JP2589124B2 - Solid-state imaging device - Google Patents

Solid-state imaging device

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JP2589124B2
JP2589124B2 JP63035663A JP3566388A JP2589124B2 JP 2589124 B2 JP2589124 B2 JP 2589124B2 JP 63035663 A JP63035663 A JP 63035663A JP 3566388 A JP3566388 A JP 3566388A JP 2589124 B2 JP2589124 B2 JP 2589124B2
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【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は固体撮像装置に関し、特にCCDの如き固体撮
像素子に対して自動露出制御を行う固体撮像装置に関す
る。
The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly, to a solid-state imaging device that performs automatic exposure control on a solid-state imaging device such as a CCD.

(ロ)従来の技術 撮像装置、例えばテレビカメラの露出制御は、通常ア
イリス制御回路によりレンズ筒内の機械的な絞り機構を
制御しており、コストアップの要因となっていた。
(B) Conventional technology Exposure control of an image pickup apparatus, for example, a television camera, usually controls a mechanical aperture mechanism in a lens barrel by an iris control circuit, which causes a cost increase.

その為、従来から固体撮像素子を用いたテレビカメラ
の如き固体撮像装置では、固体撮像素子の駆動原理を活
用して電子的に自動露出制御(オートアイリス)しよう
とする試みがなされている。
Therefore, conventionally, in a solid-state imaging device such as a television camera using a solid-state imaging device, an attempt has been made to electronically perform automatic exposure control (auto iris) by utilizing the driving principle of the solid-state imaging device.

例えば、実願昭61−139527号ではフレームトランスフ
ァ型のCCD固体撮像素子に於て、垂直ブランキング期間
毎の光電変換期間の途中でこの素子の受光エリアにそれ
まで光電変換して蓄積された画像電荷を画像信号読出し
の為の転送方向とは逆方向に転送排出し、一画面分の残
りの光電変換期間(実効光電変換期間)だけで光電変換
した画像電荷の蓄積を行う露出制御手段を設ける事が提
案されている。従って、この様な露出制御手段によれ
ば、電荷の逆転送タイミングを被写体の明るさに応じて
変化させる事により最適の露出状態が得られる。
For example, in Japanese Utility Model Application No. 61-139527, in a frame transfer type CCD solid-state imaging device, an image which has been photoelectrically converted and stored in a light receiving area of this device during a photoelectric conversion period for each vertical blanking period. Exposure control means is provided for transferring and discharging charges in a direction opposite to the transfer direction for reading out image signals, and accumulating image charges photoelectrically converted only in the remaining photoelectric conversion period (effective photoelectric conversion period) for one screen. Things have been suggested. Therefore, according to such an exposure control means, an optimum exposure state can be obtained by changing the reverse transfer timing of the electric charge according to the brightness of the subject.

この様なオートアイリス機能を備えた固体撮像装置の
基本構成を第6図に示す。
FIG. 6 shows a basic configuration of a solid-state imaging device having such an auto iris function.

同図に於て、(S)は受光エリア(1)と蓄積エリア
(2)と水平レジスタ(3)からなるフレームトランス
ファ型のCCD固体撮像素子であって、受光エリア(1)
で垂直ブランキング期間毎に一画面単位(フィールド単
位)で光電変換して得た画像電荷を蓄積エリア(2)に
一旦転送蓄積した後、水平ブランキング期間毎に一走査
ライン単位で水平レジスタ(3)を介して画像信号とし
て出力するものである。そしてこのフィールド単位で連
続した画像信号は信号処理回路(4)でサンプルホール
ドおよび増幅等の信号処理が施され、ビデオ信号として
外部機器に出力される。
In the figure, (S) is a frame transfer type CCD solid-state imaging device comprising a light receiving area (1), a storage area (2), and a horizontal register (3).
After the image charge obtained by photoelectric conversion in one screen unit (field unit) is temporarily transferred and stored in the storage area (2) every vertical blanking period, the horizontal register (scanning line unit) is used in one scanning line unit every horizontal blanking period. 3) to output as an image signal. Then, the image signal which is continuous in units of fields is subjected to signal processing such as sample hold and amplification in a signal processing circuit (4), and is output to an external device as a video signal.

上記CCD固体撮像素子(S)はクロックによって駆動
されるものであって、受光エリア(1)には第1転送ク
ロック発生回路(8)又は逆転送クロック発生回路
(9)をクロック選択回路(15)が選択して得られた4
相クロックφP1〜φP4が供給され、蓄積エリア(2)に
は第2転送クロック発生回路(10)からの4相クロック
φS1〜φS4が供給され、さらに水平レジスタ(3)には
水平転送クロック発生回路(11)からの2相クロックφ
H1H2が供給される。
The CCD solid-state imaging device (S) is driven by a clock, and a first transfer clock generation circuit (8) or a reverse transfer clock generation circuit (9) is provided in the light receiving area (1) by a clock selection circuit (15). 4) obtained by selecting
The phase clocks φ P1 to φ P4 are supplied, the storage area (2) is supplied with the four-phase clocks φ S1 to φ S4 from the second transfer clock generation circuit (10), and the horizontal register (3) is further supplied with horizontal signals. Two-phase clock φ from transfer clock generation circuit (11)
H1 and φH2 are supplied.

尚、これら各クロック発生回路(8),(9),(1
0),(11)は同一の発振回路(5)からの基本クロッ
クに基づいて作成され、同じくこの基本クロックに基づ
き水平ブランキングパルス発生回路(6)は水平ブラン
キング期間を示すパルスを作成し、この水平ブランキン
グパルスに基づき垂直ブランキングパルス発生回路
(7)は垂直ブランキング期間を示すパルスを作成す
る。そして、この垂直ブランキングパルスは第1転送ク
ロック発生回路(8)に入力され、これによって垂直ブ
ランキング毎の特定期間に送出する第1転送クロックの
発生タイミングが決定され、また上記水平ブランキング
パルスは逆転送クロック発生回路(9)に入力され、こ
れによって水平ブランキング毎の水平期間に送出する逆
転送クロックの発生タイミングが決定される事となる。
Note that these clock generation circuits (8), (9), (1)
0) and (11) are generated based on the basic clock from the same oscillation circuit (5), and the horizontal blanking pulse generation circuit (6) similarly generates a pulse indicating the horizontal blanking period based on the basic clock. Based on the horizontal blanking pulse, the vertical blanking pulse generation circuit (7) creates a pulse indicating a vertical blanking period. The vertical blanking pulse is input to a first transfer clock generation circuit (8), which determines the generation timing of the first transfer clock transmitted in a specific period for each vertical blanking. Is input to the reverse transfer clock generation circuit (9), which determines the generation timing of the reverse transfer clock to be transmitted in the horizontal period for each horizontal blanking.

(14)は逆転送クロック供給タイミング発生手段であ
り、上記逆転送クロック発生回路(9)のクロックをク
ロック選択回路(15)が選択して上記受光エリア(1)
をいずれの水平帰線期間で逆転送駆動するかを決定する
ものである。この逆転送クロック供給タイミング発生手
段(14)でのタイミング決定手法は、水平ブランキング
パルス発生回路(6)の水平ブランキングパルス並びに
垂直ブランキングパルス発生回路(7)の垂直ブランキ
ングパルスを基準として、さらに上記信号処理回路
(4)からのビデオ信号(輝度信号)をフィールド毎に
積分した積分回路(12)からの積分値を比較回路(13)
で所定の基準値と比較したフィードバック信号に従っ
て、即ちビデオ信号(輝度信号)の値が大きい程(明る
い程)タイミングを遅らせるように行われる。尚、この
比較処理は、CCD固体撮像素子(S)からの出力(画像
信号)を画像情報としてこれに対して直接行うこともで
きる。
(14) a reverse transfer clock supply timing generating means, which selects a clock of the reverse transfer clock generation circuit (9) by a clock selection circuit (15) and selects the light receiving area (1)
Is determined in which horizontal blanking period the reverse transfer driving is performed. The timing of the reverse transfer clock supply timing generation means (14) is determined based on the horizontal blanking pulse of the horizontal blanking pulse generation circuit (6) and the vertical blanking pulse of the vertical blanking pulse generation circuit (7). Further, a comparison circuit (13) compares an integrated value from an integration circuit (12) obtained by integrating a video signal (luminance signal) from the signal processing circuit (4) for each field.
Is performed in accordance with the feedback signal compared with the predetermined reference value, that is, the timing is delayed as the value of the video signal (luminance signal) increases (brighter). Note that this comparison processing can also be performed directly on the output (image signal) from the CCD solid-state imaging device (S) as image information.

このような比較回路(13)の従来構成を第7図に示
す。同図の回路は抵抗R1と容量C1とからなるRC積分回路
(12)からの積分値を設定抵抗R2の基準電圧Vrと比較す
るものであって、このための比較器COMを備えている。
そしてこの比較器COMの出力は垂直ブランキング期間の
中間位置に於ける異なる二時点のタイミングt1,t2で2
個のフリップフロップFF1,FF2にセットされる。
FIG. 7 shows a conventional configuration of such a comparison circuit (13). The circuit shown in the figure compares an integrated value from an RC integrating circuit (12) composed of a resistor R1 and a capacitor C1 with a reference voltage Vr of a set resistor R2, and includes a comparator COM for this purpose.
The output of the comparator COM is 2 at two different timings t1 and t2 at the middle position of the vertical blanking period.
The flip-flops FF1 and FF2 are set.

従って、これらフリップフロップFF1,FF2からの計2
ビットのデータが上述のフィードバック信号となって、
逆転送クロック供給タイミング発生手段(14)に入力さ
れ、逆転送クロック供給タイミングを早めるのか、或は
遅めるのかを決定していた。尚、トランジスタQはフィ
ールド毎に、即ち垂直ブランキング期間毎に積分容量C1
を放電するために付設されたものである。
Therefore, a total of 2 from these flip-flops FF1 and FF2
The bit data becomes the above-mentioned feedback signal,
It is input to the reverse transfer clock supply timing generation means (14), and determines whether the reverse transfer clock supply timing is advanced or delayed. The transistor Q has an integral capacitance C1 for each field, that is, for each vertical blanking period.
Is provided to discharge the electric current.

この様な従来の比較回路(13)によると、第8図に示
す如く画面の下部に明るいスポットWがある場合には、
第9図に示す様に垂直ブランキング期間Vの後半位置で
ビデオ信号Y(t)の出力が大きくなり、その積分値∫
Y(t)dtの曲線(イ)が立ち上がる。また、第10図に
示す如く画面の上部に明るいスポットWがある場合に
は、第11図に示す様に垂直ブランキング期間Vの前半位
置でビデオ信号Y(t)の出力が大きくなり、その積分
値∫Y(t)dtの曲線(ロ)が立ち上がる事となる。
According to such a conventional comparison circuit (13), when there is a bright spot W at the bottom of the screen as shown in FIG.
As shown in FIG. 9, the output of the video signal Y (t) increases in the latter half position of the vertical blanking period V, and the integrated value ∫
A curve (a) of Y (t) dt rises. When there is a bright spot W at the top of the screen as shown in FIG. 10, the output of the video signal Y (t) becomes large in the first half position of the vertical blanking period V as shown in FIG. The curve (b) of the integral value ∫Y (t) dt rises.

従って、これらの積分値曲線を重ね合わせた第12図に
示す如く、画面全体での明るさは同じでもスポットW位
置が違うために、積分値∫Y(t)dtの履歴が異なる。
この結果タイミングt1,t2での上記比較器COMからの出力
値が両方の場合によって異なるので、フリップフロップ
FF1,FF2にセットされる上記フィードバック信号が正反
対の結果を示す危惧があった。
Accordingly, as shown in FIG. 12 in which these integral value curves are superimposed, the history of the integral value ΔY (t) dt differs because the spot W position is different even though the brightness on the entire screen is the same.
As a result, the output value from the comparator COM at the timings t1 and t2 differs depending on both cases.
There was a concern that the feedback signals set in FF1 and FF2 would have opposite results.

(ハ)発明が解決しようとする課題 本発明は上述あり、画面のスポット位置の違いに影響
されずに画面全体の明るさに対応したフィードバック信
号を得る比較回路を備え、このフィードバック信号に基
づきオートアイリスを実行できる固体撮像装置を提供す
るものである。
(C) Problems to be Solved by the Invention As described above, the present invention includes a comparison circuit that obtains a feedback signal corresponding to the brightness of the entire screen without being affected by a difference in spot position on the screen. Is provided.

(ニ)課題を解決するための手段 本発明の第1の固体撮像装置は下記の構成からなる。(D) Means for Solving the Problems The first solid-state imaging device of the present invention has the following configuration.

(1)受光した画像を所定時間毎に光電変換することに
よって画面単位で連続する画像情報を得る固体撮像素
子、 (2)該固体撮像素子によって得られた画像情報を一画
面単位で積分する積分回路、 (3)該積分回路から得られる積分信号の一画面毎の最
終時点の信号値と固体撮像素子の適切露光量に対応して
設定された基準値とを比較する比較回路 (4)並びに該比較回路での比較結果に基づき上記固体
撮像素子の所定時間毎の実効光電変換期間を可変設定す
る自動露出制御手段。
(1) A solid-state imaging device that obtains continuous image information for each screen by photoelectrically converting a received image at predetermined time intervals. (2) An integration for integrating image information obtained by the solid-state imaging device for each screen. (3) a comparison circuit for comparing a signal value at the end of each screen of the integrated signal obtained from the integration circuit with a reference value set corresponding to an appropriate exposure amount of the solid-state imaging device; Automatic exposure control means for variably setting an effective photoelectric conversion period of the solid-state imaging device for each predetermined time based on a comparison result of the comparison circuit.

更に、本発明の第2の固体撮像装置は下記の構成から
なる。
Further, a second solid-state imaging device according to the present invention has the following configuration.

(1)受光した画像を所定時間毎に光電変換することに
よって画面単位で連続する画像情報を得る固体撮像素
子、 (2)該固体撮像素子によって得られた画像情報を一画
面単位で積分する積分回路、 (3)該積分回路から得られる積分信号の一画面毎の最
終時点の信号値と固体撮像素子の適切露光量の上限値に
対応して設定された第1の基準値及びその下限値に対応
して設定された第2の基準値とを比較する事によって、
上記積分信号の値が第1の基準値より大きい時に露出制
限信号を出力し、第1の基準値より小さく第2の基準値
より大きい時に露出固定信号を出力し、第2の基準値よ
り小さい時に露出促進信号を出力する比較回路、 (4)該比較回路での比較結果に基づき上記固体撮像素
子の所定時間毎の実効光電変換期間を伸縮制御するもの
であって、上記露出制限信号を受信した時にはこの時の
実効光電変換期間を特定時間短縮し、上記露出固定信号
を受信した時にはこの時の実効光電変換期間を固定し、
上記露出促進信号を受信した時にはこの時の実効光電変
換期間を特定時間伸長する自動露出制御手段。
(1) A solid-state imaging device that obtains continuous image information for each screen by photoelectrically converting a received image at predetermined time intervals. (2) An integration for integrating image information obtained by the solid-state imaging device for each screen. (3) a first reference value set in correspondence with a signal value at the end of each screen of the integrated signal obtained from the integration circuit and an upper limit of an appropriate exposure amount of the solid-state imaging device, and a lower limit thereof By comparing with the second reference value set corresponding to
An exposure limiting signal is output when the value of the integration signal is greater than the first reference value, and an exposure fixing signal is output when the value is smaller than the first reference value and larger than the second reference value, and is smaller than the second reference value. And (4) controlling the effective photoelectric conversion period of the solid-state imaging device at predetermined time intervals based on the result of the comparison, and receiving the exposure limit signal. When the effective photoelectric conversion period at this time is shortened by a specific time, when the exposure fixed signal is received, the effective photoelectric conversion period at this time is fixed,
Automatic exposure control means for extending the effective photoelectric conversion period at this time for a specific time when the exposure promotion signal is received.

(ホ)作用 本発明の固体撮像装置によれば、比較回路はビデオ信
号を積分した積分信号の1画面毎の最終時点の信号値と
固体撮像素子の適切露光量に対応して設定された基準値
とを比較するので、画面全体の明るさに対応した積分信
号に従うフィードバック信号に基づき自動的に露出制御
を行うことができる。
(E) Function According to the solid-state imaging device of the present invention, the comparison circuit sets the reference value set in accordance with the signal value of the integrated signal obtained by integrating the video signal at the final time point for each screen and the appropriate exposure amount of the solid-state imaging device. Since the value is compared with the value, exposure control can be automatically performed based on a feedback signal according to an integration signal corresponding to the brightness of the entire screen.

(ヘ)実施例 本発明の固体撮像装置は例えば第6図の固体撮像装置
と同様の基本構成からなるものであるが、本発明装置が
従来装置と異なり、最も特徴とする処は、比較回路(1
3)の具体的構成にある。
(F) Embodiment The solid-state imaging device of the present invention has the same basic configuration as that of the solid-state imaging device of FIG. 6, for example. (1
The specific configuration of 3).

第1図に本発明の固体撮像装置に用いる比較回路(1
3)の一例を示す。同図の比較回路(13)には第7図と
同様に放電用トランジスタQを持つRC積分回路(12)か
らの積分値∫Y(t)dtが入力される2個の比較器COM
1,COM2が備えられている。この第1の比較器COM1の他方
の入力には、適正露出の上限値に対応する第1の基準電
圧Vr1を可変設定できる抵抗R2の分圧点が接続され、第
2の比較器COM2の他方の入力には、適正露出の下限値に
対応する第2の基準電圧Vr2(Vr1より小さい)に可変設
定できる抵抗R3の分圧点が接続されている。そして、こ
れ等の比較器COM1,COM2での大小比較の結果は、垂直ブ
ランキング期間Vに相当するフィールドの最終タイミン
グteでフリップフロップFF1,FF2に記憶される。
FIG. 1 shows a comparison circuit (1) used in the solid-state imaging device of the present invention.
An example of 3) is shown below. Two comparators COM to which the integrated value ∫Y (t) dt from the RC integrator (12) having the discharging transistor Q are input to the comparator (13) of FIG.
1, COM2 is provided. The other input of the first comparator COM1 is connected to a voltage dividing point of a resistor R2 capable of variably setting a first reference voltage Vr1 corresponding to an upper limit value of an appropriate exposure, and the other input of the second comparator COM2. Is connected to a voltage dividing point of a resistor R3 which can be variably set to a second reference voltage Vr2 (smaller than Vr1) corresponding to a lower limit value of an appropriate exposure. Then, the result of the magnitude comparison by the comparators COM1 and COM2 is stored in the flip-flops FF1 * and FF2 * at the final timing te of the field corresponding to the vertical blanking period V.

従って、フリップフロップFF1,FF2には、共に第1
2図の両積分値の履歴(イ)(ロ)が最終的に一致する
垂直ブランキング期間Vの最終タイミングteに於て、第
2図に示す如く、積分値∫Y(t)dtと両基準値Vr1,Vr
2との大小比較の結果が記憶されて出力される。このフ
リップフロップFF1,FF2の出力を2ビットデータ[x
1,x2]とすると、例えば、具体的には、 [0,0]は∫Y(t)dt≧Vr1, [1,0]はVr1>∫Y(t)dt≧Vr2, [1,1]はVr2>∫Y(t)dt をあらわす事になる。
Therefore, both flip-flops FF1 * and FF2 * have the first
At the final timing te of the vertical blanking period V where the histories (a) and (b) of the two integrated values in FIG. 2 finally match, as shown in FIG. Reference values Vr1, Vr
The result of the magnitude comparison with 2 is stored and output. The outputs of the flip-flops FF1 * and FF2 * are converted to 2-bit data [x
For example, [0,0] is ∫Y (t) dt ≧ Vr1, [1,0] is Vr1> ∫Y (t) dt ≧ Vr2, [1,1] ] Represents Vr2> ∫Y (t) dt.

本発明の固体撮像装置に於ては、この様な3種類の2
ビットデータ[0,0],[1,0]及び[1,1]をそれぞれ
「露出制限信号」,「露出固定信号」及び「露出促進信
号」として利用しており、自動露出制御手段として働く
第3図の逆転送クロック供給タイミング発生手段(14)
はこれらの信号に基づき、CCD固体撮像素子(S)の受
光エリア(1)に於けるフレーム期間毎の実効光電変換
期間を伸縮制御する。
In the solid-state imaging device of the present invention, these three types of 2
Bit data [0,0], [1,0] and [1,1] are used as "exposure limit signal", "exposure fixed signal" and "exposure promotion signal", respectively, and work as automatic exposure control means. Reverse transfer clock supply timing generation means (14) in FIG.
Controls the expansion and contraction of the effective photoelectric conversion period for each frame period in the light receiving area (1) of the CCD solid-state imaging device (S) based on these signals.

この様な逆転送クロック供給タイミング発生手段(1
4)としては、第3図に示す如く、2ビットデータを解
読するデコーダ(141),0〜31をカウントする5ビット
のアップダウンカウンタ(142),0〜256を8個単位のス
テップで上位5ビットが32回カウントできるステップカ
ウンタ(143),これら両カウンタ(142),(143)の
出力値の一致検出を行う比較器(144)で構成される。
Such a reverse transfer clock supply timing generation means (1
As shown in FIG. 3, as shown in FIG. 3, a decoder (141) for decoding 2-bit data, a 5-bit up / down counter (142) for counting 0 to 31, and 0 to 256 are placed in high-order steps in units of eight. It comprises a step counter (143) capable of counting 5 bits 32 times, and a comparator (144) for detecting coincidence between the output values of these counters (142) and (143).

従って、この回路(14)によれば、上記比較回路(1
3)からの入力信号[x1,x2]が「露出制限信号」の時、
デコーダ(141)はアップダウンカウンタ(142)にアッ
プ信号Uを入力し、この値は1だけカウントアップす
る。また逆に、「露出促進信号」の時、デコーダ(14
1)はアップダウンカウンタ(142)にダウン信号Dを入
力し、この値は1だけカウントダウンする。さらに、
「露出固定信号」の時は信号出力は行わずにアップダウ
ンカウンタ(142)の値を継続して保持する。
Therefore, according to the circuit (14), the comparison circuit (1
3) When the input signal [x1, x2] from “Exposure limit signal”
The decoder (141) inputs the up signal U to the up / down counter (142), and this value counts up by one. Conversely, in the case of the “exposure promotion signal”, the decoder (14
In 1), the down signal D is input to the up / down counter (142), and this value is counted down by one. further,
At the time of the "exposure fixed signal", the signal output is not performed, and the value of the up / down counter (142) is continuously held.

この様にしてアップダウンカウンタ(142)には垂直
ブランキング期間V中の光電変換期間Tを32ステップに
分割したときのステップ番号(露光量に応じて増減す
る)が格納される。一方、ステップカウンタ(143)が
垂直ブランキングパルスPvでリセットされ、その後の光
電変換期間Tに亘って水平ブランキングパルスPhを8毎
に0から31まで数える間に、この値が上記アップダウン
カウンタ(142)のセット値に達した時、このタイミン
グで比較器(144)は逆転送クロック供給タイイミング
パルスPbをクロック選択回路(15)に送出する。
In this way, the up-down counter (142) stores the step number (increases or decreases according to the exposure amount) when the photoelectric conversion period T in the vertical blanking period V is divided into 32 steps. On the other hand, while the step counter (143) is reset by the vertical blanking pulse Pv and the horizontal blanking pulse Ph is counted from 0 to 31 every 8 over the subsequent photoelectric conversion period T, this value is maintained by the up-down counter. When the set value of (142) is reached, the comparator (144) sends the reverse transfer clock supply timing pulse Pb to the clock selection circuit (15) at this timing.

従って、第4図に示すように、上記のタイミングパル
スPbが発生したときのみ、クロック選択回路(15)は逆
転送クロックφbをCCD固体撮像素子(S)の蓄積エリ
ア(2)に供給する事になり、蓄積エリア(2)の逆転
送駆動の終了後から第1転送クロックφfによる順方向
転送駆動の開始時点までの期間(実効光電変換期間と称
す)Teに実際に画像電荷として用いる電荷の光電変換が
行われる。
Therefore, as shown in FIG. 4, the clock selection circuit (15) supplies the reverse transfer clock φb to the storage area (2) of the CCD solid-state imaging device (S) only when the above-mentioned timing pulse Pb is generated. And the period from the end of the reverse transfer driving of the storage area (2) to the start of the forward transfer driving by the first transfer clock φf (referred to as an effective photoelectric conversion period) Te, which is the charge actually used as the image charge. Photoelectric conversion is performed.

斯る実効光電変換期間Teでの光電変換量が多過ぎて第
2図の曲線(ハ)のように露出過多になる場合には、第
4図の逆転送クロックφbの供給タイミングはCLOSEの
方向に1ステップ分[T/32]遅れる事となり、第2図の
曲線(ホ)のように適正露光になるまで、[1ステップ
/1垂直ブランキング期間]の割合で実効光電変換期間Te
の等速短縮が続けられる。逆に、第2図の曲線(ハ)の
ように露出不足の場合には、第4図の逆転送クロックφ
bの供給タイミングはOPENの方向に1ステップ分[T/3
2]早まる事となり、適正露出になるまで[1ステップ/
1垂直ブランキング期間]の割合で実効光電変換期間Te
の等速伸長が続けられる。そして、第2図の曲線(ホ)
のように適正露出の範囲に入った場合には、この範囲に
ある限り第4図の逆転送クロックの供給タイミングは移
動せずに実効光電変換期間Teは固定された状態となる。
If the amount of photoelectric conversion in the effective photoelectric conversion period Te is too large and the exposure is excessive as shown by the curve (c) in FIG. 2, the supply timing of the reverse transfer clock φb in FIG. [T / 32] is delayed by one step until the proper exposure is achieved as shown by the curve (e) in FIG.
/ 1 vertical blanking period] and the effective photoelectric conversion period Te
Is continued at a constant speed. Conversely, if the exposure is insufficient as shown by the curve (c) in FIG. 2, the reverse transfer clock φ in FIG.
The supply timing of b is one step in the direction of OPEN [T / 3
2] It will be quicker and [1 step /
1 vertical blanking period], the effective photoelectric conversion period Te
At a constant velocity. Then, the curve (e) in FIG.
As shown in FIG. 4, the supply timing of the reverse transfer clock shown in FIG. 4 does not move and the effective photoelectric conversion period Te is fixed as long as the range is within this range.

上述の如き自動露出制御を行う逆転送クロック供給タ
イミング発生手段(14)は、実効光電変換期間Teの伸縮
動作だけでなく、適正露出範囲においてはこの期間Teを
固定するので、期間Teの伸長と短縮とが交互に行われる
時の再生画面のちらつき(フリッカ)を解消できる。更
にはその伸縮動作が目標に対して一定ステップ毎に順次
変化するようになっているので、急激な露出変化による
再生画面の画質の劣化を抑制できる。又この露出変化の
ステップ量は、実効光電変換期間Teの伸長と短縮との両
方のステップ幅を独立して設定することにより、自由に
変更することができる。
The reverse transfer clock supply timing generating means (14) for performing the automatic exposure control as described above not only expands / contracts the effective photoelectric conversion period Te, but also fixes this period Te in a proper exposure range. It is possible to eliminate the flicker of the playback screen when the shortening and the shortening are performed alternately. Further, since the expansion / contraction operation is sequentially changed at predetermined steps with respect to the target, it is possible to suppress the deterioration of the image quality of the reproduction screen due to a rapid exposure change. Also, the step amount of the exposure change can be freely changed by independently setting the step widths for both the extension and the shortening of the effective photoelectric conversion period Te.

以上に詳述した本発明装置の実施例に於ては、その比
較回路(13)として第1図に示した如く、第1及び第2
の両方の比較器COM1,COM2の基準電圧Vr1,Vr2を個別に可
変設定できるものについて例示したが、第5図に示す如
く単一の基準値Vroのみの可変設定でき操作性の改善を
図った回路装置も使用できる。即ち、同図の回路はビデ
オ信号の積分値∫Y(t)dtに応じて電源電圧をトラン
ジスタQr,及び抵抗R4,R5,R6の直列接続体にて分圧して
得た露光量に比例する高低2レベルの電圧値Y1,Y2を単
一の基準値Vroと比較するものであって、第1図の回路
と同様に3種類の信号「露出制限信号」,「露出固定信
号」及び「露出促進信号」が出力される。
In the embodiment of the device of the present invention described in detail above, as shown in FIG.
Although the reference voltages Vr1 and Vr2 of both comparators COM1 and COM2 can be individually variably set, as shown in FIG. 5, only a single reference value Vro can be variably set to improve operability. Circuit devices can also be used. That is, the circuit shown in the figure is proportional to the exposure amount obtained by dividing the power supply voltage by the transistor Qr and the series connection of the resistors R4, R5 and R6 in accordance with the integrated value ∫Y (t) dt of the video signal. It compares the high and low two-level voltage values Y1 and Y2 with a single reference value Vro, and three kinds of signals "exposure limit signal", "exposure fixed signal" and "exposure" as in the circuit of FIG. The "promotion signal" is output.

上記の第1,第5図のいずれの比較回路に於ても、回路
もIC化する場合には、外付けの抵抗の値を変えるだけ
で、上記の適正露出量の範囲を簡単に変更できるので、
第7図の従来回路の様に判定タイミングt1,t2を変える
ことができないものに比べてメリットは大きい。
In any of the comparison circuits shown in FIGS. 1 and 5, when the circuit is also formed as an IC, the range of the appropriate exposure amount can be easily changed only by changing the value of the external resistor. So
The merit is greater than that of the conventional circuit of FIG. 7 in which the determination timings t1 and t2 cannot be changed.

更に、以上に詳述した本発明実施例装置に於ては、CC
D固体撮像素子の受光エリア(1)の逆転送駆動によっ
て不用電荷の排除を行うものに就いて例示したが、これ
に限ることなく、例えば、一度に不用電荷を基板深部の
ドレインに排除する構成であってもよい。従って、本発
明では勿論フレームトランスファー型のCCD固体撮像素
子の他にも、インターライン型のCCD固体撮像素子やMOS
タイプの固体撮像素子の採用が可能である。
Further, in the embodiment of the present invention described in detail above, CC
D Although the example in which the unnecessary charge is eliminated by the reverse transfer driving of the light receiving area (1) of the solid-state imaging device is described above, the invention is not limited to this. It may be. Therefore, in the present invention, of course, besides the frame transfer type CCD solid-state image sensor, the interline type CCD solid-state image sensor and MOS
It is possible to employ a solid-state imaging device of the type.

(ト)発明の効果 本発明の固体撮像装置は以上の説明から明らかな如
く、露出の過不足を判定するための比較回路がビデオ信
号を積分した積分信号の一画面毎の最終時点の信号値と
固体撮像素子の適切露光量に対応して設定された基準値
とを比較する構成であるので、この比較回路からは画面
全体の明るさに対応したフィードバック信号を得ること
ができる。従って本発明によれば、画面のスポット位置
の違い等に影響されずに安定したオートアイリス制御が
可能となる。
(G) Effects of the Invention As is clear from the above description, the solid-state imaging device of the present invention has a comparison circuit for determining whether exposure is excessive or insufficient, and a signal value at the end of each screen of an integrated signal obtained by integrating a video signal. And a reference value set corresponding to an appropriate exposure amount of the solid-state imaging device, so that a feedback signal corresponding to the brightness of the entire screen can be obtained from this comparison circuit. Therefore, according to the present invention, stable auto iris control can be performed without being affected by differences in spot positions on the screen.

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

第1図および第5図は本発明の固体撮像装置に用いる比
較回路の異なる具体例の構成図、第2図,第4図,第9
図,第11図および第12図はそれぞれ時間軸上の信号図、
第3図は本発明装置に用いる逆転送クロック供給タイミ
ング発生手段の回路構成図、第6図は固体撮像装置の基
本構成を示すブロック図、第7図は従来装置の比較回路
を示す回路図、第8図および第10図は撮像画面の模式図
である。 (1)……受光エリア、(2)……蓄積エリア、 (3)……水平レジスタ、(4)……信号処理回路、 (8),(9),(10),(11)……クロック発生回
路、 (12)……積分回路、(13)……比較回路、 (14)……逆転送クロック供給タイミング発生手段、 (15)……クロック選択回路。
FIGS. 1 and 5 are configuration diagrams of different specific examples of the comparison circuit used in the solid-state imaging device according to the present invention, and FIGS.
Fig. 11, Fig. 11 and Fig. 12 are signal diagrams on the time axis, respectively.
FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a reverse transfer clock supply timing generating means used in the device of the present invention, FIG. 6 is a block diagram showing a basic configuration of the solid-state imaging device, FIG. 7 is a circuit diagram showing a comparison circuit of the conventional device, 8 and 10 are schematic diagrams of the imaging screen. (1) ... light receiving area, (2) ... accumulation area, (3) ... horizontal register, (4) ... signal processing circuit, (8), (9), (10), (11) ... Clock generation circuit, (12) integration circuit, (13) comparison circuit, (14) reverse transfer clock supply timing generation means, (15) clock selection circuit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】受光した画像を所定時間毎に光電変換する
ことによって画面単位で連続する画像情報を得る固体撮
像素子、 該固体撮像素子によって得られた画像情報を一画面単位
で積分する積分回路、 該積分回路から得られる積分信号の一画面毎の最終時点
の信号値を、上記固体撮像素子の適切露光量の上限及び
下限に対応して設定される第1及び第2の基準値に対し
てそれぞれ比較する一対の比較回路、 該比較回路の比較結果に応答し、上記積分信号の値が第
1の基準値より大きい時に露出制限信号を出力し、第1
の基準値より小さく第2の基準値より大きい時に露出固
定信号を出力し、第2の基準値より小さい時に露出促進
信号を出力するデコード回路、 上記固体撮像素子の所定時間毎の実効光電変換期間を複
数のステップで伸縮制御するものであって、上記露出制
限信号を受けた時に実効光電変換期間を1ステップ短縮
し、上記露出固定信号を受けた時に実効光電変換期間を
固定し、上記露出促進信号を受けた時に実効光電変換期
間を1ステップ伸長する露出制御手段、 を具備してなる固体撮像装置。
1. A solid-state imaging device that obtains continuous image information for each screen by photoelectrically converting a received image at predetermined time intervals, and an integration circuit that integrates image information obtained by the solid-state imaging device for each screen. The signal value of the integral signal obtained from the integration circuit at the final point of each screen is compared with the first and second reference values set corresponding to the upper and lower limits of the appropriate exposure amount of the solid-state imaging device. A pair of comparator circuits, each of which outputs an exposure limit signal in response to a comparison result of the comparator circuit when the value of the integration signal is greater than a first reference value;
A decode circuit that outputs an exposure fixing signal when the value is smaller than the second reference value and outputs an exposure promotion signal when the value is smaller than the second reference value; and an effective photoelectric conversion period of the solid-state imaging device at predetermined time intervals. Is controlled in a plurality of steps, the effective photoelectric conversion period is shortened by one step when the exposure limit signal is received, and the effective photoelectric conversion period is fixed when the exposure fixed signal is received. A solid-state imaging device comprising: exposure control means for extending an effective photoelectric conversion period by one step when a signal is received.
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