JP2000059678A - Imaging device - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 撮像素子での出力飽和に起因する装置の自動
制御の性能劣化を抑え、撮像素子のダイナミックレンジ
を広く使えるようにすること。
【解決手段】 通常の撮影状態のときより撮像素子への
入力を小さくするある限られた小期間を、撮影期間中に
間欠的に設定する。通常の撮影状態では撮像素子のダイ
ナミックレンジを越えるような被写体に対しても、この
小期間では撮像素子のダイナミックレンジの範囲内に収
まるように、当該小期間での撮像素子への入力を十分に
小さくしておく。自動制御には、通常の撮影状態の撮像
素子出力と間欠的に設定した小期間での撮像素子出力の
両方を使う。
(57) [Problem] To reduce the performance degradation of automatic control of an apparatus due to output saturation in an image sensor, and to enable a wide dynamic range of the image sensor. SOLUTION: A limited short period in which an input to an image sensor is made smaller than in a normal shooting state is set intermittently during a shooting period. Even for a subject that exceeds the dynamic range of the image sensor in a normal shooting state, the input to the image sensor in the short period should be sufficient to fall within the dynamic range of the image sensor in this short period. Keep small. For automatic control, both the image sensor output in a normal shooting state and the image sensor output in a short period set intermittently are used.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、CCD撮像素子等
の光電変換素子を用いた撮像装置に係り、特に、撮像素
子のダイナミックレンジを広く使うよう制御する撮像装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup apparatus using a photoelectric conversion element such as a CCD image pickup element, and more particularly to an image pickup apparatus for controlling a dynamic range of an image pickup element to be used widely.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、装置の出力信号レベルが一定の
場合、撮像素子のダイナミックレンジを広く使って素子
の入力を大きくするほど、出力信号のS/Nを改善する
ことができる。この種の撮像装置の例としては、特開平
7−107364号公報が挙げられる。S/Nの観点か
ら見ると、撮像素子のダイナミックレンジを常に広く使
うように、素子の入力を制御することが望ましい。2. Description of the Related Art Generally, when the output signal level of a device is constant, the S / N of an output signal can be improved as the dynamic range of an image sensor is widened and the input of the device is increased. Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-107364 is an example of this type of imaging apparatus. From the viewpoint of S / N, it is desirable to control the input of the image sensor so that the dynamic range of the image sensor is always widened.
【0003】しかし、その一方で、撮像素子のダイナミ
ックレンジを広く使うということは、被写体が変化した
ときの入力が撮像素子のダイナミックレンジを越える可
能性が高くなることにもつながる。撮像素子のダイナミ
ックレンジを越える入力が入った場合、撮像素子で飽和
を起こすため、その出力にはダイナミックレンジを越え
た部分の入力は変化として表れない。露光制御、オート
ホワイトバランス、オートフォーカス等の撮像装置の自
動制御として一般的な機能において、被写体の変化が自
動制御系に正しく伝達されることは、その性能を引き出
すために重要な点であり、撮像素子での出力飽和は性能
を劣化させる原因となる。[0003] On the other hand, however, wide use of the dynamic range of the image sensor leads to a high possibility that the input when the subject changes exceeds the dynamic range of the image sensor. When an input exceeding the dynamic range of the image pickup device is input, saturation occurs in the image pickup device, so that an input beyond the dynamic range does not appear as a change in its output. Exposure control, auto white balance, in the general function of automatic control of the imaging device such as auto focus, in the correct transmission of the subject change to the automatic control system is an important point to bring out its performance, Output saturation in the image sensor causes performance degradation.
【0004】一例として、露光制御で説明する。簡単の
ために、入力の最大値をダイナミックレンジいっぱいの
レベルに制御する露光制御を行うこととする。被写体が
暗くなるように変化した場合は、撮像素子の入力が減少
し出力が減少するので、出力が最初のレベルに戻るまで
撮像素子の入力を増やすように露光状態を制御できる。
ところが、被写体が明るくなるように変化した場合は、
撮像素子の入力は増加するが、ダイナミックレンジを越
えるため素子で飽和が起こって出力には変化が表れな
い。このため、被写体が適正な状態より明るくなりすぎ
ているにもかかわらず、露光制御としてはこれを検出で
きなくなり、撮像素子の入力を減らすことをしないとい
う誤動作を起こす。これを防止するためには、入力の最
大値をダイナミックレンジいっぱいのレベルに露光制御
することを断念し、あらかじめ被写体の変化を予想して
ダイナミックレンジより十分小さいレベルに露光制御す
るしかない。As an example, a description will be given of exposure control. For simplicity, exposure control is performed to control the maximum value of the input to a level that fills the dynamic range. When the subject changes to be dark, the input of the image sensor decreases and the output decreases. Therefore, the exposure state can be controlled so as to increase the input of the image sensor until the output returns to the initial level.
However, if the subject changes to become brighter,
Although the input of the image pickup device increases, the dynamic range is exceeded, so that saturation occurs in the device and the output does not change. For this reason, even though the subject is too bright than an appropriate state, it cannot be detected in the exposure control, and a malfunction that the input of the image sensor is not reduced is caused. The only way to prevent this is to abandon exposure control of the maximum value of the input to a level that fills the dynamic range, and to predict the change of the subject in advance and control the exposure to a level sufficiently smaller than the dynamic range.
【0005】以上述べたように、従来の撮像装置におい
て自動制御の性能を損なわないようにするためには、あ
る程度被写体の変化を予想した上で、ダイナミックレン
ジを越えないようにあらかじめ入力を小さくする必要が
あった。As described above, in order to prevent the performance of the automatic control from being impaired in the conventional image pickup apparatus, a change in the subject is anticipated to some extent, and the input is reduced beforehand so as not to exceed the dynamic range. Needed.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述した通り、従来の
撮像装置では、ダイナミックレンジを広く使いS/Nを
上げることと自動制御の性能との間には、トレードオフ
の関係があり、ダイナミックレンジを広く使うことには
限界があった。As described above, in the conventional imaging apparatus, there is a trade-off between widening the dynamic range and increasing the S / N ratio and the performance of automatic control. There were limits to the widespread use of.
【0007】本発明の目的は、撮像素子での出力飽和に
よる自動制御の性能劣化を抑え、撮像素子のダイナミッ
クレンジを広く使えるようにすることにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to suppress deterioration in performance of automatic control due to output saturation in an image sensor, and to enable a wide dynamic range of the image sensor.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明による撮像装置においては、通常の撮影状
態のときより撮像素子への入力を小さくするある限られ
た小期間を、撮影期間中に間欠的に設定する。通常の撮
影状態では撮像素子のダイナミックレンジを越えるよう
な被写体に対しても、この小期間では撮像素子のダイナ
ミックレンジの範囲内に収まるように、当該小期間での
撮像素子への入力を十分に小さくしておく。そして、自
動制御には、通常の撮影状態の撮像素子出力と間欠的に
設定した小期間での撮像素子出力の両方を使う。小期間
での撮像素子への入力を小さくする手段としては、蓄積
時間を制御できる撮像素子を用い、小期間での蓄積時間
を通常の撮影状態のときより小さくする。または、絞り
量を調節し、通常の撮影状態に対し小期間では撮像素子
への入射光量を小さくする。In order to achieve the above object, in an image pickup apparatus according to the present invention, a limited short period of time during which an input to an image pickup device is made smaller than in a normal photographing state is set as a photographing period. Set intermittently inside. Even for a subject that exceeds the dynamic range of the image sensor in a normal shooting state, the input to the image sensor in the short period should be sufficient to fall within the dynamic range of the image sensor in this short period. Keep small. For the automatic control, both the output of the image sensor in a normal shooting state and the output of the image sensor in a short period set intermittently are used. As means for reducing the input to the image sensor in a short period, an image sensor capable of controlling the accumulation time is used, and the accumulation time in the short period is made shorter than in a normal shooting state. Alternatively, the aperture amount is adjusted to reduce the amount of light incident on the image sensor in a short period of time in a normal shooting state.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を用いて説明する。図1は、電荷の蓄積時間を制御で
きる撮像素子を用いた本発明の第1実施形態に係る撮像
装置の構成図である。同図において、1はレンズ、2は
絞り、3はCCD撮像素子、4は信号処理回路、5は露
光検出回路、6はマイコンである。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of an imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention using an imaging element capable of controlling a charge accumulation time. In the figure, 1 is a lens, 2 is an aperture, 3 is a CCD image sensor, 4 is a signal processing circuit, 5 is an exposure detection circuit, and 6 is a microcomputer.
【0010】レンズ1と絞り2を通過した入射光は、撮
像素子3に結像する。撮像素子3では、光電変換により
入力光を電荷に変換し、電気信号として出力する。本実
施形態では、撮像素子3には、電荷の蓄積時間を制御で
きるCCD撮像素子を用いており、同じ入射光量でも蓄
積時間が長ければ出力は大きく、蓄積時間が短ければ出
力は小さくなる。また、撮像素子3のダイナミックレン
ジは、光電変換する画素がどれだけ電荷を蓄えられるか
で決まっている。The incident light passing through the lens 1 and the stop 2 forms an image on the image pickup device 3. The image sensor 3 converts the input light into electric charge by photoelectric conversion and outputs the electric charge as an electric signal. In the present embodiment, a CCD image sensor capable of controlling the charge accumulation time is used as the image sensor 3, and the output increases when the accumulation time is long and the output decreases when the accumulation time is short even with the same incident light amount. Further, the dynamic range of the image pickup device 3 is determined by how much charge can be stored in the pixel for photoelectric conversion.
【0011】信号処理回路4では、撮像素子3の出力信
号をNTSC等の映像信号に変換して出力する処理を行
う。露光検出回路5は、撮像素子3の出力信号から被写
体の輝度情報を取り出し、マイコン6に情報を送る。マ
イコン6は、この情報を元に絞り2の絞り量、撮像素子
3の電荷蓄積時間を制御し、露光制御を行う。The signal processing circuit 4 performs a process of converting an output signal of the image sensor 3 into a video signal such as NTSC and outputting the video signal. The exposure detection circuit 5 extracts the luminance information of the subject from the output signal of the image sensor 3 and sends the information to the microcomputer 6. The microcomputer 6 controls the aperture amount of the aperture 2 and the charge accumulation time of the image sensor 3 based on this information, and performs exposure control.
【0012】図2は、撮像素子3からの出力のレベルを
表す説明図である。同図では、例としてグレースケール
チャートを撮影した場合の波形を記載した。このとき、
白100%およびグレー50%は、図に示したレベルに
なる。図2中で上側の(1)は、定常状態における撮像
素子3からの出力を表わしている。撮像素子3からは、
1秒間に60枚の画像を取り出す。通常撮影期間(以
後、期間aと呼称する)は、撮像素子の電荷蓄積時間を
最大値である1/60秒に設定する。マイコン6は、期
間aでの撮像素子3からの出力を露光制御に使用し、現
在撮影している被写体が撮像素子のダイナミックレンジ
いっぱいになるよう、絞り2を制御する。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the level of the output from the image sensor 3. In the same figure, the waveform when a gray scale chart is photographed is described as an example. At this time,
100% white and 50% gray are at the levels shown in the figure. The upper part (1) in FIG. 2 represents the output from the image sensor 3 in a steady state. From the image sensor 3,
Take out 60 images per second. In the normal photographing period (hereinafter, referred to as period a), the charge storage time of the image sensor is set to 1/60 seconds, which is the maximum value. The microcomputer 6 uses the output from the image sensor 3 during the period a for exposure control, and controls the aperture 2 so that the subject currently being photographed fills the dynamic range of the image sensor.
【0013】ここで、通常撮影期間で1秒間の60枚の
内の少なくともある1枚(ある小期間)では、撮像素子
3の蓄積時間を1/180秒に設定する(この期間を、
以後は期間bと呼称する)。期間bでは、蓄積時間を期
間aの1/3に設定しているため、同一入射光に対する
蓄積電荷量は期間aの1/3であり、すなわちダイナミ
ックレンジの1/3で使用していることになる。露光検
出回路5は、期間bの出力を常に監視し、期間aにおい
てダイナミックレンジを越える入力があると判断した場
合は、期間bの出力を使用して露光制御を行うようにし
ておく。Here, for at least one image (a certain small period) out of 60 images per second in the normal photographing period, the accumulation time of the image sensor 3 is set to 1/180 second (this period is defined as:
Hereinafter, this is referred to as a period b). In the period b, since the accumulation time is set to 1/3 of the period a, the amount of accumulated charge for the same incident light is 1/3 of the period a, that is, it is used in 1/3 of the dynamic range. become. The exposure detection circuit 5 constantly monitors the output in the period b, and when it is determined that there is an input exceeding the dynamic range in the period a, performs exposure control using the output in the period b.
【0014】いま、被写体の明るさが2倍に変化し、撮
像素子3への入力が増加したとする。このときの撮像素
子3からの出力を、図2中の下側の(2)に示す。期間
aでは、撮像素子をダイナミックレンジいっぱいに使用
しているため、出力が飽和してしまい変化は非常に少な
い。飽和した出力を用いて露光制御を行うと、信号レベ
ルの上限が検知できていないため、被写体の変化が正確
に検出できず、的確な露光制御を行うことができないと
いう問題がある。しかし、期間bでは、被写体の変化が
(1)のときの3倍以内であるので、出力飽和は発生せ
ず、被写体の変化を露光検出回路5に正しく伝達でき
る。Now, it is assumed that the brightness of the subject changes twice and the input to the image sensor 3 increases. The output from the image sensor 3 at this time is shown in (2) on the lower side in FIG. In the period a, since the image sensor is used in the full dynamic range, the output is saturated and the change is very small. If exposure control is performed using a saturated output, the upper limit of the signal level cannot be detected, so that a change in a subject cannot be detected accurately, and accurate exposure control cannot be performed. However, in the period b, since the change of the subject is within three times that in the case of (1), the output saturation does not occur, and the change of the subject can be correctly transmitted to the exposure detection circuit 5.
【0015】前述したように、露光検出回路5は、期間
bの出力を常に監視している。(2)の状態が発生する
と、期間bにおいて、撮像素子出力は露光制御レベルを
大きく越え2倍のレベルになる。これにより、期間aに
おいてダイナミックレンジを越える入力があると判断す
る。この判断によって、露光制御は期間aではなく、期
間bでの撮像素子3からの出力を使うようにする。露光
制御は、期間bでの撮像素子の出力が、期間bでの露光
制御レベルになるように絞り2を絞って行く。それに伴
い、期間aでの出力飽和の割合は減少していく。最後に
は、素子の入力が十分小さくなり、期間aでもダイナミ
ックレンジを越えないところまで絞り2を絞った新たな
状態で、制御が安定する。As described above, the exposure detection circuit 5 constantly monitors the output during the period b. When the state (2) occurs, the output of the image sensor greatly exceeds the exposure control level and becomes twice the level in the period b. Thereby, it is determined that there is an input exceeding the dynamic range in the period a. With this determination, the exposure control uses the output from the image sensor 3 in the period b instead of the period a. In the exposure control, the aperture 2 is reduced so that the output of the image sensor in the period b becomes the exposure control level in the period b. Accordingly, the ratio of output saturation in the period a decreases. Finally, the input of the element becomes sufficiently small, and the control is stabilized in a new state in which the diaphragm 2 is stopped down to a point not exceeding the dynamic range even in the period a.
【0016】なお、期間bの出力を見ておき、入力が期
間aにおいてダイナミックレンジを越えないレベルまで
下げられたと判断した段階で、露光制御は、期間aでの
撮像素子からの出力を使うようにする。入力が期間aに
おいてダイナミックレンジを越えないレベルの場合に、
期間bの出力を露光制御に使わないようにする理由は、
期間bの出力は期間aより小さくまた出力頻度が低いの
で、精度の点で期間aより劣るためである。Note that the output of the period b is checked, and when it is determined that the input has been reduced to a level not exceeding the dynamic range in the period a, the exposure control uses the output from the image sensor in the period a. To If the input is at a level that does not exceed the dynamic range in period a,
The reason why the output of the period b is not used for the exposure control is as follows.
This is because the output in the period b is smaller than the period a and the output frequency is low, and thus the output is inferior to the period a in accuracy.
【0017】被写体が変化し撮像素子3への入力が減少
した場合には、期間aの露光検出結果で、絞り2を開
き、ダイナミックレンジいっぱいになるように光量の調
節を行う。When the subject changes and the input to the image sensor 3 decreases, the aperture 2 is opened based on the exposure detection result in the period a, and the light amount is adjusted so that the dynamic range becomes full.
【0018】期間aの撮像素子3の出力は期間bより大
きいため、制御の精度の点で有利であるが、出力が飽和
しやすい。逆に、期間bの出力は精度で劣るが、期間a
で飽和した被写体でも出力が飽和しない利点がある。よ
って、ダイナミックレンジ近傍およびそれより小さい入
力のときは、期間aの露光検出結果に重みを置き、ダイ
ナミックレンジを大きく越えるような入力では、期間b
の露光検出結果に重みを置くというように、両者を組み
合わせて露光制御を行うと、より性能の良い制御が実現
できる。The output of the image sensor 3 during the period a is greater than the period b, which is advantageous in terms of control accuracy, but the output is likely to be saturated. Conversely, although the output in the period b is inferior in accuracy, the output in the period a
There is an advantage that the output does not saturate even when the subject is saturated. Therefore, when the input is near or smaller than the dynamic range, the exposure detection result in the period a is weighted.
When the exposure control is performed by combining the two in such a manner that the weight is assigned to the exposure detection result, more excellent control can be realized.
【0019】なお上述の説明では、露光制御として、期
間aと期間bの出力を用いて絞り(絞り値)を制御する
こととしたが、露光制御として露光時間(シャッタ時
間)を制御してもよい。例えば、期間aの出力がダイナ
ミックレンジを越える場合は、期間bの出力によりダイ
ナミックレンジが最大となるような露光時間を算出し、
期間aの露光時間を決定するようにしてもよい。なおま
た、露光制御として、絞りと露光時間の両者を制御する
ようにしてもよい。In the above description, the aperture (aperture value) is controlled using the outputs of the periods a and b as the exposure control. However, even if the exposure time (shutter time) is controlled as the exposure control. Good. For example, when the output of the period a exceeds the dynamic range, the exposure time that maximizes the dynamic range by the output of the period b is calculated,
The exposure time of the period a may be determined. In addition, as the exposure control, both the aperture and the exposure time may be controlled.
【0020】ここで、本実施形態では、期間aと期間b
の撮像素子の蓄積時間を(1/60):(1/18
0)、すなわち3:1としたが、この割合は装置が対象
とする被写体に応じて設定する。予想される変化の割合
が小さいときには比を小さくする。また、期間bを挿入
する割合も、同じく装置が対象とする被写体に応じて設
定する。変化が頻繁なときは期間bを多く挿入する。ま
た、図2では、期間bを1つだけ設ける例を示したが、
期間bは連続して2つ以上設けてもよい。連続して2つ
以上設ければ、2つ以上の期間bでの出力を測定できる
ので、期間bでのデータの信頼性を向上させることがで
きる。ただし、期間bが設けられていることが、目で検
知できない程度であることが望ましい。Here, in this embodiment, the period a and the period b
(1/60): (1/18)
0), that is, 3: 1, but this ratio is set according to the subject to be targeted by the apparatus. When the expected rate of change is small, the ratio is reduced. Also, the ratio of inserting the period b is set according to the subject to be targeted by the apparatus. When the change is frequent, a longer period b is inserted. FIG. 2 shows an example in which only one period b is provided.
Two or more periods b may be provided continuously. If two or more are continuously provided, the output in two or more periods b can be measured, so that the reliability of data in the period b can be improved. However, it is desirable that the period b is provided so as not to be visually detected.
【0021】以上述べた本実施形態によれば、通常撮影
期間aでダイナミックレンジを広く使いS/Nを良くす
る設定にしても、期間bでダイナミックレンジを越える
被写体の変化を常に監視していて、露光制御に反映させ
ることができるため、露光制御の性能劣化を抑えられ
る。期間aと期間bの出力を、オートホワイトバラン
ス、オートフォーカス等の他の自動制御にも使用すれ
ば、同様に、ダイナミックレンジを越える被写体の変化
に対して性能劣化を抑えられる。According to the above-described embodiment, even when the dynamic range is widened and the S / N ratio is improved in the normal photographing period a, the change of the subject exceeding the dynamic range is always monitored in the period b. Since this can be reflected in the exposure control, the performance degradation of the exposure control can be suppressed. If the outputs of the period a and the period b are used for other automatic control such as auto white balance and auto focus, similarly, performance degradation can be suppressed with respect to a change of a subject exceeding the dynamic range.
【0022】オートホワイトバランス制御に期間aと期
間bの出力を用いる場合は、例えば以下のように行えば
よい。When the outputs of the periods a and b are used for the automatic white balance control, the following may be performed, for example.
【0023】露光制御のときと同様に、期間aにおける
出力が飽和したと判断されたときには、期間bの出力を
用いてホワイトバランス制御信号を生成し、期間aの出
力レベルがダイナミックレンジを越えない範囲になるま
で、期間bの出力を用いて生成したホワイトバランス制
御信号をホールドさせ、期間aでの撮影時のホワイトバ
ランス制御信号とする。期間aの出力レベルがダイナミ
ックレンジを越えているときに、期間aの出力を用いて
ホワイトバランス制御を行うと、白レベルの基準となる
信号が飽和しているために正確なホワイトバランスを行
うことができないが、期間bの出力を用いることによ
り、信号が飽和しない状態の出力を用いることができ、
正確なホワイトバランスを行うことができる。As in the case of the exposure control, when it is determined that the output in the period a is saturated, a white balance control signal is generated using the output in the period b, and the output level in the period a does not exceed the dynamic range. The white balance control signal generated using the output in the period b is held until the range is reached, and is used as the white balance control signal at the time of shooting in the period a. If the white balance control is performed using the output of the period a when the output level of the period a exceeds the dynamic range, accurate white balance can be performed because the reference signal for the white level is saturated. However, by using the output in the period b, it is possible to use an output in which the signal is not saturated,
Accurate white balance can be performed.
【0024】オートフォーカス制御の場合も同様に、期
間aにおける出力が飽和したと判断されたときには、期
間bの出力を用いてフォーカス状態を検知し、フォーカ
スレンズの位置を制御するようにする。期間aの出力レ
ベルがダイナミックレンジを越えているときに、期間a
の出力を用いてオートフォーカスを行うと、飽和した信
号は高周波成分が得られないために、正確なオートフォ
ーカスを行うことができないが、期間bの出力を用いる
ことにより、正確なオートフォーカス制御を行うことが
できる。Similarly, in the case of the auto focus control, when it is determined that the output in the period a is saturated, the focus state is detected using the output in the period b, and the position of the focus lens is controlled. When the output level of the period a exceeds the dynamic range, the period a
When autofocus is performed using the output of the above, accurate autofocus cannot be performed because the saturated signal does not have a high-frequency component, but accurate autofocus control can be performed by using the output of the period b. It can be carried out.
【0025】期間aにおける出力がダイナミックレンジ
を越えない範囲になったら、期間aの出力を用いて、オ
ートホワイトバランス、オートフォーカスを行わせるよ
うにする。When the output in the period a does not exceed the dynamic range, auto white balance and auto focus are performed using the output in the period a.
【0026】また、期間aの出力が飽和しているときに
期間bの出力だけを制御に用いるのではなく、期間aと
期間bの出力の重み付けにより、自動制御してもよい。In addition, instead of using only the output of the period b for control when the output of the period a is saturated, automatic control may be performed by weighting the outputs of the periods a and b.
【0027】なお、期間bで撮像素子の入力を下げる手
法として、素子の蓄積時間を変える替わりに、絞り2の
絞り量を変えることでも対応できる。例えば、期間aに
対し期間bで撮像素子への入射光量を1/3になるよう
に、絞り2を制御することで、上述した例と同様の効果
が得られる。Incidentally, as a method of lowering the input of the image pickup element in the period b, it is possible to cope with changing the stop amount of the stop 2 instead of changing the storage time of the element. For example, by controlling the diaphragm 2 so that the amount of light incident on the imaging element in the period b becomes 1/3 in the period b, the same effect as in the above-described example can be obtained.
【0028】ところで、上述した第1実施形態では、期
間bでの撮像素子の出力は期間aの1/3となる。この
ままでは期間bで装置の出力は、期間aの1/3となっ
て、一瞬画像が変化することになる。そこで、信号処理
回路5にゲインコントロール機能を持たせて、期間bの
ときだけ出力ゲインを3倍になるようにしておけば、つ
まり、期間bのときだけ出力ゲインを、(期間aの出力
/期間bの出力)倍になるようにしておけば、装置の出
力は一定にできる。ただし、期間bではダイナミックレ
ンジを狭く使っているため、S/Nが劣化する。By the way, in the first embodiment described above, the output of the image sensor in the period b is 1/3 of the period a. In this state, the output of the apparatus during period b becomes 1/3 of period a, and the image changes momentarily. Therefore, if the signal processing circuit 5 is provided with a gain control function so that the output gain is tripled only during the period b, that is, the output gain is increased only during the period b (output / output of the period a). The output of the device can be made constant by making it twice as long as the output of the period b). However, in the period b, the S / N is deteriorated because the dynamic range is used narrowly.
【0029】静止画を記録する装置等であれば、期間b
で画像変化又はS/N劣化が一瞬発生しても、この瞬間
だけ記録を禁止しておけばよい。また、メモリを用いて
出力の一瞬の変化を出さないようにすることも出来る。
図3で、このようなメモリを用いた実施形態について説
明する。In the case of a device for recording a still image, the period b
Even if an image change or S / N deterioration occurs for a moment, the recording may be prohibited only at this moment. It is also possible to use a memory so as not to make a momentary change in the output.
FIG. 3 illustrates an embodiment using such a memory.
【0030】図3は、電荷の蓄積時間を制御できる撮像
素子を用いた本発明の第2実施形態に係る撮像装置の構
成図である。本実施形態の撮像装置が、前記図1の第1
実施形態と異なるのは、信号処理回路4の前にメモリ回
路7とスイッチ8を設けた点にある。FIG. 3 is a block diagram of an imaging apparatus according to a second embodiment of the present invention using an imaging element capable of controlling the charge accumulation time. The imaging device of the present embodiment is the first device of FIG.
The difference from the embodiment is that a memory circuit 7 and a switch 8 are provided before the signal processing circuit 4.
【0031】図3に示す構成において、メモリ回路7
は、一画面分の撮像素子出力を記憶し、次の一画面期間
に記憶した画面を出力するように働く。期間aでは、ス
イッチ8は撮像素子3の出力を信号処理回路4に接続す
る。期間bでは、スイッチ8はメモリ回路7の出力を信
号処理回路4に接続する。これにより、期間bでは、信
号処理回路4には、期間bの直前の期間aの出力が供給
される。すなわち、期間bの画像を期間aの画像で置き
換える。1秒間に60枚の画像を取り出す撮像画面の近
接する2枚の画像の変化はわずかであることから、ある
一瞬の期間bだけ前と同じ画面を連続して出力しても、
検知されることはない。In the configuration shown in FIG.
Operates so as to store the image sensor output for one screen and output the screen stored in the next one screen period. In the period a, the switch 8 connects the output of the image sensor 3 to the signal processing circuit 4. In the period b, the switch 8 connects the output of the memory circuit 7 to the signal processing circuit 4. Accordingly, in the period b, the output of the period a immediately before the period b is supplied to the signal processing circuit 4. That is, the image in the period b is replaced with the image in the period a. Since the change of the two adjacent images of the imaging screen that takes out 60 images per second is slight, even if the same screen is continuously output for a certain moment period b,
It will not be detected.
【0032】また、期間bの直前の期間aの出力と期間
bの直後の期間aの出力を平均したり、期間bの直前の
期間aの出力と期間bの直後の期間aの出力から期間b
の出力を予想することによって、期間bの出力を生成し
て記録するようにしてもよい。期間bの直前の期間aの
出力と期間bの直後の期間aの出力の両方を用いれば、
より正確な期間bの出力を得ることができる。The output of the period a immediately before the period b and the output of the period a immediately after the period b are averaged, or the output of the period a immediately before the period b and the output of the period a immediately after the period b are calculated from the output of the period a. b
May be generated and recorded by estimating the output of the period b. By using both the output of the period a immediately before the period b and the output of the period a immediately after the period b,
It is possible to obtain a more accurate output of the period b.
【0033】斯様な構成をとる本実施形態では、前記し
た第1の実施形態の効果に加えて、装置出力における期
間bでの画像変化又はS/N劣化を防止できるという効
果がある。In this embodiment having such a configuration, in addition to the effects of the above-described first embodiment, there is an effect that an image change or S / N degradation in the period b in the device output can be prevented.
【0034】以上は、1/60秒周期で期間bを設ける
例であったが、被写体が変化したときにだけ期間bを設
けるようにすることも可能である。以下、これについて
述べる。In the above, the period b is provided in a 1/60 second cycle. However, the period b can be provided only when the subject changes. Hereinafter, this will be described.
【0035】露光検出回路5で輝度情報を取り出すとき
に、撮像素子3のダイナミックレンジを越えている出力
の画面に占める割合を検出する。被写体が変化して撮像
素子3のダイナミックレンジを越えた場合、出力のピー
クのレベルは飽和しているため、飽和出力レベル以上に
はならない。しかし、一画面あたりのピーク値を出す面
積、すなわち飽和の面積は増加するはずである。そこ
で、露光検出回路5に、一画面毎にあるスレッシュを越
える検出値の面積を計数する回路を設ける。設定するス
レッシュは、撮像素子の飽和出力よりわずかに低いとこ
ろに設定する。スレッシュを越える面積が一定値以上、
例えば、輝度信号のレベルがスレッシュレベルを越える
画素の数を計数し、一画面中に占めるこのスレッシュレ
ベルを越える画素の数が、予め定められた所定値以上に
なった場合に、被写体が変化して明るくなったと判断
し、期間bを設定する。期間bの出力でダイナミックレ
ンジを越える変化の量を検出し、露光制御を行う点は、
先の実施形態で述べたとおりである。露光制御の結果に
より、撮像素子の入力がダイナミックレンジ以内に収ま
り安定すると、飽和の面積が一定値以下になるので、期
間bの設定を解除する。When the exposure detection circuit 5 extracts luminance information, the ratio of the output of the image sensor 3 which exceeds the dynamic range to the screen is detected. When the subject changes and exceeds the dynamic range of the image sensor 3, the output peak level is saturated, and therefore does not exceed the saturated output level. However, the area of the peak value per screen, that is, the area of saturation, should increase. Therefore, the exposure detection circuit 5 is provided with a circuit for counting the area of the detection value exceeding a certain threshold for each screen. The threshold to be set is set slightly lower than the saturation output of the image sensor. The area exceeding the threshold is over a certain value,
For example, the number of pixels whose luminance signal level exceeds the threshold level is counted, and when the number of pixels occupying the threshold level in one screen exceeds a predetermined value, the subject changes. Is determined to be bright, and a period b is set. The point that the amount of change exceeding the dynamic range is detected in the output in the period b and exposure control is performed is as follows.
This is as described in the previous embodiment. When the input of the image sensor falls within the dynamic range and becomes stable according to the result of the exposure control, the area of saturation becomes equal to or less than a predetermined value.
【0036】この方法によれば、被写体が安定している
ときには期間bは設定されないので、期間bでの画像変
化又はS/N劣化の回数を減らすことができる。According to this method, since the period b is not set when the subject is stable, the number of image changes or S / N deterioration during the period b can be reduced.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上の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広く使ったことによる、露光制
御、オートホワイトバランス、オートフォーカス等の自
動制御の性能劣化を抑えられるので、従来装置よりダイ
ナミックレンジを広く使うことができ、従ってS/Nを
より良くすることができる。As described above, according to the present invention, performance degradation of automatic control such as exposure control, auto white balance, and auto focus due to wide use of the dynamic range of the image sensor can be suppressed. A wider dynamic range can be used, and thus the S / N can be improved.
【図1】本発明の第1実施形態に係る撮像装置の構成を
示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of an imaging device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1実施形態に係る撮像装置におけ
る、撮像素子からの出力のレベルを表す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an output level from an imaging element in the imaging device according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第2実施形態に係る撮像装置の構成を
示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a configuration of an imaging device according to a second embodiment of the present invention.
1 レンズ 2 絞り 3 撮像素子 4 信号処理回路 5 露光検出回路 6 マイコン 7 メモリ回路 8 スイッチ Reference Signs List 1 lens 2 aperture 3 image sensor 4 signal processing circuit 5 exposure detection circuit 6 microcomputer 7 memory circuit 8 switch
Claims (16)
る手段とを有する撮像装置において、 該撮像素子への入力を通常の撮影状態より小さくするあ
る限られた小期間を撮影期間中に間欠的に設定し、該通
常の撮影状態で被写体の変化により入力が撮像素子のダ
イナミックレンジを越えるような状況が発生しても該小
期間内では入力が撮像素子のダイナミックレンジの範囲
内に収まるように、該小期間の該撮像素子への入力を通
常の撮影状態での入力より十分に小さくすることを特徴
とする撮像装置。1. An image pickup apparatus having an image pickup device and means for controlling an input to the image pickup device, wherein a limited short period of time during which an input to the image pickup device is made smaller than a normal photographing state during a photographing period. Even if the input is set intermittently and the input exceeds the dynamic range of the image sensor due to a change in the subject in the normal shooting state, the input falls within the dynamic range of the image sensor within the short period. As described above, the imaging apparatus is characterized in that the input to the imaging element in the short period is sufficiently smaller than the input in a normal shooting state.
る撮像素子と該撮像素子の光電変換量を制御する手段と
を有する撮像装置において、 該撮像素子の光電変換量が通常の撮影状態よりも小さい
期間を撮影期間中に間欠的に設けたことを特徴とする撮
像装置。2. An image pickup apparatus comprising: an image sensor for photoelectrically converting an optical image to generate an electric signal; and means for controlling the amount of photoelectric conversion of the image sensor. An imaging apparatus characterized in that a shorter period is provided intermittently during a shooting period.
い期間の光電変換量は、該撮像素子のダイナミックレン
ジの範囲内であることを特徴とする撮像装置。3. The imaging method according to claim 2, wherein the photoelectric conversion amount of the imaging element during a period in which the photoelectric conversion amount is smaller than a normal shooting state is within a dynamic range of the imaging element. apparatus.
り、前記小期間での撮像素子への入力を小さくすること
を特徴とする撮像装置。4. The imaging apparatus according to claim 1, wherein an input to the imaging element in the short period is reduced by controlling a charge accumulation time in the imaging element.
御することにより、前記小期間での撮像素子への入力を
小さくすることを特徴とする撮像装置。5. The input device according to claim 1, wherein an input to the image sensor in the short period is reduced by controlling an aperture value of an aperture for variably controlling the amount of light incident on the image sensor. Imaging device.
が撮像素子のダイナミックレンジを越えた場合は、前記
小期間での撮像素子の出力を用いて露光制御を行うこと
を特徴とする撮像装置。6. The imaging device according to claim 1, wherein in a shooting period other than the short period, when an input exceeds a dynamic range of the imaging device due to a change in a subject, an output of the imaging device in the short period is used. An image pickup apparatus for performing exposure control.
少なくとも、撮像素子における電荷の蓄積時間を制御す
ることにより行われることを特徴とする撮像装置。7. The exposure control according to claim 6, wherein the exposure control using an output of the image sensor in the short period is performed as follows:
An image pickup apparatus, which is performed at least by controlling a charge accumulation time in an image pickup device.
少なくとも、撮像素子への入射光量を可変制御する絞り
の絞り値を制御することにより行われることを特徴とす
る撮像装置。8. The exposure control according to claim 6, wherein the exposure control using the output of the image sensor in the short period is performed as follows:
An image pickup apparatus characterized in that the control is performed at least by controlling the aperture value of a stop that variably controls the amount of light incident on the image pickup device.
が撮像素子のダイナミックレンジを越えた場合は、前記
小期間での撮像素子の出力を用いてオートホワイトバラ
ンス制御を行うことを特徴とする撮像装置。9. The imaging device according to claim 1, wherein during a shooting period other than the short period, when an input exceeds a dynamic range of the imaging device due to a change in a subject, an output of the imaging device in the short period is used. An image pickup apparatus for performing automatic white balance control by using the image pickup apparatus.
が撮像素子のダイナミックレンジを越えた場合は、前記
小期間での撮像素子の出力を用いてオートフォーカス制
御を行うことを特徴とする撮像装置。10. The imaging device according to claim 1, wherein, during an imaging period other than the short period, when an input exceeds a dynamic range of the imaging device due to a change in a subject, an output of the imaging device in the short period is used. An image pickup apparatus that performs auto-focus control by using an automatic focus control.
外の通常期間の撮像素子の出力レベルと略等しくなるよ
うに、前記小期間での撮像素子の出力をゲインコントロ
ールすることを特徴とする撮像装置。11. The imaging device according to claim 1, wherein an output level of the image sensor in the short period is substantially equal to an output level of the imaging device in a normal period other than the short period. An imaging apparatus, wherein gain control of an output of an imaging element is performed.
の前の期間での撮像素子の出力を、前記小期間での撮像
素子の出力に代替して使用することを特徴とする撮像装
置。12. The image sensor according to claim 1, wherein the output of the image sensor in the period before the short period is used without using the output of the image sensor in the short period. An imaging device characterized by being used in place of an output.
の前と後の期間での撮像素子の出力を用いて得た信号
を、前記小期間での撮像素子の出力に代替して使用する
ことを特徴とする撮像装置。13. The signal according to claim 1 or 2, wherein a signal obtained by using an output of the image sensor in a period before and after the small period without using an output of the image sensor in the small period is: An imaging apparatus characterized in that it is used in place of the output of the imaging element during the short period.
いことを特徴とする撮像装置。14. The imaging apparatus according to claim 1, wherein an output of the imaging element in the short period is not recorded as an image.
を小さくする前記小期間を設定することを特徴とする撮
像装置。15. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the short period for reducing the input to the imaging element is set only when a change in the subject is detected.
ある場合に、前記小期間を設定することを特徴とする撮
像装置。16. The imaging apparatus according to claim 15, wherein the short period is set when the degree of saturation of the luminance signal per screen is equal to or more than a predetermined value.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10226003A JP2000059678A (en) | 1998-08-10 | 1998-08-10 | Imaging device |
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---|---|---|---|
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---|---|
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JP (1) | JP2000059678A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010193529A (en) * | 2004-05-31 | 2010-09-02 | Konica Minolta Holdings Inc | Image pickup device |
JP2010263647A (en) * | 2004-05-28 | 2010-11-18 | Konica Minolta Holdings Inc | Imaging apparatus and imaging method |
US8233059B2 (en) | 2004-05-31 | 2012-07-31 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Image sensing apparatus |
-
1998
- 1998-08-10 JP JP10226003A patent/JP2000059678A/en active Pending
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US8233059B2 (en) | 2004-05-31 | 2012-07-31 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Image sensing apparatus |
US8427575B2 (en) | 2004-05-31 | 2013-04-23 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Image sensing apparatus with exposure controller |
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