JPH06209427A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPH06209427A
JPH06209427A JP5002378A JP237893A JPH06209427A JP H06209427 A JPH06209427 A JP H06209427A JP 5002378 A JP5002378 A JP 5002378A JP 237893 A JP237893 A JP 237893A JP H06209427 A JPH06209427 A JP H06209427A
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JP
Japan
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circuit
flicker
solid
ccd
state image
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Pending
Application number
JP5002378A
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English (en)
Inventor
Daisuke Morimoto
大介 森本
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
  • Picture Signal Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速シャッター機能を備え、かつ蛍光灯など
の光源下においても、輝度フリッカーや色フリッカーの
発生しない固体撮像装置を提供する。 【構成】 CCD固体撮像素子1にて得られ、信号処理
回路2より出力された映像信号をバンドパスフィルター
6に入力することにより、映像信号に含まれるフリッカ
ー成分が抜き出される。そして、ピーク位置検出回路7
に入力し、フリッカー成分のピーク位置が検出され、A
/D変換回路8によりピーク位置情報がディジタル変換
され、位相制御回路9に入力される。位相制御回路9で
は、検出したピーク位置に周期性があるか否かが判断さ
れ、フリッカー周波数の検出が行われる。検出されたフ
リッカー周波数とカメラのフィールド周波数とから、そ
のときのシャッタースピードに応じた移相制御情報が出
力され、移相回路10により位相を制御してフリッカー
を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、CCD撮像素子を代表
として高速シャッター機能を備えた固体撮像装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、ホームオートメーションやコンビ
ニエンスストアなどのセキュリティーシステムなど、C
CTVカメラの普及はめざましいものがある。そして最
近ではCCTVカメラは、小型、軽量、高信頼性などの
特徴により、CCD固体撮像素子(以下CCDと称す)
を使用した固体撮像装置が使用されることが一般的とな
っている。
【0003】固体撮像装置では、通常のスチールカメラ
に備えられているシャッターに対応するものとして、C
CDの駆動パルスを変化させ、信号電荷を基板の深部に
排出することによりCCDの高速シャッターの実現が可
能になっている(特開平4−14551号公報など)。
この高速シャッター動作の可能な従来の固体撮像装置に
ついて以下に説明する。
【0004】図4は従来の固体撮像装置を示す構成図で
ある。図4に示す従来の固体撮像装置は、CCD1と信
号処理回路2、増幅器(AMP)3、CCDドライブ回
路4、CCD駆動パルス発生回路5より構成されてい
る。
【0005】まずCCD1にて得られた電気信号は、信
号処理回路2にて信号処理され、増幅器3で増幅されて
CCDカメラ信号として出力される。そしてCCD1を
駆動するために、CCD駆動パルス発生回路5でCCD
駆動パルスを発生させ、CCDドライブ回路4でCCD
1を駆動するドライブパルスに変換し、CCD1を駆動
する。ここで高速シャッター動作を行う場合には、CC
D駆動パルス発生回路5に外部スイッチなどで高速シャ
ッター動作を行わせることにより、高速シャッターパル
スを出力させ、CCD1に高速シャッター動作を行わせ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
の構成では、CCDのような固体撮像素子を使用した固
体撮像装置を日本の関東地方などのように50Hzの電
源によって点灯された蛍光灯照明下で使用した場合に
は、テレビジョンカメラの1フィールドが日本などで採
用されているNTSC方式では60Hzであるため、蛍
光灯の50Hzとの差により映像信号の輝度信号成分に
フリッカー(ちらつき)が発生するという課題がある。
特に前記のように高速シャッター機能を使用している場
合では、1フィールド期間にCCDに電荷を蓄積する蓄
積時間が短いため、フリッカーの振幅が通常のシャッタ
ースピードである1/60秒の場合よりも大きくなり、
シャッタースピードが高速になればなるほどフリッカー
がめだつようになる。ここで従来の固体撮像装置におい
てフリッカー発生を示すタイミング図を図5に示す。
【0007】図5において、(a)は50Hzの商用電
源で点灯した蛍光灯よりの照射光の強さ、(b)は高速
シャッターパルスの一つである電荷掃き出しパルス、
(c)は電荷読み出しパルス、(d)は高速シャッター
パルスにより抜き出された部分の光の強さ、(e)は1
フィールド期間にCCDに照射された光により蓄積され
た電荷の量である。
【0008】ここでCCDは、電荷掃き出しパルス
(b)により光電変換部より電荷を基板の深部に掃き出
し、その後、電荷読み出しパルス(c)で光電変換部に
蓄積された電荷を読み出すようになっているため、電荷
蓄積時間、すなわちシャッタースピードは掃き出しパル
スがなくなった時点から読み出しパルスの現われる時点
までになる。したがって、蛍光灯よりの照明光の強さ
(a)下においては、高速シャッターパルスにより抜き
出された部分の光の強さ(d)のように各フィールドご
とに光電変換部に照射される光量が異なるため、1フィ
ールド期間の平均では光電変換部には1フィールド期間
にCCDに照射された光により蓄積された電荷の量
(e)のような電荷が蓄積されて、CCD出力信号が一
定とはならず、すなわちフリッカーが発生することにな
る。
【0009】また、蛍光灯に使用されている蛍光体には
緑色と赤色と青色との3色があり、各色の発色しはじめ
るタイミングは同じであるが、光量が減少し、最後に消
えるまでの時間には差がある。前記3色のうち、特に緑
色の発光時間が長く、ついで赤色、最も短いのが青色で
ある。したがって、高速シャッターのシャッタータイミ
ングによっては、前記発色光のうち1色あるいは2色の
みの光成分しかとらえることができない場合が発生す
る。すなわち、1フィールドごとに蛍光灯の発色光成
分、すなわち色温度が異なることになり、カラー画像の
固体撮像装置に不可欠なホワイトバランス処理を行うに
あたって、1フィールドごとにホワイトバランスが変化
することになる。したがって、映像信号には前記輝度フ
リッカーと同様な周期で色信号成分のフリッカーが発生
することになる。
【0010】本発明は、前記従来の課題を解決するもの
で、高速シャッター機能を備え、かつ輝度フリッカーと
色フリッカーを解消した固体撮像装置を提供することを
目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に係る固体撮像装置は、以下のような構成を
有している。すなわち、高速シャッター動作が可能なフ
レームインターライントランスファー構造の固体撮像素
子と、前記高速シャッター動作が可能な固体撮像素子を
駆動するための駆動回路と、照明手段によるフリッカー
を検出するフリッカー検出回路と、制御信号出力に応じ
て高速シャッターパルスの位相を変化させる移相回路と
を備えたことを特徴とする。
【0012】また高速シャッター動作が可能な固体撮像
素子を駆動するための駆動回路が、映像信号を積分する
積分回路と、前記積分回路によって積分した値と任意の
基準値とを比較する比較回路と、前記比較回路の出力に
より高速シャッタースピードを制御する回路とからなる
駆動回路であることを特徴とする。
【0013】
【作用】前記構成により、高速シャッター機能を使用す
る場合、通常のCCD駆動方式ではフリッカーが生じる
蛍光灯などの光源下においても、高速シャッターパルス
の位相を変化させることにより、CCDの電荷蓄積時
間、すなわちシャッタースピードは一定に保ちながら、
その電荷蓄積タイミングを変化させることにより、CC
Dに蓄積する電荷を一定に保つことができ、フリッカー
を防止することができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。
【0015】図1は本発明の第1の実施例に係る固体撮
像装置の構成図である。本実施例は、図1に示すよう
に、CCD1、信号処理回路2、増幅器3、CCDドラ
イブ回路4、CCD駆動パルス発生回路5については、
従来例の構成と同じものである。本実施例に係る固体撮
像装置は、バンドパスフィルター6、ピーク位置検出回
路7、A/D変換器8、位相制御回路9、および移相回
路10を備えている。
【0016】まずCCD1にて得られた電気信号が、信
号処理回路2にて信号処理され、増幅器3で増幅されて
ビデオ信号として出力される。そして、CCD1を駆動
するために、CCD駆動パルス発生回路5でCCD駆動
パルスを発生させ、CCDドライブ回路4でCCD1を
駆動するドライブパルスに変換し、CCD1を駆動す
る。高速シャッター動作を行う場合には、外部スイッチ
などでCCD駆動パルス発生回路5に高速シャッター動
作を行わせ、高速シャッターパルスを出力させることに
より、CCD1に高速シャッター動作を行わせるように
なっており、ここまでは従来例と同様の動作である。
【0017】ここで、信号処理回路2より出力された映
像信号を、バンドパスフィルター6に入力することによ
り、映像信号に含まれるフリッカー成分が抜き出され
る。そして、そのフリッカー成分をピーク位置検出回路
7に入力し、フリッカー成分のピーク位置が検出され、
A/D変換回路8によりフリッカー成分のピーク位置情
報がディジタル変換され、位相制御回路9に入力され
る。位相制御回路9では、前記ピーク位置情報から検出
したピーク位置に周期性があるか否かが判断され、フリ
ッカー周波数の検出が行われる。そして、検出されたフ
リッカー周波数とカメラのフィールド周波数とから、そ
のときのシャッタースピードに応じた蓄積時間中にCC
D1の光電変換部に蓄積される電荷量が最大になるよう
に、移相制御情報が出力され、そして移相回路10によ
り高速パルスの位相が制御されることで、フリッカーを
防止することができる。
【0018】ここで具体的に本実施例に係る固体撮像装
置の動作の一例について、タイミング図である図2を参
照しながら説明する。
【0019】図2において、(a)は50Hzの商用電
源で点灯した蛍光灯より照射される光の強さ、(b)は
高速シャッターパルスの一つである電荷掃き出しパル
ス、(c)は電荷読み出しパルスで、従来例の固体撮像
装置のフリッカー発生を示すタイミング図(図5)と同
様である。(d)は移相電荷掃き出しパルスで、前記
(b)の位相を前記移相回路10により変化させたもの
である。(e)は移相電荷読み出しパルスで、前記
(d)と同様に、前記(c)の位相を前記移相回路10
により変化させたものである。(f)は前記(e)と
(d)により抜き出された部分の光の強さ、(g)は1
フィールド期間にCCD1に照射された光により光電変
換部に蓄積された電荷の量である。
【0020】ここで従来例の場合と同様に、CCD1は
(d)で光電変換部より電荷を掃き出し、その後、
(e)で光電変換部に蓄積された電荷を読み出す。そし
て電荷を読みだした後は再度(d)により電荷を掃き出
す構造になっている。CCD1にはフレームインタータ
イントランスファー構造のものを採用しており、(e)
で信号電荷を読み出したのち、すぐにCCD1の垂直転
送電荷蓄積部に信号電荷を転送するため、(e)の後に
(d)が存在してもなんら問題はない。
【0021】したがって(d)と(e)の位相を制御す
ることにより、電荷蓄積時間すなわちシャッタースピー
ドは従来例の場合と同様であるが、従来例とは異なり、
(a)のような蛍光灯照明下においても、(f)のよう
に各フィールドごとに蓄積される光量は一定になるた
め、1フィールド期間の平均も(g)のように一定量の
電荷が蓄積され、CCD出力信号は一定となり、すなわ
ち輝度フリッカーと色フリッカーが防止される。
【0022】次に本発明の第2の実施例について図面を
参照しながら説明する。図3は本発明の第2の実施例に
係る固体撮像装置を示す構成図である。本実施例におい
て、CCD1、信号処理回路2、増幅器3、CCDドラ
イブ回路4、CCD駆動パルス発生回路5、バンドパス
フィルター6、ピーク位置検出回路7、A/D変換器
8、位相制御回路9、および移相回路10は第1の実施
例と同様である。
【0023】本実施例は、積分回路11、基準値発生回
路12、および比較回路13を備えている。
【0024】まず、信号処理回路2より出力された映像
信号は積分回路11で積分され、その積分値と基準値発
生回路12で発生された基準値とが、比較回路13で比
較される。ここで、その比較結果に応じてCCD駆動パ
ルス発生回路5を制御し、シャッタースピードを任意に
可変することで、固体撮像装置の光学系の絞り機構に頼
ることなく、CCD出力信号レベルを任意の大きさに制
御することが可能になる。このような構成は一般的に電
子絞りと呼ばれ、光学系に絞り機構を必要とせず、機械
的振動に強く、またコストダウンを図ることが可能にな
っている。
【0025】しかし、この構成のみでは、前述のように
蛍光灯照明下ではフリッカーの発生は避けられず、蛍光
灯照明下での使用は実用的ではない。
【0026】したがって、前記構成にバンドパスフィル
ター6、ピーク位置検出回路7、A/D変換器8、およ
び位相制御回路9を組合せることにより、第1の実施例
と同様の動作を行わせることで、任意のシャッタースピ
ードにおいても、フリッカーのない、高品質な映像信号
を提供することが可能になる。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、高速シャッター動作が
可能なCCD固体撮像装置において、その高速パルスの
位相を変化させることにより、映像信号のフリッカーを
防止することができ、カメラのフィールド周波数と異な
る周波数の商用電源で点灯した蛍光灯下においても、任
意のスピードの高速シャッターを使用した場合でもフリ
ッカーのない高品質の映像を提供することが可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における固体撮像装置を
示す構成図
【図2】本発明の第1の実施例における固体撮像装置の
動作を示すタイミング図
【図3】本発明の第2の実施例における固体撮像装置を
示す構成図
【図4】従来の固体撮像装置を示す構成図
【図5】従来の固体撮像装置の動作を示すタイミング図
【符号の説明】
1 CCD固体撮像素子 2 信号処理回路 3 増幅器 4 CCDドライブ回路 5 CCD駆動パルス発生回路 6 バンドパスフィルター 7 ピーク位置検出回路 8 A/D変換器 9 位相制御回路 10 移相回路 11 積分回路 12 基準値発生回路 13 比較回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高速シャッター動作が可能な固体撮像素子
    と、前記固体撮像素子を駆動するための駆動回路と、照
    明手段によるフリッカーを検出するフリッカー検出回路
    と、制御信号出力に応じて高速シャッターパルスの位相
    を変化させる移相回路とを備えたことを特徴とする固体
    撮像装置。
  2. 【請求項2】高速シャッター動作が可能な固体撮像素子
    を駆動するための駆動回路が、映像信号を積分する積分
    回路と、前記積分回路によって積分した値と任意の基準
    値とを比較する比較回路と、前記比較回路の出力により
    高速シャッタースピードを制御する回路とからなること
    を特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
JP5002378A 1993-01-11 1993-01-11 固体撮像装置 Pending JPH06209427A (ja)

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