JP2000050174A - Image pickup device and its driving method - Google Patents

Image pickup device and its driving method

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JP2000050174A
JP2000050174A JP10215857A JP21585798A JP2000050174A JP 2000050174 A JP2000050174 A JP 2000050174A JP 10215857 A JP10215857 A JP 10215857A JP 21585798 A JP21585798 A JP 21585798A JP 2000050174 A JP2000050174 A JP 2000050174A
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JP
Japan
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period
photoelectric conversion
exposure
imaging
conversion element
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JP10215857A
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Japanese (ja)
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Osamu Yuki
修 結城
Seiji Hashimoto
誠二 橋本
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To expand a dynamic range of an image pickup device by plural times of exposure and to achieve expansion of the dynamic range by simple structure while enabling interlaced scanning by making an exposing part of a first period and an exposing part of a second period coexist in an image pickup panel. SOLUTION: An XY address type solid-state imaging device is used. In addition, the exposing part of the first period and the exposing part of the second period coexist in the image pickup panel. Exposure of EX (1) for (1/609-1/2000) seconds when a photoelectric charge in a first row of the imaging device is read and exposure period of EX (2) for 1/2000 seconds when a photoelectric charge of a second row of the imaging device is read are superposed in this device. In addition, pieces of data for two times of image pickup area alternately read to floating diffusion by utilizing efficiency of a two-dimensional address. Drive by a series of control becomes effective even in three or more times of the exposure by setting an output period of a video signal as one horizontal operation period/exposure frequency.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光電変換素子を有
する撮像装置に関し、光電変換素子の露光時間を複数種
類有してダイナミックレンジの拡大を図る撮像装置及び
その駆動方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup apparatus having a photoelectric conversion element, and more particularly, to an image pickup apparatus having a plurality of types of exposure times of a photoelectric conversion element for expanding a dynamic range and a driving method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、撮像装置は静止画用のデジタルカ
メラや動画用のビデオカメラ等に広く使用されている。
しかしながら、ビデオカメラに用いられる撮像素子のダ
イナミック・レンジは銀塩写真に比べて狭く、逆光時な
どにはダイナミック・レンジの狭さのため白とびや黒つ
ぶれなどが発生する。この課題を解決するために、例え
ば2回の露光を行いダイナミックの拡大を行う方法があ
る。この方法は通常の露光時間1/60秒で撮像した画
面の飽和した画素信号を高速シャッタ動作(例えば、1
/1000秒)で撮像した画素信号で置換するものであ
る。
2. Description of the Related Art In recent years, imaging devices have been widely used in digital cameras for still images, video cameras for moving images, and the like.
However, the dynamic range of an image sensor used in a video camera is narrower than that of a silver halide photograph, and when the image is backlit, overexposure and underexposure occur due to the narrow dynamic range. In order to solve this problem, for example, there is a method of performing dynamic exposure by performing exposure twice. In this method, a saturated pixel signal of a screen imaged with a normal exposure time of 1/60 second is used for a high-speed shutter operation (for example, 1
/ 1000 seconds).

【0003】このような露光による公知例としては、橋
本による特開平4−189082号公報等がある。本公
報によれば、複数回の露光によってダイナミック・レン
ジの拡大を行うCCD型の撮像装置において、感度の劣
化がなく且つ動解像度の良い撮像装置とするため、露光
量の異なる第1の露光と第2の露光とによる信号を同時
に読み出すことにより、受光素子の有効開口領域を小さ
くすることがなく高感度であり、1フィールド期間に2
度の露光(光電変換)が行われ、露光タイミングがずれ
ることがないため、良好な動解像度を得ることができる
としている。
A known example of such exposure is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-189082 by Hashimoto. According to this publication, in a CCD type imaging device that expands a dynamic range by performing a plurality of exposures, in order to obtain an imaging device with high sensitivity and no degradation in sensitivity, the first exposure with a different exposure amount is performed. By simultaneously reading out the signals from the second exposure, the sensitivity is high without reducing the effective aperture area of the light receiving element, and 2
It is described that good dynamic resolution can be obtained because exposure (photoelectric conversion) is performed at the same time and exposure timing does not shift.

【0004】また、受光画素の2倍以上の蓄積部を持
ち、1垂直映像期間を第1の蓄積時間によるデータと、
第2の蓄積時間によるデータとを垂直ブランキング期間
に該蓄積部に転送する方法での公知例が、板倉等による
特開平9−284654号公報として示されている。
[0004] Further, it has a storage portion twice or more as large as the number of light receiving pixels, and has one vertical video period for the data based on the first storage time,
A known example of a method of transferring data according to the second accumulation time to the accumulation unit during the vertical blanking period is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-284654 by Itakura et al.

【0005】この種の公知例に用いられた撮像データの
蓄積部は、いずれも1フィールド・データと同量以上で
ある。これは、近年、主流として用いられている撮像素
子がCCDであり、垂直方向の撮像データの転送が順次
転送によって行われることに由来する。
The storage units of the image data used in this type of known example each have an amount equal to or more than one field data. This is due to the fact that in recent years, the imaging device used as the mainstream is a CCD, and the transfer of imaging data in the vertical direction is performed sequentially.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】CCDを撮像素子とし
て用いた場合の2回の露光とその撮像データの転送手順
を特開平9−284654号公報を例に、図16と図1
7を用いて説明する。
FIG. 16 and FIG. 1 show an example of a procedure of two exposures and transfer of the image data when a CCD is used as an image sensor, taking Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-284654 as an example.
7 will be described.

【0007】まず、1垂直映像期間(1/60秒)を2
等分し、第1の蓄積期間(1/120秒)108と第2
の蓄積期間(1/120秒)109とし、第1の蓄積期
間108が終了した瞬間に受光部の光電変換部1に蓄積
された第1の信号電荷をシフトパルス121により受光
部の垂直転送部102に移動させる(図16(b))。
次に、次の垂直ブランキング期間106内に上記第1の
蓄積期間に蓄えられた第1の信号電荷を転送パルス12
2により第1の蓄積部3−1に転送する(図16
(c))。次に同一ブランキング期間内で第2の蓄積期
間109が終了した瞬間に、受光部の光電変換部101
に蓄積された第2の信号電荷を、シフトパルス123に
より受光部の垂直転送部102に移動させる(図16
(d))。次に転送パルス124により第2の蓄積期間
109に蓄えられていた第2の信号電荷を第1の蓄積部
3−1に転送すると同時に第1の蓄積部3−1から第2
の蓄積部3−2に転送する(図16(e))。これ以
後、1水平転送期間毎に水平ライン転送パルス117に
より第2の蓄積部3−2の光電荷を水平転送部104か
ら出力部105へ出力する(図16(f))。
First, one vertical video period (1/60 second) is set to 2
Evenly divide the first accumulation period (1/120 second) 108 and the second
And the first signal charge accumulated in the photoelectric conversion unit 1 of the light receiving unit at the instant when the first accumulation period 108 ends is shifted by the shift pulse 121 to the vertical transfer unit of the light receiving unit. It is moved to 102 (FIG. 16B).
Next, during the next vertical blanking period 106, the first signal charges stored in the first storage period are transferred to the transfer pulse 12.
2 to the first storage unit 3-1 (FIG. 16)
(C)). Next, at the moment when the second accumulation period 109 ends within the same blanking period, the photoelectric conversion unit 101 of the light receiving unit
The second signal charges stored in the vertical transfer unit 102 of the light receiving unit are moved by the shift pulse 123 (FIG. 16).
(D)). Next, the second signal charge stored in the second storage period 109 is transferred to the first storage unit 3-1 by the transfer pulse 124, and at the same time, the second signal charge is transferred from the first storage unit 3-1 to the second storage unit 3-1.
(FIG. 16 (e)). Thereafter, the photocharge of the second storage unit 3-2 is output from the horizontal transfer unit 104 to the output unit 105 by the horizontal line transfer pulse 117 every horizontal transfer period (FIG. 16F).

【0008】こうして、1垂直映像期間を複数に分割
し、それぞれ分割した期間中に光電変換部に蓄えられた
信号電荷を垂直転送部に移動させることにより光電変換
部の飽和電荷量を従来の方法に比べ増加させることがで
き、ダイナミック・レンジの高い個体撮像装置の駆動法
法を得られるとしている。
[0008] In this manner, one vertical video period is divided into a plurality of sections, and the signal charges stored in the photoelectric conversion section are moved to the vertical transfer section during each of the divided periods. It is stated that the driving method of the solid-state imaging device having a high dynamic range can be obtained.

【0009】しかしながら、撮像素子としてのCCDで
は、例えば光電変換部101へ受光により蓄積された信
号電荷を垂直転送部102に移動した後、順次、供給さ
れる転送パルス124で電荷移送するために、飛び越し
読み出しはできない。
However, in the CCD as an image pickup device, for example, after the signal charges accumulated by receiving light in the photoelectric conversion unit 101 are moved to the vertical transfer unit 102, the signal charges are sequentially transferred by the supplied transfer pulse 124. Skip reading is not possible.

【0010】従って、上述した様に、複数回の露光によ
る撮像データの読み出しには、1フィールド・データと
同量以上の蓄積部を用いていた。
Therefore, as described above, the readout of the image data by a plurality of exposures uses a storage unit equal to or more than one field data.

【0011】本発明は、上記従来例では不可能であった
飛び越し走査を可能としつつ、複数回の露光によって、
撮像装置のダイナミック・レンジを拡大すると共に、簡
単な構成で達成することを課題とする。
According to the present invention, it is possible to perform interlaced scanning which was impossible in the above-described conventional example,
It is an object of the present invention to expand the dynamic range of an imaging device and to achieve a simple configuration.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の撮像素子には、XYアドレス型の固体撮
像素子を用いている。この方式の撮像素子においては、
飛び越し走査、延いてはブロック読み出しが可能であ
る。従って、複数回の露光による撮像データを読み出す
場合には、露光期間の多重が可能となる。また、この結
果としてデータの蓄積は、一時的に必要な容量で済ます
ことができ、従来より少ない量で構成することができ
る。
In order to solve the above-mentioned problems, an XY address type solid-state image sensor is used as an image sensor of the present invention. In this type of imaging device,
Interlaced scanning and, consequently, block reading are possible. Therefore, in the case of reading out image data obtained by a plurality of exposures, it is possible to multiplex exposure periods. In addition, as a result, the data can be temporarily stored with a necessary capacity, and can be configured with a smaller amount than in the related art.

【0013】また、本発明による撮像装置及び駆動方法
は、撮像パネル内に第1の期間の露光部分と第2の期間
の露光部分が混在することを特徴とする。
Further, the image pickup apparatus and the driving method according to the present invention are characterized in that the exposed portion in the first period and the exposed portion in the second period are mixed in the image pickup panel.

【0014】また、本発明による撮像装置及び駆動方法
は、第1の期間の露光による撮像データ検出手段からの
信号と、第2の期間の露光による撮像データ検出手段か
らの信号とが、飛び越し走査により読み出されることを
特徴とする。
Further, in the imaging apparatus and the driving method according to the present invention, the signal from the imaging data detecting means by the exposure in the first period and the signal from the imaging data detecting means by the exposure in the second period are interlaced. Is read by the following.

【0015】また、本発明による撮像装置及びその駆動
方法は、撮像パネル内で第1の期間の露光が完了する前
に、第2の期間の露光による撮像データを読み出すこと
を特徴とする。
Further, the image pickup apparatus and the driving method thereof according to the present invention are characterized in that before the exposure of the first period is completed in the image pickup panel, the image pickup data by the exposure of the second period is read.

【0016】また、本発明による撮像装置及び駆動方法
は、被写体像を光電変換して映像信号を2次元指定によ
り出力する撮像素子と、これを電気的に制御して映像信
号を読み出す回路を具備した撮像装置において、前記撮
像素子に用いられた光電変換素子を第1の期間で露光し
た撮像データと、前記光電変換素子を前記第1の期間と
は異なった第2の期間で露光した撮像データとを読み出
す手段を有し、画素からの前記第1の期間で露光された
撮像データの読み出しを飛び越し走査により行われるこ
とを特徴とする。
Further, the image pickup apparatus and the driving method according to the present invention include an image pickup element for photoelectrically converting a subject image and outputting a video signal according to two-dimensional designation, and a circuit for electrically controlling the image pickup element to read the video signal. Image data obtained by exposing the photoelectric conversion element used for the image sensor in a first period, and image data obtained by exposing the photoelectric conversion element in a second period different from the first period. And reading means for reading image data exposed from the pixels during the first period by interlaced scanning.

【0017】また、本発明による撮像装置は、光電変換
素子を第1の期間で露光する光電変換素子と、第2の期
間で露光する光電変換素子とを同一の基板上で分離して
設けたことを特徴とする。
Further, in the imaging apparatus according to the present invention, the photoelectric conversion element for exposing the photoelectric conversion element during the first period and the photoelectric conversion element for exposing the photoelectric conversion element during the second period are provided separately on the same substrate. It is characterized by the following.

【0018】また、本発明による撮像装置は、二次元的
に配置された複数個の光電変換素子と、該複数個の光電
変換素子の電荷の転送及び前記光電変換素子のリセッ
ト、前記光電変換素子の選択により映像信号を読み出す
撮像装置において、1垂直走査期間を複数個に分割し、
前記複数回毎に前記光電変換素子を露光する露光手段
と、前記光電変換素子に蓄えられた信号電荷をそれぞれ
独立に選択して映像信号を読み出す読み出し手段を有す
ることを特徴とする。
Further, the image pickup apparatus according to the present invention comprises a plurality of two-dimensionally arranged photoelectric conversion elements, a transfer of charges of the plurality of photoelectric conversion elements, a reset of the photoelectric conversion elements, and a photoelectric conversion element. In the imaging device that reads out a video signal by selecting the above, one vertical scanning period is divided into a plurality of
An exposure unit for exposing the photoelectric conversion element for each of the plurality of times and a reading unit for independently selecting a signal charge stored in the photoelectric conversion element and reading a video signal are provided.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】〔第1の実施形態〕図1は、増幅
型固体撮像素子を用いた本発明の撮像装置の構成例を示
す図である。6は被写体を増幅型固体撮像素子33に結
像するレンズである。結像された光信号は、固体撮像素
子33により電気信号に変換される。5は該電気信号を
デジタル信号に変換するA/D変換器である。そして、
7は画像信号の加工処理や適当なフォーマットへの変換
を行う信号処理部分である。また、39はこの撮像装置
の制御を司る中央演算装置(以下、CPUと略す)であ
り、38はCPU39からの制御信号により各機能ブロ
ックの動作タイミングを発生するタイミング・ジェネレ
ータ(以下、TGと略す)である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an image pickup apparatus of the present invention using an amplification type solid-state image pickup device. Reference numeral 6 denotes a lens that forms an image of a subject on the amplification type solid-state imaging device 33. The formed optical signal is converted into an electric signal by the solid-state imaging device 33. Reference numeral 5 denotes an A / D converter for converting the electric signal into a digital signal. And
Reference numeral 7 denotes a signal processing unit for processing an image signal and converting the image signal into an appropriate format. Reference numeral 39 denotes a central processing unit (hereinafter abbreviated as CPU) which controls the imaging apparatus. Reference numeral 38 denotes a timing generator (hereinafter abbreviated as TG) which generates operation timing of each functional block according to a control signal from the CPU 39. ).

【0020】ここで、増幅型固体撮像素子33の構造例
を図2に示す。図2では、例として、4×3の入射光の
光電変換、蓄積、増幅、転送を行うマトリクスが示され
ている。ここでフォト・ダイオード(以下、PDと略
す)70は入射光を光電変換、蓄積する素子であり、セ
ル・アンプ71は図3の点線枠内71に示すような構成
である。
FIG. 2 shows an example of the structure of the amplification type solid-state imaging device 33. FIG. 2 shows a matrix for performing photoelectric conversion, accumulation, amplification, and transfer of 4 × 3 incident light as an example. Here, a photodiode (hereinafter abbreviated as PD) 70 is an element for photoelectrically converting and accumulating incident light, and a cell amplifier 71 has a configuration as shown in a dotted frame 71 in FIG.

【0021】図3において、81はPD70で蓄積され
た電荷を増幅MOSトランジスタ83のゲートを浮遊構
造としたフローティング・デフュージョン(以下、FD
と略す)に転送する為の電位障壁操作用転送ゲートの役
割りを果たす転送MOSトランジスタである。また、8
0は該FD70の電荷を同様の作用により、リセットす
る為のリセットMOSトランジスタである。そして、ラ
イン選択用のMOSトランジスタとして82が設けられ
ている。なお、これらのMOSトランジスタのゲート
は、各々、PD70の電荷を転送する転送信号線74、
FDをリセットするリセット信号線76、および選択信
号線75に接続されている。
In FIG. 3, reference numeral 81 denotes a floating diffusion (hereinafter, referred to as FD) having the charge accumulated in the PD 70 as a floating structure with the gate of the amplifying MOS transistor 83 as a floating structure.
The transfer MOS transistor serves as a potential barrier operation transfer gate for transferring the transfer MOS transistor. Also, 8
Reference numeral 0 denotes a reset MOS transistor for resetting the charge of the FD 70 by the same operation. Further, 82 is provided as a MOS transistor for line selection. The gates of these MOS transistors are connected to a transfer signal line 74 for transferring the charge of the PD 70, respectively.
The reset signal line 76 for resetting the FD and the selection signal line 75 are connected.

【0022】ここで、PD70に蓄積された電荷は、垂
直駆動部72からのリセット信号線76によりリセット
されたFDへ転送信号線74によりONされた転送ゲー
ト81を通して転送され、選択信号線75により選択さ
れた選択MOSトランジスタ82を介してソースフォロ
ワMOSトランジスタ83で増幅され、読み出し線79
へ読み出され、図2に示すように、容量85に蓄積され
る。続いて、水平駆動部73から列選択信号が、列選択
トランジスタ77(1)〜(4)へ印加され、信号出力
線78に時系列的な映像信号が出力される。
Here, the electric charge accumulated in the PD 70 is transferred to the FD reset by the reset signal line 76 from the vertical drive unit 72 through the transfer gate 81 turned on by the transfer signal line 74, and is transferred by the selection signal line 75. The signal is amplified by the source follower MOS transistor 83 via the selected selection MOS transistor 82, and is read out by the read line 79.
And is stored in the capacitor 85 as shown in FIG. Subsequently, a column selection signal is applied from the horizontal driving unit 73 to the column selection transistors 77 (1) to 77 (4), and a time-series video signal is output to the signal output line 78.

【0023】さらに、画素単位の動作を解析することに
より、どの時点から、異なった期間の露光が可能となる
かを以下に述べる。図4(a)において、先ず、第1の
露光期間完了前にFDリセット・MOSトランジスタ8
0をONとし、FDのリセットを行う。その後、リセッ
ト・MOSトランジスタ80をOFFとすることによ
り、FDリセットを解除する。そして、第1の露光期間
中にPD70のカソードに蓄積された光電荷90は、電
荷転送MOSトランジスタ81をONすることにより増
幅MOSトランジスタ83のゲートに設けられたFDに
転送される。その後、電荷転送MOSトランジスタ81
はOFFとする。この時点でPD70は第2の露光に入
ることが可能となる。FDに蓄えられた電荷は増幅MO
Sトランジスタ83のソースフォロワ機能とライン選択
MOSトランジスタ82のONにより、読み出し線79
に読み出される。図4(a)では、転送MOSトランジ
スタ81のゲートTXをOFFレベルとし、PD70に
光電荷を蓄積し、選択MOSトランジスタ82のゲート
SELをOFFとし、リセットMOSトランジスタ80
のゲートRをONした状態から、ゲートRをOFFし、
ゲートTXをONし、ゲートSELをONした状態に移
行する例を示している。
Further, from the point of time when the operation of each pixel is analyzed, exposure from different periods can be performed will be described below. In FIG. 4A, first, before the completion of the first exposure period, the FD reset / MOS transistor 8 is started.
0 is turned ON, and the FD is reset. Thereafter, the FD reset is released by turning off the reset / MOS transistor 80. Then, the photocharge 90 accumulated in the cathode of the PD 70 during the first exposure period is transferred to the FD provided at the gate of the amplification MOS transistor 83 by turning on the charge transfer MOS transistor 81. After that, the charge transfer MOS transistor 81
Is OFF. At this point, the PD 70 is ready for the second exposure. The charge stored in the FD is amplified MO
By the source follower function of the S transistor 83 and the ON of the line selection MOS transistor 82, the read line 79
Is read out. In FIG. 4A, the gate TX of the transfer MOS transistor 81 is set to the OFF level, the photoelectric charge is accumulated in the PD 70, the gate SEL of the selection MOS transistor 82 is turned off, and the reset MOS transistor 80 is set.
The gate R is turned off from the state where the gate R is turned on,
The example which turns on the gate TX and shifts to the state which turned on the gate SEL is shown.

【0024】続いて、第2の露光期間が完了する前にF
Dのリセットを行う。図4(b)に示される様に、この
動作は、先ず、FDリセット・トランジスタ80をON
とし、FDのリセットを行う。その後、リセット・トラ
ンジスタ80をOFFとすることにより、FDのリセッ
トが完了する。
Subsequently, before the second exposure period is completed, F
D is reset. As shown in FIG. 4B, this operation first turns on the FD reset transistor 80.
And reset the FD. Thereafter, turning off the reset transistor 80 completes the reset of the FD.

【0025】図5は、図1、図2および図3に示した撮
像系を用いて、本発明の撮像駆動を行う際のタイミング
チャートである。但し、本実施形態で、ここでの撮像素
子は、図2に示す4×3の画素ではなく、より多くの垂
直画素を有する。ここで、TVレートを考慮し、1フィ
ールド期間(Field)は1/60秒に設定されている。
EX(1)は、図2の転送信号線74(1)乃至リセッ
ト信号線76(1)に接続された各画素に設けられたP
Dライン群の露光期間を示す。その他の信号の転送信号
線SG74乃至列選択トランジスタ77は図2の記号に
準ずるものとする。
FIG. 5 is a timing chart when the image pickup driving of the present invention is performed using the image pickup system shown in FIGS. 1, 2 and 3. However, in the present embodiment, the image sensor here has more vertical pixels than the 4 × 3 pixels shown in FIG. Here, in consideration of the TV rate, one field period (Field) is set to 1/60 second.
EX (1) is a P signal provided to each pixel connected to the transfer signal line 74 (1) to the reset signal line 76 (1) in FIG.
The exposure period of the D line group is shown. The transfer signal line SG74 for other signals to the column selection transistor 77 conforms to the symbol in FIG.

【0026】先ず、撮像素子の第1行目の光電荷を読み
出す際に、EX(1)の露光により該PD70のライン
群は、(1/60−1/2000)秒間露光され、T1
中のリセット信号線SG76(1)でFDがリセットさ
れ、転送信号線SG74(1)のアクティブ期間に、光
電荷は前記したPD70から増幅MOSトランジスタ8
3のゲートのFDに転送される。その後、転送信号線S
G74(1)はディセーブル期間に入り、前記転送ゲー
トTXはOFFとする。その後、選択信号線SG75を
ONして、読み出し線79に読み出されて、容量85に
蓄積し、列選択トランジスタ77をゲートSG77をO
Nして、信号出力線78に映像信号を出力する。
First, when reading out the photoelectric charges in the first row of the image pickup device, the line group of the PD 70 is exposed for (1 / 60-1 / 2000) seconds by exposure of EX (1), and T1
The FD is reset by the reset signal line SG76 (1) in the middle, and during the active period of the transfer signal line SG74 (1), the photoelectric charge is transferred from the PD 70 to the amplifying MOS transistor 8
3 is transferred to the FD of the gate. After that, the transfer signal line S
G74 (1) enters the disable period, and the transfer gate TX is turned off. After that, the selection signal line SG75 is turned on, the data is read out to the readout line 79, accumulated in the capacitor 85, and the column selection transistor 77 is turned on and the gate SG77 is turned on.
N, and outputs a video signal to the signal output line 78.

【0027】次に、該PDライン群は1/2000秒の
露光期間に入る。そして、1/2000秒の露光期間の
終了後に、再び転送信号線SG74(1)乃至列選択ト
ランジスタ77(1)は、前記のシーケンスで制御さ
れ、1/2000秒の露光による光電荷がPD70から
FDに転送される(T32)。転送ゲートSG74のO
FF後は、(1/60−1/2000)秒間の露光がな
され、該ラインではこの動作が巡回される。
Next, the PD line group enters an exposure period of 1/2000 second. Then, after the end of the exposure period of 1/2000 second, the transfer signal line SG74 (1) to the column selection transistor 77 (1) are again controlled in the above sequence, and the photocharge by the exposure of 1/2000 second is transferred from the PD 70. The data is transferred to the FD (T32). O of transfer gate SG74
After the FF, exposure is performed for (1 / 60-1 / 2000) seconds, and this operation is repeated in the line.

【0028】同様に、撮像素子の第2行目の光電荷を読
み出す際に、SG74(2)乃至SG76(2)に接続
された各画素に設けられたPDライン群は、(1/60
−1/2000)秒間の露光からFDへの撮像データの
読み出し(T3)、そして、1/2000秒間の露光か
らFDへの撮像データの読み出し(T34)へと巡回制
御される。
Similarly, when reading out the photoelectric charges in the second row of the image sensor, the PD line group provided for each pixel connected to SG74 (2) to SG76 (2) is (1/60)
The cyclic control is performed from the exposure for −1/2000) seconds to reading of the imaging data to the FD (T3), and from the exposure for 1/2000 seconds to reading of the imaging data to the FD (T34).

【0029】ここで、タイミングが図示されないT2期
間は、1/2000秒前に露光が開始されたラインの撮
像データのFDへの読み出し期間であり、T4、T32
も同様の期間である。すなわち、(1/60−1/20
00)秒間の露光からFDへの撮像データの読み出し
と、1/2000秒間の露光からFDへの撮像データの
読み出しが交互に繰り返される。
Here, the period T2, whose timing is not shown, is a period during which the imaging data of the line whose exposure has been started 1/2000 seconds ago is read out to the FD, and T4, T32
Is a similar period. That is, (1 / 60-1 / 20
The reading of the imaging data from the exposure for 00) seconds to the FD and the reading of the imaging data from the exposure for 1/2000 seconds to the FD are alternately repeated.

【0030】SG77は、上記、FDで蓄積された撮像
データがソースフォロワ83で増幅され、選択信号線7
5がアクティブの間に、容量85(1)乃至85(4)
の容量に蓄積された電圧を列選択MOSトランジスタ7
7(1)乃至77(4)のMOSトランジスタのゲート
を水平駆動部73より選択アクティブにし、撮像データ
を信号出力線78に出力する信号である。本実施形態の
場合に、この信号の出力期間は、露光2回分の出力期間
(T1+T2)が、(フィールド期間/走査線数)期間
より短かくなる様に設定されている。
The SG 77 amplifies the image data stored in the FD in the source follower 83 and outputs the selected signal
While 5 is active, the capacitors 85 (1) to 85 (4)
Column selection MOS transistor 7
This signal is used to activate the gates of the MOS transistors 7 (1) to 77 (4) by the horizontal drive unit 73 and output image data to the signal output line 78. In the case of the present embodiment, the output period of this signal is set so that the output period (T1 + T2) for two exposures is shorter than the (field period / number of scanning lines) period.

【0031】上述した様に本実施形態では、撮像素子の
第1行目の光電荷を読み出す際のEX(1)の(1/6
0−1/2000)秒間の露光と、撮像素子の第2行目
の光電荷を読み出す際のEX(2)の1/2000秒間
の露光期間を重ねており、また、2次元アドレスの有効
性を利用し、2回の撮像データを交互にFDへ読み出し
ている。一連の制御による駆動は、上記映像信号の出力
期間を1水平走査期間/露光回数にすることにより、3
回以上の露光においても有効となる。なお、本実施形態
においては、特別な外部の記憶装置を必要としない。こ
の駆動に依れば、後述するS−N(信号と雑音)を露光
毎に行うことが可能である。しかし、本実施形態で、フ
ィールド期間の全期間を最長露光期間としては使えな
い。フィールド・レートの全期間が最長露光期間として
使える駆動手段は第3の実施形態に述べる。
As described above, in this embodiment, (1/6) of EX (1) when reading out the photoelectric charges in the first row of the image sensor.
0-1 / 2000) seconds, and an exposure period of 1/2000 seconds of EX (2) for reading out the photocharges in the second row of the image sensor. , Two times of imaging data are alternately read out to the FD. Driving by a series of controls is performed by setting the output period of the video signal to one horizontal scanning period / number of exposures.
This is also effective in exposures of more than one time. In this embodiment, no special external storage device is required. According to this drive, SN (signal and noise) described later can be performed for each exposure. However, in this embodiment, the entire field period cannot be used as the longest exposure period. The driving means in which the entire field rate period can be used as the longest exposure period will be described in the third embodiment.

【0032】〔第2の実施形態〕本実施形態は、図2で
用いられているセル・アンプ71を図6の如き構成とし
たものである。
[Second Embodiment] In this embodiment, the cell amplifier 71 used in FIG. 2 is configured as shown in FIG.

【0033】本実施形態に用いる撮像装置の構成ブロッ
ク図は、第1の実施形態によって説明した図1と同様で
あり、重複する説明を省略する。
The block diagram of the configuration of the imaging apparatus used in this embodiment is the same as that of FIG. 1 described in the first embodiment, and duplicate description will be omitted.

【0034】また、増幅型固体撮像素子33の構造例を
図2に示し、第1の実施形態によって説明した撮像素子
と同様であり、重複する説明を省略する。ここで、撮像
セル・アンプ71は、図6の点線枠内71に示す如き構
成である。
FIG. 2 shows an example of the structure of the amplification type solid-state image pickup device 33, which is the same as the image pickup device described in the first embodiment, and duplicate description will be omitted. Here, the imaging cell / amplifier 71 has a configuration as shown in a dotted frame 71 in FIG.

【0035】図6において、PD70で蓄積された電荷
は、ソースフォロワの増幅型MOSトランジスタ83の
ゲートを浮遊構造としたFDに蓄積され、ライン選択用
のMOSトランジスタ82がONの時に増幅された電圧
として読み出し線79へ出力される。また、リセットM
OSトランジスタ80は、上記、FDのリセットを行う
為のMOSトランジスタである。なお、これらのトラン
ジスタのゲートは、各々、選択線75、および、FDリ
セット線76に接続されている。図2には電荷転送線7
4が図示されているが、本実施形態では用いられていな
い。
In FIG. 6, the charge accumulated in the PD 70 is accumulated in the FD having the gate of the source follower amplification type MOS transistor 83 in a floating structure, and the voltage amplified when the line selection MOS transistor 82 is ON. Is output to the read line 79. Also, reset M
The OS transistor 80 is a MOS transistor for resetting the FD. Note that the gates of these transistors are connected to a selection line 75 and an FD reset line 76, respectively. FIG. 2 shows the charge transfer line 7.
4 are shown, but are not used in the present embodiment.

【0036】図2において、図6に示した撮像素子71
の回路図により、PD70に蓄積された電荷は、FDに
蓄積され垂直駆動部72からの選択信号線75により選
択されたトランジスタ82を介してソースフォロワ83
で増幅され、読み出し線79へ読み出され、容量85に
蓄積される。続いて、水平駆動部73から列選択信号が
列選択MOSトランジスタ77(1)〜(4)へ印加さ
れ、信号出力線78へ映像信号が出力される。次の露光
の開始には、リセット信号線76により、FDのリセッ
トを行っている。
In FIG. 2, the image pickup device 71 shown in FIG.
According to the circuit diagram of FIG. 7, the electric charge accumulated in the PD 70 is accumulated in the FD, and is supplied to the source follower 83 via the transistor 82 selected by the selection signal line 75 from the vertical drive unit 72.
, And read out to the readout line 79, and stored in the capacitor 85. Subsequently, a column selection signal is applied from the horizontal drive unit 73 to the column selection MOS transistors 77 (1) to 77 (4), and a video signal is output to the signal output line 78. At the start of the next exposure, the FD is reset by the reset signal line 76.

【0037】この様な画素構造の場合は、FDのリセッ
トの時点からが、異なった期間の露光となる。
In the case of such a pixel structure, exposure is performed for a different period from the time when the FD is reset.

【0038】図7は、図1、図2および図6に示した撮
像系を用いて、本発明の撮像駆動を行う際のタイミング
チャートである。但し、本実施形態で、図2は図示され
ない、より多くの垂直画素を有する。ここで、TVレー
トを考慮し、1フィールド期間Fieldは1/60秒に設
定されている。EX(1)は、図2の選択SG75
(1)乃至リセットSG76(1)に接続された各画素
に設けられたPDライン群の露光期間を示す。その他の
信号選択SG75乃至SG77は、図2の記号に準ずる
ものとする。
FIG. 7 is a timing chart when the image pickup driving of the present invention is performed using the image pickup system shown in FIGS. 1, 2 and 6. However, in this embodiment, FIG. 2 has more vertical pixels, not shown. Here, in consideration of the TV rate, one field period Field is set to 1/60 second. EX (1) is the selection SG75 of FIG.
(1) to Reset The exposure periods of the PD line group provided for each pixel connected to the SG (1) are shown. The other signal selections SG75 to SG77 are based on the symbols in FIG.

【0039】先ず、撮像素子の1行目の読み出しの際
に、EX(1)の露光により該PDライン群は、(1/
60−1/2000)秒間露光され、PD70の電荷
は、この露光期間中ソースフォロワ83のゲートのFD
に移動する。そして、SG75(1)がアクティブとな
り、撮像データは、読み出し線79から容量85(1)
に蓄積される。その後で、SG76(1)信号がアクテ
ィブになり、FDがリセットされ、次の露光が行われ
る。
First, when reading out the first row of the image sensor, the PD line group is changed to (1/1) by the exposure of EX (1).
60-1 / 2000) second, and the charge of the PD 70 is charged by the FD of the gate of the source follower 83 during this exposure period.
Go to Then, the SG 75 (1) becomes active, and the imaging data is transferred from the readout line 79 to the capacitor 85 (1).
Is accumulated in Thereafter, the SG76 (1) signal becomes active, the FD is reset, and the next exposure is performed.

【0040】次に、該PDライン群は1/2000秒の
露光期間に入る。そして、1/2000秒の露光期間の
終了後に、再びSG75(1)乃至SG77(1)は前
記のシーケンスで制御され、1/2000秒の露光によ
る撮像データがFDから読み出し線79へ読み出され、
容量(1)に蓄積される(T32)。この後、FDはS
G76(1)信号でリセットされ、再び(1/60−1
/2000)秒間の露光がなされ、該ラインではこの動
作が巡回される。
Next, the PD line group enters an exposure period of 1/2000 second. Then, after the end of the exposure period of 1/2000 second, SG75 (1) to SG77 (1) are controlled again in the above sequence, and the imaging data by the exposure of 1/2000 second is read out from the FD to the readout line 79. ,
It is stored in the capacity (1) (T32). After this, the FD returns to S
It is reset by the signal G76 (1) and again (1 / 60-1)
/ 2000) seconds, and this operation is repeated in the line.

【0041】同様に、撮像素子の2行目の読み出しの際
に、選択SG75(2)乃至SG76(2)に接続され
た各画素に設けられたPDライン群は、EX(2)に示
される通り、(1/60−1/2000)秒間の露光後
にFDから撮像データの読み出し(T3)、そして、1
/2000秒間の露光後にFDから撮像データの読み出
し(T34)へと巡回制御される。
Similarly, at the time of reading out the second row of the image sensor, the PD line group provided for each pixel connected to the selected SGs 75 (2) to SG76 (2) is shown as EX (2). As described above, after exposure for (1 / 60-1 / 2000) seconds, reading of image data from the FD (T3), and 1
After the exposure for / 2000 seconds, cyclic control is performed from FD to reading of image data (T34).

【0042】ここで、タイミングが図示されないT2期
間は、1/2000秒前に露光が開始されたラインの撮
像データのFDからの読み出し期間であり、T4、T3
3も同様の期間である。すなわち、(1/60−1/2
000)秒間の露光からFDへの撮像データの読み出し
と、1/2000秒間の露光からFDへの撮像データの
読み出しが交互に繰り返される。
Here, the period T2, whose timing is not shown, is a period for reading out the imaging data of the line whose exposure has been started 1/2000 seconds ago from the FD, and T4 and T3.
3 is the same period. That is, (1 / 60-1 / 2)
The reading of the imaging data to the FD from the exposure for 000) seconds and the reading of the imaging data to the FD from the exposure for 1/2000 seconds are alternately repeated.

【0043】読み出しSG77は、上記、FDで蓄積さ
れた撮像データがソースフォロワ83で増幅され、選択
信号線75がアクティブの間に、容量85(1)乃至8
5(4)の容量に蓄積された電圧を、列選択77(1)
乃至77(4)のMOSトランジスタのゲートを水平駆
動部73より選択アクティブにし、撮像データを信号出
力線78に出力する信号である。本実施形態の場合に、
この信号の出力期間は、露光2回分の出力期間(T1+
T2)が、(フィールド期間/走査線数)期間より短か
くなる様に設定されている。
The read SG 77 is configured such that the image pickup data accumulated by the FD is amplified by the source follower 83, and the capacitances 85 (1) to 85 (8) are output while the selection signal line 75 is active.
The voltage stored in the capacitance of 5 (4) is applied to column selection 77 (1).
77 (4) are signals that make the gates of the MOS transistors selected and activated by the horizontal drive unit 73 and output image data to the signal output line 78. In the case of this embodiment,
The output period of this signal is the output period (T1 +
T2) is set to be shorter than the (field period / number of scanning lines) period.

【0044】上述した様に本実施形態では、EX(1)
の(1/60−1/2000)秒間露光とEX(2)の
1/2000秒間露光期間を重ねており、また、2次元
アドレスの有効性を利用し、2回の撮像データを交互に
FDへ読み出している。一連の制御による駆動は、上
記、映像信号出力期間を1水平走査期間/露光回数にす
ることにより3回以上の露光に於いても有効となる。な
お、本実施形態においては、特別な外部の記憶装置を必
要としない。この駆動に依れば、ノイズキャンセルを露
光毎に行うことが可能である。しかし、本実施形態で、
フィールド期間の全期間を最長露光期間としては使えな
い。フィールド・レートの全期間が最長露光期間として
使える駆動手段は第4の実施形態に述べる。
As described above, in this embodiment, EX (1)
(1 / 60-1 / 2000) second exposure and EX (2) 1/2000 second exposure period are overlapped. Two image data are alternately taken by the FD using the validity of the two-dimensional address. Is being read to Driving by a series of controls is effective in three or more exposures by setting the video signal output period to one horizontal scanning period / number of exposures. In this embodiment, no special external storage device is required. According to this drive, noise cancellation can be performed for each exposure. However, in this embodiment,
The entire field period cannot be used as the longest exposure period. The driving means in which the entire field rate period can be used as the longest exposure period will be described in the fourth embodiment.

【0045】〔第3の実施形態〕第1の実施形態では、
フィールド期間1/60秒を(1/60−1/200
0)秒と1/2000秒の露光期間で分割していた。
[Third Embodiment] In the first embodiment,
1/60 second of the field period is (1 / 60-1 / 200
0) second and 1/2000 second exposure period.

【0046】しかし、本実施形態では、フィールド期間
1/60に対して1/2000秒と1/60秒の露光、
つまり、最長露光期間=フィールド期間とすることがで
きる駆動手段を示す。
However, in the present embodiment, the exposure of 1/2000 sec. And 1/60 sec.
That is, a driving unit that can set the longest exposure period = field period is shown.

【0047】本実施形態では、上述した図1に示す撮像
装置と、図2に示す各増幅型固体撮像素子33の構造
と、図3に示す各撮像素子とで構成されており、重複す
る説明を省略する。
In this embodiment, the image pickup apparatus shown in FIG. 1 described above, the structure of each amplifying solid-state image pickup device 33 shown in FIG. 2, and each image pickup device shown in FIG. 3 are used. Is omitted.

【0048】ここで、PD70に蓄積された電荷は、垂
直駆動部72からのリセット信号線76によりリセット
されたFDへ、転送信号線74によりONされた転送ゲ
ート81を通して転送され、選択信号線75により選択
された選択MOSトランジスタ82を介してソースフォ
ロワ83で増幅され、読み出し線79へ読み出され、容
量85に蓄積される。続いて、水平駆動部73から列選
択信号が列選択トランジスタ77(1)〜(4)へ印加
され、信号出力線78へ各撮像素子の光電荷から時系列
的な映像信号が出力される。
Here, the electric charge accumulated in the PD 70 is transferred from the vertical drive unit 72 to the FD reset by the reset signal line 76 through the transfer gate 81 turned on by the transfer signal line 74, and the selection signal line 75. The signal is amplified by the source follower 83 via the selection MOS transistor 82 selected by the above, read out to the readout line 79, and stored in the capacitor 85. Subsequently, a column selection signal is applied from the horizontal drive unit 73 to the column selection transistors 77 (1) to 77 (4), and a time-series video signal is output to the signal output line 78 from the photocharge of each image sensor.

【0049】さらに画素単位の動作を解析することによ
り、第2の露光が可能となるかを以下に述べる。上述し
た図4(a)において、リセット・MOSトランジスタ
80はONして、FDのリセットを行う。その後、リセ
ットMOSトランジスタ80をOFFとすることによ
り、FDリセットを解除する。第1の露光期間中にPD
70により蓄積された光電荷90は、電荷転送トランジ
スタ81をONすることにより、ソースフォロワ型増幅
MOSランジスタ83のゲートのFDに転送される。そ
の後、電荷転送MOSトランジスタはOFFとする。続
いて、第2期間の露光が行われる。そして、FDをリセ
ットせずに電荷転送MOSトランジスタ81をONする
ことにより、FDで前回の第2の期間に蓄積された光電
荷が第1の期間に蓄積された光電荷と加算される。その
後、電荷転送トランジスタ81はOFFとする。この時
点でPD70は、次の第2の露光に入ることが可能とな
る。FDに蓄えられた電荷はトランジスタ83のソース
フォロワ機能とライン選択トランジスタ82のONによ
り読み出し線79に読み出される。
Whether the second exposure can be performed by analyzing the operation of each pixel will be described below. In FIG. 4A, the reset / MOS transistor 80 is turned on to reset the FD. After that, the FD reset is released by turning off the reset MOS transistor 80. PD during the first exposure period
The photo charge 90 accumulated by 70 is transferred to the gate FD of the source follower type amplification MOS transistor 83 by turning on the charge transfer transistor 81. Thereafter, the charge transfer MOS transistor is turned off. Subsequently, exposure for a second period is performed. Then, by turning on the charge transfer MOS transistor 81 without resetting the FD, the photocharge accumulated in the previous second period in the FD is added to the photocharge accumulated in the first period. Thereafter, the charge transfer transistor 81 is turned off. At this point, the PD 70 is ready for the next second exposure. The charge stored in the FD is read to the read line 79 by the source follower function of the transistor 83 and the ON state of the line selection transistor 82.

【0050】続いて、第2の露光期間が完了する前にF
Dのリセットを行う。図4(b)に示される様に、この
動作は、先ず、FDリセット・トランジスタ80をON
とし、FDのリセットを行う。その後、リセット・トラ
ンジスタ80をOFFとすることにより、FDのリセッ
トが完了する。
Subsequently, before the second exposure period is completed, F
D is reset. As shown in FIG. 4B, this operation first turns on the FD reset transistor 80.
And reset the FD. Thereafter, turning off the reset transistor 80 completes the reset of the FD.

【0051】図8は、上述の図1、図2および図3に示
した撮像系を用いて、本発明の撮像駆動を行う際のタイ
ミングチャートである。但し、本実施形態で、図2は、
図示されないより多くの垂直画素を有する。ここで、T
Vレートを考慮し、1フィールド期間(Field)は1/
60秒に設定されている。EX(1)は、図2の74
(1)乃至76(1)に接続された各画素に設けられた
PDライン群の露光期間を示す。その他の信号SG74
乃至77は図2の記号に準ずるものとする。
FIG. 8 is a timing chart when the image pickup driving of the present invention is performed using the image pickup system shown in FIGS. 1, 2 and 3 described above. However, in this embodiment, FIG.
It has more vertical pixels not shown. Where T
Considering the V rate, one field period (Field) is 1 /
It is set to 60 seconds. EX (1) corresponds to 74 in FIG.
The exposure period of the PD line group provided for each pixel connected to (1) to (1) is shown. Other signals SG74
2 to 77 are based on the symbols in FIG.

【0052】先ず、EX(1)の露光により、該PDラ
イン群は、1/2000秒間の露光後、(1/60−1
/2000)秒間露光され、T1中のSG74(1)の
アクティブ期間に、光電荷は、前記したPD70から1
/2000秒の露光電荷が、SG76(1)によりリセ
ットされていないソースフォロワ83のゲートのFDに
転送される。その後、SG74(1)はディセーブル期
間に入り、前記転送ゲートはOFFになる。この結果と
してFDには{1/2000+(1/60−1/200
0)}=1/60秒間の露光電荷が蓄えられている。こ
の電荷はSG75(1)がアクティブの間に、外部容量
85(1)乃至85(4)に増幅転送される。
First, by the exposure of EX (1), the PD line group is exposed to (1 / 60-1) after exposure for 1/2000 seconds.
/ 2000) seconds, and during the active period of SG74 (1) during T1, the photo charge is 1
The exposure charge of / 2000 seconds is transferred to the gate FD of the source follower 83 that has not been reset by SG76 (1). Thereafter, SG74 (1) enters a disable period, and the transfer gate is turned off. As a result, the FD has $ 1/2000 + (1 / 60-1 / 200)
0) Exposure charge for} = 1/60 second is stored. This charge is amplified and transferred to the external capacitors 85 (1) to 85 (4) while the SG 75 (1) is active.

【0053】次に、該PDライン群は1/2000秒の
露光期間に入る。そして、1/2000秒の露光期間の
終了後に、SG76(1)はアクティブからディセーブ
ル、つまり、FDはリセットされて、1/2000秒の
露光による光電荷がPDからFDに転送される(T3
2)。転送ゲートOFF後は、(1/60−1/200
0)秒間の露光がなされ、該ラインではこの動作が巡回
される。なお、1/2000秒の露光電荷はSG75
(2)がアクティブの間に外部容量85(1)乃至85
(4)に増幅転送される。
Next, the PD line group enters an exposure period of 1/2000 second. Then, after the end of the exposure period of 1/2000 second, SG76 (1) is disabled from active, that is, the FD is reset, and the photocharge by the exposure of 1/2000 second is transferred from the PD to the FD (T3).
2). After the transfer gate is turned off, (1 / 60-1 / 200
An exposure is performed for 0) seconds, and this operation is repeated in the line. The exposure charge for 1/2000 second is SG75.
While (2) is active, external capacitances 85 (1) to 85 (1) to 85
It is amplified and transferred to (4).

【0054】同様に74(2)乃至76(2)に接続さ
れた各画素に設けられたPDライン群は、(1/60)
秒間の露光からリセットされていないFDへの光電荷読
み出し(T3)、そして、1/2000秒間の露光から
リセットされたFDへの撮像データの読み出し(T3
4)へと巡回制御される。
Similarly, the PD line group provided for each pixel connected to 74 (2) to 76 (2) is (1/60)
The reading of the photocharge from the FD that has not been reset from the exposure for 1 second (T3), and the reading of the imaging data from the exposure for 1/2000 second to the FD that has been reset (T3)
It is cyclically controlled to 4).

【0055】ここで、タイミングが図示されないT2期
間は、1/2000秒前に露光が開始されたラインの撮
像データのFDへの読み出し期間であり、T4、T33
も同様の期間である。すなわち、(1/60−1/20
00)秒間の露光からFDへの撮像データの読み出し
と、1/2000秒間の露光からFDへの撮像データの
読み出しが交互に繰り返される。
Here, the period T2, whose timing is not shown, is a period for reading out the imaging data of the line whose exposure has been started 1/2000 seconds ago to the FD, and T4, T33.
Is a similar period. That is, (1 / 60-1 / 20
The reading of the imaging data from the exposure for 00) seconds to the FD and the reading of the imaging data from the exposure for 1/2000 seconds to the FD are alternately repeated.

【0056】SG77は、上記、FDで蓄積された撮像
データがソースフォロワ83で増幅され信号線75がア
クティブの間に85(1)乃至85(4)の容量に蓄積
された電圧を77(1)乃至77(4)のMOSトラン
ジスタのゲートを水平駆動部73より選択アクティブに
し、撮像データを信号出力線78に出力する信号であ
る。本実施形態の場合に、この信号の出力期間は、露光
2回分の出力期間(T1+T2)が(フィールド期間/
走査線数)期間より短かくなる様に設定されている。
The SG 77 outputs the voltage 77 (1) stored in the capacitors 85 (1) to 85 (4) while the image data stored in the FD is amplified by the source follower 83 and the signal line 75 is active. ) To 77 (4) are signals for selectively activating the gates of the MOS transistors from the horizontal drive unit 73 and outputting image data to the signal output line 78. In the case of the present embodiment, the output period of this signal is such that the output period (T1 + T2) for two exposures is (field period /
It is set to be shorter than the (number of scanning lines) period.

【0057】上述した様に本実施形態では、フィールド
・レートの全期間が最長露光期間として使える。なお、
2回の露光は、EX(1)の1/60秒間露光の発生電
荷と1/2000秒間露光の発生電荷のFDによる加算
という手段で重ねられており、また、2次元アドレスの
有効性を利用し、2回の撮像データを交互にFDへ読み
出している。一連の制御による駆動は、上記、映像信号
出力期間を1水平走査期間/露光回数にすることによ
り、3回以上の露光に於いても有効となる。なお、本実
施形態に於いては、特別な外部の記憶装置を必要としな
い。
As described above, in this embodiment, the entire period of the field rate can be used as the longest exposure period. In addition,
The two exposures are overlapped by means of adding the charge generated by exposure for 1/60 seconds of EX (1) and the charge generated by exposure for 1/2000 seconds by FD, and also utilizes the validity of a two-dimensional address. Then, two times of imaging data are alternately read out to the FD. Driving by a series of controls is effective in three or more exposures by setting the video signal output period to one horizontal scanning period / number of exposures. In this embodiment, no special external storage device is required.

【0058】〔第4の実施形態〕前記した第2の実施形
態では、フィールド期間1/60秒を(1/60−1/
2000)秒と、1/2000秒の露光期間で分割して
いた。
[Fourth Embodiment] In the second embodiment, the 1/60 second field period is set to (1 / 60-1 /
2000) seconds and an exposure period of 1/2000 seconds.

【0059】しかし、本実施形態では、図6の如き構成
のセル・アンプ71を用いて、フィールド期間1/60
に対して、1/2000秒と1/60秒の露光、つま
り、フィールド期間=最長露光期間とする駆動手段を示
す。
However, in the present embodiment, the cell amplifier 71 having the structure shown in FIG.
In contrast, a driving means in which exposure for 1/2000 seconds and 1/60 seconds, that is, field period = longest exposure period is shown.

【0060】図1及び図2,図6は、第2の実施形態で
説明した構成と同様であるので、重複する説明を省略す
る。但し、図2には電荷転送線74が図示されている
が、本実施形態では用いられていない。
FIGS. 1, 2 and 6 have the same configuration as that described in the second embodiment, and a duplicate description will be omitted. Although FIG. 2 shows the charge transfer line 74, it is not used in the present embodiment.

【0061】ここで、PD70に蓄積された電荷は、F
Dに蓄積され垂直駆動部72からの選択信号線75によ
り選択されたトランジスタ82を介してソースフォロワ
83で増幅され、読み出し線79へ読み出され、容量8
5に蓄積される。続いて、水平駆動部73から列選択信
号が列選択トランジスタ77(1)〜(4)へ印加さ
れ、信号出力線78へ映像信号が出力される。通常の駆
動では、次の露光の開始のために、信号線76により、
FDのリセットが行われる。但し、本実施形態では、フ
ィールド期間を有効に使う為に、FDのリセットを行わ
ずに次の期間の露光へ移る手段を併用している。
Here, the electric charge accumulated in the PD 70 is F
D, is amplified by the source follower 83 via the transistor 82 selected by the selection signal line 75 from the vertical drive unit 72, read out to the readout line 79, and
5 is stored. Subsequently, a column selection signal is applied from the horizontal driving unit 73 to the column selection transistors 77 (1) to 77 (4), and a video signal is output to the signal output line 78. In normal driving, the signal line 76 is used to start the next exposure.
The FD is reset. However, in the present embodiment, in order to effectively use the field period, a unit that shifts to exposure in the next period without resetting the FD is also used.

【0062】図7は、図1、図2および図6に示した撮
像系を用いて、本発明の撮像駆動を行う際のタイミング
チャートである。但し、本実施形態で、図2は、図示さ
れない、より多くの垂直画素を有する。
FIG. 7 is a timing chart when the image pickup driving of the present invention is performed using the image pickup system shown in FIGS. 1, 2 and 6. However, in this embodiment, FIG. 2 has more vertical pixels, not shown.

【0063】ここで、図9に示すように、図7に対応し
た具体的な露光時間を示している。TVレートを考慮
し、1フィールド期間Fieldは1/60秒に設定されて
いる。EX(1)は、図2の75(1)乃至76(1)
に接続された各画素に設けられたPDライン群の露光期
間を示す。その他の信号SG75乃至77は図2の記号
に準ずるものとする。図9は図8に示す場合に準じて参
照することができる。
Here, as shown in FIG. 9, a specific exposure time corresponding to FIG. 7 is shown. Considering the TV rate, the one-field period Field is set to 1/60 second. EX (1) corresponds to 75 (1) to 76 (1) in FIG.
Shows the exposure period of the PD line group provided for each pixel connected to the pixel line. The other signals SG75 to SG77 conform to the symbols in FIG. FIG. 9 can be referred to according to the case shown in FIG.

【0064】先ず、EX(1)の露光により該PDライ
ン群は、1/2000秒間の露光後、引き続き、(1/
60−1/2000)秒間露光され、PD70の発生電
荷は、この露光期間中83のゲートに設けられたFDに
移送される。その後、SG75(1)がアクティブにな
り、FDの光電荷は、83を介して外部容量85(1)
乃至85(4)に増幅転送される。この際、後述する様
に、前回の1/2000秒の露光電荷は該FD上でリセ
ットされておらず、結果として、FDには{1/200
0+(1/60−1/2000)}=1/60秒間の露
光電荷が、今回、読み出される。その後でSG76
(1)信号がアクティブになり、FDがリセットされ、
次の1/2000秒の露光が開始される。そして、1/
2000秒の露光期間の終了後に、SG75(1)はア
クティブからディセーブルにされて、FDの光電荷はソ
ースフォロワ83を介して外部容量85(1)乃至85
(4)に増幅転送される。これにより、1/2000秒
の露光による撮像データが読み出される(T32)。F
Dはリセットされず、再び(1/60−1/2000)
秒間の露光がなされ、該ラインではこの動作が巡回され
る。
First, the PD line group is exposed for 1/2000 seconds by the exposure of EX (1), and then (1/1).
Exposure for 60-1 / 2000) seconds, and the generated charges of the PD 70 are transferred to the FD provided on the gate 83 during this exposure period. Thereafter, the SG 75 (1) becomes active, and the photocharge of the FD is transferred to the external capacitance 85 (1) via 83.
To 85 (4). At this time, as described later, the previous 1/2000 second exposure charge is not reset on the FD, and as a result, the
The exposure charge for 0+ (1 / 60-1 / 2000)} = 1/60 seconds is read out this time. Then SG76
(1) The signal becomes active, the FD is reset,
The next 1/2000 second exposure is started. And 1 /
After the end of the 2000 second exposure period, the SG 75 (1) is disabled from active and the photocharge of the FD is transferred to the external capacitors 85 (1) to 85 via the source follower 83.
It is amplified and transferred to (4). As a result, image data obtained by 1/2000 second exposure is read (T32). F
D is not reset and again (1 / 60-1 / 2000)
Exposure is made for a second, and this operation is repeated in the line.

【0065】同様に選択ゲート75(2)乃至76
(2)に接続された各画素に設けられたPDライン群
は、EX(2)に示される通り(1/60)秒間の露光
後にFDから撮像データの読み出し(T3)、その後F
Dのリセット、そして、1/2000秒間の露光後にF
Dから撮像データの読み出し(T34)へと巡回制御さ
れる。
Similarly, select gates 75 (2) to 75 (76)
As shown in EX (2), the PD line group provided for each pixel connected to (2) reads out image data from the FD after exposure for (1/60) seconds (T3), and then returns to F
After resetting D and exposing for 1/2000 seconds, F
A cyclic control is performed from D to reading of the imaging data (T34).

【0066】ここで、タイミングが図示されないT2期
間は、1/2000秒前に露光が開始されたラインの撮
像データのFDからの読み出し期間であり、T4、T3
3も同様の期間である。すなわち、1/60秒間の露光
からFDへの撮像データの読み出しと、1/2000秒
間の露光からFDへの撮像データの読み出しが交互に繰
り返される。
Here, the period T2, whose timing is not shown, is a period for reading out the imaging data of the line whose exposure has been started 1/2000 seconds ago from the FD, and T4 and T3.
3 is the same period. That is, reading of the imaging data from the exposure for 1/60 second to the FD and reading of the imaging data from the exposure for 1/2000 second to the FD are alternately repeated.

【0067】SG77は、上記、FDで蓄積された撮像
データがソースフォロワ83で増幅され、信号線75が
アクティブの間に85(1)乃至85(4)の容量に蓄
積された電圧を77(1)乃至77(4)のMOSトラ
ンジスタのゲートを水平駆動部73より選択アクティブ
にし、撮像データを信号出力線78に出力する信号であ
る。本実施形態の場合に、この映像信号の出力期間は、
露光2回分の出力期間(T1+T2)が(フィールド期
間/走査線数)期間より短かくなる様に設定されてい
る。
The SG 77 amplifies the image data stored in the FD in the source follower 83 and converts the voltage stored in the capacitors 85 (1) to 85 (4) while the signal line 75 is active to 77 (4). These signals are for making the gates of the MOS transistors 1) to 77 (4) selectively active by the horizontal drive unit 73 and outputting imaging data to the signal output line 78. In the case of the present embodiment, the output period of this video signal is
The output period (T1 + T2) for two exposures is set to be shorter than the (field period / number of scanning lines) period.

【0068】上述した様に本実施形態では、フィールド
・レートの全期間が最長露光期間として使える。なお、
2回の露光は、EX(1)の1/60秒間露光の発生電
荷と、1/2000秒間露光の発生電荷とのFD内での
加算という手段で重ねられており、また、2次元アドレ
スの有効性を利用し、2回の撮像データを交互にFDへ
読み出している。なお、一連の制御による駆動は、上
記、映像信号出力期間を1水平走査期間/露光回数にす
ることにより、3回以上の露光に於いても有効となる。
なお、本実施形態に於いては、特別な外部の記憶装置を
必要としない。
As described above, in this embodiment, the entire field rate period can be used as the longest exposure period. In addition,
The two exposures are overlapped by means of adding in the FD the charge generated by exposure for 1/60 seconds of EX (1) and the charge generated by exposure for 1/2000 seconds, and the two-dimensional address Utilizing the validity, two times of imaging data are alternately read out to the FD. It should be noted that the drive by a series of controls is effective in three or more exposures by setting the video signal output period to one horizontal scanning period / number of exposures.
In this embodiment, no special external storage device is required.

【0069】〔第5の実施形態〕本実施形態では、第
1,2の実施形態の図1に加えて、図10で示される
「1フィールド画像データ数より少ない記憶装置」を含
む撮像データ制御部1を有する。該撮像データ制御部1
を、図11を用いてより詳しく説明する。
[Fifth Embodiment] In this embodiment, in addition to FIG. 1 of the first and second embodiments, the imaging data control including "a storage device having less than one field image data" shown in FIG. It has a part 1. The imaging data control unit 1
Will be described in more detail with reference to FIG.

【0070】ここで、図11において、17乃至21
は、A/D変換部5からのデジタル化された撮像データ
を記憶するメモリである。該メモリには、図5のT1で
読み出された撮像データが記憶され、その後、T3で読
み出された撮像データが記憶される。
Here, in FIG.
Is a memory for storing digitized imaging data from the A / D converter 5. The memory stores the image data read at T1 in FIG. 5, and then stores the image data read at T3.

【0071】従って、これらのメモリ領域には(1/6
0−1/2000)秒露光の撮像データのみが記憶され
ていく。また、該メモリ群17乃至21はFIFO(Fi
rstIn First Out)の構造を持ち、17に記憶された撮
像データは、新しい撮像データが入力される毎に18→
19→20→21とシフトされ移されていく。
Accordingly, (1/6)
Only the imaging data of (0-1 / 2000) second exposure is stored. Further, the memory groups 17 to 21 are stored in FIFO (Fi
rstIn First Out), and the imaging data stored in 17 is changed from 18 to 18 every time new imaging data is input.
It is shifted in the order of 19 → 20 → 21.

【0072】また、23は閾値電圧設定部で本実施形態
では、図4(a)のFDの(蓄積電荷量−マージン量)
が電圧変換増幅され、ソースフォロワ83より出力され
る時の電圧を設定値として記憶している。また、メモリ
21に記憶された撮像データと23の値は比較置き換え
部22で比較され、メモリ21のデータの方が大きい場
合には、時系列的に遅れて入力された1/2000秒で
露光された撮像データと置き換えられる。(1/60−
1/2000)秒で露光された撮像データと1/200
0秒で露光された撮像データの時系列関係は、略〔(1
/2000)/{(1/60)/480}〕ライン分1
/2000秒の撮像データが遅れて入力される(但し、
図2の如き撮像装置に於いて、図5のタイミングで駆動
し、1フレーム期間1/60秒、走査線数480本、ノ
ンインターレスとした場合の例を示す)。しかしながら
本実施形態では、簡略化の為に該遅延量が1/60秒の
撮像データのメモリ17への入力からメモリ21へ移動
する遅延量で1/2000秒の撮像データが入力される
ものとして描かれている。
Reference numeral 23 denotes a threshold voltage setting unit. In the present embodiment, the FD (accumulated charge amount-margin amount) in FIG.
Are voltage-converted and amplified, and the voltage at which the voltage is output from the source follower 83 is stored as a set value. Further, the image data stored in the memory 21 and the value of 23 are compared by the comparison / replacement unit 22. If the data in the memory 21 is larger, the exposure is performed in 1/2000 seconds input with a time-series delay. Is replaced with the captured image data. (1 / 60-
1/2000) image data exposed in seconds and 1/200
The time-series relationship of the imaging data exposed in 0 seconds is approximately [(1
/ 2000) / {(1/60) / 480}] line 1
/ 2000 seconds of imaging data is input with a delay (however,
2 shows an example in which the image pickup apparatus shown in FIG. 2 is driven at the timing shown in FIG. 5 and is set to 1/60 second in one frame period, 480 scanning lines, and non-interlace. However, in the present embodiment, for the sake of simplicity, it is assumed that the imaging data of 1/2000 second is input with the delay amount of moving the imaging data of 1/60 second to the memory 21 from the input of the imaging data of 1/60 second. It is drawn.

【0073】次にフラグ・メモリ16には、比較置き換
え部22によって、メモリ21の撮像データが置き換え
られた場合には“1”を、置き換えられない場合には
“0”を記憶させる。このフラグはフラグ出力部26に
よって、また、撮像データは出力タイミング発生部25
によって、両者が同期して信号処理部7に供給される。
なお、撮像データ制御部1は第1の期間で露光した撮像
データと、第2の期間で露光した撮像データとの関係倍
率を記憶出力する部分27を有し、信号処理部7は該倍
率を参照することにより、第2の期間で露光した撮像デ
ータのスケールを第1の期間で露光したデータのスケー
ルに合わせることが可能となる。同様に、本例は実施形
態3、4にも適用できる。
Next, "1" is stored in the flag memory 16 by the comparison / replacement unit 22 when the image data in the memory 21 has been replaced, and "0" otherwise. This flag is output by the flag output unit 26, and the imaging data is output by the output timing generation unit 25.
Thereby, both are supplied to the signal processing unit 7 in synchronization with each other.
The imaging data control unit 1 has a portion 27 for storing and outputting a magnification ratio between the imaging data exposed in the first period and the imaging data exposed in the second period. By referencing, it is possible to match the scale of the image data exposed in the second period to the scale of the data exposed in the first period. Similarly, this example can be applied to the third and fourth embodiments.

【0074】〔第6の実施形態〕本実施形態では、図1
2に示すように、第2の実施形態で用いた図10及び図
11で示される撮像データ制御部1の検知手段とフラグ
設定手段が異なっており、新たにA/D変換部5より出
力される撮像データの特定ビット以上を検出する上位ビ
ット検出部28が設けられている。本実施形態では、図
4(a)のFDの[蓄積電荷量−マージン量]の値が、
電圧変換増幅され、ソースフォロワ83より出力される
時と略同じ値以上の上位ビットを検出する。
[Sixth Embodiment] In this embodiment, FIG.
As shown in FIG. 2, the detection means and the flag setting means of the imaging data control unit 1 shown in FIGS. 10 and 11 used in the second embodiment are different, and newly output from the A / D conversion unit 5. An upper bit detection unit 28 that detects specific bits or more of the imaging data is provided. In the present embodiment, the value of [accumulated charge amount−margin amount] of the FD in FIG.
The higher-order bits that have undergone the voltage conversion amplification and are substantially equal to or more than the values output when output from the source follower 83 are detected.

【0075】上記した手段により、該検出手段が速くな
り、また、撮像データ制御部1に設けられたフラグ検出
データ置き換え部29も、比較置き換え部22と較べ簡
略及び高速化される。
With the above-described means, the speed of the detection means is increased, and the flag detection data replacement section 29 provided in the image data control section 1 is simplified and speeded up as compared with the comparison and replacement section 22.

【0076】また、図12に示す撮像データ制御部1の
ように、メモリ17乃至21は、A/D変換部5からの
デジタル化された撮像データを記憶するメモリである。
該メモリには、図5のT1で読み出された撮像データが
記憶され、その後、T3で読み出された撮像データが記
憶される。従って、これらのメモリ領域には(1/60
−1/2000)秒露光の撮像データのみが記憶されて
いく。また、該メモリ群17乃至21はFIFOの構造
を持ち、メモリ17に記憶された撮像データは、新しい
撮像データが入力される毎にメモリ18→19→20→
21とシフトされ移されていく。
Further, like the imaging data control section 1 shown in FIG. 12, the memories 17 to 21 are memories for storing digitized imaging data from the A / D conversion section 5.
The memory stores the image data read at T1 in FIG. 5, and then stores the image data read at T3. Therefore, these memory areas have (1/60
Only the imaging data of the (1/2000) second exposure is stored. Further, the memory groups 17 to 21 have a FIFO structure, and the imaging data stored in the memory 17 is changed every time new imaging data is input from the memory 18 → 19 → 20 →
It is shifted to 21 and moved.

【0077】また、12乃至16はメモリ17乃至21
と対になったフラグ記憶部であり、上位ビット検出部2
8で規定ビット以上のビットの“1”が検出された場合
に“1”が記憶され、それ以外の撮像データの値の場合
には“0”が記憶される。このフラグ記憶部も新しいフ
ラグが入力される毎に撮像データと対でフラグ記憶部1
3→14→15→16へとシフとされ移されていく。
Also, 12 to 16 are memories 17 to 21
And a flag storage unit paired with the upper bit detection unit 2
In step 8, "1" is stored when "1" of a bit equal to or larger than the specified bit is detected, and "0" is stored in the case of other imaging data values. Each time a new flag is input, the flag storage unit is paired with the image data and stored in the flag storage unit 1.
It is shifted as 3 → 14 → 15 → 16 and moved.

【0078】フラグ検出データ置き換え部29は、フラ
グ記憶部16が“1”か“0”かを検出して、“1”の
場合は時系列的に遅れて入力された1/2000秒で露
光された撮像データと置き換えられる。
The flag detection data replacement section 29 detects whether the flag storage section 16 is "1" or "0". If the flag storage section 16 is "1", the flag detection data replacement section 29 performs exposure in 1/2000 seconds input with a time series delay. Is replaced with the captured image data.

【0079】フラグ記憶部16のフラグはフラグ出力部
26によって、また、撮像データは出力タイミング発生
部25によって、両者が同期して信号処理部7に供給さ
れる。なお、撮像データ制御部1は第1の期間で露光し
た撮像データと第2の期間で露光した撮像データとの関
係倍率を記憶出力する部分27を有し、信号処理部7は
該倍率を参照することにより、第2の期間で露光した撮
像データのスケールを第1の期間で露光したデータのス
ケールに合せることが可能となる。同様に、本例は実施
形態3、4にも適用できる。
The flag of the flag storage unit 16 is supplied to the signal processing unit 7 by the flag output unit 26, and the imaging data is supplied to the signal processing unit 7 by the output timing generation unit 25. The imaging data control unit 1 has a portion 27 for storing and outputting a magnification ratio between the imaging data exposed in the first period and the imaging data exposed in the second period, and the signal processing unit 7 refers to the magnification. By doing so, it is possible to match the scale of the imaging data exposed in the second period to the scale of the data exposed in the first period. Similarly, this example can be applied to the third and fourth embodiments.

【0080】〔第7の実施形態〕図13(a)は図3の
如きセル・アンプで構成された撮像装置に適応可能なS
−N手段例である。
[Seventh Embodiment] FIG. 13A shows an S which can be applied to an image pickup apparatus constituted by a cell amplifier as shown in FIG.
-N means an example.

【0081】図13(b)は、図13(a)の動作タイ
ミングチャートであり、SG76はFDリセット信号、
SG91はノイズ成分を転送するN転送信号、SG74
は電荷転送信号、SG90は信号成分を転送するS転送
信号、および、SG75はライン画素の選択線である。
FIG. 13B is an operation timing chart of FIG. 13A, in which SG76 is an FD reset signal,
SG91 is an N transfer signal for transferring a noise component, SG74
Is a charge transfer signal, SG90 is an S transfer signal for transferring a signal component, and SG75 is a line pixel selection line.

【0082】図13(a)の動作は、先ず、SG76の
リセット信号がアクティブになり、図3で示されるソー
スフォロワ83のゲートに設けられたFDがリセットさ
れる。その時の信号Nが、SG75アクティブによって
ソースフォロワ83を介して、SG91のアクティブの
期間、つまり、MOSトランジスタ89がONの期間に
容量87に移送される。次に、PDからFDへの電荷転
送パルスSG74がアクティブになり、S+N信号がF
Dに電荷として蓄積される。そして、このS+N信号
は、SG75のアクティブによってソースフォロワ83
を介して、S転送信号90がアクティブの期間、つま
り、MOSトランジスタ88がONの期間に容量86に
移送される。こうして、容量86に蓄積されたS+N信
号と容量87に蓄積されたN信号は、差動アンプ92に
よって、{(S+N)−N}=S信号として、出力され
る。
In the operation of FIG. 13A, first, the reset signal of the SG 76 becomes active, and the FD provided at the gate of the source follower 83 shown in FIG. 3 is reset. The signal N at that time is transferred to the capacitor 87 during the active period of the SG 91, that is, during the ON period of the MOS transistor 89, via the source follower 83 by the SG 75 active. Next, the charge transfer pulse SG74 from PD to FD becomes active, and the S + N signal becomes F
D accumulates as electric charge. The S + N signal is supplied to the source follower 83 by the activation of the SG 75.
Is transferred to the capacitor 86 while the S transfer signal 90 is active, that is, while the MOS transistor 88 is ON. Thus, the S + N signal stored in the capacitor 86 and the N signal stored in the capacitor 87 are output by the differential amplifier 92 as {(S + N) -N} = S signal.

【0083】これを第1の実施形態に適用した場合は、
図14の如きタイミングチャートとなり、図13(a)
の回路,MOSトランジスタ77および水平駆動部73
を2組設けておけば、(1/60−1/2000)秒の
露光と、1/2000秒の露光で、S−Nを実行するこ
とが可能である。第2の実施形態に関しても、同様に行
うことができる。
When this is applied to the first embodiment,
The timing chart is as shown in FIG.
Circuit, MOS transistor 77 and horizontal drive unit 73
If two sets of are provided, it is possible to execute SN with an exposure of (1 / 60-1 / 2000) seconds and an exposure of 1/2000 seconds. The same can be applied to the second embodiment.

【0084】〔第8の実施形態〕図15(a)におい
て、転送信号線74(1),選択信号線75(1),リ
セット信号線76(1)に接続された撮像素子群の第1
行目のPDライン群を1/60秒の期間で露光し、続く
転送信号線74(2),選択信号線75(2),リセッ
ト信号線76(2)に接続された撮像素子群の第2行目
のPDライン群を1/2000秒の期間で露光する。同
様に続く露光期間と対応するPDライン群を固定した露
光期間とする。このことは、例えばエリアセンサとして
撮像素子を奇数ラインと偶数ラインとに分別し、奇数ラ
インの撮像素子では1/60秒の露光期間とし、偶数ラ
インの撮像素子では1/2000秒の露光期間として駆
動する。これにより、最長露光期間=フィールド期間と
なり、かつ、1/2000秒露光の様に他の露光に較べ
短い場合は、露光開始点を自由に設定でき、また、フィ
ールド期間内で複数回の露光も可能となる。
[Eighth Embodiment] In FIG. 15A, the first of a group of imaging elements connected to a transfer signal line 74 (1), a selection signal line 75 (1), and a reset signal line 76 (1).
The PD line group in the row is exposed for a period of 1/60 second, and the next line of the image pickup device group connected to the transfer signal line 74 (2), the selection signal line 75 (2), and the reset signal line 76 (2). The second line of PD lines is exposed for a period of 1/2000 seconds. Similarly, a PD line group corresponding to the subsequent exposure period is set as a fixed exposure period. This means that, for example, an image sensor is divided into an odd line and an even line as an area sensor, and an odd line image sensor has a 1/60 second exposure period, and an even line image sensor has a 1/2000 second exposure period. Drive. Accordingly, when the longest exposure period is equal to the field period, and is shorter than other exposures such as 1/2000 second exposure, the exposure start point can be set freely, and a plurality of exposures can be performed within the field period. It becomes possible.

【0085】しかし、この様な異なった露光により得ら
れるダイナミック・レンジ等の性能拡大より、解像度の
方が重視される場合がある。例えば、静止画をスチルで
撮る場合等である。
However, the resolution may be more important than the performance enhancement such as the dynamic range obtained by such different exposure. For example, there is a case where a still image is shot as a still image.

【0086】この場合には図15(b)に示す如く、転
送信号線74(1),選択信号線75(1),リセット
信号線76(1)に接続されたPDライン群、及び次の
ラインである74(2),75(2),76(2)に接
続されたPDライン群を全て同一の露光期間、例えば全
撮像素子の露光期間を1フィールドに相当する1/60
秒間用に切り換える。
In this case, as shown in FIG. 15B, the PD line group connected to the transfer signal line 74 (1), the selection signal line 75 (1), the reset signal line 76 (1), and the next The PD line groups connected to the lines 74 (2), 75 (2) and 76 (2) are all subjected to the same exposure period, for example, 1/60 corresponding to one field for the exposure period of all the image sensors.
Switch for seconds.

【0087】両駆動手段の切り換えにより、例えば動画
はダイナミック・レンジを重視し、静止画は解像度を増
すといったことが可能となる。
By switching between the two driving means, for example, a dynamic range can be emphasized for a moving image and a resolution can be increased for a still image.

【0088】[0088]

【発明の効果】撮像装置の撮像素子内の異なった期間の
露光を多重させることで、フィールド内の露光期間が長
くできる。また、増幅型固体撮像素子を用いることによ
って、そのフローティング・デフュージョンで露光の蓄
積を重ね、さらに露光期間を長くできる。
The exposure period in the field can be lengthened by multiplexing exposures of different periods in the image pickup device of the image pickup apparatus. In addition, by using an amplification type solid-state imaging device, exposure accumulation can be repeated by the floating diffusion, and the exposure period can be further lengthened.

【0089】また、2次元配列の指定により撮像データ
を出力する固体撮像素子を用いることによって、複数回
の露光データ処理の為の記憶容量を少なくすることがで
きる。
Further, by using a solid-state image sensor that outputs image data by designating a two-dimensional array, it is possible to reduce the storage capacity for a plurality of exposure data processes.

【0090】以上を満足する固体撮像素子としては、増
幅型固体撮像素子が知られている。この撮像素子をビデ
オの如き動画に用いる場合にダイナミック・レンジを広
げ、スチル・カメラの如き静止画の場合に解像度を優先
することが、露光セルの選択駆動で可能となった。
As a solid-state imaging device satisfying the above requirements, an amplification type solid-state imaging device is known. When this image sensor is used for a moving image such as a video, the dynamic range can be widened, and in the case of a still image such as a still camera, priority can be given to the resolution by selectively driving the exposure cells.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態による撮像装置のブロック
構成図である。
FIG. 1 is a block diagram of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態による撮像装置の回路構成
図である。
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of an imaging device according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施形態による撮像素子の回路ブロ
ック図である。
FIG. 3 is a circuit block diagram of an image sensor according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施形態による撮像素子の読み出し
エネルギーポテンシャル図である。
FIG. 4 is a read energy potential diagram of an image sensor according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施形態による撮像装置のタイミン
グチャートである。
FIG. 5 is a timing chart of the imaging device according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施形態による撮像装置の回路構成
図である。
FIG. 6 is a circuit configuration diagram of an imaging device according to an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施形態による撮像装置のタイミン
グチャートである。
FIG. 7 is a timing chart of the imaging device according to the embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施形態による撮像装置のタイミン
グチャートである。
FIG. 8 is a timing chart of the imaging apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図9】本発明の一実施形態による撮像装置のタイミン
グチャートである。
FIG. 9 is a timing chart of the imaging device according to the embodiment of the present invention.

【図10】本発明の一実施形態による撮像装置のブロッ
ク構成図である。
FIG. 10 is a block diagram of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図11】本発明の一実施形態による撮像装置用撮像デ
ータ制御部のブロック構成図である。
FIG. 11 is a block diagram of an imaging data control unit for an imaging device according to an embodiment of the present invention.

【図12】本発明の一実施形態による撮像装置の一回路
構成図である。
FIG. 12 is a circuit configuration diagram of an imaging device according to an embodiment of the present invention.

【図13】本発明の一実施形態による撮像装置用撮像デ
ータ制御部のブロック構成図と撮像装置のタイミングチ
ャートである。
FIG. 13 is a block diagram of an imaging data control unit for an imaging device according to an embodiment of the present invention, and a timing chart of the imaging device.

【図14】本発明の一実施形態による撮像装置のタイミ
ングチャートである。
FIG. 14 is a timing chart of the imaging apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図15】本発明の一実施形態による撮像装置の回路構
成図である。
FIG. 15 is a circuit configuration diagram of an imaging device according to an embodiment of the present invention.

【図16】従来例による撮像装置の回路構成図である。FIG. 16 is a circuit configuration diagram of an imaging device according to a conventional example.

【図17】従来例による撮像装置のタイミングチャート
である。
FIG. 17 is a timing chart of an imaging device according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 撮像データ制御部 5 A/D変換部 6 対物レンズ(結像レンズ) 7 信号処理部 12−16 フラグメモリ 17−21 メモリ 22 比較置き換え部 23 しきい値設定部 25 出力タイミング発生部 26 フラグ出力部 27 関係倍率 28 上位ビット検出部 29 フラグ検出置き換え部 33 撮像素子 38 タイミング・ジェネレータ(TG) 39 演算処理装置(CPU) 70 ホトダイオード(PD) 71 撮像素子 72 垂直駆動部(垂直レジスタ) 73 水平駆動部(水平レジスタ) 74 転送信号線 75 選択信号線 76 リセット信号線 77 列選択MOSトランジスタ 78 映像信号出力線 79 読み出し線 80 リセットMOSトランジスタ 81 転送MOSトランジスタ 82 選択MOSトランジスタ 83 ソースフォロワ(増幅)MOSトランジスタ Reference Signs List 1 imaging data control unit 5 A / D conversion unit 6 objective lens (imaging lens) 7 signal processing unit 12-16 flag memory 17-21 memory 22 comparison and replacement unit 23 threshold setting unit 25 output timing generation unit 26 flag output Unit 27 Relation magnification 28 Upper bit detection unit 29 Flag detection and replacement unit 33 Image sensor 38 Timing generator (TG) 39 Processing unit (CPU) 70 Photodiode (PD) 71 Image sensor 72 Vertical drive unit (vertical register) 73 Horizontal drive Section (horizontal register) 74 transfer signal line 75 selection signal line 76 reset signal line 77 column selection MOS transistor 78 video signal output line 79 readout line 80 reset MOS transistor 81 transfer MOS transistor 82 selection MOS transistor 83 source follower (amplification) OS transistor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M118 AA02 AB01 BA10 BA14 CA02 DB01 DD04 DD09 DD12 FA06 FA33 FA38 FA50 5C024 AA01 CA15 CA17 GA01 GA31 HA08 HA09 HA14 HA18 HA23 HA24 JA04 JA11  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4M118 AA02 AB01 BA10 BA14 CA02 DB01 DD04 DD09 DD12 FA06 FA33 FA38 FA50 5C024 AA01 CA15 CA17 GA01 GA31 HA08 HA09 HA14 HA18 HA23 HA24 JA04 JA11

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光電変換素子を有する撮像パネル内に第
1の期間の露光部分と第2の期間の露光部分が混在する
ことを特徴とする撮像装置。
1. An imaging apparatus, wherein an exposure portion in a first period and an exposure portion in a second period are mixed in an imaging panel having a photoelectric conversion element.
【請求項2】 光電変換素子を有する撮像パネル内に第
1の期間の露光による撮像データ検出手段からの信号
と、第2の期間の露光による撮像データ検出手段からの
信号とが、飛び越し走査により読み出されることを特徴
とする撮像装置。
2. A method according to claim 1, wherein the signal from the image data detecting means by the exposure in the first period and the signal from the image data detecting means by the exposure in the second period are interlaced in the imaging panel having the photoelectric conversion element. An imaging device, which is read.
【請求項3】 光電変換素子を有する撮像パネル内に第
1の期間の露光が完了する前に、第2の期間の露光によ
る撮像データを読み出すことを特徴とする撮像装置。
3. An imaging apparatus, comprising: reading out image data obtained by exposure in a second period before completing exposure in a first period in an imaging panel having a photoelectric conversion element.
【請求項4】 被写体像を光電変換して映像信号を2次
元指定により出力する撮像素子と、これを電気的に制御
して映像信号を読み出す回路を具備した撮像装置におい
て、 前記撮像素子に用いられた光電変換素子を第1の期間で
露光した撮像データと、 前記光電変換素子を前記第1の期間とは異なった第2の
期間で露光した撮像データとを読み出す手段を有し、前
記光電変換素子からの前記第1の期間で露光された撮像
データの読み出しを飛び越し走査により行われることを
特徴とする撮像装置。
4. An image pickup device comprising: an image pickup device that photoelectrically converts a subject image and outputs a video signal according to a two-dimensional specification; and a circuit that electrically controls the image readout circuit to read out a video signal. Means for reading out image data obtained by exposing the obtained photoelectric conversion element in a first period and image data obtained by exposing the photoelectric conversion element in a second period different from the first period; An image pickup apparatus, wherein reading of image pickup data exposed during the first period from a conversion element is performed by interlaced scanning.
【請求項5】 請求項4に記載の撮像装置において、光
電変換素子を前記第1の期間で露光した撮像データが規
定値以上であることを検出する手段を有し、前記光電変
換素子を前記第2の期間で露光した撮像データと置き換
える手段を有することを特徴とする撮像装置。
5. The imaging device according to claim 4, further comprising: a unit configured to detect that imaging data obtained by exposing the photoelectric conversion element during the first period is equal to or greater than a specified value, and An imaging apparatus, comprising: means for replacing image data exposed during a second period.
【請求項6】 請求項4に記載の撮像装置において、さ
らに前記第1及び第2の撮像データを記憶するアナログ
メモリ又はデジタルメモリを有し、複数の前記撮像素子
内で第1の露光期間と第2の露光期間が多重して進行す
ることを特徴とする撮像装置。
6. The imaging device according to claim 4, further comprising an analog memory or a digital memory for storing said first and second imaging data, wherein a first exposure period and a second exposure time are stored in said plurality of imaging elements. An imaging apparatus wherein a second exposure period progresses in a multiplexed manner.
【請求項7】 請求項4に記載の撮像装置において、前
記第1の期間と第2の期間とで短長期間の露光を行うこ
とを特徴とする撮像装置。
7. The imaging apparatus according to claim 4, wherein short- and long-term exposure is performed between said first period and said second period.
【請求項8】 請求項6に記載の撮像装置において、第
1の記憶手段でデータの置き換えられた記憶個所に、識
別子を設ける手段を有することを特徴とする撮像装置。
8. The imaging apparatus according to claim 6, further comprising: means for providing an identifier at a storage location where data has been replaced by the first storage means.
【請求項9】 請求項4に記載の撮像装置において、前
記光電変換素子を第1の期間で露光した撮像データと、
前記光電変換素子を第2の期間で露光した撮像データと
の関係倍率を保持する第3の記憶手段を有することを特
徴とする撮像装置。
9. The imaging device according to claim 4, wherein: the imaging data obtained by exposing the photoelectric conversion element during a first period;
An imaging apparatus, comprising: a third storage unit that stores a magnification related to imaging data obtained by exposing the photoelectric conversion element in a second period.
【請求項10】 請求項4に記載の撮像装置において、
前記光電変換素子を第1の期間で露光した撮像データが
前記光電変換素子の飽和電荷量以上であることを検出す
る手段を有し、前記第1の期間で露光した撮像データ値
を所定の定数と比較することにより判断することを特徴
とする撮像装置。
10. The imaging device according to claim 4, wherein
Means for detecting that image data obtained by exposing the photoelectric conversion element during a first period is equal to or greater than the saturated charge amount of the photoelectric conversion element; An imaging apparatus characterized by making a determination by comparing with:
【請求項11】 請求項10に記載の撮像装置におい
て、前記光電変換素子を前記第1の期間で露光した撮像
データが、前記光電変換素子の飽和電荷量以上であるこ
とを検出する手段は、前記第1の期間で露光した画像デ
ータ値をアナログ/デジタル変換したデジタル値の上位
ビットにより判断することを特徴とする撮像装置。
11. The imaging device according to claim 10, wherein the means for detecting that the imaging data obtained by exposing the photoelectric conversion element in the first period is equal to or more than the saturation charge of the photoelectric conversion element is: An image pickup apparatus characterized in that the image data value exposed in the first period is determined based on upper bits of a digital value obtained by analog / digital conversion.
【請求項12】 請求項10に記載の撮像装置におい
て、前記光電変換素子を異なった期間で露光する回数
が、3回以上であることを特徴とする撮像装置。
12. The imaging apparatus according to claim 10, wherein the number of times of exposing the photoelectric conversion element in different periods is three or more.
【請求項13】 光電変換素子を第1の期間で露光する
光電変換素子と、第2の期間で露光する光電変換素子と
を同一の基板上で分離して設けたことを特徴とする撮像
装置。
13. An imaging apparatus, wherein a photoelectric conversion element that exposes a photoelectric conversion element in a first period and a photoelectric conversion element that exposes a photoelectric conversion element in a second period are provided separately on the same substrate. .
【請求項14】 請求項13に記載の撮像装置におい
て、(1/30)秒以下のフレームレートでの撮像にお
いては、前記分離して設けられた前記光電変換素子を略
同一の露光時間で露光し、上記第1の期間と第2の期間
とを略同一とすることを特徴とする撮像装置。
14. The imaging apparatus according to claim 13, wherein in the imaging at a frame rate of (1/30) second or less, the separated photoelectric conversion elements are exposed for substantially the same exposure time. An imaging apparatus wherein the first period and the second period are substantially the same.
【請求項15】 二次元的に配置された複数個の光電変
換素子と、該複数個の光電変換素子の電荷の転送及び前
記光電変換素子のリセット、前記光電変換素子の選択に
より映像信号を読み出す撮像装置において、1垂直走査
期間を複数回に分割し、前記複数回毎に前記光電変換素
子を露光する露光手段と、前記光電変換素子に蓄えられ
た信号電荷をそれぞれ独立に選択して映像信号を読み出
す読み出し手段を有することを特徴とする撮像装置。
15. A plurality of two-dimensionally arranged photoelectric conversion elements, transfer of electric charges of the plurality of photoelectric conversion elements, resetting of the photoelectric conversion elements, and reading of a video signal by selecting the photoelectric conversion elements. In the imaging apparatus, one vertical scanning period is divided into a plurality of times, and an exposure unit that exposes the photoelectric conversion element for each of the plurality of times, and a signal charge stored in the photoelectric conversion element are independently selected and a video signal is selected. An image pickup apparatus, comprising: a reading unit that reads out an image.
【請求項16】 光電変換素子を有する撮像パネルを分
割し、それぞれ第1の期間に露光し、前記第1の期間と
異なる第2の期間に露光し、当該露光する部分が混在す
ることを特徴とする撮像装置の駆動方法。
16. An imaging panel having a photoelectric conversion element is divided, exposed in a first period, exposed in a second period different from the first period, and portions to be exposed are mixed. The driving method of the imaging device described above.
【請求項17】 光電変換素子を有する撮像パネルを分
割し、第1の期間の露光による撮像データを検出し、第
2の期間の露光による撮像データを検出し、飛び越し走
査により読み出されることを特徴とする撮像装置の駆動
方法。
17. An imaging panel having a photoelectric conversion element is divided, image data obtained by exposure in a first period is detected, image data obtained by exposure in a second period is detected, and read by interlaced scanning. The driving method of the imaging device described above.
【請求項18】 光電変換素子を有する撮像パネルを分
割し、第1の期間の露光が完了する前に、第2の期間の
露光による撮像データを読み出すことを特徴とする撮像
装置の駆動方法。
18. A method for driving an imaging device, comprising dividing an imaging panel having photoelectric conversion elements and reading out imaging data obtained by exposure in a second period before completing exposure in a first period.
【請求項19】 被写体像を光電変換して映像信号を2
次元指定により出力する撮像素子と、これを電気的に制
御して映像信号を読み出す回路を具備した撮像装置の駆
動方法において、 前記撮像素子に用いられた光電変換素子を第1の期間で
露光した撮像データを読み出し、前記光電変換素子を前
記第1の期間とは異なった第2の期間で露光した撮像デ
ータを読み出し、前記光電変換素子からの前記第1の期
間で露光された撮像データの読み出しを、飛び越し走査
により読み出すことを特徴とする撮像装置の駆動方法。
19. An object image is photoelectrically converted to a video signal of 2
In a driving method of an imaging device including an imaging device that outputs by specifying a dimension and a circuit that electrically controls the imaging device to read out a video signal, the photoelectric conversion device used in the imaging device is exposed during a first period. Reading image data, reading image data obtained by exposing the photoelectric conversion element in a second period different from the first period, reading image data exposed in the first period from the photoelectric conversion element; A method for driving an image pickup apparatus, comprising:
【請求項20】 二次元的に配置された複数個の光電変
換素子と、該複数個の光電変換素子の電荷の転送及び前
記光電変換素子のリセット、前記光電変換素子の選択に
より映像信号を読み出す撮像装置の駆動方法において、 1垂直走査期間を複数回に分割し、前記複数回毎に前記
光電変換素子を露光し、前記光電変換素子に蓄えられた
信号電荷をそれぞれ独立に選択して映像信号を読み出
し、前記光電変換素子のリセットすることを特徴とする
撮像装置の駆動方法。
20. A plurality of two-dimensionally arranged photoelectric conversion elements, transfer of electric charges of the plurality of photoelectric conversion elements, resetting of the photoelectric conversion elements, and reading of a video signal by selecting the photoelectric conversion elements. In the driving method of the image pickup apparatus, one vertical scanning period is divided into a plurality of times, the photoelectric conversion elements are exposed at each of the plurality of times, and signal charges stored in the photoelectric conversion elements are independently selected to form a video signal. And resetting the photoelectric conversion element.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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