JPH03101384A - Ｃｃｄ固体撮像素子の露出制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、ＣＣＤ固体撮像素子の露出制御回路に関する
。

（ロ）従来の技術 テレビカメラの露出制御は、通常アイリス制御１ｉ＋ｌ
路によりレンズ筒内の絞り機構を１ｌｌ１９ｐシており
コストアップの要因となっていた。そこで、例えば昭和
５４年７月１日発行の「テレビジョン学会誌」第３３７
第７号第５３−６〜５４１頁には、受光期間中の充電速
度を２段階に切り換えるべく、ＭＭ電極に対して従来の
電荷転送電圧に等しい第１の電位と第１の電位より低レ
ベルの第２の電位とを選択的に印加すると共に、両電位
の切り換えタイミングを撮像出力レベルに対応して変更
することにより−・定の撮像出力レベルを得るように構
成した露出制御回路が開示されている。

以ド、上述する露出ｆｌＩＩ御回路の構成に付いて説明
する。

第２図はフレームトランスファ型ＣＣＤ固体撮像素子の
動作説明図であり、ＣＣＤ固体撮像素子は、受光エリア
（１）と、蓄積エリア（２）と、水゛Ｙ転送レジスタ（
３）と、出力アンプ（１）とからなり、受光エリア（１
）と蓄積エリア（２）にはそれぞれ４相の垂直転送りロ
ック（φ、）〜（φ４）と（φ、１１）〜（φ５４）と
が印加され、水゛ト転送レジスタ（３）には２相の水平
転送りロック（φ、、）　　（φ１．２）が印加される
。

受光エリア（＋）に印加される垂直転送りロックは、第
１・第２の電極に第１相・第２相の垂直転送りロック（
φ１）（φ２）が、また第３・第１の電極に第３相・第
４相の垂直転送りロック（φ、）（φ４）がそれぞれ印
加される。受光エリアに於て第１及び第３の電極下はｎ
　型の拡散層が、また第２及び第４の電極下はｎ゛型の
拡散層がそれぞれ形成されており、光蓄積期間中（受光
期間中）に第１及び第２の電極がハイレベルになると受
光エリア（１）のポテンシャル状態は第３図に示すよう
な状態となり、第２の電極下に光電変換された電荷が蓄
積されることになる。

第４図は、各垂直転送りロック（φ１）〜（φ４）の出
力波形を示す図である。図より明らかなように、第１相
と第２相の垂直転送りロック（φ１）（φ２）がハイレ
ベルとなって電荷の蓄積がなされるとき、転送電位であ
る第１の電位Ｖ。より低い第２の電位ｖｋを設定し、両
電位■。−ＶＫの切り換えタイミングを変化させること
により最適な露出状態を実現している。即ち、光蓄積期
間Ｔ　。

に於ける第２の電位印加期間（、が長くなると電荷の蓄
積は制限され、逆に短くなると電荷の蓄積は増加傾向と
なる。このように蓄積量をコントロールされた蓄積ｓｉ
荷は、垂直走査のブランキング期間内に設定される電荷
転送期間に蓄積エリア（２）に転送される。この順方向
転送期間に於てデユーティ−サイクルを５０％とすると
垂直転送り口７りは、第１相（φ１）、第２相（φ２）
、第３相（φ、）、第４相（φ４）と順に発せられ、受
光エリア（１）にある全ての蓄積電荷を蓄積エリア（２
）に転送する。転送された蓄積電荷は垂直転送りロック
（φ８１）〜（φ５□）によってｌ水′ド走存期間に１
ラインの割合で水γ走ｎのブランキングＮ１間に水平転
送レジスタ（３）に転送される水噂ヒ転送レジスタ（３
）に転送されたＭｈ４電荷は水土・転送りロック（φ旧
）（φ１，４）に同期して映像信号期間に導出され、出
力アンプ（４）を介して撮像出力として導出される。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかし、上述の露出制御回路の場合、蓄積電位として電
荷転送電位とは異なる電位を設定するために別のｔ［源
を必要とし、回路規模の増大を伴ってコストアップを１
１’（＜ことになる。

そこで、フレームトランスファ型のｃ　ｃ　Ｉ）固体撮
像素ｆ−に於て、水゛１ε走九のプランキンゲル１間に
受光エリアの蓄積ｔ［荷を受光エリア外へ排出する排出
Ｔ・段と、ＣＣ４）固体撮像素Ｔ−の出力レベルに応じ
て排出下段の駆動タイミングを制御する排出制御手段と
を設けた露出制御回路が考えられている。

ところが、」二連する構成に於て、排出制御手段をアナ
ログサーボで構成する場合、露出変化に対する正方向と
逆方向との応答が等しくなるため、露光過多となったと
きに露出抑圧の応答が遅れて感じることがある。

（ニ）課題を解決するための下段 そこで本発明は、フレームトランスファ型のＣＣＩ）固
体撮像素ｒ・に於て、前記受光エリアの蓄積Ｓａ荷を水
′１′走貞のブランキング期１ｍに前記蓄積エリアとは
反対方向に転送する逆転送ｆ−段と、前記ＣＣＤＣＤ固
体撮像−の出力レベルに応じて前期逆転送Ｔ段の駆動タ
イミングを制御する転送制御１段とを、それぞれ配して
なり、前記転送制御Ｔ−段を、前記ＣＣＤＣＤ固体撮像
−の出力を積分する積分回路と、該積分回路の出力と基
準レベルとを比較する比較回路と、該比較回路の出力に
基づいてアップカウント又はダウンカウントをなすアッ
プダウンカウンタと、該アップダウンカウンタの出力に
基づいて前期逆転送手段の駆動タイミングを変化させる
タイミング制御回路と、によって構成することを特徴と
する。

（ホ）作用 本発明によれば、必要に応じてアップカウントの電とダ
ウンカウントの量とを異ならせることができ、変化する
方向に応じて応答速度が別々に設定されると共に、受光
状態にある受光エリアに於て、蓄積電荷が逆方向に転送
されて排出されるように構成されており、その駆動タイ
ミングを撮像ｊ：ｆの出力レベルに対応して変化させる
ことで最適の露出状態が得られる。

（へ）実施例 以ド、本発明を図示する一実施例に従い説明する。

第１図は、本発明露出制御回路の回路ブロック図である
。本実施例は、基本クロックを発生する発振回路（５）
、Ｊ、ｕ本りロックを人力する水平ブランキングパルス
発生回路（７）と第１・第２の転送りロック発生回路（
８）（１０）と逆転送りロック発生回路（９）と水平転
送りロック発生回路（１１）とを配している。第１の転
送りロック発生回路（８）は、据置ブランキングパルス
を制御人力として垂直１のブランキング期間に受光エリ
ア（＋）の蓄積１［荷を蓄積エリア（２）に転送するた
め第１の転送りロックを出力する。第２の転送りロック
発生回路（１０）は、垂直走査のブランキングＮ１問に
第１の転送りロックと同様に蓄積エリア（２）に蓄積電
荷を転送するクロック及び、蓄積エリア（２）内の蓄積
電荷を水′Ｙ走存のプランキンゲル１間に１ラインづつ
水平転送レジスタ（３）に転送するクロックよりなる第
２の転送りロックを出力する。水ｆ転送りロック発生回
路（１１）は、水平走だのブランキング期間に水・［転
送レジスタ（３）に転送された蓄積電荷を続く水ｆ走り
期間に導出せしめる２相の水！Ｖ転送りロックを出力す
る。逆転送りロック発生回路（９）は、水゛ド走査のブ
ランキング期間に４相の逆転送りロックを出力する。尚
、この逆転送りロックは東直走存のブランキング期間に
発せられる垂直転送り口・１りとは逆相であり、受光エ
リア（１）の電極に印加されたとき受光エリア（１）の
蓄積電荷を逆方向に転送して図示省略したオーバーフロ
ードレインに流し出している。また、この逆転送りロッ
クは、撮像出力に対するノイズの発生を防出するため水
平走査のブランキング期間にのみ導出される関係Ｌ、１
回の転送ライン数が制限される。そこで本実施例では、
複数の水平走査期間にｉｊって逆転送を維持することに
より受光エリア（１）内の全ての蓄積電荷を消、去して
いる。また受光エリア（菖）の画素数が少ない場合には
、１同の転送で蓄積電荷の消去を完ｒすることも９１丁
能である。

導出された撮像出力は、映像処理回路（１２）に於て処
理され、映像信号として出力される。この映像出力は、
一部が積分回路（１３）に於て積分される。＆１分出力
は、撮像出力レベルと対応関係にあり、積分出力レベル
を所定の範囲内に固定することが露出状態を一定にする
こととなる。積分出力は、レベル比較回路（１４）に於
いて必要に応じて調整可能な基準電圧と比較される。こ
のレベル比較回路（１４）は、垂直走査期間毎に比較を
しながら積分回路（１３）の方が大きくなるとき、即ち
露出を制限するときカウントアツプパルスを発生し、小
さくなるとき、即ち露出を増加するときカウントダウン
パルスを発生する。このカウントアツプパルスとカウン
トダウンパルスとは、アップダウンカウンタ（Ｉ５）の
計数入力とされる。従って、アップダウンカウンタ（１
５）の出力はＣＣＤ固体撮像素子の受光エリア（１）へ
の入射光量に応じて変化する。このアップダウンカウン
タ（１５）の出力は、垂直ブランキングパルスに従って
ダウンカウンタ（１６）にプリセットされる。プリセッ
ト後、このダウンカウンタ（１Ｇ）は、クロックパルス
をダウンカウントして出力が「０」となったときにタイ
ミングパルスを発生する。このタイミングパルスが逆転
送パルス発生回路（１７）に人力されると、所定のパル
ス幅を有する逆転送パルスが切り換えパルス発生回路（
１８）に人力される。切り換えパルス発主回路（１８）
は、逆転送パルスと水１Ｙブランキングパルスとの論理
積出力を切り換えパルスとしてクロック選択回路（１９
）に人力している。このクロック選択回路（１９）は、
切り換えパルスの度に逆転送りロックを選択出力するこ
とになり受光エリア（１）中の蓄積電荷は、光蓄積期間
中の逆転送パルス発生タイミングに於て水平走査のブラ
ンキング期間毎に逆転送され、所定の水′Ｐよｎ期間で
全ての蓄積電荷が受光エリア（１）外に排出される。そ
の結果、受光エリア（１）より蓄積エリア（２）に転送
される蓄積電荷は、逆転送以後に蓄積された電荷となり
、逆転送パルスの発生タイミングが露光ｈｔを調整する
。

第５図は、クロック選択回路（１９）より受光エリア（
１）の電極に印加される第１の東面転送りロック（φ１
）〜（φ４）の波形説明図である。

光蓄積期間に於て第１相及び第２相の東向転送りロック
（φ１）（φ２）はハイレベル状態にあり、当該電極ド
に光電変換によって発生する電荷を蓄積する。また第１
０東直転送りロック（φ１）〜（φ４）は、眞直走査の
ブランキング期間蓄積電荷を蓄積エリア（２）に転送し
ており、図中のタイミング１１〜ｔ４に於て、受光エリ
ア（１）及び蓄積エリア（２）の電極下のポテンシャル
は第６図のように変化する。従って、垂直走査のブラン
キング期間期間に於て蓄積電荷は、時間の経過とＪｌに
順方向（蓄積エリア方向）に転送される。

方、第５図より明らかなように、発生タイミングが制御
される逆転送パルスに対応して発生する逆転送りロック
は、逆転送パルスの発生期間に対応してクロック選択回
路から受光エリア（１）に供給される。この逆転送りロ
ックは、第７図に図示するように水ゝ１１走りのブラン
キング期間にのみ発生し、第８図に拡大して示すような
りロック波形を°＋ｊする。この第８図に於けるタイミ
ング１１〜【、°に於て、当該電極ドのポテンシャルは
第９図に示すように変化する。従って、蓄積電荷は逆転
送時に時間の経過と共に逆方向に転送されてオーバーフ
ロードレインに排出されることになる尚、第２の転送り
ロック発生回路（１０）より出力される第２の転送りロ
ック（φ、１）〜（φ８４）は、第７図に示すように水
平走査のブランキング期間にｌクロックづつ発生し、水
平転送レジスタ（３）に１ラインづつの蓄積電荷を転送
する。

（ト）発明の効果 本発明によれば、露出を制御する方向に応じて応答速度
をそれぞれ自由に設定でき、最適な応答状態をコストア
ップを伴うことなく実現できる。

また、水・Ｖ転送がなされていないブランキング期間に
逆転送が行われるため、逆転送に伴って発生するノイズ
が撮像出力に混入することもなく、その効果は大である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路ブロック図、第２
図はフレームトランスファ型ＣＣＤ固体撮像素ｆの動作
説明図、第３図は光蓄積期間に於ける受光エリアのポテ
ンシャル状態説明図、第４図は従来の第１の東向転送り
ロック波形説明図、第５図は本発明の第１の垂直転送り
ロック波形説明図、第６図は眞直走査のブランキング期
間に於けるポテンシャル変化説明図、第７図は逆転送り
ロック及び第２の垂直転送りロックの波形説明図第８図
は逆転送りロック波形説明図、第９図は逆転送時のポテ
ンシャル変化説明図である。 （＋）・・・・受光上リア、（２）・・・・蓄積エリア
（：３）・・・・水゛Ｆ転送レジスタ、（６）・・・・
水゛Ｖブランキングハルス発生回路、（７）・・・・垂
直ブランキングパルス発生回路、（８）・・・・第１の
転送りロック発生回路、（９）・・・・逆転送りロック
発生１１ｔ１路、（１０）・・・・第２の転送りロック
発生回路、（１１）・・・・水゛ド転送りロック発生回
路、（Ｉ３）・・・・積分回路、（１４）・・・・レベ
ル比較回路、（１５）・・・・アンプダウンカウンタ、
（１７）・・・・逆転送パルス発生回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）受光エリアの蓄積電荷を垂直走査のブランキング
   期間に蓄積エリアに転送し、該蓄積エリアの蓄積電荷を
   水平走査信号に同期して転送出力するフレームトランス
   ファ型のＣＣＤ固体撮像素子と、 前記受光エリアの蓄積電荷を水平走査のブランキング期
   間に前記蓄積エリアとは反対方向に転送する逆転送手段
   と、 前記ＣＣＤ固体撮像素子の出力レベルに応じて前期逆転
   送手段の駆動タイミングを制御する転送制御手段とを、 それぞれ配してなり、 前記転送制御手段は、前記ＣＣＤ固体撮像素子の出力を
   積分する積分回路と、該積分回路の出力と基準レベルと
   を比較する比較回路と、該比較回路の出力に基づいてア
   ップカウント又はダウンカウントをなすアップダウンカ
   ウンタと、該アップダウンカウンタの出力に基づいて前
   期逆転送手段の駆動タイミングを変化させるタイミング
   制御回路と、備えてなることを特徴とする露出制御回路
   。