(57)【要約】【課題】高輝度被写体用撮像と低輝度被写体用撮像とで最適なＡＥ（自動露光制御）を行う。【解決手段】広ダイナミックレンジの撮像映像を出力するための方法として、高輝度被写体用撮像と低輝度被写体用撮像の２回の撮像を行い、２つの映像を合成して出力する。そして、ＤＳＰ６の露光処理部６Ｂには、長時間露光時と短時間露光時とで信号経路を切り換えるスイッチ７Ｃと、長時間露光時の信号処理を行う長時間露光信号処理部７Ａと、短時間露光時の信号処理を行う短時間露光信号処理部７Ｂと、各露光処理部７Ａ、７Ｂの信号を合成する合成部（ＭＩＸ）７Ｄが設けられている。そして、各露光信号処理部７Ａ、７Ｂにそれぞれ設けられたＯＰＤ（光学検波回路）１８Ａ、１８Ｂにより、長時間露光時と短時間露光時で、それぞれ独立して輝度分布を求め、最適な露光量制御を行う。【選択図】図１
2007288805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子シャッタ機能を有する固体撮像素子により、高輝度被写体用の撮像と低輝度被写体用の撮像とを行ない、各撮像によって得られた２種類の映像信号を合成して広ダイナミックレンジの撮像映像を出力するカメラシステムにおいて、
前記高輝度被写体用の撮像を行うための短時間露光時の露光制御と前記低輝度被写体用の撮像を行うための長時間露光時の露光制御とを独立して行う自動露光制御手段を有する、
ことを特徴とするカメラシステム。
【請求項２】
前記自動露光制御手段は、短時間露光時の露光制御を行う短時間露光制御手段と、長時間露光時の露光制御を行う長時間露光制御手段とを有することを特徴とする請求項１記載のカメラシステム。
【請求項３】
前記自動露光制御手段は、固体撮像素子における露光量および撮像信号のゲインを制御する複数種類の制御要素の制御によって自動露光制御を行う手段であり、前記短時間露光時の露光制御と長時間露光時の露光制御とで、前記複数の制御要素の異なる組み合わせによる制御によって行うことを特徴とする請求項１記載のカメラシステム。
【請求項４】
前記複数の制御要素は、メカシャッタ手段と、電子シャッタ手段と、自動利得制御手段とを含むことを特徴とする請求項３記載のカメラシステム。
【請求項５】
前記自動露光制御手段は、長時間露光時には前記メカシャッタ手段、電子シャッタ手段、及び自動利得制御手段によって露光制御を行い、短時間露光時には前記電子シャッタ手段によって露光制御を行うことを特徴とする請求項４記載のカメラシステム。
【請求項６】
撮影映像の輝度分布を示すヒストグラム上で、所定の閾値によって仕切られた高輝度部分と低輝度部分におけるそれぞれの輝度積分値と画素数を検波する光学検波手段を有し、前記自動露光制御手段は、前記光学検波手段を用いて長時間露光制御用評価値と短時間露光制御用評価値とを別々に求め、各評価値に基づいて長時間露光制御と短時間露光制御とを行うことを特徴とする請求項１記載のカメラシステム。
【請求項７】
前記長時間露光制御用評価値と前記短時間露光制御用評価値とで評価値算出係数を変更することにより、露光制御収束の性質を変えることを特徴とする請求項６記載のカメラシステム。
【請求項８】
前記評価値算出係数を高輝度成分重視と低輝度成分重視に応じて変更することを特徴とする請求項７記載のカメラシステム。
【請求項９】
電子シャッタ機能を有する固体撮像素子により、高輝度被写体用の撮像と低輝度被写体用の撮像とを行ない、各撮像によって得られた２種類の映像信号を合成して広ダイナミックレンジの撮像映像を出力するカメラシステムの自動露光制御方法において、
前記高輝度被写体用の撮像を行うための短時間露光時の露光制御と前記低輝度被写体用の撮像を行うための長時間露光時の露光制御とを独立して行う自動露光制御ステップを有する、
ことを特徴とする自動露光制御方法。
【請求項１０】
前記自動露光制御ステップは、短時間露光時の露光制御を行う短時間露光制御ステップと、長時間露光時の露光制御を行う長時間露光制御ステップとを有することを特徴とする請求項９記載の自動露光制御方法。
【請求項１１】
前記自動露光制御ステップは、固体撮像素子における露光量および撮像信号のゲインを制御する複数種類の制御要素の制御によって自動露光制御を行うステップであり、前記短時間露光時の露光制御と長時間露光時の露光制御とで、前記複数の制御要素の異なる組み合わせによる制御によって行うことを特徴とする請求項９記載の自動露光制御方法。
【請求項１２】
前記複数の制御要素は、メカシャッタ手段と、電子シャッタ手段と、自動利得制御手段とを含むことを特徴とする請求項１１記載の自動露光制御方法。
【請求項１３】
前記自動露光制御ステップは、長時間露光時には前記メカシャッタ手段、電子シャッタ手段、及び自動利得制御手段によって露光制御を行い、短時間露光時には前記電子シャッタ手段によって露光制御を行うことを特徴とする請求項１２記載の自動露光制御方法。
【請求項１４】
前記カメラシステムは、撮影映像の輝度分布を示すヒストグラム上で、所定の閾値によって仕切られた高輝度部分と低輝度部分におけるそれぞれの輝度積分値と画素数を検波する光学検波手段を有し、前記自動露光制御ステップは、前記光学検波手段を用いて長時間露光制御用評価値と短時間露光制御用評価値とを別々に求め、各評価値に基づいて長時間露光制御と短時間露光制御とを行うことを特徴とする請求項１３記載の自動露光制御方法。
【請求項１５】
前記長時間露光制御用評価値と前記短時間露光制御用評価値とで評価値算出係数を変更することにより、露光制御収束の性質を変えることを特徴とする請求項１４記載の自動露光制御方法。
【請求項１６】
前記評価値算出係数を高輝度成分重視と低輝度成分重視に応じて変更することを特徴とする請求項１５記載の自動露光制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子シャッタ機能を有する固体撮像素子により、高輝度被写体用の撮像と低輝度被写体用の撮像とを行ない、各撮像によって得られた２種類の映像信号を合成して広ダイナミックレンジの撮像映像を出力するカメラシステム及び自動露光制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えばＣＣＤ撮像素子を用いたＡＥ（自動露光制御）機能付のカメラシステムが提供されている。
ところで、この種のカメラシステムにおけるＡＥ（自動露光制御）は、映像の輝度成分を積分した値をＯＰＤ（光学検波回路）により取得し、適正露光時における輝度積分値を基準輝度積分値（以下、リファレンス：ｒｅｆという）として記憶しておく。
そして、現在の輝度積分値（Ｉｎｔｇとする）がリファレンスに対して等しくなるようにメカシャッタ（アイリス）、電子シャッタ、ＡＧＣ（自動利得制御）のゲインなどを制御し、システムゲインを増減させて適正露光が得られるようにする。
【０００３】
一方、広ダイナミックレンジの撮像映像を出力するための方法として、高輝度被写体用撮像と低輝度被写体用撮像の２回の撮像を行い、２つの映像を合成して出力するカメラシステムが提案されている。
そして、このようなカメラシステムにおける従来のＡＥ（自動露光制御）としては、高輝度被写体撮像用ＡＥのリファレンスはより低めに設定し、低輝度被写体用撮像用ＡＥのリファレンスをより高めに設定するようなアルゴリズムによって対応していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例のように、高輝度被写体撮像用ＡＥと低輝度被写体用撮像用ＡＥにリファレンスの変更だけで対応する方法では、例えば逆光状態や過順光状態などで撮像を行った場合に、高輝度用と低輝度用とで撮像映像が適切な収束位置で収束しないことが発生する。
【０００５】
そこで本発明の目的は、高輝度被写体用撮像と低輝度被写体用撮像とで最適なＡＥ（自動露光制御）を行うことができ、高輝度用の撮像映像と低輝度用の撮像映像を適切な収束位置で収束させることが可能なカメラシステム及び自動露光制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は前記目的を達成するため、電子シャッタ機能を有する固体撮像素子により、高輝度被写体用の撮像と低輝度被写体用の撮像とを行ない、各撮像によって得られた２種類の映像信号を合成して広ダイナミックレンジの撮像映像を出力するカメラシステムにおいて、前記高輝度被写体用の撮像を行うための短時間露光時の露光制御と前記低輝度被写体用の撮像を行うための長時間露光時の露光制御とを独立して行う自動露光制御手段を有することを特徴とする。
【０００７】
また本発明は、電子シャッタ機能を有する固体撮像素子により、高輝度被写体用の撮像と低輝度被写体用の撮像とを行ない、各撮像によって得られた２種類の映像信号を合成して広ダイナミックレンジの撮像映像を出力するカメラシステムの自動露光制御方法において、前記高輝度被写体用の撮像を行うための短時間露光時の露光制御と前記低輝度被写体用の撮像を行うための長時間露光時の露光制御とを独立して行う自動露光制御ステップを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のカメラシステムでは、短時間露光時の露光制御と長時間露光時の露光制御とを独立して行う自動露光制御手段を設けたことから、高輝度被写体用の撮像と低輝度被写体用の撮像とで最適な自動露光制御を行うことができ、高輝度用の撮像映像と低輝度用の撮像映像を適切な収束位置で収束させることが可能となる。
したがって、例えば逆光状態や過順光状態などの撮像をした場合でも、適切な露光制御による高輝度撮像映像と低輝度撮像映像とを得ることができ、高ダイナミックレンジ撮影を有効に行うことが可能となる。
【０００９】
また、本発明の自動露光制御方法では、短時間露光時の露光制御と長時間露光時の露光制御とを独立して行う自動露光制御ステップを設けたことから、高輝度被写体用の撮像と低輝度被写体用の撮像とで最適な自動露光制御を行うことができ、高輝度用の撮像映像と低輝度用の撮像映像を適切な収束位置で収束させることが可能となる。
したがって、例えば逆光状態や過順光状態などの撮像をした場合でも、適切な露光制御による高輝度撮像映像と低輝度撮像映像とを得ることができ、高ダイナミックレンジ撮影を有効に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明によるカメラシステム及び自動露光制御方法の実施の形態例について説明する。
図１は、本発明の実施の形態によるカメラシステムの構成例を示すブロック図である。
このカメラシステムは、撮像光を集光するレンズ１と、被写体を撮像するＣＣＤ撮像部２と、撮像信号のノイズ除去等を行うＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路３と、撮像信号のゲインを制御するＡＧＣ（自動利得制御）回路４と、アナログ信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄコンバータ５と、信号処理を行うＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）６と、デジタルデータをアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ８と、必要なタイミング信号を生成して各部に供給するＴＧ（タイミングジェネレータ）９と、メカシャッタ機構としてのメカアイリス（絞り機構）１１と、メカアイリス用の駆動モータ１２と、システム全体を制御するマイクロコンピュータ（μ−ＣＯＭ）１０と、内部バス１３を有する。
【００１１】
また、ＤＳＰ６には、本来の信号処理を行う信号処理部６Ａの前段にＡＥ（自動露光制御）用の信号処理を行うための露光処理部６Ｂが設けられており、露光処理部６Ｂには、長時間露光時と短時間露光時とで信号経路を切り換えるスイッチ７Ｃと、長時間露光時の信号処理を行う長時間露光信号処理部７Ａと、短時間露光時の信号処理を行う短時間露光信号処理部７Ｂと、各露光処理部７Ａ、７Ｂの信号を合成する合成部（ＭＩＸ）７Ｄを有する。
また、長時間露光信号処理部７Ａと短時間露光信号処理部７Ｂには、それぞれＯＰＤ（光学検波回路）１８Ａ、１８Ｂが設けられており、それぞれ独立して輝度分布（ヒストグラム）を出力するようになっている。
また、マイクロコンピュータ１０には、内部バスインタフェース（Ｉ／Ｆ）１４、ＣＰＵ１５、ＲＯＭ１６、およびＲＡＭ１７が設けられている。
【００１２】
以下、本実施の形態によるカメラシステムの動作について説明する。
本カメラシステムは、例えば、図２に示すように、直射日光がさし込むビル２０の窓２１を背景に人物２２をカメラ２３で撮影する場合のように、広ダイナミックレンジを持ったシチュエーションでの撮像において有効な露光制御を行うことが可能である。
本カメラシステムにおいて、撮像映像はレンズ１を通過し、ＣＣＤ撮像部２に光電変換され電気信号となる。そして、ＣＤＳ回路３を経てサンプリングされＡＧＣ回路４によって適切なゲインになるようコントロールされ、Ａ／Ｄコンバータ５でデジタル信号へと変換される。
【００１３】
このデジタル信号は、ＤＳＰ６で信号処理されるが、本例においては、信号処理部６Ａの前段に露光処理部６Ｂを設け、広ダイナミックレンジの撮像を可能にするため、高輝度被写体用撮像（短時間露光撮像）と低輝度被写体用撮像（長時間露光撮像）の２回の撮像を行い、２つの映像を合成して出力する。
図２の例で説明すると、高輝度被写体用撮像（短時間露光撮像）は、例えば図２における窓の外の屋外の撮像が該当し、低輝度被写体用撮像（長時間露光撮像）は、例えば図２における室内の撮像に該当する。
そして、高輝度被写体用撮像（短時間露光撮像）によって図３（Ａ）に示すような映像を撮像され、低輝度被写体用撮像（長時間露光撮像）によって図３（Ｂ）に示すような映像が撮像される。
【００１４】
そこで、これらの映像を合成することにより、図３（Ｃ）に示すような広ダイナミックレンジを有する映像を得ることが可能となる。
これはＤＳＰ６内のスイッチ７Ｃで、低輝度被写体用撮像信号は長時間露光信号処理部７Ａに送って処理し、高輝度被写体用撮像信号は短時間露光処理部７Ｂに送って処理するように、時分割で切り換えることにより実行する。
そして、長時間露光信号処理で作られた低輝度被写体撮像映像と短時間露光信号処理で作られた高輝度被写体撮像映像を合成部７Ｄで合成し、広ダイナミックレンジの撮像映像を出力する。
その後、ＤＳＰ６内の信号処理部６Ａで信号処理を行い、Ｄ／Ａコンバータ８でアナログ映像信号に変換し、後段に出力する。
【００１５】
なお、このようなアルゴリズムを実行するソフトウェアは、マイクロコンピュータ１０で実行されるものであり、ＲＯＭ１６上のプログラムをＣＰＵ１５が読み取り、必要なコマンドおよびデータをＩ／Ｆ１４および内部バス１２を介して各部に供給することにより各処理を実行する。
【００１６】
次に、本システムの特徴となるＯＰＤ（光学検波回路）１８Ａ、１８Ｂを用いた露光量の最適化制御について説明する。
図４は被写体輝度とシステム出力値の関係を示す説明図、図５は長・短時間露光制御の収束点を示す説明図であり、それぞれ縦軸は出力レベル、横軸は被写体輝度レベル（絶対値）を示している。
また、図６は本例で用いるＯＰＤの仕様を示す説明図であり、図６（Ａ）はヒストグラム、図６（Ｂ）は回路構成を示している。
また、図７は長時間露光制御収束点におけるヒストグラム例を示す説明図、図８は短時間露光制御収束点におけるヒストグラム例を示す説明図である。
また、図９は長時間露光制御動作例を示すフローチャート、図１０は短時間露光制御動作例を示すフローチャートである。
【００１７】
本システムの自動露光制御方法は、ＤＳＰ６の長時間露光用ＯＰＤ１８Ａと短時間露光用ＯＰＤ１８Ｂにより、別々の撮像状態から露光情報を得ることが可能なシステムにおいて、長時間露光制御と短時間露光制御とを性能よく行うアルゴリズムを提供するものである。
まず、短時間露光側の適切露光は、図３（Ａ）に示すように、屋外基準（高輝度部分）に合わせることとなる。
これは図４で、標準の露光基準値をもって露光制御した場合の信号（２）における点線部分（高輝度部分）に相当し、このままではシステムの出力限界値を超え、白つぶれとなって出力されてしまう。
そこで、短時間露光制御においては、システムゲインを下げて信号（３）のような出力を得るべきである。
【００１８】
それに対して長時間露光側の適切露光は、図３（Ｂ）に示すように、室内基準（低輝度部分）に合わせることとなる。
これは図４における信号（２）のままでもよいが、より暗い部分を鮮明に出力するため、システムゲインを上げて信号（３）のような出力信号を得るべきである。
この結果、図５に示すように、適切な長時間露光信号（４）、短時間露光信号（５）が得られ、それらを合成すると、従来のシステムの出力限界値の範囲で広ダイナミックレンジの撮像映像を出力ことが可能である。
【００１９】
そして、本システムでは、これらの適切な露光制御を可能にするため、図６（Ａ）に示すように、輝度分布上、閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２で区切られた領域ａ１、ａ２、ａ３での、それぞれの輝度積分値Ｉｎｔｇ１、Ｉｎｔｇ２、Ｉｎｔｇ３と、それぞれの画素数Ｃｎｔ１、Ｃｎｔ２、Ｃｎｔ３を検波できるＯＰＤ（光学検波回路）１８Ａ、１８Ｂを用意した。
図６（Ｂ）に示すように、各ＯＰＤ１８Ａ、１８Ｂは、輝度信号（Ｙ出力）を入力して閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２と比較する２つのコンパレータ３１、３２、輝度信号（Ｙ出力）及び各コンパレータ３１、３２からの比較出力をそれぞれ積算するΣ回路３３、３４、３５と、各Σ回路３３、３４、３５の出力値から輝度積分値Ｉｎｔｇ１、Ｉｎｔｇ２、Ｉｎｔｇ３及び画素数Ｃｎｔ１、Ｃｎｔ２、Ｃｎｔ３を算出する減算器３６、３７、３８を有している。
【００２０】
長時間露光制御における適正露光時のヒストグラム例は、図７に示すように、閾値より低輝度部分のヒストグラムが一様で高輝度部が飽和したような状況になる。このようなヒストグラム時に画面全体の輝度を積分した値を評価値として用いると不具合が生じるので、低輝度部の積分値に重みを置いた評価値を得るため次式（１）または（２）を用いる。
長時間露光制御評価値＝ｋ×（Ｉｎｔｇ１／Ｃｎｔ１）＋（１−ｋ）×（Ｉｎｔｇ２／Ｃｎｔ２）                  ……式（１）
または、
長時間露光制御評価値＝（ｋ×Ｉｎｔｇ１＋（１−ｋ）×（Ｉｎｔｇ２）／（ｋ×Ｃｎｔ１＋（１−ｋ）×（Ｃｎｔ２）                  ……式（２）
ただし、この場合の変数ｋは、０．５＜ｋ≦１である。
【００２１】
一方、短時間露光制御においては収束状態において図８のようなヒストグラムを持つので逆に高輝度部の積分値に重みを置いた評価値を得るため次式（３）または（４）を用いる。
短時間露光制御評価値＝ｋ×（Ｉｎｔｇ１／Ｃｎｔ１）＋（１−ｋ）×（Ｉｎｔｇ２／Ｃｎｔ２）                  ……式（３）
または、
短時間露光制御評価値＝（ｋ×Ｉｎｔｇ１＋（１−ｋ）×（Ｉｎｔｇ２）／（ｋ×Ｃｎｔ１＋（１−ｋ）×（Ｃｎｔ２）                  ……式（４）
ただし、この場合の変数ｋは、０≦ｋ＜０．５である。
以上を評価値に用いることにより、長時間露光制御、短時間露光制御それぞれにおいて適正な制御が可能となる。
なお、以上のような評価値算出係数は、高輝度成分重視と低輝度成分重視に応じて変更することが可能である。
【００２２】
次に、図９、図１０のフローチャートによって長時間露光制御および短時間露光制御の手順を説明する。
まず、図９に示す長時間露光制御においては、ステップＳ１で閾値Ｔｈを設定し、ステップＳ２で長時間露光用ＯＰＤ１８Ａから輝度積分値ＩｎｔｇＬ１、ＩｎｔｇＬ２と画素数ＣｎｔＬ１、ＣｎｔＬ２を受け取る。
そして、上述した評価値計算を行い（ステップＳ３）、最適露光量に対するエラー量を算出する（ステップＳ４）。
さらに、このエラー量に基づいて、メカアイリス１１、ＡＧＣ回路４、及びＣＣＤ撮像部２の電子シャッタを制御し、露光制御を行う（ステップＳ５）。なお、長時間露光時のシャッタ動作としては電子シャッタは機能させず、メカアイリス１１だけで行うことが可能である。
【００２３】
次に、図１０に示す短時間露光制御においては、ステップＳ１１で閾値Ｔｈを設定し、ステップＳ１２で短時間露光用ＯＰＤ１８Ｂから輝度積分値ＩｎｔｇＳ１、ＩｎｔｇＳ２と画素数ＣｎｔＳ１、ＣｎｔＳ２を受け取る。
そして、上述した評価値計算を行い（ステップＳ１３）、最適露光量に対するエラー量を算出する（ステップＳ１４）。
さらに、このエラー量に基づいてＣＣＤ撮像部２の電子シャッタを制御し、露光制御を行う（ステップＳ１５）。すなわち、短時間露光時では電子シャッタだけで露光制御を行う。
このように、長時間露光時と短時間露光時で露光制御に用いる制御要素の組み合わせを異ならせることにより、それぞれに最適な露光制御を行うことが可能となる。
【００２４】
以上のようなアルゴリズムを用いることにより、従来は不具合のあった逆光、過順光状態などの撮像をした場合でも、高輝度用、低輝度用の撮像映像を適切な収束位置で収束させることができ、高ダイナミックレンジによる撮像を行うことが可能となる。
なお、以上説明した実施の形態は、本発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明はこのような具体例に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能なものである。
【００２５】
以上説明したように本発明のカメラシステムによれば、短時間露光時の露光制御と長時間露光時の露光制御とを独立して行う自動露光制御手段を設けたことから、高輝度被写体用の撮像と低輝度被写体用の撮像とで最適な自動露光制御を行うことができ、高輝度用の撮像映像と低輝度用の撮像映像を適切な収束位置で収束させることが可能となる。
したがって、全てのシチュエーションでの撮像で適正な長時間露光制御、短時間露光制御が可能となり、例えば逆光状態や過順光状態などの撮像をした場合でも、適切な露光制御による高輝度撮像映像と低輝度撮像映像とを得ることができ、高ダイナミックレンジ撮影を有効に行うことが可能となる。
【００２６】
また、本発明の自動露光制御方法によれば、短時間露光時の露光制御と長時間露光時の露光制御とを独立して行う自動露光制御ステップを設けたことから、高輝度被写体用の撮像と低輝度被写体用の撮像とで最適な自動露光制御を行うことができ、高輝度用の撮像映像と低輝度用の撮像映像を適切な収束位置で収束させることが可能となる。
したがって、全てのシチュエーションでの撮像で適正な長時間露光制御、短時間露光制御が可能となり、例えば逆光状態や過順光状態などの撮像をした場合でも、適切な露光制御による高輝度撮像映像と低輝度撮像映像とを得ることができ、高ダイナミックレンジ撮影を有効に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態によるカメラシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すカメラシステムによる撮影時のシチュエーションの一例を示す説明図である。
【図３】図１に示すカメラシステムで長時間露光と短時間露光によって撮影した映像を合成する様子を示す説明図である。
【図４】被写体輝度とシステム出力値の関係を示す説明図である。
【図５】長・短時間露光制御の収束点を示す説明図である。
【図６】図１に示すカメラシステムで用いるＯＰＤの仕様を示す説明図である。
【図７】長時間露光制御収束点におけるヒストグラム例を示す説明図である。
【図８】短時間露光制御収束点におけるヒストグラム例を示す説明図である。
【図９】図１に示すカメラシステムの長時間露光制御動作例を示すフローチャートである。
【図１０】図１に示すカメラシステムの短時間露光制御動作例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２８】
１……レンズ、２……ＣＣＤ撮像部、３……ＣＤＳ回路、４……ＡＧＣ回路、５……Ａ／Ｄコンバータ、６……ＤＳＰ、６Ａ……信号処理部、６Ｂ……露光処理部、７Ａ……長時間露光信号処理部、７Ｂ……短時間露光信号処理部、７Ｃ……スイッチ、７Ｄ……合成部、８……Ｄ／Ａコンバータ、９……ＴＧ、１０……マイクロコンピュータ、１１……メカアイリス、１２……駆動モータ、１３……内部バス、１４……内部バスインタフェース、１５……ＣＰＵ、１６……ＲＯＭ、１７……ＲＡＭ、１８Ａ、１８Ｂ……ＯＰＤ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007288805.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007288805.tif 000011
【図１０】
2007288805.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月31日(2007.7.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子シャッタ機能を有する固体撮像素子により、高輝度被写体用の撮像と低輝度被写体用の撮像とを行ない、各撮像によって得られた２種類の映像信号を合成して広ダイナミックレンジの撮像映像を出力するカメラシステムにおいて、
前記高輝度被写体用の撮像を行うための短時間露光時の露光制御と前記低輝度被写体用の撮像を行うための長時間露光時の露光制御とを独立して行う自動露光制御手段を有し、
前記自動露光制御手段は、所定の閾値で区切られた輝度領域の画素数と各画素信号の積分値を求めて評価値を計算し、エラー量を算出をして露光制御を行なう、
ことを特徴とするカメラシステム。
【請求項２】
前記自動露光制御手段は、被写体輝度レベルを示す２つの閾値で区切られた低輝度領域、中輝度領域、および高輝度領域における画素数、および積分値を検波する光学検波回路を有し、
前記光学検波回路によって得られる低輝度領域と中輝度領域の画素数、および積分値より評価値を求めることを特徴とする請求項１記載のカメラシステム。
【請求項３】
前記光学検波回路は、被写体輝度レベルを示す２つの閾値で区切られた低輝度領域、中輝度領域、および高輝度領域のうち低輝度領域と中輝度領域の輝度信号を２つの閾値と比較する第１、第２比較器と、前記比較器の出力信号を積分する第１、第２積分器と、高輝度領域の輝度信号を積分する第３積分器と、前記第１、第２、第３積分器の出力を差分して低輝度領域、中輝度領域、および高輝度領域の積分値を算出する回路であることを特徴とする請求項１記載のカメラシステム。
【請求項４】
前記自動露光制御手段は、前記評価値から長時間露光制御及び短時間露光制御を行ない、高ダイナミックレンジを達成することを特徴とする請求項２記載のカメラシステム。
【請求項５】
前記長時間露光制御はメカシャッタにより行ない、前記短時間露光制御は電子シャッタにより行なうことを特徴とする請求項１記載のカメラシステム。
【請求項６】
電子シャッタ機能を有する固体撮像素子により、高輝度被写体用の撮像と低輝度被写体用の撮像とを行ない、各撮像によって得られた２種類の映像信号を合成して広ダイナミックレンジの撮像映像を出力するカメラシステムの自動露光制御方法において、
前記高輝度被写体用の撮像を行うための短時間露光時の露光制御と前記低輝度被写体用の撮像を行うための長時間露光時の露光制御とを独立して行う自動露光制御ステップを有し、
前記自動露光制御ステップでは、所定の閾値で区切られた輝度領域の画素数と各画素信号の積分値を求めて評価値を計算し、エラー量を算出をして露光制御を行なう、
ことを特徴とするカメラシステムの自動露光制御方法。
【請求項７】
前記自動露光制御ステップでは、被写体輝度レベルを示す２つの閾値で区切られた低輝度領域、中輝度領域、および高輝度領域における画素数、および積分値を検波する光学検波回路を有し、前記光学検波回路によって得られる低輝度領域と中輝度領域の画素数、および積分値より評価値を求めることを特徴とする請求項６記載のカメラシステムの自動露光制御方法。
【請求項８】
前記光学検波回路は、被写体輝度レベルを示す２つの閾値で区切られた低輝度領域、中輝度領域、および高輝度領域のうち低輝度領域と中輝度領域の輝度信号を２つの閾値と比較する第１、第２比較器と、前記比較器の出力信号を積分する第１、第２積分器と、高輝度領域の輝度信号を積分する第３積分器と、前記第１、第２、第３積分器の出力を差分して低輝度領域、中輝度領域、および高輝度領域の積分値を算出する回路であることを特徴とする請求項６記載のカメラシステムの自動露光制御方法。
【請求項９】
前記自動露光制御ステップでは、前記評価値から長時間露光制御及び短時間露光制御を行ない、高ダイナミックレンジを達成することを特徴とする請求項７記載のカメラシステムの自動露光制御方法。
【請求項１０】
前記長時間露光制御はメカシャッタにより行ない、前記短時間露光制御は電子シャッタにより行なうことを特徴とする請求項６記載のカメラシステムの自動露光制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は前記目的を達成するため、電子シャッタ機能を有する固体撮像素子により、高輝度被写体用の撮像と低輝度被写体用の撮像とを行ない、各撮像によって得られた２種類の映像信号を合成して広ダイナミックレンジの撮像映像を出力するカメラシステムにおいて、前記高輝度被写体用の撮像を行うための短時間露光時の露光制御と前記低輝度被写体用の撮像を行うための長時間露光時の露光制御とを独立して行う自動露光制御手段を有し、前記自動露光制御手段は、所定の閾値で区切られた輝度領域の画素数と各画素信号の積分値を求めて評価値を計算し、エラー量を算出をして露光制御を行なうことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
また本発明は、電子シャッタ機能を有する固体撮像素子により、高輝度被写体用の撮像と低輝度被写体用の撮像とを行ない、各撮像によって得られた２種類の映像信号を合成して広ダイナミックレンジの撮像映像を出力するカメラシステムの自動露光制御方法において、前記高輝度被写体用の撮像を行うための短時間露光時の露光制御と前記低輝度被写体用の撮像を行うための長時間露光時の露光制御とを独立して行う自動露光制御ステップを有し、前記自動露光制御ステップでは、所定の閾値で区切られた輝度領域の画素数と各画素信号の積分値を求めて評価値を計算し、エラー量を算出をして露光制御を行なうことを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
そして、本システムでは、これらの適切な露光制御を可能にするため、図６（Ａ）に示すように、輝度分布上、被写体輝度レベルを示す２つの閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２で区切られた低輝度領域ａ１、中輝度領域ａ２、および高輝度領域ａ３での、それぞれの輝度積分値Ｉｎｔｇ１、Ｉｎｔｇ２、Ｉｎｔｇ３と、それぞれの画素数Ｃｎｔ１、Ｃｎｔ２、Ｃｎｔ３を検波できるＯＰＤ（光学検波回路）１８Ａ、１８Ｂを用意した。
図６（Ｂ）に示すように、各ＯＰＤ１８Ａ、１８Ｂは、輝度信号（Ｙ出力）を入力して閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２と比較する２つのコンパレータ３１、３２、輝度信号（Ｙ出力）及び各コンパレータ３１、３２からの比較出力をそれぞれ積算するΣ回路３３、３４、３５と、各Σ回路３３、３４、３５の出力値から輝度積分値Ｉｎｔｇ１、Ｉｎｔｇ２、Ｉｎｔｇ３及び画素数Ｃｎｔ１、Ｃｎｔ２、Ｃｎｔ３を算出する減算器３６、３７、３８を有している。