JPS62160882A - 固体撮像装置 - 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】 〔概要〕 蓄積型固体撮像素子を用いた固体撮像装置において、入
射光が大きく変動した際、蓄積時間変化により感度切替
え操作をした場合でも、撮像信号を蓄積時間の逆数倍増
幅し、且つ増幅出力の最大値が一定値以下になるように
抑制することにより、表示画面が急変せず、又ブルーミ
ングもない良好画質の表示を得る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は蓄積型固体撮像素子を用いた固体撮像装置に係
わり、特に強い光が照射された場合において、ブルーミ
ングを防止し且つ弱い光の部分の感度は維持する感度切
替え手段を備えた固体撮像装置に関する。

固体撮像素子には、ＰＮ接合を備えて入射光に応じて起
電力を発生するＰ　Ｖ　（Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｔｉｃ
　）型、電気抵抗が入射光に応じて変化するｐｃ（Ｐｈ
ｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　）型および半導体基体に
形成されたポテンシャル井戸に入射光に応じた電荷が蓄
積されるＭ　Ｉ　Ｓ　（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏ
ｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型がある。このうち
Ｐｖ型はＣＯＤと組合わせて、ＭＩＳ型はそれ自身で、
電荷を蓄積し得る蓄積型固体撮像素子で、共にジュール
熱が発生せず高集積化が可能である。

このような固体（最像素子は２次元マトリックス状に配
列され、画素を形成している。

入射光を受けて各画素の光電変換部に蓄積された信号電
荷は時系列信号に切替えられて転送され、ＣＲＴ等の表
示装置で読み出される構成になっている。

然しなから、蓄積型の固体撮像素子を使用した撮像装置
では過大な入射光が入った場合、電荷がオーバフローし
て周囲の画素に溢れるブルーミングが問題となる。これ
に対し素子上でオーバフロードレイン等の対策が考えら
れるが素子構造が複雑になる等の欠点があることから、
外部回路による対策も考えられている。

その−例として、本発明者等は先に特願昭５９−２７９
９１２号および特願昭６０−０９５２６２号の発明をし
た。

前者は外部回路により、電荷蓄積時間を動作フレーム毎
に２種類に切替え、長い蓄積時間のフレームでオーバー
フローを生ずる信号は除去して、短い蓄積時間のフレー
ムでの信号に置換することにより、オーバーフロー信号
を除去するものである。

後者も外部回路によるもので、蓄積時間はｎ通りに変え
ることが出来、それに対応してｎ通りの固体撮像素子の
画素毎の出力のオフセットと感度の補正メモリを持ち、
各画素毎のオフセントと感度のバラツキを補正するもの
で、蓄積時間を変えて受光感度を切替えても安定した画
質の表示を得ることが出来る。

両者共、素子構造を変更することなく外部回路のみで実
行出来るので、簡単で効果的な方法であるが、前者にあ
っては、各画素の出力のオフセットと感度のバラツキを
補正していないので、蓄積時間を切替えた際、オフセッ
ト値と感度が変化し画像が劣化する。

又、後者にあっても、例えば過大入射光があるときブル
ーミングを避ける為、蓄積時間を小さいものに切替えて
も、同時に弱光部の感度が急に落ちるので見辛い、違和
感のある画像となる欠点を有している。

〔従来の技術〕

第２図は従来例による蓄積型固体撮像素子を用いた固体
撮像装置のブロック図である。

図において、■は固体撮像素子であり、入射光はここで
光電変換され電荷として蓄積される。マイクロプロセッ
サ１２の指示で駆動回路１３は、例えばＴ１の蓄積時間
で駆動パルスを固体撮像素子１に送り蓄積電荷をアンプ
２に送り出させる。アンプ２で増幅されたアナログ信号
はＡ／Ｉ）コンバータ３でデジタル信号に変換され加算
器４に送られる。

固体撮像素子の出力信号は各画素毎に、各蓄積時間毎に
オフセントと感度が異なり、バラツキをもっているので
、これらの補正が必要である。

蓄積時間Ｔ、に対するオフセット補正は、オフセット補
正値メモリ■６に予め記憶されているオフセント補正値
をマルチプレクサＭＰＸ■１０を通じて加算器４により
前記の出力信号に加算することにより行われる。感度補
正は感度補正値メモリ■８に予め記憶されている感度補
正値をマルチプレクサＭＰＸ■１１を通じて乗算器５に
より前記のオフセット補正後のデータに乗算することに
よりおこなわれる。

オフセットと感度の補正を受けた信号は表示メモリ■１
８、表示メモリ■１９に対し交互に入力と、読み出しを
行いマルチプレクサＭＰＸ■２０、Ｄ／Ａコンバータ２
１を通してＣＲＴ２２に表示される。

感度切替えは、蓄積時間を例えばＴ２に切替えるには、
この命令がマイクロプロセッサ１２に入ると、蓄積時間
切替信号が固体撮像素子１に入ると同時に、オフセット
補正値メモリ■７並びに感度補正値メモリ■９に切替わ
り、これらが加算器４、乗算器５に送られて、感度切替
えと同時に補正も行われる。

過大入射光を受けて１．ブルーミンク防止の為、蓄積時
間をＴ１からＴｚ（例えばＴＩ＝４Ｔ２　）に切替えて
感度を下げるならば、画面全体が一様に感度が１／４に
なる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の蓄積型固体撮像素子使用の固体撮像装置でブルー
ミング防止対策として蓄積時間切替え方式のものは、一
部に強い入射光を受けた場合、蓄積時間を切替えて感度
を落としたとき、他の大部を占める弱い入射光の部分も
急に感度が落ちるため、表示画面が急変し違和感のある
画像となる欠点を有していた。

又、ブルーミングをなくし得る最大感度で使用する為に
は、感度切り替えの為の蓄積時間ステップも細かく、多
く用意する必要がある。同時に補正メモリのセント数も
増加する。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点の解決は、蓄積型固体撮像素子を用い、入射
光量に応じて蓄積時間を変化させる固体撮像装置におい
て、撮像信号を蓄積時間の逆数倍増幅する手段と、　前
記増幅による出力の最大値が一定値以下になるように抑
制する手段とを含んでなる本発明による固体撮像装置に
より達成される。

〔作用〕

本発明は、蓄積時間切替え可能の固体撮像装置において
、固体撮像素子で入射する光信号を電気的撮像信号に変
換し、オフセント補正、感度補正を行った後、ビットシ
フターにより蓄積時間の逆数倍することにより、蓄積時
間切替えを行っても逼像信号は切替え前の値に戻し、次
いで画像信号値が表示のための最大値を越えないように
することにより、過大光によるブルーミングを抑制し、
且つ弱い光の部分の感度も変化しない良好な画質の固体
撮像装置を提供するものである。

〔実施例〕

第１図は本発明による蓄積型固体撮像素子を用いた固体
撮像装置のブロック図である。

第１図において、第２図と同じ名称のものは同じ符号で
示す。

第１図において、入射光は固体撮像素子１で光電変換さ
れ、アンプ２で増幅されたアナログ信号はＡ／Ｄコンバ
ータ３でデジタル信号になる。

このデジタル信号は加算器４と乗算器５により各画素毎
のオフセット補正と感度補正がなされる。

本実施例では蓄積時間がＴ、とＴ２の２種類に切替えら
れる構成になっている。オフセット補正値メモリ■６、
オフセット補正値メモリ■７と感度補正値メモリ■８、
オフセット補正値メモリ■９は、それぞれ蓄積時間Ｔ、
、Ｔ２に対するオフセット補正値と感度補正値を記憶し
ており、マルチプレクサＭＰＸ■１０、マルチプレクサ
ＭＰＸ■１１により切替えられるようになっている。マ
イクロプロセッサ１２は全体の制御と補正係数の演算を
行うためのもので、蓄積時間の切替命令信号を検出する
とマルチプレクサＭＰＸ■１０、マルチプレクサＭ　Ｐ
　Ｘ■１１により補正係数を切替えると同時に駆動回路
１３を通じて固体撮像素子ｌの蓄積時間を切替える。

本発明では、前記の要素に点線の枠内の要素が付加され
ている。

補正を受けた信号は感度を変化するためのビットシフタ
ー１４と、このビットシフター１４の出力が表示レベル
の最大値よりも大きくならないようにするための、デジ
タルコンパレーク１６とマルチプレクサＭＰＸ■１５を
付加している。信号が最大値設定５Ｗ１７に設定された
最大値を越えた場合は、最大値に置換することにより強
い光は飽和したレベルとなる。

このように補正を受けた信号は表示メモリ■１８、表示
メモリ■１９に交互に入力され、交互に読み出されてマ
ルチプレクサＭＰＸ■２０、Ｄ／Ａコンバータ２１を通
してＣＲＴ２２に表示される。

以下に蓄積時間の切替時の動作について述べる。

設定し得る蓄積時間はＴ１とＴ２で、Ｔ＋−４Ｔ２とす
る。今、蓄積時間Ｔ、で撮像していたときに、強い光が
視野内に入ったため、固体撮像素子ｌがオーバーフロー
してブルーミングを起こしたとすると、ブルーミング防
止のため蓄積時間の切替命令を与えると、マイクロプロ
セッサ１２はこれを検出して、蓄積時間をＴｚ　（−１
／４　Ｔ、　）にすると同時に補正値メモリもＴ２用の
ものに切替える。このことにより撮像信号は固体撮像素
子１を出た時点で既に１／４になるのでオーバーフロー
は抑制される。然し感度も１／４になっているのでビッ
トシフター１４で２ビット　シフトアップすることによ
り、補正出力をデジタル的に４倍増幅する。かくすると
表示画面は蓄積時間Ｔ１のときと同じ感度の画像が得ら
れる。然し強い光の部分を撮像した画素の出力も４倍さ
れており、表示のための最大値を超える恐れをもつので
、前記したデジタルコンパレータ１６およびマルチプレ
クサＭＰＸ■１５により処理し飽和レベルとする。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明による固体撮像装置に
おいては、過大な入射光に対して、受光感度を切替える
ことにより、オーバフローを抑え、且つ感度を切替えた
ことによる表示画面の急変を抑えることが出来る。又蓄
積時間ステップとそれに伴い補正メモリセントも２種類
で済むのでコンパクトに出来、装置性能向上に効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による実施例のブロック図、第２図は従
来例のブロック図である。 図において、 ｌは固体撮像素子、 ２はアンプ、 ３はＡ／Ｄコンバータ、 ４は加算器、 ５は乗算器、 ６はオフセント補正値メモリ■、 ７はオフセット補正値メモリ■、 ８は感度補正値メモリ■、 ９は感度補正値メモリ■、 １０はマルチプレクサＭＰＸ■、 １１はマルチプレクサＭＰＸ■、 １２はマイクロプロセッサ、 １３は駆動回路、 １４はビットシフター、 １５はマルチプレクサＭＰＸ■、 １６はデジタルコンパレータ、 １７は最大値設定ＳＷ、 １８は表示メモリ■、 １９は表示メモリ■、 ２０はマルチプレクサＭＰＸ■、 ２１はＤ／Ａコンバータ、 ２２はＣＲＴ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 蓄積型固体撮像素子を用い、入射光量に応じて蓄積時間
   を変化させる固体撮像装置において、撮像信号を蓄積時
   間の逆数倍増幅する手段と、前記増幅による出力の最大
   値が一定値以下になるように抑制する手段 とを含んでなることを特徴とする固体撮像装置。