JP3079638B2 - Solid-state imaging device - Google Patents

Solid-state imaging device

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直樹 山本
宅哉 今出
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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】本発明は固体撮像素子を用いた固
体撮像装置に係り、特に前記固体撮像装置の振動による
映像信号の揺れを抑圧することができる固体撮像装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device using a solid-state imaging device, and more particularly to a solid-state imaging device capable of suppressing fluctuation of a video signal due to vibration of the solid-state imaging device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年固体撮像装置を用いたビデオカメラ
は、その小形軽量化とズ−ムレンズの高倍率化が進んで
いる。これに伴い、三脚等の固定装置を使用することな
く手振れ等の振動により発生する映像の振動を抑圧し、
安定な映像信号を出力する機能の要求が高まっている。
2. Description of the Related Art In recent years, a video camera using a solid-state image pickup device has been reduced in size and weight and the magnification of a zoom lens has been increased. Along with this, the vibration of the image generated by vibrations such as camera shake is suppressed without using a fixing device such as a tripod,
There is an increasing demand for a function of outputting a stable video signal.

【0003】このような機能を有する固体撮像装置の一
例が、特公平1−53957号公報に示されている。こ
れは、映像の振動を抑圧するのに必要な振動量検出手段
を角速度を検出する手段で構成し、前記手段により検出
した振動量検出信号をもとに上記映像信号の振動を抑制
する画像振動抑制手段を、固体撮像装置のレンズあるい
は固体撮像素子等を機械的に移動させる手段か、固体撮
像素子の操作領域を変化させる手段か、あるいは画像メ
モリ等の記憶装置に映像信号を格納しその読み出しを制
御する手段により構成するものである。
An example of a solid-state imaging device having such a function is disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-53957. This means that the vibration amount detecting means necessary for suppressing the vibration of the image is constituted by the means for detecting the angular velocity, and the image vibration suppressing the vibration of the video signal based on the vibration amount detection signal detected by the means. The suppression means may be a means for mechanically moving a lens or a solid-state imaging device of the solid-state imaging device, a means for changing the operation area of the solid-state imaging device, or storing and reading a video signal in a storage device such as an image memory. Is controlled by means for controlling

【0004】さらに、前記機能を動作する際、出力され
る映像信号は振動に対して安定はしているが、前記固体
撮像素子に電荷を蓄積している間も前記固体撮像装置は
振動しているため、前記映像信号の解像度が劣下すると
いう問題に対処するために、前記固体撮像素子を電荷を
蓄積する時間、つまり露光時間を制御する手段を設けて
前記機能の動作に連動して、前記露光時間を短くする方
法に関しても示されている。
Further, when the above function is operated, the output video signal is stable against vibration, but the solid-state imaging device vibrates even while accumulating electric charge in the solid-state imaging device. Therefore, in order to cope with the problem that the resolution of the video signal is inferior, a time for accumulating charge in the solid-state imaging device, that is, a means for controlling an exposure time is provided, and in conjunction with the operation of the function, A method for shortening the exposure time is also shown.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術は、検出
した角速度により固体撮像装置の振動角を求める際、前
記角速度を一定期間積分することが必須である。しかし
ながら、露光時間を上記した方法により変化させた際、
前記積分期間が一定であるため露光時間に応じた振動角
を求めることができず、これをもとに検出した振動量検
出信号を用いて、前記固体撮像装置の振動による前記映
像信号の振動を抑圧すると、その抑圧率が低下するとい
う危惧が生じる。
In the prior art, when the vibration angle of the solid-state imaging device is obtained from the detected angular velocity, it is essential to integrate the angular velocity for a certain period. However, when the exposure time was changed by the method described above,
Since the integration period is constant, a vibration angle corresponding to the exposure time cannot be obtained, and the vibration of the video signal due to the vibration of the solid-state imaging device is calculated using a vibration amount detection signal detected based on the vibration angle. Suppression raises a concern that the suppression rate will decrease.

【0006】本発明の目的は、露光時間の変化に影響さ
れないで映像信号の振動を抑圧することにある。
An object of the present invention is to suppress the vibration of a video signal without being affected by a change in exposure time.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記目的を解決するため
に、本発明の固体撮像装置は、積分期間を制御可能な角
速度の積分手段を設け、露光時間の選択に応じて前記積
分手段の積分期間を変化させる。これにより、振動量検
出精度を高め、前記固体撮像装置の振動による前記映像
信号の振動の抑圧率を上げるものである。
In order to achieve the above object, a solid-state imaging device according to the present invention includes an angular velocity integrating means capable of controlling an integration period, and integrates the integrating means according to selection of an exposure time. Change the period. Thus, the accuracy of detecting the amount of vibration is increased, and the suppression rate of the vibration of the video signal due to the vibration of the solid-state imaging device is increased.

【0008】[0008]

【作用】本発明は、手振れ等による固体撮像装置の振動
に伴う映像信号の振動を抑圧する際、前記固体撮像素子
の露光時間の変化に応じて前記積分手段の積分期間を切
り替えるように動作する。それによって、露光時間の切
り替えによる振動抑圧効果の低下を防ぐことができる。
The present invention operates to switch the integration period of the integration means in accordance with a change in the exposure time of the solid-state imaging device when suppressing the vibration of the video signal accompanying the vibration of the solid-state imaging device due to camera shake or the like. . As a result, it is possible to prevent a reduction in the vibration suppression effect due to the switching of the exposure time.

【0009】[0009]

【実施例】以下本発明の一実施例を図1を用いて説明す
る。同図は、本発明の一実施例を示すブロック図であ
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.

【0010】1はズ−ムレンズ、2は焦点距離(以下f
値と称す)を検出するf値検出回路、3は露光時間(以
下シャッタ速度と称す)及び走査領域を制御可能な固体
撮像素子(以下センサと称す)、4は時間軸変換回路、
5は信号処理回路、6はセンサ駆動回路、9はシャッタ
選択回路、10は積分期間設定回路、13は角速度セン
サ(v,hは各々垂直方向、水平方向を示す)、14は
増幅器、15は積分回路、16は振動量検出回路、17
は可動領域指定回路である。
1 is a zoom lens, 2 is a focal length (hereinafter f)
A solid-state image sensor (hereinafter, referred to as a sensor) that can control an exposure time (hereinafter, referred to as a shutter speed) and a scanning area, 4 is a time axis conversion circuit,
5 is a signal processing circuit, 6 is a sensor driving circuit, 9 is a shutter selection circuit, 10 is an integration period setting circuit, 13 is an angular velocity sensor (v and h indicate the vertical direction and the horizontal direction, respectively), 14 is an amplifier, and 15 is An integration circuit, 16 is a vibration amount detection circuit, 17
Is a movable area designating circuit.

【0011】これは、垂直方向の振動をセンサ1の走査
領域を変えることにより、水平方向の振動を時間軸変換
回路4を構成するラインメモリ41の読み出しアドレス
を変えることにより抑圧するものであり、以下動作を説
明する。
This is to suppress the vertical vibration by changing the scanning area of the sensor 1 and to suppress the horizontal vibration by changing the read address of the line memory 41 constituting the time axis conversion circuit 4. The operation will be described below.

【0012】角速度センサ13vにより検出された固体
撮像装置の垂直方向における角速度検出信号Mvは、後
段の処理に適した信号量に増幅器14vより増幅され、
増幅信号Mv’として積分回路15vに入力される。該
積分回路15vは前記検出信号Mv’を1フィ−ルド期
間積分することにより、1フィ−ルドに振動した角度を
示す積分出力信号Mv”を出力し、同信号Mv”はf値
検出回路により検出した信号fとともに振動量検出回路
16vに入力される。前記2信号f,Mv”をもとに振
動量検出回路16vは1フィ−ルド期間におけるセンサ
の受光面に結像された被写体の垂直方向の移動量を検出
しこれを垂直方向の振動量検出信号mvとして出力し可
動領域指定回路17に入力される。
An angular velocity detection signal Mv in the vertical direction of the solid-state imaging device detected by the angular velocity sensor 13v is amplified by the amplifier 14v to a signal amount suitable for subsequent processing.
The amplified signal Mv 'is input to the integration circuit 15v. The integration circuit 15v integrates the detection signal Mv 'for one field period to output an integration output signal Mv "indicating the angle oscillated in one field, and the signal Mv" is output by the f-value detection circuit. The detected signal f is input to the vibration amount detection circuit 16v. Based on the two signals f and Mv ", the vibration amount detection circuit 16v detects the vertical movement amount of the subject imaged on the light receiving surface of the sensor during one field period, and detects the vertical movement amount. The signal is output as a signal mv and input to the movable area specifying circuit 17.

【0013】水平方向においても、角速度センサ13
h、増幅器14h、積分回路15h,振動量検出回路1
6hを前記同様に動作させることにより水平方向の振動
量検出信号mhを得て、該信号mhは前記可動領域指定
回路17に入力される。
In the horizontal direction, the angular velocity sensor 13
h, amplifier 14h, integration circuit 15h, vibration amount detection circuit 1
6h is operated in the same manner as described above to obtain a horizontal vibration amount detection signal mh, and the signal mh is input to the movable area designating circuit 17.

【0014】可動領域指定回路17は、振動量検出信号
mvをもとにその移動方向と逆の方向に同じ移動量だけ
センサの走査領域を移動させるセンサ走査領域指定信号
mv1と、振動量検出信号mhをもとにその移動方向と
逆の方向に同じ移動量だけラインメモリの読み出し領域
を移動させるラインメモリ読み出しアドレス指定信号m
1を出力する。センサ駆動回路6を構成している走査
パルス生成回路61は前記センサ走査領域指定信号mv
1を入力されることにより走査パルス7を生成する。該
走査パルス7によりセンサ3の走査領域が制御される。
また時間軸変換回路4を構成するメモリ制御回路42は
前記センサ走査領域指定信号mh1を入力されることに
よりメモリ読み出しアドレス43を生成する。該メモリ
読み出しアドレス43によりラインメモリ41の読みだ
しアドレスが制御される。以上の動作により信号処理回
路5は振動の抑圧された映像信号を出力することが可能
となる。 以上の動作中において、撮影者の意志あるい
は自動制御によってシャッタ速度を変化させる場合、シ
ャッタ選択回路9によりシャッタ選択パルス11を制御
してセンサ駆動回路6を構成しているシャッタ制御パル
ス生成回路62からシャッタ制御パルス8をセンサに入
力しシャッタ速度を変化させる。このとき、シャッタ選
択パルス11は積分期間設定回路10にも入力され、該
積分期間設定回路10は前記シャッタ速度に応じた積分
期間を設定する積分期間設定パルス12を出力する。該
積分期間設定パルス12は前記積分回路15v、15h
にそれぞれ入力され、積分期間を制御する。これにより
シャッタ速度を変化させても前記動作による映像信号の
振動抑圧率の低下を防ぐことができる。
The movable area designating circuit 17 includes a sensor scanning area designating signal mv 1 for moving the scanning area of the sensor by the same amount in the direction opposite to the moving direction based on the vibration amount detecting signal mv, A line memory read address designation signal m for moving the read area of the line memory by the same amount of movement in the direction opposite to the direction of movement based on the signal mh.
and outputs the h 1. The scanning pulse generation circuit 61 constituting the sensor driving circuit 6 is provided with the sensor scanning region designation signal mv
The scanning pulse 7 is generated by inputting "1" . The scanning area of the sensor 3 is controlled by the scanning pulse 7.
The memory control circuit 42 constituting the time axis conversion circuit 4 generates the memory read address 43 by receiving the sensor scanning area designation signal mh 1 . The read address of the line memory 41 is controlled by the memory read address 43. With the above operation, the signal processing circuit 5 can output a video signal in which the vibration is suppressed. During the above operation, when the shutter speed is changed by the photographer's will or by automatic control, the shutter selection pulse 11 is controlled by the shutter selection circuit 9 and the shutter control pulse generation circuit 62 constituting the sensor drive circuit 6 The shutter control pulse 8 is input to the sensor to change the shutter speed. At this time, the shutter selection pulse 11 is also input to the integration period setting circuit 10, and the integration period setting circuit 10 outputs an integration period setting pulse 12 for setting an integration period according to the shutter speed. The integration period setting pulse 12 is applied to the integration circuits 15v and 15h.
To control the integration period. As a result, even if the shutter speed is changed, it is possible to prevent a decrease in the vibration suppression rate of the video signal due to the above operation.

【0015】前記積分期間の切り替えについて図2を用
いて具体的に説明する。同図はシャッタ速度と積分期間
の関係の一例を示したものである。
The switching of the integration period will be specifically described with reference to FIG. FIG. 9 shows an example of the relationship between the shutter speed and the integration period.

【0016】21は垂直同期パルス、221、121、
231はそれぞれシャッタ速度1/60秒のときの露光
時間、積分期間設定パルス、積分期間、222、12
2、232はそれぞれシャッタ速度1/100秒のとき
の露光時間、積分期間設定パルス、積分期間を表してい
る。
Reference numeral 21 denotes a vertical synchronization pulse, 221, 121,
Reference numeral 231 denotes an exposure time when the shutter speed is 1/60 second, an integration period setting pulse, an integration period, and 222 and 12 respectively.
Reference numerals 2 and 232 denote an exposure time, an integration period setting pulse, and an integration period when the shutter speed is 1/100 second, respectively.

【0017】シャッタ速度1/60秒のときのセンサの
蓄積期間のセンタ−をAとすると、センタ−A1から次
のセンタ−A2までの1フィ−ルド期間を積分期間23
1とするように積分期間設定パルス231を生成する。
シャッタ速度1/100秒のときも同様にして、蓄積期
間のセンタ−をBとすると、センタ−B1から次のセン
タ−B2までの1フィ−ルド期間を積分期間232とす
るように積分期間設定パルス232生成する。
When the the A, 1 Fi from the center -A 1 until the next center -A 2 - - [0017] accumulation period of the sensor when the shutter speed of 1/60 sec center integrating the field Period 23
An integration period setting pulse 231 is generated so as to be 1.
When the shutter speed 1/100 seconds in the same manner, the center of the accumulation period - when the a B, and the center -B 1 1 Fi to the next center -B 2 - integral to the integration period 232 the field period A period setting pulse 232 is generated.

【0018】他のシャッタ速度のときも同様に、センサ
の蓄積期間のセンタ−からセンタ−までの期間を積分す
るように積分期間を定める。
Similarly, at other shutter speeds, the integration period is determined so as to integrate the period from the center to the center of the sensor accumulation period.

【0019】このような方法により、シャッタ速度の設
定に応じて角速度の積分期間を制御する。
With this method, the integration period of the angular velocity is controlled according to the setting of the shutter speed.

【0020】図3及び図4は、本発明の第2、第3の実
施例を示すブロック図である。
FIGS. 3 and 4 are block diagrams showing second and third embodiments of the present invention.

【0021】図3は、垂直および水平方向の振動をセン
サ1の走査領域を変えることにより抑圧するものであ
る。垂直方向の振動量検出信号mvと、水平方向の振動
量検出信号mhを可動領域指定回路17に入力すること
によりセンサ垂直走査領域指定信号mv2及びセンサ水
平走査領域指定信号mh2を得る。該信号mv2、mh2
は走査パルス生成回路61に入力される。該走査パルス
生成回路61は走査パルス7を生成しセンサ3の走査領
域を制御する。その他は、第1の実施例と同様に動作す
る。
FIG. 3 shows that the vertical and horizontal vibrations are suppressed by changing the scanning area of the sensor 1. A vibration amount detection signal mv of vertical, obtain sensor vertical scanning area designation signal mv 2 and the sensor horizontal scanning area designation signal mh 2 by inputting the horizontal direction of the vibration amount detection signal mh to the movable region designation circuit 17. The signals mv 2 , mh 2
Is input to the scan pulse generation circuit 61. The scanning pulse generation circuit 61 generates a scanning pulse 7 and controls a scanning area of the sensor 3. Other operations are the same as those in the first embodiment.

【0022】図4は、垂直および水平方向の振動を時間
軸変換回路4を構成するフィ−ルドメモリ44の読み出
しアドレスを変えることにより抑圧するものである。
FIG. 4 shows that the vertical and horizontal vibrations are suppressed by changing the read address of the field memory 44 constituting the time axis conversion circuit 4.

【0023】同図における44はフィ−ルドメモリ、4
5はフィ−ルドメモリ制御回路である。垂直方向の振動
量検出信号mvと、水平方向の振動量検出信号mhを可
動領域指定回路17に入力することによりフィ−ルドメ
モリ垂直読みだしアドレス指定信号mv3及びフィ−ル
ドメモリ水平読みだしアドレス指定信号mh2を得る。
該信号mv3、mh3はフィ−ルドメモリ制御回路走査4
5に入力される。該フィ−ルドメモリ制御回路45はフ
ィ−ルドメモリ制御アドレスを生成しフィ−ルドメモリ
44の読みだしアドレスを制御する。その他は、第1の
実施例と同様に動作する。
Reference numeral 44 in FIG.
Reference numeral 5 denotes a field memory control circuit. A vibration amount detection signal mv of vertical, Fi by inputting the horizontal direction of the vibration amount detection signal mh to the movable region designation circuit 17 - Rudomemori addressing read vertical signal mv 3 and Fi - Rudomemori horizontal readout address signal get a mh 2.
The signals mv 3 and mh 3 are output from the field memory control circuit scan 4
5 is input. The field memory control circuit 45 generates a field memory control address and controls a read address of the field memory 44. Other operations are the same as those in the first embodiment.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明によれば、このように角速度の積
分期間を露光時間によって制御することにより、固体撮
像装置の振動による前記映像信号の振動の抑圧率の低下
を防ぐことができる。
According to the present invention, by controlling the integration period of the angular velocity by the exposure time in this manner, it is possible to prevent a reduction in the suppression rate of the video signal vibration due to the vibration of the solid-state imaging device.

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

【図1】本発明の第1の実施例を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施例における、積分期間の切り替えを
説明するタイミング図。
FIG. 2 is a timing chart for explaining switching of an integration period in the first embodiment.

【図3】本発明の第2の実施例を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施例を示すブロック図。FIG. 4 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ズームレンズ、 2…f値検出回路、 3…撮像素子。 1. Zoom lens, 2. f value detection circuit, 3. Image sensor.

フロントページの続き (72)発明者 衣笠 敏郎 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株 式会社 日立製作所映像メディア研究所 内 (56)参考文献 特開 平4−168890(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/232 G03B 5/00 Continuation of the front page (72) Inventor Toshiro Kinugasa 292, Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Pref. Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H04N 5/232 G03B 5/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数の露光時間が選択可能な固体撮像素子
と、該固体撮像素子からの出力信号を映像信号として出
力する信号処理回路とを有する固体撮像装置において、
前記固体撮像装置の振動の角速度を検出する手段と、該
手段により検出した角速度を前記露光時間により異なる
期間で積分する積分手段と、該積分手段の出力値から計
算した振動量をもとに、前記映像信号の振動を抑圧する
画像振動抑制手段を具備した固体撮像装置。
1. A solid-state imaging device comprising: a solid-state imaging device capable of selecting a plurality of exposure times; and a signal processing circuit that outputs an output signal from the solid-state imaging device as a video signal.
Means for detecting the angular velocity of vibration of the solid-state imaging device, integrating means for integrating the angular velocity detected by the means in different periods according to the exposure time, based on the amount of vibration calculated from the output value of the integrating means, A solid-state imaging device comprising an image vibration suppressing unit that suppresses the vibration of the video signal.
【請求項2】複数の露光時間が選択可能な固体撮像素子
と、該固体撮像素子からの出力信号を映像信号として出
力する信号処理回路とを有する固体撮像装置において、
前記固体撮像装置の振動の角速度を検出する手段と、該
手段により検出した角速度を前記露光時間により設定さ
れる露光期間の中心から中心までを積分する積分手段
と、該積分手段の出力値から計算した振動量をもとに、
前記映像信号の振動を抑圧する画像振動抑制手段を具備
した固体撮像装置。
2. A solid-state imaging device comprising: a solid-state imaging device capable of selecting a plurality of exposure times; and a signal processing circuit that outputs an output signal from the solid-state imaging device as a video signal.
Means for detecting the angular velocity of the vibration of the solid-state imaging device, integration means for integrating the angular velocity detected by the means from the center to the center of the exposure period set by the exposure time, and calculation from the output value of the integration means Based on the amount of vibration
A solid-state imaging device comprising an image vibration suppressing unit that suppresses the vibration of the video signal.
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