JP2001298668A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な構成で撮像素子の電荷蓄積時間を画像デ
ータの信号レベルに応じて伸長し、撮像装置のＳ／Ｎ比
を高める。 【解決手段】撮像素子１１は、撮像面上に結像される光
像を光電変換して電荷を蓄積する。駆動回路１３は、第
１の発振器１４で発生されるクロック信号を用いて駆動
信号を発生し、撮像素子１１を駆動する。第１の発振器
１４は、入力される電圧に応じた周波数のクロック信号
を発生する。処理回路１５は、撮像素子１１から出力さ
れる画像信号に対して画像処理を行う。画像処理後の画
像データは、乗算器２０１およびスキャンコンバータ１
７を経て、Ｄ／Ａ変換回路２０でアナログ映像信号に変
換される。制御部１６は、画像データの値が標準の信号
レベルより低いとき、値を高めるように第１の発振器１
４に対する制御電圧を変化させる。第１の発振器１４が
制御電圧に応じて発振周波数を低下させると、駆動回路
１３で発生される駆動信号のタイムスパンが広がって撮
像素子１１の電荷蓄積時間が長くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像データの信号
対雑音(Ｓ／Ｎ)比を向上させる撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】撮像素子に信号電荷を蓄積する電荷蓄積
時間を制御して、撮像素子から出力される信号成分を大
きくしたり、撮像素子から出力される信号を積分して画
像信号に含まれているノイズ成分を低減したりすること
により、画像データのＳ／Ｎ比を向上させる画像処理装
置が知られている。たとえば、特開平６−６２３２３号
公報(第１の従来技術とする)には、固体撮像装置に信号
電荷が蓄積される時間を長くして、固体撮像装置から出
力される出力信号のレベルを大きくする電子アイリス制
御回路が記載されている。また、特開平５−３２８１２
７号公報(第２の従来技術とする)には、ＴＶカメラで撮
像された静止画像データを積分して、ノイズ成分が低減
された静止画像データを出力する画像処理装置が記載さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】第１の従来技術では、
垂直ブランキング信号および読み出し信号に対するシャ
ッターパルスの発生タイミングを画面の全体的な明るさ
に応じて変化させるので、電荷蓄積時間を制御するため
のタイミング制御が複雑になる。また、第２の従来技術
では、静止画像データの積分回数を画面の明るさに応じ
て変化させていないので、被写体の輝度が変化する場合
に適用することが難しい。

【０００４】本発明の目的は、簡単なタイミング制御で
電荷蓄積時間を長くしてＳ／Ｎ比を向上させるようにし
た撮像装置、および被写体輝度に応じた積分回数で画像
信号を積分してＳ／Ｎ比を向上させるようにした撮像装
置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図
１、図４、図６、図８に対応づけて本発明を説明する。 （１）請求項１に記載の発明による撮像装置は、被写体
像に対応する光を光電変換し、画像信号を出力する撮像
素子１１と、撮像素子１１を駆動する駆動信号を出力す
る駆動信号出力手段１３と、駆動信号出力手段１３の駆
動周波数を設定して周波数に基づいたクロック信号を駆
動信号出力手段１３に出力することによって撮像素子１
１の出力する画像信号のフレーム読み出し周期を制御す
る周波数制御手段１４(２４),１６(２６)とを有するこ
とにより、上述した目的を達成する。 （２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の撮像
装置において、撮像素子１１から出力される画像信号の
信号レベルを検出する信号レベル検出手段１６(２６)を
さらに有し、周波数制御手段１４(２４),１６(２６)
は、信号レベルに応じてクロック信号の周波数を設定す
ることを特徴とする。 （３）請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の撮像
装置において、周波数制御手段１４(２４),１６(２６)
は、信号レベルの低下に応じてクロック信号の周波数を
低下させることを特徴とする。 （４）請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の撮像
装置において、撮像素子１１の電荷蓄積時間は、画像信
号のフレーム読み出し周期に比例して定められることを
特徴とする。 （５）請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の撮像
装置において、駆動信号出力手段１３は、フレーム読み
出し周期に対する蓄積時間の比率を決定し、比率により
撮像素子１１に電荷を蓄積させる電子シャッタ信号ＳＰ
をさらに出力し、撮像素子１１の電荷蓄積時間は、フレ
ーム読み出し周期と比率とにより定められることを特徴
とする。 （６）請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の撮像
装置において、周波数制御手段１４(２４),１６(２６)
によって設定された周波数に基づいたクロック信号を駆
動信号出力手段１３に出力した場合に、撮像素子１１の
出力する画像信号の信号レベルを目標レベルに補正する
レベル補正手段２０１をさらに有することを特徴とす
る。 （７）請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の撮像
装置において、レベル補正手段２０１は、撮像素子１１
の出力する画像信号を増幅する増幅手段を含むことを特
徴とする。 （８）請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の撮像
装置において、レベル補正手段は、フレーム読み出し周
期に対する蓄積時間の比率を決定し、比率により撮像素
子１１に電荷を蓄積させることにより、撮像素子１１の
信号レベルを補正する電子シャッタ制御手段１３,２６
を含むことを特徴とする。 （９）請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の撮像
装置において、撮像素子１１から出力されるフレーム読
み出し周期の画像信号を、外部表示装置表示用のフレー
ム表示周期に変換するフレーム周期変換手段１７をさら
に有することを特徴とする。 （１０）請求項１０に記載の発明は、請求項１に記載の
撮像装置において、撮像素子１１の撮像面上における被
写体像の変化に基づいて、被写体と撮像素子１１との相
対的な位置変化を判断する判断手段１６１(２６１)をさ
らに有し、周波数制御手段１４(２４),１６(２６)は、
判断手段１６１(２６１)により被写体と撮像素子１１と
の相対的な位置が変化したと判断された場合に、周波数
を所定値以上に設定することを特徴とする。 （１１）請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載
の撮像装置において、周波数制御手段１４(２４),１６
(２６)によって設定された周波数に基づいたクロック信
号を駆動信号出力手段１３に出力した場合に、撮像素子
１１の出力する画像信号を目標レベルに補正するレベル
補正手段２０１をさらに有することを特徴とする。 （１２）請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載
の撮像装置において、レベル補正手段２０１は、撮像素
子１１の出力する画像信号を増幅する増幅手段を含むこ
とを特徴とする。 （１３）請求項１３に記載の発明は、請求項１１に記載
の撮像装置において、レベル補正手段は、電子シャッタ
制御手段１３,２６を含み、電子シャッタ制御手段１３,
２６は、フレーム読み出し周期に対する蓄積時間の比率
を決定し、比率により撮像素子１１に電荷を蓄積させる
ことにより、撮像素子１１の出力を補正することを特徴
とする。 （１４）請求項１４に記載の発明による撮像装置は、被
写体像に対応する光を光電変換し、画像信号を出力する
撮像素子１１と、撮像素子から出力される画像信号の信
号レベルを検出する信号レベル検出手段３６と、画像信
号をフレームごとに積分する積分手段３８〜４０と、信
号レベル検出手段３６により検出される信号レベルに基
づいて、積分手段３８〜４０の積分回数を設定する積分
回数設定手段３６とを有することにより、上述した目的
を達成する。 （１５）請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載
の撮像装置において、撮像素子１１の撮像面上における
被写体像の変化に基づいて、被写体と撮像素子１１との
相対的な位置変化を判断する判断手段３６１をさらに有
し、積分回数設定手段３６は、判断手段３６１により被
写体と撮像素子１１との相対的な位置が変化したと判断
された場合に、積分回数を１に設定することを特徴とす
る。 （１６）請求項１６に記載の発明は、請求項１４に記載
の撮像装置において、積分手段３８〜４０は、撮像素子
１１から出力された画像信号と、積分手段３８〜４０に
よる積分結果を記憶する記憶手段３７に記憶された画像
信号とを積分するものであって、撮像素子１１の撮像面
上における被写体像の変化に基づいて、被写体と撮像素
子との相対的な位置変化を判断する判断手段３６１をさ
らに有し、積分手段３８〜４０は、判断手段３６１によ
り被写体と撮像素子１１との相対的な位置が変化したと
判断された場合に、記憶手段３７を介さずに撮像素子１
１の出力する画像信号を出力することを特徴とする。 （１７）請求項１７に記載の発明は、請求項１４に記載
の撮像装置において、積分回数設定手段３６によって積
分回数が１に設定された場合に撮像素子１１の出力する
画像信号を目標レベルに補正するレベル補正手段３８を
さらに有することを特徴とする。 （１８）請求項１８に記載の発明は、請求項１４に記載
の撮像装置において、積分手段３８〜４０は、撮像素子
１１から出力された画像信号と、積分手段３８〜４０に
よる積分結果を記憶する記憶手段３７に記憶された画像
信号とを積分するものであって、撮像素子１１の撮像面
上における被写体像の変化に基づいて、被写体と撮像素
子１１との相対的な位置変化を判断する判断手段３６１
をさらに有し、積分手段３８〜４０は、判断手段３６１
により被写体と撮像素子１１との相対的な位置が変化し
たと判断された場合に、記憶手段３７への書き込みを禁
止して記憶手段３７の記憶する積分結果を出力すること
を特徴とする。 （１９）請求項１９に記載の発明は、請求項１４に記載
の撮像装置において、積分回数設定手段３６は、信号レ
ベルの低下に応じて積分回数を増加させることを特徴と
する。

【０００６】なお、上記課題を解決するための手段の項
では、本発明をわかりやすく説明するために実施の形態
の図と対応づけたが、これにより本発明が実施の形態に
限定されるものではない。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 −第一の実施の形態− 図１は、本発明の第一の実施の形態による撮像装置の概
要を表すブロック図である。図１において、撮像装置
は、撮像素子１１と、処理回路１５と、乗算器２０１
と、スキャンコンバータ１７と、Ｄ／Ａ変換回路２０
と、駆動回路１３と、第１の発振器１４と、制御部１６
と、読み出し制御部１８と、第２の発振器１９とを有す
る。

【０００８】ＣＣＤなどの撮像素子１１は、駆動回路１
３で発生される駆動信号により駆動され、不図示のレン
ズにより撮像素子１１の撮像面上に結像される光像を光
電変換して電荷を蓄積する。駆動回路１３は、第１の発
振器１４で発生されるクロック信号を用いて、撮像素子
１１を駆動する駆動信号を発生する。第１の発振器１４
はＶＣＯであり、入力される電圧に応じて異なる周波数
のクロック信号を発生する。第１の発振器１４は、撮像
される方式がＮＴＳＣ方式の場合に、たとえば、１４.
３１８１MHz,１３.５MHz,および１２.２７２７MHzのう
ちいずれかの周波数のクロック信号を基準周波数として
出力するように制御される。

【０００９】処理回路１５は、制御部１６からの制御信
号を受けて、撮像素子１１から出力される映像信号に対
して直流再生処理、Ａ／Ｄ変換処理、γ変換処理および
ニー変換処理などの画像処理を行う。制御部１６は、第
１の発振器１４に対して上述したような周波数のクロッ
ク信号を発生させる制御電圧を発生する。また、制御部
１６は、第１の発振器１４で発生されるクロック信号を
用いて、スキャンコンバータ１７に対する書き込み制御
信号を発生する。また、制御部１６は、処理回路１５に
対する制御信号を出力する。さらに制御部１６は、処理
回路１５で画像処理が施された画像データに対して、制
御部１６内の動き検出回路１６１を用いて画像データに
変化があるか否かを検出する。また、制御部１６は、乗
算器２０１に対して所定の倍率を設定する。

【００１０】乗算器２０１は、処理回路１５による画像
処理後の画像データに対して、所定倍率で乗算する。ス
キャンコンバータ１７は、乗算器２０１で乗算された画
像データを制御部１６から発生される書き込み制御信号
により記憶する。第２の発振器１９は、所定の周波数に
固定されたクロック信号を発生して読み出し制御部１８
へ出力する。読み出し制御部１８は、第２の発振器１９
により発生されたクロック信号を用いて、スキャンコン
バータ１７に対する読み出し制御信号を発生する。スキ
ャンコンバータ１７に記憶されている画像データは、読
み出し制御部１８から発生される読み出し制御信号によ
り読み出される。Ｄ／Ａ変換回路２０は、スキャンコン
バータ１７から読み出される画像データをアナログ映像
信号に変換する。

【００１１】以上の撮像装置で行われる画像データに対
するＳ／Ｎ比の改善処理を説明する。第一の実施の形態
では、撮像素子１１で撮像されて処理回路１５で画像処
理された画像データの信号レベルが所定値より低い場合
に、信号レベルに応じて撮像素子１１の電荷蓄積時間を
長くする。すなわち、第１の発振器１４で発生されるク
ロック周波数を低く変化させることにより、駆動回路１
３で発生される全ての駆動信号のタイミングを遅くし、
撮像素子１１における電荷蓄積時間を長くする。これに
より、撮像素子１１の撮像時のフレーム周波数が低くな
り、撮像素子１１から読み出されるデータのフレーム読
み出し周期が長くなる。

【００１２】駆動回路１３から撮像素子１１に入力され
る駆動信号の例を図２のタイムチャートに示す。図２に
おいて、信号ＨＤは水平同期信号を表し、信号ＶＤは垂
直同期信号を表す。信号ＨＤがＬレベルの期間が水平ブ
ランキング期間である。信号ＶＤがＬレベルの期間が垂
直ブランキング期間である。信号φＶ１〜信号φＶ４
は、撮像素子１１において蓄積電荷を垂直転送するため
の４相パルス信号である。信号φＨ１および信号φＨ２
は、蓄積電荷を水平転送するための２相パルス信号であ
る。信号φＶ２およびφＶ４が、垂直ブランキング期間
中にそれぞれＨレベルよりさらに高いＨ'レベルになる
パルス２１および２２は、撮像素子１１の不図示のフォ
トダイオードから垂直転送ＣＣＤに向けて蓄積電荷を一
斉に転送するためのフィールドシフトパルスである。

【００１３】水平ブランキング期間中の信号φＶ１およ
び信号φＶ２による正パルス２３，２４と、信号φＶ３
および信号φＶ４による負のパルス２５，２６とによ
り、撮像素子１１の垂直転送ＣＣＤで１ライン分の電荷
が垂直転送される。垂直転送されることによって不図示
の水平転送ＣＣＤに転送された電荷は、高速に動作する
２相パルス信号φＨ１およびφＨ２により水平転送され
て、処理回路１５へ出力される。信号φＲは、１ライン
分の電荷を水平転送ＣＣＤより処理回路１５へ出力した
際に出力浮遊容量に蓄積されている電荷(ノイズ成分)を
除去するためのリセットパルス信号である。

【００１４】信号ＳＰは、不図示のフォトダイオードの
電荷蓄積時間を制御するシャッターパルス信号である。
信号ＳＰの正パルスが水平ブランキング期間ごとに撮像
素子１１に入力されることにより、フォトダイオードに
蓄積されている蓄積電荷が排出される。したがって、図
２の垂直ブランキング期間が終了して有効期間内に入力
される信号ＳＰの複数の正パルスのうち、最後の正パル
スが入力されてから次の垂直ブランキング期間にフィー
ルドシフトパルスが入力されるまでの時間が電荷蓄積時
間になる。一般に、電荷蓄積時間を変える制御は電子シ
ャッタと呼ばれる。

【００１５】上述した信号ＨＤ、信号ＶＤ、４相パルス
信号φＶ１〜φＶ４、２相パルス信号φＨ１およびφＨ
２、信号ＳＰおよびφＲは、駆動回路１３が入力される
クロック信号をカウンタなどを用いて分周したり、分周
された信号をゲート回路などを用いて論理合成すること
により生成される。したがって、駆動回路１３に入力さ
れるクロック信号の周波数が低くなると、すなわち、ク
ロック信号の周期が長くなると、上述した各信号のタイ
ムスパンはクロック信号の周期に比例して長くなる。こ
の結果、撮像素子１１におけるフォトダイオードの電荷
蓄積時間およびフレーム読み出し周期も長くなる。

【００１６】図１において、処理回路１５で画像処理が
施されて制御部１６に入力される画像データは、ノイズ
の影響を避けるために電気的な低域フィルタ処理が施さ
れる。制御部１６は、フィルタ処理後の画像データに対
して、たとえば、１フレームにわたって信号値を積算し
て、積算値から１画面の画像データの平均的な明るさの
情報を得る。１フレーム分の画像データを積算した結果
を１フレーム分のデータ数で除算した平均値が１００mV
である場合を考える。撮像装置の標準的な信号レベルが
７００mVであると仮定すると、撮像装置で撮像された画
像データの明るさは標準に比べて暗い。したがって、１
画面の画像データの平均値が１００mVの画像データは、
そのＳ／Ｎ比が悪いといえる。なお、上記の平均値、標
準的な信号レベルはアナログ電圧(１００mV,７００mV)
で表記されているが、本明細書では、これらは特にこだ
わらない限り表記されたアナログ電圧に相当するディジ
タルデータの意味で用いられる。もちろん、上記積算処
理は、アナログ信号を積分して行っても構わない。

【００１７】制御部１６は、１フレーム分の画像データ
の平均値を７００mVに高めるように、第１の発振器１４
に対する制御電圧を変化させる。第１の発振器１４は、
制御電圧に応じて発振周波数を低下させる。駆動回路１
３に入力されるクロック周波数が低下すると、上述した
ように撮像素子１１における撮像時のフレーム周波数が
低下して電荷蓄積時間が長くなるから、画像データの信
号値が高くなる。この結果、画像データのＳ／Ｎ比が向
上する。

【００１８】処理回路１５で行われるγ処理時のγ値が
１である場合は、撮像素子１１の電荷蓄積時間を７倍に
長くすることにより、上述した１フレーム分の画像デー
タの平均値が７００mVに高められる。γ値が１以外の場
合にも、γ値に応じた電荷蓄積時間と画像データの信号
値との関係が一意的に定められるので、電荷蓄積時間
(クロック周波数)と信号の平均値との関係をあらかじめ
ルックアップテーブルとして制御部１６内に記憶させて
おけばよい。図３は、γ＝１の場合のクロック周波数と
信号レベルとの関係例を表す図である。図３において、
信号レベルを７００mVにするときのクロック周波数で基
準化した周波数が縦軸に示される。また、図３におい
て、画像データの信号レベルが横軸に示される。制御部
１６が１フレーム分の画像データの平均値を算出し、記
憶されているルックアップテーブルを参照してクロック
周波数を決定する。制御部１６はさらに、決定されたク
ロック周波数が出力されるように第１の発振器１４に対
して制御電圧を出力する。

【００１９】上述したように撮像された画像データによ
る映像信号を外部の表示用モニタに出力する撮像装置で
は、使用される表示用モニタに応じた映像信号に変換す
ることが必要である。たとえば、ＮＴＳＣ方式の表示用
モニタに表示させる場合は、所定の周波数の同期信号に
画像信号を重畳させたコンポジット映像信号を出力す
る。スキャンコンバータ１７は、撮像素子１１の撮像時
のフレーム周波数を外部の表示モニタの表示用フレーム
周波数に周波数変換する。

【００２０】スキャンコンバータ１７は、たとえば、デ
ータの書き込みと読み出しとを非同期に行うことができ
るフレームメモリを用いて構成される。スキャンコンバ
ータ１７には、少なくとも１フレーム分の画像データを
記憶する記憶容量が備えられている。制御部１６は、第
１の発振器１４に対してクロック周波数を制御する制御
電圧を出力すると、第１の発振器１４で発生されるクロ
ック信号を用いてスキャンコンバータ１７に対する書き
込み制御信号を発生する。撮像素子１１により光電変換
された撮像信号による画像データは、処理回路１５で所
定の画像処理を受け、乗算器２０１で乗算されてスキャ
ンコンバータ１７に記憶される。つまり、スキャンコン
バータ１７は、撮像時のフレーム周波数に同期させた書
き込みタイミングで画像データを記憶する。

【００２１】一方、第２の発振器１９は、表示用モニタ
の表示用フレーム周波数に応じた所定の周波数のクロッ
ク信号を発生する。読み出し制御部１８は、第２の発振
器１９で発生されるクロック信号を用いてスキャンコン
バータ１７に対する読み出し制御信号を発生する。スキ
ャンコンバータ１７に記憶されている画像データが、表
示用モニタの表示用フレーム周波数に応じて読み出され
る。つまり、スキャンコンバータ１７は、スキャンコン
バータ１７に画像データが書き込まれるタイミングが変
化する場合でも、表示用フレーム周波数に同期させた所
定の読み出しタイミングで画像データを読み出す。

【００２２】制御部１６内の動き検出回路１６１につい
て説明する。上述したように撮像素子１１における電荷
蓄積時間を長くすると、画像データのＳ／Ｎ比が向上す
る一方で、動きのある被写体を撮像する場合にブレが生
じるおそれがある。そこで、制御部１６は、動き検出回
路１６１を用いて被写体または撮像装置に動きがあるか
否かを検出して、被写体または撮像装置の動きが検出さ
れた場合に撮像素子１１における電荷蓄積時間を元の短
い時間に戻す。

【００２３】動き検出回路１６１は、撮像された画像デ
ータを１フレーム前の画像データと比較して、被写体の
動きを検出する。次式(１)を用いて、撮像された１フレ
ーム分の画像データを構成する各画素ごとに、対応する
１フレーム前の画像データの画素の信号値との差を求
め、差の絶対値の総和を算出する。

【数１】 ただし、Ｎは１フレームを構成する画素数であり、ｘは
撮像された画像データの値、ｙは１フレーム前の画像デ
ータの値、ｃは所定値である。

【００２４】制御部１６は、上式(１)により算出される
差の絶対値の総和が所定値ｃ以上になるとき、被写体ま
たは撮像装置に動きがあるとみなして第１の発振器１４
の発振周波数を高くするように、すなわち、所定の周波
数に戻すように制御電圧を発生する。たとえば、処理回
路１５で行われるγ処理時のγ値が１である場合に、画
像データのＳ／Ｎ比を改善するために撮像素子１１の電
荷蓄積時間が７倍に変更されているときは、電荷蓄積時
間を１／７に短くするように第１の発振器１４の発振周
波数を高くする。この結果、新たに撮像される画像デー
タにブレが生じにくくなる。

【００２５】このように電荷蓄積時間を１／７に変化さ
せると、処理回路１５から出力される１フレーム分の画
像データの平均値が１／７となる。たとえば、７００mV
あった場合には１００mVに低下する。この画像データに
よる映像信号を表示用モニタに出力すると、表示用モニ
タの画面が突然暗くなってしまう。そこで、制御部１６
は、乗算器２０１に対して倍率を７倍にするように指令
を出力する。この結果、スキャンコンバータ１７に書き
込まれる画像データの平均値は、電荷蓄積時間を１／７
に短縮する前と同じ７００mVになる。したがって、表示
用モニタで表示される画面が暗くなることが防止される
上に、電荷蓄積時間が７倍のときに比べてＳ／Ｎ比が悪
いものの、ブレが生じにくくなるから動いている被写体
に対する視認性が向上する。その後、動き検出回路１６
１より動きが検出されなくなったら、制御部１６は、再
び処理回路１５から出力される１フレーム分の画像デー
タの平均値を検出する。そして制御部１６は、画像デー
タの平均値に基づき第１の発振器１４を制御する。

【００２６】なお、上述したように、ディジタル化され
た画像データから１フレーム分の平均値を得て、この平
均値をもとに第１の発振器１４の発振周波数を制御する
ために、制御部１６に備えられているＤ／Ａコンバータ
が用いられる。このＤ／Ａコンバータのビット数が少な
い場合、Ｄ／Ａコンバータの量子化ビットに起因して、
第１の発振器１４に対して制御部１６から発生される制
御電圧がとびとびの値になる。この結果、第１の発振器
１４はクロック周波数を離散的な値として設定すること
になる。この設定される周波数と周波数との間隔が大き
いと、処理回路１５から出力される１フレーム分の画像
データの平均値を上述したように正確に７００mVに調整
することが困難になる。この場合には、制御部１６が乗
算器２０１に対する倍率を調整することにより、スキャ
ンコンバータ１７に入力される画像データの平均値を７
００mVに微調整する。

【００２７】以上説明した第一の実施の形態によれば、
次の作用効果が得られる。 （１）撮像素子１１から出力される信号レベルに応じて
第１の発振器１４の発振周波数を変化させることによ
り、撮像素子１１の電荷蓄積時間を長くするようにし
た。この結果、撮像装置の標準的な信号レベルになるよ
うに信号レベルが高められるから、画像データのＳ／Ｎ
比が向上する。さらに、駆動回路１３に入力されるクロ
ック信号の周波数を変化させて、駆動回路１３で発生さ
れる全体の駆動信号の周波数、すなわち、撮像時のフレ
ーム周波数を低下させる(フレーム読み出し周期を長く
する)ことにより電荷蓄積時間を長くするので、駆動信
号のタイミングを個別に変化させる場合に比べて制御が
簡単になる。 （２）撮像時のフレーム周波数と、表示用モニタに出力
する映像信号の表示用フレーム周波数とが異なる場合で
も、スキャンコンバータ１７により周波数変換を行うよ
うにしたので、たとえば、ＮＴＳＣ方式の表示用モニタ
に対して、撮像時のフレーム周波数に関係なく所定の表
示用フレーム周波数の映像信号を出力することができ
る。

【００２８】（３）動き検出回路１６１で画像データを
１フレーム前のデータと比較し、差が所定値以上の場合
に制御部１６が画像データに動きがあると判定するよう
にした。動きがあると判定されると撮像素子１１の電荷
蓄積時間が元の時間に戻される。したがって、電荷蓄積
時間を長くすることによりブレが発生する場合でも、電
荷蓄積時間を元の短い時間にしてブレの発生を抑えるこ
とができるので、動いている被写体に対する視認性が向
上する。また、電荷蓄積時間を元の時間に戻すとき、撮
像素子１１から出力される信号レベルが撮像装置の標準
的な信号レベルになるように乗算器２０１の倍率を変更
するようにしたので、表示用モニタで表示される画面が
突然暗くなることが防止される。 （４）制御部１６のＤ／Ａコンバータの量子化ビットに
起因して、第１の発振器１４に対して制御部１６から発
生される制御電圧がとびとびの値になる結果、撮像素子
１１から出力される信号レベルが撮像装置の標準的な信
号レベルにならない場合でも、制御部１６が乗算器２０
１に対する倍率を調整することにより信号レベルを調整
することができる。この結果、Ｄ／Ａコンバータのビッ
ト数を必要以上に増やさなくてよいからコストの上昇を
防止できる。

【００２９】上述した説明では、制御部１６において、
画像データの値を１フレームにわたって積算し、１フレ
ーム分のデータ数で除算した平均値を画面の明るさの情
報とした。１フレーム分の平均値の代わりに、１画面の
うち所定の領域の画像データの平均値や、１画面のうち
一番明るい最大値を画面の明るさの情報として用いるこ
ともできる。

【００３０】上述した画面の明るさの情報として用いら
れる値は、撮影条件や被写体に応じて切換えるようにし
てもよい。たとえば、人物を撮像する場合に、人物が撮
像されている所定の領域に存在する画素データから明る
さの情報を得るようにすれば、画面全体の画素データを
積算する場合に比べて演算量を少なくすることができ
る。

【００３１】−第二の実施の形態− 第一の実施の形態における第１の発振器１４(図１)を図
４の発振回路２４のようにすることもできる。図４は、
第二の実施の形態による撮像装置の概要を表すブロック
図である。図１と同一のブロックには、同じ番号を記し
てある。ここでは、第一の実施の形態と相違する発振回
路２４を中心に説明する。

【００３２】図４において、発振回路２４は、第１の発
振器２４１と分周器２４２とを有する。第１の発振器２
４１は、所定の周波数に固定されたクロック信号を発生
する。分周器２４２は入力される制御データに応じて、
第１の発振器２４１により発生されているクロック周波
数を分周して出力する。

【００３３】発振回路２４は、制御部２６から出力され
る制御データに応じて分周器２４２の分周比を大きくす
ることにより、分周後のクロック周波数を低下させる。
発振回路２４から出力されて駆動回路１３に入力される
クロック周波数が低下するので、駆動回路１３で発生さ
れる撮像素子１１を駆動する駆動信号がクロック周波数
に比例して低下する。したがって、撮像素子１１におけ
る撮像時のフレーム周波数が低下、すなわち、フレーム
読み出し周期が伸長して電荷蓄積時間が長くなり、撮像
素子１１から出力される信号レベルが高くなる。この結
果、画像データのＳ／Ｎ比が向上する。

【００３４】分周器２４２について説明する。図５(a)
は、ＰＬＬを用いて分周比１／１.５に分周する分周器
２４２の一例を示す回路図である。図５(a)において、
分周器２４２は、位相比較器４１０と、ＶＣＯ４２と、
１／２分周器４３と、１／３分周器４４とを有する。図
５(a)の分周器４３，４４の分周比は、分周器２４２の
分周比に応じて、制御部１６から出力される制御データ
によって設定される。分周器２４２の入力端子Ａから入
力された周波数３×ａのクロック信号が、位相比較器４
１０の一方の入力端子410aに入力される。位相比較器４
１０の出力は、位相比較器４１０の２つの入力端子410
a,410bに入力される２つのパルス信号の位相が一致する
ように、ＶＣＯ４２による発振周波数を６×ａにする制
御電圧を出力する。図５(b)は、分周器２４２の入力端
子Ａにおける信号波形Sig.A、ＶＣＯ４２の出力端子Ｂ
における信号波形Sig.B、および分周器２４２の出力端
子Ｃにおける信号波形Sig.Cを表す図である。

【００３５】ＶＣＯ４２による周波数６×ａのクロック
信号Sig.Bは、１／２分周器４３および１／３分周器４
４にそれぞれ入力される。このとき、１／２分周器４３
により分周されて位相比較器４１０の他方の入力端子41
0bに入力されるクロック信号の位相は、位相比較器４１
０の一方の入力端子410aに入力されるクロック信号Sig.
Aの位相と一致する。１／３分周器４４により分周され
て出力端子Ｃから出力されるクロック信号Sig.Cの周波
数は２×ａであり、入力端子Ａから入力された周波数３
×ａのクロック信号が１／１.５分周されている。

【００３６】上述したような第１の発振器２４１および
分周器２４２による発振回路２４を用いて周波数が連続
するクロック周波数を得るには、設定される分周比によ
りＶＣＯ４２の発振周波数を高くする必要がある。しか
しながら、ＶＣＯ４２の発振周波数を無制限に高めるこ
とは不可能なので、ＶＣＯ４２の発振周波数の上限が所
定の周波数で制限される。この結果、発振回路２４から
出力されるクロック周波数は離散的な値になる。発振回
路２４から出力される周波数と周波数との間隔が大きい
と、上述したように処理回路１５から出力される１フレ
ーム分の画像データの平均値を７００mVに調整すること
が困難になる。この場合には、制御部２６が乗算器２０
１に対する倍率を調整することにより、スキャンコンバ
ータ１７に入力される画像データの平均値を７００mVに
微調整する。このように乗算器２０１を用いて画像デー
タの平均値を調整すれば、分周器２４２に対して細かな
分周比を設定しなくてもよいので、分周器２４２を簡単
にすることができる上に、ＶＣＯ４２が発生する周波数
範囲を狭くしてＶＣＯ４２を簡単にすることができる。

【００３７】上述した乗算器２０１を用いる微調整につ
いて、さらに詳細に説明する。たとえば、上述したよう
に処理回路１５から出力される１フレーム分の画像デー
タの平均値が４１１mVであるとする。この画像データ信
号の平均値を７００mVにするためには、分周器２４２に
よる分周比を４１１／７００＝１／１．７にすればよ
い。第１の発振器２４１の発振周波数が１３．５MHzで
あると仮定すると、分周後の周波数を１３．５／１．７
＝７．９４１MHzにするためには、上述した分周器２４
２を次のように構成する必要がある。すなわち、図５
(a)の分周器４３の分周比を１／１７０に、分周器４４
の分周比を１／２８９にした上で、ＶＣＯ４２の発振周
波数を２２９５MHzにする。しかしながら、このような
高い周波数を発生するＶＣＯ４２は、コストが割高にな
る。

【００３８】図５(a)に示す各部の設定を元の値に、す
なわち、第１の発振器２４１の発振周波数を１３．５MH
zに、分周器４３の分周比を１／２に分周器４４の分周
比を１／３にすると、分周器２４２による分周後の周波
数が９MHzとなるので、画像データ信号の平均値が４１
１×１．５＝６１６．５mVになる。そこで、乗算器２０
１に対する倍率を７００／６１６．５＝１．１３５倍に
調整することにより、スキャンコンバータ１７に入力さ
れる画像データの平均値を７００mVに微調整することが
できる。この微調整は、不図示のレンズに備えられるア
イリス調整機構により、画像データの平均値を調整する
ようにしてもよい。

【００３９】制御部２６内の動き検出回路２６１による
被写体または撮像装置の動きを検出する処理は、第一の
実施の形態における処理と同様である。

【００４０】以上説明した第二の実施の形態によれば、
次の作用効果が得られる。 （１）撮像素子１１から出力される信号レベルに応じ
て、第１の発振器２４１から出力される固定周波数のク
ロック信号を分周する分周器２４２の分周比を変化させ
るようにした。したがって、第一の実施の形態と異なる
構成で、第一の実施の形態と同様の作用効果を得ること
ができる。 （２）乗算器２０１の倍率を変化させたり、不図示のレ
ンズアイリス調整機構を用いて画像データの平均値を微
調整するので、分周器２４２に対して細かな分周比を設
定しなくてもよいから分周器２４２を簡単にすることが
できる。さらに、ＶＣＯ４２が発生する周波数範囲を必
要以上に広くしなくてもよいからＶＣＯ４２を簡単にす
ることができる。この結果、コストの上昇を抑えること
が可能になる。

【００４１】−第三の実施の形態− 第一の実施の形態、および第二の実施の形態では、スキ
ャンコンバータ１７に入力される画像データの平均値を
７００mVに微調整するために、乗算器２０１に対する倍
率を調整するようにした。乗算器２０１の代わりに、上
述した電子シャッタ制御を用いて撮像素子１１の不図示
のフォトダイオードの電荷蓄積時間を調整し、スキャン
コンバータ１７に入力される画像データの平均値を７０
０mVに微調整することができる。図６は、第三の実施の
形態による撮像装置の概要を表すブロック図である。図
４と比べて、露出計３１が追加され、乗算器２０１が省
略されている。

【００４２】図６において、露出計３１は、不図示のレ
ンズを介して被写体光を測光(ＴＴＬ測光)し、測光結果
を制御部２６へ送出する。露出計３１は、上述した１フ
レーム分の画像データの平均値が７００mVであるとき、
露出計３１の出力値が７になるように調整されている。
制御部２６は、露出計３１から出力される測光結果に応
じて、図７(a)に示す分周設定テーブルにしたがって分
周器２４２に対する分周比を設定する。分周設定テーブ
ルは、制御部２６内のメモリに記憶されている。図７
(a)において、横軸は露出計３１からの出力レベルを示
す。縦軸は分周器２４２から出力される分周後のクロッ
ク周波数を示す。縦軸のクロック周波数は、露出計３１
の出力レベルが７の場合に分周器２４２から出力される
基準クロック周波数で基準化した基準化周波数として表
されている。基準クロック周波数は、発振器２４１の出
力周波数である。基準クロック周波数は、ＮＴＳＣ方式
の場合を例にとれば、１３．５MHzである。

【００４３】制御部２６は、露出計３１の出力レベルが
３．５より大きいとき、分周後の基準化周波数を１にす
る一方、露出計３１の出力レベルが３．５以下のとき、
分周後の基準化周波数を１／２にするように分周器２４
２に対する分周比を設定する。

【００４４】被写体の輝度が低下して、露出計３１から
出力される信号レベルが７から低下する場合を考える。
被写体輝度が低下すると、１フレーム分の画像データの
平均値も低下する。そこで、１フレーム分の画像データ
の平均値を元の７００mVに高めるように、電荷蓄積時間
を伸長させる。制御部２６は、図７(b)に示す電子シャ
ッタ設定テーブルにしたがって、露出計３１から送出さ
れる測光結果に応じて駆動回路１３に制御信号を出力す
る。電子シャッタ設定テーブルは、制御部２６内のメモ
リに記憶されている。

【００４５】図７(b)において、横軸は露出計３１から
の出力レベルを示す。縦軸は電荷蓄積時間に含まれるク
ロック数を示す。電荷蓄積時間に含まれるクロック数と
は、電荷蓄積時間に分周器２４２から出力されるクロッ
ク信号の数である。制御部２６は、電荷蓄積時間を長く
するとき、電荷蓄積時間に含まれるクロック数を増加さ
せるように駆動回路１３を制御し、電荷蓄積時間を短く
するとき、電荷蓄積時間に含まれるクロック数を減少さ
せるように駆動回路１３を制御する。なお、図７(b)の
縦軸のクロック数は、露出計３１の出力レベルが７であ
り、かつ上述した基準化周波数が１であるときの値を１
にするように基準化した基準化クロック数で表されてい
る。

【００４６】基準化周波数が１であり、かつ露出計３１
の出力レベルが７から低下して３．５に近づく場合、制
御部２６は、基準化クロック数を徐々に増加して２に近
づけるように駆動回路１３に指令を出す。駆動回路１３
が図２の有効期間内に発生される信号ＳＰの正パルスの
数を減じることにより、電荷蓄積時間が長くなる。この
結果、フレーム読み出し周期の中で電荷蓄積時間が占め
る比率が高くなる。第三の実施の形態による装置では、
電子シャッタ制御による電荷蓄積時間の制御は、基準化
クロック数２までが限界である。そのため、露出計３１
の出力レベルが３．５以下の場合、制御部２６は基準化
周波数を１／２に設定する。基準化周波数が１／２であ
り、かつ露出計３１の出力レベルが３．５の場合に、制
御部２６は基準化電荷蓄積時間を１にし、さらに露出計
３１の出力レベルが３．５より低下し１．７５に近づく
場合、基準化クロック数を徐々に増加して２に近づける
ように駆動回路１３に指令を出す。上述したように、駆
動回路１３が図２の有効期間内に発生される信号ＳＰの
正パルスの数を減じることにより、電荷蓄積時間が長く
なる。

【００４７】以上のように制御部２６が分周器２４２お
よび駆動回路１３を制御することにより、電荷蓄積時間
は図７(c)に示すように制御される。図７(c)において、
横軸が露出計３１からの出力レベルを示す。縦軸が電荷
蓄積時間を示す。図７(c)は、露出計３１の出力レベル
が７であり、かつ上述した基準化周波数が１であるとき
に、電荷蓄積時間の値を１にするように基準化して表さ
れている。図７(c)によれば、被写体の輝度が低下し
て、露出計３１から出力される信号レベルが７から低下
する場合に、電荷蓄積時間が長く制御されることがわか
る。したがって、１フレーム分の画像データの平均値
が、元の７００mVに高められる。

【００４８】以上説明した第三の実施の形態によれば、
露出計３１から出力される信号レベルに応じて、第１の
発振器２４１から出力される固定周波数のクロック信号
を分周する分周器２４２の分周比を２段階に変化させ
る。画像データの平均値の微調整を行うために、電子シ
ャッタ制御でフレーム読み出し周期に対する電荷蓄積時
間の比率を変えるようにした。したがって、第二の実施
の形態と同様に、分周器２４２、ＶＣＯ４２を簡単にす
ることができるから、コストの上昇を抑えることが可能
になる。また、乗算器を用いて電気的に画像データの信
号増幅を行わないので、信号増幅を行う場合に比べてＳ
／Ｎ比のよい画像データを得ることが可能になる。

【００４９】上記の説明では、露出計３１から出力され
る信号レベルが１．７５以下になると基準化蓄積時間を
４で一定にするようにした。したがって、露出計３１か
ら出力される信号レベルが１．７５より低くなると、１
フレーム分の画像データの平均値は７００mVより小さく
なる。この場合には、第二の実施の形態で用いられた乗
算器２０１を設けて信号レベルを補正するとよい。

【００５０】−第四の実施の形態− 図８により第四の実施の形態を説明する。図８は、第四
の実施の形態による撮像装置の概要を表すブロック図で
ある。第一の実施の形態、第二の実施の形態と比べて、
第１の乗算器３８と、第２の乗算器３９と、加算器４０
と、フレームメモリ３７とを有する点で相違する。第四
の実施の形態では、撮像素子１１で撮像されて処理回路
１５で画像処理された画像データの信号レベルが所定値
より低い場合に、信号レベルに応じて決定された回数の
積分を行う。

【００５１】図８において、発振器３４は、所定の周波
数に固定されたクロック信号を発生して駆動回路１３へ
送る。制御部３６は、処理回路１５に対する制御信号を
出力する。さらに制御部３６は、処理回路１５で画像処
理が施された画像データに対して、制御部３６内の動き
検出回路３６１を用いて画像データに変化があるか否か
を検出する一方、乗算器３８および３９に対して、それ
ぞれ倍率ＫおよびＭを設定する。

【００５２】乗算器３８は、処理回路１５による画像処
理後の画像データに対して、所定倍率Ｋで乗算する。乗
算器３９は、フレームメモリ３７から読み出される画像
データに対して、所定倍率Ｍで乗算する。加算器４０
は、乗算器３８および乗算器３９で乗算された２つの画
像データを加算する。加算器４０で加算された画像デー
タは、フレームメモリ３７に記憶されるとともにＤ／Ａ
変換回路２０へ送られる。Ｄ／Ａ変換回路は、画像デー
タをアナログ映像信号に変換する。

【００５３】制御部３６は、１フレーム分の画像データ
の平均値が１００mVの場合には、これを、たとえば７０
０mVに高めるように、処理回路１５で行われるγ処理時
のγ値が１である場合に７００(mV)／１００(mV)＝７フ
レーム分の画像データを積算する。ここで、各フレーム
間の画像データはノイズ成分を除いて信号レベルの変化
がないものと仮定する。処理回路１５により画像処理が
行われた１フレーム目の画像データＶ１は、制御部３６
の指令によりＫ＝７倍の倍率が設定されている乗算器３
８により７倍の値７×Ｖ１にするように乗算される。こ
のとき、制御部３６は乗算器３９に対してＭ＝０倍に設
定するので、加算器４０からフレームメモリ３７および
Ｄ／Ａ変換回路２０へ出力される画像データの値７×Ｖ
１は、乗算器３８から出力される１フレーム目の画像デ
ータの値Ｖ１が７倍されたもの(７００mV相当)である。

【００５４】処理回路１５により画像処理が行われた２
フレーム目の画像データＶ２に対して、制御部３６はＫ
＝７／２倍、Ｍ＝１／２の倍率を設定する。２フレーム
目の画像データＶ２は乗算器３８により値７／２×Ｖ２
にするように乗算される。フレームメモリから読み出さ
れる画像データ７×Ｖ１は乗算器３９により値７／２×
Ｖ１にするように乗算される。加算器４０からフレーム
メモリ３７およびＤ／Ａ変換回路２０へ出力される画像
データの値７／２×(Ｖ１＋Ｖ２)は、７００mV相当の値
である。

【００５５】処理回路１５により画像処理が行われた３
フレーム目の画像データＶ３に対して、制御部３６はＫ
＝７／３倍、Ｍ＝２／３の倍率を設定する。３フレーム
目の画像データＶ３は乗算器３８により値７／３×Ｖ３
にするように乗算され、フレームメモリから読み出され
る画像データ７／２×(Ｖ１＋Ｖ２)は乗算器３９により
値７／３×(Ｖ１＋Ｖ２)にするように乗算される。加算
器４０からフレームメモリ３７およびＤ／Ａ変換回路２
０へ出力される画像データの値７／３×(Ｖ１＋Ｖ２＋
Ｖ３)は、７００mV相当の値である。

【００５６】同様にして、処理回路１５により画像処理
が行われたＲフレーム目(本実施の形態では、Ｒは７以
下の正の整数)の画像データＶＲに対して、制御部３６
はＫ＝７／Ｒ、Ｍ＝(Ｒ−１)／Ｒの倍率を設定する。Ｒ
フレーム目の画像データＶＲは乗算器３８により値７／
Ｒ×ＶＲにするように乗算され、フレームメモリ３７か
ら読み出される画像データ７／(Ｒ−１)×(Ｖ１＋Ｖ２
＋…＋Ｖ(Ｒ−１))は乗算器３９により値７／Ｒ×(Ｖ１
＋Ｖ２＋…＋Ｖ(Ｒ−１))にするように乗算される。加
算器４０からフレームメモリ３７およびＤ／Ａ変換回路
２０へ出力される画像データの値７／Ｒ×(Ｖ１＋Ｖ２
＋…＋ＶＲ)は、７００mV相当の値である。

【００５７】なお、上記の演算処理は、１フレーム分の
画素データについて、たとえば、画面の左上に位置する
画素データから右下に位置する画素データにかけて１画
素データごとに順に行われる。

【００５８】以上の処理を表す一般式は、次式(２)〜
(５)で表される。

【数２】 Ｐ＝Ｆ／Ｇ （２） ただし、Ｐは撮像装置の標準的な信号レベルを得るのに
必要とされる積分回数であって、１以上の自然数、Ｇは
１画面分の画像データの平均値、Ｆは撮像装置の標準的
な信号レベルである。 Ｋ＝Ｐ／Ｒ (３) ただし、Ｋは乗算器３８の倍率、ＲはＰ以下の正の整数
で表される積分動作開始からのフレーム数である。 Ｍ＝(Ｒ−１)／Ｒ (４) ただし、Ｍは乗算器３９の倍率である。 ＶＲ＝Ｐ／Ｒ×(Ｖ１＋Ｖ２＋…＋ＶＲ) (５) ただし、ＶＲはＲフレーム目を積分した後にＤ／Ａ変換
回路２０へ出力される画像データの値である。

【００５９】図９は、γ＝１の場合の積分回数と信号レ
ベルとの関係例を表す図である。図９において、画像デ
ータの平均レベルに応じて積分回数を以下のように設定
する。すなわち、１画面分の画像データの平均レベルが
３５０mVを超える場合は積分回数を１にする。平均レベ
ルが２３３．３mVを超えて３５０mV以下の場合は積分回
数を２にする。平均レベルが１７５mVを超えて２３３．
３mV以下の場合は積分回数を３にする。平均レベルが１
４０mVを超えて１７５mV以下の場合は積分回数を４にす
る。平均レベルが１１６．７mVを超えて１４０mV以下の
場合は積分回数を５にする。平均レベルが１００mVを超
えて１１６．７mV以下の場合は積分回数を６にする。平
均レベルが８７．５mVを超えて１００mV以下の場合は積
分回数を７にする。平均レベルが７７．８mVを超えて８
７．５mV以下の場合は積分回数を８にする。信号レベル
が７０mVを超えて７７．８mV以下の場合は積分回数を９
にする。

【００６０】以上説明したように、フレームごとの画像
データがＰ回加算されるので、Ｄ／Ａ変換回路２０へ出
力される画像データの値が加算される前に比べてＰ倍に
大きくなる。この結果、画像データのＳ／Ｎ比が向上す
る。また、フレーム数Ｒが積分回数Ｐに達する前は、フ
レーム数Ｒに応じて乗算器３８の倍率Ｋ、および乗算器
３９の倍率Ｍを変えるようにしたので、Ｄ／Ａ変換回路
２０へ出力される画像データの値ＶＲは、常に撮像装置
の標準的な信号レベル(Ｆ相当)になる。

【００６１】フレームごとの画像データには、それぞれ
ランダムに重畳されたノイズ成分が含まれている。これ
らノイズ成分の各フレーム間の相関は極めて小さい。し
たがって、Ｐ回加算することによりノイズ成分の振幅は
１／(√Ｐ)倍になり、画像データのＳ／Ｎ比が向上す
る。

【００６２】動き検出回路３６１は、上式(１)を用い
て、撮像された１フレーム分の画像データを構成する各
画素ごとに対応する１フレーム前の画像データの画素の
値との差を求め、差の絶対値の総和を算出する。制御部
３６は、上式(１)により算出される差の絶対値の総和が
所定値ｃ以上になるとき、被写体または撮像装置に動き
があるとみなして積分回数Ｐ＝１を設定し、乗算器３８
の倍率Ｋを１に、乗算器３９の倍率Ｍを０に設定する。
この結果、Ｄ／Ａコンバータ２０へ出力される画像デー
タにブレが生じにくくなる。

【００６３】積分回数Ｐを１に変化させると、Ｄ／Ａコ
ンバータ２０へ出力される画像データの平均値が１／Ｐ
に低下する。この画像データによる映像信号を表示用モ
ニタに出力すると、表示用モニタの画面が突然暗くなっ
てしまう。そこで、制御部３６は、乗算器３８に対して
倍率ＫをＰ倍にするように指令を出力する。なお、処理
回路１５から出力される信号の出力レベルが変化してい
る場合は、変化に応じて倍率Ｋを調整するとよい。この
結果、表示用モニタの画面が暗くなることが防止される
上に、画像データが積分されていたときに比べてＳ／Ｎ
比が悪いものの、動いている被写体に対する視認性が向
上する。

【００６４】以上説明した第四の実施の形態によれば、
次の作用効果が得られる。 （１）撮像素子１１から出力される信号レベルに応じて
決定した積分回数Ｐにより、Ｐフレーム分の画像データ
を加算するようにした。この結果、撮像装置の標準的な
信号レベルになるように信号レベルがＰ倍に高められる
一方、画像データに重畳するランダムなノイズ成分の振
幅は１／(√Ｐ)倍になるので、画像データのＳ／Ｎ比が
向上する。 （２）積分処理開始からのフレーム数Ｒが積分回数Ｐに
達する前は、フレーム数Ｒに応じて乗算器３８の倍率
Ｋ、および乗算器３９の倍率Ｍを変えるようにしたの
で、Ｄ／Ａ変換回路２０へ出力される画像データの値Ｖ
Ｒは、常に撮像装置の標準的な信号レベルになる。この
結果、積分処理に伴い表示用モニタで表示される画面の
明るさが突然変化することが防止される。 （３）動き検出回路３６１で動きがあると判定される
と、積分処理をやめて積分回数Ｐ＝１にするようにし
た。したがって、Ｐフレーム分の画像データを積算する
ことによりブレが発生する場合でも、積分処理をやめて
ブレの発生を抑えることができるので、動いている被写
体に対する視認性が向上する。また、積分処理をやめる
とき、Ｄ／Ａ変換回路２０に出力される信号レベルが撮
像装置の標準的な信号レベルになるように乗算器３８の
倍率ＫをＰ倍に、乗算器３９の倍率Ｍを０倍に変更する
ことにより、表示用モニタで表示される画面が突然暗く
なることが防止される。

【００６５】上述した第四の実施の形態では、動き検出
回路３６１が被写体の動きを検出した場合に積分処理を
やめるようにした。積分処理をやめる代わりに、積分回
数Ｐを少なくするようにしてもよい。

【００６６】また、動き検出回路３６１が被写体または
撮像装置の動きを検出した場合に、その時点でフレーム
メモリ３７に記憶されている画像データによる映像信号
を、静止画像を表示させる映像信号として表示用モニタ
に出力することもできる。この場合には、制御部３６が
乗算器３８の倍率Ｋを０に、乗算器３９の倍率Ｍを１に
設定する。この結果、フレームメモリ３７に記憶されて
いる同一の画像データが繰り返し読み出されてＤ／Ａコ
ンバータ２０へ出力されるので、この画像データによる
映像信号が表示用モニタに出力される。

【００６７】特許請求の範囲における各構成要素と、発
明の実施の形態における各構成要素との対応について説
明すると、駆動回路１３が駆動信号出力手段に、第１の
発振器１４および制御部１６、発振回路２４および制御
部２６が周波数制御手段に、制御部１６,２６,３６が信
号レベル検出手段に、信号ＳＰが電子シャッタ信号に、
乗算器２０１および第１の乗算器３８がレベル補正手段
に、駆動回路１３および制御部２６が電子シャッタ制御
手段に、スキャンコンバータ１７がフレーム周期変換手
段に、動き検出回路１６１,２６１,３６１が判断手段
に、第１の乗算器３８、第２の乗算器３９および加算器
４０が積分手段に、制御部３６が積分回数設定手段に、
フレームメモリ３７が記憶手段に、それぞれ対応する。

【００６８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、次のような効果を奏する。 （１）請求項１〜１３に記載の発明による撮像装置で
は、撮像素子を駆動する駆動信号を出力する駆動信号出
力手段の駆動周波数を設定して、撮像素子から出力され
る画像信号のフレーム読み出し周期を制御するようにし
た。したがって、たとえば、駆動周波数を低く設定する
だけで、フレーム読み出し周期を長く、すなわち、電荷
蓄積時間を長くすることが可能になる。この結果、駆動
周波数を低くする簡単な方法で画像信号のＳ／Ｎ比を向
上して装置のダイナミックレンジを拡げることができ、
高品位の画像を得ることが可能になる。 （２）とくに、請求項２、３に記載の発明による撮像装
置では、撮像素子から出力される画像信号のレベルに応
じてクロック信号の周波数を設定するようにしたから、
画像信号レベルをほぼ一定にすることができる。 （３）とくに、請求項６〜８、１１〜１３に記載の発明
による撮像装置では、レベル補正手段により画像信号レ
ベルを目標レベルに補正するようにしたので、クロック
信号の周波数を変えることによって画像信号レベルが変
化することが防止される。この結果、たとえば、撮像し
た映像を外部表示装置などに表示している場合に、映像
の明るさが変化することが防止されて見やすくなる。 （４）とくに、請求項９に記載の発明による撮像装置で
は、フレーム周期変換手段を設けるようにした。したが
って、撮像素子のフレーム読み出し周期と異なるフレー
ム表示周期の外部表示装置、もしくは外部記録装置に撮
像した画像信号を出力することができるので、装置の使
い勝手が向上する。 （５）とくに、請求項１０に記載の発明による撮像装置
では、撮像素子と被写体との相対的な位置が変化したと
判断すると、駆動周波数を所定値以上に設定するように
した。したがって、電荷蓄積時間が短くなって撮像され
る画像にブレが生じることが防止され、動画像の視認性
が向上する効果が得られる。

【００６９】（６）請求項１４〜１９に記載の発明によ
る撮像装置では、撮像素子から出力される画像信号レベ
ルに基づいて決定される積分回数で、画像信号をフレー
ムごとに積分するようにした。したがって、画像信号レ
ベルをほぼ一定にすることができ、画像信号のＳ／Ｎ比
を向上して高品位の画像を得ることが可能になる。 （７）とくに、請求項１５に記載の発明による撮像装置
では、撮像素子と被写体との相対的な位置が変化したと
判断すると、積分回数を１に設定するようにした。した
がって、被写体位置が異なる画像信号が積分されること
により生じるブレの発生を防止する効果が得られる。 （８）請求項１６に記載の発明による撮像装置では、撮
像素子と被写体との相対的な位置が変化したと判断する
と、撮像素子が出力する画像信号を出力するようにした
ので、動きのある被写体の場合に動画像の視認性が向上
する。 （９）請求項１７に記載の発明による撮像装置では、レ
ベル補正手段により画像信号レベルを目標レベルに補正
するようにしたので、積分回数を１に変えることによっ
て画像信号レベルが変化することが防止される。この結
果、たとえば、撮像した映像を外部表示装置などに表示
している場合に、映像の明るさが変化することが防止さ
れて見やすくなる。 （１０）請求項１８に記載の発明による撮像装置では、
撮像素子と被写体との相対的な位置が変化したと判断す
ると、記憶手段に記憶されている積分結果の画像信号を
出力するようにしたので、動きのある被写体の場合に静
止画像を出力することができる。この結果、ブレが生じ
るおそれのある画像に変えてきれいな画像をえることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の実施の形態による撮像装置の概要を表す
ブロック図である。

【図２】撮像素子に入力される駆動信号のタイムチャー
トを表す図である。

【図３】γ＝１の場合の基準化周波数と信号レベルとの
関係例を表す図である。

【図４】第二の実施の形態による撮像装置の概要を表す
ブロック図である。

【図５】(a)はＰＬＬを用いて分周比１／１.５に分周す
る分周器の一例を示す回路図、(b)は(a)の分周器の入力
端子Ａにおける信号波形Sig.A、ＶＣＯ４２の出力端子
Ｂにおける信号波形Sig.B、および(a)の分周器の出力端
子Ｃにおける信号波形Sig.Cを表す図である。

【図６】第三の実施の形態による撮像装置の概要を表す
ブロック図である。

【図７】(a)は分周設定テーブル、(b)は電子シャッタ設
定テーブル、(c)は電荷蓄積時間を表す図である。

【図８】第四の実施の形態による撮像装置の概要を表す
ブロック図である。

【図９】γ＝１の場合の積分回数と信号レベルとの関係
例を表す図である。

【符号の説明】

１１…撮像素子、 １３…駆動回
路、 １４…第１の発振器、 １５…処理回
路、 １６,２６,３６…制御部、 １７…スキャン
コンバータ、 １８…読み出し制御部、 １９…第２の発
振器、 ２０…Ｄ／Ａ変換回路、 ２４…発振回
路、 ３１…露出計、 ３７…フレーム
メモリ、 ３８…第１の乗算器、 ３９…第２の乗
算器、 ４０…加算器、 ４２…ＶＣＯ、 ４３…１／２分周器、 ４４…１／３分
周器、 １６１,２６１,３６１…動き検出回路、２０１…乗算
器、 ２４１…発振器、 ２４２…分周
器、 ４１０…位相比較器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/243 Ｈ０４Ｎ 5/243 (72)発明者 白幡 卓也 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 Ｆターム(参考） 5C021 PA17 PA22 PA76 RA01 RB03 RB06 RB07 YA01 5C022 AA00 AB18 AB20 AB37 AB55 AC42 AC52 AC69 5C024 AX01 CX03 CX66 GY01 HX18 HX23 HX31 HX37 JX42

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写体像に対応する光を光電変換し、画像
   信号を出力する撮像素子と、 前記撮像素子を駆動する駆動信号を出力する駆動信号出
   力手段と、 前記駆動信号出力手段の駆動周波数を設定して前記周波
   数に基づいたクロック信号を前記駆動信号出力手段に出
   力することにより、前記撮像素子の出力する前記画像信
   号のフレーム読み出し周期を制御する周波数制御手段と
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の撮像装置において、 前記撮像素子から出力される前記画像信号の信号レベル
   を検出する信号レベル検出手段をさらに有し、 前記周波数制御手段は、前記信号レベルに応じて前記ク
   ロック信号の周波数を設定することを特徴とする撮像装
   置。
3. 【請求項３】請求項２に記載の撮像装置において、 前記周波数制御手段は、前記信号レベルの低下に応じて
   前記クロック信号の周波数を低下させることを特徴とす
   る撮像装置。
4. 【請求項４】請求項１に記載の撮像装置において、 前記撮像素子の電荷蓄積時間は、前記画像信号のフレー
   ム読み出し周期に比例して定められることを特徴とする
   撮像装置。
5. 【請求項５】請求項１に記載の撮像装置において、 前記駆動信号出力手段は、前記フレーム読み出し周期に
   対する蓄積時間の比率を決定し、前記比率により前記撮
   像素子に電荷を蓄積させる電子シャッタ信号をさらに出
   力し、 前記撮像素子の電荷蓄積時間は、前記フレーム読み出し
   周期と前記比率とにより定められることを特徴とする撮
   像装置。
6. 【請求項６】請求項１に記載の撮像装置において、 前記周波数制御手段によって設定された前記周波数に基
   づいた前記クロック信号を前記駆動信号出力手段に出力
   した場合において、前記撮像素子の出力する前記画像信
   号の信号レベルを目標レベルに補正するレベル補正手段
   をさらに有することを特徴とする撮像装置。
7. 【請求項７】請求項６に記載の撮像装置において、 前記レベル補正手段は、前記撮像素子の出力する前記画
   像信号を増幅する増幅手段を含むことを特徴とする撮像
   装置。
8. 【請求項８】請求項６に記載の撮像装置において、 前記レベル補正手段は、前記フレーム読み出し周期に対
   する蓄積時間の比率を決定し、前記比率により前記撮像
   素子に電荷を蓄積させることにより、前記撮像素子の信
   号レベルを補正する電子シャッタ制御手段を含むことを
   特徴とする撮像装置。
9. 【請求項９】請求項１に記載の撮像装置において、 前記撮像素子から出力される前記フレーム読み出し周期
   の前記画像信号を、外部表示装置表示用のフレーム表示
   周期に変換するフレーム周期変換手段をさらに有するこ
   とを特徴とする撮像装置。
10. 【請求項１０】請求項１に記載の撮像装置において、 前記撮像素子の撮像面上における前記被写体像の変化に
    基づいて、前記被写体と前記撮像素子との相対的な位置
    変化を判断する判断手段をさらに有し、 前記周波数制御手段は、前記判断手段により前記被写体
    と前記撮像素子との相対的な位置が変化したと判断され
    た場合に、前記周波数を所定値以上に設定することを特
    徴とする撮像装置。
11. 【請求項１１】請求項１０に記載の撮像装置において、 前記周波数制御手段によって設定された前記周波数に基
    づいた前記クロック信号を前記駆動信号出力手段に出力
    した場合において、前記撮像素子の出力する画像信号を
    目標レベルに補正するレベル補正手段をさらに有するこ
    とを特徴とする撮像装置。
12. 【請求項１２】請求項１１に記載の撮像装置において、 前記レベル補正手段は、前記撮像素子の出力する画像信
    号を増幅する増幅手段を含むことを特徴とする撮像装
    置。
13. 【請求項１３】請求項１１に記載の撮像装置において、 前記レベル補正手段は、電子シャッタ制御手段を含み、 前記電子シャッタ制御手段は、前記フレーム読み出し周
    期に対する蓄積時間の比率を決定し、前記比率により前
    記撮像素子に電荷を蓄積させることにより、前記撮像素
    子の出力を補正することを特徴とする撮像装置。
14. 【請求項１４】被写体像に対応する光を光電変換し、画
    像信号を出力する撮像素子と、 前記撮像素子から出力される前記画像信号の信号レベル
    を検出する信号レベル検出手段と、 前記画像信号をフレームごとに積分する積分手段と、 前記信号レベル検出手段により検出される前記信号レベ
    ルに基づいて、前記積分手段の積分回数を設定する積分
    回数設定手段とを有することを特徴とする撮像装置。
15. 【請求項１５】請求項１４に記載の撮像装置において、 前記撮像素子の撮像面上における前記被写体像の変化に
    基づいて、前記被写体と前記撮像素子との相対的な位置
    変化を判断する判断手段をさらに有し、 前記積分回数設定手段は、前記判断手段により前記被写
    体と前記撮像素子との相対的な位置が変化したと判断さ
    れた場合に、前記積分回数を１に設定することを特徴と
    する撮像装置。
16. 【請求項１６】請求項１４に記載の撮像装置において、 前記積分手段は、前記撮像素子から出力された前記画像
    信号と、前記積分手段による積分結果を記憶する記憶手
    段に記憶された画像信号とを積分するものであって、前
    記撮像素子の撮像面上における前記被写体像の変化に基
    づいて、前記被写体と前記撮像素子との相対的な位置変
    化を判断する判断手段をさらに有し、 前記積分手段は、前記判断手段により前記被写体と前記
    撮像素子との相対的な位置が変化したと判断された場合
    に、前記記憶手段を介さずに前記撮像素子の出力する前
    記画像信号を出力することを特徴とする撮像装置。
17. 【請求項１７】請求項１４に記載の撮像装置において、 前記積分回数設定手段によって前記積分回数が１に設定
    された場合に前記撮像素子の出力する前記画像信号を目
    標レベルに補正するレベル補正手段をさらに有すること
    を特徴とする撮像装置。
18. 【請求項１８】請求項１４に記載の撮像装置において、 前記積分手段は、前記撮像素子から出力された前記画像
    信号と、前記積分手段による積分結果を記憶する記憶手
    段に記憶された画像信号とを積分するものであって、 前記撮像素子の撮像面上における前記被写体像の変化に
    基づいて、前記被写体と前記撮像素子との相対的な位置
    変化を判断する判断手段をさらに有し、 前記積分手段は、前記判断手段により前記被写体と前記
    撮像素子との相対的な位置が変化したと判断された場合
    に、前記記憶手段への書き込みを禁止して前記記憶手段
    の記憶する積分結果を出力することを特徴とする撮像装
    置。
19. 【請求項１９】請求項１４に記載の撮像装置において、 前記積分回数設定手段は、前記信号レベルの低下に応じ
    て前記積分回数を増加させることを特徴とする撮像装
    置。