JPH11298801A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子シャッタの機能を有するＣＣＤイメージ
センサの受光素子の飽和を防止すると共に、動画像の乱
れを防止する。 【解決手段】 ＣＣＤイメージセンサ３は電子シャッタ
の機能を備え、飽和検出部７ではＣＣＤイメージセンサ
３の各受光素子の飽和を検出し、ノイズリデューサ部１
１ではフィールド若しくはフレーム毎に撮像信号を平均
化する。マイクロコンピュータ８は、飽和検出部７にて
ＣＣＤイメージセンサ３の飽和が検出されたとき、ＣＣ
Ｄイメージセンサ３の電子シャッタのシャッタ速度を上
げると共に、ノイズリデューサ部１１の巡回量を増加さ
せる制御を行う。これにより、ＣＣＤイメージセンサ３
の受光素子の飽和を防止すると共に、動画像の乱れを防
止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子を用
いて被写体の撮像を行うビデオカメラ装置やスチルカメ
ラ装置等に設けて好適な撮像装置に関し、特に電子シャ
ッタを備えたＣＣＤイメージセンサの受光素子の飽和を
防止したうえで動解像度を制御し、動画像の不自然さを
無くすようにした撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日におけるビデオカメラ装置には、撮
像管よりも小型軽量化及びローコスト化等が可能なこと
から、撮像手段として複数の受光素子で形成された固体
撮像部（いわゆるＣＣＤイメージセンサ）が設けられて
いる。このＣＣＤイメージセンサとしては、フレーム転
送形ＣＣＤイメージセンサ（ＦＴＣＣＤ）、フレームイ
ンターライン形ＣＣＤイメージセンサ（ＦＩＴＣＣ
Ｄ）、インターライン形ＣＣＤイメージセンサ（ＩＬＣ
ＣＤ）、全画素読み出し形ＣＣＤイメージセンサ等が知
られている。

【０００３】この中で例えばインターライン形ＣＣＤイ
メージセンサ（ＩＬＣＣＤ）は、受光素子と垂直転送路
とが２次元的に互い違いに配列されて構成されている。
このインターライン形ＣＣＤイメージセンサには、フレ
ーム蓄積モードと、フィールド蓄積モードとの２つの動
作モードが設けられている。フレーム蓄積モードにおい
ては、奇数フィールド時に奇数ラインの受光素子の電荷
のみを読み出し、偶数フィールド時に遇数ラインの受光
素子の電荷のみを読み出すようになっている。また、フ
ィールド蓄積モードにおいては、奇数フィールド時及び
偶数フィールド時ともに全受光素子の電荷を読み出すの
であるが、奇数フィールド時にはｎライン目とｎ＋１ラ
イン目、ｎ＋２ライン目とｎ＋３ライン目・・・の各電
荷を垂直転送路内でそれぞれ加算処理して出力し、偶数
フィールド時には加算処理する電荷の組み合わせを変
え、ｎ＋１ライン目とｎ＋２ライン目、ｎ＋３ライン目
とｎ＋４ライン目・・・の各電荷を垂直転送路内でそれ
ぞれ加算処理して出力するようになっている。

【０００４】フレーム蓄積モードにおいては、各受光素
子からの電荷の読み出しが１フレーム毎に行われること
となるため動解像度が低くなる反面、各ラインの受光素
子からの電荷を加算処理することなく出力するため、高
い垂直解像度を得ることができる。この逆にフィールド
蓄積モードにおいては、各ラインの受光素子からの電荷
を加算処理して出力するため垂直解像度が低下する反
面、１フィールドの間に全受光素子からの電荷の読み出
しが行われることとなるため、高い動解像度を得ること
ができる。

【０００５】このような各撮像モードは、例えば動きの
少ない被写体を撮像する場合はフレーム蓄積モードで撮
像を行い、動きの多い被写体を撮像する場合はフィール
ド蓄積モードで撮像を行う等のように、場合に応じて使
い分けがなされる。

【０００６】一方、全画素読み出し形ＣＣＤイメージセ
ンサは、受光素子と垂直転送路とが２次元的に互い違い
に配列されると共に、奇数ラインの受光素子から垂直転
送路を介して垂直転送された電荷を水平転送する第１の
水平転送路と、偶数ラインの受光素子から垂直転送路を
介して垂直転送された電荷を水平転送する第２の水平転
送路とを有する構成となっている（いわゆるデュアル水
平転送路構造）。

【０００７】この全画素読み出し形ＣＣＤイメージセン
サは、各フィールド毎に全受光素子から電荷の読み出し
を行い、奇数ラインの受光素子から読み出した電荷は第
１の水平転送路を介して、また、偶数ラインの受光素子
から読み出した電荷は第２の水平転送路を介して出力す
る。これにより、１フィールド毎に全受光素子の電荷の
読み出しを終了すると共に、各ラインの受光素子から読
み出した電荷を加算処理することなく奇数ラインの電荷
と偶数ラインの電荷とに分けて水平転送することができ
るため、共に高い垂直解像度及び動解像度を得ることが
できる。

【０００８】ここで、ＣＣＤイメージセンサから出力さ
れる撮像信号のダイナミックレンジは、ＣＣＤイメージ
センサで受光可能な撮像光の光量に依存する。すなわ
ち、ＣＣＤイメージセンサの各受光素子に蓄積可能な電
荷が無限であれば、多くの光量の撮像光を取り込むこと
ができ、撮像信号のダイナミックレンジの拡大を図るこ
とができる。しかし、実際にはＣＣＤイメージセンサの
各受光素子の電荷蓄積容量は有限なものであり、この有
限容量を越える光量の撮像光を受光すると、電荷蓄積期
間内に各受光素子が飽和し、撮像画像にブルーミングや
スミア等が発生する問題を生ずる。

【０００９】一方、ＣＣＤイメージセンサ内の各受光素
子の電荷蓄積時間に対応する速度である、電子シャッタ
のシャッタ速度を制御することで、メカニカルシャッタ
と同じように任意のシャッタ速度を実現可能とした撮像
装置が、従来より存在している。ＣＣＤイメージセンサ
においては、通常は１／６０秒周期で光を電気信号に変
えて電荷を蓄積しているが、この電子シャッタを用いて
その電荷蓄積時間、すなわちシャッタ速度を例えば１／
１０００秒や１／２０００秒等に任意に設定すること
で、撮像画像の動解像度の向上を図ることができるよう
になっている。

【００１０】図２に従来の撮像装置の概略構成例を示
す。この図２に示す従来の撮像装置は、電子シャッタの
機能を備えたＣＣＤイメージセンサ５３を有し、当該電
子シャッタのシャッタ速度を制御可能とすることで、メ
カニカルシャッタを不要とした構成となっている。

【００１１】具体的には、レンズ系５１はメカ系駆動部
６０によってフォーカス等が駆動制御されるものであ
り、また、アイリス（絞り）部５２は同じくメカ系駆動
部６０によって絞り量が駆動制御されるものである。レ
ンズ系５１及びアイリス部５２を介した被写体からの光
は、複数の画素を構成する複数の受光素子を備えたＣＣ
Ｄイメージセンサ５３に入射される。

【００１２】このＣＣＤイメージセンサ５３は、電子シ
ャッタとしての機能を備えたものであり、ＣＣＤ駆動部
５９からのＣＣＤ駆動パルスを任意に設定することで、
当該電子シャッタのシャッタ速度が任意に設定可能なも
のである。該ＣＣＤイメージセンサ５３の各受光素子か
ら出力された撮像信号は、相関二重サンプリング（ＣＤ
Ｓ）及び自動利得制御（ＡＧＣ）部５４に送られる。

【００１３】相関二重サンプリング及び自動利得制御部
５４は、ＣＣＤイメージセンサ５３の各受光素子からの
撮像信号に対して、いわゆる相関二重サンプリング及び
自動利得制御を施す。この相関二重サンプリング及び自
動利得制御がなされた撮像信号は、アナログ／デジタル
変換（ＡＤＣ）部５５に送られる。

【００１４】アナログ／デジタル変換部５５では、撮像
信号をデジタル信号に変換する。このデジタル変換され
た撮像信号は、信号処理部５６に送られる。

【００１５】信号処理部５６は、アナログ／デジタル変
換部５５からの撮像信号に対して所定のビデオプロセス
処理等を施し、画像信号を生成する。この信号処理部５
６からの画像信号は、出力端子６２から出力される。

【００１６】また、アイリス部５２を固定して電子シャ
ッタでＣＣＤイメージセンサ５３の信号レベルを制御す
る場合、信号処理部５６に供給された撮像信号は、飽和
検出部５７に送られる。この飽和検出部５７では、予め
設定されている所定のしきい値と、撮像信号のレベルと
を比較することで、ＣＣＤイメージセンサ５３の各受光
素子からの撮像信号の飽和を検出するものであり、例え
ば、ある特定画素以上の撮像信号のレベルがしきい値よ
り大きくなったとき、ＣＣＤイメージセンサ５３が飽和
したことを検出する。この飽和検出部５７からの飽和検
出信号は、マイクロコンピュータ（マイコン）５８に送
られる。

【００１７】マイクロコンピュータ５８は、飽和検出部
５７から飽和検出信号が供給されたときに、レンズ系５
１やアイリス部５２を駆動してＣＣＤイメージセンサ５
３への入射光量を制御するのに優先して、ＣＣＤ駆動部
５９を制御し、ＣＣＤイメージセンサ５３の電子シャッ
タのシャッタ速度を速くするように制御する。これによ
り、ＣＣＤイメージセンサ５３の各受光素子の飽和を防
止している。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うにＣＣＤイメージセンサの飽和防止を目的として電子
シャッタのシャッタ速度を高めると、該ＣＣＤイメージ
センサから出力される撮像信号の動解像度が高まること
になる。すなわち、上述したような従来の撮像装置で
は、ＣＣＤイメージセンサが飽和すると、撮影者の意図
に反して電子シャッタのシャッタ速度が上がってしま
い、結果として動解像度が上がり、撮影した動画像に乱
れ（動画像が不連続となり、滑らかさがなくなる）が生
じてしまうという欠点がある。

【００１９】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
のであり、電子シャッタの機能を有するＣＣＤイメージ
センサの受光素子の飽和を防止すると共に、動画像の乱
れを無くすことを可能とした撮像装置の提供を目的とす
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る撮像装置
は、上述の課題を解決するために、複数の画素に対応す
る複数の受光素子からなり、各受光素子にて撮像光を光
電変換して蓄積した信号電荷を撮像信号として出力する
と共に、電荷蓄積時間を任意に設定可能な固体撮像手段
と、前記固体撮像手段の各受光素子の飽和を検出する飽
和検出手段と、フィールド若しくはフレーム毎に前記撮
像信号を平均化する平均化手段と、前記飽和検出手段の
飽和検出出力に基づいて、前記固体撮像手段の電荷蓄積
時間及び前記平均化のパラメータを制御する制御手段と
を有する。

【００２１】前記平均化手段は、前記撮像信号をフィー
ルド若しくはフレーム毎に帰還して平均化する帰還型フ
ィルタからなり、前記平均化のパラメータは、前記帰還
型フィルタの帰還量を表す値である。

【００２２】また、前記制御手段は、前記固体撮像手段
の電荷蓄積時間をフィールド若しくはフレーム毎に変化
させる制御を行い、前記固体撮像手段は、１フィールド
期間若しくは１フレーム期間に複数回読み出した電荷を
加算して出力する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る撮像装置の好
ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説
明する。

【００２４】本発明に係る撮像装置は、例えばビデオカ
メラ装置や電子スチルカメラ装置等に適用可能である
が、図１には、本発明に係る撮像装置の一実施の形態と
して電子シャッタの機能を備えたＣＣＤイメージセンサ
３を有し、当該電子シャッタのシャッタ速度を制御する
ことで、ＣＣＤイメージセンサ３の各受光素子が飽和す
ることを防止可能にしたビデオカメラ装置を例に挙げて
説明する。

【００２５】なお、図１には、通常、ビデオカメラ装置
に備えられている画像信号の記録再生部や、ＣＣＤイメ
ージセンサ３で撮像している画像及び記録再生部で再生
された画像を表示するための例えば電子ビューファイン
ダや小型液晶モニタ等の表示部等については図示を省略
している。

【００２６】この図１に示す本発明実施の形態のビデオ
カメラ装置において、レンズ系１はメカ系駆動部１０に
よってフォーカス等が駆動制御されるものであり、ま
た、アイリス（絞り）部２は同じくメカ系駆動部１０に
よって絞り量が駆動制御されるものである。レンズ系１
にて集光されアイリス部２にて光量が調整（被写界深度
の調整も含む）された被写体等からの光は、画像を構成
する画素に対応する複数の受光素子を備えたＣＣＤイメ
ージセンサ３の受光面上に入射される。

【００２７】なお、図１では図示を省略しているが、こ
のＣＣＤイメージセンサ３の前段には、例えばＣＣＤイ
メージセンサ３の各奇数ライン毎にマゼンタ（Ｍｇ）と
グリーン（Ｇ）の配置位置が反転するいわゆる補色・Ｍ
ｇ−Ｇ反転形の色フィルタアレイが設けられており、し
たがって、ＣＣＤイメージセンサ３の奇数ラインの各受
光素子には、マゼンタ（Ｍｇ）、グリーン（Ｇ）の撮像
光が入射され、ＣＣＤイメージセンサ３の偶数ラインの
各受光素子には、シアン（Ｃｙ）、イエロー（Ｙｅ）の
撮像光が入射されるようになっている。但し、この色フ
ィルタアレイは一例であり、この他、例えば補色・Ｍｇ
−Ｇ順次形の色フィルタアレイや、原色・ベイヤー配列
形と呼ばれるＲＧＢ配列の色フィルタアレイや、ホワイ
ト（Ｗ）、Ｇ、Ｃｙ、Ｙｅの色フィルタアレイ等を設け
るようにしてもよい。

【００２８】ＣＣＤイメージセンサ３は、電子シャッタ
としての機能を備えたものであり、ＣＣＤ駆動部９から
のＣＣＤ駆動パルスを任意に設定することで、当該電子
シャッタのシャッタ速度が任意に設定可能なものであ
る。該ＣＣＤイメージセンサ３の各受光素子から出力さ
れた撮像信号は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）及び
自動利得制御（ＡＧＣ）部４に送られる。

【００２９】相関二重サンプリング及び自動利得制御部
４は、ＣＣＤイメージセンサ３の各受光素子からの撮像
信号に対して、いわゆる相関二重サンプリング及び自動
利得制御を施す。この相関二重サンプリング及び自動利
得制御がなされた撮像信号は、アナログ／デジタル変換
（ＡＤＣ）部５に送られる。

【００３０】アナログ／デジタル変換部５では、撮像信
号をデジタル信号に変換する。このデジタル変換された
撮像信号は、信号処理部６に送られる。

【００３１】信号処理部６は、例えばデジタルシグナル
プロセッサ（ＤＳＰ）からなり、アナログ／デジタル変
換部５からの撮像信号に対して所定のビデオプロセス処
理等を施し、画像信号を生成する。すなわちこの信号処
理部６では、補色系の色フィルタアレイにより得られた
撮像信号に基づいて色分離（ＲＧＢ）を行い、この撮像
信号に対して所定のビデオプロセス処理等を施す。この
信号処理部６からの画像信号は、ノイズリデューサ（Ｎ
Ｒ）部１１に送られる。

【００３２】当該ノイズリデューサ部１１は、図１に示
すように巡回型フィルタ（帰還型フィルタ）構成のノイ
ズリデューサであり、主要な構成として、メモリ２４に
記憶された画像信号に乗算係数Ｋを乗算する乗算器２３
と、信号処理部６からの画像信号に乗算係数（１−Ｋ）
を乗算する乗算器２１と、当該乗算器２１により乗算係
数（１−Ｋ）が乗算された画像信号と乗算器２３により
乗算係数Ｋが乗算された画像信号とを加算する加算器２
２とを有し、メモリ２４には加算器２２から出力された
画像信号が記憶されるものである。なお、乗算係数Ｋ
は、０＜Ｋ＜１の値をとり、巡回型フィルタの巡回量
（帰還型フィルタの帰還量）を表すパラメータである。
このノイズリデューサ部１１からの画像信号は、出力端
子１２から出力され、図示しない記録系に送られて記録
されたり、同じく図示しない表示系に送られて表示され
たりする。

【００３３】また、信号処理部６に供給された撮像信号
は、この信号処理部６を介して飽和検出部７にも送られ
る。この飽和検出部７は、予め設定されている所定のし
きい値と撮像信号のレベルとを比較する図示しない比較
回路を有してなり、当該所定のしきい値と撮像信号のレ
ベルとを比較することで、ＣＣＤイメージセンサ３の各
受光素子が飽和したか否かを検出するものである。すな
わちこの飽和検出部７では、例えばある特定画素以上に
対応する各受光素子からの撮像信号のレベルが、しきい
値より大きくなったとき、ＣＣＤイメージセンサ３が飽
和したことを検出する。この飽和検出部７からの飽和検
出信号は、マイクロコンピュータ（マイコン）８に送ら
れる。

【００３４】マイクロコンピュータ８は、飽和検出部７
から飽和検出信号が供給されたときに、レンズ系１やア
イリス部２を駆動してＣＣＤイメージセンサ３への入射
光量を制御するのに優先して、ＣＣＤ駆動部９を制御
し、ＣＣＤイメージセンサ３の電子シャッタのシャッタ
速度を速くするように制御する。これにより、本実施の
形態のビデオカメラ装置では、ＣＣＤイメージセンサ３
の各受光素子の飽和を防止できることになる。なお、レ
ンズ系１やアイリス部２は、電子シャッタのシャッタ速
度制御の後に、マイクロコンピュータ８がメカ系駆動部
１０を制御することにより駆動される。

【００３５】しかし、ＣＣＤイメージセンサ３が飽和す
るときに、レンズ系１やアイリス部２による入射光量制
御に優先して、ＣＣＤイメージセンサ３の電子シャッタ
のシャッタ速度を速くするように制御すると、前述した
ように、該ＣＣＤイメージセンサ３から出力される撮像
信号の動解像度が高まり、結果として撮影した動画像に
乱れ（動画像が不連続となり、滑らかさがなくなる）が
生じてしまうことになる。

【００３６】そこで、本実施の形態のビデオカメラ装置
においては、ＣＣＤイメージセンサ３が飽和するとき
に、マイクロコンピュータ８が、ＣＣＤイメージセンサ
３の電子シャッタのシャッタ速度を速くするように制御
するのと同時に、ノイズリデューサ部１１の係数乗算器
２１及び２３における乗算係数Ｋの値を大きくする（巡
回量を多くする）ように制御している。

【００３７】すなわち、ノイズリデューサ部１１は、図
１に示したように巡回型フィルタ構成のノイズリデュー
サであり、通常は画像信号に含まれるノイズ成分を除去
するものであるが、例えばＣＣＤイメージセンサ３が飽
和したときのノイズリデューサ部１１は、マイクロコン
ピュータ８にて乗算係数Ｋの値が大きく（巡回量を多
く）なるように制御されることにより、巡回型フィルタ
の巡回量が増して画像の平均化がなされ、結果として、
電子シャッタのシャッタ速度が速くなって動解像度が上
がった画像の乱れを少なくする（動解像度を落として、
画像の変化を少なくし、不自然さを少なくする）ことが
可能となる。

【００３８】これにより、本実施の形態のビデオカメラ
装置では、ＣＣＤイメージセンサ３の各受光素子の飽和
を防止できると同時に、動画像の乱れを無くすことも可
能となっている。

【００３９】ところで、本実施の形態のビデオカメラ装
置に使用されるＣＣＤイメージセンサ３は、各フィール
ド毎に全受光素子に蓄積された電荷を一度に読み出す全
画素読み出し形ＣＣＤイメージセンサであるが、このＣ
ＣＤイメージセンサ３は、以下に説明する「通常撮像モ
ード」と「ダイナミックレンジ拡大モード（Ｄレンジ拡
大モード）」の少なくとも２つの撮像モードでの撮像が
可能となされている。また、ＣＣＤイメージセンサ３
は、これら撮像モードに応じて受光素子に蓄積された電
荷の読み出し方を可変制御可能であると共に、フィール
ド毎に若しくはフレーム毎に電子シャッタのシャッタ速
度を変更可能ともなされている。

【００４０】なお、これらの各撮像モードは、例えばユ
ーザが図示しない操作パネルに設けられた撮像モード選
択キーを操作することで選択可能となっており、マイク
ロコンピュータ８は、この撮像モード選択キーの操作で
選択された撮像モードを実行制御し、再生時にはその記
録時の撮像モードに応じた再生制御を行うようになって
いる。

【００４１】ここで、標準テレビジョン方式の一つであ
るＮＴＳＣ方式を例に挙げて説明すると、通常撮像モー
ドとは、奇数ライン及び偶数ラインの各受光素子の電荷
を１／６０秒の間隔で読み出すモードである。この通常
撮像モードにおいては、１フィールド毎に全受光素子の
電荷の読み出しを終了すると共に、各ラインの受光素子
から読み出した電荷を加算処理することなく奇数ライン
の電荷と偶数ラインの電荷とに分けて水平転送すること
ができるため、共に高い垂直解像度及び動解像度を得る
ことができる。

【００４２】一方、ダイナミックレンジ拡大モードと
は、ＣＣＤイメージセンサ３の各受光素子の奇数ライン
の電荷及び偶数ラインの全電荷を１／６０秒の間に例え
ば２度ずつ連続して読み出して加算処理するモード、言
い換えれば、奇数フィールドと偶数フィールドを構成す
る各受光素子の電荷を、それぞれ例えば１／１２０秒毎
に読み出して加算処理するような撮像モードである。

【００４３】また、このダイナミックレンジ拡大モード
においては、ＣＣＤイメージセンサ３の各受光素子の奇
数ラインの電荷及び偶数ラインの全電荷を例えば２度ず
つ連続して読み出して加算するようにしているため、ダ
イナミックレンジの広い画像信号を得ることが可能とな
る。

【００４４】このダイナミックレンジ拡大モードにおい
ては、１フィールドの間に２回、ＣＣＤイメージセンサ
３の各受光素子から電荷の読み出しを行うようにしてい
るため、撮像光の光量が多くなった場合でも各受光素子
を飽和し難くすることができる。

【００４５】すなわちこの場合、１フィールドの間に２
回の読み出し制御を行うようにしているため、この２回
の読み出し分の電荷を加算処理しても、１フィールドで
１回の読み出し制御を行うときよりも、各受光素子を２
倍、飽和し難くすることができる。このため、受光素子
の飽和が原因で撮像画像にブルーミングやスミア等が発
生する不都合を防止することができる。

【００４６】言い換えれば、該ダイナミックレンジ拡大
モードで１フィールドの間にＣＣＤイメージセンサ３か
ら読み出された２フィールド分の撮像信号は、それぞれ
同じ撮像時間（蓄積時間）であるため、この２フィール
ド分の撮像信号を加算処理することにより、撮像信号の
ダイナミックレンジを拡大できると共に、２フィールド
分の撮像信号を加算処理しても両者は動解像度が同じも
のであるため、該加算処理により奇数フィールド、偶数
フィールドの画像に違和感を生ずることはなく、良好な
画像が得られるようになる。

【００４７】なお、この例においては、ダイナミックレ
ンジ拡大モードのときに１フィールドの間に２回、各受
光素子から電荷の読み出しを行うようにしたが、これ
は、３回或いは４回等のように任意の回数分読み出し制
御を行うようにしてもよい。これにより、通常撮像モー
ドのように１フィールドで１回の読み出し制御を行うと
きよりも、ＣＣＤイメージセンサ３の各受光素子を３倍
或いは４倍飽和し難くすることができ、前述の効果を、
より顕著なものとすることができる。

【００４８】本実施の形態のビデオカメラ装置において
は、上述したダイナミックレンジ拡大モードを使用し、
さらに当該ダイナミックレンジ拡大モードのときに、Ｃ
ＣＤイメージセンサ３の電子シャッタのシャッタ速度を
フィールド毎若しくはフレーム毎に変更することで、通
常撮像モードのときよりも、ＣＣＤイメージセンサ３の
飽和防止効果と前述したノイズリデューサ部１１による
動画像の乱れ抑制効果を更に顕著にすることが可能であ
る。

【００４９】すなわちダイナミックレンジ拡大モードの
場合において、例えば第１の例として、例えば第１回目
の奇数フィールドの読み出しのときには１／６０秒で各
奇数ラインから蓄積電荷を読み出し、また同じく第１回
目の偶数フィールドの読み出しのときには１／５００秒
で各偶数ラインから蓄積電荷を読み出し、第２回目の奇
数フィールドの読み出しのときには１／６０秒で各奇数
ラインから蓄積電荷を読み出し、第２回目の偶数フィー
ルドの読み出しのときには１／５００秒で各偶数ライン
から蓄積電荷を読み出し、以下同様にこの読み出し動作
を繰り返すようにして、フィールド毎にＣＣＤイメージ
センサ３の電子シャッタのシャッタ速度を変更すること
により、ＣＣＤイメージセンサ３の飽和防止と動画像の
乱れ抑制効果を高めることが可能である。

【００５０】また、ダイナミックレンジ拡大モードの場
合において、例えば第２の例として、第１回目の奇数フ
ィールドの読み出しのときには１／６０秒で各奇数ライ
ンから蓄積電荷を読み出し、同じく第１回目の偶数フィ
ールドの読み出しのときには１／６０秒で各偶数ライン
から蓄積電荷を読み出し、第２回目の奇数フィールドの
読み出しのときには１／５００秒で各奇数ラインから蓄
積電荷を読み出し、第２回目の偶数フィールドの読み出
しのときには１／５００秒で各偶数フィールドから蓄積
電荷を読み出し、以下同様にこの読み出し動作を繰り返
すようにして、フレーム毎にＣＣＤイメージセンサ３の
電子シャッタのシャッタ速度を変更することにより、Ｃ
ＣＤイメージセンサ３の飽和防止と動画像の乱れの抑制
効果を高めることが可能である。

【００５１】なお、第１の例のようにフィールド毎に電
子シャッタのシャッタ速度を変える場合は、図１のメモ
リ２４としてはフィールドメモリを使用する。また、第
２の例のようにフレーム毎に電子シャッタのシャッタ速
度を変える場合は、図１のメモリ２４としてはフレーム
メモリを使用する。さらに、これら第１，第２の例のよ
うに、ダイナミックレンジ拡大モードの場合は、乗算係
数Ｋとしては例えば１／２の値を用いる。

【００５２】以上の説明から明らかなように、本実施の
形態のビデオカメラ装置は、ビデオカメラ装置の信号処
理に新たに追加や変更を加えることなく、ＣＣＤイメー
ジセンサ３の飽和を防止でき、また、不必要に動解像度
が上がって不自然な画像になることを抑制でき、さら
に、従来の数倍若しくは数１０倍のダイナミックレンジ
に拡大した画像出力も可能になる。

【００５３】またさらに、本実施の形態のビデオカメラ
装置においては、ノイズリデューサ部１１を備えること
により、画像信号の信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）の向上も
見込める。

【００５４】なお、上述の実施の形態は、本発明に係る
撮像装置を我が国の標準テレビジョン方式であるＮＴＳ
Ｃ方式に準じたものとして説明したものであるが、本発
明は、例えばＰＡＬ方式やＳＥＣＡＭ方式等の異なるテ
レビジョン方式にも適用することもできる。

【００５５】また、ＣＣＤイメージセンサ３は、全画素
読み出し形ＣＣＤイメージセンサであることとしたが、
これは、例えばインターライン形ＣＣＤイメージセンサ
（ＩＬＣＣＤ）等の他のＣＣＤイメージセンサとしても
よい。

【００５６】そして、本発明は一例として説明した上述
の実施の形態に限定されることはなく、本発明に係る技
術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種
々の変更が可能であることは勿論である。

【００５７】

【発明の効果】請求項１に記載の本発明に係る撮像装置
は、電荷蓄積時間を任意に設定可能な固体撮像手段と、
固体撮像手段の各受光素子の飽和を検出する飽和検出手
段と、フィールド若しくはフレーム毎に撮像信号を平均
化する平均化手段と、飽和検出手段の飽和検出出力に基
づいて電荷蓄積時間及び平均化のパラメータを制御する
制御手段とを有することにより、受光素子の飽和を防止
できると共に、動画像の乱れを無くすことが可能であ
る。

【００５８】請求項２に記載の本発明に係る撮像装置
は、平均化手段として撮像信号をフィールド若しくはフ
レーム毎に帰還して平均化する帰還型フィルタを備え、
平均化のパラメータを帰還型フィルタの帰還量を表す値
とすることにより、動画像の乱れを無くすことが可能で
あると共に、画像信号の信号対雑音比をも改善できる。

【００５９】請求項３に記載の本発明に係る撮像装置
は、固体撮像手段の電荷蓄積時間をフィールド若しくは
フレーム毎に変化させる制御を行い、且つ、１フィール
ド期間若しくは１フレーム期間に複数回読み出した電荷
を加算して出力することにより、ダイナミックレンジを
拡大できると共に、受光素子の飽和を防止でき、さらに
動画像の乱れを無くすことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る撮像装置を適用した実施の形態の
ビデオカメラ装置の要部のブロック図である。

【図２】従来のビデオカメラ装置の要部のブロック図で
ある。

【符号の説明】

１…レンズ系、２…アイリス、３…ＣＣＤイメージセン
サ、４…相関二重サンプリング及び自動利得制御部（Ｃ
ＤＳ／ＡＧＣ部）、５…デジタル／アナログ変換器、６
…信号処理部、７…飽和検出部、８…マイクロコンピュ
ータ、９…ＣＣＤ駆動部、１０…メカ系駆動部、１１…
ノイズリデューサ部、２１，２３…乗算器、２２…加算
器、２４…メモリ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の画素に対応する複数の受光素子か
   らなり、各受光素子にて撮像光を光電変換して蓄積した
   信号電荷を撮像信号として出力すると共に、電荷蓄積時
   間を任意に設定可能な固体撮像手段と、 前記固体撮像手段の各受光素子の飽和を検出する飽和検
   出手段と、 フィールド若しくはフレーム毎に前記撮像信号を平均化
   する平均化手段と、 前記飽和検出手段の飽和検出出力に基づいて、前記固体
   撮像手段の電荷蓄積時間及び前記平均化のパラメータを
   制御する制御手段とを有することを特徴とする撮像装
   置。
2. 【請求項２】 前記平均化手段は、前記撮像信号をフィ
   ールド若しくはフレーム毎に帰還して平均化する帰還型
   フィルタからなり、前記平均化のパラメータは、前記帰
   還型フィルタの帰還量を表す値であることを特徴とする
   請求項１記載の撮像装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記固体撮像手段の電
   荷蓄積時間をフィールド若しくはフレーム毎に変化させ
   る制御を行い、 前記固体撮像手段は、１フィールド期間若しくは１フレ
   ーム期間に複数回読み出した電荷を加算して出力するこ
   とを特徴とする請求項１又は請求項２記載の撮像装置。