(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を受光して電気信号に変換する光電変換部において発生して蓄積された信号電荷を、信号発生部からの制御信号によって水平期間毎に排除する電子シャッター機能を有する固体撮像素子を用いた固体撮像装置において、
１水平期間内に、２つの異なる蓄積時間で該固体撮像素子から信号電荷が出力されるように、該信号発生部からの制御信号を調整して、得られた蓄積時間が異なる２つの出力信号をディジタル変換して合成し、１つの画像信号として出力するものであり、
該蓄積時間が異なる２つの出力信号は、一方は１水平期間の水平有効期間内に、該２つの異なる蓄積時間のうちの長い蓄積時間で電荷を蓄積して出力され、他方は１水平期間の水平ブランキング期間内に、該２つの異なる蓄積時間のうちの短い蓄積時間で電荷を蓄積して出力されることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記固体撮像素子はＣＭＯＳ型固体撮像素子であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記水平ブランキング期間内に出力される信号電荷の蓄積時間は、任意に調整可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
被写体に対して露出オーバーとなる蓄積時間で出力される信号電荷と、被写体に対して適正露出または露出アンダーとなる蓄積時間で出力される信号電荷とをディジタル変換して合成し、１つの画像信号として出力することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記蓄積時間が異なる２つの出力信号をディジタル変換して合成した後、合成画像信号のコントラスト強調を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像装置に関し、さらに詳しくは、固体撮像素子を用いたビデオカメラ等において広いダイナミックレンジを得ることができる固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタルスチルカメラやビデオカメラ等の固体撮像装置において、受光素子としてはＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子が用いられている。しかし、これらの固体撮像素子を用いた固体撮像装置は、銀塩写真システムと比較するとダイナミックレンジが狭く、逆光条件等で輝度レベルが高い部分や、輝度レベルが低く黒い部分では、信号がつぶれることがある。このような場合に、従来の撮像装置では、主となる被写体の露出量が適正になるように、電子シャッターやメカニカルシャッターを用いて露出量を調整していた。
【０００３】
しかし、これらの電子シャッターやメカニカルシャッターにより露出量を調整した場合、主となる被写体に対しては適正な露出量が得られ、適切な再生画像が得られたとしても、例えば主となる被写体よりも背景が明るい場合等にはいわゆる白飛びが発生して背景の画面が白一色になり、主となる被写体よりも背景が暗い場合等には背景の画面が黒一色になる等の問題があった。
【０００４】
これは、撮像装置のダイナミックレンジの狭さのために生じる問題である。すなわち、上記従来の撮像装置においては、電子シャッターやメカニカルシャッターにより露出量を調整することはできるが、撮像装置のダイナミックレンジの狭さそのものを改善することはできなかった。
【０００５】
ダイナミックレンジの改善を目的とした撮像装置の例としては、特開平２−１７４４７０号公報に開示されている技術がある。この公報に開示された技術では、１フィールド毎に露出量を変えて、すなわち、信号電荷の蓄積時間を変えて画像信号を出力し、得られた露出量が異なる２つのフィールドの画像信号を合成し、１つの画像信号を作り出している。これにより、固体撮像装置のダイナミックレンジを実質的に広げることができる。
【０００６】
図１０は、特開平７−９５３８１号公報に開示されている撮像装置の構成を説明するためのブロック図である。この撮像装置は、電子シャッター機能を有するＣＣＤ１１を用いており、電子シャッターを作動させないときのＣＣＤ１１１からの画像信号は、アナログディジタル変換部（以下、Ａ／Ｄ変換部と称する）１１２によりディジタル信号に変換され、フレームメモリ（以下、ＦＢと称する）１１３に格納される。この撮像装置は、１フィールドに２枚を異なる蓄積時間で撮像することを特徴としている。この撮像装置においては、映像同期信号発生部（以下、ＳＧと称する）１２０から生成された水平同期信号（以下、ＨＤと称する）および垂直同期信号（以下、ＶＤと称する）等の信号を、制御パルス生成部１１８により２分周して２ＶＤおよび２ＨＤとして撮像装置の駆動信号発生部１１９（以下、ＴＧと称する）、ＦＢ１１３、ＦＢ１１５およびＦＢ１１６の基準信号としている。次に、電子シャッターを作動させたときのＣＣＤ１１１からの画像信号は、Ａ／Ｄ変換部１１２によりディジタル信号に変換された後、ＦＢ１１３を経ずに画像合成部（画像合成信号処理部）１１４に送られる。画像合成部１１４では、この信号とＦＢ１１３に格納されている画像信号とを合成して、１つの画像信号を作成して出力する。画像合成部１１４から出力された画像信号は、ＦＢ１１５およびＦＢ１１６に格納された後、信号処理部１１７にてＮＴＳＣ方式等のフォーマットに併せて変換され、映像信号ＶＳとして出力される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
最近では、１フィールドの長さを伸ばして電荷蓄積量を大きくし、固体撮像素子の感度を向上させることが一般的に行われている。例えば、１秒間に２０フレームを撮像する撮像装置において、上記特開平２−１７４４７０号公報に開示された技術を用いると、撮像装置の出力は１秒間に１０フレームとなる。このため、被写体が動きのある物体である動画像を得る場合には、望ましい画像が得られないという問題が生じている。
【０００８】
さらに、特開平７−９５３８１号公報に開示された撮像装置では、１フィールド毎に露出量を切り替えて画像信号を取り出し、この露出量の異なる２つの画像信号から１つの画像信号を合成している。このため、図１０に示すように、ＦＢ１１３、ＦＢ１１５、ＦＢ１１６等、フィールド単位での記憶装置が必要となる。ここで、１フィールド分の記憶装置の必要量を試算する。例えばＶＧＡ規格の固体撮像装置の場合、まず、画素数は水平が約６４０画素、垂直が約４８０画素であり、総画素数は６４０×４８０＝３０７２００画素となり、約３０万画素分の記憶装置が必要となる。次に、１画素当たり８ビットの分解能が必要とされる場合には、記憶装置は３０７２００×８は２４５７６００ビットとなり、約２５０万ビットもの容量の記憶装置が必要となる。このため、このような固体撮像装置を使用した場合、大容量の記憶装置が必要となり、その結果、撮像装置の高価格化を招き、また、小型化が困難となることは明らかである。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の課題を解決するべくなされたものであり、広いダイナミックレンジを実現し、装置の小型化を図り、さらに被写体が動きのある物体でも適切な画像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する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体撮像装置は、光信号を受光して電気信号に変換する光電変換部において発生して蓄積された信号電荷を、信号発生部からの制御信号によって水平期間毎に排除する電子シャッター機能を有する固体撮像素子を用いた固体撮像装置において、
１水平期間内に、２つの異なる蓄積時間で該固体撮像素子から信号電荷が出力されるように、該信号発生部からの制御信号を調整して、得られた蓄積時間が異なる２つの出力信号をディジタル変換して合成し、１つの画像信号として出力するものであり、
該蓄積時間が異なる２つの出力信号は、一方は１水平期間の水平有効期間内に、該２つの異なる蓄積時間のうちの長い蓄積時間で電荷を蓄積して出力され、他方は１水平期間の水平ブランキング期間内に、該２つの異なる蓄積時間のうちの短い蓄積時間で電荷を蓄積して出力され、そのことにより上記目的が達成される。
【００１１】
前記固体撮像素子はＣＭＯＳ型固体撮像素子であるのが望ましい。
【００１２】
前記水平ブランキング期間内に出力される信号電荷の蓄積時間は、任意に調整可能とされているのが望ましい。
【００１３】
被写体に対して露出オーバーとなる蓄積時間で出力される信号電荷と、被写体に対して適正露出または露出アンダーとなる蓄積時間で出力される信号電荷とをディジタル変換して合成し、１つの画像信号として出力するのが望ましい。
【００１４】
前記蓄積時間が異なる２つの出力信号をディジタル変換して合成した後、合成画像信号のコントラスト強調を行うのが望ましい。
【００１５】
以下に、本発明の作用について説明する。
【００１６】
本発明にあっては、制御信号（駆動パルス）によって、１水平期間内に２つの異なる蓄積時間の信号電荷を出力し、これらを１つの画像信号として合成することができるので、広いダイナミックレンジを実現することが可能である。また、１フィールド毎に露出量を切り替えて画像信号を取り出す従来技術のようなフィールド単位での記憶装置は不要である。さらに、従来技術のように時間分解能が低くなることもなく、動きのある被写体でも望ましい画像を得ることが可能である。
【００１７】
上記蓄積時間が異なる２つの出力信号の両方を１水平期間の水平有効期間内に出力してもよいが、一方を１水平期間の水平有効期間内に出力し、他方を１水平期間の水平ブランキング期間内に出力するように制御するのが好ましい。この場合、２つの蓄積時間が異なる出力信号を一つの画像信号として合成することができるため、広いダイナミックレンジを実現可能である。さらに、有効画像領域に蓄積された電荷をアナログ信号処理部に転送するときに、ショットノイズ等の除去を行う回路を設ける必要がなくなり、安価な固体撮像装置とすることが可能である。
【００１８】
一般的な固体撮像装置では有効画像領域で露出制御調整を行うが、本発明では水平ブランキング期間内で１つの画像を得ることも可能である。この場合、上記水平ブランキング期間内に出力される信号電荷の蓄積時間を任意に調整可能とすることにより露出制御を可能とし、より適正な露出アンダーの画像調整が可能となる。
【００１９】
被写体に対して露出オーバーとなる蓄積時間で出力される信号電荷と、被写体に対して適正露出または露出アンダーとなる蓄積時間で出力される信号電荷とを合成して１つの画像信号とすることにより、後段のディジタル信号処理によってより被写体に適応した処理が可能となり、広いダイナミックレンジを実現可能となる。
【００２０】
一般に、２つの画像信号を合成した合成画像信号はコントラストが劣化するので、上記合成後の画像信号にコントラスト強調処理を行うのが望ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態である固体撮像装置の構成を説明するための図である。この図１において、１はＣＭＯＳ型の固体撮像素子（以下、ＣＭＯＳエリアセンサーと称する）、２はアナログ信号処理部、３は自動利得制御部（ＡＧＣ）、４はＡ／Ｄ変換部、５は画像信号を合成する合成部、６はコントラスト強調部、７は信号処理部、８は信号発生部である。なお、ＣＭＯＳエリアセンサー１は、水平１ライン読み出し方式のものを用いるものとする。
【００２３】
この固体撮像装置の動作の概要は、以下の通りである。被写体に対する画像情報を有する光Ｌが、レンズおよび絞り等（いずれも図示せず）を通して撮像手段であるＣＭＯＳエリアセンサー１に照射され、そこで光電変換されて画像信号となる。詳細については後述するが、ＣＭＯＳエリアセンサー１からは、信号発生部８において生成される駆動パルスを与えることにより、１水平期間内に２つの異なる蓄積時間間隔で電荷を画像信号として出力させることができる。さらに、後段の信号処理部７で露出制御のための演算を行い、その結果が適切な電子シャッターが得られるようにフィードバックされた信号制御部８からの制御信号によって、一方は水平ブランキング期間内で電荷を蓄積した露出アンダーの画像信号として、他方は水平有効期間内で適正な露出で電荷を蓄積した画像信号として出力させることができる。
【００２４】
ＣＭＯＳエリアセンサー１からの出力画像信号は、アナログ信号処理部２においてノイズ削減および相関２重サンプリング等の信号処理が施され、ＡＧＣ３に送られる。ＡＧＣ３において利得を調整された画像信号は、例えば１０ビットのＡ／Ｄ変換部４に送られてディジタル信号に変換され、合成部５に送られる。合成部５では、点順次となっている２種類の画像信号（蓄積時間が異なる２つの画像信号）が合成されて合成画像信号が作成され、コントラスト強調部６に送られる。一般に、２つの画像信号を合成すると、合成後の画像信号はコントラストが低下するので、コントラスト鏡町部６にて合成画像信号に対してコントラストを強調する処理が施され、信号処理部７に送られる。
【００２５】
信号処理部７では、コントラスト強調された合成画像信号に対して液晶表示パネル（図示せず）等の表示装置に合わせて信号処理が行われる。それと共に、合成画像信号を用いて露出制御のための演算が行われる。例えば、合成画像信号の中で露出オーバーの部分が大きい場合には露出アンダー画像信号の露出を調整し、露出アンダーの部分が大きい場合には露出オーバー画像信号の露出を調整することができる。その結果を信号処理部８にフィードバックして駆動パルスを制御することにより、適切な露出制御が行われる。例えば、水平有効期間と水平ブランキング期間の両方の電荷蓄積時間を制御する。
【００２６】
次に、本実施形態の固体撮像装置の主要部について、さらに詳しく説明する。図２は本実施形態の固体撮像装置におけるＣＭＯＳエリアセンサー１、アナログ信号処理部２およびＡＧＣ３の構成例を示す図である。また、図３および図４はこれらを駆動するための駆動パルスのタイミングチャートである。
【００２７】
図２において、ＣＭＯＳエリアセンサーの読み出しパルス（ＰＳ１、ＰＳ２）、ＣＭＯＳエリアセンサーのリセットパルス（ＲＳ１、ＲＳ２、・・・、ＲＳＸ）、ＡＧＣ転送パルスＴＰおよびＡＧＣ読み込みパルスＡＧＣＣＫは信号発生部８で生成されて各部分に供給される駆動パルスである。また、図２において、Ａ〜ＬはＣＭＯＳエリアセンサー１の１水平ライン中の画素である。また、Ａ１〜Ｌ１はアナログ信号処理部２においてＣＭＯＳエリアセンサー１の画素Ａ〜Ｌから第１の蓄積時間で蓄積された電荷を転送する領域であり、Ａ２〜Ｌ２はアナログ信号処理部２においてＣＭＯＳエリアセンサー１の画素Ａ〜Ｌから第２の蓄積時間で蓄積された電荷を転送する領域である。なお、アナログ処理転送制御パルスＯＣＰとＡＧＣ選択パルスＣＰと水平同期信号ＨＤも信号発生部８で生成される。さらに、読み出しパルスＰＳは２つの異なる蓄積時間の各々に対応する画素を切り替えるためのパルスであり、ＡＧＣ読み込みパルスＡＧＣＣＫはＡＧＣ処理部に信号を取り込むためのパルスであり、アナログ処理転送制御パルスＯＣＰは画像を外部に出力するためのパルスである。
【００２８】
アナログ信号処理部２から出力された画像信号は、図２〜図４に示すように、ＡＧＣ部３に入力されるときには、ＡＧＣ選択パルスＣＰによって線順次の画像信号Ａｏｕｔ１、Ａｏｕｔ２から点順次の画像信号ＡＧＣＤＡＴＡに変換される。このように線順次から点順次に変換することにより、後段の処理が２系統の信号制御から１系統の信号制御になるので、回路規模の縮小や消費電力の削減を図ることができる。
【００２９】
リセットパルスＲＳ１、ＲＳ２、・・・、ＲＳＸは、２つの異なる間隔でＣＭＯＳエリアセンサー１に蓄積された１ライン（画素Ａ〜画素Ｌ）分の電荷を、アナログ映像信号としてアナログ信号処理部２に転送するための駆動パルスである。これらの駆動パルスは、ＣＭＯＳエリアセンサー１に蓄積された電荷を除去する駆動パルス（信号のリセット用）でもあり、このパルスを任意に変化させることにより、電荷蓄積時間を変更することができる。通常、この動作を電子シャッターとしての機能に利用している。ＡＧＣ転送パルスＴＰは、アナログ信号処理部２にてＣＤＳ回路（相関二重サンプリング）等によりノイズ除去が行われたアナログ映像信号を、ＡＧＣ３へ転送するための駆動パルスである。
【００３０】
ここで、図２に示す画素Ａに蓄積される電荷に着目して説明する。図３には、１水平期間（水平有効期間と水平ブランキング期間からなる）を表す波形ＨＤと、ＣＭＯＳエリアセンサー１の１ライン中、任意の１画素である画素Ａに光電変換されて蓄積された電荷量の時間変化を表したものと、ＣＭＯＳエリアセンサーの読み出しパルスＰＳ１、ＰＳ２と、ＣＭＯＳエリアセンサーのリセットパルスＲＳ１と、アナログ処理転送制御パルスＯＣＲが示されている。
【００３１】
図３のリセットパルスＲＳ１のある時点Ｘから、図２のＣＭＯＳエリアセンサー１に経時的に蓄積された電荷（第１蓄積期間で蓄積された電荷）は、図３の読み出しパルスＰＳ１の時点Ｙにおいて、図２のアナログ信号処理部２の領域Ａ１に転送される。なお、リセットパルスＲＳ１の時点Ｘの位置を変化させることにより、適正な露出制御となるように制御する。また、ＣＭＯＳエリアセンサー１はその直後から再度電荷を蓄積し、水平ブランキング期間内で蓄積された電荷（第２蓄積期間で蓄積された電荷）は、図３の読み出しパルスＰＳ２の時点βにおいて、図２のアナログ信号処理部２の領域Ａ２に転送される。
【００３２】
上記読み出しパルスＰＳ２を時点Ｙで変化させることにより第１蓄積期間で蓄積された電荷を読み出した後、リセットパルスＲＳ１を時点Ｚで変化させることにより画素に蓄積された電荷（第１の蓄積期間で蓄積された電荷）を除去する。また、同様に、水平ブランキング期間内で読み出しパルスＰＳ２を時点βで変化させることにより第２蓄積期間で蓄積されたアンダー露出の画像信号（第１蓄積期間＞第２蓄積期間であるため）を読み出した後、リセットパルスＲＳ１を時点αで変化させることにより画素に蓄積された電荷（第２の蓄積期間で蓄積された電荷）を除去する。
【００３３】
アナログ信号処理部２の領域Ａ１およびＡ２に転送された信号は、ノイズ削減処理や相関２重サンプリング処理等が行われ、アナログ処理転送制御パルスＯＣＰが入力されるまで保持される。以上により、各々領域Ａ１、Ａ２に蓄積されて画像信号となったデータは、図３および図４のＯＣＰがロウレベルＬ状態のときにＡＧＣ３に転送される。
【００３４】
図４には、アナログ信号処理部２からＡＧＣ３への詳細な転送タイミングチャートを示す。図４において、Ａｏｕｔ１、Ａｏｕｔ２は各々図２のアナログ信号処理部２から出力される画像信号である。アナログ信号処理部２に格納され、ノイズ削減処理や相関２重サンプリング処理等の処理を施された信号は、図４の転送パルスＴＰにより線順次（Ａｏｕｔ１とＡｏｕｔ２が、別々にＡ１、Ｂ１、Ｃ１、・・・とＡ２、Ｂ２、Ｃ２、・・・と順番に出力される）のアナログ信号として出力される。
【００３５】
ＡＧＣ３では、転送パルスＴＰの２倍の周期を有する制御パルスＡＧＣＣＫにより、図４のＡＧＣ選択パルスＣＰがハイレベルＨ状態のときにＡ１信号を、ロウレベルＬ状態のときにＡ２信号を、順次に取り込む。そして、図４のＡＧＣＤＡＴＡに示すように点順次（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２と両者が交互に順番につながって出力される）の画像信号としてＡＧＣ３にて処理された後、自動利得制御された信号として出力される。
【００３６】
図５に、画像信号を合成する合成部の構成例を示す。図５のクロック信号ＣＫ１、ＣＫ２およびＤフリップフロップ回路（以下、ＤＦＦと称する）５１により、点順次の画像信号を再び線順次の画像信号に変換する。そして、線順次とされｙた画像信号を合成回路５２へ転送し、２つの画像信号を合成して、１つの合成画像信号を作成する。
【００３７】
合成回路５２は、露出アンダーで撮像した画像信号（Ａ２〜Ｆ２）および適正露出で撮像した画像信号（Ａ１〜Ｆ１）に対する各輝度信号を各々Ｙ１およびＹ２として算出する機能を有する。そして、Ｙ１およびＹ２を用いて、露出アンダーおよび適正露出における輝度の平均値を、
Ｈｅｉｋ＝Ｙ１×０．５×ｗ１＋Ｙ２×０．５×ｗ２  ・・・（１）
により算出する。ここで、ｗ１およびｗ２は、平均値を算出するときの各々の重み係数である。
【００３８】
このＨｅｉｋを用いて、合成回路５２は、合成画像に対する露出アンダーの画像信号の比率ｐ１および適正露出の画像信号の比率ｐ２を、例えば
ｐ１＝Ｈｅｉｋ／１００（％）  ・・・（２）
ｐ２＝１−ｐ１（％）  ・・・（３）
により算出することができる。
【００３９】
図６は、上記式（２）および（３）の関係をグラフ化したものである。画像信号が明るい場合にはＨｅｉｋの数値が高くなり、その場合には露出アンダーの画像信号の比率ｐ１を高くする。逆に、画像信号が暗い場合にはＨｅｉｋの数値が低くなり、その場合には適正露出の画像信号の比率ｐ２を高くする。これらの比率を用いて、
Ａ＝Ａ１×ｐ１＋Ａ２×ｐ２  ・・・（４）
により、各々の画像信号の輝度に応じて画素Ａの合成画像信号を算出し、図５の合成回路５２から出力する。
【００４０】
なお、上記算出式（２）および（３）の代りに、
ｐ１＝ｆｎ（Ｈｅｉｋ／１００）（％）  ・・・（２）’
ｐ２＝１−ｆｎ（Ｈｅｉｋ／１００）（％）  ・・・(３)’
により、合成画像に対する露出アンダーの画像信号の比率ｐ１および適正露出の画像信号の比率ｐ２を算出してもよい。ここで、
ｆｎ（Ｘ）＝（Ｘ×ｗ３−ｗ４）2  ・・・（５）
であり、Ｘは入力係数、ｗ３およびｗ４は重み係数である。
【００４１】
図７は、上記式（２）’および（３）’の関係をグラフ化したものである。これらの式（２）’および（３）’を用いることにより、上記式（２）および（３）を用いた場合に比べて、通常の画像信号において飽和レベルである部分を表現することが可能となる。
【００４２】
以上では、一方が適正露出の場合について説明したが、一方を露出オーバーで撮像した場合には、露出オーバーの程度により上記（５）式のＸの値を可変とすることにより、飽和レベルおよび暗時のレベルを表現することが可能となる。
【００４３】
図８は、２つの一般的な画像信号を合成した場合の表示画面の例である。図８（ａ）は逆光条件において撮像した映像であり、図８（ｂ）および図８（ｃ）は図８（ａ）中にＡで示す１ライン分の輝度レベルを示す。ここで、図８（ｂ）は適正露出で撮像した画像の輝度レベルであり、図８（ｃ）は露出アンダーで撮像した画像の輝度レベルである。図８（ｄ）は図８（ｂ）および図８（ｃ）の画像信号を各々５０％の比率で合成した場合の輝度レベルを示す。
【００４４】
図８（ｄ）中にＢおよびＣで示すように、合成後の画像信号は、輝度信号レベルのダイナミックレンジにおける最大レベルおよび最小レベルまで使用されておらず、一般にコントラストの低い画像となりやすい。そこで、図９に示すようなコントラスト強調処理を行って輝度のダイナミックレンジを広げることにより、コントラストを強調することができる。
【００４５】
図９は、コントラスト強調処理を説明するためのグラフである。コントラストの強調は、画像の輝度レベルを変化させることにより行う。図９において、Ｌはコントラスト強調処理前の輝度、Ｌ’は処理後の輝度であり、入力輝度レベルのしきい値ＴＨ１、ＴＨ２で分けられた各々の領域にて信号出力を変えることにより、コントラスト強調の度合いを変化させることができる。入力輝度レベルのしきい値ＴＨ１およびＴＨ２としては、適正露出の比率Ｐ１およびＰ２の係数を用いることができる。例えば露出オーバーの比率が高い場合にはＴＨ１を大きくし、低い場合にはＴＨ２を大きくするように制御する。各々のしきい値における出力輝度レベルがＬＬおよびＬＨである。このような入出力特性を有するグラフを用いて処理することにより、コントラストを強調することができる。
【００４６】
コントラスト強調部６は、例えば図９のグラフで示されるような変換テーブルを用いて入力輝度レベルを変換し、変換テーブルにより出力輝度レベルとして出力するように構成することができる。
【００４７】
以上のように、本実施形態によれば、１水平ライン毎に蓄積時間の異なる２つの画像信号を取り出し、これを合成して１つの画像信号としてコントラストを調整することにより、広いダイナミックレンジを有する固体撮像装置を実現することができる。また、１水平ライン毎に蓄積時間の異なる２つの画像信号を取り出しているため、動きのある被写体でも、望ましい画像を得ることができる。さらに、回路規模の縮小が可能となるため、機器の小型化および機器の低コスト化にも貢献することができる。
【００４８】
以上、本発明の一実施形態として、水平１ライン読み出し方式のＣＭＯＳエリアセンサーを用いた固体撮像装置について詳しく説明したが、本発明はこれに限定されるものではないことは明らかである。例えば、ＣＣＤ等にも同様の構造を適用することが可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、１水平期間内に２つの異なる蓄積時間の信号電荷を出力し、これらを１つの画像信号として合成する機能を有することにより、水平ブランキング期間を有効に活用し、水平ライン読み出しを主としているＣＭＯＳ型固体撮像素子において、広いダイナミックレンジを実現し、装置の小型化を図り、動きのある被写体でも望ましい画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である固体撮像装置の構成を説明するための図である。
【図２】実施形態の固体撮像装置における固体撮像素子から自動利得制御部までの詳細な構成を説明するための図である。
【図３】実施形態の固体撮像装置における固体撮像素子からアナログ信号処理部までの転送動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】実施形態の固体撮像装置におけるアナログ信号処理部から自動利得制御部までの転送動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】実施形態の固体撮像装置における合成部の詳細な構成を説明するための図である。
【図６】合成処理における画像信号の比率の一例を説明するための図である。
【図７】合成処理における画像信号の比率の他の例を説明するための図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）はコントラスト強調処理前の画像および輝度レベルを説明するための図である。
【図９】コントラスト強調処理を説明するためのグラフである。
【図１０】従来の固体撮像装置の構成例を説明するための図である。
【符号の説明】
１  ＣＭＯＳエリアセンサー
２  アナログ信号処理部
３  ＡＧＣ
４  Ａ／Ｄ変換部
５  合成部
６  コントラスト強調部
７  信号処理部
８  信号発生部
５１  ＤＦＦ
５２  ２画像信号合成回路
１１１  ＣＣＤ
１１２  Ａ／Ｄ変換部
１１３、１１５、１１６  ＦＢ
１１４  画像合成部
１１７  信号処理部
１１８  制御パルス生成部
１１９  ＴＧ
１２０  ＳＧ
ＲＳ１〜ＲＳＸ  ＣＭＯＳエリアセンサーのリセットパルス
ＴＰ  ＡＧＣ転送パルス
ＰＳ１、ＰＳ２  ＣＭＯＳエリアセンサーの読み出しパルス
ＡＧＣＣＫ  ＡＧＣ読み込みパルス
Ａｏｕｔ１、Ａｏｕｔ２  アナログ信号処理部からの出力
ＯＣＰ  アナログ処理転送制御パルス
ＣＰ  ＡＧＣ選択パルス
ＨＤ  水平同期信号
ＡＧＣＤＡＴＡ  ＡＧＣからの出力データ
ＣＫ１、ＣＫ２、ＣＫｉｎ  点順次から線順次への変換クロック信号
【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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