JPS6227717A

JPS6227717A - 撮像装置

Info

Publication number: JPS6227717A
Application number: JP60165684A
Authority: JP
Inventors: Norimasa Kishi; 則政岸; Kazunori Noso; 千典農宗
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1985-07-29
Filing date: 1985-07-29
Publication date: 1987-02-05

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」この発明は各種の工業計測などに利用される路像装置（
テレビカメラ）に関し、特に、撮像面への入力光レベル
を１部分的に制御する調光技術に薗する。

［発明の技術的背景とその問題点］周知のように、テレビカメラの画像レンズ系には絞り機
構が組み込まれており、これによって全体的な入射光量
を調節できる。また、入射先着に応じて自動的に絞り機
構を制御する自動絞り装置もよく知られている。絞り機
構による光母の調整は画像画面全体におよび、画面中の
局部的に明るい部分の入射光端のみを抑えることはでき
ない。

部分的な明暗差の大きい画像を蹟影する場合、イメージ
センサの感度のダイナミックレンジが限られていること
から、画面全体にわたって良質な画像信号を得るのが困
難である。つまり、画像中の最も明るい部分で飽和しな
いように絞り機構を調節すると、画像中の暗い部分の光
量が不足し、暗い部分のディティールが消失した画像信
号になる。反対に暗い部分のディティールが表現できる
ように絞り機構を調節すると、明るい部分では光１が多
過ぎて飽和し、明るい部分のディティールが消失するだ
けでなく、ブルーミング現象やスミャ現象によって明る
い部分の周辺にも悪影響が及ぶ。この問題は、工業計測
の分野において、計測範囲を狭めたり精度低下の原因に
なっている。

そこで本出願人等は先に、部分的に光透過率（ｆ：！度
）を変化させ得る液晶パネルを搬像面の直前に配置し、
これによって撮像画面の入射光量を部分的に制御する技
術（これを部分調光と称１）を提案した。しかし先に提
案のものでは、液晶パネルの濃度を部分制御するために
、別の搬像光学系を設けて同一の対染物を搬像し、その
画面の部分的な明暗を検出し、その検出出力で液晶パネ
ルの濃度を部分制御する構成としていたく特開昭６Ｏ−
７７３３８）。

しかしこの技術においては、画像信号を得るための本来
の撮像光学系とは別に部分調光用の撮像光学系が必要で
あることから、構成が非常に面倒で高価になるとともに
、微小な区画についての部分調光が行いにくいという問
題があった。

［発明の目的］この発明は上述した従来の問題点に鑑みなされたもので
、その目的は、部分調光のための別の搬像光学系を使用
せず、本来の搬＠装置から得られた画像信号に基づいて
ぞの撮像装置における部分調光を行うようにした装置を
提供したことにある。

［発明の概要］この発明に係る躍ａ装置は、撮像レンズ系と、この搬像
レンズ系の焦点面に配置されたイメージセンサと、この
イメージセンサの受光面の直前に配置され、電気光学効
果によって複数のセグメントごとに濃度を変化させ得る
フィルタと、上記イメージセンサによって（ｑられた画
像信号に基づいて、上記フィルタの各セグメントに該当
する部分の画像の輝度レベルに対応して各セグメントの
濃度を制御するフィルタ制御手段とを億えたものである
（第１図参照）。

［発明の実施例］第２図はこの発明の一実施例による撮＠装置の構成を示
している。１は撮像レンズ系、２はレンズ系１に組み込
まれた絞り、３はレンズ系１の焦点面に配置されたＣＯ
Ｄイメージセンサ、４はイメージセンサ３の受光面の直
前に配置された液晶ｌぐネルフィルタである。

第２図の実施例においては、ＣＯＤイメージセンサ３の
１１ｉｉ素と液晶パネルフィルた３のセグメントとが第
６図（△）に示すように対応している。

つまりイメージセンサ３は多数の画素を規則正しくマト
リクス状に配した二次元センサである。液晶パネルフィ
ルタ４は、イメージセンサ３の画素と１対１に対応した
多数の透明なセグメント電極を７１へりクス状に配した
もので、各セグメントごとに印加電圧が制御され、その
電圧によって各セグメントごとに濃度（光透過率）が制
御される。

イメージセンサ３の各画素をｘ、Ｙの二次元座標で表わ
し、ある１つの画素をＰ　（ｘ　、　ｙ　）とする。同
様に液晶パネルフィルタ４の各セグメントを×、ｙ座標
で表わすと、画素Ｐ　（ｘ　、　ｙ　）にはセグメント
Ｓ（Ｘ、Ｖ）が対応する。つまり、画素Ｐ　（ｘ　、　
ｙ　）にはセグメントＳ（ｘ、、ｙ）を通過した光が照
射され、フィルタ４のセグメントＳ（ｘ　、　ｙ　）の
Ｃ度を変えることで画素Ｐ’（ｘ、ｙ）への入射光量を
調節できる。

ＣＯＤイメージセンサ３は走査回路５によって駆動・ラ
スク走査され、各画素の輝度に対応したレベルの信号が
走査回路５から直列に出力される（この出力が画像信号
である）。液晶パネルフィルタ４の各セグメント電極に
は駆動回路６から電圧が印加され、その電圧によって各
セグメントの濃度が制御される。

濃度値メモリ９は、液晶パネルフィルタ４の各セグメン
トごとに、後述のように決定された濃度（ｉＩＩＤを記
憶するものである。駆動回路６とに度値メモリ９は走査
回路５と同期して動作し、あるセグメンｔ−８（ｘ、ｙ
）に該当する濃度値りをメモリ９から駆動回路６に読出
し、濃度値りに対応した電圧をセグメントＳ　（ｘ　、
　ｙ　）の電極に印加し、指定された濃度値にする。

関数発生器７は、走査回路５から順次出力される画像信
号Ｖを受けて、フィルタ４の各セグメントの濃度補正値
△ｄを出力する。この関数発生器７の入出力特性を第３
図に示している。画像信号Ｖは各画素の輝度レベルに比
例した電圧信号である。画像信号Ｖが設定値■１とＶ２
の中間にある場合、濃度補正値△ｄはゼロである。画像
信号Ｖが高い方の設定値Ｖ２を越えると、Ｖ−Ｖ２に比
例した正の濃度補正値△ｄが出力される。画像信号Ｖの
レベルが低い方の設定値Ｖ１より小さくなると、Ｖ−Ｖ
＋　に比例した負の濃度補正値△ｄが出力される。

加締回路８は、関数発生器７からの淵麿補正値Δｄｌ、
：基づいて濃度１ｎメモリ９の濃度ｆｌｆｉ　Ｄを書き
換える回路である。つまり、ある画素Ｐ　（ｘ　、　ｙ
　）の画像信号Ｖが走査回路５から出力され、そのＶに
対応した濃度補正値△ｄが関数発生器７から出力されて
いる時、濃度値メモリ９からはセグメントｓ　（ｘ　、
　ｙ　）の濃度値りが読出されている。ｈｎ算器８は、
メモリ９から読み出された濃度値りと関数発生器７から
の濃度補正値△ｄとを加算し、その加算結果をセグメン
トＳ　（ｘ　、　ｙ　）の新たな濃度値りとしてメモリ
９に書き込む。

以上の構成において、初期状態では濃度値メモリ９のデ
ータはクリアされていて、その結果液晶パネルフィルタ
４の全セグメントのＣＵは０％になっている。この状態
で何等かの対象物を＆象づ−ると、画像信号Ｖが得られ
、その画像信号Ｖのレベルが設定値Ｖ＋　とＶ２で決め
られた中間節回から逸脱すると、該当するセグメントの
濃度補正値△ｄが生じ、それが濃度ＩＤとしてメモリ９
の該当エリアに書込まれる。すると次の走査周期では、
メモリ９の濃度値りに従ってフィルタ４の濃度値が制罪
され、該当画素Ｐ　（ｘ　、　ｙ　）への入射光間が調
整される。

つまり、ある画素Ｐ　（ｘ　、　ｖ　）に強い光が入射
し、その画像信号Ｖのレベルが設定値Ｖ２を越えると、
その大きさに対応した正の濃度補正値△ｄが関数発生器
７から出され、濃度値メモリ９の該当セグメントＳ（ｘ
、ｙ）の濃度値りが大きな値に書き換えられる。すると
フィルタ４の該当セグメントをＳ　（ｘ　、　ｙ　）の
濃度が大きくなり（光透過率が減少する）、画素Ｐ（ｘ
、ｙ）の入射光量は減り、その画素からの画像信号Ｖの
レベルも減少する。その画像信号Ｖのレベルがまだ設定
値■２より大ぎいと、メモリ９の該当エリアの濃度値り
が更に大きく占き換えられ、フィルタ４の該当セグメン
トの濃度値が更に大きくなる。

また画像信号Ｖのレベルが設定値がｖｌより小さくなる
と、関数発生器７から負の濃度補正値Δｄが発生し、メ
モリ９の該当エリアのｅＪ度値りがより小さい値に占き
換えられ、フィルタ４の該当セグメントの濃度値が小さ
くなりく光透過率が増加する）、画素Ｐ　（ｘ　、　ｙ
　）の入射光量−が増える。

以上のようにして、画像信号Ｖのレベルが設定値Ｖ１と
Ｖ２の間の中庸な値に収まるように、液晶パネルフィル
タ４の濃度が、イメージセンサ３の画素に１対１に対応
した各セグメントごとに可変制御される。

なお上記の構成において、フィルタ４の濃度を１００％
にする濃度値を［）ｍとすると、加算器８は加弾結果が
［）ｍを越える場合、メモリ９に［）ｍを書き込む。ま
た、加算器８の加算結果が負になる場合、メモリ９にゼ
ロ（フィルタ４の濃度Ｏ％に相当するンを書き込む。

第４図はこの発明の他の実施例を示すもので、マイクロ
コンピュータ１３を用いて信号処理を行うようにしたも
のである。

第４図において、イメージセンサ３は走査回路５によっ
て駆動され、得られた画像信号はＡ／Ｄ変換器１０でデ
ィジタル信号に変換され、ＤＭＡ回路１１を介して画像
メモリ１２に書込まれる。

マイクロコンピュータ１３は、画像メモリ１２に書込ま
れた画像信号を処理し、前述の濃度値メモリ９に濃度値
りを書き込む。駆動回路６は、濃度１直メモリ９の、デ
ータに基づいてフィルり３の各セグメント電極に電圧を
印加し、セグメントごとに濃度を可変制御する。

第５図はマイクロコンピュータ１３による信号処理手順
の概要を示している。処理のアルゴリズムは第２図の実
施例と同じで、画素Ｐ　（Ｘ　、　ｙ　）の画像信号の
輝度レベルをメモリ１２から読込み、その輝度レベルに
対応したＣ度補正値△ｄを口出しく例えば第３図の入出
力特性と同じにする）、その濃度補正値△ｄｋ：基づい
て濃度値メモリ９のセグメントＳ（ｘ、ｙ）の該当エリ
アの濃度値りを＠き換える。

以上説明した実施例においては、液晶パネルフィルタ４
のセグメントがイメージセンサ３の各画素に１対１に対
応したものであったが、この発明はこれに限定されない
。第６図（Ｂ）に示すように、液晶パネルフィルタ４の
セグメントをイメージセンサ３の画素の７トリクスより
粗いマトリクスにしてもよい。この場合、フィルタ４の
１つのセグメンｌ−にイメージセンサ３の多数の画素が
該当する。その該当画素群の出力の輝度レベルの平均値
あるいは最大値に基づいてセグメントの濃度値を制御す
る。

また液晶パネルフィルタ４のセグメントは第６図（Ａ＞
（Ｂ）のような規則正しいマトリクス状に配列しなくて
もよい。例えば第６図（Ｃ）に示すように、液晶パネル
フィルタ４のセグメントを中央部分と４つの周辺部分と
の５つに分け、各部分の形状を四角形以外にしてもよい
。このセグメントの分割態様は、撮像対象が決っている
場合に、その対象の開明分布の傾向によって適宜に決定
すればよい。

第６図（Ｂ）（Ｃ）のような構成にした場合、イメージ
センサ３の各画素と液晶パネルフィルタ４の各セグメン
トとの対応関係を予め情報として持つ必要があり、それ
に従って信号処理を行うことになる。この対応関係に係
わる処理はソフトウェア的にも実行できるし、シフトレ
ジスタなどを用いてハードウェアでも実行できる。

なお、フィルタ４としては液晶パネルに限定されず、他
の電気光学効果を有する材料、例えばＰＺＴやＰＬＺＴ
などを用いたフィルタでもよい。

また、イメージセンサ３としてはＣＯＤに限定されない
のは言うまでもない。

［発明の効果］以上詳細に説明したように、この発明に係る撮像装置に
あっては、イメージセンサから得られる画像信号それ自
体を用いて当該イメージセンサの受光面の部分調光を行
うようにしたので、余分な光学系が不要で構成が非常に
簡単となり、部分調光の分解能や応答性を非常に高くす
ることも容易であり、光分のダイナミックレンジが大き
な対象を撮像してｂ、画面全体にわたって良質な画像信
号が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は特許請求の範囲に記載の構成要件を図解したブ
ロック図、第２図はこの発明の第１実施例のブロック図
、第３図は第２図における関数発生器７の入出力特性を
示すグラフ、第４図はこの発明の第２実施例のブロック
図、第５図は第４図におけるマイクロコンビコータ１３
による信号処理手順の概要を示すフローチャート、第６
図（Ａ）（１３）（Ｃ）はイメージセンサ３の画素とフ
ィルタ４のセグメントとの対応関係の３つの例を示す図
である。１・・・撮像レンズ系２・・・絞り３・・・ＣＯＤイメージセンサ４・・・液晶パネルフィルタ第６図（Ａｌ　　　　　　　　　ｔＢｌ第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）撮像レンズ系と、この撮像レンズ系の焦点面に配
置されたイメージセンサと、このイメージ、センサの受
光面の直前に配置され、電気光学効果によって複数のセ
グメントごとに濃度を変化させ得るフィルタと、上記イ
メージセンサによつて得られた画像信号に基づいて、上
記フィルタの各セグメントに該当する部分の画像の輝度
レベルに対応して各セグメントの濃度を制御するフィル
タ制御手段とを備えた撮像装置。