JP2007221423A - Imaging apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus which is suitable for shooting a moving photographic subject and can produce a dynamic-range-enhanced image with less blurring due to moving of the photographic subject and less photogene. <P>SOLUTION: The imaging apparatus 1 includes an imaging device 2 in which whole pixels are divided into two pixel groups and in each of the two pixel groups, image signals with different exposure times in one frame can be read out, and further the exposure times of the two pixel groups can be replaced in each one frame; a frame memory 4 which records an image signal of the last frame; and separating circuits 5, 6 which separates the image signals into a prolonged exposure signal and a brief exposure signal. A motion detection circuit 9 detects a motion of the photographic subject from the present image signal and the image signal of the last frame. Interpolation signal generating circuits 10, 11 generate interpolation image signals according to a degree of the motion of the photographic subject. Selection circuits 12, 13 interpolate the present image signals by using the interpolation image signal to generate image signals of the whole pixels. A synthesizing circuit 14 generates a synthesized image signal of the whole pixels. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、動きのある被写体の撮影に適した撮像装置に関し、動きぶれや残像の少ないダイナミックレンジ拡大画像を撮影できる画像撮像装置に関するものである。   The present invention relates to an image pickup apparatus suitable for shooting a moving subject, and more particularly to an image pickup apparatus capable of shooting a dynamic range expanded image with less motion blur and afterimage.

近年、ビデオカメラ等の撮像装置に用いられる撮像素子としては、CCD等の固体撮像素子が使用されている。しかし、固体撮像素子を用いた撮像装置では、銀塩方式の撮像装置の場合に比べて、入射光量に対するダイナミックレンジが狭い。撮像装置のダイナミックレンジが狭いと、撮影した画像に黒つぶれや白とびが発生するという問題がある。   In recent years, a solid-state imaging device such as a CCD has been used as an imaging device used in an imaging apparatus such as a video camera. However, an imaging device using a solid-state imaging device has a narrow dynamic range with respect to the amount of incident light as compared to a silver salt imaging device. When the dynamic range of the image pickup apparatus is narrow, there is a problem that blackout or overexposure occurs in the captured image.

そこで、従来、ダイナミックレンジを拡大することができる撮像装置として、異なる露光量の複数の画像信号を用いてダイナミックレンジの広い画像を合成するものが知られている(例えば特許文献1参照)。従来の撮像装置では、撮像素子の1フレーム目の撮影で得られる画像信号とその時の露光量に基づいて、適正露光量を求める。そして、これに基づいて2フレーム目の撮像素子による撮影を、適正露光量またはオーバー露光、アンダー露光によって行う。そして、1フレーム目と2フレーム目の画像信号をメモリに記憶し、メモリに記憶した1フレーム目と2フレーム目の画像信号を合成することによって、1枚のダイナミックレンジの拡大された画像を生成する。
特開平9−107499号公報(第3−4頁、第2図)
Therefore, conventionally, as an imaging apparatus capable of expanding the dynamic range, an apparatus that synthesizes an image having a wide dynamic range using a plurality of image signals having different exposure amounts is known (see, for example, Patent Document 1). In a conventional imaging apparatus, an appropriate exposure amount is obtained based on an image signal obtained by photographing the first frame of the imaging element and the exposure amount at that time. Based on this, photographing with the image sensor of the second frame is performed with an appropriate exposure amount or overexposure and underexposure. Then, the image signals of the first frame and the second frame are stored in the memory, and the image signals of the first frame and the second frame stored in the memory are combined to generate one image with an expanded dynamic range. To do.
JP-A-9-107499 (page 3-4, FIG. 2)

しかしながら、従来の撮像装置においては、異なる露光量(適正露光量またはオーバー露光、アンダー露光)で撮影された二つの画像信号が、1フレーム期間ごとの時間間隔で固体撮像素子から読み出される。例えば、オーバー露光(長時間露光)の画像信号とアンダー露光(短時間露光)の画像信号が、1フレーム期間ごとにCCDから交互に読み出される。そのため、動きのある被写体を撮影した場合には、長時間露光の画像と短時間露光の画像との間に画像ぶれが生じてしまうことになる。したがって、従来の撮像装置では、二つの画像を合成して得られる画像に動きぶれや残像が生じるという問題があり、その結果、フレームレートを高くするのが困難であるという問題があった。   However, in the conventional imaging apparatus, two image signals photographed with different exposure amounts (appropriate exposure amount or overexposure, underexposure) are read from the solid-state imaging device at time intervals for each frame period. For example, an overexposure (long exposure) image signal and an underexposure (short exposure) image signal are alternately read from the CCD every frame period. For this reason, when a moving subject is photographed, an image blur occurs between the long exposure image and the short exposure image. Therefore, the conventional imaging apparatus has a problem that motion blur and an afterimage occur in an image obtained by combining two images, and as a result, there is a problem that it is difficult to increase the frame rate.

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、動きのある被写体の撮影に適しており、動きぶれや残像の少ないダイナミックレンジ拡大画像を得ることができる撮像装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and is suitable for shooting a moving subject, and provides an imaging apparatus capable of obtaining a dynamic range enlarged image with less motion blur and afterimage. With the goal.

本発明の撮像装置は、全画素が二つの画素グループに分割され、前記二つの画素グループごとに所定のフレーム期間内にそれぞれ異なる露光時間の映像信号を読み出し可能であり、前記二つの画素グループの露光時間が前記所定のフレーム期間ごとに入れ替えられる撮像手段と、前記撮像手段で得られた映像信号を、所定のフレーム期間前の映像信号として記録する記録手段と、前記撮像手段で得られた映像信号を、露光時間の長い長時間露光信号と露光時間の短い短時間露光信号に分離する分離手段と、前記撮像手段で得られた現在の映像信号と前記記録手段に記録された所定のフレーム期間前の映像信号に基づいて、被写体の動きを検出する動き検出手段と、前記被写体の動きの程度に応じて、前記分離手段で得られた現在の長時間露光信号と所定のフレーム期間前の長時間露光信号から補間用長時間露光信号を生成する第1補間用信号生成手段と、前記被写体の動きの程度に応じて、前記分離手段で得られた現在の短時間露光信号と所定のフレーム期間前の短時間露光信号から補間用短時間露光信号を生成する第2補間用信号生成手段と、前記現在の長時間露光信号を前記補間用長時間露光信号で補間して、全画素分の長時間露光信号を生成する第1補間合成手段と、前記現在の短時間露光信号を前記補間用短時間露光信号で補間して、全画素分の短時間露光信号を生成する第2補間合成手段と、前記全画素分の長時間露光信号と前記全画素分の短時間露光信号を合成して、全画素分の合成映像信号を生成する映像信号合成手段とを備えた構成を有している。   In the imaging apparatus of the present invention, all the pixels are divided into two pixel groups, and each of the two pixel groups can read video signals having different exposure times within a predetermined frame period. An imaging means whose exposure time is changed every predetermined frame period, a recording means for recording a video signal obtained by the imaging means as a video signal before a predetermined frame period, and an image obtained by the imaging means Separating means for separating the signal into a long exposure signal having a long exposure time and a short exposure signal having a short exposure time; a current video signal obtained by the imaging means; and a predetermined frame period recorded in the recording means Based on the previous video signal, motion detection means for detecting the motion of the subject, and the current long exposure obtained by the separation means according to the degree of motion of the subject A first interpolation signal generation means for generating an interpolation long-time exposure signal from a signal and a long-time exposure signal before a predetermined frame period, and the current obtained by the separation means in accordance with the degree of movement of the subject Second interpolation signal generating means for generating a short-time exposure signal for interpolation from a short-time exposure signal and a short-time exposure signal before a predetermined frame period; and the current long-time exposure signal as the long-time exposure signal for interpolation. First interpolation synthesis means for generating a long-time exposure signal for all pixels by interpolation, and interpolating the current short-time exposure signal with the short-time exposure signal for interpolation, so that a short-time exposure signal for all pixels And a second interpolating and synthesizing unit that synthesizes the long-time exposure signal for all the pixels and the short-time exposure signal for all the pixels to generate a synthesized video signal for all the pixels. It has the composition provided.

この構成により、二つの画素グループごとに露光時間の異なる映像信号(長時間露光信号と短時間露光信号)が読み出され、長時間露光信号と短時間露光信号に分離される。この二つの画素グループの露光時間は、所定のフレーム期間ごとに入れ替えられる。そして、所定のフレーム期間前の長時間露光信号と短時間露光信号を用いて、補間用長時間露光信号と補間用短時間露光信号を生成し、現在の長時間露光信号と短時間露光信号を補間する。このようにして、二つの画素グループに分割された二つのフレーム期間分の長時間露光信号と短時間露光信号を用いて、一つのフレーム期間分の全画素分の合成映像信号が生成される。これにより、ダイナミックレンジを拡大した全画素分の合成映像信号を得ることができる。また、この構成により、動きのある被写体を撮影した場合には、現在の映像信号と所定のフレーム期間前の映像信号に基づいて、被写体の動きが検出される。そして、被写体の動きの程度に応じて、現在の長時間露光信号と短時間露光信号を用いて、補間用長時間露光信号と補間用短時間露光信号が生成され、現在の長時間露光信号と短時間露光信号が補間される。したがって、動きのある被写体を撮影した場合であっても、現在の画像(現在の長時間露光信号と短時間露光信号)と補間用の画像(補間用長時間露光信号と補間用短時間露光信号)との間の画像ぶれが少ない。これにより、生成された全画素分の長時間露光信号と短時間露光信号、全画素分の合成映像信号に動きぶれや残像が生じるのが抑えられ、フレームレートを高くすることができる。   With this configuration, video signals (long exposure signal and short exposure signal) having different exposure times for each of the two pixel groups are read and separated into a long exposure signal and a short exposure signal. The exposure times of these two pixel groups are switched every predetermined frame period. Then, a long exposure signal for interpolation and a short exposure signal for interpolation are generated using the long exposure signal and the short exposure signal before a predetermined frame period, and the current long exposure signal and the short exposure signal are generated. Interpolate. In this manner, a composite video signal for all the pixels for one frame period is generated using the long exposure signal and the short exposure signal for two frame periods divided into two pixel groups. As a result, it is possible to obtain a composite video signal for all pixels with an expanded dynamic range. Also, with this configuration, when a moving subject is photographed, the movement of the subject is detected based on the current video signal and the video signal before a predetermined frame period. Then, according to the degree of movement of the subject, the long-time exposure signal for interpolation and the short-time exposure signal for interpolation are generated using the current long-time exposure signal and the short-time exposure signal, and the current long-time exposure signal and The short exposure signal is interpolated. Therefore, even when a moving subject is photographed, the current image (current long exposure signal and short exposure signal) and the interpolation image (interpolation long exposure signal and interpolation short exposure signal). ) Image blurring between Thereby, it is possible to suppress the occurrence of motion blur and afterimages in the generated long-time exposure signal and short-time exposure signal for all the pixels and the synthesized video signal for all the pixels, and the frame rate can be increased.

また、本発明の撮影装置は、前記一方の画素グループの現在の長時間露光信号に基づいて、前記他方の画素グループに対応する補間画素グループの長時間露光信号を生成する第1補間画素作成手段と、前記一方の画素グループの現在の短時間露光信号に基づいて、前記他方の画素グループに対応する補間画素グループの短時間露光信号を生成する第2補間画素作成手段とを備え、前記第1補間用信号生成手段は、前記被写体の動きの程度に応じて、前記補間画素グループの長時間露光信号と前記所定のフレーム期間前の長時間露光信号を合成して、補間用長時間露光信号を生成し、前記第2補間用信号生成手段は、前記被写体の動きの程度に応じて、前記補間画素グループの短時間露光信号と前記所定のフレーム期間前の短時間露光信号を合成して、補間用短時間露光信号を生成する構成を有している。   Further, the imaging apparatus of the present invention includes a first interpolation pixel generating unit that generates a long exposure signal of an interpolation pixel group corresponding to the other pixel group based on a current long exposure signal of the one pixel group. And a second interpolation pixel generating means for generating a short-time exposure signal of an interpolation pixel group corresponding to the other pixel group based on a current short-time exposure signal of the one pixel group, The interpolation signal generation means combines the long exposure signal of the interpolated pixel group and the long exposure signal before the predetermined frame period according to the degree of movement of the subject to generate the interpolation long exposure signal. And the second interpolation signal generation means combines the short-time exposure signal of the interpolation pixel group and the short-time exposure signal before the predetermined frame period according to the degree of movement of the subject. And has a configuration for generating a short-time interpolation exposure signal.

この構成により、一方の画素グループの現在の長時間露光信号と短時間露光信号に基づいて、補間画素グループの長時間露光信号と短時間露光信号が生成される。二つの画素グループは所定のフレーム期間ごとに入れ替えられるので、他方の画素グループに対応する補間画素グループは、所定のフレーム期間前の一方の画素グループに対応する。そして、被写体の動きに応じて、補間画素グループと所定のフレーム期間前の長時間露光信号および短時間露光信号を合成して、補間用長時間露光信号および補間用短時間露光信号を生成する。これにより、現在の長時間露光信号と短時間露光信号を用いて、被写体の動きに応じた補間用長時間露光信号および補間用短時間露光信号を生成することができる。したがって、動きのある被写体を撮影した場合であっても、現在の画像(現在の長時間露光信号と短時間露光信号)と補間用の画像(補間用長時間露光信号と補間用短時間露光信号)との間の画像ぶれを抑えることができる。   With this configuration, the long exposure signal and the short exposure signal for the interpolated pixel group are generated based on the current long exposure signal and the short exposure signal for one pixel group. Since the two pixel groups are switched every predetermined frame period, the interpolation pixel group corresponding to the other pixel group corresponds to one pixel group before the predetermined frame period. Then, in accordance with the movement of the subject, the interpolation pixel group, the long exposure signal and the short exposure signal before a predetermined frame period are combined to generate the interpolation long exposure signal and the interpolation short exposure signal. Thereby, the long exposure signal for interpolation and the short exposure signal for interpolation according to the movement of the subject can be generated using the current long exposure signal and the short exposure signal. Therefore, even when a moving subject is photographed, the current image (current long exposure signal and short exposure signal) and the interpolation image (interpolation long exposure signal and interpolation short exposure signal). ) Can be suppressed.

また、本発明の撮影装置では、前記動き検出手段は、前記補間画素グループの長時間露光信号と前記所定のフレーム期間前の長時間露光信号を比較するとともに、前記補間画素グループの短時間露光信号と前記所定のフレーム期間前の短時間露光信号を比較することによって、被写体の動きを検出する構成を有している。   In the photographing apparatus of the present invention, the motion detecting unit compares the long-time exposure signal of the interpolation pixel group with the long-time exposure signal before the predetermined frame period, and the short-time exposure signal of the interpolation pixel group. And the short-time exposure signal before the predetermined frame period are compared to detect the movement of the subject.

この構成により、互いに対応する補間画素グループと所定のフレーム期間前の長時間露光信号および短時間露光信号を比較することにより、被写体の動きを精度よく検出することができる。   With this configuration, it is possible to accurately detect the movement of the subject by comparing the interpolated pixel groups corresponding to each other with the long exposure signal and the short exposure signal before a predetermined frame period.

また、本発明の撮影装置では、前記動き検出手段は、前記撮像手段で得られた現在の映像信号と前記記録手段に記録された所定のフレーム期間前の映像信号に基づいて、被写体の移動量を示す動きパラメータを決定し、前記第1補間用信号生成手段は、前記補間画素グループの長時間露光信号と前記所定のフレーム期間前の長時間露光信号に、前記動きパラメータを用いて重み付け処理を施すことによって、前記補間用長時間露光信号を生成し、前記第2補間用信号生成手段は、前記補間画素グループの短時間露光信号と前記所定のフレーム期間前の短時間露光信号に、前記動きパラメータを用いて重み付け処理を施すことによって、前記補間用短時間露光信号を生成する構成を有している。   In the photographing apparatus of the present invention, the movement detection unit may be configured to detect the amount of movement of the subject based on the current video signal obtained by the imaging unit and the video signal recorded in the recording unit before a predetermined frame period. The first interpolation signal generating means weights the long exposure signal of the interpolated pixel group and the long exposure signal before the predetermined frame period using the motion parameter. The second interpolation signal generating means generates the motion for the short-time exposure signal of the interpolated pixel group and the short-time exposure signal before the predetermined frame period. By performing a weighting process using parameters, the interpolation short-time exposure signal is generated.

この構成により、現在の映像信号と所定のフレーム期間前の映像信号に基づいて、被写体の移動量を示す動きパラメータが決定される。そして、その動きパラメータを用いて重み付け処理を施すことにより、被写体の動きに応じた補間用長時間露光信号および補間用短時間露光信号を生成することができる。例えば、被写体の移動量が大きい場合には、現在の長時間露光信号と短時間露光信号の重み付けの度合いを大きくする。これにより、被写体の動きに応じて現在の長時間露光信号と短時間露光信号を用いることができ、現在の画像(現在の長時間露光信号と短時間露光信号)と補間用の画像(補間用長時間露光信号と補間用短時間露光信号)との間の画像ぶれを抑えることができる。   With this configuration, the motion parameter indicating the amount of movement of the subject is determined based on the current video signal and the video signal before a predetermined frame period. Then, by applying a weighting process using the motion parameter, it is possible to generate an interpolation long-time exposure signal and an interpolation short-time exposure signal corresponding to the motion of the subject. For example, when the amount of movement of the subject is large, the degree of weighting of the current long exposure signal and the short exposure signal is increased. Thus, the current long exposure signal and the short exposure signal can be used according to the movement of the subject, and the current image (the current long exposure signal and the short exposure signal) and the image for interpolation (for interpolation) Image blur between the long exposure signal and the interpolation short exposure signal) can be suppressed.

また、本発明の撮影装置では、前記撮像手段において、前記一方の画素グループを構成する一または複数の縦画素列と、前記他方の画素グループを構成する一または複数の縦画素列とが、横方向に交互に並んで前記二つの画素グループが形成されている構成を有している。   In the imaging device of the present invention, in the imaging unit, one or more vertical pixel columns that constitute the one pixel group and one or more vertical pixel columns that constitute the other pixel group are horizontally arranged. The two pixel groups are formed alternately in the direction.

この構成により、二つの画素グループ(一方の画素グループおよび他方の画素グループ)を構成する縦画素列の画素は縦方向に連続している。これにより、全画素を二つの画素グループに分割したときでも、各画素グループの縦方向の解像度の低下を防止できる。すなわち、各画素グループの縦方向の解像度を、全画素の場合の解像度と同程度に保つことができる。   With this configuration, the pixels in the vertical pixel column constituting two pixel groups (one pixel group and the other pixel group) are continuous in the vertical direction. Thereby, even when all the pixels are divided into two pixel groups, it is possible to prevent a decrease in resolution in the vertical direction of each pixel group. That is, the vertical resolution of each pixel group can be maintained at the same level as the resolution for all pixels.

また、本発明の撮影装置では、前記撮像手段において、前記一方の画素グループを構成する一または複数の横画素行と、前記他方の画素グループを構成する一または複数の横画素行とが、縦方向に交互に並んで前記二つの画素グループが形成されている構成を有している。   In the imaging apparatus of the present invention, in the imaging unit, one or more horizontal pixel rows constituting the one pixel group and one or more horizontal pixel rows constituting the other pixel group are vertically arranged. The two pixel groups are formed alternately in the direction.

この構成により、二つの画素グループ(一方の画素グループおよび他方の画素グループ)を構成する横画素行の画素は横方向に連続している。これにより、全画素を二つの画素グループに分割したときでも、各画素グループの横方向の解像度の低下を防止できる。すなわち、各画素グループの横方向の解像度を、全画素の場合の解像度と同程度に保つことができる。   With this configuration, the pixels in the horizontal pixel row constituting the two pixel groups (one pixel group and the other pixel group) are continuous in the horizontal direction. Thereby, even when all the pixels are divided into two pixel groups, it is possible to prevent a decrease in resolution in the horizontal direction of each pixel group. That is, the horizontal resolution of each pixel group can be maintained at the same level as the resolution for all pixels.

また、本発明の撮影装置では、前記撮像手段において、前記一方の画素グループを構成する一または複数の画素単位と、前記他方の画素グループを構成する一または複数の画素単位とが、縦方向および横方向に交互に配置されて前記二つの画素グループが形成されている構成を有している。   In the imaging device of the present invention, in the imaging unit, one or more pixel units constituting the one pixel group and one or more pixel units constituting the other pixel group are in the vertical direction and The two pixel groups are formed alternately arranged in the horizontal direction.

この構成により、二つの画素グループ(一方の画素グループおよび他方の画素グループ)の画素は、画素単位ごとに縦方向および横方向に交互に配置されている。すなわち、二つの画素グループの画素は、縦方向および横方向に偏りなく配置されている。これにより、二つの画素グループの解像度の縦方向および横方向のバランスが向上する。   With this configuration, the pixels of the two pixel groups (one pixel group and the other pixel group) are alternately arranged in the vertical direction and the horizontal direction for each pixel unit. That is, the pixels of the two pixel groups are arranged without deviation in the vertical direction and the horizontal direction. Thereby, the balance of the resolution of two pixel groups in the vertical direction and the horizontal direction is improved.

本発明は、二つの画素グループごとに異なる露光時間の映像信号を所定のフレーム期間ごとに交互に読み出し可能な撮像手段と、被写体の動きを検出する動き検出手段を設け、被写体の動きの程度に応じた補間用長時間露光信号と補間用短時間露光信号を用いて、現在の長時間露光信号と短時間露光信号を補間することにより、ダイナミックレンジを拡大した全画素分の合成映像信号を得ることができるとともに、全画素分の合成映像信号に動きぶれや残像が生じるのが抑えられ、フレームレートを高くすることができるという効果を有する撮像装置を提供することができるものである。   The present invention is provided with an imaging means capable of alternately reading out video signals having different exposure times for each of two pixel groups every predetermined frame period, and a motion detection means for detecting the motion of the subject. By interpolating the current long exposure signal and the short exposure signal using the corresponding long exposure signal for interpolation and the short exposure signal for interpolation, a composite video signal for all pixels with an expanded dynamic range is obtained. In addition, it is possible to provide an imaging device that has the effect of suppressing the occurrence of motion blur and afterimages in the composite video signal for all pixels and increasing the frame rate.

以下、本発明の実施の形態の撮像装置について、図面を用いて説明する。本実施の形態では、ビデオカメラ等として用いられる撮像装置の場合を例示する。   Hereinafter, an imaging device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the case of an imaging device used as a video camera or the like is illustrated.

(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態の撮像装置のブロック図を図1に示す。図1に示すように、撮像装置1は、CCDやCMOS等の撮像素子2と、撮像素子2の読み出しタイミングを制御するタイミングパルス発生器3と、撮像素子2で得られた映像信号を一時的に記録するフレームメモリ4を備えている。このフレームメモリ4には、例えば1フレーム分の映像信号が記録される。ここでは、撮像素子2が、本発明の撮像手段に相当し、フレームメモリ4が、本発明の記録手段に相当する。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a block diagram of the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the imaging device 1 temporarily receives an image sensor 2 such as a CCD or CMOS, a timing pulse generator 3 that controls the readout timing of the image sensor 2, and a video signal obtained by the image sensor 2. The frame memory 4 for recording is provided. For example, a video signal for one frame is recorded in the frame memory 4. Here, the imaging device 2 corresponds to the imaging means of the present invention, and the frame memory 4 corresponds to the recording means of the present invention.

撮像素子2(例えばCCD)の全画素は、二つの画素グループ(第1画素グループと第2画素グループ)に分割されている。図2は、二つの画素グループの画素の配置パターンを説明するための説明図である。この場合、図2に示すように、二つの画素グループは、一列の画素で構成された第1画素グループの縦画素列と、一列の画素で構成された第2画素グループの縦画素列とが、横方向に交互に並んで配置されている。例えば、第1画素グループの縦画素列が奇数列であり、第2画素グループの縦画素列が偶数列である。すなわち、撮像素子2の全画素は、一列ごとに二つの画素グループに分割されている。なお、図2では、説明の便宜上、撮像素子2の全画素の一部のみが図示されている。   All the pixels of the image sensor 2 (for example, CCD) are divided into two pixel groups (a first pixel group and a second pixel group). FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining an arrangement pattern of pixels of two pixel groups. In this case, as shown in FIG. 2, the two pixel groups include a vertical pixel column of the first pixel group configured by one column of pixels and a vertical pixel column of the second pixel group configured by one column of pixels. Are arranged alternately in the horizontal direction. For example, the vertical pixel column of the first pixel group is an odd column, and the vertical pixel column of the second pixel group is an even column. That is, all the pixels of the image sensor 2 are divided into two pixel groups for each column. In FIG. 2, only a part of all the pixels of the image sensor 2 is shown for convenience of explanation.

この撮像素子2は、二つの画素グループごとに、1フレーム期間内にそれぞれ異なる露光時間の映像信号を読み出すことができ、かつ、二つの画素グループの露光時間は、1フレーム期間ごとに入れ替えられるように構成されている。本実施の形態では、撮像素子2は、タイミングパルス発生器3によって、各画素グループの読み出しタイミング(すなわち画素電荷の蓄積時間)が時分割でそれぞれ独立に制御される。   The image pickup device 2 can read out video signals having different exposure times within one frame period for every two pixel groups, and the exposure times of the two pixel groups are changed every frame period. It is configured. In the present embodiment, in the image sensor 2, the timing pulse generator 3 controls the readout timing of each pixel group (that is, the accumulation time of pixel charges) independently in a time division manner.

図3は、撮像素子2の画素電荷の蓄積時間と読み出しタイミングの制御動作の説明図である。図3に示すように、まず、第1フレームでは、すべての画素が長時間露光して画素電荷の蓄積を行って、第1画素グループのみが長時間露光信号を読み出した後、すべての画素の蓄積電荷をリセットする。つづいて、すべての画素が短時間露光して画素電荷の蓄積を行って、第2画素グループのみが短時間露光信号を読み出した後、すべての画素の蓄積電荷をリセットする。このとき、第1フレームで読み出された第1画素グループの長時間露光信号と第2画素グループの短時間露光信号は、フレームメモリ4に一時的に記録される。   FIG. 3 is an explanatory diagram of the control operation of the pixel charge accumulation time and readout timing of the image sensor 2. As shown in FIG. 3, first, in the first frame, all the pixels are exposed for a long time to accumulate pixel charges, and only the first pixel group reads out the long-time exposure signal, Reset accumulated charge. Subsequently, all the pixels are exposed for a short time to accumulate pixel charges, and only the second pixel group reads the short-time exposure signal, and then the accumulated charges of all the pixels are reset. At this time, the long exposure signal of the first pixel group and the short exposure signal of the second pixel group read out in the first frame are temporarily recorded in the frame memory 4.

つぎに、第2フレームでは、すべての画素が長時間露光して画素電荷の蓄積を行って、第2画素グループのみが長時間露光信号を読み出した後、すべての画素の蓄積電荷をリセットする。つづいて、すべての画素が短時間露光して画素電荷の蓄積を行って、第1画素グループのみが短時間露光信号を読み出した後、すべての画素の蓄積電荷をリセットする。   Next, in the second frame, all the pixels are exposed for a long time to accumulate pixel charges, and only the second pixel group reads out the long-time exposure signal, and then the accumulated charges of all the pixels are reset. Subsequently, all the pixels are exposed for a short time to accumulate pixel charges, and only the first pixel group reads the short-time exposure signal, and then the accumulated charges of all the pixels are reset.

このようにして、撮像素子2では、二つの画素グループごとに、1フレーム期間内に長時間露光信号と短時間露光信号がそれぞれ独立に読み出され、かつ、二つの画素グループの露光時間が、1フレーム期間ごとに入れ替えられる。図では、長時間露光信号を読み出す画素が白い丸印で示されており、短時間露光信号を読み出す画素が斜線付きの丸印で示されている(例えば、図2参照)。   In this way, in the image sensor 2, the long exposure signal and the short exposure signal are independently read out within one frame period for each of the two pixel groups, and the exposure times of the two pixel groups are It is replaced every frame period. In the figure, pixels from which the long-time exposure signal is read are indicated by white circles, and pixels from which the short-time exposure signal is read are indicated by hatched circles (for example, see FIG. 2).

本実施の形態では、1フレーム期間中に長時間露光信号と短時間露光信号がそれぞれ読み出される。それに対して、従来の撮像装置では、1フレーム期間ごとに長時間露光信号と短時間露光信号が読み出される。すなわち、従来の長時間露光信号と短時間露光信号の読み出し時間のずれが1フレーム分であるのに対して、本実施の形態の長時間露光信号と短時間露光信号の読み出し時間のずれΔTは、1フレーム期間Tよりも極めて短い(図3参照)。   In the present embodiment, the long exposure signal and the short exposure signal are read out during one frame period. On the other hand, in a conventional imaging apparatus, a long exposure signal and a short exposure signal are read out every frame period. That is, while the conventional readout time difference between the long exposure signal and the short exposure signal is one frame, the deviation ΔT in the readout time between the long exposure signal and the short exposure signal in the present embodiment is It is extremely shorter than one frame period T (see FIG. 3).

また、撮像装置1は、撮像素子2で得られた現在の映像信号が入力される第1分離回路5と、フレームメモリ4に記録された1フレーム前の映像信号が入力される第2分離回路6を備えている。第1分離回路5は、入力された現在の映像信号を長時間露光信号と短時間露光信号に分離する。第2分離回路6は、入力された1フレーム前の映像信号を長時間露光信号と短時間露光信号に分離する。ここでは、第1分離回路5および第2分離回路6が、本発明の分離手段に相当する。   In addition, the imaging apparatus 1 includes a first separation circuit 5 to which a current video signal obtained by the imaging device 2 is input, and a second separation circuit to which a previous video signal recorded in the frame memory 4 is input. 6 is provided. The first separation circuit 5 separates the input current video signal into a long exposure signal and a short exposure signal. The second separation circuit 6 separates the input video signal of the previous frame into a long exposure signal and a short exposure signal. Here, the first separation circuit 5 and the second separation circuit 6 correspond to the separation means of the present invention.

また、撮像装置1は、第1分離回路5で分離された現在の長時間露光信号が入力される第1二次元画素補間回路7と、第1分離回路5で分離された現在の短時間露光信号が入力される第2二次元画素補間回路8を備えている。第1二次元画素補間回路7では、一方の画素グループの長時間露光信号を用いて、一方の画素グループに存在しない補間画素グループの長時間露光信号が、二次元の画素補間を行うことによって生成される。また、第2二次元画素補間回路8では、一方の画素グループの短時間露光信号を用いて、一方の画素グループに存在しない補間画素グループの短時間露光信号が、二次元の画素補間を行うことによって生成される。ここでは、第1二次元画素補間回路7が、本発明の第1補間画素作成手段に相当し、第2二次元画素補間回路8が、本発明の第2補間画素作成手段に相当する。   The imaging apparatus 1 also includes a first two-dimensional pixel interpolation circuit 7 to which the current long exposure signal separated by the first separation circuit 5 is input, and a current short time exposure separated by the first separation circuit 5. A second two-dimensional pixel interpolation circuit 8 to which signals are input is provided. In the first two-dimensional pixel interpolation circuit 7, using the long exposure signal of one pixel group, a long exposure signal of an interpolation pixel group that does not exist in one pixel group is generated by performing two-dimensional pixel interpolation. Is done. In the second two-dimensional pixel interpolation circuit 8, the short-time exposure signal of one pixel group is used to perform two-dimensional pixel interpolation using the short-time exposure signal of an interpolation pixel group that does not exist in one pixel group. Generated by. Here, the first two-dimensional pixel interpolation circuit 7 corresponds to the first interpolation pixel generation means of the present invention, and the second two-dimensional pixel interpolation circuit 8 corresponds to the second interpolation pixel generation means of the present invention.

本実施の形態では、上記の二次元画素補間回路7、8は、補間を行う画素(補間画素)の周囲に存在する複数の画素の画素信号(長時間露光信号または短時間露光信号)を加算平均することによって、補間画素の画素信号を生成する。例えば、図4に示すように、補間画素(破線で図示した画素)の画素信号が、補間画素の周囲の画素(実線で図示した画素)の画素信号を加算平均することによって生成される。このようにして、一方の画素グループの画素信号を用いて、他方の画素グループに対応する補間画素グループの画素信号が二次元画素補間によって生成される。   In the present embodiment, the two-dimensional pixel interpolation circuits 7 and 8 add pixel signals (long-time exposure signals or short-time exposure signals) of a plurality of pixels existing around the pixel to be interpolated (interpolated pixels). By averaging, a pixel signal of the interpolation pixel is generated. For example, as illustrated in FIG. 4, the pixel signal of the interpolation pixel (pixel illustrated by a broken line) is generated by averaging the pixel signals of pixels around the interpolation pixel (pixel illustrated by a solid line). In this manner, the pixel signal of the interpolation pixel group corresponding to the other pixel group is generated by the two-dimensional pixel interpolation using the pixel signal of one pixel group.

また、撮像装置1は、現在のフレームの映像信号(長時間露光信号と短時間露光信号)と1フレーム前の映像信号(長時間露光信号と短時間露光信号)を用いて、被写体の動きを検出する動き検出回路9を備えている。動き検出回路9には、上記の二次元画素補間回路7、8で生成された補間画素グループの映像信号(長時間露光信号と短時間露光信号)と、第2分離回路6で分離された1フレーム前の映像信号(長時間露光信号と短時間露光信号)が入力される。ここでは、動き検出回路9が、本発明の動き検出手段に相当する。   Further, the imaging apparatus 1 uses the current frame video signal (long exposure signal and short exposure signal) and the previous frame video signal (long exposure signal and short exposure signal) to detect the movement of the subject. A motion detection circuit 9 for detection is provided. The motion detection circuit 9 includes a video signal (long exposure signal and short exposure signal) of the interpolation pixel group generated by the two-dimensional pixel interpolation circuits 7 and 8 and 1 separated by the second separation circuit 6. Video signals before the frame (long exposure signal and short exposure signal) are input. Here, the motion detection circuit 9 corresponds to the motion detection means of the present invention.

動き検出回路9は、現在のフレームの二次元補間画像と1フレーム前の画像の空間的に一致する同一位相の画素同士を比較することにより、フレーム間における画素ごとの動き(動き画素)を検出することができる。例えば、本実施の形態では、二次元画素補間された現在のフレームの長時間露光信号(または短時間露光信号)と1フレーム前の長時間露光信号(または短時間露光信号)を比較することによって、動き画素が検出される。この場合、長時間露光信号と短時間露光信号のいずれか一方でも、フレーム間における画素の動きが検出されれば、その動きのあった画素が動き画素として判定される。   The motion detection circuit 9 detects the motion (motion pixel) for each pixel between frames by comparing the two-dimensionally interpolated image of the current frame and pixels having the same phase in the spatially identical image. can do. For example, in the present embodiment, the long-time exposure signal (or short-time exposure signal) of the current frame subjected to two-dimensional pixel interpolation is compared with the long-time exposure signal (or short-time exposure signal) of the previous frame. , Motion pixels are detected. In this case, if a movement of a pixel between frames is detected in either one of the long-time exposure signal and the short-time exposure signal, the pixel having the movement is determined as a movement pixel.

図5は、動き画素の検出を概念的に示した説明図である。例えば、図5に示した例では、現在のフレームの長時間露光信号と1フレーム前の長時間露光信号を比較すると、斜線で示した画素が動き画素として検出される。その結果、その動き画素の移動量Δxが、被写体の移動量として求められる。そして、被写体の動きの程度に応じて、すなわち被写体の移動量Δxに応じて、動きパラメータα(0≦α≦1)が決定される。この動きパラメータαは、被写体の移動量Δxが大きいほど1に近く、被写体の移動量Δxが小さいほど0に近い値である。例えば、被写体に動きのない静止画像の場合には、動きパラメータαは0である。   FIG. 5 is an explanatory diagram conceptually showing the detection of motion pixels. For example, in the example shown in FIG. 5, when the long exposure signal of the current frame is compared with the long exposure signal of the previous frame, pixels indicated by diagonal lines are detected as motion pixels. As a result, the movement amount Δx of the moving pixel is obtained as the movement amount of the subject. The movement parameter α (0 ≦ α ≦ 1) is determined according to the degree of movement of the subject, that is, according to the movement amount Δx of the subject. The movement parameter α is closer to 1 as the subject movement amount Δx is larger, and closer to 0 as the subject movement amount Δx is smaller. For example, in the case of a still image in which the subject does not move, the motion parameter α is 0.

また、撮像装置1は、現在のフレームの長時間露光信号を補間するための補間用長時間露光信号を生成する第1補間用信号生成回路10と、現在のフレームの短時間露光信号を補間するための補間用短時間露光信号を生成する第2補間用信号生成回路11を備えている。ここでは、第1補間用信号生成回路10が、本発明の第1補間用信号生成手段に相当し、第2補間用信号生成回路11が、本発明の第2補間用信号生成手段に相当する。   The imaging apparatus 1 also interpolates the first interpolation signal generation circuit 10 that generates an interpolation long-time exposure signal for interpolating the long-time exposure signal of the current frame, and the short-time exposure signal of the current frame. A second interpolation signal generation circuit 11 for generating a short-time exposure signal for interpolation. Here, the first interpolation signal generation circuit 10 corresponds to the first interpolation signal generation means of the present invention, and the second interpolation signal generation circuit 11 corresponds to the second interpolation signal generation means of the present invention. .

第1補間用信号生成回路10には、現在のフレームの長時間露光信号を用いて生成された補間画素グループの長時間露光信号と、第2分離手段で分離された1フレーム前の長時間露光信号が入力されるとともに、動き検出回路9で決定された動きパラメータαが入力される。そして、現在のフレームの補間画素グループの長時間露光信号と1フレーム前の長時間露光信号に、動きパラメータαを用いた重み付け処理を施すことにより、補間用長時間露光信号が合成される。ここでは、例えば、下記の式1を用いた重み付け処理が施される。
Lc=(1−α)×Lp+α×Lr (式1)
ここで、Lcは補間用長時間露光信号であり、Lpは1フレーム前の長時間露光信号であり、Lrは現在のフレームの補間画素グループの長時間露光信号である。
The first interpolation signal generation circuit 10 includes a long exposure signal of the interpolated pixel group generated using the long exposure signal of the current frame, and a long exposure of the previous frame separated by the second separation means. A signal is input, and a motion parameter α determined by the motion detection circuit 9 is input. Then, a long exposure signal for interpolation is synthesized by applying a weighting process using the motion parameter α to the long exposure signal of the interpolation pixel group of the current frame and the long exposure signal of the previous frame. Here, for example, a weighting process using Equation 1 below is performed.
Lc = (1−α) × Lp + α × Lr (Formula 1)
Here, Lc is a long-time exposure signal for interpolation, Lp is a long-time exposure signal one frame before, and Lr is a long-time exposure signal of the interpolation pixel group of the current frame.

第2補間用信号生成回路11には、現在のフレームの短時間露光信号を用いて生成された補間画素グループの短時間露光信号と、第2分離手段で分離された1フレーム前の短時間露光信号が入力されるとともに、動き検出回路9で決定された動きパラメータαが入力される。そして、現在のフレームの補間画素グループの短時間露光信号と1フレーム前の短時間露光信号に、動きパラメータαを用いた重み付け処理を施すことにより、補間用短時間露光信号が合成される。ここでは、例えば、下記の式2を用いた重み付け処理が施される。
Sc=(1−α)×Sp+α×Sr (式2)
ここで、Scは補間用短時間露光信号であり、Spは1フレーム前の短時間露光信号であり、Srは現在のフレームの補間画素グループの短時間露光信号である。
The second interpolation signal generation circuit 11 includes a short-time exposure signal for the interpolated pixel group generated using the short-time exposure signal for the current frame, and a short-time exposure for the previous frame separated by the second separation unit. A signal is input, and a motion parameter α determined by the motion detection circuit 9 is input. Then, a short-time exposure signal for interpolation is synthesized by applying a weighting process using the motion parameter α to the short-time exposure signal of the interpolation pixel group of the current frame and the short-time exposure signal one frame before. Here, for example, a weighting process using Equation 2 below is performed.
Sc = (1−α) × Sp + α × Sr (Formula 2)
Here, Sc is a short-time exposure signal for interpolation, Sp is a short-time exposure signal one frame before, and Sr is a short-time exposure signal of the interpolation pixel group of the current frame.

なお、本実施の形態では、このようにして生成された映像信号(補間用長時間露光信号と補間用短時間露光信号)を、補間画素ということもできる。それに対して、現在のフレーム(例えば第2フレーム)で読み出された映像信号(長時間露光信号および短時間露光信号)は、上記の補間画素のような補間処理や合成処理がなされていないので、実画素ということもできる。   In the present embodiment, the video signals (interpolation long exposure signal and interpolation short exposure signal) generated in this way can also be referred to as interpolation pixels. On the other hand, the video signal (long exposure signal and short exposure signal) read out in the current frame (for example, the second frame) is not subjected to the interpolation process or the synthesis process as in the interpolation pixel described above. It can also be called a real pixel.

撮像装置1は、現在のフレームの長時間露光信号と補間用長時間露光信号が入力される第1選択回路12と、現在のフレームの短時間露光信号と補間用短時間露光信号が入力される第2選択回路13を備えている。第1選択回路12は、現在のフレームの長時間露光信号と補間用長時間露光信号を、列画素グループごとに交互に選択する。このようにして、現在の長時間露光信号が補間用長時間露光信号で補間され、全画素分の長時間露光信号が合成される。また、第2選択回路13は、現在のフレームの短時間露光信号と補間用短時間露光信号を、列画素グループごとに交互に選択する。このようにして、現在の短時間露光信号が補間用短時間露光信号で補間され、全画素分の短時間露光信号が合成される。ここでは、第1選択回路12が、本発明の第1補間合成手段に相当し、第2選択回路13が、本発明の第2補間合成手段に相当する。   The imaging apparatus 1 receives a first selection circuit 12 to which a long exposure signal for a current frame and a long exposure signal for interpolation are input, and a short exposure signal for a current frame and a short exposure signal for interpolation are input. A second selection circuit 13 is provided. The first selection circuit 12 alternately selects the long exposure signal and the interpolation long exposure signal for the current frame for each column pixel group. In this manner, the current long exposure signal is interpolated with the interpolation long exposure signal, and the long exposure signals for all the pixels are synthesized. In addition, the second selection circuit 13 alternately selects the short-time exposure signal and the interpolation short-time exposure signal for the current frame for each column pixel group. In this way, the current short-time exposure signal is interpolated with the interpolation short-time exposure signal, and the short-time exposure signals for all the pixels are synthesized. Here, the first selection circuit 12 corresponds to the first interpolation synthesis means of the present invention, and the second selection circuit 13 corresponds to the second interpolation synthesis means of the present invention.

また、撮像装置1は、全画素分の長時間露光信号と短時間露光信号が入力される合成回路14を備えている。合成回路14では、全画素分の長時間露光信号と短時間露光信号が合成されて、ダイナミックレンジが拡大された全画素分の合成映像信号が生成される。ここでは、合成回路14が、本発明の映像信号合成手段に相当する。そして、特に図示しないが、全画素分の合成映像信号は、階調補正回路に入力されて階調補正が施され、その後、輝度色差分離回路に入力されて輝度信号と色差信号に分離される。   The imaging apparatus 1 also includes a synthesis circuit 14 to which a long exposure signal and a short exposure signal for all pixels are input. The synthesizing circuit 14 synthesizes the long-time exposure signal and the short-time exposure signal for all the pixels, and generates a synthesized video signal for all the pixels with an expanded dynamic range. Here, the synthesis circuit 14 corresponds to the video signal synthesis means of the present invention. Although not specifically shown, the synthesized video signal for all pixels is input to the gradation correction circuit and subjected to gradation correction, and then input to the luminance / color difference separation circuit to be separated into a luminance signal and a color difference signal. .

以上のように構成された撮像装置1について、図6を用いてその動作を説明する。   The operation of the imaging apparatus 1 configured as described above will be described with reference to FIG.

本発明の第1の実施の形態の撮像装置1を用いて被写体の撮影が行われると、第1フレームで撮像素子2から読み出された映像信号は、画像がフレームメモリ4に一旦保存される。そして、次に第2フレームで撮像素子2から映像信号が読み出される。このとき、第1フレーム(前フレーム)の二つの画素グループの露光時間と、第2フレーム(現フレーム)の二つの画素グループの露光時間が入れ替えられる(図6参照)。   When a subject is shot using the imaging apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention, an image of the video signal read from the imaging device 2 in the first frame is temporarily stored in the frame memory 4. . Then, a video signal is read from the image sensor 2 in the second frame. At this time, the exposure times of the two pixel groups in the first frame (previous frame) and the exposure times of the two pixel groups in the second frame (current frame) are switched (see FIG. 6).

現フレームの映像信号は、第1分離回路5によって長時間露光信号と短時間露光信号に分離される。また、前フレーム(第1フレーム)の映像信号は、第2分離回路6において長時間露光信号と短時間露光信号に分離される。   The video signal of the current frame is separated into a long exposure signal and a short exposure signal by the first separation circuit 5. The video signal of the previous frame (first frame) is separated into a long exposure signal and a short exposure signal by the second separation circuit 6.

現フレームの長時間露光信号は第1二次元画素補間回路7によって二次元画素補間され、補間画素グループの長時間露光信号が生成される。その後、第1補間用信号生成回路10において、補間画素グループの長時間露光信号と前フレームの長時間露光信号から、補間用長時間露光信号が生成される。このとき、第1補間用信号生成回路10では、動き検出回路9で決定した動きパラメータαを用いた重み付け処理が行われ、被写体の動きの程度に応じた補間用長時間露光信号が生成される。そして、第1選択回路12において、現フレームの長時間露光信号が補間用長時間露光信号で補間されて、全画素分の長時間露光信号が生成される。   The long exposure signal of the current frame is two-dimensionally interpolated by the first two-dimensional pixel interpolation circuit 7 to generate a long exposure signal of the interpolated pixel group. Thereafter, in the first interpolation signal generation circuit 10, an interpolation long exposure signal is generated from the long exposure signal of the interpolation pixel group and the long exposure signal of the previous frame. At this time, the first interpolation signal generation circuit 10 performs weighting processing using the motion parameter α determined by the motion detection circuit 9, and generates an interpolation long-time exposure signal corresponding to the degree of movement of the subject. . Then, in the first selection circuit 12, the long exposure signal of the current frame is interpolated with the long exposure signal for interpolation, and a long exposure signal for all pixels is generated.

一方、現フレームの短時間露光信号は第2二次元画素補間回路8によって二次元画素補間され、補間画素グループの短時間露光信号が生成される。その後、第2補間用信号生成回路11において、補間画素グループの短時間露光信号と前フレームの短時間露光信号から、補間用短時間露光信号が生成される。このとき、第2補間用信号生成回路11では、動き検出回路9で決定した動きパラメータαを用いた重み付け処理が行われ、被写体の動きの程度に応じた補間用短時間露光信号が生成される。そして、第2選択回路13において、現フレームの短時間露光信号が補間用短時間露光信号で補間されて、全画素分の短時間露光信号が生成される。   On the other hand, the short-time exposure signal of the current frame is two-dimensionally interpolated by the second two-dimensional pixel interpolation circuit 8 to generate a short-time exposure signal of the interpolated pixel group. Thereafter, the second interpolation signal generation circuit 11 generates an interpolation short-time exposure signal from the short-time exposure signal of the interpolation pixel group and the short-time exposure signal of the previous frame. At this time, the second interpolation signal generation circuit 11 performs weighting processing using the motion parameter α determined by the motion detection circuit 9, and generates an interpolation short-time exposure signal corresponding to the degree of movement of the subject. . Then, in the second selection circuit 13, the short-time exposure signal of the current frame is interpolated with the short-time exposure signal for interpolation, and a short-time exposure signal for all pixels is generated.

最後に、全画素分の長時間露光信号と短時間露光信号が合成回路14において合成され、ダイナミックレンジが拡大された全画素分の合成映像信号が得られる。   Finally, the long-time exposure signal and the short-time exposure signal for all the pixels are combined in the combining circuit 14 to obtain a combined video signal for all the pixels with an expanded dynamic range.

このような発明の第1の実施の形態の撮像装置1によれば、二つの画素グループごとに異なる露光時間の映像信号を1フレームごとに交互に読み出し可能な撮像素子2と、被写体の動きを検出する動き検出回路9を設け、被写体の動きの程度に応じた補間用長時間露光信号と補間用短時間露光信号を用いて、現在の長時間露光信号と短時間露光信号を補間することにより、ダイナミックレンジを拡大した全画素分の合成映像信号を得ることができるとともに、全画素分の合成映像信号に動きぶれや残像が生じるのが抑えられ、フレームレートを高くすることができる。   According to the imaging apparatus 1 of the first embodiment of the invention as described above, the imaging device 2 capable of alternately reading out video signals having different exposure times for each of the two pixel groups every frame, and the movement of the subject. By providing a motion detection circuit 9 for detecting, by interpolating the current long exposure signal and the short exposure signal by using the long exposure signal for interpolation and the short exposure signal for interpolation according to the degree of movement of the subject. As a result, it is possible to obtain a composite video signal for all the pixels with an expanded dynamic range, suppress occurrence of motion blur and afterimages in the composite video signal for all the pixels, and increase the frame rate.

すなわち、本実施の形態では、二つの画素グループごとに露光時間の異なる映像信号(長時間露光信号と短時間露光信号)が読み出され、長時間露光信号と短時間露光信号に分離される。この二つの画素グループの露光時間は、1フレームごとに入れ替えられる。そして、1フレーム前の長時間露光信号と短時間露光信号を用いて、補間用長時間露光信号と補間用短時間露光信号を生成し、現在の長時間露光信号と短時間露光信号を補間する。このようにして、二つの画素グループに分割された2フレーム分の長時間露光信号と短時間露光信号を用いて、1フレーム分の全画素分の合成映像信号が生成される。これにより、ダイナミックレンジを拡大した全画素分の合成映像信号を得ることができる。   That is, in the present embodiment, video signals (long exposure signal and short exposure signal) having different exposure times are read for each of two pixel groups, and separated into a long exposure signal and a short exposure signal. The exposure times of these two pixel groups are switched every frame. Then, a long exposure signal for interpolation and a short exposure signal for interpolation are generated using the long exposure signal and the short exposure signal one frame before, and the current long exposure signal and the short exposure signal are interpolated. . In this way, a composite video signal for all pixels for one frame is generated using the long exposure signal and the short exposure signal for two frames divided into two pixel groups. As a result, it is possible to obtain a composite video signal for all pixels with an expanded dynamic range.

また、本実施の形態では、動きのある被写体を撮影した場合には、現在の映像信号と1フレーム前の映像信号に基づいて、被写体の動きが検出される。そして、被写体の動きの程度に応じて、現在の長時間露光信号と短時間露光信号を用いて、補間用長時間露光信号と補間用短時間露光信号が生成され、現在の長時間露光信号と短時間露光信号が補間される。したがって、動きのある被写体を撮影した場合であっても、現在の画像(現在の長時間露光信号と短時間露光信号)と補間用の画像(補間用長時間露光信号と補間用短時間露光信号)との間の画像ぶれが少ない。これにより、生成された全画素分の長時間露光信号と短時間露光信号、全画素分の合成映像信号に動きぶれや残像が生じるのが抑えられ、フレームレートを高くすることができる。   Further, in the present embodiment, when a moving subject is photographed, the movement of the subject is detected based on the current video signal and the video signal one frame before. Then, according to the degree of movement of the subject, the long-time exposure signal for interpolation and the short-time exposure signal for interpolation are generated using the current long-time exposure signal and the short-time exposure signal, and the current long-time exposure signal and The short exposure signal is interpolated. Therefore, even when a moving subject is photographed, the current image (current long exposure signal and short exposure signal) and the interpolation image (interpolation long exposure signal and interpolation short exposure signal). ) Image blurring between Thereby, it is possible to suppress the occurrence of motion blur and afterimages in the generated long-time exposure signal and short-time exposure signal for all the pixels and the synthesized video signal for all the pixels, and the frame rate can be increased.

また、本実施の形態では、一方の画素グループの現在の長時間露光信号と短時間露光信号に基づいて、補間画素グループの長時間露光信号と短時間露光信号が生成される。二つの画素グループは1フレームごとに入れ替えられるので、他方の画素グループに対応する補間画素グループは、1フレーム前の一方の画素グループに対応する。そして、被写体の動きに応じて、補間画素グループと1フレーム前の長時間露光信号および短時間露光信号を合成して、補間用長時間露光信号および補間用短時間露光信号を生成する。これにより、現在の長時間露光信号と短時間露光信号を用いて、被写体の動きに応じた補間用長時間露光信号および補間用短時間露光信号を生成することができる。したがって、動きのある被写体を撮影した場合であっても、現在の画像(現在の長時間露光信号と短時間露光信号)と補間用の画像(補間用長時間露光信号と補間用短時間露光信号)との間の画像ぶれを抑えることができる。   In this embodiment, the long exposure signal and the short exposure signal for the interpolated pixel group are generated based on the current long exposure signal and the short exposure signal for one pixel group. Since the two pixel groups are switched every frame, the interpolation pixel group corresponding to the other pixel group corresponds to one pixel group one frame before. Then, in accordance with the movement of the subject, the interpolation pixel group, the long exposure signal and the short exposure signal one frame before are synthesized, and the interpolation long exposure signal and the interpolation short exposure signal are generated. Thereby, the long exposure signal for interpolation and the short exposure signal for interpolation according to the movement of the subject can be generated using the current long exposure signal and the short exposure signal. Therefore, even when a moving subject is photographed, the current image (current long exposure signal and short exposure signal) and the interpolation image (interpolation long exposure signal and interpolation short exposure signal). ) Can be suppressed.

また、本実施の形態では、互いに対応する補間画素グループと1フレーム前の長時間露光信号および短時間露光信号を比較することにより、被写体の動きを精度よく検出することができる。   Further, in the present embodiment, by comparing the interpolated pixel groups corresponding to each other with the long-time exposure signal and the short-time exposure signal one frame before, it is possible to accurately detect the movement of the subject.

また、本実施の形態では、現在の映像信号と1フレーム前の映像信号に基づいて、被写体の移動量Δxを示す動きパラメータαが決定される。そして、その動きパラメータα(0≦α≦1)を用いて、上記の式1および式2のような重み付け処理を施すことにより、被写体の動きに応じた補間用長時間露光信号および補間用短時間露光信号を生成することができる。例えば、被写体の移動量Δxが大きい場合には、動きパラメータαを1に近づけて、現在の長時間露光信号と短時間露光信号の重み付けの度合いを大きくする。これにより、被写体の動きに応じて現在の長時間露光信号と短時間露光信号を用いることができ、現在の画像(現在の長時間露光信号と短時間露光信号)と補間用の画像(補間用長時間露光信号と補間用短時間露光信号)との間の画像ぶれを抑えることができる。   In the present embodiment, the motion parameter α indicating the movement amount Δx of the subject is determined based on the current video signal and the video signal one frame before. Then, by using the motion parameter α (0 ≦ α ≦ 1), weighting processing such as Equation 1 and Equation 2 described above is performed, so that the long exposure signal for interpolation and the short interpolation signal corresponding to the motion of the subject are obtained. A time exposure signal can be generated. For example, when the movement amount Δx of the subject is large, the motion parameter α is brought close to 1, and the degree of weighting of the current long exposure signal and the short exposure signal is increased. Thus, the current long exposure signal and the short exposure signal can be used according to the movement of the subject, and the current image (the current long exposure signal and the short exposure signal) and the image for interpolation (for interpolation) Image blur between the long exposure signal and the interpolation short exposure signal) can be suppressed.

また、被写体の移動量Δxが小さい場合には、動きパラメータαを0に近づけて、現在の長時間露光信号と短時間露光信号の重み付けの度合いを小さくする。すなわち、1フレーム前の長時間露光信号と短時間露光信号を主として用いて、補間用長時間露光信号および補間用短時間露光信号を生成する。これにより、二次元補間されていない信頼性の高い画像信号(1フレーム前の長時間露光信号と短時間露光信号)を使用して、解像度の高い画像を得ることができる。このように、本実施の形態では、被写体の動きに応じて動きパラメータαを変えることにより、被写体の動きに応じて最適な補間画素を得ることができる。   When the movement amount Δx of the subject is small, the motion parameter α is brought close to 0 to reduce the weighting degree of the current long exposure signal and the short exposure signal. That is, the long-time exposure signal for interpolation and the short-time exposure signal for interpolation are generated mainly using the long-time exposure signal and the short-time exposure signal one frame before. As a result, it is possible to obtain a high-resolution image using a highly reliable image signal that has not been two-dimensionally interpolated (long exposure signal and short exposure signal one frame before). As described above, in the present embodiment, an optimal interpolation pixel can be obtained according to the movement of the subject by changing the movement parameter α according to the movement of the subject.

また、本実施の形態では、二つの画素グループ(第1画素グループおよび第2画素グループ)を構成する縦画素列の画素は縦方向に連続している。これにより、全画素を二つの画素グループに分割したときでも、各画素グループの縦方向の解像度の低下を防止できる。すなわち、各画素グループの縦方向の解像度を、全画素の場合の解像度と同程度に保つことができる。   Further, in the present embodiment, the pixels in the vertical pixel row constituting the two pixel groups (first pixel group and second pixel group) are continuous in the vertical direction. Thereby, even when all the pixels are divided into two pixel groups, it is possible to prevent a decrease in resolution in the vertical direction of each pixel group. That is, the vertical resolution of each pixel group can be maintained at the same level as the resolution for all pixels.

図7には、二つの画素グループの画素の配置パターンの変形例が示される。図7に示すように、二つの画素グループは、二列の画素で構成された第1画素グループの縦画素列と、二列の画素で構成された第2画素グループの縦画素列とが、横方向に交互に並んで配置されてもよい。すなわち、撮像素子2の全画素は、二列ごとに二つの画素グループに分割されてもよい。   FIG. 7 shows a modification of the pixel arrangement pattern of two pixel groups. As shown in FIG. 7, the two pixel groups include a vertical pixel column of the first pixel group configured by two columns of pixels, and a vertical pixel column of the second pixel group configured by two columns of pixels. They may be arranged alternately in the horizontal direction. That is, all the pixels of the image sensor 2 may be divided into two pixel groups every two columns.

また、ここでは特に図示しないが、二つの画素グループは、三列以上の複数列の画素で構成された第1画素グループの縦画素列と、三列以上の複数列の画素で構成された第2画素グループの縦画素列とが、横方向に交互に並んで配置されてもよい。すなわち、撮像素子2の全画素は、複数列ごとに二つの画素グループに分割されてもよい。   Although not particularly shown here, the two pixel groups are a vertical pixel column of the first pixel group composed of three or more columns of pixels and a first pixel group composed of three or more columns of pixels. The vertical pixel columns of the two pixel group may be alternately arranged in the horizontal direction. That is, all the pixels of the image sensor 2 may be divided into two pixel groups for each of a plurality of columns.

(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態の撮像装置1について説明する。本実施の形態の撮像装置1は、二つの画素グループの画素の配置パターンが第1の実施の形態と相違する。すなわち、本実施の形態の撮像装置1の構成および動作は、ここで特に言及しない限り、第1の実施の形態の構成と同様である。
(Second Embodiment)
Next, the imaging device 1 according to the second embodiment of the present invention will be described. The imaging device 1 of the present embodiment is different from the first embodiment in the arrangement pattern of the pixels of the two pixel groups. That is, the configuration and operation of the imaging apparatus 1 of the present embodiment are the same as the configuration of the first embodiment unless otherwise specified here.

図8(a)は、本実施の形態における二つの画素グループの画素の配置パターンを説明するための説明図である。図8(a)に示すように、二つの画素グループは、一行の画素で構成された第1画素グループの横画素行と、一行の画素で構成された第2画素グループの横画素行とが、縦方向に交互に並んで配置されている。例えば、第1画素グループの横画素行が奇数行であり、第2画素グループの横画素行が偶数行である。すなわち、撮像素子2の全画素は、一行ごとに二つの画素グループに分割されている。   FIG. 8A is an explanatory diagram for explaining an arrangement pattern of pixels of two pixel groups in the present embodiment. As shown in FIG. 8A, the two pixel groups include a horizontal pixel row of the first pixel group configured by one row of pixels and a horizontal pixel row of the second pixel group configured by one row of pixels. Are arranged alternately in the vertical direction. For example, the horizontal pixel rows of the first pixel group are odd rows, and the horizontal pixel rows of the second pixel group are even rows. That is, all the pixels of the image sensor 2 are divided into two pixel groups for each row.

このような発明の第2の実施の形態の撮像装置1においても、第1の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。   In the imaging apparatus 1 according to the second embodiment of the invention as described above, it is possible to achieve the same effects as those of the first embodiment.

本実施の形態では、二つの画素グループ(第1画素グループおよび第2画素グループ)を構成する横画素行の画素は横方向に連続している。これにより、全画素を二つの画素グループに分割したときでも、各画素グループの横方向の解像度の低下を防止できる。すなわち、各画素グループの横方向の解像度を、全画素の場合の解像度と同程度に保つことができる。   In the present embodiment, the pixels in the horizontal pixel row constituting the two pixel groups (the first pixel group and the second pixel group) are continuous in the horizontal direction. Thereby, even when all the pixels are divided into two pixel groups, it is possible to prevent a decrease in resolution in the horizontal direction of each pixel group. That is, the horizontal resolution of each pixel group can be maintained at the same level as the resolution for all pixels.

図8(b)には、二つの画素グループの画素の配置パターンの変形例が示される。図8(b)に示すように、二つの画素グループは、二行の画素で構成された第1画素グループの横画素行と、二行の画素で構成された第2画素グループの横画素行とが、縦方向に交互に並んで配置されてもよい。すなわち、撮像素子2の全画素は、二行ごとに二つの画素グループに分割されてもよい。   FIG. 8B shows a modification of the arrangement pattern of the pixels of the two pixel groups. As shown in FIG. 8B, the two pixel groups include a horizontal pixel row of the first pixel group constituted by two rows of pixels and a horizontal pixel row of the second pixel group constituted by two rows of pixels. May be arranged alternately in the vertical direction. That is, all the pixels of the image sensor 2 may be divided into two pixel groups every two rows.

また、ここでは特に図示しないが、二つの画素グループは、三行以上の複数行の画素で構成された第1画素グループの横画素行と、三行以上の複数行の画素で構成された第2画素グループの横画素行とが、縦方向に交互に並んで配置されてもよい。すなわち、撮像素子2の全画素は、複数行ごとに二つの画素グループに分割されてもよい。   Although not specifically shown here, the two pixel groups are a horizontal pixel row of the first pixel group constituted by pixels of a plurality of rows of three or more rows and a second pixel group constituted of pixels of a plurality of rows of three or more rows. The horizontal pixel rows of the two pixel group may be arranged alternately in the vertical direction. That is, all the pixels of the image sensor 2 may be divided into two pixel groups for each of a plurality of rows.

(第3の実施の形態)
次に、本発明の第3の実施の形態の撮像装置1について説明する。本実施の形態の撮像装置1は、二つの画素グループの画素の配置パターンが第1の実施の形態と相違する。すなわち、本実施の形態の撮像装置1の構成および動作は、ここで特に言及しない限り、第1の実施の形態の構成と同様である。
(Third embodiment)
Next, an imaging apparatus 1 according to a third embodiment of the present invention will be described. The imaging device 1 of the present embodiment is different from the first embodiment in the arrangement pattern of the pixels of the two pixel groups. That is, the configuration and operation of the imaging apparatus 1 of the present embodiment are the same as the configuration of the first embodiment unless otherwise specified here.

図9(a)は、本実施の形態における二つの画素グループの画素の配置パターンを説明するための説明図である。図9(a)に示すように、二つの画素グループは、一つの画素で構成された第1画素グループの画素単位と、一つの画素で構成された第2画素グループの画素単位とが、縦方向および横方向に交互に配置されている。すなわち、撮像素子2の全画素は、市松模様のように二つの画素グループに分割されている。   FIG. 9A is an explanatory diagram for explaining an arrangement pattern of pixels of two pixel groups in the present embodiment. As shown in FIG. 9A, two pixel groups are divided into a vertical pixel unit of a first pixel group composed of one pixel and a pixel unit of a second pixel group composed of a single pixel. It is alternately arranged in the direction and the horizontal direction. That is, all the pixels of the image sensor 2 are divided into two pixel groups like a checkered pattern.

このような発明の第3の実施の形態の撮像装置1においても、第1の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。   In the imaging apparatus 1 according to the third embodiment of the invention as described above, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

本実施の形態では、二つの画素グループ(第1画素グループおよび第2画素グループ)の画素は、画素単位ごとに縦方向および横方向に交互に配置されている。すなわち、二つの画素グループの画素は、縦方向および横方向に偏りなく配置されている。これにより、二つの画素グループの解像度の縦方向および横方向のバランスが向上する。   In the present embodiment, the pixels of the two pixel groups (the first pixel group and the second pixel group) are alternately arranged in the vertical direction and the horizontal direction for each pixel unit. That is, the pixels of the two pixel groups are arranged without deviation in the vertical direction and the horizontal direction. Thereby, the balance of the resolution of two pixel groups in the vertical direction and the horizontal direction is improved.

図9(b)には、二つの画素グループの画素の配置パターンの変形例が示される。図9(b)に示すように、二つの画素グループは、二行×二列の画素で構成された第1画素グループの画素単位と、二行×二列の画素で構成された第2画素グループの画素単位とが、縦方向および横方向に交互に配置されてもよい。   FIG. 9B shows a modified example of the arrangement pattern of the pixels of the two pixel groups. As shown in FIG. 9B, the two pixel groups include a pixel unit of a first pixel group configured by 2 rows × 2 columns of pixels and a second pixel configured by 2 rows × 2 columns of pixels. The pixel units of the group may be alternately arranged in the vertical direction and the horizontal direction.

また、ここでは特に図示しないが、二つの画素グループは、三行×三列以上の複数の画素で構成された第1画素グループの画素単位と、三行×三列以上の複数の画素で構成された第2画素グループの画素単位とが、縦方向および横方向に交互に配置されてもよい。   Although not specifically shown here, the two pixel groups are composed of a pixel unit of the first pixel group composed of a plurality of pixels of 3 rows × 3 columns or more and a plurality of pixels of 3 rows × 3 columns or more. The pixel units of the second pixel group thus formed may be alternately arranged in the vertical direction and the horizontal direction.

以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。   The embodiments of the present invention have been described above by way of example, but the scope of the present invention is not limited to these embodiments, and can be changed or modified according to the purpose within the scope of the claims. is there.

以上の説明では、第1分離回路5と第2分離回路6という二つの分離回路を用いている。すなわち、撮像素子2で得られた映像信号をフレームメモリ4に記録した後、第2分離回路6で1フレーム前の映像信号を分離するとともに、第1分離回路5で現在の映像信号を分離する場合を例示した。しかし、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。例えば、一つの分離回路を用いて映像信号を分離した後、長時間露光信号と短時間露光信号をフレームメモリ4に記録しておいて、1フレーム前の長時間露光信号および短時間露光信号として用いてもよい。   In the above description, the two separation circuits of the first separation circuit 5 and the second separation circuit 6 are used. That is, after the video signal obtained by the image sensor 2 is recorded in the frame memory 4, the video signal of the previous frame is separated by the second separation circuit 6 and the current video signal is separated by the first separation circuit 5. The case was illustrated. However, the scope of the present invention is not limited to this. For example, after separating a video signal using one separation circuit, a long exposure signal and a short exposure signal are recorded in the frame memory 4 and used as a long exposure signal and a short exposure signal one frame before. It may be used.

また、以上の説明では、動き検出回路9が、現在の長時間露光信号および短時間露光信号と、1フレーム前の長時間露光信号および短時間露光信号とを比較して、被写体の動きを検出する場合を例示した。しかし、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。例えば、映像信号を分離回路で分離する前に、現在の映像信号と1フレーム前の映像信号を比較して、被写体の動きを検出してもよい。   In the above description, the motion detection circuit 9 detects the movement of the subject by comparing the current long exposure signal and short exposure signal with the long exposure signal and short exposure signal one frame before. The case of doing was illustrated. However, the scope of the present invention is not limited to this. For example, before the video signal is separated by the separation circuit, the current video signal and the video signal one frame before may be compared to detect the movement of the subject.

以上のように、本発明にかかる撮像装置は、ダイナミックレンジを拡大した高解像度の合成映像信号を得ることができるとともに、合成映像信号に動きぶれや残像が生じるのが抑えられ、フレームレートを高くすることができるという効果を有し、ビデオカメラなどに用いられる撮像装置等として有用である。   As described above, the image pickup apparatus according to the present invention can obtain a high-resolution composite video signal with an expanded dynamic range, suppress the occurrence of motion blur and afterimages in the composite video signal, and increase the frame rate. And is useful as an imaging device used for a video camera or the like.

本発明の第1の実施の形態における撮像装置のブロック図The block diagram of the imaging device in the 1st Embodiment of this invention 本発明の第1の実施の形態における画素グループの説明図Explanatory drawing of the pixel group in the 1st Embodiment of this invention 本発明の第1の実施の形態における撮像素子(CCD)の動作説明のための説明図Explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the image pick-up element (CCD) in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における二次元画素補間回路の動作説明のための説明図Explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the two-dimensional pixel interpolation circuit in the 1st Embodiment of this invention 本発明の第1の実施の形態における動き検出回路の動作説明のための説明図Explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the motion detection circuit in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における撮像装置の動作説明のための説明図Explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the imaging device in the 1st Embodiment of this invention 本発明の第1の実施の形態における画素グループの変形例の説明図Explanatory drawing of the modification of the pixel group in the 1st Embodiment of this invention (a)本発明の第2の実施の形態における画素グループの説明図 (b)本発明の第2の実施の形態における画素グループの変形例の説明図(A) Explanatory drawing of pixel group in 2nd Embodiment of this invention (b) Explanatory drawing of the modification of the pixel group in 2nd Embodiment of this invention (a)本発明の第3の実施の形態における画素グループの説明図 (b)本発明の第3の実施の形態における画素グループの変形例の説明図(A) Explanatory drawing of pixel group in 3rd Embodiment of this invention (b) Explanatory drawing of the modification of the pixel group in 3rd Embodiment of this invention

符号の説明Explanation of symbols

1 撮像装置
2 撮像素子
3 タイミングパルス発生器
4 フレームメモリ
5 第1分離回路
6 第2分離回路
7 第1二次元画素補間回路
8 第2二次元画素補間回路
9 動き検出回路
10 第1補間用信号生成回路
11 第2補間用信号生成回路
12 第1選択回路
13 第2選択回路
14 合成回路

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Imaging device 2 Imaging element 3 Timing pulse generator 4 Frame memory 5 1st separation circuit 6 2nd separation circuit 7 1st 2D pixel interpolation circuit 8 2nd 2D pixel interpolation circuit 9 Motion detection circuit 10 1st signal for interpolation Generation circuit 11 Second interpolation signal generation circuit 12 First selection circuit 13 Second selection circuit 14 Synthesis circuit

Claims (7)

全画素が二つの画素グループに分割され、前記二つの画素グループごとに所定のフレーム期間内にそれぞれ異なる露光時間の映像信号を読み出し可能であり、前記二つの画素グループの露光時間が前記所定のフレーム期間ごとに入れ替えられる撮像手段と、
前記撮像手段で得られた映像信号を、所定のフレーム期間前の映像信号として記録する記録手段と、
前記撮像手段で得られた映像信号を、露光時間の長い長時間露光信号と露光時間の短い短時間露光信号に分離する分離手段と、
前記撮像手段で得られた現在の映像信号と前記記録手段に記録された所定のフレーム期間前の映像信号に基づいて、被写体の動きを検出する動き検出手段と、
前記被写体の動きの程度に応じて、前記分離手段で得られた現在の長時間露光信号と所定のフレーム期間前の長時間露光信号から補間用長時間露光信号を生成する第1補間用信号生成手段と、
前記被写体の動きの程度に応じて、前記分離手段で得られた現在の短時間露光信号と所定のフレーム期間前の短時間露光信号から補間用短時間露光信号を生成する第2補間用信号生成手段と、
前記現在の長時間露光信号を前記補間用長時間露光信号で補間して、全画素分の長時間露光信号を生成する第1補間合成手段と、
前記現在の短時間露光信号を前記補間用短時間露光信号で補間して、全画素分の短時間露光信号を生成する第2補間合成手段と、
前記全画素分の長時間露光信号と前記全画素分の短時間露光信号を合成して、全画素分の合成映像信号を生成する映像信号合成手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
All the pixels are divided into two pixel groups, and each of the two pixel groups can read video signals having different exposure times within a predetermined frame period, and the exposure times of the two pixel groups are the predetermined frames. Imaging means to be replaced every period;
Recording means for recording the video signal obtained by the imaging means as a video signal before a predetermined frame period;
Separating means for separating the video signal obtained by the imaging means into a long exposure signal having a long exposure time and a short exposure signal having a short exposure time;
A motion detection means for detecting a motion of a subject based on a current video signal obtained by the imaging means and a video signal recorded in the recording means before a predetermined frame period;
First interpolation signal generation for generating an interpolation long-time exposure signal from the current long-time exposure signal obtained by the separating unit and the long-time exposure signal before a predetermined frame period in accordance with the degree of movement of the subject. Means,
Second interpolation signal generation for generating an interpolation short-time exposure signal from the current short-time exposure signal obtained by the separation unit and the short-time exposure signal before a predetermined frame period according to the degree of movement of the subject. Means,
First interpolation synthesis means for interpolating the current long exposure signal with the interpolation long exposure signal to generate a long exposure signal for all pixels;
Interpolating the current short-time exposure signal with the interpolation short-time exposure signal to generate a short-time exposure signal for all pixels;
Video signal synthesis means for synthesizing the long-time exposure signal for all the pixels and the short-time exposure signal for all the pixels to generate a synthesized video signal for all the pixels;
An imaging apparatus comprising:
前記二つの画素グループのうち、一方の画素グループの現在の長時間露光信号に基づいて、他方の画素グループに対応する補間画素グループの長時間露光信号を生成する第1補間画素作成手段と、
前記一方の画素グループの現在の短時間露光信号に基づいて、前記他方の画素グループに対応する補間画素グループの短時間露光信号を生成する第2補間画素作成手段と、
を備え、
前記第1補間用信号生成手段は、
前記被写体の動きの程度に応じて、前記補間画素グループの長時間露光信号と前記所定のフレーム期間前の長時間露光信号を合成して、補間用長時間露光信号を生成し、
前記第2補間用信号生成手段は、
前記被写体の動きの程度に応じて、前記補間画素グループの短時間露光信号と前記所定のフレーム期間前の短時間露光信号を合成して、補間用短時間露光信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
First interpolation pixel generating means for generating a long exposure signal of an interpolation pixel group corresponding to the other pixel group based on a current long exposure signal of one of the two pixel groups;
Second interpolation pixel generating means for generating a short-time exposure signal of an interpolation pixel group corresponding to the other pixel group based on a current short-time exposure signal of the one pixel group;
With
The first interpolation signal generation means includes:
In accordance with the degree of movement of the subject, the long exposure signal of the interpolation pixel group and the long exposure signal before the predetermined frame period are combined to generate a long exposure signal for interpolation,
The second interpolation signal generation means includes:
A short exposure signal for interpolation is generated by synthesizing the short exposure signal of the interpolation pixel group and the short exposure signal before the predetermined frame period in accordance with the degree of movement of the subject. The imaging device according to claim 1.
前記動き検出手段は、
前記補間画素グループの長時間露光信号と前記所定のフレーム期間前の長時間露光信号を比較するとともに、前記補間画素グループの短時間露光信号と前記所定のフレーム期間前の短時間露光信号を比較することによって、被写体の動きを検出することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
The motion detection means includes
The long-time exposure signal of the interpolation pixel group and the long-time exposure signal before the predetermined frame period are compared, and the short-time exposure signal of the interpolation pixel group and the short-time exposure signal before the predetermined frame period are compared. The imaging apparatus according to claim 2, wherein the movement of the subject is detected.
前記動き検出手段は、
前記撮像手段で得られた現在の映像信号と前記記録手段に記録された所定のフレーム期間前の映像信号に基づいて、被写体の移動量を示す動きパラメータを決定し、
前記第1補間用信号生成手段は、
前記補間画素グループの長時間露光信号と前記所定のフレーム期間前の長時間露光信号に、前記動きパラメータを用いて重み付け処理を施すことによって、前記補間用長時間露光信号を生成し、
前記第2補間用信号生成手段は、
前記補間画素グループの短時間露光信号と前記所定のフレーム期間前の短時間露光信号に、前記動きパラメータを用いて重み付け処理を施すことによって、前記補間用短時間露光信号を生成することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の撮像装置。
The motion detection means includes
Based on the current video signal obtained by the imaging means and the video signal before the predetermined frame period recorded in the recording means, a motion parameter indicating the amount of movement of the subject is determined,
The first interpolation signal generation means includes:
By applying a weighting process to the long exposure signal of the interpolation pixel group and the long exposure signal before the predetermined frame period using the motion parameter, the interpolation long exposure signal is generated,
The second interpolation signal generation means includes:
The interpolation short-time exposure signal is generated by weighting the short-time exposure signal of the interpolated pixel group and the short-time exposure signal before the predetermined frame period using the motion parameter. The imaging device according to any one of claims 1 to 3.
前記撮像手段において、
前記一方の画素グループを構成する一または複数の縦画素列と、前記他方の画素グループを構成する一または複数の縦画素列とが、横方向に交互に並んで前記二つの画素グループが形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の撮像装置。
In the imaging means,
The two pixel groups are formed by alternately arranging one or more vertical pixel columns constituting the one pixel group and one or more vertical pixel columns constituting the other pixel group in the horizontal direction. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging apparatus is provided.
前記撮像手段において、
前記一方の画素グループを構成する一または複数の横画素行と、前記他方の画素グループを構成する一または複数の横画素行とが、縦方向に交互に並んで前記二つの画素グループが形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の撮像装置。
In the imaging means,
The two pixel groups are formed by alternately arranging one or a plurality of horizontal pixel rows constituting the one pixel group and one or a plurality of horizontal pixel rows constituting the other pixel group in the vertical direction. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging apparatus is provided.
前記撮像手段において、
前記一方の画素グループを構成する一または複数の画素単位と、前記他方の画素グループを構成する一または複数の画素単位とが、縦方向および横方向に交互に配置されて前記二つの画素グループが形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の撮像装置。

In the imaging means,
One or a plurality of pixel units constituting the one pixel group and one or a plurality of pixel units constituting the other pixel group are alternately arranged in the vertical direction and the horizontal direction, and the two pixel groups are The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging apparatus is formed.

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