JPH08223488A - Television camera device - Google Patents

Television camera device

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Publication number
JPH08223488A
JPH08223488A JP7030715A JP3071595A JPH08223488A JP H08223488 A JPH08223488 A JP H08223488A JP 7030715 A JP7030715 A JP 7030715A JP 3071595 A JP3071595 A JP 3071595A JP H08223488 A JPH08223488 A JP H08223488A
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JP
Japan
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pixel
video signal
solid
video
signal
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Pending
Application number
JP7030715A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Aoki
鋭明 青木
Masataka Shimada
正孝 島田
Tetsushi Sakasegawa
哲志 酒瀬川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH08223488A publication Critical patent/JPH08223488A/en
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Abstract

PURPOSE: To attain gradation reproduction of a high luminance part over a saturation level of a solid-state image pickup element by utilizing an electronic shutter function of a CCD. CONSTITUTION: A picture element signal by one field is generated from a different light reception storage time from odd-numbered horizontal picture element lines and even-numbered horizontal picture element lines of picture elements arranged on a base of a solid-state image pickup section 1000 and the two picture element signals are converted into a video signal by picture element/ video circuits 3100,3200. The video signal generated in a longer light receiving storage time in the two video signals is subject to high luminance compression in a ν correction compression circuit 4000 and added to the video signal generated in a short light receiving storage time at an adder 5000 to generate a video signal for one field. Thus, highlight part and low luminance part are simultaneously reproduced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、例えばCCD等の固
体撮像素子を用いたテレビジョンカメラ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a television camera device using a solid-state image pickup device such as a CCD.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、CCD等の固体撮像素子を用
いたテレビジョンカメラ装置にあっては、固体撮像素子
の最大信号出力レベル(飽和レベル)に応じてプリニー
処理及びニー処理を行って映像信号の高輝度成分を圧縮
することで、輝度差(ダイナミックレンジ)の大きい映
像の再生に寄与している。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a television camera device using a solid-state image pickup device such as a CCD, an image is produced by performing a plenary process and a knee process according to the maximum signal output level (saturation level) of the solid-state image pickup device. By compressing the high-luminance component of the signal, it contributes to the reproduction of an image with a large luminance difference (dynamic range).

【0003】従来のテレビジョンカメラ装置のプリニー
処理およびニー処理による高輝度圧縮例を図7に示す。
まず、プリニー処理回路により、通常200%(図7中
点D)程度以上の高輝度成分に対し圧縮を行う。例えば
600%(図7中点A)程度の高輝度成分は300%
(図7中点B)程度に圧縮される。
FIG. 7 shows an example of high-brightness compression by a pudding process and a knee process of a conventional television camera device.
First, the prinny processing circuit normally compresses high-luminance components of about 200% (point D in FIG. 7) or more. For example, a high luminance component of about 600% (point A in FIG. 7) is 300%.
(The point B in FIG. 7) is compressed.

【0004】このプリニー処理後、ガンマ回路、輪郭補
償回路等を経て、ニー処理回路により、通常95%(図
7中点E)程度以上の輝度成分に対し圧縮を行う。例え
ばプリニー処理後の300%(図7中点B)程度の高輝
度成分が105%(図7中点C)程度まで圧縮される。
After the pleni processing, a gamma circuit, a contour compensating circuit and the like are used, and then the knee processing circuit compresses luminance components of about 95% (point E in FIG. 7) or more. For example, the high-brightness component of about 300% (point B in FIG. 7) after the pliny process is compressed to about 105% (point C in FIG. 7).

【0005】しかしながら、上記のような従来のテレビ
ジョンカメラ装置では、CCD等の固体撮像素子の最大
信号出力レベル(飽和レベル、通常600%程度)以上
の高輝度部分を有する被写体に対しては、出力レベルの
飽和とプリニー処理、ニー処理のような圧縮により高輝
度成分がほぼ一定に制限されてしまうため、階調表現が
できないという問題があった。
However, in the conventional television camera device as described above, for a subject having a high brightness portion equal to or higher than the maximum signal output level (saturation level, usually about 600%) of the solid-state image pickup device such as CCD, Due to the saturation of the output level and the compression such as the Prinny process and the Knee process, the high-luminance component is limited to a substantially constant level.

【0006】この問題に対し、従来では、カメラの絞り
(アイリス)やシャッタ速度等を調整し、信号レベル全
体を下げることにより対処している。しかしながら、こ
のような方法では屋内の人物を屋外(窓外)の風景と合
わせて撮像する場合のように、輝度差の大きいシーンを
撮像した際には、低輝度部のレベルも下がってしまい、
見にくくなってしまうため、高輝度部と低輝度部を同時
に再現することができないという問題があった。
Conventionally, this problem has been dealt with by adjusting the aperture (iris) and shutter speed of the camera to lower the overall signal level. However, with such a method, when capturing a scene with a large luminance difference, such as when capturing an image of a person indoors outdoors (outside the window), the level of the low-luminance portion also drops,
Since it becomes difficult to see, there is a problem that the high-luminance portion and the low-luminance portion cannot be reproduced at the same time.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のテレビジョンカメラ装置では、CCD等の固体撮像
素子の最大信号出力レベル(飽和レベル)によって高輝
度部の再現が制限されるため、飽和レベルを越える高輝
度部の階調の再現がほぼ一定になってしまったり、高輝
度部と低輝度部の再現を同時に行うことができないとい
う問題があった。
As described above, in the conventional television camera device, the reproduction of the high-luminance portion is limited by the maximum signal output level (saturation level) of the solid-state image sensor such as CCD. There are problems that the reproduction of the gradation of the high-luminance portion exceeding the saturation level becomes almost constant, and that the reproduction of the high-luminance portion and the low-luminance portion cannot be performed at the same time.

【0008】この発明は上記の問題を解決すべくなされ
たもので、固体撮像素子の飽和レベル以上の高輝度部の
再現を可能とし、高輝度部と低輝度部の再現を同時に行
うことが可能な広ダイナミックレンジのテレビジョンカ
メラ装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to reproduce a high-brightness portion above the saturation level of a solid-state image sensor, and to reproduce a high-brightness portion and a low-brightness portion at the same time. A wide dynamic range television camera device is provided.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明に係るテレビジョンカメラ装置は、駆動
パルスによって制御され、1フィールド分の画素信号
を、奇数番目の水平画素ラインと偶数番目の水平画素ラ
インとで別々の受光蓄積時間で生成し、これら2つの画
素信号の内、受光蓄積時間が一方の画素信号の受光蓄積
時間以下の画素信号を第1の画素信号とし、残る他方の
画素信号を第2の画素信号として2系統出力を行う固体
撮像部と、この固体撮像部を制御する駆動パルスを生成
する駆動パルス生成部と、第1、第2の画素信号をそれ
ぞれ第1、第2の映像信号に変換する画素/映像変換手
段と、第1、第2の映像信号をそれぞれ適性レベルに補
正するレベル補正手段と、このレベル補正手段でレベル
補正された第1、第2の映像信号を加算して1フィール
ドの映像信号を生成する加算手段とを具備して構成する
ようにした。
In order to achieve the above-mentioned object, a television camera device according to the present invention controls pixel signals for one field by driving pulses, and outputs pixel signals for one field to odd-numbered horizontal pixel lines and even-numbered horizontal pixel lines. The second horizontal pixel line and the second horizontal pixel line are generated at different light receiving and accumulating times, and the pixel signal of the light receiving and accumulating time of one of these two pixel signals is equal to or shorter than the light receiving and accumulating time of the one pixel signal is set as the first pixel signal, and the other is left. Solid-state image pickup unit that outputs two systems using the pixel signal of No. 2 as a second pixel signal, a drive pulse generation unit that generates a drive pulse for controlling the solid-state image pickup unit, and a first pixel signal and a second pixel signal, respectively. , A pixel / video converting means for converting into a second video signal, a level correcting means for correcting the first and second video signals to appropriate levels, respectively, and a first and a first level corrected by the level correcting means. By adding the video signal so as to configured by including an adding means for generating a video signal of one field.

【0010】[0010]

【作用】上記構成によるテレビジョンカメラ装置では、
1フィールド分の画素信号を、固体撮像部の基板上に配
列された画素の奇数番目の水平画素ラインと偶数番目の
水平画素ラインとで別々の受光蓄積時間で生成し、これ
ら2つの画素信号を画素/映像変換手段によってそれぞ
れ映像信号に変換した後、受光蓄積時間の短い方(同じ
の場合はどちらか一方)の映像信号と受光蓄積時間の長
い方(同じの場合は残る一方)の映像信号をそれぞれ適
性レベルに補正し、加算して1フィールド分の映像信号
を生成する。
In the television camera device having the above structure,
Pixel signals for one field are generated at different light-receiving and accumulating times for the odd-numbered horizontal pixel lines and the even-numbered horizontal pixel lines of the pixels arranged on the substrate of the solid-state imaging unit, and these two pixel signals are generated. After being converted into video signals by the pixel / video conversion means, respectively, a video signal having a shorter light-receiving and accumulating time (either one in the case of the same) and a video signal having a longer light-receiving and accumulating time (the one remaining in the same case) Are corrected to appropriate levels and added to generate a video signal for one field.

【0011】すなわち、固体撮像部で撮像される被写体
の通常の受光蓄積時間では飽和レベル以上となる高輝度
部は、短い受光蓄積時間で撮像されることにより飽和レ
ベルに達しない画素信号として取り込まれ、低輝度部
は、上記短い受光蓄積時間以上の受光蓄積時間で撮像さ
れることにより通常の画素信号として取り込まれ、後段
のレベル補正手段によってそれぞれ適正レベルに補正さ
れることにより、高輝度から低輝度まで同時に再現する
ことを可能にしている。
That is, the high-intensity part of the object imaged by the solid-state image pickup part, which is equal to or higher than the saturation level in the normal light-reception accumulation time, is captured as a pixel signal which does not reach the saturation level by being imaged in a short light-reception accumulation time. The low-luminance portion is captured as a normal pixel signal by being imaged for a light-reception and accumulation time that is longer than the above-described short light-reception and accumulation time, and is corrected to an appropriate level by the level correction means in the subsequent stage, so that the low-luminance portion changes from high-luminance to low-lightness. It is possible to reproduce even brightness at the same time.

【0012】[0012]

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
詳細に説明する。図1は、この発明に係るテレビジョン
カメラ装置の構成を示すものである。固体撮像部1000
は、CCDによる固体撮像素子からなり、CCD駆動回
路2000からのCCD駆動パルスにしたがって、入射光を
光電変換して蓄積し、1フィールド分の画素信号を奇数
ラインの信号と偶数ラインの信号に分割して画素信号O
SAおよびOSBとして出力する。これらの画素信号O
SA,OSBはそれぞれ画素/映像変換回路3100,3200
に供給される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of a television camera device according to the present invention. Solid-state imaging unit 1000
Is a solid-state image pickup device using a CCD, and photoelectrically converts incident light according to a CCD drive pulse from the CCD drive circuit 2000 and accumulates the pixel signal for one field into an odd line signal and an even line signal. And pixel signal O
Output as SA and OSB. These pixel signals O
SA and OSB are pixel / video conversion circuits 3100 and 3200, respectively.
Is supplied to.

【0013】画素/映像変換回路3100および3200は、例
えば相関二重サンプリング回路あるいは遅延差雑音除去
回路等のノイズ低減回路からなり、画素信号を映像信号
に変換するもので、画素/映像変換回路3100から出力さ
れる映像信号は直接加算器5000に供給され、画素/映像
変換回路3200から出力される映像信号はニー補正圧縮回
路4000に供給される。
Pixel / video conversion circuits 3100 and 3200 are each composed of a noise reduction circuit such as a correlated double sampling circuit or a delay difference noise removal circuit and convert a pixel signal into a video signal. The video signal output from the pixel / video conversion circuit 3200 is directly supplied to the adder 5000, and the video signal output from the pixel / video conversion circuit 3200 is supplied to the knee correction compression circuit 4000.

【0014】このニー補正圧縮回路4000は、入力映像信
号の高輝度成分を圧縮するニー補正を行うものである。
ここで高輝度圧縮の施された映像信号は上記加算器5000
に供給され、画素/映像変換回路3100からの映像信号と
加算されて1フィールド分の映像信号として出力され
る。
The knee correction compression circuit 4000 performs knee correction for compressing the high luminance component of the input video signal.
Here, the video signal subjected to high-intensity compression is the above-mentioned adder 5000.
Are added to the video signal from the pixel / video conversion circuit 3100 and output as a video signal for one field.

【0015】次に、図2を参照して上記固体撮像部1000
の具体的な構成を説明する。図2は固体撮像部1000の構
成を示す図である。この固体撮像部1000は、光電変換を
行い電荷を蓄積するフォトダイオード1111〜11mnが半導
体基板上に碁盤目状にm行(水平行)n列(垂直列)で
配設され、垂直CCD1201〜120nがそれぞれ上記フォト
ダイオードの列である垂直画素ラインV1 〜Vn に隣接
して設けられている。
Next, referring to FIG. 2, the solid-state image pickup unit 1000 described above.
The specific configuration of will be described. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the solid-state imaging unit 1000. In this solid-state imaging unit 1000, photodiodes 1111 to 11mn for performing photoelectric conversion and accumulating charges are arranged on a semiconductor substrate in a grid pattern in m rows (horizontal rows) and n columns (vertical columns), and vertical CCDs 1201 to 120n. Are provided adjacent to the vertical pixel lines V1 to Vn which are the columns of the photodiodes.

【0016】垂直CCD1201〜120nは、前述のCCD駆
動回路2000より供給されるCCD駆動パルスFVI1 〜
FVI4 によって制御され、それぞれ対応した垂直画素
ラインV1 〜Vn の1フィールド当りに受光蓄積された
電荷を読み出すもので、垂直画素ラインV1 〜Vn 上の
奇数番目の画素の電荷群(以下、odd電荷群と略称す
る)と偶数番目の画素の電荷群(以下、even電荷群
と略称する)とに分割して、それぞれ一度に読み出し、
読み出した電荷を加算することなく、垂直方向に自在に
転送するものである。読み出したodd電荷群とeve
n電荷群の内、一方はメモリ部1311〜131nに転送され、
他方は反転型メモリ部1321〜132nに転送される。
The vertical CCDs 1201 to 120n have CCD drive pulses FVI1 to CCD supplied from the CCD drive circuit 2000 described above.
The charge stored in each field of the corresponding vertical pixel lines V1 to Vn, which is controlled by the FVI4, is read out. The charge groups of odd-numbered pixels on the vertical pixel lines V1 to Vn (hereinafter referred to as odd charge groups) are read out. And a charge group of an even-numbered pixel (hereinafter abbreviated as an even charge group) and read out at once.
The read charges are freely transferred in the vertical direction without being added. The read odd charge group and eve
One of the n charge groups is transferred to the memory units 1311 to 131n,
The other is transferred to the inverting memory units 1321 to 132n.

【0017】メモリ部1311〜131nおよび反転型メモリ部
1321〜132nは、前述の半導体基板上にそれぞれ対応する
垂直CCD1201〜120nの上端および下端に隣接して配設
され、前述のCCD駆動回路2000より供給されるCCD
駆動パルスFVS1 〜FVS4 およびFVC1 〜FVC
4 によってそれぞれ制御される。
Memory units 1311 to 131n and inversion type memory unit
1321 to 132n are arranged adjacent to the upper and lower ends of the corresponding vertical CCDs 1201 to 120n on the semiconductor substrate, respectively, and are supplied from the CCD driving circuit 2000.
Drive pulses FVS1 to FVS4 and FVC1 to FVC
Controlled by 4 respectively.

【0018】メモリ部1311〜131nは、転送されてきた電
荷群をそれぞれ転送されてきた順序で1画素分づつ水平
CCD1410に転送する。反転型メモリ部1321〜132nは、
信号転送部(図示しない)がサークル状に形成されてお
り、メモリ内を転送することにより、転送されてきた電
荷群をそれぞれ転送されてきた順序とは逆の順序で1画
素分づつ水平CCD1420に転送する。
The memory units 1311 to 131n transfer the transferred charge groups to the horizontal CCD 1410 one pixel at a time in the order of transfer. The inverting memory units 1321 to 132n are
A signal transfer unit (not shown) is formed in a circle, and by transferring in the memory, the transferred charge groups are transferred to the horizontal CCD 1420 in units of one pixel in the reverse order of the transfer order. Forward.

【0019】すなわち、odd電荷群とeven電荷群
の内、一方はメモリ部1311〜131nによって、他方は反転
型メモリ部1321〜132nによって、それぞれ水平CCD14
10および水平CCD1420に水平画素ラインH1 〜Hm の
1行分の電荷が加算されることなく転送される。
That is, of the odd charge group and the even charge group, one of them is a memory unit 1311 to 131n, and the other is an inversion type memory unit 1321 to 132n.
The charges for one row of the horizontal pixel lines H1 to Hm are transferred to 10 and the horizontal CCD 1420 without being added.

【0020】水平CCD1410および水平CCD1420は、
前述の半導体基板上にそれぞれメモリ部1311〜131nおよ
び反転型メモリ部1321〜132nの垂直CCD1201〜120nと
隣接しない側の一端に配設され、メモリ部1311〜131nお
よび反転型メモリ部1321〜132nより転送されてきた水平
画素ラインH1 〜Hm の1行分の電荷をそれぞれ出力ア
ンプ1510および1520に加算することなく出力する。
The horizontal CCD 1410 and the horizontal CCD 1420 are
The memory units 1311 to 131n and the reversal type memory units 1321 to 132n are arranged on one end of the semiconductor substrate, which is not adjacent to the vertical CCDs 1201 to 120n, respectively. The transferred charges for one row of the horizontal pixel lines H1 to Hm are output to the output amplifiers 1510 and 1520 without being added, respectively.

【0021】この出力アンプ1510および1520は、画素信
号を増幅し、それぞれ画素信号OSAおよびOSBとし
て出力する。次に、図2乃至図3を参照してCCD駆動
回路2000の供給する駆動パルスについて、説明する。図
3は、CCD駆動回路2000の供給する駆動パルスの一例
を示す図で、図3の左半面および右半面は、それぞれo
ddフィールドおよびevenフィールドにおける駆動
パルス出力例を示すものである。
The output amplifiers 1510 and 1520 amplify the pixel signals and output them as pixel signals OSA and OSB, respectively. Next, the drive pulse supplied by the CCD drive circuit 2000 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram showing an example of drive pulses supplied by the CCD drive circuit 2000. The left half surface and the right half surface of FIG.
9 illustrates an example of drive pulse output in a dd field and an even field.

【0022】まず、oddフィールドの場合について説
明する。ブランキング期間Aでは高速掃出しパルスによ
り垂直CCD1201〜120n内に残る電荷を掃出す。続く期
間FS1 では画素上のodd電荷群のみを垂直CCD12
01〜120nに読出し(フィールドシフト)、期間B中に反
転型メモリ部1321〜132nに転送する。次いで、期間FS
2 ではeven電荷群のみを垂直CCD1201〜120nに読
出す(フィールドシフト)。
First, the case of the odd field will be described. In the blanking period A, the electric charges remaining in the vertical CCDs 1201 to 120n are swept by the high-speed sweep pulse. In the following period FS1, only the odd charge group on the pixel is transferred to the vertical CCD 12
The data is read (field shift) from 01 to 120n and transferred to the inversion type memory units 1321 to 132n during the period B. Then, the period FS
In step 2, only the even charge group is read out to the vertical CCDs 1201 to 120n (field shift).

【0023】ただし、期間FS1 で読み出される電荷群
はCCDの電子シャッタ機能により期間FS2 で読み出
される電荷群の受光蓄積時間(シャッタスピード)以下
に設定されているものとする。
However, it is assumed that the charge group read out in the period FS1 is set by the electronic shutter function of the CCD to be equal to or shorter than the light receiving and accumulating time (shutter speed) of the charge group read out in the period FS2.

【0024】次のC期間中では、垂直CCD1201〜120n
に読出されたeven電荷群をメモリ部1311〜131nに転
送する。期間C(図2中の期間C´)に、反転ストレー
ジ側では転送動作を継続し、転送されてきた電荷の順序
を反転させる処理を行う。
During the next C period, the vertical CCDs 1201 to 120n
The even charge group read out to the memory unit 1311 to 131n is transferred. During the period C (the period C ′ in FIG. 2), the transfer operation is continued on the inversion storage side, and the process of inverting the order of the transferred charges is performed.

【0025】次に、evenフィールドの場合について
説明する。ブランキング期間Aでは同様に高速掃出しパ
ルスにより垂直CCD1201〜120n内に残る電荷を掃出し
た後、上述のoddフィールドの場合とは逆に、先にe
ven電荷群のみを期間FS1 で垂直CCD1201〜120n
に読出し、期間B中に反転型メモリ部1321〜132nに転送
する。次いで、期間FS2 ではodd電荷群のみを垂直
CCD1201〜120nに読出す。
Next, the case of the even field will be described. In the blanking period A, after the charges remaining in the vertical CCDs 1201 to 120n are similarly swept out by the high-speed sweeping pulse, in contrast to the above-mentioned odd field, the e
vertical CCDs 1201 to 120n in the period FS1 only for the ven charge group
, And transfer to the inverting memory units 1321 to 132n during the period B. Next, in the period FS2, only the odd charge group is read out to the vertical CCDs 1201 to 120n.

【0026】すなわちこのような駆動パルスの制御によ
り、odd電荷群とeven電荷群の転送対象(メモリ
部1311〜131n、反転型メモリ部1321〜132n)と受光蓄積
時間がフィールド毎に入れ代わるため、odd電荷群と
even電荷群の内、受光蓄積時間の短い方(同じの場
合はどちらか一方)の電荷群は、反転型メモリ部1321〜
132nに供給され、水平CCD1420および出力アンプ1520
を介して画素信号OSAとして出力され、受光蓄積時間
の長い方(同じの場合は残る一方)の電荷群は、メモリ
部1311〜131nに供給され、水平CCD1410および出力ア
ンプ1510を介して画素信号OSBとして出力される。
That is, by controlling the driving pulse as described above, the transfer targets (memory sections 1311 to 131n, inversion type memory sections 1321 to 132n) of the odd charge group and the even charge group and the light reception accumulation time are switched field by field. Of the electric charge group and the even electric charge group, the electric charge group having the shorter light-receiving and accumulating time (either one in the case of the same) is the inverting memory unit 1321 to
132n, horizontal CCD 1420 and output amplifier 1520
The electric charge group that is output as the pixel signal OSA via the horizontal direction and has the longer light-receiving and accumulating time (the other remains when the same is the case) is supplied to the memory units 1311 to 131n, and passes through the horizontal CCD 1410 and the output amplifier 1510 to generate the pixel signal OSB. Is output as.

【0027】図4を参照して、上記構成におけるテレビ
ジョンカメラ装置の動作を以下に説明する。図4は、入
射光に対する映像信号出力の特性を示す図である。固体
撮像部1000で撮像された被写体の飽和レベル以上の高輝
度部は、CCDの電子シャッタ機能を利用して短い受光
蓄積時間で撮像されることにより飽和レベルに達しない
画素信号OSAとして取り込まれる。一方、低輝度部
は、上記短い受光蓄積時間以上の受光蓄積時間で撮像さ
れることにより、通常の画素信号OSBとして取り込ま
れる。このようにして撮像された画素信号OSAおよび
画素信号OSBは、それぞれ第1の映像信号(図4中の
破線A)および第2の映像信号に変換される。
The operation of the television camera device having the above configuration will be described below with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing a characteristic of a video signal output with respect to incident light. The high-brightness portion of the subject that is at or above the saturation level captured by the solid-state image capturing unit 1000 is captured as a pixel signal OSA that does not reach the saturation level by capturing an image in a short light reception and accumulation time using the electronic shutter function of the CCD. On the other hand, the low-brightness portion is captured as a normal pixel signal OSB by being imaged for a light reception / accumulation time longer than the short light reception / accumulation time. The pixel signal OSA and the pixel signal OSB thus imaged are converted into a first video signal (broken line A in FIG. 4) and a second video signal, respectively.

【0028】第2の映像信号は、ニー補正圧縮回路4000
の高輝度圧縮により適性レベルに補正され(図4中の破
線B)、加算器5000によって第1の映像信号と加算さ
れ、図4中の実線(A+B)で示すような傾き(階調)
を持つ1フィールドの映像信号として出力される。
The second video signal is a knee correction compression circuit 4000.
Is corrected to an appropriate level by high-intensity compression (dotted line B in FIG. 4), added with the first video signal by the adder 5000, and is inclined (gradation) as shown by the solid line (A + B) in FIG.
Is output as a 1-field video signal.

【0029】この時、第2の映像信号に対するニー補正
圧縮は、後段に設けられるホワイトクリップ回路のクリ
ップレベル以下(通常105〜110%に対し95%
位)に設定することにより、加算器5000から出力される
映像信号が上記ホワイトクリップ回路によって高輝度圧
縮されることを防ぎ、高輝度部再現効果を上げている。
At this time, the knee correction compression for the second video signal is less than or equal to the clip level of the white clip circuit provided in the subsequent stage (usually 95% to 105% to 110%).
By setting it to (1), the video signal output from the adder 5000 is prevented from being compressed with high brightness by the white clip circuit, and the high brightness part reproduction effect is enhanced.

【0030】従来技術においても、2系統出力の画素信
号の内、一方の画素信号について電子シャッタをかけて
取り出し垂直解像度を改善する手法があるが、この場合
はシャッターをかけない(受光蓄積時間が長い)信号は
固体撮像部の出力がそのままの為、加算して得られる映
像信号の高輝度部がその後のニー、ガンマ回路により圧
縮されてしまい、ほとんどダイナミックレンジ改善効果
が得られなかった。
In the prior art, there is also a method of improving the vertical resolution by applying an electronic shutter to one pixel signal of the two-system output pixel signals, but in this case, no shutter is applied (light reception accumulation time). Since the output of the solid-state image pickup unit remains unchanged, the high-brightness part of the video signal obtained by addition is compressed by the subsequent knee and gamma circuits, and the effect of improving the dynamic range is hardly obtained.

【0031】また、本発明のように、別々に電子シャッ
タをかける電子シャッタ機能によれば、例えば画素信号
OSBを電子シャッタをかけずに(最低のシャッタ速
度)、例えば1/60秒で生成した場合に比べ、画素信
号OSAをシャッタ速度1/600秒で生成すると、シ
ャッターをかけない時の10倍の高輝度部が同時に取り
出せる。すなわち最大出力レベルが600%の固体撮像
部ならば、その10倍すなわち6000%の信号が取り
出され、同時に低輝度部も画素信号OSBにより取り出
し可能となる。
According to the electronic shutter function of separately applying the electronic shutter as in the present invention, for example, the pixel signal OSB is generated without the electronic shutter (the lowest shutter speed) at 1/60 seconds, for example. Compared to the case, when the pixel signal OSA is generated at a shutter speed of 1/600 seconds, a high-luminance portion 10 times as high as when the shutter is not applied can be taken out at the same time. That is, if the maximum output level is 600%, the solid-state imaging unit can take out a signal that is ten times as high, that is, 6000%, and at the same time, the low-luminance portion can be taken out by the pixel signal OSB.

【0032】したがって、従来のテレビジョンカメラ装
置では、撮像素子の特性上、600%程度までの信号し
か階調の再現ができなかったが、本装置においては、C
CDのシャッタ速度特性に応じて数千%の信号まで再現
可能となり、高輝度から低輝度まで同時に再現すること
を可能となる。
Therefore, in the conventional television camera device, due to the characteristics of the image pickup device, the gradation of only a signal up to about 600% could be reproduced.
It is possible to reproduce up to several thousand% of the signal according to the shutter speed characteristic of the CD, and it is possible to simultaneously reproduce from high brightness to low brightness.

【0033】尚、この発明は上記実施例に限定されるも
のではない。上記実施例では、2線同時読出し方式のC
CD撮像素子を用いた場合について説明したが、CCD
以外の撮像素子においても同様の読み出しが可能な素子
ならば本発明を適用可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment. In the above embodiment, the two-wire simultaneous reading method C is used.
The case where a CD image sensor is used has been described.
The present invention can be applied to any other image pickup element as long as the element can perform the same reading.

【0034】また、図5に示すように、受光蓄積時間の
長い映像信号に対して、ニー補正圧縮回路の代わりにホ
ワイトクリップ回路を設け、加算して得られる映像信号
が後段のホワイトクリップ回路(図示していない)でク
リップされないレベルまで高輝度部を除去しておくよう
にしても同様の効果が得られる。
Further, as shown in FIG. 5, a white clip circuit is provided in place of the knee correction compression circuit for a video signal having a long light receiving and accumulating time, and a video signal obtained by adding the white clip circuit ( The same effect can be obtained by removing the high-brightness portion to a level at which it is not clipped (not shown).

【0035】さらに、上記ではodd電荷群とeven
電荷群を別々に読み出して転送しているが、奇数番目の
画素と偶数番目の画素から同時に電荷の読み出して転送
が可能な固体撮像部を用いたテレビジョンカメラ装置に
おいても適用可能である。
Furthermore, in the above, the odd charge group and even
Although the charge groups are separately read and transferred, the present invention is also applicable to a television camera device using a solid-state imaging unit that can simultaneously read and transfer charges from odd-numbered pixels and even-numbered pixels.

【0036】図6は電荷を同時に読み出せるテレビジョ
ンカメラ装置の電荷の読み出しパルスの一例を示す図で
ある。図6中読み出しパルスFSAおよび読み出しパル
スFSBは、それぞれ奇数番目の画素および偶数番目の
画素に対する読み出しパルスである。期間t1 およびt
2 は、共に受光蓄積時間を表す。この場合、1フィール
ド毎に読み出し対象となる画素が入れ代わる。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a charge read pulse of a television camera device capable of simultaneously reading charges. The read pulse FSA and the read pulse FSB in FIG. 6 are read pulses for odd-numbered pixels and even-numbered pixels, respectively. Periods t1 and t
2 both represent the received light storage time. In this case, the pixels to be read are replaced for each field.

【0037】このように、受光蓄積時間t1 と受光蓄積
時間t2 は同時(重複する期間)に行うことにより、電
荷を同時に転送するような固体撮像部にも適用可能とな
る。また、このように受光蓄積時間を同時(重複する期
間)に行うことは、解像度改善にも寄与する。その他、
この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を施して
も同様に実施可能であることはいうまでもない。
As described above, by performing the light receiving and accumulating time t1 and the light receiving and accumulating time t2 at the same time (overlapping period), it is possible to apply to a solid-state image pickup section in which charges are simultaneously transferred. In addition, performing the light reception accumulation time at the same time (overlapping periods) also contributes to resolution improvement. Other,
It goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

【0038】[0038]

【発明の効果】この発明によれば、固体撮像素子の飽和
レベル以上の高輝度部の階調再現を可能とし、高輝度部
と低輝度部の再現を同時に行うことが可能な広ダイナミ
ックレンジのテレビジョンカメラ装置を提供することが
できる。
According to the present invention, it is possible to reproduce the gradation of the high-luminance portion above the saturation level of the solid-state image pickup element, and to reproduce the high-luminance portion and the low-luminance portion at a wide dynamic range. A television camera device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明に係るテレビジョンカメラ装置の一実
施例の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a television camera device according to the present invention.

【図2】上記実施例の固体撮像部の構成例を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a solid-state imaging unit according to the above-described embodiment.

【図3】上記実施例の固体撮像部の駆動パルスの一例を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of drive pulses for the solid-state imaging unit of the above-described embodiment.

【図4】上記実施例の入射光輝度に対する映像信号出力
の特性を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating characteristics of an image signal output with respect to incident light luminance in the above-described embodiment.

【図5】上記実施例のニー補正圧縮回路の代わりにホワ
イトクリップ回路を用いた場合の入射光輝度に対する映
像信号出力の特性を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining characteristics of a video signal output with respect to incident light luminance when a white clip circuit is used instead of the knee correction compression circuit of the above embodiment.

【図6】電荷を同時に転送する固体撮像部を用いた場合
の読み出しパルスの一例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a read pulse when a solid-state imaging unit that simultaneously transfers charges is used.

【図7】従来のテレビジョンカメラ装置のニー補正圧縮
を説明する図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating knee correction compression of a conventional television camera device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1000…固体撮像部、1111〜11mn…フォトダイオード、12
01〜120n…垂直CCD、1311〜131n…メモリ部、1321〜
132n…反転型メモリ部、1410,1420…水平CCD、151
0,1520…出力アンプ、2000…CCD駆動回路、3100,3
200…画素/映像変換回路、4000…ニー補正圧縮回路、5
000…加算器、H1 〜Hm …水平画素ライン、V1 〜Vn
…垂直画素ライン。
1000 ... Solid-state imaging unit, 1111-1mn ... Photodiode, 12
01-120n ... Vertical CCD, 1311-131n ... Memory part, 1321-
132n ... Inversion type memory unit, 1410, 1420 ... Horizontal CCD, 151
0,1520 ... Output amplifier, 2000 ... CCD drive circuit, 3100,3
200 ... Pixel / video conversion circuit, 4000 ... Knee correction compression circuit, 5
000 ... Adder, H1 to Hm ... Horizontal pixel line, V1 to Vn
… Vertical pixel lines.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 駆動パルスによって制御され、1フィー
ルド分の画素信号を、奇数番目の水平画素ラインと偶数
番目の水平画素ラインとで別々の受光蓄積時間で生成
し、これら2つの画素信号の内、受光蓄積時間が一方の
画素信号の受光蓄積時間以下の画素信号を第1の画素信
号とし、残る他方の画素信号を第2の画素信号として2
系統出力を行う固体撮像部と、 この固体撮像部を制御する駆動パルスを生成する駆動パ
ルス生成部と、 前記第1、第2の画素信号をそれぞれ第1、第2の映像
信号に変換する画素/映像変換手段と、 前記第1、第2の映像信号をそれぞれ適性レベルに補正
するレベル補正手段と、 このレベル補正手段でレベル補正された前記第1、第2
の映像信号を加算して1フィールドの映像信号を生成す
る加算手段とを具備することを特徴とするテレビジョン
カメラ装置。
1. A pixel signal for one field, which is controlled by a drive pulse, is generated in an odd-numbered horizontal pixel line and an even-numbered horizontal pixel line at different light receiving and accumulation times. , A pixel signal whose light-reception accumulation time is equal to or shorter than the light-reception accumulation time of one pixel signal is used as a first pixel signal, and the other remaining pixel signal is used as a second pixel signal.
A solid-state image pickup unit that outputs a system, a drive pulse generation unit that generates a drive pulse that controls the solid-state image pickup unit, and a pixel that converts the first and second pixel signals into first and second video signals, respectively. / Video conversion means, level correction means for correcting the first and second video signals to appropriate levels, respectively, and the first and second levels corrected by the level correction means
And a video signal of 1 field to generate a video signal of one field.
【請求項2】 前記固体撮像部は、前記奇数番目と前記
偶数番目の水平画素ラインの受光蓄積時間を1フィール
ド毎に交換して前記第1、第2の画素信号を生成するこ
とを特徴とする請求項1記載のテレビジョンカメラ装
置。
2. The solid-state imaging unit exchanges the light-receiving and accumulating times of the odd-numbered and even-numbered horizontal pixel lines for each field to generate the first and second pixel signals. The television camera device according to claim 1.
【請求項3】 前記レベル補正手段は、前記第2の映像
信号の高輝度部のレベル補正を行うことを特徴とする請
求項1記載のテレビジョンカメラ装置。
3. The television camera device according to claim 1, wherein the level correction means corrects the level of a high-luminance portion of the second video signal.
【請求項4】 前記レベル補正手段は、ニー補正により
高輝度圧縮を行うことを特徴とする請求項3記載のテレ
ビジョンカメラ装置。
4. The television camera device according to claim 3, wherein the level correction means performs high brightness compression by knee correction.
【請求項5】 前記レベル補正手段は、ホワイトクリッ
プにより高輝度部の除去を行うことを特徴とする請求項
3記載のテレビジョンカメラ装置。
5. The television camera device according to claim 3, wherein the level correcting means removes a high-luminance portion by a white clip.
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