JPH10233967A - Image pickup element and image pickup device - Google Patents
Image pickup element and image pickup deviceInfo
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- JPH10233967A JPH10233967A JP9036026A JP3602697A JPH10233967A JP H10233967 A JPH10233967 A JP H10233967A JP 9036026 A JP9036026 A JP 9036026A JP 3602697 A JP3602697 A JP 3602697A JP H10233967 A JPH10233967 A JP H10233967A
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Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高速飛行体、爆
発、破壊、衝撃、高速流等の科学計測のための撮影に適
した高速撮影用の撮像素子及び撮影装置に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-speed imaging device and an imaging device suitable for imaging for scientific measurement of high-speed flying objects, explosions, destructions, impacts, high-speed flows, and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、電子機器が行う装置を高速化す
るために、各処理の並列化が行われている。また、撮影
装置に使用される撮像素子の行う処理は、入射光を電気
信号に変換する処理（光電変換）、画像情報の蓄積処理
及び画像情報の再構成の３段階がある。このうち画像情
報の再構成は、撮影終了後に行えばよい。従って、撮影
中に行われる各画素の光電変換及び画像情報信号の蓄積
を並列化すれば撮影速度の高速化が可能である。2. Description of the Related Art In general, in order to increase the speed of a device performed by an electronic device, parallel processing is performed. Processing performed by an image sensor used in a photographing apparatus includes three steps of processing of converting incident light into an electric signal (photoelectric conversion), storage processing of image information, and reconstruction of image information. The reconstruction of the image information may be performed after the photographing is completed. Therefore, if the photoelectric conversion of each pixel and the accumulation of the image information signal performed during shooting are performed in parallel, the shooting speed can be increased.
【０００３】かかる観点より高速撮影用の撮像素子が種
々提案されており、これらは各画素内に画像情報を蓄積
できるようにしたもの（画素内蓄積型撮像素子）と並列
読出し型撮像素子とに大別される。[0003] From this viewpoint, various imaging devices for high-speed photography have been proposed. These are classified into those that can store image information in each pixel (intra-pixel storage type imaging device) and those that are read in parallel. It is roughly divided.
【０００４】上記画素内蓄積型撮像素子は、各画素毎に
画素内又はその近傍に複数の画像情報蓄積部を備え、各
画素のフォトセンサ部が発生する信号をこれらの電荷蓄
積部に蓄積するようにしている。このタイプの撮像素子
であれば、受光面を構成する全ての画素の光電変換及び
画像情報の蓄積の並列処理（全画素並列処理）が可能で
ある。この全画素並列処理を行えば、撮影速度はフォト
センサ部に発生した信号が画像情報蓄積部に移送される
のに要する時間に依存することになり、理論的には撮影
速度は最も高速になる。The above-mentioned intra-pixel storage type image pickup device includes a plurality of image information storage sections in or near each pixel for each pixel, and stores signals generated by a photo sensor section of each pixel in these charge storage sections. Like that. With this type of image sensor, parallel processing (all-pixel parallel processing) of photoelectric conversion and storage of image information of all pixels forming the light receiving surface is possible. If this all-pixel parallel processing is performed, the shooting speed depends on the time required for the signal generated in the photo sensor unit to be transferred to the image information storage unit, and the shooting speed is theoretically the highest. .
【０００５】画素内蓄積型撮像素子には、ＭＯＳ型撮像
素子とＣＣＤ型撮像素子とがある。このうちＭＯＳ型撮
像素子は、本出願人に係る特開平５−１３７０７４号公
報等に記載されている。このタイプの撮像素子は、各画
素内に複数の電荷蓄積部を備え、ＭＯＳ型スイッチの切
換により、各画素のフォトセンサ部に発生した信号を画
像情報蓄積部である電荷蓄積部に順に蓄積する。[0005] As the in-pixel storage type image pickup device, there are a MOS type image pickup device and a CCD type image pickup device. Among them, the MOS type image pickup device is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-137074 and the like by the present applicant. This type of image sensor includes a plurality of charge storage units in each pixel, and sequentially switches a signal generated in a photo sensor unit of each pixel to a charge storage unit serving as an image information storage unit by switching a MOS type switch. .
【０００６】また、ＣＣＤ型撮像素子は、本出願人に係
る特願平８−１２６０号の他、米国特許第５,３５５,１
６５号等に記載されている。このタイプの撮像素子は、
各画素のフォトセンサ部に複数の電荷蓄積部を備えるＣ
ＣＤが接続されている。フォトセンサ部に発生した新た
な信号がＣＣＤに移送されると、それ以前に各電荷蓄積
部に蓄積されていた信号は順次下流側の電荷蓄積部に移
送される。その結果、最新の画像情報がＣＣＤに順次上
書きされる。A CCD type image pickup device is disclosed in US Pat. No. 5,355,1 in addition to Japanese Patent Application No. 8-1260 of the present applicant.
No. 65 and the like. This type of imaging device
C having a plurality of charge storage sections in the photo sensor section of each pixel
CD is connected. When a new signal generated in the photosensor section is transferred to the CCD, the signal previously stored in each charge storage section is sequentially transferred to the downstream charge storage section. As a result, the latest image information is sequentially overwritten on the CCD.
【０００７】一方、上記並列読出し型撮像素子は、フォ
トセンサ部の発生する信号を走査するための信号走査線
と、この信号走査線と同数の信号読出し線を備え、信号
走査線を並列的に走査することによりフォトセンサ部に
発生する信号をリアルタイムで並列的に読み出し、信号
読出し線を介して撮像素子の外部に設けた大量の記録蓄
積部に送るようにしている。On the other hand, the above-mentioned parallel readout type image pickup device has a signal scanning line for scanning a signal generated by the photosensor section, and the same number of signal reading lines as the signal scanning lines. By scanning, signals generated in the photo sensor unit are read out in parallel in real time, and are sent to a large amount of recording and storage units provided outside the image pickup device via signal readout lines.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上記画素内蓄積型撮像
素子では、非常に小面積の個々の画素又はその近傍に各
画素用の電荷蓄積部を設ける必要があるため、各画素用
の電荷蓄積部の数、すなわち連続撮影可能な画像枚数を
大きくすることができない。そのため、この撮像素子で
は連続撮影可能な時間が極めて短い。一方、一般に高速
撮影の対象となるのは爆発、破壊等の瞬時に発生する現
象が多い。従って、現象の生起と撮影のタイミングをで
きる限り正確に一致させる必要がある。例えば、爆発現
象の場合、爆発前後の映像を得られなければ実用性がな
い。そして、現象の生起前後の画像を得るためには、撮
影を継続しつつ撮影対象をモニタリング（監視）し、撮
影対象の急激な変化が検出された時点又は所定の微小遅
延時間後にトリガー信号を出力すればよい。In the intra-pixel accumulation type image pickup device, it is necessary to provide a charge accumulation section for each pixel in or near an individual pixel having a very small area. The number of copies, that is, the number of images that can be continuously shot cannot be increased. Therefore, in this image sensor, the time during which continuous shooting is possible is extremely short. On the other hand, in general, high-speed shooting often involves instantaneous phenomena such as explosion and destruction. Therefore, it is necessary to make the occurrence of the phenomenon coincide with the photographing timing as accurately as possible. For example, in the case of an explosion phenomenon, it is not practical if images before and after the explosion cannot be obtained. In order to obtain images before and after the occurrence of the phenomenon, the imaging target is monitored (monitored) while the imaging is continued, and a trigger signal is output at the time when a rapid change of the imaging target is detected or after a predetermined minute delay time. do it.
【０００９】しかし、上記画素内蓄積型撮像素子のうち
ＣＣＤ型撮像素子は、画像情報を順次読み出す構成であ
るため、各瞬間に各画素のフォトセンサ部に発生した信
号を直ちに画素外に読み出すことができない。However, since the CCD type image pickup device among the above-mentioned in-pixel storage type image pickup devices is configured to sequentially read out image information, it is necessary to immediately read out a signal generated in the photo sensor portion of each pixel at each moment out of the pixel. Can not.
【００１０】上記画素内蓄積型素子のうちＭＯＳ型撮像
素子であれば、電荷蓄積部への信号の蓄積と、モニタリ
ングのための信号の出力とを交互に行うことにより撮影
対象の変化をモニタリングすることができる。上記本出
願人に係る特開平５−１３７０７４号公報に記載の撮像
素子もこの方式を採用している。しかし、この方式で
は、信号の蓄積のみを行う場合と比較して撮影速度が１
／２になる。また、信号の蓄積と出力を切り換えるため
のスイッチ回路を各画素内に設ける必要があり、光電変
換や信号蓄積のための回路を設けるための空間が減少す
る。その結果、撮像素子の感度、連続画像枚数等の高速
撮影における重要な性能が低下する。さらに、各画素中
に複雑な回路を設けることになるため、加工が困難とな
る。さらにまた、上記スイッチ回路が発生する電気的な
ノイズの影響により再生画像の画質が低下する。In the case of the MOS type image pickup device among the above-mentioned in-pixel storage type devices, the change of the object to be photographed is monitored by alternately storing a signal in the charge storage section and outputting a signal for monitoring. be able to. The imaging device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-137074 of the present applicant also employs this method. However, in this method, the photographing speed is 1 compared with the case where only signal accumulation is performed.
/ 2. In addition, it is necessary to provide a switch circuit for switching between signal accumulation and output in each pixel, which reduces the space for providing a circuit for photoelectric conversion and signal accumulation. As a result, important performances in high-speed shooting, such as the sensitivity of the image sensor and the number of continuous images, decrease. Further, since a complicated circuit is provided in each pixel, processing becomes difficult. Furthermore, the quality of a reproduced image deteriorates due to the influence of electrical noise generated by the switch circuit.
【００１１】一方、上記並列読出し型撮像素子では、各
画素のフォトセンサ部が発生した信号は、撮影中も外部
の記憶蓄積部に信号を出力される。よって、この信号を
モニタリングすることにより、上記撮影対象の急変を検
知することができる。また、記憶蓄積部は、上記画素内
の電化蓄積部と異なり空間上の制約がなく、大容量とで
きるため、連続撮影可能な時間は比較的長時間に設定で
きる。しかし、並列読出し型撮像素子では、以下の理由
から全画素並列読出しを実現することは困難であり、画
素内蓄積型素子と比較すると高速化に限界がある。すな
わち、画像を構成できる最低限の画素数は、６４（個）
×６４（個）＝４，０９６（個）程度であるが、この
４，０９６個の全画素から同時に信号を並列読み出しす
るには、受光面が形成されているチップとケーシングの
間及びケーシングとＡ／Ｄ変換器等の外部機器との間を
それぞれ４，０９６本の信号線で結線する必要がある。
チップ及びケーシングの寸法は非常に小さいため、現在
の加工技術では上記結線構造を製作するのは困難であ
る。また、この場合最大で４，０９６個のＡ／Ｄ変換器
が必要なり構造が複雑化しコストも高くなる。よって、
並列読出し型撮像素子の全画素並列読出しは、実際には
実現困難である。On the other hand, in the above-mentioned parallel readout type image pickup device, a signal generated by the photo sensor unit of each pixel is output to an external storage unit even during photographing. Therefore, by monitoring this signal, it is possible to detect a sudden change in the imaging target. Further, unlike the electrification accumulation unit in the pixel, the storage accumulation unit is not limited in space and can be large in capacity, so that the time during which continuous shooting can be performed can be set to a relatively long time. However, it is difficult to realize all-pixel parallel reading with the parallel reading type image pickup device for the following reasons, and there is a limit to speedup as compared with the in-pixel storage type device. That is, the minimum number of pixels that can form an image is 64 (pixels).
X64 (pieces) = approximately 4,096 pieces, but in order to simultaneously read out signals from all 4,096 pixels in parallel, it is necessary to set the distance between the chip having the light receiving surface and the casing and the casing. It is necessary to connect to external devices such as A / D converters with 4,096 signal lines.
Since the dimensions of the tip and the casing are very small, it is difficult to manufacture the above-mentioned connection structure with current processing technology. In this case, a maximum of 4,096 A / D converters are required, which complicates the structure and increases the cost. Therefore,
In practice, parallel reading of all pixels of the parallel reading type imaging device is difficult to realize.
【００１２】なお、本出願人に係る特開平５−７６００
４号公報等には、撮像素子とは別体にトリガー信号発生
装置を設けた撮影装置が記載されているが、かかる構成
とした場合、撮像対象の変化の検知精度が低い。また、
かかる構成とした場合、撮影装置の構造が複雑であり、
コストも高くなる。Incidentally, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-7600 according to the present applicant.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4 (1999) -1972 describes an imaging device provided with a trigger signal generation device separately from an imaging element. However, in such a configuration, the detection accuracy of a change in an imaging target is low. Also,
In the case of such a configuration, the structure of the imaging device is complicated,
Costs are also high.
【００１３】本発明は、かかる従来の撮像素子における
問題を解決するためになされたものであり、高速撮影が
可能であり、かつ、所望の画像を確実に得ることができ
る撮像素子を提供することを課題としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems in the conventional image pickup device, and provides an image pickup device capable of high-speed photographing and capable of reliably obtaining a desired image. Is an issue.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る撮像素子は、入射光の輝度に応じた信
号を発生するフォトセンサ部を備える複数の画素からな
る受光面と、画素内又はその近傍に設けられ、撮影中に
各フォトセンサ部が発生する信号を蓄積する信号蓄積手
段と、撮影終了後に信号蓄積手段内の信号を読み出す手
段とを備える撮像素子において、入射光の輝度に応じた
モニタリング用の信号を発生するモニタリング信号発生
手段を、上記フォトセンサ部とは別に備えることを特徴
としている。In order to solve the above-mentioned problems, an image pickup device according to the present invention comprises: a light-receiving surface comprising a plurality of pixels having a photosensor section for generating a signal corresponding to the luminance of incident light; In an image pickup device provided at or near the inside thereof and comprising a signal accumulating means for accumulating a signal generated by each photosensor unit during photographing and a means for reading out a signal in the signal accumulating means after photographing is completed, And a monitoring signal generating means for generating a monitoring signal according to the photo sensor unit.
【００１５】本発明の撮像素子は上記構成としたので、
高速撮影が可能であり、かつ、現象が生起した前後の所
望の映像を確実に得ることができる。Since the image pickup device of the present invention has the above-described configuration,
High-speed shooting is possible, and desired images before and after the phenomenon has occurred can be reliably obtained.
【００１６】上記モニタリング信号発生手段は、上記受
光面に対応する面を構成する複数の領域を有し、各領域
毎に入射光の輝度に応じたモニタリング用の信号を出力
する。かかる構成とした場合、撮影対象の部分的な変化
を確実に検出することができる。The monitoring signal generating means has a plurality of regions constituting a surface corresponding to the light receiving surface, and outputs a monitoring signal corresponding to the luminance of incident light for each region. With such a configuration, it is possible to reliably detect a partial change in the imaging target.
【００１７】上記モニタリング信号発生手段は、受光面
よりも光線の入射方向前方側に配置されていてもよい。
例えば、上記モニタリング信号発生手段は、撮像手段が
配設されたされたケージングのカバーガラスに設けられ
ものであってもよい。また、ケーシングのカバーガラス
と受光面との間に固定された透明板に設けられているも
のであってもよい。さらに、モニタリング信号発生手段
は、上記撮像手段の受光面の電荷蓄積部を保護するため
のカバーにフォトセンサ部を設けたものであってもよ
い。[0017] The monitoring signal generating means may be arranged on a front side of the light receiving surface in a light incident direction.
For example, the monitoring signal generating means may be provided on a caging cover glass provided with an imaging means. Further, the cover may be provided on a transparent plate fixed between the cover glass of the casing and the light receiving surface. Further, the monitoring signal generating means may be one in which a photo sensor part is provided on a cover for protecting the charge storage part on the light receiving surface of the imaging means.
【００１８】上記モニタリング信号発生手段は、受光面
よりも光線の入射方向後方側に配置されていてもよい。
例えば、上記モニタリング信号発生手段は、撮像手段よ
りも入射方向後方側にフォトセンサ部を備えるものであ
ってもよい。また、モニタリング信号発生手段は、撮像
手段から基盤に排出される電荷を出力するものであって
もよい。[0018] The monitoring signal generating means may be arranged on a rear side in a light incident direction with respect to the light receiving surface.
For example, the monitoring signal generating unit may include a photosensor unit on the rear side in the incident direction from the imaging unit. Further, the monitoring signal generating means may output charge discharged from the imaging means to the base.
【００１９】上記撮像手段は、複数個の電荷蓄積部を備
えると共に上記複数の画素を跨いで延在し、かつ、複数
個並列的に配置された信号蓄積及び読出し兼用ＣＣＤを
備え、撮影時には、上記各画素のフォトセンサ部に発生
した信号を上記複数の信号蓄積及び読出し兼用ＣＣＤに
より一方向に並列的に移送し、撮影終了後に、各信号蓄
積及び読出し兼用ＣＣＤの各電荷蓄積部に蓄積された信
号を上記撮影時と同一方向に並列的に受光面外に読み出
す構成のものが好ましい。撮像手段をかかる構成とした
場合１０-6秒間隔での高速連続撮影が可能である。The image pickup means includes a plurality of charge storage sections and a plurality of signal storage and readout CCDs extending over the plurality of pixels and arranged in parallel. The signals generated in the photo sensor unit of each pixel are transferred in parallel in one direction by the plurality of signal accumulation and read-out CCDs, and after the photographing is completed, the signals are accumulated in each charge accumulation unit of each signal accumulation and read-out CCD. It is preferable that the read signal is read out of the light receiving surface in the same direction as the above-mentioned photographing in parallel. When the imaging means is configured as described above, high-speed continuous imaging at an interval of 10 -6 seconds is possible.
【００２０】また、本発明は、上記撮像素子を備えると
共に、上記モニタリング信号発生手段の出力する信号よ
り上記各領域の輝度変化を監視し、輝度の急激な変化が
生じたと判断した場合に検知信号を出力する輝度監視手
段と、検知信号が入力されると上記撮像素子に撮影停止
を指示するトリガー信号を出力するトリガー信号発生装
置とを備えることを特徴とする撮影装置を提供するもの
である。Further, the present invention comprises the above-mentioned image pickup device, and monitors a change in the brightness of each of the regions from a signal output from the monitoring signal generating means. When it is determined that a sharp change in the brightness has occurred, a detection signal is output. And a trigger signal generating device that outputs a trigger signal for instructing the image sensor to stop shooting when a detection signal is input.
【００２１】さらに本発明は、入射光の輝度に応じた信
号を発生するフォトセンサ部を備える複数の画素からな
る受光面と、画素内又はその近傍に設けられ、撮影中に
各フォトセンサ部が発生する信号を蓄積する信号蓄積手
段と、撮影終了後に信号蓄積手段内の信号を読み出す手
段とを備える撮像素子に取り付けられるものであって、
入射光の輝度に応じたモニタリング用の信号を発生する
モニタリング信号発生手段を設けた透明板を提供するも
のである。Further, the present invention provides a light receiving surface comprising a plurality of pixels having a photo sensor unit for generating a signal corresponding to the luminance of incident light, and a light receiving surface provided in or near the pixel, wherein each photo sensor unit is provided during photographing. A signal accumulating means for accumulating a signal to be generated, and a means for reading out a signal in the signal accumulating means after photographing is completed;
An object of the present invention is to provide a transparent plate provided with a monitoring signal generating means for generating a monitoring signal according to the luminance of incident light.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
説明する。 （第１実施形態）図１から図１０は、本発明の第１実施
形態に係る撮影装置を示している。この撮影装置は、レ
ンズ１により結像させた入射光を電気信号に変換するＣ
ＣＤ型の撮像素子２を本体３に備えている。Next, an embodiment of the present invention will be described. (First Embodiment) FIGS. 1 to 10 show a photographing apparatus according to a first embodiment of the present invention. This photographing apparatus converts the incident light imaged by the lens 1 into an electric signal.
The main body 3 includes a CD-type image sensor 2.
【００２３】図２及び図３に示すように、上記撮像素子
２のケーシング４は収容凹部４ａを備え、この収容凹部
４ａに基盤５ａ上に撮像用受光面６設けたチップ５が配
設されている。また、収容凹部４ａの開口部はカバーガ
ラス７により閉鎖されている。このカバーガラス７の下
面に形成された薄膜状のシリコン層８に、モニタリング
用受光面１０が設けられている。As shown in FIGS. 2 and 3, the casing 4 of the image pickup device 2 has a housing recess 4a, and the chip 5 provided with the imaging light receiving surface 6 on the base 5a is arranged in the housing recess 4a. I have. The opening of the housing recess 4 a is closed by a cover glass 7. A monitoring light-receiving surface 10 is provided on a thin silicon layer 8 formed on the lower surface of the cover glass 7.
【００２４】上記撮像用受光面６から出力されるアナロ
グ信号（画像信号）は、図１に示すように、アンプ１
３、Ａ／Ｄ変換器１４を介してデジタル信号としてメイ
ンメモリ１５に送られる。このメインメモリ１５には画
像処理装置１７が接続されており、画像処理装置１７
は、上記メインメモリ１５から読み出したデジタル信号
を処理して画像を再生する。再生された画像はモニター
ディスプレー１８に表示される。同様に、上記モニタリ
ング用受光面１０から出力されるアナログ信号（モニタ
リング信号）は、１６本の信号出力線４６によりアンプ
１９，１９…及びＡ／Ｄ変換器２０，２０…を介して並
列的に輝度監視装置２２に入力される。この輝度監装置
２２はトリガー信号装置２３に接続されている。なお、
図１において、２１は制御装置であり、上記アンプ１
３，１９、Ａ／Ｄ変換器１４，２０、輝度監視装置２
２、トリガー信号発生装置２３等の撮影装置全体を制御
する。An analog signal (image signal) output from the imaging light receiving surface 6 is, as shown in FIG.
3. The digital signal is sent to the main memory 15 via the A / D converter 14. An image processing device 17 is connected to the main memory 15.
Reproduces an image by processing the digital signal read from the main memory 15. The reproduced image is displayed on the monitor display 18. Similarly, analog signals (monitoring signals) output from the monitoring light-receiving surface 10 are transmitted in parallel via the amplifiers 19, 19... And the A / D converters 20, 20. It is input to the brightness monitoring device 22. This luminance monitoring device 22 is connected to a trigger signal device 23. In addition,
In FIG. 1, reference numeral 21 denotes a control device,
3, 19, A / D converters 14, 20, luminance monitoring device 2
2. Control the entire photographing apparatus such as the trigger signal generator 23.
【００２５】図４に示すように、撮像素子２の撮像用受
光面６は、縦方向に２１６行、横方向に２１６列にマト
リクス状に配設された４６，６５６個の画素２４により
構成されている。As shown in FIG. 4, the imaging light receiving surface 6 of the imaging element 2 is composed of 46,656 pixels 24 arranged in a matrix of 216 rows in the vertical direction and 216 columns in the horizontal direction. ing.
【００２６】図５に示すように、各画素２４の光線の入
射方向前方側の面（表面）には各画素２４とほぼ同面積
の正方形状のフォトセンサ部２５が設けられている。一
方、図６に示すように、各画素２４の上記表面と反対側
の面（裏面）には、縦方向に同じ列を構成する画素２４
を跨いで延在するように第１から第８信号蓄積及び読出
し兼用ＣＣＤ２７Ａ〜２７Ｈが設けられており、撮像用
受光面６の裏面はこの第１から第８信号蓄積及び読出し
兼用ＣＣＤ２７Ａ〜２７Ｈによりほぼ全面が覆われてい
る。各信号蓄積及び読出し兼用ＣＣＤ２７Ａ〜２７Ｈ
は、電荷蓄積部２８，２８…を１列の直線状に設けたも
のであるが、所定間隔で小さな曲がり角度（θ＝１０°
程度）で湾曲する蛇行部３０が設けられており、この蛇
行部３０の部分に信号蓄積及び読出し兼用ＣＣＤ２７Ａ
〜２７Ｈが存在しない隙間３１が形成されている。な
お、各信号蓄積及び読出し兼用ＣＣＤ２７Ａ〜２７Ｈと
も、各画素２４毎に１１個の電荷蓄積部２８が配設され
ている。As shown in FIG. 5, a square-shaped photosensor portion 25 having substantially the same area as each pixel 24 is provided on a surface (front surface) on the front side in the light incident direction of each pixel 24. On the other hand, as shown in FIG. 6, on the surface (rear surface) opposite to the above surface of each pixel 24, the pixels 24 constituting the same column in the vertical direction are arranged.
The first to eighth signal storage and readout CCDs 27A to 27H are provided so as to extend over the first and second signal storage and readout CCDs 27A to 27H. Almost the entire surface is covered. CCDs 27A to 27H for both signal storage and reading
Are arranged in a line in a straight line, and have small bend angles (θ = 10 °) at predetermined intervals.
A meandering portion 30 which is curved at the same level as that of the CCD 27A.
There is formed a gap 31 in which ~ 27H does not exist. Each of the CCDs 27 </ b> A to 27 </ b> H for both signal storage and readout is provided with 11 charge storage units 28 for each pixel 24.
【００２７】第１から第８信号蓄積及び読出し兼用ＣＣ
Ｄ２７Ａ〜２７Ｈの曲げ構造は、縦方向に配置された８
個の画素２４，２４…を１単位（単位ｕ）としており、
同じ列を構成する画素２４でこの単位ｕを繰り返す。図
７に示すように、画素２４を横方向に等しい幅の９個の
区間ｓ１〜ｓ９に分け、各区間ｓ１〜ｓ９毎に第１から
第８信号蓄積及び読出し兼用ＣＣＤ２７Ａ〜２７Ｈが配
置されている。９個の区間ｓ１〜ｓ９に８個の信号蓄積
及び読出し兼用ＣＣＤ２７Ａ〜２７Ｈを配置するため、
区間が１個余る。この余った区間を利用して第２から第
８信号蓄積及び読出し兼用ＣＣＤ２７Ｂ〜２７Ｈを湾曲
させて蛇行部３０が形成されている。First to eighth CCs for both signal storage and reading
The bending structure of D27A to 27H has eight vertically arranged
.. Are defined as one unit (unit u),
This unit u is repeated for the pixels 24 forming the same column. As shown in FIG. 7, the pixel 24 is divided into nine sections s1 to s9 having the same width in the horizontal direction, and the first to eighth signal accumulation and readout CCDs 27A to 27H are arranged for each section s1 to s9. I have. In order to arrange eight signal accumulation and readout CCDs 27A to 27H in nine sections s1 to s9,
One section is left. The meandering portion 30 is formed by bending the second to eighth signal accumulation / readout CCDs 27B to 27H by using the extra section.
【００２８】図７及び図８に示すように、各画素３４の
図において上方側の隙間３１に、フォトセンサ部２５か
ら画素２４の裏面側へ突出する導電部３３が設けられて
いる。また、この隙間３１には、上記信号蓄積及び読出
し兼用ＣＣＤ２７Ａ〜２７Ｈの電荷蓄積部２８の一つか
ら横方向に突出する第１スイッチング用電荷蓄積部３５
Ａが設けられ、この第１スイッチング用電荷蓄積部３５
Ａに上記導電部３３が接続されている。一方、画素２４
の下方側の隙間３１には、信号蓄積及び読出し兼用ＣＣ
Ｄ２７Ａ〜２７Ｈの電荷蓄積部２８のひとつから横方向
に突出する第２スイッチング用電荷蓄積部３５Ｂが設け
られ、この第２スイッチング用電荷蓄積部３５Ｂにはド
レン線３７が接続されている。As shown in FIGS. 7 and 8, a conductive portion 33 projecting from the photosensor portion 25 to the back surface of the pixel 24 is provided in the upper gap 31 in the drawing of each pixel 34. Further, in the gap 31, a first switching charge storage unit 35 protruding laterally from one of the charge storage units 28 of the signal storage and read-out CCDs 27A to 27H.
A is provided, and the first switching charge storage section 35 is provided.
A is connected to the conductive portion 33. On the other hand, pixel 24
Is provided in the gap 31 below the CC for both signal accumulation and reading.
A second switching charge storage unit 35B is provided that projects laterally from one of the charge storage units 28 of D27A to 27H, and a drain line 37 is connected to the second switching charge storage unit 35B.
【００２９】一つの信号蓄積及び読出し兼用ＣＣＤ２７
Ａ〜２７Ｈに着目すると、上下方向の８個目毎の画素２
４に第１スイッチング用電荷蓄積部３５Ａを介してフォ
トセンサ部２５が接続されると共に、この第１スイッチ
ング用電荷蓄積部３５Ａを設けた画素２４の図において
一つ上方側の画素２４に第２スイッチング用電荷蓄積部
３５Ｂを介してドレン線３７が接続されている。One signal storage and read-out CCD 27
Focusing on A to 27H, the pixel 2 for every eighth pixel in the vertical direction
4 is connected to the photosensor unit 25 via the first switching charge storage unit 35A, and the pixel 24 provided with the first switching charge storage unit 35A is connected to the second upper pixel 24 in the drawing. The drain line 37 is connected via the switching charge storage unit 35B.
【００３０】図４において、３８は撮像用受光面６外に
設けられた第１から第８信号蓄積及び読出し兼用ＣＤＤ
２７Ａ〜２７Ｈの駆動回路である。また、撮像用受光面
６外には、走査用ＣＣＤ３９が設けられている。この走
査用ＣＣＤ３９の各電荷蓄積部４０には、それぞれ第１
から第８信号蓄積及び読出し兼用ＣＣＤ２７Ａ〜２７Ｈ
の最下端の電荷蓄積部２８に接続されている。また、走
査用ＣＣＤ３９は図において右端の電荷蓄積部４０が上
記図１に示すアンプ１３及びＡ／Ｄ変換器１４に接続さ
れている。図４において４１は走査用ＣＣＤ３９の駆動
回路である。In FIG. 4, reference numeral 38 denotes a first to eighth signal storage / readout CDD provided outside the imaging light receiving surface 6.
27A to 27H. A scanning CCD 39 is provided outside the imaging light receiving surface 6. Each charge accumulating section 40 of the scanning CCD 39 has a first
To eighth signal storage and read-out CCDs 27A to 27H
Are connected to the lowermost charge storage section 28. In the scanning CCD 39, the charge storage section 40 at the right end in the figure is connected to the amplifier 13 and the A / D converter 14 shown in FIG. In FIG. 4, reference numeral 41 denotes a driving circuit of the scanning CCD 39.
【００３１】図９及び図１０に示すように、モニタリン
グ用受光面１０は撮像用受光面６と同面積の正方形状で
あって縦２１６個、横２１６個で合計４６，６５６個の
フォトセンサ部４５，４５…がマトリクス状に配置され
ている。また、モニタリング受光面１０は縦４個、横４
個で合計１６個の領域Ａ１〜Ａ１６に区分される。これ
らの領域Ａ1〜Ａ１６には含まれるフォトセンサ部４５
は、それぞれ１本の信号出力線４６に接続されている。
各信号出力線４６からの出力信号は、アンプ１９及びＡ
／Ｄ変換器２０を介して輝度監視装置２２に出力され
る。As shown in FIGS. 9 and 10, the monitoring light-receiving surface 10 is a square having the same area as the imaging light-receiving surface 6 and has a total of 46,656 photosensors, 216 in length and 216 in width. Are arranged in a matrix. The number of monitoring light receiving surfaces 10 is four in length and four in width.
Are divided into a total of 16 areas A1 to A16. These regions A1 to A16 include the photo sensor unit 45 included therein.
Are connected to one signal output line 46, respectively.
The output signal from each signal output line 46 is
It is output to the luminance monitoring device 22 via the / D converter 20.
【００３２】次に、本実施形態の作動について説明す
る。撮像素子２に入射する光線Ｌは、モニタリング用受
光面２２に照射されるが、モニタリング用受光面２２は
非常に薄く形成されているため、照射された光線Ｌの大
部分（特に、波長の長い赤色光）は、モニタリング受光
面２２を透過して現像用受光面６に照射される。Next, the operation of the present embodiment will be described. The light beam L incident on the image sensor 2 is irradiated on the monitoring light receiving surface 22. Since the monitoring light receiving surface 22 is formed to be very thin, most of the irradiated light beam L (particularly, the light beam having a long wavelength) The red light) passes through the monitoring light receiving surface 22 and irradiates the developing light receiving surface 6.
【００３３】撮影／モニタリング時には、上記撮像用受
光面６の第１及び第２スイッチング用電荷蓄積部３５
Ａ，３５Ｂを閉成状態とする。また、第１スイッチング
用電荷蓄積部３５Ａを接続した電荷蓄積部２８と第２ス
イッチング用電荷蓄積部３５Ｂを接続した電荷蓄積部２
８との間に存在する１個の電荷蓄積部２８（図７におい
て斜線を付した電荷蓄積部２８）の電圧を高くして信号
が移送されないようにする。At the time of photographing / monitoring, the first and second switching charge accumulating sections 35 of the light receiving surface 6 for image pickup are used.
A and 35B are closed. The charge storage unit 28 connected to the first switching charge storage unit 35A and the charge storage unit 2 connected to the second switching charge storage unit 35B.
The voltage of one of the charge storage units 28 (the charge storage unit 28 shaded in FIG. 7) existing between them is increased to prevent the signal from being transferred.
【００３４】１０-6秒間隔で第１から第８信号蓄積及び
読出し兼用ＣＣＤ２７Ａ〜２７Ｈを作動させてゲーティ
ングを行うと、各画素２４のフォトセンサ部２５に発生
した信号は、第１スイッチング用電荷蓄積部３５Ａから
第１から第８信号蓄積及び読出し兼用ＣＣＤ２７Ａ〜２
７Ｈの電荷蓄積部２８に移送される。新たな信号がフォ
トセンサ部２５から移送されると、それ以前にその信号
蓄積及び読出し兼用ＣＣＤ２７Ａ〜２７Ｈの電荷蓄積部
２８に蓄積されていた信号は、図において一つ下側の電
荷蓄積部２８に移送される。電荷蓄積部２８を順次移送
された信号は、最終的には第２スイッチング用電荷蓄積
部３５Ｂを介してドレン線３７より排出される。撮像用
受光面６では、トリガー信号が入力されるまで、この作
動を繰り返し、１０-6毎に各信号蓄積及び読出し兼用Ｃ
ＣＤ２７Ａ〜２７Ｈに新たな画像が上書きされる。When gating is performed by operating the first to eighth signal accumulation / readout CCDs 27A to 27H at an interval of 10 -6 seconds, the signal generated in the photo sensor unit 25 of each pixel 24 becomes the first switching signal. The first to eighth signal storage and read-out CCDs 27A to 27A from the charge storage unit 35A
The charge is transferred to the 7H charge storage unit 28. When a new signal is transferred from the photosensor unit 25, the signal previously stored in the charge storage unit 28 of the CCD 27A to 27H for both signal storage and readout is replaced by the lower charge storage unit 28 in FIG. Is transferred to The signal sequentially transferred through the charge storage unit 28 is finally discharged from the drain line 37 via the second switching charge storage unit 35B. This operation is repeated on the light receiving surface 6 for imaging until a trigger signal is input, and each signal is stored and read out every 10 -6.
New images are overwritten on the CDs 27A to 27H.
【００３５】一方、撮影／モニタリング中のモニタリン
グ用受光面１０では、各フォトセンサ部３５に入射光の
光量に応じた信号が発生する。この信号は、上記１６個
の領域Ａ１〜Ａ１６毎に信号出力線３６によって並列的
に読み出され、アンプ１９、Ａ／Ｄ変換器２０を介して
デジタル信号として輝度監視装置２２に入力される。On the other hand, on the monitoring light receiving surface 10 during photographing / monitoring, a signal corresponding to the amount of incident light is generated in each photo sensor unit 35. This signal is read in parallel by the signal output line 36 for each of the 16 areas A1 to A16, and is input to the luminance monitoring device 22 as a digital signal via the amplifier 19 and the A / D converter 20.
【００３６】輝度監視装置２２は、上記モニタリング用
受光面１０からの入力信号に基づいて、上記１６個の領
域Ａ１〜Ａ１６の輝度を監視し、いずれかの領域Ａ１〜
Ａ１６の輝度の急激な変化が発生したと判断した場合に
は、検出信号をトリガー信号発生手段２２に出力する。
なお、領域Ａ１〜Ａ１６の輝度を監視する方法は、特に
限定されない。例えば、各領域Ａ１〜Ａ１６毎に基準値
との差を監視してもよい。また、１６個の領域Ａ１〜Ａ
１６の平均輝度と各領域Ａ１〜Ａ１６の輝度との差を監
視してもよい。The luminance monitoring device 22 monitors the luminance of the 16 areas A1 to A16 based on the input signal from the monitoring light receiving surface 10, and detects any one of the areas A1 to A16.
If it is determined that a rapid change in the luminance of A16 has occurred, a detection signal is output to the trigger signal generation means 22.
Note that the method of monitoring the luminance of the areas A1 to A16 is not particularly limited. For example, the difference from the reference value may be monitored for each of the areas A1 to A16. In addition, 16 areas A1 to A
The difference between the average luminance of 16 and the luminance of each of the regions A1 to A16 may be monitored.
【００３７】上記検出信号が入力されたトリガー信号発
生装置２２は、モニタリングの停止を命令するトリガー
信号を撮像素子２及び制御装置２１に出力する。トリガ
ー信号入力後、所定の微小時間後に、第１から第８信号
蓄積用ＣＣＤ２７Ａ〜２７Ｈの作動を停止する。各画素
２４のフォトセンサ部２５には第１から第８信号蓄積及
び読出し兼用ＣＣＤ２７Ａ〜２７Ｈのいずれか一つの電
荷蓄積部２８が合計８８個接続される。このうち、上記
したように図７において斜線を付した電荷蓄積部３８は
高電位として電気信号が移送されないようにしているた
め、撮影終了時には、８７枚分の画像に対応する信号が
第１から第８信号蓄積及び読出し兼用ＣＣＤ３７Ａ〜３
７Ｈに蓄積されている。なお、トリガー信号入力後から
撮影停止までの時間を長く設定する程、上記輝度急変後
の画像枚数が増加し、その分、急変前の画像枚数が画像
枚数が減少する。The trigger signal generator 22 to which the detection signal has been input outputs a trigger signal for instructing stop of monitoring to the image sensor 2 and the controller 21. After a predetermined short time after the input of the trigger signal, the operation of the first to eighth signal storage CCDs 27A to 27H is stopped. To the photo sensor unit 25 of each pixel 24, a total of 88 charge storage units 28 of any one of the first to eighth signal storage and readout CCDs 27A to 27H are connected. Of these, as described above, the charge accumulation unit 38 hatched in FIG. 7 is set at a high potential so that electric signals are not transferred, so that at the end of shooting, signals corresponding to 87 images are output from the first image. Eighth signal accumulation and read-out CCD 37A-3
7H. It should be noted that the longer the time from the input of the trigger signal to the stop of the shooting, the longer the number of images after the sudden change in brightness increases, and accordingly the number of images before the sudden change decreases.
【００３８】撮影終了後の信号読出し時には、上記第１
及び第２スイッチング手段３５Ａ，３５Ｂを開成する。
また、上記図７において斜線を付して示した電荷蓄積部
２８を他の電荷蓄積部２８と同様の電位とする。この状
態では、第１から第８信号蓄積及び読出し兼用ＣＣＤ２
７Ａ〜２７Ｈは、それぞれ撮像用受光面６の上端側から
下端側まで電荷蓄積部２８が直列に接続されている。At the time of signal readout after the end of photographing, the first
And opening the second switching means 35A and 35B.
In FIG. 7, the potential of the charge storage unit 28 indicated by hatching is set to the same potential as the other charge storage units 28. In this state, the first to eighth signal storage and read-out CCDs 2
7A to 27H, the charge storage units 28 are connected in series from the upper end side to the lower end side of the imaging light receiving surface 6, respectively.
【００３９】次に、第１から第８信号蓄積及び読出し兼
用ＣＣＤ２７Ａ〜２７Ｈを作動させ、これらの電荷蓄積
部２８に蓄積された電気信号を図において矢印Ｙで示す
ように、上方側から下方側に向けて並列的に順次移送す
る。また、走査用ＣＣＤ３９を作動させて第１から第８
信号蓄積及び読出し兼用ＣＣＤ２７Ａ〜２７Ｈの撮像用
受光面６の最も下側に位置する電荷蓄積部２８から出力
される信号を矢印Ｘ方向に移送する。走査用ＣＣＤ３９
から出力された信号は、アンプ１３及びＡ／Ｄ変換器１
４を介してメインメモリ１５に記憶される。Next, the first to eighth signal storage and readout CCDs 27A to 27H are operated, and the electric signals stored in the charge storage section 28 are transferred from the upper side to the lower side as indicated by the arrow Y in the drawing. Are transferred sequentially in parallel toward. In addition, the scanning CCD 39 is operated so that the first to eighth CCDs are operated.
The signal output from the charge storage unit 28 located at the lowermost position of the imaging light receiving surface 6 of the CCDs 27A to 27H for both signal accumulation and readout is transferred in the arrow X direction. Scanning CCD 39
Output from the amplifier 13 and the A / D converter 1
4 is stored in the main memory 15.
【００４０】このように第１実施形態では、画素内蓄積
型であって、撮影中は撮像素子外に信号が出力されない
撮像用受光面６とは別に、輝度変化監視のためのモニタ
リング用受光面１０を設けているため、撮影対象の輝度
変化をリアルタイムで監視することができるため、現象
の生起した瞬間を逃すことなく確実に所望の映像を得る
ことができる。特に、モニタリング用受光面１０を１６
個の領域Ａ１〜Ａ１６に分割しているため、撮影対象の
一部の変化も確実に検出することができる。また、第１
実施形態では、撮像用受光面６よりも前面側にモニタリ
ング用受光面１０を設けているため、屈折率の小さい青
色光の輝度変化も感知することができる。As described above, in the first embodiment, the monitoring light-receiving surface for monitoring a change in luminance is separate from the light-receiving surface 6 for imaging, which is of an accumulation type in a pixel and does not output a signal outside the image pickup device during photographing. Since 10 is provided, it is possible to monitor the luminance change of the photographing target in real time, so that a desired image can be reliably obtained without missing the moment when the phenomenon occurs. In particular, the light receiving surface 10 for monitoring is set to 16
Since the area is divided into the plurality of areas A1 to A16, a change in a part of the imaging target can be reliably detected. Also, the first
In the embodiment, since the monitoring light receiving surface 10 is provided on the front side of the imaging light receiving surface 6, a change in luminance of blue light having a small refractive index can be sensed.
【００４１】なお、この撮影装置で撮影された画像は、
撮像用受光面６よりも前方にモニタリング用受光面１０
及びその配線を設けたことにより、多少の輝度むら等が
生じる場合がある。しかし、上記画像処理装置１７によ
る画像の再生処理時に、公知の画像処理的手法によって
輝度むら等の影響は容易に除去することができる。Note that the image photographed by this photographing device is
A monitoring light receiving surface 10 is provided in front of the imaging light receiving surface 6.
In addition, the provision of the wiring may cause some uneven brightness or the like. However, at the time of image reproduction processing by the image processing device 17, the influence of uneven brightness can be easily removed by a known image processing method.
【００４２】（第２実施形態）図１１から図１３に示す
第２実施形態では、撮像素子の撮像用受光面は、第１か
ら第８信号蓄積用ＣＣＤ２７Ａ〜２７Ｂの隙間４１に楕
円形状のフォトセンサ部２５を設けており、第１から第
８信号蓄積用ＣＣＤ２７Ａ〜２７Ｈとフォトセンサ部３
５は同一面上に形成されている。(Second Embodiment) In a second embodiment shown in FIGS. 11 to 13, the light receiving surface for image pickup of the image pickup device is provided with an elliptical photo-detector in the gap 41 between the first to eighth signal storage CCDs 27A to 27B. A sensor unit 25 is provided, and first to eighth signal storage CCDs 27A to 27H and a photo sensor unit 3 are provided.
5 is formed on the same surface.
【００４３】撮像用受光面６の表面には、第１から第８
信号蓄積用ＣＣＤ２７Ａ〜２７Ｈを入射光から保護する
ために、図１２及び図１３に示すようなアルミニウム製
の薄板からなるカバー４８が設けられ、このカバー４８
がモニタリング用受光面を形成している。すなわち、図
１２に示すように、カバー４８は細幅の絶縁部４９によ
り、縦に４個、横に４個で合計１６個の領域Ａ１〜Ａ１
６に分割されており、各領域Ａ１〜Ａ１６間は互いに絶
縁されている。また、図１１及び図１３に示すように、
カバー４８のフォトセンサ部２５と対応する部分に入射
光を通過させるための孔４８ａが設けられている。各領
域Ａ１〜Ａ１６には、この孔４８ａを設けた部分を除い
てモニタリング用のフォトセンサ部５１が均一な分布で
配設されている。各領域Ａ１〜Ａ１６に設けられたフォ
トセンサ部５１は、それぞれ１本の信号出力線５２に接
続されており、各信号信号線５２は、アンプ５３及びＡ
／Ｄ変換器５４を介して輝度監視装置２２（図１に図
示）に接続されている。On the surface of the light receiving surface 6 for imaging, first to eighth
In order to protect the signal storage CCDs 27A to 27H from incident light, a cover 48 made of a thin aluminum plate as shown in FIGS. 12 and 13 is provided.
Form a light receiving surface for monitoring. That is, as shown in FIG. 12, the cover 48 is formed by the narrow insulating portion 49 so that the cover 48 has four regions A1 to A4, four in the vertical direction and four in the horizontal direction.
The regions A1 to A16 are insulated from each other. Also, as shown in FIGS. 11 and 13,
A hole 48a for passing incident light is provided in a portion of the cover 48 corresponding to the photo sensor unit 25. In each of the regions A1 to A16, a monitoring photosensor portion 51 is arranged in a uniform distribution except for a portion where the hole 48a is provided. The photo sensor units 51 provided in the respective regions A1 to A16 are connected to one signal output line 52, respectively.
It is connected to the luminance monitor 22 (shown in FIG. 1) via the / D converter 54.
【００４４】撮影／モニタリング時には、カバー４８の
各フォトセンサ部５１に入射光の光量に応じた信号が発
生する。この信号は、上記１６個の領域Ａ１〜Ａ１６毎
に信号出力線５２により読み出され、アンプ５３によっ
て増幅され、Ａ／Ｄ変換器５４でデジタル信号に変換さ
れた後、輝度監視装置２２に入力される。輝度監視装置
２２がいずれかの領域Ａ１〜Ａ１６の輝度の急激な変化
を検出した場合は、検出信号がトリガー信号発生装置２
３に出力される。このトリガー信号発生装置２３からト
リガー信号が出力されると、撮影が停止する。At the time of photographing / monitoring, a signal corresponding to the amount of incident light is generated in each photo sensor unit 51 of the cover 48. This signal is read out by the signal output line 52 for each of the 16 areas A1 to A16, amplified by the amplifier 53, converted into a digital signal by the A / D converter 54, and then input to the luminance monitoring device 22. Is done. When the luminance monitoring device 22 detects a rapid change in the luminance of any of the areas A1 to A16, the detection signal is transmitted to the trigger signal generation device 2
3 is output. When the trigger signal is output from the trigger signal generator 23, the photographing stops.
【００４５】このように第２実施形態では、カバー４８
の各領域Ａ１〜Ａ１６のフォトセンサ部５１からの信号
を監視することにより輝度の急激な変化を監視すること
ができる。また、上記のように光通過用の孔４８ａに
は、フォトセンサ部５１を設けていないため、撮像用受
光面６に入射する入射光は阻害されてない。As described above, in the second embodiment, the cover 48
By monitoring the signal from the photo sensor unit 51 in each of the regions A1 to A16, a rapid change in luminance can be monitored. Further, as described above, since the photosensor portion 51 is not provided in the light-passing hole 48a, the incident light incident on the imaging light-receiving surface 6 is not hindered.
【００４６】第２実施形態のその他の構成及び作用は上
記した第１実施形態と同様である。なお、上記撮像用の
フォトセンサ部３５の前方にシリンドリカルレンズを配
置し、画素３４の面積に対するフォトセンサ部３５の面
積の実質的な割合（実質開口率）を大きくすることがで
きる。Other configurations and operations of the second embodiment are the same as those of the above-described first embodiment. Note that a cylindrical lens can be arranged in front of the imaging photosensor unit 35 to increase a substantial ratio of the area of the photosensor unit 35 to the area of the pixel 34 (substantial aperture ratio).
【００４７】（第３実施形態）上記第１及び第２実施形
態では、撮像用受光面６よりも光線の入射方向前方側に
モニタリング用受光面１０を設けた構成としている。し
かし、撮像用受光面６に入射した光線のうち波長の長い
赤色光の一部は、撮像用受光面１７を透過する。そこ
で、第３実施形態では、この撮像用受光面６を透過した
入射光により撮影対象をモニタリングする構成としてい
る。(Third Embodiment) In the first and second embodiments, the monitoring light-receiving surface 10 is provided forward of the light-receiving surface 6 for imaging in the light incident direction. However, a part of the red light having a long wavelength among the light beams incident on the imaging light receiving surface 6 passes through the imaging light receiving surface 17. Therefore, in the third embodiment, a configuration is adopted in which the imaging target is monitored by the incident light transmitted through the imaging light receiving surface 6.
【００４８】すなわち、第３実施形態では、撮像用受光
面６の光線の入射方向後方側に、上記第２実施形態のカ
バー４８から孔４８ａをなくしたものをモニタリング用
受光面として配置している。かかる構成とした場合、撮
像用受光面６を透過した光線の強度に応じた信号がフォ
トセンサ部５１に発生し、これをモニタリングすること
により撮影対象の急激な変化を検知することができるた
め、所望の映像を確実に得ることができる。また、かか
る構成とした場合、撮像用受光面６の前方には入射光を
遮るものが存在しないため、良好な画質の映像を得るこ
とができる。That is, in the third embodiment, a cover 48 without the hole 48a from the cover 48 of the second embodiment is disposed as a monitoring light receiving surface behind the light receiving surface 6 for imaging in the light incident direction. . In the case of such a configuration, a signal corresponding to the intensity of the light beam transmitted through the imaging light receiving surface 6 is generated in the photosensor unit 51, and by monitoring this, a rapid change in the imaging target can be detected. A desired image can be reliably obtained. In addition, in the case of such a configuration, since there is nothing blocking the incident light in front of the light receiving surface 6 for imaging, an image with good image quality can be obtained.
【００４９】（第４実施形態）ＣＣＤ型撮像素子では、
スミアリングやブルーミング対策のため、１ステップ毎
に余剰電荷を基盤に排出する。この排出される電荷は入
射光量に比例しないが、入射光の輝度と相関関係があ
る。第４実施形態では、かかる基盤に排出される電荷を
モニタリングするようにしている。(Fourth Embodiment) In a CCD type image pickup device,
To prevent smearing and blooming, the surplus electric charge is discharged on a substrate every step. The discharged charge is not proportional to the amount of incident light, but has a correlation with the luminance of the incident light. In the fourth embodiment, the charge discharged to the base is monitored.
【００５０】すなわち、図２に示すチップ５の基盤５ａ
の撮像用受光面６の裏側に相当する部分を、図１４に示
すように、縦４個、横４個で合計１６個の領域Ａ１〜Ａ
１６に区分し、各領域Ａ１〜Ａ１６毎にアルミニウム製
の導線５６を縦横にメッシュ状に配線する。また、各メ
ッシュ状の導線５６から信号出力線５７を１本ずつ引き
出し、アンプ５８及びＡ／Ｄ変換器５９を介して輝度監
視装置２２に接続している。かかる構成とした場合、撮
影中に撮像用受光面６の各部分から排出される電荷の変
化を輝度監視装置２２によりモニタリングし、これによ
り撮影対象の急激な変化を確実に検出することができ
る。なお、基盤５ａを複数領域に区分せず、基盤５ａに
排出される電荷の総和により撮影対象をモニタリングし
てもよい。That is, the base 5a of the chip 5 shown in FIG.
As shown in FIG. 14, a portion corresponding to the back side of the imaging light receiving surface 6 is composed of four areas A1 to A4, four in length and four in width.
16 and the aluminum conductive wires 56 are laid out in a mesh shape vertically and horizontally for each of the regions A1 to A16. Further, one signal output line 57 is drawn out from each mesh-shaped conductor 56 and connected to the luminance monitoring device 22 via an amplifier 58 and an A / D converter 59. In the case of such a configuration, a change in the electric charge discharged from each part of the imaging light receiving surface 6 during imaging is monitored by the luminance monitoring device 22, and thereby a rapid change in the imaging target can be reliably detected. Note that the imaging target may be monitored based on the sum of the electric charges discharged to the substrate 5a without dividing the substrate 5a into a plurality of regions.
【００５１】本発明は、上記実施例に限定されず、種々
の変形が可能である。撮像用受光面は、上記ＣＣＤ型に
限定されず、画素内蓄積型であれば他の構造のＣＣＤを
備えるものや、ＭＯＳ型撮像素子であってもよい。ただ
し、上記実施形態の撮像用受光面のＣＣＤは電荷の移送
方向が撮影時、読出し時ともに１方向であり、各電荷蓄
積部の電位を順次変化させるための電線の配線が単純で
すむ点、読出し専用のＣＣＤを受光面内に設ける必要が
ない点等から最も好ましい。The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. The light receiving surface for imaging is not limited to the above-mentioned CCD type, and may be a type equipped with a CCD of another structure or a MOS type imaging device as long as it is an in-pixel accumulation type. However, the CCD on the light receiving surface for imaging in the above-described embodiment has a single direction of charge transfer during both shooting and reading, and wiring of electric wires for sequentially changing the potential of each charge storage unit is simple. This is most preferable in that it is not necessary to provide a read-only CCD in the light receiving surface.
【００５２】図９に示す撮像用受光面の全領域からの出
力信号をモニタリングするのではなく、４隅の領域Ａ
１，Ａ４，Ａ１３，Ａ１６を除いた１２個の領域からの
出力信号を監視する構成としてもよい。この場合、アン
プ１９及びＡ／Ｄ変換器２０の個数を低減することがで
きる。Instead of monitoring the output signals from the entire area of the imaging light receiving surface shown in FIG.
The configuration may be such that output signals from 12 areas except for A1, A4, A13, and A16 are monitored. In this case, the number of amplifiers 19 and A / D converters 20 can be reduced.
【００５３】上記実施形態の撮像用受光面は、光電変換
型のフォトセンサ部を備えているが、このフォトセンサ
部に代えて電極を設けたいわゆる電子流直流型の撮像素
子であってもよい。この場合、モニタリング用のフォト
センサ部に代えて電極を設ければよい。Although the light-receiving surface for imaging in the above-described embodiment has a photoelectric conversion type photosensor section, a so-called electron current DC type imaging element provided with electrodes instead of this photosensor section may be used. . In this case, an electrode may be provided instead of the monitoring photosensor portion.
【００５４】さらに、上記実施形態では、モニタリング
用受光面の複数の信号出力線毎にアンプ及びＡ／Ｄ変換
器を設けているが、マルチプレクサを使用して複数の信
号出力線を逐次処理し、１個のＡ／Ｄ変換器で処理する
ようにしてもよい。Further, in the above embodiment, the amplifier and the A / D converter are provided for each of the plurality of signal output lines on the light receiving surface for monitoring. However, the plurality of signal output lines are sequentially processed using a multiplexer. The processing may be performed by one A / D converter.
【００５５】さらにまた、上記信号蓄積及び読出し兼用
ＣＣＤ型の隙間にＭＯＳスイッチ等を設け、このＭＯＳ
スイッチの切り換えによりフォトセンサ部に発生した信
号のＣＣＤへ移送とモニタリングのための出力とを交互
に繰り返すようにしてもよい。Further, a MOS switch or the like is provided in a gap of the CCD type for both signal storage and reading, and this MOS switch is provided.
The transfer of the signal generated in the photo sensor unit to the CCD and the output for monitoring may be alternately repeated by switching the switch.
【００５６】図１５に示すように、カバーガラス７と撮
像用受光面６との間に、ケーシング４の凹部４ａに透明
板６０を固定し、この透明板６０上にモニタリング用受
光面１０を設けてもよい。As shown in FIG. 15, a transparent plate 60 is fixed to the concave portion 4a of the casing 4 between the cover glass 7 and the imaging light receiving surface 6, and the monitoring light receiving surface 10 is provided on the transparent plate 60. You may.
【００５７】また、カバーガラス７により閉鎖された凹
部４ａ内を真空とすると共に、撮像用受光面６をペルテ
ィエ素子等により冷却する構成とすれば、画像信号のノ
イズを低減できる点で好ましい。It is preferable that the inside of the concave portion 4a closed by the cover glass 7 is evacuated and the light receiving surface 6 for imaging is cooled by a Peltier element or the like in that noise of image signals can be reduced.
【００５８】[0058]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る撮像素子は、画素内蓄積型素子であるが、それ自
体がモニタリング用の信号を出力する手段を備えている
ため、高速撮影が可能であり、かつ、モニタリング用の
信号を監視することにより所望の映像を確実に得ること
ができる。また、この撮像素子を使用した撮影装置は、
別途トリガー信号を発生するための装置を使用する必要
がなく、使用上便利でありかつコストも低減される。As is apparent from the above description, the image pickup device according to the present invention is an in-pixel storage type device, but since it itself has a means for outputting a monitoring signal, high-speed photographing is possible. In addition, a desired image can be reliably obtained by monitoring the monitoring signal. In addition, a photographing device using this image sensor,
There is no need to use a separate device for generating a trigger signal, which is convenient and reduces costs.
【図１】 本発明の第１実施形態に係る撮影装置を示す
概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an imaging device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 撮像素子の概略断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view of an image sensor.
【図３】 撮像素子の分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of the imaging device.
【図４】 撮像用受光面を示す概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a light receiving surface for imaging.
【図５】 撮像用受光面の部分拡大正面図である。FIG. 5 is a partially enlarged front view of an imaging light receiving surface.
【図６】 撮像用受光面の部分拡大背面図である。FIG. 6 is a partially enlarged rear view of a light receiving surface for imaging.
【図７】 図６の部分拡大図である。FIG. 7 is a partially enlarged view of FIG. 6;
【図８】 図７のVIII−VIII線での断面図である。8 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
【図９】 モニタリング用受光面を示す概略構成図であ
る。FIG. 9 is a schematic configuration diagram illustrating a light receiving surface for monitoring.
【図１０】 図９の部分拡大図である。FIG. 10 is a partially enlarged view of FIG. 9;
【図１１】 第２実施形態に係る撮像素子の撮像用受光
面を示す部分拡大図である。FIG. 11 is a partially enlarged view showing an imaging light-receiving surface of an imaging device according to a second embodiment.
【図１２】 カバーを示す概略図である。FIG. 12 is a schematic view showing a cover.
【図１３】 図１２の部分拡大図である。FIG. 13 is a partially enlarged view of FIG.
【図１４】 第４実施形態を示す概略構成図である。FIG. 14 is a schematic configuration diagram showing a fourth embodiment.
【図１５】 撮像素子の他の例を示す概略断面図であ
る。FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing another example of the image sensor.
１ レンズ ２ 撮像素子 ５ チップ ５ａ 基盤 ６ 撮像用受光面 ７ カバーガラス １０ モニタリング用受光面 １３，１９ アンプ １４，２０ Ａ／Ｄ変換器 Reference Signs List 1 lens 2 imaging element 5 chip 5a base 6 imaging light receiving surface 7 cover glass 10 monitoring light receiving surface 13, 19 amplifier 14, 20 A / D converter
Claims (12)
ォトセンサ部を備える複数の画素からなる受光面と、画
素内又はその近傍に設けられ、撮影中に各フォトセンサ
部が発生する信号を蓄積する信号蓄積手段と、撮影終了
後に信号蓄積手段内の信号を読み出す手段とを備える撮
像素子において、 入射光の輝度に応じたモニタリング用の信号を発生する
モニタリング信号発生手段を、上記フォトセンサ部とは
別に備えることを特徴とする撮像素子。1. A light receiving surface comprising a plurality of pixels having a photo sensor unit for generating a signal corresponding to the luminance of incident light, and a signal provided in or near the pixel and generated by each photo sensor unit during photographing An image pickup device comprising: a signal accumulating unit that accumulates a signal; and a unit that reads out a signal in the signal accumulating unit after photographing is completed. An imaging element, which is provided separately from the unit.
受光面に対応する面を構成する複数の領域を有し、各領
域毎に入射光の輝度に応じたモニタリング用の信号を出
力するものである請求項１に記載の撮像素子2. The monitoring signal generating means has a plurality of regions constituting a surface corresponding to the light receiving surface, and outputs a monitoring signal corresponding to the luminance of incident light for each region. The image sensor according to claim 1.
受光面よりも光線の入射方向前方側に配置されているこ
とを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像素
子。3. The image pickup device according to claim 1, wherein the monitoring signal generating means is arranged forward of the light receiving surface in a light incident direction.
シングのカバーガラスに設けられていることを特徴とす
る請求項３に記載の撮像素子。4. The imaging device according to claim 3, wherein said monitoring signal generating means is provided on a cover glass of a casing.
シングのカバーガラスと受光面との間に固定された透明
板に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の
撮像素子。5. The imaging device according to claim 3, wherein the monitoring signal generating means is provided on a transparent plate fixed between a cover glass and a light receiving surface of the casing.
のカバーを備え、該カバーに入射光の輝度に応じた信号
を発生するフォトセンサ部を設けたものである請求項３
に記載の撮像素子。6. A cover for protecting a charge accumulation portion on the light receiving surface, wherein the cover is provided with a photosensor portion for generating a signal corresponding to the luminance of incident light.
An image sensor according to claim 1.
受光面よりも光線の入射光方向後方側に配置されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像素
子。7. The imaging device according to claim 1, wherein the monitoring signal generating means is arranged on a rear side of the light receiving surface in a light incident direction.
光の輝度に応じた信号を発生するフォトセンサ部を備え
るものである請求項７に記載の撮像素子。8. The imaging device according to claim 7, wherein said monitoring signal generating means includes a photosensor section for generating a signal corresponding to the luminance of incident light.
手段から基盤に排出される電荷を出力するものである請
求項７に記載の撮像素子。9. The image pickup device according to claim 7, wherein said monitoring signal generating means outputs electric charges discharged from said image pickup means to said base.
記複数の画素を跨いで延在し、かつ、複数個並列的に配
置された信号蓄積及び読出し兼用ＣＣＤを備え、撮影時
には、上記各画素のフォトセンサ部に発生した信号を上
記複数の信号蓄積及び読出し兼用ＣＣＤにより一方向に
並列的に移送し、撮影終了後に、各信号蓄積及び読出し
兼用ＣＣＤの各電荷蓄積部に蓄積された信号を上記撮影
時と同一方向に並列的に受光面外に読み出す構成として
いることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか
１項に記載の撮像素子。10. A plurality of signal storage and readout CCDs each including a plurality of charge storage units and extending over the plurality of pixels and arranged in parallel. The signals generated in the photo sensor unit are transferred in parallel in one direction by the plurality of signal accumulation and readout CCDs, and after the photographing is completed, the signals accumulated in each signal accumulation and readout CCD of each charge accumulation unit are transferred. The imaging device according to any one of claims 1 to 9, wherein data is read out of the light receiving surface in parallel in the same direction as the time of the photographing.
項に記載の撮像素子を備え、 上記モニタリング信号発生手段の出力する信号より上記
各領域の輝度変化を監視し、輝度の急激な変化が生じた
と判断した場合に検知信号を出力する輝度監視手段と、 検知信号が入力されると上記撮像素子に撮影停止を指示
するトリガー信号を出力するトリガー信号発生手段とを
備えることを特徴とする撮影装置。11. The method according to claim 1, wherein
The image sensor according to the item, monitoring the brightness change of each of the regions from the signal output from the monitoring signal generation means, brightness monitoring means for outputting a detection signal when it is determined that a sudden change in brightness has occurred An imaging apparatus, comprising: a trigger signal generating unit that outputs a trigger signal for instructing the imaging device to stop imaging when a detection signal is input.
フォトセンサ部を備える複数の画素からなる受光面と、
画素内又はその近傍に設けられ、撮影中に各フォトセン
サ部が発生する信号を蓄積する信号蓄積手段と、撮影終
了後に信号蓄積手段内の信号を読み出す手段とを備える
撮像素子に取り付けられるものであって、入射光の輝度
に応じたモニタリング用の信号を発生するモニタリング
信号発生手段を設けた透明板。12. A light receiving surface comprising a plurality of pixels having a photo sensor unit for generating a signal corresponding to the luminance of incident light,
Attached to an image sensor provided in or near a pixel and provided with a signal accumulating unit for accumulating a signal generated by each photosensor unit during photographing, and a unit for reading out a signal in the signal accumulating unit after photographing is completed. A transparent plate provided with monitoring signal generating means for generating a monitoring signal according to the luminance of the incident light.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9036026A JPH10233967A (en) | 1997-02-20 | 1997-02-20 | Image pickup element and image pickup device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9036026A JPH10233967A (en) | 1997-02-20 | 1997-02-20 | Image pickup element and image pickup device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10233967A true JPH10233967A (en) | 1998-09-02 |
Family
ID=12458222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9036026A Pending JPH10233967A (en) | 1997-02-20 | 1997-02-20 | Image pickup element and image pickup device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10233967A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007166581A (en) * | 2005-11-16 | 2007-06-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid-state imaging apparatus for high-speed photography |
| US7671313B2 (en) | 2005-04-05 | 2010-03-02 | Denso Corporation | Image sensor and control method of the image sensor |
-
1997
- 1997-02-20 JP JP9036026A patent/JPH10233967A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7671313B2 (en) | 2005-04-05 | 2010-03-02 | Denso Corporation | Image sensor and control method of the image sensor |
| JP2007166581A (en) * | 2005-11-16 | 2007-06-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid-state imaging apparatus for high-speed photography |
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