(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子シャッタを備え、且つ、複数の画素に対応する複数の受光素子からなり、各受光素子にて撮像光を光電変換して蓄積した信号電荷を動画像の撮像信号として出力すると共に、前記電子シャッタの制御により電荷蓄積時間を任意に設定可能な固体撮像手段と、
前記固体撮像手段の各受光素子からの前記撮像信号と所定のしきい値とを比較して、前記各受光素子の飽和を検出する飽和検出手段と、
前記撮像信号をフィールド若しくはフレーム毎に帰還して加算する帰還型フィルタと、
前記飽和検出手段の飽和検出出力に基づいて、前記固体撮像手段の電荷蓄積時間を前記電子シャッタの制御により現在の値よりも短くするのと同時に、前記帰還型フィルタの帰還量を現在の値よりも大きく制御する制御手段と、
を有することを特徴とする動画像撮像装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記固体撮像手段の各受光素子が飽和することを防止するように前記電子シャッタの制御により前記固体撮像手段の電荷蓄積時間を制御し、
前記固体撮像手段は、１フィールド期間若しくは１フレーム期間に複数回読み出した信号出力を前記帰還型フィルタにより加算して出力することを特徴とする請求項１記載の動画像撮像装置。
【請求項３】
前記制御手段は、ユーザが撮像モード選択キーを操作することにより、
前記固体撮像手段の各受光素子が飽和することを防止するように前記電子シャッタを制御して前記固体撮像手段の電荷蓄積時間を制御し、前記固体撮像手段が１フィールド期間若しくは１フレーム期間に複数回読み出した信号出力を前記帰還型フィルタにより加算して出力するダイナミックレンジ拡大モードと、
前記固体撮像手段が１フィールド期間若しくは１フレーム期間に読み出した信号出力を前記帰還型フィルタにより加算せずに出力する通常撮像モードと、
を選択することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の動画像撮像装置。
【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に設けて好適な動画像撮像装置に関し、特に電子シャッタを備えたＣＣＤイメージセンサの受光素子の飽和を防止したうえで動解像度を制御し、動画像の不自然さを無くすようにした動画像撮像装置に関する。
【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受光素子で形成された固体撮像部（いわゆる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ＣＣＤ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】
この中で例えばインターライン形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。このインターライン形ＣＣＤイメージセンサには、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いる。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ともに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（いわゆ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第１の水平転送路を介して、また、偶数ラインの受光素子から読み出した電荷は第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】
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可能な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やスミア等が発生する問題を生ずる。
【０００９】
一方、ＣＣＤイメージセンサ内の各受光素子の電荷蓄積時間に対応する速度である、電子シャッタのシャッタ速度を制御することで、メカニカルシャッタと同じように任意のシャッタ速度を実現可能とした動画像撮像装置が、従来より存在している。ＣＣＤイメージセンサにおいては、通常は１／６０秒周期で光を電気信号に変えて電荷を蓄積しているが、この電子シャッタを用いてその電荷蓄積時間、すなわちシャッタ速度を例えば１／１０００秒や１／２０００秒等に任意に設定することで、撮像画像の動解像度の向上を図ることができるようになっている。
【００１０】
図２に従来の動画像撮像装置の概略構成例を示す。この図２に示す従来の動画像撮像装置は、電子シャッタの機能を備えたＣＣＤイメージセンサ５３を有し、当該電子シャッタのシャッタ速度を制御可能とすることで、メカニカルシャッタを不要とした構成となっている。
【００１１】
具体的には、レンズ系５１はメカ系駆動部６０によってフォーカス等が駆動制御されるものであり、また、アイリス（絞り）部５２は同じくメカ系駆動部６０によって絞り量が駆動制御されるものである。レンズ系５１及びアイリス部５２を介した被写体からの光は、複数の画素を構成する複数の受光素子を備えたＣＣＤイメージセンサ５３に入射される。
【００１２】
このＣＣＤイメージセンサ５３は、電子シャッタとしての機能を備えたものであり、ＣＣＤ駆動部５９からのＣＣＤ駆動パルスを任意に設定することで、当該電子シャッタのシャッタ速度が任意に設定可能なものである。該ＣＣＤイメージセンサ５３の各受光素子から出力された撮像信号は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）及び自動利得制御（ＡＧＣ）部５４に送られる。
【００１３】
相関二重サンプリング及び自動利得制御部５４は、ＣＣＤイメージセンサ５３の各受光素子からの撮像信号に対して、いわゆる相関二重サンプリング及び自動利得制御を施す。この相関二重サンプリング及び自動利得制御がなされた撮像信号は、アナログ／デジタル変換（ＡＤＣ）部５５に送られる。
【００１４】
アナログ／デジタル変換部５５では、撮像信号をデジタル信号に変換する。このデジタル変換された撮像信号は、信号処理部５６に送られる。
【００１５】
信号処理部５６は、アナログ／デジタル変換部５５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、画像信号を生成する。この信号処理部５６からの画像信号は、出力端子６２から出力される。
【００１６】
また、アイリス部５２を固定して電子シャッタでＣＣＤイメージセンサ５３の信号レベルを制御する場合、信号処理部５６に供給された撮像信号は、飽和検出部５７に送られる。この飽和検出部５７では、予め設定されている所定のしきい値と、撮像信号のレベルとを比較することで、ＣＣＤイメージセンサ５３の各受光素子からの撮像信号の飽和を検出するものであり、例えば、ある特定画素以上の撮像信号のレベルがしきい値より大きくなったとき、ＣＣＤイメージセンサ５３が飽和したことを検出する。この飽和検出部５７からの飽和検出信号は、マイクロコンピュータ（マイコン）５８に送られる。
【００１７】
マイクロコンピュータ５８は、飽和検出部５７から飽和検出信号が供給されたときに、レンズ系５１やアイリス部５２を駆動してＣＣＤイメージセンサ５３への入射光量を制御するのに優先して、ＣＣＤ駆動部５９を制御し、ＣＣＤイメージセンサ５３の電子シャッタのシャッタ速度を速くするように制御する。これにより、ＣＣＤイメージセンサ５３の各受光素子の飽和を防止している。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したようにＣＣＤイメージセンサの飽和防止を目的として電子シャッタのシャッタ速度を高めると、該ＣＣＤイメージセンサから出力される撮像信号の動解像度が高まることになる。すなわち、上述したような従来の動画像撮像装置では、ＣＣＤイメージセンサが飽和すると、撮影者の意図に反して電子シャッタのシャッタ速度が上がってしまい、結果として動解像度が上がり、撮影した動画像に乱れ（動画像が不連続となり、滑らかさがなくなる）が生じてしまうという欠点がある。
【００１９】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、電子シャッタの機能を有するＣＣＤイメージセンサの受光素子の飽和を防止すると共に、動画像の乱れを無くすことを可能とした動画像撮像装置の提供を目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載に記載の本発明に係る動画像撮像装置は、上述の課題を解決するために、電子シャッタを備え、且つ、複数の画素に対応する複数の受光素子からなり、各受光素子にて撮像光を光電変換して蓄積した信号電荷を動画像の撮像信号として出力すると共に、前記電子シャッタの制御により電荷蓄積時間を任意に設定可能な固体撮像手段と、
前記固体撮像手段の各受光素子からの前記撮像信号と所定のしきい値とを比較して、前記各受光素子の飽和を検出する飽和検出手段と、
前記撮像信号をフィールド若しくはフレーム毎に帰還して加算する帰還型フィルタと、
前記飽和検出手段の飽和検出出力に基づいて、前記固体撮像手段の電荷蓄積時間を前記電子シャッタの制御により現在の値よりも短くするのと同時に、前記帰還型フィルタの帰還量を現在の値よりも大きく制御する制御手段と、
を有する。
【００２１】
また、請求項２に記載の本発明に係る動画像撮像装置は、上記した請求項１記載の動画像撮像装置において、
前記制御手段は、前記固体撮像手段の各受光素子が飽和することを防止するように前記電子シャッタの制御により前記固体撮像手段の電荷蓄積時間を制御し、
前記固体撮像手段は、１フィールド期間若しくは１フレーム期間に複数回読み出した信号出力を前記帰還型フィルタにより加算して出力する。
【００２２】
また、請求項３に記載の本発明に係る動画像撮像装置は、上記した請求項１又は請求項２記載の動画像撮像装置において、
前記制御手段は、ユーザが撮像モード選択キーを操作することにより、
前記固体撮像手段の各受光素子が飽和することを防止するように前記電子シャッタを制御して前記固体撮像手段の電荷蓄積時間を制御し、前記固体撮像手段が１フィールド期間若しくは１フレーム期間に複数回読み出した信号出力を前記帰還型フィルタにより加算して出力するダイナミックレンジ拡大モードと、
前記固体撮像手段が１フィールド期間若しくは１フレーム期間に読み出した信号出力を前記帰還型フィルタにより加算せずに出力する通常撮像モードと、
を選択する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る動画像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。
【００２４】
本発明に係る動画像撮像装置は、例えばビデオカメラ装置に適用可能であるが、図１には、本発明に係る動画像撮像装置の一実施の形態として電子シャッタの機能を備えたＣＣＤイメージセンサ３を有し、当該電子シャッタのシャッタ速度を制御することで、ＣＣＤイメージセンサ３の各受光素子が飽和することを防止可能にしたビデオカメラ装置を例に挙げて説明する。
【００２５】
なお、図１には、通常、ビデオカメラ装置に備えられている画像信号の記録再生部や、ＣＣＤイメージセンサ３で撮像している画像及び記録再生部で再生された画像を表示するための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等については図示を省略している。
【００２６】
この図１に示す本発明実施の形態のビデオカメラ装置において、レンズ系１はメカ系駆動部１０によってフォーカス等が駆動制御されるものであり、また、アイリス（絞り）部２は同じくメカ系駆動部１０によって絞り量が駆動制御されるものである。レンズ系１にて集光されアイリス部２にて光量が調整（被写界深度の調整も含む）された被写体等からの光は、画像を構成する画素に対応する複数の受光素子を備えたＣＣＤイメージセンサ３の受光面上に入射される。
【００２７】
なお、図１では図示を省略しているが、このＣＣＤイメージセンサ３の前段には、例えばＣＣＤイメージセンサ３の各奇数ライン毎にマゼンタ（Ｍｇ）とグリーン（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、したがって、ＣＣＤイメージセンサ３の奇数ラインの各受光素子には、マゼンタ（Ｍｇ）、グリーン（Ｇ）の撮像光が入射され、ＣＣＤイメージセンサ３の偶数ラインの各受光素子には、シアン（Ｃｙ）、イエロー（Ｙｅ）の撮像光が入射されるようになっている。但し、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や、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。
【００２８】
ＣＣＤイメージセンサ３は、電子シャッタとしての機能を備えたものであり、ＣＣＤ駆動部９からのＣＣＤ駆動パルスを任意に設定することで、当該電子シャッタのシャッタ速度が任意に設定可能なものである。該ＣＣＤイメージセンサ３の各受光素子から出力された撮像信号は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）及び自動利得制御（ＡＧＣ）部４に送られる。
【００２９】
相関二重サンプリング及び自動利得制御部４は、ＣＣＤイメージセンサ３の各受光素子からの撮像信号に対して、いわゆる相関二重サンプリング及び自動利得制御を施す。この相関二重サンプリング及び自動利得制御がなされた撮像信号は、アナログ／デジタル変換（ＡＤＣ）部５に送られる。
【００３０】
アナログ／デジタル変換部５では、撮像信号をデジタル信号に変換する。このデジタル変換された撮像信号は、信号処理部６に送られる。
【００３１】
信号処理部６は、例えばデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）からなり、アナログ／デジタル変換部５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、画像信号を生成する。すなわちこの信号処理部６では、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す。この信号処理部６からの画像信号は、ノイズリデューサ（ＮＲ）部１１に送られる。
【００３２】
当該ノイズリデューサ部１１は、図１に示すように巡回型フィルタ（帰還型フィルタ）構成のノイズリデューサであり、主要な構成として、メモリ２４に記憶された画像信号に乗算係数Ｋを乗算する乗算器２３と、信号処理部６からの画像信号に乗算係数（１−Ｋ）を乗算する乗算器２１と、当該乗算器２１により乗算係数（１−Ｋ）が乗算された画像信号と乗算器２３により乗算係数Ｋが乗算された画像信号とを加算する加算器２２とを有し、メモリ２４には加算器２２から出力された画像信号が記憶されるものである。なお、乗算係数Ｋは、０＜Ｋ＜１の値をとり、巡回型フィルタの巡回量（帰還型フィルタの帰還量）を表すパラメータである。このノイズリデューサ部１１からの画像信号は、出力端子１２から出力され、図示しない記録系に送られて記録されたり、同じく図示しない表示系に送られて表示されたりする。
【００３３】
また、信号処理部６に供給された撮像信号は、この信号処理部６を介して飽和検出部７にも送られる。この飽和検出部７は、予め設定されている所定のしきい値と撮像信号のレベルとを比較する図示しない比較回路を有してなり、当該所定のしきい値と撮像信号のレベルとを比較することで、ＣＣＤイメージセンサ３の各受光素子が飽和したか否かを検出するものである。すなわちこの飽和検出部７では、例えばある特定画素以上に対応する各受光素子からの撮像信号のレベルが、しきい値より大きくなったとき、ＣＣＤイメージセンサ３が飽和したことを検出する。この飽和検出部７からの飽和検出信号は、マイクロコンピュータ（マイコン）８に送られる。
【００３４】
マイクロコンピュータ８は、飽和検出部７から飽和検出信号が供給されたときに、レンズ系１やアイリス部２を駆動してＣＣＤイメージセンサ３への入射光量を制御するのに優先して、ＣＣＤ駆動部９を制御し、ＣＣＤイメージセンサ３の電子シャッタのシャッタ速度を速くするように制御する。これにより、本実施の形態のビデオカメラ装置では、ＣＣＤイメージセンサ３の各受光素子の飽和を防止できることになる。なお、レンズ系１やアイリス部２は、電子シャッタのシャッタ速度制御の後に、マイクロコンピュータ８がメカ系駆動部１０を制御することにより駆動される。
【００３５】
しかし、ＣＣＤイメージセンサ３が飽和するときに、レンズ系１やアイリス部２による入射光量制御に優先して、ＣＣＤイメージセンサ３の電子シャッタのシャッタ速度を速くするように制御すると、前述したように、該ＣＣＤイメージセンサ３から出力される撮像信号の動解像度が高まり、結果として撮影した動画像に乱れ（動画像が不連続となり、滑らかさがなくなる）が生じてしまうことになる。
【００３６】
そこで、本実施の形態のビデオカメラ装置においては、ＣＣＤイメージセンサ３が飽和するときに、マイクロコンピュータ８が、ＣＣＤイメージセンサ３の電子シャッタのシャッタ速度を速くするように制御するのと同時に、ノイズリデューサ部１１の係数乗算器２１及び２３における乗算係数Ｋの値を大きくする（巡回量を多くする）ように制御している。
【００３７】
すなわち、ノイズリデューサ部１１は、図１に示したように巡回型フィルタ構成のノイズリデューサであり、通常は画像信号に含まれるノイズ成分を除去するものであるが、例えばＣＣＤイメージセンサ３が飽和したときのノイズリデューサ部１１は、マイクロコンピュータ８にて乗算係数Ｋの値が大きく（巡回量を多く）なるように制御されることにより、巡回型フィルタの巡回量が増して画像の平均化がなされ、結果として、電子シャッタのシャッタ速度が速くなって動解像度が上がった画像の乱れを少なくする（動解像度を落として、画像の変化を少なくし、不自然さを少なくする）ことが可能となる。
【００３８】
これにより、本実施の形態のビデオカメラ装置では、ＣＣＤイメージセンサ３の各受光素子の飽和を防止できると同時に、動画像の乱れを無くすことも可能となっている。
【００３９】
ところで、本実施の形態のビデオカメラ装置に使用されるＣＣＤイメージセンサ３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イメージセンサであるが、このＣＣＤイメージセンサ３は、以下に説明する「通常撮像モード」と「ダイナミックレンジ拡大モード（Ｄレンジ拡大モード）」の少なくとも２つの撮像モードでの撮像が可能となされている。また、ＣＣＤイメージセンサ３は、これら撮像モードに応じて受光素子に蓄積された電荷の読み出し方を可変制御可能であると共に、フィールド毎に若しくはフレーム毎に電子シャッタのシャッタ速度を変更可能ともなされている。
【００４０】
なお、これらの各撮像モードは、例えば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、マイクロコンピュータ８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。
【００４１】
ここで、標準テレビジョン方式の一つであるＮＴＳＣ方式を例に挙げて説明すると、通常撮像モードとは、奇数ライン及び偶数ラインの各受光素子の電荷を１／６０秒の間隔で読み出すモードである。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。
【００４２】
一方、ダイナミックレンジ拡大モードとは、ＣＣＤイメージセンサ３の各受光素子の奇数ラインの電荷及び偶数ラインの全電荷を１／６０秒の間に例えば２度ずつ連続して読み出して加算処理するモード、言い換えれば、奇数フィールドと偶数フィールドを構成する各受光素子の電荷を、それぞれ例えば１／１２０秒毎に読み出して加算処理するような撮像モードである。
【００４３】
また、このダイナミックレンジ拡大モードにおいては、ＣＣＤイメージセンサ３の各受光素子の奇数ラインの電荷及び偶数ラインの全電荷を例えば２度ずつ連続して読み出して加算するようにしているため、ダイナミックレンジの広い画像信号を得ることが可能となる。
【００４４】
このダイナミックレンジ拡大モードにおいては、１フィールドの間に２回、ＣＣＤイメージセンサ３の各受光素子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。
【００４５】
すなわちこの場合、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やスミア等が発生する不都合を防止することができる。
【００４６】
言い換えれば、該ダイナミックレンジ拡大モードで１フィールドの間にＣＣＤイメージセンサ３から読み出された２フィールド分の撮像信号は、それぞれ同じ撮像時間（蓄積時間）であるため、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できると共に、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、該加算処理により奇数フィールド、偶数フィールドの画像に違和感を生ずることはなく、良好な画像が得られるようになる。
【００４７】
なお、この例においては、ダイナミックレンジ拡大モードのときに１フィールドの間に２回、各受光素子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、通常撮像モードのように１フィールドで１回の読み出し制御を行うときよりも、ＣＣＤイメージセンサ３の各受光素子を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。
【００４８】
本実施の形態のビデオカメラ装置においては、上述したダイナミックレンジ拡大モードを使用し、さらに当該ダイナミックレンジ拡大モードのときに、ＣＣＤイメージセンサ３の電子シャッタのシャッタ速度をフィールド毎若しくはフレーム毎に変更することで、通常撮像モードのときよりも、ＣＣＤイメージセンサ３の飽和防止効果と前述したノイズリデューサ部１１による動画像の乱れ抑制効果を更に顕著にすることが可能である。
【００４９】
すなわちダイナミックレンジ拡大モードの場合において、例えば第１の例として、例えば第１回目の奇数フィールドの読み出しのときには１／６０秒で各奇数ラインから蓄積電荷を読み出し、また同じく第１回目の偶数フィールドの読み出しのときには１／５００秒で各偶数ラインから蓄積電荷を読み出し、第２回目の奇数フィールドの読み出しのときには１／６０秒で各奇数ラインから蓄積電荷を読み出し、第２回目の偶数フィールドの読み出しのときには１／５００秒で各偶数ラインから蓄積電荷を読み出し、以下同様にこの読み出し動作を繰り返すようにして、フィールド毎にＣＣＤイメージセンサ３の電子シャッタのシャッタ速度を変更することにより、ＣＣＤイメージセンサ３の飽和防止と動画像の乱れ抑制効果を高めることが可能である。
【００５０】
また、ダイナミックレンジ拡大モードの場合において、例えば第２の例として、第１回目の奇数フィールドの読み出しのときには１／６０秒で各奇数ラインから蓄積電荷を読み出し、同じく第１回目の偶数フィールドの読み出しのときには１／６０秒で各偶数ラインから蓄積電荷を読み出し、第２回目の奇数フィールドの読み出しのときには１／５００秒で各奇数ラインから蓄積電荷を読み出し、第２回目の偶数フィールドの読み出しのときには１／５００秒で各偶数フィールドから蓄積電荷を読み出し、以下同様にこの読み出し動作を繰り返すようにして、フレーム毎にＣＣＤイメージセンサ３の電子シャッタのシャッタ速度を変更することにより、ＣＣＤイメージセンサ３の飽和防止と動画像の乱れの抑制効果を高めることが可能である。
【００５１】
なお、第１の例のようにフィールド毎に電子シャッタのシャッタ速度を変える場合は、図１のメモリ２４としてはフィールドメモリを使用する。また、第２の例のようにフレーム毎に電子シャッタのシャッタ速度を変える場合は、図１のメモリ２４としてはフレームメモリを使用する。さらに、これら第１，第２の例のように、ダイナミックレンジ拡大モードの場合は、乗算係数Ｋとしては例えば１／２の値を用いる。
【００５２】
以上の説明から明らかなように、本実施の形態のビデオカメラ装置は、ビデオカメラ装置の信号処理に新たに追加や変更を加えることなく、ＣＣＤイメージセンサ３の飽和を防止でき、また、不必要に動解像度が上がって不自然な画像になることを抑制でき、さらに、従来の数倍若しくは数１０倍のダイナミックレンジに拡大した画像出力も可能になる。
【００５３】
またさらに、本実施の形態のビデオカメラ装置においては、ノイズリデューサ部１１を備えることにより、画像信号の信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）の向上も見込める。
【００５４】
なお、上述の実施の形態は、本発明に係る動画像撮像装置を我が国の標準テレビジョン方式であるＮＴＳＣ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。
【００５５】
また、ＣＣＤイメージセンサ３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。
【００５６】
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。
【００５７】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明に係る動画像撮像装置によれば、電子シャッタの制御により電荷蓄積時間を任意に設定可能な固体撮像手段と、固体撮像手段の各受光素子からの撮像信号と所定のしきい値とを比較して、各受光素子の飽和を検出する飽和検出手段と、撮像信号をフィールド若しくはフレーム毎に帰還して加算する帰還型フィルタと、飽和検出手段の飽和検出出力に基づいて、固体撮像手段の電荷蓄積時間を電子シャッタの制御により現在の値よりも短くするのと同時に、帰還型フィルタの帰還量を現在の値よりも大きく制御する制御手段と、を有することにより、受光素子の飽和を防止できると共に、動画像の乱れを無くすことが可能である。
【００５８】
請求項２に記載の本発明に係る動画像撮像装置によれば、制御手段は、固体撮像手段の各受光素子が飽和することを防止するように電子シャッタの制御により固体撮像手段の電荷蓄積時間を制御し、固体撮像手段は、１フィールド期間若しくは１フレーム期間に複数回読み出した信号出力を帰還型フィルタにより加算して出力することにより、ダイナミックレンジを拡大できると共に、受光素子の飽和を防止でき、さらに動画像の乱れを防止すことが可能である。
【００５９】
請求項３に記載の本発明に係る動画像撮像装置によれば、制御手段は、ユーザが撮像モード選択キーを操作することにより、固体撮像手段の各受光素子が飽和することを防止するように電子シャッタを制御して固体撮像手段の電荷蓄積時間を制御し、固体撮像手段が１フィールド期間若しくは１フレーム期間に複数回読み出した信号出力を帰還型フィルタにより加算して出力するダイナミックレンジ拡大モードと、固体撮像手段が１フィールド期間若しくは１フレーム期間に読み出した信号出力を帰還型フィルタにより加算せずに出力する通常撮像モードと、を選択することにより、上記した請求項１又は請求項２に記載した効果が得られると共に、撮影者の設定した撮影モードを実行制御し、再生時にはその記録時の撮影モードに応じた再生制御を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る動画像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】  従来のビデオカメラ装置の要部のブロック図である。
【符号の説明】
１…レンズ系、２…アイリス、３…ＣＣＤイメージセンサ、４…相関二重サンプリング及び自動利得制御部（ＣＤＳ／ＡＧＣ部）、５…デジタル／アナログ変換器、６…信号処理部、７…飽和検出部、８…マイクロコンピュータ、９…ＣＣＤ駆動部、１０…メカ系駆動部、１１…ノイズリデューサ部、２１，２３…乗算器、２２…加算器、２４…メモリ。
【図１】
0003918292.tif 000002
【図２】
0003918292.tif 000003