JP2001298667A - Image pickup device - Google Patents

Image pickup device

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JP2001298667A
JP2001298667A JP2000115356A JP2000115356A JP2001298667A JP 2001298667 A JP2001298667 A JP 2001298667A JP 2000115356 A JP2000115356 A JP 2000115356A JP 2000115356 A JP2000115356 A JP 2000115356A JP 2001298667 A JP2001298667 A JP 2001298667A
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Junzo Sakurai
順三 桜井
Hideaki Yoshida
英明 吉田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a two-image continuous photographing method which can obtain the record images of high picture quality that never lower the saturation level while satisfying the condition to obtain two images with no shift of timing caused between them. SOLUTION: The setting change of VSUB is started after the shading is started by a mechanical shutter 104 and the value of VSUB is switched from VN to VL that is lower than VN before the shading is completed. Thereby the control is carried out to set a higher overflow level OFL of the electric charge accumulation part of a CCD image pickup device 105 in a period covering a point of time when the full exposure is over and a charge transfer pulse TG2 is outputted compared with a period of the main exposure 1. Thus, the saturation level of a 2nd image can be relatively set higher than a 1st image and accordingly it is possible at least to set the same saturation level between both images and to continuously photograph two images with even high picture quality.

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】本発明は撮像装置に関し、特
にCCD等の撮像素子を用いて被写体像を撮像する撮像
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup apparatus, and more particularly, to an image pickup apparatus for picking up a subject image using an image pickup device such as a CCD.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、露光量の異なる2枚の画像を合成
することによって広ダイナミックレンジの撮像画像を得
る試みが、種々提案されている。特に、2画像の撮影の
間に被写体が動いた場合に生じる処理の破綻を防止する
ために、CCDのような破壊読み出し型の撮像素子を用
いた場合であっても、得られる2つの画像のタイミング
のずれが最小になるように工夫した読み出し方法が、例
えば特開平4−207581号公報に記載されている。
2. Description of the Related Art In recent years, various attempts have been made to obtain a captured image with a wide dynamic range by combining two images having different exposure amounts. In particular, in order to prevent a breakdown in processing that occurs when a subject moves during the capturing of two images, even when a destructive readout type imaging device such as a CCD is used, the two images obtained A reading method devised so as to minimize the timing deviation is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-207581.

【0003】このような時間差を極小にした2画像連続
撮像技術は上記広ダイナミックレンジ撮像に限らず、2
画像を用いた画像処理により様々な高画質化や新撮像機
能に応用できる可能性を持っており、それ自体技術的期
待は大きい。
[0003] The two-image continuous imaging technique in which the time difference is minimized is not limited to the wide dynamic range imaging described above.
It has the potential to be applied to various image quality enhancements and new imaging functions by image processing using images, and as such, technical expectations are high.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】2画像連続撮像によっ
て得た2画像を合成するという用途においては、2画像
をタイミングずれなく得るという一般の撮像とは異なる
特殊な制約条件を充たしつつ、当然ながら通常の1画像
だけの撮像に対して画質低下を生じてはならない。ま
た、仮に若干の画質低下を許容した場合であっても、2
画像の画質が揃っていることが要求されるのが一般的で
あり、一方の画質が低下するような場合には問題とな
る。
In the use of synthesizing two images obtained by continuous imaging of two images, naturally, while satisfying a special restriction condition different from general imaging in that two images can be obtained without timing shift, it is natural. The image quality must not be degraded when capturing only one normal image. Further, even if a slight reduction in image quality is allowed,
Generally, it is required that the images have the same image quality, and when one of the images has a low image quality, a problem arises.

【0005】しかし、上記特殊な制約条件が課せられる
ために単なる1画像撮像の場合に比して様々な画質低下
要因に対して対処しうる方法が限られ、現実には大きな
画質劣化が生じることを余儀なくされていた。このよう
な観点から本出願人は先の特許出願(特願2000−7
7136号)によって、上記特殊な制約条件を充たしつ
つ、従来技術に比してスミアの発生を大幅に低減するこ
とのできる技術を提案している。
[0005] However, the above-mentioned special constraints impose limitations on methods capable of coping with various image quality deterioration factors as compared with the case of taking only one image. Had to be forced. From such a viewpoint, the present applicant has filed a patent application (Japanese Patent Application No. 2000-7).
No. 7136) proposes a technique capable of significantly reducing the occurrence of smear as compared with the conventional technique while satisfying the above-mentioned special constraint conditions.

【0006】ところが、このような撮像技術においても
なお特に第2画像においては、通常の1画像だけの撮像
による画像、あるいは2画像連続撮像時の第1画像に比
して、画像信号の飽和レベルが低下するという問題が生
じる。この現象について詳述すれば、これは光電変換蓄
積領域における電荷リークに起因するものである。ここ
で本発明が問題とする上記電荷リークとは、例えばメカ
シャッタの遮光後に顕著になるものであって、撮像素子
の電荷蓄積部においてオーバーフローレベル以下の蓄積
電荷の一部が時間とともに失われるために、電荷蓄積部
の信号の飽和レベルが低下する現象である。
However, even in such an imaging technique, particularly in the case of the second image, the saturation level of the image signal is lower than that of the normal image obtained by imaging only one image or the first image obtained by continuous imaging of two images. Is reduced. If this phenomenon is described in detail, it is caused by charge leakage in the photoelectric conversion accumulation region. Here, the above-mentioned charge leakage that is a problem of the present invention is, for example, remarkable after light shielding by a mechanical shutter, and a part of accumulated charge below an overflow level is lost with time in a charge accumulation portion of an image sensor. This is a phenomenon that the saturation level of the signal of the charge storage unit is reduced.

【0007】この原因は電子の量子力学的ゆらぎによっ
て、上記オーバーフローレベルを乗り越えて基板側に電
荷が排出されてしまうためであるとされている。このと
き(新たな光電荷の発生が無ければ)電荷がリークする
のに伴って電荷蓄積部の電位も下がることからリーク電
流は遮光後の時間経過に連れて減衰する。その結果、蓄
積電荷量すなわち撮像素子出力の飽和信号量は遮光後の
経過時間に対して対数関数的な減衰特性を示すことにな
り、その値は一例を挙げれば1〜2ms経過後に飽和レ
ベルは約70%にまで低下する。もとよりこれは量子力
学的効果であるから、取扱う電荷量が充分多い場合には
無視し得るが、近年の撮像素子の高画素化によって1画
素当たりの電荷量が極めて小さくなっているために顕在
化しつつある現象である。ところで、従来この現象の存
在自体は知られており、例えば飛越走査型CCD撮像素
子において奇数フィールドと偶数フィールドの蓄積電荷
量が一致しなくなりライン段差を生じる、という問題に
対して対策を施す技術を本出願人自身が提案している
(特開平09−163239号公報)。
It is said that this is because the quantum mechanical fluctuation of electrons causes the electric charge to be discharged to the substrate side over the overflow level. At this time (unless new photocharges are generated), the leak current attenuates with the lapse of time after the light is shielded because the potential of the charge storage unit also decreases as the charge leaks. As a result, the accumulated charge amount, that is, the saturation signal amount of the output of the image pickup device shows a logarithmic function of attenuation characteristics with respect to the elapsed time after light shielding, and the saturation level becomes, for example, after 1-2 ms elapses. It drops to about 70%. Since this is a quantum mechanical effect, it can be neglected if the amount of charge to be handled is sufficiently large. However, the amount of charge per pixel has become extremely small due to the recent increase in the number of pixels in the imaging device, and this has become apparent. This is a rising phenomenon. By the way, the existence of this phenomenon is conventionally known. For example, in the interlaced scanning CCD image pickup device, a technique for taking measures against the problem that the accumulated charge amounts of the odd field and the even field do not match and a line step is generated is proposed. The present applicant has proposed the same (Japanese Patent Laid-Open No. 09-163239).

【0008】これに対して順次走査型CCD撮像素子で
は、1回の電荷移送パルス(TGパルス)によって電子
的にシャッタ閉が行われるからこのような不具合は原理
的に生じないものである。なぜならこのリークによる飽
和レベルの低下は、当該電荷が電荷蓄積部から垂直転送
路に移送されるまでの期間に生じるものであるから、順
次走査型撮像素子において、入力光が照射している間に
TGを出力すること、またはメカシャッタを併用する場
合でもそのシャッタ閉とほぼ同時にTGを出力すること
で飽和レベルの低下を生じないようにすることができる
し、仮にメカシャッタ閉から長時間後にTGを出力する
ことにより飽和レベルが低下するような場合であって
も、少なくとも飛越走査型撮像素子のようなライン段差
は生じないから、その1画像のみに関する若干の画質劣
化に留まるものであったからである。
On the other hand, in the progressive scanning CCD image pickup device, such a problem does not occur in principle because the shutter is closed electronically by one charge transfer pulse (TG pulse). This is because the decrease in the saturation level due to the leakage occurs during a period until the charge is transferred from the charge storage unit to the vertical transfer path. Even when a mechanical shutter is used together with the mechanical shutter, the saturation level can be prevented from lowering by outputting the TG almost simultaneously with the closing of the shutter, and the TG is output long after the mechanical shutter is closed. This is because, even if the saturation level is reduced by performing the method, at least a line level difference as in the interlaced scanning type imaging device does not occur, and the image quality is only slightly deteriorated with respect to only one image.

【0009】しかるに、2画像連続撮像技術に関して
は、順次走査型CCD撮像素子を用いてもなお上記特殊
な制約条件が課せられるために、メカシャッタ閉とほぼ
同時にTGを出力することは通常許されないため上記飽
和レベルの低下による問題が顕著に生じてしまう。しか
もこれは第2画像のみに生じるものであるので、一般の
撮像に於いて仮に許容される程度の劣化であったとして
も、第1画像と第2画像との画質が不揃いとなるという
不具合を招くことになる。
However, with regard to the two-image continuous imaging technique, even when a progressive scanning CCD imaging device is used, the above-mentioned special restrictions are still imposed, so that it is generally not allowed to output TG almost simultaneously with closing the mechanical shutter. The problem due to the lowering of the saturation level becomes significant. Moreover, since this occurs only in the second image, there is a problem that the image quality of the first image and the second image is not uniform even if the deterioration is tolerable in general imaging. Will be invited.

【0010】なお、上記不具合のうち、特に画質不揃い
によって生じる不具合の例を参考のため挙げれば、2画
像の相関度を比較することで被写体の動きを検出すると
いう技術がある。これは第1の画像の例えば中央部に所
定サイズの基準ウインドウを設け、第2の画像の中央部
近傍に基準ウインドウと同じサイズで、基準ウインドウ
からの相対位置座標が(i,j)である複数の検出ウイ
ンドウを設けて、各(i,j)毎に基準ウインドウの画
像信号と検出ウインドウの画像信号の画素毎の差分絶対
値の総和量を算出し、この総和量が最小である、すなわ
ち比較する領域の画像相関が最大であるような(i,
j)を求めてこれを動きベクトル(x,y)とするもの
である。これは例えば2画像を合成するに先立って、動
きによる2像のずれを補正してから合成するとか、ずれ
が大きい場合は合成を中止するとかの補助的な目的で使
用することも考えられるし、合成とは無関係に動き情報
を検出するために使用することも考えられる。このよう
な相関比較において、比較対象の2画像の画質が不揃い
であれば誤動作の原因になることは明らかであろう。
[0010] Among the above-mentioned problems, in particular, for reference, an example of a problem caused by uneven image quality is a technique for detecting the movement of a subject by comparing the degree of correlation between two images. In this method, a reference window of a predetermined size is provided, for example, in the center of the first image, and has the same size as the reference window near the center of the second image, and the relative position coordinates from the reference window are (i, j). A plurality of detection windows are provided, and for each (i, j), the sum of the absolute values of the differences between the image signal of the reference window and the image signal of the detection window for each pixel is calculated. (I,
j) is obtained and this is used as a motion vector (x, y). This may be used for an auxiliary purpose such as, for example, compensating for a shift between the two images due to motion before synthesizing the two images, or canceling the synthesis if the shift is large. , May be used to detect motion information independently of synthesis. In such a correlation comparison, if the image quality of the two images to be compared is not uniform, it is apparent that a malfunction may occur.

【0011】無論、このような画質不揃いの問題以前
に、たとえ2画像のうち一方のみであっても2画像撮影
の制約条件下では画質劣化を避け得ないということ自体
も問題であって、例えば2つの画像を加算平均すること
でランダムノイズを低減して画質を向上するような用途
では、第2画像の画質が低下することによりトータル画
像の画質が本来得られる筈の画質に対して低下してしま
うことは明らかである。
Of course, before such a problem of uneven image quality, even if only one of the two images is used, deterioration of the image quality cannot be avoided under the constraint conditions of two-image shooting. In applications in which the image quality is improved by reducing the random noise by averaging the two images, the image quality of the second image is reduced, and the image quality of the total image is lower than the image quality that should be obtained. It is clear that it will.

【0012】本発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
であり、2画像をタイミングずれなく得るという制約条
件を充たしながら、第1には飽和レベルの低下を生じる
ことなく、また第2には仮にそれが生じても2画像間の
飽和レベル低下の程度を揃えることで2画像の画質が揃
った、高画質な2画像連続撮像を実現し得る撮像装置を
提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and while satisfying the constraint that two images can be obtained without a timing shift, firstly, the saturation level does not decrease, and secondly, the saturation level does not decrease. It is an object of the present invention to provide an imaging apparatus capable of realizing high-quality continuous imaging of two images in which the image quality of the two images is uniform by adjusting the degree of reduction in the saturation level between the two images even if this occurs.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明は、固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆
動する駆動手段と、前記固体撮像素子の撮像面に対する
被写体像の透過状態と遮光状態とを切換え可能な光学的
シャッタ手段と、前記駆動手段および前記シャッタ手段
を制御して露光および画像信号の読み出しを制御する撮
像制御手段とを具備し、前記撮像制御手段は、当該撮像
対象たる画像の撮像に際して、前記シャッタ手段による
遮光状態から透過状態への切換えまたは前記シャッタ手
段の透過状態において前記駆動手段により最終の電荷排
出パルスSUBを出力することによって当該撮像に関す
る全露光を開始し、前記シャッタ手段による透過状態を
遮光状態に切換えることにより当該撮像に関する全露光
を終了させ、かつ前記全露光開始から前記全露光終了に
亘る期間中に前記駆動手段により第1の電荷移送パルス
TG1を出力することによって第1の露光を終了させる
と同時に第2の露光を開始させるように構成され、かつ
前記第1の露光によって生成された第1の画像信号の読
み出しのための前記固体撮像素子の転送路駆動を前記全
露光終了後に開始するとともに、前記第1の画像信号の
読み出しが終了した後に、前記第2の露光によって生成
された第2の画像信号を第2の電荷移送パルスTG2の
出力により前記固体撮像素子の転送路に移送してから、
これを読み出すための転送路駆動を行なうように構成さ
れたものであって、前記固体撮像素子の基板バイアス電
圧VSUBの設定値を異なる値に制御して該基板バイア
ス電圧VSUBの設定値に対応して定まるオーバーフロ
ーレベルを、前記第1の電荷移送パルスTG1の出力以
前の第1の露光期間においては第1のレベルに、前記全
露光終了時点から前記第2の電荷移送パルスTG2の出
力時点に至る期間においては前記第1のレベルよりも大
きい第2のレベル以上にそれぞれ設定することにより、
前記第1の画像信号と前記第2の画像信号の読み出し後
の飽和レベルを相等しく保つように構成されていること
を特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a solid-state imaging device, driving means for driving the solid-state imaging device, and a transmission state of a subject image to an imaging surface of the solid-state imaging device. An optical shutter means capable of switching between a light-receiving state and a light-shielding state; and an imaging control means for controlling the driving means and the shutter means to control exposure and reading of an image signal. At the time of imaging of the target image, all exposure related to the imaging is started by switching from the light blocking state to the transmission state by the shutter means or outputting the final charge discharge pulse SUB by the driving means in the transmission state of the shutter means. Switching the transmission state of the shutter means to the light-shielding state to end all exposures relating to the imaging, and The driving means outputs a first charge transfer pulse TG1 during a period from the start of the full exposure to the end of the full exposure, thereby terminating the first exposure and simultaneously starting the second exposure. And starting the transfer path driving of the solid-state imaging device for reading the first image signal generated by the first exposure after the end of the entire exposure, and terminating the reading of the first image signal. Later, after the second image signal generated by the second exposure is transferred to the transfer path of the solid-state imaging device by the output of the second charge transfer pulse TG2,
It is configured to perform a transfer path drive for reading out the same, and controls the set value of the substrate bias voltage VSUB of the solid-state imaging device to a different value to correspond to the set value of the substrate bias voltage VSUB. The overflow level determined during the first exposure period before the output of the first charge transfer pulse TG1 is set to the first level from the end of the entire exposure to the output of the second charge transfer pulse TG2. By setting each of the periods to a second level higher than the first level,
The present invention is characterized in that the first image signal and the second image signal are configured to keep the same saturation level after readout.

【0014】この撮像装置においては、固体撮像素子の
オーバーフローレベルを、第1の露光期間よりも、全露
光終了時点から前記第2の電荷移送パルスTG2の出力
時点に至る期間においてより大きく設定する制御が行わ
れる。これによってリーク発生以前の第2画像の飽和レ
ベルを第1画像に対して相対的に大きくできるから、少
なくとも第1および第2の両画像の飽和レベルを等しく
設定でき、2画像の画質が揃った高画質な2画像連続撮
像を実現することが可能となる。
In this imaging apparatus, control is performed such that the overflow level of the solid-state imaging device is set to be higher in the period from the end of the entire exposure to the output of the second charge transfer pulse TG2 than in the first exposure period. Is performed. As a result, the saturation level of the second image before the occurrence of the leak can be relatively increased with respect to the first image, so that at least the saturation levels of both the first and second images can be set equal, and the image quality of the two images is uniform. It is possible to realize high-quality continuous imaging of two images.

【0015】また、前記オーバーフローレベルの第1の
レベルから第2のレベルへの設定レベルの変更は、全露
光終了に係る前記シャッタ手段の透過状態から遮光状態
への遷移期間内に開始されかつ完了するように制御する
ことが好ましい。
Further, the change of the set level of the overflow level from the first level to the second level is started and completed within a transition period from the transmission state to the light shielding state of the shutter means upon completion of all exposures. It is preferable to control so that

【0016】シャッタ手段が閉じる遷移期間においては
固体撮像素子の板面照度が徐々に減少していくので、こ
の期間は、いわばブルーミングの悪影響からリークの悪
影響への遷移期間と考えることができる。一方、オーバ
ーフローレベルを上げることは、ブルーミング抑圧状態
からリーク抑圧状態への切換えに相当している。よっ
て、シャッタ手段が閉じる遷移期間にオーバーフローレ
ベルの変更を開始し且つ完了することにより、オーバー
フローレベルを上げることによるブルーミングの影響を
抑制しつつ、光の入射が絶たれた後の電荷リークによる
問題を改善することが可能となる。
In the transition period in which the shutter means is closed, the illuminance on the plate surface of the solid-state image sensor gradually decreases, so that this period can be considered as a transition period from the bad influence of blooming to the bad influence of leak. On the other hand, raising the overflow level corresponds to switching from the blooming suppression state to the leak suppression state. Therefore, by starting and completing the change of the overflow level during the transition period in which the shutter means is closed, while suppressing the effect of blooming caused by increasing the overflow level, the problem due to the charge leak after the light incidence is cut off can be solved. It can be improved.

【0017】特に、シャッタ手段の透過状態から遮光状
態への遷移に合わせてオーバーフローレベルを第1のレ
ベルから第2のレベルに次第に変化させるという制御を
用いることにより、ブルーミングの問題からリークの問
題への遷移とブルーミング抑圧状態からリーク抑圧状態
への遷移とが相まって、問題の発生程度に応じた最適な
抑圧効果を得ることが可能となる。
In particular, by using the control of gradually changing the overflow level from the first level to the second level in accordance with the transition of the shutter means from the transmissive state to the light-shielded state, the problem of blooming is reduced to the problem of leakage. In combination with the transition from the blooming suppression state to the leak suppression state, it is possible to obtain an optimal suppression effect according to the degree of occurrence of the problem.

【0018】また、前記第1の露光と前記第2の露光と
で露光時間を等しく設定し、前記第1の画像信号と前記
第2の画像信号の差分に基づいて、被写体の変化を検出
するする手段を設けることにより、画質の揃った2画像
から被写体の変化を精度良く検出することが可能とな
る。
Further, the exposure time is set equal between the first exposure and the second exposure, and a change in the subject is detected based on a difference between the first image signal and the second image signal. By providing the means for performing the above, it is possible to accurately detect the change of the subject from the two images having the same image quality.

【0019】さらに、前記第1の露光と前記第2の露光
とで露光時間を等しく設定し、前記第1の画像信号と前
記第2の画像信号を加算平均して出力する手段を設ける
ことにより、S/Nの高い高画質の画像信号を得ること
が可能となる。
Further, a means is provided for setting the exposure time equal for the first exposure and the second exposure, and for averaging and outputting the first image signal and the second image signal. , High S / N and high quality image signals can be obtained.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図1には、本発明の一実施形態に係
わる撮像装置の構成が示されている。ここでは、デジタ
ルカメラとして実現した場合を例示して説明することに
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of an imaging device according to an embodiment of the present invention. Here, a case where the present invention is implemented as a digital camera will be described as an example.

【0021】図中101は各種レンズからなるレンズ
系、102はレンズ系101を駆動するためのレンズ駆
動機構、103はレンズ系101の絞りを制御するため
の露出制御機構、104はメカシャッタ、105は色フ
ィルタを内蔵したCCDカラー撮像素子、106は撮像
素子105を駆動するためのCCDドライバ、107は
A/D変換器等を含むプリプロセス回路、108は色信
号生成処理,マトリックス変換処理,その他各種のデジ
タル処理を行うためのデジタルプロセス回路、109は
カードインターフェース、110はメモリカード、11
1はLCD画像表示系を示している。
In the figure, reference numeral 101 denotes a lens system including various lenses; 102, a lens driving mechanism for driving the lens system 101; 103, an exposure control mechanism for controlling the aperture of the lens system 101; 104, a mechanical shutter; CCD color image pickup device with a built-in color filter, 106 a CCD driver for driving the image pickup device 105, 107 a pre-processing circuit including an A / D converter, etc., 108 a color signal generation process, a matrix conversion process, and other various types Digital processing circuit for performing digital processing of the digital camera, 109 is a card interface, 110 is a memory card, 11
Reference numeral 1 denotes an LCD image display system.

【0022】また、図中の112は各部を統括的に制御
するためのシステムコントローラ(CPU)、113は
各種操作ボタンからなる操作スイッチ系、114は操作
状態及びモード状態等を表示するための操作表示系、1
15はレンズ駆動機構102を制御するためのレンズド
ライバ、116は発光手段としてのストロボ、117は
ストロボ116を制御するための露出制御ドライバ、1
18は各種設定情報等を記憶するための不揮発性メモリ
(EEPROM)を示している。
In the figure, reference numeral 112 denotes a system controller (CPU) for overall control of each unit; 113, an operation switch system including various operation buttons; 114, an operation for displaying an operation state and a mode state; Display system, 1
Reference numeral 15 denotes a lens driver for controlling the lens driving mechanism 102; 116, a strobe as a light emitting unit; 117, an exposure control driver for controlling the strobe 116;
Reference numeral 18 denotes a nonvolatile memory (EEPROM) for storing various setting information and the like.

【0023】本実施形態のデジタルカメラにおいては、
システムコントローラ112が全ての制御を統括的に行
っており、特にメカシャッタ104と、CCDドライバ
106によるCCD撮像素子105の駆動を制御して露
光(電荷蓄積)及び信号の読み出しを行い、それをプリ
プロセス回路107を介してデジタルプロセス回路10
8に取込んで、各種信号処理を施した後にカードインタ
ーフェース109を介してメモリカード110に記録す
るようになっている。
In the digital camera of the present embodiment,
The system controller 112 performs overall control, and in particular, controls the mechanical shutter 104 and the driving of the CCD image sensor 105 by the CCD driver 106 to perform exposure (charge accumulation) and signal reading, and perform preprocessing. Digital processing circuit 10 via circuit 107
8, performs various signal processing, and records the data on the memory card 110 via the card interface 109.

【0024】なお、CCD撮像素子105の駆動制御
は、CCDドライバ106から出力される各種駆動信号
(電荷移送パルスTG、垂直駆動パルス、水平駆動パル
ス、基板電圧VSUB、等)を用いて行われる。CCD
カラー撮像素子105はマトリクス配置された電荷蓄積
部と、水平および垂直にそれぞれ配置された電荷転送路
(垂直電荷転送路、水平電荷転送路)とから構成される
ものであり、例えばプログレッシブスキャン(順次走
査)型で縦型オーバーフロードレイン(VOFD)構造
のものなどが用いられる。
The drive control of the CCD image sensor 105 is performed using various drive signals (charge transfer pulse TG, vertical drive pulse, horizontal drive pulse, substrate voltage VSUB, etc.) output from the CCD driver 106. CCD
The color image sensor 105 is composed of a charge storage section arranged in a matrix and charge transfer paths (vertical charge transfer path, horizontal charge transfer path) arranged horizontally and vertically, for example, progressive scan (sequential scan). A (scanning) type with a vertical overflow drain (VOFD) structure or the like is used.

【0025】電荷移送パルスTGが出力されると、各電
荷蓄積部と垂直電荷転送路との間に設けられた転送ゲー
トが開き、各電荷蓄積部から対応する垂直電荷転送路に
電荷が移送される。電荷移送パルスTGの出力タイミン
グにより、実質的な露光時間の制御が行われる。また基
板電圧VSUBは電荷蓄積部の最大電荷蓄積レベル(オ
ーバーフローレベルOFL)を決定するための基板バイ
アス電圧であり、またこのVSUBは、ここに大きな値
のパルスを重畳することにより基板への全電荷強制排出
にも用いられる。
When the charge transfer pulse TG is output, the transfer gate provided between each charge storage section and the vertical charge transfer path opens, and charges are transferred from each charge storage section to the corresponding vertical charge transfer path. You. The substantial exposure time is controlled by the output timing of the charge transfer pulse TG. Further, the substrate voltage VSUB is a substrate bias voltage for determining the maximum charge accumulation level (overflow level OFL) of the charge accumulation section, and this VSUB is the total charge on the substrate by superimposing a pulse of a large value here. Also used for forced discharge.

【0026】本実施形態のデジタルカメラに於いては、
以下に詳述する2画像連続撮像に関する撮像制御シーケ
ンス、特にオーバーフローレベルOFLの可変制御に関
する部分を除けば、通常のデジタルカメラと同様の動作
および制御が行われるものであって、そのような公知の
部分については説明を省略する。
In the digital camera of the present embodiment,
Except for an imaging control sequence relating to continuous imaging of two images, which will be described in detail below, in particular, a portion relating to variable control of the overflow level OFL, operations and controls similar to those of a normal digital camera are performed. The description of the parts is omitted.

【0027】図2には、本実施形態の撮像素子105と
して利用される、縦型オーバーフロードレイン構造のイ
ンターライン型CCDの断面構造が示されている。n型
半導体基板400は接合の浅いPウェルの第1領域40
1と接合の深いPウェルの第2領域402とで形成され
ている。第1領域401の接合n型領域が形成された領
域部分はフォトダイオード、いわゆる光電変換領域(電
荷蓄積部)403として作用する。
FIG. 2 shows a cross-sectional structure of an interline CCD having a vertical overflow drain structure, which is used as the image sensor 105 of the present embodiment. The n-type semiconductor substrate 400 has a first region 40 of a P well with a shallow junction.
1 and a second region 402 of a P well having a deep junction. The portion of the first region 401 where the junction n-type region is formed functions as a photodiode, that is, a so-called photoelectric conversion region (charge storage portion) 403.

【0028】第2領域402には埋込みチャネル404
からなる垂直シフトレジスタ即ち転送電極405が形成
される。その主面は絶縁層406を介して転送電極40
5が配置されている。光電変換領域403と埋込みチャ
ネル404は高いp型不純物層からなるチャネルストッ
プ領域407によって分離されている。
A buried channel 404 is provided in the second region 402.
A vertical shift register, ie, a transfer electrode 405, is formed. Its main surface is via the insulating layer 406 and the transfer electrode 40.
5 are arranged. The photoelectric conversion region 403 and the buried channel 404 are separated by a channel stop region 407 made of a high p-type impurity layer.

【0029】また光電変換領域403と対応する埋込み
チャネル404との間にトランスファーゲート領域40
8が配置されている。さらに、光電変換領域403以外
は金属層409で遮光されている。ブルーミング抑制は
N型半導体基板400と、Pウェルの第1領域401及
び第2領域402との接合に逆バイアス電圧である基板
バイアス電圧VSUB411を印加し、光電変換領域4
03直下のPウェルの第1領域401を完全に空乏化
(空乏層化)することにより実現される。また、前述し
たようにVSUBに高電位のパルスを重畳することによ
り、全電荷強制排出を行うことができる。
The transfer gate region 40 is provided between the photoelectric conversion region 403 and the corresponding buried channel 404.
8 are arranged. Further, the area other than the photoelectric conversion region 403 is shielded from light by the metal layer 409. In order to suppress blooming, a substrate bias voltage VSUB411, which is a reverse bias voltage, is applied to the junction between the N-type semiconductor substrate 400 and the first region 401 and the second region 402 of the P well, and the photoelectric conversion region 4
This is realized by completely depleting (depletion layer) the first region 401 of the P well immediately below the P well 03. Further, by superimposing a high-potential pulse on VSUB as described above, forced discharge of all charges can be performed.

【0030】図3には、基板バイアス電圧VSUBに対
する電荷蓄積部の飽和信号量(オーバーフローレベルO
FL)の変化特性が示されている。図示のように、基板
バイアス電圧VSUBの絶対値を大きくすることによ
り、オーバーフローレベルOFLを低下させることがで
きる。
FIG. 3 shows the saturation signal amount (overflow level O) of the charge storage section with respect to the substrate bias voltage VSUB.
FL) change characteristics are shown. As shown, the overflow level OFL can be reduced by increasing the absolute value of the substrate bias voltage VSUB.

【0031】(撮像制御シーケンス1)以下、図4のタ
イミングチャートを参照して、2画像連続撮像時の撮像
制御シーケンスの第1の例について説明する。
(Imaging Control Sequence 1) Hereinafter, a first example of the imaging control sequence at the time of continuous imaging of two images will be described with reference to the timing chart of FIG.

【0032】なお、ここでは、OFLに対応した基板バ
イアス値をVSUB、電荷排出時の重畳パルスはSUB
パルスとして区別することにする。また飽和レベルを高
く取るためにはOFLを高くすれば良いが、過剰電荷が
溢れてブルーミングとなるためこれはできない。従って
以下で述べる「通常撮像時のOFL」とはブルーミング
を生じない範囲でのOFLの最大レベルに設定されるこ
とになる。これに対応するVSUB値をVNとする。ま
たVDは垂直同期信号(但し必要に応じてリセットがか
けられるから、その意味では1フレーム動作の開始基準
信号と言うこともできる)、V転送は垂直転送路を駆動
するための垂直駆動パルス、メカシャッタはメカシャッ
タ104の開閉状態を示している。
Here, the substrate bias value corresponding to the OFL is set to VSUB, and the superposed pulse at the time of discharging the electric charge is set to SUB.
We will distinguish them as pulses. To increase the saturation level, it is necessary to increase the OFL. However, this is not possible because excess charges overflow and blooming occurs. Therefore, the “OFL at the time of normal imaging” described below is set to the maximum level of the OFL within a range where blooming does not occur. The VSUB value corresponding to this is VN. Also, VD is a vertical synchronizing signal (however, it can be called a start reference signal of one frame operation because it is reset if necessary), V transfer is a vertical drive pulse for driving a vertical transfer path, The mechanical shutter indicates the open / closed state of the mechanical shutter 104.

【0033】シャッタトリガ(撮影開始指令)が入力さ
れると、その後の最初のVDに同期して撮像動作が開始
される。垂直駆動パルスによって公知の高速電荷排出駆
動を開始すると同時に、高電圧のSUBパルスを出力
し、これにより垂直転送路と電荷蓄積部それぞれの不要
電荷を排出する。そして本露光1の開始時点になると、
最終のSUBパルスを出力することにより、2画像連続
撮像のための全露光を開始する。このとき、メカシャッ
タ104はすでに開放状態となっている。
When a shutter trigger (photographing start command) is input, an image capturing operation is started in synchronization with the first VD thereafter. A high-speed SUB pulse is output at the same time as a known high-speed charge discharge drive is started by the vertical drive pulse, thereby discharging unnecessary charges from the vertical transfer path and the charge storage unit. Then, at the start of the main exposure 1,
By outputting the final SUB pulse, the entire exposure for continuous imaging of two images is started. At this time, the mechanical shutter 104 has already been opened.

【0034】続いて、メカシャッタ104を開放状態に
保持したまま最初の電荷移送パルスTG1を出力して光
電荷を垂直転送路に移送することにより、本露光1を終
了する同時に第2の本露光2を開始する。このとき、筋
引きスミアの発生を防止するために、本露光1により得
られる第1の画像の読み出しはまだ開始せず待機、即ち
垂直駆動パルスは停止し信号電荷の転送は止めておく。
そして、メカシャッタ104の遮光により本露光2を終
了した後、本露光1による第1画像を読み出すための転
送路駆動を開始する。さらに、第1画像の読み出しが終
了した後、第2の電荷移送パルスTG2で本露光2によ
る第2画像を垂直転送路に移送してから、それを読み出
すための転送路駆動を開始する。このように露光中には
転送の駆動が無いから、第1画像にスミアが発生しても
筋引きスミアにはならない。また第2画像の読み出し
は、第1画像の読み出しによってスミアなどの不要電荷
が転送路に全く存在しない状態で行われる。
Subsequently, the first charge transfer pulse TG1 is output while the mechanical shutter 104 is kept open to transfer the photocharge to the vertical transfer path, thereby terminating the main exposure 1 and simultaneously completing the second main exposure 2 To start. At this time, in order to prevent the occurrence of line smearing, the reading of the first image obtained by the main exposure 1 has not yet started and is on standby, that is, the vertical drive pulse is stopped and the transfer of the signal charge is stopped.
Then, after the main exposure 2 is completed by the light shielding of the mechanical shutter 104, the transfer path driving for reading the first image by the main exposure 1 is started. Further, after the reading of the first image is completed, the second image by the main exposure 2 is transferred to the vertical transfer path by the second charge transfer pulse TG2, and then the transfer path driving for reading the image is started. As described above, since the transfer is not driven during the exposure, even if smear occurs in the first image, streaking does not occur. The reading of the second image is performed in a state where unnecessary charges such as smear do not exist at all in the transfer path due to the reading of the first image.

【0035】ここで従来のように、VSUBを通常の値
VNに固定した場合はTG1で読み出された第1画像は
従来どおりだが、第2画像は本露光2終了(遮光)後T
G2まで数ミリ〜10数ミリ秒かかるため、飽和レベル
の低下が発生する。
Here, as in the conventional case, when VSUB is fixed to the normal value VN, the first image read by TG1 is the same as the conventional one, but the second image is T after the end of the main exposure 2 (light shielding).
Since it takes several milliseconds to several tens of milliseconds until G2, the saturation level decreases.

【0036】本例では、メカシャッタ104による遮光
が開始された後にVSUBの設定変更が開始され、遮光
完了以前にVNからそれよりも低いVLに達している。
つまり、TG1の出力以前の本露光1の期間においては
「通常撮像時のOFL」に設定されているが、メカシャ
ッタ104の遮光による全露光終了時点からTG2の出
力時点に至るまでは「通常撮像時のOFL」よりも高い
レベルに設定される。ここで、VLはVNの数10%低
い値であり、この程度まで引き下げておけば飽和レベル
の低下は殆ど生じない。
In this example, the change of the VSUB setting is started after the light blocking by the mechanical shutter 104 is started, and before the light blocking is completed, VSUB has reached a lower VL from VN.
That is, in the period of the main exposure 1 before the output of the TG 1, the “OFL at the time of the normal imaging” is set. OFL ”is set to a higher level. Here, VL is a value several tens of percent lower than VN, and if it is lowered to this extent, the saturation level hardly decreases.

【0037】なお、遮光完了以降はVSUBの設定値を
VLよりもさらに下げても良い。遮光後に関しては光の
入射が無いから、ブルーミングの問題は生じず、OFL
を上げても画質への悪影響は無いからである。
It should be noted that the set value of VSUB may be further reduced from VL after the light shielding is completed. Since there is no light after the light is blocked, the problem of blooming does not occur.
This is because there is no adverse effect on the image quality even if the value is increased.

【0038】シャッタ104が閉じる遷移期間は板面照
度が徐々に減少していくから、いわばブルーミングの悪
影響からリークの悪影響への遷移期間ということができ
る。一方VSUBをVNからVLに下げることはブルー
ミング抑圧状態からリーク抑圧状態への切換えに相当し
ている訳であるから、従って、この期間に電圧の切換を
開始、完了することが必要となると同時に、図のように
この期間に併せてVSUBの値を徐々に変化させること
は、その障害の発生の程度に応じた抑圧効果が得られる
という意味で特に有効な制御となる。
During the transition period in which the shutter 104 is closed, the illuminance of the plate surface gradually decreases, so that it can be said that the transition period is from a bad influence of blooming to a bad influence of leak. On the other hand, lowering VSUB from VN to VL is equivalent to switching from the blooming suppression state to the leak suppression state. Therefore, it is necessary to start and complete the voltage switching during this period, As shown in the figure, gradually changing the value of VSUB in accordance with this period is a particularly effective control in the sense that a suppression effect according to the degree of occurrence of the failure can be obtained.

【0039】以上の撮像制御により、時間的に隣接した
2画像の飽和レベルをともに通常と同じにすることがで
きるので、2画像の画質を相等しく保つことが可能とな
る。なお、OFLを上げることによるブルーミングの発
生が一応懸念されるが、上記のように実質的に問題を生
じない制御となっている。また、本露光1よりも本露光
2の露光時間を長く設定しているが、これは2画像それ
ぞれから良好な画素部分を抽出してそれらを合成するこ
とにより、広ダイナミックレンジの記録画像を得るため
である。
With the above-described imaging control, the saturation levels of two temporally adjacent images can be made the same as usual, so that the image quality of the two images can be kept equal. Although the occurrence of blooming due to the increase of the OFL is a concern for the time being, the control is performed without substantially causing a problem as described above. In addition, the exposure time of the main exposure 2 is set longer than that of the main exposure 1. This is because a good image portion is extracted from each of the two images and they are combined to obtain a recorded image with a wide dynamic range. That's why.

【0040】(撮像制御シーケンス2)次に、図5のタ
イミングチャートを参照して、2画像連続撮像時におけ
る撮像制御シーケンスの第2の例について説明する。
(Imaging Control Sequence 2) Next, a second example of the imaging control sequence at the time of continuous imaging of two images will be described with reference to the timing chart of FIG.

【0041】ここでは、VSUBはVNよりも下げない
制御とする。すなわち、第2画像に飽和レベルの低下が
生じるので、第1画像露光中(TG1出力完了まで)に
おいてはこれに見合う低いOFLに対応したVHに設定
しておき、TG1出力完了後速やかにVSUBをVHか
らVNに変更し、「通常撮像時のOFL」に設定し直
す。この場合、2画像の飽和レベルは通常より低下する
ものの、相等しく保つことができる。またブルーミング
が増加する懸念が全く無い。
Here, VSUB is controlled so as not to be lower than VN. That is, since the saturation level is reduced in the second image, during exposure of the first image (until TG1 output is completed), VH corresponding to this low OFL is set, and VSUB is set immediately after TG1 output is completed. Change from VH to VN and reset to “OFL for normal imaging”. In this case, although the saturation levels of the two images are lower than usual, they can be kept equal. Also, there is no concern that blooming will increase.

【0042】なお、第2画像における飽和レベルの低下
は遮光後からTG2までの遅延時間に依存して変化する
が、これは1フレーム期間で一定であるから、第1画像
露光中(TG1出力完了まで)はこれに対応したVHの
値に設定すればよい。
Note that the decrease in the saturation level in the second image changes depending on the delay time from after light shielding to TG2, but this is constant during one frame period. ) May be set to a value of VH corresponding to this.

【0043】また、もしVNへの変更の遅れが本露光2
の期間に対して大きくなるとそれに伴い第2画像の飽和
レベルの低下が発生し得るが、速やかな設定により通常
は無視し得るものである。
Also, if the change to VN is delayed by the main exposure 2
When the period becomes larger, the saturation level of the second image may decrease with the increase of the period, but can be usually ignored by the quick setting.

【0044】(動き検出および2画像の加算平均処理)
次に、上述の撮像制御シーケンス1または2による2画
像連続撮像を応用した機能として、被写体の動き検出を
行う例について説明する。
(Motion detection and averaging of two images)
Next, an example in which motion of a subject is detected as a function to which continuous imaging of two images by the above-described imaging control sequence 1 or 2 is applied will be described.

【0045】(1)まず、事前の仮露光の撮像出力を用
いて、システムコントローラ112に含まれる公知の測
光手段により適正露出を演算し、使用する絞り値に基い
た露光時間t1を決定する。 (2)絞りをその値に制御した後に、撮像制御1または
2により、本露光1と本露光2の露光時間をいずれも同
じt1に設定して撮像を行なう。
(1) First, an appropriate exposure is calculated by a known photometric unit included in the system controller 112 using an image pickup output of the preliminary preliminary exposure, and an exposure time t1 based on an aperture value to be used is determined. (2) After controlling the aperture to that value, imaging is performed by setting the exposure times of the main exposure 1 and the main exposure 2 to the same t1 by the imaging control 1 or 2.

【0046】(3)取り込んだ第1画像と第2画像に対
して、相関演算により動きベクトル(x,y)を求め
る。具体的には、第1画像の中央部に所定サイズの基準
ウインドウを設け、第2の画像の中央部近傍に基準ウイ
ンドウと同じサイズで、基準ウインドウからの相対位置
座標が(i,j)である複数の検出ウインドウを設け
て、各(i,j)毎に基準ウインドウの画像信号と検出
ウインドウの画像信号の画素毎の差分絶対値の総和量を
算出し、この総和量が最小となるような(i,j)を求
めてこれを動きベクトル(x,y)とする。
(3) A motion vector (x, y) is obtained for the captured first and second images by correlation operation. Specifically, a reference window of a predetermined size is provided in the center of the first image, and has the same size as the reference window near the center of the second image, and the relative position coordinates from the reference window are (i, j). A plurality of detection windows are provided, and for each (i, j), the sum of the absolute values of the differences between the image signal of the reference window and the image signal of the detection window for each pixel is calculated, and the sum is minimized. (I, j) is obtained and set as a motion vector (x, y).

【0047】(4)動き量mを、m=(x2+y2)
1/2によって求める。 (5)撮影の状況を、m≦2(数値2は例示であり、任
意の値に設定し得る)によって判断する。すなわち、移
動量は画像のぶれ(動きぼけ)に相当するが、これが2
画素以内であれば良好、越えていればぶれ大と判断す
る。 (6)第1画像と第2画像の画素毎の平均演算を行ない
この加算平均の結果を記録画像として記録する。 (7)上記(5)で「ぶれ大」であった場合は警告を発
する。
(4) The motion amount m is calculated as follows: m = (x2 + y2)
Calculate by 1/2 . (5) The shooting situation is determined based on m ≦ 2 (numerical value 2 is an example and can be set to an arbitrary value). In other words, the moving amount corresponds to image blurring (motion blurring).
If it is within the pixel, it is determined to be good. (6) An average calculation is performed for each pixel of the first image and the second image, and the result of the averaging is recorded as a recording image. (7) A warning is issued if “blur is large” in the above (5).

【0048】本例によれば、2画像の平均加算によって
ランダムノイズが低減した高画質な画像を得る事が出来
るとともに、2画像撮影技術を使用したにもかかわらず
飽和レベルの低下を生じない、また例えば撮影時の手ぶ
れによって生じる画像のぶれをより正確に検出して警告
することが可能な、高機能で高画質なカメラが実現でき
る。
According to this embodiment, it is possible to obtain a high-quality image with reduced random noise by averaging two images, and not to lower the saturation level despite the use of the two-image photographing technique. Further, for example, a high-performance and high-quality camera that can more accurately detect and warn image blur caused by camera shake during shooting can be realized.

【0049】なお、2画像連続撮像は動き検出のみに使
用し、実際に記録画像を得るための実撮像は、2画像連
続撮像後に通常の単撮像によって行っても良い。この場
合、単撮像時の露光時間t2としては、2画像連続撮像
時における各撮像の露光時間t1とは異なる値を用いる
こともできるので、前述の(5)による実撮像画像のぶ
れの判断に際しては、露光時間比の換算を行なったm’
(m’=m×t2/t1)を使用することが効果的であ
る。つまり、2画像連続撮像により検出された動き量m
の値を2画像連続撮像後に行われる実撮像時の露光時間
に換算してm’を得、そしてm’≦2であるか否かを判
定することにより実撮像時における画像のぶれ具合を検
出する。
The continuous imaging of two images may be used only for motion detection, and the actual imaging for actually obtaining a recorded image may be performed by ordinary single imaging after continuous imaging of two images. In this case, as the exposure time t2 for single imaging, a value different from the exposure time t1 for each imaging in continuous imaging of two images can be used. Is m 'obtained by converting the exposure time ratio.
It is effective to use (m '= mxt2 / t1). That is, the amount of motion m detected by the continuous imaging of two images
Is converted into an exposure time at the time of actual imaging performed after continuous imaging of two images to obtain m ′, and whether or not m ′ ≦ 2 is detected to detect the degree of image blurring at the time of actual imaging. I do.

【0050】さらに、(6)においては、第1と第2の
画像の動きずれを補正する処理(例えば第2画像全体に
対して(−x、−y)の座標シフト処理)を追加して、
動きずれを補正した後の2画像の平均演算をするように
構成することができる。これにより、動きぼけが1回の
露光期間中に生じるものだけとなるので、極めて好適な
変形形態となる。
Further, in (6), a process for correcting a motion shift between the first and second images (for example, a (-x, -y) coordinate shift process for the entire second image) is added. ,
It can be configured to perform an average calculation of the two images after correcting the motion shift. As a result, a motion blur occurs only during a single exposure period, which is a very preferable modification.

【0051】なお、この他にも以下のような様々な応用
例が考えられる。・予めメカシャッタ104を開放状態
に保っておき、SUBパルスによって露光開始しても良
い。この場合TG1出力以前は転送路の電荷排出駆動を
継続的に行なう必要があるが、メカシャッタ104の制
御は閉動作のみと単純化できる。もちろん、これとは別
に先の実施例におけるメカシャッタ開と最終SUBパル
ス出力との順序を入れ替えてメカシャッタ104の開動
作により、露光開始することも可能である。
It should be noted that, in addition to the above, various application examples such as the following can be considered. The mechanical shutter 104 may be kept open in advance, and exposure may be started by a SUB pulse. In this case, before the output of TG1, it is necessary to continuously drive the discharge of the transfer path, but the control of the mechanical shutter 104 can be simplified to only the closing operation. Of course, apart from this, it is also possible to start the exposure by opening the mechanical shutter 104 by changing the order of opening the mechanical shutter and outputting the final SUB pulse in the previous embodiment.

【0052】・TG1出力直後に電荷強制排出のための
SUBパルスを出してから本露光2を開始させても良
い。(このようなものも含めて第1露光終了と第2露光
の開始が実質的に同時であれば目的は達成されるから、
本発明の請求の範囲に含まれる。)
It is also possible to start the main exposure 2 after outputting a SUB pulse for forcibly discharging electric charges immediately after the output of TG1. (Including the above, if the end of the first exposure and the start of the second exposure are substantially simultaneous, the object is achieved.
It is included in the claims of the present invention. )

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
2画像をタイミングずれなく得るという条件を充たしな
がら、飽和レベルの低下を生じ無い高画質な撮像を実現
することができる。
As described above, according to the present invention,
While satisfying the condition that two images are obtained without a timing shift, it is possible to realize high-quality imaging without a decrease in the saturation level.

【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係わる撮像装置の構成を
示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】同実施形態の撮像装置で用いられる撮像素子の
断面構造を示す図。
FIG. 2 is an exemplary view showing a cross-sectional structure of an imaging device used in the imaging device of the embodiment.

【図3】同実施形態で用いられる撮像素子の基板電圧と
オーバーフローレベルとの関係を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a substrate voltage and an overflow level of an image sensor used in the embodiment.

【図4】同実施形態で用いられる第1の撮像制御シーケ
ンスを示すタイミングチャート。
FIG. 4 is a timing chart showing a first imaging control sequence used in the embodiment.

【図5】同実施形態で用いられる第2の撮像制御シーケ
ンスを示すタイミングチャート。
FIG. 5 is a timing chart showing a second imaging control sequence used in the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…撮像レンズ 102…レンズ駆動機構 103…露出制御機構 104…メカシャッタ 105…CCDカラー撮像素子 106…CCDドライバ 107…プリプロセス回路 108…デジタルプロセス回路 112…システムコントローラ DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Imaging lens 102 ... Lens drive mechanism 103 ... Exposure control mechanism 104 ... Mechanical shutter 105 ... CCD color imaging element 106 ... CCD driver 107 ... Pre-process circuit 108 ... Digital process circuit 112 ... System controller

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5C022 AA13 AB01 AB11 AC42 AC52 AC69 5C024 AX01 BX01 CX51 CX54 CX55 EX31 GY01 GZ01 HX09 HX10 HX12 HX14  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5C022 AA13 AB01 AB11 AC42 AC52 AC69 5C024 AX01 BX01 CX51 CX54 CX55 EX31 GY01 GZ01 HX09 HX10 HX12 HX14

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆
動する駆動手段と、前記固体撮像素子の撮像面に対する
被写体像の透過状態と遮光状態とを切換え可能な光学的
シャッタ手段と、前記駆動手段および前記シャッタ手段
を制御して露光および画像信号の読み出しを制御する撮
像制御手段とを具備し、 前記撮像制御手段は、当該撮像対象たる画像の撮像に際
して、前記シャッタ手段による遮光状態から透過状態へ
の切換えまたは前記シャッタ手段の透過状態において前
記駆動手段により最終の電荷排出パルスSUBを出力す
ることによって当該撮像に関する全露光を開始し、前記
シャッタ手段による透過状態を遮光状態に切換えること
により当該撮像に関する全露光を終了させ、かつ前記全
露光開始から前記全露光終了に亘る期間中に前記駆動手
段により第1の電荷移送パルスTG1を出力することに
よって第1の露光を終了させると同時に第2の露光を開
始させるように構成され、かつ前記第1の露光によって
生成された第1の画像信号の読み出しのための前記固体
撮像素子の転送路駆動を前記全露光終了後に開始すると
ともに、前記第1の画像信号の読み出しが終了した後
に、前記第2の露光によって生成された第2の画像信号
を第2の電荷移送パルスTG2の出力により前記固体撮
像素子の転送路に移送してから、これを読み出すための
転送路駆動を行なうように構成されたものであって、 前記固体撮像素子の基板バイアス電圧VSUBの設定値
を異なる値に制御して該基板バイアス電圧VSUBの設
定値に対応して定まるオーバーフローレベルを、前記第
1の電荷移送パルスTG1の出力以前の第1の露光期間
においては第1のレベルに、前記全露光終了時点から前
記第2の電荷移送パルスTG2の出力時点に至る期間に
おいては前記第1のレベルよりも大きい第2のレベル以
上にそれぞれ設定することにより、前記第1の画像信号
と前記第2の画像信号の読み出し後の飽和レベルを相等
しく保つように構成されていることを特徴とする撮像装
置。
A solid-state imaging device; a driving unit for driving the solid-state imaging device; an optical shutter unit capable of switching a transmission state and a light-shielding state of a subject image on an imaging surface of the solid-state imaging device; Means for controlling exposure and reading of an image signal by controlling the shutter means, and wherein the imaging control means changes from a light-shielded state by the shutter means to a transmission state when an image to be imaged is taken. Or the driving means outputs the final charge discharge pulse SUB in the transmission state of the shutter means, thereby starting all the exposures relating to the imaging, and switching the transmission state of the shutter means to the light-shielding state to thereby perform the imaging. With respect to the entire exposure, and during the period from the start of the full exposure to the end of the full exposure, A first charge transfer pulse TG1 output by the moving means to terminate the first exposure and to start a second exposure at the same time, and a first image generated by the first exposure The transfer path driving of the solid-state imaging device for signal reading is started after the end of the full exposure, and the second image generated by the second exposure after the reading of the first image signal is finished. A signal transfer means for transferring a signal to a transfer path of the solid-state imaging device by outputting the second charge transfer pulse TG2, and then driving a transfer path for reading the signal. The set value of the substrate bias voltage VSUB is controlled to a different value, and the overflow level determined according to the set value of the substrate bias voltage VSUB is set to the first charge transfer pattern. In the first exposure period before the output of the scan TG1, the first level is set to the first level, and in the period from the end of the total exposure to the output of the second charge transfer pulse TG2, the first level is higher than the first level. An imaging apparatus characterized in that the first image signal and the second image signal have the same saturation level after reading by setting each of the levels to at least two levels.
【請求項2】 前記オーバーフローレベルの第1のレベ
ルから第2のレベルへの設定レベルの変更は、全露光終
了に係る前記シャッタ手段の透過状態から遮光状態への
遷移期間内に開始されかつ完了するものであることを特
徴とする請求項1記載の撮像装置。
2. A change in the set level of the overflow level from a first level to a second level is started and completed within a transition period from a transmissive state to a light-shielded state of the shutter means upon completion of all exposures. The imaging device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記第1の露光と前記第2の露光とで露
光時間を等しく設定し、前記第1の画像信号と前記第2
の画像信号の差分に基づいて、被写体の変化を検出する
手段をさらに具備することを特徴とする請求項1記載の
撮像装置。
3. An exposure time is set equal between the first exposure and the second exposure, and the first image signal and the second
2. The imaging apparatus according to claim 1, further comprising: means for detecting a change in a subject based on a difference between the image signals.
【請求項4】 前記第1の露光と前記第2の露光とで露
光時間を等しく設定し、前記第1の画像信号と前記第2
の画像信号を加算平均して出力する手段をさらに具備す
ることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
4. An exposure time is set equal between the first exposure and the second exposure, and the first image signal and the second
2. The image pickup apparatus according to claim 1, further comprising a unit for averaging and outputting the image signals.
【請求項5】 固体撮像素子を用いて2画像の連続撮像
を行うことが可能な撮像装置であって、 前記固体撮像素子の撮像面に対する被写体像の透過状態
と遮光状態とを切換え可能な光学的シャッタ手段と、 前記2画像の連続撮像のための全露光期間中に第1の電
荷移送パルスTG1を出力することによって第1の露光
を終了させると同時に第2の露光を開始させ、かつ前記
第1の露光によって生成された第1の画像信号の読み出
しのための前記固体撮像素子の転送路駆動を前記全露光
期間終了後に開始するとともに、前記第1の画像信号の
読み出しが終了した後に、前記第2の露光によって生成
された第2の画像信号を第2の電荷移送パルスTG2の
出力により前記固体撮像素子の転送路に移送してから、
これを読み出すための転送路駆動を行なう撮像制御手段
とを具備し、 前記撮像制御手段は、全露光終了に係る前記シャッタ手
段の透過状態から遮光状態への遷移に合わせて、前記固
体撮像素子の電荷蓄積部のオーバーフローレベルが第1
のレベルからそれよりも大きい第2のレベルに次第に変
化するように、前記固体撮像素子の基板バイアス電圧V
SUBの設定値を制御するように構成されていることを
特徴とする撮像装置。
5. An imaging apparatus capable of continuously capturing two images using a solid-state imaging device, wherein the optical device is capable of switching between a transmission state and a light-shielding state of a subject image on an imaging surface of the solid-state imaging element. An objective shutter means for outputting the first charge transfer pulse TG1 during the entire exposure period for continuous imaging of the two images, thereby terminating the first exposure and simultaneously starting the second exposure, and The transfer path driving of the solid-state imaging device for reading out the first image signal generated by the first exposure starts after the end of the entire exposure period, and after the reading of the first image signal ends, After transferring the second image signal generated by the second exposure to the transfer path of the solid-state imaging device by outputting the second charge transfer pulse TG2,
Imaging control means for driving a transfer path for reading out the image data, wherein the imaging control means controls the solid-state imaging device in accordance with a transition from a transmission state to a light-shielded state of the shutter means upon completion of all exposures. The overflow level of the charge storage section is the first
Of the solid-state imaging device so as to gradually change from the level of
An imaging apparatus configured to control a set value of SUB.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010130408A (en) * 2008-11-28 2010-06-10 Keyence Corp Imaging apparatus

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