JPH069265U - Ｃｃｄ撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 必要に応じてＣＣＤを解像度優先から感度優
先に切換えれるようにし、Ｓ／Ｎを劣化することなく、
高解像度と高感度の両方の要求を満足させる。 【構成】 感度上昇補正の指令によりＣＣＤ１の出力部
１６に供給する水平リセットパルスを間引き，ＣＣＤ１
の水平方向の各１画素の蓄積電荷を複数画素ずつ合成し
て出力させる水平リセット制御部２と、感度上昇補正の
指令によりサンプリングパルスが間引かれ，出力部１６
の各合成電荷により映像信号を形成するサンプリング部
７とを備える。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、撮像素子としてＣＣＤを用いたテレビカメラ等のＣＣＤ撮像装置に 関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、テレビカメラ等のこの種ＣＣＤ撮像装置は、転送方式によらず、蓄積電 荷を１画素ずつＣＣＤから読出して映像信号の水平方向の各１画素を形成する。

【０００３】

【考案が解決しょうとする課題】

前記従来のＣＣＤ撮像装置においては、ＣＣＤの水平方向の画素数を増やせば 解像度が上がることになるが、反面、１画素あたりの面積が小さくなってＣＣＤ の感度が低下する。 すなわち、ＣＣＤの高解像度と高感度とは相反する要求であり、両方を満足す ることは非常に難しい。

【０００４】 そして、高感度化はとくに低照度時に必要であり、従来は、ＣＣＤの感度を上 げる代わりに回路ゲインを上げて低照度に対処しているが、この場合、映像信号 のＳ／Ｎが回路ゲインの上昇に伴って劣化する問題点がある。 本考案は、必要に応じてＣＣＤを解像度優先から感度優先に切換えられるよう にし、Ｓ／Ｎを劣化することなく、高解像度と高感度の両方を満足させることを 目的とする。

【０００５】

【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、本考案のＣＣＤ撮像装置においては、感度上昇 補正の指令によりＣＣＤの出力部に供給する水平リセットパルスを間引き，ＣＣ Ｄの水平方向の各１画素の蓄積電荷を複数画素ずつ合成して出力させる水平リセ ット制御部と、感度上昇補正の指令によりサンプリングパルスが間引かれ，出力 部の各合成電荷により映像信号を形成するサンプリング部とを備える。

【０００６】

【作用】

前記のように構成された本考案のＣＣＤ撮像装置の場合、感度上昇補正の指令 がなければ、水平リセット制御部からＣＣＤに水平リセットパルスが正常に供給 され、水平方向の各１画素の蓄積電荷が１画素ずつＣＣＤの出力部から読出され る。

【０００７】 また、感度上昇補正の指令がないと、サンプリング部のサンプリングパルスも 正常に発生し、前記出力部から読出された各１画素の蓄積電荷が１画素ずつサン プリングされて映像信号の各画素を形成する。 一方、感度上昇補正の指令が発生するときは、この指令により水平リセットパ ルスが間引かれ、水平方向の蓄積電荷が複数画素ずつ合成してＣＣＤの出力部か ら読出される。

【０００８】 また、感度上昇補正の指令によりサンプリングパルスも間引かれ、前記出力部 から読出されてサンプリングされた各合成電荷により映像信号の各１画素が形成 される。 そのため、感度上昇補正の指令時はＣＣＤの蓄積電荷が複数画素ずつ合成され て感度が上昇する。

【０００９】 したがって、低照度撮影時等に感度上昇指令によりＣＣＤの解像度は低下する がその感度が上昇し、解像度優先から感度優先に切換わり、Ｓ／Ｎを劣化するこ となく、高解像度と高感度の両方の要求を満たすことができる。

【００１０】

【実施例】

１実施例について、図１ないし図４を参照して説明する。 図１は撮影照度に応じて自動的に感度上昇補正を指令する場合の構成を示し、 同図において、１は撮影素子としての２相駆動のＣＣＤ、２はＣＣＤ１に水平転 送用の水平リセットパルスを供給する水平リセット制御部であり、水平リセット パルス発生器３、セレクタ４，５および分周器６からなる。

【００１１】 ７はＣＣＤ１から読出された蓄積電荷が供給されるサンプリング部であり、２ 重相関サンプリング回路（ＣＤＳ回路）により形成されている。８はサンプリン グ部７にサンプリングパルスを供給するサンプリング制御部であり、サンプリン グパルス発生器９，セレクタ１０，１１及び分周器１２からなる。

【００１２】 １３はＣＣＤ１の撮像面の近傍に設けられた光量検出器であり、ｃｄｓ等の光 センサからなる。１４は検出器１３に接続された指令出力部であり、低照度撮影 時にセレクタ４，５，１０，１１に感度上昇の指令を出力する。 そして、ＣＣＤ１は図２の（ａ）に示すフロ−ティングディフュ−ジョン構成 の水平転送部１５を備える。

【００１３】 この水平転送部１５は画素毎（チャンネル毎）に転送ゲ−トＧ１，Ｇ２の電極 が設けられるとともに、出力部１６にリセットゲ−トＲＧ，出力ゲ−トＯＧの電 極が設けられている。

【００１４】 さらに、出力部１６にはリセットドレインＲＤ，フロ−ティングディフュ−ジ ョンＦＤを有するリセット（放電）用ＭＯＳトランジスタＱａ及びフロ−ティン グディフュ−ジョンＦＤにゲ−トを接続した出力（検出）用ＭＯＳトランジスタ Ｑｂが設けられ、このトランジスタＱｂはソ−スフォロワに接続構成され、ソ− スにＣＣＤ１の出力端子ＯＵＴが接続されている。 なお、図２の（ａ）のＶ_DDはバイアス電源端子、ＲｓはトランジスタＱｂのソ −ス抵抗である。

【００１５】 そして、図示省略されたクロック発生部から転送ゲ−トＧ１，Ｇ２に図３の（ ａ），（ｂ）に示す２相のクロックパルスφＨ１，φＨ２が供給され、この供給 により受光部或いは蓄積部の各チャンネルから水平転送部１５に読出された１水 平走査の各画素の蓄積電荷が図２の（ａ）の右から左へ順に転送される。 一方、検出器１３がＣＣＤ１の撮影照度を監視し、検出器１３から指令出力部 １４に撮影照度に比例した検出出力が供給される。

【００１６】 さらに、指令出力部１４は検出出力とスレッシュホ−ルドレベルとしての基準 値とを比較し、検出出力が基準値以上になる明るい通常の撮影時はその出力がハ イレベルに保持され、感度上昇補正の指令を出力しない。

【００１７】 そして、この指令が出力されない通常の撮影時は、制御部２のセレクタ４，５ 及びサンプリング部８のセレクタ１０，１１がいずれもノ−マル接点αに保持さ れ、制御部２からＣＣＤ１に発生器３のリセットパルスφＲがそのまま供給され る。 このリセットパルスφＲは図３の（ｃ）に示すようにクロックパルスφＨ１に 同期して各１画素の電荷転送毎に発生し、水平転送部１５のリセットゲ−トＲＧ に印加される。

【００１８】 このとき、バイアス電源等に接続されたリセットドレインＲＤからリセットゲ −トＲＧを介してフロ−ティングディフュ−ジョンＦＤにリセット電荷が注入さ れ、図２の（ｂ）に示すようにディフュ−ジョンＦＤがドレインＲＤの電位Ｖ_RD にリセットされる。

【００１９】 そして、リセットパルスφＲが消失すると、クロックパルスφＨ１，φＨ２に より水平方向の各画素の蓄積電荷が左側に転送されて移動し、水平転送部１５の 各部の電位は図２の（ｃ）の状態に移行する。 なお、図２の（ｂ），（ｃ）は同図の（ａ）の電位（ポテンシャル）を示し、 斜線は電荷の存在を示す。

【００２０】 また、電荷の転送移動により最左端の１画素分の蓄積電荷がフロ−ティングデ ィフュ−ジョンＦＤを介してトランジスタＱｂに転送され、このトランジスタＱ ｂから出力端子ＯＵＴを介してサンプリング部７に読出される。 そして、リセットパルスφＲとクロックパルスφＨ１，φＨ２に基づく前記の 転送と読出しとが周期的にくり返され、出力端子ＯＵＴに水平方向の各１画素の 電荷が順に読出される。

【００２１】 このとき、出力端子ＯＵＴの電位Ｖ_OUT は図３の（ｄ）の，，に示すよ うに、読出された各画素の電荷に応じて変化する。 さらに、通常の撮影時はセレクタ１０，１１がノルマ接点αに保持されるため 、制御部８からサンプリング部７に発生器９の２相の出力パルスがサンプリング パルスＳＨ１，ＳＨ２として供給される。

【００２２】 この両パルスＳＨ１，ＳＨ２は図３の（ｅ），（ｆ）に示すように、フロ−テ ィングディフュ−ジョンＦＤのリセット直後，電荷注入直後にそれぞれ発生する 。

【００２３】 そして、サンプリング部７はサンプリングパルスＳＨ１，ＳＨ２によりプリチ ャ−ジレベル，信号レベルをサンプリングし、いわゆる二重同期サンプリング法 により、フロ−ティングディフュ−ジョンＦＤの周期的なリセットに伴うＣＣＤ の主要なノイズを低減除去して映像信号（画像信号）を形成し、後段の信号処理 回路等に供給する。 したがって、通常の撮影時はＣＣＤ１が解像度優先で動作し、ＣＣＤ１本来の 解像度に基づく高解像度の撮影が行われる。

【００２４】 つぎに、検出器１３の検出出力が基準値より小さくなる低照度撮影時は、指令 出力部１４の出力がロ−レベルに反転して感度上昇補正が指令され、セレクタ４ ，５、１０，１１がいずれも増感接点βに切換わる。

【００２５】 このとき、発生器３のリセットパルスφＲが分周器６により例えば１／２分周 されて間引かれ、図４の（ｃ）に示すように同図の（ａ），（ｂ）のクロックパ ルスφＨ１，φＨ２の２倍の周期のリセットパルスφＲ’が制御部２からＣＣＤ １に供給される。

【００２６】 そして、リセットパルスφＲ’によりＣＣＤ１はフロ−ティングディフュ−ジ ョンＦＤが２画素の電荷転送毎にリセットされ、出力端子ＯＵＴの電位Ｖ_OUT は 図４の（ｄ）に示すように、例えば図３の（ｄ）ののタイミングに相当するリ セットパルスφＲ’の直前に，の２画素の蓄積電荷を加算合成した＋の 電位になる。

【００２７】 すなわち、フロ−ティングディフュ−ジョンＦＤのリセット周期が通常の撮影 時の２倍に延びるため、水平方向の各画素の蓄積電荷は２画素ずつ加算合成され て２画素周期でＣＣＤ１から読出される。

【００２８】 また、発生器９の２相の出力パルスも分周器１２により１／２分周されて間引 かれ、図４の（ｅ），（ｆ）に示すように破線の各１画素目のパルスを省いた２ 画素周期のサンプリングパルスＳＨ１，ＳＨ２が制御部８からサンプリング部７ に供給される。

【００２９】 そして、サンプリングパルスＳＨ１，ＳＨ２により、サンプリング部７はＣＣ Ｄ１から出力された各２画素の加算合成電荷のみを抽出し、２画素ずつが同じ電 荷で形成されるがそのレベルが２倍に上昇補正された映像信号を形成する。

【００３０】 したがって、低照度撮影時はＣＣＤ１の水平方向の各２画素の蓄積電荷を合成 して映像信号の１画素分の電荷が形成され、ＣＣＤ１は通常の撮影時より水平方 向の解像度は半分に低下するが、２倍の高感度に切換えられ、感度優先で撮影が 行える。

【００３１】 そして、回路ゲインを上げるのではなく、ＣＣＤ１の感度を上げて低照度に対 処するため、映像信号のＳ／Ｎが劣化しない。 しかも、リセットパルスφＲ’によるフロ−ティングディフュ−ジョンＦＤの リセット回数が通常の撮影時より少なくなるため、ディフュ−ジョンＦＤのリセ ットに伴うＣＣＤ１のノイズが減少し、このノイズによるＳ／Ｎの劣化も生じな い。

【００３２】 そして、前記実施例ではリセットパルスφＲ及びサンプリングパルスＳＨ１， ＳＨ２を低照度時に１／２に分周したが、実施例と異なる分周比で分周してもよ い。 また、検出器１３の検出出力により自動的に切換える代わりに、釦操作等によ り手動で切換えるようにしてもよい。 そして、種々の駆動方式，電荷転送方式のＣＣＤ構成の撮像素子に適用できる のは勿論である。

【００３３】

【考案の効果】

本考案は、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。 感度上昇補正の指令時、水平リセット制御部２によりＣＣＤ１の水平リセット パルスを間引き、ＣＣＤ１の水平方向の蓄積電荷を複数画素ずつ加算合成してＣ ＣＤ１からサンプリング部７に読出すとともに、このサンプリング部７のサンプ リングパルスを間引いて各加算合成電荷により映像信号を形成したため、水平リ セットパルス及びサンプリングパルスを間引く簡単な手法により低照度撮影時等 にＳ／Ｎを劣化することなくＣＣＤ１の感度を上げることができ、明るい通常の 撮影時は解像度優先の高解像度撮影が行え、低照度撮影時は感度優先の高感度撮 影が行え、高解像度と高感度との両方の要求を満足することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のＣＣＤ撮像装置の１実施例のブロック
図である。

【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は図１のＣＣＤの水平
転送部の構成説明図，ある状態の電位説明図，他の状態
の電位説明図である。

【図３】（ａ）〜（ｆ）は図１の通常の撮影時のタイミ
ングチャ−トである。

【図４】（ａ）〜（ｆ）は図１の低照度撮影時のタイミ
ングチャ−トである。

【符号の説明】

１ ＣＣＤ ２ 水平リセット制御部 ７ サンプリング部 １５ 水平転送部 １６ 出力部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 感度上昇補正の指令によりＣＣＤの出力
   部に供給する水平リセットパルスを間引き，前記ＣＣＤ
   の水平方向の各１画素の蓄積電荷を複数画素ずつ合成し
   て出力させる水平リセット制御部と、 前記感度上昇補正の指令によりサンプリングパルスが間
   引かれ，前記出力部の各合成電荷により映像信号を形成
   するサンプリング部とを備えたＣＣＤ撮像装置。