JP2000232613A - Still picture pickup device and its method - Google Patents

Still picture pickup device and its method

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JP2000232613A
JP2000232613A JP11019696A JP1969699A JP2000232613A JP 2000232613 A JP2000232613 A JP 2000232613A JP 11019696 A JP11019696 A JP 11019696A JP 1969699 A JP1969699 A JP 1969699A JP 2000232613 A JP2000232613 A JP 2000232613A
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JP
Japan
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ccd
row
photocell
still image
image sensor
Prior art date
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JP11019696A
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Japanese (ja)
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Sunao Nakabachi
直 中鉢
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a still picture with a wide dynamic range without the use of an exclusive CCD image sensor or without combination of plural CCD image sensors and a complicated optical system. SOLUTION: When a change in a signal SUB resulting from discharging electric charges of a photo cell to a substrate is lost, the charge being stored in the photo cell is gradually increased. After the lapse of a prescribed time (before a change in a succeeding vertical synchronizing signal V-SYNC), a signal SG2 resulting from transferring charges stored on an even number rows of the photo cells to a vertical CCD is changed to transfer the charge stored on the even number rows of the photo cells to the vertical CCD (i). Then odd number rows of the photo cells successively store charges until a change in a succeeding vertical synchronizing signal V-SYNC and the even number rows of the photo cells having stored no charge store again charges. Thus, a different electronic shutter speed from the rows of the photo cells can be realized.

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】この発明は、固体撮像素子と
してCCDイメージセンサを用いて静止画を撮像する静
止画撮像装置およびその方法に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a still image pickup apparatus for picking up a still image using a CCD image sensor as a solid-state image pickup device and a method therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】静止画撮像装置に使用するCCDイメー
ジセンサは、ダイナミックレンジが狭いため、輝度差が
大きい撮像シーンでは白飛びや黒つぶれが発生する。
2. Description of the Related Art Since a CCD image sensor used in a still image pickup device has a narrow dynamic range, whiteout or blackout occurs in an image pickup scene having a large luminance difference.

【0003】そこで、ダイナミックレンジの広い静止画
像を得るため、従来は、専用のCCDイメージセンサを
用いたり(特開平7−115643号公報、特開平7−
322142号公報参照)、CCDイメージセンサの露
光量を変えて複数回の撮像を行い撮像した画像を合成し
たり、複数枚のCCDとそれに対応する光学系を用いて
露光量の異なる画像を同時に撮像して撮像した画像を合
成するなどしていた。
In order to obtain a still image with a wide dynamic range, a conventional CCD image sensor has conventionally been used (see Japanese Patent Application Laid-Open Nos.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 322142), a plurality of images are taken by changing the exposure amount of the CCD image sensor, and the taken images are combined, or images with different exposure amounts are taken simultaneously using a plurality of CCDs and the corresponding optical system. And then combine the captured images.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、専用のCCD
イメージセンサを用いる従来技術では、製造コストが高
いという不具合がある。また、複数回の撮像を行う従来
技術では、三脚など静止画撮像装置を固定する装置を必
要とし、また、動体の撮像が不可能であるという不具合
がある。さらに、複数枚のCCDイメージセンサと対応
する光学系を用いる従来技術では、コストが高くなり、
構成が煩雑なものとなってしまうという不具合がある。
However, a dedicated CCD is required.
The conventional technology using an image sensor has a disadvantage that the manufacturing cost is high. Further, the conventional technique of performing image capturing a plurality of times requires a device for fixing a still image capturing device such as a tripod, and has a problem that it is impossible to capture a moving object. Further, in the conventional technology using an optical system corresponding to a plurality of CCD image sensors, the cost increases,
There is a problem that the configuration becomes complicated.

【0005】この発明の目的は、専用のCCDイメージ
センサの使用や、複数のCCDイメージセンサと複雑な
光学系との併用などを行うことなく、広ダイナミックレ
ンジの静止画像を得ることができるようにすることにあ
る。
An object of the present invention is to obtain a wide dynamic range still image without using a dedicated CCD image sensor or using a plurality of CCD image sensors in combination with a complicated optical system. Is to do.

【0006】この発明の別の目的は、画面内での輝度差
が少ないときは垂直解像度の高い静止画像を得、画面内
の輝度差が大きいときは白飛び、黒つぶれのない画像を
得ることができるようにすることにある。
Another object of the present invention is to obtain a still image with a high vertical resolution when the luminance difference in the screen is small, and to obtain an image without whiteout and blackout when the luminance difference in the screen is large. Is to be able to do it.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、固体撮像素子としてCCDイメージセンサを用いて
静止画を撮像する静止画撮像装置において、前記CCD
イメージセンサのフォトセルに電荷の蓄積を開始する時
期を前記フォトセルの行ごとに変えることにより、前記
フォトセルの行により異なる電子シャッタ速度で同時に
静止画を撮像することを可能とするCCDイメージセン
サ駆動手段を備えていることを特徴とする静止画撮像装
置である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a still image pickup apparatus for picking up a still image using a CCD image sensor as a solid-state image pickup device.
A CCD image sensor capable of simultaneously capturing a still image at a different electronic shutter speed depending on the row of the photocells by changing the timing of starting the accumulation of charges in the photocells of the image sensor for each row of the photocells. A still image pickup device comprising a driving unit.

【0008】したがって、フォトセルの行により異なる
電子シャッタ速度で同時に静止画を撮像して、得られた
画像を合成することにより、広ダイナミックレンジの静
止画像を得ることができる。
Therefore, a still image with a wide dynamic range can be obtained by simultaneously capturing still images at different electronic shutter speeds depending on the row of photocells and synthesizing the obtained images.

【0009】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の静止画撮像装置において、前記CCDイメージセンサ
で撮像した画面内の輝度差を評価する評価手段を備え、
CCDイメージセンサ駆動手段は、前記評価手段により
前記輝度差が所定程度以上大きいと評価されたときに、
フォトセルの行により異なる電子シャッタ速度で同時に
静止画を撮像するものであることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the still image capturing apparatus according to the first aspect, there is provided an evaluation means for evaluating a luminance difference in a screen captured by the CCD image sensor,
CCD image sensor driving means, when the evaluation means is evaluated that the brightness difference is greater than a predetermined degree,
A still image is simultaneously captured at different electronic shutter speeds depending on the row of photocells.

【0010】したがって、画面内での輝度差が少ないと
きは垂直解像度の高い静止画像を得、画面内の輝度差が
大きいときは白飛び、黒つぶれのない画像を得ることが
できる。
Therefore, when the luminance difference in the screen is small, a still image with a high vertical resolution can be obtained, and when the luminance difference in the screen is large, an image without whiteout and blackout can be obtained.

【0011】請求項3に記載の発明は、請求項2に記載
の静止画撮像装置において、CCDイメージセンサ駆動
手段は、評価手段による輝度差の評価に応じてフォトセ
ルの行により異なる電子シャッタ速度の比率を変えるこ
とを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the still image pickup apparatus according to the second aspect, the CCD image sensor driving means changes the electronic shutter speed for each row of the photocells according to the evaluation of the luminance difference by the evaluation means. Is characterized by changing the ratio.

【0012】したがって、フォトセルの行により異なる
電子シャッタ速度の比率を変えることで、フォトセルの
行により異なる電子シャッタ速度の画像を合成する際の
画像を撮影シーンごとに最適にすることができる。
Therefore, by changing the ratio of the different electronic shutter speeds depending on the row of photocells, it is possible to optimize an image for synthesizing images having different electronic shutter speeds depending on the row of photocells for each shooting scene.

【0013】請求項4に記載の発明は、固体撮像素子と
してCCDイメージセンサを用いて静止画を撮像する静
止画撮像方法において、前記CCDイメージセンサのフ
ォトセルに電荷の蓄積を開始する時期を前記フォトセル
の行ごとに変えることにより、前記フォトセルの行によ
り異なる電子シャッタ速度で同時に静止画を撮像するこ
とを可能とすることを特徴とする静止画撮像方法であ
る。
According to a fourth aspect of the present invention, in the still image pickup method for picking up a still image using a CCD image sensor as a solid-state image pickup device, the timing for starting the accumulation of electric charges in the photocell of the CCD image sensor is determined. A still image capturing method characterized in that it is possible to simultaneously capture a still image at a different electronic shutter speed depending on the row of the photo cells by changing the row for each photo cell.

【0014】したがって、フォトセルの行により異なる
電子シャッタ速度で同時に静止画を撮像して、得られた
画像を合成することにより、広ダイナミックレンジの静
止画像を得ることができる。
Therefore, a still image with a wide dynamic range can be obtained by simultaneously capturing still images at different electronic shutter speeds depending on the row of photocells and synthesizing the obtained images.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1は、この発明の一実施の形態
である静止画撮像装置のブロック図である。この静止画
撮像装置1は、レンズ2と、メカシャッタ3と、通過す
る光の光量を調節する絞り4と、光を電気信号に変換す
るCCDイメージセンサ5と、CCDイメージセンサ5
に含まれるノイズ成分を除去し信号成分を増幅するCD
S回路、および、整形、増幅されたアナログ信号をデジ
タル信号に変換するA/D変換器6と、画素補間、色毎
のゲイン補正、γ補正、アパーチャ補正などの画像処理
をおこなう画像処理回路7と、画像データを圧縮、伸張
するDCT/Coder8と、画像データを保存するメ
モリ9と、撮影時には撮影する画像データを表示すると
ともにメモリ9に保存された画像データを再生表示する
LCD10と、図示しないモータなどでレンズ2を動か
してCCDイメージセンサ5上に結像される画像のピン
ト位置を変化させるレンズ駆動回路11と、メカシャッ
タの開閉動作を行うシャッタ駆動回路12と、図示しな
いソレノイドなどで絞りの口径を変化させる絞り駆動回
路13と、画像処理回路7の出力からCCDイメージセ
ンサ5への入射光量を制御する自動露出制御回路14
と、画像処理回路7の出力から撮像する画像のピント位
置を検出する自動焦点検出回路15と、画像処理回路7
の出力から撮像する画像の白バランスを制御する白バラ
ンス制御回路16と、CCDイメージセンサ5、CDS
回路およびA/D変換器6の駆動パルスを発生するタイ
ミングジェネレータ17と、各部の動作を制御するマイ
クロコンピュータ18とを備えている。
FIG. 1 is a block diagram of a still image pickup apparatus according to an embodiment of the present invention. The still image pickup apparatus 1 includes a lens 2, a mechanical shutter 3, an aperture 4 for adjusting the amount of light passing therethrough, a CCD image sensor 5 for converting light into an electric signal, and a CCD image sensor 5
CD that removes noise components contained in a signal and amplifies signal components
S circuit, A / D converter 6 for converting a shaped and amplified analog signal into a digital signal, and image processing circuit 7 for performing image processing such as pixel interpolation, gain correction for each color, γ correction, and aperture correction A DCT / coder 8 for compressing and decompressing image data, a memory 9 for storing image data, an LCD 10 for displaying image data to be shot at the time of photographing and reproducing and displaying the image data stored in the memory 9, not shown. A lens drive circuit 11 that changes the focus position of an image formed on the CCD image sensor 5 by moving the lens 2 with a motor or the like, a shutter drive circuit 12 that opens and closes a mechanical shutter, and a diaphragm (not shown) Aperture drive circuit 13 for changing the aperture, and light incident on CCD image sensor 5 from the output of image processing circuit 7 Automatic exposure control circuit 14 for controlling the
An automatic focus detection circuit 15 for detecting a focus position of an image to be captured from an output of the image processing circuit 7;
A white balance control circuit 16 for controlling a white balance of an image picked up from the output of the CCD image sensor 5, the CCD image sensor 5, the CDS
A timing generator 17 for generating a drive pulse for the circuit and the A / D converter 6 and a microcomputer 18 for controlling the operation of each section are provided.

【0016】以上のような構成の静止画撮像装置1によ
り画像の記録を行う動作は次のようなものである。図示
しない電源ボタンを投入して画像記録モードとした後
に、図示しないシャッタボタンを半押しすると、マイク
ロコンピュータ18はシャッタ駆動回路12を介してメ
カシャッタ3を開く。そして、レンズ2を通り、絞り4
で光量を調節されてCCDイメージセンサ5に結像した
画像は、CCDイメージセンサ5で画素毎に光量に応じ
た電圧信号に変換されて一定時間毎に順次出力される。
なお、レンズ2、メカシャッタ3、絞り4の配置は図1
に示す順番どおりでなくてもよく、メカシャッタ3、絞
り4のいずれか、または両方が複数枚のレンズ2の間の
空間に配置されてもよい。また、絞り4がメカシャッタ
3を兼ねるようにしてもよい。CCDイメージセンサ5
から出力された画像データはCDS回路およびA/D変
換器6でノイズ成分の除去と信号の増幅がされてデジタ
ル信号の画像データに変換される。ここで、CCDイメ
ージセンサ5がカラーCCDの場合、画像データは画素
毎にR,G,BなどのCCDの受光素子上に形成された
カラーフィルタの色のデータをもつ。
The operation of recording an image by the still image pickup apparatus 1 having the above configuration is as follows. When a shutter button (not shown) is half-pressed after turning on a power button (not shown) to set the image recording mode, the microcomputer 18 opens the mechanical shutter 3 via the shutter drive circuit 12. Then, it passes through the lens 2 and the aperture 4
The image formed on the CCD image sensor 5 by adjusting the light amount is converted into a voltage signal corresponding to the light amount for each pixel by the CCD image sensor 5 and sequentially output at regular intervals.
The arrangement of the lens 2, the mechanical shutter 3, and the diaphragm 4 is shown in FIG.
And the mechanical shutter 3 and / or the diaphragm 4 may be arranged in the space between the plurality of lenses 2. Further, the aperture 4 may also serve as the mechanical shutter 3. CCD image sensor 5
The image data output from is converted to digital signal image data by removing noise components and amplifying the signal by the CDS circuit and A / D converter 6. Here, when the CCD image sensor 5 is a color CCD, the image data has color data of a color filter formed on a light receiving element of the CCD such as R, G, B for each pixel.

【0017】次に、画像データは画像処理回路7で画素
補間されて(CCDイメージセンサ5のカラーフィルタ
がR,G,B以外の場合は、R,G,Bへの変換も行な
う)、画素ごとにR,G,B各色の信号をもつようにさ
れる。そして、色毎のゲイン補正、γ補正、アパーチャ
補正などの画像処理が行われて、更に、輝度信号と色差
信号に変換されてLCD10に出力する。LCD10で
は静止画撮像装置1が記録するモニタ画像が表示され
る。そして、このモニタ画像は一定時間毎に更新され
る。
Next, the image data is subjected to pixel interpolation by the image processing circuit 7 (when the color filter of the CCD image sensor 5 is other than R, G, B, conversion to R, G, B is also performed). R, G, and B signals for each color. Then, image processing such as gain correction, γ correction, and aperture correction for each color is performed, and further converted into a luminance signal and a color difference signal and output to the LCD 10. The LCD 10 displays a monitor image recorded by the still image capturing device 1. Then, this monitor image is updated at regular intervals.

【0018】画像処理回路7は、LCDに出力するのと
は別に、自動露出制御回路14、自動焦点検出回路15
に画素毎のR,G,B各色の画像データを輝度信号に変
換した画像データを、白バランス制御回路16に画素毎
のR,G,B各色の画像データを出力する。なお、これ
らの回路14,15,16は、シャッターボタンを押し
込んで実際に撮像する画像の撮像の際の条件を決定す
る。
The image processing circuit 7 includes an automatic exposure control circuit 14, an automatic focus detection circuit 15
The image data obtained by converting the R, G, and B image data of each pixel into a luminance signal is output to the white balance control circuit 16 as the R, G, and B image data of each pixel. Note that these circuits 14, 15, and 16 determine conditions for capturing an image to be actually captured by pressing the shutter button.

【0019】自動露出制御回路14は、画像処理回路7
から入力された画像データの中の予め設定した範囲につ
いてCCDイメージセンサ5の露光量を計算して、結果
をマイクロコンピュータ18に出力する。マイクロコン
ピュータ18では、その計算結果に基づいてCCDイメ
ージセンサ5の露光量が適正となるようにCDS回路お
よびA/D変換器6中のアンプのゲインを変え、絞り駆
動回路13を動作させ、タイミングジェネレータ17を
介してCCDイメージセンサ5の電子シャッタ速度を可
変する。
The automatic exposure control circuit 14 includes an image processing circuit 7
The exposure amount of the CCD image sensor 5 is calculated for a preset range in the image data input from the CPU, and the result is output to the microcomputer 18. The microcomputer 18 changes the gain of the CDS circuit and the amplifier of the A / D converter 6 based on the calculation result so that the exposure amount of the CCD image sensor 5 becomes appropriate, operates the aperture driving circuit 13, and sets the timing. The electronic shutter speed of the CCD image sensor 5 is varied via the generator 17.

【0020】自動焦点検出回路15は、画像処理回路7
から入力された画像データの中の予め設定した範囲につ
いて画像データに含まれる高周波成分の量を計算する。
この動作をレンズ駆動回路11でレンズ2を動かしてC
CDイメージセンサ5上に結像される画像のピント位置
を無限遠から至近距離に向かって(または、至近距離か
ら無限遠に向かって)変えながら複数の位置で行う。そ
して、計算結果が最大となるところにCCDイメージセ
ンサ5上に結像される画像のピント位置をマイクロコン
ピュータ18に出力する。マイクロコンピュータ18で
は入力されたピント位置となるように、レンズ駆動回路
11を動作させてレンズ2を動かす。
The automatic focus detection circuit 15 includes an image processing circuit 7
The amount of high-frequency components contained in the image data is calculated for a preset range in the image data input from.
This operation is performed by moving the lens 2 by the lens driving circuit 11 and C
This is performed at a plurality of positions while changing the focus position of the image formed on the CD image sensor 5 from infinity to a close distance (or from the close distance to infinity). Then, the focus position of the image formed on the CCD image sensor 5 is output to the microcomputer 18 where the calculation result becomes maximum. The microcomputer 18 operates the lens drive circuit 11 to move the lens 2 so as to be at the input focus position.

【0021】白バランス制御回路16には、画像処理回
路7から入力された画像データの中の予め設定した範囲
について、入力の画像データのR,G,B各色の分布か
ら入力画像の色の偏りがなくなるように画像処理回路7
の中で色毎のゲイン補正のゲインを変える。
The white balance control circuit 16 adjusts the color deviation of the input image from the distribution of the R, G, and B colors of the input image data in a predetermined range in the image data input from the image processing circuit 7. Image processing circuit 7 so that
Change the gain of the gain correction for each color.

【0022】自動露出制御回路14、自動焦点検出回路
15、白バランス制御回路16で撮像条件が決定された
後(通常は図示しないLEDの点灯などで撮影者に知ら
せる)、図示しないシャッタボタンをさらに押し込むと
静止画の撮像が行われる。静止画の撮像の際には、CC
Dイメージセンサ5のフォトセルの行毎に異なる電子シ
ャッタ速度で撮像を行う。
After the photographing conditions are determined by the automatic exposure control circuit 14, the automatic focus detection circuit 15, and the white balance control circuit 16 (usually, the photographer is informed by turning on an LED (not shown)), a shutter button (not shown) is further activated. When pressed, a still image is captured. When capturing a still image, CC
Imaging is performed at a different electronic shutter speed for each row of photocells of the D image sensor 5.

【0023】そして、静止画の撮像を終了するとマイク
ロコンピュータ18はシャッタ駆動回路12を介してメ
カシャッタ3を閉じて、CCDイメージセンサ5に余分
な光が入らないようにする。CCDイメージセンサ5に
結像した画像は電気信号に変換されて一定時間毎に順次
出力され、画像処理回路7でモニタ画像とは別の方式で
画素補間されて画素毎にR,G,B各色の広ダイナミッ
クレンジの信号をもつようにされる。そして、色毎のゲ
イン補正、γ補正、アパーチャ補正などの画像処理が行
われて、更に輝度信号と色差信号に変換された後にDC
T/Coder8で圧縮されてメモリ9に保存される。
When the photographing of the still image is completed, the microcomputer 18 closes the mechanical shutter 3 via the shutter drive circuit 12 so that no extra light enters the CCD image sensor 5. The image formed on the CCD image sensor 5 is converted into an electric signal and sequentially output at regular time intervals. The image processing circuit 7 interpolates the pixel by a method different from that of the monitor image, and converts the R, G, B colors for each pixel. Of a wide dynamic range. Then, image processing such as gain correction, γ correction, and aperture correction for each color is performed, and further converted into a luminance signal and a color difference signal.
The data is compressed by the T / coder 8 and stored in the memory 9.

【0024】次に、CCDイメージセンサ5について説
明する。
Next, the CCD image sensor 5 will be described.

【0025】白黒画像を撮像する場合のCCDイメージ
センサ5の構成は、フォトセルから垂直CCDへの電荷
の読み出しのタイミングを奇数行と偶数行とで独立して
行うことが可能であり、フォトセルから基板へ直接電荷
を排出することが可能であり(縦型オーバーフロードレ
イン構造)、垂直CCDを高速動作させ、その端部(水
平CCD側または水平CCDの反対側)から垂直CCD
内の不要電荷を排出することが可能である(高速掃き出
しモード)、IT−CCDまたはFIT−CCDである
必要がある。
The configuration of the CCD image sensor 5 for capturing a black-and-white image allows the timing of reading charges from the photocells to the vertical CCDs to be performed independently for odd rows and even rows. Charge can be directly discharged from the substrate to the substrate (vertical overflow drain structure), the vertical CCD operates at high speed, and the vertical CCD is moved from its end (horizontal CCD side or opposite side of horizontal CCD).
It is necessary to use an IT-CCD or a FIT-CCD capable of discharging unnecessary charges from the inside (high-speed sweep mode).

【0026】その構成例を図2を参照して説明する。図
2(a)はCCDイメージセンサ5の全体の回路図であ
り、20はフォトセル、21は垂直CCD、22は水平
CCD、23は出力アンプ、24は基板である。また、
φV1〜φV4は垂直CCD21を駆動する信号であ
り、SG1は奇数行のフォトセル20に蓄積された電荷
を垂直CCD21に転送する信号であり、SG2は偶数
行のフォトセル20に蓄積された電荷を垂直CCD21
に転送する信号であり、φH1,φH2は水平CCD2
2を駆動する信号である。SUBは、基板24の基板電
圧で、その電圧を変化させてフォトセル20に蓄積され
た電荷を排出する。
An example of the configuration will be described with reference to FIG. FIG. 2A is an overall circuit diagram of the CCD image sensor 5, in which 20 is a photocell, 21 is a vertical CCD, 22 is a horizontal CCD, 23 is an output amplifier, and 24 is a substrate. Also,
φV1 to φV4 are signals for driving the vertical CCD 21; SG1 is a signal for transferring the charge accumulated in the odd-numbered row of photocells 20 to the vertical CCD 21; SG2 is a signal for accumulating the charge accumulated in the even-numbered row of photocells 20. Vertical CCD 21
ΦH1 and φH2 are horizontal CCD2
2 is a signal for driving the second signal. SUB discharges the electric charge accumulated in the photocell 20 by changing the voltage with the substrate voltage of the substrate 24.

【0027】図2(b)は、図2(a)の垂直CCD2
1の部分の拡大図で、φV1〜φV4、SG1、SG2
の配線を示すものである。なお、符号25はフォトセル
20に蓄積された電荷を垂直CCD21に転送する転送
ゲートである。
FIG. 2B shows the vertical CCD 2 shown in FIG.
1 is an enlarged view of a portion φ1 to φV4, SG1, SG2.
FIG. Reference numeral 25 denotes a transfer gate for transferring the charge stored in the photocell 20 to the vertical CCD 21.

【0028】図2において、フォトセル20で外部から
入射した光の強さに応じて発生、蓄積された電荷は、垂
直CCD21に転送される。そして、垂直CCD21か
ら行毎に水平CCD22に転送される。水平CCD22
からは1画素毎に出力アンプ23に転送され、出力アン
プ23に入力した電荷量に比例した電圧に変換されて外
部に出力される。
In FIG. 2, charges generated and accumulated in the photocell 20 according to the intensity of light incident from the outside are transferred to the vertical CCD 21. Then, the data is transferred from the vertical CCD 21 to the horizontal CCD 22 for each row. Horizontal CCD 22
Is transferred to the output amplifier 23 for each pixel, converted into a voltage proportional to the amount of electric charge input to the output amplifier 23, and output to the outside.

【0029】次に、CCDイメージセンサ5における垂
直CCD21の電荷転送の様子を図3〜図5を参照して
説明する。なお、図3以下において、白丸、黒丸は電荷
を表している。
Next, how charges are transferred from the vertical CCD 21 in the CCD image sensor 5 will be described with reference to FIGS. In FIG. 3 and subsequent figures, white circles and black circles represent electric charges.

【0030】図3は、静止画撮像装置1の電源投入後図
示しないシャッタボタンが押されて静止画の撮像を開始
するまでの間、あるいは、静止画を撮像して、その信号
を外部に出力した後、再びシャッタボタンが押されて静
止画を撮像するまでの間(通常モード)の垂直CCD2
1の電荷転送の動作を示すものである。また、図5は、
通常モードおよび後述する静止画モードにおける各信号
などの動作タイミングのタイミングチャートであり、図
5中のa〜fは、それぞれ図3中の(a)〜(f)に示
す各時点に対応している。
FIG. 3 shows a state in which the power of the still image pickup apparatus 1 is turned on until a shutter button (not shown) is pressed to start the pickup of a still image, or a still image is picked up and its signal is output to the outside. After that, the vertical CCD 2 is operated until the shutter button is pressed again to capture a still image (normal mode).
1 shows the operation of the charge transfer. Also, FIG.
FIG. 6 is a timing chart of operation timings of signals and the like in a normal mode and a still image mode to be described later, wherein a to f in FIG. 5 correspond to (a) to (f) in FIG. I have.

【0031】まず、垂直同期信号V−SYNCが変化す
ると、直後にSG1が変化してフォトセル20の奇数行
に蓄積された電荷(黒丸で示している)は垂直CCD2
1に転送される(図3(a))。
First, when the vertical synchronizing signal V-SYNC changes, SG1 changes immediately and the electric charge (shown by a black circle) stored in the odd-numbered row of the photocell 20 is changed to the vertical CCD2.
1 (FIG. 3A).

【0032】垂直CCD21に転送されたフォトセル2
0の奇数行の電荷は、水平CCD22、出力アンプ23
を経て1画素ずつ外部に出力される。そして、1行分の
電荷が電圧信号として外部に出力されて図示しない水平
同期信号H−SYNCが変化するたびに、φV1〜φV
4が、垂直CCD21上の電荷が一度に1行分ずつ垂直
CCD21から水平CCD22に転送されるように、1
度にフォトセル20の2行分を駆動する。この間フォト
セル20では、入射した光の強さに応じて電荷が蓄積さ
れるが、水平同期信号H−SYNCが変化するたびにS
UBが変化している間は、SUBの変化毎に蓄積された
電荷は基板24に排出される(図3(b))。
Photocell 2 transferred to vertical CCD 21
The charges in the odd-numbered rows of 0 are stored in the horizontal CCD 22 and the output amplifier 23.
Are output to the outside one pixel at a time. Each time a charge for one row is output to the outside as a voltage signal and a horizontal synchronization signal H-SYNC (not shown) changes, φV1 to φV
4 so that charges on the vertical CCD 21 are transferred from the vertical CCD 21 to the horizontal CCD 22 one row at a time.
Each time, two rows of the photocells 20 are driven. During this time, charges are accumulated in the photocell 20 in accordance with the intensity of the incident light, but each time the horizontal synchronization signal H-SYNC changes, S
While the UB is changing, the charge accumulated every time the SUB changes is discharged to the substrate 24 (FIG. 3B).

【0033】そして、SUBの変化がなくなるとフォト
セル20に蓄積される電荷は次第に増加する(図3
(c))。
When the change of SUB stops, the charge stored in the photocell 20 gradually increases (FIG. 3).
(C)).

【0034】1画面分の電荷を電圧信号として外部に出
力し終えて、再びV−SYNCが変化すると、今度はS
G2が変化してフォトセル20の偶数行に蓄積された電
荷(白丸で示している)が垂直CCD21に転送される
(図3(d))。
When V-SYNC changes again after outputting the charge for one screen as a voltage signal to the outside, this time, S
The electric charge (indicated by a white circle) stored in the even-numbered row of the photocell 20 is transferred to the vertical CCD 21 by changing G2 (FIG. 3D).

【0035】垂直CCD21に転送されたフォトセル2
0の偶数行の電荷は、水平CCD22、出力アンプ23
を経て1画素ずつ外部に出力される。そして、1行分の
電荷が電圧信号として外部に出力されて図示しない水平
同期信号H−SYNCが変化するたびに、φV1〜φV
4が、垂直CCD21上の電荷が一度に1行分ずつ垂直
CCD21から水平CCD22に転送されるように、1
度にフォトセル20の2行分を駆動する。この間フォト
セル20では、入射した光の強さに応じて電荷が蓄積さ
れるが、水平同期信号H−SYNCが変化するたびにS
UBが変化している間は、SUBの変化毎に蓄積された
電荷は基板24に排出される(図3(e))。
Photocell 2 transferred to vertical CCD 21
The charges in the even-numbered rows of 0 are stored in the horizontal CCD 22 and the output amplifier 23.
Are output to the outside one pixel at a time. Each time a charge for one row is output to the outside as a voltage signal and a horizontal synchronization signal H-SYNC (not shown) changes, φV1 to φV
4 so that charges on the vertical CCD 21 are transferred from the vertical CCD 21 to the horizontal CCD 22 one row at a time.
Each time, two rows of the photocells 20 are driven. During this time, charges are accumulated in the photocell 20 in accordance with the intensity of the incident light, but each time the horizontal synchronization signal H-SYNC changes, S
While the UB is changing, the charge accumulated every time the SUB changes is discharged to the substrate 24 (FIG. 3E).

【0036】そして、SUBの変化がなくなるとフォト
セル20に蓄積される電荷は次第に増加する(図3
(f))。
Then, when the change of SUB stops, the charge stored in the photocell 20 gradually increases (FIG. 3).
(F)).

【0037】以後、図示しないシャッタボタンがおされ
るまで、図3(a)〜図3(f)に示す前記の処理を繰
り返す。
Thereafter, the above-described processing shown in FIGS. 3A to 3F is repeated until a shutter button (not shown) is pressed.

【0038】図4は、図示しないシャッタボタンが押さ
れて静止画の撮像を開始してから、撮像した静止画の信
号を外部に出力するまでの間(静止画モード)の垂直C
CD21の電荷転送の動作を示すものである。また、図
5中のg〜nは、それぞれ図4中の(g)〜(n)に示
す各時点に対応している。
FIG. 4 shows the vertical C from the time when the shutter button (not shown) is pressed to start capturing a still image until the signal of the captured still image is output to the outside (still image mode).
This shows the operation of the charge transfer of the CD 21. Further, g to n in FIG. 5 correspond to the respective time points shown in (g) to (n) in FIG.

【0039】シャッタボタンが押された後の初めての垂
直同期信号V−SYNCの変化では、SG1,SG2は
ともに変化しないので、フォトセル20に蓄積された電
荷は垂直CCD21には転送されずに、図示しない水平
同期信号H−SYNCが変化するたびにSUBの変化し
ている間は基板24に排出される(図4(g))。
In the first change of the vertical synchronizing signal V-SYNC after the shutter button is pressed, SG1 and SG2 do not change. Therefore, the electric charges accumulated in the photocell 20 are not transferred to the vertical CCD 21 but Each time the horizontal synchronizing signal H-SYNC (not shown) changes, it is discharged to the substrate 24 while the SUB changes (FIG. 4 (g)).

【0040】そして、SUBの変化がなくなるとフォト
セル20に蓄積される電荷は次第に増加する(図4
(h))。
When the change of SUB stops, the charge stored in the photocell 20 gradually increases (FIG. 4).
(H)).

【0041】そして、一定時間経過後(次の垂直同期信
号V−SYNCの変化の前)に、SG2が変化してフォ
トセル20の偶数行に蓄積された電荷は垂直CCD21
に転送される(図4(i))。
After a lapse of a predetermined time (before the next change of the vertical synchronizing signal V-SYNC), the electric charge accumulated in the even-numbered rows of the photocell 20 due to the change of SG2 is
(FIG. 4 (i)).

【0042】その後は、次の垂直同期信号V−SYNC
の変化までフォトセル20の奇数行は引き続き電荷を蓄
積し、フォトセル20の偶数行は再び0から電荷を蓄積
する。このように、図4(i)に示すSG2の変化によ
り、フォトセル20の行により異なる電子シャッタ速度
で同時に静止画を撮像することを可能として、この発明
のCCDイメージセンサ駆動手段を実施している。ま
た、垂直CCD21は、高速動作で前記図4(i)を参
照して説明した動作の時間中にフォトセル20の偶数行
から転送された電荷を水平CCD22端、またはその反
対の端部からオーバーフロードレインを介して基板に排
出する(図4(j))。なお、この動作での電荷の排出
は、SG2の変化の直後から行う必要はないものの、図
示しないシャッタボタンが押された後の2回目の垂直同
期信号V−SYNCの変化までに終わるように行う必要
がある。
Thereafter, the next vertical synchronizing signal V-SYNC
, The odd-numbered rows of the photocells 20 continue to accumulate charges, and the even-numbered rows of the photocells 20 accumulate charges again from 0. As described above, the change of SG2 shown in FIG. 4 (i) makes it possible to simultaneously capture a still image at a different electronic shutter speed depending on the row of the photocell 20, and implements the CCD image sensor driving means of the present invention. I have. In addition, the vertical CCD 21 overflows the charges transferred from the even-numbered rows of the photocells 20 during the operation time described with reference to FIG. 4 (i) from the end of the horizontal CCD 22 or the end opposite thereto during high-speed operation. It is discharged to the substrate through the drain (FIG. 4 (j)). It is not necessary to discharge the electric charges in this operation immediately after the change of SG2, but it is performed so that the discharge is completed by the second change of the vertical synchronization signal V-SYNC after the shutter button (not shown) is pressed. There is a need.

【0043】そして、シャッタボタンが押された後の2
回目の垂直同期信号V−SYNCの変化では、それと同
時にメカシャッタ3が閉じられ、電荷の蓄積が終了され
るとともに、そのすぐ直後にSG1が変化してフォトセ
ル20の奇数行に蓄積された電荷は垂直CCD21に転
送される(図4(k))。
Then, after the shutter button is pressed, 2
With the vertical change of the vertical synchronizing signal V-SYNC, the mechanical shutter 3 is closed at the same time, and the accumulation of electric charges is completed. Immediately after that, SG1 changes and the electric charges accumulated in the odd-numbered rows of the photocell 20 are reduced. The data is transferred to the vertical CCD 21 (FIG. 4 (k)).

【0044】垂直CCD21に転送されたフォトセル2
0の奇数行の電荷は、水平CCD22、出力アンプ23
を経て1度に1画素ずつ外部に出力される。そして、1
行分の電荷が電圧信号として外部に出力されて図示しな
い水平同期信号H−SYNCが変化するたびに、φV1
〜φV4が、垂直CCD21上の電荷が一度に1行分ず
つ垂直CCD21から水平CCD22に転送されるよう
に、1度にフォトセル20の2行分を駆動する。この間
フォトセル20の偶数行の電荷はそのまま保持される
(図4(l))。
Photocell 2 transferred to vertical CCD 21
The charges in the odd-numbered rows of 0 are stored in the horizontal CCD 22 and the output amplifier 23.
Are output to the outside one pixel at a time. And 1
Each time a row of charges is output to the outside as a voltage signal and the horizontal synchronization signal H-SYNC (not shown) changes, φV1
.About..phi.V4 drives two rows of photocells 20 at a time so that the charges on the vertical CCD 21 are transferred from the vertical CCD 21 to the horizontal CCD 22 one row at a time. During this time, the charges in the even-numbered rows of the photocell 20 are held as they are (FIG. 4 (l)).

【0045】そして、シャッタボタンが押された後の3
回目の垂直同期信号V−SYNCの変化の直後には、S
G2が変化して、フォトセル20の偶数行に蓄積された
電荷は垂直CCD21に転送される(図4(m))。
Then, after the shutter button is pressed, 3
Immediately after the change of the vertical synchronizing signal V-SYNC, S
As G2 changes, the electric charges accumulated in the even-numbered rows of the photocell 20 are transferred to the vertical CCD 21 (FIG. 4 (m)).

【0046】垂直CCD21に転送されたフォトセル2
1の偶数行の電荷は、水平CCD22、出力アンプ23
を経て1度に1画素ずつ外部に出力される。そして、1
行分の電荷が電圧信号として外部に出力されて図示しな
い水平同期信号H−SYNCが変化するたびに、φV1
〜φV4が、垂直CCD21上の電荷が一度に1行分ず
つ垂直CCD21から水平CCD22に転送されるよう
に、1度にフォトセル20の2行分を駆動する(図4
(n))。
Photocell 2 transferred to vertical CCD 21
The charge in the even-numbered row of 1 is stored in the horizontal CCD 22 and the output amplifier 23.
Are output to the outside one pixel at a time. And 1
Each time a row of charges is output to the outside as a voltage signal and the horizontal synchronization signal H-SYNC (not shown) changes, φV1
.About..phi.V4 drives two rows of photocells 20 at a time so that the charges on the vertical CCD 21 are transferred one row at a time from the vertical CCD 21 to the horizontal CCD 22 (FIG. 4).
(N)).

【0047】そして、シャッタボタンが押された後の4
回目の垂直同期信号V−SYNCの変化と同時にメカシ
ャッタ3が開かれ、静止画モードから通常モードに移行
して再びフォトセル20への電荷の蓄積を開始する。
Then, after the shutter button is pressed,
The mechanical shutter 3 is opened at the same time as the change of the vertical synchronizing signal V-SYNC for the third time, the mode shifts from the still image mode to the normal mode, and the accumulation of charges in the photocell 20 is started again.

【0048】ここで、静止画モードでフォトセル20の
奇数行には、図5に示すhの期間とjの期間の和の時
間、電荷が蓄積される。これに対して、フォトセル20
の偶数行では、hの期間で蓄積された電荷をiの期間で
垂直CCD21に転送してしまうため、jの期間の電荷
しか蓄積されないので、フォトセル20の奇数行より電
荷の蓄積時間が短くなる。そのため、読み出した出力を
後処理して画素ごとにR,G,Bの信号を作ることで、
電荷の蓄積時間の比分に応じてダイナミックレンジを拡
大することができる。なお、図5に示すiの期間でSG
2を変化させない場合は、従来のような静止画を撮像す
ることができる。また、iの期間でSG2ではなくSG
1を変化させて同様にCCDイメージセンサ5を駆動す
ると、フォトセル20の奇数行と偶数行に蓄積される電
荷量を逆転させることができる。
Here, in the odd-numbered rows of the photocells 20 in the still image mode, charges are accumulated for the sum of the period h and the period j shown in FIG. In contrast, the photocell 20
In the even-numbered rows, the charges accumulated in the period h are transferred to the vertical CCD 21 in the period i, and only the charges in the period j are accumulated. Therefore, the charge accumulation time is shorter than that in the odd-numbered rows of the photocell 20. Become. Therefore, by performing post-processing on the read output to generate R, G, and B signals for each pixel,
The dynamic range can be expanded according to the ratio of the charge accumulation time. Note that SG in the period i shown in FIG.
When 2 is not changed, a still image as in the related art can be captured. In the period of i, SG2 instead of SG2
When the CCD image sensor 5 is similarly driven while changing the value of 1, the charge amount stored in the odd and even rows of the photocell 20 can be reversed.

【0049】次に、カラー画像を撮像するCCDイメー
ジセンサ5について説明する。カラー画像を撮像するC
CDイメージセンサ5は、フォトセルから垂直CCDへ
の電荷の読み出しのタイミングを4行ごとに独立して行
うことが可能であり、フォトセルから基板へ直接電荷を
排出することが可能であり(縦型オーバーフロードレイ
ン構造)、垂直CCDを高速動作させ、その端部(水平
CCD側、または水平CCDの反対側)から垂直CCD
内の不要電荷を排出することが可能である(高速掃き出
しモード)、IT−CCDまたはFIT−CCDであ
る。
Next, the CCD image sensor 5 for picking up a color image will be described. C that captures color images
The CD image sensor 5 can independently read the charge from the photocell to the vertical CCD every four rows, and can directly discharge the charge from the photocell to the substrate (vertical). Type overflow drain structure), operate the vertical CCD at a high speed, and start the vertical CCD from the end (horizontal CCD side or the opposite side of the horizontal CCD).
It is an IT-CCD or a FIT-CCD capable of discharging unnecessary charges from the inside (high-speed sweep mode).

【0050】図6(a)はCCDイメージセンサ5の全
体の回路図であり、20はフォトセル、21は垂直CC
D、22は水平CCD、23は出力アンプ、24は基板
である。また、φV1〜φV4は垂直CCD21を駆動
する信号である。SG1は4n+1行(n=0,1,
2,…)のフォトセル20に蓄積された電荷を垂直CC
D21に転送する信号であり、SG2は4n+2行(n
=0,1,2,…)のフォトセル20に蓄積された電荷
を垂直CCD21に転送する信号であり、SG3は4n
+3行(n=0,1,2,…)のフォトセル20に蓄積
された電荷を垂直CCD21に転送する信号であり、S
G4は4n+4行(n=0,1,2,…)のフォトセル
20に蓄積された電荷を垂直CCD21に転送する信号
である。φH1,φH2は水平CCD22を駆動する信
号である。SUBは、基板24の基板電圧で、その電圧
を変化させてフォトセル20に蓄積された電荷を排出す
る。
FIG. 6A is an overall circuit diagram of the CCD image sensor 5, in which reference numeral 20 denotes a photocell, and reference numeral 21 denotes a vertical CC.
D and 22 are horizontal CCDs, 23 is an output amplifier, and 24 is a substrate. ΦV1 to φV4 are signals for driving the vertical CCD 21. SG1 has 4n + 1 rows (n = 0, 1,
2,...) Are stored in the vertical CC
SG2 is a signal to be transferred to D21, and SG2 is 4n + 2 rows (n
= 0, 1, 2,...) Are transferred to the vertical CCD 21. SG3 is 4n.
.. Are signals for transferring the charges accumulated in the photocells 20 in the +3 rows (n = 0, 1, 2,...) To the vertical CCD 21.
G4 is a signal for transferring charges accumulated in the photocells 20 of 4n + 4 rows (n = 0, 1, 2,...) To the vertical CCD 21. φH1 and φH2 are signals for driving the horizontal CCD 22. SUB discharges the electric charge accumulated in the photocell 20 by changing the voltage with the substrate voltage of the substrate 24.

【0051】図6(b)は、図6(a)の垂直CCD2
1の部分の拡大図で、φV1〜φV4、SG1〜SG4
の配線を示すものである。なお、符号25はフォトセル
20に蓄積された電荷を垂直CCD21に転送する転送
ゲートである。
FIG. 6B shows the vertical CCD 2 shown in FIG.
1 is an enlarged view of a portion φ1 to φV4, SG1 to SG4.
FIG. Reference numeral 25 denotes a transfer gate for transferring the charge stored in the photocell 20 to the vertical CCD 21.

【0052】図6で、フォトセル20に外部から入射し
た光の強さに応じて発生、蓄積された電荷は垂直CCD
21に転送される。そして、垂直CCD21から行ごと
に水平CCD22に転送され、水平CCD22から1画
素ごとに出力アンプ23に転送されて、出力アンプ23
で入力した電荷量に比例した電圧に変換されて外部に出
力される。
In FIG. 6, charges generated and accumulated according to the intensity of light incident on the photocell 20 from the outside are stored in a vertical CCD.
21. Then, the data is transferred from the vertical CCD 21 to the horizontal CCD 22 for each row, and transferred from the horizontal CCD 22 to the output amplifier 23 for each pixel.
Is converted into a voltage proportional to the input charge amount and output to the outside.

【0053】次に、CCDイメージセンサ5における垂
直CCD21の電荷転送の様子を図7〜図9を参照して
説明する。
Next, how charges are transferred from the vertical CCD 21 in the CCD image sensor 5 will be described with reference to FIGS.

【0054】図7は、静止画撮像装置1の電源投入後図
示しないシャッタボタンが押されて静止画の撮像を開始
するまでの間、あるいは、静止画を撮像して、その信号
を外部に出力した後、再びシャッタボタンが押されて静
止画を撮像するまでの間(通常モード)の垂直CCD2
1の電荷転送の動作を示すものである。また、図9は、
通常モードおよび後述する静止画モードにおける各信号
などの動作タイミングのタイミングチャートであり、図
9中のA〜Fは、それぞれ図7中の(A)〜(F)に示
す各時点に対応している。
FIG. 7 shows a state in which the power of the still image pickup apparatus 1 is turned on until a shutter button (not shown) is depressed to start picking up a still image, or a still image is picked up and its signal is output to the outside. After that, the vertical CCD 2 is operated until the shutter button is pressed again to capture a still image (normal mode).
1 shows the operation of the charge transfer. Also, FIG.
FIG. 10 is a timing chart of operation timings of signals and the like in a normal mode and a still image mode to be described later, wherein A to F in FIG. 9 correspond to (A) to (F) in FIG. I have.

【0055】まず、垂直同期信号V−SYNCが変化す
ると、その直後にSG1,SG3が変化して、フォトセ
ル20の4n+1行、4n+3行に蓄積された電荷は垂
直CCD21に転送される(図7(A))。
First, when the vertical synchronizing signal V-SYNC changes, immediately after that, SG1 and SG3 change, and the electric charges accumulated in the 4n + 1th row and 4n + 3th row of the photocell 20 are transferred to the vertical CCD 21 (FIG. 7). (A)).

【0056】垂直CCD21に転送されたフォトセル2
0の4n+1行、4n+3行の電荷は、水平CCD2
2、出力アンプ23を経て1画素ずつ外部に出力され
る。そして、1行分の電荷が電圧信号として外部に出力
されて図示しない水平同期信号H−SYNCが変化する
たびに、φV1〜φV4が、垂直CCD21上の電荷が
一度に1行分ずつ垂直CCD21から水平CCD22に
転送されるように、1度にフォトセル20の2行分を駆
動する。この間フォトセル20では、入射した光の強さ
に応じて電荷が蓄積されるが、図示しない水平同期信号
H−SYNCが変化するたびにSUBが変化している間
は、SUBの変化毎に蓄積された電荷は基板24に排出
される(図7(B))。
Photocell 2 transferred to vertical CCD 21
0 of the 4n + 1th row and 4n + 3th row are charged in the horizontal CCD 2
2. Output to the outside one pixel at a time via the output amplifier 23. Each time a charge of one row is output to the outside as a voltage signal and a horizontal synchronizing signal H-SYNC (not shown) changes, φV1 to φV4 change the charge on the vertical CCD 21 one row at a time from the vertical CCD 21. The two rows of the photocells 20 are driven at one time so that they are transferred to the horizontal CCD 22. During this time, the photocell 20 accumulates electric charges in accordance with the intensity of the incident light. However, while the SUB changes each time the horizontal synchronization signal H-SYNC (not shown) changes, the charge accumulates every time the SUB changes. The discharged charges are discharged to the substrate 24 (FIG. 7B).

【0057】そして、SUBの変化がなくなるとフォト
セル20に蓄積される電荷は次第に増加する(図7
(C))。
Then, when the change of SUB stops, the charge stored in the photocell 20 gradually increases (FIG. 7).
(C)).

【0058】1画面分の電荷を電圧信号として外部に出
力し終えて、再びV−SYNCが変化すると、今度はS
G2,SG4が変化してフォトセル20の4n+2行、
4n+4行に蓄積された電荷(白丸で示している)が垂
直CCD21に転送される(図7(D))。
When V-SYNC changes again after the output of the charges for one screen as a voltage signal to the outside, the signal S
G2 and SG4 change to 4n + 2 rows of the photocell 20,
The electric charges (shown by white circles) accumulated in the 4n + 4 rows are transferred to the vertical CCD 21 (FIG. 7D).

【0059】垂直CCD21に転送されたフォトセル2
0の偶数行の電荷は、水平CCD22、出力アンプ23
を経て1画素ずつ外部に出力される。そして、1行分の
電荷が電圧信号として外部に出力されて図示しない水平
同期信号H−SYNCが変化するたびに、φV1〜φV
4が、垂直CCD21上の電荷が一度に1行分ずつ垂直
CCD21から水平CCD22に転送されるように、1
度にフォトセル20の2行分を駆動する。この間フォト
セル20では、入射した光の強さに応じて電荷が蓄積さ
れるが、水平同期信号H−SYNCが変化するたびにS
UBが変化している間は、SUBの変化毎に蓄積された
電荷は基板24に排出される(図7(E))。
Photocell 2 transferred to vertical CCD 21
The charges in the even-numbered rows of 0 are stored in the horizontal CCD 22 and the output amplifier 23.
Are output to the outside one pixel at a time. Each time a charge for one row is output to the outside as a voltage signal and a horizontal synchronization signal H-SYNC (not shown) changes, φV1 to φV
4 so that charges on the vertical CCD 21 are transferred from the vertical CCD 21 to the horizontal CCD 22 one row at a time.
Each time, two rows of the photocells 20 are driven. During this time, charges are accumulated in the photocell 20 in accordance with the intensity of the incident light, but each time the horizontal synchronization signal H-SYNC changes, S
While the UB is changing, the charge accumulated every time the SUB changes is discharged to the substrate 24 (FIG. 7E).

【0060】そして、SUBの変化がなくなるとフォト
セル20に蓄積される電荷は次第に増加する(図7
(F))。
When the change in SUB stops, the charge stored in the photocell 20 gradually increases (FIG. 7).
(F)).

【0061】以後、図示しないシャッタボタンがおされ
るまで、図7(A)〜図7(F)に示す前記の処理を繰
り返す。
Thereafter, the above-described processing shown in FIGS. 7A to 7F is repeated until a shutter button (not shown) is pressed.

【0062】図8は、図示しないシャッタボタンが押さ
れて静止画の撮像を開始してから、撮像した静止画の信
号を外部に出力するまでの間(静止画モード)の垂直C
CD21の電荷転送の動作を示すものである。また、図
9中のG〜Nは、それぞれ図8中の(G)〜(N)に示
す各時点に対応している。
FIG. 8 shows the vertical C during the period from when a shutter button (not shown) is pressed to start capturing a still image to when a signal of the captured still image is output to the outside (still image mode).
This shows the operation of the charge transfer of the CD 21. Also, G to N in FIG. 9 correspond to the time points (G) to (N) in FIG. 8, respectively.

【0063】シャッタボタンが押された後の初めての垂
直同期信号V−SYNCの変化では、SG1,SG2,
SG3,SG4はともに変化しないので、フォトセル2
0に蓄積された電荷は垂直CCD21には転送されず
に、図示しない水平同期信号H−SYNCが変化するた
びにSUBの変化している間は基板24に排出される
(図8(G))。
In the first change of the vertical synchronizing signal V-SYNC after the shutter button is pressed, SG1, SG2, SG2
Since SG3 and SG4 do not change, photocell 2
The electric charge accumulated in 0 is not transferred to the vertical CCD 21, but is discharged to the substrate 24 while the SUB changes each time the horizontal synchronization signal H-SYNC (not shown) changes (FIG. 8 (G)). .

【0064】そして、SUBの変化がなくなるとフォト
セル20に蓄積される電荷は次第に増加する(図8
(H))。
When the change of SUB stops, the charge stored in the photocell 20 gradually increases (FIG. 8).
(H)).

【0065】そして、一定時間経過後(次の垂直同期信
号V−SYNCの変化の前)に、SG3,SG4が変化
してフォトセル20の4n+3行,4n+4行に蓄積さ
れた電荷は垂直CCD21に転送される(図8
(I))。
After a lapse of a predetermined time (before the next change of the vertical synchronizing signal V-SYNC), SG3 and SG4 change and the electric charges accumulated in the 4n + 3 rows and 4n + 4 rows of the photocell 20 are stored in the vertical CCD 21. Transferred (Fig. 8
(I)).

【0066】その後は、次の垂直同期信号V−SYNC
の変化までフォトセル20の4n+1行、4n+2行は
引き続き電荷を蓄積し、フォトセル20の4n+3行、
4n+4行は再び0から電荷を蓄積する。このように、
図8(I)に示すSG3,SG4の変化により、フォト
セル20の行により異なる電子シャッタ速度で同時に静
止画を撮像することを可能として、この発明のCCDイ
メージセンサ駆動手段を実施している。また、垂直CC
D21は、高速動作で前記図8(I)を参照して説明し
た動作の時間中にフォトセル20の4n+3行、4n+
4行から転送された電荷を水平CCD22端、またはそ
の反対の端部からオーバーフロードレインを介して基板
に排出する(図8(J))。なお、この動作での電荷の
排出は、SG2の変化の直後から行う必要はないもの
の、図示しないシャッタボタンが押された後の2回目の
垂直同期信号V−SYNCの変化までに終わるように行
う必要がある。
Thereafter, the next vertical synchronizing signal V-SYNC
4n + 1, 4n + 2 rows of the photocell 20 continue to accumulate charges until the change, and the 4n + 3 rows,
The 4n + 4 rows again store charge from zero. in this way,
The change of SG3 and SG4 shown in FIG. 8 (I) makes it possible to simultaneously capture a still image at a different electronic shutter speed depending on the row of the photocell 20, and implements the CCD image sensor driving means of the present invention. Also, vertical CC
D21 is a high-speed operation, during the operation time described with reference to FIG. 8I, the 4n + 3 rows and 4n +
The electric charges transferred from the four rows are discharged to the substrate from the end of the horizontal CCD 22 or the end opposite thereto via the overflow drain (FIG. 8 (J)). It is not necessary to discharge the electric charges in this operation immediately after the change of SG2, but it is performed so that the discharge is completed by the second change of the vertical synchronization signal V-SYNC after the shutter button (not shown) is pressed. There is a need.

【0067】そして、シャッタボタンが押された後の2
回目の垂直同期信号V−SYNCの変化では、それと同
時にメカシャッタ3が閉じられ、電荷の蓄積が終了され
るとともに、そのすぐ直後にSG1が変化してフォトセ
ル20の4n+1行に蓄積された電荷は垂直CCD21
に転送される(図8(K1))。そして、すぐに垂直C
CD21を水平CCD22とは反対方向にフォトセル2
0の1行分駆動した後にSG2が変化してフォトセル2
0の4n+2行に蓄積された電荷は垂直CCD21に転
送される(図8(K2))。
Then, after the shutter button is pressed, 2
At the time of the change of the vertical synchronization signal V-SYNC at the same time, the mechanical shutter 3 is closed at the same time, and the accumulation of the electric charge is completed. Immediately after that, SG1 changes and the electric charge accumulated in the row 4n + 1 of the photocell 20 becomes Vertical CCD 21
(K1 in FIG. 8). And immediately vertical C
Insert the CD 21 in the photocell 2 in the direction opposite to the horizontal CCD 22.
After driving one row of 0, SG2 changes and photocell 2
The electric charges accumulated in the 4n + 2 rows of 0 are transferred to the vertical CCD 21 (FIG. 8 (K2)).

【0068】垂直CCD21に転送されたフォトセル2
0の4n+1行、4n+2行の電荷は、水平CCD2
2、出力アンプ23を経て1度に1画素ずつ外部に出力
される。そして、1行分の電荷が電圧信号として外部に
出力されて図示しない水平同期信号H−SYNCが変化
するたびに、φV1〜φV4が、垂直CCD21上の電
荷が一度に1行分ずつ垂直CCD21から水平CCD2
2に転送されるように、1度にフォトセル20の2行分
を駆動する。この間フォトセル20の4n+3行、4n
+4行の電荷はそのまま保持される(図8(L))。
Photocell 2 transferred to vertical CCD 21
0 of the 4n + 1th row and 4n + 2th row are charged in the horizontal CCD 2
2. Output to the outside one pixel at a time via output amplifier 23. Each time a charge of one row is output to the outside as a voltage signal and a horizontal synchronizing signal H-SYNC (not shown) changes, φV1 to φV4 change the charge on the vertical CCD 21 one row at a time from the vertical CCD 21. Horizontal CCD2
2, so that two rows of the photocells 20 are driven at one time. During this time, 4n + 3 rows, 4n
The charges in the +4 rows are held as they are (FIG. 8 (L)).

【0069】そして、シャッタボタンが押された後の3
回目の垂直同期信号V−SYNCの変化の直後には、S
G3が変化して、フォトセル20の4n+3行に蓄積さ
れた電荷は垂直CCD21に転送される(図8(M
1))。そして、すぐに垂直CCD21を水平CCD2
2とは反対方向にフォトセル20の1行分駆動した後
に、SG4が変化してフォトセル20の4n+4行に蓄
積された電荷は垂直CCD21に転送される(図8(M
2))。
Then, after the shutter button is pressed,
Immediately after the change of the vertical synchronizing signal V-SYNC, S
G3 changes, and the charges accumulated in the 4n + 3 rows of the photocell 20 are transferred to the vertical CCD 21 (FIG. 8 (M
1)). Then, the vertical CCD 21 is immediately replaced with the horizontal CCD 2
After driving one row of the photocell 20 in the direction opposite to the direction 2, SG4 changes, and the charges accumulated in the 4n + 4 rows of the photocell 20 are transferred to the vertical CCD 21 (FIG. 8 (M
2)).

【0070】垂直CCD21に転送されたフォトセル2
1の4n+3行、4n+4行の電荷は、水平CCD2
2、出力アンプ23を経て1度に1画素ずつ外部に出力
される。そして、1行分の電荷が電圧信号として外部に
出力されて図示しない水平同期信号H−SYNCが変化
するたびに、φV1〜φV4が、垂直CCD21上の電
荷が一度に1行分ずつ垂直CCD21から水平CCD2
2に転送されるように、1度にフォトセル20の2行分
を駆動する(図8(N))。
Photocell 2 transferred to vertical CCD 21
1 of the 4n + 3 rows and the 4n + 4 rows are charged in the horizontal CCD 2
2. Output to the outside one pixel at a time via output amplifier 23. Each time a charge of one row is output to the outside as a voltage signal and a horizontal synchronizing signal H-SYNC (not shown) changes, φV1 to φV4 change the charge on the vertical CCD 21 one row at a time from the vertical CCD 21. Horizontal CCD2
Then, two rows of the photocells 20 are driven at a time so as to be transferred to (2) in FIG. 8 (N).

【0071】そして、シャタボタンが押された後の4回
目の垂直同期信号V−SYNCの変化と同時にメカシャ
ッタ3が開かれ、静止画モードから通常モードに移行し
て再びフォトセル20への電荷の蓄積を開始する。
Then, the mechanical shutter 3 is opened at the same time as the fourth change of the vertical synchronizing signal V-SYNC after the shutter button is pressed, the mode shifts from the still image mode to the normal mode, and the electric charge is stored in the photocell 20 again. To start.

【0072】ここで、静止画モードでフォトセル20の
4n+1行、4n+2行には、図9に示すHの期間とJ
の期間の和の時間、電荷が蓄積される。これに対して、
フォトセル20の4n+3行、4n+4行では、Hの期
間で蓄積された電荷をIの期間で垂直CCD21に転送
してしまうため、Jの期間の電荷しか蓄積されないの
で、フォトセル20の4n+1行、4n+2行より電荷
の蓄積時間が短くなる。そのため、画像処理回路7にC
CDイメージセンサ5の画素数の半分以上の容量のメモ
リを設けて、Lの期間に読み出された4n+1行、4n
+2行の画素毎の信号と併せてR,G,Bの信号を作る
ことで、または、画像処理回路7にCCDイメージセン
サ5の画素数以上の容量のメモリを設けて、Lの期間に
読み出された4n+1行、4n+2行の画素毎の信号と
Nの期間に読み出された4n+3行、4n+4行の画素
毎の信号をそれぞれ一次記憶した後にこれらからR,
G,Bの信号を作ることで、電荷の蓄積時間の比分に応
じてダイナミックレンジを拡大することができる。な
お、図9に示すIの期間でSG3,SG4を変化させな
い場合は、従来のような静止画を撮像することができ
る。また、Iの期間でSG3,SG4ではなく、SG
1,SG2を変化させて、同様にCCDイメージセンサ
5を駆動するとフォトセル20の4n+1行、4n+2
行と、4n+3行、4n+4行に蓄積される電荷量を逆
転させることができる。
Here, in the still image mode, the 4n + 1-th row and the 4n + 2-th row of the photocell 20 have the period H shown in FIG.
The charge is accumulated for the sum of the periods. On the contrary,
In the 4n + 3 rows and 4n + 4 rows of the photocell 20, the charges accumulated in the H period are transferred to the vertical CCD 21 in the I period, and only the charges in the J period are accumulated. The charge accumulation time is shorter than 4n + 2 rows. Therefore, the image processing circuit 7
A memory having a capacity equal to or more than half the number of pixels of the CD image sensor 5 is provided, and 4n + 1 rows and 4n read during the period L
By generating R, G, and B signals in addition to the signals for each pixel in the +2 rows, or by providing a memory having a capacity equal to or larger than the number of pixels of the CCD image sensor 5 in the image processing circuit 7, The output signal for each pixel of the 4n + 1th and 4n + 2 rows and the signal for each pixel of the 4n + 3th and 4n + 4th rows read out during the period N are temporarily stored, and then R,
By creating the G and B signals, the dynamic range can be expanded according to the ratio of the charge accumulation time. When SG3 and SG4 are not changed during the period I shown in FIG. 9, a still image as in the related art can be captured. Also, in the period of I, not SG3 and SG4, but SG
1, SG2 is changed, and the CCD image sensor 5 is similarly driven, so that the 4n + 1 row, 4n + 2
It is possible to reverse the charge amounts stored in the row and the 4n + 3 rows and the 4n + 4 rows.

【0073】さらに、上記の説明では蓄積時間毎に4n
+1行と4n+2行の信号を同時に、そして、4n+3
行と4n+4行の信号を同時に読み出しているが、通常
モードのように4n+1行と4n+3行、4n+2行と
4n+4行をそれぞれ同時に読み出すようにしても同様
にダイナミックレンジを拡大した画像を得ることができ
る。その場合の各信号などの動作タイミングのタイミン
グチャートは図14のようになる。この図14のタイミ
ングチャートで図9のタイミングチャートと異なるの
は、期間J後から次の期間Aの前までの間である。
Further, in the above description, 4n
+1 row and 4n + 2 row signals simultaneously, and 4n + 3
Although the signals of the row and the 4n + 4 row are read at the same time, even if the 4n + 1 row, 4n + 3 row, 4n + 2 row and 4n + 4 row are read simultaneously at the same time as in the normal mode, an image having a similarly expanded dynamic range can be obtained. . FIG. 14 is a timing chart of the operation timing of each signal in that case. The timing chart of FIG. 14 differs from the timing chart of FIG. 9 in a period from after the period J to before the next period A.

【0074】この間の動作は次のようになる。期間J後
のシャッタボタンが押された後の2回目の垂直同期信号
V−SYNCの変化の直後の期間K’に通常モードの期
間Aと同様にSG1,SG3が変化してフォトセル20
の4n+1行と4n+3行に蓄積された電荷を垂直CC
D21に転送した後、期間L’で通常モードの期間Cと
同様に垂直CCD22に転送した電荷を1行ずつ水平C
CD22、出力アンプ23を経て1画素ずつ外部に出力
する。
The operation during this period is as follows. SG1 and SG3 change during the period K 'immediately after the second change of the vertical synchronizing signal V-SYNC after the shutter button is pressed after the period J as in the normal mode period A, and the photocell 20
Of the charges accumulated in the 4n + 1 and 4n + 3 rows of
After the transfer to D21, the charges transferred to the vertical CCDs 22 in the period L 'in the same manner as in the normal mode period C are transferred to the horizontal CCD line by line.
The data is output to the outside one pixel at a time via the CD 22 and the output amplifier 23.

【0075】そして、シャッタボタンが押された後の3
回目の垂直同期信号V−SYNCの変化の直後の期間
M’に通常モードの期間Dと同様にSG2,SG4が変
化して、フォトセル20の4n+2行と4n+4行に蓄
積された電荷を垂直CCD21に転送した後、期間N’
で通常モードの期間Fと同様に垂直CCD21に転送し
た電荷を1行ずつ垂直CCD22、出力アンプ23を経
て1画素ずつ外部に出力する。なお、K’からN’まで
の間の電荷転送の様子は図13に示すとおりである。
Then, 3 after the shutter button is pressed.
SG2 and SG4 change in the period M 'immediately after the change of the vertical synchronization signal V-SYNC in the same manner as in the period D in the normal mode, and the electric charges accumulated in the 4n + 2 and 4n + 4 rows of the photocell 20 are transferred to the vertical CCD 21. After the transfer to
In the same manner as in the normal mode period F, the charges transferred to the vertical CCD 21 are output to the outside one pixel at a time via the vertical CCD 22 and the output amplifier 23 one row at a time. The state of charge transfer from K ′ to N ′ is as shown in FIG.

【0076】なお、図6では垂直CCD21を駆動する
信号φV1〜φV4と、フォトセル20に蓄積された電
荷を垂直CCD21に転送する信号SG1〜SG4を分
けているが、実際には信号φV1〜φV4の一部を三値
論理として垂直CCD21に転送する信号を兼ねさせる
ことが多い。その場合は、フォトセル20から垂直CC
D21への転送信号を兼ねる駆動信号のHレベルでフォ
トセル20から垂直CCD21への電荷の転送を行い、
フォトセル20から垂直CCD21への転送信号を兼ね
る駆動信号のM,Lレベルと、そうでない駆動信号の
H,Lレベルで垂直CCD21上の電荷の転送を行う。
なお、フォトセル20から垂直CCD21への転送信号
を兼ねる駆動信号のMレベルは、そうでない駆動信号の
Hレベルに対応し、転送信号を兼ねる駆動信号のLレベ
ルは、そうでない駆動信号のLレベルに対応する。この
場合のCCDイメージセンサ5の構成を図10に示す。
In FIG. 6, the signals φV1 to φV4 for driving the vertical CCD 21 and the signals SG1 to SG4 for transferring the electric charge stored in the photocell 20 to the vertical CCD 21 are separated, but actually the signals φV1 to φV4 Is often used as a signal to be transferred to the vertical CCD 21 as a ternary logic. In that case, vertical CC from photocell 20
The charge is transferred from the photocell 20 to the vertical CCD 21 at the H level of the drive signal also serving as the transfer signal to D21,
The electric charge on the vertical CCD 21 is transferred at the M and L levels of the drive signal also serving as the transfer signal from the photocell 20 to the vertical CCD 21 and at the H and L levels of the drive signal not serving as the transfer signal.
Note that the M level of the drive signal also serving as the transfer signal from the photocell 20 to the vertical CCD 21 corresponds to the H level of the drive signal which is not so, and the L level of the drive signal which also serves as the transfer signal is the L level of the drive signal which is not so. Corresponding to FIG. 10 shows the configuration of the CCD image sensor 5 in this case.

【0077】次に、画面内の輝度差に基づいて行う、通
常の撮像と、前記したフォトセル20の行により異なる
シャッタ速度で行う撮像との切り換え処理について、図
11のフローチャートを参照して説明する。
Next, a description will be given, with reference to the flow chart of FIG. 11, of a process of switching between normal imaging performed based on a luminance difference in a screen and imaging performed at a different shutter speed depending on the row of the photocells 20 described above. I do.

【0078】まず、絞り、シャッタ速度などの撮像条件
を初期化して(ステップS1)、撮像を行う(ステップ
S2)。そして、図12に例示するように画面を複数の
ブロックに分けて(図12の例は縦に3分割、横に3分
割の合計9分割である)、各ブロックごとにAE評価値
を算出して(ステップS3)、ブロック毎のAE評価値
の最大値、最小値を算出する(ステップS4)。
First, imaging conditions such as an aperture and a shutter speed are initialized (step S1), and imaging is performed (step S2). Then, as shown in FIG. 12, the screen is divided into a plurality of blocks (the example of FIG. 12 is divided into three vertically and three horizontally), and an AE evaluation value is calculated for each block. Then, the maximum and minimum values of the AE evaluation value for each block are calculated (step S4).

【0079】次に、このブロック毎のAE評価値の最大
値を予め設定されている基準値V1と比較する(ステッ
プS5)。そして、ブロック毎のAE評価値の最大値が
V1より小さい場合は(ステップS5のN)、撮像モー
ドをフォトセル20の各行で同じシャッタ速度である通
常モードに設定する(ステップS6)。ブロック毎のA
E評価値の最大値が基準値V1以上であるときは(ステ
ップS5のY)、ブロック毎のAE評価値の最小値を、
基準値V1より小さい予め設定されている基準値V2と
比較する(ステップS7)。そして、ブロック毎のAE
評価値の最小値が基準値V2より大きいときは(ステッ
プS7のN)、撮像モードを前記通常モードに設定する
(ステップS6)。ブロック毎のAE評価値の最小値が
基準値V2以下のときは(ステップS7のY)、画面内
の輝度差が大きいと判断されるので、フォトセル20の
行ごとに異なるシャッタ速度での撮像を行うモード(広
DRモード)に設定する(ステップS8)。
Next, the maximum value of the AE evaluation value for each block is compared with a preset reference value V1 (step S5). If the maximum value of the AE evaluation value for each block is smaller than V1 (N in step S5), the imaging mode is set to the normal mode in which the row of the photocell 20 has the same shutter speed (step S6). A per block
When the maximum value of the E evaluation value is equal to or more than the reference value V1 (Y in step S5), the minimum value of the AE evaluation value for each block is calculated as follows:
A comparison is made with a preset reference value V2 that is smaller than the reference value V1 (step S7). And AE for each block
When the minimum value of the evaluation value is larger than the reference value V2 (N in step S7), the imaging mode is set to the normal mode (step S6). When the minimum value of the AE evaluation value for each block is equal to or smaller than the reference value V2 (Y in step S7), it is determined that the luminance difference in the screen is large, and therefore, imaging is performed at a different shutter speed for each row of the photocell 20. (Wide DR mode) (step S8).

【0080】前記ステップS5,S7により、この発明
の評価手段を実施している。また、画面内の輝度差によ
り、通常モードと広DRモードとの切り換えを行うこと
により、この発明のCCDイメージセンサ駆動手段を実
現している。そして、これにより、画面内での輝度差が
少ないときは垂直解像度の高い静止画像を得、画面内の
輝度差が大きいときは白飛び、黒つぶれのない画像を得
ることができる。
The evaluation means of the present invention is implemented by steps S5 and S7. Further, by switching between the normal mode and the wide DR mode based on the luminance difference in the screen, the CCD image sensor driving means of the present invention is realized. As a result, a still image with a high vertical resolution can be obtained when the luminance difference in the screen is small, and an image without whiteout and blackout can be obtained when the luminance difference in the screen is large.

【0081】ステップS6,S8後、撮像モードに応じ
たAEプログラムを実行して、ブロック毎のAE評価値
の大きさの分布から、所定の計算を行って、各々のモー
ドでのAE評価値と目標値とのずれを算出し(ステップ
S9)、次に、算出されたAE評価値とのずれを無くす
ように、絞り、シャッタ速度などの撮像条件を変更する
(ステップS10)。
After steps S6 and S8, the AE program corresponding to the imaging mode is executed, and a predetermined calculation is performed from the distribution of the AE evaluation value for each block, and the AE evaluation value in each mode is calculated. The deviation from the target value is calculated (step S9), and the imaging conditions such as the aperture and the shutter speed are changed so as to eliminate the deviation from the calculated AE evaluation value (step S10).

【0082】以上説明したステップS2〜S10の処理
は、図示しないシャッタボタンが押されて静止画の撮像
が行われているときを除いて繰り返し実行する。
The processes of steps S2 to S10 described above are repeatedly executed except when a shutter button (not shown) is pressed to capture a still image.

【0083】また、前記フローチャートに示す処理にお
いて、画面内の輝度差に基づいて、フィールドごとに異
なるシャッタ速度の比率の切り換えを行うようにしても
よい。すなわち、ステップS7でブロック毎のAE評価
値の最小値が基準値V2以下のときに、さらに、V2よ
り小さい基準値V3、V3より小さい基準値V4、V4
より小さい基準値V5…というように、AE評価値の最
小値と比較する基準値を複数設定して場合分けを多くし
て、各場合ごとにフィールドごとに異なるシャッタ速度
の比率を変えるようにすればよい。
In the processing shown in the flowchart, the switching of the shutter speed ratio for each field may be switched based on the luminance difference in the screen. That is, when the minimum value of the AE evaluation value for each block is equal to or less than the reference value V2 in step S7, the reference values V3 and V4 are smaller than V2 and the reference values V4 and V4 are smaller than V3.
By setting a plurality of reference values to be compared with the minimum value of the AE evaluation value, such as a smaller reference value V5, to increase the number of cases, and to change the ratio of the shutter speed different for each field in each case. I just need.

【0084】そして、これにより、この発明のCCDイ
メージセンサ駆動手段を実施することができ、フォトセ
ル20の行により異なる電子シャッタ速度の比率を変え
ることで、フォトセル20の行により異なる電子シャッ
タ速度の画像を合成する際の画像を撮影シーンごとに最
適にすることができる。
Thus, the CCD image sensor driving means of the present invention can be implemented. By changing the ratio of the different electronic shutter speeds depending on the rows of the photocells 20, different electronic shutter speeds depending on the rows of the photocells 20 can be used. Can be optimized for each shooting scene.

【0085】[0085]

【発明の効果】請求項1に記載の発明は、フォトセルの
行により異なる電子シャッタ速度で同時に静止画を撮像
して、得られた画像を合成することにより、広ダイナミ
ックレンジの静止画像を得ることができるので、専用の
CCDイメージセンサの使用や、複数のCCDイメージ
センサと複雑な光学系との併用などを行うことなく、広
ダイナミックレンジの静止画像を得ることができる。
According to the first aspect of the present invention, a still image with a wide dynamic range is obtained by simultaneously capturing still images at different electronic shutter speeds depending on the row of photocells and synthesizing the obtained images. Therefore, a wide dynamic range still image can be obtained without using a dedicated CCD image sensor or using a plurality of CCD image sensors in combination with a complicated optical system.

【0086】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の静止画撮像装置において、画面内での輝度差が少ない
ときは垂直解像度の高い静止画像を得、画面内の輝度差
が大きいときは白飛び、黒つぶれのない画像を得ること
ができる。
According to a second aspect of the present invention, in the still image pickup apparatus according to the first aspect, when the luminance difference in the screen is small, a still image with a high vertical resolution is obtained, and the luminance difference in the screen is large. In some cases, an image without overexposure and underexposure can be obtained.

【0087】請求項3に記載の発明は、請求項2に記載
の静止画撮像装置において、フォトセルの行により異な
る電子シャッタ速度の比率を変えることで、フォトセル
の行により異なる電子シャッタ速度の画像を合成する際
の画像を撮影シーンごとに最適にすることができる。
According to a third aspect of the present invention, in the still image pickup apparatus according to the second aspect, by changing the ratio of the different electronic shutter speeds depending on the row of the photocells, the different electronic shutter speeds depending on the rows of the photocells. The image at the time of combining the images can be optimized for each shooting scene.

【0088】請求項4に記載の発明は、フォトセルの行
により異なる電子シャッタ速度で同時に静止画を撮像し
て、得られた画像を合成することにより、広ダイナミッ
クレンジの静止画像を得ることができるので、専用のC
CDイメージセンサの使用や、複数のCCDイメージセ
ンサと複雑な光学系との併用などを行うことなく、広ダ
イナミックレンジの静止画像を得ることができる。
According to the fourth aspect of the present invention, a still image with a wide dynamic range can be obtained by simultaneously capturing still images at different electronic shutter speeds depending on the row of photocells and synthesizing the obtained images. Because it is possible, exclusive C
A still image with a wide dynamic range can be obtained without using a CD image sensor or using a combination of a plurality of CCD image sensors and a complicated optical system.

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

【図1】この発明の一実施の形態である静止画撮像装置
のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a still image pickup apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】前記静止画撮像装置のCCDイメージセンサの
全体の回路図(a)と、その垂直CCDの部分の拡大図
(b)である。
FIGS. 2A and 2B are an overall circuit diagram of a CCD image sensor of the still image pickup device, and an enlarged view of a vertical CCD portion thereof.

【図3】前記垂直CCDの電荷転送の動作を段階を追っ
て示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the charge transfer operation of the vertical CCD step by step.

【図4】前記垂直CCDの電荷転送の動作を段階を追っ
て示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the charge transfer operation of the vertical CCD step by step.

【図5】前記CCDイメージセンサを駆動する各信号お
よびCCDイメージセンサの蓄積電荷などを示すタイミ
ングチャートである。
FIG. 5 is a timing chart showing signals for driving the CCD image sensor, accumulated charges of the CCD image sensor, and the like.

【図6】前記静止画撮像装置のCCDイメージセンサの
全体の回路図(a)と、その垂直CCDの部分の拡大図
(b)である。
FIG. 6A is a circuit diagram of the entire CCD image sensor of the still image pickup device, and FIG. 6B is an enlarged view of a vertical CCD portion thereof.

【図7】前記垂直CCDの電荷転送の動作を段階を追っ
て示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the charge transfer operation of the vertical CCD step by step.

【図8】前記垂直CCDの電荷転送の動作を段階を追っ
て示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing the charge transfer operation of the vertical CCD step by step.

【図9】前記CCDイメージセンサを駆動する各信号お
よびCCDイメージセンサの蓄積電荷などを示すタイミ
ングチャートである。
FIG. 9 is a timing chart showing signals for driving the CCD image sensor, accumulated charges of the CCD image sensor, and the like.

【図10】前記静止画撮像装置のCCDイメージセンサ
の他の例を示す垂直CCDの部分の拡大図である。
FIG. 10 is an enlarged view of a vertical CCD part showing another example of the CCD image sensor of the still image pickup device.

【図11】前記静止画撮像装置の動作を示すタイミング
チャートである。
FIG. 11 is a timing chart showing the operation of the still image pickup device.

【図12】前記静止画撮像装置の動作を説明するための
画面の平面図である。
FIG. 12 is a plan view of a screen for explaining the operation of the still image pickup device.

【図13】前記垂直CCDの電荷転送の動作を段階を追
って示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing the charge transfer operation of the vertical CCD step by step.

【図14】前記CCDイメージセンサを駆動する各信号
およびCCDイメージセンサの蓄積電荷などを示すタイ
ミングチャートである。
FIG. 14 is a timing chart showing signals for driving the CCD image sensor, electric charges stored in the CCD image sensor, and the like.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 静止画撮像装置 5 CCDイメージセンサ 20 フォトセル Reference Signs List 1 still image pickup device 5 CCD image sensor 20 photocell

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Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体撮像素子としてCCDイメージセン
サを用いて静止画を撮像する静止画撮像装置において、 前記CCDイメージセンサのフォトセルに電荷の蓄積を
開始する時期を前記フォトセルの行ごとに変えることに
より、前記フォトセルの行により異なる電子シャッタ速
度で同時に静止画を撮像することを可能とするCCDイ
メージセンサ駆動手段を備えていることを特徴とする静
止画撮像装置。
1. A still image pickup apparatus for picking up a still image using a CCD image sensor as a solid-state image pickup device, wherein a timing for starting to accumulate electric charges in a photocell of the CCD image sensor is changed for each row of the photocell. A still image pickup device comprising: a CCD image sensor driving means for simultaneously picking up a still image at a different electronic shutter speed depending on the row of the photocells.
【請求項2】 前記CCDイメージセンサで撮像した画
面内の輝度差を評価する評価手段を備え、 CCDイメージセンサ駆動手段は、前記評価手段により
前記輝度差が所定程度以上大きいと評価されたときに、
フォトセルの行により異なる電子シャッタ速度で同時に
静止画を撮像するものであることを特徴とする請求項1
に記載の静止画撮像装置。
2. An evaluation means for evaluating a luminance difference in a screen picked up by the CCD image sensor, wherein the CCD image sensor driving means is adapted to execute the evaluation when the evaluation means judges that the luminance difference is larger than a predetermined value. ,
2. A still image is simultaneously picked up at different electronic shutter speeds depending on the row of photocells.
3. The still image pickup device according to claim 1.
【請求項3】 CCDイメージセンサ駆動手段は、評価
手段による輝度差の評価に応じてフォトセルの行により
異なる電子シャッタ速度の比率を変えることを特徴とす
る請求項2に記載の静止画撮像装置。
3. The still image pickup apparatus according to claim 2, wherein the CCD image sensor driving means changes the ratio of the different electronic shutter speeds depending on the row of the photocell in accordance with the evaluation of the luminance difference by the evaluation means. .
【請求項4】 固体撮像素子としてCCDイメージセン
サを用いて静止画を撮像する静止画撮像方法において、 前記CCDイメージセンサのフォトセルに電荷の蓄積を
開始する時期を前記フォトセルの行ごとに変えることに
より、前記フォトセルの行により異なる電子シャッタ速
度で同時に静止画を撮像することを可能とすることを特
徴とする静止画撮像方法。
4. A still image pickup method for picking up a still image using a CCD image sensor as a solid-state image pickup device, wherein a timing to start accumulating charges in a photocell of the CCD image sensor is changed for each row of the photocell. Thus, it is possible to simultaneously capture a still image at a different electronic shutter speed depending on the row of the photocells.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002185864A (en) * 2000-12-12 2002-06-28 Sony Corp Solid-state image sensors and its drive method
JP2011188084A (en) * 2010-03-05 2011-09-22 Hitachi Kokusai Electric Inc Solid-state image pickup device

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