JP3508736B2

JP3508736B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP3508736B2
Application number: JP2001091861A
Authority: JP
Inventors: 万滋高野; 浩幸岡田; 努本田; 純一谷井; 保明芹田
Original assignee: ミノルタ株式会社
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2004-03-22
Anticipated expiration: 2021-03-28
Also published as: JP2002290839A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子を用
いて被写体を撮像する撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の銀塩式のカメラに代わり、ＣＣＤ
（電荷結合素子）等の固体撮像素子を用いたデジタルカ
メラが近年普及し始めている。このデジタルカメラに用
いられるＣＣＤのダイナミックレンジは、銀塩式のカメ
ラのダイナミックレンジに比べて小さく、デジタルカメ
ラのダイナミックレンジの拡大が要望されている。

【０００３】このため、従来では、ＣＣＤの感度を変化
させながら連続して撮像した複数枚の画像を合成するこ
とにより、ダイナミックレンジを拡大する方法が知られ
ているが、この方法では、各画像の撮像時刻が異なり、
画像間で時間遅れが発生する。このため、静止画しか撮
像することができず、また、デジタルカメラを三脚等の
固定台に固定して撮像する必要があった。

【０００４】また、上記のデジタルカメラのダイナミッ
クレンジを拡大するため、例えば、特開平７−７９３７
２号公報、特開平１１−２２０６５９号公報、特開平１
１−２９８８０１号公報に種々の技術が開示されてい
る。

【０００５】まず、特開平７−７９３７２号公報に開示
される電子カメラ装置では、奇数フィールドと偶数フィ
ールドとで露光時間を異ならせることにより、奇数フィ
ールドの画像信号を高感度にするとともに、偶数フィー
ルドの画像信号を低感度にし、奇数フィールドの画像信
号に白とびが発生した場合、当該奇数フィールドに隣接
する偶数フィールドの画像信号を用いて白とびが発生し
た画像信号を補間している。この結果、ダイナミックレ
ンジを見かけ上拡張して白とびを補正した画像を得るこ
とができる。

【０００６】また、特開平１１−２２０６５９号公報に
開示される撮像装置では、１フィールド期間においてＣ
ＣＤから複数フィールド分の画像信号を読み出して記録
し、再生時に記録した複数フィールド分の画像信号を読
み出して加算することにより、ＣＣＤを飽和させること
なく、ダイナミックレンジを拡大している。

【０００７】さらに、特開平１１−２９８８０１号公報
に開示される撮像装置でも、１フィールド期間又は１フ
レーム期間においてＣＣＤから複数フィールド分の画像
信号を読み出して記録し、再生時に記録した複数フィー
ルド分の画像信号を読み出して加算することにより、Ｃ
ＣＤを飽和させることなく、ダイナミックレンジを拡大
している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
電子カメラ装置では、露光時間を単に短くすることによ
り低感度の画像信号を作成しているため、当該画像信号
のＳ／Ｎ比が低下する。このため、Ｓ／Ｎ比の低い画像
信号を用いて白とびが発生した画像信号を補間しても、
当該補間部の画質が劣化し、良好な画像を得ることがで
きない。

【０００９】また、上記の各撮像装置は、動画像を対象
とするものであり、静止画像の場合でも、時間的にずれ
た露光期間で各フィールドの画像信号が作成されるた
め、このように時間的にずれた画像信号を加算したので
は、画像にブレが生じ、良好な静止画像を得ることがで
きない。特に、動体を撮影する場合やデジタルカメラを
手持ちして撮影する場合、画像のブレがより顕著とな
り、静止画像の画質をさらに悪化させる。

【００１０】本発明の目的は、ダイナミックレンジを拡
張することができるとともに、良好な画質を有する静止
画像を得ることができる撮像装置を提供することであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る撮像装置
は、複数の第１のライン上に配列された複数の第１の受
光部と、第１のラインと交互に配置される複数の第２の
ライン上に配列された複数の第２の受光部と、第１及び
第２の受光部に入射される光を制御するメカニカルシャ
ッター手段と、第１の受光部を第１の露光時間、第２の
受光部を第１の露光時間を分割して作成した第２及び第
３の露光時間とで制御するものであって、第１の受光部
における第１の露光時間の露光と第２の受光部における
第２の露光時間の露光とを同時に開始し、電子シャッタ
ー動作による第２の露光時間での露光の終了後、引き続
き第３の露光時間での露光を行い、メカニカルシャッタ
ー手段のメカニカルシャッター動作により第１及び第３
の露光時間の終端を制御する露光時間制御手段と、第１
の露光時間において第１の受光部により光電変換された
信号電荷を第１の画像信号として読み出し、さらに、第
２の露光時間において第２の受光部により光電変換され
た信号電荷を第２の画像信号として読み出すとともに、
第３の露光時間において第２の受光部により光電変換さ
れた信号電荷を第３の画像信号として読み出す読み出し
手段と、第２及び第３の画像信号を加算して第４の画像
信号を出力する加算手段と、第１の画像信号の白とび部
を検出する検出手段と、検出手段により第１の画像信号
の白とび部が検出された場合、当該白とび部を第４の画
像信号を用いて補間する補間手段とを備えるものであ
る。

【００１２】本発明に係る撮像装置においては、複数の
第１のライン上に配列された複数の第１の受光部と、第
１のラインと交互に配置される複数の第２のライン上に
配列された複数の第２の受光部とが設けられ、第１の露
光時間において第１の受光部により光電変換された信号
電荷が第１の画像信号として読み出され、第２の露光時
間において第２の受光部により光電変換された信号電荷
が第２の画像信号として読み出され、第３の露光時間に
おいて第２の受光部により光電変換された信号電荷が第
３の画像信号として読み出される。

【００１３】このとき、第２及び第３の露光時間は第１
の露光時間を分割して作成したものであるため、第２及
び第３の露光時間は第１の露光時間より短くなり、第２
及び第３の画像信号を第１の画像信号より飽和しにくく
することができる。

【００１４】また、第２および第３の画像信号を加算し
て第４の画像信号が作成されるので、第４の画像信号を
第１の画像信号より飽和しにくくすることができるとと
もに、第４の画像信号のＳ／Ｎ比を向上することができ
る。

【００１５】さらに、第２及び第３の露光時間は第１の
露光時間を分割して作成したものであるため、第２及び
第３の露光時間は第１の露光時間と時間的に重なってお
り、第１及び第４の画像信号がほぼ同時に撮影された画
像信号となり、第１の画像信号に対してブレのない第４
の画像信号を得ることができる。

【００１６】従って、上記のような第４の画像信号を用
いて、第１の画像信号の白とび部が検出された場合に当
該白とび部を補間しているので、ダイナミックレンジを
拡張することができるとともに、良好な画質を有する静
止画像を得ることができる。

【００１７】第２の露光時間は、第３の露光時間より短
いことが好ましい。この場合、第２の露光時間が最も短
くなり、第２の画像信号を第１の画像信号に対して十分
に飽和しにくくすることができ、ダイナミックレンジを
より拡張することができる。また、最も短い第２の露光
時間を正確に制御することができるとともに、第１及び
第３の露光時間を同時に終了させて第１及び第２の受光
部に入射される光を遮断することができるので、十分な
読み出し時間を確保して第１乃至第３の画像信号を順に
読み出すことができる。

【００１８】読み出し手段は、第２の画像信号を読み出
した後に、第３の画像信号を読み出し、第３の画像信号
を読み出した後に、第１の画像信号を読み出すことが好
ましい。この場合、露光時間の短い順に第１乃至第３の
画像信号が読み出され、露光終了から読み出しまでの期
間に発生するノイズの影響を少なくすることができる。

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態によ
る撮像装置の一例としてデジタルカメラについて図面を
参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施の形態
によるデジタルカメラの主要部の構成を示すブロック図
である。

【００２２】図１に示すデジタルカメラは、レンズ１、
メカニカルシャッター２、ＣＣＤ（電荷結合素子）３、
相関二重サンプリング（ＣＤＳ）及びアナログ／デジタ
ル（Ａ／Ｄ）変換部４、タイミングジェネレータ５、メ
モリ６、加算部７、ビット変換部８、白とび補正部９、
白とび検出部１０、画像合成部１１およびγ補正部１２
を備える。

【００２３】レンズ１は、カメラ本体（図示省略）内部
に配設され、被写体からの光をメカニカルシャッター２
に導く。メカニカルシャッター２は、ユーザのシャッタ
ー押下動作に応じて所定期間だけ開状態となり、機械的
に露光時間を制御する。したがって、メカニカルシャッ
ター２が開状態の場合に、レンズ1を介して入力される
被写体光がＣＣＤ３に入力される。

【００２４】ＣＣＤ３は、インタレース読み出し方式の
インタライン転送型ＣＣＤであり、タイミングジェネレ
ータ５から出力される制御信号ＳＣ１に応じて所定の動
作を行い、入射される光を光電変換して奇数ライン又は
偶数ラインの画像信号を相関二重サンプリングおよびア
ナログ／デジタル変換部４へ出力する。

【００２５】相関二重サンプリング及びアナログ／デジ
タル変換部４は、タイミングジェネレータ５から出力さ
れる制御信号ＳＣ２に応じて、入力される奇数ライン又
は偶数ラインの画像信号に対して相関二重サンプリング
処理を行い、雑音を低減したアナログの画像信号をデジ
タルの画像データに変換してメモリ６へ出力する。

【００２６】タイミングジェネレータ５は、制御信号Ｓ
Ｃ１，ＳＣ２を所定のタイミングで出力してＣＣＤ３並
びに相関二重サンプリング及びアナログ／デジタル変換
部４の動作を制御する。

【００２７】メモリ６は、三つの画像データ格納部Ｍ１
〜Ｍ３を含み、相関二重サンプリングおよびアナログ／
デジタル変換部４から出力される画像データのうち、後
述する偶数ラインの第１の画像データＥＶＥＮ１を画像
データ格納部Ｍ１に記憶させ、後述する偶数ラインの第
２の画像データＥＶＥＮ２を画像データ格納部Ｍ２に記
憶させ、後述する奇数ラインの画像データＯＤＤ０を画
像データ格納部Ｍ３に記憶させる。

【００２８】加算部７は、画像データ格納部Ｍ１に記憶
されている偶数ラインの第１の画像データＥＶＥＮ１と
画像データ格納部Ｍ２に記憶されている偶数ラインの第
２の画像データＥＶＥＮ２とを加算し、加算した画像デ
ータを偶数ラインの画像データＥＶＥＮとして画像合成
部１１及び白とび補正部９へ出力する。

【００２９】ビット変換部８は、画像データ格納部Ｍ３
に記憶されている奇数ラインの画像データＯＤＤ０を上
位に１ビットだけシフトさせ、ビット数を偶数ラインの
画像データＥＶＥＮと一致させた奇数ラインの画像デー
タＯＤＤを白とび補正部９へ出力する。

【００３０】白とび検出部１０は、画像データ格納部Ｍ
３に記憶されている奇数ラインの画像データＯＤＤ０の
値が飽和しているか否かを判定することにより、飽和し
ている部分を白とび部として検出し、検出結果を白とび
補正部９へ出力する。

【００３１】白とび補正部９は、白とび検出部１０が白
とび部を検出した場合、当該白とび部を偶数ラインの画
像データＥＶＥＮを用いて補間した画像データを奇数ラ
インの画像データＯＤＤとして画像合成部１１へ出力す
るとともに、白とび検出部１０が白とび部を検出してい
ない場合、ビット変換部８から出力される奇数ラインの
画像データＯＤＤをそのまま画像合成部１１へ出力す
る。

【００３２】画像合成部１１は、入力される偶数ライン
の画像データＥＶＥＮ及び奇数ラインの画像データＯＤ
Ｄから全画面画像データを作成し、γ補正部１２へ出力
する。

【００３３】γ補正部１２は、入力される全画面画像デ
ータをガンマ補正するとともに、補正後の全画面画像デ
ータを所定にビット数に変換して出力する。

【００３４】次に、図１に示すＣＣＤ３について詳細に
説明する。図２は、図１に示すＣＣＤ３の構成を示すブ
ロック図である。

【００３５】図２に示すように、ＣＣＤ３は、複数の受
光部３１１ａ〜３ｍｎｂ、複数の垂直転送部３１１〜３
１ｎ、水平転送部３１及び出力部３２を含む。

【００３６】受光部３１１ａ〜３１ｎａは、奇数ライン
の第１ライン上に配置され、受光部部３１１ｂ〜３１ｎ
ｂは、偶数ラインの第１ライン上に配置され、以降同様
に、奇数ラインと偶数ラインとが交互に配置され、各ラ
イン上に受光部３２１ａ〜３２ｎａ，３２１ｂ〜３２ｎ
ｂ，…，３ｍ１ｂ〜３ｍｎｂが順に配置される。

【００３７】各受光部３１１ａ〜３ｍｎｂは、ホトダイ
オードから構成され、露光時間に入射される光を光電変
換し、入射光量に応じて蓄積した信号電荷を垂直転送部
３１１〜３１ｎへ転送する。

【００３８】各垂直転送部３１１〜３１ｎは、転送され
た信号電荷を水平転送部３１へ転送する。水平転送部３
１は、転送された信号電荷を出力部３１へ転送する。出
力部３１は、転送される信号電荷に応じた画像信号を出
力する。

【００３９】上記の構成により、奇数ライン上に配置さ
れた各受光部３１１ａ〜３１ｎａ，３２１ａ〜３２ｎ
ａ，…，３ｍ１ａ〜３ｍｎａに蓄積された信号電荷は、
垂直転送部３１１〜３１ｎへ並列に転送され、垂直転送
部３１１〜３１ｎにより１ライン分の信号電荷が水平転
送部３１へ順次転送される。次に、転送された１ライン
分の信号電荷が水平転送部３１により出力部３２へ順次
転送され、奇数フィールドの画像信号が出力部３２から
１画素ずつ出力される。

【００４０】上記の奇数ラインとは別個に、偶数ライン
上に配置された各受光部３１１ｂ〜３１ｎｂ，３２１ｂ
〜３２ｎｂ，…，３ｍ１ｂ〜３ｍｎｂに蓄積された信号
電荷も、上記と同様にして垂直転送部３１１〜３１ｎ及
び水平転送部３１により転送され、偶数フィールドの画
像信号が出力部３２から１画素ずつ出力される。

【００４１】なお、ＣＣＤ３としては、上記のような動
作が可能であれば、他のＣＣＤ等を用いることができ、
例えば、フレームインタライン転送型ＣＣＤ等を用いて
もよい。

【００４２】本実施の形態では、受光部３１１ａ〜３１
ｎａ，３２１ａ〜３２ｎａ，…，３ｍ１ａ〜３ｍｎａが
第１の受光部に相当し、各受光部３１１ｂ〜３１ｎｂ，
３２１ｂ〜３２ｎｂ，…，３ｍ１ｂ〜３ｍｎｂが第２の
受光部に相当し、タイミングジェネレータ５が露光時間
制御手段に相当し，垂直転送部３１１〜３１ｎ、水平転
送部３１及び出力部３２が読み出し手段に相当し、加算
部７が加算手段に相当し、白とび検出部１０が検出手段
に相当し、白とび補正部１０が補間手段に相当し、メカ
ニカルシャッター２がメカニカルシャッター手段に相当
する。

【００４３】次に、上記のように構成されたデジタルカ
メラの動作について説明する。図３は、図１に示すデジ
タルカメラのＣＣＤ３及びタイミングジェネレータ５の
動作を説明するためのタイミングチャートである。な
お、図３に示す制御パルスＳＵＢ、シフトパルスＳＧ
１，ＳＧ２は、タイミングジェネレータ５からＣＣＤ３
へ制御信号ＳＣ１として出力される信号である。

【００４４】まず、ユーザがシャッターボタン（図示省
略）を押下してレリーズ操作を行うと、メカニカルシャ
ッター２が開状態となる。図３では、メカニカルシャッ
ター３の開閉状態をメカニカルシャッター信号ＭＳとし
て図示しており、メカニカルシャッター信号ＭＳのロー
レベルが閉状態を示し、ハイレベルが開状態を示してい
る。

【００４５】上記の状態において、タイミングジェネレ
ータ５は、正確に露光時間を制御するため、時刻ａにお
いて制御パルスＳＵＢを発生させる。ＣＣＤ３は、発生
された制御パルスＳＵＢに応答して受光部３１１ａ〜３
ｍｎｂに蓄積されている電荷を吐き出す。従って、時刻
ａが露光時間Ｔ１，Ｔ２の始端となり、奇数ラインの各
受光部３１１ａ〜３１ｎａ，３２１ａ〜３２ｎａ，…，
３ｍ１ａ〜３ｍｎａ及び偶数ラインの各受光部３１１ｂ
〜３１ｎｂ，３２１ｂ〜３２ｎｂ，…，３ｍ１ｂ〜３ｍ
ｎｂの露光が開始され、奇数ラインの各受光部に蓄積さ
れる信号電荷ＥＣ及び偶数ラインの各受光部に蓄積され
る信号電荷ＯＣが時間とともに増加する。

【００４６】次に、タイミングジェネレータ５は、露光
時間Ｔ２が経過した時刻ｂにおいてシフトパルスＳＧ１
を発生させる。ＣＣＤ３は、発生されたシフトパルスＳ
Ｇ１に応答して偶数ラインの各受光部の信号電荷ＥＣを
垂直転送部３１１〜３１ｎへ転送させるとともに、１ラ
インずつ垂直転送部３１１〜３１ｎから垂直転送部３１
へ転送させ、偶数ラインの第１の画像信号ＥＶＥＮ１を
読み出す。この結果、出力部３２から出力される画像信
号ＲＤとして、偶数ラインの第１の画像信号ＥＶＥＮ１
が出力される。

【００４７】次に、露光時間Ｔ３が経過した時刻ｃにお
いて、メカニカルシャッター２が閉状態となり、メカニ
カルシャッター信号ＭＳがハイレベル（開状態）からロ
ーレベル（閉状態）に変化すると、奇数及び偶数ライン
の各受光部の露光が終了し、偶数ラインの各受光部の信
号電荷は、露光時間Ｔ３において蓄積された信号電荷と
なり、奇数ラインの各受光部の信号電荷は、露光時間Ｔ
１において蓄積された信号電荷となる。

【００４８】次に、タイミングジェネレータ５は、偶数
ラインの第１の画像信号ＥＶＥＮ１の読み出しが終了し
た後、時刻ｄにおいてシフトパルスＳＧ１を発生させ
る。ＣＣＤ３は、発生されたシフトパルスＳＧ１に応答
して偶数ラインの各受光部の信号電荷ＥＣを垂直転送部
３１１〜３１ｎへ転送させるとともに、１ラインずつ垂
直転送部３１１〜３１ｎから垂直転送部３１へ転送さ
せ、偶数ラインの第２の画像信号ＥＶＥＮ２を読み出
す。この結果、出力部３２から出力される画像信号ＲＤ
として、偶数ラインの第２の画像信号ＥＶＥＮ２が出力
される。

【００４９】次に、タイミングジェネレータ５は、偶数
ラインの第２の画像信号ＥＶＥＮ２の読み出しが終了し
た後、時刻ｅにおいてシフトパルスＳＧ２を発生させ
る。ＣＣＤ３は、発生されたシフトパルスＳＧ２に応答
して奇数ラインの各受光部の信号電荷ＯＣを垂直転送部
３１１〜３１ｎへ転送させるとともに、１ラインずつ垂
直転送部３１１〜３１ｎから垂直転送部３１へ転送さ
せ、奇数ラインの画像信号ＯＤＤ０を読み出す。この結
果、出力部３２から出力される画像信号ＲＤとして、奇
数ラインの画像信号ＯＤＤ０が出力される。

【００５０】ここで、露光時間Ｔ２は、露光時間Ｔ１の
４分の１の期間に設定されているので、露光時間Ｔ２に
より作成された偶数ラインの第１の画像信号ＥＶＥＮ１
を、露光時間Ｔ１により作成された奇数ラインの画像信
号ＯＤＤ０より４倍飽和しにくくすることができる。ま
た、露光時間Ｔ３は、露光時間Ｔ１のほぼ４分の３の期
間に設定されているので、偶数ラインの第２の画像信号
ＥＶＥＮ２を、偶数ラインの第１の画像信号ＥＶＥＮ１
より高感度（高Ｓ／Ｎ比）にすることができる。

【００５１】また、露光時間Ｔ２，Ｔ３は、露光時間Ｔ
１を分割して作成したものであり、シフトパルスＳＧ１
のパルス幅が十分に短く、このパルス幅を無視すると、
Ｔ１＝Ｔ２+Ｔ３となり、奇数ラインの露光時間Ｔ１と
偶数ラインの露光時間Ｔ２，Ｔ３とが時間的に重なって
いることになる。従って、偶数ラインの第１及び第２の
画像信号ＥＶＥＮ１，ＥＶＥＮ２と奇数ラインの画像信
号ＯＤＤ０とがほぼ同時に撮影された画像信号となり、
偶数ラインの第１及び第２の画像信号ＥＶＥＮ１，ＥＶ
ＥＮ２を、奇数ラインの画像信号ＯＤＤ０に対してブレ
のない画像信号にすることができる。

【００５２】また、偶数ラインの第１の画像信号ＥＶＥ
Ｎ１が読み出された後に、偶数ラインの第２の画像信号
ＥＶＥＮ２が読み出され、偶数ラインの第２の画像信号
ＥＶＥＮ２が読み出され後に、奇数ラインの画像信号Ｏ
ＤＤ０が読み出されているので、露光時間の短い順に各
画像信号が読み出され、露光終了から読み出しまでの期
間に発生するノイズの影響を少なくすることができる。

【００５３】また、露光時間Ｔ２をＣＣＤ３に電子シャ
ッター動作により制御しているので、最も短い露光時間
Ｔ２を正確に制御することができるとともに、露光時間
Ｔ１，Ｔ３の終端をメカニカルシャッター２のメカニカ
ルシャッター動作により制御しているので、露光時間Ｔ
１，Ｔ３を同時に終了させて奇数ライン及び偶数ライン
の受光部に入射される光を遮断することができ、十分な
読み出し時間を確保して偶数ラインの第１及び第２の画
像信号ＥＶＥＮ１，ＥＶＥＮ２並びに奇数ラインの画像
信号ＯＤＤ０を順に読み出すことができる。

【００５４】なお、露光時間Ｔ２，Ｔ３の分割比は、上
記の例に特に限定されず、種々の分割比を用いることが
でき、露光時間の短い偶数ラインの第１の画像信号ＥＶ
ＥＮ１のＳ／Ｎ比等を考慮すると、1：１〜１:８である
ことが好ましい。また、露光時間Ｔ２より露光時間Ｔ３
が短くなるように、露光時間Ｔ２，Ｔ３の分割比を設定
してもよい。

【００５５】上記のようにして読み出された偶数ライン
の第1及び第２の画像信号ＥＶＥＮ１，ＥＶＥＮ２並び
に奇数ラインの画像信号ＯＤＤ０は、相関二重サンプリ
ング及びアナログ／デジタル変換部４により相関二重サ
ンプリング処理された後に、例えば、１０ビットのデジ
タルデータに変換され、偶数ラインの第1及び第２の画
像データＥＶＥＮ１，ＥＶＥＮ２及び奇数ラインの画像
データＯＤＤ０として出力される。

【００５６】次に、１０ビットの偶数ラインの第１の画
像データＥＶＥＮ１は、メモリ６の画像データ格納部Ｍ
１に格納され、１０ビットの偶数ラインの第２の画像デ
ータＥＶＥＮ２は、画像データ格納部Ｍ２に格納され、
１０ビットの奇数ラインの画像データＯＤＤ０は、画像
データ格納部Ｍ３に格納される。

【００５７】次に、図４に示すように、１０ビットの偶
数ラインの第１の画像データＥＶＥＮ１と１０ビットの
偶数ラインの第２の画像データＥＶＥＮ２とは、加算部
７により加算され、１１ビットの偶数ラインの画像デー
タＥＶＥＮが作成される。

【００５８】このように、低感度（低Ｓ／Ｎ比）ではあ
るが飽和しにくい偶数ラインの第1の画像データＥＶＥ
Ｎ１と低感度を補う偶数ラインの第２の画像データＥＶ
ＥＮ２とを加算しているので、偶数ラインの画像データ
ＥＶＥＮを通常の感度の奇数ラインの画像信号ＯＤＤ０
より飽和しにくくすることができるとともに、偶数ライ
ンの画像データＥＶＥＮのＳ／Ｎ比を向上することがで
きる。

【００５９】一方、１０ビットの奇数ラインの画像デー
タＯＤＤ０は、ビット変換部８により１１ビットの奇数
ラインの画像データＯＤＤに変換される。たとえば、上
限として１０２３が入力された場合、２０４７に変換さ
れて出力される。

【００６０】また、１０ビットの奇数ラインの画像デー
タＯＤＤ０は、白とび検出部１０により飽和しているか
否かすなわち当該画像データの値が１０２３に十分近い
か否かが判定される。具体的に、当該画像データの値が
１０００以上であれば、その部分が白とび部として検出
される。

【００６１】次に、白とび検出部１０により白とび部が
検出された場合、白とび部が発生した１１ビットの奇数
ラインの画像データＯＤＤの代わりに、１１ビットの偶
数ラインの画像データＥＶＥＮを用いて補間した画像デ
ータが、１１ビットの奇数ラインの画像データＯＤＤと
して白とび補正部９から出力される。一方、白とび部が
検出されていない場合は、１１ビットの奇数ラインの画
像データＯＤＤがそのまま白とび補正部９から出力され
る。

【００６２】例えば、図５に示すように、白とび検出部
１０により奇数ラインＯＤＤｎの画素Ａの画像データ
（１０ビットの奇数ラインの画像データＯＤＤ０）に白
とび部が検出された場合、画素Ａの上に位置する偶数ラ
インＥＶＥＮｎ−１の画素Ｂの画像データ（１１ビット
の偶数ラインの画像データＥＶＥＮ）と、画素Ａの下に
位置する偶数ラインＥＶＥＮｎの画素Ｃの画像データ
（１１ビットの偶数ラインの画像データＥＶＥＮ）とを
加算して２で割ることにより画素Ａの画像データを補間
する。

【００６３】次に、白とび補正部９から出力される１１
ビットの奇数ラインの画像データＯＤＤと加算部７から
出力される１１ビットの偶数ラインの画像データＥＶＥ
Ｎとが画像合成部１１により合成され、１１ビットの全
画面画像データが作成される。

【００６４】最後に、１１ビットの全画面画像データが
γ補正部１２によりガンマ補正されるとともに、８ビッ
トの全画面画像データに変換され、所望のガンマ特性を
有する８ビットの全画面画像データが出力される。

【００６５】このように、時間的に重なってほぼ同時に
撮影された、低感度（低Ｓ／Ｎ比）ではあるが飽和しに
くい偶数ラインの第1の画像データＥＶＥＮ１及び低感
度を補う偶数ラインの第２の画像データＥＶＥＮ２と、
通常の感度の奇数ラインの画像信号ＯＤＤ０とを用い
て、ダイナミックレンジを拡張しかつ良好な画質を有す
る１枚の静止画像を得ることができる。

【００６６】すなわち、本実施の形態では、露光時間Ｔ
２を露光時間Ｔ１の４分の１にし、偶数ラインの第1の
画像データＥＶＥＮ１を奇数ラインの画像信号ＯＤＤ０
より４倍飽和しにくくし、また、露光時間Ｔ３を露光時
間Ｔ１のほぼ４分の３にし、偶数ラインの第２の画像信
号ＥＶＥＮ２を偶数ラインの第１の画像信号ＥＶＥＮ１
より高感度（高Ｓ／Ｎ比）にしているので、偶数ライン
の第１及び第２の画像データＥＶＥＮ１，ＥＶＥＮ２を
加算して作成した偶数ラインの画像データＥＶＥＮを奇
数ラインの画像データＯＤＤより飽和しにくくすること
ができるとともに、そのＳ／Ｎ比を向上することができ
る。

【００６７】また、露光時間Ｔ１と露光時間Ｔ２，Ｔ３
とが時間的に重なっており、偶数ラインの第１及び第２
の画像信号ＥＶＥＮ１，ＥＶＥＮ２と奇数ラインの画像
信号ＯＤＤ０とがほぼ同時に撮影された画像信号となる
ので、奇数ラインの画像データＯＤＤに対してブレのな
い偶数ラインの画像データＥＶＥＮを得ることができ
る。

【００６８】従って、上記のように飽和しにくく、Ｓ／
Ｎ比が高くかつブレのない偶数ラインの画像データＥＶ
ＥＮを用いて白とび部を補間しているので、ダイナミッ
クレンジを拡張することができるとともに、良好な画質
を有する静止画像を得ることができる。

【００６９】なお、本実施の形態では、奇数ラインの受
光部の露光時間を２つに分割して偶数ラインの２つの露
光時間を作成したが、偶数ラインの受光部の露光時間を
２つに分割して奇数ラインの２つの露光時間を作成し、
奇数ラインの画像信号を用いて偶数ラインの画像信号の
白とび部を補間するようにしてもよい。また、露光時間
を２つに分割したが、この例に特に限定されず、露光時
間を３つ以上に分割するようにしてもよい。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、第１の露光時間を分割
して作成した第２及び第３の露光時間に得られる第２及
び第３の画像信号を加算した第４の画像信号を用いて、
第１の露光時間に得られる第１の画像信号の白とび部が
検出された場合に当該白とび部を補間しているので、ダ
イナミックレンジを拡張することができるとともに、良
好な画質を有する静止画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態によるデジタルカメラ
の主要部の構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示すＣＣＤの構成を示すブロック図で
ある。

【図３】図１に示すＣＣＤ及びタイミングジェネレー
タの動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図４】図１に示す加算部による加算動作を説明する
ための模式図である。

【図５】図１に示す白とび補正部による補間動作を説
明するための模式図である。

【符号の説明】

１レンズ２メカニカルシャッター３ＣＣＤ４相関二重サンプリング及びアナログ／デジタル変換
部５タイミングジェネレータ６メモリ７加算部８ビット変換部９白とび補正部１０白とび検出部１１画像合成部１２ γ補正部３１水平転送部３２出力部３１１ａ〜３ｍｎｂ受光部３１１〜３１ｎ垂直転送部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷井純一大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者芹田保明大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (56)参考文献特開平２−280585（ＪＰ，Ａ) 特開平８−223488（ＪＰ，Ａ) 特開2002−77737（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/14 - 5/257 H04N 5/335

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の第１のライン上に配列された複数
の第１の受光部と、前記第１のラインと交互に配置される複数の第２のライ
ン上に配列された複数の第２の受光部と、前記第１及び第２の受光部に入射される光を制御するメ
カニカルシャッター手段と、前記第１の受光部を第１の露光時間、前記第２の受光部
を前記第１の露光時間を分割して作成した第２及び第３
の露光時間とで制御するものであって、前記第１の受光
部における第１の露光時間の露光と前記第２の受光部に
おける第２の露光時間の露光とを同時に開始し、電子シ
ャッター動作による第２の露光時間での露光の終了後、
引き続き第３の露光時間での露光を行い、前記メカニカ
ルシャッター手段のメカニカルシャッター動作により前
記第１及び第３の露光時間の終端を制御する露光時間制
御手段と、前記第１の露光時間において前記第１の受光部により光
電変換された信号電荷を第１の画像信号として読み出
し、さらに、前記第２の露光時間において前記第２の受
光部により光電変換された信号電荷を第２の画像信号と
して読み出すとともに、前記第３の露光時間において前
記第２の受光部により光電変換された信号電荷を第３の
画像信号として読み出す読み出し手段と、前記第２及び第３の画像信号を加算して第４の画像信号
を出力する加算手段と、前記第１の画像信号の白とび部を検出する検出手段と、前記検出手段により前記第１の画像信号の白とび部が検
出された場合、当該白とび部を前記第４の画像信号を用
いて補間する補間手段とを備えることを特徴とする撮像
装置。
【請求項２】前記第２の露光時間は、前記第３の露光
時間より短いことを特徴とする請求項１記載の撮像装
置。
【請求項３】前記読み出し手段は、前記第２の画像信
号を読み出した後に、前記第３の画像信号を読み出し、
前記第３の画像信号を読み出した後に、前記第１の画像
信号を読み出すことを特徴とする請求項２記載の撮像装
置。