JP3869165B2

JP3869165B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP3869165B2
Application number: JP23255899A
Authority: JP
Inventors: 浩一豊村; 匡幸米山; 靖利山本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-08-19
Filing date: 1999-08-19
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2019-08-19
Also published as: JP2001061106A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像装置にかかり、特には、露光量の異なる画像を合成し、ダイナミックレンジ拡大を図るための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
撮像装置の一例であるビデオカメラのダイナミックレンジ拡大では、第１の露光信号、例えば長時間露光信号（以下、ｌｏｎｇ信号という）及び第２の露光信号、例えば短時間露光信号（以下、ｓｈｏｒｔ信号という）の２つの信号を合成して見かけ上のダイナミックレンジを拡大することが行われている。ところが、ｌｏｎｇ信号の露光時間とｓｈｏｒｔ信号の露光時間との比率が、例えば１６倍というように大きい場合には、中間階調を確保しにくくなるため、実用的には、例えば４倍程度の低倍率が要求されることになる。そして、このような低倍率の要求に応えるためには、ｓｈｏｒｔ信号を長時間化しなければならず、ｓｈｏｒｔ信号はＣＣＤの垂直ブランキング期間以上の時間を必要とすることになってしまう。そこで、従来においては、これらの必要性に対応し得る撮像装置として、例えば特願平１０−２６２５８４号公報で開示されたものを使用することが行われている。
【０００３】
すなわち、この際における撮像装置は図１０で示すような構成とされており、撮影レンズ１と、順次走査型のＣＣＤ２と、ＣＣＤ駆動制御部２１と、ＡＤコンバータ（以下、ＡＤＣという）３と、ｌｏｎｇ信号を１水平期間だけ遅延させる１Ｈ遅延手段５３と、ｓｈｏｒｔ信号を一時記憶するメモリ４と、ｌｏｎｇ信号を一時記憶するメモリ５と、サンプリングレートを１／２にする走査変換部１０と、画像合成部６と、カメラ信号処理部７とを具備している。なお、図１０中の符号４１はｓｈｏｒｔ信号用のメモリ制御部であり、５１はｌｏｎｇ信号用のメモリ制御部である。
【０００４】
そこで、この撮像装置にあっては、撮影レンズ１を介して結像した被写体光学像が順次走査型のＣＣＤ２でもって光電変換されることになり、１垂直走査期間（ＮＴＳＣの場合には、約１／６０秒）内の所定の読み出し時刻ｔ１（例えば１／９０秒）には、ＣＣＤ駆動制御手段２１によってｌｏｎｇ信号の読み出し動作が開始される。そして、ｔ１から所定時間が経過した読み出し時刻ｔ２（例えばｔ１＋１／１８０秒）にはｓｈｏｒｔ信号の読み出し動作が開始されることになり、ｌｏｎｇ信号及びｓｈｏｒｔ信号は（ｔ２−ｔ１）の時間差分だけ垂直方向における出力タイミングがずれた信号としてＣＣＤ２から出力されたうえ、１水平期間ごと交互にＡＤＣ３に対して入力する。なお、ここでの１水平期間とは順次走査における１水平期間の意味であり、飛び越し走査（標準ＴＶ信号）における１／２水平期間でもあることになっている。
【０００５】
また、ＡＤＣ３から出力したｌｏｎｇ信号は、１Ｈ遅延手段５３を通ったうえでｓｈｏｒｔ信号と水平同期基準とに対して同時化されることになり、同時化された後のｓｈｏｒｔ信号及びｌｏｎｇ信号は、有効水平期間と無効水平期間とを交互に繰り返す信号となる。さらに、同時化されたｓｈｏｒｔ信号及びｌｏｎｇ信号のそれぞれは、メモリ４及びメモリ５の各々によって一時記憶された後、垂直方向における出力タイミングのずれを補正するようにして読み出されたうえ、垂直同期基準に対して同時化される。
【０００６】
その後、ｓｈｏｒｔ信号及びｌｏｎｇ信号のそれぞれは、有効水平期間のｓｈｏｒｔ信号及びｌｏｎｇ信号が走査変換部１０で１／２のサンプリングレートに変換されるのに伴って標準ＴＶ信号の水平期間に時間伸張される。そして、引き続き、これらの信号は画像合成部６でもって合成されたうえ、ダイナミックレンジの拡大した１系統の信号として画像合成部６からカメラ信号処理部７へと出力されることになり、このカメラ信号処理部７において、例えば輝度信号と色差信号とに変換された後、撮像装置から画像記録装置や画像表示装置等に対する入力信号として出力される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来構成の撮像装置においては、ＣＣＤ２からｌｏｎｇ信号を読み出している期間の途中でｓｈｏｒｔ信号の読み出し動作を開始する必要があり、また、順次走査ＣＣＤ２からｓｈｏｒｔ信号を読み出している期間の途中でｌｏｎｇ信号の読み出し動作を開始する必要があることになる。しかしながら、ｌｏｎｇ信号及びｓｈｏｒｔ信号の読み出し開始時には、ＣＣＤ駆動の垂直転送が一時停止されてしまうため、ＣＣＤ２から出力されたｌｏｎｇ信号及びｓｈｏｒｔ信号のそれぞれでは、１水平走査期間以上にわたって有効信号が出力されない期間が発生することになり、このような無効ラインが発生していると、発生した無効ラインが画像出力時の横線ノイズとして現れることになるという不都合が生じる。
【０００８】
また、スタートタイミングを合わせることによってｌｏｎｇ信号とｓｈｏｒｔ信号との垂直タイミングのずれを予め補正しておいた場合にも、無効ラインのずれに伴ってｌｏｎｇ信号とｓｈｏｒｔ信号とのずれが発生するため、ｌｏｎｇ信号とｓｈｏｒｔ信号とのずれを完全には補正し得ないという不都合も生じることになっていた。
【０００９】
本発明はこれらの不都合に鑑みて創案されたものであり、ダイナミックレンジ拡大に伴って現れる横線ノイズを除去し得ると共に、垂直タイミングのずれを完全に補正できる構成とされた撮像装置の提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる撮像装置は、このような目的を達成するため、長時間露光信号及び短時間露光信号の無効ライン期間に関係したパルスである無効ライン判別信号をそれぞれ出力する無効ライン判別信号生成手段と、これらから出力された無効ライン判別信号に基づいて長時間露光信号及び短時間露光信号を一時記憶するメモリそれぞれへの書き込みアドレスをホールドさせる、あるいはまた、読み出しアドレスをスキップさせるメモリ制御手段とを、ダイナミックレンジ拡大のための構成に加えて具備していることを特徴とする。そして、このような構成であれば、ダイナミックレンジ拡大に伴って横線ノイズが現れることを有効に防止すると共に、長時間露光信号と短時間露光信号との垂直タイミングのずれを完全に補正することが可能となる結果、画質を損なわずにダイナミックレンジ拡大を実現することができるという利点が確保される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１にかかる撮像装置は、ｓｈｏｒｔ信号及びｌｏｎｇ信号のそれぞれを一時記憶するメモリへの書き込みアドレスをホールドさせるメモリ制御手段を具備して構成されたものであり、この撮像装置においては、無効ラインをメモリ上で上書きして消去することによって横線ノイズを除去し、かつ、垂直タイミングのずれを補正することが行われる。
【００１２】
本発明の請求項２にかかる撮像装置は、ｓｈｏｒｔ信号及びｌｏｎｇ信号を一時記憶しているメモリの各々から読み出す際の読み出しアドレスのうちの無効ラインが書き込まれた読み出しアドレスをスキップさせるメモリ制御手段を具備して構成されたものであり、この撮像装置では、無効ラインが書き込まれた読み出しアドレスのｓｈｏｒｔ信号及びｌｏｎｇ信号をメモリから読み出さないことによって横線ノイズを除去すると共に、垂直タイミングのずれを補正することが行われる。
【００１３】
本発明の請求項３及び請求項４にかかる撮像装置は、メモリによって一時記憶されたｓｈｏｒｔ信号とｌｏｎｇ信号とＣＣＤからの出力信号とを選択して出力するセレクタを具備して構成されたものであり、無効ラインを合成手段へと出力させないことによって横線ノイズを除去し、かつ、垂直タイミングのずれを補正している。本発明の請求項５にかかる撮像装置は、メモリに一時記憶しているｌｏｎｇ信号の読み出しをＣＣＤからｓｈｏｒｔ信号を読み出した直後に開始することにより、ｓｈｏｒｔ信号を一時記憶するメモリの記憶容量が少なくて済む構成としながら横線ノイズを除去し、かつ、垂直タイミングのずれを補正することが行われる。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態にかかる撮像装置を、図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１にかかる撮像装置の構成を示すブロック図、図２はＣＣＤ駆動制御手段の制御信号の垂直走査期間レートのタイミングを示す説明図、図３は無効ライン判別信号生成手段で発生する無効ライン判別信号とＣＣＤ出力信号との関係を示す説明図であり、図４はｓｈｏｒｔ信号用のメモリ制御部の内部構成を示すブロック図、図５はメモリの制御に関係する入出力信号の関係を示す説明図である。なお、図１において、図１０と互いに同一もしくは相当する部品、部分には同一符号を付している。
【００１５】
本実施の形態にかかる撮像装置は、図１で示すように、撮影レンズ１と、ｌｏｎｇ信号とｓｈｏｒｔ信号とを異なるタイミングで出力する順次走査型のＣＣＤ２と、ＡＤＣ３と、ｌｏｎｇ信号及びｓｈｏｒｔ信号を１水平期間だけ遅延させる１Ｈ遅延手段５３と、ＣＣＤ２から出力されたｓｈｏｒｔ信号を一時記憶する第１のメモリ４と、ＣＣＤ２から出力されたｌｏｎｇ信号を一時記憶する第２のメモリ５と、第１のメモリ４から出力されたｓｈｏｒｔ信号と第２のメモリ５から出力されたｌｏｎｇ信号とを合成する画像合成部６と、カメラ信号処理部７と、サンプリングレートを１／２にする走査変換部８と、これらの各部を統合制御する制御手段としてのマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）９とを備えていると共に、ＣＣＤ２の駆動を制御するＣＣＤ駆動制御部２１と、ｓｈｏｒｔ信号用のメモリ４の書き込み及び読み出し動作を制御する第１のメモリ制御部４１と、ｌｏｎｇ信号用のメモリ５の書き込み及び読み出し動作を制御する第２のメモリ制御部５１とを具備している。
【００１６】
また、この撮像装置は第１及び第２の無効ライン判別信号生成手段４２，５２とを具備しており、ＣＣＤ２からのｌｏｎｇ信号の読み出し開始時における第１の無効ライン判別信号生成手段４２は、ＣＣＤ２から読み出し終えたｓｈｏｒｔ信号の有効ライン出力が中断している期間を表すパルス、つまり、ＣＣＤ２の垂直転送が停止する期間に関係した第１の無効ライン判別信号Ｓｗｈｏｌｄをメモリ制御部４１に出力するものである一方、ＣＣＤ２からのｓｈｏｒｔ信号の読み出し開始時における第２の無効ライン判別信号生成手段５２は、ＣＣＤ２から読み出し終えたｌｏｎｇ信号の有効ライン出力が中断している期間を表すパルス、つまり、ＣＣＤ２の垂直転送が停止する期間に関係した第２の無効ライン判別信号Ｌｗｈｏｌｄをメモリ制御部５１に対して出力するものとなっている。すなわち、ここでの第１の無効ライン判別信号生成手段４２はｌｏｎｇ信号の読み出し開始時に第１の無効ライン判別信号Ｓｗｈｏｌｄを出力するものであり、第２の無効ライン判別信号生成手段５２はｓｈｏｒｔ信号の読み出し開始時に第２の無効ライン判別信号Ｌｗｈｏｌｄを出力するものである。
【００１７】
そこで、この撮像装置にあっては、撮影レンズ１を介して結像した被写体光学像が順次走査型のＣＣＤ２でもって光電変換されることになり、マイコン９から出力されるｌｏｎｇ信号及びｓｈｏｒｔ信号それぞれの読み出しタイミングＴｌｏｎｇ，Ｔｓｈｏｒｔに基づいてＣＣＤ駆動制御手段２１が動作し、かつ、このＣＣＤ駆動制御手段２１によって電子シャッター制御や読み出し開始制御及びＣＣＤ転送制御等がなされる結果、垂直同期基準に対する出力タイミングのずれた２つの露光時間信号であるｓｈｏｒｔ信号とｌｏｎｇ信号とが１水平期間ごと交互にＡＤＣ３に対して入力されることになる。なお、１水平期間とは順次走査における１水平期間の意味であり、飛び越し走査（標準ＴＶ信号）における１／２水平期間でもある。そして、ここでのＣＣＤ２は標準ＴＶ信号（例えば、ＮＴＳＣ）に対して２倍の走査線数のＴＶ信号を出力可能であるから、１垂直期間におけるｌｏｎｇ信号及びｓｈｏｒｔ信号は共に標準ＴＶ信号と同じ走査線数を有している。
【００１８】
ところで、マイコン９がＴｌｏｎｇ，Ｔｓｈｏｒｔを設定しているのは撮影状況等に応じて設定値を可変制御できるようにするためであり、このことによっては、例えばダイナミックレンジの拡大率を被写体に応じて適応制御することが可能となるが、ダイナミックレンジを固定して使用する場合にはマイコン９を用いる必要はないことになる。そして、図２はＣＣＤ駆動制御手段２１の制御信号の垂直走査期間レートのタイミングを示す説明図であり、図２中のａは垂直同期信号、ｂはＣＣＤ２の読み出し開始パルス、ｃはＣＣＤ２の垂直転送パルス、ｄはＣＣＤ２から出力されるｌｏｎｇ信号の走査線番号、ｅはＣＣＤ２から出力されるｓｈｏｒｔ信号の走査線番号を示している一方、ＮＬは垂直転送パルスが停止していることに伴って出力が中断されるｌｏｎｇ信号のライン数、ＮＳは同じく出力が中断されるｓｈｏｒｔ信号のライン数を示している。
【００１９】
さらに、ＣＣＤ２からのｓｈｏｒｔ信号及びｌｏｎｇ信号が１水平期間ごと交互に入力したＡＤＣ３から出力されたｓｈｏｒｔ信号は、メモリ制御部４１で制御されているメモリ４によって一時記憶されることになり、また、このＡＤＣ３から出力されたｌｏｎｇ信号は、１Ｈ遅延手段５３を通りながらｓｈｏｒｔ信号と水平同期基準とに対して同時化されたうえ、メモリ制御部５１で制御されているメモリ５によって一時記憶される。なお、ここでのｌｏｎｇ信号が１Ｈ遅延手段５３を通っているのは、１ポートのメモリを用いた場合であっても、ｓｈｏｒｔ信号用のメモリ４とｌｏｎｇ信号用のメモリ５とのそれぞれにおける書込み及び読み出し動作の時分割処理を同位相で行わせるためであり、その結果としてメモリ４，５のそれぞれから読み出されたｓｈｏｒｔ信号及びｌｏｎｇ信号は水平同期基準に対して同時化された信号となったうえで画像合成部６へと入力することになる。したがって、ｌｏｎｇ信号ではなくてｓｈｏｒｔ信号が１Ｈ遅延手段５３を通るような構成であってもよく、また、２ポート以上のメモリを用いるのであれば、１Ｈ遅延手段５３を設けておく必要はないことになる。
【００２０】
次に、無効ライン判別信号生成手段４２，５２で発生する無効ライン判別信号Ｓｗｈｏｌｄ，ＬｗｈｏｌｄとＣＣＤ２の出力信号との関係を示す図３に基づいて第１及び第２の無効ライン判別信号生成手段４２，５２の動作を説明するが、この図３中のｆはｌｏｎｇ信号の無効ライン判別信号、ｇはｓｈｏｒｔ信号の無効ライン判別信号を示している。なお、この図３において、図２と同一の符号が付されている信号は図２で示したのと同一の信号である。すなわち、これらの無効ライン判別信号Ｓｗｈｏｌｄ，Ｌｗｈｏｌｄは、ＣＣＤ２から出力されるｌｏｎｇ信号及びｓｈｏｒｔ信号である各有効信号が中断するタイミングと期間に関係する位置でもって極性が反転するパルスであり、ＣＣＤ駆動制御部２１の駆動方法に連動して決まる転送中断スタートタイミングと期間に関係する値をマイコン９によって設定し、かつ、その設定値に基づいたうえで第１及び第２の無効ライン判別信号生成手段４２，５２によって生成されるものである。
【００２１】
そこで、撮像装置が具備している第１の無効ライン判別信号生成手段４２は、ｌｏｎｇ信号の読み出し開始時に、図３中のｇで示される第１の無効ライン判別信号Ｓｗｈｏｌｄをメモリ制御部４１に対して出力することになり、第２の無効ライン判別信号生成手段５２は、ｓｈｏｒｔ信号の読み出し開始時に、図３中のｆで示される第２の無効ライン判別信号Ｌｗｈｏｌｄをメモリ制御部５１に対して出力することとなる。なお、ここで、マイコン９による設定値を用いているのは、前述したＣＣＤ駆動制御におけるＴｌｏｎｇ，Ｔｓｈｏｒｔと同様の理由のほか、マイコン９とＣＣＤ駆動制御手段２１との通信を行う期間において意図的に中断するライン数を増減させる場合にも対応するためである。すなわち、ＣＣＤ２の通常動作時にノイズ発生源を発生させないようにマイコン通信を行うに際し、通信所要時間の関係から垂直転送を停止しておく期間を確保する必要が生じる場合にも、その中断したラインが横線ノイズとして出力されないようにするという目的を達成するためである。
【００２２】
引き続き、この撮像装置が具備している第１のメモリ制御部４１、つまり、ｓｈｏｒｔ信号用のメモリ４を制御する第１のメモリ制御部４１を、その内部構成を示す図４に基づいて説明する。すなわち、図４中の符号４１１はＷ／Ｒイネーブル信号生成部、４１２はＷアドレスホールド信号生成部であり、Ｗ／Ｒイネーブル信号生成部４１１では書込み及び読み出し動作を許可する制御信号Ｓｗｅ，Ｓｒｅが生成される一方、Ｗアドレスホールド信号生成部４１２では第１の無効ライン判別信号生成手段４２から出力されたＳｗｈｏｌｄ信号に基づいて書込みアドレスのホールド制御を行うための信号が生成されている。
【００２３】
また、符号４１３はＷアドレス信号生成部であり、Ｗアドレスホールド信号生成部４１２からの信号が入力するＷアドレス信号生成部４１３からは、書込みアドレスのインクリメント動作を停止させる書込みアドレス信号Ｓｗａｄｒｓが出力されている。さらに、符号４１４はＲアドレス信号生成部、４１５はセレクタであり、Ｒアドレス信号生成部４１４では読み出しアドレス信号Ｓｒａｄｒｓが生成される一方、セレクタ４１５からは書込みアドレス信号Ｓｗａｄｒｓと読み出しアドレス信号Ｓｒａｄｒｓとを切替えてなるｓｈｏｒｔアドレス信号Ｓａｄｒｓがメモリ４へと出力されることになる。なお、ｌｏｎｇ信号用である第２のメモリ制御部５１の内部構成も同様であるから、ここでは説明を省略する。
【００２４】
したがって、本実施の形態にかかる撮像装置では、図５で示すような書込み及び読み出し動作のイネーブル制御及びアドレス制御が行われていることになり、その結果として第１及び第２のメモリ４，５では、無効ライン期間の書込みデータが次の有効ラインによって上書きされることになり、出力タイミングのずれを補正することが可能となる。なお、この際における無効ライン期間と書き込みホールド期間とのタイミング関係は１有効ライン分だけ書込みホールド期間の方が遅くなるようにされており、そのため、第１及び第２のメモリ４，５に対して書き込まれたデータは無効ラインを含まない状態となる。
【００２５】
さらに、引き続き、第１及び第２のメモリ４，５それぞれからは、垂直方向及び水平方向の双方共に同期化されたｓｈｏｒｔ信号及びｌｏｎｇ信号が出力されてくることになり、これらのメモリ４，５から出力されたｓｈｏｒｔ信号及びｌｏｎｇ信号は画像合成部６で合成されることによってダイナミックレンジの拡大された１系統の信号となったうえで走査変換部８に対して出力される。なお、画像合成部６で合成された１系統の信号は１水平期間ごとに有効水平期間と無効水平期間とが交互に出力されるものとなっており、走査変換部８によって有効水平期間の信号を時間伸張し、通常速度の信号（標準ＴＶ信号相当の信号）として走査変換することが行われる。
【００２６】
そして、走査変換された１系統の信号はカメラ信号処理７に入力し、かつ、このカメラ信号処理７において、例えば輝度信号と色差信号とに変換された後、画像記録装置や画像表示装置等の入力信号としてカメラ信号処理７から出力されることになる。なお、ここでの走査変換部８を画像合成部６の後段側に接続しているのは、１系統の信号となった後に走査変換する方が画像合成部６の前段側で走査変換する場合よりも構成を簡素化し得る、つまり、例えば走査変換用のＲＡＭ等を１／２に削減することが可能となるため、より合理的な構成でもって同様の作用が確保されるからである。したがって、本実施の形態にかかる構成を採用している際には、ダイナックレンジ拡大に伴って画像出力時の横線ノイズが現れることがなくなり、また、ｌｏｎｇ信号とｓｈｏｒｔ信号との垂直タイミングのずれを完全に補正することが可能になるという利点が確保される。
【００２７】
（実施の形態２）
図６は実施の形態２にかかる撮像装置が具備しているｓｈｏｒｔ信号用のメモリ制御部の内部構成を示すブロック図であり、図７はメモリの制御に関係する入出力信号の関係を示す説明図である。なお、実施の形態２にかかる撮像装置の全体構成は実施の形態１と基本的に異ならず、図６及び図７のそれぞれは実施の形態１における図４及び図５と対応しているので、互いに同一もしくは相当する部品、部分には同一符号を付すこととし、ここでの詳しい説明は省略する。
【００２８】
本実施の形態にかかる撮像装置は、図１で示すように、撮影レンズ１と、順次走査型のＣＣＤ２と、ＡＤＣ３と、ｌｏｎｇ信号及びｓｈｏｒｔ信号を１水平期間だけ遅延させる１Ｈ遅延手段５３と、ｓｈｏｒｔ信号を一時記憶する第１のメモリ４と、ｌｏｎｇ信号を一時記憶する第２のメモリ５と、ｓｈｏｒｔ信号とｌｏｎｇ信号とを合成する画像合成部６と、カメラ信号処理部７と、サンプリングレートを１／２にする走査変換部８と、これらの各部を統合制御する制御手段としてのマイコン９とを備えていると共に、ＣＣＤ２の駆動を制御するＣＣＤ駆動制御部２１と、メモリ４の書き込み及び読み出し動作を制御する第１のメモリ制御部４１と、メモリ５の書き込み及び読み出し動作を制御する第２のメモリ制御部５１とを具備している。
【００２９】
また、実施の形態１と同様、ＣＣＤ２からのｌｏｎｇ信号の読み出し開始時にはｓｈｏｒｔ信号の有効ラインが中断している期間を表す第１の無効ライン判別信号Ｓｗｈｏｌｄをメモリ制御部４１に対して出力する第１の無効ライン判別信号生成手段４２と、ＣＣＤ２からのｓｈｏｒｔ信号の読み出し開始時にはｌｏｎｇ信号の有効ラインが中断している期間を表す第２の無効ライン判別信号Ｌｗｈｏｌｄをメモリ制御部５１に対して出力する第２の無効ライン判別信号生成手段５２とを具備している。そして、この際における第１のメモリ制御部４１は、図６で示すように、Ｗ／Ｒイネーブル信号生成部４１１と、セレクタ４１５と、Ｗアドレス信号生成部４１６と、Ｒスキップ信号生成部４１７と、Ｒアドレス信号生成部４１８とから構成されており、Ｗ／Ｒイネーブル信号生成部４１１では書込み及び読み出し動作を許可する制御信号Ｓｗｅ，Ｓｒｅが生成されると共に、無効ラインを上書きさせるような制御が実行されていないＷアドレス信号生成部４１６からは無効ラインをも含めてメモリ４の書き込み動作を制御させるための書込みアドレス信号Ｓｗａｄｒｓが出力されている。
【００３０】
さらに、Ｒスキップ信号生成部４１７では、第１の無効ライン判別信号生成手段４２から出力されてきたＳｗｈｏｌｄ信号のタイミングとパルス幅とに基づいて無効ラインの書込みを行ったアドレスを一時保持しており、メモリ４からの読み出し動作時には無効ラインのアドレスとならないよう無効ライン分のアドレスを加算したうえでアドレス値をスキップさせる信号、つまり、メモリ４に一時記憶された無効ラインを読み出さないことになる信号が生成されている。そして、Ｒスキップ信号生成部４１７からの信号が入力するＲアドレス信号生成部４１８では読み出しアドレス信号Ｓｒａｄｒｓが生成されることになっており、セレクタ４１５からは書込みアドレス信号Ｓｗａｄｒｓと読み出しアドレス信号Ｓｒａｄｒｓとを切替えたｓｈｏｒｔアドレス信号Ｓａｄｒｓがメモリ４に対して出力されることになっている。なお、ｌｏｎｇ信号用である第２のメモリ制御部５１の内部構成も同様であるから、ここでは説明を省略する。
【００３１】
したがって、本実施の形態にかかる撮像装置では、図７で示すような書込み及び読み出し動作のイネーブル制御及びアドレス制御が行われていることになり、その結果として第１及び第２のメモリ４，５からは、無効ライン期間の書込みデータが読み出されないことになる。その結果、本実施の形態にかかる撮像装置であれば、ダイナックレンジ拡大に伴って画像出力時の横線ノイズが現れることがなくなり、また、ｌｏｎｇ信号とｓｈｏｒｔ信号との垂直タイミングのずれを完全に補正することが可能になるという利点が確保される。
【００３２】
（実施の形態３）
図８は実施の形態３にかかる撮像装置の構成を示すブロック図、図９はメモリの制御に関係する入出力信号の関係を示す説明図であり、この図９にはメモリ制御及びセレクタの切替え制御信号Ｓｓｅｌが示されている。なお、実施の形態３にかかる図８及び図９において、実施の形態１にかかる図１及び図５と互いに同一もしくは相当する部品、部分については同一符号を付し、ここでの詳しい説明は省略している。
【００３３】
本実施の形態にかかる撮像装置は、図８で示すように、撮影レンズ１と、ｓｈｏｒｔ信号とｌｏｎｇ信号とを異なるタイミングで出力する順次走査型のＣＣＤ２と、ＡＤＣ３と、ｌｏｎｇ信号及びｓｈｏｒｔ信号を１水平期間だけ遅延させる１Ｈ遅延手段５３と、ＣＣＤ２から出力されたｓｈｏｒｔ信号の少なくとも１ライン分を一時記憶する第１のメモリ４と、ＣＣＤ２から出力されたｌｏｎｇ信号の少なくとも１ライン分を一時記憶する第２のメモリ５と、第１のメモリ４あるいは１Ｈ遅延手段５３から出力されたｓｈｏｒｔ信号と第２のメモリ５から出力されたｌｏｎｇ信号とを合成する画像合成部６と、カメラ信号処理部７と、サンプリングレートを１／２にする走査変換部８と、これらの各部を統合制御するマイコン９とを備えており、かつ、ＣＣＤ２から１Ｈ遅延手段５３を通って出力されるｓｈｏｒｔ信号とメモリ４から出力されるｓｈｏｒｔ信号とを選択して出力するセレクタ１１を具備している。
【００３４】
また、ここでの撮像装置は、ＣＣＤ２の駆動を制御するＣＣＤ駆動制御部２１と、ｓｈｏｒｔ信号用のメモリ４の書き込み及び読み出し動作を制御する第１のメモリ制御部４４と、ｌｏｎｇ信号用のメモリ５の書き込み及び読み出し動作を制御する第２のメモリ制御部５４とを具備していると共に、ＣＣＤ２から出力されたｓｈｏｒｔ信号の有効信号が中断するライン位置に関係して極性が反転するパルスである第１の無効ライン判別信号Ｓｗｈｏｌｄをメモリ制御部４４に対して出力する第１の無効ライン判別信号生成手段４３と、ＣＣＤ２から出力されたｌｏｎｇ信号の有効信号が中断するラインスタート地点あるいはライン位置に関係して極性が反転するパルスである第２の無効ライン判別信号Ｌｗｈｏｌｄをメモリ制御部５４に対して出力する第２の無効ライン判別信号生成手段５２とを具備している。
【００３５】
そこで、この際におけるメモリ制御部５４は、図９で示すように、垂直周期でｌｏｎｇ信号の有効スタート時点から中断する直前までの有効信号をメモリ５に対して書き込んだうえ、無効ライン判別信号生成手段５２から出力された無効ライン判別信号Ｌｗｈｏｌｄに応じ、実施の形態１の場合と同様に、書き込みアドレスをホールドさせることになり、メモリ５の最大アドレスＬにまで到達したら０に戻るような巡回動作を実行することになる。したがって、書き込みアドレス及び読み出しアドレスのそれぞれは、１垂直期間においてメモリ空間を数回にわたって巡回することになり、その結果としてメモリ５の記憶容量はＣＣＤ２からのｌｏｎｇ信号の読み出しが開始されるまでに１Ｈ遅延手段５３から出力されたｌｏｎｇ信号の有効ライン数分の容量を有してさえいればよいことになる。すなわち、メモリ５が１フィールド期間分の信号すべてを一時保持する必要はなくなり、その分だけ合理化できることになる。
【００３６】
一方、ｓｈｏｒｔ信号用のメモリ制御部４４は、図９で示すように、垂直周期でｓｈｏｒｔ信号の有効スタート時点から書込みを開始し、中断するライン期間に相当する時間だけ遅れた時点から読み出しを開始するものとなっており、そのため、ｌｏｎｇ信号の場合と同様のアドレス制御、つまり、巡回アドレス操作をさせることによって最大アドレスＫを小さくすることが可能となる。すなわち、いいかえれば、メモリ４の記憶容量を中断するライン数程度（例えば２ライン）あればよいことになり、大幅な合理化が行えることとなる。なお、ｌｏｎｇ信号の読み出し開始をｓｈｏｒｔ信号の読み出しと同期させることにより、ＣＣＤ２からの出力時点での垂直同期基準のタイミングのずれを補正することが可能となる。
【００３７】
さらにまた、本実施の形態におけるセレクタ１１は、図９で示すように、遅くともｓｈｏｒｔ信号のＣＣＤ２からの読み出し開始地点から中断するライン数分だけ遅れた地点からメモリ４の出力信号を選択し、早くてもメモリ容量が中断するライン数分であれば、ＣＣＤ２からｌｏｎｇ信号の読み出しを開始したときのｓｈｏｒｔ信号の無効ライン期間が過ぎた地点から１Ｈ遅延手段５３の出力に切り替えた後、少なくともｓｈｏｒｔ信号の有効ライン期間が終了するまでの間はそのままの状態を保持する切り替えを行うものとなっている。したがって、本実施の形態にかかる撮像装置であれば、ｓｈｏｒｔ信号を一時記憶するメモリ４の記憶容量が少なくて済む構成としながら横線ノイズを除去し、かつ、垂直タイミングのずれを補正することが可能になるという利点が確保される。
【００３８】
なお、以上説明した実施の形態１ではｌｏｎｇ信号及びｓｈｏｒｔ信号ともに書き込みアドレスをホールドし、実施の形態２では読み出しアドレスをスキップさせる構成を採用しているが、ｌｏｎｇ信号及びｓｈｏｒｔ信号のいずれか一方の書き込みアドレスをホールドし、他方の読み出しアドレスをスキップさせるようにしても同様の作用が得られることは勿論である。また、実施の形態３におけるｌｏｎｇ信号のメモリ制御を、書き込みアドレスのホールドではなくて読み出しアドレスのスキップとしてもよいことはいうまでもない。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる撮像装置によれば、長時間露光信号及び短時間露光信号の無効ライン期間に関係したパルスである無効ライン判別信号をそれぞれ出力する無効ライン判別信号生成手段と、これらから出力された無効ライン判別信号に基づいて長時間露光信号及び短時間露光信号を一時記憶するメモリそれぞれへの書き込みアドレスをホールドさせる、あるいはまた、読み出しアドレスをスキップさせるメモリ制御手段とを、ダイナミックレンジ拡大のための構成に加えて具備しているので、ダイナミックレンジ拡大に伴って横線ノイズが現れることを有効に防止すると共に、長時間露光信号と短時間露光信号との垂直タイミングのずれを完全に補正することが可能になり、画質を損なわずにビデオカメラとして有用な倍率（例えば２倍以上）のダイナミックレンジ拡大を実現できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】ＣＣＤ駆動制御手段の制御信号の垂直走査期間レートのタイミングを示す説明図である。
【図３】無効ライン判別信号生成手段で発生する無効ライン判別信号とＣＣＤ出力信号との関係を示す説明図である。
【図４】ｓｈｏｒｔ信号用のメモリ制御部の内部構成を示すブロック図である。
【図５】メモリの制御に関係する入出力信号の関係を示す説明図である。
【図６】実施の形態２にかかる撮像装置が具備しているｓｈｏｒｔ信号用のメモリ制御部の内部構成を示すブロック図である。
【図７】メモリの制御に関係する入出力信号の関係を示す説明図である。
【図８】実施の形態３にかかる撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図９】メモリの制御に関係する入出力信号の関係を示す説明図である。
【図１０】従来の形態にかかる撮像装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１撮影レンズ
２ＣＣＤ
３ＡＤコンバータ
４第１のメモリ
５第２のメモリ
６画像合成部
７カメラ信号処理部
８走査変換部
９マイコン
１１セレクタ
２１ＣＣＤ駆動制御部
４１第１のメモリ制御部
４２第１の無効ライン判別信号生成手段
５１第２のメモリ制御部
５２第２の無効ライン判別信号生成手段

Claims

順次走査型のＣＣＤと、垂直走査期間中の異なるタイミングで垂直転送を停止させて有効ラインの出力を中断させつつ読み出し開始動作をさせることで露光時間の異なる長時間露光信号と短時間露光信号とを前記ＣＣＤから出力させるＣＣＤ駆動制御手段と、前記ＣＣＤから出力された短時間露光信号を一時記憶する第１のメモリと、当該第１のメモリの書き込み及び読み出し動作を制御する第１のメモリ制御手段と、前記ＣＣＤから出力された長時間露光信号を一時記憶する第２のメモリと、当該第２のメモリの書き込み及び読み出し動作を制御する第２のメモリ制御手段と、前記第１のメモリから出力された短時間露光信号と前記第２のメモリから出力された長時間露光信号とを合成する合成手段と、前記ＣＣＤからの長時間露光信号の読み出し開始時には短時間露光信号の有効ラインが中断している期間を表す第１の無効ライン判別信号を出力する第１の無効ライン判別信号生成手段と、前記ＣＣＤからの短時間露光信号の読み出し開始時には長時間露光信号の有効ラインが中断している期間を表す第２の無効ライン判別信号を出力する第２の無効ライン判別信号生成手段とを具備しており、前記第１のメモリ制御手段は、前記第１の無効ライン判別信号生成手段から出力される第１の無効ライン判別信号に基づいて前記第１のメモリへの短時間露光信号の書き込みアドレスをホールドさせるものである一方、前記第２のメモリ制御手段は、前記第２の無効ライン判別信号生成手段から出力される第２の無効ライン判別信号に基づいて前記第２のメモリへの長時間露光信号の書き込みアドレスをホールドさせるものであることを特徴とする撮像装置。
順次走査型のＣＣＤと、垂直走査期間中の異なるタイミングで垂直転送を停止させて有効ラインの出力を中断させつつ読み出し開始動作をさせることで露光時間の異なる長時間露光信号と短時間露光信号とを前記ＣＣＤから出力させるＣＣＤ駆動制御手段と、前記ＣＣＤから出力された短時間露光信号を一時記憶する第１のメモリと、当該第１のメモリの書き込み及び読み出し動作を制御する第１のメモリ制御手段と、前記ＣＣＤから出力された長時間露光信号を一時記憶する第２のメモリと、当該第２のメモリの書き込み及び読み出し動作を制御する第２のメモリ制御手段と、前記第１のメモリから出力された短時間露光信号と前記第２のメモリから出力された長時間露光信号とを合成する合成手段と、前記ＣＣＤからの長時間露光信号の読み出し開始時には短時間露光信号の有効ラインが中断している期間を表す第１の無効ライン判別信号を出力する第１の無効ライン判別信号生成手段と、前記ＣＣＤからの短時間露光信号の読み出し開始時には長時間露光信号の有効ラインが中断している期間を表す第２の無効ライン判別信号を出力する第２の無効ライン判別信号生成手段とを具備しており、前記第１のメモリ制御手段は、前記第１の無効ライン判別信号生成手段から出力される第１の無効ライン判別信号に基づいて前記第１のメモリから読み出される短時間露光信号の読み出しアドレスをスキップさせるものである一方、前記第２のメモリ制御手段は、前記第２の無効ライン判別信号生成手段から出力される第２の無効ライン判別信号に基づいて前記第２のメモリから読み出される長時間露光信号の読み出しアドレスをスキップさせるものであることを特徴とする撮像装置。
順次走査型のＣＣＤと、垂直走査期間中の異なるタイミングで垂直転送を停止させて有効ラインの出力を中断させつつ読み出し開始動作をさせることで露光時間の異なる第１の露光時間信号と第２の露光時間信号とを前記ＣＣＤから出力させるＣＣＤ駆動制御手段と、前記ＣＣＤから出力された第１の露光時間信号の少なくとも１ライン分を一時記憶する第１のメモリと、当該第１のメモリの書き込み及び読み出し動作を制御する第１のメモリ制御手段と、前記ＣＣＤから出力された第２の露光時間信号の少なくとも１ライン分を一時記憶する第２のメモリと、当該第２のメモリの書き込み及び読み出し動作を制御する第２のメモリ制御手段と、前記ＣＣＤから出力された第１の露光時間信号と前記第１のメモリから出力された第１の露光時間信号とを選択して出力するセレクタと、前記ＣＣＤから出力された第１の露光時間信号の有効信号が中断するライン位置に関係して極性が反転する第１の無効ライン判別信号を出力する第１の無効ライン判別信号生成手段と、前記ＣＣＤから出力された第２の露光時間信号の有効信号が中断する期間に関係した第２の無効ライン判別信号を出力する第２の無効ライン判別信号生成手段と、前記セレクタから出力された第１の露光時間信号と前記第２のメモリから出力された第２の露光時間信号とを合成する合成手段とを具備しており、前記第２のメモリ制御手段は、前記第２の無効ライン判別信号生成手段から出力される第２の無効ライン判別信号に基づいて前記第２のメモリへと書き込まれる第２の露光時間信号の書き込みアドレスをホールドさせる、もしくは、前記第２のメモリから読み出される第２の露光時間信号の読み出しアドレスをスキップさせるものである一方、前記セレクタは、前記第１の無効ライン判別信号生成手段から出力される第１の無効ライン判別信号に基づいて切り替わるものであることを特徴とする撮像装置。
請求項３に記載した撮像装置であって、
第１の露光時間信号は、第２の露光時間信号よりも露光時間の短い信号であることを特徴とする撮像装置。
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載した撮像装置であって、
ＣＣＤからの短時間露光信号の読み出し動作が開始された後で長時間露光信号の読み出し動作が開始される前までの間に、第１のメモリ制御部及び第２のメモリ制御部が読み出し動作を開始する構成であることを特徴とする撮像装置。