JPS61274475A - Electronic still camera - Google Patents
Electronic still cameraInfo
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- JPS61274475A JPS61274475A JP60115683A JP11568385A JPS61274475A JP S61274475 A JPS61274475 A JP S61274475A JP 60115683 A JP60115683 A JP 60115683A JP 11568385 A JP11568385 A JP 11568385A JP S61274475 A JPS61274475 A JP S61274475A
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Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は電子スチルカメラに関するもので、特に固体イ
メージセンサを用いるものに使用される。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to electronic still cameras, particularly those using solid-state image sensors.
固体イメージセンサを用いた電子スチルカメラが広く知
られている。このカメラは、通常のカメラの銀塩フィル
ム部分に2次元に感光画素が配設された固体イメージセ
ンサを置き、これから得られる画像信号を磁気ディスク
等に記録するものである。すなわち、被写体の光学像を
光学系によって固体イメージセンサに結像し、固体イメ
ージセンサで光信号に応じた信号電荷を発生する。この
信号電荷の発生はシャッタの開放期間中になされる。シ
ャッタが閉鎖されると信号電荷は読み出し、転送され、
所定の信号処理の後に磁気ディスク等に記録される。Electronic still cameras using solid-state image sensors are widely known. In this camera, a solid-state image sensor in which photosensitive pixels are arranged two-dimensionally is placed in the silver halide film portion of an ordinary camera, and image signals obtained from the sensor are recorded on a magnetic disk or the like. That is, an optical image of a subject is formed on a solid-state image sensor by an optical system, and the solid-state image sensor generates a signal charge according to the optical signal. This signal charge is generated during the shutter open period. When the shutter is closed, the signal charge is read out and transferred,
After predetermined signal processing, the signal is recorded on a magnetic disk or the like.
電子スチルカメラの被写体の明るさは、通常は10〜1
06程度の広い範囲で変化する。これに対して、通常の
固体イメージセンサのダイナミックレンジは103程度
である。そこで、被写体の像を適正に得ようとするため
には、固体イメージセンサの雑音レベルから飽和レベル
の間で被写体の画像信号が得られるよう、シャッタの開
放時間とレンズの絞り団を調整しなければならない。The brightness of the subject of an electronic still camera is usually 10 to 1.
It varies over a wide range of about 0.06. In contrast, the dynamic range of a typical solid-state image sensor is about 103. Therefore, in order to obtain an appropriate image of the subject, it is necessary to adjust the shutter opening time and the aperture group of the lens so that the image signal of the subject is obtained between the noise level and the saturation level of the solid-state image sensor. Must be.
添付図面の第12図は固体イメージセンサの光電変換特
性図で、横軸に入射光量を取り縦軸に信号出力電圧を取
っである。図示の如く、固体イメージセンサの雑音電圧
を■8とし飽和電圧をVsとすると、V /■8がダイ
ナミックレンジとなる。今、固体イメージセンサのダイ
ナミックレンジを103とし、被写体の平均信号電圧が
100■oとなるところに露出条件を設定すると、平均
に対して10倍以上の明るさの被写体部分は飽和によっ
て解像することができない。また、1710倍以下の明
るさの被写体部分は一応の画像は得られてもS/N的に
良好なものとならない。従って被写体の明るさおよび暗
さを解像できる実用上のレベルは、100程度である。FIG. 12 of the accompanying drawings is a photoelectric conversion characteristic diagram of the solid-state image sensor, in which the horizontal axis represents the amount of incident light and the vertical axis represents the signal output voltage. As shown in the figure, when the noise voltage of the solid-state image sensor is 8 and the saturation voltage is Vs, the dynamic range is V/8. Now, if we assume that the dynamic range of the solid-state image sensor is 103 and set the exposure conditions so that the average signal voltage of the subject is 100 ■o, then parts of the subject that are 10 times brighter than the average will be resolved by saturation. I can't. Furthermore, even if a reasonable image can be obtained for an object portion with a brightness of 1710 times or less, the S/N ratio will not be good. Therefore, the practical level at which the brightness and darkness of a subject can be resolved is about 100.
また、シャッタ時間の設定やレンズ絞りの設定は、常に
適正に行われるわけではない。例えば露出の設定に2倍
又は172倍の誤差がある場合には、良好な画像となら
ない場合が多い。カメラの画像はビデオと異なり1枚の
静止画像であるため、上記のようにダイナミックレンジ
が狭いと実用性が著しく低下してしまう。Furthermore, the shutter time and lens aperture settings are not always performed appropriately. For example, if there is an error of 2 times or 172 times in the exposure setting, the image will not be good in many cases. Unlike a video, a camera image is a single still image, so if the dynamic range is narrow as described above, its practicality will be significantly reduced.
本発明は上記の従来技術の欠点を克服するためになされ
たもので、ダイナミックレンジが広く良好な画質の両生
画像を得ることのできる電子スチルカメラを提供するこ
とを目的とする。The present invention has been made to overcome the above-mentioned drawbacks of the prior art, and an object of the present invention is to provide an electronic still camera that has a wide dynamic range and can obtain bidirectional images of good quality.
上記の目的を達成するため本発明は、被写体からの光信
号に応じて信号電荷を発生し蓄積する受光蓄積部の電荷
蓄積容量を、シャッタの開放時点から閉鎖時点までの過
程で減少すにとなく増大するようにし、もって広範囲の
強鹸の光信号に対して感度を持たせるようにした電子ス
チルカメラを提供するもめである。In order to achieve the above object, the present invention reduces the charge storage capacity of a light reception storage section that generates and stores signal charges in response to a light signal from a subject in the process from the time when the shutter is opened to the time when it is closed. The objective is to provide an electronic still camera that is sensitive to a wide range of strong optical signals.
以下、添付図面の第1図乃至第11図を参照して本発明
のいくつかの実施例を説明する。なお、図面の説明にお
いて同一の要素には同一の符号を付する。Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 11 of the accompanying drawings. In addition, in the description of the drawings, the same elements are given the same reference numerals.
第1図は一実施例の構成を示すブロック図で、露光計等
で計測された照度に従ってシャッタ開放時間があらかじ
め定められている方式のものである。固体イメージセン
サ1は駆動回路2によって駆動される。シャッタ時間設
定回路3はカメラのシャッタ開放時間”intを設定す
るためのもので、クロック発生回路4はシャッタ開放時
間”intに応じたパルス幅のクロックパルスを発生す
るためのものである。制御パルス発生回路5はクロック
発生回路4からのクロックパルスと、端子6からのシャ
ッタ動作信号すなわちスタートパルスとを受けて動作し
、υIt[lパルスを出力する。固体イメージセンサ1
には図示しない光学系およびシャッタを介して被写体の
光学像が結像されており、その光信号に応じた信号電荷
を発生し蓄積する。この信号電荷は信号処理回路7で処
理された後に、記録部8に送られて磁気ディスク等に記
録される。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of one embodiment, in which the shutter opening time is predetermined according to the illuminance measured by an exposure meter or the like. The solid-state image sensor 1 is driven by a drive circuit 2. The shutter time setting circuit 3 is for setting the shutter opening time "int" of the camera, and the clock generating circuit 4 is for generating a clock pulse having a pulse width corresponding to the shutter opening time "int". The control pulse generation circuit 5 operates upon receiving the clock pulse from the clock generation circuit 4 and the shutter operation signal, ie, the start pulse, from the terminal 6, and outputs the υIt[l pulse. Solid-state image sensor 1
An optical image of a subject is formed through an optical system and a shutter (not shown), and signal charges corresponding to the optical signals are generated and accumulated. After this signal charge is processed by the signal processing circuit 7, it is sent to the recording section 8 and recorded on a magnetic disk or the like.
第2図は第1因に示す実施例に用いられるインタライン
転送型の固体イメージセンサの一部の断面図である。P
型の半導体基板10には、光信号を電気信号に変換し蓄
積するためのフォトダイオードをなすn型不純物拡散領
tff111と、過剰電荷を排出するためのドレインを
なすn型不純物領域12と、埋込チャネルをなすn型不
純物領域13とが設けられている。そして、半導体基板
10の表面は絶縁1t!(Si02)14で覆われ、そ
こに制御電極15と転送電極16とが形成されている。FIG. 2 is a sectional view of a part of the interline transfer type solid-state image sensor used in the embodiment shown in the first factor. P
The type semiconductor substrate 10 includes an n-type impurity diffusion region tff111 that forms a photodiode for converting and storing optical signals into electrical signals, an n-type impurity region 12 that forms a drain for discharging excess charge, and a buried n-type impurity region 12 that forms a drain for discharging excess charge. An n-type impurity region 13 forming a deep channel is provided. The surface of the semiconductor substrate 10 is insulated 1t! It is covered with (Si02) 14, and a control electrode 15 and a transfer electrode 16 are formed thereon.
制御電極15はフォトダイオード11からドレイン12
への過剰電荷の排出を制御するもので、第1図に示す制
御パルス発生回路5に接続されている。転送電極16は
埋込チャネル13と協働して信号電荷を読み出し転送す
るもので、いわゆる垂直CODを構成する。この垂直C
ODを転送され信号電荷は図示しない水平CODに送ら
れ、第1図の駆動回路2からのクロックに同期して信号
処理部7に転送される。なお、フオj〜ダイオード11
以外の部分は光シールド膜17によって覆われ、従って
被写体からの光信号はフォトダイオード11の部分にの
み届くようになっている。The control electrode 15 is connected from the photodiode 11 to the drain 12.
It is connected to the control pulse generation circuit 5 shown in FIG. 1. The transfer electrode 16 cooperates with the buried channel 13 to read and transfer signal charges, and constitutes a so-called vertical COD. This vertical C
The signal charges transferred to the OD are sent to the horizontal COD (not shown), and are transferred to the signal processing section 7 in synchronization with the clock from the drive circuit 2 shown in FIG. In addition, photo j ~ diode 11
The other parts are covered with a light shielding film 17, so that the optical signal from the subject reaches only the photodiode 11 part.
次に、第1図および第2図に示す実施例の各構成要素の
機能を、第3図乃至第6図を参照して説明する。第3図
は第1図の制御パルス発生回路5から第2図の制御電極
15に印加される制御パルスの電圧値と、制御パルス発
生回路5におけるクロックパルス(クロック発生回路4
からのパルス)のカウント値の関係を示す特性図である
。まず、被写体からの光信号の照度が図示しない露出計
等により計測され、これによってレンズの絞りとシャッ
タ開放時間’intが決定される。このシャッタ開放時
間Tintはシャッタ時間設定回路3にセットされ記憶
される。そして、この設定回路3によって又は別の構成
によって図示しないシャッタの動作が制御される。なお
、本実施例ではシャッタ開放時間に従って制御電極15
はの印加電圧を制御しているため、シャッタ開放時間”
intが設定回路3に記憶されることは本実施例の必須
要件である。Next, the functions of each component of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 will be explained with reference to FIGS. 3 to 6. FIG. 3 shows the voltage value of the control pulse applied from the control pulse generation circuit 5 of FIG. 1 to the control electrode 15 of FIG.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between count values of pulses from First, the illuminance of the optical signal from the subject is measured by a not-shown exposure meter or the like, and the lens aperture and shutter opening time 'int' are determined based on this. This shutter opening time Tint is set and stored in the shutter time setting circuit 3. The operation of a shutter (not shown) is controlled by this setting circuit 3 or by another configuration. In this embodiment, the control electrode 15 is adjusted according to the shutter opening time.
Since the applied voltage is controlled, the shutter opening time is
It is an essential requirement of this embodiment that int be stored in the setting circuit 3.
シャッタ開放時間Tintが設定回路3に記憶されると
、クロックパルス発生回路4は周期がT−T、ot/N
(N :正の整数)のクロックパルスを発生する。When the shutter opening time Tint is stored in the setting circuit 3, the clock pulse generation circuit 4 has a period of TT, ot/N.
(N: positive integer) clock pulses are generated.
制御パルス発生回路5はこのクロックパルスと端子6か
らのスタートパルスを受けて動作し、クロックパルスを
カウントする。そして、カウント値がM(MG、tNよ
り小さい主の整数)になるまでの期間は■61の制御電
圧を制御電極15に印加し、カウント値がM+1からN
になるまテノ期間ハ■6□(MG2〈v61)の制at
圧を制m電極15に印加する。このような制御パルスの
波形は第3図に示されている。The control pulse generating circuit 5 operates upon receiving this clock pulse and the start pulse from the terminal 6, and counts the clock pulses. Then, during the period until the count value reaches M (MG, the main integer smaller than tN), a control voltage of 61 is applied to the control electrode 15, and the count value changes from M+1 to N.
Naruma Teno Period Ha■6□ (MG2〈v61) at
A pressure is applied to the m electrode 15. The waveform of such a control pulse is shown in FIG.
制御IM極15に印加される電圧がV。1からv62に
変化すると、フォトダイオード11の電荷蓄積容jlG
、tQ1 から02 ’(Q2 >Ql)へと増大する
これは、フォトダイオード11のポテンシャルの井戸が
実質的に深くなるためで、この様子は第4図および第5
図に示されている。第4図はフ第1・ダイオード11(
感光画素)の電荷聞と制御パルス発生回路5におけるT
=T、nt/Nのクロックパルスのカウント値の関係を
示1特性図で、第5図はフォトダイオード11近傍のポ
テンシャル井戸の説明図である。第5図に示す如く、制
tII電圧がV61からMG2に変化すると、フォトダ
イオード11の電荷蓄積容量はQlからQ2へと変化す
る。The voltage applied to the control IM pole 15 is V. When changing from 1 to v62, the charge storage capacity jlG of the photodiode 11
, tQ1 increases to 02' (Q2 > Ql). This is because the potential well of the photodiode 11 becomes substantially deeper, and this situation is illustrated in FIGS. 4 and 5.
As shown in the figure. Figure 4 shows the first diode 11 (
T in the control pulse generation circuit 5
This is a characteristic diagram showing the relationship between the count values of clock pulses of =T and nt/N, and FIG. 5 is an explanatory diagram of a potential well near the photodiode 11. As shown in FIG. 5, when the control tII voltage changes from V61 to MG2, the charge storage capacity of the photodiode 11 changes from Ql to Q2.
従って、電荷蓄積容量は第4図に太い折れ線L1で示す
ように変化することになる。Therefore, the charge storage capacity changes as shown by the thick polygonal line L1 in FIG.
次に、被写体の像を撮影するときの具体的な動作を説明
する。Next, a specific operation when photographing an image of a subject will be explained.
被写体の撮影のために図示しないシャッタが開く前には
、駆動回路2、シャッタ時間設定回路3、クロック発生
回路4、制御パルス発生回路5、信号処理回路7および
記録部8に所定の電圧が印加され、動作が開始される。Before a shutter (not shown) is opened to photograph a subject, a predetermined voltage is applied to the drive circuit 2, shutter time setting circuit 3, clock generation circuit 4, control pulse generation circuit 5, signal processing circuit 7, and recording section 8. and the operation starts.
また、固体イメージセンサ1は被写体の像を受ける準備
を完了する。Furthermore, the solid-state image sensor 1 completes preparations for receiving the image of the subject.
シャッタが開かれると同時に端子6にはスタートパルス
(シャッタ動作信号)が印加され、これによって制a電
極15には制御電圧■61が印加される。また、クロッ
ク発生回路4からは周期がT−T、、t/NのりOツク
パルスが発生され、このクロックパルスが制御パルス発
生回路5でカウントされる。At the same time as the shutter is opened, a start pulse (shutter operation signal) is applied to the terminal 6, and thereby a control voltage 61 is applied to the control a electrode 15. Further, the clock generation circuit 4 generates a clock pulse having a period of T-T, t/N, and this clock pulse is counted by the control pulse generation circuit 5.
シャッタ開放時点(1=0>からの経過R間tがQ <
t <MTのときには、制御電圧は■。1で電荷蓄積
容aはQlである。あるフォトダイオード11での被写
体の照度が低(、蓄積された信号電荷の増加割合が第4
図の直線11以下であるときは、電荷が制WZ極15の
下を通ってドレイン12に排出されることはない。しか
し増加割合が直線f11以上で例えば折れた直線12の
ようになっているとき(照度が高いとき)は、蓄積電荷
伝が01になった時点以後は過剰電荷として第5図(C
)に示すようにドレイン12に排出される。The elapsed R interval t from the shutter opening point (1=0> is Q<
When t<MT, the control voltage is ■. 1, the charge storage capacity a is Ql. When the illuminance of the subject at a certain photodiode 11 is low (the increase rate of the accumulated signal charge is the fourth
When it is below the straight line 11 in the figure, the charge will not pass under the limiting WZ pole 15 and be discharged to the drain 12. However, when the increase rate is higher than the straight line f11 and is like a broken straight line 12 (when the illuminance is high), the excess charge is treated as excess charge after the accumulated charge transfer reaches 01 as shown in Fig. 5 (C
) is discharged to the drain 12.
シャッタ開放時点からの経過時間tがt =MTのとき
には、制御パルス発生回路5のカウント値ハM 1.:
12す、従って制御電圧はV61からMG2に下が′
す、電荷蓄積容量はQlから02に増える。When the elapsed time t from the time of shutter opening is t=MT, the count value of the control pulse generation circuit 5 is M1. :
12, therefore the control voltage decreases from V61 to MG2'
The charge storage capacity increases from Ql to 02.
従ってMT<t<NTのmti中は、蓄積電荷の増加割
合が第4図の直線11以上であるとき(照度が高いとき
)も、電荷の蓄積が行なわれることになる。第5図(d
)のポテンシャル井戸はその様子を示している。Therefore, during mti where MT<t<NT, charge is accumulated even when the rate of increase in accumulated charge is equal to or higher than straight line 11 in FIG. 4 (when the illuminance is high). Figure 5 (d
) shows this situation.
l!13tIlパルス発生回路5のカウント値がNにな
ると、シャッタ開放からの経過時間は
t−NX (T・ /N>=Tio。l! 13tWhen the count value of the pulse generation circuit 5 reaches N, the elapsed time from the shutter opening is t-NX (T/N>=Tio.
nt
となるので、シャッタは閉じられる。従って信号電荷の
発生は終了し、そのときの蓄積電荷■が画像データとな
り、転送電極16によって読み出される。nt, the shutter is closed. Therefore, the generation of the signal charge ends, and the accumulated charge (2) at that time becomes image data and is read out by the transfer electrode 16.
上記の動作は次のように要約できる。すなわち、被写体
からの照度が低く蓄積電荷aの増加割合が第4図の直線
11以下であるフォトダイオード11では、シャッタを
閉じたときの信号電荷量Qsigは照度■に比例する。The above operation can be summarized as follows. That is, in the photodiode 11 where the illuminance from the subject is low and the rate of increase in the accumulated charge a is less than the straight line 11 in FIG. 4, the signal charge amount Qsig when the shutter is closed is proportional to the illuminance (2).
被写体からの照度が高く蓄積電荷吊の増加割合が第4図
の直線!J1と折れた直線12の間であるフォトダイオ
ード11では、シャッタを閉じたときの信号電荷M Q
sigは、Qlに実効的に感度の低い信号電荷が加算
された値となる。また、被写体からの照度がかなり高く
蓄積電荷量の増加割合が第4図の直線12以上であるフ
ォトダイオード11では、シャッタを閉じたときの信号
電荷量Qsigに等しくなる。When the illuminance from the subject is high, the rate of increase in accumulated charge is the straight line in Figure 4! In the photodiode 11 between J1 and the broken straight line 12, the signal charge M Q when the shutter is closed is
sig is a value obtained by adding a signal charge with effectively low sensitivity to Ql. Further, in the photodiode 11 where the illuminance from the object is quite high and the rate of increase in the accumulated charge amount is equal to or higher than the straight line 12 in FIG. 4, the signal charge amount Qsig becomes equal to the signal charge amount Qsig when the shutter is closed.
ここで、M/N=415、Q2/Q1−2とすると、シ
ャッタを閉じたときの信号電荷IQS、gと照度Iの関
係は、
Q ・ =に−T・ ・I (0≦I≦11)Sl
(1int
Q ・ =に−T・ ・I15+Q2/2sB
int
(I≦■≦l2)
Q・ =Q2 (I2≦1)1g
となる。但し、Kは定数、11=5Q2/(8に−T、
ot)、l2=5Q2/ (2に−T、o、 ”)とす
る。Here, if M/N=415 and Q2/Q1-2, the relationship between the signal charge IQS, g and the illuminance I when the shutter is closed is as follows: Q・=−T・・I (0≦I≦11 ) Sl
(1int Q ・ = −T・ ・I15+Q2/2sB
int (I≦■≦l2) Q・ =Q2 (I2≦1)1g. However, K is a constant, 11=5Q2/(-T in 8,
ot), l2=5Q2/ (2 to −T, o, ”).
上記の光電変換特性を第6図に示す。従って、固体イメ
ージセンサの出力信号も、第6図と同様にニー特性とな
る。なお、信号電荷が飽和する光量はI ”int
(=502/2K)であり、屈白点の光量はI ”
int (=5Q2/8K)となり、共にシャッタ開
放時間”intに依存しない。The above photoelectric conversion characteristics are shown in FIG. Therefore, the output signal of the solid-state image sensor also has a knee characteristic similar to that shown in FIG. Note that the amount of light at which the signal charge is saturated is I ”int
(=502/2K), and the light intensity at the white point is I”
int (=5Q2/8K), and both do not depend on the shutter opening time "int".
従って、シャッタ時間を変えても常に同じニー特性が得
られるので、信号処理回路7における信号処理は従来と
同じでよい。Therefore, even if the shutter time is changed, the same knee characteristics can always be obtained, so the signal processing in the signal processing circuit 7 may be the same as conventional ones.
このように上記実施例では、M/N=415、Q/Q1
−2とすると飽和光mは
12=502/ (2に−”rnt )となるので、従
来例に比べて2.5倍のダイナミックレンジを得ること
ができる。さらに、M/Nを1に近づけると、より大き
いダイナミックレンジを得ることができる。In this way, in the above example, M/N=415, Q/Q1
-2, the saturated light m becomes 12=502/ (2 to -"rnt), so it is possible to obtain a dynamic range 2.5 times that of the conventional example. Furthermore, M/N is brought closer to 1. , a larger dynamic range can be obtained.
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の
変形が可能である。例えば第7図(a)示すように、直
l1Ij3、fJ4、j5の傾きに対応する光量−(照
度)×(シせツタ開放時間)に屈曲点を持つニー特性と
することができる。The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible. For example, as shown in FIG. 7(a), the knee characteristic may have a bending point at light amount - (illuminance) x (shiset ivy opening time) corresponding to the inclinations of lines l1Ij3, fJ4, and j5.
また、第7図(b)に示すように蓄積電荷容量が曲線的
に変化するようにできる。ここで、曲線L はQ (
t/T、nt)で表現できる。本発明3 ■
を適用しないときの飽和光量はQI(1)/(K・”1
nt)であり、この値以上のダイナミックレンジを実現
する必要条件は、原点Oとt−”int’)曲線L3上
の点りを結ぶ直線j6が曲線L3の上側を横切ることで
ある(点A−C間)。なぜなら、点りを通り点A−C間
の曲線L3に接する直線17の傾きは飽和時の照度に対
応し、これは直線p6の傾きより大きいためである。Furthermore, the storage charge capacity can be changed in a curved manner as shown in FIG. 7(b). Here, the curve L is Q (
It can be expressed as t/T, nt). The saturation light amount when Invention 3 (3) is not applied is QI(1)/(K・”1
nt), and the necessary condition to realize a dynamic range greater than this value is that the straight line j6 connecting the origin O and the point on the t-"int') curve L3 crosses the upper side of the curve L3 (point A -C).This is because the slope of the straight line 17 passing through the dot and touching the curve L3 between points A and C corresponds to the illuminance at saturation, which is greater than the slope of the straight line p6.
さらに、第7図(C)のようにシャッタ開放時点(t=
o)で電荷容量がQl(。)=Oであるような曲線L4
となるようにしてもよい。Furthermore, as shown in FIG. 7(C), the time when the shutter is opened (t=
Curve L4 such that the charge capacity is Ql(.)=O at
You may make it so that
第8図は本発明の他の実施例の構成を示すブロック図で
、シャッタの開放時間があらかじめ定められていない方
式のものである。光量検出器20はシャッタ開放中の入
射光量を検出J゛るもので、適正光量があらかじめ設定
されている。クロックパルス発生回路21は端子22か
らのシャッタ動作信号(スタートパルス)により動作を
開始し、一定周波数のクロックパルスを発生する。制御
パルス発生回路23はクロックパルスをカウントする機
能と、光量検出器20の検出先山が適正光量の1/R(
ただしR>1であらかじめ設定されている)にかるまで
は一定電位の制in圧を出力し、適正光mの1/Rにな
った後は電位が(t/R・11>の関数となる制御電圧
を出力する機能を有する。但し、tlはシャッタ開放か
ら適正光量の1/Rになるまでの時間である。そして、
固体イメージセンサ1を構成する感光画素の電荷蓄積容
量は、この制m+電圧により制御される。FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of another embodiment of the present invention, in which the shutter opening time is not predetermined. The light amount detector 20 detects the amount of incident light while the shutter is open, and an appropriate amount of light is set in advance. The clock pulse generation circuit 21 starts operating in response to a shutter operation signal (start pulse) from a terminal 22, and generates a clock pulse of a constant frequency. The control pulse generation circuit 23 has a function of counting clock pulses and a detection peak of the light amount detector 20 is 1/R (1/R) of the appropriate light amount.
However, until R > 1 (preset in advance) is reached, a constant potential control pressure is output, and after reaching 1/R of the appropriate light m, the potential becomes a function of (t/R・11>). It has a function of outputting a control voltage.However, tl is the time from when the shutter is opened until it reaches 1/R of the appropriate light amount.And,
The charge storage capacity of the photosensitive pixels constituting the solid-state image sensor 1 is controlled by this control m+ voltage.
第9図は第8図の固体イメージセンサを構成する感光画
素の電荷蓄積容量を示す特性図であり、これを参照して
第8図に示す実施例の動作を説明する。t=Qの時点で
図示しないシャッタが開かれると、固体イメージセンサ
1に入射される光信号の一部はハーフミラ−等で光路変
更され、光量検出器20に送られる。同時にスタートパ
ルスが端子22を介してクロックパルス発生回路21に
与えられ、クロックパルスは制御パルス発生回路23に
カウントされる。また、制御パルス発生回路23からは
所定値の制WZ圧が固体イメージセンサ1の各感光画素
に送られ、これによって電荷蓄積容量がQC(一定値)
に保たれる。FIG. 9 is a characteristic diagram showing the charge storage capacity of the photosensitive pixels constituting the solid-state image sensor of FIG. 8, and the operation of the embodiment shown in FIG. 8 will be explained with reference to this. When a shutter (not shown) is opened at time t=Q, a part of the optical signal incident on the solid-state image sensor 1 has its optical path changed by a half mirror or the like, and is sent to the light amount detector 20. At the same time, a start pulse is applied to the clock pulse generation circuit 21 via the terminal 22, and the clock pulses are counted by the control pulse generation circuit 23. In addition, a predetermined value of the control WZ pressure is sent from the control pulse generation circuit 23 to each photosensitive pixel of the solid-state image sensor 1, thereby increasing the charge storage capacity to a QC (constant value).
is maintained.
1=11で検出光口が適正光量の1/Rになった後は、
感光画素の電荷蓄積容量が(t/R・11)の関数とな
るような制ill電圧が制御パルス発生回路23から出
力される。After the detection light aperture becomes 1/R of the appropriate light amount with 1=11,
A control pulse generating circuit 23 outputs a control pulse voltage such that the charge storage capacity of the photosensitive pixel becomes a function of (t/R·11).
t/R−tlになるとシャッタは自動的に閉鎖され、電
荷蓄積容量はQ、(飽和光m)に等しくなる。こうして
、光電変換のニー特性が得られることになる。・
なお、本発明は上記2つの実施例とその変形に限定され
るものではない。例えば固体イメージセンサについては
、フレーム転送型CCD5MO8型イメージセンサ、ア
モルファスシリコン膜を感光部として電荷読出しをCO
Dで行う型のイメージセンサなと、種々の型式のものを
用いることができる。At t/R-tl, the shutter is automatically closed and the charge storage capacity becomes equal to Q, (saturated light m). In this way, the knee characteristic of photoelectric conversion is obtained. - Note that the present invention is not limited to the above two embodiments and their modifications. For example, regarding solid-state image sensors, there are frame transfer type CCD5MO8 type image sensors, and charge readout using an amorphous silicon film as a photosensitive part.
Various types of image sensors such as the one used in D can be used.
また、電荷蓄積容量の制剪は第2図のものに限られない
。第2図は感光画素であるフォトダイオードに隣接して
制御電極を設け、これに制fl′Il電圧を印加するこ
とによって過剰電荷のしきい値を定めるものであるが、
感光画素上に透明電極(制御電極)を設け、これに制御
電圧を印加することにより電荷蓄積領域のポテンシャル
井戸態を定めるようにしてもよい。第10図はそのよう
な固体イメージセンサの断面図である。図示の如く、光
シールド膜17の開口部に透明電極31を設け、これに
制御1m圧を印加する。そして、感光画素とドレイン1
20間には一定の電位を印加した電極32を設ける。Furthermore, the limitation of the charge storage capacity is not limited to that shown in FIG. In FIG. 2, a control electrode is provided adjacent to a photodiode, which is a photosensitive pixel, and the threshold value of excess charge is determined by applying a control voltage fl'Il to this electrode.
A transparent electrode (control electrode) may be provided on the photosensitive pixel, and the potential well state of the charge storage region may be determined by applying a control voltage to the transparent electrode (control electrode). FIG. 10 is a cross-sectional view of such a solid-state image sensor. As shown in the figure, a transparent electrode 31 is provided in the opening of the light shield film 17, and a control pressure of 1 m is applied thereto. And the photosensitive pixel and drain 1
An electrode 32 to which a constant potential is applied is provided between the electrodes 20 and 20.
第11図は第10図のポテンシャル井戸の説明図である
。透明は制御I電極31に印加される制御電圧が■61
のときは、電荷を蓄積する容量はQlとなっているが、
制御電圧がVGlからvG2になると、容量はQlか0
2に増加する。FIG. 11 is an explanatory diagram of the potential well in FIG. 10. For transparent, the control voltage applied to the control I electrode 31 is 61
When , the capacitance for accumulating charge is Ql, but
When the control voltage changes from VGl to vG2, the capacitance changes from Ql to 0.
Increased to 2.
以上の如く本発明では、被写体からの光信号に応じて信
号電荷を発生し蓄積する受光蓄積部の電荷蓄積容量を、
シャッタの間数時点から閉鎖時点までの過程で減少する
ことなき増大するようにしたので、ダイナミックレンジ
が広く被写体の照度に強弱の差が大きいときでも良好な
画質の両生画像を得ることのできる電子スチルカメラが
提供できる。As described above, in the present invention, the charge storage capacity of the light reception and storage section that generates and stores signal charges in accordance with the optical signal from the subject is
Since the shutter increases without decreasing during the process from several points in time to the point in time when the shutter is closed, it has a wide dynamic range and can obtain ambidextrous images of good quality even when there is a large difference in intensity of illumination of the subject. Still cameras can be provided.
第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
2図はこの実施例に用いられる固体イメージセンサの一
部の断面図、第3図はこの実施例における制御パルスの
電圧値とクロックパルスのカウント値の関係を示す特性
図、第4図はこの実施例における感光画素の電荷量とク
ロックパルスのカウント値の関係を示す特性図、第5図
は第2図に示す固体イメージセンサのポテンシャル井戸
の説明図、第6図はこの実施例による光電変換特性図、
第7図はこの実施例の変形例を説明するための特性図、
第8図は本発明の他の実施例の構成を示すブロック図、
第9図はこの実施例における感光画素の電荷量を示す特
性図、第10図は本発明に適用できる固体イメージセン
サの他の例の一部の断面図、第11図はそのポテンシャ
ル井戸の説明図、第12図は固体イメージセンナの光電
変換特性図である。
1・・・P型半導体基板、11・・・フォトダイオード
、12・・・ドレイン、13・・・埋込チャネル、14
・・・絶縁膜、15.31・・・制御電極、16・・・
転送電極、17・・・光シールド膜。
出願人代理人 猪 股 清
第2図
カウント数
カウント数
第4図
免5図
党6図
莞7図(C)
第11図Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a sectional view of a part of a solid-state image sensor used in this embodiment, and Fig. 3 is a voltage value of a control pulse in this embodiment. FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the charge amount of the photosensitive pixel and the clock pulse count value in this embodiment, and FIG. 5 is a solid-state image shown in FIG. 2. An explanatory diagram of the potential well of the sensor, FIG. 6 is a diagram of photoelectric conversion characteristics according to this embodiment,
FIG. 7 is a characteristic diagram for explaining a modification of this embodiment,
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of another embodiment of the present invention;
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the charge amount of the photosensitive pixel in this embodiment, FIG. 10 is a sectional view of a part of another example of a solid-state image sensor applicable to the present invention, and FIG. 11 is an explanation of the potential well. 12 are photoelectric conversion characteristic diagrams of the solid-state image sensor. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... P-type semiconductor substrate, 11... Photodiode, 12... Drain, 13... Buried channel, 14
...Insulating film, 15.31...Control electrode, 16...
Transfer electrode, 17... light shield film. Applicant's agent Kiyoshi Inomata Figure 2 Count number Count number Figure 4 Menu Figure 5 Party figure 6 Figure 7 (C) Figure 11
Claims (1)
前方又は後方に配置され被写体からの光を遮断および通
過させるシャッタと、このシャッタの開放時間を制御す
る開放時間制御手段と、前記光学像の結像位置に配置さ
れ光信号に応じて信号電荷を発生し蓄積する受光蓄積部
と、前記シャッタの開放時間をT_i_n_tとすると
き開放時点から閉鎖時点までの過程で信号電荷の蓄積容
量がtを時間としてt/T_i_n_tの関数で増加す
るよう前記受光蓄積部を制御する蓄積容量制御手段と、
前記受光蓄積部の信号電荷を読み出す読出手段と、この
読出手段から読み出された信号電荷を処理し記録する手
段とを備える電子スチルカメラ。 2、前記開放時間制御手段は、前記シャッタの開放時間
を示す開放時間信号とこのシャッタが開放された時点を
示す開放時点信号を出力する手段を有し、前記蓄積容量
制御手段は前記開放時点信号を受け取った時点から前記
開放時間信号に対応して前記受光蓄積部の蓄積容量を制
御する特許請求の範囲第1項記載の電子スチルカメラ。 3、前記開放時間制御手段は、被写体からの入射光の強
度を検出する強度検出手段と、この検出値にもとづいて
前記シャッタの開放時間を設定する手段とを有する特許
請求の範囲第1項もしくは第2項に記載の電子スチルカ
メラ。 4、前記受光蓄積部は2次元に配置された複数の感光画
素を有し、前記蓄積容量制御手段は前記感光画素の過剰
電荷のしきい値を設定する設定手段と、この過剰電荷を
排出する排出手段を有し、前記設定手段によるしきい値
を所定の制御電圧を前記設定手段に印加することにより
制御するようにした特許請求の範囲第1項乃至第3項の
いずれかに記載の電子スチルカメラ。 5、前記受光蓄積部は、半導体基板上に形成された絶縁
膜とその上に2次元に配置形成された導体電極とをそれ
ぞれ含む複数の感光画素を有し、この感光画素の電荷蓄
積容量は所定の制御電圧を前記導体電極に印加すること
により制御されるようにした特許請求の範囲第1項乃至
第3項のいずれかに記載の電子スチルカメラ。 6、被写体の光学像を結像する光学系と、この光学系の
前方又は後方に配置され被写体からの光を遮断および通
過させるシャッタと、このシャッタの開放期間中の入射
光量を検出する光量検出手段と、この検出光量が所定値
を越えた時点から所定の時間後の時点に前記シャッタが
閉鎖されるようこのシャッタの開放時間を制御する開放
時間制御手段と、前記光学像の結像位置に配置され光信
号に応じて信号電荷を発生し蓄積する受光蓄積部と、前
記シャッタの開放時点から前記光量検出手段の検出光量
が前記所定値を越える時点までの期間をT_1とすると
き、前記所定値を越えた時点から前記シャッタの閉鎖時
点までの過程でtを時間として信号電荷の蓄積容量がt
/T_1の関数として増加するよう前記受光蓄積部を制
御する蓄積容量制御手段と、前記受光蓄積部の信号電荷
を読み出す読出手段と、この読出手段から読み出された
信号電荷を処理し記録する手段とを備える電子スチルカ
メラ。 7、前記受光蓄積部は2次元に配置された複数の感光画
素を有し、前記蓄積容量制御手段は前記感光画素の過剰
電荷のしきい値を設定する設定手段と、この過剰電荷を
排出する排出手段を有し、前記設定手段によるしきい値
を所定の制御電圧を前記設定手段に印加することにより
制御するようにした特許請求の範囲第6項記載の電子ス
チルカメラ。 8、前記受光蓄積部は、半導体基板上に形成された絶縁
膜とその上に2次元に配置形成された導体電極とをそれ
ぞれ含む複数の感光画素を有し、この感光画素の電荷蓄
積容量は所定の制御電圧を前記導体電極に印加すること
により制御されるようにした特許請求の範囲第6項記載
の電子スチルカメラ。[Claims] 1. An optical system that forms an optical image of a subject, a shutter that is placed in front or behind this optical system to block and pass light from the subject, and controls the opening time of this shutter. an opening time control means, a light receiving and accumulating section disposed at the imaging position of the optical image and generating and accumulating signal charges according to the optical signal; storage capacity control means for controlling the light receiving and accumulating section so that the signal charge accumulating capacity increases in the process according to a function of t/T_i_n_t, where t is a time;
An electronic still camera comprising: a readout means for reading out the signal charges in the light receiving and accumulating section; and means for processing and recording the signal charges read out from the readout means. 2. The opening time control means has means for outputting an opening time signal indicating the opening time of the shutter and an opening time signal indicating the time point at which the shutter is opened, and the storage capacity control means outputs the opening time signal. 2. The electronic still camera according to claim 1, wherein the storage capacity of the light reception storage section is controlled in response to the open time signal from the time when the light receiving and storage section receives the open time signal. 3. The opening time control means comprises intensity detection means for detecting the intensity of incident light from a subject, and means for setting the opening time of the shutter based on this detected value. The electronic still camera according to item 2. 4. The light receiving and accumulating section has a plurality of photosensitive pixels arranged two-dimensionally, and the storage capacity control means includes setting means for setting a threshold value for excess charge of the photosensitive pixels, and discharging this excess charge. The electronic device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a discharge means, and wherein the threshold value by the setting means is controlled by applying a predetermined control voltage to the setting means. still camera. 5. The light receiving and accumulating section has a plurality of photosensitive pixels each including an insulating film formed on a semiconductor substrate and a conductive electrode arranged two-dimensionally thereon, and the charge accumulating capacity of the photosensitive pixel is The electronic still camera according to any one of claims 1 to 3, wherein the electronic still camera is controlled by applying a predetermined control voltage to the conductive electrode. 6. An optical system that forms an optical image of the subject, a shutter that is placed in front or behind this optical system to block and pass light from the subject, and light amount detection that detects the amount of incident light while the shutter is open. means, an opening time control means for controlling the opening time of the shutter so that the shutter is closed at a predetermined time after the detected light amount exceeds a predetermined value; a light receiving and accumulating section that is arranged to generate and accumulate signal charges in accordance with an optical signal, and a period from the time when the shutter is opened to the time when the amount of light detected by the light amount detecting means exceeds the predetermined value as T_1; In the process from the time when the value exceeds the value to the time when the shutter is closed, the storage capacity of the signal charge becomes t, where t is the time.
storage capacity control means for controlling the light receiving and accumulating section so as to increase as a function of /T_1; reading means for reading out the signal charges of the light receiving and accumulating section; and means for processing and recording the signal charges read from the reading means. An electronic still camera equipped with. 7. The light receiving and accumulating section has a plurality of photosensitive pixels arranged two-dimensionally, and the storage capacity control means includes setting means for setting a threshold value for excess charge of the photosensitive pixels, and discharging the excess charge. 7. The electronic still camera according to claim 6, further comprising a discharge means, and wherein the threshold value set by the setting means is controlled by applying a predetermined control voltage to the setting means. 8. The light receiving and accumulating section has a plurality of photosensitive pixels each including an insulating film formed on a semiconductor substrate and a conductor electrode arranged two-dimensionally thereon, and the charge accumulating capacity of the photosensitive pixel is 7. The electronic still camera according to claim 6, wherein the electronic still camera is controlled by applying a predetermined control voltage to the conductive electrode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60115683A JPS61274475A (en) | 1985-05-29 | 1985-05-29 | Electronic still camera |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60115683A JPS61274475A (en) | 1985-05-29 | 1985-05-29 | Electronic still camera |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61274475A true JPS61274475A (en) | 1986-12-04 |
Family
ID=14668682
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60115683A Pending JPS61274475A (en) | 1985-05-29 | 1985-05-29 | Electronic still camera |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61274475A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0484135A2 (en) * | 1990-11-01 | 1992-05-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Image sensing apparatus having tone control function |
US6486460B1 (en) | 1998-09-11 | 2002-11-26 | Nec Corporation | Solid-state image sensing device and method of driving the same |
-
1985
- 1985-05-29 JP JP60115683A patent/JPS61274475A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0484135A2 (en) * | 1990-11-01 | 1992-05-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Image sensing apparatus having tone control function |
US5295001A (en) * | 1990-11-01 | 1994-03-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Image sensing apparatus having tone control function |
US5406391A (en) * | 1990-11-01 | 1995-04-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Image sensing apparatus having tone control function |
US6486460B1 (en) | 1998-09-11 | 2002-11-26 | Nec Corporation | Solid-state image sensing device and method of driving the same |
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