JP2519202B2 - Electronic imager - Google Patents

Electronic imager

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JP2519202B2
JP2519202B2 JP59219984A JP21998484A JP2519202B2 JP 2519202 B2 JP2519202 B2 JP 2519202B2 JP 59219984 A JP59219984 A JP 59219984A JP 21998484 A JP21998484 A JP 21998484A JP 2519202 B2 JP2519202 B2 JP 2519202B2
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shutter
strobe
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正利 井田
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は撮像素子としてCCD固体撮像素子を用いた電
子的撮像装置に関し、時にCCD固体撮像素子のダイナミ
ックレンジ拡大手段等の改良に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electronic image pickup apparatus using a CCD solid-state image pickup element as an image pickup element, and sometimes to improvement of a dynamic range expanding means of the CCD solid-state image pickup element.

〔従来技術〕[Prior art]

CCD固体撮像素子を撮像素子として用いた固体撮像装
置を電子カメラに適用する場合、撮像系のダイナミック
レンジを十分大きくする必要がある。すなわち上記CCD
固体撮像素子自体は、銀塩フィルムに比べると、そのダ
イナミックレンジが著しく狭い。したがってダイナミッ
クレンジの拡大をはかる手段を講じないと、撮像された
静止画像の画質がハイコントラストになりやすい。しか
もCCD固体撮像素子は、銀塩フィルムに比べて受光感度
も低いので、ストロボが頻繁に使用されることになる
が、ストロボを使用すると、ダイナミックレンジが一層
狭ばめられることになる。このような問題を解決する手
段として、従来からCCD固体撮像素子の光電変換特性を
制御してダイナミックレンジの拡大をはかる手段が知ら
れている。すなわち、1978年テレビジョン学会全国大会
講演予稿集(昭和53年7月社団法人テレビジョン学会発
行)のP43〜44「CCDイメージセンサのKnee特性制御」に
は、例えばフレームトランスファCCDの蓄積電極φ1,φ
2のレベルを、蓄積時間内において多値にて変化させる
により、CCD固体撮像素子の光電変換特性を制御してダ
イナミックレンジの拡大をはかるようにした技術的手段
が示されている。一方、このようにCCDイメージセンサ
の駆動方法を工夫してダイナミックレンジの拡大を図る
場合、実用上はシャッタ速度やストロボ使用の有無等の
諸条件に適合するように行なうことを要するが、このよ
うな要件を満たす実用的な装置は未だ提案されていな
い。
When a solid-state image pickup device using a CCD solid-state image pickup element as an image pickup element is applied to an electronic camera, it is necessary to sufficiently widen the dynamic range of the image pickup system. That is, the above CCD
The solid-state imaging device itself has a remarkably narrow dynamic range as compared with the silver salt film. Therefore, the image quality of the captured still image tends to be high contrast unless measures are taken to expand the dynamic range. Moreover, since the CCD solid-state image pickup device has a lower light receiving sensitivity than a silver salt film, a strobe is often used, but if a strobe is used, the dynamic range is further narrowed. As a means for solving such a problem, there has been known a means for controlling the photoelectric conversion characteristics of a CCD solid-state image sensor to expand the dynamic range. That is, P43 to 44 "Knee characteristic control of CCD image sensor" in the Proceedings of the 1978 National Conference of the Television Society of Japan (published by the Institute of Television Engineers of Japan in July 1978) include, for example, the storage electrode φ1, of the frame transfer CCD. φ
There is disclosed a technical means for expanding the dynamic range by controlling the photoelectric conversion characteristics of the CCD solid-state imaging device by changing the level of 2 in multiple values within the storage time. On the other hand, in order to expand the dynamic range by devising the driving method of the CCD image sensor in this way, it is practically necessary to comply with various conditions such as the shutter speed and the use of strobe. A practical device that meets the above requirements has not been proposed yet.

〔目的〕〔Purpose〕

本発明の目的は、シャッタ速度やストロボ使用の有無
等の諸条件を勘案した上でCCD固体撮像素子の駆動態様
を制御して十分広いダイナミックレンジを有する実用的
なこの種の電子的撮像装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a practical electronic image pickup device of this kind having a sufficiently wide dynamic range by controlling the driving mode of the CCD solid-state image pickup device after taking into consideration various conditions such as the shutter speed and the use or non-use of strobe light. To provide.

〔概要〕〔Overview〕

上記目的を達成すべく、本発明による電子的撮像装置
は、次のように構成したことを特徴としている。即ち: オーバーフローコントロールゲートを有するCCD撮像
素子の該オーバーフローコントロールゲートに印加する
電圧のレベル及び経時変化の形態を制御することによっ
て同撮像素子のガンマー特性を調節可能になされた電子
的撮像装置において、 上記CCD撮像素子を用いての当該撮影に係って適用さ
れるべきシャッタ速度を表わすシャッタ速度情報(S2)
を外部から受け、該シャッタ速度情報(S2)により表わ
されるシャッタの開時間が画像の垂直走査時間に対して
占める割合を表わす情報(S8)及び該シャッタの開時間
に対応したシャッタ開閉のタイミングを規定するタイミ
ング情報(S7)を得るための第1の情報処理ステップを
実行する第1の情報処理手段(22,23)と、 上記撮影に係るストロボ使用の如何を表わすストロボ
使用情報(S4)を外部から受け、このストロボ使用情報
(S4)の内容に応じて、上記第1の情報処理ステップに
より得たシャッタの開時間が画像の垂直走査時間に対し
て占める割合を表わす情報(S8)及び該シャッタの開時
間に対応したシャッタ開閉のタイミングを規定するタイ
ミング情報(S7)に適合するように、上記CCD撮像素子
のオーバーフローコントロールゲートに印加する電圧の
経時変化の形態を規定する情報を生成するための第2の
情報処理ステップを実行する第2の情報処理手段(21,2
4)と、 を含んでなり、上記第2の情報処理ステップにより得た
情報に基づいて上記CCD撮像素子のガンマー特性を調節
することにより当該規定された条件下での実効的ダイナ
ミックレンジを拡大するように構成されたことを特徴と
している。
In order to achieve the above object, an electronic image pickup device according to the present invention is characterized by being configured as follows. That is: In an electronic image pickup device capable of adjusting a gamma characteristic of a CCD image pickup device having an overflow control gate by controlling a level of a voltage applied to the overflow control gate and a form of change with time, Shutter speed information (S2) that indicates the shutter speed that should be applied for the shooting using the CCD image sensor
Is received from the outside, information (S8) indicating the ratio of the shutter opening time represented by the shutter speed information (S2) to the vertical scanning time of the image, and the shutter opening / closing timing corresponding to the shutter opening time. The first information processing means (22, 23) for executing the first information processing step for obtaining the prescribed timing information (S7) and the strobe usage information (S4) indicating whether or not the strobe is used for the above-mentioned shooting are provided. Information (S8) received from the outside and representing the ratio of the shutter open time to the vertical scanning time of the image obtained in the first information processing step according to the content of the flash use information (S4), and In order to comply with the timing information (S7) that defines the shutter opening / closing timing corresponding to the shutter opening time, the CCD image sensor overflow control gate Second data processing means for executing a second processing step for generating information which defines the form of changes over time of the voltage to be pressurized (21,2
4) and is included, and the effective dynamic range under the specified conditions is expanded by adjusting the gamma characteristic of the CCD image sensor based on the information obtained in the second information processing step. It is characterized by being configured as follows.

〔実施例〕〔Example〕

第1図(a)(b)(c)は本発明に関連したインタ
ーライン転送型CCD固体撮像素子の部分的構成を示す図
である。同図(a)(b)に示すようにフォトダイオー
ドアレイからなる受光素子1を挟んでその片側に過剰電
荷の排出手段であるオーバフロードレイン2を設け、も
う一方の片側に信号電荷垂直転送用のCCDからなる垂直
シフトレジスタ3を設けている。受光素子1とオーバフ
ロードレイン2との間には、オーバフロー電位制御用の
コントロールゲート4が設けてあり、受光素子1と垂直
シフトレジスタ3との間には上記受光素子1に蓄積され
た信号電荷を垂直シフトレジスタ3の転送電極3a下の埋
め込みチャネル3bに転送するための転送ゲート5が設け
てある。そして上記の部分をインターライン転送型CCD
の垂直方向の一単位として独立させるために、各単位相
互間には水平方向の電荷の広がりを防止するためのチャ
ネルストップ6が設けられている。かくして上記独立し
た各単位を水平方向に複数列配設することによって、二
次元イメージセンサを構成している。なお、垂直転送電
極3aと埋め込みチャネル3bとからなる垂直シフトレジス
タ3においては、同図(b)の下方に位置的に合せて示
した同図(c)のポテンシャル線図に示すように、垂直
転送に際し電送電極3aの下部における電位が、実線位置
と破線位置との間で上下に変動することになる。
FIGS. 1 (a), (b) and (c) are views showing a partial configuration of an interline transfer type CCD solid-state imaging device related to the present invention. As shown in FIGS. 2A and 2B, an overflow drain 2 which is a means for discharging excess charges is provided on one side of a light receiving element 1 formed of a photodiode array, and the other side is provided for vertical transfer of signal charges. A vertical shift register 3 composed of CCD is provided. A control gate 4 for controlling the overflow potential is provided between the light receiving element 1 and the overflow drain 2, and the signal charge accumulated in the light receiving element 1 is provided between the light receiving element 1 and the vertical shift register 3. A transfer gate 5 for transferring to the buried channel 3b below the transfer electrode 3a of the vertical shift register 3 is provided. And the above part is interline transfer type CCD
In order to make each unit independent in the vertical direction, a channel stop 6 is provided between the units to prevent the spread of charges in the horizontal direction. Thus, a two-dimensional image sensor is constructed by arranging the above-mentioned independent units in a plurality of rows in the horizontal direction. In the vertical shift register 3 including the vertical transfer electrode 3a and the buried channel 3b, as shown in the potential diagram of FIG. 7C, which is shown in the lower part of FIG. At the time of transfer, the electric potential at the lower part of the transmission electrode 3a fluctuates up and down between the solid line position and the broken line position.

第2図は本発明に関連したCCD固体撮像素子の駆動方
法を示す波形図である。Aは垂直同期クロックであり、
Bは転送ゲート5への印加パルス、Cはオーバフローコ
ントロールゲート4へ与える印加電圧を示している。第
2図に示すように、垂直同期クロックAに同期して転送
ゲート5にパルスBを印加し、受光素子1の蓄積電化を
垂直シフトレジスタ3へ転送するとともに、その時点t1
から上記受光素子1に対しての光蓄積を開始している。
ただしオーバフロードレイン2に対しては時点t1から時
点t2までの期間は受光素子1の飽和電荷量がQKであるよ
うなレベルL1のオーバフローコントロール電圧を印加
し、時点t2から時点t3までの期間は受光素子1の飽和電
荷量がQSであるようなレベルL2のオーバフローコントロ
ール電圧Cを印加している。なお同図Cに示す破線のレ
ベルL0は非蓄積レベルのオーバフローコントロール電圧
を示しており、この非蓄積レベルL0の電圧をコントロー
ルゲート4に印加すると、受光素子1で生成される光電
荷は全てオーバフロードレイン2から外部へ排出され
る。つまり上記レベルL0の電圧が印加されている期間は
実質的に光電変換が行なわれないのと同様の結果を呈す
る。そしてレベルL1あるいはL2の如くコントロール電圧
を制御すると、受光素子1における飽和電荷量が変化す
ることになる。
FIG. 2 is a waveform diagram showing a driving method of the CCD solid-state image pickup device according to the present invention. A is a vertical synchronization clock,
B is a pulse applied to the transfer gate 5, and C is a voltage applied to the overflow control gate 4. As shown in FIG. 2, a pulse B is applied to the transfer gate 5 in synchronization with the vertical synchronizing clock A to transfer the accumulated charge of the light receiving element 1 to the vertical shift register 3 and, at that time t1
Since then, light accumulation to the light receiving element 1 is started.
However, the overflow drain 2 is applied with an overflow control voltage of level L1 such that the saturated charge amount of the light receiving element 1 is QK during the period from time t1 to time t2, and the light is received during the period from time t2 to time t3. The overflow control voltage C of level L2 is applied so that the saturated charge amount of the device 1 is QS. It should be noted that the level L0 indicated by the broken line in FIG. 7C indicates the overflow control voltage of the non-accumulation level. When the voltage of the non-accumulation level L0 is applied to the control gate 4, all the photocharges generated by the light receiving element 1 overflow. It is discharged from the drain 2 to the outside. That is, while the voltage of the level L0 is being applied, the same result as that when photoelectric conversion is not substantially performed is exhibited. When the control voltage is controlled like the level L1 or L2, the saturated charge amount in the light receiving element 1 changes.

第3図(a)は第2図に示すようなコントロール電圧
の制御を行なった場合の蓄積電荷量の時間変化を示した
図である。この図に示すように、時点t1〜t3における蓄
積電荷量がQK以下であるような光強度I1では、蓄積電荷
量は蓄積時間に比例する。しかるに蓄積電荷量がQKを越
えるような光強度I2の場合には、時点tKにて飽和電荷量
QKに達し、その後接点t2までの期間は電荷の蓄積が禁止
されることになる。そして時点t2から時点t3までは前記
レベルL2のコントロール電圧によって独立の傾斜で電荷
の蓄積が行なわれる。したがってこの場合の受光素子1
の光電変換特性は同図(b)に示す如くになる。すなわ
ち光強度が大きな範囲における光電変換量が抑制された
ものとなり、ダイナミックレンジが実質的に拡大される
ことになる。
FIG. 3 (a) is a diagram showing the change over time in the accumulated charge amount when the control voltage is controlled as shown in FIG. As shown in this figure, when the light intensity I1 is such that the accumulated charge amount at time points t1 to t3 is QK or less, the accumulated charge amount is proportional to the accumulation time. However, when the light intensity I2 is such that the accumulated charge amount exceeds QK, the saturated charge amount at time tK
After reaching QK, charge accumulation is prohibited until the contact point t2. From time t2 to time t3, charges are accumulated with an independent slope by the control voltage of the level L2. Therefore, the light receiving element 1 in this case
The photoelectric conversion characteristics of are as shown in FIG. That is, the amount of photoelectric conversion in the range of high light intensity is suppressed, and the dynamic range is substantially expanded.

第4図はコントロール電圧CのレベルをL3,L4,L5の3
レベルに変化させた場合を示す図である。すなわち、時
点t1から時点t4までの期間はレベルL3、時点t4から時点
t5までの期間はレベルL4、時点t5から時点t6までの期間
はレベルL5なるコントロール電圧Cを印加するようにし
たものである。
FIG. 4 shows the control voltage C level of 3 of L3, L4 and L5.
It is a figure which shows the case where it changes into a level. That is, the period from time t1 to time t4 is level L3, and from time t4 to time
The control voltage C of level L4 is applied during the period up to t5, and the level L5 is applied during the period from time t5 to time t6.

第5図は上記第4図の場合における光電変換特性を示
す図である。この第5図に示すように光強度がIK,IM,IS
と増大するのに対して飽和電荷量はQK,QM,QSと変化し、
前述の場合よりも更になめらかな光電変換特性となる。
FIG. 5 is a diagram showing photoelectric conversion characteristics in the case of FIG. As shown in Fig. 5, the light intensity is IK, IM, IS
While the saturation charge amount changes to QK, QM, QS,
The photoelectric conversion characteristics are smoother than those in the above case.

次に本発明の実施例について説明する。第6図は本発
明の実施例を示す波形図である。この実施例は前記第1
の実施例で説明したダイナミックレンジ拡大手段に、い
わゆる素子シャッタ機能を付加した例である。すなわ
ち、第6図に示すようにこの実施例においては、時点t1
1から時点t12までの期間TAはコントロール電圧C1を非蓄
積レベルL0に保ち、この期間中は受光素子1への光蓄積
を実質的に禁止するようにしている。そして上記時点t1
2から時点t13までの期間TBは前述したと同様に順次段階
的にオーバフローコントロール電圧C1を変化させるよう
にしたものである。
Next, examples of the present invention will be described. FIG. 6 is a waveform diagram showing an embodiment of the present invention. In this embodiment, the first
This is an example in which a so-called element shutter function is added to the dynamic range expanding means described in the embodiment. That is, as shown in FIG. 6, in this embodiment, time point t1
During the period TA from 1 to time t12, the control voltage C1 is kept at the non-accumulation level L0, and light accumulation in the light receiving element 1 is substantially prohibited during this period. And at time point t1
During the period TB from 2 to the time point t13, the overflow control voltage C1 is changed stepwise in the same manner as described above.

本実施例によれば、期間TBがいわゆる露光時間とな
り、しかもこの露光期間中においてダイナミックレンジ
の拡大をはかることができる。なお第6図中、C2に示す
ようにコントロール電圧を連続的に変化させるようにし
てもよい。
According to this embodiment, the period TB becomes a so-called exposure time, and the dynamic range can be expanded during this exposure period. The control voltage may be continuously changed as indicated by C2 in FIG.

次に本発明の装置の回路例について説明する。なお以
下説明する回路例は、第7図に示す如く水平同期信号D
をクロック入力とし、転送ゲートパルスBをリセット入
力としてカウンタを作動させ、上記カウンタ出力と各種
情報との演算処理を行なうことによって同図Eに示すよ
うなオーバフローコントロール電圧を得る如く構成した
ものである。
Next, a circuit example of the device of the present invention will be described. Note that the circuit example described below is a horizontal synchronizing signal D as shown in FIG.
Is used as a clock input, the transfer gate pulse B is used as a reset input, and a counter is operated to perform arithmetic processing of the counter output and various information to obtain an overflow control voltage as shown in FIG. .

第8図はその回路例を示すブロック図である。端子11
には水平同期信号Dが与えられる。また端子12には転送
ゲートパルスBが与えられる。上記水平同期信号Dはカ
ウンタ13のクロック入力となり、転送ゲートパルスBは
カウンタ13のリセット入力となる。カウンタ13は入力し
たシリアルな水平同期信号Dを8ビットのパラレルな信
号に変換し、これをタイミング信号S1として出力する。
この出力はマイクロコンピュータ(以下マイコンと略称
する)20に入力する。このマイコン20には、シャッタ速
度設定器14からシャッタ速度信号S2が与えられ、γ特性
設定器15からγ特性値信号S3が与えられ、ストロボ発光
器16からストロボ使用時においてストロボ使用信号S4が
それぞれ与えられる。
FIG. 8 is a block diagram showing an example of the circuit. Terminal 11
Is supplied with a horizontal synchronizing signal D. The transfer gate pulse B is applied to the terminal 12. The horizontal synchronizing signal D becomes a clock input of the counter 13, and the transfer gate pulse B becomes a reset input of the counter 13. The counter 13 converts the input serial horizontal synchronizing signal D into an 8-bit parallel signal and outputs it as a timing signal S1.
This output is input to a microcomputer (hereinafter referred to as a microcomputer) 20. The microcomputer 20 is provided with a shutter speed signal S2 from the shutter speed setting device 14, a γ characteristic value signal S3 from the γ characteristic setting device 15, and a strobe use signal S4 from the strobe light emitting device 16 when a strobe is used. Given.

シャッタ速度設定器14は、例えばダイヤルを手動操作
することにより可変抵抗器などを作動させ、シャッタ速
度に応じたレベルの電気信号S2を発生させるものとなっ
ている。なお、適宜な測定手段により測光を行ない、そ
の測光値に応じたシャッタ速度信号を自動的に形成する
ようにしてもよい。
The shutter speed setting device 14 operates a variable resistor or the like by manually operating a dial, for example, and generates an electric signal S2 of a level according to the shutter speed. Note that photometry may be performed by an appropriate measuring means and a shutter speed signal according to the photometric value may be automatically formed.

γ特定設定器15は例えばダイヤルを手動操作すること
により、予め設定されているT1,T2,T3の時間比(例えば
T1:T2:T3=3:2:1とか4:2:1とかの組合わせが選定されて
いる)の一つを選択することにより、γ特性値信号S3を
送出するものとなっている。なお上記時間比の選択に際
しては、例えば動画モードにおいてビューファインダに
写し出される被写体の画面を観察することによって、そ
の画質の状態から適切な時間比を選択するようにすれば
よい。
The γ specific setter 15 operates the dial manually, for example, to set a preset time ratio of T1, T2, and T3 (for example,
The combination of T1: T2: T3 = 3: 2: 1 and 4: 2: 1 is selected), and the γ characteristic value signal S3 is transmitted. In selecting the time ratio, for example, by observing the screen of the subject displayed in the viewfinder in the moving image mode, an appropriate time ratio may be selected from the image quality state.

ストロボ発光器16は、使用時においてストロボ使用を
示す信号S4を送出するものとなっている。なおこのスト
ロボ発光器16にはマイコン20からストロボ発光指令信号
S5が与えられるものとなっている。
The strobe light emitter 16 sends a signal S4 indicating that the strobe is being used when the strobe light emitter 16 is used. The strobe light emitting device 16 sends a strobe light emission command signal from the microcomputer 20.
S5 has been given.

マイコン20は、その詳細については後で説明するが、
少なくとも与えられたシャッタ速度,γ特性値,ストロ
ボ使用の有無等の各種情報に基いて、オーバフローコン
トロール電圧のレベルおよび連続時間を演算して出力す
るものとなっている。
The microcomputer 20 will be described later in detail, but
At least, the level of the overflow control voltage and the continuous time are calculated and output based on various information such as at least the given shutter speed, γ characteristic value, and whether or not the strobe is used.

上記マイコン20の出力はD/A変換器17によりアナログ
信号に変換されたのち、増幅器18により増幅されて端子
19から出力される。
The output of the microcomputer 20 is converted into an analog signal by the D / A converter 17 and then amplified by the amplifier 18 to be a terminal.
It is output from 19.

第9図は前記マイコン20の内部構成を示すブロック図
である。第9図において、持続時間比設定手段21は、端
子20aに与えられるγ特性値信号S3および端子20bに与え
られるストロボ使用信号S4に基いてT1,T2,T3の持続時間
比を設定する。これによりγ特性値が設定される。スト
ロボ使用の場合には画像全体のコントラストが極端に高
くなる場合が大いので、ストロボ使用の場合においては
最も低いγ特性値が設定される。なお、低いγの特性値
とは、コントロール電圧レベルが高く光蓄積量が少ない
期間(例えばT1)が相対的に長く、コントロール電圧レ
ベルが低く光蓄積量が多い期間(例えばT3)が相対的に
短い状態をいう。持続時間比設定手段21により設定され
た時間比を示す信号S6は、後術するダイナミックレンジ
設定手段24のOFDレベル持続時間設定手段26に供給され
る。
FIG. 9 is a block diagram showing the internal structure of the microcomputer 20. In FIG. 9, the duration ratio setting means 21 sets the duration ratio of T1, T2, T3 based on the γ characteristic value signal S3 given to the terminal 20a and the strobe use signal S4 given to the terminal 20b. As a result, the γ characteristic value is set. When the strobe is used, the contrast of the entire image is extremely high in many cases. Therefore, the lowest γ characteristic value is set when the strobe is used. Note that a low γ characteristic value means that a period when the control voltage level is high and the light accumulation amount is small (for example, T1) is relatively long, and a control voltage level is low and the light accumulation amount is large (for example, T3). A short state. The signal S6 indicating the time ratio set by the duration ratio setting means 21 is supplied to the OFD level duration setting means 26 of the dynamic range setting means 24 to be operated later.

シャッタ開閉タイミング設定手段22は端子20cに与え
られるカウンタ13からのタイミング信号S1と端子20bに
与えられるストロボ使用信号S4と、端子20dに与えられ
るシャッタ速度設定器14からのシャッタ速度信号S2とに
基いて、シャッタ開閉のタイミング信号S7をつくり、こ
れを後述するダイナミックレンジ設定手段24のOFDレベ
ル設定手段25に供給する。ストロボ発光器16を使用しな
い場合には、ストロボ使用信号S4が到来しない。したが
ってこの場合は、シャッタ速度信号S2によりシャッタ動
作を開始する基準値がこの設定手段22の中に記憶され
る。そして上記シャッタ速度信号S2が上記手段22に取込
まれると、上記基準値と比較される。そして基準値より
大きいか同じならばシャッタ開信号が出力され、基準値
より小さければシャッタ閉信号が出力される。一方、ス
トロボ使用時においては、ストロボ使用信号S4が到来す
る。このとき、上記設定手段22には、ストロボ発光器16
の予備発光により得られた測光情報に基いて決定される
シャッタ速度信号S2が送られてきている。なおこの場合
のシャッタ速度信号S2は、ストロボ発光時間と一致もし
くはストロボ発光時間を越えた時間幅をもつ時間信号を
選定可能な信号である。さもないと露光不足を生じるお
それがある。かくして上記設定手段22においてはシャッ
タ開信号が入力したとき、すなわちカウンタ31からの出
力値がシャッタ開の値に達したとき、端子20eを介して
ストロボ発光指令信号S5をストロボ発光器16へ供給す
る。
The shutter opening / closing timing setting means 22 is based on the timing signal S1 from the counter 13 given to the terminal 20c, the strobe use signal S4 given to the terminal 20b, and the shutter speed signal S2 from the shutter speed setting unit 14 given to the terminal 20d. The shutter opening / closing timing signal S7 is generated and supplied to the OFD level setting means 25 of the dynamic range setting means 24 described later. When the strobe light emitter 16 is not used, the strobe use signal S4 does not arrive. Therefore, in this case, the reference value for starting the shutter operation by the shutter speed signal S2 is stored in the setting means 22. When the shutter speed signal S2 is taken in by the means 22, it is compared with the reference value. If it is greater than or equal to the reference value, the shutter open signal is output, and if it is less than the reference value, the shutter close signal is output. On the other hand, when the strobe is used, the strobe use signal S4 arrives. At this time, the strobe light emitter 16
The shutter speed signal S2 determined based on the photometric information obtained by the preliminary light emission is sent. Note that the shutter speed signal S2 in this case is a signal that can be selected as a time signal having a time width that matches the strobe light emission time or exceeds the strobe light emission time. Otherwise, underexposure may occur. Thus, in the setting means 22, when the shutter open signal is input, that is, when the output value from the counter 31 reaches the shutter open value, the strobe light emission command signal S5 is supplied to the strobe light emitter 16 via the terminal 20e. .

シャッタ開時間/垂直走査時間・比設定手段23は、端
子20dに与えられるシャッタ速度信号S2を供給される
と、垂直走査時間Tに対する上記シャッタ速度信号S2に
含まれているシャッタ開時間TBの比を演算し、その比TB
/Tを示す信号S8をダイナミックレンジ設定手段24のOFD
レベル持続時間設定手段26へ供給する。
The shutter opening time / vertical scanning time / ratio setting means 23, when supplied with the shutter speed signal S2 given to the terminal 20d, is a ratio of the shutter opening time TB included in the shutter speed signal S2 to the vertical scanning time T. Calculate the ratio TB
The signal S8 indicating / T is set to the OFD of the dynamic range setting means 24.
The level duration setting means 26 is supplied.

ダイナミックレンジ設定手段24はOFDレベル設定手段2
5とOFDレベル持続時間設定手段26とを備えている。OFD
レベル設定手段25は前記端子20aに与えられるγ特性値
信号S3および前記シャッタ開閉タイミング設定手段22か
らの出力信号S7を供給され、オーバフローコントロール
電圧のレベルを設定する。OFDレベル持続時間設定手段2
6は、前記持続時間比設定手段21の出力信号S6および前
記シャッタ開時間/垂直走査時間・比設定手段23からの
出力信号S8を供給されて、上記OFDレベル設定手段25に
より設定されたレベルに付随したそれぞれの持続時間を
設定する。なお上記持続時間比設定手段21の出力信号S6
による時間T1,T2,T3の時間比は所定のシャッタ開時間内
において実現されなけれならない。そこで上記持続時間
比設定手段21の出力信号S6によるT1,T2,T3の時間比と、
前記シャツタ開時間/垂直走査時間・比設定手段23から
の出力信号S8によるシャッタ開時間比との両情報から、
シャッタ開時間TB内におけるT1,T2,T3の時間比を設定す
るようにしている。かくして上記ダイナミックレンジ設
定手段24からは、端子20fを介してオーバフローコント
ロール電圧のレベルおよび持続時間を示す信号が出力さ
れる。
The dynamic range setting means 24 is the OFD level setting means 2
5 and OFD level duration setting means 26. OFD
The level setting means 25 is supplied with the γ characteristic value signal S3 given to the terminal 20a and the output signal S7 from the shutter opening / closing timing setting means 22, and sets the level of the overflow control voltage. OFD level duration setting method 2
6 is supplied with the output signal S6 of the duration ratio setting means 21 and the output signal S8 from the shutter opening time / vertical scanning time / ratio setting means 23, and becomes the level set by the OFD level setting means 25. Set the duration of each associated. The output signal S6 of the duration ratio setting means 21
The time ratio of time T1, T2, T3 must be realized within a predetermined shutter opening time. Therefore, the time ratio of T1, T2, T3 by the output signal S6 of the duration ratio setting means 21,
From both information of the shutter opening time / vertical scanning time / shutter opening time ratio by the output signal S8 from the ratio setting means 23,
The time ratio of T1, T2, T3 within the shutter open time TB is set. Thus, the dynamic range setting means 24 outputs a signal indicating the level and duration of the overflow control voltage via the terminal 20f.

第10図は上記構成の回路の動作順序を示す流れ図であ
る。図中Yは判定内容がYES、Nは判定内容がNOである
場合の流れを示している。
FIG. 10 is a flow chart showing the operation sequence of the circuit having the above configuration. In the figure, Y indicates the flow when the determination content is YES, and N indicates the flow when the determination content is NO.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明は、外部から規制(設定)されるシャッタ速度
情報(S2)を先行ステップとしての第1の情報処理ステ
ップで先ず認識し、この認識に規制される条件下で、次
のステップとしての第2の情報処理ステップで、これも
外部から規制(設定)される情報としてのストロボ使用
の如何を表わすストロボ使用情報(S4)の内容に応じ
て、CCD撮像素子のオーバーフローコントロールゲート
に印加する電圧の経時変化の形態を規定することによっ
て同CCD撮像素子のガンマー特性を調節するように構成
したものであるため、外部から規制(設定)されるシャ
ッタ速度等の条件及びストロボ使用の如何を共に勘案し
た上でCCD撮像素子のガンマー特性を調節することがで
きるため、このように種々規定された条件下でも実効的
ダイナミックレンジを最大限に拡大することが可能なこ
の種の電子的撮像を実現することができる。
The present invention first recognizes the shutter speed information (S2) that is regulated (set) from the outside in the first information processing step as the preceding step, and under the condition regulated by this recognition, the second step as the next step. In step 2 of the information processing, the voltage applied to the overflow control gate of the CCD image pickup device is changed according to the content of the strobe use information (S4), which also indicates whether or not the strobe is used as information that is regulated (set) from the outside. Since it is configured to adjust the gamma characteristics of the CCD image sensor by defining the form of change over time, conditions such as the shutter speed that is externally regulated (set) and the use of strobe are taken into consideration. Since the gamma characteristics of the CCD image sensor can be adjusted above, the effective dynamic range can be maximized even under such various specified conditions. This type of electronic imaging, which can be magnified, can be realized.

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

第1図(a)(b)(c)〜第5図は本発明に関連した
技術の説明図であって、第1図(a)(b)(c)は本
発明に関連したインターライン転送型CCD固体撮像素子
の部分的構成を示す図、第2図は同CCD固体撮像素子の
駆動方法を示す波形図、第3図(a)は第2図に示すよ
うなコントロール電圧の制御を行なった場合の蓄積電荷
量の時間変化を示した図、第3図(b)は同図(a)の
光電変換特性を示す図、第4図はコントロール電圧Cの
レベルをL3,L4,L5の3レベルに変化させた場合を示す
図、第5図は第4図の光電変換特性を示す図、第6図は
本発明の第2の実施例を示す図である。第6図は本発明
の実施例を示す図で駆動方法を示す波形図、第7図〜第
10図は本発明の駆動方法を実現するための回路例を説明
するための図で、第7図は動作波形を示す図、第8図は
全体の構成を示すブロック図、第9図はマイコンの内部
構成を示すブロック図、第10図は動作順序を示す流れ図
である。 1……受光素子、2……オーバフロードレイン、3……
垂直シフトレジスタ、4……オーバフローコントロール
ゲート、5……転送ゲート、6……チャネルストップ、
A……垂直同期クロック、B……転送ゲートパルス、C,
E……オーバフローコントロール電圧、D……水平同期
信号、TA……光蓄積禁止期間、TB……光蓄積期間(露光
時間)。
1 (a) (b) (c) to FIG. 5 are explanatory views of a technique related to the present invention, and FIGS. 1 (a) (b) (c) are interlines related to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a partial configuration of a transfer CCD solid-state image sensor, FIG. 2 is a waveform diagram showing a driving method of the CCD solid-state image sensor, and FIG. 3 (a) is a control voltage control shown in FIG. FIG. 3 (b) shows the photoelectric conversion characteristics of FIG. 3 (a), and FIG. 4 shows the levels of the control voltage C as L3, L4, L5. 5 is a diagram showing the case of changing to three levels, FIG. 5 is a diagram showing the photoelectric conversion characteristics of FIG. 4, and FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing an embodiment of the present invention, which is a waveform diagram showing a driving method, and FIGS.
FIG. 10 is a diagram for explaining a circuit example for realizing the driving method of the present invention, FIG. 7 is a diagram showing operation waveforms, FIG. 8 is a block diagram showing the entire configuration, and FIG. 9 is a microcomputer. FIG. 10 is a block diagram showing the internal configuration of FIG. 10, and FIG. 10 is a flow chart showing the operation sequence. 1 ... Light receiving element, 2 ... Overflow drain, 3 ...
Vertical shift register, 4 ... Overflow control gate, 5 ... Transfer gate, 6 ... Channel stop,
A: Vertical sync clock, B: Transfer gate pulse, C,
E: Overflow control voltage, D: Horizontal sync signal, TA: Light accumulation inhibition period, TB: Light accumulation period (exposure time).

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】オーバーフローコントロールゲートを有す
るCCD撮像素子の該オーバーフローコントロールゲート
に印加する電圧のレベル及び経時変化の形態を制御する
ことによって同撮像素子のガンマー特性を調節可能にな
された電子的撮像装置において、 上記CCDT撮像素子を用いての当該撮影に係って適用され
るべきシャッタ速度を表わすシャッタ速度情報(S2)を
外部から受け、該シャッタ速度情報(S2)により表わさ
れるシャッタの開時間が画像の垂直走査時間に対して占
める割合を表わす情報(S8)及び該シャッタの開時間に
対応したシャッタ開閉のタイミングを規定するタイミン
グ情報(S7)を得るための第1の情報処理ステップを実
行する第1の情報処理手段(22,23)と、 上記撮影に係るストロボ使用の如何を表わすストロボ使
用情報(S)を外部から受け、このストロボ使用情報
(S4)の内容に応じて、上記第1の情報処理ステップに
より得たシャッタの開時間が画像の垂直走査時間に対し
て占める割合を表わす情報(S8)及び該シャッタの開時
間に対応したシャッタ開閉のタイミングを規定するタイ
ミング情報(S7)に適合するように、上記CCD撮像素子
のオーバーフローコントロールゲートに印加する電圧の
経時変化の形態を規定する情報を生成するための第2の
情報処理ステップを実行する第2の情報処理手段(21,2
4)と、 を含んでなり、上記第2の情報処理ステップにより得た
情報に基づいて上記CCD撮像素子のガンマー特性を調節
することにより当該規定された条件下での実効的ダイナ
ミックレンジを拡大するように構成されたことを特徴と
する電子的撮像装置。
1. An electronic image pickup device capable of adjusting a gamma characteristic of a CCD image pickup device having an overflow control gate by controlling a level of a voltage applied to the overflow control gate and a form of change with time. In the above, the shutter opening information represented by the shutter speed information (S2) is received from the outside, and the shutter opening time represented by the shutter speed information (S2) is externally received by the CCDT image sensor. The first information processing step is executed to obtain information (S8) that represents the ratio of the image to the vertical scanning time and timing information (S7) that defines the shutter opening / closing timing corresponding to the opening time of the shutter. First information processing means (22, 23) and strobe use information indicating whether or not the strobe is used for the above-mentioned shooting (S) is received from the outside and, in accordance with the content of the flash use information (S4), information indicating the ratio of the shutter open time to the vertical scanning time of the image obtained in the first information processing step ( S8) and information defining the form of the change over time of the voltage applied to the overflow control gate of the CCD image sensor so as to conform to the timing information (S7) that defines the shutter opening / closing timing corresponding to the shutter opening time. Second information processing means (21,2) for executing a second information processing step for generating
4) and is included, and the effective dynamic range under the specified conditions is expanded by adjusting the gamma characteristic of the CCD image sensor based on the information obtained in the second information processing step. An electronic imaging device having the above-described configuration.
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