JP2845859B2 - Ｃｃｄ光量飽和制御回路 - Google Patents
Ｃｃｄ光量飽和制御回路Info
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＣＣＤ光量飽和制御
回路に関する。
回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＣＤ撮像素子は、受光素子で光電変換
された被写体からの入射光に対応して発生した信号電荷
を、受光素子やＣＣＤのダイナミックレンジ内におさめ
るために、光電変換の蓄積時間を制御して感度調整を行
なっている。この蓄積時間を制御するためには、ＣＣＤ
から得られる蓄積された信号電荷による出力を用いてい
た。しかしながら、この出力はすでに光電変換され蓄積
された電荷による出力であるため、この出力で蓄積時間
を制御しても制御が有効になるのは、次の光電変換動作
からである。したがって前述の電荷がすでにダイナミッ
クレンジを超えている場合には、受光素子やＣＣＤがオ
ーバーフローして正しい映像が得られない。また蓄積時
間の制御もオーバーフローが止まるまで正確に行なわれ
ず正しい画像が得られるまでに時間がかかる。
された被写体からの入射光に対応して発生した信号電荷
を、受光素子やＣＣＤのダイナミックレンジ内におさめ
るために、光電変換の蓄積時間を制御して感度調整を行
なっている。この蓄積時間を制御するためには、ＣＣＤ
から得られる蓄積された信号電荷による出力を用いてい
た。しかしながら、この出力はすでに光電変換され蓄積
された電荷による出力であるため、この出力で蓄積時間
を制御しても制御が有効になるのは、次の光電変換動作
からである。したがって前述の電荷がすでにダイナミッ
クレンジを超えている場合には、受光素子やＣＣＤがオ
ーバーフローして正しい映像が得られない。また蓄積時
間の制御もオーバーフローが止まるまで正確に行なわれ
ず正しい画像が得られるまでに時間がかかる。
【０００３】このため、例えば、カメラの焦点検出，画
像計測，制御用のように一回、あるいは非常に少ない光
電変換回数で正しい画像を得る用途には利用できないの
で、本出願人は特開昭６４−５５９７６号公報に示す技
術を提供している。
像計測，制御用のように一回、あるいは非常に少ない光
電変換回数で正しい画像を得る用途には利用できないの
で、本出願人は特開昭６４−５５９７６号公報に示す技
術を提供している。
【０００４】従来のＣＣＤ光量飽和制御方法について図
面を参照して詳細に説明する。
面を参照して詳細に説明する。
【０００５】図５（ａ），（ｂ）は第１の従来例を説明
するための模式図および波形図である。図５（ｂ）は、
図５（ａ）に示したトランスフアーゲート電極１０３と
ＣＣＤ１０４の動作に必要な駆動パルスφＴＧ，φ１，
φ２の波形を示す。
するための模式図および波形図である。図５（ｂ）は、
図５（ａ）に示したトランスフアーゲート電極１０３と
ＣＣＤ１０４の動作に必要な駆動パルスφＴＧ，φ１，
φ２の波形を示す。
【０００６】一次元ＣＣＤ撮像素子１０１の複数個の受
光素子１０２で光電変換され蓄積された被写体からの入
射光に対応した信号電荷は、一定周期ごとにトランスフ
アーゲート電極１０３を介してＣＣＤ１０４に読み出さ
れ、次いで順次転送される。
光素子１０２で光電変換され蓄積された被写体からの入
射光に対応した信号電荷は、一定周期ごとにトランスフ
アーゲート電極１０３を介してＣＣＤ１０４に読み出さ
れ、次いで順次転送される。
【０００７】時刻ｔ０から時刻ｔ３までの時間Ｔ０は、
一次元ＣＣＤ撮像素子１０１の動作の１周期を示す。こ
の１周期のなかで時刻ｔ０から時刻ｔ１までの時間Ｔ１
は、入射光量を検出するため受光素子１０２で第１の光
電変換，電荷蓄積を行なう時間を示す。時刻ｔ１から時
刻ｔ３までの時間Ｔ２は、目的とする画像の光電変換を
行なうための第２の光電変換，電荷蓄積を行なう時間を
示す。
一次元ＣＣＤ撮像素子１０１の動作の１周期を示す。こ
の１周期のなかで時刻ｔ０から時刻ｔ１までの時間Ｔ１
は、入射光量を検出するため受光素子１０２で第１の光
電変換，電荷蓄積を行なう時間を示す。時刻ｔ１から時
刻ｔ３までの時間Ｔ２は、目的とする画像の光電変換を
行なうための第２の光電変換，電荷蓄積を行なう時間を
示す。
【０００８】蓄積された電荷は、トランスフアーゲート
パルスφＴＧが印加される都度ＣＣＤ４に読み出され
る。時間Ｔ１で蓄積された電荷は、時刻ｔ１でトランス
フアゲートパルスφＴＧが印加されるとＣＣＤ４に読み
出される。この読み出された電荷は、時刻ｔ１から時刻
ｔ２の間に高速の転送パルス（φ１，φ２）６で高速転
送され、出力回路１０５に転送されて出力電圧が得られ
る。
パルスφＴＧが印加される都度ＣＣＤ４に読み出され
る。時間Ｔ１で蓄積された電荷は、時刻ｔ１でトランス
フアゲートパルスφＴＧが印加されるとＣＣＤ４に読み
出される。この読み出された電荷は、時刻ｔ１から時刻
ｔ２の間に高速の転送パルス（φ１，φ２）６で高速転
送され、出力回路１０５に転送されて出力電圧が得られ
る。
【０００９】このとき、時間Ｔ１は、入射光の最大の強
度においても第１の光電変換，電荷蓄積によって一次元
ＣＣＤ撮像素子１０１がオーバーフローしないように所
定の時間Ｔ１が選ばれている。
度においても第１の光電変換，電荷蓄積によって一次元
ＣＣＤ撮像素子１０１がオーバーフローしないように所
定の時間Ｔ１が選ばれている。
【００１０】この第１の光電変換，電荷蓄積によって得
られた出力の振幅により、一次元ＣＣＤ撮像素子１０１
に入射した光の強さを検出できる。したがって、時刻ｔ
２ですべての高速転送が終了した時点で全受光素子１０
２への入射光量が検出される。
られた出力の振幅により、一次元ＣＣＤ撮像素子１０１
に入射した光の強さを検出できる。したがって、時刻ｔ
２ですべての高速転送が終了した時点で全受光素子１０
２への入射光量が検出される。
【００１１】次にこの検出された入射光量を基にして、
時刻ｔ２から開始されている第２の光電変換，電荷蓄積
の時間Ｔ２の終了時刻ｔ３を求めることができる。第２
の光電変換，電荷蓄積の時間Ｔ２は、時刻ｔ２で検出さ
れた入射光量に応じて被写体像が一次元ＣＣＤ撮像素子
１０１のダイナミックレンジのなかに収まるように設定
され、一次元ＣＣＤ撮像素子１０１の動作の１周期で正
確な蓄積時間制御による感度制御がされた画像信号を得
ることができるように駆動される。
時刻ｔ２から開始されている第２の光電変換，電荷蓄積
の時間Ｔ２の終了時刻ｔ３を求めることができる。第２
の光電変換，電荷蓄積の時間Ｔ２は、時刻ｔ２で検出さ
れた入射光量に応じて被写体像が一次元ＣＣＤ撮像素子
１０１のダイナミックレンジのなかに収まるように設定
され、一次元ＣＣＤ撮像素子１０１の動作の１周期で正
確な蓄積時間制御による感度制御がされた画像信号を得
ることができるように駆動される。
【００１２】時刻Ｔ２で蓄積された画像信号は、時刻ｔ
３（ｔ０）でトランスフアーゲートパルスφＴＧが印加
されるとＣＣＤ４に読み出される。この読み出された電
荷は、次に時刻ｔ０から時刻ｔ１の間に転送パルス７で
出力回路５に転送されて、感度制御がされた画像信号を
得ることができる。
３（ｔ０）でトランスフアーゲートパルスφＴＧが印加
されるとＣＣＤ４に読み出される。この読み出された電
荷は、次に時刻ｔ０から時刻ｔ１の間に転送パルス７で
出力回路５に転送されて、感度制御がされた画像信号を
得ることができる。
【００１３】図６は第２の従来例を説明するための波形
図である。時刻ｔ０から時刻ｔｎまでの時間Ｔｓが動作
の１周期を示す。時刻ｔ０から時刻ｔｋまでが入射光量
を検出するための蓄積時間、転送パルス８がその読み出
しの転送である。時刻ｔｋから時刻ｔｎまでの時間にお
いて、時刻ｔｌから時刻ｔｎまでの時間Ｔｎが目的とす
る画像の変換を行なうための第２の光電変換，電荷蓄積
を行なう時間を示し、転送パルス９がその感度制御され
た画像信号出力電圧を得るための転送である。
図である。時刻ｔ０から時刻ｔｎまでの時間Ｔｓが動作
の１周期を示す。時刻ｔ０から時刻ｔｋまでが入射光量
を検出するための蓄積時間、転送パルス８がその読み出
しの転送である。時刻ｔｋから時刻ｔｎまでの時間にお
いて、時刻ｔｌから時刻ｔｎまでの時間Ｔｎが目的とす
る画像の変換を行なうための第２の光電変換，電荷蓄積
を行なう時間を示し、転送パルス９がその感度制御され
た画像信号出力電圧を得るための転送である。
【００１４】一方、時刻ｔｋから時刻ｔｌまでの時間Ｔ
ｌは、時間Ｔｎを決定するためのもので、時間ｔｌで蓄
積された余分な電荷を時刻ｔｌから時刻ｔｍまでの時間
Ｔｍの間に転送パルス１０で掃出し転送し、時刻ｔｌか
ら開始される、目的とする画像の光電変換を行なうため
の第２の光電変換，電荷蓄積を行なう時間Ｔｎの長さを
制御する。
ｌは、時間Ｔｎを決定するためのもので、時間ｔｌで蓄
積された余分な電荷を時刻ｔｌから時刻ｔｍまでの時間
Ｔｍの間に転送パルス１０で掃出し転送し、時刻ｔｌか
ら開始される、目的とする画像の光電変換を行なうため
の第２の光電変換，電荷蓄積を行なう時間Ｔｎの長さを
制御する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術
は、その都度第１の光電変換，電荷蓄積（光量測定）を
行なうので、連続した動画像が被写体となるような用途
にはロスタイムが大きくなり撮影速度が低下するという
欠点があった。
は、その都度第１の光電変換，電荷蓄積（光量測定）を
行なうので、連続した動画像が被写体となるような用途
にはロスタイムが大きくなり撮影速度が低下するという
欠点があった。
【００１６】
【課題を解決するための手段】第１の発明のＣＣＤ光量
飽和制御回路は、ＣＣＤ素子の基板に接続されＣＣＤ内
部の受光素子が飽和したときに余分な電荷を排出するサ
ブストレート端子を有するＣＣＤ撮像装置のＣＣＤ光量
飽和制御回路において、前記サブストレート端子から排
出される余分な電荷を検出し電流検出パルスを出力する
電流検出回路と、前記電流検出パルスにもとづいて前記
サブストレート端子に対してシャッターパルスを送出し
前記ＣＣＤに発生している飽和画像情報を一旦消去して
から改めて電荷蓄積を開始させるＣＣＤ駆動回路とを含
んで構成される。
飽和制御回路は、ＣＣＤ素子の基板に接続されＣＣＤ内
部の受光素子が飽和したときに余分な電荷を排出するサ
ブストレート端子を有するＣＣＤ撮像装置のＣＣＤ光量
飽和制御回路において、前記サブストレート端子から排
出される余分な電荷を検出し電流検出パルスを出力する
電流検出回路と、前記電流検出パルスにもとづいて前記
サブストレート端子に対してシャッターパルスを送出し
前記ＣＣＤに発生している飽和画像情報を一旦消去して
から改めて電荷蓄積を開始させるＣＣＤ駆動回路とを含
んで構成される。
【００１７】第２の発明のＣＣＤ光量飽和制御回路は、
第１の発明において、前記ＣＣＤ駆動回路から出力され
る転送パルスの周期を飽和レベルに応じて変化させる。
第１の発明において、前記ＣＣＤ駆動回路から出力され
る転送パルスの周期を飽和レベルに応じて変化させる。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して詳細に説明する。
して詳細に説明する。
【００１９】図１は本発明の一実施形態を示すブロック
図である。図１に示すＣＣＤ光量飽和制御回路は、ＣＣ
Ｄ素子の基板に接続されＣＣＤ内部の受光素子が飽和し
たときに余分な電荷を排出するサブストレート端子ＶＳ
ＵＢを有するＣＣＤ撮像装置のＣＣＤ光量飽和制御回路
において、サブストレート端子ＶＳＵＢから排出される
余分な電荷を検出し電流検出パルスＲＳＨを出力する電
流検出回路４と、電流検出パルスＲＳＨにもとづいてサ
ブストレート端子ＶＳＵＢに対してシャッターパルスＶ
ＳＨを送出しＣＣＤ２に発生している飽和画像情報を一
旦消去してから改めて電荷蓄積を開始させるＣＣＤ駆動
回路１とを含んで構成される。
図である。図１に示すＣＣＤ光量飽和制御回路は、ＣＣ
Ｄ素子の基板に接続されＣＣＤ内部の受光素子が飽和し
たときに余分な電荷を排出するサブストレート端子ＶＳ
ＵＢを有するＣＣＤ撮像装置のＣＣＤ光量飽和制御回路
において、サブストレート端子ＶＳＵＢから排出される
余分な電荷を検出し電流検出パルスＲＳＨを出力する電
流検出回路４と、電流検出パルスＲＳＨにもとづいてサ
ブストレート端子ＶＳＵＢに対してシャッターパルスＶ
ＳＨを送出しＣＣＤ２に発生している飽和画像情報を一
旦消去してから改めて電荷蓄積を開始させるＣＣＤ駆動
回路１とを含んで構成される。
【００２０】ＣＣＤ２の出力Ｐ１は、Ａ／Ｄ変換器３に
よりデジタル画像信号Ｐ２となる。電圧源５はＣＣＤ２
の飽和レベルを決定するものであり、その電圧は個々の
ＣＣＤの特性に応じて設定される。
よりデジタル画像信号Ｐ２となる。電圧源５はＣＣＤ２
の飽和レベルを決定するものであり、その電圧は個々の
ＣＣＤの特性に応じて設定される。
【００２１】ＣＣＤ駆動回路１から出力される転送パル
スφＶの周期を飽和レベルに応じて変化させれば、最適
なコントラストが得られる。
スφＶの周期を飽和レベルに応じて変化させれば、最適
なコントラストが得られる。
【００２２】図２（ａ）〜（ｅ）は本発明の動作を説明
するための波形図である。通常の光量での動作は、まず
シャッターパルスＶＳＨにより蓄積が開始され、垂直転
送パルスφＶにより垂直レジスタへ転送される。したが
って、ｔ１が蓄積時間となる。この後、水平転送パルス
φＨにより画素は読み出され、画像信号にしたがって次
の蓄積時間はｔ２に決定される（図２（ａ）参照）。
するための波形図である。通常の光量での動作は、まず
シャッターパルスＶＳＨにより蓄積が開始され、垂直転
送パルスφＶにより垂直レジスタへ転送される。したが
って、ｔ１が蓄積時間となる。この後、水平転送パルス
φＨにより画素は読み出され、画像信号にしたがって次
の蓄積時間はｔ２に決定される（図２（ａ）参照）。
【００２３】もし、光量が急激に増加し、蓄積時間ｔ１
中に飽和が発生した場合、電流検出パルスＲＳＨが発生
し、これによりシャッターパルスＶＳＨが発生し蓄積時
間はｔ３となり、その後出力された画像信号は飽和しな
い（図２（ｅ）参照）。
中に飽和が発生した場合、電流検出パルスＲＳＨが発生
し、これによりシャッターパルスＶＳＨが発生し蓄積時
間はｔ３となり、その後出力された画像信号は飽和しな
い（図２（ｅ）参照）。
【００２４】図３（ａ），（ｂ）は図２に示す電流検出
回路の詳細を示す回路図である。図３（ａ）は抵抗型の
電流検出回路６を示し、ＣＣＤ素子が飽和したときに発
生するＶＳＵＢの電流ｉを抵抗Ｒを通し、その電圧降下
ＶＲＯを得る。ＶＲＯの電圧によりＣＣＤ素子の飽和を
認識できる。図３（ｂ）は積分型の電流検出回路７の例
を示す。
回路の詳細を示す回路図である。図３（ａ）は抵抗型の
電流検出回路６を示し、ＣＣＤ素子が飽和したときに発
生するＶＳＵＢの電流ｉを抵抗Ｒを通し、その電圧降下
ＶＲＯを得る。ＶＲＯの電圧によりＣＣＤ素子の飽和を
認識できる。図３（ｂ）は積分型の電流検出回路７の例
を示す。
【００２５】図４（ａ）〜（ｅ）は図３（ａ），（ｂ）
に示す電流検出回路の動作を説明する波形図である。Ｖ
ＳＵＢの電流ｉは飽和が発生すると増加する（図４
（ａ）参照）。抵抗型の電流検出回路６の出力ＶＲＯ
は、電流ｉとともに増加し、電流検出レベルを超えたと
きに電流検出パルスＲＳＨを発生する。
に示す電流検出回路の動作を説明する波形図である。Ｖ
ＳＵＢの電流ｉは飽和が発生すると増加する（図４
（ａ）参照）。抵抗型の電流検出回路６の出力ＶＲＯ
は、電流ｉとともに増加し、電流検出レベルを超えたと
きに電流検出パルスＲＳＨを発生する。
【００２６】また、ＳＷには図４（ｃ）のような基準ク
ロックが入力され、積分動作が繰り返し行なわれる。積
分型の電流検出回路７の出力ＶＳＯは、電流ｉの大きさ
によりピーク値が変化し、電圧が電流検出レベルを超え
たときに、電流検出パルスＲＳＨを発生する。
ロックが入力され、積分動作が繰り返し行なわれる。積
分型の電流検出回路７の出力ＶＳＯは、電流ｉの大きさ
によりピーク値が変化し、電圧が電流検出レベルを超え
たときに、電流検出パルスＲＳＨを発生する。
【００２７】
【発明の効果】本発明のＣＣＤ光量飽和制御回路は、直
接ＣＣＤの飽和状態を検出して、読み取り時間を制御す
るので、連続する動画像に対する撮影時間が短縮できる
という効果がある。
接ＣＣＤの飽和状態を検出して、読み取り時間を制御す
るので、連続する動画像に対する撮影時間が短縮できる
という効果がある。
【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は本発明の動作を説明するため
の波形図である。
の波形図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は図２に示す電流検出回路の詳
細を示す回路図である。
細を示す回路図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は図３（ａ），（ｂ）に示す電
流検出回路の動作を説明する波形図である。
流検出回路の動作を説明する波形図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は第１の従来例を示す模式図お
よび波形図である。
よび波形図である。
【図６】第２の従来例を示す波形図である。
１ ＣＣＤ駆動回路 ２ ＣＣＤ ３ Ａ／Ｄ変換器 ４ 電流検出回路
Claims (2)
- 【請求項１】 ＣＣＤ素子の基板に接続されＣＣＤ内部
の受光素子が飽和したときに余分な電荷を排出するサブ
ストレート端子を有するＣＣＤ撮像装置のＣＣＤ光量飽
和制御回路において、前記サブストレート端子から排出
される余分な電荷を検出し電流検出パルスを出力する電
流検出回路と、前記電流検出パルスにもとづいて前記サ
ブストレート端子に対してシャッターパルスを送出し前
記ＣＣＤに発生している飽和画像情報を一旦消去してか
ら改めて電荷蓄積を開始させるＣＣＤ駆動回路とを含む
ことを特徴とするＣＣＤ光量飽和制御回路。 - 【請求項２】 前記ＣＣＤ駆動回路から出力される転送
パルスの周期を飽和レベルに応じて変化させる請求項１
記載のＣＣＤ光量飽和制御回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9135133A JP2845859B2 (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | Ｃｃｄ光量飽和制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9135133A JP2845859B2 (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | Ｃｃｄ光量飽和制御回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10327358A JPH10327358A (ja) | 1998-12-08 |
| JP2845859B2 true JP2845859B2 (ja) | 1999-01-13 |
Family
ID=15144586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9135133A Expired - Fee Related JP2845859B2 (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | Ｃｃｄ光量飽和制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2845859B2 (ja) |
-
1997
- 1997-05-26 JP JP9135133A patent/JP2845859B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10327358A (ja) | 1998-12-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19981006 |
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| S531 | Written request for registration of change of domicile |
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