JPH0752926B2 - 蓄積時間切換固体撮像装置 - Google Patents
蓄積時間切換固体撮像装置Info
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- JPH0752926B2 JPH0752926B2 JP61165853A JP16585386A JPH0752926B2 JP H0752926 B2 JPH0752926 B2 JP H0752926B2 JP 61165853 A JP61165853 A JP 61165853A JP 16585386 A JP16585386 A JP 16585386A JP H0752926 B2 JPH0752926 B2 JP H0752926B2
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Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明の蓄積時間切換撮像装置はテレビカメラ特に単板
式のテレビカメラに用いられ、蓄積時間のモード切換を
自動で行ない、誰でもが容易に用いることが出来る家庭
用カメラとして適している。
式のテレビカメラに用いられ、蓄積時間のモード切換を
自動で行ない、誰でもが容易に用いることが出来る家庭
用カメラとして適している。
従来の技術 従来の撮像装置で用いられている固体撮像素子を第9図
に示す。第9図はインターラインCCDの模式図であり101
は光信号を電気信号に変換するホトダイオード、102は
垂直方向の走査を行なうCCD(以下V−CCD)、103は水
平方向の走査を行なうCCD(以下H−CCD)、104は光電
変換された電荷を電圧に変換するフローティングディフ
ュージンアンプ(以下FDA)である。○印を付けたホト
ダイオードは奇数フィールドのV−CCDに読出され、△
印を付けたホトダイオードは偶数フィールドのV−CCD
に読出され、垂直方向及び水平方向に順次走査される。
たとえば101−aのホトダイオードの信号は、V−CCDの
V1の電極のついた102aの場所から転送され、1水平走査
ごとに垂直方向に転送される。V−CCDの電極をV1〜V4
とするとV1〜V4の電圧波形を第10図(a)に示す。印加
電圧の高い電極のもとに信号電荷は転送され、V1からV4
の電極のもとに順次転送される。水平の走査を行なうH
−CCDも同様でH1からH4までの電極に順次電圧を印加す
る。電圧波形を第10図(c)に示す。このようにして1
フィールドの走査が終了したとき、次のフィールドの信
号電荷をV−CCDに読出す。走査の終了したフィールド
が○印を付けた奇数フィールドのとき、次のフィールド
は△印を付けた偶数フィールドとなり、第10図(b)の
電圧を印加して走査を行なう。したがって同一のホトダ
イオードから信号電荷が読出される周期は2フィールド
ごとであり蓄積時間は1フィールドを1/60秒とすると1/
30秒となる。
に示す。第9図はインターラインCCDの模式図であり101
は光信号を電気信号に変換するホトダイオード、102は
垂直方向の走査を行なうCCD(以下V−CCD)、103は水
平方向の走査を行なうCCD(以下H−CCD)、104は光電
変換された電荷を電圧に変換するフローティングディフ
ュージンアンプ(以下FDA)である。○印を付けたホト
ダイオードは奇数フィールドのV−CCDに読出され、△
印を付けたホトダイオードは偶数フィールドのV−CCD
に読出され、垂直方向及び水平方向に順次走査される。
たとえば101−aのホトダイオードの信号は、V−CCDの
V1の電極のついた102aの場所から転送され、1水平走査
ごとに垂直方向に転送される。V−CCDの電極をV1〜V4
とするとV1〜V4の電圧波形を第10図(a)に示す。印加
電圧の高い電極のもとに信号電荷は転送され、V1からV4
の電極のもとに順次転送される。水平の走査を行なうH
−CCDも同様でH1からH4までの電極に順次電圧を印加す
る。電圧波形を第10図(c)に示す。このようにして1
フィールドの走査が終了したとき、次のフィールドの信
号電荷をV−CCDに読出す。走査の終了したフィールド
が○印を付けた奇数フィールドのとき、次のフィールド
は△印を付けた偶数フィールドとなり、第10図(b)の
電圧を印加して走査を行なう。したがって同一のホトダ
イオードから信号電荷が読出される周期は2フィールド
ごとであり蓄積時間は1フィールドを1/60秒とすると1/
30秒となる。
発明が解決しようとする問題点 このようにCCDを駆動して走査をした撮像装置では螢光
灯などのフリッカをもつ照明時の撮像に対してちらつき
が少ない画像が得られるが、移動する物体たとえば車な
どを撮像した場合に得られた画像がボケてしまうという
問題点を有している。
灯などのフリッカをもつ照明時の撮像に対してちらつき
が少ない画像が得られるが、移動する物体たとえば車な
どを撮像した場合に得られた画像がボケてしまうという
問題点を有している。
第2の従来例としては、第11図に示したように、ホトダ
イオードからの読出し方法を変え、蓄積時間を1フィー
ルドの時間にしたものがある。奇数フィールドではまず
○印のホトダイオード101aと101bから同時に信号電荷を
V−CCDのV3の電極に読出す。電圧波形を第12図(a)
に示す。垂直方向の走査は第1の従来例と同様であり1
水平走査ごとに順次V1〜V4へと転送する。このように同
一フィールドですべてのホトダイオードから信号を読み
出す。次の偶数フィールドでは△印のホトダイオード10
1bと101cから同時に信号電荷をV−CCDのV3の電極に読
出す。電圧波形を第12図(b)に示す。このようにして
ホトダイオードから信号を読出すことにより蓄積時間は
1フィールド、1/60秒とし、移動する物体を撮像した場
合の画像のボケを改善したものがある。しかしこの場
合、螢光灯などのフリッカをもつ照明時に撮像した画像
にちらつきが多くなるという問題点を有している。
イオードからの読出し方法を変え、蓄積時間を1フィー
ルドの時間にしたものがある。奇数フィールドではまず
○印のホトダイオード101aと101bから同時に信号電荷を
V−CCDのV3の電極に読出す。電圧波形を第12図(a)
に示す。垂直方向の走査は第1の従来例と同様であり1
水平走査ごとに順次V1〜V4へと転送する。このように同
一フィールドですべてのホトダイオードから信号を読み
出す。次の偶数フィールドでは△印のホトダイオード10
1bと101cから同時に信号電荷をV−CCDのV3の電極に読
出す。電圧波形を第12図(b)に示す。このようにして
ホトダイオードから信号を読出すことにより蓄積時間は
1フィールド、1/60秒とし、移動する物体を撮像した場
合の画像のボケを改善したものがある。しかしこの場
合、螢光灯などのフリッカをもつ照明時に撮像した画像
にちらつきが多くなるという問題点を有している。
第3の従来例として、例えば特開昭57−178480号公報に
示されている。この例においては撮像素子の駆動方法を
切換て、第10図及び第12図に示したフレーム蓄積とフィ
ールド蓄積を切換るものであり、一つの撮像装置で動画
における解像度の高い方式と、螢光灯などによるフリッ
カの影響の少ない方式を切換ることが可能となってい
る。
示されている。この例においては撮像素子の駆動方法を
切換て、第10図及び第12図に示したフレーム蓄積とフィ
ールド蓄積を切換るものであり、一つの撮像装置で動画
における解像度の高い方式と、螢光灯などによるフリッ
カの影響の少ない方式を切換ることが可能となってい
る。
しかしながらこの方式においては、画素信号が撮像素子
から出力信号として得られるまでに、画素信号の混合の
され方が異なる。したがって撮像素子にモザイク色フィ
ルタを付け、画像信号のレベル差を用いて色分離を行な
う単板式カラーカメラには使用することができないとい
う問題点を有していた。
から出力信号として得られるまでに、画素信号の混合の
され方が異なる。したがって撮像素子にモザイク色フィ
ルタを付け、画像信号のレベル差を用いて色分離を行な
う単板式カラーカメラには使用することができないとい
う問題点を有していた。
本発明はかかる点に鑑み、単板カラーカメラにおいて蓄
積時間をフレーム周期とフィールド周期に切換え、且つ
切換時における信号のレベル変化をなくし、さらに撮像
している被写体の状態たとえば光量が十分か否か、フリ
ッカが多いか少ないか、また被写体の動きが多いか少な
いかの状態を判断して自動的に蓄積時間を切換え、再生
画像のS/N,フリッカの量及び蓄積時間による動的解像度
が最良の状態となるような制御を行なう単板カラーカメ
ラを実現できる蓄積時間切換固体撮像装置を提供するこ
とを目的とする。
積時間をフレーム周期とフィールド周期に切換え、且つ
切換時における信号のレベル変化をなくし、さらに撮像
している被写体の状態たとえば光量が十分か否か、フリ
ッカが多いか少ないか、また被写体の動きが多いか少な
いかの状態を判断して自動的に蓄積時間を切換え、再生
画像のS/N,フリッカの量及び蓄積時間による動的解像度
が最良の状態となるような制御を行なう単板カラーカメ
ラを実現できる蓄積時間切換固体撮像装置を提供するこ
とを目的とする。
問題点を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するため、光学像を電気信号に
変換する固体撮像素子と、前記固体撮像素子が光を電気
信号に変換する1周期の時間(以下蓄積時間)を切換る
蓄積時間制御回路と、前記固体撮像素子に入射する光量
を制御するしぼり制御回路と、前記固体撮像素子の信号
レベルを可変する利得制御回路と、前記蓄積時間制御回
路での蓄積時間切換時に撮像素子の出力信号レベルの増
加減少を前記利得制御回路としぼり制御回路を制御して
信号レベルを一定にするシステム制御回路より構成さ
れ、前記蓄積時間制御回路は、照明光のフリッカが一定
割合以上であることを検出するフリッカ検出回路、又は
撮像された被写体の動きが所定値以上又は以下の検出す
る動き検出回路、又は照明光量が所定量以上又は以下の
検出を行うレベル検出回路の3つの前記検出回路の検出
結果のいづれか一つ以上の結果をもとにして前記蓄積時
間の切換を行い、前記システム制御回路は、前記蓄積時
間を1フレーム走査期間(以下フレーム蓄積モード)又
は1フィールド走査期間(以下フィールド蓄積モード)
に制御し、フレーム蓄積モードからフィールド蓄積モー
ドに切え替えたとき、1フィールド走査期間後に前記利
得制御回路の利得を倍とし、さらにこの後前記しぼり制
御回路を制御してしぼりを光量が2倍となるまで徐々に
開く制御をし、これと同時に前記利得制御回路の利得を
徐々に半分になるよう制御し、前記利得制御回路の出力
において信号レベルの変動のない制御とし、またフィー
ルド蓄積モードからフレーム蓄積モードに切り替える条
件になったとき、前記しぼり制御回路を制御してしぼり
を光量が1/2倍となるまで徐々に閉じる制御をし、これ
と同時に前記利得制御回路の利得を徐々に倍になるよう
制御し、前記利得制御回路の出力において信号レベルの
変動のない制御としてからフィールド蓄積モードからフ
レーム蓄積モードに切り替え、このモードの切換から1
フィールド走査期間後に前記利得制御回路の利得を半分
にする構成である。
変換する固体撮像素子と、前記固体撮像素子が光を電気
信号に変換する1周期の時間(以下蓄積時間)を切換る
蓄積時間制御回路と、前記固体撮像素子に入射する光量
を制御するしぼり制御回路と、前記固体撮像素子の信号
レベルを可変する利得制御回路と、前記蓄積時間制御回
路での蓄積時間切換時に撮像素子の出力信号レベルの増
加減少を前記利得制御回路としぼり制御回路を制御して
信号レベルを一定にするシステム制御回路より構成さ
れ、前記蓄積時間制御回路は、照明光のフリッカが一定
割合以上であることを検出するフリッカ検出回路、又は
撮像された被写体の動きが所定値以上又は以下の検出す
る動き検出回路、又は照明光量が所定量以上又は以下の
検出を行うレベル検出回路の3つの前記検出回路の検出
結果のいづれか一つ以上の結果をもとにして前記蓄積時
間の切換を行い、前記システム制御回路は、前記蓄積時
間を1フレーム走査期間(以下フレーム蓄積モード)又
は1フィールド走査期間(以下フィールド蓄積モード)
に制御し、フレーム蓄積モードからフィールド蓄積モー
ドに切え替えたとき、1フィールド走査期間後に前記利
得制御回路の利得を倍とし、さらにこの後前記しぼり制
御回路を制御してしぼりを光量が2倍となるまで徐々に
開く制御をし、これと同時に前記利得制御回路の利得を
徐々に半分になるよう制御し、前記利得制御回路の出力
において信号レベルの変動のない制御とし、またフィー
ルド蓄積モードからフレーム蓄積モードに切り替える条
件になったとき、前記しぼり制御回路を制御してしぼり
を光量が1/2倍となるまで徐々に閉じる制御をし、これ
と同時に前記利得制御回路の利得を徐々に倍になるよう
制御し、前記利得制御回路の出力において信号レベルの
変動のない制御としてからフィールド蓄積モードからフ
レーム蓄積モードに切り替え、このモードの切換から1
フィールド走査期間後に前記利得制御回路の利得を半分
にする構成である。
作用 本発明は、上記構成のしぼり制御回路により、しぼりの
開閉の割合を検出し、一定以上しぼりが閉じられた状態
において、撮像素子の駆動方法を変え、片フィールドの
蓄積中の信号電荷を高速転送によりリセットし蓄積時間
を短かくする駆動モードとし、蓄積時間の変化によって
生じる信号レベルの変化を利得制御回路としぼり制御回
路を用いて無くす制御を行なう。また撮像信号のフリッ
カの状態及ぎ被写体の動き検出を行ない、照明光のフリ
ッカが問題になるか、被写体の動きによるボケ(動的解
像度)が問題になるかの判断を行ない、照明光のフリッ
カが問題になるときに蓄積時間を長くし(フレーム蓄積
モード)、照度が高く、被写体の動きによる撮像画像の
ボケが問題になる場合には蓄積時間を短かく(フィール
ド蓄積モード)する切換を自動で行なわせ、撮像画像の
チラツキとボケ(動的解像度)の問題を解決することが
可能となる。
開閉の割合を検出し、一定以上しぼりが閉じられた状態
において、撮像素子の駆動方法を変え、片フィールドの
蓄積中の信号電荷を高速転送によりリセットし蓄積時間
を短かくする駆動モードとし、蓄積時間の変化によって
生じる信号レベルの変化を利得制御回路としぼり制御回
路を用いて無くす制御を行なう。また撮像信号のフリッ
カの状態及ぎ被写体の動き検出を行ない、照明光のフリ
ッカが問題になるか、被写体の動きによるボケ(動的解
像度)が問題になるかの判断を行ない、照明光のフリッ
カが問題になるときに蓄積時間を長くし(フレーム蓄積
モード)、照度が高く、被写体の動きによる撮像画像の
ボケが問題になる場合には蓄積時間を短かく(フィール
ド蓄積モード)する切換を自動で行なわせ、撮像画像の
チラツキとボケ(動的解像度)の問題を解決することが
可能となる。
実 施 例 第1図は本発明における第1の実施例における蓄積時間
切換固体撮像装置のブロック図を示すものである。第1
図において1は入射光量を制御するしぼり、2は光学像
を電気信号に変換する撮像素子、3は信号レベルを可変
する利得制御回路、4は撮像信号を目的とする信号形式
に変換するプロセス回路、5は撮像素子の信号レベルを
検出するレベル検出回路、6は入力信号に応じてしぼり
開閉を制御するしぼり制御回路、8は撮像条件に応じて
撮像装置の動作条件を決定するシステム制御回路であ
る。
切換固体撮像装置のブロック図を示すものである。第1
図において1は入射光量を制御するしぼり、2は光学像
を電気信号に変換する撮像素子、3は信号レベルを可変
する利得制御回路、4は撮像信号を目的とする信号形式
に変換するプロセス回路、5は撮像素子の信号レベルを
検出するレベル検出回路、6は入力信号に応じてしぼり
開閉を制御するしぼり制御回路、8は撮像条件に応じて
撮像装置の動作条件を決定するシステム制御回路であ
る。
以上の様に構成された本実施例の蓄積時間切換固体撮像
装置について以下その動作を説明する。
装置について以下その動作を説明する。
撮像素子1の構成とモザイクフィルタを第2図(a),
(b)に示す。撮像素子1は従来より用いられているイ
ンターラインCCDであり、11はホトダイオード、12は垂
直方向に信号電荷を転送して走査を行なうV−CCD、13
は水平方向に信号電荷を転送して走査を行なうH−CC
D、14は信号電荷を電圧に変換して出力するフローティ
ングディフュージンアンプ(FDA)であり、第2図
(b)はこの撮像素子の前面に付けられるモザイクフィ
ルタである。Wは全色光透過、Gは緑色光透過、Yeは黄
色光透過、Cyはシアン色光透過の色フィルタである。ホ
トダイオード11aの上には色フィルタ15aが置れ、ホトダ
イオード11bには色フィルタ15bが置れる。以下同様にそ
れぞれのモザイク色フィルタには撮像素子のホトダイオ
ードが対応する。
(b)に示す。撮像素子1は従来より用いられているイ
ンターラインCCDであり、11はホトダイオード、12は垂
直方向に信号電荷を転送して走査を行なうV−CCD、13
は水平方向に信号電荷を転送して走査を行なうH−CC
D、14は信号電荷を電圧に変換して出力するフローティ
ングディフュージンアンプ(FDA)であり、第2図
(b)はこの撮像素子の前面に付けられるモザイクフィ
ルタである。Wは全色光透過、Gは緑色光透過、Yeは黄
色光透過、Cyはシアン色光透過の色フィルタである。ホ
トダイオード11aの上には色フィルタ15aが置れ、ホトダ
イオード11bには色フィルタ15bが置れる。以下同様にそ
れぞれのモザイク色フィルタには撮像素子のホトダイオ
ードが対応する。
撮像素子に加える駆動パルスを第3図に示す。同図上側
にはフレーム蓄積モードのパルスの位置関係を示し、下
側にはフィールド蓄積モードのパルスの位置関係を示
す。Vパルス28,30はV−CCD12を駆動するものであり、
Hパルス29,31はH−CCD13を駆動するものである。24〜
26のV高速転送パルス以外のパルスは第10図(a)〜
(c)に示したものと同じである。各蓄積モードにおけ
る撮像素子の動作は次のようになる。まずフレーム蓄積
モードにおいてホトダイオードの信号は読出しパルス21
によりフィールド毎に交互に読出す。第2図(a)にお
いて○印を付けたホトダイオード11a,11cなどから奇数
フィールドで読出し、△印を付けたホトダイオード11b,
11dなどから偶数フィールドに読出す。これは従来用い
られている信号の読出しモードであり、このモードで色
分離が可能なようなモザイク色フィルタを用いて単板の
カラーカメラ(撮像装置)とする。それぞれのフィール
ドでW、G、Cy、Yeの画素信号が読出され、4のプロセ
ス回路により次式のような色分離を行なう。
にはフレーム蓄積モードのパルスの位置関係を示し、下
側にはフィールド蓄積モードのパルスの位置関係を示
す。Vパルス28,30はV−CCD12を駆動するものであり、
Hパルス29,31はH−CCD13を駆動するものである。24〜
26のV高速転送パルス以外のパルスは第10図(a)〜
(c)に示したものと同じである。各蓄積モードにおけ
る撮像素子の動作は次のようになる。まずフレーム蓄積
モードにおいてホトダイオードの信号は読出しパルス21
によりフィールド毎に交互に読出す。第2図(a)にお
いて○印を付けたホトダイオード11a,11cなどから奇数
フィールドで読出し、△印を付けたホトダイオード11b,
11dなどから偶数フィールドに読出す。これは従来用い
られている信号の読出しモードであり、このモードで色
分離が可能なようなモザイク色フィルタを用いて単板の
カラーカメラ(撮像装置)とする。それぞれのフィール
ドでW、G、Cy、Yeの画素信号が読出され、4のプロセ
ス回路により次式のような色分離を行なう。
Rは赤信号、Bは青信号、Yは輝度信号を示す。4のプ
ロセス回路ではこれらの信号に対してホワイトバラン
ス、ガンマ補正、マトリックスなどの処理を行ない、た
とえばNTSCの信号に変換して出力する。
ロセス回路ではこれらの信号に対してホワイトバラン
ス、ガンマ補正、マトリックスなどの処理を行ない、た
とえばNTSCの信号に変換して出力する。
フィールド蓄積モードにおいてVはブランキング内にV
高速転送パルス24〜26を付加する。21の読出しパルスが
奇数フィールドの場合は、読出しパルス24は偶数フィー
ルドのホトダイオードから信号を読出す。21の読出しパ
ルスが偶数フィールドの場合は24の読出しパルスは奇数
フィールドから読出す。読出した後にV−CCD12に高速
転送するパルス25を印加する。通常のV転送は1H走査期
間に1回、約15.8KHzであるが高速転送パルスは200KHz
〜1MHz程度の周波数とし、Vブランキング内で垂直走査
を終了するようにする。高速転送時において水平走査は
行なわず、H−CCD13のすべての電極を高電位とし、FDA
部14から転送された電荷を読出す。
高速転送パルス24〜26を付加する。21の読出しパルスが
奇数フィールドの場合は、読出しパルス24は偶数フィー
ルドのホトダイオードから信号を読出す。21の読出しパ
ルスが偶数フィールドの場合は24の読出しパルスは奇数
フィールドから読出す。読出した後にV−CCD12に高速
転送するパルス25を印加する。通常のV転送は1H走査期
間に1回、約15.8KHzであるが高速転送パルスは200KHz
〜1MHz程度の周波数とし、Vブランキング内で垂直走査
を終了するようにする。高速転送時において水平走査は
行なわず、H−CCD13のすべての電極を高電位とし、FDA
部14から転送された電荷を読出す。
このようにして信号の読出しとは別にホトダイオードか
ら電荷を読出すことにより、蓄積時間のみを短かくした
フレーム読出しが可能となる。つまりフィールド蓄積フ
レーム読出しを実現することができる。この読出し方法
を用いることにより、蓄積時間を切換ても画素信号の読
出し関係が変化しないため、画素ごとの信号レベル差に
より色分離を行なう単板カラーカメラにおいて、撮像素
子の蓄積時間の切換が可能となる。
ら電荷を読出すことにより、蓄積時間のみを短かくした
フレーム読出しが可能となる。つまりフィールド蓄積フ
レーム読出しを実現することができる。この読出し方法
を用いることにより、蓄積時間を切換ても画素信号の読
出し関係が変化しないため、画素ごとの信号レベル差に
より色分離を行なう単板カラーカメラにおいて、撮像素
子の蓄積時間の切換が可能となる。
次にフィールド蓄積モードとフレーム蓄積モード切換時
の信号レベルの制御について説明する。
の信号レベルの制御について説明する。
第4図に光量,しぼりの開閉,撮像素子信号レベル、利
得制御回路のゲイン、撮像装置の出力信号レベルを示
す。横軸は時間である。t1の前後で光量が増加し、t1で
しぼりの制御値は基準レベル1まで閉られる。この時点
においてシステム制御回路8は駆動回路7を制御し撮像
素子の蓄積モードを、フレーム蓄積モードからフィール
ド蓄積モードに切換える。したがって切換時に撮像素子
の信号レベルは1/2に減少する。システム制御回路8は
モード切換1フィールド走査期間後t10において利得制
御回路3を制御しゲインを1から2に制御する。このよ
うに蓄積モード及び利得制御回路を制御後にしぼり徐々
に開き利得制御回路の利得を2から1まで徐々に下げる
(t1〜t2の期間)このようにして信号レベルを一定とし
て利得制御回路のゲインを1まで下げることにより、フ
レーム蓄積モードからフィールド蓄積モードへの切換を
終了する。次にフィールド蓄積モードからフレーム蓄積
モードの切換について説明する。時間t3の前後で光量が
下り、しぼりの制御が基準レベル2まで開かれる。この
時点においてシステム制御回路8はしぼりと利得制御回
路を制御し、しぼりを徐々に閉じゲインを2まで上げ
る。このとき利得制御後の信号レベルは一定になるよう
に制御を行なう。利得制御回路のゲインが2になったt4
の時点でフィールド蓄積モードからフレーム蓄積モード
に切換え、1フィールド走査時間後t20において利得制
御回路のゲイン2から1にもどす。このようにして撮像
装置の出力信号レベルの変動なしに蓄積モードを切換る
ことが可能となる。
得制御回路のゲイン、撮像装置の出力信号レベルを示
す。横軸は時間である。t1の前後で光量が増加し、t1で
しぼりの制御値は基準レベル1まで閉られる。この時点
においてシステム制御回路8は駆動回路7を制御し撮像
素子の蓄積モードを、フレーム蓄積モードからフィール
ド蓄積モードに切換える。したがって切換時に撮像素子
の信号レベルは1/2に減少する。システム制御回路8は
モード切換1フィールド走査期間後t10において利得制
御回路3を制御しゲインを1から2に制御する。このよ
うに蓄積モード及び利得制御回路を制御後にしぼり徐々
に開き利得制御回路の利得を2から1まで徐々に下げる
(t1〜t2の期間)このようにして信号レベルを一定とし
て利得制御回路のゲインを1まで下げることにより、フ
レーム蓄積モードからフィールド蓄積モードへの切換を
終了する。次にフィールド蓄積モードからフレーム蓄積
モードの切換について説明する。時間t3の前後で光量が
下り、しぼりの制御が基準レベル2まで開かれる。この
時点においてシステム制御回路8はしぼりと利得制御回
路を制御し、しぼりを徐々に閉じゲインを2まで上げ
る。このとき利得制御後の信号レベルは一定になるよう
に制御を行なう。利得制御回路のゲインが2になったt4
の時点でフィールド蓄積モードからフレーム蓄積モード
に切換え、1フィールド走査時間後t20において利得制
御回路のゲイン2から1にもどす。このようにして撮像
装置の出力信号レベルの変動なしに蓄積モードを切換る
ことが可能となる。
以上のように本実施例によれば、システム制御回路によ
り、撮像素子の駆動モード及び利得制御回路そしてしぼ
り制御回路を同時に制御することにより、撮像素子を一
つ用いた単板カラーカメラにおいてフレーム蓄積モード
とフィールド蓄積モードの切換が可能となり、且つモー
ド切換時における信号レベルの変動もなくすることが可
能となる。
り、撮像素子の駆動モード及び利得制御回路そしてしぼ
り制御回路を同時に制御することにより、撮像素子を一
つ用いた単板カラーカメラにおいてフレーム蓄積モード
とフィールド蓄積モードの切換が可能となり、且つモー
ド切換時における信号レベルの変動もなくすることが可
能となる。
第5図は本発明の第2の実施例を示す蓄積時間切換固体
撮像装置のブロック図である。同図において1は撮像素
子に入射する光量を制御するしぼり、2は光学像を電気
信号に変換する撮像素子、3は回路系の利得を変化させ
る利得制御回路、5は信号レベル検出するレベル検出回
路、7は撮像素子2を動作させるための駆動回路で、以
上は第1図の構成と同様なものである。第1図の構成と
異なるのはしぼり制御回路30は単独で動作し、システム
制御回路31の制御を受けない点であり、システム制御回
路31は撮像素子の蓄積モードを切換るため駆動回路7
と、利得制御回路3を制御する点である。
撮像装置のブロック図である。同図において1は撮像素
子に入射する光量を制御するしぼり、2は光学像を電気
信号に変換する撮像素子、3は回路系の利得を変化させ
る利得制御回路、5は信号レベル検出するレベル検出回
路、7は撮像素子2を動作させるための駆動回路で、以
上は第1図の構成と同様なものである。第1図の構成と
異なるのはしぼり制御回路30は単独で動作し、システム
制御回路31の制御を受けない点であり、システム制御回
路31は撮像素子の蓄積モードを切換るため駆動回路7
と、利得制御回路3を制御する点である。
前記のように構成された第2の実施例の蓄積時間切換固
体撮像装置について、以下その動作を説明する。
体撮像装置について、以下その動作を説明する。
撮像素子2の駆動モードは第1の実施例と同様であり、
フレーム蓄積モードとフィールド蓄積モードがある。フ
ィールド蓄積モードでは、V−ブランキング時に1つの
フィールドの信号電荷を高速転送によりリセットし、の
こりのフィールドの電荷を通常のフレーム蓄積と同様の
方法で読出す。フレーム蓄積モードはVブランキング内
の高速転送のない通常のモードである。この2つのモー
ドの切換時の制御について第6図に示す。
フレーム蓄積モードとフィールド蓄積モードがある。フ
ィールド蓄積モードでは、V−ブランキング時に1つの
フィールドの信号電荷を高速転送によりリセットし、の
こりのフィールドの電荷を通常のフレーム蓄積と同様の
方法で読出す。フレーム蓄積モードはVブランキング内
の高速転送のない通常のモードである。この2つのモー
ドの切換時の制御について第6図に示す。
時間t1の前後で光量が増加し、素子出力が時間t1で基準
レベル1になる。時間t1においてフレーム蓄積モードか
らフィールド蓄積モードに切換る。このとき撮像素子1
の出力は1/2となるので利得制御回路のゲインを1フィ
ールド走査期間後t10で倍に上げる。光量の増加にとも
ない撮像素子出力が増加し、これに合せて利得制御回路
のゲインを下げる。次にフィールド蓄積モードからフレ
ーム蓄積モードの切換について説明する。時間t4の前後
で光量が下り撮像素子出力のレベルが時間t4で基準レベ
ル2となる。時間t4においてフィールド蓄積モードから
フレーム蓄積モードに切換える。このとき撮像素子出力
のレベルが倍に増加するため、利得制御回路のゲインを
1フィールド走査期間後t20で1/2に下げ撮像装置として
信号の出力レベルを一定にして蓄積モードの切換を行な
う。
レベル1になる。時間t1においてフレーム蓄積モードか
らフィールド蓄積モードに切換る。このとき撮像素子1
の出力は1/2となるので利得制御回路のゲインを1フィ
ールド走査期間後t10で倍に上げる。光量の増加にとも
ない撮像素子出力が増加し、これに合せて利得制御回路
のゲインを下げる。次にフィールド蓄積モードからフレ
ーム蓄積モードの切換について説明する。時間t4の前後
で光量が下り撮像素子出力のレベルが時間t4で基準レベ
ル2となる。時間t4においてフィールド蓄積モードから
フレーム蓄積モードに切換える。このとき撮像素子出力
のレベルが倍に増加するため、利得制御回路のゲインを
1フィールド走査期間後t20で1/2に下げ撮像装置として
信号の出力レベルを一定にして蓄積モードの切換を行な
う。
以上の様に本実施例によれば、しぼり回路にシステム制
御回路からの制御を行なわずに、撮像素子のモード切換
を、出力信号レベルの変動なく行なうことが出来る。
御回路からの制御を行なわずに、撮像素子のモード切換
を、出力信号レベルの変動なく行なうことが出来る。
以上第1及び第2の実施例では照明の光量の状態により
蓄積モードの切換を行なった。次に第3の実施例として
照明光のフリッカの大小及び被写体の動きの大小により
蓄積モードの切換を行なうものを示す。
蓄積モードの切換を行なった。次に第3の実施例として
照明光のフリッカの大小及び被写体の動きの大小により
蓄積モードの切換を行なうものを示す。
第7図は本発明の第3の実施例を示す蓄積時間切換固体
撮像装置のブロック図である。同図において1から7ま
では第1の実施例の構成(第1図)と同様であり、説明
は省略する。第1図の構成と異なるのはフリッカ検出回
路40と、動き検出回路41とシステム制御回路42であり、
蓄積時間の切換る判断を照度のみでなく、フリッカの状
態と画像の動きの状態を用いて行なうものである。蓄積
時間切換時のしぼり制御回路6、利得制御回路3及び駆
動回路7の制御は第1の実施例と同様であるので説明は
省略する。
撮像装置のブロック図である。同図において1から7ま
では第1の実施例の構成(第1図)と同様であり、説明
は省略する。第1図の構成と異なるのはフリッカ検出回
路40と、動き検出回路41とシステム制御回路42であり、
蓄積時間の切換る判断を照度のみでなく、フリッカの状
態と画像の動きの状態を用いて行なうものである。蓄積
時間切換時のしぼり制御回路6、利得制御回路3及び駆
動回路7の制御は第1の実施例と同様であるので説明は
省略する。
以下にフリッカ検出回路、動き検出回路の動作と蓄積時
間切換の判断方法について説明する。第8図(a)はフ
リッカ検出回路のブロック図であり、40aはバンドパス
フィルタ(以下BPF)40bはレベル検出回路である。螢光
灯などの放電管で、電源が50Hzの場合、フィールド蓄積
の時間1/60秒との関係により、20Hz又は10Hzのフリッカ
が撮像信号に含まれることになる。したがって撮像信号
から20Hz,10Hzの周波数成分をBPF40aで分離し、その分
離した成分の大小をレベル検出回路40bで判定する。
間切換の判断方法について説明する。第8図(a)はフ
リッカ検出回路のブロック図であり、40aはバンドパス
フィルタ(以下BPF)40bはレベル検出回路である。螢光
灯などの放電管で、電源が50Hzの場合、フィールド蓄積
の時間1/60秒との関係により、20Hz又は10Hzのフリッカ
が撮像信号に含まれることになる。したがって撮像信号
から20Hz,10Hzの周波数成分をBPF40aで分離し、その分
離した成分の大小をレベル検出回路40bで判定する。
第8図(b)は動き検出回路のブロック図であり、41a
は1フィールド又は1フレーム期間の信号を遅延させる
メモリであり、41bは時間の異なる2つの画像信号より
撮像画像の差を求め、動き量を演算する動き検出回路で
ある。
は1フィールド又は1フレーム期間の信号を遅延させる
メモリであり、41bは時間の異なる2つの画像信号より
撮像画像の差を求め、動き量を演算する動き検出回路で
ある。
次に蓄積モードの切換判断は第8図(c)に示したフロ
ーチャートに従って行なう。
ーチャートに従って行なう。
以上の判断をシステム制御回路42で行ない、蓄積時間の
切換を行なう。このような制御を行なうことにより、フ
リッカの大きくなる照明下ではフレーム蓄積モードとし
てフリッカを減少させ、撮像被写体の動きが大きい場合
には動的解像度の高いフィールド蓄積モードに切換え、
さらに照明光量が少なくなった場合に信号のS/N比が良
いフレーム蓄積モードに切換るなど自動的に高品質な画
像が得られる条件が判断可能となり、高品質な画像が撮
像でき、しかもだれでもが使用可能な使い勝手の良いビ
デオカメラ(撮像装置)を実現することが出来る。
切換を行なう。このような制御を行なうことにより、フ
リッカの大きくなる照明下ではフレーム蓄積モードとし
てフリッカを減少させ、撮像被写体の動きが大きい場合
には動的解像度の高いフィールド蓄積モードに切換え、
さらに照明光量が少なくなった場合に信号のS/N比が良
いフレーム蓄積モードに切換るなど自動的に高品質な画
像が得られる条件が判断可能となり、高品質な画像が撮
像でき、しかもだれでもが使用可能な使い勝手の良いビ
デオカメラ(撮像装置)を実現することが出来る。
本実施例ではWGCyYeの補色色フィルタを用いた単板カメ
ラで説明を行なったが、RGBの原色色フィルタを用いる
ベイヤー方式でも、その他フレーム蓄積で用いられる色
フィルタであればすべて使用できることはいうまでもな
い。
ラで説明を行なったが、RGBの原色色フィルタを用いる
ベイヤー方式でも、その他フレーム蓄積で用いられる色
フィルタであればすべて使用できることはいうまでもな
い。
なお本実施例は、撮像素子を1つ用いた単板カラーカメ
ラを例として説明したが、多板のカメラに利用できるの
は言うまでもない。
ラを例として説明したが、多板のカメラに利用できるの
は言うまでもない。
また蓄積モード切換の判断は本実施例にかぎる必要はな
く、照明光量、フリッカ及び撮像画像の動きの3つの条
件の必要とされる度合の強いものの組合せで判断すれば
良いのは当然である。さらにこの3つの条件の判断方法
も本実施例にかぎる必要はなく目的に応じて変更するの
は当然であり、その他の条件を追加して判断することも
当然可能である。
く、照明光量、フリッカ及び撮像画像の動きの3つの条
件の必要とされる度合の強いものの組合せで判断すれば
良いのは当然である。さらにこの3つの条件の判断方法
も本実施例にかぎる必要はなく目的に応じて変更するの
は当然であり、その他の条件を追加して判断することも
当然可能である。
発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、単板カラーカメ
ラにおいても蓄積時間の切換が可能となる。また切換時
の信号レベルの変動がないため、撮像中に任意な切換が
可能であり、たとえば光量の変化を用いた蓄積時間の自
動切換も可能であり、螢光灯下の照明でフレーム蓄積モ
ードにしてフリッカの影響を小さくし、また明るい屋外
ではフィールド蓄積モードにして動的解像度を高く(ボ
ケの少なく)した画像を撮像することが出来る撮像装置
を実現することが出来、その実用的効果は大きい。
ラにおいても蓄積時間の切換が可能となる。また切換時
の信号レベルの変動がないため、撮像中に任意な切換が
可能であり、たとえば光量の変化を用いた蓄積時間の自
動切換も可能であり、螢光灯下の照明でフレーム蓄積モ
ードにしてフリッカの影響を小さくし、また明るい屋外
ではフィールド蓄積モードにして動的解像度を高く(ボ
ケの少なく)した画像を撮像することが出来る撮像装置
を実現することが出来、その実用的効果は大きい。
第1図は本発明における一実施例の蓄積時間切換固体撮
像装置のブロック図、第2図(a)は撮像素子の構造を
示す模式図、同図(b)は色フィルタの構造を示す模式
図、第3図は撮像素子の駆動タイミングを示すタイムチ
ャート、第4図は各ブロックの動作関係を示す波形図、
第5図は本発明における第2の実施例の蓄積時間切換撮
像装置のブロック図、第6図は第2の実施例の各ブロッ
クの動作関係を示す波形図、第7図は本発明における第
3の実施例の蓄積時間切換固体撮像装置のブロック図、
第8図(a)はフリッカ検出回路の回路図、同図(b)
は動き検出回路の構成図、同図(c)は蓄積モードの切
換判断の手順を示すフローチャート、第9図及び第11図
は撮像素子の構成と信号の読出し方法を説明するための
模式図、第10図(a)〜(c)及び第12図(a),
(b)は従来の撮像素子の駆動パルスを示す波形図であ
る。 1……しぼり、2……撮像素子、3……利得制御回路、
4……プロセス回路、5……レベル検出回路、6,30……
しぼり制御回路、7……駆動回路、8,31,42……システ
ム制御回路、40……フリッカ検出回路、41……動き検出
回路、40a……バンドパスフィルタ、40b……レベル判定
回路、41a……メモリ、41b……変動量演算回路、11……
ホトダイオード、12……垂直CCD、13……水平CCD、14…
…フローティングディフュージョンアンプ、15……モザ
イク色フィルタ、20……垂直転送パルス、21,24……読
出しパルス、22……水平ブランキング部、23……水平転
送パルス、25……垂直高速転送パルス、26……垂直ブラ
ンキング部。
像装置のブロック図、第2図(a)は撮像素子の構造を
示す模式図、同図(b)は色フィルタの構造を示す模式
図、第3図は撮像素子の駆動タイミングを示すタイムチ
ャート、第4図は各ブロックの動作関係を示す波形図、
第5図は本発明における第2の実施例の蓄積時間切換撮
像装置のブロック図、第6図は第2の実施例の各ブロッ
クの動作関係を示す波形図、第7図は本発明における第
3の実施例の蓄積時間切換固体撮像装置のブロック図、
第8図(a)はフリッカ検出回路の回路図、同図(b)
は動き検出回路の構成図、同図(c)は蓄積モードの切
換判断の手順を示すフローチャート、第9図及び第11図
は撮像素子の構成と信号の読出し方法を説明するための
模式図、第10図(a)〜(c)及び第12図(a),
(b)は従来の撮像素子の駆動パルスを示す波形図であ
る。 1……しぼり、2……撮像素子、3……利得制御回路、
4……プロセス回路、5……レベル検出回路、6,30……
しぼり制御回路、7……駆動回路、8,31,42……システ
ム制御回路、40……フリッカ検出回路、41……動き検出
回路、40a……バンドパスフィルタ、40b……レベル判定
回路、41a……メモリ、41b……変動量演算回路、11……
ホトダイオード、12……垂直CCD、13……水平CCD、14…
…フローティングディフュージョンアンプ、15……モザ
イク色フィルタ、20……垂直転送パルス、21,24……読
出しパルス、22……水平ブランキング部、23……水平転
送パルス、25……垂直高速転送パルス、26……垂直ブラ
ンキング部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−37777(JP,A) 特開 昭60−18069(JP,A) 特開 昭57−4672(JP,A) 実開 昭60−50568(JP,U)
Claims (4)
- 【請求項1】光学像を電気信号に変換する固体撮像素子
と、前記固体撮像素子が光を電気信号に変換する1周期
の時間(以下蓄積時間)を切換る蓄積時間制御回路と、
前記固体撮像素子に入射する光量を制御するしぼり制御
回路と、前記固体撮像素子の信号レベルを可変する利得
制御回路と、前記蓄積時間制御回路での蓄積時間切換時
に撮像素子の出力信号レベルの増加減少を前記利得制御
回路としぼり制御回路を制御して信号レベルを一定にす
るシステム制御回路より構成され、 前記蓄積時間制御回路は、照明光のフリッカが一定割合
以上であることを検出するフリッカ検出回路、又は撮像
された被写体の動きが所定値以上又は以下の検出する動
き検出回路、又は照明光量が所定量以上又は以下の検出
を行うレベル検出回路の3つの前記検出回路の検出結果
のいづれか一つ以上の結果をもとにして前記蓄積時間の
切換を行い、前記システム制御回路は、前記蓄積時間を
1フレーム走査期間(以下フレーム蓄積モード)又は1
フィールド走査期間(以下フィールド蓄積モード)に制
御し、フレーム蓄積モードからフィールド蓄積モードに
切り替えたとき、1フィールド走査期間後に前記利得制
御回路の利得を倍とし、さらにこの後前記しぼり制御回
路を制御してしぼりを光量が2倍となるまで徐々に開く
制御をし、これと同時に前記利得制御回路の利得を徐々
に半分になるよう制御し、前記利得制御回路の出力にお
いて信号レベルの変動のない制御とし、 またフィールド蓄積モードからフレーム蓄積モードに切
り替える条件になったとき、前記しぼり制御回路を制御
してしぼりを光量が1/2倍となるまで徐々に閉じる制御
をし、これと同時に前記利得制御回路の利得を徐々に倍
になるよう制御し、前記利得制御回路の出力において信
号レベルの変動のない制御としてからフィールド蓄積モ
ードからフレーム蓄積モードに切り替え、このモードの
切換から1フィールド走査期間後に前記利得制御回路の
利得を半分にすることを特徴とする蓄積時間切換固体撮
像装置。 - 【請求項2】システム制御回路は、フリッカ検出回路が
所定量以上のフリッカを検出した場合にフレーム蓄積モ
ードに切換え、その他の場合はフィールド蓄積モードに
切換えることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
蓄積時間切換固体撮像装置。 - 【請求項3】システム制御回路は、フリッカ検出回路が
所定量以上のフリッカを検出した場合、又はフリッカは
所定量以下で且つレベル検出回路が照明光量が所定量以
下と判定した場合にフレーム蓄積モードに切換え、その
他の場合はフィールド蓄積モードに切換えることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の蓄積時間切換固体撮
像装置。 - 【請求項4】システム制御回路は、フリッカ検出回路が
所定量以上のフリッカを検出した場合、又はフリッカは
所定量以下で、且つ前記動き検出回路が所定値以下の動
きを検出し、且つ前記レベル検出回路が照明光量が所定
量以下と判定した場合にフレーム蓄積モードに切換え、
その他の場合はフィールド蓄積モードに切換えることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の蓄積時間切換固
体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61165853A JPH0752926B2 (ja) | 1986-07-15 | 1986-07-15 | 蓄積時間切換固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61165853A JPH0752926B2 (ja) | 1986-07-15 | 1986-07-15 | 蓄積時間切換固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6320977A JPS6320977A (ja) | 1988-01-28 |
| JPH0752926B2 true JPH0752926B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=15820236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61165853A Expired - Fee Related JPH0752926B2 (ja) | 1986-07-15 | 1986-07-15 | 蓄積時間切換固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0752926B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2579159B2 (ja) * | 1987-03-27 | 1997-02-05 | キヤノン株式会社 | 撮像装置 |
| JPH01218272A (ja) * | 1988-02-26 | 1989-08-31 | Nec Home Electron Ltd | 電子スチルカメラ装置 |
| JPH01218273A (ja) * | 1988-02-26 | 1989-08-31 | Nec Home Electron Ltd | ビデオカメラ装置 |
| JPH0793706B2 (ja) * | 1988-03-18 | 1995-10-09 | 松下電器産業株式会社 | 撮像装置と電子スチルカメラ |
| JPH02151180A (ja) * | 1988-12-02 | 1990-06-11 | Canon Inc | 撮像装置 |
| JP4538889B2 (ja) * | 2000-04-12 | 2010-09-08 | 株式会社ニコン | 撮像装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5637777A (en) * | 1979-09-05 | 1981-04-11 | Canon Inc | Flicker preventing system for solid state image pickup device |
| JPS574672A (en) * | 1980-06-11 | 1982-01-11 | Hitachi Ltd | Solid-state pickup device |
| JPS6018069A (ja) * | 1983-07-12 | 1985-01-30 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| JPS6050568U (ja) * | 1983-09-14 | 1985-04-09 | ミノルタ株式会社 | 電子スチルカメラ |
-
1986
- 1986-07-15 JP JP61165853A patent/JPH0752926B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6320977A (ja) | 1988-01-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |