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JP3131435B2 - Electronic camera - Google Patents
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JP3131435B2 - Electronic camera - Google Patents

Electronic camera

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JP3131435B2
JP3131435B2 JP02031491A JP3149190A JP3131435B2 JP 3131435 B2 JP3131435 B2 JP 3131435B2 JP 02031491 A JP02031491 A JP 02031491A JP 3149190 A JP3149190 A JP 3149190A JP 3131435 B2 JP3131435 B2 JP 3131435B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はダイナミックレンジの広い被写体を効果的に
撮像入力して画像モニタによる画像表示に供することの
できる電子カメラに関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic camera capable of effectively capturing and inputting an object having a wide dynamic range and displaying the image on an image monitor.

[従来の技術] 近時、CCDイメージセンサやMOS型イメージセンサ等の
種々の固体撮像素子が開発され、これらの固体撮像素子
を用いて被写体を電子的に撮像する電子カメラが、例え
ばビデオカメラや電子スチルカメラ等として種々開発さ
れている。この種の電子カメラは、固体撮像素子にて電
子的に撮像入力された被写体像の画像信号(映像信号)
を、所謂ビデオテープやフロッピーディスク等の磁気記
録媒体やICメモリカード等に記録し、これをTV受像機等
の画像モニタによる画像表示に供するものである。
[Related Art] In recent years, various solid-state imaging devices such as a CCD image sensor and a MOS image sensor have been developed, and an electronic camera that electronically images a subject using these solid-state imaging devices is, for example, a video camera or a video camera. Various electronic still cameras have been developed. This type of electronic camera is an image signal (video signal) of a subject image electronically captured and input by a solid-state imaging device.
Is recorded on a magnetic recording medium such as a so-called video tape or floppy disk, an IC memory card, or the like, and is used for image display on an image monitor such as a TV receiver.

ところで上記TV受像機等の画像モニタにより表示可能
な映像信号に対するダイナミックレンジは高々40dB程度
である。このことから一般的に固体撮像素子の撮像能力
(ダイナミックレンジ)も50dB程度に定められることが
多い。
By the way, the dynamic range of a video signal that can be displayed by an image monitor such as the TV receiver is at most about 40 dB. For this reason, in general, the imaging capability (dynamic range) of the solid-state imaging device is often set to about 50 dB.

これに比べて上記固体撮像素子(電子カメラ)による
撮像に供される被写体が持つダイナミックレンジは、往
々にして80dB程度にも及ぶことが多々ある。即ち、画像
モニタにより表示可能で、且つ固体撮像素子が撮像入力
可能なダイナミックレンジに比較して、被写体のダイナ
ミックレンジ(信号レベル幅)がこれを大きく上回るこ
とが多々ある。
On the other hand, the dynamic range of a subject to be imaged by the solid-state imaging device (electronic camera) often reaches about 80 dB. That is, the dynamic range (signal level width) of the subject often exceeds the dynamic range that can be displayed on the image monitor and that can be input by the solid-state imaging device.

仮にこのようなダイナミックレンジの広い被写体を上
記固体撮像素子にてそのまま電子的に撮像入力する場
合、信号レベルの高い部分(高輝度部分)で固体撮像素
子の飽和が生じ、所謂白飛びの状態が発生する。逆にこ
の飽和を抑えようとすると信号レベルの低い部分(低輝
度部分)が露光不足となり、所謂黒つぶれの状態となる
ことが否めない。つまり固体撮像素子や画像モニタのダ
イナミックレンジの範囲内に収まらない信号成分につい
ては、これを撮像入力することができず、また表示する
こともできないと云う問題がある。
If such a subject having a wide dynamic range is electronically imaged and input by the solid-state imaging device as it is, saturation of the solid-state imaging device occurs at a high signal level portion (high luminance portion), and a so-called overexposure state occurs. appear. Conversely, if this saturation is to be suppressed, a portion where the signal level is low (a low luminance portion) will be underexposed, and it is unavoidable that a so-called blackout condition will occur. In other words, there is a problem that a signal component that does not fall within the dynamic range of the solid-state imaging device or the image monitor cannot be imaged and input and cannot be displayed.

[発明が解決しようとする課題] このような従来にあっては、固体撮像素子のダイナミ
ックレンジより広いダイナミックレンジを持つ被写体が
多々あり、これを上記固体撮像素子にてそのまま電子的
に撮像入力した場合には、高レベル部分または低レベル
部分の被写体情報が損なわれると云う問題があった。つ
まり被写体が広いダイナミックレンジを持つにも拘ら
ず、これを固体撮像素子にて電子的に撮像入力すると、
被写体が持つダイナミックレンジが固体撮像素子や画像
モニタのダイナミックレンジにより制限され、結局、或
る限られたダイナミックレンジの画像信号(映像信号)
しか得ることができないと云う問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] In the related art, there are many subjects having a dynamic range wider than the dynamic range of the solid-state imaging device. In such a case, there is a problem that subject information in a high-level portion or a low-level portion is damaged. In other words, despite the fact that the subject has a wide dynamic range, when this is electronically imaged and input by the solid-state image sensor,
The dynamic range of a subject is limited by the dynamic range of a solid-state image sensor or an image monitor, and eventually an image signal (video signal) having a limited dynamic range
There was a problem that it could only be obtained.

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、
その目的とするところは、固体撮像素子のダイナミック
レンジを越えるダイナミックレンジを持つ被写体を効果
的に撮像入力し、所謂白飛びや黒潰れ等の不具合を生じ
ることなしに画像モニタによる画像表示に供することの
できる実用性の高い電子カメラを提供することにある。
The present invention has been made in view of such circumstances,
The purpose is to effectively capture and input a subject having a dynamic range exceeding the dynamic range of the solid-state imaging device, and to provide an image display on an image monitor without causing problems such as so-called overexposure and crushed black. It is an object of the present invention to provide a highly practical electronic camera that can perform the functions.

[課題を解決するための手段] 本発明の第1の態様によると、固体撮像素子を用いて
被写体を電子的に撮像して画像モニタによる画像表示に
供する電子カメラにおいて、 撮像入力した画像信号を画像表示の周期に比較して高
速度に素子外に読み出し可能な固体撮像素子と、 この固体撮像素子による被写体の撮像とその画像信号
の読み出しとを前記画像表示の周期内に複数回に亘って
高速度に繰り返し行わせる手段と、 前記固体撮像素子から画像信号が繰り返し読み出され
るたびに、この画像信号を対数変換する手段と、 この対数変換された画像信号をA/D変換する手段と、 このA/D変換された画像信号を前記画像表示の周期内
に複数回に亘って順次累積加算する手段と、 を具備したことを特徴とする電子カメラが提供される。
[Means for Solving the Problems] According to a first aspect of the present invention, in an electronic camera that electronically captures an object using a solid-state imaging device and provides the image display on an image monitor, A solid-state imaging device capable of reading out of the device at a higher speed than the image display period; and capturing an image of a subject by the solid-state imaging device and reading out the image signal a plurality of times within the image display period. Means for repeatedly performing at a high speed, means for logarithmically converting the image signal each time an image signal is repeatedly read from the solid-state imaging device, means for A / D converting the logarithmically converted image signal, Means for sequentially accumulating the A / D-converted image signals a plurality of times within the image display cycle.

本発明の第2の態様によると、固体撮像素子を用いて
被写体を電子的に撮像して画像モニタによる画像表示に
供する電子カメラにおいて、 撮像入力した画像信号を画像表示の周期に比較して高
速度に素子外に読み出し可能な固体撮像素子と、 この固体撮像素子による被写体の撮像とその画像信号
の読み出しとを前記画像表示の周期内に複数回に亘って
高速度に繰り返し行わせる手段と、 前記固体撮像素子から画像信号が繰り返し読み出され
るたびに、この画像信号を予測符号化によりA/D変換す
る手段と、 このA/D変換された画像信号を前記画像表示の周期内
に複数回に亘って順次累積加算する手段と、 を具備したことを特徴とする電子カメラが提供される。
According to the second aspect of the present invention, in an electronic camera that electronically captures an object using a solid-state imaging device and provides the image display on an image monitor, the image signal input and captured is higher than the period of the image display. A solid-state imaging device that can be read out of the device at a high speed, and means for repeatedly performing imaging of a subject by the solid-state imaging device and reading of an image signal at a high speed a plurality of times within the image display cycle, Means for performing A / D conversion on the image signal by predictive coding every time an image signal is repeatedly read from the solid-state imaging device; anda plurality of A / D-converted image signals in a cycle of the image display. Means for sequentially accumulating data over the electronic camera.

本発明の第3の態様によると、前記累積加算された画
像信号のダイナミックレンジを調節して前記画像モニタ
に出力する手段をさらに具備したことを特徴とする第1
または第2の態様に記載の電子カメラが提供される。
According to a third aspect of the present invention, the apparatus further comprises means for adjusting a dynamic range of the accumulated and added image signal and outputting the adjusted image signal to the image monitor.
Alternatively, an electronic camera according to a second aspect is provided.

つまり固体撮像素子による被写体の撮像とその画像信
号の読み出しとを高速度に繰り返し行わせることによっ
て上記固体撮像素子による被写体の露光時間を短くし、
これによって高レベルの信号に対する固体撮像素子での
飽和を未然に防ぐ。そしてこの短時間の露光により得ら
れる画像信号を高速度に繰り返し読み出して累積加算す
ることでダイナミックレンジの拡大された画像信号を得
るようにし、実質的に被写体が持つダイナミックレンジ
を損なうことのないダイナミックレンジの広い画像信号
を得るようにしたことを特徴とするものである。
That is, the exposure time of the subject by the solid-state imaging device is reduced by repeatedly performing the imaging of the subject by the solid-state imaging device and the reading of the image signal at a high speed,
This prevents saturation of the high-level signal in the solid-state imaging device. Then, the image signal obtained by the short-time exposure is repeatedly read at a high speed and cumulatively added to obtain an image signal having an expanded dynamic range, thereby obtaining a dynamic signal that does not substantially impair the dynamic range of the subject. It is characterized in that an image signal with a wide range is obtained.

[作 用] まず、本発明の第1の態様によれば、固体撮像素子か
ら、撮像入力した画像信号を画像表示の周期に比較して
高速度に素子外に読み出し、この固体撮像素子による被
写体の撮像とその画像信号の読み出しとを前記画像表示
の周期内に複数回に亘って高速度に繰り返し行わせ、こ
の固体撮像素子から繰り返し読み出される画像信号を読
み出されるたびに対数変換し、この対数変換された画像
信号をA/D変換したのち、前記画像表示の周期内に複数
回に亘って順次累積加算することにより、安価な汎用型
のA/D変換器で、高精度のA/D変換が可能となるととも
に、個々の画像信号自体のダイナミックレンジを狭く抑
えながらも、累積加算された画像信号のダイナミックレ
ンジをその累積加算回数分だけ拡大することが可能とな
るとともに、累積加算によりS/Nを改善した画像信号を
得ることができる。
[Operation] First, according to the first aspect of the present invention, an image signal input by imaging is read out of the solid-state imaging device at a higher speed than the period of image display, and a subject by the solid-state imaging device is read out. Imaging and reading of the image signal are repeatedly performed at a high speed a plurality of times within the period of the image display, and each time an image signal repeatedly read from the solid-state imaging device is read, logarithmic conversion is performed. After A / D conversion of the converted image signal, by successively accumulating a plurality of times within the period of the image display, an inexpensive general-purpose A / D converter provides high-precision A / D conversion. While the conversion becomes possible, the dynamic range of the accumulated image signal can be expanded by the number of times of accumulation while suppressing the dynamic range of each image signal itself to be narrow. It is possible to obtain an image signal having an improved S / N by the addition.

また、本発明の第2の態様によれば、撮像入力した画
像信号を画像表示の周期に比較して高速度に素子外に読
み出し、この固体撮像素子による被写体の撮像とその画
像信号の読み出しとを前記画像表示の周期内に複数回に
亘って高速度に繰り返し行わせ、この固体撮像素子から
画像信号が繰り返し読みされるたびに、この画像信号を
予測符号化によりA/D変換し、このA/D変換された画像信
号を前記画像表示の周期内に複数回に亘って順次累積加
算することにより、上記第1の態様と同様な作用効果を
有するとともに、リアルタイムにS/Nを改善した高品位
の画像表示を行うことができる。
Further, according to the second aspect of the present invention, the image signal input and captured is read out of the element at a higher speed than the period of the image display, and the imaging of the subject by the solid-state image sensor and the reading of the image signal are performed. Is repeatedly performed at a high speed a plurality of times within the period of the image display, and each time an image signal is repeatedly read from the solid-state imaging device, the image signal is A / D-converted by predictive coding. By sequentially accumulating the A / D-converted image signals a plurality of times within the image display cycle, the same operation and effect as in the first aspect are obtained, and the S / N is improved in real time. High-quality image display can be performed.

また、本発明の第3の態様によれば、上記第1または
第2の態様の電子カメラにおいて、前記累積加算された
画像信号のダイナミックレンジを調節して画像モニタに
出力するができる。
According to the third aspect of the present invention, in the electronic camera according to the first or second aspect, it is possible to adjust the dynamic range of the accumulated and added image signal and output the adjusted image signal to an image monitor.

この結果、固体撮像素子に比較して広いダイナミック
レンジの被写体に対しても、上記固体撮像素子のダイナ
ミックの制限を受けることなしに、これを効果的に撮像
入力したダイナミックレンジの広い画像信号を求めるこ
とが可能となる。
As a result, even for a subject having a wider dynamic range than the solid-state imaging device, an image signal with a wide dynamic range is obtained by effectively imaging and inputting the subject without being restricted by the dynamics of the solid-state imaging device. It becomes possible.

その上で、この広いダイナミックレンジの画像信号
を、画像モニタのダイナミックレンジに合わせてそのダ
イナミックレンジの圧縮を行い、これを画像表示に供す
るので、所謂白飛びや黒潰れ等の不具合を生じることの
ない画像表示を行うことが可能となる。
Then, the image signal of this wide dynamic range is compressed in accordance with the dynamic range of the image monitor, and the resulting image signal is used for image display. It is possible to display an image that does not exist.

[実施例] 以下、図面を参照して本発明の一実施例に係る電子カ
メラについて説明する。
Hereinafter, an electronic camera according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は実施例に係る電子カメラの要部概略構成図
で、1は被写体を電子的に撮像入力する固体撮像素子で
ある。この固体撮像素子1は、基本的にはマトリックス
状に配列された複数の光電変換部を備え、図示しない撮
像制御部により駆動されて被写体の光量に応じた信号電
荷を上記各光電変換部にそれぞれ発生することでその露
光を行う。これらの各光電変換部に生じた信号電荷に相
当した画素信号を順に読み出すことにより、固体撮像素
子1にて電子的に撮像された画像信号が求められる。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part of an electronic camera according to an embodiment, and 1 is a solid-state imaging device that electronically captures an image of a subject. The solid-state imaging device 1 basically includes a plurality of photoelectric conversion units arranged in a matrix. The solid-state imaging device 1 is driven by an imaging control unit (not shown) to supply a signal charge corresponding to a light amount of a subject to each of the photoelectric conversion units. The exposure is performed by the occurrence. By sequentially reading out pixel signals corresponding to the signal charges generated in these photoelectric conversion units, an image signal electronically captured by the solid-state imaging device 1 is obtained.

しかしてここでは上記固体撮像素子1として、電子的
に撮像入力した被写体の画像信号を高速度に読み出し可
能な機能を備えたAMI(増幅型MOSイメージャ)が用いら
れる。そしてこの固体撮像素子1による被写体の撮像
と、その画像信号の読み出しが、画像表示の周期内に複
数回に亘って高速度に繰り返し行われるれるようになっ
ている。このようにして固体撮像素子1から高速度に読
み出される画像信号は、前置増幅器2を介して所定の信
号レベルに増幅された後、信号処理回路3を経てクリッ
ピング処理等が施され、その後、A/D変換器4にて、例
えば12ビットの信号に逐次ディジタル符号化される。
Here, an AMI (amplification type MOS imager) having a function capable of reading out an image signal of a subject electronically captured and input at a high speed is used as the solid-state imaging device 1. The imaging of the subject by the solid-state imaging device 1 and the reading of the image signal are repeatedly performed at a high speed a plurality of times within the image display cycle. The image signal read out from the solid-state imaging device 1 at a high speed in this manner is amplified to a predetermined signal level via the preamplifier 2, and then subjected to clipping processing and the like via the signal processing circuit 3, and thereafter, In the A / D converter 4, for example, a 12-bit signal is sequentially digitally encoded.

即ち、従来一般的には、固体撮像素子1による被写体
の撮像入力は、画像モニタにおける画像表示の周期に対
応して、例えば1フィールド周期(17mSec)毎にその撮
像と画像信号の読み出しが行われるが、ここでは固体撮
像素子1を高速駆動し、上記1フィールド周期内に、例
えば10回に亘ってその撮像と画像信号の読み出しを高速
度に繰り返し行うものとなっている。
That is, conventionally, in general, when the solid-state imaging device 1 captures an image of a subject, the imaging and the reading of the image signal are performed, for example, every one field cycle (17 mSec) corresponding to the image display cycle on the image monitor. Here, however, the solid-state imaging device 1 is driven at a high speed, and the imaging and the reading of the image signal are repeated at a high speed, for example, ten times within the one-field period.

このようにして前記固体撮像素子1から高速度に繰り
返し読み出される画像信号が前述したように逐次ディジ
タル符号化される。
As described above, the image signals repeatedly read out from the solid-state imaging device 1 at high speed are sequentially digitally encoded as described above.

しかしてディジタル符号化された画像信号は加算器5
を介してフレームメモリ6に順次1フレーム毎に記憶さ
れる。上記加算器5はこのフレームメモリ6に格納記憶
された画像信号と、前記固体撮像素子1から順次繰り返
し読み出されてくる次の1フレームの画像信号とを加算
して上記フレームメモリ6に再書き込みすることで、フ
レームメモリ6上に前述した如く繰り返し読み出される
画像信号を累積加算していくものである。このような画
像信号の累積加算を前述した画像表示の周期に亘って、
例えば1フィールド周期に亘って繰り返し行うことによ
り、その画像信号のダイナミックレンジの拡大が図られ
る。
The digitally encoded image signal is added to the adder 5.
Are sequentially stored in the frame memory 6 for each frame. The adder 5 adds the image signal stored and stored in the frame memory 6 and the image signal of the next one frame which is sequentially and repeatedly read from the solid-state imaging device 1, and rewrites the image signal in the frame memory 6. By doing so, the image signals repeatedly read out on the frame memory 6 are cumulatively added as described above. The cumulative addition of such image signals is performed over the above-described image display cycle,
For example, the dynamic range of the image signal is expanded by repeating the process over one field cycle.

即ち、この電子カメラでは前記固体撮像素子1による
被写体の電子的な撮像入力は、前述したように画像表示
の周期(1フィールド)内に複数回(例えば10回)に亘
って繰り返し行われ、個々の被写体露光時間が十分短く
設定されている。しかして固体撮像素子1における被写
体光量に応じた信号電荷の発生量はその露光時間に比例
して増大し、上述した如く露光時間を短く設定した場合
には、被写体のダイナミックレンジが固体撮像素子1が
持つダイナミックレンジよりも十分広い場合であって
も、固体撮像素子1の飽和を招くことのない露光を行う
ことが可能となる。つまり被写体の高輝度部分が飽和す
ることのない状態でその露光が行われる。但し、露光時
間が短い分だけ、被写体の低輝度部分に対する露光量が
不足することになる。
That is, in this electronic camera, the electronic imaging input of the subject by the solid-state imaging device 1 is repeatedly performed a plurality of times (for example, 10 times) within the image display cycle (one field) as described above. Is set sufficiently short. However, the amount of signal charge generated in the solid-state imaging device 1 in accordance with the amount of light of the subject increases in proportion to the exposure time, and when the exposure time is set short as described above, the dynamic range of the subject is reduced. It is possible to perform exposure without causing saturation of the solid-state imaging device 1 even when the dynamic range is sufficiently wider than the dynamic range of the solid-state imaging device. That is, the exposure is performed in a state where the high luminance portion of the subject is not saturated. However, the exposure amount for the low-luminance portion of the subject is insufficient for the short exposure time.

そしてこのような画像信号を前記画像表示の周期(1
フィールド)内に複数回に亘って繰り返し累積加算する
ことで、その画像信号のレベルをその繰り返し回数分だ
け高め、実質的にそのダイナミックレンジの拡大が図ら
れる。例えば画像表示の1フィールド周期内にn回に亘
って画像信号を繰り返し読み出し、その累積加算を行う
ことで個々の画像信号のダイナミックレンジに比較して
累積加算された画像信号のダイナミックレンジをn倍に
拡大するものとなっている。
Then, such an image signal is transmitted at the image display period (1).
By repeatedly accumulating the image signal a plurality of times within the field, the level of the image signal is increased by the number of repetitions, and the dynamic range is substantially expanded. For example, an image signal is repeatedly read out n times within one field period of image display, and the cumulative addition is performed, whereby the dynamic range of the cumulatively added image signal is increased by n times compared with the dynamic range of each image signal. It has been expanded to.

尚、固体撮像素子1による被写体露光時に画像信号に
混入する暗電流等のランダム性の雑音成分は、露光時間
の長さに対して平方根関数的に増大し、例えばその露光
時間を(1/n)に短縮した場合には、第2図に例示する
ようにその雑音レベルは に低減する。
Incidentally, a random noise component such as a dark current mixed into an image signal at the time of subject exposure by the solid-state imaging device 1 increases in a square root function with respect to the length of the exposure time. ), The noise level becomes as shown in FIG. To be reduced.

具体的には露光時間を(1/10)にした場合、その雑音
レベルは となり、10dBのダイナミックレンジ改善効果が期待でき
る。またこのような雑音成分の前述した画像信号の累積
加算による増大は、雑音成分自体がランダム性を有する
為、n回の累積加算によって となるに過ぎない。この結果、n回に亘って累積加算さ
れた画像信号のダイナミックレンジは つまり、n倍に改善されることになる。
Specifically, when the exposure time is set to (1/10), the noise level is Thus, a dynamic range improvement effect of 10 dB can be expected. In addition, such an increase in the noise component due to the above-described cumulative addition of the image signal is caused by the cumulative addition of n times because the noise component itself has randomness. It just becomes. As a result, the dynamic range of the image signal cumulatively added n times is That is, it is improved by n times.

このようにして被写体を電子的に撮像入力する固体撮
像素子1からの画像信号の前述した高速度な繰り返し読
み出しと、フレームメモリ6と加算器5とを用いた画像
信号の累積加算により、固体撮像素子1のダイナミック
レンジの範囲内で撮像された画像信号のレベルが高めら
れて、そのダイナミックレンジの拡大が図られる。
In this way, the solid-state imaging is performed by repeatedly reading out the image signal from the solid-state imaging device 1 for electronically capturing and inputting the subject, and by accumulating the image signal using the frame memory 6 and the adder 5. The level of the image signal captured within the dynamic range of the element 1 is increased, and the dynamic range is expanded.

換言すれば、固体撮像素子1のダイナミックレンジの
範囲内で撮像入力された画像信号をn回に亘って累積加
算することでそのダイナミックレンジをn倍に拡大する
ものとなっている。このことは固体撮像素子1のダイナ
ミックレンジに比較して輝度レベル幅の広ダイナミック
レンジの被写体を、前述した短時間露光によるダイナミ
ックレンジの圧縮と、その高速読み出しによる累積加算
によるダイナミックレンジの拡大とにより効果的に撮像
入力することを意味する。この結果、例えば50dBのダイ
ナミックレンジを持つ固体撮像素子1を効果的に用いて
80dBのダイナミックレンジを持つ被写体を撮像入力し、
その画像信号のダイナミックレンジを80dBとすることが
可能となる。
In other words, the dynamic range of the solid-state imaging device 1 is expanded n times by accumulatively adding the image signals imaged and input n times within the dynamic range of the solid-state imaging device 1. This is because the dynamic range of a subject having a wide luminance level width compared to the dynamic range of the solid-state imaging device 1 can be reduced by the above-described short-time exposure compression of the dynamic range and the dynamic range expansion by the cumulative addition by the high-speed reading. This means that imaging input is performed effectively. As a result, for example, by effectively using the solid-state imaging device 1 having a dynamic range of 50 dB,
Image input of a subject with a dynamic range of 80 dB,
The dynamic range of the image signal can be set to 80 dB.

しかもこのような広ダイナミックレンジの被写体の撮
像入力については、固体撮像素子1の駆動条件を前述し
たように変更し、高速に繰り返し読み出される画像信号
を累積加算する手段を設けるだけで良いので、ハードウ
ェア的には非常に簡単である。従って非常に簡易にし
て、効果的に撮像入力する画像信号のダイナミックレン
ジの拡大を図るこが可能となる。
In addition, for imaging input of a subject having such a wide dynamic range, it is only necessary to change the driving conditions of the solid-state imaging device 1 as described above and provide a means for cumulatively adding image signals that are repeatedly read at high speed. It is very simple in hardware. Therefore, the dynamic range of an image signal to be imaged and input can be expanded very simply and effectively.

ところで上述した如く累積加算されたダイナミックレ
ンジが拡大された画像信号を入力するビデオプロセッサ
7は、上記画像信号からその輝度信号成分Yを分離抽出
すると共に、上記画像信号をR・G・Bの3原色成分に
それぞれ分解する。この輝度信号成分Yを入力するダイ
ナミックレンジ制御回路8は、前記画像信号のダイナミ
ックレンジ(前述した例では80dB)を画像モニタ(例え
ばTV受像器)が持つダイナミックレンジ(例えば40dB)
に圧縮変換する為の圧縮係数を求めるものである。
By the way, the video processor 7 which inputs the image signal of which the dynamic range is cumulatively added as described above and whose dynamic range is expanded, separates and extracts the luminance signal component Y from the image signal, and converts the image signal into RGB signals. Separate into primary color components. The dynamic range control circuit 8 that inputs the luminance signal component Y converts the dynamic range of the image signal (80 dB in the above-described example) into the dynamic range (eg, 40 dB) of the image monitor (eg, TV receiver).
The compression coefficient for performing the compression conversion is calculated.

即ち、ダイナミックレンジが40dBしかない画像モニタ
を用いて上述したダイナミックレンジの広い画像信号を
画像表示する場合、そのオフセットを[0]にすると第
3図のAに示すように画像信号の低域40dBしか画像表示
することができず、その高輝度部分は飽和による白飛び
の状態となる。逆にそのオフセットを負に設定し、高輝
度部分を画像モニタの最大表示レベルに合わせると、第
3図のBに示すように画像信号の高域40dBしか画像表示
することができなくなる。この場合には、画像信号の低
輝度レベル部分が黒潰れの状態となる。
That is, when an image monitor having a dynamic range of only 40 dB is used to display an image signal having a wide dynamic range as described above, if the offset is set to [0], as shown in FIG. Only the image can be displayed, and the high-luminance portion is in a whiteout state due to saturation. Conversely, if the offset is set to a negative value and the high-brightness portion is adjusted to the maximum display level of the image monitor, only the high-range 40 dB of the image signal can be displayed as shown in FIG. 3B. In this case, the low-luminance level portion of the image signal is in a blackened state.

そこで第3図のCに示すように画像信号のダイナミッ
クレンジを圧縮し、上述した不具合を解消してその画像
信号が持つダイナミックレンジの全てを画像モニタにて
表示するべく、前記ダイナミックレンジ制御回路8にて
画像信号のダイナミックレンジに応じた圧縮係数を求め
るものとなっている。
Therefore, as shown in FIG. 3C, the dynamic range control circuit 8 compresses the dynamic range of the image signal and solves the above-mentioned problem and displays the entire dynamic range of the image signal on the image monitor. , A compression coefficient corresponding to the dynamic range of the image signal is obtained.

しかしてこの実施例では画像信号(分解された3原色
成分R,G,B)のダイナミックレンジの圧縮を簡易に、且
つ効果的に行うべく、上記3原色成分R,G,Bに分解され
た画像信号,および前記輝度信号成分Yをそれぞれ対数
変換し、その後、ダイナミックレンジ制御が施された信
号を逆対数変換して元の信号形態に復元するように構成
されている。
In this embodiment, in order to easily and effectively compress the dynamic range of the image signal (the separated three primary color components R, G, B), the image signal is separated into the three primary color components R, G, B. The image signal and the luminance signal component Y are each logarithmically converted, and then the signal subjected to dynamic range control is subjected to antilogarithmic conversion to restore the original signal form.

尚、このダイナミックレンジの制御の手法について
は、例えば特開昭63−232591号にて提唱されている手法
をそのまま用いることができる。従ってここでは、この
ダイナミックレンジの制御を簡単に説明する。
As a method of controlling the dynamic range, for example, the method proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-232591 can be used as it is. Therefore, here, the control of the dynamic range will be briefly described.

即ち、前記ダイナミックレンジ制御回路8は輝度信号
成分Yをログアンプ8aを介してlogYに対数変換して取り
込み、例えば第4図に示すように構成される2次元フィ
ルタ8bを介してその照度ムラの成分を除去する。この2
次元フィルタ8bは、例えば第4図に示すように平均値回
路(AVE)にて求められる輝度信号の平均的レベルと基
準レベルとの誤差に従って、2次元LPEを介して求めら
れる輝度信号を補正し、これをクリッピングした後に前
記輝度信号成分から差し引くことで、その照度ムラの成
分を除去するものである。
That is, the dynamic range control circuit 8 logarithmically converts the luminance signal component Y into logY via a log amplifier 8a and takes it in. Then, for example, through a two-dimensional filter 8b configured as shown in FIG. Remove components. This 2
The dimensional filter 8b corrects the luminance signal obtained through the two-dimensional LPE according to, for example, the error between the average level of the luminance signal obtained by the average value circuit (AVE) and the reference level as shown in FIG. After clipping the luminance signal component, the luminance signal component is subtracted from the luminance signal component to remove the illuminance unevenness component.

そして上記2次元フィルタ8bを介して照度ムラの成分
が除去された信号を、例えば第5図に示すように構成さ
れたダイナミックレンジ・ゲインコントローラ(DGC)8
cに入力し、その輝度信号成分Yのダイナミックレンジ
を画像モニタのダイナミックレンジに合わせた出力log
αYβ(但し、αは利得調整係数,βはダイナミック調
整係数である)を求めている。第5図は入力にD/Aコン
バータ、出力にA/Dコンバータを設けているが、ディジ
タル回路系で同様の処理を行い、D/A、A/Dコンバータを
省く構成にしても良い。
The signal from which the illuminance non-uniformity component has been removed via the two-dimensional filter 8b is converted to a dynamic range / gain controller (DGC) 8 configured as shown in FIG. 5, for example.
c, and output log in which the dynamic range of the luminance signal component Y is adjusted to the dynamic range of the image monitor.
.alpha.Y beta (where, alpha is a gain adjustment factor, beta is a dynamic adjustment factor) seeking. In FIG. 5, a D / A converter is provided at the input and an A / D converter is provided at the output. However, the same processing may be performed by a digital circuit system, and the D / A and A / D converters may be omitted.

尚、この第5図の点線で囲んで示す回路部分を、例え
ば第6図に示すように簡略化して構成しても同様な出力
を得ることができる。このようなlogαYβと前記輝度
信号成分logYとの比log(αYβ/Y)を減算器8eにて求
めることで、これどの程度のダイナミックレンジ圧縮を
行うかを示す圧縮係数としている。
A similar output can be obtained even if the circuit portion surrounded by the dotted line in FIG. 5 is simplified as shown in FIG. 6, for example. Such LogarufaY beta and the ratio log of the luminance signal component logY the (αY β / Y) by calculating by the subtractor 8e, and a compression factor that indicates whether to this degree of dynamic range compression.

即ち、このDGC8cは、輝度信号の1画面分(またはそ
の1部分)の標準偏差値が一定となるように帰還制御す
るものである。つまり輝度信号の平均値とその利得基準
電圧との誤差増幅値を加算器に帰還することで、上記輝
度信号の平均値が利得基準電圧と等しくなるようにその
利得を調節し、これによってそのダイナミックレンジを
調節するように構成される。従ってこのようにしてダイ
ナミックレンジが一定化されたDGC8eの出力logαYβ
前記輝度信号成分logYとの比log(αYβ/Y)を求めれ
ば、その値は前述した如く撮像入力された画像信号をど
の程度に圧縮すれば、そのダイナミックレンジを画像モ
ニタのダイナミックレンジに合わせることができるかを
示す圧縮係数となることになる。
That is, the DGC 8c performs feedback control so that the standard deviation value of one screen (or a part thereof) of the luminance signal is constant. That is, by feeding back the error amplification value between the average value of the luminance signal and the gain reference voltage to the adder, the gain is adjusted so that the average value of the luminance signal becomes equal to the gain reference voltage, and the dynamic It is configured to adjust the range. Thus by obtaining a ratio log (αY β / Y) between the way the output LogarufaY beta of DGC8e the dynamic range is kept constant by the luminance signal component logy, the image signal value is captured entered as described above The compression coefficient indicates how much compression the dynamic range can be adjusted to the dynamic range of the image monitor.

しかして前記ビデオプロセッサ7にて変換出力された
画像信号の3原色成分R,G,Bはそれぞれログアンプ9r,9
g,9bを介してlogR,logG,logBとして対数変換されてい
る。そしてこれらの各信号logR,logG,logBは遅延回路10
r,10g,10bを介して加算器11r,11g,11bにそれぞれ与えら
れ、前記DGC8cで求められたダイナミックレンジ圧縮係
数log(αYβ/Y)がそれぞれ加算される。この結果、
前記加算器11r,11g,11bの各出力は、 logR+log(αYβ/Y)=logR(αYβ/Y) logG+log(αYβ/Y)=logG(αYβ/Y) logB+log(αYβ/Y)=logB(αYβ/Y) となり、これを逆ログアンプ12r,12g,12bを介して逆対
数変換し、D/A変換器13r,13g,13bを介してそれぞれ出力
される信号は (αYβ/Y)R,(αYβ/Y)G (αYβ/Y)B としてそれぞれダイナミックレンジ圧縮された信号成分
となる。
The three primary color components R, G, and B of the image signal converted and output by the video processor 7 are log amplifiers 9r and 9 respectively.
The logarithm is converted as logR, logG, logB via g, 9b. Each of these signals logR, logG, logB is a delay circuit 10
r, 10 g, via 10b adder 11r, 11g, respectively given in 11b, the dynamic range compression factor log obtained in DGC8c (αY β / Y) is added, respectively. As a result,
The adder 11r, 11g, each output of 11b is, logR + log (αY β / Y) = logR (αY β / Y) logG + log (αY β / Y) = logG (αY β / Y) logB + log (αY β / Y) = logB (αY β / Y) becomes, which inverse logarithmic amplifier 12r, 12 g, 12b and inverse logarithmic transformation through, D / a converters 13r, 13 g, signals output via 13b is (.alpha.Y beta / Y) R, the (αY β / Y) G ( αY β / Y) signal component dynamic range compression respectively as B.

かくしてこのようなダイナミックレンジの調整手段を
用いてその出力画像信号に対するダイナミックレンジを
調節すれば、前述した如く求められる広ダイナミックレ
ンジの画像信号を効果的に画像モニタのダイナミックレ
ンジに適合させることが可能となる。この結果、第3図
に示したようにその画像信号を白飛びや黒潰れを招来す
ることなしに効果的に画像表示することが可能となる。
Thus, if the dynamic range for the output image signal is adjusted using such a dynamic range adjusting means, the image signal having a wide dynamic range required as described above can be effectively adapted to the dynamic range of the image monitor. Becomes As a result, as shown in FIG. 3, the image signal can be displayed effectively without causing overexposure and underexposure.

尚、上述した実施例ではダイナミックレンジ制御回路
8において2次元フィルタリング処理にて照度ムラを除
去し、その上でDGC8cにてダイナミックレンジ調節され
た輝度信号を求め、これからダイナミックレンジ制御の
為の圧縮係数を求めるものとしたが、上記2次元フィル
タリング処理による照度ムラの除去だけでもその輝度信
号のダイナミックレンジを或る範囲に抑えることが可能
である。
In the above-described embodiment, the illuminance unevenness is removed by the two-dimensional filtering process in the dynamic range control circuit 8, and then the luminance signal adjusted in the dynamic range by the DGC 8c is obtained. From this, the compression coefficient for the dynamic range control is obtained. However, the dynamic range of the luminance signal can be suppressed to a certain range only by removing the illuminance unevenness by the two-dimensional filtering process.

従ってこのような場合には、例えば第4図に示した2
次元フィルタ8bにおいてその輝度信号レベルを調節する
為のクリップ回路の出力をそのまま前記加算器11r,11g,
11bに代えて、第7図に示すような減算器31r,31g,31bに
それぞれ与えるようにしても良い。つまり被写体の照度
ムラを除去すれば、一般にその画像信号のダイナミック
レンジを40〜50dBに抑えることができるので、2次元フ
ィルタ8bから求められる圧縮係数をそのまま用いてもあ
る程度効果的にそのダイナミックレンジ調節を行うこと
ができる。またこのようにすれば、前述したDGC8c等が
不要となる分だけ、その構成の簡素化を図ることが可能
となる。
Therefore, in such a case, for example, 2 shown in FIG.
The output of the clipping circuit for adjusting the luminance signal level in the dimensional filter 8b is directly used as the adders 11r, 11g,
Instead of 11b, it may be applied to subtractors 31r, 31g, 31b as shown in FIG. In other words, if the illuminance unevenness of the subject is removed, the dynamic range of the image signal can be generally suppressed to 40 to 50 dB. Therefore, even if the compression coefficient obtained from the two-dimensional filter 8b is used as it is, the dynamic range can be adjusted to a certain extent. It can be performed. Further, with this configuration, the configuration can be simplified as much as the above-mentioned DGC 8c and the like become unnecessary.

ところで前述した実施例は、画像表示の周期毎に連続
的に被写体を撮像入力して画像表示に供するビデオムー
ビーカメラの例であるが、最近では固体撮像素子1を用
いて静止画を撮像入力する電子スチルカメラも種々開発
されている。例えば内視鏡に組み込もれた固体撮像素子
にて連続的に撮像入力される画像をモニタリングしなが
ら、或る画面を静止画像として取り込み、これをディジ
タルVTRやディジタルビデオファイル等のマスストレー
ジに蓄積することが行われる。
The above-described embodiment is an example of a video movie camera in which a subject is continuously imaged and input for each image display period and is used for image display. Recently, however, a still image is imaged and input using the solid-state image sensor 1. Various electronic still cameras have also been developed. For example, while monitoring an image continuously captured and input by a solid-state imaging device incorporated in an endoscope, a certain screen is captured as a still image, and this is stored in a mass storage such as a digital VTR or digital video file. An accumulation is performed.

このようなシステムに本発明を適用する場合には、例
えば第8図に示すように構成すれば良い。尚、第8図に
おいては前述した第1図と同一部分には同一符号を付し
て示してある。
When the present invention is applied to such a system, the system may be configured as shown in FIG. 8, for example. In FIG. 8, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

即ち、この実施例の場合には、前記プロセッサ7にて
色差信号(R−Y),(B−Y)をも同時に求めるよう
にする。そしてこの色差信号(R−Y),(B−Y)と
輝度信号Yとを、そのレリーズタイミングに従って1フ
ィールド分に亘ってメモリ21a,21b,21cにそれぞれ取り
込むようにする。そしてこれらのメモリ21a,21b,21cに
それぞれ取り込まれた各信号成分を並列・直列変換器22
を介して順に読み出し、データ圧縮部23,記録変調部24
を直列に介してデータ圧縮処理と記録変調処理とを施
し、マスストレージ部25に記録するようにする。
That is, in the case of this embodiment, the color difference signals (RY) and (BY) are also obtained by the processor 7 at the same time. Then, the color difference signals (RY) and (BY) and the luminance signal Y are loaded into the memories 21a, 21b and 21c over one field in accordance with the release timing. Then, the respective signal components taken into these memories 21a, 21b, 21c are converted into parallel / serial converters 22.
Via the data compression unit 23 and the recording modulation unit 24.
Are subjected to data compression processing and recording modulation processing in series, and are recorded in the mass storage unit 25.

そしてマスストレージ部25から読み出し再生される画
像信号については、復調部26からデータ復号部27を介し
て復号再生し、直列・並列変換部28にて前述した色差信
号(R−Y),(B−Y)と輝度信号Yとにそれぞれ分
解する。その上でマトリックス回路29にて前記色差信号
(R−Y),(B−Y)と輝度信号Yとから3原色成分
R,G,Bをそれぞれ求めるようにする。
The image signal read and reproduced from the mass storage unit 25 is decoded and reproduced from the demodulation unit 26 via the data decoding unit 27, and the serial / parallel conversion unit 28 performs the above-described color difference signals (RY), (B -Y) and a luminance signal Y. Then, the matrix circuit 29 calculates three primary color components from the color difference signals (RY) and (BY) and the luminance signal Y.
R, G, and B are determined respectively.

そしてこのような画像信号の記録再生部を構成してな
る実施例の前述したダイナミックレンジの調整部に対し
ては、固体撮像素子1から求められている画像信号を処
理するか、或いはマスストレージ部25から読み出された
画像信号を処理するかを切り替えるスイッチ回路30を組
み込むようにすれば良い。
The image signal required from the solid-state imaging device 1 is processed or the mass storage unit is provided to the above-described dynamic range adjustment unit of the embodiment including the image signal recording / reproducing unit. What is necessary is just to incorporate a switch circuit 30 for switching whether to process the image signal read from 25.

このような実施例によれば、前述した如くして撮像入
力された広ダイナミックレンジの画像信号を、その輝度
信号Yと色差信号(R−Y),(B−Y)の形態で品質
良くマスストレージ部25に蓄積保存することができる。
そしてその記録保存した広ダイナミックレンジの画像信
号を効果的にダイナミックレンジ調節して画像モニタに
よる画像表示に供することが可能となる。
According to such an embodiment, a wide dynamic range image signal captured and input as described above is masked with good quality in the form of its luminance signal Y and color difference signals (RY) and (BY). The data can be stored in the storage unit 25.
Then, it becomes possible to effectively adjust the dynamic range of the recorded and saved image signal of a wide dynamic range, and to provide the image signal on an image monitor.

また、前述した各実施例では画像信号のダイナミック
レンジを確保するために画像信号のノイズ分を量子化す
る必要があり、その量子化ビット数として12ビット程度
必要とする。然し乍ら、現在実用化されている12ビット
高速動作型の、特にテレビジョン信号レートで動作可能
なA/D変換器は非常に高価である。しかも画像の高解像
度化が進み、その周波数帯域が広くなるに従って、12ビ
ット程度の量子化精度のA/D変換器では上述した画像処
理に対応できなくなる虞れがある。
Further, in each of the above-described embodiments, it is necessary to quantize the noise component of the image signal in order to secure the dynamic range of the image signal, and about 12 bits are required as the quantization bit number. However, a 12-bit high-speed operation type A / D converter that can be operated at a television signal rate, which is currently in practical use, is very expensive. Moreover, as the resolution of an image increases and its frequency band becomes wider, an A / D converter having a quantization accuracy of about 12 bits may not be able to cope with the above-described image processing.

一方、従来一般的なディジタル画像処理は、8ビット
を単位として行われることが多く、従って本発明におい
ても8ビットで画像信号を施すことが実用上好ましい。
On the other hand, conventional digital image processing is often performed in units of 8 bits. Therefore, in the present invention, it is practically preferable to apply an image signal in 8 bits.

そこで第9図に示すように固体撮像素子1から高速度
に繰り返し読み出される画像信号をビデオプロセッサ7
に入力し、この時点で輝度信号Yと3原色成分R,G,Bと
に変換し、これらの各信号を対数変換する。そしてこの
対数変換された各信号成分をそれぞれ8ビットにディジ
タル符号化した後、これらの各信号成分をそれぞれフレ
ームメモリ6a,6b,6g,6rに書き込んでそれぞれ累積加算
する。この累積加算により各信号成分のダイナミックレ
ンジがそれぞれ拡大される。そしてダイナミックレンジ
が拡大された各信号成分は、例えば12ビットのディジタ
ル信号となることから、これらをビットシフタ14a,14b,
14g,14rを介して8ビットに圧縮し、その上で前述した
ダイナミックレンジの圧縮処理に供するようにする。
Therefore, as shown in FIG. 9, an image signal repeatedly read out from the solid-state
At this time, the signal is converted into a luminance signal Y and three primary color components R, G, B, and these signals are logarithmically converted. Then, each of the logarithmically converted signal components is digitally coded into 8 bits, and then these signal components are respectively written into the frame memories 6a, 6b, 6g, 6r and cumulatively added. The dynamic range of each signal component is expanded by the cumulative addition. Each signal component whose dynamic range has been expanded becomes, for example, a 12-bit digital signal, and is thus converted into bit shifters 14a, 14b,
The data is compressed to 8 bits via 14g and 14r, and then subjected to the dynamic range compression processing described above.

このような信号処理回路を構成すれば、その信号系統
の殆どで8ビットの信号を取り扱うことが可能となり、
既存の汎用画像処理回路部品(半導体IC等)をそのまま
用いて電子カメラを構築することが可能となる。またA/
D変換器の前段に設けられたログアンプにより雑音成分
が大きく増幅されることになるが、前述したように累積
加算によるS/Nの改善効果が働き、また累積加算された
画像信号をビットシフトするのでその雑音成分を非常に
小さく抑えることが可能となる。この結果、S/Nの良い
画像表示を行うことが可能となる。
By configuring such a signal processing circuit, it is possible to handle an 8-bit signal in most of the signal system,
It is possible to construct an electronic camera using existing general-purpose image processing circuit components (such as semiconductor ICs) as they are. A /
The noise component is greatly amplified by the log amplifier provided in the preceding stage of the D converter.However, as described above, the effect of improving the S / N by cumulative addition works, and the bit signal of the cumulatively added image signal is shifted. Therefore, the noise component can be kept very small. As a result, it is possible to display an image with good S / N.

次にA/D変換器の量子化ビット数を低減する為の別の
実施例を以下に示す。この実施例では、例えば前値予測
符号化を採用し、必要な量子化ビット数よりも少ない量
子化数のA/D変換器を用いて画像信号に対する所望とす
るディジタル変換が行われる。
Next, another embodiment for reducing the number of quantization bits of the A / D converter will be described below. In this embodiment, for example, pre-value prediction coding is adopted, and a desired digital conversion for an image signal is performed using an A / D converter having a smaller number of quantization bits than a required number of quantization bits.

第11図は8ビットのA/D変換器を用いて12ビットのデ
ィジタル符号化を実現する、前値予測符号化を採用した
ディジタル変換回路の概略構成図である。このディジタ
ル変換回路は、アナログ減算器40を用いて現入力アナロ
グ信号と、復号回路32にて生成される1データ前の信号
との差を求め、これを予測信号とする。この予測信号を
非線形変換部33にて非線形変換し、その出力を8ビット
高速動作型のA/D変換器34を用いて高速度にディジタル
変換する。非線形変換部33には、前記アナログ減算器40
にて求められる予測信号が零付近に集中することから、
この零付近の予測信号値を細かくサンプリングするよう
に、例えば第12図に示すような非線形変換特性が設定さ
れる。
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a digital conversion circuit that employs pre-value prediction encoding, which realizes 12-bit digital encoding using an 8-bit A / D converter. This digital conversion circuit uses an analog subtractor 40 to find the difference between the current input analog signal and the signal one data before generated by the decoding circuit 32, and uses this as a prediction signal. This prediction signal is nonlinearly converted by a nonlinear conversion unit 33, and the output is digitally converted to a high speed using an 8-bit high-speed operation type A / D converter. The non-linear converter 33 includes the analog subtractor 40
Since the predicted signal obtained in is concentrated near zero,
For example, a non-linear conversion characteristic as shown in FIG. 12 is set so as to finely sample the predicted signal value near zero.

このような非線形変換を施すことにより、アナログ入
力信号(予測信号)は零付近で量子化精度が細かく、そ
の値が大きくなるに従って量子化精度が粗くなる8ビッ
トのディジタル信号の変換される。
By performing such non-linear conversion, the analog input signal (predicted signal) is converted into an 8-bit digital signal whose quantization precision is fine near zero and whose quantization precision becomes coarser as the value increases.

しかして復号回路32は、上記8ビットのディジタル信
号を前記非線形変換部33とは逆の入出力特性を持つ線系
変換部35を用いて、上記8ビットのディジタル信号を線
形変換する。この線形変換により、前記8ビットのディ
ジタル信号の量子化精度が均一化される。この線形変換
されたディジタル化予測信号を入力するディジタル加算
器36は、上記1データ前に出力された値(前値)に順次
加算され、12ビットのデータとして出力される。
Thus, the decoding circuit 32 linearly converts the 8-bit digital signal using a linear conversion unit 35 having input / output characteristics opposite to those of the nonlinear conversion unit 33. By this linear conversion, the quantization accuracy of the 8-bit digital signal is made uniform. The digital adder 36 that inputs the linearized digitized prediction signal is sequentially added to the value (previous value) output one data before and output as 12-bit data.

尚、上記前値は、ディジタル加算器36の出力を遅延回
路37を介して1データ間隔だけ遅延し、係数器38にてそ
の出力値に所定の係数γを乗じることにより求められ
る。尚、上記係数γは[1]に近い数値として与えられ
ることが多い。また[γ=1]としたときには、前記係
数器38は不要である。
The previous value is obtained by delaying the output of the digital adder 36 by one data interval via the delay circuit 37, and multiplying the output value by a predetermined coefficient γ in the coefficient unit 38. The coefficient γ is often given as a value close to [1]. When [γ = 1], the coefficient unit 38 is unnecessary.

この係数器38から出力される前値(1データ前の出力
値)が前記ディジタル加算器36に帰還されることによ
り、この1データ前の出力値に現データタイミングでの
予測値が加算生成されて出力される。同時に上記係数器
38から出力される前値(1データ前の出力値)は、D/A
変換器39を介してアナログ信号に変換されて前記アナロ
グ減算器40に与えられる。
The previous value (the output value one data before) output from the coefficient unit 38 is fed back to the digital adder 36, so that the predicted value at the current data timing is added and generated to the output value one data before. Output. At the same time,
The previous value output from 38 (the output value one data before) is D / A
The signal is converted into an analog signal via the converter 39 and is supplied to the analog subtractor 40.

このようにこの第11図に示す、ディジタル変換回路で
は、1データサンプル前のディジタル変換結果をアナロ
グ変換した信号と、現データタイミングのアナログ入力
信号との差を予測信号として求め、この予測信号を非線
形変換した後に8ビットのA/D変換器34を用いて高速度
にディジタル変換する。そしてこのディジタル変換され
た予測値を前記1データサンプル前のディジタル変換結
果に加算することで、所望とする量子化ビット数(12ビ
ット)のディジタル信号を得るものとなっている。
As described above, the digital conversion circuit shown in FIG. 11 obtains, as a prediction signal, a difference between a signal obtained by converting the digital conversion result one data sample before from analog and an analog input signal at the current data timing, and this prediction signal is obtained. After the nonlinear conversion, the digital conversion is performed at a high speed using an 8-bit A / D converter 34. Then, by adding the digitally converted predicted value to the digital conversion result one data sample before, a digital signal having a desired quantization bit number (12 bits) is obtained.

この結果、高速動作可能で安価な8ビットの汎用形の
A/D変換器34を効果的に用いて量子化ビット数でのディ
ジタル変換結果を得ることができ、先に示した各実施例
装置における画像処理を容易に実現することが可能とな
る。
As a result, an inexpensive 8-bit general-purpose
A digital conversion result in the number of quantization bits can be obtained by effectively using the A / D converter 34, and the image processing in each of the above-described embodiments can be easily realized.

尚、ここでは予測符号化をフレーム内の前値予測とし
たが、フレーム間予測符号化や3次元予測符号化、更に
は前値予測以外の種々の平面予測符号化を適宜採用して
も、上述したように安価な高速動作形の8ビットA/D変
換器34を用いて、例えば12ビットのディジタル信号を得
る等、所望とする量子化ビット数のディジタル変換処理
を実現することができる。
Here, the predictive coding is referred to as the previous value prediction in the frame. However, even if various inter-frame predictive coding, three-dimensional predictive coding, and various plane predictive coding other than the preceding value predictive are appropriately adopted, As described above, using the inexpensive high-speed 8-bit A / D converter 34, a digital conversion process of a desired quantization bit number, such as obtaining a 12-bit digital signal, can be realized.

尚、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。例えば各実施例では画像信号を3原色成分R,G,B
に変換してダイナミックレンジの調整を行ったが、補色
3成分(イエロー,マゼンタ,シアン)に分解してダイ
ナミックレンジの調整を行うようにすることもできる。
また色差信号(R−Y),(B−Y)に対してダイナミ
ックレンジの調節を行うようにしても良い。但し、この
場合には上記色差信号(R−Y),(B−Y)は正負の
極性を持つので、これを対数変換するログアンプとして
は、例えば第10図に示すような特性を持たせておく必要
がある。その他、固体撮像素子1からの画像信号の繰り
返し読み出し回数や、ダイナミックレンジの調整手段等
についてはその仕様に応じて種々変形可能であり、要す
るに本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して
実施することができる。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments. For example, in each embodiment, the image signal is converted into three primary color components R, G, B
To adjust the dynamic range, the dynamic range may be adjusted by decomposing the image into three complementary colors (yellow, magenta, and cyan).
Further, the dynamic range may be adjusted for the color difference signals (RY) and (BY). However, in this case, since the color difference signals (RY) and (BY) have positive and negative polarities, a log amplifier that performs logarithmic conversion of them has, for example, the characteristics shown in FIG. Need to be kept. In addition, the number of repetitive readings of image signals from the solid-state imaging device 1, the adjustment means of the dynamic range, and the like can be variously modified in accordance with the specifications. In short, the present invention can be variously modified without departing from the gist thereof. Can be implemented.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、非常に簡易にし
て効果的に固体撮像素子にて撮像入力される画像信号の
ダイナミックレンジを高くすることができ、広ダイナミ
ックレンジの被写体を効果的に撮像入力することが可能
となる。しかもそのS/Nの改善効果をも奏することがで
きる等、実用乗多大なる効果が得られる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the dynamic range of an image signal captured and input by a solid-state imaging device can be very simply and effectively increased, and a subject having a wide dynamic range can be obtained. Can be effectively imaged and input. In addition, a great effect in practical use can be obtained, such as an effect of improving the S / N.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

図は本発明に係る電子カメラについて示すもので、第1
図は第1の実施例を示す概略構成図、第2図は画像信号
の累積加算によるS/N改善効果を説明する為の図、第3
図は画像信号のダイナミックレンジと画像モニタのダイ
ナミックレンジとの関係を示す図、第4図は実施例で用
いられる2次元フィルタの構成例を示す図、第5図は実
施例で用いられるダイナミックレンジ・ゲインコントロ
ーラの構成例を示す図、第6図はダイナミックレンジ・
ゲインコントローラの変形例を示す要部構成図、第7図
はダイナミックレンジ調整の為の変形例を説明する為の
図である。 また第8図は本発明の第2の実施例を示す概略構成図、
第9図は本発明の第3の実施例を示す概略構成図、第10
図は第4の実施例で用いられるログアンプの特性を示す
図、第11図はディジタル変換回路の構成例を示す図、第
12図は第11図に示すディジタル変換回路における非線形
変換の特性を示す図である。 1……固体撮像素子(AMI)、2……前置増幅器、3…
…信号処理回路、4……A/D変換器、5……加算器、6
……フレームメモリ、7……ビデオプロセッサ、8……
ダイナミックレンジ制御回路、9b,9g,9r……ログアン
プ、11b,11g,11r……加算器、12b,12g,12r……逆ログア
ンプ、13b,13g,13r……D/A変換器、14,14b,14g,14r……
ビットシフタ、21a,21b,21c……メモリ、25……マスス
トレージ部、29……マトリックス回路、31……アナログ
減算器、33……復号回路、33……非線形変換部、34……
A/D変換器、35……線形変換部、36……ディジタル加算
器、37……遅延回路、38……係数器、39……D/A変換
器。
FIG. 1 shows an electronic camera according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment, FIG. 2 is a diagram for explaining an S / N improvement effect by cumulative addition of image signals, and FIG.
The figure shows the relationship between the dynamic range of the image signal and the dynamic range of the image monitor. FIG. 4 shows an example of the configuration of a two-dimensional filter used in the embodiment. FIG. 5 shows the dynamic range used in the embodiment. FIG. 6 shows a configuration example of a gain controller. FIG. 6 shows a dynamic range.
FIG. 7 is a diagram illustrating a modification of the gain controller, illustrating a main part thereof, and FIG. 7 is a diagram illustrating a modification for adjusting a dynamic range. FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the present invention,
FIG. 9 is a schematic structural view showing a third embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 11 is a diagram showing characteristics of a log amplifier used in the fourth embodiment. FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of a digital conversion circuit.
FIG. 12 is a diagram showing characteristics of nonlinear conversion in the digital conversion circuit shown in FIG. 1 ... solid state imaging device (AMI), 2 ... preamplifier, 3 ...
... Signal processing circuit, 4 ... A / D converter, 5 ... Adder, 6
…… Frame memory, 7 …… Video processor, 8 ……
Dynamic range control circuit, 9b, 9g, 9r ... log amplifier, 11b, 11g, 11r ... adder, 12b, 12g, 12r ... inverse log amplifier, 13b, 13g, 13r ... D / A converter, 14 , 14b, 14g, 14r ……
Bit shifters, 21a, 21b, 21c ... memory, 25 ... mass storage unit, 29 ... matrix circuit, 31 ... analog subtractor, 33 ... decoding circuit, 33 ... nonlinear conversion unit, 34 ...
A / D converter, 35: linear converter, 36: digital adder, 37: delay circuit, 38: coefficient unit, 39: D / A converter.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】固体撮像素子を用いて被写体を電子的に撮
像して画像モニタによる画像表示に供する電子カメラに
おいて、 撮像入力した画像信号を画像表示の周期に比較して高速
度に素子外に読み出し可能な固体撮像素子と、 この固体撮像素子による被写体の撮像とその画像信号の
読み出しとを前記画像表示の周期内に複数回に亘って高
速度に繰り返し行わせる手段と、 前記固体撮像素子から画像信号が繰り返し読み出される
たびに、この画像信号を対数変換する手段と、 この対数変換された画像信号をA/D変換する手段と、 このA/D変換された画像信号を前記画像表示の周期内に
複数回に亘って順次累積加算する手段と、 を具備したことを特徴とする電子カメラ。
An electronic camera for electronically imaging a subject using a solid-state imaging device and displaying the image on an image monitor. A readable solid-state imaging device, a unit that repeatedly performs imaging of a subject by the solid-state imaging device and reading of an image signal at a high speed a plurality of times within a period of the image display, and Means for performing logarithmic conversion of the image signal each time the image signal is repeatedly read; means for A / D converting the logarithmically converted image signal; and a period of the image display of the A / D converted image signal. Means for sequentially accumulating a plurality of times within the electronic camera.
【請求項2】固体撮像素子を用いて被写体を電子的に撮
像して画像モニタによる画像表示に供する電子カメラに
おいて、 撮像入力した画像信号を画像表示の周期に比較して高速
度に素子外に読み出し可能な固体撮像素子と、 この固体撮像素子による被写体の撮像とその画像信号の
読み出しとを前記画像表示の周期内に複数回に亘って高
速度に繰り返し行わせる手段と、 前記固体撮像素子から画像信号が繰り返し読み出される
たびに、この画像信号を予測符号化によりA/D変換する
手段と、 このA/D変換された画像信号を前記画像表示の周期内に
複数回に亘って順次累積加算する手段と、 を具備したことを特徴とする電子カメラ。
2. An electronic camera for electronically imaging a subject using a solid-state imaging device and displaying the image on an image monitor. A readable solid-state imaging device, a unit that repeatedly performs imaging of a subject by the solid-state imaging device and reading of an image signal at a high speed a plurality of times within a period of the image display, and Means for performing A / D conversion on the image signal by predictive coding every time the image signal is repeatedly read out; and sequentially accumulating and adding the A / D converted image signal a plurality of times within the image display cycle. An electronic camera, comprising:
【請求項3】前記累積加算された画像信号のダイナミッ
クレンジを調節して前記画像モニタに出力する手段をさ
らに具備したことを特徴とする請求項1または2に記載
の電子カメラ。
3. The electronic camera according to claim 1, further comprising means for adjusting a dynamic range of the accumulated and added image signal and outputting the adjusted image signal to the image monitor.
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