JPH06197286A - Image pickup unit - Google Patents

Image pickup unit

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Publication number
JPH06197286A
JPH06197286A JP43A JP35896592A JPH06197286A JP H06197286 A JPH06197286 A JP H06197286A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 35896592 A JP35896592 A JP 35896592A JP H06197286 A JPH06197286 A JP H06197286A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
accumulated
pixel
time
image pickup
Prior art date
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Pending
Application number
JP43A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeo Ogura
栄夫 小倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP43A priority Critical patent/JPH06197286A/en
Publication of JPH06197286A publication Critical patent/JPH06197286A/en
Priority to US08/554,461 priority patent/US5872596A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a picture with a wide dynamic range independently of the presence of saturation of each picture element. CONSTITUTION:A time count means 14a measures a time till a signal quantity stored to each picture element 11 of a solid-state image pickup element 1 reaches a prescribed signal quantity. When the signal quantity stored in each picture element 11 of the solid-state image pickup element 1 reaches a prescribed signal quantity, the total stored quantity for each picture element within the prescribed time is calculated based on time information generated by the time count means 14a. Thus, the saturation of the stored charge is prevented and the dynamic range is extended.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、撮像装置に関し、特
に、固体撮像素子を用いた撮像装置のダイナミックレン
ジを拡大するものに用いて好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup device, and more particularly, it is suitable for use in an image pickup device using a solid-state image pickup device to expand the dynamic range.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、固体撮像素子を用いた撮像装置に
おけるダイナミックレンジの拡大に関する発明は数多く
出願されている。従来の技術の一例としては、例えば、
特開昭63−98286号公報では、テレビジョン信号
モードの1フィールド期間を複数に分割して、分割した
各期間に蓄積された信号を加算することにより、蓄積電
荷の飽和を防ぎ、ダイナミックレンジを拡大する方法が
開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, many inventions relating to the expansion of the dynamic range in an image pickup device using a solid-state image pickup device have been filed. As an example of the conventional technique, for example,
In Japanese Patent Laid-Open No. 63-98286, one field period of the television signal mode is divided into a plurality of periods, and signals accumulated in each divided period are added to prevent saturation of accumulated charges and to increase the dynamic range. A method of expanding is disclosed.

【0003】また、特開昭61−158279号公報で
は、電荷蓄積時間を長短の異なる時間に設定し、長い蓄
積時間においてオーバー・フローを生じた場合にはその
信号を除去し、短い蓄積時間の信号を出力するようにし
て、オーバー・フローおよびブルーミングを改善する方
法が開示されている。
Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-158279, the charge storage time is set to different times of short and long, and when an overflow occurs in the long storage time, the signal is removed to shorten the storage time. A method of improving signal overflow and blooming is disclosed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
特開昭63−98286号公報にて提案されている発明
においては、信号を複数回読み出すことによりノイズの
混入が生じることでS/Nが劣化し、そのことによって
ダイナミックレンジの低下が生じてしまう問題があっ
た。また、後者の特開昭61−158279号公報にお
いては、蓄積ゲート信号が複雑になる問題があった。ま
た、オーバー・フローした画素においては、蓄積時間が
他の画素と異なって短くなり、オーバー・フローしてい
ない画素の電荷量より少なくなる等に欠点を有してい
た。本発明は上述の問題点にかんがみ、各画素の飽和の
有無に関わらず広いダイナミックレンジの画像が得られ
るようにすることを目的とする。
However, in the former invention proposed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-98286, S / N is deteriorated due to mixing of noise by reading a signal a plurality of times. However, there is a problem that the dynamic range is reduced due to that. In the latter Japanese Patent Laid-Open No. 61-158279, there is a problem that the storage gate signal becomes complicated. Further, in the pixel which has overflowed, there is a defect that the accumulation time is different from other pixels and is shorter than the charge amount of the pixel which does not overflow. In view of the above problems, it is an object of the present invention to obtain an image with a wide dynamic range regardless of whether or not each pixel is saturated.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の撮像装置は、固
体撮像素子の一画素毎に蓄積された信号量と、予め設定
されている所定の信号量とを比較してこれら2種類の信
号量の大小を判別する判別手段と、上記一画素毎に蓄積
された信号量が所定の信号量に達するまでの時間を計測
する計時手段と、上記蓄積された信号量が所定の信号量
より大であると上記判別手段が判別した画素に対して、
上記計時手段から得られる時刻情報に基づいて該当する
画素の蓄積信号を演算する演算手段とを具備している。
The image pickup device of the present invention compares these two types of signals by comparing the signal amount accumulated for each pixel of the solid-state image pickup device with a predetermined signal amount set in advance. Determination means for determining the amount of the amount, timing means for measuring the time until the signal amount accumulated for each pixel reaches a predetermined signal amount, and the accumulated signal amount is larger than the predetermined signal amount. For the pixel determined by the determination means to be,
And a calculating means for calculating the accumulated signal of the corresponding pixel based on the time information obtained from the time measuring means.

【0006】また、本発明の他の特徴とするところは、
固体撮像素子の一画素毎に蓄積された信号量と所定の信
号量とを比較することにより、上記一画素毎に蓄積され
た信号量が予め決められた信号量に達したか否かを判定
する判別手段と、上記判別手段の判別結果に応じて蓄積
信号を上記一画素毎にリセットするリセット手段とを具
備している。
Another feature of the present invention is that
By comparing the signal amount accumulated for each pixel of the solid-state image pickup device with a predetermined signal amount, it is determined whether or not the signal amount accumulated for each pixel has reached a predetermined signal amount. And a resetting means for resetting the accumulated signal for each pixel according to the determination result of the determining means.

【0007】[0007]

【作用】本発明は計時手段を設けて固体撮像素子の一画
素毎に蓄積された信号量が所定の信号量に達する迄の時
間を計測しているので、固体撮像素子の一画素毎に蓄積
された信号量が所定の信号量に達した場合には、上記計
時手段の計測値に基づいて所定時間内の一画素毎の総蓄
積量を算出することが可能となる。
Since the present invention measures the time until the signal amount accumulated for each pixel of the solid-state image pickup device reaches a predetermined signal amount by providing the clocking means, the accumulation is performed for each pixel of the solid-state image pickup device. When the signal amount thus reached reaches a predetermined signal amount, it becomes possible to calculate the total accumulated amount for each pixel within a predetermined time based on the measurement value of the time measuring means.

【0008】また、上記固体撮像素子の一画素毎に蓄積
された信号量と所定の信号量とを比較し、上記一画素毎
に蓄積された信号量が予め決められた信号量に達したか
否かを判定するとともに、その判定結果に応じて上記蓄
積電荷を一画素毎にリセットするようにしたので、所定
時間内におけるリセットされた回数と所定時間後に蓄積
された信号量とから一画像毎の総蓄積信号を演算するこ
とが可能となる。
Further, the signal amount accumulated for each pixel of the solid-state image pickup device is compared with a predetermined signal amount, and whether the signal amount accumulated for each pixel reaches a predetermined signal amount. Since it is determined whether or not the accumulated charge is reset for each pixel in accordance with the determination result, each image is determined by the number of resets within a predetermined time and the signal amount accumulated after the predetermined time. It is possible to calculate the total accumulated signal of

【0009】[0009]

【実施例】次に、添付図面に従い本発明の撮像装置の実
施例を説明する。図1および図2は本発明の撮像装置の
第1の実施例を示し、図1は撮像装置の概略構成図、図
2は蓄積時間と信号量との関係を示す特性図である。図
1において、11は撮像素子1の一画素中の電荷を蓄積
するフォトセル、13はフォトセル11に蓄積された信
号量が所定の信号量を越したときに、それを示す信号を
送出する判別手段、14はマイコンであり、このマイコ
ン14は蓄積が開始されてから判別手段13から信号が
導出されるまでの時間を一画素毎に計測するタイマー1
4aを持っている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the image pickup apparatus of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 and 2 show a first embodiment of an image pickup device of the present invention, FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the image pickup device, and FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between an accumulation time and a signal amount. In FIG. 1, 11 is a photocell for accumulating electric charges in one pixel of the image pickup device 1, and 13 is a signal indicating that when the signal amount accumulated in the photocell 11 exceeds a predetermined signal amount. The discriminating means 14 is a microcomputer, and the microcomputer 14 measures the time from the start of accumulation until the signal is derived from the discriminating means 13 for each pixel 1
I have 4a.

【0010】次に、フォトセル11に信号電荷が蓄積さ
れていく様子を、図2を参照して2つの場合に分けて説
明する。先ず、第1の場合について説明すると、これは
所定の蓄積時間中(ts )に蓄積信号量が所定の信号量
(V1 )を越える場合である。
Next, how the signal charges are accumulated in the photocell 11 will be described in two cases with reference to FIG. First, explaining the first case, this is the case exceeds accumulated signal amount during a predetermined storage time (t s) is a predetermined amount of signal (V 1).

【0011】この場合、第1の直線l1 に沿って信号量
が増していく。そして、蓄積信号量が所定の信号量V1
となった時、マイコン14は所定の信号量V1 に達する
までの時間t1 を、判別手段13からの信号によって計
測する。しきい値となる信号量V1 は、通常は、S/N
をできるだけ良くするためにフォトセル11の飽和信号
量Vsat に近い値がとられている。このため、蓄積信号
量が所定の信号量V1 を越えた後、短い時間で飽和信号
量Vsat に達する。
In this case, the signal amount increases along the first straight line l 1 . Then, the accumulated signal amount is a predetermined signal amount V 1
Then, the microcomputer 14 measures the time t 1 until the predetermined signal amount V 1 is reached by the signal from the discriminating means 13. The threshold signal amount V 1 is usually S / N
In order to improve as much as possible, a value close to the saturation signal amount V sat of the photocell 11 is set. Therefore, after the accumulated signal amount exceeds the predetermined signal amount V 1 , the saturated signal amount V sat is reached in a short time.

【0012】その後、時間が経過して所定の蓄積時間
(ts )に達すると、信号の蓄積を終了する。この所定
の蓄積時間ts は、カメラ一体型レコーダ等においては
1フィールド期間(1/60s)であり、電子スチルカ
メラにおいては、例えば1/500sのシャッタースピ
ードである。
After that, when the time has elapsed and a predetermined storage time (t s ) has been reached, the signal storage is terminated. The predetermined storage time t s is one field period (1/60 s) in a camera-integrated recorder or the like, and is a shutter speed of 1/500 s in an electronic still camera, for example.

【0013】この場合、一般にマイコン14はフォトセ
ル11の蓄積信号量Vi を、次の(式1)から算出す
る。 Vi=V1 ×ts /t1 ・・・・(式1)
In this case, the microcomputer 14 generally calculates the accumulated signal amount V i of the photocell 11 from the following (Equation 1). Vi = V 1 × t s / t 1 (Equation 1)

【0014】また、所定の蓄積時間ts 中に蓄積信号量
i が所定の信号量Vi を越えない場合には、次のよう
になる。すなわち、直線l2 に沿ってフォトセル11に
蓄積された信号は、所定の蓄積時間ts 後に信号量V2
に達する。したがって、この場合のフォトセル11の蓄
積信号量Vi は次の式2で算出する。 Vi=V2 ・・・(式2) (但し、V1 ≧V2
Further, when the storage signal amount V i during a predetermined storage time t s does not exceed a predetermined signal amount V i is as follows. That is, the signal accumulated in the photocell 11 along the straight line l 2 has a signal amount V 2 after a predetermined accumulation time t s.
Reach Therefore, the accumulated signal amount V i of the photocell 11 in this case is calculated by the following Expression 2. Vi = V 2 (Equation 2) (where V 1 ≧ V 2 )

【0015】一般に、被写体中に高輝度部がある場合は
撮像素子の出力の高輝度域での光電変換特性の傾きを制
御する補正、すなわち、いわゆるknee補正が考えら
れている。次に、そのknee補正を本発明に実施する
場合の考え方を、図3を参照して説明する。
Generally, when there is a high-luminance portion in the subject, a correction for controlling the inclination of the photoelectric conversion characteristic in the high-luminance region of the output of the image sensor, that is, so-called knee correction is considered. Next, the concept of implementing the knee correction in the present invention will be described with reference to FIG.

【0016】図3の横軸である撮像素子からの信号量V
i は、前に説明したように光入力に応じてリニアに変化
し、上述した式1または式2によって計算される。ここ
で、信号量が所定の信号量V1 ´以上となる高輝度部で
傾きを変化させて、次式をもってknee補正後の信号
量とする。 、Ve >V1 ´の場合 Ve =V1 ´+α(ts /t1 ・V1 ´− V1 ´)・・・(式3) 但し、1≧α≧0
The signal amount V from the image sensor, which is the horizontal axis of FIG.
i changes linearly according to the light input as described above, and is calculated by the above-described Equation 1 or Equation 2. Here, the inclination is changed in the high-luminance portion where the signal amount is equal to or higher than the predetermined signal amount V 1 ′, and the signal amount after knee correction is obtained by the following equation. , V e> 'In the case of V e = V 1' V 1 + α (t s / t 1 · V 1'- V 1 ') ··· ( Equation 3) where, 1 ≧ α ≧ 0

【0017】、Ve 1 1 の場合 Ve =V1 ´ ・・・(式4) さらに、式3の係数αを時間t1 の関数として可変にす
ることによって、種々のknee補正をかけることが可
能になる。例えば、α=t1 /ts として式3に代入す
ると、 Ve =V1 ´+α(ts /t1 ・V1 ´− V1 ´) =V1 ´+t1 /ts ・(ts /t1 ・V1 ´− V1 ´) =V1 ´+V1 ´−t1 /ts ・V1 ´ =(2−t1 /ts )・V1 ´ (但し、Ve >V1 ´)
In the case of V e1 V 1 , V e = V 1 ′ (Equation 4) Further, by varying the coefficient α of Equation 3 as a function of time t 1 , various knee corrections can be performed. It becomes possible to call. For example, alpha = is substituted into equation 3 as t 1 / t s, V e = V 1 '+ α (t s / t 1 · V 1'- V 1') = V 1 '+ t 1 / t s · (t s / t 1 · V 1'- V 1 ') = V 1' + V 1 '-t 1 / t s · V 1' = (2-t 1 / t s) · V 1 '( However, V e> V 1 ')

【0018】となり、図4のようにt1 →0において、
e =2V1 ´となる曲線を描き、蓄積信号量がV1 ´
に達する時間t1 が早い程、すなわち、高輝度部ほど信
号量が強く圧縮されてより良好なknee特性を得るこ
とができる。
Then, as shown in FIG. 4, at t 1 → 0,
A curve for V e = 2V 1 ′ is drawn, and the accumulated signal amount is V 1 ′.
The faster the time t 1 to reach, that is, the higher the brightness, the more the signal amount is compressed, and a better knee characteristic can be obtained.

【0019】次に、本発明の撮像装置の第2の実施例を
図面を参照して説明する。図5および図6は、本発明の
第2の実施例を示し、図5は概略構成図、図6は特性図
である。図5において、11は一つの画素中の電荷を蓄
積するフォトセル、12はフォトセル11に蓄積された
電荷をリセットするリセット手段、13はフォトセル1
1に蓄積された信号量(図2におけるV1 )に応じて、
リセット手段12を動作させる判別手段である。また、
14はこのように構成された回路系1において、リセッ
トの回数およびフォトセル11からの信号量VO を記録
するマイコンである。
Next, a second embodiment of the image pickup apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. 5 and 6 show a second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a schematic configuration diagram, and FIG. 6 is a characteristic diagram. In FIG. 5, 11 is a photocell for accumulating charges in one pixel, 12 is reset means for resetting the charges accumulated in the photocell 11, and 13 is a photocell 1.
According to the amount of signal accumulated in 1 (V 1 in FIG. 2),
It is a determination means for operating the reset means 12. Also,
Reference numeral 14 is a microcomputer that records the number of resets and the signal amount V O from the photocell 11 in the circuit system 1 configured as described above.

【0020】次に、図6を参照して本実施例のフォトセ
ル11に電荷が蓄積されていく様子を説明する。フォト
セル11に光が照射されることにより発生した信号は、
直線l1 に沿って時間の経過とともに増加していく。そ
して、予め決められた所定の信号量V1にまで達すると
判別手段13が作動し、フォトセル11に蓄積された電
荷をリセットする(時刻t1 )。
Next, with reference to FIG. 6, the manner in which charges are accumulated in the photocell 11 of this embodiment will be described. The signal generated by irradiating the photocell 11 with light is
It increases along the time along the straight line l 1 . Then, when the predetermined signal amount V 1 is reached, the discriminating means 13 is activated to reset the electric charge accumulated in the photocell 11 (time t 1 ).

【0021】このようにして蓄積電荷がリセットされた
フォトセル11は、時刻t1 以後に再び電荷蓄積を開始
し、直線l2 に沿って信号量を増やしていく。そして、
時刻t2 で再び信号量V1 に達すると再びリセットされ
る。再度、電荷リセットされたフォトセル11は、時刻
2 以後に再び電荷蓄積を始め、直線l3 に沿って信号
量を増やしていく。
The photocell 11 in which the accumulated charge is reset in this manner starts charge accumulation again after the time t 1 and increases the signal amount along the straight line l 2 . And
When the signal amount V 1 is reached again at time t 2 , the signal amount is reset again. The photocell 11 having the electric charges reset again starts accumulating electric charges again after the time t 2 and increases the signal amount along the straight line l 3 .

【0022】ここで、所定の電荷蓄積終了時刻t3 にな
ると、時刻t2 以後に蓄積された信号量をV2 として電
荷蓄積を終了する。そのときに、このフォトセル11か
ら読み出される信号量V0 は、V0 =V2 となる。とこ
ろで、通常のビデオカメラ等においては、電荷蓄積開始
から終了までの時間(0〜t3 )は、テレビジョンレー
トで1フィールド分(1/60s)とられている。
Here, when the predetermined charge accumulation end time t 3 is reached, the amount of signals accumulated after the time t 2 is set to V 2 and the charge accumulation is terminated. At that time, the signal amount V 0 read from the photocell 11 is V 0 = V 2 . By the way, in a normal video camera or the like, the time (0 to t 3 ) from the start of charge accumulation to the end thereof is one field (1/60 s) at the television rate.

【0023】このような電荷蓄積動作は撮像素子の各フ
ォトセル11で行われ、電荷蓄積終了後、各フォトセル
11の信号V0 が読み出される。次に、マイコン14は
各フォトセル11においてリセットの回数Nを調べ、以
下の演算式によって各フォトセル11の総蓄積信号量V
i を算出する。 Vi =V1 ×N+V2
Such charge accumulation operation is performed in each photocell 11 of the image pickup device, and the signal V 0 of each photocell 11 is read out after the charge accumulation is completed. Next, the microcomputer 14 checks the number N of resets in each photocell 11, and calculates the total accumulated signal amount V of each photocell 11 by the following arithmetic expression.
Calculate i . V i = V 1 × N + V 2

【0024】なお、この総蓄積信号量V1 はフォトセル
11の飽和出力に近いほどリセットされるフォトセル1
1の数、およびリセット回数Nは減少する。また、総蓄
積信号量Vi の演算時間も減少するので、総蓄積信号量
i はできる限り飽和出力に近い値が設定される。
The total accumulated signal amount V 1 is reset as the saturated output of the photocell 11 is closer to the photocell 1.
The number of 1s and the number of resets N decrease. Further, since also reduces computation time of total accumulated signal amount V i, the total accumulated signal amount V i is a value close to the saturation output as possible is set.

【0025】次に、さらに詳しい実施例としてBASI
S撮像センサを使った構成例を図7を参照して説明す
る。図7において、1は各画素に対応した回路系であ
り、Sは図5のフォトセル11に相当する撮像センサの
開口ビットである。
Next, as a more detailed embodiment, BASI
A configuration example using the S imaging sensor will be described with reference to FIG. 7. In FIG. 7, 1 is a circuit system corresponding to each pixel, and S is an aperture bit of the image sensor corresponding to the photocell 11 in FIG.

【0026】各ビットSのキャパシタ電極aは端子10
3に共通に接続され、コレクタ電極bには一定の正電圧
が印加される。また、リセットMOSトランジスタの電
極cは接地され、ゲート電極dは端子105に接続され
ている。さらに、ビットSのエミッタ電極e1 は垂直ラ
インL1 にそれぞれ接続されており、各垂直ラインL1
はトランジスタTaを介して電荷蓄積用キャパシタC1
に接続されるとともに、トランジスタT1 を介して出力
信号線110に接続されている。
The capacitor electrode a of each bit S is connected to the terminal 10
A common positive voltage is applied to the collector electrode b. The electrode c of the reset MOS transistor is grounded, and the gate electrode d is connected to the terminal 105. Further, the emitter electrode e 1 bit S is connected to the vertical line L 1, the vertical line L 1
Is a charge storage capacitor C 1 via a transistor Ta.
And the output signal line 110 through the transistor T 1 .

【0027】出力信号線110は、リセットトランジス
タTs1 を介して接地されている。また、トランジスタ
1 のゲート電極は、走査回路106の並列出力端子に
接続されている。この走査回路106には端子101を
介してシフトパルスφsp が入力されており、トランジ
スタT1 は走査回路106に制御されてオン状態とな
る。
The output signal line 110 is grounded via the reset transistor Ts 1 . The gate electrode of the transistor T 1 is connected to the parallel output terminal of the scanning circuit 106. The shift pulse φ sp is input to the scanning circuit 106 via the terminal 101, and the transistor T 1 is controlled by the scanning circuit 106 to be turned on.

【0028】垂直ラインL1 は、トランジスタTbを介
して接地されている。また、このトランジスタTbのゲ
ート電極は端子104に共通に接続されている。また、
開口ビットSのエミッタ電極e2 はライン111に接続
され、ライン111はトランジスタTsを介して接地さ
れている。さらに、トランジスタTsのゲート電極は端
子104に接続されている。
The vertical line L 1 is grounded via the transistor Tb. The gate electrode of the transistor Tb is commonly connected to the terminal 104. Also,
The emitter electrode e 2 of the opening bit S is connected to the line 111, and the line 111 is grounded via the transistor Ts. Further, the gate electrode of the transistor Ts is connected to the terminal 104.

【0029】このような構成において、ビットSのリセ
ット動作について説明する。マイコン14より端子10
5に信号φres が印加されると、ビットSのリセットM
OSトランジスタがオン状態となり、ビットSのpベー
ス領域の蓄積電荷が除去されてその電位が一定となる。
The reset operation of the bit S in such a configuration will be described. Terminal 10 from the microcomputer 14
When the signal φ res is applied to 5, the reset M of the bit S
The OS transistor is turned on, the accumulated charges in the p base region of the bit S are removed, and the potential becomes constant.

【0030】続いて、端子104に信号φvrs が印加さ
れると、トランジスタTbおよびTsがオン状態とな
り、エミッタ電極e1 、e2 が接地されたことになる。
さらに、初期化するためのパルスφr が端子103に印
加されると、すでに述べたようにpベース領域の蓄積電
荷が除去される。以上がリセット動作である。
Subsequently, when the signal φ vrs is applied to the terminal 104, the transistors Tb and Ts are turned on and the emitter electrodes e 1 and e 2 are grounded.
Further, when the pulse φ r for initialization is applied to the terminal 103, the accumulated charge in the p base region is removed as already described. The above is the reset operation.

【0031】この状態から光信号の蓄積動作を開始させ
るために、端子105への信号φres の印加が停止さ
れ、かつ端子101を介してシフトパルスφspが走査回
路106に印加されると(マイコン14により)、リセ
ットMOSトランジスタがオフ状態となる。
In order to start the accumulation operation of the optical signal from this state, the application of the signal φ res to the terminal 105 is stopped, and the shift pulse φ sp is applied to the scanning circuit 106 via the terminal 101 ( The reset MOS transistor is turned off by the microcomputer 14).

【0032】これにより、先ず、ビットSへの入射光量
に対応した光電変換動作を開始する。次に、上述した動
作により生じる電荷をキャパシタC1 に蓄積させるため
に、先ず、端子104へ信号φvrs の印加が停止され
る。これにより、トランジスタTb,Tsがオフ状態と
なり、エミッタ電極e1 ,e2 が浮遊状態となる。続い
て、マイコン14により端子102に信号φt が印加さ
れることになるが、これによりトランジスタTaがオン
状態となる。
As a result, first, the photoelectric conversion operation corresponding to the amount of light incident on the bit S is started. Next, in order to accumulate the charges generated by the above-described operation in the capacitor C 1 , the application of the signal φ vrs to the terminal 104 is first stopped. As a result, the transistors Tb and Ts are turned off, and the emitter electrodes e 1 and e 2 are in a floating state. Subsequently, the signal φ t is applied to the terminal 102 by the microcomputer 14, which turns on the transistor Ta.

【0033】次いで、端子103に読み出し用のパルス
φr が印加されると、ビットSからは垂直ラインL1
介して入射光量に対応した信号が読み出されてキャパシ
タC1 に蓄積される。その後、端子102に蓄積終了を
示す信号φt が印加されると、トランジスタTaがオフ
状態となり、キャパシタC1 への蓄積動作が終了する。
Next, when a read pulse φ r is applied to the terminal 103, a signal corresponding to the amount of incident light is read from the bit S through the vertical line L 1 and stored in the capacitor C 1 . After that, when the signal φ t indicating the end of storage is applied to the terminal 102, the transistor Ta is turned off, and the storage operation to the capacitor C 1 ends.

【0034】そして、端子101にシフトパルスφsp
印加されると、走査回路106によってトランジスタT
1 がオン状態となり、オン状態となったトランジスタT
1 に対応したキャパシタC1 の電荷が出力端子110を
介して像信号VO として送出されることになる。また、
その直後に端子113に信号φhrs がマイコン14によ
り印加されると、これに伴ってトランジスタTs1 がオ
ン状態となり、出力信号線110の残留電荷が除去され
る。
When the shift pulse φ sp is applied to the terminal 101, the scanning circuit 106 causes the transistor T
Transistor T turned on by turning on 1
The electric charge of the capacitor C 1 corresponding to 1 is sent out as the image signal V O via the output terminal 110. Also,
Immediately thereafter, when the signal φ hrs is applied to the terminal 113 by the microcomputer 14, the transistor Ts 1 is turned on accordingly, and the residual charge on the output signal line 110 is removed.

【0035】また、このような蓄積動作と並行して信号
Vpの検出動作が行われる。すなわち、上記動作時に端
子103に印加される信号φr により、ビットSからの
信号がライン111に読み出され、コンパレータCNP
の非反転入力端(+)に出力される。
Further, the detection operation of the signal Vp is performed in parallel with the accumulation operation. That is, the signal φ r applied to the terminal 103 during the above operation causes the signal from the bit S to be read out to the line 111 and the comparator CNP.
It is output to the non-inverting input terminal (+) of.

【0036】一方、コンパレータCNPの反転入力端
(−)には基準電圧V1 が供給されており、コンパレー
タCNPにおいて信号Vpと基準電圧V1 との比較が行
われ、信号Vpが基準電圧V1 を上回るとマイコン14
に“H”レベルの信号が出力される。マイコン14は、
その時点でビットSの蓄積電荷をリセットするため、上
述のリセット動作を行い、リセット回数を記憶する。
On the other hand, the reference voltage V 1 is supplied to the inverting input terminal (-) of the comparator CNP, the signal Vp is compared with the reference voltage V 1 in the comparator CNP, and the signal Vp is changed to the reference voltage V 1. Microcomputer 14
An "H" level signal is output to. The microcomputer 14
At that time, in order to reset the accumulated charge of the bit S, the above reset operation is performed and the number of resets is stored.

【0037】なお、本発明の撮像装置は、上述した実施
例に限定することなく他の構成によっても実現すること
ができる。すなわち、上述の実施例では判別手段である
コンパレータCNPの出力をマイコン14が受けて、リ
セットのためのパルスφresを発生する構成をとってい
るが、コンパレータCNPの出力を受けてリセットパル
スを発生するクロック等のハードウェアを設けてもよ
い。さらに、撮像素子としての形体はBASISに限ら
ず、いずれの形体の撮像素子においても本発明の主旨を
損なわない。
The image pickup apparatus of the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment and can be realized by other configurations. That is, in the above-described embodiment, the microcomputer 14 receives the output of the comparator CNP, which is the discriminating means, and generates the pulse φ res for resetting. However, the output of the comparator CNP is received and the reset pulse is generated. Hardware such as a clock for controlling may be provided. Further, the form of the image pickup device is not limited to BASIS, and any form of image pickup device does not impair the gist of the present invention.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明は上述したように、請求項1の発
明によれば、撮像素子の一画素毎に蓄積された信号量が
所定の信号量に達した場合、達するまでの時間を計測す
ることによって各画素の飽和の有無にかかわらず、ダイ
ナミックレンジの広い画像を得ることができる。
As described above, according to the present invention, when the signal amount accumulated for each pixel of the image pickup device reaches a predetermined signal amount, the time until the signal amount is reached is measured. By doing so, an image with a wide dynamic range can be obtained regardless of whether or not each pixel is saturated.

【0039】また、請求項2の発明によれば、上記請求
項1における時間を用いた演算を、Ve =Ve =V1 ´
+α(ts /t1 1 ´−V1 ´)の式のごとく行うこ
とによって、高輝度部での白つぶれが防止できる。ま
た、上記式における係数αを時間t1 の関数とすること
により、さらに良好なknee特性をもたせることがで
きる。
Further, according to the invention of claim 2, the calculation using time in claim 1 is performed by V e = V e = V 1
By carrying out the equation + α (t s / t 1 V 1 ′ −V 1 ′), it is possible to prevent white crushing in the high luminance portion. Further, by setting the coefficient α in the above equation as a function of time t 1 , it is possible to provide a better knee characteristic.

【0040】また、請求項3の発明によれば、上記請求
項2における式中の所定の信号量をしきい値としたの
で、フォトセル11の蓄積量がしきい値に達しない場
合、その蓄積量を演算する必要がないので、マイコンに
よる演算時間を減少させることができる。
Further, according to the invention of claim 3, since the predetermined signal amount in the equation in claim 2 is used as the threshold value, when the accumulated amount of the photocell 11 does not reach the threshold value, Since it is not necessary to calculate the accumulated amount, the calculation time by the microcomputer can be reduced.

【0041】また、請求項4の発明によれば、固体撮像
素子の一画素毎に蓄積された信号量と所定の信号量とを
比較し、上記一画素毎に蓄積された信号量が予め決めら
れた信号量に達したか否かを判定するとともに、その判
定結果に蓄積電荷を上記一画素毎にリセットするように
したので、所定時間内におけるリセットされた回数と所
定時間後に蓄積されている信号量とから一画像毎の総蓄
積信号を演算することが可能となり、オーバー・フロー
を防止できるとともに、撮像装置のダイナミックレンジ
を拡大することができる。
Further, according to the invention of claim 4, the signal amount accumulated for each pixel of the solid-state image pickup device is compared with a predetermined signal amount, and the signal amount accumulated for each pixel is predetermined. Since it is determined whether or not the signal amount reached is reached and the accumulated charge is reset for each pixel as a result of the determination, the number of resets within a predetermined time period and the accumulated amount after a predetermined time period are accumulated. It is possible to calculate the total accumulated signal for each image from the signal amount, and it is possible to prevent an overflow and to expand the dynamic range of the image pickup apparatus.

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

【図1】本発明の第1の実施例の撮像装置の概略構成を
示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an image pickup apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】1画素に蓄積される信号量と時間との関係を示
す特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between a signal amount accumulated in one pixel and time.

【図3】knee補正後の蓄積信号量を示す特性図であ
る。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing an accumulated signal amount after knee correction.

【図4】knee補正後の蓄積信号量を示す特性図であ
る。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing an accumulated signal amount after knee correction.

【図5】本発明の第2の実施例の撮像装置の概略構成を
示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of an image pickup apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図6】1画素に蓄積される信号量と時間との関係を示
す特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of signal accumulated in one pixel and time.

【図7】本発明を実施した撮像素子の1画素分の回路構
成を示す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a circuit configuration for one pixel of an image pickup device embodying the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 フォトセル 12 リセット手段 13 判定手段 14 マイコン 14a タイマー 11 Photocell 12 Reset Means 13 Judgment Means 14 Microcomputer 14a Timer

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体撮像素子の一画素毎に蓄積された信
号量と、予め設定されている所定の信号量とを比較して
これら2種類の信号量の大小を判別する判別手段と、 上記一画素毎に蓄積された信号量が所定の信号量に達す
るまでの時間を計測する計時手段と、 上記蓄積された信号量が所定の信号量より大であると上
記判別手段が判別した画素に対して、上記計時手段から
得られる時刻情報に基づいて該画素の蓄積信号を演算す
る演算手段とを具備することを特徴とする撮像装置。
1. A discriminating means for discriminating the magnitude of these two kinds of signal amounts by comparing a signal amount accumulated for each pixel of the solid-state image pickup device with a preset predetermined signal amount, The time measuring means for measuring the time until the accumulated signal amount reaches a predetermined signal amount for each pixel, and the pixel for which the judging means judges that the accumulated signal amount is larger than the predetermined signal amount. On the other hand, an image pickup device comprising: a calculation unit that calculates an accumulation signal of the pixel based on time information obtained from the time measurement unit.
【請求項2】 上記演算手段により行われる演算は、下
記の式 Ve =V1 ´+α(ts /t1 1 ´−V1 ´) によって行われ、上記式中において、 Ve ・・・一画素の信号量 V1 ´・・所定の信号量 ts ・・・蓄積時間 t1 ・・・V1 ´に達するまでの時間 α ・・・係数(0≦α≦1) であることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
2. A calculation performed by the calculating means is performed by the equation V e = V 1 '+ α (t s / t 1 V 1' below-V 1 '), in the above formula, V e · be time alpha · · · coefficients up ... reaching one pixel signal amount V 1 of the '... predetermined signal quantity t s · · · accumulation time t 1 ··· V 1' (0 ≦ α ≦ 1) The imaging device according to claim 1, wherein
【請求項3】 上記請求項2記載の式における所定の信
号量V1 ´は、予め設定されているしきい値と同じ大き
さであることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
3. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the predetermined signal amount V 1 ′ in the formula described in claim 2 has the same magnitude as a preset threshold value.
【請求項4】 固体撮像素子の一画素毎に蓄積された信
号量と所定の信号量とを比較し、上記一画素毎に蓄積さ
れた信号量が予め決められた信号量に達したか否かを判
定する判別手段と、 上記判別手段の判別結果に応じて上記蓄積信号を一画素
毎にリセットするリセット手段とを設けたことを特徴と
する撮像装置。
4. A signal quantity accumulated for each pixel of the solid-state image pickup device is compared with a predetermined signal quantity, and whether the signal quantity accumulated for each pixel reaches a predetermined signal quantity or not. An image pickup apparatus, comprising: a determination unit that determines whether or not the reset signal and a reset unit that resets the accumulated signal for each pixel according to a determination result of the determination unit.
【請求項5】 所定時間内において一画素毎にリセット
された回数と、上記所定時間経過後に蓄積されている信
号量とから一画素毎の総蓄積信号を演算することを特徴
とする請求項4記載の撮像装置。
5. The total accumulated signal for each pixel is calculated from the number of resets for each pixel within a predetermined time and the amount of signal accumulated after the lapse of the predetermined time. The imaging device described.
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