JPH0342976A - 画像入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は複数のセンサを用いた画像入力技術に関するも
のであり、詳しくは広いダイナミックレンジにより高品
質の画像を入力する画像入力装置に関する。

〔従来の技術〕

エリアセンサは、レンズ等により結像させた被写体像を
、適当な走査手段を有した２次元受光素子アレーにより
９時系列の電気信号に変換するデバイスである。

このようなエリアセンサを用いる画像入力装置において
、高品質の画像を入力するための重要な条件の１つは、
信号として取り出せる被写体照度の最低レベルと最高レ
ベルとの間の範囲を大きくすること、すなわちダイナミ
ックレンジを大きくすることである。

種類を問わずエリアセンサにおいては、走査手段に用い
られているスイッチング素子や初段の増幅器で発生する
ノイズ、あるいは受光素子内で発生する暗電流ノイズが
ある。

被写体照度の低下にともない信号成分がこれらのノイズ
成分より小さくなると信号が取り出せなくなる。これが
被写体照度の最低レベルを決める要因である。一方、被
写体照度が大きくなると信号も比例して大きくなるが、
あるところからは被写体照度が増加しても信号は増加し
なくなる。すなわち、出力信号は飽和特性を示す、この
飽和が始まる照度が信号として取り出せる最高レベルと
なる０通常のエリアセンサにおいては上記最低レベルと
最高レベルとの範囲、すなわちダイナミックレンジは３
桁程度となっている。

被写体の暗部と明部とでの照度差がダイナミックレンジ
を越える場合は、全照度範囲で有効な信号が得られなく
なる。例えば、背景が明るい場所で陰にいる人物像を撮
像する場合、レンズの絞り具合を背景の明るさに合わせ
ると人物の顔などが真っ黒になり顔の形等がよく認識で
きなくなるような不都合が生じる。また、陰の人物の明
るさに合わせると背景が真っ白になる。

上記問題の解決にはダイナミックレンジの拡大が必要で
ある。上述のようにダイナミックレンジはノイズレベル
と飽和特性で決まる。このうち。

飽和特性は受光素子の構造に起因するところが多く、飽
和値を高めることは容易でない。そこで。

従来法においては初段の増幅器の後に設けた専用の回路
によりノイズを低減させ、これにより最低レベルを引き
下げてダイナ【ツクレンジの拡大が図られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の方法では回路的にノイズを低減させることに
よりダイナミックレンジの拡大を図っているが１回路的
手段で実現できるノイズ低減は高々１桁程度である。し
たがってダイナミックレンジの拡大も１桁程度にとどま
っており、高品質画像の入力用としてはダイナミックレ
ンジがまだ不十分である。

本発明は広いダイナミックレンジによって画像を入力で
きるようにすることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記従来法の欠点を克服するため本発明の画像入力装置
では同一の被写体を複数のエリアセンサで入力する。こ
こでは、簡単のためエリアセン命数を２として１本発明
による上記課題の解決法を説明する。

２個のエリアセンサのうち、第一のエリアセンサは通常
の方法にしたがって被写体像を入力する。

また、第二のエリアセンサに対してはその前方に光強度
を減衰させる物体を設置するようにする。

したがって、第二の工１クアセンサでは入力可能な被写
体照度が全体に高照度側にシフトする。このように２個
のエリアセンサを用い、被写体の照度が低い部分につい
ては第一のエリアセンサからの信号を出力とし、また被
写体の照度が高い部分については第二のエリアセンサか
らの信号を出力とする。この場合、第二のエリアセンサ
からの信号は適当な倍率で増幅するようにする。

〔作　用〕

このようにすることによって、第一のエリアセンサの場
合に飽和領域に入っていて有効な信号として取り出すこ
とのできなかった範囲について。

第二のエリアセンサからの出力を用いて補うことができ
る。

〔実施例〕

１旌班上 本発明の第一の実施例を第１図に示す。

第１図において、１及び２はＣＣＤエリアセンサ、３は
透過率が例えば０．１％のガラス板、４は透過率と反射
率とが例えば等しいハーフミラ−５はレンズ、６は被写
体、７１．７２はＡ／Ｄ変換器、８は信号処理部である
。

本実施例ではエリアセンサの数を２とした。２つのエリ
アセンサに同一の被写体像を入力させるため、ハーフミ
ラ−によりレンズ通過後の光路を２つに分割し、それぞ
れのエリアセンサ上に同一の被写体像を結像させた。た
だし、エリアセンサ２の前方には透過率を０．１％とし
たガラス板３を設置した。このため、エリアセンサ２の
表面で結像する被写体像はエリアセンサ１の表面で結像
する被写体像に比べ、明るさが３桁小さくなってい両エ
リアセンサからのアナログ信号をＬＯＧ変換された８ビ
ットディジタル信号に変換した後。

信号処理部８に送る。信号処理部８では両センサからの
信号を次のように処理する。まず、エリアセンサ１から
の信号の大きさが最高階調の２５５未満であればエリア
センサ１からの信号をそのまま出力信号とする。もし、
エリアセンサ１からの信号が最高階調の２５５であれば
、エリアセンサ２からの信号に２５５を加えた信号を出
力信号とする。

上記手段で得られる作用を第２図にて説明する。

第２図はエリアセンサ出力電流の被写体照度依存性であ
り、横軸は被写体照度、縦軸はエリアセンサの出力電流
を示す。ここでは横軸、ｔ７４軸ともに対数表示とした
。

第２図（ａ）は従来の単一のエリアセンサを使用する場
合の被写体照度依存性であり、第２図（ロ）は２個のエ
リアセンサを使用した本発明の被写体照度依存性である
。第２図Ｑ））に示すように第二のエリアセンサの出力
電流の被写体照度依存性はエリアセンサの前方に設置さ
れた光強度を減衰させる物体のため、入力可能な被写体
照度が全体に高照度側にシフトする。このため、第一の
エリアセンサでは飽和領域となって有効な信号として取
り出せなかった被写体の照度が高い部分が第二のエリア
センサにより取り出すことができる。第２図（Ｃ）は第
二のエリアセンサからの出力を適当な倍率で増幅し、第
一のエリアセンサの出力と連続的にしに場合の特性であ
る。

これら２つのエリアセンサを用い、第一のエリアセンサ
からの出力電流が飽和値に達した場合に出力を第二のエ
リアセンサからの増幅された信号に切り換えることにす
れば、従来の単一のエリアセンサを用いる画像入力装置
に比べ２倍のダイナミックレンジをもつ画像入力装置が
実現できる。

上記構成と信号処理とにより本実施例では従来の単一の
エリアセンサを使用した画像入力装置に比べ略２倍のダ
イナミックレンジを実現している。

２旌班１ 本発明の第二の実施例では第１図に示す第一の実施例で
エリアセンサ２の前方に設置したガラス板３を省略した
構成とした。このかわり、ハーフミラ−４の透過率と反
射率の比を例えば１０００　：　１としている。このた
め、第一の実施例と同様にエリアセンサ２の表面で結像
する被写体像はエリアセンサｌの表面で結像する被写体
像に比べ、明るさが３桁小さくなっている０両エリアセ
ンサからの信号の処理法は第一の実施例と同じである。

本実施例においても、従来の単一のエリアセンサを使用
した画像入力装置に比ベダイナξツクレンジを２倍に拡
大されている。

以上においては本発明の２つの実施例を述べたにとどま
り２本発明の精神を脱することなく種々の変更が可能で
あることは言うまでもない０例えば、上記実施例では２
個のエリアセンサを用いたが、使用するエリアセンサ数
を増やせば、エリアセンサの数に応じてダイナくツタレ
ンジをさらに拡大できる。また、上記実施例では単一の
レンズ系を用いたが、エリアセンサ毎にレンズ系を設置
することも可能である。さらに上記実施例ではエリアセ
ンサ２からの出力をＡ／Ｄ変換後信号処理部で増幅して
いるが、信号処理部の前、あるいはアナログ信号の段階
で増幅することも可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば使用するエリアセンサの数に対応して、
ダイナミックレンジを拡大でき高品質の画像入力装置が
実現できる。また、上記実施例に示したように低照度側
では階調を小刻み、かつ高照度側では粗くすることがで
きる。これは、ちょうど人間の目の視覚特性に一致して
おり１人間の目にとっては有効な情報の取り方となって
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例の概略構成図である。第
２図は本発明の概念と効果の説明図である。 １．２・・・ＣＣＤエリアセンサ。 ３・・・ガラス板、　　　　　　４・・・ハーフミラ−
５・・・レンズ、　　　　　　　６・・・被写体。 ７１ ７２・・・Ａ／Ｄ変換器。 ８・・・信号処理部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 同一の被写体像を撮像する複数のセンサを有すると共に
   、 これらのセンサ上に結像する被写体像の明るさが各セン
   サ毎に異なるように構成された光学系を有し、 前記複数のセンサの出力を合成し広域なダイナミックレ
   ンジを実現する ことを特徴とする画像入力装置。