JPS62281574A - カラ−テレビジヨンカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はカラーテレビジョンカメラに係・リ、特にフィ
ールド蓄積２行同時読み出しの同体撮像素牛を使ったカ
ラーテレビジョンカメラにおいて、低照度時のＳ／Ｈの
改善を好適に行ない高感度化を実現できるカラーテレビ
ジョンカメラに関する。

〔従来の技術〕

カラーテレビジョンカメラにおけるＳ／Ｎの改善（高感
度化）の実現方法としては、一般に以下のものがある。

（１）撮像素子の光電変換率、光利用率の向上を図る方
法。

（２）撮像素子および初段アンプの低雑音化を図る方法
。

（３）信号処理による雑音低減方法。

前記（３）の方法により高感度化を実現するには、たと
えば、ライン、フレーム（あるいはフィールド）間の相
関を利用した雑音低減装置が用いられる。なお、このよ
うな雑音低減装置を用いてカラーテレビジョンカメラの
高感度化を実現するものとしては、例えば特開昭５５−
１１６７８号公報記載のものなどが挙げられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、ライン相関を利用した雑音低減装置において、
十分なＳ／Ｎ改善の効果を得ようとする場合（こは、そ
の効果と相反して垂直方向の解像度が低下する。又、フ
レーム相関を利用した雑音低減装置においても、十分な
Ｓ／Ｎ改善の効果を得ようとすれば、その効果と相反し
て静止画の解像度劣化はないが、残像（動解像度の低下
）が目だっという弊害が生じる。

そこで、フレーム相関を利用した雑音低減装置において
、前記残像を改善するために、動き検出を行ない雑音低
減量を制御したのが、上記の特開昭５５−１１６７８号
公報などに記載のものである。

しかし、これらによって残像は改善されるが、その反面
、信号処理が複雑となり、これと相まってフレームメモ
リを使用するので回路規模が大きくなるという問題があ
った。これは、小型・軽量化カ要求されるテレビジョン
カメラとしては、大きな欠点になるものと考えられる。

なお、フレームメモリの代わりに、フィールドメモリを
使用した雑音低減装置は、フレームメモリを使ったもの
に比べ、メモリ容量が１／′２でかつ残像も半減するが
、ライン相関を利用したものと同様に垂直方向の解像度
が劣化するという問題があった。

本発明の目的は、比較的小規模の回路溝底により、上記
雑音低減装置と同等のＳ／Ｎ改善がなされ、かつ静止画
の解像度劣化もなく、残像も少ないカラーテレビジョン
カメラを提供することにある０ 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は、フィールド蓄積型２竹同時読み出しの固体
撮像素子を使ったカラーテレビジョンカメラにおいて、
低照度時（こ、該固体撮像素子をフレーム蓄積１行読み
出しへ切り換える制御回路と、該フレーム蓄積１行読み
出し時の各フィールド毎の該固体撮像素子の出力信号を
記録するフィールドメモリとを設け、前記低照度時に３
いでは、該固体撮像素子の出力１阿号と該フィールドメ
モリより読み出した１フィールド前の出力信号とから、
フィールド蓄積型２竹同時読み出し時と同様の映像信号
を合成することにより、達成される。

〔作用〕

本発明４こ８ける作用は、次の通りである。

ただし、説明を蘭略化するため、固体撮像素子としては
、直交４絵素配列のＭＯ８型撮像素子を想定し、各色信
号はそれぞれ別々の信号出力線から出力され、かつ、奇
数行からは第１．第２の色信号が、又、偶数行乃１らは
第３．第４の色信号が読み出されるものとする。

本発明は、テレビジョン信号のＳ／Ｎが、高照度時では
良好であり、反対に低照度時では劣化するという特質に
鑑みてなされたものである。

まｆ、テレビジョン信号のＳ／Ｎが良好な高照度時では
、固体撮像素子をフィールド蓄積モードで使用する４、
一方、テレビジョン信号のＳ／Ｎが劣化する低照度時に
おいては、該固体（ａ像累子をフィールド蓄積モードか
らフレーム蓄積モードに切り換えてフレーム８積モード
で使用する。

フレーム蓄積モードでは、該固体撮像素子をインターレ
ース駆動し、第１フィールドでは奇数行の光ダイオード
の電荷を、耳２フィールドでは偶数行の光ダイオードの
電荷を、１水平走査当り１行ずつ読み出す。（これに対
し、フィールド蓄積モードでは、１水平走査当り、奇数
行と鴨数行の２行の光ダイオードに蓄積された電荷を同
時に読み出す。）したがって、第１フィールドでは、第
１と４２の２つの色信号が、父、第２フィールドでは、
第３と第４の２つの色信号が、該撮像素子より読み出さ
れる。（これに対し、フィールド蓄積モードでは、各フ
ィールド毎に、全綴ｆ！、信号が読み出される。） なお、フレーム蓄積モードにおける冬画素の光ダ°イオ
ードに蓄積された電荷を読み出す速度等の条件は、フィ
ールド蓄積モードのそれと等しい。

この為に、各色信号に含まれる雑音量はフィールド蓄積
モードのそれと等しいが、その信号量は、蓄積時間が２
倍となり元ダイオードに蓄積される電荷量が２倍となる
為に、フィールド蓄積モードの２倍となる。したがって
、フレーム蓄積モードでは、各色信号のＳ／Ｎは、フィ
ールド蓄積モードに対し、６　ｄＢ改善される。

しかし、一般に、２つの色信号では、輝度信号の合成は
できるが、５ｗ、色信号及び色差信号の合成は不可能で
あるから、カラーテレビジョン信号の合成はできない。

したがって、本発明では、この問題を解決するために、
フィールドメモリを設け、フレーム蓄積モードにおいて
は、各フィールド毎に、固体撮像索子の出力信号をフィ
ールドメモリに書き込むと同時に、該フィールドメモリ
より前フィ−ルドの出力信号を読み出し、固体撮像素子
から得られる２つの色信号と共ｌこ、カラーテレビジョ
ン信号の合成に必要とされる色信号を得るよ°うにして
いる。

なお、その後の信号処理は高照度時（フィールド蓄積モ
ード）と同様である。

以上の結果、本発明によれば、低照度時（フレーム蓄積
そ−ド）において、静止画の解像度等の特性劣化なく、
残像もフレーム残像より多少太い程度において、はぼ６
　ｄＢのＳ／Ｎの改善（撮像素子の構成及び信号に依存
して多少異なる。）を竹なうことがでさる。なお、以上
では、直交４絵素配列ＭＯ３型撮イオ素子の場合を例に
とって本発明の詳細な説明したが、本発明はそれ以外の
固体撮像素子にも適用が可能であり、また同様の効果が
得られるものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面を用いて説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例を示すブロック図であ
る。

第１図において、１は固体撮像索子、２は固体撮像索子
１を脇部する献納回路、３．７は信号選択回路、４はフ
ィールドメモリ、５は信号振り分は回路、６は駆動回路
２と信号選択回路５，７とフィールドメモリ４と信号振
り分は回路５とを制御する制御回路、８は演算増幅回路
、　５０はゲインアップスイッチである。

以下、固体撮像索子として、筆２図に示す４絵素直交配
列の’ＶｒＯＳ型周体撮像累子を用いた場合を例にとっ
て、本実施例の句作を綬明する。な３、第２図１こおい
て、９は水平走査回路　ＩＱはインターレース回路、１
１．は垂直走査回路、１２はＭＯＳスイッチ、１６は光
ダイオードである。

また、図中、Ｃｍ、Ｌｎは撮像素子ζこおい゛Ｃｍ番目
の列及びｎ番目の行であることを表わす（ｍ。

ｎは、正の１１の まず、高照度時、すなわち信号量が十分大きく、かつテ
レビジョン信号のＳ／Ｎが良好な時ｌこは、固体撮像素
子を、）・イールド蓄積２竹同時読み出しモードで駆動
する。フィールド４績２行同時読み出しモード時の読み
出しクロック（水平主査回路９の出力クロック）と固体
撮像素子の各出力信号との１力係を模式的に第３図に示
す。第５図において、１４は、漂み出しクロック、　１
５．１６．１７．１８はそれぞれＷ、　Ｙｅ、　ｃｙ、
　Ｇ信号である。

信号選択回路７は、制御回路６からの指令に基づいて、
固体撮像索子１から出力されるＷ信号。

Ｙｅ倍信号Ｃｙ倍信号びＧイぎ号を込択し、これらの信
号を演算増幅回路８に供給する。演算増幅回路８では、
Ｗ信号、　Ｙｅ倍信号Ｃｙイざ号、Ｇ（ざ号から、たと
えば以下に示す様なマトリクス処理を行ない輝度信号（
ト）、赤信号α０．緑信号（６）、ｖｉａ号（Ｂ）を合
成する。

Ｂ＝Ｗ−Ｙｅ＋Ｃｙ−Ｇ　　　Ｉ 次に、使用者がゲインアップスイッチ５０をオン状態に
し、該スイッチ５０からオン信号が制御回路６へ供給さ
れる低照度時、すなわちテレビジョン信号のＳ／Ｎが劣
化した時には、固体撮像素子１を、フレーム蓄積１行読
み出しモードで＠動じ、第１フィールドでは奇数行の元
ダイオードから、又、第２フィールドでは偶数行の光ダ
イオードから、電荷を読み出す。このフィールド蓄積２
竹同時読み出しモードからフレーム蓄積１行読み出し七
−ドへの切換えは、制御回路６からの指令に応答する駆
動回路２によって行なわれる。

このフレーム蓄積１行読み出しモードにおいて、固体撮
像素子１から出力された各色信号は、信号選択回路３及
び７に供給される。信号選択回路３では制御回路６から
の指令に基づいて供給された色信号から、電荷が読み出
されている信号を選択し、フィールドメモリ４に供給す
る。

第４図は、信号選択回路５におけるｉ１フィールドでの
各信号のタイミングチャートを示したものであり、１９
．２１．２５．２５はそれぞれＷ、Ｙｅ、Ｃ）’。

Ｇ信号、　２０．２２．２４．２６はＷ、　Ｙｅ、　ｃ
ｙ、　Ｇ信号それぞれのサンプリングパルス（制御回路
６の出力パルス）、２７は信号選択回路５の出力信号を
示す。

ただし、第４図において、各色信号は、サンプリングパ
ルスがハイレベルのとき番こ、サンプリングされる。す
なわち、第１フィールドでは、Ｗ信号及びＣｙ倍信号、
信号選択回路３から出力され、フィルドメモリ４に供給
される。また、第２フィールドでは、同様にして、Ｙｅ
信号とＧ信号がフィールドメモリ４に供給される。

フィールドメモリ４では、信号選択回路３より供給され
る各色信号を書き込むと同時に、１フィールド前のデー
タを読み出し、信号振り分は回路５に供給する。信号撮
り分は回路５では、フィールドメモリ４から２つの色信
号が時分割で供給されるため、制御回路６の指令に基づ
いて、これら２つの色信号を撮り分け、信号選択回路７
に供給する。

第５図は、信号選択回路７における第１フィールドでの
各信号のタイミングチャートを示したものであり、２８
．２９．５０．３１は信号振り分は回路５より供給され
た信号を、３２．３３．３４．５５は固体撮像素子１よ
り供給された信号を、３６．５７．５８．３９は信号選
択回路７の出力信号をそれぞれ示したものである。

信号選択回路７では、第５図に示す様に、信号振り分は
回路５より供給されたイｉｆ号からは、Ｙｅ信号２９．
Ｇ信号３１を、固体撮像素子１より供給された信号から
は、Ｗ信号３２．Ｃｙ信号３４を、制御回路６の指令に
基づいてそれぞれ選択し、出力する。

又、第２フィールドにおいても、同様にして、第５図３
６〜３９と同様の信号が出力される。

したがって、フレーム蓄積１行読み出しモードにおいて
も、フィールド蓄積２竹同時耽み出しモードと同様の信
号が演算増幅器８に供給される。

ところで、フレーム蓄積モードにおいては、前述した様
に信号量は２倍となるが、各信号に含まれるノイズ量は
ほぼ変化しない。このために、不実施例では、各色信号
のＳ／Ｎおよそ６　ｄＢ程度改善される。したがって、
これらの色信号の合成よＶ）　ナルカラーテレビジョン
信号のＳ／Ｎも同程度改善されることになる。又、本実
施例では、上述の通り、フレーム蓄積モードにおいては
、　残像がフレーム残像より多少瑠加することになるが
、フィールド蓄積モードと同様の信号が得られるために
、解像度等の特性の劣化が生じることはない。

第６図は、本発明の第２の実施例を示すブロック図であ
る。本実施例は、第１の実施例において、フィルド蓄積
モードとフレーム蓄積モードとの切り換えをゲインアッ
プスイッチ５０の手動作で行なっていたのを自動的ζこ
切りかわる様に構成した点が異なる、 第６図において、４０はＡＧＣ機能を有する演算増幅回
路、４１はモード判別回路、４２はＡＧＣ検波回路であ
る。なお、第１図と同一または同等部分については、同
一の符号で示し、その動作の説明を省略する。

演算増幅回路４０では、カラーテレビジョン（８号の生
成に必要とされる輝度信号及び色差信号等を演算増幅回
路８より供給された信号により生成する。演算増幅回路
４０より出力された輝度信号はＡＧＣ検波回路４２〔こ
供給される。ＡＧＣ検波回路４２では、輝度信号を検波
し、該検波電圧を演算増幅回路４０及びモード判別回路
４１に供給する。この納果、演算増幅回路４０では、該
検波電圧に応じて、輝度信号及び色差信号の利得を制御
するようになる。すなわち、演算増幅回路４０とＡＧＣ
検波回路４２は制御ループを構成し、輝度信号が規定レ
ベルよりも低くなった時には、輝度信号と色差信号の利
得を増加し、各信号のレベルを一定に保つように働く。

モード判別回路４１では、低照度時、前記検波電圧が予
め設定した第１のしきい値レベルよりも低くなった場合
には、制御回路乙にその旨の信号を−送る。又、逆に照
度が上がり、前記検波に圧が予め設定した第２のしきい
値レベルよりも高くなった場合には、制御回路６にその
旨の信号を送る。

この結呆、制御回路６は、モード判別回路４１からのイ
ぎ号に応答して、第１図に関して説明したように、各回
路２，５，５．７及びフィールドメモリ４をフレーム蓄
積モードまたはフィールド蓄積モードに対応できるよう
に制御する。なお、前記第２のシキい値レベルは、モー
ドがフレーム蓄積モードに切り換わって信号量が増大し
たときの検波電圧より高く設定され、フレーム蓄積モー
ドに切り換わった直後に、再びフィールド蓄積モードに
もどるのを防げる（見損防止）値となっている。

以上の説明から明らかなように、この男２の実施例によ
れば、＄１の実施例と同様の効果が得られると共に、モ
ード切り換えの手間を省略できる効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、比較的小規模の回路構成により、解像
度等の緒特性の劣化がなく、またフレーム残像程度の残
像で、映像信号のＳ／Ｎをほぼ６ｄＢ改善できるので、
カラーテレビジョンカメラを高感度化する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例のブロック図、第２図
は、第１図の固体撮像素子の一例を示す構成図、第３〜
５図は、第１の実施例の動作を説明する為のタイムチャ
ート、第６図は、本発明の渠２の実施例のブロック図で
ある。 １・・・固体撮像素子　　２・・・、駆動回路３．７・
・・信号選抗回路 ４・・・フ・ｆ−ルドメモリ ５・・・信号撮り分は回路 ６・・・制御回路　　　　Ｓ・・・演算；゛Ｎ１嘔回路
９・・・水平走査回路　　１０・・・インターレース回
路１１・垂直走査回路　　１２・・Ｖｒ　ＯＳスイッチ
１３・・光ダイオード　　１０・・演算増幅回路４１・
・・モード判別回路　４２・・・ＡＧＣ検波回路５０・
・・ゲインアップスイッチ 代理人　弁理士　小　川　勝　男− 聞１図 しＩ　　　　Ｌ２　　　　　　　　　　　　　乙損　　
　　　Ｃ凱ｆぜ　Ｃ密す２４５図 Ｗ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　１５　　ＬｚＭ＋Ｉ　　（Ｌ２Ｈ＋ｓ　　）Ｙｅ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｉ
Ｇ　　Ｌｚｎ＋ｚ　　ＣＬ１ｎ＋ｚ　　）（、”　Ｌｚ
ｎ＋ｚ　ＩＬｚｎ＋ｔ　ｌ」Ｈ本主Ｐ遍」シ２７ 閉５図 手続補正書（自発）　　　ト 事件の表示 昭和６１　年特許願第１２５３９５　　号発明の名称 カラーテレビジョンカメラ 補正をする者 １トｆ１とｖ）１９１を今　特許出願人２　　　　　＋
ｊＮ　　　　　　　’　Ｓ　Ｉ　ＯｉノＩ　式　会　ｔ
ｌ　　　　　口　　　立　　　製　　　作　　　所（嫌
か１名） 代　　　理　　　人 補正の対象　明細書の発明の詳細な説明の橢（１）　　
明細書第１０頁第１８行〜第１１頁第１行の（１）Ｙ−
（Ｗ＋−Ｙ、＋Ｃｙ＋Ｇ）／８］ 」 以　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フレーム蓄積１行読み出しが可能なフィールド蓄積
   ２行同時読み出しの固体撮像素子と、前記固体撮像素子
   を駆動する駆動手段と、 フレーム蓄積１行読み出し時、前記固体撮像素子より出
   力される信号を記録するフィールドメモリと、 フィールド蓄積２行同時読み出し時には前記固体撮像素
   子の出力のみから、フレーム蓄積１行読み出し時には該
   固体撮像素子の出力及び前記フィールドメモリより読み
   出した１フィールド前の該固体撮像素子の出力から映像
   信号を合成する演算増幅手段と、 前記駆動手段、前記フィールドメモリ及び前記演算増幅
   手段を同期されて制御する制御手段とを具備し、 高照度時にはフィールド蓄積２行同時読み出し、低照度
   時にはフレーム蓄積一行読み出しを行ない、映像信号を
   合成することを特徴とするカラーテレビジョンカメラ。 ２、前記低照度時は、ゲインアップスイッチのオン信号
   に基づいて判別されることを特徴とする前記特許請求の
   範囲第１項記載のカラーテレビジョンカメラ。 ５、前記低照度時は、前記映像信号の輝度信号を検波し
   、該検波電圧に基づいて判別されることを特徴とする前
   記特許請求の範囲第１項記載のカラーテレビジョンカメ
   ラ。