JP2885207B2 - High sensitivity TV camera device - Google Patents

High sensitivity TV camera device

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JP2885207B2
JP2885207B2 JP8338558A JP33855896A JP2885207B2 JP 2885207 B2 JP2885207 B2 JP 2885207B2 JP 8338558 A JP8338558 A JP 8338558A JP 33855896 A JP33855896 A JP 33855896A JP 2885207 B2 JP2885207 B2 JP 2885207B2
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charge
video signal
pulse
output
signal
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郁男 秋山
聖吾 宮脇
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子を用
いた高感度テレビカメラ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-sensitivity television camera device using a solid-state image sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の高感度テレビカメラ装置
としては、本願出願人による特開平6−165048号
公報に開示された高感度テレビカメラ装置が知られてお
り、以下、図面に基づいて説明する。図3は、従来例に
かかる高感度テレビカメラ装置をブロック図により示し
ており、図4は、標準撮像状態から蓄積撮像状態への遷
移時における電荷の入出力をタイミングチャートにより
示している。なお、同図において、時刻t2以前が標準
撮像状態であり、時刻t2以降が蓄積撮像状態である。
2. Description of the Related Art Hitherto, as this kind of high-sensitivity television camera device, there has been known a high-sensitivity television camera device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-165048 by the present applicant. explain. FIG. 3 is a block diagram showing a high-sensitivity television camera device according to a conventional example, and FIG. 4 is a timing chart showing input and output of electric charges at the time of transition from the standard imaging state to the accumulation imaging state. Note that, in FIG. 7, the standard imaging state is before time t2, and the accumulated imaging state is after time t2.

【0003】図3において、CCD撮像素子1は、入射
光をその光量に応じた電荷に変換して図示しない電荷蓄
積部に蓄積する。ここで蓄積された電荷(c)は、電荷
を転送する転送パルスを重畳した電荷読出パルスにより
読み出されて図示しないCCD水平/垂直レジスタに順
次転送されるとともに、所定の同期信号(a)に基づき
CCD出力信号(d)として映像信号処理回路2に出力
される。
[0003] In FIG. 3, a CCD image pickup device 1 converts incident light into electric charge corresponding to the amount of light and accumulates the electric charge in an electric charge accumulating section (not shown). The accumulated charge (c) is read out by a charge readout pulse on which a transfer pulse for transferring the charge is superimposed, sequentially transferred to a CCD horizontal / vertical register (not shown), and converted to a predetermined synchronization signal (a). The signal is output to the video signal processing circuit 2 as a CCD output signal (d) based on the signal.

【0004】ここにおける電荷読出パルス(b)は、後
述する読出パルスドライバ8を介して出力され、後述す
る蓄積時間制御回路7の制御のもとでその周期は可変で
あり、標準撮像状態では約1/60秒の周期を有する。
すなわち、標準撮像時においては、約1/60秒の周期
で蓄積された電荷がCCD出力信号(d)として出力さ
れる。
The charge readout pulse (b) is output through a readout pulse driver 8 described later, and its cycle is variable under the control of an accumulation time control circuit 7 described later. It has a period of 1/60 second.
That is, at the time of the standard imaging, the electric charge accumulated at a cycle of about 1/60 second is output as the CCD output signal (d).

【0005】映像信号処理回路2は、上記CCD出力信
号(d)から雑音を除去するとともに、時系列映像信号
に変換し、さらに、規定レベルまでの増幅やガンマ処理
等の非線形処理を施した後、A/D変換器3に出力す
る。そして、このA/D変換器3にてアナログの映像信
号がディジタル映像信号(e)に変換されてビデオメモ
リ4に蓄積された後、フィールド単位に出力され、D/
A変換器5を介して再びアナログ映像信号(f)に変換
されて出力される。
[0005] The video signal processing circuit 2 removes noise from the CCD output signal (d), converts the CCD output signal into a time-series video signal, and performs nonlinear processing such as amplification to a specified level and gamma processing. , A / D converter 3. Then, the analog video signal is converted into a digital video signal (e) by the A / D converter 3 and stored in the video memory 4, and then output on a field basis.
The signal is again converted into an analog video signal (f) via the A converter 5 and output.

【0006】映像信号レベル比較器6は、このようにし
て出力されるアナログ映像信号(f)のレベルと、所定
基準信号のレベルとを比較し、例えば、照度の低下によ
り電荷の蓄積量が減少して同アナログ映像信号(f)の
レベルが同基準信号のレベルよりも低下すると、感度が
低下した旨を蓄積時間制御回路7に通知する。
The video signal level comparator 6 compares the level of the analog video signal (f) output in this way with the level of a predetermined reference signal. Then, when the level of the analog video signal (f) becomes lower than the level of the reference signal, the storage time control circuit 7 is notified that the sensitivity has decreased.

【0007】蓄積時間制御回路7がこの通知を受信する
と、蓄積撮像状態に遷移させるべく所定の制御信号を送
出し、これを受信した読出パルスドライバ8は、上記電
荷読出パルス(b)の周期を半分に間引く。すなわち、
電荷読出パルス(b)の周期は約1/60秒から約1/
30秒に変更されて電荷蓄積時間を延長させる。する
と、電荷蓄積時間の増加に比例して蓄積電荷量が増大
し、これにより感度が向上する。
When the accumulation time control circuit 7 receives this notification, it sends out a predetermined control signal to make a transition to the accumulation imaging state, and the readout pulse driver 8 which receives this signal sets the period of the charge readout pulse (b). Thin out in half. That is,
The period of the charge read pulse (b) is about 1/60 second to about 1/60.
It is changed to 30 seconds to extend the charge accumulation time. Then, the amount of accumulated charge increases in proportion to the increase of the charge accumulation time, and thereby the sensitivity is improved.

【0008】ところが、このような蓄積撮像状態では、
映像信号は電荷を読み出した一フィールドのみの映像が
出力されるだけで、全フィールドに映像信号が出力され
ない間欠信号となる。そこで、ビデオメモリ4における
図示しないメモリ制御回路は、次の電荷読み出しまで繰
り返し同じ映像を出力するように制御して映像信号
(f)の連続性を保つ。
However, in such an accumulated imaging state,
The video signal is an intermittent signal in which only a video of one field from which electric charges are read is output and no video signal is output in all fields. Therefore, a memory control circuit (not shown) in the video memory 4 controls so as to repeatedly output the same image until the next charge reading, thereby maintaining the continuity of the image signal (f).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の高感度
テレビカメラ装置においては、次のような課題があっ
た。すなわち、標準撮像状態から蓄積撮像状態に遷移す
る際に、蓄積時間が一挙に倍増するため、図4に示す如
く、出力されるアナログ映像信号(f)のレベルも倍増
する現象が発生する。もちろん、通常のテレビカメラで
は、オートアイリス機能により、カメラから出力される
映像信号が大きくなると、レンズアイリスを絞って映像
信号を小さくするような負のフィードバックループをか
けている。しかしながら、上述したようにアナログ映像
信号のレベルが一挙に変化する場合には、オートアイリ
ス機能がメカニカルであるために応答が遅れ、再生画像
が一瞬明るくなるいわゆるバウンズ現象が発生して画質
は著しく劣化する。特に、監視用途で明るさの異なる被
写体をオートパンなどを使って撮像する際などに、この
現象が頚著に現れる。
The above-mentioned conventional high sensitivity television camera apparatus has the following problems. That is, when transitioning from the standard imaging state to the accumulation imaging state, the accumulation time is doubled at a stroke, so that the level of the output analog video signal (f) also doubles as shown in FIG. Of course, in a normal television camera, a negative feedback loop is applied by the auto iris function, such that when the video signal output from the camera increases, the lens iris is narrowed to reduce the video signal. However, when the level of the analog video signal changes at once as described above, the response is delayed because the auto iris function is mechanical, and a so-called bouncing phenomenon in which the reproduced image is momentarily bright occurs, and the image quality is significantly deteriorated. . In particular, when a subject having a different brightness is imaged using an auto pan or the like for surveillance use, this phenomenon appears in the neck.

【0010】本発明は、上記課題をかんがみてなされた
もので、刻々と変化する照度下においても、常に安定し
た映像出力をすることが可能な高感度テレビカメラ装置
の提供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a high-sensitivity television camera device capable of constantly outputting a stable image even under illuminance that changes every moment.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1にかかる発明は、固体撮像素子を用いて光
を電荷に変換して蓄積するとともに、所定の電荷読出パ
ルスに基づいて蓄積した電荷を出力する光電変換手段
と、同光電変換手段の出力する電荷を処理して映像信号
を生成する映像信号生成手段と、上記電荷読出パルスの
周期を変化させて上記光電変換手段における蓄積電荷量
を増加させる蓄積電荷量増加手段と、上記光電変換手段
における電荷蓄積を抑制する電荷蓄積抑制手段と、上記
映像信号が所定レベル以下となったときに、上記電荷読
出パルスの周期をフィールド周期単位に間引くように上
記蓄積電荷量増加手段を制御して蓄積電荷量を増加させ
るとともに、この電荷蓄積時間のうち所定時間分だけ上
記電荷蓄積抑制手段を動作させるように制御して過剰電
荷を蓄積させないようにする蓄積電荷量制御手段とを具
備し、上記蓄積電荷量制御手段が、一の電荷読出パルス
周期において、時間の経過にともなって上記電荷蓄積抑
制手段を動作させる時間を短くするように制御する備え
た構成としてある。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, light is converted into electric charges using a solid-state image pickup device and stored, and the light is stored based on a predetermined charge reading pulse. Photoelectric conversion means for outputting the converted electric charges, video signal generating means for processing the electric charges output from the photoelectric conversion means to generate a video signal, and changing the cycle of the electric charge reading pulse to accumulate the electric charges in the photoelectric conversion means. and accumulated charge quantity increasing means for increasing the amount, and suppresses electrical charge suppressor means a charge accumulation in the photoelectric conversion means, the
When the video signal falls below a predetermined level, the charge reading is performed.
The period of the output pulse is thinned out in units of the field period.
Controlling the stored charge amount increasing means to increase the stored charge amount;
And the charge accumulation time
The excess charge is controlled by operating the charge accumulation suppression means.
Means for controlling the amount of charge stored so as not to store the load.
Wherein the stored charge amount control means outputs one charge readout pulse.
In the cycle, the charge accumulation suppression
In this configuration , control is performed to shorten the time for operating the control means .

【0012】すなわち、上記光電変換手段は、入射光を
電荷に変換して蓄積し、所定の電荷読出パルスに基づい
て出力するとともに、映像信号生成手段は、この光電変
換手段の出力に所定の処理を施して映像信号として出力
する。この映像信号の出力レベルは、光電変換手段にお
ける蓄積電荷量に比例し、同蓄積電荷量は電荷蓄積時
間、すなわち、電荷読出パルスの周期に比例する。そし
て、上記蓄積電荷量制御手段は、撮像照度等の変化によ
り映像信号の出力レベルが変化すると、上記蓄積電荷量
増加手段を制御して上記電荷読出パルスの周期を変化さ
せ、上記光電変換手段における蓄積電荷量を増加させた
り、あるいは上記電荷蓄積抑制手段の動作を制御し、同
光電変換手段における電荷蓄積を抑制するなどして同光
電変換手段における蓄積電荷量を制御し、映像信号の出
力レベルを制御する。
That is, the photoelectric conversion means converts incident light into electric charges and accumulates the electric charges, and outputs the electric charges based on a predetermined electric charge readout pulse. And outputs as a video signal. The output level of the video signal is proportional to the amount of charge accumulated in the photoelectric conversion means, and the amount of accumulated charge is proportional to the charge accumulation time, that is, the cycle of the charge readout pulse. When the output level of the video signal changes due to a change in illuminance or the like of the image pickup, the accumulated charge amount control means controls the accumulated charge amount increasing means to change the cycle of the charge readout pulse. The amount of accumulated charge is increased, or the operation of the charge accumulation suppressing means is controlled, and the amount of accumulated charge in the photoelectric conversion means is controlled by suppressing charge accumulation in the photoelectric conversion means. Control.

【0013】上記電荷蓄積手段において蓄積電荷を抑制
するとは、その文言通り、電荷を蓄積させないようにす
ることを意味するのはもちろんのこと、蓄積した電荷か
ら所定量の電荷を放出することをも含むものである。こ
れについては、例えば、光電変換手段に所定の電子シャ
ッタを備え、電荷の蓄積開始と同時に同電子シャッタを
動作させれば、同電子シャッタの動作中は電荷を蓄積さ
せないようにすることができるし、いったん、電荷を蓄
積した後、同電子シャッタを動作させれば、その動作時
間に応じて所定量の電荷を排出することができる。
[0013] Suppressing the accumulated electric charge in the electric charge accumulating means, as the wording implies, means not to accumulate the electric charge, but also means releasing a predetermined amount of electric charge from the accumulated electric charge. Including. Regarding this, for example, if a predetermined electronic shutter is provided in the photoelectric conversion means and the electronic shutter is operated at the same time as the start of the accumulation of the electric charge, the electric charge can be prevented from being accumulated during the operation of the electronic shutter. If the electronic shutter is operated after the electric charge is once accumulated, a predetermined amount of electric charge can be discharged according to the operation time.

【0014】一方、上記蓄積電荷量制御手段は、上記蓄
積電荷量増加手段のみを制御することも可能であるし、
上記電荷蓄積抑制手段のみを制御することも可能であ
り、さらに、両者を同時に制御することも可能である。
On the other hand, the storage charge amount control means controls the storage
It is also possible to control only the means for increasing the accumulated charge,
It is also possible to control only the charge accumulation suppressing means.
Furthermore, both can be controlled simultaneously.

【0015】すなわち、撮像照度の低下等により上記光
電変換手段に蓄積される電荷量が低下し、映像信号の出
力レベルが所定レベル以下となると、上記蓄積電荷量制
御手段は、上記電荷読出パルスの周期をフィールド周期
単位に間引くように蓄積電荷量増加手段を制御する。こ
れにより、実質的に電荷蓄積時間は延長されて蓄積電荷
量が増加し、映像信号の出力レベルも増大するが、これ
と同時に、同蓄積電荷量制御手段は、各電荷蓄積時間の
うち所定時間分だけ上記電荷蓄積抑制手段を動作させる
ように制御して電荷蓄積を抑制する。このため、映像信
号の出力レベルは増大しつつも急激なレベル変化が抑制
される。
That is, when the amount of electric charge stored in the photoelectric conversion means decreases due to a decrease in the illuminance of the image pickup and the like, and the output level of the video signal becomes equal to or lower than a predetermined level, the amount of electric charge stored in the electric charge readout pulse is controlled. The accumulated charge amount increasing means is controlled so that the cycle is thinned out in field cycle units. As a result, the charge storage time is substantially extended, the stored charge amount is increased, and the output level of the video signal is also increased. The electric charge accumulation is controlled by operating the electric charge accumulation suppressing means by the amount. For this reason, while the output level of the video signal increases, a sudden level change is suppressed.

【0016】また、上記蓄積電荷量制御手段は、一の電
荷読出パルス周期において、時間の経過に伴って上記電
荷蓄積抑制手段を動作させる時間を短くしていく。する
と、電荷蓄積時間は徐々に増加し、これに応じて映像信
号の出力レベルも徐々に増大する。
Further, the above-mentioned stored charge amount control means includes one charge
In the load readout pulse cycle, the above
The time for operating the load accumulation suppressing means is shortened. Do
And the charge storage time gradually increases, and the video signal
The output level of the signal also increases gradually.

【0017】ところで、上述したように電荷読出パルス
が間引かれると、電荷を読み出した一フィールドのみの
映像が出力されるだけで、全フィールドに映像信号が出
力されない間欠信号となり、映像信号の連続性が保てな
い。そこで、請求項2にかかる発明は、上記請求項1
記載の高感度テレビカメラ装置において、当該高感度テ
レビカメラ装置は、上記映像信号生成手段の出力する映
像信号を記憶するとともに、上記電荷読出パルスの周期
が間引かれたときに、記憶した映像信号を繰り返して出
力する映像メモリ手段を備えた構成としてある。
By the way, when the charge readout pulse is thinned out as described above, an image of only one field from which the charge is read out is output, and an intermittent signal in which no image signal is output in all the fields is obtained. I can't keep her. Therefore, the invention according to claim 2, in the high-sensitivity television camera apparatus according to claim 1, the high-sensitivity television camera apparatus stores the video signal output from the video signal generating means, the charge read When the period of the pulse is thinned out, a video memory means for repeatedly outputting the stored video signal is provided.

【0018】すなわち、上記映像メモリ手段は、標準撮
像時において、上記映像信号生成手段の出力する映像信
号を記憶し、所定の同期信号に基づいて、順次、同映像
信号を出力する。ところが、上述したように上記電荷読
出パルスの周期が間引かれると、かかる映像メモリ手段
は、記憶した映像信号を繰り返して出力し、映像信号の
連続性を保つ。
That is, the video memory means stores the video signal output from the video signal generation means at the time of standard imaging, and sequentially outputs the video signal based on a predetermined synchronization signal. However, when the cycle of the charge readout pulse is thinned out as described above, the video memory means repeatedly outputs the stored video signal and maintains the continuity of the video signal.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、図面にもとづいて本発明の
実施形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態にか
かる高感度テレビカメラ装置をブロック図により示して
おり、図2は、標準撮像状態から蓄積撮像状態への遷移
時における電荷の入出力をタイミングチャートにより示
している。なお、同図において、時刻t1以前が標準撮
像状態であり、時刻t1以降が蓄積撮像状態である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a high-sensitivity television camera apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a timing chart showing input and output of electric charges at the time of transition from a standard imaging state to a storage imaging state. ing. Note that, in FIG. 6, the standard imaging state is before time t1, and the accumulated imaging state is after time t1.

【0020】図1において、上記光電変換手段は、CC
D撮像素子10が相当し、上記映像信号生成手段は、映
像信号処理回路20が相当する。CCD撮像素子10
は、一般的な縦型オーバーフロードレイン構造(VOD
構造)を有しており、入射光をその光量に応じた電荷に
変換して光電変換部11の図示しないフォトダイオード
に蓄積する。この光電変換部11は、フォトダイオード
のほか、図示しないCCD水平/垂直レジスタと、それ
ぞれのレジスタへの転送パルスを生成するCCD水平/
垂直ドライバとを備えている。そして、同フォトダイオ
ードに蓄積された電荷(d)は、同転送パルスを重畳し
た後述する電荷読出パルス(b)により、同CCD水平
/垂直レジスタに順次転送され、所定の同期信号(a)
に基づき、図示しない出力アンブ部を介してCCD出力
信号(e)として映像信号処理回路20に出力される。
In FIG. 1, the photoelectric conversion means comprises a CC
The D image sensor 10 corresponds to the image signal generating means, and the image signal generating means corresponds to the image signal processing circuit 20. CCD imaging device 10
Is a general vertical overflow drain structure (VOD
), And converts the incident light into electric charges corresponding to the amount of light and stores the charges in a photodiode (not shown) of the photoelectric conversion unit 11. The photoelectric conversion unit 11 includes, in addition to a photodiode, a CCD horizontal / vertical register (not shown) and a CCD horizontal / vertical register for generating a transfer pulse to each register.
And a vertical driver. The charge (d) accumulated in the photodiode is sequentially transferred to the CCD horizontal / vertical register by a charge reading pulse (b) described later on which the transfer pulse is superimposed, and a predetermined synchronization signal (a)
Is output to the video signal processing circuit 20 as a CCD output signal (e) via an output amplifier (not shown).

【0021】映像信号処理回路20は、上記CCD出力
信号(e)から雑音を除去するとともに、時系列映像信
号に変換し、さらに、規定レベルまでの増幅やガンマ処
理等の非線形処理を施した後、後述するA/D変換器3
0〜D/A変換器50を順次転送され、通常のアナログ
映像信号(g)として出力される。また、本実施形態に
おいて、上記蓄積電荷量増加手段は、読出パルスドライ
バ60が相当する。
The video signal processing circuit 20 removes noise from the CCD output signal (e), converts the CCD output signal (e) into a time-series video signal, and performs non-linear processing such as amplification to a specified level and gamma processing. A / D converter 3 described later
0 to D / A converter 50 are sequentially transferred and output as a normal analog video signal (g). In the present embodiment, the read pulse driver 60 corresponds to the accumulated charge increasing means.

【0022】読出パルスドライバ60は、上述した通
り、電荷読出パルス(b)をCCD撮像素子10に出力
する。この電荷読出パルス(b)は、標準撮像状態にお
いて約1/60秒の周期を有しており、従って、CCD
撮像素子10は、標準撮像状態において約1/60秒間
電荷を蓄積することになる。ただし、後述するように蓄
積時間制御回路90からの制御信号を受信し、時刻t1
にて標準撮像状態から蓄積撮像状態に遷移すると、パル
ス間隔を二フィールド分に間引いてその周期を約1/3
0秒に変化させ、電荷蓄積時間を延長させる。
The read pulse driver 60 outputs the charge read pulse (b) to the CCD image sensor 10 as described above. This charge readout pulse (b) has a period of about 1/60 second in the standard imaging state, and
The imaging element 10 accumulates electric charges for about 1/60 second in the standard imaging state. However, as described later, the control signal from the accumulation time control circuit 90 is received and the time t1
In the transition from the standard imaging state to the accumulation imaging state, the pulse interval is reduced to two fields and the cycle is reduced to about 1/3.
Change to 0 seconds to extend the charge accumulation time.

【0023】本実施形態においては、読出パルスドライ
バ60は、蓄積時間制御回路90からの制御信号を受信
したとき、上記電荷読出パルス(b)のパルス間隔を二
フィールド分に間引く構成としてあるが、少なくともパ
ルス周期を変化させて電荷蓄積時間を増加させることが
できれば良く、もちろん、パルス間隔を三フィールド以
上に間引くことも可能であるし、出力レベルに応じてパ
ルス間隔を変動させる構成としてもかまわない。
In the present embodiment, when the read pulse driver 60 receives the control signal from the accumulation time control circuit 90, the pulse interval of the charge read pulse (b) is reduced to two fields. It is sufficient that the charge accumulation time can be increased by changing at least the pulse period. Needless to say, the pulse interval can be reduced to three or more fields, or the pulse interval may be varied according to the output level. .

【0024】CCD撮像素子10は、図示しない電子シ
ャッタを備えており、この電子シャッタと、シャッタパ
ルスドライバ70とが上記電荷蓄積抑制手段を構成す
る。上記電子シャッタは、後述するシャッタパルスドラ
イバ70の発生するシャッタパルス(c)にて動作し、
上記フォトダイオードに蓄積された電荷から所定量の電
荷を排出する。より具体的には、同シャッタパルス
(c)にて基板バイアス電圧を印加し、不要電荷を基板
方向に掃き出す構造を有する。
The CCD image pickup device 10 has an electronic shutter (not shown). The electronic shutter and the shutter pulse driver 70 constitute the above-mentioned charge accumulation suppressing means. The electronic shutter operates with a shutter pulse (c) generated by a shutter pulse driver 70 described later.
A predetermined amount of charge is discharged from the charge stored in the photodiode. More specifically, it has a structure in which a substrate bias voltage is applied by the same shutter pulse (c), and unnecessary charges are swept toward the substrate.

【0025】シャッタパルスドライバ70は、後述する
蓄積時間制御回路90からの制御信号を受信すると、上
述したようにして変調された電荷読出パルス(b)の各
フレーム前半部分で、水平転送ブランキング期間に重畳
された所定持続時間のシャッタパルス(c)を発生する
とともに、各フレームの経過にともなって同持続時間を
一水平転送ブランキング期間(64μS)ずつ収束させ
る。これにより、各フレーム前半部分は上記電子シャッ
タが動作して電荷は蓄積されないため、電荷蓄積時間が
延長されても過剰電荷を生じることはなく、バウンズ現
象を抑制することができるとともに、蓄積電荷量を徐々
に増加させて違和感なく出力を増大させることができ
る。
When the shutter pulse driver 70 receives the control signal from the accumulation time control circuit 90 described later, the shutter pulse driver 70 performs the horizontal transfer blanking period in the first half of each frame of the charge readout pulse (b) modulated as described above. , A shutter pulse (c) having a predetermined duration superimposed on is generated, and the duration is converged by one horizontal transfer blanking period (64 μS) as each frame elapses. As a result, in the first half of each frame, the above-mentioned electronic shutter operates and no electric charge is accumulated, so that even if the electric charge accumulation time is prolonged, no excessive electric charge is generated, and the bouncing phenomenon can be suppressed. Can be gradually increased to increase the output without feeling uncomfortable.

【0026】本実施形態においては、水平転送ブランキ
ング期間に重畳されたシャッタパルス(c)にて上記電
子シャッタを動作させるとともに、フレームの経過とと
もに同シャッタパルス(c)のパルス持続時間を一水平
転送ブランキング期間ずつ収束させているが、必ずしも
この構成にとらわれることはなく、少なくとも過剰電荷
を排出することができれば良い。従って、各フレームに
おいて予め定められた一定時間だけ上記電子シャッタを
動作させても良いし、同電子シャッタの動作時間を徐々
に収束させるにしても、予め定められた一水平ブランキ
ング期間以上の時間ずつ収束させるなどしても良く、適
宜変更してもかまわない。
In the present embodiment, the electronic shutter is operated by the shutter pulse (c) superimposed on the horizontal transfer blanking period, and the pulse duration of the shutter pulse (c) is changed by one horizontal line as the frame elapses. The convergence is performed for each transfer blanking period. However, the present invention is not necessarily limited to this configuration, and it is sufficient that at least excess charges can be discharged. Therefore, the electronic shutter may be operated for a predetermined period of time in each frame, or even if the operation time of the electronic shutter gradually converges, a period of time equal to or longer than a predetermined horizontal blanking period It may be converged at a time, or may be changed as appropriate.

【0027】これらの読出パルスドライバ60とシャッ
タパルスドライバ70の動作を制御する蓄積電荷量制御
手段は、映像信号レベル比較器80と、蓄積時間制御回
路90とから構成される。映像信号レベル比較器80
は、所定レベルの基準信号と、D/A変換器50から出
力されるアナログ映像信号(g)とを入力として両者の
レベルを比較し、同アナログ映像信号(g)のレベルが
同基準信号のレベルよりも低下すると、このことを蓄積
時間制御回路90に通知する。
The storage charge amount control means for controlling the operations of the read pulse driver 60 and the shutter pulse driver 70 includes a video signal level comparator 80 and a storage time control circuit 90. Video signal level comparator 80
Receives a reference signal of a predetermined level and an analog video signal (g) output from the D / A converter 50, compares the levels of the two, and determines that the level of the analog video signal (g) is equal to that of the reference signal. If the level falls below the level, this is notified to the accumulation time control circuit 90.

【0028】蓄積時間制御回路90は、この通知を受け
取ると、読出パルスドライバ60及びシャッタパルスド
ライバ70に、標準撮像状態から蓄積撮像状態に遷移さ
せるべく所定の制御信号を送出し、これを受信した読出
パルスドライバ60は、上記電荷読出パルスを変調する
とともに、シャッタパルスドライバ70は、上記シャッ
タパルスを送出して蓄積撮像状態に遷移する。
Upon receipt of this notification, the accumulation time control circuit 90 sends a predetermined control signal to the readout pulse driver 60 and the shutter pulse driver 70 to make a transition from the standard imaging state to the accumulation imaging state. The read pulse driver 60 modulates the charge read pulse, and the shutter pulse driver 70 sends the shutter pulse to make a transition to the accumulation imaging state.

【0029】ところで、この蓄積撮像状態においては、
映像信号は電荷を読み出した一フィールドのみの映像が
出力されるだけで、全フィールドに映像信号が出力され
ない間欠信号となる。そこで、上記映像メモリ手段とし
て、A/D変換器30と、ビデオメモリ40と、D/A
変換器50とを備えた構成としてある。
By the way, in this accumulated imaging state,
The video signal is an intermittent signal in which only a video of one field from which electric charges are read is output and no video signal is output in all fields. Therefore, the A / D converter 30, the video memory 40, the D / A
The configuration includes a converter 50.

【0030】上述した通り、映像信号処理回路20から
の出力は、A/D変換器30においてディジタル信号に
変換され、ビデオメモリ40に蓄積される。標準撮像状
態においては、ビデオメモリ40に蓄積されたディジタ
ル映像信号(f)は、図示しないメモリ制御回路の制御
のもと、同期信号(a)に基づいて順次出力され、D/
A変換器50を介してアナログ映像信号が生成される。
しかしながら、蓄積撮像状態では、上述した通り、映像
信号は間欠信号となるため、上記メモリ制御回路が次の
電荷読み出しまで繰り返し同じ映像信号を出力するよう
に制御して同映像信号の連続性を保つ。。
As described above, the output from the video signal processing circuit 20 is converted into a digital signal by the A / D converter 30 and stored in the video memory 40. In the standard imaging state, the digital video signal (f) stored in the video memory 40 is sequentially output based on the synchronization signal (a) under the control of a memory control circuit (not shown).
An analog video signal is generated via the A converter 50.
However, in the accumulated imaging state, as described above, the video signal is an intermittent signal, so that the memory control circuit controls the same video signal to be repeatedly output until the next charge readout to maintain the continuity of the video signal. . .

【0031】次に、本実施形態における高感度テレビカ
メラ装置の動作を説明する。CCD撮像素子10は、入
射光をその光量に応じた電荷に変換して光電変換部11
の図示しないフォトダイオードに蓄積する。そして、同
フォトダイオードに蓄積された電荷(d)は、標準状態
において、約1/60秒のパルス周期を有する電荷読出
パルス(b)により読み出され、上記CCD水平/垂直
レジスタ及び上記出力アンブ部を介してCCD出力信号
(e)として映像信号処理回路20に出力される。
Next, the operation of the high sensitivity television camera device according to the present embodiment will be described. The CCD image pickup device 10 converts the incident light into electric charges corresponding to the amount of light and converts the incident light into a photoelectric conversion unit 11.
In a photodiode (not shown). Then, the charge (d) accumulated in the photodiode is read out in a standard state by a charge readout pulse (b) having a pulse period of about 1/60 second, and the CCD horizontal / vertical register and the output amplifier are read out. The signal is output to the video signal processing circuit 20 as a CCD output signal (e) through the section.

【0032】映像信号処理回路20は、同CCD出力信
号(e)から雑音を除去するとともに、時系列映像信号
に変換し、さらに、規定レベルまでの増幅やガンマ処理
等の非線形処理を施した後、A/D変換器30に出力す
る。そして、このA/D変換器30にて映像信号がディ
ジタル信号に変換されてビデオメモリ40に蓄積された
後、標準状態においては、所定の同期信号(a)に基づ
いて順次D/A変換器50に出力され、このD/A変換
器50にて通常のアナログ映像信号(g)に変換され
る。
The video signal processing circuit 20 removes noise from the CCD output signal (e), converts it into a time-series video signal, and further performs non-linear processing such as amplification to a specified level and gamma processing. , A / D converter 30. After the video signal is converted into a digital signal by the A / D converter 30 and stored in the video memory 40, in a standard state, the D / A converter is sequentially turned on based on a predetermined synchronization signal (a). The D / A converter 50 converts the signal into a normal analog video signal (g).

【0033】ここにおいて、アナログ映像信号(g)の
出力レベルが低下し、映像信号レベル比較器80におけ
る基準信号のレベルよりも低下すると、映像信号レベル
比較器80は、このことを蓄積時間制御回路90に通知
し、蓄積撮像状態となる。蓄積時間制御回路90は、こ
の通知を受信すると、所定の制御信号を読出パルスドラ
イバ60及びシャッタパルスドライバ70に対して送出
する。この制御信号を受信した読出パルスドライバ60
は、標準時において約1/60秒周期の電荷読出パルス
(b)を約1/30秒周期に変調し、これにより電荷蓄
積時間が延長されて蓄積電荷量が増加する。
Here, when the output level of the analog video signal (g) decreases and becomes lower than the level of the reference signal in the video signal level comparator 80, the video signal level comparator 80 determines this by an accumulation time control circuit. 90 is notified, and the camera enters the accumulation imaging state. Upon receiving this notification, the accumulation time control circuit 90 sends out a predetermined control signal to the read pulse driver 60 and the shutter pulse driver 70. Read pulse driver 60 receiving this control signal
Modulates the charge readout pulse (b) having a period of about 1/60 second in a standard time to a period of about 1/30 second, thereby extending the charge storage time and increasing the amount of stored charge.

【0034】一方、シャッタパルスドライバ70は、変
調後の電荷読出パルス(b)における第一フレーム前半
部分に、持続時間T1のシャッタパルスを送出する。す
なわち、同フレーム前半部分の時間T1については、上
記電子シャッタが動作して電荷は蓄積されないため、過
剰の電荷を蓄積することなくバウンズ現象を防止するこ
とができる。
On the other hand, the shutter pulse driver 70 sends a shutter pulse having a duration T1 in the first half of the first frame of the modulated charge readout pulse (b). That is, for the time T1 in the first half of the frame, the electronic shutter operates and no electric charge is accumulated, so that the bouncing phenomenon can be prevented without accumulating excessive electric charge.

【0035】さらに、変調後の電荷読出パルス(b)の
第二フレームにおいては、第一フレームにおけるシャッ
タパルスの持続時間T1から一水平ブランキング期間分
を減算した持続時間T2のシャッタパルスを送出する。
すなわち、第二フレームにおける電荷蓄積時間は僅かな
がら第一フレームにおける電荷蓄積時間よりも延長さ
れ、これに応じて蓄積電荷量も僅かながら増加する。以
降、同様にしてフレームの経過毎にシャッタパルスの持
続時間を徐々に収束させていくことにより、蓄積電荷量
は徐々に増加して映像信号(g)のレベルも向上する。
Further, in the second frame of the modulated charge readout pulse (b), a shutter pulse having a duration T2 obtained by subtracting one horizontal blanking period from the duration T1 of the shutter pulse in the first frame is transmitted. .
In other words, the charge storage time in the second frame is slightly longer than the charge storage time in the first frame, and the amount of stored charge slightly increases accordingly. Thereafter, similarly, by gradually converging the duration of the shutter pulse every time a frame elapses, the accumulated charge amount gradually increases, and the level of the video signal (g) also improves.

【0036】ところで、このような蓄積撮像状態におい
ては、映像信号は電荷を読み出した一フィールドのみの
映像が出力されるだけで、全フィールドに映像信号が出
力されない間欠信号となる。そこで上記メモリ制御回路
が、次の電荷読み出しまで繰り返し同じ映像信号を出力
するように制御して映像信号(g)の連続性を保つ。
By the way, in such an accumulated imaging state, the video signal is an intermittent signal in which only the video of one field from which the electric charge is read is output and the video signal is not output in all the fields. Therefore, the memory control circuit controls the output of the same video signal repeatedly until the next charge reading, thereby maintaining the continuity of the video signal (g).

【0037】このように、光を電荷に変換して蓄積する
CCD撮像素子10から、読出パルスドライバ60の発
生する電荷読出パルスに基づいて蓄積電荷を出力させて
映像信号を生成するにあたり、同映像信号の出力レベル
に応じて同電荷読出パルスを変調して蓄積電荷量を増加
可能にするとともに、シャッタパルスドライバ70の発
生するシャッタパルスにて所定の電子シャッタを動作さ
せて過剰電荷の蓄積を抑制可能としたため、刻々と変化
する照度下においても、常に安定した映像出力をするこ
とが可能な高感度テレビカメラ装置を提供することがで
きる。
As described above, when the CCD image pickup device 10 that converts light into electric charges and accumulates the accumulated charges based on the electric charge readout pulse generated by the readout pulse driver 60 to generate an image signal, the same image is generated. The amount of accumulated charge can be increased by modulating the same charge readout pulse in accordance with the output level of the signal, and a predetermined electronic shutter is operated by a shutter pulse generated by the shutter pulse driver 70 to suppress accumulation of excess charge. Since it is possible, it is possible to provide a high-sensitivity television camera device that can always output a stable video even under illuminance that changes every moment.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、カ
メラ感度が低下したときに、バウンズ現象を抑制しつつ
映像信号の出力レベルを徐々に向上させるので、違和感
のない映像を出力することができる。
As described above, according to the present invention, the power
When the camera sensitivity is reduced, while suppressing the bouncing phenomenon
Since the output level of the video signal is gradually improved,
It can output video without any.

【0039】また、請求項2にかかる発明によれば、電
荷読出パルスの周期が間引きされても、常に映像信号の
連続性を保つことができる。
According to the second aspect of the present invention, the continuity of the video signal can be always maintained even if the period of the charge readout pulse is thinned.

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

【図1】本実施形態にかかる高感度テレビカメラ装置の
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a high-sensitivity television camera device according to an embodiment.

【図2】本実施形態にかかる高感度テレビカメラ装置の
標準撮像状態から蓄積撮像状態への遷移時における電荷
の入出力を示すタイミングチャートである。
FIG. 2 is a timing chart showing input and output of electric charges when the high-sensitivity television camera device according to the embodiment transitions from a standard imaging state to a storage imaging state.

【図3】従来例にかかる高感度テレビカメラ装置のブロ
ック図である。
FIG. 3 is a block diagram of a high-sensitivity television camera device according to a conventional example.

【図4】従来例にかかる高感度テレビカメラ装置の標準
撮像状態から蓄積撮像状態への遷移時における電荷の入
出力を示すタイミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart showing input and output of electric charges when a high-sensitivity television camera device according to a conventional example transitions from a standard imaging state to an accumulation imaging state.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 CCD撮像素子 11 光電変換部 20 映像信号処理回路 30 A/D変換器 40 ビデオメモリ 50 D/A変換器 60 読出パルスドライバ 70 シャッタパルスドライバ 80 映像信号レベル比較器 90 蓄積時間制御回路 Reference Signs List 10 CCD image pickup device 11 Photoelectric conversion unit 20 Video signal processing circuit 30 A / D converter 40 Video memory 50 D / A converter 60 Readout pulse driver 70 Shutter pulse driver 80 Video signal level comparator 90 Storage time control circuit

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−170175(JP,A) 特開 平4−105478(JP,A) 特開 昭61−248670(JP,A) 特開 昭61−274470(JP,A) 特開 昭64−64474(JP,A) 特開 平4−95477(JP,A) 特開 平4−177985(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04N 5/30 - 5/335 Continuation of the front page (56) References JP-A-4-170175 (JP, A) JP-A-4-105478 (JP, A) JP-A-61-248670 (JP, A) JP-A-61-274470 (JP) , A) JP-A-64-64474 (JP, A) JP-A-4-95477 (JP, A) JP-A-4-177985 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB Name) H04N 5/30-5/335

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 固体撮像素子を用いて光を電荷に変換し
て蓄積するとともに、所定の電荷読出パルスに基づいて
蓄積した電荷を出力する光電変換手段と、 上記光電変換手段の出力する電荷を処理して映像信号を
生成する映像信号生成手段と、 上記電荷読出パルスの周期を変化させて上記光電変換手
段における蓄積電荷量を増加させる蓄積電荷量増加手段
と、 上記光電変換手段における電荷蓄積を抑制する電荷蓄積
抑制手段と、上記映像信号が所定レベル以下となったときに、上記電
荷読出パルスの周期をフィールド周期単位に間引くよう
に上記蓄積電荷量増加手段を制御して蓄積電荷量を増加
させるとともに、この電荷蓄積時間のうち所定時間分だ
け上記電荷蓄積抑制手段を動作させるように制御して過
剰電荷を蓄積させないようにする蓄積電荷量制御手段と
を具備し、 上記蓄積電荷量制御手段が、一の電荷読出パルス周期に
おいて、時間の経過にともなって上記電荷蓄積抑制手段
を動作させる時間を短くするように制御することを特徴
とした 高感度テレビカメラ装置。
1. A photoelectric conversion means for converting light into electric charges using a solid-state imaging device and storing the converted charges, and outputting the stored charges based on a predetermined charge readout pulse; Video signal generating means for processing to generate a video signal; storage charge increasing means for changing the period of the charge readout pulse to increase the storage charge quantity in the photoelectric conversion means; A charge accumulation suppressing means for suppressing the electric charge when the video signal falls below a predetermined level;
Decrease the cycle of load readout pulse in field cycle units
To increase the amount of accumulated charge
At the same time as this charge accumulation time
Control by operating the charge accumulation suppressing means.
Means for controlling the amount of accumulated charge to prevent accumulation of excess charge;
Comprising a, the accumulated charge amount controlling means, on one of the charge reading pulse period
In the above, the charge accumulation suppressing means
The feature is that control is performed to shorten the time for operating the
And the high-sensitivity TV camera device.
【請求項2】 上記請求項1に記載の高感度テレビカメ
ラ装置において、 当該高感度テレビカメラ装置は、上記映像信号生成手段
の出力する映像信号を記憶するとともに、上記電荷読出
パルスの周期が間引かれたときに、記憶した映像信号を
繰り返して出力する映像メモリ手段を具備することを特
徴とする高感度テレビカメラ装置。
2. The high-sensitivity television camera device according to claim 1, wherein said high-sensitivity television camera device stores a video signal output from said video signal generating means and sets a period of said charge readout pulse to an interval. A high-sensitivity television camera device comprising: a video memory means for repeatedly outputting a stored video signal when pulled.
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