JP2003009007A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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- JP2003009007A JP2003009007A JP2001194973A JP2001194973A JP2003009007A JP 2003009007 A JP2003009007 A JP 2003009007A JP 2001194973 A JP2001194973 A JP 2001194973A JP 2001194973 A JP2001194973 A JP 2001194973A JP 2003009007 A JP2003009007 A JP 2003009007A
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- JP
- Japan
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- solid
- liquid crystal
- image pickup
- imaging device
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Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 102100029774 Eukaryotic translation initiation factor 1b Human genes 0.000 description 1
- 102100030526 Gap junction alpha-3 protein Human genes 0.000 description 1
- 101001012792 Homo sapiens Eukaryotic translation initiation factor 1b Proteins 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Studio Devices (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】被写体像に明暗の差が大きくてもハイライトが
飛んでしまうことのない高ダイナミックレンジの画像信
号を、1度の撮像で生成することのできる固体撮像素子
を提供する。 【解決手段】撮像面に結像された被写体像を光電変換し
て画像信号を生成する固体撮像素子であって、該固体撮
像素子の撮像面側に可視光の透過率が部分的に変更可能
な部材を配置する。この可視光の透過率が部分的に変更
可能な部材は、液晶濃度を部分的に変更可能とした液晶
パネルであることが好ましい。
飛んでしまうことのない高ダイナミックレンジの画像信
号を、1度の撮像で生成することのできる固体撮像素子
を提供する。 【解決手段】撮像面に結像された被写体像を光電変換し
て画像信号を生成する固体撮像素子であって、該固体撮
像素子の撮像面側に可視光の透過率が部分的に変更可能
な部材を配置する。この可視光の透過率が部分的に変更
可能な部材は、液晶濃度を部分的に変更可能とした液晶
パネルであることが好ましい。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像素子に関
し、特に、高ダイナミックレンジの画像信号を生成する
ことのできる固体撮像素子に関する。
し、特に、高ダイナミックレンジの画像信号を生成する
ことのできる固体撮像素子に関する。
【0002】
【従来の技術】画像データをデジタル処理する撮像装
置、例えば静止画を扱うデジタルスチルカメラや、動画
を扱うデジタルビデオカメラでは、撮像レンズ等の撮像
光学系を通して得られた光学画像を固体撮像素子により
光電変換し、得られた画像信号をデジタル処理するよう
になっている。
置、例えば静止画を扱うデジタルスチルカメラや、動画
を扱うデジタルビデオカメラでは、撮像レンズ等の撮像
光学系を通して得られた光学画像を固体撮像素子により
光電変換し、得られた画像信号をデジタル処理するよう
になっている。
【0003】このような固体撮像素子としては、一般
に、撮像面に多数の受光素子(画素)を配列して形成し
てなるCCD(Charge Coupled Devices)が多用されて
いる。
に、撮像面に多数の受光素子(画素)を配列して形成し
てなるCCD(Charge Coupled Devices)が多用されて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】かかる固体撮像素子を
用いて被写体像を撮像した場合に、撮像された画像中に
部屋の外と内という具合に明暗の差が大きい部分が存在
すると、部屋の外の部分が明るすぎて白く飛んでしまう
現象が見られる。これは、明るい部分に相当する画素に
おいて光電変換により蓄積された電荷が、一定量を超え
てオーバーフローを起こすことが原因である。図6は、
従来の固体撮像素子における入射光量に対する出力値を
示す図である。このように入射光量が一定量を超えると
オーバーフローを起こしてしまい、その結果、有効な入
射光量は狭い範囲に限られ、ダイナミックレンジが狭く
なる。
用いて被写体像を撮像した場合に、撮像された画像中に
部屋の外と内という具合に明暗の差が大きい部分が存在
すると、部屋の外の部分が明るすぎて白く飛んでしまう
現象が見られる。これは、明るい部分に相当する画素に
おいて光電変換により蓄積された電荷が、一定量を超え
てオーバーフローを起こすことが原因である。図6は、
従来の固体撮像素子における入射光量に対する出力値を
示す図である。このように入射光量が一定量を超えると
オーバーフローを起こしてしまい、その結果、有効な入
射光量は狭い範囲に限られ、ダイナミックレンジが狭く
なる。
【0005】このような現象を回避するため、従来、露
出制御時に絞りを使って被写体像全体の光量を落とした
り、電子シャッターを用いて電荷を途中で捨てるように
しているが、いずれも被写体像全体に亘って制御をかけ
ることとなるため、画像全体が暗くなりがちとなる等、
結局のところダイナミックレンジの拡大は実現できてい
ない。
出制御時に絞りを使って被写体像全体の光量を落とした
り、電子シャッターを用いて電荷を途中で捨てるように
しているが、いずれも被写体像全体に亘って制御をかけ
ることとなるため、画像全体が暗くなりがちとなる等、
結局のところダイナミックレンジの拡大は実現できてい
ない。
【0006】また、例えば特開昭63−306778号
等で提案されているように、同一の被写体についてアン
ダー目で露光した画像信号とオーバー目で露光した画像
信号とを生成し、これらの画像データを合成することに
より、ダイナミックレンジの拡大された1枚の画像を得
る手法も知られているが、同一の被写体に対して露光量
をアンダー目とオーバー目とに異ならせた少なくとも2
回の露光作業が必要となるため、それだけ撮像時間が長
くかかる問題がある。
等で提案されているように、同一の被写体についてアン
ダー目で露光した画像信号とオーバー目で露光した画像
信号とを生成し、これらの画像データを合成することに
より、ダイナミックレンジの拡大された1枚の画像を得
る手法も知られているが、同一の被写体に対して露光量
をアンダー目とオーバー目とに異ならせた少なくとも2
回の露光作業が必要となるため、それだけ撮像時間が長
くかかる問題がある。
【0007】そこで、本発明は、被写体像に明暗の差が
大きくてもハイライトが飛んでしまうことのない高ダイ
ナミックレンジの画像信号を、1度の撮像で生成するこ
とのできる固体撮像素子を提供することを課題とする。
大きくてもハイライトが飛んでしまうことのない高ダイ
ナミックレンジの画像信号を、1度の撮像で生成するこ
とのできる固体撮像素子を提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の請求項1記載の発明は、撮像面に結像された被写体像
を光電変換して画像信号を生成する固体撮像素子であっ
て、該固体撮像素子の撮像面側に可視光の透過率が部分
的に変更可能な部材を配置したことを特徴とする固体撮
像素子である。
の請求項1記載の発明は、撮像面に結像された被写体像
を光電変換して画像信号を生成する固体撮像素子であっ
て、該固体撮像素子の撮像面側に可視光の透過率が部分
的に変更可能な部材を配置したことを特徴とする固体撮
像素子である。
【0009】請求項2記載の発明は、上記可視光の透過
率が部分的に変更可能な部材は、液晶濃度を部分的に変
更可能とした液晶パネルであることを特徴とする請求項
1記載の固体撮像素子である。
率が部分的に変更可能な部材は、液晶濃度を部分的に変
更可能とした液晶パネルであることを特徴とする請求項
1記載の固体撮像素子である。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
て説明する。
【0011】図1は、本発明に係る固体撮像素子を示す
一部切欠する斜視図である。固体撮像素子1は、基板1
1上に受光素子と構成部品(図示せず)とからなる多数
の画素12がXY方向に2次元的に配列されており、基
板11の背面には多数の端子13が設けられている。こ
れら基板11、画素12及び電極端子13により従来よ
り公知のCCD10が構成される。
一部切欠する斜視図である。固体撮像素子1は、基板1
1上に受光素子と構成部品(図示せず)とからなる多数
の画素12がXY方向に2次元的に配列されており、基
板11の背面には多数の端子13が設けられている。こ
れら基板11、画素12及び電極端子13により従来よ
り公知のCCD10が構成される。
【0012】各画素12により形成される面は被写体像
の撮像面を構成しており、この撮像面の前面に枠体14
が設けられ、該枠体14に可視光の透過率が部分的に変
更可能な部材が配設されている。
の撮像面を構成しており、この撮像面の前面に枠体14
が設けられ、該枠体14に可視光の透過率が部分的に変
更可能な部材が配設されている。
【0013】この可視光の透過率が部分的に変更可能な
部材は、被写体像からの可視光の各画素12への入射量
を部分的に可変させる所謂シャッターの役割を果たすも
のであり、かかる機能を有するものであればどのような
部材を用いてもよいが、本実施形態では、部分的に濃度
を変化させることにより透過率の制御が容易である点で
液晶パネル15を用いている。この液晶パネル15は、
CCD10の撮像面を保護する保護カバーを兼用するこ
ともできる。なお、図1では、液晶パネル15は一部切
欠して示している。
部材は、被写体像からの可視光の各画素12への入射量
を部分的に可変させる所謂シャッターの役割を果たすも
のであり、かかる機能を有するものであればどのような
部材を用いてもよいが、本実施形態では、部分的に濃度
を変化させることにより透過率の制御が容易である点で
液晶パネル15を用いている。この液晶パネル15は、
CCD10の撮像面を保護する保護カバーを兼用するこ
ともできる。なお、図1では、液晶パネル15は一部切
欠して示している。
【0014】この液晶パネル15は、可視光を透過可能
な基板(図示せず)間に格子状にセル15aを配列し、
各セル15a内に液晶が封止されてなり、各セル15a
内の液晶の濃度が部分的に変更可能とされている(図
2)。
な基板(図示せず)間に格子状にセル15aを配列し、
各セル15a内に液晶が封止されてなり、各セル15a
内の液晶の濃度が部分的に変更可能とされている(図
2)。
【0015】液晶パネル15における各セル15aの大
きさは、複数の画素、例えば4つの画素12毎に一つの
セル15aが対応するように設けてもよいが、各画素1
2毎にそれぞれ1対1で対応するように設ける方が、よ
りきめ細かな制御が行えるために好ましい。本実施形態
では後者の例を示している。
きさは、複数の画素、例えば4つの画素12毎に一つの
セル15aが対応するように設けてもよいが、各画素1
2毎にそれぞれ1対1で対応するように設ける方が、よ
りきめ細かな制御が行えるために好ましい。本実施形態
では後者の例を示している。
【0016】各セル15aには、それぞれアドレスが割
り振られており、そのアドレスを指定することにより、
例えば図2において斜線で示される2つのセル群C1、
C2を構成する各セル15aをON状態として液晶濃度
を上げる。このようにして液晶濃度が上げられたセル群
C1、C2における各セル15aは、図3に示すように
液晶パネル15における可視光の透過率がOFF状態の
各セル15aの透過率よりも低下し、そのON状態の各
セル15aに対応する各画素12への入射光量が減じら
れる。
り振られており、そのアドレスを指定することにより、
例えば図2において斜線で示される2つのセル群C1、
C2を構成する各セル15aをON状態として液晶濃度
を上げる。このようにして液晶濃度が上げられたセル群
C1、C2における各セル15aは、図3に示すように
液晶パネル15における可視光の透過率がOFF状態の
各セル15aの透過率よりも低下し、そのON状態の各
セル15aに対応する各画素12への入射光量が減じら
れる。
【0017】なお、各セル15a毎に変更される液晶濃
度は画一的なものに限らず、各画素12への入射光量に
応じて適宜増減させることにより、各セル15a毎に濃
度調節を可能とすることが好ましい。
度は画一的なものに限らず、各画素12への入射光量に
応じて適宜増減させることにより、各セル15a毎に濃
度調節を可能とすることが好ましい。
【0018】また、図1において、16は液晶パネル1
5における各セル15aの液晶濃度を制御するための端
子である。
5における各セル15aの液晶濃度を制御するための端
子である。
【0019】以上のように、この固体撮像素子1によれ
ば、被写体像中に大きな明暗の差が存在していても、液
晶パネル15において、CCD10の撮像面に結像され
る入射光量の多いハイライトな部分に対応する画素12
に対応するセル15aの液晶濃度を上げて部分的に可視
光の透過率を減じ、それに対応する画素12への入射光
量を低下させることができる。従って、入射光量に応じ
て画素12に対する透過率を可変できるため、図4
(A)に示すように、入射光量に対する出力値の関係は
複数の傾きが存在することになる。この傾きを出力に応
じて切り替えることで、有効な入射光量の範囲を広くす
ることができ、ダイナミックレンジの拡大を図ることが
できる。これにより、従来のように得られた画像が部分
的に白く飛んでしまうような現象を招くことがなくな
り、1度の撮像で高ダイナミックレンジの画像信号を生
成することができるようになる。
ば、被写体像中に大きな明暗の差が存在していても、液
晶パネル15において、CCD10の撮像面に結像され
る入射光量の多いハイライトな部分に対応する画素12
に対応するセル15aの液晶濃度を上げて部分的に可視
光の透過率を減じ、それに対応する画素12への入射光
量を低下させることができる。従って、入射光量に応じ
て画素12に対する透過率を可変できるため、図4
(A)に示すように、入射光量に対する出力値の関係は
複数の傾きが存在することになる。この傾きを出力に応
じて切り替えることで、有効な入射光量の範囲を広くす
ることができ、ダイナミックレンジの拡大を図ることが
できる。これにより、従来のように得られた画像が部分
的に白く飛んでしまうような現象を招くことがなくな
り、1度の撮像で高ダイナミックレンジの画像信号を生
成することができるようになる。
【0020】なお、入射光量の多いハイライトな部分に
対応する画素12に対する可視光の透過率を変更する
際、出力値にオフセットを付けるようにすることも好ま
しい。このようにすれば、図4(B)に示すように、入
射光量に対する出力値に連続性が保たれるので、固体撮
像素子1からの出力信号に対する後段の信号処理時に、
どの画素の透過率を変更させたかを検出する必要がなく
なるため、処理作業の簡素化を図ることができるように
なる。
対応する画素12に対する可視光の透過率を変更する
際、出力値にオフセットを付けるようにすることも好ま
しい。このようにすれば、図4(B)に示すように、入
射光量に対する出力値に連続性が保たれるので、固体撮
像素子1からの出力信号に対する後段の信号処理時に、
どの画素の透過率を変更させたかを検出する必要がなく
なるため、処理作業の簡素化を図ることができるように
なる。
【0021】かかる固体撮像素子1を用いて被写体像を
撮像する際の制御系の一例を、図5に示す構成ブロック
図を用いて説明する。ここではAE(Automatic Exposu
re:自動露出)回路を用い、一旦撮像された被写体像の
明るさから液晶パネル15の液晶濃度をフィードバック
制御する例を示している。
撮像する際の制御系の一例を、図5に示す構成ブロック
図を用いて説明する。ここではAE(Automatic Exposu
re:自動露出)回路を用い、一旦撮像された被写体像の
明るさから液晶パネル15の液晶濃度をフィードバック
制御する例を示している。
【0022】図示しないレンズ群等からなる撮像光学系
を介して固体撮像素子1に入射した可視光は、液晶パネ
ル15を透過してCCD10の撮像面に被写体像を結像
する。ここで、撮像面に被写体像が結像されたCCD1
0は、制御部2によって駆動制御されるCCDドライバ
3の駆動により、各画素12毎の光量を光電変換し、そ
の蓄積された電荷を画像信号としてAE回路4に出力す
る。
を介して固体撮像素子1に入射した可視光は、液晶パネ
ル15を透過してCCD10の撮像面に被写体像を結像
する。ここで、撮像面に被写体像が結像されたCCD1
0は、制御部2によって駆動制御されるCCDドライバ
3の駆動により、各画素12毎の光量を光電変換し、そ
の蓄積された電荷を画像信号としてAE回路4に出力す
る。
【0023】AE回路4は、CCD10から出力される
画像信号から被写体像における各画素12毎の明るさを
検出し、その検出信号を制御部2に出力する。
画像信号から被写体像における各画素12毎の明るさを
検出し、その検出信号を制御部2に出力する。
【0024】制御部2では、AE回路4から送られた各
画素12毎の明るさの検出信号から、入射光量が一定レ
ベル以上となる画素12を判別すると共に、その画素1
2における入射光量から低下させるべき可視光の透過率
を演算し、その演算値からその画素12に対応する部分
の液晶パネル15の液晶濃度の度合いを演算する。次い
で、上記判別された画素12に対応する液晶パネル15
のセル15aを選定し、そのセル15aのアドレス値及
びそのセル15aの液晶の濃度値の情報を液晶ドライバ
5に出力する。
画素12毎の明るさの検出信号から、入射光量が一定レ
ベル以上となる画素12を判別すると共に、その画素1
2における入射光量から低下させるべき可視光の透過率
を演算し、その演算値からその画素12に対応する部分
の液晶パネル15の液晶濃度の度合いを演算する。次い
で、上記判別された画素12に対応する液晶パネル15
のセル15aを選定し、そのセル15aのアドレス値及
びそのセル15aの液晶の濃度値の情報を液晶ドライバ
5に出力する。
【0025】液晶ドライバ5は、制御部2から送られた
アドレス値に相当する各セル15aの液晶濃度をそれぞ
れ指定された濃度となるように調整制御し、液晶パネル
15を透過してCCD10の各画素12に入射する可視
光の透過率を部分的に低下させる。
アドレス値に相当する各セル15aの液晶濃度をそれぞ
れ指定された濃度となるように調整制御し、液晶パネル
15を透過してCCD10の各画素12に入射する可視
光の透過率を部分的に低下させる。
【0026】AE回路4は、この液晶パネル15の部分
的な濃度の調整制御の後、再度液晶パネル15を透過し
てCCD10の撮像面に結像された被写体像の各画素1
2毎の明るさを検出し、その検出結果に応じて、依然と
して入射光量が一定レベル以上となる画素12が存在す
る場合には上記同様の処理を繰り返す。また、検出の結
果、可視光の透過率を低下させた画素12における入射
光量が一定レベル以下となった場合には、CCD10か
ら出力された画像信号を出力することにより、高ダイナ
ミックレンジを有する画像信号が生成される。
的な濃度の調整制御の後、再度液晶パネル15を透過し
てCCD10の撮像面に結像された被写体像の各画素1
2毎の明るさを検出し、その検出結果に応じて、依然と
して入射光量が一定レベル以上となる画素12が存在す
る場合には上記同様の処理を繰り返す。また、検出の結
果、可視光の透過率を低下させた画素12における入射
光量が一定レベル以下となった場合には、CCD10か
ら出力された画像信号を出力することにより、高ダイナ
ミックレンジを有する画像信号が生成される。
【0027】かかる固体撮像素子1を用いた制御系は、
静止画を扱うデジタルスチルカメラや、動画を扱うデジ
タルビデオカメラにおける撮像素子の制御系として適用
可能である。
静止画を扱うデジタルスチルカメラや、動画を扱うデジ
タルビデオカメラにおける撮像素子の制御系として適用
可能である。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、被写体像に明暗の差が
大きくてもハイライトが飛んでしまうことのない高ダイ
ナミックレンジの画像信号を、1度の撮像で生成するこ
とのできる固体撮像素子を提供することができる。
大きくてもハイライトが飛んでしまうことのない高ダイ
ナミックレンジの画像信号を、1度の撮像で生成するこ
とのできる固体撮像素子を提供することができる。
【図1】固体撮像素子の一部切欠する斜視図
【図2】液晶パネルの部分正面図
【図3】固体撮像素子の部分断面図
【図4】(A)(B)は本発明に係る固体撮像素子の入
射光量と出力値との関係を示す図
射光量と出力値との関係を示す図
【図5】固体撮像素子を用いた制御系を示す構成ブロッ
ク図
ク図
【図6】従来の固体撮像素子の入射光量と出力値との関
係を示す図
係を示す図
1:固体撮像素子
10:CCD
11:基板
12:画素
13:端子
14:枠体
15:液晶パネル
15a:セル
16:端子
2:制御部
3:CCDドライバ
4:AE回路
5:液晶ドライバ
フロントページの続き
Fターム(参考) 2H088 EA25 EA32 EA37 MA02 MA13
4M118 AA02 AB01 BA10 GC01 GC14
GC20 HA04
5C022 AA00 AC55 CA00
5C024 CX46 EX56 GY01
Claims (2)
- 【請求項1】撮像面に結像された被写体像を光電変換し
て画像信号を生成する固体撮像素子であって、該固体撮
像素子の撮像面側に可視光の透過率が部分的に変更可能
な部材を配置したことを特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項2】上記可視光の透過率が部分的に変更可能な
部材は、液晶濃度を部分的に変更可能とした液晶パネル
であることを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001194973A JP2003009007A (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001194973A JP2003009007A (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 固体撮像素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003009007A true JP2003009007A (ja) | 2003-01-10 |
Family
ID=19033020
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001194973A Pending JP2003009007A (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003009007A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022253300A1 (zh) * | 2021-06-04 | 2022-12-08 | 简伟明 | 基于lcd液晶装置的图像生成控制装置和方法 |
-
2001
- 2001-06-27 JP JP2001194973A patent/JP2003009007A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022253300A1 (zh) * | 2021-06-04 | 2022-12-08 | 简伟明 | 基于lcd液晶装置的图像生成控制装置和方法 |
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