JP2647550B2

JP2647550B2 - 階調制御機能を有する撮像装置

Info

Publication number: JP2647550B2
Application number: JP2293672A
Authority: JP
Inventors: 宏爾高橋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-11-01
Filing date: 1990-11-01
Publication date: 1997-08-27
Anticipated expiration: 2012-08-27
Also published as: JPH04168888A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、例えば、映像信号を撮像するもので、特に
逆光補正などに用いて好適な階調制御機能を有する撮像
装置に関するものである。

［従来の技術］ビデオカメラ等で、被写体を撮像するに当たり、照度
が強い逆光撮影の場合など、一画面中の階調は極めて広
いものとなる。

ビデオカメラ等で用いられる、固体撮像素子等を用い
た撮像装置は、このように広い階調をすべて映像信号に
変換できるほどのダイナミツクレンジ幅を有していない
ため、明るさのレベルの上下で各々クリツプを発生して
しまう。これが、「白飛び」、「黒つぶれ」と呼ばれる
現像で、一画面中で、極端に明るい部分や暗い部分の階
調が表現できないものである。

特に、逆光撮影の場合などは、背景の明るさに比較し
て、主たる被写体が陰になって極端に暗くなるため、
「黒つぶれ」を起こしてしまう。

この対策として、従来、BLC（バツク・ライト・コン
トロール）という露光量を増加して逆光補正を行う手法
が用いられていた。以下、図面を参照して、従来の手法
による逆光補正について詳しく説明する。

まず、アイリスを用いた露光量調節機構におけるBLC
の動作について、第16図に示した逆光補正回路構成図を
用いて説明する。

光学系10より入射した被写体よりの光線はアイリス11
により、光量制限されて、撮像素子12上に結像する。結
像状態に応じた光電変換信号が、撮像素子12より出力さ
れ、信号処理回路13にて、映像信号化され、映像信号と
して出力される。

一方、AE回路14にも上述の映像信号は供給されてお
り、AE回路14は、映像信号に応じたアイリス制御信号を
発生する。ドライバー16は、加算器15経由でAE回路14か
らのアイリス制御信号を受けてigメータ17を駆動する駆
動信号を発生させ、アイリスによる光量の自動調節を実
現している。

上述した光量の自動調節の考え方においては、一般
に、映像信号の輝度レベルの一画面分の積分値に応じて
光量を調節するようにしているので、一画面全体の平均
的な明るさだけに着目していることになる。そのため、
逆光撮影の場合などは、非常に明るい背景に合わせて撮
像素子12への入射光量の調節が行われるため、主たる被
写体が極端に暗くなつて、「黒つぶれ」を起こしてしま
う。

このような場合には、BLCをONにして、撮影者が逆光
補正指示を出す必要がある。第16図の回路構成図は、BL
Cスイツチ19をONにすることにより、補正信号発生器18
から、アイリスを「開」側へ向ける信号が、加算器15を
経てドライバー16に供給される。ドライバー16は、igメ
ータ17を開く方向に駆動し、撮像素子12への入射光量が
増加されて、逆光補正が行なわれる。

このようにBLCスイツチ19をONにして従来の手法によ
る逆光補正を行なうことにより、画像は、第17図（ａ）
に示したBLC−OFF（逆光補正前）の状態から、（ｂ）に
示したBLC−ON（逆光補正後）の状態に変化する。図を
見て分かる通り、BLC−OFFでは、背景は良く写つている
が、主たる被写体は「黒つぶれ」を起こして、うまく写
つていない。これに対し、BLC−ONでは、主たる被写体
の階調が表現され良く写つている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記の従来例の撮像装置においては、
第17図（ｂ）を見れば分かる通り、逆光補正を行なうこ
とにより、撮像素子の受光量が多くなるため、主たる被
写体は良く写る様になるものの、背景は、「白飛び」を
起こしてうまく写すことができない。

つまり、従来の手法による逆光補正では、撮像素子の
ダイナミツクレンジの制約から、上下どちらか一方のレ
ベルで、クリップしてしまい、主たる被写体と背景の双
方を良好に撮像することができないという問題点があつ
た。

従つて、本発明の撮像装置は、上述の問題点に鑑みて
なされたものであり、その目的とするところは、主たる
被写体と背景の双方に良好な露光を実現でき、見かけ
上、広い階調表現の可能な階調制御機能を有する撮像装
置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］上述の課題を解決し目的を達成するために、本発明の
階調制御機能を有する撮像装置は、光信号を受けて光電
変換を行い、情報の蓄積を行うセンシング手段と、該セ
ンシング手段の蓄積可能電荷量を変化させる制御手段と
を有し、該制御手段は、１画面を構成するための単位光
蓄積期間中に、前記蓄積可能電荷量を複数の段階に変換
させ、かつ、該複数の段階において、所定時間の蓄積を
離散的に行うことにより、前記複数の段階における実質
の露光時間を抑制することを特徴としている。

また、この発明に係わる階調制御機能を有する撮像装
置において、前記制御手段は、前記蓄積可能電荷量を、
前記単位光蓄積期間中の前部で少く、後部で多くなる様
に変化させることを特徴としている。

［作用］上記の構成において、本発明の階調制御機能を有する
撮像装置は、単位光蓄積期間中に、蓄積可能電荷量を少
く設定して低輝度の被写体に適した露光を行わせる動作
と、蓄積可能電荷量を多く設定して高輝度の被写体に適
した露光を行わせる動作を、各々行わせ、それらを合成
することにより、１画面内の低輝度の被写体と高輝度の
被写体の双方に良好な露光を実現する様に働く。

また、上述の各動作期間において、所定時間の蓄積を
離散的に行い、各動作期間における実質の露光時間を制
御することにより、アイリスの開度を自由に設定するこ
とができる様になり、幅広い映像表現ができる様に働
く。

［実施例］以下、本発明の好適な一実施例について図面を参照し
て、詳細に説明する。

第１図は、一実施例の構成を示したブロツク図であ
る。図中、中心より下側半分は、第16図に示した従来例
の回路構成と同様である。第１図をもとに、本実施例の
動作の概念を説明する。

光学系10より入射した被写体よりの光線は、アイリス
11により光量を調節され、撮像素子１上に被写体像を結
像する。撮像素子１にて光電変換され出力された信号
は、信号処理回路13にて映像信号に変換処理され、映像
信号として外部へ出力される一方で、AE回路14及び、画
像分析回路２へ供給される。

画像分析回路２は、映像信号の輝度情報等の分析を行
い、例えば輝度ヒストグラム等をコントローラ３に供給
する。被写体の条件に応じて、モード切り替えスイツチ
５を切り替えることにより、NORMAL−MODE（通常撮影モ
ード）とBLC−ON−MODE（逆光補正モード）のうち一方
の撮影モードが選択される。コントローラ３は、モード
切り替えスイッチ５からの撮影モード選択信号と、画像
分析回路２からの輝度ヒストグラム等の情報を受けて、
それらの情報に応じて、撮像素子１の駆動制御を行う。

一方、AE回路14からは、映像信号に応じてアイリス制
御信号が発生され、加算器15経由で、ドライバー16に加
えられる。ドライバー16は、アイリス制御信号を受け
て、igメータ17を駆動する駆動信号を発生させ、アイリ
スにより光量自動調節を行う。

逆光等の状態で使用される補正信号は、補正信号発生
器４にて生成される。BLCスイツチ19は、前述したモー
ド切り替えスイツチ５と連動しており、被写体が逆光状
態のとき、つまりモード切り替えスイツチ５により、BL
C−ON−MODE（逆光補正モード）が選択されたとき、ON
状態となる。BLCスイツチ19がONになると、従来の逆光
補正の場合と同様に、補正信号発生器４からの補正信号
が加算器15に加えられ、アイリス11が開く方向にAE回路
14の出力をシフトさせる。

従つて、本実施例は、逆光状態のときに従来の逆光補
正と同様のアイリス制御を行い、撮像素子１への入射光
量を増加させた状態（BLCスイツチ19がONの状態）で、
コントローラ３により、撮像素子１に所定の駆動制御を
加えて、第２図（ｂ）に示したような、主たる被写体と
背景の双方に良好な露光状態を得ようとするものであ
る。

ちなみに、BLC−OFFの場合には、従来技術で説明した
BLC−OFFの場合と同様に、第２図（ａ）に示す、「黒つ
ぶれ」が発生している。

次に、コントローラ３により制御される撮像素子１に
ついて、以下説明する。

撮像素子としてはCCD,MOS,BASIS等の、光電変換の原
理により、多くの方式がある。現在ビデオカメラ用とし
てもっとも一般的に用いられているCCDを例にとり説明
を進める。

CCDの中でFT型（フレームトランスフアー型）,IT型
（インターライントランスフアー型）,FIT型（フレーム
インターライントランスフアー型）等の電荷読み出し方
式の違いや、VOD型等の不要電荷処理の違いによる半導
体デバイス構造での分類がなされている。ここで、VOD
とは縦型オーバーフロードレイン（Vertical Overflow
Drain）の略称である。

まず、インターライントランスフア型（IT型）CCDの
基本構造について説明すると同時に、CCDの基本動作の
ひとつである高速シヤツター動作について説明する。

第４図（ａ）はインターライントランスフア型（IT
型）CCDの概念図で、41は光電変換をするセンサ部（セ
ンシング手段）、42は垂直転送レジスタ、44は水平転送
レジスタ、45は出力アンプである。図中のＡ−Ａ′線に
沿つた断面図及びポテンシヤル図が第４図（ｂ）であ
る。

第４図（ｂ）中、46は画素分離用のチヤネルストツプ
（CS）、47はセンサ部41に蓄積された電荷を垂直転送レ
ジスタ42に移すためのリードアウトゲート（ROG）、48
はサブストレート、49は酸化膜である。

高速シヤツター時の動作を第４図及び第５図を用いて
説明する。第５図は、標準テレビジヨン信号の１フイー
ルド分（例えばNTSCでは約1/60秒）における図であり、
φROGはリードアウトゲート47に印加されるパルスで、
論理レベル“H"のときに、リードアウトゲート47のポテ
ンシヤルが下がり、センサ部41の電荷を垂直転送レジス
タ42に移す。除去パルスφSUBは、サブストレート48に
印加されるパルスであり、“H"のときにセンサ部41に蓄
積された電荷を、φSUB端子を通して外部に掃き出す
（除去する）。

この例では第５図において、φROGが垂直帰線期間中
にあり、φSUBは、水平帰線期間中にある。時刻t0でセ
ンサ部41の電荷を読み出した後、次の期間が始まるが、
時刻t1での水平帰線期間中に、φSUB＝“H"となるの
で、t0からt1までの電荷はセンサ部41には残つていな
い。時刻t1からt2までの間はφSUB＝“L"なので、この
期間の電荷はセンサ部41に蓄積され、時刻t2のφROG＝
“H"パルスで、垂直転送レジスタ２に移される。結局、
この場合の露光時間は（t2−t1）となる。

このようにして、IT型CCDの高速シヤツター動作が実
現される。

次に、フレームインターライントランスフア型（FIT
型）CCDの動作について説明する。

第６図が、フレームインターライントランスフア型
（FIT型）CCDの概念図である。第４図（ａ）に示したイ
ンターライントランスフア型CCDとの相違点は記憶部63
があることである。記憶部63の記憶セルの数は、センサ
部（センシング手段）61のセルの数と同じである。セン
サ部61からの電荷は垂直転送レジスタ62に移された後、
垂直帰線期間中に記憶部63に転送され、その後、所定の
タイミングで水平転送レジスタ64に移され、出力アンプ
65を通して読み出されて行く。

また、第６図のＡ−Ａ′線に沿う断面図及びポテンシ
ヤル図は、第４図（ｂ）と同様であり、前述の電荷掃き
出しの機構及びセンサ部61から垂直転送レジスタ62への
電荷読出しの機構も同様である。

以上がFIT型CCDの動作である。

次に、第３図に示すVOD型CCDイメージセンサーの動作
について説明する。上部矢印で示す被写体光を酸化層
（SiO₂）32及び暗電流低減のためのホール蓄積層経由で
センサー部33のフオトダイオード（PD）で受け取る。セ
ンサー部以外へは不要光が入射しないようアルミ層（A
l）36にて遮光している。この遮光により、CCDとしての
受光面積が有効活用されず、開口率が低下する。本実施
例では、開口率低下を補うための集光レンズ31を、各画
素ごとに設けてある。

光電変換により発生した電荷は、垂直転送用Ｖ−CCD
（垂直転送レジスタ）38に移され、二次元平面で、順次
転送され、読み出しアンプより、電圧値として出力され
る。

各画素ごとにチヤネルストツプ部39が設けられてお
り、各画素で発生された電荷が混入しないように分離さ
れる。センサー部33の下方にＰ層34、Ｎ−SUB層35があ
り、この両層にかけるサブストレート・バイアス電位Vs
ub30により、不要電荷の処理を行う。

第７図は、VOD型CCDの電荷排出動作をポテンシヤル電
位で示した概念図である。「CHARGE」と示した線が光電
荷の蓄積状態におけるポテンシヤル電位図で、「DISCHA
RGE」と示した線が不要電荷排出状態におけるポテンシ
ヤル電位図である。「CHARGE」状態で電位図上部の凹部
に電荷を蓄積する。「DISCHARGE」状態で、ΔVsubをサ
ブストレート電圧Vsubに更に印加し、Vsub＋ΔVsubとし
て、前述の凹部を消滅させ、蓄積された電荷を下部へ排
出する。

ちなみに、不要電荷排出時に、再結合時間の長い不要
電荷が下部より回り込んで垂直転送レジスタ38へノイズ
として混入するのを防ぐためにＰ層をＮ型Ｖ−CCD下層
に配してある。

第８図は、前述の高速シヤツター動作時のVsub電位の
変化をタイミングチヤートに示したものである。まず、
標準テレビジヨン信号の１フイールド期間内において、
（ｃ）に示すように、所定の時間間隔でVsub電位をパル
ス的に変化させ、センサ部61に蓄積された不要電荷の排
出を所定の時間までくり返す。その後、１フイールド期
間（１画面）の後半において光電荷蓄積を時間ｔだけ
（ｂ）に示した読み出しパルスにて、「HIGH」と示され
た蓄積電荷を画像情報として読み出す。このようにし
て、時間ｔの蓄積を行う高速シヤツター効果が得られ
る。また、通常蓄積時を「NORMAL」、高速シヤツター動
作時を「HIGH」として、電荷の蓄積の様子の違いを
（ａ）に示した。

以上説明したCCDの基本動作を元に、本実施例の特徴
的動作について以下に述べる。

VOD型CCDにおいてサブストレート電圧Vsubを変化させ
ることで、ポテンシヤル電位の凹部の形状を可変できる
ことをすでに述べたが、パルス的にΔVsubを大幅に変化
させるだけでなく、微小な電位変化を与えることで、凹
部の光電荷の蓄積可能両を制御することができる。第10
図に、Vsub電位のレベルを複数設定し、選択的に制御す
る様子を示す。LEVEL1に比べてLEVEL2ではポテンシヤル
電位の凹部を深く設定し、LEVEL1よりも多くの電荷を蓄
積可能としている。

概念的には、Vsub電位を制御することで電荷のあふれ
やすさを制御し、図の黒丸がLEVEL1とLEVEL2の差とな
り、あふれ出している様子がわかる。蓄積可能量は、LE
VEL1では白丸で示す電荷で、LEVEL2では白丸で示す電荷
に加え黒丸で示す電荷の合計となる。このように、Vsub
電位を制御することで、意図的に飽和電荷レベル（蓄積
可能電荷量）を可変とすることができる。

上述のVsub電位の制御を行い、１画面内の所定タイミ
ングで、LEVEL1の状態とLEVEL2の状態を切り替えた例を
第11図のタイミングチヤートで示す。

不要電荷排出後、LEVEL1状態にて、時間t1だけ光電荷
蓄積をMAXの飽和電荷レベルまで行い、次にLEVEL2状
態にて、時間t2だけMAXのレベル引き上げ状態の飽和
電荷レベルまで光電荷積を行い、読み出す。ここで、
は、Vsubの電位がLEVEL1の状態のときの飽和電荷レベル
（蓄積可能電荷量）であり、は、LEVEL2の状態のとき
の飽和電荷レベルである。

上述の動作によれば、１画面内の初めのt1の時間内で
は、飽和電荷レベルを上回る電荷は、あふれ出し、第
11図（ａ）の実線で示すフラツト部分の特性のように、
高輝度部分で、クリツプが発生する。例えば飽和電荷レ
ベルを100％とすると、これ以上の輝度を持つ被写体
は、すべてクリツプされる。次に１画面の後半で制御を
切り替え、Vsub電位をLEVEL2状態とし、飽和電荷レベル
もまで引き上げ、蓄積余裕をもたせた状態でt2の時間
だけ、光電荷の蓄積を継続して行う。

ここで、例えばNTSC方式のテレビジヨン信号として、
t1＋t2＝1/60秒とすると、t2＝1/500秒の場合、t1＝1/6
0−1/500≒1/60秒とみなせる。

これは、カメラの露光では、通常、1/60秒,1/125秒,1
/250秒,1/500秒という段階が、絞り換算で各々１ステツ
プ（一絞り）に対応していることから考えると、t1で適
性露光の被写体に対して、３絞り分だけ高輝度の被写体
に対して適正な露光がt2により与えられることを示して
いる。

ここで仮に、逆光状態において主たる被写体と背景部
の間に、３絞り分の輝度差があるとする。t1時間中で
は、従来例のBLC−ONの状態（逆光補正状態）に相当す
る画面が撮像され、主たる被写体は適正露光となり、背
景部は、高輝度のためクリツプしてしまう。t2時間中の
露光では、従来例のBLC−OFFの状態（逆光補正されてい
ない状態）に相当する画面が撮像され、主たる被写体よ
りも３絞り分明るい背景部が適正露光となり、主たる被
写体はほとんど撮像されない。このt1時間中に蓄積され
る電荷とt2時間中に蓄積される電荷が、各画素の光電荷
蓄積部にて加算され、結果として、第２図（ｂ）に示す
ような画面が得られる。

次に、第１図において説明したコントローラ３の構成
例を第９図に示す。前述したように、コントローラ３
は、画像分析回路２より、例えば輝度ヒストグラム情報
などを提供され、これに加えて、モード切り替えスイツ
チ５により選択されたモード状態に応じて撮像素子１の
駆動制御を行う。

モード切り替えスイツチ５の選択信号を受けて、制御
モードを切り替え器301コントローラ３の駆動モードをN
ORMAL−MODE（通常撮像モード）とBLC−ON−MODE（逆光
補正モード）のうちの一方に設定する。

NORMAL−MODE（通常撮像モード）の場合には、Vsub電
位（サブストレート電圧値）を撮像素子１自身の性能で
決まる飽和電荷レベルの最大値となるよう、第10図のLE
VEL2で示した状態に設定する。

BLC−ON−MODE（逆光補正モード）の場合には、Vsub
を第10図のLEVEL1とLEVEL2の間で、１画面撮像途中で切
り替える。ここで、切り替えのタイミング（t1とt2）の
設定及びLEVEL1の飽和電荷レベルの設定は、前述の輝度
ヒストグラム等の画像分析結果に基づき、それぞれ、タ
イミング制御回路303と、レベル制御回路302にて行われ
る。レベルとタイミングの設定により変化する総合の光
電変換特性は、第12図に示すごとく、非線形特性とな
る。レベル設定により変化する様子を白矢印で、タイミ
ング設定により変化する様子を黒矢印でそれぞれ示す。

次に、輝度ヒストグラムの例を示した第13図を用い
て、本実施例による逆光補正効果と画像分析の関連につ
いて説明する。

ビデオカメラ等の自動露光調節機構は、通常、映像信
号１画面分の輝度信号の積分値を、所定の値に近づける
ようにアイリス等を制御している。そのため、第13図
（ａ）に示す輝度ヒストグラムの曲線イとロのように１
画面内での明るさの分布が違つても、１画面分の輝度信
号の積分値が同じになる場合には、アイリス11は同じ様
に制御される。曲線イは、逆光撮影時に発生しやすい輝
度発生頻度分布パターンで、曲線ロは、順光撮影時に発
生しやすい輝度発生頻度分布パターンである。

逆光補正のためにモード切替スイツチ５により、BLC
−ON−MODE（逆光補正モード）が選択されると、BLCス
イツチ19がONになり、曲線イから、（ｂ）に示すような
曲線ハへと変化する。「黒つぶれ」していた撮像信号の
底上げをして全体に適正露光の目安である前述の所定の
値（一点鎖線で示す）に近づけたため、明部の撮像信号
は高輝度クリツプを起こし、発生頻度としては、明部へ
偏ったパターンになっている。

次に、曲線ハの白飛び部分を第12図の非線形処理によ
り、適正露光状態へ変換する。その結果、（ｂ）の斜視
部は不感帯のごとく、（ａ）の曲線ロにおける明部の斜
視部へと変換され、結果として、順光状態に近い画像が
得られることとなる。

したがって、上述のような画像分析の特徴を利用し、
タイミング制御回路303及びレベル制御回路302内で、所
定の演算処理を適宜行えば、前述のLEVEL1とLEVEL2の切
替のタイミング、及びLEVEL1の飽和電荷レベルの設定が
可能となる。

逆光補正後、輝度レベルの不連続あるいはレベル反転
が一部で発生する可能性もあるが、逆光時には、極めて
発生確率が低いので問題にならない。

本実施例の効果として、主たる被写体と背景がどちら
でも階調表現可能になると、逆にマニユアル操作で、背
景のピントをぼかした映像表現が求められることもあ
る。そこで、マニユアルアイリス時の、露光調整動作を
説明する。

第14図（ａ）は、マニユアルアイリス時の露光動作の
一例を示したものである。まず、１画面中の前部におい
て、センサ部の飽和電荷レベルをとして、t1時間だけ
連続的に低輝度用の光電荷蓄積を行う。この時、画面内
の高輝度部分（背景）からの光を受けるセンサ部におい
ては、図示した通り時間t1の初期においてオーバーフロ
ーを起こす。その後、１画面中の後期のt2時間において
飽和電荷レベルを高く設定してとした状態で、φROG
転送パルスとφSUB除去パルスを図示した様に駆動させ
て、蓄積時間t3の蓄積を離散的に行い（FIT型CCDによる
マルチ露光動作）、高輝度用の光電荷蓄積を行う。

ここで、FIT型CCDによるマルチ露光動作とは、本願出
願人により先に出願された平成２年10月31日の特許願
（５）の「撮像装置及び固体撮像素子の駆動装置」等に
詳細に提案されているもので、所定期間内で離散的に光
電荷の蓄積を行うものである。また、図中、センサ部の
飽和電荷レベルの変化の様子を二点鎖線で示した。

上述の動作の結果、低輝度用の光電荷蓄積期間中にセ
ンサ部でクリツプ蓄積されてFIT型CCDの垂直転送レジス
タへ転送されたものに、マルチ露光の細かな蓄積の度
に、垂直転送レジスタ上で高輝度の光電荷が加算されて
ゆく。仮に、被写体状況に変化がなくて、第14図（ａ）
の蓄積状態が絞り値F8とすると、背景をぼかし、被写界
深度を浅くしようとして、２ステツプだけ（光量1/4）
変化させF4とする場合、シヤツタースピードを全体的に
２ステツプだけ（1/4）変化させなければならない。

そこで、新たに設定する露光状態として、第14図
（ｂ），（ｃ）の２つの例を示す。

（ｂ）は、低輝度用露光を最前部に配し、1/4の時間
連続で光蓄積を行い、後部の残り期間内に、高輝度用蓄
積を均等に分散させている。ちなみに、（ａ）で12個の
蓄積期間（b1,B2,…,b12）が、（ｂ），（ｃ）では1/4
の３個の蓄積期間（b1,b2,b3）となつている。次に
（ｃ）は、低輝度用露光のための光蓄積期間の総計が1/
4になるようにして、１画面中の前部の範囲で分散配置
している。高輝度用の光蓄積パルスと込みで１画面中に
均等に分散した配置となっている。

ここで、低輝度用蓄積を分散させたとき、飽和電荷レ
ベルを、蓄積を分散させない場合と同じ値に設定する
と、各光蓄積期間中に電荷のオーバーフローが発生する
までに至らない。そのため、第14図（ｃ）においては飽
和電荷レベルを、蓄積を分散させない場合よりも低い
′とすることにより、オーバーフローを発生させる様
にしている。あるいは、FIT型CCDの構造を若干変更する
ことにより、低輝度用蓄積が終了する時点までに、垂直
転送レジスター部においても、飽和電荷レベルをレベル
とレベルに変化させるようにし、センサ部でオーバ
ーフロー動作を行わせるかわりに垂直転送レジスター部
でオーバーフロー動作を行なわせて、クリツプさせるこ
とも可能である。

第15図に、マニユアルアイリス動作を実現するための
一構成例を示す。第１の実施例と異なる部分を中心に説
明する。

操作キー153にて、アイリスのマニユアル（Ｍ）オー
ト（Ａ）の選択を行い、M/A切り替え信号として、アイ
リス制御信号切替スイツチ151の接点をＭ端へ、切り替
え、同時にCCD制御回路であるコントローラ３へ供給す
る。

コントローラ３へは、マニユアル・アイリス値も伝達
されるので、光量変化が何倍になるかを演算し、前述の
マルチ露光による蓄積期間の短縮化処理を行う。

マニユアルアイリス値は、マニユアル制御信号発生回
路152へ伝達されているので、前述のスイツチ151の切り
替えにより、ドライバー16へは、アイリスの新しい設定
値が指示され、所望の被写界深度を得るべく、igメータ
17を介して、アイリス11が駆動され、撮像レンズ10及び
撮像素子１の間で、撮像光学系を変化させる。

このようにして、露光量一定という条件を維持したま
まで、被写体深度を所望の状態に設定可能となる。

以上説明してきたように、現在主流になりつつあるVO
D型CCDに簡単な制御処理回路を付加することで、ビデオ
カメラ撮像時の大きな問題点とされている逆光補正を効
果的に行うことが可能となる。

従来の補正時に白く飛んでしまい再現のできなかった
背景部分までも主たる被写体と同時に撮像可能となるも
ので、この効果は絶大なものである。

また、被写体深度を自由に設定可能としたため、背景
が階調表現可能となったこととあいまって、自由露光量
調整機能を生かしたままで、幅広い映像表現が可能にな
った。

また、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で上記実
施例を修正もしくは変形したものに適用可能である。

発明の効果以上述べた様に、本発明の階調制御機構を有する撮像
装置においては、単位光蓄積期間中に、蓄積可能電荷量
を少く設定して低輝度の被写体に適した露光を行わせる
動作と、蓄積可能電荷量を多く設定して高輝度の被写体
に適した露光を行わせる動作を、各々行わせ、それらを
合成することにより、１画面内の低輝度の被写体と高輝
度の被写体の双方に良好な露光を実現できるという効果
がある。

また、上述の各動作期間において、所定時間の蓄積を
拡散的に行い、各動作期間における実質の露光時間を制
御することにより、アイリスの開度を自由に設定するこ
とができる様になり、幅広い映像表現ができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成を示したブロツク図、第２図（ａ），（ｂ）は逆光状態での撮像例を示した
図、第３図はVOD型CCDの構成例を示した図、第４図はインターライントランスフア型CCDの概念図、第５図は高速シヤツター動作を示した図、第６図はフレームインターライントランスフア型CCDの
概念図、第７図はVOD型CCDの縦抜きリセット動作概念図、第８図はVOD型CCDの縦抜きリセット動作のタイミングチ
ヤート、第９図はコントローラの詳細構成図、第10図はポテンシヤル・レベル制御の概念図、第11図はポテンシヤル・レベル制御のタイミングチヤー
ト、第12図は光電変換の非線形特性図、第13図（ａ），（ｂ）は輝度ヒストグラムの例を示した
図、第14図はマニユアルアイリス時の露光動作の一例を示し
た図、第15図はマニユアルアイリス動作を実現するための一構
成例を示した図、第16図は従来の逆光補正回路の構成図、第17図は従来の逆行補正の効果を示した概念図である。図中、５……モード切り替えスイツチ、10……光学系、
11……アイリス、15……加算器、17……igメータ、19…
…BLCスイツチである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光信号を受けて光電変換を行い、情報の蓄
積を行うセンシング手段と、該センシング手段の蓄積可能電荷量を変化させる制御手
段とを有し、該制御手段は、１画面を構成するための単位光蓄積期間
中に、前記蓄積可能電荷量を複数の段階に変換させ、か
つ、該複数の段階において、所定時間の蓄積を離散的に
行うことにより、前記複数の段階における実質の露光時
間を抑制することを特徴とする階調制御機能を有する撮
像装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記蓄積可能電荷量を、
前記単位光蓄積期間中の前部で少く、後部で多くなる様
に変化させることを特徴とする請求項第１項に記載の階
調制御機能を有する撮像装置。