JPH11122540A - Ccd camera, controller for ccd camera and sensitivity adjustment method for ccd camera - Google Patents

Ccd camera, controller for ccd camera and sensitivity adjustment method for ccd camera

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Publication number
JPH11122540A
JPH11122540A JP9285571A JP28557197A JPH11122540A JP H11122540 A JPH11122540 A JP H11122540A JP 9285571 A JP9285571 A JP 9285571A JP 28557197 A JP28557197 A JP 28557197A JP H11122540 A JPH11122540 A JP H11122540A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ccd camera
pixels
binning
pixel
exposure time
Prior art date
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Pending
Application number
JP9285571A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideyori Oishi
英資 大石
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.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to JP9285571A priority Critical patent/JPH11122540A/en
Publication of JPH11122540A publication Critical patent/JPH11122540A/en
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a CCD camera that is capable of reading an image at a high speed with high S/N and the sensitivity adjustment method while keeping a luminous quantity of an image constant automatically at the selection of a binning pixel number. SOLUTION: The CCD camera 1 has a CCD 11 and a control section 12 and an electronic shutter and a binning function are controlled in response to an external control signal. A controller 2 of the CCD camera 1 is provided with an A/D converter 21 that converts image data photographed by the CCD 11 into digital data and a sensitivity control means 22 consisting of a control CPU 23, a memory 24 and an input output IF 25. The control CPU 23 obtains an exposure time to keep an apparent luminous quantity per one pixel in the photographed image constant by referring to a table stored in the memory 24 and provides an output of an electronic shutter control signal to the control section 12.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、CCDカメラに関
し、特に、高速撮影が可能なビニング機能を備えるCC
Dカメラに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CCD camera, and more particularly, to a CC camera having a binning function capable of high-speed photographing.
Related to D camera.

【0002】[0002]

【従来の技術】通常のCCDカメラでは、1画面を撮影
するのに1フィールド期間(1/60秒)かかる。これ
を高速化するために、複数の画素の輝度情報、すなわち
蓄積電荷を同時に読み出すことにより、解像度と引き換
えに画像全体の読み出し時間を短縮するビニング手法が
用いられている。
2. Description of the Related Art In a normal CCD camera, it takes one field period (1/60 second) to photograph one screen. In order to increase the speed, a binning method is used in which luminance information of a plurality of pixels, that is, accumulated charges are simultaneously read to shorten the time required to read the entire image in exchange for resolution.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】一般的なCCDでは、
各画素は、電荷読み出しと次の電荷読み出しの間に画像
情報である電荷を蓄積するため、電荷の蓄積期間すなわ
ち露光時間は、画面の更新期間であるフレームレートに
対応する。ビニング実行により、このフレームレートが
短縮化され、露光時間も短縮化されるが、画素からの電
荷転送の時間自体は短縮化されないので、例えば4(2
×2)画素を同時に読み出した場合でもフレームレート
は1/4まで短縮化できず、1/2程度の短縮化にとど
まる。この結果、露光時間は十分に短縮化されないた
め、ビニングにより見かけの1画素を構成する複数の画
素に蓄積された総電荷量は、ビニング前の個々の画素の
蓄積電荷量よりも多くなり、読み出された画像の1画素
当たりの電荷量、すなわち光量が増大し、撮像対象が十
分に明るい場合には、ビニングにより光量が飽和してし
まう場合があった。
In a general CCD,
Since each pixel accumulates charge as image information between the charge reading and the next charge reading, the charge accumulation period, that is, the exposure time corresponds to the frame rate which is the screen update period. By executing the binning, the frame rate is shortened and the exposure time is also shortened. However, since the charge transfer time itself from the pixel is not shortened, for example, 4 (2)
X2) Even when pixels are read out at the same time, the frame rate cannot be reduced to 4, but is reduced to about 1 /. As a result, since the exposure time is not sufficiently reduced, the total amount of charge accumulated in a plurality of pixels constituting one apparent pixel by binning becomes larger than the amount of accumulated charge of each pixel before binning, and the reading is performed. When the amount of charge per pixel of the output image, that is, the amount of light increases, and the imaging target is sufficiently bright, the amount of light may be saturated by binning.

【0004】この飽和を防ぐ技術としては、蓄積電荷の
加算を行う転送レジスタの飽和電荷量を個々の画素に比
べて大きくとる技術があるが、ビニング画素数を大きく
するには、転送レジスタの飽和電荷量を各画素の飽和電
荷量に比べて極端に大きくする必要があり、転送部分が
大型化してしまう。さらに、飽和電荷量を極端に大きく
すると、ビニング画素数が少ない場合には、転送レジス
タの飽和電荷量に比べて転送される実際の蓄積電荷量が
小さくなり、S/N比が劣化してしまう。したがって、
この技術は、ビニング画素数を可変にしたい場合には好
ましくない。
As a technique for preventing this saturation, there is a technique in which the saturation charge amount of the transfer register for adding the accumulated charges is made larger than that of each pixel. However, in order to increase the number of binning pixels, the saturation of the transfer register is increased. It is necessary to make the charge amount extremely larger than the saturation charge amount of each pixel, and the transfer portion becomes large. Further, when the saturated charge amount is extremely large, when the number of binning pixels is small, the actual accumulated charge amount to be transferred becomes smaller than the saturated charge amount of the transfer register, and the S / N ratio is deteriorated. . Therefore,
This technique is not preferable when it is desired to change the number of binning pixels.

【0005】これに対して、ビニング時にCCDが取得
する画像の光量そのものを抑える技術がある。例えば、
絞りなどを設置してCCDに入射する光量を制限する技
術、CCDの露光時間自体を制御する技術などがある。
このCCDの露光時間を制御する技術としては、画素の
電荷蓄積時間を制御する電子シャッターがあるが、従来
は、ビニング画素数を切り替える度に、手動かゲインコ
ントロールなどにより光量を調製しなおしていた。
On the other hand, there is a technique for suppressing the light amount of an image acquired by a CCD during binning. For example,
There are techniques for limiting the amount of light incident on the CCD by installing an aperture and the like, and techniques for controlling the exposure time itself of the CCD.
As a technique for controlling the exposure time of the CCD, there is an electronic shutter for controlling the charge accumulation time of a pixel. However, conventionally, every time the number of binning pixels is switched, the light amount is adjusted manually or by a gain control or the like. .

【0006】本発明は、上記の問題点に鑑みて、ビニン
グ動作時にビニング画素数を切り換えても自動的に画像
の光量を一定に保ちながら高速、高S/N比での画像読
み出しが可能なCCDカメラとその感度調整方法を提供
することを課題とする。
In view of the above problems, the present invention enables high-speed, high-S / N-ratio image reading while automatically keeping the image light amount constant even when the number of binning pixels is switched during the binning operation. It is an object to provide a CCD camera and a method of adjusting the sensitivity thereof.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明のCCDカメラ
は、2次元に配列された撮像画素からなるCCDを有
し、隣接する複数の画素の電荷を1画素の情報として同
時に読み出すビニング機能を備えるCCDカメラにおい
て、各撮像画素を制御してその露光時間である電荷蓄積
時間を変化させる電子シャッターと、ビニング画素数に
応じて電子シャッターの露光時間を制御して読み出し画
像の1画素に相当する撮像画素の蓄積電荷量の和を一定
以下に保つ感度制御手段と、を備えていることを特徴と
する。
The CCD camera of the present invention has a CCD consisting of two-dimensionally arranged image pickup pixels, and has a binning function for simultaneously reading out charges of a plurality of adjacent pixels as information of one pixel. In a CCD camera, an electronic shutter that controls each image pickup pixel to change the charge accumulation time as an exposure time, and an image pickup corresponding to one pixel of a read image by controlling the exposure time of the electronic shutter according to the number of binning pixels. And a sensitivity control unit for keeping the sum of the accumulated charge amounts of the pixels at a certain value or less.

【0008】これによれば、隣接する複数の画素の電荷
を1画素の情報として同時に読み出すビニング機能を実
行することにより、画面全体の読み出し時間、すなわち
フレームレートを短縮し、時間分解能を向上することが
できる。この際に、ビニングで同時に読み出した画素の
電荷を加算するため、そのままでは、CCDの電荷転送
路で電荷量、つまり画像の光量が飽和するおそれがあ
る。しかし、本発明では、ビニング画素数に応じて撮像
画面の見かけの1画素に相当する撮像画素の蓄積電荷量
の和が一定以下に保たれるよう電子シャッターを制御し
て各画素の電荷蓄積時間を変化させているので、撮影対
象物が十分に明るい場合でもビニングにより電荷が飽和
することがない。
According to this, by executing the binning function of simultaneously reading out the charges of a plurality of adjacent pixels as information of one pixel, the reading time of the entire screen, that is, the frame rate is shortened, and the time resolution is improved. Can be. At this time, since the charges of the pixels read out simultaneously by binning are added, the charge amount, that is, the light amount of the image may be saturated in the charge transfer path of the CCD as it is. However, according to the present invention, the electronic shutter is controlled so that the sum of the accumulated charge amounts of the imaging pixels corresponding to one apparent pixel of the imaging screen is kept to be equal to or less than a certain value in accordance with the number of binning pixels. Is changed, the electric charge does not saturate due to binning even when the photographing target is sufficiently bright.

【0009】また、本発明のCCDカメラ制御装置は、
外部からの制御信号によって隣接する複数の画素の電荷
を1画素の情報として同時に読み出すビニング機能と、
各前記撮像画素を制御してその露光時間である電荷蓄積
時間を変化させる電子シャッターの制御が可能なCCD
カメラを制御するCCDカメラ制御装置であって、設定
したビニング画素数に応じて電子シャッターの露光時間
を制御する制御信号を送出して、読み出し画像の1画素
に相当する撮像画素の蓄積電荷量の和を一定以下に保つ
感度制御手段を備えることを特徴とする。
Further, the CCD camera control device of the present invention comprises:
A binning function for simultaneously reading out the charges of a plurality of adjacent pixels as information of one pixel by an external control signal;
CCD capable of controlling an electronic shutter that controls each of the imaging pixels and changes the charge accumulation time that is the exposure time
A CCD camera control device for controlling a camera, the control device transmitting a control signal for controlling an exposure time of an electronic shutter according to a set number of binning pixels, and calculating a charge amount of an imaging pixel corresponding to one pixel of a read image. It is characterized by comprising sensitivity control means for keeping the sum below a certain value.

【0010】これによれば、ビニング機能及び電子シャ
ッターを外部から制御することが可能なCCDカメラを
用いて前述のCCDカメラと同様に、撮像画面の見かけ
の1画素に相当する撮像画素の蓄積電荷量の和が一定以
下に保たれるよう電子シャッターが制御され、各画素の
電荷蓄積時間を変化させるので、撮影対象物が十分に明
るい場合でもビニングにより電荷が飽和することがな
い。
[0010] According to this, similarly to the above-mentioned CCD camera, the accumulated charge of the imaging pixel corresponding to one apparent pixel of the imaging screen is obtained by using a CCD camera capable of externally controlling the binning function and the electronic shutter. The electronic shutter is controlled so that the sum of the amounts is kept below a certain value, and the charge accumulation time of each pixel is changed. Therefore, even when the object to be photographed is sufficiently bright, the charges are not saturated by binning.

【0011】これらのCCDカメラあるいはCCDカメ
ラ制御装置の感度制御手段は、メモリを有しており、メ
モリに記録された予め設定されたビニング画素数と露光
時間の対応テーブルあるいは対応関数を利用して電子シ
ャッターの露光時間を制御してもよい。
The CCD camera or the sensitivity control means of the CCD camera control device has a memory, and uses a correspondence table or a correspondence function between a predetermined number of binning pixels and an exposure time recorded in the memory. The exposure time of the electronic shutter may be controlled.

【0012】撮像画面の1画素に相当する撮像画素の蓄
積電荷量の和を一定にするための蓄積時間は、撮像対象
の光量やビニング数に応じて決まる。ビニング数に応じ
た蓄積時間を予め測定しておき、それらをテーブルある
いは関数形式で装置のメモリ上に蓄積しておいて、設定
されたビニング数に対応する蓄積時間を算出して電子シ
ャッターの制御に使用することで、ビニング数の変化に
対応して自動的に蓄積時間を変化させる制御が可能であ
る。
The accumulation time for keeping the sum of the accumulated charge amounts of the imaging pixels corresponding to one pixel of the imaging screen constant is determined according to the light quantity and the number of binning of the imaging target. The storage time corresponding to the number of binnings is measured in advance, and these are stored in the memory of the apparatus in a table or a function format, and the storage time corresponding to the set number of binnings is calculated to control the electronic shutter. , It is possible to control to automatically change the accumulation time in accordance with the change in the number of binning.

【0013】また、本発明のCCDカメラの感度調整方
法は、ビニング画素数に応じて、読み出し画像の1画素
に相当する撮像画素全体の蓄積電荷量の和が略同一とな
る電荷蓄積時間を予め設定されたビニング画素数と電荷
蓄積時間の対応テーブル又は対応関数から求めるステッ
プと、電子シャッターを制御して、各画素から上述のス
テップで求めた電荷蓄積時間に蓄積された電荷を読み出
すステップと、を備えていることを特徴とする。
Further, according to the sensitivity adjusting method of the CCD camera of the present invention, the charge storage time, in which the sum of the stored charge amounts of all the image pickup pixels corresponding to one pixel of the read image becomes substantially the same, is determined in advance according to the number of binning pixels. A step of obtaining from the correspondence table or the correspondence function between the set number of binning pixels and the charge accumulation time, and a step of controlling the electronic shutter to read out the charge accumulated in the charge accumulation time obtained in the above step from each pixel, It is characterized by having.

【0014】これによれば、画面の1画素に相当する全
画素から読み出された電荷の総和は、常に一定以下に保
たれる。
According to this, the total sum of the electric charges read out from all the pixels corresponding to one pixel on the screen is always kept below a certain value.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0016】図1は、本発明の一実施形態のブロック図
である。この装置は、画像を撮影するCCDカメラ1
と、CCDカメラ1の撮像動作を外部から制御するCC
Dカメラ制御装置2及びCCDカメラ1で撮影した画像
を表示及び/又は記録する表示/記録装置3からなる。
FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention. This device is a CCD camera 1 for taking images.
And a CC for externally controlling the imaging operation of the CCD camera 1
It comprises a D camera control device 2 and a display / recording device 3 for displaying and / or recording images taken by the CCD camera 1.

【0017】CCDカメラ1は、CCD11と制御部1
2からなる。このうちCCD11は、撮像画素を2次元
に配列した撮像素子であり、外部からのタイミング信号
により、隣接する複数の画素の蓄積電荷を同時に加算し
て出力するビニング機能と、画面の一部領域の画像情報
のみを有効画像情報として出力するサブアレイ機能と、
各画素の電荷蓄積時間を制御する電子シャッター機能を
備えている。制御部12は、この電子シャッター機能を
制御する電子シャッター制御信号を出力する電子シャッ
ター制御部13と、ビニング・サブアレイ機能を制御す
るタイミング信号を出力するビニング制御部14を備え
ており、外部からの制御信号に応じて動作する。
The CCD camera 1 comprises a CCD 11 and a control unit 1
Consists of two. Among them, the CCD 11 is an imaging element in which imaging pixels are two-dimensionally arranged, and a binning function for simultaneously adding and outputting accumulated charges of a plurality of adjacent pixels according to a timing signal from the outside, and a CCD function for a partial area of the screen. A sub-array function for outputting only image information as effective image information,
An electronic shutter function for controlling the charge accumulation time of each pixel is provided. The control unit 12 includes an electronic shutter control unit 13 that outputs an electronic shutter control signal for controlling the electronic shutter function, and a binning control unit 14 that outputs a timing signal for controlling the binning sub-array function. It operates according to the control signal.

【0018】CCDカメラ制御装置2は、CCDカメラ
1が撮像した画像データをデジタル変換するA/Dコン
バーター21と、CCDカメラ1の制御部12への制御
信号を送出する制御手段22を備える。この制御手段2
2は、CCD11の電子シャッターの動作タイミング等
を演算する制御CPU23と、この演算の基礎となるデ
ータあるいは演算式等が蓄積されたメモリ24と、撮影
パターン等のデータを外部から制御CPU23に伝達す
るための入出力インターフェース25からなる。
The CCD camera control device 2 includes an A / D converter 21 for digitally converting image data picked up by the CCD camera 1 and a control means 22 for sending a control signal to the control unit 12 of the CCD camera 1. This control means 2
Reference numeral 2 denotes a control CPU 23 for calculating the operation timing and the like of the electronic shutter of the CCD 11, a memory 24 in which data serving as a basis of the calculation or an arithmetic expression and the like, and data such as a photographing pattern are transmitted from the outside to the control CPU 23. Input / output interface 25.

【0019】ここで、図2を参照してCCD11のビニ
ング・サブアレイ動作について簡単に説明する。図2
は、撮像画素の配列を概略的に示した図である。このC
CD11には、507ライン×757列の画素が配列さ
れているが、このうち撮影に寄与する有効画素は、49
4ライン×656列の画素である。そして、ビニング・
サブアレイ動作時は、このうちの特定のDyライン×Dx
列の画素領域(以下、サブアレイ領域と呼ぶ)の画像情
報をn×n画素を見かけの一画素として、すなわち、
(Dy/n)ライン×(Dx/n)列の画素とみなして画
像情報を読み出す。
Here, the binning sub-array operation of the CCD 11 will be briefly described with reference to FIG. FIG.
FIG. 3 is a diagram schematically showing an arrangement of imaging pixels. This C
In the CD 11, pixels of 507 lines × 757 columns are arranged, and among these, effective pixels contributing to shooting are 49 pixels.
Pixels of 4 lines × 656 columns. And binning
During sub-array operation, a specific Dy line × Dx
The image information of a pixel area (hereinafter, referred to as a sub-array area) of a column is represented by n × n pixels as one apparent pixel, ie,
Image information is read out as pixels of (D y / n) lines × (D x / n) columns.

【0020】蓄積電荷の読み出しは、CCDの特徴であ
る電荷の自己転送機能を利用しているため、サブアレイ
領域の蓄積電荷のみを転送レジスタに取り出すことはで
きず、全画素を走査する必要がある。具体的には、画像
情報が不要な領域、つまり図2に示すサブアレイ領域の
上下の領域の蓄積電荷も一旦、水平転送レジスタに転送
され、その後で排出される。また、サブアレイ領域を含
むラインについては、垂直方向のビニングは、水平転送
レジスタに転送される際に電荷を加算することにより行
われる。そして、水平方向のビニングは、水平転送レジ
スタから各列の電荷を取り出し、その際に加算すること
で行われる。このとき、サブアレイ領域外の画素の蓄積
電荷は、画像出力とされることなく、排出される。
Since the readout of the stored charge utilizes the charge self-transfer function which is a feature of the CCD, only the stored charge in the sub-array area cannot be taken out to the transfer register, and all pixels need to be scanned. . Specifically, the accumulated charges in the area where the image information is unnecessary, that is, the areas above and below the sub-array area shown in FIG. 2 are also temporarily transferred to the horizontal transfer register and then discharged. In addition, for lines including the sub-array region, vertical binning is performed by adding electric charges when the lines are transferred to the horizontal transfer register. The horizontal binning is performed by taking out the electric charges of each column from the horizontal transfer register and adding them at that time. At this time, the accumulated charges of the pixels outside the sub-array region are discharged without being output as an image.

【0021】これらの画像情報が不要な部分の蓄積電荷
の転送は、画像情報が必要なサブアレイ領域の蓄積電荷
の読み出しに比べて大幅に短縮化することが可能ではあ
るが、その転送時間を0にすることはできない。したが
って、これらの不要領域の電荷転送や、ビニング時の電
荷加算のための電荷転送にある程度の時間が必要なた
め、これがオーバーヘッドとなって、ビニング機能によ
る見かけの画素数の変化に対するほどフレームレートは
短縮化されないことになる。この結果、露出時間をフレ
ームレートに一致させた場合は、(露出時間)×(見か
けの1画素に含まれる画素数)により決まる画素の受光
量が増加するので、見かけの画素の1個あたりに蓄積さ
れる電荷の総量は、ビニング画素数を増やすほど増加す
ることになる。このため、被写体が十分に明るい場合に
は、ビニング画素数を増やすことで受光量が必要以上に
増加して、転送路の飽和電荷量を越えてしまう場合が起
きていた。
The transfer of the stored charge in the portion where the image information is unnecessary can be greatly shortened as compared with the readout of the stored charge in the sub-array region where the image information is required, but the transfer time is reduced to 0. Can not be. Therefore, since a certain amount of time is required for charge transfer in these unnecessary areas and charge transfer for charge addition during binning, this becomes an overhead, and the frame rate increases as the apparent number of pixels changes due to the binning function. It will not be shortened. As a result, when the exposure time is made to match the frame rate, the amount of light received by the pixel determined by (exposure time) × (the number of pixels included in one apparent pixel) increases, so that one apparent pixel The total amount of accumulated charges increases as the number of binning pixels increases. For this reason, when the subject is sufficiently bright, an increase in the number of binning pixels causes an increase in the amount of received light more than necessary, which may exceed the saturation charge of the transfer path.

【0022】これを防ぐために、本実施形態では、電子
シャッターを用いてCCD11の画素の感度を調整して
いる。以下、その動作を図1、図3、図4を参照して具
体的に説明する。図3は、この感度調整のフローチャー
ト、図4は、露光方法のタイミングチャートである。
In order to prevent this, in the present embodiment, the sensitivity of the pixels of the CCD 11 is adjusted using an electronic shutter. Hereinafter, the operation will be specifically described with reference to FIGS. 1, 3, and 4. FIG. FIG. 3 is a flowchart of the sensitivity adjustment, and FIG. 4 is a timing chart of the exposure method.

【0023】図1に示されるように、ビニング画素数、
サブアレイ動作などの撮影パターンデータは、入出力イ
ンターフェース25を介して、CCDカメラ制御装置2
の制御CPU23に伝えられる(図3のS1)。この制
御CPU23には、CCDカメラ1の制御部12から現
在のCCDカメラ1のビニング画素数などの動作状態を
表す制御信号が送られてきている。さらに、CCD11
で取得した画像データをデジタル変換したA/Dコンバ
ーター21からその画像領域の輝度情報も送られてきて
いる。
As shown in FIG. 1, the number of binning pixels,
The photographing pattern data such as the sub-array operation is transmitted to the CCD camera controller 2 via the input / output interface 25.
(S1 in FIG. 3). To the control CPU 23, a control signal indicating an operation state such as the current number of binning pixels of the CCD camera 1 is sent from the control unit 12 of the CCD camera 1. Further, the CCD 11
The luminance information of the image area is also sent from the A / D converter 21 which has converted the image data obtained in step 1 into a digital form.

【0024】制御CPU23は、設定すべきビニング画
素数と現在のビニング画素数及び画像領域の輝度情報を
基にして、メモリ24に予め格納されたテーブルあるい
は演算式を参照して輝度が略同一となる露光時間を求め
る。このメモリ24に格納されたテーブルあるいは演算
式の詳細については、後述する。あわせて、その撮影パ
ターンでのフレームレートを求めて、各画素の露光時間
を先に求めた露光時間と一致させるための電子シャッタ
ーの動作タイミングを求める(同図S2)。
Based on the number of binning pixels to be set, the current number of binning pixels, and luminance information of the image area, the control CPU 23 refers to a table or an arithmetic expression stored in advance in the memory 24 and determines that the luminance is substantially the same. Exposure time is determined. Details of the tables or arithmetic expressions stored in the memory 24 will be described later. At the same time, the frame rate in the photographing pattern is obtained, and the operation timing of the electronic shutter for making the exposure time of each pixel coincide with the previously obtained exposure time is obtained (S2 in the figure).

【0025】そして、この動作タイミングをビニング動
作の制御信号とともに、CCDカメラ1の制御部12に
伝える(同図S3)。制御部12は、この制御信号をも
とに、電子シャッターを制御しながら、画像を取得する
(同図S4)。CCD11の各画素は通常、図4(1)
に示されるように、フレームレートに応じた露光タイミ
ング信号パルス間で電荷を蓄積記録する(この例では、
10ms)。しかし、本実施形態では、同図(2)に示
されるように、電子シャッター制御信号パルスがきた時
点でそれまで画素に蓄積されていた電荷を放出すること
により、電子シャッター制御信号パルスから露光タイミ
ング信号パルスの間の時間だけ電荷を蓄積することがで
きる。言い換えれば、露光時間をさらに短縮することが
できる。同図(2)の例では、露光タイミング信号パル
スから6msずらして電子シャッター制御信号パルスを
送出することで、それまでに蓄積された電荷がはき捨て
られ、この電子シャッター制御信号パルスから、次の露
光タイミング信号パルスまでの間の4msを露光時間に
設定している。
Then, the operation timing is transmitted to the control unit 12 of the CCD camera 1 together with the control signal of the binning operation (S3 in FIG. 3). The control unit 12 acquires an image while controlling the electronic shutter based on the control signal (S4 in FIG. 4). Each pixel of the CCD 11 is normally shown in FIG.
As shown in (1), charge is accumulated and recorded between exposure timing signal pulses corresponding to the frame rate (in this example,
10 ms). However, in the present embodiment, as shown in FIG. 2B, when the electronic shutter control signal pulse comes, the electric charge accumulated in the pixel is released, so that the exposure timing is changed from the electronic shutter control signal pulse to the exposure timing. The charge can be accumulated only for the time between signal pulses. In other words, the exposure time can be further reduced. In the example of FIG. 2B, by transmitting an electronic shutter control signal pulse shifted by 6 ms from the exposure timing signal pulse, the electric charge accumulated up to that point is discarded. The exposure time is set to 4 ms before the exposure timing signal pulse.

【0026】この結果、CCD11が出力する見かけの
1画素当たりの輝度はほぼ一定に保たれるので、ビニン
グ画素数の変化に自動的に露光時間が追従して、常に高
S/N比で高速の画像を取り込むことができる。
As a result, the apparent brightness per pixel output from the CCD 11 is kept substantially constant, so that the exposure time automatically follows the change in the number of binning pixels, and the speed is always high and the S / N ratio is high. Images can be captured.

【0027】本願発明者は、ビニング画素数を変化させ
たときの見かけの1画素当たりの光量の変化を測定し
た。測定は、LEDを光源として、CCDへの入射光量
の異なる二つの状態及び光源のないダーク状態の三つの
状態に対するそれぞれのビニング画素数における見かけ
の1画素あたりの輝度を比較したものである。表1及び
図5にその輝度変化の測定結果を示す。表2は、ビニン
グ画素数の変化に対する輝度の比を示している。
The inventor of the present application measured an apparent change in the amount of light per pixel when the number of binning pixels was changed. The measurement compares the apparent luminance per pixel in the number of binning pixels for two states with different amounts of light incident on the CCD and three states of a dark state without a light source using an LED as a light source. Table 1 and FIG. 5 show the measurement results of the luminance change. Table 2 shows the ratio of the luminance to the change in the number of binning pixels.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【表2】 画素数を多くするほど、輝度が増大し、その増大の比率
も大きくなっていることがわかる。したがって、フレー
ムレートに対して画素の露光時間をこの比率の逆数にあ
たるよう短縮すれば、受光量は同一になる。この露光時
間のフレームレートに対する短縮の比率を表3に示す。
ここで、単位は%である。
[Table 2] It can be seen that as the number of pixels increases, the luminance increases and the rate of the increase also increases. Therefore, if the exposure time of the pixel is reduced to the reciprocal of this ratio with respect to the frame rate, the amount of received light becomes the same. Table 3 shows the reduction ratio of the exposure time to the frame rate.
Here, the unit is%.

【0029】[0029]

【表3】 輝度変化に対するこの露光時間の対応をテーブルあるい
は関数の形式でメモリ24に予め格納しておくことで、
前述のようにビニング動作時の感度調整を自動的に行う
ことが可能である。
[Table 3] By storing the correspondence of the exposure time to the luminance change in the memory 24 in the form of a table or a function in advance,
As described above, the sensitivity adjustment at the time of the binning operation can be automatically performed.

【0030】また、入出力インターフェース25を介し
て、制御CPU23によりこのメモリ25に格納された
テーブルを書き換え可能にすれば、被写体の光波長に応
じて感度を調整することもできる。
If the table stored in the memory 25 can be rewritten by the control CPU 23 via the input / output interface 25, the sensitivity can be adjusted according to the light wavelength of the subject.

【0031】以上の説明では、CCDカメラとカメラ制
御装置が別々の装置の場合を例に説明したが、本発明の
感度調整装置をCCDカメラの制御部に組み込んでもよ
い。
In the above description, the case where the CCD camera and the camera control device are separate devices has been described as an example. However, the sensitivity adjustment device of the present invention may be incorporated in the control unit of the CCD camera.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、ビニング時の見かけの1画素当たりの受光量が常に
同一に保たれるよう電子シャッターによりその露光時間
を制御するので、常に高速で、高S/N比での画像取り
込みが可能となる。また、ビニング画素数変更に伴う絞
り調整などが不要になるので、操作性が向上する。
As described above, according to the present invention, the exposure time is controlled by the electronic shutter so that the apparent amount of received light per pixel at the time of binning is always the same. Thus, it is possible to capture an image at a high S / N ratio. In addition, operability is improved because it is not necessary to adjust the aperture according to the change in the number of binning pixels.

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

【図1】本発明の一実施形態のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention.

【図2】図1のCCDの画素領域の概略図である。FIG. 2 is a schematic view of a pixel area of the CCD of FIG. 1;

【図3】図1の装置の感度調整動作のフローチャートで
ある。
FIG. 3 is a flowchart of a sensitivity adjusting operation of the apparatus of FIG. 1;

【図4】図1の装置の露光動作のタイミングチャートで
ある。
FIG. 4 is a timing chart of an exposure operation of the apparatus of FIG.

【図5】ビニング画素数に対する輝度変化を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram illustrating a change in luminance with respect to the number of binning pixels.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…CCDカメラ、2…CCDカメラ制御装置、3…表
示/記録装置、11…CCD、12…制御部、21…A
/Dコンバーター、22…感度制御手段、23…制御C
PU、24…メモリ、25…入出力インターフェース。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... CCD camera, 2 ... CCD camera control device, 3 ... Display / recording device, 11 ... CCD, 12 ... Control part, 21 ... A
/ D converter, 22: sensitivity control means, 23: control C
PU, 24 ... memory, 25 ... input / output interface.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2次元に配列された撮像画素からなるC
CDを有し、隣接する複数の画素の電荷を1画素の情報
として同時に読み出すビニング機能を備えるCCDカメ
ラにおいて、 各前記撮像画素を制御してその露光時間である電荷蓄積
時間を変化させる電子シャッターと、 前記ビニング画素数に応じて前記電子シャッターの露光
時間を制御して読み出し画像の1画素に相当する撮像画
素の蓄積電荷量の和を一定以下に保つ感度制御手段と、 を備えるCCDカメラ。
1. A C comprising imaging pixels arranged two-dimensionally.
A CCD camera having a CD and having a binning function for simultaneously reading out charges of a plurality of adjacent pixels as information of one pixel, comprising: an electronic shutter for controlling each of the imaging pixels to change a charge accumulation time which is an exposure time thereof; A CCD camera comprising: a sensitivity control unit that controls an exposure time of the electronic shutter according to the number of binning pixels to maintain a sum of accumulated charge amounts of imaging pixels corresponding to one pixel of a readout image to be equal to or less than a certain value.
【請求項2】 前記感度制御手段は、メモリを有してお
り、前記メモリに記録された予め設定されたビニング画
素数と露光時間の対応テーブルあるいは対応関数を利用
して前記電子シャッターの露光時間を制御する請求項1
記載のCCDカメラ。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the sensitivity control unit has a memory, and uses a correspondence table or a correspondence function between a predetermined number of binning pixels and an exposure time recorded in the memory, or an exposure time of the electronic shutter. Claim 1 for controlling
The described CCD camera.
【請求項3】 外部からの制御信号によって隣接する複
数の画素の電荷を1画素の情報として同時に読み出すビ
ニング機能と、各前記撮像画素を制御してその露光時間
である電荷蓄積時間を変化させる電子シャッターの制御
が可能なCCDカメラを制御するCCDカメラ制御装置
であって、 設定したビニング画素数に応じて前記電子シャッターの
露光時間を制御する制御信号を送出して、読み出し画像
の1画素に相当する撮像画素の蓄積電荷量の和を一定以
下に保つ感度制御手段を備えるCCDカメラ制御装置。
3. A binning function for simultaneously reading out the charges of a plurality of adjacent pixels as information of one pixel by an external control signal, and an electron for controlling each of said imaging pixels to change a charge accumulation time which is an exposure time thereof. A CCD camera control device for controlling a CCD camera capable of controlling a shutter. The CCD camera control device transmits a control signal for controlling an exposure time of the electronic shutter according to a set number of binning pixels, and corresponds to one pixel of a read image. A CCD camera control device comprising sensitivity control means for keeping the sum of the accumulated charge amounts of the imaging pixels to be kept below a certain value.
【請求項4】 前記感度制御手段は、メモリを有してお
り、前記メモリに記録された予め設定されたビニング画
素数と露光時間の対応テーブルあるいは対応関数を利用
して前記CCDカメラの前記電子シャッターの露光時間
を制御する制御信号を送出する請求項3記載のCCDカ
メラ制御装置。
4. The electronic device of claim 1, wherein the sensitivity control means has a memory, and uses a correspondence table or a correspondence function between a predetermined number of binning pixels and an exposure time recorded in the memory. 4. The CCD camera control device according to claim 3, wherein a control signal for controlling an exposure time of the shutter is transmitted.
【請求項5】 2次元に配列された撮像画素からなるC
CDを有し、隣接する複数の画素の電荷を1画素の情報
として同時に読み出すビニング機能を備えるCCDカメ
ラの感度調整方法であって、 ビニング画素数に応じて、読み出し画像の1画素に相当
する撮像画素全体の蓄積電荷量の和が略同一となる電荷
蓄積時間を予め設定されたビニング画素数と電荷蓄積時
間の対応テーブル又は対応関数から求めるステップと、 電子シャッターを制御して、各画素から前記ステップで
求めた電荷蓄積時間に蓄積された電荷を読み出すステッ
プと、 を備えているCCDカメラの感度調整方法。
5. C comprising imaging pixels arranged two-dimensionally.
A sensitivity adjustment method of a CCD camera having a CD and having a binning function of simultaneously reading out charges of a plurality of adjacent pixels as information of one pixel, wherein an imaging corresponding to one pixel of a read image is performed according to the number of binning pixels. Obtaining a charge accumulation time in which the sum of the accumulated charge amounts of the entire pixel is substantially the same from a preset table or a correspondence function of the number of binning pixels and the charge accumulation time; Reading out the electric charge accumulated during the electric charge accumulation time obtained in the step.
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