JPH11341344A - ダイナミックレンジ拡大機能を備えた電子カメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】１つのフレームメモリで高速のリードモディフ
ァイドライト動作することなしに、ダイナミックレンジ
拡大のフレーム間演算が可能とする。 【解決手段】ＤＲＡＭ３４に記録した光電変換センサー
の映像信号１と、映像信号１と露出の異なる光電変換セ
ンサーから映像信号２とを演算するダイナミックレンジ
拡大回路３２を有し、該ダイナミックレンジ拡大信号を
カメラ信号処理部３６で所定の信号に変換し、ＤＲＡＭ
３４に記録するカメラにおいて、ＤＲＡＭ３４からの映
像信号２を一旦１Ｈバッファメモリ３５に格納して、ダ
イナミックレンジ拡大回路３２に与えるようにしてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フレーム間演算に
よるダイナミックレンジ拡大機能を有した電子カメラに
関する。

【０００２】

【従来の説明】図７は、従来の電子スチルカメラのダイ
ナミックレンジ拡大処理経路を示す図である。センサー
出力部１１からのデジタル信号は、ダイナミックレンジ
拡大回路１２に導かれるとともに、その１フレーム分の
信号がメモリコントロール部１３を介してダイナミック
ランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）１４に保存され
る。ＤＲＡＭ１４の信号は、メモリコントロール回路１
３を介して読み出され、ダイナミックレンジ拡大回路１
２に入力される。

【０００３】ダイナミックレンジ拡大回路１２では、セ
ンター出力部１１からの信号とＤＲＡＭ１４からの信号
とでフレーム間演算して、拡大信号を得る。この拡大信
号は、カメラ信号処理部１５に入力されて、カメラ用信
号として成形され、メモリコントロール回路１６を介し
てＤＲＡＭ１７に格納される。

【０００４】図８は、ＶＧＡ（ビデオグラフィックアレ
イ）画素サイズの光電変換素子を使用した場合のダイナ
ミックレンジ拡大処理におけるタイミング図である。図
７の信号処理系統の動作を示している。

【０００５】図８（ａ）は、垂直同期信号Ｖ、図８
（ｂ）は水平同期信号Ｈ、図８（ｃ）は、センサー出力
部１１からの信号（信号１）と、ＤＲＡＭ１４からの信
号（信号２）とを示している。図８（ｄ）は、ダイナミ
ックレンジ拡大回路１２において、信号１と信号２を用
いてダイナミックレンジ拡大処理が行われ、続いてカメ
ラ信号処理部１５において処理され、ＤＲＡＭ１７に書
き込まれる様子を示している。

【０００６】即ち、通常３０Ｈｚフレームレートで、１
水平（以下１Ｈ）期間に１Ｈ画素の電荷を読み出す場合
を説明する。ここで定義するダイナミックレンジ拡大
は、露出の異なるフレーム間の演算により実現する機能
である。

【０００７】先ず、１Ｈ期間、光電変換素子から出力さ
れた１Ｈ分の映像データがＤＲＡＭ１４に書き込まれ
る。この処理が１画面分繰り返される。さらに、ＤＲＡ
Ｍ１４に書かれた映像信号（信号２）を順々に読み出
し、その信号２と同一画素の光電変換素子の露出の異な
る映像信号（信号１）とからダイナミックレンジ拡大処
理する。次にい、ダイナミックレンジ拡大信号をカメラ
信号処理し、ＤＲＡＭ１７に書き込む（図８（ｅ））。
このダイナミックレンジ拡大処理が１画面分繰り返され
る。

【０００８】上記の信号処理回路はの構成は、簡単であ
るが、２つのフレームＤＲＡＭが必要であるため高価と
なる。図９は、更に従来の電子スチルカメラのダイナミ
ックレンジ拡大処理経路を示す図である。図１０に、Ｖ
ＧＡ画素サイズの光電変換素子を使用した場合のダイナ
ミックレンジ拡大処理のタイミング図である。この例
は、フレームＤＲＡＭは１つであるがＤＲＡＭが高速の
リードモデファイドライト動作をする場合である。

【０００９】先ず、１Ｈ期間、光電変換素子から出力さ
れた１Ｈ分の映像データ（信号１）が、メモリコントロ
ール部２０の制御に基づいて、ＤＲＡＭ２１に書き込ま
れる。これが１画面分繰り返される。さらに、ＤＲＡＭ
２１に書かれた映像信号（信号２）を順々に読み出し、
その信号２と同一画素の光電変換素子の露出の異なる映
像信号（信号１）とを用いて、ダイナミックレンジ拡大
回路１２においてダイナミックレンジ拡大処理する。次
に、ダイナミックレンジ拡大信号をカメラ信号処理し、
この時点でＤＲＡＭ２１の直前に読み出しを行った後の
同一アドレスへ処理結果を書き込む( リードモディファ
ィドライト) 。このような処理を１画面分繰り返す。

【００１０】上記のダイナミックレンジ拡大処理では、
ＤＲＡＭ２１は１つであるが、リードモディファイドラ
イト動作が必要となり、メモリコントロール回路２０の
設計が複雑となる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の電子スチルカメ
ラのフレーム間演算によるダイナミックレンジ拡大処理
においては、カメラ信号処理結果を格納するフレームメ
モリ（ＤＲＡＭ）の他に、その補正のための専用フレー
ムメモリを使用していた。あるいは、カメラ信号処理結
果を格納するフレームメモリをその補正のために兼用し
ていたため、メモリに対して、高速のリードモディファ
イドライト動作を必要とし、メモリコントロール回路の
設計を複雑にしていた。

【００１２】そこでこの発明は、１つのフレームメモリ
で高速のリードモディファイドライト動作することなし
に、ダイナミックレンジ拡大のフレーム間演算が可能な
ダイナミックレンジ拡大機能を有する電子カメラを提供
することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するために、第１のメモリに記録した光電変換セン
サーの第１の映像信号と、前記第１の映像信号とは露出
の異なる光電変換センサーからの第２の映像信号とを演
算処理するダイナミックレンジ拡大回路と、このダイナ
ミックレンジ拡大回路から出力されたダイナミックレン
ジ拡大信号を所定の信号に変換するカメラ信号処理部
と、このカメラ信号処理部から出力されたカメラ信号を
前記第１のメモリに記録する電子カメラにおいて、前記
第１のメモリから読み出された前記第１の映像信号を記
録する前記第１のメモリの容量以下の第２のメモリと、
前記第２のメモリから読み出した第３の映像信号の画素
と対応する位置の前記第２の映像信号の画素を用いてダ
イナミックレンジ拡大処理を行い、そのダイナミックレ
ンジ拡大処理を行ったデータをカメラ信号処理した前記
第２のメモリの容量分の信号を順次前記第１のメモリに
書き込み、その後、次の前記第２のメモリの容量分の第
１の映像信号を前記第１のメモリから読み出し、前記第
２のメモリに記録し、以後同様の処理を前記第１のメモ
リの容量分繰り返す手段を備えたことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。図１は、本発明の電子スチルカ
メラのダイナミックレンジ拡大処理経路を示すブロック
図である。センサー出力部３１からのデジタル信号は、
ダイナミックレンジ拡大回路３２に導かれるとともに、
その１フレーム分の信号がメモリコントロール部３３を
介してダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡ
Ｍ）３４に保存される。

【００１５】ＤＲＡＭ３４の信号は、メモリコントロー
ル回路３３を介して読み出され、ＤＲＡＭ３４よりも少
ない容量のメモリ、例えば１水平期間分の信号の記録容
量を有する１Ｈバッファメモリ３５に一担格納される。
この１Ｈバッファメモリ３５の出力信号と、センサ出力
部３１の出力信号とは、フレーム間で対応する画素（信
号）がダイナミックレンジ拡大回路３２に入力されて、
ダイナミックレンジ拡大処理を受ける。そしてこの拡大
信号は、カメラ信号処理部３６に入力されて、カメラ用
信号として成形され、再度メモリコントロール回路３３
の制御のもとでＤＲＡＭ３４に格納される。

【００１６】図２には、ＶＧＡ画素サイズの光電変換素
子を使用した場合のダイナミックレンジ拡大処理のタイ
ミング図を示す。図２において、図２（ａ）は、垂直同
期信号Ｖ、図２（ｂ）は水平同期信号Ｈ、図２（ｃ）
は、センサー出力部３１からの信号（信号１）を示して
いる。図２（ｄ）は、ＤＲＡＭ３４から読み出される信
号と、カメラ処理された信号がＤＲＡＭ３４に書き込ま
れる様子を示している。図２（ｅ）は１Ｈバッファ３５
に書き込まれる期間と、この１Ｈバッファメモリ３５か
ら読み出される期間を示している。１Ｈバッファメモリ
３５から読み出された信号は、ダイナミックレンジ拡大
回路３２において、センサー出力部３１からの信号とフ
レーム間の演算処理によりダイナミックレンジ拡大処理
が行われ、続いてカメラ信号処理部３５において処理さ
れる。ここで処理されたカメラ信号は、ＤＲＡＭ３４に
書き込まれる。

【００１７】この信号処理は、通常３０Ｈｚフレームレ
ートで、１水平（以下１Ｈ）期間に１Ｈ画素の電荷を読
み出す場合である。先ず、１Ｈ期間、光電変換素子から
出力された１Ｈ分の映像データがＤＲＡＭ３４に書き込
まれる。これを１画面分繰り返す。さらに、１Ｈ期間、
ＤＲＡＭ３４に書かれた１Ｈ分の第１の映像信号をＤＲ
ＡＭ３４から読み出す。次の１Ｈ分の第１の映像信号の
読み出しは、前に処理されたカメラ信号がこのＤＲＡＭ
３４に書き込まれた後に読み出す。ダイナミックレンジ
拡大回路３２では、１Ｈバッファメモリ３５で１Ｈ期間
遅れた第１の映像信号の画素と対応関係にあり、かつ光
電変換素子からの露出の異なる第２の映像信号の画素と
を用いて１Ｈ分のダイナミックレンジ拡大処理が行われ
る。

【００１８】光電変換素子は、次の１Ｈ期間は何もしな
い。次に、ダイナミックレンジ拡大した信号をカメラ信
号処理し、その１Ｈ分の信号をＤＲＡＭ３４に書き込
む。この処理が１画面分繰り返される。

【００１９】この様に、１つのフレームＤＲＡＭ３４で
ダイナミックレンジ拡大処理を行うことができ、ＤＲＡ
Ｍ３４からの読み出しとＤＲＡＭ３４への書き込み動作
が１Ｈ周期で変わるため、高速のリードモディファイド
ライトも不要となり、メモリコントロール部の設計が複
雑にならない。

【００２０】ここで、フレームメモリを使用したが、こ
れに限定する必要はない。また、１Ｈ分のバッファを使
用したが、１Ｈに限定する必要はない。さらに、３０Ｈ
ｚフレームレートとしたが、３０Ｈｚに限定する必要は
なく、またフレームメモリとしてＤＲＡＭを用いたが、
これに限らなくても良い。

【００２１】図３には、ＳＸＧＡ画素サイズの光電変換
素子を使用した場合の図１のダイナミックレンジ拡大処
理部におけるタイミング図を示す。図３において、図３
（ａ）は、垂直同期信号Ｖ、図３（ｂ）は水平同期信号
Ｈ、図３（ｃ）は、センサー出力部３１からの信号（信
号１）を示している。図３（ｄ）は、ＤＲＡＭ３４から
読み出される信号と、カメラ処理された信号がＤＲＡＭ
３４に書き込まれる様子を示している。図３（ｅ）は１
Ｈバッファ３５に書き込まれる期間と、この１Ｈバッフ
ァメモリ３５から読み出される期間を示している。

【００２２】これは、通常７．５Ｈｚフレームレート
で、図２のＶＧＡサイズと同様、１水平（以下１Ｈ）期
間に１Ｈ画素の電荷を読み出す場合である。ただし、こ
のときの１Ｈ期間は、図２の１Ｈ期間の２倍である。

【００２３】先ず、１Ｈ期間、光電変換素子から出力さ
れた１Ｈ分の第1 の映像データがＤＲＡＭ３４に書き込
まれる。これを１画面分繰り返す。さらに、ＤＲＡＭ３
４に書かれた１Ｈ分の第１の映像信号を１／２Ｈ期間に
ＤＲＡＭ３４から読み出す。次の１Ｈ分の第１の映像信
号は、ＤＲＡＭ３４にカメラ信号処理されたカメラ信号
の書き込みが終わってから読み出す。１Ｈ期間、１Ｈバ
ッファで１／２Ｈ期間遅れた第１の映像信号の画素と対
応関係にある光電変換素子の露出の異なる第2の映像信
号の画素を用いて１Ｈ画素分のダイナミックレンジ拡大
処理が、ダイナミックレンジ拡大回路３２にて行われ
る。

【００２４】光電変換素子は、次の１／２Ｈ期間は何も
しない。最後に、ダイナミックレンジ拡大された信号を
カメラ信号処理し、その１Ｈ分のカメラ信号をＤＲＡＭ
３４に書き込む。この処理が１画面分繰り返される。

【００２５】この様に、１つのフレームＤＲＡＭ３４ダ
イナミックレンジ拡大処理を実現でき、１／２Ｈ期間で
ＤＲＡＭ３４から信号を読み出した後、今度は１Ｈ期間
でＤＲＡＭ３４へカメラ信号の書き込み処理を行い、こ
れを繰り返すため高速のリードモディファイドライトも
不要となり、メモリコントロール部３３の設計が複雑に
ならない。

【００２６】ここで、フレームメモリを使用したが、こ
れに限定する必要はない。また、１Ｈ分のバッファを使
用したが、１Ｈに限定する必要はない。さらに、７．５
Ｈｚフレームレートとしたが、７．５Ｈｚに限定する必
要はなく、またフレームメモリとしてＤＲＡＭ３４を用
いたが、これに限らなくても良い。

【００２７】次に、ダイナミックレンジ拡大処理を以下
に述べる。図４に第１の処理特性を示す。第1 の処理
は、第2 のメモリ、つまり、１Ｈバッファメモリ３５か
ら読み出した映像信号２とセンサー出力部３１からの映
像信号１を重み付け加算する。つまりここでのダイナミ
ックレンジ拡大回路は重み付け加算回路である。この処
理により図４に示すようにダイナミックレンジが拡大さ
れる。映像信号１と２の違いは露光時間である。

【００２８】図５に第２の処理特性を示す。第２の処理
は、１Ｈバッファメモリ３５から読み出した映像信号２
とセンサー出力部３１からの映像信号１をある出力レベ
ルａ以下のときは映像信号２を、否ならば映像信号１を
選択するように切り換える。この場合、映像信号１は、
映像信号２より露出が大きい。この様に処理しても、図
５に示すようにダイナミックレンジが拡大される。

【００２９】図６に第３の処理特性を示す。第３の処理
は、２Ｈバッファメモリ３５から読み出した映像信号２
とセンサー出力部からの映像信号１をある出力レベルｂ
以下のときは映像信号２を、否ならば映像信号１にある
定数ｃを加算した信号を選択するように切り換える。こ
の場合、映像信号２は、映像信号１より露出が大きい。
また、定数ｃは、映像信号２と映像信号１の切替え点が
一致する値である。この様に処理しても図６に示したよ
うにダイナミックレンジが拡大される。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明は、１つの
フレームメモリで高速のリードモディファイドライト動
作することなしに、ダイナミックレンジ拡大のフレーム
間演算が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の電子カメラのダイナミックレンジ拡
大処理部の一実施の形態である信号処理経路を示す図。

【図２】 ＶＧＡ画素数をもつ光電変換素子を使用した
場合の図１の信号処理経路の動作を説明するために示し
たタイミング図。

【図３】 ＳＸＧＡ画素数をもつ光電変換素子を使用し
た場合の図１の信号処理経路の動作を説明するために示
したタイミング図。

【図４】 本発明のダイナミックレンジ拡大処理部の入
射光- 出力レベルの関係の第１の例を示す図。

【図５】 本発明のダイナミックレンジ拡大処理部の入
射光- 出力レベルの関係の第２の例を示す図。

【図６】 本発明のダイナミックレンジ拡大処理部の入
射光- 出力レベルの関係の第３の例を示す図。

【図７】 従来の電子スチルカメラのダイナミックレン
ジ拡大処理部の信号処理経路を示す図。

【図８】 図７の信号処理経路の動作を説明するために
示したタイミング図。

【図９】 従来の電子スチルカメラのダイナミックレン
ジ拡大処理部の他の信号処理経路を示す図。

【図１０】 図９の信号処理経路の動作を説明するため
に示したタイミング図。

【符号の説明】

３１…センサー出力部、３２…ダイナミックレンジ拡大
回路、３３…メモリコントロール回路、３４…ＤＲＡ
Ｍ、３５…１Ｈバッファメモリ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学センサーからの第１の映像信号を第
   １のメモリに記録し、この第１のメモリから読み出した
   第２の映像信号と、前記第２の映像信号とは露出の異な
   る前記光電変換センサーからの第３の映像信号とを演算
   するダイナミックレンジ拡大回路と、 前記ダイナミックレンジ拡大回路からのダイナミックレ
   ンジ拡大信号を所定の信号に変換するカメラ信号処理部
   と、 前記カメラ信号処理部からのカメラ信号を前記第１のメ
   モリに記録する手段とを有する電子カメラにおいて、 前記ダイナミックレンジ拡大回路における信号処理を行
   う場合、 前記第１のメモリから読み出された前記第２の映像信号
   を一旦記録する手段であって、前記第１のメモリの容量
   以下の容量の第２のメモリを用意し、 前記第２のメモリから読み出した前記第２の映像信号の
   画素と対応する前記光電変換センサーからの前記第３の
   映像信号の画素からダイナミックレンジ拡大処理し、そ
   のデータをカメラ信号処理し、第２のメモリ分の信号を
   順次前記第１のメモリに書き込み、その後、次の第２の
   メモリ分の映像信号を第１のメモリから読み出し、前記
   第２のメモリに記録し、以後同様の処理を第１のメモリ
   の容量分繰り返す手段を構築したことを特徴とするダイ
   ナミックレンジ拡大機能を有する電子カメラ。
2. 【請求項２】 前記第１のメモリは１フレーム分のメモ
   リ、前記第２のメモリは、１水平ライン分のメモリであ
   ることを特徴とする請求項１記載のダイナミックレンジ
   拡大機能を有する電子カメラ。
3. 【請求項３】 前記ダイナミックレンジ拡大回路は、重
   み付け加算回路であることを特徴とする請求項１又は２
   記載のダイナミックレンジ拡大機能を有する電子カメ
   ラ。
4. 【請求項４】 ダイナミックレンジ拡大回路は、あるレ
   ベル以下は露出が大きい信号、否ならば露出の小さい信
   号を選択切替えする回路であることを特徴とする請求項
   １又は２記載のダイナミックレンジ拡大機能を有する電
   子カメラ。
5. 【請求項５】 前記ダイナミックレンジ拡大回路は、あ
   るレベル以下は露出が大きい信号、否ならば露出の小さ
   い信号に露出の差に応じた定数を加算した信号を選択切
   替えする回路であることを特徴とする請求項１又は２記
   載のダイナミックレンジ拡大機能を有する電子カメラ。