞれ複
数個の撮像素子で受光する撮像装置に本発明を適用した
場合について説明する。図１は本発明の実施形態１に係
る撮像装置のシステム構成図である。本実施形態に係る
撮像装置は、光学レンズ１、入射光分割部２、２個の撮
像素子３Ａ、３Ｂ、Ａ／Ｄ変換器４Ａ、４Ｂ、中央演算
処理ユニット（ＣＰＵ）５及び主メモリユニット６を備
える。

【００１１】前記入射光分割部２は例えばハーフミラー
で形成される。この入射光分割部２は、光学レンズ１を
通して入射される入射光を撮像素子３Ａ、３Ｂのそれぞ
れの入射光として分割するとともに、撮像素子３Ａ、３
Ｂにそれぞれ入射される入射光の光強度を変える。すな
わち、撮像素子３Ａ、３Ｂにはそれぞれ露光条件が相異
なる入射光が入射される。通常、撮像素子３Ａ、３Ｂに
はそれぞれ５対１〜１０対１の割合の光強度で入射光が
入射され、本実施形態においては５対１の割合の光強度
の入射光が入射される。

【００１２】図２は前記撮像素子３Ａ、３Ｂのそれぞれ
の画素の配列状態及びそれぞれの画素の受光位置の関係
を示すレイアウト図である。撮像素子３Ａ、３Ｂには、
いずれも列方向（水平方向）の受光位置（画素配置位
置）ｘ（ｘ＝０、１、２、…）に複数の画素Ｐが同一画
素ピッチｐで配列されるとともに行方向（垂直方向）の
受光位置ｙ（ｙ＝０、１、２、…）に複数の画素Ｐが同
一画素ピッチｐで配列される。つまり、画素Ｐはマトリ
ックス状に規則的に配列される。撮像素子３Ａの受光位
置に対して、ほぼ同一時刻に入射された入射光の撮像素
子３Ｂにおける受光位置は行方向、列方向のいずれにも
２分の１画素ピッチｐ分ずれた位置に設定される。つま
り、同図２に示すように、撮像素子３Ａ、３Ｂのそれぞ
れを便宜上重ね合わせた場合、撮像素子３Ａの画素Ｐの
配列と撮像素子３Ｂの画素Ｐの配列が行方向、列方向の
いずれにも２分の１画素ピッチｐ分ずれた状態に設定さ
れ、撮像素子３Ａの４個の画素Ｐは撮像素子３Ｂの１個
の画素Ｐに重複する。これらの撮像素子３Ａ、３Ｂはい
ずれもフレームシャッタによる撮像が行える機能を備え
る。

【００１３】前記図１に示すＡ／Ｄ変換器４Ａは撮像素
子３Ａに接続され、このＡ／Ｄ変換器４Ａは撮像素子３
Ａの画素Ｐで受光した入射光で得られたアナログ信号の
撮像画像情報をデジタル信号に変換する。同様に、Ａ／
Ｄ変換器４Ｂは撮像素子３Ｂに接続され、このＡ／Ｄ変
換器４Ｂは撮像素子３Ｂの画素Ｐで受光した入射光で得
られたアナログ信号の撮像画像情報をデジタル信号に変
換する。

【００１４】主メモリユニット６は画像メモリ６Ａ、６
Ｂ及び６Ｃを備える。画像メモリ６Ａは撮像素子３Ａで
得られた撮像画像情報をＡ／Ｄ変換器４Ａを通して記憶
する。画像メモリ６Ｂは撮像素子３Ｂで得られた撮像画
像情報をＡ／Ｄ変換器４Ｂを通して記憶する。図３は画
像メモリ６Ｃの記憶内容を示す図である。同図３に示す
ように、画像メモリ６Ｃは画像メモリ６Ａ、６Ｂのそれ
ぞに対して行方向及び列方向にともに２倍の画素数つま
り合計４倍の画素数の撮像画像情報を記憶できる記憶容
量を備え、この画像メモリ６Ｃには画像メモリ６Ａに記
憶された撮像画像情報と画像メモリ６Ｂに記憶された撮
像画像情報とが合成されダイナミックレンジが拡大され
た撮像画像情報が記憶される。

【００１５】ＣＰＵ５は、画像メモリ６Ａに記憶された
撮像画像情報と画像メモリ６Ｂに記憶された撮像画像情
報とに基づき合成計算を行いダイナミックレンジが拡大
された撮像画像情報を画像メモリ６Ｃに記憶する。ＣＰ
Ｕ５による合成計算はソフトウエアにより簡易に実現さ
れる。ダイナミックレンジが拡大された撮像画像情報は
画像メモリ６Ｃの格納位置（２ｘ，２ｙ）、（２ｘ＋
１，２ｙ）、（２ｘ，２ｙ＋１）、（２ｘ＋１，２ｙ＋
１）のそれぞれに順次記憶される。

【００１６】Ａ／Ｄ変換器４Ａ、４Ｂ、ＣＰＵ５、主メ
モリユニット６のそれぞれの画像メモリ６Ａ、６Ｂ、６
Ｃは相互にバス配線７により接続される。

【００１７】次に、前述の撮像装置の動作について説明
する。まず、光学レンズ１を通過した入射光は入射光分
割部２を通して５対１の光強度の割合で分割される。前
者の入射光は撮像素子３Ａの画素Ｐで受光され、後者の
入射光は撮像素子３Ｂの画素Ｐで受光される。撮像素子
３Ａの画素Ｐ、撮像素子３Ｂの画素Ｐにはそれぞれほぼ
同一時刻で入射光が受光され、それぞれで受光された入
射光に基づき撮像画像情報が生成される。撮像素子３Ａ
の画素Ｐで生成された撮像画像情報は、Ａ／Ｄ変換器４
Ａでデジタル化された後、主メモリユニット６の画像メ
モリ６Ａに転送され記憶される。同様に、撮像素子３Ｂ
の画素Ｐで生成された撮像画像情報は、Ａ／Ｄ変換器４
Ｂでデジタル化された後、主メモリユニット６の画像メ
モリ６Ｂに転送され記憶される。

【００１８】そして、ＣＰＵ５により画素メモリ６Ａに
記憶された撮像画像情報と画像メモリ６Ｂに記憶された
撮像画像情報との合成計算が行われ、ダイナミックレン
ジが拡大された撮像画像情報が生成される。このダイナ
ミックレンジが拡大された撮像画像情報は画像メモリ６
Ｃに記憶される。図４は前記ＣＰＵ５により行われる合
成計算のフローチャート図である。図４に示す合成処理
４１においては、撮像素子３Ａの受光位置（ｘ，ｙ）の
画像Ｐで生成され画像メモリ６Ａに記憶された撮像画像
情報と、撮像素子３Ｂの受光位置（ｘ，ｙ）の画素Ｐで
生成された画像メモリ６Ｂに記憶された撮像画像情報と
が合成される。この撮像画像情報の合成によりダイナミ
ックレンジが拡大された撮像画像情報が生成され、この
撮像画像情報は画像メモリ６Ｃの格納位置（２ｘ，２
ｙ）に記憶される。撮像素子３Ａ側の露光量をａ、撮像
素子３Ｂ側の露光量をｂとし、露光量ａとｂとの比がＮ
対１（但し、Ｎ＞１、通常Ｎは５−１０に設定される）
の場合、次式で表わす画像合成関数ｆ（ａ，ｂ）に基づ
き撮像画像情報が合成される。

【００１９】ｆ（ａ，ｂ）＝ｗ（ａ）・ａ＋（１−ｗ
（ａ））・ｂ・Ｎここで、ｗ（ａ）は図５に示すように露光量ａの増加に
従って減少する関数である。すなわち、画像合成関数ｆ
（ａ，ｂ）は、露光量ａが大きい場合には露光量ｂが支
配的になり、露光量ａが小さい場合には露光量ａが支配
的になる関数である。

【００２０】図６（Ａ）には光学レンズ１の入射光量と
露光量ａ、ｂのそれぞれとの関係を示し、図６（Ｂ）に
は光学レンズ１の入射光量と撮像画像情報の合成値との
関係を示す。同図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すよう
に、露光条件が相異なる撮像画像情報をはめ込み合成し
た場合にはダイナミックレンジが拡大された１つの撮像
画像情報が生成できる。なお、撮像画像情報の合成計算
の詳細については、例えば特開平７−７５０２６号公報
に開示されている。

【００２１】同様に、図４に示す合成処理４２において
は、撮像素子３Ａの受光位置（ｘ＋１，ｙ）の画像Ｐで
生成され画像メモリ６Ａに記憶された撮像画像情報と、
撮像素子３Ｂの受光位置（ｘ，ｙ）の画素Ｐで生成され
た画像メモリ６Ｂに記憶された撮像画像情報とが合成さ
れる。この撮像画像情報の合成によりダイナミックレン
ジが拡大された撮像画像情報が生成され、この撮像画像
情報は画像メモリ６Ｃの格納位置（２ｘ＋１，２ｙ）に
記憶される。合成処理４３においては、撮像素子３Ａの
受光位置（ｘ，ｙ＋１）の画像Ｐで生成され画像メモリ
６Ａに記憶された撮像画像情報と、撮像素子３Ｂの受光
位置（ｘ，ｙ）の画素Ｐで生成された画像メモリ６Ｂに
記憶された撮像画像情報とが合成される。この撮像画像
情報の合成によりダイナミックレンジが拡大された撮像
画像情報が生成され、この撮像画像情報は画像メモリ６
Ｃの格納位置（２ｘ，２ｙ＋１）に記憶される。そし
て、合成処理４４においては、撮像素子３Ａの受光位置
（ｘ＋１，ｙ＋１）の画像Ｐで生成され画像メモリ６Ａ
に記憶された撮像画像情報と、撮像素子３Ｂの受光位置
（ｘ，ｙ）の画素Ｐで生成された画像メモリ６Ｂに記憶
された撮像画像情報とが合成される。この撮像画像情報
の合成によりダイナミックレンジが拡大された撮像画像
情報が生成され、この撮像画像情報は画像メモリ６Ｃの
格納位置（２ｘ＋１，２ｙ＋１）に記憶される。合成処
理４１−４４は撮像素子３Ａ、３Ｂのそれぞれのすべて
の画素Ｐについて順次行われる。

【００２２】上記合成処理４１−４４においては、撮像
素子３Ａの受光位置（ｘ，ｙ）、（ｘ＋１，ｙ）、
（ｘ，ｙ＋１）、（ｘ＋１，ｙ＋１）にそれぞれ配置さ
れた４個の画素Ｐで得られた撮像画像情報に対して、撮
像素子３Ｂの受光位置（ｘ，ｙ）に配置された１個の画
素Ｐで得られた撮像画像情報が重複して使用される。す
なわち、露光条件が相異なる撮像画像情報を合成するこ
とによりダイナミックレンジが拡大された撮像画像情報
が生成できるとともに、撮像素子３Ａの複数個の画素Ｐ
で得られる複数の撮像画像情報に対して撮像素子３Ｂの
１個の画素Ｐで得られる撮像画像情報を重複して使用す
ることにより画素数が複数倍に増加でき、撮像装置の解
像度が向上できる。さらに、入射光分割部２により光学
レンズ１を通過した入射光を相異なる光強度の入射光に
分割するとともにほぼ同時刻に分割された入射光が撮像
素子３Ａ、３Ｂのそれぞれの画素Ｐで受光できるので、
ほぼ同時刻に生成された撮像画像情報が合成でき、高速
移動物体に対してぶれのない画像が形成できる。さら
に、撮像素子３Ａの複数個の画素Ｐで得られる複数の撮
像画像情報と撮像素子３Ｂの１個の画素Ｐで得られる撮
像画像情報との間の重複した合成処理が図４に示す合成
処理４１−４４に示すソフトウエアに基づきＣＰＵ５で
簡易に実現できるので、特別な機械的手段を備える必要
がなくなり、撮像装置の構造が簡素化できる。

【００２３】なお、本実施形態に係る撮像装置において
は２種類の露光条件を設定した場合について説明した
が、本発明は、２種類の露光条件に限定されず、３種類
又はそれ以上の複数種類の露光条件を設定する場合にも
適用できる。

【００２４】実施形態２実施形態２は、撮像素子の一部の画素に光減衰フィルタ
を形成し、この光減衰フィルタにより相異なる光強度の
入射光を形成する撮像装置に本発明を適用した場合につ
いて説明する。図７は本発明の実施形態２に係る撮像装
置のシステム構成図である。本実施形態に係る撮像装置
は、光学レンズ１、撮像素子３、Ａ／Ｄ変換器４、ＣＰ
Ｕ５及び主メモリユニット６を備える。

【００２５】図８は前記撮像素子３の画素の配列状態及
び光減衰フィルタの配置状態を示すレイアウト図であ
る。撮像素子３には、列方向（水平方向）の受光位置
（画素配置位置）ｘ（ｘ＝０、１、２、…）に複数の画
素Ｐが同一画素ピッチｐで配列されるとともに行方向
（垂直方向）の受光位置ｙ（ｙ＝０、１、２、…）に複
数の画素Ｐが同一画素ピッチｐで配列される。つまり、
画素Ｐはマトリックス状に規則的に配列される。行方向
に配列された画素Ｐにおいて偶数の受光位置（ｙ＝１、
３、…）に配置された画素Ｐに、すなわち本実施形態に
係る撮像装置においては１個の画素Ｐおきに光減衰フィ
ルタＮＤが配置される。光減衰フィルタＮＤは、行方向
において奇数の受光位置（ｙ＝０、２、…）に配置され
た画素Ｐで受光する入射光に対して、例えば偶数の受光
位置に配置された画素Ｐに５分の１の光強度の入射光を
供給する。この撮像素子３はフレームシャッタによる撮
像が行える機能を備える。

【００２６】前記図７に示すＡ／Ｄ変換器４は撮像素子
３に接続され、このＡ／Ｄ変換器４は撮像素子３の画素
Ｐで受光した入射光で得られたアナログ信号の撮像画像
情報をデジタル信号に変換する。主メモリユニット６は
画像メモリ６Ａ及び６Ｃを備える。画像メモリ６Ａは撮
像素子３で得られた撮像画像情報をＡ／Ｄ変換器４を通
して記憶する。画像メモリ６Ｃは、画像メモリ６Ａに記
憶された奇数の受光位置に配置された画素Ｐで得られた
撮像画像情報と偶数の受光位置に配置された画素Ｐで得
られた撮像画像情報とを合成し、ダイナミックレンジが
拡大された撮像画像情報が記憶される。画像メモリ６Ｃ
は行方向、列方向のいずれにおいても画像メモリ６Ａと
同一の画素数の撮像画像情報を記憶できる記憶容量を備
える。

【００２７】ＣＰＵ５は、画像メモリ６Ａに記憶された
奇数の受光位置に配置された画素Ｐで得られた撮像画像
情報と偶数の受光位置に配置された画素Ｐで得られた撮
像画像情報とに基づき合成計算を行い、ダイナミックレ
ンジが拡大された撮像画像情報を画像メモリ６Ｃに記憶
する。ＣＰＵ５による合成計算はソフトウエアにより簡
易に実現される。ダイナミックレンジが拡大された撮像
画像情報は画像メモリ６Ｃの格納位置（ｘ，ｙ）、
（ｘ，ｙ＋１）のそれぞれに順次記憶される。

【００２８】Ａ／Ｄ変換器４、ＣＰＵ５、主メモリユニ
ット６のそれぞれの画像メモリ６Ａ、６Ｃは相互にバス
配線７により接続される。

【００２９】次に、前述の撮像装置の動作について説明
する。まず、光学レンズ１を通過した入射光は、奇数の
受光位置に配置された画素Ｐ、偶数の受光位置に配置さ
れた画素Ｐにそれぞれほぼ同一時刻において受光され
る。前者の奇数の受光位置に配置された画素Ｐには光学
レンズ１を通過した入射光が直接受光され、この入射光
の光強度に応じた撮像画像情報が生成される。一方、後
者の偶数の受光位置に配置された画素Ｐには光学レンズ
１、光減衰フィルタＮＤをそれぞれ通過し５分の１に光
強度が減衰した入射光が受光され、この入射光の光強度
に応じた撮像画像情報が生成される。これらの画素Ｐで
生成された撮像画像情報は、Ａ／Ｄ変換器４でデジタル
化された後、主メモリユニット６の画像メモリ６Ａに転
送され記憶される。

【００３０】そして、ＣＰＵ５により画素メモリ６Ａに
記憶された奇数の受光位置に配置された画素Ｐで得られ
た撮像画像情報と偶数の受光位置に配置された画素Ｐで
得られた撮像画像情報とが合成計算され、ダイナミック
レンジが拡大された撮像画像情報が生成される。このダ
イナミックレンジが拡大された撮像画像情報は画像メモ
リ６Ｃに記憶される。図９は前記ＣＰＵ５により行われ
る合成計算のフローチャート図である。図９に示す合成
処理４４においては、まず撮像素子３の行方向に配置さ
れた画素Ｐが奇数の受光位置であるのか、偶数の受光位
置であるのか判断される。受光位置が偶数の場合には合
成処理４６が実行され、偶数の受光位置（ｘ，ｙ）の画
素Ｐで生成され画像メモリ６Ａに記憶された撮像画像情
報と、行方向の次段の奇数の受光位置（ｘ，ｙ＋１）の
画素Ｐで生成され画像メモリ６Ａに記憶された撮像画像
情報とが合成される。この撮像画像情報の合成によりダ
イナミックレンジが拡大された撮像画像情報が生成さ
れ、この撮像画像情報は画像メモリ６Ｃの格納位置
（ｘ，ｙ）に記憶される。撮像画像情報の合成計算方法
については前述の実施形態１に係る撮像装置と同様であ
るので、ここでの説明は省略する。

【００３１】一方、受光位置が奇数の場合には合成処理
４７が実行され、偶数の受光位置（ｘ，ｙ＋１）の画素
Ｐで生成され画像メモリ６Ａに記憶された撮像画像情報
と、行方向の前段の奇数の受光位置（ｘ，ｙ）の画素Ｐ
で生成され画像メモリ６Ａに記憶された撮像画像情報と
が合成される。この撮像画像情報の合成によりダイナミ
ックレンジが拡大された撮像画像情報が生成され、この
撮像画像情報は画像メモリ６Ｃの格納位置２（ｘ，ｙ＋
１）に記憶される。

【００３２】このように行方向に配置された複数個の画
素Ｐは、最初の受光位置に配置された画素Ｐで生成され
た撮像画像情報と最後の受光位置に配置された画素Ｐで
生成された撮像画像情報とを除き、画素Ｐで得られた撮
像画像情報は合成に際し重複して使用される。例えば、
行方向に５００個の画素Ｐが配置される場合（５００本
の水平走査線が形成される場合）には４９９個のダイナ
ミックレンジが拡大された撮像画像情報が得られる。

【００３３】すなわち、露光条件が相異なる撮像画像情
報を合成することによりダイナミックレンジが拡大され
た撮像画像情報が生成できるとともに、露光条件が相異
なる撮像画像情報を重複して使用することにより従来技
術において減衰量の種類の数に応じて減少する画素数が
本実施形態において増加でき、撮像装置の解像度が向上
できる。さらに、光学レンズ１を通過した入射光がほぼ
同時刻に撮像素子３の画素Ｐで受光できるので、ほぼ同
時刻に生成された撮像画像情報が合成でき、高速移動物
体に対してぶれのない画像が形成できる。さらに、撮像
素子３の画素Ｐで得られる撮像画像情報を重複させて合
成する合成処理が図９に示す合成処理４５−４７に示す
ソフトウエアに基づきＣＰＵ５で簡易に実現できるの
で、特別な機械的手段を備える必要がなくなり、撮像装
置の構造が簡素化できる。

【００３４】なお、本実施形態に係る撮像装置において
は２種類の露光条件（２種類の減衰量）を設定した場合
について説明したが、本発明は、２種類の露光条件に限
定されず、３種類又はそれ以上の複数種類の露光条件を
設定する場合にも適用できる。さらに、本発明は、撮像
素子３の行方向の奇数の受光位置に配置された画素Ｐに
光減衰フィルタＮＤを形成でき、また列方向の奇数、偶
数のいずれかの受光位置に配置された画素Ｐに光減衰フ
ィルタを形成できる。さらに、本発明は、撮像素子３の
行列状に配置された複数個の画素Ｐにおいて、市松状に
交互に光減衰フィルタＮＤを配置できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る撮像装置のシステ
ム構成図である。

【図２】前記撮像装置において撮像素子の画素の配列
状態及び画素の受光位置の関係を示すレイアウト図であ
る。

【図３】前記撮像装置において画像メモリの記憶内容
を示す図である。

【図４】前記撮像装置においてＣＰＵにより行われる
合成計算のフローチャート図である。

【図５】画像合成関数において関数ｗ（ａ）の特性を
示す図である。

【図６】（Ａ）は入射光量と露光量との関係を示す
図、（Ｂ）は入射光量と撮像画像情報の合成値との関係
を示す図である。

【図７】本発明の実施形態２に係る撮像装置のシステ
ム構成図である。

【図８】前記撮像装置において撮像素子の画素の配列
状態及び光減衰フィルタの配置状態を示すレイアウト図
である。

【図９】前記撮像装置においてＣＰＵにより行われる
合成計算のフローチャート図である。

【符号の説明】

１光学レンズ、２入射光分割部、３，３Ａ，３Ｂ
撮像素子、４，４Ａ，４ＢＡ／Ｄ変換器、５ＣＰ
Ｕ、６主メモリユニット、６Ａ，６Ｂ，６Ｃ画像メモ
リ、Ｐ画素、ＮＤ光減衰フィルタ。

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【手続補正書】

【提出日】平成８年１０月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】変更

【補正内容】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者水野守倫愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者山本新愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光条件が異なる撮像画像情報を合成し
てダイナミックレンジを拡大した画像を得る撮像装置に
おいて、入射光を受光する画素を複数有する第１画素群、及び前
記入射光とは異なる強度の入射光をほぼ同時刻に受光す
る画素を複数有する第２画素群と、前記第１画素群の複数個の画素のそれぞれと前記第２画
素群の１個の画素との間で個々に撮像画像情報を合成す
る撮像画像合成手段と、を備え、前記第１画素群の画素で得られる撮像画像情報と第２画
素群の画素で得られる撮像画像情報との合成に際し、第
２画素群の画素で得られる撮像画像情報を重複して使用
することを特徴とする撮像装置。