JPH0723278A - Video camera - Google Patents

Video camera

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Publication number
JPH0723278A
JPH0723278A JP5187252A JP18725293A JPH0723278A JP H0723278 A JPH0723278 A JP H0723278A JP 5187252 A JP5187252 A JP 5187252A JP 18725293 A JP18725293 A JP 18725293A JP H0723278 A JPH0723278 A JP H0723278A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensitivity
shutter speed
photographing
variable
photosensitivity
Prior art date
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Pending
Application number
JP5187252A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eiichiro Azuma
栄一郎 東
Akira Tomoyasu
明 友安
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP5187252A priority Critical patent/JPH0723278A/en
Publication of JPH0723278A publication Critical patent/JPH0723278A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To expand a usable photographing illuminance range by expanding the light quantity adjusting range of a photographing without expanding the variable width of shutter speed, by providing a sensitivity control part determining an optimum photosensitivity according to the discrimination result of a photographing illuminance state and supplying a photosensitivity switching signal to the driving circuit of an image pickup element. CONSTITUTION:Based on the present photographing illuminance state discriminated by photographing light quantity and shutter speed, a sensitivity control part 24 determines the optimum photosensitivity of an image pickup element 1, a sensitivity switching signal SW which variably sets to this determined sensitivity is supplied to the driving circuit 2 of the element 1, and the photosensitivity of the element 1 is variably set to the determined sensitivity by the circuit 2. by the variable setting of this sensitivity, a reduction correction is performed for the photosensitivity of the element 1 and white gradation is prevented at a high illuminance time when photographing light quantity becomes excessive though shutter speed is high speed, for instance. Thus, by the combination of the variable of shutter speed and the variable of photosensitivity, a usable photographing illuminance range can be expanded by expanding the light quantity adjusting range of a photographing as cmpared with the case where only conventional shutter speed is varied.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、CCD等の固体撮像素
子を用いた可変速電子シャッタ機能付きのビデオカメラ
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a video camera having a variable speed electronic shutter function using a solid-state image pickup device such as a CCD.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、CCD等の固体撮像素子構成のビ
デオカメラにおいては、撮像素子の限られたダイナミッ
クレンジを有効に活用して撮影し、適正な画像を再現す
るため、アイリス制御により撮影光量を自動的に適正値
に制御することが行われる。この撮影光量の制御は、従
来はオートアイリスレンズ等を用いた機械的なアイリス
制御で行われていたが、現在は、価格,信頼性等の種々
の面で機械的なアイリス制御より著しく優れた電子的な
アイリス制御で行われる。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a video camera having a solid-state image pickup device such as a CCD, a limited dynamic range of the image pickup device is effectively used for taking a picture, and an appropriate image is reproduced. Is automatically controlled to an appropriate value. Conventionally, the control of the photographing light amount has been performed by mechanical iris control using an auto iris lens or the like, but nowadays, the electronic iris control is significantly superior to the mechanical iris control in various aspects such as price and reliability. Iris control.

【0003】この電子的なアイリス制御は雑誌「日経マ
イクロデバイス,1987年10月号」(日経BP社発
行)の63〜64頁及び雑誌「テレビ技術,1988年
11月号(通巻448号)」(電子技術出版株式会社発
行)の49〜54頁等に記載されているように可変速電
子シャッタ機能により撮像素子の信号電荷蓄積時間を可
変調整して行われる。
This electronic iris control is performed on pages 63 to 64 of the magazine "Nikkei Microdevice, October 1987" (published by Nikkei BP) and the magazine "TV Technology, November 1988 (Vol. 448)". (Published by Electronic Technology Publishing Co., Ltd.), pages 49 to 54, etc., the signal charge storage time of the image sensor is variably adjusted by the variable speed electronic shutter function.

【0004】そして、固体撮像素子をフレームトランス
ファ方式のCCDとし、不要電荷を水平ブランキング期
間毎に縦形オーバーフロードレイン(VOFD)と同様
にCCD基板に掃き出す場合、可変速電子シャッタ機能
はつぎに説明するように動作する。
When the solid-state image pickup device is a CCD of the frame transfer type and unnecessary charges are swept out to the CCD substrate in the same manner as the vertical overflow drain (VOFD) every horizontal blanking period, the variable speed electronic shutter function will be described below. To work.

【0005】すなわち、CCDの毎フィールドの撮影出
力は不要成分が除去された後、AGC処理,ガンマ補正
等が施されて記録回路等に供給されるとともにアイリス
信号処理回路に供給される。この処理回路は撮影出力の
輝度成分の増幅,反転,検波等によりCCDの撮影光量
(入射光量)に応じた電圧レベルのアイリス信号を形成
し、この信号を電子アイリス制御回路に供給する。
That is, the photographic output of each field of the CCD is subjected to AGC processing, gamma correction, etc. after the unnecessary components are removed, and then supplied to the recording circuit and the like and also supplied to the iris signal processing circuit. This processing circuit forms an iris signal having a voltage level corresponding to the amount of light (incident light) of the CCD image pickup light by amplifying, inverting, and detecting the luminance component of the image pickup output, and supplies this signal to the electronic iris control circuit.

【0006】この制御回路はアイリス信号及び垂直,水
平ブランキングパルス等のタイミングパルスに基づき、
毎フィールドの撮影光量の過不足を検出してシャッタ速
度の過大(速過ぎ),過小(遅過ぎ)を判別し、この判
別の結果に基づいて適正入射光量のシャッタ速度を決定
し、このシャッタ速度の決定に基づいて毎フィールドの
不要電荷掃出期間を可変し、この期間内の各水平ブラン
キング期間毎に電子シャッタ制御出力を形成して出力す
る。
This control circuit is based on an iris signal and timing pulses such as vertical and horizontal blanking pulses.
The shutter speed for the proper incident light amount is determined based on the result of this determination by detecting the excess or deficiency of the photographing light amount in each field to determine whether the shutter speed is excessive (too fast) or too small (too slow). The unnecessary charge sweeping period of each field is varied based on the determination of, and the electronic shutter control output is formed and output for each horizontal blanking period within this period.

【0007】この制御出力に基づき、シャッタ駆動回路
はCCD駆動に必要な十数V程度の電子シャッタパルス
をCCDに供給する。そして、この電子シャッタパルス
及びCCD駆動回路の水平,垂直の駆動パルス,オーバ
フロードレイン(OFD)の駆動パルスにより、CCD
が毎フィールドに撮影駆動される。
Based on this control output, the shutter drive circuit supplies to the CCD an electronic shutter pulse of about ten and several V necessary for driving the CCD. The electronic shutter pulse, the horizontal and vertical drive pulses of the CCD drive circuit, and the overflow drain (OFD) drive pulse are used to drive the CCD.
Is driven in every field.

【0008】このとき、電子シャッタパルスにより毎フ
ィールドの不要電荷掃出期間にCCDの受光電荷が水平
走査期間単位で掃出され、毎フィールドの掃出期間後の
残りの期間(信号蓄積期間)のCCDの受光蓄積電荷が
撮影出力として取出される。
At this time, the received electric charge of the CCD is swept in units of horizontal scanning periods in the unnecessary charge sweep period of each field by the electronic shutter pulse, and the remaining period (signal accumulation period) after the sweep period of each field is swept. The received light accumulated charge of the CCD is taken out as a photographing output.

【0009】そして、電子シャッタパルスが供給される
不要電荷掃出期間の長短により、例えばNTSC方式の
場合、シャッタ速度は被写体の明るさに応じて1/60
秒(1フィールド)〜63.5μ秒(1水平走査期間)
の範囲で水平走査期間単位で可変され、撮影光量が適正
量になるように閉ループ制御でアイリスが自動制御され
る。なお、シャッタ速度の下限は1/60秒であるが、
上限はカメラによって異なり、63.5μ秒は最短時間
である。
Due to the length of the unnecessary charge sweep period to which the electronic shutter pulse is supplied, for example, in the case of the NTSC system, the shutter speed is 1/60 according to the brightness of the subject.
Seconds (1 field) to 63.5 μs (1 horizontal scanning period)
The iris is automatically controlled by the closed loop control so that the photographing light amount becomes an appropriate amount in the range of (2) in the horizontal scanning period. The lower limit of the shutter speed is 1/60 second,
The upper limit depends on the camera, and 63.5 μsec is the shortest time.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】前記従来の可変速電子
シャッタ機能を備えたビデオカメラの場合、つぎに説明
するように機械的なアイリス制御を行うビデオカメラに
比し、撮影の光量調整範囲(ダイナミックレンジ)が極
めて狭い問題点がある。
In the case of the conventional video camera having the variable speed electronic shutter function, as compared with a video camera which performs mechanical iris control as will be described below, the light amount adjustment range for photographing ( There is a problem that the dynamic range) is extremely narrow.

【0011】すなわち、従来の機械的なアイリス制御の
場合、オートアイリスレンズの露光量(入射光量)の制
御範囲は、一般に、F値表記でF1.4〜F125(普
及タイプ)或いはF1.2〜F300(高級タイプ)で
あり、その光量調整範囲は(125/1.4)2 ≒79
72(倍)或いは(300/1.2)2 ≒62500
(倍)の広範囲になる。
That is, in the conventional mechanical iris control, the control range of the exposure amount (incident light amount) of the auto iris lens is generally F1.4 to F125 (widespread type) or F1.2 to F300 in F number notation. (High grade type), and the light amount adjustment range is (125 / 1.4) 2 ≈ 79
72 (times) or (300 / 1.2) 2 ≒ 62500
It will be wide (double).

【0012】一方、可変速電子シャッタ機能による電子
的なアイリス制御の場合、光量調整範囲はシャッタ速度
の可変幅で決まり、例えばNTSC方式の場合、シャッ
タ速度の可変幅は前述したように1/60秒〜63.5
μ秒である。そして、シャッタ速度の可変幅を、計算し
易いように1/60〜1/10000秒とすると、光量
調整範囲は(1/10000)/(1/60)≒167
(倍)として求まる。
On the other hand, in the case of electronic iris control by the variable speed electronic shutter function, the light amount adjustment range is determined by the variable range of the shutter speed. For example, in the case of the NTSC system, the variable range of the shutter speed is 1/60 as described above. Second to 63.5
μ seconds. When the variable range of the shutter speed is set to 1/60 to 1/10000 seconds for easy calculation, the light amount adjustment range is (1/10000) / (1/60) ≈167.
Calculated as (times).

【0013】したがって、機械的なアイリス制御の場合
に比し、電子的なアイリス制御の場合は撮影の光量調整
範囲が著しく狭い。そして、光量調整範囲が狭いため、
この種可変速電子シャッタ機能を備えたビデオカメラ
は、従来、使用可能な撮影照度範囲が限られる。
Therefore, in the case of electronic iris control, the light amount adjustment range for photographing is remarkably narrower than in the case of mechanical iris control. And because the light amount adjustment range is narrow,
Conventionally, a video camera having such a variable speed electronic shutter function has a limited usable illuminance range.

【0014】なお、この種可変速電子シャッタ機能を備
えたビデオカメラの場合、画面内の高輝度部分の上下に
光の帯が生じる現象(スミア)に基づき、シャッタ速度
の可変幅をさらに拡大することは困難である。すなわ
ち、シャッタ速度を高速化すると、撮影出力中のスミア
の量はシャッタ速度に依存しないが、本来の信号成分の
量がシャッタ速度にしたがって減少するため、相対的な
スミアの量がシャッタ速度にしたがって増加し、スミア
が目立つようになる。
In the case of a video camera having such a variable speed electronic shutter function, the variable range of the shutter speed is further expanded on the basis of the phenomenon (smear) in which light bands appear above and below the high brightness portion in the screen. Is difficult. That is, when the shutter speed is increased, the amount of smear during shooting output does not depend on the shutter speed, but the amount of the original signal component decreases according to the shutter speed, so the relative amount of smear depends on the shutter speed. Increase and smear becomes noticeable.

【0015】そして、シャッタ速度の可変幅を広げるた
め、例えばスミアの量が4%のCCDを1/10000
0秒の高速シャッタ速度で動作したとすると、相対的な
スミアの量は0.04×{(1/60)/(1/100
000)}≒67%にも達し、このとき、スミアによる
偽信号と本来の信号とがほぼ同レベルになり、その再生
画面は極めて見苦しくなる。
In order to widen the variable range of the shutter speed, for example, a CCD with a smear amount of 4% is 1/10000.
If the shutter is operated at a high shutter speed of 0 second, the relative smear amount is 0.04 × {(1/60) / (1/100
000)} ≈67%, and at this time, the false signal due to the smear and the original signal become almost at the same level, and the reproduction screen becomes extremely unsightly.

【0016】したがって、実際にはスミアの量の面から
もシャッタ速度の可変幅を闇曇に拡大することはできな
い。本発明は、シャッタ速度の可変幅を拡大せずに撮影
の光量調整範囲を拡大して使用可能な撮影照度範囲を広
げることを目的とする。
Therefore, in practice, the variable range of the shutter speed cannot be expanded to dark fog in terms of the amount of smear. It is an object of the present invention to expand the light quantity adjustment range for shooting without expanding the variable range of shutter speed, thereby expanding the usable shooting illuminance range.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明のビデオカメラにおいては、固体撮像素子
を光感度が可変設定される感度可変素子により形成し、
アイリス信号に基づく入射光量及び決定されたシャッタ
速度により撮影照度状態を判別し,判別結果に応じた最
適光感度を決定して光感度切換信号を撮像素子の駆動回
路に供給する感度制御部を備える。
In order to achieve the above object, in the video camera of the present invention, the solid-state image pickup device is formed by a sensitivity variable element whose light sensitivity is variably set,
A sensitivity control unit is provided that determines the photographing illuminance state based on the amount of incident light based on the iris signal and the determined shutter speed, determines the optimum light sensitivity according to the determination result, and supplies a light sensitivity switching signal to the drive circuit of the image sensor. .

【0018】[0018]

【作用】前記のように構成された本発明のビデオカメラ
の場合、撮影光量(入射光量)及びシャッタ速度により
判別した現在の撮影照度状態に基づき、感度制御部が撮
像素子の最適光感度を決定し、この決定感度に可変設定
する感度切換信号を撮像素子の駆動回路に供給し、この
駆動回路により撮像素子の光感度を決定感度に可変設定
する。
In the case of the video camera of the present invention configured as described above, the sensitivity control section determines the optimum light sensitivity of the image pickup device based on the current photographing illuminance state determined by the photographing light amount (incident light amount) and the shutter speed. Then, a sensitivity switching signal for variably setting the determination sensitivity is supplied to the drive circuit of the image sensor, and the optical sensitivity of the image sensor is variably set to the determination sensitivity by this drive circuit.

【0019】この感度の可変設定により、例えばシャッ
タ速度が高速であるにもかかわらず撮影光量が過大にな
る高照度時に撮像素子の光感度が低減補正されて白つぶ
れが防止される。
By the variable setting of the sensitivity, for example, the light sensitivity of the image pickup device is reduced and corrected at the time of high illuminance in which the amount of photographing light is excessively high even though the shutter speed is high, and white crushing is prevented.

【0020】したがって、シャッタ速度の可変と光感度
の可変との組合せにより、従来のシャッタ速度のみを可
変する場合より撮影の光量調整範囲が拡大して使用可能
な撮影照度範囲が広がる。
Therefore, the combination of the variable shutter speed and the variable photosensitivity expands the light quantity adjustment range for shooting and the usable shooting illuminance range as compared with the conventional case where only the shutter speed is changed.

【0021】[0021]

【実施例】1実施例について、図1ないし図3を参照し
て説明する。図1において、1は固体撮像素子であるフ
レームトランスファー方式のCCDであり、例えば文献
「テレビジョン学会技術報告 ”フレームトランスファ
ー方式CCDイメージセンサの高感度化”,ITEJ
Technical Report Vol.10,N
O.52.pp.25〜30,TEBS’87−5,’
ED87−10(Feb,1987)」等に記載のクロ
スゲート(CG)構造フレームトランスファーCCD構
成の感度可変素子からなる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, reference numeral 1 is a CCD of a frame transfer type which is a solid-state image pickup device, and is described in, for example, a document “Technical Report of the Television Society,“ High sensitivity of a frame transfer type CCD image sensor ”, ITEJ.
Technical Report Vol. 10, N
O. 52. pp. 25-30, TEBS'87-5, '
ED87-10 (Feb, 1987) ”and the like, which is composed of a variable sensitivity element having a cross-gate (CG) structure frame transfer CCD configuration.

【0022】この場合、CCD1の撮像部は図2の
(a)に示すように、Pチャンネルのシリコン基板1a
に転送チャンネルとしてのN(−)のNウエル層1b及
びN(+)の横型OFD層1cが形成され、さらに、基
板1a上にSio2 の絶縁膜層1dを介してゲート電極
1eが形成されている。
In this case, as shown in FIG. 2A, the image pickup portion of the CCD 1 is a P-channel silicon substrate 1a.
An N (-) N well layer 1b and a N (+) lateral OFD layer 1c are formed as transfer channels, and a gate electrode 1e is further formed on the substrate 1a via an insulating film layer 1d of Sio 2. ing.

【0023】そして、Nウエル層1bはゲート電極端子
1fからゲート電極1eに一定電圧のパルスが印加され
るCCD1の光蓄積期間に、光電変換により形成された
電荷e(−1)を蓄積し、ゲート電極端子1fからゲー
ト電極1eにクロックパルスが印加されるCCD1の転
送期間に、蓄積電荷を後段回路部に転送する。
Then, the N well layer 1b accumulates the electric charge e (-1) formed by photoelectric conversion during the light accumulation period of the CCD 1 in which a pulse of a constant voltage is applied from the gate electrode terminal 1f to the gate electrode 1e, During the transfer period of the CCD 1 in which the clock pulse is applied from the gate electrode terminal 1f to the gate electrode 1e, the accumulated charge is transferred to the subsequent circuit section.

【0024】また、OFD層1cはOFD電極端子1g
からの電圧印加により、印加電圧に応じた空乏層を形成
して余剰電荷を排出し、余剰電荷が隣接井戸(ウエル)
にあふれ出るブルーミング現象を抑制する。
The OFD layer 1c is an OFD electrode terminal 1g.
When a voltage is applied from, the depletion layer is formed according to the applied voltage and the excess charge is discharged.
Suppress the blooming phenomenon that overflows.

【0025】すなわち、OFD層1cの印加電圧VOFD
=Va,ゲート電極1eの印加電圧VG =Vbの図2の
(b)の井戸状態を標準とした場合、光蓄積期間のOF
D層1cの印加電圧をα(α>0)高くしてVOFD =V
a+α,VG =Vbにすると、OFD層1cの印加電圧
に基づく空乏層がαに相当する量拡大し、同図の(c)
に示すように転送チャンネルCHの感光領域Dが同図の
(b)より狭くなり、ブルーミング現象が抑制される。
That is, the applied voltage V OFD of the OFD layer 1c
= Va and the applied voltage V G = Vb to the gate electrode 1e, the well state of FIG.
The applied voltage to the D layer 1c is increased by α (α> 0), and V OFD = V
When a + α and V G = Vb, the depletion layer based on the applied voltage of the OFD layer 1c expands by an amount corresponding to α, and (c) in FIG.
As shown in FIG. 5, the photosensitive area D of the transfer channel CH becomes narrower than that in (b) of the figure, and the blooming phenomenon is suppressed.

【0026】そして、この抑制は等価的に光感度の低減
効果を招来し、この低減効果は一般に2〜3割である。
なお、図2の(b),(c)は同図の(a)の断面での
ポテンシャル図であり、図中の丸印で囲んだ負符号は電
荷を示す。
This suppression equivalently leads to a photosensitivity reducing effect, which is generally 20 to 30%.
2 (b) and 2 (c) are potential diagrams in the cross section of FIG. 2 (a), and the negative symbols surrounded by circles in the figure indicate charges.

【0027】また、印加電圧VOFD の可変のみを行って
も、この可変に基づく撮影の光量調整範囲の拡大は十分
でない。そして、CCD1はCCD駆動回路2の水平,
垂直駆動部3の水平,垂直の駆動パルス,OFD駆動部
4のOFD駆動パルス及び電子シャッタ駆動回路5のシ
ャッタパルスにより動作制御され、毎フィールドの撮影
出力(画信号)を出力する。
Further, even if only the applied voltage V OFD is changed, the range of light quantity adjustment for photographing based on this change is not sufficient. The CCD 1 is the horizontal of the CCD drive circuit 2,
The operation is controlled by the horizontal and vertical drive pulses of the vertical drive unit 3, the OFD drive pulse of the OFD drive unit 4, and the shutter pulse of the electronic shutter drive circuit 5, and the shooting output (image signal) of each field is output.

【0028】そして、CCD1の毎フィールドの撮影出
力はサンプル/ホールド回路6により不要成分が除去さ
れた後、AGCアンプ7,ガンマ補正回路8を介して映
像信号処理回路9に供給され、この処理回路9により映
像信号に加工して、映像出力端子10から記録回路等の
後段回路に供給される。
The photographing output of each field of the CCD 1 is supplied to the video signal processing circuit 9 through the AGC amplifier 7 and the gamma correction circuit 8 after the unnecessary components are removed by the sample / hold circuit 6, and this processing circuit A video signal is processed by 9 and supplied from a video output terminal 10 to a subsequent circuit such as a recording circuit.

【0029】また、サンプル/ホールド回路6の出力は
アイリス信号処理回路11にも供給され、この処理回路
11は信号増幅,反転,検波等によりCCD1の撮影光
量(入射光量)に応じた電圧レベルのアイリス信号IR
Sを形成し、この信号IRSをアイリス出力端子12及
びマイクロコンピュータ構成の電子アイリス制御回路1
3に供給する。
Further, the output of the sample / hold circuit 6 is also supplied to the iris signal processing circuit 11, and the processing circuit 11 performs signal amplification, inversion, detection, etc., to obtain a voltage level corresponding to the photographing light amount (incident light amount) of the CCD 1. Iris signal IR
S, and outputs this signal IRS to the iris output terminal 12 and the electronic iris control circuit 1 of the microcomputer configuration.
Supply to 3.

【0030】そして、制御回路13はアイリスレベル判
定部14によりアイリス信号IRSと基準端子15,1
6の過大,過小判定用の基準信号Vr1 ,Vr2 とを比
較し、現在の入射光量の過大,適正,不足を判定する。
Then, the control circuit 13 causes the iris level determining section 14 to detect the iris signal IRS and the reference terminals 15 and 1.
6 is compared with the reference signals Vr 1 and Vr 2 for judging whether the current is excessive or small, and it is judged whether the present incident light amount is excessive, proper or insufficient.

【0031】また、制御回路13のパルス発生部17は
タイミング発生回路18の水平,垂直のブランキングパ
ルスHD,VD及び露光タイミングパルスXSGに基づ
き、データホールド用のラッチ19及びシャッタ速度決
定用のアップ/ダウンカウンタ20,シャッタ制御出力
用のダウンカウンタ21に動作制御のタイミングパルス
を供給する。
Further, the pulse generator 17 of the control circuit 13 uses the horizontal and vertical blanking pulses HD and VD of the timing generator 18 and the exposure timing pulse XSG to latch the data hold 19 and to increase the shutter speed. / Timing pulses for operation control are supplied to the down counter 20 and the shutter control output down counter 21.

【0032】そして、判定部14の毎フィールドの判定
出力はラッチ19を介してカウンタ20にアップ/ダウ
ンのデータとして供給され、カウンタ20は現在のシャ
ッタ速度のデータを供給されたデータに応じてアップ/
ダウンし、判定出力に応じた最適光量のシャッタ速度を
決定し、この速度に相当するCCD1の蓄積時間のデー
タをダウンカウンタ21及び異常リセット用のデジタル
比較器22,シャッタ速度データ出力用のデコーダ23
に供給する。
The determination output of each field of the determination unit 14 is supplied as up / down data to the counter 20 via the latch 19, and the counter 20 increments the current shutter speed data according to the supplied data. /
The shutter speed of the optimum light amount is determined according to the determination output, and the data of the accumulation time of the CCD 1 corresponding to this speed is determined by the down counter 21, the digital comparator 22 for abnormality reset, and the decoder 23 for shutter speed data output.
Supply to.

【0033】つぎに、ダウンカウンタ21は蓄積時間の
データがプリセットされ、このデータをパルス発生部1
7のタイミングパルスによりダウンカウントし、電子シ
ャッタ制御出力として各水平走査期間の蓄積開始タイミ
ング毎にシャッタ制御信号SHTを発生する。この制御
信号SHTは駆動回路5に供給され、駆動回路5は制御
信号SHTのタイミングで電荷蓄積開始指令用の電子シ
ャッタパルスを形成し、このパルスをCCD1に供給し
て毎フィールドのシャッタ速度を制御する。
Next, the down counter 21 is preset with storage time data, and this data is stored in the pulse generator 1.
Down-counting is performed by the timing pulse 7 and a shutter control signal SHT is generated as an electronic shutter control output at each accumulation start timing in each horizontal scanning period. The control signal SHT is supplied to the drive circuit 5, and the drive circuit 5 forms an electronic shutter pulse for a charge accumulation start command at the timing of the control signal SHT, and supplies this pulse to the CCD 1 to control the shutter speed of each field. To do.

【0034】また、比較器22は与えられた蓄積時間の
データと設定された基準時間のデータとを比較して蓄積
時間の異常の有無を判別し、異常時にカウンタ20をリ
セットして誤動作を防止する。さらに、デコーダ23は
与えられた蓄積時間のデータをシャッタ速度のデータに
変換し、このデータを制御回路13の感度制御部24に
供給する。
The comparator 22 compares the given accumulation time data with the set reference time data to determine whether there is an abnormality in the accumulation time, and resets the counter 20 when an abnormality occurs to prevent malfunction. To do. Further, the decoder 23 converts the data of the given storage time into the data of the shutter speed, and supplies this data to the sensitivity control section 24 of the control circuit 13.

【0035】この制御部24は判定部17の判定結果と
デコーダ23の決定されたシャッタ速度のデータとに基
づき、毎フィールドに現在の撮影光量及びシャッタ速度
を識別して光感度可変用の感度切換信号SWを形成し、
この信号SWをOFD駆動部4に供給する。
Based on the determination result of the determination unit 17 and the shutter speed data determined by the decoder 23, the control unit 24 identifies the current photographing light amount and shutter speed for each field and switches the sensitivity for varying the light sensitivity. Forming the signal SW,
This signal SW is supplied to the OFD drive unit 4.

【0036】すなわち、この実施例ではCCD1の光感
度を標準(高感度),低感度の2段に切換えるため、制
御部24は撮影光量とシャッタ速度とにより、現在の撮
影照度状態がつぎの(i) ,(ii)のいずれに該当する
かを判別する。 (i) シャッタ速度が最高速になっているにもかかわら
ず撮影光量が過大で明部が白くつぶれる虞れがある。 (ii)前記(i) 以外の照度状態である。
That is, in this embodiment, the photosensitivity of the CCD 1 is switched between standard (high sensitivity) and low sensitivity, so that the control unit 24 changes the current photographing illuminance state depending on the photographing light amount and the shutter speed. Determine whether i) or (ii) is applicable. (I) Even though the shutter speed is set to the maximum speed, the light quantity for photography is too large, and the bright part may be whitened. (Ii) Illumination conditions other than the above (i).

【0037】さらに、前記(i) の判別時は感度切換信
号SWをハイレベルにし、前記(ii)の判別時は感度切
換信号SWをローレベルにする。
Further, the sensitivity switching signal SW is set to a high level when the above (i) is determined, and the sensitivity switching signal SW is set to a low level when the above (ii) is determined.

【0038】この2値レベル変化の感度切換信号SWが
供給されるOFD駆動部4は、図3に示すように形成さ
れる。
The OFD drive unit 4 to which the sensitivity switching signal SW having the binary level change is supplied is formed as shown in FIG.

【0039】そして、感度切換信号SWがローレベルに
なる通常時は、ナンドゲート4aの出力が常にハイレベ
ルに保持され、このハイレベルの出力がコンデンサ4
b,抵抗4c,4dを介して入力バッファ用のトランジ
スタ4eのベースに供給され、このトランジスタ4eが
オンする。
During a normal time when the sensitivity switching signal SW is at a low level, the output of the NAND gate 4a is always held at a high level, and the output at this high level is the capacitor 4
It is supplied to the base of a transistor 4e for input buffer via b and resistors 4c and 4d, and this transistor 4e is turned on.

【0040】このとき、電源端子4fの+16Vの電圧
が抵抗4g,トランジスタ4eのコレクタ,エミッタに
印加され、トランジスタ4eのコレクタ電圧がOVのロ
ーレベルになる。
At this time, the voltage of + 16V at the power supply terminal 4f is applied to the resistor 4g and the collector and emitter of the transistor 4e, and the collector voltage of the transistor 4e becomes low level of OV.

【0041】さらに、トランジスタ4eのコレクタ電圧
が抵抗4hを介して出力制御用のトランジスタ4i,4
jのベースに並列印加され、トランジスタ4eのコレク
タ電圧がローレベルのときは、トランジスタ4iがオフ
してトランジスタ4jがオンする。
Further, the collector voltage of the transistor 4e is output through the resistor 4h to the transistors 4i, 4 for controlling the output.
When applied in parallel to the base of j and the collector voltage of the transistor 4e is at a low level, the transistor 4i turns off and the transistor 4j turns on.

【0042】そして、このトランジスタ4jのオンによ
り、電源端子4fの電圧が逆流防止用のダイオード4
k,充放電コンデンサ4l,トランジスタ4jのエミッ
タ,コレクタに印加され、コンデンサ4lが図中の極性
に充電される。
When the transistor 4j is turned on, the voltage at the power supply terminal 4f causes the backflow prevention diode 4 to operate.
k, the charging / discharging capacitor 4l, and the emitter / collector of the transistor 4j, so that the capacitor 4l is charged to the polarity shown in the figure.

【0043】また、コンデンサ4l,トランジスタ4j
の直列回路に並列に出力抵抗4mが設けられ、トランジ
スタ4jがオンするときは、出力抵抗4mの端子間に電
源端子4fの+16Vの電圧が生じ、この電圧が前述の
印加電圧VOFD =VaのOFD駆動パルスとしてCCD
1に供給される。
Further, the capacitor 4l and the transistor 4j
When the transistor 4j is turned on, the output resistance 4m is provided in parallel with the series circuit of the above, and a voltage of + 16V of the power supply terminal 4f is generated between the terminals of the output resistance 4m. This voltage is equal to the applied voltage V OFD = Va. CCD as OFD drive pulse
1 is supplied.

【0044】このとき、CCD1は+16Vの標準の印
加電圧VOFD により、光蓄積期間の感光領域Dが図2の
(b)の広い領域になり、高感度状態になる。
At this time, the standard applied voltage V OFD of + 16V causes the photosensitive area D of the CCD 1 in the light accumulation period to become the wide area shown in FIG.

【0045】つぎに、感度切換信号SWがハイレベルに
なる低感度時は、タイミング発生回路18から駆動部
3,4にハイレベルのタイミングパルスが供給される光
蓄積期間にナンドゲート4aの出力がローレベルにな
る。
Next, when the sensitivity switching signal SW is at high level and the sensitivity is low, the output of the NAND gate 4a is low during the light accumulation period in which the high-level timing pulse is supplied from the timing generation circuit 18 to the driving units 3 and 4. Become a level.

【0046】そして、このローレベルによりトランジス
タ4eがオフしてこのトランジスタ4eのコレクタ電圧
が+16Vのハイレベルになり、このハイレベルにより
トランジスタ4iがオンしてトランジスタ4jがオフす
る。
This low level turns off the transistor 4e to bring the collector voltage of the transistor 4e to a high level of + 16V. This high level turns on the transistor 4i and turns off the transistor 4j.

【0047】このとき、電源端子4fの+16Vがトラ
ンジスタ4iを介してコンデンサ4lの+16Vの充電
電圧に直列接続され、この直列接続により出力抵抗4m
の端子間の電圧が標準時より約+15V上昇し、CCD
1にOFD駆動パルスとして供給される印加電圧VOFD
がVaからVa+αに上昇する。
At this time, + 16V of the power supply terminal 4f is serially connected to the charging voltage of + 16V of the capacitor 4l via the transistor 4i, and the output resistance 4m is connected by this series connection.
The voltage between the terminals of the terminal rises about + 15V from the standard time,
Applied voltage V OFD supplied as an OFD drive pulse
Rises from Va to Va + α.

【0048】そして、印加電圧VOFD の上昇により、C
CD1は光蓄積期間の感光領域Dが図2の(c)の狭い
領域になり、光感度が通常時より低感度に可変設定され
る。この感度低下により撮影光量の過大が解消し、シャ
ッタ速度の可変範囲内で適正入射光量になる。
Then, as the applied voltage V OFD rises, C
In CD1, the photosensitive area D during the light accumulation period is a narrow area in FIG. 2C, and the light sensitivity is variably set to a lower sensitivity than in the normal case. Due to this decrease in sensitivity, the excessive amount of photographing light is eliminated, and the incident light amount becomes appropriate within the variable range of the shutter speed.

【0049】したがって、CCD1のシャッタ速度の可
変と光感度の可変との組合せにより、シャッタ速度を可
変するのみの場合より大幅に撮影の光量調整範囲が拡大
し、使用可能な撮影照度範囲が広がる。
Therefore, the combination of the variable shutter speed and the variable photosensitivity of the CCD 1 greatly expands the light quantity adjustment range for shooting and expands the usable shooting illuminance range as compared with the case where only the shutter speed is changed.

【0050】なお、印加電圧VOFD を可変してCCD1
の光感度を切換えるのみの場合より、シャッタ速度も可
変することによって撮影の光量調整範囲が大幅に拡大す
るのは勿論である。
The applied voltage V OFD is changed to change the CCD 1
It is needless to say that the range of light quantity adjustment for photographing is greatly expanded by changing the shutter speed, as compared with the case of only switching the light sensitivity.

【0051】そして、図1の構成が従来構成と異なる点
は、ほぼ、制御回路13に感度制御部24を付加し、こ
の制御部24の2値レベル変化する感度切換信号により
CCD1のOFD駆動パルスの電圧を可変するOFD駆
動部4をCCD駆動回路2に設けた点である。したがっ
て、安価かつ簡単な構成により、スミアの量の増大等の
不都合なく撮影の光量調整範囲が拡大し、使用可能な撮
影照度範囲が広がり、性能が大幅に向上する。
The configuration of FIG. 1 is different from the conventional configuration in that a sensitivity control section 24 is added to the control circuit 13 and the OFD drive pulse of the CCD 1 is changed by the sensitivity switching signal of the control section 24 which changes the binary level. The OFD drive unit 4 for varying the voltage is provided in the CCD drive circuit 2. Therefore, with a cheap and simple configuration, the light amount adjustment range for shooting is expanded without inconvenience such as an increase in the amount of smear, the usable shooting illuminance range is expanded, and the performance is greatly improved.

【0052】そして、前記実施例ではCCD1の光感度
を2段階に可変設定したが、3段階以上の多段階に可変
設定してもよい。また、各部の構成等は実施例に限定さ
れるものではなく、固体撮像素子が実施例と異なる転送
方式,構造の感度可変素子であってもよいのは勿論であ
る。
In the above embodiment, the photosensitivity of the CCD 1 is variably set in two steps, but it may be variably set in three or more steps. Further, the configuration and the like of each unit are not limited to the embodiment, and it goes without saying that the solid-state image sensor may be a sensitivity variable element having a transfer method and structure different from those of the embodiment.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下に記載する効果を奏する。撮影光量
(入射光量)及びシャッタ速度により判別した現在の撮
影照度状態に基づき、感度制御部24が撮像素子1の最
適光感度を決定し、この決定感度に可変設定する感度切
換信号を撮像素子1の駆動回路2に供給し、この駆動回
路2により撮像素子1の光感度を決定感度に可変設定
し、この感度の可変設定により、例えばシャッタ速度が
高速であるにもかかわらず撮影光量が過大になる高照度
時に撮像素子1の光感度が低減補正されて白つぶれが防
止される。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. The sensitivity control unit 24 determines the optimum light sensitivity of the image pickup device 1 based on the current image pickup illuminance state determined by the image pickup light amount (incident light amount) and the shutter speed, and a sensitivity switching signal variably set to this decided sensitivity is used as the image pickup device 1. To the driving circuit 2, and the driving circuit 2 variably sets the light sensitivity of the image pickup device 1 to the determination sensitivity. By this variability setting of the sensitivity, for example, even if the shutter speed is high, the photographing light amount becomes excessive. At high illuminance, the light sensitivity of the image sensor 1 is reduced and corrected, and white crushing is prevented.

【0054】したがって、シャッタ速度の可変と光感度
の可変との組合せにより、従来のシャッタ速度のみを可
変する場合より撮影の光量調整範囲を拡大して使用可能
な撮影照度範囲を広げることができる。
Therefore, by combining the variable shutter speed and the variable photosensitivity, it is possible to expand the light quantity adjustment range for shooting and the usable shooting illuminance range as compared with the conventional case where only the shutter speed is changed.

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

【図1】本発明のビデオカメラの1実施例のブロック図
である。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a video camera of the present invention.

【図2】(a),(b),(c)は図1のCCDの一部
の断面図,標準のポテンシャル図,感度低下時のポテン
シャル図である。
2 (a), (b) and (c) are a sectional view of a part of the CCD of FIG. 1, a standard potential diagram, and a potential diagram when sensitivity is lowered.

【図3】図1のCCD駆動回路に設けられたオーバフロ
ードレイン駆動部の詳細なブロック図である。
FIG. 3 is a detailed block diagram of an overflow drain driving unit provided in the CCD driving circuit of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 固体撮像素子としてのCCD 2 CCD駆動回路 5 オーバフロードレイン駆動部 24 感度制御部 1 CCD as a solid-state image pickup device 2 CCD drive circuit 5 overflow drain drive unit 24 sensitivity control unit

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年8月31日[Submission date] August 31, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0009[Correction target item name] 0009

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0009】そして、電子シャッタパルスが供給される
不要電荷掃出期間の長短により、例えばNTSC方式の
場合、シャッタ速度は被写体の明るさに応じて1/60
秒(1フィールド)〜その最高シャッタ速度の範囲で水
平走査期間単位で可変され、撮影光量が適正量になるよ
うに閉ループ制御でアイリスが自動制御される。なお、
シャッタ速度の下限は1/60秒であるが、上限はカメ
ラによって異なる
Due to the length of the unnecessary charge sweep period to which the electronic shutter pulse is supplied, for example, in the case of the NTSC system, the shutter speed is 1/60 according to the brightness of the subject.
The iris is automatically controlled by the closed loop control so that the photographing light amount becomes an appropriate amount in the range of seconds (1 field) to the maximum shutter speed in units of horizontal scanning period. In addition,
The lower limit of the shutter speed is 1/60 second, upper limit differ by the camera.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0012[Correction target item name] 0012

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0012】一方、可変速電子シャッタ機能による電子
的なアイリス制御の場合、光量調整範囲はシャッタ速度
の可変幅で決まり、例えばNTSC方式の場合、シャッ
タ速度の可変幅は前述したように1/60秒〜その最高
シャッタ速度である。そして、シャッタ速度の可変幅
を、計算し易いように1/60〜1/10000秒とす
ると、光量調整範囲は(1/10000)/(1/6
0)≒167(倍)として求まる。
On the other hand, in the case of electronic iris control by the variable speed electronic shutter function, the light amount adjustment range is determined by the variable range of the shutter speed. For example, in the case of the NTSC system, the variable range of the shutter speed is 1/60 as described above. Second to its highest
The shutter speed . When the variable range of the shutter speed is set to 1/60 to 1/10000 seconds for easy calculation, the light amount adjustment range is (1/10000) / (1/6).
0) ≈167 (times).

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体撮像素子の撮影出力により入射光量
に応じたアイリス信号を形成し、該アイリス信号により
適正入射光量のシャッタ速度を決定し、決定速度に応じ
て前記撮像素子のシャッタ制御タイミングを可変する可
変速電子シャッタ機能を備えたビデオカメラにおいて、 前記撮像素子を光感度が可変設定される感度可変素子に
より形成し、前記アイリス信号に基づく入射光量及び決
定されたシャッタ速度により撮影照度状態を判別し,判
別結果に応じた最適光感度を決定して光感度切換信号を
前記撮像素子の駆動回路に供給する感度制御部を備えた
ことを特徴とするビデオカメラ。
1. An iris signal corresponding to the amount of incident light is formed by the image pickup output of a solid-state image sensor, a shutter speed of an appropriate amount of incident light is determined by the iris signal, and shutter control timing of the image sensor is determined according to the determined speed. In a video camera having a variable speed electronic shutter function that is variable, the image sensor is formed by a sensitivity variable element whose light sensitivity is variably set, and a shooting illuminance state is set by an incident light amount based on the iris signal and a determined shutter speed. A video camera, comprising: a sensitivity control section for performing a determination, determining an optimum light sensitivity according to the determination result, and supplying a light sensitivity switching signal to a drive circuit of the image sensor.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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