JPH0564083A - Solid-state electronic image pickup device - Google Patents

Solid-state electronic image pickup device

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JPH0564083A
JPH0564083A JP3244091A JP24409191A JPH0564083A JP H0564083 A JPH0564083 A JP H0564083A JP 3244091 A JP3244091 A JP 3244091A JP 24409191 A JP24409191 A JP 24409191A JP H0564083 A JPH0564083 A JP H0564083A
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filter
conversion element
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正弘 小西
Masashi Kantani
正史 乾谷
Kazuyuki Masukane
和行 益金
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Fujifilm Microdevices Co Ltd
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Fujifilm Microdevices Co Ltd
Fuji Photo Film Co Ltd
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    • H04N25/13Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
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    • H04N2209/045Picture signal generators using solid-state devices having a single pick-up sensor using mosaic colour filter

Abstract

PURPOSE:To obtain image signals of different exposure amounts from a solid- state electronic image pickup device with single plate without exposing for two times. CONSTITUTION:Many photodiodes 60A and 60B are arrayed in both vertical and horizontal directions and filters are provided on the photodiodes 60A arranged every two columns in the vertical direction. The first signal charge accumulated in the photodiode 60A which is provided with a filter is inputted, by way of a vertical transfer path, into the first horizontal transfer path 63 and thus it is obtained from the first horizontal transfer path 63, and the second signal charge accumulated in the photodiode 60B which is not provided with a filter is inputted, by way of a vertical transfer path, into the second horizontal transfer path 65 and thus it is obtained from the second horizontal transfer path 65. Without exposing two times, image signals of different exposure amounts are obtained from the first and the second signal charges of a single plate CCD, and so, an inserting synthesization image processing is made possible.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は,CCDなどの固体電
子撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state electronic image pickup device such as a CCD.

【0002】[0002]

【従来の技術】ムービィ・ビデオ・カメラ,電子スチル
・カメラなどの撮像光学系にCCDなどの固体電子撮像
装置が利用されている。固体電子撮像装置は軽量,小型
といった特徴を有しているので,固体電子撮像装置を利
用したカメラを軽量,小型化にすることができる。
2. Description of the Related Art Solid-state electronic image pickup devices such as CCDs are used in image pickup optical systems such as movie video cameras and electronic still cameras. Since the solid-state electronic image pickup device has characteristics such as light weight and small size, a camera using the solid-state electronic image pickup device can be made lighter and smaller.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら,固体電
子撮像装置のダイナミック・レンジは比較的狭いので,
視野内に含まれる明るい部分と暗い部分との輝度差が大
きいときには両者を適正に露光して撮影することは困難
である。
However, since the solid-state electronic image pickup device has a relatively narrow dynamic range,
When the brightness difference between the bright portion and the dark portion included in the visual field is large, it is difficult to properly expose and photograph both.

【0004】たとえば,背景が非常に明るく中央の主要
被写体が暗い場合,逆光の場合,窓のある室内での撮影
において窓を通して外の風景が映る場合等である。この
ようなシーンの撮影において,主要被写体(人物である
場合が多い)が適正に露光されるように露光調整をする
と,明るい背景部分に関しては入射光量が固体電子撮像
装置のダイナミック・レンジを超え素子が飽和してしま
うので,明るい背景は撮影されずその部分の画像は単に
白くなる(白とび)。
For example, there are cases where the background is very bright and the main subject in the center is dark, there is backlighting, and the outside scene is reflected through the window when shooting in a room with a window. When shooting such scenes, if the exposure is adjusted so that the main subject (often a person) is properly exposed, the amount of incident light exceeds the dynamic range of the solid-state electronic image pickup device in the bright background area. Is saturated, so the bright background is not captured and the image in that part is simply white (overexposure).

【0005】そこで一般にはストロボ発光して主要被写
体の輝度を高める工夫がなされる(日中シンクロストロ
ボ撮影)。しかしながら,日中シンクロストロボ撮影の
ためにはストロボ装置が必要であり,カメラが大型化す
るし、その操作も煩わしい。また,暗い部分が遠方にあ
る場合,および近距離の場所から遠方まで広がっている
ような場合には日中シンクロストロボ撮影は必ずしも効
果的とはいえない。
Therefore, in general, a device is devised to increase the brightness of the main subject by strobe light emission (daytime synchrocross flash photography). However, a stroboscopic device is required for daytime synchro-stroboscopic photography, the camera becomes large, and its operation is troublesome. In addition, when the dark part is in the distance and when it extends from a short-distance location to a distant area, the daytime syncrostrography is not always effective.

【0006】そこで発明者は,必ずしもストロボ発光し
なくても,明るい領域と暗い領域との輝度差の大きい被
写体について適切な画像信号が得られるようにする技術
を開発し,本願と同日に特許出願した(発明の名称「ビ
デオ・カメラ,それを用いた撮影方法およびその動作方
法,ならびに画像処理装置および方法」;整理番号91
167;出願人 富士写真フイルム株式会社および富士
フイルムマイクロデバイス株式会社)(以下「はめ込み
合成特許出願」という)。
Therefore, the inventor has developed a technique for obtaining an appropriate image signal for a subject having a large luminance difference between a bright area and a dark area without necessarily emitting a strobe light, and applied for a patent on the same date as the present application. (The title of the invention is “video camera, shooting method using the same, operating method thereof, and image processing apparatus and method”; serial number 91
167; Applicant Fuji Photo Film Co., Ltd. and Fuji Film Microdevice Co., Ltd.) (hereinafter referred to as “inset synthetic patent application”).

【0007】このはめ込み合成特許出願の発明の基本思
想は,2つの異なる露光量で被写体を撮像することによ
り,露光量の異なる2つの画像をそれぞれ表わす画像信
号を得,露光量の多い画像を表わす画像信号において,
その画像における輝度が相対的に高い領域を表わす画像
信号を,露光量の少ない画像における対応する領域を表
わす画像信号で置換することにより合成された画像信号
を作成するものである。
[0007] The basic idea of the invention of this embedded composite patent application is to capture an image of a subject with two different exposure amounts to obtain image signals respectively representing two images with different exposure amounts, and to represent an image with a large exposure amount. In the image signal,
An image signal representing a region having a relatively high brightness in the image is replaced with an image signal representing a corresponding region in the image with a small exposure amount to create a combined image signal.

【0008】この発明は,必ずしもストロボ発光しなく
ても,明るい領域と暗い領域との輝度差の大きい被写体
について適切な映像信号が得られる固体電子撮像装置を
提供することを目的とし,上述のはめ込み合成特許出願
の発明において利用される露光量の異なる2つの画像を
表わす画像信号を得ることを目的とする。
It is an object of the present invention to provide a solid-state electronic image pickup device capable of obtaining an appropriate video signal for a subject having a large brightness difference between a bright area and a dark area without necessarily emitting a strobe light. It is an object of the present invention to obtain an image signal representing two images having different exposure amounts, which are used in the invention of the synthetic patent application.

【0009】とくに単板でかつ2度露光する必要もなく
露光量の異なる2つの画像信号を得ることができるよう
にすることを目的とする。
In particular, it is an object of the present invention to be able to obtain two image signals having different exposure amounts without using a single plate and exposing twice.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】第1の発明による固体電
子撮像装置は,垂直方向および水平方向に配列され,入
射光量に応じた量の信号電荷を蓄積する多数の光電変換
素子,垂直方向の所定の間隔ごとに水平方向の上記光電
変換素子に設けられ,上記光電変換素子に入射する光量
を制限するフィルタ,上記光電変換素子の垂直方向の各
列に隣接して設けられ,転送信号に応じて上記フィルタ
が設けられた光電変換素子に蓄積された第1の信号電荷
と上記フィルタが設けられていない光電変換素子に蓄積
された第2の信号電荷とを区別してそれぞれ転送する垂
直転送部,上記垂直転送部から入力する上記第1の信号
電荷を水平方向に転送する第1の水平転送部,ならびに
上記垂直転送部から入力する上記第2の信号電荷を水平
方向に転送する第2の水平転送部を備えていることを特
徴とする。
A solid-state electronic image pickup device according to a first aspect of the present invention is arranged in a vertical direction and a horizontal direction, and has a large number of photoelectric conversion elements for accumulating an amount of signal charges according to an amount of incident light. A filter that is provided in the photoelectric conversion element in the horizontal direction at predetermined intervals and that limits the amount of light incident on the photoelectric conversion element, is provided adjacent to each column in the vertical direction of the photoelectric conversion element, and responds to a transfer signal. And a vertical transfer unit that separately transfers the first signal charge accumulated in the photoelectric conversion element provided with the filter and the second signal charge accumulated in the photoelectric conversion element not provided with the filter, A first horizontal transfer section for horizontally transferring the first signal charge input from the vertical transfer section, and a first horizontal transfer section for horizontally transferring the second signal charge input from the vertical transfer section. Characterized in that it comprises a horizontal transfer unit.

【0011】上記光電変換素子のすべてまたは上記フィ
ルタを垂直方向に上記光電変換素子一列分だけ移動させ
る移動手段をさらに備えることが好ましい。
It is preferable to further include moving means for moving all of the photoelectric conversion elements or the filter in the vertical direction by one row of the photoelectric conversion elements.

【0012】第2の発明による固体電子撮像装置は,垂
直方向および水平方向に配列され,入射光量に応じた量
の信号電荷を蓄積する多数の光電変換素子,垂直方向の
所定の間隔ごとに水平方向の上記光電変換素子に設けら
れ,第1の透過率によって上記光電変換素子に入射する
光量を制限する第1のフィルタ,上記第1のフィルタが
設けられていない上記光電変換素子上に設けられ,第2
の透過率によって上記光電変換素子に入射する光量を制
限する第2のフィルタ,上記光電変換素子の垂直方向の
各列に隣接して設けられ,転送信号に応じて上記第1の
フィルタが設けられた光電変換素子に蓄積された第1の
信号電荷と上記第2のフィルタが設けられた光電変換素
子に蓄積された第2の信号電荷とを区別してそれぞれ転
送する垂直転送部,上記垂直転送部から入力する上記第
1の信号電荷を水平方向に転送する第1の水平転送部,
ならびに上記垂直転送部から入力する上記第2の信号電
荷を水平方向に転送する第2の水平転送部を備えている
ことを特徴とする。
A solid-state electronic image pickup device according to a second aspect of the present invention comprises a large number of photoelectric conversion elements arranged in the vertical and horizontal directions and accumulating signal charges of an amount corresponding to the amount of incident light, and horizontal at predetermined intervals in the vertical direction. Provided on the photoelectric conversion element in the direction, and is provided on the photoelectric conversion element not provided with a first filter that limits the amount of light incident on the photoelectric conversion element according to the first transmittance, and the first filter is not provided. , Second
Second filter for limiting the amount of light incident on the photoelectric conversion element depending on the transmittance of the photoelectric conversion element, provided adjacent to each column in the vertical direction of the photoelectric conversion element, and provided with the first filter according to a transfer signal. And a vertical transfer unit for separately transferring the first signal charge accumulated in the photoelectric conversion element and the second signal charge accumulated in the photoelectric conversion element provided with the second filter, respectively. A first horizontal transfer unit for horizontally transferring the first signal charge input from
In addition, a second horizontal transfer unit for horizontally transferring the second signal charges input from the vertical transfer unit is provided.

【0013】上記光電変換素子のすべてまたは上記第1
のフィルタおよび上記第2のフィルタを垂直方向に上記
光電変換素子一列分だけ移動させる移動手段をさらに備
えることが好ましい。
All of the above photoelectric conversion elements or the above first
It is preferable to further include a moving unit that moves the filter and the second filter in the vertical direction by one row of the photoelectric conversion elements.

【0014】[0014]

【作用】第1の発明によると,フィルタが設けられてい
る光電変換素子とフィルタが設けられていない光電変換
素子とが存在する。
According to the first invention, there are a photoelectric conversion element provided with a filter and a photoelectric conversion element not provided with a filter.

【0015】第1の発明によるとフィルタが設けられて
いる光電変換素子に蓄積された第1の信号電荷とフィル
タが設けられていない光電変換素子に蓄積された第2の
信号電荷は区別されて垂直転送部を転送される。
According to the first invention, the first signal charges accumulated in the photoelectric conversion element provided with the filter and the second signal charges accumulated in the photoelectric conversion element not provided with the filter are distinguished from each other. Transferred through the vertical transfer unit.

【0016】第1の発明によると第1の水平転送部から
第1の信号電荷が得られ,第2の水平転送部から第2の
信号電荷が得られる。
According to the first invention, the first signal charge is obtained from the first horizontal transfer section and the second signal charge is obtained from the second horizontal transfer section.

【0017】第2の発明によると,第1の透過率のフィ
ルタが設けられている光電変換素子と第2の透過率のフ
ィルタが設けられている光電変換素子とが存在する。
According to the second invention, there is a photoelectric conversion element provided with the filter having the first transmittance and a photoelectric conversion element provided with the filter having the second transmittance.

【0018】第2の発明によるとそれぞれの光電変換素
子に蓄積された第1の信号電荷および第2の信号電荷は
垂直転送部によって転送される。
According to the second invention, the first signal charge and the second signal charge accumulated in each photoelectric conversion element are transferred by the vertical transfer section.

【0019】第2の発明によっても,第1の水平転送部
から第1の信号電荷が得られ,第2の水平転送部から第
2の信号電荷が得られる。
Also according to the second aspect, the first signal charge is obtained from the first horizontal transfer section and the second signal charge is obtained from the second horizontal transfer section.

【0020】[0020]

【発明の効果】第1および第2の発明のいずれの発明に
おいても,第1の水平転送路から第1の信号電荷が得ら
れ,第2の水平転送路から第1の信号電荷によって表わ
される露光量と異なる露光量を表わす第2の信号電荷が
得られる。2度露光しなくとも1つの固体電子撮像装置
から露光量の異なる2つの画像信号が得られることとな
り,これらの画像信号を合成することにより輝度差が大
きい部分のある撮像にも対処できるようになる。
In both the first and second inventions, the first signal charge is obtained from the first horizontal transfer path and is represented by the first signal charge from the second horizontal transfer path. A second signal charge representing an exposure dose different from the exposure dose is obtained. It is possible to obtain two image signals with different exposure amounts from one solid-state electronic image pickup device without exposing twice, and by combining these image signals, it is possible to cope with an image pickup having a portion with a large luminance difference. Become.

【0021】[0021]

【実施例】この発明による固体電子撮像装置について説
明する前に,この発明による固体電子撮像装置から得ら
れる2種類の画像信号を利用する画像はめ込み処理につ
いて述べる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing a solid-state electronic image pickup device according to the present invention, an image fitting process using two types of image signals obtained from the solid-state electronic image pickup device according to the present invention will be described.

【0022】図1から図4を参照して,画像はめ込み処
理の基本的な考え方について説明する。
The basic concept of the image fitting process will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

【0023】図1は窓のある部屋内で撮影を行うときの
カメラの視野内に収まるシーンの一例を示している。
FIG. 1 shows an example of a scene that falls within the field of view of the camera when shooting is performed in a room with windows.

【0024】室内RMの像SL(符号SLはこの像の部
分または領域を表わす場合にも用いる)は比較的暗い。
窓WNを通して外の風景が見え,この風景の像SH(こ
の符号SHはこの像の部分または領域を表わす場合にも
用いる)は比較的明るい。一般的に言うと,窓WNを通
して見える像SHの平均輝度は,室内RMの像SLの平
均輝度の約5〜10倍である。撮像管やCCD等のイメー
ジ・センサのダイナミック・レンジは,相対的に明るい
部分の平均輝度が相対的に暗い部分の平均輝度の2〜3
倍程度のシーンにしか対応できない。すなわち,輝度差
が2〜3倍以上あると,暗い部分を適正露光したときに
は明るい部分についてはセンサが飽和し(再生したとき
に白とびが生じる),明るい部分を適正露光したときに
は暗い部分についての像は殆ど映らずかつ映像信号にお
けるノイズ成分の比率がきわめて高くなる。
The image SL of the room RM (reference number SL is also used to represent a part or region of this image) is relatively dark.
The outside landscape is visible through the window WN, and the image SH of this landscape (also used to indicate the part or area of this image SH) is relatively bright. Generally speaking, the average brightness of the image SH seen through the window WN is about 5 to 10 times the average brightness of the image SL of the room RM. The dynamic range of an image sensor such as a pick-up tube or CCD is such that the average brightness of a relatively bright part is 2 to 3 of the average brightness of a relatively dark part.
It can only handle double the number of scenes. That is, when the brightness difference is 2 to 3 times or more, when the dark part is properly exposed, the sensor saturates the bright part (whiteout occurs when reproduced), and when the bright part is properly exposed, the dark part is darkened. The image is barely displayed and the ratio of noise components in the video signal becomes extremely high.

【0025】図2はイメージ・センサの光電変換特性と
輝度についてのヒストグラムを示している。
FIG. 2 shows a histogram of photoelectric conversion characteristics and brightness of the image sensor.

【0026】実線SL1は相対的に暗い像SLが適正に
露光されたときのイメージ・センサの光電変換特性を示
し,実線SL2は光電変換特性SL1の下で撮像された
相対的に暗い像SLの輝度の度数分布を示している。
The solid line SL1 shows the photoelectric conversion characteristic of the image sensor when the relatively dark image SL is properly exposed, and the solid line SL2 shows the relatively dark image SL imaged under the photoelectric conversion characteristic SL1. The frequency distribution of luminance is shown.

【0027】これに対して破線SH1は相対的に明るい
像SHが適正に露光されたときのイメージ・センサの光
電変換特性を示し,破線SH2は光電変換特性SH1の
下で撮像された相対的に明るい像SHの輝度の度数分布
を示している。
On the other hand, the broken line SH1 shows the photoelectric conversion characteristic of the image sensor when the relatively bright image SH is properly exposed, and the broken line SH2 is the relative image picked up under the photoelectric conversion characteristic SH1. The frequency distribution of the brightness of the bright image SH is shown.

【0028】この図から明らかなように,相対的に明る
い像SHは光電変換特性SL1の飽和領域に完全に含ま
れてしまい,また光電変換特性SH1の下では相対的に
暗い像SLを表わす出力信号のレベルは非常に低いとこ
ろに集中する。
As is apparent from this figure, the relatively bright image SH is completely included in the saturated region of the photoelectric conversion characteristic SL1, and under the photoelectric conversion characteristic SH1, the output representing the relatively dark image SL is output. Signal levels concentrate in very low places.

【0029】図3(A) は室内RMの明るさに対して適正
な露光量(露光量は相対的に多い)で撮影された画像を
示している。室内RMの像SLaは適正に露光されてい
るので良好な画像となっている。これに対して窓WNを
通して現われる風景の像SHaは白くとんでいる。
FIG. 3A shows an image taken with an appropriate exposure amount (the exposure amount is relatively large) with respect to the brightness of the room RM. The image SLa of the room RM is a proper image because it is properly exposed. On the other hand, the landscape image SHa that appears through the window WN is white.

【0030】図3(B) は窓WNの像SHbに対して適正
な露光量(露光量は相対的に少ない)で撮影された画像
を示している。窓WNを通して見える風景の像SHbは
良好であるが,室内RMの像SLbはかなり暗くなって
いる。
FIG. 3B shows an image taken with an appropriate exposure amount (the exposure amount is relatively small) with respect to the image SHb of the window WN. The image SHb of the landscape seen through the window WN is good, but the image SLb of the room RM is considerably dark.

【0031】この処理によると,露光量が相対的に多い
画像において飽和している領域の像(必ずしも飽和して
いる必要はなく,他の部分よりも相対的に明るい領域で
あればよい)が,露光量が相対的に少ない画像における
対応する領域の像で置換されることにより画像のはめ込
みが行われる。すなわち,図3(A) において窓WNの像
SHaが,図3(B) に示す窓WNの像SHbで置きかえ
られる。これにより,図1に示すように,室内RM,窓
WNがともに良好な画像となり,人間が目で見たシーン
に近い画像が得られる。このようにしてはめ込み合成さ
れた画像のヒストグラムが図4に示されている。2つの
輝度分布SL2とSH2はかなり近づいている。
According to this process, an image of a saturated area in an image with a relatively large exposure amount (not necessarily saturated, it is sufficient if the area is relatively brighter than other areas). , The image is fitted by being replaced with the image of the corresponding region in the image with a relatively small exposure amount. That is, the image SHa of the window WN in FIG. 3 (A) is replaced with the image SHb of the window WN shown in FIG. 3 (B). As a result, as shown in FIG. 1, both the indoor RM and the window WN become good images, and an image close to the scene seen by human eyes can be obtained. FIG. 4 shows a histogram of the image that has been fitted and synthesized in this way. The two brightness distributions SL2 and SH2 are very close.

【0032】露光量が相対的に少ない画像において相対
的に暗い領域の像を,露光量が相対的に多い画像におけ
る対応する領域の像で置換するようにしてもよい。たと
えば,図3(B) において室内RMの像SLbを,図3
(A) に示す室内RMの像SLaで置きかえる。
An image of a relatively dark area in an image having a relatively small exposure amount may be replaced with an image of a corresponding area in an image having a relatively large exposure amount. For example, the image SLb of the indoor RM in FIG.
Replace with the image SLa of the indoor RM shown in (A).

【0033】図5はこの処理を用いるスチル・ビデオ・
カメラ(電子スチル・カメラ)の構成を示している。
FIG. 5 shows a still video stream using this process.
The structure of a camera (electronic still camera) is shown.

【0034】撮像光学系には撮像レンズ11,絞り12,シ
ャッタ13および固体電子撮像素子(イメージ・センサ)
としてのCCD14が含まれている。露光制御回路10には
CPUが含まれており,この回路10は絞り12,シャッタ
13,およびCCD14における電荷のクリア,信号の読出
し等を制御する。
The image pickup optical system includes an image pickup lens 11, a diaphragm 12, a shutter 13 and a solid-state electronic image pickup device (image sensor).
CCD 14 is included. The exposure control circuit 10 includes a CPU, and this circuit 10 includes an aperture 12 and a shutter.
It controls the clearing of charges in the CCD 13 and the CCD 14 and the reading of signals.

【0035】この実施例では予備撮影(予備露光)と2
回の本撮影(本露光)とが行われる。
In this embodiment, preliminary photographing (preliminary exposure) and 2
The main shooting (main exposure) is performed once.

【0036】予備撮影は2回の本撮影における適正な露
光量をそれぞれ決定するためのものである。露光制御回
路10は測光センサ27の出力信号のレベルに基づいて予備
撮影のための露光量(絞り値およびシャッタ速度)を決
定する。図1に示すように撮影被写体には暗い部分と明
るい部分とがある。測光センサ27の出力信号はこのよう
な被写体の平均的な輝度を表わしている。被写体の平均
的な輝度に基づいて決定された予備撮影のための絞り値
とシャッタ速度で絞り12およびシャッタ13の動作がそれ
ぞれ制御される。この予備撮影によりCCD14から出力
される映像信号は前置増幅器15で増幅され,さらにA/
D変換器19によってディジタル画像データに変換されて
露光制御回路10に与えられる。
Preliminary photographing is for determining an appropriate exposure amount in each of the two main photographing. The exposure control circuit 10 determines the exposure amount (aperture value and shutter speed) for preliminary shooting based on the level of the output signal of the photometric sensor 27. As shown in FIG. 1, the photographed subject has a dark portion and a bright portion. The output signal of the photometric sensor 27 represents such average brightness of the subject. The operations of the aperture 12 and the shutter 13 are controlled by the aperture value and the shutter speed for the preliminary shooting determined based on the average brightness of the subject. The video signal output from the CCD 14 by this preliminary photographing is amplified by the preamplifier 15 and further A /
It is converted into digital image data by the D converter 19 and given to the exposure control circuit 10.

【0037】予備撮影により得られた被写体像を表わす
ディジタル画像データに基づいて露光制御回路10は2回
の本撮影のための露光量を決定する。被写体は上述のよ
うに暗い部分と明るい部分とをもっている。一方の本撮
影は暗い部分に対して適切な露光量で,他方の本撮影は
明るい部分に対して適切な露光量でそれぞれ行われる。
The exposure control circuit 10 determines the exposure amount for two main photographings based on the digital image data representing the subject image obtained by the preliminary photographing. The subject has a dark portion and a bright portion as described above. One main shooting is performed with an appropriate exposure amount for a dark portion, and the other main shooting is performed with an appropriate exposure amount for a bright portion.

【0038】図6において鎖線PHで示す領域は測光セ
ンサ27の測光範囲を示している。
In FIG. 6, the area indicated by the chain line PH indicates the photometric range of the photometric sensor 27.

【0039】露光制御回路10は測光センサ27の出力信号
にもとづいて被写体像の相対的に暗い領域SLが適正に
露光されるように絞り12を調整する。この調整はたとえ
ば図6に示すように測光センサ27の測光範囲PH内に仮
想的に多数のサンプル点PSを設定し,その各点のデー
タにもとづいて行なうことができる。。この場合の絞り
12の調整の仕方は上述のはめ込み合成特許出願の明細書
に詳細に述べられている。
The exposure control circuit 10 adjusts the diaphragm 12 based on the output signal of the photometric sensor 27 so that the relatively dark region SL of the subject image is properly exposed. This adjustment can be performed, for example, by virtually setting a large number of sample points PS within the photometric range PH of the photometric sensor 27 as shown in FIG. 6 and based on the data at each point. .. Aperture in this case
The method of adjusting twelve is described in detail in the specification of the embedded composite patent application mentioned above.

【0040】測光センサの測光領域を複数の小領域に分
割し,各小領域ごとにその小領域の平均輝度を求める分
割測光を行えば上述した予備撮影は必ずしも必要ではな
い。すなわち,各小領域についての測光平均輝度を適当
なスレシホールド値と比較し,その比較結果に応じて被
写体像の相対的に暗い部分に関する測光平均輝度と明る
い部分に関する測光平均輝度とに分類する。相対的に暗
い部分に関する測光平均輝度の平均値に基づいて相対的
に暗い部分の露光量が,相対的に明るい部分に関する測
光平均輝度の平均値に基づいて相対的に明るい部分の露
光量がそれぞれ決定される。一般的には,被写体像の相
対的に暗い部分および相対的に明るい部分が測光センサ
の測光小領域に丁度対応するとは限らないが,暗い部分
と明るい部分との間には顕著な輝度差があるから,適当
なスレシホールド値を用いることにより,相対的に暗い
部分にほぼ対応する測光小領域の測光輝度データと,相
対的に明るい部分にほぼ対応する測光小領域の測光輝度
データとを区分けすることが可能である。
If the photometric area of the photometric sensor is divided into a plurality of small areas and the divided photometry for obtaining the average luminance of the small areas is performed for each small area, the above-described preliminary photographing is not always necessary. That is, the photometric average brightness for each small area is compared with an appropriate threshold value, and according to the comparison result, the photometric average brightness for the relatively dark part and the photometric average brightness for the bright part of the subject image are classified. .. The exposure amount of the relatively dark part is based on the average value of the photometric average brightness for the relatively dark part, and the exposure amount of the relatively bright part is based on the average value of the photometric average brightness for the relatively bright part. It is determined. Generally, the relatively dark and relatively bright parts of the subject image do not always correspond to the small photometric areas of the photometric sensor, but there is a significant difference in brightness between the dark and bright parts. Therefore, by using an appropriate threshold value, the photometric brightness data of the photometric small area corresponding to the relatively dark area and the photometric brightness data of the photometric small area corresponding to the relatively bright area can be obtained. It is possible to divide.

【0041】絞り値およびシャッタ速度の決定のための
方法として絞り優先とかシャッタ速度優先とかの種々の
手法があるが,どのようにして絞り値とシャッタ速度を
決定してもよい。少なくとも,絞り12の能力と精度,シ
ャッタ13の能力と精度等が考慮されればよい。また,C
CD14による電子シャッタ機能を利用する場合には許容
される露光時間(たとえば1V=1/60以内;Vは垂直
走査期間)等も考慮されよう。
As methods for determining the aperture value and shutter speed, there are various methods such as aperture priority and shutter speed priority, but the aperture value and shutter speed may be determined in any way. At least the capability and accuracy of the diaphragm 12 and the capability and accuracy of the shutter 13 may be taken into consideration. Also, C
When the electronic shutter function of the CD 14 is used, the allowable exposure time (for example, within 1V = 1/60; V is a vertical scanning period) may be taken into consideration.

【0042】いずれにしても,被写体像の相対的に暗い
部分SLに対して適正な露光量(第1の露光量)と相対
的に明るい部分SHに対して適正な露光量(第2の露光
量;第1の露光量よりも小さい値となる)とが決定され
ると,まず第1の露光量を用いて絞り12とシャッタ13と
が制御され第1回目の本撮影が行われる。第1回目の本
撮影によってCCD14から出力される映像信号は増幅器
15で増幅されたのち前処理回路16においてγ補正等の前
処理が行われ,さらにA/D変換器17でディジタル画像
データに変換され,切換スイッチ18を経て第1のフレー
ム・メモリ21に一旦記憶される。続いて第2の露光量を
用いて絞り12とシャッタ13とが制御され,第2回目の本
撮影が行われる。第2回目の本撮影によりCCD14から
出力される映像信号も同じようにして,増幅,前処理,
A/D変換され,ディジタル画像データとなって切換ス
イッチ18を経て第2のフレーム・メモリ22に記憶され
る。切換スイッチ18は露光制御回路10によって切換制御
される。第2の露光量に基づく本撮影を第1の露光量に
基づく本撮影よりも先に行ってもよいのはいうまでもな
い。
In any case, a proper exposure amount (first exposure amount) for the relatively dark portion SL of the subject image and a proper exposure amount (second exposure amount) for the relatively bright portion SH of the image. Amount; which is a value smaller than the first exposure amount) is determined, the aperture 12 and the shutter 13 are controlled using the first exposure amount, and the first actual photographing is performed. The video signal output from the CCD 14 in the first actual shooting is an amplifier
After being amplified in 15, pre-processing such as γ correction is performed in the pre-processing circuit 16, further converted into digital image data in the A / D converter 17, and once converted into the first frame memory 21 via the changeover switch 18. Remembered. Subsequently, the diaphragm 12 and the shutter 13 are controlled using the second exposure amount, and the second actual photographing is performed. The video signal output from the CCD 14 in the second main shooting is also amplified, preprocessed,
A / D converted into digital image data, which is stored in the second frame memory 22 via the changeover switch 18. The changeover switch 18 is controlled by the exposure control circuit 10. It goes without saying that the main photographing based on the second exposure amount may be performed before the main photographing based on the first exposure amount.

【0043】本撮影におけるシャッタ速度の制御はCC
D14を用いた電子シャッタ機能によって実現してもよ
い。電子シャッタは,よく知られているように,CCD
14の不要電荷の吐出し(クリア)により露光が開始し,
CCD14に蓄積された信号電荷の読出しにより露光が終
了するものである。この場合に,露光時間(不要電荷の
吐出しから信号電荷の読出しまでの時間)の最大値が1
/60=1V以内となるように絞り値を定めれば,2/60
=2Vの時間で2回の本撮影が終了する。電子シャッタ
機能を利用すると,メカニカルなシャッタ13を用いて露
光時間を制御する場合に比べて短い時間で露光量の異な
る2駒の画像データが得られる。
The shutter speed control in the main photographing is CC
It may be realized by an electronic shutter function using D14. As is well known, electronic shutters are CCDs.
Exposure is started by discharging (clearing) 14 unnecessary charges,
The exposure is completed by reading out the signal charges accumulated in the CCD 14. In this case, the maximum value of the exposure time (the time from the discharge of unnecessary charges to the reading of the signal charges) is 1
If the aperture value is set to be within / 60 = 1V, it is 2/60
= 2V, the two main shootings are completed. When the electronic shutter function is used, image data of two frames having different exposure amounts can be obtained in a shorter time than when the exposure time is controlled by using the mechanical shutter 13.

【0044】このようにして得られた2駒の画像データ
を用いて上述したはめ込み合成処理を行うために,2つ
のフレーム・メモリ21,22に加えて,キー(Key )信号
を記憶するためのメモリ23,CPU20,およびマルチプ
レクサ24が設けられている。
A memory for storing a key signal in addition to the two frame memories 21 and 22 in order to perform the above-mentioned fitting and combining process using the image data of two frames thus obtained. 23, a CPU 20, and a multiplexer 24 are provided.

【0045】CPU20は,第1のフレーム・メモリ21に
記憶されている画素ごとの画像データを所定のスレシホ
ールド値TH(上述した予備撮影による画像データをレ
ベル弁別するためのスレシホールド値と同じ値でも異な
る値でもよい,いずれにしても相対的に明るいまたは飽
和している領域を他の領域から区別できる値であればよ
い)と比較し,スレシホールド値以上の値をもつ画像デ
ータを相対的に明るい領域SHに属するものとして,そ
の画像データが表わす画素の位置とメモリ23上の同じ位
置にキー信号としてデータ1(1ビット)を書込む。ス
レシホールド値未満の画像データについてはメモリ23の
その画素の位置に0を書込む。メモリ23は1フレーム
(または1フィールド)分のキー信号(キー信号は1画
素当り1ビット)を記憶できる容量をもっている。
The CPU 20 sets the image data for each pixel stored in the first frame memory 21 to a predetermined threshold value TH (a threshold value for discriminating the level of the image data obtained by the above-described preliminary photographing). Image data having a value equal to or greater than the threshold value, compared with the same value or different value, in any case, a relatively bright or saturated area can be distinguished from other areas) , Which belongs to a relatively bright area SH, data 1 (1 bit) is written as a key signal at the same pixel position as the pixel represented by the image data. For image data less than the threshold value, 0 is written in the position of the pixel in the memory 23. The memory 23 has a capacity capable of storing a key signal for one frame (or one field) (the key signal is 1 bit per pixel).

【0046】このようにして,キー信号メモリ23には,
フレーム・メモリ21,22に記憶されている画像データが
被写体像の相対的に暗い領域SLに属する画素に関する
ものか(キー信号データ=0),相対的に明るい領域S
Hに属する画素に関するものか(キー信号データ=1)
を表わすキー信号データが書込まれることになる。
In this way, the key signal memory 23 is
Whether the image data stored in the frame memories 21 and 22 relates to the pixels belonging to the relatively dark area SL of the subject image (key signal data = 0), or the relatively bright area S
Is it related to pixels belonging to H (key signal data = 1)
The key signal data that represents is written.

【0047】キー信号メモリ23に設定されたキー信号デ
ータによってマルチプレクサ24が制御される。キー信号
データが0のときにはマルチプレクサ24はフレーム・メ
モリ21から読出された画像データを,1のときにはフレ
ーム・メモリ22から読出された画像データをそれぞれ選
択して出力する。
The multiplexer 24 is controlled by the key signal data set in the key signal memory 23. When the key signal data is 0, the multiplexer 24 selects the image data read from the frame memory 21, and when the key signal data is 1, the image data read from the frame memory 22 is selected and output.

【0048】キー信号メモリ23へのキー信号データの設
定が終了すると,フレーム・メモリ21および22の画像デ
ータならびにキー信号メモリ23のキー信号データが同期
して(すなわち同一画素に関係するデータが同時に)読
出され,マルチプレクサ24に与えられる。上述のように
マルチプレクサ24はキー信号データに応じてフレーム・
メモリ21または22から読出された画像データのいずれか
一方を選択的に出力する。マルチプレクサ24から出力さ
れる画像データは,露光量の多い画像において飽和して
いる(相対的に明るい)領域の画像データが露光量の少
ない画像における対応する領域の画像データによって置
きかえられたはめ込み合成画像を表わしている。
When the setting of the key signal data in the key signal memory 23 is completed, the image data in the frame memories 21 and 22 and the key signal data in the key signal memory 23 are synchronized (that is, the data related to the same pixel are simultaneously ) It is read and given to the multiplexer 24. As described above, the multiplexer 24 is a frame
Either one of the image data read from the memory 21 or 22 is selectively output. The image data output from the multiplexer 24 is a fitting composite image in which image data of a saturated (relatively bright) area in an image with a large amount of exposure is replaced by image data of a corresponding area in an image with a small amount of exposure. Is represented.

【0049】マルチプレクサ24から出力される画像デー
タは,D/A変換器25によってアナログ映像信号に変換
されて出力される。このアナログ映像信号がCRT等の
表示装置に与えられればはめ込み合成された画像が表示
される。映像信号はFM変調されてフロッピィ・ディス
クまたは磁気テープ等の磁気記録媒体に記録することも
できる。または,マルチプレクサ24の出力画像データ
を,画像データ処理回路26により輝度データと色データ
とに分離(Y/C分離し)し,データ圧縮し,符号化し
た上でメモリ・カード(半導体メモリを内蔵している,
メモリ・カートリッジ等とも呼ばれる)に記録するよう
にしてもよい。もっとも,上述した画像データのはめ込
み合成処理をスチル・ビデオ・カメラで行なわなくても
よい。この場合には,フレーム・メモリ21および22の画
像データがそれぞれ別個に画像処理されたのち,メモリ
・カード内の別個のエリアに記憶される。画像データの
はめ込み合成は,別途に設けられた画像処理装置で行な
われることになるであろう。
The image data output from the multiplexer 24 is converted into an analog video signal by the D / A converter 25 and output. If this analog video signal is given to a display device such as a CRT, an image that has been embedded and combined is displayed. The video signal may be FM-modulated and recorded on a magnetic recording medium such as a floppy disk or a magnetic tape. Alternatively, the output image data of the multiplexer 24 is separated (Y / C separated) into the luminance data and the color data by the image data processing circuit 26, the data is compressed and encoded, and then the memory card (including the semiconductor memory is doing,
It may be recorded in a memory cartridge or the like). However, it is not necessary to perform the above-described image data embedding / combining process with a still video camera. In this case, the image data of the frame memories 21 and 22 are separately image-processed and then stored in separate areas in the memory card. The image data inset synthesis will be performed by a separately provided image processing device.

【0050】フレーム・メモリ22に記憶されている露光
量の少ない画像データを用いてキー信号を作成してもよ
い。この場合にはスレシホールド値として相対的に暗い
部分を排除できる程度に小さい値が採用される。画像デ
ータがこのスレシホールド値以上であればキー信号デー
タとして1が,他の場合には0がそれぞれメモリ23に設
定される。このようにすることにより,露光量の少ない
画像において相対的に暗い領域の画像データが露光量の
多い画像における対応する領域の画像データによって置
換されることにより合成された画像を表わす画像データ
がマルチプレクサ24から出力される。
The key signal may be created using image data with a small exposure amount stored in the frame memory 22. In this case, a threshold value that is small enough to eliminate relatively dark areas is used. If the image data is greater than or equal to this threshold value, 1 is set as the key signal data, and otherwise 0 is set in the memory 23. By doing so, the image data of the relatively dark area in the image with a small amount of exposure is replaced by the image data of the corresponding area in the image with a large amount of exposure, so that the image data representing the combined image is multiplexed. It is output from 24.

【0051】図5に示すスチル・ビデオ・カメラはスト
ロボ装置28を備えている。ストロボ装置28におけるスト
ロボ発光を利用することにより,撮影対象物が必ずしも
明るい部分と暗い部分とに峻別されないものであっても
はめ込み合成に適した画像データを得ることができる。
The still video camera shown in FIG. 5 has a strobe device 28. By utilizing the stroboscopic light emission in the strobe device 28, image data suitable for inset composition can be obtained even if the object to be photographed is not necessarily distinguished into a bright portion and a dark portion.

【0052】たとえば同程度または輝度差の少ない2つ
の対象物が相対的に近い位置と遠い位置にある場合を想
定する。近い位置にある対象物が適正に露光されるよう
にストロボ発光量を調整すると遠い位置にある対象物は
露光不足となる。逆に遠い位置にある対象物が適正に露
光されるようにストロボ発光量を調整すると近い位置に
ある対象物に関しては得られる映像信号が飽和してしま
う。
For example, assume a case where two objects having the same degree or a small difference in brightness are located at positions relatively close to and far from each other. If the strobe light emission amount is adjusted so that the object at the near position is properly exposed, the object at the distant position is underexposed. On the contrary, if the stroboscopic light emission amount is adjusted so that the object at the far position is properly exposed, the obtained video signal will be saturated for the object at the near position.

【0053】このスチル・ビデオ・カメラによると,相
対的に遠い位置にある対象物の撮影に適した露光が得ら
れるストロボ発光量で第1回目の撮影が行われ,相対的
に近い位置にある対象物が適正に露光されるようなスト
ロボ発光量で第2回目の撮影が行われる。このようにし
て2駒分の画像データが得られ,上述したやり方と全く
同じようにして画像データのはめ込み合成が行われる。
According to this still video camera, the first photographing is performed at the strobe light emission amount that can obtain the exposure suitable for photographing the object at the relatively far position, and the still video camera is at the relatively close position. The second shooting is performed with a strobe light emission amount such that the object is properly exposed. In this way, image data for two frames is obtained, and the image data is embedded and synthesized in exactly the same manner as described above.

【0054】遠い位置と近い位置とにある対象物の輝度
差が大きい場合にはこの輝度差も考慮してストロボ発光
量が調整されるのはいうまでもない。いずれにしても,
得られる2駒分の画像データの平均輝度差が比較的小さ
く(2〜3倍以内)なるようにストロボ発光量を制御す
ればよい。
Needless to say, when the difference in brightness between the objects at the far position and the close position is large, the strobe light emission amount is adjusted in consideration of this difference in brightness. In any case,
The stroboscopic light emission amount may be controlled so that the average luminance difference between the obtained image data of two frames is relatively small (within 2 to 3 times).

【0055】被写体像における相対的に明るい領域SH
と相対的に暗い領域SLとを識別する方法には,上述し
た画像データを単にスレシホールド値THと比較する処
理以外に種々の方法がある。以下に他の識別方法につい
て述べておく。露光量の多い画像において相対的に明る
い領域を抽出する方法についてのみ述べる。露光量の少
ない画像において相対的に暗い領域を抽出することも全
く同じ方法により可能であるからである。
A relatively bright area SH in the subject image
There are various methods for identifying the relatively dark area SL with the above-described processing of simply comparing the image data with the threshold value TH. Other identification methods will be described below. Only a method of extracting a relatively bright area in an image with a large amount of exposure will be described. This is because it is possible to extract a relatively dark area in an image with a small exposure amount by using exactly the same method.

【0056】簡単のために,図3(A) におけるVII −VI
I線によって表わされる水平走査線に沿う映像信号を考
える。
For simplicity, VII-VI in FIG.
Consider the video signal along the horizontal scan line represented by the I line.

【0057】図7(A) は上記水平走査線に沿う映像信号
の一例を示している。相対的に明るい領域SHの映像信
号は飽和している。相対的に暗い領域SLにおいて小さ
な輝点(たとえばガラス片,金属の一部等が光の反射に
よって光っている)があり,この輝点のために映像信号
中に急峻なパルス状の波形BRが現われているものとす
る。
FIG. 7A shows an example of the video signal along the horizontal scanning line. The video signal in the relatively bright area SH is saturated. In the relatively dark region SL, there is a small bright spot (for example, a piece of glass, a part of metal, etc. are shining due to light reflection), and due to this bright spot, a steep pulse-like waveform BR is generated in the video signal. It is supposed to appear.

【0058】このような映像信号がロウ・パス・フィル
タ(以下LPFと略す)を通ると,図7(B) に符号br
で示すように,急峻なパルス状の波形はなだらかになり
かつその高さが低くなる。波形brのピーク値よりも高
いレベルに設定されたスレシホールド値THを用いてこ
の映像信号をレベル弁別すれば,明るい領域SHのみが
抽出される。このようにして,暗い領域SLに部分的に
存在する小さな輝点は無視され,このような小さな領域
についてはめ込み合成が実行されることが未然に防止さ
れる。
When such a video signal passes through a low pass filter (hereinafter abbreviated as LPF), the symbol br in FIG.
As shown in, the steep pulse-like waveform becomes gentle and its height becomes low. If this video signal is level-discriminated using the threshold value TH set to a level higher than the peak value of the waveform br, only the bright area SH is extracted. In this way, the small bright spots that partially exist in the dark area SL are ignored, and the inset synthesis is prevented from being executed for such a small area.

【0059】上述したように相対的に明るい領域は必ず
しも飽和している必要はない。スレシホールド・レベル
THを適切に設定することによって飽和していない明る
い領域も抽出可能であることは,図7(B) からも容易に
理解できよう(明るい部分SHのピーク値が飽和レベル
よりも低いと考えればよい)。
As described above, the relatively bright area does not necessarily have to be saturated. It can be easily understood from Fig. 7 (B) that the bright region which is not saturated can be extracted by appropriately setting the threshold level TH (the peak value of the bright portion SH is higher than the saturation level). Should be considered low).

【0060】ディジタル・データのフィルタリング技術
はよく知られている。上述した議論は,図5に示すスチ
ル・ビデオ・カメラにおいて,フレーム・メモリ21(ま
たは22)に記憶されているディジタル画像データを処理
して領域SHとSLを判別するCPU20における処理に
もあてはまる。CPU20はディジタル画像データをロウ
・パス・フィルタリングし,そのフィルタリングされた
画像データとスレシホールド値を表わすデータとを比較
する。
Filtering techniques for digital data are well known. The above discussion also applies to the processing in the still video camera shown in FIG. 5 in the CPU 20 which processes the digital image data stored in the frame memory 21 (or 22) to determine the areas SH and SL. The CPU 20 low-pass filters the digital image data and compares the filtered image data with the data representing the threshold value.

【0061】図8は他の判別方法を示している。図8
(A) には図7(A) に示すものと同じ映像信号が示されて
いる。この映像信号において急峻な立上りを示す前エッ
ジ(リーディング・エッジ)と急峻な立下りを示す後エ
ッジ(トレイリング・エッジ)とが検出される。前エッ
ジから後エッジまでの幅(または時間)t1,t2等が
測定される。この幅t1,t2等が適当な基準幅Wと比
較される(図8(B) 参照)。基準幅Wよりも大きい幅を
もつ部分のみが相対的に明るい領域であると判定される
(図8(C) 参照)。この方法によっても,相対的に暗い
領域に存在する小さな輝点をはめ込み合成の対象領域か
ら排除することができる。
FIG. 8 shows another discrimination method. Figure 8
In (A), the same video signal as that shown in FIG. 7 (A) is shown. In this video signal, a front edge (leading edge) showing a sharp rise and a rear edge (trailing edge) showing a sharp fall are detected. The width (or time) t1, t2, etc. from the front edge to the rear edge is measured. The widths t1, t2, etc. are compared with an appropriate reference width W (see FIG. 8B). Only a portion having a width larger than the reference width W is determined to be a relatively bright area (see FIG. 8C). Also by this method, small bright spots existing in a relatively dark region can be excluded from the target region of the fitting synthesis.

【0062】この方法もアナログ的にも,ディジタル的
にも実行することができるのはいうまでもない。アナロ
グ的に実行する場合には,基準幅Wに相当する安定時間
をもつ単安定マルチバイブレータを用いることができ
る。この単安定マルチバイブレータは映像信号の前エッ
ジによってトリガ(セット)され,後エッジによってリ
セットされる。セットされたのち,リセットされる前に
単安定マルチバイブレータから出力が発生すれば(セッ
トされたのちに幅Wに相当する時間が経過すれば),そ
の部分は明るい領域と判定される。ディジタル的には,
前エッジから後エッジまでの長さが幅Wよりも大きいか
どうかを判定すればよい。
It goes without saying that this method can also be implemented in analog or digital manner. In the case of analog execution, a monostable multivibrator having a stable time corresponding to the reference width W can be used. This monostable multivibrator is triggered (set) by the leading edge of the video signal and reset by the trailing edge. If an output is generated from the monostable multivibrator after being set and before being reset (when the time corresponding to the width W has elapsed after being set), that portion is determined to be a bright region. Digitally,
It may be determined whether or not the length from the front edge to the rear edge is larger than the width W.

【0063】フィルタリングにおいて不可避的に生じる
位相遅れのために,図7に示す方法は,明るい領域の境
界が少しずれる可能性がある。これに対して図8に示す
方法は明るい領域と暗い領域との境界がずれることなく
正確に判定できるという特長をもつ。
In the method shown in FIG. 7, the boundary of the bright area may be slightly shifted due to the phase delay inevitably generated in the filtering. On the other hand, the method shown in FIG. 8 has the feature that the boundary between the bright area and the dark area can be accurately determined without shifting.

【0064】水平走査線にそう映像信号に現われる領域
の境界(画像の垂直走査方向にのびる境界)の検出につ
いて説明したが,画像の水平方向にのびる境界の検出に
ついても上記と同様の手法を採用することができる。と
くにディジタル画像データをディジタル的に処理する場
合には,垂直方向におけるフィルタリング,幅の検出は
容易である。また,図8に示す方法を2次元的に実行す
ることにより,一定面積以下の輝点をはめ込み合成の対
象から除外し,一定面積を超える明るい領域についての
みはめ込み合成を行うことが可能となる。
The detection of the boundary of the area (the boundary extending in the vertical scanning direction of the image) appearing in the video signal on the horizontal scanning line has been described, but the same method as described above is used for the detection of the boundary extending in the horizontal direction of the image. can do. Particularly when digitally processing digital image data, filtering in the vertical direction and width detection are easy. Further, by performing the method shown in FIG. 8 two-dimensionally, it becomes possible to exclude bright spots having a predetermined area or less from the subject of the inset synthesis and to perform the inset synthesis only for a bright area exceeding the certain area.

【0065】図9ははめ込み合成処理の他の例を示し,
特にはめ合わされる2つの領域の境界近傍を円滑に連続
させる手法を実現する回路構成を示している。図9に示
す回路は図5においてマルチプレクサ24と置換される。
FIG. 9 shows another example of the fitting synthesis process.
In particular, it shows a circuit configuration that realizes a method of smoothly continuing the vicinity of the boundary between two fitted regions. The circuit shown in FIG. 9 replaces the multiplexer 24 in FIG.

【0066】フレーム・メモリ21から読出された画像デ
ータ(たとえば8ビット)は乗算器30a,31a,32a,
33aおよび34aによってそれぞれ0,1,2,3および
4倍されてマルチプレクサ(切換スイッチ)37aに与え
られる。フレーム・メモリ22から読出された画像データ
は乗算器30b,31b,32b,33bおよび34bによってそ
れぞれ4,3,2,1および0倍されてマルチプレクサ
37bに与えられる。マルチプレクサ37aと37bはキー信
号メモリ23から与えられるキー信号データ(この実施例
では3ビット・データ)によって制御される。マルチプ
レクサ37aが乗算器30a,31a,32a,33aまたは34a
を選択したときにはマルチプレクサ37bは乗算器30b,
31b,32b,33bまたは34bを選択する。
The image data (for example, 8 bits) read out from the frame memory 21 is multiplied by the multipliers 30a, 31a, 32a,
The signals are multiplied by 0, 1, 2, 3, and 4 by 33a and 34a and given to a multiplexer (changeover switch) 37a. The image data read from the frame memory 22 is multiplied by 4, 3, 2, 1 and 0 by the multipliers 30b, 31b, 32b, 33b and 34b, respectively, and is multiplexed.
Given to 37b. The multiplexers 37a and 37b are controlled by key signal data (3 bit data in this embodiment) provided from the key signal memory 23. The multiplexer 37a is a multiplier 30a, 31a, 32a, 33a or 34a.
When is selected, the multiplexer 37b is the multiplier 30b,
Select 31b, 32b, 33b or 34b.

【0067】マルチプレクサ37aおよび37bの出力は加
算器35で相互に加算され,さらに割算器36によって4で
割られ,合成された画像データ(再び,たとえば8ビッ
トとなる)として出力される。
The outputs of the multiplexers 37a and 37b are mutually added by the adder 35, further divided by 4 by the divider 36, and output as combined image data (again, for example, 8 bits).

【0068】相対的に暗い領域SLと明るい領域SHと
の間の検出された境界線上の1画素においてはマルチプ
レクサ37aおよび37bはそれぞれ乗算器32aおよび32b
を選択する。これにより,境界線上ではフレーム・メモ
リ21の画像データとフレーム・メモリ22の画像データと
の相加平均が合成画像データとなる。
In one pixel on the detected boundary line between the relatively dark area SL and the bright area SH, the multiplexers 37a and 37b are respectively provided with the multipliers 32a and 32b.
Select. As a result, the arithmetic mean of the image data in the frame memory 21 and the image data in the frame memory 22 becomes the composite image data on the boundary line.

【0069】上記境界線よりも暗い領域SL側の境界線
に隣接する1画素においては,マルチプレクサ37aおよ
び37bはそれぞれ乗算器33aおよび33bを選択する。こ
れにより,この画素においてはフレーム・メモリ21の画
像データに3倍した値とフレーム・メモリ22の画像デー
タに1倍した値との平均(加重平均)が合成画像データ
となる。
For one pixel adjacent to the boundary line on the side of the area SL darker than the boundary line, the multiplexers 37a and 37b select the multipliers 33a and 33b, respectively. As a result, in this pixel, the average (weighted average) of the value tripled to the image data in the frame memory 21 and the value tripled to the image data in the frame memory 22 becomes the composite image data.

【0070】境界線に隣接する上記画素よりもさらに暗
い領域SLの内側にあるすべての画素についてはマルチ
プレクサ37aおよび37bはそれぞれ乗算器34aおよび34
bを選択する。これにより,フレーム・メモリ21の画像
データが合成画像データとして出力される。
For all pixels inside the area SL which is darker than the above-mentioned pixels adjacent to the boundary line, the multiplexers 37a and 37b have the multipliers 34a and 34 respectively.
Select b. As a result, the image data in the frame memory 21 is output as composite image data.

【0071】境界線よりも明るい領域SH側の境界線に
隣接する1画素においては,マルチプレクサ37aおよび
37bはそれぞれ乗算器31aおよび31bを選択する。これ
により,この画素においてはフレーム・メモリ21の画像
データに1倍した値とフレーム・メモリ22の画像データ
に3倍した値との平均(加重平均)が合成画像データと
なる。
In one pixel adjacent to the boundary line on the side of the area SH brighter than the boundary line, the multiplexer 37a and
37b selects the multipliers 31a and 31b, respectively. As a result, in this pixel, an average (weighted average) of a value that is 1 times the image data of the frame memory 21 and a value that is 3 times the image data of the frame memory 22 becomes the composite image data.

【0072】境界線に隣接する上記画素よりもさらに明
るい領域SHの内側にあるすべての画素についてはマル
チプレクサ37aおよび37bはそれぞれ乗算器30aおよび
30bを選択する。これにより,フレーム・メモリ22の画
像データが合成画像データとして出力される。
For all the pixels inside the area SH which is brighter than the above-mentioned pixels adjacent to the boundary line, the multiplexers 37a and 37b are the multipliers 30a and 37a, respectively.
Select 30b. As a result, the image data in the frame memory 22 is output as composite image data.

【0073】キー信号メモリ23に記憶されるキー信号デ
ータは,上記のようにマルチプレクサ37aおよび37bを
制御するように,画素の位置が境界線上か,その隣り
か,または境界線の隣りよりも離れているか,どちらの
領域に属するかに応じてCPU20によって3ビット・デ
ータとして作成される。
The key signal data stored in the key signal memory 23 has a pixel position on the boundary line, adjacent to the boundary line, or separated from the adjacent boundary line so as to control the multiplexers 37a and 37b as described above. It is created as 3-bit data by the CPU 20 according to which area it belongs to.

【0074】上述のように,領域SLとSHとの境界近
傍では2種類のはめ合わされるべき画像データの加重平
均(位置に応じて重みづけされる)により合成画像デー
タが作成されているので,境界付近で画像データが滑ら
かに連続することになる。これにより,合成画像を再生
したときに2つの領域の境界が自然な感じとなり,擬似
輪郭の発生が未然に防止される。
As described above, in the vicinity of the boundary between the regions SL and SH, the composite image data is created by the weighted average of the image data to be fitted (weighted according to the position). The image data will be smoothly continuous near the boundary. As a result, when the composite image is reproduced, the boundary between the two regions feels natural, and pseudo contours are prevented from occurring.

【0075】上記の説明では加重平均のための重みづけ
を1画素ずつ変えているが複数画素ごとに変えるように
してもよいのはいうまでもない。
In the above description, the weighting for the weighted average is changed pixel by pixel, but it goes without saying that the weighting may be changed for a plurality of pixels.

【0076】図10はリアル・タイムでアナログ映像信号
上で画像のはめ込み合成処理を行う実施例を示してい
る。この実施例の回路はスチル・ビデオ・カメラのみな
らず,ムービ・ビデオ・カメラにも適用することができ
る。
FIG. 10 shows an embodiment in which an image inset synthesis process is performed on an analog video signal in real time. The circuit of this embodiment can be applied not only to a still video camera but also to a movie video camera.

【0077】撮像光学系は,撮像レンズ41,絞り42,ビ
ーム・スプリッタ43および2つのCCD44,45を含んで
いる。被写体を表わす光像はレンズ41および絞り42を経
て,ビーム・スプリッタ43で分割され,2つのCCD44
および45上に結像する。上述したように,窓のある室内
での撮影等においては,相対的に暗い領域SLの平均輝
度と相対的に明るい領域SHの平均輝度との比は1対5
〜10程度である。このスチル・ビデオ・カメラではビー
ム・スプリッタ43の光の分割比は5対1に設定されてい
る。入射光の光量の5/6の光量の光がビーム・スプリ
ッタ43を通ってCCD44に入射する。入射光の光量の1
/6の光量の光がビーム・スプリッタ43で反射してCC
D45に入射する。
The image pickup optical system includes an image pickup lens 41, a diaphragm 42, a beam splitter 43, and two CCDs 44 and 45. An optical image representing a subject passes through a lens 41 and a diaphragm 42, is split by a beam splitter 43, and has two CCDs 44.
And on 45. As described above, in photographing in a room with windows, the ratio of the average brightness of the relatively dark area SL to the average brightness of the relatively bright area SH is 1: 5.
It is about 10 ~. In this still video camera, the light splitting ratio of the beam splitter 43 is set to 5: 1. Light having an amount of light that is 5/6 of the amount of incident light passes through the beam splitter 43 and enters the CCD 44. 1 of the amount of incident light
/ 6 light quantity is reflected by the beam splitter 43 and CC
It is incident on D45.

【0078】CCD44から出力される映像信号は前置増
幅器46で増幅されたのち遅延回路54に与えられるととも
に,露光制御回路49に入力する。CCD45から出力され
る映像信号は前置増幅器47で増幅されたのち自動ゲイン
制御増幅回路(以下AGCという)48に与えられるとと
もに露光制御回路49に入力する。露光制御回路49はドラ
イバ50を介して絞り42を制御するとともにAGC48のゲ
インを調整する。
The video signal output from the CCD 44 is amplified by the preamplifier 46 and then applied to the delay circuit 54 and input to the exposure control circuit 49. The video signal output from the CCD 45 is amplified by a preamplifier 47 and then applied to an automatic gain control amplifier circuit (hereinafter referred to as AGC) 48 and input to an exposure control circuit 49. The exposure control circuit 49 controls the diaphragm 42 via the driver 50 and adjusts the gain of the AGC 48.

【0079】露光量の制御には露光量が多いCCD44の
出力映像信号が使用される。露光制御回路49は増幅器46
から与えられる映像信号のレベルに基づいて,被写体像
の相対的に暗い領域SLが適正に露光されるように絞り
42を調整する。シャッタ速度(露光時間)は固定であ
り,たとえば1/60秒(または1/30秒)に保持され
る。すなわち,メカニカルなシャッタは設けられてい
ず,CCD44,45の不要電荷のクリアと信号電荷の読出
しにより露光時間が規定される。
The output image signal of the CCD 44 having a large exposure amount is used for controlling the exposure amount. The exposure control circuit 49 is an amplifier 46.
Based on the level of the video signal given from the aperture, the aperture is adjusted so that the relatively dark area SL of the subject image is properly exposed.
Adjust 42. The shutter speed (exposure time) is fixed and is maintained at, for example, 1/60 second (or 1/30 second). That is, no mechanical shutter is provided, and the exposure time is defined by clearing the unnecessary charges of the CCDs 44 and 45 and reading the signal charges.

【0080】このスチル・ビデオ・カメラでは被写体像
の連続的な撮影が行われており,たとえば1/60秒(ま
たは1/30秒)ごとにCCD44および45から1フィール
ド(または1フレーム)分の映像信号が出力されてい
る。
In this still video camera, a subject image is continuously photographed, and one field (or one frame) from the CCDs 44 and 45 is taken every 1/60 second (or 1/30 second), for example. Video signal is being output.

【0081】CCD44に結像する被写体像の相対的に暗
い領域SLが適正に露光されるように露光量が調整され
ており,かつビーム・スプリッタ43の分割比が5対1に
設定されているから,CCD45に結像する相対的に明る
い領域SHについてもほぼ適正な露光量となっているこ
とが期待できる。相対的に暗い領域SLの画像と明るい
領域SHの画像とを合成したときにこれらの画像が適切
にマッチングするように(たとえば,相対的に明るい領
域SHの画像が,合成後の画像において,相対的に暗い
領域SLの画像よりも暗くなってしまうような事態の発
生を防止するために),AGC48が設けられている。露
光制御回路49は増幅器47から与えられる前フィールド
(または前フレーム)の映像信号のピーク・レベルを検
出し,このピーク・レベルが次のフィールド(またはフ
レーム)の映像信号においても一定に保持されるように
AGC48のゲインを調整する。このようにして,1フィ
ールド(または1フレーム)ごとに(1/60秒ごとに,
または1/30秒ごとに)AGC48のゲイン調整が行わ
れ,相対的に明るい領域SHの画像の最も明るい部分の
明るさが常にほぼ一定に保持される。
The exposure amount is adjusted so that the relatively dark region SL of the subject image formed on the CCD 44 is properly exposed, and the division ratio of the beam splitter 43 is set to 5: 1. Therefore, it can be expected that the exposure amount is almost proper even in the relatively bright area SH imaged on the CCD 45. When the image of the relatively dark area SL and the image of the bright area SH are combined, these images are appropriately matched (for example, the image of the relatively bright area SH is relatively AGC 48 is provided in order to prevent the occurrence of a situation where the image is darker than the image in the dark area SL. The exposure control circuit 49 detects the peak level of the video signal of the previous field (or the previous frame) supplied from the amplifier 47, and this peak level is held constant also in the video signal of the next field (or the frame). Adjust the gain of AGC48. In this way, every 1 field (or 1 frame) (every 1/60 second,
Alternatively, the gain of the AGC 48 is adjusted every 1/30 second, and the brightness of the brightest part of the image in the relatively bright area SH is always kept substantially constant.

【0082】露光量の多い映像信号である増幅器46の出
力はまたLPF51を通して,その低周波成分のみが比較
器52に与えられる。比較器52にはスレシホールド電圧V
THが設定されている。比較器52は入力映像信号のレベル
がスレシホールド電圧VTHを超えている場合に出力を発
生する。比較器52の出力はパルス幅検出回路53に入力す
る。このパルス幅検出回路53は,上述したように単安定
マルチバイブレータ等を含み,比較器52の出力信号のパ
ルス幅が基準幅Wを超えている場合にその出力信号を基
準幅Wに相当する時間遅延させた上で出力する。パルス
幅検出回路53の出力信号はマルチプレクサ56にその制御
信号として与えられる。
The output of the amplifier 46, which is a video signal having a large amount of exposure, is also passed through the LPF 51, and only the low frequency component thereof is given to the comparator 52. The threshold voltage V is applied to the comparator 52.
TH is set. The comparator 52 produces an output when the level of the input video signal exceeds the threshold voltage V TH . The output of the comparator 52 is input to the pulse width detection circuit 53. The pulse width detection circuit 53 includes the monostable multivibrator or the like as described above, and when the pulse width of the output signal of the comparator 52 exceeds the reference width W, the output signal corresponds to the reference width W for a period of time. Output after delaying. The output signal of the pulse width detection circuit 53 is given to the multiplexer 56 as its control signal.

【0083】遅延回路54および55には上記の基準幅Wに
相当する時間(またはこの時間にLPF51の動作に起因
する遅延時間を加えた時間)に等しい遅延時間が設定さ
れている。増幅器46の出力映像信号およびAGC48の出
力映像信号はこれらの遅延回路54および55でその遅延時
間だけ遅らされてマルチプレクサ56に入力する。
The delay circuits 54 and 55 are set with a delay time equal to the time corresponding to the reference width W (or the time obtained by adding the delay time due to the operation of the LPF 51 to this time). The output video signal of the amplifier 46 and the output video signal of the AGC 48 are delayed by the delay time by the delay circuits 54 and 55 and input to the multiplexer 56.

【0084】マルチプレクサ56は通常は遅延回路54の出
力映像信号を選択して出力し,パルス幅検出回路53から
出力信号が与えられているときには遅延回路55の出力映
像信号を選択して出力する。これにより,上述した原理
に基づく画像のはめ込み合成が行われる。マルチプレク
サ56の出力映像信号は映像信号処理回路57においてγ補
正などが加えられる。
The multiplexer 56 normally selects and outputs the output video signal of the delay circuit 54, and when the output signal is given from the pulse width detection circuit 53, selects and outputs the output video signal of the delay circuit 55. As a result, image inset synthesis based on the above-described principle is performed. The video signal output from the multiplexer 56 is subjected to γ correction and the like in the video signal processing circuit 57.

【0085】その他,はめ込み合成処理に関する種々の
変形例があるが,それは上述のはめ込み合成特許出願の
明細書に詳細に述べられている。
There are various other modifications relating to the inset synthesis process, which are described in detail in the specification of the inset synthesis patent application mentioned above.

【0086】図11はこの発明の固体電子撮像装置の実施
例を示すものでCCDの模式図である。2度露光しなく
とも,図11に示すCCDから露光量の異なる2種類の画
像信号が得られ上述したはめ込み合成処理に利用され
る。
FIG. 11 shows an embodiment of the solid-state electronic image pickup device of the present invention and is a schematic view of a CCD. Even if the exposure is not performed twice, two types of image signals having different exposure amounts are obtained from the CCD shown in FIG. 11 and are used for the above-mentioned inset synthesis processing.

【0087】フォトダイオード60Aおよび60Bが垂直方
向および水平方向に多数配列されている。フォトダイオ
ード60A上には入射光量を制限するフィルタが設けられ
ており,このフィルタはハッチングを用いて示されてい
る。フィルタは垂直方向の一行おきのフォトダイオード
60Aに設けられている。フィルタの透過率はフィルタが
設けられていないフォトダイオード60Bへの入射光に対
して5対1となるものが好ましい。
A large number of photodiodes 60A and 60B are arranged in the vertical and horizontal directions. A filter for limiting the amount of incident light is provided on the photodiode 60A, and this filter is shown by hatching. Filters are vertical photodiodes in every other row
It is installed at 60A. The transmittance of the filter is preferably 5: 1 with respect to the incident light on the photodiode 60B not provided with the filter.

【0088】フォトダイオード60Aおよび60Bの水平方
向においてPウェル61を介して垂直転送路62が配置され
ている。
A vertical transfer path 62 is arranged in the horizontal direction of the photodiodes 60A and 60B via a P well 61.

【0089】垂直転送路12は周期的に配置されている電
極V1〜V6の直下に形成される。上から第1行めのフ
ォトダイオード60Aに隣接して電極V1が形成され,こ
の電極V1の垂直方向に電極V2が形成されている。第
2行めのフォトダイオード60Bに隣接して電極V3が形
成されており,電極V2と垂直方向において接続されて
いる。さらに電極V3は垂直方向において電極V4と接
続されている。
The vertical transfer path 12 is formed immediately below the electrodes V1 to V6 which are periodically arranged. An electrode V1 is formed adjacent to the photodiode 60A in the first row from above, and an electrode V2 is formed in a direction perpendicular to the electrode V1. An electrode V3 is formed adjacent to the photodiode 60B in the second row and is connected to the electrode V2 in the vertical direction. Further, the electrode V3 is connected to the electrode V4 in the vertical direction.

【0090】第3行めのフォトダイオード60Aに隣接し
て電極V5が形成され,電極V4と垂直方向において接
続されている。さらに電極V5は垂直方向において電極
V2と接続されている。
An electrode V5 is formed adjacent to the photodiode 60A in the third row and is connected to the electrode V4 in the vertical direction. Furthermore, the electrode V5 is connected to the electrode V2 in the vertical direction.

【0091】また第4行めのフォトダイオード60Bに隣
接して電極V6が形成され,電極V2と接続されてい
る。さらに電極V6は垂直方向において電極V4と接続
されている。この電極V4は垂直方向において,第5行
めのフォトダイオード10Aに隣接した電極V1と接続さ
れている。
An electrode V6 is formed adjacent to the photodiode 60B in the fourth row and connected to the electrode V2. Further, the electrode V6 is connected to the electrode V4 in the vertical direction. The electrode V4 is connected to the electrode V1 adjacent to the photodiode 10A in the fifth row in the vertical direction.

【0092】垂直方向において電極V1,V2,V3,
V4,V5,V2およびV6と周期的に繰返されて形成
されている。これらの電極V1〜V6にはそれぞれ垂直
転送パルスφV1〜φV6が与えられる。
Electrodes V1, V2, V3 in the vertical direction
It is formed by periodically repeating V4, V5, V2 and V6. Vertical transfer pulses φV1 to φV6 are applied to these electrodes V1 to V6, respectively.

【0093】垂直転送路12の最下段の電極V4には第1
の水平転送路63が接続されている。第1の水平転送路63
の出力には増幅器64が接続されており,与えられる水平
転送パルスφH1〜φH4に応じて増幅器64を経て第1
の信号電荷が出力される。
The first electrode V4 is provided at the lowermost electrode V4 of the vertical transfer path 12.
The horizontal transfer path 63 of is connected. First horizontal transfer path 63
An amplifier 64 is connected to the output of the first amplifier via the amplifier 64 according to the applied horizontal transfer pulses φH1 to φH4.
The signal charge of is output.

【0094】図11に示すCCDにおいてはシフト・ゲー
ト・パルスによってゲートが開くシフト・ゲート67を介
して第1の水平転送路63と第2の水平転送路65とが接続
されている。第2の水平転送路65の出力にも増幅器66が
接続されており,水平転送パルスφH1〜φH4に応じ
て増幅器64を経て第2の信号電荷が出力される。
In the CCD shown in FIG. 11, the first horizontal transfer path 63 and the second horizontal transfer path 65 are connected via a shift gate 67 whose gate is opened by a shift gate pulse. The amplifier 66 is also connected to the output of the second horizontal transfer path 65, and the second signal charge is output via the amplifier 64 according to the horizontal transfer pulses φH1 to φH4.

【0095】図12および図13は第1フィールドのフォト
ダイオード60Aおよび60Bに蓄積された信号電荷の転送
の様子を表わすタイムチャートであり,図13は図12の符
号cで示す部分を詳細に示している。図14は第2フィー
ルドのフォトダイオード60Aおよび60Bに蓄積された信
号電荷の転送の様子を表わすタイムチャートである。図
15は垂直転送路12において信号電荷が転送される様子を
示す模式図であり,信号電荷がハッチングで示されてい
る。
12 and 13 are time charts showing the state of transfer of the signal charges accumulated in the photodiodes 60A and 60B of the first field, and FIG. 13 shows in detail the portion indicated by reference sign c in FIG. ing. FIG. 14 is a time chart showing how signal charges stored in the second field photodiodes 60A and 60B are transferred. Figure
Reference numeral 15 is a schematic diagram showing how the signal charges are transferred in the vertical transfer path 12, and the signal charges are indicated by hatching.

【0096】図12,13および図15を参照してフォトダイ
オード60Aおよび60Bに蓄積された第1の信号電荷の出
力について説明する。フォトダイオード60Aおよび60B
への電荷の蓄積はそれぞれのフォトダイオード60Aおよ
び60Bに蓄積された不要電荷の掃出しから開始される。
The output of the first signal charge accumulated in the photodiodes 60A and 60B will be described with reference to FIGS. 12, 13 and 15. Photodiodes 60A and 60B
The accumulation of electric charges in the photodiodes starts from the sweeping out of unnecessary electric charges accumulated in the respective photodiodes 60A and 60B.

【0097】垂直転送パルスφV1〜φV6が電極V1
〜V6に与えられる。
The vertical transfer pulses φV1 to φV6 are applied to the electrode V1.
~ V6.

【0098】時刻t1 において電極V1,V3,V4,
V5およびV6にV[V]の電圧が与えられる。次に時
刻t2 において電極V4およびV6にV[V]の電圧が
与えられ,電極V3に2V[V]の電圧が与えられる。
これにより第1フィールドのフォトダイオード60Bに蓄
積された第2の信号電荷がフォトダイオード60Bから電
極V3およびV4下に生じる電位井戸に移る。
At time t 1 , the electrodes V1, V3, V4 and
A voltage of V [V] is applied to V5 and V6. Next, at time t 2 , a voltage of V [V] is applied to the electrodes V4 and V6, and a voltage of 2V [V] is applied to the electrode V3.
As a result, the second signal charge accumulated in the photodiode 60B of the first field is transferred from the photodiode 60B to the potential well generated below the electrodes V3 and V4.

【0099】時刻t3 において電極V5にもV[V]の
電圧が与えられることにより信号電荷が垂直転送路12を
転送する。
At time t 3 , the voltage V [V] is applied to the electrode V 5 as well, whereby the signal charges are transferred through the vertical transfer path 12.

【0100】時刻t4 においては電極V1に2V[V]
の電圧が与えられる。これにより第1フィールドのフォ
トダイオード60Aに蓄積されている第1の信号電荷がフ
ォトダイオード60Aから電極V4およびV1下に生じる
電位井戸に移る。
At time t 4 , 2V [V] is applied to the electrode V1.
Voltage is applied. As a result, the first signal charge accumulated in the photodiode 60A of the first field is transferred from the photodiode 60A to the potential well generated below the electrodes V4 and V1.

【0101】以下,時刻t5 において電極V1,V3,
V4,V5およびV6にV[V]の電圧が与えられ,時
刻t6 において電極V1,V4およびV5にV[V]の
電圧が与えられ,時刻t7 において電極V1,V2,V
4およびV5にV[V]の電圧が与えられる。
Thereafter, at time t 5 , the electrodes V1, V3 and
V4, V5 and V6 voltage V [V] is applied to the voltage of V [V] to the electrodes V1, V4 and V5 are applied at time t 6, the electrodes V1 at time t 7, V2, V
A voltage of V [V] is applied to 4 and V5.

【0102】また時刻t8 において電極V1,V2およ
びV5にV[V]の電圧が与えられ,時刻t7 において
は電極V1,V2,V3,V5およびV6にV[V]の
電圧が与えられる。さらに時刻t10においては電極V
2,V3およびV6にV[V]の電圧が与えられ,時刻
11において電極V2,V3,V4およびV6にV
[V]の電圧が与えられる。このように電圧が与えられ
る電極の組合わせが変わることにより電極下に生じる電
位井戸も変わり移動するので,電位井戸内に蓄積されて
いる信号電荷も電圧井戸の移動に伴なって転送する。
Further, at time t 8 , a voltage of V [V] is applied to the electrodes V1, V2 and V5, and at time t 7 , a voltage of V [V] is applied to the electrodes V1, V2, V3, V5 and V6. .. Further, at time t 10 , the electrode V
2, V3 and V6 are given a voltage of V [V], and at time t 11 , electrodes V2, V3, V4 and V6 are V
A voltage of [V] is applied. As the combination of electrodes to which a voltage is applied changes in this way, the potential well generated under the electrodes also changes and moves, so that the signal charge accumulated in the potential well also transfers as the voltage well moves.

【0103】信号電荷が垂直転送路62を転送していく
と,水平転送路63に与えられる。フォトダイオード60A
に蓄積されている第1の信号電荷が第1の水平転送路63
に与えられると,第1の水平転送路63に与えられる水平
転送パルスφH1〜φH4に応じて転送され増幅器64に
与えられる。増幅器64においてフォトダイオード60Aに
蓄積された第1の信号電荷が増幅されて出力される。
As the signal charges are transferred through the vertical transfer path 62, they are given to the horizontal transfer path 63. Photodiode 60A
The first signal charge stored in the first horizontal transfer path 63
Is applied to the first horizontal transfer path 63 and is transferred to the amplifier 64 in accordance with the horizontal transfer pulses φH1 to φH4. In the amplifier 64, the first signal charge accumulated in the photodiode 60A is amplified and output.

【0104】垂直転送路62から第1の水平転送路63にフ
ォトダイオード60Bに蓄積された第2の信号電荷が与え
られるとシフト・ゲート67にシフト・ゲート・パルスが
与えられる。シフト・ゲート67にシフト・ゲート・パル
スが与えられることにより,第1の水平転送路63に入力
した第2の信号電荷はさらに第2の水平転送路65に転送
される。第2の水平転送路65に入力した第2の信号電荷
は水平転送パルスφH1〜φH4に応じて水平転送され
る。第2の水平転送路65から出力される第2の信号電荷
は増幅器66に与えられ増幅されて出力される。
When the second signal charge accumulated in the photodiode 60B is applied from the vertical transfer path 62 to the first horizontal transfer path 63, a shift gate pulse is applied to the shift gate 67. By applying the shift gate pulse to the shift gate 67, the second signal charge input to the first horizontal transfer path 63 is further transferred to the second horizontal transfer path 65. The second signal charge input to the second horizontal transfer path 65 is horizontally transferred in response to the horizontal transfer pulses φH1 to φH4. The second signal charge output from the second horizontal transfer path 65 is given to the amplifier 66, amplified, and output.

【0105】第1フィールドのフォトダイオード60Aお
よび60Bに蓄積された信号電荷の読出しが終ると,第2
フィールドのフォトダイオード60Aおよび60Bに蓄積さ
れた信号電荷の読出しが行なわれる。第2フィールドの
フォトダイオード60Aおよび60Bに蓄積された信号電荷
の読出しも図14に示すタイムチャートに従って,垂直転
送路62に垂直転送パルスφV1〜φV6が与えられ,水
平転送路13および15に水平転送パルスが与えられること
により行なわれる。第2フィールドにおける信号電荷の
読出しも第1フィールドにおける信号電荷の読出しとほ
ぼ同様なので,説明は省略する。
After the signal charges accumulated in the photodiodes 60A and 60B of the first field are read out, the second
The signal charges accumulated in the photodiodes 60A and 60B of the field are read out. In reading the signal charges accumulated in the photodiodes 60A and 60B in the second field, the vertical transfer pulses φV1 to φV6 are applied to the vertical transfer path 62 and the horizontal transfer paths 13 and 15 are transferred in accordance with the time chart shown in FIG. This is done by applying a pulse. Since the reading of the signal charges in the second field is almost the same as the reading of the signal charges in the first field, the description thereof will be omitted.

【0106】2度露光しなくとも単板のCCDに含まれ
る第1の水平転送路63からフィルタによって入射光量が
制限された光によって生じる第1の信号電荷が出力さ
れ,第2の水平転送路15から入射光量が制限されない光
によって生じる第2の信号電荷が出力される。
Even if the second horizontal transfer path is not exposed twice, the first horizontal transfer path 63 included in the single-plate CCD outputs the first signal charge generated by the light whose incident light amount is limited by the filter, and the second horizontal transfer path. A second signal charge generated by the light whose incident light amount is not limited is output from 15.

【0107】図16は上述のように2種類の水平転送路か
ら得られる信号電荷によって表わされるアナログ映像信
号の信号処理回路を示している。図17(A) および(B) は
CCDに配置されるRGBのカラー・フィルタの配列を
示しており,(A) は列ごとにR,GおよびBの配置が異
なるストライプ・フィルタを,(B) はモザイク・フィル
タをそれぞれ示している。図18(A) 〜(C) は各出力信号
を示すグラフである。
FIG. 16 shows a signal processing circuit for an analog video signal represented by signal charges obtained from the two types of horizontal transfer paths as described above. 17A and 17B show the arrangement of RGB color filters arranged in the CCD, and FIG. 17A shows stripe filters in which the arrangement of R, G, and B is different for each column, and ) Indicates mosaic filters respectively. 18 (A) to 18 (C) are graphs showing output signals.

【0108】CCD80上には図17(A) または(B) に示す
ような配列で周期的に濃度が異なるRGBのカラー・フ
ィルタが配置されている。これによりCCD80から露光
量の異なるカラー画像信号が出力される。
On the CCD 80, RGB color filters having different densities periodically are arranged in an array as shown in FIG. 17 (A) or (B). As a result, the CCD 80 outputs color image signals having different exposure amounts.

【0109】第1の水平転送路63から出力されるカラー
画像信号を表わす第1の信号電荷は増幅器64において増
幅される。増幅器64の出力を出力信号aとする。また第
2の水平転送路65から出力されるカラー画像信号を表わ
す第2の信号電荷は増幅器66において増幅される。増幅
器66の出力を出力信号bとする。
The first signal charge representing the color image signal output from the first horizontal transfer path 63 is amplified by the amplifier 64. The output of the amplifier 64 is the output signal a. The second signal charge representing the color image signal output from the second horizontal transfer path 65 is amplified by the amplifier 66. The output of the amplifier 66 is the output signal b.

【0110】出力信号aはコンパレータ71の一方の入力
端子および切換スイッチのa1 端子に与えられる。出力
信号bは増幅器72に与えられる。増幅器72は図17(A) に
示すように出力信号aが飽和する入射光量を1,出力信
号bが飽和する入射光量をnとしたときに出力信号bを
n倍に増幅するものである。これにより増幅器72から出
力される出力信号をcとすると出力信号aと出力信号c
の表わすグラフは同じ傾きとなりはめ込み合成による一
画像を表わすこととなる。増幅器72の出力信号cは切換
スイッチ74のc1 端子に与えられる。
The output signal a is applied to one input terminal of the comparator 71 and the a 1 terminal of the changeover switch. The output signal b is provided to the amplifier 72. As shown in FIG. 17A, the amplifier 72 amplifies the output signal b by n times when the incident light amount at which the output signal a is saturated is 1 and the incident light amount at which the output signal b is saturated is n. Accordingly, when the output signal output from the amplifier 72 is c, the output signal a and the output signal c
The graph represented by has the same slope, and thus represents one image by fitting synthesis. The output signal c of the amplifier 72 is applied to the c 1 terminal of the changeover switch 74.

【0111】コンパレータ91の他方の端子は所定電圧E
が加えられた可変抵抗73と接続されており,スレシホー
ルド値が規定されている。コンパレータ71の一方の端子
に入力する信号がスレシホールド値を超えなければ切換
スイッチ74はa1 端子が導通状態となるように,スレシ
ホールド値を超えると切換スイッチ74はc1 端子が導通
状態となるようにコンパレータ71からの出力信号によっ
て制御される。これにより切換スイッチ74の出力は図17
(C) に示すようにスレシホールド値以下では出力信号a
1 となり,スレシホールド値以上では出力信号c1 とな
る。これにより2つの画像信号の合成が行なわれ,はめ
込み合成処理が行なわれたこととなる。切換スイッチ74
の出力信号は色分離回路75に与えられる。
The other terminal of the comparator 91 has a predetermined voltage E
Is connected to the variable resistor 73 to which is added, and the threshold value is specified. If the signal input to one terminal of the comparator 71 does not exceed the threshold value, the changeover switch 74 has the a 1 terminal turned on. If it exceeds the threshold value, the changeover switch 74 has the c 1 terminal turned on. It is controlled by the output signal from the comparator 71 so as to be in the state. As a result, the output of the changeover switch 74 is shown in FIG.
As shown in (C), the output signal a is below the threshold value.
The output signal is c 1 when the threshold value is exceeded. As a result, the two image signals are combined and the fitting combining process is performed. Changeover switch 74
Is output to the color separation circuit 75.

【0112】色分離回路75は入力するカラー画像信号か
ら輝度信号Yならびに色信号R,GおよびBを生成し分
離して出力するもので,輝度信号Yはknee回路76に
色信号R,GおよびBはガンマ補正回路にそれぞれ与え
られる。
The color separation circuit 75 generates and separates the luminance signal Y and the color signals R, G and B from the input color image signal and outputs the luminance signal Y. The luminance signal Y is sent to the knee circuit 76 by the color signals R, G and B. B is given to each gamma correction circuit.

【0113】knee回路76において輝度信号Yのkn
ee処理が行なわれてガンマ補正回路77に与えられる。
ガンマ補正回路77において入力する輝度信号にガンマ補
正が施されて出力される。
Kn of the luminance signal Y in the knee circuit 76
The ee process is performed and the result is given to the gamma correction circuit 77.
The luminance signal input in the gamma correction circuit 77 is gamma-corrected and output.

【0114】ガンマ補正回路78に入力した色信号R,G
およびBもガンマ補正が行なわれ,マトリクス回路79に
与えられる。マトリクス回路79は入力する色信号R,G
およびBから色差信号R−YおよびB−Yを生成する回
路であり,生成された色差信号R−YおよびB−Yが出
力される。
Color signals R and G input to the gamma correction circuit 78
Gamma correction is also performed on B and B, and they are applied to the matrix circuit 79. The matrix circuit 79 inputs the color signals R and G
And B to generate color difference signals RY and BY, and the generated color difference signals RY and BY are output.

【0115】ガンマ補正回路77から出力される輝度信号
Yならびにマトリクス回路79から出力される色差信号R
−YおよびB−Yからはめ込み合成画像が得られる。
The luminance signal Y output from the gamma correction circuit 77 and the color difference signal R output from the matrix circuit 79.
An inset composite image is obtained from -Y and BY.

【0116】図19はCCDの露光位置を垂直方向に移動
するための回路例を示すもので,図20(A) は第1フィー
ルドのCCDの露光位置,図20(B) は第2フィールドで
のCCDの露光位置をそれぞれ示している。
FIG. 19 shows an example of a circuit for moving the CCD exposure position in the vertical direction. FIG. 20 (A) shows the CCD exposure position of the first field, and FIG. 20 (B) shows the second field. The respective CCD exposure positions are shown.

【0117】図19を参照して,支持部材83に圧電素子84
が固定されている。圧電素子84にはスイッチング素子81
のオン,オフ動作に応じて直流電圧源82からの直流電圧
が与えられる。圧電素子84にはCCDパッケージ85によ
って保護されたCCD86が固定されている。これにより
圧電素子84への電圧の印加の有無に応じてCCD86の位
置が移動する。
Referring to FIG. 19, a piezoelectric element 84 is attached to a supporting member 83.
Is fixed. The piezoelectric element 84 has a switching element 81
The DC voltage from the DC voltage source 82 is applied according to the on / off operation of the. A CCD 86 protected by a CCD package 85 is fixed to the piezoelectric element 84. As a result, the position of the CCD 86 moves depending on whether or not the voltage is applied to the piezoelectric element 84.

【0118】図20(A) および(B) に示すように,奇数列
のフォトダイオード60上にフィルタ87が設けられてい
る。図20(A) を参照して第1フィールドにおいては圧電
素子84には電圧が印加されず,所定の露光位置での露光
が行なわれる。第1フィールドでの露光が終了し,フォ
トダイオード60に蓄積された信号電荷の読出しが終了す
ると第2フィールドでの露光が行なわれる。第2フィー
ルドでの露光時には圧電素子84に直流電圧が印加され
る。圧電素子84に直流電圧が印加されると圧電素子84に
応力が生じる。これにより図20(B) に示すようにCCD
86の位置が移動し,第2フィールドでの露光が行なわれ
る。第2フィールドでの露光が終了するとフォトダイオ
ード60に蓄積された信号電荷が読出される。
As shown in FIGS. 20A and 20B, a filter 87 is provided on the photodiodes 60 in odd columns. Referring to FIG. 20 (A), in the first field, no voltage is applied to the piezoelectric element 84, and exposure is performed at a predetermined exposure position. When the exposure in the first field is completed and the reading of the signal charges accumulated in the photodiode 60 is completed, the exposure in the second field is carried out. At the time of exposure in the second field, a DC voltage is applied to the piezoelectric element 84. When a DC voltage is applied to the piezoelectric element 84, stress is generated in the piezoelectric element 84. As a result, as shown in FIG. 20 (B), the CCD
The position of 86 is moved and the exposure in the second field is performed. When the exposure in the second field is completed, the signal charges accumulated in the photodiode 60 are read out.

【0119】図11に示すCCDを上述したように圧電素
子を用いて垂直方向に移動させることにより垂直方向の
画素数が2倍になったとみなされるので,CCD86から
得られるアナログ映像信号の垂直解像度が高くなる。
Since it is considered that the number of pixels in the vertical direction is doubled by moving the CCD shown in FIG. 11 in the vertical direction by using the piezoelectric element as described above, the vertical resolution of the analog video signal obtained from the CCD 86 is increased. Becomes higher.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】カメラの視野内のシーンを示す。FIG. 1 shows a scene within the field of view of a camera.

【図2】イメージ・センサの光電変換特性と輝度につい
てのヒストグラムを示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a histogram of photoelectric conversion characteristics and brightness of an image sensor.

【図3】(A) は相対的に多い露光量で撮影された画像を
示し,(B)は少ない露光量で撮影された画像を示す。
FIG. 3A shows an image taken with a relatively large exposure amount, and FIG. 3B shows an image taken with a small exposure amount.

【図4】合成された画像の輝度ヒストグラムを示すグラ
フである。
FIG. 4 is a graph showing a luminance histogram of a combined image.

【図5】スチル・ビデオ・カメラに適用した実施例を示
すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing an embodiment applied to a still video camera.

【図6】画像データのサンプル点を示す。FIG. 6 shows sample points of image data.

【図7】(A) は映像信号の一例を示す波形図,(B) はL
PFを通したのちの映像信号を示す波形図である。
FIG. 7A is a waveform diagram showing an example of a video signal, and FIG.
It is a wave form diagram which shows the video signal after passing through PF.

【図8】(A) から(C) は一定幅以上の明るい領域を検出
する処理を示す波形図である。
8A to 8C are waveform charts showing a process of detecting a bright region having a certain width or more.

【図9】明るい領域と暗い領域の境界において画像デー
タの加重平均をとる回路例を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing an example of a circuit that calculates a weighted average of image data at a boundary between a bright area and a dark area.

【図10】リアル・タイムで映像信号のはめ込み合成を
行う実施例を示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing an embodiment for performing inset synthesis of video signals in real time.

【図11】この発明の実施例を示すもので,CCDの模
式図である。
FIG. 11 is a schematic view of a CCD showing an embodiment of the present invention.

【図12】信号電荷の転送のタイムチャートである。FIG. 12 is a time chart of signal charge transfer.

【図13】図12に示すタイムチャートの一部拡大図であ
る。
13 is a partially enlarged view of the time chart shown in FIG.

【図14】信号電荷の転送のタイムチャートである。FIG. 14 is a time chart of signal charge transfer.

【図15】信号電荷の転送の様子を示している。FIG. 15 shows how signal charges are transferred.

【図16】図11に示すCCDにより得られる画像信号の
信号処理回路である。
16 is a signal processing circuit of an image signal obtained by the CCD shown in FIG.

【図17】(A) はストライプ・フィルタの配列の例を,
(B) はモザイク・フィルタの配列の例をそれぞれ示して
いる。
FIG. 17 (A) is an example of an array of stripe filters,
(B) shows examples of mosaic filter arrays.

【図18】(A) 〜(C) は図16に示す回路の信号の変化を
示している。
18A to 18C show changes in signals of the circuit shown in FIG.

【図19】CCDの移動回路を示している。FIG. 19 shows a moving circuit of a CCD.

【図20】(A) および(B) はCCDの位置移動を示して
いる。
20 (A) and 20 (B) show movement of CCD position.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

60,60A,60B フォトダイオード 62 垂直転送路 63,67 水平転送路 60, 60A, 60B Photodiode 62 Vertical transfer path 63, 67 Horizontal transfer path

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 益金 和行 宮城県黒川郡大和町松坂平1丁目6番地 富士フイルムマイクロデバイス株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kazuyuki Ippane 1-6 Matsuzakadaira, Yamato-cho, Kurokawa-gun, Miyagi Prefecture Fujifilm Microdevices Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 垂直方向および水平方向に配列され,入
射光量に応じた量の信号電荷を蓄積する多数の光電変換
素子, 垂直方向の所定の間隔ごとに水平方向の上記光電変換素
子に設けられ,上記光電変換素子に入射する光量を制限
するフィルタ, 上記光電変換素子の垂直方向の各列に隣接して設けら
れ,転送信号に応じて上記フィルタが設けられた光電変
換素子に蓄積された第1の信号電荷と上記フィルタが設
けられていない光電変換素子に蓄積された第2の信号電
荷とを区別してそれぞれ転送する垂直転送部, 上記垂直転送部から入力する上記第1の信号電荷を水平
方向に転送する第1の水平転送部,ならびに上記垂直転
送部から入力する上記第2の信号電荷を水平方向に転送
する第2の水平転送部, を備えた固体電子撮像装置。
1. A large number of photoelectric conversion elements arranged vertically and horizontally and accumulating an amount of signal charges according to the amount of incident light, and provided on the photoelectric conversion elements in the horizontal direction at predetermined vertical intervals. A filter for limiting the amount of light entering the photoelectric conversion element, a filter provided adjacent to each column in the vertical direction of the photoelectric conversion element and accumulated in the photoelectric conversion element provided with the filter according to a transfer signal. A vertical transfer section for separately transferring the signal charge of 1 and the second signal charge accumulated in the photoelectric conversion element not provided with the filter, and the first signal charge input from the vertical transfer section is horizontally A solid-state electronic image pickup device comprising: a first horizontal transfer unit that transfers in the horizontal direction; and a second horizontal transfer unit that horizontally transfers the second signal charge input from the vertical transfer unit.
【請求項2】 上記すべての光電変換素子または上記フ
ィルタを垂直方向に上記光電変換素子一列分だけ移動さ
せる移動手段, をさらに備えた請求項1に記載の固体電子撮像装置。
2. The solid-state electronic imaging device according to claim 1, further comprising moving means for moving all the photoelectric conversion elements or the filters in the vertical direction by one row of the photoelectric conversion elements.
【請求項3】 垂直方向および水平方向に配列され,入
射光量に応じた量の信号電荷を蓄積する多数の光電変換
素子, 垂直方向の所定の間隔ごとに水平方向の上記光電変換素
子に設けられ,第1の透過率によって上記光電変換素子
に入射する光量を制限する第1のフィルタ, 上記第1のフィルタが設けられていない上記光電変換素
子に設けられ,第2の透過率によって上記光電変換素子
に入射する光量を制限する第2のフィルタ, 上記光電変換素子の垂直方向の各列に隣接して設けら
れ,転送信号に応じて上記第1のフィルタが設けられた
光電変換素子に蓄積された第1の信号電荷と上記第2の
フィルタが設けられた光電変換素子に蓄積された第2の
信号電荷とを区別してそれぞれ転送する垂直転送部, 上記垂直転送部から入力する上記第1の信号電荷を水平
方向に転送する第1の水平転送部,ならびに上記垂直転
送部から入力する上記第2の信号電荷を水平方向に転送
する第2の水平転送部, を備えた固体電子撮像装置。
3. A large number of photoelectric conversion elements arranged in the vertical direction and the horizontal direction and accumulating an amount of signal charges according to the amount of incident light. A first filter for limiting the amount of light incident on the photoelectric conversion element by a first transmittance, the photoelectric conversion element provided on the photoelectric conversion element not provided with the first filter, and the photoelectric conversion element having a second transmittance. A second filter for limiting the amount of light incident on the element, provided adjacent to each column in the vertical direction of the photoelectric conversion element, and accumulated in the photoelectric conversion element provided with the first filter according to a transfer signal. A vertical transfer unit for separately transferring the first signal charge and the second signal charge accumulated in the photoelectric conversion element provided with the second filter, and the first transfer unit for inputting from the vertical transfer unit. Solid-state electronic imaging device including: a first horizontal transfer unit that horizontally transfers the signal charges of the second horizontal transfer unit; and a second horizontal transfer unit that horizontally transfers the second signal charges input from the vertical transfer unit. .
【請求項4】 上記すべての光電変換素子または上記第
1のフィルタおよび上記第2のフィルタを垂直方向に上
記光電変換素子一列分だけ移動させる移動手段, をさらに備えた請求項3に記載の固体電子撮像装置。
4. The solid body according to claim 3, further comprising moving means for moving all the photoelectric conversion elements or the first filter and the second filter in the vertical direction by one row of the photoelectric conversion elements. Electronic imaging device.
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