JPH11220659A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイナミックレンジを拡大した撮像画像、或
いは動解像度の向上を図った撮像画像を目的に応じて選
択可能とする。 【解決手段】 制御部９は、ダイナミックレンジ拡大モ
ードが選択されると、１フィールドの間に、２フィール
ド分の奇数フィールド用の撮像信号或いは偶数フィール
ド用の撮像信号を形成するようにＣＣＤイメージセンサ
１を読み出し制御し、高速撮像モードが選択されると、
１フィールドの間に奇数フィールド用及び偶数フィール
ド用の撮像信号を形成するようにＣＣＤイメージセンサ
１を読み出し制御する。記録再生部７は、この１フィー
ルドの間における複数フィールド分の撮像信号を記録
し、再生時に、前記２フィールド分の撮像信号を加算処
理してダイナミックレンジを拡大して出力し、或いは前
記１フィールドの間における奇数フィールド用及び偶数
フィールド用の撮像信号を、通常の１フィールドの転送
レートで出力することで動解像度の向上を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子を用
いて被写体の撮像を行うビデオカメラ装置やカメラ装置
等に設けて好適な撮像装置に関し、特に受光素子の飽和
を防止したうえで撮像信号のダイナミックレンジの拡大
を図り、また、電荷の読み出し時に各ラインの受光素子
の電荷の加算処理を行った場合に垂直解像度の向上と共
に動解像度の向上等を図った撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日におけるビデオカメラ装置には、撮
像管よりも小型軽量化及びローコスト化等が可能なこと
から撮像手段として複数の固体撮像素子で形成された固
体撮像部（ＣＣＤイメージセンサ）が設けられている。
このＣＣＤイメージセンサとしては、フレーム転送形Ｃ
ＣＤイメージセンサ（ＦＴＣＣＤ）、フレームインター
ライン形ＣＣＤイメージセンサ（ＦＩＴＣＣＤ）、イン
ターライン形ＣＣＤイメージセンサ（ＩＬＣＣＤ）、全
画素読み出し形ＣＣＤイメージセンサ等が知られてい
る。

【０００３】この中で前記インターライン形ＣＣＤイメ
ージセンサ（ＩＬＣＣＤ）は、受光素子と垂直転送路と
が２次元的に互い違いに配列されて構成されている。こ
のＩＬＣＣＤには、フレーム蓄積モードと、フィールド
蓄積モードとの２つの動作モードが設けられており、フ
レーム蓄積モードにおいては、奇数フィールド時に奇数
ラインの受光素子の電荷のみを読み出し、偶数フィール
ド時に遇数ラインの受光素子の電荷のみを読み出すよう
になっている。また、フィールド蓄積モードにおいて
は、奇数フィールド時及び偶数フィールド時共全受光素
子の電荷を読み出すのであるが、奇数フィールド時には
ｎライン目とｎ＋１ライン目、ｎ＋２ライン目とｎ＋３
ライン目・・・の各電荷を垂直転送路内でそれぞれ加算
処理して出力し、偶数フィールド時には加算処理する電
荷の組み合わせを変え、ｎ＋１ライン目とｎ＋２ライン
目、ｎ＋３ライン目とｎ＋４ライン目・・・の各電荷を
垂直転送路内でそれぞれ加算処理して出力するようにな
っている。

【０００４】フレーム蓄積モードにおいては、各受光素
子からの電荷の読み出しが１フレーム毎に行われること
となるため動解像度が低くなる反面、各ラインの受光素
子からの電荷を加算処理することなく出力するため、高
い垂直解像度を得ることができる。この逆にフィールド
蓄積モードにおいては、各ラインの受光素子からの電荷
を加算処理して出力するため垂直解像度が低下する反
面、１フィールドの間に全受光素子からの電荷の読み出
しが行われることとなるため、高い動解像度を得ること
ができる。

【０００５】このような各撮像モードは、例えば動きの
少ない被写体を撮像する場合はフレーム蓄積モードで撮
像を行い、動きの多い被写体を撮像する場合はフィール
ド蓄積モードで撮像を行う等のように、場合に応じて使
い分けがなされる。

【０００６】一方、全画素読み出し形ＣＣＤイメージセ
ンサは、受光素子と垂直転送路とが２次元的に互い違い
に配列されると共に、奇数ラインの受光素子から垂直転
送路を介して垂直転送された電荷を水平転送する第１の
水平転送路と、偶数ラインの受光素子から垂直転送路を
介して垂直転送された電荷を水平転送する第２の水平転
送路とを有する構成となっている（デュアル水平転送路
構造）。

【０００７】この全画素読み出し形ＣＣＤイメージセン
サは、各フィールド毎に全受光素子から電荷の読み出し
を行い、奇数ラインの受光素子から読み出した電荷は前
記第１の水平転送路を介して、偶数ラインの受光素子か
ら読み出した電荷は前記第２の水平転送路を介して出力
する。これにより、１フィールド毎に全受光素子の電荷
の読み出しを終了すると共に、各ラインの受光素子から
読み出した電荷を加算処理することなく奇数ラインの電
荷と偶数ラインの電荷とに分けて水平転送することがで
きるため、共に高い垂直解像度及び動解像度を得ること
ができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ここで、ＣＣＤイメー
ジセンサから出力される撮像信号のダイナミックレンジ
は、ＣＣＤイメージセンサで受光可能な撮像光の光量に
依存する。すなわち、ＣＣＤイメージセンサの各受光素
子に蓄積する電荷が無限であれば、多くの光量の撮像光
を取り込むことができ、撮像信号のダイナミックレンジ
の拡大を図ることができる。しかし、実際にはＣＣＤイ
メージセンサの各受光素子の電荷蓄積容量は有限なもの
であり、この有限容量を越える光量の撮像光を受光する
と、電荷蓄積期間内に各受光素子が飽和し、撮像画像に
ブルーミングが発生する問題を生ずる。そして、この問
題は、前述のＩＬＣＣＤのフィールド蓄積モードのよう
に、各ラインの受光素子の電荷を加算処理して出力する
場合には、より顕著なものとなる。

【０００９】一方、前述のＩＬＣＣＤのフィールド蓄積
モードのように、各ラインの受光素子の電荷を加算処理
して出力する場合には、垂直解像度の向上を図ることが
できるのであるが動解像度が劣化する問題がある。この
ため、各ラインの受光素子の電荷の加算処理を行った場
合でも、垂直解像度の向上と共に動解像度の向上をも図
ることができるようなＣＣＤイメージセンサの開発が望
まれている。さらに、ダイナミックレンジを拡大した撮
像画像、或いは動解像度の向上を図った撮像画像を目的
に応じて選択可能とすることができるような撮像装置の
開発も望まれている。

【００１０】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
のであり、受光素子の飽和を防止すると共にダイナミッ
クレンジの拡大を図ることができ、各ラインの受光素子
の電荷の加算処理を行った場合でも、垂直解像度の向上
と共に動解像度の向上をも図ることができると共に、動
解像度の向上を図った撮像画像を目的に応じて選択可能
とすることができるような撮像装置の提供を目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る撮像装置
は、上述の課題を解決するために撮像光に応じた電気信
号である撮像信号を形成して出力する固体撮像手段と、
ダイナミックレンジを拡大する撮像モードであるダイナ
ミックレンジ拡大モード、及び動解像度の向上を図る撮
像モードである高速撮像モードを選択するための撮像モ
ード選択手段と、前記撮像モード選択手段によりダイナ
ミックレンジ拡大モードが選択された場合は、１フィー
ルドの間に、複数の奇数フィールド用の撮像信号或いは
複数の偶数フィールド用の撮像信号を形成するように前
記固体撮像手段を読み出し制御し、前記撮像モード選択
手段により高速撮像モードが選択された場合は、１フィ
ールドの間に、少なくとも一対の奇数フィールド用及び
偶数フィールド用の撮像信号を形成するように、前記固
体撮像手段を読み出し制御する制御手段とを有する。ま
た、この各手段と共に、前記撮像モード選択手段により
ダイナミックレンジ拡大モードが選択された場合は、前
記制御手段の制御により１フィールドの間に形成された
複数の奇数フィールド用の撮像信号を加算処理して出力
し、或いは複数の偶数フィールド用の撮像信号を加算処
理して出力し、前記撮像モード選択手段により高速撮像
モードが選択された場合は、前記制御手段の制御により
１フィールドの間に形成された、少なくとも一対の奇数
フィールド用及び偶数フィールド用の撮像信号を、それ
ぞれ通常のフィールド転送レートで出力する出力手段を
有する。

【００１２】また、本発明に係る撮像装置は、上述の課
題を解決するために前記固体撮像手段として、撮像光に
応じた電荷を蓄積する複数の受光素子が２次元的に配列
されて構成されたものを有すると共に、前記制御手段と
して、前記撮像モード選択手段によりダイナミックレン
ジ拡大モードが選択された場合は、前記固体撮像手段の
垂直方向に隣接する２つの受光素子の電荷同士を加算処
理することで、１フィールドの間に、複数の奇数フィー
ルド用の撮像信号或いは複数の偶数フィールド用の撮像
信号を形成するように前記固体撮像手段を読み出し制御
し、前記撮像モード選択手段により高速撮像モードが選
択された場合は、前記固体撮像手段の垂直方向に隣接す
る受光素子の電荷をインターレース的に加算処理するこ
とで、１フィールドの間に、少なくとも一対の奇数フィ
ールド用及び偶数フィールド用の撮像信号を形成するよ
うに、前記固体撮像手段を読み出し制御するものを有す
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る撮像装置の好
ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説
明する。本発明に係る撮像装置は、ビデオカメラ装置に
適用することができる。

【００１４】この本発明の実施の形態となるビデオカメ
ラ装置の要部は、図１に示すように被写体の撮像を行う
ＣＣＤイメージセンサ１と、ＣＣＤイメージセンサ１か
らの撮像信号から相関二重サンプリング法を用いてノイ
ズ成分を除去すると共に、これを適当な利得で増幅して
出力する相関二重サンプリング／自動利得制御部２（Ｃ
ＤＳ／ＡＧＣ部）と、ＣＤＳ／ＡＧＣ部２からの撮像信
号に対して所定のビデオプロセス処理等を施して出力す
るデジタルシグナルプロセッサ３（ＤＳＰ）とを有して
いる。

【００１５】また、このビデオカメラ装置の要部は、Ｄ
ＳＰ３からの撮像信号を一旦記憶するメモリ５と、前記
ＤＳＰ３からの撮像信号をビデオテープに記録し再生す
る記録再生部７と、記録時には前記ＤＳＰ３からの撮像
信号を選択して出力し、再生時には前記記録再生部７に
より再生された撮像信号を選択して出力する切り替えス
イッチ４と、メモリ５の記憶読み出し制御を行うメモリ
制御部６とを有している。

【００１６】また、このビデオカメラ装置の要部は、Ｄ
ＳＰ３から供給される撮像信号に応じた画像及び記録再
生部７で再生された画像を表示する、例えば電子ビュー
ファインダや小型液晶モニタで形成された表示部８と、
例えばテレビジョン受像器等の外部のモニタ装置に撮像
信号を供給するための外部出力端子１０と、後に説明す
る「通常撮像モード」、「ダイナミックレンジ拡大モー
ド（Ｄレンジ拡大モード）」、「高速撮像モード」の各
撮像モードに応じて、記録時にはＣＣＤイメージセンサ
１に蓄積された電荷の読み出し方を可変制御すると共
に、再生時には記録再生部７の再生状態を制御する制御
部９とを有している。

【００１７】ＣＣＤイメージセンサ１としては、各フィ
ールド毎に全受光素子に蓄積された電荷を一度に読み出
す全画素読み出し形ＣＣＤイメージセンサが設けられて
いる。このＣＣＤイメージセンサは、図２に示すように
垂直転送路１５と受光素子１６とが２次元的に互い違い
に配列されて構成されている。全受光素子１６のうち、
奇数ライン（ＯＤＤライン：この図２の例の場合、２ｎ
−１ライン、２ｎ＋１ライン、２ｎ＋３ラインがこの奇
数ラインに相当する。）の受光素子１６は、第１の読み
出し制御信号が供給される第１の読み出し制御端子ＣＴ
Ｌ１に接続されており、これに対して、偶数ライン（Ｅ
ＶＥＮライン：この図２の例の場合、２ｎライン、２ｎ
＋２ラインがこの偶数ラインに相当する。）の受光素子
１６は、第２の読み出し制御信号が供給される第２の読
み出し制御端子ＣＴＬ２に接続されている。従って、第
１の読み出し制御端子ＣＴＬ１及び第２の読み出し制御
端子ＣＴＬ２に、同じタイミングで第１、第２の読み出
し制御信号を供給すれば、奇数ライン及び偶数ラインの
各受光素子の電荷が各垂直転送路１５に一度に読み出さ
れ、また、第１の読み出し制御端子ＣＴＬ１及び第２の
読み出し制御端子ＣＴＬ２に、例えば１フィールド分の
時間差をもって第１、第２の読み出し制御信号を供給す
れば、奇数フィールド時には奇数ラインの各受光素子１
６の電荷が各垂直転送路１５に読み出され、偶数フィー
ルド時には偶数ラインの各受光素子１６の電荷が各垂直
転送路１５に読み出されるようになっている。

【００１８】ちなみに、一般的に全画素読み出し形と呼
ばれるＣＣＤイメージセンサは、垂直方向の各行の受光
素子毎に纏めて一つの制御端子に接続されており、各ラ
イン毎の電荷を時分割的に読み出すことは不可能となっ
ている。従って、前記第１の読み出し制御端子ＣＴＬ１
の他に第２の読み出し制御端子ＣＴＬ２を設けた構成
は、このＣＣＤイメージセンサ１の特徴的な構成となっ
ており、これにより前記各ライン毎の電荷の読み出しが
可能となっている。

【００１９】また、このＣＣＤイメージセンサ１の前段
には、例えば各奇数ライン毎にＭｇとＧの配置位置が反
転するいわゆる補色・Ｍｇ−Ｇ反転形の色フィルタアレ
イが設けられており、奇数ラインの各受光素子１６に
は、マゼンタ（Ｍｇ）、グリーン（Ｇ）の撮像光が入射
され、偶数ラインの各受光素子１６には、シアン（Ｃ
ｙ）、イエロー（Ｙｅ）の撮像光が入射されるようにな
っている。

【００２０】なお、この色フィルタアレイは一例であ
り、この他、例えば補色・Ｍｇ−Ｇ順次形の色フィルタ
アレイ、原色・ベイヤー配列形と呼ばれるＲＧＢ配列の
色フィルタアレイや、ホワイト（Ｗ）、Ｇ、Ｃｙ、Ｙｅ
の色フィルタアレイ等を設けるようにしてもよい。

【００２１】また、垂直転送路１５を介して垂直転送さ
れた電荷は水平転送路に転送されるようになっているの
であるが、この全画素読み出し形ＣＣＤイメージセンサ
の場合、水平転送路として第１の水平転送路１７及び第
２の水平転送路１８の計２つの水平転送路が設けられて
いる。この第１の水平転送路１７及び第２の水平転送路
１８は垂直接続転送路１９で接続されており、垂直転送
路１５に転送された電荷のうち、奇数ラインの電荷は第
１の水平転送路１７に垂直転送され、偶数ラインの電荷
は、第１の水平転送路１７及び垂直接続転送路１９を介
して第２の水平転送路１８に垂直転送されるようになっ
ている。そして、各水平転送路１７、１８に垂直転送さ
れた電荷は、インターレース走査に応じてアンプ２０、
出力端子２１を介して前記ＣＤＳ／ＡＧＣ部２に供給さ
れ、或いはアンプ２２、出力端子２３を介して前記ＣＤ
Ｓ／ＡＧＣ部２に供給されるようになっている。

【００２２】次に、このような構成を有する当該実施の
形態のビデオカメラ装置の動作説明をする。当該ビデオ
カメラ装置は、「通常撮像モード」、「ダイナミックレ
ンジ拡大モード（Ｄレンジ拡大モード）」、「高速撮像
モード」の各撮像モードが実行可能となっており、再生
時にはこの各撮像モードの信号記録形態に応じた再生動
作が行われるようになっている。なお、この各撮像モー
ドは、ユーザが図示しない操作パネルに設けられた撮像
モード選択キーを操作することで選択可能となってお
り、制御部９は、この撮像モード選択キーの操作で選択
された撮像モードを実行制御し、再生時にはその記録時
の撮像モードに応じた再生制御を行うようになってい
る。

【００２３】［通常撮像モード時の記録動作］まず、前
記撮像モード選択キーにより「通常撮像モード」が選択
されると、制御部９は、図２に示す第１の読み出し制御
端子ＣＴＬ１及び第２の読み出し制御端子ＣＴＬ２を介
して、ＣＣＤイメージセンサ１の各受光素子１６に同時
に第１、第２の読み出し制御信号を供給する。具体的に
は、我が国の標準テレビジョン方式であるＮＴＳＣ方式
に適応させる場合、１／６０秒の間隔で各受光素子１６
の電荷を読み出すように前記各読み出し制御信号を各受
光素子１６に供給する。

【００２４】これにより、全受光素子１６に蓄積された
電荷が、１／６０秒の間隔で一度に各垂直転送路１５上
に読み出されることとなる。この各垂直転送路１５上に
読み出された電荷のうち、奇数ライン（２ｎ−１ライ
ン、２ｎ＋１ライン、２ｎ＋３ライン・・・）の電荷は
第１の水平転送路１７に、偶数ライン（２ｎライン、２
ｎ＋２ライン・・・）の電荷は第１の水平転送路１７及
び垂直接続転送路１９を介して第２の水平転送路１８に
垂直転送される。

【００２５】すなわち、この通常撮像モードの場合は、
垂直転送路１５上に読み出された奇数ラインの電荷及び
偶数ラインの電荷が加算処理されることなく各水平転送
路１７、１８に垂直転送される。なお、後に説明する
「Ｄレンジ拡大モード」、「高速撮像モード」の場合
は、この「通常撮像モード」と異なり、垂直転送路１５
上に読み出された奇数ラインの電荷及び偶数ラインの電
荷が、各撮像モードに応じて加算処理されて各水平転送
路１７、１８に垂直転送されるようになっている。

【００２６】第１の水平転送路１７に垂直転送された電
荷は、例えば奇数フィールドのタイミングで水平転送さ
れ、奇数フィールドの撮像信号としてアンプ２０及び出
力端子２１を介してＣＤＳ／ＡＧＣ部２に供給される。
また、第２の水平転送路１８に垂直転送された電荷は、
例えば偶数フィールドのタイミングで水平転送され、偶
数フィールドの撮像信号としてアンプ２２及び出力端子
２３を介してＣＤＳ／ＡＧＣ部２に供給される。

【００２７】ＣＤＳ／ＡＧＣ部２は、ＣＣＤイメージセ
ンサ１からの撮像信号が供給されると、この撮像信号に
いわゆる相関二重サンプリング法に基づくノイズ除去処
理を施してリセットノイズ等を除去し、これを適当な利
得で増幅してＤＳＰ３に供給する。ＤＳＰ３は、前記補
色系の色フィルタアレイにより得られた撮像信号に基づ
いて色分離（ＲＧＢ）を行い、この撮像信号に対して所
定のビデオプロセス処理等を施し、これを切り替えスイ
ッチ４の被選択端子４ｂに供給する。この切り替えスイ
ッチ４は、撮像時（記録時）には、選択端子４ｃにより
被選択端子４ｂを選択するように切り替え制御されてい
る。このため、ＤＳＰ３からの撮像信号は、この切り替
えスイッチ４を介して各フィールド毎にメモり制御部６
に供給される。メモり制御部６は、この切り替えスイッ
チ４を介して供給された撮像信号をメモリ５に一旦記憶
制御し、これを各フィールド毎に通常の記録レートで読
み出して記録再生部７に供給すると共に表示部８に供給
する。これにより、記録再生部７において、所望の被写
体の画像を各フィールド毎にビデオテープに記録するこ
とができ、また、現在撮像中の画像を、例えば電子ビュ
ーファインダや小型液晶モニタ等の表示部８に表示する
ことができる。

【００２８】この通常撮像モードにおいては、１フィー
ルド毎に全受光素子の電荷の読み出しを終了すると共
に、各ラインの受光素子から読み出した電荷を加算処理
することなく奇数ラインの電荷と偶数ラインの電荷とに
分けて水平転送することができるため、共に高い垂直解
像度及び動解像度を得ることができる。

【００２９】［通常撮像モードで記録された撮像信号の
再生動作］次に、このような通常撮像モードで記録され
た撮像信号の再生動作時となると、制御部９は、記録再
生部７を再生制御する。記録再生部７は、通常撮像モー
ドで記録された撮像信号を各フィールド毎にビデオテー
プから再生し、この再生信号を切り替えスイッチ４の被
選択端子４ａに供給する。この切り替えスイッチ４は、
再生時には、選択端子４ｃにより被選択端子４ａを選択
するように切り替え制御されている。このため、記録再
生部７からの再生信号は、この切り替えスイッチ４及び
メモリ制御部６を介して各フィールド毎に表示部８及び
外部出力端子１０に供給される。

【００３０】これにより、通常撮像モードで記録された
画像を前記表示部８に表示することができ、また、外部
出力端子１０に例えばテレビジョン受像器等のモニタ装
置が接続されている場合には、このモニタ装置に通常撮
像モードで記録された画像を表示することができる。前
述のように、通常撮像モードにおける記録動作は、１フ
ィールド毎に全受光素子の電荷の読み出しを終了すると
共に、各ラインの受光素子から読み出した電荷を加算処
理することなく奇数ラインの電荷と偶数ラインの電荷と
に分けて水平転送することができるため、共に高い垂直
解像度及び動解像度の再生画像を得ることができる。

【００３１】［Ｄレンジ拡大モード時の記録動作］次
に、前記撮像モード選択キーにより「Ｄレンジ拡大モー
ド」が選択されると、制御部９は、図３（ａ）にハイレ
ベルのパルスとして示す垂直同期信号と垂直同期信号と
の間である奇数フィールド（ＯＤＤ）及び偶数フィール
ド（ＥＶＥＮ）の１／６０秒の間に、各受光素子１６の
全電荷を２度ずつ連続して読み出すように各受光素子１
６を読み出し制御する。すなわち、制御部９は、１フィ
ールドの間に１／１２０秒の間隔で前記第１、第２の読
み出し制御信号をそれぞれ第１、第２の読み出し制御端
子ＣＴＬ１、ＣＴＬ２に同時に供給することで、１／６
０秒の間に各受光素子１６に蓄積された電荷を２度ずつ
続けて読み出し制御する。

【００３２】次に、このＤレンジ拡大モードの場合、各
垂直伝送路１５に読み出された電荷は、垂直方向に隣接
する２つの受光素子の電荷同士毎に加算処理され各水平
転送路１７、１８に垂直転送される。

【００３３】具体的には、各垂直伝送路１５に各受光素
子１６からの電荷が読み出されると、例えば図２に示す
２ｎ−１ラインの各受光素子１６の電荷と２ｎラインの
各受光素子１６の電荷とが加算処理されて一つの電荷と
され、２ｎ＋１ラインの各受光素子１６の電荷と２ｎ＋
２ラインの各受光素子１６の電荷とが加算処理されて一
つの電荷とされる等のように垂直方向に隣接する２つの
受光素子の電荷同士毎に加算処理され各水平転送路１
７、１８に垂直転送される。この加算処理は、１フィー
ルドの間における一度目の読み出し時及び二度目の読み
出し時共、同様に実行される（一度目の読み出し時に前
記２ｎ−１ラインの各受光素子１６の電荷と２ｎライン
の各受光素子１６の電荷とが加算処理されて一つの電荷
とされ、２ｎ＋１ラインの各受光素子１６の電荷と２ｎ
＋２ラインの各受光素子１６の電荷とが加算処理されて
一つの電荷とされたとすると、二度目の読み出し時にも
一度目の読み出し時と同様に２ｎ−１ラインの各受光素
子１６の電荷と２ｎラインの各受光素子１６の電荷とが
加算処理されて一つの電荷とされ、２ｎ＋１ラインの各
受光素子１６の電荷と２ｎ＋２ラインの各受光素子１６
の電荷とが加算処理されて一つの電荷とされる意。）。

【００３４】このように加算処理された電荷は各水平転
送路１７、１８に垂直転送され、この各水平転送路１
７、１８を介して水平転送されるのであるが、この際、
一度目の読み出し時の加算処理で形成された電荷のう
ち、奇数ライン用の電荷は第１の水平転送路１７を介し
て水平転送され、偶数ライン用の電荷は第２の水平転送
路１８を介して水平転送される。同様に、二度目の読み
出し時の加算処理で形成された電荷のうち、奇数ライン
用の電荷は第１の水平転送路１７を介して水平転送さ
れ、偶数ライン用の電荷は第２の水平転送路１８を介し
て水平転送される。そして、この各水平転送路１７、１
８を介して水平転送された電荷は、各アンプ２０、２２
及び各出力端子２１、２３を介して撮像信号として出力
される。これにより、図３（ｂ）に模式的に示すように
奇数フィールド及び偶数フィールドの１フィールド間に
２つの同じ撮像信号（ＯＤＤ１、ＯＤＤ２及びＥＶＥＮ
１、ＥＶＥＮ２）が形成され出力されることとなる。

【００３５】この各撮像信号は、図１に示すＣＤＳ／Ａ
ＧＣ部２、ＤＳＰ３、切り替えスイッチ４を介してメモ
り５に一旦記憶され、メモリ制御部６の制御により読み
出され記録再生部７によりビデオテープに記録される。
なお、記録再生部７は、この撮像信号の記録と共に、こ
の記録された撮像信号はＤレンジ拡大モードの撮像信号
であることを示すコントロールコードをビデオテープに
記録する。当該ビデオカメラ装置は、以下に説明する再
生時にこのコントロールコードを再生すると、Ｄレンジ
拡大モードで記録された撮像信号用の再生動作を実行す
る。

【００３６】このＤレンジ拡大モードにおいては、１フ
ィールドの間に２回、各受光素子１６から電荷の読み出
しを行うようにしているため、撮像光の光量が多くなっ
た場合でも各受光素子を飽和し難くすることができる。
端的には、この場合１フィールドの間に２回の読み出し
制御を行うようにしているため、この２回の読み出し分
の電荷を垂直転送路１５上で加算処理しても、１フィー
ルドで１回の読み出し制御を行うときよりも、各受光素
子１６を２倍、飽和し難くすることができる。このた
め、受光素子の飽和が原因で撮像画像にブルーミングが
発生する不都合を防止することができる。

【００３７】なお、この例においては、１フィールドの
間に２回、各受光素子１６から電荷の読み出しを行うよ
うにしたが、これは、３回或いは４回等のように任意の
回数分読み出し制御を行うようにしてもよい。これによ
り、１フィールドで１回の読み出し制御を行うときより
も、各受光素子１６を３倍或いは４倍飽和し難くするこ
とができ、前述の効果を、より顕著なものとすることが
できる。

【００３８】［Ｄレンジ拡大モードで記録された撮像信
号の再生動作］次に、撮像信号の再生時となると、記録
再生部７は、ビデオテープに記録された撮像信号と共に
コントロールコードを再生し、これを切り替えスイッチ
４を介してメモり制御部６に供給する。メモり制御部６
は、ビデオテープから再生されたコントロールコードを
検出し、このコントロールコードが、そのビデオテープ
に記録されている撮像信号がＤレンジ拡大モードで記録
された撮像信号であることを示す場合、その撮像信号を
メモリ５に記憶制御すると共に、１フィールド毎に２フ
ィールド分ずつ供給される撮像信号をそれぞれ加算処理
して１フィールド分の撮像信号として表示部８等に供給
する。

【００３９】すなわち、図４は、この再生動作を概念的
に示すブロック図なのであるが、この図４において、記
録再生部７から再生された１フィールド毎に２フィール
ド分ずつ供給される各撮像信号（前記ＯＤＤ１、ＯＤＤ
２及びＥＶＥＮ１、ＥＶＥＮ２）は、それぞれメモリ５
を構成する第１のメモリ５ａ、第２のメモリ５ｂに供給
され一旦記憶制御される。さらに具体的には、例えばＯ
ＤＤ１の撮像信号は第１のメモリ５ａに、また、ＯＤＤ
２の撮像信号は第２のメモリ５ｂに記憶制御され、同様
にＥＶＥＮ１の撮像信号は第１のメモリ５ａに、また、
ＥＶＥＮ２の撮像信号は第２のメモリ５ｂに記憶制御さ
れる。

【００４０】メモり制御部６は、この各メモリ５ａ、５
ｂに記憶されたＯＤＤ１の撮像信号及びＯＤＤ２の撮像
信号を読み出し、これを加算器３０において加算処理す
ることで２フィールド分の撮像信号を１フィールド分の
撮像信号として表示部８或いは外部出力端子１０を介し
てテレビジョン受像器に供給する。同様に、各メモリ５
ａ、５ｂに記憶されたＥＶＥＮ１の撮像信号及びＥＶＥ
Ｎ２の撮像信号を読み出し、これを加算器３０において
加算処理することで２フィールド分の撮像信号を１フィ
ールド分の撮像信号として表示部８或いは外部出力端子
１０を介してテレビジョン受像器に供給する。

【００４１】前述のように、Ｄレンジ拡大モードで１フ
ィールドの間に記録された２フィールド分の撮像信号
（ＯＤＤ１、ＯＤＤ２及びＥＶＥＮ１、ＥＶＥＮ２）
は、それぞれ同じ撮像時間（蓄積時間）である。このた
め、この２フィールド分の撮像信号を加算処理すること
により、撮像信号のダイナミックレンジを拡大して図５
（ａ）、（ｂ）に示すように表示部８等に表示すること
ができる。また、前記２フィールド分の撮像信号を加算
処理しても両者は動解像度が同じものであるため、該加
算処理によりＯＤＤ、ＥＶＥＮの画像に違和感を生ずる
ことはなく、良好な画像を表示部８等に表示することが
できる。

【００４２】［高速撮像モード時の記録動作］次に、前
記撮像モード選択キーにより「高速撮像モード」が選択
されると、制御部９は、図６（ａ）にハイレベルのパル
スとして示す垂直同期信号と垂直同期信号との間である
奇数フィールド（ＯＤＤ）及び偶数フィールド（ＥＶＥ
Ｎ）の１／６０秒の間に、上述のＤレンジ拡大モードと
同様に、各受光素子１６の全電荷を２度ずつ連続して読
み出すように各受光素子１６を読み出し制御するのであ
るが、この際、１フィールドの間の２回の読み出しで１
フレームを形成する奇数フィールド及び偶数フィールド
の撮像信号を形成するように各受光素子１６を読み出し
制御する。

【００４３】具体的には、制御部９は、１フィールドの
間における最初の１／１２０秒の間に、前記第１、第２
の読み出し制御信号をそれぞれ第１、第２の読み出し制
御端子ＣＴＬ１、ＣＴＬ２に同時に供給する。これによ
り、図２に示す各ラインの受光素子１６に蓄積された電
荷が垂直転送路１５に読み出される。この前記最初の１
／１２０秒の間に垂直転送路１５に読み出された各電荷
は、該垂直転送路１５上において２ｎ−１ラインの受光
素子の電荷と２ｎラインの受光素子の電荷とが加算処理
され、２ｎ＋１ラインの受光素子の電荷と２ｎ＋２ライ
ンの受光素子の電荷とが加算処理され、奇数フィールド
用の撮像信号として第１の水平転送路１７、アンプ２０
及び出力端子２１を介して出力される。

【００４４】また、制御部９は、１フィールドの間にお
ける次の１／１２０秒の間に、前記第１、第２の読み出
し制御信号をそれぞれ第１、第２の読み出し制御端子Ｃ
ＴＬ１、ＣＴＬ２に同時に供給する。これにより、図２
に示す各ラインの受光素子１６に蓄積された電荷が垂直
転送路１５に読み出される。この前記次の１／１２０秒
の間に垂直転送路１５に読み出された各電荷は、該垂直
転送路１５上において２ｎラインの受光素子の電荷と２
ｎ＋１ラインの受光素子の電荷とが加算処理され、２ｎ
＋２ラインの受光素子の電荷と２ｎ＋３ラインの受光素
子の電荷とが加算処理され、偶数フィールド用の撮像信
号として第２の水平転送路１８、アンプ２２及び出力端
子２３を介して出力される。

【００４５】すなわち、この制御部９は、１フィールド
の間における最初と次の１／１２０秒の間に、垂直転送
路１５において奇数フィールド及び偶数フィールドの撮
像信号を形成する各電荷の加算処理が行われるように
（インターレース的な加算処理が行われるように）各受
光素子１６を読み出し制御する。これにより、図６
（ｂ）に模式的に示すように１フィールドの間に、奇数
フィールド用及び偶数フィールド用の２フィールド分の
撮像信号（ＯＤＤ１、ＥＶＥＮ１及びＯＤＤ２、ＥＶＥ
Ｎ２）が形成され出力されることとなる。

【００４６】この各撮像信号は、図１に示すＣＤＳ／Ａ
ＧＣ部２、ＤＳＰ３、切り替えスイッチ４を介してメモ
り５に一旦記憶され、メモリ制御部６の制御により読み
出され記録再生部７によりビデオテープに記録される。
なお、記録再生部７は、この撮像信号の記録と共に、こ
の記録された撮像信号は高速撮像モードの撮像信号であ
ることを示すコントロールコードをビデオテープに記録
する。当該ビデオカメラ装置は、以下に説明する再生時
にこのコントロールコードを再生すると、高速撮像モー
ドで記録された撮像信号用の再生動作を実行する。

【００４７】この高速撮像モードにおいては、１フィー
ルドの間に奇数フィールド用及び偶数フィールド用の２
フィールド分の撮像信号を形成することができるため、
垂直転送路１５上で各電荷を加算処理しているにも拘わ
らず、動解像度の向上を図ることができる。しかも、垂
直転送路１５上で各電荷を加算処理しているため、垂直
解像度の向上を図ることができる。従って、各ラインの
受光素子の電荷の加算処理を行った場合でも、垂直解像
度の向上と共に動解像度の向上をも図ることができるビ
デオカメラ装置の提供を可能とすることができる。

【００４８】なお、この例においては、１フィールドの
間に奇数フィールド用及び偶数フィールド用の２フィー
ルド分の撮像信号を形成するように２回、各受光素子１
６から電荷の読み出しを行うようにしたが、これは、奇
数フィールド用及び偶数フィールド用の撮像信号をそれ
ぞれ２つ或いは３つずつ形成するように、４回或いは６
回等のように任意の偶数回数分読み出し制御を行うよう
にしてもよい。これにより、動解像度を２倍、３倍等の
ように向上させることができ、前述の効果を、より顕著
なものとすることができる。

【００４９】［高速撮像モードで記録された撮像信号の
再生動作］次に、撮像信号の再生時となると、記録再生
部７は、ビデオテープに記録された撮像信号と共にコン
トロールコードを再生し、これを切り替えスイッチ４を
介してメモり制御部６に供給する。メモり制御部６は、
ビデオテープから再生されたコントロールコードを検出
し、このコントロールコードが、そのビデオテープに記
録されている撮像信号が高速撮像モードで記録された撮
像信号であることを示す場合、その撮像信号をメモリ５
に記憶制御すると共に、このメモリ５に記憶された撮像
信号を所定の順序で読み出し、これを表示部８等に供給
する。

【００５０】すなわち、図７は、この再生動作を概念的
に示すブロック図なのであるが、この図７において、記
録再生部７から再生された１フィールド毎に２フィール
ド分ずつ供給される各撮像信号（前記ＯＤＤ１、ＥＶＥ
Ｎ１及びＯＤＤ２、ＥＶＥＮ２）は、それぞれメモリ５
に一旦記憶制御される。これにより、１フィールドの間
に、奇数フィールド用の撮像信号及び偶数フィールド用
の撮像信号がメモリ５に記憶制御されることとなるた
め、メモリ制御部６は、この通常の２倍の転送レートで
記憶された奇数フィールド用の撮像信号及び偶数フィー
ルド用の撮像信号を、前記ＯＤＤ１、ＥＶＥＮ１、ＯＤ
Ｄ２、ＥＶＥＮ２の順で読み出すことで、この各フィー
ルド用の撮像信号をそれぞれ通常の１／６０秒の転送レ
ートの撮像信号とし、これを図８（ａ）〜（ｄ）に示す
ように表示部８或いは外部出力端子１０を介してテレビ
ジョン受像器に供給する。

【００５１】前述のように、高速撮像モードでは１フィ
ールドの間に奇数フィールド用及び偶数フィールド用の
２フィールド分の撮像信号を形成することができるた
め、垂直転送路１５上で各電荷を加算処理しているにも
拘わらず、動解像度の向上を図った画像を表示部８等に
表示することができる。

【００５２】以上の説明から明らかなように、当該実施
の形態のビデオカメラ装置は、ダイナミックレンジを拡
大した撮像画像、或いは動解像度の向上を図った撮像画
像を目的に応じて選択可能とすることができる。

【００５３】最後に、上述の実施の形態は、本発明に係
る撮像装置を我が国の標準テレビジョン方式であるＮＴ
ＳＣ方式に準じたものとして説明したものであるが、本
発明は、例えばＰＡＬ方式やＳＥＣＡＭ方式等の異なる
テレビジョン方式にも適用することもできる。また、Ｃ
ＣＤイメージセンサ１は、全画素読み出し形ＣＣＤイメ
ージセンサであることとしたが、これは、例えばインタ
ーライン形ＣＣＤイメージセンサ（ＩＬＣＣＤ）等の他
のＣＣＤイメージセンサとしてもよい。そして、本発明
は一例として説明した上述の実施の形態に限定されるこ
とはなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲で
あれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは
勿論である。

【００５４】

【発明の効果】本発明に係る撮像手段は、ダイナミック
レンジを拡大した撮像画像、或いは動解像度の向上を図
った撮像画像を得ることができ、これらを目的に応じて
選択可能とすることができる。

【００５５】特に、請求項１記載の本発明に係る撮像装
置は、受光素子の飽和を防止すると共にダイナミックレ
ンジの拡大を図ることができ、各ラインの受光素子の電
荷の加算処理を行った場合でも、垂直解像度の向上と共
に動解像度の向上をも図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る撮像装置を適用した実施の形態の
ビデオカメラ装置の要部のブロック図である。

【図２】前記実施の形態のビデオカメラ装置に設けられ
ている全画素読み出し形ＣＣＤイメージセンサの構成を
示す図である。

【図３】前記実施の形態のビデオカメラ装置のダイナミ
ックレンジ拡大モードの撮像動作を説明するためのタイ
ムチャートである。

【図４】前記ダイナミックレンジ拡大モードで撮像した
撮像画像の再生動作を説明するための図である。

【図５】前記ダイナミックレンジ拡大モードで撮像した
撮像画像を示す図である。

【図６】前記実施の形態のビデオカメラ装置の高速撮像
モードの撮像動作を説明するためのタイムチャートであ
る。

【図７】前記高速撮像モードで撮像した撮像画像の再生
動作を説明するための図である。

【図８】前記高速撮像モードで撮像した撮像画像を示す
図である。

【符号の説明】

１…全画素読み出し形ＣＣＤイメージセンサ、５…メモ
リ、６…メモリ制御部 ２…相関二重サンプリング／自動利得制御部（ＣＤＳ／
ＡＧＣ部） ３…デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、４…切り
替えスイッチ ７…記録再生部、８…表示部、９…制御部、１０…外部
出力端子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像光に応じた電気信号である撮像信号
   を形成して出力する固体撮像手段と、 ダイナミックレンジを拡大する撮像モードであるダイナ
   ミックレンジ拡大モード、及び動解像度の向上を図る撮
   像モードである高速撮像モードを選択するための撮像モ
   ード選択手段と、 前記撮像モード選択手段によりダイナミックレンジ拡大
   モードが選択された場合は、１フィールドの間に、複数
   の奇数フィールド用の撮像信号或いは複数の偶数フィー
   ルド用の撮像信号を形成するように前記固体撮像手段を
   読み出し制御し、前記撮像モード選択手段により高速撮
   像モードが選択された場合は、１フィールドの間に、少
   なくとも一対の奇数フィールド用及び偶数フィールド用
   の撮像信号を形成するように、前記固体撮像手段を読み
   出し制御する制御手段と、 前記撮像モード選択手段によりダイナミックレンジ拡大
   モードが選択された場合は、前記制御手段の制御により
   １フィールドの間に形成された複数の奇数フィールド用
   の撮像信号を加算処理して出力し、或いは複数の偶数フ
   ィールド用の撮像信号を加算処理して出力し、前記撮像
   モード選択手段により高速撮像モードが選択された場合
   は、前記制御手段の制御により１フィールドの間に形成
   された、少なくとも一対の奇数フィールド用及び偶数フ
   ィールド用の撮像信号を、それぞれ通常のフィールド転
   送レートで出力する出力手段とを有する撮像装置。
2. 【請求項２】 前記固体撮像手段は、撮像光に応じた電
   荷を蓄積する複数の受光素子が２次元的に配列されて構
   成されており、 前記制御手段は、前記撮像モード選択手段によりダイナ
   ミックレンジ拡大モードが選択された場合は、前記固体
   撮像手段の垂直方向に隣接する２つの受光素子の電荷同
   士を加算処理することで、１フィールドの間に、複数の
   奇数フィールド用の撮像信号或いは複数の偶数フィール
   ド用の撮像信号を形成するように前記固体撮像手段を読
   み出し制御し、前記撮像モード選択手段により高速撮像
   モードが選択された場合は、前記固体撮像手段の垂直方
   向に隣接する受光素子の電荷をインターレース的に加算
   処理することで、１フィールドの間に、少なくとも一対
   の奇数フィールド用及び偶数フィールド用の撮像信号を
   形成するように、前記固体撮像手段を読み出し制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。