JP3141997B2 - Exposure control method - Google Patents

Exposure control method

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JP3141997B2
JP3141997B2 JP63297792A JP29779288A JP3141997B2 JP 3141997 B2 JP3141997 B2 JP 3141997B2 JP 63297792 A JP63297792 A JP 63297792A JP 29779288 A JP29779288 A JP 29779288A JP 3141997 B2 JP3141997 B2 JP 3141997B2
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exposure control
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は露光制御方式、さらに詳しくは、電子スチル
カメラ等の撮像装置において、撮像素子をシャッタとし
て機能させる露光制御方式に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure control method, and more particularly, to an exposure control method in which an image sensor functions as a shutter in an imaging device such as an electronic still camera.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

電子スチルカメラ等の撮像装置において、CCD等の撮
像素子をシャッタとして機能させる露光制御方式は一般
に用いられている。この方式は、インターライントラン
スファー型,フレームトランスファー型或いはフレーム
インターライントランスファー型の撮像素子のように、
電荷転送部として垂直方向のアナログシフトレジスタを
持つ撮像素子において、マトリクス状に画素が配置され
ている光電変換部に露光開始時点で読み出しパルスが与
えられると、光電変換部に蓄積されていた不要電荷が、
この時点で垂直シフトレジスタに移転されるとともに、
垂直シフトレジスタに与えられる転送パルスは通常の転
送速度の周波数から高速転送の周波数に移行し、不要電
荷は高速で排出される。この高速転送によって上記不要
電荷が排出されている時間内に光電変換部に次の信号電
荷が有効電荷として蓄積される。そして、次の読み出し
パルスが露光終了時点で与えられると、上記有効電荷が
一斉に垂直シフトレジスタに移転された後、通常速度の
転送パルスによって順次に垂直シフトレジスタから水平
シフトレジスタに転送され、上記露光時間に相当する画
像出力が水平シフトレジスより出力される。ここで、初
めの読み出しパルスと次の読み出しパルスの与えるタイ
ミングを制御することにより露光時間つまりシャッタ時
間を制御することができる。
2. Description of the Related Art In an imaging apparatus such as an electronic still camera, an exposure control method in which an imaging element such as a CCD functions as a shutter is generally used. This method uses an interline transfer type, a frame transfer type, or a frame interline transfer type image sensor.
In an image sensor having a vertical analog shift register as a charge transfer unit, if a readout pulse is given to a photoelectric conversion unit in which pixels are arranged in a matrix at the start of exposure, unnecessary charges accumulated in the photoelectric conversion unit But,
At this point, it is transferred to the vertical shift register,
The transfer pulse applied to the vertical shift register shifts from a normal transfer speed frequency to a high-speed transfer frequency, and unnecessary charges are discharged at a high speed. By this high-speed transfer, the next signal charge is accumulated as effective charge in the photoelectric conversion unit within the time during which the unnecessary charge is being discharged. Then, when the next read pulse is given at the end of the exposure, the effective charges are simultaneously transferred to the vertical shift register, and then sequentially transferred from the vertical shift register to the horizontal shift register by a normal-speed transfer pulse. An image output corresponding to the exposure time is output from the horizontal shift register. Here, the exposure time, that is, the shutter time can be controlled by controlling the timing at which the first read pulse and the next read pulse are applied.

この方式がメカニカルシャッタを用いる方式に較べて
優れている点は、機械的な遅れがないため精度の高い
露光制御ができること.露光開始時および露光終了時
には、フォーカルプレーンシャッタの場合は撮像画面の
両端位置で、ロータリーレンズシャッタの場合は撮像画
面の中央と外周に近い位置で時間差を生ずるが、素子シ
ャッタの場合は全画素が同時に露光開始および露光終了
するため全撮像画面が均一な露光量になること等であ
る。
The advantage of this method compared to the method using a mechanical shutter is that accurate exposure control can be performed because there is no mechanical delay. At the start and end of exposure, a time difference occurs at both ends of the imaging screen in the case of a focal plane shutter, and at a position near the center and the outer periphery of the imaging screen in the case of a rotary lens shutter. At the same time, since the exposure starts and ends, the entire imaging screen has a uniform exposure amount.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

ところで、インターライン型やフレームトランスファ
ー型の撮像素子では不要電荷が垂直シフトレジスタより
全て排出されてしまうのに約数百μs〜1msの時間を要
する。従って、この不要電荷が排出されるのに要する時
間よりも露光時間が短い場合、つまりシャッタ時間が高
速の場合は、不要電荷が排出されないうちに有効な信号
電荷が垂直シフトレジスタに移転されることになるので
有効な信号電荷と不要電荷とが混ざり合い、このため画
像がノイズ等によって汚れる等の問題があった。
By the way, in the case of an interline type or frame transfer type image sensor, it takes about several hundreds μs to 1 ms for all unnecessary charges to be discharged from the vertical shift register. Therefore, if the exposure time is shorter than the time required for discharging the unnecessary charges, that is, if the shutter time is fast, effective signal charges are transferred to the vertical shift register before the unnecessary charges are discharged. Therefore, effective signal charges and unnecessary charges are mixed, and there is a problem that an image is stained by noise or the like.

一方、タテ型オーバーフロードレインを有する撮像素
子の場合は、不要電荷を垂直シフトレジスタに転送する
ことは無いので、垂直シフトレジスタ内で信号電荷と不
要電荷が混ざることはないが、不要電荷をベース領域内
に放出することによる撮像素子内各部の電位変動が数10
0マイクロsecの間続くため、この期間に転送パルスを与
えると輝度ムラなどの影響が出、映像信号がノイズ等に
よって汚れる等の問題があった。
On the other hand, in the case of an image sensor having a vertical overflow drain, unnecessary charges are not transferred to the vertical shift register, so that signal charges and unnecessary charges do not mix in the vertical shift register. The potential fluctuation of each part in the image sensor due to emission into the
Since it lasts for 0 microseconds, giving a transfer pulse during this period has an effect such as uneven brightness and has a problem that the video signal is stained by noise or the like.

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであ
り、信号電荷と不要電荷とが混ざり合うことなく、鮮明
な画像を得ることのできる露光制御方法を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an exposure control method capable of obtaining a clear image without mixing signal charges and unnecessary charges.

〔課題を解決するための手段および作用〕[Means and actions for solving the problem]

上記目的を達成するために、本願発明の露光制御方法
は、 不要電荷を排出するための縦型オーバーフロードレイ
ンと、信号電荷を転送するための電荷転送部とを有する
撮像素子に対する露光開始時点から同素子の光電変換部
に経時的に蓄積されてきた信号電荷を露光終了時点で一
斉に電荷転送部に移転することにより上記撮像素子をシ
ャツタとして機能させるようにした露光制御方法におい
て、 上記縦型オーバーフロードレインへの不要電荷排出に
依存する電位変動期間の終了時点と実質的に一致する時
点に至るまでの第1時間区間においては上記電荷転送部
への電荷移転を禁止し、上記第1時間区間に続く第2時
間区間において電荷移転を許容するようにしたことを特
徴とする。
In order to achieve the above object, an exposure control method according to the present invention includes a vertical overflow drain for discharging unnecessary charges and a charge transfer unit for transferring signal charges. An exposure control method in which the image pickup device functions as a shutter by simultaneously transferring signal charges accumulated in the photoelectric conversion unit of the device over time to the charge transfer unit at the end of exposure, wherein the vertical overflow In a first time interval until a time point substantially coincident with the end time point of the potential change period depending on unnecessary charge discharge to the drain, charge transfer to the charge transfer unit is prohibited. It is characterized in that charge transfer is allowed in a subsequent second time section.

〔実施例〕〔Example〕

第2図は本発明の露光制御方法が適用された電子スチ
ルカメラの基本システムを示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a basic system of an electronic still camera to which the exposure control method of the present invention is applied.

測光用光電変換素子を含んでなる測光用IC100,ゲート
アレイ200,測光用マイクロコンピュータ300,システムコ
ントロール用マイクロコンピュータ400が、相互に信号
の授受をなすようバスその他の信号ラインにより接続さ
れている。また、ゲートアレイ200には絞りを制御する
ためのレンズ内回路500並びにCCD撮像素子を含むCCD駆
動回路600が接続されている。
A photometric IC 100 including a photometric photoelectric conversion element, a gate array 200, a photometric microcomputer 300, and a system control microcomputer 400 are connected to each other by a bus and other signal lines so as to exchange signals. The gate array 200 is connected to an in-lens circuit 500 for controlling the aperture and a CCD drive circuit 600 including a CCD image sensor.

ゲートアレイ200は、測光用IC100および測光用マイク
ロコンピュータ300との信号の授受に基づいて所定の信
号処理動作を行う測光ブロック210と、この測光ブロッ
ク210および測光用マイクロコンピュータ300との信号の
授受に基づいてレンズ内回路500およびCCD駆動回路600
に対し制御用信号の授受を行う露出制御ブロック220の
各ブロック(回路)を含んで回路が形成されている。本
システムでは、レンズ内に絞りおよびその駆動手段を有
するが、上記レンズ内回路500もマイクロコンピュータ
を含んで構成され得る。測光用マイクロコンピュータ30
0には、操作者の操作により露光補正その他の機能設定
を外部から行うためのスイッチ回路310が接続されてい
る。同様にシステムコントロール用マイクロコンピュー
タ400には、絞り優先,シャッタ優先などの撮影モード
の選択や撮影のトリガをかけるためのスイッチ回路410
が接続されている。
The gate array 200 performs a predetermined signal processing operation based on transmission and reception of signals with the photometric IC 100 and the photometric microcomputer 300, and transmits and receives signals to and from the photometric block 210 and the photometric microcomputer 300. Circuit 500 and CCD drive circuit 600
A circuit is formed including each block (circuit) of the exposure control block 220 that transmits and receives control signals to and from the exposure control block 220. In the present system, the lens has a diaphragm and its driving means, but the above-described lens circuit 500 can also be configured to include a microcomputer. Photometric microcomputer 30
To 0, a switch circuit 310 for externally performing exposure correction and other function settings by an operator's operation is connected. Similarly, the system control microcomputer 400 includes a switch circuit 410 for selecting a photographing mode such as aperture priority and shutter priority and for triggering photographing.
Is connected.

上記電子スチルカメラのシステムの動作の概要は次の
通りである。
The outline of the operation of the electronic still camera system is as follows.

システムコントロール用マイクロコンピュータ400か
らの指令により本システムがプリ測光動作を行う場合か
ら説明する。まず、測光用IC100にて入射光量に対応し
た光電変換出力を得るが、これは絞りが全開にされたい
わゆる開放測光の状態で行われる。この光電変換出力に
対応した計数がゲートアレイ200中の測光ブロック210内
のカウンタにおいてなされ、測光用マイクロコンピュー
タ300はこのカウンタの計数値に基づいて入射光量の値
を算出する。また測光値に対応したシャッタスピードや
絞り値等もこの測光用マイクロコンピュータ300におい
て算出される。これらの値はシステムコントロール用マ
イクロコンピュータ400に転送される。システムコント
ロール用マイクロコンピュータ400はこの転送を受けた
データに基づきその時の入射光量に対応したシャッタス
ピードまたは絞り値などに関する所定の表示動作を行う
ための信号を発生する。また測光用マイクロコンピュー
タ300において、ゲートアレイ200のカウンタの計数出力
をモニタし、カウンタがオーバーフローする虞れのある
場合には計数条件を繰り返し変更し、再設定するように
している。
A description will be given of a case where the present system performs a pre-metering operation in accordance with a command from the system control microcomputer 400. First, a photoelectric conversion output corresponding to the amount of incident light is obtained by the photometric IC 100, which is performed in a so-called open photometric state in which the aperture is fully opened. The counter corresponding to the photoelectric conversion output is performed by a counter in the photometric block 210 in the gate array 200, and the photometric microcomputer 300 calculates the value of the amount of incident light based on the count value of the counter. The shutter speed and aperture value corresponding to the photometric value are also calculated by the photometric microcomputer 300. These values are transferred to the system control microcomputer 400. The system control microcomputer 400 generates a signal for performing a predetermined display operation related to a shutter speed or an aperture value corresponding to the amount of incident light at that time based on the transferred data. In the photometric microcomputer 300, the count output of the counter of the gate array 200 is monitored, and when there is a possibility that the counter overflows, the counting condition is repeatedly changed and reset.

次に露出制御動作につき説明する。スイッチ回路410
のトリガボタンが押されると、システムコントロール用
マイクロコンピュータ400は測光用マイクロコンピュー
タ300に対し、システムの動作を上述のプリ測光動作か
ら露出制御動作に切換える指令を与える。本システムの
露出制御動作は、上述のプリ測光におけると同一の測光
用IC100からの光電変換出力に基づき、いわゆるダイレ
クト測光方式によりなされる。露出制御動作が始まる
と、測光用IC100内で光電変換信号の蓄積動作が開始さ
れると同時に、CCD駆動回路600に対して信号の積分動作
を行うよう指令を出す。測光用IC100内における光電変
換信号の積分値のレベル(より厳密には、光電変換に対
応する電流の時間積分値に応じたコンデンサの電圧)が
測光用マイクロコンピュータ300により測光用IC100に対
して設定されているレベルに達すると、このIC100は積
分終了パルスをゲートアレイ200の測光ブロック210に与
える。測光ブロック210は、この積分終了パルスの発生
回路を積算計数するとともに、各パルスの直後に測光用
IC100をリセットする。測光ブロック210における積算計
数値がシステムコントロール用マイクロコンピュータ40
0から測光用マイクロコンピュータ300を介して測定され
た値(プリセット値)に達すると、測光ブロック210
は、露出制御ブロック220を介してCCD駆動回路600に制
御信号を与える。CCD駆動回路600はこの制御信号に基づ
き露光時間の規制、すなわち素子シャッタを閉成させ、
CCD撮像素子の信号電荷の蓄積動作を停止させる等、露
光を終了させるための動作を行う。ここで、測光用マイ
クロコンピュータ300より測光用IC100に対して設定され
る積分値のレベルおよびマイクロコンピュータ300より
ゲートアレイ200の測光ブロック210に対して設定される
積算計数値は、露出補正など必要に応じて適切な値をと
るべく変更され得る。
Next, the exposure control operation will be described. Switch circuit 410
Is pressed, the system control microcomputer 400 gives a command to the photometric microcomputer 300 to switch the system operation from the pre-photometric operation to the exposure control operation. The exposure control operation of the present system is performed by a so-called direct photometry method based on the photoelectric conversion output from the same photometry IC 100 as in the above-described pre-photometry. When the exposure control operation starts, the operation of accumulating the photoelectric conversion signal in the photometric IC 100 is started, and at the same time, the CCD drive circuit 600 is instructed to perform the signal integration operation. The level of the integrated value of the photoelectric conversion signal in the photometric IC 100 (more precisely, the voltage of the capacitor corresponding to the time integral of the current corresponding to the photoelectric conversion) is set for the photometric IC 100 by the photometric microcomputer 300 When the set level is reached, the IC 100 provides an integration end pulse to the photometry block 210 of the gate array 200. The photometry block 210 counts and counts the integration end pulse generation circuit, and immediately after each pulse,
Reset IC100. The integrated count value in the photometry block 210 is controlled by the microcomputer 40 for system control.
When a value (preset value) measured via the photometric microcomputer 300 from 0 is reached, the photometric block 210
Supplies a control signal to the CCD drive circuit 600 via the exposure control block 220. The CCD drive circuit 600 regulates the exposure time based on this control signal, that is, closes the element shutter,
An operation for terminating the exposure is performed, such as stopping the signal charge accumulation operation of the CCD image sensor. Here, the level of the integral value set for the photometric IC 100 from the photometric microcomputer 300 and the integrated count value set for the photometric block 210 of the gate array 200 from the microcomputer 300 are necessary for exposure correction and the like. It may be changed to take an appropriate value accordingly.

上記プリセット値は1以上の任意の値を設定すること
ができ、例えば、プリセット値を2に設定すると、積分
終了パルスを2回計数した時点で露光を終了させること
になる。また、ストロボを使用する撮影モードでは、積
分終了パルスに同期してストロボ発光回路(図示せず)
を発光開始,発光停止させるようにすることができる。
The preset value can be set to one or more arbitrary values. For example, if the preset value is set to 2, the exposure ends when the integration end pulse is counted twice. In a shooting mode using a strobe, a strobe light emitting circuit (not shown) is synchronized with an integration end pulse.
Can be started and stopped.

次に上記電子スチルカメラのシステムのさらに詳細な
構成および機能について第1図によって説明する。第1
図において、上記第2図中の各部分と対応する部分は同
一の符号により示されている。
Next, a more detailed configuration and functions of the electronic still camera system will be described with reference to FIG. First
In the figure, parts corresponding to the respective parts in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.

尚、説明の便宜上、図1に基づく説明では、不要電荷
を垂直シフトレジスタに転送する形式の極めて一般的CC
D撮像素子を適用した場合の方法について解説し、不要
電荷を排出するための縦型オーバーフロードレインと信
号電荷を転送するための電荷転送部とを有する撮像素子
を適用した本発明の方法固有の特徴については後述す
る。
For convenience of explanation, in the explanation based on FIG. 1, an extremely general CC of the form of transferring unnecessary charges to a vertical shift register is used.
D Describes the method in the case of applying the image sensor, and the method-specific features of the present invention in which the image sensor having a vertical overflow drain for discharging unnecessary charges and a charge transfer unit for transferring signal charges is applied. Will be described later.

測光用IC100では、フォトダイオード101の両端はオペ
アンプ102の両入力端子に接続され、オペアンプ102の反
転入力端子および出力端子は比較器103の一方の入力端
子に接続され、同比較器103の他方の入力端子には基準
レベル信号Erが与えられる。この基準レベル信号Erは測
光用マイクロコンピュータ300に設けられたD/A変換器30
1の出力である。また、フォトダイオード101のカソード
とアースとの間には積分コンデンサ104が接続されてい
る。積分コンデンサ104とフォトダイオード101との接続
点はスイッチング用のFET105のドレン・ソースを介して
基準電圧Eiを発生する電池106の正極側に接続され、同
電池106の負極側は接地されている。
In the photometric IC 100, both ends of the photodiode 101 are connected to both input terminals of the operational amplifier 102, the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 102 are connected to one input terminal of the comparator 103, and the other end of the comparator 103 is connected to the other input terminal. An input terminal is provided with a reference level signal Er. This reference level signal Er is supplied to a D / A converter 30 provided in the photometric microcomputer 300.
This is the output of 1. Further, an integration capacitor 104 is connected between the cathode of the photodiode 101 and the ground. A connection point between the integration capacitor 104 and the photodiode 101 is connected to a positive electrode of a battery 106 that generates a reference voltage Ei via a drain source of a switching FET 105, and a negative electrode of the battery 106 is grounded.

ゲートアレイ200は、第2図で述べたように、測光ブ
ロック210と露出制御ブロック220の各回路を有してい
る。この測光ブロック210は、測光用IC100の比較器103
の出力である積分終了パルスIEを受けて上記FET105のゲ
ートにパルス状のリセット信号RTを与えるための充放電
制御回路211,測光用マイクロコンピュータ300と共通に
発振回路700からのクロックパルスCLを受けて同パルス
を測光用マイクロコンピュータ300からの分周命令DVに
応じた分周比で分周し計数パルスCPとする分周器212,測
光用マイクロコンピュータ300からの測光/露出制御切
換信号MCに応動して上記分周器212からの計数パルスCP
および上記測光用IC100の比較器103の積分終了パルスIE
の双方または一方を選択的に出力する切換回路213,この
切換回路213の出力パルスSCを計数する8ビットカウン
タ214,この8ビットカウンタ214の出力をラッチして測
光用マイクロコンピュータ300に与えるラッチ回路215を
それぞれ含んで構成されている。8ビットカウンタ214
には、切換回路213を介して積分終了パルスIEを受け、
測光終了信号EDとして露出制御ブロック220および測光
用マイクロコンピュータ300に与える機能が付加されて
いる。また、測光用マイクロコンピュータ300から8ビ
ットカウンタ214へのプリセット値が積分終了パルスIE
により減算計数されて8ビットカウンタ214のカウント
数が0になったときにも測光終了信号EDが出力される。
上記充放電制御回路211および露出制御ブロック220には
測光用マイクロコンピュータ300からの測光開始命令MS
が与えられるようになっている。
The gate array 200 has the respective circuits of the photometry block 210 and the exposure control block 220, as described in FIG. The photometric block 210 is provided for the comparator 103 of the photometric IC 100.
A charge / discharge control circuit 211 for receiving a pulse-like reset signal RT to the gate of the FET 105 in response to the integration end pulse IE which is an output of the FET 105 and receiving a clock pulse CL from the oscillation circuit 700 in common with the microcomputer 300 for photometry. The frequency divider 212 divides the same pulse by a frequency division ratio according to the frequency division command DV from the photometric microcomputer 300 to produce a count pulse CP, and outputs a photometric / exposure control switching signal MC from the photometric microcomputer 300. In response, the counting pulse CP from the frequency divider 212
And the integration end pulse IE of the comparator 103 of the photometric IC 100
A switching circuit 213 for selectively outputting both or one of them, an 8-bit counter 214 for counting the output pulse SC of the switching circuit 213, and a latch circuit for latching the output of the 8-bit counter 214 and supplying it to the photometric microcomputer 300. 215 respectively. 8-bit counter 214
Receives the integration end pulse IE via the switching circuit 213,
A function of giving a photometric end signal ED to the exposure control block 220 and the photometric microcomputer 300 is added. The preset value from the photometric microcomputer 300 to the 8-bit counter 214 is the integration end pulse IE
The photometry end signal ED is also output when the count value of the 8-bit counter 214 becomes 0 after the subtraction.
The charge / discharge control circuit 211 and the exposure control block 220 have a photometric start command MS from the photometric microcomputer 300.
Is given.

CCD撮像素子を含むCCD駆動回路600には露出制御ブロ
ック220から素子シャッタ制御信号SHTが与えられ、CCD
駆動回路600から露出制御ブロック220に対し素子シャッ
タ終了禁止信号DSTが与えるようになっている。
An element shutter control signal SHT is given from the exposure control block 220 to the CCD drive circuit 600 including the CCD image pickup device.
An element shutter end prohibition signal DST is provided from the drive circuit 600 to the exposure control block 220.

次に上記第1図に示した構成の本システムの動作につ
いて説明する。なお、本システムのプリ測光動作につい
ては本発明に直接関係ないので、以下、ダイレクト測光
方式による露出制御動作につき第3,4図に示すタイムチ
ャートを参照して説明する。
Next, the operation of the present system having the configuration shown in FIG. 1 will be described. Since the pre-metering operation of the present system is not directly related to the present invention, the exposure control operation by the direct metering method will be described below with reference to time charts shown in FIGS.

まず、トリガボタンが押されたことを検知してシステ
ムコントロール用マイクロコンピュータ400が本システ
ムを露出制御モードに切換えると、測光用マイクロコン
ピュータ300はこれを受けて、測光/露出制御切換信号M
Cにより切換回路213を切換える。すなわち、分周器212
の計数パルスCPに代わって、比較器103からの積分終了
パルスIEを8ビットカウンタ214に被計数パルスとして
供給する状態にする。さらに露出制御動作をノーマルな
状態で行うか、あるいは露出補正を何段行うか等に応じ
た値を測光用マイクロコンピュータ300よりプリセット
値PSとして8ビットカウンタ214にプリセットするとと
もにD/A変換器301より比較器103に与えられる基準レベ
ル信号Erのレベルを設定する。
First, when the system control microcomputer 400 switches the present system to the exposure control mode upon detecting that the trigger button has been pressed, the photometry microcomputer 300 receives this and receives a photometry / exposure control switching signal M.
The switching circuit 213 is switched by C. That is, the frequency divider 212
In place of the counting pulse CP, the integration end pulse IE from the comparator 103 is supplied to the 8-bit counter 214 as a counted pulse. Further, a value corresponding to whether the exposure control operation is performed in a normal state or how many exposure corrections are performed is preset from the photometric microcomputer 300 as a preset value PS in the 8-bit counter 214 and the D / A converter 301 The level of the reference level signal Er supplied to the comparator 103 is set.

今、プリセット値PSが“1"に設定され、基準レベル信
号Erのレベルも適宜に設定されているものとする。そし
て、マイクロコンピュータ300から測光開始指令MSが充
放電制御回路211および露出制御ブロック220に与えられ
ると、充放電制御回路211はリセット信号RTをローレベ
ルにしてこれを測光用IC100のFET105のゲートに与える
と同時に、露出制御ブロック220は上記リセット信号RT
の立下り時点t0でハイレベルの素子シャッタ制御信号SH
TをCCD駆動回路600に送出してCCD撮像素子への露光を開
始する。つまり、ダイレクト測光動作がスタートする。
Now, it is assumed that the preset value PS is set to “1” and the level of the reference level signal Er is also set appropriately. Then, when the photometry start command MS is given from the microcomputer 300 to the charge / discharge control circuit 211 and the exposure control block 220, the charge / discharge control circuit 211 sets the reset signal RT to low level and sends it to the gate of the FET 105 of the photometry IC 100. At the same time, the exposure control block 220
At the falling time t 0 of the element shutter control signal SH at a high level.
T is sent to the CCD drive circuit 600 to start exposure to the CCD image sensor. That is, the direct photometry operation starts.

素子シャッタ制御信号SHTが立上ると、CCD撮像素子の
光電変換部にこれまで蓄積されていた不要電荷が一斉に
垂直にシフトレジスタに移転されるので、この後に有効
な信号電荷が被写体の明るさに応じて蓄積開始される。
そして、このとき、CCD撮像素子の垂直シフトレジスタ
に移された不要電荷は高速転送によってCCD撮像素子の
外へ排出されるが、少なくともこの不要電荷を排出して
いる期間中は、CCD駆動回路600からハイレベルの素子シ
ャッタ終了禁止信号DSTが露出制御ブロック220に送られ
る。すなわち、この素子シャッタ終了禁止信号DSTのハ
イレベルの素子シャッタ終了禁止期間τは不要電荷排出
動作期間もしくは同期間を僅かに超える期間とされてい
る。
When the element shutter control signal SHT rises, unnecessary charges that have been accumulated in the photoelectric conversion unit of the CCD image pickup device are simultaneously transferred vertically to the shift register. The accumulation is started according to.
At this time, the unnecessary charge transferred to the vertical shift register of the CCD image sensor is discharged out of the CCD image sensor by high-speed transfer. At least during the period when the unnecessary charge is discharged, the CCD driving circuit 600 , A high-level element shutter end prohibition signal DST is sent to the exposure control block 220. That is, the element shutter end prohibition period τ of the high level of the element shutter end prohibition signal DST is a period slightly exceeding the unnecessary charge discharging operation period or the synchronous period.

上記リセット信号RTがハイレベルの間、FET105が導通
し、この間に積分コンデンサ104が電池106からの電流に
より基準電圧Eiまで充電されているが、リセット信号RT
がローレベルに転じると、直ちにFET105によるスイッチ
が断たれて積分動作が開始され、積分コンデンサ104に
蓄積された電荷は、CCD撮像素子に対する露光強度と同
じ条件で露光されるフォトダイオード101への入射光量
に対応した電流値をもって同フォトダイオード101を通
じて放電される。積分コンデンサ104の正極側電圧は、
充電完了の当初は基準電圧Eiに等しかったものが、この
ときの放電電流に対応した変化率で下降し始める。これ
に伴いオペアンプ102の出力電圧Ecも低下し、この電圧E
cが比較器103に対して設定されている基準レベル信号Er
のレベルに等しくなると、同時点t1で比較器103はロー
レベルの積分終了パルスIEを出力する。この比較器103
からのローレベルの積分終了パルスIEは充放電制御回路
211に入力されると、積分終了パルスIEの立下り時点t1
で充放電制御回路211は直ちにハイレベルのリセット信
号RTを出力するので、再びFET105が導通して積分コンデ
ンサ104は基準電圧Eiまで充電される。また、この積分
終了パルスIEは切換回路213を通じて8ビットカウンタ2
14に入力されるので、8ビットカウンタ214は露出制御
ブロック220に積分終了パルスIEの立下りに同期して測
光終了信号EDを送出する。
While the reset signal RT is at a high level, the FET 105 conducts. During this time, the integration capacitor 104 is charged to the reference voltage Ei by the current from the battery 106.
As soon as the level changes to low level, the switch by the FET 105 is cut off and the integration operation is started, and the electric charge accumulated in the integration capacitor 104 is incident on the photodiode 101 exposed under the same conditions as the exposure intensity for the CCD image sensor. It is discharged through the photodiode 101 with a current value corresponding to the amount of light. The positive voltage of the integration capacitor 104 is
At the beginning of the completion of charging, the voltage equal to the reference voltage Ei starts to fall at a rate of change corresponding to the discharge current at this time. Accordingly, the output voltage Ec of the operational amplifier 102 also decreases, and this voltage Ec
c is the reference level signal Er set for the comparator 103
It becomes equal to the level of the comparator 103 outputs an integration end pulse IE low level at the same time t 1. This comparator 103
Low-level integration end pulse IE from the charge / discharge control circuit
When input to 211, the falling time t 1 of the integration end pulse IE
Since the charge / discharge control circuit 211 immediately outputs the high-level reset signal RT, the FET 105 is turned on again, and the integrating capacitor 104 is charged to the reference voltage Ei. The integration end pulse IE is supplied to the 8-bit counter 2 through the switching circuit 213.
The 8-bit counter 214 sends the photometry end signal ED to the exposure control block 220 in synchronization with the fall of the integration end pulse IE.

ところで、被写体が比較的暗いために、この測光終了
信号EDが送出されている時点(すなわち、積分終了パル
スIEが立下る時点t1)が、第3図に示すように、素子シ
ャッタ終了禁止期間τを過ぎて、既に素子シャッタ終了
禁止信号DSTがローレベルになっているときは、上記測
光信号EDが送出されてきた時点t1で、露出制御ブロック
220はこれまでハイレベルでCCD駆動回路600に送出して
いた素子シャッタ制御信号SHTを直ちにローレベルにす
る。素子シャッタ制御信号SHTがローレベルになること
によりCCD撮像素子は光電変換部に蓄積された有効な信
号電荷が電荷転送部に移転される。つまり、素子シャッ
タ機能を停止させて露出動作を終了する。
By the way, since the subject is relatively dark, the time when the photometric end signal ED is transmitted (that is, the time t 1 when the integration end pulse IE falls) is, as shown in FIG. past the tau, already when the element shutter termination inhibiting signal DST is at a low level, at time t 1 when the photometric signal ED has been delivered, the exposure control block
Reference numeral 220 immediately sets the element shutter control signal SHT, which has been sent to the CCD drive circuit 600 at a high level, to a low level immediately. When the element shutter control signal SHT becomes low level, in the CCD image sensor, effective signal charges accumulated in the photoelectric conversion unit are transferred to the charge transfer unit. That is, the element shutter function is stopped, and the exposure operation ends.

また、被写体が非常に明るくて、第4図に示すよう
に、素子シャッタ終了禁止期間τを経過しないうちに、
積分終了パルスIEが立下って測光終了信号EDが送出され
た場合には、露出制御ブロック220は、同時点t1では素
子シャッタ制御信号SHTをローレベルにせず、素子シャ
ッタ終了禁止期間τを経過して素子シャッタ終了禁止信
号DSTがハイレベルからローレベルになった時点で、素
子シャッタ制御信号SHTをローレベルにして、CCD撮像素
子の素子シャッタ機能を停止させ露出動作を終了する。
In addition, as shown in FIG. 4, the subject is very bright, and before the element shutter end prohibition period τ has elapsed,
If the integration end pulse IE photometric end signal ED I falling is sent, the exposure control block 220, without the time t 1 in the element shutter control signal SHT to the low level, the elapsed element shutter termination inhibition period τ Then, when the element shutter end prohibition signal DST changes from the high level to the low level, the element shutter control signal SHT is changed to the low level to stop the element shutter function of the CCD image sensor and end the exposure operation.

このように、露光終了時点が不要電荷排出動作期間を
満了する時点より早くなるようなシャッタ秒時の場合
は、強制的に露光終了時点を不要電荷排出動作期間が完
全に終了してしまう時点まで遅らせている。このため、
ダイレクト測光で適正とされるシャッタ秒時が不要電荷
排出動作期間より短時間の高速秒時の場合は、全て一義
的に不要電荷排出動作期間を超えるシャッタ秒時に設定
されることになるが、有効な信号電荷は不要電荷と混じ
りあうことがなくなるので、画像はノイズで汚れたりす
ることなく鮮明なものとなる。
As described above, in the case of the shutter time in which the end time of the exposure is earlier than the end time of the unnecessary charge discharging operation period, the exposure end time is forcibly changed to the time when the unnecessary charge discharging operation period ends completely. I'm delaying. For this reason,
If the shutter time that is appropriate for direct photometry is a high-speed time that is shorter than the unnecessary charge discharging operation period, the shutter time that is longer than the unnecessary charge discharging operation period will be uniquely set. Since the unnecessary signal charges do not mix with the unnecessary charges, the image becomes clear without being stained with noise.

尚、素子シャッタ終了禁止信号DSTの時間幅は、不要
電荷排出が充分行われ得る程度に設定される。通常は電
荷排出を短時間で終える為にDST信号がハイレベルに立
上がる以前から電荷排出を行なう。
Note that the time width of the element shutter end prohibition signal DST is set to such a degree that unnecessary charges can be sufficiently discharged. Normally, charge discharge is performed before the DST signal rises to a high level in order to finish the charge discharge in a short time.

ここで、上記積分コンデンサ104の正極電圧の変化
は、同コンデンサ104の電荷がフォトダイオード101を通
して放電されることによるものであるが、この変化率は
放電の電流値、すなわち電流値が比例関係を有するフォ
トダイオード101への入射光量に比例したものとなる。
放電電流の時間積分値が同区間内での積分コンデンサ10
1における放電電荷量に等しい。すなわち、積分コンデ
ンサ101の容量をC,同コンデンサの電圧が電池106の電圧
Eiから基準レベルErまで低下するとき、その放電電流を
iSC,電圧がEiからErになるまでの時間をtとすると、 上記(1)式より、 上記(2)式における放電電流iSCが入射光量に対応
するものであるが、積分コンデンサ101の容量Cは一定
であるため、上記時間tを測定することによって入射光
量を割り出すことができる。入射光量が変動すると、放
電における上記時間tの値は異なることになる。また入
射光量が一定であっても、Erの値を変化させれば、tの
値が変化することになる。
Here, the change in the positive electrode voltage of the integration capacitor 104 is due to the charge of the capacitor 104 being discharged through the photodiode 101, and the rate of change is proportional to the discharge current value, that is, the current value. It becomes proportional to the amount of light incident on the photodiode 101.
When the time integration value of the discharge current is
Equal to the amount of discharge charge at 1. That is, the capacitance of the integrating capacitor 101 is C, and the voltage of the capacitor is the voltage of the battery 106.
When the current drops from Ei to the reference level Er, the discharge current
i SC , assuming that the time until the voltage changes from Ei to Er is t, From the above equation (1), Although the discharge current i SC in the above equation (2) corresponds to the amount of incident light, since the capacitance C of the integration capacitor 101 is constant, the amount of incident light can be determined by measuring the time t. If the amount of incident light fluctuates, the value of the time t in the discharge will be different. Even if the incident light amount is constant, if the value of Er is changed, the value of t will change.

また、上記実施例では、露出制御ブロック220に入力
される素子シャッタ終了禁止信号DSTをCCD駆動回路600
より送出するようにしているが、第1図に破線で示すよ
うに、測光用マイクロコンピュータ300より送出するよ
うにしてもよい。この場合、素子シャッタ終了禁止信号
DSTとCCD駆動回路600のタイミング信号との同期をとる
ことがやや難しくなるが、プログラム処理により素子シ
ャッタ終了禁止信号DSTの素子シャッタ終了禁止期間τ
を簡単に可変できるので、CCD撮像素子およびCCD駆動回
路600が異なる各電子スチルカメラにおいても、撮像デ
バイスに対応した素子シャッタ終了禁止信号DSTを作る
ことができる。
Further, in the above embodiment, the element shutter end prohibition signal DST input to the exposure control block 220 is transmitted to the CCD drive circuit 600.
Although the light is transmitted from the microcomputer 300, the light may be transmitted from the photometric microcomputer 300 as shown by a broken line in FIG. In this case, the element shutter end prohibition signal
Synchronizing DST with the timing signal of the CCD drive circuit 600 is slightly difficult, but the element shutter end prohibition signal τ of the element shutter end prohibition signal DST is
Can be easily changed, so that the element shutter end prohibition signal DST corresponding to the imaging device can be generated even in each electronic still camera having a different CCD imaging device and CCD driving circuit 600.

また、CCD駆動回路より素子シャッタ終了禁止信号DST
を出力することなく、代わりに素子シャッター終了禁止
期間中CCD駆動回路が露光終了用転送パルスを受け付け
ない様にしてもよい。次に、不要電荷を排出するための
縦型オーバーフロードレインと信号電荷を転送するため
の電荷転送部とを有する撮像素子を適用した本発明の方
法固有の特徴について論及する。既述のとおり、縦型オ
ーバーフロードレインを有する撮像素子の場合は、不要
電荷を垂直シフトレジスタに転送することは無いので、
垂直シフトレジスタ内で信号電荷と不要電荷が混ざるこ
とはないが、不要電荷をベース領域内に放出することに
よる撮像素子内各部の電位変動が数100μsecの間続くた
め、この期間に転送パルスを与えると輝度ムラなどの影
響が出る。従って縦型オーバーフロードレインを有する
撮像素子を用いて素子シャッターを行わせても垂直シフ
トレジスターへの転送パルスを送れるタイミングに制約
があることに変わりはない。故に、縦型オーバーフロー
ドレインを有する撮像素子に本発明を適用しても勿論有
効である。
In addition, the CCD drive circuit outputs an element shutter end prohibition signal DST.
Instead, the CCD drive circuit may be configured not to receive the exposure end transfer pulse during the element shutter end prohibition period. Next, the features specific to the method of the present invention in which an image pickup device having a vertical overflow drain for discharging unnecessary charges and a charge transfer section for transferring signal charges is applied will be discussed. As described above, in the case of an image sensor having a vertical overflow drain, unnecessary charges are not transferred to the vertical shift register.
Although the signal charge and the unnecessary charge do not mix in the vertical shift register, the transfer pulse is given during this period because the potential change of each part in the image sensor due to the discharge of the unnecessary charge into the base region lasts for several hundred μsec. And uneven brightness. Therefore, even if the element shutter is performed using an image sensor having a vertical overflow drain, there is still a restriction on the timing at which a transfer pulse to the vertical shift register can be sent. Therefore, it is of course effective to apply the present invention to an image sensor having a vertical overflow drain.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べたように、本発明によれば、不要電荷を排出
するための縦型オーバーフロードレインと信号電荷を転
送するための電荷転送部とを有する撮像素子を適用し、
該撮像素子をシャツタとして機能させるようにした露光
制御方式において、縦型オーバーフロードレインによっ
て不要電荷をベース領域内に放出することによる撮像素
子内各部の電位変動に起因したノイズを発生する虞れが
なくなり、鮮明な画像を得ることができる。
As described above, according to the present invention, an image sensor having a vertical overflow drain for discharging unnecessary charges and a charge transfer unit for transferring signal charges is applied,
In the exposure control method in which the image sensor is made to function as a shutter, there is no possibility of generating noise due to potential fluctuations of various parts in the image sensor due to discharging unnecessary charges into the base region by the vertical overflow drain. And a clear image can be obtained.

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

第1図は、第2図のシステムにおける要部を詳細に示し
たブロック図、 第2図は本発明の露光制御方式を適用した電子スチルカ
メラのシステムの一実施例の概略を示すブロック図、 第3図および第4図は、被写体の明るさが比較的暗い場
合および非常に明るい場合のそれぞれにおいて、上記第
1図中の各部の動作を示すタイムチャートである。 600……CCD駆動回路(撮像素子) IE……積分終了パルス τ……素子シャッタ終了禁止期間(第1時間区間)
FIG. 1 is a block diagram showing a main part of the system shown in FIG. 2 in detail, FIG. 2 is a block diagram showing an outline of an electronic still camera system to which an exposure control method of the present invention is applied, FIG. 3 and FIG. 4 are time charts showing the operation of each unit in FIG. 1 when the brightness of the subject is relatively dark and when the brightness of the subject is extremely bright. 600 CCD drive circuit (image sensor) IE Integration pulse τ Element shutter end prohibition period (first time period)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−95077(JP,A) 特開 昭63−105579(JP,A) 特開 平2−131683(JP,A) 特開 昭60−125081(JP,A) 特開 昭59−40779(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/30 - 5/335 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-95077 (JP, A) JP-A-63-105579 (JP, A) JP-A-2-131683 (JP, A) JP-A-60-1985 125081 (JP, A) JP-A-59-40779 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H04N 5/30-5/335

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】不要電荷を排出するための縦型オーバーフ
ロードレインと、信号電荷を転送するための電荷転送部
とを有する撮像素子に対する露光開始時点から同素子の
光電変換部に経時的に蓄積されてきた信号電荷を露光終
了時点で一斉に電荷転送部に移転することにより上記撮
像素子をシャツタとして機能させるようにした露光制御
方法において、 上記縦型オーバーフロードレインへの不要電荷排出に依
存する電位変動期間の終了時点と実質的に一致する時点
に至るまでの第1時間区間においては上記電荷転送部へ
の電荷移転を禁止し、上記第1時間区間に続く第2時間
区間において電荷移転を許容するようにしたことを特徴
とする露光制御方法。
1. An image pickup device having a vertical overflow drain for discharging unnecessary charges and a charge transfer portion for transferring signal charges is accumulated with time in a photoelectric conversion portion of the device from the start of exposure. In the exposure control method in which the received signal charges are simultaneously transferred to the charge transfer unit at the end of the exposure so that the image pickup device functions as a shutter, the potential fluctuation depending on the discharge of unnecessary charges to the vertical overflow drain is provided. Charge transfer to the charge transfer unit is prohibited in a first time interval until a time substantially coincident with the end time of the period, and charge transfer is allowed in a second time interval following the first time interval. An exposure control method characterized by the above.
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