JP2970092B2 - Video camera - Google Patents

Video camera

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JP2970092B2
JP2970092B2 JP3193618A JP19361891A JP2970092B2 JP 2970092 B2 JP2970092 B2 JP 2970092B2 JP 3193618 A JP3193618 A JP 3193618A JP 19361891 A JP19361891 A JP 19361891A JP 2970092 B2 JP2970092 B2 JP 2970092B2
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field
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level
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文男 名雲
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光情報を画素単位で光
電変換しその光電変換によって得られる複数の画素情報
を所定時間、蓄積して出力する光電変換部から奇数ライ
ン画像の撮像出力及び偶数ライン画像の撮像出力が1フ
ィールド毎に読み出される2ライン同時読み出し型の固
体イメージセンサを用いたビデオカメラに関し、特に、
1フィールド毎に露光条件を露光条件を切り換えて撮像
を行い、等価的にダイナミックレンジの広い撮像出力を
得られるようにしたビデオカメラに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photoelectric conversion unit for photoelectrically converting optical information on a pixel basis and storing and outputting a plurality of pieces of pixel information obtained by the photoelectric conversion for a predetermined period of time. The present invention relates to a video camera using a solid-state image sensor of a two-line simultaneous reading type in which an imaging output of an even-numbered line image is read out for each field.
The present invention relates to a video camera that performs imaging by switching the exposure condition for each field and changes the exposure condition so that an imaging output with a wide dynamic range can be equivalently obtained.

【0002】[0002]

【従来の技術】CCD(Charge Coupled
Device,電荷結合素子)イメージセンサなどの
固体イメージセンサは、撮像管と比較して焼き付きや
残像がない、耐衝撃性が高い、カメラの小型化が容
易である、など優れた特徴を有している。通常、インタ
ーレース走査が採用されたNTSC方式などの標準テレ
ビジョン方式に準拠するビデオカメラでは、奇数ライン
画像の各画素からの撮像出力と偶数ライン画像の各画素
からの撮像出力を1フィールド期間(NTSC方式では
1/60sec)毎に交互に読み出すようにしたCCD
イメージセンサが用いられている。また、2ライン分の
水平転送レジスタを設けて、奇数ライン画像の各画素か
らの撮像出力及び偶数ライン画像の各画素からの撮像出
力を1フィールド期間内にすべて読み出すようにした所
謂Progressing Scan CCD(以下、
単にP.S.CCDという)イメージセンサが、高解像
度ビデオカメラ用に提供されている。
2. Description of the Related Art CCD (Charge Coupled)
A solid-state image sensor such as a device (charge-coupled device) image sensor has excellent characteristics such as being free from image sticking and after-image, having high shock resistance, and being easy to miniaturize a camera, as compared with an image pickup tube. I have. Normally, in a video camera conforming to a standard television system such as the NTSC system employing interlaced scanning, an imaging output from each pixel of an odd-line image and an imaging output from each pixel of an even-line image are applied for one field period (NTSC). CCD that alternately reads every 1/60 sec in the system
An image sensor is used. In addition, a so-called Progressing Scan CCD (where a horizontal transfer register for two lines is provided so as to read out the imaging output from each pixel of the odd line image and the imaging output from each pixel of the even line image in one field period). Less than,
Simply P. S. An image sensor (referred to as a CCD) is provided for high-resolution video cameras.

【0003】従来、この種の分野の技術としては、例え
ば図3に示すようなものがあった。図3は、従来のビデ
オカメラの一構成例を示すブロック回路図である。この
図3において、所定の絞りがかけられたレンズ1を介し
てP.S.CCDイメージセンサ2の光電変換部2aに
照射された光は、上記光電変換部2aにおいて画素単位
で光電変換される。そして、上記P.S.CCDイメー
ジセンサ2では、上記光電変換部2において得られる奇
数ライン画像の各画素からの撮像出力及び偶数ライン画
像の各画素からの撮像出力が水平転送レジスタ3,4を
介して2ライン同時読み出しされる。
Conventionally, as a technique in this kind of field, for example, there has been a technique as shown in FIG. FIG. 3 is a block circuit diagram showing one configuration example of a conventional video camera. In FIG. 3, P.P. S. The light applied to the photoelectric conversion unit 2a of the CCD image sensor 2 is photoelectrically converted by the pixel in the photoelectric conversion unit 2a. Then, the above P.E. S. In the CCD image sensor 2, two lines are simultaneously read out via the horizontal transfer registers 3 and 4, from the photoelectric conversion unit 2, the imaging output from each pixel of the odd line image and the imaging output from each pixel of the even line image. You.

【0004】そして、上記固体イメージセンサ2から読
み出される奇数ライン画像の撮像出力によるビデオ信号
So及び偶数ライン画像の撮像出力によるビデオ信号S
eは、アンプ5,6を介してA/D変換器7,8へ供給
される。一方、アンプ5,6の出力は、加算器9及びバ
ッファアンプ10を介して制御部11へ送出される。こ
の制御部11は、レンズ1の絞りを制御すると共に、タ
イミングジェネレータ12へシャッタ制御信号SCを与
えてCDDイメージセンサ2の電子シャッタ機能を制御
する回路である。また、A/D変換器7,8の出力は、
切り換えスイッチ13へ供給される。この切り換えスイ
ッチ13は、シンクジェネレータ14から出力されたフ
ィールド切り換えパルスFPに応じて切り換えられ、そ
の切り換え結果がプロセスアンプ15を介してカメラ出
力信号Voとして出力端子16へ出力される。
Then, a video signal So based on an imaging output of an odd line image read from the solid-state image sensor 2 and a video signal S based on an imaging output of an even line image.
e is supplied to A / D converters 7 and 8 via amplifiers 5 and 6. On the other hand, the outputs of the amplifiers 5 and 6 are sent to the control unit 11 via the adder 9 and the buffer amplifier 10. The control unit 11 is a circuit that controls the aperture of the lens 1 and controls the electronic shutter function of the CDD image sensor 2 by supplying a shutter control signal SC to the timing generator 12. The outputs of the A / D converters 7 and 8 are
It is supplied to the changeover switch 13. The changeover switch 13 is changed over in response to a field changeover pulse FP output from the sync generator 14, and the result of the change is output to the output terminal 16 as the camera output signal Vo via the process amplifier 15.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うなビデオカメラにおけるダイナミックレンジの拡大手
法は、図4に示すように、カメラ出力信号Voの信号レ
ベルの90%〜110%程度の狭い範囲に、CCD出力
Coの90%〜600%程度の広いダイナミックレンジ
成分をレベル圧縮して挿入するというものが主流であ
る。しかしながら、このような拡大手法では、非線形的
に処理しているため、ダイナミックレンジの拡大に限界
があり、図4に示すZの範囲のCCD出力Coが階調が
得られなくなるという問題があった。すなわち、CCD
出力Coの90%〜600%を90%〜110%程度の
レベルでしか表現できないため、例えば、屋内のシーン
で一部窓越しに屋外のシーンがあるような被写体の照明
条件が極端に異なる場合、屋内のコントラストを重視し
てアイリス調整(レンズ絞り)した時、屋外のシーンは
ほとんど白トビ状態になる。
By the way, the technique of expanding the dynamic range in a video camera as described above, as shown in FIG. 4, covers a narrow range of about 90% to 110% of the signal level of the camera output signal Vo. In general, a wide dynamic range component of about 90% to 600% of the CCD output Co is compressed and inserted. However, in such an enlargement method, since the processing is performed non-linearly, there is a limit to the enlargement of the dynamic range, and there is a problem that the CCD output Co in the Z range shown in FIG. . That is, CCD
Since 90% to 600% of the output Co can be expressed only at a level of about 90% to 110%, for example, when the lighting conditions of an object such as an indoor scene having an outdoor scene through a window are extremely different. However, when iris adjustment (lens aperture) is performed with emphasis on indoor contrast, almost all outdoor scenes are overexposed.

【0006】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであり、ダイナミックレンジの広い信号をカメラ
出力信号として出力できるビデオカメラの提供を目的と
する。
The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to provide a video camera capable of outputting a signal having a wide dynamic range as a camera output signal.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明に係るビデオカメ
ラは、光情報を画素単位で光電変換しその光電変換によ
って得られる複数の画素情報を所定時間、蓄積して出力
する光電変換部から奇数ライン画像の撮像出力及び偶数
ライン画像の撮像出力が1フィールド毎に読み出される
2ライン同時読み出し型の固体イメージセンサと、1フ
ィールド毎に露光条件を切り換える露光制御部と、上記
固体イメージセンサから読み出される奇数ライン画像の
撮像出力によるビデオ信号を1フィールド分記憶する第
1のフィールドメモリと、上記固体イメージセンサから
読み出される偶数ライン画像の撮像出力によるビデオ信
号を1フィールド分記憶する第2のフィールドメモリ
と、上記固体イメージセンサから2ライン同時読み出し
された奇数ライン画像の撮像出力によるビデオ信号の信
号レベルを基準レベルと比較する第1のレベル比較手段
と、上記第1のレベル比較手段により比較出力によって
制御され、上記固体イメージセンサから読み出される奇
数ライン画像の撮像出力によるビデオ信号と上記第1の
フィールドメモリから読み出される1フィールド前の奇
数ライン画像の撮像出力によるビデオ信号とを切り換え
て出力する第1の切り換え手段と、上記第2のフィール
ドメモリから読み出される1フィールド前の偶数ライン
画像の撮像出力によるビデオ信号の信号レベルを上記基
準レベルと比較する第2のレベル比較手段と、上記第2
のレベル比較手段による比較出力によって制御され、上
記固体イメージセンサから読み出される偶数ライン画像
の撮像出力によるビデオ信号と上記第2のフィールドメ
モリから読み出される1フィールド前の偶数ライン画像
の撮像出力によるビデオ信号とを切り換えて出力する第
2の切り換え手段と、上記第1の切り換え手段を介して
出力される奇数ライン画像の撮像出力によるビデオ信号
と上記第2の切り換え手段を介して出力される偶数ライ
ン画像の撮像出力によるビデオ信号を1フィールド毎に
交互に選択し、カメラ出力信号を生成するカメラ出力生
成手段とを有することにより、上記課題を解決する。
According to a video camera according to the present invention, an odd number of pixels are photoelectrically converted from a photoelectric conversion unit which photoelectrically converts optical information in units of pixels and stores and outputs a plurality of pieces of pixel information obtained by the photoelectric conversion for a predetermined time. A two-line simultaneous readout type solid-state image sensor in which an image output of a line image and an image output of an even-numbered line image are read out for each field, an exposure control unit that switches exposure conditions for each field, and read out from the solid-state image sensor. A first field memory for storing one field of a video signal based on an imaging output of an odd line image, and a second field memory for storing a video signal for one field of an imaging output of an even line image read from the solid-state image sensor; , Odd-numbered line image read out simultaneously from the solid-state image sensor by two lines First level comparing means for comparing the signal level of the video signal by the imaging output with the reference level, and the imaging output of the odd-numbered line image controlled by the first level comparing means by the comparison output and read from the solid-state image sensor Switching means for switching and outputting a video signal based on the above-mentioned method and a video signal based on an imaging output of an odd-numbered line image one field before read out from the first field memory, and one field read out from the second field memory Second level comparing means for comparing a signal level of a video signal obtained by imaging output of the previous even-numbered line image with the reference level;
The video signal is controlled by the comparison output by the level comparison means, and is a video signal based on an imaging output of an even line image read from the solid-state image sensor and a video signal based on an imaging output of an even line image one field before read from the second field memory. A second switching means for switching and outputting a video signal based on an imaging output of an odd line image outputted via the first switching means, and an even line image outputted via the second switching means. The above-mentioned problem is solved by having a camera output generating means for alternately selecting a video signal based on the image pickup output for each field and generating a camera output signal.

【0008】[0008]

【作用】本発明に係るビデオカメラでは、2ライン同時
読み出し型の固体イメージセンサにより、1フィールド
毎に露光条件を切り換えて撮像を行い、例えば第1フィ
ールド及び第2フィールドをそれぞれ露光時間の長いフ
ィールド及び露光時間の短いフィールドとして、比較的
に暗い画像の撮像に適した露光条件と比較的に明るい画
像の撮像に適した露光条件とに1フィールド毎に露光条
件を切り換えて撮像を行い、互いに露光条件の異なるビ
デオ信号を得る。また、上記固体イメージセンサから2
ライン同時読み出しされた奇数ライン画像の撮像出力に
よるビデオ信号と偶数ライン画像の撮像出力によるビデ
オ信号を第1及び第2のフィールドメモリに格納してお
き、上記暗い画像の撮像に適した露光条件での撮像出力
によるビデオ信号の高輝度部分を検出し、その高輝度部
分を第1又は第2の切り換え手段により上記明るい画像
の撮像に適した露光条件での撮像出力によるビデオ信号
に置き換える。そして、カメラ出力生成部は、上記上記
第1の切り換え手段を介して出力される奇数ライン画像
の撮像出力によるビデオ信号と上記第2の切り換え手段
を介して出力される偶数ライン画像の撮像出力によるビ
デオ信号を1フィールド毎に交互に選択し、カメラ出力
信号を生成して出力する。
In the video camera according to the present invention, the solid-state image sensor of the two-line simultaneous readout type switches the exposure condition for each field and performs imaging. For example, the first field and the second field are each subjected to a field having a long exposure time. As a field having a short exposure time, the exposure conditions are switched for each field between an exposure condition suitable for capturing a relatively dark image and an exposure condition suitable for capturing a relatively bright image. Obtain video signals with different conditions. In addition, 2
A video signal based on the imaging output of the odd-numbered line image and a video signal based on the imaging output of the even-numbered line image, which are simultaneously read out from the line, are stored in the first and second field memories, and are exposed under exposure conditions suitable for capturing the dark image. A high-luminance portion of the video signal resulting from the imaging output is detected, and the high-luminance portion is replaced by the first or second switching means with a video signal generated by the imaging output under an exposure condition suitable for capturing the bright image. The camera output generation unit is configured to output the video signal based on the imaging output of the odd line image output through the first switching unit and the imaging output of the even line image output through the second switching unit. A video signal is alternately selected for each field, and a camera output signal is generated and output.

【0009】[0009]

【実施例】図1は、本発明の実施例となる1チップCC
Dビデオカメラの概略構成を示すブロック回路図であ
る。本実施例では、被写体の照明条件が極端に異なる場
合、例えば屋内シーンで一部窓越しに屋外シーンがある
ような場面を被写体として想定する。
FIG. 1 shows a one-chip CC according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block circuit diagram illustrating a schematic configuration of a D video camera. In the present embodiment, when the illumination conditions of the subject are extremely different, for example, a scene in which there is an outdoor scene through a window in an indoor scene is assumed as the subject.

【0010】この図1に示すビデオカメラにおいて、ア
イリス調整(レンズの有効口径の調整)によって所定の
光量に絞られたレンズ51を介してP.S.CCDイメ
ージセンサ52の光電変換部52aに照射された光は、
上記光電変換部52aにおいて画素単位で光電変換され
る。そして、上記P.S.CCDイメージセンサ52で
は、上記光電変換部52aにおいて得られる奇数ライン
画像の各画素からの撮像出力及び偶数ライン画像の各画
素からの撮像出力が水平転送レジスタ52b,52cを
介して2ライン同時読み出しされる。
In the video camera shown in FIG. 1, the iris adjustment (adjustment of the effective aperture of the lens) adjusts the P.I. S. Light emitted to the photoelectric conversion unit 52a of the CCD image sensor 52 is
The photoelectric conversion unit 52a performs photoelectric conversion on a pixel-by-pixel basis. Then, the above P.E. S. In the CCD image sensor 52, two lines are simultaneously read out through the horizontal transfer registers 52b and 52c, the imaging output from each pixel of the odd line image and the imaging output from each pixel of the even line image obtained by the photoelectric conversion unit 52a. You.

【0011】上記光電変換部52aには、奇数ライン画
像及び偶数フィールドの画像の各画素に対応する図示し
ないホトダイオードなどの感光素子がマトリックス状に
配列されている。上記光電変換部52aにおいて各感光
素子の光電変換作用によって得られた画素情報は、所定
時間蓄積され、垂直転送レジスタを介して奇数ライン画
像の撮像出力用の水平転送レジスタ52b及び偶数ライ
ン画像の撮像出力用の水平転送レジスタ52cへ転送さ
れる。そして、これら水平転送レジスタ52b,52c
の出力側から上記奇数ライン画像の撮像出力によるビデ
オ信号So及び偶数ライン画像の撮像出力によるビデオ
信号Seが1フィールド期間内に、同時に出力される。
In the photoelectric conversion section 52a, photosensitive elements such as photodiodes (not shown) corresponding to respective pixels of an odd line image and an even field image are arranged in a matrix. The pixel information obtained by the photoelectric conversion action of each photosensitive element in the photoelectric conversion unit 52a is accumulated for a predetermined time, and the horizontal transfer register 52b for imaging and outputting the odd line image and the imaging of the even line image via the vertical transfer register. The data is transferred to the output horizontal transfer register 52c. The horizontal transfer registers 52b, 52c
, A video signal So based on the imaging output of the odd-numbered line image and a video signal Se based on the imaging output of the even-numbered line image are simultaneously output within one field period.

【0012】また、CCDイメージセンサ52は電子シ
ャッタ機能を有している。この電子シャッタ機能とは、
上記画素情報の蓄積時間を変えることによって、フィル
ムカメラのシャッタと同じ効果を得るものである。画素
情報は、通常、NTSC方式によって決められている1
/60秒間、蓄積されるが、電子シャッタ機能によると
シャッタ速度(1/2000秒、1/1000秒・・
・)で決められた時間のみ蓄積される。
The CCD image sensor 52 has an electronic shutter function. This electronic shutter function is
By changing the accumulation time of the pixel information, the same effect as the shutter of the film camera can be obtained. The pixel information is usually 1 determined by the NTSC system.
/ 60 seconds, but according to the electronic shutter function, the shutter speed (1/2000 seconds, 1/1000 seconds ...
・ It is accumulated only for the time determined in ()).

【0013】ここで、制御部53から出力されたフィー
ルド毎に異なるレベルのシャッタ制御信号SCは、タイ
ミングジェネレータ54を介してCCDイメージセンサ
52に供給され、その結果、フィールド(1/60秒)
毎に上記画素情報の蓄積時間が変化する。つまり、シャ
ッタ速度がフィールド毎に変化して、露光時間の長いフ
ィールド(第1のフィールドモード)と露光時間の短い
フィールド(第2のフィールドモード)とが交互に繰り
返される。
Here, the shutter control signal SC of a different level for each field output from the control unit 53 is supplied to the CCD image sensor 52 via the timing generator 54, and as a result, the field (1/60 second)
Each time the accumulation time of the pixel information changes. That is, the shutter speed changes for each field, and a field with a long exposure time (first field mode) and a field with a short exposure time (second field mode) are alternately repeated.

【0014】このようにして得られた奇数ライン画像の
撮像出力によるビデオ信号So及び偶数ライン画像の撮
像出力によるビデオ信号Seは、アンプ55,56を介
してA/D変換器57,58へそれぞれ供給される。こ
のA/D変換器57,58でA/D変換されると、その
出力側には、上記被写体に対してフィールド毎に露光時
間の異なるビデオ信号S1,S2がそれぞれ得られる。
すなわち、このビデオ信号S1,S2は、図2に示すよ
うに、ビデオレベルの高いフィールドとビデオレベルの
低いフィールドとが、それぞれ第1及び第2のフィール
ドモードで交互に繰り返される信号となる。ここで、上
記第1のフィールドモードの期間を奇数フィールドと
し、上記第2のフィールドモードの期間を偶数フィール
ドとする。
The video signal So obtained by the imaging output of the odd line image and the video signal Se obtained by the imaging output of the even line image are supplied to A / D converters 57 and 58 via amplifiers 55 and 56, respectively. Supplied. When A / D conversion is performed by the A / D converters 57 and 58, video signals S1 and S2 having different exposure times from the subject for each field are obtained on the output side.
That is, as shown in FIG. 2, the video signals S1 and S2 are signals in which a high video level field and a low video level field are alternately repeated in the first and second field modes, respectively. Here, the period of the first field mode is an odd field, and the period of the second field mode is an even field.

【0015】なお、図2中の符号Pは、輝度の高い窓越
しの屋外シーン、符号Qは輝度の低い屋内シーンにそれ
ぞれ相当する。さらに、図2中のレベルV1は、第1の
フィールドモード時に、制御部53により、上述のアイ
リス調整を制御することで、屋内の照明条件に合わせた
適切な値になるよう自動設定される。同様に、レベルV
2は、第2のフィールドモード時に、上述の電子シャッ
タ機能を制御することで、屋外の照明条件に合わせた適
切な値になるよう自動設定される。
The symbol P in FIG. 2 corresponds to an outdoor scene through a high-luminance window, and the symbol Q corresponds to an indoor scene with a low luminance. Further, the level V1 in FIG. 2 is automatically set to an appropriate value according to indoor lighting conditions by controlling the iris adjustment by the control unit 53 in the first field mode. Similarly, level V
In the second field mode, 2 is automatically set to an appropriate value according to outdoor lighting conditions by controlling the electronic shutter function described above.

【0016】その後、ビデオ信号S1,S2は、1フィ
ールド分のフィールドメモリ59,60にそれぞれ格納
される。すなわち、上記奇数ライン画像の撮像出力によ
るビデオ信号Soをディジタル化したビデオ信号S1
が、上記フィールドメモリ59に格納され、また、上記
偶数ライン画像の撮像出力によるビデオ信号Seをディ
ジタル化したビデオ信号S1が、上記フィールドメモリ
59に格納される。それと同時に、ビデオ信号S1は、
コンパレータ61のプラス側入力端子に供給される。コ
ンパレータ61では、ビデオ信号S1のレベルと第1の
基準レベルVfとの大小を比較し、その比較結果を第1
の制御パルスS3として切り換えスイッチ62へ出力す
る。ここで、基準レベルVfは、ビデオ信号S1の高輝
度部に対応して設定されている。こうしてコンパレータ
61から出力される第1の制御パルスS3は、図2に示
すように、ビデオ信号S1のレベルが基準レベルVfに
よりも大きい場合(図2のP)には高位レベルとなり、
小さい場合には低位レベルとなる。
Thereafter, the video signals S1 and S2 are stored in the field memories 59 and 60 for one field, respectively. That is, a video signal S1 obtained by digitizing the video signal So based on the imaging output of the odd line image.
Is stored in the field memory 59, and a video signal S1 obtained by digitizing the video signal Se obtained by capturing and outputting the even-numbered line image is stored in the field memory 59. At the same time, the video signal S1 is
It is supplied to the plus side input terminal of the comparator 61. The comparator 61 compares the level of the video signal S1 with the first reference level Vf, and compares the comparison result with the first reference level Vf.
Is output to the changeover switch 62 as the control pulse S3. Here, the reference level Vf is set corresponding to the high luminance portion of the video signal S1. As shown in FIG. 2, the first control pulse S3 output from the comparator 61 becomes a high level when the level of the video signal S1 is higher than the reference level Vf (P in FIG. 2),
If it is smaller, it will be at a lower level.

【0017】切り換えスイッチ62は、第1の制御パル
スS3に応じて、切り換え動作を行って、信号S1及び
フィールドメモリ59の出力S4のいずれか一方を選択
する。例えば、第1の制御パルスS3の高位レベル時に
は出力S4が選択される。このフィールドメモリ59の
出力S4は、ビデオ信号S1の1フィールド前の信号で
あるため、図2に示すように、ビデオ信号S1が1フィ
ールドずれた形の信号となる。したがって、第1のフィ
ールドモードにおける出力S4は、ビデオレベルの低い
フィールド時のビデオ信号S1と同形であるので、レベ
ルV2の成分を含んでおり、このレベルV2の期間t2
だけ、制御パルスS3が高位レベルとなる。そのため、
切り換えスイッチ62は、第1のフィールドモードにお
ける期間t2だけ、出力S4を選択し、他の期間t1,
t3は、制御パルスS3が低位レベルであるため、ビデ
オ信号S1のレベルV1を選択する。
The changeover switch 62 performs a changeover operation in accordance with the first control pulse S3 to select either the signal S1 or the output S4 of the field memory 59. For example, when the first control pulse S3 is at a high level, the output S4 is selected. Since the output S4 of the field memory 59 is a signal one field before the video signal S1, it is a signal in which the video signal S1 is shifted by one field as shown in FIG. Therefore, the output S4 in the first field mode has the same form as the video signal S1 at the time of the field having the low video level, and therefore includes the component of the level V2.
Only, the control pulse S3 becomes the high level. for that reason,
The changeover switch 62 selects the output S4 for the period t2 in the first field mode, and selects the output S4 for the other periods t1,
At t3, the level V1 of the video signal S1 is selected because the control pulse S3 is at a low level.

【0018】このようにすれば、上記奇数ライン画像の
撮像出力によるビデオ信号Soをディジタル化したビデ
オ信号S1の高輝度部分(図2のP;カメラ出力100
%以上)が制御パルスS3の高位レベルで検出され、そ
のビデオ信号S1の高輝度の時だけ、ビデオレベルの低
いフィールドのビデオ信号に切り換えることができる。
In this manner, the high luminance portion (P in FIG. 2; camera output 100) of the video signal S1 obtained by digitizing the video signal So generated by the imaging output of the odd line image.
%) Is detected at the high level of the control pulse S3, and only when the video signal S1 has a high luminance, it is possible to switch to the video signal of the field with a low video level.

【0019】こうして、切り換えスイッチ62の出力側
には、図2に示すように、レベルV1,V2が奇数フィ
ールド期間内に設定された信号S7が出力される。一
方、フィールドメモリ60の出力S5は、コンパレータ
63のプラス側入力端子に入力される。コンパレータ6
3では、フィールドメモリ60の出力S5すなわち上記
偶数ライン画像の撮像出力によるビデオ信号Seをディ
ジタル化したビデオ信号S2を上記フィールドメモリ6
0により1フィールド後らせた信号S5と上記基準レベ
ルVfとの大小を比較し、その比較結果を図2に示すよ
うな第2の制御パルスS6として切り換えスイッチ64
へ出力する。この第2の制御パルスS6は、図2に示す
ように、信号S5のレベルが基準レベルVfによりも大
きい高輝度部分(図2のPa;カメラ出力100%以
上)(図2のPa)で高位レベルとなり、小さい場合に
は低位レベルとなる。
Thus, as shown in FIG. 2, a signal S7 in which the levels V1 and V2 are set within the odd field period is output to the output side of the changeover switch 62. On the other hand, the output S5 of the field memory 60 is input to the plus input terminal of the comparator 63. Comparator 6
In step 3, the output signal S5 of the field memory 60, that is, the video signal S2 obtained by digitizing the video signal Se obtained by the imaging output of the even-numbered line image is stored in the field memory 6
The signal S5 delayed by one field by 0 is compared with the reference level Vf, and the comparison result is used as a second control pulse S6 as shown in FIG.
Output to As shown in FIG. 2, the second control pulse S6 has a high level in a high-brightness portion (Pa in FIG. 2; camera output 100% or more) where the level of the signal S5 is higher than the reference level Vf (Pa in FIG. 2). Level, and if lower, the level is lower.

【0020】このような制御パルスS6で切り換えスイ
ッチ64の切り換え動作を行うことにより、この切り換
えスイッチ62の出力側には、図2に示すように、レベ
ルV1,V2が偶数フィールド期間内に設定された信号
S8が出力される。そして、上記奇数ライン画像の撮像
出力によるビデオ信号Soをディジタル化したビデオ信
号S1から形成された信号S7と、上記偶数ライン画像
の撮像出力によるビデオ信号Seをディジタル化したビ
デオ信号S2から形成された信号S8は、カメラ出力生
成部67の切り換えスイッチ65で図2に示すような1
フィールド毎に反転するフィールド切り換えパルスFP
に応じてフィールド毎に切り換えられることにより、イ
ンターレース走査に対応したフィールド順次の信号S9
とされる。その後、この信号S9はプロセスアンプ66
に供給されて同期信号付加処理など所定の信号処理がな
された後、カメラ出力信号Voとして出力端子68へ送
出される。なお、カメラ出力生成部67は、切り換えス
イッチ65及びプロセスアンプ66で構成されている。
By performing the switching operation of the changeover switch 64 with such a control pulse S6, the levels V1 and V2 are set at the output side of the changeover switch 62 within the even field period as shown in FIG. A signal S8 is output. A signal S7 formed from a video signal S1 obtained by digitizing the video signal So based on the imaging output of the odd-numbered line image, and a video signal S2 formed from a digitized video signal Se generated by imaging the output of the even-numbered line image. The signal S8 is supplied to the switch 65 of the camera output generation unit 67 by the switch 65 as shown in FIG.
Field switching pulse FP that reverses for each field
Is switched for each field in accordance with the above, so that a field-sequential signal S9 corresponding to interlaced scanning is obtained.
It is said. Thereafter, the signal S9 is supplied to the process amplifier 66.
After being subjected to a predetermined signal processing such as a synchronization signal adding process, the signal is sent to the output terminal 68 as a camera output signal Vo. Note that the camera output generation unit 67 includes a changeover switch 65 and a process amplifier 66.

【0021】ところで、本実施例では、上述したレベル
V1,V2の設定を自動的に行っている。以下、その説
明を簡単にする。アンプ55,56の各出力は、加算器
69で加算され、その加算結果がバッファアンプ70を
介して制御部53の切り換えスイッチ71の共通端子に
供給される。ここで、制御部53は、切り換えスイッチ
71、アイリス制御部72及びシャッタ制御部73で構
成されている。切り換えスイッチ71は、フィールド切
り換えパルスFPに応じて接続モードが切り換わるよう
になっている。例えば、このフィールド切り換えパルス
FPの高位レベル時には、アイリス制御部72側へ切り
換わる第1のフィールドモードとなり、低位レベル時に
はシャッタ制御部73側へ切り換わる第2のフィールド
モードとなる。
In the present embodiment, the above-described setting of the levels V1 and V2 is automatically performed. Hereinafter, the description will be simplified. The outputs of the amplifiers 55 and 56 are added by an adder 69, and the addition result is supplied to a common terminal of a changeover switch 71 of the control unit 53 via a buffer amplifier 70. Here, the control unit 53 includes a changeover switch 71, an iris control unit 72, and a shutter control unit 73. The changeover switch 71 switches the connection mode according to the field changeover pulse FP. For example, when the field switching pulse FP is at a high level, the first field mode is switched to the iris control unit 72 side, and when the field switching pulse FP is at a low level, the second field mode is switched to the shutter control unit 73 side.

【0022】アイリス制御部72は、スイッチ72a、
レベル検出回路72b及び誤差アンプ72cで構成さ
れ、シャッタ制御部73は、レベル検出回路73a,誤
差アンプ73b及び切り換えスイッチ73cで構成され
ている。なお、レベル検出回路72bは、次のフィール
ド期間をホールドする程度の時定数を有する。
The iris control unit 72 includes a switch 72a,
The shutter control section 73 includes a level detection circuit 72b, an error amplifier 73b, and a changeover switch 73c. Note that the level detection circuit 72b has a time constant enough to hold the next field period.

【0023】上記第1のフィールドモード時では、切り
換えスイッチ73cが電源VC(第2の基準レベル)を
選択するので、シャッタ制御信号SCが最大となり、シ
ャッタスピードは、1/60secとなる。加えて、上
記加算器69の出力がバッファアンプ70及び切り換え
スイッチ71を介してスイッチ72aへ与えられる。こ
のスイッチ72aは、インバータ74により反転された
第1の制御パルスS3に基づき、オン・オフ動作するよ
うになっており、例えば制御パルスS3の高位レベル時
にはオフし、低位レベル時にはオンする。したがって、
レベル検出回路72bは、制御パルスS3の低位レベル
時、つまり、図2に示す期間t1,t2だけバッファア
ンプ70の出力を取り入れ、その出力レベルを検出す
る。
In the first field mode, the changeover switch 73c selects the power supply VC (second reference level), so that the shutter control signal SC becomes maximum and the shutter speed becomes 1/60 sec. In addition, the output of the adder 69 is provided to the switch 72a via the buffer amplifier 70 and the changeover switch 71. The switch 72a is turned on and off based on the first control pulse S3 inverted by the inverter 74. For example, the switch 72a turns off when the control pulse S3 is at a high level and turns on when the control pulse S3 is at a low level. Therefore,
The level detection circuit 72b takes in the output of the buffer amplifier 70 only when the control pulse S3 is at the low level, that is, during the periods t1 and t2 shown in FIG. 2, and detects the output level.

【0024】さらに、検出されたレベルが上述のレベル
V1に対してどの程度の誤差を有しているかを誤差アン
プ72cで検出する。そして、その誤差がゼロになるよ
うにアイリス調整を行う。これにより、第1のフィール
ドモード時のビデオ信号S1,S2の低輝度部分Qがレ
ベルV1に設定される。
Further, the error amplifier 72c detects how much the detected level has an error with respect to the level V1. Then, iris adjustment is performed so that the error becomes zero. As a result, the low-luminance portions Q of the video signals S1 and S2 in the first field mode are set to the level V1.

【0025】一方、第2のフィールドモード時では、加
算器69の出力がバッファアンプ70及び切り換えスイ
ッチ71を介してレベル検出回路73aに供給され、そ
の出力レベルが検出される。さらに、その検出された出
力レベルが上述のレベルV2(V2>V1)対してどの
程度の誤差を有しているかを誤差アンプ73bで検出す
る。そして、その誤差がゼロになるように、シャッタ制
御信号SCが切り換えスイッチ73c及びタイミングジ
ェネレータ54を介してCCDイメージセンサ52へ供
給され、CCDの電子シャッタを制御する。これによ
り、第2のフィールドモードにおけるビデオ信号S1,
S2の高輝度部分PがレベルV2に設定される。
On the other hand, in the second field mode, the output of the adder 69 is supplied to the level detection circuit 73a via the buffer amplifier 70 and the changeover switch 71, and the output level is detected. Further, the error amplifier 73b detects how much the detected output level has an error with respect to the level V2 (V2> V1). Then, the shutter control signal SC is supplied to the CCD image sensor 52 via the changeover switch 73c and the timing generator 54 so that the error becomes zero, and controls the electronic shutter of the CCD. As a result, the video signals S1,
The high luminance portion P of S2 is set to level V2.

【0026】なお、シンクジェネレータ74によって、
フィールド切り換えパルスFPが生成され、図1に示す
すべての構成要素の同期信号も該シンクジェネレータ7
4によって生成される。以上、詳細に説明したように、
本実施例では、レンズ51のアイリス調整で屋内のレベ
ルV1を確保し、電子シャッタで屋外のレベルV2にな
るように設定して、さらにフィールドメモリ69,60
で1フィールド前のビデオ信号S4,S5と現在のビデ
オ信号S1,S2を同時化するようにしたので、レベル
V1とレベルV2とを選択的に選んで出力できる。これ
により、被写体の照明条件が極端に異なる場面でも、従
来のように、白トビ状態になることがなく、コントラス
ト良く再現できる。
Note that the sync generator 74
A field switching pulse FP is generated, and synchronization signals of all the components shown in FIG.
4 generated by As described in detail above,
In this embodiment, the indoor level V1 is secured by the iris adjustment of the lens 51, and the electronic shutter is set to the outdoor level V2.
, The video signals S4 and S5 one field before and the current video signals S1 and S2 are synchronized, so that the level V1 and the level V2 can be selectively selected and output. As a result, even in a scene in which the illumination conditions of the subject are extremely different, it is possible to reproduce with good contrast without becoming overexposed as in the related art.

【0027】なお、本発明は、上記実施例のみに限定さ
れるものではなく、例えば、1チップCCDビデオカメ
ラの他に、3チップCCDカラービデオカメラにも適用
できる。また、レベルV1,V2の設定は、自動設定で
はなく、手動で行うようにしてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be applied to, for example, a three-chip CCD color video camera in addition to a one-chip CCD video camera. The levels V1 and V2 may be set manually instead of automatically.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係るビデオカメラでは、2ライン同時読み出し型の
固体イメージセンサにより、1フィールド毎に露光条件
を切り換えて撮像を行い、例えば第1フィールド及び第
2フィールドをそれぞれ露光時間の長いフィールド及び
露光時間の短いフィールドとして、比較的に暗い画像の
撮像に適した露光条件と比較的に明るい画像の撮像に適
した露光条件とに1フィールド毎に露光条件を切り換え
て撮像を行い、互いに露光条件の異なるビデオ信号を得
る。また、上記固体イメージセンサから2ライン同時読
み出しされた奇数ライン画像の撮像出力によるビデオ信
号と偶数ライン画像の撮像出力によるビデオ信号を第1
及び第2のフィールドメモリに格納しておき、上記暗い
画像の撮像に適した露光条件での撮像出力によるビデオ
信号の高輝度部分を検出し、その高輝度部分を第1又は
第2の切り換え手段により上記明るい画像の撮像に適し
た露光条件での撮像出力によるビデオ信号に置き換え
る。そして、カメラ出力生成部は、上記上記第1の切り
換え手段を介して出力される奇数ライン画像の撮像出力
によるビデオ信号と上記第2の切り換え手段を介して出
力される偶数ライン画像の撮像出力によるビデオ信号を
1フィールド毎に交互に選択し、カメラ出力信号を生成
して出力するので、フィールド前のビデオ信号と現在の
ビデオ信号を同時化して、等価的にダイナミックレンジ
を拡大したビデオ信号を形成することができ、例えば、
屋内のシーンで一部窓越しに屋外のシーンがあるような
被写体の照明条件の極端に異なる場合でも、従来のよう
に、屋外のシーンが白トビ状態になるようなことをもな
く、コントラスト良く再現できる。
As is clear from the above description, in the video camera according to the present invention, the solid-state image sensor of the two-line simultaneous readout type switches the exposure condition for each field and performs imaging. The field and the second field are defined as a field having a long exposure time and a field having a short exposure time, respectively, for each of the exposure conditions suitable for capturing a relatively dark image and the exposure conditions suitable for capturing a relatively bright image. The image pickup is performed by switching the exposure conditions to obtain video signals having different exposure conditions. In addition, a video signal based on an imaging output of an odd line image and a video signal based on an imaging output of an even line image which are simultaneously read out from the solid-state image sensor by two lines are first.
And a second field memory for detecting a high-brightness portion of the video signal by the imaging output under the exposure condition suitable for capturing the dark image, and using the high-brightness portion as the first or second switching means. Is replaced with a video signal based on an imaging output under exposure conditions suitable for imaging the bright image. The camera output generation unit is configured to output the video signal based on the imaging output of the odd line image output through the first switching unit and the imaging output of the even line image output through the second switching unit. Since the video signal is alternately selected for each field, and a camera output signal is generated and output, the video signal before the field and the current video signal are synchronized to form a video signal having an expanded dynamic range equivalently. You can, for example,
Even if the lighting conditions of the subject are extremely different, such as when there is an outdoor scene through a window in an indoor scene, unlike the conventional case, the outdoor scene does not become overexposed and the contrast is improved. Can be reproduced.

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

【図1】本発明の実施例となる1チップCCDビデオカ
メラの概略構成を示すブロック回路図である。
FIG. 1 is a block circuit diagram showing a schematic configuration of a one-chip CCD video camera according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示したビデオカメラの動作を示すタイミ
ングチャートである。
FIG. 2 is a timing chart showing an operation of the video camera shown in FIG.

【図3】従来のビデオカメラの一構成例を示すブロック
回路図である。
FIG. 3 is a block circuit diagram showing a configuration example of a conventional video camera.

【図4】従来の課題の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a conventional problem.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

52 CCDイメージセンサ、52a 光電変換部、5
2b,52c 水平転送レジスタ、53 制御部、5
7,58 A/D変換器、59,60 フィールドメモ
リ、61,63 コンパレータ、62,64,71 切
り換えスイッチ、67 カメラ出力生成部、69 加算
器、72 アイリス制御部、73 シャッタ制御部
52 CCD image sensor, 52a photoelectric conversion unit, 5
2b, 52c horizontal transfer register, 53 control unit, 5
7, 58 A / D converter, 59, 60 field memory, 61, 63 comparator, 62, 64, 71 changeover switch, 67 camera output generation unit, 69 adder, 72 iris control unit, 73 shutter control unit

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 光情報を画素単位で光電変換しその光電
変換によって得られる複数の画素情報を所定時間、蓄積
して出力する光電変換部から奇数ライン画像の撮像出力
及び偶数ライン画像の撮像出力が1フィールド毎に読み
出される2ライン同時読み出し型の固体イメージセンサ
と、 1フィールド毎に露光条件を切り換える露光制御部と、 上記固体イメージセンサから読み出される奇数ライン画
像の撮像出力によるビデオ信号を1フィールド分記憶す
る第1のフィールドメモリと、 上記固体イメージセンサから読み出される偶数ライン画
像の撮像出力によるビデオ信号を1フィールド分記憶す
る第2のフィールドメモリと、 上記固体イメージセンサから2ライン同時読み出しされ
た奇数ライン画像の撮像出力によるビデオ信号の信号レ
ベルを基準レベルと比較する第1のレベル比較手段と、 上記第1のレベル比較手段により比較出力によって制御
され、上記固体イメージセンサから読み出される奇数ラ
イン画像の撮像出力によるビデオ信号と上記第1のフィ
ールドメモリから読み出される1フィールド前の奇数ラ
イン画像の撮像出力によるビデオ信号とを切り換えて出
力する第1の切り換え手段と、 上記第2のフィールドメモリから読み出される1フィー
ルド前の偶数ライン画像の撮像出力によるビデオ信号の
信号レベルを上記基準レベルと比較する第2のレベル比
較手段と、 上記第2のレベル比較手段による比較出力によって制御
され、上記固体イメージセンサから読み出される偶数ラ
イン画像の撮像出力によるビデオ信号と上記第2のフィ
ールドメモリから読み出される1フィールド前の偶数ラ
イン画像の撮像出力によるビデオ信号とを切り換えて出
力する第2の切り換え手段と、 上記第1の切り換え手段を介して出力される奇数ライン
画像の撮像出力によるビデオ信号と上記第2の切り換え
手段を介して出力される偶数ライン画像の撮像出力によ
るビデオ信号を1フィールド毎に交互に選択し、カメラ
出力信号を生成するカメラ出力生成手段とを有すること
を特徴とするビデオカメラ。
An imaging output of an odd-numbered line image and an imaging output of an even-numbered line image from a photoelectric conversion unit that photoelectrically converts optical information in pixel units and stores and outputs a plurality of pieces of pixel information obtained by the photoelectric conversion for a predetermined time. , A two-line simultaneous readout solid-state image sensor that reads out one field at a time, an exposure control unit that switches exposure conditions for one field, and a one-field video signal based on an imaging output of an odd line image read out from the solid-state image sensor. A first field memory for storing the video signal of the even line image read out from the solid-state image sensor for one field; a second field memory for storing one line of the video signal read out from the solid-state image sensor; and two lines simultaneously read from the solid-state image sensor. Signal level of video signal from odd line image pickup output A first level comparing means for comparing with a reference level, a video signal based on an imaging output of an odd line image read from the solid-state image sensor and controlled by a comparison output by the first level comparing means, and the first field memory A first switching means for switching and outputting a video signal based on an imaging output of an odd line image one field before read from the memory; and a video based on an imaging output of an even line image one field before read from the second field memory. A second level comparing means for comparing the signal level of the signal with the reference level; and a video signal controlled by a comparison output by the second level comparing means, the video signal being an imaging output of an even line image read from the solid-state image sensor. One file read from the second field memory A second switching unit for switching and outputting a video signal based on an imaging output of an even line image before the field, a video signal based on an imaging output of an odd line image output via the first switching unit, and the second switching unit, And a camera output generating means for generating a camera output signal by alternately selecting a video signal based on an imaging output of an even-numbered line image output through the switching means.
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