JP4538889B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データの信号対雑音(Ｓ／Ｎ)比を向上させる撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
撮像素子に信号電荷を蓄積する電荷蓄積時間を制御して、撮像素子から出力される信号成分を大きくしたり、撮像素子から出力される信号を積分して画像信号に含まれているノイズ成分を低減したりすることにより、画像データのＳ／Ｎ比を向上させる画像処理装置が知られている。たとえば、特開平６−６２３２３号公報(第１の従来技術とする)には、固体撮像装置に信号電荷が蓄積される時間を長くして、固体撮像装置から出力される出力信号のレベルを大きくする電子アイリス制御回路が記載されている。また、特開平５−３２８１２７号公報(第２の従来技術とする)には、ＴＶカメラで撮像された静止画像データを積分して、ノイズ成分が低減された静止画像データを出力する画像処理装置が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
第１の従来技術では、垂直ブランキング信号および読み出し信号に対するシャッターパルスの発生タイミングを画面の全体的な明るさに応じて変化させるので、電荷蓄積時間を制御するためのタイミング制御が複雑になる。また、第２の従来技術では、静止画像データの積分回数を画面の明るさに応じて変化させていないので、被写体の輝度が変化する場合に適用することが難しい。
【０００４】
本発明の目的は、簡単なタイミング制御で電荷蓄積時間を長くしてＳ／Ｎ比を向上させるようにした撮像装置、および被写体輝度に応じた積分回数で画像信号を積分してＳ／Ｎ比を向上させるようにした撮像装置を提供することにある。
【０００５】
（１）請求項１に記載の発明による撮像装置は、被写体像に対応する光を光電変換し、画像信号を出力する撮像素子と、前記撮像素子から出力される前記画像信号の信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、前記画像信号をフレームごとに積分する積分手段と、前記信号レベル検出手段により検出される前記信号レベルに基づいて、前記積分手段の積分回数を設定する積分回数設定手段と、前記撮像素子の撮像面上における前記被写体像の変化に基づいて、前記被写体と前記撮像素子との相対的な位置変化を判断する判断手段と、を有し、前記積分手段は、前記撮像素子から出力された前記画像信号と、前記積分手段による積分結果を記憶する記憶手段に記憶された画像信号とを積分するものであって、前記判断手段により前記被写体と前記撮像素子との相対的な位置が変化したと判断された場合に、前記記憶手段を介さずに前記撮像素子の出力する前記画像信号を出力することを特徴とする。
（２）請求項２に記載の発明による撮像装置は、被写体像に対応する光を光電変換し、画像信号を出力する撮像素子と、前記撮像素子から出力される前記画像信号の信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、前記画像信号をフレームごとに積分する積分手段と、前記信号レベル検出手段により検出される前記信号レベルに基づいて、前記積分手段の積分回数を設定する積分回数設定手段と、前記撮像素子の撮像面上における前記被写体像の変化に基づいて、前記被写体と前記撮像素子との相対的な位置変化を判断する判断手段と、を有し、前記積分手段は、前記撮像素子から出力された前記画像信号と、前記積分手段による積分結果を記憶する記憶手段に記憶された画像信号とを積分するものであって、前記判断手段により前記被写体と前記撮像素子との相対的な位置が変化したと判断された場合に、前記記憶手段への書き込みを禁止して前記記憶手段の記憶する積分結果を出力することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
−第一の実施の形態−
図１は、本発明の第一の実施の形態による撮像装置の概要を表すブロック図である。図１において、撮像装置は、撮像素子１１と、処理回路１５と、乗算器２０１と、スキャンコンバータ１７と、Ｄ／Ａ変換回路２０と、駆動回路１３と、第１の発振器１４と、制御部１６と、読み出し制御部１８と、第２の発振器１９とを有する。
【０００８】
ＣＣＤなどの撮像素子１１は、駆動回路１３で発生される駆動信号により駆動され、不図示のレンズにより撮像素子１１の撮像面上に結像される光像を光電変換して電荷を蓄積する。駆動回路１３は、第１の発振器１４で発生されるクロック信号を用いて、撮像素子１１を駆動する駆動信号を発生する。第１の発振器１４はＶＣＯであり、入力される電圧に応じて異なる周波数のクロック信号を発生する。第１の発振器１４は、撮像される方式がＮＴＳＣ方式の場合に、たとえば、１４.３１８１MHz,１３.５MHz,および１２.２７２７MHzのうちいずれかの周波数のクロック信号を基準周波数として出力するように制御される。
【０００９】
処理回路１５は、制御部１６からの制御信号を受けて、撮像素子１１から出力される映像信号に対して直流再生処理、Ａ／Ｄ変換処理、γ変換処理およびニー変換処理などの画像処理を行う。制御部１６は、第１の発振器１４に対して上述したような周波数のクロック信号を発生させる制御電圧を発生する。また、制御部１６は、第１の発振器１４で発生されるクロック信号を用いて、スキャンコンバータ１７に対する書き込み制御信号を発生する。また、制御部１６は、処理回路１５に対する制御信号を出力する。さらに制御部１６は、処理回路１５で画像処理が施された画像データに対して、制御部１６内の動き検出回路１６１を用いて画像データに変化があるか否かを検出する。また、制御部１６は、乗算器２０１に対して所定の倍率を設定する。
【００１０】
乗算器２０１は、処理回路１５による画像処理後の画像データに対して、所定倍率で乗算する。スキャンコンバータ１７は、乗算器２０１で乗算された画像データを制御部１６から発生される書き込み制御信号により記憶する。第２の発振器１９は、所定の周波数に固定されたクロック信号を発生して読み出し制御部１８へ出力する。読み出し制御部１８は、第２の発振器１９により発生されたクロック信号を用いて、スキャンコンバータ１７に対する読み出し制御信号を発生する。スキャンコンバータ１７に記憶されている画像データは、読み出し制御部１８から発生される読み出し制御信号により読み出される。Ｄ／Ａ変換回路２０は、スキャンコンバータ１７から読み出される画像データをアナログ映像信号に変換する。
【００１１】
以上の撮像装置で行われる画像データに対するＳ／Ｎ比の改善処理を説明する。第一の実施の形態では、撮像素子１１で撮像されて処理回路１５で画像処理された画像データの信号レベルが所定値より低い場合に、信号レベルに応じて撮像素子１１の電荷蓄積時間を長くする。すなわち、第１の発振器１４で発生されるクロック周波数を低く変化させることにより、駆動回路１３で発生される全ての駆動信号のタイミングを遅くし、撮像素子１１における電荷蓄積時間を長くする。これにより、撮像素子１１の撮像時のフレーム周波数が低くなり、撮像素子１１から読み出されるデータのフレーム読み出し周期が長くなる。
【００１２】
駆動回路１３から撮像素子１１に入力される駆動信号の例を図２のタイムチャートに示す。図２において、信号ＨＤは水平同期信号を表し、信号ＶＤは垂直同期信号を表す。信号ＨＤがＬレベルの期間が水平ブランキング期間である。信号ＶＤがＬレベルの期間が垂直ブランキング期間である。信号φＶ１〜信号φＶ４は、撮像素子１１において蓄積電荷を垂直転送するための４相パルス信号である。信号φＨ１および信号φＨ２は、蓄積電荷を水平転送するための２相パルス信号である。信号φＶ２およびφＶ４が、垂直ブランキング期間中にそれぞれＨレベルよりさらに高いＨ'レベルになるパルス２１および２２は、撮像素子１１の不図示のフォトダイオードから垂直転送ＣＣＤに向けて蓄積電荷を一斉に転送するためのフィールドシフトパルスである。
【００１３】
水平ブランキング期間中の信号φＶ１および信号φＶ２による負パルス２３，２４と、信号φＶ３および信号φＶ４による正のパルス２５，２６とにより、撮像素子１１の垂直転送ＣＣＤで１ライン分の電荷が垂直転送される。垂直転送されることによって不図示の水平転送ＣＣＤに転送された電荷は、高速に動作する２相パルス信号φＨ１およびφＨ２により水平転送されて、処理回路１５へ出力される。信号φＲは、１ライン分の電荷を水平転送ＣＣＤより処理回路１５へ出力した際に出力浮遊容量に蓄積されている電荷(ノイズ成分)を除去するためのリセットパルス信号である。
【００１４】
信号ＳＰは、不図示のフォトダイオードの電荷蓄積時間を制御するシャッターパルス信号である。信号ＳＰの正パルスが水平ブランキング期間ごとに撮像素子１１に入力されることにより、フォトダイオードに蓄積されている蓄積電荷が排出される。したがって、図２の垂直ブランキング期間が終了して有効期間内に入力される信号ＳＰの複数の正パルスのうち、最後の正パルスが入力されてから次の垂直ブランキング期間にフィールドシフトパルスが入力されるまでの時間が電荷蓄積時間になる。一般に、電荷蓄積時間を変える制御は電子シャッタと呼ばれる。
【００１５】
上述した信号ＨＤ、信号ＶＤ、４相パルス信号φＶ１〜φＶ４、２相パルス信号φＨ１およびφＨ２、信号ＳＰおよびφＲは、駆動回路１３が入力されるクロック信号をカウンタなどを用いて分周したり、分周された信号をゲート回路などを用いて論理合成することにより生成される。したがって、駆動回路１３に入力されるクロック信号の周波数が低くなると、すなわち、クロック信号の周期が長くなると、上述した各信号のタイムスパンはクロック信号の周期に比例して長くなる。この結果、撮像素子１１におけるフォトダイオードの電荷蓄積時間およびフレーム読み出し周期も長くなる。
【００１６】
図１において、処理回路１５で画像処理が施されて制御部１６に入力される画像データは、ノイズの影響を避けるために電気的な低域フィルタ処理が施される。制御部１６は、フィルタ処理後の画像データに対して、たとえば、１フレームにわたって信号値を積算して、積算値から１画面の画像データの平均的な明るさの情報を得る。１フレーム分の画像データを積算した結果を１フレーム分のデータ数で除算した平均値が１００mVである場合を考える。撮像装置の標準的な信号レベルが７００mVであると仮定すると、撮像装置で撮像された画像データの明るさは標準に比べて暗い。したがって、１画面の画像データの平均値が１００mVの画像データは、そのＳ／Ｎ比が悪いといえる。なお、上記の平均値、標準的な信号レベルはアナログ電圧(１００mV,７００mV)で表記されているが、本明細書では、これらは特にこだわらない限り表記されたアナログ電圧に相当するディジタルデータの意味で用いられる。もちろん、上記積算処理は、アナログ信号を積分して行っても構わない。
【００１７】
制御部１６は、１フレーム分の画像データの平均値を７００mVに高めるように、第１の発振器１４に対する制御電圧を変化させる。第１の発振器１４は、制御電圧に応じて発振周波数を低下させる。駆動回路１３に入力されるクロック周波数が低下すると、上述したように撮像素子１１における撮像時のフレーム周波数が低下して電荷蓄積時間が長くなるから、画像データの信号値が高くなる。この結果、画像データのＳ／Ｎ比が向上する。
【００１８】
処理回路１５で行われるγ処理時のγ値が１である場合は、撮像素子１１の電荷蓄積時間を７倍に長くすることにより、上述した１フレーム分の画像データの平均値が７００mVに高められる。γ値が１以外の場合にも、γ値に応じた電荷蓄積時間と画像データの信号値との関係が一意的に定められるので、電荷蓄積時間(クロック周波数)と信号の平均値との関係をあらかじめルックアップテーブルとして制御部１６内に記憶させておけばよい。図３は、γ＝１の場合のクロック周波数と信号レベルとの関係例を表す図である。図３において、信号レベルを７００mVにするときのクロック周波数で基準化した周波数が縦軸に示される。また、図３において、画像データの信号レベルが横軸に示される。制御部１６が１フレーム分の画像データの平均値を算出し、記憶されているルックアップテーブルを参照してクロック周波数を決定する。制御部１６はさらに、決定されたクロック周波数が出力されるように第１の発振器１４に対して制御電圧を出力する。
【００１９】
上述したように撮像された画像データによる映像信号を外部の表示用モニタに出力する撮像装置では、使用される表示用モニタに応じた映像信号に変換することが必要である。たとえば、ＮＴＳＣ方式の表示用モニタに表示させる場合は、所定の周波数の同期信号に画像信号を重畳させたコンポジット映像信号を出力する。スキャンコンバータ１７は、撮像素子１１の撮像時のフレーム周波数を外部の表示モニタの表示用フレーム周波数に周波数変換する。
【００２０】
スキャンコンバータ１７は、たとえば、データの書き込みと読み出しとを非同期に行うことができるフレームメモリを用いて構成される。スキャンコンバータ１７には、少なくとも１フレーム分の画像データを記憶する記憶容量が備えられている。制御部１６は、第１の発振器１４に対してクロック周波数を制御する制御電圧を出力すると、第１の発振器１４で発生されるクロック信号を用いてスキャンコンバータ１７に対する書き込み制御信号を発生する。撮像素子１１により光電変換された撮像信号による画像データは、処理回路１５で所定の画像処理を受け、乗算器２０１で乗算されてスキャンコンバータ１７に記憶される。つまり、スキャンコンバータ１７は、撮像時のフレーム周波数に同期させた書き込みタイミングで画像データを記憶する。
【００２１】
一方、第２の発振器１９は、表示用モニタの表示用フレーム周波数に応じた所定の周波数のクロック信号を発生する。読み出し制御部１８は、第２の発振器１９で発生されるクロック信号を用いてスキャンコンバータ１７に対する読み出し制御信号を発生する。スキャンコンバータ１７に記憶されている画像データが、表示用モニタの表示用フレーム周波数に応じて読み出される。つまり、スキャンコンバータ１７は、スキャンコンバータ１７に画像データが書き込まれるタイミングが変化する場合でも、表示用フレーム周波数に同期させた所定の読み出しタイミングで画像データを読み出す。
【００２２】
制御部１６内の動き検出回路１６１について説明する。上述したように撮像素子１１における電荷蓄積時間を長くすると、画像データのＳ／Ｎ比が向上する一方で、動きのある被写体を撮像する場合にブレが生じるおそれがある。そこで、制御部１６は、動き検出回路１６１を用いて被写体または撮像装置に動きがあるか否かを検出して、被写体または撮像装置の動きが検出された場合に撮像素子１１における電荷蓄積時間を元の短い時間に戻す。
【００２３】
動き検出回路１６１は、撮像された画像データを１フレーム前の画像データと比較して、被写体の動きを検出する。次式(１)を用いて、撮像された１フレーム分の画像データを構成する各画素ごとに、対応する１フレーム前の画像データの画素の信号値との差を求め、差の絶対値の総和を算出する。
【数１】
ただし、Ｎは１フレームを構成する画素数であり、ｘは撮像された画像データの値、ｙは１フレーム前の画像データの値、ｃは所定値である。
【００２４】
制御部１６は、上式(１)により算出される差の絶対値の総和が所定値ｃ以上になるとき、被写体または撮像装置に動きがあるとみなして第１の発振器１４の発振周波数を高くするように、すなわち、所定の周波数に戻すように制御電圧を発生する。たとえば、処理回路１５で行われるγ処理時のγ値が１である場合に、画像データのＳ／Ｎ比を改善するために撮像素子１１の電荷蓄積時間が７倍に変更されているときは、電荷蓄積時間を１／７に短くするように第１の発振器１４の発振周波数を高くする。この結果、新たに撮像される画像データにブレが生じにくくなる。
【００２５】
このように電荷蓄積時間を１／７に変化させると、処理回路１５から出力される１フレーム分の画像データの平均値が１／７となる。たとえば、７００mVあった場合には１００mVに低下する。この画像データによる映像信号を表示用モニタに出力すると、表示用モニタの画面が突然暗くなってしまう。そこで、制御部１６は、乗算器２０１に対して倍率を７倍にするように指令を出力する。この結果、スキャンコンバータ１７に書き込まれる画像データの平均値は、電荷蓄積時間を１／７に短縮する前と同じ７００mVになる。したがって、表示用モニタで表示される画面が暗くなることが防止される上に、電荷蓄積時間が７倍のときに比べてＳ／Ｎ比が悪いものの、ブレが生じにくくなるから動いている被写体に対する視認性が向上する。その後、動き検出回路１６１より動きが検出されなくなったら、制御部１６は、再び処理回路１５から出力される１フレーム分の画像データの平均値を検出する。そして制御部１６は、画像データの平均値に基づき第１の発振器１４を制御する。
【００２６】
なお、上述したように、ディジタル化された画像データから１フレーム分の平均値を得て、この平均値をもとに第１の発振器１４の発振周波数を制御するために、制御部１６に備えられているＤ／Ａコンバータが用いられる。このＤ／Ａコンバータのビット数が少ない場合、Ｄ／Ａコンバータの量子化ビットに起因して、第１の発振器１４に対して制御部１６から発生される制御電圧がとびとびの値になる。この結果、第１の発振器１４はクロック周波数を離散的な値として設定することになる。この設定される周波数と周波数との間隔が大きいと、処理回路１５から出力される１フレーム分の画像データの平均値を上述したように正確に７００mVに調整することが困難になる。この場合には、制御部１６が乗算器２０１に対する倍率を調整することにより、スキャンコンバータ１７に入力される画像データの平均値を７００mVに微調整する。
【００２７】
以上説明した第一の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）撮像素子１１から出力される信号レベルに応じて第１の発振器１４の発振周波数を変化させることにより、撮像素子１１の電荷蓄積時間を長くするようにした。この結果、撮像装置の標準的な信号レベルになるように信号レベルが高められるから、画像データのＳ／Ｎ比が向上する。さらに、駆動回路１３に入力されるクロック信号の周波数を変化させて、駆動回路１３で発生される全体の駆動信号の周波数、すなわち、撮像時のフレーム周波数を低下させる(フレーム読み出し周期を長くする)ことにより電荷蓄積時間を長くするので、駆動信号のタイミングを個別に変化させる場合に比べて制御が簡単になる。
（２）撮像時のフレーム周波数と、表示用モニタに出力する映像信号の表示用フレーム周波数とが異なる場合でも、スキャンコンバータ１７により周波数変換を行うようにしたので、たとえば、ＮＴＳＣ方式の表示用モニタに対して、撮像時のフレーム周波数に関係なく所定の表示用フレーム周波数の映像信号を出力することができる。
【００２８】
（３）動き検出回路１６１で画像データを１フレーム前のデータと比較し、差が所定値以上の場合に制御部１６が画像データに動きがあると判定するようにした。動きがあると判定されると撮像素子１１の電荷蓄積時間が元の時間に戻される。したがって、電荷蓄積時間を長くすることによりブレが発生する場合でも、電荷蓄積時間を元の短い時間にしてブレの発生を抑えることができるので、動いている被写体に対する視認性が向上する。また、電荷蓄積時間を元の時間に戻すとき、撮像素子１１から出力される信号レベルが撮像装置の標準的な信号レベルになるように乗算器２０１の倍率を変更するようにしたので、表示用モニタで表示される画面が突然暗くなることが防止される。
（４）制御部１６のＤ／Ａコンバータの量子化ビットに起因して、第１の発振器１４に対して制御部１６から発生される制御電圧がとびとびの値になる結果、撮像素子１１から出力される信号レベルが撮像装置の標準的な信号レベルにならない場合でも、制御部１６が乗算器２０１に対する倍率を調整することにより信号レベルを調整することができる。この結果、Ｄ／Ａコンバータのビット数を必要以上に増やさなくてよいからコストの上昇を防止できる。
【００２９】
上述した説明では、制御部１６において、画像データの値を１フレームにわたって積算し、１フレーム分のデータ数で除算した平均値を画面の明るさの情報とした。１フレーム分の平均値の代わりに、１画面のうち所定の領域の画像データの平均値や、１画面のうち一番明るい最大値を画面の明るさの情報として用いることもできる。
【００３０】
上述した画面の明るさの情報として用いられる値は、撮影条件や被写体に応じて切換えるようにしてもよい。たとえば、人物を撮像する場合に、人物が撮像されている所定の領域に存在する画素データから明るさの情報を得るようにすれば、画面全体の画素データを積算する場合に比べて演算量を少なくすることができる。
【００３１】
−第二の実施の形態−
第一の実施の形態における第１の発振器１４(図１)を図４の発振回路２４のようにすることもできる。図４は、第二の実施の形態による撮像装置の概要を表すブロック図である。図１と同一のブロックには、同じ番号を記してある。ここでは、第一の実施の形態と相違する発振回路２４を中心に説明する。
【００３２】
図４において、発振回路２４は、第１の発振器２４１と分周器２４２とを有する。第１の発振器２４１は、所定の周波数に固定されたクロック信号を発生する。分周器２４２は入力される制御データに応じて、第１の発振器２４１により発生されているクロック周波数を分周して出力する。
【００３３】
発振回路２４は、制御部２６から出力される制御データに応じて分周器２４２の分周比を大きくすることにより、分周後のクロック周波数を低下させる。発振回路２４から出力されて駆動回路１３に入力されるクロック周波数が低下するので、駆動回路１３で発生される撮像素子１１を駆動する駆動信号がクロック周波数に比例して低下する。したがって、撮像素子１１における撮像時のフレーム周波数が低下、すなわち、フレーム読み出し周期が伸長して電荷蓄積時間が長くなり、撮像素子１１から出力される信号レベルが高くなる。この結果、画像データのＳ／Ｎ比が向上する。
【００３４】
分周器２４２について説明する。図５(a)は、ＰＬＬを用いて分周比１／１.５に分周する分周器２４２の一例を示す回路図である。図５(a)において、分周器２４２は、位相比較器４１０と、ＶＣＯ４２と、１／２分周器４３と、１／３分周器４４とを有する。図５(a)の分周器４３，４４の分周比は、分周器２４２の分周比に応じて、制御部１６から出力される制御データによって設定される。分周器２４２の入力端子Ａから入力された周波数３×ａのクロック信号が、位相比較器４１０の一方の入力端子410aに入力される。位相比較器４１０の出力は、位相比較器４１０の２つの入力端子410a,410bに入力される２つのパルス信号の位相が一致するように、ＶＣＯ４２による発振周波数を６×ａにする制御電圧を出力する。図５(b)は、分周器２４２の入力端子Ａにおける信号波形Sig.A、ＶＣＯ４２の出力端子Ｂにおける信号波形Sig.B、および分周器２４２の出力端子Ｃにおける信号波形Sig.Cを表す図である。
【００３５】
ＶＣＯ４２による周波数６×ａのクロック信号Sig.Bは、１／２分周器４３および１／３分周器４４にそれぞれ入力される。このとき、１／２分周器４３により分周されて位相比較器４１０の他方の入力端子410bに入力されるクロック信号の位相は、位相比較器４１０の一方の入力端子410aに入力されるクロック信号Sig.Aの位相と一致する。１／３分周器４４により分周されて出力端子Ｃから出力されるクロック信号Sig.Cの周波数は２×ａであり、入力端子Ａから入力された周波数３×ａのクロック信号が１／１.５分周されている。
【００３６】
上述したような第１の発振器２４１および分周器２４２による発振回路２４を用いて周波数が連続するクロック周波数を得るには、設定される分周比によりＶＣＯ４２の発振周波数を高くする必要がある。しかしながら、ＶＣＯ４２の発振周波数を無制限に高めることは不可能なので、ＶＣＯ４２の発振周波数の上限が所定の周波数で制限される。この結果、発振回路２４から出力されるクロック周波数は離散的な値になる。発振回路２４から出力される周波数と周波数との間隔が大きいと、上述したように処理回路１５から出力される１フレーム分の画像データの平均値を７００mVに調整することが困難になる。この場合には、制御部２６が乗算器２０１に対する倍率を調整することにより、スキャンコンバータ１７に入力される画像データの平均値を７００mVに微調整する。このように乗算器２０１を用いて画像データの平均値を調整すれば、分周器２４２に対して細かな分周比を設定しなくてもよいので、分周器２４２を簡単にすることができる上に、ＶＣＯ４２が発生する周波数範囲を狭くしてＶＣＯ４２を簡単にすることができる。
【００３７】
上述した乗算器２０１を用いる微調整について、さらに詳細に説明する。たとえば、上述したように処理回路１５から出力される１フレーム分の画像データの平均値が４１１mVであるとする。この画像データ信号の平均値を７００mVにするためには、分周器２４２による分周比を４１１／７００＝１／１．７にすればよい。第１の発振器２４１の発振周波数が１３．５MHzであると仮定すると、分周後の周波数を１３．５／１．７＝７．９４１MHzにするためには、上述した分周器２４２を次のように構成する必要がある。すなわち、図５(a)の分周器４３の分周比を１／１７０に、分周器４４の分周比を１／２８９にした上で、ＶＣＯ４２の発振周波数を２２９５MHzにする。しかしながら、このような高い周波数を発生するＶＣＯ４２は、コストが割高になる。
【００３８】
図５(a)に示す各部の設定を元の値に、すなわち、第１の発振器２４１の発振周波数を１３．５MHzに、分周器４３の分周比を１／２に分周器４４の分周比を１／３にすると、分周器２４２による分周後の周波数が９MHzとなるので、画像データ信号の平均値が４１１×１．５＝６１６．５mVになる。そこで、乗算器２０１に対する倍率を７００／６１６．５＝１．１３５倍に調整することにより、スキャンコンバータ１７に入力される画像データの平均値を７００mVに微調整することができる。この微調整は、不図示のレンズに備えられるアイリス調整機構により、画像データの平均値を調整するようにしてもよい。
【００３９】
制御部２６内の動き検出回路２６１による被写体または撮像装置の動きを検出する処理は、第一の実施の形態における処理と同様である。
【００４０】
以上説明した第二の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）撮像素子１１から出力される信号レベルに応じて、第１の発振器２４１から出力される固定周波数のクロック信号を分周する分周器２４２の分周比を変化させるようにした。したがって、第一の実施の形態と異なる構成で、第一の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
（２）乗算器２０１の倍率を変化させたり、不図示のレンズアイリス調整機構を用いて画像データの平均値を微調整するので、分周器２４２に対して細かな分周比を設定しなくてもよいから分周器２４２を簡単にすることができる。さらに、ＶＣＯ４２が発生する周波数範囲を必要以上に広くしなくてもよいからＶＣＯ４２を簡単にすることができる。この結果、コストの上昇を抑えることが可能になる。
【００４１】
−第三の実施の形態−
第一の実施の形態、および第二の実施の形態では、スキャンコンバータ１７に入力される画像データの平均値を７００mVに微調整するために、乗算器２０１に対する倍率を調整するようにした。乗算器２０１の代わりに、上述した電子シャッタ制御を用いて撮像素子１１の不図示のフォトダイオードの電荷蓄積時間を調整し、スキャンコンバータ１７に入力される画像データの平均値を７００mVに微調整することができる。図６は、第三の実施の形態による撮像装置の概要を表すブロック図である。図４と比べて、露出計３１が追加され、乗算器２０１が省略されている。
【００４２】
図６において、露出計３１は、不図示のレンズを介して被写体光を測光(ＴＴＬ測光)し、測光結果を制御部２６へ送出する。露出計３１は、上述した１フレーム分の画像データの平均値が７００mVであるとき、露出計３１の出力値が７になるように調整されている。制御部２６は、露出計３１から出力される測光結果に応じて、図７(a)に示す分周設定テーブルにしたがって分周器２４２に対する分周比を設定する。分周設定テーブルは、制御部２６内のメモリに記憶されている。図７(a)において、横軸は露出計３１からの出力レベルを示す。縦軸は分周器２４２から出力される分周後のクロック周波数を示す。縦軸のクロック周波数は、露出計３１の出力レベルが７の場合に分周器２４２から出力される基準クロック周波数で基準化した基準化周波数として表されている。基準クロック周波数は、発振器２４１の出力周波数である。基準クロック周波数は、ＮＴＳＣ方式の場合を例にとれば、１３．５MHzである。
【００４３】
制御部２６は、露出計３１の出力レベルが３．５より大きいとき、分周後の基準化周波数を１にする一方、露出計３１の出力レベルが３．５以下のとき、分周後の基準化周波数を１／２にするように分周器２４２に対する分周比を設定する。
【００４４】
被写体の輝度が低下して、露出計３１から出力される信号レベルが７から低下する場合を考える。被写体輝度が低下すると、１フレーム分の画像データの平均値も低下する。そこで、１フレーム分の画像データの平均値を元の７００mVに高めるように、電荷蓄積時間を伸長させる。制御部２６は、図７(b)に示す電子シャッタ設定テーブルにしたがって、露出計３１から送出される測光結果に応じて駆動回路１３に制御信号を出力する。電子シャッタ設定テーブルは、制御部２６内のメモリに記憶されている。
【００４５】
図７(b)において、横軸は露出計３１からの出力レベルを示す。縦軸は電荷蓄積時間に含まれるクロック数を示す。電荷蓄積時間に含まれるクロック数とは、電荷蓄積時間に分周器２４２から出力されるクロック信号の数である。制御部２６は、電荷蓄積時間を長くするとき、電荷蓄積時間に含まれるクロック数を増加させるように駆動回路１３を制御し、電荷蓄積時間を短くするとき、電荷蓄積時間に含まれるクロック数を減少させるように駆動回路１３を制御する。なお、図７(b)の縦軸のクロック数は、露出計３１の出力レベルが７であり、かつ上述した基準化周波数が１であるときの値を１にするように基準化した基準化クロック数で表されている。
【００４６】
基準化周波数が１であり、かつ露出計３１の出力レベルが７から低下して３．５に近づく場合、制御部２６は、基準化クロック数を徐々に増加して２に近づけるように駆動回路１３に指令を出す。駆動回路１３が図２の有効期間内に発生される信号ＳＰの正パルスの数を減じることにより、電荷蓄積時間が長くなる。この結果、フレーム読み出し周期の中で電荷蓄積時間が占める比率が高くなる。第三の実施の形態による装置では、電子シャッタ制御による電荷蓄積時間の制御は、基準化クロック数２までが限界である。そのため、露出計３１の出力レベルが３．５以下の場合、制御部２６は基準化周波数を１／２に設定する。基準化周波数が１／２であり、かつ露出計３１の出力レベルが３．５の場合に、制御部２６は基準化電荷蓄積時間を１にし、さらに露出計３１の出力レベルが３．５より低下し１．７５に近づく場合、基準化クロック数を徐々に増加して２に近づけるように駆動回路１３に指令を出す。上述したように、駆動回路１３が図２の有効期間内に発生される信号ＳＰの正パルスの数を減じることにより、電荷蓄積時間が長くなる。
【００４７】
以上のように制御部２６が分周器２４２および駆動回路１３を制御することにより、電荷蓄積時間は図７(c)に示すように制御される。図７(c)において、横軸が露出計３１からの出力レベルを示す。縦軸が電荷蓄積時間を示す。図７(c)は、露出計３１の出力レベルが７であり、かつ上述した基準化周波数が１であるときに、電荷蓄積時間の値を１にするように基準化して表されている。図７(c)によれば、被写体の輝度が低下して、露出計３１から出力される信号レベルが７から低下する場合に、電荷蓄積時間が長く制御されることがわかる。したがって、１フレーム分の画像データの平均値が、元の７００mVに高められる。
【００４８】
以上説明した第三の実施の形態によれば、露出計３１から出力される信号レベルに応じて、第１の発振器２４１から出力される固定周波数のクロック信号を分周する分周器２４２の分周比を２段階に変化させる。画像データの平均値の微調整を行うために、電子シャッタ制御でフレーム読み出し周期に対する電荷蓄積時間の比率を変えるようにした。したがって、第二の実施の形態と同様に、分周器２４２、ＶＣＯ４２を簡単にすることができるから、コストの上昇を抑えることが可能になる。また、乗算器を用いて電気的に画像データの信号増幅を行わないので、信号増幅を行う場合に比べてＳ／Ｎ比のよい画像データを得ることが可能になる。
【００４９】
上記の説明では、露出計３１から出力される信号レベルが１．７５以下になると基準化蓄積時間を４で一定にするようにした。したがって、露出計３１から出力される信号レベルが１．７５より低くなると、１フレーム分の画像データの平均値は７００mVより小さくなる。この場合には、第二の実施の形態で用いられた乗算器２０１を設けて信号レベルを補正するとよい。
【００５０】
−第四の実施の形態−
図８により第四の実施の形態を説明する。図８は、第四の実施の形態による撮像装置の概要を表すブロック図である。第一の実施の形態、第二の実施の形態と比べて、第１の乗算器３８と、第２の乗算器３９と、加算器４０と、フレームメモリ３７とを有する点で相違する。第四の実施の形態では、撮像素子１１で撮像されて処理回路１５で画像処理された画像データの信号レベルが所定値より低い場合に、信号レベルに応じて決定された回数の積分を行う。
【００５１】
図８において、発振器３４は、所定の周波数に固定されたクロック信号を発生して駆動回路１３へ送る。制御部３６は、処理回路１５に対する制御信号を出力する。さらに制御部３６は、処理回路１５で画像処理が施された画像データに対して、制御部３６内の動き検出回路３６１を用いて画像データに変化があるか否かを検出する一方、乗算器３８および３９に対して、それぞれ倍率ＫおよびＭを設定する。
【００５２】
乗算器３８は、処理回路１５による画像処理後の画像データに対して、所定倍率Ｋで乗算する。乗算器３９は、フレームメモリ３７から読み出される画像データに対して、所定倍率Ｍで乗算する。加算器４０は、乗算器３８および乗算器３９で乗算された２つの画像データを加算する。加算器４０で加算された画像データは、フレームメモリ３７に記憶されるとともにＤ／Ａ変換回路２０へ送られる。Ｄ／Ａ変換回路は、画像データをアナログ映像信号に変換する。
【００５３】
制御部３６は、１フレーム分の画像データの平均値が１００mVの場合には、これを、たとえば７００mVに高めるように、処理回路１５で行われるγ処理時のγ値が１である場合に７００(mV)／１００(mV)＝７フレーム分の画像データを積算する。ここで、各フレーム間の画像データはノイズ成分を除いて信号レベルの変化がないものと仮定する。処理回路１５により画像処理が行われた１フレーム目の画像データＶ１は、制御部３６の指令によりＫ＝７倍の倍率が設定されている乗算器３８により７倍の値７×Ｖ１にするように乗算される。このとき、制御部３６は乗算器３９に対してＭ＝０倍に設定するので、加算器４０からフレームメモリ３７およびＤ／Ａ変換回路２０へ出力される画像データの値７×Ｖ１は、乗算器３８から出力される１フレーム目の画像データの値Ｖ１が７倍されたもの(７００mV相当)である。
【００５４】
処理回路１５により画像処理が行われた２フレーム目の画像データＶ２に対して、制御部３６はＫ＝７／２倍、Ｍ＝１／２の倍率を設定する。２フレーム目の画像データＶ２は乗算器３８により値７／２×Ｖ２にするように乗算される。フレームメモリから読み出される画像データ７×Ｖ１は乗算器３９により値７／２×Ｖ１にするように乗算される。加算器４０からフレームメモリ３７およびＤ／Ａ変換回路２０へ出力される画像データの値７／２×(Ｖ１＋Ｖ２)は、７００mV相当の値である。
【００５５】
処理回路１５により画像処理が行われた３フレーム目の画像データＶ３に対して、制御部３６はＫ＝７／３倍、Ｍ＝２／３の倍率を設定する。３フレーム目の画像データＶ３は乗算器３８により値７／３×Ｖ３にするように乗算され、フレームメモリから読み出される画像データ７／２×(Ｖ１＋Ｖ２)は乗算器３９により値７／３×(Ｖ１＋Ｖ２)にするように乗算される。加算器４０からフレームメモリ３７およびＤ／Ａ変換回路２０へ出力される画像データの値７／３×(Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３)は、７００mV相当の値である。
【００５６】
同様にして、処理回路１５により画像処理が行われたＲフレーム目(本実施の形態では、Ｒは７以下の正の整数)の画像データＶＲに対して、制御部３６はＫ＝７／Ｒ、Ｍ＝(Ｒ−１)／Ｒの倍率を設定する。Ｒフレーム目の画像データＶＲは乗算器３８により値７／Ｒ×ＶＲにするように乗算され、フレームメモリ３７から読み出される画像データ７／(Ｒ−１)×(Ｖ１＋Ｖ２＋…＋Ｖ(Ｒ−１))は乗算器３９により値７／Ｒ×(Ｖ１＋Ｖ２＋…＋Ｖ(Ｒ−１))にするように乗算される。加算器４０からフレームメモリ３７およびＤ／Ａ変換回路２０へ出力される画像データの値７／Ｒ×(Ｖ１＋Ｖ２＋…＋ＶＲ)は、７００mV相当の値である。
【００５７】
なお、上記の演算処理は、１フレーム分の画素データについて、たとえば、画面の左上に位置する画素データから右下に位置する画素データにかけて１画素データごとに順に行われる。
【００５８】
以上の処理を表す一般式は、次式(２)〜(５)で表される。
【数２】
Ｐ＝Ｆ／Ｇ （２）
ただし、Ｐは撮像装置の標準的な信号レベルを得るのに必要とされる積分回数であって、１以上の自然数、Ｇは１画面分の画像データの平均値、Ｆは撮像装置の標準的な信号レベルである。
Ｋ＝Ｐ／Ｒ (３)
ただし、Ｋは乗算器３８の倍率、ＲはＰ以下の正の整数で表される積分動作開始からのフレーム数である。
Ｍ＝(Ｒ−１)／Ｒ (４)
ただし、Ｍは乗算器３９の倍率である。
ＶＲ＝Ｐ／Ｒ×(Ｖ１＋Ｖ２＋…＋ＶＲ) (５)
ただし、ＶＲはＲフレーム目を積分した後にＤ／Ａ変換回路２０へ出力される画像データの値である。
【００５９】
図９は、γ＝１の場合の積分回数と信号レベルとの関係例を表す図である。図９において、画像データの平均レベルに応じて積分回数を以下のように設定する。すなわち、１画面分の画像データの平均レベルが３５０mVを超える場合は積分回数を１にする。平均レベルが２３３．３mVを超えて３５０mV以下の場合は積分回数を２にする。平均レベルが１７５mVを超えて２３３．３mV以下の場合は積分回数を３にする。平均レベルが１４０mVを超えて１７５mV以下の場合は積分回数を４にする。平均レベルが１１６．７mVを超えて１４０mV以下の場合は積分回数を５にする。平均レベルが１００mVを超えて１１６．７mV以下の場合は積分回数を６にする。平均レベルが８７．５mVを超えて１００mV以下の場合は積分回数を７にする。平均レベルが７７．８mVを超えて８７．５mV以下の場合は積分回数を８にする。信号レベルが７０mVを超えて７７．８mV以下の場合は積分回数を９にする。
【００６０】
以上説明したように、フレームごとの画像データがＰ回加算されるので、Ｄ／Ａ変換回路２０へ出力される画像データの値が加算される前に比べてＰ倍に大きくなる。この結果、画像データのＳ／Ｎ比が向上する。また、フレーム数Ｒが積分回数Ｐに達する前は、フレーム数Ｒに応じて乗算器３８の倍率Ｋ、および乗算器３９の倍率Ｍを変えるようにしたので、Ｄ／Ａ変換回路２０へ出力される画像データの値ＶＲは、常に撮像装置の標準的な信号レベル(Ｆ相当)になる。
【００６１】
フレームごとの画像データには、それぞれランダムに重畳されたノイズ成分が含まれている。これらノイズ成分の各フレーム間の相関は極めて小さい。したがって、Ｐ回加算することによりノイズ成分の振幅は１／(√Ｐ)倍になり、画像データのＳ／Ｎ比が向上する。
【００６２】
動き検出回路３６１は、上式(１)を用いて、撮像された１フレーム分の画像データを構成する各画素ごとに対応する１フレーム前の画像データの画素の値との差を求め、差の絶対値の総和を算出する。制御部３６は、上式(１)により算出される差の絶対値の総和が所定値ｃ以上になるとき、被写体または撮像装置に動きがあるとみなして積分回数Ｐ＝１を設定し、乗算器３８の倍率Ｋを１に、乗算器３９の倍率Ｍを０に設定する。この結果、Ｄ／Ａコンバータ２０へ出力される画像データにブレが生じにくくなる。
【００６３】
積分回数Ｐを１に変化させると、Ｄ／Ａコンバータ２０へ出力される画像データの平均値が１／Ｐに低下する。この画像データによる映像信号を表示用モニタに出力すると、表示用モニタの画面が突然暗くなってしまう。そこで、制御部３６は、乗算器３８に対して倍率ＫをＰ倍にするように指令を出力する。なお、処理回路１５から出力される信号の出力レベルが変化している場合は、変化に応じて倍率Ｋを調整するとよい。この結果、表示用モニタの画面が暗くなることが防止される上に、画像データが積分されていたときに比べてＳ／Ｎ比が悪いものの、動いている被写体に対する視認性が向上する。
【００６４】
以上説明した第四の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）撮像素子１１から出力される信号レベルに応じて決定した積分回数Ｐにより、Ｐフレーム分の画像データを加算するようにした。この結果、撮像装置の標準的な信号レベルになるように信号レベルがＰ倍に高められる一方、画像データに重畳するランダムなノイズ成分の振幅は１／(√Ｐ)倍になるので、画像データのＳ／Ｎ比が向上する。
（２）積分処理開始からのフレーム数Ｒが積分回数Ｐに達する前は、フレーム数Ｒに応じて乗算器３８の倍率Ｋ、および乗算器３９の倍率Ｍを変えるようにしたので、Ｄ／Ａ変換回路２０へ出力される画像データの値ＶＲは、常に撮像装置の標準的な信号レベルになる。この結果、積分処理に伴い表示用モニタで表示される画面の明るさが突然変化することが防止される。
（３）動き検出回路３６１で動きがあると判定されると、積分処理をやめて積分回数Ｐ＝１にするようにした。したがって、Ｐフレーム分の画像データを積算することによりブレが発生する場合でも、積分処理をやめてブレの発生を抑えることができるので、動いている被写体に対する視認性が向上する。また、積分処理をやめるとき、Ｄ／Ａ変換回路２０に出力される信号レベルが撮像装置の標準的な信号レベルになるように乗算器３８の倍率ＫをＰ倍に、乗算器３９の倍率Ｍを０倍に変更することにより、表示用モニタで表示される画面が突然暗くなることが防止される。
【００６５】
上述した第四の実施の形態では、動き検出回路３６１が被写体の動きを検出した場合に積分処理をやめるようにした。積分処理をやめる代わりに、積分回数Ｐを少なくするようにしてもよい。
【００６６】
また、動き検出回路３６１が被写体または撮像装置の動きを検出した場合に、その時点でフレームメモリ３７に記憶されている画像データによる映像信号を、静止画像を表示させる映像信号として表示用モニタに出力することもできる。この場合には、制御部３６が乗算器３８の倍率Ｋを０に、乗算器３９の倍率Ｍを１に設定する。この結果、フレームメモリ３７に記憶されている同一の画像データが繰り返し読み出されてＤ／Ａコンバータ２０へ出力されるので、この画像データによる映像信号が表示用モニタに出力される。
【００６７】
特許請求の範囲における各構成要素と、発明の実施の形態における各構成要素との対応について説明すると、駆動回路１３が駆動信号出力手段に、第１の発振器１４および制御部１６、発振回路２４および制御部２６が周波数制御手段に、制御部１６,２６,３６が信号レベル検出手段に、信号ＳＰが電子シャッタ信号に、乗算器２０１および第１の乗算器３８がレベル補正手段に、駆動回路１３および制御部２６が電子シャッタ制御手段に、スキャンコンバータ１７がフレーム周期変換手段に、動き検出回路１６１,２６１,３６１が判断手段に、第１の乗算器３８、第２の乗算器３９および加算器４０が積分手段に、制御部３６が積分回数設定手段に、フレームメモリ３７が記憶手段に、それぞれ対応する。
【００６８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、次のような効果を奏する。
（１）請求項１〜１３に記載の発明による撮像装置では、撮像素子を駆動する駆動信号を出力する駆動信号出力手段の駆動周波数を設定して、撮像素子から出力される画像信号のフレーム読み出し周期を制御するようにした。したがって、たとえば、駆動周波数を低く設定するだけで、フレーム読み出し周期を長く、すなわち、電荷蓄積時間を長くすることが可能になる。この結果、駆動周波数を低くする簡単な方法で画像信号のＳ／Ｎ比を向上して装置のダイナミックレンジを拡げることができ、高品位の画像を得ることが可能になる。
（２）とくに、請求項２、３に記載の発明による撮像装置では、撮像素子から出力される画像信号のレベルに応じてクロック信号の周波数を設定するようにしたから、画像信号レベルをほぼ一定にすることができる。
（３）とくに、請求項６〜８、１１〜１３に記載の発明による撮像装置では、レベル補正手段により画像信号レベルを目標レベルに補正するようにしたので、クロック信号の周波数を変えることによって画像信号レベルが変化することが防止される。この結果、たとえば、撮像した映像を外部表示装置などに表示している場合に、映像の明るさが変化することが防止されて見やすくなる。
（４）とくに、請求項９に記載の発明による撮像装置では、フレーム周期変換手段を設けるようにした。したがって、撮像素子のフレーム読み出し周期と異なるフレーム表示周期の外部表示装置、もしくは外部記録装置に撮像した画像信号を出力することができるので、装置の使い勝手が向上する。
（５）とくに、請求項１０に記載の発明による撮像装置では、撮像素子と被写体との相対的な位置が変化したと判断すると、駆動周波数を所定値以上に設定するようにした。したがって、電荷蓄積時間が短くなって撮像される画像にブレが生じることが防止され、動画像の視認性が向上する効果が得られる。
【００６９】
（６）請求項１４〜１９に記載の発明による撮像装置では、撮像素子から出力される画像信号レベルに基づいて決定される積分回数で、画像信号をフレームごとに積分するようにした。したがって、画像信号レベルをほぼ一定にすることができ、画像信号のＳ／Ｎ比を向上して高品位の画像を得ることが可能になる。
（７）とくに、請求項１５に記載の発明による撮像装置では、撮像素子と被写体との相対的な位置が変化したと判断すると、積分回数を１に設定するようにした。したがって、被写体位置が異なる画像信号が積分されることにより生じるブレの発生を防止する効果が得られる。
（８）請求項１６に記載の発明による撮像装置では、撮像素子と被写体との相対的な位置が変化したと判断すると、撮像素子が出力する画像信号を出力するようにしたので、動きのある被写体の場合に動画像の視認性が向上する。
（９）請求項１７に記載の発明による撮像装置では、レベル補正手段により画像信号レベルを目標レベルに補正するようにしたので、積分回数を１に変えることによって画像信号レベルが変化することが防止される。この結果、たとえば、撮像した映像を外部表示装置などに表示している場合に、映像の明るさが変化することが防止されて見やすくなる。
（１０）請求項１８に記載の発明による撮像装置では、撮像素子と被写体との相対的な位置が変化したと判断すると、記憶手段に記憶されている積分結果の画像信号を出力するようにしたので、動きのある被写体の場合に静止画像を出力することができる。この結果、ブレが生じるおそれのある画像に変えてきれいな画像をえることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施の形態による撮像装置の概要を表すブロック図である。
【図２】撮像素子に入力される駆動信号のタイムチャートを表す図である。
【図３】γ＝１の場合の基準化周波数と信号レベルとの関係例を表す図である。
【図４】第二の実施の形態による撮像装置の概要を表すブロック図である。
【図５】 (a)はＰＬＬを用いて分周比１／１.５に分周する分周器の一例を示す回路図、(b)は(a)の分周器の入力端子Ａにおける信号波形Sig.A、ＶＣＯ４２の出力端子Ｂにおける信号波形Sig.B、および(a)の分周器の出力端子Ｃにおける信号波形Sig.Cを表す図である。
【図６】第三の実施の形態による撮像装置の概要を表すブロック図である。
【図７】 (a)は分周設定テーブル、(b)は電子シャッタ設定テーブル、(c)は電荷蓄積時間を表す図である。
【図８】第四の実施の形態による撮像装置の概要を表すブロック図である。
【図９】γ＝１の場合の積分回数と信号レベルとの関係例を表す図である。
【符号の説明】
１１…撮像素子、 １３…駆動回路、
１４…第１の発振器、 １５…処理回路、
１６,２６,３６…制御部、 １７…スキャンコンバータ、
１８…読み出し制御部、 １９…第２の発振器、
２０…Ｄ／Ａ変換回路、 ２４…発振回路、
３１…露出計、 ３７…フレームメモリ、
３８…第１の乗算器、 ３９…第２の乗算器、
４０…加算器、 ４２…ＶＣＯ、
４３…１／２分周器、 ４４…１／３分周器、
１６１,２６１,３６１…動き検出回路、２０１…乗算器、
２４１…発振器、 ２４２…分周器、
４１０…位相比較器
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データの信号対雑音(Ｓ／Ｎ)比を向上させる撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
撮像素子に信号電荷を蓄積する電荷蓄積時間を制御して、撮像素子から出力される信号成分を大きくしたり、撮像素子から出力される信号を積分して画像信号に含まれているノイズ成分を低減したりすることにより、画像データのＳ／Ｎ比を向上させる画像処理装置が知られている。たとえば、特開平６−６２３２３号公報(第１の従来技術とする)には、固体撮像装置に信号電荷が蓄積される時間を長くして、固体撮像装置から出力される出力信号のレベルを大きくする電子アイリス制御回路が記載されている。また、特開平５−３２８１２７号公報(第２の従来技術とする)には、ＴＶカメラで撮像された静止画像データを積分して、ノイズ成分が低減された静止画像データを出力する画像処理装置が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
第１の従来技術では、垂直ブランキング信号および読み出し信号に対するシャッターパルスの発生タイミングを画面の全体的な明るさに応じて変化させるので、電荷蓄積時間を制御するためのタイミング制御が複雑になる。また、第２の従来技術では、静止画像データの積分回数を画面の明るさに応じて変化させていないので、被写体の輝度が変化する場合に適用することが難しい。
【０００４】
本発明の目的は、簡単なタイミング制御で電荷蓄積時間を長くしてＳ／Ｎ比を向上させるようにした撮像装置、および被写体輝度に応じた積分回数で画像信号を積分してＳ／Ｎ比を向上させるようにした撮像装置を提供することにある。
【０００５】
（１）請求項１に記載の発明による撮像装置は、被写体像に対応する光を光電変換し、画像信号を出力する撮像素子と、前記撮像素子から出力される前記画像信号の信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、前記画像信号をフレームごとに積分する積分手段と、前記信号レベル検出手段により検出される前記信号レベルに基づいて、前記積分手段の積分回数を設定する積分回数設定手段と、前記撮像素子の撮像面上における前記被写体像の変化に基づいて、前記被写体と前記撮像素子との相対的な位置変化を判断する判断手段と、を有し、前記積分手段は、前記撮像素子から出力された前記画像信号と、前記積分手段による積分結果を記憶する記憶手段に記憶された画像信号とを積分するものであって、前記判断手段により前記被写体と前記撮像素子との相対的な位置が変化したと判断された場合に、前記記憶手段を介さずに前記撮像素子の出力する前記画像信号を出力することを特徴とする。
（２）請求項２に記載の発明による撮像装置は、被写体像に対応する光を光電変換し、画像信号を出力する撮像素子と、前記撮像素子から出力される前記画像信号の信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、前記画像信号をフレームごとに積分する積分手段と、前記信号レベル検出手段により検出される前記信号レベルに基づいて、前記積分手段の積分回数を設定する積分回数設定手段と、前記撮像素子の撮像面上における前記被写体像の変化に基づいて、前記被写体と前記撮像素子との相対的な位置変化を判断する判断手段と、を有し、前記積分手段は、前記撮像素子から出力された前記画像信号と、前記積分手段による積分結果を記憶する記憶手段に記憶された画像信号とを積分するものであって、前記判断手段により前記被写体と前記撮像素子との相対的な位置が変化したと判断された場合に、前記記憶手段への書き込みを禁止して前記記憶手段の記憶する積分結果を出力することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
−第一の実施の形態−
図１は、本発明の第一の実施の形態による撮像装置の概要を表すブロック図である。図１において、撮像装置は、撮像素子１１と、処理回路１５と、乗算器２０１と、スキャンコンバータ１７と、Ｄ／Ａ変換回路２０と、駆動回路１３と、第１の発振器１４と、制御部１６と、読み出し制御部１８と、第２の発振器１９とを有する。
【０００８】
ＣＣＤなどの撮像素子１１は、駆動回路１３で発生される駆動信号により駆動され、不図示のレンズにより撮像素子１１の撮像面上に結像される光像を光電変換して電荷を蓄積する。駆動回路１３は、第１の発振器１４で発生されるクロック信号を用いて、撮像素子１１を駆動する駆動信号を発生する。第１の発振器１４はＶＣＯであり、入力される電圧に応じて異なる周波数のクロック信号を発生する。第１の発振器１４は、撮像される方式がＮＴＳＣ方式の場合に、たとえば、１４.３１８１MHz,１３.５MHz,および１２.２７２７MHzのうちいずれかの周波数のクロック信号を基準周波数として出力するように制御される。
【０００９】
処理回路１５は、制御部１６からの制御信号を受けて、撮像素子１１から出力される映像信号に対して直流再生処理、Ａ／Ｄ変換処理、γ変換処理およびニー変換処理などの画像処理を行う。制御部１６は、第１の発振器１４に対して上述したような周波数のクロック信号を発生させる制御電圧を発生する。また、制御部１６は、第１の発振器１４で発生されるクロック信号を用いて、スキャンコンバータ１７に対する書き込み制御信号を発生する。また、制御部１６は、処理回路１５に対する制御信号を出力する。さらに制御部１６は、処理回路１５で画像処理が施された画像データに対して、制御部１６内の動き検出回路１６１を用いて画像データに変化があるか否かを検出する。また、制御部１６は、乗算器２０１に対して所定の倍率を設定する。
【００１０】
乗算器２０１は、処理回路１５による画像処理後の画像データに対して、所定倍率で乗算する。スキャンコンバータ１７は、乗算器２０１で乗算された画像データを制御部１６から発生される書き込み制御信号により記憶する。第２の発振器１９は、所定の周波数に固定されたクロック信号を発生して読み出し制御部１８へ出力する。読み出し制御部１８は、第２の発振器１９により発生されたクロック信号を用いて、スキャンコンバータ１７に対する読み出し制御信号を発生する。スキャンコンバータ１７に記憶されている画像データは、読み出し制御部１８から発生される読み出し制御信号により読み出される。Ｄ／Ａ変換回路２０は、スキャンコンバータ１７から読み出される画像データをアナログ映像信号に変換する。
【００１１】
以上の撮像装置で行われる画像データに対するＳ／Ｎ比の改善処理を説明する。第一の実施の形態では、撮像素子１１で撮像されて処理回路１５で画像処理された画像データの信号レベルが所定値より低い場合に、信号レベルに応じて撮像素子１１の電荷蓄積時間を長くする。すなわち、第１の発振器１４で発生されるクロック周波数を低く変化させることにより、駆動回路１３で発生される全ての駆動信号のタイミングを遅くし、撮像素子１１における電荷蓄積時間を長くする。これにより、撮像素子１１の撮像時のフレーム周波数が低くなり、撮像素子１１から読み出されるデータのフレーム読み出し周期が長くなる。
【００１２】
駆動回路１３から撮像素子１１に入力される駆動信号の例を図２のタイムチャートに示す。図２において、信号ＨＤは水平同期信号を表し、信号ＶＤは垂直同期信号を表す。信号ＨＤがＬレベルの期間が水平ブランキング期間である。信号ＶＤがＬレベルの期間が垂直ブランキング期間である。信号φＶ１〜信号φＶ４は、撮像素子１１において蓄積電荷を垂直転送するための４相パルス信号である。信号φＨ１および信号φＨ２は、蓄積電荷を水平転送するための２相パルス信号である。信号φＶ２およびφＶ４が、垂直ブランキング期間中にそれぞれＨレベルよりさらに高いＨ'レベルになるパルス２１および２２は、撮像素子１１の不図示のフォトダイオードから垂直転送ＣＣＤに向けて蓄積電荷を一斉に転送するためのフィールドシフトパルスである。
【００１３】
水平ブランキング期間中の信号φＶ１および信号φＶ２による負パルス２３，２４と、信号φＶ３および信号φＶ４による正のパルス２５，２６とにより、撮像素子１１の垂直転送ＣＣＤで１ライン分の電荷が垂直転送される。垂直転送されることによって不図示の水平転送ＣＣＤに転送された電荷は、高速に動作する２相パルス信号φＨ１およびφＨ２により水平転送されて、処理回路１５へ出力される。信号φＲは、１ライン分の電荷を水平転送ＣＣＤより処理回路１５へ出力した際に出力浮遊容量に蓄積されている電荷(ノイズ成分)を除去するためのリセットパルス信号である。
【００１４】
信号ＳＰは、不図示のフォトダイオードの電荷蓄積時間を制御するシャッターパルス信号である。信号ＳＰの正パルスが水平ブランキング期間ごとに撮像素子１１に入力されることにより、フォトダイオードに蓄積されている蓄積電荷が排出される。したがって、図２の垂直ブランキング期間が終了して有効期間内に入力される信号ＳＰの複数の正パルスのうち、最後の正パルスが入力されてから次の垂直ブランキング期間にフィールドシフトパルスが入力されるまでの時間が電荷蓄積時間になる。一般に、電荷蓄積時間を変える制御は電子シャッタと呼ばれる。
【００１５】
上述した信号ＨＤ、信号ＶＤ、４相パルス信号φＶ１〜φＶ４、２相パルス信号φＨ１およびφＨ２、信号ＳＰおよびφＲは、駆動回路１３が入力されるクロック信号をカウンタなどを用いて分周したり、分周された信号をゲート回路などを用いて論理合成することにより生成される。したがって、駆動回路１３に入力されるクロック信号の周波数が低くなると、すなわち、クロック信号の周期が長くなると、上述した各信号のタイムスパンはクロック信号の周期に比例して長くなる。この結果、撮像素子１１におけるフォトダイオードの電荷蓄積時間およびフレーム読み出し周期も長くなる。
【００１６】
図１において、処理回路１５で画像処理が施されて制御部１６に入力される画像データは、ノイズの影響を避けるために電気的な低域フィルタ処理が施される。制御部１６は、フィルタ処理後の画像データに対して、たとえば、１フレームにわたって信号値を積算して、積算値から１画面の画像データの平均的な明るさの情報を得る。１フレーム分の画像データを積算した結果を１フレーム分のデータ数で除算した平均値が１００mVである場合を考える。撮像装置の標準的な信号レベルが７００mVであると仮定すると、撮像装置で撮像された画像データの明るさは標準に比べて暗い。したがって、１画面の画像データの平均値が１００mVの画像データは、そのＳ／Ｎ比が悪いといえる。なお、上記の平均値、標準的な信号レベルはアナログ電圧(１００mV,７００mV)で表記されているが、本明細書では、これらは特にこだわらない限り表記されたアナログ電圧に相当するディジタルデータの意味で用いられる。もちろん、上記積算処理は、アナログ信号を積分して行っても構わない。
【００１７】
制御部１６は、１フレーム分の画像データの平均値を７００mVに高めるように、第１の発振器１４に対する制御電圧を変化させる。第１の発振器１４は、制御電圧に応じて発振周波数を低下させる。駆動回路１３に入力されるクロック周波数が低下すると、上述したように撮像素子１１における撮像時のフレーム周波数が低下して電荷蓄積時間が長くなるから、画像データの信号値が高くなる。この結果、画像データのＳ／Ｎ比が向上する。
【００１８】
処理回路１５で行われるγ処理時のγ値が１である場合は、撮像素子１１の電荷蓄積時間を７倍に長くすることにより、上述した１フレーム分の画像データの平均値が７００mVに高められる。γ値が１以外の場合にも、γ値に応じた電荷蓄積時間と画像データの信号値との関係が一意的に定められるので、電荷蓄積時間(クロック周波数)と信号の平均値との関係をあらかじめルックアップテーブルとして制御部１６内に記憶させておけばよい。図３は、γ＝１の場合のクロック周波数と信号レベルとの関係例を表す図である。図３において、信号レベルを７００mVにするときのクロック周波数で基準化した周波数が縦軸に示される。また、図３において、画像データの信号レベルが横軸に示される。制御部１６が１フレーム分の画像データの平均値を算出し、記憶されているルックアップテーブルを参照してクロック周波数を決定する。制御部１６はさらに、決定されたクロック周波数が出力されるように第１の発振器１４に対して制御電圧を出力する。
【００１９】
上述したように撮像された画像データによる映像信号を外部の表示用モニタに出力する撮像装置では、使用される表示用モニタに応じた映像信号に変換することが必要である。たとえば、ＮＴＳＣ方式の表示用モニタに表示させる場合は、所定の周波数の同期信号に画像信号を重畳させたコンポジット映像信号を出力する。スキャンコンバータ１７は、撮像素子１１の撮像時のフレーム周波数を外部の表示モニタの表示用フレーム周波数に周波数変換する。
【００２０】
スキャンコンバータ１７は、たとえば、データの書き込みと読み出しとを非同期に行うことができるフレームメモリを用いて構成される。スキャンコンバータ１７には、少なくとも１フレーム分の画像データを記憶する記憶容量が備えられている。制御部１６は、第１の発振器１４に対してクロック周波数を制御する制御電圧を出力すると、第１の発振器１４で発生されるクロック信号を用いてスキャンコンバータ１７に対する書き込み制御信号を発生する。撮像素子１１により光電変換された撮像信号による画像データは、処理回路１５で所定の画像処理を受け、乗算器２０１で乗算されてスキャンコンバータ１７に記憶される。つまり、スキャンコンバータ１７は、撮像時のフレーム周波数に同期させた書き込みタイミングで画像データを記憶する。
【００２１】
一方、第２の発振器１９は、表示用モニタの表示用フレーム周波数に応じた所定の周波数のクロック信号を発生する。読み出し制御部１８は、第２の発振器１９で発生されるクロック信号を用いてスキャンコンバータ１７に対する読み出し制御信号を発生する。スキャンコンバータ１７に記憶されている画像データが、表示用モニタの表示用フレーム周波数に応じて読み出される。つまり、スキャンコンバータ１７は、スキャンコンバータ１７に画像データが書き込まれるタイミングが変化する場合でも、表示用フレーム周波数に同期させた所定の読み出しタイミングで画像データを読み出す。
【００２２】
制御部１６内の動き検出回路１６１について説明する。上述したように撮像素子１１における電荷蓄積時間を長くすると、画像データのＳ／Ｎ比が向上する一方で、動きのある被写体を撮像する場合にブレが生じるおそれがある。そこで、制御部１６は、動き検出回路１６１を用いて被写体または撮像装置に動きがあるか否かを検出して、被写体または撮像装置の動きが検出された場合に撮像素子１１における電荷蓄積時間を元の短い時間に戻す。
【００２３】
動き検出回路１６１は、撮像された画像データを１フレーム前の画像データと比較して、被写体の動きを検出する。次式(１)を用いて、撮像された１フレーム分の画像データを構成する各画素ごとに、対応する１フレーム前の画像データの画素の信号値との差を求め、差の絶対値の総和を算出する。
【数１】
【００２４】
制御部１６は、上式(１)により算出される差の絶対値の総和が所定値ｃ以上になるとき、被写体または撮像装置に動きがあるとみなして第１の発振器１４の発振周波数を高くするように、すなわち、所定の周波数に戻すように制御電圧を発生する。たとえば、処理回路１５で行われるγ処理時のγ値が１である場合に、画像データのＳ／Ｎ比を改善するために撮像素子１１の電荷蓄積時間が７倍に変更されているときは、電荷蓄積時間を１／７に短くするように第１の発振器１４の発振周波数を高くする。この結果、新たに撮像される画像データにブレが生じにくくなる。
【００２５】
このように電荷蓄積時間を１／７に変化させると、処理回路１５から出力される１フレーム分の画像データの平均値が１／７となる。たとえば、７００mVあった場合には１００mVに低下する。この画像データによる映像信号を表示用モニタに出力すると、表示用モニタの画面が突然暗くなってしまう。そこで、制御部１６は、乗算器２０１に対して倍率を７倍にするように指令を出力する。この結果、スキャンコンバータ１７に書き込まれる画像データの平均値は、電荷蓄積時間を１／７に短縮する前と同じ７００mVになる。したがって、表示用モニタで表示される画面が暗くなることが防止される上に、電荷蓄積時間が７倍のときに比べてＳ／Ｎ比が悪いものの、ブレが生じにくくなるから動いている被写体に対する視認性が向上する。その後、動き検出回路１６１より動きが検出されなくなったら、制御部１６は、再び処理回路１５から出力される１フレーム分の画像データの平均値を検出する。そして制御部１６は、画像データの平均値に基づき第１の発振器１４を制御する。
【００２６】
なお、上述したように、ディジタル化された画像データから１フレーム分の平均値を得て、この平均値をもとに第１の発振器１４の発振周波数を制御するために、制御部１６に備えられているＤ／Ａコンバータが用いられる。このＤ／Ａコンバータのビット数が少ない場合、Ｄ／Ａコンバータの量子化ビットに起因して、第１の発振器１４に対して制御部１６から発生される制御電圧がとびとびの値になる。この結果、第１の発振器１４はクロック周波数を離散的な値として設定することになる。この設定される周波数と周波数との間隔が大きいと、処理回路１５から出力される１フレーム分の画像データの平均値を上述したように正確に７００mVに調整することが困難になる。この場合には、制御部１６が乗算器２０１に対する倍率を調整することにより、スキャンコンバータ１７に入力される画像データの平均値を７００mVに微調整する。
【００２７】
以上説明した第一の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）撮像素子１１から出力される信号レベルに応じて第１の発振器１４の発振周波数を変化させることにより、撮像素子１１の電荷蓄積時間を長くするようにした。この結果、撮像装置の標準的な信号レベルになるように信号レベルが高められるから、画像データのＳ／Ｎ比が向上する。さらに、駆動回路１３に入力されるクロック信号の周波数を変化させて、駆動回路１３で発生される全体の駆動信号の周波数、すなわち、撮像時のフレーム周波数を低下させる(フレーム読み出し周期を長くする)ことにより電荷蓄積時間を長くするので、駆動信号のタイミングを個別に変化させる場合に比べて制御が簡単になる。
（２）撮像時のフレーム周波数と、表示用モニタに出力する映像信号の表示用フレーム周波数とが異なる場合でも、スキャンコンバータ１７により周波数変換を行うようにしたので、たとえば、ＮＴＳＣ方式の表示用モニタに対して、撮像時のフレーム周波数に関係なく所定の表示用フレーム周波数の映像信号を出力することができる。
【００２８】
（３）動き検出回路１６１で画像データを１フレーム前のデータと比較し、差が所定値以上の場合に制御部１６が画像データに動きがあると判定するようにした。動きがあると判定されると撮像素子１１の電荷蓄積時間が元の時間に戻される。したがって、電荷蓄積時間を長くすることによりブレが発生する場合でも、電荷蓄積時間を元の短い時間にしてブレの発生を抑えることができるので、動いている被写体に対する視認性が向上する。また、電荷蓄積時間を元の時間に戻すとき、撮像素子１１から出力される信号レベルが撮像装置の標準的な信号レベルになるように乗算器２０１の倍率を変更するようにしたので、表示用モニタで表示される画面が突然暗くなることが防止される。
（４）制御部１６のＤ／Ａコンバータの量子化ビットに起因して、第１の発振器１４に対して制御部１６から発生される制御電圧がとびとびの値になる結果、撮像素子１１から出力される信号レベルが撮像装置の標準的な信号レベルにならない場合でも、制御部１６が乗算器２０１に対する倍率を調整することにより信号レベルを調整することができる。この結果、Ｄ／Ａコンバータのビット数を必要以上に増やさなくてよいからコストの上昇を防止できる。
【００２９】
上述した説明では、制御部１６において、画像データの値を１フレームにわたって積算し、１フレーム分のデータ数で除算した平均値を画面の明るさの情報とした。１フレーム分の平均値の代わりに、１画面のうち所定の領域の画像データの平均値や、１画面のうち一番明るい最大値を画面の明るさの情報として用いることもできる。
【００３０】
上述した画面の明るさの情報として用いられる値は、撮影条件や被写体に応じて切換えるようにしてもよい。たとえば、人物を撮像する場合に、人物が撮像されている所定の領域に存在する画素データから明るさの情報を得るようにすれば、画面全体の画素データを積算する場合に比べて演算量を少なくすることができる。
【００３１】
−第二の実施の形態−
第一の実施の形態における第１の発振器１４(図１)を図４の発振回路２４のようにすることもできる。図４は、第二の実施の形態による撮像装置の概要を表すブロック図である。図１と同一のブロックには、同じ番号を記してある。ここでは、第一の実施の形態と相違する発振回路２４を中心に説明する。
【００３２】
図４において、発振回路２４は、第１の発振器２４１と分周器２４２とを有する。第１の発振器２４１は、所定の周波数に固定されたクロック信号を発生する。分周器２４２は入力される制御データに応じて、第１の発振器２４１により発生されているクロック周波数を分周して出力する。
【００３３】
発振回路２４は、制御部２６から出力される制御データに応じて分周器２４２の分周比を大きくすることにより、分周後のクロック周波数を低下させる。発振回路２４から出力されて駆動回路１３に入力されるクロック周波数が低下するので、駆動回路１３で発生される撮像素子１１を駆動する駆動信号がクロック周波数に比例して低下する。したがって、撮像素子１１における撮像時のフレーム周波数が低下、すなわち、フレーム読み出し周期が伸長して電荷蓄積時間が長くなり、撮像素子１１から出力される信号レベルが高くなる。この結果、画像データのＳ／Ｎ比が向上する。
【００３４】
分周器２４２について説明する。図５(a)は、ＰＬＬを用いて分周比１／１.５に分周する分周器２４２の一例を示す回路図である。図５(a)において、分周器２４２は、位相比較器４１０と、ＶＣＯ４２と、１／２分周器４３と、１／３分周器４４とを有する。図５(a)の分周器４３，４４の分周比は、分周器２４２の分周比に応じて、制御部１６から出力される制御データによって設定される。分周器２４２の入力端子Ａから入力された周波数３×ａのクロック信号が、位相比較器４１０の一方の入力端子410aに入力される。位相比較器４１０の出力は、位相比較器４１０の２つの入力端子410a,410bに入力される２つのパルス信号の位相が一致するように、ＶＣＯ４２による発振周波数を６×ａにする制御電圧を出力する。図５(b)は、分周器２４２の入力端子Ａにおける信号波形Sig.A、ＶＣＯ４２の出力端子Ｂにおける信号波形Sig.B、および分周器２４２の出力端子Ｃにおける信号波形Sig.Cを表す図である。
【００３５】
ＶＣＯ４２による周波数６×ａのクロック信号Sig.Bは、１／２分周器４３および１／３分周器４４にそれぞれ入力される。このとき、１／２分周器４３により分周されて位相比較器４１０の他方の入力端子410bに入力されるクロック信号の位相は、位相比較器４１０の一方の入力端子410aに入力されるクロック信号Sig.Aの位相と一致する。１／３分周器４４により分周されて出力端子Ｃから出力されるクロック信号Sig.Cの周波数は２×ａであり、入力端子Ａから入力された周波数３×ａのクロック信号が１／１.５分周されている。
【００３６】
上述したような第１の発振器２４１および分周器２４２による発振回路２４を用いて周波数が連続するクロック周波数を得るには、設定される分周比によりＶＣＯ４２の発振周波数を高くする必要がある。しかしながら、ＶＣＯ４２の発振周波数を無制限に高めることは不可能なので、ＶＣＯ４２の発振周波数の上限が所定の周波数で制限される。この結果、発振回路２４から出力されるクロック周波数は離散的な値になる。発振回路２４から出力される周波数と周波数との間隔が大きいと、上述したように処理回路１５から出力される１フレーム分の画像データの平均値を７００mVに調整することが困難になる。この場合には、制御部２６が乗算器２０１に対する倍率を調整することにより、スキャンコンバータ１７に入力される画像データの平均値を７００mVに微調整する。このように乗算器２０１を用いて画像データの平均値を調整すれば、分周器２４２に対して細かな分周比を設定しなくてもよいので、分周器２４２を簡単にすることができる上に、ＶＣＯ４２が発生する周波数範囲を狭くしてＶＣＯ４２を簡単にすることができる。
【００３７】
上述した乗算器２０１を用いる微調整について、さらに詳細に説明する。たとえば、上述したように処理回路１５から出力される１フレーム分の画像データの平均値が４１１mVであるとする。この画像データ信号の平均値を７００mVにするためには、分周器２４２による分周比を４１１／７００＝１／１．７にすればよい。第１の発振器２４１の発振周波数が１３．５MHzであると仮定すると、分周後の周波数を１３．５／１．７＝７．９４１MHzにするためには、上述した分周器２４２を次のように構成する必要がある。すなわち、図５(a)の分周器４３の分周比を１／１７０に、分周器４４の分周比を１／２８９にした上で、ＶＣＯ４２の発振周波数を２２９５MHzにする。しかしながら、このような高い周波数を発生するＶＣＯ４２は、コストが割高になる。
【００３８】
図５(a)に示す各部の設定を元の値に、すなわち、第１の発振器２４１の発振周波数を１３．５MHzに、分周器４３の分周比を１／２に分周器４４の分周比を１／３にすると、分周器２４２による分周後の周波数が９MHzとなるので、画像データ信号の平均値が４１１×１．５＝６１６．５mVになる。そこで、乗算器２０１に対する倍率を７００／６１６．５＝１．１３５倍に調整することにより、スキャンコンバータ１７に入力される画像データの平均値を７００mVに微調整することができる。この微調整は、不図示のレンズに備えられるアイリス調整機構により、画像データの平均値を調整するようにしてもよい。
【００３９】
制御部２６内の動き検出回路２６１による被写体または撮像装置の動きを検出する処理は、第一の実施の形態における処理と同様である。
【００４０】
以上説明した第二の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）撮像素子１１から出力される信号レベルに応じて、第１の発振器２４１から出力される固定周波数のクロック信号を分周する分周器２４２の分周比を変化させるようにした。したがって、第一の実施の形態と異なる構成で、第一の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
（２）乗算器２０１の倍率を変化させたり、不図示のレンズアイリス調整機構を用いて画像データの平均値を微調整するので、分周器２４２に対して細かな分周比を設定しなくてもよいから分周器２４２を簡単にすることができる。さらに、ＶＣＯ４２が発生する周波数範囲を必要以上に広くしなくてもよいからＶＣＯ４２を簡単にすることができる。この結果、コストの上昇を抑えることが可能になる。
【００４１】
−第三の実施の形態−
第一の実施の形態、および第二の実施の形態では、スキャンコンバータ１７に入力される画像データの平均値を７００mVに微調整するために、乗算器２０１に対する倍率を調整するようにした。乗算器２０１の代わりに、上述した電子シャッタ制御を用いて撮像素子１１の不図示のフォトダイオードの電荷蓄積時間を調整し、スキャンコンバータ１７に入力される画像データの平均値を７００mVに微調整することができる。図６は、第三の実施の形態による撮像装置の概要を表すブロック図である。図４と比べて、露出計３１が追加され、乗算器２０１が省略されている。
【００４２】
図６において、露出計３１は、不図示のレンズを介して被写体光を測光(ＴＴＬ測光)し、測光結果を制御部２６へ送出する。露出計３１は、上述した１フレーム分の画像データの平均値が７００mVであるとき、露出計３１の出力値が７になるように調整されている。制御部２６は、露出計３１から出力される測光結果に応じて、図７(a)に示す分周設定テーブルにしたがって分周器２４２に対する分周比を設定する。分周設定テーブルは、制御部２６内のメモリに記憶されている。図７(a)において、横軸は露出計３１からの出力レベルを示す。縦軸は分周器２４２から出力される分周後のクロック周波数を示す。縦軸のクロック周波数は、露出計３１の出力レベルが７の場合に分周器２４２から出力される基準クロック周波数で基準化した基準化周波数として表されている。基準クロック周波数は、発振器２４１の出力周波数である。基準クロック周波数は、ＮＴＳＣ方式の場合を例にとれば、１３．５MHzである。
【００４３】
制御部２６は、露出計３１の出力レベルが３．５より大きいとき、分周後の基準化周波数を１にする一方、露出計３１の出力レベルが３．５以下のとき、分周後の基準化周波数を１／２にするように分周器２４２に対する分周比を設定する。
【００４４】
被写体の輝度が低下して、露出計３１から出力される信号レベルが７から低下する場合を考える。被写体輝度が低下すると、１フレーム分の画像データの平均値も低下する。そこで、１フレーム分の画像データの平均値を元の７００mVに高めるように、電荷蓄積時間を伸長させる。制御部２６は、図７(b)に示す電子シャッタ設定テーブルにしたがって、露出計３１から送出される測光結果に応じて駆動回路１３に制御信号を出力する。電子シャッタ設定テーブルは、制御部２６内のメモリに記憶されている。
【００４５】
図７(b)において、横軸は露出計３１からの出力レベルを示す。縦軸は電荷蓄積時間に含まれるクロック数を示す。電荷蓄積時間に含まれるクロック数とは、電荷蓄積時間に分周器２４２から出力されるクロック信号の数である。制御部２６は、電荷蓄積時間を長くするとき、電荷蓄積時間に含まれるクロック数を増加させるように駆動回路１３を制御し、電荷蓄積時間を短くするとき、電荷蓄積時間に含まれるクロック数を減少させるように駆動回路１３を制御する。なお、図７(b)の縦軸のクロック数は、露出計３１の出力レベルが７であり、かつ上述した基準化周波数が１であるときの値を１にするように基準化した基準化クロック数で表されている。
【００４６】
基準化周波数が１であり、かつ露出計３１の出力レベルが７から低下して３．５に近づく場合、制御部２６は、基準化クロック数を徐々に増加して２に近づけるように駆動回路１３に指令を出す。駆動回路１３が図２の有効期間内に発生される信号ＳＰの正パルスの数を減じることにより、電荷蓄積時間が長くなる。この結果、フレーム読み出し周期の中で電荷蓄積時間が占める比率が高くなる。第三の実施の形態による装置では、電子シャッタ制御による電荷蓄積時間の制御は、基準化クロック数２までが限界である。そのため、露出計３１の出力レベルが３．５以下の場合、制御部２６は基準化周波数を１／２に設定する。基準化周波数が１／２であり、かつ露出計３１の出力レベルが３．５の場合に、制御部２６は基準化電荷蓄積時間を１にし、さらに露出計３１の出力レベルが３．５より低下し１．７５に近づく場合、基準化クロック数を徐々に増加して２に近づけるように駆動回路１３に指令を出す。上述したように、駆動回路１３が図２の有効期間内に発生される信号ＳＰの正パルスの数を減じることにより、電荷蓄積時間が長くなる。
【００４７】
以上のように制御部２６が分周器２４２および駆動回路１３を制御することにより、電荷蓄積時間は図７(c)に示すように制御される。図７(c)において、横軸が露出計３１からの出力レベルを示す。縦軸が電荷蓄積時間を示す。図７(c)は、露出計３１の出力レベルが７であり、かつ上述した基準化周波数が１であるときに、電荷蓄積時間の値を１にするように基準化して表されている。図７(c)によれば、被写体の輝度が低下して、露出計３１から出力される信号レベルが７から低下する場合に、電荷蓄積時間が長く制御されることがわかる。したがって、１フレーム分の画像データの平均値が、元の７００mVに高められる。
【００４８】
以上説明した第三の実施の形態によれば、露出計３１から出力される信号レベルに応じて、第１の発振器２４１から出力される固定周波数のクロック信号を分周する分周器２４２の分周比を２段階に変化させる。画像データの平均値の微調整を行うために、電子シャッタ制御でフレーム読み出し周期に対する電荷蓄積時間の比率を変えるようにした。したがって、第二の実施の形態と同様に、分周器２４２、ＶＣＯ４２を簡単にすることができるから、コストの上昇を抑えることが可能になる。また、乗算器を用いて電気的に画像データの信号増幅を行わないので、信号増幅を行う場合に比べてＳ／Ｎ比のよい画像データを得ることが可能になる。
【００４９】
上記の説明では、露出計３１から出力される信号レベルが１．７５以下になると基準化蓄積時間を４で一定にするようにした。したがって、露出計３１から出力される信号レベルが１．７５より低くなると、１フレーム分の画像データの平均値は７００mVより小さくなる。この場合には、第二の実施の形態で用いられた乗算器２０１を設けて信号レベルを補正するとよい。
【００５０】
−第四の実施の形態−
図８により第四の実施の形態を説明する。図８は、第四の実施の形態による撮像装置の概要を表すブロック図である。第一の実施の形態、第二の実施の形態と比べて、第１の乗算器３８と、第２の乗算器３９と、加算器４０と、フレームメモリ３７とを有する点で相違する。第四の実施の形態では、撮像素子１１で撮像されて処理回路１５で画像処理された画像データの信号レベルが所定値より低い場合に、信号レベルに応じて決定された回数の積分を行う。
【００５１】
図８において、発振器３４は、所定の周波数に固定されたクロック信号を発生して駆動回路１３へ送る。制御部３６は、処理回路１５に対する制御信号を出力する。さらに制御部３６は、処理回路１５で画像処理が施された画像データに対して、制御部３６内の動き検出回路３６１を用いて画像データに変化があるか否かを検出する一方、乗算器３８および３９に対して、それぞれ倍率ＫおよびＭを設定する。
【００５２】
乗算器３８は、処理回路１５による画像処理後の画像データに対して、所定倍率Ｋで乗算する。乗算器３９は、フレームメモリ３７から読み出される画像データに対して、所定倍率Ｍで乗算する。加算器４０は、乗算器３８および乗算器３９で乗算された２つの画像データを加算する。加算器４０で加算された画像データは、フレームメモリ３７に記憶されるとともにＤ／Ａ変換回路２０へ送られる。Ｄ／Ａ変換回路は、画像データをアナログ映像信号に変換する。
【００５３】
制御部３６は、１フレーム分の画像データの平均値が１００mVの場合には、これを、たとえば７００mVに高めるように、処理回路１５で行われるγ処理時のγ値が１である場合に７００(mV)／１００(mV)＝７フレーム分の画像データを積算する。ここで、各フレーム間の画像データはノイズ成分を除いて信号レベルの変化がないものと仮定する。処理回路１５により画像処理が行われた１フレーム目の画像データＶ１は、制御部３６の指令によりＫ＝７倍の倍率が設定されている乗算器３８により７倍の値７×Ｖ１にするように乗算される。このとき、制御部３６は乗算器３９に対してＭ＝０倍に設定するので、加算器４０からフレームメモリ３７およびＤ／Ａ変換回路２０へ出力される画像データの値７×Ｖ１は、乗算器３８から出力される１フレーム目の画像データの値Ｖ１が７倍されたもの(７００mV相当)である。
【００５４】
処理回路１５により画像処理が行われた２フレーム目の画像データＶ２に対して、制御部３６はＫ＝７／２倍、Ｍ＝１／２の倍率を設定する。２フレーム目の画像データＶ２は乗算器３８により値７／２×Ｖ２にするように乗算される。フレームメモリから読み出される画像データ７×Ｖ１は乗算器３９により値７／２×Ｖ１にするように乗算される。加算器４０からフレームメモリ３７およびＤ／Ａ変換回路２０へ出力される画像データの値７／２×(Ｖ１＋Ｖ２)は、７００mV相当の値である。
【００５５】
処理回路１５により画像処理が行われた３フレーム目の画像データＶ３に対して、制御部３６はＫ＝７／３倍、Ｍ＝２／３の倍率を設定する。３フレーム目の画像データＶ３は乗算器３８により値７／３×Ｖ３にするように乗算され、フレームメモリから読み出される画像データ７／２×(Ｖ１＋Ｖ２)は乗算器３９により値７／３×(Ｖ１＋Ｖ２)にするように乗算される。加算器４０からフレームメモリ３７およびＤ／Ａ変換回路２０へ出力される画像データの値７／３×(Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３)は、７００mV相当の値である。
【００５６】
同様にして、処理回路１５により画像処理が行われたＲフレーム目(本実施の形態では、Ｒは７以下の正の整数)の画像データＶＲに対して、制御部３６はＫ＝７／Ｒ、Ｍ＝(Ｒ−１)／Ｒの倍率を設定する。Ｒフレーム目の画像データＶＲは乗算器３８により値７／Ｒ×ＶＲにするように乗算され、フレームメモリ３７から読み出される画像データ７／(Ｒ−１)×(Ｖ１＋Ｖ２＋…＋Ｖ(Ｒ−１))は乗算器３９により値７／Ｒ×(Ｖ１＋Ｖ２＋…＋Ｖ(Ｒ−１))にするように乗算される。加算器４０からフレームメモリ３７およびＤ／Ａ変換回路２０へ出力される画像データの値７／Ｒ×(Ｖ１＋Ｖ２＋…＋ＶＲ)は、７００mV相当の値である。
【００５７】
なお、上記の演算処理は、１フレーム分の画素データについて、たとえば、画面の左上に位置する画素データから右下に位置する画素データにかけて１画素データごとに順に行われる。
【００５８】
以上の処理を表す一般式は、次式(２)〜(５)で表される。
【数２】
Ｐ＝Ｆ／Ｇ （２）
ただし、Ｐは撮像装置の標準的な信号レベルを得るのに必要とされる積分回数であって、１以上の自然数、Ｇは１画面分の画像データの平均値、Ｆは撮像装置の標準的な信号レベルである。
Ｋ＝Ｐ／Ｒ (３)
ただし、Ｋは乗算器３８の倍率、ＲはＰ以下の正の整数で表される積分動作開始からのフレーム数である。
Ｍ＝(Ｒ−１)／Ｒ (４)
ただし、Ｍは乗算器３９の倍率である。
ＶＲ＝Ｐ／Ｒ×(Ｖ１＋Ｖ２＋…＋ＶＲ) (５)
ただし、ＶＲはＲフレーム目を積分した後にＤ／Ａ変換回路２０へ出力される画像データの値である。
【００５９】
図９は、γ＝１の場合の積分回数と信号レベルとの関係例を表す図である。図９において、画像データの平均レベルに応じて積分回数を以下のように設定する。すなわち、１画面分の画像データの平均レベルが３５０mVを超える場合は積分回数を１にする。平均レベルが２３３．３mVを超えて３５０mV以下の場合は積分回数を２にする。平均レベルが１７５mVを超えて２３３．３mV以下の場合は積分回数を３にする。平均レベルが１４０mVを超えて１７５mV以下の場合は積分回数を４にする。平均レベルが１１６．７mVを超えて１４０mV以下の場合は積分回数を５にする。平均レベルが１００mVを超えて１１６．７mV以下の場合は積分回数を６にする。平均レベルが８７．５mVを超えて１００mV以下の場合は積分回数を７にする。平均レベルが７７．８mVを超えて８７．５mV以下の場合は積分回数を８にする。信号レベルが７０mVを超えて７７．８mV以下の場合は積分回数を９にする。
【００６０】
以上説明したように、フレームごとの画像データがＰ回加算されるので、Ｄ／Ａ変換回路２０へ出力される画像データの値が加算される前に比べてＰ倍に大きくなる。この結果、画像データのＳ／Ｎ比が向上する。また、フレーム数Ｒが積分回数Ｐに達する前は、フレーム数Ｒに応じて乗算器３８の倍率Ｋ、および乗算器３９の倍率Ｍを変えるようにしたので、Ｄ／Ａ変換回路２０へ出力される画像データの値ＶＲは、常に撮像装置の標準的な信号レベル(Ｆ相当)になる。
【００６１】
フレームごとの画像データには、それぞれランダムに重畳されたノイズ成分が含まれている。これらノイズ成分の各フレーム間の相関は極めて小さい。したがって、Ｐ回加算することによりノイズ成分の振幅は１／(√Ｐ)倍になり、画像データのＳ／Ｎ比が向上する。
【００６２】
動き検出回路３６１は、上式(１)を用いて、撮像された１フレーム分の画像データを構成する各画素ごとに対応する１フレーム前の画像データの画素の値との差を求め、差の絶対値の総和を算出する。制御部３６は、上式(１)により算出される差の絶対値の総和が所定値ｃ以上になるとき、被写体または撮像装置に動きがあるとみなして積分回数Ｐ＝１を設定し、乗算器３８の倍率Ｋを１に、乗算器３９の倍率Ｍを０に設定する。この結果、Ｄ／Ａコンバータ２０へ出力される画像データにブレが生じにくくなる。
【００６３】
積分回数Ｐを１に変化させると、Ｄ／Ａコンバータ２０へ出力される画像データの平均値が１／Ｐに低下する。この画像データによる映像信号を表示用モニタに出力すると、表示用モニタの画面が突然暗くなってしまう。そこで、制御部３６は、乗算器３８に対して倍率ＫをＰ倍にするように指令を出力する。なお、処理回路１５から出力される信号の出力レベルが変化している場合は、変化に応じて倍率Ｋを調整するとよい。この結果、表示用モニタの画面が暗くなることが防止される上に、画像データが積分されていたときに比べてＳ／Ｎ比が悪いものの、動いている被写体に対する視認性が向上する。
【００６４】
以上説明した第四の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）撮像素子１１から出力される信号レベルに応じて決定した積分回数Ｐにより、Ｐフレーム分の画像データを加算するようにした。この結果、撮像装置の標準的な信号レベルになるように信号レベルがＰ倍に高められる一方、画像データに重畳するランダムなノイズ成分の振幅は１／(√Ｐ)倍になるので、画像データのＳ／Ｎ比が向上する。
（２）積分処理開始からのフレーム数Ｒが積分回数Ｐに達する前は、フレーム数Ｒに応じて乗算器３８の倍率Ｋ、および乗算器３９の倍率Ｍを変えるようにしたので、Ｄ／Ａ変換回路２０へ出力される画像データの値ＶＲは、常に撮像装置の標準的な信号レベルになる。この結果、積分処理に伴い表示用モニタで表示される画面の明るさが突然変化することが防止される。
（３）動き検出回路３６１で動きがあると判定されると、積分処理をやめて積分回数Ｐ＝１にするようにした。したがって、Ｐフレーム分の画像データを積算することによりブレが発生する場合でも、積分処理をやめてブレの発生を抑えることができるので、動いている被写体に対する視認性が向上する。また、積分処理をやめるとき、Ｄ／Ａ変換回路２０に出力される信号レベルが撮像装置の標準的な信号レベルになるように乗算器３８の倍率ＫをＰ倍に、乗算器３９の倍率Ｍを０倍に変更することにより、表示用モニタで表示される画面が突然暗くなることが防止される。
【００６５】
上述した第四の実施の形態では、動き検出回路３６１が被写体の動きを検出した場合に積分処理をやめるようにした。積分処理をやめる代わりに、積分回数Ｐを少なくするようにしてもよい。
【００６６】
また、動き検出回路３６１が被写体または撮像装置の動きを検出した場合に、その時点でフレームメモリ３７に記憶されている画像データによる映像信号を、静止画像を表示させる映像信号として表示用モニタに出力することもできる。この場合には、制御部３６が乗算器３８の倍率Ｋを０に、乗算器３９の倍率Ｍを１に設定する。この結果、フレームメモリ３７に記憶されている同一の画像データが繰り返し読み出されてＤ／Ａコンバータ２０へ出力されるので、この画像データによる映像信号が表示用モニタに出力される。
【００６７】
特許請求の範囲における各構成要素と、発明の実施の形態における各構成要素との対応について説明すると、駆動回路１３が駆動信号出力手段に、第１の発振器１４および制御部１６、発振回路２４および制御部２６が周波数制御手段に、制御部１６,２６,３６が信号レベル検出手段に、信号ＳＰが電子シャッタ信号に、乗算器２０１および第１の乗算器３８がレベル補正手段に、駆動回路１３および制御部２６が電子シャッタ制御手段に、スキャンコンバータ１７がフレーム周期変換手段に、動き検出回路１６１,２６１,３６１が判断手段に、第１の乗算器３８、第２の乗算器３９および加算器４０が積分手段に、制御部３６が積分回数設定手段に、フレームメモリ３７が記憶手段に、それぞれ対応する。
【００６８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、次のような効果を奏する。
（１）請求項１〜１３に記載の発明による撮像装置では、撮像素子を駆動する駆動信号を出力する駆動信号出力手段の駆動周波数を設定して、撮像素子から出力される画像信号のフレーム読み出し周期を制御するようにした。したがって、たとえば、駆動周波数を低く設定するだけで、フレーム読み出し周期を長く、すなわち、電荷蓄積時間を長くすることが可能になる。この結果、駆動周波数を低くする簡単な方法で画像信号のＳ／Ｎ比を向上して装置のダイナミックレンジを拡げることができ、高品位の画像を得ることが可能になる。
（２）とくに、請求項２、３に記載の発明による撮像装置では、撮像素子から出力される画像信号のレベルに応じてクロック信号の周波数を設定するようにしたから、画像信号レベルをほぼ一定にすることができる。
（３）とくに、請求項６〜８、１１〜１３に記載の発明による撮像装置では、レベル補正手段により画像信号レベルを目標レベルに補正するようにしたので、クロック信号の周波数を変えることによって画像信号レベルが変化することが防止される。この結果、たとえば、撮像した映像を外部表示装置などに表示している場合に、映像の明るさが変化することが防止されて見やすくなる。
（４）とくに、請求項９に記載の発明による撮像装置では、フレーム周期変換手段を設けるようにした。したがって、撮像素子のフレーム読み出し周期と異なるフレーム表示周期の外部表示装置、もしくは外部記録装置に撮像した画像信号を出力することができるので、装置の使い勝手が向上する。
（５）とくに、請求項１０に記載の発明による撮像装置では、撮像素子と被写体との相対的な位置が変化したと判断すると、駆動周波数を所定値以上に設定するようにした。したがって、電荷蓄積時間が短くなって撮像される画像にブレが生じることが防止され、動画像の視認性が向上する効果が得られる。
【００６９】
（６）請求項１４〜１９に記載の発明による撮像装置では、撮像素子から出力される画像信号レベルに基づいて決定される積分回数で、画像信号をフレームごとに積分するようにした。したがって、画像信号レベルをほぼ一定にすることができ、画像信号のＳ／Ｎ比を向上して高品位の画像を得ることが可能になる。
（７）とくに、請求項１５に記載の発明による撮像装置では、撮像素子と被写体との相対的な位置が変化したと判断すると、積分回数を１に設定するようにした。したがって、被写体位置が異なる画像信号が積分されることにより生じるブレの発生を防止する効果が得られる。
（８）請求項１６に記載の発明による撮像装置では、撮像素子と被写体との相対的な位置が変化したと判断すると、撮像素子が出力する画像信号を出力するようにしたので、動きのある被写体の場合に動画像の視認性が向上する。
（９）請求項１７に記載の発明による撮像装置では、レベル補正手段により画像信号レベルを目標レベルに補正するようにしたので、積分回数を１に変えることによって画像信号レベルが変化することが防止される。この結果、たとえば、撮像した映像を外部表示装置などに表示している場合に、映像の明るさが変化することが防止されて見やすくなる。
（１０）請求項１８に記載の発明による撮像装置では、撮像素子と被写体との相対的な位置が変化したと判断すると、記憶手段に記憶されている積分結果の画像信号を出力するようにしたので、動きのある被写体の場合に静止画像を出力することができる。この結果、ブレが生じるおそれのある画像に変えてきれいな画像をえることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施の形態による撮像装置の概要を表すブロック図である。
【図２】撮像素子に入力される駆動信号のタイムチャートを表す図である。
【図３】γ＝１の場合の基準化周波数と信号レベルとの関係例を表す図である。
【図４】第二の実施の形態による撮像装置の概要を表すブロック図である。
【図５】 (a)はＰＬＬを用いて分周比１／１.５に分周する分周器の一例を示す回路図、(b)は(a)の分周器の入力端子Ａにおける信号波形Sig.A、ＶＣＯ４２の出力端子Ｂにおける信号波形Sig.B、および(a)の分周器の出力端子Ｃにおける信号波形Sig.Cを表す図である。
【図６】第三の実施の形態による撮像装置の概要を表すブロック図である。
【図７】 (a)は分周設定テーブル、(b)は電子シャッタ設定テーブル、(c)は電荷蓄積時間を表す図である。
【図８】第四の実施の形態による撮像装置の概要を表すブロック図である。
【図９】γ＝１の場合の積分回数と信号レベルとの関係例を表す図である。
【符号の説明】
１１…撮像素子、 １３…駆動回路、
１４…第１の発振器、 １５…処理回路、
１６,２６,３６…制御部、 １７…スキャンコンバータ、
１８…読み出し制御部、 １９…第２の発振器、
２０…Ｄ／Ａ変換回路、 ２４…発振回路、
３１…露出計、 ３７…フレームメモリ、
３８…第１の乗算器、 ３９…第２の乗算器、
４０…加算器、 ４２…ＶＣＯ、
４３…１／２分周器、 ４４…１／３分周器、
１６１,２６１,３６１…動き検出回路、２０１…乗算器、
２４１…発振器、 ２４２…分周器、
４１０…位相比較器
Claims (4)
- 被写体像に対応する光を光電変換し、画像信号を出力する撮像素子と、
前記撮像素子から出力される前記画像信号の信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、
前記画像信号をフレームごとに積分する積分手段と、
前記信号レベル検出手段により検出される前記信号レベルに基づいて、前記積分手段の積分回数を設定する積分回数設定手段と、
前記撮像素子の撮像面上における前記被写体像の変化に基づいて、前記被写体と前記撮像素子との相対的な位置変化を判断する判断手段と、を有し、
前記積分手段は、前記撮像素子から出力された前記画像信号と、前記積分手段による積分結果を記憶する記憶手段に記憶された画像信号とを積分するものであって、前記判断手段により前記被写体と前記撮像素子との相対的な位置が変化したと判断された場合に、前記記憶手段を介さずに前記撮像素子の出力する前記画像信号を出力することを特徴とする撮像装置。 - 被写体像に対応する光を光電変換し、画像信号を出力する撮像素子と、
前記撮像素子から出力される前記画像信号の信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、
前記画像信号をフレームごとに積分する積分手段と、
前記信号レベル検出手段により検出される前記信号レベルに基づいて、前記積分手段の積分回数を設定する積分回数設定手段と、
前記撮像素子の撮像面上における前記被写体像の変化に基づいて、前記被写体と前記撮像素子との相対的な位置変化を判断する判断手段と、を有し、
前記積分手段は、前記撮像素子から出力された前記画像信号と、前記積分手段による積分結果を記憶する記憶手段に記憶された画像信号とを積分するものであって、前記判断手段により前記被写体と前記撮像素子との相対的な位置が変化したと判断された場合に、前記記憶手段への書き込みを禁止して前記記憶手段の記憶する積分結果を出力することを特徴とする撮像装置。 - 請求項１または２に記載の撮像装置において、
前記積分回数設定手段は、前記信号レベルの低下に応じて前記積分回数を増加させることを特徴とする撮像装置。 - 請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記判断手段は、撮像された画像データのフレーム間の差分に基づいて、前記被写体と前記撮像素子との相対的な位置が変化したか否かを判断することを特徴とする撮像装置。
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