JPH11298794A

JPH11298794A - 電子撮像装置

Info

Publication number: JPH11298794A
Application number: JP10049432A
Authority: JP
Inventors: Takaji Kitagawa; 崇二北川; Toshihiro Sasai; 俊博笹井; Fumitaka Okamoto; 文孝岡本
Original assignee: NEWCORE TECHNOL Inc
Current assignee: NEWCORE TECHNOL Inc
Priority date: 1998-03-02
Filing date: 1998-03-02
Publication date: 1999-10-29
Also published as: US6295138B1

Abstract

(57)【要約】【課題】複雑な処理を必要とすることなく、当初の画
質を保持したまま輝度分布調整する。【解決手段】所定の絞り値およびシャッター速度を設
定し（ステップ１００）、対象物の画像を撮像部で検出
してアナログ値の撮像データとして蓄積し（ステップ１
０１）、この撮像データを読み出し、アナログ半導体メ
モリにアナログ値のまま一時的に記憶し（ステップ１１
２）、このアナログ半導体メモリから読み出した撮像デ
ータの輝度情報に基づいて生成した調整情報に基づい
て、アナログ半導体メモリから読み出した撮像データ全
体の輝度分布を調整する（ステップ１１３）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子撮像装置に関
し、特に光学画像を電子式撮像素子で撮影し、電気信号
として処理する電子撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、撮影時に、対象物からの光の強
度情報である撮像データを静止画像として取り込む電子
撮像装置では、対象物からの非常に幅の広い光強度分布
を、有限な感度幅を持つ撮像素子、例えば銀塩を用いた
フィルムやＣＣＤ撮像素子などにより検出するため、適
正な露光量を決定できることが本質的に重要である。

【０００３】このうち、銀塩フィルムを用いた伝統的な
撮像システム（光学カメラ）では、撮影される撮像デー
タを「適正な明るさの写真」として得る場合、撮影から
最終的な印画紙への画像表示までの間に２回の輝度画質
調整の機会がある。

【０００４】まず、１回目の輝度画質調整は、光学カメ
ラのシャッターを切る時点に行われる。ここでは、撮影
者が経験と勘によってシャッター速度や絞り量を決定す
るか、露出計によって調べた光量から計算により決定す
るか、または光学カメラに内蔵されている自動露出制御
機構（ＡＥ機構）がある場合には、それによって計算す
るなどして、適正と思われるシャッター速度と絞りが決
定されて光量が調整される。

【０００５】また、２回目の輝度画質調整は、フィルム
現像焼き付け店（ＤＰＥ店）において印画紙に焼き付け
る段階で行われる。ここでは、撮影時に露出がずれてい
るかどうかがチェックされ、必要と判断された場合には
焼き付け時の露光量が調整され、最終的に印画紙の上に
得られる画像データの明るさをが適正なものになるよう
調整される。

【０００６】図９は印画紙への焼き付け時の輝度補正処
理を示す説明図である。一般に、印画紙の輝度特性は、
フィルムに記録された原画像輝度が適正値である中央部
では直線に近い。しかし、両端すなわち低輝度あるいは
高輝度領域では湾曲しており、これら利用域ではコント
ラスト差を明瞭に表現できない。

【０００７】このような特性を持つ印画紙に画像を焼き
付ける場合、原画像の輝度頻度（ヒストグラム）が適正
に分布しているような画像であれば、焼き付け機より自
動判断され輝度が調整される。しかし、明るすぎる画像
９１Ａや暗すぎる画像９１Ｂの場合は、原画像の輝度頻
度が偏ったピークを持つ。なお、本発明では、ネガフィ
ルムの輝度が高い方を印画紙上では明るい画像と表現
し、逆を暗い画像と表現する。

【０００８】画像を印画紙の適正範囲、すなわち印画紙
の最適輝度帯域に配置して、適正な明るさの写真を生成
する操作は、ＤＰＥ店の作業者の経験によりなされる。
これにより、例えば暗すぎる画像９１Ａは、その輝度頻
度が印画紙の最適輝度帯域に当てはまるように、輝度の
高い方向へ補正され、印画紙上で画像９２Ａとして表現
される。同様にして、明るすぎる画像９１Ｂは、輝度の
低い方向へ補正され、印画紙上で画像９２Ｂとして表現
される。

【０００９】これに対して、従来の電子カメラ装置、例
えばＣＣＤなどの撮像素子で撮影画像を光電変換し、得
られたアナログ値の撮像データを処理し画像データとし
て出力する電子カメラ装置などの電子撮像装置では、撮
影される撮像データの輝度調整は、シャッターを切る時
点に露出制御として１回だけ行われていた。

【００１０】図１０は従来の電子撮像装置による撮影か
らデータ出力までの処理動作を示すフローチャート、図
１１は従来の電子撮像装置の構成例を示すブロック図で
ある。従来の電子撮像装置では、銀塩フィルムを用いた
光学カメラと同様に、手動あるいは自動露光制御機構
（ＡＥ機構）によりシャッターと絞りを設定し（ステッ
プ１００）、画像を撮影する（ステップ１０１）。

【００１１】これに応じて、対象物の画像は、レンズ１
１、絞り１２、シャッター１３を介して撮像部１４で検
出され、各画素ごとに対象物からの光の輝度をアナログ
値（電圧値）で示す撮像データとして一時的に蓄積され
る。そして、この撮像データはすぐに読み出され、高速
のＡ／Ｄ変換部１７により８ビット程度のデジタル値に
変換される（ステップ１０２）。

【００１２】その後、デジタル信号処理プロセッサ１８
で各種デジタル信号処理が施され、例えば８ビット幅の
デジタル値からなる画像データとして画像記録用デジタ
ルメモリ１９に蓄積される。また、必要に応じて、デジ
タル信号処理プロセッサ１８からの８ビット幅のデジタ
ル値が外部に出力される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の電子撮像装置では、撮像素子から得られた撮
像データが、Ａ／Ｄ変換処理（ステップ１０２）でデジ
タル値に変換される段階で、通常、８ビット程度にデジ
タル化される。したがって、その後に画像データの輝度
を調整しようとすると、画像の輝度分解能はさらに低下
するため、輝度分解能の補正処理をしても原画像の微細
な輝度変化が表現されず、結果として画質が劣化してし
まうという問題点があった。

【００１４】一般に、２次元的な標本化点により表現さ
れるデジタル画像データは、空間分解能と輝度分解能の
２つの重要なパラメータを持つ。デジタル画像を構成す
る２次元空間での標本化点を画素と呼ぶが、この画素間
の距離がどこまで微細かを表現する値が空間分解能であ
る。それに対して、各画素がどれだけ微細な輝度値を持
つかを表すのが輝度分解能であり、これら２つの値はど
ちらか一方が不十分であっても、良い画像とは言えな
い。

【００１５】図１２は輝度方向の微細変化が失われる例
を示す説明図である。同図において、点線４は１ビット
によるデジタル化の結果、実線１２３は２ビットによる
デジタル化の結果を示す。輝度が微細に変化しているア
ナログ画像信号（原データ）１２１に対して、各標本化
点１２２ごとに、１ビット（２階調）と２ビット（４階
調）でデジタル化した場合、ビット幅（デジタル分解
能）が少ないほど微細な輝度変化が失われている。

【００１６】もし、撮像部からの原データ１２１を一度
でも低いビット幅でデジタル化してしまうと、輝度分解
能が大幅に劣化し、その後はいくら処理を行っても元に
戻らないことは、図１２から明らかである。本発明はこ
のような課題を解決するためのものであり、輝度分解能
を大幅に劣化させることなく所望の輝度分布を有する画
像データを得ることができる電子撮像装置を提供するこ
とを目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項１の発明は、電子撮像装置において、
撮像部で得られた撮像データをアナログ値のまま一時的
に記憶するアナログ半導体メモリと、このアナログ半導
体メモリから読み出した撮像データの輝度情報に基づい
て、撮像データ全体の輝度分布を調整するための調整情
報を生成する処理部とを設け、輝度分布調整部におい
て、処理部で生成された調整情報に基づき、アナログ半
導体メモリから読み出した撮像データ全体の輝度分布を
調整するようにしたものである。

【００１８】したがって、撮像データ全体の輝度分布を
調整するための調整情報を生成する場合に、撮像部から
の撮像データをアナログ値のまま記憶するアナログ半導
体メモリから読み出した撮像データ、すなわち輝度分解
能がある程度保持されている撮像データの輝度情報に基
づいて、調整情報が生成されるとともに輝度分布が調整
される。

【００１９】具体的には、請求項２の発明のように、ア
ナログ半導体メモリから読み出したアナログ値の撮像デ
ータを取り込み、処理部で生成された調整情報に対応す
る振幅変換特性に基づいてその振幅を調整し、輝度分布
調整後の撮像データとしてアナログ値のまま出力する輝
度分布調整部を設けたものである。また、請求項３の発
明のように、アナログ半導体メモリから読み出したアナ
ログ値の撮像データを取り込み、処理部で生成された調
整情報に対応するＡ／Ｄ変換特性に基づいてデジタル化
することによりその振幅を調整し、輝度分布調整後の撮
像データとしてデジタル値で出力する輝度分布調整部を
設けたものである。

【００２０】また、請求項４の発明のように、アナログ
半導体メモリから読み出したアナログ値の撮像データを
高精度でＡ／Ｄ変換し、デジタル値として出力するＡ／
Ｄ変換部を設けて、処理部において、Ａ／Ｄ変換部から
出力されたデジタル値の撮像データの輝度情報に基づ
き、撮像データ全体の輝度分布を調整するための調整情
報を生成するとともに、この調整情報に対応する振幅変
換特性に基づいてその振幅を調整し、輝度分布調整後の
撮像データとしてデジタル値で出力するようにしたもの
である。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図１は本発明の一実施の形態である電子
撮像装置の処理動作を示すフローチャートである。ま
ず、従来の電子撮像装置や光学カメラと同様に、絞りと
シャッター速度が自動露出制御により所定値に設定され
る（ステップ１００）。次に、対象物からの光が、絞り
およびシャッターを通過した後、撮像部で光電変換さ
れ、アナログ値の撮像データとして蓄積される（ステッ
プ１０１）。

【００２２】本発明では、この後、撮像データはすぐに
読み出され、アナログ値のままアナログ半導体メモリに
書き込まれる（ステップ１１２）。そして、アナログ半
導体メモリ内の撮像データが読み出され、その輝度情報
に基づいて輝度分布調整のための調整情報が生成され、
この調整情報に基づいて輝度分布調整部により輝度分布
が調整される（ステップ１１３）。

【００２３】その後、輝度分布調整された撮像データ
が、必要に応じて、そのまま画像表示部へ出力され、ア
ナログ値のまま外部出力、さらには別の不揮発性アナロ
グ半導体メモリへ蓄積される。あるいはＡ／Ｄ変換され
た後にデジタルメモリへ蓄積され、さらには外部に出力
される。この場合、アナログ半導体メモリとしては、不
揮発性アナログ半導体メモリでもよく、撮像部からの撮
像データを輝度分布調整処理に要する十分な時間だけ記
憶保持するものであれば、どのようなアナログ半導体メ
モリであってもよい。

【００２４】このように、本発明は、撮像部から得られ
た撮像データを、輝度分解能をある程度保持したままア
ナログ値でアナログ半導体メモリに一時的に記憶し、記
憶された撮像データの輝度情報に基づいて撮像データ全
体の輝度分布を適切に調整するようにしたので、従来の
ように、比較的少ないビット幅でデジタル化した後に輝
度分布を調整する場合と比較して、輝度分解能を大幅に
劣化させることなく、所望の輝度分布の画像データを得
ることができる。

【００２５】次に、図２を参照して、本発明の第１の実
施の形態について説明する。図２は、本発明の第１の実
施の形態による複数回露出調整型の電子撮像装置を示す
ブロック図であり、前述の説明（図１１）と同じまたは
同等部分には同一符号が付されている。

【００２６】第１の実施の形態では、従来の電子撮像装
置（図１１）と比較して、撮像部１４の後段に、撮像部
１４から出力された撮像データをアナログ値のまま記憶
するアナログ半導体メモリ２１と、アナログ半導体メモ
リ２１から読み出したアナログ値の撮像データの輝度分
布を調整する輝度分布調整部２２とが設けられている。

【００２７】また、輝度分布調整部２２の後段には、輝
度分布調整が施されたアナログ値の撮像データをデジタ
ル値に変換するＡ／Ｄ変換部２３が設けられている。な
お、アナログ値の撮像データを比較的低速で読み出すこ
とができることから、輝度分布調整部（ガンマ変換回
路）２２や、Ａ／Ｄ変換部２３とも、低速で安価な素子
を使用して構成することができる。

【００２８】輝度分布調整部２２の後段には、輝度分布
調整後の撮像データを表示出力するための画像表示部２
４が設けられている。また、デジタル信号処理部１８に
は、使用者が画像表示部２４に表示出力された画像のう
ち、輝度分布調整時に用いるパラメータを算出するため
の領域、すなわち輝度参照領域を指定するための操作入
力部２５が設けられている。

【００２９】次に、図２を参照して、第１の実施の形態
による動作について説明する。撮影時、対象物の画像
は、レンズ１１、絞り１２、シャッター１３を介して、
撮像部１４で検出される。撮像部１４では、２次元平面
上に画素として配置された多数の光電変換素子により、
各画素位置ごとに画像の輝度が検出される。この場合、
輝度の強さは、アナログ電圧値の大きさに変換される。

【００３０】そして、各画素のアナログ電圧値が所定の
順序で時間軸に連続配置されることにより、アナログ値
の撮像データが生成され、所定のクロック信号に同期し
て出力される。このようにして、撮像部１４で得られた
撮像データは、アナログ半導体メモリに入力され、アナ
ログ値のまま一時的に蓄積される。自動露光制御回路１
６では、光センサ１５により検出された外光の強度に応
じて絞りとシャッター速度とが自動的に調整される。

【００３１】なお、本発明では、撮像部１４の前段にシ
ャッター１３を設けた例について説明するが、これは機
械的なシャッターに限定されるものではなく、撮像部１
４内の光電変換素子で、対象物からの光を受光している
時間を管理する機能ブロックに相当する。したがって、
シャッター１３には、いわゆる電子シャッターも含まれ
る。

【００３２】ここで、撮像部１４で検出されたアナログ
値の撮像データは、すぐに読み出され、アナログ半導体
メモリ２１に書き込まれる。続いて、この撮像データが
アナログ半導体メモリ２１から順次読み出され、輝度分
布調整部２２を介して画像表示部２４に出力される。こ
の場合、初回読み出し時であることから、輝度分布調整
部２２では、輝度分布の調整が行われず、そのまま出力
される。

【００３３】また、輝度分布調整部２２からの撮像デー
タは、Ａ／Ｄ変換部２３によりデジタル化された後、デ
ジタル信号処理部１８に入力される。デジタル信号処理
部１８では、Ａ／Ｄ変換部２３から入力された撮像デー
タのうち、操作入力部２５で指定された所定輝度参照領
域から、輝度補正のための調整情報を生成し、輝度分布
調整部２２に対して指示を行う。

【００３４】これにより、アナログ半導体メモリ２１か
ら、同一の撮像データが再度読み出されて輝度分布調整
部２２に入力される。ここで、新たな指示された調整値
に基づいて輝度分布が調整され、前述と同様に、画像表
示部２４あるいはアナログデータとして出力される。ま
た、Ａ／Ｄ変換部２３でデジタル化され、必要に応じて
デジタル信号処理部１８で圧縮処理された後、デジタル
データとして外部出力される。

【００３５】これにより、従来のように、撮像データを
少ないビット幅でデジタル化した後に輝度分布調整する
方式と比較して、アナログ値のまま輝度分布調整される
ため、輝度分解能がほとんど劣化せず、複雑な処理を必
要とすることなく、当初の画質を保持したまま輝度分布
を調整できる。また、アナログ半導体メモリ２１に撮像
データを格納しておき、輝度分布調整の際には繰り返し
読み出して調整するようにしたので、撮り直しすること
なく、何度でも輝度分布調整できる。

【００３６】また、撮影ごとに輝度調整情報を生成する
必要はなく、ほぼ同様の輝度分布を要する撮像データで
あれば、例えばほとんど撮影フレームが変化しない場合
などであれば、前回撮影時に生成した調整情報に基づい
て、輝度分布調整を行うようにしてもよい。なお、この
判断は、デジタル信号処理部１８により、輝度分布を比
較して判断してもよく、使用者による所定操作に応じて
判断するようにしてもよい。

【００３７】次に、図３を参照して、輝度分布調整部の
構成について説明する。輝度分布調整部２２としては、
例えば図３に示すようなアナログ信号変換特性を有する
ガンマ補正回路により実現できる。図３は輝度分布調整
に用いるアナログ信号変換特性（ガンマ特性）を示す説
明図であり、横軸が入力されるアナログ信号の振幅、縦
軸が出力されるアナログ信号の振幅を示している。

【００３８】例えば、輝度頻度が輝度の低い方（振幅が
小さい方）に偏ったアナログ信号３２Ａが入力された場
合、すなわち暗い画像の場合には、アナログレベル変換
特性として、特性３１Ａを用いる。この特性は、例えば
小さい入力電圧の領域である程度の増幅度を持ち、任意
に設定する点で振幅制限をして飽和させるような演算増
幅器を用いればよい。したがって、このような変換特性
の選択が、デジタル信号処理部１８からの調整情報に基
づいて指示される。

【００３９】一方、輝度頻度が輝度の高い方（振幅の大
きい方）に偏ったアナログ信号３２Ｂが入力された場
合、すなわち明るい画像の場合には、特性３１Ｂを用い
る。この特性は、逆に任意の正のバイアス値を超える点
からある程度の増幅度を持つようにすればよい。このよ
うにして、いずれの信号が入力された場合でも、後段の
Ａ／Ｄ変換器の入力範囲に対して適正な振幅を有するア
ナログ出力が得られる。

【００４０】なお、これら２種類の増幅度特性を組み合
わせれば、特定の輝度（入力振幅）範囲を抽出するウイ
ンドウ処理が可能となる。また、ガンマ補正以外の特性
を有する回路を用いて、輝度分布をどのように調整して
もかまわない。

【００４１】輝度分布調整後の撮像データは、必要に応
じて、そのまま外部出力したり、内部の表示装置へ出力
したり、また、デジタル化した後にカメラ内部の保存用
メモリへ書き込んでもよい。なお、デジタル化する場合
には、Ａ／Ｄ変換器の入力範囲を効率よく用いることが
できることから、所望のビット幅のデジタル値に変換可
能であり、Ａ／Ｄ変換器としては、必要量に見合うもの
を用いればよく、特に高精度のものは必要としない。

【００４２】次に、図４を参照して、輝度分布調整処理
について説明する。図４は輝度分布調整処理を示す説明
図である。画像の輝度を調整する際に基準となる輝度値
を決定するために、補正処理対象となる撮像データ上の
任意の領域すなわち輝度参照領域４３が、操作入力部２
５の操作により指定される。

【００４３】このとき、利用者は画像表示部２４に表示
された表示出力画像４１を見ながら、操作入力部２５を
操作して領域を指定するカーソル４２を移動させ、輝度
参照領域４３を指定する。これに応じて、デジタル信号
処理部１８は、その操作入力部２５によって指示された
領域内の輝度分布４４を算出する。

【００４４】そして、この輝度分布４４に基づき、例え
ば平均輝度値、中央値あるいは最大頻度値などの基準パ
ラメータを求め、そのパラメータから補正後の画像デー
タの輝度分布が適正なものとなるような輝度分布変換特
性を示す調整情報を決定し、輝度分布調整部２２を制御
する。これにより、輝度参照領域４３内に表示されてい
る画像が、所望な輝度に調整される。

【００４５】なお、輝度分布を調整する際に、補正処理
前の撮像データの輝度分布に対して所定の最大輝度値お
よび最小輝度値を設定し、その二つの値に挟まれた部分
（ウインドウ）の輝度値を所望の輝度出力範囲に拡大し
て取り出すように輝度分布調整部２２を制御してもよ
い。これにより、撮像データの輝度階調（コントラス
ト）の幅を調整できる。

【００４６】また、輝度分布調整方法として、上記のよ
うに輝度分布を拡大するような調整のほか、輝度分布を
そのまま平行移動（シフト）させてもよい。さらに、所
定の輝度範囲に重み付けをした上で拡大、縮小、あるい
は平行移動させてもよい。

【００４７】さらに、求めた基準パラメータ、例えば平
均輝度値をその中心付近とし、そこから所定幅離れた位
置を最大輝度値および最小輝度値として自動設定するよ
うにしてもよい。また、最大輝度値と最小輝度値の差
（すなわちウインドウ幅）を縮小または拡大させるスイ
ッチ機構を設けてもよい。これにより、利用者によりコ
ントラストの手動調整が可能となる。

【００４８】なお、操作入力部２５により指定された輝
度参照領域４３を示すカーソル４２を、画像表示部２４
の表示出力画像４１の上に重ねて表示し、操作入力部２
５の操作によって、そのカーソル４２の位置と大きさを
変更させるようにしてもよい。これにより、輝度参照領
域４３を明確に入力できる。

【００４９】この場合、カーソル４２の形状は、四角形
でも円形でも楕円形でも多角形でもよく、このカーソル
４２の形状を順次切り替えられるような切り替えスイッ
チを設けてもよい。これにより、任意の形状の輝度参照
領域を適切に指定できる。

【００５０】また、輝度参照領域４３は、デジタル信号
処理部１８によって自動決定するようにしてもよい。例
えば、皮膚の色に対応する色相の範囲や、撮像データを
微分することによって得られる輪郭線の形状などから、
撮影されている人の顔の位置と大きさを自動認識し、そ
の領域を輝度参照領域４３としてもよい。また、画像デ
ータの中心付近に、彩度が高くかつ面積の大きな撮像対
象を認識できた場合には、その領域を輝度参照領域４３
としてもよい。

【００５１】輝度参照領域４３としては、予測型ＡＥ機
構で使用した測光部分の位置と形状を利用することもで
きる。予測型ＡＥ機構で使用した測光部分とは、撮影者
が露出の決定に際して特に関心をもっている領域である
から、その同じ領域で平均値を計算することは実測して
補正することに他ならない。

【００５２】次に、図５を参照して、本発明の第２の実
施の形態について説明する。図５は、本発明の第２の実
施の形態による電子撮像装置を示す説明図であり、前述
の説明（図２）と同じまたは同等部分には同一符号が付
されている。同図において、（ａ）は電子撮像装置全体
のブロック図、（ｂ）はＡ／Ｄ変換器を用いた輝度分布
調整部を示すブロック図である。

【００５３】第１の実施の形態（図２参照）では、輝度
分布調整部２２において、輝度分布調整処理を行った
後、Ａ／Ｄ変換部２３でデジタル化するようにした場合
を例に説明したが、第２の実施の形態では、図５（ａ）
に示すように、これらの代わりにＡ／Ｄ変換器を用いた
輝度分布調整部２６を設けて、輝度分布調整処理とＡ／
Ｄ変換処理とを同時に行うようにしたものである。

【００５４】一般に、Ａ／Ｄ変換器では、外部から入力
される２つの参照電圧を入力電圧の上限および下限と
し、その範囲をデジタル出力値の最大振幅に対応させて
Ａ／Ｄ変換を行うものとなっている。例えば、８ビット
出力（０〜２５５）の場合、入力電圧Ｖｉが下限参照電
圧Ｖｒｅｆ−以下の場合には出力が「０」、また上限参
照電圧Ｖｒｅｆ＋以上の場合には出力が「２５５」とな
り、Ｖｒｅｆ−〜Ｖｒｅｆ＋の範囲のＶｉが２５６（０
〜２５５）段階でデジタル化される。

【００５５】したがって、撮像データのアナログ値の最
大振幅を複数の入力電圧範囲に分割し、各入力電圧範囲
ごとに所定の参照電圧を与えることにより、各入力電圧
範囲で異なるアナログ信号変換特性が得られる。これに
より、輝度頻度の偏りに応じて適切なアナログ信号変換
特性を用いることにより、撮像データを適正な輝度分布
に調整することができる。

【００５６】図５（ｂ）に示すように、この場合、輝度
分布調整部２６は、アナログ半導体メモリ２１から読み
出される撮像データＶｉに対して、各入力電圧範囲ＶＡ
〜ＶＣに対応する３つのＡ／Ｄ変換器５１Ａ〜５１Ｃが
並列的に設けられている。以下では、デジタル出力幅が
８ビットのＡ／Ｄ変換器を用いた場合について説明す
る。

【００５７】なお、入力電圧範囲ＶＡ〜ＶＣを、０≦Ｖ
ｉ≦Ｖ１，Ｖ１≦Ｖｉ≦Ｖ２，およびＶ２≦Ｖｉ≦Ｖｍ
と設定した場合、各Ａ／Ｄ変換器５１Ａ〜５１Ｃの上限
参照電圧Ｖｒｅｆ＋および下限参照電圧Ｖｒｅｆ−とし
て、それぞれの入力範囲電圧の上限値および下限値が用
いられる。したがって、各Ａ／Ｄ変換器５１Ａ〜５１Ｃ
のＡ／Ｄ変換特性は、図６（ａ）〜（ｃ）のようにな
る。

【００５８】各Ａ／Ｄ変換器５１Ａ〜５１Ｃの後段に
は、各Ａ／Ｄ変換器５１Ａ〜５１Ｃからのデジタル出力
ＤＡ〜ＤＣを所定倍する乗算器５２Ａ〜５２Ｃが設けら
れている。さらにその後段には、各乗算器５２Ａ〜５２
Ｃの出力の総和を出力する加算器５３が設けられてお
り、ここから輝度分布調整後の撮像データがデジタル値
ＤＯＵＴとして出力される。

【００５９】各乗算器５２Ａ〜５２Ｃにおける倍率を、
それぞれＰＡ〜ＰＣとすると、加算器５３の出力ＤＯＵ
Ｔは、ＤＯＵＴ＝ＤＡ×ＰＡ＋ＤＢ×ＰＢ＋ＤＣ×ＰＣただし、ＰＡ＋ＰＢ＋ＰＣ＝１となる。ここで、各倍率ＰＡ〜ＰＣを、その入力電圧範
囲ＶＡ〜ＶＣに合わせて設定する。

【００６０】例えば、入力電圧範囲ＶＡ（０〜Ｖ１）の
Ｖｉを「０」〜「３１」のＤＯＵＴに変換する場合、Ｄ
ＯＵＴが８ビット幅（０〜２５５）であることから、
「０」〜「３１」がＤＯＵＴ全体の１／８に相当する。
したがって、図７（ａ）のＡ／Ｄ変換特性の出力側ＤＡ
を１／８（＝ＰＡ）倍することにより、図７（ｄ）の入
力電圧範囲ＶＡにおけるＡ／Ｄ変換特性が得られる。

【００６１】また、入力電圧範囲ＶＢ（Ｖ１〜Ｖ２）の
Ｖｉを「３１」〜「２３３」のＤＯＵＴに変換する場
合、「３１」〜「２３３」がＤＯＵＴ全体の６／８に相
当する。したがって、図７（ｂ）のＡ／Ｄ変換特性の出
力側ＤＢを６／８（＝ＰＢ）倍する。

【００６２】この場合、入力電圧範囲ＶＢでは、ＤＡ×
ＰＡが「３１」となるため、これがＤＢ×ＰＢに加算さ
れて、図７（ｄ）の入力電圧範囲ＶＢにおけるＡ／Ｄ変
換特性が得られる。同様にして、入力電圧範囲ＶＣでも
Ａ／Ｄ変換特性が得られ、結果として、図７（ｄ）に示
す所望のＡ／Ｄ変換特性、すなわち輝度分布調整に用い
るアナログ信号変換特性が得られる。

【００６３】このように、３つのＡ／Ｄ変換器５１Ａ〜
５１Ｃを並列配置することにより、いずれの入力電圧範
囲ＶＡ〜ＶＣに対応する撮像データが入力された場合で
も、瞬時に輝度分布調整を行うことができるとともに、
これと同時にＡ／Ｄ変換処理もできる。したがって、輝
度分布調整処理に要する処理時間を短縮できる。

【００６４】なお、以上の説明では、乗算器５２Ａ〜５
２Ｃと加算器５３を用いて、各Ａ／Ｄ変換器５１Ａ〜５
１Ｃの出力ＤＡ〜ＤＣからＤＯＵＴを算出するようにし
た場合について説明したが、これら積和演算処理をデジ
タル信号処理部１８で行うようにしてもよく、乗算器や
加算機に相当する回路構成を削減できる。また、より多
くの入力電圧範囲に対応したＡ／Ｄ変換器を設けて、所
望のＡ／Ｄ変換特性を実現するようにしてもよい。

【００６５】さらに、以上の説明では、３つのＡ／Ｄ変
換器５１Ａ〜５１Ｃを用いた場合を例に説明したが、１
つのＡ／Ｄ変換器を繰り返し用いて、各入力電圧範囲Ｖ
Ａ〜ＶＣにおけるＡ／Ｄ変換処理を行うようにしてもよ
い。例えば、まず入力電圧範囲ＶＡに対応する参照電圧
をＡ／Ｄ変換器に設定しておいて撮像データを入力し、
出力ＤＡを得る。

【００６６】同様にして、入力電圧範囲ＶＢ，ＶＣに対
応する参照電圧をＡ／Ｄ変換器に設定しておいて撮像デ
ータを入力し、出力ＤＢ，ＤＣをそれぞれ得る。このよ
うにして得た出力ＤＡ〜ＤＣに対して、前述の積和演算
処理を実行することにより、ＤＯＵＴが得られる。これ
により、Ａ／Ｄ変換器が１つで済み、回路構成を簡素化
できる。

【００６７】また、入力電圧Ｖｉの値に応じて、リアル
タイムでＡ／Ｄ変換器の参照電圧を切替制御してもよ
い。図７はＡ／Ｄ変換器を用いた輝度分布調整部を示す
説明図であり、（ａ）はブロック図、（ｂ）はＡ／Ｄ変
換特性を示している。図７（ａ）では、入力電圧Ｖｉに
基づいて、Ａ／Ｄ変換器７２の参照電圧Ｖｒｅｆ＋，Ｖ
ｒｅｆ−を切替制御する参照電圧設定部７１が設けられ
ている。

【００６８】入力電圧Ｖｉがどの入力電圧範囲に相当す
るかを検出する手段としては、例えば、所定の電圧範囲
を検出範囲とする複数の比較器（コンパレータ）を並列
的に設けることにより実現できる。参照電圧設定部７１
では、これら比較結果に基づいて、複数の参照電圧のう
ちから、対応する参照電圧を選択出力する。

【００６９】例えば、図７に示すように、入力電圧Ｖｉ
が入力電圧範囲ＶＡの範囲内にある場合には、下限参照
電圧Ｖｒｅｆ−＝０、上限参照電圧Ｖｒｅｆ＋＝ＶＡ＋
が選択され入力される。これにより、入力電圧０〜Ｖ１
がＤＯＵＴ「０」〜「３６」に変換出力される特性７３
Ａが得られる。

【００７０】ただし、この場合、入力電圧Ｖｉは、０〜
Ｖ１の範囲でしか変化しないことから、入力電圧範囲Ｖ
ＡにおけるＡ／Ｄ変換特性が得られる。同様にして、入
力電圧Ｖｉが入力電圧範囲ＶＡの範囲内にある場合に
は、下限参照電圧Ｖｒｅｆ−＝ＶＢ−、上限参照電圧Ｖ
ｒｅｆ＋＝ＶＢ＋とする。これにより、入力電圧Ｖ１〜
Ｖ２がＤＯＵＴ「３６」〜「２０１」に変換出力される
特性７３Ｂが得られる。

【００７１】また、入力電圧Ｖｉが入力電圧範囲ＶＡの
範囲内にある場合には、下限参照電圧Ｖｒｅｆ−＝ＶＣ
−、上限参照電圧Ｖｒｅｆ＋＝Ｖｍとする。これによ
り、入力電圧Ｖ２〜ＶｍがＤＯＵＴ「２０１」〜「２５
５」に変換出力される特性７３Ｃが得られる。したがっ
て、各入力電圧範囲ＶＡ〜ＶＣにおいて、それぞれＡ／
Ｄ変換特性が得られ、結果として、図７に示す所望のＡ
／Ｄ変換特性、すなわち輝度分布調整に用いるアナログ
信号変換特性が得られる。

【００７２】このように、入力される撮像データの電圧
値に応じて、Ａ／Ｄ変換器の参照電圧を切替制御するよ
うにしたので、１つのＡ／Ｄ変換器を用いた場合でも、
繰り返し撮像データを読み出して変換する必要がなく、
簡素な回路構成で輝度分布調整処理およびＡ／Ｄ変換処
理を高速で実行できる。

【００７３】次に、図８を参照して、本発明の第３の実
施の形態について説明する。図８は、本発明の第３の実
施の形態による電子撮像装置を示すブロック図であり、
前述の説明（図２）と同じまたは同等部分には同一符号
が付されている。

【００７４】第１の実施の形態（図２参照）では、アナ
ログのまま輝度分布の調整を行ったが、第２の実施の形
態では、アナログ半導体メモリ２１の後段に高精度Ａ／
Ｄ変換部２７を設け、撮像データをデジタル値に変換し
た後、デジタル信号処理部１８により輝度分布の調整を
行うようにしたものである。

【００７５】前述したように、従来の電子撮像装置で
は、通常、８ビット程度のＡ／Ｄ変換器で撮像データを
デジタル化して出力するため、その後に画像データの輝
度を調整しようとすると、画像の輝度分解能はさらに低
下する。このため、輝度分解能の補正処理をしても原画
像の微細な輝度変化が表現されず、結果として画質が劣
化してしまう。

【００７６】したがって、輝度分解能不足の問題を解決
するためには、Ａ／Ｄ変換器１７の分解能を例えば１６
ビットまで十分に高めなければならない。しかし、その
ようにデジタルデータにおける輝度分解能を高めること
によってこの問題を解決しようとした場合には、製品設
計という観点においていくつもの新たな問題を生じてし
まう。

【００７７】すなわち、高精度で高速なＡ／Ｄ変換器が
必要となり、これに応じてＡ／Ｄ変換後のデータメモリ
容量や、圧縮等のデジタル画像処理に要するＤＳＰ等の
演算素子（デジタル信号処理部）も、高速で高性能なも
のが必要となる。したがって、撮像システム全体の製造
コストが増加し、さらには搭載メモリ量の増大と高速Ａ
／Ｄ変換器や演算素子により、消費電力が増大するとい
う問題などが生じる。

【００７８】なお、図１１に示した従来の電子撮像装置
で得た画像データをパソコンなどのデータ処理が可能な
装置に取り込んで画像処理を行った後、印画紙やカラー
プリンタ、ＣＲＴモニタに表示するような使い方を想定
した場合、処理動作としては光学カメラを用いた銀塩シ
ステムと同様に２回目の明るさ調整が行える。しかしこ
の場合にも、前述したように、一度、粗い輝度分解能の
データに量子化されることから、撮像素子により計測さ
れた原画像データが持つ輝度分解能の精度が失われる。

【００７９】本実施の形態では、前述と同様に、アナロ
グ値の撮像データはアナログ半導体メモリ２１に記憶さ
れているので、読み出しおよびＡ／Ｄ変換を高速で行う
必要はない。したがって、Ａ／Ｄ変換器は階調幅の大き
い高精度なもの、例えば表示出力系の８ビットより高精
度な１６ビット幅のものを用いるが、低速動作のもので
よく、消費電力を低減できる。

【００８０】この場合、輝度分布調整のための変換特性
にも左右されるが、高精度Ａ／Ｄ変換器２７の出力ビッ
ト幅としては、入力される撮像データの輝度分布のう
ち、所望とする撮像データの輝度領域の幅と、出力輝度
領域の幅とを目安として選択できる。例えば、出力輝度
領域の幅が、所望とする撮像データの輝度領域の幅の２
倍であれば、表示出力系の８ビットに対して、その２倍
すなわち１６ビットの出力幅を有する高精度Ａ／Ｄ変換
器２７を用いれば、輝度分解能の劣化はほとんど気にな
らない。

【００８１】なお、画像表示部２４や操作入力部２５は
図２と同じであり、本実施の形態での動作は、操作者か
ら見ると前述と差異は感じられない。このような構成に
より、輝度分布調整部２２のアナログ回路構成による輝
度分布調整を行わず、デジタル処理系のみで輝度分布を
調整できる。これにより、第１の実施の形態に比べ、ア
ナログ回路構成の分だけ、部品点数を減らせる可能性が
あり、プログラムにより処理を行うので、より高度で特
殊な処理を柔軟に行うことができる。

【００８２】ここでは、高精度での中間処理に１６ビッ
ト幅のデータ、表示時に使用されるデータとして８ビッ
ト幅のデータを用いたが、これらは最終的に必要なデー
タ幅に合わせて自由に設定してもよい。

【００８３】また、撮影した高精度のデータをできるだ
け処理の最後まで保存して非常に高画質な表示や出力を
行いたいという専門的な用途への目的がある場合には、
高精度Ａ／Ｄ変換部２７の出力を外部に出力することも
可能である。この場合、出力データは、例えば１６ビッ
トデジタルデータとして出力されるため、後段の外部機
器による処理において高精度のまま輝度補正処理が可能
である。

【００８４】なお、本発明の各実施の形態では、アナロ
グ値の撮像データがアナログ半導体メモリ２１に蓄積さ
れているため、それをすぐにデジタルデータにする必要
は無く、後で電子撮像装置から、直接、アナログ値のま
ま、より強力な性能を持つ外部処理装置、例えばＡ／Ｄ
変換回路を持つパソコンに出力して処理する事も可能で
ある。また、ＣＲＴのような画像表示部に、撮像データ
をアナログ値のまま信号変換して出力することも可能で
ある。この場合既存の安価な信号変換（処理）素子を用
いて構成することができる。

【００８５】さらに、アナログ半導体メモリ部分をカー
ド状のカートリッジとして取り外し可能としておき、ア
ナログ半導体メモリカートリッジだけを、所定の読み取
り装置に装着し、内部の撮像データを読み出して処理す
ることも可能である。これにより、低電力な電子撮像装
置が構成でき、電池の持続時間を気にせずに、あらゆる
場所で長時間利用可能な電子撮像装置が実現可能であ
る。

【００８６】以上の説明において、電子撮像装置とし
て、いわゆる電子スチルカメラ装置を例に説明したが、
これに限定されるものではない。例えば、動画を撮像す
る電子ビデオカメラや、可視光線だけではなく放射線な
どを出来信号に変換して画像データを出力する医療機器
などにも、本発明を適用することができ、前述と同様の
作用効果が得られる。

【００８７】また、印刷物などを電子画像データとして
検出出力する電子スキャナー装置にも、本発明を適用で
きる。この場合、前述したように、撮像部において２次
元配置された光電変換素子を用いるもの以外に、例えば
副走査方向に１次元配置された光電変換素子を用いるも
のもあるが、撮像部から出力される撮像データ自体の信
号形式は、前述と同様であり、本発明を容易に適用でき
る。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、撮像部
から得られた撮像データを輝度分解能をある程度保持し
たままアナログ値でアナログ半導体メモリに一時的に記
憶し、記憶された撮像データの輝度情報に基づいて撮像
データ全体の輝度分布を適切に調整するようにしたの
で、従来のように、比較的少ないビット幅でデジタル化
した後に輝度分布を調整する場合と比較して、輝度分解
能を大幅に劣化させることなく、所望の輝度分布の画像
データを得ることができる。これにより、銀塩フィルム
を用いた写真システムと同様に、２回の露出（輝度）調
整機会のある撮像システムを構築することができる。

【００８９】さらに、撮像部からの撮像データをアナロ
グ半導体メモリにアナログ値のまま一時的に記憶するよ
うにしたので、必要に応じて任意の速度で撮像データを
読み出すことができ、従来のように、撮像部から高速で
読み出される撮像データをその読み出し速度に遅延する
ことなく高精度にデジタル化するＡ／Ｄ変換器や高速処
理するための信号処理部を用いる必要がなくなる。した
がって、装置全体の消費電力を低減できるとともに、回
路部材コストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である電子撮像装置の
処理動作を示すフローチャートである。

【図２】本発明の第１の実施の形態による電子撮像装
置を示すブロック図である。

【図３】輝度分布調整に用いるアナログ信号変換特性
を示す説明図である。

【図４】輝度分布調整処理を示す説明図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態による電子撮像装
置を示すブロック図である。

【図６】図５の輝度分布調整部で用いるＡ／Ｄ変換特
性を示す説明図である。

【図７】Ａ／Ｄ変換器を用いた輝度分布調整部の他の
構成例を示す説明図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態による電子撮像装
置を示すブロック図である。

【図９】印画紙焼き付け時の輝度補正処理を示す説明
図である。

【図１０】従来の電子撮像装置による撮影からデータ
出力までの処理動作を示すフローチャートである。

【図１１】従来の電子撮像装置を示すブロック図であ
る。

【図１２】輝度方向の微細変化が失われる例を示す説
明図である。

【符号の説明】

１１…レンズ、１２絞り、１３…シャッター、１４…撮
像部、１５…光センサ、１６…露光制御回路、２１…ア
ナログ半導体メモリ、２２…輝度分布調整部、２３…Ａ
／Ｄ変換部、２４…画像表示部、２５…操作入力部、２
６…輝度分布調整部（Ａ／Ｄ変換）、２７…高精度Ａ／
Ｄ変換部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡本文孝茨城県つくば市大字市之台155番地34 ニューコアテクノロジー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学画像を撮像部で光電変換し、得られ
たアナログ値からなる撮像データを処理して、記録、表
示出力あるいは外部出力する電子撮像装置において、撮像部で得られた撮像データをアナログ値のまま一時的
に記憶するアナログ半導体メモリと、このアナログ半導体メモリから読み出した撮像データの
輝度情報に基づいて、撮像データ全体の輝度分布を調整
するための調整情報を生成する処理部と、この処理部で生成された調整情報に基づいて、アナログ
半導体メモリから読み出した撮像データ全体の輝度分布
を調整する輝度分布調整部とを備えることを特徴とする
電子撮像装置。
【請求項２】光学画像を撮像部で光電変換し、得られ
たアナログ値からなる撮像データを処理して、記録、表
示出力あるいは外部出力する電子撮像装置において、撮像部で得られた撮像データをアナログ値のまま一時的
に記憶するアナログ半導体メモリと、このアナログ半導体メモリから読み出した撮像データの
輝度情報に基づいて、撮像データ全体の輝度分布を調整
するための調整情報を生成する処理部と、アナログ半導体メモリから読み出したアナログ値の撮像
データを取り込み、処理部で生成された調整情報に対応
する振幅変換特性に基づいてその振幅を調整し、輝度分
布調整後の撮像データとしてアナログ値のまま出力する
輝度分布調整部とを備えることを特徴とする電子撮像装
置。
【請求項３】光学画像を撮像部で光電変換し、得られ
たアナログ値からなる撮像データを処理して、記録、表
示出力あるいは外部出力する電子撮像装置において、撮像部で得られた撮像データをアナログ値のまま一時的
に記憶するアナログ半導体メモリと、このアナログ半導体メモリから読み出した撮像データの
輝度情報に基づいて、撮像データ全体の輝度分布を調整
するための調整情報を生成する処理部と、アナログ半導体メモリから読み出したアナログ値の撮像
データを取り込み、処理部で生成された調整情報に対応
するＡ／Ｄ変換特性に基づいてデジタル化することによ
りその振幅を調整し、輝度分布調整後の撮像データとし
てデジタル値で出力する輝度分布調整部とを備えること
を特徴とする電子撮像装置。
【請求項４】光学画像を撮像部で光電変換し、得られ
たアナログ値からなる撮像データを処理して、記録、表
示出力あるいは外部出力する電子撮像装置において、撮像部で得られた撮像データをアナログ値のまま一時的
に記憶するアナログ半導体メモリと、このアナログ半導体メモリから読み出したアナログ値の
撮像データを高精度でＡ／Ｄ変換し、デジタル値として
出力するＡ／Ｄ変換部と、このＡ／Ｄ変換部から出力されたデジタル値の撮像デー
タの輝度情報に基づいて、撮像データ全体の輝度分布を
調整するための調整情報を生成するとともに、この調整
情報に対応する振幅変換特性に基づいてその振幅を調整
し、輝度分布調整後の撮像データとしてデジタル値で出
力する処理部とを備えることを特徴とする電子撮像装
置。
【請求項５】請求項１記載の電子撮像装置において、処理部は、撮像データのうち所定の輝度参照領域内に含
まれる撮像データの輝度情報に基づいて、撮像データ全
体の輝度分布を調整するための調整情報を生成すること
を特徴とする電子撮像装置。
【請求項６】請求項５記載の電子撮像装置において、アナログ半導体メモリから読み出した撮像データを表示
する画像表示部と、この画像表示部に表示された撮像データのうち、輝度情
報を生成するために用いる輝度参照領域を操作に応じて
選択設定する操作入力部とを備えることを特徴とする電
子撮像装置。
【請求項７】請求項５記載の電子撮像装置において、処理部は、撮像データのうち露出を自動設定するのに用
いる露出決定領域を輝度参照領域として用いることを特
徴とする電子撮像装置。
【請求項８】請求項５記載の電子撮像装置において、撮像データ全体の輝度分布のうち所望の輝度範囲を操作
に応じて選択設定する操作入力部を備え、処理部は、この操作入力部により選択設定された所定輝
度範囲に含まれる輝度情報を所望の出力輝度範囲に拡大
するための調整情報を生成することを特徴とする電子撮
像装置。
【請求項９】請求項１記載の電子撮像装置において、処理部は、アナログ半導体メモリから読み出した撮像デ
ータから生成した調整情報を、その撮像データに対応し
てアナログ半導体メモリに書き込むことを特徴とする電
子撮像装置。