JP3918292B2 - Video imaging device - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子を用いて被写体の撮像を行うビデオカメラ装置に設けて好適な動画像撮像装置に関し、特に電子シャッタを備えたCCDイメージセンサの受光素子の飽和を防止したうえで動解像度を制御し、動画像の不自然さを無くすようにした動画像撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
今日におけるビデオカメラ装置には、撮像管よりも小型軽量化及びローコスト化等が可能なことから、撮像手段として複数の受光素子で形成された固体撮像部(いわゆるCCDイメージセンサ)が設けられている。このCCDイメージセンサとしては、フレーム転送形CCDイメージセンサ(FTCCD)、フレームインターライン形CCDイメージセンサ(FITCCD)、インターライン形CCDイメージセンサ(ILCCD)、全画素読み出し形CCDイメージセンサ等が知られている。
【0003】
この中で例えばインターライン形CCDイメージセンサ(ILCCD)は、受光素子と垂直転送路とが2次元的に互い違いに配列されて構成されている。このインターライン形CCDイメージセンサには、フレーム蓄積モードと、フィールド蓄積モードとの2つの動作モードが設けられている。フレーム蓄積モードにおいては、奇数フィールド時に奇数ラインの受光素子の電荷のみを読み出し、偶数フィールド時に遇数ラインの受光素子の電荷のみを読み出すようになっている。また、フィールド蓄積モードにおいては、奇数フィールド時及び偶数フィールド時ともに全受光素子の電荷を読み出すのであるが、奇数フィールド時にはnライン目とn+1ライン目、n+2ライン目とn+3ライン目・・・の各電荷を垂直転送路内でそれぞれ加算処理して出力し、偶数フィールド時には加算処理する電荷の組み合わせを変え、n+1ライン目とn+2ライン目、n+3ライン目とn+4ライン目・・・の各電荷を垂直転送路内でそれぞれ加算処理して出力するようになっている。
【0004】
フレーム蓄積モードにおいては、各受光素子からの電荷の読み出しが1フレーム毎に行われることとなるため動解像度が低くなる反面、各ラインの受光素子からの電荷を加算処理することなく出力するため、高い垂直解像度を得ることができる。この逆にフィールド蓄積モードにおいては、各ラインの受光素子からの電荷を加算処理して出力するため垂直解像度が低下する反面、1フィールドの間に全受光素子からの電荷の読み出しが行われることとなるため、高い動解像度を得ることができる。
【0005】
このような各撮像モードは、例えば動きの少ない被写体を撮像する場合はフレーム蓄積モードで撮像を行い、動きの多い被写体を撮像する場合はフィールド蓄積モードで撮像を行う等のように、場合に応じて使い分けがなされる。
【0006】
一方、全画素読み出し形CCDイメージセンサは、受光素子と垂直転送路とが2次元的に互い違いに配列されると共に、奇数ラインの受光素子から垂直転送路を介して垂直転送された電荷を水平転送する第1の水平転送路と、偶数ラインの受光素子から垂直転送路を介して垂直転送された電荷を水平転送する第2の水平転送路とを有する構成となっている(いわゆるデュアル水平転送路構造)。
【0007】
この全画素読み出し形CCDイメージセンサは、各フィールド毎に全受光素子から電荷の読み出しを行い、奇数ラインの受光素子から読み出した電荷は第1の水平転送路を介して、また、偶数ラインの受光素子から読み出した電荷は第2の水平転送路を介して出力する。これにより、1フィールド毎に全受光素子の電荷の読み出しを終了すると共に、各ラインの受光素子から読み出した電荷を加算処理することなく奇数ラインの電荷と偶数ラインの電荷とに分けて水平転送することができるため、共に高い垂直解像度及び動解像度を得ることができる。
【0008】
ここで、CCDイメージセンサから出力される撮像信号のダイナミックレンジは、CCDイメージセンサで受光可能な撮像光の光量に依存する。すなわち、CCDイメージセンサの各受光素子に蓄積可能な電荷が無限であれば、多くの光量の撮像光を取り込むことができ、撮像信号のダイナミックレンジの拡大を図ることができる。しかし、実際にはCCDイメージセンサの各受光素子の電荷蓄積容量は有限なものであり、この有限容量を越える光量の撮像光を受光すると、電荷蓄積期間内に各受光素子が飽和し、撮像画像にブルーミングやスミア等が発生する問題を生ずる。
【0009】
一方、CCDイメージセンサ内の各受光素子の電荷蓄積時間に対応する速度である、電子シャッタのシャッタ速度を制御することで、メカニカルシャッタと同じように任意のシャッタ速度を実現可能とした動画像撮像装置が、従来より存在している。CCDイメージセンサにおいては、通常は1/60秒周期で光を電気信号に変えて電荷を蓄積しているが、この電子シャッタを用いてその電荷蓄積時間、すなわちシャッタ速度を例えば1/1000秒や1/2000秒等に任意に設定することで、撮像画像の動解像度の向上を図ることができるようになっている。
【0010】
図2に従来の動画像撮像装置の概略構成例を示す。この図2に示す従来の動画像撮像装置は、電子シャッタの機能を備えたCCDイメージセンサ53を有し、当該電子シャッタのシャッタ速度を制御可能とすることで、メカニカルシャッタを不要とした構成となっている。
【0011】
具体的には、レンズ系51はメカ系駆動部60によってフォーカス等が駆動制御されるものであり、また、アイリス(絞り)部52は同じくメカ系駆動部60によって絞り量が駆動制御されるものである。レンズ系51及びアイリス部52を介した被写体からの光は、複数の画素を構成する複数の受光素子を備えたCCDイメージセンサ53に入射される。
【0012】
このCCDイメージセンサ53は、電子シャッタとしての機能を備えたものであり、CCD駆動部59からのCCD駆動パルスを任意に設定することで、当該電子シャッタのシャッタ速度が任意に設定可能なものである。該CCDイメージセンサ53の各受光素子から出力された撮像信号は、相関二重サンプリング(CDS)及び自動利得制御(AGC)部54に送られる。
【0013】
相関二重サンプリング及び自動利得制御部54は、CCDイメージセンサ53の各受光素子からの撮像信号に対して、いわゆる相関二重サンプリング及び自動利得制御を施す。この相関二重サンプリング及び自動利得制御がなされた撮像信号は、アナログ/デジタル変換(ADC)部55に送られる。
【0014】
アナログ/デジタル変換部55では、撮像信号をデジタル信号に変換する。このデジタル変換された撮像信号は、信号処理部56に送られる。
【0015】
信号処理部56は、アナログ/デジタル変換部55からの撮像信号に対して所定のビデオプロセス処理等を施し、画像信号を生成する。この信号処理部56からの画像信号は、出力端子62から出力される。
【0016】
また、アイリス部52を固定して電子シャッタでCCDイメージセンサ53の信号レベルを制御する場合、信号処理部56に供給された撮像信号は、飽和検出部57に送られる。この飽和検出部57では、予め設定されている所定のしきい値と、撮像信号のレベルとを比較することで、CCDイメージセンサ53の各受光素子からの撮像信号の飽和を検出するものであり、例えば、ある特定画素以上の撮像信号のレベルがしきい値より大きくなったとき、CCDイメージセンサ53が飽和したことを検出する。この飽和検出部57からの飽和検出信号は、マイクロコンピュータ(マイコン)58に送られる。
【0017】
マイクロコンピュータ58は、飽和検出部57から飽和検出信号が供給されたときに、レンズ系51やアイリス部52を駆動してCCDイメージセンサ53への入射光量を制御するのに優先して、CCD駆動部59を制御し、CCDイメージセンサ53の電子シャッタのシャッタ速度を速くするように制御する。これにより、CCDイメージセンサ53の各受光素子の飽和を防止している。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したようにCCDイメージセンサの飽和防止を目的として電子シャッタのシャッタ速度を高めると、該CCDイメージセンサから出力される撮像信号の動解像度が高まることになる。すなわち、上述したような従来の動画像撮像装置では、CCDイメージセンサが飽和すると、撮影者の意図に反して電子シャッタのシャッタ速度が上がってしまい、結果として動解像度が上がり、撮影した動画像に乱れ(動画像が不連続となり、滑らかさがなくなる)が生じてしまうという欠点がある。
【0019】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、電子シャッタの機能を有するCCDイメージセンサの受光素子の飽和を防止すると共に、動画像の乱れを無くすことを可能とした動画像撮像装置の提供を目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載に記載の本発明に係る動画像撮像装置は、上述の課題を解決するために、電子シャッタを備え、且つ、複数の画素に対応する複数の受光素子からなり、各受光素子にて撮像光を光電変換して蓄積した信号電荷を動画像の撮像信号として出力すると共に、前記電子シャッタの制御により電荷蓄積時間を任意に設定可能な固体撮像手段と、
前記固体撮像手段の各受光素子からの前記撮像信号と所定のしきい値とを比較して、前記各受光素子の飽和を検出する飽和検出手段と、
前記撮像信号をフィールド若しくはフレーム毎に帰還して加算する帰還型フィルタと、
前記飽和検出手段の飽和検出出力に基づいて、前記固体撮像手段の電荷蓄積時間を前記電子シャッタの制御により現在の値よりも短くするのと同時に、前記帰還型フィルタの帰還量を現在の値よりも大きく制御する制御手段と
を有する。
【0021】
また、請求項2に記載の本発明に係る動画像撮像装置は、上記した請求項1記載の動画像撮像装置において、
前記制御手段は、前記固体撮像手段の各受光素子が飽和することを防止するように前記電子シャッタの制御により前記固体撮像手段の電荷蓄積時間を制御し、
前記固体撮像手段は、1フィールド期間若しくは1フレーム期間に複数回読み出した信号出力を前記帰還型フィルタにより加算して出力する。
【0022】
また、請求項3に記載の本発明に係る動画像撮像装置は、上記した請求項1又は請求項2記載の動画像撮像装置において、
前記制御手段は、ユーザが撮像モード選択キーを操作することにより、
前記固体撮像手段の各受光素子が飽和することを防止するように前記電子シャッタを制御して前記固体撮像手段の電荷蓄積時間を制御し、前記固体撮像手段が1フィールド期間若しくは1フレーム期間に複数回読み出した信号出力を前記帰還型フィルタにより加算して出力するダイナミックレンジ拡大モードと、
前記固体撮像手段が1フィールド期間若しくは1フレーム期間に読み出した信号出力を前記帰還型フィルタにより加算せずに出力する通常撮像モードと、
を選択する。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る動画像撮像装置の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0024】
本発明に係る動画像撮像装置は、例えばビデオカメラ装置に適用可能であるが、図1には、本発明に係る動画像撮像装置の一実施の形態として電子シャッタの機能を備えたCCDイメージセンサ3を有し、当該電子シャッタのシャッタ速度を制御することで、CCDイメージセンサ3の各受光素子が飽和することを防止可能にしたビデオカメラ装置を例に挙げて説明する。
【0025】
なお、図1には、通常、ビデオカメラ装置に備えられている画像信号の記録再生部や、CCDイメージセンサ3で撮像している画像及び記録再生部で再生された画像を表示するための例えば電子ビューファインダや小型液晶モニタ等の表示部等については図示を省略している。
【0026】
この図1に示す本発明実施の形態のビデオカメラ装置において、レンズ系1はメカ系駆動部10によってフォーカス等が駆動制御されるものであり、また、アイリス(絞り)部2は同じくメカ系駆動部10によって絞り量が駆動制御されるものである。レンズ系1にて集光されアイリス部2にて光量が調整(被写界深度の調整も含む)された被写体等からの光は、画像を構成する画素に対応する複数の受光素子を備えたCCDイメージセンサ3の受光面上に入射される。
【0027】
なお、図1では図示を省略しているが、このCCDイメージセンサ3の前段には、例えばCCDイメージセンサ3の各奇数ライン毎にマゼンタ(Mg)とグリーン(G)の配置位置が反転するいわゆる補色・Mg−G反転形の色フィルタアレイが設けられており、したがって、CCDイメージセンサ3の奇数ラインの各受光素子には、マゼンタ(Mg)、グリーン(G)の撮像光が入射され、CCDイメージセンサ3の偶数ラインの各受光素子には、シアン(Cy)、イエロー(Ye)の撮像光が入射されるようになっている。但し、この色フィルタアレイは一例であり、この他、例えば補色・Mg−G順次形の色フィルタアレイや、原色・ベイヤー配列形と呼ばれるRGB配列の色フィルタアレイや、ホワイト(W)、G、Cy、Yeの色フィルタアレイ等を設けるようにしてもよい。
【0028】
CCDイメージセンサ3は、電子シャッタとしての機能を備えたものであり、CCD駆動部9からのCCD駆動パルスを任意に設定することで、当該電子シャッタのシャッタ速度が任意に設定可能なものである。該CCDイメージセンサ3の各受光素子から出力された撮像信号は、相関二重サンプリング(CDS)及び自動利得制御(AGC)部4に送られる。
【0029】
相関二重サンプリング及び自動利得制御部4は、CCDイメージセンサ3の各受光素子からの撮像信号に対して、いわゆる相関二重サンプリング及び自動利得制御を施す。この相関二重サンプリング及び自動利得制御がなされた撮像信号は、アナログ/デジタル変換(ADC)部5に送られる。
【0030】
アナログ/デジタル変換部5では、撮像信号をデジタル信号に変換する。このデジタル変換された撮像信号は、信号処理部6に送られる。
【0031】
信号処理部6は、例えばデジタルシグナルプロセッサ(DSP)からなり、アナログ/デジタル変換部5からの撮像信号に対して所定のビデオプロセス処理等を施し、画像信号を生成する。すなわちこの信号処理部6では、補色系の色フィルタアレイにより得られた撮像信号に基づいて色分離(RGB)を行い、この撮像信号に対して所定のビデオプロセス処理等を施す。この信号処理部6からの画像信号は、ノイズリデューサ(NR)部11に送られる。
【0032】
当該ノイズリデューサ部11は、図1に示すように巡回型フィルタ(帰還型フィルタ)構成のノイズリデューサであり、主要な構成として、メモリ24に記憶された画像信号に乗算係数Kを乗算する乗算器23と、信号処理部6からの画像信号に乗算係数(1−K)を乗算する乗算器21と、当該乗算器21により乗算係数(1−K)が乗算された画像信号と乗算器23により乗算係数Kが乗算された画像信号とを加算する加算器22とを有し、メモリ24には加算器22から出力された画像信号が記憶されるものである。なお、乗算係数Kは、0<K<1の値をとり、巡回型フィルタの巡回量(帰還型フィルタの帰還量)を表すパラメータである。このノイズリデューサ部11からの画像信号は、出力端子12から出力され、図示しない記録系に送られて記録されたり、同じく図示しない表示系に送られて表示されたりする。
【0033】
また、信号処理部6に供給された撮像信号は、この信号処理部6を介して飽和検出部7にも送られる。この飽和検出部7は、予め設定されている所定のしきい値と撮像信号のレベルとを比較する図示しない比較回路を有してなり、当該所定のしきい値と撮像信号のレベルとを比較することで、CCDイメージセンサ3の各受光素子が飽和したか否かを検出するものである。すなわちこの飽和検出部7では、例えばある特定画素以上に対応する各受光素子からの撮像信号のレベルが、しきい値より大きくなったとき、CCDイメージセンサ3が飽和したことを検出する。この飽和検出部7からの飽和検出信号は、マイクロコンピュータ(マイコン)8に送られる。
【0034】
マイクロコンピュータ8は、飽和検出部7から飽和検出信号が供給されたときに、レンズ系1やアイリス部2を駆動してCCDイメージセンサ3への入射光量を制御するのに優先して、CCD駆動部9を制御し、CCDイメージセンサ3の電子シャッタのシャッタ速度を速くするように制御する。これにより、本実施の形態のビデオカメラ装置では、CCDイメージセンサ3の各受光素子の飽和を防止できることになる。なお、レンズ系1やアイリス部2は、電子シャッタのシャッタ速度制御の後に、マイクロコンピュータ8がメカ系駆動部10を制御することにより駆動される。
【0035】
しかし、CCDイメージセンサ3が飽和するときに、レンズ系1やアイリス部2による入射光量制御に優先して、CCDイメージセンサ3の電子シャッタのシャッタ速度を速くするように制御すると、前述したように、該CCDイメージセンサ3から出力される撮像信号の動解像度が高まり、結果として撮影した動画像に乱れ(動画像が不連続となり、滑らかさがなくなる)が生じてしまうことになる。
【0036】
そこで、本実施の形態のビデオカメラ装置においては、CCDイメージセンサ3が飽和するときに、マイクロコンピュータ8が、CCDイメージセンサ3の電子シャッタのシャッタ速度を速くするように制御するのと同時に、ノイズリデューサ部11の係数乗算器21及び23における乗算係数Kの値を大きくする(巡回量を多くする)ように制御している。
【0037】
すなわち、ノイズリデューサ部11は、図1に示したように巡回型フィルタ構成のノイズリデューサであり、通常は画像信号に含まれるノイズ成分を除去するものであるが、例えばCCDイメージセンサ3が飽和したときのノイズリデューサ部11は、マイクロコンピュータ8にて乗算係数Kの値が大きく(巡回量を多く)なるように制御されることにより、巡回型フィルタの巡回量が増して画像の平均化がなされ、結果として、電子シャッタのシャッタ速度が速くなって動解像度が上がった画像の乱れを少なくする(動解像度を落として、画像の変化を少なくし、不自然さを少なくする)ことが可能となる。
【0038】
これにより、本実施の形態のビデオカメラ装置では、CCDイメージセンサ3の各受光素子の飽和を防止できると同時に、動画像の乱れを無くすことも可能となっている。
【0039】
ところで、本実施の形態のビデオカメラ装置に使用されるCCDイメージセンサ3は、各フィールド毎に全受光素子に蓄積された電荷を一度に読み出す全画素読み出し形CCDイメージセンサであるが、このCCDイメージセンサ3は、以下に説明する「通常撮像モード」と「ダイナミックレンジ拡大モード(Dレンジ拡大モード)」の少なくとも2つの撮像モードでの撮像が可能となされている。また、CCDイメージセンサ3は、これら撮像モードに応じて受光素子に蓄積された電荷の読み出し方を可変制御可能であると共に、フィールド毎に若しくはフレーム毎に電子シャッタのシャッタ速度を変更可能ともなされている。
【0040】
なお、これらの各撮像モードは、例えばユーザが図示しない操作パネルに設けられた撮像モード選択キーを操作することで選択可能となっており、マイクロコンピュータ8は、この撮像モード選択キーの操作で選択された撮像モードを実行制御し、再生時にはその記録時の撮像モードに応じた再生制御を行うようになっている。
【0041】
ここで、標準テレビジョン方式の一つであるNTSC方式を例に挙げて説明すると、通常撮像モードとは、奇数ライン及び偶数ラインの各受光素子の電荷を1/60秒の間隔で読み出すモードである。この通常撮像モードにおいては、1フィールド毎に全受光素子の電荷の読み出しを終了すると共に、各ラインの受光素子から読み出した電荷を加算処理することなく奇数ラインの電荷と偶数ラインの電荷とに分けて水平転送することができるため、共に高い垂直解像度及び動解像度を得ることができる。
【0042】
一方、ダイナミックレンジ拡大モードとは、CCDイメージセンサ3の各受光素子の奇数ラインの電荷及び偶数ラインの全電荷を1/60秒の間に例えば2度ずつ連続して読み出して加算処理するモード、言い換えれば、奇数フィールドと偶数フィールドを構成する各受光素子の電荷を、それぞれ例えば1/120秒毎に読み出して加算処理するような撮像モードである。
【0043】
また、このダイナミックレンジ拡大モードにおいては、CCDイメージセンサ3の各受光素子の奇数ラインの電荷及び偶数ラインの全電荷を例えば2度ずつ連続して読み出して加算するようにしているため、ダイナミックレンジの広い画像信号を得ることが可能となる。
【0044】
このダイナミックレンジ拡大モードにおいては、1フィールドの間に2回、CCDイメージセンサ3の各受光素子から電荷の読み出しを行うようにしているため、撮像光の光量が多くなった場合でも各受光素子を飽和し難くすることができる。
【0045】
すなわちこの場合、1フィールドの間に2回の読み出し制御を行うようにしているため、この2回の読み出し分の電荷を加算処理しても、1フィールドで1回の読み出し制御を行うときよりも、各受光素子を2倍、飽和し難くすることができる。このため、受光素子の飽和が原因で撮像画像にブルーミングやスミア等が発生する不都合を防止することができる。
【0046】
言い換えれば、該ダイナミックレンジ拡大モードで1フィールドの間にCCDイメージセンサ3から読み出された2フィールド分の撮像信号は、それぞれ同じ撮像時間(蓄積時間)であるため、この2フィールド分の撮像信号を加算処理することにより、撮像信号のダイナミックレンジを拡大できると共に、2フィールド分の撮像信号を加算処理しても両者は動解像度が同じものであるため、該加算処理により奇数フィールド、偶数フィールドの画像に違和感を生ずることはなく、良好な画像が得られるようになる。
【0047】
なお、この例においては、ダイナミックレンジ拡大モードのときに1フィールドの間に2回、各受光素子から電荷の読み出しを行うようにしたが、これは、3回或いは4回等のように任意の回数分読み出し制御を行うようにしてもよい。これにより、通常撮像モードのように1フィールドで1回の読み出し制御を行うときよりも、CCDイメージセンサ3の各受光素子を3倍或いは4倍飽和し難くすることができ、前述の効果を、より顕著なものとすることができる。
【0048】
本実施の形態のビデオカメラ装置においては、上述したダイナミックレンジ拡大モードを使用し、さらに当該ダイナミックレンジ拡大モードのときに、CCDイメージセンサ3の電子シャッタのシャッタ速度をフィールド毎若しくはフレーム毎に変更することで、通常撮像モードのときよりも、CCDイメージセンサ3の飽和防止効果と前述したノイズリデューサ部11による動画像の乱れ抑制効果を更に顕著にすることが可能である。
【0049】
すなわちダイナミックレンジ拡大モードの場合において、例えば第1の例として、例えば第1回目の奇数フィールドの読み出しのときには1/60秒で各奇数ラインから蓄積電荷を読み出し、また同じく第1回目の偶数フィールドの読み出しのときには1/500秒で各偶数ラインから蓄積電荷を読み出し、第2回目の奇数フィールドの読み出しのときには1/60秒で各奇数ラインから蓄積電荷を読み出し、第2回目の偶数フィールドの読み出しのときには1/500秒で各偶数ラインから蓄積電荷を読み出し、以下同様にこの読み出し動作を繰り返すようにして、フィールド毎にCCDイメージセンサ3の電子シャッタのシャッタ速度を変更することにより、CCDイメージセンサ3の飽和防止と動画像の乱れ抑制効果を高めることが可能である。
【0050】
また、ダイナミックレンジ拡大モードの場合において、例えば第2の例として、第1回目の奇数フィールドの読み出しのときには1/60秒で各奇数ラインから蓄積電荷を読み出し、同じく第1回目の偶数フィールドの読み出しのときには1/60秒で各偶数ラインから蓄積電荷を読み出し、第2回目の奇数フィールドの読み出しのときには1/500秒で各奇数ラインから蓄積電荷を読み出し、第2回目の偶数フィールドの読み出しのときには1/500秒で各偶数フィールドから蓄積電荷を読み出し、以下同様にこの読み出し動作を繰り返すようにして、フレーム毎にCCDイメージセンサ3の電子シャッタのシャッタ速度を変更することにより、CCDイメージセンサ3の飽和防止と動画像の乱れの抑制効果を高めることが可能である。
【0051】
なお、第1の例のようにフィールド毎に電子シャッタのシャッタ速度を変える場合は、図1のメモリ24としてはフィールドメモリを使用する。また、第2の例のようにフレーム毎に電子シャッタのシャッタ速度を変える場合は、図1のメモリ24としてはフレームメモリを使用する。さらに、これら第1,第2の例のように、ダイナミックレンジ拡大モードの場合は、乗算係数Kとしては例えば1/2の値を用いる。
【0052】
以上の説明から明らかなように、本実施の形態のビデオカメラ装置は、ビデオカメラ装置の信号処理に新たに追加や変更を加えることなく、CCDイメージセンサ3の飽和を防止でき、また、不必要に動解像度が上がって不自然な画像になることを抑制でき、さらに、従来の数倍若しくは数10倍のダイナミックレンジに拡大した画像出力も可能になる。
【0053】
またさらに、本実施の形態のビデオカメラ装置においては、ノイズリデューサ部11を備えることにより、画像信号の信号対ノイズ比(S/N)の向上も見込める。
【0054】
なお、上述の実施の形態は、本発明に係る動画像撮像装置を我が国の標準テレビジョン方式であるNTSC方式に準じたものとして説明したものであるが、本発明は、例えばPAL方式やSECAM方式等の異なるテレビジョン方式にも適用することもできる。
【0055】
また、CCDイメージセンサ3は、全画素読み出し形CCDイメージセンサであることとしたが、これは、例えばインターライン形CCDイメージセンサ(ILCCD)等の他のCCDイメージセンサとしてもよい。
【0056】
そして、本発明は一例として説明した上述の実施の形態に限定されることはなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【0057】
【発明の効果】
請求項1に記載の本発明に係る動画像撮像装置によれば電子シャッタの制御により電荷蓄積時間を任意に設定可能な固体撮像手段と、固体撮像手段の各受光素子からの撮像信号と所定のしきい値とを比較して、各受光素子の飽和を検出する飽和検出手段と、撮像信号をフィールド若しくはフレーム毎に帰還して加算する帰還型フィルタと、飽和検出手段の飽和検出出力に基づいて固体撮像手段の電荷蓄積時間を電子シャッタの制御により現在の値よりも短くするのと同時に、帰還型フィルタの帰還量を現在の値よりも大きく制御する制御手段とを有することにより、受光素子の飽和を防止できると共に、動画像の乱れを無くすことが可能である。
【0058】
請求項2に記載の本発明に係る動画像撮像装置によれば制御手段は、固体撮像手段の各受光素子が飽和することを防止するように電子シャッタの制御により固体撮像手段の電荷蓄積時間を制御し、固体撮像手段は、1フィールド期間若しくは1フレーム期間に複数回読み出した信号出力を帰還型フィルタにより加算して出力することにより、ダイナミックレンジを拡大できると共に、受光素子の飽和を防止でき、さらに動画像の乱れを防止すことが可能である。
【0059】
請求項3に記載の本発明に係る動画像撮像装置によれば制御手段は、ユーザが撮像モード選択キーを操作することにより、固体撮像手段の各受光素子が飽和することを防止するように電子シャッタを制御して固体撮像手段の電荷蓄積時間を制御し、固体撮像手段が1フィールド期間若しくは1フレーム期間に複数回読み出した信号出力を帰還型フィルタにより加算して出力するダイナミックレンジ拡大モードと、固体撮像手段が1フィールド期間若しくは1フレーム期間に読み出した信号出力を帰還型フィルタにより加算せずに出力する通常撮像モードと、を選択することにより、上記した請求項1又は請求項2に記載した効果が得られると共に、撮影者の設定した撮影モードを実行制御し、再生時にはその記録時の撮影モードに応じた再生制御を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る動画像撮像装置を適用した実施の形態のビデオカメラ装置の要部のブロック図である。
【図2】 従来のビデオカメラ装置の要部のブロック図である。
【符号の説明】
1…レンズ系、2…アイリス、3…CCDイメージセンサ、4…相関二重サンプリング及び自動利得制御部(CDS/AGC部)、5…デジタル/アナログ変換器、6…信号処理部、7…飽和検出部、8…マイクロコンピュータ、9…CCD駆動部、10…メカ系駆動部、11…ノイズリデューサ部、21,23…乗算器、22…加算器、24…メモリ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a video camera device that images a subject using a solid-state image sensor.In placeSuitable for installationVideoWith regard to the imaging device, in particular, the saturation of the light receiving element of the CCD image sensor equipped with an electronic shutter was prevented, and the dynamic resolution was controlled to eliminate the unnaturalness of the dynamic image.VideoThe present invention relates to an imaging apparatus.
[0002]
[Prior art]
Today's video camera apparatuses are provided with a solid-state imaging unit (so-called CCD image sensor) formed of a plurality of light receiving elements as imaging means because it can be made smaller and lighter and lower in cost than an imaging tube. . As this CCD image sensor, a frame transfer type CCD image sensor (FTCCD), a frame interline type CCD image sensor (FITCCD), an interline type CCD image sensor (ILCCD), an all pixel readout type CCD image sensor, and the like are known. Yes.
[0003]
Among these, for example, an interline CCD image sensor (ILCCD) is configured such that light receiving elements and vertical transfer paths are alternately arranged two-dimensionally. This interline CCD image sensor is provided with two operation modes: a frame accumulation mode and a field accumulation mode. In the frame accumulation mode, only the charges of the light receiving elements on the odd lines are read in the odd field, and only the charges of the light receiving elements on the odd number line are read in the even field. In the field accumulation mode, the charges of all the light receiving elements are read in both the odd field and the even field. In the odd field, each of the nth line, the n + 1th line, the n + 2th line, the n + 3th line,. Charges are added and output in the vertical transfer path respectively, and in the even field, the combination of charges to be added is changed, and each charge of the (n + 1) th line, the (n + 2) th line, the (n + 3) th line, the (n + 4) th line, etc. is vertically Each is added in the transfer path and output.
[0004]
In the frame accumulation mode, charges are read out from each light receiving element every frame, so that the dynamic resolution is lowered. On the other hand, the charges from the light receiving elements in each line are output without addition processing. High vertical resolution can be obtained. On the other hand, in the field accumulation mode, the charges from the light receiving elements in each line are added and output, and the vertical resolution is lowered. On the other hand, the charges are read from all the light receiving elements in one field. Therefore, high dynamic resolution can be obtained.
[0005]
In each of these imaging modes, for example, when imaging a subject with little movement, imaging is performed in the frame accumulation mode, and when imaging a subject with much movement, imaging is performed in the field accumulation mode. Are used properly.
[0006]
On the other hand, in the all-pixel readout type CCD image sensor, the light receiving elements and the vertical transfer paths are alternately arranged two-dimensionally, and the charges vertically transferred from the odd-numbered light receiving elements through the vertical transfer paths are horizontally transferred. And a second horizontal transfer path for horizontally transferring charges vertically transferred from the light receiving elements of the even lines via the vertical transfer path (so-called dual horizontal transfer path). Construction).
[0007]
This all-pixel readout type CCD image sensor reads out charges from all the light receiving elements for each field, and the charges read out from the odd numbered light receiving elements are received through the first horizontal transfer path or even lines. The electric charge read from the element is output through the second horizontal transfer path. As a result, reading of the charges of all the light receiving elements is completed for each field, and the charges read from the light receiving elements of the respective lines are divided into odd-numbered charges and even-numbered charges without being added, and then transferred horizontally. Therefore, both high vertical resolution and dynamic resolution can be obtained.
[0008]
Here, the dynamic range of the imaging signal output from the CCD image sensor depends on the amount of imaging light that can be received by the CCD image sensor. That is, if the charge that can be accumulated in each light receiving element of the CCD image sensor is infinite, a large amount of imaging light can be captured, and the dynamic range of the imaging signal can be expanded. However, in actuality, the charge storage capacity of each light receiving element of the CCD image sensor is finite. When receiving imaging light with a light quantity exceeding the finite capacity, each light receiving element is saturated within the charge storage period, and the captured image is captured. Causes problems such as blooming and smearing.
[0009]
  On the other hand, by controlling the shutter speed of the electronic shutter, which is the speed corresponding to the charge accumulation time of each light receiving element in the CCD image sensor, an arbitrary shutter speed can be realized in the same manner as the mechanical shutter.VideoImaging devices have existed conventionally. In a CCD image sensor, charges are usually accumulated by changing light into an electrical signal at a period of 1/60 seconds. However, the charge accumulation time, that is, the shutter speed is set to 1/1000 seconds, for example, using this electronic shutter. By arbitrarily setting to 1/2000 seconds or the like, the dynamic resolution of the captured image can be improved.
[0010]
  Figure 2 shows the conventionalVideo2 shows a schematic configuration example of an imaging apparatus. The conventional system shown in FIG.VideoThe imaging apparatus includes a CCD image sensor 53 having an electronic shutter function, and has a configuration in which a mechanical shutter is unnecessary by enabling the shutter speed of the electronic shutter to be controlled.
[0011]
Specifically, the lens system 51 is driven and controlled by the mechanical drive unit 60, and the iris (aperture) unit 52 is driven and controlled by the mechanical drive unit 60. It is. Light from the subject via the lens system 51 and the iris unit 52 is incident on a CCD image sensor 53 including a plurality of light receiving elements constituting a plurality of pixels.
[0012]
The CCD image sensor 53 has a function as an electronic shutter, and the shutter speed of the electronic shutter can be arbitrarily set by arbitrarily setting the CCD drive pulse from the CCD drive unit 59. is there. The imaging signal output from each light receiving element of the CCD image sensor 53 is sent to a correlated double sampling (CDS) and automatic gain control (AGC) unit 54.
[0013]
The correlated double sampling and automatic gain control unit 54 performs so-called correlated double sampling and automatic gain control on the imaging signal from each light receiving element of the CCD image sensor 53. The imaging signal subjected to the correlated double sampling and automatic gain control is sent to an analog / digital conversion (ADC) unit 55.
[0014]
The analog / digital conversion unit 55 converts the imaging signal into a digital signal. This digitally converted imaging signal is sent to the signal processing unit 56.
[0015]
The signal processing unit 56 performs predetermined video process processing or the like on the imaging signal from the analog / digital conversion unit 55 to generate an image signal. The image signal from the signal processing unit 56 is output from the output terminal 62.
[0016]
When the iris unit 52 is fixed and the signal level of the CCD image sensor 53 is controlled by an electronic shutter, the imaging signal supplied to the signal processing unit 56 is sent to the saturation detection unit 57. The saturation detector 57 detects the saturation of the imaging signal from each light receiving element of the CCD image sensor 53 by comparing a predetermined threshold value set in advance with the level of the imaging signal. For example, when the level of the imaging signal of a specific pixel or more becomes larger than the threshold value, it is detected that the CCD image sensor 53 is saturated. The saturation detection signal from the saturation detector 57 is sent to a microcomputer 58.
[0017]
The microcomputer 58 drives the CCD prior to controlling the amount of light incident on the CCD image sensor 53 by driving the lens system 51 and the iris unit 52 when the saturation detection signal is supplied from the saturation detection unit 57. The unit 59 is controlled so that the shutter speed of the electronic shutter of the CCD image sensor 53 is increased. Thereby, saturation of each light receiving element of the CCD image sensor 53 is prevented.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
  Incidentally, as described above, when the shutter speed of the electronic shutter is increased for the purpose of preventing saturation of the CCD image sensor, the dynamic resolution of the image pickup signal output from the CCD image sensor is increased. That is, the conventional as described aboveVideoIn the imaging apparatus, when the CCD image sensor is saturated, the shutter speed of the electronic shutter is increased against the photographer's intention, resulting in an increase in dynamic resolution and disturbance in the captured moving image (the moving image becomes discontinuous and smooth). There is a disadvantage that it will occur.
[0019]
  The present invention has been made in view of the above-described problems, and can prevent saturation of a light receiving element of a CCD image sensor having a function of an electronic shutter and eliminate disturbance of a moving image.VideoAn object is to provide an imaging device.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
  Claim 1According to the present inventionVideoIn order to solve the above-described problems,An electronic shutter, andIt consists of a plurality of light receiving elements corresponding to a plurality of pixels, and the signal charges accumulated by photoelectrically converting the imaging light in each light receiving elementVideoWhile outputting as an imaging signal,By controlling the electronic shutterA solid-state imaging means capable of arbitrarily setting the charge accumulation time;
  Each light receiving element of the solid-state imaging meansAnd comparing the imaging signal from the predetermined threshold value with each of the light receiving elementsSaturation detection means for detecting saturation;
  The imaging signalPer field or frameAdd backDoFeedback type filterWhen,
  Based on the saturation detection output of the saturation detection means, the charge accumulation time of the solid-state imaging meansIs made shorter than the current value by controlling the electronic shutter, and at the same time, the feedback amount of the feedback filter is made larger than the current value.Control means to control and,
Have
[0021]
  The moving image capturing apparatus according to the present invention described in claim 2 is the moving image capturing apparatus according to claim 1, wherein
  SaidControl meansSaidControlling the charge accumulation time of the solid-state imaging means by controlling the electronic shutter so as to prevent each light receiving element of the solid-state imaging means from being saturated;
  The solid-state imaging means adds and outputs the signal output read a plurality of times in one field period or one frame period by the feedback filter.The
[0022]
  Also,The moving image capturing apparatus according to the present invention described in claim 3 is the moving image capturing apparatus according to claim 1 or 2, wherein
  The control means includesWhen the user operates the imaging mode selection key,
  The electronic shutter is controlled so as to prevent each light receiving element of the solid-state imaging unit from being saturated to control the charge accumulation time of the solid-state imaging unit, and a plurality of solid-state imaging units are provided in one field period or one frame period. A dynamic range expansion mode for adding and outputting the signal output read twice by the feedback filter;
  A normal imaging mode in which the solid-state imaging means outputs a signal output read out in one field period or one frame period without being added by the feedback filter;
chooseTo do.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, according to the present inventionVideoA preferred embodiment of an imaging apparatus will be described in detail with reference to the drawings.
[0024]
  According to the present inventionVideoThe imaging device is, for example, a video camera device.In placeAlthough applicable, FIG. 1 relates to the present invention.VideoAs an embodiment of the image pickup apparatus, it has a CCD image sensor 3 having an electronic shutter function, and by controlling the shutter speed of the electronic shutter, each light receiving element of the CCD image sensor 3 can be prevented from being saturated. The video camera apparatus will be described as an example.
[0025]
In FIG. 1, for example, an image signal recording / reproducing unit normally provided in a video camera device, an image captured by the CCD image sensor 3, and an image reproduced by the recording / reproducing unit are displayed. A display unit such as an electronic viewfinder or a small liquid crystal monitor is not shown.
[0026]
In the video camera apparatus according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the lens system 1 is driven and controlled by a mechanical system drive unit 10 and the iris (aperture) unit 2 is also driven by a mechanical system. The aperture amount is driven and controlled by the unit 10. Light from a subject or the like whose light amount has been adjusted by the lens system 1 and whose light amount has been adjusted (including adjustment of the depth of field) by the iris unit 2 includes a plurality of light receiving elements corresponding to pixels constituting the image. The light is incident on the light receiving surface of the CCD image sensor 3.
[0027]
Although not shown in FIG. 1, in the preceding stage of the CCD image sensor 3, for example, the arrangement positions of magenta (Mg) and green (G) are reversed for each odd line of the CCD image sensor 3. A complementary color / Mg-G inversion type color filter array is provided. Therefore, magenta (Mg) and green (G) imaging light is incident on each light receiving element of the odd line of the CCD image sensor 3, and the CCD Cyan (Cy) and yellow (Ye) imaging light is incident on each light receiving element of the even line of the image sensor 3. However, this color filter array is an example, and in addition to this, for example, a complementary color / Mg-G sequential color filter array, an RGB color filter array called a primary color / Bayer array, white (W), G, A Cy or Ye color filter array or the like may be provided.
[0028]
The CCD image sensor 3 has a function as an electronic shutter, and the shutter speed of the electronic shutter can be arbitrarily set by arbitrarily setting the CCD drive pulse from the CCD drive unit 9. . Imaging signals output from the respective light receiving elements of the CCD image sensor 3 are sent to a correlated double sampling (CDS) and automatic gain control (AGC) unit 4.
[0029]
The correlated double sampling and automatic gain control unit 4 performs so-called correlated double sampling and automatic gain control on the imaging signal from each light receiving element of the CCD image sensor 3. The imaging signal subjected to the correlated double sampling and automatic gain control is sent to an analog / digital conversion (ADC) unit 5.
[0030]
The analog / digital conversion unit 5 converts the imaging signal into a digital signal. The digitally converted image signal is sent to the signal processing unit 6.
[0031]
The signal processing unit 6 includes, for example, a digital signal processor (DSP), and performs predetermined video process processing on the image pickup signal from the analog / digital conversion unit 5 to generate an image signal. That is, the signal processing unit 6 performs color separation (RGB) based on the imaging signal obtained by the complementary color filter array, and performs predetermined video process processing or the like on the imaging signal. The image signal from the signal processing unit 6 is sent to the noise reducer (NR) unit 11.
[0032]
The noise reducer unit 11 is a noise reducer having a recursive filter (feedback filter) configuration as shown in FIG. 1, and as a main configuration, a multiplier that multiplies an image signal stored in the memory 24 by a multiplication coefficient K. 23, a multiplier 21 that multiplies the image signal from the signal processing unit 6 by a multiplication coefficient (1-K), an image signal that is multiplied by the multiplication coefficient (1-K) by the multiplier 21, and a multiplier 23. An adder 22 for adding the image signal multiplied by the multiplication coefficient K is stored, and the image signal output from the adder 22 is stored in the memory 24. The multiplication coefficient K takes a value of 0 <K <1, and is a parameter that represents the cyclic amount of the cyclic filter (the feedback amount of the feedback filter). The image signal from the noise reducer 11 is output from the output terminal 12 and sent to a recording system (not shown) for recording or sent to a display system (not shown) for display.
[0033]
Further, the imaging signal supplied to the signal processing unit 6 is also sent to the saturation detection unit 7 via the signal processing unit 6. The saturation detector 7 has a comparison circuit (not shown) that compares a predetermined threshold value set in advance with the level of the imaging signal, and compares the predetermined threshold value with the level of the imaging signal. Thus, it is detected whether each light receiving element of the CCD image sensor 3 is saturated. That is, the saturation detection unit 7 detects that the CCD image sensor 3 is saturated, for example, when the level of the imaging signal from each light receiving element corresponding to a specific pixel or more is greater than a threshold value. The saturation detection signal from the saturation detector 7 is sent to a microcomputer 8.
[0034]
When the saturation detection signal is supplied from the saturation detection unit 7, the microcomputer 8 drives the lens system 1 and the iris unit 2 to control the amount of light incident on the CCD image sensor 3, prior to the CCD drive. The unit 9 is controlled so as to increase the shutter speed of the electronic shutter of the CCD image sensor 3. Thereby, in the video camera device of the present embodiment, saturation of each light receiving element of the CCD image sensor 3 can be prevented. The lens system 1 and the iris unit 2 are driven by the microcomputer 8 controlling the mechanical system drive unit 10 after the shutter speed control of the electronic shutter.
[0035]
However, when the CCD image sensor 3 is saturated, if the control is performed to increase the shutter speed of the electronic shutter of the CCD image sensor 3 in preference to the incident light amount control by the lens system 1 or the iris unit 2, as described above. As a result, the dynamic resolution of the imaging signal output from the CCD image sensor 3 increases, and as a result, the captured moving image is disturbed (the moving image becomes discontinuous and smooth).
[0036]
Therefore, in the video camera device according to the present embodiment, when the CCD image sensor 3 is saturated, the microcomputer 8 controls to increase the shutter speed of the electronic shutter of the CCD image sensor 3, and at the same time, noise Control is performed such that the value of the multiplication coefficient K in the coefficient multipliers 21 and 23 of the reducer unit 11 is increased (the amount of cycles is increased).
[0037]
That is, the noise reducer unit 11 is a noise reducer having a recursive filter configuration as shown in FIG. 1 and normally removes noise components included in the image signal. For example, the CCD image sensor 3 is saturated. When the noise reducer 11 is controlled by the microcomputer 8 so that the value of the multiplication coefficient K is increased (the cyclic amount is increased), the cyclic amount of the cyclic filter is increased and the images are averaged. As a result, it is possible to reduce the disturbance of the image whose dynamic resolution is increased by increasing the shutter speed of the electronic shutter (decreasing the dynamic resolution to reduce the change of the image and reduce the unnaturalness). .
[0038]
Thereby, in the video camera device of the present embodiment, saturation of each light receiving element of the CCD image sensor 3 can be prevented and at the same time, disturbance of the moving image can be eliminated.
[0039]
Incidentally, the CCD image sensor 3 used in the video camera apparatus according to the present embodiment is an all-pixel readout type CCD image sensor that reads out the electric charges accumulated in all the light receiving elements for each field at one time. The sensor 3 can perform imaging in at least two imaging modes of “normal imaging mode” and “dynamic range expansion mode (D range expansion mode)” described below. Further, the CCD image sensor 3 can variably control how to read the electric charge accumulated in the light receiving element according to these imaging modes, and can change the shutter speed of the electronic shutter for each field or for each frame. Yes.
[0040]
Each of these imaging modes can be selected, for example, by the user operating an imaging mode selection key provided on an operation panel (not shown), and the microcomputer 8 can be selected by operating this imaging mode selection key. The image pickup mode thus executed is controlled to be executed, and at the time of reproduction, reproduction control corresponding to the image pickup mode at the time of recording is performed.
[0041]
Here, the NTSC system, which is one of the standard television systems, will be described as an example. The normal imaging mode is a mode in which the charges of the light receiving elements on the odd lines and the even lines are read at intervals of 1/60 seconds. is there. In this normal imaging mode, the reading of the charges of all the light receiving elements is completed for each field, and the charges read from the light receiving elements of each line are divided into odd-numbered charges and even-numbered charges without performing addition processing. Therefore, both high vertical resolution and dynamic resolution can be obtained.
[0042]
On the other hand, the dynamic range expansion mode is a mode in which the odd-numbered line charges and the even-numbered line total charges of each light receiving element of the CCD image sensor 3 are continuously read, for example, twice every 1/60 seconds, and added. In other words, the imaging mode is such that the charges of the respective light receiving elements constituting the odd field and the even field are read and added every 1/120 seconds, for example.
[0043]
In this dynamic range expansion mode, the odd-numbered line charges and the even-numbered line charges of each light receiving element of the CCD image sensor 3 are continuously read and added, for example, twice each. A wide image signal can be obtained.
[0044]
In this dynamic range expansion mode, since the charge is read from each light receiving element of the CCD image sensor 3 twice during one field, each light receiving element is turned on even when the amount of imaging light increases. Saturation can be made difficult.
[0045]
That is, in this case, since the readout control is performed twice during one field, even if the charge for the two readouts is added, the readout control is performed more than when one readout control is performed in one field. Each of the light receiving elements can be made twice as difficult to be saturated. For this reason, it is possible to prevent inconveniences such as blooming or smearing in the captured image due to saturation of the light receiving element.
[0046]
In other words, since the imaging signals for two fields read out from the CCD image sensor 3 during one field in the dynamic range expansion mode have the same imaging time (accumulation time), the imaging signals for these two fields. In addition, the dynamic range of the imaging signal can be expanded, and even if the imaging signal for two fields is added, both have the same dynamic resolution. A good image can be obtained without causing a sense of incongruity in the image.
[0047]
In this example, the charge is read out from each light receiving element twice during one field in the dynamic range expansion mode. However, this is not limited to three times or four times. The read control may be performed for the number of times. As a result, it is possible to make each light receiving element of the CCD image sensor 3 less likely to be saturated three times or four times than when performing one-time readout control in one field as in the normal imaging mode. It can be more prominent.
[0048]
In the video camera device of the present embodiment, the above-described dynamic range expansion mode is used, and the shutter speed of the electronic shutter of the CCD image sensor 3 is changed for each field or each frame in the dynamic range expansion mode. Thus, it is possible to make the saturation prevention effect of the CCD image sensor 3 and the effect of suppressing the disturbance of the moving image by the noise reducer unit 11 more remarkable than in the normal imaging mode.
[0049]
That is, in the case of the dynamic range expansion mode, for example, as a first example, when the first odd field is read, for example, the accumulated charge is read from each odd line in 1/60 seconds, and similarly, the first even field is read. When reading, the accumulated charge is read from each even line in 1/500 seconds, and when the second odd field is read, the accumulated charge is read from each odd line in 1/60 seconds, and the second even field is read. Sometimes, the accumulated charge is read from each even line in 1/500 seconds, and the readout operation is repeated in the same manner, and the shutter speed of the electronic shutter of the CCD image sensor 3 is changed for each field, so that the CCD image sensor 3 It is possible to prevent the saturation of video and enhance the effect of suppressing video disturbance It is.
[0050]
In the case of the dynamic range expansion mode, for example, as a second example, when reading the first odd field, the accumulated charge is read from each odd line in 1/60 seconds, and the first even field reading is also performed. The accumulated charge is read from each even line in 1/60 seconds, the accumulated charge is read from each odd line in 1/500 seconds for the second odd-numbered field read, and the second even-number field read The accumulated charge is read out from each even field in 1/500 second, and the readout operation is repeated in the same manner, and the shutter speed of the electronic shutter of the CCD image sensor 3 is changed for each frame, so that the CCD image sensor 3 It is possible to increase the effect of preventing saturation and suppressing video disturbance
[0051]
When the shutter speed of the electronic shutter is changed for each field as in the first example, a field memory is used as the memory 24 in FIG. When the shutter speed of the electronic shutter is changed for each frame as in the second example, a frame memory is used as the memory 24 in FIG. Further, in the case of the dynamic range expansion mode as in the first and second examples, for example, a value of 1/2 is used as the multiplication coefficient K.
[0052]
As is apparent from the above description, the video camera device of the present embodiment can prevent the saturation of the CCD image sensor 3 without adding or changing the signal processing of the video camera device, and is unnecessary. In addition, it is possible to suppress an unnatural image due to an increase in dynamic resolution, and it is also possible to output an image that has been expanded to a dynamic range several times or several tens of times that of the prior art.
[0053]
Furthermore, in the video camera device according to the present embodiment, by providing the noise reducer unit 11, an improvement in the signal-to-noise ratio (S / N) of the image signal can be expected.
[0054]
  The above-described embodiment relates to the present invention.VideoAlthough the imaging apparatus has been described as conforming to the NTSC system, which is a Japanese standard television system, the present invention can also be applied to different television systems such as the PAL system and SECAM system.
[0055]
The CCD image sensor 3 is an all-pixel readout type CCD image sensor, but it may be another CCD image sensor such as an interline type CCD image sensor (ILCCD).
[0056]
The present invention is not limited to the above-described embodiment described as an example, and various modifications can be made according to the design and the like as long as the technical idea according to the present invention is not deviated. Of course.
[0057]
【The invention's effect】
  According to the invention of claim 1VideoImaging deviceAccording to,By controlling the electronic shutterSolid-state imaging means capable of arbitrarily setting the charge accumulation time and each light receiving element of the solid-state imaging meansCompare the image pickup signal fromSaturation detection means for detecting saturation;Imaging signalPer field or frameAdd backDoFeedback type filterAnd based on the saturation detection output of the saturation detection means,Charge storage time of solid-state imaging meansAt the same time as making the electronic shutter shorter than the current value, the feedback amount of the feedback filter is made larger than the current value.Control means to control and,Therefore, saturation of the light receiving element can be prevented and disturbance of the moving image can be eliminated.
[0058]
  According to the invention of claim 2VideoImaging deviceAccording to,The control means controls the charge accumulation time of the solid-state image pickup means by controlling the electronic shutter so as to prevent each light receiving element of the solid-state image pickup means from being saturated, and there are a plurality of solid-state image pickup means in one field period or one frame period. The signal output read once is added by the feedback filter and output.By doingIn addition to expanding the dynamic range, it is possible to prevent saturation of the light receiving element and to prevent disturbance of moving images.The
[0059]
  According to the invention of claim 3VideoImaging deviceAccording to,The control means controls the charge accumulation time of the solid-state imaging means by controlling the electronic shutter so as to prevent each light receiving element of the solid-state imaging means from being saturated when the user operates the imaging mode selection key. A dynamic range expansion mode in which the signal output read out a plurality of times in one field period or one frame period is added by a feedback filter and output, and a signal output read out in one field period or one frame period by the solid-state imaging means. Select normal imaging mode to output without adding with feedback filterBy doingThe effects described in claim 1 or claim 2 can be obtained, and the shooting mode set by the photographer is controlled to be executed, and playback control is performed according to the shooting mode at the time of recording during playback.It is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 relates to the present invention.VideoIt is a block diagram of the principal part of the video camera apparatus of embodiment to which an imaging device is applied.
FIG. 2 is a block diagram of a main part of a conventional video camera device.
[Explanation of symbols]
  DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lens system, 2 ... Iris, 3 ... CCD image sensor, 4 ... Correlated double sampling and automatic gain control part (CDS / AGC part), 5 ... Digital / analog converter, 6 ... Signal processing part, 7 ... Saturation Detection unit, 8 ... microcomputer, 9 ... CCD drive unit, 10 ... mechanical system drive unit, 11 ... noise reducer unit, 21, 23 ... multiplier, 22 ... adder, 24 ... memory.

Claims (3)

電子シャッタを備え、且つ、複数の画素に対応する複数の受光素子からなり、各受光素子にて撮像光を光電変換して蓄積した信号電荷を動画像の撮像信号として出力すると共に、前記電子シャッタの制御により電荷蓄積時間を任意に設定可能な固体撮像手段と、
前記固体撮像手段の各受光素子からの前記撮像信号と所定のしきい値とを比較して、前記各受光素子の飽和を検出する飽和検出手段と、
前記撮像信号をフィールド若しくはフレーム毎に帰還して加算する帰還型フィルタと、
前記飽和検出手段の飽和検出出力に基づいて、前記固体撮像手段の電荷蓄積時間を前記電子シャッタの制御により現在の値よりも短くするのと同時に、前記帰還型フィルタの帰還量を現在の値よりも大きく制御する制御手段と
を有することを特徴とする動画像撮像装置。
Comprising an electronic shutter, and, a plurality of light receiving elements corresponding to the plurality of pixels, and outputs a signal charge accumulated by photoelectric conversion of image pickup light as an imaging signal of the moving image at each light receiving element, said electronic shutter Solid-state imaging means capable of arbitrarily setting the charge accumulation time by controlling
Saturation detection means for detecting saturation of each light receiving element by comparing the imaging signal from each light receiving element of the solid-state imaging means with a predetermined threshold value ;
A feedback filter that feeds back and adds the imaging signal for each field or frame;
Based on the saturation detection output of the saturation detection means, the charge accumulation time of the solid-state imaging means is made shorter than the current value by the control of the electronic shutter, and at the same time, the feedback amount of the feedback filter is made larger than the current value. Control means to control greatly ,
A moving image imaging apparatus comprising:
前記制御手段は、前記固体撮像手段の各受光素子が飽和することを防止するように前記電子シャッタの制御により前記固体撮像手段の電荷蓄積時間を制御し、
前記固体撮像手段は、1フィールド期間若しくは1フレーム期間に複数回読み出した信号出力を前記帰還型フィルタにより加算して出力することを特徴とする請求項1記載の動画像撮像装置。
The control means controls the charge accumulation time of the solid-state imaging means by controlling the electronic shutter so as to prevent each light receiving element of the solid-state imaging means from being saturated,
The solid-state imaging means, moving picture imaging apparatus according to claim 1, wherein also be output from the signal output read out multiple times per field period or one frame period are added by the feedback filter.
前記制御手段は、ユーザが撮像モード選択キーを操作することにより、
前記固体撮像手段の各受光素子が飽和することを防止するように前記電子シャッタを制御して前記固体撮像手段の電荷蓄積時間を制御し、前記固体撮像手段が1フィールド期間若しくは1フレーム期間に複数回読み出した信号出力を前記帰還型フィルタにより加算して出力するダイナミックレンジ拡大モードと、
前記固体撮像手段が1フィールド期間若しくは1フレーム期間に読み出した信号出力を前記帰還型フィルタにより加算せずに出力する通常撮像モードと、
を選択することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の動画像撮像装置。
When the user operates the imaging mode selection key,
The electronic shutter is controlled so as to prevent each light receiving element of the solid-state imaging unit from being saturated to control the charge accumulation time of the solid-state imaging unit, and a plurality of solid-state imaging units are provided in one field period or one frame period. A dynamic range expansion mode for adding and outputting the signal output read twice by the feedback filter;
A normal imaging mode in which the solid-state imaging means outputs a signal output read out in one field period or one frame period without being added by the feedback filter;
Moving picture imaging apparatus according to claim 1 or claim 2, wherein the selecting.
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