JP2884185B2 - ビデオカメラ装置 - Google Patents

ビデオカメラ装置

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JP2884185B2
JP2884185B2 JP2285948A JP28594890A JP2884185B2 JP 2884185 B2 JP2884185 B2 JP 2884185B2 JP 2285948 A JP2285948 A JP 2285948A JP 28594890 A JP28594890 A JP 28594890A JP 2884185 B2 JP2884185 B2 JP 2884185B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、撮像素子の固定パターンノイズを抑圧す
る回路を備えたビデオカメラ装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、光電変換機能と蓄積電荷の増幅,読み出し及び
リセット機能をもつ、静電誘導トランジスタ(Static I
nduction Transistor:SITと略称されている)や電荷変
調素子(Charge Modulation Device:CMDと略称されてい
る)などの内部増幅型光電変換素子を単位画素として用
いた撮像素子により画像を再生するビデオカメラ装置に
おいては、撮像素子固有の固定パターンノイズ(以下FP
Nと略称する)をキャンセルするために、フレームメモ
リ等の記憶手段を設け、該記憶手段に各画素毎にFPNを
蓄積し、撮像素子の各画素から得られた画像情報から、
その画素に対応するFPNを減算して画像信号を得るよう
にしたFPN抑圧回路が必要となる。
第6図は、かかる内部増幅型撮像素子を用いたビデオ
カメラ装置において用いられている従来のFPN抑圧回路
の構成例のブロック構成図である。撮像素子102から出
力される画像信号は、プリアンプ103で増幅され、A/D変
換器104によりデジタルデータに変換される。このデジ
タルデータは、撮像素子102の前面に配置した遮光フィ
ルタ101により光を遮断したとき、各画素のもつ暗時FPN
データとなる。この際スイッチ105をa側に接続して、
このFPNデータをフレームメモリ106に順次記憶する。1
フレーム期間の蓄積終了後、スイッチ105をb側に接続
し、遮光フィルタ101の遮光を解除すれば、遮光解除後
にA/D変換器104へ送られる光電荷による画像信号はA/D
変換されて、減算器107によりフレームメモリ106内に蓄
積されているFPNデータと繰り返し減算処理され、FPNが
キャンセルされたデータとしてD/A変換器108に入力さ
れ、D/A変換されて出力ビデオ信号として出力されるよ
うになっている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、かからFPN抑圧回路を備えたビデオカメラ
装置において、ハイゲイン切換回路を設けることがあ
る。ハイゲイン切換回路を設ける場合には、第7図
(A)に示すようにハイゲイン切換回路111をA/D変換器
112の前段に配置すること、あるいは第7図(B)に示
すようにA/D変換器112及びD/A変換器113の後段に配置す
ることが考えられるが、A/D変換器112及びD/A変換器113
の後段に配置してゲインを上げると、量子化ノイズも大
きくなる。一方、A/D変換器112の前段に配置してゲイン
を上げると、量子化ノイズは変化しない。したがってハ
イゲイン切換回路111はS/Nの面から、A/D変換器112の前
段に配置するのが好ましい。
しかしながらA/D変換器112の前段にハイゲイン切換回
路111を挿入してゲインを切り換えると、レベルダイヤ
が変わるため、A/D変換器112への入力前の暗時FPNレベ
ルも変わり、FPN抑圧回路の記憶手段の内容をリフレッ
シュする必要が生ずる。すなわちFPNキャンセル動作用
スイッチを操作して、FPN抑圧回路を再動作させる必要
がある。また、電源投入時においても、投入時のFPNデ
ータが、電源投入前のFPN抑圧回路に保持されているFPN
データと変わっている場合、あるいはDRAMなど電源を切
るとデータがこわれてしまうメモリを使用した場合があ
ので、やはりFPNキャンセル動作用スイッチを操作してF
PN抑圧回路の再動作を行う必要がある。この場合の動作
の流れを、第8図のフローチャートに示す。
このように従来のFPN抑圧回路を有するビデオカメラ
装置においては、A/D変換前の暗時FPNレベルの変化を伴
うカメラの機能等を切り換える手段を備えている場合、
その切換動作を行う都度、FPNキャンセル動作用スイッ
チを操作させるという煩雑な操作を必要とし、このFPN
キャンセル動作用スイッチの操作を忘れると、暗時FPN
の抑圧が不十分な悪い画質のまま撮像が行われてしまう
という問題があった。
本発明は、従来のFPN抑圧回路を備えたビデオカメラ
装置における上記問題点を解消するためになされたもの
で、機能変換切換動作の都度、FPNキャンセル動作用ス
イッチの操作を必要としないようにしたビデオカメラ装
置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段及び作用〕
上記問題点を解決するため、本発明は、遮光状態で撮
像素子の暗時信号を読み出しA/D変換して記憶手段に蓄
積し、撮像素子から読み出しA/D変換した撮像信号から
前記記憶手段に蓄積した暗時信号を減算するFPN抑圧回
路を備えたビデオカメラ装置において、前記A/D変換前
の暗時信号レベルの変化を伴うビデオカメラの動作,機
能を変換する手段を備え、該変換手段の切換動作に連動
して、前記FPN抑圧回路の記憶手段への暗時信号の再入
力動作を行わせるように構成するものである。
このように構成したビデオカメラ装置においては、ビ
デオカメラの動作,機能を変換する手段の切換動作によ
り、A/D変換前の入力信号レベルが変化し、暗時信号レ
ベルを変化するが、上記切換動作に連動して、FPN抑圧
回路の記憶手段へ変動した新たな暗時信号が再入力され
る。したがって切換動作に伴って、独立した別個の暗時
信号の再入力動作を行わせる必要がなくなる。
〔実施例〕
次に実施例について説明する。第1図は、本発明に係
るビデオカメラ装置の第1実施例を示すブロック構成図
である。この実施例は、ゲイン切換回路を備えたビデオ
カメラ装置に本発明を適用したものである。図におい
て、1は遮光フィルタ、2は該遮光フィルタ1のドライ
ブ回路、3は内部増幅型光電変換素子を用いた固体撮像
素子、4はプリアンプ、5はゲイン切換回路、6はFPN
キャンセラ、7はFPNキャンセラ6のキャンセル動作ス
タートパルスの発生回路である。8はゲイン切換スイッ
チで、該切換スイッチ8はゲイン切換回路5と制御パル
ス発生回路9へ切換信号(DC又はGND)を印加するよう
になっている。10は電源ON信号発生回路で、11は電源を
ONしてから装置全体の電気的動作が安定するまで電源ON
信号を遅延させるタイマー回路である。12は電源ON信号
を受けて制御パルスを発生する制御パルス発生回路であ
り、13は前記制御パルス発生回路9,12からの制御パルス
を入力とするOR回路で、その出力側は前記遮光フィルタ
ドライブ回路2及びFPNキャンセル動作スタートパルス
発生回路7に接続され、それぞれ制御パルスを印加でき
るようになっている。
次にこのように構成されたビデオカメラ装置の動作に
ついて説明する。まず電源を投入すると、電源ON信号発
生回路10より電源ON信号が出力され、タイマー回路11で
所定時間遅延させられたのち、制御パルス発生回路12に
入力される。これにより発生した制御パルスはOR回路13
を通して、遮光フィルタドライブ回路2及びFPNキャン
セル動作スタートパルス発生回路7に入力され、遮光フ
ィルタ1が動作して遮光状態となると共に、暗時FPN信
号がFPNキャンセラ6に入力されメモリに保持される。
次いで遮光状態が解除されたのち、撮像素子3からの撮
像信号はプリアンプ4,ゲイン切換回路5を通してFPNキ
ャンセラ6に入り、FPNが減算された抑圧された撮像信
号が出力される。したがって電源投入時に、それと連動
してFPNキャンセル動作が行われるので、別個にFPNキャ
ンセル動作スイッチを設けて操作する必要がなくなる。
次にゲインを切り換えるため、切換スイッチ8を操作
すると、ゲイン切換回路5のゲインが切り換えられると
共に、制御パルス発生回路9が駆動されて制御パルスが
発生する。この制御パルスはOR回路13を経て、遮光フィ
ルタドライブ回路2とFPNキャンセル動作スタートパル
ス発生回路7に入力され、遮光フィルタ1が駆動される
と共に、FPNキャンセラ6が再動作し、ゲイン切換に伴
って信号レベルが変えられた暗時FPNデータが、FPNキャ
ンセラ6のメモリに入力される。これによりゲイン切換
に応じて自動的に補正されたFPNキャンセラ6により有
効に暗時FPNが抑圧された撮像信号が出力される。
この第1実施例の以上の動作の流れを、第2図のフロ
ーチャートに示す。
第3図は、本発明の第2実施例を示すブロック構成図
である。この実施例は、プリニー機能をもたせたビデオ
カメラ装置に本発明を適用した実施例であり、第1図に
示した第1実施例と同一又は同等の部材には同一符号を
付して示している。
一般にビデオカメラ装置において、ハイライト撮像も
できるように、A/D変換器においてニー(knee)をか
け、A/D変換されたデジタル信号を伸長する方式があ
る。すなわち例えば、第4図(A)に示すように、A/D
変換器において定格信号レベルを100%として9ビット
を割り当て、200%までの信号しか通過できないとき、
カメラの出力信号のダイナミックレンジ拡大のため、40
0%のハイライト部までの撮像信号をクリップせずにA/D
変換処理しようとする場合、A/D変換ビットを均等に信
号に割り当てると、視覚的にノイズの目立つ低信号部に
量子化ノイズが目立つ。したがって第4図(B)に示す
ように、信号レベルによってビット割り当てを変えるよ
うにニーをかけて、ダイナミックレンズを広げる。
上記のように信号レベルの大きさによってビット割り
当てを変えることをプリニー処理と称するが、このニー
処理によって低レベルの部分ではビット割り当てを大き
く、高レベルの部分ではビット割り当てを小さくする
と、A/D変換後の信号が非直線信号となり、FPNキャンセ
ラにおける暗時FPN減算に誤差が生ずるため、第4図
(C)に示すように、ビット割り当てが小さい部分のゲ
インを上げてリニア特性を戻す伸長処理を行う。ここで
A/D変換器が10ビットの場合、伸長により11ビット相当
のダイナミックレンジとなる。
つまり視覚的にノイズの目立つ低信号部に大きなビッ
ト割り当てを行い量子化ノイズを減少させ、その分、高
信号部にはビット割り当てを小さくし粗くする。このニ
ー処理によって定格信号レベル(100%)へのビット割
り当てを変えないで、A/D変換器の通過信号レベルを大
きくする(400%)ことができる。
この第4図(A)〜(C)からわかるように、低信号
での量子化ノイズを同じにするためには、ニー処理する
場合は信号レベルを1/2にする必要がある。このように
ニー処理のため信号レベルを1/2にすると、A/D変換器へ
の入力信号の暗時FPNレベルが変化するので、FPNキャン
セル動作をしなおさなければならない。
上記第3図に示す第2実施例は、このようなプリニー
処理を行うビデオカメラ装置に本発明を適用したもの
で、15は入力信号レベルを1/2にするゲイン1/2変換回
路、16はゲイン切換スイッチで、前記ゲイン1/2変換回
路15の入力側がA端子に、出力側がB端子に接続されて
いる。17はA/D変換器で、該A/D変換器17のアナログ入力
レベルの有効最大電圧及び最小電圧を、それぞれVrefT,
VrefBとし、またコンパレータの基準電圧群を発生する
ため、VrefTとVrefB間の電圧をn分割すべくVrefTとV
refB間に直列状に接続されるn個の抵抗群の中点(n/2
個)の電位をVrefMとすると、VrefMの切換スイッチ18の
A端子にはVrefTとVrefBとの中間電位VM、B端子には
(VM+VrefB)/2の電位が印加されている。19はA/D変換
器17でニー処理されたデジタル信号を伸長する伸長回路
であり、20は伸長ON/OFF切換スイッチで、伸長回路19の
入力側がA端子に、出力側がB端子に接続されている。
21は暗時FPNデータを記憶するためのメモリ、22は撮像
信号からメモリ21に記憶されているFPNデータを減算す
るための減算器、23はD/A変換器、24はFPNキャンセル動
作を行うためのメモリ21のリフレッシュパルス発生回路
である。25はニーON/OFF切換スイッチで、A端子はVCC
にB端子はGNDに接続されており、ゲイン切換スイッチ1
6,A/DVrefM切換スイッチ18,伸長ON/OFF切換スイッチ20
に切換信号(DC又はGND)を印加するようになってい
る。
次にこのように構成されているビデオカメラ装置の動
作について説明する。電源投入時の動作は第1実施例と
同様なので説明を省略し、ニーON/OFF切換スイッチ25を
操作した場合の動作について説明する。ニー処理OFFモ
ードの場合は、切換スイッチ16,18,20,25は全てA側に
なっており、ニー処理ONモードとする場合には、ニーON
/OFF切換スイッチ25をB側に切り換える。これにより該
切換スイッチ25よりGND電位がゲイン切換スイッチ16,A/
DVrefM切換スイッチ18及び伸長ON/OFF切換スイッチ20に
印加されて、それぞれB端子に切り換えられる。また同
時にGND電位が制御パルス発生回路9に印加されて該制
御パルス発生回路9より制御パルスが発生し、OR回路13
を経て遮光フィルタドライブ回路2及びリフレッシュパ
ルス発生回路24に入力される。これにより遮光フィルタ
1が遮光状態となりゲイン1/2変換回路15によりレベル
が1/2にされた暗時FPNデータがメモリ21に取り直され
る。
これによりニーON/OFF切り換えに応じて自動的にリフ
レッシュされた補正されたFPNキャンセラにより適切に
暗時FPNが抑圧された撮像信号が出力される。
この第2実施例の上記動作の流れを第5図のフローチ
ャートに示す。
〔発明の効果〕
以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれ
ば、A/D変換前の暗時信号レベルの変化を伴うビデオカ
メラの動作、機能を変換する手段の切換動作に連動し
て、FPN抑圧回路の記憶手段へ変動した新たな暗時信号
が自動的に再入力されるので、切換動作に伴って、独立
した別個の暗時信号の再入力動作を行わせる必要がなく
なるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係るビデオカメラ装置の第1実施例
を示すブロック構成図、第2図は、第1実施例の動作の
流れを示すフローチャート、第3図は、第2実施例を示
すブロック構成図、第4図(A)〜(C)は、プリニー
処理を説明するための入力信号と割り当てビット数との
関係を示す特性図、第5図は、第2実施例の動作の流れ
を示すフローチャート、第6図は、一般的なFPN抑圧回
路の構成例を示すブロック構成図、第7図(A),
(B)はハイゲイン回路を挿入付加する態様を示す図、
第8図は、従来のハイゲイン回路を付加したビデオカメ
ラ装置における動作の流れを示すフローチャートであ
る。 図において、1は遮光フィルタ、2は遮光フィルタドラ
イブ回路、3は撮像素子、4はプリアンプ、5はゲイン
切換回路、6はFPNキャンセラ、7はFPNキャンセル動作
スタートパルスの発生回路、8はゲイン切換スイッチ、
9は制御パルス発生回路、10は電源ON信号発生回路、11
はタイマー回路、12は制御パルス発生回路、13はOR回
路、15はゲイン1/2変換回路、16はゲイン切換スイッ
チ、17はA/D変換器、18はA/DVrefM切換スイッチ、19は
伸長回路、20は伸長ON/OFF切換スイッチ、21はメモリ、
22は減算器、23はD/A変換器、24はリフレッシュパルス
発生回路、25はニーON/OFF切換スイッチを示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】遮光状態で撮像素子の暗時信号を読み出し
    A/D変換して記憶手段に蓄積し、撮像素子から読み出しA
    /D変換した撮像信号から前記記憶手段に蓄積した暗時信
    号を減算する固定パターンノイズ抑圧回路を備えたビデ
    オカメラ装置において、前記A/D変換前の暗時信号レベ
    ルの変化を伴うビデオカメラの動作、機能を変換する手
    段を備え、該変換手段の切換動作に連動して、前記固定
    パターンノイズ抑圧回路の記憶手段への暗時信号の再入
    力動作を行わせるように構成したことを特徴とするビデ
    オカメラ装置。
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