JPH06261256A

JPH06261256A - 固体撮像素子を用いた撮像装置

Info

Publication number: JPH06261256A
Application number: JP5069439A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Nishimura; 茂西村
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1993-03-04
Filing date: 1993-03-04
Publication date: 1994-09-16

Abstract

(57)【要約】【目的】動きがある場合の解像度の低下を防止し、高
画質の画像を得るようにする。【構成】ＣＣＤ１４からの画像信号に基づいて、動き
検出回路２４は被写体の動き状態を検出し、動き状態が
検出されたときは電子シャッタ駆動回路２３にてＣＣＤ
１４の電荷蓄積時間を短くするように駆動する。これに
より、解像度を向上させる。この際、動き状態があると
きは、絞り駆動回路１３或いは光源電源部により光源出
力を増加させ、Ｓ／Ｎ比の劣化を防止することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固体撮像素子を用いた撮
像装置、特に電子内視鏡、各種カメラ等に適用される撮
像装置の電子シャッタ制御の内容に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、イメージセンサとしての固体
撮像素子、即ちＣＣＤ（Charge Coupled Device ）を用
いた電子内視鏡や狭所観察用テレビカメラ等の各種カメ
ラが周知であり、これらの撮像装置では、ＣＣＤで得ら
れたカラー画像信号を処理してモニタ等に画像表示する
ことが行われる。この撮像処理方法としては、同時式、
点順次式、面順次式があり、同時式の場合は、例えばビ
ームスプリッタ等を用いてＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ
（青）の各光を分離し、３個のＣＣＤによってＲＧＢの
画像信号を同時に得るものであり、点順次式の場合は、
例えば所定色がモザイク状に配列された色フィルタがＣ
ＣＤに形成され、このＣＣＤで所定色の画像信号を同時
に得るものである。また、面順次式の場合は、順次照射
されるＲＧＢ光に基づいて、１つのＣＣＤでＲＧＢの画
像信号を順に得るものであり、この面順次式は１個のＣ
ＣＤでコンパクトに収納できることから、スコープ挿入
部の細形化が必要な電子内視鏡装置等に適している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
ＣＣＤを用いた撮像装置では、被写体に動きがあったと
きは、残像効果によって解像度が低下するという問題が
あった。即ち、ＣＣＤでは画素毎に光電変換された電荷
を所定期間だけ蓄積し、この蓄積電荷を画像信号として
取り出すようになっており、被写体に動きがあるときに
は、蓄積期間中に画像信号が変化することがあり、この
場合には解像度が劣化する。この解像度の劣化は被写体
の動きが速ければ速い程、大きくなり、特に上記面順次
式の撮像装置においては、ＲＧＢ画像信号を順次形成す
ることとなるから、他の装置に比べて動きによる影響が
大きくなる。

【０００４】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、動きがある場合でも、解像度の低
下を防止し、高画質の画像を得ることができる固体撮像
素子を用いた撮像装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１請求項記載の発明は、固体撮像素子に蓄積され
る電荷量を制御する電子シャッタ機能が設けられた固体
撮像素子を用いた撮像装置において、上記固体撮像素子
で得られる画像信号に基づいて被写体の動き状態を検出
する動き検出回路と、この動き検出回路により動き状態
が検出されたときはその動きに相応して固体撮像素子の
電荷蓄積時間を短くするように駆動する電子シャッタ駆
動回路と、を設けたことを特徴とする。また、第２請求
項記載の発明は、光源装置を有する電子内視鏡装置にお
いては、上記光源装置により、上記電子シャッタ駆動回
路にて制御された固体撮像素子の出力ビデオ信号が変る
ので、動きがあるときは動き検出信号により光源出力を
予め節呈した値に増加させることを特徴とする。

【０００６】

【作用】上記の構成によれば、動き検出回路は例えばＲ
ＧＢ信号が入力可能となっている場合はＧ信号から動き
のある状態が検出され、動き状態が検出された場合はそ
の検出信号が電子シャッタ駆動回路へ供給される。そう
すると、電子シャッタ駆動回路では、例えば掃出しパル
スのタイミングが変えられることになり、ＣＣＤでは電
荷の蓄積時間が短くなるように制御される。即ち、シャ
ッタ速度を速くすることになり、この結果動きの影響が
低減される。

【０００７】また、上記動き状態を検出した際には、そ
の検出信号に応じて光源装置では絞りを広げたり、光源
電源の出力を高くしたりすることにより、光源出力を増
加させることが好ましい。即ち、上記電荷蓄積時間の短
縮によって、画像信号のＳ／Ｎ比が低下することになる
が、このＳ／Ｎ比の低下は光源出力を高めることによっ
て改善される。

【０００８】

【実施例】図１には、第１実施例に係る固体撮像素子を
用いた撮像装置の構成が示されており、この実施例は３
個の固体撮像素子（ＣＣＤ）を用いた同時式のカメラ装
置である。図において、色分解光学系１０内にレンズ系
１１、絞り１２が設けられ、この絞り１２には絞り駆動
回路（ＡＬＣ回路を構成する）１３が接続される。この
絞り１２の後段に、３個のＣＣＤ１４Ａ（Ｇ信号用），
１４Ｂ（Ｂ信号用），１４Ｃ（Ｒ信号用）が配置され、
これらのＣＣＤ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃには不図示のビ
ームスプリッタによって分離されたＲＧＢ光が導かれて
いる。このＣＣＤ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの後段には、
増幅器１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１７を介して画像処理
回路１８が接続されており、この画像処理回路１８はホ
ワイトバランス、ガンマ補正等の画像処理を行ってい
る。この画像処理回路１８にはエンコーダ１９を介して
モニタ２０が接続され、このモニタ２０へＣＣＤ１４
Ａ，１４Ｂ，１４Ｃで捉えられた画像が表示される。

【０００９】また、上記増幅器１７には自動利得制御
（ＡＧＣ）回路２２が接続され、このＡＧＣ回路２２は
増幅器１７からの入力信号に基づいて増幅器１７のゲイ
ンを制御することによって、ビデオ信号のレベルが一定
値になるようにしている。

【００１０】更に、上記ＣＣＤ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ
を駆動する電子シャッタ駆動回路２３が設けられてお
り、この電子シャッタ駆動回路２３は、掃出しパルス、
読出しパルスをＣＣＤ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃへ与える
ことによって、制御された期間の蓄積電荷を読み出すこ
とができる。そして、上記増幅器１６の出力を入力する
ように動き検出回路２４が接続されており、この動き検
出回路２４は、第１実施例ではＣＣＤ１４Ａから出力さ
れたＧ（緑）信号を入力し、このＧ信号から動き状態を
検出する。この動き検出は、所定のフィールド間のＧ信
号のレベル（平均値等）を比較することによって行わ
れ、動き状態に応じて発生する信号が電子シャッタ駆動
回路２３へ供給されることになる。また、上記増幅器１
６の出力は上記絞り駆動回路１３へ供給されており、こ
の絞り駆動回路１３では、この動き状態においても、絞
り１２を最適な明るさが得られる所定値に自動的に制御
することになる。

【００１１】第１実施例は以上の構成からなり、その作
用を図２及び図３を参照しながら説明する。図１のレン
ズ系１１で捉えられた被写体は、絞り１２を介して各Ｃ
ＣＤ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃへ結像することになるが、
このＣＣＤ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは電子シャッタ駆動
回路２３で駆動制御され、図２（Ａ）に示された、例え
ば１／６０秒の周期の垂直同期（ＶＤ）パルスにて１フ
ィールドの画像情報が得られる。第１実施例では、３個
のＣＣＤ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃによって、Ｇ（緑），
Ｂ（青），Ｒ（赤）の画像信号が得られており、これら
の画像信号は、増幅器１７へ供給されると同時に、動き
検出回路２４へ供給される。

【００１２】この動き検出回路２４では、図２（Ｂ）の
Ｇ信号が選択され、更に図（Ｃ）に示されるサンプリン
グパルスによって、所定フィールド（４フィールド）毎
のＧ信号が抽出されることになり、このＧ信号のレベル
が互に比較される。そして、Ｇ信号に所定の変化があれ
ば、動き状態と判断され、この動き状態か静止状態かの
信号は電子シャッタ駆動回路２３へ供給される。

【００１３】図３には、ＣＣＤ１４の制御動作が示され
ており、動きがない状態では図３（Ａ）の垂直同期パル
ス毎に、図３（Ｂ）に示される掃出しパルスＰa1、読出
しパルスＰb がＣＣＤ１４へ供給される。従って、図３
（Ｃ）に示されるように、掃出しパルスＰa1にて一旦蓄
積された電荷は掃き出され、その後蓄積された蓄積電荷
Ｃ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 …が読出しパルスＰb にて画素信号と
して読み出される。一方、動き状態と判定されたとき
は、図３（Ｄ）に示される掃出しパルスＰa2、読出しパ
ルスＰb が出力されることになり、これによれば、図３
（Ｅ）に示されるように、掃出しパルスＰa2で掃き出さ
れた後に、蓄積された電荷Ｃ11，Ｃ12，Ｃ13…が読み出
される。従って、動きのないときと比較すると、短い時
間で画素信号電荷が読み出されることになり、動きの影
響を低減することができる。

【００１４】このようにして、得られた画像信号は増幅
器１６，１７によって増幅されており、このとき、ＡＧ
Ｃ回路２２によってＲＧＢ信号はそのレベルが所定値に
ゲイン制御される。即ち、光学的要素の光学特性によっ
てＲＧＢ信号にレベルの不均一が生じるので、ここで調
整できるようになっている。

【００１５】また、上記増幅器１６の出力は絞り駆動回
路１３へ供給されており、この絞り駆動回路１３では、
画像信号から明るさを検出し、画像信号の全体的なレベ
ルを所定値とするＡＬＣ（オートライトコントロール）
制御が行われる。これによれば、上記動き状態のとき、
ＣＣＤ１４での蓄積時間を短くしたことによる電荷（光
量）不足が解消され、この電荷不足によるＳ／Ｎ比の劣
化を防止することが可能となる。

【００１６】そして、上記増幅器１７の出力は画像信号
処理回路１８で所定の処理が実行されることになり、処
理が終了した画像信号はエンコーダ１９を介してモニタ
２０へ供給され、このモニタ２０には被写体の画像（映
像）が表示される。この際には、上述のように動きがあ
ったときは、蓄積時間を短くするように電子シャッタを
制御したので、解像度の低下が防止された高画質の画像
が得られることになる。

【００１７】図４には、本発明の第２実施例の構成が示
され、この第２実施例は電子内視鏡に用いられる面順次
式装置である。図４において、電子内視鏡装置では光源
装置４０が設けられ、また先端部までライトガイド４１
が配設されている。この光源装置４０内には、光源電源
部４２、ランプ４３、絞り４４、絞り駆動回路（ＡＬＣ
回路）４５が設けられ、更にはＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ
（青）のカラーディスク４６が設けられており、面順次
式の装置ではこのカラーディスク４６を所定速度で回転
させることにより、ＲＧＢの各色光を被観察体内へ順次
送ることができる。

【００１８】一方、レンズ系４８の後方にＣＣＤ４９が
配置され、このＣＣＤ４９には第１実施例の場合と同様
に、増幅器５０、増幅器５１、ＡＧＣ回路５２、画像処
理回路５３、エンコーダ５４、モニタ５５が設けられて
いる。そして、上記ＣＣＤ４９に電子シャッタ駆動回路
５６が設けられると共に、上記増幅器５０からの出力を
入力するように、動き検出回路５７が接続されており、
この動き検出回路５７の検出信号が電子シャッタ駆動装
置５６へ供給される。

【００１９】また、上記動き検出回路５７の検出信号
は、上記光源電源部４２へ供給され、この光源電源部４
２は電子シャッタ速度を速くしたときにランプ４３の電
源電圧が高くなるように制御（調光）する。これによ
り、ランプ４３の光量が増加して画像信号のレベル変化
分が補償され、電子シャッタ制御をする際のＳ／Ｎ比の
劣化が改善される。

【００２０】以上の第２実施例の構成によれば、例えば
１／６０秒毎の垂直同期信号に同期して、ＲＧＢの画像
情報が順にフィールド毎に得られる。そして、増幅器５
０から出力された画像信号は、動き検出回路５７へ供給
されており、この動き検出回路５７によって例えば所定
フィールド間のＧ（緑）信号が抽出され、これによって
動き状態が検出される。そして、上記図３と同様に、動
きがあるときは動きがないときよりも遅延された掃出し
パルスＰa2が形成されることになり、図３（Ｅ）に示さ
れるように、掃出しパルスＰa2と読出しパルスＰb の間
の短い時間で蓄積された電荷が読み出されることにな
る。

【００２１】このとき、電荷蓄積時間の短縮によりＳ／
Ｎ比が多少悪くなるが、第２実施例では動き検出信号に
応じて上記光源出力を制御すると同時に、増幅器５１か
ら出力された画像信号を絞り駆動回路４５へ供給し、第
１実施例と同様に出力信号（電荷）不足を補うようにな
っている。即ち、動き検出回路５７から動き検出信号が
光源電源部４２へ供給されると、電子シャッタ制御によ
る画像信号のレベル変化分を補償するようにランプ４３
の電源電圧が上昇する。従って、ランプ４３の光量が増
加して蓄積電荷が増すことになり、これによってＳ／Ｎ
比の劣化を改善することが可能となる。

【００２２】また、固体撮像素子を用いた他の撮像装置
としては、一つのＣＣＤを用いた点順次式（同時式）の
装置があるが、この装置にも同様にして適用することが
できる。

【００２３】上記実施例では、動き検出回路２４，５７
がＧ（緑）信号に基づいて動き検出をする例を示した
が、これは他の信号でもよく、色差信号と輝度信号を形
成する場合は、輝度信号に基づいて検出することができ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
動きのある状態を検出し、動きがあるときには電子シャ
ッタ駆動回路により固体撮像素子の電荷蓄積時間を短く
するようにしたので、動きがある場合の解像度の低下を
防止することが可能となる。

【００２５】また、動きがあるときには、光源出力を増
加させるように制御したので、光量（電荷）不足による
Ｓ／Ｎ比の劣化が改善され、高画質の映像（画像）を映
し出すことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る固体撮像素子を用い
た撮像装置の構成を示すブロック図である。

【図２】実施例の動き検出回路の処理を示す波形図であ
る。

【図３】実施例の電子シャッタ動作を示す波形図であ
る。

【図４】第２実施例の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１２，４４ … 絞り、１３，４５ … 絞り駆動回路、１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，４９ … ＣＣＤ、１８，５３ … 画像処理回路、２２，５２ … 自動利得制御（ＡＧＣ）回路、２３，５６ … 電子シャッタ駆動回路、２４，５７ … 動き検出回路、４２ … 光源電源部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固体撮像素子に蓄積される電荷量を制御
する電子シャッタ機能が設けられた固体撮像素子を用い
た撮像装置において、上記固体撮像素子で得られる画像
信号に基づいて被写体の動き状態を検出する動き検出回
路と、この動き検出回路により動き状態が検出されたと
きはその動きに相応して固体撮像素子の電荷蓄積時間を
短くするように駆動する電子シャッタ駆動回路と、を設
けたことを特徴とする固体撮像素子を用いた撮像装置。
【請求項２】光源装置を有する電子内視鏡装置におい
ては、上記動き検出回路の出力に応じて、動きがあると
きは光源出力を増加させるように制御することを特徴と
する上記第１請求項記載の固体撮像素子を用いた撮像装
置。