JP3869149B2 - Imaging device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィールド撮影とフレーム撮影とを切り換えられる構成された撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自然界における被写体がもつダイナミックレンジは非常に大きく、そのすべてを撮像装置のダイナミックレンジに収めることはできない。しかし、せめて撮像素子出力のハイライト部分の階調は表現したい。そこで、画像信号のあるレベル以上を圧縮して信号処理系のダイナミックレンジの中に収めるというテクニックが用いられる。このような画像信号の高輝度部分を抑圧する処理を「ニー処理」という。
【０００３】
フィールド撮影とフレーム撮影とを切り換え可能に構成した撮像装置の従来の技術として、特開昭６３−１９３７７２号公報に記載された電子スチルカメラが知られている。
【０００４】
図９は同公報に示されている従来の電子スチルカメラの電気的構成を示すブロック図である。この従来の電子スチルカメラは、レンズ、絞り、シャッター等からなる撮像光学系１００１と、撮像光学系１００１から得た被写体像を電荷に光電変換する撮像素子（ＣＣＤ）１００２と、撮像素子１００２の出力を増幅するプリアンプ１００３と、ニー特性を切り換えることが可能なニー（ＫＮＥＥ）処理回路１００４と、ニー処理回路１００４の出力を増幅する出力アンプ１００５と、磁気ディスク装置等の画像記録装置１００６と、フィールド撮影／フレーム撮影切り換え回路１００７と、撮像素子１００２を駆動するドライブ回路１００８と、露出制御用の自動露光制御（ＡＥ）回路１００９とから構成されている。
【０００５】
さて、ここでまず、図１１を用いて、ニー処理回路１００４によるニー処理を行わないとした場合の状況から説明しておく。図１１において、勾配の急なＦiはフィールド撮影時におけるＣＣＤ上の像面光量と出力電圧強度との関係を示すフィールド撮影特性線、勾配のゆるやかなＦr はフレーム撮影時における像面光量と出力電圧強度との関係を示すフレーム撮影特性線である。Ｖｓ1 はフレーム撮影時における出力飽和電圧、Ｖｓ2 はフィールド撮影時における出力飽和電圧、Ｈｓは飽和像面光量である。図１１の特性図から明らかなように、フィールド撮影時には撮像面での感度がフレーム撮影時と比較して２倍となる。
【０００６】
電子スチルカメラでは、撮像素子と信号処理系のダイナミックレンジの問題、あるいは人間の視覚特性等を考慮して、画像信号の高輝度部分を抑圧する処理である「ニー処理」を行う。
【０００７】
図１０（ａ），（ｂ）は図１１に示した特性のものに対して、上記の公報の電子スチルカメラにおいてニー処理を行ったときの特性を示す。図１０（ａ）はフィールド撮影時とフレーム撮影時とでニーポイント電圧とニー圧縮率の双方を切り換える場合の特性図、図１０（ｂ）はニー圧縮率のみを切り換える場合の特性図である。Ｖｋ1 ，Ｖｋ2 ，Ｖｋはニー処理の開始電圧であるニーポイント電圧、Ｖmax は信号処理系のダイナミックレンジによって決定される最大信号レベルのダイナミックレンジ上限値である。
【０００８】
ニーポイント電圧とニー圧縮率の双方を切り換える特性を示す図１０（ａ）において、ＫＦi はニーポイント電圧をＶｋ2 としダイナミックレンジ上限値をＶmax とする勾配の大きめのフィールド撮影時ニー特性線、ＫＦr はニーポイント電圧をＶｋ1 としダイナミックレンジ上限値を同じくＶmax とする勾配の小さめのフレーム撮影時ニー特性線である。
【０００９】
ニー圧縮率のみを切り換える特性を示す図１０（ｂ）において、ＫＦi はニーポイント電圧をＶｋとしダイナミックレンジ上限値をＶmax とする勾配の小さめのフィールド撮影時ニー特性線、ＫＦr はニーポイント電圧を同じくＶｋとしダイナミックレンジ上限値を同じくＶmax とする勾配のやや大きめのフレーム撮影時ニー特性線である。
【００１０】
以上のように構成された図９に示す従来の電子スチルカメラの動作について説明する。
【００１１】
撮像光学系１００１によって得られた被写体像は、撮像素子（ＣＣＤ）１００２上に結像して光電変換され、プリアンプ１００３を介してニー処理回路１００４によってニー処理される。ニー処理回路１００４の出力画像信号は、出力アンプ１００５を介して画像記録装置１００６に記録される。
【００１２】
フィールド撮影時には、フィールド撮影／フレーム撮影切り換え回路１００７がフィールド撮影側に切り換えられ、その切り換え状態に応じて、自動露光制御回路１００９、ドライブ回路１００８およびニー処理回路１００４が切り換え制御される。つまり、自動露光制御回路１００９によってフィールド撮影時における感度に適した露光条件が決定され、撮像光学系１００１に伝えられる。この露光条件によって得られた被写体像は、撮像素子（ＣＣＤ）１００２によって光電変換され、得られた電荷は、ドライブ回路１００８によって決定されたフィールド撮影モードにおいて撮像素子１００２から出力される。すなわち、奇数ラインと偶数ラインが撮像素子内部で画素混合され出力される。また、ニー処理回路１００４では、切り換え回路１００７からの信号によってフィールド撮影用の図１０（ａ）または（ｂ）に示すフィールド撮影時ニー特性線ＫＦi が選択され、適切なニー処理が行われ、さらに出力アンプ１００５を介して画像記録装置１００６に記録される。
【００１３】
次に、フレーム撮影時には、フィールド撮影／フレーム撮影切り換え回路１００７がフレーム撮影側に切り換えられることによって、フィールド撮影時におけるのと同様にして、自動露光制御回路１００９によってフレーム撮影時における感度に適した露光条件が決定され、得られた被写体像は撮像素子１００２によって光電変換される。撮像素子１００２に蓄積された奇数ラインまたは偶数ラインの電荷は、ドライブ回路１００８によって決定されたフレーム撮影モードにおいて撮像素子１００２から順次読み出され、プリアンプ１００３を介してニー処理回路１００４に入力される。ニー処理回路１００４では、切り換え回路１００７からの信号によってフレーム撮影用の図１０（ａ）または（ｂ）に示すフレーム撮影時ニー特性線ＫＦr が選択され、適切なニー処理が行われ、さらに出力アンプ１００５を介して画像記録装置１００６に記録される。
【００１４】
このように、上記した従来の技術の撮像装置（電子スチルカメラ）においては、フィールド撮影時とフレーム撮影時とでニー処理回路におけるニー特性の切り換えを行うことにより、フィールド撮影時とフレーム撮影時のいずれにおいても適正なダイナミックレンジを有する良好な画像を得ることができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の従来の技術の撮像装置（電子スチルカメラ）の場合には、フィールド撮影時にはそのニー特性としてフィールド撮影時ニー特性線ＫＦi に切り換え、また、フレーム撮影時にはそのニー特性としてフレーム撮影時ニー特性線ＫＦr に切り換えても、低光量領域では、元のフィールド撮影特性線Ｆi やフレーム撮影特性線Ｆr と同じであり、感度が１：２と大きく異なっているため、フィールド撮影時とフレーム撮影時とでダイナミックレンジが同じになってはいても、同じ光量に対してフィールド撮影時とフレーム撮影時とで出力信号レベルが大きく変動してしまう。また、高光量領域においても、同じ光量に対してフィールド撮影時とフレーム撮影時とで出力信号レベルが大きく変動してしまう。
【００１６】
換言すれば、従来の技術において、適正なダイナミックレンジがフィールド撮影時でもフレーム撮影時でも確保できたとはいっても、そのダイナミックレンジの適正さというのは、フィールド撮影状態自体の内部でのことであり、あるいは、フレーム撮影状態自体の内部でのことであって、フィールド撮影時とフレーム撮影時との相互切り換えにおいても適正なダイナミックレンジであるということにはなっていないのである。
【００１７】
また、自動露光制御回路によってフィールド撮影時／フレーム撮影時における感度に適した露光条件を決定し、撮像素子（ＣＣＤ）によって画像信号を取り込むようにしても、通常、絞りの動作は遅いので、フレーム撮影とフィールド撮影とを相互に切り換えたときに絞りが安定するまで時間がかかり、その間は出力信号レベルが変動してしまうという問題もある。例えば、フィールド動画撮影とフレーム静止画撮影とを相互に切り換えた場合、動画と静止画の明るさが大きく異なってしまうのである。
【００１８】
さらに、従来の技術においては、その図９に信号処理回路が図示されていないが、当該の構成でのニー特性切り換えの場合には、フィールド撮影時とフレーム撮影時とで信号処理回路に入力する信号が異なるものであり、その結果、特性の異なる２つの信号処理回路が必要になるのである。
【００１９】
本発明は、上記の問題の解決を図り、フィールド撮影時自体においてまたフレーム撮影時自体においても適正なダイナミックレンジを確保するだけにとどまらず、フィールド撮影時とフレーム撮影時との相互切り換えにおけるトータルな意味でも適正なダイナミックレンジを確保して、良好な画像を得ることができるようにすることを目的としている。また、フィールド撮影時とフレーム撮影時とで同じ信号処理回路を使用できるようにすることを目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかわる撮像装置は、フィールド撮影時には撮像素子から画素混合して読み出した信号に対してダイナミックレンジ補正を行うが、フレーム撮影時には撮像素子から読み出した奇数ラインと偶数ラインを加算した信号に対してダイナミックレンジ補正を行うように構成することにより、フィールド撮影とフレーム撮影を相互に切り換えたときに、ニー特性の切り換えを行わなくても、出力信号レベルの変動を生じさせない。また、信号処理回路に入力する信号の状態はフィールド撮影時とフレーム撮影時とで基本的に同じになる。
【００２１】
また、本発明にかかわる撮像装置は、フィールド撮影時には撮像素子から画素混合して読み出した信号に対してダイナミックレンジ補正を行うが、フレーム撮影時には撮像素子から読み出した信号とその１ライン遅延信号を加算した信号に対してダイナミックレンジ補正を行うように構成することにより、フィールド撮影とフレーム撮影を相互に切り換えたときに、ニー特性の切り換えを行わなくても、出力信号レベルの変動を生じさせない。また、信号処理回路に入力する信号の状態はフィールド撮影時とフレーム撮影時とで基本的に同じになる。なお、一般的には、フィールド撮影時もフレーム撮影時もともに動画を得るのであるが、フレーム撮影でも静止画を得ることも可能である。
【００２２】
また、本発明にかかわる撮像装置は、フィールド撮影時にはニー特性をフィールド撮影時ニー特性にし、撮像素子から画素混合して読み出した信号に対してニー処理を行ったものを出力するが、フレーム撮影時にはニー特性を切り換えてフレーム撮影時ニー特性線にするとともに撮像素子から読み出した奇数ラインに対してニー処理を行った信号と偶数ラインに対してニー処理を行った信号を加算したものを出力するように構成することにより、フィールド撮影とフレーム撮影を相互に切り換えたときに、出力信号レベルの変動を生じさせない。また、信号処理回路に入力する信号の状態はフィールド撮影時とフレーム撮影時とで基本的に同じになる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１の撮像装置は、隣接する奇数ラインと偶数ラインを加算して読み出すフィールド撮影および奇数ラインと偶数ラインを独立して読み出すフレーム撮影に切り換えられる撮像素子と、前記撮像素子の出力信号の奇数ラインと偶数ラインを加算する加算回路と、フィールド撮影時に前記撮像素子の出力信号を選択し、フレーム撮影時に前記加算回路の出力信号を選択するセレクタ回路と、前記セレクタ回路の出力信号に対してダイナミックレンジ補正を行うダイナミックレンジ補正回路と、前記ダイナミックレンジ補正回路の出力信号に対して信号処理を行い、映像信号を出力する信号処理回路とを備えた構成となっている。これにより、フィールド撮影時は奇数ラインと偶数ラインが撮像素子内部で加算され出力される。また、フレーム撮影時は撮像素子に蓄積された奇数ラインまたは偶数ラインの電荷が順次読み出され、加算回路により加算して出力するので、フィールド撮影とフレーム撮影を切り換えても出力信号レベルの変動はない。すなわち、フィールド撮影時自体においてまたフレーム撮影時自体においても適正なダイナミックレンジを確保するだけにとどまらず、フィールド撮影時とフレーム撮影時との相互切り換えにおけるトータルな意味でも適正なダイナミックレンジを確保して、良好な画像を得ることができるという効果が得られる。また、信号処理回路に入力する信号はフィールド撮影時とフレーム撮影時とで基本的に同じになるので、信号処理回路としてフィールド撮影用のものとフレーム撮影用のものとの２つを用意する必要はなく、共通に使用できて構成を簡略化することができる。
【００２４】
本発明の請求項２の撮像装置は、光学系によって得られた被写体像を電荷に光電変換する撮像素子と、前記撮像素子の隣接する奇数ラインと偶数ラインを加算して読み出すフィールド撮影の駆動方式および奇数ラインと偶数ラインを独立して読み出すフレーム撮影の駆動方式とを切り換え可能な撮像素子駆動回路と、前記撮像素子の出力信号の奇数ラインを記憶するフィールドメモリと、前記撮像素子の出力信号の偶数ラインを記憶するフィールドメモリと、前記奇数ライン用のフィールドメモリの出力信号と前記偶数ライン用のフィールドメモリの出力信号を加算する加算回路と、前記撮像素子の出力信号と前記加算回路の出力信号を選択するセレクタ回路と、前記セレクタ回路の出力信号に対してダイナミックレンジ補正を行うダイナミックレンジ補正回路と、前記ダイナミックレンジ補正回路の出力信号に対して信号処理を行い、映像信号を出力する信号処理回路とを具備し、フィールド撮影とフレーム撮影の撮影状態に応じて、前記撮像素子駆動回路における駆動方式および前記セレクタ回路における出力信号の選択を切り換えることを特徴とするものである。これにより、フィールド撮影時は奇数ラインと偶数ラインが撮像素子内部で加算され出力される。また、フレーム撮影時は撮像素子に蓄積された奇数ラインまたは偶数ラインの電荷は順次読み出され、加算回路により加算して出力するので、フィールド撮影とフレーム撮影を切り換えても出力信号レベルの変動はなく、フィールド撮影時とフレーム撮影時のいずれにおいても適正なダイナミックレンジを有する良好な画像を得ることができるという効果が得られる。また、信号処理回路に入力する信号はフィールド撮影時とフレーム撮影時とで基本的に同じになるので、信号処理回路は単一のもので構成できる。
【００２５】
本発明の請求項３の撮像装置は、隣接する奇数ラインと偶数ラインを加算して読み出すフィールド撮影および奇数ラインと偶数ラインを独立して読み出すフレーム撮影に切り換えられる撮像素子と、前記撮像素子の出力信号とその出力信号の１ライン遅延信号を加算する加算回路と、フィールド撮影時に前記撮像素子の出力信号を選択し、フレーム撮影時に前記加算回路の出力信号を選択するセレクタ回路と、前記セレクタ回路の出力信号に対してダイナミックレンジ補正を行うダイナミックレンジ補正回路と、前記ダイナミックレンジ補正回路の出力信号に対して信号処理を行い、映像信号を出力する信号処理回路とを備えた構成となっている。これにより、フィールド撮影時は奇数ラインと偶数ラインが撮像素子内部で加算され出力される。また、フレーム撮影時は撮像素子に蓄積された奇数ラインまたは偶数ラインの電荷は順次読み出され、１ライン遅延メモリによって１ライン遅延させる。次に撮像素子からの出力信号と１ライン遅延された撮像素子の出力信号を加算回路により加算して出力するので、フィールド撮影とフレーム撮影を切り換えても出力信号レベルの変動はなく、フィールド撮影時とフレーム撮影時のいずれにおいても適正なダイナミックレンジを有する良好な画像を得ることができるという効果が得られる。また、信号処理回路に入力する信号はフィールド撮影時とフレーム撮影時とで基本的に同じになるので、信号処理回路としてフィールド撮影用のものとフレーム撮影用のものとの２つを用意する必要はなく、共通に使用できて構成を簡略化することができる。
【００２６】
本発明の請求項４の撮像装置は、光学系によって得られた被写体像を電荷に光電変換する撮像素子と、前記撮像素子の隣接する奇数ラインと偶数ラインを加算して読み出すフィールド撮影の駆動方式および奇数ラインと偶数ラインを独立して読み出すフレーム撮影の駆動方式とを切り換え可能な撮像素子駆動回路と、前記撮像素子の出力信号を１ライン遅延させる１ライン遅延メモリと、前記撮像素子の出力信号と前記ライン遅延メモリの出力信号を加算する加算回路と、前記撮像素子の出力信号と前記加算回路の出力信号を選択するセレクタ回路と、前記セレクタ回路の出力信号に対してダイナミックレンジ補正を行うダイナミックレンジ補正回路と、前記ダイナミックレンジ補正回路の出力信号に対して信号処理を行い、映像信号を出力する信号処理回路とを具備し、フィールド撮影とフレーム撮影の撮影状態に応じて、前記撮像素子駆動回路における駆動方式および前記セレクタ回路における出力信号の選択を切り換えるように構成したものである。上記請求項３と同様の作用・効果が得られる。
【００２７】
上記請求項１〜４において、前記ダイナミックレンジ補正回路として好ましい態様は、フィールド撮影時とフレーム撮影時とで同じ特性のガンマ補正回路、あるいは同じ特性のヒストグラムイコライゼーションを用いた階調補正回路とすることである。
【００２８】
本発明の請求項６の撮像装置は、隣接する奇数ラインと偶数ラインを加算して読み出すフィールド撮影および奇数ラインと偶数ラインを独立して読み出すフレーム撮影に切り換えられる撮像素子と、フィールド撮影時とフレーム撮影時とでニー特性を切り換えて前記撮像素子の出力信号に対してニー処理を行うニー処理回路と、前記ニー処理回路を介しての前記撮像素子の出力信号の奇数ラインと偶数ラインを加算する加算回路と、フィールド撮影時に前記ニー処理回路を介しての前記撮像素子の出力信号を選択し、フレーム撮影時に前記加算回路の出力信号を選択するセレクタ回路と、前記セレクタ回路の出力信号に対して信号処理を行い、映像信号を出力する信号処理回路とを備えた構成となっている。これにより、フィールド撮影とフレーム撮影を相互に切り換えたときに、出力信号レベルの変動を生じさせない。また、信号処理回路に入力する信号の状態はフィールド撮影時とフレーム撮影時とで基本的に同じになる。
【００２９】
本発明の請求項７の撮像装置は、光学系によって得られた被写体像を電荷に光電変換する撮像素子と、前記撮像素子の隣接する奇数ラインと偶数ラインを加算して読み出すフィールド撮影の駆動方式および奇数ラインと偶数ラインを独立して読み出すフレーム撮影の駆動方式とを切り換え可能な撮像素子駆動回路と、フィールド撮影時とフレーム撮影時とでニー特性を切り換えて前記撮像素子の出力信号に対してニー処理を行うニー処理回路と、前記撮像素子の奇数ラインに相当する前記ニー処理回路の出力信号を記憶するフィールドメモリと、前記撮像素子の偶数ラインに相当する前記ニー処理回路の出力信号を記憶するフィールドメモリと、前記奇数ライン用のフィールドメモリの出力信号と前記偶数ライン用のフィールドメモリの出力信号を加算する加算回路と、前記ニー処理回路の出力信号と前記加算回路の出力信号を選択するセレクタ回路と、前記セレクタ回路の出力信号に対して信号処理を行い、映像信号を出力する信号処理回路とを具備し、フィールド撮影とフレーム撮影の撮影状態に応じて、前記撮像素子駆動回路における駆動方式および前記セレクタ回路における出力信号の選択を切り換えるとともに、フィールド撮影とフレーム撮影のいずれの撮影状態おいても同一の前記信号処理回路により信号処理を行うことを特徴とする撮像装置。これにより、フィールド撮影時は奇数ラインと偶数ラインが撮像素子内部で加算され出力される。また、フレーム撮影時は撮像素子に蓄積された奇数ラインないし偶数ラインの電荷は順次読み出され、それぞれ奇数ライン用のフィールドメモリと偶数ライン用のフィールドメモリに書き込まれる。次に、両フィールドメモリの出力信号を加算回路により加算して出力する。撮像素子内部で加算される場合と撮像素子の外部で加算される場合も同じ信号レベルになるようにニー特性を切り換えるので、フィールド撮影とフレーム撮影を切り換えても出力信号レベルの変動はなく、フィールド撮影時とフレーム撮影時のいずれにおいても適正なダイナミックレンジを有する良好な画像を得ることができるという効果が得られる。また、信号処理回路に入力する信号はフィールド撮影時とフレーム撮影時も基本的に同じになるので、フィールド撮影時とフレーム撮影時も同じ信号処理回路で構成できるという効果も得られる。
【００３０】
その他の事項として、好ましい態様は次のとおりである。請求項６，７では、前記ニー処理回路は、フレーム撮影時ニー特性線がフィールド撮影時ニー特性線のおよそ半分のレベルをもつものに設定されているのがよい（請求項８）。請求項８では、前記ニー処理回路は、フィールド撮影時ニー特性線とフレーム撮影時ニー特性線においてそれぞれのニーポイントレベルが異にされているのがよい（請求項９）。また、前記ニー処理回路は、フィールド撮影時ニー特性線とフレーム撮影時ニー特性線においてそれぞれのニー圧縮率が異にされているのでもよい（請求項１０）。また、前記ニー処理回路は、フィールド撮影時ニー特性線とフレーム撮影時ニー特性線においてそれぞれのニーポイントレベルおよびニー圧縮率が異にされているのでもよい（請求項１１）。また、請求項１〜１１において、フレーム撮影時に１フィールド期間で奇数ラインと偶数ラインを倍速で読み出すように構成されているのが好ましい（請求項１２）。
【００３１】
以下、本発明にかかわる撮像装置の具体的な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施の形態は、撮像装置として電子スチルカメラを例にあげる。
【００３２】
〔実施の形態１〕
図１は実施の形態１の電子スチルカメラ（撮像装置）の電気的構成を示すブロック図である。図１において、１０１は被写体像を入力するレンズ、１０２は撮像素子１０３への入射光量を制限する絞り、１０３は入射した被写体像を電荷に光電変換する撮像素子（ＣＣＤ：電荷結合デバイス）、１０４は撮像素子１０３の出力をサンプリングし、利得を自動調整しながら増幅するＣＤＳ・ＡＧＣ回路（Correlated Double Sampling：相関二重サンプリング、Automatic gain Control：自動利得制御）、１０５はＣＤＳ・ＡＧＣ回路１０４を介しての撮像素子（ＣＣＤ）１０３からの出力信号のうち奇数ラインの出力信号（デジタルデータ）を記憶する奇数（ＯＤＤ）ライン用のフィールドメモリ、１０６はＣＤＳ・ＡＧＣ回路１０４を介しての撮像素子（ＣＣＤ）１０３からの出力信号のうち偶数ラインの出力信号（デジタルデータ）を記憶する偶数（ＥＶＥＮ）ライン用のフィールドメモリ、１０７は奇数ライン用のフィールドメモリ１０５の出力信号と偶数ライン用のフィールドメモリ１０６の出力信号とを加算する加算器、１０８はＣＤＳ・ＡＧＣ回路１０４の出力信号と加算器１０７の出力信号のいずれか一方を選択するセレクタ回路、１０９はセレクタ回路１０８の出力に対してニー処理によってダイナミックレンジ補正を施すダイナミックレンジ補正回路、１１０はダイナミックレンジ補正回路１０９の出力信号の信号処理を行って映像信号を出力する信号処理回路、１１１は絞り１０２を駆動する絞り駆動回路、１１２はフィールド読み出しとフレーム読み出しとを切り換えて撮像素子１０３を駆動する撮像素子駆動回路、１１３は絞り駆動回路１１１と撮像素子駆動回路１１２とセレクタ回路１０８を制御するマイクロコンピュータである。
【００３３】
以上の構成において注意すべき点は、ダイナミックレンジ補正回路１０９は、従来技術のニー処理回路１００４とは違って、必ずしもニー特性の切り換えを行う必要のないものであるということである。それゆえに、マイクロコンピュータ１１３からはダイナミックレンジ補正回路１０９に対してはニー特性切り換えのための制御信号は出力されていない。
【００３４】
本実施の形態１においては、フィールド撮影時とフレーム撮影時との相互切り換えにおけるトータルな意味での適正なダイナミックレンジを確保するための対策として、奇数ライン用のフィールドメモリ１０５と偶数ライン用のフィールドメモリ１０６と加算器１０７とセレクタ回路１０８とを設けてあるのである。
【００３５】
図２はＣＣＤからなる撮像素子１０３における読み出し動作を説明するための模式図である。図２（ａ）は単板方式のＣＣＤにおけるカラーフィルタの配列を示す。シアン（Ｃｙ：青緑）、イエロー（Ｙｅ：黄）、マゼンタ（Ｍｇ：赤紫）およびグリーン（Ｇ：緑）の補色フィルタとなっている。垂直走査方向に沿って、ライン１、ライン２、ライン３、ライン４…と並んでいるが、このうちライン１、ライン３、ライン５…が奇数ラインであり、ライン２、ライン４、ライン６…が偶数ラインである。図２（ｂ）はフィールド撮影時における撮像素子１０３からの読み出し動作を示し、図２（ｃ）はフレーム撮影時における読み出し動作を示す。
【００３６】
図３はダイナミックレンジ補正回路１０９におけるニー処理機能部のニー特性を示す。フィールド撮影時ニー特性線ＫＦi は、ニー処理を行わない場合のフィールド撮影特性線Ｆi を圧縮したものに相当している。飽和像面光量Ｈｓ以上におけるフィールド撮影特性線Ｆi の飽和出力電圧Ｖｓ2 を信号処理回路１１０のダイナミックレンジに対応するダイナミックレンジ上限値Ｖmax まで圧縮し、フィールド撮影特性線Ｆi の傾斜部分におけるＶｋをニーポイント電圧として、ニーポイント電圧Ｖｋから飽和出力電圧Ｖｓ2 までの勾配をダイナミックレンジ上限値Ｖmax まで圧縮し、ニーポイント電圧Ｖｋ以下ではニー処理を行わない元のフィールド撮影特性線Ｆi と一致させてある。そして、フレーム撮影時ニー特性線ＫＦr はフィールド撮影時ニー特性線ＫＦi と同じとしてある。すなわち、このダイナミックレンジ補正回路１０９は、ニー処理は行うものであっても、ニー特性の切り換えは行わないものとなっている。
【００３７】
以上のように構成された実施の形態１の電子スチルカメラ（撮像装置）について、以下にその動作を説明する。
【００３８】
レンズ１０１および絞り１０２を介して被写体像を入射した撮像素子（ＣＣＤ）１０３において、その被写体像を電荷に光電変換する。このとき、マイクロコンピュータ１１３は撮像素子１０３の蓄積電荷量を適正レベルに保つように制御信号を絞り駆動回路１１１に与えることにより、絞り駆動回路１１１が絞り１０２を制御する。そして、撮像素子（ＣＣＤ）１０３における読み出し動作の制御は、マイクロコンピュータ１１３から撮像素子駆動回路１１２を介して行われる。絞り１０２における開口量は、フィールド撮影時とフレーム撮影時とで異なる。撮像素子１０３からの読み出し動作についても、セレクタ回路１０８に対する制御についても、フィールド撮影時とフレーム撮影時とで異なる。
【００３９】
（１）《フィールド撮影時》
フィールド撮影時において、マイクロコンピュータ１１３はフィールド／フレーム切換信号を撮像素子駆動回路１１２に与えることにより、撮像素子駆動回路１１２が撮像素子１０３を駆動する状態をフィールド撮影のモードに切り換える。また、マイクロコンピュータ１１３はセレクタ回路１０８に制御信号を与えることにより、セレクタ回路１０８がＣＤＳ・ＡＧＣ回路１０４からの出力信号を選択する状態に切り換える。
【００４０】
このフィールド撮影時における撮像素子駆動回路１１２による撮像素子（ＣＣＤ）１０３からの読み出し動作は、図２（ｂ）に示すとおりである。
【００４１】
（Ａ）奇数（ＯＤＤ）フィールドでは、ライン１とライン２とを画素混合して読み出し、またライン３とライン４とを画素混合して読み出すといった具合に、ｎを自然数（１，２，３…）として、奇数ライン（２ｎ−１）を先に読み出して、これと次の偶数ライン（２ｎ）を画素混合して読み出す。
【００４２】
（Ｂ）偶数（ＥＶＥＮ）フィールドでは、ライン２とライン３とを画素混合して読み出し、またライン４とライン５とを画素混合して読み出すといった具合に、偶数ライン（２ｎ）を先に読み出して、これと次の奇数ライン（２ｎ＋１）を画素混合して読み出す。
【００４３】
このようにして撮像素子１０３からフィールド撮影での信号を読み出す。奇数フィールドからの読み出しは１フィールド期間かかり、偶数フィールドからの読み出しも１フィールド期間かかる。奇数フィールドからの読み出しと偶数フィールドからの読み出しとは交互に繰り返し実行される。各１フィールド期間の撮像素子１０３からの出力信号をＣＤＳ・ＡＧＣ回路１０４においてサンプリングし、増幅して出力する。セレクタ回路１０８はＣＤＳ・ＡＧＣ回路１０４からの出力信号を選択的に入力し、それをダイナミックレンジ補正回路１０９に送出する。奇数ライン用のフィールドメモリ１０５、偶数ライン用のフィールドメモリ１０６および加算器１０７の経路は用いない。ダイナミックレンジ補正回路１０９におけるニー処理機能部は入力した信号に対してニー処理に基づくダイナミックレンジ補正を行う。信号処理回路１１０はダイナミックレンジ補正された信号に対して所要の信号処理を行い、フィールド動画を出力する。
【００４４】
（２）《フレーム撮影時》
フレーム撮影時において、マイクロコンピュータ１１３はフィールド／フレーム切換信号を絞り駆動回路１１１および撮像素子駆動回路１１２に与えることにより、絞り１０２の開口量を調整するとともに、撮像素子駆動回路１１２が撮像素子１０３を駆動する状態をフレーム撮影のモードに切り換える。また、マイクロコンピュータ１１３はセレクタ回路１０８に制御信号を与えることにより、セレクタ回路１０８が加算器１０７からの出力信号を選択する状態に切り換える。
【００４５】
さらに、撮像素子（ＣＣＤ）１０３が１フィールド期間の被写体像の電荷を蓄積した時点でさらなる電荷蓄積を起こさないようにするため、マイクロコンピュータ１１３は絞り駆動回路１１１に制御信号を与えることにより、これ以降次の撮影まで絞り１０２を一旦閉鎖する。
【００４６】
このフレーム撮影時における撮像素子駆動回路１１２による撮像素子１０３からの読み出し動作は、図２（ｃ）において矢印で示すとおりである。
【００４７】
（Ａ）奇数（ＯＤＤ）フィールドでは、ライン１，３，５…というふうに奇数ラインを読み出す。マイクロコンピュータ１１３はタイミングを同期させて奇数ライン用のフィールドメモリ１０５をアクティブにする。ＣＤＳ・ＡＧＣ回路１０４からの１フィールド分の奇数ラインの信号を奇数ライン用のフィールドメモリ１０５に記憶する。
【００４８】
（Ｂ）偶数（ＥＶＥＮ）フィールドでは、ライン２，４，６…というふうに偶数ラインを読み出す。マイクロコンピュータ１１３はタイミングを同期させて偶数ライン用のフィールドメモリ１０６をアクティブにする。ＣＤＳ・ＡＧＣ回路１０４からの１フィールド分の偶数ラインの信号を偶数ライン用のフィールドメモリ１０６に記憶する。
【００４９】
このようにして撮像素子１０３からフレーム撮影での信号を読み出し、奇数フィールドと偶数フィールドを合わせて２フィールド分つまり１フレーム分の信号を２フィールド期間かけて読み出し、奇数フィールドの信号は奇数ライン用のフィールドメモリ１０５に記憶し、偶数フィールドの信号は偶数ライン用のフィールドメモリ１０６に記憶する。読み出し中は絞り１０２は閉鎖されている。フレーム撮影は静止画撮影であって動画撮影ではないので、１コマ分の被写体像を撮像素子（ＣＣＤ）１０３の撮像面に結像したら、次のコマの被写体像の入射は必要なくなり、絞り１０２は閉鎖するのである。
【００５０】
マイクロコンピュータ１１３はさらに奇数ライン用のフィールドメモリ１０５と偶数ライン用のフィールドメモリ１０６とを同時的に制御して読み出し制御を行い、上記のフィールド撮影時の撮像素子１０３からの読み出し（図２（ｂ）参照）と同じ組み合わせのもとで、両フィールドメモリ１０５，１０６からフィールド周期で加算する組み合わせを変えて読み出し、それぞれを加算器１０７に送り出す。加算器１０７は両フィールドメモリ１０５，１０６からの信号を加算し、フレーム静止画信号を生成し、これを出力する。セレクタ回路１０８は加算器１０７からの出力信号を選択的に入力し、それをダイナミックレンジ補正回路１０９に送出する。ニー処理回路であるダイナミックレンジ補正回路１０９は入力した信号に対してニー処理に基づくダイナミックレンジ補正を行う。信号処理回路１１０はダイナミックレンジ補正された信号に対して所要の信号処理を行い、フレーム静止画を出力する。
【００５１】
上記のように撮像素子１０３において、フィールド撮影時には隣接する奇数ラインと偶数ラインとを組み合わせて画素混合して読み出し、また、フレーム撮影時には加算器１０７において隣接する奇数ラインと偶数ラインを加算して読み出すのは、色分離を行うためである。図２（ａ）に示したカラーフィルタの場合、画素混合して読み出し、演算することにより、周知のとおり、色差信号２Ｒ−Ｇ，２Ｂ−Ｇを得る。
【００５２】
次に、図３を用いて、ダイナミックレンジ補正回路１０９のニー処理について説明する。フィールド撮影時は隣接する奇数ラインと偶数ラインを撮像素子（ＣＣＤ）１０３の内部で画素混合して読み出しており、フレーム撮影時は画素混合せずに読み出し、フィールド撮影時と同様の信号状態となるように加算器１０７で加算している。したがって、フレーム撮影時での加算された信号の輝度レベルはフィールド撮影時の画素混合された信号の輝度レベルと同程度のものとなるので、フレーム撮影時ニー特性線ＫＦr としてはフィールド撮影時ニー特性線ＫＦi と同じでよいのである。すなわち、ダイナミックレンジ補正回路１０９において、フィールド撮影時とフレーム撮影時とでニー特性の切り換えを行う必要はない。
【００５３】
そして、このようにフィールド撮影時ニー特性線ＫＦi とフレーム撮影時ニー特性線ＫＦr とを共通にすることにより、フィールド撮影とフレーム撮影とを切り換えても出力信号レベルの変動はなく、フィールド撮影時とフレーム撮影時のいずれにおいても最適なダイナミックレンジを有する良好な画像を得ることができる。あわせて、ニー特性線が全く同じであることから、フィールド撮影時とフレーム撮影時との相互切り換えにおけるトータルな意味でも最適なダイナミックレンジを確保して、良好な画像を得ることができるのである。
【００５４】
さらに、撮像素子（ＣＣＤ）１０３からの画素混合による信号の形態と、両フィールドメモリ１０５，１０６からの読み出し信号を加算した信号の形態とが同一となるので、信号処理回路１１０としては、フィールド動画・フレーム静止画に共通の信号処理回路を用いることができる。
【００５５】
フレーム撮影時においては、絞り１０２の開口量をフィールド撮影時と同じに設定する。その理由は次のとおりである。フィールド撮影時の絞り開口量における露光量をＥ1 とし、これが光電変換され、画素混合して読み出された輝度レベルを２・Ｙ1 とする。また、フレーム撮影時もフィールド撮影時と同じ絞り開口量における露光量をＥ1 とし、これが光電変換されて読み出された輝度レベルをＹ1 とする。フィールド撮影時ニー特性線ＫＦi とフレーム撮影時ニー特性線ＫＦr とは同じものであり、そのニー圧縮率をαとする。フィールド撮影時において、ＣＤＳ・ＡＧＣ回路１０４からの輝度レベルは２・Ｙ1 であり、これをニー処理すると、その輝度レベルは、α・２・Ｙ1 となる。フレーム撮影時において、奇数ライン用のフィールドメモリ１０５からの輝度レベルはＹ1 、偶数ライン用のフィールドメモリ１０６からの輝度レベルもＹ1 であるから、加算器１０７からの輝度レベルは２・Ｙ1 となる。これをニー処理すると、その輝度レベルは、α・２・Ｙ1 である。α・２・Ｙ1 ＝α・２・Ｙ1 となり、輝度レベルが等しくなる。すなわち、フレーム撮影時の絞り開口量はフィールド撮影時と同じになる。
【００５６】
絞り開口量をフィールド撮影時とフレーム撮影時とで同じにするということは、フィールド撮影とフレーム撮影との間での相互の切り換えそのものに対しては、マイコン１１３は絞り駆動回路１１１の制御を行わないということである。したがって、切り換え時の絞り開口量の調整に要する時間がなくなり、切り換え時に応答遅れが軽減され、出力レベルの変動をより少なくすることができる。
【００５７】
なお、以上の説明では、フレーム撮影時の撮像素子１０３からの読み出し方式を２フィールド期間かけて奇数フィールドでは奇数ラインを読み出し、偶数フィールドでは偶数ラインを読み出すように構成した例で説明したが、１フィールド期間に奇数ラインと偶数ラインとを倍速で順次に読み出す方式についても同様に実施可能である。すなわち、１フィールド期間に奇数ラインと偶数ラインとを倍速で順次に読み出す場合も同様に、奇数ラインの信号を奇数ライン用のフィールドメモリ１０５に記憶し、偶数ラインの信号を偶数ライン用のフィールドメモリ１０６に記憶する。あとは上記した実施の形態１と同様の処理を行うことで同様の効果を得ることができる。
【００５８】
なお、以上の説明では、ダイナミックレンジ補正回路１０９をニー処理回路で構成した例で説明したが、ニー処理回路の代わりにガンマ補正回路やヒストグラムイコライゼーション等の階調補正処理のための回路を用いたものでも、あるいはこれらのダイナミックレンジ補正処理方式を組み合わせた回路を用いたものでも同様に実施可能である。
【００５９】
〔実施の形態２〕
図４は実施の形態２の電子スチルカメラ（撮像装置）の電気的構成を示すブロック図である。図４において、３０１は被写体像を入力するレンズ、３０２は撮像素子３０３への入射光量を制限する絞り、３０３は入射した被写体像を電荷に光電変換する撮像素子（ＣＣＤ）、３０４は撮像素子３０３の出力をサンプリングし、利得を自動調整しながら増幅するＣＤＳ・ＡＧＣ回路（相関二重サンプリング・自動利得制御回路）、３０５は撮像素子３０３からの出力信号の１ライン分を遅延させる１ライン遅延メモリ、３０７はＣＤＳ・ＡＧＣ回路３０４の出力信号と１ライン遅延メモリ３０５の出力信号とを加算する加算器、３０８はＣＤＳ・ＡＧＣ回路３０４の出力信号と加算器３０７の出力信号のいずれか一方を選択するセレクタ回路、３０９はセレクタ回路３０８の出力に対してニー処理によってダイナミックレンジ補正を施すダイナミックレンジ補正回路、３１０はダイナミックレンジ補正回路３０９の出力信号の信号処理を行って映像信号を出力する信号処理回路、３１１は絞り３０２を駆動する絞り駆動回路、３１２はフィールド読み出しとフレーム読み出しとを切り換えて撮像素子３０３を駆動する撮像素子駆動回路、３１３は絞り駆動回路３１１と撮像素子駆動回路３１２とセレクタ回路３０８を制御するマイクロコンピュータである。
【００６０】
実施の形態２における構成が実施の形態１と異なっている点は、フィールド撮影時とフレーム撮影時との相互切り換えにおけるトータルな意味での適正なダイナミックレンジを確保するための対策として、実施の形態１における奇数ライン用のフィールドメモリ１０５と偶数ライン用のフィールドメモリ１０６とがなく、代わりに、１ライン遅延メモリ３０５を用い、加算器３０７の入力が、ＣＤＳ・ＡＧＣ回路３０４から出力されてくる信号と、１ライン遅延メモリ３０５に記憶されている１ライン前の出力信号となっているということである。
【００６１】
実施の形態１の場合と同様に、ダイナミックレンジ補正回路３０９は、従来技術のニー処理回路１００４とは違って、必ずしもニー特性の切り換えを行う必要のないものである。それゆえに、マイクロコンピュータ３１３からはダイナミックレンジ補正回路３０９に対してはニー特性切り換えのための制御信号は出力されていない。
【００６２】
ダイナミックレンジ補正回路３０９におけるニー処理機能部のニー特性は実施の形態１の場合の図３と同様である。すなわち、フレーム撮影時ニー特性線ＫＦr はフィールド撮影特性線Ｆi と同じとしてある。
【００６３】
以上のように構成された実施の形態２の電子スチルカメラ（撮像装置）について、以下にその動作を説明する。実施の形態２の電子スチルカメラは、実施の形態１の電子スチルカメラとほぼ同様の動作を行う。
【００６４】
レンズ３０１および絞り３０２を介して被写体像を入射した撮像素子（ＣＣＤ）３０３において、その被写体像を電荷に光電変換する。このとき、マイクロコンピュータ３１３は撮像素子３０３の蓄積電荷量を適正レベルに保つように制御信号を絞り駆動回路３１１に与えることにより、絞り駆動回路３１１が絞り３０２を制御する。そして、撮像素子（ＣＣＤ）３０３における読み出し動作の制御は、マイクロコンピュータ３１３から撮像素子駆動回路３１２を介して行われる。撮像素子３０３からの読み出し動作は、フィールド撮影時とフレーム撮影時とで異なる。セレクタ回路３０８に対する制御も、フィールド撮影時とフレーム撮影時とで異なる。
【００６５】
実施の形態１と異なっている点は、フレーム撮影時における撮像素子（ＣＣＤ）３０３からの読み出し動作と１ライン遅延メモリ３０５と加算器３０７の動作である。
【００６６】
（１）《フィールド撮影時》
フィールド撮影時において、マイクロコンピュータ３１３はフィールド／フレーム切換信号を撮像素子駆動回路３１２に与えることにより、撮像素子駆動回路３１２が撮像素子３０３を駆動する状態をフィールド撮影のモードに切り換える。また、マイクロコンピュータ３１３はセレクタ回路３０８に制御信号を与えることにより、セレクタ回路３０８がＣＤＳ・ＡＧＣ回路３０４からの出力信号を選択する状態に切り換える。
【００６７】
このフィールド撮影時における撮像素子駆動回路３１２による撮像素子（ＣＣＤ）３０３からの読み出し動作は、図２（ｂ）に示すとおりである。
【００６８】
（Ａ）奇数フィールドでは、実施の形態１の場合と同様に、ｎを自然数（１，２，３…）として、奇数ライン（２ｎ−１）を先に読み出して、これと次の偶数ライン（２ｎ）を画素混合して読み出す。
【００６９】
（Ｂ）偶数フィールドでは、実施の形態１の場合と同様に、偶数ライン（２ｎ）を先に読み出して、これと次の奇数ライン（２ｎ＋１）を画素混合して読み出す。
【００７０】
奇数フィールドからの読み出しは１フィールド期間かかり、偶数フィールドからの読み出しも１フィールド期間かかる。奇数フィールドからの読み出しと偶数フィールドからの読み出しとは交互に繰り返し実行される。各１フィールド期間の撮像素子３０３からの出力信号をＣＤＳ・ＡＧＣ回路３０４においてサンプリングし、増幅して出力する。セレクタ回路３０８はＣＤＳ・ＡＧＣ回路３０４からの出力信号を選択的に入力し、それをダイナミックレンジ補正回路３０９に送出する。１ライン遅延メモリ３０５および加算器３０７の経路は用いない。ダイナミックレンジ補正回路３０９におけるニー処理機能部は入力した信号に対してニー処理に基づくダイナミックレンジ補正を行う。信号処理回路３１０はダイナミックレンジ補正された信号に対して所要の信号処理を行い、フィールド動画を出力する。
【００７１】
（２）《フレーム撮影時》
フレーム撮影時において、マイクロコンピュータ３１３はフィールド／フレーム切換信号を撮像素子駆動回路３１２に与えることにより、撮像素子駆動回路３１２が撮像素子３０３を駆動する状態をフレーム撮影のモードに切り換える。また、マイクロコンピュータ３１３はセレクタ回路３０８に制御信号を与えることにより、セレクタ回路３０８が加算器３０７からの出力信号を選択する状態に切り換える。
【００７２】
本実施の形態２の場合は、実施の形態１とは異なり、フレーム撮影時においてフレーム静止画ではなくフレーム動画を出力するようになっている。そのため、撮像素子（ＣＣＤ）３０３から１フィールド期間で奇数ラインと偶数ラインを倍速で順次に読み出す。実施の形態１の場合のような絞り３０２の一旦閉鎖はしない。
【００７３】
まず、撮像素子３０３からライン１が読み出され、これが１ライン遅延メモリ３０５に記憶される。次に、撮像素子３０３からライン２が読み出され、同時に１ライン遅延メモリ３０５からライン１が読み出され、これらライン１，２が加算器３０７において加算され、ライン（１＋２）の信号となって、セレクタ回路３０８に送出される。ライン２は１ライン遅延メモリ３０５に記憶される。次に、撮像素子３０３からライン３が読み出され、同時に１ライン遅延メモリ３０５からライン２が読み出され、これらライン２，３が加算器３０７において加算され、ライン（２＋３）の信号となって、セレクタ回路３０８に送出される。ライン３は１ライン遅延メモリ３０５に記憶される。さらに、撮像素子３０３からライン４が読み出され、同時に１ライン遅延メモリ３０５からライン３が読み出され、これらライン３，４が加算器３０７において加算され、ライン（３＋４）の信号となって、セレクタ回路３０８に送出される。ライン４は１ライン遅延メモリ３０５に記憶される。このような動作が１フィールド期間にわたって繰り返される。それが終了すると、次の１フィールド分について、同様の処理が行われる。
【００７４】
以上のようにして、ＣＤＳ・ＡＧＣ回路３０４の出力信号と１ライン遅延メモリ３０５の出力信号とを加算器１０７で加算してセレクタ回路３０８に送出する動作を１フィールド期間にわたって実行すると、フレーム動画信号が生成されることになる。
【００７５】
セレクタ回路３０８は加算器３０７からの出力信号を選択的に入力し、それをダイナミックレンジ補正回路３０９に送出する。ニー処理回路であるダイナミックレンジ補正回路３０９は入力した信号に対してニー処理に基づくダイナミックレンジ補正を行う。信号処理回路３１０はダイナミックレンジ補正された信号に対して所要の信号処理を行い、フレーム動画を出力する。
【００７６】
ダイナミックレンジ補正回路３０９のニー処理については、実施の形態１の場合に図３を用いて説明したのと同じである。フィールド撮影時は隣接する奇数ラインと偶数ラインを撮像素子（ＣＣＤ）３０３の内部で画素混合して読み出しており、フレーム撮影時は画素混合せずに読み出し、フィールド撮影時と同様に加算器３０７で加算している。したがって、フレーム撮影時での加算された信号の輝度レベルはフィールド撮影時の画素混合された信号の輝度レベルと同程度のものとなるので、フレーム撮影時ニー特性線ＫＦr としてはフィールド撮影時ニー特性線ＫＦi と同じでよいのである。すなわち、ダイナミックレンジ補正回路３０９において、フィールド撮影時とフレーム撮影時とでニー特性の切り換えを行う必要はない。
【００７７】
そして、このようにフィールド撮影時ニー特性線ＫＦi とフレーム撮影時ニー特性線ＫＦr とを共通にすることにより、フィールド撮影とフレーム撮影とを切り換えても出力信号レベルの変動はなく、フィールド撮影時とフレーム撮影時のいずれにおいても最適なダイナミックレンジを有する良好な画像を得ることができる。あわせて、ニー特性線が全く同じであることから、フィールド撮影時とフレーム撮影時との相互切り換えにおけるトータルな意味でも最適なダイナミックレンジを確保して、良好な画像を得ることができるのである。
【００７８】
さらに、撮像素子（ＣＣＤ）３０３からの画素混合による信号の形態と、ＣＤＳ・ＡＧＣ回路３０４からの信号と１ライン遅延メモリ３０５からの信号を加算した信号の形態とが同一となるので、信号処理回路３１０としては、フィールド動画・フレーム動画に共通の信号処理回路を用いることができる。
【００７９】
なお、以上の説明では、ダイナミックレンジ補正回路３０９をニー処理回路で構成した例で説明したが、ニー処理回路の代わりにガンマ補正回路やヒストグラムイコライゼーション等の階調補正処理のための回路を用いたものでも、あるいはこれらのダイナミックレンジ補正処理方式を組み合わせた回路を用いたものでも同様に実施可能である。
【００８０】
なお、信号処理回路３１０等において別にフィールドメモリを設けておき、このフィールドメモリにフレーム画を一旦記憶した上で、読み出すようにすれば、フレーム静止画信号を出力することもできる。
【００８１】
〔実施の形態３〕
図５は実施の形態３の電子スチルカメラ（撮像装置）の電気的構成を示すブロック図である。図５において、実施の形態１と同様に、４０１は被写体像を入力するレンズ、４０２は撮像素子４０３への入射光量を制限する絞り、４０３は入射した被写体像を電荷に光電変換する撮像素子（ＣＣＤ）、４０４は撮像素子４０３の出力をサンプリングし、利得を自動調整しながら増幅するＣＤＳ・ＡＧＣ回路である。
【００８２】
実施の形態３での新たな構成要素としての４０９はＣＤＳ・ＡＧＣ回路４０４の出力をニー特性を切り換えてニー処理でダイナミックレンジ補正を行うニー処理回路である。
【００８３】
実施の形態１の場合と同様に、４０５はニー処理回路４０９を介しての撮像素子（ＣＣＤ）４０３からの出力信号のうち奇数ラインの出力信号（デジタルデータ）を記憶する奇数（ＯＤＤ）ライン用のフィールドメモリ、４０６はニー処理回路４０９を介しての撮像素子（ＣＣＤ）４０３からの出力信号のうち偶数ラインの出力信号（デジタルデータ）を記憶する偶数（ＥＶＥＮ）ライン用のフィールドメモリ、４０７は奇数ライン用のフィールドメモリ４０５の出力信号と偶数ライン用のフィールドメモリ４０６の出力信号とを加算する加算器、４０８はニー処理回路４０９の出力信号と加算器４０７の出力信号のいずれか一方を選択するセレクタ回路、４１０はセレクタ回路４０８の出力信号の信号処理を行って映像信号を出力する信号処理回路、４１１は絞り４０２を駆動する絞り駆動回路、４１２はフィールド読み出しとフレーム読み出しとを切り換えて撮像素子４０３を駆動する撮像素子駆動回路、４１３は絞り駆動回路４１１と撮像素子駆動回路４１２とセレクタ回路４０８とさらにニー処理回路４０９を制御するマイクロコンピュータである。
【００８４】
本実施の形態３においては、実施の形態１，２の場合の、ニー処理によってダイナミックレンジ補正を施すダイナミックレンジ補正回路は設けていない。
【００８５】
本実施の形態３においては、フィールド撮影時とフレーム撮影時との相互切り換えにおけるトータルな意味での適正なダイナミックレンジを確保するための対策として、奇数ライン用のフィールドメモリ４０５と偶数ライン用のフィールドメモリ４０６と加算器４０７とセレクタ回路４０８と、さらにニー特性を切り換え可能なニー処理回路４０９を設けてあるのである。
【００８６】
ニー処理回路４０９における切り換えるべきニー特性のパターンとしてはいくつかのものが考えられる。その代表例を、図６、図７、図８に示す。
【００８７】
図６に示すニー特性は、ニーポイント電圧とニー圧縮率をともに切り換えるモードに相当している。
【００８８】
フィールド撮影時ニー特性線ＫＦi は、ニー処理を行わない場合のフィールド撮影特性線Ｆi を圧縮したものに相当している。飽和像面光量Ｈｓ以上におけるフィールド撮影特性線Ｆi の飽和出力電圧Ｖｓ2 を信号処理回路４１０のダイナミックレンジに対応するダイナミックレンジ上限値Ｖmax まで圧縮し、フィールド撮影特性線Ｆi の傾斜部分におけるＶｋ2 をニーポイント電圧として、ニーポイント電圧Ｖｋ2 から飽和出力電圧Ｖｓ２までの勾配をダイナミックレンジ上限値Ｖmax まで圧縮し、ニーポイント電圧Ｖｋ2 以下ではニー処理を行わない元のフィールド撮影特性線Ｆi と一致させてある。
【００８９】
そして、実施の形態１，２の場合と異なって、フレーム撮影時ニー特性線ＫＦr はフィールド撮影時ニー特性線ＫＦi とは別のものとして設定してある。すなわち、フレーム撮影時ニー特性線ＫＦr は、ニー処理を行わない場合のフレーム撮影特性線Ｆr を圧縮したものに相当している。飽和像面光量Ｈｓ以上におけるフレーム撮影特性線Ｆr の飽和出力電圧Ｖｓ1 をダイナミックレンジ上限値Ｖmax の１／２まで圧縮し、フレーム撮影特性線Ｆr の傾斜部分におけるＶｋ1 をニーポイント電圧として、ニーポイント電圧Ｖｋ1 からダイナミックレンジ上限値Ｖmax の１／２までの勾配を圧縮し、ニーポイント電圧Ｖｋ1 以下ではニー処理を行わない元のフレーム撮影特性線Ｆr と一致させてある。
【００９０】
図７に示すニー特性は、ニー圧縮率だけを切り換えるモードに相当している。ニーポイント電圧Ｖｋは、フィールド撮影時ニー特性線ＫＦi とフレーム撮影時ニー特性線ＫＦr とで同じとなっている。
【００９１】
図８に示すニー特性は、ニーポイント電圧だけを切り換えるモードに相当している。フィールド撮影特性線Ｆi からフィールド撮影時ニー特性線ＫＦi へのニー圧縮率と、フレーム撮影特性線Ｆr からフレーム撮影時ニー特性線ＫＦr へのニー圧縮率とが等しく、フィールド撮影時ニー特性線ＫＦi とフレーム撮影時ニー特性線ＫＦr の勾配が同じとなっている。フレーム撮影時ニー特性線ＫＦr におけるニーポイント電圧Ｖｋ1 は、フィールド撮影時ニー特性線ＫＦi におけるニーポイント電圧Ｖｋ2 の１／２となっている。
【００９２】
以上のように構成された実施の形態３の電子スチルカメラについて、以下にその動作を説明する。本実施の形態３の電子スチルカメラも実施の形態１の電子スチルカメラとほぼ同様の動作を行う。すなわち、レンズ４０１および絞り４０２を介して被写体像を入射した撮像素子（ＣＣＤ）４０３において、その被写体像を電荷に光電変換する。このとき、マイクロコンピュータ４１３は撮像素子４０３の蓄積電荷量を適正レベルに保つように制御信号を絞り駆動回路４１１に与えることにより、絞り駆動回路４１１が絞り４０２を制御する。そして、撮像素子（ＣＣＤ）４０３における読み出し動作の制御は、マイクロコンピュータ４１３から撮像素子駆動回路４１２を介して行われる。撮像素子４０３からの読み出し動作は、フィールド撮影時とフレーム撮影時とで異なる。セレクタ回路４０８に対する制御も、フィールド撮影時とフレーム撮影時とで異なる。そして、マイクロコンピュータ４１３は、ニー処理回路４０９に対して、フィールド撮影時とフレーム撮影時とでニー特性を切り換えるように制御を行う。
【００９３】
（１）《フィールド撮影時》
フィールド撮影時において、マイクロコンピュータ４１３はフィールド／フレーム切換信号を撮像素子駆動回路４１２に与えることにより、撮像素子駆動回路４１２が撮像素子４０３を駆動する状態をフィールド撮影のモードに切り換える。また、マイクロコンピュータ４１３はセレクタ回路４０８に制御信号を与えることにより、セレクタ回路４０８がニー処理回路４０９からの出力信号を選択する状態に切り換える。そして、マイクロコンピュータ４１３はニー処理回路４０９に制御信号を与えることにより、ニー処理回路４０９のニー特性をフィールド撮影時ニー特性線ＫＦi に切り換える。
【００９４】
このフィールド撮影時における撮像素子駆動回路４１２による撮像素子（ＣＣＤ）４０３からの読み出し動作は、図２（ｂ）に示すとおりである。
【００９５】
（Ａ）奇数フィールドでは、ライン１とライン２とを画素混合して読み出し、またライン３とライン４とを画素混合して読み出すといった具合に、ｎを自然数（１，２，３…）として、奇数ライン（２ｎ−１）を先に読み出して、これと次の偶数ライン（２ｎ）を画素混合して読み出す。
【００９６】
（Ｂ）偶数フィールドでは、ライン２とライン３とを画素混合して読み出し、またライン４とライン５とを画素混合して読み出すといった具合に、偶数ライン（２ｎ）を先に読み出して、これと次の奇数ライン（２ｎ＋１）を画素混合して読み出す。
【００９７】
奇数フィールドからの読み出しと偶数フィールドからの読み出しとは交互に繰り返し実行される。各１フィールド期間の撮像素子４０３からの出力信号をＣＤＳ・ＡＧＣ回路４０４においてサンプリングし、増幅してニー処理回路４０９に出力し、ニー処理回路４０９においてフィールド撮影時ニー特性線ＫＦi に従ってニー処理を行う。セレクタ回路４０８はニー処理回路４０９からの出力信号を選択的に入力し、それを信号処理回路４１０に送出する。奇数ライン用のフィールドメモリ４０５、偶数ライン用のフィールドメモリ４０６および加算器４０７の経路は用いない。信号処理回路４１０はニー処理された信号に対して所要の信号処理を行い、フィールド動画を出力する。
【００９８】
（２）《フレーム撮影時》
フレーム撮影時において、マイクロコンピュータ４１３はフィールド／フレーム切換信号を撮像素子駆動回路４１２に与えることにより、撮像素子駆動回路４１２が撮像素子４０３を駆動する状態をフレーム撮影のモードに切り換える。また、マイクロコンピュータ４１３はセレクタ回路４０８に制御信号を与えることにより、セレクタ回路４０８が加算器４０７からの出力信号を選択する状態に切り換える。そして、マイクロコンピュータ４１３はニー処理回路４０９に制御信号を与えることにより、ニー処理回路４０９のニー特性をフレーム撮影時ニー特性線ＫＦr に切り換える。
【００９９】
さらに、撮像素子（ＣＣＤ）４０３が１フィールド期間の被写体像の電荷を蓄積した時点でさらなる電荷蓄積を起こさないようにするため、マイクロコンピュータ４１３は絞り駆動回路４１１に制御信号を与えることにより、それ以降次の撮影まで絞り４０２を一旦閉鎖する。撮像素子４０３からの出力信号をＣＤＳ・ＡＧＣ回路４０４においてサンプリングし、増幅してニー処理回路４０９に出力し、ニー処理回路４０９においてフレーム撮影時ニー特性線ＫＦr に従ってニー処理を行う。
【０１００】
このフレーム撮影時における撮像素子駆動回路４１２による撮像素子４０３からの読み出し動作は、図２（ｃ）において矢印で示すとおりである。
【０１０１】
（Ａ）奇数フィールドでは、撮像素子（ＣＣＤ）４０３において、ライン１，３，５…というふうに奇数ラインを読み出す。マイクロコンピュータ４１３はタイミングを同期させて奇数ライン用のフィールドメモリ４０５をアクティブにする。ニー処理が行われたニー処理回路４０９からの１フィールド分の奇数ラインの信号を奇数ライン用のフィールドメモリ４０５に記憶する。
【０１０２】
（Ｂ）偶数フィールドでは、ライン２，４，６…というふうに偶数ラインを読み出す。マイクロコンピュータ４１３はタイミングを同期させて偶数ライン用のフィールドメモリ４０６をアクティブにする。ニー処理が行われたニー処理回路４０９からの１フィールド分の偶数ラインの信号を偶数ライン用のフィールドメモリ４０６に記憶する。
【０１０３】
このようにして撮像素子４０３からフレーム撮影での信号を読み出し、奇数フィールドと偶数フィールドを合わせて２フィールド分つまり１フレーム分の信号を２フィールド期間かけて読み出し、奇数フィールドの信号は奇数ライン用のフィールドメモリ４０５に記憶し、偶数フィールドの信号は偶数ライン用のフィールドメモリ４０６に記憶する。
【０１０４】
マイクロコンピュータ４１３はさらに奇数ライン用のフィールドメモリ４０５と偶数ライン用のフィールドメモリ４０６とを同時的に制御して読み出し制御を行い、上記のフィールド撮影時の撮像素子４０３からの読み出し（図２（ｂ）参照）と同じ組み合わせのもとで、両フィールドメモリ４０５，４０６からフィールド周期で加算する組み合わせを変えて読み出し、それぞれを加算器４０７に送り出す。加算器４０７は両フィールドメモリ４０５，４０６からの信号を加算し、フレーム静止画信号を生成し、これを出力する。セレクタ回路４０８は加算器４０７からの出力信号を選択的に入力し、それを信号処理回路４１０に送出する。信号処理回路４１０はニー処理された信号に対して所要の信号処理を行い、フレーム静止画を出力する。
【０１０５】
次に、図６を用いて、ニー処理回路４０９のニー処理について説明する。フィールド撮影時においては隣接する奇数ラインと偶数ラインを撮像素子（ＣＣＤ）４０３の内部で画素混合して読み出しているが、その画素混合された信号を、実施の形態１の場合にはセレクタ回路１０８の後段のダイナミックレンジ補正回路１０９においてフィールド撮影時ニー特性線ＫＦi に従ってニー処理を行っており、本実施の形態３の場合にはセレクタ回路４０８の前段のニー処理回路４０９においてフィールド撮影時ニー特性線ＫＦi に従ってニー処理を行っている。これらの間には実質的な相違がない。
【０１０６】
これに対して、フレーム撮影時の場合には、ニー処理回路４０９によるニー処理済みの信号を奇数ライン用のフィールドメモリ４０５と偶数ライン用のフィールドメモリ４０６とに記憶して、それらを加算４０７で加算し、輝度を２倍にした状態でセレクタ回路４０８に送出している。したがって、実施の形態１の場合のようにセレクタ回路１０８の後段のダイナミックレンジ補正回路１０９においてフィールド撮影時ニー特性線ＫＦi に従ってニー処理を行う場合と、本実施の形態３の場合のようにセレクタ回路４０８の前段のニー処理回路４０９においてフィールド撮影時ニー特性線ＫＦi に従ってニー処理を行う場合とは、その実体が異なるのである。
【０１０７】
もし、実施の形態１の場合と同様に、フィールド撮影時ニー特性線ＫＦi とフレーム撮影時ニー特性線ＫＦr とを同じにしていると、加算器４０７を通ってセレクタ回路４０８にきた信号の輝度レベルは、加算器４０７を通らずにニー処理回路４０９から直接にセレクタ回路４０８にきた信号の輝度レベルに対して高輝度部（ニーポイント電圧より大きい部分）が大きくなってしまう。
【０１０８】
そのような理由により、図６について説明したように、両フィールドメモリ４０５，４０６の前段にあるニー処理回路４０９におけるフレーム撮影時ニー特性線ＫＦr をフィールド撮影時ニー特性線ＫＦi の１／２に設定してあるのである。ニーポイント電圧もニー圧縮率も１／２になっている。
【０１０９】
フィールド撮影時に蓄積した電荷を撮像素子（ＣＣＤ）４０３の内部で画素混合して読み出し、これをニー処理回路４０９においてフィールド撮影時ニー特性線ＫＦi のもとでニー処理を行った信号の輝度レベルは、フレーム撮影時に蓄積電荷を撮像素子から画素混合せずに読み出してニー処理回路４０９でニー処理を行った後に、両フィールドメモリ４０５，４０６に記憶した上で、奇数ラインと偶数ラインを加算器４０７で加算した信号の輝度レベルが一致することになる。すなわち、フィールド撮影時とフレーム撮影時の出力信号のレベル変化がないようにしている。
【０１１０】
また、フレーム撮影時においては、ニー処理回路４０９によるニー処理ののちに加算器４０７で隣接する奇数ラインと偶数ラインを加算しているので、マイクロコンピュータ４１３は、フィールド撮影とフレーム撮影時の切り換えに際して、絞り駆動回路４１１を介しての絞り４０２の制御を行わない。その理由は次のとおりである。
【０１１１】
フィールド撮影時の絞り開口量における露光量に対応した輝度レベルを２・Ｙ1 とし、フレーム撮影時もフィールド撮影時と同じ絞り開口量における露光量に対応した輝度レベルをＹ1 とする。フィールド撮影時ニー特性線ＫＦi のニー圧縮率をα、ニーポイント電圧をＶｋ2 、フレーム撮影時ニー特性線ＫＦr のニー圧縮率をβ、ニーポイント電圧をＶｋ1 とすると、α＝２・β、Ｖｋ2 ＝２・Ｖｋ1 である。
【０１１２】
フィールド撮影時において、ＣＤＳ・ＡＧＣ回路４０４からの輝度レベルは２・Ｙ1 であり、これをニー処理すると、その輝度レベルは、ニーポイント電圧以下では２・Ｙ1 となり、ニーポイント電圧以上では（２・Ｙ1 −Ｖｋ2 ）α＋Ｖｋ2 となる。また、同様にして、フレーム撮影時において、奇数フィールドの輝度レベルは、ニーポイント電圧Ｖｋ1 以下ではＹ1 となり、ニーポイント電圧以上では（Ｙ1 −Ｖｋ1 ）β＋Ｖｋ1 であり、偶数フィールドの輝度レベルも同じであり、加算器４０７からの輝度レベルは、ニーポイント電圧以下では２・Ｙ1 となり、ニーポイント電圧以上では｛（Ｙ1 −Ｖｋ1 ）β＋Ｖｋ1 ｝×２となる。ニーポイント電圧以下では２・Ｙ1 ＝２・Ｙ1 となって等しくなり、ニーポイント電圧以上ではα＝２・β、Ｖｋ2 ＝２・Ｖｋ1 であるから、Ｙ1 ＝Ｖｋ1 のときに等しくなる。あるいは２・Ｙ1 ＝Ｖｋ2 のときに等しくなる。すなわち、フレーム撮影時の絞り開口量はフィールド撮影時と同じにしてニーポイント電圧Ｖｋ1 とＶｋ2 を設定したとき出力を等しくすることができる。
【０１１３】
絞り開口量をフィールド撮影時とフレーム撮影時とで同じにするということは、フィールド撮影とフレーム撮影との間での相互の切り換えそのものに対しては、マイコン４１３は絞り駆動回路４１１の制御を行わないということである。したがって、切り換え時の絞り開口量の調整に要する時間がなくなり、切り換え時に応答遅れが軽減され、出力レベルの変動をより少なくすることができる。
【０１１４】
本実施の形態３においては、このような構成にすることで、フィールド撮影とフレーム撮影とを切り換えても出力信号レベルの変動はなく、フィールド撮影時とフレーム撮影時のいずれにおいても最適なダイナミックレンジを有する良好な画像を得ることができる。あわせて、奇数フィールドと偶数フィールドの加算に相当するところのフレーム撮影時ニー特性線ＫＦr を２回足し算したものがフィールド撮影時ニー特性線ＫＦi に匹敵することから、フィールド撮影時とフレーム撮影時との相互切り換えにおけるトータルな意味でも最適なダイナミックレンジを確保して、良好な画像を得ることができるのである。
【０１１５】
さらに、撮像素子（ＣＣＤ）４０３からの画素混合による信号の形態と、両フィールドメモリ４０５，４０６からの読み出し信号を加算した信号の形態とが同一となるので、信号処理回路４１０としては、フィールド動画・フレーム静止画に共通の信号処理回路を用いることができる。
【０１１６】
なお、以上の説明では、ニー処理回路４０９を図６で示したニー特性をもつものとして構成した例で説明したが、その他の図７で示すニー特性や図８で示すニー特性をもつものとしてニー処理回路４０９を構成してもよい。いずれのニー特性も、フレーム撮影時のニー特性を２倍するとフィールド撮影時のニー特性に近くなるように設定してある。このように構成することによって、上記した実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
【０１１７】
なお、以上の説明では、フレーム撮影時の撮像素子４０３からの読み出し方式を２フィールド期間かけて奇数フィールドでは奇数ラインを読み出し、偶数フィールドでは偶数ラインを読み出すように構成した例で説明したが、１フィールド期間に奇数ラインと偶数ラインとを倍速で順次に読み出す方式についても同様に実施可能である。すなわち、１フィールド期間に奇数ラインと偶数ラインとを倍速で順次に読み出す場合も同様に、奇数ラインの信号を奇数ライン用のフィールドメモリ４０５に記憶し、偶数ラインの信号を偶数ライン用のフィールドメモリ４０６に記憶する。あとは上記した実施の形態３と同様の処理を行うことで同様の効果を得ることができる。
【０１１８】
【発明の効果】
以上のように、撮像装置についての本発明によれば、フィールド撮影とフレーム撮影とを相互に切り換えても出力信号レベルの変動はなく、フィールド撮影時自体においてまたフレーム撮影時自体においても適正なダイナミックレンジを確保するだけにとどまらず、フィールド撮影時とフレーム撮影時との相互切り換えにおけるトータルな意味でも適正なダイナミックレンジを確保して、良好な画像を得ることができるという効果が得られる。また、フィールド撮影時とフレーム撮影時とで同じ信号処理回路を使用でき、信号処理回路の単一化を図って構成の簡略化を果たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１の撮像装置（電子スチルカメラ）の電気的構成を示すブロック図
【図２】 ＣＣＤからなる撮像素子における読み出し動作を示す模式図
【図３】 実施の形態１におけるダイナミックレンジ補正回路におけるニー処理機能部のニー特性図
【図４】 実施の形態２の撮像装置（電子スチルカメラ）の電気的構成を示すブロック図
【図５】 実施の形態３の撮像装置（電子スチルカメラ）の電気的構成を示すブロック図
【図６】 実施の形態３におけるニー処理回路のニー特性図
【図７】 実施の形態３におけるニー処理回路の別のニー特性図
【図８】 実施の形態３におけるニー処理回路のさらに別のニー特性図
【図９】 従来の技術の撮像装置（電子スチルカメラ）の電気的構成を示すブロック図
【図１０】 従来の技術の撮像装置（電子スチルカメラ）におけるニー処理回路のニー特性図
【図１１】 一般的な電子スチルカメラにおけるＣＣＤの撮像面での感度特性図
【符号の説明】
１０１，３０１，４０１…レンズ、１０２，３０２，４０２…絞り、１０３，３０３，４０３…撮像素子、１０４，３０４，４０４…ＣＤＳ・ＡＧＣ回路、１０５，４０５…奇数ライン用のフィールドメモリ、１０６，４０６…偶数ライン用のフィールドメモリ、３０５…１ライン遅延メモリ、１０７，３０７，４０７…加算器、１０８，３０８，４０８…セレクタ回路、１０９，３０９…ダイナミックレンジ補正回路、１１０，３１０，４１０…信号処理回路、１１１，３１１，４１１…絞り駆動回路、１１２，３１２，４１２…撮像素子駆動回路、１１３，３１３，４１３…マイクロコンピュータ、ＫＦi …フィールド撮影時ニー特性線、ＫＦr …フレーム撮影時ニー特性線、Ｖｋ，Ｖｋ1 ，Ｖｋ2 …ニーポイント電圧[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an imaging apparatus configured to be able to switch between field shooting and frame shooting.
[0002]
[Prior art]
The dynamic range of a subject in nature is very large, and it is not possible to fit all of them in the dynamic range of the imaging device. However, I want to express the gradation of the highlight part of the image sensor output at least. Therefore, a technique is used in which a certain level or more of the image signal is compressed and placed within the dynamic range of the signal processing system. Such a process of suppressing the high luminance part of the image signal is called “knee process”.
[0003]
An electronic still camera described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-193772 is known as a conventional technique of an imaging apparatus configured to be able to switch between field photography and frame photography.
[0004]
FIG. 9 is a block diagram showing the electrical configuration of the conventional electronic still camera disclosed in the publication. This conventional electronic still camera includes an imaging optical system 1001 including a lens, a diaphragm, a shutter, and the like, an imaging device (CCD) 1002 that photoelectrically converts a subject image obtained from the imaging optical system 1001 into electric charges, and an output of the imaging device 1002. , A knee processing circuit 1004 capable of switching knee characteristics, an output amplifier 1005 for amplifying the output of the knee processing circuit 1004, an image recording device 1006 such as a magnetic disk device, and a field A photographing / frame photographing switching circuit 1007, a drive circuit 1008 for driving the image sensor 1002, and an automatic exposure control (AE) circuit 1009 for exposure control are configured.
[0005]
First, the situation when the knee processing by the knee processing circuit 1004 is not performed will be described with reference to FIG. In FIG. 11, Fi with a steep gradient is a field photographing characteristic line showing the relationship between the image surface light amount on the CCD and the output voltage intensity at the time of field photographing, and Fr with a gentle gradient is the image surface light amount and the output voltage at the time of frame photographing. It is a flame | frame imaging characteristic line which shows the relationship with an intensity | strength. Vs1 is an output saturation voltage during frame photography, Vs2 is an output saturation voltage during field photography, and Hs is a saturation image plane light quantity. As is apparent from the characteristic diagram of FIG. 11, the sensitivity on the imaging surface is doubled in field shooting compared to frame shooting.
[0006]
An electronic still camera performs “knee processing”, which is processing for suppressing a high-luminance portion of an image signal in consideration of a dynamic range problem between an image sensor and a signal processing system, or human visual characteristics.
[0007]
FIGS. 10A and 10B show characteristics when knee processing is performed in the electronic still camera disclosed in the above publication, in contrast to the characteristics shown in FIG. FIG. 10A is a characteristic diagram when both the knee point voltage and the knee compression ratio are switched between the field photographing and the frame photographing, and FIG. 10B is a characteristic diagram when only the knee compression ratio is switched. Vk1, Vk2, and Vk are knee point voltages that are knee processing start voltages, and Vmax is a dynamic range upper limit value of the maximum signal level determined by the dynamic range of the signal processing system.
[0008]
In FIG. 10 (a) showing the characteristics of switching both the knee point voltage and the knee compression ratio, KFi is a knee characteristic line at the time of shooting with a large gradient with the knee point voltage being Vk2 and the dynamic range upper limit value being Vmax, and KFr is This is a knee characteristic line at the time of frame shooting with a small gradient in which the knee point voltage is Vk1 and the dynamic range upper limit value is also Vmax.
[0009]
In FIG. 10 (b) showing the characteristic of switching only the knee compression rate, KFi is a knee characteristic line at the time of field shooting with a small gradient in which the knee point voltage is Vk and the dynamic range upper limit value is Vmax, and KFr is the same knee point voltage. This is a slightly characteristic gradient knee characteristic line with Vk as the dynamic range upper limit value and Vmax as well.
[0010]
The operation of the conventional electronic still camera configured as shown in FIG. 9 will be described.
[0011]
A subject image obtained by the imaging optical system 1001 is imaged on an imaging element (CCD) 1002 and subjected to photoelectric conversion, and knee processing is performed by a knee processing circuit 1004 via a preamplifier 1003. The output image signal of the knee processing circuit 1004 is recorded in the image recording device 1006 via the output amplifier 1005.
[0012]
At the time of field shooting, the field shooting / frame shooting switching circuit 1007 is switched to the field shooting side, and the automatic exposure control circuit 1009, the drive circuit 1008, and the knee processing circuit 1004 are switched according to the switching state. That is, the automatic exposure control circuit 1009 determines an exposure condition suitable for the sensitivity at the time of field shooting, and transmits the exposure condition to the imaging optical system 1001. The subject image obtained under this exposure condition is photoelectrically converted by the image sensor (CCD) 1002, and the obtained charge is output from the image sensor 1002 in the field imaging mode determined by the drive circuit 1008. That is, odd lines and even lines are mixed and output within the image sensor. Further, the knee processing circuit 1004 selects a field shooting knee characteristic line KFi shown in FIG. 10A or 10B for field shooting in accordance with a signal from the switching circuit 1007, and performs appropriate knee processing. The image is recorded in the image recording apparatus 1006 via the output amplifier 1005.
[0013]
Next, at the time of frame shooting, the field shooting / frame shooting switching circuit 1007 is switched to the frame shooting side, so that the exposure suitable for the sensitivity at the time of frame shooting is performed by the automatic exposure control circuit 1009 in the same manner as at the time of field shooting. Conditions are determined, and the obtained subject image is photoelectrically converted by the image sensor 1002. Charges of odd lines or even lines accumulated in the image sensor 1002 are sequentially read from the image sensor 1002 in the frame shooting mode determined by the drive circuit 1008 and input to the knee processing circuit 1004 via the preamplifier 1003. In the knee processing circuit 1004, a frame shooting knee characteristic line KFr shown in FIG. 10A or 10B for frame shooting is selected by a signal from the switching circuit 1007, appropriate knee processing is performed, and an output amplifier The image is recorded in the image recording apparatus 1006 via 1005.
[0014]
As described above, in the above-described conventional imaging device (electronic still camera), the knee characteristics are switched in the knee processing circuit between field shooting and frame shooting, so that field shooting and frame shooting can be performed. In any case, a good image having an appropriate dynamic range can be obtained.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the conventional image pickup apparatus (electronic still camera) having the above-described configuration, the knee characteristic is switched to the knee characteristic line KFi at the time of field shooting at the time of field shooting, and at the time of frame shooting as the knee characteristic at the time of frame shooting. Even when switching to the knee characteristic line KFr, in the low light quantity region, it is the same as the original field shooting characteristic line Fi and the frame shooting characteristic line Fr, and the sensitivity is greatly different from 1: 2, so field shooting and frame shooting are the same. Even when the dynamic range is the same, the output signal level varies greatly between field shooting and frame shooting for the same amount of light. Even in the high light quantity region, the output signal level varies greatly between field photography and frame photography for the same light quantity.
[0016]
In other words, in the conventional technology, although an appropriate dynamic range can be secured at the time of field shooting or frame shooting, the appropriateness of the dynamic range is within the field shooting state itself. Or, it is inside the frame shooting state itself, and it does not mean that the dynamic range is appropriate even when switching between field shooting and frame shooting.
[0017]
Even if the exposure condition suitable for the sensitivity at the time of field shooting / frame shooting is determined by the automatic exposure control circuit and the image signal is captured by the image pickup device (CCD), the operation of the diaphragm is usually slow. When switching between shooting and field shooting, it takes time until the aperture is stabilized, and the output signal level fluctuates during that time. For example, when field moving image shooting and frame still image shooting are switched to each other, the brightness of moving images and still images differ greatly.
[0018]
Further, in the prior art, the signal processing circuit is not shown in FIG. 9, but in the case of knee characteristic switching in the configuration, it is input to the signal processing circuit during field shooting and frame shooting. As a result, two signal processing circuits having different characteristics are required.
[0019]
The present invention solves the above-mentioned problem, and not only ensures an appropriate dynamic range at the time of field shooting itself and also at the time of frame shooting itself, but also provides a total in switching between field shooting and frame shooting. The purpose is to secure a proper dynamic range and to obtain a good image. Another object of the present invention is to make it possible to use the same signal processing circuit for field shooting and frame shooting.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
The image pickup apparatus according to the present invention performs dynamic range correction on a signal read out by mixing pixels from the image pickup device at the time of field shooting, but at the time of frame shooting, the signal is obtained by adding the odd and even lines read out from the image pickup device. Therefore, when the field shooting and the frame shooting are switched to each other, the output signal level does not fluctuate even if the knee characteristics are not switched. Further, the state of the signal input to the signal processing circuit is basically the same between the field photographing and the frame photographing.
[0021]
The image pickup apparatus according to the present invention performs dynamic range correction on a signal read out by mixing pixels from the image sensor during field shooting, but adds the signal read from the image sensor and its one-line delay signal during frame shooting. By configuring so that the dynamic range correction is performed on the signal, the output signal level does not fluctuate even if the knee characteristics are not switched when the field shooting and the frame shooting are switched to each other. Further, the state of the signal input to the signal processing circuit is basically the same between the field photographing and the frame photographing. In general, moving images are obtained both in field shooting and frame shooting, but still images can also be obtained in frame shooting.
[0022]
The imaging device according to the present invention changes the knee characteristic to the knee characteristic at the time of field shooting at the time of field shooting, and outputs a signal obtained by performing knee processing on a signal read out by mixing pixels from the image sensor, but at the time of frame shooting. The knee characteristic is switched to make a knee characteristic line at the time of frame shooting, and the signal obtained by adding the knee process for the odd line read from the image sensor and the signal subjected to the knee process for the even line is output. With this configuration, the output signal level does not fluctuate when field shooting and frame shooting are switched to each other. Further, the state of the signal input to the signal processing circuit is basically the same between the field photographing and the frame photographing.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An image pickup apparatus according to a first aspect of the present invention includes an image pickup device capable of switching to field shooting for reading out adjacent odd lines and even lines and frame shooting for reading out odd lines and even lines independently, and an output of the image pickup device Add odd and even lines of signal Adder circuit And select the output signal of the image sensor at the time of field shooting, and add at the time of frame shooting circuit The output signal of Selector circuit And said Selector circuit Perform dynamic range correction on the output signal of Dynamic range correction circuit When A signal processing circuit that performs signal processing on the output signal of the dynamic range correction circuit and outputs a video signal It is the composition provided with. Thereby, at the time of field photography, odd lines and even lines are added and output inside the image sensor. At the time of frame shooting, the charges of the odd lines or even lines accumulated in the image sensor are sequentially read out, Adder circuit Therefore, the output signal level does not fluctuate even when switching between field shooting and frame shooting. In other words, the proper dynamic range is not only secured in the field shooting itself and also in the frame shooting itself, but also in the total sense in the mutual switching between the field shooting and the frame shooting. Thus, an effect that a good image can be obtained is obtained. Since the signal input to the signal processing circuit is basically the same for field shooting and frame shooting, it is necessary to prepare two signal processing circuits, one for field shooting and one for frame shooting. Rather, it can be used in common and the configuration can be simplified.
[0024]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an image pickup device for photoelectrically converting a subject image obtained by an optical system into an electric charge, and a field photographing drive method for adding and reading adjacent odd and even lines adjacent to the image pickup device. An imaging element driving circuit capable of switching between a frame imaging driving method for reading out odd lines and even lines independently; a field memory for storing odd lines of output signals of the imaging element; and an output signal of the imaging element A field memory for storing even lines, and an addition for adding the output signal of the field memory for odd lines and the output signal of the field memory for even lines circuit And the output signal of the image sensor and the addition circuit A selector circuit for selecting the output signal, and a dynamic range correction circuit for performing dynamic range correction on the output signal of the selector circuit, A signal processing circuit that performs signal processing on an output signal of the dynamic range correction circuit and outputs a video signal; With field shooting and frame shooting Depending on the shooting conditions of Image sensor driving circuit Drive system and The selector circuit Output signal selection Is switched. Thereby, at the time of field photography, odd lines and even lines are added and output inside the image sensor. Also, at the time of frame shooting, the charges of odd lines or even lines accumulated in the image sensor are sequentially read out, Adder circuit Therefore, even when switching between field shooting and frame shooting, the output signal level does not change, and a good image having an appropriate dynamic range can be obtained both in field shooting and frame shooting. The effect is obtained. In addition, since the signal input to the signal processing circuit is basically the same during field shooting and frame shooting, the signal processing circuit can be configured as a single signal.
[0025]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an image pickup device capable of switching between field shooting for reading out adjacent odd lines and even lines and frame shooting for reading out odd lines and even lines independently, and an output of the image pickup device. Add signal and 1 line delay signal of its output signal Adder circuit And select the output signal of the image sensor at the time of field shooting, and add at the time of frame shooting circuit The output signal of Selector circuit And said Selector circuit Perform dynamic range correction on the output signal of Dynamic range correction circuit When A signal processing circuit that performs signal processing on an output signal of the dynamic range correction circuit and outputs a video signal; It is the composition provided with. Thereby, at the time of field photography, odd lines and even lines are added and output inside the image sensor. Further, during frame shooting, the charges on the odd lines or even lines accumulated in the image sensor are sequentially read out and delayed by one line by the one-line delay memory. Next, the output signal from the image sensor and the output signal from the image sensor delayed by one line are added. circuit Therefore, even when switching between field shooting and frame shooting, the output signal level does not change, and a good image having an appropriate dynamic range can be obtained both in field shooting and frame shooting. The effect is obtained. Since the signal input to the signal processing circuit is basically the same for field shooting and frame shooting, it is necessary to prepare two signal processing circuits, one for field shooting and one for frame shooting. Rather, it can be used in common and the configuration can be simplified.
[0026]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an imaging device for photoelectrically converting a subject image obtained by an optical system into electric charges, and a field imaging driving method for adding and reading adjacent odd and even lines adjacent to the imaging device. An imaging element driving circuit capable of switching between a frame imaging driving method for independently reading out odd lines and even lines, a one-line delay memory for delaying an output signal of the imaging element by one line, and an output signal of the imaging element And adding the output signal of the line delay memory circuit And the output signal of the image sensor and the addition circuit A selector circuit for selecting the output signal, and a dynamic range correction circuit for performing dynamic range correction on the output signal of the selector circuit, A signal processing circuit that performs signal processing on an output signal of the dynamic range correction circuit and outputs a video signal; With field shooting and frame shooting Depending on the shooting conditions of Image sensor driving circuit Drive system and The selector circuit Output signal selection Are configured to be switched. The same operation and effect as in the third aspect can be obtained.
[0027]
The dynamic range correction according to claim 1. circuit As a preferred mode, field shooting and frame shooting Use a gamma correction circuit with the same characteristics or a gradation correction circuit using histogram equalization with the same characteristics. That is.
[0028]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an imaging device capable of switching between field imaging for reading out adjacent odd lines and even lines, and frame imaging for independently reading out odd lines and even lines, and at the time of field imaging and a frame. Knee characteristics are switched between shooting and knee processing is performed on the output signal of the image sensor Knee processing circuit And the knee processing circuit The odd line and the even line of the output signal of the image sensor via Adder circuit And knee processing during field shooting circuit Select the output signal of the image sensor via the circuit The output signal of Selector circuit When A signal processing circuit that performs signal processing on an output signal of the selector circuit and outputs a video signal; It is the composition provided with. As a result, the output signal level does not fluctuate when switching between field shooting and frame shooting. Further, the state of the signal input to the signal processing circuit is basically the same between the field photographing and the frame photographing.
[0029]
An image pickup apparatus according to a seventh aspect of the present invention is an image pickup device that photoelectrically converts a subject image obtained by an optical system into electric charge, and a field image pickup drive method that adds and reads adjacent odd and even lines of the image pickup device. And an imaging device drive circuit capable of switching between frame shooting driving methods for independently reading odd lines and even lines, and switching knee characteristics between field shooting and frame shooting to output signals from the imaging device. A knee processing circuit that performs knee processing; a field memory that stores an output signal of the knee processing circuit corresponding to an odd line of the image sensor; and an output signal of the knee processing circuit that corresponds to an even line of the image sensor Field memory, the odd line field memory output signal and the even line field memory output Addition to adding the issue circuit And the output signal of the knee processing circuit and the addition circuit Selector circuit for selecting the output signal of A signal processing circuit that performs signal processing on an output signal of the selector circuit and outputs a video signal; With field shooting and frame shooting Depending on the shooting conditions of Image sensor driving circuit Drive system and The selector circuit Output signal selection The In addition to switching, signal processing is performed by the same signal processing circuit in both field shooting and frame shooting. An imaging apparatus characterized by that. Thereby, at the time of field photography, odd lines and even lines are added and output inside the image sensor. Also, during frame shooting, the charges on the odd-numbered lines or even-numbered lines accumulated in the image sensor are sequentially read out and written in the field memory for odd-numbered lines and the field memory for even-numbered lines, respectively. Next, output signals from both field memories Adder circuit Are added and output. The knee characteristics are switched so that the signal level is the same when added inside the image sensor and when added outside the image sensor, so there is no fluctuation in the output signal level even when switching between field shooting and frame shooting. There is an effect that a good image having an appropriate dynamic range can be obtained both in shooting and in frame shooting. In addition, since the signal input to the signal processing circuit is basically the same during field shooting and frame shooting, the same signal processing circuit can be configured during field shooting and frame shooting.
[0030]
As other matters, preferred embodiments are as follows. The knee processing according to claims 6 and 7 circuit Should be set so that the knee characteristic line during frame shooting has a level approximately half that of the knee characteristic line during field shooting. (Claim 8) . The knee processing according to claim 8. circuit The knee point level should be different between the knee characteristic line for field shooting and the knee characteristic line for frame shooting. (Claim 9) . The knee processing circuit The knee compression rate may be different between the knee characteristic line for field shooting and the knee characteristic line for frame shooting. (Claim 10) . The knee processing circuit May have different knee point levels and knee compression rates in the knee characteristic line during field shooting and the knee characteristic line during frame shooting. (Claim 11) . Moreover, in Claims 1-11, When shooting a frame It is preferable that an odd line and an even line are read at a double speed in one field period. (Claim 12) .
[0031]
Hereinafter, a specific embodiment of an imaging apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, an electronic still camera is taken as an example of an imaging apparatus.
[0032]
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of the electronic still camera (imaging device) according to the first embodiment. In FIG. 1, 101 is a lens for inputting a subject image, 102 is a stop for limiting the amount of light incident on the image sensor 103, 103 is an image sensor (CCD: charge coupled device) for photoelectrically converting the incident subject image into electric charge, 104 Is a CDS / AGC circuit (Correlated Double Sampling: Automatic gain Control) that samples and amplifies the output of the image sensor 103 and automatically adjusts the gain, and 105 is connected via the CDS / AGC circuit 104. The odd-numbered (ODD) line field memory 106 stores an odd-numbered line output signal (digital data) among the output signals from the image-capturing element (CCD) 103, and 106 represents an image-capturing element (CDS / AGC circuit 104). CCD (even number) output signal (digital data) of the even lines among the output signals from 103 VEN) line field memory, 107 an adder for adding the output signal of the odd line field memory 105 and the output signal of the field memory 106 for the even line, and 108 adding the output signal of the CDS / AGC circuit 104 109 is a selector circuit that selects one of the output signals of the device 107, 109 is a dynamic range correction circuit that performs dynamic range correction on the output of the selector circuit 108 by knee processing, and 110 is a signal of the output signal of the dynamic range correction circuit 109 A signal processing circuit that performs processing and outputs a video signal; 111, an aperture drive circuit that drives the aperture 102; 112, an image sensor drive circuit that drives the image sensor 103 by switching between field readout and frame readout; 113, aperture drive Circuit 111 and image sensor driving circuit 11 And a microcomputer for controlling the selector circuit 108.
[0033]
The point to be noted in the above configuration is that the dynamic range correction circuit 109 is not necessarily required to switch the knee characteristic, unlike the knee processing circuit 1004 of the prior art. Therefore, the microcomputer 113 does not output a control signal for switching the knee characteristic to the dynamic range correction circuit 109.
[0034]
In the first embodiment, the field memory 105 for odd lines and the field for even lines are used as a countermeasure for ensuring a proper dynamic range in the total sense in mutual switching between field shooting and frame shooting. A memory 106, an adder 107, and a selector circuit 108 are provided.
[0035]
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a reading operation in the image sensor 103 made of a CCD. FIG. 2A shows an arrangement of color filters in a single-plate CCD. It is a complementary color filter of cyan (Cy: blue-green), yellow (Ye: yellow), magenta (Mg: magenta) and green (G: green). Along with the line 1, line 2, line 3, line 4 ... along the vertical scanning direction, of which line 1, line 3, line 5 ... are odd lines, line 2, line 4, line 6 ... are even lines. FIG. 2B shows a read operation from the image sensor 103 during field shooting, and FIG. 2C shows a read operation during frame shooting.
[0036]
FIG. 3 shows knee characteristics of the knee processing function unit in the dynamic range correction circuit 109. The field photographing knee characteristic line KFi corresponds to a compressed field photographing characteristic line Fi when knee processing is not performed. The saturation output voltage Vs2 of the field imaging characteristic line Fi at the saturation image plane light quantity Hs or more is compressed to the dynamic range upper limit value Vmax corresponding to the dynamic range of the signal processing circuit 110, and Vk in the inclined portion of the field imaging characteristic line Fi is knee pointed. As the voltage, the gradient from the knee point voltage Vk to the saturated output voltage Vs2 is compressed to the dynamic range upper limit value Vmax, and is matched with the original field imaging characteristic line Fi where knee processing is not performed below the knee point voltage Vk. The frame characteristic knee characteristic line KFr is the same as the field characteristic knee characteristic line KFi. In other words, the dynamic range correction circuit 109 performs knee processing, but does not switch knee characteristics.
[0037]
The operation of the electronic still camera (imaging device) according to the first embodiment configured as described above will be described below.
[0038]
In an image sensor (CCD) 103 that receives a subject image through a lens 101 and a diaphragm 102, the subject image is photoelectrically converted into electric charges. At this time, the microcomputer 113 gives a control signal to the aperture driving circuit 111 so as to keep the accumulated charge amount of the image sensor 103 at an appropriate level, so that the aperture driving circuit 111 controls the aperture 102. The readout operation in the image sensor (CCD) 103 is controlled from the microcomputer 113 via the image sensor drive circuit 112. The opening amount of the aperture 102 differs between field shooting and frame shooting. The reading operation from the image sensor 103 and the control of the selector circuit 108 are different between the field shooting and the frame shooting.
[0039]
(1) << Field shooting >>
At the time of field shooting, the microcomputer 113 supplies a field / frame switching signal to the image sensor driving circuit 112 to switch the state in which the image sensor driving circuit 112 drives the image sensor 103 to the field imaging mode. Further, the microcomputer 113 switches the state in which the selector circuit 108 selects the output signal from the CDS / AGC circuit 104 by giving a control signal to the selector circuit 108.
[0040]
The reading operation from the image sensor (CCD) 103 by the image sensor drive circuit 112 at the time of this field photographing is as shown in FIG.
[0041]
(A) In the odd (ODD) field, n is a natural number (1, 2, 3..., For example, line 1 and line 2 are read out by mixing pixels, and line 3 and line 4 are read out by mixing pixels. ), The odd line (2n-1) is read first, and this and the next even line (2n) are mixed and read.
[0042]
(B) In the even (EVEN) field, the line 2 and the line 3 are read out by mixing pixels, and the line 4 and the line 5 are read out by mixing pixels. For example, the even line (2n) is read first. This and the next odd line (2n + 1) are mixed and read out.
[0043]
In this way, a signal for field imaging is read from the image sensor 103. Reading from the odd field takes one field period, and reading from the even field also takes one field period. Reading from the odd field and reading from the even field are repeatedly performed alternately. The output signal from the image sensor 103 in each one-field period is sampled in the CDS / AGC circuit 104, amplified and output. The selector circuit 108 selectively receives the output signal from the CDS / AGC circuit 104 and sends it to the dynamic range correction circuit 109. The paths of the field memory 105 for odd lines, the field memory 106 for even lines, and the adder 107 are not used. The knee processing function unit in the dynamic range correction circuit 109 performs dynamic range correction based on knee processing on the input signal. The signal processing circuit 110 performs necessary signal processing on the dynamic range corrected signal and outputs a field moving image.
[0044]
(2) << When shooting a frame >>
At the time of frame shooting, the microcomputer 113 adjusts the opening amount of the diaphragm 102 by giving a field / frame switching signal to the diaphragm drive circuit 111 and the image sensor drive circuit 112, and the image sensor drive circuit 112 controls the image sensor 103. Switch the driving state to the frame shooting mode. Further, the microcomputer 113 switches the state in which the selector circuit 108 selects the output signal from the adder 107 by giving a control signal to the selector circuit 108.
[0045]
Further, in order to prevent further charge accumulation when the image pickup element (CCD) 103 accumulates the charge of the subject image in one field period, the microcomputer 113 gives a control signal to the aperture driving circuit 111 to thereby Thereafter, the aperture 102 is once closed until the next shooting.
[0046]
The readout operation from the image sensor 103 by the image sensor drive circuit 112 at the time of frame shooting is as shown by an arrow in FIG.
[0047]
(A) In the odd (ODD) field, odd lines are read out as lines 1, 3, 5,. The microcomputer 113 activates the field memory 105 for odd lines by synchronizing the timing. An odd line signal for one field from the CDS / AGC circuit 104 is stored in the odd line field memory 105.
[0048]
(B) In the even (EVEN) field, even lines are read out as lines 2, 4, 6. The microcomputer 113 activates the field memory 106 for even lines by synchronizing the timing. The even line signals for one field from the CDS / AGC circuit 104 are stored in the field memory 106 for even lines.
[0049]
In this way, a signal for frame shooting is read from the image sensor 103, and signals for two fields, that is, one frame are read over two field periods by combining the odd and even fields, and the odd field signals are for odd lines. The signal is stored in the field memory 105, and the signal of the even field is stored in the field memory 106 for even lines. During reading, the diaphragm 102 is closed. Since frame shooting is still image shooting and not moving image shooting, when a subject image for one frame is formed on the imaging surface of the image sensor (CCD) 103, it is not necessary to enter the subject image of the next frame, and the aperture 102 Is closed.
[0050]
The microcomputer 113 further controls the field memory 105 for odd lines and the field memory 106 for even lines simultaneously to perform readout control, and performs readout from the image sensor 103 during the above-described field imaging (FIG. 2B). Under the same combination as in ()), read out from the field memories 105 and 106 by changing the combination to be added in the field period, and sends them to the adder 107. An adder 107 adds the signals from both field memories 105 and 106 to generate a frame still image signal and outputs it. The selector circuit 108 selectively receives the output signal from the adder 107 and sends it to the dynamic range correction circuit 109. A dynamic range correction circuit 109, which is a knee processing circuit, performs dynamic range correction based on knee processing on the input signal. The signal processing circuit 110 performs necessary signal processing on the dynamic range corrected signal and outputs a frame still image.
[0051]
As described above, in the image sensor 103, the adjacent odd lines and the even lines are combined and read at the time of field shooting, and the adjacent odd lines and the even lines are added and read by the adder 107 at the time of frame shooting. This is because color separation is performed. In the case of the color filter shown in FIG. 2A, the color difference signals 2R-G and 2B-G are obtained by mixing and reading out and calculating the pixels, as is well known.
[0052]
Next, knee processing of the dynamic range correction circuit 109 will be described with reference to FIG. During field shooting, adjacent odd lines and even lines are read out by mixing pixels inside the image sensor (CCD) 103, and during frame shooting, they are read without pixel mixing, resulting in the same signal state as during field shooting. Thus, the adder 107 performs the addition. Therefore, since the luminance level of the added signal at the time of frame shooting is substantially the same as the luminance level of the pixel-mixed signal at the time of field shooting, the knee characteristic line KFr for frame shooting is the knee characteristic for field shooting. It can be the same as the line KFi. In other words, the dynamic range correction circuit 109 does not need to switch knee characteristics between field shooting and frame shooting.
[0053]
Since the knee characteristic line KFi at the time of field shooting and the knee characteristic line KFr at the time of frame shooting are made common in this way, the output signal level does not change even when switching between field shooting and frame shooting. A good image having an optimal dynamic range can be obtained at any time of frame shooting. In addition, since the knee characteristic lines are exactly the same, an optimum dynamic range can be ensured in a total sense in mutual switching between field shooting and frame shooting, and a good image can be obtained.
[0054]
In addition, the signal processing circuit 110 uses a field moving image because the signal from the image pickup device (CCD) 103 is the same as the signal obtained by adding the readout signals from the field memories 105 and 106. A common signal processing circuit can be used for frame still images.
[0055]
At the time of frame shooting, the aperture of the diaphragm 102 is set to be the same as that at the time of field shooting. The reason is as follows. The exposure amount at the aperture opening at the time of field photography is E1, and this is photoelectrically converted, and the luminance level read out by mixing pixels is 2 · Y1. Also, during frame shooting, the exposure amount at the same aperture opening amount as during field shooting is E1, and the luminance level read out by photoelectric conversion is Y1. The knee characteristic line KFi for field photography and the knee characteristic line KFr for frame photography are the same, and the knee compression rate is α. At the time of field shooting, the luminance level from the CDS / AGC circuit 104 is 2 · Y1, and when this is knee-processed, the luminance level becomes α · 2 · Y1. At the time of frame shooting, the luminance level from the field memory 105 for odd lines is Y1, and the luminance level from the field memory 106 for even lines is also Y1, so the luminance level from the adder 107 is 2 · Y1. When this is knee-processed, the luminance level is α · 2 · Y1. α · 2 · Y1 = α · 2 · Y1 and the luminance levels are equal. That is, the aperture opening amount at the time of frame shooting is the same as that at the time of field shooting.
[0056]
Having the same aperture value for field photography and frame photography means that the microcomputer 113 controls the diaphragm drive circuit 111 for mutual switching between field photography and frame photography. That is not. Accordingly, time required for adjusting the aperture opening amount at the time of switching is eliminated, response delay is reduced at the time of switching, and fluctuations in the output level can be further reduced.
[0057]
In the above description, the reading method from the image sensor 103 at the time of frame shooting has been described as an example in which an odd line is read in an odd field and an even line is read in an even field over a period of two fields. A method of sequentially reading out odd lines and even lines at double speed in the field period can be similarly implemented. That is, when the odd lines and the even lines are sequentially read out at a double speed in one field period, the odd line signal is stored in the odd line field memory 105 and the even line signal is stored in the even line field memory. 106. The same effect can be obtained by performing the same processing as in the first embodiment.
[0058]
In the above description, the example in which the dynamic range correction circuit 109 is configured by a knee processing circuit has been described, but a circuit for gradation correction processing such as a gamma correction circuit and histogram equalization is used instead of the knee processing circuit. It is also possible to implement a circuit using a combination of these dynamic range correction processing methods.
[0059]
[Embodiment 2]
FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of the electronic still camera (imaging device) according to the second embodiment. In FIG. 4, reference numeral 301 denotes a lens for inputting a subject image, 302 a diaphragm for limiting the amount of incident light to the image sensor 303, 303 an image sensor (CCD) that photoelectrically converts the incident subject image into charges, and 304 an image sensor 303. A CDS / AGC circuit (correlated double sampling / automatic gain control circuit) that samples and amplifies the output while automatically adjusting the gain, 305 is a one-line delay memory that delays one line of the output signal from the image sensor 303 , 307 is an adder for adding the output signal of the CDS / AGC circuit 304 and the output signal of the one-line delay memory 305, and 308 is for selecting either the output signal of the CDS / AGC circuit 304 or the output signal of the adder 307 The selector circuit 309 performs dynamic range correction on the output of the selector circuit 308 by knee processing. The dynamic range correction circuit 310 is a signal processing circuit that performs signal processing of the output signal of the dynamic range correction circuit 309 and outputs a video signal, 311 is an aperture drive circuit that drives the aperture 302, and 312 is a field readout and frame readout. An image sensor driving circuit 313 that switches and drives the image sensor 303 is a microcomputer that controls the aperture drive circuit 311, the image sensor drive circuit 312, and the selector circuit 308.
[0060]
The configuration of the second embodiment is different from that of the first embodiment as a measure for ensuring an appropriate dynamic range in a total sense in mutual switching between field shooting and frame shooting. 1, there is no field memory 105 for odd lines and no field memory 106 for even lines. Instead, a 1-line delay memory 305 is used, and the signal input from the adder 307 is output from the CDS / AGC circuit 304. That is, the output signal is one line before stored in the one-line delay memory 305.
[0061]
As in the case of the first embodiment, the dynamic range correction circuit 309 is not necessarily required to switch the knee characteristics, unlike the knee processing circuit 1004 of the prior art. Therefore, the microcomputer 313 does not output a control signal for switching knee characteristics to the dynamic range correction circuit 309.
[0062]
The knee characteristics of the knee processing function unit in the dynamic range correction circuit 309 are the same as those in FIG. 3 in the first embodiment. That is, the frame shooting knee characteristic line KFr is the same as the field shooting characteristic line Fi.
[0063]
The operation of the electronic still camera (imaging device) according to the second embodiment configured as described above will be described below. The electronic still camera of the second embodiment performs substantially the same operation as the electronic still camera of the first embodiment.
[0064]
In an image sensor (CCD) 303 that has entered a subject image via a lens 301 and a diaphragm 302, the subject image is photoelectrically converted into electric charges. At this time, the microcomputer 313 gives a control signal to the diaphragm drive circuit 311 so as to keep the accumulated charge amount of the image sensor 303 at an appropriate level, so that the diaphragm drive circuit 311 controls the diaphragm 302. The readout operation in the image sensor (CCD) 303 is controlled from the microcomputer 313 via the image sensor drive circuit 312. The reading operation from the image sensor 303 differs between field shooting and frame shooting. The control for the selector circuit 308 also differs between field shooting and frame shooting.
[0065]
The differences from the first embodiment are the reading operation from the image sensor (CCD) 303 at the time of frame shooting and the operations of the one-line delay memory 305 and the adder 307.
[0066]
(1) << Field shooting >>
At the time of field photography, the microcomputer 313 gives a field / frame switching signal to the image sensor drive circuit 312 to switch the state in which the image sensor drive circuit 312 drives the image sensor 303 to the field photography mode. Further, the microcomputer 313 gives a control signal to the selector circuit 308 to switch the selector circuit 308 to a state in which the output signal from the CDS / AGC circuit 304 is selected.
[0067]
The reading operation from the image sensor (CCD) 303 by the image sensor drive circuit 312 at the time of this field photographing is as shown in FIG.
[0068]
(A) In the odd field, as in the case of the first embodiment, n is a natural number (1, 2, 3,...), The odd line (2n−1) is read first, and this and the next even line ( 2n) is read by mixing pixels.
[0069]
(B) In the even field, as in the first embodiment, the even line (2n) is read first, and the next odd line (2n + 1) is mixed and read.
[0070]
Reading from the odd field takes one field period, and reading from the even field also takes one field period. Reading from the odd field and reading from the even field are repeatedly performed alternately. An output signal from the image sensor 303 in each one-field period is sampled in the CDS / AGC circuit 304, amplified and output. The selector circuit 308 selectively receives the output signal from the CDS / AGC circuit 304 and sends it to the dynamic range correction circuit 309. The path of the 1-line delay memory 305 and the adder 307 is not used. The knee processing function unit in the dynamic range correction circuit 309 performs dynamic range correction based on knee processing on the input signal. Signal processing circuit 310 Performs the required signal processing on the dynamic range corrected signal and outputs a field video.
[0071]
(2) << When shooting a frame >>
At the time of frame shooting, the microcomputer 313 supplies a field / frame switching signal to the image sensor drive circuit 312 to switch the state in which the image sensor drive circuit 312 drives the image sensor 303 to the frame shooting mode. Further, the microcomputer 313 gives a control signal to the selector circuit 308 to switch the selector circuit 308 to a state in which the output signal from the adder 307 is selected.
[0072]
In the case of the second embodiment, unlike the first embodiment, a frame moving image is output instead of a frame still image at the time of frame shooting. Therefore, odd lines and even lines are sequentially read out from the image sensor (CCD) 303 at double speed in one field period. The diaphragm 302 is not closed once as in the first embodiment.
[0073]
First, line 1 is read from the image sensor 303 and stored in the 1-line delay memory 305. Next, the line 2 is read from the image sensor 303, and the line 1 is read from the 1-line delay memory 305 at the same time. Are sent to the selector circuit 308. Line 2 is stored in the 1-line delay memory 305. Next, the line 3 is read from the image sensor 303, and at the same time, the line 2 is read from the 1-line delay memory 305. These lines 2 and 3 are added by the adder 307 to be a signal of line (2 + 3). Are sent to the selector circuit 308. Line 3 is stored in the 1-line delay memory 305. Further, the line 4 is read from the image sensor 303, and the line 3 is simultaneously read from the 1-line delay memory 305. These lines 3 and 4 are added in the adder 307 to become a signal of the line (3 + 4), It is sent to the selector circuit 308. Line 4 is stored in a one-line delay memory 305. Such an operation is repeated over one field period. When this is completed, the same processing is performed for the next one field.
[0074]
As described above, when the operation of adding the output signal of the CDS / AGC circuit 304 and the output signal of the one-line delay memory 305 by the adder 107 and sending it to the selector circuit 308 is performed over one field period, Will be generated.
[0075]
The selector circuit 308 selectively receives the output signal from the adder 307 and sends it to the dynamic range correction circuit 309. A dynamic range correction circuit 309, which is a knee processing circuit, performs dynamic range correction based on knee processing on the input signal. The signal processing circuit 310 performs necessary signal processing on the dynamic range corrected signal and outputs a frame moving image.
[0076]
The knee processing of the dynamic range correction circuit 309 is the same as that described with reference to FIG. 3 in the first embodiment. During field shooting, adjacent odd lines and even lines are read out by mixing pixels inside the image sensor (CCD) 303, and during frame shooting, reading is performed without pixel mixing, and the adder 307 is used in the same way as during field shooting. It is adding. Therefore, since the luminance level of the added signal at the time of frame shooting is substantially the same as the luminance level of the pixel-mixed signal at the time of field shooting, the knee characteristic line KFr for frame shooting is the knee characteristic for field shooting. It can be the same as the line KFi. That is, the dynamic range correction circuit 309 does not need to switch knee characteristics between field shooting and frame shooting.
[0077]
Since the knee characteristic line KFi at the time of field shooting and the knee characteristic line KFr at the time of frame shooting are made common in this way, the output signal level does not change even when switching between field shooting and frame shooting. A good image having an optimal dynamic range can be obtained at any time of frame shooting. In addition, since the knee characteristic lines are exactly the same, an optimum dynamic range can be ensured in a total sense in mutual switching between field shooting and frame shooting, and a good image can be obtained.
[0078]
Further, the signal form by the pixel mixture from the image pickup device (CCD) 303 is the same as the signal form obtained by adding the signal from the CDS / AGC circuit 304 and the signal from the one-line delay memory 305, so that signal processing As the circuit 310, a signal processing circuit common to the field moving image / frame moving image can be used.
[0079]
In the above description, the example in which the dynamic range correction circuit 309 is configured with a knee processing circuit has been described, but a circuit for gradation correction processing such as a gamma correction circuit and histogram equalization is used instead of the knee processing circuit. It is also possible to implement a circuit using a combination of these dynamic range correction processing methods.
[0080]
If a separate field memory is provided in the signal processing circuit 310 and the like, and a frame image is temporarily stored in the field memory and then read out, a frame still image signal can be output.
[0081]
[Embodiment 3]
FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration of the electronic still camera (imaging device) according to the third embodiment. In FIG. 5, as in the first embodiment, 401 is a lens for inputting a subject image, 402 is a diaphragm for limiting the amount of incident light on the image sensor 403, and 403 is an image sensor (photoelectric conversion of the incident subject image into electric charges). CCD) and 404 are CDS / AGC circuits that sample the output of the image sensor 403 and amplify the gain while automatically adjusting the output.
[0082]
Reference numeral 409 as a new component in the third embodiment is a knee processing circuit that performs dynamic range correction by knee processing by switching the knee characteristics of the output of the CDS / AGC circuit 404.
[0083]
As in the first embodiment, reference numeral 405 denotes an odd (ODD) line for storing an odd line output signal (digital data) among output signals from the image sensor (CCD) 403 via the knee processing circuit 409. 406 is a field memory for an even (EVEN) line that stores an output signal (digital data) of an even line among output signals from the image sensor (CCD) 403 via the knee processing circuit 409, and 407 An adder that adds the output signal of the field memory 405 for odd lines and the output signal of the field memory 406 for even lines, and 408 selects either the output signal of the knee processing circuit 409 or the output signal of the adder 407 A selector circuit 410 that performs signal processing of the output signal of the selector circuit 408 and outputs a video signal; 411 is an aperture drive circuit for driving the aperture 402, 412 is an image sensor drive circuit for driving the image sensor 403 by switching between field readout and frame readout, and 413 is an aperture drive circuit 411, an image sensor drive circuit 412 and a selector. The microcomputer controls the circuit 408 and the knee processing circuit 409.
[0084]
In the third embodiment, the dynamic range correction circuit that performs the dynamic range correction by the knee processing in the case of the first and second embodiments is not provided.
[0085]
In the third embodiment, the field memory 405 for odd lines and the field for even lines are used as a countermeasure for ensuring an appropriate dynamic range in a total sense in mutual switching between field shooting and frame shooting. A memory 406, an adder 407, a selector circuit 408, and a knee processing circuit 409 capable of switching knee characteristics are provided.
[0086]
Several patterns of knee characteristics to be switched in the knee processing circuit 409 can be considered. Typical examples are shown in FIGS. 6, 7, and 8. FIG.
[0087]
The knee characteristic shown in FIG. 6 corresponds to a mode in which both the knee point voltage and the knee compression ratio are switched.
[0088]
The field photographing knee characteristic line KFi corresponds to a compressed field photographing characteristic line Fi when knee processing is not performed. The saturation output voltage Vs2 of the field imaging characteristic line Fi at the saturation image plane light quantity Hs or more is compressed to the dynamic range upper limit value Vmax corresponding to the dynamic range of the signal processing circuit 410, and Vk2 in the inclined portion of the field imaging characteristic line Fi is knee pointed. As the voltage, the gradient from the knee point voltage Vk2 to the saturation output voltage Vs2 is compressed to the dynamic range upper limit value Vmax, and is matched with the original field imaging characteristic line Fi where knee processing is not performed below the knee point voltage Vk2.
[0089]
Unlike the first and second embodiments, the frame shooting knee characteristic line KFr is set differently from the field shooting knee characteristic line KFi. In other words, the frame shooting knee characteristic line KFr corresponds to a compressed frame shooting characteristic line Fr when knee processing is not performed. The saturation output voltage Vs1 of the frame shooting characteristic line Fr at the saturation image plane light quantity Hs or more is compressed to 1/2 of the dynamic range upper limit value Vmax, and the knee point voltage is set to Vk1 at the inclined portion of the frame shooting characteristic line Fr as the knee point voltage. The gradient from Vk1 to 1/2 of the dynamic range upper limit value Vmax is compressed, and is matched with the original frame shooting characteristic line Fr where knee processing is not performed below the knee point voltage Vk1.
[0090]
The knee characteristic shown in FIG. 7 corresponds to a mode in which only the knee compression rate is switched. The knee point voltage Vk is the same between the knee characteristic line KFi during field photography and the knee characteristic line KFr during frame photography.
[0091]
The knee characteristic shown in FIG. 8 corresponds to a mode in which only the knee point voltage is switched. The knee compression ratio from the field shooting characteristic line Fi to the field shooting knee characteristic line KFi is equal to the knee compression ratio from the frame shooting characteristic line Fr to the frame shooting knee characteristic line KFr, and the field shooting knee characteristic line KFi The gradient of the knee characteristic line KFr at the time of frame shooting is the same. The knee point voltage Vk1 in the frame photographing knee characteristic line KFr is ½ of the knee point voltage Vk2 in the field photographing knee characteristic line KFi.
[0092]
The operation of the electronic still camera of Embodiment 3 configured as described above will be described below. The electronic still camera of the third embodiment also performs substantially the same operation as the electronic still camera of the first embodiment. That is, in the image sensor (CCD) 403 that has entered the subject image via the lens 401 and the diaphragm 402, the subject image is photoelectrically converted into electric charges. At this time, the microcomputer 413 gives a control signal to the aperture driving circuit 411 so as to keep the accumulated charge amount of the image sensor 403 at an appropriate level, so that the aperture driving circuit 411 controls the aperture 402. The readout operation in the image sensor (CCD) 403 is controlled from the microcomputer 413 via the image sensor drive circuit 412. The reading operation from the image sensor 403 differs between field shooting and frame shooting. The control for the selector circuit 408 also differs between field shooting and frame shooting. The microcomputer 413 controls the knee processing circuit 409 so as to switch the knee characteristics between field shooting and frame shooting.
[0093]
(1) << Field shooting >>
At the time of field shooting, the microcomputer 413 supplies a field / frame switching signal to the image sensor driving circuit 412, thereby switching the state in which the image sensor driving circuit 412 drives the image sensor 403 to the field shooting mode. Further, the microcomputer 413 gives a control signal to the selector circuit 408 to switch the selector circuit 408 to a state in which the output signal from the knee processing circuit 409 is selected. The microcomputer 413 switches the knee characteristic of the knee processing circuit 409 to the knee characteristic line KFi at the time of field shooting by giving a control signal to the knee processing circuit 409.
[0094]
The reading operation from the image sensor (CCD) 403 by the image sensor drive circuit 412 at the time of this field photographing is as shown in FIG.
[0095]
(A) In an odd field, n is a natural number (1, 2, 3,...), For example, line 1 and line 2 are read by pixel mixing, and line 3 and line 4 are read by pixel mixing. The odd line (2n-1) is read first, and this and the next even line (2n) are mixed and read.
[0096]
(B) In the even field, the line 2 and the line 3 are read out by mixing pixels, and the line 4 and the line 5 are read out by mixing pixels. For example, the even line (2n) is read first, The next odd line (2n + 1) is read out with pixel mixture.
[0097]
Reading from the odd field and reading from the even field are repeatedly performed alternately. The output signal from the image sensor 403 for each one-field period is sampled by the CDS / AGC circuit 404, amplified and output to the knee processing circuit 409. The knee processing circuit 409 performs knee processing according to the field characteristic knee characteristic line KFi. . The selector circuit 408 selectively receives the output signal from the knee processing circuit 409 and sends it to the signal processing circuit 410. The paths of the field memory 405 for odd lines, the field memory 406 for even lines, and the adder 407 are not used. The signal processing circuit 410 performs necessary signal processing on the knee-processed signal and outputs a field moving image.
[0098]
(2) << When shooting a frame >>
At the time of frame shooting, the microcomputer 413 provides a field / frame switching signal to the image sensor drive circuit 412, thereby switching the state in which the image sensor drive circuit 412 drives the image sensor 403 to the frame shooting mode. Further, the microcomputer 413 gives a control signal to the selector circuit 408 so that the selector circuit 408 switches to a state in which the output signal from the adder 407 is selected. The microcomputer 413 switches the knee characteristic of the knee processing circuit 409 to the knee characteristic line KFr during frame shooting by giving a control signal to the knee processing circuit 409.
[0099]
Further, in order not to cause further charge accumulation when the image pickup device (CCD) 403 accumulates the charge of the subject image in one field period, the microcomputer 413 gives a control signal to the aperture drive circuit 411 to thereby Thereafter, the aperture 402 is once closed until the next shooting. An output signal from the image sensor 403 is sampled by the CDS / AGC circuit 404, amplified and output to the knee processing circuit 409. The knee processing circuit 409 performs knee processing in accordance with the frame shooting knee characteristic line KFr.
[0100]
The readout operation from the image sensor 403 by the image sensor drive circuit 412 at the time of frame shooting is as indicated by an arrow in FIG.
[0101]
(A) In the odd field, the image sensor (CCD) 403 reads out odd lines such as lines 1, 3, 5,. The microcomputer 413 activates the field memory 405 for odd lines by synchronizing the timing. The odd line signal for one field from the knee processing circuit 409 on which the knee processing has been performed is stored in the field memory 405 for odd lines.
[0102]
(B) In the even field, even lines are read out as lines 2, 4, 6. The microcomputer 413 synchronizes the timing and activates the field memory 406 for even lines. The even line signal for one field from the knee processing circuit 409 on which the knee processing has been performed is stored in the field memory 406 for the even lines.
[0103]
In this way, a signal for frame shooting is read from the image sensor 403, and signals for two fields, that is, one frame are read over two field periods by combining the odd and even fields, and the signals in the odd fields are for odd lines. The signal is stored in the field memory 405, and the signal of the even field is stored in the field memory 406 for the even line.
[0104]
The microcomputer 413 further controls the field memory 405 for odd lines and the field memory 406 for even lines simultaneously to perform read control, and reads from the image sensor 403 during the above-described field shooting (FIG. 2B). Under the same combination as in ()), read out from both field memories 405 and 406 while changing the combination to be added in the field period, and sends each to the adder 407. An adder 407 adds the signals from both field memories 405 and 406, generates a frame still image signal, and outputs it. The selector circuit 408 selectively inputs the output signal from the adder 407 and sends it to the signal processing circuit 410. The signal processing circuit 410 performs necessary signal processing on the knee-processed signal and outputs a frame still image.
[0105]
Next, knee processing of the knee processing circuit 409 will be described with reference to FIG. At the time of field shooting, adjacent odd lines and even lines are read out by mixing pixels in the image pickup device (CCD) 403, and in the case of the first embodiment, the pixel mixed signals are read out from the selector circuit 108. Knee processing is performed in accordance with the field shooting knee characteristic line KFi in the subsequent dynamic range correction circuit 109. In the case of the third embodiment, the knee processing circuit 409 in the previous stage of the selector circuit 408 performs the knee shooting characteristic line in the field shooting. Knee processing is performed according to KFi. There is no substantial difference between them.
[0106]
On the other hand, in the case of frame shooting, the signal subjected to knee processing by the knee processing circuit 409 is stored in the field memory 405 for odd lines and the field memory 406 for even lines, and they are added 407. Addition is performed, and the luminance is doubled and sent to the selector circuit 408. Therefore, when the knee processing is performed according to the field shooting knee characteristic line KFi in the dynamic range correction circuit 109 subsequent to the selector circuit 108 as in the case of the first embodiment, the selector circuit as in the case of the third embodiment. This is different from the case where knee processing is performed in accordance with the knee characteristic line KFi at the time of field shooting in the knee processing circuit 409 in the previous stage 408.
[0107]
If the knee characteristic line KFi for field photography and the knee characteristic line KFr for frame photography are the same as in the first embodiment, the luminance level of the signal that has passed through the adder 407 to the selector circuit 408 is shown. Therefore, the high luminance portion (the portion larger than the knee point voltage) becomes larger than the luminance level of the signal directly coming from the knee processing circuit 409 to the selector circuit 408 without passing through the adder 407.
[0108]
For this reason, as described with reference to FIG. 6, the frame shooting knee characteristic line KFr in the knee processing circuit 409 in the previous stage of both field memories 405 and 406 is set to ½ of the field shooting knee characteristic line KFi. It is. Both the knee point voltage and knee compression ratio are halved.
[0109]
The electric charge accumulated at the time of field photographing is mixed and read out in the image pickup device (CCD) 403, and the luminance level of the signal obtained by knee processing in the knee processing circuit 409 under the field photographing knee characteristic line KFi is Then, the stored charge is read from the image sensor without pixel mixing at the time of frame shooting, knee processing is performed by the knee processing circuit 409, and stored in both field memories 405 and 406, and then the odd and even lines are added to the adder 407. The luminance levels of the signals added in the above match. That is, there is no change in the level of the output signal during field shooting and frame shooting.
[0110]
Further, at the time of frame shooting, since the adjacent odd lines and even lines are added by the adder 407 after knee processing by the knee processing circuit 409, the microcomputer 413 switches between field shooting and frame shooting. The diaphragm 402 is not controlled via the diaphragm drive circuit 411. The reason is as follows.
[0111]
The luminance level corresponding to the exposure amount at the aperture opening amount at the time of field shooting is set to 2 · Y1, and the luminance level corresponding to the exposure amount at the same aperture opening amount at the time of frame shooting is also set to Y1. When the knee compression rate of the knee characteristic line KFi at the time of field shooting is α, the knee point voltage is Vk2, the knee compression rate of the knee characteristic line KFr at the time of frame shooting is β, and the knee point voltage is Vk1, α = 2 · β, Vk2 = 2 · Vk1.
[0112]
At the time of field shooting, the luminance level from the CDS / AGC circuit 404 is 2 · Y1, and when this is knee-processed, the luminance level becomes 2 · Y1 below the knee point voltage, and (2 · Y1 above the knee point voltage). Y1 -Vk2) .alpha. + Vk2. Similarly, at the time of frame shooting, the luminance level of the odd field is Y1 below the knee point voltage Vk1, and (Y1−Vk1) β + Vk1 above the knee point voltage, and the luminance level of the even field is the same. The luminance level from the adder 407 is 2 · Y1 below the knee point voltage, and {(Y1−Vk1) β + Vk1} × 2 above the knee point voltage. Below the knee point voltage, 2 · Y1 = 2 · Y1 is equal, and above the knee point voltage, α = 2 · β and Vk2 = 2 · Vk1, and therefore equal when Y1 = Vk1. Or it becomes equal when 2 · Y1 = Vk2. That is, when the knee point voltages Vk1 and Vk2 are set with the same aperture opening amount during frame shooting as that during field shooting, the output can be made equal.
[0113]
When the aperture opening amount is the same for field photography and frame photography, the microcomputer 413 controls the diaphragm drive circuit 411 for mutual switching between field photography and frame photography. That is not. Accordingly, time required for adjusting the aperture opening amount at the time of switching is eliminated, response delay is reduced at the time of switching, and fluctuations in the output level can be further reduced.
[0114]
In the third embodiment, with such a configuration, the output signal level does not fluctuate even when switching between field shooting and frame shooting, and an optimum dynamic range is obtained in both field shooting and frame shooting. It is possible to obtain a good image having In addition, the frame shooting knee characteristic line KFr, which is equivalent to the addition of the odd field and even field, is equivalent to the field shooting knee characteristic line KFi. Therefore, an optimum dynamic range can be ensured even in the total sense of mutual switching, and a good image can be obtained.
[0115]
In addition, the signal processing circuit 410 uses a field moving image as the signal form resulting from pixel mixing from the image sensor (CCD) 403 and the signal form obtained by adding the readout signals from both field memories 405 and 406 are the same. A common signal processing circuit can be used for frame still images.
[0116]
In the above description, the knee processing circuit 409 has been described as an example having the knee characteristics shown in FIG. 6. However, it is assumed that the knee processing circuit 409 has the knee characteristics shown in FIG. 7 and the knee characteristics shown in FIG. The knee processing circuit 409 may be configured. Each knee characteristic is set so as to be close to the knee characteristic at the time of field photographing when the knee characteristic at the time of frame photographing is doubled. By comprising in this way, the effect similar to above-mentioned Embodiment 3 can be acquired.
[0117]
In the above description, the reading method from the image sensor 403 at the time of frame shooting has been described with an example in which an odd line is read in an odd field and an even line is read in an even field over a period of two fields. A method of sequentially reading out odd lines and even lines at double speed in the field period can be similarly implemented. That is, when the odd lines and the even lines are sequentially read at a double speed in one field period, the odd line signal is stored in the odd line field memory 405 and the even line signal is stored in the even line field memory. Store in 406. Thereafter, the same effect can be obtained by performing the same process as in the third embodiment.
[0118]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention for an image pickup apparatus, there is no fluctuation in the output signal level even when field shooting and frame shooting are switched to each other, and appropriate dynamics can be obtained both in the field shooting itself and in the frame shooting itself. In addition to ensuring the range, an appropriate dynamic range can be ensured and a good image can be obtained in the total sense of mutual switching between field shooting and frame shooting. Further, the same signal processing circuit can be used for field shooting and frame shooting, and the signal processing circuit can be unified to simplify the configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of an imaging apparatus (electronic still camera) according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a reading operation in an image sensor made up of a CCD.
FIG. 3 is a knee characteristic diagram of a knee processing function unit in the dynamic range correction circuit according to the first embodiment.
4 is a block diagram illustrating an electrical configuration of an imaging apparatus (electronic still camera) according to Embodiment 2. FIG.
5 is a block diagram illustrating an electrical configuration of an imaging apparatus (electronic still camera) according to Embodiment 3. FIG.
6 is a knee characteristic diagram of a knee processing circuit according to Embodiment 3. FIG.
7 is another knee characteristic diagram of the knee processing circuit according to Embodiment 3. FIG.
FIG. 8 is still another knee characteristic diagram of the knee processing circuit according to the third embodiment.
FIG. 9 is a block diagram showing an electrical configuration of a conventional imaging apparatus (electronic still camera).
FIG. 10 is a knee characteristic diagram of a knee processing circuit in a conventional imaging apparatus (electronic still camera).
FIG. 11 is a sensitivity characteristic diagram on the imaging surface of a CCD in a general electronic still camera.
[Explanation of symbols]
101, 301, 401 ... Lens, 102, 302, 402 ... Aperture, 103, 303, 403 ... Image sensor, 104, 304, 404 ... CDS / AGC circuit, 105, 405 ... Field memory for odd lines, 106, 406 ... field memory for even lines, 305 ... 1 line delay memory, 107, 307, 407 ... adder, 108, 308, 408 ... selector circuit, 109, 309 ... dynamic range correction circuit, 110, 310, 410 ... signal processing Circuits 111, 311, 411... Aperture drive circuit, 112, 312, 412... Image sensor drive circuit, 113, 313, 413... Microcomputer, KFi ... Knee characteristic line at field shooting, KFr. Vk, Vk1, Vk2 ... Knee point voltage

Claims (12)

隣接する奇数ラインと偶数ラインを加算して読み出すフィールド撮影および奇数ラインと偶数ラインを独立して読み出すフレーム撮影に切り換えられる撮像素子と、
前記撮像素子の出力信号の奇数ラインと偶数ラインを加算する加算回路と、
フィールド撮影時に前記撮像素子の出力信号を選択し、フレーム撮影時に前記加算回路の出力信号を選択するセレクタ回路と、
前記セレクタ回路の出力信号に対してダイナミックレンジ補正を行うダイナミックレンジ補正回路と、
前記ダイナミックレンジ補正回路の出力信号に対して信号処理を行い、映像信号を出力する信号処理回路と、を備えていることを特徴とする撮像装置。An image sensor that can be switched to field shooting that adds and reads adjacent odd lines and even lines and frame shooting that reads odd lines and even lines independently;
An adder circuit for adding odd lines and even lines of the output signal of the image sensor;
A selector circuit for selecting an output signal of the image sensor at the time of field shooting, and selecting an output signal of the addition circuit at the time of frame shooting;
A dynamic range correction circuit for performing dynamic range correction on the output signal of the selector circuit ;
An image pickup apparatus comprising: a signal processing circuit that performs signal processing on an output signal of the dynamic range correction circuit and outputs a video signal . 光学系によって得られた被写体像を電荷に光電変換する撮像素子と、
前記撮像素子の隣接する奇数ラインと偶数ラインを加算して読み出すフィールド撮影の駆動方式および奇数ラインと偶数ラインを独立して読み出すフレーム撮影の駆動方式とを切り換え可能な撮像素子駆動回路と、
前記撮像素子の出力信号の奇数ラインを記憶するフィールドメモリと、
前記撮像素子の出力信号の偶数ラインを記憶するフィールドメモリと、
前記奇数ライン用のフィールドメモリの出力信号と前記偶数ライン用のフィールドメモリの出力信号を加算する加算回路と、
前記撮像素子の出力信号と前記加算回路の出力信号を選択するセレクタ回路と、
前記セレクタ回路の出力信号に対してダイナミックレンジ補正を行うダイナミックレンジ補正回路と、
前記ダイナミックレンジ補正回路の出力信号に対して信号処理を行い、映像信号を出力する信号処理回路とを具備し、
フィールド撮影とフレーム撮影の撮影状態に応じて、前記撮像素子駆動回路における駆動方式および前記セレクタ回路における出力信号の選択を切り換えることを特徴とする撮像装置。An image sensor that photoelectrically converts a subject image obtained by the optical system into an electric charge;
An imaging device driving circuit capable of switching between a field imaging driving method for adding and reading adjacent odd lines and even lines of the imaging device and a frame imaging driving method for independently reading odd lines and even lines;
A field memory for storing odd lines of output signals of the image sensor;
A field memory for storing even lines of output signals of the image sensor;
An adding circuit for adding the output signal of the field memory for the odd lines and the output signal of the field memory for the even lines;
A selector circuit that selects an output signal of the image sensor and an output signal of the adder circuit ;
A dynamic range correction circuit for performing dynamic range correction on the output signal of the selector circuit ;
A signal processing circuit that performs signal processing on an output signal of the dynamic range correction circuit and outputs a video signal ;
An image pickup apparatus that switches between a driving method in the image pickup element driving circuit and an output signal selection in the selector circuit in accordance with shooting states of field shooting and frame shooting. 隣接する奇数ラインと偶数ラインを加算して読み出すフィールド撮影および奇数ラインと偶数ラインを独立して読み出すフレーム撮影に切り換えられる撮像素子と、
前記撮像素子の出力信号とその出力信号の１ライン遅延信号を加算する加算回路と、
フィールド撮影時に前記撮像素子の出力信号を選択し、フレーム撮影時に前記加算回路の出力信号を選択するセレクタ回路と、
前記セレクタ回路の出力信号に対してダイナミックレンジ補正を行うダイナミックレンジ補正回路と、
前記ダイナミックレンジ補正回路の出力信号に対して信号処理を行い、映像信号を出力する信号処理回路と、を備えていることを特徴とする撮像装置。An image sensor that can be switched to field shooting that adds and reads adjacent odd lines and even lines and frame shooting that reads odd lines and even lines independently;
An adding circuit for adding the output signal of the image sensor and the one-line delay signal of the output signal;
A selector circuit for selecting an output signal of the image sensor at the time of field shooting, and selecting an output signal of the addition circuit at the time of frame shooting;
A dynamic range correction circuit for performing dynamic range correction on the output signal of the selector circuit ;
An image pickup apparatus comprising: a signal processing circuit that performs signal processing on an output signal of the dynamic range correction circuit and outputs a video signal . 光学系によって得られた被写体像を電荷に光電変換する撮像素子と、
前記撮像素子の隣接する奇数ラインと偶数ラインを加算して読み出すフィールド撮影の駆動方式および奇数ラインと偶数ラインを独立して読み出すフレーム撮影の駆動方式とを切り換え可能な撮像素子駆動回路と、
前記撮像素子の出力信号を１ライン遅延させる１ライン遅延メモリと、
前記撮像素子の出力信号と前記ライン遅延メモリの出力信号を加算する加算回路と、
前記撮像素子の出力信号と前記加算回路の出力信号を選択するセレクタ回路と、
前記セレクタ回路の出力信号に対してダイナミックレンジ補正を行うダイナミックレンジ補正回路と、
前記ダイナミックレンジ補正回路の出力信号に対して信号処理を行い、映像信号を出力する信号処理回路とを具備し、
フィールド撮影とフレーム撮影の撮影状態に応じて、前記撮像素子駆動回路における駆動方式および前記セレクタ回路における出力信号の選択を切り換えることを特徴とする撮像装置。An image sensor that photoelectrically converts a subject image obtained by the optical system into an electric charge;
An imaging device driving circuit capable of switching between a field imaging driving method for adding and reading adjacent odd lines and even lines of the imaging device and a frame imaging driving method for independently reading odd lines and even lines;
A one-line delay memory that delays the output signal of the image sensor by one line;
An adding circuit for adding the output signal of the image sensor and the output signal of the line delay memory;
A selector circuit that selects an output signal of the image sensor and an output signal of the adder circuit ;
A dynamic range correction circuit for performing dynamic range correction on the output signal of the selector circuit ;
A signal processing circuit that performs signal processing on an output signal of the dynamic range correction circuit and outputs a video signal ;
An image pickup apparatus that switches between a driving method in the image pickup element driving circuit and an output signal selection in the selector circuit in accordance with shooting states of field shooting and frame shooting. 前記ダイナミックレンジ補正回路は、フィールド撮影時とフレーム撮影時とで同じ特性のガンマ補正回路、あるいは同じ特性のヒストグラムイコライゼーションを用いた階調補正回路とすることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の撮像装置。5. The dynamic range correction circuit is a gamma correction circuit having the same characteristics during field shooting and frame shooting , or a gradation correction circuit using histogram equalization having the same characteristics. The imaging device according to any one of the above. 隣接する奇数ラインと偶数ラインを加算して読み出すフィールド撮影および奇数ラインと偶数ラインを独立して読み出すフレーム撮影に切り換えられる撮像素子と、
フィールド撮影時とフレーム撮影時とでニー特性を切り換えて前記撮像素子の出力信号に対してニー処理を行うニー処理回路と、
前記ニー処理回路を介しての前記撮像素子の出力信号の奇数ラインと偶数ラインを加算する加算回路と、
フィールド撮影時に前記ニー処理回路を介しての前記撮像素子の出力信号を選択し、フレーム撮影時に前記加算回路の出力信号を選択するセレクタ回路と、
前記セレクタ回路の出力信号に対して信号処理を行い、映像信号を出力する信号処理回路と、を備えていることを特徴とする撮像装置。An image sensor that can be switched to field shooting that adds and reads adjacent odd lines and even lines and frame shooting that reads odd lines and even lines independently;
A knee processing circuit that performs knee processing on the output signal of the image sensor by switching knee characteristics between field shooting and frame shooting;
An adder circuit for adding an odd line and an even line of the output signal of the image sensor through the knee processing circuit ;
A selector circuit that selects an output signal of the image sensor through the knee processing circuit at the time of field shooting, and selects an output signal of the addition circuit at the time of frame shooting ;
An image pickup apparatus comprising: a signal processing circuit that performs signal processing on an output signal of the selector circuit and outputs a video signal . 光学系によって得られた被写体像を電荷に光電変換する撮像素子と、
前記撮像素子の隣接する奇数ラインと偶数ラインを加算して読み出すフィールド撮影の駆動方式および奇数ラインと偶数ラインを独立して読み出すフレーム撮影の駆動方式とを切り換え可能な撮像素子駆動回路と、
フィールド撮影時とフレーム撮影時とでニー特性を切り換えて前記撮像素子の出力信号に対してニー処理を行うニー処理回路と、
前記撮像素子の奇数ラインに相当する前記ニー処理回路の出力信号を記憶するフィールドメモリと、
前記撮像素子の偶数ラインに相当する前記ニー処理回路の出力信号を記憶するフィールドメモリと、
前記奇数ライン用のフィールドメモリの出力信号と前記偶数ライン用のフィールドメモリの出力信号を加算する加算回路と、
前記ニー処理回路の出力信号と前記加算回路の出力信号を選択するセレクタ回路と、
前記セレクタ回路の出力信号に対して信号処理を行い、映像信号を出力する信号処理回路とを具備し、
フィールド撮影とフレーム撮影の撮影状態に応じて、前記撮像素子駆動回路における駆動方式および前記セレクタ回路における出力信号の選択を切り換えるとともに、フィールド撮影とフレーム撮影のいずれの撮影状態おいても同一の前記信号処理回路により信号処理を行うことを特徴とする撮像装置。An image sensor that photoelectrically converts a subject image obtained by the optical system into an electric charge;
An imaging device driving circuit capable of switching between a field imaging driving method for adding and reading adjacent odd lines and even lines of the imaging device and a frame imaging driving method for independently reading odd lines and even lines;
A knee processing circuit that performs knee processing on the output signal of the image sensor by switching knee characteristics between field shooting and frame shooting;
A field memory for storing an output signal of the knee processing circuit corresponding to an odd line of the image sensor;
A field memory for storing an output signal of the knee processing circuit corresponding to an even line of the image sensor;
An adding circuit for adding the output signal of the field memory for the odd lines and the output signal of the field memory for the even lines;
A selector circuit for selecting an output signal of the knee processing circuit and an output signal of the addition circuit ;
A signal processing circuit that performs signal processing on the output signal of the selector circuit and outputs a video signal ;
Depending on the shooting state of the field shooting and the frame shooting , the driving method in the image sensor driving circuit and the selection of the output signal in the selector circuit are switched, and the same signal in both the shooting state of the field shooting and the frame shooting An image pickup apparatus that performs signal processing by a processing circuit . 前記ニー処理回路は、フレーム撮影時ニー特性線がフィールド撮影時ニー特性線のおよそ半分のレベルをもつものに設定されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の撮像装置。8. The imaging apparatus according to claim 6, wherein the knee processing circuit is set so that a knee characteristic line at the time of frame shooting has a level approximately half that of a knee characteristic line at the time of field shooting. 前記ニー処理回路は、フィールド撮影時ニー特性線とフレーム撮影時ニー特性線においてそれぞれのニーポイントレベルが異にされている請求項８に記載の撮像装置。9. The imaging apparatus according to claim 8, wherein the knee processing circuit has different knee point levels in the knee characteristic line during field photography and the knee characteristic line during frame photography. 前記ニー処理回路は、フィールド撮影時ニー特性線とフレーム撮影時ニー特性線においてそれぞれのニー圧縮率が異にされている請求項８に記載の撮像装置。The imaging apparatus according to claim 8, wherein the knee processing circuit has different knee compression rates for a knee characteristic line for field shooting and a knee characteristic line for frame shooting. 前記ニー処理回路は、フィールド撮影時ニー特性線とフレーム撮影時ニー特性線においてそれぞれのニーポイントレベルおよびニー圧縮率が異にされている請求項８に記載の撮像装置。9. The imaging apparatus according to claim 8, wherein the knee processing circuit has a different knee point level and knee compression rate in a field shooting knee characteristic line and a frame shooting knee characteristic line. フレーム撮影時に１フィールド期間で奇数ラインと偶数ラインを倍速で読み出すように構成されている請求項１から請求項１１までのいずれかに記載の撮像装置。The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 11, wherein the imaging apparatus is configured to read out odd lines and even lines at a double speed in one field period during frame shooting .
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