JP3511073B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はビデオカメラなどに
用いられる固体撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、露光量の異なる画像を合成し
てダイナミックレンジの高い映像信号を得るための固体
撮像装置として、特開平７−３２２１４７号公報に記載
されたものが提案されている。

【０００３】この種の従来の固体撮像装置は、図１２に
示すように、撮像手段５０と画像合成手段５１とを備え
ている。撮像手段５０は、通常の固体撮像素子に対して
２倍の走査線数の信号が出力できるような全画素読み出
し型の固体撮像素子（図示省略）を備えており、隣接す
る一対の走査線のうちの一方の走査線に対応する画素を
通常の露光量になるように電子シャッタ動作を行い、他
方の走査線に対応する画素を通常の露光量より小さくな
るように電子シャッタ動作を行うことにより、互いに露
光量の異なる出力信号である長時間露光信号Ｓlong（露
光量が大きい）、短時間露光信号Ｓshort（露光量が小
さい）を得ている。

【０００４】画像合成手段５１は、撮像手段５０から出
力される出力信号ＳlongおよびＳshortを単純に加算し
て合成信号Ｓmixを得ている。

【０００５】図１３は横軸に固体撮像素子（撮像手段）
５０に対する入射光量を、縦軸に撮像手段５０の出力信
号の信号レベルをとった場合における長時間露光信号Ｓ
long，短時間露光信号Ｓshort，および合成信号Ｓmixの
関係を示している。

【０００６】ここで、長時間露光信号Ｓlongは、露光量
が大きいために、符号Ａで示す入射光量で飽和するが、
それ以下の入射光量では信号レベルの変化が大きいの
で、Ｓ／Ｎ比が良い。一方、短時間露光信号Ｓshort
は、信号量が小さくてＳ／Ｎ比は悪いが、ダイナミック
レンジが広いために、飽和光量Ａ以上の入射光量での信
号の再現性が良い。

【０００７】従来の固体撮像装置では、画像合成手段５
１によって、この２つの信号Ｓlong，Ｓshortを合成す
ることにより、Ｓ／Ｎ比が良く、しかも、ダイナミック
レンジの広い合成信号Ｓmixを得ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
固体撮像装置においては、スミア成分が増大して画面が
見ずらくなるという問題があった。以下、説明する。

【０００９】従来の固体撮像装置では、ダイナミックレ
ンジの拡大を図っているために、より明るいシーンを撮
影する用途に用いられる場合が多くなる。しかしなが
ら、固体撮像装置には、高輝度被写体を撮影すると、ス
ミアが発生しやすくなるという特徴がある。スミアと
は、固体撮像手段５０を構成する垂直転送部内に漏れ込
む光などで生じる信号成分（以下、スミア成分ＳＭとい
う）の影響で、表示画面上において垂直方向に白い線が
現れる現象をいい、高輝度被写体になるほど多く発生す
る。上述した従来の固体撮像装置においては、隣接する
走査線ともどもに、スミア成分が発生するうえに、発生
したスミア成分ＳＭが画像合成手段５１により互いに加
算されることで増大し、表示画面上におけるスミアの程
度が激しくなって、画面が見ずらくなっていた。

【００１０】そこで、本発明は、ダイナミックレンジを
拡大しつつスミアを抑圧することを課題としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、撮像手段より出力される露光量の異なる複
数の画像信号からスミア抽出手段によりスミア成分を抽
出した後、スミア除去手段において抽出されたスミア成
分を前記露光量の異なる画像信号より除去して、合成処
理するように構成したものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、一画面分の画像を撮像する期間内に、露光量の異な
る複数の画像信号を出力する撮像手段を備えた固体撮像
装置において、露光量の異なる画像信号の信号レベルを
調整する信号レベル調整手段と、レベル調整した露光量
の異なる画像信号からスミア成分を抽出するスミア抽出
手段と、抽出されたスミア成分を前記露光量の異なる画
像信号より除去するスミア除去手段と、スミア除去され
た露光量の異なる画像信号を合成する画像合成手段とを
有することに特徴を有しており、これにより次のような
作用を有する。すなわち、スミア成分が存在する場合に
おいてスミア除去の処理が施されるので、ダイナミック
レンジを拡大しつつスミアを抑圧することができるよう
になる。

【００１３】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１に係る固体撮像装置において、前記信号レベル調整手
段は、露光量の大きい画像信号の信号レベルを、露光量
の小さい画像信号の信号レベルに略一致するように調整
する調整部を備えていることに特徴を有しており、これ
により次のような作用を有する。すなわち、露光量の大
きい画像信号の信号レベルを正確に調整することができ
るようになる。

【００１４】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
１または２に係る固体撮像装置において、前記調整部
は、露光量の大きい画像信号の信号レベルを減衰処理す
る減衰器を備えていることに特徴を有しており、これに
より次のような作用を有する。すなわち、信号レベルの
調整を簡単に行うことができるようになる。

【００１５】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
１ないし３のいずれかに係る固体撮像装置において、前
記スミア抽出手段は、露光量の小さい画像信号から、前
記信号レベル調整手段でレベル調整された露光量の大き
い画像信号を減算処理する第１減算部を備えていること
に特徴を有しており、これにより次のような作用を有す
る。すなわち、スミアの抽出を精度よくしかも簡単に行
うことができるようになる。

【００１６】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
１ないし４のいずれかに係る固体撮像装置において、前
記スミア除去手段は、露光量の大きい画像信号から、前
記スミア抽出手段で抽出されたスミア成分を減算処理す
る第２減算部を備えていることに特徴を有しており、こ
れにより次のような作用を有する。すなわち、スミア成
分の除去を精度よくしかも簡単に行うことができるよう
になる。

【００１７】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項
１ないし５のいずれかに係る固体撮像装置において、前
記画像合成手段は、露光量の大きい画像信号の信号レベ
ル変化が直線性を有するか否かを判断する第１判断部
と、前記第１判断部で信号レベルが直線性を有すると判
断する場合は、スミア成分が除去された露光量の大きい
画像信号を合成信号として出力する一方、前記第１判断
部で信号レベルが直線性を有していないと判断する場合
は、露光量の小さい画像信号に、スミア成分が除去され
た露光量の大きい画像信号に対する階調の連続性を維持
する信号処理を施したうえで合成信号として出力する信
号選択部とを備えていることに特徴を有しており、これ
により次のような作用を有する。すなわち、画像の合成
を精度よくしかも簡単に行うことができるようになる。

【００１８】本発明の請求項７に記載の発明は、請求項
１ないし６のいずれかに係る固体撮像装置において、前
記スミア抽出手段は、抽出したスミア成分の信号レベル
を検出するレベル検出部と、前記レベル検出部が検出し
たスミア成分の信号レベルが所定のレベルに達しない場
合にスミア成分を抑圧する第１スミア抑圧部とを更に備
えていることに特徴を有しており、これにより次のよう
な作用を有する。すなわち、レベル検出部による検出結
果に基づいてスミア成分を抑圧するので、スミア成分の
信号レベルが所定のレベルに達しない場合に目立つノイ
ズ成分も抑圧することが可能となり、その分、画像合成
精度が高まることになる。

【００１９】本発明の請求項８に記載の発明は、請求項
１ないし７のいずれかに係る固体撮像装置において、前
記スミア抽出手段は、露光量の大きい画像信号の信号レ
ベル変化が直線性を有するか否かを判断する第２判断部
と、前記第２判断部で信号レベル変化が直線性を有しな
いと判断する場合は、抽出したスミア成分を抑圧して出
力する第２スミア抑圧部とを備えていることに特徴を有
しており、これにより次のような作用を有する。すなわ
ち、露光量の大きい画像信号は、その信号レベル変化が
直線性を有さなくなる点付近において信号レベルが不安
定になる。そのため、露光量の大きい画像信号の信号レ
ベル変化が直線性を有していない地点付近において抽出
されるスミア成分の抽出精度は不良となってしまう。本
発明では、露光量の大きい画像信号の信号レベル変化が
直線性を有していない地点付近ではスミア成分を抑圧し
た状態で出力するようにしており、これにより、この領
域におけるスミア成分の抽出精度不良に起因する悪影響
を排除することができる。

【００２０】本発明の請求項９に記載の発明は、請求項
１ないし８のいずれかに係る発明において、前記撮像手
段は、分光特性の異なる色フィルタを画素毎に配置した
固体撮像素子を有しており、かつ、前記スミア抽出手段
が行うスミア抽出および前記スミア除去手段が行うスミ
ア除去を画素毎に行うことに特徴を有しており、これに
より次のような作用を有する。すなわち、カラー表示を
行う固体撮像装置においてもスミア成分を除去すること
ができるようになる。

【００２１】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照しながら説明する。

【００２２】実施の形態１ 図１は本発明の実施の形態１の固体撮像装置の構成を表
す構成図である。固体撮像装置は、撮像手段としての固
体撮像素子１と、固体撮像素子１の出力信号の信号レベ
ルを調整する信号レベル調整手段２と、レベル調整した
固体撮像素子１の出力信号からスミア成分を抽出するス
ミア抽出手段３Ａと、固体撮像素子１出力信号からスミ
ア成分を除去するスミア除去手段４と、スミア除去した
固体撮像素子１の合成処理を行う画像合成手段５Ａとを
備えている。

【００２３】固体撮像素子１は通常の固体撮像素子に対
して２倍の走査線数の信号が出力できるような全画素読
み出し型の固体撮像素子を用いている。図２にこのよう
な全画素読み出し型の固体撮像素子１の一例の構成図を
示す。この固体撮像素子１は、２次元状に配置された光
電変換部６と、光電変換部６で読み出された電荷を垂直
方向に転送可能な垂直転送部７と、垂直転送部７に読み
出された電荷を次のフィールド期間内にシリアルで出力
する一対の水平転送部８ａ，８ｂと、各水平転送部８
ａ，８ｂの出力を増幅する各出力アンプ９ａ，９ｂとを
備えている。なお、図２では画素数として横４×縦６画
素で構成しているが、実際には、例えばＶＧＡ（Video
Graphics Array）の画像フォーマットなどでは、横６４
０×縦４８０画素という構成が採られる。このように構
成された固体撮像素子１では、隣接する一対の走査線の
うちの一方の走査線に対応する画素を通常の露光量にな
るように電子シャッタ動作を行い、他方の走査線に対応
する画素を通常の露光量より小さくなるように電子シャ
ッタ動作を行うことにより、互いに露光量の異なる出力
信号である長時間露光信号Ｓlong（露光量が大きい）、
短時間露光信号Ｓshort（露光量が小さい）が得られ
る。

【００２４】信号レベル調整手段２は、固体撮像素子１
から出力される長時間露光信号Ｓlongの信号レベルを調
整する（具体的には一定の減衰率（１／Ｎ）で減衰させ
る）一方、固体撮像素子１から出力される短時間露光信
号Ｓshortを未処理で通過させるものであって、長時間
露光信号Ｓlongのレベル調整を行う調整部１１を備えて
いる。調整部１１は例えば減衰器から構成されている。

【００２５】スミア抽出手段３Ａは、短時間露光信号Ｓ
shortから、減衰処理済の長時間露光信号である減衰信
号Ｓlong／Ｎを減算処理する［Ｓshort−（Ｓlong／
Ｎ）］ことで疑似スミア信号ＳＭ’を作成するものであ
って、第１減算部１２を備えている。第１減算部１２は
例えば減算器から構成されている。

【００２６】スミア除去手段４は、長時間露光信号Ｓlo
ngから疑似スミア信号ＳＭ’を減算処理（Ｓlong−Ｓ
Ｍ’）して疑似オリジナル長時間露光信号ＳlongＯ’を
作成する一方、短時間露光信号Ｓshortは未処理で通過
させるものであって、上記減算処理を行う第２減算部１
３を備えている。第２減算部１３は例えば減算器から構
成されている。

【００２７】画像合成手段５Ａは、短時間露光信号Ｓsh
ortにオフセットを加算する加算器１４と、オフセット
加算済みの短時間露光信号であるオフセット短時間露光
信号Ｓshort’と閾値Ｓsat’との信号レベルを比較する
ことで、長時間露光信号Ｓlongの信号レベル変化が直線
性を有しているか否かを判断する比較器１５Ａと、比較
器１５Ａの判断結果に基づいて、疑似オリジナル長時間
露光信号ＳlongＯ’とオフセット短時間露光信号Ｓshor
t’とから一つの信号を選択したうえで合成信号Ｓmixと
して出力するセレクタ１６とを備えている。なお、本実
施の形態では、比較器１５Ａから第１判断部が構成さ
れ、加算器１４とセレクタ１６とから信号選択部が構成
されている。

【００２８】次に、この固体撮像装置の動作を説明す
る。まず、固体撮像素子１の動作を説明する。

【００２９】光電変換部６でテレビ方式における１フィ
ールド期間のうち、垂直の有効期間中の光電変換によっ
て得られる長時間露光信号Ｓlong（図２において●で記
載）は、垂直ブランキング期間に垂直転送部７に読み出
される。また、垂直ブランキング期間中の光電変換によ
って得られる短時間露光信号Ｓshort（図２において○
で記載）は、同じく垂直ブランキング期間に、長時間露
光信号Ｓlongとは独立して垂直転送部７に読み出され
る。このようにして得られた長時間露光信号Ｓlongおよ
び短時間露光Ｓshortは、それぞれ独立して垂直転送部
７から、水平転送部８ａおよび８ｂに順次転送され、次
のフィールドの有効期間に出力アンプ９ａおよび９ｂを
通して出力される。

【００３０】図３は、横軸に入射光量、縦軸に固体撮像
素子１の出力信号レベルを取った場合の長時間露光信号
Ｓlongと短時間露光信号Ｓshortとの関係を表してい
る。ここで、スミア成分ＳＭは固体撮像素子１の出力信
号レベルに関わることなく一定のレベルを維持すること
が知られている。出力信号レベルとノイズ成分との間の
Ｓ／Ｎ比には相関が生じ、出力信号の信号レベルが小さ
い場合にはノイズ成分が目立つことになる。したがっ
て、長時間露光信号Ｓlongには、飽和光量Ａで飽和する
ものの、飽和光量Ａ以下では、Ｓ／Ｎ比の良い信号が得
られるという特徴がある。反対に、短時間露光信号Ｓsh
ortには、飽和光量Ａ以下では信号量が小さくＳ／Ｎ比
は悪いものの、飽和光量Ａ以上でも信号を再現すること
ができるという特徴がある。

【００３１】このような特徴を踏まえて本実施の形態で
は、長時間露光信号Ｓlongと短時間露光信号Ｓshortと
を信号レベルを調整したうえで合成しており、これによ
ってＳ／Ｎ比が良くダイナミックレンジの高い信号を得
ている。以下、このことを具体的な動作に基づいて詳細
に説明する。

【００３２】固体撮像素子１から出力される長時間露光
信号Ｓlongおよび短時間露光信号Ｓshortは、信号レベ
ルの大小に関わることなく一定のスミア成分ＳＭを含ん
で構成されている。そのため、長時間露光信号Ｓlongお
よび短時間露光信号Ｓshortは、次の，式に示すよ
うに、オリジナル長時間露光信号Ｓlong０およびオリジ
ナル短時間露光信号Ｓshort０にスミア成分ＳＭを加算
したものとなる。

【００３３】Ｓlong＝Ｓlong０＋ＳＭ … Ｓshort＝Ｓshort０＋ＳＭ … このようにして信号レベルの大小に関わりなく一定のス
ミア成分ＳＭを含有する長時間露光信号Ｓlongおよび短
時間露光信号Ｓshortは、固体撮像素子１から信号レベ
ル調整手段２およびスミア除去手段４に入力される。

【００３４】信号レベル調整手段２では調整部１１にお
いて長時間露光信号Ｓlongのレベルを１／Ｎに減衰し、
その減衰信号Ｓlong／Ｎを出力する一方、短時間露光信
号Ｓshortを未処理の状態で出力する。調整部１１の減
衰率（１／Ｎ）は次のようにして設定される。すなわ
ち、短時間露光信号Ｓshortの露光量を１とした場合
の、短時間露光信号Ｓshortの露光量と長時間露光信号
Ｓlongの露光量との比１：Ｎを基にして減衰率（１／
Ｎ）が設定される。

【００３５】調整信号Ｓlong／Ｎおよび未処理の短時間
露光信号Ｓshortはスミア抽出手段３Ａに入力される。
スミア抽出手段３Ａでは、第１減算部１２において、短
時間露光信号Ｓshortから減衰信号Ｓlong／Ｎを減算す
る処理（Ｓshort−Ｓlong／Ｎ）を行って、擬似スミア
信号ＳＭ’を作成して、スミア除去手段４に出力する。

【００３６】このようにして作成される疑似スミア信号
ＳＭ’は、次の式で表される。

【００３７】ＳＭ’＝Ｓshort−Ｓlong／Ｎ … この式に、前記した式と式とを代入すると、次の
式が得られる。

【００３８】 ＳＭ’＝Ｓshort０＋ＳＭ−Ｓlong０／Ｎ−ＳＭ／Ｎ … オリジナル長時間露光信号Ｓlong０とオリジナル短時間
露光信号Ｓshort０との間の露光量の比は Ｎ：１であ
るから、式は次の式に書き換えられる。

【００３９】ＳＭ’＝ＳＭ×（Ｎ−１）／Ｎ … ここで、Ｎが十分大きければ、 疑似スミア信号ＳＭ’
はスミア成分ＳＭと同等と見なせる。例えば、垂直の有
効期間と垂直ブランキング期間との間のおおよその比で
ある１６をＮとすると、ＳＭ’＝ＳＭ×１５／１６とな
り、ＳＭ’≒ＳＭとなることがわかる。

【００４０】スミア除去手段４では、第２減算部１３に
おいて、長時間露出信号Ｓlongから疑似スミア信号Ｓ
Ｍ’を減算する（取り除く）処理（Ｓlong−ＳＭ’）を
行って、疑似オリジナル長時間露光信号Ｓlong０’を作
成して出力する一方、短時間露光信号Ｓshortを未処理
で通過させる。

【００４１】疑似オリジナル長時間露光信号ＳlongＯ’
と短時間露光信号Ｓshortとはスミア除去手段４から画
像合成手段５Ａに入力される。画像合成手段５Ａでは、
入力される短時間露光信号Ｓshortに対しては、加算器
１４において、特定のオフセットＳoffを加算処理（Ｓs
hort＋Ｓoff）することでオフセット短時間露光信号Ｓs
hort’を作成してセレクタ１６および比較器１５Ａに出
力する。一方、入力される疑似オリジナル長時間露光信
号ＳlongＯ’は未処理のままセレクタ１６に出力する。

【００４２】加算器１４で加算されるオフセットＳoff
は次のように設定される。すなわち、図３に示すよう
に、飽和光量Ａにおける長時間露光信号Ｓlongの信号レ
ベルである飽和信号レベルＳsatからスミア成分ＳＭを
減算した信号レベルを閾値レベルＳsat’（＝Ｓsat−Ｓ
Ｍ）として設定する。そして、飽和光量Ａにおいて、オ
フセット短時間露光信号Ｓshort’が閾値レベルＳsat’
に一致するように、短時間露光信号Ｓshortにオフセッ
トＳoffを加算する。したがって、Ｓoff＝Ｓsat’−Ｓs
hortとなる。

【００４３】比較器１５Ａでは、入力されるオフセット
短時間露光信号Ｓshort’と上記した閾値レベルＳsat’
とを比較し、その判断結果をセレクタ１６に出力する。
セレクタ１６では、比較器１５Ａにおいて、オフセット
短時間露光信号Ｓshort’が閾値レベルＳsat’より大き
い（Ｓshort’＞Ｓsat’）と判断した場合は、長時間露
光信号Ｓlongの信号レベル変化が直線性を有していない
として、セレクタ１６においてオフセット短時間露光信
号Ｓshort’を合成信号Ｓmixに選択して出力する。一
方、比較器１５Ａにおいて、オフセット短時間露光信号
Ｓshort’が閾値Ｓsat’より小さい（Ｓshort’＜Ｓsa
t’）と判断した場合は、長時間露光信号Ｓlongの信号
レベル変化が直線性を有しているとして、疑似オリジナ
ル長時間露光信号Ｓlong０’を合成信号Ｓmixに選択し
て出力する。

【００４４】この時の各部の信号レベルと入射光量との
関係を表す光電特性を図３に示す。図３において合成信
号Ｓmixは、長時間露光信号Ｓlong、短時間露光信号Ｓs
hortに含まれていたスミアＳＭが抑圧されていることが
わかる。つまり、固体撮像素子１から出力される露光量
の異なる出力信号（Ｓlong，Ｓshort）から、スミア成
分ＳＭを取り除いた上で合成処理するのと同等の信号処
理を行うことができ、これによってダイナミックレンジ
を拡大しつつスミア成分ＳＭを抑圧することができる。

【００４５】なお、以上の説明では、スミア抽出手段３
Ａを第１減算部１２のみによって構成していたが、第１
減算部１２の出力側に増幅器を構成し、第１減算部１２
の出力（疑似スミア信号ＳＭ’）をＮ／（Ｎ−１）倍す
れば、スミア成分ＳＭを完全に抑圧することができる。

【００４６】また、上記説明では、飽和光量Ａにおける
長時間露光信号Ｓlongの信号レベルである飽和信号レベ
ルＳsatからスミア成分ＳＭを減算した信号レベルを閾
値レベルＳsat’（＝Ｓsat−ＳＭ）として設定し、これ
によって長時間露光信号Ｓlongの信号レベル変化が飽和
光量Ａに達したか否かを判定して直線性の有無を見てい
た。しかしながら、長時間露光信号Ｓlongは飽和光量Ａ
以上で信号レベルの直線性がなくなることが知られてい
る。そのため、上述した閾値Ｓsat’より若干小さい値
を閾値として設定してもよく、そうすれば、飽和光量Ａ
の手前位置において、長時間露光信号Ｓlongが不安定に
なることで信号レベル変化が非直線となるのを判定する
ことができる。

【００４７】また、本実施の形態では、撮像手段として
全画素読み出し型の固体撮像素子１を用いたが、通常の
固体撮像素子を用いて、従来に比べて２倍の周波数で駆
動することによっても異なる露光量の信号を得ることが
でき、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
ただし、この場合は、同一画素に対応する信号成分が撮
像素子内で転送されるのに要する時間に時間差が発生
し、これによって同一画素であっても被写体の変化によ
ってスミア成分が異なってしまってスミア抑圧の効果が
弱くなる場合がある。

【００４８】さらに、本実施の形態では、撮像手段とし
て、白黒の固体撮像素子１を用いているが、光学プリズ
ムを用いる多板式の撮像素子や、画素毎に分光特性の異
なる色フィルタを配した単板式の撮像素子を用いても同
様の効果を得ることができる。

【００４９】また、本実施の形態では、撮像手段として
固体撮像素子１を用い、固体撮像素子１の出力信号に対
してスミア除去の処理を施しているが、撮像素子１の出
力信号に対し通常の信号処理を施した後スミア除去の処
理を施しても同様の効果を得ることができる。

【００５０】また、本実施の形態では、長時間露光信号
Ｓlongと短時間露光信号Ｓshortとの間の露光量の比
（Ｎ：１）の例として１６：１の場合を説明したが、信
号レベル調整手段２における減衰器１１をデジタル回路
で構成したうえでＮを２のべき乗となるように調整すれ
ば、減衰器１１をビットシフト回路で簡単に構成するこ
とができる。

【００５１】実施の形態２ 上述した実施の形態１においては、スミア除去手段４を
構成する第２減算器１３で、長時間露光信号Ｓlongから
疑似スミア信号ＳＭ’を強制的に減算処理（Ｓlong−Ｓ
Ｍ’）するように構成していた。これは固体撮像素子１
の出力中にスミア成分ＳＭが必ず存在することを仮定し
たうえでの構成である。しかしながら、固体撮像素子１
の出力中には被写体に対する照明状態によっては固体素
子素子１の出力中にスミア成分ＳＭが存在しない場合も
存在する。このような場合に、第２減算器１３によって
強制的に疑似スミア信号ＳＭ’を減算処理すれば、その
処理によってノイズ成分が加算されてしまい、減算処理
後の画像信号である疑似オリジナル長時間露光信号Ｓlo
ngＯ’におけるＳ／Ｎ比が悪化してしまう可能性があ
る。

【００５２】そこで、本実施の形態では、スミア抽出手
段において、抽出したスミア成分（疑似スミア信号Ｓ
Ｍ’）の信号レベルを検出し、その信号レベルが任意の
レベルに達する場合のみ、疑似スミア信号ＳＭ’の出力
を許容するように構成することで、前記したＳ／Ｎ比の
悪化を抑制している。

【００５３】図４は本実施の形態の固体撮像装置のスミ
ア抽出手段の構成を表す構成図である。本実施の形態に
おいて、固体撮像装置のスミア抽出手段以外の構成及び
動作は、実施の形態１と同様であるので、ここではその
説明を省略する。

【００５４】本実施の形態の固体撮像装置が有するスミ
ア信号抽出手段３Ｂは、ベースクリップ回路２０を備え
ている。ベースクリップ回路２０は第１減算器１２が出
力した疑似スミア信号ＳＭ’の信号レベルを検出してそ
の信号レベルが任意の下限レベルＳＭＯ₁に達するまで
疑似スミア信号ＳＭ’の出力を阻止する一方、抽出した
疑似スミア信号ＳＭ’の信号レベルが前記任意の下限レ
ベルＳＭＯ₁に達すれば疑似スミア信号ＳＭ’の出力を
許容するように構成されている。なお、本実施の形態で
は、ベースクリップ回路２０からレベル検出部と第１ス
ミア抑圧部とが構成されている。

【００５５】以下、本実施の形態の動作を説明する。ス
ミア抽出手段３Ｂでは、実施の形態１と同様に減衰信号
Ｓlong／Ｎと短時間露光信号Ｓshortとが入力され、第
１減算部１２により疑似スミア信号ＳＭ’が抽出され
る。疑似スミア信号ＳＭ’はベースクリップ回路２０に
入力され、ここで疑似スミア信号ＳＭ’の信号レベルが
任意の下限レベルＳＭ０₁ 以下なら疑似スミア信号Ｓ
Ｍ’の出力を阻止する、すなわち、疑似スミア信号Ｓ
Ｍ’の出力レベルを強制的にゼロとする一方、疑似スミ
ア信号ＳＭ’の信号レベルが下限レベルＳＭ０₁以上な
ら、疑似スミア信号ＳＭ’から下限レベルＳＭ０₁を減
算した信号を抑圧疑似スミア信号ｒＳＭ’として出力す
る。なお、疑似スミア信号ＳＭ’から下限レベルＳＭＯ
₁を減算処理するのは階調の連続性を維持するためであ
る。図５にベースクリップ回路２０の入出力特性を示
す。

【００５６】以上のようにしてノイズ成分を抑圧した抑
圧疑似スミア信号ｒＳＭ’がスミア除去手段４の第２減
算部１３に入力され、ここで長時間露光信号Ｓlongから
減算されることは実施の形態１と同様である。

【００５７】以上のようにしてスミア成分ＳＭの除去を
行うと、ノイズ成分が抑圧されダイナミックレンジも拡
大された画像信号を得ることができる。

【００５８】本実施の形態では、スミア成分ＳＭに含ま
れるノイズ成分の信号レベルを下限レベルＳＭ０₁とし
て設定するようになっている。この下限レベルＳＭＯ₁
は、固体撮像素子１から出力される画像信号のノイズレ
ベルに依存している。そのため、撮像条件に応じてこの
値を変化させることが考えられる。ただし、下限レベル
ＳＭ０₁以下のスミア成分ＳＭは抑圧されないので、ス
ミア抑圧効果とノイズ抑圧効果とを照らし合わせて下限
レベルＳＭＯ₁のレベルを調整する必要がある。

【００５９】また、撮影条件などによって固体撮像素子
１における長時間露光信号Ｓlongと短時間露光信号Ｓsh
ortとの間の露光量の比（１：Ｎ）と、信号レベル調整
手段２の調整部１１における減衰量とを完全に一致させ
ることができない場合があり、このような場合にはスミ
ア成分ＳＭの除去に誤差が発生する可能性がある。しか
しながら、本実施の形態では、ベースクリップ回路２０
によって疑似スミア信号ＳＭ’の信号レベルを抑圧する
ことができるので、発生する誤差も含めて抑圧すること
が可能となる。

【００６０】なお、本実施の形態では、ベースクリップ
回路２０からレベル検出部と第１スミア抑圧部とを構成
したが、レベル検出部と第１スミア抑圧部とを分離して
別々に構成してもよいのはいうまでもない。

【００６１】実施の形態３ 図６は本実施の形態の固体撮像装置のスミア抽出手段の
構成を表す構成図である。本実施の形態において、固体
撮像装置のスミア抽出手段以外の構成及び動作は、実施
の形態１と同様であるので、ここではその説明を省略す
る。

【００６２】本実施の形態では、スミア抽出手段におい
て、抽出したスミア成分（疑似スミア信号ＳＭ’）の信
号レベルを検出し、その信号レベルが下限レベルＳＭＯ
₂に達するまで疑似スミア信号ＳＭ’を減衰処理するよ
うに構成することで、実施の形態２で問題としていたＳ
／Ｎ比の悪化を別の構成で抑制するものである。

【００６３】本実施の形態のスミア抽出手段３Ｃは疑似
スミア信号ＳＭ’の信号レベルを検出するレベル検出部
２１と、レベル検出部２１の検出結果に基づいて、疑似
スミア信号ＳＭ’を減衰処理するスミア減衰部２２とを
備えている。レベル検出部２１は例えば比較器で構成さ
れる。スミア減衰部２２は例えば減衰器で構成される。
なお、本実施の形態では、レベル検出部２１からレベル
検出部が構成され、スミア減衰部２２から第１スミア抑
圧部が構成されている。

【００６４】以下、本実施の形態の動作を説明する。ス
ミア抽出手段３では、実施の形態１と同様に減衰信号Ｓ
long／Ｎと短時間露光信号Ｓshortが入力され、第１減
衰部１２により疑似スミア信号ＳＭ’が抽出される。疑
似スミア信号ＳＭ’はレベル検出部２１とスミア減衰部
２２に入力される。そして、レベル検出部２１におい
て、疑似スミア信号ＳＭ’の信号レベルを任意の下限レ
ベルＳＭ０₂ と比較し、その比較結果をスミア減衰部２
２に出力する。スミア減衰部２２では、入力される比較
結果に基づき、疑似スミア信号ＳＭ’が下限レベルＳＭ
Ｏ₂ 以下なら疑似スミア信号ＳＭ’の信号レベルを任意
の減衰率で減衰させた信号を、減衰疑似スミア信号ｄＳ
Ｍ’として出力する。一方、疑似スミア信号ＳＭ’が下
限レベルＳＭＯ₂以上なら疑似スミア信号ＳＭ’の信号
レベルを減衰させることなく、減衰疑似スミア信号ｄＳ
Ｍ’として出力する。スミア減衰部２２の入出力特性を
図７に示す。

【００６５】本実施の形態では、疑似スミア信号ＳＭ’
に含まれるノイズ成分のレベルを実施の形態２と同様に
下限レベルＳＭ０₂ として設定し、疑似スミア信号Ｓ
Ｍ’が下限レベルＳＭＯ₂ に達しない疑似スミア信号Ｓ
Ｍ’はノイズ成分を多く含んでいると判断して減衰処理
を行うことで、疑似スミア信号ＳＭ’中にノイズ成分が
混入することを抑制している。これにより、ノイズ成分
が抑圧されダイナミックレンジも拡大された画像信号を
得ることができる。

【００６６】実施の形態４ 上述した実施の形態１〜３では比較器１５Ａにおいて、
オフセット短時間露光信号Ｓshort’と閾値レベルＳsa
t’とを比較判断することで入射光量が飽和光量Ａに達
したか否かを判断していた。ここで、短時間露光信号Ｓ
shortはダイナミックレンジが比較的広いもののＳ／Ｎ
比が悪い特徴を有しており、長時間露光信号Ｓlongはダ
イナミックレンジが比較的狭いもののＳ／Ｎ比が良い特
徴を有している。そのため、飽和光量Ａの判断精度をよ
り高めるうえでは、Ｓ／Ｎ比の良い長時間露光信号Ｓlo
ngを基にした信号を判断基準にした方がよい。本実施の
形態では、このような着目点から、疑似オリジナル長時
間露光信号ＳlongＯ’を元にして飽和光量Ａの位置を判
断している。

【００６７】ただし、長時間露光信号Ｓlongを基にした
信号で飽和光量Ａの位置を判断する場合には、次のよう
な不都合がある。すなわち、長時間露光信号Ｓlongは飽
和光量Ａ以上では飽和してしまううえ、飽和光量Ａ付近
では、信号レベルの変化が直線性を有さなくなるという
特性があり、飽和光量Ａ付近において正確な疑似スミア
信号ＳＭ’を得ることができない。そのため、疑似スミ
ア信号ＳＭ’を基にして作成される疑似オリジナル長時
間露光信号ＳlongＯ’も高い作成精度が得られず、これ
では飽和光量Ａの位置判定精度も良好とはならない。

【００６８】そこで、本実施の形態では、長時間露光信
号Ｓlongが飽和するような高輝度領域（長時間露光信号
Ｓlongの信号レベル変化が直線性を有さなくなる領域）
では疑似スミア信号ＳＭ’を抑圧することによって高輝
度領域における疑似スミア信号ＳＭ’の誤抽出に起因す
るスミア抑圧処理の誤動作（飽和光量Ａの位置判断の誤
り）を抑制している。

【００６９】図８は本発明の実施の形態４の固体撮像装
置の構成を表す構成図である。実施の形態４において、
固体撮像装置のスミア抽出手段と画像合成手段以外の構
成及び動作は、実施の形態１と同等であるので、ここで
は同一ないし同等の部分には同一の符号を付し、それら
についての説明は省略する。

【００７０】この固体撮像装置の画像合成手段５Ｂは、
閾値Ｓsat’と疑似オリジナル長時間露光信号Ｓlong
Ｏ’との信号レベルを比較判断する第１判断部としての
比較器１５Ｂを有している。また、スミア抽出手段３Ｄ
は、短時間露光信号ＳshortをＳsat’／Ｎでクリップし
たのち、そのクリップ信号ｃＳshortを第１減算部１２
に出力するクリップ回路２３を備えている。なお、本実
施の形態では、クリップ回路２３から第２判断部と第２
スミア抑圧部とが構成されている。

【００７１】以下、本実施の形態の固体撮像装置の動作
を説明する。スミア抽出手段３Ｄでは、実施の形態１と
同様に減衰信号Ｓlong／Ｎと短時間露光信号Ｓshortが
入力される。クリップ回路２３では、短時間露光信号Ｓ
shortが閾値レベルＳsat’／Ｎに達しているか否かの判
断を通じて、長時間露光信号Ｓlongの信号レベル変化が
直線性を有しているか否かの判断を行っており、閾値レ
ベルＳsat’／Ｎに達しない場合には、直線性露光信号
Ｓlongの信号レベル変化が直線性を有しているとして短
時間露光信号Ｓshortをそのまま未処理でクリップ短時
間露光信号cＳshortとしてクリップ回路２３から出力す
る。一方、閾値レベルＳsat’／Ｎを超過する場合に
は、直線性露光信号の信号レベル変化が直線性を有して
いないとして、Ｓsat’／Ｎの信号レベルでクリップし
た信号をクリップ短時間露光信号cＳshortとしてクリッ
プ回路２３から出力する。

【００７２】クリップ回路２３で作成されたクリップ短
時間露光信号cＳshortは、第１減算部１２に入力され、
ここで、クリップ短時間露光信号cＳshort’から減衰信
号Ｓlong／Ｎが減算処理されて、クリップ疑似スミア信
号cＳＭ’が作成される。クリップ疑似スミア信号cＳ
Ｍ’は、スミア除去手段４に入力される。

【００７３】スミア除去手段４では、第２減算部１３に
おいて、長時間露出信号Ｓlongからクリップ疑似スミア
信号cＳＭ’を減算する（取り除く）処理（Ｓlong−cＳ
Ｍ’）を行って、クリップ疑似オリジナル長時間露光信
号cＳlong０’を作成して出力する一方、短時間露光信
号Ｓshortを未処理で通過させる。

【００７４】クリップ疑似オリジナル長時間露光信号c
ＳlongＯ’と短時間露光信号Ｓshortとはスミア除去手
段４から画像合成手段５Ｂに入力される。画像合成手段
５Ｂでは、入力される短時間露光信号Ｓshortに対して
は、加算器１４において、特定のオフセットＳoffを加
算処理（Ｓshort＋Ｓoff）することでオフセット短時間
露光信号Ｓshort’を作成してセレクタ１６に出力す
る。一方、入力されるクリップ疑似オリジナル長時間露
光信号cＳlongＯ’は未処理のまま比較器１５Ｂおよび
セレクタ１６に出力する。

【００７５】比較器１５Ｂでは、入力されるクリップ疑
似オリジナル長時間露光信号cＳlongＯ’と上記した閾
値レベルＳsat’とを比較し、その判断結果をセレクタ
１６に出力する。セレクタ１６では、比較器１５Ｂにお
いて、クリップ疑似オリジナル長時間露光信号cＳlong
Ｏ’が閾値レベルＳsat’より大きい（cＳlongＯ’＞Ｓ
sat’）と判断した場合は、長時間露光信号Ｓlongの信
号レベル変化が直線性を有していないとして、セレクタ
１６においてオフセット短時間露光信号Ｓshort’を合
成信号Ｓmixに選択して出力する。一方、比較器１５Ａ
において、クリップ疑似オリジナル長時間露光信号cＳl
ongＯ’が閾値Ｓsat’より小さい（cＳlongＯ’＜Ｓsa
t’）と判断した場合は、長時間露光信号Ｓlongの信号
レベル変化が直線性を有しているとして、クリップ疑似
オリジナル長時間露光信号cＳlong０’を合成信号Ｓmix
として選択して出力する。

【００７６】図９に、クリップ短時間露光信号cＳshor
t’、減衰信号Ｓlong／Ｎ、およびクリップ疑似スミア
信号cＳＭ’の信号レベル変化を示す。

【００７７】閾値レベルＳsat’／Ｎは、実施の形態１
〜３における閾値レベルＳsat’に、減衰部１１での減
衰率１／Ｎを乗算した値を採っている。閾値レベルＳsa
t’は、飽和光量Ａにおける長時間露光信号Ｓlongの信
号レベルＳsatより小さく設定されている。そのため、
閾値レベルＳsat’／Ｎは、短時間露光信号Ｓshortが飽
和光量Ａに達したときの信号レベル（≒飽和信号レベル
Ｓsat／Ｎ）より小さくなる。これにより短時間露光信
号Ｓshortは、飽和光量Ａより低い入射光量Ｂ（Ｂ＜
Ａ）において閾値レベルＳsat’／Ｎに達することがわ
かる。

【００７８】クリップ短時間露光信号cＳshortは、減衰
信号Ｓlong／Ｎと同様、閾値レベルＳsat’／Ｎ以上に
レベル上昇することがなく、それに伴って、クリップ疑
似スミア信号cＳＭ’は飽和光量Ａになると、信号レベ
ルがゼロになることがわかる。しかも、上述したよう
に、短時間露光信号Ｓshortは、飽和光量Ａより低い入
射光量Ｂにおいて閾値レベルＳsat’／Ｎに達する。そ
のため、クリップ疑似スミア信号_CＳＭ’は入射光量Ｂ
まではスミア成分ＳＭと同等の値を示し、入射光量Ｂか
ら飽和光量Ａにかけて徐々に信号レベルを低下させ、飽
和光量Ａに達すると最終的にレベルゼロになる。

【００７９】入射光量Ｂから飽和光量Ａにかけての入射
光量領域は、長時間露光信号Ｓlongの信号レベル変化が
直線性を有さなくなる領域であり、このような長時間露
光信号Ｓlongを基にして作成される疑似スミア信号Ｓ
Ｍ’の信号レベルが誤ったものとなる。これに対して、
本実施の形態では、この領域のクリップ疑似スミア信号
_CＳＭ’のレベルを徐々に低下させることにより、疑似
スミア信号_CＳＭ’における信号レベルの不安定性を排
除する状態で、クリップ疑似オリジナル長時間露光信号
ＳlongＯ’を作成している。これにより、疑似オリジナ
ル長時間露光信号ＳlongＯ’を基にして飽和光量Ａの位
置判定を行っても、正確にその位置を判定することがで
きる。

【００８０】以上のように、本実施の形態では、長時間
露光信号Ｓlongが飽和するような高輝度領域（長時間露
光信号の信号レベル変化が直線性を有さなくない領域）
では抑圧したクリップ疑似スミア信号cＳＭ’を出力し
ている。そのため、高輝度領域において信号レベルが抑
圧された疑似スミア信号cＳＭ’が長時間露光信号Ｓlon
gから取り除かれることになる。これにより画像合成手
段５Ｂでは、高輝度領域での誤動作を起こすことなく
（飽和光量Ａの位置の誤判定を起こすことなく）スミア
成分を抑圧することが可能となり、その分、ダイナミッ
クレンジを拡大させることができる。

【００８１】なお、本実施の形態では、クリップ回路２
３から第２判断部と第２スミア抑圧部とを構成したが、
第２判断部と第２スミア抑圧部とを分離して別々に構成
してもよいのはいうまでもない。

【００８２】実施の形態５ 撮像手段として分光特性の異なる色フィルタを画素毎に
配置する固体撮像素子を用いた場合、その出力信号を帯
域制限し、輝度信号としてスミアを除去した場合には、
列ごとに発生するスミアレベルの差が除去できないため
に、スミアが発生した部分には不自然な色が付く。

【００８３】そこで、本実施の形態では、スミア抽出手
段におけるスミア抽出操作およびスミア除去手段におけ
るスミア除去操作を画素毎に行うことにより、固体撮像
素子の色フィルタ配列に起因する列ごとのスミア信号の
差による偽色の発生を抑圧している。

【００８４】以下、本実施の形態を図面を参照して説明
する。本実施の形態の固体撮像装置の構成は撮像手段と
しての固体撮像素子１および画像合成手段５以外は実施
の形態１と同様であるので同一ないし同様の部分に同一
の符号を付し、それらについての説明は省略する。

【００８５】まず、本実施の形態の撮像手段としての固
体撮像素子３０の構成を図１１を参照して説明する。こ
の固体撮像装置を構成する固体撮像素子３０は、マゼン
タ（Ｍｇ）、グリーン（Ｇｒ）、イェロー（Ｙｅ）、シ
アン（Ｃｙ）の４つの異なる分光特性を持つ色フィルタ
が画素ごとに配置された光電変換部３１を備えたもので
あるが、その動作は実施の形態１で説明した固体撮像素
子１と全く同じ動作をする。ただし、出力信号として
は、固体撮像素子３０の画素混合動作により、マゼンタ
＋イェロー（ＭＹ）、マゼンタ＋シアン（ＭＣ）、グリ
ーン＋イェロー（ＧＹ）、グリーン＋シアン（ＧＣ）の
４種類の信号が長時間露光信号Ｓlong、短時間露光信号
Ｓshortとしてそれぞれ出力される。

【００８６】色フィルタの配列により、ＭＹとＧＣとを
１つの組とし、ＭＣとＧＹとを１つの組とした信号が、
ラインごとに交互に出力され、さらにＭＹとＧＣとの
組、およびＭＣとＧＹとの組が画素ごとに交互に出力さ
れる。また、各色フィルタの分光特性は、ＭＹとＧＣと
の和およびＭＣとＧＹとの和が輝度信号Ｙの分光特性に
なるように設計されている。そのため、ＭＹとＧＣとの
信号配列、およびＭＣとＧＹとの信号列は輝度信号成分
Ｙに色信号成分Ｃｒ、Ｃｂが変調され重畳された信号と
して出力される。

【００８７】図１１に示したような色フィルタの配列で
は、左端から見て、奇数列にはＭｇ、Ｙｅ、Ｇｒの３種
類の色フィルタしか配置されておらず、偶数列にはＭ
ｇ、Ｃｙ、Ｇｒの３種類の色フィルタしか配置されてい
ない。スミア成分ＳＭは光電変換部３１から垂直転送部
７への電荷の漏れ込みに起因して発生し、この様な色フ
ィルタ配列では列ごとにスミア成分ＳＭ信号レベルが異
なってしまう。これに対して、固体撮像素子３０の出力
信号（長時間露光信号Ｓlong，短時間露光信号Ｓshor
t）を帯域制限することで輝度信号としてスミアを除去
することが考えられるが、これでは、画素列ごとのスミ
アレベルの差を除去できないために、スミアの発生した
部分には不自然な色が付いてしまうことになる。

【００８８】これに対して、本実施の形態の固体撮像装
置では、スミア抽出手段３におけるスミア抽出およびス
ミア除去手段４におけるスミア除去を画素毎に行うこと
で画素列ごとのスミアレベルの差を除去しており、これ
によってスミア成分ＳＭを完全に抑圧することができ、
偽色の発生しない出力信号を得ることができる。画素列
ごとのスミアレベルの差を除去できる理由は次の通りで
ある。

【００８９】一般に、このような色フイルタが配列され
た国体撮像素子の出力信号を処理する場合には、異なる
フイルタの画素から出力される信号の画素間の差分信号
レベルから色信号を求めている。そのため、各画素列ご
とのタイミングを厳密に調整した処理、あるいは画素ご
とにＡ／Ｄ変換を施して画素列ごとにずれのない処理が
可能となる。

【００９０】次に本実施の形態の具体的な構成を説明す
る。本実施の形態の固体撮像装置が有する画像合成手段
５Ｃは、色信号の階調保存のために長時間露光信号Ｓlo
ngと短時間露光信号Ｓshortの光量比にあたるゲインで
短時間露光信号Ｓshortを増幅して増幅短時間露光信号
Ｓshort’’を出力する増幅部３２と、増幅短時間露光
信号Ｓshort’’と閾値Ｓsat’とを比較判断する第１判
断部としての比較器１５Ｃと、比較器１５Ｃの判断結果
に基づいて疑似オリジナル長時間露光信号ＳlongＯ’と
増幅短時間露光信号Ｓshort’’とを選択して合成信号
Ｓmixとして出力するセレクタ１６とを備えている。

【００９１】次に、画像合成手段５Ｃの動作を説明す
る。画像合成手段５Ｃに入力される短時間露光信号Ｓsh
ortは増幅部３２において、長時間露光信号Ｓlongと短
時間露光信号Ｓshortの光量比にあたるゲインで増幅さ
れる。長時間露光信号Ｓlongの露光時間が１／６０秒、
短時間露光信号Ｓshortの露光時間が１／１０００秒と
した場合には、ゲインは１６倍となる。

【００９２】増幅部３２で増幅された増幅短時間露光信
号Ｓshort’’は比較器１５Ｃにおいて閾値Ｓsat’と比
較され、その比較判断結果がセレクタ１６に出力され
る。セレクタ１６では、入力される比較判断結果がＳsh
ort’’＞Ｓsat’の場合には増幅短時間露光信号Ｓshor
t’’を選択して合成画像信号Ｓmixとして出力する。一
方、入力される比較判断結果がＳshort’＜Ｓsat’の場
合には、疑似オリジナル長時間露光信号Ｓlong０’を選
択して、合成画像信号Ｓmixとして出力する。これによ
りスミア抽出手段３におけるスミア抽出およびスミア除
去手段４におけるスミア除去を画素毎に行うことが可能
となり、スミア信号を完全に抑圧して偽色の発生しない
出力信号を得ることができる。

【００９３】なお、本実施の形態における画像合成手段
５Ｃの構成が実施の形態１と異なる（短時間露光信号Ｓ
shortを増幅部３２で増幅している）のは、固体撮像素
子３０の出力信号（Ｓlong，Ｓshort）が色信号による
変調成分を持っているためであり、本発明の目的である
スミアの抑圧に対しては直接的な関係はない。

【００９４】ところで、上述した各実施の形態では、画
像合成手段５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、長時間露光信号Ｓlong
の信号レベル変化が直線性を有するか否かを判断基準に
して疑似オリジナル長時間露光信号ＳlongＯ’とオフセ
ット短時間露光信号Ｓshort’（増幅短時間露光信号Ｓs
hort’’）とを切り替えて合成信号Ｓmixとして出力し
ていた。これは、スミア成分除去を行ううえで、長時間
露光信号Ｓlongの信号レベル変化の直線性の有無を判断
基準にすることが有効であるためである。しかしなが
ら、疑似オリジナル長時間露光信号ＳlongＯ’とオフセ
ット短時間露光信号Ｓshort’（増幅短時間露光信号Ｓs
hort’’）との切り替えを行う判断基準は画像調整を行
ううえでの他の要件に基づいて微調整してもよい。つま
り、他の画像調整要件によっては、長時間露光信号Ｓlo
ngの信号レベル変化が直線性を有するか否かの判断基準
となる信号レベル（閾値Ｓsat’）から若干レベル調整
した判断基準（信号レベル）に基づいて、疑似オリジナ
ル長時間露光信号ＳlongＯ’とオフセット短時間露光信
号Ｓshort’（増幅短時間露光信号Ｓshort’’）とを切
り替えるようにしてもよい。

【００９５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、撮像手段
から出力される露光量の異なる出力信号から、スミア成
分を取り除いた上で合成処理することにより、ダイナミ
ックレンジを拡大しつつスミアを抑圧できるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１の固体撮像装置の構成
を表すブロック図である。

【図２】 実施の形態１の固体撮像装置の撮像手段とし
ての撮像素子の構成を示す図である。

【図３】 実施の形態１の固体撮像装置の各部の信号レ
ベルと入射光量との関係を表す光電特性図である。

【図４】 本発明の実施の形態２の固体撮像装置のスミ
ア抽出手段の構成を表すブロック図である。

【図５】 実施の形態２の固体撮像装置のスミア抽出手
段の入出力特性図である。

【図６】 本発明の実施の形態３の固体撮像装置のスミ
ア抽出手段３の構成を表すブロック図である。

【図７】 実施の形態３の固体撮像装置のスミア抽出手
段の入出力特性図である。

【図８】 本発明の実施の形態４の固体撮像装置のスミ
ア抽出手段の構成を表す構成図である。

【図９】 実施の形態４の固体撮像装置の各部の信号レ
ベルと入射光量との関係を表す光電特性図である。

【図１０】本発明の実施の形態５の固体撮像装置の構成
を示すブロック図である。

【図１１】 実施の形態５の撮像手段としての固体撮像
素子の構成を示す図である。

【図１２】 従来の固体撮像装置の構成を示すブロック
図である。

【図１３】 従来の固体撮像装置の各部の信号レベルと
入射光量との関係を表す光電特性図である。

【符号の説明】

１ 固体撮像素子 ２ 信
号レベル調整手段 ３Ａ スミア抽出手段 ３Ｂ ス
ミア抽出手段 ３Ｃ スミア抽出手段 ３Ｄ ス
ミア抽出手段 ４ スミア除去手段 ５Ａ 画
像合成手段 ５Ｂ 画像合成手段 ５Ｃ 画
素合成手段 ６ 光電変換部 １１ 調
整部 １２ 第１減算部 １３
第２減算部 １４ 加算器 １５Ａ
比較器 １５Ｂ 比較器 １６
セレクタ ２０ ベースクリップ回路 ２１
レベル検出部 ２２ スミア減衰部 ２３
クリップ回路 ３０ 固体撮像素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/235 H04N 5/335

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一画面分の画像を撮像する期間内に、露
   光量の異なる複数の画像信号を出力する撮像手段を備え
   た固体撮像装置において、 露光量の異なる画像信号の信号レベルを調整する信号レ
   ベル調整手段と、 レベル調整した露光量の異なる画像信号からスミア成分
   を抽出するスミア抽出手段と、 抽出されたスミア成分を前記露光量の異なる画像信号か
   ら除去するスミア除去手段と、 スミア除去された露光量の異なる画像信号を合成する画
   像合成手段とを有することを特徴とする固体撮像装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の固体撮像装置であって、 前記信号レベル調整手段は、露光量の大きい画像信号の
   信号レベルを、露光量の小さい画像信号の信号レベルに
   略一致するように調整する調整部を備えていることを特
   徴とする固体撮像装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の固体撮像装置であって、 前記調整部は、露光量の大きい画像信号の信号レベルを
   減衰処理する減衰器を備えていることを特徴とする固体
   撮像装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか記載の固体
   撮像装置であって、 前記スミア抽出手段は、露光量の小さい画像信号から、
   前記信号レベル調整手段でレベル調整された露光量の大
   きい画像信号を減算処理する第１減算部を備えているこ
   とを特徴とする固体撮像装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか記載の固体
   撮像装置であって、 前記スミア除去手段は、露光量の大きい画像信号から前
   記スミア抽出手段で抽出されたスミア成分を減算処理す
   る第２減算部を備えていることを特徴とする固体撮像装
   置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか記載の固体
   撮像装置であって、 前記画像合成手段は、露光量の大きい画像信号の信号レ
   ベル変化が直線性を有するか否かを判断する第１判断部
   と、前記第１判断部で信号レベル変化が直線性を有する
   と判断する場合は、スミア成分が除去された露光量の大
   きい画像信号を合成信号として出力する一方、前記第１
   判断部で信号レベル変化が直線性を有していないと判断
   する場合は、露光量の小さい画像信号に、スミア成分が
   除去された露光量の大きい画像信号に対する階調の連続
   性を維持する信号処理を施したうえで合成信号として出
   力する信号選択部とを備えていることを特徴とする固体
   撮像装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれか記載の固体
   撮像装置であって、 前記スミア抽出手段は、抽出したスミア成分の信号レベ
   ルを検出するレベル検出部と、前記レベル検出部が検出
   したスミア成分の信号レベルが所定のレベルに達しない
   場合にスミア成分を抑圧する第１スミア抑圧部とを更に
   備えていることを特徴とする固体撮像装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれか記載の固体
   撮像装置であって、 前記スミア抽出手段は、露光量の大きい画像信号の信号
   レベル変化が直線性を有するか否かを判断する第２判断
   部と、前記第２判断部で信号レベル変化が直線性を有し
   ないと判断する場合は、抽出したスミア成分を抑圧して
   出力する第２スミア抑圧部とを備えていることを特徴と
   する固体撮像装置。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれか記載の固体
   撮像装置であって、前記撮像手段は、分光特性の異なる
   色フィルタを画素毎に配置した固体撮像素子を有してお
   り、かつ、前記スミア抽出手段が行うスミア抽出および
   前記スミア除去手段が行うスミア除去を画素毎に行うこ
   とを特徴とする固体撮像装置。