JP2005039710A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フレーム加算を行ってフレームレートを可変するとき、信号処理動作の設定の変更が正しく反映された画像信号を得る。
【解決手段】プリプロセス部１４は、被写体を撮像して生成された画像信号ＤＶaを用いて信号処理動作を行う。フレーム加算処理部１５は、プリプロセス部１４で信号処理動作を行うことにより得られた画像信号ＤＶbのフレーム加算を行い、フレームレートを可変した画像信号ＤＶcを生成する。プリプロセス部１４の信号処理動作を変更するときには、フレーム加算期間を示す判別信号ＴＷに基づいて、信号処理動作の変更をフレーム加算処理部１５でのフレーム加算期間単位で行う。
【選択図】 図１

Description

この発明は撮像装置に関する。詳しくは、画像信号を用いて行う信号処理動作を変更する際に、この変更を加算処理手段でのフレーム加算期間単位で行うものである。

従来の映画製作等では、特殊な映像効果を得ることができるように、フィルムカメラの撮影速度、すなわち１秒間のコマ数を可変させた撮影が行われている。例えば、撮影は通常の速度よりも高速で行い、再生は通常速度で行うものとすると、再生画像はスロー再生画像となる。このため、水面に水滴が落下したときのような高速度動作を容易かつ詳細に観察できる。また、撮影は通常の速度よりも低速で行い、再生は通常速度で行うものとすると、高速再生画像となる。このため、格闘シーンやカーチェイスシーン等でのスピード感を高めて臨場感の高い画像提示を行うことができる。

また、テレビジョン番組制作等では、番組の撮像や編集および送出等のディジタル化が図られていたが、ディジタル技術の進展に伴う高画質化や機器の低価格化によって、映画製作等においてもディジタル化が図られてきている。

ここで、映画製作等のディジタル化により撮像装置（ビデオカメラ）を用いて撮像を行うものとした場合、上述のように特殊な映像効果を得るためには、例えば所定の速度で撮像を行って得られた画像信号だけでなく、高速に撮像を行って得られた画像信号や低速に撮像を行って得られた画像信号を、サーバ等の記録装置に全て記録させる。次に、この記録されている画像信号から特殊な映像効果を得るために必要とされるフレーム画像の画像信号を読み出して画像処理を行うことで、特殊な映像効果を得られる画像信号が生成される。

また、高速再生やスロー再生等の特殊な映像効果を容易に得ることができるように、撮像時にフレームレートを可変することが可能とされている特許文献１の撮像装置を用いて、所定のフレームレートよりもフレームレートを低下して撮像を行い、所定のフレームレートで再生すれば、簡単に高速再生画像を得ることができる。また、フレームレートを高くして撮像を行い所定のフレームレートで再生すれば、簡単にスロー再生画像を得ることができる。

さらに、フレーム加算を行うことでフレームレートを可変することもできる。例えばｎフレーム分の画像信号を加算することで、フレームレートが（１／ｎ）倍とされた画像信号を生成できる。

特開２０００−１２５２１０号公報

ところで、撮像装置を用いて撮像を行う場合、ノイズが少なく感度や色再現性の良好な撮像画像を得るため、種々の信号処理動作例えばホワイトバランス調整や利得制御，シェーディング補正等の信号処理動作が行われている。また、使用者の操作に応じて信号処理動作の設定を変更しても、フレーム画像の途中で信号処理動作が変更されてしまうことがないように、変更はフレーム単位で行われている。このため、フレーム加算処理を行うことでフレームレートを可変した場合、加算期間の途中で信号処理動作が変更されている画像信号が用いられると、フレーム加算後の画像信号に基づく画像は、信号処理動作の変更が正しく反映されていない不自然なものとなってしまう。例えば、２フレーム加算を行っているとき、加算する２フレーム目の画像信号として信号処理動作が変更された画像信号が用いられてしまうと、加算後の画像信号は、信号処理動作が変更された画像信号を２フレーム分加算した画像信号と異なるものとなり、信号処理動作の変更が正しく反映されていない画像となってしまう。

そこで、この発明では、フレーム加算を行ってフレームレートを可変するとき、信号処理動作の設定の変更が正しく反映された画像信号を得ることができる撮像装置を提供するものである。

この発明に係る撮像装置は、被写体を撮像して画像信号を生成する撮像手段と、撮像手段で生成された画像信号を用いて信号処理動作を行う信号処理手段と、信号処理手段で信号処理動作を行うことにより得られた画像信号のフレーム加算を行う加算処理手段と、信号処理手段で行う信号処理動作を設定する制御手段とを有し、信号処理手段は、画像信号を用いて行う信号処理動作を変更する際に、該変更を加算処理手段でのフレーム加算期間単位で行うものである。

この発明においては、被写体を撮像して生成された画像信号を用いて信号処理動作を行い、この信号処理動作を行うことにより得られた画像信号のフレーム加算を行うことで可変フレームレートの画像信号が生成される。ここで、信号処理動作の変更指示がなされたときは、フレーム加算期間を示す判別信号に基づき、この変更指示がなされた後のフレーム加算期間単位の画像信号から変更指示が実施される。あるいは、信号処理手段に対する信号処理動作の変更指示がフレーム加算期間の開始時あるいは終了時に行われる。また、シャッター動作が行われたときは、シャッター開期間がフレーム加算期間中に連続して設定される。

この発明によれば、被写体を撮像して生成された画像信号を用いて信号処理動作を行い、この信号処理動作を行うことにより得られた画像信号のフレーム加算する場合、信号処理動作の変更は、フレーム加算期間単位で行われる。このため、フレーム加算中に信号処理動作が変更されて、信号処理動作の変更が正しく反映されていない画像となってしまうことを防止できる。

また、フレーム加算期間を示す判別信号が生成されて、信号処理動作の変更指示がなされたとき、この判別信号に基づき、変更指示後のフレーム加算期間単位の画像信号から変更指示が実施される。あるいは、信号処理手段に対する信号処理動作の変更指示が、フレーム加算期間単位で行われる。このため、信号処理動作の変更がフレーム加算期間単位で行われて、信号処理動作の変更が正しく反映されていない画像となってしまうことを防止できる。さらに、シャッター動作を行うときに、シャッター開期間がフレーム加算期間中に連続して設定されるので、偽輪郭が生じてしまうことを防止できる。

以下、図を参照しながら、この発明の実施の一形態について説明する。図１は撮像装置１０の構成を示している。撮像部１２を構成する撮像素子（図示せず）の撮像面上には、撮像レンズ部１１を通して入射された光に基づいた被写体画像が結像される。撮像素子は、光電変換によって被写体画像の撮像電荷を生成し、後述する駆動部２５からの駆動制御信号ＤＲに基づいて撮像電荷を読み出して電圧信号に変換する。さらに、この電圧信号を撮像信号Ｓpaとしてプリアンプ部１３に供給する。

プリアンプ部１３は、撮像信号Ｓpaを増幅したのちノイズ成分を除去する処理、例えば相関二重サンプリング処理を行う。またノイズ除去された画像信号をディジタル信号に変換して、フィードバッククランプ処理を行い、安定した黒レベルで所要の大きさの画像信号を生成する。さらにフレアー補正を行い、フレア量に応じて画像信号の信号レベルを補正する。また、プリアンプ部１３は、撮像素子の欠陥に対する補正処理等も行う。このプリアンプ部１３での処理は、駆動部２５から供給された同期信号ＳＹeを基準として行い、処理後の画像信号ＤＶaを、この画像信号ＤＶaに対する同期信号とともにプリアンプ部１３に供給する。また、画像信号ＤＶaをフォーカス・アイリス調整部２８に供給する。なお、後述するプリプロセス部１４やフレーム加算処理部１５、本線用信号処理部１６、モニタ用信号処理部１７でも、画像信号とともに供給された同期信号（図示せず）を基準として処理を行い、処理後の画像信号と画像信号に対する同期信号を次の処理部に供給する。

プリプロセス部１４は、画像信号ＤＶaを用いて信号処理動作、例えばホワイトバランス調整やゲイン補正およびホワイトシェーディング補正等の処理を行う。このプリプロセス部１４で得られた画像信号ＤＶbは、フレーム加算処理部１５に供給する。プリプロセス部１４で行う信号処理動作は、後述する制御部３０の動作設定部３２から供給された設定信号ＣＴに基づいて設定される。また、動作設定部３２からの設定信号ＣＴによって信号処理動作が変更されるとき、後述する制御部３０を構成する信号生成部３１のパルス生成回路３１５から供給された判別信号ＴＭを用いて、フレーム加算処理部１５でのフレーム加算期間終了後に変更を反映させる。

フレーム加算処理部１５は、画像信号ＤＶbに対してフレーム加算処理を行い、画像信号ＤＶbのフレームレートを可変する。このフレーム加算処理は、ＲＡＭ(Random Access Memory)を用いて行うことができる。例えば、３フレーム加算を行う場合、１フレーム目の画像信号ＤＶbをＲＡＭ-1に記憶させ、このＲＡＭ-1に記憶された信号を読み出して２フレーム目の画像信号ＤＶbと加算してＲＡＭ-2に記憶させる。このＲＡＭ-2に記憶されている加算信号を読み出して３フレーム目の画像信号ＤＶbと加算してＲＡＭ-3に記憶させる。このＲＡＭ-3に記憶された信号は、３フレーム分の画像信号ＤＶbを加算した信号となり、この信号を読み出して信号レベルを（１／３）倍すれば、所要の信号レベルであるとともに、フレームレートを１／３倍した信号となる。また、４フレーム目の画像信号ＤＶbをＲＡＭ-1に記憶させ、このＲＡＭ-1に記憶された信号を読み出して５フレーム目の画像信号ＤＶbと加算してＲＡＭ-2に記憶させる。このＲＡＭ-2に記憶されている加算信号を読み出して６フレーム目の画像信号ＤＶbと加算してＲＡＭ-3に記憶させる。このＲＡＭ-3に記憶された信号は、３フレーム分の画像信号ＤＶbを加算した信号となり、この信号を読み出して信号レベルを（１／３）倍すれば、所要の信号レベルであるとともに、フレームレートを１／３倍した信号となる。以下同様にして、３フレーム分の画像信号ＤＶbを加算した所要の信号レベルの画像信号ＤＶcを順次生成することができる。

なお、フレーム加算処理は、フレーム遅延回路を用いても行うことができる。例えば、１フレーム目の画像信号ＤＶbをフレーム遅延回路で２フレーム期間遅延させると共に、２フレーム目の画像信号ＤＶbをフレーム遅延回路で１フレーム期間遅延させる。この遅延させた１フレーム目の画像信号と２フレーム目の画像信号ＤＶbを、３フレーム目の画像信号ＤＶbに加算して３フレーム分の画像信号ＤＶbが加算された信号を得て、この信号の信号レベルを上述のように（１／３）倍すれば、所要の信号レベルであるとともに、フレームレートを１／３倍した画像信号ＤＶcを得ることができる。

このようにフレーム加算処理を行うことで、例えば、画像信号ＤＶbのフレームレートが「６０Ｐ（数字は１秒当たりのフレーム数、Ｐはプログレッシブ方式の信号であることを示すものであり、他の場合も同様である)」であるとき、加算フレーム数を２フレームとして例えば６０Ｐの出力フレームレートで読み出すものとすれば、「３０Ｐ」のフレームレートの画像信号を得ることができる。また加算フレーム数を４フレームとすれば、「１５Ｐ」のフレームレートの画像信号を得ることができる。

さらに、加算フレーム数の切り換えだけでなく、撮像素子からの信号読み出しを制御して撮像信号Ｓpaのフレームレートを可変すれば、画像信号ＤＶcのフレームレートを連続して可変することが可能となる。

フレーム加算処理部１５で得られた所望のフレームレートの画像信号ＤＶcは、本線用信号処理部１６とモニタ用信号処理部１７に供給される。

本線用信号処理部１６は、フレーム加算処理部１５から供給された画像信号ＤＶcに対して例えばγ補正(Gamma Correction)や輪郭補償処理およびニー補正（Knee Correction）等のプロセス処理を行う。この本線用信号処理部１６で処理を行うことにより得られた画像信号ＤＶdは、信号出力部１８に供給される。

モニタ用信号処理部１７は、撮像画像の確認を行うために接続された画像表示装置に応じたプロセス処理を行う。例えば、撮像画像の確認のために陰極線管や液晶表示素子を用いて画像表示を行う場合、陰極線管や液晶表示素子のγ特性や階調表示特性等に応じたプロセス処理を行う。このモニタ用信号処理部１７で処理を行うことにより得られた画像信号ＤＶeは、信号出力部１９に供給される。

信号出力部１８は、画像信号ＤＶdをこの撮像装置に接続される記録機器等に応じた信号ＣＭoutに変換して出力する。例えば、コンポーネント信号に対応した機器やコンポジット信号に対応した機器を撮像装置と接続されている場合、画像信号ＤＶdをそれぞれの機器に応じた信号ＣＭoutに変換して出力する。またＳＭＰＴＥ２５９ＭやＳＭＰＴＥ２９２Ｍとして規格化されているシリアルディジタルインタフェース等を介して画像信号を伝送する場合には、インタフェース規格に応じた伝送信号を画像信号ＤＶdに基づいて生成して信号ＣＭoutとして出力する。また、信号ＣＭoutに同期した同期信号ＳＹoutから水平同期信号ＨＤoutを抽出して信号生成部３１の位相比較回路３１３に供給する。

信号出力部１９は、供給された画像信号ＤＶeを、撮像画像確認用の画像表示装置に応じた信号ＭＴoutに変換して出力する。例えば画像表示装置がアナログ信号を用いるものであるときには、画像信号ＤＶeをアナログ信号に変換して信号ＭＴoutとして出力する。

信号生成部３１の同期分離回路３１１は、カメラ制御器(図示せず)から供給された基準同期信号ＳＹrefから垂直同期信号ＶＤrefを分離して、内部同期信号発生回路３１２に供給する。また、基準同期信号ＳＹrefから水平同期信号ＨＤrefを分離して、位相比較回路３１３に供給する。

内部同期信号発生回路３１２は、後述する電圧制御発振器（ＶＣＯ）３１４から供給された発振信号ＭＣを用いて、新たに同期信号ＳＹcを垂直同期信号ＶＤrefに同期させて生成し、パルス生成回路３１５に供給する。

位相比較回路３１３は、信号出力部１８から出力される信号ＣＭoutに含まれる水平同期信号ＨＤoutと、同期分離回路３１１から供給された水平同期信号ＨＤrefの位相差を判別して、位相差がなくなるように電圧制御発振器３１４で生成する発振信号ＭＣの周波数を制御する。

パルス生成回路３１５は、撮像部１２を駆動するための基準として用いる同期信号ＳＹdと、信号出力部１８から出力される画像信号の同期信号ＳＹoutとの位相差分だけ、内部同期信号発生回路３１２から供給された同期信号ＳＹcの位相を進めて、この位相を進めた同期信号を同期信号ＳＹdとして駆動部２５に供給する。このため、同期信号ＳＹoutは同期信号ＳＹcに同期した信号となり、水平同期信号ＨＤoutと水平同期信号ＨＤrefの位相が等しくなるように、発振信号ＭＣの周波数を制御することで、信号出力部１８から出力される信号ＣＭoutを基準同期信号ＳＹrefに同期させることができる。

また、パルス生成回路３１５には、動作設定部３２からフレームレート設定信号ＲＳＦが供給されて、信号出力部１８から出力される信号ＣＭoutがフレームレート設定信号ＲＳＦで示されたフレームレートとなるように、撮像部１２の撮像フレームレートを調整するためのタイミング信号ＰＴを駆動部２５に供給するとともに、フレーム加算処理部１５で加算フレーム数分の画像信号ＤＶbを加算して画像信号ＤＶcを得るため、例えばＲＡＭへの画像信号の書き込みや読み出しを制御するパルス信号ＣＲＷを生成して供給する。また、フレーム加算処理がフレーム加算処理部１５で行われるとき、このフレーム加算期間を示す判別信号ＴＭを生成してプリプロセス部１４とフォーカス・アイリス調整部２８に供給する。

駆動部２５は、供給された同期信号ＳＹdに基づいて、撮像部１２の撮像素子を駆動するための駆動制御信号ＤＲを生成して撮像部１２に供給する。また、タイミング信号ＰＴに基づき駆動制御信号ＤＲの生成を制御して、フレームレートを可変させた撮像信号Ｓpaが得られるように撮像素子を駆動させる。さらに、プリアンプ部１３に供給される撮像信号Ｓpaの同期信号ＳＹeを、プリアンプ部１３に供給する。なお、駆動部２５に対して、同期信号ＳＹdと同期信号ＳＹoutとの位相差分だけ、同期信号ＳＹcに含まれている水平同期信号の位相を進めて供給し、駆動部２５で同期信号ＳＹeを生成するものとしても良い。また、撮像信号Ｓpaのフレームレートを設定する情報を動作設定部３２から駆動部２５に供給して、この情報に基づき撮像素子を駆動する信号を生成することもできる。

フォーカス・アイリス調整部２８は、画像信号ＤＶaの信号レベルを判別して、判別された信号レベルに基づいたアイリス調整信号Ｄirを生成する。このアイリス調整信号Ｄirを撮像レンズ部１１に供給して、撮像レンズ部１１に設けられている絞りを制御することによりアイリス調整を行う。また、画像信号ＤＶaの高周波成分を検出して、高周波成分が最大となるようにフォーカス調整信号Ｄfoを生成する。このフォーカス調整信号Ｄfoを撮像レンズ部１１に供給して、撮像レンズ部１１のレンズを駆動することによりフォーカス調整を行う。このようなアイリス調整やフォーカス調整は、判別信号ＴＭで示されたフレーム加算期間単位で行うものとしあるいは例えばフレーム単位で行うものとする。また、フレーム加算期間単位で行うかフレーム単位で行うかの選択は設定信号ＣＴによって選択される。

制御部３０の動作設定部３２には、ユーザインタフェース部４０が接続されている。このユーザインタフェース部４０を介して、ユーザ操作に応じた操作信号ＰＳが供給されると、動作設定部３２は、この操作信号ＰＳに基づいて設定信号ＣＴを生成して各部の動作を設定することにより、撮像装置をユーザの操作に応じて動作させる。また、信号出力部１８から出力される信号ＣＭoutのフレームレートを設定するフレームレート設定信号ＲＳＦがユーザインタフェース部４０を介して、動作設定部３２に供給されたとき、例えば操作部で撮像速度の切り換えを行い、操作信号ＰＳとしてフレームレート設定信号ＲＳＦが動作設定部３２に供給されたとき、あるいはリモートコントロール装置や外部の機器からフレームレート設定信号ＲＳＦが動作設定部３２に供給されたとき、動作設定部３２は、フレームレート設定信号ＲＳＦをパルス生成回路３１５に供給する。

次に、撮像装置の動作について説明する。フレームレート設定信号ＲＳＦによって設定されるフレームレート（設定フレームレート）は、上述したように撮像部１２で生成される撮像信号Ｓpaのフレームレート（撮像フレームレートＦＲp）とフレーム加算処理部１５での加算フレーム数ＦＡを切り替えることで連続して可変できる。例えば図２に示すように、フレームレート設定信号ＲＳＦによって設定フレームレートＦＲcが「６０Ｐ≧ＦＲc＞３０Ｐ」の範囲内に設定されたときは、加算フレーム数ＦＡを「１」として、撮像フレームレートＦＲpを設定フレームレートＦＲcと等しくする。設定フレームレートＦＲcが「３０Ｐ≧ＦＲc＞２０Ｐ」の範囲内に設定されたときは、加算フレーム数ＦＡを「２」として、撮像フレームレートＦＲpを設定フレームレートＦＲcの２倍とする。設定フレームレートＦＲcが「２０Ｐ≧ＦＲc＞１５Ｐ」の範囲内に設定されたときは、加算フレーム数ＦＡを「３」として、撮像フレームレートＦＲpを設定フレームレートＦＲcの３倍とする。以下同様にして、撮像フレームレートＦＲpと加算フレーム数ＦＡを切り替える。

撮像信号Ｓpaのフレームレートを可変する場合、駆動部２５から撮像部１２に供給する駆動制御信号ＤＲによって、撮像素子での電荷蓄積期間や撮像電荷の読み出しタイミング等を制御することでフレームレートが可変された撮像信号Ｓpaを得ることができる。さらに、ＣＤＲ方式(Common Data Rate:共通サンプリング周波数方式)を用いるものとして、水平帰線期間あるいは垂直帰線期間の長さを調整して、撮像フレームレートＦＲpの可変処理を行うものとすれば、撮像フレームレートＦＲpを可変しても有効画面期間の画像サイズが変化しない撮像信号Ｓpaを生成できる。また、ＣＤＲ方式を用いることで、撮像フレームレートＦＲpを用いる各部の動作周波数を撮像フレームレートＦＲpに応じて可変する必要がなく、構成が簡単となる。

このＣＤＲ方式では、図３Ａに示すように帰線期間と有効画面期間が設定された画像信号に対して、図３Ｂに示すように水平帰線期間の長さを調整したり、図３Ｃに示すように垂直帰線期間の長さを調整することで、有効画面期間の画像サイズを変化させることなく撮像フレームレートＦＲpを可変した撮像信号Ｓpaを生成できる。なお、撮像フレームレートＦＲpを変える場合、１ラインのサンプル数を撮像フレームレートＦＲpに応じて切り替えれば、水平帰線期間の長さを調整した撮像信号Ｓpaを生成できる。また、１フレームのライン数を撮像フレームレートＦＲpに応じて切り替えれば、垂直帰線期間の長さを調整した撮像信号Ｓpaを生成できる。

図４は、撮像装置の動作を示す図である。図４Ａは、フレームレート設定信号ＲＳＦで設定された設定フレームレートＦＲcを示している。ここで、設定フレームレートＦＲcが２４Ｐから１８Ｐに時点ｔaで切り替えられたとき、パルス生成回路３１５からのタイミング信号ＰＴによって、撮像フレームレートＦＲpの設定は、図４Ｂに示すようにフレーム加算期間の完了する時点ｔbで４８Ｐから５４Ｐに変更される。なお、図４Ｃは、図４Ｂの設定フレームレートＦＲcに基づいて決定されたフレーム加算期間を示している。

撮像部１２では、設定された撮像フレームレートＦＲpで電荷の蓄積を行い、この蓄積された電荷に応じた信号を次のフレームで出力する。このため、図４Ｄに示すように、撮像信号Ｓpaは、時点ｔbで設定された撮像フレームレートの信号が次のフレームである時点ｔcで出力される。

このように、撮像フレームレートＦＲpを設定したとき、この設定が次のフレームから反映させるため、画像信号ＤＶbに対するフレーム加算期間は、図４Ｃのフレーム加算期間に対して１フレーム遅延したものとなり、この１フレーム遅延したフレーム加算期間を示す図４Ｅの信号をパルス生成回路３１５で生成して判別信号ＴＭとして、プリプロセス部１４に供給する。

フレーム加算処理部１５は、図４Ｅの判別信号ＴＭで示されたフレーム加算期間の画像信号ＤＶbを用いてフレーム加算を行う。このフレーム加算が行われた信号を所要の信号レベルとして読み出すことで、図４Ｆに示すように、フレームレート設定信号ＲＳＦで設定されたフレームレートの画像信号ＤＶcを生成できる。なお、フレーム加算が行われた信号を所要の信号レベルとして、この信号を撮像装置に接続された機器に応じた出力フレームレート、例えば６０Ｐのフレームレートで読み出すと、図４Ｇに示すように、フレームレート設定信号ＲＳＦでフレームレートを「２４Ｐ」に設定したときには、６０フレームの期間に２４フレームの撮像画像の画像信号が含まれた信号ＣＭoutとなる。また、出力フレームレートを１８Ｐに設定したときには、６０フレームの期間に１８フレームの撮像画像の画像信号が含まれた信号ＣＭoutとなる。

ここで、プリプロセス部１４で行う信号処理動作の設定ＳＥを、図４Ｈに示すように、時点ｔdで設定ＳＥ1から設定ＳＥ2に変更したとき、プリプロセス部１４では、判別信号ＴＭに基づいて、図４Ｉに示すように設定ＳＥ2での信号処理動作を、フレーム加算期間が終了する時点ｔeから実施する。このため、フレーム加算の途中で信号処理動作の設定がＳＥ1からＳＥ2に変更されてしまうことがない。

同様に、時点ｔfで設定ＳＥ2から設定ＳＥ3に変更したとき、設定ＳＥ3での信号処理動作は、フレーム加算期間が終了する時点ｔgから実施されるので、フレーム加算の途中で信号処理動作の設定がＳＥ1からＳＥ2に変更されてしまうことがない。

このように、信号処理動作の変更指示を行ったとき、この変更は、変更指示後のフレーム加算期間単位の画像信号から行われるので、変更前の画像信号と変更後の画像信号がフレーム加算されて、信号処理動作の変更が正しく反映されていない不自然な画像が生じてしまうことを確実に防止できる。また、プリプロセス部１４で行うホワイトバランス調整が自動的に調整を行うように設定されているとき、オートホワイトバランス調整をフレーム加算期間単位で行うことができる。

また、フォーカス・アイリス調整部２８は、設定信号ＣＴによって、フォーカス調整やアイリス調整をフレーム加算期間単位で行うかあるいはフレーム単位で行うか選択することが可能とされているので、最適な調整が行われるように撮像者が選択することができる。例えば、フレーム単位で行うように選択されている場合、フォーカス調整やアイリス調整を画像信号ＤＶaに追従して行うことができないとき、フレーム加算期間単位で行うものとする。このとき、調整が実施される間隔が長くなり画像信号ＤＶaに追従したフォーカス調整やアイリス調整を行うことが可能となる。また、フレーム加算期間単位で行うように選択されている場合、調整が実施される間隔が長すぎて、フォーカス調整やアイリス調整の応答性が遅いときには、フレーム単位で行うものとする。このとき、調整が実施される間隔が短くなりフォーカス調整やアイリス調整の応答性を良くすることが可能となる。また、フォーカス・アイリス調整部２８は、フォーカス調整やアイリス調整を画像信号ＤＶaに基づいて逐次行うことができるものであっても良い。

さらに、図示せずも判別信号ＴＭを本線用信号処理部１６やモニタ用信号処理部１７に供給すれば、本線用信号処理部１６やモニタ用信号処理部１７の信号処理動作をフレーム加算期間単位で行うこともできる。

ところで、上述の実施の形態では、本線用信号処理部１６とモニタ用信号処理部１７で、異なる信号処理を行う場合を示したが、本線用信号処理部１６とモニタ用信号処理部１７で行う処理を等しくできる場合には、これらの処理をフレーム加算処理前に行うものとしても良い。この場合の構成を図５に示す。なお、図５において、図１と対応する部分については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

プリプロセス部１４で得られた画像信号ＤＶbは、信号処理部２０に供給される。信号処理部２０は、本線用信号処理部１６やモニタ用信号処理部１７と同様に、γ補正やニー補正等の処理を行い、得られた画像信号ＤＶb’をフレーム加算処理部１５に供給する。フレーム加算処理部１５は、画像信号ＤＶb’を用いてフレーム加算を行い、得られた画像信号ＤＶgは、信号出力部１８，１９に供給される。信号出力部１８，１９は画像信号ＤＶgに基づき信号ＣＭout，ＭＴoutを生成して出力する。

ここで、信号処理部２０は、プリプロセス部１４と同様に、動作設定部３２からの設定信号ＣＴによって信号処理動作の設定が変更されても、この変更を、フレーム加算期間が終了してから実施する。このため、変更前の設定でγ補正やニー補正等が行われた画像信号と変更後の設定でγ補正やニー補正等が行われた画像信号が加算されて、信号処理動作の変更が正しく反映されていない画像が生じてしまうことも確実に防止できる。

さらに、撮像部１２での電荷蓄積期間を調整して電子シャッター動作を行うものとした場合、判別信号によって示されたフレーム加算期間に対してシャッター開期間を連続して設定する。例えば、出力フレームレートを「２０Ｐ」に設定したとき、図２から加算フレーム数ＦＡが「３」で撮像フレームレートＦＲpは「６０Ｐ」となる。このため、加算される３フレーム分の期間に対して、連続してシャッター開期間を図６に示すように設定する。なお、シャッター開期間は、連続していればフレーム加算期間内のいずれの位置に設けるものとしても良い。例えば図６Ａに示すように、フレーム加算期間の開始からシャッター開期間を連続して設ける。また、図６Ｂに示すように、フレーム加算期間の終わりにシャッター開期間を連続して設ける。あるいは、図５６に示すように、フレーム加算期間の途中にシャッター開期間を連続して設けるものとしても良い。

このように、フレーム加算期間内にシャッター開期間を連続して設けるものとすれば、偽輪郭が生じてしまうことを防止できる。すなわち、フレーム毎にシャッター開期間を設けてフレーム加算処理を行うと、フレーム毎にシャッター開期間を設けたことにより不連続とされた画像が加算されて偽輪郭が生じてしまう。しかし、フレーム加算期間内にシャッター開期間を連続して設けることにより、不連続とされた画像が加算されることがなく、偽輪郭の発生を防止できる。なお、メカニカルシャッターや光学的シャッターを用いてフレーム加算期間内に連続したシャッタ開期間を設ければ、電子シャッターの場合と同様に、偽輪郭のない撮像画像を得ることができる。

ところで、上述の実施の形態では、プリプロセス部１４や信号処理部２０で行う信号処理動作の設定を変更したとき、この変更を、判別信号ＴＭに基づきフレーム加算期間が終了してから行うものとしたが、プリプロセス部１４や信号処理部２０で行う信号処理動作の設定を動作設定部３２から変更する際に、変更指示をフレーム加算期間の開始時あるいは終了時に設定することで、信号処理動作の変更が正しく反映されていない画像が生じてしまうことを防止することもできる。この場合、プリプロセス部１４や信号処理部２０に判別信号ＴＭを供給して、変更の実施タイミングを制御する必要がない。またフレーム加算期間の開始時に変更指示を行うものとすれば、変更された信号処理動作を行って得られた画像信号のフレーム加算を行うことができるとともに、終了時に変更指示を行うものとすれば、次にフレーム加算を行う画像信号に対して変更された信号処理動作を行うことができる。

ここで、変更指示の際に動作設定部３２からプリプロセス部１４や信号処理部２０に供給する情報量が多いときには、情報の伝送中にフレーム加算期間が開始されてしまうことがある。このような場合、変更内容をプリプロセス部１４や信号処理部２０に供給しておき、判別信号ＴＭに基づきフレーム加算期間が終了してから変更を実施することで、信号処理動作の変更が正しく反映されていない画像が生じてしまうことを確実に防止できる。

以上のように、本発明に係る撮像装置は、撮影画像の画像信号に対して信号処理を施してからフレーム加算を行い、画像信号のフレームレートを可変して撮像を行う場合に好適である。

撮像装置の構成を示す図である。 設定フレームレートに対する加算フレーム数と撮像フレームレートの関係を示す図である。 ＣＤＲ方式を撮像装置の構成を示す図である。 撮像装置の動作を説明するための図である。 撮像装置の他の構成を示す図である。 シャッター動作を説明するための図である。

符号の説明

１０・・・撮像装置、１１・・・撮像レンズ部、１２・・・撮像部、１３・・・プリアンプ部、１４・・・プリプロセス部、１５・・・フレーム加算処理部、１６・・・本線用信号処理部、１７・・・モニタ用信号処理部、１８，１９・・・信号出力部、２５・・・駆動部、２８・・・フォーカス・アイリス調整部、３０・・・制御部、３１・・・信号生成部、３２・・・動作設定部、４０・・・ユーザインタフェース部、３１１・・・同期分離回路、３１２・・・内部同期信号発生回路、３１３・・・位相比較回路、３１４・・・電圧制御発振器、３１５・・・パルス生成回路

Claims (6)

1. 被写体を撮像して画像信号を生成する撮像手段と、該画像信号を用いてフレーム加算を行うフレーム加算手段を備えた撮像装置において、
   前記撮像装置の動作を制御する制御手段を有し
   前記制御手段は、前記動作の制御をフレーム加算期間単位で行う
   ことを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮像手段で生成された画像信号を用いて信号処理動作を行う信号処理手段を設け、該信号処理手段で信号処理動作を行うことにより得られた画像信号を用いて前記フレーム加算を行うものとし、
   前記制御手段は、前記撮像装置の動作の制御として、前記信号処理手段の動作の制御を行い、該信号処理手段の動作の制御をフレーム加算期間単位で行う
   ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記制御手段は、フレーム加算期間を示す判別信号を生成する信号生成手段を有し、
   前記信号処理手段は、前記制御手段によって信号処理動作の変更指示がなされたとき、前記判別信号に基づき、該変更指示後のフレーム加算期間単位の画像信号から前記変更指示を実施する
   ことを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
4. 前記制御手段は、前記信号処理手段に対する前記信号処理動作の変更指示を、前記フレーム加算期間の開始時あるいは終了時に行う
   ことを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
5. 撮像を最適化する調整を自動的に行う自動調整手段を設け、
   前記制御手段は、前記撮像装置の動作の制御として、前記自動調整手段の動作の制御を行い、該調整をフレーム加算期間単位で行う
   ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
6. 前記自動調整手段は、フォーカス調整とアイリス調整とホワイトバランス調整のいずれか一つ以上を行う
   ことを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
   

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