JPH10336525A - 固体撮像装置およびその撮像方法 - Google Patents
固体撮像装置およびその撮像方法Info
- Publication number
- JPH10336525A JPH10336525A JP9144184A JP14418497A JPH10336525A JP H10336525 A JPH10336525 A JP H10336525A JP 9144184 A JP9144184 A JP 9144184A JP 14418497 A JP14418497 A JP 14418497A JP H10336525 A JPH10336525 A JP H10336525A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- charge
- light receiving
- period
- transfer
- timing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数に分割された露光期間の感度比を入射光
量に応じて自由に設定でき、撮像状態に応じてダイナミ
ックレンジを最適化できる固体撮像装置およびその撮像
方法を実現する。 【解決手段】 固体撮像素子３０ａは露光期間を複数に
分割し、各期間で蓄積した電荷に応じて画像信号Ｓ３０
ａを生成し、同期信号発生回路７０により生成した水平
および垂直同期信号ＨＤ，ＶＤはタイミング発生回路６
０ａおよび信号処理回路４０に供給し、動作タイミング
を制御する。輝度信号検波回路８０は信号処理回路４０
からの輝度信号Ｓ４０を検波して検波信号Ｓ８０を出力
し、演算回路９０は検波信号Ｓ８０を演算処理し、画像
の明るさ、コントラストや逆光状態を判定し、制御信号
Ｓ９０を生成し、対物レンズ、タイミング発生回路６０
ａおよび信号処理回路４０にフィードバックし、露光制
御を行う。
量に応じて自由に設定でき、撮像状態に応じてダイナミ
ックレンジを最適化できる固体撮像装置およびその撮像
方法を実現する。 【解決手段】 固体撮像素子３０ａは露光期間を複数に
分割し、各期間で蓄積した電荷に応じて画像信号Ｓ３０
ａを生成し、同期信号発生回路７０により生成した水平
および垂直同期信号ＨＤ，ＶＤはタイミング発生回路６
０ａおよび信号処理回路４０に供給し、動作タイミング
を制御する。輝度信号検波回路８０は信号処理回路４０
からの輝度信号Ｓ４０を検波して検波信号Ｓ８０を出力
し、演算回路９０は検波信号Ｓ８０を演算処理し、画像
の明るさ、コントラストや逆光状態を判定し、制御信号
Ｓ９０を生成し、対物レンズ、タイミング発生回路６０
ａおよび信号処理回路４０にフィードバックし、露光制
御を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置、例
えば、電荷蓄積期間を複数の期間に分割し、入射光量、
画像のコントラストなどに応じて分割した複数の期間の
内少なくとも一つの期間における露光時間を制御するこ
とにより、各期間の入射光量−感度特性を制御し、入射
光量に対して飽和しにくく、ダイナミックレンジが広く
できる固体撮像装置およびその撮像方法に関するもので
ある。
えば、電荷蓄積期間を複数の期間に分割し、入射光量、
画像のコントラストなどに応じて分割した複数の期間の
内少なくとも一つの期間における露光時間を制御するこ
とにより、各期間の入射光量−感度特性を制御し、入射
光量に対して飽和しにくく、ダイナミックレンジが広く
できる固体撮像装置およびその撮像方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】ＣＣＤ（Charge Coupled Device:電荷結
合デバイス）などを用いた固体撮像装置において、フォ
トダイオードなどの受光素子を用いて、撮像対象物から
の入射光に応じて電荷を蓄積し、転送素子などにより蓄
積した信号電荷を時系列の電気信号に変換し、画像信号
として出力する。
合デバイス）などを用いた固体撮像装置において、フォ
トダイオードなどの受光素子を用いて、撮像対象物から
の入射光に応じて電荷を蓄積し、転送素子などにより蓄
積した信号電荷を時系列の電気信号に変換し、画像信号
として出力する。
【０００３】図７は従来の固体撮像装置の一構成例を示
すブロック図である。図示のように、本例の固体撮像装
置は、対物レンズ１０、光学フィルタ２０、固体撮像素
子３０、信号処理回路４０、駆動回路５０、タイミング
発生回路６０、同期信号発生回路７０、輝度信号検波回
路８０および演算回路９０により構成されている。
すブロック図である。図示のように、本例の固体撮像装
置は、対物レンズ１０、光学フィルタ２０、固体撮像素
子３０、信号処理回路４０、駆動回路５０、タイミング
発生回路６０、同期信号発生回路７０、輝度信号検波回
路８０および演算回路９０により構成されている。
【０００４】同期信号発生回路７０により水平同期信号
ＨＤと垂直同期信号ＶＤがそれぞれ発生される。タイミ
ング発生回路６０は同期信号発生回路７０からの水平同
期信号ＨＤおよび垂直同期信号ＶＤに同期して動作し、
固体撮像装置全体の動作タイミングを制御する駆動パル
ス信号Ｓ６０を発生する。駆動回路５０は、タイミング
発生回路６０からの駆動パルス信号Ｓ６０を電流／振幅
増幅して、固体撮像素子３０に入力する。
ＨＤと垂直同期信号ＶＤがそれぞれ発生される。タイミ
ング発生回路６０は同期信号発生回路７０からの水平同
期信号ＨＤおよび垂直同期信号ＶＤに同期して動作し、
固体撮像装置全体の動作タイミングを制御する駆動パル
ス信号Ｓ６０を発生する。駆動回路５０は、タイミング
発生回路６０からの駆動パルス信号Ｓ６０を電流／振幅
増幅して、固体撮像素子３０に入力する。
【０００５】撮像対象物からの入射光は、対物レンズ１
０および光学フィルタ２０を介して固体撮像素子３０に
照射される。固体撮像素子３０は、駆動回路５０により
増幅された駆動パルス信号Ｓ５０により設定したタイミ
ングで、入射光量に応じた電気信号である画像信号Ｓ３
０を生成し、信号処理回路４０に出力する。信号処理回
路４０は、固体撮像素子３０からの画像信号を処理し
て、それに同期信号発生回路７０からの水平同期信号Ｈ
Ｄおよび垂直同期信号ＶＤを加えた後、ビデオ信号Ｓ
VDO として出力する。
０および光学フィルタ２０を介して固体撮像素子３０に
照射される。固体撮像素子３０は、駆動回路５０により
増幅された駆動パルス信号Ｓ５０により設定したタイミ
ングで、入射光量に応じた電気信号である画像信号Ｓ３
０を生成し、信号処理回路４０に出力する。信号処理回
路４０は、固体撮像素子３０からの画像信号を処理し
て、それに同期信号発生回路７０からの水平同期信号Ｈ
Ｄおよび垂直同期信号ＶＤを加えた後、ビデオ信号Ｓ
VDO として出力する。
【０００６】輝度信号検波回路８０は、信号処理回路４
０において処理途中の輝度信号情報を含む映像信号（以
下、単に輝度信号という）Ｓ４０を受けて、それを検波
し、検波信号Ｓ８０を出力する。演算回路９０は、輝度
信号検波回路８０からの検波信号Ｓ８０を受けて、それ
に基づき画像の明るさ、コントラストや逆光状態の判定
を行う。判定結果に応じて、シャッタスピードやＡＧＣ
の設定を行う制御信号Ｓ９０を発生し、対物レンズ１
０、タイミング発生回路６０および信号処理回路４０に
それぞれ供給し、このフィードバックにより露光制御を
行う。
０において処理途中の輝度信号情報を含む映像信号（以
下、単に輝度信号という）Ｓ４０を受けて、それを検波
し、検波信号Ｓ８０を出力する。演算回路９０は、輝度
信号検波回路８０からの検波信号Ｓ８０を受けて、それ
に基づき画像の明るさ、コントラストや逆光状態の判定
を行う。判定結果に応じて、シャッタスピードやＡＧＣ
の設定を行う制御信号Ｓ９０を発生し、対物レンズ１
０、タイミング発生回路６０および信号処理回路４０に
それぞれ供給し、このフィードバックにより露光制御を
行う。
【０００７】図８は、従来の固体撮像装置に用いられて
いる固体撮像素子３０の構造を示す配置図である。図示
のように、固体撮像素子３０は、マトリクス状に配置さ
れた複数、例えば、（ｍ×ｎ、ｍ，ｎは正整数である）
個の受光素子ＰＤ1,1 ，ＰＤ1,2 ，…，ＰＤ1,n ，ＰＤ
2,1 ，ＰＤ2,2 ，…，ＰＤ3,1 ，ＰＤ3,2 ，…，ＰＤ
m,1 ，ＰＤm,2 ，…，ＰＤm,n により構成されている受
光部、受光部の列方向に連なって、受光素子の各列ごと
に設けられている転送素子からなる垂直転送部３２、垂
直転送部から送られてきた電荷を行方向に転送する転送
素子からなる水平転送部３４、水平転送部の終端に設け
られ、電荷の有無を検出する電荷検出アンプ３６、電荷
検出アンプ３６からの信号を出力する出力アンプ３８に
より構成されている。なお、垂直転送部３２は、例え
ば、マトリクス状に配置されている受光素子の列に応じ
て、マトリックスの列方向に配置されているｎ列の転送
素子３２-1，３２-2，…，３２-nにより構成されてい
る。
いる固体撮像素子３０の構造を示す配置図である。図示
のように、固体撮像素子３０は、マトリクス状に配置さ
れた複数、例えば、（ｍ×ｎ、ｍ，ｎは正整数である）
個の受光素子ＰＤ1,1 ，ＰＤ1,2 ，…，ＰＤ1,n ，ＰＤ
2,1 ，ＰＤ2,2 ，…，ＰＤ3,1 ，ＰＤ3,2 ，…，ＰＤ
m,1 ，ＰＤm,2 ，…，ＰＤm,n により構成されている受
光部、受光部の列方向に連なって、受光素子の各列ごと
に設けられている転送素子からなる垂直転送部３２、垂
直転送部から送られてきた電荷を行方向に転送する転送
素子からなる水平転送部３４、水平転送部の終端に設け
られ、電荷の有無を検出する電荷検出アンプ３６、電荷
検出アンプ３６からの信号を出力する出力アンプ３８に
より構成されている。なお、垂直転送部３２は、例え
ば、マトリクス状に配置されている受光素子の列に応じ
て、マトリックスの列方向に配置されているｎ列の転送
素子３２-1，３２-2，…，３２-nにより構成されてい
る。
【０００８】即ち、固体撮像素子３０は一般的なインタ
ライン方式の固体撮像素子で、垂直方向に隣り合った受
光素子の信号電荷を垂直転送部の垂直転送素子内部で混
合するフィールド読み出し動作を前提としている。
ライン方式の固体撮像素子で、垂直方向に隣り合った受
光素子の信号電荷を垂直転送部の垂直転送素子内部で混
合するフィールド読み出し動作を前提としている。
【０００９】受光素子ＰＤ1,1 ，ＰＤ1,2 ，…，ＰＤ
1,n ，ＰＤ2,1 ，ＰＤ2,2 ，…，ＰＤ3,1 ，ＰＤ3,2 ，
…，ＰＤm,1 ，ＰＤm,2 ，…，ＰＤm,n は、例えば、露
光期間（電荷蓄積期間）中に入射した光量に応じて所定
量の電荷を蓄積するフォトダイオードなどの光センサに
より構成され、垂直転送素子および水平転送素子は、例
えば、レジスタにより構成されている。出力アンプ３８
からの出力信号は、固体撮像素子３０により発生した画
像信号Ｓ３０である。
1,n ，ＰＤ2,1 ，ＰＤ2,2 ，…，ＰＤ3,1 ，ＰＤ3,2 ，
…，ＰＤm,1 ，ＰＤm,2 ，…，ＰＤm,n は、例えば、露
光期間（電荷蓄積期間）中に入射した光量に応じて所定
量の電荷を蓄積するフォトダイオードなどの光センサに
より構成され、垂直転送素子および水平転送素子は、例
えば、レジスタにより構成されている。出力アンプ３８
からの出力信号は、固体撮像素子３０により発生した画
像信号Ｓ３０である。
【００１０】図９は固体撮像素子３０の動作タイミング
を示す波形図、図１０は固体撮像素子３０における電荷
転送および混合の動作を示す概念図である。以下、これ
らの図面を参照しつつ、本例の固体撮像素子３０におけ
る電荷蓄積、転送および混合動作について説明する。図
９に示すように、露光期間Ａに受光部の各受光素子に蓄
積した電荷が時間ＴRO1 のタイミングで垂直転送部の転
送素子（以下、単に垂直転送レジスタという）に読み出
される。この動作は垂直転送レジスタ内の電荷転送が終
了した後の垂直ブランキング期間に入って初めて可能と
なり、垂直ブランキング以外には行うことができない。
また、この読み出し直後に空になった受光素子は次１フ
ィールドの蓄積動作を開始する。
を示す波形図、図１０は固体撮像素子３０における電荷
転送および混合の動作を示す概念図である。以下、これ
らの図面を参照しつつ、本例の固体撮像素子３０におけ
る電荷蓄積、転送および混合動作について説明する。図
９に示すように、露光期間Ａに受光部の各受光素子に蓄
積した電荷が時間ＴRO1 のタイミングで垂直転送部の転
送素子（以下、単に垂直転送レジスタという）に読み出
される。この動作は垂直転送レジスタ内の電荷転送が終
了した後の垂直ブランキング期間に入って初めて可能と
なり、垂直ブランキング以外には行うことができない。
また、この読み出し直後に空になった受光素子は次１フ
ィールドの蓄積動作を開始する。
【００１１】同一露光期間Ａに蓄積された信号電荷の
内、奇数行の受光素子で蓄積した信号電荷と偶数行の受
光素子で蓄積した信号電荷が垂直転送レジスタ内で混合
されたのち、垂直転送、垂直レジスタ−水平レジスタ間
転送および水平転送によって、露光期間Ａと露光期間Ｂ
にそれぞれ蓄積した信号電荷は時系列に電荷検出アンプ
３６に転送され、電荷検出の結果が出力アンプ３８によ
り増幅され、画像信号Ｓ３０として出力される。
内、奇数行の受光素子で蓄積した信号電荷と偶数行の受
光素子で蓄積した信号電荷が垂直転送レジスタ内で混合
されたのち、垂直転送、垂直レジスタ−水平レジスタ間
転送および水平転送によって、露光期間Ａと露光期間Ｂ
にそれぞれ蓄積した信号電荷は時系列に電荷検出アンプ
３６に転送され、電荷検出の結果が出力アンプ３８によ
り増幅され、画像信号Ｓ３０として出力される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の固体撮像装置においては、１フィールドの画像を構
成する各画素のの蓄積期間は各フィールド当たり１期間
のみで、入力光量に対する感度特性は図１１に示すよう
に、一時の直線となる。この場合、入力光量がある程度
大きくなると、受光素子の出力が飽和してしまい、画像
の高輝度の部分が潰れてしまう。画像の飽和を回避する
ためには、電子シャッタなどの露光制御機能を利用して
光量に対する感度特性を抑えてしまう使い方があるが、
反対に暗い部分での感度が不足してしまい、十分な出力
レベルを得ることができなくなる。即ち、１画面中の輝
度レベルの差が大きい被写体を撮像する場合に、十分な
ダイナミックレンジを得ることができないという不利益
がある。
来の固体撮像装置においては、１フィールドの画像を構
成する各画素のの蓄積期間は各フィールド当たり１期間
のみで、入力光量に対する感度特性は図１１に示すよう
に、一時の直線となる。この場合、入力光量がある程度
大きくなると、受光素子の出力が飽和してしまい、画像
の高輝度の部分が潰れてしまう。画像の飽和を回避する
ためには、電子シャッタなどの露光制御機能を利用して
光量に対する感度特性を抑えてしまう使い方があるが、
反対に暗い部分での感度が不足してしまい、十分な出力
レベルを得ることができなくなる。即ち、１画面中の輝
度レベルの差が大きい被写体を撮像する場合に、十分な
ダイナミックレンジを得ることができないという不利益
がある。
【００１３】また、図７に示すように、信号処理回路４
０からの輝度信号Ｓ４０は輝度信号検波回路８０におい
て積分処理やピーク検出などの処理が施され、輝度信号
検波回路８０からの検波信号Ｓ８０は演算回路９０にお
いて、画像の明るさやコントラスト、逆光状態の判定な
どが行われる。演算回路９０において判定された画像状
態に対して、電子シャッタのスピード制御や対物レンズ
１０のメカアイリス制御、またはＡＧＣのゲイン制御な
どが自動的に行われるが、従来の固体撮像装置が選択で
きる露光設定は一通りであるため、１画面中の輝度レベ
ルの差が大きい被写体を撮像する場合には、十分なダイ
ナミックレンジを得ることができないという問題点が残
ったままである。
０からの輝度信号Ｓ４０は輝度信号検波回路８０におい
て積分処理やピーク検出などの処理が施され、輝度信号
検波回路８０からの検波信号Ｓ８０は演算回路９０にお
いて、画像の明るさやコントラスト、逆光状態の判定な
どが行われる。演算回路９０において判定された画像状
態に対して、電子シャッタのスピード制御や対物レンズ
１０のメカアイリス制御、またはＡＧＣのゲイン制御な
どが自動的に行われるが、従来の固体撮像装置が選択で
きる露光設定は一通りであるため、１画面中の輝度レベ
ルの差が大きい被写体を撮像する場合には、十分なダイ
ナミックレンジを得ることができないという問題点が残
ったままである。
【００１４】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、画像状態の判定結果に応じて複
数に分割された露光期間の感度比を任意に設定すること
で、入射光量に応じて感度特性を自由に設定でき、撮像
状態に応じてダイナミックレンジを最適化できる固体撮
像装置およびその撮像方法を提供することにある。
のであり、その目的は、画像状態の判定結果に応じて複
数に分割された露光期間の感度比を任意に設定すること
で、入射光量に応じて感度特性を自由に設定でき、撮像
状態に応じてダイナミックレンジを最適化できる固体撮
像装置およびその撮像方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の固体撮像装置は、電荷蓄積期間中に撮像対
象物からの入射光量に応じて受光素子に蓄積した電荷を
転送期間中に転送素子を介して転送し、画像信号として
外部に出力する固体撮像装置であって、上記電荷蓄積期
間を少なくとも第１期間と第２期間の二つの期間に分割
し、上記入射光量に応じて上記分割した期間の内、少な
くとも一つの期間の時間長を制御する制御手段を有す
る。
め、本発明の固体撮像装置は、電荷蓄積期間中に撮像対
象物からの入射光量に応じて受光素子に蓄積した電荷を
転送期間中に転送素子を介して転送し、画像信号として
外部に出力する固体撮像装置であって、上記電荷蓄積期
間を少なくとも第１期間と第２期間の二つの期間に分割
し、上記入射光量に応じて上記分割した期間の内、少な
くとも一つの期間の時間長を制御する制御手段を有す
る。
【００１６】また、本発明では、好適には上記画像信号
を検波する検波手段を有し、上記制御手段は、当該検波
手段の出力信号に応じて、上記分割した期間の内、少な
くとも一つの期間の時間長を制御する。また、本発明の
固体撮像装置は、上記受光素子に蓄積した電荷を保持す
る電荷保持手段と、上記第１期間終了後の第１のタイミ
ングで上記受光素子に蓄積した電荷を上記保持手段に転
送し保持させ、第２のタイミングで上記電荷保持手段に
保持されている電荷を上記転送素子に転送し、上記第２
期間終了後の第３のタイミングで上記第２期間中に上記
受光素子に蓄積した電荷を上記転送素子に転送して出力
させる転送制御手段とを有する。
を検波する検波手段を有し、上記制御手段は、当該検波
手段の出力信号に応じて、上記分割した期間の内、少な
くとも一つの期間の時間長を制御する。また、本発明の
固体撮像装置は、上記受光素子に蓄積した電荷を保持す
る電荷保持手段と、上記第１期間終了後の第１のタイミ
ングで上記受光素子に蓄積した電荷を上記保持手段に転
送し保持させ、第２のタイミングで上記電荷保持手段に
保持されている電荷を上記転送素子に転送し、上記第２
期間終了後の第３のタイミングで上記第２期間中に上記
受光素子に蓄積した電荷を上記転送素子に転送して出力
させる転送制御手段とを有する。
【００１７】また、本発明の固体撮像装置は、画素ごと
に設けられ、マトリックス状に配置された複数の受光素
子からなる受光部と、列方向に連なって上記受光部の受
光素子列ごとに配置され、電荷蓄積期間中に撮像対象物
からの入射光量に応じて上記受光素子に蓄積した電荷を
列方向に転送する転送素子からなる垂直転送部と、上記
垂直転送部の転送素子から送られてきた電荷を行方向に
転送して、時系列の画像信号として出力する転送素子か
らなる水平転送部と、上記水平転送部により出力された
画像信号を検波する検波手段と、上記電荷蓄積期間を少
なくとも第１期間と第２期間の二つの期間に分割し、上
記検波手段の出力信号に応じて上記分割した期間の内、
少なくとも一つの期間の露光時間を制御する露光時間制
御手段と、上記受光素子に蓄積した電荷を保持する電荷
保持手段と、上記第１期間終了後の第１のタイミングで
当該第１期間中に上記受光部の受光素子に蓄積した電荷
を上記電荷保持手段に転送し保持させ、第２のタイミン
グで上記電荷保持手段に保持されている電荷を上記垂直
転送部の転送素子に転送し、上記第２期間終了後の第３
のタイミングで当該第２期間中に上記受光部の受光素子
に蓄積した電荷を上記垂直転送部の転送素子に転送する
転送制御手段とを有する。
に設けられ、マトリックス状に配置された複数の受光素
子からなる受光部と、列方向に連なって上記受光部の受
光素子列ごとに配置され、電荷蓄積期間中に撮像対象物
からの入射光量に応じて上記受光素子に蓄積した電荷を
列方向に転送する転送素子からなる垂直転送部と、上記
垂直転送部の転送素子から送られてきた電荷を行方向に
転送して、時系列の画像信号として出力する転送素子か
らなる水平転送部と、上記水平転送部により出力された
画像信号を検波する検波手段と、上記電荷蓄積期間を少
なくとも第１期間と第２期間の二つの期間に分割し、上
記検波手段の出力信号に応じて上記分割した期間の内、
少なくとも一つの期間の露光時間を制御する露光時間制
御手段と、上記受光素子に蓄積した電荷を保持する電荷
保持手段と、上記第１期間終了後の第１のタイミングで
当該第１期間中に上記受光部の受光素子に蓄積した電荷
を上記電荷保持手段に転送し保持させ、第２のタイミン
グで上記電荷保持手段に保持されている電荷を上記垂直
転送部の転送素子に転送し、上記第２期間終了後の第３
のタイミングで当該第２期間中に上記受光部の受光素子
に蓄積した電荷を上記垂直転送部の転送素子に転送する
転送制御手段とを有する。
【００１８】また、本発明の固体撮像装置は、画素ごと
に設けられ、マトリックス状に配置された複数の受光素
子からなる受光部と、列方向に連なって上記受光部の受
光素子列ごとに配置され、電荷蓄積期間中に撮像対象物
からの入射光量に応じて上記受光素子に蓄積した電荷を
列方向に転送する転送素子からなる垂直転送部と、上記
垂直転送部の転送素子から送られてきた電荷を行方向に
転送して、時系列の画像信号として出力する転送素子か
らなる水平転送部と、上記水平転送部により出力された
画像信号を検波する検波手段と、上記電荷蓄積期間を少
なくとも第１期間と第２期間の二つの期間に分割し、上
記検波手段の出力信号に応じて上記分割した期間の内、
少なくとも一つの期間の露光時間を制御する露光時間制
御手段と、上記受光素子に蓄積した電荷を保持する電荷
保持手段と、上記第１期間終了後の第１のタイミングで
当該第１期間中に上記受光部の受光素子に蓄積した電荷
を上記電荷保持手段に転送し保持させ、第２のタイミン
グで上記電荷保持手段に保持されている電荷の内、奇数
行の受光素子で蓄積した電荷を上記垂直転送部の転送素
子に転送し、第３のタイミングで上記電荷保持手段に保
持されている電荷の内、偶数行の受光素子で蓄積した電
荷を上記垂直転送部の転送素子に転送し、上記第２期間
終了後の第４のタイミングで当該第２期間中に上記受光
部の奇数行の受光素子に蓄積した電荷を上記垂直転送部
の転送素子に転送し、第５のタイミングで上記第２期間
中に上記受光部の偶数行の受光素子に蓄積した電荷を上
記垂直転送部の転送素子に転送する転送制御手段とを有
する。
に設けられ、マトリックス状に配置された複数の受光素
子からなる受光部と、列方向に連なって上記受光部の受
光素子列ごとに配置され、電荷蓄積期間中に撮像対象物
からの入射光量に応じて上記受光素子に蓄積した電荷を
列方向に転送する転送素子からなる垂直転送部と、上記
垂直転送部の転送素子から送られてきた電荷を行方向に
転送して、時系列の画像信号として出力する転送素子か
らなる水平転送部と、上記水平転送部により出力された
画像信号を検波する検波手段と、上記電荷蓄積期間を少
なくとも第１期間と第２期間の二つの期間に分割し、上
記検波手段の出力信号に応じて上記分割した期間の内、
少なくとも一つの期間の露光時間を制御する露光時間制
御手段と、上記受光素子に蓄積した電荷を保持する電荷
保持手段と、上記第１期間終了後の第１のタイミングで
当該第１期間中に上記受光部の受光素子に蓄積した電荷
を上記電荷保持手段に転送し保持させ、第２のタイミン
グで上記電荷保持手段に保持されている電荷の内、奇数
行の受光素子で蓄積した電荷を上記垂直転送部の転送素
子に転送し、第３のタイミングで上記電荷保持手段に保
持されている電荷の内、偶数行の受光素子で蓄積した電
荷を上記垂直転送部の転送素子に転送し、上記第２期間
終了後の第４のタイミングで当該第２期間中に上記受光
部の奇数行の受光素子に蓄積した電荷を上記垂直転送部
の転送素子に転送し、第５のタイミングで上記第２期間
中に上記受光部の偶数行の受光素子に蓄積した電荷を上
記垂直転送部の転送素子に転送する転送制御手段とを有
する。
【００１９】また、本発明の固体撮像装置の撮像方法
は、電荷蓄積期間中に撮像対象物からの入射光量に応じ
て受光素子に電荷を蓄積し、蓄積した電荷を転送素子を
介して転送し、画像信号として出力する。上記電荷蓄積
期間を少なくとも第１期間と第２期間の二つの期間に分
割し、上記入射光量に応じて上記分割した期間の内、少
なくとも一つの期間の時間長を制御する。
は、電荷蓄積期間中に撮像対象物からの入射光量に応じ
て受光素子に電荷を蓄積し、蓄積した電荷を転送素子を
介して転送し、画像信号として出力する。上記電荷蓄積
期間を少なくとも第１期間と第２期間の二つの期間に分
割し、上記入射光量に応じて上記分割した期間の内、少
なくとも一つの期間の時間長を制御する。
【００２０】さらに、本発明の固体撮像装置の撮像方法
は、マトリックス状に配置された複数の受光素子が電荷
蓄積期間中に撮像対象物からの入射光量に応じて電荷を
蓄積し、蓄積した電荷を上記受光素子の列ごとに配置さ
れた垂直転送素子によって上記マトリックスの列方法に
転送し、上記垂直転送素子により送られてきた電荷を水
平転送素子によって上記マトリックスの行方向に転送
し、時系列の画像信号として出力する固体撮像装置の撮
像方法であって、上記電荷蓄積期間を少なくとも第１期
間と第２期間の二つの期間に分割し、上記画像信号に応
じて上記分割した期間の内、少なくとも一つの期間の時
間長を制御し、上記第１期間終了後の第１のタイミング
で上記受光素子に蓄積した電荷を保持し、第２のタイミ
ングで上記保持された電荷の内、奇数行の受光素子で蓄
積した電荷を上記垂直転送素子に転送し、第３のタイミ
ングで上記保持された電荷の内、偶数行の受光素子で蓄
積した電荷を上記垂直転送素子に転送し、上記第２期間
終了後の第４のタイミングで奇数行の受光素子に蓄積し
た電荷を上記垂直転送素子に転送し、第５のタイミング
で偶数行の受光素子に蓄積した電荷を上記垂直転送素子
に転送する。
は、マトリックス状に配置された複数の受光素子が電荷
蓄積期間中に撮像対象物からの入射光量に応じて電荷を
蓄積し、蓄積した電荷を上記受光素子の列ごとに配置さ
れた垂直転送素子によって上記マトリックスの列方法に
転送し、上記垂直転送素子により送られてきた電荷を水
平転送素子によって上記マトリックスの行方向に転送
し、時系列の画像信号として出力する固体撮像装置の撮
像方法であって、上記電荷蓄積期間を少なくとも第１期
間と第２期間の二つの期間に分割し、上記画像信号に応
じて上記分割した期間の内、少なくとも一つの期間の時
間長を制御し、上記第１期間終了後の第１のタイミング
で上記受光素子に蓄積した電荷を保持し、第２のタイミ
ングで上記保持された電荷の内、奇数行の受光素子で蓄
積した電荷を上記垂直転送素子に転送し、第３のタイミ
ングで上記保持された電荷の内、偶数行の受光素子で蓄
積した電荷を上記垂直転送素子に転送し、上記第２期間
終了後の第４のタイミングで奇数行の受光素子に蓄積し
た電荷を上記垂直転送素子に転送し、第５のタイミング
で偶数行の受光素子に蓄積した電荷を上記垂直転送素子
に転送する。
【００２１】本発明によれば、固体撮像装置の撮像期間
は複数の、例えば、少なくとも二つの期間に分割され、
入射光量に応じて分割した複数の期間の内、少なくとも
一つの期間の露光時間が制御されるので、被写体からの
入射光量および撮像条件、撮像目的などに応じて複数に
分割した露光期間の感度比が任意に設定でき、固体撮像
装置のダイナミックレンジの最適化が実現できる。
は複数の、例えば、少なくとも二つの期間に分割され、
入射光量に応じて分割した複数の期間の内、少なくとも
一つの期間の露光時間が制御されるので、被写体からの
入射光量および撮像条件、撮像目的などに応じて複数に
分割した露光期間の感度比が任意に設定でき、固体撮像
装置のダイナミックレンジの最適化が実現できる。
【００２２】具体的に、例えば、画素ごとに設けられマ
トリックス状に配置された受光素子からなる受光部、露
光期間中に受光素子に蓄積した信号電荷を垂直方向に転
送および混合する垂直転送レジスタ、垂直転送レジスタ
から送られてきた信号電荷を水平方向に転送する水平転
送レジスタからなる固体撮像素子に、水平転送レジスタ
から出力された画像信号の輝度信号を検波する検波手段
が付け加えられ、検波手段の検波結果に応じて分割され
た複数の期間の内、少なくとも一つの期間における露光
期間を制御することにより、各露光期間の感度比を設定
でき、固体撮像装置のダイナミックレンジを最適化する
ことができる。
トリックス状に配置された受光素子からなる受光部、露
光期間中に受光素子に蓄積した信号電荷を垂直方向に転
送および混合する垂直転送レジスタ、垂直転送レジスタ
から送られてきた信号電荷を水平方向に転送する水平転
送レジスタからなる固体撮像素子に、水平転送レジスタ
から出力された画像信号の輝度信号を検波する検波手段
が付け加えられ、検波手段の検波結果に応じて分割され
た複数の期間の内、少なくとも一つの期間における露光
期間を制御することにより、各露光期間の感度比を設定
でき、固体撮像装置のダイナミックレンジを最適化する
ことができる。
【００２３】また、分割された複数の期間の露光時間を
自由に設定するため、固体撮像素子には、各受光部の受
光素子ごとにそれぞれの受光素子の蓄積電荷を一時保持
する電荷保持素子が設けられている。例えば、一例とし
て、電荷蓄積時間が第１期間と第２期間の二つに分割し
た場合、第１期間終了後の第１のタイミングで各受光素
子に蓄積した信号電荷がすべて電荷保持素子に転送され
る。そして、垂直転送レジスタにおける１フィールドの
垂直転送が終了した後の第２のタイミングおよび第３の
タイミングにおいて、電荷保持素子内の奇数行および偶
数行の保持電荷が順次垂直転送レジスタに転送され、垂
直転送レジスタにおいて混合される。さらに、第２期間
終了後の第４および第５のタイミングにおいて、奇数行
および偶数行の受光素子に蓄積した信号電荷が順次垂直
転送レジスタに転送され、垂直転送レジスタにおいて混
合された後、水平レジスタに転送され、さらに水平転送
レジスタにより時系列の画像信号として出力される。こ
のように分割された複数の期間の露光時間が任意に設定
することができ、固体撮像素子の入射光量−感度特性を
任意に設定でき、ダイナミックレンジの最適化が実現で
きる。
自由に設定するため、固体撮像素子には、各受光部の受
光素子ごとにそれぞれの受光素子の蓄積電荷を一時保持
する電荷保持素子が設けられている。例えば、一例とし
て、電荷蓄積時間が第１期間と第２期間の二つに分割し
た場合、第１期間終了後の第１のタイミングで各受光素
子に蓄積した信号電荷がすべて電荷保持素子に転送され
る。そして、垂直転送レジスタにおける１フィールドの
垂直転送が終了した後の第２のタイミングおよび第３の
タイミングにおいて、電荷保持素子内の奇数行および偶
数行の保持電荷が順次垂直転送レジスタに転送され、垂
直転送レジスタにおいて混合される。さらに、第２期間
終了後の第４および第５のタイミングにおいて、奇数行
および偶数行の受光素子に蓄積した信号電荷が順次垂直
転送レジスタに転送され、垂直転送レジスタにおいて混
合された後、水平レジスタに転送され、さらに水平転送
レジスタにより時系列の画像信号として出力される。こ
のように分割された複数の期間の露光時間が任意に設定
することができ、固体撮像素子の入射光量−感度特性を
任意に設定でき、ダイナミックレンジの最適化が実現で
きる。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る固体撮像装置
の一実施形態を示す回路図である。図示のようによう
に、本例の固体撮像装置は、対物レンズ１０、光学フィ
ルタ２０、固体撮像素子３０ａ、信号処理回路４０、駆
動回路５０、タイミング発生回路６０ａ、同期信号発生
回路７０、輝度信号検波回路８０および演算回路９０に
より構成されている。
の一実施形態を示す回路図である。図示のようによう
に、本例の固体撮像装置は、対物レンズ１０、光学フィ
ルタ２０、固体撮像素子３０ａ、信号処理回路４０、駆
動回路５０、タイミング発生回路６０ａ、同期信号発生
回路７０、輝度信号検波回路８０および演算回路９０に
より構成されている。
【００２５】本実施形態の固体撮像装置は、図７に示す
従来の固体撮像装置と較べると、固体撮像素子３０ａ、
タイミング発生回路６０ａを除けば、他の構成部分はほ
ぼ同じ回路により構成されている。ただし、本発明にお
いては、固体撮像素子３０ａの構成および動作タイミン
グを工夫したことによって、電荷蓄積期間から分割され
た複数の期間の内、少なくとも一つの期間における露光
時間を任意に設定することができ、これにより固体撮像
装置における各露光期間の感度特性を自由に設定でき、
高輝度領域における光量−感度特性の劣化を回避でき、
ダイナミックレンジの最適化を実現した。また、改良が
行われた固体撮像素子３０ａ動作タイミングを制御する
ため、タイミング発生回路６０ａはそれに応じた変更が
行われる。
従来の固体撮像装置と較べると、固体撮像素子３０ａ、
タイミング発生回路６０ａを除けば、他の構成部分はほ
ぼ同じ回路により構成されている。ただし、本発明にお
いては、固体撮像素子３０ａの構成および動作タイミン
グを工夫したことによって、電荷蓄積期間から分割され
た複数の期間の内、少なくとも一つの期間における露光
時間を任意に設定することができ、これにより固体撮像
装置における各露光期間の感度特性を自由に設定でき、
高輝度領域における光量−感度特性の劣化を回避でき、
ダイナミックレンジの最適化を実現した。また、改良が
行われた固体撮像素子３０ａ動作タイミングを制御する
ため、タイミング発生回路６０ａはそれに応じた変更が
行われる。
【００２６】図１に示す固体撮像装置において、同期信
号発生回路７０により水平同期信号ＨＤと垂直同期信号
ＶＤがそれぞれ発生される。タイミング発生回路６０ａ
は同期信号発生回路７０からの水平同期信号ＨＤおよび
垂直同期信号ＶＤに同期して動作し、固体撮像装置全体
の動作タイミングを制御する駆動パルス信号Ｓ６０ａを
発生する。駆動回路５０は、タイミング発生回路６０か
らの駆動パルス信号Ｓ６０ａを電流／振幅増幅して、固
体撮像素子３０ａに入力する。
号発生回路７０により水平同期信号ＨＤと垂直同期信号
ＶＤがそれぞれ発生される。タイミング発生回路６０ａ
は同期信号発生回路７０からの水平同期信号ＨＤおよび
垂直同期信号ＶＤに同期して動作し、固体撮像装置全体
の動作タイミングを制御する駆動パルス信号Ｓ６０ａを
発生する。駆動回路５０は、タイミング発生回路６０か
らの駆動パルス信号Ｓ６０ａを電流／振幅増幅して、固
体撮像素子３０ａに入力する。
【００２７】撮像対象物からの入射光は、対物レンズ１
０および光学フィルタ２０を介して固体撮像素子３０ａ
に照射される。固体撮像素子３０ａは、駆動回路５０に
より増幅された駆動パルス信号Ｓ５０により設定したタ
イミングで、入射光量に応じて画像信号Ｓ３０ａを生成
し、信号処理回路４０に出力する。信号処理回路４０
は、固体撮像素子３０からの画像信号を処理して、それ
に同期信号発生回路７０からの水平同期信号ＨＤおよび
垂直同期信号ＶＤを加えた後、ビデオ信号ＳVDOとして
出力する。
０および光学フィルタ２０を介して固体撮像素子３０ａ
に照射される。固体撮像素子３０ａは、駆動回路５０に
より増幅された駆動パルス信号Ｓ５０により設定したタ
イミングで、入射光量に応じて画像信号Ｓ３０ａを生成
し、信号処理回路４０に出力する。信号処理回路４０
は、固体撮像素子３０からの画像信号を処理して、それ
に同期信号発生回路７０からの水平同期信号ＨＤおよび
垂直同期信号ＶＤを加えた後、ビデオ信号ＳVDOとして
出力する。
【００２８】輝度信号検波回路８０は、信号処理回路４
０において処理途中の輝度信号Ｓ４０を受けて、それを
検波し、検波信号Ｓ８０を出力する。演算回路９０は、
輝度信号検波回路８０からの検波信号Ｓ８０を受けて、
それに基づき画像の明るさ、コントラストや逆光状態の
判定を行う。判定結果に応じて、シャッタスピード制
御、対物レンズのメカアイリス制御またはＡＧＣのゲイ
ン制御を行う制御信号Ｓ９０を発生し、対物レンズ１
０、タイミング発生回路６０ａおよび信号処理回路４０
にそれぞれ供給し、このフィードバックにより露光制御
を行う。
０において処理途中の輝度信号Ｓ４０を受けて、それを
検波し、検波信号Ｓ８０を出力する。演算回路９０は、
輝度信号検波回路８０からの検波信号Ｓ８０を受けて、
それに基づき画像の明るさ、コントラストや逆光状態の
判定を行う。判定結果に応じて、シャッタスピード制
御、対物レンズのメカアイリス制御またはＡＧＣのゲイ
ン制御を行う制御信号Ｓ９０を発生し、対物レンズ１
０、タイミング発生回路６０ａおよび信号処理回路４０
にそれぞれ供給し、このフィードバックにより露光制御
を行う。
【００２９】図２は本実施形態における固体撮像素子３
０ａの内部構成を示す配置図である。図示のように、固
体撮像素子３０ａは、マトリクス状に配置された複数、
例えば、（ｍ×ｎ）個の受光素子ＰＤ1,1 ，ＰＤ1,2 ，
…，ＰＤ1,n ，ＰＤ2,1 ，ＰＤ2,2 ，…，ＰＤ3,1 ，Ｐ
Ｄ3,2 ，…，ＰＤm,1 ，ＰＤm,2 …，ＰＤm,n により構
成されている受光部を有し、さらに受光部に各受光素子
ごとに電荷保持素子ＣＲ1,1 ，ＣＲ1,2 ，…，Ｃ
Ｒ1,n ，ＣＲ2,1 ，ＣＲ2,2 ，…，ＣＲ3,1 ，Ｃ
Ｒ3,2 ，…，ＣＲm,1 ，ＣＲm,2 ，…，ＣＲm,n が設け
られ、これによって本実施形態の固体撮像装置にはそれ
ぞれの受光素子の蓄積電荷を保持する電荷保持機能が加
えられた。さらに、図７に示す従来の固体撮像装置と同
様に、受光部の列方向に連なって、受光素子の各列ごと
に設けられている転送素子からなる垂直転送部３２、垂
直転送部から送られてきた電荷を行方向に転送する転送
素子からなる水平転送部３４、水平転送部の終端に設け
られ、電荷の有無を検出する電荷検出アンプ３６、電荷
検出アンプ３６からの信号を出力する出力アンプ３８が
それぞれ設けられている。
０ａの内部構成を示す配置図である。図示のように、固
体撮像素子３０ａは、マトリクス状に配置された複数、
例えば、（ｍ×ｎ）個の受光素子ＰＤ1,1 ，ＰＤ1,2 ，
…，ＰＤ1,n ，ＰＤ2,1 ，ＰＤ2,2 ，…，ＰＤ3,1 ，Ｐ
Ｄ3,2 ，…，ＰＤm,1 ，ＰＤm,2 …，ＰＤm,n により構
成されている受光部を有し、さらに受光部に各受光素子
ごとに電荷保持素子ＣＲ1,1 ，ＣＲ1,2 ，…，Ｃ
Ｒ1,n ，ＣＲ2,1 ，ＣＲ2,2 ，…，ＣＲ3,1 ，Ｃ
Ｒ3,2 ，…，ＣＲm,1 ，ＣＲm,2 ，…，ＣＲm,n が設け
られ、これによって本実施形態の固体撮像装置にはそれ
ぞれの受光素子の蓄積電荷を保持する電荷保持機能が加
えられた。さらに、図７に示す従来の固体撮像装置と同
様に、受光部の列方向に連なって、受光素子の各列ごと
に設けられている転送素子からなる垂直転送部３２、垂
直転送部から送られてきた電荷を行方向に転送する転送
素子からなる水平転送部３４、水平転送部の終端に設け
られ、電荷の有無を検出する電荷検出アンプ３６、電荷
検出アンプ３６からの信号を出力する出力アンプ３８が
それぞれ設けられている。
【００３０】受光素子ＰＤ1,1 ，ＰＤ1,2 ，ＰＤ1,3 ，
…，ＰＤ1,n ，ＰＤ2,1 ，…，ＰＤ3,1 ，…，ＰＤm,1
…，ＰＤm,n は、例えば、露光期間中に入射した光量に
応じて所定量の電荷を蓄積するフォトダイオードなどの
光センサにより構成されている。電荷保持素子Ｃ
Ｒ1,1 ，ＣＲ1,2 ，…，ＣＲ1,n ，ＣＲ2,1 ，Ｃ
Ｒ2,2 ，…，ＣＲ3,1 ，ＣＲ3,2 ，…，ＣＲm,1 ，ＣＲ
m,2 ，…，ＣＲm,n は、受光素子に蓄積した電荷を一時
保持する電荷保持素子からなり、その例として、例え
ば、レジスタまたはキャパシタにより構成することがで
きる。
…，ＰＤ1,n ，ＰＤ2,1 ，…，ＰＤ3,1 ，…，ＰＤm,1
…，ＰＤm,n は、例えば、露光期間中に入射した光量に
応じて所定量の電荷を蓄積するフォトダイオードなどの
光センサにより構成されている。電荷保持素子Ｃ
Ｒ1,1 ，ＣＲ1,2 ，…，ＣＲ1,n ，ＣＲ2,1 ，Ｃ
Ｒ2,2 ，…，ＣＲ3,1 ，ＣＲ3,2 ，…，ＣＲm,1 ，ＣＲ
m,2 ，…，ＣＲm,n は、受光素子に蓄積した電荷を一時
保持する電荷保持素子からなり、その例として、例え
ば、レジスタまたはキャパシタにより構成することがで
きる。
【００３１】垂直転送部３２は、例えば、マトリクス状
に配置されている受光素子の列に応じて、マトリックス
の列方向に配置されているｎ列の転送素子３２-1，３２
-2，…，３２-nにより構成され、転送素子は、例えばレ
ジスタにより構成されている。水平転送部３４は、垂直
転送部からの送られてきた電荷を水平方向（受光素子が
なすマトリクスの行方向）に転送する水平転送素子から
なる。なお、水平転送素子は、垂直転送素子と同様に、
例えば、レジスタにより構成されている。
に配置されている受光素子の列に応じて、マトリックス
の列方向に配置されているｎ列の転送素子３２-1，３２
-2，…，３２-nにより構成され、転送素子は、例えばレ
ジスタにより構成されている。水平転送部３４は、垂直
転送部からの送られてきた電荷を水平方向（受光素子が
なすマトリクスの行方向）に転送する水平転送素子から
なる。なお、水平転送素子は、垂直転送素子と同様に、
例えば、レジスタにより構成されている。
【００３２】図３は本実施形態の固体撮像素子３０ａの
動作タイミングを示す波形図、図４は固体撮像素子３０
ａにおける電荷蓄積および電荷転送の動作を示す概念図
である。以下、これらの図面を参照しつつ、本実施形態
の固体撮像装置の電荷蓄積および転送動作について説明
する。図３に示すように、本実施形態の固体撮像素子３
０ａにおける電荷蓄積期間を二つの期間、即ち、露光期
間Ａ１と露光期間Ｂ１とに分割されている。露光期間Ａ
１と露光期間Ｂ１は、通常動作期間と垂直ブランキング
期間の間に、任意に配分されている。露光期間Ａ１と露
光期間Ｂ１の内、少なくとも一つの露光期間、例えば、
露光期間Ａ１が図１に示す演算回路９０からの制御信号
Ｓ９０に応じて設定可能であり、これにより、分割され
た各露光期間の入射光量−感度特性が任意に設定でき、
各露光期間の間の感度比が自由に設定できる。
動作タイミングを示す波形図、図４は固体撮像素子３０
ａにおける電荷蓄積および電荷転送の動作を示す概念図
である。以下、これらの図面を参照しつつ、本実施形態
の固体撮像装置の電荷蓄積および転送動作について説明
する。図３に示すように、本実施形態の固体撮像素子３
０ａにおける電荷蓄積期間を二つの期間、即ち、露光期
間Ａ１と露光期間Ｂ１とに分割されている。露光期間Ａ
１と露光期間Ｂ１は、通常動作期間と垂直ブランキング
期間の間に、任意に配分されている。露光期間Ａ１と露
光期間Ｂ１の内、少なくとも一つの露光期間、例えば、
露光期間Ａ１が図１に示す演算回路９０からの制御信号
Ｓ９０に応じて設定可能であり、これにより、分割され
た各露光期間の入射光量−感度特性が任意に設定でき、
各露光期間の間の感度比が自由に設定できる。
【００３３】以下、露光期間Ａ１、Ｂ１の順で固体撮像
素子３０ａの動作を説明する。露光期間Ａ１に各受光素
子に蓄積した電荷が時間ＴRO1 のタイミングで各受光素
子ＰＤ1,1 ，ＰＤ1,2 ，…，ＰＤ1,n ，ＰＤ2,1 ，ＰＤ
2,2 ，…，ＰＤ3,1 ，ＰＤ3,2 ，…，ＰＤm,1 ，ＰＤ
m,2 …，ＰＤm,n からそれぞれの受光素子に応じて設け
られている電荷保持素子ＣＲ1,1 ，ＣＲ1,2 ，…，ＣＲ
1,n ，ＣＲ2,1 ，ＣＲ2,2 ，…，ＣＲ3,1 ，ＣＲ3,2 ，
…，ＣＲm,1 ，ＣＲm,2 ，…，ＣＲm,n に読み出され
る。なお、この読み出し動作は垂直転送レジスタ内の信
号電荷に影響を与えないため、垂直転送が終了したか否
かに関わらず、任意のタイミングで行うことが可能であ
る。また、この読み出し直後に空になった受光素子は次
の蓄積動作を開始する。
素子３０ａの動作を説明する。露光期間Ａ１に各受光素
子に蓄積した電荷が時間ＴRO1 のタイミングで各受光素
子ＰＤ1,1 ，ＰＤ1,2 ，…，ＰＤ1,n ，ＰＤ2,1 ，ＰＤ
2,2 ，…，ＰＤ3,1 ，ＰＤ3,2 ，…，ＰＤm,1 ，ＰＤ
m,2 …，ＰＤm,n からそれぞれの受光素子に応じて設け
られている電荷保持素子ＣＲ1,1 ，ＣＲ1,2 ，…，ＣＲ
1,n ，ＣＲ2,1 ，ＣＲ2,2 ，…，ＣＲ3,1 ，ＣＲ3,2 ，
…，ＣＲm,1 ，ＣＲm,2 ，…，ＣＲm,n に読み出され
る。なお、この読み出し動作は垂直転送レジスタ内の信
号電荷に影響を与えないため、垂直転送が終了したか否
かに関わらず、任意のタイミングで行うことが可能であ
る。また、この読み出し直後に空になった受光素子は次
の蓄積動作を開始する。
【００３４】図４は、固体撮像素子３０ａにおける受光
素子ＰＤ1,i ，ＰＤ2,i ，…，ＰＤm,i からなる一行の
受光素子、電荷保持素子ＣＲ1,i ，ＣＲ2,i ，…，ＣＲ
m,iからなる一行の電荷保持素子および垂直転送レジス
タ３０-iの電荷蓄積および転送動作を図示したものであ
る。同図（ａ）は、例として受光素子ＰＤ1,i ，ＰＤ
2,i ，…，ＰＤm,i から電荷保持素子ＣＲ1,i ，ＣＲ
2,i ，…，ＣＲm,i に信号電荷が転送される様子を示し
ている。
素子ＰＤ1,i ，ＰＤ2,i ，…，ＰＤm,i からなる一行の
受光素子、電荷保持素子ＣＲ1,i ，ＣＲ2,i ，…，ＣＲ
m,iからなる一行の電荷保持素子および垂直転送レジス
タ３０-iの電荷蓄積および転送動作を図示したものであ
る。同図（ａ）は、例として受光素子ＰＤ1,i ，ＰＤ
2,i ，…，ＰＤm,i から電荷保持素子ＣＲ1,i ，ＣＲ
2,i ，…，ＣＲm,i に信号電荷が転送される様子を示し
ている。
【００３５】次に、前フィールドの信号電荷の垂直転送
が終了した後、図３に示す時間ＴRO2 のタイミングで各
電荷保持素子の内、奇数行の受光素子により露光期間Ａ
１に蓄積した信号電荷が垂直レジスタに読み出される。
図４（ｂ）に示すように、受光素子ＰＤ1,i ，Ｐ
Ｄ3,i ，…などの奇数行の受光素子に対応した電荷保持
素子ＣＲ1,i ，ＣＲ3,i ，…に保持されている電荷がそ
れぞれ垂直転送レジスタ３２-iに転送される。
が終了した後、図３に示す時間ＴRO2 のタイミングで各
電荷保持素子の内、奇数行の受光素子により露光期間Ａ
１に蓄積した信号電荷が垂直レジスタに読み出される。
図４（ｂ）に示すように、受光素子ＰＤ1,i ，Ｐ
Ｄ3,i ，…などの奇数行の受光素子に対応した電荷保持
素子ＣＲ1,i ，ＣＲ3,i ，…に保持されている電荷がそ
れぞれ垂直転送レジスタ３２-iに転送される。
【００３６】次に、垂直転送部において、垂直転送を一
行分行った後に、時間ＴRO3 のタイミングで各電荷保持
素子の内、偶数行の受光素子により露光期間Ａ１に蓄積
した信号電荷が垂直レジスタに読み出される。図４
（ｃ）に示すように、受光素子ＰＤ2,i ，ＰＤ4,i ，…
などの偶数行の受光素子に対応した電荷保持素子ＣＲ
2,i ，ＣＲ4,i ，…に保持されている電荷がそれぞれ垂
直転送レジスタ３２-iに転送される。これにより、同一
露光期間Ａ１に蓄積された奇数行と偶数行の受光素子の
信号電荷は垂直転送レジスタにおいて混合される。
行分行った後に、時間ＴRO3 のタイミングで各電荷保持
素子の内、偶数行の受光素子により露光期間Ａ１に蓄積
した信号電荷が垂直レジスタに読み出される。図４
（ｃ）に示すように、受光素子ＰＤ2,i ，ＰＤ4,i ，…
などの偶数行の受光素子に対応した電荷保持素子ＣＲ
2,i ，ＣＲ4,i ，…に保持されている電荷がそれぞれ垂
直転送レジスタ３２-iに転送される。これにより、同一
露光期間Ａ１に蓄積された奇数行と偶数行の受光素子の
信号電荷は垂直転送レジスタにおいて混合される。
【００３７】次に、露光期間Ｂ１に蓄積された電荷の
内、奇数行に相当する受光素子の蓄積電荷が時間ＴRO4
のタイミング各受光素子からそれぞれの受光素子に応じ
て設けられている垂直転送レジスタに読み出される。そ
して垂直転送部において垂直転送を一行分行った後に、
時間ＴRO5 のタイミングで露光期間Ｂ１に蓄積された電
荷の内、偶数行に相当する受光素子の蓄積電荷が各受光
素子から垂直転送レジスタに読み出される。これによ
り、同一露光期間Ｂ１に蓄積された奇数行と偶数行の受
光素子の信号電荷は垂直転送レジスタにおいて混合され
る。
内、奇数行に相当する受光素子の蓄積電荷が時間ＴRO4
のタイミング各受光素子からそれぞれの受光素子に応じ
て設けられている垂直転送レジスタに読み出される。そ
して垂直転送部において垂直転送を一行分行った後に、
時間ＴRO5 のタイミングで露光期間Ｂ１に蓄積された電
荷の内、偶数行に相当する受光素子の蓄積電荷が各受光
素子から垂直転送レジスタに読み出される。これによ
り、同一露光期間Ｂ１に蓄積された奇数行と偶数行の受
光素子の信号電荷は垂直転送レジスタにおいて混合され
る。
【００３８】図４（ｄ）に示すように、受光素子ＰＤ
1,i ，ＰＤ3,i ，…などの奇数行の受光素子に蓄積した
信号電荷がそれぞれ垂直転送レジスタ３２-iに転送され
る。図４（ｅ）に示すように、受光素子ＰＤ2,i ，ＰＤ
4,i ，…などの偶数行の受光素子に蓄積した信号電荷が
それぞれ垂直転送レジスタ３２-iに転送され、垂直転送
レジスタ３２-iにおいて、垂直転送で送られてきた奇数
行の受光素子ＰＤ1,i ，ＰＤ3,i ，…により蓄積した信
号電荷と混合される。
1,i ，ＰＤ3,i ，…などの奇数行の受光素子に蓄積した
信号電荷がそれぞれ垂直転送レジスタ３２-iに転送され
る。図４（ｅ）に示すように、受光素子ＰＤ2,i ，ＰＤ
4,i ，…などの偶数行の受光素子に蓄積した信号電荷が
それぞれ垂直転送レジスタ３２-iに転送され、垂直転送
レジスタ３２-iにおいて、垂直転送で送られてきた奇数
行の受光素子ＰＤ1,i ，ＰＤ3,i ，…により蓄積した信
号電荷と混合される。
【００３９】以上述べた一連の動作によって垂直転送レ
ジスタには、露光期間Ａ１に蓄積された電荷と露光期間
Ｂ１に蓄積された電荷が交互に保持される。そして、読
み出しが完了した後、垂直転送、垂直レジスタ−水平レ
ジスタ間転送および水平転送によって、露光期間Ａ１と
露光期間Ｂ１に蓄積した信号電荷は時系列に電荷検出ア
ンプ３６に転送され、電荷検出の結果が出力アンプ３８
により増幅され、画像信号Ｓ３０ａとして出力される。
ジスタには、露光期間Ａ１に蓄積された電荷と露光期間
Ｂ１に蓄積された電荷が交互に保持される。そして、読
み出しが完了した後、垂直転送、垂直レジスタ−水平レ
ジスタ間転送および水平転送によって、露光期間Ａ１と
露光期間Ｂ１に蓄積した信号電荷は時系列に電荷検出ア
ンプ３６に転送され、電荷検出の結果が出力アンプ３８
により増幅され、画像信号Ｓ３０ａとして出力される。
【００４０】このように、露光期間Ａ１、Ｂ１のそれぞ
れの信号電荷は、それぞれの露光期間の違いから、入力
光量に対して図５（ａ）、（ｂ）に示す光量−感度特性
が得られる。そして、固体撮像素子３０ａの後段に設け
られている信号処理回路４０によってこれらの信号に対
して加算／補正処理が行われ、固体撮像装置全体の特性
として、図５（ｃ）に示す光量−感度特性を得ることが
できる。即ち、露光期間Ａ１および露光期間Ｂ１は任意
に設定できるため、図５（ａ）および（ｂ）に示すよう
に、それぞれの露光期間に対応した感度特性の傾きを任
意に制御することができる。これに応じて固体撮像装置
全体の光量−感度特性は図５（ｃ）に示すように、傾き
が任意に設定でき、ダイナミックレンジの最適化制御が
実現できる。
れの信号電荷は、それぞれの露光期間の違いから、入力
光量に対して図５（ａ）、（ｂ）に示す光量−感度特性
が得られる。そして、固体撮像素子３０ａの後段に設け
られている信号処理回路４０によってこれらの信号に対
して加算／補正処理が行われ、固体撮像装置全体の特性
として、図５（ｃ）に示す光量−感度特性を得ることが
できる。即ち、露光期間Ａ１および露光期間Ｂ１は任意
に設定できるため、図５（ａ）および（ｂ）に示すよう
に、それぞれの露光期間に対応した感度特性の傾きを任
意に制御することができる。これに応じて固体撮像装置
全体の光量−感度特性は図５（ｃ）に示すように、傾き
が任意に設定でき、ダイナミックレンジの最適化制御が
実現できる。
【００４１】図１に示す本実施形態の固体撮像装置にお
いて、信号処理回路４０からの輝度信号Ｓ４０は輝度信
号検波回路８０において積分処理やピーク検出などの処
理が施され、輝度信号検波回路８０からの検波信号Ｓ８
０は演算回路９０において、画像の明るさやコントラス
ト、逆光状態の判定などが行われる。演算回路９０にお
いて判定された画像状態に対して、電子シャッタのスピ
ード制御や対物レンズ１０のメカアイリス制御、または
ＡＧＣのゲイン制御などを行う制御信号Ｓ９０が生成さ
れ、これを対物レンズ１０、タイミング発生回路６０ａ
および信号処理回路４０にフィードバックすることによ
り、それぞれの制御が撮像条件および撮像目的に応じて
自動的に行われる。
いて、信号処理回路４０からの輝度信号Ｓ４０は輝度信
号検波回路８０において積分処理やピーク検出などの処
理が施され、輝度信号検波回路８０からの検波信号Ｓ８
０は演算回路９０において、画像の明るさやコントラス
ト、逆光状態の判定などが行われる。演算回路９０にお
いて判定された画像状態に対して、電子シャッタのスピ
ード制御や対物レンズ１０のメカアイリス制御、または
ＡＧＣのゲイン制御などを行う制御信号Ｓ９０が生成さ
れ、これを対物レンズ１０、タイミング発生回路６０ａ
および信号処理回路４０にフィードバックすることによ
り、それぞれの制御が撮像条件および撮像目的に応じて
自動的に行われる。
【００４２】このような特徴を有する本実施形態の固体
撮像装置において、検波回路８０からの検波信号Ｓ８０
およびそれに基づいて演算回路９０で演算処理した結果
に応じて生成した制御信号Ｓ９０によって、露光期間Ａ
１と露光期間Ｂ１の感度比を任意に設定することがで
き、撮像状況および撮像目的になどに応じて固体撮像装
置のダイナミックレンジを最適化することができる。例
えば、図６（ａ）に示すように画像のコントラストが小
さく且つ全体に暗い状態では、露光期間Ａ１のみの露光
設定としたり、同図（ｂ）のように画像のコントラスト
が小さいが全体に明るい状態では、露光期間Ａ１と露光
期間Ｂ１の感度比を同じにするか露光期間Ａ１のみ（或
いはＢ１のみ）の信号を使ったりすることが可能であ
る。反対に同図（ｃ）に示すように画像のコントラスト
が大きい場合には露光期間Ａ１と露光期間Ｂ１の感度比
を大きくすることで画像のダイナミックレンジを改善す
ることができ、コントラストの度合いに応じて露光期間
Ａ１および露光期間Ｂ１の感度比を変化させることも有
効である。
撮像装置において、検波回路８０からの検波信号Ｓ８０
およびそれに基づいて演算回路９０で演算処理した結果
に応じて生成した制御信号Ｓ９０によって、露光期間Ａ
１と露光期間Ｂ１の感度比を任意に設定することがで
き、撮像状況および撮像目的になどに応じて固体撮像装
置のダイナミックレンジを最適化することができる。例
えば、図６（ａ）に示すように画像のコントラストが小
さく且つ全体に暗い状態では、露光期間Ａ１のみの露光
設定としたり、同図（ｂ）のように画像のコントラスト
が小さいが全体に明るい状態では、露光期間Ａ１と露光
期間Ｂ１の感度比を同じにするか露光期間Ａ１のみ（或
いはＢ１のみ）の信号を使ったりすることが可能であ
る。反対に同図（ｃ）に示すように画像のコントラスト
が大きい場合には露光期間Ａ１と露光期間Ｂ１の感度比
を大きくすることで画像のダイナミックレンジを改善す
ることができ、コントラストの度合いに応じて露光期間
Ａ１および露光期間Ｂ１の感度比を変化させることも有
効である。
【００４３】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、入射光は対物レンズ１０、光学フィルタ２０を介し
て固体撮像素子３０ａに照射し、固体撮像素子３０ａは
露光期間を複数に分割し各期間で蓄積信号電荷に応じた
画像信号Ｓ３０ａを生成し、信号処理回路４０に入力す
る。同期信号発生回路７０により生成した水平および垂
直同期信号ＨＤ，ＶＤはタイミング発生回路６０ａおよ
び信号処理回路４０にそれぞれ供給し、タイミング発生
回路はそれに応じた同期信号パルス信号Ｓ６０ａを生成
し、駆動回路５０により増幅した後固体撮像素子３０ａ
に入力し、その動作タイミングを制御し、信号処理回路
４０は、画像信号に同期信号を加えた複合映像信号Ｓ
VDO を出力する。輝度信号検波回路８０は信号処理回路
４０からの輝度信号Ｓ４０を検波して検波信号Ｓ８０を
出力し、演算回路９０は検波信号Ｓ８０を演算処理し、
画像の明るさ、コントラストや逆光状態を判定し、制御
信号Ｓ９０を生成し、対物レンズ、タイミング発生回路
６０ａおよび信号処理回路４０にフィードバックし、露
光制御を行うので、撮像の状態に応じてダイナミックレ
ンジの最適化を実現できる。
ば、入射光は対物レンズ１０、光学フィルタ２０を介し
て固体撮像素子３０ａに照射し、固体撮像素子３０ａは
露光期間を複数に分割し各期間で蓄積信号電荷に応じた
画像信号Ｓ３０ａを生成し、信号処理回路４０に入力す
る。同期信号発生回路７０により生成した水平および垂
直同期信号ＨＤ，ＶＤはタイミング発生回路６０ａおよ
び信号処理回路４０にそれぞれ供給し、タイミング発生
回路はそれに応じた同期信号パルス信号Ｓ６０ａを生成
し、駆動回路５０により増幅した後固体撮像素子３０ａ
に入力し、その動作タイミングを制御し、信号処理回路
４０は、画像信号に同期信号を加えた複合映像信号Ｓ
VDO を出力する。輝度信号検波回路８０は信号処理回路
４０からの輝度信号Ｓ４０を検波して検波信号Ｓ８０を
出力し、演算回路９０は検波信号Ｓ８０を演算処理し、
画像の明るさ、コントラストや逆光状態を判定し、制御
信号Ｓ９０を生成し、対物レンズ、タイミング発生回路
６０ａおよび信号処理回路４０にフィードバックし、露
光制御を行うので、撮像の状態に応じてダイナミックレ
ンジの最適化を実現できる。
【００４４】なお、本発明は上述した実施形態により限
定されるものではなく、例えば１画素当たりに複数の露
光期間、即ち電荷蓄積期間を設定でき、各露光期間、ま
たは少なくともその内一つの露光期間の設定を制御でき
る機能を有する固体撮像装置全般に適用することができ
る。また、以上の説明においては、簡略化のために電荷
蓄積期間は二つの期間のみに分割し、この両方の露光時
間を制御する固体撮像装置およびその方法を取り上げた
が、本発明はこれに限定されるものではなく、電荷蓄積
期間を二つ以上の期間に分割し、それぞれの期間、また
は少なくとも一つの期間を制御する撮像装置に本発明を
適用できることはいうまでもない。
定されるものではなく、例えば１画素当たりに複数の露
光期間、即ち電荷蓄積期間を設定でき、各露光期間、ま
たは少なくともその内一つの露光期間の設定を制御でき
る機能を有する固体撮像装置全般に適用することができ
る。また、以上の説明においては、簡略化のために電荷
蓄積期間は二つの期間のみに分割し、この両方の露光時
間を制御する固体撮像装置およびその方法を取り上げた
が、本発明はこれに限定されるものではなく、電荷蓄積
期間を二つ以上の期間に分割し、それぞれの期間、また
は少なくとも一つの期間を制御する撮像装置に本発明を
適用できることはいうまでもない。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
装置およびその方法によれば、画像状態の判定結果に応
じて複数に分割された露光期間の感度比を任意に設定す
ることで、中低輝度領域と高輝度領域の光量−感度特性
のバランスを自由に設定できるため、逆光状態やコント
ラストの大小などの被写体の状況に応じて撮像装置のダ
イナミックレンジを最適化できる利点がある。
装置およびその方法によれば、画像状態の判定結果に応
じて複数に分割された露光期間の感度比を任意に設定す
ることで、中低輝度領域と高輝度領域の光量−感度特性
のバランスを自由に設定できるため、逆光状態やコント
ラストの大小などの被写体の状況に応じて撮像装置のダ
イナミックレンジを最適化できる利点がある。
【図１】本発明に係る固体撮像装置の一実施形態を示す
回路図である。
回路図である。
【図２】本発明における固体撮像素子の内部構成を示す
配置図である。
配置図である。
【図３】本発明における固体撮像素子の動作タイミング
を示す波形図である。
を示す波形図である。
【図４】本発明における固体撮像素子における電荷蓄積
および電荷転送の動作を示す概念図である。
および電荷転送の動作を示す概念図である。
【図５】本発明の固体撮像装置の光量−感度特性を示す
グラフである。
グラフである。
【図６】被写体の明るさ、コントラストの状況を示す概
念図である。
念図である。
【図７】従来の固体撮像装置の一例を示すブロック図で
ある。
ある。
【図８】従来の固体撮像素子の内部構成を示す配置図で
ある。
ある。
【図９】従来の固体撮像素子の動作タイミングを示す波
形図である。
形図である。
【図１０】従来の固体撮像素子における電荷蓄積および
電荷転送の動作を示す概念図である。
電荷転送の動作を示す概念図である。
【図１１】従来の固体撮像装置の光量−感度特性を示す
グラフである。
グラフである。
１０…対物レンズ、２０…光学フィルタ、３０，３０ａ
…固体撮像素子、４０…信号処理回路、５０…駆動回
路、６０，６０ａ…タイミング発生回路、７０…同期信
号発生回路、８０…輝度信号検波回路、９０…演算回
路、ＰＤ1,1 ，ＰＤ 1,2 ，…，ＰＤ1,n ，ＰＤ2,1 ，Ｐ
Ｄ2,2 ，…，ＰＤ3,1 ，ＰＤ3,2 ，…，ＰＤm,1 ，ＰＤ
m,2 …，ＰＤm,n …受光素子、ＣＲ1,1 ，ＣＲ1,2 ，
…，ＣＲ1,n ，ＣＲ2,1 ，ＣＲ2,2 ，…，ＣＲ3,1 ，Ｃ
Ｒ3,2 ，…，ＣＲm,1 ，ＣＲm,2 ，…，ＣＲm,n …電荷
保持素子、３２…垂直転送部、３２-1，３２-2，…，３
２-n…垂直転送レジスタ、３４…水平転送分、３６…電
荷検出アンプ、３８…出力アンプ。
…固体撮像素子、４０…信号処理回路、５０…駆動回
路、６０，６０ａ…タイミング発生回路、７０…同期信
号発生回路、８０…輝度信号検波回路、９０…演算回
路、ＰＤ1,1 ，ＰＤ 1,2 ，…，ＰＤ1,n ，ＰＤ2,1 ，Ｐ
Ｄ2,2 ，…，ＰＤ3,1 ，ＰＤ3,2 ，…，ＰＤm,1 ，ＰＤ
m,2 …，ＰＤm,n …受光素子、ＣＲ1,1 ，ＣＲ1,2 ，
…，ＣＲ1,n ，ＣＲ2,1 ，ＣＲ2,2 ，…，ＣＲ3,1 ，Ｃ
Ｒ3,2 ，…，ＣＲm,1 ，ＣＲm,2 ，…，ＣＲm,n …電荷
保持素子、３２…垂直転送部、３２-1，３２-2，…，３
２-n…垂直転送レジスタ、３４…水平転送分、３６…電
荷検出アンプ、３８…出力アンプ。
Claims (22)
- 【請求項１】電荷蓄積期間中に撮像対象物からの入射光
量に応じて受光素子に蓄積した電荷を転送素子を介して
転送し、画像信号として出力する固体撮像装置であっ
て、 上記電荷蓄積期間を少なくとも第１期間と第２期間の二
つの期間に分割し、上記入射光量に応じて上記分割した
期間の内、少なくとも一つの期間の時間長を制御する制
御手段を有する固体撮像装置。 - 【請求項２】上記画像信号を検波する検波手段を有し、 上記制御手段は、当該検波手段の出力信号に応じて、上
記分割した期間の内、少なくとも一つの期間の時間長を
制御する請求項１記載の固体撮像装置。 - 【請求項３】上記受光素子に蓄積した電荷を保持する電
荷保持手段と、 上記第１期間終了後の第１のタイミングで上記受光素子
に蓄積した電荷を上記保持手段に転送し保持させ、第２
のタイミングで上記電荷保持手段に保持されている電荷
を上記転送素子に転送し、上記第２期間終了後の第３の
タイミングで上記第２期間中に上記受光素子に蓄積した
電荷を上記転送素子に転送して出力させる転送制御手段
とを有する請求項１記載の固体撮像装置。 - 【請求項４】画素ごとに設けられ、マトリックス状に配
置された複数の受光素子からなる受光部と、 列方向に連なって上記受光部の受光素子列ごとに配置さ
れ、電荷蓄積期間中に撮像対象物からの入射光量に応じ
て上記受光素子に蓄積した電荷を列方向に転送する転送
素子からなる垂直転送部と、 上記垂直転送部の転送素子から送られてきた電荷を行方
向に転送して、時系列の画像信号として出力する転送素
子からなる水平転送部と、 上記水平転送部により出力された画像信号を検波する検
波手段と、 上記電荷蓄積期間を少なくとも第１期間と第２期間の二
つの期間に分割し、上記検波手段の出力信号に応じて上
記分割した期間の内、少なくとも一つの期間の時間長を
制御する露光時間制御手段と、 上記受光素子に蓄積した電荷を保持する電荷保持手段
と、 上記第１期間終了後の第１のタイミングで当該第１期間
中に上記受光部の受光素子に蓄積した電荷を上記電荷保
持手段に転送し保持させ、第２のタイミングで上記電荷
保持手段に保持されている電荷を上記垂直転送部の転送
素子に転送し、上記第２期間終了後の第３のタイミング
で当該第２期間中に上記受光部の受光素子に蓄積した電
荷を上記垂直転送部の転送素子に転送する転送制御手段
とを有する固体撮像装置。 - 【請求項５】上記第２のタイミングは、上記垂直転送部
に前のフィールドの画像信号に応じた蓄積電荷の転送終
了後に設定されている請求項４記載の固体撮像装置。 - 【請求項６】上記第１のタイミングで上記受光部の受光
素子に蓄積した電荷が上記電荷保持手段に転送した後、
各受光素子の電荷がクリアされ、次の電荷蓄積期間が開
始する請求項４記載の固体撮像装置。 - 【請求項７】画素ごとに設けられ、マトリックス状に配
置された複数の受光素子からなる受光部と、 列方向に連なって上記受光部の受光素子列ごとに配置さ
れ、電荷蓄積期間中に撮像対象物からの入射光量に応じ
て上記受光素子に蓄積した電荷を列方向に転送する転送
素子からなる垂直転送部と、 上記垂直転送部の転送素子から送られてきた電荷を行方
向に転送して、時系列の画像信号として出力する転送素
子からなる水平転送部と、 上記水平転送部により出力された画像信号を検波する検
波手段と、 上記電荷蓄積期間を少なくとも第１期間と第２期間の二
つの期間に分割し、上記検波手段の出力信号に応じて上
記分割した期間の内、少なくとも一つの期間の時間長を
制御する露光時間制御手段と、 上記受光素子に蓄積した電荷を保持する電荷保持手段
と、 上記第１期間終了後の第１のタイミングで当該第１期間
中に上記受光部の受光素子に蓄積した電荷を上記電荷保
持手段に転送し保持させ、第２のタイミングで上記電荷
保持手段に保持されている電荷の内、奇数行の受光素子
で蓄積した電荷を上記垂直転送部の転送素子に転送し、
第３のタイミングで上記電荷保持手段に保持されている
電荷の内、偶数行の受光素子で蓄積した電荷を上記垂直
転送部の転送素子に転送し、上記第２期間終了後の第４
のタイミングで当該第２期間中に上記受光部の奇数行の
受光素子に蓄積した電荷を上記垂直転送部の転送素子に
転送し、第５のタイミングで上記第２期間中に上記受光
部の偶数行の受光素子に蓄積した電荷を上記垂直転送部
の転送素子に転送する転送制御手段とを有する固体撮像
装置。 - 【請求項８】上記電荷保持手段は、上記受光部の受光素
子ごとに設けられ、上記第１のタイミングで上記受光部
の各受光素子から送られてきた電荷を格納する電荷保持
素子により構成されている請求項７記載の固体撮像装
置。 - 【請求項９】上記第１のタイミングで上記受光部の受光
素子に蓄積した電荷が上記電荷保持手段に転送した後、
各受光素子の電荷がクリアされ、次の電荷蓄積期間が開
始する請求項７記載の固体撮像装置。 - 【請求項１０】上記第２のタイミングで上記電荷保持手
段に保持されている奇数行の受光素子の蓄積電荷が上記
垂直転送部の転送素子に転送した後、上記垂直転送部に
おいて一回の転送動作が行われる請求項７記載の固体撮
像装置。 - 【請求項１１】上記転送動作が行われた後、上記垂直転
送部の各転送素子に保持されている奇数行受光素子の蓄
積電荷が、上記第３のタイミングで上記電荷保持手段か
ら送られてきた偶数行の受光素子の蓄積電荷と混合され
る請求項１０記載の固体撮像装置。 - 【請求項１２】上記第４のタイミングで上記奇数行の受
光素子の蓄積電荷が上記垂直転送部の転送素子に転送し
た後、上記垂直転送部において一回の転送動作が行われ
る請求項７記載の固体撮像装置。 - 【請求項１３】上記転送動作が行われた後、上記垂直転
送部の各転送素子に保持されている奇数行受光素子の蓄
積電荷が、上記第５のタイミングで上記偶数行の受光素
子から送られてきた蓄積電荷と混合される請求項１２記
載の固体撮像装置。 - 【請求項１４】電荷蓄積期間中に撮像対象物からの入射
光量に応じて受光素子に電荷を蓄積し、蓄積した電荷を
転送素子を介して転送し、画像信号として出力する固体
撮像装置の撮像方法であって、 上記電荷蓄積期間を少なくとも第１期間と第２期間の二
つの期間に分割し、上記入射光量に応じて上記分割した
期間の内、少なくとも一つの期間の時間長を制御する固
体撮像装置の撮像方法。 - 【請求項１５】マトリックス状に配置された複数の受光
素子が電荷蓄積期間中に撮像対象物からの入射光量に応
じて電荷を蓄積し、蓄積した電荷を上記受光素子の列ご
とに配置された垂直転送素子によって上記マトリックス
の列方法に転送し、上記垂直転送素子により送られてき
た電荷を水平転送素子によって上記マトリックスの行方
向に転送し、時系列の画像信号として出力する固体撮像
装置の撮像方法であって、 上記電荷蓄積期間を少なくとも第１期間と第２期間の二
つの期間に分割し、上記画像信号に応じて上記分割した
期間の内、少なくとも一つの期間の時間長を制御し、 上記第１期間終了後の第１のタイミングで上記受光素子
に蓄積した電荷を保持し、 第２のタイミングで上記保持された電荷を上記垂直転送
素子に転送し、 上記第２期間終了後の第３のタイミングで上記受光素子
に蓄積した電荷を上記垂直転送素子に転送する固体撮像
装置の撮像方法。 - 【請求項１６】上記第１のタイミングで上記受光素子に
蓄積した電荷を上記電荷保持手段に転送した後、上記受
光素子の電荷をクリアし、次の電荷蓄積期間を開始する
請求項１５記載の固体撮像装置の撮像方法。 - 【請求項１７】上記第２のタイミングは、上記垂直転送
素子に前のフィールドの画像に応じた蓄積電荷の転送終
了後に設定されている請求項１５記載の固体撮像装置の
撮像方法。 - 【請求項１８】マトリックス状に配置された複数の受光
素子が電荷蓄積期間中に撮像対象物からの入射光量に応
じて電荷を蓄積し、蓄積した電荷を上記受光素子の列ご
とに配置された垂直転送素子によって上記マトリックス
の列方法に転送し、上記垂直転送素子により送られてき
た電荷を水平転送素子によって上記マトリックスの行方
向に転送し、時系列の画像信号として出力する固体撮像
装置の撮像方法であって、 上記電荷蓄積期間を少なくとも第１期間と第２期間の二
つの期間に分割し、上記画像信号に応じて上記分割した
期間の内、少なくとも一つの期間の時間長を制御し、 上記第１期間終了後の第１のタイミングで上記受光素子
に蓄積した電荷を保持し、 第２のタイミングで上記保持された電荷の内、奇数行の
受光素子で蓄積した電荷を上記垂直転送素子に転送し、 第３のタイミングで上記保持された電荷の内、偶数行の
受光素子で蓄積した電荷を上記垂直転送素子に転送し、 上記第２期間終了後の第４のタイミングで奇数行の受光
素子に蓄積した電荷を上記垂直転送素子に転送し、 第５のタイミングで偶数行の受光素子に蓄積した電荷を
上記垂直転送素子に転送する固体撮像装置の撮像方法。 - 【請求項１９】上記第１のタイミングで上記受光素子に
蓄積した電荷を上記電荷保持手段に転送した後、上記受
光素子の電荷をクリアし、次の電荷蓄積期間を開始する
請求項１８記載の固体撮像装置の撮像方法。 - 【請求項２０】上記第２のタイミングは、上記垂直転送
素子に前のフィールドの画像に応じた蓄積電荷の転送終
了後に設定されている請求項１８記載の固体撮像装置の
撮像方法。 - 【請求項２１】上記第２のタイミングでの転送動作の
後、上記垂直転送素子により一回の転送動作を行い、転
送後各転送素子の電荷を上記第３のタイミングで送られ
てきた電荷と混合する請求項１８記載の固体撮像装置の
撮像方法。 - 【請求項２２】上記第４の転送動作の後、上記垂直転送
素子により一回の転送動作を行い、転送後の各転送素子
の電荷を上記第５のタイミングで送られてきた電荷と混
合する請求項１８記載の固体撮像装置の撮像方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14418497A JP3988208B2 (ja) | 1997-06-02 | 1997-06-02 | 固体撮像装置およびその撮像方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14418497A JP3988208B2 (ja) | 1997-06-02 | 1997-06-02 | 固体撮像装置およびその撮像方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006340397A Division JP2007074762A (ja) | 2006-12-18 | 2006-12-18 | 固体撮像装置およびその撮像方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10336525A true JPH10336525A (ja) | 1998-12-18 |
| JP3988208B2 JP3988208B2 (ja) | 2007-10-10 |
Family
ID=15356163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14418497A Expired - Fee Related JP3988208B2 (ja) | 1997-06-02 | 1997-06-02 | 固体撮像装置およびその撮像方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3988208B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006049098A1 (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | イメージセンサ |
| JP2007502061A (ja) * | 2003-08-12 | 2007-02-01 | サイモン フレーザー ユニバーシティー | マルチモード・デジタル・イメージング装置およびシステム |
| US7995113B2 (en) | 2004-10-20 | 2011-08-09 | Simon Fraser University | High gain digital imaging system |
| US8199236B2 (en) | 2007-09-11 | 2012-06-12 | Simon Fraser University/Industry Liason Office | Device and pixel architecture for high resolution digital |
| KR20150124831A (ko) * | 2014-04-29 | 2015-11-06 | 한화테크윈 주식회사 | 이미지처리프로세서를 포함한 영상처리장치 |
| CN113225494A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-08-06 | 深圳市阿达视高新技术有限公司 | 逐行曝光的图像生成方法、系统、图像处理设备和介质 |
-
1997
- 1997-06-02 JP JP14418497A patent/JP3988208B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007502061A (ja) * | 2003-08-12 | 2007-02-01 | サイモン フレーザー ユニバーシティー | マルチモード・デジタル・イメージング装置およびシステム |
| US7995113B2 (en) | 2004-10-20 | 2011-08-09 | Simon Fraser University | High gain digital imaging system |
| WO2006049098A1 (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | イメージセンサ |
| JPWO2006049098A1 (ja) * | 2004-11-02 | 2008-05-29 | 松下電器産業株式会社 | イメージセンサ |
| JP4689620B2 (ja) * | 2004-11-02 | 2011-05-25 | パナソニック株式会社 | イメージセンサ |
| US7956925B2 (en) | 2004-11-02 | 2011-06-07 | Panasonic Corporation | Method for reading out signal charges from an image sensor having different exposure times |
| US8199236B2 (en) | 2007-09-11 | 2012-06-12 | Simon Fraser University/Industry Liason Office | Device and pixel architecture for high resolution digital |
| KR20150124831A (ko) * | 2014-04-29 | 2015-11-06 | 한화테크윈 주식회사 | 이미지처리프로세서를 포함한 영상처리장치 |
| CN113225494A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-08-06 | 深圳市阿达视高新技术有限公司 | 逐行曝光的图像生成方法、系统、图像处理设备和介质 |
| CN113225494B (zh) * | 2021-04-29 | 2022-03-08 | 深圳市阿达视高新技术有限公司 | 逐行曝光的图像生成方法、系统、图像处理设备和介质 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3988208B2 (ja) | 2007-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8026961B2 (en) | Solid-state image pickup apparatus having effective and non-effective pixel portions, and driving method therefor | |
| US7733401B2 (en) | Image capturing apparatus | |
| US7978240B2 (en) | Enhancing image quality imaging unit and image sensor | |
| EP0748111B1 (en) | Solid image pickup unit and video camera employing same | |
| JP6393083B2 (ja) | 撮像素子及びその制御方法、及び撮像装置 | |
| US7907193B2 (en) | Image capturing apparatus | |
| US7616239B2 (en) | Method and apparatus for correcting smear in a charge-transfer type solid-state image pick-up device | |
| JP4034614B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP4758318B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP3988208B2 (ja) | 固体撮像装置およびその撮像方法 | |
| JP4795910B2 (ja) | 信号電荷の読出方法および固体撮像装置 | |
| JP5094656B2 (ja) | 撮像装置、その制御方法及びプログラム | |
| JP3988207B2 (ja) | 固体撮像装置およびその撮像方法 | |
| US6667470B2 (en) | Solid-state electronic image sensing device and method of controlling operation of same | |
| JP2007074762A (ja) | 固体撮像装置およびその撮像方法 | |
| JP4302418B2 (ja) | 撮像装置 | |
| US8330842B2 (en) | Amplifier control device and recording non-transitory medium | |
| WO2023162483A1 (ja) | 撮像装置及びその制御方法 | |
| JP2001054019A (ja) | 撮像装置 | |
| JP2945691B2 (ja) | 撮像素子駆動回路 | |
| JP3218801B2 (ja) | 固体撮像素子の欠陥検出装置及びこれを用いた欠陥補正装置並びにカメラ | |
| JPH09219866A (ja) | カラー固体撮像装置 | |
| JP2007104270A (ja) | 信号処理ユニット、及びデジタルカメラ | |
| JP2006180111A (ja) | 撮像装置 | |
| JPH0279570A (ja) | 撮像装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040430 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040430 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061017 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061218 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070626 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070709 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100727 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |