JP3466672B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は撮像素子から出力される
映像信号を処理し映像の電子信号を出力する撮像装置に
関し、特に連続画像を取り込む撮像装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の電子撮像装置のブロック図
である。

【０００３】図中、１０１は映像を撮像素子に結像させ
るフォーカシングレンズ、１０２はＣＣＤへの入射光量
を制御するアイリス、１０３は結像した像を光電変換す
る撮像素子（以下ＣＣＤという）、１０４は相関二重サ
ンプリングを行うＣＤＳ回路、１０５はＣＤＳ出力のレ
ベルを検知する自動レベル制御（以下、ＡＬＣという）
用レベル検出回路、１０６はＣＤＳ回路１０４のアナロ
グ信号出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、
１０９はＣＣＤ信号をデジタルで所要の処理、即ち輝度
・色分離、アパーチャ補正、ガンマ補正などをするデジ
タル信号処理回路、１１０および１１１は映像信号を外
部のインピーダンスに合わせて出力する出力回路、１１
２は撮像素子１０３の垂直転送回路を駆動するための制
御パルスを発生するＶドライバー回路、１１３はフォー
カシングレンズ１０１の位置を制御するレンズ駆動回
路、１１４はアイリス１０２の動きを制御するアイリス
駆動回路、１１５は撮像素子１０３の水平転送部および
Ｖドライバー１１２を制御する信号など各種制御信号を
発生するタイミングジェネレータ（以下、ＴＧとい
う）、１１７はホワイトバランス用の色成分情報を抽出
し、また被写体までの測距データを得るＡＷＢ・ＡＦ回
路、１１８はＣＣＤ１０３からの映像を表示する表示装
置、１１９はカメラ各部の主要な演算および制御を行う
ＣＰＵである。

【０００４】次にカメラの動作について説明する。ＴＧ
１１５により発生される水平転送パルスをＣＣＤ１０３
に出力することにより、ＣＣＤ１０３の水平転送回路を
駆動する。またＴＧ１１５により発生される垂直転送パ
ルスはＶドライバー回路１１２に送られ、ＣＣＤ１０３
の垂直転送回路を駆動できるだけの信号振幅に増幅した
後、ＣＣＤ１０３に出力することにより、ＣＣＤ１０３
の垂直転送回路を駆動する。ＣＣＤ１０３に結像した映
像は、ここで光電変換される。

【０００５】図７はＣＣＤの配列の一部を示すフィール
ド読み出し時の垂直混合加算の説明図であり、以下、同
図を参照してデータ処理動作を説明する。

【０００６】ＣＣＤ１０３が補色モザイクオンチップ形
で、フィールド読み出しをした場合、図７（ａ）のよう
に配列されたＣＣＤの蓄積部から、図７（ｂ）に示すよ
うに、上下隣同士の信号をたし合わせ（垂直混合加
算）、奇数（以下、ＯＤＤという）フィールド信号とし
て読み出す。このときＣＣＤの電荷は全て読み出され
る。したがって偶数（以下、ＥＶＥＮという）フィール
ドでは再びＣＣＤで露光を行い電荷を蓄積し、このデー
タを使用する。図７（ｃ）に示すように、ＯＤＤフィー
ルドに対して１ラインずらし、上下隣同士の信号をたし
合わせて読み出す。このときＯＤＤフィールドの信号と
ＥＶＥＮフィールドの信号とは１／６０秒の時間差がで
きる。この出力はＣＤＳ回路１０４に導かれる。ＣＤＳ
回路１０４では相関二重サンプリングにより、ＣＣＤ出
力中のリセットノイズおよび低域雑音を抑圧する。そし
てこの信号はＡＬＣ用レベル検出回路１０５およびＡ／
Ｄ回路１０６に入力される。

【０００７】ＡＬＣ用レベル検出回路１０５ではＣＤＳ
出力を１画面中のアイリス制御用枠内において、輝度信
号（Ｇ＋Ｍｇ＋Ｃｙ＋Ｙｅ）（＝２Ｒ＋３Ｇ＋２Ｂ）を
計算し、これを積分し、その値をＣＰＵ１１９に送り、
ＣＰＵ１１９はそのレベルによりアイリス駆動回路１１
４に制御信号を送りアイリス１０２を制御する。即ちア
イリス制御用枠内の積分値が大きい場合は、アイリス１
０２を絞る方向に、反対にアイリス制御用枠内の積分値
が小さい場合は、アイリス１０２を開くように制御す
る。これにより適正露出の映像を得ることができる。但
しムービーカメラの露出制御はアイリス制御用枠内の輝
度信号の積分期間を長く取っている為、測光した値に対
してアイリスが即時に動作するわけではなく、徐々に適
正露出値に近付くようになる。また例え積分期間を短く
してもレベル検知をする信号と同じ信号を補正すること
はできない。現在の信号で露出の演算をし、それ以降に
来る信号に対して補正することになる。

【０００８】Ａ／Ｄ変換回路１０６に導かれた信号はア
ナログ信号からたとえば１０ビットのデジタル信号に変
換される。この信号はデジタル信号処理回路１０９およ
びＡＷＢ・ＡＦ回路１１７に入力される。デジタル信号
処理回路１０９ではまず輝度・色分離を行い、輝度信号
に関してはアパーチャ補正、ディテールエンハンサ、ガ
ンマ補正などを行い、色信号に関してはマトリックス処
理により原色の信号を作り、ホワイトバランス処理、ガ
ンマ処理、リニアマトリックス処理により色差信号を作
り、エンコード処理し、輝度および色信号をデジタルと
アナログ信号として出力する。

【０００９】アナログの輝度信号と色信号は夫々１１０
と１１１で示す出力回路により、例えば７５Ωの出力イ
ンピーダンスに変換され、外部に出力される。この輝度
信号は表示装置１１８に導かれ撮像素子１０３からの信
号をモニタすることができる。そしてデジタル信号出力
は図中に表記してないが、後に続く記録回路または伝送
回路に出力される。

【００１０】ＡＷＢ・ＡＦ回路１１７ではホワイトバラ
ンスを合わせる為に被写体の色成分情報を算出し、また
被写体までの測距演算処理をする。このデータはＣＰＵ
１１９に送られ、色情報に関するデータはデジタル信号
処理回路１０９に送られホワイトバランスの制御に用い
られ、測距データはレンズ駆動回路１１３に送られフォ
ーカシングレンズ１０１を被写体が合焦する位置に移動
させる。これによりＣＣＤ１０３には被写体に合焦した
映像が得られる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では、露出制御のためのアイリス制御用枠内の輝度信
号積分期間が長く、適性露出の映像を得る為には、ある
程度の期間が必要になり、即時に適性露出の映像を得る
ことができなかった。またフレーム画として同時露光が
できず、満足な解像度を得ることができない。さらに露
出制御では、電子カメラのアイリス制御に誤差があり、
所望の絞りに合わせ込ますことができずにいた。そして
連続撮影を行う場合にはこの影響は露出のばらつきとな
り、夫々の画像に輝度段差ができてしまった。

【００１２】本発明は、上記従来の問題点を解消するた
めになされたもので、外部測光素子を必要とせず撮像素
子からの入力信号を処理して露出レベルにバラツキのな
い適切な輝度レベル制御がなされた映像信号を出力する
撮像装置を提供することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記の技術的
構成により前記目的を達成できたものである。 （１） 入射光量を制御する露出制御手段と、入射した被
写体映像を光電変換する撮像素子と、撮像素子からの出
力の相関二重サンプリングを行う信号処理手段と、該手
段からの出力信号のレベルを検知する自動レベル制御
（ＡＬＣ）用のレベル検出手段と、フィールドメモリー
と、計算機能を有するデジタル信号処理手段とを備え、
被写体の映像信号を出力する撮像装置であって、前記撮
像素子からの出力信号を読み出し、この信号をフィール
ドメモリーにより１フィールド以上遅延させるととも
に、レベル検出手段によりレベルを検知したフィールド
の映像と１フィールド以上前の少なくとも１つ以上の映
像とを比較し、そのレベル差によって、レベル検出手段
に入力するとともにフィールドメモリーにより１フィー
ルド以上遅延させた信号に対する補正をデジタル信号処
理手段によって行い出力することを特徴とする撮像装
置。

【００１４】

【００１５】（２）現フィールドのＡＬＣ（自動レベル
コントロール）検出用データと１フィールド以上前の少
なくとも１つ以上のＡＬＣ（自動レベルコントロール）
検出用データとを比較することにより、露出のばらつき
を求め、そのレベル差によって、レベル検出手段に入力
するとともにフィールドメモリーにより１フィールド以
上遅延させた信号に対し補正して出力することを特徴と
する前記（１）項記載の撮像装置。（３） １フィールド遅延させるフィールドメモリーが、
フレーム読み出しした撮像素子出力信号の奇数フィール
ドと偶数フィールドを加算し、また前記奇数フィールド
と前記偶数フィールドを１ライン期間遅延した信号を加
算し、時間ずれのないフレーム画像を生成する画素加算
回路におけるフィールドメモリーと共用することを特徴
とする前記（１）項または（２）項に記載の撮像装置。（４）露出制御の輝度信号積分期間が１Ｖ以下であるこ
とを特徴とする前記（１）項ないし（３）項のいずれか
に記載の撮像装置。 （５） ＡＬＣ（自動レベルコントロール）検出用信号の
色成分比を、ホワイトバランスのデータにより作り出す
ことを特徴とする前記（１）項ないし（４）項のいずれ
かに記載の撮像装置。（６）露出制御手段はアイリスとメカシャッターとを備
えたことを特徴とする前記（１）項ないし（５）項のい
ずれかに記載の撮像装置。 （７）撮像素子からの出力信号レベルに関するデータに
基づいて、アイリスを制御するアイリス制御手段と、第
１の画像および前記第１の画像より前に撮像された第２
の画像が得られたときのそれぞれの前記撮像素子からの
出力信号レベルに関するデータを比較することにより、
前記第１，第２の画像の露出差を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された露出差に基づいて、前
記第２の画像の輝度を補正する補正手段とを有すること
を特徴とする撮像装置。 （８）撮像素子からの出力信号レベルに関するデータに
基づいて、アイリスを制御するアイリス制御手段と、第
１の画像および前記第１の画像より前に撮像された第２
の画像が得られたときのそれぞれの前記撮像素子からの
出力信号レベルに関するデータを比較することにより、
前記第１，第２の画像の露出差を検出す る検出手段と、
前記検出手段によって検出された露出差に基づいて、前
記第１，第２の画像の輝度段差を補正する補正手段とを
有することを特徴とする撮像装置。 （９）前記アイリスはシャッター兼用であることを特徴
とする前記（８）項記載の撮像装置。

【００１６】

【作用】以上の構成により、本発明に係る撮像装置は、
外部測光素子を持たず、撮像素子出力の信号からレベル
検出手段により撮影中の信号レベルを検知し、このレベ
ルにより、レベル検知した被測定信号に対し処理をする
ことができる。さらに現時点よりも１フィールド以前の
ＡＬＣ用データを少なくとも１つ以上保持し、現フィー
ルドのＡＬＣ用データと比較することにより、前画像と
現画像との露出差（輝度レベルの差）が検出されるの
で、露出制御のためのアイリス制御用枠内の輝度信号積
分期間が長く、露出の追従が遅くとも、このデータをも
とに輝度レベルの補正が可能となり、連続した映像の露
出レベルのばらつきを補正することができる。また露出
制御のための輝度信号積分は輝度信号を（α＊Ｃｙ＋β
＊Ｙｅ）またはγ＊（０．２５＊Ｍｇ＋０．５＊Ｇ）と
みなし、係数α、β、γはＡＷＢ回路から抽出されたホ
ワイトバランスデータから計算され、この係数α、β、
γも補正する信号から計算されるので、きめ細かな露出
補正をすることができる。本構成では１フィールド遅延
させるフィールドメモリーを、フレーム読み出しした撮
像素子出力信号の奇数フィールドと偶数フィールドを加
算し、また前記奇数フィールドと前記偶数フィールドを
１ライン期間遅延した信号を加算し、時間ずれのないフ
レーム画像を生成する画素加算回路におけるフィールド
メモリーと共用することが可能である。

【００１７】

【実施例】本発明に係る撮像装置を実施例により説明す
る。

【００１８】（第１実施例）図１は、本発明の第１実施
例である電子撮像装置のブロック図である。

【００１９】図中、１０１は映像を撮像素子に結像させ
るフォーカシングレンズ、１０２はＣＣＤへの入射光量
を制御するアイリス、１０３は結像した像を光電変換す
る撮像素子（以下ＣＣＤという）、１０４は相関二重サ
ンプリングを行うＣＤＳ回路、１０５はＣＤＳ出力のレ
ベルを検知する自動レベル制御（以下、ＡＬＣという）
用レベル検出回路、１０６はＣＤＳ回路１０４のアナロ
グ信号出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、
１２１はフィールドメモリー、１０９はＣＣＤ信号をデ
ジタルで所要の処理、即ち輝度・色分離、アパーチャ補
正、ガンマ補正などをするデジタル信号処理回路、１１
０および１１１は映像信号を外部のインピーダンスに合
わせて出力する出力回路、１１２は撮像素子１０３の垂
直転送回路を駆動するための制御パルスを発生するＶド
ライバー回路、１１３はフォーカシングレンズ１０１の
位置を制御するレンズ駆動回路、１１４はアイリス１０
２の動きを制御するアイリス駆動回路、１１５は撮像素
子１０３の水平転送部およびＶドライバー１１２を制御
する信号など各種制御信号を発生するタイミングジェネ
レータ（ＴＧ）、１１７はホワイトバランス用の色成分
情報を抽出し、また被写体までの測距データを得るＡＷ
Ｂ・ＡＦ回路、１１８はＣＣＤ１０３からの映像を表示
する表示装置、１１９はカメラ各部の主要な演算および
制御を行うＣＰＵである。

【００２０】次に本実施例装置の動作について説明す
る。

【００２１】ＴＧ１１５により発生される水平転送パル
スをＣＣＤ１０３に出力することにより、ＣＣＤ１０３
の水平転送回路を駆動する。またＴＧ１１５により発生
される垂直転送パルスはＶドライバー回路１１２に送ら
れ、ＣＣＤ１０３の垂直転送回路を駆動できるだけの信
号振幅に増幅した後、ＣＣＤ１０３に出力することによ
り、ＣＣＤ１０３の垂直転送回路を駆動する。ＣＣＤ１
０３に結像した映像は、ここで光電変換される。

【００２２】ＣＣＤの配列の一部を示す図７を参照して
データ処理動作を説明する。

【００２３】ＣＣＤ１０３が補色モザイクオンチップ形
で、フィールド読み出しをした場合、図７（ａ）のよう
に配列されたＣＣＤの蓄積部から、図７（ｂ）に示すよ
うに、上下隣同士の信号をたし合わせ（垂直混合加
算）、ＯＤＤ信号として読み出す。このときＣＣＤの電
荷は全て読み出される。したがってＥＶＥＮフィールド
では再びＣＣＤで露光を行い電荷を蓄積し、このデータ
を使用する。図７（ｃ）に示すように、ＯＤＤフィール
ドに対して１ラインずらし、上下隣同士の信号をたし合
わせて読み出す。このときＯＤＤフィールドの信号とＥ
ＶＥＮフィールドの信号とは１／６０秒の時間差ができ
る。この出力はＣＤＳ回路１０４に導かれる。ＣＤＳ回
路１０４では相関二重サンプリングにより、ＣＣＤ出力
中のリセットノイズおよび低域雑音を抑圧する。そして
この信号はＡＬＣ用レベル検出回路１０５およびＡ／Ｄ
回路１０６に入力される。

【００２４】ＡＬＣ用レベル検出回路１０５ではＣＤＳ
出力を１画面中のアイリス制御用枠内において、輝度信
号（Ｇ＋Ｍｇ＋Ｃｙ＋Ｙｅ）（＝２Ｒ＋３Ｇ＋２Ｂ）を
計算し、これを積分し、その値をＣＰＵ１１９に送り、
ＣＰＵ１１９はそのレベルによりアイリス駆動回路１１
４に制御信号を送り、アイリス１０２を制御する。アイ
リス制御用枠内の積分値が大きい場合は、アイリス１０
２を絞る方向に、反対にアイリス制御用枠内の積分値が
小さい場合は、アイリス１０２を開くように制御する。
これにより適正露出の映像を得ることができる。

【００２５】但し撮像装置の露出制御は輝度信号の積分
期間を長く取っているため、測光した値に対してアイリ
スが即時に動作するわけではなく、徐々に適正露出値に
近付くようになる。なおレベル検出回路１０５はＡ／Ｄ
回路１０６の後に配置しても構わない。

【００２６】Ａ／Ｄ変換回路１０６に導かれた信号はア
ナログ信号からたとえば１０ビットのデジタル信号に変
換される。この信号はＡＷＢ・ＡＦ回路１１７およびフ
ィールド・メモリー１２１に入力される。

【００２７】フィールド・メモリー１２１に入力された
信号は１フィールドまたはそれ以上の期間遅延され、デ
ジタル信号処理回路１０９に出力される。デジタル信号
処理回路１０９ではまず輝度・色分離を行い、輝度信号
に関してはアパーチャ補正、ディテールエンハンサ、ガ
ンマ補正などを行い、また色信号に関しては、マトリッ
クス処理により原色の信号を作り、ホワイトバランス処
理、ガンマ補正、リニアマトリックス処理により色差信
号を作り、エンコード処理し、輝度および色信号をデジ
タルとアナログ信号として出力する。

【００２８】アナログの輝度信号と色信号は夫々１１０
と１１１で示す出力回路により、例えば７５Ωの出力イ
ンピーダンスに変換され、外部に出力される。この輝度
信号は表示装置１１８に導かれ撮像素子１０３からの信
号をモニタすることができる。そしてデジタル信号出力
は図中に表記してないが、後に続く記録回路または伝送
回路に出力される。

【００２９】ＡＷＢ・ＡＦ回路１１７ではホワイトバラ
ンスを合わせる為に被写体の色成分情報を算出し、また
被写体までの測距演算処理をする。このデータはＣＰＵ
１１９に送られ、色情報に関するデータはデジタル信号
処理回路１０９に送られホワイトバランスの制御に用い
られ、測距データはレンズ駆動回路１１３に送られフォ
ーカシングレンズ１０１を被写体が合焦する位置に移動
させる。これによりＣＣＤ１０３には被写体に合焦した
映像が得られる。

【００３０】本実施例において、現時点よりも１フィー
ルド以前のＡＬＣ用データを少なくとも１つ以上保持
し、現フィールドのＡＬＣ用データと比較してやれば、
前画像と現画像との露出差（輝度レベルの差）が検出さ
れる。したがって露出制御のためのアイリス制御用枠内
の輝度信号積分期間が長く、露出の追従が遅くとも、こ
のデータをもとにデジタル信号処理のゲイン調整回路に
より輝度レベルの補正が可能となる。

【００３１】例えば明るいシーンから暗いシーンに変わ
りつつある場合、露出制御は積分期間を長く取っている
ため、アイリス変化よりも、シーンの明るさの変化のほ
うが早い場合、露出の制御が間に合わず、映像は通常よ
りも暗い画面となってしまう。これを補正するために、
前フィールドのＡＬＣ用データを保持し、現フィールド
のＡＬＣ用データとを比較し、アイリスの制御で間に合
わず適性露出にならなかった分を、デジタル信号処理回
路１０９のゲイン調整回路において、輝度補正をかけ
る。この場合輝度振幅を正方向に増幅補正する。フィー
ルド・メモリー１２１により信号は１フィールド期間遅
延されているので、自らの信号をモニターし、自らの信
号に対して補正をかけることができる。逆に暗いシーン
から明るいシーンに変わりつつある場合は、露出の制御
が間に合わず、映像は適性よりも明るくなってしまうの
で、輝度振幅を負方向に増幅補正する。

【００３２】上記の構成により、ＣＣＤ１０３に入力し
た映像は、露出レベルにバラツキがない適切な輝度信
号、映像信号を生成し、出力回路１１０，１１１からア
ナログ信号とに出力することができ、またデジタル信号
処理回路１０９からデジタル信号として出力することが
できる。

【００３３】（第２実施例）図２は、本発明の第２実施
例である電子撮像装置のブロック図である。第１実施例
と同一または相当部分は同一符号で示し重複説明は省略
する。

【００３４】１０１はフォーカシングレンズ、１２２は
ＣＣＤ１０３への入射光量を制御するアイリスを兼用す
るメカシャッター、１０３は撮像素子（ＣＣＤ）、１０
４はＣＤＳ回路、１０５はＡＬＣ用レベル検出回路、１
０６はＡ／Ｄ変換回路、１０８はＣＣＤ１０３をフレー
ム読み出しした撮像素子出力信号の奇数フィールドと偶
数フィールドを加算し、また前記奇数フィールドと前記
偶数フィールドを１ライン期間遅延した信号を加算し、
時間ずれのないフレーム画像を作り出す画素加算回路、
１０９はデジタル信号処理回路、１１０および１１１は
出力回路、１１２はＶドライバー回路、１１３はレンズ
駆動回路、１２３はアイリスおよびメカシャッターを制
御するシャッター駆動回路、１１５は各種制御信号を発
生するタイミングジェネレータ（ＴＧ）、１１７はＡＷ
Ｂ・ＡＦ回路、１１８は映像を表示する表示装置、１１
９はカメラ各部の主要な制御を行うＣＰＵである。

【００３５】次に本実施例装置の動作について説明す
る。

【００３６】ＴＧ１１５により発生される水平転送パル
スをＣＣＤ１０３に出力することにより、ＣＣＤ１０３
の水平転送回路を駆動する。またＴＧ１１５により発生
される垂直転送パルスはＶドライバー回路１１２に送ら
れ、ＣＣＤ１０３の垂直転送回路を駆動できるだけの信
号振幅に増幅した後、ＣＣＤ１０３に出力することによ
り、ＣＣＤ１０３の垂直転送回路を駆動する。ＣＣＤ１
０３に結像した映像は、ここで光電変換される。

【００３７】この時本実施例ではＣＣＤ１０３に蓄積さ
れた電荷をフレーム読み出しする。この出力はＣＤＳ回
路１０４に導かれる。ＣＤＳ回路１０４では相関二重サ
ンプリングにより、ＣＣＤ出力中のリセットノイズおよ
び低域雑音を抑圧する。そしてこの信号はＡＬＣ用レベ
ル検出回路１０５およびＡ／Ｄ変換回路１０６に導かれ
る。なおレベル検出回路１０５はＡ／Ｄ変換回路１０６
の後に配置しても構わない。ＡＬＣ用レベル検出回路１
０５ではＣＤＳ出力を１画面中のアイリス制御用枠内に
おいて積分し、その値をＣＰＵ１１９に送り、ＣＰＵ１
１９はそのレベルによりシャッター駆動回路１２３に制
御信号を送り、アイリス兼用メカシャッター１２２を制
御する。

【００３８】しかし、ＣＣＤ１０３をフレーム読み出し
すると、図４（ｂ）を参照して後記説明するように、第
１フィールドがマゼンタ（Ｍｇ）とグリーン（Ｇ）のみ
またはシアン（Ｃｙ）とイエロー（Ｙｅ）のみの情報し
かないため、第１フィールドがマゼンタ（Ｍｇ）とグリ
ーン（Ｇ）の情報のみの場合は輝度信号はγ＊（０．２
５＊Ｍｇ＋０．５＊Ｇ）とみなす。また第１フィールド
がシアン（Ｃｙ）とイエロー（Ｙｅ）の情報のみの場合
は、輝度信号は（α＊Ｃｙ＋β＊Ｙｅ）とみなす。係数
α、β、γはＡＷＢ回路１１７から抽出されたホワイト
バランスデータから計算される。そしてこの輝度信号に
対して、アイリス制御用枠内において積分をする。アイ
リス制御用枠内の積分値が大きい場合は、アイリスを絞
る方向に、反対にアイリス制御用枠内の積分値が小さい
場合は、アイリスを開くように制御する。

【００３９】１２２に示すアイリスはメカシャッターを
兼用しており、図５を参照して上記制御動作を説明す
る。

【００４０】図５は垂直同期信号とメカシャッター、Ｃ
ＣＤ読み出しパルスおよびＣＣＤ出力信号のタイミング
を表している。図５（ａ）の垂直同期信号に対して、ア
イリスと兼用しているシャッターは、図５（ｂ）に示す
ように完全に閉じた状態から適正露出となる絞り状態ま
で開く。設定露光時間が来た後、シャッターは完全に閉
状態となる。ＣＣＤ１０３はシャッターが開くとそれま
でに蓄積された電荷を図５（ｃ）の（１）のタイミング
により捨て、それ以降シャッターが閉じるまでの露光期
間、電荷を蓄積する。この蓄積電荷は図５（ｃ）の
（２）のタイミングにより奇数フィールド（図４
（ｂ））が読み出され、図５（ｃ）の（３）のタイミン
グにより偶数フィールド（図４（ｃ））が読み出され
る。連続撮影時にはこの一連の動作を繰り返す。これに
より適性露出の映像を得ることができる。

【００４１】この時、１フィールド以前のＡＬＣ用デー
タを保持し、現フィールドのＡＬＣ用データとを比較す
れば、前画像と現画像との露出差が検出される。したが
って露出制御のためのアイリス制御用枠内の輝度信号積
分期間が長く、露出の追従が遅くとも、このデータをも
とに後のデジタル信号処理のゲイン調整回路により輝度
レベルの補正は可能となる。また露出制御の積分期間が
短く露出の追従を早くしたとしても、アイリス兼用シャ
ッター１２２は高速で動作しているために、その制御に
誤差が現れてくる。これが露出のばらつきとなり再生画
像は輝度段差を持つことになってしまう。このような時
でも本実施例は前画像と現画像との露出差を検知するこ
とができ、このデータをもとに後のデジタル信号処理の
ゲイン調整回路により輝度レベルの補正は可能となる。

【００４２】Ａ／Ｄ変換回路１０６に導かれた信号はア
ナログ信号からたとえば１０ビットのデジタル信号に変
換される。ＣＣＤ１０３が補色モザイクオンチップ形
で、フレーム読み出しをした場合、第１フィールドでは
図４（ｂ）に示すように、ＣＣＤ１０３に蓄積された電
荷のうち、１ライン毎に繰り返されるマゼンタ（Ｍ
ｇ）、グリーン（Ｇ）で構成される信号が出力され、第
２フィールドでは図４（ｃ）に示すような、ＣＣＤに蓄
積された電荷のうち、マゼンタ（Ｍｇ）、グリーン
（Ｇ）以外の１ライン毎に繰り返されるシアン（Ｃ
ｙ）、イエロー（Ｙｅ）で構成される信号が出力され
る。この第１フィールドと第２フィールドのデータは時
間的には同一である。すなわち同一時間に露光したデー
タである。Ａ／Ｄ変換回路１０６に続く画素加算回路１
０８では、これらの信号から輝度、色再現の良いフレー
ム画像を得るように信号処理を行う。

【００４３】画素加算回路１０８の具体回路を図３に示
し、図４とともに参照して動作を説明する。

【００４４】図３に示す２０１および２０４はスイッチ
回路、２０２はフィールド・メモリー、２０３および２
０６は加算回路、２０５はライン・メモリー、２０７は
Ａ／Ｄ回路からの信号を入力する入力端子、２０８はこ
の画素加算回路１０８の出力端子である。

【００４５】第１フィールドの信号（図４（ｂ））がＡ
／Ｄ変換回路１０６から出力される時、スイッチ回路２
０１は白丸で図示した端子側に接続され、スイッチ回路
２０４は白丸側にも黒丸側にも接続されない。ライン・
メモリー２０５は書き込み不可にしておく。この状態で
第１フィールドの信号はフィールド・メモリー２０２に
蓄積される。

【００４６】次に第２フィールドの信号（図４（ｃ））
がＡ／Ｄ変換回路１０６から出力される時、スイッチ回
路２０１は黒丸側に接続され、スイッチ回路２０４は白
丸側に接続される。ライン・メモリー２０５は書き込み
・読み出し可能にしておく。この状態でフィールド・メ
モリー２０２に蓄積され１Ｖ遅延された第１フィールド
の信号は、新たに入力された第２フィールドの信号と、
加算回路２０３により加算され、スイッチ回路２０４を
経由し出力端子２０８から出力される（新第１フィール
ド、ＯＤＤフィールド、図４（ｄ））。

【００４７】一方第２フィールドの信号はライン・メモ
リー２０５により１Ｈ遅延され、この遅延された信号と
第１フィールドの信号が、加算回路２０６により加算さ
れ、スイッチ２０１を経由して、フィールド・メモリー
２０２に蓄積される（図４（ｅ））。第３フィールドの
信号がＡ／Ｄ変換回路１０６から出力される時、スイッ
チ回路２０１は白丸側に接続され、スイッチ回路２０４
は黒丸側に接続される。ライン・メモリー２０５は書き
込み不可にしておく。この状態でフィールド・メモリー
２０２に蓄積された信号はスイッチ２０４を経由して出
力端子２０８から出力される（新第２フィールド、ＥＶ
ＥＮフィールド、図４（ｅ））。この新第１フィールド
と新第２フィールドの信号が対になってインーターライ
ンのフレーム画像が得られる。

【００４８】Ａ／Ｄ変換回路１０６から出力された第３
フィールドの信号はスイッチ２０１を経由して、フィー
ルド・メモリー２０２に蓄積される。フィールド・メモ
リー２０２は新第２フィールドを出力するとともに、そ
の出力され空いた領域に第３フィールドのデータをメモ
リーする。第３フィールドのデータがフィールド・メモ
リー２０２に蓄積完了した時点で、スイッチ２０１は黒
丸側に接続され、スイッチ２０４は白丸側に接続され、
ライン・メモリー２０５は書き込み・読み出し可能にな
る。さらに第４フィールドの信号が入力され、フィール
ド・メモリー２０２に蓄積され１Ｖ遅延された第３フィ
ールドの信号は、新たに入力された第４フィールドの信
号と、加算回路２０３により加算され、スイッチ回路２
０４を経由し出力端子２０８から出力される（新第３フ
ィールド、ＯＤＤフィールド）。

【００４９】一方第４フィールドの信号はライン・メモ
リー２０５により１Ｈ遅延され、この遅延された信号と
第３フィールドの信号が、加算回路２０６により加算さ
れ、スイッチ２０１を経由して、フィールド・メモリー
２０２に蓄積される。第５フィールドの信号がＡ／Ｄ変
換回路１０６から出力される時、スイッチ回路２０１は
白丸側に接続され、スイッチ回路２０４は黒丸側に接続
される。ライン・メモリー２０５は書き込み不可にして
おく。この状態でフィールド・メモリー２０２に蓄積さ
れた信号はスイッチ２０４を経由して出力端子２０８か
ら出力される（新第４フィールド、ＥＶＥＮフィール
ド）。この新第３フィールドと新第４フィールドの信号
が対になってインーターラインのフレーム画像が得られ
る。

【００５０】以下同様の動作を繰り返しフレーム画像を
作り出していく。この処理ではフィールドメモリーによ
り１Ｖ遅延された第１フィールドの信号と第２フィール
ドの信号が加算され出力されるので、入力から出力まで
１Ｖ以上の期間が必要となる。

【００５１】画素加算回路１０８により処理された信
号、新第１フィールドの信号およびさらに続く信号は１
０９のデジタル信号処理回路およびＡＷＢ・ＡＦ回路１
１７に入力される。デジタル信号処理回路１０９ではま
ず輝度・色分離を行い、輝度信号に関してはアパーチャ
補正、ディテールエンハンサ、ガンマ補正、ゲイン調整
などを行い、また色信号に関しては、マトリックス処理
により原色の信号を作り、ホワイトバランス処理、ガン
マ補正、リニアマトリックス処理により色差信号を作
り、エンコード処理し、輝度および色信号をデジタルと
アナログ信号として出力する。

【００５２】アナログの輝度信号と色信号は夫々１１０
と１１１の出力回路により、例えば７５Ωのインピーダ
ンスに変換され、外部に出力される。この輝度信号は表
示装置１１８に導かれ撮像素子１０３からの信号をモニ
タすることができる。そしてデジタル信号出力は図中に
表記してないが、後に続く記録回路または伝送回路に出
力される。

【００５３】ＡＷＢ・ＡＦ回路１１７ではホワイトバラ
ンスを合わせるために被写体の色成分情報を算出し、ま
た被写体までの測距演算処理をする。このデータはＣＰ
Ｕ１１９に送られ、色情報に関するデータはデジタル信
号処理回路１０９に送られ、ホワイトバランスの制御に
用いられる。このホワイトバランスのデータに関して
も、自らの信号を見て、即時に自らのホワイトバランス
を制御することができる。測距データはレンズ駆動回路
に送られ、フォーカシングレンズを被写体が合焦する位
置に移動させる。これによりＣＣＤ１０３には被写体に
合焦した映像が得られる。

【００５４】上記説明の様に、第１実施例と同様な効果
を発揮することができる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
外部測光素子を持たず、撮像素子出力の信号からレベル
検出手段により撮影中の信号レベルを検知し、このレベ
ルにより、レベル検知した被測定信号に対し処理をする
ことができる。さらに現時点よりも１フィールド以前の
ＡＬＣ用データを少なくとも１つ以上保持し、現フィー
ルドのＡＬＣ用データと比較することにより、前画像と
現画像との露出差（輝度レベルの差）が検出されるの
で、露出制御のためのアイリス制御用枠内の輝度信号積
分期間が長く、露出の追従が遅くとも、このデータをも
とに輝度レベルの補正が可能となり、連続した映像の露
出レベルのばらつきを補正することができる。

【００５６】また露出制御のための輝度信号積分は輝度
信号を（α＊Ｃｙ＋β＊Ｙｅ）またはγ＊（０．２５＊
Ｍｇ＋０．５＊Ｇ）とみなし、係数α、β、γはＡＷＢ
回路から抽出されたホワイトバランスデータから計算さ
れ、この係数α、β、γも補正する信号から計算される
ので、きめ細かな露出補正をすることができる。

【００５７】本構成では１フィールド遅延させるフィー
ルドメモリーが、フレーム読み出しした撮像素子出力信
号の奇数フィールドと偶数フィールドを加算し、また前
記奇数フィールドと前記偶数フィールドを１ライン期間
遅延した信号を加算し、時間ずれのないフレーム画像を
生成する画素加算回路におけるフィールドメモリーとに
共用とすることを可能とした。

【００５８】上記のように、本発明により、外部測光素
子を必要とせず撮像素子からの入力信号を処理して露出
レベルにバラツキのない適切な輝度レベル制御がなされ
た映像信号を出力する撮像装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例である電子撮像装置のブロック図
である。

【図２】 第２実施例である電子撮像装置のブロック図
である。

【図３】 実施例の画素加算回路のブロック図である。

【図４】 実施例の画素加算回路のフレーム化を説明す
る図である。

【図５】 第２実施例で使用するシャッターの動作タイ
ミング図である。

【図６】 従来の電子撮像装置のブロック図である。

【図７】 フィールド読み出し時の垂直混合加算の説明
図である。

【符号の説明】

１０１ フォーカシングレンズ １０２ アイリス １０３ ＣＣＤ １０４ ＣＤＳ回路 １０５ ＡＬＣ用レベル検出回路 １０６ Ａ／Ｄ変換回路 １１７ ＡＷＢ・ＡＦ回路 １２１ フィールド・メモリー １０９ デジタル信号処理回路 １１０，１１１ 出力回路 １１８ 表示回路 １１３ レンズ駆動部 １１４ アイリス駆動回路 １１２ Ｖドライバー回路 １１５ タイミングジェネレータ １１９ ＣＰＵ

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射光量を制御する露出制御手段と、入
   射した被写体映像を光電変換する撮像素子と、撮像素子
   からの出力の相関二重サンプリングを行う信号処理手段
   と、該手段からの出力信号のレベルを検知する自動レベ
   ル制御用のレベル検出手段と、フィールドメモリーと、
   計算機能を有するデジタル信号処理手段とを備え、被写
   体の映像信号を出力する撮像装置であって、 前記撮像素子からの出力信号を読み出し、この信号をフ
   ィールドメモリーにより１フィールド以上遅延させると
   ともに、レベル検出手段によりレベルを検知したフィー
   ルドの映像と１フィールド以上前の少なくとも１つ以上
   の映像とを比較し、そのレベル差によって、レベル検出
   手段に入力するとともにフィールドメモリーにより１フ
   ィールド以上遅延させた信号に対する補正をデジタル信
   号処理手段によって行い出力することを特徴とする撮像
   装置。
2. 【請求項２】 現フィールドの自動レベルコントロール
   検出用データと１フィールド以上前の少なくとも１つ以
   上の自動レベルコントロール検出用データとを比較する
   ことにより、露出のばらつきを求め、そのレベル差によ
   って、レベル検出手段に入力するとともにフィールドメ
   モリーにより１フィールド以上遅延させた信号に対し補
   正して出力することを特徴とする請求項１記載の撮像装
   置。
3. 【請求項３】 １フィールド遅延させるフィールドメモ
   リーが、フレーム読み出しした撮像素子出力信号の奇数
   フィールドと偶数フィールドを加算し、また前記奇数フ
   ィールドと前記偶数フィールドを１ライン期間遅延した
   信号を加算し、時間ずれのないフレーム画像を生成する
   画素加算回路におけるフィールドメモリーと共用するこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 【請求項４】 露出制御の輝度信号積分期間が１Ｖ以下
   であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに
   記載の撮像装置。
5. 【請求項５】 自動レベルコントロール検出用信号の色
   成分比を、ホワイトバランスのデータにより作り出すこ
   とを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の撮
   像装置。
6. 【請求項６】 露出制御手段はアイリスとメカシャッタ
   ーとを備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいず
   れかに記載の撮像装置。
7. 【請求項７】 撮像素子からの出力信号レベルに関する
   データに基づいて、アイリスを制御するアイリス制御手
   段と、 第１の画像および前記第１の画像より前に撮像された第
   ２の画像が得られたときのそれぞれの前記撮像素子から
   の出力信号レベルに関するデータを比較することによ
   り、前記第１，第２の画像の露出差を検出する検出手段
   と、 前記検出手段によって検出された露出差に基づいて、前
   記第２の画像の輝度を補正する補正手段とを有すること
   を特徴とする撮像装置。
8. 【請求項８】 撮像素子からの出力信号レベルに関する
   データに基づいて、アイリスを制御するアイリス制御手
   段と、 第１の画像および前記第１の画像より前に撮像された第
   ２の画像が得られたときのそれぞれの前記撮像素子から
   の出力信号レベルに関するデータを比較することによ
   り、前記第１，第２の画像の露出差を検出する検出手段
   と、 前記検出手段によって検出された露出差に基づいて、前
   記第１，第２の画像の輝度段差を補正する補正手段とを
   有することを特徴とする撮像装置。
9. 【請求項９】 前記アイリスはシャッター兼用であるこ
   とを特徴とする請求項８記載の撮像装置。