JP2001352490A - Image pickup element and image pickup device - Google Patents

Image pickup element and image pickup device

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JP2001352490A
JP2001352490A JP2000174211A JP2000174211A JP2001352490A JP 2001352490 A JP2001352490 A JP 2001352490A JP 2000174211 A JP2000174211 A JP 2000174211A JP 2000174211 A JP2000174211 A JP 2000174211A JP 2001352490 A JP2001352490 A JP 2001352490A
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JP
Japan
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transfer register
sensitivity
imaging
exposure time
register
Prior art date
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Application number
JP2000174211A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Ueda
和彦 上田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image pickup element and an image pickup device, that are especially applied to a case with acquiring an image pickup result, having a wide dynamic range so as to effectively avoid deterioration in S/N at medium luminance level. SOLUTION: In this invention, a charge storage section 13 that temporarily stores transfer charges for a period in response to a ratio of a long exposure time to a short exposure time is placed between a 1st transfer register, such as a vertical transfer register 3 and a 2nd transfer register, such as a horizontal transfer register 4 and the image pickup result with high and low sensitivity is repeatedly outputted, even if the image pickup with the high sensitivity or the image pickup with the low sensitivity is switched within a video time period.

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、撮像素子及び撮像
装置に関し、特にダイナミックレンジの広い撮像結果を
取得する場合に適用することができる。本発明は、第1
の転送レジスタである例えば垂直転送レジスタと第2の
転送レジスタである例えば水平転送レジスタとの間に、
長時間の露光時間と短時間の露光時間とに応じた期間の
間、転送電荷を一次保持する電荷蓄積部を配置すること
により、映像期間内で高感度の撮像と低感度の撮像とを
切り換えても、高感度及び低感度の撮像結果を繰り返し
出力することができるようにし、これにより中輝度レベ
ルにおけるS/N比の劣化を有効に回避することができ
るようにする。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup device and an image pickup apparatus, and can be applied particularly to a case where an image pickup result having a wide dynamic range is obtained. The present invention relates to the first
For example, between a vertical transfer register which is a transfer register and a horizontal transfer register which is a second transfer register,
Switching between high-sensitivity imaging and low-sensitivity imaging within the video period by arranging a charge accumulation unit that temporarily holds the transfer charge during a period according to the long exposure time and the short exposure time Even so, it is possible to repeatedly output high-sensitivity and low-sensitivity imaging results, thereby effectively avoiding deterioration of the S / N ratio at a medium luminance level.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、撮像装置においては、異なる感度
による撮像結果を合成することにより、ダイナミックレ
ンジの広い画像を合成する方法が提案されており、この
ような異なる感度の撮像結果を得る方法として、フィー
ルド単位で感度を切り換えて撮像する方法、2系統の撮
像系により感度の異なる撮像結果を取得する方法、フィ
ルタの配置により画素単位で感度を切り換える方法等が
提案されている。
2. Description of the Related Art Hitherto, a method of synthesizing an image having a wide dynamic range by synthesizing imaging results with different sensitivities in an imaging apparatus has been proposed. There has been proposed a method of imaging by switching the sensitivity in units of fields, a method of acquiring imaging results having different sensitivities by two imaging systems, and a method of switching the sensitivity in units of pixels by disposing filters.

【0003】ここでフィールド単位で感度を切り換えて
撮像する方法は、例えば短い電荷蓄積時間による撮像
と、長い電荷蓄積時間による撮像とを交互に繰り返す方
法であり、この方法の場合、比較的、簡易な構成により
低感度の撮像結果と高感度の撮像結果とを得ることがで
きるものの、異なるフィールドによる低感度の撮像結果
と高感度の撮像結果とを合成することにより、時間分解
能が低下する欠点がある。
Here, a method of imaging by switching the sensitivity on a field basis is, for example, a method of alternately repeating imaging with a short charge accumulation time and imaging with a long charge accumulation time. In this method, it is relatively simple. Although a low-sensitivity imaging result and a high-sensitivity imaging result can be obtained by a simple configuration, there is a disadvantage that the time resolution is reduced by combining the low-sensitivity imaging result and the high-sensitivity imaging result from different fields. is there.

【0004】これに対して2系統の撮像系により撮像結
果を取得してダイナミックレンジの広い画像を合成する
方法は、異なる撮像系により低感度の撮像結果と高感度
の撮像結果とを得る方法であり、この方法の場合、2系
統の撮像系が必要になることにより全体構成が複雑にな
る欠点があり、また2系統の撮像系の位置合わせに高い
精度が求められることにより調整作業に時間を要する欠
点がある。
[0004] On the other hand, a method of acquiring an imaging result by two imaging systems and synthesizing an image having a wide dynamic range is a method of obtaining a low-sensitivity imaging result and a high-sensitivity imaging result by different imaging systems. In this method, there is a disadvantage that the entire configuration is complicated due to the necessity of two imaging systems, and a high accuracy is required for the alignment of the two imaging systems. There are disadvantages that need to be addressed.

【0005】これに対してフィルタの配置により画素単
位で感度を切り換える方法は、撮像素子の各画素に、透
過率の異なるフィルタを規則的に配置することにより、
この透過率の相違に対応する低感度の撮像結果と高感度
の撮像結果とを得る方法であり、この方法の場合には、
比較的、簡易な構成により低感度の撮像結果と高感度の
撮像結果とを得ることができるものの、空間分解能であ
る解像度が低下する欠点があった。
On the other hand, the method of switching the sensitivity on a pixel-by-pixel basis by arranging the filters is such that filters having different transmittances are regularly arranged in each pixel of the image sensor.
This is a method for obtaining a low-sensitivity imaging result and a high-sensitivity imaging result corresponding to the difference in transmittance. In the case of this method,
Although a relatively simple configuration can provide a low-sensitivity imaging result and a high-sensitivity imaging result, there is a disadvantage that the resolution, which is the spatial resolution, is reduced.

【0006】これらの欠点を解決する1つの方法として
有効光電変換素子数の2倍の垂直転送レジスタを有する
全画素読み出し型IT−CCDを用いる方法が提案され
ている。
As a method for solving these drawbacks, there has been proposed a method using an all-pixel read-out IT-CCD having a vertical transfer register twice as many as the number of effective photoelectric conversion elements.

【0007】すなわち図8(A)は、この方法に適用さ
れる全画素読み出し型IT−CCDの概略構成を示す平
面図である。全画素読み出し型IT−CCD1は、画素
を構成する光電変換部であるフォトダイオード2がマト
リックス状に配置され、このフォトダイオード2におい
て、所定の電荷蓄積時間により入射光を光電変換して入
射光量に応じた電荷を蓄積する。垂直転送レジスタ3
は、フォトダイオード2間に配置され、隣接するフォト
ダイオード2よる蓄積電荷を受け、この蓄積電荷を水平
転送レジスタ4に順次転送する。水平転送レジスタ4
は、垂直転送レジスタ3より転送される蓄積電荷を順次
増幅回路5に出力する。
FIG. 8A is a plan view showing a schematic configuration of an all-pixel read-out IT-CCD applied to this method. In the all-pixel read-out type IT-CCD 1, photodiodes 2 serving as photoelectric conversion units constituting pixels are arranged in a matrix. In this photodiode 2, incident light is photoelectrically converted for a predetermined charge accumulation time and converted into an incident light amount. The corresponding charge is stored. Vertical transfer register 3
Are arranged between the photodiodes 2, receive the accumulated charges from the adjacent photodiodes 2, and sequentially transfer the accumulated charges to the horizontal transfer register 4. Horizontal transfer register 4
Outputs the accumulated charges transferred from the vertical transfer register 3 to the amplifier circuit 5 sequentially.

【0008】全画素読み出し型IT−CCD1は、この
ようにして垂直転送レジスタ3により垂直方向に蓄積電
荷を転送する際に、フレームの偶奇に応じて垂直方向に
隣接する2画素分の蓄積電荷を加算し、これによりイン
ターレース方式による撮像結果を生成する。また、垂直
方向に1画素分の蓄積電荷を垂直転送レジスタ3により
水平転送レジスタ4に転送すると、このようにして転送
した蓄積電荷を水平方向に1ライン転送するように駆動
され、これによりラスタスキャン方式による撮像結果を
出力する。
[0008] The all-pixel read-out type IT-CCD 1 transfers the accumulated charges of two pixels adjacent in the vertical direction according to the evenness of the frame when the accumulated charges are transferred in the vertical direction by the vertical transfer register 3 in this manner. Are added, thereby generating an interlaced imaging result. Further, when the accumulated charge for one pixel is transferred to the horizontal transfer register 4 by the vertical transfer register 3 in the vertical direction, the accumulated charge thus transferred is driven to transfer one line in the horizontal direction. Outputs the imaging result by the method.

【0009】このような全画素読み出し型IT−CCD
1により高感度の撮像結果と低感度の撮像結果とを短い
時間間隔により取得する場合、図8(B)及び(C)に
より示すように、映像期間の間で蓄積電荷を蓄積し、映
像期間の終了時点t1−1で、例えば各垂直転送レジス
タ3の奇数番目のレジスタ3aに奇数ラインの蓄積電荷
を転送する。さらに続く時点t1−2で、このようにし
て転送した蓄積電荷を1画素分、水平転送レジスタ4に
向けて転送し、続く時点t1−3で残る偶数ラインの蓄
積電荷を垂直転送レジスタ3の偶数番目のレジスタ3b
に転送する。これにより全画素読み出し型IT−CCD
1は、垂直方向に隣接する2画素分の光電変換結果を垂
直転送レジスタ3の偶数番目のレジスタ3bで加算し、
インターレース方式に対応する高感度の撮像結果を垂直
転送レジスタ3の偶数番目のレジスタ3bに保持する。
Such an all-pixel read-out IT-CCD
In the case of acquiring a high-sensitivity imaging result and a low-sensitivity imaging result at short time intervals according to 1, as shown in FIGS. 8B and 8C, accumulated charge is accumulated between video periods, At the end time point t1-1, for example, the accumulated charge of the odd-numbered line is transferred to the odd-numbered register 3a of each vertical transfer register 3. At the subsequent time point t1-2, the stored charges transferred in this manner are transferred by one pixel toward the horizontal transfer register 4. At the subsequent time point t1-3, the stored charges of the even lines remaining are stored in the even number lines of the vertical transfer register 3. The third register 3b
Transfer to This enables all-pixel readout IT-CCD
1 adds the photoelectric conversion results of two pixels adjacent in the vertical direction in the even-numbered register 3b of the vertical transfer register 3,
The high-sensitivity imaging result corresponding to the interlace method is held in the even-numbered register 3b of the vertical transfer register 3.

【0010】また続く垂直ブランキング期間V.BLK
の間で、改めて蓄積電荷を蓄積し、垂直ブランキング期
間V.BLKの終了時点t2−1で垂直転送レジスタ3
の奇数番目のレジスタ3aに、奇数ラインの蓄積電荷を
転送する。さらに続く時点t2−2で、このようにして
奇数番目のレジスタ3aに転送した蓄積電荷と偶数番目
のレジスタ3bに保持した蓄積電荷を1画素分、水平転
送レジスタ4に向けて転送し、続く時点t2−3で残る
偶数ラインの蓄積電荷を垂直転送レジスタ3の偶数番目
のレジスタ3bに転送する。これにより全画素読み出し
型IT−CCD1は、垂直方向に隣接する2画素分の光
電変換結果を垂直転送レジスタ3の偶数番目のレジスタ
3bで加算し、インターレース方式に対応する低感度の
撮像結果を垂直転送レジスタ3の偶数番目のレジスタ3
bに保持すると共に、インターレース方式の対応する高
感度の撮像結果を垂直転送レジスタ3の奇数番目のレジ
スタ3aに保持する。
In the subsequent vertical blanking period V.V. BLK
During the vertical blanking period V.D. At the end time t2-1 of the BLK, the vertical transfer register 3
Is transferred to the odd-numbered register 3a. At the subsequent time point t2-2, the accumulated charge transferred to the odd-numbered register 3a and the accumulated charge held in the even-numbered register 3b are transferred by one pixel toward the horizontal transfer register 4, and the subsequent time point t2-2. At t2-3, the remaining accumulated charges of the even-numbered line are transferred to the even-numbered register 3b of the vertical transfer register 3. Accordingly, the all-pixel read-out IT-CCD 1 adds the photoelectric conversion results of two pixels adjacent in the vertical direction by the even-numbered register 3 b of the vertical transfer register 3, and vertically converts the low-sensitivity imaging result corresponding to the interlace method. Even-numbered register 3 of transfer register 3
b and the corresponding high-sensitivity imaging result of the interlace method is held in the odd-numbered register 3a of the vertical transfer register 3.

【0011】この方法においては、続く映像期間で、こ
のように奇数番目及び偶数番目のレジスタ3a及び3b
に保持した高感度の撮像結果を水平転送レジスタ4に順
次転送して出力しながら、続くフィールドについての高
感度の撮像結果をフォトダイオード2で取得する。これ
により全画素読み出し型IT−CCD1は、高感度及び
低感度の撮像結果をライン単位で時分割多重化してなる
撮像結果をフィールド単位で繰り返し出力するようにな
されている。
In this method, in the following video period, the odd-numbered and even-numbered registers 3a and 3b
While sequentially transferring and outputting the high-sensitivity imaging results held by the photodiode 2 to the horizontal transfer register 4, the high-sensitivity imaging results for the subsequent fields are acquired by the photodiode 2. Thus, the all-pixel read-out IT-CCD 1 is configured to repeatedly output the imaging results obtained by time-division multiplexing the high-sensitivity and low-sensitivity imaging results in line units in field units.

【0012】撮像装置においては、このようにして繰り
返し得られる高感度の撮像結果と低感度の撮像結果とを
分離した後、信号レベルを補正して合成することによ
り、ダイナミックレンジの広い撮像結果を生成するよう
になされている。
The imaging apparatus separates the high-sensitivity imaging result and the low-sensitivity imaging result that are repeatedly obtained in this manner, and then corrects the signal level to combine them, thereby obtaining an imaging result having a wide dynamic range. Have been made to generate.

【0013】すなわちこのようにして得られる長時間露
光による高感度の撮像結果においては、図9(A1)及
び(B1)に示すように、高輝度の部分については信号
レベルが飽和してなるのに対し、低輝度の部分について
は、充分な感度を確保することができる(図8
(B))。これに対して垂直ブランキング期間に対応す
る低感度の撮像結果においては、図9(A2)及び(B
2)に示すように、高輝度の部分については充分な階調
を得ることができるのに対し、低輝度の部分について
は、充分な階調を確保することが困難になる。これによ
りこの方法の場合、これらの撮像結果の信号レベルを補
正して合成することにより、図9(C)により示すよう
に、ダイナミックレンジの広い撮像結果を生成すること
ができるようになされている。
That is, in the high-sensitivity imaging result obtained by the long-time exposure obtained as described above, as shown in FIGS. 9 (A1) and 9 (B1), the signal level is saturated in the high luminance portion. On the other hand, sufficient sensitivity can be ensured in the low-luminance portion (FIG. 8).
(B)). On the other hand, in the low-sensitivity imaging result corresponding to the vertical blanking period, FIGS.
As shown in 2), a sufficient gradation can be obtained for a high luminance portion, but it is difficult to secure a sufficient gradation for a low luminance portion. Thus, in the case of this method, by correcting and combining the signal levels of these imaging results, an imaging result having a wide dynamic range can be generated as shown in FIG. 9C. .

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】ところでこのように垂
直ブランキング期間で低感度の撮像結果を取得する場
合、低感度の露光時間においては、1/1000秒程度
より短い時間となる。これにより繰り返し得られる撮像
結果においては、高感度の撮像結果と低感度の撮像結果
との間で著しく露光時間比が大きくなり、その結果、低
感度の撮像結果を大きな利得により増幅して高感度の撮
像結果と合成しなければならない欠点があった。
In the case of obtaining a low-sensitivity imaging result in the vertical blanking period as described above, a low-sensitivity exposure time is shorter than about 1/1000 second. As a result, the exposure time ratio between the high-sensitivity imaging result and the low-sensitivity imaging result in the repetitively obtained imaging result significantly increases, and as a result, the low-sensitivity imaging result is amplified by a large gain to increase the high-sensitivity imaging result. There is a drawback that the image must be combined with the imaging result.

【0015】このように低感度の撮像結果を大きな利得
により増幅して高感度の撮像結果と合成した場合、図9
に示すように、合成結果においては、高感度の撮像結果
が飽和する近傍で(以下、中輝度レベルと呼ぶ)、著し
くS/N比が劣化し、これにより画質が劣化して知覚さ
れる問題がある。
When the low-sensitivity imaging result is amplified with a large gain and combined with the high-sensitivity imaging result as shown in FIG.
As shown in the figure, in the synthesis result, in the vicinity where the high-sensitivity imaging result is saturated (hereinafter, referred to as a medium luminance level), the S / N ratio is significantly deteriorated, whereby the image quality is deteriorated and perceived. There is.

【0016】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、中輝度レベルにおけるS/N比の劣化を有効に回避
することができる撮像素子及び撮像装置を提案しようと
するものである。
The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to propose an image pickup device and an image pickup apparatus capable of effectively avoiding deterioration of the S / N ratio at a middle luminance level.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め請求項1の発明においては、撮像素子に適用して、第
1の転送レジスタと前記第2の転送レジスタとの間に、
長時間の露光時間と短時間の露光時間との比に応じた期
間の間、転送電荷を一次保持する電荷蓄積部を配置す
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an image pickup device, comprising: a first transfer register provided between a first transfer register and a second transfer register;
A charge accumulation section for temporarily storing transfer charges is provided for a period corresponding to a ratio between a long exposure time and a short exposure time.

【0018】また請求項2の発明においては、撮像装置
に適用して、撮像素子が第1の転送レジスタと第2の転
送レジスタとの間に、長時間の露光時間と短時間の露光
時間との比に応じた期間の間、転送電荷を一次保持する
電荷蓄積部が配置されてなるようにする。
According to the second aspect of the present invention, the present invention is applied to an image pickup apparatus, wherein an image pickup element is provided between a first transfer register and a second transfer register for a long exposure time and a short exposure time. , A charge accumulating section for temporarily storing transfer charges is arranged.

【0019】請求項1の構成によれば、撮像素子に適用
して、第1の転送レジスタと前記第2の転送レジスタと
の間に、長時間の露光時間と短時間の露光時間とに応じ
た期間の間、転送電荷を一次保持する電荷蓄積部を配置
することにより、映像期間の途中で長時間による撮像と
短時間による撮像とを切り換えるようにしても、続く長
時間の撮像結果を第1の転送レジスタに転送する時点で
は、電荷蓄積部により第1の転送レジスタにおける蓄積
電荷の転送を完了することができる。これにより短時間
の露光時間を長くして低感度の撮像結果のS/N比を向
上することができ、中輝度レベルにおけるS/N比の劣
化を有効に回避することができる。
According to the first aspect of the present invention, the present invention is applied to an image pickup device, and is provided between a first transfer register and a second transfer register according to a long exposure time and a short exposure time. By arranging the charge accumulation unit that temporarily holds the transfer charge during the period, even if switching between long-time imaging and short-time imaging is performed in the middle of the video period, the subsequent long-time imaging result is not At the time of transfer to the one transfer register, the transfer of the stored charge in the first transfer register can be completed by the charge storage unit. As a result, the S / N ratio of a low-sensitivity imaging result can be improved by lengthening the short exposure time, and deterioration of the S / N ratio at a middle luminance level can be effectively avoided.

【0020】これにより請求項2の構成によれば、撮像
装置に適用して、中輝度レベルにおけるS/N比の劣化
を有効に回避して、広いダイナミックレンジの撮像結果
を得ることができる。
According to the configuration of the second aspect, by applying the present invention to an image pickup apparatus, it is possible to effectively avoid deterioration of the S / N ratio at a middle luminance level and obtain an image pickup result of a wide dynamic range.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳述する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0022】(1)第1の実施の形態 (1−1)第1の実施の形態の構成 図2は、本発明の実施の形態に係る撮像装置を示すブロ
ック図である。この撮像装置11は、撮像素子12より
長時間露光及び短時間露光による撮像結果を繰り返し
得、これら長時間露光及び短時間露光による撮像結果を
合成してダイナミックレンジの広い撮像結果をフィール
ド周期で出力する。
(1) First Embodiment (1-1) Configuration of First Embodiment FIG. 2 is a block diagram showing an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. The imaging device 11 can repeatedly obtain imaging results by long-time exposure and short-time exposure from the image-capturing element 12, combine the imaging results by long-time exposure and short-time exposure, and output an imaging result with a wide dynamic range in a field cycle. I do.

【0023】ここで撮像素子12は、駆動回路14によ
る駆動により、図8について説明した全画素読み出し型
IT−CCDと同様に、高感度の撮像結果と低感度の撮
像結果とを画素単位で時分割多重化してなる撮像結果を
フレーム単位で繰り返し出力する。撮像素子12は、図
8との対比により図3に示すように、垂直転送レジスタ
3A、3Bと水平転送レジスタ4との間に、所定段数の
レジスタが配置されて電荷蓄積部13が形成されるよう
になされている(図3(A))。
Here, the image pickup device 12 drives a high-sensitivity image pickup result and a low-sensitivity image pickup result in pixel units by driving by the drive circuit 14, similarly to the all-pixel read-out IT-CCD described with reference to FIG. The divisionally multiplexed imaging result is repeatedly output in frame units. As shown in FIG. 3 in comparison with FIG. 8, a predetermined number of registers are arranged between the vertical transfer registers 3A and 3B and the horizontal transfer register 4 to form the charge storage unit 13 of the image sensor 12. (FIG. 3A).

【0024】この実施の形態において、撮像素子12
は、NTSC方式による走査線数により撮像結果を出力
するようにフォトダイオード2が配置され、長時間によ
る露光時間と短時間による露光時間との比が1:5に設
定されるようになされている(図3(B))。これによ
りこの撮像素子12は、映像期間の開始の時点より長時
間撮像時間Tlによる高感度の撮像を開始した後、垂直
ブランキング期間V.BLKが開始するより前の時点で
この高感度による撮像を終了し、続いて短時間撮像時間
Tsによる低感度の撮像を開始するようになされなされ
ている。
In this embodiment, the image pickup device 12
The photodiode 2 is arranged so as to output an imaging result according to the number of scanning lines according to the NTSC system, and the ratio of the long exposure time to the short exposure time is set to 1: 5. (FIG. 3 (B)). Thus, the imaging element 12 starts high-sensitivity imaging for a long imaging time Tl from the start of the video period, and then starts the vertical blanking period V. The high-sensitivity imaging is terminated before the start of the BLK, and then the low-sensitivity imaging is started with the short imaging time Ts.

【0025】これにより撮像装置11では、高輝度の部
分で撮像結果が飽和しない範囲で、従来に比して低感度
による撮像に割り当てる電荷蓄積時間を長いものとし、
低感度の撮像結果についてS/N比を向上するようにな
されている。
Thus, in the image pickup apparatus 11, the charge accumulation time allocated to the image pickup with low sensitivity is longer than before in the range where the image pickup result is not saturated in the high luminance portion.
The S / N ratio is improved for low-sensitivity imaging results.

【0026】電荷蓄積部13は、このように映像期間の
途中で高感度による撮像と低感度による撮像とを切り換
える場合でも、これらの撮像結果を続く映像期間の間で
出力するようにして、高感度の撮像結果をフォトダイオ
ード2から垂直転送レジスタ3Aに転送する時点では、
垂直転送レジスタ3Aにおいて蓄積電荷の転送を完了し
ているように、レジスタの段数が設定されるようになさ
れている。
Even when switching between high-sensitivity imaging and low-sensitivity imaging in the middle of a video period as described above, the charge storage unit 13 outputs these imaging results during the subsequent video period. When the sensitivity imaging result is transferred from the photodiode 2 to the vertical transfer register 3A,
The number of register stages is set so that the transfer of the accumulated charge is completed in the vertical transfer register 3A.

【0027】すなわち電荷蓄積部13は、NTSC方式
の1フレームにおける走査線数である525本、有効走
査線数485本に対して、段数NがN=525×(1/
6)−(525−485)本により計算される47段に
設定される。これにより、撮像素子12は、高感度によ
る露光時間と低感度による露光時間との比に応じた期間
の間、垂直転送レジスタ3Aから出力される蓄積電荷を
電荷蓄積部13で一時保持して水平転送レジスタ4に転
送するようになされている。
That is, the charge accumulating unit 13 has a stage number N = 525 × (1/1) for 525 scanning lines and 485 effective scanning lines in one frame of the NTSC system.
6) It is set to 47 stages calculated by-(525-485). As a result, the image pickup device 12 temporarily holds the accumulated charge output from the vertical transfer register 3A in the charge accumulation unit 13 for a period corresponding to the ratio of the exposure time for high sensitivity to the exposure time for low sensitivity, and The data is transferred to the transfer register 4.

【0028】撮像素子12は、これにより高感度の撮像
を終了した直後の時点tl−1において、各垂直転送レ
ジスタ3の奇数番目のレジスタ3aに奇数ラインの蓄積
電荷を転送する。さらに続く時点tl−2で、このよう
にして転送した蓄積電荷を1画素分、水平転送レジスタ
4に向けて転送し、続く時点tl−3で残る偶数ライン
の蓄積電荷を垂直転送レジスタ3の偶数番目のレジスタ
3bに転送する。これにより撮像素子12は、垂直方向
に隣接する2画素分の光電変換結果を垂直転送レジスタ
3の偶数番目のレジスタ3bで加算し、インターレース
方式に対応する高感度の撮像結果を垂直転送レジスタ3
の偶数番目のレジスタ3bに保持する。
The image sensor 12 transfers the accumulated charge of the odd-numbered line to the odd-numbered register 3a of each of the vertical transfer registers 3 at time tl-1 immediately after the end of the high-sensitivity imaging. At the subsequent time point tl-2, the accumulated charges transferred in this manner are transferred by one pixel toward the horizontal transfer register 4, and at the subsequent time point tl-3, the accumulated charges of the even-numbered lines are transferred to the even number lines of the vertical transfer register 3. Transfer to the third register 3b. Thereby, the image pickup device 12 adds the photoelectric conversion results of two pixels adjacent in the vertical direction by the even-numbered register 3b of the vertical transfer register 3 and outputs the high-sensitivity image pickup result corresponding to the interlace method to the vertical transfer register 3.
In the even-numbered register 3b.

【0029】また低感度による撮像を終了した直後の時
点ts−1において、垂直転送レジスタ3の奇数番目の
レジスタ3aに、奇数ラインの蓄積電荷を転送する。さ
らに続く時点ts−2で、このようにして奇数番目のレ
ジスタ3aに転送した蓄積電荷と偶数番目のレジスタ3
bに保持した蓄積電荷を1画素分、水平転送レジスタ4
に向けて転送し、続く時点ts−3で残る偶数ラインの
蓄積電荷を垂直転送レジスタ3の偶数番目のレジスタ3
bに転送する。これにより撮像素子12は、インターレ
ース方式に対応する低感度の撮像結果を垂直転送レジス
タ3の偶数番目のレジスタ3bに保持し、対応する高感
度の撮像結果を垂直転送レジスタ3の奇数番目のレジス
タ3aに保持する。
At time ts-1 immediately after the end of low-sensitivity imaging, the accumulated charge of the odd-numbered line is transferred to the odd-numbered register 3a of the vertical transfer register 3. At the subsequent time point ts-2, the accumulated charges transferred to the odd-numbered register 3a and the even-numbered register 3
b, the stored charge for one pixel is stored in the horizontal transfer register 4.
And the accumulated charges of the even lines remaining at the subsequent time point ts-3 are stored in the even-numbered registers 3 of the vertical transfer registers 3.
b. Accordingly, the image sensor 12 holds the low-sensitivity imaging result corresponding to the interlace method in the even-numbered register 3b of the vertical transfer register 3, and stores the corresponding high-sensitivity imaging result in the odd-numbered register 3a of the vertical transfer register 3. To hold.

【0030】図1(A)及び(B)に示すように、この
ようにして各垂直転送レジスタ3の偶数番目及び奇数番
目のレジスタ3a及び3bに低感度及び高感度の撮像結
果を保持すると(時点ts−3)、撮像素子12は、水
平転送レジスタ4に向けて蓄積電荷を高速転送し、これ
により時点ts−4の直後の映像期間の開始時点ts−
4においては、水平転送レジスタ4から撮像結果を出力
できるようにする。
As shown in FIGS. 1A and 1B, when the even-numbered and odd-numbered registers 3a and 3b of each vertical transfer register 3 hold the low-sensitivity and high-sensitivity imaging results as described above, At time ts-3), the imaging element 12 transfers the accumulated charge to the horizontal transfer register 4 at a high speed, thereby starting the image period ts- immediately after the time ts-4.
In 4, the imaging result can be output from the horizontal transfer register 4.

【0031】撮像素子12においては、これにより時点
ts−4から始まる続く映像期間の間で、高感度及び低
感度の撮像結果をライン単位で時分割多重化してなる撮
像結果をフィールド単位で繰り返し出力する。ここでこ
のようにして蓄積電荷を転送する場合、この実施の形態
では、上述したように電荷蓄積部13におけるレジスタ
の段数が設定されていることにより、時点tl−0にお
いて、続く高感度の撮像結果を垂直転送レジスタ3に転
送する場合には、垂直転送レジスタ3においては、蓄積
電荷の転送を終了していることになる。これによりこの
実施の形態において撮像素子12は、低感度の撮像結果
に割り当てる撮像時間を長くして、映像期間の間で高感
度の撮像と低感度の撮像とを切り換えるようにして、高
感度及び低感度の撮像結果をフレーム単位で順次出力す
ることができるようになされている。
In the image pickup device 12, during the subsequent video period starting from the time ts-4, the image pickup result obtained by time-division multiplexing of the high-sensitivity and low-sensitivity image results in line units is repeatedly output in field units. I do. Here, in the case where the accumulated charge is transferred in this manner, in this embodiment, since the number of registers in the charge accumulation unit 13 is set as described above, the subsequent high-sensitivity imaging is performed at time tl-0. When the result is transferred to the vertical transfer register 3, the transfer of the accumulated charge has been completed in the vertical transfer register 3. Thereby, in this embodiment, the imaging element 12 increases the imaging time allocated to the low-sensitivity imaging result, switches between high-sensitivity imaging and low-sensitivity imaging during the video period, and It is designed to be able to sequentially output low-sensitivity imaging results in frame units.

【0032】撮像装置11において(図2)、前処理回
路16は、撮像素子12の出力信号S1を電流電圧変換
処理、相関二重サンプリング処理した後、所定利得で増
幅し、さらに画素に対応するサンプリング周期によりア
ナログディジタル変換処理して画像データを出力する。
In the image pickup apparatus 11 (FIG. 2), the pre-processing circuit 16 subjects the output signal S1 of the image pickup device 12 to current-voltage conversion processing and correlated double sampling processing, amplifies the output signal S1 with a predetermined gain, and further corresponds to a pixel. An analog-to-digital conversion process is performed at a sampling period to output image data.

【0033】スイッチイング回路(SW)17は、この
画像データをライン単位で時間伸長回路18L及び18
Sに交互に出力することにより、高感度の撮像結果によ
る画像データDLと低感度の撮像結果による画像データ
DSとを分離して出力する。
A switching circuit (SW) 17 converts the image data into time expansion circuits 18L and 18L in line units.
By alternately outputting to S, the image data DL based on the high-sensitivity imaging result and the image data DS based on the low-sensitivity imaging result are separated and output.

【0034】時間伸長回路18L及び18Sは、それぞ
れ画像データDL及びDSのサンプリング周期を変換し
て時間軸伸長すると共に、タイミングを一致させて出力
する。
The time expansion circuits 18L and 18S convert the sampling periods of the image data DL and DS, respectively, extend the time axis, and output them at the same timing.

【0035】ゲイン補正回路19は、低感度側の画像デ
ータDSに所定値を乗算して出力することにより、この
低感度側の画像データDSの利得を高感度側の画像デー
タDLに対応する利得に補正して出力する。
The gain correction circuit 19 multiplies the low-sensitivity image data DS by a predetermined value and outputs the multiplied value, thereby changing the gain of the low-sensitivity image data DS to the gain corresponding to the high-sensitivity image data DL. And output.

【0036】混合処理回路20は、これら低感度側の画
像データDSと高感度側の画像データDLとを画素単位
で合成し、これによりダイナミックレンジの広い画像デ
ータD2を出力する。
The mixing processing circuit 20 combines the low-sensitivity image data DS and the high-sensitivity image data DL on a pixel-by-pixel basis, thereby outputting image data D2 having a wide dynamic range.

【0037】(1−2)第1の実施の形態の動作 以上の構成において、撮像装置11においては(図2及
び図3)、映像期間の開始により高感度による撮像が開
始され、映像期間の途中で高感度の撮像から低感度によ
る撮像に撮像素子12の動作が切り換えられる。撮像装
置11では、この動作の切り換えの間で、高感度により
撮像した蓄積電荷が垂直転送レジスタ3に転送され、イ
ンターレース方式による方式により垂直転送レジスタ3
の偶数番目のレジスタ3aに保持された状態で、低感度
による撮像が実行される。また低感度による撮像結果が
得られると、この低感度の撮像結果が垂直転送レジスタ
3に転送され、偶数番目及び奇数番目のレジスタ3b及
び3aにそれぞれ高感度及び低感度の撮像結果が保持さ
れる。
(1-2) Operation of First Embodiment In the above configuration, in the imaging device 11 (FIGS. 2 and 3), imaging with high sensitivity starts at the start of the video period, and On the way, the operation of the image sensor 12 is switched from high-sensitivity imaging to low-sensitivity imaging. In the imaging device 11, during the switching of the operation, the accumulated charge imaged with high sensitivity is transferred to the vertical transfer register 3, and the vertical transfer register 3 is transferred by the interlace method.
In the state held in the even-numbered register 3a, imaging with low sensitivity is executed. When an imaging result with low sensitivity is obtained, the imaging result with low sensitivity is transferred to the vertical transfer register 3, and the imaging results with high sensitivity and low sensitivity are held in the even-numbered and odd-numbered registers 3b and 3a, respectively. .

【0038】撮像装置11では(図1)、垂直転送レジ
スタ3及び水平転送レジスタ4の間に配置された電荷蓄
積部13の分、このようにして垂直転送レジスタ3に保
持された高感度及び低感度の撮像結果が高速度で転送さ
れた後、続く映像期間で、垂直転送レジスタ3及び電荷
蓄積部13に保持された蓄積電荷がライン単位で順次水
平転送レジスタ4に入力され、この水平転送レジスタ4
に入力された蓄積電荷が順次出力される。これにより撮
像装置11では、撮像素子12より、ライン単位で高感
度及び低感度の撮像結果を時分割多重化して出力する。
In the image pickup device 11 (FIG. 1), the charge storage section 13 disposed between the vertical transfer register 3 and the horizontal transfer register 4 corresponds to the high sensitivity and low sensitivity held in the vertical transfer register 3 in this manner. After the sensitivity imaging result is transferred at a high speed, the accumulated charges held in the vertical transfer register 3 and the charge accumulation unit 13 are sequentially input to the horizontal transfer register 4 line by line in the subsequent video period, and the horizontal transfer register 4
Are sequentially output. Thus, in the imaging device 11, high-sensitivity and low-sensitivity imaging results are time-division multiplexed and output from the imaging device 12 in line units.

【0039】このようにして蓄積電荷を転送して出力す
るにつき、撮像素子12においては、垂直転送レジスタ
3と水平転送レジスタ4との間に、高感度による露光時
間と低感度による露光時間との比に応じた段数分、レジ
スタを直列接続してなる電荷蓄積部13が配置されてい
ることにより、さらに低感度の撮像結果を垂直転送レジ
スタ3に転送した直後、この電荷蓄積部13の分だけ蓄
積電荷を水平転送レジスタ4に向かって高速転送したこ
とにより(時点ts−4)、続く映像期間において高感
度の撮像結果を垂直転送レジスタ3に転送する時点tl
−1で、垂直転送レジスタ3においては、蓄積電荷の転
送を終了していることになる。
In transferring and outputting the accumulated charge in this manner, in the image sensor 12, the exposure time between the high sensitivity and the low sensitivity is set between the vertical transfer register 3 and the horizontal transfer register 4. Since the charge accumulating units 13 in which registers are connected in series by the number of stages corresponding to the ratio are arranged, immediately after transferring the imaging result with lower sensitivity to the vertical transfer register 3, the charge accumulating units 13 are used. Due to the high-speed transfer of the accumulated charges toward the horizontal transfer register 4 (time ts-4), the time tl at which the high-sensitivity imaging result is transferred to the vertical transfer register 3 in the subsequent video period.
When the value is -1, the transfer of the accumulated charge has been completed in the vertical transfer register 3.

【0040】これによりこの実施の形態において、低感
度の撮像結果に割り当てる撮像時間を長くして、映像期
間の間で高感度の撮像と低感度の撮像とを切り換えるよ
うにしても、高感度及び低感度の撮像結果を順次出力す
ることができるようになされている。
Thus, in this embodiment, even if the imaging time allocated to the low-sensitivity imaging result is lengthened to switch between high-sensitivity imaging and low-sensitivity imaging during the video period, the high-sensitivity and low-sensitivity imaging can be performed. Low sensitivity imaging results can be sequentially output.

【0041】撮像装置11においては、このようにして
得られる撮像結果S1が高感度の撮像結果と低感度の撮
像結果とに分離されて信号レベルが補正された後、ダイ
ナミックレンジの広い撮像結果が合成される。このとき
低感度の撮像結果においては、高輝度の部分が飽和しな
い範囲で、従来に比して長い電荷蓄積時間により高いS
/N比により得られることにより、その分合成したダイ
ナミックレンジの広い撮像結果においては、中輝度レベ
ルにおけるS/N比の劣化を有効に回避することができ
る。
In the imaging device 11, after the imaging result S1 obtained in this way is separated into a high-sensitivity imaging result and a low-sensitivity imaging result and the signal level is corrected, the imaging result having a wide dynamic range is obtained. Synthesized. At this time, in the low-sensitivity imaging result, the charge accumulation time is longer than that of the related art in a range in which the high-brightness portion is not saturated.
As a result, the deterioration of the S / N ratio at the middle luminance level can be effectively avoided in the imaging result with a wide dynamic range correspondingly obtained.

【0042】(1−3)実施の形態の効果 以上の構成によれば、第1の転送レジスタである垂直転
送レジスタと第2の転送レジスタである水平転送レジス
タとの間に、長時間の露光時間と短時間の露光時間との
比に応じた期間の間、転送電荷を一次保持する電荷蓄積
部を配置することにより、映像期間内で高感度の撮像と
低感度の撮像とを切り換えても、高感度及び低感度の撮
像結果を繰り返し出力することができ、これにより中輝
度レベルにおけるS/N比の劣化を有効に回避すること
ができる。
(1-3) Effects of the Embodiment According to the above configuration, a long-time exposure is performed between the vertical transfer register as the first transfer register and the horizontal transfer register as the second transfer register. By arranging the charge accumulation unit for temporarily storing the transfer charge during the period corresponding to the ratio between the time and the short exposure time, it is possible to switch between high-sensitivity imaging and low-sensitivity imaging within the video period. In addition, high-sensitivity and low-sensitivity imaging results can be repeatedly output, thereby effectively avoiding deterioration of the S / N ratio at a middle luminance level.

【0043】(2)第2の実施の形態 図4は、本発明の第2の実施の形態に係る撮像装置につ
いて、この撮像装置に適用される撮像素子の動作の説明
に供する略線図である。この撮像素子においては、高感
度、中感度、低感度による撮像結果をライン単位で時分
割多重化により出力する。なお図4においては、それぞ
れ高感度、中感度、低感度による撮像の時間を符号T
L、TM、TSにより示す。またこの図4の例では、低
感度の撮像を垂直ブランキング期間V.BLKに割り当
てるものとする。
(2) Second Embodiment FIG. 4 is a schematic diagram for explaining an operation of an image pickup device applied to an image pickup apparatus according to a second embodiment of the present invention. is there. In this imaging device, imaging results of high sensitivity, medium sensitivity, and low sensitivity are output by time division multiplexing in line units. In FIG. 4, the times of imaging at high sensitivity, medium sensitivity, and low sensitivity are denoted by T, respectively.
Indicated by L, TM and TS. In the example of FIG. 4, low-sensitivity imaging is performed during the vertical blanking period V. It shall be assigned to BLK.

【0044】この撮像素子においては、垂直転送レジス
タ3及び電荷蓄積部13におけるレジスタの段数が、第
1の実施の形態に係る撮像素子12に比して、1.5倍
の段数により形成され、高感度による撮像が終了する
と、奇数ラインの蓄積電荷を各垂直転送レジスタ3の3
N番目のレジスタ3aに転送し(時点tl−1)、さら
に水平転送レジスタ4側への1段分の転送により、この
3N番目のレジスタ3aに転送した蓄積電荷を続く3N
+1番目のレジスタ3bに転送する。さらに偶数ライン
の蓄積電荷をこの3N+1番目のレジスタ3bに転送
し、これによりインターレース方式による高感度の撮像
結果を3N+1番目のレジスタ3bに保持する(時点t
l−2)。
In this image pickup device, the number of stages of the registers in the vertical transfer register 3 and the charge storage section 13 is 1.5 times as large as that of the image pickup device 12 according to the first embodiment. When the imaging with the high sensitivity is completed, the accumulated charges of the odd-numbered lines are
The accumulated charge transferred to the 3N-th register 3a is transferred to the N-th register 3a (time point tl-1), and further transferred to the horizontal transfer register 4 for one stage.
Transfer to the (+1) th register 3b. Further, the accumulated charges of the even-numbered lines are transferred to the 3N + 1-th register 3b, whereby the high-sensitivity imaging result by the interlace method is held in the 3N + 1-th register 3b (time t).
1-2).

【0045】また続く中感度による撮像が終了すると、
奇数ラインの蓄積電荷を各垂直転送レジスタ3の3N番
目のレジスタ3aに転送し(時点tm−1)、さらに水
平転送レジスタ4側への1段分の転送により、この3N
番目のレジスタ3aに転送した蓄積電荷を続く3N+1
番目のレジスタ3bに転送する。さらに偶数ラインの蓄
積電荷をこの3N+1番目のレジスタ3bに転送する。
これによりインターレース方式による高感度及び中感度
の撮像結果を3N+2番目のレジスタ3c及び3N+1
番目のレジスタ3bにそれぞれ保持する(時点tm−
2)。
When the subsequent imaging with the medium sensitivity is completed,
The accumulated charges of the odd-numbered lines are transferred to the 3N-th register 3a of each vertical transfer register 3 (time tm-1).
The accumulated charge transferred to the third register 3a is calculated as 3N + 1
Transfer to the third register 3b. Further, the accumulated charges of the even lines are transferred to the 3N + 1-th register 3b.
As a result, the high- and medium-sensitivity imaging results by the interlace method are stored in the 3N + 2nd registers 3c and 3N + 1.
In the third register 3b (time tm−
2).

【0046】また続く低感度による撮像が終了すると、
奇数ラインの蓄積電荷を各垂直転送レジスタ3の3N番
目のレジスタ3aに転送し(時点ts−1)、さらに水
平転送レジスタ4側への1段分の転送により、この3N
番目のレジスタ3aに転送した蓄積電荷を続く3N+1
番目のレジスタ3bに転送する。さらに偶数ラインの蓄
積電荷をこの3N+1番目のレジスタ3bに転送する。
これによりインターレース方式による高感度、中感度及
び低感度の撮像結果を3N+3番目のレジスタ3a、3
N+2番目のレジスタ3c、3N+1番目のレジスタ3
bにそれぞれ保持する(時点ts−2)。
When the subsequent imaging with low sensitivity is completed,
The accumulated charge of the odd-numbered line is transferred to the 3N-th register 3a of each vertical transfer register 3 (time point ts-1).
The accumulated charge transferred to the third register 3a is calculated as 3N + 1
Transfer to the third register 3b. Further, the accumulated charges of the even lines are transferred to the 3N + 1-th register 3b.
As a result, the high-, medium-, and low-sensitivity imaging results of the interlace method are stored in the 3N + third registers 3a,
N + 2nd register 3c, 3N + 1th register 3
b (time ts-2).

【0047】さらにその後、電荷蓄積部13の分、垂直
転送レジスタ3の蓄積電荷を水平転送レジスタ4に向け
て高速転送し、続く映像期間では、このようにして転送
した撮像結果を水平転送レジスタ4より順次出力しなが
ら、同様の処理を繰り返す。
Thereafter, the charge stored in the vertical transfer register 3 is transferred at a high speed toward the horizontal transfer register 4 by the charge storage section 13, and in the subsequent video period, the image pickup result transferred in this manner is transferred to the horizontal transfer register 4. The same processing is repeated while sequentially outputting.

【0048】この実施の形態では、このようにして出力
される高感度、中感度、低感度による撮像結果を分離し
て合成することにより、ダイナミックレンジの広い撮像
結果を出力する。
In this embodiment, an imaging result having a wide dynamic range is output by separating and synthesizing the imaging results of high sensitivity, medium sensitivity, and low sensitivity output as described above.

【0049】図4に構成によれば、3段階により感度を
切り換えてダイナミックレンジの広い画像を合成するこ
とにより、上述の実施の形態に係る効果に加えて、さら
に一段とノイズレベルを抑圧して高品位の撮像結果を得
ることができる。
According to the configuration shown in FIG. 4, by switching the sensitivity in three stages and synthesizing an image having a wide dynamic range, in addition to the effect of the above-described embodiment, the noise level is further suppressed and the noise level is further increased. High quality imaging results can be obtained.

【0050】(3)第3の実施の形態 図5は、図3との対比により本発明の第3の実施の形態
に係る撮像素子22の動作の説明に供する略線図であ
る。この撮像素子22では、奇数番目及び偶数番目の垂
直転送レジスタ3A及び3Bがそれぞれ高感度及び低感
度用に割り当てられる。
(3) Third Embodiment FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the operation of an image sensor 22 according to a third embodiment of the present invention in comparison with FIG. In this image sensor 22, odd-numbered and even-numbered vertical transfer registers 3A and 3B are allocated for high sensitivity and low sensitivity, respectively.

【0051】すなわち撮像素子22は、映像期間の途中
の時点t1−1で高感度の撮像を終了し、奇数番目の垂
直転送レジスタ3Aにだけ、奇数ライン又は偶数ライン
の蓄積電荷を転送する。さらに続く時点t1−2で、こ
のようにして転送した蓄積電荷を1画素分、水平転送レ
ジスタ4に向けて転送し、続く時点t1−3で残る偶数
ライン又は奇数ラインの蓄積電荷と垂直転送レジスタ3
Aで加算する。これによりインターレース方式に対応す
る高感度の撮像結果を奇数番目の垂直転送レジスタ3A
に保持する。
That is, the imaging element 22 ends high-sensitivity imaging at time t1-1 in the middle of the video period, and transfers the odd-numbered line or even-numbered line accumulated charge only to the odd-numbered vertical transfer register 3A. At the subsequent time point t1-2, the accumulated charge transferred in this manner is transferred by one pixel toward the horizontal transfer register 4. At the subsequent time point t1-3, the accumulated charge of the even-numbered line or the odd-numbered line and the vertical transfer register are transferred. 3
Add with A. As a result, the high-sensitivity imaging result corresponding to the interlace method is transferred to the odd-numbered vertical transfer register 3A.
To hold.

【0052】またこの映像期間の途中の時点より、低感
度による撮像を開始し、垂直ブランキング期間V.BL
Kの終了時点t2−1で偶数番目の垂直転送レジスタ3
Bにだけ、奇数ライン又は偶数ラインの蓄積電荷を転送
する。さらに続く時点t2−2で、このようにして転送
した蓄積電荷を1画素分、水平転送レジスタ4に向けて
転送し、続く時点t2−3で残る偶数ライン又は奇数ラ
インの蓄積電荷と垂直転送レジスタ3Bで加算する。こ
れによりインターレース方式に対応する低感度の撮像結
果を偶数番目の垂直転送レジスタ3Bに保持する。
At a point in the middle of the video period, imaging with low sensitivity is started, and the vertical blanking period V.V. BL
At the end time point t2-1 of K, the even-numbered vertical transfer register 3
Only for B, the charge stored in the odd line or the even line is transferred. At the subsequent time point t2-2, the accumulated charges transferred in this manner are transferred by one pixel toward the horizontal transfer register 4. At the subsequent time point t2-3, the accumulated charges of the even-numbered line or the odd-numbered line and the vertical transfer register are transferred. Add by 3B. As a result, a low-sensitivity imaging result corresponding to the interlace method is held in the even-numbered vertical transfer registers 3B.

【0053】撮像素子22は、このようにしてそれぞれ
高感度及び低感度による撮像を終了して対応する垂直転
送レジスタ3A及び3Bにインターレース方式による撮
像結果を保持するようにして、続く垂直同期期間を開始
する時点で、画素単位でこれら撮像結果を時分割多重化
してなる蓄積電荷を水平転送レジスタ4より出力するよ
うに、垂直転送レジスタ3A及び3Bで蓄積電荷を転送
する。
The image pickup device 22 ends the high-sensitivity and low-sensitivity imaging in this manner, and holds the interlaced imaging result in the corresponding vertical transfer registers 3A and 3B. At the start time, the accumulated charges are transferred by the vertical transfer registers 3A and 3B so that the accumulated charges obtained by time-division multiplexing of these imaging results in pixel units are output from the horizontal transfer register 4.

【0054】すなわち図5との対比により図6に示すよ
うに、高感度の撮像結果をインターレース方式により時
点tl−3で垂直転送レジスタ3Aに保持すると、撮像
素子12は、続いて残る垂直転送レジスタ3Bに蓄積電
荷の転送を開始する時点ts−1までの間で、電荷蓄積
部13におけるレジスタの段数分、蓄積電荷を水平転送
レジスタ4に向けて転送する(図1(A)及び
(B))。これにより撮像素子12は、低感度の撮像結
果をフォトダイオード2より転送する時点では、水平転
送レジスタ4より高感度の撮像結果を出力できるよう
に、蓄積電荷を転送する。
That is, as shown in FIG. 6 in comparison with FIG. 5, when the high-sensitivity image pickup result is held in the vertical transfer register 3A at the time tl-3 by the interlace method, the image pickup device 12 causes the remaining vertical transfer register 3 Until the time point ts-1 at which the transfer of the stored charge is started to 3B, the stored charges are transferred toward the horizontal transfer register 4 by the number of registers in the charge storage unit 13 (FIGS. 1A and 1B). ). Thus, at the time when the low-sensitivity imaging result is transferred from the photodiode 2, the imaging element 12 transfers the accumulated charge so that the horizontal transfer register 4 can output the high-sensitivity imaging result.

【0055】低感度の撮像結果については、垂直転送レ
ジスタ3Bに転送すると、高速転送により高感度の撮像
結果と対応するように、水平転送レジスタ4に向けて蓄
積電荷を転送し、続く映像期間の開始の時点ts−5の
直前の時点ts−4では、この低感度による蓄積電荷の
転送を完了する。
When the low-sensitivity imaging result is transferred to the vertical transfer register 3B, the accumulated charge is transferred to the horizontal transfer register 4 so as to correspond to the high-sensitivity imaging result by high-speed transfer. At the time ts-4 immediately before the start time ts-5, the transfer of the accumulated charge due to the low sensitivity is completed.

【0056】さらに撮像素子22は、続く映像期間が開
始すると、矢印により示すように、垂直転送レジスタ3
A及び3Bにおける蓄積電荷の転送と、水平転送レジス
タ4における蓄積電荷の転送とにより、順次、高感度の
撮像結果と低感度の撮像結果とを画素単位で時分割多重
化してなるように、蓄積電荷を転送して出力する(図5
(C))。
Further, when the following video period starts, the image pickup device 22 moves the vertical transfer register 3 as indicated by the arrow.
The transfer of the stored charge in A and 3B and the transfer of the stored charge in the horizontal transfer register 4 sequentially accumulate the high-sensitivity imaging result and the low-sensitivity imaging result in a time-division multiplexing manner in pixel units. Transfer and output charge (Fig. 5
(C)).

【0057】図6の構成のように垂直転送レジスタ単位
で高感度及び低感度の撮像結果を処理するようにして
も、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。
The same effects as in the first embodiment can be obtained by processing high-sensitivity and low-sensitivity imaging results in units of vertical transfer registers as in the configuration of FIG.

【0058】(4)他の実施の形態 なお上述の第3の実施の形態においては、高感度の撮像
結果だけでなく、低感度の撮像結果側についても電荷蓄
積部を配置する場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、要は、垂直ブランキング期間の開始時点より早
い時点で高感度による撮像と低感度による撮像とを切り
換えた分、電荷蓄積部で蓄積電荷を受け持つようにして
撮像結果を連続して出力できるようにすることにより、
必要に応じて低感度による撮像結果側については、電荷
蓄積部を省略するようにしてもよい。
(4) Other Embodiments In the above-described third embodiment, a case has been described in which the charge storage section is arranged not only on the high-sensitivity imaging result but also on the low-sensitivity imaging result side. However, the present invention is not limited to this, and the point is that the charge storage unit takes charge of the accumulated charge by switching between high-sensitivity imaging and low-sensitivity imaging at a time earlier than the start of the vertical blanking period. By enabling continuous output of imaging results,
If necessary, the charge storage unit may be omitted on the imaging result side with low sensitivity.

【0059】また上述の第2の実施の形態においては、
垂直転送レジスタを構成するレジスタ単位で高感度、中
感度、低感度の撮像結果を処理する場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、図6との対比により図7に
示すように、垂直転送レジスタ単位で高感度、中感度、
低感度の撮像結果を処理するようにしてもよい。すなわ
ちこの場合、垂直転送レジスタを順次循環的に高感度、
中感度、低感度による撮像に割り当て、各撮像が終了す
ると、上述したと同様にして、対応する垂直転送レジス
タ3A、3B、3Cに蓄積電荷を転送してインターレー
ス方式による撮像結果をそれぞれ対応する垂直転送レジ
スタ3A、3B、3Cに保持する。さらに高感度の撮像
を垂直ブランキング期間V.BLKの開始時点より早い
時点で終了した分、電荷蓄積部13の段数により連続し
た出力を保証する。
In the second embodiment described above,
Although the case where high-, medium-, and low-sensitivity imaging results are processed in units of registers constituting the vertical transfer register has been described, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. High sensitivity, medium sensitivity,
You may make it process the imaging result of low sensitivity. That is, in this case, the vertical transfer registers are sequentially circulated with high sensitivity,
Allocated to the medium-sensitivity and low-sensitivity imaging, and when each imaging is completed, in the same manner as described above, the accumulated charges are transferred to the corresponding vertical transfer registers 3A, 3B, and 3C, and the imaging results by the interlace method are respectively assigned to the corresponding vertical transfer registers. It is held in the transfer registers 3A, 3B, 3C. The imaging with higher sensitivity is performed in the vertical blanking period V. A continuous output is guaranteed by the number of stages of the charge storage unit 13 for the end at a point earlier than the start point of the BLK.

【0060】また上述の実施の形態においては、高感度
及び低感度の露光時間比を1:5に設定する場合につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、必要に応じて種々
の比率に設定することができ、また必要に応じて比率を
可変する場合にも広く適用することができる。
In the above-described embodiment, the case where the exposure time ratio of the high sensitivity and the low sensitivity is set to 1: 5 has been described. However, the present invention is not limited to this, and various ratios may be used as necessary. It can be set, and can be widely applied to changing the ratio as needed.

【0061】また上述の実施の形態においては、インタ
ーレース方式による撮像結果を出力する場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、ノンインターレース方
式による撮像結果を出力する場合にも広く適用すること
ができる。
In the above-described embodiment, the case where the image pickup result by the interlace method is output has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be widely applied to the case where the image pickup result by the non-interlace method is output. Can be.

【0062】また上述の実施の形態においては、連続す
る撮像結果を処理する場合について述べたが、本発明は
これに限らず、例えばビデオカメラ等の連続する撮像結
果を処理する信号処理回路を流用して電子スチルカメラ
を構成する場合等にも広く適用することができる。
In the above-described embodiment, the case of processing continuous imaging results has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a signal processing circuit for processing continuous imaging results of a video camera or the like may be used. Thus, the present invention can be widely applied to a case where an electronic still camera is configured.

【0063】[0063]

【発明の効果】上述のように本発明によれば、第1の転
送レジスタである例えば垂直転送レジスタと第2の転送
レジスタである水平転送レジスタとの間に、長時間の露
光時間と短時間の露光時間との比に応じた期間の間、転
送電荷を一次保持する電荷蓄積部を配置することによ
り、映像期間内で高感度の撮像と低感度の撮像とを切り
換えても、高感度及び低感度の撮像結果を繰り返し出力
することができ、これにより中輝度レベルにおけるS/
N比の劣化を有効に回避することができる。
As described above, according to the present invention, a long exposure time and a short exposure time are provided between a first transfer register, for example, a vertical transfer register and a second transfer register, a horizontal transfer register. By arranging the charge accumulation unit that temporarily holds the transfer charge during the period according to the ratio of the exposure time to the high sensitivity and high sensitivity even when switching between high sensitivity imaging and low sensitivity imaging within the video period. It is possible to repeatedly output a low-sensitivity imaging result.
Deterioration of the N ratio can be effectively avoided.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る撮像素子の動
作の説明に供する略線図である。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the operation of an image sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の撮像素子を使用した撮像装置を示すブロ
ック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an imaging apparatus using the imaging device of FIG. 1;

【図3】図2の撮像装置の動作の説明に供する略線図で
ある。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the operation of the imaging apparatus of FIG. 2;

【図4】本発明の第2の実施の形態に係る撮像素子の動
作の説明に供する略線図である。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the operation of an image sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施の形態に係る撮像素子の動
作の説明に供する略線図である。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the operation of an image sensor according to a third embodiment of the present invention.

【図6】図6の撮像素子における蓄積電荷の転送を示す
略線図である。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating transfer of accumulated charges in the image sensor of FIG. 6;

【図7】本発明の第4の実施の形態の係る撮像素子の動
作の説明に供する略線図である。
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the operation of an image sensor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】従来の撮像素子の駆動の説明に供する略線図で
ある。
FIG. 8 is a schematic diagram used to explain driving of a conventional image sensor.

【図9】高感度の撮像結果と低感度の撮像結果との合成
の説明に供する略線図である。
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a combination of a high-sensitivity imaging result and a low-sensitivity imaging result.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、12、22……撮像素子、2……フォトダイオー
ド、3、3A、3B……垂直転送レジスタ、4……水平
転送レジスタ、11……撮像装置、13……電荷蓄積部
1, 12, 22... Imaging element, 2... Photodiode, 3, 3A, 3B... Vertical transfer register, 4... Horizontal transfer register, 11.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】長時間の露光時間による撮像結果と短時間
の露光時間による撮像結果とを時分割多重化して繰り返
し出力する撮像素子において、 マトリックス状に配置された光電変換部と、 列方向又は行方向に延長するように、前記光電変換部の
間に配置され、対応する前記光電変換部に蓄積された蓄
積電荷を順次転送する第1の転送レジスタと、 前記第1の転送レジスタにより転送される前記蓄積電荷
を前記第1の転送レジスタによる転送方向とは直交する
方向に転送する第2の転送レジスタとを備え、 少なくとも長時間の露光時間による撮像結果を転送する
前記第1の転送レジスタと前記第2の転送レジスタとの
間に、長時間の露光時間と短時間の露光時間との比に応
じた期間の間、前記蓄積電荷を一次保持する電荷蓄積部
を配置したことを特徴とする撮像素子。
An image pickup device that time-divisionally multiplexes an image pickup result obtained by a long exposure time and an image pickup result obtained by a short exposure time and repeatedly outputs the same, comprising: a photoelectric conversion unit arranged in a matrix; A first transfer register disposed between the photoelectric conversion units so as to extend in the row direction and sequentially transferring accumulated charges accumulated in the corresponding photoelectric conversion units; and a first transfer register transferred by the first transfer register. A second transfer register for transferring the accumulated charge in a direction orthogonal to a transfer direction of the first transfer register, wherein the first transfer register transfers at least an imaging result based on a long exposure time; A charge accumulation unit for temporarily storing the accumulated charge is provided between the second transfer register and a period corresponding to a ratio between a long exposure time and a short exposure time. An imaging device characterized by the above.
【請求項2】撮像素子を駆動して長時間の露光時間によ
る撮像結果と短時間の露光時間による撮像結果とを取得
する撮像装置において、 前記撮像素子は、 前記長時間の露光時間による撮像結果と前記短時間の露
光時間による撮像結果とを時分割多重化して繰り返し出
力し、 マトリックス状に配置された光電変換部と、 列方向又は行方向に延長するように、前記光電変換部の
間に配置され、対応する前記光電変換部に蓄積された蓄
積電荷を順次転送する第1の転送レジスタと、 前記第1の転送レジスタにより転送される前記蓄積電荷
を前記第1の転送レジスタによる転送方向とは直交する
方向に転送する第2の転送レジスタとを備え、 少なくとも長時間の露光時間による撮像結果を転送する
前記第1の転送レジスタと前記第2の転送レジスタとの
間に、長時間の露光時間と短時間の露光時間との比に応
じた期間の間、前記蓄積電荷を一次保持する電荷蓄積部
が配置されたことを特徴とする撮像装置。
2. An imaging apparatus for driving an imaging device to acquire an imaging result based on a long exposure time and an imaging result based on a short exposure time, wherein the imaging device includes an imaging result based on the long exposure time. And the imaging result by the short exposure time are time-division multiplexed and repeatedly output, and between the photoelectric conversion units arranged in a matrix and the photoelectric conversion units so as to extend in a column direction or a row direction. A first transfer register arranged and sequentially transferring accumulated charges accumulated in the corresponding photoelectric conversion unit; and a transfer direction of the accumulated charges transferred by the first transfer register by the first transfer register. Comprises a second transfer register for transferring in a direction orthogonal to the first transfer register, wherein the first transfer register and the second transfer register for transferring at least an imaging result based on a long exposure time. Imaging device comprising, during a period corresponding to the ratio of the long-time exposure time and short exposure time, that the charge storage portion for temporarily holding the accumulated charge is disposed between.
【請求項3】少なくとも前記長時間の露光時間による蓄
積電荷を前記第1の転送レジスタに転送する時点では、
前記第1の転送レジスタにおける蓄積電荷の転送を完了
しているように、前記電荷蓄積部を介して、前記第2の
転送レジスタに前記第1の転送レジスタより前記蓄積電
荷を転送することを特徴とする請求項2に記載の撮像装
置。
3. The method according to claim 2, wherein at least a point of time when the accumulated charge due to the long exposure time is transferred to the first transfer register.
The stored charge is transferred from the first transfer register to the second transfer register via the charge storage unit so that the transfer of the stored charge in the first transfer register is completed. The imaging device according to claim 2, wherein:
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