JPH11164195A

JPH11164195A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH11164195A
Application number: JP9330439A
Authority: JP
Inventors: Manabu Yajima; 学矢島; Makoto Tsunakawa; 誠綱川; Hideki Tashiro; 秀樹田代; Akihiko Mochida; 明彦望田; Kotaro Ogasawara; 弘太郎小笠原; Katsuyuki Saito; 克行斉藤; Noboru Kusamura; 登草村; Shinji Yamashita; 真司山下; Kuniaki Kami; 邦彰上; Wataru Ono; 渉大野
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1997-12-01
Filing date: 1997-12-01
Publication date: 1999-06-18

Abstract

(57)【要約】【課題】使用環境の違いとかユーザの選択に対応した
特性でダイナミックレンジの拡大を行うことができる撮
像装置を提供する。【解決手段】撮像部２を構成するＣＣＤ６は低速及び
高速の素子シャッタで撮像され、ダイナミックレンジの
拡大を行うダイナミックレンジ拡大回路１５に入力され
ると共に、明るさ検知回路１４で検出された最大輝度レ
ベルが基準値を越えるか否かの選択信号により、ダイナ
ミックレンジ拡大を合成で行う関数を選択して、被写体
の明るさに応じた特性のダイナミックレンジの拡大を行
うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２つ以上の異なる
露光時間で撮像した画像を混合関数で合成してダイナミ
ックレンジを拡大する撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、テレビカメラ等の撮像装置には電
荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮像素子が広く用いられ
るようになった。固体撮像素子により得られるダイナミ
ックレンジは必要とされる値より狭いため、例えば特開
昭５７−３９６７３号公報では２種類の異なる輝度値の
撮像信号を合成することにより、撮像信号のダイナミッ
クレンジを拡大する撮像装置を開示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では２種類
の撮像信号を加減算する混合手段であるため、合成して
得られる撮像信号の特性が制約される。また、この他の
従来例では、２種類の露光時間にて撮像された画像をあ
る混合関数で合成するものがあったが、その合成関数で
合成した場合のダイナミックレンジの拡大法では、実際
の使用環境とかユーザの要請を考慮したダイナミックレ
ンジの拡大を行うことができないという問題があった。

【０００４】例えば、通常の使用環境では被写体を撮像
した場合の最大輝度レベルが高くなった場合にはそれに
応じてその最大輝度レベル側でも飽和することなく、そ
の輝度変化を反映できるような特性でダイナミックレン
ジの拡大を行うことが望まれるが従来例ではそのように
被写体の明るさに応じて特性を変えたダイナミックレン
ジの拡大を行うことができなかった。

【０００５】一方、ユーザによっては通常の使用環境と
は異なり、注目する領域を鮮明に表示することを望む場
合が考えられるが、従来例ではそのような特性でダイナ
ミックレンジの拡大を行うことができなかった。

【０００６】本発明は、上述した点に鑑みてなされたも
ので、使用環境の違いとかユーザの選択に対応した特性
でダイナミックレンジの拡大を行うことができる撮像装
置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】２つ以上の異なる露光時
間にて被写体を撮像した画像をある混合関数にて合成す
ることによりダイナミックレンジ拡大を行う撮像装置に
おいて、複数の混合関数を格納する格納手段と、前記複
数の混合関数から合成に用いる混合関数を選択する選択
手段と、を設け、選択手段で合成に用いる混合関数を選
択することにより、実際の使用環境とかユーザの選択に
応じて適切な合成関数で合成してダイナミックレンジ拡
大を行うことができるようにしている。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。（第１の実施の形態）図１ないし図５は本発明の第１の
実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態の撮像装置
の構成を示し、図２はダイナミックレンジ拡大回路の構
成を示し、図３は低速シャッタ及び高速シャッタ及の入
出力特性と混合関数を選択してダイナミックレンジの拡
大を行った場合の入出力特性を示し、図４はルックアッ
プテーブルに複数の関数が格納されていることを示し、
図５は動作説明用タイミングチャートを示す。

【０００９】図１に示す撮像装置１は撮像を行う撮像部
２と、この撮像部２に対する信号処理を行う信号処理部
３と、信号処理部３で生成された映像信号を表示するモ
ニタ４とから構成される。撮像部２は被写体像を結ぶ撮
像レンズ５と、この撮像レンズ５の結像位置に配置され
た固体撮像素子としてのＣＣＤ６とを有する。このＣＣ
Ｄ６は例えば光電変換部と転送部とを備えたＣＣＤであ
り、また光電変換部の前には光学的に色分離するモザイ
クフィルタが配置されている。

【００１０】信号処理部３は基準信号を発生する基準信
号発生回路（ＳＳＧと略記）７を有し、このＳＳＧ７か
らの基準信号は第１のタイミング信号発生回路８と第２
のタイミング信号発生回路９に出力され、第１のタイミ
ング信号発生回路８のタイミング信号はＣＣＤドライバ
１０に印加され、このＣＣＤドライバ１０はタイミング
信号に同期してＣＣＤドライブ信号をＣＣＤ６に印加す
る。

【００１１】このＣＣＤドライバ１０は１フレーム期間
（例えば１／３０秒）に２回ＣＣＤドライブ信号を出力
して異なる露光時間で撮像された２つの撮像信号を出力
させる。この場合、１フレーム期間で２回撮像される一
方のフィールド（但しフレーム画像）では短い露光時間
（例えば１／１５０秒）の高速シャッタで撮像し、他方
のフィールドではこれよりも長い露光時間（例えば高速
シャッタの４倍の１／３７．５秒）の低速シャッタで撮
像され、これら２つの露光期間の合計は通常の標準的な
映像信号の１フレーム期間の１／３０秒となる。

【００１２】そして、後述するように高速シャッタで撮
像された信号（電荷）と低速シャッタで撮像された信号
（電荷）とは垂直同期信号（ＶＤと略記）に同期してそ
れぞれ１フィールド期間でＣＣＤから交互に読み出され
る。

【００１３】ＣＣＤ６で光電変換され、ＣＣＤ６（の転
送部）から出力された撮像信号はプリアンプ１１に入力
され、増幅された後、相関二重サンプリング回路（ＣＤ
Ｓ回路と略記）１２に入力され、リセットノイズ等が除
去されて信号成分が抽出され、Ａ／Ｄ変換回路１３と明
るさ検知回路１４とに入力される。

【００１４】Ａ／Ｄ変換回路１３でアナログ信号からデ
ジタル信号に変換された後、ダイナミックレンジ拡大を
行うダイナミックレンジ拡大回路（図１等ではＤレンジ
拡大と略記する）１５に入力される。このダイナミック
レンジ拡大回路１５には明るさ検知回路１４から出力さ
れる選択信号も入力される。

【００１５】明るさ検知回路１４は高速シャッタで撮像
した信号から最大輝度レベルを検出する。そして、最大
輝度レベルからダイナミックレンジ拡大回路１５でダイ
ナミックレンジ拡大を行う際の関数を選択する選択信号
を生成する。

【００１６】例えば最大輝度レベルがある基準値を越え
るか否かにより、高輝度レベルでも飽和しないような特
性でダイナミックレンジ拡大を行うか、それよりも低輝
度レベル側で飽和しないような特性でダイナミックレン
ジ拡大を行うかの選択信号を出力する。

【００１７】明るさ検知回路１４はピーク値を検出する
ピーク値検出回路と比較回路とを用いて構成できる。つ
まり、最大輝度レベルはピーク値検出回路により構成で
き、その出力を比較回路である基準値と比較した出力信
号が選択信号としてダイナミックレンジ拡大回路１５に
入力される。

【００１８】上記ダイナミックレンジ拡大回路１５でダ
イナミックレンジが拡大された信号はプロセス回路１６
に入力されて色分離が行われてＲ，Ｇ，Ｂ信号に変換さ
れると共に、ホワイトバランスの調整等が行われた後、
輪郭強調回路１７に入力される。

【００１９】この輪郭強調回路１７でＲ，Ｇ，Ｂ信号に
対して輪郭強調がされた後、メモリ回路１８に入力され
て一旦記憶される。このメモリ１８から読み出された信
号はＤ／Ａ変換回路１９に入力され、アナログのＲＧＢ
信号に変換された後、モニタ４に入力され、モニタ画面
には撮像された被写体像をカラー表示する。なお、ダイ
ナミックレンジ拡大回路１５、プロセス回路１６、輪郭
強調回路１７及びメモリ回路１８には第２のタイミング
発生回路９の出力信号が入力される。

【００２０】図２はダイナミックレンジ拡大回路１５の
構成を示す。Ａ／Ｄ変換回路１４からのデジタルの撮像
信号はＣＣＤ６の全画素分の記憶容量を持つメモリ２１
に一旦記憶されると共に、第２のタイミング信号発生回
路９からのフィールド判別信号により切り換えられるセ
レクタ回路２２Ａ，２２Ｂを介して第１のルックアップ
テーブル（ＬＵＴと略記）２３Ａと、第２のＬＵＴ２３
Ｂとに入力される。

【００２１】また、メモリ２１から読み出された信号も
セレクタ回路２２Ａ，２２Ｂを介して第１のＬＵＴ２３
Ａと、第２のＬＵＴ２３Ｂとに入力される。これら第１
のＬＵＴ２３Ａと、第２のＬＵＴ２３Ｂとには明るさ検
知回路１５からの明るさ検知による選択信号も入力さ
れ、この選択信号により第１のＬＵＴ２３Ａと、第２の
ＬＵＴ２３Ｂに格納され、ダイナミックレンジを拡大す
る複数の合成関数から実際に使用する合成関数を決定す
る。

【００２２】第１のＬＵＴ２３Ａと、第２のＬＵＴ２３
Ｂから読み出された信号は加算回路２４に入力されて加
算された後、補間回路２５に入力され、補間処理された
後、ダイナミックレンジ拡大回路１５の出力信号とな
り、次段のプロセス回路１６に入力されて色分離などが
行われる。

【００２３】図３は明るさ検知回路１４から出力される
選択信号により、選択された混合関数により異なる入出
力特性のダイナミックレンジ拡大が行われる様子を示
す。

【００２４】低速シャッタで撮像した場合には入射光量
に対してＣＣＤ出力は大きな傾きで増大し、飽和レベル
Ｃｓａｔになると一定の出力となる特性Ｓｌを示し、こ
れに対して高速シャッタで撮像した場合には入射光量に
対してＣＣＤ出力は小さな傾きで増大する特性Ｓｓを示
す。

【００２５】そして、これらの特性Ｓｌ，Ｓｓで撮像さ
れた画像データを第１のＬＵＴ２３Ａ及び第２のＬＵＴ
２３Ｂを通して重み付け等してダイナミックレンジの拡
大を行うことができるが、本実施の形態では選択信号に
よりダイナミックレンジ拡大を行う関数を選択する。そ
して、選択された関数により２つの特性Ｓｌ，Ｓｓを合
成することにより、例えば１点鎖線と２点鎖線で示す入
出力特性Ａ，Ｂでダイナミックレンジの拡大を行うこと
ができるようにしている。

【００２６】例えば、検出される最大輝度レベルが高い
場合には、低輝度側では（入力に対する出力を）抑圧
し、高輝度側でも飽和しないでその輝度変化を反映する
表示を行うことができる特性Ｂでダイナミックレンジの
拡大を行い、検出される最大輝度レベルが低い場合に
は、高輝度側では抑圧し、低輝度側での輝度変化を反映
する表示を行うことができる特性Ａでダイナミックレン
ジの拡大を行う。

【００２７】本実施の形態では第１のＬＵＴ２３Ａ及び
第２のＬＵＴ２３Ｂは、ダイナミックレンジ拡大を行う
複数の混合関数を格納しており、図４は第１のＬＵＴ２
３Ａと、第２のＬＵＴ２３Ｂに格納されている関数デー
タを示す。

【００２８】第１のＬＵＴ２３Ａ及び第２のＬＵＴ２３
Ｂは例えば９ビットのアドレスを有し、下位側の８ビッ
トのアドレス０００〜０ＦＦには関数Ｆ０とＧ０とが配
置され、上位側の８ビットのアドレス１００〜１ＦＦに
は関数Ｆ１とＧ１とが配置されている。

【００２９】下位側の８ビットのアドレス端子に、Ａ／
Ｄ変換回路１３を経た信号或いはメモリ２１から読み出
された信号が印加され、最上位アドレス端子には明るさ
検知回路１４からの選択信号が印加される。そして、選
択信号に応じて、ダイナミックレンジ拡大を行う複数の
関数を選択する。

【００３０】例えば、選択信号が“Ｌ”或いは０の場合
には関数Ｆ０或いはＧ０のデータが読み出され、その場
合には図３の特性Ａで示す特性になり、選択信号が
“Ｈ”或いは１の場合には関数Ｆ１或いはＧ１のデータ
が読み出され、その場合には図３の特性Ｂで示す特性に
なる。

【００３１】次に本実施の形態の動作を図５のタイミン
グチャートを参照して説明する。図５（Ａ）に示すよう
に短い露光時間ＳＩと長い露光時間ＬＩ（Ｉ＝１，２，
…）でＣＣＤドライバ１０はＣＣＤ６に図５（Ｂ）に示
す信号読出パルスＲＳＩ、ＲＬＩを印加することによ
り、ＣＣＤ６の光電変換部で光電変換されて蓄積された
信号電荷をＣＣＤ６の転送部に転送する。

【００３２】転送部に転送された信号電荷は短い露光時
間ＳＩで撮像されたものの場合には図５（Ｄ）に示す次
の垂直同期信号ＶＤに同期して読み出しの転送信号が１
フィールド期間かけて印加され、図５（Ｃ）に示すＣＣ
Ｄ出力ＣＳＩとして図５（Ｆ）に示すようにメモリ２１
に記憶されると共に、セレクタ回路２２Ａを介して第１
のＬＵＴ２３Ａに印加される。

【００３３】また、転送部に転送された信号電荷で長い
露光時間ＬＩで撮像されたものの場合には読出パルスＲ
Ｌｌの直後の垂直同期信号ＶＤに同期して読み出しの転
送信号が１フィールド期間かけて印加され、図５（Ｃ）
に示すＣＣＤ出力ＣＬＩとして図６（Ｆ）に示すように
メモリ２１に記憶されると共に、セレクタ回路２２Ｂを
介して第２のＬＵＴ２３Ｂに印加される。

【００３４】セレクタ２２回路Ａ，２２Ｂは第２のタイ
ミング信号発生回路９から出力される図５（Ｅ）に示す
フィールド判別信号により切り換えられ、例えばフィー
ルド判別信号が“Ｈ”の場合には図２に示すように接点
ａが選択され、第１のＬＵＴ２３ＡにはＣＣＤ出力ＣＳ
Ｉが印加され、第２のＬＵＴ２３Ｂにはその前のフレー
ム期間で撮像され、メモリ２１に記憶された信号、つま
りＣＣＤ出力ＣＬＩ−１が印加される。

【００３５】また、フィールド判別信号が“Ｌ”の場合
には接点ｂが選択され、第１のＬＵＴ２３Ａにはメモリ
２１から読み出されたＣＣＤ出力ＣＳＩが印加され、第
２のＬＵＴ２３ＢにはＣＣＤ出力ＣＬＩが印加される。

【００３６】なお、説明を単純化するために、図２では
実線で示すようにセレクタ回路２２Ａ，２２Ｂの出力は
それぞれ第１のＬＵＴ２３Ａ及び第２のＬＵＴ２３Ｂに
入力されるように示しているが、図２の点線でも示すよ
うに第１のＬＵＴ２３Ａ及び第２のＬＵＴ２３Ｂにそれ
ぞれ入力されるようにしても良い。

【００３７】なお、この場合には、関数Ｆ０，Ｇ０等は
Ｆ０（ＳＩ，ＬＩ），Ｇ０（ＳＩ，ＬＩ）のように短い
露光時間ＳＩと長い露光時間ＬＩで撮像された画像の関
数となる。このように第１のＬＵＴ２３Ａ及び第２のＬ
ＵＴ２３Ｂにそれぞれ２つの信号を入力した場合には、
より細かい合成を行うことができるようになる。

【００３８】２つの信号を共に入力する場合には、ビッ
ト数が大幅に大きくなるので、例えばそれぞれの信号の
上位側の一部のビットのみを入力することにより、第１
のＬＵＴ２３Ａ及び第２のＬＵＴ２３Ｂとしてあまり大
きくないＲＯＭを使用できるようにしても良い。

【００３９】例えば図５（Ｋ）に示すように選択信号が
“Ｌ”の場合には図５（Ｈ）に示すように第１のＬＵＴ
２３Ａは関数Ｆ０が選択使用され、また図５（Ｉ）に示
すように第２のＬＵＴ２３Ｂは関数Ｇ０が選択使用され
る。そして、この場合には加算回路２４で加算されて、
図５（Ｊ）に示す加算出力Ｈ、つまり混合関数ＨはＦ０
＋Ｇ０となり、図３の特性Ａでダイナミックレンジの拡
大を行う。

【００４０】また、選択信号が“Ｈ”の場合には第１の
ＬＵＴ２３Ａは関数Ｆ１が選択使用され、第２のＬＵＴ
２３Ｂは関数Ｇ１が選択使用される。そして、この場合
には加算回路２４で加算されて、混合関数ＨはＦ１＋Ｇ
１となり、図３の特性Ｂでダイナミックレンジの拡大を
行う。

【００４１】このように被写体の最大輝度レベルが高い
場合には、高い輝度レベル側でも被写体の輝度変化を反
映するような特性でダイナミックレンジの拡大を行い、
最大輝度レベルが低い場合には、低い輝度レベル側で被
写体の輝度変化を反映するような特性でダイナミックレ
ンジの拡大を行う。従って、本実施の形態によれば、実
際の使用環境（或いは撮像環境）に応じてその環境に適
した特性でダイナミックレンジの拡大を行うことができ
る。

【００４２】図６は第１の実施の形態の変形例における
ダイナミックレンジ拡大回路１５′の構成を示す。この
変形例は図２のダイナミックレンジ拡大回路１５におい
て、明るさ検知回路１４からの選択信号とユーザにより
マニュアルで選択する選択スイッチ２７からの選択指示
信号とがセレクタ回路２８を介して第１のＬＵＴ２３Ａ
と第２のＬＵＴ２３Ｂとに印加できるようにしている。

【００４３】セレクタ２８は例えば手動で切換ができ、
明るさ検知回路１４からの選択信号を選択する状態に設
定することもできるし、ユーザが選択できる選択スイッ
チ２７からの選択指示信号を選択する状態に設定するこ
ともできる。

【００４４】また、この変形例では第１のＬＵＴ２３
Ａ′と第２のＬＵＴ２３Ｂ′とは多数の関数Ｆ０，Ｆ
１，Ｆ２，…とＧ０，Ｇ１，Ｇ２，…で構成され、これ
ら多数の関数Ｆ０，Ｆ１，Ｆ２，…とＧ０，Ｇ１，Ｇ
２，…から実際に使用する関数を選択できるようにして
いる。

【００４５】そして、これらの関数を選択することによ
り、例えば図７に示すように異なる特性Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
等でダイナミックレンジの拡大を行うことができるよう
にしている。

【００４６】なお、この変形例では３つ（或いは３組）
以上の関数を選択できるようにしているので、選択信号
は２ビット以上のデジタル信号となる。そして、この場
合には、明るさ検知回路１４は高速シャッタで撮像した
信号から最大輝度レベルと最小輝度レベルとを検出す
る。そして、これら最大輝度レベルと最小輝度レベルと
がそれぞれ高輝度側及び低輝度側の基準値以上であるか
否かの選択信号を生成する。

【００４７】例えば最大輝度レベルが高いと高輝度側に
重点をおいてダイナミックレンジ拡大を行い、逆に最大
輝度レベルが低いと第１低輝度側に重点をおいてダイナ
ミックレンジ拡大を行い、さらに最小輝度レベルが高い
と低輝度側を抑圧し、逆に最小輝度レベルが低いと低輝
度側を抑圧しないようにしてダイナミックレンジの拡大
を行うように関数を選択する。

【００４８】より具体的には、例えば最大輝度レベルが
高く、かつ最小輝度レベルが低いと、高輝度側及び低輝
度側に重点をおいてダイナミックレンジ拡大を行う。こ
のため、図７の特性Ｄに示すように中間輝度部分を抑圧
して、高輝度側及び低輝度側に重点をおいたダイナミッ
クレンジ拡大を行う。

【００４９】また、例えば最大輝度レベルが低く、かつ
最小輝度レベルが低いと、高輝度側を抑圧し、低輝度側
に重点をおいてダイナミックレンジ拡大を行う。このた
め、図７の特性Ａに示すように高輝度側を抑圧して、低
輝度側に重点をおいたダイナミックレンジ拡大を行う。

【００５０】その他は第１の実施の形態と同様である。
この変形例によれば、明るさ検知回路１４により検知さ
れる明るさにより、その明るさの場合に適した混合関数
でダイナミックレンジの拡大を行うことができる。

【００５１】また、ユーザは明るさ検知で選択される特
性とは異なる着目する部分に重点をおいた特性でダイナ
ミックレンジの拡大等を行うことができる。例えば、通
常の画像において、特に暗い部分を重点をおいてその輝
度変化を観察したいような場合には、図７の特性Ｃに相
当する関数を選択することにより、その暗い部分の輝度
変化を反映し、高輝度側を抑圧した状態でのダイナミッ
クレンジ拡大を行う。

【００５２】（第２の実施の形態）次に本発明の第２の
実施の形態を図８を参照して説明する。図８は第２の実
施の形態におけるダイナミックレンジ拡大回路２９を示
す。このダイナミックレンジ拡大回路２９は図２のダイ
ナミックレンジ拡大回路１５において、切換スイッチ２
２Ａ，２２Ｂの出力信号はＣＰＵ３０に入力される。

【００５３】また、このＣＰＵ３０には明るさ検知回路
１４からの選択信号も入力される。このＣＰＵ３０は図
４の関数を備え、図２の場合と同様にセレクタ回路２２
Ａ，２２Ｂは第２のタイミング発生回路９からのフィー
ルド判別信号に従い、高速／低速シャッタに応じて切り
換えられ、ＣＰＵ３０に信号を送る。

【００５４】また、前述の明るさ検知回路１４からの選
択信号を受け取り、ＣＰＵ３０は関数を選択する。そし
て、選択された関数にてＣＣＤ出力を変換し、加算回路
２４で加算してダイナミックレンジ拡大を行い、その後
に次段のプロセス回路１６に出力する。

【００５５】本実施の形態は第１の実施の形態と同様の
効果を有する。なお、ＣＰＵ３０の代わりにデジタルシ
グナルプロセサ（ＤＳＰ）により、高速の演算を行うこ
とにより、同様の機能を実現しても良い。

【００５６】（第３の実施の形態）次に本発明の第３の
実施の形態を図９を参照して説明する。図９は第３の実
施の形態の内視鏡撮像装置３１を示す。本実施の形態は
照明に用いる光源を検出する光源検出手段を設け、この
手段により光源の特性に応じて、ダイナミックレンジを
拡大する関数を選択することにより、選択しない場合よ
りもより適切な特性でダイナミックレンジ拡大を行うも
のである。

【００５７】この内視鏡撮像装置３１は撮像部を備えた
内視鏡３２と、撮像部に対する信号処理を行うビデオプ
ロセッサ３３と、内視鏡３２に照明光を供給する光源装
置３４と、ビデオプロセッサ３３から出力される標準的
な映像信号を表示するモニタ３５とから構成される。

【００５８】内視鏡３２は細長の挿入部３６と、この挿
入部３６の後端に形成された太幅の操作部３７とこの操
作部３７から延出されたユニバーサルコード３８とを有
し、ユニバーサルコード３８の信号コネクタ３９Ａはビ
デオプロセッサ３３に着脱自在で接続され、この信号コ
ネクタ３９Ａから延出されたライトガイドケーブルの端
部のライトガイドコネクタ３９Ｂは光源装置３４に着脱
自在で接続される。

【００５９】光源装置３４は光源としてのランプ４１を
有し、このランプ４１の光はコンデンサレンズ４２で集
光されてライトガイド４３の後端面（入射端面）に照射
され、このライトガイド４３により伝送された照明光は
挿入部の先端部のライトガイド先端面から出射され、体
腔内の患部等の被写体を照明する。照明された被写体は
挿入部３６の先端部に設けた対物レンズ４５によりその
結像位置に配置されたＣＣＤ４６に結像される。

【００６０】また、光源装置３４にはその光源装置３４
に使用されているランプ４１の種類により、その発光特
性に対応してそれを識別できるような抵抗値に設定した
光源識別用抵抗４７が設けられ、この光源識別用抵抗４
７による光源検出信号はケーブル４８により、ビデオプ
ロセッサ３３の光源検出回路４９（図１０参照）に入力
される。

【００６１】より具体的には光源装置３４のランプ４１
としてはハロゲンランプと、キセノンランプが一般的に
使用される。ハロゲンランプと、キセノンランプとでは
色温度が異なり、従って使用されるランプの種類が異な
ると、輝度レベルが異なり、飽和レベルも異なる。

【００６２】このため、本実施の形態では使用するラン
プの種類に応じて、ダイナミックレンジの拡大を行う関
数を選択することにより、選択しない場合よりもそのラ
ンプに適したダイナミックレンジ拡大を行うようにす
る。

【００６３】図１０は内視鏡撮像装置３１の電気系の構
成を示す。図１０の内視鏡撮像装置３１は図１におい
て、ダイナミックレンジ拡大回路１５には明るさ検知回
路１４の代わりに光源検出回路４９から出力される光源
選択信号が入力されるようになっている。

【００６４】また、図１１に示すようにダイナミックレ
ンジ拡大回路１５は図２と同様の構成であり、第１及び
第２のＬＵＴ２３Ａ，２３Ｂには光源検知回路４９の光
源選択信号が入力される。なお、第１及び第２のＬＵＴ
２３Ａ，２３Ｂに格納された関数データはランプの種類
に応じて、そのランプの場合に適したダイナミックレン
ジの拡大を行う特性のものに設定している。

【００６５】本実施の形態によれば、光源装置３４とし
てランプ４１の種類が異なるものを使用しても、そのラ
ンプの特性に適した状態でダイナミックレンジの拡大を
行うことができる。

【００６６】本実施の形態はランプ４１の種類に応じて
光源識別用抵抗４７を用意し、その光源識別用抵抗４７
の抵抗値を検出することにより、ダイナミックレンジの
拡大を行う関数を選択するようにしているが、撮像手段
で撮像された信号から実際に使用されている光源の種類
を判別し、その判別した信号でダイナミックレンジの拡
大を行う関数を選択するようにしても良い。図１２はそ
のような場合の１例を示す。

【００６７】図１２はホワイトバランス調整回路５１の
構成を示す。この場合にはプロセス回路１６の後にダイ
ナミックレンジ拡大回路５２が設けられ、プロセス回路
１６内のマトリックス回路５３で分離されたＲ，Ｇ，Ｂ
信号のＲ，Ｂ信号はホワイトバランス調整回路５１にお
ける乗算器５４Ｒ，５４Ｂにそれぞれ入力される。

【００６８】また、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号は平均値検出回路５
５に入力され、各平均値がＣＰＵ５６に入力され、ＣＰ
Ｕ５６はこれらの平均値がホワイトバランスするように
乗算器５４Ｒ，５４Ｂに入力される乗算係数を調整して
Ｒ，Ｂの出力ゲインを調整する。

【００６９】また、ＣＰＵ５６は平均値出力から光源判
別信号を出力する。このような構成にすることにより、
白い被写体を撮像してホワイトバラスを行う場合、マト
リクス回路５３から出力されるＲ，Ｇ，Ｂ信号は平均値
検出回路５５に入力され、各平均値がＣＰＵ５６に入力
され、ＣＰＵ５６はこれらの平均値がホワイトバランス
するように乗算器５４Ｒ，５４Ｂに入力される乗算係数
を調整してＲ，Ｂの出力ゲインを調整する。

【００７０】また、ＣＰＵ５６はこの場合の乗算器５４
Ｒ，５４Ｂにそれぞれ入力される乗算係数を比較し、そ
の比較から実際に使用されているランプ４１を判別す
る。より具体的には、乗算器５４Ｒへの乗算係数（５７
Ｒとする）と、乗算器５４Ｂへの乗算係数（５７Ｂとす
る）とを比較し、乗算係数５７Ｒが大きい場合にはキセ
ノンランプと判断し、乗算係数５７Ｂが大きい場合には
ハロゲンランプと判断する光源判別信号をダイナミック
レンジ拡大回路５２に出力する。

【００７１】そして、判別したランプに適した特性でダ
イナミックレンジの拡大を行うようにする。この変形例
によれば、光源識別用手段を必要とすることなく、光源
の種類を判別してその判別した光源に適した特性でダイ
ナミックレンジの拡大を行うことができる。

【００７２】なお、図１２のマトリクス回路５３のよう
に色分離した信号を生成する手段の後に、ダイナミック
レンジ拡大回路５２を設ける場合には、各信号毎にダイ
ナミックレンジの拡大を行うことが必要となる。このた
め、第１ないし第３の実施の形態では色分離した信号を
生成する前段側にダイナミックレンジの拡大を行うよう
にして、１つで済む（共通利用する）ようにしている。

【００７３】（第４の実施の形態）次に本発明の第４の
実施の形態を説明する。本実施の形態は実際に使用され
る撮像素子に応じてその撮像素子の特性に適したダイナ
ミックレンジ拡大を行うようにしたものである。

【００７４】図１３は第４の実施の形態の内視鏡撮像装
置６１の構成を示す。この内視鏡撮像装置６１は図１０
において、光源検出手段を設けないで、内視鏡３２に使
用されているＣＣＤ４６を識別するための識別用手段と
して例えばコネクタ３９ＡにはＣＣＤ判別用の抵抗６２
が設けてあり、コネクタ３９Ａをビデオプロセッサ３３
に接続すると、ビデオプロセッサ３３内のＣＣＤ判別回
路６３（図１４参照）がそのＣＣＤ４６を判別するよう
にしている。

【００７５】図１４はこの内視鏡撮像装置６１の電気系
の構成を示す。この内視鏡撮像装置６１は図１０におい
て、光源検出回路４９の出力がダイナミックレンジ拡大
回路１５に入力される部分が異なる。

【００７６】つまり、ＣＣＤ判別回路６３で検出された
判別信号はタイミング発生回路８、９に入力され、判別
されたＣＣＤ４６に対応した信号を発生したり、信号処
理できるようにすると共に、この判別信号はダイナミッ
クレンジ拡大回路６５に入力され、判別されたＣＣＤ４
６に適した特性でダイナミックレンジ拡大を行うように
関数を選択する。

【００７７】図１５に示すように本実施の形態における
ダイナミックレンジ拡大回路６５では第１及び第２のＬ
ＵＴ２３Ａ，２３ＢにはＣＣＤ判別信号が入力され、こ
のＣＣＤ判別信号でダイナミックレンジ拡大を行う関数
を選択する。

【００７８】図１６は特性が異なる２つのＣＣＤ（４
６、４６′とする）でそれぞれ速いシャッタ速度で撮像
した場合の特性Ｓｓ，Ｓｓ′及び遅いシャッタ速度で撮
像した場合の特性Ｓｌ，Ｓｌ′を示す。また、特性Ｅは
ある条件の場合における理想的な特性を示す。

【００７９】つまり、同じ照明条件の下でも種類が異な
るＣＣＤ４６、４６′で撮像するとその感度等の特性が
一般的に異なるので、その入出力特性が異なる。

【００８０】このような場合には、特性Ｅのようなダイ
ナミックレンジ拡大を行おうとしても、一方のＣＣＤ４
６の場合には実現できても、これと異なる種類のＣＣＤ
４６′の場合には異なる特性になてしまう。

【００８１】このため、本実施の形態ではＣＣＤ判別信
号により、合成する関数を選択することにより、理想値
に近い特性でダイナミックレンジ拡大を行うことができ
るようにしている。

【００８２】本実施の形態によれば、撮像素子が異なる
場合でも、合成に用いる関数を選択することにより、望
ましいと考えられるような特性でダイナミックレンジの
拡大を行うことができる。

【００８３】なお、図１６では撮像時間（露光時間）も
種類が異なるＣＣＤ４６、４６′の特性に合わせて異な
るように設定しているが、これに限定されるものでな
い。例えば、露光時間は変えないで合成に用いる関数を
選択することにより、理想に近い特性に合わせる（近似
させる）ようにしても良い。また、場合によっては露光
時間をＣＣＤの特性に応じて可変設定して、合成に用い
る関数を同じの場合でも理想値に近い特性に合わせるよ
うにしても良い。

【００８４】なお、上述の説明では例えば１フレーム等
の所定の期間に２つの異なる露出時間で撮像する場合で
説明したが、３つ以上の異なる露出時間で撮像する場合
にも同様に適用できる。

【００８５】また、上述の各実施の形態等において、例
えば撮像面おける複数の領域における輝度分布（明るさ
分布）を検出する検出手段を設け、ユーザの選択によ
り、選択された領域での輝度分布を考慮した特性でダイ
ナミックレンジの拡大を行うようにしても良い。

【００８６】例えば、撮像面の中央領域を選択（指定）
した場合には、その領域での輝度分布を考慮してその最
大輝度レベルから最小輝度レベルまでを反映するような
特性（その特性例は例えば図７のもの）でダイナミック
レンジの拡大を行う関数を選択するようにしても良い。
なお、上述した実施の形態等を部分的等で組み合わせて
構成される実施の形態等も本発明に属する。

【００８７】［付記］１．２つ以上の異なる露光時間にて被写体を撮像した画
像をある混合関数にて合成するダイナミックレンジ拡大
を行う撮像装置において、複数の混合関数を格納する格
納手段と、前記複数の混合関数から合成に用いる混合関
数を選択する選択手段と、を設けたことを特徴とする撮
像装置。

【００８８】２．付記１において、前記選択手段は被写
体の明るさを検出する明るさ検知手段を有し、該明るさ
検知手段の出力により合成を行う混合関数を選択する。３．付記１において、さらに被写体を照明する光源を有
し、前記選択手段は前記光源の種類を検出する検出手段
を有し、該検出手段の出力により合成を行う混合関数を
選択する。

【００８９】４．付記１において、前記選択手段は被写
体を撮像する撮像素子の種類を検出する検出手段を有
し、該該検出手段の出力により合成を行う混合関数を選
択する。５．付記１において、前記選択手段は被写体を撮像する
撮像素子の種類を検出する検出手段を有し、該該検出手
段の出力により露光時間を選択する。

【００９０】６．２つ以上の異なる露光時間にて撮像し
た画像をある混合関数にて合成するダイナミックレンジ
拡大において、複数の混合関数を格納する格納手段と、
使用される撮像素子を検出する検出手段と、異なった撮
像素子を使用した場合、前記検出手段の出力により撮像
素子の露光時間の選択または、合成を行う混合関数の選
択のうち一方または両方を行うことを特徴とする撮像装
置。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、２
つ以上の異なる露光時間にて被写体を撮像した画像をあ
る混合関数にて合成することによりダイナミックレンジ
拡大を行う撮像装置において、複数の混合関数を格納す
る格納手段と、前記複数の混合関数から合成に用いる混
合関数を選択する選択手段と、を設けているので、選択
手段で合成に用いる混合関数を選択することにより、実
際の使用環境とかユーザの選択に応じて適切な合成関数
で合成してダイナミックレンジ拡大を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の撮像装置の構成を
示すブロック図。

【図２】ダイナミックレンジ拡大回路の構成を示すブロ
ック図。

【図３】低速シャッタ及び高速シャッタ及の入出力特性
と混合関数を選択してダイナミックレンジの拡大を行っ
た場合の入出力特性を示す図。

【図４】ルックアップテーブルに複数の関数が格納され
ていることを示す図。

【図５】動作説明用タイミングチャートを示す図。

【図６】第１の実施の形態の変形例におけるダイナミッ
クレンジ拡大回路の構成を示すブロック図。

【図７】変形例における選択できるダイナミックレンジ
の拡大を行う特性を選択できることを示す図。

【図８】本発明の第２の実施の形態におけるダイナミッ
クレンジ拡大回路の構成を示すブロック図。

【図９】本発明の第３の実施の形態の内視鏡撮像装置の
構成を示す図。

【図１０】第３の実施の形態の電気系の構成を示すブロ
ック図。

【図１１】ダイナミックレンジ拡大回路の構成を示すブ
ロック図。

【図１２】プロセス回路内のホワイトバランス調整回路
の構成を示すブロック図。

【図１３】本発明の第４の実施の形態の内視鏡撮像装置
の構成を示す図。

【図１４】第４の実施の形態の電気系の構成を示すブロ
ック図。

【図１５】ダイナミックレンジ拡大回路の構成を示すブ
ロック図。

【図１６】ＣＣＤの特性が異なる場合の入出力特性と合
成された場合の理想値に近い特性のものを示す図。

【符号の説明】

１…撮像装置２…撮像部３…信号処理部４…モニタ５…撮像レンズ６…ＣＣＤ７…ＳＳＧ８，９…タイミング発生回路１０…ＣＣＤドライバ１４…明るさ検出回路１５…ダイナミックレンジ拡大回路１６…プロセス回路１７…輪郭強調回路２１…メモリ２２Ａ，２２Ｂ…セレクタ２３Ａ，２３Ｂ…ＬＵＴ２４…加算回路２５…補間回路

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２つ以上の異なる露光時間にて被写体を
撮像した画像をある混合関数にて合成することによりダ
イナミックレンジ拡大を行う撮像装置において、複数の混合関数を格納する格納手段と、前記複数の混合関数から合成に用いる混合関数を選択す
る選択手段と、を設けたことを特徴とする撮像装置。