JP2642669B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
（イ）産業上の利用分野 本発明は固体撮像素子を備えた固体撮像装置の露光制
御方法に関する。 （ロ）従来の技術 従来、CCD固体撮像素子を用いたテレビカメラの如き
撮像装置では、固体撮像素子の動作原理を活用して電子
的に自動露光制御をしようとすることが考えられてい
る。 例えば実開昭63−47677号公報では、フレームトラン
スファ型のCCD固体撮像素子に於いて、垂直走査線期間
毎の光電変換期間の途中でそれまで受光部に蓄積された
画像電荷を画像信号読出しのための転送方向とは逆方向
に転送排出し、一画面分のその後の残りの光電変換期間
だけで画像電荷の蓄積を行う露光制御手段が提案されて
いる。このような露光制御手段に依れば、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ことに
依り最適の露光状態が得られる。 この様なオートアイリス機能を備えた本出願人既提案
（特開平１−212083号）の固体撮像装置の基本構成を第
６図に示す。 同図に於て、（Ｓ）は受光部（１）と蓄積部（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、受光部（１）で垂直走査線
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部（２）に一旦転送蓄積した後、水
平走査線期間毎に一走査ライン単位で水平レジスタ
（３）を介し画像信号Ｘ（ｔ）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Ｘ
（ｔ）は信号処理回路（４）によりサンプルホールド，
増幅，ガンマ補正等の信号処理が施されてビデオ信号Ｙ
（ｔ）として外部機器に出力される。 上記CCD固体撮像素子（Ｓ）は駆動回路（Ｄ）でパル
ス駆動されるものであって、受光部（１）には電荷読出
の為の順方向転送パルスφＦ又は電荷排出の為の逆方向
転送パルスφＢがそれぞれ読出転送パルス発生回路（1
2）又は排出転送パルス発生回路（13）から供給され
る。又、蓄積部（２）には蓄積転送パルス発生回路（1
4）からの蓄積転送パルスφＳが供給され、さらに水平
レジスタ（３）には出力転送パルス発生回路（15）から
の出力転送パルスφＨが供給される。 尚、これら各クロック発生回路（12），（13），（1
4），（15）は同一の発振源からの基本クロックに基づ
いてクロック作成され、同じくこの基本クロックに基づ
き水平走査線信号HD、垂直走査線信号VDが得られる。 そして、この垂直走査線信号VDの帰線期間の特定タイ
ミングで読出パルスを持つ読出駆動タイミング信号FTが
読出転送パルス発生回路（13）に入力され、また上記水
平走査線信号HDは後述する様に、排出駆動タイミングBT
決定の為のクロックとして用いられる。 続いて、この排出駆動タイミングBT決定の為の回路構
成を説明する。 上記信号処理回路（５）から得られるビデオ信号Ｙ
（ｔ）はフィールド単位で積分され、露光量信号として
そのレベルＬが比較回路（Ｃ）に入力され、第１及び第
２の比較器（61）（62）でそれぞれ比較される。これら
第１の比較器（61）の比較基準は適正露光範囲の上限値
に対応する第１の基準レベルLmaxであり、第２の比較器
（62）の比較基準は適正露光範囲の下限値に対応する第
２の基準レベルLmin（Lmaxより小さい）となる。 そして、これ等の比較器（61）（62）での大小比較の
結果は、垂直走査線期間Ｖに相当するフィールド毎の読
出駆動タイミングFTでそれぞれフリップフロップ（71）
（72）に記憶される。 従って、この両フリップフロップ（71）（72）の出力
は、計２ビットのデータ〔x1,x2〕となるので、例えば
具体的には、 〔0,0〕はＬ≧Lmax 〔1,0〕はLmax＞Ｌ≧Lmin 〔1,1〕はLmin＞Ｌ を示す事になる。 この様な３種類の２ビットデータ〔0,0〕，〔1,0〕及
び〔1,1〕をデコーダ（８）がそれぞれ「露光制限信
号」，「露光固定信号」及び「露光促進信号」として解
読し、この解読結果に従いカウンタ構成のタイミングBT
発生回路（Ｔ）を動作させる。即ち、タイミングBT発生
回路（Ｔ）は０〜７をカウントする３ビットのアップダ
ウンカウンタ（９）,0〜255を32単位のステップで上位
３ビットが０〜７までカウントアップできるステップカ
ウンタ（10），これら両カウンタ（９），（10）の出力
値の一致検出を行う比較器（11）で構成される。 従って、タイミングBT発生回路（Ｔ）によれば、上記
デコーダ（８）は「露光制限信号」を解読した時に、ア
ップダウンカウンタ（９）にアップ信号Ｕを入力するの
で、この値は１だけカウントアップする。逆に、「露光
促進信号」を解読した時には、アップダウンカウンタ
（９）にダウン信号Ｄを入力するので、この値を１だけ
カウントダウンする。さらに「露光固定信号」の時は信
号出力は行わずにアップダウンカウンタ（９）の値を継
続して保持する。この様にしてアップダウンカウンタ
（９）には垂直走査線期間Ｖ中の光電変換期間を８ステ
ップに分割したときのステップ番号S0〜S7（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
（10）は垂直走査線信号VDでリセットされ、その後の光
電変換期間Ｅに亘って水平走査線信号HDを32毎に０から
７までカウントして行く間に、この値がアップダウンカ
ウンタ（９）のセット値に達する。この時、比較器（1
1）は両カウンタ（９）（10）の一致を検出して排出駆
動タイミングBTを駆動回路（Ｄ）の排出転送パルス発生
回路（12）に出力する。 従って、排出転送パルス発生回路（12）はタイミング
BTでCCD固体撮像素子（Ｓ）の受光部（１）に逆方向転
送パルスφＢを供給し、この逆転送駆動の終了後から垂
直走査線信号VDと同期した読出タイミングFTでの順転送
駆動の開始時点までが受光部（１）の実効光電変換期間
Ｅとなる。 上述の露光制御手段を備えた固体撮像素子に於いて、
垂直走査線期間Ｖ中のステップ番号S0〜S7に対応する８
つのタイミングで夫々逆転送駆動した場合の実効光電変
換期間Ｅを第７図に示す。受光部（１）での受光量が各
タイミングの場合とも夫々等しい場合、受光部（１）に
蓄積される画像電荷量は、光電変換期間Ｅに比例し、例
えばステップ番号S3のタイミングで逆転送駆動する場合
には、ステップ番号S0のタイミングで逆転送駆動した場
合に比して光電変換期間Ｅが4/7となるため、蓄積され
る画像電荷量も4/7となる。ステップ番号S0のタイミン
グで逆転送駆動した場合の光電変換期間E0を１とし、こ
の期間に蓄積される画像電荷量をＸとしたとき、各ステ
ップ番号に対応するタイミングで逆転送駆動した場合の
実効光電変換期間Ｅと、その期間に蓄積される画像電荷
量を下表に示す。 ここで短縮率とは、逆転送駆動のタイミングをステッ
プ番号S0から順にS7まで順次変化させて行くときに光電
変換期間Ｅが短縮される割合を示すもので、例えば逆転
送駆動をステップ番号S3からS4に変化させたときには、
ステップ番号S3での光電変換期間Ｅがステップ番号S4で
の光電変換期間Ｅの3/4となることを示す。 各ステップ番号に対応する短縮率の変化を第８図に示
す。この図から明らかな如く、光電変換期間Ｅの変化量
が均一に設定されている場合には、光電変換期間Ｅが短
くなるほど短縮率が小さくなる。即ち、逆転送駆動のタ
イミングをステップ番号S0からS1に変化させたときに
は、光電変換期間が1/7だけ短縮されるのに対して、ス
テップ番号S5からS6に変化させたときには光電変換期間
Ｅが1/2に短縮されることになる。従って、逆転送タイ
ミングの変化に依る画像電荷量の変化が各タイミングに
於いて不均一となり、固体撮像素子（Ｓ）から得られる
画像信号のレベルが大きく変化する場合や、僅かしか変
化しない場合が生じ、再生画像が不安定で見づらい画面
となる。 （ハ）発明が解決しようとする課題 本発明は、固体撮像素子の受光部に蓄積される画像電
荷の排出駆動のタイミングを、夫々のタイミングに於け
る光電変換期間Ｅが一定の割合で伸長或いは短縮される
ように変化させ、固体撮像素子から得られる画像信号の
レベルの変化を滑らかにし、安定した再生画像の得られ
る固体撮像装置の提供を目的とする。 （ニ）課題を解決するための手段 本発明は上述の課題を解決するためになされたもの
で、受光した画像を光電変換して画像信号を得る固体撮
像素子、この固体撮像素子の光電変換電荷を排出駆動し
た後に読出駆動する駆動回路、この駆動回路の電荷排出
駆動のタイミングと電荷読出駆動のタイミングとを設定
して両タイミング間の光電変換期間を伸縮制御すること
に依って上記固体撮像素子の露光量を制御する露光制御
回路、からなり、上記露光制御回路は、上記固体撮像素
子の実効光電変換期間を一定の割合で段階的に伸長或い
は短縮できるように構成したことを特徴とする。 （ホ）作 用 本発明に依れば、固体撮像素子の露光量を制限すると
きには実効光電変換期間を一定の割合で縮小し、逆に露
光量を促進するときには実効光電変換期間を一定の割合
で伸長するように固体撮像素子の電荷排出駆動のタイミ
ングと電荷読出駆動のタイミングとを設定することが可
能となり、実効光電変換期間を常に一定の割合で伸長或
いは短縮して露光制御を行うことができる。 （ヘ）実施例 本発明の実施例を図面に従って説明する。 第１図は一実施例を示す構成図であり、固体撮像素子
（Ｓ）、駆動回路（Ｄ）及び比較回路（Ｃ）は、第６図
に示す既提案装置と同一構造である。本発明の特徴とす
るところは、タイミングBT発生回路（Ｔ′）に依って固
体撮像素子（Ｓ）の実効光電変換期間Ｅが一定の割合で
伸縮するように電荷排出駆動のタイミングBTを設定する
ところにある。即ち、固体撮像素子（Ｓ）の露光量が適
切露光量範囲より小さくなった場合には実効光電変換期
間Ｅが所定の割合で伸長され、大きくなった場合には所
定の割合で短縮される。そのタイミングBT発生回路
（Ｔ′）は、０〜15をカウントする４ビットのアップダ
ウンカウンタ（20）、このアップダウンカウンタ（20）
の出力を所定のバイナリデータにデコードする４ビット
のデコーダ（21）、０〜15までカウントアップする４ビ
ットのステップカウンタ（22）、デコーダ（21）とステ
ップカウンタ（22）との各ビットの一致検出を行うエク
スクルーシブオアゲート（23A）〜（23D）及びこれらエ
クスクルーシブオアゲート（23A）〜（23D）の出力の論
理積を得るアンドゲート（24）で構成される。 従って、タイミングBT発生回路（Ｔ′）は、第６図の
タイミングBT発生回路（Ｔ）と同様に比較回路（Ｃ）の
出力に依って動作し、アップダウンカウンタ（20）に垂
直走査線期間Ｖ中の光電変換期間を16ステップに分割し
たときのステップ番号S0〜S15が格納される。そして、
アップダウンカウンタ（20）の出力がデコーダ（21）で
所定の４ビットのバイナリデータにデコードされる。こ
のバイナリデータについては後に詳述する。 一方、ステップカウンタ（22）は垂直走査線信号VDで
リセットされ、水平走査線期間Ｖあたり16パルスの周期
のクロック信号CKに依って光電変換期間Ｅ中に０から15
までカウントアップして行く間に、その出力が上述のデ
コーダ出力のバイナリデータと一致する。両データの各
ビットが一致するとエクスクルーシブオアゲート（23
A）〜（23D）が夫々〔１〕を出力し、アンドゲート（2
4）が駆動回路（Ｄ）に排出駆動タイミングBTを出力す
る。従って、アップダウンカウンタ（20）がカウントア
ップされる毎に光電変換期間Ｅが所定の割合に短縮さ
れ、カウントアップされる毎に所定の割合で伸長される
ことになる。 実効光電変換期間Ｅの短縮率を例えば3/4に設定した
ときの各ステップ番号S0〜S15に対応する実効光電変換
期間Ｅを第２図に示し、そのときのアップダウンカウン
タ（20）の出力とデコーダ（21）の出力とを下表に示
す。 この表に於いて、実効光電変換期間Ｅは、ステップ番
号S0の光電変換期間E0（垂直走査線期間Ｖに相当する）
を基準としてパーセントで表している。 デコーダ（21）の出力するバイナリデータは、垂直走
査線期間Ｖを16分割し、その点のうち第２図に示す所望
の光電変換期間との差が最小となる点のデータを２値化
して得たものである。このため、実効光電変換期間Ｅの
変化量が微少になると、ステップ番号S9〜S12の如くデ
コーダ出力が変化しない場合が生ずる。 ここでは、タイミングBT発生回路（Ｔ′）を４ビット
で構成し、光電変換期間Ｅを16ステップに分割する場合
を示したが、このビット数を５ビット、さらには６ビッ
ト以上で構成すれば光電変換期間Ｅが32ステップ或いは
64ステップ以上で分割されるため、光電変換期間Ｅを所
望の値により近く設定でき、変化率のより均一な高精度
の制御が可能になる。 次に、本発明の他の実施例を第２図に示す。この図は
タイミングBT発生回路を示し、（30）は５ビットの双方
向型シフトレジスタであり、その他第１図のタイミング
BT発生回路（Ｔ′）と同一部分には同一符号を付す。双
方向型シフトレジスタ（30）は、例えば10個のアンドゲ
ート（31A）〜（31E）、５つのオアゲート（32A）〜（3
2E）及び５つのＤフリップフロップ（33A）〜（33E）で
構成され、比較回路（Ｃ）からカウントアップ信号Ｕが
入力されるとフリップフロップ（33A）からフリップフ
ロップ（33E）方向にデータ〔１〕がシフトされ、逆に
カウントダウン信号Ｄが入力されるとフリップフロップ
（33E）からフリップフロップ（33A）方向にデータ
御方法に関する。 （ロ）従来の技術 従来、CCD固体撮像素子を用いたテレビカメラの如き
撮像装置では、固体撮像素子の動作原理を活用して電子
的に自動露光制御をしようとすることが考えられてい
る。 例えば実開昭63−47677号公報では、フレームトラン
スファ型のCCD固体撮像素子に於いて、垂直走査線期間
毎の光電変換期間の途中でそれまで受光部に蓄積された
画像電荷を画像信号読出しのための転送方向とは逆方向
に転送排出し、一画面分のその後の残りの光電変換期間
だけで画像電荷の蓄積を行う露光制御手段が提案されて
いる。このような露光制御手段に依れば、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ことに
依り最適の露光状態が得られる。 この様なオートアイリス機能を備えた本出願人既提案
（特開平１−212083号）の固体撮像装置の基本構成を第
６図に示す。 同図に於て、（Ｓ）は受光部（１）と蓄積部（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、受光部（１）で垂直走査線
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部（２）に一旦転送蓄積した後、水
平走査線期間毎に一走査ライン単位で水平レジスタ
（３）を介し画像信号Ｘ（ｔ）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Ｘ
（ｔ）は信号処理回路（４）によりサンプルホールド，
増幅，ガンマ補正等の信号処理が施されてビデオ信号Ｙ
（ｔ）として外部機器に出力される。 上記CCD固体撮像素子（Ｓ）は駆動回路（Ｄ）でパル
ス駆動されるものであって、受光部（１）には電荷読出
の為の順方向転送パルスφＦ又は電荷排出の為の逆方向
転送パルスφＢがそれぞれ読出転送パルス発生回路（1
2）又は排出転送パルス発生回路（13）から供給され
る。又、蓄積部（２）には蓄積転送パルス発生回路（1
4）からの蓄積転送パルスφＳが供給され、さらに水平
レジスタ（３）には出力転送パルス発生回路（15）から
の出力転送パルスφＨが供給される。 尚、これら各クロック発生回路（12），（13），（1
4），（15）は同一の発振源からの基本クロックに基づ
いてクロック作成され、同じくこの基本クロックに基づ
き水平走査線信号HD、垂直走査線信号VDが得られる。 そして、この垂直走査線信号VDの帰線期間の特定タイ
ミングで読出パルスを持つ読出駆動タイミング信号FTが
読出転送パルス発生回路（13）に入力され、また上記水
平走査線信号HDは後述する様に、排出駆動タイミングBT
決定の為のクロックとして用いられる。 続いて、この排出駆動タイミングBT決定の為の回路構
成を説明する。 上記信号処理回路（５）から得られるビデオ信号Ｙ
（ｔ）はフィールド単位で積分され、露光量信号として
そのレベルＬが比較回路（Ｃ）に入力され、第１及び第
２の比較器（61）（62）でそれぞれ比較される。これら
第１の比較器（61）の比較基準は適正露光範囲の上限値
に対応する第１の基準レベルLmaxであり、第２の比較器
（62）の比較基準は適正露光範囲の下限値に対応する第
２の基準レベルLmin（Lmaxより小さい）となる。 そして、これ等の比較器（61）（62）での大小比較の
結果は、垂直走査線期間Ｖに相当するフィールド毎の読
出駆動タイミングFTでそれぞれフリップフロップ（71）
（72）に記憶される。 従って、この両フリップフロップ（71）（72）の出力
は、計２ビットのデータ〔x1,x2〕となるので、例えば
具体的には、 〔0,0〕はＬ≧Lmax 〔1,0〕はLmax＞Ｌ≧Lmin 〔1,1〕はLmin＞Ｌ を示す事になる。 この様な３種類の２ビットデータ〔0,0〕，〔1,0〕及
び〔1,1〕をデコーダ（８）がそれぞれ「露光制限信
号」，「露光固定信号」及び「露光促進信号」として解
読し、この解読結果に従いカウンタ構成のタイミングBT
発生回路（Ｔ）を動作させる。即ち、タイミングBT発生
回路（Ｔ）は０〜７をカウントする３ビットのアップダ
ウンカウンタ（９）,0〜255を32単位のステップで上位
３ビットが０〜７までカウントアップできるステップカ
ウンタ（10），これら両カウンタ（９），（10）の出力
値の一致検出を行う比較器（11）で構成される。 従って、タイミングBT発生回路（Ｔ）によれば、上記
デコーダ（８）は「露光制限信号」を解読した時に、ア
ップダウンカウンタ（９）にアップ信号Ｕを入力するの
で、この値は１だけカウントアップする。逆に、「露光
促進信号」を解読した時には、アップダウンカウンタ
（９）にダウン信号Ｄを入力するので、この値を１だけ
カウントダウンする。さらに「露光固定信号」の時は信
号出力は行わずにアップダウンカウンタ（９）の値を継
続して保持する。この様にしてアップダウンカウンタ
（９）には垂直走査線期間Ｖ中の光電変換期間を８ステ
ップに分割したときのステップ番号S0〜S7（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
（10）は垂直走査線信号VDでリセットされ、その後の光
電変換期間Ｅに亘って水平走査線信号HDを32毎に０から
７までカウントして行く間に、この値がアップダウンカ
ウンタ（９）のセット値に達する。この時、比較器（1
1）は両カウンタ（９）（10）の一致を検出して排出駆
動タイミングBTを駆動回路（Ｄ）の排出転送パルス発生
回路（12）に出力する。 従って、排出転送パルス発生回路（12）はタイミング
BTでCCD固体撮像素子（Ｓ）の受光部（１）に逆方向転
送パルスφＢを供給し、この逆転送駆動の終了後から垂
直走査線信号VDと同期した読出タイミングFTでの順転送
駆動の開始時点までが受光部（１）の実効光電変換期間
Ｅとなる。 上述の露光制御手段を備えた固体撮像素子に於いて、
垂直走査線期間Ｖ中のステップ番号S0〜S7に対応する８
つのタイミングで夫々逆転送駆動した場合の実効光電変
換期間Ｅを第７図に示す。受光部（１）での受光量が各
タイミングの場合とも夫々等しい場合、受光部（１）に
蓄積される画像電荷量は、光電変換期間Ｅに比例し、例
えばステップ番号S3のタイミングで逆転送駆動する場合
には、ステップ番号S0のタイミングで逆転送駆動した場
合に比して光電変換期間Ｅが4/7となるため、蓄積され
る画像電荷量も4/7となる。ステップ番号S0のタイミン
グで逆転送駆動した場合の光電変換期間E0を１とし、こ
の期間に蓄積される画像電荷量をＸとしたとき、各ステ
ップ番号に対応するタイミングで逆転送駆動した場合の
実効光電変換期間Ｅと、その期間に蓄積される画像電荷
量を下表に示す。 ここで短縮率とは、逆転送駆動のタイミングをステッ
プ番号S0から順にS7まで順次変化させて行くときに光電
変換期間Ｅが短縮される割合を示すもので、例えば逆転
送駆動をステップ番号S3からS4に変化させたときには、
ステップ番号S3での光電変換期間Ｅがステップ番号S4で
の光電変換期間Ｅの3/4となることを示す。 各ステップ番号に対応する短縮率の変化を第８図に示
す。この図から明らかな如く、光電変換期間Ｅの変化量
が均一に設定されている場合には、光電変換期間Ｅが短
くなるほど短縮率が小さくなる。即ち、逆転送駆動のタ
イミングをステップ番号S0からS1に変化させたときに
は、光電変換期間が1/7だけ短縮されるのに対して、ス
テップ番号S5からS6に変化させたときには光電変換期間
Ｅが1/2に短縮されることになる。従って、逆転送タイ
ミングの変化に依る画像電荷量の変化が各タイミングに
於いて不均一となり、固体撮像素子（Ｓ）から得られる
画像信号のレベルが大きく変化する場合や、僅かしか変
化しない場合が生じ、再生画像が不安定で見づらい画面
となる。 （ハ）発明が解決しようとする課題 本発明は、固体撮像素子の受光部に蓄積される画像電
荷の排出駆動のタイミングを、夫々のタイミングに於け
る光電変換期間Ｅが一定の割合で伸長或いは短縮される
ように変化させ、固体撮像素子から得られる画像信号の
レベルの変化を滑らかにし、安定した再生画像の得られ
る固体撮像装置の提供を目的とする。 （ニ）課題を解決するための手段 本発明は上述の課題を解決するためになされたもの
で、受光した画像を光電変換して画像信号を得る固体撮
像素子、この固体撮像素子の光電変換電荷を排出駆動し
た後に読出駆動する駆動回路、この駆動回路の電荷排出
駆動のタイミングと電荷読出駆動のタイミングとを設定
して両タイミング間の光電変換期間を伸縮制御すること
に依って上記固体撮像素子の露光量を制御する露光制御
回路、からなり、上記露光制御回路は、上記固体撮像素
子の実効光電変換期間を一定の割合で段階的に伸長或い
は短縮できるように構成したことを特徴とする。 （ホ）作 用 本発明に依れば、固体撮像素子の露光量を制限すると
きには実効光電変換期間を一定の割合で縮小し、逆に露
光量を促進するときには実効光電変換期間を一定の割合
で伸長するように固体撮像素子の電荷排出駆動のタイミ
ングと電荷読出駆動のタイミングとを設定することが可
能となり、実効光電変換期間を常に一定の割合で伸長或
いは短縮して露光制御を行うことができる。 （ヘ）実施例 本発明の実施例を図面に従って説明する。 第１図は一実施例を示す構成図であり、固体撮像素子
（Ｓ）、駆動回路（Ｄ）及び比較回路（Ｃ）は、第６図
に示す既提案装置と同一構造である。本発明の特徴とす
るところは、タイミングBT発生回路（Ｔ′）に依って固
体撮像素子（Ｓ）の実効光電変換期間Ｅが一定の割合で
伸縮するように電荷排出駆動のタイミングBTを設定する
ところにある。即ち、固体撮像素子（Ｓ）の露光量が適
切露光量範囲より小さくなった場合には実効光電変換期
間Ｅが所定の割合で伸長され、大きくなった場合には所
定の割合で短縮される。そのタイミングBT発生回路
（Ｔ′）は、０〜15をカウントする４ビットのアップダ
ウンカウンタ（20）、このアップダウンカウンタ（20）
の出力を所定のバイナリデータにデコードする４ビット
のデコーダ（21）、０〜15までカウントアップする４ビ
ットのステップカウンタ（22）、デコーダ（21）とステ
ップカウンタ（22）との各ビットの一致検出を行うエク
スクルーシブオアゲート（23A）〜（23D）及びこれらエ
クスクルーシブオアゲート（23A）〜（23D）の出力の論
理積を得るアンドゲート（24）で構成される。 従って、タイミングBT発生回路（Ｔ′）は、第６図の
タイミングBT発生回路（Ｔ）と同様に比較回路（Ｃ）の
出力に依って動作し、アップダウンカウンタ（20）に垂
直走査線期間Ｖ中の光電変換期間を16ステップに分割し
たときのステップ番号S0〜S15が格納される。そして、
アップダウンカウンタ（20）の出力がデコーダ（21）で
所定の４ビットのバイナリデータにデコードされる。こ
のバイナリデータについては後に詳述する。 一方、ステップカウンタ（22）は垂直走査線信号VDで
リセットされ、水平走査線期間Ｖあたり16パルスの周期
のクロック信号CKに依って光電変換期間Ｅ中に０から15
までカウントアップして行く間に、その出力が上述のデ
コーダ出力のバイナリデータと一致する。両データの各
ビットが一致するとエクスクルーシブオアゲート（23
A）〜（23D）が夫々〔１〕を出力し、アンドゲート（2
4）が駆動回路（Ｄ）に排出駆動タイミングBTを出力す
る。従って、アップダウンカウンタ（20）がカウントア
ップされる毎に光電変換期間Ｅが所定の割合に短縮さ
れ、カウントアップされる毎に所定の割合で伸長される
ことになる。 実効光電変換期間Ｅの短縮率を例えば3/4に設定した
ときの各ステップ番号S0〜S15に対応する実効光電変換
期間Ｅを第２図に示し、そのときのアップダウンカウン
タ（20）の出力とデコーダ（21）の出力とを下表に示
す。 この表に於いて、実効光電変換期間Ｅは、ステップ番
号S0の光電変換期間E0（垂直走査線期間Ｖに相当する）
を基準としてパーセントで表している。 デコーダ（21）の出力するバイナリデータは、垂直走
査線期間Ｖを16分割し、その点のうち第２図に示す所望
の光電変換期間との差が最小となる点のデータを２値化
して得たものである。このため、実効光電変換期間Ｅの
変化量が微少になると、ステップ番号S9〜S12の如くデ
コーダ出力が変化しない場合が生ずる。 ここでは、タイミングBT発生回路（Ｔ′）を４ビット
で構成し、光電変換期間Ｅを16ステップに分割する場合
を示したが、このビット数を５ビット、さらには６ビッ
ト以上で構成すれば光電変換期間Ｅが32ステップ或いは
64ステップ以上で分割されるため、光電変換期間Ｅを所
望の値により近く設定でき、変化率のより均一な高精度
の制御が可能になる。 次に、本発明の他の実施例を第２図に示す。この図は
タイミングBT発生回路を示し、（30）は５ビットの双方
向型シフトレジスタであり、その他第１図のタイミング
BT発生回路（Ｔ′）と同一部分には同一符号を付す。双
方向型シフトレジスタ（30）は、例えば10個のアンドゲ
ート（31A）〜（31E）、５つのオアゲート（32A）〜（3
2E）及び５つのＤフリップフロップ（33A）〜（33E）で
構成され、比較回路（Ｃ）からカウントアップ信号Ｕが
入力されるとフリップフロップ（33A）からフリップフ
ロップ（33E）方向にデータ〔１〕がシフトされ、逆に
カウントダウン信号Ｄが入力されるとフリップフロップ
（33E）からフリップフロップ（33A）方向にデータ
〔０〕がシフトされるものであり、各ビットＡ〜Ｅの出
力となるフリップフロップ（33A）〜（33E）の各出力が
ステップカウンタ（22′）の出力と比較される。このよ
うな双方向型シフトレジスタ（30）を用いたときの各タ
イミングに於ける光電変換期間Ｅを下表に示す。 上述の構成に依れば、光電変換期間Ｅを1/2或いは２
倍に伸縮制御することができる。即ち、カウントアップ
信号Ｕに依って上位ビットＡから下位ビットＥ方向へデ
ータ〔１〕がシフトされると光電変換期間Ｅが1/2に短
縮され、逆にカウントダウン信号Ｄに依って下位ビット
Ｅから上位ビットＡ方向にデータ
力となるフリップフロップ（33A）〜（33E）の各出力が
ステップカウンタ（22′）の出力と比較される。このよ
うな双方向型シフトレジスタ（30）を用いたときの各タ
イミングに於ける光電変換期間Ｅを下表に示す。 上述の構成に依れば、光電変換期間Ｅを1/2或いは２
倍に伸縮制御することができる。即ち、カウントアップ
信号Ｕに依って上位ビットＡから下位ビットＥ方向へデ
ータ〔１〕がシフトされると光電変換期間Ｅが1/2に短
縮され、逆にカウントダウン信号Ｄに依って下位ビット
Ｅから上位ビットＡ方向にデータ
〔０〕がシフトされる
と光電変換期間Ｅが２倍に伸長される。 その他のタイミングBT発生回路として、第１図のデコ
ーダ（21）に換えて所望のバイナリデータが記憶された
メモリを用い、そのメモリの読出しアドレスにアップダ
ウンカウンタ（20）の出力を用いても同様の動作が得ら
れる。 （ト）発明の効果 本発明に依れば、固体撮像素子の光電変換期間を常に
一定の割合で伸長或いは短縮して露光制御が行われるた
め、固体撮像素子から得られる画像信号のレベルの変化
が滑らかになり、固体撮像装置の特性を向上でき、再生
画像の安定化が図れて見やすい画面が得られる。
と光電変換期間Ｅが２倍に伸長される。 その他のタイミングBT発生回路として、第１図のデコ
ーダ（21）に換えて所望のバイナリデータが記憶された
メモリを用い、そのメモリの読出しアドレスにアップダ
ウンカウンタ（20）の出力を用いても同様の動作が得ら
れる。 （ト）発明の効果 本発明に依れば、固体撮像素子の光電変換期間を常に
一定の割合で伸長或いは短縮して露光制御が行われるた
め、固体撮像素子から得られる画像信号のレベルの変化
が滑らかになり、固体撮像装置の特性を向上でき、再生
画像の安定化が図れて見やすい画面が得られる。
第１図乃至第５図は本発明に係り、第１図は一実施例の
構成図、第２図は各ステップ番号に於ける実効光電変換
期間を示す図、第３図は第２図の短縮率を示す図、第４
図は他の実施例の構成図、第５図は第４図に於ける実効
光電変換期間を示す図である。第６図は既提案固体撮像
素子の構成図、第７図は第６図に於ける実効光電変換期
間を示す図、第８図は第７図の短縮率を示す図である。 （Ｓ）……固体撮像素子、（Ｄ）……駆動回路、（Ｃ）
……比較回路、（Ｔ）（Ｔ′）……タイミングBT発生回
路、（１）……受光部、（２）……蓄積部、（３）……
水平レジスタ、（４）……信号処理回路、（５）……積
分回路、（20）……アップダウンカウンタ、（21）……
デコーダ、（22）（22′）……ステップカウンタ、（23
A）〜（23E）……エクスクルーシブオアゲート、（24）
……アンドゲート、（30）……双方向型シフトレジス
タ。
構成図、第２図は各ステップ番号に於ける実効光電変換
期間を示す図、第３図は第２図の短縮率を示す図、第４
図は他の実施例の構成図、第５図は第４図に於ける実効
光電変換期間を示す図である。第６図は既提案固体撮像
素子の構成図、第７図は第６図に於ける実効光電変換期
間を示す図、第８図は第７図の短縮率を示す図である。 （Ｓ）……固体撮像素子、（Ｄ）……駆動回路、（Ｃ）
……比較回路、（Ｔ）（Ｔ′）……タイミングBT発生回
路、（１）……受光部、（２）……蓄積部、（３）……
水平レジスタ、（４）……信号処理回路、（５）……積
分回路、（20）……アップダウンカウンタ、（21）……
デコーダ、（22）（22′）……ステップカウンタ、（23
A）〜（23E）……エクスクルーシブオアゲート、（24）
……アンドゲート、（30）……双方向型シフトレジス
タ。
Claims (2)
- 【請求項１】受光した画像を光電変換して画像信号を得
る固体撮像素子、この固体撮像素子の光電変換電荷を排
出駆動した後に読出駆動する駆動回路、この駆動回路の
電荷排出駆動のタイミングと電荷読出駆動のタイミング
とを設定して両タイミング間の実効光電変換期間を制御
することに依って上記固体撮像素子の露光量を制御する
露光制御回路、からなり、 上記露光制御回路は、上記固体撮像素子の画像信号を画
面単位で積分して得た露光量信号を上記固体撮像素子の
適正露光範囲に対応して設定される基準値と読出駆動の
タイミングで比較する比較手段と、この比較手段の比較
結果に応答して、上記露光量信号が上記基準値を超えて
いるとの信号のときにはアップカウントし、上記露光量
信号が上記基準値に達していないとの信号のときにはダ
ウンカウントするアップダウンカウンタと、上記固体撮
像素子の実効光電変換期間の長さを指定するバイナリデ
ータを出力するものであって、上記アップダウンカウン
タのカウント値がアップ又はダウンされる毎に、変化直
前の値に対して一定の比率で増加又は減少するバイナリ
データを出力するデコーダと、垂直走査期間内に水平走
査周期でカウントアップされるステップカウンタと、こ
のステップカウンタのカウント出力が上記デコーダから
出力されるバイナリデータに一致するタイミングを検出
する検出手段と、を備え、上記駆動回路の電荷排出駆動
のタイミングあるいは電荷読出駆動のタイミングの一方
が固定され、他方が上記検出出段の検出結果に応答して
可変設定されると共に、上記固体撮像素子に対する光電
変換電荷の排出駆動及び読出駆動が繰り返されることを
特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】受光した画像を光電変換して画像信号を得
る固体撮像素子、この固体撮像素子の光電変換電荷を排
出駆動した後に読出駆動する駆動回路、この駆動回路の
電荷排出駆動のタイミングと電荷読出駆動のタイミング
とを設定して両タイミング間の実効光電変換期間を制御
することに依って上記固体撮像素子の露光量を制御する
露光制御回路、からなり、 上記露光制御回路は、上記固体撮像素子の画像信号を画
面単位で積分して得る露光量信号を上記固体撮像素子の
適切露光範囲に対応して設定される基準値と読出駆動の
タイミングで比較する比較手段と、上記固体撮像素子の
実効光電変換期間の長さを指定する「１」の連続及び
「０」の連続からなるバイナリデータを保持するもので
あって、上記比較手段の比較結果に応答して、上記露光
量信号が上記基準値を超えているとの信号のときには上
記バイナリデータの「１」の連続を一方向にシフトし、
上記露光量信号が上記基準値に達していないとの信号の
ときには上記バイナリデータの「０」の連続を逆方向に
シフトして変化直前の値に対して一定の比率で増加又は
減少するバイナリデータを出力する双方向型のシフトレ
ジスタと、垂直走査期間内に水平走査周期でカウントア
ップされるステップカウンタと、このステップカウンタ
のカウント出力が上記シフトレジスタに保持されたバイ
ナリデータに一致するタイミングを検出する検出手段
と、を備え、上記駆動回路の電荷排出駆動のタイミング
及び電荷読出駆動のタイミングの一方が固定され、他方
が上記検出出段の検出結果に応答して可変設定されると
共に、上記固体撮像素子に対する光電変換電荷の排出駆
動及び読出駆動が繰り返されることを特徴とする固体撮
像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63150561A JP2642669B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63150561A JP2642669B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01318366A JPH01318366A (ja) | 1989-12-22 |
| JP2642669B2 true JP2642669B2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=15499569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63150561A Expired - Fee Related JP2642669B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2642669B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3058337B2 (ja) * | 1990-04-09 | 2000-07-04 | ソニー株式会社 | ビデオカメラ |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5836079A (ja) * | 1981-08-26 | 1983-03-02 | Canon Inc | 光電変換手段の信号蓄積時間制御方式 |
| JPS5912675A (ja) * | 1982-07-13 | 1984-01-23 | Hitachi Denshi Ltd | 撮像装置 |
| JPS59122182A (ja) * | 1982-12-28 | 1984-07-14 | Toshiba Corp | イメ−ジセンサの利得制御方法 |
| JPS6347677U (ja) * | 1986-09-11 | 1988-03-31 |
-
1988
- 1988-06-17 JP JP63150561A patent/JP2642669B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01318366A (ja) | 1989-12-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |