JPS6319977A - Accumulation time switching solid-state image pickup device - Google Patents

Accumulation time switching solid-state image pickup device

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JPS6319977A
JPS6319977A JP61164923A JP16492386A JPS6319977A JP S6319977 A JPS6319977 A JP S6319977A JP 61164923 A JP61164923 A JP 61164923A JP 16492386 A JP16492386 A JP 16492386A JP S6319977 A JPS6319977 A JP S6319977A
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control circuit
mode
gain
accumulation
switching
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Atsushi Morimura
淳 森村
Yoshinori Kitamura
北村 好徳
Hiroki Matsuoka
宏樹 松岡
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

Abstract

PURPOSE:To remove the level change of an output signal generated from an image pickup device by controlling a gain control circuit or a diaphragm control circuit at the time of switching accumulation time. CONSTITUTION:An image pickup element 2 constituted of an interline CCD outputs an image pickup electrical signal to the gain control circuit 3 based on a pulse signal outputted from a driving circuit 7. An output of the control circuit 3 is converted into an objective signal type by a process circuit 4 and outputted as a signal output. At the time of changing the charge accumulation time by switching a field accumulation mode and a frame accumulation mode, a system control circuit 8 controls the diaphragm control circuit 6 and the gain control circuit 3 in accordance with a detecting signal level detected by a level detecting circuit 5. The level of the detecting signal is kept at a constant value by controlling the aperture of a diaphragm 1 and the gain. Consequently, level variation at the time of mode switching can be removed and dynamic resolution can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明の蓄積時間切換撮像装置はテレビカメラ特に単板
式のテレビカメラに用いられ、蓄積時間のモード切換時
の信号レベル変動をなくシ、モード切換を自動で行なう
ことを可能とし、誰でもが容易に用いることが出来る家
庭用カメラとして適している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The storage time switching imaging device of the present invention is used in television cameras, particularly single-chip television cameras, and eliminates signal level fluctuations when switching storage time modes. It is suitable as a home camera that can be used automatically and can be easily used by anyone.

、  従来の技術 従来の撮像装置で用いられている固体撮像素子を第7図
に示す。第7図はインターラインCODの模式図であシ
、101は電気信号に変換するホトダイオード、102
は垂直方向の走査を行なうCCD(以下V−CCD)、
103は水平方向の走査を行なうCCD (以下H−C
CD)、104は光電変換された電荷を電圧に変換する
フローティングディフユージンアンプ(以下FDA)で
あるΩ印を付けたホトダイオードは奇数フィールド0V
−CCDK読出され、Δ印を付けたホトダイオードは偶
数フィールドのV−CODに読出され、垂直方向及び水
平方向に順次走査される。たとえば101−aのホトダ
イオードの信号ば、V−CCDのvl の電極のついた
102aの場所から転送され、1水平走査ごとに垂直方
向に転送される。V−CODの電極をv1〜v4とする
とv1〜v4の電圧波形を第8図aに示す。印加電圧の
高い電極のもとに信号電荷は転送され、■1からv4の
電極のもとに順次転送される。水平の走査を行なうH−
CODも同様でHlからH4までの電極に順次電圧を印
加する。電圧波形を第8図Cに示す。このようにして1
フィールドの走査が終了したとき、次のフィールドの信
号電荷をV−CODIC,d出す。
, Prior Art A solid-state imaging device used in a conventional imaging device is shown in FIG. FIG. 7 is a schematic diagram of an interline COD, 101 is a photodiode that converts into an electric signal, 102
is a CCD that performs vertical scanning (hereinafter referred to as V-CCD),
103 is a CCD (hereinafter referred to as H-C) that performs horizontal scanning;
CD), 104 is a floating differential amplifier (hereinafter referred to as FDA) that converts the photoelectrically converted charge into voltage.The photodiode marked with Ω is the odd field 0V.
-CCDK is read out, and the photodiode marked with Δ is read out to the even field V-COD and sequentially scanned in the vertical and horizontal directions. For example, the signal from the photodiode 101-a is transferred from the location 102a attached to the vl electrode of the V-CCD, and is transferred vertically for each horizontal scan. Assuming that the electrodes of the V-COD are v1 to v4, the voltage waveforms of v1 to v4 are shown in FIG. 8a. The signal charge is transferred to the electrode with the higher applied voltage, and is sequentially transferred to the electrodes from 1 to v4. H- to perform horizontal scanning
Similarly, in COD, voltages are sequentially applied to the electrodes from H1 to H4. The voltage waveform is shown in FIG. 8C. In this way 1
When scanning of a field is completed, the signal charge of the next field is outputted as V-CODIC,d.

走査の終了したフィールドが○印を付けた奇数フィール
ドのとき、次のフィールドはΔ印を付けた偶数フィール
ドとなり、第8図すの電圧を印加して走會を行なう。し
たがって同一のホトダイオードから信号電荷が読出され
る周期は2フィールドごとであり蓄積時間は1フィール
ドを1/60秒とすると1730秒となる。
When the scanned field is an odd field marked with a circle, the next field is an even field marked with a Δ, and the voltage shown in Figure 8 is applied to perform scanning. Therefore, the period in which signal charges are read out from the same photodiode is every two fields, and the accumulation time is 1730 seconds, assuming that one field is 1/60 seconds.

発明が解決しようとする問題点 このようにCODを駆動して走査をした撮像装置では蛍
光灯などのフリッカをもつ照明時の撮像に対してちらつ
きが少ない画像が得られるが、移動する物体たとえば車
などを撮像した場合に得られた画像がボケてしまうとい
う問題点を有している。
Problems to be Solved by the Invention The imaging device that performs scanning by driving the COD as described above can obtain images with less flickering when captured under flickering lighting such as fluorescent lights, but when moving objects such as cars There is a problem in that when an image is captured, the image obtained becomes blurred.

第2の従来例としては、第9図に示したように、ホトダ
イオードからの読出し方法を変え、蓄積時間を1フィー
ルドの時間にしたものがある。奇数フィールドではまず
O印のホトダイオード101aと101bから同時に信
号電荷をV−CODのv3の電極に読出す。電圧波形を
第10図aに示す。
As a second conventional example, as shown in FIG. 9, there is a method in which the reading method from the photodiode is changed and the storage time is set to the time of one field. In the odd field, signal charges are simultaneously read out from the O-marked photodiodes 101a and 101b to the v3 electrode of the V-COD. The voltage waveform is shown in Figure 10a.

華直方向の走査は第1の従来例と同様であり1水平走査
ごとに順次v1〜■4へと転送する。このように同一フ
ィールドですべてのホトダイオードから信号をL’lみ
出す。次の偶数フィールドではΔ印のホトダイオード1
01bと101cかも同時に信号電荷をV−CODのv
3の電極に読出す。電圧波形を第10図すに示す。この
ようにしてホトダイオードから信号を読出すことにより
蓄積時間は1フィールド、1760秒とし、移動する物
体を撮像した場合の画像のボケを改善したものがある。
The scanning in the horizontal direction is the same as in the first conventional example, and the data is sequentially transferred to v1 to v4 for each horizontal scan. In this way, signals L'l are output from all photodiodes in the same field. In the next even field, photodiode 1 marked with Δ
01b and 101c also simultaneously transfer signal charges to V-COD v
Read out to the 3rd electrode. The voltage waveform is shown in FIG. By reading the signal from the photodiode in this way, the accumulation time is set to one field or 1760 seconds, and there is a device that improves the blurring of an image when a moving object is imaged.

しかしこの場合、蛍光灯々どのフリッカをもつ照明時に
撮像した画像にちらつきが多くなるという問題点を有し
ている。
However, in this case, there is a problem in that images captured under flickering lighting such as fluorescent lamps tend to flicker more often.

第3の従来例として、例えば特開昭57−17840号
公報に示されている。この例においては撮像素子の駆動
方法を切換て、第8図及び第10図に示したフレーム蓄
積とフィールド蓄積を切換るものであり、一つの撮像装
置で動画における解像度の高い方式と、蛍光灯などによ
るフリッカの影響の少ない方式を切換ることか可能とな
っている。
A third conventional example is disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-17840. In this example, the driving method of the image sensor is switched to switch between frame accumulation and field accumulation as shown in Figs. It is now possible to switch to a method that is less affected by flicker.

しかしながらこの方式においては画素信号が撮像素子か
ら出力信号として得られるまでに、画素、信号の混合の
され方が異なる。したがって撮像素子にモザイク色フィ
ルタを付け、画素信号のレベル差を用いて色分離を行な
う単板式カラーカメラには使用することができないとい
う問題点を有していた。
However, in this method, the way the pixels and signals are mixed is different before the pixel signal is obtained as an output signal from the image sensor. Therefore, there is a problem in that it cannot be used in a single-chip color camera in which a mosaic color filter is attached to an image sensor and color separation is performed using level differences in pixel signals.

本発EIAはかかる点に鑑み、単板カラーカメラにおい
て蓄積時間をフレーム周期とフィールド周期に切換え、
且つ切換時における信号レベル変化をなくすことができ
る単板カラーカメラを実現できる蓄積時間切換固体撮像
装置を提供することを目的とする。
In view of this point, the present EIA switches the storage time to frame period and field period in a single-chip color camera, and
Another object of the present invention is to provide a storage time switching solid-state imaging device that can realize a single-chip color camera that can eliminate signal level changes during switching.

問題点を解決するための手段 本発明は撮像素子に入射する光量を制御するしぼり制御
回路と、撮像素子の蓄積時間を制御するシステム制御回
路と利得制御回路を備え、蓄積時間切換時の信号のレベ
ル変化をしぼりの制御と利得の制御を合せて行なうこと
により、撮像装置の出力信号のレベル変化をなくした撮
像装置である。
Means for Solving the Problems The present invention includes an aperture control circuit for controlling the amount of light incident on the image sensor, a system control circuit and a gain control circuit for controlling the storage time of the image sensor, and a control circuit for controlling the signal when switching the storage time. This is an imaging device that eliminates level changes in the output signal of the imaging device by performing level changes by combining aperture control and gain control.

作   用 本発明は前記した構成により、■−ブ2ンキング内で電
荷を高速転送し撮像素子からの信号読出しはフレーム蓄
積モードと同様にし、信号電荷の蓄積時間のみを1フレ
一ム走葺期間と、1フィールド走査期間に切換ることに
より単板カラーカメラにおいて蓄積時間の切換を可能と
し、且つ蓄積モードの切換による信号レベルの変化を利
得制御及びしぼり制御回路を用いて無くするようにした
ものである。このようにして撮像素子の蓄積時間を制御
し、たとえば照明光のフリッカが問題になるか、被写体
の動きによるボケ(動的解像度)が問題になるかの判断
を照度を用いて行ない、照明光のフリッカが問題になる
低照度のときに蓄積時間を長くしくフレーム蓄積モード
λ照度が上シ、被写体の動きによる撮像画像のボケが問
題になる場合には蓄積時間を短かく(フィールド蓄積モ
ード)する切換を自動で行なわせ撮像画像のチラッキと
ボケの問題を解決することが可能となる。
Function: With the above-described configuration, the present invention transfers charges at high speed in ■-bunking, reads out signals from the image sensor in the same way as in the frame accumulation mode, and only saves the signal charge accumulation time to one frame scanning period. By switching to one field scanning period, it is possible to switch the accumulation time in a single-chip color camera, and the change in signal level caused by switching the accumulation mode is eliminated by using a gain control and aperture control circuit. It is. In this way, the storage time of the image sensor is controlled, and the illuminance is used to determine whether, for example, flickering of the illumination light is a problem or blurring (dynamic resolution) due to subject movement is a problem. When flickering is a problem in low illumination, the accumulation time is lengthened (frame accumulation mode) When the illuminance is high and blurring of the captured image due to subject movement is a problem, the accumulation time is shortened (field accumulation mode) This makes it possible to automatically switch between images to solve the problem of flickering and blurring of captured images.

実施例 第1図は本発明における第1の実施例における蓄積時間
切換固体撮像装置のブロック図を示すものである。第1
図において1は入射光量を制御するしぼり、2は光学像
を電気信号に変換する撮像素子、3は信号レベルを可変
する利得制御回路、4は撮像信号を目的とする信号形式
に変換するプロセス回路、6は撮像素子の信号レベルを
検出するレベル検出回路、6は入力信号に応じてしぼり
開閉を制御するしぼり制御回路、8は撮像条件に応じて
撮像装置の動作条件を決定するシステム制御回路である
Embodiment FIG. 1 shows a block diagram of a storage time switching solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention. 1st
In the figure, 1 is an aperture that controls the amount of incident light, 2 is an image sensor that converts an optical image into an electrical signal, 3 is a gain control circuit that varies the signal level, and 4 is a process circuit that converts the image signal into the desired signal format. , 6 is a level detection circuit that detects the signal level of the image sensor, 6 is a throttle control circuit that controls opening and closing of the throttle according to the input signal, and 8 is a system control circuit that determines the operating conditions of the imaging device according to the imaging conditions. be.

以上の様に構成され九本実施例の蓄積時間切換固体撮像
装置について以下その動作を説明する。
The operation of the storage time switching solid-state imaging device constructed as described above and according to the nine embodiments will be described below.

撮像素子2の構成とモザイクフィルタを第2図a、bに
示す。撮像素子2f′i従来よシ用いられているインタ
ーラインCODであり、11はホトダイオード、12は
垂直方向に信号電荷を転送して走査を行なうV−COD
、13は水平方向に信号電荷を転送して走査を行なうH
−COD、f4は信号電荷を電圧に変換して出力するフ
ローティングディフェージンアンプ(FDA)であり、
第2図すはこの撮像素子の前面に付けられるモザイクフ
ィルタである。Wは全色光透過、Gは緑色光透過Yeは
黄色光透過、ayはシアン色光透過の色フィルタである
。ホトダイオード11aの上には色フィルタ16&が置
かれ、ホトダイオード11bには色フィルタ16bが置
かれる。以下同様にそれぞれのモザイク色フィルタには
撮像素子のホトダイオードが対応する。
The configuration of the image sensor 2 and the mosaic filter are shown in FIGS. 2a and 2b. Image sensor 2f'i is an interline COD that has been conventionally used; 11 is a photodiode, and 12 is a V-COD that performs scanning by transferring signal charges in the vertical direction.
, 13 is H for scanning by transferring signal charges in the horizontal direction.
-COD, f4 is a floating dephasing amplifier (FDA) that converts signal charge into voltage and outputs it,
Figure 2 shows a mosaic filter attached to the front of this image sensor. W is a color filter that transmits all color light, G is a color filter that transmits green light, Ye is a color filter that transmits yellow light, and ay is a color filter that transmits cyan light. A color filter 16& is placed on the photodiode 11a, and a color filter 16b is placed on the photodiode 11b. Similarly, each mosaic color filter corresponds to a photodiode of the image sensor.

撮像素子に加える駆動パルスを第3図に示す。FIG. 3 shows the driving pulses applied to the image sensor.

同図上側にはフレーム蓄積モードのパルス位置関係を示
し、下側にはフィールド蓄積モードのパルス位置関係を
示す。■パルス28.30はV−CCD12を駆動する
ものであり、Hパルス29.31はH−CCD3を駆動
するものである。24〜26のV高速転送パルス以外の
パルスは第8図a−Cに示したものと同じである。フレ
ーム蓄積モードにおいてホトダイオードの信号は読出し
パルス21によりフィールド毎に交互に読出す。第2図
aにおいて○印を付けたホトダイオード11a、11c
などから奇数フィールドで読出し、△印を付けたホトダ
イオード11b、11dなどから偶数フィールドに読出
す。これは従来用いられている信号の読出しモードであ
り、このモードで色分離が可能なようなモザイク色フィ
ルタを用いて単板のカラーカメラ(撮像装置)とする。
The upper part of the figure shows the pulse position relationship in the frame accumulation mode, and the lower part shows the pulse position relationship in the field accumulation mode. (2) Pulse 28.30 is for driving the V-CCD 12, and H-pulse 29.31 is for driving the H-CCD 3. The pulses other than the V high-speed transfer pulses 24-26 are the same as those shown in FIGS. 8a-C. In the frame storage mode, the signals of the photodiodes are read out alternately field by field by readout pulses 21. Photodiodes 11a and 11c marked with ○ in Fig. 2a
etc., in the odd field, and from the photodiodes 11b, 11d, etc. marked with △, in the even field. This is a conventionally used signal readout mode, and a single-chip color camera (imaging device) is constructed using a mosaic color filter that allows color separation in this mode.

それぞれのフィールドでW、G 、Cy、Yeの画素信
号が読出され、4のプロセス回路により次式のような色
分離を行う。
In each field, W, G, Cy, and Ye pixel signals are read out, and the process circuit 4 performs color separation as shown in the following equation.

R=%((W−Cy)+(Ye−G))82%((W−
Ye) +(Cy−G)]Y”% (W+G+Cy+Y
e ) Rは赤信号、Bは青信号、Yは輝度信号を示す。
R=%((W-Cy)+(Ye-G))82%((W-
Ye) +(Cy-G)]Y”% (W+G+Cy+Y
e) R indicates a red signal, B indicates a green signal, and Y indicates a luminance signal.

4のプロセス回路ではこれらの信号に対してホワイトバ
ランス、ガンマ補正、マトリックスなどの処理を行ない
、たとえばNTSCの信号に変換して出力する。
The process circuit No. 4 performs processing such as white balance, gamma correction, and matrix on these signals, converts them into, for example, NTSC signals, and outputs the signals.

フィールド蓄積モードにおいてはVプシンキング内に■
高速転送パルス24〜26を付加する。
In field storage mode, in V thinking
Add high-speed transfer pulses 24 to 26.

21の読出しパルスが奇数フィールドの場合は、読出し
パルス241’j:1M数フィールドのホトダイオード
から信号を読出す。21の読出しパルスが偶数フィール
ドの場合は24の読出しパルスは奇数フィールドから読
出す。読出した後にV−CCD12に高速転送するパル
ス25を印加する。通常のV転送は1H走査期間に1回
、約15.5klhであるが高速転送パルスは200k
)lZ〜1勉程度の周波数とし、■ブランキング内で垂
直走査を終了するようにする。高速転送時において水平
走査は行なわず、H−CCD13のすべての電極を高電
位とし、FDA部14から転送された電荷を読出す。
When the read pulse 21 is an odd field, the read pulse 241'j: reads signals from the photodiodes of 1M fields. If the 21st read pulse is an even field, the 24th read pulse is read from an odd field. After reading, a pulse 25 for high-speed transfer is applied to the V-CCD 12. Normal V transfer is approximately 15.5klh once per 1H scanning period, but high-speed transfer pulse is 200klh.
) The frequency should be about 1Z to 1T, and vertical scanning should be completed within blanking. During high-speed transfer, horizontal scanning is not performed, all electrodes of the H-CCD 13 are set to a high potential, and charges transferred from the FDA section 14 are read out.

このようにして信号の読出しとは別にホトダイオードか
ら電荷を読出すことにより、蓄積時間のみを短かくした
フレーム読出しが可能となる。つまりフィルド蓄積フレ
ーム読出しを実現することができる。この読出し方法を
用いることにより蓄積時間を切換えても画素信号の読出
し関係が変化しないため、画素ごとの信号レベル差によ
り色分離を行なう単板カラーカメラにおいて、撮像素子
の蓄積時間の切換が可能となる。
By reading out charges from the photodiodes in addition to signal reading in this manner, frame readout with only shortened storage time becomes possible. In other words, it is possible to realize field storage frame reading. By using this readout method, the readout relationship of pixel signals does not change even if the storage time is changed, so it is possible to switch the storage time of the image sensor in a single-chip color camera that performs color separation based on signal level differences between pixels. Become.

次にフィールド蓄積モードとフレーム蓄積モード切換時
の信号レベルの制御について説明する。
Next, signal level control when switching between field accumulation mode and frame accumulation mode will be explained.

第4図に光量、しぼりの開閉、撮像素子信号レベル、利
得制御回路のゲイン、撮像装置の出力信号レベルを示す
。横軸は時間である。tl の前後で光量が増加し、會
、でしぼりの制御値は基準レベル1まで閉られる。この
時点においてシステム制御回路sVi駆動回路7を制御
し撮像素子の蓄積モードラ、フレーム蓄積モードからフ
ィールド蓄積モードに切換える。したがって切換時に撮
像素子の信号レベルは%に減少する。システム制御回路
8Viモード切換1フィールド走査期間後t1oにおい
て利得制御回路3を制御しゲインを1から2に制御する
。このように蓄積モード及び利得制御回路を制御後にし
ぼり徐々に開き利得制御回路の利得を2から1まで徐々
に下げる(11〜t2の期間)。このようにして信号レ
ベルを一定として利得制御回路のゲイ/を1まで下げる
ことにより、フレーム蓄積モードからフィールド蓄積モ
ードへの切換を終了する。次にフィールド蓄積モードか
らフレーム蓄積モードの切換について説明する。
FIG. 4 shows the amount of light, the opening/closing of the aperture, the image sensor signal level, the gain of the gain control circuit, and the output signal level of the imaging device. The horizontal axis is time. The amount of light increases before and after tl, and the control values for the light and the apertures are closed to the reference level 1. At this point, the system control circuit sVi drive circuit 7 is controlled to switch the storage mode of the image pickup device from the frame storage mode to the field storage mode. Therefore, at the time of switching, the signal level of the image sensor decreases by %. The system control circuit 8 controls the gain control circuit 3 to control the gain from 1 to 2 at t1o after switching the Vi mode for one field scanning period. After controlling the accumulation mode and the gain control circuit in this manner, it is gradually opened and the gain of the gain control circuit is gradually lowered from 2 to 1 (period 11 to t2). In this way, by keeping the signal level constant and lowering the gain/gain of the gain control circuit to 1, the switching from frame accumulation mode to field accumulation mode is completed. Next, switching from field accumulation mode to frame accumulation mode will be explained.

時間t3の前後で光量が下り、しぼりの制御が基準レベ
ル2まで開かれる。この時点においてシステム制御回路
8けしほりと利得制御回路を制御し、しぼりを徐々に閉
じゲインを2まで上げる。このとき利得制御後の信号レ
ベルは一定になるように制御を行なう。利得制御回路の
ゲインが2になったt4の時点でフィールド蓄積モード
から7レーム蓄積モードに切換え、1フィールド走査時
間後t2゜において利得制御回路のゲインを2から1V
Cもどす。このようにして撮像装置の出力信号レベルの
変動なしに蓄積モードを切換ることか可能となる。
The amount of light decreases before and after time t3, and the aperture control is opened to reference level 2. At this point, the system control circuit 8 controls the gain control circuit to gradually close the throttle and increase the gain to 2. At this time, control is performed so that the signal level after gain control is constant. At time t4 when the gain of the gain control circuit becomes 2, the field accumulation mode is switched to the 7 frame accumulation mode, and after one field scanning time, at t2°, the gain of the gain control circuit is changed from 2 to 1V.
Return C. In this way, it is possible to switch the accumulation mode without changing the output signal level of the imaging device.

以上のように本実施例によれば、システム制御回路【よ
シ、撮像素子の駆動モード及び利得制御回路そしてしぼ
り制御回路を同時に制御することにより、撮像素子を一
つ用いた単板カラーカメラにおいてフレーム蓄積モード
とフィールド蓄積モードの切換が可能となり、且つモー
ド切換時における信号レベルの変動もなくすることが可
能となる。
As described above, according to this embodiment, by simultaneously controlling the system control circuit, the drive mode of the image sensor, the gain control circuit, and the aperture control circuit, a single-chip color camera using one image sensor can be used. It becomes possible to switch between frame accumulation mode and field accumulation mode, and it also becomes possible to eliminate fluctuations in signal level when switching modes.

第5図は本発明の第2の実施例を示す蓄積時間切換固体
撮像装置のブロック図である。同図において1は撮像素
子に入射する光量を制御するしぼシ、2は光学像を電気
信号に変換する撮像素子、3は回路系の利得を変化させ
る利得制御回路、5は信号レベルを検出するレベル検出
回路、7は撮像素子2を動作させるための駆動回路で、
以上は第1図の構成と同様なものである。第1図の構成
と異なるのはしぼり制御回路3oは単独で動作し、シス
テム制御回路31の制御を受けない点であり、システム
制御回路31は撮像素子の蓄積モードを切換えるため駆
動回路7と利得制御回路3を制御する点である。
FIG. 5 is a block diagram of a storage time switching solid-state imaging device showing a second embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a sensor that controls the amount of light incident on the image sensor, 2 is an image sensor that converts an optical image into an electrical signal, 3 is a gain control circuit that changes the gain of the circuit system, and 5 is a signal level detector. a level detection circuit; 7 is a drive circuit for operating the image sensor 2;
The above configuration is similar to the configuration shown in FIG. The difference from the configuration shown in FIG. 1 is that the aperture control circuit 3o operates independently and is not controlled by the system control circuit 31, and the system control circuit 31 controls the drive circuit 7 and the gain control circuit to switch the accumulation mode of the image sensor. This is to control the control circuit 3.

前記のように構成された第2の実施例の蓄積時間切換固
体撮像装置について、以下その動作を説明する。
The operation of the accumulation time switching solid-state imaging device of the second embodiment configured as described above will be described below.

撮像素子2の駆動モードは第1の実施例と同様であり、
フレーム蓄積モードとフィールド蓄積モードがある。フ
ィールド蓄積モードでは、■−ブランキング時に1つの
フィールドの信号電荷を高速転送によりリセットし、の
こりのフィールドの電荷を通常のフレーム蓄積と同様の
方法で読出す。
The drive mode of the image sensor 2 is the same as that of the first embodiment,
There are frame storage mode and field storage mode. In the field accumulation mode, the signal charges of one field are reset by high-speed transfer during ①-blanking, and the charges of the remaining fields are read out in the same manner as in normal frame accumulation.

フレーム蓄積モードはVブランキング内の高速転送のな
い通常のモードである。この2つのモードの切換時の制
御について第6図に示す。
Frame accumulation mode is a normal mode without high speed transfer within V blanking. FIG. 6 shows control when switching between these two modes.

時間t1の前後で光量が増加し、素子出力が時間t1 
で基準レベル1になる。時間t1 においてフレーム蓄
積モードからフィールド蓄積モードに切換る。このとき
撮像素子1の出力は%となるので利得制御回路のゲイン
を1フィールド走査期間後t1oで倍に上げる。光量の
増加にともない撮像素子出力が増加し、これに合せて利
得制御回路のゲインを下げる。次にフィールド蓄積モー
ドからフレーム蓄積モードの切換について説明する。時
間t4の前後で光量が下シ撮像素子出力のレベルが時間
t4で基準レベル2となる。時間t4にお1/1てフィ
ール)’Iaモードからフレーム蓄積モードに切換える
。このとき撮像素子出力のレベルが倍に増加するため、
利得制御回路のゲインを1フイ一ルド走沓期間後t2o
で%に下げ撮像装置として信号の出力レベルを一定にし
て蓄積モードの切換を行なう。
The amount of light increases before and after time t1, and the element output decreases at time t1.
becomes standard level 1. At time t1, the frame storage mode is switched to the field storage mode. At this time, the output of the image sensor 1 is %, so the gain of the gain control circuit is doubled at t1o after one field scanning period. As the amount of light increases, the output of the image sensor increases, and the gain of the gain control circuit is lowered accordingly. Next, switching from field accumulation mode to frame accumulation mode will be explained. The light amount decreases before and after time t4, and the level of the image sensor output reaches reference level 2 at time t4. 1/1 at time t4) 'Switch from Ia mode to frame accumulation mode. At this time, the level of the image sensor output doubles, so
The gain of the gain control circuit is set to t2o after one field running period.
%, the signal output level of the imaging device is kept constant, and the accumulation mode is switched.

以上の様に本実施例によれば、しぼり回路罠システム制
御回路からの制御を行なわずに、撮像素子のモード切換
を、出力信号レベルの変動なく行なうことが出来る。
As described above, according to this embodiment, the mode switching of the image pickup device can be performed without any fluctuation in the output signal level without any control from the aperture circuit trap system control circuit.

なお本実施例は、撮像素子を1つ用いた単板カラーカメ
ラを例として説明したが、多板のカメラに利用できるの
は言うまでもない。
Although this embodiment has been described using a single-chip color camera using one image sensor as an example, it goes without saying that it can be used for a multi-chip camera.

また撮像素子の蓄積モード切換の判断を、信号のレベル
やしぼりの制御レベルで行なったが、その他、たとえば
フリッカ検出装置によシモード切換の判断を行なっても
良いのは言うまでもない。
Furthermore, although the decision to switch the storage mode of the image pickup device is made based on the signal level or the aperture control level, it goes without saying that the decision to switch the mode may also be made based on other factors, such as a flicker detection device.

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、単板カラーカメラ
においても蓄積時間の切換が可能となる。また切換時の
信号レベルの変動がないため、撮像中に任意な切換が可
能であり、たとえば光量の変化を用いた蓄積時間の自動
切換も可能であり、螢光打丁の照明でフレーム蓄積モー
ドにしてフリッカの影響を小さくシ、また明るい屋外で
はフィルド蓄積モードにして動的解像度を高く(ボケの
少なく)シた画像を撮像することが出来る撮像装置を実
現することが出来、この実用的効果は大きい。
As described in detail, according to the present invention, it is possible to switch the storage time even in a single-chip color camera. In addition, since there is no change in signal level when switching, arbitrary switching is possible during imaging.For example, it is also possible to automatically switch the accumulation time using changes in light intensity, and it is possible to use frame accumulation mode with fluorescent lighting. This practical effect has enabled us to realize an imaging device that can reduce the influence of flicker and capture images with high dynamic resolution (less blur) by using field accumulation mode when outdoors in bright conditions. is big.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明における一実施例の蓄積時間切換撮像装
置のブロック図、第2図aは撮像素子の構造を示す模式
図、同図すは色フィルタの構造を示す模式図、第3図は
撮像素子の駆動タイミングを示すタイミング図、第4図
は各ブロックの動作関係を示す波形図、第5図は本発明
における第2の実施例の蓄積時間切換撮像装置のブロッ
ク図、第6図は第2の実施例の各ブロックの動作関係を
示す波形図、第7図及び第9図は従来の撮像素子の構成
と信号読出方法を示す模式図、第8図及び第10図は従
来の撮像素子の駆動パルスを示す波形図である。 1・・・・・・しぼυ、2・・・・・・撮像素子、3・
・・・・利得制御回路、4・・・・・・プロセス回路、
5・・・・・・レベル検出回路、6,3o・・・・・・
しぼり制御回路、7・・・・・・駆動回路、8.31 
・・・・・システム制御回路、11・・・・・・ホトダ
イオード、12・・・・・・垂直CCD、13・・・・
・・水平CCD、14・・・・・・フローティングディ
3フエージヨンアンプ、16・・・・・・モザイク色フ
ィルタ、20・・・・・−垂直転送パルス、2j、24
・・・・・・読出しパルス、22・・・・・・水平ブラ
ンキング、23・・・・・・水平転送パルス、25・・
・・・・垂直高速転送ノくルス、26・・・・・・垂直
高速転送部の水平COD波形。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 (OL) (b> ζ ゝ    3刀 〜  〜 第 4 図 1+及び゛t4市μ文の葵大図 第5図 第6図 11八ひ“t47し麦の千に\邑 第7図 第 8 図 ML/’tfじ      vw’ti      v
ii’w(0L) ル) 第9図
FIG. 1 is a block diagram of an accumulation time switching imaging device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2a is a schematic diagram showing the structure of an image sensor, FIG. 3 is a schematic diagram showing the structure of a color filter, and FIG. 4 is a waveform diagram showing the operational relationship of each block. FIG. 5 is a block diagram of the storage time switching imaging device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7 and 9 are schematic diagrams showing the configuration and signal readout method of a conventional image sensor, and FIGS. 8 and 10 are waveform diagrams showing the operational relationship of each block in the second embodiment. FIG. 3 is a waveform diagram showing drive pulses for the image sensor. 1...Shibo υ, 2...Image sensor, 3.
...gain control circuit, 4...process circuit,
5...Level detection circuit, 6,3o...
Throttle control circuit, 7... Drive circuit, 8.31
...System control circuit, 11...Photodiode, 12...Vertical CCD, 13...
・Horizontal CCD, 14 ・・Floating degeneration amplifier, 16 ・・・Mosaic color filter, 20 ・・・Vertical transfer pulse, 2j, 24
...Read pulse, 22...Horizontal blanking, 23...Horizontal transfer pulse, 25...
...Vertical high-speed transfer node, 26...Horizontal COD waveform of vertical high-speed transfer section. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person No. 1
Figure 2 (OL) (b> ζ ゝ 3 swords ~ ~ 4 Figure 1 + and ゛ t4 City μ pattern Aoi Daizu Figure 5 Figure 6 11 8hi "t47 Shimugi no Senni\ Village No. 7 Figure 8 ML/'tfji vw'ti v
ii'w (0L) Figure 9

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)光学像を電気信号に変換する固体撮像素子と、前
記固体撮像素子が光を電気信号に変換する1周期の時間
(以下蓄積時間)を切換る駆動回路と、前記固体撮像素
子に入射する光量を制御するしぼり制御回路と、前記固
体撮像素子の信号レベルを可変する利得制御回路と、前
記駆動回路での蓄積時間切換時に撮像素子の出力信号レ
ベルの増加減少を前記利得制御回路又は前記利得制御回
路としぼり制御回路を制御して信号レベルを一定にする
システム制御回路より構成されることを特徴とする蓄積
時間切換固体撮像装置。
(1) A solid-state image sensor that converts an optical image into an electrical signal, a drive circuit that switches one period of time (hereinafter referred to as accumulation time) during which the solid-state image sensor converts light into an electrical signal, and an aperture control circuit that controls the amount of light to be output, a gain control circuit that varies the signal level of the solid-state image sensor, and a control circuit that controls the increase or decrease in the output signal level of the image sensor when switching the accumulation time in the drive circuit; An accumulation time switching solid-state imaging device comprising a system control circuit that controls a gain control circuit and a throttle control circuit to maintain a constant signal level.
(2)システム制御回路は、前記蓄積時間を1フレーム
走査期間(以下フレーム蓄積モード)又は1フィールド
走査期間(以下フィールド蓄積モード)に制御し、フレ
ームモードからフィールドモードに切換たとき、1フレ
ーム走査期間後に前記利得制御回路の利得を倍とし、フ
ィールドモードからフレームモードに切換たときは、1
フレーム走査期間後に前記利得制御回路の利得を半分と
することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の蓄積
時間切換固体撮像装置。
(2) The system control circuit controls the accumulation time to one frame scanning period (hereinafter referred to as frame accumulation mode) or one field scanning period (hereinafter referred to as field accumulation mode), and when switching from frame mode to field mode, one frame scanning After the period, when the gain of the gain control circuit is doubled and switched from field mode to frame mode, 1
2. The storage time switching solid-state imaging device according to claim 1, wherein the gain of said gain control circuit is halved after a frame scanning period.
(3)システム制御回路は、前記フレーム蓄積モードか
ら前記フィールド蓄積モードに切換えたとき、前記しぼ
り制御回路を制御してしぼりを光量が2倍となるまで徐
々に開く制御をし、これと同時に前記利得制御回路の利
得を徐々に半分になるよう制御し、前記利得制御回路の
出力において信号レベルが変動のない制御とし、前記フ
ィールド蓄積モードから前記フレーム蓄積モードに切換
る条件になったとき、前記しぼり制御回路を制御してし
ぼりを光量が1/2倍となるまで徐々に閉る制御をし、
これと同時に前記利得制御回路の利得を徐々に倍になる
よう制御し、前記利得制御回路の出力において信号レベ
ルが変動のない制御としてからフィールド蓄積モードか
らフレーム蓄積モールドに切換ることを特徴とする特許
請求の範囲第2項記載の蓄積時間切換固体撮像装置。
(3) When switching from the frame accumulation mode to the field accumulation mode, the system control circuit controls the aperture control circuit to gradually open the aperture until the amount of light doubles; The gain of the gain control circuit is controlled to be gradually halved so that the signal level does not change at the output of the gain control circuit, and when the conditions for switching from the field accumulation mode to the frame accumulation mode are met, Controls the iris control circuit to gradually close the iris until the amount of light becomes 1/2,
At the same time, the gain of the gain control circuit is controlled to gradually double, and the signal level at the output of the gain control circuit is controlled without fluctuation, and then the field accumulation mode is switched to the frame accumulation mode. An accumulation time switching solid-state imaging device according to claim 2.
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Cited By (3)

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JPH0260378A (en) * 1988-08-26 1990-02-28 Sony Corp Image pickup device
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