KR100968983B1 - 촬상 장치 - Google Patents

Abstract

피사체에 따라, 출력 화상의 다이내믹 레인지에서 동적인 할당이 가능한 촬상 장치를 제공한다. 피사체를 촬상하는 촬상 소자(131)와, 촬상 소자에 의해 촬상된 노광 시간이 상대적으로 긴 장시간 노광 화상과 노광 시간이 상대적으로 짧은 단시간 노광 화상을 합성함으로써, 적어도 장시간 노광 화상 또는 단시간 노광 화상의 다이내믹 레인지 중 어느 하나보다도 상대적으로 다이내믹 레인지가 넓은 합성 화상을 생성하는 신호 처리부(133)와, 합성 화상을 압축하여, 영상 신호로서 출력하는 출력 화상의 다이내믹 레인지 중 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분 비율을 동적으로 변경하는 제어부(137)를 구비하고 있다.

촬상 소자, 검파부, 신호 처리부, 제어부, 다이내믹 레인지

Description

촬상 장치{IMAGING DEVICE, IMAGING DEVICE IMAGE OUTPUT METHOD, AND COMPUTER PROGRAM}

본 발명은 촬상 장치에 관한 것으로, 특히 다이내믹 레인지를 확대시킬 수 있는 촬상 장치에 관한 것이다.

촬상 장치는, 예를 들면, CCD(Charge Couple Device) 등의 촬상 소자를 구비한 비디오 카메라, 디지털 비디오 카메라, 또는 스틸 비디오 카메라 등이 널리 일반적으로 이용되고 있다.

CCD 등의 촬상 소자는, 은염 카메라에 비해 다이내믹 레인지가 좁다. 이 때문에, 역광 시간 등의 촬영 시에는, 재생되는 화상에서, 밝은 부분의 계조를 잃게 되는 백색 날림 또는 어두운 부분의 계조를 잃게 되는 흑색 붕괴 등이 발생한다.

종래의 촬상 장치에서는, 자동 노광 기능에 의해 피사체에 대한 노광량이 적정해지도록 조절되고 있지만, 예를 들면, 피사체 중 주요부에서는, 적정한 계조가 얻어지더라도, 배경 등에서는, 여전히 백색 날림 등이 발생하는 경우가 많다.

또한 종래의 촬상 장치에서는, 역광 보정을 행할 때에는 고휘도 부분을 백색 날림이 되게 하여 저휘도 신호 레벨/중휘도 신호 레벨(저중휘도 신호 레벨)에서의 화상의 재현을 중시한 노광을 행하였지만, 경우에 따라서는 배경의 백색이 날려 있 는 부분의 화상도 보고자 하는 경우도 있다.

따라서, 상기한 바와 같은 밝은 부분과 어두운 부분을 포함하는 다이내믹 레인지가 넓은 화상에도 대응하기 위해, 고속 셔터 등에 의해 비교적 밝은 부분을 주된 피사체로 하는 화상과, 저속 셔터 등에 의해 비교적 어두운 부분을 주된 피사체로 하는 화상을 합성함으로써, 다이내믹 레인지가 넓은 화상을 촬영 가능한 촬상 장치(와이드 다이내믹 레인지 카메라)가 있다.

그러나, 상기 와이드 다이내믹 레인지 카메라 등의 다이내믹 레인지가 넓은 화상을 촬영 가능한 촬상 장치에서, 영상 신호로서 재생 가능한 출력 화상의 다이내믹 레인지가, 휘도 신호 레벨이 고휘도에 해당하는 고휘도 부분과 휘도 신호 레벨이 저휘도/중휘도에 해당하는 저중휘도 부분으로 배분되는 비율은, 피사체에 상관없이 항상 고정되어 있었다.

따라서, 예를 들면, 상기 출력 화상 중 고휘도 부분의 화상 신호가 존재하지 않는 경우, 출력 화상의 다이내믹 레인지 중 고휘도 부분에 할당되는 화상 신호는 존재하지 않으며, 남겨진 저중휘도 부분만이 다이내믹 레인지에 할당되기 때문에, 다이내믹 레인지가 유효하게 활용되지 않고, 전체적으로 어두운 화상으로 되어 있었다.

본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 피사체에 따라, 출력 화상의 다이내믹 레인지에서 동적인 할당이 가능한, 신규이며 또한 개량된 촬상 장치를 제공하는 것이다.

〈발명의 개시〉

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 관점에 따르면, 피사체를 촬상하는 촬상 소자와, 촬상 소자에 의해 촬상된 노광 시간이 상대적으로 긴 장시간 노광 화상과 노광 시간이 상대적으로 짧은 단시간 노광 화상을 합성함으로써, 적어도 장시간 노광 화상 또는 단시간 노광 화상의 다이내믹 레인지 어느 것보다도 상대적으로 다이내믹 레인지가 넓은 합성 화상을 생성하는 신호 처리부와, 합성 화상을 압축하여, 영상 신호로서 출력하는 출력 화상의 다이내믹 레인지 중 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분 비율을 동적으로 변경하는 제어부를 구비하고 있다.

본 발명에 따르면, 촬상 소자에 의해 촬상된 화상 신호에 기초하여, 장시간 노광 화상과 단시간 노광 화상을 합성하여, 다이내믹 레인지를 확대한 합성 화상을 생성한다. 또한, 출력 화상의 고휘도 다이내믹 레인지, 또는 저휘도 다이내믹 레인지의 어느 한쪽으로 할당하는 비율을, 동적으로 변경하고, 상기 합성 화상의 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지를 압축함으로써 할당한다. 이러한 구성에 의해, 예를 들면, 촬상된 화상이 전체적으로 고휘도 영역을 차지하는 신호량이 없고, 어두운 화상이라도, 적정한 배분 비율로 동적으로 변경되어서, 항상 계조가 일정한 선명한 화상을 출력하는 것이 가능하게 된다. 또한, 배분 비율은, 다이내믹 레인지 중 고휘도 다이내믹 레인지 또는 저중휘도 다이내믹 중 어느쪽으로 배분하는 것이거나, 배분된 비율이다.

제어부는, 적어도 합성 화상에 차지하는 휘도 영역에 따라, 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분 비율을, 동적으로 변경한다. 이러한 구성에 의해, 합성 화상에 차지하는 밝기의 정도의 변화에 따라, 배분 비율을 변경할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 휘도 영역 중 고휘도 영역이 감소하여, 어두운 화상으로 된 경우, 고휘도 다이내믹 레인지로부터 저중휘도 다이내믹 레인지로 할당하는 비율을 늘림으로써, 적정한 계조를 얻는 것이 가능하게 된다.

제어부는, 합성 화상이 생성될 때마다, 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분 비율을, 보정한다. 이러한 구성에 의해, 합성 화상이 생성될 때마다, 적정한 다이내믹 레인지의 배분 비율인지의 여부를 판단하여, 적정하지 않으면 배분 비율을 보정하기 때문에, 항상 적정한 계조가 재현된 화상을 출력하는 것이 가능하게 된다.

휘도 영역은, 적어도 고휘도 영역 또는 저중휘도 영역 중 어느 한쪽이다. 이러한 구성에 의해, 고휘도 영역, 저중휘도 영역, 또는 고휘도 영역·저중휘도 영역 중 어느 하나에 주목하여 다이내믹 레인지의 할당을 행할 수 있다. 또한, 휘도 영역은, 상기에 한정되지 않으며, 예를 들면, 고휘도 영역, 중휘도 영역, 저휘도 영역 등으로 구성되는 경우라도 무방하다.

제어부는, 적어도 합성 화상에 차지하는 고휘도 영역의 평균 휘도 신호 레벨에 따라, 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분 비율을, 동적으로 변경한다. 이러한 구성에 의해, 합성 화상 중 밝은 부분(고휘도 영역)의 변동에 따라, 배분 비율을 동적으로 변경한다. 따라서, 많은 피사체를 차지하는 저중휘도 영역을 중요시하여, 저중휘도 다이내믹 레인지의 비율을 늘리는 것이 가능하게 된다.

제어부는, 적어도 합성 화상에 차지하는 저중휘도 영역의 평균 휘도 신호 레벨에 따라, 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분 비율을, 동적으로 변경하도록 하여도 된다.

제어부는, 적어도 합성 화상에 차지하는 고휘도 영역에 따라, 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분 비율을, 동적으로 변경한다. 이러한 구성에 의해, 합성 화상 중 밝은 부분(고휘도 영역)의 변동에 따라, 배분 비율을 동적으로 변경하는 것이 가능하게 된다. 예를 들면, 밝은 부분이 감소하면, 어두운 부분의 계조를 늘려 재현성을 높이는 경우 등을 예시할 수 있다.

제어부는, 적어도 합성 화상에 차지하는 저중휘도 영역에 따라, 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분 비율을, 동적으로 변경하도록 하여도 된다.

제어부는, 고휘도 다이내믹 레인지와 상기 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분 비율을, 적어도 단조적으로 변동시킨다. 이러한 구성에 의해, 배분 비율을 서서히 변동시키는 것이 가능하게 된다. 따라서, 급격한 변동이 없기 때문에 많은 촬영 현장에서, 배분 비율의 변동을 적용하는 것이 가능하게 된다. 또한, 상기에 한정되지 않고, 예를 들면, 배분 비율의 변동을, 2차 곡선적으로 변동시키는 경우 등이라도 실시 가능하다.

휘도 영역은, 적어도 고휘도 영역 또는 저중휘도 영역 중 어느 한쪽이도록 구성하여도 된다.

합성 화상에 구성되는 화소는, 적어도 전환 휘도 신호 레벨보다도 높은 휘도 신호 레벨의 화소에 대해서는 단시간 노광 화상으로부터 취득되며, 전환 휘도 신호 레벨보다도 낮은 휘도 신호 레벨의 화소에 대해서는 장시간 노광 화상으로부터 취득되도록 구성하여도 된다.

합성 화상을 구성하는 화소는, 전환 휘도 신호 레벨보다도 높은 휘도 신호 레벨인 경우, 장시간 노광 화상의 화소로부터 취득되며, 전환 휘도 신호 레벨보다도 낮은 경우, 단시간 노광 화상의 화소로부터 취득되도록 구성하여도 된다.

다이내믹 레인지는, 적어도 고휘도 다이내믹 레인지 또는 저중휘도 다이내믹 레인지 중 어느 한쪽이도록 구성하여도 된다.

적어도 출력 화상의 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분 비율에 기초하여, 합성 화상의 휘도 신호 레벨을 압축하기 위한 압축 이득이 결정되는 것을 특징으로 한다,

적어도 합성 화상 중 고휘도 영역의 휘도 신호 레벨을 압축하기 위한 고휘도 압축 이득과, 저중휘도 영역의 휘도 신호 레벨을 압축하기 위한 저중휘도 압축 이득이 결정되도록 구성하여도 된다.

적어도 고휘도 압축 이득 또는 저중휘도 압축 이득에 기초하여, 합성 화상의 휘도 신호 레벨마다, 압축되기 위해 이용되는 적어도 최종 고휘도 압축 이득 또는 최종 저중휘도 압축 이득이, 또한 결정되도록 구성하여도 된다.

적어도 합성 화상에 차지하는 고휘도 영역에 따라, 출력 화상의 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분 비율은, 동적으로 변경되도록 구성하여도 된다.

도 1은, 본 실시 형태에 따른 와이드 다이내믹 카메라의 개략적인 구성을 도시하는 사시도.

도 2는, 본 실시 형태에 따른 창을 구비한 옥내를 촬영하는 경우의 개략적인 피사체를 나타내는 설명도.

도 3은, 본 실시 형태에 따른 와이드 다이내믹 레인지 카메라의 개략적인 구성을 도시하는 블록도.

도 4는, 본 실시 형태에 따른 신호 전처리 블록의 개략적인 구성을 도시하는 블록도.

도 5의 (A)∼도 5의 (C)는, 본 실시 형태에 따른 타이밍 조정부에서의 동시화 처리의 개략을 나타내는 설명도.

도 6은, 본 실시 형태에 따른 촬상 장치의 화상 출력 처리의 개략을 나타내는 흐름도.

도 7은, 본 실시 형태에 따른 합성 처리 시의 화상의 입출력 특성의 개략을 나타내는 설명도.

도 8은, 본 실시 형태에 따른 장시간 노광 화상의 휘도 신호 레벨의 분포의 개략을 나타내는 누적 히스토그램.

도 9는, 본 실시 형태에 따른 단시간 노광 화상의 휘도 신호 레벨의 분포의 개략을 나타내는 누적 히스토그램.

도 10은, 본 실시 형태에 따른 출력 화상의 입출력 특성의 개요를 나타내는 설명도.

도 11은, 본 실시 형태에 따른 출력 화상의 입출력 특성의 개략을 나타내는 설명도.

도 12는, 본 실시 형태에 따른 고휘도 영역의 면적에 의한 보정 함수의 개략을 나타내는 설명도.

도 13은, 본 실시 형태에 따른 고휘도 영역의 평균 휘도 신호 레벨에 따른 보정 함수의 개략을 나타내는 설명도.

〈발명을 실시하기 위한 최량의 형태〉

이하, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여, 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명 및 첨부 도면에서, 대략 동일한 기능 및 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써, 중복 설명을 생략한다.

(1. 와이드 다이내믹 레인지 카메라에 대하여)

먼저, 도 1, 도 2를 참조하면서, 본 실시 형태에 따른 와이드 다이내믹 카메라(와이드 D 카메라)에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 따른 와이드 다이내믹 카메라의 개략적인 구성을 도시하는 사시도이다. 도 2는, 본 실시 형태에 따른 창을 구비한 옥내를 촬영하는 경우의 개략적인 피사체를 나타내는 설명도이다. 또한, 본 실시 형태에 따른 촬상 장치(102)는, 정지 화상 및/또는 동화상을 촬상 가능하다.

디지털 비디오 카메라, 스틸 비디오 카메라 등 일반적으로 사용되는 촬상 장치는, 도 2에 도시한 바와 같이, 예를 들면 맑은 날 대낮의 시간대에, 창(122)이 갖춰진 옥내에서 촬상하는 경우, 옥내에 있는 인간(120)을 피사체로 하여 노광 기준을 맞추면, 인간(120)보다도 밝은 창(122)의 부분이, 계조를 잃어버려서 백색 날림이 되게 된다.

이것은, 창(122)보다도 상대적으로 어두운 인간(120)의 휘도로부터, 인간(120)보다도 상대적으로 밝은 창(122)의 휘도까지의 광범위한 다이내믹 레인지를, 촬상 장치가 취급할 수 없기 때문이다.

상기 문제를 해결하기 위해, 예를 들면, 전자 셔터로 셔터 속도를 바꾸어, 노광 시간이 상이한 복수의 화상을 합성하는 등의 처리를 함으로써, 도 2에 도시한 바와 같이, 피사체로서 인간(120)에 노광 기준을 설정하였다고 하여도, 창(122)의 부분도 백색 날림이 되지 않아서, 계조가 좋고 화상으로서 재생 가능한 기능을 갖는 촬상 장치를 와이드 다이내믹 레인지 카메라(와이드 D 카메라)라 한다.

출력 화상에 밝은 부분으로부터 어두운 부분까지가 포함되는 다이내믹 레인지가 넓은 피사체를 촬상하는 방법으로서, 상기 노광 시간이 상이한 밝은 화상과 어두운 화상을 합성하는 방법 외에, 화소 단위로 감도를 바꾸어 촬상 소자로부터 동일한 노광 조건의 신호만을 추출하여, 화상을 재생하고, 노광 조건이 상이한 1 또는 2 이상의 화상을 합성하는 방법, 또는 프리즘에 의해 입사광을 나누어, 촬상 소자와, 투과하는 광을 전체 파장에 걸쳐 감소시키는, 즉 입사광량을 동등하게 감소시키는 ND 필터(Neutral Density Filter, 광량 조절 필터)와 같은 감광(減光) 기능을 갖는 것을 접합시킨 촬상 소자로부터 출력되는 신호를 합성하는 방법 등이 있다.

도 1에 도시하는 와이드 D 카메라(102)는, 일반적으로 이용되는 비디오 카메라의 다이내믹 레인지보다도 매우 넓은 다이내믹 레인지를 가지며, 출력 화상에 밝은 부분으로부터 어두운 부분까지가 포함되는 다이내믹 레인지가 넓은 피사체를 촬상하는 것이 가능하다. 따라서, 강한 외광이 삽입되는 실내, 조도차가 심한 장소 등을 촬상하는 경우에 적합하다.

예를 들면, 은행 등의 점포의 출입구, 또는 교통 상황의 파악을 위해 교통 도로 등, 낮, 야간 등 촬상되는 시간대에 따라 다이내믹 레인지가 크게 상이한 경우에 촬상하는 경우가 많은, 특히 감시 카메라 등에 이용된다. 또한, 본 실시 형태에 따른 와이드 D 카메라(102)는, 감시 카메라에 한정되지 않는다.

(2. 와이드 다이내믹 레인지 카메라의 각 콤포넌트의 구성)

다음으로 도 3을 참조하면서, 본 실시 형태에 따른 와이드 D 카메라(102)의 각 콤포넌트의 구성에 대하여 설명한다. 도 3은, 본 실시 형태에 따른 와이드 다이내믹 레인지 카메라의 개략적인 구성을 도시하는 블록도이다. 또한, 도 3에서, 예를 들면, 마이크로컴퓨터(137)가 본 발명의 제어부에 대응하지만, 이러한 예에 한정되지는 않는다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 와이드 D 카메라(102)는, 광학 부품(130)과, 촬상 소자(131)와, 전(前)처리부(132)와, 신호 처리부(133)와, 출력부(134)와, TG(135)와, EVR(136)과, 마이크로컴퓨터(137)와, 광학 부품 제어 회로(138)와, 기록 매체(139)로 구성된다.

광학 부품(130)은, 렌즈, 또는 불필요한 파장을 제거하는 광학 필터이며, 예 를 들면, ND 필터 등을 들 수 있다. 피사체로부터 입사되어, 광학 부품(130)을 투과한 광은, 촬상 소자(131)에 들어가서, 전기 신호로 변환된다. 또한, 광학 부품(130)은, 마이크로컴퓨터(137)에 의해 광학 부품 제어 회로(138)를 통해, 예를 들면 렌즈의 조리개 등이 제어된다. 또한, 마이크로컴퓨터(137)에 대해서는 추후에 상술한다.

촬상 소자(촬상 디바이스)(131)는, 수광면에 2차원적으로 설치된 광전 변환 소자로 이루어지는 복수의 화소에 의해, 피사체로부터 수광한 광학 상을 광전 변환하고 전기적인 화상 신호로서 출력하는 것이 가능하다. 예를 들면, 촬상 소자(131)는, 다종으로 이루어지는 CCD 등의 고체 촬상 디바이스를 들 수 있다.

전처리부(132)는, 촬상 소자(131)가 CCD인 경우, 촬상 소자(131)에 의해 출력되는 상기 화상 신호를 수신 후, CDS(correlated double sampling circuit 상관 2중 샘플링)의 처리에 의해 노이즈(잡음)를 감소시키면서, 영상 신호를 추출한다.

또한, 전처리부(132)는, 필요에 따라 적합한 신호 레벨로 증폭(게인 조정)하기 위해 이득을 갖게 하여, 신호 처리부(133)로 송신한다.

촬상 소자(131)인 CCD의 주된 잡음은, 예를 들면, 전송 잡음, 출력 증폭기의 잡음, 리세트 잡음, 그것에 암전류에 기인하는 잡음, 광 샷 잡음 등을 들 수 있다.

상기 잡음 중에서 전송 잡음은, 전하가 전송해갈 때에, 발생하는 잡음이지만, 매립 채널 CCD가 일반적으로 이용되게 되고 나서는, 문제가 되는 경우는 적다. 출력 증폭기의 잡음은 소스 팔로워의 잡음이며, 이 노이즈를 감소시킴으로써, CCD의 잡음이 개선되게 된다.

리세트 잡음은, CCD의 FD(플로팅 디퓨전)의 리세트 시에 발생하는 잡음이며, 이 리세트 잡음을 경감하는 것이 가능한 것이, CDS이다.

신호 처리부(133)는, 크게 나누어 2개의 블록으로 구성된다. 하나는, 신호 전처리 블록(140)이며, 입력되는 노광 시간이 상이한 장시간 노광 화상과 단시간 노광 화상의 추출 처리, 상기 장시간 노광 화상과 단시간 노광 화상의 색 밸런스 보정 처리, 및 상기 장시간 노광 화상과 단시간 노광 화상의 합성·압축 처리를 행한다. 또한, 장시간 노광 화상과 단시간 노광 화상의 노광 시간에 대해서는, 촬상하는 피사체에 따라 개개로 설정 가능하다. 신호 전처리 블록(140)에 대해서는, 추후에 상술한다.

신호 전처리 블록에 후속하는 또 하나의 블록은, 신호 후처리 블록(도시 생략)이며, γ(감마) 보정이나 윤곽 보정하기 위한 개구(aperture)의 처리, 피사체에 포함되는 "백"을 기준으로 색 온도를 조정하는 화이트 밸런스 등의 색 처리를 행한다.

또한, 신호 처리부(133)는, 적어도 검파부(143)를 구비하며, 예를 들면, 휘도 신호 레벨 등, 현 시점에서 입력되는 화상 신호의 레벨 정보 또는 색 정보 등을 검출하는 것이 가능하다. 상기 검출된 정보에 기초하여, 압축 이득 등의 이득을 계산하거나, 화이트 밸런스를 조정하는 것이 가능하다. 또한, 상기 검파부(143)에 대해서는, 추후에 상술한다.

출력부(134)는, 상기 신호 처리부(133)의 처리 후, 신호 처리부(133)로부터 영상 신호를 수신하여, 영상을 재생하기 위해, 출력부(134)인 드라이버를 통해, 예 를 들면, 디스플레이 장치 등의 모니터에 영상을 출력한다.

TG(타이밍 제너레이터)(135)는, 예를 들면 CCD 등의 촬상 소자(131)에 필요한 펄스를 생성한다. 예를 들면, 수직 전송을 위한 4상 펄스, 필드 시프트 펄스, 수평 전송을 위한 2상 펄스 등의 펄스가 생성된다. 상기 TG(135)에 의해, 촬상 소자(131)를 구동(전자 셔터 기능)시키는 것이 가능하게 된다.

촬상 소자(131)의 구동의 조정에 의해, 노광 시간이 상대적으로 긴 장시간 노광 화상과, 노광 시간이 상대적으로 짧은 단시간 노광 화상을 촬상하는 것이 가능하다. 본 실시 형태에 따른 와이드 다이내믹 레인지 카메라인 촬상 장치(102)에서는, 상기 처리에 의해 촬상 처리를 행하고 있지만, 본 실시 형태에 따른 촬상 처리는, 이러한 예에 한정되지 않는다.

EVR(전자 볼륨)(136)은, 디지털 신호 등에 의해 저항값을 조정할 수 있는 가변 저항기이며, 저항값을 변경함으로써, 광학 부품 제어 회로(138) 등을 제어한다. 따라서, EVR(136) 등에 의해, 광학 부품(130)인 렌즈의 조리개 조정을 할 수 있다. 또한, EVR(136)은, 예를 들면, 메모리 등의 기억 수단을 구비하고 있어서, 전원이 OFF로 되어도 변경된 저항값을 유지할 수 있다.

광학 부품 제어 회로(138)는, 예를 들면, 광학 부품(130)의 조리개 조정, 또는 복수의 광학 부품(130) 중 ND 필터 등의 다른 광학 필터로 전환 등을 행하기 위한 제어 수단(도시 생략)을 구비하고 있다.

마이크로컴퓨터(137)는, 예를 들면, 상기 검파부(143)로부터의 검파 결과에 기초하여, 상기 전처리(132), 신호 처리부(133), TG(135), EVR(136), 및 광학 부품 제어 회로(138)의 각 처리를 제어한다. 또한, 와이드 다이내믹 레인지 카메라인 촬상 장치(102)의 장시간 노광 화상(long) 및 단시간 노광 화상(short)을 합성·압축하기 위한 압축 게인(압축 이득) 등을 결정하고 있다. 또한, 마이크로컴퓨터(137)에 대해서는 추후에 상술한다.

또한, 마이크로컴퓨터(137)는, "외부 I/F(외부 인터페이스)"를 통해, 촬상 장치(102)의 외부와의 장치와, 예를 들면, 장치를 제어하기 위한 제어 데이터 등을 서로 송수신함으로써 촬상 장치(102)의 제어가 가능하게 된다. 또한, 상기 "외부 I/F"는, 예를 들면, 10 Base-T 혹은 10 Base-2 등의 Ethernet(등록 상표), EIA-232, 또는 EIA-485 등을 들 수 있다.

기록 매체(139)는, 예를 들면, 촬상 장치(102)에 갖춰진 각 부의 제어에 필요한 제어 데이터, 피사체에 대한 노광을 조정하기 위한 조정 데이터, 촬상 장치(102)를 사용하는 각 사용자가 색 보정, AE 등 각종 설정 가능한 사용자 설정 데이터 등을 기억하는 것이 가능하다.

기록 매체(139)는, 예를 들면, 데이터를 기입함으로써 기억 가능한 ROM, 전기적 소거에 의해 데이터를 기억 또는 소거하는 것이 가능한 EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM) 등을 예시할 수 있다.

(2. 1 신호 전처리 블록(140))

다음으로, 도 4를 참조하면서, 본 실시 형태에 따른 신호 처리부(133)에 포함되는 신호 전처리 블록에 대하여 설명한다. 도 4는, 본 실시 형태에 따른 신호 전처리 블록의 개략적인 구성을 도시하는 블록도이다.

또한, 도 4에서, 예를 들면, 마이크로컴퓨터(137)가 본 발명의 제어부에 대응하며, 압축 이득 계산부(145)가 본 발명의 압축 이득 계산부에 대응하지만, 이러한 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 실시 형태에 따른 압축 이득 계산부(145)는, 신호 전처리 블록(140)에 구비되고 있지만, 이러한 예에 한정되지 않으며, 예를 들면, 상기 제어부로서 마이크로컴퓨터(137)에 구비하는 경우, 신호 전처리 블록(140) 이외에 구비하는 경우 등이라도 실시 가능하다.

도 4에 도시한 바와 같이, 신호 전처리 블록(140)은, 타이밍 조정부(141)와, 클램프 처리(142)와, 검파부(143)와, 합성부(144)와, 압축 이득 계산부(145)와, 압축부(146)로 구성된다.

타이밍 조정부(141)는, 전처리부(132)로부터 각각 상이한 타이밍에서 출력되는, 노광 시간이 각각 상이한 화상 신호의 타이밍을, 동기가 취해진 타이밍에서 조정(동시화)한다. 이하, 타이밍 조정부(141)에서의 동기화 처리에 대하여 설명한다.

먼저 도 5의 (A)에 도시한 바와 같이, 촬상 소자(131)에 의해 촬상된 장시간 노광 화상(long)을 포함하는 장시간 노광 화상 신호(long signal)와, 단시간 노광 화상(short)을 포함하는 단시간 노광 화상 신호(short signal)가 전처리부(132)로부터, 시분할에 의해, long과 short가 교대로 혼성된 상태에서, 도 4에 나타내는 1개의 버스(경로)에 의해, 타이밍 조정부(141)로 송신된다. 또한, 도 5의 (A)∼도 5의 (C)는, 본 실시 형태에 따른 타이밍 조정부(141)의 동시화 처리의 개략을 나타내는 설명도이다.

타이밍 조정부(141)에, 시분할되어 교대로 장시간 노광 화상 신호와 단시간 노광 화상 신호가 입력되면, 타이밍 조정부(141)는, 장시간 노광 화상과 단시간 노광 화상 신호의 동시화를 행한다.

상기 동시화는, 도 5의 (A)에 도시한 바와 같이, 1의 신호에 포함되는 장시간 노광 화상과 단시간 노광 화상 신호를, 각각 추출하고, 도 5의 (B)(장시간 노광 화상 신호), 도 5의 (C)(단시간 노광 화상 신호)에 도시한 바와 같이, 장시간 노광 화상 신호에 포함하는 장시간 노광 화상과, 단시간 노광 화상 신호에 포함하는 단시간 노광 화상을, 각각 시간적인 타이밍을 맞추는 것이다(동기를 취함). 동시화된 상태에서, 도 4에 도시한 바와 같이, 타이밍 조정부(141)는, 단시간 노광 화상과 장시간 노광 화상을 각각 클램프 처리부(142)로 따로 출력한다.

타이밍 조정부(141)에서, 동시화를 함으로써, 합성부(144)에서, 장시간 노광 화상과 단시간 노광 화상을 합성할 때의 화소의 전환이 원활해져서, 합성 처리를 효율적으로 실시하는 것이 가능하게 된다.

다음으로 클램프 처리부(142)는, 장시간 노광 화상 및 단시간 노광 화상의 휘도 신호 레벨 중 "0 레벨(흑 레벨)"의 기준을 결정한다(클램프 처리). 0 레벨 결정 후, 클램프 처리부(142)는, 장시간 노광 화상 및 단시간 노광 화상을 합성부(144)와, 검파부(143)로 출력한다.

클램프 처리부(142)는, 장시간 노광 화상 신호 및 단시간 노광 화상 신호가 주기성을 가지고 있는 것을 이용하여, 직류 성분의 재생을 행하여, 저주파 노이즈를 제거하고, 어느 곳이 0 레벨인 것인지를 결정한다. 복합 영상 신호나 휘도 신 호에서는 흑 레벨을 기준으로 하고 있으며, 직류 전압값이 정보를 나타내고 있다. 따라서, 신호 처리에서는 흑 레벨(0 레벨)을 고정하고, 이 레벨을 기준으로 하여 처리가 행해진다.

검파부(143)는, 클램프 처리부(142)로부터 출력되는 장시간 노광 화상 신호 및 단시간 노광 화상 신호에 대하여, 어느 정도, 신호량이 입력되어 있는 것인지, 어느 정도의 휘도 신호 레벨인 것인지를 검출한다. 또한, 휘도 신호 레벨(휘도 레벨)은, 밝기의 정도를 나타낸다.

즉, 검파부(143)의 검파 결과가, 예를 들면, 마이크로컴퓨터(137) 등의 각 부에 출력됨으로써, 각 부는, 처리를 실행하는 것이 가능하게 된다. 특히, 마이크로컴퓨터(137)는, 장시간 노광 화상과 단시간 노광 화상의 합성의 전환 포인트(switch point)를 정하기 위해, 검파부(143)는, 입력되는 장시간 노광 화상 및 단시간 노광 화상의 신호량 또는 휘도 신호 레벨의 분포(휘도 신호 레벨의 히스토그램)를 검출한다.

합성부(144)는, 입력되는 장시간 노광 화상과 단시간 노광 화상을, 먼저 노광의 레벨의 맞춤을 행하고, 화소 단위로 전환하여 처리함으로써 1 화상으로 합성한다. 생성된 합성 화상은, 합성 화상 신호로서 압축부(146)와, 압축 이득 계산부(145)로 출력된다. 또한, 합성부(144)의 장시간 노광 화상과 단시간 노광 화상의 합성 처리에 대해서는, 추후에 상술한다.

마이크로컴퓨터(137)는, 검파부(143)에 의해 장시간 노광 화상 신호와 단시간 노광 화상 신호로부터 검파된 휘도 신호 레벨의 신호량 또는 휘도 신호 레벨의 히스토그램 등을 수신할 수 있다. 또한, 휘도 신호 레벨의 신호량으로부터, 고휘도 영역 또는 저중휘도 영역의 평균 휘도 신호 레벨 등이 구해진다.

마이크로컴퓨터(137)는, 상기 검파부(143)로부터 취득한 검파 결과 등의 정보에 기초하여, 단시간 노광 화상과 장시간 노광 화상의 노광을 조절하며, 영상 신호로서 출력되는 출력 화상의 다이내믹 레인지에서의 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 비율을 보정하고, 단시간 노광 화상과 장시간 노광 화상을 합성하기 위한 전환 포인트의 결정, 또는 생성된 합성 화상의 압축 이득(압축 게인)의 결정 등을 처리한다. 또한, 상기 전환 포인트 또는 압축 이득 등은, 마이크로컴퓨터(137)에 의해 신호 전처리 블록(140)의 각 처리부로 송신된다. 또한, 압축 이득은, 휘도 영역마다 구성된다. 본 실시 형태에 따른 압축 이득은, 고휘도 압축 이득(Gs)과 저중휘도 압축 이득(Gl)으로 구성되지만, 이러한 예에 한정되지 않으며, 예를 들면, 고휘도 압축 이득, 중휘도 압축 이득, 저휘도 압축 이득으로 구성되는 경우이어도 된다. 또한, 마이크로컴퓨터(137)의 전환 포인트의 결정, 다이내믹 레인지의 비율의 보정, 압축 이득의 결정 등의 동작 처리에 대해서는, 추후에 상술한다.

압축 이득 계산부(Compression Gain Calculator)(145)는, 생성된 합성 화상의 압축 시, 마이크로컴퓨터(137)로부터 송신된 상기 압축 이득(고휘도 압축 이득(Gs) 및 저중휘도 압축 이득(Gl))에 기초하여, 압축하는 휘도 신호 레벨마다의 최종 압축 이득을 산출하고, 상기 최종 압축 이득을 압축부(146)로 송신한다. 본 실시 형태에 따른 최종 압축 이득은, 최종 고휘도 압축 이득과 최종 저중휘도 압축 이득으로 구성되지만, 이러한 예에 한정되지 않는다.

압축부(146)는, 입력되는 상기 최종 압축 이득에 기초하여, 합성부(144)에 의해 합성되는 합성 화상의 다이내믹 레인지를, 영상 신호로서 출력되는 출력 화상의 다이내믹 레인지로 압축한다. 압축된 출력 화상은, 후속의 신호 후처리 블록(도시 생략)으로 송신된다.

압축부(146)에 의해 출력된 출력 화상은, 신호 후처리 블록에 입력되며, 예를 들면, 감마 보정, 개구, 또는 화이트 밸런스 등의 색 처리가 실행된다.

상기 색 처리 중 감마 보정은, 예를 들면, CRT(Cathode Ray Tube, 수상관) 등은, 감마 특성이 정해져 있기 때문에, 미리 촬상 장치(102)측에서 보정하고, 재생 화면이 올바른 계조 특성을 얻어지도록 해야 한다. 따라서, 상기 보정을 행하는 것이 감마 보정에 의해 보정이 필요해진다. 일반적으로 다이오드 특성이 이용된다.

(3. 촬상 장치(102)의 화상 출력 동작)

다음으로, 상기한 바와 같이 구성된 촬상 장치(102)의 화상 출력 동작의 실시 형태에 대하여 설명한다.

(3.1 촬상 장치(102)에서의 촬상 처리(S160))

먼저, 도 3, 도 4, 도 6을 참조하면서, 촬상 장치(102)의 촬상 처리에 대하여 설명한다. 또한, 도 6은, 본 실시 형태에 따른 촬상 장치의 화상 출력 처리의 개략을 나타내는 흐름도이다.

먼저, 와이드 다이내믹 카메라인 촬상 장치(102)는, 도 6에 도시한 바와 같 이, 촬상 소자(131)에 의해 피사체를 촬상 처리한다(S160). 본 실시 형태에 따른 촬상 처리는, 2중 노광 방식에 의한 촬상 처리이지만, 이러한 예에 한정되지 않고, 예를 들면, CCD 등의 촬상 소자(131)를 2개 이용하여, 표준 셔터 및 고속 셔터의 2판식인 경우라도 실시 가능하다.

상기 2중 노광 방식이란, 노광 시간이 상대적으로 길고, 적정 노광이 저중휘도 영역의 피사체를 대상으로 하는 장시간 노광 화상과, 적정 노광이 고휘도 영역의 피사체를 대상으로 하는 단시간 노광 화상을 촬상하고, 각각의 화상을 합성함으로써, 외관의 다이내믹 레인지를 확대시키는 방법이다. 또한, 휘도 영역은, 휘도 레벨이 동일한 정도인 화상에 구성되는 화소 또는 신호의 집합에 의해 형성되는 범위이다. 예를 들면, 고휘도 영역인 경우에는, 화상에 구성되는 화소 또는 신호 중, 휘도 레벨이 고휘도의 화소 또는 신호인 것을 나타낸다.

상기 촬상 처리(S160)되면, 촬상 소자(131)로부터 출력되고, 전처리부(132)에 의해, 예를 들면 CDS 처리 등이 행해진 장시간 노광 화상(long)과 단시간 노광 화상(short)이, 도 4에 도시하는 신호 처리부(133)의 신호 전처리 블록(140)의 타이밍 조정부(141)로 송신된다.

상기 양쪽 화상 신호는, 1개의 버스에서, 장시간 노광 화상(long)과 단시간 노광 화상(short)이 시분할되면서, 양쪽 화상 신호의 입력 타이밍이 상이하여, 교대로 타이밍 조정부(141)에 입력되기 때문에, 상기 기재에 의해 설명한 바와 같이 동시화할 필요가 있다.

(3.2 촬상 장치(102)에서의 검파 처리(S162))

타이밍 조정부(141)에서, 동시화되고, 장시간 노광 화상과 단시간 노광 화상으로 따로 출력 후, 클램프 처리부(142)에 입력된다. 클램프 처리부(142)에서, 클램프 처리한 후, 장시간 노광 화상 및 단시간 노광 화상은, 검파부(143)와 합성부(144)에 각각 송신된다.

장시간 노광 화상 및 단시간 노광 화상이, 검파부(144)로 송신되면, 검파부(144)는, 장시간 노광 화상 및 단시간 노광 화상의 검파 처리(S162)를 행한다.

검파부(144)는, 장시간 노광 화상 및 단시간 노광 화상의 검파 처리(S162)에 의해, 예를 들면, 장시간 노광 화상의 각 휘도 신호 레벨에서의 신호량, 단시간 노광 화상의 각 휘도 신호 레벨에서의 신호량, 장시간 노광 화상의 휘도 신호 레벨의 신호량의 분포(히스토그램), 또는 단시간 노광 화상의 휘도 신호 레벨의 신호량의 분포 등을 검파한다.

상기 검파 처리(S162)의 검파 결과에 기초하여, 마이크로컴퓨터(137)는, 장시간 노광 화상에서의 저중휘도 영역 중 가장 높은 휘도 신호 레벨을 나타내는 La(전환 휘도 신호 레벨)와, 단시간 노광 화상에서의 고휘도 영역 중 가장 높은 휘도 신호 레벨을 나타내는 Lb를 결정한다. 또, La, Lb에 대해서는 추후에 상술한다.

(3.3 촬상 장치(102)에서의 합성 처리(S164))

검파 처리(S162) 후, 다음으로 합성부(144)에서 장시간 노광 화상과 단시간 노광 화상의 합성 처리(S164)가 행해져서, 합성 화상이 생성된다. 합성부(144)는, 마이크로컴퓨터(137)로부터 송신되는 정보, 예를 들면 La 등의 정보에 기초하여 합성 처리(S164)를 행한다. 이하, 합성 처리에 대하여 상술한다.

본 실시 형태에 따른 합성 처리란, 전환 포인트(Switch point)를 기준으로 하여, 전환 포인트보다도 낮은 휘도 신호 레벨에 대해서는, 장시간 노광 화상의 휘도 신호 레벨에 해당하는 화소를 채용하고, 전환 포인트를 초과한 시점에서, 단시간 노광 화상의 휘도 신호 레벨에 해당하는 화소를 채용하도록 전환하는 것이다.

따라서, 전환 포인트를 기준으로 하여, 화소 단위로 장시간 노광 화상으로부터 단시간 노광 화상으로 채용 대상을 전환함으로써, 1의 합성 화상으로서 합성된다. 여기서, 도 7을 참조하면서, 본 실시 형태에 따른 전환 포인트에 대하여 설명한다. 도 7은, 본 실시 형태에 따른 합성 처리 시의 화상의 입출력 특성의 개략을 나타내는 설명도이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 단시간 노광 화상(short)의 입출력 특성은 단시간 입출력 특성(170)이며, 장시간 노광 화상(long)의 입출력 특성은 장시간 입출력 특성(171)이고, 영상 신호로서 신호 처리부(133)로부터 출력되는 출력 화상의 입출력 특성은, 출력 화상 입출력 특성(172)이다. 또한, 도 7에 나타내는 횡축은, 합성부(144)에 입력되는 화상 신호의 휘도 신호 레벨을 나타내며, 종축은 출력되는 화상 신호의 휘도 신호 레벨을 나타낸다.

먼저 합성하기 위해, 장시간 노광 화상과 단시간 노광 화상의 노광비를 단시간 노광 화상에 승산함으로써, 양쪽 화상의 레벨의 맞춤을 행한다. 예를 들면, 장시간 노광 화상과 단시간 노광 화상의 노광비가, 10:1인 경우, 단시간 노광 화상의 노광은 장시간 노광 화상의 10분의 1이다. 그러나, 존재하는 광의 양으로서는, 단시간 노광 화상의 휘도 신호 레벨의 10배는, 광량이다. 따라서, 단시간 노광 화상 에 10을 승산함으로써 레벨을 맞춘다.

따라서, 단시간 입출력 특성(170)의 기울기가, 도 7에 나타내는 화살표 방향으로 이동하여, 장시간 입출력 특성(171)과 레벨이 맞는다. 또한, 적당한 Switch point(전환 포인트)를 기준으로 하여, 소정의 기울기 만큼을 기울어지게 함으로써, 출력 화상 입출력 특성(172)으로 된다.

상기 소정의 기울기는, 예를 들면, 기록 매체(139) 등에 기억되어 있으며, 또한 마이크로컴퓨터(137)에 의해, 상기 승산되어 레벨이 맞추어진 단시간 입출력 특성(171)의 기울기를 소정의 기울기만큼 기울어지게 하는 처리가 행해진다. 상기 기울기 만큼 기울어지게 하는 것은, 다이내믹 레인지가 매우 넓어서, 예를 들면 화상의 흐트러짐 등의 노이즈를 피하기 위해서이다.

상기 쌍방의 화상의 레벨의 맞춤이 종료되면, 도 7에 나타내는, 상기 전환 포인트(Switch point)를 기준으로 하여, 장시간 노광 화상으로부터 단시간 노광 화상으로, 합성 화상으로서 채용되는 화소의 대상처가 전환됨으로써, 1의 합성 화상으로서 합성된다. 따라서, 저중휘도 신호 레벨의 암부의 계조가 일정한 장시간 노광 화상과, 고휘도 신호 레벨의 명부의 계조가 일정한 단시간 노광 화상의 특성을 갖는 명부·암부 모두 계조가 좋게 재현된 합성 화상이 생성된다.

(3.3.1 합성부(144)의 제외 처리)

상기 합성 처리(S164)에서, 장시간 노광 화상과 단시간 노광 화상의 각 휘도 신호 레벨로부터 일률적으로 합성 화상의 화소의 채용 대상으로 하지 않고, 휘도 신호 레벨에 해당하는 신호량이 존재하지 않은 경우에는, 해당 휘도 신호 레벨을 합성하는 대상으로부터 제외하는 제외 처리가 행해진다.

이것은, 해당 휘도 신호 레벨을 합성 화상의 다이내믹 레인지에는 할당하지 않는(제외하는) 것이다. 따라서, 합성 화상에 할당되는 다이내믹 레인지의 유효한 활용이 가능하게 된다.

여기서, 도 8, 도 9를 참조하면서, 합성 처리(S164)에서의, 다이내믹 레인지의 유효한 활용을 위한 본 실시 형태에 따른 제외 처리에 대하여 설명한다. 도 8은, 본 실시 형태에 따른 장시간 노광 화상의 휘도 신호 레벨의 분포의 개략을 나타내는 누적 히스토그램이며, 도 9는, 본 실시 형태에 따른 단시간 노광 화상의 휘도 신호 레벨의 분포의 개략을 나타내는 누적 히스토그램이다.

먼저 도 8에 도시한 바와 같이, 저중휘도 영역 중 가장 높은 휘도 신호 레벨인 La(전환 휘도 신호 레벨)까지는, 휘도 신호 레벨이 서서히 높아짐에 따라 신호량도 누적되어 있지만, 휘도 신호 레벨이 La를 초과하고 나서, 영역(180)에 나타내는 휘도 신호 레벨의 범위는 신호량이 누적되지 않는다. 따라서, 영역(180)에서는, 신호 또는 화소가 존재하지 않는다. 또한, 도 8, 도 9에 나타내는 횡축은, 합성부(144)에 입력되는 화상 신호의 휘도 신호 레벨을 나타내며, 종축은 누적 신호량을 나타낸다.

도 8에 나타내는 영역(180)과 같이, 휘도 신호 레벨에 신호 또는 화소가 존재하지 않은 경우, 상기 영역(180)에 해당하는 휘도 신호 레벨은 합성 처리(S164)의 대상 외로 하여 제외한다. 따라서, 제외된 해당 휘도 신호 레벨은 합성 화상의 다이내믹 레인지에는 할당되지 않아서, 다이내믹 레인지의 유효한 활용이 가능하게 된다.

또한, 도 8에 나타내는 고휘도 영역인 영역(182)의 휘도 신호 레벨의 신호 또는 화소는 존재하고 있지만, 후술하는 도 9에 나타내는 단시간 노광 화상의 휘도 신호 레벨과 중복한다. 특히, 장시간 노광 화상 중 고휘도 영역의 휘도 신호 레벨은, 단시간 노광 화상의 휘도 신호 레벨과 중복되기 때문에, 합성 처리(S164)의 대상 외로 하여 제외한다. 또한, 본 실시 형태에 따른 합성 처리는 중복하는 경우에는 제외하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 이러한 예에 한정되지 않으며, 예를 들면 미리 휘도 신호 레벨을 설정해두고, 제외하는 경우라도 실시 가능하다.

즉, 도 8에 나타낸 바와 같이, 합성 처리(S164)가 대상으로 되는 장시간 노광 화상 중, 영역(180)과 영역(182)을 제외한 휘도 신호 레벨의 화소가, 합성 화상에 채용되는 대상으로 된다. 따라서, 합성 처리(S164)가 대상으로 되는 휘도 신호 레벨의 범위는 La보다도 낮은 범위이다. 즉, 상기 La를 도 7에서 나타내는 Switch point(전환 포인트)로 함으로써, 장시간 노광 화상의 필요한 화소를 효율적으로 적용하는 것이 가능하게 되어, 합성 화상의 다이내믹 레인지를 유효하게 활용하는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 실시 형태에 따른 La는 마이크로컴퓨터(137)에 의해 결정되지만, 이러한 예에 한정되지 않으며, 예를 들면 검파부(143)인 경우라도 실시 가능하다.

또한, 본 실시 형태에 따른 휘도 영역은, 화상 중 소정의 휘도 신호 레벨 구역을 갖는 영역이며, 휘도가 상대적으로 저중휘도에 해당하는 영역을 저중휘도 영역으로 하고, 휘도가 상대적으로 고휘도에 해당하는 영역을 고휘도 영역으로 하지 만, 이러한 예에 한정되지 않으며, 예를 들면 저중휘도 영역을, 저휘도 영역과, 중휘도 영역으로 더 나누는 경우라도 실시 가능하다.

다음으로, 도 9에 나타낸 바와 같이, 단시간 노광 화상 중 고휘도 영역의 가장 높은 휘도 신호 레벨을 Lb로 하며, Lb보다도 낮은 휘도 신호 레벨에 해당하는 화소를, 합성 화상에 적용되는 대상으로 한다.

또한, 상기 설명한 바와 같이, 단시간 노광 화상에서도, 휘도 신호 레벨에 신호 또는 화소가 존재하지 않는 경우, 해당 휘도 신호 레벨은 합성 처리(S164)의 대상 외로 하여 제외한다. 따라서, 제외된 해당 휘도 신호 레벨은 합성 화상의 다이내믹 레인지에는 할당되지 않으며, 계조가 존재하지 않은 부분을 다른 휘도 신호 레벨로 할당함으로써, 사용 효율이 높은 다이내믹 레인지의 유효한 활용이 가능하게 된다.

또한, 본 실시 형태에 따른 Switch point(전환 포인트)는, La(전환 휘도 신호 레벨)인 경우를 예로 들어 설명하였지만, 이러한 예에 한정되지 않으며, 예를 들면, 미리 설정된 휘도 신호 레벨을 전환 포인트로 하는 경우라도 실시 가능하다.

(3.4 촬상 장치(102)에서의 압축 처리(S168))

본 실시 형태에 따른 촬상 장치(102)의 화상 출력 동작에서, 합성 처리(S164)의 후속 처리는, 도 6에 도시한 바와 같이 할당 처리(S166)이지만, 여기서는, 먼저 압축 처리(S168)에 대하여 설명한다.

상기 합성 처리(S164)에서, 합성된 합성 화상의 다이내믹 레인지는, 일반적으로 이용되는 예를 들면, 비디오 카메라 등의 화상의 다이내믹 레인지보다도 매우 넓다.

따라서, 와이드 다이내믹 레인지 카메라인 촬상 장치(102)에 구비되는 각 처리부(디바이스)로서는, 합성 화상 신호를 처리할 수 없기 때문에, 처리 가능한 범위의 다이내믹 레인지(출력 화상의 다이내믹 레인지)까지 합성 화상의 다이내믹 레인지를 압축할 필요가 있다.

먼저, 도 10을 참조하여, 본 실시 형태에 따른 압축 처리에 대하여 설명한다. 도 10은, 본 실시 형태에 따른 출력 화상의 입출력 특성의 개요를 나타내는 설명도이다. 또한, 도 10의 횡축은, 압축부(146)에 입력되는 화상 신호의 휘도 신호 레벨을 나타내며, 종축은, 압축부(146)로부터 출력되는 화상 신호의 휘도 신호 레벨을 나타낸다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 합성 화상의 입출력 특성은, 합성 입출력 특성(202)이며, 합성 화상의 다이내믹 레인지를 압축한 출력 화상의 입출력 특성은, 출력 화상 입출력 특성(172)이다. 출력 화상은, 신호 전처리 블록(140)에 의해 영상 신호로서 출력되고, 후속의 신호 후처리 블록(도시 생략)으로 송신된다.

도 10에 나타내는 합성 화상의 다이내믹 레인지에서의 저중휘도 다이내믹 레인지와 고휘도 다이내믹 레인지의 비율은, a:b이다. 여기서, b=1-a이다. 또한, 출력 화상의 다이내믹 레인지에서의 저중휘도 다이내믹 레인지와 고휘도 다이내믹 레인지의 비율은, m:n이다. 여기서, n=1-m이다.

본 실시 형태에 따른 다이내믹 레인지(dynamic range)는, 고휘도 영역의 다이내믹 레인지인 고휘도 다이내믹 레인지와, 저중휘도 영역의 다이내믹 레인지인 저중휘도 다이내믹 레인지로 구성된다.

상기 다이내믹 레인지는, 예를 들면 촬상 디바이스 등, 촬상 디바이스가 취급할 수 있는 피사체의 밝기의 범위이며, 재현 가능한 계조의 범위이다.

따라서, 상기 다이내믹 레인지에서의 고휘도 다이내믹 레인지 또는 저중휘도 다이내믹 레인지에, 각각 어느 정도, 피사체의 계조를 배분할지에 따라, 화상의 밝기 또는 계조가 극적으로 상이하다. 예를 들면, 출력 화상의 다이내믹 레인지에서, 고휘도 영역의 계조를 중시하는 경우에는, 재현 비율인 m:n중, n의 비율을 높임으로써, 고휘도 다이내믹 레인지의 비율이 높아져서, 고휘도 영역의 계조가 섬세하고 치밀하게 재현된다.

다음으로, 합성 화상의 다이내믹 레인지를 압축하기 위한 압축 이득이, 마이크로컴퓨터(137)에 의해 구해진다. 마이크로컴퓨터(137)에 의해 구해지는 압축 이득은, 저중휘도 영역의 La에 기초하여 구해지는 저중휘도 압축 이득(Gl)과, 고휘도 영역의 Lb에 기초하여 구해지는 고휘도 압축 이득(Gs)이다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 저중휘도 압축 이득(Gl)은, La에서의 합성 화상의 저중휘도 다이내믹 레인지를 출력 화상의 저중휘도 다이내믹 레인지로 압축하기 때문에, 이하에 나타내는 수학식으로 표현할 수 있다.

또한, La 또는 Lb는, 예를 들면, 휘도 신호 레벨의 신호량 또는 히스토그램 등, 검파부(143)에 의한 검파 결과에 기초하여, 마이크로컴퓨터(137)에 의해 구해 진다.

마찬가지로, 고휘도 압축 이득에 대해서도, 마이크로컴퓨터(137)에 의해 구해진다. 고휘도 영역의 범위가 Lb까지 계속되기 때문에, 고휘도 영역인 Lb로부터 La 사이가 n에 들어갈 필요가 있기 때문에, Lb에 의한 고휘도 압축 이득(Gs)은, 이하에 나타내는 수학식으로 표현할 수 있다.

상기 수학식 1 및 수학식 2에 나타낸 식에 의해 구해지며, 도 10에 나타내는 화살표 방향과 같이, 합성 화상의 고휘도 다이내믹 레인지 및 저중휘도 다이내믹 레인지가, 압축부(146)에 의해 압축되며, 합성 화상의 다이내믹 레인지가 출력 화상의 다이내믹 레인지에 할당된다.

즉, 합성 화상의 다이내믹 레인지에서의 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분된 비율이, 출력 화상의 다이내믹 레인지에서의 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분된 비율로 할당되었다고 할 수 있다.

또한, 상기 수학식 1 및 수학식 2에 나타낸 식에 의해 구해진 저중휘도 압축 이득(Gl) 또는 고휘도 압축 이득(Gs)은, 입력의 휘도 신호 레벨의 La 또는 Lb에서의 압축 이득이다. 따라서, 예를 들면, La로부터 Lb 간의 각 휘도 신호 레벨에서의 압축 이득은, 정확하게는 Gl 또는 Gs와는 상이하다.

최종적인 압축 이득은, 압축 이득 계산부(145)에 의해 구해진다. 압축 이득 계산부(145)는, 마이크로컴퓨터(137)로부터 송신되는 Gl 및 Gs에 기초하여, 저중휘도 영역에서의 각 휘도 신호 레벨에서의 최종 저중휘도 압축 이득과, 고휘도 영역에서의 각 휘도 신호 레벨에서의 최종 고휘도 압축 이득을 구한다. 그리고, 압축 이득부(145)는, 압축부(146)에 최종 고휘도 압축 이득과 최종 저중휘도 압축 이득을 송신한다.

(3.5 촬상 장치(102)에서의 할당 처리(S166))

다음으로, 도 11을 참조하면서, 본 실시 형태에 따른 할당 처리(Sl66)에 대하여 설명한다. 도 11은, 본 실시 형태에 따른 출력 화상의 입출력 특성의 개략을 나타내는 설명도이다.

도 10과 거의 마찬가지로, 도 11에 나타내는 출력 화상의 입출력 특성은, 출력 화상 입출력 특성(172)이며, 보정 후의 출력 화상의 입출력 특성은, 보정 출력 화상 입출력 특성(173)이고, 합성 화상의 입출력 특성은, 합성 입출력 특성(202)이다. 또한 출력 화상의 다이내믹 레인지에서의 저중휘도 다이내믹 레인지와 고휘도 다이내믹 레인지의 비율(재현 비율)은, m:n이다. 여기서, n=1-m이다. 또한, 도 11의 횡축은, 압축부(146)에 입력되는 화상 신호의 휘도 신호 레벨을 나타내며, 종축은, 압축부(146)로부터 출력되는 화상 신호의 휘도 신호 레벨을 나타낸다.

여기서, 예를 들면, 합성 화상의 고휘도 영역의 신호가 전혀 존재하지 않는 경우, 출력 화상의 다이내믹 레인지에서, 저중휘도 영역을 저중휘도 다이내믹 레인지인 "m"의 범위만큼, 합성 화상의 다이내믹 레인지를 할당하고, 출력 화상을 재현하는 것은, 전체적으로 어두운 계조로 된다. 상기한 바와 같은 다이내믹 레인지의 할당은, 부적절한 할당 및 비효율적인 할당이라고 말할 수 있다.

따라서, 전에 출력된 출력 화상의 다이내믹 레인지에서의 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 비율이, 새롭게 입력되어 오는 합성 화상에 대해서도 적정한 것인지, 마이크로컴퓨터(137)가 판단하여, 부적정하면 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 비율을, 적정한 비율로 변경하고, 보정을 행한다. 이것으로부터, 효율적이며 또한 적절한 다이내믹 레인지의 할당이 가능하게 된다.

상기 할당을 가능하게 하기 위해, 출력 화상의 다이내믹 레인지에서의 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지로 할당하는 비율을, 입력되는 합성 화상마다, 동적으로 변경시킨다. 또한, 본 실시 형태에 따른 비율의 동적인 변경은, 합성 화상의 입력마다 실행되지만, 이러한 예에 한정되지 않으며, 예를 들면, 합성 화상이 5회 입력될 때마다, 다이내믹 레인지의 배분되는 비율을 변경하는 경우라도 실시 가능하다.

고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지로 할당하는 비율의 동적인 변경은, 합성 화상에 차지하는 고휘도 영역의 신호량에 따라, 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 비율, m:n을 보정한다.

본 실시 형태에 따른 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 비율의 보정은, 상기 고휘도 영역의 신호량으로부터 구해지는 고휘도 영역의 비율(고휘도 영역의 면적) 또는 고휘도 영역의 평균 휘도 신호 레벨에 기초하여 행해진다. 이하, 고휘도 영역의 면적인 경우와, 고휘도 영역의 평균 휘도 신호 레벨인 경우로 나누어 설명한다.

또한, 본 실시 형태에 따른 다이내믹 레인지의 보정은, 합성 화상에 차지하는 고휘도 영역에 따라 행해지는 경우를 예로 들어 설명하지만, 이러한 예에 한정되지 않으며, 저휘도 영역 혹은 저중휘도 영역의 신호량으로부터 구해지는 면적 또는 평균 휘도 신호 레벨에 기초하여 보정되는 경우라도 실시 가능하다.

(3.5.1 고휘도 영역의 면적에 기초하는 경우의 할당 처리(S166))

상기 저중휘도 다이내믹 레인지와 고휘도 다이내믹 레인지의 비율(m:n)을 보정한 보정 후의 비율을 「m':n'」로 하면, 이하에 나타내는 수학식으로 표현할 수 있다.

또한, 상기 수학식 3에 나타내는 식의 f(x)는, 고휘도 영역의 면적에 의한 보정 함수이다. 여기서, 도 12를 참조하면서, 상기 보정 함수인 f(x)의 입출력 특성에 대하여 설명한다. 도 12는, 본 실시 형태에 따른 고휘도 영역의 면적에 따른 보정 함수의 개략을 나타내는 설명도이다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 보정 함수의 입출력 특성은, 면적 입출력 특성(220)이다. 여기서, 횡축은, 합성 화상에 차지하는 고휘도 영역의 면적의 비율이며, 종축은 보정 함수 f(x)의 보정값이다.

또한, 도 12에 나타낸 바와 같이, 고휘도 영역의 면적의 비율이 Rb 미만 Ra 이상인 경우에는, 상기 f(x)의 보정값이, "1.0"에서부터 "0" 사이의 값 중 어느 하나이다. 또한, 상기 수학식 3 및 수학식 4에 나타내는 식으로부터, 보정 후의 m' 및 n'가 구해져서, 할당 처리(S166)된다. 또한, Ra 미만인 경우에는, 고휘도 다이내믹 레인지가, 모두 저중휘도 다이내믹 레인지로 할당 처리(ST66)되며, Rb를 초과한 경우에는, 할당 처리(S166)가 행해지지 않고 그대로이다.

따라서, 도 11 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 고휘도 영역의 면적의 비율이 Rb 미만 Ra 이상인 경우에는, Ra에 고휘도 영역의 면적의 비율이 근접함에 따라, 보정 후의 m'가 증가한다. 즉, 보정 출력 화상 입출력 특성(173)이, La축 위의, 수직 방향의 위쪽 방향으로 이동한다. 이것은, 고휘도 영역이 감소하고 있기 때문에 저중휘도 다이내믹 레인지로 할당하는 비율이 증가하는 것을 나타낸다. 또한, 반대로 Rb에 고휘도 영역의 면적의 비율이 근접함에 따라, 보정 후의 m'가 감소하여, 도 11에 나타내는 보정 출력 화상 입출력 특성은, La축 위의, 수직 방향의 아래쪽 방향으로 이동하여, m에 근접한다.

또한, 도 12에 나타낸 바와 같이, 고휘도 영역에 할당되어 있는 출력 화상의 고휘도 다이내믹 레인지는, Ra 미만인 경우에는 모두, 저중휘도 다이내믹 레인지로 할당된다.

이것에 의해, 고휘도 영역이 적어짐에 따라, 저중휘도 다이내믹 레인지에 할당되는 다이내믹 레인지가 증가된다. 따라서, 저중휘도 영역의 계조 재현성이 향상된다. 즉, 입력되는 출력 화상마다, 고휘도 영역의 신호량에 따라, 동적으로 고 휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 비율이 변경되어서, 출력 화상의 적정한 다이내믹 레인지로 보정된다.

또한, 본 실시 형태에 따른 보정 함수 f(x)는, 단조 변동인 경우를 예로 들었지만, 이러한 예에 한정되지 않으며, 예를 들면, 2차 곡선과 같은 보정 함수 f(x) 등인 경우라도 실시 가능하다.

또한, 고휘도 영역의 평균 휘도 신호 레벨에 기초하는 경우의 할당 처리(S166)는, 상기 고휘도 영역의 면적에 기초하는 경우의 할당 처리(S166)의 경우와, 거의 마찬가지의 구성이며, 도 13에 나타낸 바와 같이, 고휘도 영역의 평균 휘도 신호 레벨인 경우의 입출력 특성은, 평균 입출력 특성(230)이고, 횡축은 고휘도 영역의 평균 휘도 신호 레벨이다.

따라서, 도 11 및 도 13에 도시한 바와 같이, 고휘도 영역의 평균 휘도 신호 레벨이 Rb 미만 Ra 이상인 경우에는, Ra에 고휘도 영역의 면적의 비율이 근접함에 따라, 보정 후의 m'가 증가된다. 즉, 보정 출력 화상 입출력 특성(173)이, La축의 위쪽 방향으로 이동한다. 이것은, 고휘도 영역이 감소하고 있기 때문에 저중휘도 다이내믹 레인지로 할당하는 비율이 증가하는 것을 나타낸다.

또한, 도 13에 나타낸 바와 같이, 고휘도 영역에 할당되어 있는 출력 화상의 고휘도 다이내믹 레인지는, Ra 미만인 경우에는 모두, 저중휘도 다이내믹 레인지로 할당된다.

이것에 의해, 고휘도 영역의 신호량이 적어짐에 따라, 저중휘도 다이내믹 레인지에 할당되는 다이내믹 레인지가 증가되고, 저중휘도 영역의 계조 재현성이 향 상된다. 즉, 입력되는 출력 화상마다, 고휘도 영역의 신호량에 따라, 동적으로 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 비율이 변경되어서, 출력 화상의 적정한 다이내믹 레인지로 보정된다. 또한, 본 실시 형태에 따른 보정 후의 m 및 n'는, 마이크로컴퓨터(137)에 의해 구해진다.

또한, 본 실시 형태에 따른 Ra 및 Rb는, 예를 들면, 촬상 장치(102)의 특성, 또는 촬상하는 피사체 등에 따라, 적절하게 변경하는 것이 가능하다.

또한, 상기 고휘도 영역의 면적과 평균 휘도 신호 레벨 양쪽을 복합한 경우라도 실시 가능하다. 이 경우, 고휘도 영역의 면적의 비율을 x, 고휘도 부분의 평균 휘도 신호 레벨을 x'로 하면, 보정 함수는, F(x, x')로 나타난다. 또한, 상기 기재에서의 설명과 마찬가지로, 보정 후의 비율을, 「m':n'」로 하면, 이하에 나타내는 수학식으로 표현할 수 있다.

또한, 상기 수학식 5 및 수학식 6에 나타낸 식은, 상기 설명과 거의 마찬가지의 구성이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.

상기 압축 처리(S168)가 종료되면, 압축부(146)는, 영상 신호로서 출력 화상을, 신호 후처리 블록으로 송신하고, 일련의 화상 출력 동작을 종료한다.

본 실시 형태에 따른 다이내믹 레인지는, 휘도가 상대적으로 저중휘도에 해당하는 다이내믹 레인지를 저중휘도 다이내믹 레인지로 하고, 휘도가 상대적으로 고휘도에 해당하는 다이내믹 레인지를 고휘도 다이내믹 레인지로 하지만, 이러한 예에 한정되지 않으며, 예를 들면 저중휘도 다이내믹 레인지를, 저휘도 다이내믹 레인지와, 중휘도 다이내믹 레인지로 더 나누는 경우라도 실시 가능하다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면, 청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서 각종 변경예 또는 수정예를 상정할 수 있음은 분명하며, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해될 수 있다.

상기 실시 형태에서는, 촬상 장치(102)의 촬상은, 흑백 화상인 경우를 예로 들어 설명하였지만, 이러한 예에 한정되지 않으며, 예를 들면, 컬러 화상 혹은 컬러 화상 및 흑백 화상을 촬상하는 경우라도 실시 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 장시간 노광 화상과, 단시간 노광 화상으로 할당되는 각각의 다이내믹 레인지를, 고휘도 영역의 면적, 또는 고휘도 부분의 평균 휘도 신호 레벨에 따라, 동적으로 변경시킴으로써, 예를 들면, 계조, 노광 등, 항상 최적의 조건으로 화상을 재현하는 것이 가능하게 된다. 또한, 장시간 노광 화상에서, 신호가 존재하지 않는 휘도 신호 레벨의 범위, 또는 단시간 노광 화상과 중복하고 있는 휘도 신호 레벨의 범위 등의 불필요한 부분을 합성할 때에 제외함으로써, 보다 효율적인 다이내믹 레인지의 사용이 가능하게 된다.

Claims (38)

1. 피사체를 촬상하는 촬상 소자와,

   상기 촬상 소자에 의해 촬상된 노광 시간이 상대적으로 긴 장시간 노광 화상과 상기 노광 시간이 상대적으로 짧은 단시간 노광 화상을 합성함으로써, 적어도 상기 장시간 노광 화상 또는 단시간 노광 화상의 다이내믹 레인지 중 어느 하나보다도 상대적으로 다이내믹 레인지가 넓은 합성 화상을 생성하는 신호 처리부와,

   상기 합성 화상을 압축하여, 영상 신호로서 출력하는 출력 화상의 상기 다이내믹 레인지 중 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분 비율을 동적으로 변경하는 제어부

   를 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는, 적어도 상기 합성 화상을 차지하는 휘도 영역에 따라, 상기 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분 비율을 동적으로 변경하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는, 상기 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분 비율을 상기 합성 화상이 생성될 때마다 보정하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 휘도 영역은, 적어도 고휘도 영역 또는 저중휘도 영역 중 어느 한쪽인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 제어부는, 적어도 상기 합성 화상을 차지하는 상기 고휘도 영역의 평균 휘도 신호 레벨에 따라, 상기 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분 비율을 동적으로 변경하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
6. 제4항에 있어서,

   상기 제어부는, 적어도 상기 합성 화상을 차지하는 상기 저중휘도 영역의 평균 휘도 신호 레벨에 따라, 상기 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분 비율을 동적으로 변경하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
7. 제4항에 있어서,

   상기 제어부는, 적어도 상기 합성 화상을 차지하는 상기 고휘도 영역에 따라, 상기 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분 비율을 동적으로 변경하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
8. 제4항에 있어서,

   상기 제어부는, 적어도 상기 합성 화상을 차지하는 상기 저중휘도 영역에 따라, 상기 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분 비율을 동적으로 변경하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 제어부는, 상기 고휘도 다이내믹 레인지와 상기 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분 비율을 적어도 단조적으로 변동시키는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
10. 피사체를 촬상하는 촬상 소자와,

    상기 촬상 소자에 의해 촬상된 노광 시간이 상대적으로 긴 장시간 노광 화상과 상기 노광 시간이 상대적으로 짧은 단시간 노광 화상을 합성함으로써, 적어도 상기 장시간 노광 화상 또는 단시간 노광 화상의 다이내믹 레인지보다도 상대적으로 다이내믹 레인지가 넓은 합성 화상을 생성하는 신호 처리부와,

    상기 합성 화상을 압축하여, 영상 신호로서 출력하는 출력 화상의 다이내믹 레인지로, 상기 합성 화상의 다이내믹 레인지를 동적으로 할당하는 제어부

    를 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
11. 제10항에 있어서,

    상기 제어부는, 적어도 상기 합성 화상을 차지하는 휘도 영역에 따라, 상기 합성 화상의 다이내믹 레인지를 상기 출력 화상의 다이내믹 레인지로 동적으로 할당하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
12. 제10항에 있어서,

    상기 제어부는, 상기 합성 화상이 생성될 때마다, 상기 합성 화상의 다이내믹 레인지를 상기 출력 화상의 다이내믹 레인지로 할당하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
13. 제10항에 있어서,

    상기 제어부는, 적어도 상기 합성 화상을 차지하는 고휘도 영역의 비율에 따라, 상기 합성 화상의 다이내믹 레인지를 상기 출력 화상의 다이내믹 레인지로 동적으로 할당하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
14. 제10항에 있어서,

    상기 제어부는, 적어도 상기 합성 화상을 차지하는 고휘도 영역의 평균 휘도 신호 레벨에 따라, 상기 합성 화상의 다이내믹 레인지를 상기 출력 화상의 다이내믹 레인지로 동적으로 할당하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
15. 제10항에 있어서,

    상기 다이내믹 레인지는, 적어도 고휘도 다이내믹 레인지 또는 저중휘도 다이내믹 레인지 중 어느 한쪽인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
16. 제15항에 있어서,

    상기 제어부는, 적어도 상기 합성 화상을 차지하는 고휘도 영역에 따라, 적어도 상기 출력 화상의 상기 고휘도 다이내믹 레인지 또는 상기 저중휘도 다이내믹 레인지 중 어느 한쪽의 할당을 동적으로 변경하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
17. 제15항에 있어서,

    상기 제어부는, 적어도 상기 합성 화상을 차지하는 고휘도 영역의 평균 휘도 신호 레벨에 따라, 적어도 상기 출력 화상의 상기 고휘도 다이내믹 레인지 또는 상기 저중휘도 다이내믹 레인지 중 어느 한쪽의 할당을 동적으로 변경하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
18. 제15항에 있어서,

    상기 제어부는, 적어도 상기 합성 화상을 차지하는 고휘도 영역의 감소에 따라, 상기 출력 화상의 상기 고휘도 다이내믹 레인지 중 일부를 상기 저중휘도 다이내믹 레인지로 동적으로 할당하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
19. 제15항에 있어서,

    상기 제어부는, 적어도 상기 합성 화상을 차지하는 고휘도 영역의 평균 휘도 신호 레벨의 감소에 따라, 상기 출력 화상의 상기 고휘도 다이내믹 레인지 중 일부를 상기 저중휘도 다이내믹 레인지로 동적으로 할당하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
20. 제15항에 있어서,

    상기 제어부는, 적어도 상기 합성 화상을 차지하는 고휘도 영역의 증가에 따라, 상기 출력 화상의 상기 저중휘도 다이내믹 레인지 중 일부를 상기 고휘도 다이내믹 레인지로 동적으로 할당하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
21. 제15항에 있어서,

    상기 제어부는, 적어도 상기 합성 화상을 차지하는 고휘도 영역의 평균 휘도 신호 레벨의 증가에 따라, 상기 출력 화상의 상기 저중휘도 다이내믹 레인지 중 일부를 상기 고휘도 다이내믹 레인지로 동적으로 할당하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
22. 제21항에 있어서,

    상기 제어부는, 상기 출력 화상의 상기 고휘도 다이내믹 레인지와 상기 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분 비율을 적어도 단조적으로 변동시키는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
23. 피사체를 촬상하는 촬상 소자와,

    상기 촬상 소자에 의해 촬상된 노광 시간이 상대적으로 긴 장시간 노광 화상과, 상기 노광 시간이 상대적으로 짧은 단시간 노광 화상의 화상 신호를 검파하는 검파부와,

    상기 화상 신호로부터 결정되는 전환 휘도 신호 레벨에 기초하여, 상기 장시간 노광 화상과 상기 단시간 노광 화상으로부터, 합성 화상을 생성하는 합성부와,

    상기 합성 화상을 차지하는 휘도 영역에 따라, 상기 합성 화상을 압축하여, 영상 신호로서 출력하는 출력 화상의 다이내믹 레인지의 동적인 할당을 하는 제어부와,

    상기 출력 화상의 다이내믹 레인지의 동적인 할당에 기초하여, 상기 합성 화상의 다이내믹 레인지를 압축하는 압축부

    를 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
24. 제23항에 있어서,

    상기 휘도 영역은, 적어도 고휘도 영역 또는 저중휘도 영역 중 어느 한쪽인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
25. 제23항에 있어서,

    상기 합성부는, 상기 합성 화상에 구성되는 화소 중, 적어도 상기 전환 휘도 신호 레벨보다도 높은 휘도 신호 레벨에 해당하는 화소는 상기 단시간 노광 화상으로부터 취득하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
26. 제23항에 있어서,

    상기 합성부는, 상기 합성 화상에 구성되는 화소 중, 적어도 상기 전환 휘도 신호 레벨보다도 낮은 휘도 신호 레벨에 해당하는 화소는 상기 장시간 노광 화상으로부터 취득하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
27. 제23항에 있어서,

    상기 다이내믹 레인지는, 적어도 고휘도 다이내믹 레인지 또는 저중휘도 다이내믹 레인지 중 어느 한쪽인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
28. 제23항에 있어서,

    상기 제어부는, 적어도 상기 출력 화상의 고휘도 다이내믹 레인지와 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분 비율에 기초하여, 상기 합성 화상의 휘도 신호 레벨을 압축하기 위한 압축 이득을 결정하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
29. 제24항에 있어서,

    상기 제어부는, 적어도 상기 합성 화상 중 상기 고휘도 영역의 휘도 신호 레벨을 압축하기 위한 고휘도 압축 이득과, 상기 저중휘도 영역의 휘도 신호 레벨을 압축하기 위한 저중휘도 압축 이득을 결정하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
30. 제29항에 있어서,

    상기 제어부는, 적어도 상기 고휘도 압축 이득 또는 상기 저중휘도 압축 이득 중 어느 한쪽에 기초하여, 상기 합성 화상의 휘도 신호 레벨마다, 상기 압축부에 의해 이용되는 적어도 최종 고휘도 압축 이득 또는 최종 저중휘도 압축 이득 중 어느 한쪽을 결정하는 압축 이득 계산부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
31. 제27항에 있어서,

    상기 제어부는, 적어도 상기 합성 화상을 차지하는 고휘도 영역에 따라, 상기 출력 화상의 상기 고휘도 다이내믹 레인지와 상기 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분 비율을 동적으로 변경하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
32. 제31항에 있어서,

    상기 제어부는, 상기 출력 화상의 상기 고휘도 다이내믹 레인지와 상기 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분 비율을 적어도 단조적으로 변동시키는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
33. 피사체를 촬상하는 촬상 소자와,

    상기 촬상 소자에 의해 촬상된 노광 시간이 상대적으로 긴 장시간 노광 화상과 상기 노광 시간이 상대적으로 짧은 단시간 노광 화상의 화상 신호를 검파하는 검파부와,

    적어도 상기 장시간 노광 화상 또는 상기 단시간 노광 화상 중 어느 한쪽의 휘도 신호 레벨에 해당하는 상기 화상 신호가 존재하지 않는 경우, 해당하는 상기 휘도 신호 레벨을 합성하는 대상으로부터 제외하고, 전환 휘도 신호 레벨에 기초하여 상기 장시간 노광 화상과 상기 단시간 노광 화상을 합성하는 합성부와,

    상기 장시간 노광 화상과 상기 단시간 노광 화상이 합성된 합성 화상을 차지하는 휘도 영역에 따라, 상기 합성 화상이 압축되어 영상 신호로서 출력되는 출력 화상의 다이내믹 레인지를 동적으로 할당하는 제어부와,

    상기 출력 화상의 다이내믹 레인지의 동적인 할당에 기초하여, 상기 합성 화상의 다이내믹 레인지를 압축하는 압축부를 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
34. 제33항에 있어서,

    상기 합성부는, 상기 장시간 노광 화상 중, 상기 전환 휘도 신호 레벨보다도 낮은 상기 휘도 신호 레벨을 상기 합성 화상의 대상으로 하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
35. 제33항에 있어서,

    상기 합성부는, 상기 단시간 노광 화상 중, 상기 전환 휘도 신호 레벨보다도 높은 상기 휘도 신호 레벨을 상기 합성 화상의 대상으로 하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
36. 제33항에 있어서,

    상기 휘도 영역은, 적어도 고휘도 영역 또는 저중휘도 영역 중 어느 한쪽인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
37. 제33항에 있어서,

    상기 다이내믹 레인지는, 적어도 고휘도 다이내믹 레인지 또는 저중휘도 다이내믹 레인지 중 어느 한쪽인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
38. 제37항에 있어서,

    상기 제어부는, 적어도 상기 합성 화상을 차지하는 고휘도 영역에 따라, 상기 출력 화상의 상기 고휘도 다이내믹 레인지와 상기 저중휘도 다이내믹 레인지의 배분 비율을 동적으로 변경하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.

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