JPS6054575A - 液晶フイルタを用いた撮像用自動調光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、撮像に適した受光最に自動的に設定可能とす
る液晶フィルタを用いた撮像用自動調光装置に関する。

［発明の技術的青票とその問題点］ 近年、テレビ（ジョン）カメラとか、内視鏡等に固体撮
像素子を用いた撮像装置が広く用いられるようになって
いる。

上記固体撮像素子を用いた場合、被写体で反射され、対
物レンズを経て固体撮像素子における受光素子を配列し
て形成した撮像面に結像された被写体像を形成する入射
光量が局部的に大きい場合には、過大の光量によって隣
接して配列された受光素子側に個れて結像された本来の
信号に重畳されるため再生画面上には像を正しく表示す
ることができない、いわゆるブルーミング現象が生じる
。

上記ブルーミング現象が生じないように、固体搬像素子
の感光特性を下げると、暗い照明のもとての被写体を撮
像することができなくなる。

従って、従来においては、手動あるいはモニタ等用いて
機械的に絞り等で入射光量をＭ整していたが、応答速度
が遅いため、上記ブルーミング現象を充分に防止するこ
とができなかった。

又、撮像された際の１画面内に局部的に明るい部分と暗
い部分とが混在する場合には、絞りで受光量を一様に調
光すると、暗部を詳しく診断することができなくなると
いう欠点があった。

［発明の目的］ 本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、ブル
ー〉ング現象を有効に防止でき、且つ暗部と明部とが混
在する場合にも、対処できる液晶フィルタを用いた撮像
用自動調光装置を提供することを目的とする。

［発明の概要］ 本発明は、受光素子から出力された信号に基づき、該信
号のレベルに応じて液晶フィルタの透過光量を制御する
調光手段を設けることによって、各画素の光量を受光す
る各受光素子ないし適宜スケールでの連続した受光素子
群への入射光量を自動的に調光できるように構成されて
いる。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図ないし第３図は、本発明の第１実施例に係り、第
１図は第１実施例が適用された撮像装置を示し、第２図
は液晶駆動回路の回路構成を示し、第３図は液晶フィル
タを示す。

第１図に示すように第１実施例の自動調光装置を備えた
撮像装置１において、レンズ筒２には結像用の対物レン
ズ３が配設され、該対物レンズ３の結像位置にその撮像
面が臨むようにしてＣ０Ｄ（電荷結合素子）等の固体Ｒ
像素子４が配設されている。

上記固体撮像素子４の撮像面には多数の受光素子を規則
正しく配列されており、このＲ像面に結像された光学像
における各画素を該画素に対応した電気信号に変換し、
信号読取り回路５から印加されるクロック信号によって
例えば各水平ライン状に配列された各受光素子の出力信
号を順次取り出すことができるようにしである。上記撮
像面には図示しないモザイク状に配列された３原色フィ
ルタが取付けてあり、該３原色フィルタを通すことによ
って３原色での各色画素信号として取り込み、図示しな
いプリアンプで増幅後ビデオプロセス部６においてさら
に増幅された後、ビデオプロセス部６内のサンプルホー
ルド回路によって、各色画素信号に応じて分離され、さ
らに色増幅器を経た後水平及び垂直同期信号が重畳され
て３原色の各色信号Ｒ，Ｇ、Ｂとしてモニタ用のカラー
テレビジョン受像機７に表示されるようになっている。

ところで上記３原色フィルタの前面には、第１実施例を
形成する液晶フィルタ８が配設されている。

上記液晶フィルタ８は、撮像面に配列されている各受光
素子を例えば第３図に示すように正方形状の各ブロック
９　ｎｍ　（太い実線で示す）でそれぞれ規則正しく覆
い、各第ｎ行目の第ｍ列のブロック９ｎｍは一方の面が
全面にわたって透明の電極が貼着して形成され、他方の
面は水平方向（横方向）及び垂直方向く縦方向）に例え
ばそれぞれ２分割するように形成して４個の分割電極部
１０ｎｍ−＋。

１０ｎｍ−２，Ｉ　Ｑｎｍ−３、１０ｎｍ−ｔが形成さ
れている。

これら各分割電極１０１ｍ−ｃｘ（α−１，２，３，４
）は、リード線ｌｌｎｍ、で引き出され、液晶駆動回路
１２の各出力端１２　ｎｍ−ｃ、Ｈに接続されている。

尚、上記各電極部１Ｑｎｍ、に電圧を印加することによ
って、印加前の透光部が遮光部にできるようにしである
。

ところで、固体撮像素子４から出力され、プリアンプで
増幅された信号は、そのレベルに応じてＡ／Ｄ変換器１
３にて例えば２ビツトのディジタルＩｌｄ＋６２に変換
され、エンコーダ１４にて２進数のディジタルｆｉｄ＋
ｄｒを４個の出力端からＯ（ローレベル）又は１（ハイ
レベル）の信号としてマルチプレサク回路１５の４個の
切換用入力端子に印加するように接続されている。

上記ディジタルｆｆ１ｄ＋ｄ２は、エンコーダ１４にお
いて例えば’　ｏ　ｏ　”→″“００００”、”０１”
→”ｏｏｏ　ｉ　”　、”ｉ　ｏ”→”００１１”　、
”１１″→”　０１１１　”に変換され、マルチプレサ
ク回路１５で４個ごとに切換えられて上記液晶駆動回路
１２に入力されるようになっている。尚、マルチプレサ
ク回路１５は、例えば４個のマルチプレサクを並列的に
使用して形成されている。

上記マルチプレサク回路１５から出力される信号は、例
えばサンプリングパルスとして使用され、この信号がハ
イレベルであると、ホールド回路１６ｖ−ａ　（ｖ＝１
．２．・・・；α＝１．２．３．４）にてその出力端１
２ｎＬｒから出力されるレベルが電池１７のハイレベル
の電位に保持されるようになっている。尚、この保持は
、次にマルチプレクサ回路１５で選択される１フレ一ム
期間程度の時間の保持となるようにしである。

上記マルチプレサク回路１５は、信号読取り回路５のタ
ロツク信号と同期して、切換回路１８から出力される切
換信号によってｎｍ組の出力端が順次切換えられるよう
になっている。ここでｎｍ　（ｎＸｍ）は、画素数、つ
まり固体撮像素子４の受光素子数あるいは液晶フィルタ
８におけるブロック数である。尚、上記切換信号のライ
ン数は、ｎｍ組を順次切換えるに足りる本数設けられて
いる。

上記ホールド回路１６ｖ（は、マルチプレクサ回路１５
でｊ式択されて、各制御端にハイレｌ＼ルとなるサンプ
リングパルスが印加されると、路次のマルチプレクサ回
路１５で選択されるまでそのハイレベルの信号を液晶フ
ィルタ８の対応する電極部に印加してその部分を遮光部
にし、一方制御端にサンプリングパルスが印加されない
と（換言すれば、ローレベルのサンプリングパルス）、
以前の値に無関係に次にマルチプレクサ回路１５で選択
されるまでローレベルの信号出力となり、その電極部分
は透光部を保持するようになっている。

即ち、受光素子から出力される画素信号のレベルをＡ／
Ｄ変換して、そのレベルに対応するディジタル量が大き
いと、エンコーダ１４の４個の出力端から出力されるハ
イレベルの信号ライン数が多くなり、上記画素信号を出
力した対応する受光素子前面の液晶フィルタ８における
ブロックの各４個の電極部に対し、そのハイレベルの数
だけ電圧を印加して遮光部に保持するようにしである。

一つまり受光された入射光量に応じてその光量が大きす
ぎると、遮光部を大きくし、光量が小さいと遮光しない
調光手段が形成されている。

このように構成された本発明の第１実施例の動作を以下
に説明する。

対物レンズ３によって、固体撮像素子４の擺像面に被写
体のｔｓ’ｔＪ（結像される。この像は、各受光素子で
画素に分解され、該画素に対応する電気信号（画素信号
）としてクロック信号と共に順次出力される。出力され
た信号は、プリアンプで低雑音増幅され、ビデオプロセ
ス部６で３原色の色信号Ｒ，Ｇ、Ｂに分解され、モニタ
用のカラーテレビジョン７に表示される。こりと共に、
調光手段によって、次のように自動調光される。

即ち、上記プリアンプで増幅された信号は、Ａ／Ｄ変換
器１３にてその信号レベルに応じてディジタル量に変換
され、エンコーダ１４てにディジタル量に対応した数だ
けハイレベルとなるディジタル量に変換されてマルチプ
レクサ回路１５に順次入力される。

上記マルチプレクサ回路１５は、各受光素子の信号取り
出しに同期して順次切換えられ、例えば第１行第１列の
受光素子の出力信号に対応して、第１粗目か選択されて
エンコーダ１４側から例えば’０００１”の信号が出力
されると、その出力によって、第２図におけるホールド
回路１６１−４のみにハイレベルのサンプリングパルス
を印加して、液晶駆動回路１２における出力端１２ｕ−
ａから出力される駆動電圧をハイレベルに保ち、他のホ
ールド回路１６＋　、−＋　、　１６＋　−２、１６＋
−３に接続された各出力＠１２＋＋　−＋　、　１２＋
＋　−２、１２ｎ　−３の出力レベルはローレベルに保
持される。

従って、液晶フィルタ８における第１行第１列目のブロ
ック９１１において、電極部ｊｏｎ−ａが印加される電
圧によって遮光部となり、残部は透光部を保持する。同
様にして、他の受光素子の信号レベルに応じて、その受
光素子前面の液晶フィルタ８の各ブロック９におけるＮ
極部についても受光量が調節される。

上記各受光素子で受光される光示の制御は１フレ一ム期
間ごとに行われると共に、その期間内その制御状態に保
持されるため、各受光素子に対して（１フレ一ム期間ご
とに）有効な受光量となるように自動調光されることに
なる。

本発明においては、各画素ごとに、上述のように各受光
素子から出力される信号のレベルに応じ、且つその信号
が出力されるのと同期して対応する受光素子を覆う液晶
フィルタ８部分の遮光面積（透光面積）を制御するよう
にしであるので、例えば同一画面に対応するＲ像面にお
いて、局所的にある受光素子への入射光量が大きすぎる
場合があってもその信号出力によって速やかにその受光
素子へ入射される部分の透光部において、）兎光部を大
きくしてブルー句ング現傘を生じるのを防止できると共
に、次のフレーム期間には過度に明るすぎることなく、
適度の明るさくコントラスト）で表示できる。

上述のように各画素ごとに受光量を速やかに制御できる
ので同一画面上において、暗部と過度の明部とが混在し
、絞り等で全体的に入射光量を小さくした場合は暗部の
状態を識別しにくくなるし、かといって絞らないと明部
によってブルーミング現象が生じ易い場合においても、
本発明は充分対処できる。又、受光口を調整する手段を
形成しであるので、ダイナミックレンジを大幅に拡大で
きる。従って、ダイナミックレンジの狭い固体撮像素子
４を用いても、レンジ帖を圧縮して撥像できる。この場
合必要に応じて再生側で圧縮したものをもとに戻して表
示することもでき、より忠実な再生像を得ることができ
る。

第４図は、本発明の第２実施例における液晶フィルタの
Ｎ極部の形状を示す。

この実施例における液晶フィルタ２１においては、各ブ
ロック９ｎｍが正方形の電極部２２　ｎｍ−＋と、該電
極部２２ｎｍ−＋の外周を枠状に順次旧うＪ：うに形成
した電極部２２ｎｍ−２，２２１１１１１−３、２２ｎ
ｍ−４とで形成されている。（符号は第１行第１列目の
もの、つまりｎ＝ｍ＝１のみ示しである。）上記液晶フ
ィルタ２１を用いた場合も略同様の作用効果を得ること
ができる。

尚、本発明は上−述したものに限定されるものでなく、
例えば上記液使用フィルタ８，２１における各画素（各
受光素子）を覆うブロック９１１ｍに、ざら分割数の多
いＷ　ＩＩ部を形成し、より綱かいレベルにおいても適
切な受光量にＬＩＡ節できるようにすることもできる。

尚、上記電極部を形成する場合の分割は、等分割に限ら
れるものでなく、不均等でも良いし、電極部を形成しな
い部分（常に遮光しない部分）を形成しても良い。又、
遮光する部分の順序づけも任意にできる。

又、上ｊボの実施例においては、各画素に対応する各受
光素子ごとに独立に制御できるようにしであるが、本発
明はこれに限定されるものでなく、例えば適宜スケール
で分割して連結する２ブロツクごとないし数１０ブロッ
クごと、つまり連結した受光素子群ごとに共通して制御
することもできる。このようにすれば電極部への引出し
線の数を大幅に削減できる。この場合、各画素は最近接
する各画素と密接な関連性を有しているので、簡略化し
たことにより、各画素ごと（又は各受光素子ごと）の調
光の場合に近い状態での受光量制御（調光）を可能とす
る場合がある。

上記数ブロックないし数１０ブロックごとに共通化する
場合には水平方向あるいは垂直方向のライン状に連続す
るものを共通化したり、正方形状。

長方形状等適宜スケールで分割して共通化しても良い。

又、この場合共通化した受光素子群の各１個でＡ／Ｄ変
換する信号の代表にしたり、これら各群を形成する各受
光素子の信号を加算あるいは積分等した信号をＡ／Ｄ変
換する信号の代表とすることもできる。

尚、本発明は上述のように一般のＲ像装置に対して適用
できることは勿論、照明手段を有する内視鏡における観
察用の撮像手段にも適用できることは明らかである。

尚、受光素子からの信号レベルをディジタル量に変換す
るＡ／Ｄ変換器１３は、必ずしもリニアリティの良いも
のを必要とするものでないし、又、Ａ／Ｄ変換器１３及
びエンコーダ１４を用いる代りに、それぞれ基準レベル
を異るように設定した複数の比較器を並列的に設け、そ
の出力をマルチプレクサ回路１５に入力させる構成にす
ることもできる。

又、液晶駆動回路１２は上述の構成のものに限定される
ものでなく、ラッチ等用いて形成することもできる。

又、上述のおいてはハイレベルで遮光するようにしであ
るが、ローレベルで遮光するように構成することもでき
ることは明らかである。

尚、上述の実施例において、カラー搬像の場合には、モ
ザイク状等３原色フィルタの配列に応じ、これら３色の
画素を共通化して調光することにより、白バラスンのず
れを防止できる。又、ディジタル量に変換する前に３原
色の隣接する各画信号を加算し、積分回路で平均化した
もので調光する構成にすることもできる。

これらカラー搬像の場合には、例えば積分回路を通した
後等、自動調光する回路の途中に色補正用の増幅器を介
装して、白バランスをくずすことなくより忠実な色合い
で搬像あるいは再生できるようにすることもできる。

尚、本発明はカラー撮像用のみならず白黒のものにも適
用できることは明らかである。

し発明の効果コ 以上述べたように本発明によれば、略台受光素子で受光
された光量に応じて出力される信号レベルに応じて対応
する受光素子を覆う部分の液晶フィルタの光の透過光量
を制御するようにしであるので、ブルーミング現象を防
止できると共に、搬像あるいは観察に適した受光量に自
動的に設定できる。

又、ダイナミックレンジを大幅に広くでき、より忠実に
再生可能とする撮像手段を形成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例を備えた撮像装置を示し、第２図は液晶
駆動回路周辺を示すブロック図、第３図は液晶フィルタ
を示す説明図、第４図は本発明の第２実施例における液
晶フィルタを示す説明図である。 １・・・撮像装置　３・・・対物レンズ４・・・固体撮
像素子　５・・・信号読取り回路６・・・ビデオプロセ
ス部 ７・・・カラーテレビジョン受像機 ８．２１・・・液晶フィルタ ９ｕ＋・・・９ｒ＋＋ｎ・・・ブロック１Ｑｎｍ−１、
＝１Ｏｆ１ｍ−４，２２ｎｎｌ−＋　、　・＝２２１ｍ
−ａ・・・電極部 １２・・・液晶駆動回路 １３・・・Ａ／Ｄ変換器　１４・・・エンコーダ１５・
・・マルチプレクサ回路 １６ｖ−＋、・・・１６ｖ−ａ・・・ホールド回路１８
・・・切換回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）結像用レンズによって、被写体の光学像を固体撮
   像素子の撮像面に配列された受光素子に結像し、各受光
   素子から出力される各画素に対応した信号を取り込むこ
   とによって被写体の画像を再生可能とする撮像装置にお
   いて、前記撮像面の前に、電圧の印加を制御することに
   よって、各受光素子ないし、適度スケールでの連続する
   受光素子群に受光される光量を可変調節可能とする複数
   の透明電極部を設けた液晶フィルタを配設し、且つ前記
   受光素子ないしは受光素子群から出力される信号に基づ
   いて前記受光素子を覆う部分の液晶フィルタの透過光量
   を制御する調光手段を形成したことを特徴とする液晶フ
   ィルタを用いた撮像用自動調光装置。
2. （２）前記調光手段は、受光素子の出ツノ信号で、その
   レベルに応じたハイレベル数又はローレベル数の液晶駆
   動用信号を形成し、該液晶１駆動用信号を前記受光素子
   を覆う液晶フィルタ部分の複数の電ｔ１部に印加するこ
   とによって形成されることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の液晶フィルタを用いた蜀像用自動調光装置
   。
3. （３）前記調光手段は、固体搬像素子の全受光素子の信
   号を読取る１フレ一ム期間を周期として機能することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液晶フィルタを
   用いた撮像用自動調光装置。