JP2003250094A

JP2003250094A - 撮像装置

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Publication number: JP2003250094A
Application number: JP2002048433A
Authority: JP
Inventors: Hiroo Takemura; 裕夫竹村; Akira Nishimaki; 章西牧
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2003-09-05
Anticipated expiration: 2022-02-25
Also published as: JP4154157B2; DE60308242D1; DE60308242T2; US20040165091A1; EP1339227B1; EP1339227A3; EP1339227A2

Abstract

(57)【要約】【課題】撮像装置は被写体内の輝度差に応じてカメラダ
イナミックレンジ拡大率を高速に可変させ、被写体輝度
差に最適化した撮像画像を得ることで、極めて輝度差の
大きい被写体および刻一刻と変化する被写体の撮像に有
効な撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置２０は、撮像により第１の画像信
号および第２の画像信号を得る際に、制御手段２４で被
写体の輝度差に応じてシャッタ速度を制御することで、
被写体の輝度差に応じたダイナミックレンジ拡大率を得
ることができる。また、撮像装置２０は、撮像素子にＣ
ＭＯＳセンサ２８を採用し、撮像して得た画像信号を高
速に読み出すと共に、エリア選択抽出手段１１３で、任
意の画像情報を選択抽出し、信号処理する画像信号の情
報量を絞り込むことで、撮像から画像信号出力までの所
要時間短縮を図った。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は撮像装置に係り、特
に広範囲な輝度を持つ被写体の撮像を可能にし、撮像さ
れた画像信号の処理を行い得るようにした撮像装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来ＣＣＤセンサの撮像素子を用いたカ
メラでは、電荷の蓄積容量の限界と、その特性の関係か
らカメラの入射光量をある範囲内に抑えるようにして撮
影していた。従って、屋外等での撮影時には被写体の輝
度範囲を撮像可能とするダイナミックレンジが得られ
ず、撮像画像に問題があった。このため、撮像素子など
の電子シャッタ機能を用いて、高速シャッタと低速シャ
ッタのように異なったシャッタ時間、すなわち２つの異
なる露光時間で撮像し、この画像信号を信号処理するこ
とで、広ダイナミックレンジ拡大幅を図っていた。

【０００３】従来の広ダイナミックレンジカメラ１の動
作原理を図２２を用いて説明する。図２２は、従来の広
ダイナミックレンジカメラ１における画像信号処理の説
明図であり、図２２（Ａ）は、ＣＣＤセンサ（撮像素
子）の信号出力、図２２（Ｂ）は、高ダイナミックレン
ジカメラ画像の信号出力である。

【０００４】図２２において、Ａフィールドを低速シャ
ッタ画像、Ｂフィールドを高速シャッタ画像とする。こ
こで、低速シャッタ画像とは、例えばシャッタ速度が１
／６０秒で撮像した画像、高速シャッタ画像とは、例え
ばシャッタ速度が１／２０００秒で撮像した画像であ
る。これらの画像信号は、例えば、ＣＣＤセンサの撮像
素子にシャッタパルスを直接与える電子シャッタを制御
し、シャッタ速度、すなわち、露光時間を制御した画像
信号のことである。

【０００５】広ダイナミックレンジカメラ１は、低速シ
ャッタで被写体の輝度の低い部分（輝度の高い部分は飽
和してしまう）を撮像し、高速シャッタで被写体の輝度
の高い部分（輝度の低い部分は撮像不可能）を撮像す
る。そして、両方の画像を合成することによって、１画
面で被写体の輝度の低い部分から輝度の高い部分の撮像
を可能にするものである。

【０００６】例えば、Ａ１フィールド画像（低速シャッ
タ画像）とＢ０フィールド画像（高速シャッタ画像）を
合成し、次に、Ａ１フィールド画像（低速シャッタ画
像）とＢ１フィールド画像（高速シャッタ画像）を合成
する。以降、同じ動作を繰り返し行う。この場合、低速
シャッタと高速シャッタの速度と合成比率は固定であ
る。

【０００７】また、このシャッタ速度の比はダイナミッ
クレンジの拡大比である。ここでは、低速シャッタ速度
１／６０秒、高速シャッタ速度１／２０００秒で固定さ
れているので、この広ダイナミックレンジカメラ１は、
約３３倍の拡大率を持っているということになる。尚、
広ダイナミックレンジカメラ１に入射光量を自動調節す
るオートアイリスレンズ等を搭載してもダイナミックレ
ンジは拡大しない。

【０００８】図２３に従来の広ダイナミックレンジカメ
ラ１のブロック図を示す。この広ダイナミックレンジカ
メラ１は、被写体像から、ＣＣＤセンサ等の光電素子を
用いた撮像素子２で画像信号を得る。得られた画像信号
はＡ／Ｄ変換器３で、アナログ信号からデジタル信号に
変換（以下、Ａ／Ｄ変換とする）され、デジタル信号処
理手段４に送られる。

【０００９】デジタル信号処理手段４は、フレームメモ
リ６，７と、合成処理回路８と、プロセス回路９とを備
える。デジタル信号処理手段４に送られた画像信号は、
まず、フレームメモリ６，７に入力され、書き込まれ
る。フレームメモリ６，７から読み出された画像信号
は、合成処理回路８に送られ、プロセス回路９で処理さ
れた後、画像信号出力端子１０から出力される。

【００１０】一方、広ダイナミックレンジカメラ１は広
ダイナミックレンジカメラ１に具備される制御部１１で
デジタル信号処理手段４と撮像素子２の制御を行ってい
る。この制御部１１は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１
３と露光制御部１４とを備え、ＣＰＵ１３でデジタル信
号処理手段４からの測光データの演算処理を行う。演算
処理された結果は、ＣＰＵ１３からデジタル信号処理手
段４と露光制御部１４へ送られ、それぞれ制御信号が生
成され、デジタル信号処理手段４と撮像素子２の制御が
なされる。

【００１１】このような広ダイナミックレンジカメラ１
は、例えば特願昭６１−２５５９８４号公報に示されて
いる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
広ダイナミックレンジカメラ１では、異なる電子シャッ
タ時間の画像を数回撮像し合成していた。このため、静
止画では有効であったが、監視カメラや車載カメラのよ
うに動きのある被写体を撮像する装置には不向きであっ
た。

【００１３】一方、撮像素子２にＣＣＤセンサを備える
従来の広ダイナミックレンジカメラ１は、ＣＣＤセンサ
の蓄積電荷読出しを順次行うため、撮像から画像処理完
了までの所要時間、すなわち、画像信号処理時間が長く
かかる。このため、広ダイナミックレンジカメラ１で動
きの速い被写体を撮像する場合、被写体の動きに画像信
号処理が追従できなかった。

【００１４】特に、移動体の制御目的等で、従来の広ダ
イナミックレンジカメラ１を設置した移動体から広ダイ
ナミックレンジカメラ１で撮像を行う場合、広ダイナミ
ックレンジカメラ１での画像信号処理時間の長さから、
撮像した画像信号を基に制御動作を行っても、制御動作
が間に合わないという問題があった。

【００１５】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、被写体内の輝度差に応じてカメラダイナミッ
クレンジ拡大率を高速に可変させ、被写体輝度差に最適
化した撮像画像を得ることで、被写体として極めて輝度
差の大きい画像認識用車載カメラ、屋内、夜間の屋外を
同時撮像する監視カメラとして有効な撮像装置を提供す
ることを目的とする。

【００１６】また、本発明の他の目的は、撮像素子にＣ
ＭＯＳセンサを用いること、および、撮像画面範囲内の
うち、特に重要度の高いエリアを選択抽出し、画像信号
処理する画像信号情報量を絞り込むことで、撮像から画
像処理完了までの所要時間を短縮し、撮像された画像信
号の処理を高速で行い得るようにした撮像装置を提供す
るにある。

【００１７】さらに、本発明の他の目的は、被写体が刻
一刻と変化する移動体からの撮像を行うのに有効な撮像
装置を提供するにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る撮像装置
は、上述した課題を解決するために、請求項１に記載し
たように、第１の露光時間で撮影した第１の画像信号お
よび前記第１の露光時間とは異なる第２の露光時間で撮
像した第２の画像信号を得る撮像手段と、前記第１の画
像信号と第２の画像信号とを画像信号処理し、１つの画
像信号に合成する画像信号処理手段と、前記撮像手段と
前記画像信号処理手段とを制御する制御手段と、前記画
像信号処理手段で信号処理された画像信号を取り出す画
像信号出力手段とを具備し、前記撮像手段にＣＭＯＳセ
ンサを有し、前記撮像手段からの第１の画像信号と第２
の画像信号とを光電変換して、直ちに信号出力し、前記
画像信号処理手段で信号処理するようにしたことを特徴
とする。

【００１９】上述した課題を解決するために、本発明に
係る撮像装置は、請求項２に記載したように、前記制御
手段が、前記撮像手段で得られる前記第１の画像信号と
前記第２の画像信号とから前記第１の画像信号と前記第
２の画像信号との画像信号情報を取得する画像信号情報
取得手段を備え、前記画像信号情報取得手段から取得し
た画像信号情報を用いて、前記第１の画像信号および前
記第２の画像信号を独立に可変する制御信号生成手段を
備え、前記画像信号処理手段の制御を行うようにしたこ
とを特徴とする。

【００２０】また、上述した課題を解決するために、本
発明に係る撮像装置は、請求項３に記載したように、前
記制御手段が、前記撮像手段で得られる前記第１の画像
信号と前記第２の画像信号とから各々の画像信号情報を
取得する画像信号情報取得手段を備え、この画像信号情
報取得手段から取得した画像信号情報を用いて、前記第
１の画像信号および前記第２の画像信号の輝度平均値を
取得する輝度平均値算出手段を備えることを特徴とす
る。

【００２１】さらに、上述した課題を解決するために、
本発明に係る撮像装置は、請求項４に記載したように、
前記制御手段が、前記撮像手段で得られる前記第１の画
像信号と前記第２の画像信号とから各々の画像信号情報
を取得する画像信号情報取得手段を備え、前記画像信号
情報取得手段は、撮像画面を複数に分割し、分割された
分割画面毎に画像情報を取得し、前記分割画像情報を用
いて前記第１の画像信号と前記第２の画像信号の画像信
号情報を取得することを特徴とする。

【００２２】さらにまた、上述した課題を解決するため
に、本発明に係る撮像装置は、請求項５に記載したよう
に、前記制御手段が、前記撮像手段で得られる前記第１
の画像信号と前記第２の画像信号とから各々の画像信号
情報を取得する画像信号情報取得手段を備え、前記画像
信号情報取得手段は、撮像画面を複数に分割し、分割さ
れた分割画面毎の画像情報を取得する手段として、分割
画像輝度積算手段と、分割画像輝度ピーク値検出手段と
を備えることを特徴とする。

【００２３】一方、上述した課題を解決するために、本
発明に係る撮像装置は、請求項６に記載したように、前
記制御手段が、前記第１の露光時間および前記第２の露
光時間の比率を演算する演算手段を備え、前記演算手段
の演算結果を用いて、前記第１の露光時間および前記第
２の露光時間を独立に可変することを特徴とする。

【００２４】また、上述した課題を解決するために、本
発明に係る撮像装置は、請求項７に記載したように、前
記制御手段が、前記第１の露光時間および前記第２の露
光時間の比率を演算する演算手段を備え、前記演算手段
の演算結果は、前記制御手段が適切な画像信号を得るた
めに、前記撮像手段で得られる前記第１の画像信号と前
記第２の画像信号とから各々の画像信号情報を取得する
画像信号情報取得手段にて取得した画像情報に基づき実
行されることを特徴とする。

【００２５】さらに、上述した課題を解決するために、
本発明に係る撮像装置は、請求項８に記載したように、
前記制御手段が、前記第１の露光時間および前記第２の
露光時間を独立に可変する場合、前記第１の露光時間お
よび前記第２の露光時間の比率を演算する演算手段を備
え、前記演算手段の演算結果に基づき、前記撮像手段か
らの前記第１の画像信号および前記第２の画像信号の増
幅度を個別に制御する自動利得制御信号生成手段を備え
ることを特徴とする。

【００２６】他方、上述した課題を解決するために、本
発明に係る撮像装置は、請求項９に記載したように、前
記制御手段が、前記第１の露光時間および前記第２の露
光時間の比率を演算する演算手段を備え、前記演算手段
の演算結果に基づき、前記撮像手段からの前記第１の画
像信号および前記第２の画像信号の入出力特性を個別に
変換制御する特性変換制御信号生成手段を備えることを
特徴とする。

【００２７】また、上述した課題を解決するために、本
発明に係る撮像装置は、請求項１０に記載したように、
前記制御手段が、前記第１の露光時間および前記第２の
露光時間を独立に可変する場合、前記第１の露光時間お
よび前記第２の露光時間の比率を演算する演算手段を備
え、前記演算手段の演算結果に基づき、前記撮像手段か
らの前記第１の画像信号および前記第２の画像信号を合
成する画像信号合成比率を個別に制御する画像合成比率
制御信号生成手段を備えることを特徴とする。

【００２８】さらに、上述した課題を解決するために、
本発明に係る撮像装置は、請求項１１に記載したよう
に、前記制御手段が前記第１の露光時間および前記第２
の露光時間を決める電子シャッタの最終発生タイミング
をタイミングジェネレータの１ＣＬＯＣＫ単位での時間
的移動を行うことが可能なことを特徴とする。

【００２９】さらにまた、上述した課題を解決するため
に、本発明に係る撮像装置は、請求項１２に記載したよ
うに、前記画像信号処理手段が、前記第１の画像信号お
よび第２の画像信号の信号経路に設けられ、前記第１の
画像信号および前記第２の画像信号の利得を制御する自
動利得制御回路と、この自動利得制御回路で利得制御さ
れた前記第１の画像信号と前記第２の画像信号との各信
号経路に各々設けられ、前記第１の画像信号および前記
第２の画像信号の入出力特性を制御する入出力特性変換
回路と、この入出力特性変換回路で入出力特性変換され
た前記第１の画像信号および前記第２の画像信号を１つ
の画像信号に合成する画像信号合成手段とを具備するこ
とを特徴とする。

【００３０】一方、上述した課題を解決するために、本
発明に係る撮像装置は、請求項１３に記載したように、
前記制御信号生成手段が、前記第１の露光時間および前
記第２の露光時間の比率を演算した演算結果に基づき、
前記撮像手段からの前記第１の画像信号および前記第２
の画像信号の増幅度を個別に制御する自動利得制御信号
生成手段と、前記撮像手段からの前記第１の画像信号お
よび前記第２の画像信号の入出力特性を個別に変換制御
する特性変換制御信号生成手段と、前記撮像手段からの
前記第１の画像信号および前記第２の画像信号を合成す
る画像信号合成比率を個別に制御する画像合成比率制御
信号生成手段とを備えることを特徴とする。

【００３１】また、上述した課題を解決するために、本
発明に係る撮像装置は、請求項１４に記載したように、
前記画像信号情報取得手段が、輝度平均値算出手段で前
記第１の画像信号および前記第２の画像信号の輝度平均
値を取得するために、撮像画面を複数に分割し、分割さ
れた分割画面毎に分割画像の輝度積算する分割画像輝度
積算手段と、分割画像の輝度ピーク値検出を行う分割画
像輝度ピーク値検出手段とを備え、前記分割画像輝度積
算手段の輝度積算結果および前記分割画像輝度ピーク値
検出手段の輝度ピーク値検出結果に基づき、前記第１の
画像信号および前記第２の画像信号の輝度平均値を算出
することを特徴とする。

【００３２】さらに、上述した課題を解決するために、
本発明に係る撮像装置は、請求項１５に記載したよう
に、前記画像信号情報取得手段が、輝度平均値算出手段
で前記第１の画像信号および前記第２の画像信号の輝度
平均値を取得するために、撮像画面を複数に分割し、分
割された分割画面毎に分割画像の輝度積算する分割画像
輝度積算手段と、分割画像の輝度ピーク値検出を行う分
割画像輝度ピーク値検出手段とを備え、前記分割画像輝
度積算手段で輝度積算した分割画像輝度積算結果および
前記分割画像輝度ピーク値検出手段で輝度ピーク値検出
した分割画像輝度ピーク値検出結果に基づき、前記第１
の画像信号および前記第２の画像信号の輝度平均値を得
る輝度平均値算出手段にて輝度平均値を算出する場合、
前記第１の画像信号に対しては、前記第１の画像信号の
高輝度エリアを抽出し、前記第１の画像信号に対して前
記抽出エリアを除いたエリアの輝度平均値を算出し、前
記第２の画像信号に対しては、抽出した前記第１の画像
信号の高輝度エリアに対応する前記第２の画像信号のエ
リアに対して輝度平均値を算出することを特徴とする。

【００３３】このような撮像装置は、被写体内の輝度差
に応じてカメラダイナミックレンジ拡大率を高速に可変
させ、被写体輝度差に最適化した撮像画像を得ること
で、極めて輝度差の大きい被写体を撮像する場合にも有
効である。

【００３４】本発明に係る撮像装置は、上述した課題を
解決するために、請求項１６に記載したように、移動体
に設置され、ＣＭＯＳセンサを有し画像を撮像する撮像
手段と、この撮像手段で撮像された１画面分の画像信号
のうち、画面範囲から任意のエリアを選択抽出するエリ
ア選択抽出手段と、このエリア選択抽出手段で、選択抽
出されたエリアの画像信号を信号処理し、出力する画像
信号出力手段とを具備することを特徴とする。

【００３５】上述した課題を解決するために、本発明に
係る撮像装置は、請求項１７に記載したように、前記撮
像手段が光電変換後、前記撮像手段で得られる前記画像
信号を直ちに信号出力を行い、前記画像信号出力手段で
信号処理し、出力することを特徴とする。

【００３６】また、上述した課題を解決するために、本
発明に係る撮像装置は、請求項１８に記載したように、
前記エリア選択抽出手段が、前記撮像手段で得られる前
記画像信号の任意のエリアを選択抽出し、前記画像信号
の情報量を絞り込んでから前記画像信号処理手段で信号
処理し、出力することを特徴とする。

【００３７】さらに、上述した課題を解決するために、
本発明に係る撮像装置は、請求項１９に記載したよう
に、前記移動体が、自動二輪車、自動車および列車等の
移動車両、航空機又は船舶のいずれかであることを特徴
とする。

【００３８】このような撮像装置は、被写体内の輝度差
に応じてカメラダイナミックレンジ拡大率を高速に可変
させ、被写体輝度差に最適化した撮像画像を得ること
で、極めて輝度差の大きい被写体を撮像する場合にも有
効である。

【００３９】また、撮像装置の撮像手段が備える撮像素
子にＣＭＯＳセンサを用いること、および、撮像画面範
囲内のうち、特に重要度の高いエリアを選択抽出し、画
像信号処理する画像信号情報量を絞り込むことで、撮像
から画像処理完了までの所要時間を短縮し、撮像された
画像信号の高速処理を可能とする。従って、被写体が刻
一刻と変化する移動体からの撮像を行う場合にも有効で
ある。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る撮像装置の実
施形態を添付図面を参照して説明する。

【００４１】［第１実施形態］図１に本発明に係る撮像
装置２０の第１実施形態を示す回路ブロック図の一例を
示す。

【００４２】図１に示される撮像装置２０は撮像手段２
１と、画像信号処理手段としてのアナログ信号処理手段
２２およびデジタル信号処理手段２３と、制御手段２４
と、画像信号出力手段としての画像信号出力端子２５と
を具備する。

【００４３】撮像装置２０は被写体像を撮像手段２１で
撮像し、画像信号（アナログ信号）を生成する。生成さ
れたアナログ画像信号はアナログ信号処理手段２２でア
ナログ信号からデジタル信号に変換（以下、Ａ／Ｄ変換
とする）後、デジタル画像信号として出力される。この
デジタル画像信号は、２つに分岐し、一方がデジタル信
号処理手段２３に入力され、信号処理される。信号処理
後のデジタル画像信号はデジタル信号からアナログ信号
に変換（以下、Ｄ／Ａ変換とする）後、画像信号出力端
子２５から出力される。

【００４４】また、アナログ信号処理手段２２から出力
された画像信号の他方は、制御手段２４に入力される。
制御手段２４は制御信号を生成し、撮像手段２１、アナ
ログ信号処理手段２２およびデジタル信号処理手段２３
の制御を行う。制御手段２４がこれら各部を制御するこ
とにより、撮像装置２０は広範囲な輝度差を有する被写
体に対しても常に最適なシャッタ速度で撮像することが
可能となる。

【００４５】図１に示される撮像装置２０の各部につい
て説明する。

【００４６】撮像手段２１は被写体像を示す画像光を撮
像する撮像レンズ２７と、例えば、撮像素子としてのＣ
ＭＯＳセンサ２８とを備える。

【００４７】撮像手段２１は被写体像を示す画像光を撮
像レンズ２７で撮像し、ＣＭＯＳセンサ２８の受光面に
結像する。結像された画像光は、ＣＭＯＳセンサ２８の
露光時間、つまり、電子シャッタ速度を調節すること
で、ＣＭＯＳセンサ２８に露光される光量の調節がなさ
れる。ＣＭＯＳセンサ２８は光電変換を行い、画像光量
に応じた量の電荷をＣＭＯＳセンサ２８に蓄積する。こ
の蓄積された蓄積電荷の電荷量に応じた画像信号がＣＭ
ＯＳセンサ２８から出力される。

【００４８】また、被写体を撮像する際、撮像手段２１
に備えられるＣＭＯＳセンサ２８の電子シャッタは、異
なる２つのシャッタ速度での撮像を交互に繰り返す。２
つのシャッタ速度のうち、遅い側のシャッタ速度（以
下、低速シャッタ速度とする）と、速い側のシャッタ速
度（以下、高速シャッタ速度とする）とで撮像される。
ＣＭＯＳセンサ２８から交互に出力される画像信号は、
撮像手段２１から出力され、アナログ信号処理手段２２
に入力される。

【００４９】アナログ信号処理手段２２は交互に入力さ
れたアナログ画像信号の利得調整を行う自動利得制御回
路（以下、ＡＧＣ回路とする）３１と、Ａ／Ｄ変換を行
うＡ／Ｄ変換回路３２とを備える。アナログ信号処理手
段２２に入力されたアナログ画像信号は、ＡＧＣ回路３
１と、Ａ／Ｄ変換回路３２とに順次伝送され、信号処理
される。ＡＧＣ回路３１は行利得調整を制御手段２４か
らの制御信号により、アナログ画像信号毎に利得を可変
させて調整することができる。

【００５０】Ａ／Ｄ変換回路３２はアナログ画像信号の
Ａ／Ｄ変換を行う。変換後の画像信号、すなわち、デジ
タル画像信号は、アナログ信号処理手段２２から交互に
出力され、デジタル信号処理手段２３に交互に入力され
る。

【００５１】デジタル信号処理手段２３は、画像信号処
理実行手段３３と、画像信号合成手段としての加算回路
３４と、合成された画像信号のＤ／Ａ変換を行うＤ／Ａ
変換回路３５とを備える。

【００５２】画像信号処理実行手段３３は、低速シャッ
タで撮像されたデジタル画像信号を信号処理する低速シ
ャッタ用信号処理手段３７と、高速シャッタ速度で撮像
されたデジタル画像信号を処理する高速シャッタ用信号
処理手段３８とを備える。そして、低速シャッタ用信号
処理手段３７および高速シャッタ用信号処理手段３８
は、各々、メモリ回路と、切換回路と、特性変換回路と
を有する。すなわち、低速シャッタ用信号処理手段３７
は、低速シャッタ用メモリ回路３９と、低速シャッタ用
切換回路４０と、低速シャッタ用特性変換回路４１とを
有し、一方、高速シャッタ用信号処理手段３８は、高速
シャッタ用メモリ回路４３と、高速シャッタ用切換回路
４４と、高速シャッタ用特性変換回路４５とを有する。

【００５３】画像信号処理実行手段３３で行われる画像
信号処理について、図２および図３を参照して説明す
る。

【００５４】図２は、撮像装置２０の動作について時系
列を合わせて、詳細に説明した動作説明図である。

【００５５】図２（Ａ）は、垂直同期信号であり、撮像
装置２０は、この周期に同期して動作する。ＣＭＯＳセ
ンサ２８で撮像し、画像信号を出力する期間（１垂直同
期期間）は、２Ａ０１が低速シャッタ側の画像信号出力
期間（以下、低速シャッタ期間とする）、２Ａ０２が高
速シャッタ側の画像信号出力期間（以下、高速シャッタ
期間とする）、２Ａ０３が低速シャッタ期間、２Ａ０４
が高速シャッタ期間、２Ａ０５が低速シャッタ期間であ
る。

【００５６】図２（Ｂ）にＣＭＯＳセンサ２８の電子シ
ャッタ動作を示す。ＣＭＯＳセンサ２８の電子シャッタ
動作は、ＣＭＯＳセンサ２８の電荷蓄積と読出し時間の
関係で１垂直期間の遅れを生じる。従って、図２（Ａ）
のような垂直同期信号に対して、電子シャッタ動作は、
２Ｂ０１は高速シャッタ動作期間、２Ｂ０２は低速シャ
ッタ動作期間となり、以下同様に高速シャッタ動作期
間、低速シャッタ動作期間の繰り返しで、２Ｂ０３、２
Ｂ０４、２Ｂ０５の動作期間となる。

【００５７】図２（Ｃ）にＡＧＣ回路３１の動作を示
す。ＡＧＣ回路３１は、低速シャッタ動作期間と、高速
シャッタ動作期間とで、独立で動作する。２Ｃ０１が低
速シャッタ用動作期間、２Ｃ０２が高速シャッタ用動作
期間となり、以下同様な繰り返しで、２Ｃ０３、２Ｃ０
４、２Ｃ０５の動作期間となる。

【００５８】図２（Ｄ）はＣＭＯＳセンサ２８から出力
される画像信号で、２Ｄ０１が低速シャッタ画像信号、
２Ｄ０２が高速シャッタ画像信号となり、以下同様な繰
り返しで、２Ｄ０３、２Ｄ０４、２Ｄ０５となる。

【００５９】図２（Ｄ）のＣＭＯＳセンサ２８から出力
される低速シャッタ画像信号および高速シャッタ画像信
号の出力特性について、図３を用いて補足する。

【００６０】図３は、ＣＭＯＳセンサ２８の撮像特性を
示した説明図であり、低速シャッタと高速シャッタの入
射光量に対する画像信号の出力レベルを示している。図
３において、低速シャッタによる画像信号の出力特性は
３ａであり、低速シャッタ出力の飽和点は３ｂである。
一方、高速シャッタの画像出力特性は３ｃであり、高速
シャッタ出力の飽和点は３ｄである。図３によれば、低
速シャッタ画像信号は飽和に達する入射光量が少なく、
飽和に達するのが早い。逆に、高速シャッタ画像信号は
飽和に達する入射光量が多く、飽和に達するのが遅い。
このことから、図２（Ｄ）の画像出力信号の特性におい
て、２Ｄ０１（低速シャッタ画像信号）では、１垂直同
期期間内に飽和して、出力が頭打ちとなっている。一
方、２Ｄ０２（高速シャッタ画像信号）では、１垂直同
期期間内に飽和がなく、緩やかに出力が増加している。

【００６１】図２（Ｅ）〜図２（Ｊ）は、動作説明をわ
かりやすくするために示した説明図である。

【００６２】図２（Ｅ）は、図２（Ｄ）と同意であり、
いずれも図１に示されるアナログ信号処理手段２２のＡ
／Ｄ変換回路３２からの出力である。

【００６３】図２（Ｅ）において、２Ｅ０１が低速シャ
ッタ画像信号、２Ｅ０２が高速シャッタ画像信号で、以
下、同様の繰り返しで、２Ｅ０３、２Ｅ０４、２Ｅ０５
と画像信号が出力される。図２（Ｅ）によれば、低速シ
ャッタ画像信号および高速シャッタ画像信号は両者とも
間欠信号である。例えば、低速シャッタ画像信号に着目
すれば、低速シャッタ画像信号は２Ｅ０１、２Ｅ０３お
よび２Ｅ０５とで形成される間欠信号である。

【００６４】尚、図２（Ｅ）中では低速シャッタ画像信
号および高速シャッタ画像信号を低速シャッタ信号およ
び高速シャッタ信号と簡略化してある。以降、図２
（Ｅ）以外の他図においても同様に簡略化する。

【００６５】図１に示されるアナログ信号処理手段２２
のＡ／Ｄ変換回路３２から出力された低速シャッタ画像
信号は、一方が、低速シャッタ用メモリ回路３９を経由
して、低速シャッタ用切換回路４０に入力され、他方
は、低速シャッタ用切換回路４０に直接入力される。低
速シャッタ用切換回路４０は、画像信号を１垂直期間毎
に低速シャッタ用メモリ回路３９側からの入力と、アナ
ログ信号処理手段２２のＡ／Ｄ変換回路３２側からの入
力とを切り換えることで、間欠信号を連続信号にする。

【００６６】図２（Ｆ）は、連続信号となった低速シャ
ッタ画像信号を示す。尚、図２（Ｆ）で符号Ｍがついて
いる信号は、低速シャッタ用メモリ回路３９から入力さ
れた画像信号を示す。この図２（Ｆ）は、図２（Ｅ）に
おいて、間欠となっている２Ｅ０２および２Ｅ０４の期
間に低速シャッタ用メモリ回路３９側からの入力に切り
換え、低速シャッタ用メモリ回路３９のメモリに蓄積さ
れた低速シャッタ画像信号を入力することで生成され
る。

【００６７】一方、高速シャッタ画像信号については図
２（Ｇ）に示す。高速シャッタ画像信号においても連続
信号とするプロセスは低速シャッタ画像信号の場合と同
様のため、高速シャッタ画像信号については、その説明
を省略する。

【００６８】図１に示される低速シャッタ用切換回路４
０および高速シャッタ用切換回路４４で連続信号となっ
た低速シャッタ画像信号および高速シャッタ画像信号
は、低速用特性変換回路４１および高速用特性変換回路
４５において、例えば、ガンマ特性を得る特性変換がな
される。特性変換後の低速シャッタ画像信号および高速
シャッタ画像信号は、それぞれ、図２（Ｈ）および図２
（Ｉ）に対応する。

【００６９】図１に示される画像信号合成手段としての
加算回路３４は、画像信号処理実行手段３３に備えられ
る低速用特性変換回路４１および高速用特性変換回路４
５において特性変換された低速シャッタ画像信号および
高速シャッタ画像信号を加算し、１つの合成デジタル画
像信号を得る。

【００７０】図２（Ｊ）および図２（Ｋ）は、特性変換
後の低速シャッタ画像信号および高速シャッタ画像信号
を加算することを示す説明図である。図２（Ｋ）は、図
２（Ｊ）をアナログ的に示したものであり、図２（Ｋ）
および図２（Ｊ）両図は同意である。また、図４は、得
られた合成画像信号の出力特性を示す。図４の合成画像
信号の出力特性は、図３における低速シャッタ画像信号
特性３ａと、高速シャッタ画像信号特性３ｃとを合成し
た特性となる。従って、図２（Ｋ）は、２Ｋ０１〜２Ｋ
０５の期間の各期間において、図４に示される画像信号
出力特性と同様の合成画像信号出力（デジタル信号）が
得られる。

【００７１】図１に示されるＤ／Ａ変換回路３５は、加
算回路３４において合成された画像信号のＤ／Ａ変換を
行い、アナログ画像信号を出力する。Ｄ／Ａ変換回路３
５で出力されたアナログ画像信号は、画像信号出力手段
に伝送され、画像信号出力手段としての画像信号出力端
子２５より撮像装置２０の出力として出力される。

【００７２】制御手段２４は、画像信号情報取得手段４
７と、制御信号生成手段としてのマイクロコンピュータ
回路（以下、マイコン回路とする）４８と、電子シャッ
タ回路４９とを備える。

【００７３】制御手段２４は、画像信号情報取得手段４
７で低速シャッタ画像信号および高速シャッタ画像信号
から画像信号情報を取得し、取得した画像信号情報に基
づき、撮像装置２０を制御する制御信号をマイコン回路
４８で生成する。マイコン回路４８で生成された制御信
号のうち、撮像手段２１を制御する制御信号は電子シャ
ッタ回路４９に入力され、撮像手段２１に備えられるＣ
ＭＯＳセンサ２８の電子シャッタを制御する制御信号を
出力する。

【００７４】画像信号情報取得手段４７は、まず、画像
信号情報を取得するために、撮像した１画面分の画像信
号を分割する。画像信号情報取得手段４７は、分割した
画像信号個々に対して、画像信号情報である輝度を積算
する分割画像輝度積算手段としての輝度積算値回路５０
と、輝度のピーク値を検出する分割画像輝度ピーク値検
出手段としての輝度ピーク値検出回路５１と、撮像した
１画面分の画像信号を分割するゲート波形発生回路５２
とを備える。

【００７５】画像信号情報取得手段４７は、まず、画像
信号情報として、分割画像輝度積算値および分割画像輝
度ピーク値を算出するために、撮像により得た１画面分
の画像信号を分割する。

【００７６】図５は１画面分の画像信号を分割し、画面
分割した様子を示す説明図である。図５によれば、撮像
した全体画面５３において、この１画面分の画像信号
を、例えば、２５分割等、複数のエリアに分割し、２５
個の分割画面５４の画像信号の集合とする。この画面分
割は、画像信号情報取得手段４７に備えられるゲート信
号発生回路５２で生成したゲート信号を用いて実行され
る。

【００７７】ゲート波形発生回路５２は、水平同期パル
ス（以下、ＨＤパルスとする）、垂直同期パルス（以
下、ＶＤパルスとする）、クロックパルス（以下、ＣＬ
Ｋパルスとする）を用いてゲート信号を生成する。この
ゲート信号は輝度を積算する積算値回路５０と、輝度の
ピーク値を検出する輝度ピーク値検出回路５１とに伝送
され、撮像した全体画面５３の１画面分の画像信号を２
５個の分割画面５４に分割する。

【００７８】図６は画像信号情報取得手段４７に備えら
れる分割画像輝度積算手段としての輝度積算値回路５０
のブロック図である。

【００７９】図６に示される輝度積算値回路５０は、分
割画面５４の１画面分の画像信号毎に輝度積算値を算出
する。輝度積算値回路５０は、アナログ信号処理手段２
２から出力された画像信号およびゲート波形発生回路５
２で発生したゲート信号をゲート回路５８に入力し、設
定された分割画面５４の画面範囲の画像信号をゲートす
る。ゲートされた画像信号は、積算処理部５９で輝度の
積算が実行され、積算出力制御回路６０で図１に示され
るマイコン回路４８からの制御信号により、輝度積算値
が出力される。出力された輝度積算値はマイコン回路４
８に入力される。

【００８０】積算処理部５９で実行される輝度積算は、
ゲートされた画像信号内の各画素に対して行われ、積算
処理部５９が備える積算回路６２および１画素保持回路
６３でなされる。積算回路６２は入力された１画素分の
画像信号の輝度値と既に積算処理が完了した画素分の画
像信号の輝度値とを加算し、加算した輝度値を１画素保
持回路６３に入力する。１画素保持回路６３は入力され
た輝度値を記憶し、記憶した輝度値を積算回路６２にフ
ィードバックし、積算回路６２に入力された画像信号の
輝度値との加算を繰り返し、ゲートされた画像信号の輝
度の積算値を算出する。算出された輝度の積算値は、図
１に示されるマイコン回路４８からの出力制御信号によ
り、積算出力制御回路６０で１画素保持回路６３からの
出力を受け付ける。受け付けられた輝度の積算値は、積
算出力制御回路６０から出力され、マイコン回路４８に
伝送される。

【００８１】一方、図７は画像信号情報取得手段４７に
備えられる分割画像輝度ピーク値検出手段としての輝度
ピーク値検出回路５１のブロック図である。

【００８２】図７に示される輝度ピーク値検出回路５１
は、分割画面５４の１画面分の画像信号毎の輝度値のピ
ーク値を検出する輝度ピーク値検出回路５１は、分割画
面５４の１画面分の画像信号毎の輝度のピーク値を検出
する。輝度ピーク値検出回路５１は、輝度積算値回路５
０と同様にして、アナログ信号処理手段２２から出力さ
れた画像信号およびゲート波形発生回路５２で発生した
ゲート信号をピーク値検出用ゲート回路６４に入力し、
設定された分割画面５４の画面範囲の画像信号をゲート
する。ピーク値検出用ゲート回路６４はゲートした画像
信号を１画素ずつ出力する。

【００８３】ゲートした画像信号の輝度ピーク値を検出
する。輝度ピーク値の検出は、連続する２画素分の輝度
を加算してから行う。これは、ＣＭＯＳセンサ２８の光
学色フィルタが補色モザイクの場合、信号の大きさが画
素単位で変化するためである。２画素分の輝度を加算す
ることにより、色フィルタの違いによる影響が無くな
る。

【００８４】２画素分の輝度を加算するには、入力され
た現信号と、ピーク値検出用１画素保持回路６５で１画
素分遅らせた信号、すなわち、現信号に対して１画素前
の信号とを輝度加算回路６６で加算する。加算された２
画素分の輝度値は１単位としてピーク値検出処理され、
２画素保持回路６７に入力される。２画素保持回路６７
は、２画素保持信号発生回路６８から信号を受けて、２
画素分の輝度値を１単位とした輝度値信号を生成する。

【００８５】２画素保持回路６７から出力された現信号
を含む輝度値信号は、比較回路６９に入力され、現信号
に対して２画素前の信号を含む輝度値信号と比較され
る。比較回路６９は、２つの輝度値信号を比較し、輝度
値の大きい方を選択する選択信号を生成して、切換回路
７０に供給する。切換回路７０は、比較回路６９からの
選択信号に基づき、現信号と、現信号に対して２画素前
の信号を含む輝度値信号とのうち、輝度値の大きい一方
が選択される。この選択された信号は、輝度値信号保持
回路７１に入力され保持される。

【００８６】輝度値信号保持回路７１で保持された輝度
値信号は、比較回路６９にフィードバックされ、２画素
保持回路６７からの輝度値信号との比較処理を繰り返
す。この比較処理は、ピーク値検出用ゲート回路６４か
ら出力される画像信号の出力が終了するまで行われる。
比較処理完了後、ピーク値出力制御回路７２は、図１に
示されるマイコン回路４８からの出力制御信号により、
輝度値信号保持回路７１の出力すなわち、輝度ピーク値
信号の出力を受け付ける。出力を受け付けられた輝度ピ
ーク値信号は、ピーク値出力制御回路７２から出力さ
れ、マイコン回路４８に伝送される。

【００８７】ゲート波形発生回路５２は、輝度の積算値
およびピーク値検出のために画面を分割するゲート信号
を生成する。ゲート波形発生回路５２のブロック図を図
８に示す。図８に示されるゲート波形発生回路５２は、
ゲートする範囲を設定する垂直方向設定部７４および水
平方向設定部７５と、ゲート信号を生成する合成回路７
６とを備える。ゲート波形発生回路５２は、入力された
ＶＤパルス，ＨＤパルス，ＣＬＫパルスの３つの信号か
らゲートするエリアを設定したゲート信号を生成し、出
力する。

【００８８】垂直方向のゲート範囲の設定は、垂直方向
設定部７４で行われる。垂直方向設定部７４に入力され
たＶＤパルスは、垂直同期リセット信号発生回路７８に
入力される。垂直同期リセット信号発生回路７８はリセ
ット信号を生成し、生成されたリセット信号は、垂直方
向スタート位置設定回路７９に入力される。垂直方向ス
タート位置設定回路７９は、ＨＤパルスをカウントし、
垂直方向のスタート点を決める。垂直方向のスタート点
が決まれば、このスタート点より、垂直方向幅設定回路
８０で、ＨＤパルスをカウントし、垂直方向の幅を設定
することができる。垂直方向幅設定回路８０で設定され
た垂直方向の幅は、垂直幅信号として合成回路７６に入
力される。

【００８９】一方、水平方向のゲート範囲の設定は、水
平方向設定部７５で行われる。水平方向設定部７５に入
力されたＨＤパルスは、水平同期リセット信号発生回路
８２に入力される。水平同期リセット信号発生回路８２
はリセット信号を生成し、生成されたリセット信号は、
水平方向スタート位置設定回路８３に入力される。水平
方向スタート位置設定回路８３は、ＣＬＫパルスをカウ
ントし、水平方向のスタート点を決定する。水平方向の
スタート点が決まれば、このスタート点より、水平方向
幅設定回路８４で、ＣＬＫパルスをカウントし、水平方
向の幅を決めることができる。水平方向幅設定回路８４
で設定された水平方向の幅は、水平幅信号として出力さ
れ、合成回路７６に入力される。

【００９０】垂直方向幅設定回路８０と、水平方向幅設
定回路８４とから得られた垂直幅信号と、水平幅信号
は、合成回路７６で合成される。この合成された信号が
ゲート信号となって、ゲート波形発生回路５２から出力
される。

【００９１】制御手段２４が備えるマイコン回路４８の
回路ブロック図を図９に示す。

【００９２】マイコン回路４８には、画像信号情報とし
て、画像信号情報取得手段４７が備える輝度積算値回路
５０および輝度ピーク値検出回路５１から輝度の積算値
およびピーク値が入力される。入力された輝度の積算値
およびピーク値は輝度平均値算出手段８６に入力され、
輝度平均値が算出される。算出された輝度平均値は、制
御信号生成手段８７に入力され、まず、電子シャッタ速
度が計算される。次に、電子シャッタ速度の計算結果か
ら適切な撮像画像が得られるように撮像装置２０の各部
を制御する制御信号を生成する。

【００９３】マイコン回路４８が参照するデータを視覚
的に表した例を図１０に示す。この図１０を用いて、マ
イコン回路４８が備える輝度平均値算出手段８６の輝度
平均値算出処理について説明する。

【００９４】輝度平均値算出手段８６は、輝度積算値回
路５０で、図５に示される分割画面５４毎に輝度積算さ
れた低速シャッタ画像信号の輝度積算値（以下、低速輝
度積算値とする）と、輝度ピーク値検出回路５１から得
られた低速シャッタ画像信号の輝度ピーク値（以下、低
速輝度ピーク値）とから輝度飽和しているエリア（以
下、輝度飽和エリアとする）８９と、輝度飽和していな
いエリア（以下、不飽和エリアとする）９０とに分けら
れる。

【００９５】輝度飽和エリア８９と輝度不飽和エリア９
０の分別は、まず、分割画面５４毎の低速輝度積算値か
ら低速シャッタ画像信号の輝度平均値（以下、低速輝度
平均値とする）を求める。

【００９６】図１０（Ａ）は低速輝度積算値を示す分割
画面５４の説明図である。例えば、輝度レベルが８ＢＩ
Ｔ（２^８＝２５６）幅において、低速輝度平均値が２０
０とする。そして、低速輝度平均値２００以上のエリア
を抽出する。抽出された低速輝度平均値以上のエリアは
図１０（Ａ）の破線で囲まれたエリアである。

【００９７】次に、同じ低速シャッタ画像信号から得ら
れる輝度ピーク値が８ＢＩＴ幅の最大値となるエリアを
抽出する。図１０（Ｂ）は低速輝度ピーク値を示す分割
画面５４の説明図である。この図１０（Ｂ）において、
抽出された低速輝度ピーク値が最大値となるエリアは図
１０（Ｂ）の破線で囲まれたエリアである。

【００９８】次に、低速輝度平均値が２００以上、か
つ、低速輝度ピーク値が８ＢＩＴ幅の最大値のエリアを
抽出する。図１０（Ｃ）は、低速輝度積算値を示す分割
画面５４において、低速輝度積算値および低速輝度ピー
ク値から輝度飽和エリア８９を算出する説明図である。
低速輝度平均値が２００以上、かつ、低速輝度ピーク値
が８ＢＩＴ幅の最大値として抽出されたエリアは、図１
０（Ａ）および図１０（Ｂ）の破線で囲まれたエリアの
共通エリアであり、図１０（Ｃ）においては、破線で囲
まれたエリアである。図１０（Ｃ）の破線で囲まれたエ
リアを輝度飽和エリア８９とし、その他のエリアを輝度
不飽和エリア９０としている。輝度飽和エリア８９は、
高速シャッタによる撮像対象とされる。

【００９９】画像信号が輝度飽和エリア８９と、輝度不
飽和エリア９０とに低速シャッタ画像信号が分けられた
後、低速シャッタ画像信号の輝度積算値の不飽和エリア
から低速輝度平均値を算出する。

【０１００】また、高速シャッタ画像信号については、
低速シャッタ画像信号と同様にして、高速シャッタ画像
信号の輝度積算値の輝度飽和エリア８９から高速シャッ
タ画像信号の輝度平均値（以下、高速輝度平均値とす
る）を算出する。図１０（Ｄ）は高速シャッタ画像信号
の輝度積算値の輝度飽和エリア８９から高速輝度平均値
算出する説明図を示している。

【０１０１】制御信号生成手段８７はシャッタ速度およ
びシャッタ速度比の演算を行う演算手段としての計算処
理手段９１を備える。また、この計算処理手段９１は、
低速シャッタ画像信号から算出された輝度平均値（以
下、低速輝度平均値とする）を処理する低速シャッタ用
計算処理部９２と、高速シャッタ画像信号から算出され
た輝度平均値（以下、高速輝度平均値とする）を処理す
る低速シャッタ用計算処理部９３とを備える。低速シャ
ッタ用計算処理部９２および高速シャッタ用計算処理部
９３により、低速シャッタ画像および高速シャッタ画像
に対して、各々適切な撮像画像を得るために電子シャッ
タ回路４９と、ＡＧＣ回路３１とを制御し、電子シャッ
タ速度と画像信号の利得を可変させることで、適切な撮
像画像が得られる。

【０１０２】また、制御信号生成手段８７は、計算処理
手段９１の他に特性変換制御信号生成手段として、画像
信号の特性変換を制御する特性変換制御信号生成部９５
と、画像合成比率制御信号生成手段として、２つの画像
信号の画像合成比率を制御する合成比率制御信号生成部
９６とを備える。

【０１０３】計算処理手段９１が備える低速シャッタ用
計算処理部９２は、低速シャッタ速度制御信号生成部９
８と、自動利得制御信号生成手段としての低速用ＡＧＣ
回路制御信号生成部９９とを備え、低速シャッタ速度制
御信号およびＡＧＣ制御信号とを生成する。

【０１０４】低速シャッタ速度制御信号生成部９８は入
力された低速輝度平均値から図１に示されるＣＭＯＳセ
ンサ２８の電子シャッタ速度を変化させる低速シャッタ
制御信号を生成する。入力された低速輝度平均値が適正
範囲を超えている場合は大きな幅で粗く電子シャッタ速
度を変化させる（以下、粗調整とする）。また、入力さ
れた低速輝度平均値が適正範囲内の場合は小さな幅で細
かく電子シャッタ速度を変化させる（以下、微調整とす
る）。すなわち、電子シャッタ速度は２段階に調整され
る。この制御結果により次第に低速輝度平均値が適正範
囲の中心になるように低速シャッタ速度制御信号を生成
する。生成された低速シャッタ速度制御信号は電子シャ
ッタ回路４９に入力され、電子シャッタ回路４９の制御
がなされる。

【０１０５】低速シャッタ速度制御信号生成部９８で実
行される電子シャッタ速度の制御について、図１１およ
び図１２を用いて説明する。

【０１０６】図１１は、輝度平均値算出手段８６から出
力される低速輝度平均値の推移をグラフ化した一例であ
る。このグラフにおいて、縦軸は輝度平均値算出手段８
６から出力される低速輝度平均値、横軸は時間軸を表し
ている。階段状に変化している波形は低速輝度平均値を
示す波形である。

【０１０７】図１１に示す例では、低速輝度平均値の初
期値Ｐｓは、適正輝度平均値レベル幅Ｗ_Ｂよりも下にあ
るため、（現在の電子シャッタ速度）×（適正輝度平均
値レベル幅Ｗ_Ｂの下限値）／（低速輝度平均値）だけ電
子シャッタ速度を遅くする。電子シャッタ速度を遅くし
ていき、低速輝度平均値が適正輝度平均値レベル幅Ｗ _Ｂ
に入った後、適正輝度平均値レベル幅Ｗ_Ｂの中心を超え
るまでシャッタ速度を垂直同期期間Ｖ毎に１０％遅くし
ていく。そして、適正輝度平均値レベル幅Ｗ_Ｂの中心を
超えたところで、電子シャッタ速度の変更を止める。初
期状態から電子シャッタ速度の変更が止まるまでのシャ
ッタ速度変更期間をＴａとする。また、シャッタ速度の
変更が止まり、輝度レベルの推移が安定した状態期間を
適正輝度レベル状態期間Ｔｂとする。

【０１０８】低速シャッタ速度制御信号生成部９８は、
一度、適正輝度レベル状態期間Ｔｂに入ると、ある一定
時間Ｔｃは適正輝度レベル幅Ｗ_Ｂの範囲外の値が観測さ
れても、適正輝度レベル幅Ｗ_Ｂの範囲外の値が観測され
続けない限り、シャッタ速度の補正を行わない。上記一
定時間Ｔｃを保護時間とする。

【０１０９】図１１を例にすれば、低速輝度平均値が変
動し、ＴｄおよびＴｆの期間で適正輝度レベル幅Ｗ_Ｂを
超えているが、適正輝度レベル幅Ｗ_Ｂを超えているＴｄ
およびＴｆの期間は保護時間Ｔｃよりも短い期間である
ため、シャッタ速度は変更されない。

【０１１０】低速シャッタ速度制御信号生成部９８は、
図１に示されるＣＭＯＳセンサ２８の電子シャッタ速度
を２段階で制御することによって、急激な被写体輝度値
の変化には粗調整で、素早くシャッタ速度を変化させ、
緩やかな被写体輝度値の変化には微調整で、緩やかにシ
ャッタ速度を変化させることができる。従って、撮像装
置２０は被写体輝度値の変化に対して常に自然な露出を
保つことができる。また、保護時間Ｔｃを設けることに
よって、被写体の急激な輝度変化による低速シャッタ速
度制御信号生成部９８の発振を抑止できる。

【０１１１】一方、図１２は撮像手段２１におけるＣＭ
ＯＳセンサ２８の電子シャッタの状態遷移図である。こ
の状態遷移図において、定義されているＣＭＯＳセンサ
２８の電子シャッタ状態は６個あり、低速シャッタ速度
制御信号生成時は、常に上記６個のいずれかの状態にあ
る。これらの状態間にある矢印は状態の遷移を示す。

【０１１２】低速シャッタ速度制御信号生成部９８は、
垂直同期期間Ｖ毎に輝度平均値算出手段８６から入力さ
れる低速輝度平均値の輝度レベルに応じて、低速シャッ
タ制御信号を生成する。生成された制御信号により、電
子シャッタ回路４９を制御することで、電子シャッタの
露出状態を現在の状態から外にむいている矢印の方向へ
遷移させる。電子シャッタの露出状態は矢印の低速輝度
レベル範囲と入力された低速輝度平均値の低速輝度レベ
ル範囲とが一致する矢印の先の方向へと遷移する。垂直
同期期間Ｖ毎に上記処理動作を繰り返し実行することに
より、低速シャッタ速度制御信号生成が適切に行われ
る。

【０１１３】図１２の状態遷移図を図１１に示される低
速輝度平均値の推移を例に挙げて説明する。

【０１１４】図１２には低速輝度平均値の状態に応じた
６個の状態が定義され、図示されている。定義される６
個の状態は、輝度平均値算出手段８６から入力された直
後の初期状態を示す状態（以下、初期状態Ｓとする）が
１個と、露出の具合を示す状態が３個と、保護時間中の
露出補正待機状態が２個とに大別される。

【０１１５】露出の具合を示す３個の状態は、露出過剰
状態Ｓ_Ｏと、露出不足状態Ｓ_Ｌと、露出適正状態Ｓ_Ｂと
がある。ここでいう露出不足状態Ｓ_Ｌとは、輝度レベル
が適正範囲以下であり、ＣＭＯＳセンサ２８に露光する
時間が適正時間よりも短い状態、すなわち、シャッタ速
度が適正な撮像画像を得るには速すぎる状態を言う。ま
た、露出適正状態Ｓ_Ｂとは、輝度レベルが適正範囲であ
り、ＣＭＯＳセンサ２８に露光する時間が適切、すなわ
ち、シャッタ速度が適正な状態を言う。そして、露出過
剰Ｓ_Ｏとは、輝度レベルが適正範囲以上であり、ＣＭＯ
Ｓセンサ２８に露光する時間が適正時間よりも長い状
態、すなわち、シャッタ速度が適正な撮像画像を得るに
は遅すぎる状態を言う。

【０１１６】露出補正待機状態を示す２個の状態は、第
１の露出補正待機状態Ｓ_ＷＵと、第２の露出補正待機状
態Ｓ_ＷＬとがある。ここでいう第１の露出補正待機状態
Ｓ_Ｗ _Ｕは、入力される低速輝度平均値が露出適正状態Ｓ
_Ｂから適正輝度平均値レベル幅Ｗ_Ｂの適正範囲の上限値
を超過、すなわち露出過剰となり、保護時間カウント中
の露出補正待機状態である。また、第２の露出補正待機
状態Ｓ_ＷＬ入力される低速輝度平均値が露出適正状態Ｓ
_Ｂから適正輝度平均値レベル幅Ｗ_Ｂの適正範囲の下限値
未満、すなわち露出不足となり、保護時間カウント中の
露出補正待機状態である。

【０１１７】状態遷移は低速シャッタ速度制御信号生成
部９８に低速輝度平均値が入力されることで行われる。
状態遷移のトリガとなるイベントは、入力される低速輝
度平均値の輝度レベルの範囲によるものが５通りと、露
出補正待機状態に関するもの１通りと、合計６通りあ
る。これらのイベントが低速シャッタ速度制御信号生成
部９８で発生した場合、電子シャッタの露出状態は遷移
する。

【０１１８】入力される低速輝度平均値の輝度レベルの
範囲により発生するイベントは、適正範囲Ｗ_Ｂに関する
ものが３つ、適正範囲Ｗ_Ｂ以外の範囲（以下、適正範囲
外とする）Ｗに関するものが２つに分類される。適正範
囲Ｗ_Ｂに関するイベントは、適正範囲Ｗ_Ｂの中心値、す
なわち、最適値Ｐ_Ｂ入力と、適正上部範囲Ｗ_ＢＵ入力
と、適正下部範囲Ｗ_ＢＬ入力との３つである。一方、適
正範囲外Ｗは、輝度レベルが適正範囲上限値より大きく
最大値までの範囲（以下、適正範囲超とする）Ｗ _Ｕ入力
と、輝度レベルが適正範囲下限値より小さく最小値まで
の範囲（以下、適正範囲未満）Ｗ_Ｌ入力との２つであ
る。

【０１１９】露出補正待機状態に関するイベントは、露
出補正待機状態から保護時間が経過した場合発生する保
護時間経過のイベントがある。

【０１２０】図１２において、低速シャッタ用計算処理
部９２の初期状態は、初期状態Ｓである。初期状態Ｓで
起こり得るイベントは、適正範囲未満Ｗ_Ｌ入力と、適正
下部範囲Ｗ_ＢＬ入力と、最適値Ｐ_Ｂ入力と、適正上部範
囲Ｗ_ＢＵ入力と、適正範囲超Ｗ_Ｕ入力とがある。

【０１２１】図１１において、輝度平均値算出手段８６
から入力される低速輝度平均値（初期値）は、適正範囲
未満Ｗ_Ｌにあるから実行されるイベントは適正範囲未満
Ｗ_Ｌ入力となり、電子シャッタの露出状態が露出不足状
態Ｓ_Ｌに遷移する。

【０１２２】露出不足状態Ｓ_Ｌで起こり得るイベントは
次の３つがある。

【０１２３】１：適正範囲未満Ｗ_Ｌ入力の場合は、露出
不足状態Ｓ_Ｌのままで、状態は遷移しない。この時、電
子シャッタ速度は粗調整される。２：適正下部範囲Ｗ_ＢＬ入力の場合は、露出不足状態Ｓ
_Ｌのままで露出不足状態Ｓ_Ｌの状態は遷移しない。この
時、電子シャッタ速度は微調整される。３：最適値Ｐ_Ｂ入力の場合は、露出不足状態Ｓ_Ｌから
露出適正状態Ｓ_Ｂに遷移させる。

【０１２４】電子シャッタ速度変更期間Ｔａでは、イベ
ントが適正下部範囲Ｗ_ＢＬ入力であるため、上記２項に
該当するイベントが起こる。すなわち、電子シャッタ速
度を微調整する。

【０１２５】微調整を繰り返し、イベントが適正下部範
囲Ｗ_ＢＬ入力から適正上部範囲Ｗ_Ｂ _Ｕ入力になると、こ
のイベントを示す矢印に従って、電子シャッタの露光状
態を露出不足状態Ｓ_Ｌから露出適正状態Ｓ_Ｂに遷移させ
る。

【０１２６】露出適正状態Ｓ_Ｂで処理されるイベントは
次の２つがある。

【０１２７】１：イベントが適正範囲超Ｗ_Ｕ入力の場
合、保護時間カウンタをリセットし、電子シャッタの露
光状態を第１の保護時間待機状態Ｓ_ＷＵに遷移する。２：イベントが適正範囲未満Ｗ_Ｌ入力の場合、保護時間
カウンタをリセットし、電子シャッタの露光状態を第２
の保護時間待機状態Ｓ_ＷＬに遷移する。

【０１２８】入力される低速輝度平均値が適正範囲超Ｗ
_Ｕに入ると、保護時間カウンタをリセットし、保護時間
カウンタのカウントを開始する。そして、電子シャッタ
の露出状態を露出適正状態Ｓ_Ｂから第１の保護時間待機
状態Ｓ_ＷＵに遷移させる。

【０１２９】第１の保護時間待機状態Ｓ_ＷＵで処理され
るイベントは次の３つがある。

【０１３０】１：イベントが適正上部範囲Ｗ_ＢＵ入力の
場合、保護時間カウンタをリセットし、露出適正状態Ｓ
_Ｂに遷移する。２：イベントが適正下部範囲Ｗ_ＢＬ入力の場合、保護時
間カウンタをリセットし、露出適正状態Ｓ_Ｂに遷移す
る。３：イベントが保護時間Ｔｃ経過の場合、露出過剰状態
Ｓ_Ｏに遷移する。

【０１３１】図１１の適正輝度レベル状態期間Ｔｂ以降
の期間において、低速輝度平均値が適正範囲超Ｗ_Ｕとな
る時間ｔａで、露出適正状態Ｓ_Ｂから第１の保護時間待
機状態Ｓ_ＷＵに遷移する。そして、低速輝度平均値が適
正範囲超Ｗ_Ｕとなるｔａから適正範囲Ｗ_Ｂに戻る時間ｔ
ｂまでの期間Ｔｄでは、第１の保護時間待機状態Ｓ_Ｗ _Ｕ
を保つ。

【０１３２】第１の保護時間待機状態Ｓ_ＷＵの状態が期
間Ｔｄ（Ｔｄは保護時間Ｔｃ未満）継続後、低速シャッ
タ速度制御信号生成部９８に入力される低速輝度平均値
が低下し、適正範囲Ｗに戻る時間ｔｂで、イベントが適
正上部範囲Ｗ_ＢＵ入力となり、保護時間カウンタをリセ
ットし、露出適正状態Ｓ_Ｂに遷移する。そして、適正範
囲Ｗに戻る時間ｔｂから適正範囲未満Ｗ_Ｌとなる時間ｔ
ｃまでの期間Ｔｅでは、露出適正状態Ｓ_Ｂを保つ。

【０１３３】入力される低速輝度平均値が更に低下し、
低速輝度平均値が適正範囲未満Ｗ_Ｌとなる時間ｔｃで、
イベントが適正範囲未満Ｗ_Ｌ入力となり、保護時間カウ
ンタのリセットおよびカウントを開始し、第２の保護時
間待機状態Ｓ_ＷＬに遷移する。そして、適正範囲未満Ｗ
_Ｌとなる時間ｔｃから適正範囲Ｗ_Ｂに戻る時間ｔｄまで
の期間Ｔｆでは、第２の保護時間待機状態Ｓ_ＷＬを保
つ。

【０１３４】第２の保護時間待機状態Ｓ_ＷＬの状態が期
間Ｔｆ（Ｔｆは保護時間Ｔｃ未満）継続後、低速シャッ
タ速度制御信号生成部９８に入力される低速輝度平均値
が上昇し、適正範囲Ｗに戻る時間ｔｄで、イベントが適
正下部範囲Ｗ_ＢＬ入力となり、保護時間カウンタをリセ
ットし、露出適正状態Ｓ_Ｂに遷移する。そして、適正範
囲Ｗ_Ｂに戻る時間ｔｄから適正範囲超Ｗ_Ｕとなる時間ｔ
ｅまでの期間Ｔｇでは、露出適正状態Ｓ_Ｂを保つ。

【０１３５】入力される低速輝度平均値が更に上昇し、
イベントが適正範囲超Ｗ_Ｕとなる時間ｔｅで、イベント
が適正範囲超Ｗ_Ｕとなり、保護時間カウンタをリセット
およびカウントを開始し、状態を第１の保護時間待機状
態Ｓ_ＷＵに遷移する。そして、低速輝度平均値が適正範
囲超Ｗ_Ｕとなる時間ｔｅから適正範囲超Ｗ_Ｕのまま保護
時間カウンタの設定時間、すなわち、保護時間Ｔｃが経
過した時間ｔｆで、イベントが保護時間Ｔｃ経過とな
り、露出過剰状態Ｓ_Ｏに遷移する。

【０１３６】以降、露出過剰状態Ｓ_Ｏでは、露出不足状
態Ｓ_Ｌと逆方向にシャッタ速度を変化させる動作とな
り、最終的には露出適正状態Ｓ_Ｂとなる。

【０１３７】一方、低速用ＡＧＣ回路制御信号生成部９
９は図１に示されるＡＧＣ回路３１を制御するＡＧＣ制
御信号を生成する。生成されたＡＧＣ制御信号はＡＧＣ
回路３１へ伝送され、ＡＧＣ回路３１の制御がなされ
る。

【０１３８】また、低速シャッタ用計算処理部９２は、
明るさの微小な変化に応じて電子シャッタ速度を微調整
する低速シャッタ微調整処理部１００を備え、低速電子
シャッタ速度制御信号の制御を行う。

【０１３９】低速シャッタ微調整処理部１００は、長周
期の画面輝度変動を補償するための処理である。照明光
源の輝度変動、例えば、蛍光灯フリッカの周波数と、Ｃ
ＭＯＳセンサ２８のフレーム周波数とが自然数倍で極め
て近接している場合、折り返し歪による極めて長周期の
画面輝度変動を生じる。この画面輝度変動を低速シャッ
タ微調整処理部１００で検出し、当該変動を抑圧するよ
うに処理している。

【０１４０】図１３は、照明光源とＣＭＯＳセンサ２８
のフレーム周期との関係で生じる輝度変動を測定し、グ
ラフ化した一例である。このグラフの縦軸は低速シャッ
タ速度制御信号生成部９８から入力される低速輝度平均
値であり、グラフの横軸はフレーム周期（時間軸）を表
している。図１３によれば、ＣＭＯＳセンサ２８のフレ
ーム周期との関係で生じる輝度変動波形は緩やかな傾き
であるが、輝度変動波形の振幅は３０％程度と大きい。
従って、照明光源とＣＭＯＳセンサ２８のフレーム周期
との関係で生じる輝度変動によって、低速輝度平均値の
輝度レベルが適正範囲外Ｗとなる場合が生じる。

【０１４１】低速シャッタ速度制御信号生成部９８で生
成された低速シャッタ速度制御信号による電子シャッタ
回路４９の制御のみの場合は、低速輝度平均値が適正範
囲外Ｗとなると、保護時間Ｔｃ経過後にＣＭＯＳセンサ
２８の電子シャッタを制御し、図１２に示される露出適
正状態Ｓ_Ｂに合わせてしまう。更に露出は低速輝度平均
値が上下し、各々上部と下部で電子シャッタ速度を変化
させて露出適正状態Ｓ _Ｂに合わせてしまう為に、画面は
極めて低い周期の発振を生じてしまう。

【０１４２】長周期の画面輝度変動に対する改善を次の
方法で実行する。

【０１４３】画面輝度変動が、例えば、１フレーム周期
に±１％以内である緩やかな画面輝度変動を検出し、微
少な電子シャッタ制御によって、１フレーム毎に露出適
正状態Ｓ_Ｂに追い込む。緩やかな画面輝度変動に対して
は、保護時間Ｔｃを設けずに露出適正状態Ｓ_Ｂに調節す
る。

【０１４４】低速シャッタ微調整処理部１００が実行す
る緩やかな画面輝度変動に対する微調整処理について詳
細を説明する。

【０１４５】低速シャッタ微調整処理部１００が実行す
る微調整処理は、低速シャッタ用計算処理部９２が露出
適正状態Ｓ_Ｂと判断している場合にのみ動作を行う。微
調整処理動作は、露出適正状態Ｓ_Ｂ中に低速シャッタ用
計算処理部９２が露出適正状態Ｓ_Ｂの低速輝度平均値を
記憶し、この記憶した低速輝度平均値を初期値とする。

【０１４６】初期値に対して１フレーム周期に±１％以
内の範囲で低速輝度平均値が変動した場合、（初期値）
／（平均値）を求める。（初期値）／（平均値）から演
算した演算結果は、低速シャッタ用計算処理部９２で露
光時間のａ％となる露出補正時間Δｔが図１４に示され
る電子シャッタ回路４９が備える１ＣＬＯＣＫ単位シフ
トレジスタ１０１を何段シフトさせれば露出適正状態Ｓ
_Ｂとなるかを算出する。

【０１４７】露出適正状態Ｓ_Ｂとする１ＣＬＯＣＫ単位
シフトレジスタ１０１のシフトレジスタ段数の算出は、
マイコン回路４８自身が現在のシャッタ速度を認知して
いる為、露光時間のａ％に対応する露出補正時間Δｔ
は、

【数１】であり、例えば、露光時間の１％に対応する露出補正時
間Δｔ１は、

【数２】となる。また、露出補正するための１ＣＬＯＣＫ単位シ
フトレジスタ１０１のシフトレジスタ段数は、

【数３】である。

【０１４８】算出されたシフトレジスタ段数を電子シャ
ッタ回路４９が備える１ＣＬＯＣＫ単位シフトレジスタ
１０１への制御信号とすれば、極めて微少な露光時間調
整が可能となり、１フレーム周期単位で±１％の露光時
間調整が実現できる。

【０１４９】尚、低速シャッタ微調整処理部１００が実
行する微調整処理はＣＣＤセンサ出力信号のＡＧＣ（自
動利得制御）でも適用できる。しかし、Ｓ／Ｎ（信号対
雑音比）を考慮した場合、前記方式を適用した方が増幅
度アップに伴うノイズが少ない。

【０１５０】一方、高速シャッタ用計算処理部９３も低
速シャッタ用計算処理部９２と同様の機能を有する高速
シャッタ速度制御信号生成部１０３と、高速用ＡＧＣ回
路制御信号生成部１０４と、高速シャッタ微調整処理部
１０５とを備える。高速シャッタ用計算処理部９３の処
理動作は、入力される信号が高速輝度平均値である点以
外は低速シャッタ用計算処理部９２と同様である。

【０１５１】特性変換制御信号生成部９５には、低速シ
ャッタ用計算処理部９２および高速シャッタ用計算処理
部９３で生成された低速シャッタ速度制御信号および高
速シャッタ速度制御信号が入力される。特性変換制御信
号生成部９５は入力されたシャッタ速度制御信号から特
性変換制御信号を生成する。特性変換制御信号生成部９
５に低速シャッタ速度制御信号が入力された場合は、図
１に示される低速シャッタ用特性変換回路４１を制御す
る低速特性変換制御信号が得られる。

【０１５２】一方、高速シャッタ速度制御信号が入力さ
れた場合は、図１に示される高速シャッタ用特性変換回
路４５を制御する高速特性変換制御信号が得られる。生
成された低速特性変換制御信号および高速特性変換制御
信号は、低速シャッタ用特性変換回路４１および高速シ
ャッタ用特性変換回路４５に伝送される。

【０１５３】低速特性変換制御信号および高速特性変換
制御信号は、低速シャッタの画像と高速シャッタ画像を
合成しダイナミックレンジ拡大画像を構築する際、合成
画像の最適化を図るための制御信号である。低速特性変
換制御信号および高速特性変換制御信号は、低速シャッ
タ用特性変換回路４１および高速シャッタ用特性変換回
路４５の制御に用いる。

【０１５４】画像合成の際に生ずる問題点として、２枚
の画像を単純に加算しただけでは、拡大率が増大すると
共に合成画面の階調特性に非直線歪みを生じ、コントラ
ストのとれない画像となる問題点がある。従って、２枚
の画像を加算する前にダイナミックレンジ拡大率に応じ
て画像信号の特性を変換し、非直線歪みを抑えてコント
ラスト低下の改善を図るものである。

【０１５５】低速シャッタ用特性変換回路４１および高
速シャッタ用特性変換回路４５の特性変換制御について
説明する。

【０１５６】まず、ダイナミックレンジ拡大率を以下の
式より演算する。

【０１５７】ダイナミックレンジ拡大率＝低速シャッタ
制御信号／高速シャッタ制御信号ここで演算されるダイナミックレンジ拡大率は露出制御
完了時点でのダイナミックレンジ拡大率である。

【０１５８】このダイナミックレンジ拡大率の値は、特
性変換制御信号生成部９５の演算手段としての計算処理
手段９１で演算され、演算結果は、低速特性変換制御信
号および高速特性変換制御信号として出力される。

【０１５９】低速シャッタ用特性変換回路４１および高
速シャッタ用特性変換回路４５は、入力Ｘ−出力Ｙの特
性としてＸ^１〜Ｘ^０．７とｌｏｇ_１０１〜１０のテーブ
ルを持っており、ダイナミックレンジ拡大率に応じてテ
ーブルを切り換え、画像信号に対する非直線歪みの改善
を行う。以下にダイナミックレンジ拡大率に対するテー
ブル選択の関係を示す。

【０１６０】

【外１】

【０１６１】特性変換制御信号生成部９５は、この条件
分岐の結果を低速特性変換制御信号および高速特性変換
制御信号として生成し、低速シャッタ用特性変換回路４
１および高速シャッタ用特性変換回路４５のテーブル切
り換えを自動制御で行う。

【０１６２】合成比率制御信号生成部９６は２つの画像
信号、すなわち、低速シャッタ用画像信号および高速シ
ャッタ用画像信号の合成比率を制御する合成比率制御信
号を生成する。生成された合成比率制御信号は図１に示
される画像合成手段としての加算回路３４に伝送され
る。

【０１６３】合成比率制御の目的は特性変換制御と同様
に低速シャッタの画像と高速シャッタ画像の合成を最適
化し、合成画像のコントラストを高めるものである。画
像合成の際の問題点としては、ダイナミックレンジ拡大
率を大きく取っていった場合、白浮きした画像となりコ
ントラストの劣化が大きくなる問題点がある。

【０１６４】このコントラストの劣化の原因は、低速シ
ャッタ画像のほとんどが飽和エリアとなり、飽和信号に
高速シャッタ画像の信号が乗るためである。コントラス
トの劣化を改善するために、拡大率の増加と共に高速シ
ャッタ画像の合成割合を大きくしていき、画像の白浮き
を抑圧することでコントラスト低下の補正を図る。特
に、合成画像のコントラストの向上には、特性変換制御
と同時にこの合成比率制御を行うと効果が高い。

【０１６５】合成比率制御信号生成部９６の動作は、特
性変換制御信号生成部９５と同様にダイナミックレンジ
拡大率を演算し、演算結果から低速シャッタと高速シャ
ッタの画像合成比率を切り換えるための合成比率制御信
号を生成する。この合成比率制御信号は図１に示される
画像信号合成手段としての加算回路３４へ送られ、２枚
の画像の合成配分、すなわち合成比率を自動制御する。

【０１６６】ダイナミックレンジ拡大率による合成比率
制御の関係は以下の通りである。

【０１６７】

【外２】但し、上記の合成比率は一例であって、必要に応じて変
えても良い。

【０１６８】電子シャッタ回路４９の回路ブロック図を
図１４に示す。図１４に示される電子シャッタ回路４９
は、低速シャッタパルス生成手段１０７と、高速シャッ
タパルス生成手段１０８と、シャッタパルス切換回路１
０９とを備える。

【０１６９】電子シャッタ回路４９には低速シャッタ速
度制御信号と、ＣＬＫパルス、ＨＤパルス、ＶＤパルス
およびフィールド情報（以下、ＦＩとする）とが入力さ
れる。

【０１７０】電子シャッタ回路４９に入力された低速シ
ャッタ速度制御信号と、ＣＬＫパルス、ＨＤパルス、Ｖ
ＤパルスおよびＦＩは、低速シャッタパルス生成手段１
０７に入力され、低速シャッタパルス生成手段１０７で
低速側の電子シャッタを切るための低速シャッタパルス
を生成する。また、電子シャッタ回路４９に入力された
高速シャッタ速度制御信号と、ＣＬＫパルス、ＨＤパル
ス、ＶＤパルスおよびＦＩは、高速シャッタパルス生成
手段１０８に入力され、高速シャッタパルス生成手段１
０８で高速側の電子シャッタを切るための高速シャッタ
パルスを生成する。

【０１７１】生成された低速シャッタパルスおよび高速
シャッタパルスはシャッタパルス切換回路１０９に入力
される。また、シャッタパルス切換回路１０９にはＦＩ
も入力され、ＦＩの情報内容に応じて低速シャッタパル
スおよび高速シャッタパルスを切り換える。シャッタパ
ルスの切り換えは、ＦＩの情報に基づき、低速シャッタ
速度で撮像する場合は低速シャッタパルスを、高速シャ
ッタ速度で撮像する場合は高速シャッタパルスを出力す
る。シャッタパルス切換回路１０９から出力されたシャ
ッタパルスは撮像手段２１に入力され、撮像手段２１が
備えるＣＭＯＳセンサ２８の電子シャッタを制御する。

【０１７２】低速シャッタパルス生成手段１０７は、水
平同期期間Ｈ単位のシャッタパルス生成部（以下、Ｈ周
期単位のシャッタパルス生成部とする）１１０と、数十
ＣＬＯＣＫ周期単位のシャッタパルス生成部１１１と、
ＯＲ回路１１２と、１ＣＬＯＣＫ単位シフトレジスタ１
０１とを備える。Ｈ周期単位のシャッタパルス生成部１
１０で生成された水平同期期間Ｈ単位のシャッタパルス
および数十ＣＬＯＣＫ単位のシャッタパルス生成部１１
１で生成された数十ＣＬＯＣＫ単位のシャッタパルスは
ＯＲ回路１１２で多重され、１ＣＬＯＣＫ単位シフトレ
ジスタ１０１に入力される。１ＣＬＯＣＫ単位シフトレ
ジスタ１０１は、ＣＬＯＣＫ単位の露光時間の微調整を
行い、シャッタパルスを１ＣＬＯＣＫ単位シフトレジス
タ１０１で遅延させることにより得る。この遅延量はマ
イコン回路４８から入力される制御信号、すなわち、シ
フトレジスタ段数によって制御される。

【０１７３】電子シャッタパルス発生タイミングおよび
電子シャッタパルス時間について、図１５〜図１８を用
いて説明する。

【０１７４】図１５（Ａ）はＶＤパルス、図１５（Ｂ）
は、図１５（Ａ）に示されるＶＤパルスの周期（以下、
Ｖ周期とする）の時間スケールで見た電子シャッタパル
スの一例を示している。

【０１７５】電子シャッタパルス発生タイミングは、電
荷読出しパルス（図外）入力の直後であり、通常のＴＶ
カメラと同様の発生タイミングである。すなわち、図１
５で説明すれば、図１５に示される時間ｔ１および時間
ｔ３で電子シャッタパルスは発生する。図１５（Ｂ）に
示される電子シャッタパルスの一例では、時間ｔ１でＨ
Ｄパルスの周期（以下、Ｈ周期とする）単位の電子シャ
ッタパルスが、時間ｔ３でＣＬＯＣＫパルスの周期の例
えば、８倍等の自然数倍周期（以下、数ＣＬＫ周期とす
る）単位の電子シャッタパルスが発生している。

【０１７６】また、電子シャッタパルス時間とは、電子
シャッタパルスのパルス幅に対応する時間であり、被写
体の画像光をＣＭＯＳセンサ２８に露光する露光時間で
ある。電子シャッタパルス時間の調整は、ＶＤパルス、
ＨＤパルスおよびＣＬＯＣＫパルスを用いてなされ、Ｖ
周期単位、Ｈ周期単位および数ＣＬＫ周期単位で調整が
可能である。

【０１７７】ＨＤパルスを用いてなされる電子シャッタ
パルス時間の調整を説明する説明図を図１６（Ａ）およ
び図１６（Ｂ）に、数ＣＬＫ周期の電子シャッタパルス
時間の調整を説明する説明図を図１７（Ａ）および図１
７（Ｂ）に示す。

【０１７８】図１６（Ａ）および図１６（Ｂ）は、図１
５（Ｂ）に示される時間ｔ１〜時間ｔ３の電子シャッタ
パルス発生タイミングにおいて、Ｖ周期の一部を拡大し
た拡大図である。図１６（Ａ）はＶ周期内のＨＤパルス
を示し、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）に示されるＨ周期
の時間スケールで見た電子シャッタパルスを示してい
る。図１６（Ｂ）に示される電子シャッタパルスの一例
では、時間ｔ１でＨ周期の電子シャッタパルスが発生す
る。

【０１７９】また、図１７（Ａ）および図１７（Ｂ）
は、図１５（Ｂ）に示される電子シャッタパルス発生タ
イミングにおける細かいパルスであり、時間ｔ３〜時間
ｔ５のＶ周期において、一部を拡大した拡大図である。
図１７（Ａ）はＶ周期内のＣＬＯＣＫパルス、図１７
（Ｂ）は数ＣＬＫ周期の電子シャッタパルスを示してい
る。図１７（Ｂ）に示される電子シャッタパルスの一例
では、時間ｔ３で数ＣＬＫ周期の電子シャッタパルスが
発生する。

【０１８０】尚、ＨＤパルスを用いてなされる電子シャ
ッタパルス時間の調整は、図１６（Ｂ）に示されるＨ周
期の電子シャッタパルス時間に限らない。最初の電子シ
ャッタパルスが発生した時間ｔ１から時間ｔ３までのＶ
周期において、Ｈ周期単位に時間調整が可能である。一
方、数ＣＬＫパルスを用いてなされる電子シャッタパル
ス時間の調整は、図１７（Ｂ）に示される数ＣＬＫ周期
の電子シャッタパルス時間に限らない。最初の電子シャ
ッタパルスが発生した時間ｔ３から時間ｔ５までのＶ周
期において、数ＣＬＫ周期単位に時間調整が可能であ
る。

【０１８１】この様なＨ周期単位および数ＣＬＫ周期単
位での電子シャッタパルス時間の調整手法は、通常のＣ
ＣＤセンサカメラに適用されている調整手法である。撮
像装置２０は、画像の露光時間を１ＣＬＯＣＫ周期で調
整を行うことができ、電子シャッタ速度調整のみで微調
整処理を行える。この微調整処理は、撮像装置２０の特
徴となる点である。

【０１８２】図１８に電子シャッタパルスをシフトさ
せ、１ＣＬＯＣＫ周期で露光時間の調整を行う説明図を
示す。

【０１８３】従来の撮像装置における電子シャッタパル
ス時間は、ＣＬＯＣＫ周期の自然数倍周期単位の調整で
あり、通常、ＣＬＯＣＫ周期の７，８倍程度であった。
このため、電荷読出しパルスの直前で“数ＣＬＫ周期の
シャッタパルス”を１パルス切ると、露光時間が５０％
程度変化してしまい、露光時間のキザミが粗かった。

【０１８４】これに対し、撮像装置２０は、低速シャッ
タ微調整処理部１００および高速シャッタ微調整処理部
１０５で微調整処理を行い、１ＣＬＯＣＫ周期単位で電
子シャッタパルスをシフトさせ、１ＣＬＯＣＫ周期単位
で露光時間の調整を行うことができる。従って、電荷読
出しパルスの直前に発生させたシャッタパルスの露光時
間調整を数％ずつ行うことができ、露光時間を細かく調
整することが可能となる。

【０１８５】撮像装置２０は、露光時間の細かな調整が
可能なため、画像信号の輝度レベルを細かく調整するこ
とができ、高輝度部分で極めて早い電子シャッタ速度で
撮像を行った画像信号に対して、電子シャッタの露光時
間調整のみでフリッカ補正が可能となる。すなわち、本
発明のような広ダイナミックレンジを実現する撮像装置
２０において、高速シャッタ画像信号のフリッカ補正が
電子シャッタのみで可能となる。

【０１８６】高速シャッタパルス生成手段１０８も低速
シャッタパルス生成手段１０７と同様である。高速シャ
ッタパルス生成手段１０８は低速シャッタパルス生成手
段１０７と内部構成および動作が全く異ならないので、
説明を割愛する。

【０１８７】第１実施形態を示す撮像装置２０によれ
ば、被写体内の輝度差に応じてカメラダイナミックレン
ジ拡大率を高速に可変させ、被写体輝度差に最適化した
撮像画像を得ることで、被写体として極めて輝度差の大
きい画像認識用車載カメラ、屋内、夜間の屋外を同時撮
像する監視カメラ等として有効な撮像装置を提供でき
る。

【０１８８】第１実施形態を示す撮像装置２０において
は、画像信号処理手段としてのアナログ信号処理手段２
２およびデジタル信号処理手段２３と、制御手段２４と
は、集積化される。集積化される範囲は、種々の形態が
可能である。例えば、電子シャッタ回路４９、低速シャ
ッタ用メモリ回路３９、高速シャッタ用メモリ回路４
３、低速シャッタ用切換回路４０、高速シャッタ用切換
回路４４、低速用特性変換回路４１、高速用特性変換回
路４５、画像信号合成手段としての加算回路３４、輝度
積算値回路５０、輝度ピーク値検出回路５１、ゲート波
形発生回路５２が１つの集積化半導体チップとして構築
されても良い。もちろん、上記例に限らず、集積化する
場合、図１に示される各構成部位の組み合せは任意であ
る。また、加算回路３４は切換回路でも良い。

【０１８９】尚、上記の説明では撮像素子としてＣＭＯ
Ｓセンサ２８を適用した例を説明したが、本発明は撮像
素子にＣＣＤセンサ等の光電素子を用いた場合にも、同
様に被写体内の輝度差に応じてカメラダイナミックレン
ジ拡大率を可変させ、被写体輝度差に最適化した撮像画
像を得ることができる。

【０１９０】［第２実施形態］本発明の第２実施形態を
示す撮像装置２０Ａを図１９に示す。第２実施形態を示
す撮像装置２０Ａは、撮像して得られた画像信号のう
ち、重要度の高い画像情報エリアを選択抽出するエリア
選択抽出手段１１３を備えている点以外は、図１に示さ
れる第１実施形態の撮像装置２０とほぼ同様である。従
って、撮像装置２０と異なる構成部位にのみ符号を付
し、全く異ならない構成部位については、同じ符号を付
して、説明を省略する。

【０１９１】図１９によれば、撮像装置２０Ａは、撮像
素子にＣＭＯＳセンサ２８を有し、画像を撮像する撮像
手段２１と、この撮像手段２１で撮像された１画面分の
画像信号のうち、画面範囲から任意のエリアを選択抽出
するエリア選択抽出手段１１３と、このエリア選択抽出
手段１１３で、選択抽出されたエリアの画像信号を信号
処理し、出力する画像信号出力手段１１４とを具備す
る。

【０１９２】撮像装置２０Ａの撮像手段２１が備える撮
像素子としてのＣＭＯＳセンサ２８で１画面分の画像信
号が生成される。この１画面分の画像信号は、エリア選
択抽出手段１１３からＣＭＯＳセンサ２８に入力される
エリア選択抽出信号により、１画面分の画像信号の画面
範囲から任意のエリアが選択抽出される。そして、ＣＭ
ＯＳセンサ２８は、生成された１画面分の画像信号のう
ち任意のエリアを選択抽出した画像信号（以下、エリア
選択抽出画像信号とする）を出力する。出力されたエリ
ア選択抽出画像信号は、画像信号出力手段１１４に入力
される。

【０１９３】画像信号出力手段１１４に入力されたエリ
ア選択抽出画像信号は、相関二重サンプリング回路（以
下、ＣＤＳ回路とする）１１６でエリア選択抽出画像信
号に重畳されたノイズが除去され、Ａ／Ｄ変換回路３２
でＡ／Ｄ変換され、画像信号処理回路１１７で信号処理
される。画像信号処理回路１１７で信号処理されたエリ
ア選択抽出画像信号は、画像信号出力端子２５を介して
画像信号出力手段１１４から撮像装置２０Ａの画像信号
出力として出力される。また、画像信号処理回路１１７
で信号処理されたエリア選択抽出画像信号は、フィード
バック信号として、撮像装置２０Ａが備えるエリア選択
抽出手段１１３にもフィードバックされる。

【０１９４】エリア選択抽出手段１１３にフィードバッ
クされるフィードバック信号は、制御回路１１８に入力
され、走査パルス生成回路１１９を制御する制御信号が
生成される。生成された制御信号は、走査パルス生成回
路１１９に入力され、走査パルスの生成が制御される。
走査パルス生成回路１１９で生成された走査パルスは、
撮像素子としてのＣＭＯＳセンサ２８が出力するエリア
選択抽出画像信号のエリアを選択するエリア選択手段１
２０に入力される。エリア選択手段１２０は、入力され
た走査パルスをトリガにして、エリア選択抽出情報を出
力し、出力されたエリア選択抽出情報は撮像素子駆動回
路１２１に入力される。

【０１９５】また、走査パルス生成回路１１９で生成さ
れた走査パルスは、撮像素子駆動回路１２１にも直接入
力される。撮像素子駆動回路１２１は、入力された走査
パルスから撮像素子としてのＣＭＯＳセンサ２８を駆動
させる転送パルスおよびエリア選択抽出信号を生成し、
生成された転送パルスおよびエリア選択抽出信号は、Ｃ
ＭＯＳセンサ２８に入力される。

【０１９６】撮像装置２０Ａは、撮像素子であるＣＭＯ
Ｓセンサ２８を有することで、撮像から撮像素子に蓄積
された蓄積電荷、すなわち、画像信号の読出し時間の大
幅な短縮を図っている。また、エリア選択抽出手段１１
３を備えることで、図１９に示される撮像装置２０Ａ内
の画像信号出力手段１１４における画像信号処理時間の
短縮を図っている。撮像装置２０Ａは、撮像素子からの
画像信号の読出し時間短縮および画像信号出力手段１１
４での画像信号処理時間短縮によって、撮像から画像信
号出力までの所要時間短縮を図っている。

【０１９７】撮像装置２０Ａは、撮像から画像信号出力
までの所要時間短縮により、高速制御が要求される場
合、例えば、移動体が走行ルート上にある障害物を検知
し、衝突しないように回避する等の制御を行う場合にお
いて、第１実施形態を示す撮像装置２０と比較するとよ
り適した撮像装置となる。すなわち、撮像装置２０Ａ
は、制御情報取得の用途で移動体に設置する撮像装置と
して有効な撮像装置である。

【０１９８】まず、撮像装置２０Ａの撮像素子としての
ＣＭＯＳセンサ２８による画像信号の読出し時間の短縮
効果について説明する。

【０１９９】図２０（Ａ）および図２０（Ｂ）に例え
ば、６４０×４８０画素のＣＣＤセンサとＣＭＯＳセン
サ２８で比較した場合におけるＣＣＤセンサとＣＭＯＳ
センサ２８からの画像信号の読出し時間、すなわち、Ｃ
ＣＤセンサとＣＭＯＳセンサ２８に蓄積された蓄積電荷
の読出し時間について示す。

【０２００】図２０（Ａ）に示されるＣＣＤセンサの場
合は、蓄積電荷の読出しに要する時間、すなわち、転送
パルス（撮像素子駆動信号）が入力され、全ての画素１
２３から蓄積電荷を垂直転送部１２４に転送し、垂直転
送部１２４に転送された蓄積電荷を順次読み出すまで、
約１／３０ｓｅｃ要する。

【０２０１】一方、図２０（Ｂ）に示されるＣＭＯＳセ
ンサ２８の場合は、転送パルス（撮像素子駆動信号）が
入力された直後、どの画素でも（ＣＭＯＳセンサでは転
送パルスは１つでなく各画素（素子）でタイミングが異
なるため）蓄積電荷をほとんど瞬時（約３０ｎｓｅｃ）
に画像信号読出しライン１２５から読み出すことができ
る。このことから、撮像素子にＣＭＯＳセンサ２８を有
することで、撮像装置２０Ａは、撮像素子からの蓄積電
荷の読出し時間を大幅に短縮できる。

【０２０２】ここで、撮像素子にＣＣＤセンサを備えた
撮像装置２０と、撮像素子にＣＭＯＳセンサ２８を備え
た撮像装置２０Ａとを車両等の移動体に設置し、時速１
５０ｋｍ（≒秒速４１．７ｍ）で走行した場合を比較す
る。撮像装置２０では、撮像素子のＣＣＤセンサからの
蓄積電荷の読出し時間、すなわち、約１／３０ｓｅｃ経
過後では車は約１．４ｍ進んでしまうのに対し、撮像装
置２０Ａでは、撮像素子であるＣＭＯＳセンサ２８から
の蓄積電荷読出し時間経過後において、ほぼ０ｍであ
る。

【０２０３】従って、各々の撮像装置が前方にある障害
を検知し、衝突回避のため、移動体を停止する制御を行
う場合、撮像装置２０を設置した移動体は、制動動作に
入るまでに約１．４ｍ空走してしまうのに対し、撮像装
置２０Ａを設置した移動体は、ほぼ空走０ｍで制動動作
に入れることを意味する。また、移動体の移動速度がさ
らに高速になれば、蓄積電荷読出し時間中の空走距離の
違いは、より顕著なものとなる。

【０２０４】次に、図１９に示される撮像装置２０Ａが
備えるエリア選択手段１２０および撮像素子駆動回路１
２１について説明する。

【０２０５】エリア選択手段１２０は、垂直方向の走査
範囲を選択する垂直位置選択回路１２７と、水平方向の
水平位置選択回路１２８とを備える。エリア選択手段１
２０による画像信号の選択抽出エリアの設定は、垂直方
向プリセット端子１２９および水平方向プリセット端子
１３０から垂直位置選択回路１２７および水平方向の水
平位置選択回路１２８にＣＭＯＳセンサ２８を走査する
走査範囲情報を予めインプットしておくことにより実施
される。

【０２０６】垂直方向のエリア選択抽出は、垂直方向プ
リセット端子１２９から垂直位置選択回路１２７にＣＭ
ＯＳセンサ２８を走査する走査範囲情報を予めインプッ
トする。走査範囲情報は、ＣＭＯＳセンサの垂直方向の
有効走査線に対して、各有効走査線毎に０，１を垂直位
置選択回路１２７にインプットすることで行われる。

【０２０７】また、垂直位置選択回路１２７には、走査
範囲情報の他に走査パルス生成回路１１９からの走査パ
ルスが入力される。入力された走査パルスをトリガにし
て、インプットされた０，１情報がＣＭＯＳセンサ２８
を駆動する撮像素子駆動回路１２１に入力される。

【０２０８】水平方向のエリア選択抽出も垂直方向エリ
ア選択抽出と同様にして、水平方向プリセット端子１３
０から水平位置選択回路１２８にＣＭＯＳセンサ２８を
走査する走査範囲を０，１でインプットする。そして、
走査パルス生成回路１１９から入力される走査パルスを
トリガにして、インプットされた０，１情報がＣＭＯＳ
センサ２８を駆動する撮像素子駆動回路１２１に入力さ
れる。

【０２０９】撮像素子駆動回路１２１は、垂直方向の有
効走査線の走査を行う垂直シフトレジスタ１３２と、水
平方向の有効走査線の走査を行う水平シフトレジスタ１
３３とを備える。垂直シフトレジスタ１３２は、走査パ
ルス生成回路１１９からの走査パルスをトリガにして、
垂直位置選択回路１２７からの走査範囲情報、すなわ
ち、０，１情報に応じてＣＭＯＳセンサ２８を駆動する
駆動信号を生成する。また、水平シフトレジスタ１３３
に対しても、走査パルス生成回路１１９からの走査パル
スをトリガにして、水平位置選択回路１２８からの走査
範囲情報、すなわち、０，１情報に応じてＣＭＯＳセン
サ２８を駆動する駆動信号（以下、ＣＭＯＳセンサ駆動
信号とする）を生成する。

【０２１０】垂直シフトレジスタ１３２および水平シフ
トレジスタ１３３で生成されたＣＭＯＳセンサ駆動信号
は、ＣＭＯＳセンサ２８に伝送される。そして、入力さ
れたＣＭＯＳセンサ駆動信号により、ＣＭＯＳセンサ２
８は、画像信号の選択抽出を行う。

【０２１１】画像信号の選択抽出は、走査範囲情報とし
て、１がインプットされた有効走査線に対しては、走査
実施領域として画像信号の抽出を行う。一方、０がイン
プットされた有効走査線は走査実施不要領域として画像
信号の抽出がなされない。選択抽出された画像信号は、
第１実施形態を示す撮像装置２０と同様にして、信号処
理手段で画像信号処理される。

【０２１２】撮像装置２０Ａが備える画像信号処理手段
は、第１実施形態を示す撮像装置２０と同じであるが、
画像信号処理する情報量は、画像信号を選択抽出し、情
報量を絞り込む分だけ素早く画像信号処理される。そし
て、画像信号処理手段で画像信号処理された画像信号
は、画像信号出力手段１１４から出力される。

【０２１３】図２１は、撮像装置２０Ａに設置する一例
として車載カメラとして用いた例を示す説明図である。
車載カメラにおいては、画面中央部付近から画面上方に
かけては、空１３５であり、車１３６、道路１３７、道
路上の白線１３８等の被写体は画面中央付近より画面下
方に多い。従って、車載カメラでは、画面中央付近より
画面下方部を走査実施領域として設定し、その他の部分
を走査実施不要領域として設定すれば、車１３６、道路
１３７、道路上の白線１３８等の被写体がある重要度の
高い領域の画像を素早く得ることができる。

【０２１４】第２実施形態を示す撮像装置２０Ａによれ
ば、撮像素子にＣＭＯＳセンサ２８を有することで、光
電変換後にＣＭＯＳセンサ２８からの画像信号の読出し
をほぼ瞬時に行うことが可能となる。また、エリア選択
抽出手段１１３を備えることで、画像信号のうち重要度
の高いエリアを選択抽出し、信号処理に必要な処理時間
を短縮することが可能となる。

【０２１５】このことから、撮像装置２０Ａは、撮像か
ら画像信号出力までの所要時間短縮を実現し、高速制御
が要求される場合、例えば、移動体が走行ルート上にあ
る障害物を検知し、衝突しないように回避する等の制御
を行う場合において、制御情報取得のために移動体に設
置する撮像装置として有効である。

【０２１６】尚、第２実施形態を示す撮像装置２０Ａを
設置する移動体は、車両を例に説明したが、車両に限定
されない。撮像装置２０Ａを設置する移動体は、車両、
船舶、航空機等、撮像装置２０Ａを設置可能なあらゆる
移動体を包含している。

【０２１７】

【発明の効果】本発明に係る撮像装置によれば、被写体
内の輝度差に応じてカメラダイナミックレンジ拡大率を
高速に可変させ、被写体輝度差に最適化した撮像画像を
得ることで、被写体として極めて輝度差の大きい画像認
識用車載カメラ、屋内、夜間の屋外を同時撮像する監視
カメラ等として有効な撮像装置を提供できる。

【０２１８】また、撮像手段が備える撮像素子にＣＭＯ
Ｓセンサを用いること、および、撮像画面範囲内のう
ち、特に重要度の高いエリアを選択抽出し、画像信号処
理する画像信号情報量を絞り込むことで、撮像から画像
処理完了までの所要時間を短縮することができ、被写体
が刻一刻と変化する移動体からの撮像を行うのに有効な
撮像装置を提供できる。

【０２１９】特に、移動体に設置される撮像装置からの
画像信号を制御情報として用いて、この移動体を制御す
る等、撮像装置からの撮像情報を用いて次の動作を素早
く制御する必要がある場合において、有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施形態を示す撮像装置の一
実施例を示す回路ブロック図。

【図２】本発明に係る撮像装置における低速シャッタ画
像信号および高速シャッタ画像信号の画像信号合成を説
明する説明図。

【図３】撮像装置に備えられる撮像素子の撮像特性の説
明図。

【図４】本発明に係る撮像装置の信号処理出力特性を示
す説明図。

【図５】本発明に係る撮像装置で撮影される撮像画面の
分割例を示す説明図。

【図６】図１に示される輝度積算値回路のブロック図。

【図７】図１に示される輝度ピーク値検出回路のブロッ
ク図。

【図８】図１に示されるゲート波形発生回路のブロック
図。

【図９】図１に示されるマイコン回路のブロック図。

【図１０】撮像した画面が分割された画像の処理内容の
説明図であり、（Ａ）は低速輝度積算値を示す画面、
（Ｂ）は低速輝度ピーク値を示す画面、（Ｃ）は低速輝
度積算値を示す画面において、低速輝度積算値および低
速輝度ピーク値から飽和エリアを算出する画面、（Ｄ）
高速輝度積算値を示す画面。

【図１１】本発明に係る撮像装置に備えられる輝度平均
値算出手段からの輝度平均値の推移を示す説明図（グラ
フ）。

【図１２】本発明に係る撮像装置に備えられる撮像素子
の電子シャッタ露出の制御状態の遷移を示す状態遷移
図。

【図１３】交流照明光源による画面輝度変動を示す説明
図。

【図１４】本発明に係る撮像装置に備えられる電子シャ
ッタ回路の電子シャッタパルス発生を示す内部ブロック
図。

【図１５】（Ａ）はＶＤパルスを示し、（Ｂ）は電子シ
ャッタパルスの発生タイミングをＶ周期の時間スケール
で見た場合を示す説明図。

【図１６】（Ａ）は図１５に示されるＶ周期（ｔ１〜ｔ
３）内のＨＤパルスを示し、（Ｂ）は電子シャッタパル
スの発生タイミングをＨ周期の時間スケールで見た場合
を示す説明図。

【図１７】（Ａ）は図１５に示されるＶ周期（ｔ３〜ｔ
５）内の数ＣＬＫパルスを示し、（Ｂ）は電子シャッタ
パルスの発生タイミングを数ＣＬＫ周期の時間スケール
で見た場合を示す説明図。

【図１８】（Ａ）はＶ周期内の数ＣＬＫパルスを示し、
（Ｂ）は数ＣＬＫ周期の電子シャッタパルスがシフトレ
ジスタにより、１ＣＬＯＣＫ単位で位相が可変する様子
を示す説明図。

【図１９】本発明に係る第２実施形態を示す撮像装置の
一実施例を示す回路ブロック図。

【図２０】本発明に係る撮像装置に備えられる撮像素子
の違いによる蓄積電荷の読出し時間の違いを説明する図
であり、（Ａ）はＣＣＤセンサの場合、（Ｂ）はＣＭＯ
Ｓセンサの場合を示す説明図。

【図２１】本発明に係る第２実施形態を示す撮像装置を
移動体に設置する一例として車載カメラとして用いた例
を示す説明図。

【図２２】従来の撮像装置において、（Ａ）はＣＣＤセ
ンサ出力、（Ｂ）は撮像装置の画像出力を示す説明図。

【図２３】従来の撮像装置の回路ブロック図。

【符号の説明】

２０撮像装置２１撮像手段２２アナログ信号処理手段（画像信号処理手段）２３デジタル信号処理手段（画像信号処理手段）２４制御手段２５画像信号出力端子（画像信号出力手段）２７撮像レンズ２８ＣＭＯＳセンサ（撮像素子）３１ＡＧＣ（自動利得制御）回路３２Ａ／Ｄ変換回路３３画像信号処理実行手段３４加算回路（画像信号合成手段）３５Ｄ／Ａ変換回路３７低速シャッタ用信号処理手段３８高速シャッタ用信号処理手段３９低速シャッタ用メモリ回路４０低速シャッタ用切換回路４１低速シャッタ用特性変換回路４３高速シャッタ用メモリ回路４４高速シャッタ用切換回路４５高速シャッタ用特性変換回路４７画像信号情報取得手段４８マイコン回路（制御信号生成手段）４９電子シャッタ回路５０輝度積算値回路（分割画像輝度積算手段）５１輝度ピーク値検出回路（分割画像輝度ピーク値検
出手段）５２ゲート波形発生回路５３全体画面５４分割画面５８ゲート回路５９積算処理部６０積算出力制御回路６２積算回路６３１画素保持回路６４ピーク値検出用ゲート回路６５ピーク値検出用１画素保持回路６６輝度加算回路６７２画素保持回路６８２画素保持信号発生回路６９比較回路７０切換回路７１輝度信号保持回路７２ピーク値出力制御回路７４垂直方向設定部７５水平方向設定部７６合成回路７８垂直同期リセット信号発生回路７９垂直方向スタート位置設定回路８０垂直方向幅設定回路８２水平同期リセット信号発生回路８３水平方向スタート位置設定回路８４水平方向幅設定回路８６輝度平均値算出手段８７制御信号生成手段８９輝度飽和エリア９０輝度不飽和エリア９１計算処理手段９２低速シャッタ用計算処理部９３高速シャッタ用計算処理部９５特性変換制御信号生成部（特性変換制御信号生成
手段）９６合成比率制御信号生成部（画像合成比率制御信号
生成手段）９８低速シャッタ速度制御信号生成部９９低速用ＡＧＣ回路制御信号生成部１００低速シャッタ微調整処理部１０１１ＣＬＯＣＫ単位シフトレジスタ１０３高速シャッタ速度制御信号生成部１０４高速用ＡＧＣ回路制御信号生成部１０５高速シャッタ微調整処理部１０７低速シャッタパルス生成手段１０８高速シャッタパルス生成手段１０９シャッタパルス切換回路１１０Ｈ周期（水平同期期間Ｈ）単位のシャッタパル
ス生成部１１１数十ＣＬＯＣＫ周期単位のシャッタパルス生成
部１１２ＯＲ回路１１３エリア選択抽出手段１１４画像信号出力手段（第２実施形態）１１６ＣＤＳ回路１１７画像信号処理回路１１８制御回路１１９走査パルス生成回路１２０エリア選択手段１２１撮像素子駆動回路１２３画素１２４ＣＣＤセンサの垂直転送部１２５ＣＭＯＳセンサの画像信号読出しライン１２７垂直位置選択回路１２８水平位置選択回路１２９垂直方向プリセット端子１３０水平方向プリセット端子１３２垂直シフトレジスタ１３３水平シフトレジスタ１３５空１３６車１３７道路１３８道路上の白線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｂ 15/00 Ｇ０３Ｂ 15/00 ＶＨ０４Ｎ 5/225 Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｚ 5/235 5/235 // Ｈ０４Ｎ 101:00 101:00 Ｆターム(参考） 2H002 CC00 CC01 DB14 DB24 DB25 DB26 DB27 DB31 DB32 JA07 5C022 AA13 AB04 AB05 AB06 AB17 AB19 AB20 AC42 AC52 AC69 CA00 5C024 BX01 CX47 CX54 GY31 HX18 HX20 HX21 HX28 HX51

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の露光時間で撮影した第１の画像信
号および前記第１の露光時間とは異なる第２の露光時間
で撮像した第２の画像信号を得る撮像手段と、前記第１
の画像信号と第２の画像信号とを画像信号処理し、１つ
の画像信号に合成する画像信号処理手段と、前記撮像手
段と前記画像信号処理手段とを制御する制御手段と、前
記画像信号処理手段で信号処理された画像信号を取り出
す画像信号出力手段とを具備し、前記撮像手段はＣＭＯ
Ｓセンサを有し、前記撮像手段からの第１の画像信号と
第２の画像信号とを光電変換して、直ちに信号出力し、
前記画像信号処理手段で信号処理するようにしたことを
特徴とする撮像装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記撮像手段で得られ
る前記第１の画像信号と前記第２の画像信号とから前記
第１の画像信号と前記第２の画像信号との画像信号情報
を取得する画像信号情報取得手段を備え、前記画像信号
情報取得手段から取得した画像信号情報を用いて、前記
第１の画像信号および前記第２の画像信号を独立に可変
する制御信号生成手段を備え、前記画像信号処理手段の
制御を行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の
撮像装置。
【請求項３】前記制御手段は、前記撮像手段で得られ
る前記第１の画像信号と前記第２の画像信号とから各々
の画像信号情報を取得する画像信号情報取得手段を備
え、この画像信号情報取得手段から取得した画像信号情
報を用いて、前記第１の画像信号および前記第２の画像
信号の輝度平均値を算出する輝度平均値算出手段を備え
ることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】前記制御手段は、前記撮像手段で得られ
る前記第１の画像信号と前記第２の画像信号とから各々
の画像信号情報を取得する画像信号情報取得手段を備
え、前記画像信号情報取得手段は、撮像画面を複数に分
割し、分割された分割画面毎に画像情報を取得し、前記
分割画像情報を用いて前記第１の画像信号と前記第２の
画像信号の画像信号情報を取得することを特徴とする請
求項１記載の撮像装置。
【請求項５】前記制御手段は、前記撮像手段で得られ
る前記第１の画像信号と前記第２の画像信号とから各々
の画像信号情報を取得する画像信号情報取得手段を備
え、前記画像信号情報取得手段は、撮像画面を複数に分
割し、分割された分割画面毎の画像情報を取得する手段
として、分割画像輝度積算手段と、分割画像輝度ピーク
値検出手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の
撮像装置。
【請求項６】前記制御手段は、前記第１の露光時間お
よび前記第２の露光時間の比率を演算する演算手段を備
え、前記演算手段の演算結果を用いて、前記第１の露光
時間および前記第２の露光時間を独立に可変することを
特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項７】前記制御手段は、前記第１の露光時間お
よび前記第２の露光時間の比率を演算する演算手段を備
え、前記演算手段の演算結果は、前記制御手段が適切な
画像信号を得るために、前記撮像手段で得られる前記第
１の画像信号と前記第２の画像信号とから各々の画像信
号情報を取得する画像信号情報取得手段にて取得した画
像情報に基づき実行されることを特徴とする請求項１に
記載の撮像装置。
【請求項８】前記制御手段は、前記第１の露光時間お
よび前記第２の露光時間を独立に可変する場合、前記第
１の露光時間および前記第２の露光時間の比率を演算す
る演算手段を備え、前記演算手段の演算結果に基づき、
前記撮像手段からの前記第１の画像信号および前記第２
の画像信号の増幅度を個別に制御する自動利得制御信号
生成手段を備えることを特徴とする請求項１記載の撮像
装置。
【請求項９】前記制御手段は、前記第１の露光時間お
よび前記第２の露光時間の比率を演算する演算手段を備
え、前記演算手段の演算結果に基づき、前記撮像手段か
らの前記第１の画像信号および前記第２の画像信号の入
出力特性を個別に変換制御する特性変換制御信号生成手
段を備えることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項１０】前記制御手段は、前記第１の露光時間
および前記第２の露光時間を独立に可変する場合、前記
第１の露光時間および前記第２の露光時間の比率を演算
する演算手段を備え、前記演算手段の演算結果に基づ
き、前記撮像手段からの前記第１の画像信号および前記
第２の画像信号を合成する画像信号合成比率を個別に制
御する画像合成比率制御信号生成手段を備えることを特
徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項１１】前記制御手段は前記第１の露光時間お
よび前記第２の露光時間を決める電子シャッタの最終発
生タイミングをタイミングジェネレータの１ＣＬＯＣＫ
単位での時間的移動を行うことが可能なことを特徴とす
る請求項１記載の撮像装置。
【請求項１２】前記画像信号処理手段は、前記第１の
画像信号および第２の画像信号の信号経路に設けられ、
前記第１の画像信号および前記第２の画像信号の利得を
制御する自動利得制御回路と、この自動利得制御回路で利得制御された前記第１の画像
信号と前記第２の画像信号との各信号経路に各々設けら
れ、前記第１の画像信号および前記第２の画像信号の入
出力特性を制御する入出力特性変換回路と、この入出力特性変換回路で入出力特性変換された前記第
１の画像信号および前記第２の画像信号を１つの画像信
号に合成する画像信号合成手段とを具備することを特徴
とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項１３】前記制御信号生成手段は、前記第１の
露光時間および前記第２の露光時間の比率を演算した演
算結果に基づき、前記撮像手段からの前記第１の画像信号および前記第２
の画像信号の増幅度を個別に制御する自動利得制御信号
生成手段と、前記撮像手段からの前記第１の画像信号および前記第２
の画像信号の入出力特性を個別に変換制御する特性変換
制御信号生成手段と、前記撮像手段からの前記第１の画像信号および前記第２
の画像信号を合成する画像信号合成比率を個別に制御す
る画像合成比率制御信号生成手段とを備えることを特徴
とする請求項２記載の撮像装置。
【請求項１４】前記画像信号情報取得手段は、輝度平
均値算出手段で前記第１の画像信号および前記第２の画
像信号の輝度平均値を取得するために、撮像画面を複数
に分割し、分割された分割画面毎に分割画像の輝度積算する分割画
像輝度積算手段と、分割画像の輝度ピーク値検出を行う分割画像輝度ピーク
値検出手段とを備え、前記分割画像輝度積算手段の輝度積算結果および前記分
割画像輝度ピーク値検出手段の輝度ピーク値検出結果に
基づき、前記第１の画像信号および前記第２の画像信号
の輝度平均値を算出することを特徴とする請求項３記載
の撮像装置。
【請求項１５】前記画像信号情報取得手段は、輝度平
均値算出手段で前記第１の画像信号および前記第２の画
像信号の輝度平均値を取得するために、撮像画面を複数
に分割し、分割された分割画面毎に分割画像の輝度積算する分割画
像輝度積算手段と、分割画像の輝度ピーク値検出を行う分割画像輝度ピーク
値検出手段とを備え、前記分割画像の輝度積算結果およ
び前記分割画像の輝度ピーク値検出結果に基づき、前記
第１の画像信号および前記第２の画像信号の輝度平均値
を得る輝度平均値算出手段にて輝度平均値を算出する場
合、前記第１の画像信号に対しては、前記第１の画像信号の
高輝度エリアを抽出し、前記第１の画像信号に対して前
記抽出エリアを除いたエリアの輝度平均値を算出し、前記第２の画像信号に対しては、抽出した前記第１の画
像信号の高輝度エリアに対応する前記第２の画像信号の
エリアに対して輝度平均値を算出することを特徴とする
請求項３記載の撮像装置。
【請求項１６】移動体に設置され、ＣＭＯＳセンサを
有し画像を撮像する撮像手段と、この撮像手段で撮像された１画面分の画像信号のうち、
画面範囲から任意のエリアを選択抽出するエリア選択抽
出手段と、このエリア選択抽出手段で、選択抽出されたエリアの画
像信号を信号処理し、出力する画像信号出力手段とを具
備することを特徴とする撮像装置。
【請求項１７】前記撮像手段は、光電変換後、前記撮
像手段で得られる前記画像信号を直ちに信号出力を行
い、前記画像信号出力手段で信号処理し、出力すること
を特徴とする請求項１６に記載の撮像装置。
【請求項１８】前記エリア選択抽出手段は、前記撮像
手段で得られる前記画像信号の任意のエリアを選択抽出
し、前記画像信号の情報量を絞り込んでから前記画像信
号処理手段で信号処理し、出力することを特徴とする請
求項１６に記載の撮像装置。
【請求項１９】前記移動体は、自動二輪車、自動車お
よび列車等の移動車両、航空機又は船舶のいずれかであ
ることを特徴とする請求項１６記載の撮像装置。