JPH04207581A - Image pickup device - Google Patents
Image pickup deviceInfo
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- JPH04207581A JPH04207581A JP2335253A JP33525390A JPH04207581A JP H04207581 A JPH04207581 A JP H04207581A JP 2335253 A JP2335253 A JP 2335253A JP 33525390 A JP33525390 A JP 33525390A JP H04207581 A JPH04207581 A JP H04207581A
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Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は撮像装置に係り、特に実質的にダイナミック・
レンジの広い撮像装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an imaging device, and particularly to a substantially dynamic imaging device.
The present invention relates to an imaging device with a wide range.
[従来の技術]
撮像装置は、カメラ一体形VTRやスチル・ビデオ・カ
メラなどのビデオ・カメラ部として広く使用されている
。撮像管や固体撮像素子を用いるビデオ・カメラは旧来
の銀塩写真システムに比ベダイナミック・レンジが狭く
、従って、逆光時などには白とびゃ黒つぶれ(輝度レベ
ルが著しく高い又は低い部分の俗称)などが発生する。[Prior Art] Imaging devices are widely used as video camera units such as camera-integrated VTRs and still video cameras. Video cameras that use image pickup tubes or solid-state image sensors have a narrower dynamic range than traditional silver-halide photographic systems, and as a result, when backlit, etc., whites and darks are crushed (a common term for areas with extremely high or low brightness levels). ) etc. occur.
従来のビデオ・カメラではこのような場合、手動又は逆
光補正ボタンの操作により絞りを2絞り分程度開放し、
光量を調節していた。With conventional video cameras, in such cases, the aperture can be opened by about two stops either manually or by operating the backlight compensation button.
The amount of light was being adjusted.
しかし、このような逆光補正を適切に行った場合でも、
主たる被写体が適正露光量であっても背景で白とびが発
生してしまい、背景が白いだけの画面になってしまう場
合がある。つまり、従来装置のように主被写体の露光量
が適正になるように光量調節するだけでは、撮像装置の
ダイナミック・レンジの狭さは解決されない。However, even when such backlight compensation is performed appropriately,
Even if the main subject has an appropriate exposure level, overexposure may occur in the background, resulting in a screen where only the background is white. In other words, the narrow dynamic range of the imaging device cannot be solved by simply adjusting the light amount so that the exposure amount of the main subject is appropriate, as in conventional devices.
かかる問題を解決するものとして、例えば2回の露光を
行ないダイナミックレンジの拡大を行う方法がある。こ
の方法は通常の露光時間1/60秒で撮像した画面の飽
和した画素信号を高速シャッタ動作(例えばl/100
0秒)で撮像した画素信号で置換するものである。この
方法では露光時間が約16倍違うので、ダイナミックレ
ンジも約16倍拡大できる。One way to solve this problem is to expand the dynamic range by performing two exposures, for example. This method uses high-speed shutter operation (for example, l/100
0 seconds). With this method, the exposure time differs by about 16 times, so the dynamic range can also be expanded by about 16 times.
[発明が解決しようとする課題]
このように複数回の露光によってダイナミックレンジを
拡大する方法の公知例としては、特開昭63−3067
79号公報がある。この公知例は、フィールド毎にn光
時間を変えるものであるが、露光タイミングが悪く、約
1フイールド分ずれるため、動解像度が劣化するという
問題点がある。[Problems to be Solved by the Invention] A known example of a method of expanding the dynamic range by multiple exposures is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-3067.
There is a publication No. 79. In this known example, the n-light time is changed for each field, but the exposure timing is poor and shifts by about one field, resulting in a problem that the dynamic resolution deteriorates.
この動解像度の劣化をなくす公知例としては、特開平1
−1.76173号公報がある。As a known example of eliminating this deterioration of dynamic resolution, there is
There is a publication No.-1.76173.
この公知例は受光素子の両側に垂直転送CCDを設iフ
、2回の露光による電荷をそれぞれ垂直転送CCDにメ
モリするものである。しかし、受光素子の両側に垂直転
送CCDを設けているために、受光素子の有効開口領域
が小さく低感度になる。また、フレームインクライン型
のCCDでは素子面積が太き(なり、普及機のカメラに
とっては高コストになる問題点があった。In this known example, vertical transfer CCDs are installed on both sides of a light receiving element, and charges resulting from two exposures are stored in the respective vertical transfer CCDs. However, since the vertical transfer CCDs are provided on both sides of the light receiving element, the effective aperture area of the light receiving element is small, resulting in low sensitivity. In addition, the frame incline type CCD has a large element area, which poses the problem of high cost for popular cameras.
この様な問題点に鑑み、本発明は実質的なダイナミック
レンジが広く、且つ動解像度の良い撮像装置を提供する
事を目的とする。In view of these problems, it is an object of the present invention to provide an imaging device with a wide substantial dynamic range and good dynamic resolution.
[課題を解決するための手段]
本発明の撮像装置は、複数回の異なる時間の露光による
撮像信号を撮像素子から出力し、該撮像信号を合成して
合成損保信号を形成する撮像装置において、
前記撮像素子が、光情報を光電変換する複数の受光素子
からなる受光部と、該受光部からの信号を転送する転送
手段とを有し、
前記受光部で第一露光を行い、該第一露光による信号を
前記転送手段に送った後、直ちに前記第一露光より露光
時間が長い第二露光を開始し、前記第一露光による信号
を前記撮像素子から出力した後、前記第二露光による信
号を前記転送手段に送り、前記第二露光による信号を前
記撮像素子から出力することを特徴とする。[Means for Solving the Problems] An imaging device of the present invention outputs imaging signals from an imaging element by exposure at different times a plurality of times, and synthesizes the imaging signals to form a composite non-life insurance signal. The image sensor has a light receiving section made up of a plurality of light receiving elements that photoelectrically converts optical information, and a transfer means that transfers a signal from the light receiving section, and the light receiving section performs a first exposure, and the first exposure Immediately after sending the signal from the exposure to the transfer means, a second exposure with a longer exposure time than the first exposure is started, and after the signal from the first exposure is output from the image sensor, the signal from the second exposure is transmitted. is transmitted to the transfer means, and a signal resulting from the second exposure is output from the image sensor.
また本発明の撮像装置は、複数回の異なる時間の露光に
よる撮像信号を撮像素子から出力し、該撮像信号を合成
して合成撮像信号を形成する撮像装置において、
前記撮像素子の露光時間を制御するシャックを有し、
第一露光時間を前記撮像素子の駆動により制御第二露光
時間を前記シャッタにより制御したことを特徴とする。Further, the imaging device of the present invention is an imaging device that outputs imaging signals from an imaging element by exposure at different times and synthesizes the imaging signals to form a composite imaging signal, the imaging device comprising: controlling the exposure time of the imaging element. A first exposure time is controlled by driving the image sensor, and a second exposure time is controlled by the shutter.
[作 用]
本発明の撮像装置は、第一露先による信号を受光部から
転送手段に送った後、直ちに前記第一露光より露光時間
が長い第二露光を開始しく第一露光と第二露光はほぼ連
続的に行われる)、前記第一露先による信号を前記撮像
素子から出力した後、前記第二露光を終了させることで
、第一露光による信号を前記撮像素子から出力させる期
間に、前記受光部の第二露光を行い、複数回の露光によ
る撮像時間のズレを小さ(するものである。[Function] The imaging device of the present invention immediately starts the second exposure, which has a longer exposure time than the first exposure, after sending the signal from the first exposure point from the light receiving section to the transfer means. (exposure is performed almost continuously), after outputting the signal from the first exposure point from the image sensor, the second exposure is terminated, so that the signal from the first exposure point is output from the image sensor during the period , performs a second exposure of the light receiving section to reduce the deviation in imaging time due to multiple exposures.
なお、前述した従来の撮像装置は、受光部がら転送手段
へ露光による信号を送ることで露光を終了させるため、
第一露光による信号を全て転送手段から転送した後でな
ければ、第二露光を終了させることはできない。Note that the conventional imaging device described above terminates exposure by sending an exposure signal from the light receiving section to the transfer means.
The second exposure cannot be completed until all the signals from the first exposure have been transferred from the transfer means.
本発明は、第一露光時間を、受光部から転送手段へ露光
による信号を送る動作で制御しく撮像素子の駆動による
制御)、
第二露光時間な撮像素子の露光時間を制御するシャッタ
で制御することで、
第二露光時間を第一露光信号の転送動作と独立して制御
することを可能とするものである。In the present invention, the first exposure time is controlled by the operation of sending an exposure signal from the light receiving section to the transfer means (control by driving the image sensor), and the second exposure time is controlled by a shutter that controls the exposure time of the image sensor. This makes it possible to control the second exposure time independently of the transfer operation of the first exposure signal.
なお、第一露光時間を撮像素子の駆動により制御する動
作は、転送手段としてCCDを用いた場合、CCDシャ
ッタとよぶ。Note that the operation of controlling the first exposure time by driving the image sensor is called a CCD shutter when a CCD is used as the transfer means.
[実施例]
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail using the drawings.
本発明に使用される撮像素子としては、多(の種類があ
る。例えば、テレビジョン学会技術報告Vol、 12
.NO,12(Feb、 198g)に「可変速電子シ
ャッタ付IT−CCD撮像素子」がある。この論文では
IL−CCD (インターライン型CCD)における電
子シャッタ方法として、
■ N型基板に電荷を排出する方法
■ 垂直レジスタ(垂直転送CCD)を通してシャッタ
ドレインに排出する方法
■ I L −CCDに、さらに−時蓄積メモリを設け
たQFITあるいはFIT型CCDで、垂直レジスタを
通してシャッタドレインに排出する方法
等が報告゛されている。There are many types of image pickup devices used in the present invention. For example, see Technical Report of the Television Society Vol.
.. No. 12 (Feb, 198g) has "IT-CCD image sensor with variable speed electronic shutter". In this paper, the electronic shutter methods for IL-CCDs (interline type CCDs) are as follows: ■ Method of discharging charges to the N-type substrate ■ Method of discharging charges to the shutter drain through a vertical register (vertical transfer CCD) ■ Method of discharging charges to the shutter drain in IL-CCDs Furthermore, a method has been reported in which, in a QFIT or FIT type CCD equipped with a time storage memory, the time is discharged to the shutter drain through a vertical register.
本発明の実施例として、現在一般的に使用されている上
記■の方法による不要電荷排出方式の撮像素子を例にと
り説明する。An embodiment of the present invention will be explained by taking as an example an image pickup device using an unnecessary charge discharging method according to method (2), which is currently commonly used.
第1図は、本発明に用いる撮像素子の概略的構成図であ
る。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image sensor used in the present invention.
第2図は、上記撮像素子の概略的断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the image sensor.
第1母において、30aはイメージエリアであり、この
イメージエリア30aは、受光部となるフォトダイオー
ド30cと、フォトダイオード30cで光電変換された
電荷を光電変換終了後、−時的に保持するための垂直転
送CCD30bとが複数列配列されて構成される。垂直
転送CCD30bは遮光されており、そこに保持された
光電荷は垂直転送パルスφ目。1により、−水平走査毎
に水平ブランキング期間に水平転送CCD30dに転送
される。垂直転送CCD30bと水平転送CCD30d
は転送手段を構成する。In the first mother, 30a is an image area, and this image area 30a includes a photodiode 30c serving as a light receiving section, and a space for temporarily holding charges photoelectrically converted by the photodiode 30c after the photoelectric conversion is completed. Vertical transfer CCDs 30b are arranged in a plurality of columns. The vertical transfer CCD 30b is shielded from light, and the photocharge held there is the φth vertical transfer pulse. 1, the data is transferred to the horizontal transfer CCD 30d during the horizontal blanking period for every -horizontal scan. Vertical transfer CCD 30b and horizontal transfer CCD 30d
constitutes a transfer means.
なお、本発明の適用される撮像素子は本実施例の撮像素
子の構成に限定されるものではな(、例えば垂直転送C
CD30bと水平転送CCD30dとの間に、電荷蓄積
部を設けた撮像素子にも適用可能である。Note that the image sensor to which the present invention is applied is not limited to the configuration of the image sensor of this embodiment (for example, vertical transfer C
The present invention can also be applied to an image sensor in which a charge storage section is provided between the CD 30b and the horizontal transfer CCD 30d.
水平転送CCD30d上の電荷は水平転送パルスφ、l
い、により出力アンプ30eへ転送され、電荷−電圧変
換されて外部へ出力される。The charges on the horizontal transfer CCD 30d are horizontal transfer pulses φ, l.
The signal is transferred to the output amplifier 30e, subjected to charge-voltage conversion, and output to the outside.
フォトダイオード30cに蓄積された不要電荷はCCD
基板(第2図中、n型半導体基板1)にシャッタパルス
φ3Nを印加することによりCCD基板に排出される。The unnecessary charge accumulated in the photodiode 30c is transferred to the CCD
By applying a shutter pulse φ3N to the substrate (n-type semiconductor substrate 1 in FIG. 2), it is ejected to the CCD substrate.
このような撮像素子の断面は第2図に示すように構成さ
れており、同図に示すように、n型半導体基板1上にp
型の第1ウエル2があり、その中にn型半導体領域3が
形成されてフォトダイオード30cが構成され、またp
型の第2ウエル4とn型半導体領域5が形成されて垂直
転送CCD30bが構成される。n型半導体領域3とn
型半導体領域5との間のp型の第1ウエル2上及びn型
半導体領域5上には転送用のゲートとなる多結晶領域6
が設けられており、またその上に遮光用のへβ膜7が設
けられている。センサ(フォトダイオード30c+垂直
転送CCD30b)間はn型半導体領域8によりチャネ
ルストップが形成されている。The cross section of such an image sensor is constructed as shown in FIG.
There is a first well 2 of the type, in which an n-type semiconductor region 3 is formed to constitute a photodiode 30c, and a p-type first well 2 is formed.
A second well 4 and an n-type semiconductor region 5 are formed to constitute a vertical transfer CCD 30b. n-type semiconductor region 3 and n
A polycrystalline region 6 serving as a transfer gate is provided on the p-type first well 2 between the p-type semiconductor region 5 and the n-type semiconductor region 5.
A β film 7 for shielding light is provided thereon. A channel stop is formed by the n-type semiconductor region 8 between the sensors (photodiode 30c+vertical transfer CCD 30b).
なお、n型半導体領域3.n型半導体領域5はhチャネ
ル絶縁ゲート型トランジスタのドレイン、ソース領域と
なっており、n型半導体領域3に蓄積された電荷はゲー
トとなる多結晶領域6に正電圧(φ1lnl)を印加す
るとn型半導体領域5に転送される。また多結晶領域6
に負電圧(φ口。I)を印加すると垂直転送CCD30
bの転送動作が行われる。Note that the n-type semiconductor region 3. The n-type semiconductor region 5 serves as the drain and source regions of the h-channel insulated gate transistor, and when a positive voltage (φ1lnl) is applied to the polycrystalline region 6, which becomes the gate, the charges accumulated in the n-type semiconductor region 3 It is transferred to the type semiconductor region 5. Also, polycrystalline region 6
When a negative voltage (φ port.I) is applied to the vertical transfer CCD 30
Transfer operation b is performed.
電荷の排出経路■及び電荷の転送経路■、■。Charge discharge path ■ and charge transfer path ■, ■.
■を第1図、第2図に示す。(2) is shown in Figures 1 and 2.
第1図及び第2図において、
■はフォトダイオード30cの不要電荷の排圧経路、
■はフォトダイオード30cから垂直転送CCD30b
への光電荷の転送経路、
■は垂直転送CCD30bから水平転送CCD30dへ
の信号電荷の転送経路、
■は水平転送CCD30d内での信号電荷の転送経路で
ある。In FIGS. 1 and 2, (2) indicates a discharge pressure path for unnecessary charges from the photodiode 30c, and (2) indicates a vertical transfer CCD 30b from the photodiode 30c.
(2) is a signal charge transfer path from the vertical transfer CCD 30b to the horizontal transfer CCD 30d; (2) is a signal charge transfer path within the horizontal transfer CCD 30d.
以下、上記撮像素子の本発明に係る動作について説明す
る。The operation of the image sensor according to the present invention will be described below.
第3図は、上記撮像素子の本発明に係る動作について説
明するタイミングチャートである。FIG. 3 is a timing chart illustrating the operation of the image sensor according to the present invention.
第3図に示すように、本実施例の撮像素子の動作には、
■ 短時間露光である第一露光(T、、期間)、■ 長
時間露光である第二露光(T、□期間)、■ 第一露光
信号の転送(Ts、’期間)、■ 第二露光信号の転送
(7,2’期間)がある。As shown in FIG. 3, the operation of the image sensor of this embodiment includes: ■ first exposure (T, period), which is a short exposure; ■ second exposure (T, period), which is a long exposure. , (1) Transfer of the first exposure signal (Ts, 'period), (2) Transfer of the second exposure signal (7,2' period).
本発明は、短時間露光(T34期間)と、長時間露光(
T、□期間)がほぼ連続的に行われているところに特徴
がある。The present invention deals with short exposure (T34 period) and long exposure (T34 period).
It is characterized by the fact that the periods (T, □ period) are carried out almost continuously.
■ 短時間露光の第一露光(T51期間)第3図中に示
すように、CCD基板(n型半導体基板1)にシャッタ
パルスφ9□(第3図の■)を印加することにより、フ
ォトダイオード30c上の不要電荷を排出し、光電変換
が開始される。■ First exposure of short-time exposure (T51 period) As shown in Fig. 3, by applying a shutter pulse φ9□ (■ in Fig. 3) to the CCD substrate (n-type semiconductor substrate 1), the photodiode is Unnecessary charges on 30c are discharged and photoelectric conversion is started.
次にパルスφ1(。)(第3図の■)により、フォトダ
イオード30c上の光電荷は垂直転送CCD30bに転
送され第一露先は終了する(CCDシャッタ)。Next, by the pulse φ1 (.) (■ in FIG. 3), the photocharge on the photodiode 30c is transferred to the vertical transfer CCD 30b, and the first exposure is completed (CCD shutter).
■ 長時間露光の第二露光(T、。期間)上記第一露光
が終了すると、フォトダイオード30cは引き続き長時
間露光(第二露光)を開始する。この第二露光は垂直転
送CCD30bの第一露光による光電荷が全て出力され
てから(”r、、′期間後に)終了させることができる
。(2) Second exposure (T, period) of long-time exposure When the first exposure is finished, the photodiode 30c continues to start long-time exposure (second exposure). This second exposure can be ended after all the photocharges from the first exposure of the vertical transfer CCD 30b are output (after periods "r, ,").
■ 第一露光信号の転送(Ts、’期間)第一露光によ
る光電荷、即ち信号電荷は第二露光期間に外部へ出力さ
れる。垂直転送CCD30bの信号電荷は、パルスφ1
(。1(第3図の◎)により、水平ブランキング期間毎
に水平転送CCD30dへ転送され、水平有効期間にパ
ルスφ□、。、(第3図の■)により、出力アンプ30
eを経て外部へ出力される。(2) Transfer of first exposure signal (Ts, 'period) Photocharges caused by the first exposure, ie, signal charges, are output to the outside during the second exposure period. The signal charge of the vertical transfer CCD 30b is pulse φ1
(.1 (◎ in Figure 3), the signal is transferred to the horizontal transfer CCD 30d every horizontal blanking period, and during the horizontal effective period, the pulse φ□, ., (■ in Figure 3) causes the output amplifier 30
It is output to the outside via e.
■ 第二露光信号の転送(T、A2′期間)第一露光信
号の転送が終了すると、パルスφ1.。、(第3図の■
′)により、第二露光による光電荷がフォトダイオード
30cから垂直転送CCD30bへ転送され、第二露光
が終了する。■ Transfer of second exposure signal (period T, A2') When the transfer of the first exposure signal is completed, pulse φ1. . , (■ in Figure 3
′), the photocharges caused by the second exposure are transferred from the photodiode 30c to the vertical transfer CCD 30b, and the second exposure is completed.
第二露光が終了すると、第二露光による光電荷は、第一
露光信号の転送と同様に、パルスφl1nl(第3図の
◎′)とパルスφ□(。1(第3図の■′)により外部
へ出力される。When the second exposure is completed, the photocharges due to the second exposure are transferred to the pulse φl1nl (◎' in Figure 3) and the pulse φ□(.1 (■' in Figure 3), in the same way as the transfer of the first exposure signal. is output to the outside.
以上が2回の露光と信号転送の基本動作である。この様
に本発明によれば汎用低コストのCODを使って、短時
間露光と長時間露光の時間的ズレな最小にすることが可
能である。この2回の露光による信号を信号合成するこ
とによりダイナミックレンジを大幅に拡大することがで
きる(詳細な説明については第5図を用いて後述する)
。The above is the basic operation of two exposures and signal transfer. As described above, according to the present invention, it is possible to minimize the time lag between short-time exposure and long-time exposure using a general-purpose, low-cost COD. By combining the signals from these two exposures, the dynamic range can be greatly expanded (detailed explanation will be given later using Figure 5).
.
第4図は、本発明の他の実施例の動作について説明する
タイミングチャートである。FIG. 4 is a timing chart explaining the operation of another embodiment of the present invention.
本実施例で、第3図に示した実施例と異なるのは、第二
露光の終了を他のシャッタで制御させることである。This embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 3 in that the end of the second exposure is controlled by another shutter.
他のシャック(図中、シャッタ)は、通常開状態であり
、この状態で第一露光は先に述べたCCDシャッタで制
御されて終了する。第3図に示した実施例では、第二露
光期間(T32期間)は、第一露光信号の転送後にパル
スφ、(。l(第3図の■′)を加えて終了させるため
に、第二露光時間は第一露光信号の転送時間を超えた値
になるが。The other shacks (shutters in the figure) are normally in an open state, and in this state the first exposure is controlled by the CCD shutter mentioned above and ends. In the embodiment shown in FIG. 3, the second exposure period (T32 period) is completed by adding pulses φ, (.l (■' in FIG. 3) after the transfer of the first exposure signal. The second exposure time will be a value that exceeds the transfer time of the first exposure signal.
本実施例では他のシャックを用いて第二露光時間を制御
するため第二露光時間を第一露光信号の転送時間よりも
短くすることができる。In this embodiment, since the second exposure time is controlled using another shack, the second exposure time can be made shorter than the transfer time of the first exposure signal.
第3図及び第4図に示した実施例は、ムービビデオカメ
ラあるいはスチルビデオカメラに応用が可能である。The embodiment shown in FIGS. 3 and 4 can be applied to a movie video camera or a still video camera.
第3図に示した実施例では、例えば第一露光期間(T、
、)を高速CCDシャッタで設定し、第二n光間間(T
、2)をテレビジョンの1フイ一ルド期間と同一に設定
すれば、フィールド毎に高速シャッタ信号と1フイ一ル
ド蓄積信号を得ることができるので、ムービビデオカメ
ラ対応となり、その内の一枚を使えばスチルビデオカメ
ラ対応となる。In the embodiment shown in FIG. 3, for example, the first exposure period (T,
, ) with a high-speed CCD shutter, and the second n-light interval (T
, 2) can be set to be the same as the one-field period of television, it is possible to obtain a high-speed shutter signal and one-field accumulation signal for each field, making it compatible with movie video cameras. If you use , it will be compatible with still video cameras.
第4図に示した実施例では、前述した他のシャッタをロ
ークリシャッタとすればムービビデオカメラ対応となり
、前述した他のシャッタを絞りシャツク17夜品シャッ
タあるいはフォーカルブレーンシャッタとすればスチル
ビデオカメラ対応となる。第4図に示した実施例では長
時間露光後、短時間露光を行っても良い。In the embodiment shown in FIG. 4, if the other shutter described above is a low-resolution shutter, it can be used for a movie video camera, and if the other shutter mentioned above is a low-resolution shutter or a focal-brain shutter, it can be used for a still video camera. It will be supported. In the embodiment shown in FIG. 4, short-time exposure may be performed after long-time exposure.
なお、機械的シャッタはCCDシャッタより精度が悪い
ので、画質上重要な画像となる長時間露光なCCDシャ
ッタで行えば、適正露出を得ることができる。Note that since a mechanical shutter has lower accuracy than a CCD shutter, proper exposure can be obtained by using a CCD shutter that provides long exposure, which is important for image quality.
第5図は撮像装置の全体構成ブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of the overall configuration of the imaging device.
同図において、10はレンズ、20はアイリスあるいは
シャッタである。30は第1図に示した撮像素子を用い
たセンサである。被写体像はレンズ]0.アイリス20
を経て、センサ30へ結像される。センサ30は制御回
路70のパルスによって制御されたセンサ駆動回路40
からのパルスで駆動される。アイリス20はセンサ30
から出力された信号をカメラ信号処理回路60より制御
回路70を経て、適正な信号レベルになるように駆動回
路50で制御される。なお、スチルカメラの場合はシャ
ッタ20により、先に述べたように第二露光が終了する
と開状態に制御される。In the figure, 10 is a lens, and 20 is an iris or shutter. 30 is a sensor using the image sensor shown in FIG. The subject image is the lens]0. iris 20
The image is then imaged onto the sensor 30. The sensor 30 is controlled by a sensor drive circuit 40 controlled by pulses from a control circuit 70.
Driven by pulses from Iris 20 is sensor 30
The signal output from the camera signal processing circuit 60 passes through the control circuit 70 and is controlled by the drive circuit 50 to have an appropriate signal level. Note that in the case of a still camera, the shutter 20 is controlled to be in the open state when the second exposure is completed, as described above.
カメラ信号処理回路60は、−M的なビデオ信号処理回
路であって、ニー処理あるいはガンマ処理等が行われる
。カメラ信号処理回路60からの信号はA/D変換器8
0でアナログ−ディジタル変換がなされる。本実施例で
はまず、第一露光信号が、ディジタル変換されてメモリ
90に記録される。The camera signal processing circuit 60 is a -M type video signal processing circuit, and performs knee processing, gamma processing, etc. The signal from the camera signal processing circuit 60 is sent to the A/D converter 8
Analog-to-digital conversion is performed at 0. In this embodiment, first, the first exposure signal is digitally converted and recorded in the memory 90.
演算回路100では、ダイナミックレンジ拡大のため、
メモリ90からの第一露光信号と、A/D変換器80か
らの第二露光信号との画像信号合成を行う。この画像信
号合成のための制御信号は制御回路70から出力され、
長時間露光信号(第3図に示した実施例の場合は、第二
露光信号)よリセンサ30の飽和状態を検出し、飽和し
た画素信号は一画素の短時間露光信号と置換される。In the arithmetic circuit 100, in order to expand the dynamic range,
Image signal synthesis of the first exposure signal from the memory 90 and the second exposure signal from the A/D converter 80 is performed. A control signal for this image signal synthesis is output from the control circuit 70,
The saturated state of the resensor 30 is detected from the long exposure signal (in the case of the embodiment shown in FIG. 3, the second exposure signal), and the saturated pixel signal is replaced with the short exposure signal of one pixel.
演算回路100で合成された映像信号は次段のD/A変
換器110でディジタル−アナログ変換がなされ、記録
系へ導かれる。The video signal synthesized by the arithmetic circuit 100 is subjected to digital-to-analog conversion by the D/A converter 110 at the next stage, and then guided to the recording system.
[発明の効果]
以上説明した様に、本発明によれば、撮像素子自身のC
CDシャッタを利用して第一露光では、短時間の露光を
行い、第一露光信号の出力中に長時間の第二露光を行う
ようにしたので、汎用のCCDを使って2回の露光によ
る信号電荷を順次読み出すことができる。従って、2回
の露光による撮像時間のズレな小さ(でき、動画撮影の
時でも画質の劣化を最小にすることが可能となった。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the C of the image sensor itself
The first exposure is a short exposure using a CD shutter, and the second exposure is long while the first exposure signal is being output. Signal charges can be read out sequentially. Therefore, it is possible to minimize the difference in imaging time between two exposures, and to minimize the deterioration of image quality even when shooting a moving image.
また、本発明によれば、第二露光を他の機械的あるいは
電気的シャッタで制御できるようにしたので、第二露光
時間を自由に設定できるようになった。従って高速で動
く物体をダイナミックレンジを拡大して撮影できる効果
がある。Further, according to the present invention, since the second exposure can be controlled by another mechanical or electrical shutter, the second exposure time can be freely set. Therefore, it has the effect of expanding the dynamic range and photographing objects moving at high speed.
第1図は、本発明に用いる撮像素子の概略的構成図であ
る。
第2図は、上記撮像素子の概略的断面図である。
第3図は、上記撮像素子の本発明に係る動作について説
明するタイミングチャートである。
第4図は、本発明の他の実施例の動作について説明する
タイミングチャートである。
第5図は撮像装置の全体構成ブロック図である。
30a:イメージエリア、30b:垂直転送CCD、3
0c :フォトダイオード、30d:水平転送CCD、
30e・出力アンプ。
代理人 弁理士 山 下 穣 平FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image sensor used in the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the image sensor. FIG. 3 is a timing chart illustrating the operation of the image sensor according to the present invention. FIG. 4 is a timing chart explaining the operation of another embodiment of the present invention. FIG. 5 is a block diagram of the overall configuration of the imaging device. 30a: Image area, 30b: Vertical transfer CCD, 3
0c: Photodiode, 30d: Horizontal transfer CCD,
30e output amplifier. Agent Patent Attorney Johei Yamashita
Claims (1)
素子から出力し、該撮像信号を合成して合成撮像信号を
形成する撮像装置において、 前記撮像素子が、光情報を光電変換する複数の受光素子
からなる受光部と、該受光部からの信号を転送する転送
手段とを有し、 前記受光部で第一露光を行い、該第一露光による信号を
前記転送手段に送った後、直ちに前記第一露光より露光
時間が長い第二露光を開始し、前記第一露光による信号
を前記撮像素子から出力した後、前記第二露光による信
号を前記転送手段に送り、前記第二露光による信号を前
記撮像素子から出力することを特徴とする撮像装置。(
2)複数回の異なる時間の露光による撮像信号を撮像素
子から出力し、該撮像信号を合成して合成撮像信号を形
成する撮像装置において、 前記撮像素子の露光時間を制御するシャッタを有し、 第一露光時間を前記撮像素子の駆動により制御し、 第二露光時間を前記シャッタにより制御したことを特徴
とする撮像装置。(1) In an imaging device that outputs imaging signals resulting from multiple exposures at different times from an imaging device and synthesizes the imaging signals to form a composite imaging signal, the imaging device includes a plurality of channels that photoelectrically convert optical information. It has a light-receiving section consisting of a light-receiving element and a transfer means for transferring a signal from the light-receiving section, and immediately after performing a first exposure with the light-receiving section and sending a signal resulting from the first exposure to the transfer means. After starting a second exposure with a longer exposure time than the first exposure and outputting the signal from the first exposure from the image sensor, the signal from the second exposure is sent to the transfer means, and the signal from the second exposure is output from the image sensor. An imaging device characterized in that the imaging device outputs from the imaging element. (
2) An imaging device that outputs imaging signals from an imaging element resulting from multiple exposures at different times, and synthesizes the imaging signals to form a composite imaging signal, comprising a shutter that controls the exposure time of the imaging element; An imaging device characterized in that a first exposure time is controlled by driving the image sensor, and a second exposure time is controlled by the shutter.
Priority Applications (5)
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EP91310707A EP0487332B1 (en) | 1990-11-22 | 1991-11-20 | Image pick up device |
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