JP2629422B2 - 固体撮像素子テレビジョンカメラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、CCD等の固体撮像素子を使用した固体撮像
素子テレビジョンカメラに関し、特に高速で移動する被
写体を観測する用途等に好適の固体撮像素子テレビジョ
ンカメラに関する。

［従来の技術］ 従来、高速で移動する被写体の運動を観測するような
場合には、背景を暗くした状態でストロボを断続的に発
光させて、スチルカメラ又はビデオカメラに露光をする
ようにしていた。

この方式によれば、移動する被写体の軌跡と、移動中
の被写体の状態とを、ぶれが少ない良好な画像で観測す
ることができるという利点がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来のストロボ撮影方式で
は、背景を暗くした状態でストロボ発光をしなければな
らないため、日中の屋外及び照明が付いた室内等、周囲
が明るい状態では使用することができない。また、スト
ロボ及び暗室等の準備が必要であるため、実行するため
には、手間とコストがかかるという問題点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであっ
て、ストロボ及び暗室等の設備を必要とせず、極めて簡
単にストロボ効果を得ることができる固体撮像素子テレ
ビジョンカメラを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る固体撮像素子テレビジョンカメラは、光
電変換によって蓄積された信号電荷を電荷読み出し信号
によって垂直レジスタに転送したのち垂直転送動作によ
って外部に出力する固体撮像素子と、この固体撮像素子
の垂直転送動作を所定期間だけ停止させると共に前記垂
直転送動作の停止期間に所定のストロボ期間で前記電荷
読み出し信号を前記固体撮像素子に繰り返し供給して前
記信号電荷を前記垂直レジスタに繰り返し転送させる駆
動手段と、前記ストロボ間隔中における前記信号電荷の
蓄積時間を制御するシャッタ手段とを有することを特徴
とする。

［作用］ 本発明によれば、固体撮像素子の垂直転送動作を所定
期間だけ停止させ、その間に所定のストロボ間隔で、電
荷読み出し信号を繰り返し供給することにより、信号電
荷が垂直レジスタに繰り返し読み出されるので、上記垂
直レジスタ上で複数の画像が重ね合わされることにな
る。そして、この画像を画像の読み出し期間に読み出す
ことにより、ストロボ効果による移動物体の軌跡等の画
像を得ることができる。

この発明では電荷読み出し信号の出力間隔がストロボ
の発光間隔に相当し、前記ストロボ間隔中における信号
電荷の蓄積時間を制御するシャッタ手段がストロボの発
光時間に相当することになる。従って、これらを任意の
値に設定することにより、所望の連続写真的画像を得る
ことができるので、ストロボ及び暗室等の設備を必要と
せず、極めて簡単にストロボ効果の画像を得ることがで
きる。

［実施例］ 以下、添付の図面を参照して本発明の実施例について
説明する。

第１図は本発明の実施例に係るCCDテレビジョンカメ
ラのブロック図である。

CCD撮像素子１は、光電変換部及び垂直レジスタを有
し、電荷掃き出し信号によって前記光電変換部の残留電
荷を掃き出したのち、前記光電変換部に蓄積された信号
電荷を電荷読み出し信号に同期して前記垂直レジスタに
転送し、更にこの垂直レジスタに格納された信号電荷を
垂直転送動作によって外部に出力するものとなってい
る。CCD撮像素子１から出力される信号は、映像信号処
理回路２に入力されている。

映像信号処理回路２は、CCD撮像素子１の出力信号
を、増幅及びサンプルホールドしたのち、ペデスタル付
加、γ処理、ホワイトクリップ及び同期信号付加等の処
理を行って、テレビジョン映像信号を出力する。

一方、CCD撮像素子１には、駆動回路３からの駆動制
御信号とシャッタ回路４からの電荷掃き出し信号とが供
給されている。駆動回路３は、任意のフィールド期間、
CCD撮像素子１の垂直転送動作を停止させる機能と、こ
の垂直転送動作の停止期間に所定のストロボ間隔で電荷
読み出し信号をCCD撮像素子１に供給し、前記光電変換
部上に蓄積された信号電荷を前記垂直レジスタに繰返し
任意の回数だけ読み出す機能とを有している。

また、シャッタ回路４は、上記ストロボ期間中におけ
るCCD撮像素子１の信号電荷の蓄積時間の制御を行うも
ので、具体的には、任意のタイミングで電荷掃き出し信
号をCCD撮像素子１に出力するものである。

更に、制御回路５は、駆動回路３とシャッタ回路４と
を制御して、各ストロボ間隔において得られた画像を、
CCD撮像素子１の垂直レジスタ上で重ね合わせるものと
なっている。

次に、このように構成された本実施例に係るCCDテレ
ビジョンカメラの動作について説明する。

第２図は、この回路の動作を説明するためのタイミン
グ図である。

第２図にVD信号との位相関係を示すように、この回路
の動作は、数フィールドの間、信号電荷の垂直転送動作
を停止させる垂直転送停止期間と、この間に垂直レジス
タに蓄積された信号電荷の読み出しを行う電荷読み出し
期間とからなる。

先ず、第２図に示す垂直転送停止期間においては、駆
動回路３からCCD撮像素子１に供給されるべき垂直転送
パルスの出力が停止され、信号電荷の垂直転送が停止さ
れる。従って、この期間では、第２図に示す電荷読み出
し信号によってCCD撮像素子１の画素から垂直レジスタ
に転送された信号電荷は、垂直転送されることなく、同
一の垂直レジスタ内に保持される。この状態において、
予め設定されたストロボ間隔で電荷読み出し信号が繰り
返し出力されると、CCD撮像素子１の光電変換部に蓄積
された信号電荷が垂直レジスタに繰り返し転送され、次
々に重ね合わされる。

一方、シャッタ回路４からは、上記電荷読み出し信号
と交互に電荷掃き出し信号がCCD撮像素子１に供給され
る。電荷掃き出し信号がCCD撮像素子１に供給される
と、光電変換部の電荷が掃き出されるので、以後、電荷
読み出し信号が供給されるまでの間が、CCD撮像素子１
の信号電荷蓄積時間、即ちシャッタ時間となる。

次に、読み出し期間になると、垂直レジスタ上に保持
されていた信号電荷がCCD撮像素子１から順次読み出さ
れ、映像信号処理回路２に供給される。映像信号処理回
路２では、CCD撮像素子１の出力に対してサンプルホー
ルド、増幅、ペデスタル付加、γ処理、ホワイトクリッ
プ及び同期信号付加等の各処理を施し、テレビジョン映
像信号として出力する。

このように、本実施例のCCDテレビジョンカメラによ
れば、CCD撮像素子１の垂直レジスタ上に蓄積された信
号電荷は、移動する被写体の軌跡をストロボ発光によっ
て間欠的に捕らえて１枚の画像に表示したストロボ効果
の映像と等価になる。この場合、上記シャッタ時間とス
トロボ間隔とを任意の値に設定することにより、任意の
ストロボ効果画像を得ることができる。

なお、シャッタ手段として、上記のような電子シャッ
タを使用した場合、この電子シャッタは、VODシャッタ
のように垂直レジスタ上の信号電荷に影響がない方式で
あることが必要となる。また、シャッタ手段としては、
電子シャッタのみならず、メカニカルなシャッタを使用
するようにしても良い。

また、上記実施例では、最終的な映像信号が１フィー
ルド分しか出力されないが、第３図に示すように、フィ
ールドメモリ６に書込むことにより、モニタ上での観測
及び画像処理等を行うことが可能である。

更に、垂直解像度を高くするために、垂直レジスタの
段数が１フィールド分よりも多いCCD撮像素子１を使用
した場合には、第２図の電荷読み出し期間が１フィール
ドよりも長くなるが、この場合には、第４図に示すよう
に、フレームメモリ７を使用する等、メモリサイズを増
やすことにより対処することができる。

なお、上記の動作の中で、垂直運転停止期間の長さ、
ストロボ間隔時間及び電子シャッタ時間は、制御回路５
の設定により、自由に設定することができる。また、本
発明は、CCDに限らず、MOS型の他の固体撮像素子におい
ても適用可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、従来の方式ではでき
なかった明るい照明条件下でのストロボ効果を得ること
ができる。また、ストロボや暗室等の設備が不要になる
ので、手軽にストロボ効果の画像得ることができ、構成
も簡単であるため、家庭用のカメラ一体型VTRへの応用
等、汎用性を高めることもできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るCCDテレビジョンカメラ
のブロック図、第２図は上記テレビジョンカメラの動作
を示すタイミング図、第３図及び第４図は上記テレビジ
ョンカメラの応用例を夫々示すブロック図である。 1;CCD撮像素子、2;映像信号処理回路、3;駆動回路、4;
シャッタ回路、5;制御回路、6;フィールドメモリ、7;フ
レームメモリ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光電変換によって蓄積された信号電荷を電
   荷読み出し信号によって垂直レジスタに転送したのち垂
   直転送動作によって外部に出力する固体撮像素子と、こ
   の固体撮像素子の垂直転送動作を所定期間だけ停止させ
   ると共に前記垂直転送動作の停止期間に所定のストロボ
   間隔で前記電荷読み出し信号を前記固体撮像素子に繰り
   返し供給して前記信号電荷を前記垂直レジスタに繰り返
   し転送させる駆動手段と、前記ストロボ間隔中における
   前記信号電荷の蓄積時間を制御するシャッタ手段とを有
   することを特徴とする固体撮像素子テレビジョンカメ
   ラ。
2. 【請求項２】前記シャッタ手段は、前記信号電荷を前記
   垂直レジスタに転送したのちの残留電荷を掃き出すタイ
   ミングを決定する掃き出し信号を出力する手段であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子テレビジ
   ョンカメラ。