JPS5917584B2 - 撮像装置におけるブル−ミング抑制装置 - Google Patents

撮像装置におけるブル−ミング抑制装置

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JPS5917584B2
JPS5917584B2 JP53161850A JP16185078A JPS5917584B2 JP S5917584 B2 JPS5917584 B2 JP S5917584B2 JP 53161850 A JP53161850 A JP 53161850A JP 16185078 A JP16185078 A JP 16185078A JP S5917584 B2 JPS5917584 B2 JP S5917584B2
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signal
blooming
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誠 三沢
直三郎 栗田
俊明 白神
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株式会社富士通ゼネラル
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、テレビジヨンカメラなどの撮像装置における
ブルーミング抑制装置に関するものである。
一般に、固体撮像素子や撮像管の一部に、強烈な光が照
射されると、発生した電荷が周辺にまで溢れ出し、実際
より大きな領域で見苦しい画像となる。
従来、このようなブルーミング抑制のため、つぎのよう
な対策が講じられていた。例えば、その第1は、固体撮
像素子(CCD等)を用いたものでは、隣接するCCD
の各エレメントの水平方向の間に、ブルーミングストツ
ブチヤンネルを設け、溢れ出た電荷を吸収する方法や、
CCDの駆動信号をアキユミユレーシヨンモードにする
方法であり、第2は、撮像レンズの絞りを、入射光量に
応じて自動的に開閉する手段を設ける方法であり、第3
は、撮像管(サチコン等)を用いたものでは、入射光量
に応じてビーム電流を制御するオート・ビーム・コント
ロール・システム(AutOBeamCOntrOls
ystem)を設ける方法であり、第4は、撮像素子の
前面に赤外カツトフイルタやフオトクロミツクガラスを
設ける方法等である。これらのうち、第1のブルーミン
グストツプチヤンネルを設ける方法やアキユミユレーシ
ヨンモードにする方法では、水平方向には若干の効果が
あるが、垂直方向にぱブルーミングストツプチヤンネル
を設けることができないので効果が薄い欠点があつた。
また、第2の絞りを設ける方法では、一部分の強い光量
のため、画面全体が一様に暗くなり、S/N比が劣化し
てブルーミングの生じていない領域が光量不足により見
苦しくなつたり、光量の急激な変化に追従できない欠点
があつた。さらに、第3のビーム電流を制御する方法は
、撮像管のみに適用でき、固体撮像素子には適用できな
い。第4の赤外カツトフイルタやフオトクロミツクガラ
スを設ける方法では、赤外カツトフイルタは赤外光のみ
を不透明にするものであり、可視領域の過大光に対して
は効果がなく、また赤外光においても第2の自動絞りの
方法と同じく暗い部分が見苦しくなる。このフオトクロ
ミックガラスは強い光のみ透過率を減衰させる効果はあ
るものの、紫外光にのみその特性を有し、また応答速度
が数分〜数10分と極めて遅い。本発明は、上述のよ−
うな従来の欠点を解決するためになされたもので、撮像
素子の前面に臨ませて、液晶の両面に透明な電極をマト
リクス状に配置してなる透過光量可変フイルタを設け、
強い光が入射するとそれを検出し駆動回路によつて該当
する領域の液晶にのみ電圧を印加して透過光を抑制する
ようにしたものである。
したがつて、画面内のある領域に、一定値以上の過大光
が入射すると、その場所に対応する液晶の透過率が入射
光量に応じて減少するか、または不透明になつて入射光
量を減衰させるため、ブルーミングが抑制されるととも
に、画面内の暗部も明部もともに認識できる状態になる
ものである。以下本発明の一実施例を図面に基き説明す
る。
1は、被写体で、この被写体1からの光線は、撮像レン
ズ2、後述する透過光量可変フイルタ3を通つて撮像素
子4に受光されて光電変換されるようになつている。
前記透過光量可変フイルタ3は、第2図に示すように、
透明ガラス板に複数本ずつ帯状の透明電極を付着させた
ものを2枚形成し、これらを互いに直交するようにして
液晶の両面より挾んでなるいわゆる液晶セルである。
電極数は、m行n列、一実施例として、6行8列とし、
これらのうち、垂直方向の電極(列側)をセグメントS
l,S2・・・・・・S8とし、水平方向の電極(行側
)をデジツトDl,D2・・・・・・D6と名付けるも
のとする。前記撮像素子4は、CCD,.BBDやMO
S型の固体撮像素子、撮像管などからなり、この出力端
には、プリアンプ5、プロセスアンプ6を経て映像信号
出力端子7が接続されている。また、プロセスアンプ6
の出力端には、過大入射光検出回路8、位置検出回路群
91,92・・・・・・98および透過光量可変フイル
タ3の駆動回路10が接続されている。すなわち、前記
過大入射光検出回路8は、クランプ回路1Lクリツプ回
路12およびバツフア回路13からなつている。なお、
前記プリアンプ5、プロセスアンプ6がすべて直流増巾
器にて形成される場合には、クランプ回路11は不要と
なる。前記位置検出回路群91,92・・・・・・98
は、それぞれ、アンド回路1411、単安定マルチバイ
ブレータ1511およびアンド回路1611を直列接続
したものをm(=6)行分並列にし、すべてをオア回路
171に接続してなり、これと同一回路92・・・・・
・98を含めてn(=8)列分並列に設けられている。
前記単安定マルチバイブレータ1511,1512・・
・・・・1518は、出力パルス巾t1が1フイールド
期間以上であつて、2フイールド期間未満の再トリカー
可能なものからなつている。また、18は、水平駆動パ
ルス(HDパルス)の入力端子で、この入力端子18に
は、出力パルス巾が1有効水平走査期間THの1/n(
=8)である単安定マルチバイブレータ191,192
・・・・・・198がn(=8)列接続され、それぞれ
、前記位置検出回路群91,92・・・・・・98に接
続されている。さらに、20は、垂直駆動パルス(VD
パルス)の入力端子で、この入力端子20には、出力パ
ルス巾が1有効垂直走査期間Tvの1/m(=6)であ
る単安定マルチバイブレータ211,212・・・・・
・216が順次m(=6)行分接続され、それぞれ前記
位置検出回路群91,92・・・・・・98のアンド回
路1411,1412・・・・・・1416,・・・・
・・およびアンド回路1611,1612・・・・・・
1616,・・・・・・に接続されている。つぎに、1
0は、増巾器からなる駆動回路で、この駆動回路10の
セグメントSl,S2・・・・・・S8のための入力端
子には、前記位置検出回路群91,92・・・・・・9
8が接続され、デジツトDl,D2・・・・・・D8の
ための入力端子には、前記単安定マルチバイブレータ2
11,212・・・・・・216が接続されている。
また、この駆動回路10の入力側には、前記クリツプ回
路12が接続されて増巾度制御信号が送られる。さらに
この駆動回路10の出力側には、前記透過光量可変フイ
ルタ3が接続されている。つぎに本発明の作用を説明す
る。
まず、第3図aに示すような垂直駆動パルスであるDパ
ルスをクロツク入力として最初の単安定マルチバイブレ
ータ211に送り込むと、第3図bに示すようなパルス
巾が1有効垂直走査期間Tvの1/m(=6)のパルス
A1を得る。
このパルスA1のQ出力により次の単安定マルチバイブ
レータ212が作動して第3図cに示すような同様のパ
ルスA2を得る。以下同様にしてパルスA3・・・・・
・A6を得る。これらのパルス信号Al,A2・・・・
・・A6は、駆動回路10を介して水平電極であるデジ
ツトDl,D2・・・・・・D6に電圧V。となつて順
次繰返し印加される。同時にこれらのパルス信号Al,
A2・・・・・・A6は、位置検出回路群91,92・
・・・・・98のアンド回路群にも加えられる。つぎに
、被写体1からの光線は、撮像レンズ2、透過光量可変
フイルタ3を通して撮像素子4で受光され光電変換され
る。この受光信号は、プリアンプ5、プロセスアンプ6
を経て映像信号となり、出力端子7へ送られるとともに
、クランプ回路11に送られる。このクランプ回路11
により黒レベルの固定された映像信号C中に、第3図1
のように、一部に過大入射光を含むものとする。すると
、適当なクリツプレベルが設定されたクリツプ回路12
によつて、過大入射光のみが検出され、波形整形のため
のバツフア回路13を通り、第3図jのような波形Dと
なる。すなわち、この信号は、映像信号に過大入力が入
つたときオン、他のときはオフとなる2値信号である。
つぎに、第3図eに示すような水平駆動信号であるHD
パルスが最初の単安定マルチバイブレータ191に入る
と、第3図fに示すような1有効水平走査期間THの1
/n(=8)のパルスB1を得る。
このパルスB1のO出力によりつぎの単安定マルチバイ
ブレータ192から第3図gのようなパルスB2が得ら
れ、以下同様にしてB3〜B8を得る。このようにして
得られた信号Al,A2・・・・・・A6、Bl,B2
・・・・・・B8および信号Dが、位置検出回路群91
,92・・・・・・98のアンド回路1411,141
2・・・・・・1416,・・・・・・に送り込まれ、
論理積出力Ell・・・・・・El6,・・・・・・,
E8l・・・・・・E86が得られる。
これらの論理積出力のうち、過大入射光が生じた領域に
相当するところにのみ、過大入射光によるパルスが生じ
る。この例では第3図1に示すように、セグメントS1
とデジツトD2の交差した領域に過大入射光があるとし
たから、第3図kのように、アンド回路1412にのみ
出力El2が生じ、他のアンド回路の出力はすべて零と
なる。つぎに、前記出力El2が、単安定マルチバイブ
レータ1512にトリガ信号として入力される。
この単安定マルチバイブレータ1512は、作動時間t
1が1フイールド期間以上2フイールド期間以下である
から、同一場所の過大光が生じている間は、順次再トリ
ガされて、第3図1に示すように連続した出力Fl2と
なる。この信号Fl2と前記単安定マルチバイブレータ
212の信号A2とがアンド回路161,で論理積がと
られ、第3図mに示すような信号Gl2が得られる。こ
の場合、過大光がセグメントS1上に数個所あつても、
相当する液晶すべてを不透明にするため、この信号Gl
2は、オア回路171を経て第3図nのような出力とな
り、駆動回路10で負電圧−VOとなつてセグメントS
1に印加される。他の位置検出回路92・・・・・・9
8には、第3図0・・・・・・Pのように出力がない。
このようにして、デジツトD2に電圧V。が印加された
とき、セグメントS1に負電圧−VOが印加され、他の
セグメントには印加されない。透過光量可変フイルタ3
としての液晶が、透明、不透明となる電圧の閾値をV。
と2V0との間になるように、VOを設定すれば、セグ
メントS1とデジツトD2とが交差した領域のみセグメ
ントとデジツトの電極間電圧が2V0となり、その部分
の液晶は不透明となり、他の領域は、電極間電圧がVO
か零で液晶は透明である。このようにして過大入射光の
入射した領域のみ液晶からなる透過光量可変フイルタ3
の透過光量を減少させブルーミングを抑制できる。
この方法によると、セグメントS1とデジツトD2とが
交差した領域の液晶には、この場所に過大光が入射して
いる間、テレビジヨンのフイールド周波数(NTSC方
式では60Hz)での交番電圧が印加されることになる
が、液晶の透過率の過渡応答は、この周波数に比して遅
いので、交番電圧が印加されている間ずつと不透明な状
態を保つている。つぎに、透過光量可変フイルタ3を構
成する液晶セルとしては、例えばDSM型のような透過
率に、透明と不透明の中間調の半透明を有するタイプの
ものを用いた場合には、第1図におけるクリツプ回路1
2の出力で、駆動回路10を構成する増巾器の増巾度を
制御することにより、過大入射光の光量に応じて液晶セ
ルからなる前記フイルタ3の透過率を連続的または段階
的に変化することができる。つぎに、第5図について他
の実施例を説明する。
前記第1図の実施例では、プロセスアンプ6からの映像
信号を分岐し、この中から過大入射光を検出し、この検
出信号で透過光量可変フイルタ3を制御するようにした
。そのため、液晶セルの透過率が明暗を繰返して一定に
落ち着くまでにやや時間を要することがある。これを防
止するため、第5図では、撮像レンズ2を透過した入射
光をハーフミラー22等によつて2光路に分岐し、一方
は、第1図と同様、透過光量可変フイルタ3を通して撮
像素子4にて受光し、他方は、撮像素子4とは別個に設
けた光電変換素子23にて受光するようにしたものであ
る。この光電変換素子23は、前記第2図の電極マトリ
クスと同じ数の素子が並設されて形成されている。この
光電変換素子23の出力は、第1図の場合と略同様の過
大入射光検出回路8′、過大入射光位置検出回路9′お
よび駆動回路10″で信号処理し、前記フイルタ3を構
成する液晶セルの透過率を変化させる。この方法によれ
ば、フイルタ3に対する入射光を直接制御することがで
きるので、速やかなブルーミング抑制がなされる。つぎ
に、前記第2図の実施例では、相隣るセグメントSl,
S2・・・・・・S8の間隙dを垂直方向に直線的に形
成したため、撮像素子4としてCCDなどの固体撮像素
子を用いると、不都合を生じることがある。
すなわち、CCD等の撮像素子では、その性質上過大入
射光によるブルーミングは主として垂直方向に生じる。
そのため、第2図において、電極のない間隙部分dに比
較的大面積の過大光が入ると、ブルーミングが垂直方向
に発生し、しかもこれらが同一列に並ぶため、重畳し合
つて強いブルーミングとなる。これを可能な限り少くす
るため、第4図のように、セグメントSl,S2・・・
・・・S8を、ジグザグに形成し、隙間dが垂直方向に
直線にならないようにする。このようにすれば、CCD
の同一列の垂直方向素子への入射光量が減少するため、
ブルーミングを最少限にできる。なお、ジグザグの程度
をあまり極端にすると、第1図における単安定マルチバ
イブレータ191,192・・・・・・198の作動時
間(THXT.(=8、)と大きくずれてしまい正確な
制御ができない場合が生じる。そのため、ジグザグまた
は蛇行の程度は必要最少限にすべきである。前記第1図
の実施例では、行電極としてのデジツトDl,D2・・
・・・・D6には、順次繰返してパルスAl,A2・・
・・・・A6を与えておき、列電極としてのセグメント
Sl,S2・・・・・・S8には、ブルーミングの領域
に対応するものにパルスHl,H2・・・・・・H8を
与えるようにした。
しかし、その逆に、セグメントSl,S2・・・・・・
S8には、順次繰返してパルスを与えておき、デジツト
Dl,D2・・・・・・D6にはブルーミングの領域に
対応するものにパルスを与えるようにしてもよい。前記
実施例では、列電極としてのセグメントSl,S2・・
・・・・S8の数をn=8本とし、行電極としてのデジ
ツトDl,D2・・・・・・D6の数をm−6本とした
がこれらに限られるものではないことは勿論である。
前記実施例では、テレビジヨンカメラに用いた場合につ
いて説明したので、制御用パルスとして垂直駆動パルス
と水平駆動パルスを用いた。
しかし、この制御パルスを他の回路により発生させるこ
とによつて、テレビジヨンカメラ以外のカメラにも応用
することができる。つぎに第6図以下の図面に基きさら
に他の実施例を説明する。
前記第2図の場合は勿論、第4図のジグザグ電極の場合
も、本質的には、垂直のセグメント群S1・・・・・・
と、水平のデジツト群D1・・・・・・とをマトリクス
状に交差して設けたものである。しかしながら、これに
限定されるものではなく、第6図または第7図に示すよ
うに、セグメント群Xl,X2・・・・・・Xl4と、
デジツト群Yl,Y2・・・・・・Yl4を水平ライン
に対しそれぞれ所定の角度α、βをもつて交差させるこ
とができる。一般に、撮像素子4は、水平方向に走査す
るので、電極の配列に角度を有するものでは、そのまま
第1図に示す回路を採用することができない。そのため
、第8図のように、位置検出回路群91,92−・・・
・・98の出力を、第6図や第7図に示すような領域に
該当する出力に変換するためのメモリを含む信号変換回
路24が挿入される。例えば、第2図の場合における領
域S3−D4が、第6図では、X5−Y6,X5−Y7
,X5−Y6およびX6−X7に該当するものとし、他
の領域についても同様にして、信号変換回路24から該
当する出力Zl,z2・・・・・・Zmを得る。また、
第7図の場合、第2図の領域S6D2が、第7図ではX
ll−Y8に該当するものとしたり、XlO−Y8,X
ll−Y7,Xll−Y6,Xl、−Y,およびXl2
−Y8に該当するものとしたりすることができる。なお
、第2図め領域と第6図や第7図の領域は必ずしも正確
には一致しないが、実用上は特に問題がない。しかし、
可能な限り正確にするには、第6図や第7図の升目を小
さくすればよいが、逆に電極相互間の隙間も増えるので
適当に設定される。以上の説明においては、信号変換回
路24により第1図の回路を用いて液晶セルの駆動を行
つたが、さらに第6図や第7図のような規則性のある模
様の液晶セルに対して、第1図とは別のデジタル回路に
より信号変換回路を用いずに液晶駆動用のゲート信号を
得ることも可能である。第6図および第7図では、第2
図における領域と置換するようにした。これは、撮像素
子4は水平に走査または電荷の転送が行なわれることに
よるものである。ここで、第9図に示すとともに、本出
願人がすでに提案した特願昭50−130818号によ
れば、撮像素子4を傾斜して配置し、斜めに転送する方
法がある。
これは、異なる数の電荷結合素子よりなる電荷結合素子
列を適宜配列して受光部を形成し、読み出し部との間に
幾何学的あるいは電気的な条件を整えるための読み出し
位相補正部を設け、順次所要の信号を読み出すようにし
たものである。そして、この斜め転送方法による撮像素
子と、第6図、第T図に示す液晶セル、または第2図に
示す液晶セルとを対応させることにより、同様にブルー
ミング抑制が行える。なお、本発明は、前記実施例にお
いて、撮像装置のブルーミングを抑制するため、液晶か
らなる透過光量可変フイルタの透過率を過大光の入射と
同時に自動的に制御する場合について説明した。
しかし、一定の場所に固定して使用する監視カメラのよ
うな場合にぱ、必ずしも自動的に制御する必要はなく、
モニターテレビジヨンの画面上にブルーミングが見出さ
れたときに、手動操作の切換え制御により、ブルーミン
グ抑制のための装置が作動するようにすることもできる
。本発明は上述のように、撮像素子に臨ませてマトリク
ス状電極を有する液晶からなる透過光量可変フイルタを
設け、過大入射光があると、その領域のみ液晶を不透明
か半透明にして入射光量を減衰せしめるようにした。
したがつて、過大入射光部分のみ制御されてブルーミン
グが抑制されるとともに、暗部のS/N比も劣化される
ことがなく、画面内の明部分と暗部分がともに認識可能
である。また、ブルーミング抑制の他、コメツトテール
減少、撮像管の焼付き防止にも効果的である。さらに、
垂直方向の電極間の間隙を直線以外の曲線にすれば間隙
におけるブルーミングを可及的に少くすることができる
。また、本発明はビジコン、プランビコン、サチコン、
カルニコン、シリコンビジコン、ニユービコン、イメー
ジオルシコン、イメージアイソコン、SEC管、エビコ
ン、エビトロンなどの撮像管及びCCD(フレーム転送
形、インターライン転送形)、BBD,.MOS..C
IDlフオトダイオードアレ一などの固体撮像素子等、
要旨を変更しない限りにおいてあらゆる撮像素子に適用
し得る。
ちなみに現在発表されている固体撮像素子であつて、本
発明に適用できるものには、次表のようなものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による撮像装置におけるブルーミング
抑制装置の一実施例を示すプロツク図、第2図は、透過
光量可変フイルタを形成する液晶の両面の電極をマトリ
クス状に配置した場合の拡大図、第3図は、第1図にお
ける各部の出力波形図、第4図は、電極の他の実施例の
拡大図、第5図は、過大入射光検出の他の実施例のプロ
ツク図、第6図および第7図は、マトリクス電極を斜め
に配置した場合の拡大図、第8図は、マトリクス電極を
斜めに配置した場合における制御用回路の要部のプロツ
ク図、第9図は、撮像素子を斜めに配置して斜め転送す
る方法の説明図である。 1・・・・・・被写体、2・・・・・・撮像レンズ、3
・・・・・・透過光量町変フイルタ、4・・・・・・撮
像素子、5・・・・・・プリアンプ、6・・・・・・プ
ロセスアンプ、7・・・・・・出力端子、8・・・・・
・過大入射光検出回路、91〜98・・・・・・過大入
射光の位置検出回路、10・・・・・・駆動回路、19
1〜198および211〜216・・・・・・単安定マ
ルチバイブレータ、23・・・・・・光電変換素子、2
4・・・・・・信号変換回路、D1〜八・・・・・・デ
ジツト(行電極)、S1〜S8・・・・・・セグメント
列電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被写体からの光線を受光した光電変換する撮像素子
    と、この撮像素子に臨設され互いに交差するm行n列の
    マトリクス状透明電極で液晶を挾んで形成された透過光
    量可変フィルタと、前記被写体からの過大入射光を検出
    する検出回路と、垂直走査期間の略1/mで順次列電極
    を切換える信号と、水平走査期間の略1/nで順次行電
    極を切換える信号と、前記過大入射光検出回路の出力信
    号との論理積によつて、過大入射光のマトリクス状電極
    に対応する領域を検出する位置検出回路と、この位置検
    出回路の出力により前記透過光量可変フィルタの該当す
    る領域を駆動する駆動回路とを具備してなることを特徴
    とする撮像装置におけるブルーミング抑制装置。 2 透過光量可変フィルタを形成する液晶は、過大入射
    光の有無によつて透明または不透明に制御するようにし
    た特許請求の範囲第1項記載の撮像装置におけるブルー
    ミング抑制装置。 3 透過光量可変フィルタを形成する液晶は、半透明タ
    イプを用い、過大入射光の光量に応じて透過率を連続的
    または段階的に制御するようにした特許請求の範囲第1
    項記載の撮像装置におけるブルーミング抑制装置。 4 被写体からの光線を撮像素子で光電変換し、それを
    信号処理して得られた映像信号から過大入射光の有無を
    検出し、その検出信号により透過光量可変フィルタの透
    過率を制御するようにしてなる特許請求の範囲第1項、
    第2項または第3項記載の撮像装置におけるブルーミン
    グ抑制装置。 5 被写体からの光線を撮像素子とは別に設けた光電変
    換素子で過大入射光の有無を検出し、その検出信号によ
    り透過光量可変フィルタの透過率を制御するようにして
    なる特許請求の範囲第1項、第2項または第3項記載の
    撮像装置におけるブルーミング抑制装置。 6 マトリクス電極のうち列電極相互間の間隙は、垂直
    方向に対して直線以外のわずかの曲線を有してなる特許
    請求の範囲第1項、第2項、第3項、第4項または第5
    項記載の撮像装置におけるブルーミング抑制装置。 7 マトリクス電極のうち、少なくとも行または列のい
    ずれか一方の電極群を順次傾斜して配置し、これらの電
    極間の交差する領域と、水平と垂直の電極間の交差によ
    る領域とを置換するための信号変換回路を、位置検出回
    路と駆動部との間に挿入してなることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項、第2項、第3項、第4項または第5
    項記載の撮像装置におけるブルーミング抑制装置。 8 斜め転送する撮像素子を用いてなる特許請求の範囲
    第1項、第2項、第3項、第4項、第5項または第7項
    記載の撮像装置におけるブルーミング抑制装置。
JP53161850A 1978-12-29 1978-12-29 撮像装置におけるブル−ミング抑制装置 Expired JPS5917584B2 (ja)

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