JP2001352486A - Image pickup device - Google Patents
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Landscapes
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- Studio Devices (AREA)
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- Studio Circuits (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電荷蓄積量の少な
い画像信号と電荷蓄積量の多い画像信号とを合成するこ
とによりダイナミックレンジ拡大を行うように構成され
た撮像装置にかかわり、特には、電荷蓄積量の少ない画
像信号に多く含まれるノイズ成分の影響をなるべく排除
して画質の向上を図る技術に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup apparatus configured to expand a dynamic range by synthesizing an image signal having a small charge accumulation amount and an image signal having a large charge accumulation amount. The present invention relates to a technique for improving the image quality by eliminating as much as possible the effects of noise components contained in an image signal having a small charge accumulation amount.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、露光量が異なる2つの画像信
号を合成することにより、ダイナミックレンジの広い映
像信号を得るように構成された固体撮像装置として、例
えば特開平9−214829号公報や特開平9−275
527号公報に開示されているものが知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a solid-state imaging device configured to obtain a video signal having a wide dynamic range by synthesizing two image signals having different exposure amounts, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-214829 and Kaihei 9-275
The one disclosed in Japanese Patent Publication No. 527 is known.
【0003】特開平9−214829号公報において
は、露光時間を変えて撮影した連続する2枚のフィール
ド画像をそれぞれレベルシフトさせた後、1フレームの
画像に合成することでダイナミックレンジの広い画像を
得ることが可能なデジタルスチルカメラが開示されてい
る。[0003] In Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-214829, an image having a wide dynamic range is obtained by shifting a level of two continuous field images photographed with different exposure times and then synthesizing them into one frame image. A digital still camera that can be obtained is disclosed.
【0004】また、特開平9−275527号公報にお
いては、複数のCCD(電荷結合デバイス)から得られ
る露光時間の異なった複数のフレーム画像をそれぞれレ
ベルシフトさせた後、1フレームの画像に合成すること
でダイナミックレンジの広い画像を得ることが可能なデ
ジタルスチルカメラが開示されている。In Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-275527, a plurality of frame images having different exposure times obtained from a plurality of CCDs (charge-coupled devices) are level-shifted, and then combined into one frame image. Accordingly, a digital still camera capable of obtaining an image with a wide dynamic range has been disclosed.
【0005】他にも、1フィールド期間内に長時間露光
信号と短時間露光信号を読み出し可能な特殊なCCDを
用いてダイナミックレンジを拡大したビデオカメラの例
が知られている(映像メディア学会技術報告Vol.22,No.
3,pp1〜6(1998)“単板Hyper-Dカラーカメラ信号処理
方式の開発”)。Another example of a video camera in which the dynamic range is expanded by using a special CCD capable of reading out a long-time exposure signal and a short-time exposure signal within one field period is known (Technology of the Image Media Society of Japan). Report Vol.22, No.
3, pp1-6 (1998) "Development of single-chip Hyper-D color camera signal processing method").
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ダイナミックレンジの広い映像信号を得るための撮像装
置においては、露光時間を変えて撮影した電荷蓄積量の
少ない画像信号と電荷蓄積量の多い画像信号とを合成す
るのであるが、電荷蓄積量の少ない画像信号に多く含ま
れるノイズ成分のために、合成後の画像信号のS/Nが
劣化し、画質を損ねるという問題を有していた。However, in a conventional imaging apparatus for obtaining a video signal having a wide dynamic range, an image signal having a small charge accumulation amount and an image signal having a large charge accumulation amount photographed by changing the exposure time are used. However, there is a problem that the S / N of the synthesized image signal is deteriorated and the image quality is deteriorated due to noise components included in the image signal having a small amount of accumulated electric charge due to a large amount of noise components.
【0007】本発明は上記課題を解決するものであっ
て、ダイナミックレンジの広い映像信号を得るための撮
像装置において、ノイズ成分が少なくてS/N性能に優
れた状態の広ダイナミックレンジの画像を得ることを目
的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. In an image pickup apparatus for obtaining a video signal having a wide dynamic range, an image having a wide dynamic range with a small noise component and excellent S / N performance is obtained. The purpose is to gain.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】電荷蓄積量の少ない画像
信号と電荷蓄積量の多い画像信号とを合成することによ
りダイナミックレンジ拡大を行うように構成された撮像
装置において、本発明は、前記電荷蓄積量の少ない画像
信号に対する周波数強調処理と前記電荷蓄積量の多い画
像信号に対する周波数強調処理とを互いに異にすること
により、上記の課題を解決するものである。According to the present invention, there is provided an imaging apparatus configured to expand a dynamic range by synthesizing an image signal having a small charge accumulation amount and an image signal having a large charge accumulation amount. The object is achieved by making the frequency enhancement processing for an image signal with a small accumulation amount different from the frequency enhancement processing for the image signal with a large charge accumulation amount.
【0009】すなわち、周波数強調処理において電荷蓄
積量の少ない画像信号に対してはノイズ成分を抑えるよ
うな設定とすることにより、ダイナミックレンジが広
く、しかもノイズ成分の少ないS/N性能の優れた画像
を得ることができる。That is, in the frequency emphasizing process, an image signal with a small charge accumulation amount is set to suppress a noise component, so that an image having a wide dynamic range and excellent S / N performance with a small noise component is provided. Can be obtained.
【0010】なお、電荷蓄積量を異にする画像信号とし
て、上記では2種類の画像信号で説明しているが、それ
は説明の便宜上のことであって、必ずしもそれにとらわ
れる必要性はなく、3種類以上の任意種類数の画像信号
を対象としてよきものとする。In the above description, two types of image signals are described as image signals having different charge accumulation amounts. However, this is for convenience of explanation, and it is not necessary to be limited to the three types. The above-described arbitrary number of image signals may be targeted.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を総括
的に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be generally described.
【0012】本願第1の発明の撮像装置は、電荷蓄積量
の少ない画像信号と電荷蓄積量の多い画像信号とを合成
することによりダイナミックレンジ拡大を行う撮像装置
であって、前記電荷蓄積量の少ない画像信号と前記電荷
蓄積量の多い画像信号とに対する周波数強調処理を互い
に異にすることを特徴としている。An image pickup apparatus according to a first aspect of the present invention is an image pickup apparatus for expanding a dynamic range by combining an image signal having a small charge accumulation amount and an image signal having a large charge accumulation amount. It is characterized in that the frequency emphasis processing for the small image signal and the image signal with the large charge accumulation amount are different from each other.
【0013】この第1の発明による作用は次のとおりで
ある。電荷蓄積量の少ない画像信号に対する周波数強調
処理と電荷蓄積量の多い画像信号に対する周波数強調処
理とにおいて、電荷蓄積量の少ない画像信号に対しては
ノイズ成分を抑えるような設定をすることにより、ノイ
ズ成分の少ないS/N性能に優れた合成画像信号を生成
する状態でダイナミックレンジの広い画像を得ることが
可能となる。The operation of the first invention is as follows. In the frequency enhancement processing for an image signal with a small charge accumulation amount and the frequency enhancement processing for an image signal with a large charge accumulation amount, noise is reduced by setting a noise component for an image signal with a small charge accumulation amount. It is possible to obtain an image with a wide dynamic range while generating a composite image signal having a small component and excellent S / N performance.
【0014】本願第2の発明の撮像装置は、上記の第1
の発明において、前記電荷蓄積量の少ない画像信号の設
定周波数成分の強調を弱め、前記電荷蓄積量の多い画像
信号の設定周波数成分の強調を強めるというものであ
る。The imaging apparatus according to the second aspect of the present invention includes the above-described first aspect.
In the invention, the emphasis of the set frequency component of the image signal having the small charge accumulation amount is weakened, and the emphasis of the set frequency component of the image signal having the large charge accumulation amount is increased.
【0015】この第2の発明は上記の第1の発明をより
具体的レベルで記述したものに相当し、電荷蓄積量が少
ないためにノイズ成分をより多く含む傾向の画像信号に
対する周波数強調処理として、例えば周波数帯域を低く
したり乗算ゲインを低くすることによって強調を弱める
ことにより、上記第1の発明と同様に、ノイズ成分が少
なくてS/N性能に優れたダイナミックレンジの広い画
像を得ることが可能となる。This second invention corresponds to the above-described first invention described on a more specific level, and is used as a frequency emphasis process for an image signal which tends to include a large amount of noise components due to a small charge accumulation amount. For example, by weakening the emphasis by lowering the frequency band or lowering the multiplication gain, it is possible to obtain an image having a small noise component and a wide dynamic range excellent in S / N performance as in the first aspect. Becomes possible.
【0016】本願第3の発明の撮像装置は、上記の第1
・第2の発明において、前記電荷蓄積量の少ない画像信
号と前記電荷蓄積量の多い画像信号との合成を前記周波
数強調処理の後に行うことを特徴としている。これは、
電荷蓄積量を異にする複数種類の画像信号の合成と周波
数強調処理との時間的順序について記述するものであ
り、この第3の発明では、周波数強調処理を先に実行
し、その周波数強調処理が行われた後の画像信号につい
て合成を行うこととするものである。The imaging apparatus according to the third invention of the present application is the imaging apparatus according to the first aspect.
The second invention is characterized in that the image signal having the small charge accumulation amount and the image signal having the large charge accumulation amount are synthesized after the frequency emphasizing process. this is,
This describes the temporal sequence of the synthesis of a plurality of types of image signals having different charge accumulation amounts and the frequency enhancement processing. In the third invention, the frequency enhancement processing is executed first, and the frequency enhancement processing is performed. Is to be synthesized with respect to the image signal that has been subjected to.
【0017】本願第4の発明の撮像装置は、上記の第1
・第2の発明において、前記電荷蓄積量の少ない画像信
号と前記電荷蓄積量の多い画像信号との合成を前記周波
数強調処理の前に行うことを特徴としている。これは、
電荷蓄積量を異にする複数種類の画像信号の合成と周波
数強調処理との時間的順序について記述するものであ
り、この第4の発明では、複数種類の画像信号の合成を
先に実行し、その合成画像信号に対して周波数強調処理
を行うこととするものである。The imaging apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the imaging apparatus according to the first aspect.
In the second invention, the image signal having a small charge accumulation amount and the image signal having the large charge accumulation amount are combined before the frequency emphasizing process. this is,
This describes the temporal sequence of the synthesis of a plurality of types of image signals having different charge accumulation amounts and the frequency enhancement process. In the fourth invention, the synthesis of the plurality of types of image signals is performed first, The frequency enhancement processing is performed on the synthesized image signal.
【0018】合成するときに好適な方法は、電荷蓄積量
の少ない画像信号に1を超える係数を乗算し、その結果
と電荷蓄積量の多い画像信号とを合成することである
が、1を超える係数を乗算する方の電荷蓄積量の少ない
画像信号はノイズ成分をより多く含むものであるので、
合成前に、ノイズ成分を抑制するための周波数強調処理
を施しておく方が、合成画像信号においてS/N性能を
より良いものとすることが可能となる。第3の発明は、
このことを主張するものであり、第4の発明は、そうで
なくてもよいことを表明している。A preferred method of synthesizing is to multiply an image signal with a small charge accumulation by a coefficient exceeding 1, and to combine the result with an image signal with a large charge accumulation. Since the image signal having a smaller charge accumulation amount by multiplying the coefficient contains more noise components,
Performing a frequency emphasis process for suppressing noise components before the synthesis can improve the S / N performance of the synthesized image signal. The third invention is
This is insisted, and the fourth invention expresses that this is not the case.
【0019】本願第5の発明の撮像装置は、上記の第1
〜第4の発明において、前記電荷蓄積量の少ない画像信
号を取得するための駆動方式と前記電荷蓄積量の多い画
像信号を取得するための駆動方式とが互いに異なってい
ることを特徴としている。The imaging apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the imaging apparatus according to the first aspect.
In the fourth to fourth aspects, a driving method for acquiring the image signal with a small charge accumulation amount and a driving method for acquiring an image signal with a large charge accumulation amount are different from each other.
【0020】この第5の発明による作用は次のとおりで
ある。例えば、電荷蓄積量の少ない画像信号をフィール
ド読み出し駆動方式で生成し、電荷蓄積量の多い画像信
号をフレーム読み出し駆動方式で生成することが考えら
れるが、このような場合においても、前述同様に、ノイ
ズ成分が少なくてS/N性能に優れたダイナミックレン
ジの広い画像を得ることが可能となる。The operation of the fifth invention is as follows. For example, it is conceivable to generate an image signal with a small amount of charge accumulation by the field readout driving method and generate an image signal with a large amount of charge accumulation by the frame readout driving method. It is possible to obtain an image with a small dynamic component and excellent in S / N performance and a wide dynamic range.
【0021】本願第6の発明の撮像装置は、上記の第5
の発明において、前記駆動方式が互いに異なる前記電荷
蓄積量の互いに異なる画像信号について、その合成の前
に信号形式を統一することを特徴としている。The imaging apparatus according to the sixth aspect of the present invention includes the fifth aspect described above.
The invention is characterized in that, for the image signals having the different charge accumulation amounts different from each other, the signal formats are unified before synthesizing the image signals.
【0022】この第6の発明による作用は次のとおりで
ある。例えば、上記の場合のフィールド読み出し駆動方
式による電荷蓄積量の少ない画像信号とフレーム読み出
し駆動方式による電荷蓄積量の多い画像信号とでは、信
号形式が異なるので、そのままでは合成する上で不具合
が生じる。そこで、合成する前に、例えば、フィールド
読み出し駆動方式の電荷蓄積量の少ない画像信号につい
て補間を行うなどして、フレーム読み出し駆動方式の電
荷蓄積量の多い画像信号に対して信号形式を統一してお
くと、両画像信号の合成を不具合なく良好に実現するこ
とが可能となる。The operation of the sixth invention is as follows. For example, the signal format is different between the image signal having a small charge accumulation amount by the field readout driving method and the image signal having a large charge accumulation amount by the frame readout driving method in the above case. Therefore, before combining, for example, the signal format is unified with respect to the image signal having a large charge accumulation amount of the frame readout driving method by interpolating the image signal having a small charge accumulation amount in the field readout driving method. In other words, it is possible to satisfactorily combine the two image signals without any trouble.
【0023】本願第7の発明の撮像装置は、撮像素子
と、前記撮像素子の電荷蓄積量を制御する電荷蓄積量制
御手段と、前記電荷蓄積量制御手段により電荷蓄積量の
異なる複数の画像信号を得る撮像手段と、前記撮像手段
の出力画像信号の設定周波数成分を強調する周波数強調
手段と、前記周波数強調手段の出力画像信号を合成し合
成画像信号を生成する画像合成手段とを備えているとと
もに、前記周波数強調手段は、電荷蓄積量の少ない画像
信号に対する周波数強調処理と電荷蓄積量の多い画像信
号に対する周波数強調処理とを互いに異にするものとし
て構成されているというものである。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an image pickup device, an image pickup device, charge storage amount control means for controlling the charge storage amount of the image pickup device, and a plurality of image signals having different charge storage amounts by the charge storage amount control means. And an image synthesizing unit for synthesizing an output image signal of the frequency emphasizing unit to generate a synthesized image signal. In addition, the frequency emphasizing means is configured such that the frequency emphasizing process for an image signal having a small charge accumulation amount and the frequency emphasizing process for an image signal having a large charge accumulation amount are different from each other.
【0024】この第7の発明は、上記第1の発明をより
具体的レベルで記述したものに相当している。この第7
の発明による作用は次のとおりである。電荷蓄積量の少
ない画像信号に対する周波数強調処理と電荷蓄積量の少
ない画像信号に対する周波数強調処理とにおいて、周波
数強調手段は、電荷蓄積量の少ない画像信号に対しては
ノイズ成分を抑えるような設定をすることにより、ノイ
ズ成分の少ないS/N性能に優れた合成画像信号を生成
する状態でダイナミックレンジの広い画像を得ることが
可能となる。加えて、電荷蓄積量の少ない画像信号に対
してノイズ成分を抑える設定を行うのに、2つの画像信
号を合成した後ではなく、合成する前においてノイズ成
分を抑える設定を行うので、合成画像信号においてS/
N性能をより良いものにすることが可能となる。The seventh invention corresponds to the first invention described at a more specific level. This seventh
The operation according to the invention is as follows. In the frequency emphasis processing for the image signal with a small charge accumulation amount and the frequency emphasis processing for the image signal with a small charge accumulation amount, the frequency emphasis means sets the noise component to be suppressed for the image signal with the small charge accumulation amount. By doing so, it is possible to obtain an image with a wide dynamic range while generating a composite image signal with a small noise component and excellent S / N performance. In addition, the setting for suppressing the noise component for an image signal having a small charge accumulation amount is performed not before the synthesis of the two image signals but before the synthesis of the two image signals. At S /
It is possible to improve N performance.
【0025】本願第8の発明の撮像装置は、撮像素子
と、前記撮像素子の電荷蓄積量を制御する電荷蓄積量制
御手段と、前記電荷蓄積量制御手段により電荷蓄積量の
異なる複数の画像信号を得る撮像手段と、前記撮像手段
の出力画像信号を合成し合成画像信号を生成する画像合
成手段と、前記合成画像信号の設定周波数成分を強調す
る周波数強調手段とを備えているとともに、前記周波数
強調手段は、前記合成画像信号内の電荷蓄積量の少ない
画像信号部分に対する周波数強調処理と電荷蓄積量の多
い画像信号部分に対する周波数強調処理とを互いに異に
するものとして構成されているというものである。According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an image pickup device, an image pickup device, charge storage amount control means for controlling the charge storage amount of the image pickup device, and a plurality of image signals having different charge storage amounts by the charge storage amount control means. And an image synthesizing unit that synthesizes an output image signal of the imaging unit to generate a synthesized image signal; and a frequency emphasis unit that emphasizes a set frequency component of the synthesized image signal. The emphasizing means is configured such that the frequency emphasizing process for the image signal portion with a small charge accumulation amount and the frequency emphasizing process for the image signal portion with a large charge accumulation amount in the composite image signal are different from each other. is there.
【0026】この第8の発明も、上記第1の発明をより
具体的レベルで記述したものに相当している。この第8
の発明による作用は次のとおりである。電荷蓄積量の少
ない画像信号に対する周波数強調処理と電荷蓄積量の多
い画像信号に対する周波数強調処理とにおいて、電荷蓄
積量の少ない画像信号に対してはノイズ成分を抑えるよ
うな設定をすることにより、ノイズ成分の少ないS/N
性能に優れた合成画像信号を生成する状態でダイナミッ
クレンジの広い画像を得ることが可能となる。なお、電
荷蓄積量の少ない画像信号に対してノイズ成分を抑える
設定を行うのに、2つの画像信号を合成した後において
ノイズ成分を抑える設定を行うのであるが、この発明
は、それでも構わないことを表明している。The eighth invention also corresponds to the first invention described at a more specific level. This 8th
The operation according to the invention is as follows. In the frequency enhancement processing for an image signal with a small charge accumulation amount and the frequency enhancement processing for an image signal with a large charge accumulation amount, noise is reduced by setting a noise component for an image signal with a small charge accumulation amount. S / N with few components
It is possible to obtain an image with a wide dynamic range while generating a composite image signal with excellent performance. In addition, in order to perform the setting for suppressing the noise component for an image signal having a small charge accumulation amount, the setting for suppressing the noise component is performed after the two image signals are combined. However, the present invention is not limited to this. Has expressed.
【0027】本願第9の発明の撮像装置は、撮像素子
と、前記撮像素子の電荷蓄積量を制御する電荷蓄積量制
御手段と、互いに異なる少なくとも2つの駆動方式を有
する前記撮像素子の撮像素子駆動制御手段と、前記電荷
蓄積量制御手段により電荷蓄積量を異にするとともに前
記撮像素子駆動制御手段により駆動方式を異にする複数
の画像信号を得る撮像手段と、前記撮像手段の出力画像
信号の設定周波数成分を強調する周波数強調手段と、前
記周波数強調手段の出力画像信号を合成し合成画像信号
を生成する画像合成手段とを備えているとともに、前記
周波数強調手段は、電荷蓄積量の少ない画像信号に対す
る周波数強調処理と電荷蓄積量の多い画像信号に対する
周波数強調処理とを互いに異にするものとして構成され
ているというものである。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an image pickup device, an electric charge accumulation amount control means for controlling an electric charge accumulation amount of the image pickup device, and an image pickup device driving of the image pickup device having at least two different driving systems. A control unit, an imaging unit that obtains a plurality of image signals having different charge storage amounts by the charge storage amount control unit and different driving methods by the imaging device drive control unit, and an output image signal of the imaging unit. A frequency emphasizing unit for emphasizing a set frequency component; and an image synthesizing unit for synthesizing an output image signal of the frequency emphasizing unit to generate a synthesized image signal. The frequency emphasis processing for the signal and the frequency emphasis processing for the image signal with a large charge accumulation amount are configured to be different from each other. That.
【0028】この第9の発明は、上記第5の発明をより
具体的レベルで記述したものに相当している。この第9
の発明による作用は次のとおりである。例えば、電荷蓄
積量の少ない画像信号をフィールド読み出し駆動方式で
生成し、電荷蓄積量の多い画像信号をフレーム読み出し
駆動方式で生成することが考えられるが、このような場
合においても、前述同様に、ノイズ成分が少なくてS/
N性能に優れたダイナミックレンジの広い画像を得るこ
とが可能となる。The ninth invention corresponds to the fifth invention described at a more specific level. This ninth
The operation according to the invention is as follows. For example, it is conceivable to generate an image signal with a small amount of charge accumulation by the field readout driving method and generate an image signal with a large amount of charge accumulation by the frame readout driving method. S /
It is possible to obtain an image with excellent N performance and a wide dynamic range.
【0029】本願第10の発明の撮像装置は、撮像素子
と、前記撮像素子の電荷蓄積量を制御する電荷蓄積量制
御手段と、互いに異なる少なくとも2つの駆動方式を有
する前記撮像素子の撮像素子駆動制御手段と、前記電荷
蓄積量制御手段により電荷蓄積量を異にするとともに前
記撮像素子駆動制御手段により駆動方式を異にする複数
の画像信号を得る撮像手段と、前記撮像手段の出力画像
信号を合成し合成画像信号を生成する画像合成手段と、
前記合成画像信号の設定周波数成分を強調する周波数強
調手段とを備えているとともに、前記周波数強調手段
は、前記合成画像信号内の電荷蓄積量の少ない画像信号
部分に対する周波数強調処理と電荷蓄積量の多い画像信
号部分に対する周波数強調処理とを互いに異にするもの
として構成されているというものである。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided an image pickup device, an electric charge storage amount control means for controlling the amount of electric charge stored in the image pickup device, and an image pickup device driving of the image pickup device having at least two different driving systems. A control unit, an imaging unit that obtains a plurality of image signals of different driving modes by the imaging device drive control unit, and an output image signal of the imaging unit. Image synthesizing means for synthesizing to generate a synthesized image signal;
Frequency emphasizing means for emphasizing a set frequency component of the synthesized image signal, wherein the frequency emphasizing means performs a frequency emphasizing process on an image signal portion having a small charge accumulation amount in the synthesized image signal and a charge accumulating amount. The frequency emphasizing process for many image signal portions is different from each other.
【0030】この第10の発明も、上記第5の発明をよ
り具体的レベルで記述したものに相当している。この第
10の発明による作用は次のとおりである。例えば、電
荷蓄積量の少ない画像信号をフィールド読み出し駆動方
式で生成し、電荷蓄積量の多い画像信号をフレーム読み
出し駆動方式で生成することが考えられるが、このよう
な場合においても、前述同様に、ノイズ成分が少なくて
S/N性能に優れたダイナミックレンジの広い画像を得
ることが可能となる。加えて、電荷蓄積量の少ない画像
信号に対してノイズ成分を抑える設定を行うのに、2つ
の画像信号を合成した後ではなく、合成する前において
ノイズ成分を抑える設定を行うので、合成画像信号にお
いてS/N性能をより良いものにすることが可能とな
る。The tenth invention also corresponds to a description of the fifth invention at a more specific level. The operation according to the tenth aspect is as follows. For example, it is conceivable to generate an image signal with a small amount of charge accumulation by the field readout driving method and generate an image signal with a large amount of charge accumulation by the frame readout driving method. It is possible to obtain an image with a small dynamic component and excellent in S / N performance and a wide dynamic range. In addition, the setting for suppressing the noise component for an image signal having a small charge accumulation amount is performed not before the synthesis of the two image signals but before the synthesis of the two image signals. , It is possible to improve the S / N performance.
【0031】本願第11の発明の撮像装置は、上記の第
7・第9の発明において、前記周波数強調手段は、電荷
蓄積量の少ない画像信号の設定周波数成分の強調を弱
め、電荷蓄積量の多い画像信号の設定周波数成分の強調
を強めるように構成されているというものである。[0031] In the imaging apparatus according to an eleventh aspect of the present invention, in the seventh and ninth aspects, the frequency emphasizing means weakens emphasis of a set frequency component of an image signal having a small charge accumulation amount, and reduces the charge accumulation amount. The configuration is such that the emphasis on the set frequency components of many image signals is enhanced.
【0032】この第11の発明による作用は次のとおり
である。電荷蓄積量が少ないためにノイズ成分をより多
く含む傾向の画像信号に対する周波数強調処理として、
例えば周波数帯域を低くしたり乗算ゲインを低くするこ
とによって強調を弱めることにより、ノイズ成分が少な
くてS/N性能に優れたダイナミックレンジの広い画像
を得ることが可能となる。The operation of the eleventh invention is as follows. As a frequency emphasis process for an image signal that tends to include more noise components due to a small charge accumulation amount,
For example, by weakening the emphasis by lowering the frequency band or lowering the multiplication gain, it is possible to obtain an image with a small dynamic component and excellent S / N performance and a wide dynamic range.
【0033】本願第12の発明の撮像装置は、上記の第
8・第10の発明において、前記周波数強調手段は、前
記合成画像信号内の電荷蓄積量の少ない画像信号部分の
設定周波数成分の強調を弱め、電荷蓄積量の多い画像信
号部分の設定周波数成分の強調を強めるように構成され
ているというものである。[0033] In the imaging apparatus according to a twelfth aspect of the present invention, in the eighth and tenth aspects, the frequency emphasizing means enhances a set frequency component of an image signal portion having a small charge accumulation amount in the composite image signal. , And the emphasis on the set frequency component of the image signal portion having a large charge accumulation amount is enhanced.
【0034】この第12の発明による作用は次のとおり
である。電荷蓄積量が少ないためにノイズ成分をより多
く含む傾向の画像信号に対する周波数強調処理として、
例えば周波数帯域を低くしたり乗算ゲインを低くするこ
とにより強調を弱めることにより、ノイズ成分が少なく
てS/N性能に優れたダイナミックレンジの広い画像を
得ることが可能となる。The operation of the twelfth invention is as follows. As a frequency emphasis process for an image signal that tends to include more noise components due to a small charge accumulation amount,
For example, by weakening the emphasis by lowering the frequency band or lowering the multiplication gain, it is possible to obtain an image with a small noise component and an excellent S / N performance and a wide dynamic range.
【0035】本願第13の発明の撮像装置は、上記の第
8・第10の発明において、前記周波数強調手段は、前
記画像合成手段における電荷蓄積量の異なる複数の画像
信号の画像合成比率情報を用いて前記合成画像信号内の
電荷蓄積量の少ない画像信号部分の設定周波数成分の強
調を弱め、電荷蓄積量の多い画像信号部分の設定周波数
成分の強調を強めるように構成されているというもので
ある。According to a thirteenth aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the eighth and tenth aspects, the frequency emphasizing means includes image synthesizing ratio information of a plurality of image signals having different charge accumulation amounts in the image synthesizing means. It is configured to weaken the set frequency component of the image signal portion having a small charge accumulation amount in the composite image signal and increase the emphasis of the set frequency component of the image signal portion having a large charge accumulation amount. is there.
【0036】この第13の発明による作用は次のとおり
である。画像合成比率情報によって、電荷蓄積量の少な
い画像信号の信号範囲と電荷蓄積量の多い画像信号の信
号範囲とを滑らかに連続する状態での画像合成を行うこ
とが可能になるとともに、最適な周波数強調処理を行う
ことが可能となり、ノイズ成分が少なくてS/N性能に
優れたダイナミックレンジの広い十分に高品質な画像を
得ることが可能となる。The operation of the thirteenth aspect is as follows. The image synthesis ratio information enables image synthesis in a state where the signal range of an image signal having a small amount of charge storage and the signal range of an image signal having a large amount of charge storage are smoothly continued, and the optimal frequency Enhancement processing can be performed, and a sufficiently high-quality image with a small noise component and excellent S / N performance and a wide dynamic range can be obtained.
【0037】本願第14の発明の撮像装置は、上記の第
9・第10の発明において、前記撮像素子駆動制御手段
は、前記の互いに異なる駆動方式としてフィールド信号
を生成する駆動方式とフレーム信号を生成する駆動方式
とを備えたものとして構成されているというものであ
る。According to a fourteenth aspect of the present invention, in the ninth and tenth aspects of the present invention, the imaging device drive control means includes a driving method for generating a field signal and a frame signal as the different driving methods. And a driving method for generating the data.
【0038】この第14の発明による作用は次のとおり
である。例えば、電荷蓄積量の少ない画像信号をフィー
ルド読み出し駆動方式で生成し、電荷蓄積量の多い画像
信号をフレーム読み出し駆動方式で生成する場合におい
て、ノイズ成分が少なくてS/N性能に優れたダイナミ
ックレンジの広い画像を得ることが可能となる。The operation of the fourteenth invention is as follows. For example, in a case where an image signal with a small amount of charge storage is generated by the field readout driving method and an image signal with a large amount of charge storage is generated by the frame readout driving method, a dynamic range with small noise components and excellent S / N performance Image can be obtained.
【0039】本願第15の発明の撮像装置は、上記の第
9・第10の発明において、前記撮像素子駆動制御手段
は、前記の互いに異なる駆動方式としてインタレース駆
動方式と遮光手段を有するフレーム読み出し制御駆動方
式とを備えたものとして構成されているというものであ
る。According to a fifteenth aspect of the present invention, in the ninth and tenth aspects of the present invention, the image pickup device drive control means includes a frame readout having an interlace drive method and a light shielding means as the different drive methods. And a control drive system.
【0040】本願第16の発明の撮像装置は、上記の第
9・第10の発明において、前記撮像手段は、電荷蓄積
量の少ないインタレース駆動方式による画像信号と電荷
蓄積量の多い遮光手段を有するフレーム読み出し制御駆
動方式による画像信号を得るものとして構成されている
というものである。According to a sixteenth aspect of the present invention, in the ninth and tenth aspects of the present invention, the imaging means includes an image signal by an interlace driving method having a small charge accumulation amount and a light shielding means having a large charge accumulation amount. It is configured to obtain an image signal by the frame readout control driving method.
【0041】この第15、第16の発明による作用は次
のとおりである。露光時間が長いために電荷蓄積量の多
い画像の画像信号について、これを読み出すときには遮
光しておくことにより、読み出し中の余分て露光を回避
することができ、信号の信頼性ひいては画像の高品質性
を確保することが可能となる。The functions of the fifteenth and sixteenth aspects are as follows. By reading the image signal of an image having a large charge accumulation amount due to a long exposure time, it is possible to avoid extra exposure during reading by reading out the light, thereby improving the reliability of the signal and the high quality of the image. Can be ensured.
【0042】本願第17の発明の撮像装置は、上記の第
9の発明において、前記撮像手段は、異なる2つの駆動
方式の一方のフレーム読み出し制御駆動方式によるフレ
ーム画像信号と、もう一方のインタレース駆動方式によ
るフィールド画像信号を生成し、前記フィールド画像信
号を補間フレーム画像信号に変換する補間手段を備えた
ものとして構成されているというものである。According to a seventeenth aspect of the present invention, in the ninth aspect of the present invention, the imaging means includes: a frame image signal by one of two different driving methods, a frame readout control driving method; It is configured to include an interpolating unit that generates a field image signal by a driving method and converts the field image signal into an interpolated frame image signal.
【0043】この第17の発明による作用は次のとおり
である。フレーム画像信号とフィールド画像信号とは互
いに信号形式を異にしており、そのまま合成すると不具
合を生じる。そこで、合成する前に、補間手段により、
フィールド画像信号について補間を行ってフレーム画像
信号に対して信号形式を統一しておくと、両画像信号の
合成を不具合なく良好に合成することが可能となる。The operation of the seventeenth invention is as follows. The signal formats of the frame image signal and the field image signal are different from each other. Therefore, before combining, by interpolation means,
By interpolating the field image signal and unifying the signal format with the frame image signal, it is possible to satisfactorily combine the two image signals without any trouble.
【0044】本願第18の発明の撮像装置は、上記の第
17の発明において、前記周波数強調手段は、前記補間
フレーム画像信号の設定周波数成分の強調を弱め、前記
フレーム画像信号の設定周波数成分の強調を強めるよう
に構成されているというものである。In the imaging apparatus according to an eighteenth aspect of the present invention, in the seventeenth aspect, the frequency emphasizing means weakens the emphasis on the set frequency component of the interpolated frame image signal, and reduces the emphasis on the set frequency component of the frame image signal. It is designed to enhance the emphasis.
【0045】この第18の発明による作用は次のとおり
である。補間フレーム画像信号は、補間がなされていな
い純粋なフレーム画像信号に比べて高周波帯域に補間に
伴う偽信号が混入している可能性が高い。そこで、電荷
蓄積量の少ない画像信号に対する周波数強調処理におい
て、偽信号を抑えるような設定をすることにより、ノイ
ズ成分だけでなく偽信号成分も少ない、S/N性能に優
れたダイナミックレンジの広い画像を得ることが可能と
なる。The operation of the eighteenth aspect is as follows. In the interpolated frame image signal, it is more likely that a false signal accompanying the interpolation is mixed in a high frequency band, as compared with a pure frame image signal in which no interpolation is performed. Therefore, in the frequency emphasizing process for an image signal with a small charge accumulation amount, by setting such that a false signal is suppressed, an image having a small dynamic signal component as well as a noise component and a wide dynamic range excellent in S / N performance is provided. Can be obtained.
【0046】本願第19の発明の撮像装置は、上記の第
10の発明において、前記撮像手段は、異なる2つの駆
動方式の一方のフレーム読み出し制御駆動方式によるフ
レーム画像信号と、もう一方のインタレース駆動方式に
よるフィールド画像信号を生成し、前記フィールド画像
信号を補間フレーム画像信号に変換する補間手段を備え
たものとして構成されているというものである。In the imaging apparatus according to a nineteenth aspect of the present invention, in the tenth aspect described above, the imaging means includes a frame image signal based on one of two different driving modes, a frame readout control driving mode, and another interlaced signal. It is configured to include an interpolating unit that generates a field image signal by a driving method and converts the field image signal into an interpolated frame image signal.
【0047】この第19の発明による作用は次のとおり
である。フレーム画像信号とフィールド画像信号とは互
いに信号形式を異にしており、そのまま合成すると不具
合を生じる。そこで、合成する前に、補間手段により、
フィールド画像信号について補間を行ってフレーム画像
信号に対して信号形式を統一しておくと、両画像信号の
合成を不具合なく良好に合成することが可能となる。The operation of the nineteenth aspect is as follows. The signal formats of the frame image signal and the field image signal are different from each other. Therefore, before combining, by interpolation means,
By interpolating the field image signal and unifying the signal format with the frame image signal, it is possible to satisfactorily combine the two image signals without any trouble.
【0048】本願第20の発明の撮像装置は、上記の第
19の発明において、前記周波数強調手段は、前記合成
画像信号内の補間フレーム画像信号部分の設定周波数成
分の強調を弱め、前記フレーム画像信号部分の設定周波
数成分の強調を強めるように構成されているというもの
である。In the imaging apparatus according to a twentieth aspect of the present invention, in the nineteenth aspect, the frequency emphasizing means weakens emphasis on a set frequency component of an interpolated frame image signal portion in the composite image signal, and The configuration is such that the emphasis of the set frequency component of the signal portion is enhanced.
【0049】この第20の発明による作用は次のとおり
である。補間フレーム画像信号は、補間がなされていな
い純粋なフレーム画像信号に比べて高周波帯域に補間に
伴う偽信号が混入している可能性が高い。そこで、電荷
蓄積量の少ない画像信号に対する周波数強調処理におい
て、偽信号を抑えるような設定をすることにより、ノイ
ズ成分だけでなく偽信号成分も少ない、S/N性能に優
れたダイナミックレンジの広い画像を得ることが可能と
なる。The operation of the twentieth aspect is as follows. In the interpolated frame image signal, it is more likely that a false signal accompanying the interpolation is mixed in a high frequency band, as compared with a pure frame image signal in which no interpolation is performed. Therefore, in the frequency emphasizing process for an image signal with a small charge accumulation amount, by setting such that a false signal is suppressed, an image having a small dynamic signal component as well as a noise component and a wide dynamic range excellent in S / N performance is provided. Can be obtained.
【0050】(具体的な実施の形態)以下、本発明にか
かわるダイナミックレンジ拡大方式の撮像装置の具体的
な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。(Specific Embodiment) Hereinafter, a specific embodiment of a dynamic range expansion type imaging apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0051】(実施の形態1)‥‥〔請求項7相当〕 図1は本発明の実施の形態1における撮像装置の構成を
示すブロック図である。同図において、1は光学レン
ズ、2は光学絞り用の機械シャッター、3はCCD(電
荷結合デバイス)を利用した固体撮像素子であり、本実
施の形態1においては民生用固体撮像装置で一般に用い
られているインタライン転送CCD(IT−CCD)で
あるとする。4は相関二重サンプリング回路と自動利得
制御(AGC)回路から構成されるアナログ信号処理手
段、5はA/D変換手段、6はA/D変換手段5により
デジタル信号に変換された画像信号を記憶する画像メモ
リである。7は画像メモリ6から読み出される2系統の
画像信号(図中 long信号とshort信号)に対して輝度信
号と色差信号の分離等の処理を行う第1のデジタル信号
処理手段(I)、8は第1のデジタル信号処理手段
(I)7からのlong信号に対して所定の周波数成分を強
調するLong信号周波数強調手段、9は第1のデジタル信
号処理手段(I)7からのshort信号に対して所定の周
波数成分を強調するShort信号周波数強調手段、10はL
ong信号周波数強調手段8からのlong信号とShort信号周
波数強調手段9からのshort信号との2系統の画像信号
を合成する画像合成手段である。(Embodiment 1) [Equivalent to claim 7] FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an imaging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an optical lens, 2 denotes a mechanical shutter for an optical diaphragm, and 3 denotes a solid-state imaging device using a CCD (charge-coupled device). In the first embodiment, the solid-state imaging device is generally used in a consumer solid-state imaging device. It is assumed that the interline transfer CCD (IT-CCD) is used. 4 is an analog signal processing means comprising a correlated double sampling circuit and an automatic gain control (AGC) circuit, 5 is an A / D conversion means, and 6 is an image signal converted by the A / D conversion means 5 into a digital signal. This is an image memory for storing. Reference numeral 7 denotes first digital signal processing means (I) for performing processing such as separation of a luminance signal and a chrominance signal on two systems of image signals (a long signal and a short signal in the figure) read from the image memory 6; Long signal frequency emphasizing means 9 for emphasizing a predetermined frequency component with respect to the long signal from the first digital signal processing means (I) 7, and a long signal frequency emphasizing means 9 for the short signal from the first digital signal processing means (I) 7. Short signal frequency emphasizing means for emphasizing a predetermined frequency component by
This is an image synthesizing unit that synthesizes two types of image signals, that is, a long signal from the ong signal frequency emphasizing unit 8 and a short signal from the short signal frequency emphasizing unit 9.
【0052】画像合成手段10で得られたmix信号は第
2のデジタル信号処理手段(II)11において、マトリ
クス演算、特定のフォーマットへのエンコード等の処理
が施される。また、絞り駆動制御手段12は機械シャッ
ター2の開閉の制御を行う手段であり、固体撮像素子駆
動制御手段13は固体撮像素子3の露光制御を行ったり
信号読み出しのモード、タイミング等を制御したりする
手段である。また、電荷蓄積量制御手段14は固体撮像
素子駆動制御手段13から構成され、固体撮像素子3の
電荷蓄積量を制御する。なお、これらを含め上記すべて
の構成要素の動作モードや動作タイミングはシステム制
御手段15により統合的に制御されるものとする。The mix signal obtained by the image synthesizing means 10 is subjected to processing such as matrix operation and encoding to a specific format in a second digital signal processing means (II) 11. The aperture drive control unit 12 controls opening and closing of the mechanical shutter 2. The solid-state imaging device drive control unit 13 controls the exposure of the solid-state imaging device 3 and controls the mode and timing of signal reading. It is a means to do. The charge storage amount control means 14 is composed of the solid-state imaging device drive control unit 13 and controls the charge storage amount of the solid-state imaging device 3. It is assumed that the operation modes and operation timings of all the constituent elements including the above are integrally controlled by the system control means 15.
【0053】〔固体撮像素子3の構成、動作の第1のケ
ース〕次に、図2、図3を用いて固体撮像素子3の構
成、動作の第1のケースについて説明する。[First Case of Configuration and Operation of Solid-State Imaging Device 3] Next, a first case of configuration and operation of the solid-state imaging device 3 will be described with reference to FIGS.
【0054】図2は、固体撮像素子3の動作、構成を説
明するための模式図である。図2において固体撮像素子
3は、全画素読み出しモード、言い換えれば垂直方向の
ホトダイオードの蓄積電荷を独立に読み出すことが可能
なモードで信号を読み出すことが可能なインタライン転
送CCD(IT−CCD)であり、説明の便宜上、垂直
4画素、水平2画素のいわゆる4×2画素の構成で説明
する。図2において、ホトダイオードは光電変換により
光の強さに応じた信号電荷が蓄積される部分であり、一
定時間の後、印加される読み出し制御パルスによって、
この蓄積された電荷は垂直転送CCDに移動する。この
とき隣接する上下2つのホトダイオードの電荷が垂直転
送CCD上で混合されている。その後、水平転送CCD
を介して外部に出力される(short信号とlong信号との
差については後述する)。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operation and configuration of the solid-state imaging device 3. In FIG. 2, the solid-state imaging device 3 is an interline transfer CCD (IT-CCD) capable of reading signals in an all-pixel reading mode, in other words, a mode in which accumulated charges of a photodiode in a vertical direction can be read independently. For the sake of convenience, the description will be made with a so-called 4 × 2 pixel configuration of 4 vertical pixels and 2 horizontal pixels. In FIG. 2, a photodiode is a portion where signal charges corresponding to light intensity are accumulated by photoelectric conversion.
The accumulated charges move to the vertical transfer CCD. At this time, the charges of the two upper and lower photodiodes adjacent to each other are mixed on the vertical transfer CCD. After that, the horizontal transfer CCD
(The difference between the short signal and the long signal will be described later).
【0055】図3は、図2に示した固体撮像素子3にお
ける被写体像の露光および露光した信号の読み出しに関
する動作タイミング図である。図3において(a)は垂
直方向の同期信号、(b)は固体撮像素子3のホトダイ
オードからの信号電荷読み出しを制御する読み出し制御
パルス、(c)は固体撮像素子3のホトダイオード上の
露光信号、(d)は固体撮像素子3から出力される信号
を示す。FIG. 3 is an operation timing chart relating to exposure of a subject image and reading of an exposed signal in the solid-state imaging device 3 shown in FIG. 3A shows a vertical synchronization signal, FIG. 3B shows a read control pulse for controlling reading of signal charges from the photodiode of the solid-state imaging device 3, FIG. 3C shows an exposure signal on the photodiode of the solid-state imaging device 3, (D) shows a signal output from the solid-state imaging device 3.
【0056】このような構成の固体撮像素子3において
は、まず、図2(a)に示すようにホトダイオードに蓄
積された電荷蓄積量が小の信号が図3(b)に示すshor
t読み出し制御パルスによって、垂直転送CCDに移動
する(図中のSに相当:以下short信号と記す)。次
に、まず、図2(b)に示すようにホトダイオードに蓄
積された電荷蓄積量が大の信号が図3(b)に示すlong
読み出し制御パルスによって、垂直転送CCDに移動す
る(図中のLに相当:以下long信号と記す)。ここで、
ホトダイオードの電荷蓄積量は読み出し制御パルスの時
間間隔で決定する。例えばshort信号は直前のlong読み
出し制御パルスと現在読み出しのshort読み出し制御パ
ルスの時間間隔で決定し、long信号は直前のshort読み
出し制御パルスと現在読み出しのlong読み出し制御パル
スの時間間隔で決定する。このようにshort信号とlong
信号は、垂直転送CCD上に交互に移動されており、そ
の後、水平転送CCDを介してフィールド期間内にlong
信号とshort信号が1ライン毎に出力される。In the solid-state image pickup device 3 having such a configuration, first, as shown in FIG. 2A, a signal having a small charge accumulation amount accumulated in the photodiode is generated as shown in FIG. 3B.
The read control pulse moves the CCD to the vertical transfer CCD (corresponding to S in the figure: hereinafter referred to as a short signal). Next, first, as shown in FIG. 2B, a signal having a large charge accumulation amount accumulated in the photodiode is a long signal shown in FIG. 3B.
The read control pulse moves to the vertical transfer CCD (corresponding to L in the figure: hereinafter, referred to as a long signal). here,
The charge storage amount of the photodiode is determined by the time interval of the read control pulse. For example, the short signal is determined by the time interval between the immediately preceding long read control pulse and the current read short read control pulse, and the long signal is determined by the time interval between the immediately preceding short read control pulse and the currently read long read control pulse. Thus short signal and long
The signal is alternately moved onto the vertical transfer CCD, and then is transferred to the long transfer within the field period via the horizontal transfer CCD.
The signal and the short signal are output for each line.
【0057】このフィールド期間内にlong信号とshort
信号が1ライン毎に出力する固体撮像素子出力信号は、
図1の画像メモリ6においてlong信号とshort信号に分
離され画像メモリ6からはlong信号とshort信号の2系
統の信号が読み出される。言い換えれば、毎フィールド
においてlong信号とshort信号とが得られ、各信号のラ
イン数は固体撮像素子3の垂直方向の画素数の1/2と
なっている。During this field period, a long signal and a short signal
The output signal of the solid-state imaging device that outputs a signal for each line is:
In the image memory 6 shown in FIG. 1, two signals of a long signal and a short signal are read out from the image memory 6 after being separated into a long signal and a short signal. In other words, a long signal and a short signal are obtained in each field, and the number of lines of each signal is の of the number of pixels in the vertical direction of the solid-state imaging device 3.
【0058】〔固体撮像素子3の構成、動作の第2のケ
ース〕次に、図4、図5を用いて固体撮像素子3の構
成、動作の第2のケースについて説明する。[Second Case of Configuration and Operation of Solid-State Imaging Device 3] Next, a second case of configuration and operation of the solid-state imaging device 3 will be described with reference to FIGS.
【0059】図4は、固体撮像素子3の動作、構成を説
明するための模式図であり前記図2の構成と対応する部
分には同一の符号を付す。図4において固体撮像素子3
は、全画素読み出しモードで信号を読み出すことが可能
なインタライン転送CCD(IT−CCD)である。図
4において、ホトダイオードは光電変換により光の強さ
に応じた信号電荷が蓄積される部分であり、一定時間の
後、印加される制御パルスによって、この蓄積された電
荷は垂直転送CCDに移動する。このとき隣接するホト
ダイオードの電荷は独立に垂直転送CCD上に移動され
ている。その後、水平転送CCDを介して外部に出力さ
れる。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the operation and configuration of the solid-state imaging device 3, and portions corresponding to the configuration in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 4, the solid-state imaging device 3
Is an interline transfer CCD (IT-CCD) capable of reading signals in the all-pixel reading mode. In FIG. 4, a photodiode is a portion in which signal charges corresponding to light intensity are accumulated by photoelectric conversion. After a predetermined time, the accumulated charges are moved to a vertical transfer CCD by a control pulse applied. . At this time, the charges of the adjacent photodiodes are independently moved to the vertical transfer CCD. Then, it is output to the outside via the horizontal transfer CCD.
【0060】また、図5は、図4に示した固体撮像素子
3における被写体像の露光および露光した信号の読み出
しに関する動作タイミング図であり、図3の構成と対応
する部分には同一の符号を付す。FIG. 5 is an operation timing chart relating to exposure of a subject image and reading of an exposed signal in the solid-state image pickup device 3 shown in FIG. 4, and portions corresponding to those in FIG. Attach.
【0061】このような構成の固体撮像素子3において
は、まず、図4(a)に示すようにホトダイオードに蓄
積された電荷蓄積量が小の信号が図5(b)に示すshor
t読み出し制御パルスによって、垂直転送CCDに移動
する(図中のSに相当:以下short信号と記す)。次
に、まず、図4(b)に示すようにホトダイオードに蓄
積された電荷蓄積量が大の信号が図5(b)に示すlong
読み出し制御パルスによって、垂直転送CCDに移動す
る(図中のLに相当:以下long信号と記す)。ここで、
ホトダイオードの電荷蓄積量は電子シャッターによる電
荷リセット期間と読み出し制御パルスの時間間隔で決定
する。例えばshort信号は電子シャッターによる電荷リ
セット終了時点からshort読み出し制御パルスまでの時
間間隔で決定し、long信号は直前のshort読み出し制御
パルスと現在読み出しのlong読み出し制御パルスの時間
間隔で決定する。このようにshort信号とlong信号は、
垂直転送CCD上に時系列に移動されており、その後、
水平転送CCDを介してlong信号、short信号がフィー
ルド単位に交互に出力される。In the solid-state image pickup device 3 having such a configuration, first, as shown in FIG. 4A, a signal having a small charge accumulation amount accumulated in the photodiode is generated as shown in FIG.
The read control pulse moves the CCD to the vertical transfer CCD (corresponding to S in the figure: hereinafter referred to as a short signal). Next, first, as shown in FIG. 4B, a signal having a large charge accumulation amount accumulated in the photodiode is a long signal shown in FIG. 5B.
The read control pulse moves to the vertical transfer CCD (corresponding to L in the figure: hereinafter, referred to as a long signal). here,
The charge storage amount of the photodiode is determined by the charge reset period by the electronic shutter and the time interval between the read control pulses. For example, the short signal is determined by the time interval from the end of the charge reset by the electronic shutter to the short read control pulse, and the long signal is determined by the time interval between the immediately preceding short read control pulse and the current read long read control pulse. Thus, the short signal and long signal are
It is moved in time series on the vertical transfer CCD, and then
A long signal and a short signal are alternately output in field units via the horizontal transfer CCD.
【0062】このlong信号とshort信号をフィールド単
位に交互に出力する固体撮像素子出力信号は、図1の画
像メモリ6においてlong信号とshort信号とが同時化さ
れ画像メモリ6からはlong信号とshort信号の2系統の
信号が読み出される。言い換えれば、1フィールド毎に
long信号とshort信号とが得られ、各信号のライン数は
固体撮像素子3の垂直方向の画素数と等しくなってい
る。The output signal of the solid-state imaging device for alternately outputting the long signal and the short signal in field units is obtained by synchronizing the long signal and the short signal in the image memory 6 of FIG. Two signals of the signal are read. In other words, every field
A long signal and a short signal are obtained, and the number of lines of each signal is equal to the number of pixels of the solid-state imaging device 3 in the vertical direction.
【0063】次に、図1の画像メモリ6からのlong信号
とshort信号の2系統の信号に対する第1のデジタル信
号処理手段(I)7における信号処理を以下に説明す
る。図6は固体撮像素子3の色フィルターの一例であ
り、色差線順次方式の色フィルターが形成されていて、
Yeはイエロー、Mgはマゼンタ、Cyはシアン、Gは
グリーンの各色を表し、1ホトダイオードに1色のカラ
ーフィルターが対応している。この色フィルターに対す
る図1の第1のデジタル信号処理手段(I)7の信号処
理の例を図6に併記する。Next, the signal processing in the first digital signal processing means (I) 7 for the two signals of the long signal and the short signal from the image memory 6 in FIG. 1 will be described below. FIG. 6 is an example of a color filter of the solid-state imaging device 3, in which a color filter of a color difference line sequential method is formed.
Ye represents yellow, Mg represents magenta, Cy represents cyan, and G represents green, and one photodiode corresponds to one color filter. FIG. 6 also shows an example of signal processing of the first digital signal processing means (I) 7 in FIG. 1 for this color filter.
【0064】Sig1ラインの処理では、水平2画素の
加算処理により輝度信号(Mg+Ye+G+Cy)を
得、水平2画素の減算処理により色差信号(Mg+Cy
−G−Ye=2B−G=Cb)を得る。同様にしてSi
g2ラインの処理では水平2画素の加算処理により輝度
信号(Mg+Ye+G+Cy)を得、水平2画素の減算
処理により色差信号(Mg+Ye−G−Cy=2R−G
=Cr)を得る。なお、ここでは、各色フィルタの分光
感度特性について、Mg=R+B,Cy=G+B,Ye
=R+Gとしている。In the processing of the Sig1 line, a luminance signal (Mg + Ye + G + Cy) is obtained by adding two horizontal pixels, and a color difference signal (Mg + Cy) is obtained by subtracting two horizontal pixels.
-G-Ye = 2BG-Cb). Similarly, Si
In the processing of the g2 line, a luminance signal (Mg + Ye + G + Cy) is obtained by adding two horizontal pixels, and a color difference signal (Mg + Ye-G-Cy = 2R-G) is obtained by subtracting two horizontal pixels.
= Cr). Here, regarding the spectral sensitivity characteristics of each color filter, Mg = R + B, Cy = G + B, Ye
= R + G.
【0065】このように第1のデジタル信号処理手段
(I)7において輝度信号と色差信号に分離されたlong
信号とshort信号の2系統の信号は、次に、それぞれLo
ng信号周波数強調手段8およびShort信号周波数強調手
段9に入力される。このLong信号周波数強調手段8およ
びShort信号周波数強調手段9では、エッジの強調やレ
スポンスの向上のために、例えば入力信号の所定の周波
数成分を抽出し、その抽出信号に対し乗算処理を行い、
元の信号に加算する処理が行われる。Long信号周波数強
調手段8およびShort信号周波数強調手段9において抽
出する周波数成分および乗算処理のゲインはシステム制
御手段15によって独立に設定される。As described above, the first digital signal processing means (I) 7 separates the long signal separated into the luminance signal and the color difference signal.
Next, the two signals of the signal and the short signal are Lo
ng signal frequency emphasizing means 8 and Short signal frequency emphasizing means 9. The Long signal frequency emphasizing means 8 and the Short signal frequency emphasizing means 9 extract, for example, a predetermined frequency component of the input signal and perform a multiplication process on the extracted signal in order to enhance the edge and improve the response.
A process of adding to the original signal is performed. The frequency components extracted by the long signal frequency emphasizing means 8 and the short signal frequency emphasizing means 9 and the gain of the multiplication process are independently set by the system control means 15.
【0066】ここで、short信号は、ホトダイオードの
電荷蓄積量がlong信号に比べて少ないため、ノイズ成分
の多いS/Nの劣化した信号であることが多い。そこ
で、short信号に対するShort信号周波数強調手段9にお
ける設定は、long信号に対するLong信号周波数強調手段
8における設定に比べてノイズを強調することが無いよ
うな設定となる。具体的な設定例としては、long信号か
らの抽出信号の周波数帯域に対しshort信号からの抽出
信号の周波数帯域を低くする。あるいは、long信号から
の抽出信号に対する乗算ゲイン値に対してshort信号か
らの抽出信号に対する乗算ゲイン値を低くする。このこ
とによってshort信号のノイズを抑えることが可能であ
る。Here, since the short signal has a smaller amount of charge stored in the photodiode than the long signal, the short signal is often a signal having a large noise component and degraded S / N. Therefore, the setting of the short signal frequency emphasizing means 9 for the short signal is set such that noise is not emphasized as compared with the setting of the long signal frequency emphasizing means 8 for the long signal. As a specific setting example, the frequency band of the signal extracted from the short signal is set lower than the frequency band of the signal extracted from the long signal. Alternatively, the multiplication gain value for the extracted signal from the short signal is set lower than the multiplication gain value for the extracted signal from the long signal. This makes it possible to suppress noise in the short signal.
【0067】次に、このようにして最適な周波数強調処
理を施されたlong信号(長時間露光の信号に相当)とsh
ort信号(短時間露光の信号に相当)は、画像合成手段
10によって一つの画像信号に合成される。この合成の
基本原理は、上記のようにshort信号とlong信号の2つ
の画像を撮影し、これを合成することでダイナミックレ
ンジを拡大した画像を撮影することである。このような
ダイナミックレンジ拡大の原理を図7を用いて説明す
る。Next, the long signal (corresponding to the signal of long-time exposure) subjected to the optimum frequency emphasizing processing in this way and sh
The ort signal (corresponding to the signal of the short-time exposure) is combined by the image combining means 10 into one image signal. The basic principle of this combination is to take two images, a short signal and a long signal, as described above, and take an image with an increased dynamic range by combining the two images. The principle of such expansion of the dynamic range will be described with reference to FIG.
【0068】図7(a),(b)は露光時の被写体の明
るさ(固体撮像素子への入射光量)と固体撮像素子から
出力される信号量の関係を示すものである。図7(a)
に示すように長時間露光時は入射光により固体撮像素子
のホトダイオード上に発生する電荷量が大きく、当然の
ことながら出力される信号量も大きくなる。しかし、ホ
トダイオードに蓄積される電荷量には上限が存在し、こ
の上限を超えると飽和、つまり信号がつぶれてしまう現
象が発生し、被写体像を正確に再現することができな
い。逆に、図7(b)に示すように露光時間を短く設定
すれば飽和を回避することは可能であるが、今度は被写
体内の低輝度部分が黒つぶれし、S/Nが劣化する。FIGS. 7A and 7B show the relationship between the brightness of the subject (the amount of light incident on the solid-state image sensor) and the amount of signal output from the solid-state image sensor during exposure. FIG. 7 (a)
As shown in (1), the amount of charge generated on the photodiode of the solid-state imaging device due to incident light during long-time exposure is large, and the amount of output signal is naturally large. However, there is an upper limit on the amount of electric charge stored in the photodiode. If the upper limit is exceeded, saturation, that is, a phenomenon in which a signal is broken occurs, and an object image cannot be accurately reproduced. Conversely, if the exposure time is set short as shown in FIG. 7B, it is possible to avoid saturation. However, this time, the low-luminance portion in the subject is lost in black and the S / N deteriorates.
【0069】そこで、長時間露光により得られた信号
(long信号)と短時間露光で得られた信号(short信
号)を用いて、低輝度部はlong信号からなる画像を採用
し、高輝度部はshort信号からなる画像を採用して両者
を合成すれば、被写体の低輝度部から高輝度部までを再
現でき、撮像装置のダイナミックレンジを拡大すること
が可能となる。この際に、図7(c)に示すようにshor
t信号にはlong信号との露光量の比(露光時間の比)に
相当するゲインを乗じた後に合成を行えば、図7(d)
に示すように露光量の比に応じたダイナミックレンジの
拡大が実現できる。例えばshort信号とlong信号との露
光量比(露光時間比)が1:Dの場合、short信号をD
倍して合成することにより、ダイナミックレンジをD倍
に拡大することができる。Therefore, by using a signal obtained by long-time exposure (long signal) and a signal obtained by short-time exposure (short signal), an image composed of a long signal is adopted as a low-luminance part, and a high-luminance part is used. If an image composed of short signals is adopted and the two are combined, it is possible to reproduce the low-luminance part to the high-luminance part of the subject, and it is possible to expand the dynamic range of the imaging device. At this time, as shown in FIG.
If the synthesis is performed after multiplying the t signal by a gain corresponding to the ratio of the exposure amount to the long signal (ratio of the exposure time), as shown in FIG.
As shown in (1), the dynamic range can be expanded in accordance with the exposure ratio. For example, when the exposure amount ratio (exposure time ratio) between the short signal and the long signal is 1: D, the short signal is
By doubling and combining, the dynamic range can be expanded to D times.
【0070】以下、ダイナミックレンジが拡大した合成
画像信号(mix信号)は、第2のデジタル信号処理手段
(II)11においてマトリクス演算、特定のフォーマッ
トへのエンコード等の処理が施される。Hereinafter, the composite image signal (mix signal) having the expanded dynamic range is subjected to processing such as matrix calculation and encoding to a specific format in the second digital signal processing means (II) 11.
【0071】以上のように、long信号(長時間露光の信
号)とshort信号(短時間露光の信号)を合成してダイ
ナミックレンジが拡大した合成画像信号を作成する撮像
装置において、Long信号周波数強調手段とShort信号周
波数強調手段を設け、short信号に対してノイズを抑え
る設定を施すことで、ノイズ成分が少なくてS/N性能
に優れたダイナミックレンジの広い画像を得ることが可
能となっている。As described above, in the image pickup apparatus that combines the long signal (long exposure signal) and the short signal (short exposure signal) to create a combined image signal with an expanded dynamic range, the Long signal frequency enhancement is performed. Means and a short signal frequency emphasizing means, and by setting the short signal to suppress noise, it is possible to obtain an image having a small dynamic component and excellent in S / N performance and having a wide dynamic range. .
【0072】(実施の形態2)‥‥〔請求項8相当〕 図8は本発明の実施の形態2における撮像装置の構成を
示すブロック図である。図1に示す実施の形態1の構成
と対応する部分には同一の符号を付す。(Embodiment 2) [Equivalent to claim 8] FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of an imaging apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. Portions corresponding to the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【0073】図8において図1と異なる点は、Long信号
周波数強調手段8およびShort信号周波数強調手段9の
代わりにMix信号周波数強調手段16を備えたことであ
り、その他の構成は、実施の形態1の場合と同じであ
る。すなわち、同図において、1は光学レンズ、2は光
学絞り用の機械シャッター、3はインタライン転送方式
の固体撮像素子(IT−CCD)、4は相関二重サンプ
リング回路と自動利得制御回路から構成されるアナログ
信号処理手段、5はA/D変換手段、6は画像メモリ、
7は輝度信号と色差信号の分離等の処理を行う第1のデ
ジタル信号処理手段(I)、10は第1のデジタル信号
処理手段(I)7からのshort信号とlong信号との2系
統の画像信号を合成する画像合成手段、16は画像合成
手段10からのmix信号の所定の周波数成分を強調するM
ix信号周波数強調手段、11はMix信号周波数強調手段
16の出力信号に対してマトリクス演算、特定のフォー
マットへのエンコード等の処理を施す第2のデジタル信
号処理手段(II)である。12は絞り駆動制御手段、1
3は固体撮像素子駆動制御手段、14は電荷蓄積量制御
手段、15はシステム制御手段である。FIG. 8 differs from FIG. 1 in that Mix signal frequency emphasizing means 16 is provided in place of Long signal frequency emphasizing means 8 and Short signal frequency emphasizing means 9, and the other configuration is the same as that of the embodiment. Same as 1 That is, in the figure, 1 is an optical lens, 2 is a mechanical shutter for an optical diaphragm, 3 is an interline transfer type solid-state imaging device (IT-CCD), and 4 is a correlated double sampling circuit and an automatic gain control circuit. Analog signal processing means, 5 is A / D conversion means, 6 is an image memory,
Reference numeral 7 denotes first digital signal processing means (I) for performing processing such as separation of a luminance signal and a color difference signal, and reference numeral 10 denotes two systems of a short signal and a long signal from the first digital signal processing means (I) 7. An image synthesizing unit 16 for synthesizing the image signal is a signal M for enhancing a predetermined frequency component of the mix signal from the image synthesizing unit 10.
The ix signal frequency emphasizing means 11 is a second digital signal processing means (II) for performing processing such as matrix operation and encoding to a specific format on the output signal of the Mix signal frequency emphasizing means 16. 12 is an aperture drive control means, 1
Reference numeral 3 denotes a solid-state imaging device drive control unit, 14 denotes a charge storage amount control unit, and 15 denotes a system control unit.
【0074】このように構成された撮像装置について、
実施の形態1と異なる点を中心に説明する。With respect to the imaging apparatus thus configured,
The following description focuses on differences from the first embodiment.
【0075】固体撮像素子3は、実施の形態1の場合の
図2、図3の態様のものでもよいし、あるいは図4、図
5の態様のものでもよく、それぞれ同様の動作を行うこ
とでlong信号とshort信号は画像メモリ6から2系統の
信号として読み出される。この読み出されたlong信号と
short信号は、第1のデジタル信号処理手段(I)7に
おいて、例えば図6で示したような色分離等の信号処理
を施される。この輝度信号と色差信号に分離されたlong
信号とshort信号の2系統の信号は、画像合成手段10
によって図7で説明したのと同様にしてダイナミックレ
ンジが拡大したmix信号となる。この合成されたmix信号
は、Mix信号周波数強調手段16において、エッジの強
調やレスポンスの向上のために、例えば入力信号の所定
の周波数成分を抽出し、その抽出信号に対し乗算処理を
行い、元の信号に加算する処理が行われる。このMix信
号周波数強調手段16において抽出する周波数成分およ
び乗算処理のゲインはシステム制御手段15によって設
定される。The solid-state imaging device 3 may have the configuration shown in FIGS. 2 and 3 in the first embodiment, or the configuration shown in FIGS. 4 and 5 by performing the same operation. The long signal and the short signal are read from the image memory 6 as two signals. This read long signal and
The short signal is subjected to signal processing such as color separation as shown in FIG. 6 in the first digital signal processing means (I) 7. Long separated into this luminance signal and color difference signal
The signal of the two systems of the signal and the short signal is
As a result, a mix signal having an expanded dynamic range is obtained in the same manner as described with reference to FIG. The combined signal is subjected to, for example, a predetermined frequency component of the input signal, which is subjected to a multiplication process in the Mix signal frequency emphasizing means 16 in order to enhance the edge and improve the response, and to perform a multiplication process on the extracted signal. Is added to the signal. The frequency components extracted by the Mix signal frequency emphasizing means 16 and the gain of the multiplication processing are set by the system control means 15.
【0076】次に、このMix信号周波数強調手段16の
第1の態様について図9を用いて説明する。Next, a first mode of the Mix signal frequency emphasizing means 16 will be described with reference to FIG.
【0077】図9に示すように、合成後のmix信号はホ
トダイオードの飽和レベルを境界にlong信号とshort信
号(厳密にはshort信号×露光量比Dの信号)が置き換
わっている。実施の形態1と同様に、long信号に比べて
short信号はホトダイオードの電荷蓄積量が少ないため
にノイズ成分の多いS/Nの劣化した信号であることが
多く、しかも、露光量比分ゲインアップしているので、
Mix信号周波数強調手段16ではmix信号におけるshort
信号範囲に対する周波数強調設定は、long信号範囲に対
する周波数強調設定に比べてノイズを強調することが無
いような設定としている。具体的な設定例としては、lo
ng信号範囲からの抽出信号の周波数帯域に対しshort信
号範囲からの抽出信号の周波数帯域を低くする。あるい
は、long信号範囲からの抽出信号に対する乗算ゲイン値
に対してshort信号範囲からの抽出信号に対する乗算ゲ
イン値を低くする。このことによってshort信号範囲の
ノイズを抑えることが可能である。As shown in FIG. 9, the combined mix signal is such that a long signal and a short signal (strictly speaking, a signal of the short signal × exposure ratio D) are replaced at the boundary of the saturation level of the photodiode. Similar to the first embodiment, compared to the long signal
Since the short signal has a small charge accumulation amount of the photodiode, it is often a signal having a large S / N ratio with a large amount of noise component, and the gain is increased by the exposure amount ratio.
In the mix signal frequency emphasizing means 16, the short in the mix signal
The frequency emphasis setting for the signal range is set such that noise is not emphasized compared to the frequency emphasis setting for the long signal range. As a specific setting example, lo
The frequency band of the extracted signal from the short signal range is set lower than the frequency band of the extracted signal from the ng signal range. Alternatively, the multiplication gain value for the extraction signal from the short signal range is set lower than the multiplication gain value for the extraction signal from the long signal range. This makes it possible to suppress noise in the short signal range.
【0078】このように、mix信号に対してlong信号範
囲とshort信号範囲をmix信号のレベルで検出して、long
信号範囲とshort信号範囲に合致した最適な周波数強調
処理を行うことができる。As described above, the long signal range and the short signal range are detected at the level of the mix signal with respect to the mix signal, and the long signal range and the short signal range are detected.
Optimal frequency emphasis processing that matches the signal range and the short signal range can be performed.
【0079】次に、Mix信号周波数強調手段16の第2
の態様について図10を用いて説明する。この場合は、
画像合成手段10の動作も工夫する。Next, the second signal of the mix signal
Will be described with reference to FIG. in this case,
The operation of the image combining means 10 is also devised.
【0080】long信号レベルに対して2つの閾値Th min
とTh maxを設定し、long信号レベルが(1)式の場合、
つまりlong信号の信号レベルがTh min以下で飽和の可能
性がない場合は、合成係数kを0とし、longレベルが
(2)式の場合、つまりlong信号レベルがTh max以上で
固体撮像素子の出力が飽和レベルに近いような場合は、
合成係数kを1とする。なお、閾値Th max,Th minにつ
いては、使用する固体撮像素子の飽和特性やS/Nに応
じて適宜決定する。Two threshold values Th for the long signal level min
And Th When max is set and the long signal level is the equation (1),
That is, the signal level of the long signal is Th If there is no possibility of saturation below min, the synthesis coefficient k is set to 0, and when the long level is given by the equation (2), that is, when the long signal level is Th If the output of the solid-state image sensor is close to the saturation level at max or more,
The combining coefficient k is set to 1. The threshold Th max, Th min is appropriately determined according to the saturation characteristics and S / N of the solid-state imaging device to be used.
【0081】 0≦long信号レベル≦Th min ………………………………(1) Th max≦long信号レベル ……………………………………(2) また、long信号レベルが(3)式の場合、つまりlong信
号レベルが中間である場合には、合成係数kは(4)式
の1次式で決定する。0 ≦ long signal level ≦ Th min ………………………… (1) Th max ≦ long signal level ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… (2) Is determined by the linear expression of Expression (4).
【0082】 Th min<long信号レベル<Th max ………………………(3) k={1/(Th max−Th min)}×(long信号レベル) −{Th min/(Th max−Th min)} ………………(4) 以上のように求められた合成係数kを用いて、long信号
とshort信号は画素毎に(5)式により合成される。lon
g信号とshort信号を合成した信号を合成画像信号(mix
信号)とする。Th min <long signal level <Th max .................. (3) k = {1 / (Th max-Th min)} × (long signal level) − {Th min / (Th max-Th min)} (4) The long signal and the short signal are synthesized for each pixel by the equation (5) using the synthesis coefficient k obtained as described above. lon
The signal obtained by combining the g signal and the short signal is combined with the combined image signal (mix
Signal).
【0083】 合成画像信号=(1−k)×long信号 + k×short信号×D ……………(5) また、例えば固体撮像素子3の色フィルターが図6に示
す色差線順次配列であり、固体撮像素子3の駆動方法が
図2に示す隣接する上下2つのホトダイオードの電荷が
垂直転送CCD上で混合される場合においては、図11
に示すように、例えば、long信号(Ye+Mg)L11と、この(Y
e+Mg)L11と空間的位置が同じであるshort信号(Ye+Mg)S1
1とから合成画像信号(Ye+Mg)M11を求めることとなり、l
ong信号から決定される合成係数をk11とすると、(6)
式により合成が行われる。Synthesized image signal = (1−k) × long signal + k × short signal × D (5) Further, for example, the color filters of the solid-state imaging device 3 are arranged in a color difference line-sequential arrangement shown in FIG. In the case where the driving method of the solid-state imaging device 3 is such that the charges of the two upper and lower adjacent photodiodes are mixed on the vertical transfer CCD shown in FIG.
As shown in, for example, a long signal (Ye + Mg) L11 and this (Y
e + Mg) Short signal (Ye + Mg) S1 whose spatial position is the same as L11
The composite image signal (Ye + Mg) M11 is obtained from 1 and l
Assuming that the synthesis coefficient determined from the ong signal is k11, (6)
Synthesis is performed by the formula.
【0084】 (Ye+Mg)M11=(1−k11)×(Ye+Mg)L11 + k11×(Ye+Mg)S11×D ……………(6) 合成画像信号の他の画素も(6)式と同様に、同じ空間
的位置に存在するlong信号とshort信号から求められ
る。(Ye + Mg) M11 = (1−k11) × (Ye + Mg) L11 + k11 × (Ye + Mg) S11 × D (6) Other pixels of the composite image signal Similarly to the expression (6), it is obtained from the long signal and the short signal existing at the same spatial position.
【0085】なお、(5)式および(6)式においてsh
ort信号に乗算される定数Dは、long信号とshort信号の
露光量の比(露光時間の比)であり、例えばlong信号の
露光量(露光時間)をTL、short信号の露光量(露光時
間)をTSとすると、Dは(7)式で求められる。Note that in equations (5) and (6), sh
The constant D multiplied by the ort signal is the ratio of the exposure amount (exposure time) of the long signal and the short signal. For example, the exposure amount (exposure time) of the long signal is TL, and the exposure amount of the short signal (exposure time). ) Is TS, D is obtained by equation (7).
【0086】 D=TL/TS ……………………………………………………(7) このようにlong信号とshort信号を用いて、long信号の
信号レベルが閾値Thmin以下の部分はlong信号、同信号
レベルが閾値Th max以上つまり固体撮像素子3の出力が
飽和するに近い部分(撮影画像の輝度が高く、普通なら
ば信号がつぶれるような部分)はshort信号、その中間
の明るさの部分はlong信号とshort信号を重み付け加算
した信号からなる合成画像信号を生成することで、撮影
した画像信号のダイナミックレンジを拡大することが可
能である。D = TL / TS (7) As described above, by using the long signal and the short signal, the signal level of the long signal becomes the threshold value. The part below Thmin is a long signal, and the signal level is the threshold Th A portion larger than max, that is, a portion where the output of the solid-state imaging device 3 is close to saturation (a portion where the brightness of the captured image is high and the signal is normally broken) is a short signal, and a portion having intermediate brightness is a long signal and a short signal. By generating a composite image signal composed of signals obtained by weighting and adding, it is possible to expand the dynamic range of the captured image signal.
【0087】次に、このようにして求められた合成画像
信号(mix信号)に対するMix信号周波数強調手段16の
動作を説明する。short信号範囲に適した設定周波数の
信号をSig S、その抽出信号に対するゲインをG S、ま
た、long信号範囲に適した設定周波数の信号をSig L、
その抽出信号に対するゲインをG Lとすると、合成画像
信号(mix信号)に対する周波数強調信号Sig Mは、図1
0に示す合成係数kを用いた(8)式の1次式で決定す
る。Next, the operation of the mix signal frequency emphasizing means 16 for the synthesized image signal (mix signal) thus obtained will be described. The signal of the set frequency suitable for the short signal range is Sig S, the gain for the extracted signal is G S and a signal of the set frequency suitable for the long signal range L,
The gain for the extracted signal is G Let L be the frequency emphasis signal Sig for the composite image signal (mix signal). M is in Figure 1
It is determined by the linear expression of Expression (8) using the combination coefficient k shown in 0.
【0088】 Sig M=(1−k)×(G L×Sig L)+k×(G S×Sig S) ……………(8) このように、合成係数kによりlong信号範囲とshort信
号範囲を滑らかに連続して置き換える合成方法による合
成画像信号(mix信号)に対しても、long信号とshort信
号の合成比率に応じた最適な周波数強調処理を行うこと
ができる。Sig M = (1-k) × (G L × Sig L) + k × (G S × Sig S)... (8) As described above, the long signal range and the short signal range are smoothly and continuously replaced by the synthesis coefficient k. Optimal frequency emphasis processing can be performed according to the combination ratio of short signals.
【0089】以上のように、long信号(長時間露光の信
号)とshort信号(短時間露光の信号)を合成してダイ
ナミックレンジが拡大した合成画像信号を作成する撮像
装置において、Mix信号周波数強調手段を設け、short信
号範囲に対しノイズを抑える設定を施すことで、ノイズ
成分が少なくてS/N性能に優れたダイナミックレンジ
の広い画像を得ることが可能となる。As described above, in an image pickup apparatus that synthesizes a long signal (a signal for a long-time exposure) and a short signal (a signal for a short-time exposure) to create a synthesized image signal with an expanded dynamic range, the frequency of the Mix signal is emphasized. By providing the means and setting to suppress noise in the short signal range, it is possible to obtain an image with a small dynamic component and excellent S / N performance and a wide dynamic range.
【0090】(実施の形態3)‥‥〔請求項9,17相
当〕 図12は本発明の実施の形態3における撮像装置の構成
を示すブロック図である。図1に示す実施の形態1の構
成と対応する部分には同一の符号を付す。(Embodiment 3) [Equivalent to Claims 9 and 17] FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of an image pickup apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. Portions corresponding to the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【0091】図12において図1と異なる点は、光学絞
りと兼用の機械シャッター17と、補間手段18と、機
械シャッター17の開閉の制御を行うシャッター駆動制
御手段19とを備えたことであり、また、電荷蓄積量制
御手段20は固体撮像素子駆動制御手段13とシャッタ
ー駆動制御手段19とから構成され、固体撮像素子3の
電荷蓄積量を制御することであり、その他の構成は、実
施の形態1の場合と同じである。FIG. 12 differs from FIG. 1 in that a mechanical shutter 17 also serving as an optical diaphragm, an interpolating means 18 and a shutter drive control means 19 for controlling opening and closing of the mechanical shutter 17 are provided. The charge storage amount control means 20 is composed of the solid-state image pickup device drive control means 13 and the shutter drive control means 19, and controls the charge storage amount of the solid-state image pickup device 3. Same as 1
【0092】同図において、1は光学レンズ、17は光
学絞りと兼用の機械シャッター、3はインタライン転送
方式の固体撮像素子(IT−CCD)、4は相関二重サ
ンプリング回路と自動利得制御回路から構成されるアナ
ログ信号処理手段、5はA/D変換手段、6は画像メモ
リ、7は輝度信号と色差信号の分離等の処理を行う第1
のデジタル信号処理手段(I)、18は第1のデジタル
信号処理手段(I)7の2系統の出力信号の一方の信号
であるshortフィールド信号に対して補間処理を行う補
間手段、8は第1のデジタル信号処理手段(I)からの
longフレーム信号に対して所定の周波数成分を強調する
Long信号周波数強調手段、9は補間手段18からのshor
t補間信号に対して所定の周波数成分を強調するShort信
号周波数強調手段、10はLong信号周波数強調手段8か
らのlongフレーム信号とShort信号周波数強調手段9か
らのshort補間信号との2系統の画像信号を合成する画
像合成手段、11は画像合成手段10で得られた信号に
対してマトリクス演算、特定のフォーマットへのエンコ
ード等の処理を施す第2のデジタル信号処理手段(I
I)、19は機械シャッター17の開閉の制御を行うシ
ャッター駆動制御手段、13は固体撮像素子3の露光制
御を行ったり信号読み出しのモード、タイミング等を制
御したりする固体撮像素子駆動制御手段、20は固体撮
像素子駆動制御手段13とシャッター駆動制御手段19
から構成され、固体撮像素子3の電荷蓄積量を制御する
電荷蓄積量制御手段、15はシステム制御手段である。In the figure, 1 is an optical lens, 17 is a mechanical shutter also used as an optical diaphragm, 3 is an interline transfer type solid-state image pickup device (IT-CCD), 4 is a correlated double sampling circuit and an automatic gain control circuit. 5, an A / D converter, 6 an image memory, and 7 a first unit for performing processing such as separation of a luminance signal and a color difference signal.
Digital signal processing means (I), 18 are interpolation means for performing an interpolation process on a short field signal which is one of the two output signals of the first digital signal processing means (I) 7; 1 digital signal processing means (I)
Emphasize predetermined frequency components for long frame signals
Long signal frequency emphasizing means 9 is short from interpolation means 18
Short signal frequency emphasizing means 10 for emphasizing a predetermined frequency component with respect to the t-interpolated signal, and 10 are two-system images of a long frame signal from Long signal frequency emphasizing means 8 and a short interpolated signal from Short signal frequency emphasizing means 9. An image synthesizing unit 11 for synthesizing the signal is a second digital signal processing unit (I) for performing processing such as matrix operation and encoding to a specific format on the signal obtained by the image synthesizing unit 10.
I) and 19 are shutter drive control means for controlling the opening and closing of the mechanical shutter 17; 13 is a solid-state image sensor drive control means for controlling the exposure of the solid-state image sensor 3 and controlling the mode and timing of signal reading; Reference numeral 20 denotes a solid-state imaging device drive control unit 13 and a shutter drive control unit 19
, A charge storage amount control means for controlling the charge storage amount of the solid-state imaging device 3, and 15 a system control means.
【0093】このように構成された撮像装置について、
実施の形態1と異なる点を中心に説明する。[0093] Regarding the imaging apparatus thus configured,
The following description focuses on differences from the first embodiment.
【0094】図13(a),(b),(c),(d)
は、固体撮像素子3の構成、動作を説明するための模式
図である。本実施の形態3において固体撮像素子3は、
フィールド読み出しモードとフレーム読み出しモードの
2つの読み出しモードで信号を読み出すことが可能なイ
ンタライン転送CCD(IT−CCD)であり、説明の
便宜上、図13のような垂直4画素、水平2画素のいわ
ゆる4×2画素の構成で説明する。FIGS. 13 (a), (b), (c) and (d)
3 is a schematic diagram for explaining the configuration and operation of the solid-state imaging device 3. FIG. In the third embodiment, the solid-state imaging device 3
This is an interline transfer CCD (IT-CCD) capable of reading out signals in two readout modes, a field readout mode and a frame readout mode. For convenience of description, a so-called 4 pixel vertical and 2 horizontal pixel as shown in FIG. A description will be given of a configuration of 4 × 2 pixels.
【0095】図13(a),(b)は、IT−CCDに
おけるフィールド読み出しモードを説明するための図で
ある。図13(a)において、ホトダイオードは光電変
換により光の強さに応じた信号電荷が蓄積される部分で
あり、一定時間の後、印加される読み出し制御パルスに
よって蓄積された電荷は垂直転送CCDに移動する。こ
のとき隣接する上下2つのホトダイオードの電荷が垂直
転送CCD上で混合され、水平転送CCDを介して外部
に出力される。以上が第1フィールドの読み出し動作で
ある。FIGS. 13A and 13B are diagrams for explaining the field read mode in the IT-CCD. In FIG. 13A, a photodiode is a portion in which signal charges corresponding to light intensity are accumulated by photoelectric conversion. After a certain period of time, charges accumulated by a read control pulse applied are transferred to a vertical transfer CCD. Moving. At this time, the charges of the two upper and lower photodiodes adjacent to each other are mixed on the vertical transfer CCD and output to the outside via the horizontal transfer CCD. The above is the reading operation of the first field.
【0096】第2フィールドは、図13(b)に示すよ
うに、垂直転送CCD上で混合されるホトダイオードの
ペアが第1フィールドの場合に比べて垂直方向に1画素
ずれる。これにより2フィールド分の信号読み出しが行
われ、全体として、インタレース方式の1フレームに相
当する画像信号を読み出すことができる。In the second field, as shown in FIG. 13B, the pair of photodiodes mixed on the vertical transfer CCD is shifted by one pixel in the vertical direction as compared with the case of the first field. As a result, signal reading for two fields is performed, and an image signal corresponding to one frame of the interlaced system can be read as a whole.
【0097】次に、図13(c),(d)を用いてフレ
ーム読み出しモードについて説明する。フレーム読み出
しモードでは、まず、図13(c)に示すように第1フ
ィールドにおいて、垂直方向に1画素飛ばしでホトダイ
オードに蓄積された電荷が垂直転送CCDに転送され、
これが水平転送CCDを介して外部に出力される。そし
て、図13(d)に示すように第2フィールドにおい
て、第1フィールドで垂直転送CCDに転送されなかっ
たホトダイオードの電荷が垂直転送CCDに転送され、
これが水平転送CCDを介して外部に出力される。この
ようにフレーム読み出しモードでは、ホトダイオード上
の電荷が垂直転送CCDで混合されることなく、外部に
出力される。これにより2フィールド分の信号読み出し
が行われ、全体として、インタレース方式の1フレーム
に相当する画像信号を読み出すことができる。Next, the frame read mode will be described with reference to FIGS. 13 (c) and 13 (d). In the frame read mode, first, as shown in FIG. 13C, in the first field, the electric charge accumulated in the photodiode is transferred to the vertical transfer CCD by skipping one pixel in the vertical direction.
This is output to the outside via the horizontal transfer CCD. Then, as shown in FIG. 13D, in the second field, the charges of the photodiodes not transferred to the vertical transfer CCD in the first field are transferred to the vertical transfer CCD,
This is output to the outside via the horizontal transfer CCD. As described above, in the frame read mode, the charges on the photodiodes are output to the outside without being mixed by the vertical transfer CCD. As a result, signal reading for two fields is performed, and an image signal corresponding to one frame of the interlaced system can be read as a whole.
【0098】次に、図13に示した固体撮像素子3を用
いたshort信号とlong信号の撮影方法に関し、図14を
用いて説明する。図14は固体撮像素子3における被写
体像の露光および露光した信号の読み出しに関するタイ
ミングチャートである。同図において(a)は垂直方向
の同期信号、(b)は固体撮像素子3のホトダイオード
からの信号電荷読み出しを制御する読み出し制御パル
ス、(c)は機械シャッター17の開閉状態、(d)は
固体撮像素子3のホトダイオード上の露光信号、(e)
は固体撮像素子3から出力される信号を示す。Next, a method of photographing a short signal and a long signal using the solid-state imaging device 3 shown in FIG. 13 will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a timing chart relating to exposure of a subject image in the solid-state imaging device 3 and reading of an exposed signal. In the figure, (a) is a vertical synchronization signal, (b) is a read control pulse for controlling reading of signal charges from the photodiode of the solid-state imaging device 3, (c) is the open / close state of the mechanical shutter 17, and (d) is Exposure signal on the photodiode of the solid-state imaging device 3, (e)
Indicates a signal output from the solid-state imaging device 3.
【0099】short信号の露光時は、機械シャッター1
7を開放状態にし、電子シャッター機能を用いて必要な
露光時間、例えば1/1000秒間露光を行う。1/1
000秒の露光が終了した後、読み出し制御パルスによ
りホトダイオード上の蓄積電荷は垂直転送CCDに移動
させる。このとき固体撮像素子3はフィールド読み出し
モードで駆動するものとし、図13(a)で説明したよ
うにホトダイオード上の蓄積電荷を垂直転送CCD上で
混合し、外部に読み出す。この際、読み出す画像信号は
第1フィールド分の信号のみとする。ただし、第2フィ
ールド分の信号のみとしてもよい。図15にフィールド
読み出しモードで読み出されたshort信号を示す。な
お、固体撮像素子3の垂直方向のホトダイオードの数は
N個(説明の便宜上、Nは偶数とするがこれに限るもの
ではない)とする。At the time of the exposure of the short signal, the mechanical shutter 1
7 is opened, and exposure is performed using an electronic shutter function for a necessary exposure time, for example, 1/1000 second. 1/1
After the completion of the exposure for 2,000 seconds, the charge accumulated on the photodiode is moved to the vertical transfer CCD by the read control pulse. At this time, the solid-state imaging device 3 is driven in the field readout mode, and the charges accumulated on the photodiodes are mixed on the vertical transfer CCD and read out to the outside as described with reference to FIG. At this time, the image signal to be read is only the signal for the first field. However, only the signal for the second field may be used. FIG. 15 shows a short signal read in the field read mode. Note that the number of photodiodes in the vertical direction of the solid-state imaging device 3 is N (for convenience of explanation, N is an even number, but is not limited to this).
【0100】また、固体撮像素子3の色フィルタを図6
に示した色差線順次配列とすると、図15に示すように
読み出されたshort信号はYe,Cy,G,Mgの4色
の信号がそれぞれ加算されたYe+Mg,Cy+G,Y
e+G,Cy+Mgの4種類の信号となる。また、その
垂直方向のライン数はホトダイオードの垂直方向の個数
Nの1/2となる。The color filter of the solid-state imaging device 3 is shown in FIG.
As shown in FIG. 15, the short signals read out as shown in FIG. 15 are Ye + Mg, Cy + G, and Ye, in which the four color signals of Ye, Cy, G, and Mg are added, respectively.
There are four types of signals, e + G and Cy + Mg. The number of lines in the vertical direction is 1/2 of the number N of photodiodes in the vertical direction.
【0101】次に、short信号を読み出している間に、l
ong信号の露光を行う。long信号の露光期間は例えば1
/100秒とする。long信号の露光時間は機械シャッタ
ー17の開閉で制御するものとし、long信号の露光を開
始してから1/100秒後に機械シャッター17を閉
じ、露光を完了する。このように機械シャッター17を
閉じることで、長時間露光した信号は、その読み出し中
に余分に露光されることがない。Next, while reading the short signal,
Perform exposure of ong signal. The exposure period of the long signal is, for example, 1
/ 100 seconds. The exposure time of the long signal is controlled by opening and closing the mechanical shutter 17, and the mechanical shutter 17 is closed 1/100 second after the start of the exposure of the long signal to complete the exposure. By closing the mechanical shutter 17 in this manner, a signal that has been exposed for a long time is not exposed extra during the reading.
【0102】long信号の露光が完了すると読み出し制御
パルスによりホトダイオード上の蓄積電荷は垂直転送C
CDに転送される。このとき固体撮像素子3はフレーム
読み出しモードで駆動するものとし、図13(c)で説
明したように垂直方向の奇数ラインに相当するホトダイ
オードの電荷を第1フィールド分だけ読み出しを行う。
第1フィールドの信号読み出し終了後に、今度は垂直方
向の偶数ラインに相当するホトダイオードの電荷を読み
出し(第2フィールド)、これによってlong信号は1フ
レームに相当する信号を固体撮像素子3から読み出され
る。なお、図14(a)に示した垂直同期信号の周期は
例えば1/100秒とし、固体撮像素子3からの1フィ
ールド分の信号読み出しは、垂直同期信号の1周期内で
完了するものとする。When the exposure of the long signal is completed, the accumulated charge on the photodiode is transferred to the vertical transfer C by the read control pulse.
Transferred to CD. At this time, the solid-state imaging device 3 is driven in the frame read mode, and as described with reference to FIG. 13C, the charge of the photodiode corresponding to the odd-numbered line in the vertical direction is read for the first field.
After the reading of the signal of the first field is completed, the charge of the photodiode corresponding to the even-numbered line in the vertical direction is read (second field), whereby a signal corresponding to one frame of a long signal is read from the solid-state imaging device 3. The period of the vertical synchronization signal shown in FIG. 14A is, for example, 1/100 second, and the reading of the signal for one field from the solid-state imaging device 3 is completed within one period of the vertical synchronization signal. .
【0103】図16にフレーム読み出しモードで読み出
されたlong信号を示す。図16に示すように読み出され
たlong信号は第1フィールドはYe,Cyの2色の信号
となり、第2フィールドはG,Mgの2色の信号とな
る。また、その垂直方向のライン数は各フィールドでホ
トダイオードの垂直方向の個数Nの1/2であり、2つ
のフィールドを合わせると1フレームに相当するNライ
ンの信号となる。FIG. 16 shows a long signal read in the frame read mode. As shown in FIG. 16, in the read long signal, the first field is a signal of two colors of Ye and Cy, and the second field is a signal of two colors of G and Mg. The number of lines in the vertical direction is 1/2 of the number N of photodiodes in the vertical direction in each field, and a signal of N lines corresponding to one frame is obtained by combining two fields.
【0104】以上のような露光および信号読み出しを行
うことで、露光時間の異なる2つの信号、つまり1フィ
ールド画像であるshort信号(shortフィールド信号)と
1フレーム画像であるlong信号(longフレーム信号)を
得ることができる。なお、short信号は水平ライン数が
long信号の1/2であるため、short信号はlong信号に
比べて画素数の少ない信号となっている。By performing the above-described exposure and signal reading, two signals having different exposure times, that is, a short signal (short field signal) as one field image and a long signal (long frame signal) as one frame image are obtained. Can be obtained. The short signal has the number of horizontal lines.
Since the signal is half of the long signal, the short signal has a smaller number of pixels than the long signal.
【0105】次に、固体撮像素子3で得られた露光時間
の異なる2つの信号は、アナログ信号処理手段4を経て
A/D変換手段5によりデジタル信号に変換され、画像
メモリ6に一旦記憶される。Next, the two signals having different exposure times obtained by the solid-state imaging device 3 are converted into digital signals by the A / D converter 5 through the analog signal processor 4 and temporarily stored in the image memory 6. You.
【0106】画像メモリ6からはlongフレーム信号とsh
ortフィールド信号が読み出される。なお、画像メモリ
6からlongフレーム信号を読み出す際、第1フィールド
の1ライン目、第2フィールドの1ライン目、第1フィ
ールドの2ライン目、第2フィールドの2ライン目…と
いうように、1フレーム画像としてみた場合の先頭ライ
ンから順に読み出されることとする。From the image memory 6, the long frame signal and the sh
The ort field signal is read. When the long frame signal is read from the image memory 6, the first line of the first field, the first line of the second field, the second line of the first field, the second line of the second field, etc. It is assumed that the data is sequentially read from the top line when viewed as a frame image.
【0107】画像メモリ6から読み出されたlongフレー
ム信号は、第1のデジタル信号処理手段(I)7におい
て色分離等の信号処理を施される。この信号処理の一例
としては、フレーム信号としてみた場合に隣接する上下
2ラインのlong信号を加算混合される。これはlong信号
とshort信号を合成する際に、2つの信号の信号形式が
異なると合成ができないためであり、したがって、long
信号に対しては第1のデジタル信号処理手段(I)7内
の2水平ライン加算手段により、固体撮像素子3の垂直
転送CCD上での画素混合と同一の処理を施し、加算処
理後に図6で示した色分離等の信号処理により輝度信号
と色差信号に分離される。一方、short信号に対して
も、図6で示した色分離等の信号処理により輝度信号と
色差信号に分離される。The long frame signal read from the image memory 6 is subjected to signal processing such as color separation in the first digital signal processing means (I) 7. As an example of this signal processing, when viewed as a frame signal, adjacent long signals of two upper and lower lines are added and mixed. This is because when the long signal and the short signal are combined, if the signal formats of the two signals are different, the combination cannot be performed.
The signal is subjected to the same processing as pixel mixing on the vertical transfer CCD of the solid-state imaging device 3 by the two horizontal line addition means in the first digital signal processing means (I) 7, and after the addition processing, FIG. Are separated into a luminance signal and a color difference signal by signal processing such as color separation shown in FIG. On the other hand, the short signal is also separated into a luminance signal and a color difference signal by signal processing such as color separation shown in FIG.
【0108】このようにして、第1のデジタル信号処理
手段(I)7からは、輝度信号と色差信号に分離された
longフレーム信号とshortフィールド信号とが出力され
る。ここで、shortフィールド信号は補間手段18によ
り1フレーム画像に補間される。この時点でのlongフレ
ーム信号とshort補間信号の関係を図17に示す。図1
7(a)に色分離後のlong信号を、図17(b)に補間
処理前のshort信号を、図17(c)に補間処理後のsho
rt信号をそれぞれ示す。図17(a)と(c)に示すよ
うに、long信号に対する2水平ライン加算処理およびsh
ort信号に対する補間処理によって、long信号とshort信
号の信号形式が合致する。Thus, the first digital signal processing means (I) 7 separates the luminance signal and the color difference signal from each other.
A long frame signal and a short field signal are output. Here, the short field signal is interpolated into one frame image by the interpolation means 18. FIG. 17 shows the relationship between the long frame signal and the short interpolation signal at this point. FIG.
7A shows a long signal after color separation, FIG. 17B shows a short signal before interpolation processing, and FIG. 17C shows a sho after interpolation processing.
The rt signal is shown. As shown in FIGS. 17A and 17C, two horizontal line addition processing for a long signal and sh
By the interpolation processing for the ort signal, the signal formats of the long signal and the short signal match.
【0109】このように補間手段18では、図17
(b)に示すフィールド画像を補間処理により同図
(c)に示すフレーム画像に変換するが、その方法につ
いて以下に説明する。As described above, in the interpolation means 18, FIG.
The field image shown in (b) is converted into the frame image shown in (c) by interpolation processing, and the method will be described below.
【0110】例えば図17(b)における第2ラインと
第3ラインの間の水平ライン信号を補間処理により求め
る場合、Y+Cbの信号からなる水平ライン信号をつく
る必要がある。このとき最も近傍のY(輝度)信号は第
2ラインと第3ラインであるため、この両者から補間処
理により第2ラインと第3ラインの間のラインを求め
る。一方、近傍のCb(色差)信号は第2ラインと第4
ラインであるため、この両者から補間処理により第2ラ
インと第3ラインの間のラインを求める。ただし、この
補間処理により水平ライン信号を求める位置と、第2ラ
イン、第4ラインとの空間的距離は等距離ではないた
め、その距離に応じて重み付けが必要となる。そこで補
間手段18においては、Y(輝度)信号は第2ラインと
第3ラインにそれぞれ1/2の重み付けをして加算し、
Cb(色差)信号は第2ライン、第4ラインにそれぞれ
3/4、1/4の重み付けをして加算する。For example, when a horizontal line signal between the second line and the third line in FIG. 17B is obtained by interpolation processing, it is necessary to create a horizontal line signal composed of Y + Cb signals. At this time, since the nearest Y (luminance) signal is the second line and the third line, a line between the second line and the third line is obtained from both of them by interpolation processing. On the other hand, the neighboring Cb (color difference) signal is
Since the line is a line, a line between the second line and the third line is obtained from the two by interpolation processing. However, since the spatial distance between the position where the horizontal line signal is obtained by the interpolation processing and the second and fourth lines is not equidistant, weighting is necessary according to the distance. Therefore, in the interpolation means 18, the Y (luminance) signal is added to the second line and the third line with weighting of 1/2 each,
The Cb (color difference) signal is added to the second line and the fourth line with weighting of 3/4 and 1/4, respectively.
【0111】同様に、第3ラインと第4ラインの間の水
平ライン信号を補間処理により求める場合、Y+Crの
信号からなる水平ライン信号をつくる必要がある。この
とき最も近傍のY(輝度)信号は第3ラインと第4ライ
ンであるため、この両者から補間処理により第3ライン
と第4ラインの間のラインを求める。一方、近傍のCr
(色差)信号は第3ラインと第5ラインであるため、こ
の両者から補間処理により第3ラインと第5ラインの間
のラインを求める。Similarly, when a horizontal line signal between the third line and the fourth line is obtained by interpolation processing, it is necessary to create a horizontal line signal composed of Y + Cr signals. At this time, since the nearest Y (luminance) signal is the third line and the fourth line, a line between the third line and the fourth line is obtained from the both by interpolation processing. On the other hand, the neighboring Cr
Since the (color difference) signal is the third line and the fifth line, a line between the third line and the fifth line is obtained from both of them by interpolation processing.
【0112】以上の処理により、1フレーム分のlongフ
レーム信号と、1フィールド分のshort信号から補間処
理を経て得られた1フレームに相当するshort補間信号
が生成される。By the above processing, a short interpolated signal corresponding to one frame obtained through interpolation processing from one frame long frame signal and one field short signal is generated.
【0113】次に、このlongフレーム信号とshort補間
信号は、それぞれLong信号周波数強調手段8およびShor
t信号周波数強調手段9に入力される。このLong信号周
波数強調手段8およびShort信号周波数強調手段9で
は、エッジの強調やレスポンスの向上のために、例えば
入力信号の所定の周波数成分を抽出し、その抽出信号に
対し乗算処理を行い、元の信号に加算する処理が行われ
る。Long信号周波数強調手段8およびShort信号周波数
強調手段9において抽出する周波数成分および乗算処理
のゲインはシステム制御手段15によって独立に設定さ
れる。Next, the long frame signal and the short interpolated signal are supplied to the long signal frequency emphasizing means 8 and the short signal, respectively.
The signal is input to the t-frequency emphasis means 9. The Long signal frequency emphasizing means 8 and the Short signal frequency emphasizing means 9 extract, for example, a predetermined frequency component of the input signal and perform a multiplication process on the extracted signal in order to enhance the edge and improve the response. Is added to the signal. The frequency components extracted by the long signal frequency emphasizing means 8 and the short signal frequency emphasizing means 9 and the gain of the multiplication process are independently set by the system control means 15.
【0114】ここで、short補間信号は、ホトダイオー
ドの電荷蓄積量がlongフレーム信号に比べて少ないため
にノイズ成分の多いS/Nの劣化した信号であることが
多い。また、short補間信号は補間処理を施されている
ため純粋なフレーム信号に比べて高周波数帯域に補間処
理に伴う偽信号を有していることが多い。そこで、shor
t補間信号に対するShort信号周波数強調手段9における
設定は、longフレーム信号に対するLong信号周波数強調
手段8における設定に比べてノイズおよび偽信号を強調
することが無いような設定となる。具体的な設定例とし
ては、longフレーム信号からの抽出信号の周波数帯域に
対しshort補間信号からの抽出信号の周波数帯域を低く
する。あるいは、longフレーム信号からの抽出信号に対
する乗算ゲイン値に対しshort補間信号からの抽出信号
に対する乗算ゲイン値を低くする。このことによってsh
ort補間信号のノイズおよび偽信号レベルを抑えること
が可能である。Here, since the short interpolation signal has a smaller amount of charge stored in the photodiode than the long frame signal, the short interpolation signal is often a signal with a large noise component and a deteriorated S / N. Further, since the short interpolation signal has been subjected to the interpolation processing, it often has a false signal accompanying the interpolation processing in a high frequency band as compared with a pure frame signal. So, short
The setting of the Short signal frequency emphasizing unit 9 for the t-interpolation signal is such that noise and false signals are not emphasized as compared with the setting of the Long signal frequency emphasizing unit 8 for the long frame signal. As a specific setting example, the frequency band of the signal extracted from the short interpolation signal is set lower than the frequency band of the signal extracted from the long frame signal. Alternatively, the multiplication gain value for the extraction signal from the short interpolation signal is set lower than the multiplication gain value for the extraction signal from the long frame signal. This allows sh
It is possible to suppress the noise and the false signal level of the ort interpolation signal.
【0115】次に、このようにして最適な周波数強調処
理を施されたlongフレーム信号(長時間露光の信号に相
当)とshort補間信号(短時間露光の信号に相当)は、
画像合成手段10によって一つの画像信号に合成され、
ダイナミックレンジが拡大した合成画像信号(mix信
号)となり、第2のデジタル信号処理手段(II)11に
おいてマトリクス演算、特定のフォーマットへのエンコ
ード等の処理が施される。Next, the long frame signal (corresponding to the signal of long exposure) and the short interpolation signal (corresponding to the signal of short exposure) which have been subjected to the optimum frequency emphasizing processing as described above are
Synthesized into one image signal by the image synthesizing means 10,
It becomes a composite image signal (mix signal) having an expanded dynamic range, and is subjected to processing such as matrix calculation and encoding into a specific format in the second digital signal processing means (II) 11.
【0116】以上のように、long信号(長時間露光の信
号)とshort信号(短時間露光の信号)を合成してダイ
ナミックレンジが拡大した合成画像信号を作成する撮像
装置において、Long信号周波数強調手段とShort信号周
波数強調手段を設け、short信号に対しノイズおよび偽
信号レベルを抑える設定を施すことで、ノイズ成分およ
び偽信号成分が少なくてS/N性能に優れたダイナミッ
クレンジの広い画像を得ることが可能となる。As described above, in the image pickup apparatus which combines the long signal (long exposure signal) and the short signal (short exposure signal) to create a combined image signal having an expanded dynamic range, the Long signal frequency enhancement is performed. Means and a short signal frequency emphasizing means, and by setting the short signal to suppress noise and false signal levels, an image having a small noise component and false signal component and excellent in S / N performance and having a wide dynamic range is obtained. It becomes possible.
【0117】(実施の形態4)‥‥〔請求項10,19
相当〕 図18は本発明の実施の形態4における撮像装置の構成
を示すブロック図である。図12に示す実施の形態3の
構成と対応する部分には同一の符号を付す。図18にお
いて図12と異なるのは、Long信号周波数強調手段8お
よびShort信号周波数強調手段9の代わりにMix信号周波
数強調手段16を備えたことであり、その他の構成は、
実施の形態3の場合と同じである。(Embodiment 4) {[Claims 10 and 19]
Equivalent] FIG. 18 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging device according to Embodiment 4 of the present invention. Portions corresponding to the configuration of the third embodiment shown in FIG. 12 are denoted by the same reference numerals. FIG. 18 differs from FIG. 12 in that a Mix signal frequency emphasizing unit 16 is provided instead of the Long signal frequency emphasizing unit 8 and the Short signal frequency emphasizing unit 9.
This is the same as in the third embodiment.
【0118】同図において、1は光学レンズ、17は光
学絞りと兼用の機械シャッター、3はインタライン転送
方式の固体撮像素子(IT−CCD)、4は相関二重サ
ンプリング回路と自動利得制御回路から構成されるアナ
ログ信号処理手段、5はA/D変換手段、6は画像メモ
リ、7は輝度信号と色差信号の分離等の処理を行う第1
のデジタル信号処理手段(I)、18は第1のデジタル
信号処理手段(I)7の2系統の出力信号の一方の信号
であるshortフィールド信号に対して補間処理を行う補
間手段、10は第1のデジタル信号処理手段(I)7か
らのlongフレーム信号と補間手段18からのshort補間
信号との2系統の画像信号を合成する画像合成手段、1
6は画像合成手段10からのmix信号の所定の周波数成
分を強調するMix信号周波数強調手段、11は画像合成
手段10で得られた信号に対してマトリクス演算、特定
のフォーマットへのエンコード等の処理を施す第2のデ
ジタル信号処理手段(II)、19はシャッター駆動制御
手段、13は固体撮像素子駆動制御手段、20は固体撮
像素子駆動制御手段13とシャッター駆動制御手段19
から構成され、固体撮像素子3の電荷蓄積量を制御する
電荷蓄積量制御手段、15はシステム制御手段である。In the figure, 1 is an optical lens, 17 is a mechanical shutter that also serves as an optical diaphragm, 3 is an interline transfer type solid-state imaging device (IT-CCD), 4 is a correlated double sampling circuit and an automatic gain control circuit. 5, an A / D converter, 6 an image memory, and 7 a first unit for performing processing such as separation of a luminance signal and a color difference signal.
Are digital signal processing means (I), 18 for performing interpolation processing on a short field signal which is one of the two output signals of the first digital signal processing means (I) 7; Image synthesizing means for synthesizing two types of image signals of a long frame signal from the digital signal processing means (I) 7 and a short interpolation signal from the interpolation means 18;
6 is a Mix signal frequency emphasizing means for emphasizing a predetermined frequency component of the mix signal from the image synthesizing means 10, and 11 is a process such as matrix operation, encoding to a specific format, etc. on the signal obtained by the image synthesizing means 10. Second digital signal processing means (II), 19 is shutter drive control means, 13 is solid-state image sensor drive control means, 20 is solid-state image sensor drive control means 13 and shutter drive control means 19
, A charge storage amount control means for controlling the charge storage amount of the solid-state imaging device 3, and 15 a system control means.
【0119】このように構成された撮像装置について、
実施の形態3と異なる点を中心に説明する。With respect to the image pickup apparatus thus configured,
The following description focuses on the differences from the third embodiment.
【0120】実施の形態3と同様の露光および信号読み
出しを行うことで、露光時間の異なる2つの信号、つま
り1フィールド画像であるshort信号と1フレーム画像
であるlong信号を得ることが可能である。なお、short
信号は水平ライン数がlong信号の1/2であるため、sh
ort信号はlong信号に比べ画素数の少ない信号となって
いる。By performing the same exposure and signal reading as in the third embodiment, it is possible to obtain two signals having different exposure times, that is, a short signal as one field image and a long signal as one frame image. . In addition, short
Since the number of horizontal lines is 1/2 of the long signal,
The ort signal has a smaller number of pixels than the long signal.
【0121】次に、この固体撮像素子3で得られた露光
時間の異なる2つの信号は、アナログ信号処理手段4を
経てA/D変換手段5によりデジタル信号に変換され、
画像メモリ6に一旦記憶される。画像メモリ6からはlo
ngフレーム信号とshortフィールド信号が読み出され、
第1のデジタル信号処理手段(I)7からは、輝度信号
と色差信号に分離されたlongフレーム信号とshortフィ
ールド信号とが出力される。ここで、shortフィールド
信号は補間手段18により1フレーム画像に補間され
る。このlongフレーム信号とshort補間信号は、画像合
成手段10によってダイナミックレンジが拡大したmix
信号となる。この合成されたmix信号は、Mix信号周波数
強調手段16において、エッジの強調やレスポンスの向
上のために、例えば入力信号の所定の周波数成分を抽出
し、その抽出信号に対し乗算処理を行い、元の信号に加
算する処理が行われる。このMix信号周波数強調手段1
6において抽出する周波数成分および乗算処理のゲイン
はシステム制御手段15によって設定される。Next, two signals having different exposure times obtained by the solid-state imaging device 3 are converted into digital signals by an A / D converter 5 through an analog signal processor 4.
The image is temporarily stored in the image memory 6. Lo from the image memory 6
ng frame signal and short field signal are read out,
The first digital signal processing means (I) 7 outputs a long frame signal and a short field signal separated into a luminance signal and a color difference signal. Here, the short field signal is interpolated into one frame image by the interpolation means 18. The long frame signal and the short interpolation signal are mixed by the image synthesizing unit 10 with the dynamic range expanded.
Signal. The combined signal is subjected to, for example, a predetermined frequency component of the input signal, which is subjected to a multiplication process in the Mix signal frequency emphasizing means 16 in order to enhance the edge and improve the response. Is added to the signal. This Mix signal frequency emphasis means 1
The frequency components to be extracted in step 6 and the gain of the multiplication process are set by the system control means 15.
【0122】ここで、short補間信号は、ホトダイオー
ドの電荷蓄積量がlongフレーム信号に比べて少ないため
にノイズ成分の多いS/Nの劣化した信号であることが
多い。また、short補間信号は補間処理を施されている
ため純粋なフレーム信号に比べて高周波数帯域に補間処
理に伴う偽信号を有していることが多い。そこで、Mix
信号周波数強調手段16においては、mix信号におけるs
hort信号範囲に対する周波数強調設定は、long信号範囲
に対する周波数強調設定に比べてノイズおよび偽信号を
強調することが無いような設定となる。Here, since the short interpolation signal has a smaller amount of charge stored in the photodiode than the long frame signal, the short interpolation signal is often a signal having a large noise component and a deteriorated S / N. Further, since the short interpolation signal has been subjected to the interpolation processing, it often has a false signal accompanying the interpolation processing in a high frequency band as compared with a pure frame signal. So, Mix
In the signal frequency emphasizing means 16, s in the mix signal
The frequency emphasis setting for the hort signal range is set such that noise and false signals are not emphasized compared to the frequency emphasis setting for the long signal range.
【0123】このように、mix信号に対してlong信号範
囲とshort信号範囲をmix信号のレベルで検出して、long
信号範囲とshort信号範囲に合致した最適な周波数強調
処理を行うことができる。As described above, the long signal range and the short signal range for the mix signal are detected at the level of the mix signal, and the long signal range and the short signal range are detected.
Optimal frequency emphasis processing that matches the signal range and the short signal range can be performed.
【0124】以上のように、long信号(長時間露光の信
号)とshort信号(短時間露光の信号)を合成してダイ
ナミックレンジが拡大した合成画像信号を作成する撮像
装置において、Mix信号周波数強調手段を設け、short信
号範囲に対しノイズおよび偽信号レベルを抑える設定を
施すことで、ノイズ成分および偽信号成分が少なくてS
/N性能に優れたダイナミックレンジの広い画像を得る
ことが可能となる。As described above, in an image pickup apparatus that synthesizes a long signal (a signal for a long-time exposure) and a short signal (a signal for a short-time exposure) to create a synthesized image signal with an expanded dynamic range, the frequency of the Mix signal is emphasized. By providing means for setting the level of noise and spurious signals in the short signal range, noise and spurious signal components are reduced and S
It is possible to obtain an image with a wide dynamic range and excellent / N performance.
【0125】なお、実施の形態3および4においては、
long信号(長時間露光の信号)がフレーム信号で、shor
t信号(短時間露光の信号)がフィールド信号であり、
補間処理によりフレーム信号にする場合を説明した。こ
の場合は短時間露光によるノイズ成分およびフィールド
信号から補間処理によりフレーム信号にすることによる
偽信号は、共にshort信号に存在している。これに対
し、short信号(短時間露光の信号)がフレーム信号
で、long信号(長時間露光の信号)がフィールド信号で
あり、補間処理によりフレーム信号にするという構成も
可能である。そして、この場合は、short信号に対する
ノイズ成分を抑圧する周波数強調処理と、フィールド信
号から補間処理によりフレーム信号となったlong信号に
対する偽信号成分を抑圧する周波数強調処理を独立に行
うことになる。Note that in Embodiments 3 and 4,
The long signal (long exposure signal) is the frame signal and is short
The t signal (short exposure signal) is the field signal,
The case where the frame signal is formed by the interpolation processing has been described. In this case, both a noise component due to the short-time exposure and a false signal obtained by converting the field signal into a frame signal by interpolation processing are present in the short signal. On the other hand, it is also possible to adopt a configuration in which the short signal (short-time exposure signal) is a frame signal, and the long signal (long-time exposure signal) is a field signal, and a frame signal is obtained by interpolation. In this case, the frequency emphasis processing for suppressing the noise component for the short signal and the frequency emphasis processing for suppressing the false signal component for the long signal which has been converted into the frame signal by the interpolation processing from the field signal are performed independently.
【0126】また、実施の形態3および4においては第
1のデジタル信号処理手段で輝度信号と色差信号に分離
された後、補間手段でフィールド信号からフレーム信号
を作成する場合を説明したが、撮像素子の色フィルター
信号の状態において補間手段でフィールド信号からフレ
ーム信号を作成し、その後、色分離等の処理を行っても
よい。In the third and fourth embodiments, the case has been described where the frame signal is created from the field signal by the interpolation means after being separated into the luminance signal and the color difference signal by the first digital signal processing means. A frame signal may be created from the field signal by the interpolation means in the state of the color filter signal of the element, and thereafter, processing such as color separation may be performed.
【0127】また、補間手段として線形補間を説明した
が、これに限るものでなく、高次内挿補間を行ってもよ
い。Further, linear interpolation has been described as the interpolation means. However, the present invention is not limited to this. Higher-order interpolation may be performed.
【0128】また、上記各実施の形態においては撮像素
子の色フィルター配列として色差線順次配列の場合を説
明したが、これに限るものでなく、各実施の形態におけ
る撮像素子に対する駆動方法(インタレース読み出し駆
動、フレーム読み出し駆動)で色分離が可能であればよ
い。Further, in each of the above embodiments, the case where the color filters are arranged in a color difference line-sequential manner as the color filter array of the image sensor has been described. However, the present invention is not limited to this. It suffices if color separation can be performed by readout drive and frame readout drive.
【0129】また、上記各実施の形態における画像合成
方法については基本動作のみを説明したが、それは、そ
の詳しい動作が直接には本発明に関係しないためであ
る。Further, only the basic operation has been described for the image synthesizing method in each of the above embodiments, since the detailed operation is not directly related to the present invention.
【0130】[0130]
【発明の効果】本発明によれば、電荷蓄積量の少ない画
像信号と電荷蓄積量の多い画像信号とを合成することに
よりダイナミックレンジ拡大を行うように構成された撮
像装置において、前記電荷蓄積量の少ない画像信号に対
する周波数強調処理と前記電荷蓄積量の多い画像信号に
対する周波数強調処理とを互いに異にすることにより、
すなわち、周波数強調処理において電荷蓄積量の少ない
画像信号に対してはノイズ成分を抑えるような設定とす
ることにより、ノイズ成分が少なくてS/N性能に優れ
たダイナミックレンジの広い画像を得ることが可能とな
る。さらには、電荷蓄積量の少ない画像信号に対する補
間により、ノイズ成分および偽信号成分が少なくてS/
N性能に優れたダイナミックレンジの広い画像を得るこ
とが可能となる。According to the present invention, there is provided an imaging apparatus configured to expand a dynamic range by combining an image signal having a small charge accumulation amount and an image signal having a large charge accumulation amount. By differentiating the frequency enhancement process for the image signal with a small amount and the frequency enhancement process for the image signal with a large amount of charge accumulation,
That is, in the frequency emphasizing process, by setting such that the noise component is suppressed for an image signal with a small charge accumulation amount, it is possible to obtain an image with a small noise component and excellent in S / N performance and a wide dynamic range. It becomes possible. Further, by performing interpolation on an image signal having a small charge accumulation amount, the noise component and the false signal component are reduced and the S /
It is possible to obtain an image with excellent N performance and a wide dynamic range.
【図1】 本発明の実施の形態1における撮像装置の構
成を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging device according to Embodiment 1 of the present invention.
【図2】 本発明の実施の形態1における固体撮像素子
の構成、動作を説明する模式図FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the configuration and operation of a solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention.
【図3】 本発明の実施の形態1における固体撮像素子
の被写体像の露光および露光した信号の読み出しに関す
る動作タイミング図FIG. 3 is an operation timing chart relating to exposure of a subject image and reading of an exposed signal of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention;
【図4】 本発明の実施の形態1における固体撮像素子
の他の構成、動作を説明する模式図FIG. 4 is a schematic diagram illustrating another configuration and operation of the solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention.
【図5】 本発明の実施の形態1における固体撮像素子
の被写体像の露光および露光した信号の読み出しに関す
る他の動作タイミング図FIG. 5 is another operation timing chart relating to exposure of a subject image of the solid-state imaging device and reading of an exposed signal according to the first embodiment of the present invention;
【図6】 本発明の実施の形態1における固体撮像素子
の色フィルターの一例を示す模式図FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of a color filter of the solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention.
【図7】 本発明の実施の形態1におけるダイナミック
レンジ拡大の原理の説明図FIG. 7 is an explanatory diagram of a principle of expanding a dynamic range according to the first embodiment of the present invention.
【図8】 本発明の実施の形態2における撮像装置の構
成を示すブロック図FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging device according to a second embodiment of the present invention.
【図9】 本発明の実施の形態2におけるMix信号周波
数強調手段の説明図FIG. 9 is an explanatory diagram of a Mix signal frequency emphasis unit according to the second embodiment of the present invention.
【図10】 本発明の実施の形態2におけるMix信号周
波数強調手段の他の説明図FIG. 10 is another explanatory diagram of the Mix signal frequency emphasizing means according to the second embodiment of the present invention.
【図11】 本発明の実施の形態2における画像合成の
説明図FIG. 11 is a diagram illustrating image synthesis according to the second embodiment of the present invention.
【図12】 本発明の実施の形態3における撮像装置の
構成を示すブロック図FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging device according to a third embodiment of the present invention.
【図13】 本発明の実施の形態3における固体撮像素
子の構成、動作を説明する模式図FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a configuration and operation of a solid-state imaging device according to Embodiment 3 of the present invention.
【図14】 本発明の実施の形態3における固体撮像素
子の被写体像の露光および露光した信号の読み出しに関
する動作タイミング図FIG. 14 is an operation timing chart relating to exposure of a subject image of a solid-state imaging device and reading of an exposed signal according to Embodiment 3 of the present invention;
【図15】 本発明の実施の形態3におけるフィールド
読み出しモードで読み出されたshort信号の説明図FIG. 15 is an explanatory diagram of a short signal read in the field read mode according to the third embodiment of the present invention.
【図16】 本発明の実施の形態3におけるフレーム読
み出しモードで読み出されたlong信号の説明図FIG. 16 is an explanatory diagram of a long signal read in a frame read mode in Embodiment 3 of the present invention.
【図17】 本発明の実施の形態3における補間手段の
説明図FIG. 17 is an explanatory diagram of an interpolation unit according to the third embodiment of the present invention.
【図18】 本発明の実施の形態4における撮像装置の
構成を示すブロック図FIG. 18 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging device according to a fourth embodiment of the present invention.
1……光学レンズ 2……光学絞り用の機械シャッター 3……固体撮像素子 4……アナログ信号処理手段 5……A/D変換手段 6……画像メモリ 7……第1のデジタル信号処理手段(I) 8……Long信号周波数強調手段 9……Short信号周波数強調手段 10……画像合成手段 11……第2のデジタル信号処理手段(II) 12……絞り駆動制御手段 13……固体撮像素子駆動制御手段 14……電荷蓄積量制御手段 15……システム制御手段 17……光学絞りと兼用の機械シャッター 18……補間手段 19……シャッター駆動制御手段 20……電荷蓄積量制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical lens 2 ... Mechanical shutter for optical diaphragms 3 ... Solid-state image sensor 4 ... Analog signal processing means 5 ... A / D conversion means 6 ... Image memory 7 ... First digital signal processing means (I) 8 Long signal frequency emphasizing means 9 Short signal frequency emphasizing means 10 Image synthesizing means 11 Second digital signal processing means (II) 12 Aperture drive control means 13 Solid-state imaging Element drive control means 14 ... Charge accumulation amount control means 15 ... System control means 17 ... Mechanical shutter that also serves as an optical diaphragm 18 ... Interpolation means 19 ... Shutter drive control means 20 ... Charge accumulation amount control means
───────────────────────────────────────────────────── 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 5/335 H04N 5/335 P Fターム(参考) 5B047 BB01 CA06 DA10 DC20 5C021 PA79 PA85 RB07 XA14 XB03 YA01 5C022 AB12 AB17 AB37 AC42 AC52 AC69 5C023 AA01 AA11 AA37 BA13 CA03 DA04 EA03 EA10 5C024 CX11 CX47 EX31 EX34 GY01 GY04 HX28 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) H04N 5/335 H04N 5/335 PF term (Reference) 5B047 BB01 CA06 DA10 DC20 5C021 PA79 PA85 RB07 XA14 XB03 YA01 5C022 AB12 AB17 AB37 AC42 AC52 AC69 5C023 AA01 AA11 AA37 BA13 CA03 DA04 EA03 EA10 5C024 CX11 CX47 EX31 EX34 GY01 GY04 HX28
Claims (20)
量の多い画像信号とを合成することによりダイナミック
レンジ拡大を行う撮像装置であって、前記電荷蓄積量の
少ない画像信号と前記電荷蓄積量の多い画像信号とに対
する周波数強調処理を互いに異にすることを特徴とする
撮像装置。An image pickup apparatus for expanding a dynamic range by synthesizing an image signal having a small charge accumulation amount and an image signal having a large charge accumulation amount, wherein the image signal having a small charge accumulation amount and the charge accumulation amount are provided. An image pickup apparatus characterized in that the frequency emphasis processing for an image signal with a large number of signals is different from each other.
周波数成分の強調を弱め、前記電荷蓄積量の多い画像信
号の設定周波数成分の強調を強めることを特徴とする請
求項1に記載の撮像装置。2. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the emphasis of the set frequency component of the image signal having the small charge accumulation amount is weakened, and the emphasis of the set frequency component of the image signal having the large charge accumulation amount is increased. apparatus.
電荷蓄積量の多い画像信号との合成を前記周波数強調処
理の後に行うことを特徴とする請求項1または請求項2
に記載の撮像装置。3. The image signal having a small charge accumulation amount and the image signal having a large charge accumulation amount are synthesized after the frequency emphasizing process.
An imaging device according to claim 1.
電荷蓄積量の多い画像信号との合成を前記周波数強調処
理の前に行うことを特徴とする請求項1または請求項2
に記載の撮像装置。4. The image signal according to claim 1, wherein the image signal having a small charge storage amount and the image signal having the large charge storage amount are combined before the frequency emphasizing process.
An imaging device according to claim 1.
するための駆動方式と前記電荷蓄積量の多い画像信号を
取得するための駆動方式とが互いに異なっていることを
特徴とする請求項1から請求項4までのいずれかに記載
の撮像装置。5. A driving method for acquiring an image signal having a small charge accumulation amount and a driving method for acquiring an image signal having a large charge accumulation amount are different from each other. The imaging device according to any one of claims 1 to 4.
積量の互いに異なる画像信号について、その合成の前に
信号形式を統一することを特徴とする請求項5に記載の
撮像装置。6. The image pickup apparatus according to claim 5, wherein the signal formats of the image signals having the different charge accumulation amounts different from each other in the driving method are unified before the image signals are combined.
段と、 前記電荷蓄積量制御手段により電荷蓄積量の異なる複数
の画像信号を得る撮像手段と、 前記撮像手段の出力画像信号の設定周波数成分を強調す
る周波数強調手段と、 前記周波数強調手段の出力画像信号を合成し合成画像信
号を生成する画像合成手段とを備え、 前記周波数強調手段は、電荷蓄積量の少ない画像信号に
対する周波数強調処理と電荷蓄積量の多い画像信号に対
する周波数強調処理とを互いに異にすることを特徴とす
る撮像装置。7. An image pickup device, charge storage amount control means for controlling the charge storage amount of the image pickup device, image pickup means for obtaining a plurality of image signals having different charge storage amounts by the charge storage amount control means, A frequency emphasizing means for emphasizing a set frequency component of an output image signal of the means, and an image synthesizing means for synthesizing an output image signal of the frequency emphasizing means to generate a synthesized image signal, wherein the frequency emphasizing means has a charge storage amount. An image pickup apparatus characterized in that the frequency enhancement processing for an image signal with a small amount of charge and the frequency enhancement processing for an image signal with a large charge accumulation amount are different from each other.
段と、 前記電荷蓄積量制御手段により電荷蓄積量の異なる複数
の画像信号を得る撮像手段と、 前記撮像手段の出力画像信号を合成し合成画像信号を生
成する画像合成手段と、 前記合成画像信号の設定周波数成分を強調する周波数強
調手段とを備え、 前記周波数強調手段は、前記合成画像信号内の電荷蓄積
量の少ない画像信号部分に対する周波数強調処理と電荷
蓄積量の多い画像信号部分に対する周波数強調処理とを
互いに異にすることを特徴とする撮像装置。8. An image pickup device, charge storage amount control means for controlling the charge storage amount of the image pickup device, imaging means for obtaining a plurality of image signals having different charge storage amounts by the charge storage amount control means, Image synthesizing means for synthesizing an output image signal of the means to generate a synthetic image signal; and frequency emphasizing means for emphasizing a set frequency component of the synthetic image signal, wherein the frequency emphasizing means comprises a charge in the synthetic image signal. An image pickup apparatus characterized in that a frequency enhancement process for an image signal portion with a small accumulation amount and a frequency enhancement process for an image signal portion with a large charge accumulation amount are different from each other.
段と、 互いに異なる少なくとも2つの駆動方式を有する前記撮
像素子の撮像素子駆動制御手段と、 前記電荷蓄積量制御手段により電荷蓄積量を異にすると
ともに前記撮像素子駆動制御手段により駆動方式を異に
する複数の画像信号を得る撮像手段と、 前記撮像手段の出力画像信号の設定周波数成分を強調す
る周波数強調手段と、 前記周波数強調手段の出力画像信号を合成し合成画像信
号を生成する画像合成手段とを備え、 前記周波数強調手段は、電荷蓄積量の少ない画像信号に
対する周波数強調処理と電荷蓄積量の多い画像信号に対
する周波数強調処理とを互いに異にすることを特徴とす
る撮像装置。9. An image pickup device, charge storage amount control means for controlling the charge storage amount of the image pickup device, image pickup device drive control means of the image pickup device having at least two different driving systems, and the charge storage amount Imaging means for obtaining a plurality of image signals having different charge accumulation amounts by the control means and different driving methods by the imaging element drive control means; Means for synthesizing an output image signal of the frequency emphasizing means to generate a synthesized image signal, wherein the frequency emphasizing means performs a frequency emphasizing process on an image signal with a small charge accumulation amount and a large charge accumulation amount. An imaging apparatus characterized in that frequency enhancement processing for an image signal is different from each other.
段と、 互いに異なる少なくとも2つの駆動方式を有する前記撮
像素子の撮像素子駆動制御手段と、 前記電荷蓄積量制御手段により電荷蓄積量を異にすると
ともに前記撮像素子駆動制御手段により駆動方式を異に
する複数の画像信号を得る撮像手段と、 前記撮像手段の出力画像信号を合成し合成画像信号を生
成する画像合成手段と、 前記合成画像信号の設定周波数成分を強調する周波数強
調手段とを備え、 前記周波数強調手段は、前記合成画像信号内の電荷蓄積
量の少ない画像信号部分に対する周波数強調処理と電荷
蓄積量の多い画像信号部分に対する周波数強調処理とを
互いに異にすることを特徴とする撮像装置。10. An image pickup device, charge accumulation amount control means for controlling the charge accumulation amount of the image pickup device, image pickup device drive control means for the image pickup device having at least two different driving systems, and the charge accumulation amount An imaging unit that obtains a plurality of image signals having different charge accumulation amounts by a control unit and different driving methods by the imaging device drive control unit; and a composite image signal generated by combining output image signals of the imaging unit. An image synthesizing unit; and a frequency emphasizing unit for emphasizing a set frequency component of the synthesized image signal, wherein the frequency emphasizing unit performs a frequency emphasizing process and an electric charge accumulation on an image signal portion having a small charge accumulation amount in the synthesized image signal. An image pickup apparatus characterized in that frequency emphasis processing for an image signal portion having a large amount is different from each other.
少ない画像信号の設定周波数成分の強調を弱め、電荷蓄
積量の多い画像信号の設定周波数成分の強調を強めるよ
うに構成されていることを特徴とする請求項7または請
求項9に記載の撮像装置。11. The frequency emphasizing means is configured to weaken emphasis on a set frequency component of an image signal having a small charge accumulation amount and to enhance emphasis on a set frequency component of an image signal having a large charge accumulation amount. The imaging device according to claim 7 or 9, wherein
信号内の電荷蓄積量の少ない画像信号部分の設定周波数
成分の強調を弱め、電荷蓄積量の多い画像信号部分の設
定周波数成分の強調を強めるように構成されていること
を特徴とする請求項8または請求項10に記載の撮像装
置。12. The frequency emphasizing means weakens emphasis on a set frequency component of an image signal portion having a small charge accumulation amount in the composite image signal and increases emphasis on a set frequency component of an image signal portion having a large charge accumulation amount. The imaging device according to claim 8, wherein the imaging device is configured as described above.
手段における電荷蓄積量の異なる複数の画像信号の画像
合成比率情報を用いて前記合成画像信号内の電荷蓄積量
の少ない画像信号部分の設定周波数成分の強調を弱め、
電荷蓄積量の多い画像信号部分の設定周波数成分の強調
を強めるように構成されていることを特徴とする請求項
8または請求項10に記載の撮像装置。13. The set frequency of an image signal portion having a small charge accumulation amount in the synthesized image signal using image synthesis ratio information of a plurality of image signals having different charge accumulation amounts in the image synthesizing means. Weaken the emphasis on the ingredients,
The imaging device according to claim 8, wherein the imaging device is configured to enhance emphasis on a set frequency component of an image signal portion having a large charge accumulation amount.
互いに異なる駆動方式としてフィールド信号を生成する
駆動方式とフレーム信号を生成する駆動方式とを備えた
ものとして構成されていることを特徴とする請求項9ま
たは請求項10に記載の撮像装置。14. The image pickup device drive control means is configured to include a drive system for generating a field signal and a drive system for generating a frame signal as the different drive systems. The imaging device according to claim 9.
互いに異なる駆動方式としてインタレース駆動方式と遮
光手段を有するフレーム読み出し制御駆動方式とを備え
たものとして構成されていることを特徴とする請求項9
または請求項10に記載の撮像装置。15. The image pickup device drive control means is configured to include an interlace drive method and a frame readout control drive method having a light blocking means as the different drive methods. Item 9
Alternatively, the imaging device according to claim 10.
インタレース駆動方式による画像信号と電荷蓄積量の多
い遮光手段を有するフレーム読み出し制御駆動方式によ
る画像信号を得るものとして構成されていることを特徴
とする請求項9または請求項10に記載の撮像装置。16. The image pickup device according to claim 1, wherein said image pickup device is configured to obtain an image signal by an interlaced driving method having a small charge accumulation amount and an image signal by a frame readout control driving method having a light shielding portion having a large charge accumulation amount. The imaging device according to claim 9 or 10, wherein
式の一方のフレーム読み出し制御駆動方式によるフレー
ム画像信号と、もう一方のインタレース駆動方式による
フィールド画像信号を生成し、前記フィールド画像信号
を補間フレーム画像信号に変換する補間手段を備えたも
のとして構成されていることを特徴とする請求項9に記
載の撮像装置。17. The image pickup means generates a frame image signal based on one of two different drive modes, a frame read control drive mode, and a field image signal based on another interlace drive mode, and interpolates the field image signal. The imaging apparatus according to claim 9, further comprising an interpolation unit configured to convert the image into a frame image signal.
ーム画像信号の設定周波数成分の強調を弱め、前記フレ
ーム画像信号の設定周波数成分の強調を強めるように構
成されていることを特徴とする請求項17に記載の撮像
装置。18. The apparatus according to claim 1, wherein said frequency emphasis means is configured to weaken emphasis on a set frequency component of said interpolated frame image signal and to enhance emphasis on a set frequency component of said frame image signal. 18. The imaging device according to 17.
式の一方のフレーム読み出し制御駆動方式によるフレー
ム画像信号と、もう一方のインタレース駆動方式による
フィールド画像信号を生成し、前記フィールド画像信号
を補間フレーム画像信号に変換する補間手段を備えたも
のとして構成されていることを特徴とする請求項10に
記載の撮像装置。19. The image pickup means generates a frame image signal by one of two different driving methods, a frame read control driving method, and a field image signal by another interlacing driving method, and interpolates the field image signal. The imaging apparatus according to claim 10, further comprising an interpolation unit that converts the image into a frame image signal.
信号内の補間フレーム画像信号部分の設定周波数成分の
強調を弱め、前記フレーム画像信号部分の設定周波数成
分の強調を強めるように構成されていることを特徴とす
る請求項19に記載の撮像装置。20. The frequency emphasizing means is configured to weaken the emphasis on the set frequency component of the interpolated frame image signal portion in the synthesized image signal and increase the emphasis on the set frequency component of the frame image signal portion. The imaging device according to claim 19, wherein:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000170356A JP2001352486A (en) | 2000-06-07 | 2000-06-07 | Image pickup device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001352486A true JP2001352486A (en) | 2001-12-21 |
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ID=18673089
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000170356A Pending JP2001352486A (en) | 2000-06-07 | 2000-06-07 | Image pickup device |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001352486A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007504770A (en) * | 2003-09-03 | 2007-03-01 | イーストマン コダック カンパニー | Image sensor with expanded dynamic range |
US7296286B2 (en) | 2002-01-31 | 2007-11-13 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Method and apparatus for transmitting image signals of images having different exposure times via a signal transmission path, method and apparatus for receiving thereof, and method and system for transmitting and receiving thereof |
JP2008066937A (en) * | 2006-09-06 | 2008-03-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Imaging apparatus and imaging method |
US7835590B2 (en) | 2006-08-24 | 2010-11-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Image processing apparatus and imaging device |
JP2016034109A (en) * | 2014-07-31 | 2016-03-10 | キヤノン株式会社 | Imaging apparatus, control method for the same, and program |
-
2000
- 2000-06-07 JP JP2000170356A patent/JP2001352486A/en active Pending
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