(57)【要約】【課題】ＣＣＤを用いた固体撮像装置において、誤差の少ないスミア補正を行なう。【解決手段】２倍垂直ＣＣＤや３倍垂直ＣＣＤ等の複数倍垂直ＣＣＤを用い、スミア信号９と画像信号７からなる第一信号と、スミア信号９のみの第二信号を垂直レジスタ２の各レジスタに交互に転送する垂直転送手段と、同じく第一信号と第二信号を水平レジスタ３から交互に出力する水平転送手段と、第一信号から第二信号を減算する信号減算手段を設け、第一信号から第二信号を減算してスミア信号９を含まない画像信号７を得る。【選択図】図１
2009253315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数倍垂直ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ、電荷結合素子）を用いた固体撮像装置において、
受光素子で電荷に変換したスミア信号を含む画像信号からなる第一信号とスミア信号のみの第二信号を、垂直レジスタの各レジスタに交互に転送する垂直転送手段と、
前記第一信号と前記第二信号を同じ転送経路から交互に転送する水平転送手段と、
前記第一信号から前記第二信号を減算する減算手段を設け、
前記第一信号から前記第二信号を減算してスミア信号を含まない画像信号を得るスミア補正機能を行なうように構成した固体撮像装置。
【請求項２】
前記複数倍垂直ＣＣＤとして２倍垂直ＣＣＤを用いた請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記複数倍垂直ＣＣＤとして３倍垂直ＣＣＤを用いた請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の固体撮像装置を用いた撮像機器。
【請求項５】
複数倍垂直ＣＣＤを用いた固体撮像装置のスミア補正方法において、
受光素子で電荷に変換したスミア信号を含む画像信号からなる第一信号とスミア信号のみの第二信号を垂直レジスタの各レジスタに交互に垂直転送する垂直転送ステップと、
前記第一信号と前記第二信号を同じ転送経路から交互に水平転送する水平転送ステップと、
前記第一信号から前記第二信号を減算する減算ステップを設け、
前記第一信号から前記第二信号を減算してスミア信号を含まない画像信号を得るよう構成した固体撮像装置のスミア補正方法。
【請求項６】
前記複数倍垂直ＣＣＤとして２倍垂直ＣＣＤを用いた請求項５に記載の固体撮像装置のスミア補正方法。
【請求項７】
前記複数倍垂直ＣＣＤとして３倍垂直ＣＣＤを用いた請求項５に記載の固体撮像装置のスミア補正方法。
【請求項８】
請求項５から請求項７のいずれかに記載の固体撮像装置のスミア補正方法を用いた撮像機器。
【請求項９】
複数倍垂直ＣＣＤを用いた固体撮像装置において、
飽和画素数を判定する飽和画素数判定手段と、
前記飽和画素数判定手段の判定結果により、前記複数倍垂直ＣＣＤの飽和画素数が予め定めた閾値未満のときはスミア補正モードを起動し、飽和画素数が予め定めた閾値以上のときは高ダイナミックレンジモードを起動するモード切替手段と、
前記スミア補正モードにおいて、前記複数倍垂直ＣＣＤの受光素子で電荷に変換したスミア信号を含む画像信号からなる第一信号とスミア信号のみの第二信号を、垂直レジスタの各レジスタに交互に転送する垂直転送手段と、
前記第一信号と前記第二信号を同じ転送経路から交互に転送する水平転送手段と、
前記第一信号から前記第二信号を減算する減算手段を有し、
前記モード切替手段が前記スミア補正モードを起動したときには、
前記水平転送手段により、画像信号にスミア信号を含む第一信号と、スミア信号のみの第二信号を同じ転送経路から交互に転送し、前記第一信号から前記第二信号を減算してスミア信号を含まない画像信号を得るスミア補正機能を行なうように構成した固体撮像装置。
【請求項１０】
前記複数倍垂直ＣＣＤとして２倍垂直ＣＣＤを用いた請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記複数倍垂直ＣＣＤとして３倍垂直ＣＣＤを用いた請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
請求項９から請求項１０のいずれかに記載の固体撮像装置を用いた撮像機器。
【請求項１３】
複数倍垂直ＣＣＤを用いた固体撮像装置のスミア補正方法において、
前記複数倍垂直ＣＣＤの飽和画素数を判定する飽和画素数判定ステップと、
前記飽和画素数判定ステップの結果、飽和画素数が予め定めた閾値未満のときはスミア補正モードを起動するが、飽和画素数が予め定めた閾値以上のときは、高ダイナミックレンジモードを起動するモード切替ステップを有し、
前記スミア補正モードを起動したときには、
前記複数倍垂直ＣＣＤにおいて、受光素子で電荷に変換した画像信号にスミア信号を含む第一信号と、スミア信号のみの第二信号を垂直レジスタの各レジスタに交互に垂直転送する垂直転送ステップと、
前記第一信号と前記第二信号を同じ転送経路から交互に水平転送する水平転送ステップと、
前記第一信号から前記第二信号を減算する減算ステップを行い、
前記第一信号から前記第二信号を減算してスミア信号を含まない画像信号を得るスミア補正モードを実行するよう構成した固体撮像装置のスミア補正方法。
【請求項１４】
前記複数倍垂直ＣＣＤとして２倍垂直ＣＣＤを用いた請求項１３に記載の固体撮像装置のスミア補正方法を用いた撮像機器。
【請求項１５】
前記複数倍垂直ＣＣＤとして３倍垂直ＣＣＤを用いた請求項１３に記載の固体撮像装置のスミア補正方法を用いた撮像機器。
【請求項１６】
請求項１３から請求項１５のいずれかに記載の固体撮像装置のスミア補正方法を用いた撮像機器。
【請求項１７】
複数倍垂直ＣＣＤを用いた固体撮像装置において、
３倍以上の複数倍垂直ＣＣＤを用い、
通常露光時に受光素子で電荷に変換したスミア信号を含む画像信号からなる第一信号と、スミア信号のみの第二信号と、短時間露光時に受光素子で電荷に変換したスミア信号を含む画像信号からなる第三信号とを、垂直レジスタの各レジスタに交互に転送する垂直転送手段と、
前記第一信号、前記第二信号と前記第三信号を同じ転送経路から順に転送する水平転送手段と、
前記第一信号から前記第二信号を減算するとともに、前記第三信号から前記第二信号を減算する減算手段と、
高ダイナミックレンジ処理手段を設け、
前記第一信号から前記第二信号を減算してスミア信号を含まない通常露光時の画像信号を得る通常露光画像のスミア補正処理を行なうとともに、
前記第三信号から前記第二信号を減算してスミア信号を含まない短時間露光時の画像信号を得る短時間露光画像のスミア処理を行い、
それぞれスミア補正処理をした通常露光時の画像信号と短時間露光時の画像信号に基づいて高ダイナミックレンジ処理を行うことにより、
高ダイナミックレンジ補正をした画像を得るように構成した固体撮像装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の固体撮像装置を用いた撮像機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置、スミア補正方法、及びこれらを用いた撮像機器に関し、特にスミア補正機能付き固体撮像装置、固体撮像装置のスミア補正方法、及びこれらを用いた撮像機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ、電荷結合素子）イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像機器では、光が垂直レジスタに直接入射することによってスミアが発生する。そこで、スミアを除去するために、垂直転送部を介して転送されてくる撮像電荷を２つの水平転送部を介して２ライン分同時に読み出し、フィールド毎に全画素分の撮像情報を出力する２ライン同時読み出し型の固体撮像素子を用いる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これは、固体撮像素子の２つの水平転送部の内の一方の水平転送部を介して一方のフィールドの撮像出力を読み出すと共に、他方の水平転送部を介して他方のフィールドの撮像出力としてスミア成分のみの撮像出力を読み出し、各水平転送部を介して読み出される各フィールドの撮影出力を減算手段が減算合成してスミア成分のない画素情報を出力する方法である。
【０００４】
図１２に上記従来の固体撮像素子を用いた固体撮像装置の構成を示す。図１２に示した固体撮像装置９０では、受光部９１ａと受光部９１ｂが縦方向に交互に配置されており、一方の水平転送部である水平レジスタ９３を介して一方のフィールドの受光部９１ａの撮像出力を読み出すと共に、他方の水平転送部である水平レジスタ９６を介して他方のフィールドの受光部９１ｂの撮像出力としてスミア成分のみの撮像出力を読み出し、各水平レジスタ９３、９６を介して読み出される各フィールドの撮像出力を減算手段である減算器９５により減算合成して、スミアのない画像信号を得ている。そして、一方の受光部の撮像出力を読み出すと共に他方の受光部のスミア成分のみの撮像出力を読み出すという動作を受光部９１ａと受光部９１ｂについて、交互に繰り返すようにしている。
【特許文献１】特開平６−３３９０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来例は、２本の水平レジスタを転送経路として用いているため、転送経路の特性の影響を受け、スミアを適正に除去することが難しいという課題がある。
【０００６】
また上記従来例は、２ライン分を同時に読み出して、フィールド毎に全画素分の撮影情報を出力する２ライン同時読み出し型の固体撮像装置であるため、２ラインの内１ラインずつ交互に全画素分の撮影情報を出力するので、撮影情報の読み出し速度が遅くなるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の固体撮像装置では、２倍垂直ＣＣＤや３倍垂直ＣＣＤ等の複数倍垂直ＣＣＤを用い、スミア信号を含む画像信号からなる第一信号と、スミア信号のみの第二信号を垂直レジスタの各レジスタに交互に転送する垂直転送手段と、同じく第一信号と第二信号を水平レジスタから交互に出力する水平転送手段と、第一信号から第二信号を減算する信号減算手段を設け、第一信号から第二信号を減算してスミア信号を含まない画像信号を得るよう構成している。
【０００８】
上記構成により、転送経路の特性の影響を受けずに、スミアを適正に除去することができる。また、従来のように受光素子から撮影情報を取り出すのを交互に行なわないので、より早くシームレスに撮影情報の読み出しができる。
【０００９】
また本発明は、複数倍垂直ＣＣＤを用い、飽和画素数を判定する飽和画素数判定手段と、飽和画素数判定手段の判定結果により飽和画素数が予め定めた閾値未満のときはスミア補正モードを起動し、飽和画素数が予め定めた閾値以上のときは高ダイナミックレンジモードを起動するモード切替手段と、スミア補正モードにおいて、スミア信号を含む画像信号からなる第一信号と、スミア信号のみの第二信号を垂直レジスタの各レジスタに交互に転送する垂直転送手段と、第一信号と第二信号を同じ水平転送経路から交互に転送する水平転送手段と、第一信号から前記第二信号を減算する減算手段を有し、モード切替手段が前記スミア補正モードを起動したときには、水平転送手段により、第一信号と第二信号を同じ水平転送経路から交互に転送し、第一信号から第二信号を減算してスミア信号を含まない画像信号を得るよう構成している。
【００１０】
上記構成により、飽和画素数が予め定めた閾値未満のときは、特定部分にスミアが発生しているとしてスミアを除去し、飽和画素数が予め定めた閾値以上のときは、高ダイナミックレンジモードを起動して、通常露光による撮影画像において、飽和画素によって見づらくなった画素を補正することができる。
【００１１】
また本発明は、複数倍垂直ＣＣＤを用いた固体撮像装置において、３倍以上の複数倍垂直ＣＣＤと、通常露光時に受光素子で電荷に変換したスミア信号を含む画像信号からなる第一信号と、スミア信号のみの第二信号と、短時間露光時に受光素子で電荷に変換したスミア信号を含む画像信号からなる第三信号とを、垂直レジスタの各レジスタに交互に転送する垂直転送手段と、第一信号、第二信号と第三信号を同じ転送経路から順に転送する水平転送手段と、第一信号から第二信号を減算するとともに、第三信号から第二信号を減算する減算手段と、高ダイナミックレンジ処理手段を設け、第一信号から第二信号を減算してスミア信号を含まない通常露光時の画像信号を得る通常露光画像のスミア補正処理を行なうとともに、第三信号から第二信号を減算してスミア信号を含まない短時間露光時の画像信号を得る短時間露光画像のスミア処理を行い、それぞれスミア補正処理をした通常露光時の画像信号と短時間露光時の画像信号に基づいて高ダイナミックレンジ処理を行うよう構成している。
【００１２】
この構成により、スミア補正した画像信号に基づいて高ダイナミックレンジ補正することができるので、高画質の画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、スミア信号を含んだ画像信号からなる第一信号と、スミア信号のみの第二信号を同じ水平転送経路を介して出力する事で、転送経路の特性の影響を受けずに画像信号にスミア信号を含んだ第一信号からスミア信号のみの第二信号を減算することができる。そのため、誤差の少ないスミア補正ができるという効果がある。
【００１４】
また、従来のように受光素子から撮影情報を取り出すのを交互に行なわないので、より早く撮影情報の読み出しができる。
【００１５】
また、本発明によれば、通常露光画像の状況に応じて、高ダイナミックレンジ処理を行なうか、スミア補正処理を行なうかを判断して、自動的に切り替えることができる。そして、スミア補正処理を行なったときは誤差の少ない補正ができる。また、高ダイナミックレンジ処理を行ったときは、通常露光による撮影画像において、飽和画素によって見づらくなった画素を補正することができるという効果がある。
【００１６】
また、本発明によれば、予めスミア補正処理をした通常露光時の画像信号と短時間露光時の画像信号に基づいて高ダイナミックレンジ処理を行うことができるので、高画質の画像が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面とともに本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１に、本発明の実施の形態１にかかる固体撮像装置１００を示す。図１において、１は受光素子、２は垂直レジスタ、３は水平レジスタ、４は電荷−電圧変換器（Ｆｌｏａｔｉｎｇ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ、ＦＤと略す）、５は信号増幅器（Ａｎａｌｏｇ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ、ＡＦＥと略す）及び、アナログ／ディジタル変換器（Ａｎａｌｏｇ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ、Ａ／Ｄと略す）である。なお図１では、説明を簡単にするために固体撮像装置１００の受光素子１を縦に一列、垂直レジスタ２も縦に一列のみ示している。実際の固体撮像装置１００では、受光素子１がマトリックス状になるように受光素子１と垂直レジスタ２を複数列配置している。
【００１９】
図１において、受光素子１は縦に４つ並んでいる。垂直レジスタ２は、受光素子１の数の２倍の数が並んでいて、下端において水平レジスタ３に接続している。受光素子１に光が当たると電荷が生じる。受光素子１で生じた電荷は、図１の黒い矢印で示す搬送手段６が垂直レジスタ２に運ぶ。このとき、垂直レジスタ２の数が受光素子１の数の２倍あるため、受光素子１で生じた電荷を一つおきの垂直レジスタ２に画像信号７として保持する。図１では、通常露光時の受光素子１の電荷４つを垂直レジスタ２について一つおきに運んでおり、他の垂直レジスタには受光素子１の電荷を送っていない。
【００２０】
一方、垂直レジスタ２に太陽や高輝度ランプなどのスミア発生源８からの光が当たると、垂直レジスタ２にスミア電荷がたまる。図１は、垂直レジスタ２の上から４番目のレジスタから下のレジスタ全てにスミア電荷、すなわちスミア信号９が入ったことを示している。図１では、スミア信号９を白丸で示している。
【００２１】
垂直レジスタ２の各レジスタに溜まった画像信号７やスミア信号９は、垂直レジスタ２から水平レジスタ３に向けて、１レジスタ分ずつ押し出される形で、順次送られる。そして、垂直レジスタ２から水平レジスタ３に送られた信号は、水平レジスタ３からＦＤ４へ、そしてＡＦＥ及びＡ／Ｄ５へ送られる。
【００２２】
図２に、本発明の実施の形態１にかかる固体撮像装置１００の画像信号７とスミア信号９を送り出す動作を示す。図２では、図２（ａ）から図２（ｂ）、図２（ｃ）、図２（ｄ）、図２（ｅ）へ順次、動作が進むとして説明する。
【００２３】
図２（ａ）は、図１と実質的に同じで、受光素子１に当たった光が電荷を生じて、垂直レジスタ２の一つおきのレジスタに画像信号７として送られた状態を示している。また同時に、スミア発生源８の光が垂直レジスタ２に当たり、光が当たったレジスタから水平レジスタに至る全てのレジスタにスミア信号９が入った状態を示している。図２（ａ）では、水平レジスタ３にスミア信号９ａが送られ、スミア信号９ａは水平レジスタ３からＦＤ４へ、そしてＡＦＥ及びＡ／Ｄ５へ送出される。
【００２４】
その後、図２（ｂ）では、垂直レジスタ２の各レジスタの画像信号７とスミア信号９が矢印１０のように、１レジスタ分ずつ順に送られる。すなわち、図２（ａ）で、スミア信号９ａの上のレジスタにあったスミア信号９ｂが、それに続く図２（ｂ）では、水平レジスタ３に送られている。スミア信号９ｂは、水平レジスタ３からＦＤ４へ、そしてＡＦＥ及びＡ／Ｄ５へ送出される。
【００２５】
以下同様に、図２（ｃ）では、画像信号７ａとスミア信号９ｃが水平レジスタ３に送られ、図２（ｄ）では、スミア信号９ｄだけが水平レジスタ３に送られ、図２（ｅ）では、画像信号７ｂとスミア信号９ｅが水平レジスタ３に送られる。
【００２６】
これら図２（ａ）から図２（ｅ）までの動きから分かるように、本発明の実施の形態１にかかる固体撮像装置１００では、垂直レジスタ２から水平レジスタ３へは、スミア信号９を含む画像信号７からなる第一信号と、スミア信号９のみからなる第二信号を交互に送出している。
【００２７】
図３に、本発明の概念図を示す。本発明の実施の形態１にかかる固体撮像装置１００は、上記の規則性を利用して、ＡＦＥ及びＡ／Ｄ５の先に図示しない減算器を設け、この減算器により、スミア信号９を含む画像信号７からなる第一信号３１から、スミア信号９のみの第二信号３２を減算して、スミア信号９を含まない画像信号７を得ている。
【００２８】
図４に、本発明の実施の形態１にかかる撮像機器１１０の部分ブロック図を示す。撮像機器１１０では、既に説明した撮像素子１で得られた信号が、前処理手段２０であるＦＤ４とＡＦＥ及びＡ／Ｄ５によって、増幅されると共にアナログ信号をデジタル信号に変換され、スミア信号９を含む画像信号７からなる第一信号と、スミア信号９のみからなる第二信号として順次出力される。そして、時間軸変換器２２によって第一信号と第二信号が時間軸を揃え、分離して出力される。分離された第一信号と第二信号については、スミア信号減算手段２３が第一信号から第二信号を減算し、スミア信号９のない画像信号７を算出する。そして、画像信号処理手段２５が画像信号２６として出力する 。
【００２９】
図５に、本発明により画像を補正する様子を示す。図５（ａ）に、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１００で通常露光したときの画像を示す。図５（ａ）では、画像信号７として、陸地、家、山、空の画像信号が得られている。画面の右側の上下の帯はスミア信号９である。スミア信号９は、スミア発生源８である太陽の光により発生している。スミア発生源８は破線で示している。一方、図５（ｂ）は、受光素子１からの電荷を転送しないとき、いわゆる露光時間ゼロのときに受光素子１に電荷が生じたスミア信号９を示している。
【００３０】
本発明では、図５（ａ）のスミア信号９を含む画像信号７から図５（ｂ）のスミア信号９を減算して、図５（ｃ）に示すスミア信号９を含まない画像信号７を得ている。図５（ｃ）では、スミア発生源８である太陽についても一つの画像信号としてスミア補正されている。
【００３１】
以上説明したように、本発明によれば、スミア信号を含む画像信号とスミア信号の両者を共通の水平レジスタ３を介して送出しているため、従来のように別々の水平レジスタを介して信号を送出する場合に比べて、転送経路の特性の影響を受けないという効果がある。そのため、誤差の少ないスミア補正ができるという効果がある。
【００３２】
また、従来のように受光素子から撮影情報を取り出すのを交互に行なわないので、より早く撮影情報の読み出しができるという効果もある。
【００３３】
また、本発明はスミア補正のために破棄する画素データがないという特徴がある。
【００３４】
なお、本実施例において、撮像素子の全ての画素から得られる画像信号に対してスミア補正を行い、画像信号として出力する事で、撮像素子の有効画素の無駄を無くしても良い。
【００３５】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。本発明の実施の形態２にかかる撮像機器は、受光素子の飽和状況により、高輝度の光源によって生じるスミアを補正するスミア補正モードを起動するか、飽和画素が多くて低下した先鋭感を増加させる高ダイナミッツクレンジモードを起動するかを切り替えている点に特徴がある。
【００３６】
図６に、本発明の実施の形態２に係る撮像機器２１０の部分ブロック図を示す。撮像機器２１０では、通常露光時と短期露光時というように、露光量が異なる２種類の画像信号を１フィールド期間内に交互に出力する撮像素子４１と、増幅を行うと共にアナログ信号をデジタル信号に変換する前処理手段４２と、撮像素子４１の飽和画素数が予め定めた閾値未満か、それ以上かを判定しモード切り替えを行なうモード切替手段５１と、撮像素子４１の飽和画素数が予め定めた閾値未満のときにスミア補正を行なうスミア補正手段４４と、画像信号の処理を行なう画像信号処理手段４５を備えている。スミア補正手段４４でスミア補正したときは、画像信号処理手段４５からスミア補正した画像が画像信号４６として出力される。
【００３７】
また、モード切替手段５１と画像信号処理手段４５の間には、飽和画素数が予め定めた閾値以上のときに高ダイナミックレンジ処理を行なう高ダイナミックレンジ処理手段４８を備えている。
【００３８】
高ダイナミックレンジ処理手段４８の詳細な構成を説明する。高ダイナミックレンジ処理手段４８には、露光量が異なる２種類の画像信号の時間軸を揃え、分離して出力する時間軸変換器５２と、この２種類の画像信号を合成するレベル合成手段５３と、合成画像信号の輝度のヒストグラムを検出するヒストグラムデータ検波手段５４と、このヒストグラムを基に階調特性を算出する階調補正データ算出手段５５と、設定された階調特性に従って合成画像信号の階調補正を行なう階調補正手段５６とを具備しており、階調補正手段５６から出力された階調補正後の合成画像が、画像信号処理回路４５から画像信号として出力される。
【００３９】
スミア補正の方法については、既に実施の形態１で述べたので、ここでは説明を省略し、高ダイナミックレンジ処理について説明する。図７は、本発明の高ダイナミックレンジ処理を概念的に示した図で、横軸に受光素子４１に光を当てた光量、縦軸に受光素子４１で発生する電圧を示している。通常露光の場合、ＣＣＤなどの受光素子４１の特性としては、図７（ａ）にＡ矢印として示すように、光量が所定光量を超えると電圧が増加しないで飽和する。一方、短時間露光のときは、図７（ｂ）にＢ矢印として示すように、電圧が増加しつづけ、飽和しない。そこで、通常露光時の特性と、短時間露光時の特性を加算して、図７（ｃ）のＣ矢印のように合成する。このことにより、光量が所定光量を超えても電圧が右肩上がりに増加する特性が得られる。図７（ｃ）のＣ矢印について、階調補正すると、図７（ｄ）のような曲線状の特性が得られる。そして、階調補正後の特性を用いて画像信号を画像信号処理回路４５で処理して、先鋭な画像信号を出力する。
【００４０】
図８に、本発明の実施の形態２に係る撮像機器２１０の動作をフローチャートとして示す。まず、撮像機器２１０の撮像素子４１に画像の光が通常露光として照射する（ステップＳ０１）。すると前処理として、撮像素子４１の画素全部についてヒストグラムを作成する（ステップＳ０２）。前処理手段４２では、撮像素子４１の中で飽和している画素数をカウントし、予め定めた閾値と比較する（ステップＳ０３）。飽和画素数が閾値未満であれば（ステップＳ０３のＹｅｓ）、スミア補正モードを起動する（ステップＳ０４）。スミア補正モードの動作としては、撮像素子４１からスミア信号を含む画像信号と、スミア信号を同じ転送経路から交互に転送する（ステップＳ０５）。スミア信号を含む画像信号からスミア信号を減算する（ステップＳ０６）。そしてスミア信号を含まない画像信号を得る（ステップＳ０７）。
【００４１】
一方、前処理手段４２によるステップＳ０３で、撮像素子４１の中で飽和している画素数を閾値と比較した結果、飽和画素数が閾値以上のときは（ステップＳ０３のＮｏ）、高ダイナミックレンジモードを起動する（ステップＳ０８）。高ダイナミックレンジモードの動作としては、通常露光時の光量／電圧特性と短時間露光時の光量／電圧特性を合成し、総合的な光量／電圧特性を得る（ステップＳ０９）。合成した光量／電圧特性について、階調補正をする（ステップＳ１０）。階調補正した光量／電圧特性に基づいて、画像信号を処理し、飽和画素が多くて低下した先鋭感を増加する（ステップＳ１１）。
【００４２】
以上説明したように、本発明の実施の形態２に係る撮像機器２１０では、受光素子の飽和状況に応じて、高輝度の光源によって生じるスミアを補正するスミア補正モードを起動するか、飽和画素が多くて低下した先鋭感を増加させる高ダイナミッツクレンジモードを起動するかを切り替えているので、状況に応じた見やすい画像が得られる。
【００４３】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。本発明の実施の形態３にかかる撮像機器は、通常の３倍以上の転送段数を持つ垂直レジスタを使用して、通常露光時の受光素子の電荷、受光素子からの電荷を転送しないスミアのみの電荷、短時間露光時の受光素子の電荷を転送し、それぞれの画像信号を出力する撮像素子とその信号を使用して、スミア補正、及び、高ダイナミックレンジ処理を同時に行う点に特徴がある。なお、ここでは、通常の３倍の転送段数を持つ３倍垂直ＣＣＤを用いた場合について説明する。
【００４４】
図９に、本発明の実施の形態３にかかる固体撮像装置３００を示す。図９において、６１は受光素子、６２は垂直レジスタ、６３は水平レジスタ、６４はＦＤ、６５はＡＦＥである。なお固体撮像装置３００には、受光素子６１を縦に一列、垂直レジスタ６２も縦に一列示しているが、実際には、いずれも一列ずつだけでなく複数列配置していて、受光素子６１がマトリックス状になるように配置しているのは、実施の形態１と同じである。
【００４５】
図９において、受光素子６１は縦に４つ並んでいる。垂直レジスタ６２は、受光素子６１の数の３倍の数が並んでいて、下端において水平レジスタ６３に接続している。受光素子６１に光が当たると電荷が生じる。受光素子６１で生じた電荷は、図９の黒い矢印で示す搬送手段６６が垂直レジスタ６２に運ぶ。このとき、垂直レジスタ６２の数が受光素子６１の数の３倍あるため、受光素子６１で生じた電荷を二つおきの垂直レジスタ６２に、黒丸で示す画像信号６７として保持する。図９では、垂直レジスタ６２には、通常露光時の受光素子６１の電荷４つが二つおきの垂直レジスタに運ばれている。他の垂直レジスタには受光素子６１の電荷を送っていない。
【００４６】
次に、図１０（ａ）から図１０（ｃ）を用いて、通常露光時の受光素子の電荷、受光素子から電荷を転送しないでスミアのみの電荷、短時間露光時の受光素子の電荷をそれぞれ転送しているときの信号出力状況を示す。
【００４７】
図１０（ａ）は、受光素子６１を通常露光したときの状況を示す。受光素子６１に光が当たると電荷が発生し、搬送手段６６によって垂直レジスタ６２の二つおきのレジスタに電荷が画像信号６７として送られる。このとき、太陽光等のスミア発生源６８があると、強い光が当たった垂直レジスタ６２から水平レジスタ６３に向けてスミア信号６９が入る。垂直レジスタ６２と水平レジスタ６３とが交差している所で、スミア信号６９あるいはスミア信号６９と画像信号６７が水平レジスタ６３に移る。水平レジスタ６３からは、順次ＦＤ６４、ＡＦＥ及びＡ／Ｄ６５に送出される。なお、図１０（ａ）のタイミングでは、水平転送手段６３から、スミア信号６９ａがＦＤ６４、ＡＦＥ及びＡ／Ｄ６５へ送出される。
【００４８】
図１０（ｂ）は、受光素子からの電荷を転送しないでスミアのみの電荷が垂直レジスタ６２に入るときの状況を示している。スミア発生源６８があると、太陽光等の強い光が当たった垂直レジスタ６２から水平レジスタ６３に向けてスミア信号６９が入る。なお、図１０（ｂ）のタイミングでは、スミア信号６９ｂがＦＤ６４、ＡＦＥ及びＡ／Ｄ６５へ送出される。
【００４９】
図１０（ｃ）は、受光素子６１を短時間露光したときの状況を示す。短時間露光で受光素子６１に光が当たると電荷が発生し、搬送手段７０によって垂直レジスタ６２の二つおきのレジスタに電荷が短時間露光時の画像信号７１として送られる。図１０（ｃ）では、短時間露光による画像信号７１を黒色三角で表示して、黒丸で示した通常露光時の画像信号６７と区別して図示している。スミア発生源６８があると、太陽光等の強い光が当たった垂直レジスタ６２から水平レジスタ６３に向けてスミア信号６９が入る。なお、図１０（ｃ）のタイミングでは、画像信号６７ａと、スミア信号６９ｃが送出される。
【００５０】
図１１に、本発明の実施の形態３のスミア補正処理とダイナミックレンジ処理の系統図を示す。図１１の左に、それぞれ種類の異なる信号を出力している固体撮像装置を７２、７３、７４の符号をつけて区別して示す。すなわち、固体撮像装置７２は、スミア信号を含む通常露光時の画像信号を出力している状況の固体撮像装置を示す。固体撮像装置７３は、スミア信号を出力している状況の固体撮像装置を示す。固体撮像装置７４は、スミア信号を含む短時間露光時の画像信号を出力している状況の固体撮像装置を示す。
【００５１】
通常露光画像・スミア補正処理７５は、固体撮像装置７２から出力されたスミア信号を含む通常露光時の画像信号から、固体撮像装置７３から出力されたスミア信号を減算して、スミア信号を含まない通常露光時の画像信号を出力する。一方、短時間露光画像・スミア補正処理７６は、固体撮像装置７４から出力されたスミア信号を含む短時間露光時の画像信号から、固体撮像装置７３から出力されたスミア信号を減算して、スミア信号を含まない短時間露光時の画像信号を出力する。高ダイナミックレンジ補正処理７７は、通常露光画像・スミア補正処理７５で得られた通常露光時の光量／電圧特性と、短時間露光画像・スミア補正処理７６で得られた短時間露光時の光量／電圧特性を合成し、階調補正する。そして、階調補正した光量／電圧特性を用いて処理した画像信号を出力する。
【００５２】
図１１に示した系統図のとおり、本発明の実施の形態３のスミア補正処理とダイナミックレンジ処理を行なうと、スミア信号を減算した通常露光時の画像信号と、スミア信号を減算した短時間露光時の画像信号という、どちらもスミア信号を含まない画像信号について高ダイナミックレンジ処理するので、通常露光による撮影画像において画素飽和とスミアによって見づらくなった画像からスミアをなくすとともに先鋭感を与える補正をすることができる。
【００５３】
また、本発明は光素子からの電荷を転送しないスミアのみの画像信号を使用して、時間的、空間的に直近の通常露光時の画像信号と、短時間露光時の受光素子の画像信号中に含まれるスミア信号を補正するため、誤差が少ないという特徴がある。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、スミア補正機能付き固体撮像装置、固体撮像装置のスミア補正方法、及びこれらを用いた撮像機器、例えばディジタルカメラ、車載用カメラ、監視カメラ、ビデオカメラ等に適用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の要部構成図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の通常露光時の信号出力状況を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の露光の電荷を送らないときの信号出力状況を示す図（ｃ）本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の信号出力状況を示す図（ｄ）本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の信号出力状況を示す図（ｅ）本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の信号出力状況を示す図
【図３】本発明の実施の形態１に係るスミア補正処理の概念図
【図４】本発明の実施の形態１に係る撮像機器の要部構成図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態１に係る通常露光時の画像を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１に係る電荷を送らないときの画像を示す図（ｃ）本発明の実施の形態１に係るスミア補正後の画像を示す図
【図６】本発明の実施の形態２に係る撮像機器の要部構成図
【図７】（ａ）本発明の実施の形態２に係る通常露光時の光量／電圧特性を示す図（ｂ）本発明の実施の形態２に係る短時間露光時の光量／電圧特性を示す図（ｃ）本発明の実施の形態２に係る光量／電圧特性を合成したときの光量／電圧特性を示す図（ｄ）本発明の実施の形態２に係る合成した光量／電圧特性を階調補正した後の特性図
【図８】本発明の実施の形態２に係る撮像機器の動作を示すフローチャート
【図９】本発明の実施の形態３係る固体撮像装置の要部構成図
【図１０】（ａ）本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の通常露光時の信号出力状況を示す図（ｂ）本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の露光の電荷を送らないときの信号出力状況を示す図（ｃ）本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の短時間露光時の信号出力状況を示す図
【図１１】本発明の実施の形態３のスミア補正処理とダイナミックレンジ処理の系統図
【図１２】従来の固体撮像装置の部分的構造図
【符号の説明】
【００５６】
１    受光素子
２    垂直レジスタ
３    水平レジスタ
４    ＦＤ
５    ＡＦＥ及びＡ／Ｄ
６    搬送手段
７    画像信号
８    スミア発生源
９    スミア信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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