JPS63306778A - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JPS63306778A
JPS63306778A JP62143885A JP14388587A JPS63306778A JP S63306778 A JPS63306778 A JP S63306778A JP 62143885 A JP62143885 A JP 62143885A JP 14388587 A JP14388587 A JP 14388587A JP S63306778 A JPS63306778 A JP S63306778A
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JP
Japan
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signal
threshold
image
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field
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Pending
Application number
JP62143885A
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English (en)
Inventor
Koji Takahashi
宏爾 高橋
Teruo Hieda
輝夫 稗田
Tsutomu Sato
力 佐藤
Toshiyuki Masui
俊之 増井
Takashi Kobayashi
崇史 小林
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPS63306778A publication Critical patent/JPS63306778A/ja
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Priority to US08/386,119 priority patent/US5638118A/en
Priority to US08/802,279 priority patent/US5969761A/en
Priority to US09/293,905 priority patent/US6496226B2/en
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は実質的にダイナミック・レンジの広い撮像装置
に関する。
〔従来の技術〕
撮像装置は、カメラ一体形VTRやスチル・ビデオ・カ
メラなどのビデオ・カメラ部として広く使用されている
。撮像管や固体撮像素子を用いるビデオ・カメラは旧来
の銀塩写真システムに比ベダイナミック・レンジが狭く
、従って、逆光時などには白とびゃ黒つぶれ(輝度レベ
ルが著しく高い又は低い部分の俗称)などが発生する。
従来のビデオ・カメラではこのような場合、手動又は逆
光補正ボタンの操作により絞りを2絞り分程度開放し、
光量を調節していた。
しかし、このような逆光補正を適切に行った場合でも、
主たる被写体が適正露光量であっても背景で白とびが発
生してしまい、背景が白いだけの画面になってしまう、
つまり、従来装置のように主被写体の露光量が適正にな
るように光量調節するだけでは、撮像装置のダイナミッ
ク・レンジの狭さは解決されない。例えば、ライン・ス
キャナなどを用いて静止画像を電気信号に変換する従来
の撮像装置では、同一被写体から得られた露光量の異な
る複数の画面から1つの画面を合成する構成が考えられ
ている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、この従来装置は静止画像を対象としてお
り、ダイナミック・レンジの広い動画が得られるもので
はない。
このような問題点に鑑み、本発明は、実質的にダイナミ
ック・レンジの広い動画像の得られる撮像装置を提示す
ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係る撮像装置は、同一被写体から得た露光量の
異なる複数の画面から適切な一画面を得る撮像装置であ
って、注目画素の処理判断を当該注目画素の周辺画素の
情報を加味して行うことを特徴とする。
〔作用〕
上記手段により、実質的には当該露光量の異なる複数の
画面でカバーされるダイナミック・レンジを持つことに
なり、逆光の場合でも、主被写体と背景の両方で良好な
画像になる。また、注目画素の処理判断を当該注目画素
の周辺画素の情報を加味して行うことにより画面中の孤
立点が減少し、主被写体と背景との分離がより正確にな
る。
〔実施例〕 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第
1図は、カメラ一体形VTRに本発明を適用した場合の
全体構成ブロック図を示す。
第1図において、100はカメラ部、200は処理部、
300は記録部である。カメラ部100において、光学
系101から入射した光線は絞り102により光量制限
され、撮像素子103に結像する。撮像素子103は撮
像管や、MOS、CCDなどの半導体撮像素子からなる
。焦点駆動回路107、絞り駆動回路106及び撮像素
子駆動回路105は、カメラ制御回路108の制御の下
で、それぞれ光学系101、絞り102及び撮像素子1
03を駆動する。カメラ信号処理回路104は通常のビ
デオ・カメラの信号処理回路と同様のT補正その他の処
理を行う周知回路である。
カメラ部100から出力される映像信号は、処理部20
0のA/D変換器201でディジタル信号に変換され、
演算回路202で後述する画素データの変換を行われ、
D/A変換器203でアナログ信号に戻され、記録部3
00に供給される。
204は、演算回路202での演算用の画像メモリであ
り、205はそのアドレッシング回路である。アドレッ
シング回路205はカメラ部100の制御回路108か
らのタイミング信号に応じて画像メモリ204の書込、
読出アドレス制御信号を出力する。
記録部300では、D/A変換器203からのアナログ
信号が公知の方法でVTRレコーダ301に記録される
次に撮像素子103の動作を説明する。第2図はカメラ
部100のより詳細な構成ブロック図であり、第3図は
NTSC信号を例にとった場合に、カメラ部100のタ
イミング・チャートを示す。フィールド・インデックス
(Fl)信号は、1フレームを構成する奇(ODD)フ
ィールドと偶(EVEN)フィールドとを区別するため
の信号である。V ILII信号は垂直ブランキング信
号であり、H(高)の期間が有効画面、L(低)の部分
が垂直ブランキング期間に対応する。T、nts。は撮
像素子103の電荷蓄積時間制御のための信号であり、
例えばCCD撮像素子の場合には画素出力を垂直転送用
CODに読み出すためのパルスである。アイリス・ゲー
ト信号は、後述する自動露出のための基準となる映像信
号として、1/1000秒の蓄積信号か1/60秒の蓄
積信号のどちらを用いるかを指定する信号である。
図示例では、垂直ブランキング期間の間に171000
秒の蓄積を行い、次の有効画面期間にその1/1000
秒蓄積信号を出力する。そして、1/1000秒蓄積期
間の直後の有効画面期間に実質1760秒の電荷蓄積を
行い、次フィールドの有効画面期間にその1/60秒蓄
積信号を出力する。このようにして、各フィールド毎に
、2種類(1/1000秒と1760秒)の光量の信号
が交互に出力される。
なお、第2図において、20はカメラ信号処理回路10
4からの信号(例えば映像信号)を受けて、露出制御の
ための制御信号を演算する公知のAE制御回路、22は
合焦制御のための制御信号を出力する公知のAF制御回
路、24は垂直ブランキング信号V、□を2分周する1
72分周回路である。26.27はサンプル・ホールド
回路、28はインバータ、29.30は172分周回路
24の出力又はインバータ28によるその反転信号のど
ちらでサンプリング・タイミングを決定するかを選択す
るスイッチである。サンプル・ホールド回路26.27
の出力はそれぞれ絞り駆動回路106及び焦点駆動回路
107に印加され、自動露出制御、自動焦点調節が実行
される。
上記実施例では、1ノ1000秒と1/60秒の組み合
わせであり、約4段(24倍)の光量変化であるので、
例えばCCD撮像素子を用いたカメラの場合、EVEN
フィールドで1/60秒の蓄積時間を基準に主被写体に
露出を合わせると、そのEVENフィールドでは背景に
白とびが生じ易いのに対し、4段光量を少なくしたOD
Dフィールドでは主被写体で黒つぶれが発生することが
多い。なお、この例は逆光補正時に背景側に露出を合わ
せた場合を想定したもので、勿論、その場の状況により
1/1000秒以外に設定してもよい。
本発明では、このような、一方のフィールドでの白とび
及び/又は黒つぶれを積極的に利用して、画面の改善を
行う、つまり白とび又は黒つぶれの生じる部分について
は、他のフィールドの対応部分(露出が異なるので黒つ
ぶれ又は白とびは生じていない、)で代替し、両フィー
ルドの信号を合成して最終的な映像信号とする。その基
本的考え方を、第4図を参照して説明する。第4図では
、主被写体を縦長の長方形で模式的に示している。
第4図でスルー(T)画とは撮像素子103の直接出力
をいい、メモリ(M) 画又はメモリ出力とは画像メモ
リ204に一旦記憶された直前フィールドの信号をいう
、スルー画ではODDフィールド毎に逆光時の主被写体
が黒つぶれになり、EVENフィールド毎に背景が白と
びになっている。また、メモリ画では、1フイ一ルド期
間遅延した信号からなるので、白とびと黒つぶれはスル
ー画とは異なるフィールドで生じている。
従って、スルー画とメモリ画とを適切に組み合わせれば
、白とび及び黒つぶれの無い良好な映像が得られること
になる。つまり各フィールド毎にスルー画及びメモリ画
の信号を所定の閾値と比較して、当該閾値より大きけれ
ば1、小さければ0として、画素毎に白とび又は黒ツブ
レを判定する。
第6図はその閾値と、画素の輝度値、フィールドとの関
係を示す、第6図(a)の横軸は輝度レベル、縦軸は1
画面中の各輝度レベルの出現頻度を示す。
第6図(a)に示すように、閾値Thlは黒つぶれを判
定できるように設定され、閾値Th2は、白とびを判定
できるように設定される。即ち、Thl以下が黒つぶれ
であり、閾値Th2以上が白とびと判定される。第6図
(b)は各フィールドと閾値との関係を示す、上記の如
(ODDフィールドとEVENフィールドでは白とびと
黒つぶれが交互するので、その判定用の閾値もフィール
ド毎に変更する。
このようにしてどのフィールドのどの画素部分が黒つぶ
れ又は白とびであるかを判定できるから、その判定結果
を用い、スルー画とメモリ画とで適正な露光量の画素信
号を選択できる。例えば、判定Aと判定Bの論理積をと
り、ODDフィールドでは、論理積が1である画素に対
してはスルー画の信号を選択し、論理積が0である画素
に対してはメモリ画の信号を選択し、1!VHNフイー
ルドではその逆の関係にすることにより、第4図に示す
ような選択フラグが得られる。第4図の最下段の絵はそ
の選択フラグによる合成画像を示す、この図では、主被
写体が等速度運動を行った場合を想定し、時間軸ズレが
画像に及ぼす影響を確認したが、実用上充分な動画にな
りうろことが分かる。
但し、画面内で輝度が大きく異なる場合には、被写体と
背景という2つ(又それ以上)の領域に区分けできるが
、その領域内では、どちらか一方の蓄積時間の信号のみ
を用い、切換は行わない方が好ましい、なぜなら、第1
に領域内での適切な階調表現ができな(なり、第2に、
領域の境界線部分がちらつき、見づら(なるからである
、各領域内で、頻繁な切換を避けるために、切換判断の
基準となる閾値を、周辺画素の情報を加味して適宜に設
定する。−例として、閾値Thl、Th2にヒステリシ
ス特性を持たせる。
第5図は処理部200の演算回路202において、上記
閾値Thl、Tb!との比較及び選択フラグを形成する
回路部分の詳細な構成ブロック図を示す。
Th切換制御信号は、FI信号などのように、フィール
ド毎に”H”Ill″が反転する信号であり、閾値発生
回路53及びインバータ51を介して第2の閾値発生回
路52に印加される。閾値発生回路52.53はその切
換信号に応じて、第6図(1))の関係の閾値Thl 
、 Thl”又は同Th2. Th2”を発生する。上
記ヒステリシス特性としては、Thl以下の画素情報を
受は取った時、閾値をThlからThl’に上げ、比較
器54.55の出力が容易には反転しないようにする。
しかし、比較器54.55の出力が反転した後は、閾値
をThloからThlに戻す、 Th2についても同様
であり、Th2を越える値を受は取った時に閾値をTh
2からTh2°にする。比較回路54゜55はそれぞれ
メモリ画、スルー画と閾値発生回路52.53からの閾
値とを比較し、入信号、B信号を出力する。アンド・ゲ
ート56はそのA信号とB信号の論理積をとり、選択フ
ラグ信号を出力する。スイッチ57は当該選択フラグ信
号に従って切り換わり、メモリ画又はスルー画の信号を
選択する。
第7図は階調特性図を示す。同(a)の実線が通常のビ
デオ・カメラの特性図であり、100χまでは入出力が
リニアになっており、それ以上の入力(100〜400
χ)に対してはKNEE特性と呼ばれる傾きの緩い関係
となっている。この変化点をPIとすると、高速シャッ
タ時にはこの変化点がP2の位置に移行する。但しPl
がl/60秒で、P2が2段の露光量変化の1/250
秒であるとする。上述のように、4段の差の場合には、
第7図(d)の(1)と(5)の関係になる。因みに、
第7図(d)の(1)は1760秒、(2)は1/12
5秒、(3)は1/250秒、(4)は11500秒、
(5)は171000秒とした場合の特性図である。傾
きの違う2つの特性から好みのカーブを持つ特性を合成
する。
第7図世)は白とび及び黒つぶれ判定の閾値が異なる各
場合の合成特性例を示し、第7図(C)は、対応する2
つの画素の信号を加算平均して出力とする場合(同(1
))、一方を選択する場合(同(2))、及び適当な係
数のもとて加算平均する場合(同(3))の各特性を示
す。
次に、制御回路108の他の詳細例を第8図に示す、マ
スター・クロック発生器40は外部からの基準信号に従
い、制御回路IQ8内部用のマスター・クロックを発生
する。 1/1000シヤフタ用のクロック発生器41
はそのマスター・クロックに従い高速用クロックを発生
し、1/60シヤフタ用のクロック発生器42はそのマ
スター・クロックに従い低速用クロックを発生する。ス
イッチ45はフィールド毎に切り換わり、クロック発生
器41及び同42の出力を交互に駆動回路105に印加
する。AE制御信号発生器43は、カメラ信号処理回路
104からの映像信号を基に、絞り制御のためのAE制
御信号を発生する。制御信号保持回路44はその制御信
号を1フイ一ルド間保持する。
スイッチ46は、フィールド毎に切り換わり、AEil
[I信号発生器43の出力及び制御信号保持回路44に
よる保持信号を交互に絞り制御回路106に印加する。
切換信号発生器47は、スイッチ45.46の切換を制
御する。スイッチ45.46は同期して切り換わる。
この実施例では、低速用、高速用それぞれにクロック発
生器を設け、そのクロックを、フィールド毎の信号を発
生する切換信号発生器の出力信号により切り換えている
ので、回路構成及び動作が簡単になるという効果があり
、特に動画に適している。
〔発明の効果〕
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれ
ば、撮像素子のダイナミック・レンジを実質的に広くす
ることができる。更に、主被写体と前景との分離がより
正確に行え、画面中の判断結果の孤立点が減少し、より
自然な画面合成が可能になる。また、主被写体と背景と
の境界線にちらつきが出難(なり、より自然な画像が得
られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を用いたカメラ一体形VTR
の構成ブロック図、第2図は第1図のカメラ部の制御回
路108の具体的構成ブロック図、第3図は撮像素子の
動作タイミング・チャート、第4図は本発明による画像
処理の概念図、第5図は第1図の演算回路202の具体
的構成ブロック図、第6図は白とび及び黒つぶれ判定の
閾値の決定法を説明する図、第7図は階調特性図、第8
図は制御回路108の他の構成例のブロック図である。 100・−・カメラ部 200・−・処理部 300−
・・記録部 v、5  図 第6図 (a)基本吟1 (b)閾澁支他 (d)  多イッタースヒーF支炙5 第  7   図 第8図 手続補正書彷式・餞) 昭和62年7月17日 昭和62年特許願第143885号 2、発明の名称 撮像装置 3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 東京都大田区下丸子三丁目30番2号 キャノン株式会社 代表者 賀来 龍三部 4、代理人 5、補正命令の日付 自発 6、補正の対象   願書に添付した図面7、補正の内
容   別紙の通り図面の浄書(内容に変更なし)を補
正します。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 同一被写体から得た露光量の異なる複数の画面から適切
    な一画面を得る撮像装置であって、注目画素の処理判断
    を当該注目画素の周辺画素の情報を加味して行うことを
    特徴とする撮像装置。
JP62143885A 1987-06-09 1987-06-09 撮像装置 Pending JPS63306778A (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62143885A JPS63306778A (ja) 1987-06-09 1987-06-09 撮像装置
US07/601,014 US5162914A (en) 1987-06-09 1990-10-19 Image sensing device with diverse storage fumes used in picture composition
US08/386,119 US5638118A (en) 1987-06-09 1995-02-09 Image sensing device with diverse storage times used in picture composition
US08/802,279 US5969761A (en) 1987-06-09 1997-02-19 Image sensing device
US09/293,905 US6496226B2 (en) 1987-06-09 1999-04-19 Image sensing device
US10/264,944 US20030030743A1 (en) 1987-06-09 2002-10-04 Image sensing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62143885A JPS63306778A (ja) 1987-06-09 1987-06-09 撮像装置

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JPS63306778A true JPS63306778A (ja) 1988-12-14

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ID=15349289

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JP62143885A Pending JPS63306778A (ja) 1987-06-09 1987-06-09 撮像装置

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JP (1) JPS63306778A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0713342A2 (en) 1994-11-18 1996-05-22 Canon Kabushiki Kaisha Color image sensing apparatus and method of expanding dynamic range
EP0725536A3 (en) * 1995-02-03 1997-05-28 Canon Kk Method and apparatus for shooting with dynamic range expansion
US6798902B1 (en) * 1999-07-30 2004-09-28 Sony United Kingdom Limited Method of processing signals and apparatus for signal processing

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