JP2695519B2 - Imaging device and solid-state imaging device driving device - Google Patents
Imaging device and solid-state imaging device driving deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、例えば、ビデオカメラ等に用いる固体撮像
素子等の撮像装置並びに固体撮像素子の駆動装置に関す
るものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an imaging device such as a solid-state imaging device used for a video camera and the like, and a driving device of the solid-state imaging device.
[従来の技術] 従来、ビデオカメラ等で露出補正と呼ばれる機能を実
現するための手段として、撮像素子に入射する光量を直
接制御する絞り羽根等を用いるものや、撮像素子の電荷
蓄積時間を制御する、いわゆる電子シヤツタ機能を用い
るものがあつた。[Prior art] Conventionally, as means for realizing a function called exposure compensation in a video camera or the like, a device using an aperture blade or the like that directly controls the amount of light incident on an image sensor, or controlling the charge accumulation time of the image sensor Some use a so-called electronic shutter function.
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記の従来例のうち、絞り羽根を用い
る手法では、絞り羽根及びその周辺の機構部材が必要で
あるため、ビデオカメラ等の大型化や高コスト化を招く
という問題点があった。また電子シヤツタ機能を用いる
手法では、撮像画の動きが不自然になるという問題点が
あつた。[Problems to be Solved by the Invention] However, among the above-mentioned conventional examples, the method using diaphragm blades requires diaphragm blades and mechanical members around the diaphragm blades, thus increasing the size and cost of the video camera. There was a problem of inviting. In addition, the technique using the electronic shutter function has a problem that the movement of the captured image becomes unnatural.
以下、上記問題点のうち、電子シヤツタ機能を用いる
手法における問題点を更に詳しく述べる。Hereinafter, among the above problems, the problems in the method using the electronic shutter function will be described in more detail.
第8図はインタライントランスフア型CCDの概念図
で、1は光電変換をするセンサ部、2は垂直転送レジス
タ、4は水平転送レジスタ、5は出力アンプである。図
中のA−A′線に沿つた断面図及びポテンシヤル図が第
9図である。FIG. 8 is a conceptual diagram of an interline transfer type CCD, wherein 1 is a sensor unit for performing photoelectric conversion, 2 is a vertical transfer register, 4 is a horizontal transfer register, and 5 is an output amplifier. FIG. 9 is a sectional view and a potential diagram along the line AA ′ in the figure.
第9図中、6は画素分離用のチヤンネルトツプ(C
S)、7はセンサ部1に蓄積された電荷を垂直転送レジ
スタ2に移すためのリードアウトゲート(ROG)、8は
サブストレート、9は酸化膜である。In FIG. 9, 6 is a channel top (C) for pixel separation.
S) and 7 are readout gates (ROG) for transferring the electric charges accumulated in the sensor unit 1 to the vertical transfer register 2, 8 is a substrate, and 9 is an oxide film.
従来の電子シヤツタ時の動作を第9図及び第10図を用
いて説明する。第10図は、標準テレビジヨン信号の1フ
イールド分における図であり、φROGはリードアウトゲ
ート7に印加されるパルスで、理論レベル“H"のとき
に、リードアウトゲート7のポテンシヤルが下がり、セ
ンサ部1の電荷を垂直転送レジスタ2に移す。除去パル
スφSUBは、サブストレート8に印加されるパルスであ
り、“H"のときにセンサ部1に蓄積された電荷をφSUB
端子を通して外部に掃き出す(除去する)。The operation of the conventional electronic shutter will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. FIG. 10 is a diagram for one field of the standard television signal, φROG is a pulse applied to the readout gate 7, and when the theoretical level is “H”, the potential of the readout gate 7 is lowered and the sensor The charges of the section 1 are transferred to the vertical transfer register 2. The removal pulse φSUB is a pulse applied to the substrate 8 and charges the electric charge accumulated in the sensor unit 1 at “H” by φSUB
Sweep out (remove) through the terminal.
この従来例では第10図において、φROGが垂直帰線期
間中にあり、φSUBは、水平帰線期間中にある。時刻t0
にセンサ部1の電荷を読み出した後、次の期間が始まる
が、時刻t1までの水平帰線期間中に、φSUB=“H"とな
るので、t0からt1までの電荷はセンサ部1には残つてい
ない。時刻t1からt2までの間はφSUB=“L"なので、こ
の期間の電荷はセンサ部1に蓄積され、時刻t2のφROG
=“H"パルスで、垂直転送レジスタ2に移される。結
局、この場合の露光時間は(t2−t1)となる。In this conventional example, in FIG. 10, φROG is during a vertical flyback period, and φSUB is during a horizontal flyback period. Time t0
After the electric charge of the sensor unit 1 is read out, the next period starts, but during the horizontal retrace period until time t1, φSUB = “H”, so that the electric charge from t0 to t1 is applied to the sensor unit 1. Not left. Since φSUB = “L” during the period from time t1 to t2, the electric charge during this period is accumulated in the sensor unit 1, and φROG at time t2
== “H” pulse, transfer to vertical transfer register 2 As a result, the exposure time in this case is (t2−t1).
よつて、電子シヤツタとしての機能は十分に果たすも
のの、従来の電子シヤツタ機能を露出補正として用いる
場合、特に露光時間を連続して可変し用いようとする
と、それぞれの露光時間における動解像度の差がそのま
ま画面上に現われ、1フイールドごとに動解像度が変化
するというような非常に見苦しい画面になることがある
という問題点があつた。Therefore, although the function as an electronic shutter is sufficiently performed, when the conventional electronic shutter function is used as exposure compensation, particularly when the exposure time is continuously varied, the difference in dynamic resolution at each exposure time is reduced. There is a problem that the screen appears as it is, and the screen becomes very unsightly, such that the dynamic resolution changes every field.
従って、本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、動解像度の一定し
た、さらには、被写体の条件に適した露出補正のできる
電子シヤツタ機能を実現する撮像装置及び固体撮像素子
の駆動装置を提供することにある。Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to realize an electronic shutter function capable of performing exposure correction with a constant dynamic resolution and suitable for the conditions of a subject. It is an object of the present invention to provide an imaging device and a driving device for a solid-state imaging device.
[課題を解決するための手段] 上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明
の撮像装置は、所定時間T3の蓄積を所定回数Nだけ離散
的に行うことにより、所定の総合的蓄積時間T0=N×T3
を得る撮像装置であって、明るさに応じて前記総合的蓄
積時間T0を変化させるために、前記所定時間T3を一定と
したまま、前記所定回数Nを変化させる第1の駆動モー
ドと、所定以上の明るさで前記所定回数Nを1にしても
明るすぎる場合に前記所定時間T3をT3′(ただし、T3′
<T3)とする第2の駆動モードとを有する制御手段を備
えたものである。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems and achieve the object, the image pickup apparatus according to the present invention discretely accumulates a predetermined time T3 a predetermined number of times N, thereby performing a predetermined total operation. Accumulation time T0 = N × T3
And a first drive mode in which the predetermined number of times N is changed while keeping the predetermined time T3 constant in order to change the total accumulation time T0 according to the brightness, Even if the predetermined number of times N is set to 1 and the brightness is too high, the predetermined time T3 is set to T3 '(T3'
<T3) and a second drive mode.
また、本発明の固体撮像素子の駆動装置は、光信号を
受けて光電変換を行い、情報の蓄積を行うセンシング手
段と、該センシング手段から情報を読み込む第1の記憶
手段と、該第1の記憶手段からの情報を記憶する第2の
記憶手段と、前記センシング手段の情報を除去する除去
手段とを有し、1フイールド期間内に2回以上間欠的に
前記センシング手段の情報を前記除去手段によつて除去
させることにより、情報蓄積時間を制御する固体撮像素
子の駆動装置であつて、1フイールド期間内で垂直同期
信号より第1の所定時間T1後に前後除去手段の動作を第
2の所定時間T2毎に行わせ、前記除去手段の動作のうち
の所定回数Nの該動作毎に、該動作の終了から、第3の
所定時間T3後に前記センシング手段からの情報を前記第
1の記憶手段へ読み込ませ、前記所定回数Nが1の場合
に、前記第3の所定時間T3を減少させる様にしたもので
ある。Further, the solid-state image pickup device driving apparatus of the present invention receives a light signal, performs photoelectric conversion, and stores information, sensing means, first storage means for reading information from the sensing means, and the first storage means. It has a second storage means for storing information from the storage means and a removing means for removing the information of the sensing means, and intermittently removes the information of the sensing means two or more times within one field period. In the driving device of the solid-state image pickup device for controlling the information storage time by removing the data by the means, the operation of the front-back removing means is performed by the second predetermined time after the first predetermined time T1 from the vertical synchronizing signal within one field period. The operation is performed every time T2, and every time the operation of the removing means is performed a predetermined number of times N, the information from the sensing means is stored in the first storage means after a third predetermined time T3 from the end of the operation. Read into Allowed, if the predetermined number N is 1, in which the manner decreases the third predetermined time T3.
[作用] 上記の構成において、本発明は、1フイールド期間内
で、離散的に蓄積を行うことにより、動解像度を一定に
することができる様に作用する。また、明るさに応じて
蓄積回数を変化させるモードを有することにより、総合
的蓄積時間を制御して、被写体の条件に適した露出補正
を行うことができる。さらには、所定以上の明るさの場
合に蓄積時間を短くするモードを有することにより、高
輝度の被写体に対しても、適正露出を得ることができ
る。[Operation] In the above configuration, the present invention operates so that the dynamic resolution can be kept constant by performing discrete accumulation within one field period. In addition, by providing a mode in which the number of times of accumulation is changed according to the brightness, it is possible to control the overall accumulation time and perform exposure correction suitable for the conditions of the subject. Furthermore, by having a mode in which the accumulation time is shortened when the brightness is equal to or higher than a predetermined level, proper exposure can be obtained even for a subject having high brightness.
[実施例] 以下、本発明の好適な一実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第2図は、本実施例で用いるCCDセンサの概念図であ
る。このセンサはフレームインターライントランスフア
型CCDと呼ばれるもので、第7図との相違点は記憶部3
(第2の記憶手段)があることである。記憶部3の記憶
セルの数は、センサ部1(センシング手段)のセルの数
と同じである。センサ部1からの電荷は垂直転送レジス
タ2(第1の記憶手段)に移された後、垂直帰線期間中
に記憶部3に転送され、その後、所定のタイミングで水
平転送レジスタ4に移され、出力アンプ5を通して読み
出されて行く。FIG. 2 is a conceptual diagram of a CCD sensor used in this embodiment. This sensor is called a frame interline transfer type CCD, and the difference from FIG.
(Second storage means). The number of storage cells in the storage unit 3 is the same as the number of cells in the sensor unit 1 (sensing means). The electric charge from the sensor unit 1 is transferred to the vertical transfer register 2 (first storage unit), then to the storage unit 3 during the vertical retrace period, and then to the horizontal transfer register 4 at a predetermined timing. , Through the output amplifier 5.
また、第2図のA−A′線に沿う断面図及びポテンシ
ヤル図は、第9図と同様であり、前述の電荷掃き出しの
機構及びセンサ部1から垂直転送レジスタ2への電荷読
出しの機構も同様である。The sectional view and the potential diagram along the line AA 'in FIG. 2 are the same as those in FIG. 9, and the mechanism for sweeping out the charges and the mechanism for reading out the charges from the sensor unit 1 to the vertical transfer register 2 are also included. The same is true.
第1図は、本実施例の動作を説明する図で、第2図に
示すCCDセンサ自体で露出補正をするときの駆動の仕方
を説明するものである。FIG. 1 is a diagram for explaining the operation of the present embodiment, and explains a driving method when the CCD sensor itself shown in FIG. 2 performs exposure correction.
時刻F1で、直前までセンサ部1に蓄積されていた電荷
は、センサ部1より垂直転送レジスタ2に送られ、さら
に垂直転送レジスタ2からは1フイールド分の電荷が垂
直帰線期間中に高速に記憶部3に送られる(図中の垂直
転送期間)。その後、図に示す様に、φSUB除去パルス
は時刻S1,S2,…,Smと1フイールドにm回第2の所定時
間T2の間隔で発生され、センサ部1に蓄積された電荷は
φSUB除去パルス発生毎に外部に掃き出される(除去さ
れる)。At the time F1, the electric charge accumulated in the sensor unit 1 until immediately before is sent from the sensor unit 1 to the vertical transfer register 2, and the electric charge for one field from the vertical transfer register 2 is rapidly supplied during the vertical flyback period. It is sent to the storage unit 3 (vertical transfer period in the figure). Thereafter, as shown in the figure, the φSUB removal pulse is generated m times at intervals of a second predetermined time T2 in one field at times S1, S2,..., Sm, and the electric charge accumulated in the sensor unit 1 is the φSUB removal pulse. It is swept out (removed) every time it occurs.
又、φROG転送パルスは時刻F1より1フイールドの途
中から時刻R1,R2,.…,RNと各パルス間隔K1×T2,K2×T2,
…,KN−1×T2[ただし、K1,K2,…,KN−1は正の整数]
のタイミングで駆動される。最初のパルスR1の直前のφ
SUB除去パルスは図示する如く、時刻F1より第1の所定
時間T1だけ遅れた関係になつている。φSUB除去パルス
とφROG転送パルスの時間差である第3の所定時間T3
が、図示する如く実際のセンサの蓄積時間a1,a2,…,aN
となる。つまり、1フイールド期間内において、N回の
細かな蓄積期間a1,a2,…,aNにセンサ部1に蓄積された
電荷は、時刻R1,R2,…,RNに順次垂直転送レジスタに転
送され、蓄積される。Further, the φROG transfer pulse starts from the middle of one field from the time F1, and the time R1, R2, ..., RN and each pulse interval K1 × T2, K2 × T2,
…, KN-1 × T2 [where K1, K2,…, KN-1 are positive integers]
Is driven at the timing shown in FIG. Φ just before the first pulse R1
As shown in the drawing, the SUB removal pulse is delayed from the time F1 by a first predetermined time T1. Third predetermined time T3 which is a time difference between the φSUB removal pulse and the φROG transfer pulse
However, as shown in the figure, the actual sensor accumulation times a1, a2, ..., aN
Becomes That is, in one field period, the charges accumulated in the sensor unit 1 in N small accumulation periods a1, a2, ..., AN are sequentially transferred to the vertical transfer register at times R1, R2 ,. Accumulated.
したがつて、1フイールド期間内のT3の時間長を持つ
N回の細かな蓄積期間にセンサ部1に発生した電荷の総
和,つまり総合的蓄積時間T0=N×T3の間に蓄積された
電荷が、垂直転送レジスタ内で加算され、ミツクスされ
た後、一度に高速で垂直転送されて記憶部3に蓄積され
ることとなる。Accordingly, the sum of the charges generated in the sensor unit 1 during N fine accumulation periods having a time length of T3 within one field period, that is, the charges accumulated during the total accumulation time T0 = N × T3 Are added and mixed in the vertical transfer register, and then vertically transferred at a time at high speed and stored in the storage unit 3.
ここで、φSUB除去パルスの発生タイミングS1,S2,…,
Sm及び、φROG転送パルスの発生タイミングR1,R2,…,RN
は、標準テレビジヨン信号の水平帰線期間の中、あるい
は近傍に設定されている。これは、φSUB除去パルスあ
るいは、φROG転送パルスを上記以外のタイミングで発
生させると画面上にノイズとして見えてしまうからであ
る。Here, φSUB removal pulse generation timings S1, S2,.
Sm and φROG transfer pulse generation timing R1, R2, ..., RN
Is set in or near the horizontal retrace period of the standard television signal. This is because if the φSUB removal pulse or the φROG transfer pulse is generated at a timing other than the above, it appears as noise on the screen.
その後、記憶部3に蓄積された電荷が、所定のタイミ
ングで水平転送レジスタ4に移され、出力アンプ5を通
して出力信号として取り出される過程は、第8図のイン
ターライントランスフア型CCDと同様である。Thereafter, the process of transferring the electric charge stored in the storage unit 3 to the horizontal transfer register 4 at a predetermined timing and extracting it as an output signal through the output amplifier 5 is the same as that of the interline transfer CCD shown in FIG. .
第3図は、CCD11から取り出された出力信号を処理す
る過程を示したブロツク図である。CCD11から取り出さ
れた出力信号はプロセス回路12でγ補正、ニ−補正、自
動利得補正等の補正を受け、エンコードされて映像信号
Voutとして出力される。一方、プロセス回路12の出力中
の輝度信号Yは、平均化回路13を介してとなつて演算
回路14に入力され演算処理される。演算回路14はCCDド
ライバー16を介してCCD11の駆動タイミングつまりT1〜T
3をコントロールする。FIG. 3 is a block diagram showing a process of processing an output signal extracted from the CCD 11. The output signal extracted from the CCD 11 is subjected to corrections such as γ correction, near correction, automatic gain correction, etc. in the process circuit 12, and is encoded into a video signal.
It is output as V out . On the other hand, the luminance signal Y being output from the process circuit 12 is input to the arithmetic circuit 14 via the averaging circuit 13 and subjected to arithmetic processing. The arithmetic circuit 14 drives the CCD 11 via the CCD driver 16, that is, T 1 to T
Control 3
なお、モード設定回路15は、被写体の条件に合わせた
複数のモードを有し、そのうちの一つを選択して切り替
える働きをする。ここで、複数のモードとは、たとえば
二つのモードからなり、一つは動きの速い被写体に適用
される動モードであり、もう一つは、動きの遅い被写体
に適用される静モードである。The mode setting circuit 15 has a plurality of modes according to the conditions of the subject, and functions to select and switch one of them. Here, the plurality of modes include, for example, two modes, one is a moving mode applied to a fast moving subject, and the other is a static mode applied to a slow moving subject.
演算回路14は、モード設定回路15からの選択信号を受
けて、T1,T2,T3を所定の値に設定する。ここで、演算回
路14は、第1の駆動モードと第2の駆動モードを有し、
第2の駆動モードは、被写体が極端に明るい場合に適用
されるモードであり、第1の駆動モードは、それ以外の
明るさの場合に適用されるモードである。第1の駆動モ
ードと第2の駆動モードの切り替えは、平均化回路13か
らの出力信号が>Y0であるときには、第2の駆動モ
ード、それ以外のときには、第1の駆動モードというよ
うに、演算回路14の内部で自動的に判断して行われる。Arithmetic circuit 14 receives the selection signal from mode setting circuit 15, and sets T1, T2, and T3 to predetermined values. Here, the arithmetic circuit 14 has a first drive mode and a second drive mode,
The second drive mode is a mode applied when the subject is extremely bright, and the first drive mode is a mode applied when the subject has other brightness. The switching between the first drive mode and the second drive mode is performed by the second drive mode when the output signal from the averaging circuit 13 is> Y0, and by the first drive mode otherwise. This is automatically determined and performed inside the arithmetic circuit 14.
ドライバー回路16は演算回路14で設定されたT1,T2,T3
の設定値にしたがつて、CCD11を駆動する。The driver circuit 16 has T1, T2, T3 set by the arithmetic circuit 14.
The CCD 11 is driven according to the set value of.
次に、T1,T2,T3を被写体の条件によつて変化させる方
法について説明する。Next, a method of changing T1, T2, and T3 according to the condition of the subject will be described.
第4図は、演算回路14の第1の駆動モードのアルゴリ
ズムの一例をフローチヤートに示した図である。まず、
動モードか、静モードかを判断し、動モードに対して
は、T1=t1,T2=t2,T3=t3,Kj=kj(kjは正の整数)、
静モードに対しては、T1=t1′,T2=t2,T3=t3,Kj=ij
(ijは正の整数)の様にT1,T2,T2及びKjを設定する。た
だし、t1′<t1,kj<ijである。FIG. 4 is a flowchart showing an example of the algorithm of the first drive mode of the arithmetic circuit 14 in a flowchart. First,
It is determined whether the mode is the dynamic mode or the static mode. For the dynamic mode, T1 = t1, T2 = t2, T3 = t3, Kj = kj (kj is a positive integer),
For the static mode, T1 = t1 ', T2 = t2, T3 = t3, Kj = ij
T1, T2, T2 and Kj are set like (ij is a positive integer). Here, t1 ′ <t1, kj <ij.
これは、動きの大きな被写体に対してT1を小さく設定
すると、ストロボアクシヨンのように像がぶれてしまう
ので、T1を大きくして、1フイールド期間内でのセンサ
部1の蓄積開始から、蓄積終了までの時間を短くして、
ぶれを小さくしようとするからである。This is because if T1 is set to a small value for a moving subject, the image will be blurred like a strobe action, so T1 should be increased and the accumulation of the sensor unit 1 within one field period should start. Shorten the time to end,
This is because the blur is reduced.
次に、平均化された輝度信号のレベルが基準値Y1よ
り大ならば、すなわちある程度以上明るい被写体の場合
には、動モードでは、Kj=kj′(kj<kj′)、静モード
では、Ij=ij′(ij<ij′)とする。また、が基準値
Y2(Y2<Y1)より小ならば、すなわちある程度以上暗い
被写体の場合には、動モードでは、Kj=kj″、静モード
では、Kj=ij″(kj>kj″,ij>ij″)とする。その後
プログラムの最初に戻り、上述の動作を繰り返す。Next, if the level of the averaged luminance signal is greater than the reference value Y1, that is, if the subject is brighter than a certain level, Kj = kj '(kj <kj') in the dynamic mode, and Ij in the static mode. = Ij '(ij <ij'). Also, the reference value
If it is smaller than Y2 (Y2 <Y1), that is, if the subject is darker than a certain level, Kj = kj ″ in the dynamic mode, and Kj = ij ″ (kj> kj ″, ij> ij ″) in the static mode. I do. After that, the program returns to the beginning and repeats the above operation.
第5図及び第6図は、演算回路14の第1の駆動モード
のアルゴリズムによつて設定されるT1,T2,T3およびKjを
各モードについてタイミングチヤートに表した図であ
る。第5図は動モードの場合であり、第6図は静モード
の場合である。FIGS. 5 and 6 are timing charts showing T1, T2, T3 and Kj set by the algorithm of the first driving mode of the arithmetic circuit 14 for each mode. FIG. 5 shows the case of the dynamic mode, and FIG. 6 shows the case of the static mode.
まず、第5図の動モードにおいて、(a)は、Y1<
の場合、すなわち、被写体がある程度以上明るい場合で
あつて、T1=t1,T2=t2,T3=t3,Kj=kj′となる。つま
り、蓄積間隔を広げて、1フイールド期間内の蓄積回数
NをN=n2(n2<n1)とすることにより、トータルの蓄
積時間を減少させる。First, in the dynamic mode of FIG. 5, (a) shows that Y1 <
In other words, when the subject is brighter than a certain level, T1 = t1, T2 = t2, T3 = t3, and Kj = kj '. That is, the total accumulation time is reduced by extending the accumulation interval and setting the number of accumulations N within one field period to N = n2 (n2 <n1).
(b)は、Y2≦≦Y1の場合、つまり通常の明るさの
場合であつて、T1,T2,T3,及びKjは、アルゴリズムの初
めに設定された状態のまま、T1=t1,T2=t2,T3=t3,Kj
=kjとなる。このとき、1フイールド期間内の蓄積回数
Nは、N=n1となる。(B) is a case of Y2 ≦≦ Y1, that is, a case of normal brightness, and T1, T2, T3, and Kj are set as T1 = t1, T2 = t2, T3 = t3, Kj
= Kj. At this time, the number of accumulations N within one field period is N = n1.
(c)は、Y2>の場合、すなわち、被写体がある程
度以上暗い場合であつて、T1=t1,T2=t2,T3=t3,Kj=k
j″となる。つまり、蓄積間隔を短くして1フイールド
期間内の蓄積回数NをN=n3(n3>n1)とすることによ
り、トータルの蓄積時間を増加させる。(C) shows a case where Y2>, that is, a case where the subject is darker than a certain level, and T1 = t1, T2 = t2, T3 = t3, and Kj = k.
That is, the total accumulation time is increased by shortening the accumulation interval and setting the number of accumulations N within one field period to N = n3 (n3> n1).
第6図の静モードについてはアルゴリズムの最初の設
定が、T1=t1′,T2=t2,T3=t3,Kj=ijとなる以外は、
動モードの場合と同様である。したがつて、(a)のY1
<のときには、T1=t1′,T2=t2,T3=t3,Kj=ij′と
なり、(b)のY2≦≦Y1のときには、T1=t1′,T2=t
2,T3=t3,Kj=ijとなり、(c)のY2>のときには、T
1=t1′,T2=t2,T3=t3,Kj=ij″となる。For the static mode of FIG. 6, except that the initial settings of the algorithm are T1 = t1 ', T2 = t2, T3 = t3, Kj = ij
This is the same as in the case of the operation mode. Therefore, (a) Y1
When <2, T1 = t1 ′, T2 = t2, T3 = t3, Kj = ij ′, and when Y2 ≦≦ Y1 in (b), T1 = t1 ′, T2 = t
2, T3 = t3, Kj = ij, and when Y2> in (c), T
1 = t1 ', T2 = t2, T3 = t3, Kj = ij ".
第7図は、第2の駆動モードの動作を表した図であ
る。前述の演算回路14の第1の駆動モードのアルゴリズ
ムにおいては、被写体の明るさが増大するにつれてφRO
G転送パルスの数を減らし、結果として1フイールド期
間内の蓄積回数Nを減らして出力アンプ5の出力を一定
にするようにしている。しかし、被写体が極端に明るい
場合、つまり、平均化された輝度信号がY0よりも大き
い場合には、1フイールド期間内の蓄積回数Nが1にな
つても、出力アンプ5の出力が大きすぎる場合がある。
このような場合には、演算回路14の内部では、第7図に
示す第2のモードが選択され、T3=T3′(T3′<T3)と
して、蓄積時間を短く設定する。FIG. 7 is a diagram showing the operation in the second drive mode. In the algorithm of the first driving mode of the arithmetic circuit 14 described above, as the brightness of the subject increases, φRO
The number of G transfer pulses is reduced, and as a result, the number N of times of accumulation within one field period is reduced to make the output of the output amplifier 5 constant. However, when the subject is extremely bright, that is, when the averaged luminance signal is larger than Y0, the output of the output amplifier 5 is too large even if the number of accumulations N in one field period is 1. There is.
In such a case, the second mode shown in FIG. 7 is selected inside the arithmetic circuit 14, and T3 = T3 '(T3'<T3) is set, and the accumulation time is set short.
以上説明した方式では、1フイールド期間内で、蓄積
間隔(Kj×T2)(ただし、Kjは正の整数)を変化させて
蓄積回数Nを変化させることにより、1フイールドの総
和としての、総合的蓄積時間T0をコントロールすること
ができる。即ち被写体の明るさによつて、また、被写体
の条件、環境によつて変化、制御して使用することが出
来る。In the method described above, the accumulation interval (Kj × T2) (where Kj is a positive integer) is changed within one field period to change the number of accumulations N, thereby obtaining a total of one field. The accumulation time T0 can be controlled. That is, it can be changed and controlled according to the brightness of the subject, and the condition and environment of the subject.
また、被写体の動きの速さに応じて1フイールドの蓄
積開始までの時間T1を変化させることにより、動きの早
い被写体に対しても動解像度が低下しにくく、かつ、画
面によつて動解像度が変化しない電子シヤツタ機能が実
現可能となる。Also, by changing the time T1 until the start of accumulation of one field according to the moving speed of the subject, the moving resolution does not easily decrease even for a fast moving subject, and the moving resolution varies depending on the screen. An electronic shutter function that does not change can be realized.
更に、蓄積時間T3を一定にした第1の駆動モードと極
端に明るい被写体に対して蓄積時間T3を変化させる第2
の駆動モードを有することにより、被写体の条件に対し
て、幅広く対応することができる。Furthermore, the first drive mode in which the storage time T3 is constant and the second drive mode in which the storage time T3 is changed for an extremely bright subject
With this driving mode, it is possible to widely cope with the conditions of the subject.
さらに、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で上記
実施例を修正もしくは、変形したものに適用可能であ
る。Further, the present invention can be applied to a modification or a modification of the above embodiment without departing from the gist thereof.
例えば、本実施例では、1フイールド期間が1/60秒の
場合について説明したが、この時間に限定されるもので
はない。また、二次元センサーばかりでなく、一次元セ
ンサーに適用しても良い。For example, in the present embodiment, the case where one field period is 1/60 second has been described, but the present invention is not limited to this case. Further, the present invention may be applied not only to a two-dimensional sensor but also to a one-dimensional sensor.
[発明の効果] 以上述べたように、本発明によれば、1フイールド期
間内で、離散的に蓄積を行うことにより、動解像度を一
定にすることができるという効果がある。また、明るさ
に応じて蓄積回数を変化させるモードを有することによ
り、総合的蓄積時間を制御して、被写体の条件に適した
露出補正を行うことができるという効果がある。さらに
は、所定以上の明るさの場合に蓄積時間を短くするモー
ドを有することにより、高輝度の被写体に対しても、適
正露出を得ることができるという効果がある。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, there is an effect that the dynamic resolution can be made constant by discretely accumulating within one field period. Also, by having a mode in which the number of accumulations is changed according to the brightness, there is an effect that it is possible to control the total accumulation time and perform exposure correction suitable for the condition of the subject. Furthermore, by having a mode in which the accumulation time is shortened when the brightness is equal to or higher than a predetermined value, it is possible to obtain an appropriate exposure even for a subject having high brightness.
第1図は本発明の実施例の動作を説明する図、 第2図は同実施例で用いるフレームインターライントラ
ンスフア型CCDの概念図、 第3図は、CCDから取り出された出力信号を処理する過
程を示したブロツク図、 第4図は、演算回路の第1の駆動モードのアルゴリズム
の一例をフローチヤートに表した図、 第5図は動モードの動作をタイミングチヤートに表した
図、 第6図は静モードの動作をタイミングチヤートに表した
図、 第7図は第2の駆動モードの動作を表した図、 第8図はインターライントランスフア型CCDの概念図、 第9図は第8図のA−A′線に沿う断面図及びポテンシ
ヤル図、 第10図は従来の電子シヤツタの動作を説明する図であ
る。 図中、1…センサ部(センシング部)、2…垂直転送レ
ジスタ(第1の記憶手段)、3…記憶部(第2の記憶手
段)である。FIG. 1 is a diagram for explaining the operation of the embodiment of the present invention, FIG. 2 is a conceptual diagram of a frame interline transfer type CCD used in the embodiment, and FIG. 3 is a diagram for processing an output signal extracted from the CCD. FIG. 4 is a block diagram showing a process, FIG. 4 is a flow chart showing an example of an algorithm of the first driving mode of the arithmetic circuit, and FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the dynamic mode. FIG. 6 is a timing chart showing the operation in the static mode, FIG. 7 is a view showing the operation in the second drive mode, FIG. 8 is a conceptual diagram of the interline transfer CCD, and FIG. FIG. 8 is a sectional view and a potential diagram taken along the line AA ′ in FIG. 8, and FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the conventional electronic shutter. In the figure, 1 is a sensor unit (sensing unit), 2 is a vertical transfer register (first storage unit), 3 is a storage unit (second storage unit).
Claims (3)
に行うことにより、所定の総合的蓄積時間T0=N×T3を
得る撮像装置であって、明るさに応じて前記総合的蓄積
時間T0を変化させるために、前記所定時間T3を一定とし
たまま、前記所定回数Nを変化させる第1の駆動モード
と、所定以上の明るさで前記所定回数Nを1にしても明
るすぎる場合に前記所定時間T3をT3′(ただし、T3′<
T3)とする第2の駆動モードとを有する制御手段を備え
た撮像装置。1. An image pickup device for obtaining a predetermined total storage time T0 = N × T3 by discretely storing a predetermined time T3 a predetermined number of times N, wherein the total storage is performed according to brightness. In order to change the time T0, the first drive mode in which the predetermined number of times N is changed while keeping the predetermined time T3 constant, and when the predetermined number of times N is set to 1 and the brightness is too bright The predetermined time T3 to T3 '(where T3'<
An image pickup apparatus including a control unit having a second drive mode defined as T3).
を行うセンシング手段と、該センシング手段から情報を
読み込む第1の記憶手段と、該第1の記憶手段からの情
報を記憶する第2の記憶手段と、前記センシング手段の
情報を除去する除去手段とを有し、1フイールド期間内
に2回以上間欠的に前記センシング手段の情報を前記除
去手段によつて除去させることにより、情報蓄積時間を
制御する固体撮像素子の駆動装置であつて、 1フイールド期間内で垂直同期信号より第1の所定時間
T1後に前記除去手段の動作を第2の所定時間T2毎に行わ
せ、 前記除去手段の動作のうちの所定回数Nの該動作毎に、
該動作の終了から、第3の所定時間T3後に前記センシン
グ手段からの情報を前記第1の記憶手段へ読み込ませ、 前記所定回数Nが1の場合に、前記第3の所定時間T3を
減少させることを特徴とする固体撮像素子の駆動装置。2. A sensing means for receiving an optical signal, performing photoelectric conversion and accumulating information, a first storage means for reading information from the sensing means, and a first storage means for storing information from the first storage means. 2 storage means and a removing means for removing the information of the sensing means, and by intermittently removing the information of the sensing means by the removing means two or more times within one field period, A drive device for a solid-state image sensor for controlling storage time, comprising: a first predetermined time from a vertical synchronization signal within one field period.
After T1, the operation of the removing means is performed every second predetermined time T2, and for each of a predetermined number N of the operations of the removing means,
Information from the sensing means is read into the first storage means after a third predetermined time T3 from the end of the operation, and the third predetermined time T3 is decreased when the predetermined number N is 1. A drive device for a solid-state image pickup device characterized by the above.
段へ情報を移動させるタイミング及び、前記センシング
手段の情報を除去するタイミングが、標準テレビジョン
信号の水平帰線期間の中、あるいは近傍であることを特
徴とする請求項第2項に記載の固体撮像素子の駆動装
置。3. A timing for moving information from said sensing means to said first storage means and a timing for removing information from said sensing means are within or near a horizontal retrace period of a standard television signal. 3. The driving device for a solid-state imaging device according to claim 2, wherein:
Priority Applications (5)
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---|---|---|---|
JP2291818A JP2695519B2 (en) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | Imaging device and solid-state imaging device driving device |
DE69130915T DE69130915T2 (en) | 1990-10-31 | 1991-10-30 | Solid state image sensor control |
EP91310027A EP0484134B1 (en) | 1990-10-31 | 1991-10-30 | Control of solid-state image sensor |
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