JP4667322B2 - 信号処理装置、撮像システム及び信号処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、信号処理装置、撮像システム及び信号処理方法に関する。

従来より、増幅型の撮像システム、特にＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型の撮像システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなＣＭＯＳ型撮像システムは、ＣＣＤ型撮像システムに比較して、１）低ノイズ、２）低消費電力、３）単一電源駆動が可能、４）受光部と周辺回路とを同一プロセスで製造可能、という様々な利点を有する。

このＣＭＯＳ型の撮像システムでは、太陽を撮影する際などに高輝度の光が画素に照射された場合、その画素の画像信号の輝度成分が減衰して、その画素の階調が黒諧調へ沈むことがある（高輝度黒沈み現象）。
特開２００１−２４９４９号公報

上記のような高輝度黒沈み現象を回避するために、特許文献１の技術では、信号レベルが飽和信号レベルに達したときに、高輝度黒沈み現象が発生したと判断されている。そして、光電変換部が出力した電気信号から画素リセット信号を除去する処理（以下、除去処理とする）が一様に中止されている。これにより、高輝度黒沈み現象を防止することができる。

しかし、信号レベルが飽和信号レベルに達したときでも、高輝度黒沈み現象が発生していないこともある。この場合、一様に除去処理を中止すると固定パターンノイズが増加することがある。これにより、最終的に得られる画像にノイズがのることがあり、画質が劣化するおそれがある。

本発明の目的は、例えば画像の劣化を抑制し高輝度黒沈み現象の影響を低減することに適した新規な信号処理を提供することにある。

本発明の第１側面に係る信号処理装置は、光電変換により得られた画像において、信号レベルが飽和した領域である飽和領域と、信号レベルが飽和していない領域である非飽和領域とを認識し、周囲が飽和領域であるような非飽和領域である内側領域があるか否かを判定する信号判定部を備えたことを特徴とする。

本発明の第２側面に係る撮像システムは、光学系と、前記光学系により被写体の工学像が結像される撮像装置と、前記撮像装置から画像信号を受け取る請求項１から９のいずれか１項に記載の信号処理装置とを備えたことを特徴とする。

本発明の第３側面に係る信号処理方法は、光電変換により得られた画像において、信号レベルが飽和した領域である飽和領域と、信号レベルが飽和していない領域である非飽和領域とを認識する認識ステップと、周囲が飽和領域であるような非飽和領域である内側領域があるか否かを判定する信号判定ステップとを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、例えば画像の劣化を抑制でき、高輝度黒沈み現象の影響を低減することができる。

本発明の第１実施形態に係る撮像システムについて説明する。ここで、撮像システムは、いわゆるデジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどに利用されるものだけでなく、スキャナーやコピー機等の接触タイプのラインセンサーに利用されるものも含む。

まず、本発明の第１実施形態に係る撮像システムの概略構成及び概略動作を、図１を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像システムの構成図である。

撮像システム１は、光学系２、撮像装置２０、ＡＦＥ(アナログフロントエンド)３、ＡＤＣ(アナログディジタルコンバータ)４、信号処理部（信号処理装置）１０、メモリ５、記録部７、表示部８、制御部６及びＴＧ(タイミングジェネレータ)９を備える。

光学系２は、図示しない被写体と撮像装置２０との間に設けられ、被写体の光学像を撮像装置２０に結像するように構成されている。光学系２は、例えば、レンズ郡、絞り及びカラーフィルターを含む。レンズ郡は、接触時に結像するようなセルフォックレンズも含む。レンズ郡は、被写体の光学像を撮像装置２０に結像する。絞りは、撮像装置２０へ供給される光量を絞る。カラーフィルターは、色分離を行う。なお、撮像装置２０が白黒のイメージセンサである場合、撮像装置２０にカラーフィルターが含まれなくてもよい。

撮像装置２０は、ＡＦＥ３に接続されている。撮像装置２０は、例えば、ＣＭＯＳセンサ及びその周辺回路を含む。撮像装置２０は、結像された光量に応じた画像信号（アナログ信号）を生成してＡＦＥ３に出力する。

ＡＦＥ３は、撮像装置２０及びＡＤＣ４に接続されている。ＡＦＥ３は、撮像装置２０から受け取った画像信号（アナログ信号）にゲインをかける。ＡＦＥ３は、ゲインをかけた信号に、ダークレベルをクランプするなどのアナログ処理を行う。これにより、画像信号は、後段のＡＤＣ(アナログディジタルコンバータ)４の入力レンジに見合うように調整される。

ＡＤＣ４は、ＡＦＥ３及び信号処理部１０に接続されている。ＡＤＣ４は、ＡＦＥ３から受け取った調整後の画像信号（アナログ信号）を画像信号（デジタル信号）へ変換する。ＡＤＣ４は、画像信号（デジタル信号）を信号処理部１０へ出力する。

信号処理部１０は、ＡＤＣ４、メモリ５、記録部７、表示部８及び制御部６に接続されている。信号処理部１０は、ＡＤＣ４から受け取った画像信号（デジタル信号）に所定の信号処理を施してメモリ５、記録部７、表示部８及び制御部６に出力する。

メモリ５は、信号処理部１０に接続されている。メモリ５は、補正後の画像信号（デジタル信号）を受け取り一時的に記憶する。

記録部７は、信号処理部１０及び制御部６に接続されている。記録部７は、制御部６から供給された制御信号に応じて、信号処理部１０から受け取った補正後の画像信号（デジタル信号）を記録媒体に記録する。記録媒体は、例えば、ＳＤメモリ、コンパクトフラッシュ（登録商標）、ビデオテープである。

表示部８は、信号処理部１０及び制御部６に接続されている。表示部８は、制御部６から供給された制御信号に応じて、信号処理部１０から受け取った補正後の画像信号（デジタル信号）に対応した画像を表示デバイスに表示する。表示デバイスは、例えば、ビューファインダーとして機能する液晶ディスプレイである。

制御部６は、光学系２、ＴＧ９、記録部７、表示部８及び信号処理部１０に接続されており、システム全体の制御を行う。例えば、制御部６は、外部からの操作手段（図示せず）で操作されると、その通信やその操作に見合う制御を行う。また、制御部６は、画面全体が飽和に至ってしまうような過光量状態などを示す情報を受け取ると、光学系２の絞りを絞るように制御する。もしくは、制御部６は、撮像装置２０を駆動しているＴＧ９に信号を渡し、それにより露光時間を制御する。

次に、撮像装置の概略構成及び概略動作を説明する。図２は、撮像装置の構成図である。

撮像装置２０は、複数の画素部Ｓ１１〜Ｓｍｎ、行信号線ＣＬ１１〜ＣＬｍ３、垂直走査回路ブロックＶＳＲ、列信号線ＲＬ１〜ＲＬｎ、水平走査回路ブロックＨＳＲ及びＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ）回路２１を備える。ＣＤＳ回路２１は、複数の保持回路２１ａ１〜２１ａｎ及び差分回路２１ｂを含む。

複数の画素部Ｓ１１〜Ｓｍｎは、図１に示すように、二次元的に（行方向及び列方向に）配列されている。

画素部Ｓ１１〜Ｓｍｎの行方向の配列に沿って、行信号線ＣＬ１１〜ＣＬｍ３が延びている。行信号線ＣＬ１１〜ＣＬｍ３は、画素部Ｓ１１〜Ｓｍｎの配列の周辺において垂直走査回路ブロックＶＳＲに接続されている。これにより、選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬｍ、リセット信号ＲＥＳ１〜ＲＥＳｍ及び転送信号ＴＸ１〜ＴＸｍが、行信号線ＣＬ１１〜ＣＬｍ３経由で画素部Ｓ１１〜Ｓｍｎに供給される。

また、画素部Ｓ１１〜Ｓｍｎの列方向の配列に沿って、列信号線ＲＬ１〜ＲＬｎが延びている。列信号線ＲＬ１〜ＲＬｎは、画素部Ｓ１１〜Ｓｍｎの配列の周辺においてＣＤＳ回路２１及び水平走査回路ブロックＨＳＲに接続されている。これにより、ノイズ電位ＶＮ又は信号電位ＶＳが、画素部Ｓ１１〜Ｓｍｎから列信号線ＲＬ１〜ＲＬｎ経由で列ごとに保持回路２１ａ１〜２１ａｎに出力され保持回路２１ａ１〜２１ａｎで保持される。水平走査回路ブロックＨＳＲは、ノイズ電位ＶＮ及び信号電位ＶＳを保持回路２１ａ１〜２１ａｎから順番に読み出し差分回路２１ｂへ供給する。差分回路２１ｂは、ノイズ電位ＶＮと信号電位ＶＳとの差分（画像信号ΔＶＯＵＴ）を列ごとに演算する。差分回路２１ｂは、画像信号（アナログ信号）ΔＶＯＵＴをＡＦＥ３（図１参照）へ出力する。

次に、画素部の詳細構成を、図３を用いて説明する。

図３は、撮像装置における画素部の構成を示す図である。以下では、図２の画素部Ｓ１１を中心に説明するが、他の画素部も同様である。

撮像装置２０の画素部Ｓ１１は、フォトダイオード（光電変換部）ＰＤ、転送トランジスタＭ１１、増幅トランジスタＭ３、リセットトランジスタＭ１及びセレクトトランジスタＭ２を備える。

フォトダイオードＰＤは、アノードがグランド電位ＧＮＤに接続され、カソードが転送トランジスタＭ１１に接続されている。転送トランジスタＭ１１は、そのソースがフォトダイオードＰＤに接続され、そのドレインがフローティングディフュージョンＦＤに接続されている。転送トランジスタＭ１１は、そのゲートが行信号線ＣＬ１３（図２参照）に接続され、そのゲートに転送信号ＴＸ１が供給される。フローティングディフュージョンＦＤは、グランド電位ＧＮＤとの間で寄生容量であるフローティングディフュージョン容量５を形成している。リセットトランジスタＭ１は、そのソースがフローティングディフュージョンＦＤに接続され、そのドレインがリセット電位ＶＲに接続されている。リセットトランジスタＭ１は、そのゲートが行信号線ＣＬ１２（図２参照）に接続され、そのゲートにリセット信号ＲＥＳ１が供給されるようになっている。セレクトトランジスタＭ２は、そのソースが増幅トランジスタＭ３に接続され、そのドレインが電源電位ＶＤＤに接続されている。セレクトトランジスタＭ２は、そのゲートが行信号線ＣＬ１１（図２参照）に接続され、そのゲートにセレクト信号ＳＥＬ１が供給されるようになっている。増幅トランジスタＭ３は、そのソースが列信号線ＲＬ１に接続され、そのドレインがセレクトトランジスタＭ２に接続されている。増幅トランジスタＭ３は、そのゲートがフローティングディフュージョンＦＤに接続されている。

次に、ＣＤＳ回路２１の保持回路の詳細構成を、図２を用いて説明する。保持回路２１ａ１を例に説明するが、他の保持回路２１ａ２〜２１ａｎも同様である。

ＣＤＳ回路２１の保持回路２１ａ１は、トランジスタＭ４〜Ｍ９、ノイズ電位保持容量ＣＴＮ及び信号電位保持容量ＣＴＳを含む。

トランジスタＭ４は、そのドレインが列信号線ＲＬ１に接続され、そのソースがノイズ電位保持容量ＣＴＮ及びトランジスタＭ８に接続されている。トランジスタＭ４は、そのゲートにノイズ電位転送信号ＴＮが供給されるようになっている。トランジスタＭ５は、そのドレインが列信号線ＲＬ１に接続され、そのソースが信号電位保持容量ＣＴＳ及びトランジスタＭ９に接続されている。トランジスタＭ５は、そのゲートに信号電位転送信号ＴＳが供給されるようになっている。トランジスタＭ８は、そのドレインが保持容量リセット電位ＶＲＣＴに接続され、そのソースがノイズ電位保持容量ＣＴＮ及びトランジスタＭ６に接続されている。トランジスタＭ８は、そのゲートに保持容量リセット信号ＣＴＲが供給されるようになっている。トランジスタＭ９は、そのドレインが保持容量リセット電位ＶＲＣＴに接続され、そのソースが信号電位保持容量ＣＴＳ及びトランジスタＭ７に接続されている。トランジスタＭ９は、そのゲートに保持容量リセット信号ＣＴＲが供給されるようになっている。トランジスタＭ６は、そのドレインがノイズ電位保持容量ＣＴＮ及びトランジスタＭ８に接続され、そのソースが差分回路２１ｂの反転入力端子に接続されている。トランジスタＭ６は、そのゲートに水平走査信号ＨＳ１が供給されるようになっている。トランジスタＭ７は、そのドレインが信号電位保持容量ＣＴＳ及びトランジスタＭ９に接続され、そのソースが差分回路２１ｂの非反転入力端子に接続されている。トランジスタＭ７は、そのゲートに水平走査信号ＨＳ１が供給されるようになっている。

次に、撮像装置の詳細動作を、図４を用いて説明する。図４は、撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。

タイミングｔ１において、垂直走査回路ブロックＶＳＲは、セレクト信号ＳＥＬ１を活性化する。これにより、１行目の画素部Ｓ１１〜Ｓ１ｎが選択され、画素部Ｓ１１〜Ｓ１ｎのセレクトトランジスタＭ２がＯＮされる。

また、垂直走査回路ブロックＶＳＲは、リセット信号ＲＥＳ１を活性化する。これにより、画素部Ｓ１１〜Ｓ１ｎのリセットトランジスタＭ１は、ＯＮされて、フローティングディフュージョンＦＤをリセットする。そして、フローティングディフュージョンＦＤの電位は、おおむねリセット電位ＶＲ（≒電源電位ＶＤＤ）になる。

垂直走査回路ブロックＶＳＲは、保持容量リセット信号ＣＴＲ、ノイズ電位転送信号ＴＮ及び信号電位転送信号ＴＳを活性化する。これにより、ノイズ電位保持容量ＣＴＮ及び信号電位保持容量ＣＴＳに残留している電荷がリセットされ、列信号線ＲＬ１〜ＲＬｎの電位がおおむね保持容量リセット電位ＶＲＣＴ（≒電源電位ＶＤＤ）になる。

タイミングｔ２において、垂直走査回路ブロックＶＳＲは、リセット信号ＲＥＳ１を非活性化する。これにより、増幅トランジスタＭ３は、フローティングディフュージョンＦＤの電位による信号を増幅して列信号線ＲＬ１〜ＲＬｎへ出力する。

また、垂直走査回路ブロックＶＳＲは、保持容量リセット信号ＣＴＲ及び信号電位転送信号ＴＳを非活性化し、ノイズ電位転送信号ＴＮを活性化したまま維持する。ＣＤＳ回路２１のトランジスタＭ４は、ＯＮされて、列信号線ＲＬ１〜ＲＬｎの電位をノイズ電位ＶＮとしてノイズ電位保持容量ＣＴＮに伝達する。すなわち、ノイズ電位ＶＮが画素部Ｓ１１〜Ｓ１ｎからＣＤＳ回路２１へ読み出される。なお、ＣＤＳ回路２１のトランジスタＭ５は、ＯＦＦされる。

ここで、タイミングｔ２〜ｔ３の期間において、画素部Ｓ１１〜Ｓ１ｎの転送トランジスタＭ１１は、ＯＦＦされており、フォトダイオードＰＤとフローティングディフュージョンＦＤとを電気的に遮断している。しかし、フォトダイオードＰＤに光量が多い（高輝度の）光が照射されると、フォトダイオードＰＤからフローティングディフュージョンＦＤへ電荷があふれ出すことがある。この場合、フローティングディフュージョンＦＤの電位がリセット電位ＶＲから減衰し、ノイズ電位ＶＮも減衰することになる。

タイミングｔ３において、垂直走査回路ブロックＶＳＲは、ノイズ電位転送信号ＴＮを非活性化する。これにより、ＣＤＳ回路２１のトランジスタＭ４は、ＯＦＦされ、列信号線ＲＬ１〜ＲＬｎとノイズ電位保持容量ＣＴＮとを遮断する。ノイズ電位保持容量ＣＴＮは、ノイズ電位ＶＮを保持する。

タイミングｔ４において、垂直走査回路ブロックＶＳＲは、転送信号ＴＸ１を活性化する。これにより、画素部Ｓ１１〜Ｓ１ｎの転送トランジスタＭ１１は、ＯＮされ、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷をフローティングディフュージョンＦＤへ転送する。フローティングディフュージョンＦＤは、転送された電荷の量に応じて、電位が低下する。増幅トランジスタＭ３は、フローティングディフュージョンＦＤの電位による信号を増幅して列信号線ＲＬ１〜ＲＬｎへ出力する。

また、垂直走査回路ブロックＶＳＲは、信号電位転送信号ＴＳを活性化する。ＣＤＳ回路２１のトランジスタＭ５は、ＯＮされて、列信号線ＲＬ１〜ＲＬｎの電位を信号電位ＶＳとして信号電位保持容量ＣＴＳに伝達する。すなわち、信号電位ＶＳが画素部Ｓ１１〜Ｓ１ｎからＣＤＳ回路２１へ読み出される。なお、ＣＤＳ回路２１のトランジスタＭ４は、ＯＦＦされている。

タイミングｔ５において、垂直走査回路ブロックＶＳＲは、転送信号ＴＸ１を非活性化する。これにより、画素部Ｓ１１〜Ｓ１ｎの転送トランジスタＭ１１は、ＯＦＦされ、フォトダイオードＰＤとフローティングディフュージョンＦＤとを遮断する。

また、垂直走査回路ブロックＶＳＲは、信号電位転送信号ＴＳを非活性化する。これにより、ＣＤＳ回路２１のトランジスタＭ５は、ＯＦＦされ、列信号線ＲＬ１〜ＲＬｎと信号電位保持容量ＣＴＳとを遮断する。信号電位保持容量ＣＴＳは、信号電位ＶＳを保持する。

タイミングｔ６において、水平走査回路ブロックＨＳＲは、水平走査信号ＨＳ１を活性化する。これにより、ＣＤＳ回路２１のトランジスタＭ６は、ＯＮされ、ノイズ電位保持容量ＣＴＮに保持されたノイズ電位ＶＮを差分回路２１ｂの反転入力端子へ入力する。同様に、ＣＤＳ回路２１のトランジスタＭ７は、ＯＮされ、信号電位保持容量ＣＴＳに保持された信号電位ＶＳを差分回路２１ｂの非反転入力端子へ入力する。差分回路２１ｂは、１行１列目について、ノイズ電位ＶＮと信号電位ＶＳとの差分（画像信号ΔＶＯＵＴ）を演算しＡＦＥ３（図１参照）へ出力する。

その後、水平走査回路ブロックＨＳＲは、水平走査信号ＨＳ２〜ＨＳｎも順番に活性化して、１行２〜ｎ列目について、画像信号ΔＶＯＵＴが演算され出力されるようにする。

このようにして、１行目の画像信号ΔＶＯＵＴが出力される。同様のシーケンスが繰り返されることにより、２行目以降の画像信号ΔＶＯＵＴも出力され、最終的に１フレームの２次元的な画像信号ΔＶＯＵＴがＡＦＥ３（図１参照）へ出力される。

次に、高輝度黒沈み現象を、図５を用いて説明する。図５は、信号レベル又は電位レベルと光量との関係を示す図である。図５では、縦軸が信号レベル又は電位レベルを示し、横軸が光量の大きさを示す。また、図５では、実線で画像信号ΔＶＯＵＴが示され、一点鎖線で信号電位ＶＳが示され、二点鎖線でノイズ電位ＶＮが示されている。

上述のタイミングｔ２〜ｔ３（図４参照）の期間においてフォトダイオードＰＤ（図３参照）に照射される光の光量が飽和光量Ｉｓ以下であれば、ノイズ電位ＶＮは、固定パターンノイズに対応した大きさだけ保持容量リセット電位ＶＲＣＴから小さくなっている。信号電位ＶＳは、飽和電位Ｖｓａｔまで下がりきっていない。これにより、光量が大きくなるほど信号電位ＶＳも低くなる。そして、画像信号ΔＶＯＵＴは、固定パターンノイズが除かれたものとなり、フォトダイオードＰＤに照射される光の光量を反映したものとなる。

上述のタイミングｔ２〜ｔ３の期間においてフォトダイオードＰＤに照射される光の光量が飽和光量Ｉｓ以上黒沈み光量Ｉｂ以下であれば、ノイズ電位ＶＮは、固定パターンノイズに対応した大きさだけ保持容量リセット電位ＶＲＣＴから小さくなっている。黒沈み光量Ｉｂは、高輝度黒沈み現象が起き始める光量である。信号電位ＶＳは、飽和電位Ｖｓａｔまで下がりきっており、光量が大きくなっても一定になる。これにより、画像信号ΔＶＯＵＴは、固定パターンノイズが除かれたものとなり、飽和信号量ΔＶＯＵＴｓａｔで飽和しておりフォトダイオードＰＤに照射される光の光量を近似的に反映したものとなる。

ところが、上述のタイミングｔ２〜ｔ３の期間においてフォトダイオードＰＤに照射される光の光量が黒沈み光量Ｉｂ以上であれば、ノイズ電位ＶＮは、固定パターンノイズに対応した大きさより大きな量だけ保持容量リセット電位ＶＲＣＴから減衰する。具体的には、ノイズ電位ＶＮは、光量が増えるほど、保持容量リセット電位ＶＲＣＴから大きく減衰している。信号電位ＶＳは、飽和電位Ｖｓａｔまで下がりきっている。これにより、画像信号ΔＶＯＵＴは、飽和信号量ΔＶＯＵＴｓａｔから減衰したものとなり、輝度が実際よりも減衰したものとなる。

次に、信号処理部の詳細構成を、図１を用いて説明する。

信号処理部１０は、信号判定部１１及び信号補正部１２を含む。

信号判定部１１は、ＡＤＣ４、メモリ５及び信号補正部１２に接続されている。これにより、信号判定部１１は、ＡＤＣ４から受け取った各画素の画像信号（デジタル信号）をメモリ５に記憶させる。そして、信号判定部１１は、１フレームの画像信号（デジタル信号）をメモリ５から取得する。信号判定部１１は、１フレームの画像信号（デジタル信号）に基づき、所定の画像パターンであるか否かを判定する。信号判定部１１は、１フレームの画像信号（デジタル信号）及び判定結果を信号補正部１２へ出力する。

信号補正部１２は、信号判定部１１、メモリ５、記録部７、表示部８及び制御部６に接続されている。これにより、信号補正部１２は、判定結果に基づき、１フレームの画像信号（デジタル信号）を補正する。信号補正部１２は、補正後の画像信号（デジタル信号）をメモリ５及び制御部６に出力する。

次に、信号処理部の詳細動作（信号処理）を、図６〜図８を用いて説明する。図６は、信号処理部の動作を示すフローチャートである。図７及び図８は、信号判定部がメモリ５から受け取った１フレームの画像信号が示す画像の一例である。図７及び図８において、色の濃淡で各画素の信号レベルが示されている。

ステップＳ１において、信号処理部１０の信号判定部１１は、ＡＤＣ４から受け取った各画素の画像信号（デジタル信号）をメモリ５に記憶させる。そして、信号判定部１１は、１フレームの画像信号（デジタル信号）をメモリ５から取得する。

ステップＳ２において、信号処理部１０の信号判定部１１は、飽和領域及び非飽和領域を認識し（認識ステップ）、１フレームの画像信号が示す画像に環状領域があるか否かを判定する（信号判定ステップ）。ここで、環状領域は、周囲及び内側が非飽和領域であるような飽和領域である。飽和領域は、画像信号ΔＶＯＵＴが飽和信号量ΔＶＯＵＴｓａｔ（図５参照）に達している領域（白階調である領域）である。非飽和領域は、画像信号ΔＶＯＵＴが飽和信号量ΔＶＯＵＴｓａｔ（図５参照）に達していない領域（白階調でない領域）である。

例えば、信号判定部１１がメモリ５から受け取った１フレームの画像信号が、図７の画像ＧＩ１を示している場合を考える。この場合、領域Ａ２は、周囲及び内側が非飽和領域であるような飽和領域となっており、環状領域である。すなわち、信号判定部１１は、画像ＧＩ１に環状領域があると判定する。

例えば、信号判定部１１がメモリ５から受け取った１フレームの画像信号が、図８の画像ＧＩ２を示している場合を考える。この場合、領域Ａ４は、内側が非飽和領域であるが、周囲に非飽和領域となっていない部分があり、環状領域でない。すなわち、信号判定部１１は、画像ＧＩ２に環状領域がないと判定する。

信号判定部１１は、１フレームの画像信号が示す画像に環状領域があると判定した場合、処理をステップＳ４へ進める。信号判定部１１は、１フレームの画像信号が示す画像に環状領域がないと判定した場合、処理をステップＳ３へ進める。

ステップＳ３において、信号処理部１０の信号判定部１１は、１フレームの画像信号が示す画像（例えば、図７参照）に内側領域があるか否かを判定する。ここで、内側領域は、周囲が飽和領域であるような非飽和領域である。

例えば、信号判定部１１がメモリ５から受け取った１フレームの画像信号が、図８の画像ＧＩ２を示している場合を考える。この場合、領域Ａ３は、周囲が飽和領域であるような非飽和領域となっており、内側領域である。すなわち、信号判定部１１は、画像ＧＩ２に内側領域があると判定する。

信号判定部１１は、１フレームの画像信号が示す画像に内側領域があると判定した場合、処理をステップＳ４へ進める。信号判定部１１は、１フレームの画像信号が示す画像に内側領域がないと判定した場合、処理を終了する。

ステップＳ４において、信号処理部１０の信号判定部１１は、１フレームの画像信号から内側領域の各画素の位置情報を抽出する。そして、信号判定部１１は、内側領域の各画素の位置情報に基づいて、内側中心の位置を演算する。内側中心は、内側領域の重心点である。

例えば、信号判定部１１がメモリ５から受け取った１フレームの画像信号が、図７の画像ＧＩ１を示している場合を考える。この場合、信号判定部１１は、内側中心ＡＣ１の位置を演算する。

例えば、信号判定部１１がメモリ５から受け取った１フレームの画像信号が、図８の画像ＧＩ２を示している場合を考える。この場合、信号判定部１１は、内側中心ＡＣ２の位置を演算する。

ステップＳ５において、信号処理部１０の信号判定部１１は、判定対象方向群を特定する。判定対象方向群は、複数の判定対象方向の集まりである。判定対象方向は、内側中心を通るとともに飽和領域を横切り非飽和領域へと向かう直線的な方向である。

例えば、信号判定部１１がメモリ５から受け取った１フレームの画像信号が、図７の画像ＧＩ１を示している場合を考える。この場合、信号判定部１１は、判定対象方向群として、Ａ−Ａ’方向とＢ−Ｂ’方向とを特定する。

例えば、信号判定部１１がメモリ５から受け取った１フレームの画像信号が、図８の画像ＧＩ２を示している場合を考える。この場合、信号判定部１１は、判定対象方向群として、Ｃ−Ｃ’方向とＤ−Ｄ’方向とを特定する。

ステップＳ６において、信号処理部１０の信号判定部１１は、各判定対象方向における飽和領域の幅が等しいか否かを判定する。すなわち、信号判定部１１は、内側領域の周囲の飽和領域のうち、内側領域と反対側の非飽和領域とに接している部分において、飽和領域の幅を各判定対象方向について特定する。そして、信号判定部１１は、飽和領域の幅を各判定対象方向について比較して、それが互いに等しいか否かを判定する。信号判定部１１は、１フレームの画像信号（デジタル信号）及び判定結果を信号補正部１２へ出力する。

例えば、信号判定部１１がメモリ５から受け取った１フレームの画像信号が、図７の画像ＧＩ１を示している場合を考える。この場合、信号判定部１１は、飽和領域の幅を、Ａ−Ａ’方向について幅Ｈ１（又は幅Ｈ２）と特定し、Ｂ−Ｂ’方向について幅Ｈ３（又は幅Ｈ４）と特定する。そして、信号判定部１１は、幅Ｈ１（又は幅Ｈ２）と幅Ｈ３（又は幅Ｈ４）とが等しいか否かを判定する。

例えば、信号判定部１１がメモリ５から受け取った１フレームの画像信号が、図８の画像ＧＩ２を示している場合を考える。この場合、信号判定部１１は、飽和領域の幅を、Ｃ−Ｃ’方向について幅Ｈ６と特定し、Ｄ−Ｄ’方向について幅Ｈ８と特定する。そして、信号判定部１１は、幅Ｈ６と幅Ｈ８とが等しいか否かを判定する。なお、幅Ｈ５，幅Ｈ７は、飽和領域において内側領域と反対側の非飽和領域とに接している部分の幅ではないので、飽和領域が途中で途切れているものと判断され、飽和領域の幅として特定されない。

信号判定部１１は、各判定対象方向における飽和領域の幅が等しいと判定した場合、高輝度黒沈み現象が発生していると判定し、処理をステップＳ７へ進める。信号判定部１１は、各判定対象方向における飽和領域の幅が等しくないと判定した場合、高輝度黒沈み現象が発生していないと判定し、処理を終了する。

このように、各判定対象方向における飽和領域の幅が等しいか否かを判定するので、高輝度黒沈み現象が発生しているか否かに関して、誤判定を防ぐことができる。

ステップＳ７において、信号処理部１０の信号補正部１２は、判定結果に基づき、１フレームの画像信号を補正する。具体的には、信号補正部１２は、内側領域の画素の画像信号の信号レベルを飽和信号レベルΔＶＯＵＴｓａｔに補正して、内側領域の画素の階調を白階調へ補正する。そして、信号補正部１２は、補正後の画像信号をメモリ５及び制御部６に出力する。

例えば、信号補正部１２が信号判定部１１から受け取った１フレームの画像信号が、図７の画像ＧＩ１を示している場合を考える。この場合、信号補正部１２は、内側領域である領域Ａ１の画素の画像信号の信号レベルを飽和信号レベルΔＶＯＵＴｓａｔに補正して、領域Ａ１の画素の階調を白階調へ補正する。例えば、信号補正部１２は、Ａ−Ａ’方向について画素領域ＩＰ１における画素の信号レベルをΔＶＯＵＴｓａｔへ引き上げる。例えば、信号補正部１２は、Ｂ−Ｂ’方向について画素領域ＩＰ２における画素の信号レベルをΔＶＯＵＴｓａｔへ引き上げる。

以上により、画像の劣化を抑制でき、高輝度黒沈み現象の影響を低減することができる。

なお、判定対象方向群は、図７及び図８に示すように、２つの判定対象方向の集まりであってもよいし、さらに多く（４つ、８つなど）の判定対象方向の集まりであってもよい。判定対象方向群に含まれる判定対象方向が多くなるほど、高輝度黒沈み現象が発生したことをより正確に判定することができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る撮像システムについて、図９を用いて説明する。図９は、第２実施形態に係る撮像システムの構成図である。以下では、第１実施形態と同様の部分については説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

撮像システム１００は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、信号処理部１０の代わりに信号処理部１１０を備え、制御部６の代わりに制御部１０６を備える点で、第１実施形態と異なる。

信号処理部１１０は、信号判定部１１の代わりに信号判定部１１１を含む。信号判定部１１１は、ＡＤＣ４、メモリ５、制御部１０６及び信号補正部１２に接続されている。

信号処理部１１０は、その動作が図１０〜図１２に示すように第１実施形態と異なる。図１０は、信号処理部の動作を示すフローチャートである。図１１は、信号レベルと光量との関係を示す図である。図１２は、信号判定部がメモリ５から受け取った１フレームの画像信号が示す画像の一例である。なお、図１０では、図６と同様の処理が同じ符号で示されている。

ステップＳ１６において、信号処理部１１０の信号判定部１１１は、露光量を多くした場合に、内側領域の周囲の飽和領域の信号レベルが飽和信号量ΔＶＯＵＴｓａｔから低下したか否かを判定する。

具体的には、信号判定部１１１は、内側領域の位置をメモリ５に記憶させた後に、露光量を多くしたい旨の要求を制御部１０６に渡す。制御部１０６は、露光量を多くしたい旨の要求に基づき、光学系２の絞りを制御して、絞りの開度を大きくする。制御部１０６は、絞りを制御した後、絞りを制御した旨の応答を信号判定部１１１へ返す。信号判定部１１１は、絞りを制御した旨の応答を受けて、内側領域の位置の情報と、露光量を多くした後の１フレームの画像信号とを、メモリ５から取得する。そして、信号判定部１１１は、内側領域の位置の情報と、露光量を多くした後の１フレームの画像信号とに基づいて、内側領域の近傍の飽和領域の信号レベルが飽和信号量ΔＶＯＵＴｓａｔから低下したか否かを判定する。

例えば、図１１に示すように、光学系２の絞りの開度を大きくする前において、内側領域の近傍の飽和領域の画素（例えば、図１２に示す画素Ｐ１００）の光量は、黒沈み光量Ｉｂよりもわずかに少ない光量Ｉ１００ａとなる。内側領域の近傍の飽和領域の信号レベルは、飽和信号量ΔＶＯＵＴｓａｔになっている。すなわち、図１２に示すように、Ａ−Ａ’方向の各画素の信号レベルは、実線で示すものとなる。画素Ｐ１００の信号レベルは、飽和信号量ΔＶＯＵＴｓａｔとなる。

次に、光学系２の絞りの開度を大きくした後において、内側領域の近傍の飽和領域だった画素（例えば、図１２に示す画素Ｐ１００）の光量は、黒沈み光量Ｉｂよりもわずかに多い光量Ｉ１００ｂとなる。内側領域の近傍の飽和領域の信号レベルは、飽和信号量ΔＶＯＵＴｓａｔより低下している。すなわち、図１２に示すように、Ａ−Ａ’方向の各画素の信号レベルは、一点鎖線で示すものとなる。画素Ｐ１００の信号レベルは、飽和信号量ΔＶＯＵＴｓａｔより低い信号量ΔＶＯＵＴ１００となる。

信号判定部１１１は、内側領域の近傍の飽和領域の信号レベルが飽和信号量ΔＶＯＵＴｓａｔから低下したと判定した場合、高輝度黒沈み現象が発生していると判定し、処理をステップＳ７へ進める。信号判定部１１１は、内側領域の近傍の飽和領域の信号レベルが飽和信号量ΔＶＯＵＴｓａｔから低下していないと判定した場合、高輝度黒沈み現象が発生していないと判定し、処理を終了する。

このように、露光量を多くした場合に、内側領域の周囲の飽和領域の信号レベルが飽和信号量ΔＶＯＵＴｓａｔから低下したか否かを判定するので、高輝度黒沈み現象が発生しているか否かに関して、誤判定を防ぐことができる。

なお、信号処理部１１０の信号判定部１１１は、露光量を少なくした場合に、飽和領域の近傍の内側領域の信号レベルが飽和信号量ΔＶＯＵＴｓａｔまで上昇したか否かを判定してもよい。この場合、例えば、図１２に示す画素Ｐ１００に照射される光量が、図１１に示す光量Ｉ１００ｂから光量Ｉ１００ａに変わった場合に、信号レベルがΔＶＯＵＴ１００からΔＶＯＵＴｓａｔに変わることを確認することになる。

また、第２実施形態の変形例に係る撮像システム１００ｉ（図１３参照）において、信号処理部１１０ｉの信号判定部１１１ｉは、露光量を多くした場合の判定を行う代わりに、露光時間を長くした場合の判定を行ってもよい。この場合、制御部１０６ｉは、露光時間を長くしたい旨の要求に基づき、ＴＧ９を制御して、クロック周期を長くしたり、撮像装置２０におけるリセット周期を長くしたりする（図１４参照）。これにより、露光時間が長くなる。露光時間が長くなると光量が多くなるので、その他の信号処理部の動作は、露光量が多くなった場合と同様である。

次に、本発明の第３実施形態に係る撮像システムについて、図１５を用いて説明する。図１５は、第３実施形態に係る撮像システムの構成図である。以下では、第１実施形態と同様の部分については説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

撮像システム２００は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、信号処理部１０の代わりに信号処理部２１０を備える点で、第１実施形態と異なる。

信号処理部２１０は、信号判定部１１の代わりに信号判定部２１１を含む。

信号処理部２１０は、その動作が図１６〜図１８に示すように第１実施形態と異なる。図１６は、信号処理部の動作を示すフローチャートである。図１７及び図１８は、信号レベルとＡ−Ａ’方向の各画素位置との関係を示す図である。なお、図１６では、図６と同様の処理が同じ符号で示されている。

ステップＳ２１において、信号処理部２１０の信号判定部２１１は、内側領域の周囲の飽和領域に対してその飽和領域の外側から近づく場合に、判定対象信号レベルにおける信号レベルの増加率がα（増加率閾値）より大きいか否かを判定する。

例えば、信号判定部２１１がメモリ５から受け取った１フレームの画像信号が、図７の画像ＧＩ１と同様の画像を示している場合を考える。そして、Ａ−Ａ’方向の信号レベルが図１７に示すようになっているとする。このとき、例えば、信号判定部２１１は、判定対象信号レベルΔＶＯＵＴｓａｔ／２における信号レベルの増加率がαより大きくないと判定する。

あるいは、Ａ−Ａ’方向の信号レベルが図１８に示すようになっているとする。このとき、例えば、信号判定部２１１は、判定対象信号レベルΔＶＯＵＴｓａｔ／２における信号レベルの増加率がαより大きいと判定する。

信号判定部２１１は、判定対象信号レベルの増加率がαより大きいと判定した場合、輝度が強烈な被写体であると判定し、処理をステップＳ２３へ進める。信号判定部２１１は、判定対象信号レベルの増加率がαより大きくないと判定した場合、輝度が強烈な被写体でないと判定し、処理をステップＳ２２へ進める。

ステップＳ２２において、信号処理部２１０の信号判定部２１１は、輝度が強烈な被写体でないと判定したので、内側領域を判定するための閾値を高い値（緩めの値）に設定する。

例えば、信号判定部２１１がメモリ５から受け取った１フレームの画像信号が、図７の画像ＧＩ１と同様の画像を示している場合を考える。そして、Ａ−Ａ’方向の信号レベルが図１７に示すようになっているとする。このとき、例えば、信号判定部２１１は、内側領域ＩＰ２０１を判定するための閾値をΔＶｔｈ１（高い値）に設定する。

ステップＳ２３において、信号処理部２１０の信号判定部２１１は、輝度が強烈な被写体であると判定したので、内側領域を判定するための閾値を低い値（厳しめの値）に設定する。

例えば、信号判定部２１１がメモリ５から受け取った１フレームの画像信号が、図７の画像ＧＩ１と同様の画像を示している場合を考える。そして、Ａ−Ａ’方向の信号レベルが図１８に示すようになっているとする。このとき、例えば、信号判定部２１１は、内側領域ＩＰ２０２を判定するための閾値をΔＶｔｈ２（低い値）に設定する。

ステップＳ２６において、信号処理部２１０の信号判定部２１１は、内側領域において信号レベルが閾値以下の領域があるか否かを判定する。

例えば、信号判定部２１１がメモリ５から受け取った１フレームの画像信号が、図７の画像ＧＩ１と同様の画像を示している場合を考える。そして、Ａ−Ａ’方向の信号レベルが図１７に示すようになっているとする。このとき、例えば、内側領域ＩＰ２０１には、信号レベルが閾値ΔＶｔｈ１以下の領域ＩＰ２０１ａが存在する。すなわち、信号判定部２１１は、内側領域ＩＰ２０１において信号レベルが閾値ΔＶｔｈ１以下の領域があると判定する。

例えば、信号判定部２１１がメモリ５から受け取った１フレームの画像信号が、図７の画像ＧＩ１と同様の画像を示している場合を考える。そして、Ａ−Ａ’方向の信号レベルが図１８に示すようになっているとする。このとき、例えば、内側領域ＩＰ２０２には、信号レベルが閾値ΔＶｔｈ２以下の領域ＩＰ２０２ａが存在する。すなわち、信号判定部２１１は、内側領域ＩＰ２０２において信号レベルが閾値ΔＶｔｈ２以下の領域があると判定する。

信号判定部２１１は、内側領域において信号レベルが閾値以下の領域があると判定した場合、高輝度黒沈み現象が発生したと判定し、処理をステップＳ７へ進める。信号判定部２１１は、内側領域において信号レベルが閾値以下の領域がないと判定した場合、高輝度黒沈み現象が発生してないと判定し、処理を終了する。

このように、内側領域の周囲の飽和領域に対してその飽和領域の外側から近づく場合に、判定対象信号レベルにおける信号レベルの増加率がαより大きいか否かを判定するので、高輝度黒沈み現象が発生しているか否かに関して、誤判定を防ぐことができる。

なお、信号判定部２１１は、内側領域の周囲の飽和領域に対してその飽和領域の外側において遠ざかる場合に、判定対象信号レベルにおける信号レベルの減少率がαより大きいか否かを判定してもよい。

また、信号判定部２１１は、増加率が増加した場合に内側領域を判定するための閾値を減少させ、増加率が減少した場合に内側領域を判定するための閾値を増加させてもよい。 次に、本発明の第４実施形態に係る撮像システムについて、図１９を用いて説明する。図１９は、第４実施形態に係る撮像システムの構成図である。以下では、第１実施形態及び第３実施形態と同様の部分については説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

撮像システム３００は、基本的な構成は第１実施形態及び第３実施形態と同様であるが、信号処理部１０の代わりに信号処理部３１０を備える点で、第１実施形態及び第３実施形態と異なる。

信号処理部３１０は、信号判定部１１の代わりに信号判定部３１１を含む。

信号処理部３１０は、その動作が図２０〜図２２に示すように第１実施形態及び第３実施形態と異なる。図２０は、信号処理部の動作を示すフローチャートである。図２１及び図２２は、信号レベルとＡ−Ａ’方向の各画素位置との関係を示す図である。なお、図２０では、図６と同様の処理が同じ符号で示されている。

ステップＳ３１において、信号処理部２１０の信号判定部２１１は、内側領域の幅（の画素数）がＬｓａｔ（領域幅閾値）より大きいか否かを判定する。

例えば、信号判定部３１１がメモリ５から受け取った１フレームの画像信号が、図７の画像ＧＩ１と同様の画像を示している場合を考える。そして、Ａ−Ａ’方向の信号レベルが図２１に示すようになっているとする。このとき、例えば、信号判定部３１１は、内側領域ＩＰ３０１の幅がＬｓａｔより大きいと判定する。

あるいは、Ａ−Ａ’方向の信号レベルが図２２に示すようになっているとする。このとき、例えば、信号判定部３１１は、内側領域の幅（の画素数）がＬｓａｔより大きくないと判定する。

信号判定部３１１は、内側領域ＩＰ３０１の幅がＬｓａｔより大きいと判定した場合、広範囲に渡って黒沈み光量Ｉｂ（図５参照）以上の光量が入射していると判定し、処理をステップＳ２３へ進める。信号判定部３１１は、内側領域の幅（の画素数）がＬｓａｔより大きくないと判定した場合、局所的に黒沈み光量Ｉｂ（図５参照）以上の光量が入射していると判定し、処理をステップＳ２２へ進める。

このように、内側領域の幅（の画素数）がＬｓａｔ（領域幅閾値）より大きいか否かを判定するので、高輝度黒沈み現象が発生しているか否かに関して、誤判定を防ぐことができる。

次に、本発明の第５実施形態に係る撮像システムについて、図２３を用いて説明する。図２３は、第５実施形態に係る撮像システムの構成図である。以下では、第１実施形態と同様の部分については説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

撮像システム４００は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、信号処理部１０の代わりにＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）４１０を備え、制御部６、記録部７及びメモリ５がＰＣ４１０に含まれる点で、第１実施形態と異なる。

ここで、ＰＣ４１０は、ハードウェアとして、高速で動作するＣＰＵと、ハードディスク、ＣＤ、ＤＶＤなどの大容量の外部記憶装置と、高速で記憶が可能な半導体メモリと、を含む。ＣＰＵは、信号判定部１１、信号補正部１２及び制御部６に対応する。外部記憶装置は、記録部７に対応する。半導体メモリは、メモリ５に対応する。

以上により、汎用機器であるＰＣ４１０を利用するので、ハード的に専用機器を追加することなくソフト的に機能を追加するだけで、高輝度黒沈み減少を判定して補正することができる。

本発明の第１実施形態に係る撮像システムの構成図。 撮像装置の構成図。 撮像装置における画素部の構成を示す図。 撮像装置の動作を示すタイミングチャート。 信号レベル又は電位レベルと光量との関係を示す図。 信号処理部の動作を示すフローチャート。 信号判定部がメモリから受け取った１フレームの画像信号が示す画像の一例。 信号判定部がメモリから受け取った１フレームの画像信号が示す画像の一例。 第２実施形態に係る撮像システムの構成図。 信号処理部の動作を示すフローチャート。 信号レベルと光量との関係を示す図。 信号判定部がメモリから受け取った１フレームの画像信号が示す画像の一例。 第２実施形態の変形例に係る撮像システムの構成図。 リセット周期を説明する図。 第３実施形態に係る撮像システムの構成図。 信号処理部の動作を示すフローチャート。 信号レベルとＡ−Ａ’方向の各画素位置との関係を示す図。 信号レベルとＡ−Ａ’方向の各画素位置との関係を示す図。 第４実施形態に係る撮像システムの構成図。 信号処理部の動作を示すフローチャート。 信号レベルとＡ−Ａ’方向の各画素位置との関係を示す図。 信号レベルとＡ−Ａ’方向の各画素位置との関係を示す図。 第５実施形態に係る撮像システムの構成図。

符号の説明

１，１００，１００ｉ，２００，３００，４００ 撮像システム
６，１０６，１０６ｉ 制御部
１０，１１０，１１０い、２１０，３１０，４１０ 信号処理部
ＰＤ フォトダイオード

Claims (10)

1. 光電変換により得られた画像において、信号レベルが飽和した領域である飽和領域と、信号レベルが飽和していない領域である非飽和領域とを認識し、前記画像における黒沈みが発生しているか否かを判定するために、飽和領域に囲まれた非飽和領域である内側領域が前記画像にあるか否かを判定する信号判定部を備えたことを特徴とする信号処理装置。
2. 前記信号判定部は、前記画像における黒沈みが発生しているか否かを判定するために、前記内側領域を囲む飽和領域のうち非飽和領域に囲まれた飽和領域である環状領域が前記画像にあるか否かをさらに判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
3. 前記信号判定部は、前記内側領域の重心の位置を演算し、前記内側領域の重心から前記内側領域を囲む飽和領域を横切り他の非飽和領域へと向かう直線的な判定方向の集まりを判定方向群として特定する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の信号処理装置。
4. 前記信号判定部は、前記内側領域を囲む飽和領域の前記判定方向における幅を前記判定方向群における各判定方向について特定し、各判定方向における飽和領域の幅が互いに等しいか否かを判定し、各判定方向における飽和領域の幅が互いに等しいと判定する場合、前記画像における黒沈みが発生していると判定し、各判定方向における飽和領域の幅が互いに等しくないと判定する場合、前記画像における黒沈みが発生していないと判定する
   ことを特徴とする請求項３に記載の信号処理装置。
5. 前記信号判定部は、前記光電変換により得られた信号を前記信号処理装置へ供給する撮像装置の露光量及び露光時間を制御し、前記撮像装置の露光量及び露光時間のいずれかを多くした場合に、前記内側領域を囲む飽和領域の信号レベルが飽和信号量から低下したか否かを判定し、前記内側領域を囲む飽和領域の信号レベルが飽和信号量から低下したと判定する場合、前記画像における黒沈みが発生していると判定し、前記内側領域を囲む飽和領域の信号レベルが飽和信号量から低下していないと判定する場合、前記画像における黒沈みが発生していないと判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
6. 前記信号判定部は、前記内側領域を囲む飽和領域に対してその飽和領域の外側から近づく場合に、画素位置の変化に対する信号レベルの増加率が第１の閾値より大きいか否かを判定し、前記増加率が前記第１の閾値より大きくなると判定する場合、第２の閾値を第１の値に設定し、前記増加率が前記第１の閾値より大きくならないと判定する場合、前記第２の閾値を前記第１の値より高い第２の値に設定し、さらに、信号レベルが前記第２の閾値より低い領域が前記内側領域内に存在する場合、前記画像における黒沈みが発生していると判定し、信号レベルが前記第２の閾値より低い領域が前記内側領域内に存在しない場合、前記画像における黒沈みが発生していないと判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
7. 前記信号判定部は、前記内側領域の直径が第３の閾値より大きいか否かを判定し、前記内側領域の直径が前記第３の閾値より大きいと判定する場合、第２の閾値を第１の値に設定し、前記内側領域の直径が前記第３の閾値より大きくないと判定する場合、前記第２の閾値を前記第１の値より高い第２の値に設定し、さらに、信号レベルが前記第２の閾値より低い領域が前記内側領域内に存在する場合、前記画像における黒沈みが発生していると判定し、信号レベルが前記第２の閾値より低い領域が前記内側領域内に存在しない場合、前記画像における黒沈みが発生していないと判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
8. 前記画像における黒沈みが発生していると前記信号判定部が判定する場合に、前記内側領域の信号レベルを補正する信号補正部をさらに備えた
   ことを特徴とする請求項４から７のいずれか１項に記載の信号処理装置。
9. 光学系と、
   前記光学系により被写体の光学像が形成される撮像装置と、
   前記撮像装置から画像信号を受け取る請求項１から８のいずれか１項に記載の信号処理装置と、
   を備えたことを特徴とする撮像システム。
10. 光電変換により得られた画像において、信号レベルが飽和した領域である飽和領域と、信号レベルが飽和していない領域である非飽和領域とを認識する認識ステップと、
    前記画像における黒沈みが発生しているか否かを判定するために、飽和領域に囲まれた非飽和領域である内側領域が前記画像にあるか否かを判定する信号判定ステップと、
    を備えたことを特徴とする信号処理方法。

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