JPS6218178A - 固体撮像カメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は固体撮像素子を用いた固体撮像カメラに関す
る。

「従来の技術」 従来の固体撮像カメラ、すなわち固体撮像素子を用いた
ビデオカメラにおいては、映像信号の１フレーム（１／
３０秒間）または１フイールド（ＩＡＯ秒間）に相当す
る時間内に、固体撮像素子が受けた入射光に応じて生じ
る固体撮像素子内に蓄積された信号電荷の積分値を、次
の１フイールドの間に読み出し、この動作を繰り返すこ
とによって連続した映像信号を出力している。

「発明が解決しようとする問題点」 しかし乍ら、この従来の固体撮像カメラにおいては、被
写体の照度が一定でなく、時間とともに変化するような
場合には鮮明な画像が得られない欠点があった。

すなわち被写体の照度が高すぎる場合には画面全体が白
く飽和した画像となり、また被写体の照度が低すぎる場
合には、画面全体が黒っぽい画像となってしまい、鮮明
な画像が得られなかった。

この様な欠点を解決すべく、固体撮像素子の受光面の前
面に、被写体の照度に応じてレンズ絞りを変し、常に適
正な映像出力が得られるようにした自動絞りレンズ、す
なわちエレクトリカルアイレンズ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａ
ｌ　Ｅｙｅ　Ｌｅｎｓ、以下ＥＥレンズと称す）を取付
けていた。しかし乍ら、このＥＥレンズは可動部分から
成る機構のため、長期間に亘る信頼性が得られないとい
う問題があり、また一般の固定絞りレンズに比較して高
価であるという欠点があった。

「問題点を解決するための手段」 この発明は従来の固体撮像カメラの欠点、すなわち照度
の変化する被写体の撮影におげろ問題を、ＥＢレンズ等
を用いることなく解決し、安価な固定絞りレンズで常に
鮮明な画像が得られる固体撮像カメラを提供することを
目的とする。

この発明による固体撮像カメラは、入射光により信号電
荷が固体撮像素子に蓄積される時間を電気的に制御する
制御回路を有し、さらにこの制御回路に映像出力信号を
帰還させる帰還回路が設けられていることを特徴として
いる。

「実施例」 以下、この発明による固体撮像カメラの一実施例につき
、図面を参照しつつ詳細に説明する。

第１図はこの発明の一実施例であるＣＣＤ　（電荷結合
素子）を用いたカメラの構成を示すブロック図である。

図においてパルス回路１１はＣＣＤ１２の駆動に必要な
駆動パルス及びプロセス回路１３において映像信号の処
理に必要なパルスをそれぞれ発生する。パルス回路１１
で発生された上記駆動パルスは、駆動回路１４に供給さ
れ、駆動回路１４はこの駆動パルスに応じてＣＣＤ１２
を１駆動する。すなわちこの駆動によりＣＣＤＩ　２が
らは被写体からの入射光を受けて蓄積された信号電荷が
順次読み出され、プロセス回路１３に供給される。プロ
セス回路１３においてはＣＣＤ１２から読み出された信
号が信号処理され、出方端子１５から映像信号として出
力される。以上の構成は従来のＣＣＤカメラと同一であ
る。

この発明においてはさらに制御回路１６及び帰還回路１
７が設げられる。制御回路１６は第２図Ａに示すような
パルス状のＣＣＤ基板（サブストレート）印加電圧Ｖｓ
　（以下Ｖｓと記す）を発生する。

この基板電圧Ｖｓを用いてＣＣＤ１２を駆動することに
より、ＣＣＤ１２の信号蓄積時間が制御される。また、
帰還回路１７は出力端子１５がら分岐された映像出力信
号を積分することにより、ＣＣＤＩ２の信号蓄積時間、
すなわち基板電圧Ｖｓのパルス幅を変制御し、制御回路
１６に帰還信号を供給する。

以下制御動作についてさらに詳しく説明する。

第２図ＡにおいてＶｏは基板電圧Ｖｓの適正値を示して
おり、また■１はＣＣＤ　］、　２のフォトダイオード
に蓄積される電荷を全て基板に流し込んでしまうのに充
分な値が選ばれている。また第２図Ｂは、ＣＣＤＩ　２
のフォー・ダイオードに蓄積される電荷を垂直転送レジ
スタ（■レジスタ）に読み出すためのタイミングパルス
、すなわちＴＧパルスを示している。

従来のＣＣＤカメラの場合、基板電圧Ｖｓは常に一定し
ベルｖＯに固定されており、入射光による信号電荷は１
フイールドすなわち１／６０秒間全て蓄積されていたが
、この発明によるＣＣＤカメラにおいては、第２同人に
示したように７秒間（０〈ｔ≦１／６０）のみ基板電圧
Ｖｓのレベルは■０に等している。従って、−−１秒の
間は、第３図Ａに示すよ５にＣＣＤ１２のフォー・ダイ
オードに蓄積されるべき信号電荷１８は全て基板に流し
込まれる。

よって第３図Ｂに示すように′Ｉ秒間のみＣＣＤ１２の
フォトダイオードに信号電荷が蓄積され、そのｖＯの期
間の終りのタイミングでＴＧパルスによりＣＣＤ１２に
蓄積された電荷は垂直転送レジスタに読み出される。

第４図は帰還回路１−７の信号関係を表わし、第４図Ａ
は映像出力信号を、第４図Ｂは帰還信号を、第４図Ｃは
基板電圧Ｖｓを示している。帰還信号は映像出力信号を
積分したものであり、映像出力信号の大小に応じてレベ
ルが変動する（　■ｌ、　Ｖ２・・・・・・）。

基板電圧Ｖｓは帰還信号のレベルに応じて■０の期間が
、すなわちｔが増減する（　ｔｌ、　ｔ２・・・・・・
）。ｔの変化方向は帰還信号レベル■の変動方向と逆、
すなわち■がＶｌのよ５に大きくなれば、ｔはｔｌのよ
うに短かくなり、■が■２のように小さくなれば、ｔは
ｔ２のように長くなるものとする。

「発明の効果」 この様にして蓄積された信号電荷を第２図Ｂに示したタ
イミングで垂直転送レジスタ（■レジスタ）に読み出す
ことにより、照度が変化する被写体を撮像した場合にも
、常に適度な明るさの鮮明な画像が得られる。例えば、
第４図■に示す様に被写体の照度が高い場合には、映像
出力信号のレベルが大きくなり、帰還信号もレベルが犬
きくＶｌとなる。この時、基板電圧Ｖｓの■０の時間ｔ
がｔｌと短かくなるように制御回路１６が動作し、ＣＣ
Ｄ１２のフォトダイオードに蓄積される信号電荷は少な
くなり、映像出力信号のレベルは小さくなる。

また逆に、第４図Ｈに示す様に、被写体の照度が低い場
合には、映像出力信号のレベルが小さくなり、帰還信号
もレベルがｖ２と小さくなる。従って、基板電圧Ｖｓの
ｖＯの時間ｔはｔ２と長くなり、ＣＣＤ１２に蓄積され
る信号電荷は多くなり映像出力信号のレベルも大きくな
る。

よって、この動作を繰り返すことにより、被写体の照度
が変化しても、常に一定の適正レベルの映像出力信号が
得られ、被写体の照度に左右されない鮮明な画像を得る
ことが可能となる。

以上、この発明の一実施例としてＣＣＤカメラＱ場合に
ついて説明したが、他の方式の固体撮像カメラ゛の場合
にもこの発明は適用することができる。

この発明による固体撮像カメラは、固体撮像素子に電荷
が蓄積される時間を電気的に制御する制御回路及び映像
出力信号を帰還させる帰還回路とを有しており、特に照
度の変化する被写体を常に鮮明に撮影するＥＥ機能内蔵
のカメラとして効果が非常に犬である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による固体撮像カメラの一実施例の構
成を示すブロック図、第２図Ａ及びＢはそれぞれ基板電
圧Ｖｓ及びＴＧパルスの波形を示すタイムチャート、第
３図はＣＣＤの信号電荷蓄積の状態を示すポテンシャル
図、第４図は映像出力信号と、帰還回路と、基板電圧Ｖ
ｓとの関係を示す図である。 １１：パルス回路、１２：ＣＣＤ、１３：プロセス回路
、１４：駆動回路、１５：出力端子、１６：制御回路、
１７：帰還回路。 オ　１に 々２図 オ　３回

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）固体撮像素子に信号電荷が蓄積される時間を電気
   的に制御する制御回路と、映像出力信号を入力し、映像
   出力信号が大きい程、蓄積されている時間が短かくなる
   ように帰還信号を上記制御回路へ供給する帰還回路とが
   設けられていることを特徴とする固体撮像カメラ。