JPH0898093A - Timing generation circuit, solid-state image pickup device using the circuit, video camera equipped with the device and driving method for solid-state image pickup element - Google Patents

Timing generation circuit, solid-state image pickup device using the circuit, video camera equipped with the device and driving method for solid-state image pickup element

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JPH0898093A
JPH0898093A JP6234812A JP23481294A JPH0898093A JP H0898093 A JPH0898093 A JP H0898093A JP 6234812 A JP6234812 A JP 6234812A JP 23481294 A JP23481294 A JP 23481294A JP H0898093 A JPH0898093 A JP H0898093A
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JP
Japan
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pulse
timing
exposure
solid
generation circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP6234812A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Mori
浩史 森
Yoshihiro Taura
義弘 田浦
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH0898093A publication Critical patent/JPH0898093A/en
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Abstract

PURPOSE: To control accurately an exposure start timing and an exposure time by generating a shutter pulse in the same timing as an input timing of an external trigger so as to start exposure and terminating the exposure by a charge read pulse after a prescribed time. CONSTITUTION: A synchronizing signal generation circuit 71 generates a horizontal synchronizing pulse HD in the random trigger shutter mode in the solid-state image pickup element having an electronic shutter function, a pulse generation circuit 72 generates a shutter pulse XSUB for each 1H synchronously with the HD to throw away storage charge of a sensor section 1. Upon the receipt of a trigger TRIG externally, the synchronizing signal generatilkg circuit 71 resets the HD at its trailing and the pulse generation circuit 72 resets the XSUB simultaneously to throw away the charge of the sensor section 1 and to start exposure. After the set exposure time, an XSG is generated to allow a vertical transfer register 2 to read the charge of the sensor section 1 and transferred and the exposure is finished.

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、電子シャッタ機能を有
する固体撮像素子を駆動するためのタイミング発生回路
及びその固体撮像素子の駆動方法に関し、特に外部から
トリガがランダムに入力されることによって露光動作を
行う固体撮像素子に係るタイミング発生回路及びその固
体撮像素子の駆動方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a timing generation circuit for driving a solid-state image pickup device having an electronic shutter function and a method for driving the solid-state image pickup device, and more particularly, exposure is performed by randomly inputting a trigger from the outside. The present invention relates to a timing generation circuit for a solid-state image sensor that operates and a method for driving the solid-state image sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子シャッタ機能を有する固体撮像素子
の中には、外部からトリガがランダムに入力されること
によって露光動作を行ういわゆるランダムトリガシャッ
タ機能を有するものがある。この種の固体撮像素子を搭
載したビデオカメラは、例えばFA(Factory Automatio
n)用途において、工場の例えばベルトコンベアの近傍に
設置されて用いられる。すなわち、ビデオカメラの前に
撮影対象物が到来したことをセンサが検知し、その検知
出力がトリガとしてビデオカメラに与えられることによ
り、ベルトコンベア上の撮影対象物を撮影し、その映像
をモニタ画面上に映し出すというものである。
2. Description of the Related Art Some solid-state image pickup devices having an electronic shutter function have a so-called random trigger shutter function for performing an exposure operation by randomly inputting a trigger from the outside. Video cameras equipped with this type of solid-state image sensor are, for example, FA (Factory Automatio).
n) It is installed and used in a factory, for example, near a belt conveyor for use. That is, the sensor detects that the object to be photographed arrives in front of the video camera, and the detection output is given to the video camera as a trigger to photograph the object to be photographed on the belt conveyor, and the image is displayed on the monitor screen. It is projected on the screen.

【0003】図4は、一従来例のランダムトリガシャッ
タ動作を説明するためのタイミングチャートである。こ
の従来例では、外部トリガTRIGが入力されると、そ
の外部トリガTRIGを水平同期パルスHDで取り込ん
で露光を開始するようになっている。すなわち、外部ト
リガTRIGの入力後の最初の水平同期パルスHDが発
生されるまで、この水平同期パルスHDに同期してシャ
ッタパルスXSUBが発生され続けることにより、セン
サ部に蓄積された信号電荷の掃き出しが繰り返して行わ
れ、最終的な掃き出しが終了した時点から露光(信号電
荷の蓄積)が開始される。そして、露光開始から所望の
シャッタ・スピードに対応して設定された露光時間だけ
信号電荷の蓄積が行われ、その露光時間が経過すると水
平同期パルスHDに同期して電荷読出しパルスXSGが
発生され、センサ部に蓄積された信号電荷が垂直転送レ
ジスタに読み出される。
FIG. 4 is a timing chart for explaining a random trigger shutter operation of a conventional example. In this conventional example, when the external trigger TRIG is input, the external trigger TRIG is fetched by the horizontal synchronizing pulse HD to start the exposure. That is, the shutter pulse XSUB is continuously generated in synchronization with the horizontal synchronizing pulse HD until the first horizontal synchronizing pulse HD after the input of the external trigger TRIG is generated, thereby sweeping out the signal charges accumulated in the sensor unit. Is repeatedly performed, and exposure (accumulation of signal charges) is started at the time when the final sweeping is completed. Then, signal charges are accumulated for an exposure time set corresponding to a desired shutter speed from the start of exposure, and when the exposure time elapses, a charge read pulse XSG is generated in synchronization with the horizontal sync pulse HD. The signal charge accumulated in the sensor section is read out to the vertical transfer register.

【0004】図5は、他の従来例のランダムトリガシャ
ッタ動作を説明するためのタイミングチャートである。
この従来例では、外部トリガTRIGが入力されると、
水平同期パルスHDに同期して発生されるシャッタパル
スXSUBをリセットし、その時点から露光を開始する
ようになっている。すなわち、外部トリガTRIGが入
力されるまで、水平同期パルスHDに同期してシャッタ
パルスXSUBが発生され続けることにより、センサ部
に蓄積された信号電荷の掃き出しが繰り返して行われ、
外部トリガTRIGが入力されると、シャッタパルスX
SUBがリセットされて最終的な掃き出しが行われ、そ
の時点から露光が開始される。そして、露光開始から所
望のシャッタ・スピードに対応して設定された露光時間
だけ信号電荷の蓄積が行われ、露光時間が経過すると水
平同期パルスHDに同期して電荷読出しパルスXSGが
発生され、センサ部に蓄積された信号電荷が垂直転送レ
ジスタに読み出される。
FIG. 5 is a timing chart for explaining another conventional random trigger shutter operation.
In this conventional example, when the external trigger TRIG is input,
The shutter pulse XSUB generated in synchronization with the horizontal synchronizing pulse HD is reset, and the exposure is started from that point. That is, until the external trigger TRIG is input, the shutter pulse XSUB is continuously generated in synchronization with the horizontal synchronizing pulse HD, so that the signal charge accumulated in the sensor unit is repeatedly swept out.
When the external trigger TRIG is input, the shutter pulse X
The SUB is reset to perform the final sweeping, and the exposure is started from that point. Then, the signal charge is accumulated for the exposure time set corresponding to the desired shutter speed from the start of the exposure, and when the exposure time elapses, the charge read pulse XSG is generated in synchronization with the horizontal synchronization pulse HD, and the sensor The signal charges accumulated in the unit are read out to the vertical transfer register.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
従来例にあっては、露光時間は水平同期パルスHDで定
まることから常に一定であるものの、外部トリガTRI
Gの入力タイミングに関係なく常に水平同期パルスHD
の立下がりのタイミングで露光を開始するようになって
いるので、外部トリガTRIGが入力してから露光が開
始するまでに時間差が発生し、露光開始タイミングがば
らつくことになる。すなわち、図4において、外部トリ
ガTRIGの立下がりからシャッタパルスXSUBの立
下がりまでが露光開始までの時間差となる。このように
露光開始タイミングがばらつくと、例えば先述したFA
用途への適用において、撮影対象物の映像がモニター画
面内で上方に映し出されたり、下方に映し出されたり
し、その表示位置が定まらないという不具合が発生する
ことになる。
However, in the former conventional example, the exposure time is always constant because it is determined by the horizontal synchronizing pulse HD, but the external trigger TRI is used.
Horizontal sync pulse HD regardless of G input timing
Since the exposure is started at the timing of the trailing edge, there is a time difference between the input of the external trigger TRIG and the start of the exposure, and the exposure start timing varies. That is, in FIG. 4, the time difference from the fall of the external trigger TRIG to the fall of the shutter pulse XSUB is the time difference until the start of exposure. If the exposure start timing varies in this way, for example, the above-mentioned FA
In application to the intended use, the image of the object to be photographed is projected upward or downward in the monitor screen, which causes a problem that the display position is not fixed.

【0006】一方、後者の従来例においては、露光開始
タイミングが外部トリガTRIGの入力タイミングで決
まるものの、露光終了タイミングが水平同期パルスHD
で定まるため、図5に示すように、露光時間が外部トリ
ガTRIGの入力タイミングによってばらつくことにな
る。このように露光時間がばらつくと、撮影対象物の映
像が明るくなったり、暗くなったりし、その明るさが定
まらないという不具合が発生する。これは、露光時間が
短くなればなるほど顕著となる。
On the other hand, in the latter conventional example, the exposure start timing is determined by the input timing of the external trigger TRIG, but the exposure end timing is the horizontal synchronization pulse HD.
Therefore, the exposure time varies depending on the input timing of the external trigger TRIG, as shown in FIG. If the exposure time varies in this way, the image of the object to be photographed may become bright or dark, and the brightness may not be determined. This becomes more remarkable as the exposure time becomes shorter.

【0007】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、電子シャッタ機能を
有する固体撮像素子において、その露光開始タイミング
と露光時間を正確に制御することが可能なタイミング発
生回路、これを用いた固体撮像装置及び固体撮像素子の
駆動方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to accurately control the exposure start timing and the exposure time in a solid-state image pickup device having an electronic shutter function. Another object of the present invention is to provide a simple timing generation circuit, a solid-state imaging device using the same, and a method for driving a solid-state imaging device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明によるタイミング
発生回路は、電子シャッタ機能を有する固体撮像素子を
駆動するために、シャッタパルス及び電荷読出しパルス
を含む各種のタイミングパルスを発生するタイミング発
生回路であって、基準周波数信号に基づいて水平同期パ
ルス及び垂直同期パルスを生成するとともに、外部トリ
ガが入力されたタイミングで水平同期パルスをリセット
する同期信号発生回路と、基準周波数信号、水平同期パ
ルス及び垂直同期パルスに基づいて各種のタイミングパ
ルスを生成するとともに、同期信号発生回路における水
平同期信号のリセットタイミングでシャッタパルスを発
生し、かつその発生時点から一定時間が経過した時点で
電荷読出しパルスを発生するパルス発生回路とを備えた
構成となっている。
A timing generation circuit according to the present invention is a timing generation circuit for generating various timing pulses including a shutter pulse and a charge read pulse for driving a solid-state image pickup device having an electronic shutter function. There is a sync signal generation circuit that generates the horizontal sync pulse and the vertical sync pulse based on the reference frequency signal, and resets the horizontal sync pulse at the timing when the external trigger is input, and the reference frequency signal, the horizontal sync pulse, and the vertical sync pulse. Various timing pulses are generated based on the synchronization pulse, a shutter pulse is generated at the reset timing of the horizontal synchronization signal in the synchronization signal generation circuit, and a charge read pulse is generated when a certain time has elapsed from the generation timing. It has a configuration with a pulse generation circuit

【0009】[0009]

【作用】上記構成のタイミング発生回路において、同期
信号発生回路は、外部トリガが入力されると、その入力
タイミングで水平同期パルスをリセットする。水平同期
パルスがリセットされると、パルス発生回路は、水平同
期パルスに同期して発生されるシャッタパルスを、水平
同期パルスのリセットと同タイミングでリセットする。
これにより、シャッタパルスは外部トリガの入力タイミ
ングと同タイミングで発生する。すなわち、外部トリガ
が入力された時点から露光が開始される。そして、パル
ス発生回路は、露光開始から一定時間(露光時間)が経
過した時点で電荷読出しパルスを発生する。これによ
り、露光が終了する。
In the timing generating circuit having the above structure, the synchronizing signal generating circuit resets the horizontal synchronizing pulse at the input timing when an external trigger is input. When the horizontal sync pulse is reset, the pulse generation circuit resets the shutter pulse generated in synchronization with the horizontal sync pulse at the same timing as the reset of the horizontal sync pulse.
As a result, the shutter pulse is generated at the same timing as the input timing of the external trigger. That is, the exposure is started from the time when the external trigger is input. Then, the pulse generation circuit generates a charge read pulse when a predetermined time (exposure time) has elapsed from the start of exposure. This completes the exposure.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0011】図1は、例えばインターライン転送方式の
CCD固体撮像素子に適用された本発明の一実施例を示
す構成図である。図1において、行方向(垂直方向)及
び列方向(水平方向)にマトリクス状に配列されて入射
光量に応じた信号電荷を蓄積する複数個のセンサ部(光
電変換部)1と、これらセンサ部1の垂直列ごとに配列
されて各センサ部1から読み出された信号電荷を垂直転
送する複数本の垂直転送レジスタ2とによって撮像領域
3が構成されている。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention applied to, for example, an interline transfer type CCD solid-state image pickup device. In FIG. 1, a plurality of sensor units (photoelectric conversion units) 1 arranged in a matrix in a row direction (vertical direction) and a column direction (horizontal direction) and accumulating signal charges according to the amount of incident light, and these sensor units. An image pickup area 3 is configured by a plurality of vertical transfer registers 2 which are arranged for each vertical column and vertically transfer the signal charges read from each sensor unit 1.

【0012】この撮像領域3において、センサ部1は例
えばPN接合のフォトダイオードからなり、垂直転送レ
ジスタ2はCCDによって構成されている。センサ部1
に蓄積された信号電荷は、図示せぬ読出しゲートに電荷
読出しパルスXSGが印加されることによって垂直転送
レジスタ3に読み出される。垂直転送レジスタ3は、例
えば3相の垂直転送クロックφV1〜φV3によって転
送駆動される。なお、垂直転送レジスタ3の駆動は、3
相駆動に限られるものではなく、4相駆動などであって
も良いことは勿論である。垂直転送レジスタ3に読み出
された信号電荷は、水平ブランキング期間の一部にて1
走査線に相当する部分ずつ順に垂直方向に転送される。
In the image pickup area 3, the sensor section 1 is composed of, for example, a PN junction photodiode, and the vertical transfer register 2 is composed of a CCD. Sensor part 1
The signal charge stored in the vertical transfer register 3 is read by applying a charge read pulse XSG to a read gate (not shown). The vertical transfer register 3 is transfer-driven by, for example, three-phase vertical transfer clocks φV1 to φV3. The vertical transfer register 3 is driven by 3
It is needless to say that it is not limited to the phase drive and may be four phase drive or the like. The signal charge read out to the vertical transfer register 3 becomes 1 during a part of the horizontal blanking period.
The portions corresponding to the scanning lines are sequentially transferred in the vertical direction.

【0013】撮像領域3の図面上の下側には、複数本の
垂直転送レジスタ3から1走査線に相当する信号電荷が
順次転送されるCCDからなる水平転送レジスタ4が配
置されている。この水平転送レジスタ4は、2相の水平
転送クロックφH1,φH2によって転送駆動される。
これにより、1走査線分の信号電荷は、水平ブランキン
グ期間後の水平走査期間において順次水平方向に転送さ
れる。水平転送レジスタ4の端部には例えばフローティ
ング・ディフュージョン構成の電荷検出部5が配されて
おり、水平転送された信号電荷はこの電荷検出部5で順
次電圧信号に変換される。そして、この電圧信号は出力
アンプ6で増幅された後、被写体からの光の入射量に応
じた撮像出力OUTとして導出される。
On the lower side of the image pickup area 3 in the drawing, a horizontal transfer register 4 composed of a CCD to which signal charges corresponding to one scanning line are sequentially transferred from a plurality of vertical transfer registers 3 is arranged. The horizontal transfer register 4 is transfer-driven by two-phase horizontal transfer clocks φH1 and φH2.
As a result, the signal charges for one scanning line are sequentially transferred in the horizontal direction in the horizontal scanning period after the horizontal blanking period. A charge detection unit 5 having, for example, a floating diffusion structure is arranged at an end of the horizontal transfer register 4, and the signal charges horizontally transferred are sequentially converted into a voltage signal by the charge detection unit 5. Then, this voltage signal is amplified by the output amplifier 6 and then derived as an imaging output OUT according to the incident amount of light from the subject.

【0014】上記構成のCCD固体撮像素子10は、基
板にシャッタパルス(電荷掃き捨てパルス)XSUBを
印加し、各センサ部1に蓄積された信号電荷を基板に掃
き出させることによってセンサ部1での信号電荷の蓄積
時間(露光時間)を制御する電子シャッタ動作が可能な
構成となっている。すなわち、通常の動作時には、一定
の設定電圧(基板電圧)で基板をバイアスしておくこと
により、センサ部1に信号電荷が蓄積されるのに対し、
電子シャッタ動作時には、基板電圧にさらにシャッタパ
ルスXSUBを加えることにより、基板側のバリアが崩
れ、センサ部1に蓄積された信号電荷が基板へ掃き出さ
れるのである。
In the CCD solid-state image pickup device 10 having the above-mentioned structure, a shutter pulse (charge sweeping-out pulse) XSUB is applied to the substrate, and the signal charge accumulated in each sensor unit 1 is swept out to the substrate so that the sensor unit 1 can operate. The electronic shutter operation is configured to control the accumulation time (exposure time) of the signal charges. That is, in normal operation, by biasing the substrate with a constant set voltage (substrate voltage), signal charges are accumulated in the sensor unit 1, whereas
During the electronic shutter operation, by adding the shutter pulse XSUB to the substrate voltage, the barrier on the substrate side is destroyed, and the signal charges accumulated in the sensor unit 1 are swept out to the substrate.

【0015】3相の垂直転送クロックφV1〜φV3、
電荷読出しパルスXSG、2相の水平転送クロックφH
1,φH2及びシャッタパルスXSUB等の各種のタイ
ミングパルスは、タイミング発生回路7において、原発
振用水晶発振子8から供給される例えば24.5454
MHzの原発振周波数信号(基準周波数信号)に基づい
て発生される。このタイミング発生回路7は、水平同期
パルスHD及び垂直同期パルスVDを生成する同期信号
発生回路71と、各種のタイミングパルスを発生するパ
ルス発生回路72とを基本構成とし、例えば1チップ化
されている。
Three-phase vertical transfer clocks φV1 to φV3,
Charge read pulse XSG, two-phase horizontal transfer clock φH
1, φH2 and various kinds of timing pulses such as the shutter pulse XSUB are supplied from the original oscillation crystal oscillator 8 in the timing generation circuit 7, for example, 24.5454.
It is generated based on the original oscillation frequency signal (reference frequency signal) of MHz. The timing generation circuit 7 has a basic configuration of a synchronization signal generation circuit 71 that generates a horizontal synchronization pulse HD and a vertical synchronization pulse VD, and a pulse generation circuit 72 that generates various timing pulses, and is integrated into, for example, one chip. .

【0016】このタイミング発生回路7において、2
4.5454MHzの原発振周波数信号は1/2分周器
73で1/2分周され、12.2727MHzのマスタ
ークロックとしてパルス発生回路72に供給されるとと
もに、1/390分周器74でさらに1/390分周さ
れて水平走査周波数15.75KHzの2倍の31.5
KHzの周波数信号として、さらに1/525分周器7
5で1/525分周されて60Hzの周波数信号として
同期信号発生回路71に供給される。また、同期信号発
生回路71及びパルス発生回路72には、ランダムトリ
ガシャッタ動作のための外部トリガTRIGが印加され
るようになっている。
In this timing generation circuit 7, 2
The original oscillation frequency signal of 4.5454 MHz is divided by 1/2 by the 1/2 divider 73, supplied to the pulse generation circuit 72 as a master clock of 12.2727 MHz, and further divided by the 1/390 divider 74. The frequency is divided by 1/390 to double the horizontal scanning frequency of 15.75 KHz to 31.5.
The frequency signal of KHz is further divided by 1/525 frequency divider 7
The frequency is divided by 1/525 by 5 and supplied to the synchronization signal generation circuit 71 as a frequency signal of 60 Hz. An external trigger TRIG for a random trigger shutter operation is applied to the synchronizing signal generating circuit 71 and the pulse generating circuit 72.

【0017】同期信号発生回路71は、31.5KHz
の周波数信号に基づいて水平同期パルスHDを、60H
zの周波数信号に基づいて垂直同期パルスVDをそれぞ
れ発生するとともに、外部トリガTRIGが入力される
と、その入力タイミングで水平同期パルスHDをリセッ
トする。一方、パルス発生回路72は、12.25MH
zのマスタークロック、水平同期パルスHD及び垂直同
期パルスVDに基づいて3相の垂直転送クロックφV1
〜φV3や2相の水平転送クロックφH1,φH2等の
各種のタイミングパルスを発生するとともに、外部トリ
ガTRIGが入力されると、その入力タイミング(水平
同期パルスHDのリセットタイミング)でシャッタパル
スXSUBをリセットし、最終的なシャッタパルスXS
UBを発生させる。さらに、水平同期パルスHDのリセ
ットからあるシャッタ・スピードで決まる露光時間が経
過した時点で電荷読出しパルスXSGを発生する。
The synchronizing signal generating circuit 71 is 31.5 KHz.
The horizontal synchronizing pulse HD is 60H based on the frequency signal of
The vertical synchronizing pulse VD is generated based on the z frequency signal, and when the external trigger TRIG is input, the horizontal synchronizing pulse HD is reset at the input timing. On the other hand, the pulse generation circuit 72 has 12.25 MH.
A three-phase vertical transfer clock φV1 based on the z master clock, horizontal sync pulse HD, and vertical sync pulse VD.
~ Various timing pulses such as φV3 and two-phase horizontal transfer clocks φH1 and φH2 are generated, and when an external trigger TRIG is input, the shutter pulse XSUB is reset at the input timing (reset timing of the horizontal synchronizing pulse HD). The final shutter pulse XS
Generate UB. Further, the charge read pulse XSG is generated when the exposure time determined by a certain shutter speed elapses after the reset of the horizontal synchronizing pulse HD.

【0018】次に、上記構成のタイミング発生回路7を
用いたCCD固体撮像装置におけるランダムトリガシャ
ッタモード時の動作について、図2のタイミングチャー
トに基づいて説明する。なお、図2において、IDは奇
数ライン/偶数ラインを識別するライン識別信号であ
る。タイミング発生回路7において、図示せぬモード切
換えスイッチにより、通常の連続動作モードからランダ
ムトリガシャッタモードへの切換えが行われる。
Next, the operation of the CCD solid-state image pickup device using the timing generating circuit 7 having the above-mentioned configuration in the random trigger shutter mode will be described with reference to the timing chart of FIG. In FIG. 2, ID is a line identification signal for identifying an odd line / an even line. In the timing generation circuit 7, a mode changeover switch (not shown) switches the normal continuous operation mode to the random trigger shutter mode.

【0019】通常の連続動作モードからランダムトリガ
シャッタモードに移行すると、同期信号発生回路71は
水平同期パルスHDのみを発生し、外部トリガTRIG
が入力されるまで垂直同期パルスVDの発生を停止す
る。これに伴い、電荷読出しパルスXSGも停止する。
パルス発生回路72は、水平同期パルスHDに同期して
1H(Hは水平走査周期)ごとに電荷掃き捨てパルスで
あるシャッタパルスXSUBを発生する。これにより、
CCD固体撮像素子10において、各センサ部1に蓄積
される信号電荷は常に基板に掃き捨てられる状態とな
る。また、パルス発生回路72からは垂直転送クロック
φV1〜φV3も発生され、垂直転送レジスタ2が転送
状態にあるので、垂直転送レジスタ2のダーク信号(垂
直方向の転送電極での暗電流)も排除されることにな
る。
When the normal continuous operation mode is changed to the random trigger shutter mode, the synchronizing signal generating circuit 71 generates only the horizontal synchronizing pulse HD and the external trigger TRIG.
The generation of the vertical synchronizing pulse VD is stopped until is input. Along with this, the charge read pulse XSG is also stopped.
The pulse generation circuit 72 generates a shutter pulse XSUB which is a charge sweep-out pulse every 1H (H is a horizontal scanning period) in synchronization with the horizontal synchronization pulse HD. This allows
In the CCD solid-state image sensor 10, the signal charge accumulated in each sensor unit 1 is always swept to the substrate. Further, since the vertical transfer clocks φV1 to φV3 are also generated from the pulse generation circuit 72 and the vertical transfer register 2 is in the transfer state, the dark signal of the vertical transfer register 2 (dark current at the vertical transfer electrodes) is also eliminated. Will be.

【0020】この状態で外部から任意のトリガTRIG
が入力されると、同期信号発生回路71は、この外部ト
リガTRIGの立下がりで水平同期パルスHDを強制的
にリセットする。同時に、パルス発生回路72は、シャ
ッタパルスXSUBをリセットし、そのタイミングで最
終的なシャッタパルスXSUBを発生してセンサ部1に
蓄積された信号電荷を基板に捨て、それ以降シャッタパ
ルスXSUBの発生を停止する。また、垂直転送クロッ
クφV1〜φV3も水平同期パルスHDに合わせてリセ
ットする。この時点から露光が開始される。
In this state, an external trigger TRIG is externally supplied.
Is inputted, the synchronizing signal generating circuit 71 forcibly resets the horizontal synchronizing pulse HD at the fall of the external trigger TRIG. At the same time, the pulse generation circuit 72 resets the shutter pulse XSUB, generates the final shutter pulse XSUB at that timing, discards the signal charge accumulated in the sensor unit 1 on the substrate, and thereafter generates the shutter pulse XSUB. Stop. Further, the vertical transfer clocks φV1 to φV3 are also reset according to the horizontal synchronizing pulse HD. At this point, the exposure starts.

【0021】露光開始から、あらかじめ設定されたシャ
ッタ・スピードに対応した露光時間が経過すると、パル
ス発生回路72は電荷読出しパルスXSGを発生する。
これにより、各センサ部1に蓄積された信号電荷が、図
示せぬ読出しゲートを介して垂直転送レジスタ2に読み
出され、素直転送が行われる。これにより、露光が終了
する。このときの電荷読出しパルスXSGは、垂直同期
パルスVDに依らず、水平同期パルスHDに基づく通常
の電子シャッタで設定された露光時間が経過した時点で
発生されるものである。
When the exposure time corresponding to the preset shutter speed elapses from the start of exposure, the pulse generation circuit 72 generates the charge read pulse XSG.
As a result, the signal charge accumulated in each sensor unit 1 is read out to the vertical transfer register 2 via the read gate (not shown), and the direct transfer is performed. This completes the exposure. The charge read pulse XSG at this time is generated at the time when the exposure time set by the normal electronic shutter based on the horizontal synchronizing pulse HD has elapsed, regardless of the vertical synchronizing pulse VD.

【0022】上述したように、外部トリガTRIGの入
力タイミングと同タイミングでシャッタパルスXSUB
を発生して露光を開始し、その露光開始から一定時間
(露光時間)が経過した時点で電荷読出しパルスXSG
を発生して露光を終了するようにしたことにより、常に
外部トリガTRIGの入力タイミングで露光が開始され
るため、露光開始タイミングは正確である。また、外部
トリガTRIGの立下がりに合わせて水平同期パルスH
Dをリセットするため、H単位で制御される露光時間も
正確である。
As described above, the shutter pulse XSUB has the same timing as the input timing of the external trigger TRIG.
Is generated and exposure is started, and when a predetermined time (exposure time) has elapsed from the start of exposure, the charge read pulse XSG
The exposure start timing is accurate because the exposure is always started at the input timing of the external trigger TRIG because the exposure is ended by generating. Also, the horizontal sync pulse H is generated in accordance with the falling edge of the external trigger TRIG.
Since D is reset, the exposure time controlled in units of H is also accurate.

【0023】図3は、上記構成のCCD固体撮像装置を
搭載したビデオカメラの一例の構成図である。図3にお
いて、被写体からの光はレンズ31によって取り込ま
れ、光学フィルタ32を経た後、上記構成のCCD固体
撮像素子10の撮像領域3(図1参照)に入射する。こ
のCCD固体撮像素子10は、上述したタイミング発生
回路7から発生される各種のタイミングパルスによって
駆動される。CCD固体撮像素子10から導出される撮
像出力は、信号処理回路33で相関二重サンプリング
(CDS)等の信号処理がなされた後、ビデオ信号とし
て出力される。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a video camera equipped with the CCD solid-state image pickup device having the above structure. In FIG. 3, light from a subject is taken in by a lens 31, passes through an optical filter 32, and then enters the image pickup region 3 (see FIG. 1) of the CCD solid-state image pickup device 10 having the above configuration. The CCD solid-state image pickup device 10 is driven by various timing pulses generated from the timing generation circuit 7 described above. The image pickup output derived from the CCD solid-state image pickup device 10 is output as a video signal after being subjected to signal processing such as correlated double sampling (CDS) in the signal processing circuit 33.

【0024】このランダムトリガシャッタ機能を有する
CCD固体撮像装置を搭載したビデオカメラは、例えば
FA用途に最適である。すなわち、工場の例えばベルト
コンベアの近傍に配置され、ビデオカメラの前に撮影対
象物が到来したことを検知するセンサの検知出力を外部
トリガTRIGとする場合において、ベルトコンベア上
を撮影対象物が一定間隔で流れていない状態、即ち周期
的に撮影対象物が移動していない状態であっても、撮影
対象物がビデオカメラの前を通過したときに露光を開始
し、常に一定の露光時間でその画像を取り込むことがで
きる。したがって、撮影対象物の映像を、モニター画面
の真ん中に常に一定の明るさで映し出すことができるこ
とになる。
The video camera equipped with the CCD solid-state image pickup device having the random trigger shutter function is most suitable for FA applications, for example. That is, when the detection output of the sensor arranged in the vicinity of, for example, the belt conveyor in the factory and detecting the arrival of the object to be photographed in front of the video camera is the external trigger TRIG, the object to be photographed is fixed on the belt conveyor. Even when the shooting object does not flow at intervals, that is, the shooting object does not move periodically, exposure is started when the shooting object passes in front of the video camera, and the exposure is always performed at a constant exposure time. Images can be captured. Therefore, the image of the object to be photographed can be always displayed with a constant brightness in the center of the monitor screen.

【0025】また、EIAなどのテレビジョン信号の周
期に非同期に高速で流れている撮影対象物の画像データ
を安定した露光条件で取り込めることになる。さらに、
FA用途に限らず、画像処理用途でも、ある任意の時間
に画像を取り込むような場合に最適なものとなる。
Further, the image data of the object to be photographed, which flows at a high speed asynchronously with the period of the television signal such as EIA, can be captured under stable exposure conditions. further,
Not only for FA applications but also for image processing applications, it is most suitable for capturing an image at an arbitrary time.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子シャッタ機能を有する固体撮像素子において、外部
トリガの入力タイミングと同タイミングでシャッタパル
スを発生して露光を開始し、その露光開始から一定時間
が経過した時点で電荷読出しパルスを発生して露光を終
了するようにしたので、その露光開始タイミングと露光
時間を正確に制御することが可能となる。
As described above, according to the present invention,
In a solid-state image sensor having an electronic shutter function, a shutter pulse is generated at the same timing as the input timing of an external trigger to start exposure, and when a fixed time has elapsed from the start of exposure, a charge read pulse is generated to perform exposure. Since the processing is ended, it is possible to accurately control the exposure start timing and the exposure time.

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

【図1】インターライン転送方式のCCD固体撮像素子
に適用された本発明の一実施例を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention applied to an interline transfer type CCD solid-state imaging device.

【図2】本発明に係るランダムトリガシャッタモード時
の動作を説明するためのタイミングチャートである。
FIG. 2 is a timing chart for explaining an operation in a random trigger shutter mode according to the present invention.

【図3】本発明に係るビデオカメラの一例を示す構成図
である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of a video camera according to the present invention.

【図4】一従来例のランダムトリガシャッタ動作を説明
するためのタイミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart for explaining a random trigger shutter operation of a conventional example.

【図5】他の従来例のランダムトリガシャッタ動作を説
明するためのタイミングチャートである。
FIG. 5 is a timing chart for explaining a random trigger shutter operation of another conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 センサ部 2 垂直転送レジスタ 4 水平転送レジスタ 7 タイミング発生回路 8 原発振用水晶発振子 10 CCD固体撮像素子 31 レンズ 32 光学フィルタ 33 信号処理回路 71 同期信号発生回路 72 パルス発生回路 1 Sensor Section 2 Vertical Transfer Register 4 Horizontal Transfer Register 7 Timing Generation Circuit 8 Crystal Oscillator for Original Oscillation 10 CCD Solid-state Image Sensor 31 Lens 32 Optical Filter 33 Signal Processing Circuit 71 Synchronous Signal Generation Circuit 72 Pulse Generation Circuit

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子シャッタ機能を有する固体撮像素子
を駆動するために、シャッタパルス及び電荷読出しパル
スを含む各種のタイミングパルスを発生するタイミング
発生回路であって、 基準周波数信号に基づいて水平同期パルス及び垂直同期
パルスを生成するとともに、外部トリガが入力されたタ
イミングで前記水平同期パルスをリセットする同期信号
発生回路と、 前記基準周波数信号、前記水平同期パルス及び前記垂直
同期パルスに基づいて前記各種のタイミングパルスを生
成するとともに、前記同期信号発生回路における前記水
平同期信号のリセットタイミングで前記シャッタパルス
を発生し、かつその発生時点から一定時間が経過した時
点で前記電荷読出しパルスを発生するパルス発生回路と
を備えたことを特徴とするタイミング発生回路。
1. A timing generation circuit for generating various timing pulses including a shutter pulse and a charge read pulse for driving a solid-state image pickup device having an electronic shutter function, the horizontal synchronization pulse being based on a reference frequency signal. And a synchronization signal generation circuit that generates a vertical synchronization pulse and resets the horizontal synchronization pulse at the timing when an external trigger is input, and the various types of the various types based on the reference frequency signal, the horizontal synchronization pulse, and the vertical synchronization pulse. A pulse generation circuit that generates a timing pulse, generates the shutter pulse at the reset timing of the horizontal synchronization signal in the synchronization signal generation circuit, and generates the charge read pulse when a certain time has elapsed from the generation timing. Timing is characterized by having Circuit.
【請求項2】 請求項1記載のタイミング発生回路と、 前記タイミング発生回路で発生される各種のタイミング
パルスによって駆動される電子シャッタ機能を有する固
体撮像素子とを備えたことを特徴とする固体撮像装置。
2. A solid-state imaging device comprising: the timing generation circuit according to claim 1; and a solid-state imaging device having an electronic shutter function driven by various timing pulses generated by the timing generation circuit. apparatus.
【請求項3】 請求項2記載の固体撮像装置と、 前記固体撮像装置における固体撮像素子の撮像領域に対
して入射光を導く光学系とを備えたことを特徴とするビ
デオカメラ。
3. A video camera comprising: the solid-state imaging device according to claim 2; and an optical system that guides incident light to an imaging region of a solid-state imaging device in the solid-state imaging device.
【請求項4】 電子シャッタ機能を有する固体撮像素子
に対し、外部トリガが入力されたときにシャッタパルス
及び電荷読出しパルスを与えて露光制御を行う駆動方法
であって、 前記外部トリガの入力タイミングと同タイミングで前記
シャッタパルスを発生して露光を開始し、 その露光開始から一定時間が経過した時点で前記電荷読
出しパルスを発生して露光を終了することを特徴とする
固体撮像素子の駆動方法。
4. A driving method for performing exposure control by applying a shutter pulse and a charge reading pulse to an solid-state image pickup device having an electronic shutter function when an external trigger is input, the method comprising: A method for driving a solid-state image pickup device, comprising: generating the shutter pulse at the same timing to start the exposure, and generating the charge reading pulse at the time point when a predetermined time has elapsed from the start of the exposure and ending the exposure.
JP6234812A 1994-09-29 1994-09-29 Timing generation circuit, solid-state image pickup device using the circuit, video camera equipped with the device and driving method for solid-state image pickup element Pending JPH0898093A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008289017A (en) * 2007-05-18 2008-11-27 Sony Corp Driving circuit, imaging apparatus, and driving method
US7474344B2 (en) 2002-05-09 2009-01-06 Sony Corporation Driving control method for image pickup device, image pickup apparatus, and image pickup system
US8115843B2 (en) 2004-08-26 2012-02-14 Panasonic Corporation Photographing apparatus with random trigger operation

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