JPH0564083A - 固体電子撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２度露光をしなくとも単板の固体電子撮像装
置から異なる露光量の画像信号を得る。 【構成】 フォトダイオード60Ａおよび60Ｂが垂直方向
および水平方向に多数配列され，垂直方向の１列おきの
フォトダイオード60Ａ上にフィルタが設けられている。
フィルタが設けられているフォトダイオード60Ａに蓄積
された第１の信号電荷は垂直転送路12を経て第１の水平
転送路63に入力し第１の水平転送路63から得られ，フィ
ルタが設けられていないフォトダイオード60Ｂに蓄積さ
れた第２の信号電荷は垂直転送路12を経て第２の水平転
送路65に入力し第２の水平転送路65から得られる。２度
露光しなくとも単板のＣＣＤの第１の信号電荷および第
２の信号電荷より露光量の異なる画像信号が得られ，は
め込み合成画像処理が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は，ＣＣＤなどの固体電
子撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ムービィ・ビデオ・カメラ，電子スチル
・カメラなどの撮像光学系にＣＣＤなどの固体電子撮像
装置が利用されている。固体電子撮像装置は軽量，小型
といった特徴を有しているので，固体電子撮像装置を利
用したカメラを軽量，小型化にすることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，固体電
子撮像装置のダイナミック・レンジは比較的狭いので，
視野内に含まれる明るい部分と暗い部分との輝度差が大
きいときには両者を適正に露光して撮影することは困難
である。

【０００４】たとえば，背景が非常に明るく中央の主要
被写体が暗い場合，逆光の場合，窓のある室内での撮影
において窓を通して外の風景が映る場合等である。この
ようなシーンの撮影において，主要被写体（人物である
場合が多い）が適正に露光されるように露光調整をする
と，明るい背景部分に関しては入射光量が固体電子撮像
装置のダイナミック・レンジを超え素子が飽和してしま
うので，明るい背景は撮影されずその部分の画像は単に
白くなる（白とび）。

【０００５】そこで一般にはストロボ発光して主要被写
体の輝度を高める工夫がなされる（日中シンクロストロ
ボ撮影）。しかしながら，日中シンクロストロボ撮影の
ためにはストロボ装置が必要であり，カメラが大型化す
るし、その操作も煩わしい。また，暗い部分が遠方にあ
る場合，および近距離の場所から遠方まで広がっている
ような場合には日中シンクロストロボ撮影は必ずしも効
果的とはいえない。

【０００６】そこで発明者は，必ずしもストロボ発光し
なくても，明るい領域と暗い領域との輝度差の大きい被
写体について適切な画像信号が得られるようにする技術
を開発し，本願と同日に特許出願した（発明の名称「ビ
デオ・カメラ，それを用いた撮影方法およびその動作方
法，ならびに画像処理装置および方法」；整理番号９１
１６７；出願人 富士写真フイルム株式会社および富士
フイルムマイクロデバイス株式会社）（以下「はめ込み
合成特許出願」という）。

【０００７】このはめ込み合成特許出願の発明の基本思
想は，２つの異なる露光量で被写体を撮像することによ
り，露光量の異なる２つの画像をそれぞれ表わす画像信
号を得，露光量の多い画像を表わす画像信号において，
その画像における輝度が相対的に高い領域を表わす画像
信号を，露光量の少ない画像における対応する領域を表
わす画像信号で置換することにより合成された画像信号
を作成するものである。

【０００８】この発明は，必ずしもストロボ発光しなく
ても，明るい領域と暗い領域との輝度差の大きい被写体
について適切な映像信号が得られる固体電子撮像装置を
提供することを目的とし，上述のはめ込み合成特許出願
の発明において利用される露光量の異なる２つの画像を
表わす画像信号を得ることを目的とする。

【０００９】とくに単板でかつ２度露光する必要もなく
露光量の異なる２つの画像信号を得ることができるよう
にすることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の発明による固体電
子撮像装置は，垂直方向および水平方向に配列され，入
射光量に応じた量の信号電荷を蓄積する多数の光電変換
素子，垂直方向の所定の間隔ごとに水平方向の上記光電
変換素子に設けられ，上記光電変換素子に入射する光量
を制限するフィルタ，上記光電変換素子の垂直方向の各
列に隣接して設けられ，転送信号に応じて上記フィルタ
が設けられた光電変換素子に蓄積された第１の信号電荷
と上記フィルタが設けられていない光電変換素子に蓄積
された第２の信号電荷とを区別してそれぞれ転送する垂
直転送部，上記垂直転送部から入力する上記第１の信号
電荷を水平方向に転送する第１の水平転送部，ならびに
上記垂直転送部から入力する上記第２の信号電荷を水平
方向に転送する第２の水平転送部を備えていることを特
徴とする。

【００１１】上記光電変換素子のすべてまたは上記フィ
ルタを垂直方向に上記光電変換素子一列分だけ移動させ
る移動手段をさらに備えることが好ましい。

【００１２】第２の発明による固体電子撮像装置は，垂
直方向および水平方向に配列され，入射光量に応じた量
の信号電荷を蓄積する多数の光電変換素子，垂直方向の
所定の間隔ごとに水平方向の上記光電変換素子に設けら
れ，第１の透過率によって上記光電変換素子に入射する
光量を制限する第１のフィルタ，上記第１のフィルタが
設けられていない上記光電変換素子上に設けられ，第２
の透過率によって上記光電変換素子に入射する光量を制
限する第２のフィルタ，上記光電変換素子の垂直方向の
各列に隣接して設けられ，転送信号に応じて上記第１の
フィルタが設けられた光電変換素子に蓄積された第１の
信号電荷と上記第２のフィルタが設けられた光電変換素
子に蓄積された第２の信号電荷とを区別してそれぞれ転
送する垂直転送部，上記垂直転送部から入力する上記第
１の信号電荷を水平方向に転送する第１の水平転送部，
ならびに上記垂直転送部から入力する上記第２の信号電
荷を水平方向に転送する第２の水平転送部を備えている
ことを特徴とする。

【００１３】上記光電変換素子のすべてまたは上記第１
のフィルタおよび上記第２のフィルタを垂直方向に上記
光電変換素子一列分だけ移動させる移動手段をさらに備
えることが好ましい。

【００１４】

【作用】第１の発明によると，フィルタが設けられてい
る光電変換素子とフィルタが設けられていない光電変換
素子とが存在する。

【００１５】第１の発明によるとフィルタが設けられて
いる光電変換素子に蓄積された第１の信号電荷とフィル
タが設けられていない光電変換素子に蓄積された第２の
信号電荷は区別されて垂直転送部を転送される。

【００１６】第１の発明によると第１の水平転送部から
第１の信号電荷が得られ，第２の水平転送部から第２の
信号電荷が得られる。

【００１７】第２の発明によると，第１の透過率のフィ
ルタが設けられている光電変換素子と第２の透過率のフ
ィルタが設けられている光電変換素子とが存在する。

【００１８】第２の発明によるとそれぞれの光電変換素
子に蓄積された第１の信号電荷および第２の信号電荷は
垂直転送部によって転送される。

【００１９】第２の発明によっても，第１の水平転送部
から第１の信号電荷が得られ，第２の水平転送部から第
２の信号電荷が得られる。

【００２０】

【発明の効果】第１および第２の発明のいずれの発明に
おいても，第１の水平転送路から第１の信号電荷が得ら
れ，第２の水平転送路から第１の信号電荷によって表わ
される露光量と異なる露光量を表わす第２の信号電荷が
得られる。２度露光しなくとも１つの固体電子撮像装置
から露光量の異なる２つの画像信号が得られることとな
り，これらの画像信号を合成することにより輝度差が大
きい部分のある撮像にも対処できるようになる。

【００２１】

【実施例】この発明による固体電子撮像装置について説
明する前に，この発明による固体電子撮像装置から得ら
れる２種類の画像信号を利用する画像はめ込み処理につ
いて述べる。

【００２２】図１から図４を参照して，画像はめ込み処
理の基本的な考え方について説明する。

【００２３】図１は窓のある部屋内で撮影を行うときの
カメラの視野内に収まるシーンの一例を示している。

【００２４】室内ＲＭの像ＳＬ（符号ＳＬはこの像の部
分または領域を表わす場合にも用いる）は比較的暗い。
窓ＷＮを通して外の風景が見え，この風景の像ＳＨ（こ
の符号ＳＨはこの像の部分または領域を表わす場合にも
用いる）は比較的明るい。一般的に言うと，窓ＷＮを通
して見える像ＳＨの平均輝度は，室内ＲＭの像ＳＬの平
均輝度の約５〜10倍である。撮像管やＣＣＤ等のイメー
ジ・センサのダイナミック・レンジは，相対的に明るい
部分の平均輝度が相対的に暗い部分の平均輝度の２〜３
倍程度のシーンにしか対応できない。すなわち，輝度差
が２〜３倍以上あると，暗い部分を適正露光したときに
は明るい部分についてはセンサが飽和し（再生したとき
に白とびが生じる），明るい部分を適正露光したときに
は暗い部分についての像は殆ど映らずかつ映像信号にお
けるノイズ成分の比率がきわめて高くなる。

【００２５】図２はイメージ・センサの光電変換特性と
輝度についてのヒストグラムを示している。

【００２６】実線ＳＬ１は相対的に暗い像ＳＬが適正に
露光されたときのイメージ・センサの光電変換特性を示
し，実線ＳＬ２は光電変換特性ＳＬ１の下で撮像された
相対的に暗い像ＳＬの輝度の度数分布を示している。

【００２７】これに対して破線ＳＨ１は相対的に明るい
像ＳＨが適正に露光されたときのイメージ・センサの光
電変換特性を示し，破線ＳＨ２は光電変換特性ＳＨ１の
下で撮像された相対的に明るい像ＳＨの輝度の度数分布
を示している。

【００２８】この図から明らかなように，相対的に明る
い像ＳＨは光電変換特性ＳＬ１の飽和領域に完全に含ま
れてしまい，また光電変換特性ＳＨ１の下では相対的に
暗い像ＳＬを表わす出力信号のレベルは非常に低いとこ
ろに集中する。

【００２９】図３(A) は室内ＲＭの明るさに対して適正
な露光量（露光量は相対的に多い）で撮影された画像を
示している。室内ＲＭの像ＳＬａは適正に露光されてい
るので良好な画像となっている。これに対して窓ＷＮを
通して現われる風景の像ＳＨａは白くとんでいる。

【００３０】図３(B) は窓ＷＮの像ＳＨｂに対して適正
な露光量（露光量は相対的に少ない）で撮影された画像
を示している。窓ＷＮを通して見える風景の像ＳＨｂは
良好であるが，室内ＲＭの像ＳＬｂはかなり暗くなって
いる。

【００３１】この処理によると，露光量が相対的に多い
画像において飽和している領域の像（必ずしも飽和して
いる必要はなく，他の部分よりも相対的に明るい領域で
あればよい）が，露光量が相対的に少ない画像における
対応する領域の像で置換されることにより画像のはめ込
みが行われる。すなわち，図３(A) において窓ＷＮの像
ＳＨａが，図３(B) に示す窓ＷＮの像ＳＨｂで置きかえ
られる。これにより，図１に示すように，室内ＲＭ，窓
ＷＮがともに良好な画像となり，人間が目で見たシーン
に近い画像が得られる。このようにしてはめ込み合成さ
れた画像のヒストグラムが図４に示されている。２つの
輝度分布ＳＬ２とＳＨ２はかなり近づいている。

【００３２】露光量が相対的に少ない画像において相対
的に暗い領域の像を，露光量が相対的に多い画像におけ
る対応する領域の像で置換するようにしてもよい。たと
えば，図３(B) において室内ＲＭの像ＳＬｂを，図３
(A) に示す室内ＲＭの像ＳＬａで置きかえる。

【００３３】図５はこの処理を用いるスチル・ビデオ・
カメラ（電子スチル・カメラ）の構成を示している。

【００３４】撮像光学系には撮像レンズ11，絞り12，シ
ャッタ13および固体電子撮像素子（イメージ・センサ）
としてのＣＣＤ14が含まれている。露光制御回路10には
ＣＰＵが含まれており，この回路10は絞り12，シャッタ
13，およびＣＣＤ14における電荷のクリア，信号の読出
し等を制御する。

【００３５】この実施例では予備撮影（予備露光）と２
回の本撮影（本露光）とが行われる。

【００３６】予備撮影は２回の本撮影における適正な露
光量をそれぞれ決定するためのものである。露光制御回
路10は測光センサ27の出力信号のレベルに基づいて予備
撮影のための露光量（絞り値およびシャッタ速度）を決
定する。図１に示すように撮影被写体には暗い部分と明
るい部分とがある。測光センサ27の出力信号はこのよう
な被写体の平均的な輝度を表わしている。被写体の平均
的な輝度に基づいて決定された予備撮影のための絞り値
とシャッタ速度で絞り12およびシャッタ13の動作がそれ
ぞれ制御される。この予備撮影によりＣＣＤ14から出力
される映像信号は前置増幅器15で増幅され，さらにＡ／
Ｄ変換器19によってディジタル画像データに変換されて
露光制御回路10に与えられる。

【００３７】予備撮影により得られた被写体像を表わす
ディジタル画像データに基づいて露光制御回路10は２回
の本撮影のための露光量を決定する。被写体は上述のよ
うに暗い部分と明るい部分とをもっている。一方の本撮
影は暗い部分に対して適切な露光量で，他方の本撮影は
明るい部分に対して適切な露光量でそれぞれ行われる。

【００３８】図６において鎖線ＰＨで示す領域は測光セ
ンサ27の測光範囲を示している。

【００３９】露光制御回路10は測光センサ27の出力信号
にもとづいて被写体像の相対的に暗い領域ＳＬが適正に
露光されるように絞り12を調整する。この調整はたとえ
ば図６に示すように測光センサ27の測光範囲ＰＨ内に仮
想的に多数のサンプル点ＰＳを設定し，その各点のデー
タにもとづいて行なうことができる。。この場合の絞り
12の調整の仕方は上述のはめ込み合成特許出願の明細書
に詳細に述べられている。

【００４０】測光センサの測光領域を複数の小領域に分
割し，各小領域ごとにその小領域の平均輝度を求める分
割測光を行えば上述した予備撮影は必ずしも必要ではな
い。すなわち，各小領域についての測光平均輝度を適当
なスレシホールド値と比較し，その比較結果に応じて被
写体像の相対的に暗い部分に関する測光平均輝度と明る
い部分に関する測光平均輝度とに分類する。相対的に暗
い部分に関する測光平均輝度の平均値に基づいて相対的
に暗い部分の露光量が，相対的に明るい部分に関する測
光平均輝度の平均値に基づいて相対的に明るい部分の露
光量がそれぞれ決定される。一般的には，被写体像の相
対的に暗い部分および相対的に明るい部分が測光センサ
の測光小領域に丁度対応するとは限らないが，暗い部分
と明るい部分との間には顕著な輝度差があるから，適当
なスレシホールド値を用いることにより，相対的に暗い
部分にほぼ対応する測光小領域の測光輝度データと，相
対的に明るい部分にほぼ対応する測光小領域の測光輝度
データとを区分けすることが可能である。

【００４１】絞り値およびシャッタ速度の決定のための
方法として絞り優先とかシャッタ速度優先とかの種々の
手法があるが，どのようにして絞り値とシャッタ速度を
決定してもよい。少なくとも，絞り12の能力と精度，シ
ャッタ13の能力と精度等が考慮されればよい。また，Ｃ
ＣＤ14による電子シャッタ機能を利用する場合には許容
される露光時間（たとえば１Ｖ＝１／60以内；Ｖは垂直
走査期間）等も考慮されよう。

【００４２】いずれにしても，被写体像の相対的に暗い
部分ＳＬに対して適正な露光量（第１の露光量）と相対
的に明るい部分ＳＨに対して適正な露光量（第２の露光
量；第１の露光量よりも小さい値となる）とが決定され
ると，まず第１の露光量を用いて絞り12とシャッタ13と
が制御され第１回目の本撮影が行われる。第１回目の本
撮影によってＣＣＤ14から出力される映像信号は増幅器
15で増幅されたのち前処理回路16においてγ補正等の前
処理が行われ，さらにＡ／Ｄ変換器17でディジタル画像
データに変換され，切換スイッチ18を経て第１のフレー
ム・メモリ21に一旦記憶される。続いて第２の露光量を
用いて絞り12とシャッタ13とが制御され，第２回目の本
撮影が行われる。第２回目の本撮影によりＣＣＤ14から
出力される映像信号も同じようにして，増幅，前処理，
Ａ／Ｄ変換され，ディジタル画像データとなって切換ス
イッチ18を経て第２のフレーム・メモリ22に記憶され
る。切換スイッチ18は露光制御回路10によって切換制御
される。第２の露光量に基づく本撮影を第１の露光量に
基づく本撮影よりも先に行ってもよいのはいうまでもな
い。

【００４３】本撮影におけるシャッタ速度の制御はＣＣ
Ｄ14を用いた電子シャッタ機能によって実現してもよ
い。電子シャッタは，よく知られているように，ＣＣＤ
14の不要電荷の吐出し（クリア）により露光が開始し，
ＣＣＤ14に蓄積された信号電荷の読出しにより露光が終
了するものである。この場合に，露光時間（不要電荷の
吐出しから信号電荷の読出しまでの時間）の最大値が１
／60＝１Ｖ以内となるように絞り値を定めれば，２／60
＝２Ｖの時間で２回の本撮影が終了する。電子シャッタ
機能を利用すると，メカニカルなシャッタ13を用いて露
光時間を制御する場合に比べて短い時間で露光量の異な
る２駒の画像データが得られる。

【００４４】このようにして得られた２駒の画像データ
を用いて上述したはめ込み合成処理を行うために，２つ
のフレーム・メモリ21，22に加えて，キー（Key ）信号
を記憶するためのメモリ23，ＣＰＵ20，およびマルチプ
レクサ24が設けられている。

【００４５】ＣＰＵ20は，第１のフレーム・メモリ21に
記憶されている画素ごとの画像データを所定のスレシホ
ールド値ＴＨ（上述した予備撮影による画像データをレ
ベル弁別するためのスレシホールド値と同じ値でも異な
る値でもよい，いずれにしても相対的に明るいまたは飽
和している領域を他の領域から区別できる値であればよ
い）と比較し，スレシホールド値以上の値をもつ画像デ
ータを相対的に明るい領域ＳＨに属するものとして，そ
の画像データが表わす画素の位置とメモリ23上の同じ位
置にキー信号としてデータ１（１ビット）を書込む。ス
レシホールド値未満の画像データについてはメモリ23の
その画素の位置に０を書込む。メモリ23は１フレーム
（または１フィールド）分のキー信号（キー信号は１画
素当り１ビット）を記憶できる容量をもっている。

【００４６】このようにして，キー信号メモリ23には，
フレーム・メモリ21，22に記憶されている画像データが
被写体像の相対的に暗い領域ＳＬに属する画素に関する
ものか（キー信号データ＝０），相対的に明るい領域Ｓ
Ｈに属する画素に関するものか（キー信号データ＝１）
を表わすキー信号データが書込まれることになる。

【００４７】キー信号メモリ23に設定されたキー信号デ
ータによってマルチプレクサ24が制御される。キー信号
データが０のときにはマルチプレクサ24はフレーム・メ
モリ21から読出された画像データを，１のときにはフレ
ーム・メモリ22から読出された画像データをそれぞれ選
択して出力する。

【００４８】キー信号メモリ23へのキー信号データの設
定が終了すると，フレーム・メモリ21および22の画像デ
ータならびにキー信号メモリ23のキー信号データが同期
して（すなわち同一画素に関係するデータが同時に）読
出され，マルチプレクサ24に与えられる。上述のように
マルチプレクサ24はキー信号データに応じてフレーム・
メモリ21または22から読出された画像データのいずれか
一方を選択的に出力する。マルチプレクサ24から出力さ
れる画像データは，露光量の多い画像において飽和して
いる（相対的に明るい）領域の画像データが露光量の少
ない画像における対応する領域の画像データによって置
きかえられたはめ込み合成画像を表わしている。

【００４９】マルチプレクサ24から出力される画像デー
タは，Ｄ／Ａ変換器25によってアナログ映像信号に変換
されて出力される。このアナログ映像信号がＣＲＴ等の
表示装置に与えられればはめ込み合成された画像が表示
される。映像信号はＦＭ変調されてフロッピィ・ディス
クまたは磁気テープ等の磁気記録媒体に記録することも
できる。または，マルチプレクサ24の出力画像データ
を，画像データ処理回路26により輝度データと色データ
とに分離（Ｙ／Ｃ分離し）し，データ圧縮し，符号化し
た上でメモリ・カード（半導体メモリを内蔵している，
メモリ・カートリッジ等とも呼ばれる）に記録するよう
にしてもよい。もっとも，上述した画像データのはめ込
み合成処理をスチル・ビデオ・カメラで行なわなくても
よい。この場合には，フレーム・メモリ21および22の画
像データがそれぞれ別個に画像処理されたのち，メモリ
・カード内の別個のエリアに記憶される。画像データの
はめ込み合成は，別途に設けられた画像処理装置で行な
われることになるであろう。

【００５０】フレーム・メモリ22に記憶されている露光
量の少ない画像データを用いてキー信号を作成してもよ
い。この場合にはスレシホールド値として相対的に暗い
部分を排除できる程度に小さい値が採用される。画像デ
ータがこのスレシホールド値以上であればキー信号デー
タとして１が，他の場合には０がそれぞれメモリ23に設
定される。このようにすることにより，露光量の少ない
画像において相対的に暗い領域の画像データが露光量の
多い画像における対応する領域の画像データによって置
換されることにより合成された画像を表わす画像データ
がマルチプレクサ24から出力される。

【００５１】図５に示すスチル・ビデオ・カメラはスト
ロボ装置28を備えている。ストロボ装置28におけるスト
ロボ発光を利用することにより，撮影対象物が必ずしも
明るい部分と暗い部分とに峻別されないものであっても
はめ込み合成に適した画像データを得ることができる。

【００５２】たとえば同程度または輝度差の少ない２つ
の対象物が相対的に近い位置と遠い位置にある場合を想
定する。近い位置にある対象物が適正に露光されるよう
にストロボ発光量を調整すると遠い位置にある対象物は
露光不足となる。逆に遠い位置にある対象物が適正に露
光されるようにストロボ発光量を調整すると近い位置に
ある対象物に関しては得られる映像信号が飽和してしま
う。

【００５３】このスチル・ビデオ・カメラによると，相
対的に遠い位置にある対象物の撮影に適した露光が得ら
れるストロボ発光量で第１回目の撮影が行われ，相対的
に近い位置にある対象物が適正に露光されるようなスト
ロボ発光量で第２回目の撮影が行われる。このようにし
て２駒分の画像データが得られ，上述したやり方と全く
同じようにして画像データのはめ込み合成が行われる。

【００５４】遠い位置と近い位置とにある対象物の輝度
差が大きい場合にはこの輝度差も考慮してストロボ発光
量が調整されるのはいうまでもない。いずれにしても，
得られる２駒分の画像データの平均輝度差が比較的小さ
く（２〜３倍以内）なるようにストロボ発光量を制御す
ればよい。

【００５５】被写体像における相対的に明るい領域ＳＨ
と相対的に暗い領域ＳＬとを識別する方法には，上述し
た画像データを単にスレシホールド値ＴＨと比較する処
理以外に種々の方法がある。以下に他の識別方法につい
て述べておく。露光量の多い画像において相対的に明る
い領域を抽出する方法についてのみ述べる。露光量の少
ない画像において相対的に暗い領域を抽出することも全
く同じ方法により可能であるからである。

【００５６】簡単のために，図３(A) におけるVII −VI
I線によって表わされる水平走査線に沿う映像信号を考
える。

【００５７】図７(A) は上記水平走査線に沿う映像信号
の一例を示している。相対的に明るい領域ＳＨの映像信
号は飽和している。相対的に暗い領域ＳＬにおいて小さ
な輝点（たとえばガラス片，金属の一部等が光の反射に
よって光っている）があり，この輝点のために映像信号
中に急峻なパルス状の波形ＢＲが現われているものとす
る。

【００５８】このような映像信号がロウ・パス・フィル
タ（以下ＬＰＦと略す）を通ると，図７(B) に符号ｂｒ
で示すように，急峻なパルス状の波形はなだらかになり
かつその高さが低くなる。波形ｂｒのピーク値よりも高
いレベルに設定されたスレシホールド値ＴＨを用いてこ
の映像信号をレベル弁別すれば，明るい領域ＳＨのみが
抽出される。このようにして，暗い領域ＳＬに部分的に
存在する小さな輝点は無視され，このような小さな領域
についてはめ込み合成が実行されることが未然に防止さ
れる。

【００５９】上述したように相対的に明るい領域は必ず
しも飽和している必要はない。スレシホールド・レベル
ＴＨを適切に設定することによって飽和していない明る
い領域も抽出可能であることは，図７(B) からも容易に
理解できよう（明るい部分ＳＨのピーク値が飽和レベル
よりも低いと考えればよい）。

【００６０】ディジタル・データのフィルタリング技術
はよく知られている。上述した議論は，図５に示すスチ
ル・ビデオ・カメラにおいて，フレーム・メモリ21（ま
たは22）に記憶されているディジタル画像データを処理
して領域ＳＨとＳＬを判別するＣＰＵ20における処理に
もあてはまる。ＣＰＵ20はディジタル画像データをロウ
・パス・フィルタリングし，そのフィルタリングされた
画像データとスレシホールド値を表わすデータとを比較
する。

【００６１】図８は他の判別方法を示している。図８
(A) には図７(A) に示すものと同じ映像信号が示されて
いる。この映像信号において急峻な立上りを示す前エッ
ジ（リーディング・エッジ）と急峻な立下りを示す後エ
ッジ（トレイリング・エッジ）とが検出される。前エッ
ジから後エッジまでの幅（または時間）ｔ１，ｔ２等が
測定される。この幅ｔ１，ｔ２等が適当な基準幅Ｗと比
較される（図８(B) 参照）。基準幅Ｗよりも大きい幅を
もつ部分のみが相対的に明るい領域であると判定される
（図８(C) 参照）。この方法によっても，相対的に暗い
領域に存在する小さな輝点をはめ込み合成の対象領域か
ら排除することができる。

【００６２】この方法もアナログ的にも，ディジタル的
にも実行することができるのはいうまでもない。アナロ
グ的に実行する場合には，基準幅Ｗに相当する安定時間
をもつ単安定マルチバイブレータを用いることができ
る。この単安定マルチバイブレータは映像信号の前エッ
ジによってトリガ（セット）され，後エッジによってリ
セットされる。セットされたのち，リセットされる前に
単安定マルチバイブレータから出力が発生すれば（セッ
トされたのちに幅Ｗに相当する時間が経過すれば），そ
の部分は明るい領域と判定される。ディジタル的には，
前エッジから後エッジまでの長さが幅Ｗよりも大きいか
どうかを判定すればよい。

【００６３】フィルタリングにおいて不可避的に生じる
位相遅れのために，図７に示す方法は，明るい領域の境
界が少しずれる可能性がある。これに対して図８に示す
方法は明るい領域と暗い領域との境界がずれることなく
正確に判定できるという特長をもつ。

【００６４】水平走査線にそう映像信号に現われる領域
の境界（画像の垂直走査方向にのびる境界）の検出につ
いて説明したが，画像の水平方向にのびる境界の検出に
ついても上記と同様の手法を採用することができる。と
くにディジタル画像データをディジタル的に処理する場
合には，垂直方向におけるフィルタリング，幅の検出は
容易である。また，図８に示す方法を２次元的に実行す
ることにより，一定面積以下の輝点をはめ込み合成の対
象から除外し，一定面積を超える明るい領域についての
みはめ込み合成を行うことが可能となる。

【００６５】図９ははめ込み合成処理の他の例を示し，
特にはめ合わされる２つの領域の境界近傍を円滑に連続
させる手法を実現する回路構成を示している。図９に示
す回路は図５においてマルチプレクサ24と置換される。

【００６６】フレーム・メモリ21から読出された画像デ
ータ（たとえば８ビット）は乗算器30ａ，31ａ，32ａ，
33ａおよび34ａによってそれぞれ０，１，２，３および
４倍されてマルチプレクサ（切換スイッチ）37ａに与え
られる。フレーム・メモリ22から読出された画像データ
は乗算器30ｂ，31ｂ，32ｂ，33ｂおよび34ｂによってそ
れぞれ４，３，２，１および０倍されてマルチプレクサ
37ｂに与えられる。マルチプレクサ37ａと37ｂはキー信
号メモリ23から与えられるキー信号データ（この実施例
では３ビット・データ）によって制御される。マルチプ
レクサ37ａが乗算器30ａ，31ａ，32ａ，33ａまたは34ａ
を選択したときにはマルチプレクサ37ｂは乗算器30ｂ，
31ｂ，32ｂ，33ｂまたは34ｂを選択する。

【００６７】マルチプレクサ37ａおよび37ｂの出力は加
算器35で相互に加算され，さらに割算器36によって４で
割られ，合成された画像データ（再び，たとえば８ビッ
トとなる）として出力される。

【００６８】相対的に暗い領域ＳＬと明るい領域ＳＨと
の間の検出された境界線上の１画素においてはマルチプ
レクサ37ａおよび37ｂはそれぞれ乗算器32ａおよび32ｂ
を選択する。これにより，境界線上ではフレーム・メモ
リ21の画像データとフレーム・メモリ22の画像データと
の相加平均が合成画像データとなる。

【００６９】上記境界線よりも暗い領域ＳＬ側の境界線
に隣接する１画素においては，マルチプレクサ37ａおよ
び37ｂはそれぞれ乗算器33ａおよび33ｂを選択する。こ
れにより，この画素においてはフレーム・メモリ21の画
像データに３倍した値とフレーム・メモリ22の画像デー
タに１倍した値との平均（加重平均）が合成画像データ
となる。

【００７０】境界線に隣接する上記画素よりもさらに暗
い領域ＳＬの内側にあるすべての画素についてはマルチ
プレクサ37ａおよび37ｂはそれぞれ乗算器34ａおよび34
ｂを選択する。これにより，フレーム・メモリ21の画像
データが合成画像データとして出力される。

【００７１】境界線よりも明るい領域ＳＨ側の境界線に
隣接する１画素においては，マルチプレクサ37ａおよび
37ｂはそれぞれ乗算器31ａおよび31ｂを選択する。これ
により，この画素においてはフレーム・メモリ21の画像
データに１倍した値とフレーム・メモリ22の画像データ
に３倍した値との平均（加重平均）が合成画像データと
なる。

【００７２】境界線に隣接する上記画素よりもさらに明
るい領域ＳＨの内側にあるすべての画素についてはマル
チプレクサ37ａおよび37ｂはそれぞれ乗算器30ａおよび
30ｂを選択する。これにより，フレーム・メモリ22の画
像データが合成画像データとして出力される。

【００７３】キー信号メモリ23に記憶されるキー信号デ
ータは，上記のようにマルチプレクサ37ａおよび37ｂを
制御するように，画素の位置が境界線上か，その隣り
か，または境界線の隣りよりも離れているか，どちらの
領域に属するかに応じてＣＰＵ20によって３ビット・デ
ータとして作成される。

【００７４】上述のように，領域ＳＬとＳＨとの境界近
傍では２種類のはめ合わされるべき画像データの加重平
均（位置に応じて重みづけされる）により合成画像デー
タが作成されているので，境界付近で画像データが滑ら
かに連続することになる。これにより，合成画像を再生
したときに２つの領域の境界が自然な感じとなり，擬似
輪郭の発生が未然に防止される。

【００７５】上記の説明では加重平均のための重みづけ
を１画素ずつ変えているが複数画素ごとに変えるように
してもよいのはいうまでもない。

【００７６】図10はリアル・タイムでアナログ映像信号
上で画像のはめ込み合成処理を行う実施例を示してい
る。この実施例の回路はスチル・ビデオ・カメラのみな
らず，ムービ・ビデオ・カメラにも適用することができ
る。

【００７７】撮像光学系は，撮像レンズ41，絞り42，ビ
ーム・スプリッタ43および２つのＣＣＤ44，45を含んで
いる。被写体を表わす光像はレンズ41および絞り42を経
て，ビーム・スプリッタ43で分割され，２つのＣＣＤ44
および45上に結像する。上述したように，窓のある室内
での撮影等においては，相対的に暗い領域ＳＬの平均輝
度と相対的に明るい領域ＳＨの平均輝度との比は１対５
〜10程度である。このスチル・ビデオ・カメラではビー
ム・スプリッタ43の光の分割比は５対１に設定されてい
る。入射光の光量の５／６の光量の光がビーム・スプリ
ッタ43を通ってＣＣＤ44に入射する。入射光の光量の１
／６の光量の光がビーム・スプリッタ43で反射してＣＣ
Ｄ45に入射する。

【００７８】ＣＣＤ44から出力される映像信号は前置増
幅器46で増幅されたのち遅延回路54に与えられるととも
に，露光制御回路49に入力する。ＣＣＤ45から出力され
る映像信号は前置増幅器47で増幅されたのち自動ゲイン
制御増幅回路（以下ＡＧＣという）48に与えられるとと
もに露光制御回路49に入力する。露光制御回路49はドラ
イバ50を介して絞り42を制御するとともにＡＧＣ48のゲ
インを調整する。

【００７９】露光量の制御には露光量が多いＣＣＤ44の
出力映像信号が使用される。露光制御回路49は増幅器46
から与えられる映像信号のレベルに基づいて，被写体像
の相対的に暗い領域ＳＬが適正に露光されるように絞り
42を調整する。シャッタ速度（露光時間）は固定であ
り，たとえば１／60秒（または１／30秒）に保持され
る。すなわち，メカニカルなシャッタは設けられてい
ず，ＣＣＤ44，45の不要電荷のクリアと信号電荷の読出
しにより露光時間が規定される。

【００８０】このスチル・ビデオ・カメラでは被写体像
の連続的な撮影が行われており，たとえば１／60秒（ま
たは１／30秒）ごとにＣＣＤ44および45から１フィール
ド（または１フレーム）分の映像信号が出力されてい
る。

【００８１】ＣＣＤ44に結像する被写体像の相対的に暗
い領域ＳＬが適正に露光されるように露光量が調整され
ており，かつビーム・スプリッタ43の分割比が５対１に
設定されているから，ＣＣＤ45に結像する相対的に明る
い領域ＳＨについてもほぼ適正な露光量となっているこ
とが期待できる。相対的に暗い領域ＳＬの画像と明るい
領域ＳＨの画像とを合成したときにこれらの画像が適切
にマッチングするように（たとえば，相対的に明るい領
域ＳＨの画像が，合成後の画像において，相対的に暗い
領域ＳＬの画像よりも暗くなってしまうような事態の発
生を防止するために），ＡＧＣ48が設けられている。露
光制御回路49は増幅器47から与えられる前フィールド
（または前フレーム）の映像信号のピーク・レベルを検
出し，このピーク・レベルが次のフィールド（またはフ
レーム）の映像信号においても一定に保持されるように
ＡＧＣ48のゲインを調整する。このようにして，１フィ
ールド（または１フレーム）ごとに（１／60秒ごとに，
または１／30秒ごとに）ＡＧＣ48のゲイン調整が行わ
れ，相対的に明るい領域ＳＨの画像の最も明るい部分の
明るさが常にほぼ一定に保持される。

【００８２】露光量の多い映像信号である増幅器46の出
力はまたＬＰＦ51を通して，その低周波成分のみが比較
器52に与えられる。比較器52にはスレシホールド電圧Ｖ
_THが設定されている。比較器52は入力映像信号のレベル
がスレシホールド電圧Ｖ_THを超えている場合に出力を発
生する。比較器52の出力はパルス幅検出回路53に入力す
る。このパルス幅検出回路53は，上述したように単安定
マルチバイブレータ等を含み，比較器52の出力信号のパ
ルス幅が基準幅Ｗを超えている場合にその出力信号を基
準幅Ｗに相当する時間遅延させた上で出力する。パルス
幅検出回路53の出力信号はマルチプレクサ56にその制御
信号として与えられる。

【００８３】遅延回路54および55には上記の基準幅Ｗに
相当する時間（またはこの時間にＬＰＦ51の動作に起因
する遅延時間を加えた時間）に等しい遅延時間が設定さ
れている。増幅器46の出力映像信号およびＡＧＣ48の出
力映像信号はこれらの遅延回路54および55でその遅延時
間だけ遅らされてマルチプレクサ56に入力する。

【００８４】マルチプレクサ56は通常は遅延回路54の出
力映像信号を選択して出力し，パルス幅検出回路53から
出力信号が与えられているときには遅延回路55の出力映
像信号を選択して出力する。これにより，上述した原理
に基づく画像のはめ込み合成が行われる。マルチプレク
サ56の出力映像信号は映像信号処理回路57においてγ補
正などが加えられる。

【００８５】その他，はめ込み合成処理に関する種々の
変形例があるが，それは上述のはめ込み合成特許出願の
明細書に詳細に述べられている。

【００８６】図11はこの発明の固体電子撮像装置の実施
例を示すものでＣＣＤの模式図である。２度露光しなく
とも，図11に示すＣＣＤから露光量の異なる２種類の画
像信号が得られ上述したはめ込み合成処理に利用され
る。

【００８７】フォトダイオード60Ａおよび60Ｂが垂直方
向および水平方向に多数配列されている。フォトダイオ
ード60Ａ上には入射光量を制限するフィルタが設けられ
ており，このフィルタはハッチングを用いて示されてい
る。フィルタは垂直方向の一行おきのフォトダイオード
60Ａに設けられている。フィルタの透過率はフィルタが
設けられていないフォトダイオード60Ｂへの入射光に対
して５対１となるものが好ましい。

【００８８】フォトダイオード60Ａおよび60Ｂの水平方
向においてＰウェル61を介して垂直転送路62が配置され
ている。

【００８９】垂直転送路12は周期的に配置されている電
極Ｖ１〜Ｖ６の直下に形成される。上から第１行めのフ
ォトダイオード60Ａに隣接して電極Ｖ１が形成され，こ
の電極Ｖ１の垂直方向に電極Ｖ２が形成されている。第
２行めのフォトダイオード60Ｂに隣接して電極Ｖ３が形
成されており，電極Ｖ２と垂直方向において接続されて
いる。さらに電極Ｖ３は垂直方向において電極Ｖ４と接
続されている。

【００９０】第３行めのフォトダイオード60Ａに隣接し
て電極Ｖ５が形成され，電極Ｖ４と垂直方向において接
続されている。さらに電極Ｖ５は垂直方向において電極
Ｖ２と接続されている。

【００９１】また第４行めのフォトダイオード60Ｂに隣
接して電極Ｖ６が形成され，電極Ｖ２と接続されてい
る。さらに電極Ｖ６は垂直方向において電極Ｖ４と接続
されている。この電極Ｖ４は垂直方向において，第５行
めのフォトダイオード10Ａに隣接した電極Ｖ１と接続さ
れている。

【００９２】垂直方向において電極Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，
Ｖ４，Ｖ５，Ｖ２およびＶ６と周期的に繰返されて形成
されている。これらの電極Ｖ１〜Ｖ６にはそれぞれ垂直
転送パルスφＶ１〜φＶ６が与えられる。

【００９３】垂直転送路12の最下段の電極Ｖ４には第１
の水平転送路63が接続されている。第１の水平転送路63
の出力には増幅器64が接続されており，与えられる水平
転送パルスφＨ１〜φＨ４に応じて増幅器64を経て第１
の信号電荷が出力される。

【００９４】図11に示すＣＣＤにおいてはシフト・ゲー
ト・パルスによってゲートが開くシフト・ゲート67を介
して第１の水平転送路63と第２の水平転送路65とが接続
されている。第２の水平転送路65の出力にも増幅器66が
接続されており，水平転送パルスφＨ１〜φＨ４に応じ
て増幅器64を経て第２の信号電荷が出力される。

【００９５】図12および図13は第１フィールドのフォト
ダイオード60Ａおよび60Ｂに蓄積された信号電荷の転送
の様子を表わすタイムチャートであり，図13は図12の符
号ｃで示す部分を詳細に示している。図14は第２フィー
ルドのフォトダイオード60Ａおよび60Ｂに蓄積された信
号電荷の転送の様子を表わすタイムチャートである。図
15は垂直転送路12において信号電荷が転送される様子を
示す模式図であり，信号電荷がハッチングで示されてい
る。

【００９６】図12，13および図15を参照してフォトダイ
オード60Ａおよび60Ｂに蓄積された第１の信号電荷の出
力について説明する。フォトダイオード60Ａおよび60Ｂ
への電荷の蓄積はそれぞれのフォトダイオード60Ａおよ
び60Ｂに蓄積された不要電荷の掃出しから開始される。

【００９７】垂直転送パルスφＶ１〜φＶ６が電極Ｖ１
〜Ｖ６に与えられる。

【００９８】時刻ｔ₁ において電極Ｖ１，Ｖ３，Ｖ４，
Ｖ５およびＶ６にＶ［Ｖ］の電圧が与えられる。次に時
刻ｔ₂ において電極Ｖ４およびＶ６にＶ［Ｖ］の電圧が
与えられ，電極Ｖ３に２Ｖ［Ｖ］の電圧が与えられる。
これにより第１フィールドのフォトダイオード60Ｂに蓄
積された第２の信号電荷がフォトダイオード60Ｂから電
極Ｖ３およびＶ４下に生じる電位井戸に移る。

【００９９】時刻ｔ₃ において電極Ｖ５にもＶ［Ｖ］の
電圧が与えられることにより信号電荷が垂直転送路12を
転送する。

【０１００】時刻ｔ₄ においては電極Ｖ１に２Ｖ［Ｖ］
の電圧が与えられる。これにより第１フィールドのフォ
トダイオード60Ａに蓄積されている第１の信号電荷がフ
ォトダイオード60Ａから電極Ｖ４およびＶ１下に生じる
電位井戸に移る。

【０１０１】以下，時刻ｔ₅ において電極Ｖ１，Ｖ３，
Ｖ４，Ｖ５およびＶ６にＶ［Ｖ］の電圧が与えられ，時
刻ｔ₆ において電極Ｖ１，Ｖ４およびＶ５にＶ［Ｖ］の
電圧が与えられ，時刻ｔ₇ において電極Ｖ１，Ｖ２，Ｖ
４およびＶ５にＶ［Ｖ］の電圧が与えられる。

【０１０２】また時刻ｔ₈ において電極Ｖ１，Ｖ２およ
びＶ５にＶ［Ｖ］の電圧が与えられ，時刻ｔ₇ において
は電極Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ５およびＶ６にＶ［Ｖ］の
電圧が与えられる。さらに時刻ｔ₁₀においては電極Ｖ
２，Ｖ３およびＶ６にＶ［Ｖ］の電圧が与えられ，時刻
ｔ₁₁において電極Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４およびＶ６にＶ
［Ｖ］の電圧が与えられる。このように電圧が与えられ
る電極の組合わせが変わることにより電極下に生じる電
位井戸も変わり移動するので，電位井戸内に蓄積されて
いる信号電荷も電圧井戸の移動に伴なって転送する。

【０１０３】信号電荷が垂直転送路62を転送していく
と，水平転送路63に与えられる。フォトダイオード60Ａ
に蓄積されている第１の信号電荷が第１の水平転送路63
に与えられると，第１の水平転送路63に与えられる水平
転送パルスφＨ１〜φＨ４に応じて転送され増幅器64に
与えられる。増幅器64においてフォトダイオード60Ａに
蓄積された第１の信号電荷が増幅されて出力される。

【０１０４】垂直転送路62から第１の水平転送路63にフ
ォトダイオード60Ｂに蓄積された第２の信号電荷が与え
られるとシフト・ゲート67にシフト・ゲート・パルスが
与えられる。シフト・ゲート67にシフト・ゲート・パル
スが与えられることにより，第１の水平転送路63に入力
した第２の信号電荷はさらに第２の水平転送路65に転送
される。第２の水平転送路65に入力した第２の信号電荷
は水平転送パルスφＨ１〜φＨ４に応じて水平転送され
る。第２の水平転送路65から出力される第２の信号電荷
は増幅器66に与えられ増幅されて出力される。

【０１０５】第１フィールドのフォトダイオード60Ａお
よび60Ｂに蓄積された信号電荷の読出しが終ると，第２
フィールドのフォトダイオード60Ａおよび60Ｂに蓄積さ
れた信号電荷の読出しが行なわれる。第２フィールドの
フォトダイオード60Ａおよび60Ｂに蓄積された信号電荷
の読出しも図14に示すタイムチャートに従って，垂直転
送路62に垂直転送パルスφＶ１〜φＶ６が与えられ，水
平転送路13および15に水平転送パルスが与えられること
により行なわれる。第２フィールドにおける信号電荷の
読出しも第１フィールドにおける信号電荷の読出しとほ
ぼ同様なので，説明は省略する。

【０１０６】２度露光しなくとも単板のＣＣＤに含まれ
る第１の水平転送路63からフィルタによって入射光量が
制限された光によって生じる第１の信号電荷が出力さ
れ，第２の水平転送路15から入射光量が制限されない光
によって生じる第２の信号電荷が出力される。

【０１０７】図16は上述のように２種類の水平転送路か
ら得られる信号電荷によって表わされるアナログ映像信
号の信号処理回路を示している。図17(A) および(B) は
ＣＣＤに配置されるＲＧＢのカラー・フィルタの配列を
示しており，(A) は列ごとにＲ，ＧおよびＢの配置が異
なるストライプ・フィルタを，(B) はモザイク・フィル
タをそれぞれ示している。図18(A) 〜(C) は各出力信号
を示すグラフである。

【０１０８】ＣＣＤ80上には図17(A) または(B) に示す
ような配列で周期的に濃度が異なるＲＧＢのカラー・フ
ィルタが配置されている。これによりＣＣＤ80から露光
量の異なるカラー画像信号が出力される。

【０１０９】第１の水平転送路63から出力されるカラー
画像信号を表わす第１の信号電荷は増幅器64において増
幅される。増幅器64の出力を出力信号ａとする。また第
２の水平転送路65から出力されるカラー画像信号を表わ
す第２の信号電荷は増幅器66において増幅される。増幅
器66の出力を出力信号ｂとする。

【０１１０】出力信号ａはコンパレータ71の一方の入力
端子および切換スイッチのａ₁ 端子に与えられる。出力
信号ｂは増幅器72に与えられる。増幅器72は図17(A) に
示すように出力信号ａが飽和する入射光量を１，出力信
号ｂが飽和する入射光量をｎとしたときに出力信号ｂを
ｎ倍に増幅するものである。これにより増幅器72から出
力される出力信号をｃとすると出力信号ａと出力信号ｃ
の表わすグラフは同じ傾きとなりはめ込み合成による一
画像を表わすこととなる。増幅器72の出力信号ｃは切換
スイッチ74のｃ₁ 端子に与えられる。

【０１１１】コンパレータ91の他方の端子は所定電圧Ｅ
が加えられた可変抵抗73と接続されており，スレシホー
ルド値が規定されている。コンパレータ71の一方の端子
に入力する信号がスレシホールド値を超えなければ切換
スイッチ74はａ₁ 端子が導通状態となるように，スレシ
ホールド値を超えると切換スイッチ74はｃ₁ 端子が導通
状態となるようにコンパレータ71からの出力信号によっ
て制御される。これにより切換スイッチ74の出力は図17
(C) に示すようにスレシホールド値以下では出力信号ａ
₁ となり，スレシホールド値以上では出力信号ｃ₁ とな
る。これにより２つの画像信号の合成が行なわれ，はめ
込み合成処理が行なわれたこととなる。切換スイッチ74
の出力信号は色分離回路75に与えられる。

【０１１２】色分離回路75は入力するカラー画像信号か
ら輝度信号Ｙならびに色信号Ｒ，ＧおよびＢを生成し分
離して出力するもので，輝度信号Ｙはｋｎｅｅ回路76に
色信号Ｒ，ＧおよびＢはガンマ補正回路にそれぞれ与え
られる。

【０１１３】ｋｎｅｅ回路76において輝度信号Ｙのｋｎ
ｅｅ処理が行なわれてガンマ補正回路77に与えられる。
ガンマ補正回路77において入力する輝度信号にガンマ補
正が施されて出力される。

【０１１４】ガンマ補正回路78に入力した色信号Ｒ，Ｇ
およびＢもガンマ補正が行なわれ，マトリクス回路79に
与えられる。マトリクス回路79は入力する色信号Ｒ，Ｇ
およびＢから色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙを生成する回
路であり，生成された色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙが出
力される。

【０１１５】ガンマ補正回路77から出力される輝度信号
Ｙならびにマトリクス回路79から出力される色差信号Ｒ
−ＹおよびＢ−Ｙからはめ込み合成画像が得られる。

【０１１６】図19はＣＣＤの露光位置を垂直方向に移動
するための回路例を示すもので，図20(A) は第１フィー
ルドのＣＣＤの露光位置，図20(B) は第２フィールドで
のＣＣＤの露光位置をそれぞれ示している。

【０１１７】図19を参照して，支持部材83に圧電素子84
が固定されている。圧電素子84にはスイッチング素子81
のオン，オフ動作に応じて直流電圧源82からの直流電圧
が与えられる。圧電素子84にはＣＣＤパッケージ85によ
って保護されたＣＣＤ86が固定されている。これにより
圧電素子84への電圧の印加の有無に応じてＣＣＤ86の位
置が移動する。

【０１１８】図20(A) および(B) に示すように，奇数列
のフォトダイオード60上にフィルタ87が設けられてい
る。図20(A) を参照して第１フィールドにおいては圧電
素子84には電圧が印加されず，所定の露光位置での露光
が行なわれる。第１フィールドでの露光が終了し，フォ
トダイオード60に蓄積された信号電荷の読出しが終了す
ると第２フィールドでの露光が行なわれる。第２フィー
ルドでの露光時には圧電素子84に直流電圧が印加され
る。圧電素子84に直流電圧が印加されると圧電素子84に
応力が生じる。これにより図20(B) に示すようにＣＣＤ
86の位置が移動し，第２フィールドでの露光が行なわれ
る。第２フィールドでの露光が終了するとフォトダイオ
ード60に蓄積された信号電荷が読出される。

【０１１９】図11に示すＣＣＤを上述したように圧電素
子を用いて垂直方向に移動させることにより垂直方向の
画素数が２倍になったとみなされるので，ＣＣＤ86から
得られるアナログ映像信号の垂直解像度が高くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】カメラの視野内のシーンを示す。

【図２】イメージ・センサの光電変換特性と輝度につい
てのヒストグラムを示すグラフである。

【図３】(A) は相対的に多い露光量で撮影された画像を
示し，(B)は少ない露光量で撮影された画像を示す。

【図４】合成された画像の輝度ヒストグラムを示すグラ
フである。

【図５】スチル・ビデオ・カメラに適用した実施例を示
すブロック図である。

【図６】画像データのサンプル点を示す。

【図７】(A) は映像信号の一例を示す波形図，(B) はＬ
ＰＦを通したのちの映像信号を示す波形図である。

【図８】(A) から(C) は一定幅以上の明るい領域を検出
する処理を示す波形図である。

【図９】明るい領域と暗い領域の境界において画像デー
タの加重平均をとる回路例を示すブロック図である。

【図１０】リアル・タイムで映像信号のはめ込み合成を
行う実施例を示すブロック図である。

【図１１】この発明の実施例を示すもので，ＣＣＤの模
式図である。

【図１２】信号電荷の転送のタイムチャートである。

【図１３】図12に示すタイムチャートの一部拡大図であ
る。

【図１４】信号電荷の転送のタイムチャートである。

【図１５】信号電荷の転送の様子を示している。

【図１６】図11に示すＣＣＤにより得られる画像信号の
信号処理回路である。

【図１７】(A) はストライプ・フィルタの配列の例を，
(B) はモザイク・フィルタの配列の例をそれぞれ示して
いる。

【図１８】(A) 〜(C) は図16に示す回路の信号の変化を
示している。

【図１９】ＣＣＤの移動回路を示している。

【図２０】(A) および(B) はＣＣＤの位置移動を示して
いる。

【符号の説明】

60，60Ａ，60Ｂ フォトダイオード 62 垂直転送路 63，67 水平転送路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 益金 和行 宮城県黒川郡大和町松坂平１丁目６番地 富士フイルムマイクロデバイス株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 垂直方向および水平方向に配列され，入
   射光量に応じた量の信号電荷を蓄積する多数の光電変換
   素子， 垂直方向の所定の間隔ごとに水平方向の上記光電変換素
   子に設けられ，上記光電変換素子に入射する光量を制限
   するフィルタ， 上記光電変換素子の垂直方向の各列に隣接して設けら
   れ，転送信号に応じて上記フィルタが設けられた光電変
   換素子に蓄積された第１の信号電荷と上記フィルタが設
   けられていない光電変換素子に蓄積された第２の信号電
   荷とを区別してそれぞれ転送する垂直転送部， 上記垂直転送部から入力する上記第１の信号電荷を水平
   方向に転送する第１の水平転送部，ならびに上記垂直転
   送部から入力する上記第２の信号電荷を水平方向に転送
   する第２の水平転送部， を備えた固体電子撮像装置。
2. 【請求項２】 上記すべての光電変換素子または上記フ
   ィルタを垂直方向に上記光電変換素子一列分だけ移動さ
   せる移動手段， をさらに備えた請求項１に記載の固体電子撮像装置。
3. 【請求項３】 垂直方向および水平方向に配列され，入
   射光量に応じた量の信号電荷を蓄積する多数の光電変換
   素子， 垂直方向の所定の間隔ごとに水平方向の上記光電変換素
   子に設けられ，第１の透過率によって上記光電変換素子
   に入射する光量を制限する第１のフィルタ， 上記第１のフィルタが設けられていない上記光電変換素
   子に設けられ，第２の透過率によって上記光電変換素子
   に入射する光量を制限する第２のフィルタ， 上記光電変換素子の垂直方向の各列に隣接して設けら
   れ，転送信号に応じて上記第１のフィルタが設けられた
   光電変換素子に蓄積された第１の信号電荷と上記第２の
   フィルタが設けられた光電変換素子に蓄積された第２の
   信号電荷とを区別してそれぞれ転送する垂直転送部， 上記垂直転送部から入力する上記第１の信号電荷を水平
   方向に転送する第１の水平転送部，ならびに上記垂直転
   送部から入力する上記第２の信号電荷を水平方向に転送
   する第２の水平転送部， を備えた固体電子撮像装置。
4. 【請求項４】 上記すべての光電変換素子または上記第
   １のフィルタおよび上記第２のフィルタを垂直方向に上
   記光電変換素子一列分だけ移動させる移動手段， をさらに備えた請求項３に記載の固体電子撮像装置。