JP2003153286A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JP2003153286A JP2003153286A JP2001343485A JP2001343485A JP2003153286A JP 2003153286 A JP2003153286 A JP 2003153286A JP 2001343485 A JP2001343485 A JP 2001343485A JP 2001343485 A JP2001343485 A JP 2001343485A JP 2003153286 A JP2003153286 A JP 2003153286A
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 撮像素子から映像信号処理回路までの信号処
理回路の特性を調整するための基準信号レベルを得るこ
とができる固体撮像装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 ＣＣＤ撮像素子と、そのＣＣＤ撮像素子
に光学像を結ぶレンズとの間に、光源の明るさを調整す
るための白色の光源である参照光源を設けた固体撮像装
置において、白色の基準信号レベルを生成するために、
前記参照光源から得られた光電荷信号を前記ＣＣＤ撮像
素子内で加算積分して蓄積する加算積分手段を有するこ
とにより上記課題を解決する。
理回路の特性を調整するための基準信号レベルを得るこ
とができる固体撮像装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 ＣＣＤ撮像素子と、そのＣＣＤ撮像素子
に光学像を結ぶレンズとの間に、光源の明るさを調整す
るための白色の光源である参照光源を設けた固体撮像装
置において、白色の基準信号レベルを生成するために、
前記参照光源から得られた光電荷信号を前記ＣＣＤ撮像
素子内で加算積分して蓄積する加算積分手段を有するこ
とにより上記課題を解決する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置に関
するものであり、特に、撮像素子から映像信号処理回路
までの信号処理回路の特性を調整するための基準信号レ
ベルを得ることができる固体撮像装置に関する。
するものであり、特に、撮像素子から映像信号処理回路
までの信号処理回路の特性を調整するための基準信号レ
ベルを得ることができる固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＣＣＤ（Charge Coupled Devic
e）撮像素子から得られる映像信号の黒レベルを調整す
る方法として、撮像素子の受光面の一部を遮光して、光
学的黒（オプティカルブラック）と呼ばれる黒レベルの
基準を出力する部分を設け、ＣＣＤ撮像素子の後段の信
号処理回路において、映像信号における黒レベルをその
基準黒レベル信号にフレーム毎、又は水平ライン毎に自
動的に調整するオートブラック回路が用いられている。
e）撮像素子から得られる映像信号の黒レベルを調整す
る方法として、撮像素子の受光面の一部を遮光して、光
学的黒（オプティカルブラック）と呼ばれる黒レベルの
基準を出力する部分を設け、ＣＣＤ撮像素子の後段の信
号処理回路において、映像信号における黒レベルをその
基準黒レベル信号にフレーム毎、又は水平ライン毎に自
動的に調整するオートブラック回路が用いられている。
【０００３】また、ＣＣＤ撮像素子から得られる映像信
号の白レベルを調整する方法に関しては、撮影開始時に
撮影条件下で基準となる白色紙を撮影することにより、
その映像信号レベルが白色になるよう各色チャンネルの
ゲインを調整するオートホワイト回路が用いられてい
る。なお、ゲインとは増幅器の振幅利得であり、入力に
対する出力の割合である。
号の白レベルを調整する方法に関しては、撮影開始時に
撮影条件下で基準となる白色紙を撮影することにより、
その映像信号レベルが白色になるよう各色チャンネルの
ゲインを調整するオートホワイト回路が用いられてい
る。なお、ゲインとは増幅器の振幅利得であり、入力に
対する出力の割合である。
【０００４】しかしながら、前述したような白レベルの
調整方法では、撮影開始時には白色レベルを調整するこ
とができるが、オートブラック回路のように映像を撮影
中の回路特性の変動には対応することができない。
調整方法では、撮影開始時には白色レベルを調整するこ
とができるが、オートブラック回路のように映像を撮影
中の回路特性の変動には対応することができない。
【０００５】そこで、映像信号回路のゲインを、映像を
撮影中に調整することができる方法として、白色参照光
を用いる方法が考案されている（特願２００１−１８９
９１５）。
撮影中に調整することができる方法として、白色参照光
を用いる方法が考案されている（特願２００１−１８９
９１５）。
【０００６】この方法は、機械式シャッターを持つ撮像
装置において、撮像素子が遮光されているブランキング
期間に基準となる白色光を点灯させ、その光が光電変換
された映像信号レベルに基づいて信号処理回路のゲイン
を調整するものである。
装置において、撮像素子が遮光されているブランキング
期間に基準となる白色光を点灯させ、その光が光電変換
された映像信号レベルに基づいて信号処理回路のゲイン
を調整するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
白色参照光を用いる方法では、撮像素子が映像の光学像
を光電変換している有効映像期間に対して、機械式シャ
ッターにより撮像素子が遮光されているブランキング期
間は１０％程度であるため、光学像と同程度の基準信号
レベルを得ようとすると、参照光のレベルを入射光に対
して１０倍、又はそれ以上の明るさが必要となってしま
う。
白色参照光を用いる方法では、撮像素子が映像の光学像
を光電変換している有効映像期間に対して、機械式シャ
ッターにより撮像素子が遮光されているブランキング期
間は１０％程度であるため、光学像と同程度の基準信号
レベルを得ようとすると、参照光のレベルを入射光に対
して１０倍、又はそれ以上の明るさが必要となってしま
う。
【０００８】また、実際には、ブランキング期間に参照
光の発光、信号電荷の転送、及び、余分な信号電荷の除
去等の処理が必要となる。そのため、参照光の発光期間
はブランキング期間よりも更に短くなるため、参照光は
入射光に対して１００倍程度の強い光源が必要となり小
型で簡単に実現するのは困難となる。
光の発光、信号電荷の転送、及び、余分な信号電荷の除
去等の処理が必要となる。そのため、参照光の発光期間
はブランキング期間よりも更に短くなるため、参照光は
入射光に対して１００倍程度の強い光源が必要となり小
型で簡単に実現するのは困難となる。
【０００９】また、上述の参照光を用いる方法では、撮
像素子内のアンプも含めた映像信号回路のゲインのみし
か、調整することができず、増幅回路の直線性等の重要
な特性について補正することができる基準信号を得るこ
とはできない。
像素子内のアンプも含めた映像信号回路のゲインのみし
か、調整することができず、増幅回路の直線性等の重要
な特性について補正することができる基準信号を得るこ
とはできない。
【００１０】本発明は上述した点に鑑みなされたもの
で、撮像素子から映像信号処理回路までの信号処理回路
の特性を調整するための基準信号レベルを得ることがで
きる固体撮像装置を提供することを目的とする。
で、撮像素子から映像信号処理回路までの信号処理回路
の特性を調整するための基準信号レベルを得ることがで
きる固体撮像装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するた
めの手段を採用している。
に、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するた
めの手段を採用している。
【００１２】請求項１に記載された発明は、ＣＣＤ撮像
素子と、そのＣＣＤ撮像素子に光学像を結ぶレンズとの
間に、光源の明るさを調整するための白色の光源である
参照光源を設けた固体撮像装置において、白色の基準信
号レベルを生成するために、前記参照光源から得られた
光電荷信号を前記ＣＣＤ撮像素子内で加算積分して蓄積
する加算積分手段を有することを特徴とする。
素子と、そのＣＣＤ撮像素子に光学像を結ぶレンズとの
間に、光源の明るさを調整するための白色の光源である
参照光源を設けた固体撮像装置において、白色の基準信
号レベルを生成するために、前記参照光源から得られた
光電荷信号を前記ＣＣＤ撮像素子内で加算積分して蓄積
する加算積分手段を有することを特徴とする。
【００１３】請求項１記載の発明によれば、参照光源と
して必要な光量を少なくさせることができ、また、固体
撮像装置を小型化させることができる。
して必要な光量を少なくさせることができ、また、固体
撮像装置を小型化させることができる。
【００１４】請求項２に記載された発明は、前記固体撮
像装置は、前記加算積分手段の加算積分の回数を制御す
る加算積分回数制御部を有することを特徴とする。
像装置は、前記加算積分手段の加算積分の回数を制御す
る加算積分回数制御部を有することを特徴とする。
【００１５】請求項２記載の発明によれば、前記加算積
分の回数を制御することにより、映像を撮影中の回路特
性の変動においても、常時最適な白色基準信号レベルを
生成することができる。
分の回数を制御することにより、映像を撮影中の回路特
性の変動においても、常時最適な白色基準信号レベルを
生成することができる。
【００１６】請求項３に記載された発明は、前記固体撮
像装置は、撮像素子のアナログ信号処理回路と、前記ア
ナログ信号処理回路の非直線性を補正するためのルック
アップテーブルを生成する生成部とを有し、前記ルック
アップテーブルは、前記加算積分回数制御部により制御
される前記アナログ信号処理回路の入力信号レベルと出
力信号レベルとに基づいて生成することを特徴とする。
像装置は、撮像素子のアナログ信号処理回路と、前記ア
ナログ信号処理回路の非直線性を補正するためのルック
アップテーブルを生成する生成部とを有し、前記ルック
アップテーブルは、前記加算積分回数制御部により制御
される前記アナログ信号処理回路の入力信号レベルと出
力信号レベルとに基づいて生成することを特徴とする。
【００１７】請求項３記載の発明によれば、前記固体撮
像装置は、前記ルックアップテーブルを用いてＣＣＤ撮
像素子、アンプ、ＡＤコンバータ等のアナログ素子の非
直線性を補正することができる。
像装置は、前記ルックアップテーブルを用いてＣＣＤ撮
像素子、アンプ、ＡＤコンバータ等のアナログ素子の非
直線性を補正することができる。
【００１８】請求項４に記載された発明は、光学像を受
光して電気信号に変換する受光領域部と、前記受光領域
部により電気信号に変換された信号を蓄積する蓄積部と
を有し、前記受光領域部は、前記受光領域部内のＣＣＤ
電荷転送路により前記光電荷信号を前記蓄積部に転送す
るよう動作し、前記蓄積部内のＣＣＤ電荷転送路は、前
記受光領域部から電荷が流入するように各電極をバイア
スした状態で停止させておくことにより、前記受光領域
部で受光した光電荷信号を、前記受光領域部と前記蓄積
部の境目の前記蓄積部の第一ラインに加算積分すること
を特徴とする。
光して電気信号に変換する受光領域部と、前記受光領域
部により電気信号に変換された信号を蓄積する蓄積部と
を有し、前記受光領域部は、前記受光領域部内のＣＣＤ
電荷転送路により前記光電荷信号を前記蓄積部に転送す
るよう動作し、前記蓄積部内のＣＣＤ電荷転送路は、前
記受光領域部から電荷が流入するように各電極をバイア
スした状態で停止させておくことにより、前記受光領域
部で受光した光電荷信号を、前記受光領域部と前記蓄積
部の境目の前記蓄積部の第一ラインに加算積分すること
を特徴とする。
【００１９】請求項４記載の発明によれば、前記固体撮
像装置は、前記ＣＣＤ電荷転送路の転送段数により基準
信号レベルを制御することができる。
像装置は、前記ＣＣＤ電荷転送路の転送段数により基準
信号レベルを制御することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明は白色光を用いた基準信号
発生回路を備えた撮像装置において、撮像素子内で基準
信号電荷を加算積分することにより、基準白色光の発光
時間が短い場合にもＳＮ比（信号対雑音比）のよい基準
信号レベルを得ることができ、また、加算積分回数を制
御することにより、所定の基準信号レベルを生成し、前
記基準信号レベルの積分回数と、出力信号レベルとを対
応付けすることで撮像装置における非直線性を補正する
ことができる固体撮像装置を提供することを主眼とす
る。
発生回路を備えた撮像装置において、撮像素子内で基準
信号電荷を加算積分することにより、基準白色光の発光
時間が短い場合にもＳＮ比（信号対雑音比）のよい基準
信号レベルを得ることができ、また、加算積分回数を制
御することにより、所定の基準信号レベルを生成し、前
記基準信号レベルの積分回数と、出力信号レベルとを対
応付けすることで撮像装置における非直線性を補正する
ことができる固体撮像装置を提供することを主眼とす
る。
【００２１】更にいえば、上述した機械式シャッターを
持つ撮像装置において、前記機械式シャッターがＣＣＤ
撮像素子を遮光している期間に基準白色光源を発光さ
せ、その後、ＣＣＤ内部にて参照光によって得られる光
電荷信号を加算し、信号レベルを増加させることにより
光量の小さい参照光源を用いることができるようにした
ことと、光電荷信号の加算回数を制御することにより、
黒レベルから白レベルまでの任意の信号レベル（灰色レ
ベル）の基準信号を出力することができるようにしたこ
とを特徴とするものである。
持つ撮像装置において、前記機械式シャッターがＣＣＤ
撮像素子を遮光している期間に基準白色光源を発光さ
せ、その後、ＣＣＤ内部にて参照光によって得られる光
電荷信号を加算し、信号レベルを増加させることにより
光量の小さい参照光源を用いることができるようにした
ことと、光電荷信号の加算回数を制御することにより、
黒レベルから白レベルまでの任意の信号レベル（灰色レ
ベル）の基準信号を出力することができるようにしたこ
とを特徴とするものである。
【００２２】次に、本発明の実施の形態について、図面
を用いて説明する。
を用いて説明する。
【００２３】＜実施例1＞図１は、本発明における固体
撮像装置の構成例を示す図である。
撮像装置の構成例を示す図である。
【００２４】図１の固体撮像装置１０は、撮影レンズ１
１と、ＣＣＤ撮像素子１２と、機械式シャッター１３
と、基準白色光源１４と、タイミング発生回路１５と、
信号処理回路１６とを備えるように構成されている。
１と、ＣＣＤ撮像素子１２と、機械式シャッター１３
と、基準白色光源１４と、タイミング発生回路１５と、
信号処理回路１６とを備えるように構成されている。
【００２５】撮影レンズ１１は被写体の映像から光学像
を生成し、ＣＣＤ撮像素子１２は前記光学像を光電変換
する。機械式シャッター１３はＣＣＤ撮像素子１２に入
力される前記光学像を一定期間毎に遮光する。基準白色
光源１４は機械式シャッター１３と、ＣＣＤ撮像素子１
２との間の光学像を遮断しない位置に設置されている。
また、タイミング回路１５は、ＣＣＤ撮像素子１２、機
械式シャッター１３、基準白色光源１４の動作を制御す
る信号を生成し、夫々に同期信号を送る。これにより、
基準白色光源１４は機械式シャッター１３の遮光期間中
に点灯させることができる。また、信号処理回路１６は
ＣＣＤ撮像素子１２からの出力信号を処理する。
を生成し、ＣＣＤ撮像素子１２は前記光学像を光電変換
する。機械式シャッター１３はＣＣＤ撮像素子１２に入
力される前記光学像を一定期間毎に遮光する。基準白色
光源１４は機械式シャッター１３と、ＣＣＤ撮像素子１
２との間の光学像を遮断しない位置に設置されている。
また、タイミング回路１５は、ＣＣＤ撮像素子１２、機
械式シャッター１３、基準白色光源１４の動作を制御す
る信号を生成し、夫々に同期信号を送る。これにより、
基準白色光源１４は機械式シャッター１３の遮光期間中
に点灯させることができる。また、信号処理回路１６は
ＣＣＤ撮像素子１２からの出力信号を処理する。
【００２６】次に、本発明で利用する撮像素子の構成例
を図を用いて説明する。
を図を用いて説明する。
【００２７】図２は、本発明におけるＣＣＤ撮像素子の
構成例の図である。
構成例の図である。
【００２８】図２のＣＣＤ撮像素子１２は、受光領域２
１と、蓄積部２２と、水平電荷転送ＣＣＤ２３と、出力
アンプ２４とを備えるように構成されている。
１と、蓄積部２２と、水平電荷転送ＣＣＤ２３と、出力
アンプ２４とを備えるように構成されている。
【００２９】受光領域２１は撮影レンズ１１からの光学
像を受光し、電気信号に変換する。蓄積部２２は受光領
域２１で電気信号に変換された信号を一時的に蓄積す
る。また、水平電荷転送ＣＣＤ２３は配列されたＣＣＤ
の各蓄積部２２に蓄えられた信号を１ラインずつ読み出
し、出力アンプ２４で電荷信号を増幅し信号出力端子か
ら出力する。
像を受光し、電気信号に変換する。蓄積部２２は受光領
域２１で電気信号に変換された信号を一時的に蓄積す
る。また、水平電荷転送ＣＣＤ２３は配列されたＣＣＤ
の各蓄積部２２に蓄えられた信号を１ラインずつ読み出
し、出力アンプ２４で電荷信号を増幅し信号出力端子か
ら出力する。
【００３０】ここで、本発明で利用するパルス端子とし
て、受光領域２１の垂直電荷転送ＣＣＤに加える駆動パ
ルス端子（ΦI１〜ΦI４）、及び蓄積部２２の垂直電荷
転送ＣＣＤを駆動するパルス端子（ΦS１〜ΦS４）があ
る。
て、受光領域２１の垂直電荷転送ＣＣＤに加える駆動パ
ルス端子（ΦI１〜ΦI４）、及び蓄積部２２の垂直電荷
転送ＣＣＤを駆動するパルス端子（ΦS１〜ΦS４）があ
る。
【００３１】図３に、上述した垂直電荷転送ＣＣＤの駆
動タイミングの一例を示す。
動タイミングの一例を示す。
【００３２】通常、受光領域２１の光電変換信号を撮像
素子の蓄積部２２に転送する場合、図３（ａ）に示すよ
うに受光領域２１の垂直電荷転送ＣＣＤと、蓄積部２２
の垂直電荷転送ＣＣＤとを、同時に４相パルスで駆動さ
せる。
素子の蓄積部２２に転送する場合、図３（ａ）に示すよ
うに受光領域２１の垂直電荷転送ＣＣＤと、蓄積部２２
の垂直電荷転送ＣＣＤとを、同時に４相パルスで駆動さ
せる。
【００３３】一方、白色参照光による光電荷信号を、受
光領域２１に隣接した蓄積部２２の最終ラインである第
ｎラインに加算積分する場合には、図３（ｂ）に示すよ
うに蓄積部２２の垂直電荷転送ＣＣＤに加えるパルス
（ΦS１〜ΦS４）は、一定のＤＣレベルとし、受光領域
２１の垂直電荷転送ＣＣＤ用パルス（ΦI１〜ΦI４）
は、加算積分したい段数分駆動させる。
光領域２１に隣接した蓄積部２２の最終ラインである第
ｎラインに加算積分する場合には、図３（ｂ）に示すよ
うに蓄積部２２の垂直電荷転送ＣＣＤに加えるパルス
（ΦS１〜ΦS４）は、一定のＤＣレベルとし、受光領域
２１の垂直電荷転送ＣＣＤ用パルス（ΦI１〜ΦI４）
は、加算積分したい段数分駆動させる。
【００３４】蓄積部２２の垂直電荷転送ＣＣＤ用パルス
（ΦS１〜ΦS４）は、信号電荷が蓄積部２２の第ｎライ
ンに入りやすいようにし、また、蓄積部２２の各画素の
信号電荷が混じり合わないようにする。例えば、図３で
はΦS１〜ΦS３をＨレベルとしΦS４をＬレベルに固定
している。
（ΦS１〜ΦS４）は、信号電荷が蓄積部２２の第ｎライ
ンに入りやすいようにし、また、蓄積部２２の各画素の
信号電荷が混じり合わないようにする。例えば、図３で
はΦS１〜ΦS３をＨレベルとしΦS４をＬレベルに固定
している。
【００３５】ここで、白色基準信号電荷が蓄積部の第ｎ
ラインに加算積分される様子を図を用いて説明する。
ラインに加算積分される様子を図を用いて説明する。
【００３６】図４は、白色基準信号電荷が蓄積部の第ｎ
ラインに加算積分される一例の図である。
ラインに加算積分される一例の図である。
【００３７】図４では、説明を容易にするために第１ラ
イン（段数１）のみを加算転送した場合を示す。受光領
域２１に存在する基準信号電荷は、蓄積部２２の垂直電
荷転送ＣＣＤのパルス（ΦS１〜ΦS４）を図３（ｂ）の
ように固定し、受光領域２１の垂直電荷転送ＣＣＤ（Φ
I１〜ΦI４）を駆動させることにより、蓄積部２２の方
向に転送され、蓄積部２２の第ｎラインに加算積分され
る（図４（ａ）〜（ｅ））。
イン（段数１）のみを加算転送した場合を示す。受光領
域２１に存在する基準信号電荷は、蓄積部２２の垂直電
荷転送ＣＣＤのパルス（ΦS１〜ΦS４）を図３（ｂ）の
ように固定し、受光領域２１の垂直電荷転送ＣＣＤ（Φ
I１〜ΦI４）を駆動させることにより、蓄積部２２の方
向に転送され、蓄積部２２の第ｎラインに加算積分され
る（図４（ａ）〜（ｅ））。
【００３８】また、このとき蓄積部２２に存在する電荷
は、蓄積部２２に加える垂直電荷転送ＣＣＤ用パルスが
ＤＣレベルに固定されているため、ΦS４が加えられる
電極下が障壁となって、画素毎に電荷信号が分離・蓄積
された状態を維持することができる。
は、蓄積部２２に加える垂直電荷転送ＣＣＤ用パルスが
ＤＣレベルに固定されているため、ΦS４が加えられる
電極下が障壁となって、画素毎に電荷信号が分離・蓄積
された状態を維持することができる。
【００３９】ここで、図５に本発明における各パルスの
駆動タイミングを示す。
駆動タイミングを示す。
【００４０】機械式シャッター１３により遮光された垂
直ブランキング期間５１において、映像有効期間に受光
領域２１で光電変換された映像信号電荷は垂直ブランキ
ング期間５１内に受光領域２１の垂直電荷転送ＣＣＤ
と、蓄積部２２の垂直電荷転送ＣＣＤとが同時に駆動す
る映像信号電荷転送期間中に、蓄積部２２へ転送され
る。
直ブランキング期間５１において、映像有効期間に受光
領域２１で光電変換された映像信号電荷は垂直ブランキ
ング期間５１内に受光領域２１の垂直電荷転送ＣＣＤ
と、蓄積部２２の垂直電荷転送ＣＣＤとが同時に駆動す
る映像信号電荷転送期間中に、蓄積部２２へ転送され
る。
【００４１】次に、基準白色光源１４から基準白色光を
制御パルスΦlｔのタイミングによって、ある所定の期
間（基準白色光発光期間：△ｔ）発光させる。このと
き、受光領域２１の各画素には基準白色光の発光強度Ｗ
と発光時間△ｔに比例した光電荷が生成され蓄積され
る。
制御パルスΦlｔのタイミングによって、ある所定の期
間（基準白色光発光期間：△ｔ）発光させる。このと
き、受光領域２１の各画素には基準白色光の発光強度Ｗ
と発光時間△ｔに比例した光電荷が生成され蓄積され
る。
【００４２】次に、図３で示したように、蓄積部２２の
垂直電荷転送ＣＣＤのバイアスを固定し、受光領域２１
の垂直電荷転送ＣＣＤを、基準電荷信号を加算積分する
間（基準光電荷信号加算積分期間５３）、段数ｎ分駆動
する。上述の方法により、図３、図４を用いて説明した
ように受光領域２１に隣接する蓄積部２２の最後の1ラ
イン分の画素内に、ｎ画素分の基準電荷信号が加算積分
される。
垂直電荷転送ＣＣＤのバイアスを固定し、受光領域２１
の垂直電荷転送ＣＣＤを、基準電荷信号を加算積分する
間（基準光電荷信号加算積分期間５３）、段数ｎ分駆動
する。上述の方法により、図３、図４を用いて説明した
ように受光領域２１に隣接する蓄積部２２の最後の1ラ
イン分の画素内に、ｎ画素分の基準電荷信号が加算積分
される。
【００４３】このときの加算積分電荷量Ｑは、比例定数
Ｋを用いて、以下の式（１）と表せる。
Ｋを用いて、以下の式（１）と表せる。
【００４４】Ｑ＝Ｋｎ×Ｗ×△ｔ ・・・（1）
一般に、動画像を撮影しながら基準信号を得ようとした
場合、発光時間△ｔは非常に短い時間となるため、白色
基準信号の発光強度Ｗを大きくする必要がある。しかし
ながら、本発明を利用することにより白色基準信号の発
光強度Ｗを大きくしなくても、転送段数ｎを増やすこと
によって、所望のレベルの基準信号を得ることができ
る。
場合、発光時間△ｔは非常に短い時間となるため、白色
基準信号の発光強度Ｗを大きくする必要がある。しかし
ながら、本発明を利用することにより白色基準信号の発
光強度Ｗを大きくしなくても、転送段数ｎを増やすこと
によって、所望のレベルの基準信号を得ることができ
る。
【００４５】最後に、電子シャッターパルスΦshtを用
いて電子シャッターを動作させ、受光領域２１に残る基
準白色信号により発生した電荷を除去することにより、
受光領域２１の各画素はリセットされ、次の映像有効期
間には、新たに映像信号を光電変換して蓄積することが
できる。
いて電子シャッターを動作させ、受光領域２１に残る基
準白色信号により発生した電荷を除去することにより、
受光領域２１の各画素はリセットされ、次の映像有効期
間には、新たに映像信号を光電変換して蓄積することが
できる。
【００４６】一方、蓄積部２２に蓄積された映像信号電
荷、及び基準光源電荷は、映像有効期間に１ラインずつ
水平電荷転送ＣＣＤ２３に転送され読み出される。
荷、及び基準光源電荷は、映像有効期間に１ラインずつ
水平電荷転送ＣＣＤ２３に転送され読み出される。
【００４７】基準光源による信号は、蓄積部２２の最終
ラインに加えられるため、図５に示すように素子出力に
おける映像信号の最後に付加されることになる。
ラインに加えられるため、図５に示すように素子出力に
おける映像信号の最後に付加されることになる。
【００４８】＜実施例２＞次に、ＡＤコンバータやアン
プ等のアナログ素子の非直線性を補正するための本発明
の実施例を図を用いて説明する。
プ等のアナログ素子の非直線性を補正するための本発明
の実施例を図を用いて説明する。
【００４９】図６は、本発明における第二の実施例の図
である。
である。
【００５０】図６は、アナログ信号処理回路におけるレ
ベル方向の非直線性を補正するＣＣＤを備えた撮像装置
の一例であり、ＣＣＤ撮像素子１２と、タイミング発生
回路１５と、アンプ２４と、ＡＤコンバータ６１と、ル
ックアップテーブル６２とを備えるように構成されてい
る。
ベル方向の非直線性を補正するＣＣＤを備えた撮像装置
の一例であり、ＣＣＤ撮像素子１２と、タイミング発生
回路１５と、アンプ２４と、ＡＤコンバータ６１と、ル
ックアップテーブル６２とを備えるように構成されてい
る。
【００５１】図６では、ＣＣＤ撮像素子１２は光学像を
光電変換し映像信号を生成する。アンプ２４は出力信号
を増幅する。ＡＤコンバータ６１は入力されたアナログ
映像信号をディジタル化する。ルックアップテーブル６
２には、非直線性を補正するデータが記録されており、
タイミング発生回路１５は、上述した白色参照光による
基準信号の加算積分回数の制御、及び、前記加算積分回
数データをルックアップテーブル回路に伝達する。
光電変換し映像信号を生成する。アンプ２４は出力信号
を増幅する。ＡＤコンバータ６１は入力されたアナログ
映像信号をディジタル化する。ルックアップテーブル６
２には、非直線性を補正するデータが記録されており、
タイミング発生回路１５は、上述した白色参照光による
基準信号の加算積分回数の制御、及び、前記加算積分回
数データをルックアップテーブル回路に伝達する。
【００５２】式（１）に示すように、本発明における白
色光の基準信号レベルは白色光の発光強度Ｗ、発光時間
△ｔ、及び加算積分段数ｎに比例する。したがって、白
色光の発光強度Ｗ、及び発光時間△ｔを一定にすると、
転送段数によって任意の基準信号レベルを得ることがで
きる。
色光の基準信号レベルは白色光の発光強度Ｗ、発光時間
△ｔ、及び加算積分段数ｎに比例する。したがって、白
色光の発光強度Ｗ、及び発光時間△ｔを一定にすると、
転送段数によって任意の基準信号レベルを得ることがで
きる。
【００５３】なお、この基準信号レベルは、ＣＣＤ撮像
素子１２、アナログアンプ２４、ＡＤコンバータ６２等
のアナログ素子の非直線性によって影響を受けるが、ル
ックアップテーブル６２上にディジタルデータと加算積
分回数ｎとの対応関係を予め記録しておくことにより、
基準信号レベルを生成時にルックアップテーブルを参照
してアナログ回路の非直線性を補正することができる。
素子１２、アナログアンプ２４、ＡＤコンバータ６２等
のアナログ素子の非直線性によって影響を受けるが、ル
ックアップテーブル６２上にディジタルデータと加算積
分回数ｎとの対応関係を予め記録しておくことにより、
基準信号レベルを生成時にルックアップテーブルを参照
してアナログ回路の非直線性を補正することができる。
【００５４】なお、ルックアップテーブル６２のデータ
は映像を撮影中でも変更することが可能であり、垂直ブ
ランキング毎に1レベルずつ更新することができる。例
として、８ビットのデータ幅であれば、通常のテレビレ
ートで動作させた場合、５秒弱で全てのデータを更新す
ることができる。
は映像を撮影中でも変更することが可能であり、垂直ブ
ランキング毎に1レベルずつ更新することができる。例
として、８ビットのデータ幅であれば、通常のテレビレ
ートで動作させた場合、５秒弱で全てのデータを更新す
ることができる。
【００５５】したがって、温度変動や時間変化に対する
特性の変化に対しても柔軟に対応することが可能な固体
撮像装置を提供することができる。
特性の変化に対しても柔軟に対応することが可能な固体
撮像装置を提供することができる。
【００５６】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、ＣＣＤ撮像
素子から映像信号処理回路までの信号処理回路の特性を
自動的に調整するための白色基準信号レベルを有する撮
像装置において、所望の基準信号レベルを得ることがで
きる固体撮像装置を提供することができる。
素子から映像信号処理回路までの信号処理回路の特性を
自動的に調整するための白色基準信号レベルを有する撮
像装置において、所望の基準信号レベルを得ることがで
きる固体撮像装置を提供することができる。
【００５７】また、白色参照光を有する撮像素子におい
て、白色光源の光量を小さくすることができ、小型で簡
易な装置で実現することができる。
て、白色光源の光量を小さくすることができ、小型で簡
易な装置で実現することができる。
【００５８】また、黒レベルと白レベルの基準信号を生
成できるだけでなく、中間のレベルにおいても基準信号
を生成することができるため、映像信号処理回路のゲイ
ンだけでなく、アナログ素子の非直線性を補正すること
が可能となる。
成できるだけでなく、中間のレベルにおいても基準信号
を生成することができるため、映像信号処理回路のゲイ
ンだけでなく、アナログ素子の非直線性を補正すること
が可能となる。
【図１】本発明における固体撮像装置の構成例を示す図
である。
である。
【図２】本発明におけるＣＣＤ撮像素子の構成例の図で
ある。
ある。
【図３】垂直電荷転送ＣＣＤの駆動タイミングの一例を
示す図である。
示す図である。
【図４】白色基準信号電荷が蓄積部の第ｎラインに加算
積分される一例の図である。
積分される一例の図である。
【図５】本発明における各パルスの駆動タイミングを示
す図である。
す図である。
【図６】本発明における第二の実施例の図である。
１０ 固体撮像装置
１１ 撮影レンズ
１２ ＣＣＤ撮像素子
１３ 機械式シャッター
１４ 基準白色光源
１５ タイミング発生回路
１６ 信号処理回路
２１ 受光領域
２２ 蓄積部
２３ 水平電荷転送ＣＣＤ
２４ 出力アンプ
６１ ＡＤコンバータ
６２ ルックアップテーブル
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｂ
29/76 ３０１Ｂ
17/00
Ｆターム(参考） 4M118 AA10 AB01 BA12 CA08 DB08
DB10 FA06 FA38 GA10
5C022 AB15 AC42 AC52
5C024 CX55 GY01 HX23 HX31 JX25
5C061 BB02 BB11 CC09
5C065 BB02 CC01 DD02 GG18 GG24
Claims (4)
- 【請求項１】 ＣＣＤ撮像素子と、そのＣＣＤ撮像素子
に光学像を結ぶレンズとの間に、光源の明るさを調整す
るための白色の光源である参照光源を設けた固体撮像装
置において、 白色の基準信号レベルを生成するために、前記参照光源
から得られた光電荷信号を前記ＣＣＤ撮像素子内で加算
積分して蓄積する加算積分手段を有することを特徴とす
る固体撮像装置。 - 【請求項２】 前記加算積分手段の加算積分の回数を制
御する加算積分回数制御部を有することを特徴とする請
求項１に記載の固体撮像装置。 - 【請求項３】 撮像素子のアナログ信号処理回路と、 前記アナログ信号処理回路の非直線性を補正するための
ルックアップテーブルを生成する生成部とを有し、 前記ルックアップテーブルは、前記加算積分回数制御部
により制御される前記アナログ信号処理回路の入力信号
レベルと出力信号レベルとに基づいて生成することを特
徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。 - 【請求項４】 光学像を受光して電気信号に変換する受
光領域部と、 前記受光領域部により電気信号に変換された信号を蓄積
する蓄積部とを有し、 前記受光領域部は、前記受光領域部内のＣＣＤ電荷転送
路により前記光電荷信号を前記蓄積部に転送するよう動
作し、前記蓄積部内のＣＣＤ電荷転送路は、前記受光領
域部から電荷が流入するように各電極をバイアスした状
態で停止させておくことにより、前記受光領域部で受光
した光電荷信号を、前記受光領域部と前記蓄積部の境目
の前記蓄積部の第一ラインに加算積分することを特徴と
する請求項１乃至３の何れか一項に記載の固体撮像装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001343485A JP4011890B2 (ja) | 2001-11-08 | 2001-11-08 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001343485A JP4011890B2 (ja) | 2001-11-08 | 2001-11-08 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003153286A true JP2003153286A (ja) | 2003-05-23 |
| JP4011890B2 JP4011890B2 (ja) | 2007-11-21 |
Family
ID=19157165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001343485A Expired - Fee Related JP4011890B2 (ja) | 2001-11-08 | 2001-11-08 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4011890B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006135481A (ja) * | 2004-11-04 | 2006-05-25 | Sony Corp | 信号処理方法および信号処理装置並びに物理量分布検知のための半導体装置 |
-
2001
- 2001-11-08 JP JP2001343485A patent/JP4011890B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006135481A (ja) * | 2004-11-04 | 2006-05-25 | Sony Corp | 信号処理方法および信号処理装置並びに物理量分布検知のための半導体装置 |
| US8159564B2 (en) | 2004-11-04 | 2012-04-17 | Sony Corporation | Signal-processing method, signal-processing system, and semiconductor device configured to detect physical-quantity distribution |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4011890B2 (ja) | 2007-11-21 |
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