(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テレビジョン信号における１フィールド期間に対応した第１のクロック及び前記１フィールド期間を複数に分割した内の１つの時間区間に対応した第２のクロックを発生させるクロック信号発生手段と、
前記第２のクロックに基づいて駆動され、前記テレビジョン信号における１フィールド期間に複数画面の画像信号を出力する、被写体を撮像するための固体撮像素子と、
前記固体撮像素子から出力された複数画面の画像信号を、前記第２のクロックに基づいて各画面毎に夫々異なるフィールドに順次記憶すると共に、前記第１のクロックに基づき、記憶された前記複数画面の画像信号が前記１フィールド期間に対応して読み出される複数のフィールドを有する記憶手段と、
被写体の動きまたは画像の動き量に関連した信号が入力され、この信号に基づいて選択するフィールドの数を変えることで前記フィールドに記憶されている前記画像信号の数を変えて出力する選択出力制御手段と、
この選択出力制御手段により選択されたフィールドに記憶された画像信号の累積電荷を加算して出力画像信号とする加算手段と、
を備え、前記選択出力制御手段は、入力される信号が被写体の動きが速いか画像の動き量が大きい状態を示している場合には、被写体の動きが遅いか、または画像の動き量が小さい状態を示す信号が入力される場合よりも選択するフィールドの数を少なくして前記加算手段に対して画像信号を出力することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、固体撮像素子の１画面の蓄積時間を短縮して光電変換出力を得る撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、撮像管に換わってＣＣＤなどの固体撮像素子を用いた撮像装置が主流となってきた。固体撮像装置は撮像管による撮像装置にはない、種々の優れた特質をもっているが、現状では解像力を決定する画素数の増加と光電変換感度の向上とは相反する関係にあり、例えば、同じチップサイズのイメージセンサで画素数を増加させると相対的に光電変換部分の面積が減少し、そのため感度が低下してしまうという不具合がある。
【０００３】
このような不具合を改善し、固体撮像素子の光電変換の飽和限界を増大させて、ダイナミックレンジを拡大させる装置が、特開昭６３−９８２８６号公報や特開昭６１−２４４７５９号公報に開示されている。この従来の撮像装置では、固体撮像素子の１画面蓄積時間を、テレビジョン信号モードの１フィールド期間を複数に分割したうちの１つの時間区間（１／ｎフィールド期間、ｎは整数）に短縮して固体撮像素子の画素出力を高速転送し、この高速転送された画素出力を各画面毎に記憶手段に記憶した後、この記憶手段に記憶された各画面毎の画素出力を前記複数の画面分加算して、時間軸を前記テレビジョン信号モードの１フィールド期間に変換して読み出すような構成としている。
【０００４】
前述のように構成したことにより、固体撮像素子の１画面（１フィールド）の蓄積が通常のテレビジョン信号モードの１フィールドの時間より短い時間で行われるため、固体撮像素子の飽和限界が拡張される。また、読み出し時には複数の画面分（フィールド分）の画素出力が加算され、通常のテレビジョン信号モードの１フィールドの時間軸に変換されるので、熱雑音及び読み出しノイズが軽減する。この結果、Ｓ／Ｎを向上でき、ダイナミックレンジを拡大することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の装置では、固体撮像素子の１画面（１フィールド）の電荷蓄積が通常のテレビジョン信号モードの１フィールドの時間より短い時間で行われるが、読み出し時には複数の画面分（フィールド分）の画素出力が加算されるので、露光時間、つまりシャッタスピードは、通常のテレビジョン信号モードの１フィールド時間となってしまう。すなわち、テレビジョン信号モードの１フィールド時間より速く動く被写体を撮像した場合、像がブレてしまい画質が低下してしまう問題点があった。
【０００６】
また、像のブレを少なくするために、固体撮像素子の電荷蓄積時間を可変させる電子シャッタなどを用いることが考えられるが、動きが速い被写体を撮像する場合は蓄積時間が短くなるので感度が低下してしまい、これを補うために信号を電気的に増幅するのでＳ／Ｎが悪くなったり、装置の構造が複雑になってしまうなどの不具合がある。
【０００７】
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたもので、照度の変化に対する適応範囲が広く被写体の状態に応じて最適な画質を得ることが可能な固体撮像装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による撮像装置は、テレビジョン信号における１フィールド期間に対応した第１のクロック及び前記１フィールド期間を複数に分割した内の１つの時間区間に対応した第２のクロックを発生させるクロック信号発生手段と、前記第２のクロックに基づいて駆動され、前記テレビジョン信号における１フィールド期間に複数画面の画像信号を出力する、被写体を撮像するための固体撮像素子と、前記固体撮像素子から出力された複数画面の画像信号を、前記第２のクロックに基づいて各画面毎に夫々異なるフィールドに順次記憶すると共に、前記第１のクロックに基づき、記憶された前記複数画面の画像信号が前記１フィールド期間に対応して読み出される複数のフィールドを有する記憶手段と、被写体の動きまたは画像の動き量に関連した信号が入力され、この信号に基づいて選択するフィールドの数を変えることで前記フィールドに記憶されている前記画像信号の数を変えて出力する選択出力制御手段と、この選択出力制御手段により選択されたフィールドに記憶された画像信号の累積電荷を加算して出力画像信号とする加算手段とを備えたものである。
【０００９】
【作  用】
本発明の撮像装置では、入力される信号が被写体の動きが速いか画像の動き量が大きい状態を示している場合には、選択出力制御手段が被写体の動きが遅いか、または画像の動き量が小さい状態を示す信号が入力される場合よりも選択するフィールドの数を少なくして加算手段に対して画像信号を出力する。
【００１０】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１ないし図５は本発明の一実施例に係り、図１は固体撮像装置の構成を示すブロック図、図２は固体撮像素子の読み出しパルス及び転送パルスを示す波形図、図３は固体撮像素子の蓄積時間と蓄積電荷の関係を示す説明図、図４は複数のフィールドメモリの書き込み及び読み出しのタイミングを示す動作説明図、図５は複数のフィールドメモリから被写体の状態に応じて加算器に入力されるフィールド画像信号を示す動作説明図である。
【００１１】
図１に示すように、本実施例の固体撮像装置は、通常のテレビジョン信号モードの１フィールド期間と一致したクロックパルスΦｆ  と、Φｆ  の３倍の周波数のクロックパルスΦ３ｆとを発生するクロックパルス発生器１が設けられている。クロックパルス発生器１からのクロックパルスΦ３ｆは、高速駆動手段及び高速転送手段としての駆動回路２に供給されるようになっており、このクロックパルスΦ３ｆによって駆動回路２はＣＣＤなどからなる固体撮像素子３を高速駆動する。すなわち、固体撮像素子３内では、通常の３倍の周波数で転送駆動が行われるようになっている。
【００１２】
固体撮像素子３は、プリプロセス回路４に接続されており、固体撮像素子３からの光電変換された画素出力がクロックパルスΦ３ｆにより順次転送され、この転送された固体撮像素子３の画素出力がプリプロセス回路４によって各種信号処理されるようになっている。プリプロセス回路４にはＡ／Ｄ変換器５が接続されており、プリプロセス回路４の出力の画像信号がＡ／Ｄ変換器５によりディジタル値に変換されるようになっている。このとき、プリプロセス回路４及びＡ／Ｄ変換器５には、前記固体撮像素子３に与えられるクロックパルスと同様の、通常の３倍の周波数のクロックパルスΦ３ｆが入力されるようになっており、このタイミングで高速に信号処理、Ａ／Ｄ変換が行われるようになっている。
【００１３】
前記Ａ／Ｄ変換器５の出力端には、記憶手段として、複数（ここでは６個）のフィールドメモリ１１，１２，１３，１４，１５，１６が接続されており、これらのフィールドメモリ１１〜１６にそれぞれディジタル値に変換された画像信号が１画面毎記憶されるようになっている。前記フィールドメモリ１１〜１６には、通常の３倍の周波数のクロックパルスΦ３ｆと、通常のクロックパルスΦｆ  とが供給されるようになっており、それぞれのフィールドメモリ１１〜１６へは１フィールド期間の１／３の時間で書き込みが行われ、フィールドメモリ１１〜１６に記憶された画像信号は通常のテレビジョン信号モードの１フィールド期間で読み出されるようになっている。前記フィールドメモリ１１〜１６の出力は、出力選択スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を介して加算手段としての加算器８に入力され、選択された画像信号が加算されるようになっている。
【００１４】
前記出力選択スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の制御入力端には、加算器８で加算するフィールドメモリ１１〜１６の出力の選択を制御する選択出力制御手段６が接続されており、選択出力制御手段６は被写体の状態に応じて入力される外部モード切換信号７によって、出力選択スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３のオンオフを切換えるようになっている。加算器８には、Ｄ／Ａ変換器９が接続されており、加算器８の出力信号がアナログ信号に変換されて出力画像信号として出力されるようになっている。
【００１５】
次に、本実施例の作用について説明する。
クロックパルス発生器１より供給される通常の３倍の周波数のクロックパルスΦ３ｆによって、駆動回路２は固体撮像素子３を通常の３倍の周波数で高速駆動する。図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示すように、通常の固体撮像素子の蓄積時間は通常のテレビジョン信号モードの１フィールド期間である１／６０秒であり、固体撮像素子の光電変換された画素出力が１画面分（１フィールド分）の１／６０秒のクロックパルスΦｆ  により固体撮像素子より順次転送される。一方、本実施例では、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）に示すように、通常のテレビジョン信号モードの１フィールド期間である１／６０秒の１／３である１／１８０秒が固体撮像素子３の１画面（１フィールド）の蓄積時間となる。固体撮像素子３で光電変換された画素出力は、１画面分（１フィールド分）の１／１８０秒のクロックパルスΦ３ｆにより順次転送され、この転送された固体撮像素子３の出力は、プリプロセス回路４によって各種信号処理された後、Ａ／Ｄ変換器５によりディジタル値に変換される。
【００１６】
前記ディジタル値に変換された画像信号は、固体撮像素子３に１／１８０秒毎に蓄積された連続する３つの画面分（フィールド分）の画像信号について、まず第１のフィールドメモリ１１，第２のフィールドメモリ１２，第３のフィールドメモリ１３に振り分けて書き込まれ、続いて第４のフィールドメモリ１４，第５のフィールドメモリ１５，第６のフィールドメモリ１６に書き込まれる。
【００１７】
ここで、前記フィールドメモリ１１〜１６への画像信号の書き込み、及び記憶された信号の読み出しについて図４を参照しながら説明する。
【００１８】
まず、第１，第２，第３のフィールドメモリ１１，１２，１３に注目して説明すると、固体撮像素子３の（１）のフィールドに１／１８０秒で蓄積された画像信号は、この画像信号の読み出し時と同タイミングで発せられるクロックパルスΦ３ｆにより第１のフィールドメモリ１１に書き込まれる。この第１のフィールドメモリ１１への書き込みは、固体撮像素子３が次の（２）のフィールドの電荷チャージを行っている１／１８０秒の区間に行われる。そして、この第１のフィールドメモリ１１への書き込みが終了した後、通常のテレビジョン信号モードのタイミングで発せられるパルスΦｆ  により、この第１のフィールドメモリ１１に書き込まれたディジタルの画像信号の読み出しを開始する。
【００１９】
また、第１のフィールドメモリ１１へ（１）のフィールドの書き込みが終了した時点では、固体撮像素子３に（２）のフィールドの電荷チャージが終了しているので、このとき、クロックパルスΦ３ｆにより（２）のフィールドの画像信号が第２のフィールドメモリ１２に書き込まれる。この第２のフィールドメモリ１２への書き込みも第１のフィールドメモリ１１の書き込みと同様に、固体撮像素子３が次の（３）のフィールドの電荷チャージを行っている１／１８０秒の区間で行われる。そして、第２のフィールドメモリ１２への書き込みが終了すると同時に、通常のテレビジョン信号モードのタイミングで発せられるパルスΦｆ  により、この第２のフィールドメモリ１２に書き込まれたディジタルの画像信号の読み出しを開始する。
【００２０】
また、（３）のフィールドの画像信号は、（２）のフィールドの画像信号と同様に、第２のフィールドメモリ１２へ（２）のフィールドの書き込みが終了した時点で、固体撮像素子３に（３）のフィールドの電荷チャージが終了しており、このとき、クロックパルスΦ３ｆにより第３のフィールドメモリ１３に書き込まれる。ここで、第３のフィールドメモリ１３の書き込み開始時点よりクロックパルスΦｆ  も発せられているので、この（３）のフィールドの画像信号については書き込みと読み出しが同時に開始される。
【００２１】
従って、第１のフィールドメモリ１１からの（１）のフィールドの画像信号と、第２のフィールドメモリ１２からの（２）のフィールドの画像信号と、第３のフィールドメモリ１３からの（３）のフィールドの画像信号とは、同タイミングで読み出しが開始され、１／６０秒で読み出しを終了する。
【００２２】
そして、第４，第５，第６のフィールドメモリ１４，１５，１６には、次の（４），（５），（６）のフィールドの画像信号が、前記第１，第２，第３のフィールドメモリ１１，１２，１３と同様にしてそれぞれ書き込まれ、１／６０秒で同時に読み出しが行われる。（７），（８），（９）以降のフィールドの画像信号は、連続した３つのフィールドの画像信号が第１，第２，第３のフィールドメモリ１１，１２，１３、あるいは第４，第５，第６のフィールドメモリ１４，１５，１６に交互に書き込みが行われ、３つのフィールドの画像信号が同時に読み出される。
【００２３】
次に、読み出されたフィールド画像信号は、出力選択スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を介して加算器８に入力され、選択された画像信号が加算される。出力選択スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３は、被写体の状態に応じて入力される外部モード切換信号７に基づいて、選択出力制御手段６によりオンオフが切換えられる。ここで、図５に被写体の状態に応じた外部モード切換信号７の３つの制御モードを示す。
【００２４】
加算器８に入力されるフィールド画像信号の組合わせは、いろいろ考えられるが、ここでは３種類（Ａモード，Ｂモード，Ｃモード）の組合わせについて説明する。外部モード切換信号７でＡモードを選択した場合は、出力選択スイッチＳＷ１，２，３はすべてＯＮ状態となる。従って、３つのフィールド（１），（２），（３）または（４），（５），（６）の画像信号が、それぞれフィールドメモリから読み出されるときに加算器８に入力されて加算される。すなわち、このＡモードでは、通常のテレビジョン信号モードの１フィールド期間である１／６０秒の露光時間の蓄積電荷に相当するディジタル信号が加算器８より出力される。
【００２５】
加算器８から出力されたディジタル信号は、Ｄ／Ａ変換器９でアナログ信号に変換され、出力画像信号として出力される。このアナログ信号に変換された１フィールド１／６０秒の蓄積電荷に相当する画像信号は、図３（Ｂ）に示すように、高輝度の被写体に対しても飽和限界値ＶＳＡＴ  まで十分に余裕のある３つのフィールド分の蓄積電荷を加算したものである。
即ち、通常のテレビジョン信号の１フィールドである１／６０秒での撮像素子の蓄積電荷量を表した図３（Ａ）では、左側の１／６０秒での期間では撮像素子の蓄積電荷量ＶＳＡＴ  （飽和限界）ぎりぎりで明るさ情報が失われていないが、右側の１／６０秒での期間では１／６０秒になる前に飽和限界となり、その後の期間での明るさ情報が失われている。つまり、非常に明るい被写体を撮像した場合、１フィールド期間内での撮像素子の蓄積電荷量が飽和してしまい明るさ情報が失われてしまう。
この不具合を解消するために本発明では、図３（Ｂ）に示すように、蓄積期間を１／１８０秒と短くし、１フィールド期間内の読み出し回数を増やし、１／６０秒の期間での撮像素子の蓄積電荷量を飽和させない複数に分けて読み出し、後段で加算する構成としたので、明るさ情報が失われずに撮像素子の飽和限界以上の信号を得ることができ、見かけ上の撮像素子の飽和限界が向上する。従って、色キャリアに関しても飽和光量が十分に伸び、被写体の高輝度部分についても色飛びのない良好な画質の画像を形成し、ダイナミックレンジが実質的に大幅に拡大している。また、３つのフィールドメモリ１１，１２，１３または１４，１５，１６から読み出された画像信号が加算されることにより、ランダム性ノイズは１／２に減少し、さらに暗電流も軽減するので、総合的にも画質が大いに向上する。このＡモードは、被写体が静止しているか、遅く動いている場合に有効であり、高画質の出力画像が得られる。
【００２６】
次に、外部モード切換信号７でＢモードを選択した場合は、出力選択スイッチＳＷ１，２はＯＮ、ＳＷ３はＯＦＦ状態となる。よって、２つのフィールド（１），（２）または（４），（５）の画像信号が、それぞれフィールドメモリから読み出されるときに加算器８に入力されて加算される。すなわち、このＢモードでは、１／１２０秒の露光時間の蓄積電荷に相当するディジタル信号が加算器８より出力され、Ｄ／Ａ変換器９でアナログ信号に変換された後、出力画像信号として出力される。従って、加算する画像信号の数が１つ減るので、Ｓ／ＮはＡモードの場合と比較して若干低下するが、露光時間が短くなるので動きの速い被写体でもブレを防止することができる。よって、被写体の動きが速い場合はＢモードを選択することによって、最適な出力画像が得られる。
【００２７】
次に、外部モード切換信号７でＣモードを選択した場合は、出力選択スイッチＳＷ１のみがＯＮ、ＳＷ２，３はＯＦＦ状態となる。よって、１つのフィールド（１）または（４）の画像信号が、フィールドメモリから読み出されるときに加算器８に入力されて加算される。すなわち、このＣモードでは、１／１８０秒の露光時間の蓄積電荷に相当するディジタル信号が加算器８より出力され、Ｄ／Ａ変換器９でアナログ信号に変換された後、出力画像信号として出力される。従って、Ｓ／ＮはＢモードの場合よりも低下するが、露光時間がとても短くなるので、動きのとても速い被写体でもブレを防止できる。よって、被写体の動きがかなり高速の場合は、Ｃモードを選択することによって、ブレのない最適な出力画像が得られる。
【００２８】
このように、外部モード切換信号７の制御モードを切換え、加算するフィールド画像信号の数を被写体ごとに切換えることによって、固体撮像素子の露光時間を変更でき、被写体に応じた最適な画質を得ることができる。
【００２９】
前述のような外部モード切換信号７によって出力選択スイッチＳＷ１，２，３を制御し、加算器８で加算されるフィールド画像信号を選択する代わりに、実際の画像信号より被写体の状態を識別し、出力選択スイッチＳＷ１，２，３を制御することもできる。このような画像状態識別手段を備えた変形例の構成を図６ないし図１０に示す。
【００３０】
図６ないし図８は、画像状態識別手段を備えた第１の変形例を示したものである。
この第１の変形例では、図６に示すように、画像状態識別手段２１が設けられ、Ａ／Ｄ変換器５から出力される画像信号が入力されるようになっている。この画像状態識別手段２１によって被写体画像の状態が識別され、画像状態検出信号が選択出力制御手段６に供給されるようになっている。この画像状態識別手段２１からの画像状態検出信号に応じて、選択出力制御手段６により出力選択スイッチＳＷ１，２，３のオンオフが制御されるようになっている。その他は前記実施例と同様に構成されている。
【００３１】
前記画像状態識別手段２１の構成例を図７に示す。
画像状態識別手段２１は、被写体画像の動き量を検出するものであり、Ａ／Ｄ変換器５の出力端に接続される画像信号入力端２２からの画像信号を１画面毎に順に記憶するフィールドメモリ２３ａ，２３ｂ，２３ｃと、フィールドメモリ２３ａ，２３ｂ，２３ｃから同時に読み出されたそれぞれの画像信号を各画像におけるレベル変化を表す値に符号化する符号化手段２４ａ，２４ｂ，２４ｃと、符号化手段２４ａ，２４ｂ，２４ｃの出力の符号化信号を比較する比較手段２５と、比較手段２５の比較出力を定量化する定量化手段２６とを備えて構成されている。
【００３２】
フィールドメモリ２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、フィールドメモリ１１〜１６と同様に、通常の３倍の周波数のクロックパルスΦ３ｆと、通常のクロックパルスΦｆ  とが供給されるようになっており、各フィールドメモリ２３ａ，２３ｂ，２３ｃへは１フィールド期間の１／３の時間で順次書き込みが行われ、フィールドメモリ２３ａ，２３ｂ，２３ｃに記憶された画像信号は通常のテレビジョン信号モードの１フィールド期間で読み出されて同時化されるようになっている。このフィールドメモリ２３ａ，２３ｂ，２３ｃからの同時化された画像信号をα，β，γとする。
【００３３】
符号化手段２４ａ，２４ｂ，２４ｃは、同時化されたそれぞれの画像信号について、時間軸上で近接した画素出力の差分を求め、この差分信号をｎ値化するもので、各画像信号はレベル変化を表すｎ種類の方向ベクトルとなるように符号化されるようになっている。この符号化手段２４ａ，２４ｂ，２４ｃの出力の符号化信号をΔα，Δβ，Δγとする。
【００３４】
比較手段２５は、符号化手段２４ａ，２４ｂ，２４ｃからの符号化信号を比較するものであり、符号化信号間の相関がとられるようになっている。定量化手段２６は、比較手段２５の比較出力を所定の期間カウントすることによって定量化するようになっており、これにより、被写体画像の状態（画像の動き量）が検出され、画像状態検出信号２７として出力端２８より選択出力制御手段６へ出力されるようになっている。
【００３５】
このように構成された画像状態識別手段２１の動作について図８を参照しながら説明する。
【００３６】
フィールドメモリ２３ａ，２３ｂ，２３ｃによって同時化された画像信号α，β，γは、例えば図８の上側に示すように、横軸の時間に対して縦軸のα，β，γ信号のレベルが時間的に変化する。そして、このα，β，γ信号を符号化手段２４ａ，２４ｂ，２４ｃによって符号化すると、図８の中程のΔα，Δβ，Δγで示すようになる。ここでは、符号化手段２４ａ，２４ｂ，２４ｃによって３値化を行い、符号化信号として＋（レベル増加）、−（レベル減少）、０（レベル一定）の３つの符号で表している。すなわち、各画像信号におけるレベル変化の状態が符号化された信号で表される。
【００３７】
次に、比較手段２５によって前記３つの符号化信号が比較される。比較手段２５では、図８の下側に示すように、ＦＬ１（ΔαとΔβの排他的論理和（ＥＸ−ＯＲ）出力）と、ＦＬ２（ΔγとΔβのＥＸ−ＯＲ出力）と、ＦＬＡＧ（ＦＬ１とＦＬ２の論理和（ＯＲ）出力）との３つの論理演算が行われ、符号化信号Δα，Δβ，Δγ間の相関がとられる。
【００３８】
符号化信号間で相関が強い場合は、各符号化信号は一致あるいは類似し、相関が無い場合は、各符号化信号は一致や類似しないため、１画面毎に記憶した画像信号の符号化信号間の相関をとることによって、画像の動きが検出される。つまり、画像に動きが生じると、所定のサンプル間隔における符号化信号（差分・３値化信号）間で不一致が生じ、ＦＬ１とＦＬ２とを比較すれば明らかなように、動きの量が大きい程、ＦＬＡＧのハイレベルの出力期間が長くなることがわかる。
【００３９】
さらに、定量化手段２６によって、ＦＬＡＧのハイレベル出力期間を１フィールドを１単位としてカウントすることによって、定量化された画像状態検出信号２７が選択出力制御手段６へ出力される。
【００４０】
選択出力制御手段６は、この画像の状態（画像の動き）を表す画像状態検出信号２７を基に出力選択スイッチＳＷ１，２，３のオンオフを切換える。例えば、被写体の状態に応じて、前述した外部モード切換信号７による３つの制御モードと同様に出力選択スイッチＳＷ１，２，３のオンオフ状態を切換える。このように、画像状態の識別結果である画像状態検出信号２７によって選択出力制御手段６の制御モードを切換えることによって、識別された被写体の状態に応じて自動的に出力されるフィールド画像信号が選択され、選択された画像信号が加算器８で加算されて出力画像信号として出力される。
【００４１】
以上のように、本変形例では、被写体の状態を識別して自動的に出力選択スイッチＳＷ１，２，３を制御でき、常に被写体に応じた最適な画像が得ることができる。
【００４２】
図９及び図１０に画像状態識別手段を備えた第２の変形例を示す。
この第２の変形例では、図９に示すように、第１の変形例と同様に画像状態識別手段３１が設けられ、画像状態識別手段３１の入力端３２ａ，３２ｂ，３２ｃにはフィールドメモリ１１〜１６の出力端が接続されており、フィールドメモリ１１〜１６からの同時化された画像信号が入力されるようになっている。
【００４３】
画像状態識別手段３１は、図１０に示すように、第１の変形例と同様の符号化手段２４ａ，２４ｂ，２４ｃ、比較手段２５、定量化手段２６が設けられており、出力端３２より画像状態検出信号２７が選択出力制御手段６へ出力されるようになっている。画像状態識別手段３１の構成、作用は、フィールドメモリが設けられていない他は第１の変形例の画像状態識別手段２１と同様であり、説明は省略する。
【００４４】
第２の変形例では、メインのフィールドメモリ１１〜１６からの出力を画像状態識別手段３１の入力信号とし、第１の変形例の画像状態識別手段２１において設けられた同時化のためのフィールドメモリ２３ａ，２３ｂ，２３ｃをメインのフィールドメモリ１１〜１６と共用することによって、被写体の状態を識別するための回路構成を簡略化することができる。
【００４５】
以上述べたように、本実施例によれば、通常のテレビジョン信号モードの１フィールド期間を複数に分割して、それぞれの時間区間内に固体撮像素子で１画面の蓄積を行ってフィールドメモリへ高速転送し、このフィールドメモリに記憶された複数画面分の画像出力を被写体の状態に応じて選択して加算して読み出すことによって、固体撮像素子の露光時間を可変させているので、簡単な制御で照度の変化に対する適応範囲が広く、被写体の状態に応じた最適の画質を得ることができる。
【００４６】
なお、本実施例では、前述したように３種類の制御モードについて説明したが、加算するフィールド画像信号の組合せはこの他にもあり、前記の３種類に限るものではない。また、固体撮像素子の駆動や画像信号の転送、フィールドメモリへの書き込み等は、通常のテレビジョン信号モードの１フィールド期間を３分割した時間で行うようにしたがこれに限定されることなく、３倍以上の高速で行うようにしてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、固体撮像素子を高速駆動し、テレビジョン１フィールド期間に複数画面撮像し、撮像された複数画面の画像を各画面毎に記憶手段の異なるフィールドに記憶すると共に、この各フィールドに記憶された画像信号は後段で加算手段により各画像信号の累積電荷が加算されて出力画像として出力される。更に、被写体の動きまたは画像の動き量に関連した信号に基づき、加算手段に対して出力する画像信号の数を変えて出力する選択出力制御手段を備えており、これによって被写体の速いときには露光時間を短く、暗いときには露光時間を長く取ることで被写体の照度及び被写体の動きの速さに応じた最適な画質を得ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ないし図５は本発明の一実施例に係り、図１は固体撮像装置の構成を示すブロック図
【図２】固体撮像素子の読み出しパルス及び転送パルスを示す波形図
【図３】固体撮像素子の蓄積時間と蓄積電荷の関係を示す説明図
【図４】複数のフィールドメモリの書き込み及び読み出しのタイミングを示す動作説明図
【図５】複数のフィールドメモリから被写体の状態に応じて加算器に入力されるフィールド画像信号を示す動作説明図
【図６】図６ないし図８は画像状態識別手段を備えた第１の変形例に係り、図６は固体撮像装置の構成を示すブロック図
【図７】画像状態識別手段の構成を示すブロック図
【図８】画像状態識別手段の動作を説明する動作説明図
【図９】図９及び図１０は画像状態識別手段を備えた第２の変形例に係り、図９は固体撮像装置の構成を示すブロック図
【図１０】画像状態識別手段の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１…クロックパルス発生器
２…駆動回路
３…固体撮像素子
４…プリプロセス回路
６…選択出力制御手段
７…外部モード切換信号
８…加算器
１１〜１６…フィールドメモリ
ＳＷ１〜３…出力選択スイッチ
【図１】
0003560622.tif 000002
【図２】
0003560622.tif 000003
【図３】
0003560622.tif 000004
【図４】
0003560622.tif 000005
【図５】
0003560622.tif 000006
【図６】
0003560622.tif 000007
【図７】
0003560622.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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