JP2002094880A - 撮像素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】被写体からの撮像光を受光して光電変換された
電荷を蓄積する受光素子を備えた撮像素子において、被
写体の低輝度部分、中間輝度部分、および高輝度部分の
いずれに対してでもコントラストのある画像を得ること
を目的とする。 【解決手段】受光素子の有効範囲をＮ（Ｎは２≦Ｎなる
整数）分割し、分割エリア毎の輝度に応じて受光素子へ
の露光時間の制御をするようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被写体からの撮像
光を受光して光電変換された電荷を蓄積する撮像素子に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来技術における撮像素子では、被写体
の１画面の画像を得る時の露光時間の制御は１または２
回行われ、画面エリアを分割した分割エリア単位では行
っていない。

【０００３】この従来技術について、インターライン型
ＣＣＤ撮像素子とワイドダイナミックレンジ型ＣＣＤ撮
像素子の場合で説明する。

【０００４】最初に、１画面の画像を得る時の露光時間
の制御が１回行われるインターライン型ＣＣＤ撮像素子
の例で説明する。

【０００５】図３は、従来技術の撮像素子の一例とし
て、インターライン型ＣＣＤの模式図を示している。

【０００６】受光素子Ａ１１、…、Ａｎｎに所要の時間
に蓄積された電荷は、読み出しパルスにより垂直転送路
Ｂ１、…、Ｂｎに転送される。垂直転送路Ｂ１、…、Ｂ
ｎの電荷は、垂直ドライブパルスにより水平周期で水平
転送路Ｃに転送される。水平転送路Ｃの電荷は、水平ド
ライブパルスでクロック周期で転送される。

【０００７】受光素子Ａ１１、…、Ａｎｎに蓄積される
電荷は、シャッタ−パルスにより制御される。シャッタ
ーパルスにより、受光素子Ａ１１、…、Ａｎｎの全てが
動作する。

【０００８】図４は、シャッターパルスによる受光素子
Ａ１１、…、Ａｎｎに蓄積される電荷の変化を示してい
る。シャッターパルスが時間Ｔｕで供給されると、それ
以前の時間ｔｅから時間Ｔｕまでに蓄積されていた電荷
は掃き捨てられ、新たに時間経過と共に電荷が蓄積され
る。

【０００９】次に、もう一つの従来技術の例として、１
画面の画像を得る時の露光時間の制御が２回行われる、
図５のワイドダイナミックレンジ型ＣＣＤ撮像素子の模
式図で説明する。

【００１０】受光素子Ｄ１１、…、Ｄｎｎに所要の時間
に蓄積された電荷は、読み出しパルスにより垂直転送路
Ｅ１、…、ＥｎおよびＦ１、…、Ｆｎに転送される。

【００１１】図６に、シャッターパルスにより受光素子
Ｄ１１、…、Ｄｎｎに蓄積される電荷の変化を示す。ワ
イドダイナミックレンジ型ＣＣＤ撮像素子では、シャッ
ターパルスが供給される時間Ｔｖ以前の電荷は掃き捨て
られず、垂直転送路Ｅ１、…、Ｅｎに読み出しパルスに
より転送され、シャッターパルスの供給後に蓄積された
電荷は垂直転送路Ｆ１、…、Ｆｎに転送される。

【００１２】垂直転送路Ｅ１、…、ＥｎおよびＦ１、
…、Ｆｎの電荷は、垂直ドライブパルスにより、水平周
期で水平転送路Ｈに交互に転送される。

【００１３】水平転送路Ｈの電荷は水平ドライブパルス
でクロック周期で転送される。シャッターパルスによ
り、受光素子Ｄ１１、…、Ｄｎｎの全てが動作する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】被写体の撮像する状況
により、１画面のエリア内で撮像光の輝度変化が大きい
場合が多々ある。

【００１５】従来技術では、このような被写体の撮像状
況下においては、１画面の画像を得る時の露光時間の制
御が１または２回で、なおかつ画面全体を同一の露光時
間で撮像すると、以下のような問題点がある。

【００１６】被写体の１画面の画像を得る時の露光時間
の制御が１回のインターライン型ＣＣＤ撮像素子で撮像
する場合では、画面全体の輝度平均値で露光時間を制御
すると、高輝度部分および低輝度部分の画像はコントラ
ストのない画像となる。また、高輝度部分で露光時間を
制御すると、中間輝度及び低輝度部分の画像はコントラ
ストのない画像となる。

【００１７】他方、被写体の１画面の画像を得る時の露
光時間の制御が２回のワイドダイナミックレンジ型ＣＣ
Ｄ撮像素子で撮像する場合では、露光時間の長い画像と
短い画像を組み合わせることで、高いコンタラスト比の
画像が得られる。しかし、低輝度、中間輝度、高輝度の
部分の内低輝度部分および高輝度部分を重視すると、中
間輝度部分のコントラストは低輝度部分および高輝度部
分に比べ劣化する。逆に、中間輝度部分を重要視する
と、低輝度部分のコントラストが劣化するため、全画面
にわたりコントラストのある画像を得ることが難しくな
る。

【００１８】また、二つの画像を組み合わせるため、撮
像素子の水平転送路からの電荷の読み出し速度は後段回
路の映像出力の２倍にする必要がある。したがって、撮
像素子の出力を処理する回路は、１画面の画像を得る時
の露光時間の制御が１回のインターライン型ＣＣＤ撮像
素子の場合と比べて、周波数帯域が２倍の部品を選択す
る必要があり、映像信号処理も複雑となる。

【００１９】本発明は、低輝度部分、中間輝度部分、お
よび高輝度部分全てに対してコントラストのある画像
を、後段の信号処理で簡単に得ることを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、被写体からの撮像光を受光して光電変換された電荷
を蓄積する光素子を備えた撮像素子で、受光素子の有効
範囲をＮ（Ｎは２≦Ｎなる整数）分割し、分割エリア毎
に受光素子への露光時間の制御をするようにしたもので
ある。

【００２１】露光時間の制御は、各分割エリアの輝度平
均値や輝度の変化量に応じて行う。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態の一例を
図１を用いて説明する。

【００２３】図１は、インターライン型ＣＣＤ撮像素子
への応用を示している。同図の垂直転送路Ｂ１、…、Ｂ
ｎおよび水平転送路Ｃの動作は、図３で示した従来技術
のインターライン型ＣＣＤ撮像素子の場合と同じであ
る。

【００２４】同図の受光素子Ｇ１１、…、Ｇｎｎを分割
エリアＧ１、…、Ｇ９に９分割し、各分割エリアに属す
る受光素子の露光時間ををシャッターパルスＳ１、…、
Ｓ９により制御する。

【００２５】分割エリアＧ１，…、Ｇ９の露光時間の制
御の例を図２に示す。同図においては、各分割エリアの
輝度平均値または輝度の変化量に応じて高輝度分、中輝
度部分、あるいは低輝度部分のいずれかに判断されたな
らば次のような露光時間の制御を行う。

【００２６】たとえば、分割エリアＧ１、Ｇ２の撮像光
が高輝度の場合、露光時間が１／２０００秒になるよう
に時間ＴｈでシャッターパルスＳ１、Ｓ２を供給し、分
割エリアＧ３、…、Ｇ７の撮像光が中輝度の場合、露光
時間が１／１００秒となるように時間Ｔｍでシャッター
パルスＳ３、…、Ｓ７を供給し、分割エリアＧ８とＧ９
の撮像光が低輝度の場合、露光時間が１／６０秒となる
ようにシャッターパルスＳ８、Ｓ９は供給しないように
して、被写体からの撮像光の輝度に応じて各分割エリア
の露光時間を制御している。

【００２７】ＦＩＴ型ＣＣＤ撮像素子あるいはＣＭＯＳ
型撮像素子でも、同様に受光素子の有効範囲をＮ分割し
た分割エリア毎に受光素子への露光時間の制御が可能で
ある。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、従来の映像処理回路に
少ない追加と変更を施すことで、被写体の低輝度部分、
中間輝度部分、および高輝度部分のいずれに対してでも
コントラストのある画像を簡単に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のインターライン型ＣＣＤ撮像素子の
一例を示す模式図

【図２】 本発明における分割エリア毎の露光時間の制
御の例を示す図

【図３】 従来技術のインターライン型ＣＣＤ撮像素子
の模式図

【図４】 従来技術のインターライン型ＣＣＤ撮像素子
の露光時間の制御の例を示す図

【図５】 ワイドダイナミックレンジ型ＣＣＤ撮像素子
の模式図

【図６】 ワイドダイナミックレンジ型ＣＣＤ撮像素子
の露光時間の例をを示す図

【符号の説明】

Ａ１１、…、Ａｎｎ：受光素子、Ｂ１、…、Ｂｎ：垂直
転送路、Ｃ：水平転送路、Ｄ１１、…、Ｄｎｎ：受光素
子、Ｅ１、…、Ｅｎ：垂直転送路、Ｆ１、…、Ｆｎ：垂
直転送路、Ｇ１、…、Ｇ９：分割エリア、Ｇ１１、…、
Ｇｎｎ：受光素子、Ｈ：水平転送路、Ｓ１、…、Ｓ９：
シャッターパルス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写体からの撮像光を受光して光電変換さ
   れた電荷を蓄積する受光素子から成る撮像素子におい
   て、 該受光素子の有効範囲をＮ（Ｎは２≦Ｎなる整数）分割
   した分割エリア毎に該受光素子への露光時間の制御を行
   うシャッターパルスを供給するようにしたことを特徴と
   する撮像素子。
2. 【請求項２】請求項１記載の発明において、 前記分割エリア毎の輝度に応じて前記露光時間を制御す
   るようにしたことを特徴とする撮像素子。