JP4500106B2 - 撮像装置、及び撮像装置の調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数フィールド読み出し方式の撮像装置に関する。

従来、デジタルカメラ等の撮像装置において、撮像素子としてのインターライン転送方式のＣＣＤを用いて静止画を撮影する場合には、撮像素子への入射光を機械的に遮光するシャッタ（以下、メカシャッタと称する）を用いてＣＣＤの複数フィールドの各信号を読み出し、信号処理回路で複数フィールド分の信号を合成することで静止画を得ている。そして、このような撮像装置では、適正な露光時間に達すると、メカシャッタを閉じ、ＣＣＤを構成するｎ型基板と該ｎ型基板の表面に形成されたｐ型拡散領域との間に印加される逆バイアス電圧（以下、ＳＵＢ電圧と称する）を下げることで光電変換された信号電荷が基板側に排出されるのを抑圧している。

この種の技術として、例えば特許文献１では、ＣＣＤに印加するＳＵＢ電圧を時間的に制御することで、２つのフィールド画像間で輝度差の少ない画像を得ることを目的とした電子カメラに関する技術が開示されている。
特開平９−１６３２３９号公報

しかしながら、上記の如く複数フィールド読み出しを行う場合に、高輝度物を被写体とするときには、フィールド数が増えるほど最終フィールドの信号の読み出しまでに時間を要する為、十二分に蓄積されている電荷は時間と共に基板（ＳＵＢ）電圧で定まるポテンシャル障壁を乗り越え、徐々に基板側に排出され、フィールド毎に輝度差が発生する。特に、３フィールド以上の複数フィールド読み出しを行う場合、隣接フィールド間の出力差が大きくなる箇所が生じる為、２フィールド読み出しよりも出力差が縞模様として視認されやすい。即ち、複数フィールド読み出しの場合、前述したＳＵＢ電圧のみによる制御では不十分である。ここに関しては実施例中に移動する
また、前述したように複数フィールド読み出しを行う場合には、フィールド毎の読み出しが進むに連れて出力信号レベルが小さくなってしまうために、飽和調整、つまり撮像素子の飽和出力に基づく信号増幅率の調整を行うときに最初のフィールドの出力に基づいて信号増幅率を算出し、飽和レベルを決定すると、最終フィールドの出力は飽和レベルまで達せず、その影響が撮影画像上に縞模様となって顕著に現れてしまい問題となる。

この発明の目的とするところは、複数フィールド読み出しを行う場合において、全フィールドが確実に飽和レベルに達するようにしてフィールド毎の輝度差を抑圧することにある。

本発明の第１の態様によれば、入射光により生じた電荷を蓄積する蓄積部を有する撮像素子と、この撮像素子への入射光を遮光する遮光手段と、前記撮像素子で得られた蓄積電荷を前記遮光手段で遮光されている間に、複数のフィールド周期で順次画像信号として読み出す読み出し手段と、前記順次読み出された画像信号のうち、前記複数のフィールド周期の読み出し順で最後のフィールドに読み出された蓄積電荷に基づく画像信号の出力から演算された信号増幅率を記憶する記憶手段と、前記記憶された信号増幅率により前記読み出された各フィールド周期の画像信号の増幅率を制御するようになされた制御手段と、前記制御手段により制御された増幅率で前記各フィールド周期の画像信号を増幅する増幅手段と、前記増幅手段で増幅された前記各フィールド周期の画像信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換手段とを有することを特徴とする撮像装置が提供される。

本発明の第２の態様によれば、上記第１の態様において、前記制御手段は、前記最後のフィールドに読み出された画像信号を基準として、各フィールド周期の画像信号の増幅率を演算する演算手段と、前記演算手段で演算された画像信号の増幅率を前記記憶手段に送信する送信手段とを有することを特徴とする撮像装置が提供される。

本発明の第３の態様によれば、上記第２の態様において、前記撮像素子は、前記入射光を色別に出力する色選択手段を有し、複数のフィールド周期の各フィールドにおいて色毎に蓄積電荷に基づく画像信号を出力することが可能に構成され、前記複数のフィールド周期の最後のフィールドに読み出された蓄積電荷に基づく画像信号を色毎に処理し、そのうちの最小出力となる色の画像信号を基に前記記憶手段で記憶される信号増幅率を演算することを特徴とする撮像装置が提供される。

本発明の第４の態様によれば、上記第１の態様において、前記制御手段は、前記最後のフィールドに読み出された画像信号を所定領域毎に分けた領域毎の画像信号を得る演算手段を有し、この演算手段により得られた領域毎の画像信号のうち、最も出力の小さい領域の画像信号から前記信号増幅率を演算することを特徴とする撮像装置が提供される。

本発明の第５の態様によれば、上記第１の態様において、前記制御手段は、前記最後のフィールドに読み出された画像信号を所定領域毎に分けた領域毎の画像信号を得る演算手段を有し、この演算手段により得られた領域毎の画像信号の平均値から前記信号増幅率を演算することを特徴とする撮像装置が提供される。

本発明の第６の態様によれば、上記第１の態様において、変倍可能な撮影レンズを介して前記撮像素子で受光した光に対する蓄積電荷に基づく画像信号を出力するときには、この撮影レンズを最大の変倍率となる位置で撮像を行うことを特徴とする撮像装置が提供される。

本発明の第７の態様によれば、入射光により生じた電荷を撮像素子の蓄積部で蓄積し、この撮像素子への入射光を遮光手段で遮光し、前記撮像素子で得られた蓄積電荷を前記遮光手段で遮光されている間に、複数のフィールド周期で順次画像信号として読み出し手段により読み出し、前記順次読み出された画像信号のうち、前記複数のフィールド周期の読み出し順で最後のフィールドに読み出された蓄積電荷に基づく画像信号の出力から演算された信号増幅率を記憶手段により記憶し、前記記憶手段に記憶した信号増幅率により前記読み出された各フィールド周期の画像信号の増幅率を制御手段により制御し、前記制御された増幅率で前記各フィールド周期の画像信号を増幅手段により増幅し、前記増幅された前記各フィールド周期の画像信号をＡＤ変換手段によりデジタル信号に変換する、ことを特徴とする撮像装置の調整方法が提供される。

本発明の第８の態様によれば、上記第７の態様において、演算手段により前記最後のフィールドに読み出された画像信号を基準として、各フィールド周期の画像信号の増幅率を演算し、送信手段により前記演算手段で演算された画像信号の増幅率を前記記憶手段に送信する、ことを更に特徴とする撮像装置の調整方法が提供される。

以上詳述したように、本発明によれば、複数フィールド読み出しを行う場合において、最も出力レベルの低いフィールドに係る出力を基にして信号増幅率を設定して飽和レベルを決定し、飽和調整を行うことで、全フィールドが確実に飽和レベルに達するようにし、ひいてはフィールド毎の輝度差を抑圧することが可能な撮像装置を提供することができる。

（第１の実施の形態）
図１には、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置、及びその周辺機器の構成例を示し説明する。尚、ここでは、撮像装置の一例としてデジタルカメラへの適用例を挙げて説明するが、これに限定されるものではない。

この図１に示されるように、このデジタルカメラ１００において、光源として用いるビュア１０１からの光の光路上には、フォーカスレンズ２０、ズームレンズ２１、及びメカシャッタ２２が設けられている。これらの部材２０，２１，２２を介して得られた光像の結像位置には、撮像素子であるＣＣＤ１６が配設されている。このデジタルカメラ１００全体の制御を司るメインＣＰＵ１には、バス２９を介して、撮影時のＡＥ（自動露光）演算を行うＡＥ処理部３、撮影時のＡＦ（自動合焦）演算を行うＡＦ処理部４、画像処理を行う画像処理回路５、液晶表示（ＬＣＤ）ドライバ１０、不揮発性メモリ６、内蔵メモリ７、圧縮伸長部８、着脱メモリ９、外部インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１９が電気的に接続されている。

さらに、このメインＣＰＵ１には、モータ２３を駆動制御するフォーカス制御部２４、モータ２５を駆動制御するズーム制御部２６、モータ２７を駆動制御するメカシャッタ制御部２８、タイミングジェネレータ（ＴＧ）回路１４、スピーカ１３、電源部１１、入力部１２等も電気的に接続されている。このデジタルカメラ１００の各部への電源供給は、電源部１１によりなされる。尚、モータ２３はフォーカスレンズ２０を移動させるためのものであり、モータ２５はズームレンズ２１を移動させるためのものであり、モータ２７はメカシャッタ２２を駆動するためのものである。そして、上記入力部１２には、各種メニューボタンやレリーズスイッチ、各種モードスイッチ、その他の操作スイッチが含まれる。

また、デジタルカメラ１００は、外部Ｉ／Ｆ１９を介して、外部のパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと略記する）１０３とも接続可能となっている。

以上のような構成において、ＣＣＤ１６で、その露光時間中に画素毎の電荷を蓄積し、蓄積終了したらメカシャッタ２２で遮光した間に蓄積電荷に基づく画像信号を出力すると、当該出力は後段の撮像回路２により詳細は後述する処理がなされ、画像信号として内蔵メモリ７に一時的に記憶される。

この画像信号は、画像処理回路５にて各種画像処理が施され、アナログ信号に変換された後に、ＬＣＤドライバ１０により駆動制御されるＬＣＤ１７に出力され、モニタ表示される。内蔵メモリ７に記憶された画像信号は、圧縮伸長部８に読み出される。そして、例えばＪＰＥＧ(Joint Photograph coding Experts Group)等といった所定の圧縮方法によりデータ量が圧縮される。その後、例えばフラッシュメモリで構成される着脱メモリ９に記録、保存される。

さらに、この着脱メモリ９に保存された画像信号は、再生時においては、圧縮伸長部８に読み出されて伸長される。そして、内蔵メモリ７に一時的に記憶される。その後、画像処理回路５にて上記したのと同様の各種画像処理が施され、アナログ信号に変換されに、ＬＣＤ１７にてモニタ表示される。

ＴＧ回路１４は、上記したような動作の各過程で、メインＣＰＵ１の制御に基づいて各種タイミング信号を発生する。そして、このタイミング信号を後段の撮像回路２とＣＣＤ１６を駆動するＣＣＤドライバ１５とに送出する。

さらに、ＡＥ処理部３は、上記画像信号に基づき露出を自動的に調整する。より具体的には、ＡＥ処理部３は、画像信号を積算し、当該積算値をメインＣＰＵ１に供給する。メインＣＰＵ１は、ＣＣＤドライバ１５を駆動制御して、ＣＣＤ１６での電荷蓄積時間を可変制御し、露出を自動的に調整する。

ＡＦ処理部４は、上記画像信号に基づき合焦位置を自動的に調整する。より具体的には、ＡＦ処理部４は、デジタル画像信号を不図示のハイパスフィルタを介して積算することで高周波成分を抽出してＡＦ評価値を取得する。メインＣＰＵ１は、当該ＡＦ評価値が最大となる位置にフォーカスレンズ２０を設定するように制御する。ＳＵＢ電圧切替回路１８は、ＣＣＤ１６に印加するＳＵＢ電圧を下げることで光電変換された信号電荷が基板側に排出されるのを抑圧する。

尚、請求項に記載の撮像素子とは例えばＣＣＤ１６に相当し、遮光手段とは例えばメカシャッタ２２に相当し、読み出し手段とは例えばメインＣＰＵ１に相当し、記憶手段とは例えば不揮発性メモリ６に相当する。また、演算手段とは例えばメインＣＰＵ１又は外部のＰＣ１０３等に相当する。この関係に限定されないことは勿論である。

以上、デジタルカメラ１００としての基本的な作用を述べたが、特徴的な調整過程（信号増幅率の決定）の説明については後述する。

ここで、上記撮像回路２の詳細な構成は、図２に示される通りである。

即ち、図２に示されるように、撮像回路２は、ＣＤＳ回路３０、ＡＧＣ回路３１、Ａ／Ｄ変換回路３２からなる。ＣＤＳ回路３０は、所定のタイミングでＣＣＤ出力のリセットレベルと信号レベルとをサンプルホールドし、これらの信号レベルの差を減算により取り出すことで、ＣＣＤ出力に内在する低周波ノイズ成分を除去し、ノイズ軽減を図るためのものである。ＡＧＣ回路３１は、このＣＤＳ回路３０の出力を所定の信号増幅率で増幅（利得制御）し、出力するためのものである。そして、Ａ／Ｄ変換回路３２は、ＡＧＣ回路３１の出力信号をデジタル信号に変換し、バス２９に出力するためのものである。

この第１の実施の形態では、詳細は後述するが、上記ＡＧＣ回路３１の信号増幅率を最終フィールドに読み出された信号電荷の画像信号の出力レベルを基に求めることで、フィールド毎に確実に飽和レベルまで達するようにさせることを特徴としている。即ち、メインＣＰＵ１が、最終フィールドに読み出された画像信号を基礎として各フィールド周期の画像信号の増幅率を演算し、この演算された画像信号の増幅率を不揮発性メモリ６等に送信する。

これについては、後に詳述する。

なお、第１の実施の形態に係る撮像装置による実際の調整作業の様子は、例えば図３に示される。即ち、一定輝度を有する光源としてのビュア１０１からの光は、写り込み防止板１０２で一部遮光されつつ、デジタルカメラ１００に入射される。そして、前述した各種処理がデジタルカメラ１００の内部で行われる。

この第１の実施の形態では、詳細は後述するが、デジタルカメラ１００に接続された外部の演算装置であるＰＣ１０３でも、上記ＡＧＣ回路３１の信号増幅率を演算可能である。

ところで、第１の実施の形態が採用したＣＣＤは、縦形オーバーフロードレイン構造のインターライン型ＣＣＤであり、その構造は図４に示される。

すなわち、図４に示されるように、このＣＣＤは、複数列の垂直シフトレジスタ２００と、マトリックス状に隣接する複数のフォトダイオード２０１と、このフォトダイオード２０１に蓄積された信号電荷を垂直シフトレジスタ２００に読み出すトランスファーゲート２０２と、垂直シフトレジスタ２００の一端に横方向に設けられた水平シフトレジスタ２０３と、水平シフトレジスタ２０３の一端に設けられて信号電荷を検出する信号検出器２０４を有する。

この第１の実施の形態では、３フィールド読み出し方式を採用している。

以下、図５（ａ）乃至（ｃ）を参照して、第１の実施の形態に係る撮像装置による３フィールド読み出しの動作について説明する。尚、図５（ａ）乃至（ｃ）におけるＧｂ，Ｇｒ，Ｒ，Ｂは、各画素の色フィルタ配置を意味しており、各色フィルタにより波長選択された光に対する電荷を蓄積する。

このとき、ＦＩＧ．１０のように、撮像素子１６の露光期間、即ち電荷蓄積中はメカシャッタ制御部２８からのメカシャッタ制御信号によりメカシャッタ２２は開放された状態となっている。そして、電荷蓄積が終了したらメカシャッタ２２を閉鎖する信号をメカシャッタ制御信号２８より出力する。その後、メカシャッタ２２を閉じた状態で第１から第３の各フィールド読み出しにより蓄積電荷に基づく画像信号が出力される。

先ず、図５（ａ）に示されるように、読み出しパルスの供給により、第１水平画素列、第４水平画素列、第７水平画素列、第１０水平画素列の電荷を垂直シフトレジスタ２００に読み出す。これら電荷を出力したのが、ＣＣＤ出力の第１フィールドとなる。次いで、図５（ｂ）に示されるように、読み出しパルスの供給により、第２水平画素列、第５水平画素列、第８水平画素列、第１１水平画素列の電荷を垂直シフトレジスタ２００に読み出す。これら電荷を出力したのが、ＣＣＤ出力の第２フィールドとなる。そして、図５（ｃ）に示されるように、読み出しパルスにより、第３水平画素列、第６水平画素列、第９水平画素列、第１２水平画素列の電荷を垂直シフトレジスタ２００に読み出す。これら電荷を出力したのが、ＣＣＤ出力の第３フィールドとなる。このような第１乃至第３フィールドの読み出し順により、全ての画素の信号が読み出される。

上述のように、第１の実施の形態に係る撮像装置では、３フィールド読み出し方式を採用しているが、第１乃至第３フィールドの各フィールド毎の出力レベルには図６の特性図に示されるような差が生じ得る。尚、図６において、縦軸はＣＣＤ出力、横軸は露光量をそれぞれ示している。従って、第１フィールドに読み出された蓄積電荷に基づく画像信号に基づいてＡＧＣ回路３１の信号増幅率を決定すると、全フィールドで確実に飽和レベルに到達しない事態が生じ得る。

このような点に着目して、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置では、最終フィールド（図６の例では、第３フィールドとなる）に読み出された蓄積電荷に基づく画像信号に基づいて、ＡＧＣ回路３１の信号増幅率を決定し、飽和調整を行っている（図６の例では、「Ａ」に基づいて信号増幅率を決定する）。

より具体的には、一定輝度を有する光源としてのビュア１０１からの光は、写り込み防止板１０２で一部遮光されつつデジタルカメラ１００に入射され、ＣＣＤ１６にて撮像される。そして、メインＣＰＵ１の制御の下、ＣＣＤ１６で得られた蓄積電荷は、複数のフィールド周期で順次読み出される。

この図６の例では、第１乃至第３のフィールド周期で順次読み出される。そして、メインＣＰＵ１又は外部ＰＣ１０３により、複数のフィールド周期の最後のフィールド（この例では、第３フィールド）に読み出された蓄積電荷に基づく画像信号を基にＡＧＣ回路３１の信号増幅率が演算される。そして、この信号増幅率が不揮発性メモリ６に記憶され、この増幅率に基づいて画像信号出力の飽和調整がなされる。この増幅率に基づいて画像信号出力の飽和調整がなされる。例えば、第３フィールドに読み出された画像信号の平均値を図６のＡとし、AD変換時のダイナミックレンジを表す電圧をＶdとすれば、信号増幅率を２０×ｌｏｇ（Ｖd／Ａ）とすることで確実に飽和するように出力を調整できる。なお、Ａは平均値に限らず、出力のうちの最小値から求めるようにしてもよい。

以上説明したように、本発明の第１の実施の形態によれば、複数フィールド読み出しにおいて、高輝度物を被写体とした時に、最終フィールドの出力レベルを基に信号増幅率を設定し飽和調整を行う。これにより、フィールド毎の輝度差を抑圧することが可能な撮像装置を提供することができる。即ち、この第１の実施の形態では、最もレベルが低い最終フィールドが飽和に達するように調整をする。その為、最終フィールドより早く読み出されたフィールドも飽和レベルまで達することとなり、撮影画像に縞となって現れなくなるといった効果が奏される。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態は、最終フィールドのうち出力レベルが最小である色の蓄積電荷に基づく画像信号の出力に基づいて信号増幅率を設定することを特徴とするものである。

尚、第２の実施の形態に係る撮像装置の構成は、先に説明した第１の実施の形態に係る撮像装置の構成（図１）と同様であるので、ここでは重複した説明は省略し、同一構成要素については同一符号を用いて、説明を進める。

一般に、光源の色を表す指標として色温度（Ｋ：ケルビン）があるが、赤味の強い光の色温度は約２０００Ｋ、白色光は５０００Ｋ、青味の強い光の色温度は約１００００Ｋになるとされている。このような色温度が異なる環境で撮影をすると、各画素の色フィルタの色（ＲＧＢ）と色温度との関係で、画素に蓄積された電荷に基づく画像信号の出力レベルも変わってくる。

例えば、図７には、一例として色温度２８００Ｋで撮影し、得られた各画素の出力レベルを示している。尚、縦軸は出力、横軸は露光量を示す。

この図７の例では、最終フィールドのブルーのフィルタが配設された画素（Ｂ画素）の受光信号の出力が最小となることが判る。

尚、図示はしないが、色温度７０００Ｋで撮影した場合には、最終フィールドのレッドのフィルタが配設された画素（Ｒ画素）の蓄積電荷に基づく画像信号の出力が最小となることが実験により判っている。

このような点に着目して、第２の実施の形態では、最終フィールド（図７の例では、第３フィールドとなる）に読み出された蓄積電荷に基づく画像信号を色毎に処理する。そして、出力レベルが最小である色の画素の出力信号に基づいて、デジタルカメラ１００の撮像回路２に含まれるＡＧＣ回路３１の信号増幅率を決定し、飽和調整を行う（図７の例では、「Ｂ」に基づいて信号増幅率を決定する）。

より具体的には、一定輝度を有する光源としてのビュア１０１からの光は、写り込み防止板１０２で一部遮光されつつデジタルカメラ１００に入射され、ＣＣＤ１６にて撮像される。そして、メインＣＰＵ１の制御の下、ＣＣＤ１６で得られた蓄積電荷は、複数のフィールド周期で順次読み出される。

この図７の例では、複数フィールド周期で各画素の蓄積電荷に基づく画像信号が順次読み出される。そして、メインＣＰＵ１又は外部ＰＣ１０３により、複数のフィールド周期の最終フィールドに読み出された蓄積電荷に基づく画像信号を色毎に処理する。そして、出力が最小である色の画素（図７の例では、第３フィールドの「Ｂ画素」となる）の蓄積電荷に基づく画像信号の出力を基にＡＧＣ回路３１の信号増幅率が演算され、この信号信号増幅率が不揮発性メモリ６に記憶され、飽和調整がなされる。例えば、最終フィールドに読み出された画像信号の出力が最小である色の出力の平均値を図７のＢとし、AD変換時のダイナミックレンジを表す電圧をＶdとすれば、信号増幅率を２０×ｌｏｇ（Ｖd／Ｂ）とすることで確実に飽和するように出力を調整できる。なお、Ｂは平均値に限らず、画像信号の出力が最小である色の出力のうちの最小値から求めるようにしてもよい。

以上説明したように、本発明の第２の実施の形態によれば、色温度を変えて撮影した結果に基づいて各色温度に好適な信号増幅率を演算し飽和調整を行うことで、色毎のばらつきを抑圧する撮像装置を提供することができる。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態は、最終フィールドの読み出し画像を更に領域分割して、各領域の画像信号のうち、出力レベルが最小となる領域の当該画像信号に基づいて信号増幅率を設定することを特徴とするものである。

尚、第３の実施の形態に係る撮像装置の構成は、先に説明した第１の実施の形態に係る撮像装置の構成（図１）と同様であるので、ここでは重複した説明は省略し、同一構成要素については同一符号を用いて、説明を進める。

以下、図８、及び図９のフローチャートを参照して、第３の実施の形態に係る撮像装置による信号増幅率の算出の流れを詳細に説明する。

先ず、ズームレンズ２１を最大の変倍位置（ＴＥＬＥ端）に設定する（ステップＳ１）。これは、ズームレンズ２１がＷＩＤＥ端にあると、レンズの周辺減光のために均一性が図れなくなるからである。次いで、ビュア１０１からの光が、写り込み防止板１０２で一部遮光されつつデジタルカメラ１００に入射され、ＣＣＤ１６にて撮像される。そして、メインＣＰＵ１の制御の下、ＣＣＤ１６で得られた蓄積電荷は、複数のフィールド周期で順次読み出される。こうして、得られた最終フィールドの読み出し画像は、図８に示される（ステップＳ２）。

このように、変倍可能なズームレンズ２１を介して撮像素子であるＣＣＤ１６で受光した光に対する蓄積電荷に基づく画像信号を出力するときには、このズームレンズ２１を最大の変倍率となる位置で撮影を行う（調整値取得時）。

次にメインＣＰＵ１は当該最終フィールドの読み出し画像３００を図８に示されるように所定領域毎に分割し（ステップＳ３）、最小出力値を算出する（ステップＳ４）。詳細には、この算出においては、複数の分割領域３０１の画像信号のうち最小の領域の画像信号を最小出力値として抽出してもよいし、各領域の画像信号の平均値を算出して当該平均値を最小出力値としてもよい。そして、得られた最小出力値をＶoｉとし、AD変換時のダイナミックレンジを表す電圧をＶdとすれば、信号増幅率を２０×ｌｏｇ（Ｖd／Ｖoｉ）とすることで確実に飽和するように出力を調整できる。

メインＣＰＵ１は、上記最小出力値に基づいてＡＧＣ回路３１の信号増幅率を算出し（ステップＳ５）、当該信号増幅率を不揮発性メモリ６に記憶し（ステップＳ６）、処理を終了する。尚、ここでは、前述したような信号増幅率の演算をメインＣＰＵ１で行う例を示したが、外部のＰＣ１０３で演算してもよい。

以上説明したように、本発明の第３の実施の形態によれば、高画素化、多フィールド化した場合であっても、最終フィールドの読み出し画像を領域分割し、画像信号が最小となる領域の当該画像信号に基づいて信号増幅率を演算し、飽和調整を行うことで、簡単な演算によりフィールド毎の輝度差を抑圧し、ひいては縞の影響が出ない画像を得る撮像装置を提供することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記した内容に限定されることなく、その主旨を逸脱しない範囲で種々の改良・変更が可能であることは勿論である。例えば、上記実施の形態では、デジタルカメラを例に挙げて説明したが、これに限定されず、撮像機能を内蔵したＰＤＡ、携帯電話機等、各種モバイル機器にも適用可能であることは勿論である。

また、一部の画素が遮光されているオプティカルブラック（以下、ＯＢと称する）領域を有するＣＣＤを採用する場合においては、ＯＢ領域よりＯＢ値を読み出し、色毎にＯＢ値の平均値を算出し、通常画素から得られた画像信号の色毎の平均値より上記色毎のＯＢ値の平均値を減算し、最小値を抽出し、当該最小値に基づいて信号増幅率を算出するようにしてもよい。

上述した実施の形態には種々の段階の発明が含まれ、開示される複数の構成要件の適当な組み合わせ、複数の実施の形態の組み合わせにより種々の発明が抽出される。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上記した課題が解決することができ、後述する発明の効果が得られる場合には、削除された後の構成も発明として成立し得る。

以上詳述したように、本発明の上記各態様によれば、複数フィールド読み出しを行う場合において、最も出力レベルの低いフィールドに係る出力を基にして信号増幅率を設定して飽和レベルを決定し、飽和調整を行うことで、全フィールドが確実に飽和レベルに達するようにし、ひいてはフィールド毎の輝度差を抑圧することが可能な撮像装置を提供することができる。

第１の実施の形態に係る撮像装置等の構成例を示す図である。 図１における撮像回路２の詳細な構成を示す図である。 第１の実施の形態に係る撮像装置の調整作業を示す図である。 図１におけるＣＣＤ１６の構成例を示す図である。 ３フィールド読み出しについて説明する為の図である。 第１の実施の形態に係る撮像装置による３フィールド読み出しにおいて生じるフィールド毎の出力レベル差を示す特性図である。 第２の実施の形態に係る撮像装置による３フィールド読み出しにおいて生じるフィールド毎、フィルタ色毎の出力レベル差を示す特性図である。 第３の実施の形態に係る撮像装置による画像領域分割例である。 第３の実施の形態に係る撮像装置による信号増幅率演算の処理の流れを示すフローチャートである。 メカシャッタ２２と読み出しのタイムチャート。

符号の説明

１・・・メインＣＰＵ、２・・・撮像回路、３・・・ＡＥ処理部、４・・・ＡＦ処理部、５・・・画像処理回路、６・・・不揮発性メモリ、７・・・内蔵メモリ、８・・・圧縮伸長部、９・・・着脱メモリ、１０・・・ＬＣＤドライバ、１１・・・電源部、１２・・・入力部、１３・・・スピーカ、１４・・・ＴＧ回路、１５・・・ＣＣＤドライバ、１６・・・ＣＣＤ、１７・・・ＬＣＤ、１８・・・ＳＵＢ電圧切替回路、１９・・・外部Ｉ／Ｆ、２０・・・レンズ、２１・・・レンズ、２２・・・メカシャッタ、２３・・・モータ、２４・・・フォーカス制御部、２５・・・モータ、２６・・・ズーム制御部、２７・・・モータ、２８・・・メカシャッタ制御部、２９・・・バス、３０・・・ＣＤＳ回路、３１・・・ＡＧＣ回路、３２・・・Ａ／Ｄ変換回路、１００・・・デジタルカメラ、１０１・・・ビュア、１０２・・・写り込み防止板、１０３・・・ＰＣ、２００・・・垂直シフトレジスタ、２０１・・・フォトダイオード、２０２・・・トランスフォーゲート、２０３・・・水平シフトレジスタ、２０４・・・信号検出器。

Claims (8)

1. 入射光により生じた電荷を蓄積する蓄積部を有する撮像素子と、
   この撮像素子への入射光を遮光する遮光手段と、
   前記撮像素子で得られた蓄積電荷を前記遮光手段で遮光されている間に、複数のフィールド周期で順次画像信号として読み出す読み出し手段と、
   前記順次読み出された画像信号のうち、前記複数のフィールド周期の読み出し順で最後のフィールドに読み出された蓄積電荷に基づく画像信号の出力から演算された信号増幅率を記憶する記憶手段と、
   前記記憶された信号増幅率により前記読み出された各フィールド周期の画像信号の増幅率を制御するようになされた制御手段と、
   前記制御手段により制御された増幅率で前記各フィールド周期の画像信号を増幅する増幅手段と、
   前記増幅手段で増幅された前記各フィールド周期の画像信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換手段と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記制御手段は、
   前記最後のフィールドに読み出された画像信号を基準として、各フィールド周期の画像信号の増幅率を演算する演算手段と、
   前記演算手段で演算された画像信号の増幅率を前記記憶手段に送信する送信手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記撮像素子は、前記入射光を色別に出力する色選択手段を有し、複数のフィールド周期の各フィールドにおいて色毎に蓄積電荷に基づく画像信号を出力することが可能に構成され、前記複数のフィールド周期の最後のフィールドに読み出された蓄積電荷に基づく画像信号を色毎に処理し、そのうちの最小出力となる色の画像信号を基に前記記憶手段で記憶される信号増幅率を演算することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記制御手段は、前記最後のフィールドに読み出された画像信号を所定領域毎に分けた領域毎の画像信号を得る演算手段を有し、この演算手段により得られた領域毎の画像信号のうち、最も出力の小さい領域の画像信号から前記信号増幅率を演算することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
5. 前記制御手段は、前記最後のフィールドに読み出された画像信号を所定領域毎に分けた領域毎の画像信号を得る演算手段を有し、この演算手段により得られた領域毎の画像信号の平均値から前記信号増幅率を演算することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
6. 変倍可能な撮影レンズを介して前記撮像素子で受光した光に対する蓄積電荷に基づく画像信号を出力するときには、この撮影レンズを最大の変倍率となる位置で撮像を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
7. 入射光により生じた電荷を撮像素子の蓄積部で蓄積し、
   この撮像素子への入射光を遮光手段で遮光し、
   前記撮像素子で得られた蓄積電荷を前記遮光手段で遮光されている間に、複数のフィールド周期で順次画像信号として読み出し手段により読み出し、
   前記順次読み出された画像信号のうち、前記複数のフィールド周期の読み出し順で最後のフィールドに読み出された蓄積電荷に基づく画像信号の出力から演算された信号増幅率を記憶手段により記憶し、
   前記記憶手段に記憶した信号増幅率により前記読み出された各フィールド周期の画像信号の増幅率を制御手段により制御し、
   前記制御された増幅率で前記各フィールド周期の画像信号を増幅手段により増幅し、
   前記増幅された前記各フィールド周期の画像信号をＡＤ変換手段によりデジタル信号に変換する、
   ことを特徴とする撮像装置の調整方法。
8. 演算手段により前記最後のフィールドに読み出された画像信号を基準として、各フィールド周期の画像信号の増幅率を演算し、
   送信手段により前記演算手段で演算された画像信号の増幅率を前記記憶手段に送信する、ことを更に特徴とする請求項７に記載の撮像装置の調整方法。

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