JP3210566B2 - Solid-state imaging device - Google Patents

Solid-state imaging device

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JP3210566B2
JP3210566B2 JP03810996A JP3810996A JP3210566B2 JP 3210566 B2 JP3210566 B2 JP 3210566B2 JP 03810996 A JP03810996 A JP 03810996A JP 3810996 A JP3810996 A JP 3810996A JP 3210566 B2 JP3210566 B2 JP 3210566B2
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弘昭 小滝
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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】この発明は、例えば電荷結合
撮像素子(以下CCD撮像素子と記す)等の固体撮像素
子を利用した固体撮像装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a solid-state imaging device using a solid-state imaging device such as a charge-coupled imaging device (hereinafter, referred to as a CCD imaging device).

【0002】[0002]

【従来の技術】CCD撮像素子を用いた固体撮像装置
は、安価、小形軽量で扱いやすい等の特徴を持つため
に、種々の分野で各システムの画像情報入力装置として
利用されている。テレビジョンカメラの性能の1つとし
て「感度」があるが、監視用途等で使われているテレビ
ジョンカメラでは被写体の照明条件がかなり悪い場合も
多く、通常の室内での使用時に対して10数倍以上の感
度が要求される。高感度化のための手法の1つとして、
CCD撮像素子上の光電変換部であるフォトダイオード
への光蓄積時間を高感度化する度合いに応じて10数倍
以上とする方法がある。
2. Description of the Related Art A solid-state imaging device using a CCD imaging device has been used as an image information input device for various systems in various fields because of its features such as low cost, small size, light weight, and easy handling. “Sensitivity” is one of the performances of television cameras. However, television cameras used for surveillance and other purposes often have poor lighting conditions for subjects, which is more than 10 times that of ordinary indoor use. More than double sensitivity is required. As one of the methods for high sensitivity,
There is a method in which the light accumulation time in a photodiode, which is a photoelectric conversion unit on a CCD image sensor, is ten times or more in accordance with the degree of increasing sensitivity.

【0003】図7には、CCD撮像素子のフォトダイオ
ードに蓄積された信号電荷を読み出すタイミングを説明
するための図である。同図(a)は垂直ブランキングパ
ルス、同図(b)は通常撮像時の電荷読み出しパルスの
例であり、1フィールド毎にフォトダイオードから信号
電荷を読み出す場合の例である。同図(c)は電荷読み
出しパルスの他の一例であり、4フィールド毎に1回フ
ォトダイオードから信号電荷を読み出す場合の例であ
る。
FIG. 7 is a diagram for explaining the timing of reading out signal charges stored in the photodiode of the CCD image pickup device. FIG. 7A shows an example of a vertical blanking pulse, and FIG. 7B shows an example of a charge readout pulse during normal imaging, in which signal charges are read out from a photodiode for each field. FIG. 13C shows another example of the charge readout pulse, in which the signal charge is read out from the photodiode once every four fields.

【0004】同図(c)ようなタイミングで信号電荷を
読み出した場合、光感度も4倍となる。なおこの場合、
再生画像のフレーム画像としての連続性を保つために、
CCD撮像素子から読み出された撮像信号は、信号処理
の過程でメモリに取り込まれ、電荷読み出しパルスが無
いフィールドではメモリ上の画像信号を読み出して再生
すると言う処理が一般に行われる。
When the signal charges are read out at the timing shown in FIG. 1C, the light sensitivity is quadrupled. In this case,
In order to maintain the continuity of the playback image as a frame image,
An image pickup signal read from the CCD image pickup device is taken into a memory in the course of signal processing. In a field having no charge readout pulse, a process of reading and reproducing an image signal from the memory is generally performed.

【0005】ところで上記の固体撮像装置で用いられて
いる光感度の向上方法では、以下のような画質上の問題
点が生じる。即ち、高感度化すればするほど電荷読み出
しパルスの間隔が長くなるので、その間に被写体が動く
と再生画像の輪郭が不鮮明になるとともに、残像現象と
して尾を引くような像となり見苦しくなる。
[0005] In the method of improving light sensitivity used in the above-described solid-state imaging device, the following problems in image quality occur. That is, the higher the sensitivity, the longer the interval between the charge readout pulses. If the subject moves during this time, the outline of the reproduced image becomes unclear, and the image becomes a trailing image as an afterimage phenomenon, making the image unsightly.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の固体撮像装置では高感度化すると、フォトダイオード
に蓄積された信号電荷を読み出す間隔を長くして処理を
行うので、動き被写体の場合は再生画像の輪郭が不鮮明
になってしまうとともに、残像現象として尾を引くよう
な像となり見苦しくなる。つまり動き解像度特性が劣化
する。
As described above, in the conventional solid-state imaging device, if the sensitivity is increased, the processing is performed with a longer interval for reading out the signal charges accumulated in the photodiode. The outline of the reproduced image becomes unclear, and the image becomes a trailing image as an afterimage phenomenon, making the image unsightly. That is, the motion resolution characteristic deteriorates.

【0007】そこでこの発明は、高感度モードで動作さ
せているときに被写体が動いたり、パン、チルトの動き
をした場合でも動き解像度特性の劣化が効果的に抑えら
れるようにした固体撮像装置を提供することを目的とす
る。
Accordingly, the present invention provides a solid-state image pickup device capable of effectively suppressing the deterioration of the motion resolution characteristic even when the subject moves or pans or tilts while operating in the high sensitivity mode. The purpose is to provide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めにこの発明は、被写体の動きを検出する動き検出部か
ら出力される被写体の動き量に応じて、光電変換部から
の信号を読み出す間隔を制御することにより光感度性能
を調整する第1の光感度調整手段が光感度性能に寄与す
る割合と、1フィールド(またはフレーム)内の画素信
号を所定の画素数の単位で加算することにより光感度性
能を調整する第2の光感度調整手段が光感度性能に寄与
する割合とを変化させるようにしている。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention reads out a signal from a photoelectric conversion unit in accordance with the amount of movement of a subject output from a motion detection unit for detecting the movement of the subject. The first light sensitivity adjusting means for adjusting the light sensitivity performance by controlling the interval adds the ratio contributing to the light sensitivity performance and the pixel signal in one field (or frame) in units of a predetermined number of pixels. The second light sensitivity adjusting means for adjusting the light sensitivity performance changes the ratio contributing to the light sensitivity performance.

【0009】このような手段によると、高感度撮像時に
動き解像度特性が劣化することが防止され、また高感度
特性は保持したまま被写体の動き量に応じて固体撮像装
置の動き解像度特性を効果的に改善することができる。
According to such means, it is possible to prevent the motion resolution characteristic from deteriorating at the time of high-sensitivity imaging, and to effectively improve the motion resolution characteristic of the solid-state imaging device according to the amount of movement of the subject while maintaining the high sensitivity characteristic. Can be improved.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。図1はこの発明の一実施の形態
を示している。撮像レンズ11により集光された光学情
報は、CCD撮像素子12の撮像面上に結像される。こ
のCCD撮像素子12は、パルス発生回路14から出力
されるパルスに基づいて動作するCCD駆動回路13か
らの駆動パルスにより駆動される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. The optical information collected by the imaging lens 11 forms an image on the imaging surface of the CCD imaging device 12. The CCD image pickup device 12 is driven by a drive pulse from a CCD drive circuit 13 that operates based on a pulse output from a pulse generation circuit 14.

【0011】ここで図2を参照して、CCD撮像素子1
2の概略的な構成を説明する。このCCD撮像素子12
は、例えば垂直方向に約500画素、水平方向に約80
0画素が配列されたものが用いられる。そしてテレビジ
ョンのインターレースのために、1つの垂直転送CCD
35に2つのフォトダイオード31、32が対応してお
り、フォトダイオード31に蓄積された信号電荷は、垂
直ブランキング期間に読み出しゲート33を介して垂直
転送CCD35に送り込まれる。また同様にフォトダイ
オード32に蓄積された信号電荷は読み出しゲート34
を介して垂直転送CCD35に送り込まれる。さらに1
つのセルとしての垂直転送CCD35は4つの電極36
〜39に分割されているが、各電極には4つの端子V1
〜V4が設けられ、それぞれに転送用に4相の垂直転送
パルスφV1〜φV4が供給される。この垂直転送パル
スφV1〜φV4は、先のCCD駆動回路13が出力す
る。このとき例えば第1若しくは第3の電極36、38
に電圧レベルがVFSのパルス(フィールドシフトパル
ス)を加えると、対応するフォトダイオード32、31
に蓄積されている信号電荷を垂直転送用CCD35に読
み出すことができる。なおテレビジョンのインターレー
スのために、1フレーム中の第1のフィールドでは、例
えば図2のライン1、ライン2、…の信号電荷が読み出
され、第2のフィールドではライン264、ライン26
5、…の信号電荷が読み出される。
Referring now to FIG. 2, the CCD image pickup device 1
2 will be described. This CCD image sensor 12
Is, for example, about 500 pixels in the vertical direction and about 80 pixels in the horizontal direction.
An array in which 0 pixels are arranged is used. And one vertical transfer CCD for television interlace
Two photodiodes 31 and 32 correspond to 35, and the signal charges accumulated in the photodiode 31 are sent to the vertical transfer CCD 35 via the read gate 33 during the vertical blanking period. Similarly, the signal charges accumulated in the photodiode 32 are read by the read gate 34.
Through the vertical transfer CCD 35. One more
The vertical transfer CCD 35 as one cell has four electrodes 36.
To 39, but each electrode has four terminals V1
To V4, to which four-phase vertical transfer pulses φV1 to φV4 are supplied, respectively. These vertical transfer pulses φV1 to φV4 are output from the CCD drive circuit 13 described above. At this time, for example, the first or third electrode 36, 38
When a pulse having a voltage level of VFS (field shift pulse) is applied to the corresponding photodiodes 32 and 31,
Can be read out to the vertical transfer CCD 35. In the first field of one frame, for example, signal charges of lines 1, 2,... Shown in FIG. 2 are read out, and in the second field, lines 264, 26
.. Are read out.

【0012】さらにこの垂直転送CCDに送り込まれた
信号電荷は、水平ブランキング期間を利用して垂直方向
へ次々と転送されていく。そして垂直転送CCDの最終
段に転送された信号電荷は、水平ブランキング期間に水
平転送CCD40に一斉に転送される。
Further, the signal charges sent to the vertical transfer CCD are sequentially transferred in the vertical direction using a horizontal blanking period. Then, the signal charges transferred to the last stage of the vertical transfer CCD are simultaneously transferred to the horizontal transfer CCD 40 during the horizontal blanking period.

【0013】この水平転送CCD40は2つの端子H
1、H2を有する。端子H1、H2には2相の水平転送
パルスφH1、φH2がCCD駆動回路13から供給さ
れる。これにより信号電荷は水平方向へ次々と転送さ
れ、出力部41にて信号電荷が電圧に変換され、外部に
取り出される。
The horizontal transfer CCD 40 has two terminals H
1, H2. Terminals H1 and H2 are supplied with two-phase horizontal transfer pulses φH1 and φH2 from the CCD drive circuit 13. As a result, the signal charges are sequentially transferred in the horizontal direction, and the signal charges are converted into voltages by the output unit 41 and are taken out.

【0014】ここで図1に戻って説明する。CCD撮像
素子12からの撮像出力信号は、プリアンプ15にて所
定のレベルまで増幅された後、カメラプロセス回路16
に入力されていわゆるガンマ補正等の通常のカメラ信号
処理が施される。
Returning to FIG. 1, the description will be continued. An image pickup output signal from the CCD image pickup device 12 is amplified to a predetermined level by a preamplifier 15 and then amplified by a camera process circuit 16.
To perform normal camera signal processing such as so-called gamma correction.

【0015】カメラプロセス回路16内では、入力信号
がデジタル信号に変換され一部はフレームメモリ17に
書き込まれるとともに、それに先だって、その1つ前の
フレームの映像信号としてフレームメモリ17に書き込
まれていた映像信号がフレームメモリ18に書き込まれ
る。フレームメモリ17と18の出力信号は動きベクト
ル検出回路19に入力される。またフレームメモリ17
の出力信号は、画素加算回路20にも入力されている。
In the camera process circuit 16, the input signal is converted into a digital signal and a part of the input signal is written into the frame memory 17, and before that, the input signal is written into the frame memory 17 as a video signal of the immediately preceding frame. The video signal is written to the frame memory 18. Output signals of the frame memories 17 and 18 are input to a motion vector detection circuit 19. Also, the frame memory 17
Are also input to the pixel addition circuit 20.

【0016】動きベクトル検出回路19は、2つのフレ
ームメモリからの映像信号を用いて画像動きベクトルを
検出し、その結果をマイクロコンピュータつまりシステ
ム制御部21に送る。システム制御部21では、入力さ
れた動きベクトルに応じてフォトダイオードからの撮像
信号読み出しの間隔、即ちフィールドシフトパルスの間
隔と、画素加算を行う画素数の制御を行う。
The motion vector detecting circuit 19 detects an image motion vector using the video signals from the two frame memories, and sends the result to the microcomputer, that is, the system control unit 21. The system control unit 21 controls the interval of reading image signals from the photodiodes, that is, the interval of field shift pulses, and the number of pixels to be subjected to pixel addition in accordance with the input motion vector.

【0017】この制御により画素加算回路20では、各
画素の所定の近傍画素内で画素加算が行われて映像信号
レベルが増加された後、カメラプロセス回路16に入力
される。なお再生画像のフレーム画像としての連続性を
保つために、フィールドシフトとパルスが無いフィール
ドでは、メモリ上の画像信号を読み出して再生するとい
う処理を行う。そして最終映像信号が出力端子22から
出力される。
According to this control, the pixel addition circuit 20 performs pixel addition within a predetermined neighboring pixel of each pixel to increase the video signal level, and then inputs the video signal level to the camera process circuit 16. In order to maintain continuity of the reproduced image as a frame image, in a field without field shift and no pulse, a process of reading and reproducing an image signal from a memory is performed. Then, the final video signal is output from the output terminal 22.

【0018】上記の実施の形態の動作をさらに説明す
る。今、カメラの感度設定が通常の16倍になっている
場合を考える。被写体が静止状態のときは、システム制
御部21がCCD撮像素子12上のフォトダイオードか
らの撮像信号の読み出し間隔、即ちフィールドシフトパ
ルスの間隔を16倍に設定し、かつ画素加算回路20で
の画素加算は行わない。次に、被写体の動き量が少しず
つ増え、動きベクトル検出回路19からの動き量が所定
の値を超えると、システム制御部21は、フィールドシ
フトパルスの間隔を短くしていき、これによる感度低下
に起因する映像信号レベルの減少分を画素加算により補
い、いま目的としている16倍の高感度化を保持するよ
うに制御する。例えばフィールドシフトパルスの間隔を
通常の4倍とし、画素加算の数を4画素とするのであ
る。フィールドシフトパルスの間隔が通常動作時の16
倍から4倍と短くなるので、再生画像上で被写体の輪郭
が不鮮明になる現象や動き被写体の残像現象は軽減され
る。
The operation of the above embodiment will be further described. Now, consider the case where the sensitivity setting of the camera is 16 times the normal value. When the subject is at rest, the system control unit 21 sets the readout interval of the image pickup signal from the photodiode on the CCD image pickup device 12, that is, the interval of the field shift pulse to 16 times, and the pixel addition circuit 20 No addition is performed. Next, when the amount of motion of the subject gradually increases and the amount of motion from the motion vector detection circuit 19 exceeds a predetermined value, the system control unit 21 shortens the interval of the field shift pulse, thereby reducing the sensitivity. The decrease in the video signal level due to the above is compensated for by pixel addition, and control is performed so as to maintain the target 16-fold higher sensitivity, which is now the objective. For example, the interval between the field shift pulses is set to four times the normal value, and the number of pixel additions is set to four pixels. The interval of the field shift pulse is 16
Since the time is shortened from 2 times to 4 times, the phenomenon that the outline of the subject becomes unclear on the reproduced image and the afterimage phenomenon of the moving subject are reduced.

【0019】図3(A)には垂直ブランキングパルスV
BLKと、垂直転送パルスφV1〜φB4が示されてい
る。φV1及びφV3はレベルがVFS、VH 、VL の3
値パルス、φV2及びφV4はレベルがVH 及びVL の
2値パルスである。同図に示すようにφV3としてレベ
ルVFSのフィールドシフトパルスFS3を、図2に示し
た第3の電極V3に加えることにより、1フレーム中の
第1のフィールドの信号をフォトダイオードから読み出
すことができる。同様にφV1としてレベルVFSのフィ
ールドシフトパルスFS1を、図2ので第1の電極V1
に加えることにより、1フレーム中の第2のフィールド
の信号をフォトダイオードから読み出すことができる。
FIG. 3A shows a vertical blanking pulse V
BLK and vertical transfer pulses φV1 to φB4 are shown. φV1 and φV3 have levels of VFS, VH and VL.
The value pulses φV2 and φV4 are binary pulses having levels VH and VL. By applying a field shift pulse FS3 of level VFS as φV3 to the third electrode V3 shown in FIG. 2, a signal of the first field in one frame can be read from the photodiode as shown in FIG. . Similarly, a field shift pulse FS1 of level VFS is set as φV1 and the first electrode V1 in FIG.
, The signal of the second field in one frame can be read from the photodiode.

【0020】また垂直転送パルスφV1〜φV4はそれ
ぞれの垂直転送CCD内にある信号電荷を、水平ブラン
キング期間(図3では省略)内に1転送段単位で垂直方
向に転送するパルスP1を含む。また同様にパルスP2
もP1と同じく水平ブランキング期間内に1転送段単位
で垂直方向に転送するパルスであるが、2種類のフィー
ルドシフトパルスFS1及びFS3がそれぞれ8フィー
ルドおきにしか発生しないので、この期間は信号電荷は
転送していない。比較のために図3(B)には高感度化
をしない通常動作時の垂直転送パルスのタイミング図を
示している。
The vertical transfer pulses φV1 to φV4 include a pulse P1 for vertically transferring signal charges in each vertical transfer CCD in units of one transfer stage in a horizontal blanking period (omitted in FIG. 3). Similarly, the pulse P2
Similarly to P1, the pulse is transferred in the vertical direction in units of one transfer stage within the horizontal blanking period. However, since two types of field shift pulses FS1 and FS3 are generated only every eight fields, the signal charge is not applied during this period. Has not transferred. For comparison, FIG. 3B shows a timing chart of the vertical transfer pulse in the normal operation without increasing the sensitivity.

【0021】図3(B)において図3(A)と同じ対応
する部分には同じ符号を付している。同図(A)のフィ
ールドシフトパルスの間隔は通常動作時である同図
(B)のフィールドシフトパルスの間隔の4倍となって
いることがわかる。
In FIG. 3B, the same parts as those in FIG. 3A are denoted by the same reference numerals. It can be seen that the interval between the field shift pulses in FIG. 7A is four times the interval between the field shift pulses in FIG.

【0022】上記したようにフィールドシフトパルスF
S3によりフォトダイオードから読み出された第1フィ
ールドの映像信号は、それに続く転送パルスP1により
次々と垂直転送され、図2に示した水平転送CCD40
及び出力部41を介してCCD撮像素子12から出力さ
れることになる。そして図1のプリアンプ15を通りカ
メラプロセス回路16に入力されてデジタルデータに変
換された後、フレームメモリ17に書き込まれる。これ
に続く次に垂直ブランキング期間では、フィールドシフ
トパルスFS1により読み出された第2フィールドの撮
像信号がそれに続く転送パルスP1により次々と垂直転
送され、同様にフレームメモリ17に書き込まれる。な
お上記の1フレーム分の映像信号がフレームメモリ17
に書き込まれる動作に先だって、それ以前にフレームメ
モリ17に書き込まれていた映像信号(8フィールド
前)はフレームメモリ18に転送される。
As described above, the field shift pulse F
The video signal of the first field read out from the photodiode in S3 is vertically transferred one after another by the transfer pulse P1 following the transfer, and the horizontal transfer CCD 40 shown in FIG.
And output from the CCD imaging device 12 via the output unit 41. The digital signal is input to the camera process circuit 16 through the preamplifier 15 shown in FIG. In the subsequent vertical blanking period, the imaging signal of the second field read by the field shift pulse FS1 is vertically transferred one after another by the subsequent transfer pulse P1, and is similarly written into the frame memory 17. The video signal for one frame is stored in the frame memory 17.
The video signal (eight fields before) previously written to the frame memory 17 is transferred to the frame memory 18 prior to the operation of writing to the frame memory 18.

【0023】このようにフレームメモリの内容が更新さ
れたタイミングに合わせて、フレームメモリ17及び1
8の映像信号を用いて動きベクトル検出回路19にて被
写体の動き量が算出される。システム制御部21は、こ
の検出された動き量に応じてフォトダイオードからの信
号電荷読み出し間隔と、画素加算数を制御するのである
動き量が第1の所定値より小さいときは被写体の動きは
減少しているものと判断し、フィールドシフトパルスの
間隔はより長い方にシフトするように制御し、かつ最終
的な感度を保持するために画素加算数を減らす方向へ制
御する。逆に、動き量が第2の所定値(第1の所定値<
第2の所定値)より大きいときは、被写体が大きく動い
ているものと判断し、フィールドシフトパルスの間隔は
今度は逆により短い方に制御し、かつ画素加算数を増や
す方向に制御する。また動き量が第1の所定値と第2の
所定値の中間にある場合は、フィールドシフトパルスの
間隔と画素数加算数は現状の状態を保持するという制御
を行う。
In accordance with the timing at which the contents of the frame memory are updated, the frame memories 17 and 1
The motion vector of the subject is calculated by the motion vector detection circuit 19 using the video signal 8. The system control unit 21 controls the signal charge readout interval from the photodiode and the pixel addition number in accordance with the detected amount of motion, and the motion of the subject decreases when the amount of motion is smaller than a first predetermined value. Then, the interval between the field shift pulses is controlled to shift to a longer one, and the control is performed in a direction to reduce the number of pixel additions in order to maintain the final sensitivity. Conversely, when the motion amount is equal to the second predetermined value (first predetermined value <
If it is larger than (the second predetermined value), it is determined that the subject is moving greatly, and the interval of the field shift pulse is controlled to be shorter this time and the direction of increasing the pixel addition number is controlled. When the motion amount is between the first predetermined value and the second predetermined value, control is performed such that the current state is maintained for the field shift pulse interval and the number of added pixels.

【0024】図4は画素加算を行う場合の組み合わせか
たの例を示す図である。今、図4(A)に示すようにラ
イン1(以下、L1と記す)、L264、L2、L26
5、…とラインが続き、各ラインには画素1(以下、D
1と記す)、D2、D3、D4、…と画素が並んでい
る。このとき、画素加算の組み合わせは、同図(B)に
示すように、第(2k+1)(k=0,1,2,…)フ
ィールドでは、(L1D1+L1D2+L264D1+
L264D2)、(L1D2+L1D3+L264D2
+L264D3)、…、(L2D1+L2D2+L26
5D1+L265D2)、(L2D2+L2D3+L2
65D2+L265D3)、…のように加算していく。
ここに例えば「L1D1」とはライン1の画素1を意味
し、以下同様である。一方、同図(C)に示すように、
第(2k)(k=0,1,2,…)フィールドでは、
(L264D1+L264D2+L2D1+L2D
2)、(L264D2+L264D3+L2D2+L2
D3)、…、(L265D1+L265D2+L3D1
+L3D2)、(L265D2+L265D3+L3D
2+L3D3)、…のように加算していく。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a combination in the case of performing pixel addition. Now, as shown in FIG. 4A, lines 1 (hereinafter, referred to as L1), L264, L2, L26
.., A line continues, and each line has a pixel 1 (hereinafter, D
1), D2, D3, D4,... At this time, the combination of pixel addition is (L1D1 + L1D2 + L264D1 +) in the (2k + 1) th (k = 0, 1, 2,...) Field as shown in FIG.
L264D2), (L1D2 + L1D3 + L264D2
+ L264D3),..., (L2D1 + L2D2 + L26
5D1 + L265D2), (L2D2 + L2D3 + L2
65D2 + L265D3), and so on.
Here, for example, “L1D1” means pixel 1 on line 1, and so on. On the other hand, as shown in FIG.
In the (2k) (k = 0, 1, 2,...) Field,
(L264D1 + L264D2 + L2D1 + L2D
2), (L264D2 + L264D3 + L2D2 + L2
D3),..., (L265D1 + L265D2 + L3D1)
+ L3D2), (L265D2 + L265D3 + L3D
2 + L3D3),...

【0025】一般に近傍の画素を用いて加算動作を行う
と低域通過フィルタとして動作するので、解像度が劣化
するが、上記のように加算の組み合わせをずらすことに
より解像度の劣化を軽減することができる。
In general, when an addition operation is performed using neighboring pixels, the operation is performed as a low-pass filter, so that the resolution is deteriorated. However, the deterioration of the resolution can be reduced by shifting the combination of addition as described above. .

【0026】以上述べたように上記した実施の形態で
は、フォトダイオードからの信号を読み出す間隔を制御
することにより光感度性能を調整し得る固体撮像装置に
おいて、被写体の動きを検出する動き検出部19から出
力される被写体の動き量に応じて、フォトダイオードか
らの信号を読み出す間隔を制御することにより光感動を
調整する第1の光感度調整手段が光感度性能に寄与する
割合と、1フィールド(またはフレーム)内の画素信号
を所定の画素数の単位で加算することにより光感度性能
を調整する第2の光感度調整手段が光感動性能に寄与す
る割合とを変化させている。
As described above, in the above-described embodiment, in the solid-state imaging device capable of adjusting the light sensitivity performance by controlling the interval at which the signal from the photodiode is read, the motion detecting section 19 for detecting the motion of the subject. The first light sensitivity adjustment means for adjusting the light sensitivity by controlling the interval at which the signal from the photodiode is read out in accordance with the amount of movement of the subject output from the device contributes to the light sensitivity performance, Alternatively, the second light sensitivity adjusting means for adjusting the light sensitivity performance by adding the pixel signals in a frame) in units of a predetermined number of pixels changes the ratio contributing to the light sensitivity performance.

【0027】また上記画素加算を行うための画素の組み
合わせを1フィールド(またはフレーム)毎に切り換え
ることにより加算するための画素の組み合わせで決まる
光学的重心の位置を所定の周期で切り換えている。
The position of the optical center of gravity determined by the combination of pixels to be added is switched at a predetermined cycle by switching the combination of pixels for performing the above-described pixel addition for each field (or frame).

【0028】このことは固体撮像装置を高感度モードで
動作させたときでも、被写体の動き量に応じて高感度化
するための2つの手段の割合を変化させているので、動
き被写体の場合でも再生画像の輪郭が不鮮明になってし
まうことや残像現象として再生されるというような動き
画像による解像度特性の劣化を効果的に抑制することが
できる。また画素加算のための画素の組み合わせを1フ
ィールド(またはフレーム)毎に切り換えているので高
感度特性を保持したまま解像度の劣化も軽減することが
できる。
This means that even when the solid-state imaging device is operated in the high-sensitivity mode, the ratio of the two means for increasing the sensitivity is changed in accordance with the amount of movement of the subject. It is possible to effectively suppress the degradation of the resolution characteristic due to the moving image such that the outline of the reproduced image becomes unclear or reproduced as an afterimage phenomenon. Further, since the combination of pixels for pixel addition is switched for each field (or frame), deterioration in resolution can be reduced while maintaining high sensitivity characteristics.

【0029】図4では4画素加算の例を説明したが、こ
の方式に限るものではない。図5には別の画素加算方法
を示している。図4と同じく図5(A)は基となるライ
ンと画素の並びを示しており、同図(B)は第(2k+
1)(k=0,1,2,…)フィールドの加算に組み合
わせを示している。同図(B)のライン1は同図(A)
のライン1の各画素から(D1+D2+D3+D4)を
1画素目、(D2+D3+D4+D5)を2画素目、…
というように加算の組み合わせの光学的重心を水平方向
へ1画素ずつずらして加算しており、以下の各ライン及
び同図(C)の各ラインについても同様に加算してい
る。図5に示した例も図4の例と同様に、画素加算によ
り高感度化する際に、解像度の劣化を軽減することがで
きる。
Although an example of four-pixel addition has been described with reference to FIG. 4, the present invention is not limited to this method. FIG. 5 shows another pixel addition method. Like FIG. 4, FIG. 5 (A) shows the line of the base line and the arrangement of pixels, and FIG. 5 (B) shows the (2k +
1) (k = 0, 1, 2,...) Indicates a combination of field addition. Line 1 in FIG. 2B is the same as FIG.
(D1 + D2 + D3 + D4) is the first pixel, (D2 + D3 + D4 + D5) is the second pixel, etc. from each pixel of line 1 of.
Thus, the optical centroid of the combination of addition is shifted by one pixel in the horizontal direction and the addition is performed, and the following lines and each line in FIG. In the example shown in FIG. 5, similarly to the example in FIG. 4, when the sensitivity is increased by the pixel addition, the deterioration of the resolution can be reduced.

【0030】図6は、別の実施の形態でありシステム制
御部21内部のマイコンに構築されたプログラム処理手
順を示している。フレームメモリ17と18の画像信号
とを比較して画像動きがあったかどうかを判定し、1画
面全体の平均的な動きベクトルを得ている(ステップS
1〜S5)。動きベクトルVが得られると、動きベクト
ルVに対して、しきい値Th1とTh2とが比較される
(但しTh1<Th2)。V<Th1のときは、静止画
とみなしてフィールドシフトパルスFSの間隔を長くす
る。V>Th2のときは、動画とみなして基本的には画
素加算数を多くし、FSパルス間隔を短くする。ここで
N倍の高感度を得るように設定されている場合は、加算
画素数を増加させることでn1倍の高感度が得られ、F
Sパルス間隔を短くすることによりn2倍の高感度が得
られるものとすると、n1*n2=Nとなるように両者
の調整割合が予め計算されている。この設定は例えばR
AMに調整データを格納しておくことにより可能であ
る。なおこの発明は上記の実施の形態に限定されるもの
ではなく、このほかその趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形して実施することができる。
FIG. 6 shows a program processing procedure constructed in a microcomputer inside the system control unit 21 according to another embodiment. The image signals of the frame memories 17 and 18 are compared with each other to determine whether or not there is any image motion, and an average motion vector for one entire screen is obtained (step S).
1 to S5). When the motion vector V is obtained, the threshold values Th1 and Th2 are compared with the motion vector V (where Th1 <Th2). When V <Th1, it is regarded as a still image, and the interval between the field shift pulses FS is increased. When V> Th2, it is regarded as a moving image, and the number of pixel additions is basically increased and the FS pulse interval is shortened. Here, if the setting is to obtain N times higher sensitivity, n1 times higher sensitivity can be obtained by increasing the number of added pixels.
Assuming that a high sensitivity of n2 times can be obtained by shortening the S pulse interval, the adjustment ratio of both is calculated in advance so that n1 * n2 = N. This setting is, for example, R
This is possible by storing the adjustment data in the AM. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified and implemented without departing from the gist of the present invention.

【0031】[0031]

【発明の効果】上述したようにこの発明によれば、固体
撮像装置を高感度モードで動作させたときでも、被写体
の動き量に応じて高感度化するための2つの手段の割合
を変化させているので、動き被写体の場合でも再生画像
の輪郭が不鮮明になってしまうことや残像現象により尾
を引いて再生されるというような動き解像度特性の劣化
が生じるようなことが、効果的に抑制される。また画素
加算のための画素の組み合わせを1フィールド(または
フレーム)毎に切り換えているので、高感度特性を保持
したまま解像度の劣化も軽減することができる。
As described above, according to the present invention, even when the solid-state imaging device is operated in the high sensitivity mode, the ratio of the two means for increasing the sensitivity is changed according to the amount of movement of the subject. Therefore, even in the case of a moving subject, it is possible to effectively prevent the outline of the reproduced image from being blurred and the degradation of the motion resolution characteristic from being reproduced with a trail due to an afterimage phenomenon. Is done. Further, since the combination of pixels for pixel addition is switched for each field (or frame), deterioration in resolution can be reduced while maintaining high sensitivity characteristics.

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

【図1】この発明の一実施の形態を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】固体撮像素子の構成を説明するための図。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device.

【図3】図1の撮像装置の動作例を説明するために示し
たタイミングチャート。
FIG. 3 is a timing chart shown for explaining an operation example of the imaging apparatus of FIG. 1;

【図4】図1の撮像装置の動作説明図。FIG. 4 is an operation explanatory diagram of the imaging device of FIG. 1;

【図5】図1の撮像装置の他の動作説明図。FIG. 5 is another operation explanatory view of the imaging device in FIG. 1;

【図6】この発明の他の実施の形態の動作を示す図。FIG. 6 is a diagram showing the operation of another embodiment of the present invention.

【図7】従来の撮像装置の動作を説明するために示した
タイミングチャートである。
FIG. 7 is a timing chart shown for explaining the operation of the conventional imaging apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…撮像レンズ 12…CCD撮像素子 13…CCD駆動回路 14…パルス発生回路 15…プリアンプ 16…カメラプロセス回路 17、18…フレームメモリ 19…動きベクトル検出回路 20…画素加算回路 21…システム制御部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Imaging lens 12 ... CCD imaging device 13 ... CCD drive circuit 14 ... Pulse generation circuit 15 ... Preamplifier 16 ... Camera process circuit 17, 18 ... Frame memory 19 ... Motion vector detection circuit 20 ... Pixel addition circuit 21 ... System control part.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/335 H04N 5/232 - 5/243 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H04N 5/335 H04N 5/232-5/243

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光電変換部からの信号を読み出す間隔を制
御することにより光感度性能を調整し得る固体撮像装置
において、 被写体の動きを検出する動き検出部から出力される被写
体の動き量に応じて、光電変換部からの信号を読み出す
間隔を制御することにより光感度性能を調整する第1の
光感度調整手段が光感度性能に寄与する割合と、 1フィールド(またはフレーム)内の画素信号を所定の
画素数の単位で加算することにより光感度性能を調整す
る第2の光感度調整手段が光感度性能に寄与する割合と
を変化させることを特徴とする固体撮像装置。
1. A solid-state imaging device capable of adjusting light sensitivity performance by controlling an interval at which a signal is read from a photoelectric conversion unit. The rate at which the first light sensitivity adjustment means adjusts the light sensitivity performance by controlling the interval at which the signal is read from the photoelectric conversion unit contributes to the light sensitivity performance, and the pixel signal within one field (or frame) is determined. A solid-state imaging device characterized in that a second light sensitivity adjusting unit that adjusts light sensitivity performance by adding the light sensitivity performance in units of a predetermined number of pixels changes a ratio contributing to the light sensitivity performance.
【請求項2】前記光感度性能を調整する第2の光感度調
整手段は、画素信号を所定の画素数の単位で加算するた
めの画素の組み合わせを1フィールド(またはフレー
ム)毎に切り換えることにより、前記加算するための画
素の組み合わせで決まる光学的重心の位置を所定の周期
で切り換えることを特徴とする請求項1記載の固体撮像
装置。
2. The light sensitivity adjusting means for adjusting the light sensitivity performance includes switching a pixel combination for adding a pixel signal in units of a predetermined number of pixels for each field (or frame). 2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a position of an optical center of gravity determined by a combination of the pixels to be added is switched at a predetermined cycle.
【請求項3】 光電変換部にフィールド単位の信号読み
出しパルスを与える駆動回路と、該光電変換部から読み
出された撮像信号の画素単位の処理を得る処理回路と、
システム制御部とを有し、 前記システム制御部は、前記撮像信号を用いて得られた
画像動き量に応じて前記光電変換部の前記信号読み出し
パルス間隔と、前記処理回路における画素加算数を制御
し、 この場合、画像動き量が第1の所定値より小さいときは
被写体の動きは減少しているものと判断し、前記信号読
み出しパルスの間隔はより長い方にシフトするように制
御し、かつ最終的な感度を保持するために前記画素加算
数を減らす方向へ制御し、 画像動き量が第2の所定値(第1の所定値<第2の所定
値)より大きいときは、被写体が大きく動いているもの
と判断し、前記信号読み出しパルスの間隔をより短い方
に制御し、かつ前記画素加算数を増やす方向に制御し、 画像動き量が第1の所定値と第2の所定値の中間にある場
合は、前記信号読み出しパルスの間隔と前記画素加算数
は現状の状態を保持するようにしたことを特徴とする固
体撮像装置。
3. A drive circuit for applying a signal readout pulse in field units to a photoelectric conversion unit, a processing circuit for performing pixel-by-pixel processing of an image pickup signal read from the photoelectric conversion unit,
A system control unit, wherein the system control unit controls the signal readout pulse interval of the photoelectric conversion unit and the number of pixel additions in the processing circuit according to an image motion amount obtained using the imaging signal. In this case, when the amount of image motion is smaller than the first predetermined value, it is determined that the motion of the subject is decreasing, and the signal readout pulse interval is controlled to shift to a longer one, and In order to maintain the final sensitivity, control is performed in the direction of decreasing the number of pixel additions. When the amount of image motion is larger than a second predetermined value (first predetermined value <second predetermined value), the subject becomes larger. It is determined that the image is moving, the interval between the signal readout pulses is controlled to be shorter, and the number of pixel additions is controlled to be increased, and the amount of image motion is equal to the first predetermined value and the second predetermined value. If it is in the middle, read the signal The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the interval between the output pulses and the number of pixel additions maintain the current state.
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