JPH04207589A - Image pickup device - Google Patents

Image pickup device

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JPH04207589A
JPH04207589A JP2335251A JP33525190A JPH04207589A JP H04207589 A JPH04207589 A JP H04207589A JP 2335251 A JP2335251 A JP 2335251A JP 33525190 A JP33525190 A JP 33525190A JP H04207589 A JPH04207589 A JP H04207589A
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transistor
phir2
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Seiji Hashimoto
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Abstract

PURPOSE:To substantially expand a dynamic range in a simple and economical processing circuit by providing a reset means which returns a photoelectric converting section and a charge holding means independently to an initial state. CONSTITUTION:The charges remaining at the base of a reading out transistor 60 are first cleared by conducting and resetting a rest MOS transistor 30 and a transfer MOS transistor 40 by driving pulses phiC and phiR2. An output line reset MOS transistor 90 is then conducted by a driving pulse phiVC and its emitter is set at a constant potential. The TR 60 is forward biased by impressing a positive driving pulse phiR2 to a capacitor 50. The charges remaining at the base are discharged and the reset operation ends. Then, from the reset operation of a photodiode 10 to the accumulation operation and from the transfer of the accumulated charges to reading out operation which are the basic operations of the image pickup element are executed by changing the timings of the driving pulses phiR1, phiR2, phiC, phiT, phiVC. The dynamic range is widened in this way.

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
。撮像管や固体擬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 pseudoimaging elements have a narrower dynamic range than traditional silver-halide photographic systems, and as a result, when backlit, etc., whites and darks are crushed (parts with extremely high or low brightness levels). (common name) 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
行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 is opened by about 2 stops either manually or by operating the retrograde correction 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。
However, even when such backlight compensation is performed appropriately,
Even if the main subject has the proper exposure, overexposure will occur in the background, leaving the screen with only a white background.

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。
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1760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1/100
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紋16倍違うので、ダイナミックレ
ンジも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 a high-speed shutter operation (for example, 1/100
0 seconds). With this method, the exposure time differs by 16 times, so the dynamic range can be expanded by 16 times.

f発明が解決しようとする課題] しかし、上記のような2回の露光によってダイナミック
レンジの拡大を行う方法は以下のような問題点があった
[Problems to be Solved by the Invention] However, the method of expanding the dynamic range by performing two exposures as described above has the following problems.

例えば、動画を撮影するムービカメラでは、各フィール
ド毎に、通常露光信号と高速シャッタ信号とを読み出す
ので、2つの画像信号を合成すると、その合成信号は2
フイールドで1枚分の画像信号としかならない。従って
、2フイ一ルド期間は同一の合成信号をメモリ等より出
力する事になり、動解像度が低下してしまうという問題
が生じる。
For example, in a movie camera that shoots moving images, a normal exposure signal and a high-speed shutter signal are read out for each field, so when two image signals are combined, the combined signal is 2.
The field is only an image signal for one image. Therefore, the same composite signal is output from the memory or the like during the two-field period, resulting in a problem that the dynamic resolution decreases.

また、2回の露光はいずれも、予め定められたシーケン
スで、撮像素子を走査させて行われるので、全ての信号
を出力した後でなければ、次の走査を行う事が出来ない
。多(の場合、撮像素子が飽和する領域は、撮影画面の
極く一部であって、)  上記2つの撮像信号よりダイ
ナミックレンジを改善するための信号の置換は、少しの
データで良い。つまり1画像は多くの不要な情報から構
成されており、従来の様に2つの撮像信号を全て出力し
、画像処理を行う事は不経済である。
Furthermore, since both of the two exposures are performed by scanning the image sensor in a predetermined sequence, the next scan cannot be performed until after all the signals have been output. In this case, the region where the image sensor is saturated is only a small part of the photographic screen.Signal replacement for improving the dynamic range of the above two image signals requires only a small amount of data. In other words, one image consists of a lot of unnecessary information, and it is uneconomical to output all two imaging signals and perform image processing as in the past.

この様な問題点を考慮し、本発明は実質的に、−ダイナ
ミックレンジが広く、且つ画像処理が簡単で、通常の動
画像が得られる撮像装置を提供する事を目的とする。
In consideration of these problems, the present invention essentially aims to provide an imaging device that has a wide dynamic range, simple image processing, and can obtain normal moving images.

[課題を解決するための手段] 本発明の撮像装置は、複数の光電変換素子を配列して構
成される撮像装置において、 該光電変換素子は、入射した光情報を電荷信号に変換す
る光電変換部と、 該光電変換部で発生した電荷を一時的に保持する電荷保
持手段と、 前記光電変換部と前記電荷保持手段とを、独立に初期状
態に戻すリセット手段とを備えていることを特徴とする
[Means for Solving the Problems] An imaging device of the present invention is an imaging device configured by arranging a plurality of photoelectric conversion elements, in which the photoelectric conversion element converts incident optical information into a charge signal. A charge holding means for temporarily holding charges generated in the photoelectric conversion section; and a reset means for independently returning the photoelectric conversion section and the charge holding means to their initial states. shall be.

[作 用J 本発明の撮像装置は、光電変換素子が光電変換部と、電
荷保持手段と、これらを独立に、ランダムに初期状態に
戻すリセット手段とを有するものであって、このリセッ
ト手段により、所望の領域をリセットして露光時間を制
御し、1つの画像内に露光量の異なる領域が得られるの
で、撮像装置が飽和する様な明るい被写体を撮像しても
、撮像装置は飽和しない。
[Function J] In the imaging device of the present invention, the photoelectric conversion element has a photoelectric conversion section, a charge holding means, and a reset means for independently and randomly returning these to the initial state, and the reset means , the desired area is reset and the exposure time is controlled to obtain areas with different exposure amounts within one image, so even if a bright subject that would otherwise saturate the imaging device is imaged, the imaging device will not become saturated.

[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.

第1図は、本発明による撮像素子の一実施例の単位回路
を示す構成図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a unit circuit of an embodiment of an image sensor according to the present invention.

第2図は、第1図の単位回路の基本駆動タイミング図で
ある。
FIG. 2 is a basic drive timing diagram of the unit circuit of FIG. 1.

第1図において、100は単位回路部を示し、一つの光
電変換素子を構成する。1oは光電変換部となるフォト
ダイオード、2oは転送MOS)ランジスタ、30はリ
セットMOSトランジスタである。なお、フォトダイオ
ード1oのリセットは(第2図図示(A))、転送MO
Shランジスタ20とリセットMOSトランジスタ3o
を駆動パルスφ8..φCで導通制御することによりな
される。
In FIG. 1, 100 indicates a unit circuit section, which constitutes one photoelectric conversion element. 1o is a photodiode serving as a photoelectric conversion section, 2o is a transfer MOS transistor, and 30 is a reset MOS transistor. Note that the photodiode 1o is reset (as shown in Figure 2 (A)) by the transfer MO.
Sh transistor 20 and reset MOS transistor 3o
Drive pulse φ8. .. This is done by controlling conduction with φC.

また、40は転送MOSトランジスタ、5oは容量、6
0は読み出しトランジスタである。容量50は駆動パル
スφ8□により、読み出しトランジスタ60のベース電
位を制御可能となっている。
Further, 40 is a transfer MOS transistor, 5o is a capacitor, and 6
0 is a read transistor. The capacitor 50 can control the base potential of the read transistor 60 by driving pulse φ8□.

フォトダイオード10で光電変換された蓄積電荷の転送
は(第2図図示(B))、転送MOSトランジスタ20
と転送MO5)ランジスク4oとを駆動パルスφ□、φ
R2により導通制御することによりなされる。転送され
た電荷は、電荷保持手段となる読み出しトランジスタ6
oの寄生ベース容量(図示省略)と容量5oに一時的に
蓄積される。この蓄積信号を読み出しトランジスタ6゜
から出力信号線65へ読み出す(第2図図示(C))時
は、容j150に正の駆動パルスφ、を印加し、読み出
しトランジスタ6oを順バイアス状態にする。この時、
出力信号1!65に接続された転送MOSトランジスタ
70を駆動パルスφアにより導通状態にすると、−時蓄
積容量80に読み出しトランジスタ60からエミッタ電
流が流れ、ベース電位に対応したエミッタ電圧が現われ
る。
The accumulated charge photoelectrically converted by the photodiode 10 is transferred (as shown in FIG. 2 (B)) by the transfer MOS transistor 20.
and transfer MO5) run disk 4o with driving pulses φ□, φ
This is done by conducting conduction control using R2. The transferred charge is transferred to a readout transistor 6 which serves as a charge holding means.
It is temporarily accumulated in the parasitic base capacitance of o (not shown) and the capacitance 5o. When reading out this accumulated signal from the readout transistor 6o to the output signal line 65 (FIG. 2 (C)), a positive drive pulse φ is applied to the capacitor j150 to put the readout transistor 6o in a forward bias state. At this time,
When the transfer MOS transistor 70 connected to the output signal 1!65 is made conductive by the drive pulse φa, an emitter current flows from the read transistor 60 to the - storage capacitor 80, and an emitter voltage corresponding to the base potential appears.

読み出しトランジスタ60のベースに残った電荷のクリ
ア(第2図図示(D))は、まず最初に、リセットMO
Sトランジスタ30と転送M OS l−ランジスタ4
0を駆動パルスφ、とφ8□により導通状態として、リ
セットする(期間T o、)。次に駆動パルスφvcに
より出力線リセットMoSトランジスタ90を導通状態
としてエミッタを定電位にし、容量50に正の駆動パル
スφ8□を印加することにより、読み出しトランジスタ
60を順バイアス状態としてベースに残留した電荷を放
電させて(過渡リフレッシュ動作)、リセット動作が終
了する(期間T。2)。
To clear the charge remaining at the base of the readout transistor 60 (as shown in FIG. 2 (D)), first of all, the reset MO
S transistor 30 and transfer MOS l-transistor 4
0 is made conductive by driving pulses φ and φ8□ and reset (period T o). Next, the output line reset MoS transistor 90 is turned on by the drive pulse φvc, the emitter is set to a constant potential, and the read transistor 60 is put into a forward bias state by applying a positive drive pulse φ8□ to the capacitor 50, so that the charge remaining in the base is is discharged (transient refresh operation), and the reset operation ends (period T.2).

以上述べた様に、駆動パルスφ□1.φ8□。As mentioned above, drive pulse φ□1. φ8□.

φ。、φ1.φvcのタイミングを変える事により、撮
像素子の基本動作であるフォトダイオードのリセット動
作から蓄積動作、及び蓄積電荷の転送から読み出し動作
迄を行う事が出来る。
φ. , φ1. By changing the timing of φvc, it is possible to perform the basic operations of the image sensor, from the photodiode reset operation to the accumulation operation, and from the transfer of accumulated charges to the readout operation.

第3図は上記単位回路を配列したX’ −Y型撮像素子
の概略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram of an X'-Y type image sensor in which the above unit circuits are arranged.

なお、ここでは簡易化のため素子を2X2の4素子のみ
示している。
Note that only four elements (2×2) are shown here for the sake of simplicity.

第3図に示すように、X−Y型撮像素子は2つの行デコ
ーダ(L、R)110,120.2つの列デコーダ(U
、D>130,140及び読み出し回路150、出力ア
ンプ160、光電変換素子100を備えている。
As shown in FIG.
, D>130, 140, a readout circuit 150, an output amplifier 160, and a photoelectric conversion element 100.

各デコーダ110,120,130,140は複数の入
力パルス(φLゎ、φRn+  φ。わ、φ。。)によ
り所望の選択された駆動パルスを出力する。
Each decoder 110, 120, 130, 140 outputs a desired selected driving pulse in response to a plurality of input pulses (φLゎ, φRn+φ.wa, φ..).

行デコーダ110と列デコーダ130の駆動パルスの組
合せにより、任意のフォトダイオード10をリセットす
る事が出来る。
Any photodiode 10 can be reset by a combination of drive pulses for the row decoder 110 and column decoder 130.

また行デコーダ110と行デコーダ120の駆動パルス
の組合せにより、フォトダイオード】0に蓄積された蓄
積電荷を読み出しトランジスタGoに転送する。
Furthermore, by the combination of drive pulses from the row decoder 110 and the row decoder 120, the accumulated charge accumulated in the photodiode 0 is transferred to the readout transistor Go.

さらに行デコーダ120の駆動パルスにより、任意の行
の読み出しトランジスタ60から蓄積電荷を出力信号1
1i+ 65を経て一時蓄積容量80(C,)に増幅転
送する。
Furthermore, by the drive pulse of the row decoder 120, the accumulated charge is output from the readout transistor 60 of an arbitrary row as an output signal 1.
1i+65, and is amplified and transferred to the temporary storage capacity 80 (C,).

列デコーダ130と行デコーダ120の駆動パルスの組
合せにより任意の読み出しトランジスタ60のベースを
リセットし、行デコーダ120からの駆動パルスと駆動
パルスφVCにより任意の行の読み出しトランジスタ6
0の過渡リフレッシュ動作を行ない、読み出し回路15
0に一時蓄積された信号は列デコーダ140により、任
意の信号を水平出力線に転送し、出力アンプ160を経
て外部へ出力される。
The base of any readout transistor 60 is reset by the combination of the drive pulses from the column decoder 130 and the row decoder 120, and the readout transistor 6 in any row is reset by the drive pulse from the row decoder 120 and the drive pulse φVC.
The read circuit 15 performs a transient refresh operation of 0.
The column decoder 140 transfers any signal temporarily stored at 0 to the horizontal output line, and outputs the signal to the outside via the output amplifier 160.

第4図は、上記撮像素子を用いた撮像装置の一例を示す
ブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing an example of an imaging device using the above-mentioned imaging device.

同図において、310は撮像光学系、320は撮像素子
への入射光量を制御する絞り、200は第3図に示すX
−Y型撮像素子である。撮像光学系310から入射した
光線は絞り320により光量制限され、撮像素子200
に結像する。絞り320と撮像光学系310(図中、レ
ンズ)は画像処理部360からの制御信号により制御さ
れる駆動回路390により駆動される。
In the figure, 310 is an imaging optical system, 320 is an aperture that controls the amount of light incident on the image sensor, and 200 is an X shown in FIG.
- It is a Y-type image sensor. The amount of light incident from the imaging optical system 310 is limited by the diaphragm 320, and the light beam enters the imaging device 200.
image is formed. The aperture 320 and the imaging optical system 310 (lens in the figure) are driven by a drive circuit 390 that is controlled by a control signal from the image processing section 360.

信号処理回路330はγ補正その他のビデオ信号処理を
行う周知の回路である。この信号はA/D変換器340
でディジタル信号に変換され、画像メモリ350に記録
される。
The signal processing circuit 330 is a well-known circuit that performs gamma correction and other video signal processing. This signal is sent to the A/D converter 340
is converted into a digital signal and recorded in the image memory 350.

画像メモリ350からの信号は画像処理部360に転送
される。
The signal from image memory 350 is transferred to image processing section 360.

画像処理部360はアドレス部、演算処理部、演算用メ
モリ部、制御部等から構成されており、後述の信号レベ
ルの判断、信号レベルの変換、撮像素子200のランダ
ム制御のためのスキャンアドレスの転送や、撮像光学系
310(レンズ(焦点距離))や絞り320のための制
御信号を発生する。画像処理部360はセンサスキャン
方法の選択とセンサ信号レベルの判定結果にもとすいて
、ランダムスキャンアドレス回路370にスキャンアド
レスを転送する。ランダムスキャンアドレス回路370
はアドレス信号をスキャンインタフェース380を経て
撮像素子200をランダムスキャンする。このランダム
スキャンにより、撮像素子200の行デコーダ(L、R
)11.0゜120、列デコーダ(Ll、D)130,
140へ人力データが送られ、フォトダイオード10の
蓄積電荷の転送(第2図の(B))、蓄積電荷の読み出
しく第2図の(C))、フォトダイオード10のリセッ
ト(第2図の(A))、読み出しトランジスタ60のリ
セット(第2図の(D))などが行われる。
The image processing section 360 is composed of an address section, an arithmetic processing section, an arithmetic memory section, a control section, etc., and performs scan address determination for signal level determination, signal level conversion, and random control of the image sensor 200, which will be described later. It generates control signals for transfer, the imaging optical system 310 (lens (focal length)), and the aperture 320. The image processing unit 360 transfers the scan address to the random scan address circuit 370 based on the selection of the sensor scan method and the determination result of the sensor signal level. Random scan address circuit 370
randomly scans the image sensor 200 using the address signal via the scan interface 380. This random scan causes the row decoder (L, R
) 11.0° 120, column decoder (Ll, D) 130,
Manual data is sent to the photodiode 140, which transfers the accumulated charge of the photodiode 10 ((B) in FIG. 2), reads out the accumulated charge ((C) in FIG. 2), and resets the photodiode 10 ((FIG. 2)). (A)), resetting of the readout transistor 60 ((D) in FIG. 2), etc. are performed.

第5図(a)は撮像素子200の制御フローチャート図
であり、第5図(b)は撮像素子200から出力された
画素信号の処理に関するフローチャート図である。
FIG. 5(a) is a control flowchart of the image sensor 200, and FIG. 5(b) is a flowchart regarding processing of pixel signals output from the image sensor 200.

第5図(a)において、撮像装置の動作が開始されると
(500)、まず、撮像素子200のスキャンの選択が
行なわれる(502)、スキャンの方法としては、例え
ば、 (1)通常のTVレートの蓄積時間で画素の蓄積(T、
、=1/60秒)を行ない、TsHの蓄積時間では飽和
する画素については、蓄積時間を短かくした画素の蓄積
(T、□= 1/1000秒)を行うというような一画
面内で各画素の蓄積時間が異なる蓄積方法(2)−度目
はT51で蓄積した信号を全て読み出し、二度目は一度
目で飽和した画素のみ、T B2の時間、蓄積を行ない
、その蓄積時間を変えた画素の信号のみを読み出す方法 (3)ある定められた領域の画素のみ蓄積時間(TI□
)を変える方法 などがある。なお、スキャン法の詳細な説明については
後述する。
In FIG. 5(a), when the operation of the imaging device is started (500), scanning of the imaging device 200 is first selected (502).As the scanning method, for example, (1) normal Pixel accumulation (T,
, = 1/60 seconds), and for pixels that are saturated with the accumulation time of TsH, the accumulation of pixels with a shorter accumulation time (T, = 1/1000 seconds) is performed. Accumulation method with different pixel accumulation times (2) - The first time, all the signals accumulated at T51 are read out, and the second time, only the pixels that were saturated in the first time are accumulated for the time T B2, and the pixels with different accumulation times (3) Method of reading out only the signals of pixels in a certain area (TI□
). Note that a detailed explanation of the scanning method will be given later.

スキャンが選択されると(502)、、画像処理部36
0からスキャンパターンがランダムスキャンアドレス回
路370に転送される(504)。
When scanning is selected (502), the image processing unit 36
The scan pattern from 0 is transferred to the random scan address circuit 370 (504).

ランダムスキャンアドレス回路370よりアドレスがス
キャンインタフェース380に転送され(506)、こ
のスキャンインタフェース380を経て撮像素子200
の各画素の動作が制御される。
The address is transferred from the random scan address circuit 370 to the scan interface 380 (506), and is transferred to the image sensor 200 via this scan interface 380.
The operation of each pixel is controlled.

まず、撮像素子200には、選択された画素(x、y)
のフォトダイオード10の蓄積電荷が読み出しトランジ
スタへ転送(第2図の(B))される(508)。
First, the image sensor 200 has selected pixels (x, y).
The accumulated charge in the photodiode 10 is transferred to the readout transistor ((B) in FIG. 2) (508).

次に、撮像素子200から、その画素の信号の読み出し
く第2図の(C))、即ち信号の出力が行なわれる(5
10)。この読み出し動作(第2図の(C))510が
終ると、フォトダイオード10のリセット動作(第2図
の(A))、及び読み出しトランジスタ60のリセット
動作(第2図の(D))がなされる(512)。これら
撮像素子200の各動作はランダムスキャンアドレス動
作(504)により各画素単位あるいは水平画素列毎に
なされる。
Next, the signal of the pixel is read out from the image sensor 200 ((C) in FIG. 2), that is, the signal is output (5).
10). When this readout operation ((C) in FIG. 2) 510 is completed, the reset operation of the photodiode 10 ((A) in FIG. 2) and the reset operation of the readout transistor 60 ((D) in FIG. 2) are completed. is done (512). Each of these operations of the image sensor 200 is performed for each pixel or for each horizontal pixel column by a random scan address operation (504).

読み出し動作(第2図の(C))510以外は複数の水
平画素列の蓄積電荷の転送、フォトダイオード10のリ
セット、読み出しトランジスタ60のリセットが可能で
ある。
Other than the readout operation ((C) in FIG. 2) 510, it is possible to transfer accumulated charges in a plurality of horizontal pixel columns, reset the photodiode 10, and reset the readout transistor 60.

また、信号の読み出しく第2図の(C))後(510)
、読み出された信号は信号処理回路330、A/D変換
器340を経て画像メモリ350へのデータの取り込み
がなされ(514)、画像処理部360で演算処理等が
なされる(516)。
Also, after reading out the signal (C) in Figure 2 (510)
The read signal is loaded into the image memory 350 via the signal processing circuit 330 and the A/D converter 340 (514), and is subjected to arithmetic processing and the like in the image processing section 360 (516).

リセット動作が終了すると、再び同様な動作を繰り返す
When the reset operation is completed, the same operation is repeated again.

次に、第5図(b)のフローチャート図を説明する。Next, the flowchart shown in FIG. 5(b) will be explained.

第5図(b)に示すフローチャート図は、上記処理51
6を説明するものである。
The flowchart shown in FIG. 5(b) shows the above process 51.
6.

画像メモリ350からの画像信号は、まず、蓄積時間T
S2の信号かどうかの判断がなされる(600)。ここ
で、T 12の信号であればレベル変換部へ転送される
とともに(602)、信号レベルの判断がなされる(6
04)。画素信号が低レベル71以上であれば、引き続
いて、その画素蓄積時間をTB2とするため、その画素
番地(X。
The image signal from the image memory 350 is first stored for an accumulation time T.
A determination is made as to whether the signal is an S2 signal (600). Here, if the signal is T12, it is transferred to the level converter (602), and the signal level is determined (602).
04). If the pixel signal is at the low level 71 or higher, the pixel address (X) is subsequently set to TB2 for the pixel accumulation time.

Y)をストレージする。低レベル■、より小さければ、
画素蓄積時間なT glとする(614)。
Y) is stored. Low level ■, if smaller,
The pixel accumulation time is set to Tgl (614).

T3□ レベル変換部では−→音の演算が行なわれるTgす る(602)が、一般に出力装置のダイナミックレンジ
は狭いため、さらにニー(KNEE)処理の係数処理が
なされる。
T3□ In the level conversion section, -→tone calculation is performed at Tg (602), but since the dynamic range of the output device is generally narrow, coefficient processing of knee (KNEE) processing is further performed.

また、判断600においてT3□の画素信号でない場合
、その信号は出力データとして転送されるとどもに(6
10)、信号レベルの判断即ち飽和の検知(■o以上)
がなされる(606)。信号が飽和していればその画素
は蓄積時間をT 82とするため、その画素番地(X、
Y)をストレージする(608)。信号が飽和していな
ければ、そのまま画素蓄積時間なT atとする(61
6)。
Further, if the pixel signal is not T3□ in the judgment 600, the signal is transferred as output data (6
10) Judgment of signal level, i.e. detection of saturation (■ o or more)
is performed (606). If the signal is saturated, the accumulation time for that pixel is T82, so the pixel address (X,
Y) is stored (608). If the signal is not saturated, the pixel accumulation time is set as T at (61
6).

この番地は画像処理部360からランダムスキャンアド
レス回路370に反映され、フォトダイオード10のリ
セット(第2図の(A))がなされる。
This address is reflected from the image processing section 360 to the random scan address circuit 370, and the photodiode 10 is reset ((A) in FIG. 2).

出力データの転送後(610)、D/A変換器400へ
入力することにより、アナログ変換される(612)。
After the output data is transferred (610), it is input to the D/A converter 400 and converted into analog data (612).

以下、ランダムスキャンによる露光時間制御について説
明する。
Exposure time control using random scanning will be explained below.

第6図(a)〜(C)は、ランダムスキャンによる露光
時間制御の説明図であり、第6図(a)は撮像画面の概
略図、第6図(b)は垂直走査の説明図、第6図(c)
は水平走査の説明図である。
FIGS. 6(a) to (C) are explanatory diagrams of exposure time control by random scanning, FIG. 6(a) is a schematic diagram of an imaging screen, FIG. 6(b) is an explanatory diagram of vertical scanning, Figure 6(c)
is an explanatory diagram of horizontal scanning.

第6図(a)図示のA点とB点は垂直走査の開始時点と
終了時点を示しており、また、画面の中で、abcdで
示される領域は周辺よりも入射光量が非常に強く、通常
のテレビ(TV)レート(露光時間1760秒)ではそ
の中にある画素は飽和するものとする。
Points A and B shown in FIG. 6(a) indicate the start and end points of vertical scanning, and the area indicated by abcd on the screen has a much stronger amount of incident light than the surrounding area. It is assumed that at normal television (TV) rate (exposure time 1760 seconds) the pixels therein are saturated.

ここで、領域abcd内の画素の露光時間を、例えば1
7600秒に短縮する説明図が、第6図(b)である。
Here, the exposure time of the pixels in the area abcd is set to 1, for example.
An explanatory diagram of shortening the time to 7600 seconds is shown in FIG. 6(b).

フィールド期間fv(1)に、各行の画素は、順次蓄積
電荷の転送(第2図の(B))、蓄積電荷の読み出しく
第2図の(C))、フォトダイオード10のリセット(
第2図の(A))、読み出しトランジスタ60のリセッ
ト(第2図の(D))が行なわれる。行の走査が領域a
bcdに近ずくと、領域abcd内の画素の露光時間が
17600秒になるように、読み出しに先行して、フォ
トダイオード10をリセットする。
During the field period fv(1), the pixels in each row sequentially transfer the accumulated charge ((B) in FIG. 2), read out the accumulated charge ((C) in FIG. 2), and reset the photodiode 10 ((B) in FIG. 2).
(A) in FIG. 2), and the read transistor 60 is reset ((D) in FIG. 2). Row scanning is area a
When approaching bcd, the photodiode 10 is reset prior to readout so that the exposure time of pixels in area abcd becomes 17,600 seconds.

第6図(c)は、−水平走査期間内の撮像素子の駆動説
明図である。
FIG. 6(c) is an explanatory diagram of driving the image sensor during the -horizontal scanning period.

水平ブランキング期間HBLKに蓄積電荷の転送(第2
図の(B))から読み出しトランジスタ60のリセット
(第2図の(D))までが行なわれ、有効走査期間に撮
像素子200から信号が出力される。
Transfer of accumulated charges during the horizontal blanking period HBLK (second
The process from (B) in the figure to resetting the readout transistor 60 ((D) in FIG. 2) is performed, and a signal is output from the image sensor 200 during the effective scanning period.

なお、第6図(a)〜第6図(C)では、通常の露光時
間では飽和する画素の露光時間を短縮するように走査し
たが、ダイナミックレンジを拡大するためのスキャン方
法はかかる実施例に限定されるものでない。例えば、前
述したように、ダイナミックレンジを拡大する他の実施
例としては、先ず1760秒露光による撮像信号を読み
出し、この撮像信号より飽和画素を検知し、この検知信
号にもとずき、その画素の露光時間を短縮して露光し、
次に、上記画素の信号だけを読み出す方法等もある。
In addition, in FIG. 6(a) to FIG. 6(C), scanning was performed so as to shorten the exposure time of pixels that would be saturated with a normal exposure time, but the scanning method for expanding the dynamic range is similar to this embodiment. It is not limited to. For example, as described above, in another embodiment for expanding the dynamic range, first, an image signal obtained by 1760 seconds exposure is read out, a saturated pixel is detected from this image signal, and based on this detection signal, the pixel is Exposure is performed by shortening the exposure time of
Next, there is also a method of reading out only the signal of the pixel.

[発明の効果] 以上説明した様に、本発明の撮像装置によれば、任意の
画素の露光時間を変える事が出来るので、簡単で経済的
な処理回路で、ダイナミックレンジを実質的に広(する
ことが出来る。また、任意の画素から信号を読み出す事
が出来るので多くの画像入力装置に応用可能である。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the imaging device of the present invention, since the exposure time of any pixel can be changed, the dynamic range can be substantially widened ( Furthermore, since signals can be read out from any pixel, it can be applied to many image input devices.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明による撮像素子の一実施例の単位回路
を示す構成図である。 第2図は、第1図の単位回路の基本駆動タイミング図で
ある。 第3図は上記単位回路を配列したx−Y型撮像素子の概
略図である。 第4図は、上記撮像素子を用いた撮像装置の一例を示す
ブロック図である。 第5図(a)は撮像素子200の制御フローチャート図
であり、第5図(b)は撮像素子200から出力された
画素信号の処理に関するフローチャート図である。 第6図(a)〜(C)は、ランダムスキャンによる露光
時間制御の説明図である。 】O:フォトダイオード、20:転送MOSトランジス
タ、30:リセットMOSトランジスタ、40:転送M
OSトランジスタ、50:容量、60:読み出しトラン
ジスタ、65:出力信号線、70:転送MOSトランジ
スタ、80:蓄積容量、90:出力線リセットMOSト
ランジスタ、10〇二単位回路部。 代理人 弁理士  山 下 穣 手 業1図 第2図 第3図 第5図(’Q) 第5図(b)
FIG. 1 is a block diagram showing a unit circuit of an embodiment of an image sensor according to the present invention. FIG. 2 is a basic drive timing diagram of the unit circuit of FIG. 1. FIG. 3 is a schematic diagram of an x-y type image sensor in which the above unit circuits are arranged. FIG. 4 is a block diagram showing an example of an imaging device using the above-mentioned imaging device. FIG. 5(a) is a control flowchart of the image sensor 200, and FIG. 5(b) is a flowchart regarding processing of pixel signals output from the image sensor 200. FIGS. 6(a) to 6(C) are explanatory diagrams of exposure time control by random scanning. ]O: Photodiode, 20: Transfer MOS transistor, 30: Reset MOS transistor, 40: Transfer M
OS transistor, 50: capacitor, 60: read transistor, 65: output signal line, 70: transfer MOS transistor, 80: storage capacitor, 90: output line reset MOS transistor, 1002 unit circuit section. Agent Patent Attorney Minoru Yamashita Handiwork Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 5 ('Q) Figure 5 (b)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)複数の光電変換素子を配列して構成される撮像装
置において、 該光電変換素子は、入射した光情報を電荷信号に変換す
る光電変換部と、 該光電変換部で発生した電荷を一時的に保持する電荷保
持手段と、 前記光電変換部と前記電荷保持手段とを、独立に初期状
態に戻すリセット手段とを備えていることを特徴とする
撮像装置。
(1) In an imaging device configured by arranging a plurality of photoelectric conversion elements, the photoelectric conversion element includes a photoelectric conversion section that converts incident optical information into a charge signal, and a temporary converter that converts the charges generated in the photoelectric conversion section. An imaging device comprising: a charge holding means for holding the photoelectric conversion section and the charge holding means; and a reset means for independently returning the photoelectric conversion section and the charge holding means to an initial state.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004282552A (en) * 2003-03-18 2004-10-07 Sony Corp Solid state imaging device and solid state imaging apparatus
JP2006229362A (en) * 2005-02-15 2006-08-31 Canon Inc Imaging element and processing apparatus
US8063963B2 (en) 1998-02-09 2011-11-22 On Semiconductor Image Sensor Imaging device having a pixel structure with high dynamic range read-out signal
JP2013153528A (en) * 2013-04-03 2013-08-08 Canon Inc Imaging apparatus and imaging method
WO2014069394A1 (en) * 2012-10-30 2014-05-08 株式会社島津製作所 Linear image sensor and driving method therefor

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5518025B2 (en) * 2011-10-14 2014-06-11 キヤノン株式会社 Photoelectric conversion device and imaging device
JP6674255B2 (en) * 2015-12-28 2020-04-01 キヤノン株式会社 Solid-state imaging device and imaging device

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8063963B2 (en) 1998-02-09 2011-11-22 On Semiconductor Image Sensor Imaging device having a pixel structure with high dynamic range read-out signal
JP2004282552A (en) * 2003-03-18 2004-10-07 Sony Corp Solid state imaging device and solid state imaging apparatus
JP2006229362A (en) * 2005-02-15 2006-08-31 Canon Inc Imaging element and processing apparatus
WO2014069394A1 (en) * 2012-10-30 2014-05-08 株式会社島津製作所 Linear image sensor and driving method therefor
JPWO2014069394A1 (en) * 2012-10-30 2016-09-08 株式会社島津製作所 Linear image sensor and driving method thereof
JP2013153528A (en) * 2013-04-03 2013-08-08 Canon Inc Imaging apparatus and imaging method

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