JPS6362479A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

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JPS6362479A
JPS6362479A JP61206645A JP20664586A JPS6362479A JP S6362479 A JPS6362479 A JP S6362479A JP 61206645 A JP61206645 A JP 61206645A JP 20664586 A JP20664586 A JP 20664586A JP S6362479 A JPS6362479 A JP S6362479A
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image pickup
output
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solid
circuit
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Toshiaki Isogawa
五十川 俊明
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

PURPOSE:To securely obtain the saturation information of an image pickup element and to attain a suitable exposure-control by detecting the over flow drain current of the solid-state image pickup element and controlling a diaphragm in accordance with the detected output. CONSTITUTION:An image pickup signal from a CCD image pickup element 13 is supplied to a signal separation circuit 4. An output from said circuit 4 is added to a detection circuit 7 through a clamping circuit 6 and transmitted to an operation amplifier 8. If strong light beams are made incident on the image pickup element 13, excess signal loads flow in an overflow drain. The loads flow into a terminal 13d through a resistor 22 from a source terminal 18. Thus, the base potential of a transistor 21 drops and the transistor 21 comes to a conductive state, whereby the potential of the inversion input terminal of the operation amplifier 8 is rised. Consequently, the output from the amplifier 8 is decreased, the current of a coil 9a is limited and the diaphragm 2 is adjusted so that an exposure state is set appropriate.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、露光制御の可能な固体撮像装置に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a solid-state imaging device capable of controlling exposure.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、固体撮像素子のオーバフロードレイン電流を
検出し、この検出出力に応じて絞りを制御することによ
り、露光量を適確に制御するようにしたものである。
According to the present invention, the overflow drain current of a solid-state image sensor is detected, and the aperture is controlled according to the detected output, thereby accurately controlling the exposure amount.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、電荷結合デバイス(以下CODと省略する)のよ
うな固体撮像素子を用いて、動画の撮像を行なうテレビ
ジョンカメラ(TVカメラ)並びに静止画の撮像を行な
うスチルカメラが知られている。
BACKGROUND ART Conventionally, television cameras (TV cameras) that capture moving images and still cameras that capture still images are known using solid-state image sensors such as charge-coupled devices (hereinafter abbreviated as COD).

丈ず、第2図及び第3図を参照しながら、従来の′r■
カメラについて説明する。
While referring to Figures 2 and 3, the conventional 'r■
Let me explain about the camera.

従来のTVカメラの構成例を第2図に示す。An example of the configuration of a conventional TV camera is shown in FIG.

第2図において、レンズ(11及び絞り(2)を通過し
た入射光は、CCD撮像素子(3)に導かれて、電気信
号に変換される。CCD撮像素子(3)の出力は、各素
子のリセットの際に発生する不要成分を含むため、信号
分離回路(4)に供給されて、所望のデータ成分のみが
分離され、サンプルホールドされる。
In Fig. 2, the incident light that has passed through the lens (11) and the aperture (2) is guided to the CCD image sensor (3) and converted into an electrical signal.The output of the CCD image sensor (3) is transmitted to each element. Since the data contains unnecessary components generated at the time of resetting, the data is supplied to the signal separation circuit (4), where only the desired data components are separated and sampled and held.

信号分剤回路(4)の出力は画像信号処理回路(5)に
供給されζ、適宜の処理により、NTSC方式の]゛■
倍信号変換される。このTV信号は、いずれも図示を省
略したモニタ及びVTRに供給される。
The output of the signal dividing circuit (4) is supplied to the image signal processing circuit (5), and through appropriate processing, the output of the NTSC system is
The signal is converted twice. This TV signal is supplied to a monitor and a VTR, both of which are not shown.

また、信号分離回路(4)の出力は、クランプ回路(6
)を介して、検波回路(7)に供給される。通常、この
検波回路(7)ではピーク検波と平均値検波とを混合し
たような検波が行なわれる。また、その対象信号が、例
えば画面の中央部または画面の下部3/4等のように、
重み付けされることも多い。
In addition, the output of the signal separation circuit (4) is connected to the clamp circuit (6).
) is supplied to the detection circuit (7). Normally, this detection circuit (7) performs detection that is a mixture of peak detection and average value detection. Also, if the target signal is in the center of the screen or the bottom 3/4 of the screen, for example,
Often weighted.

検波回路(7)の直流出力は演算増幅器(8)の反転入
力端子に供給されて、非反転入力端子に接続された可調
整電圧源Eaの電圧と比較される。演算増幅′5(8)
の出力端子には、絞り駆動機構(9)のコイル(9c)
を介して、基準電圧源Erが接続される。
The DC output of the detection circuit (7) is supplied to the inverting input terminal of the operational amplifier (8) and compared with the voltage of the adjustable voltage source Ea connected to the non-inverting input terminal. Operational amplification '5 (8)
The coil (9c) of the aperture drive mechanism (9) is connected to the output terminal of
A reference voltage source Er is connected thereto.

この絞り駆動機構(9)は、図示を省略した永久磁石の
磁界内に可動コイル(9c)が配設されており、基準重
圧源Erの基準電圧に対する演算増幅器(8)の出力電
圧の大、小に応じて、絞り(2)を開、閉するように構
成される。これにより、撮像素子(3)への入射光量が
一定になるように制御される。
This diaphragm drive mechanism (9) has a moving coil (9c) disposed within the magnetic field of a permanent magnet (not shown), and the output voltage of the operational amplifier (8) with respect to the reference voltage of the reference heavy pressure source Er. The diaphragm (2) is configured to open or close depending on the size. Thereby, the amount of light incident on the image sensor (3) is controlled to be constant.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

ところで、簡単のために、第2図の従来例において、検
波回路(7)では重み付けの無い平均値検波が行なわれ
るとする。
For simplicity, it is assumed that in the conventional example shown in FIG. 2, the detection circuit (7) performs average value detection without weighting.

この場合、第3図Aに示すような低コントラストの被写
体からの入射光と、同図Bに示すように、これと総光量
が等しく、ハイライト部分がCCD撮像素子(3)の飽
和レベルLsに達するような高コントラストの被写体か
らの入射光とに対して、検波回路(7)の出力が同一レ
ベルとなり、絞り(2)は同じF値に制御される。これ
により、同図Bのハイライトの部分ではCCD撮像素子
(3)が飽和(過負荷)状態となり、被写体の画像寸法
が見かけ上増大するブルーミング現象が発生する。
In this case, the incident light from a low-contrast object as shown in FIG. 3A is equal to the total amount of light as shown in FIG. The output of the detection circuit (7) is at the same level as the incident light from the subject with high contrast reaching , and the aperture (2) is controlled to the same F value. As a result, the CCD image sensor (3) becomes saturated (overloaded) in the highlighted portion of FIG.

更に、第3図Cに示すような、−層コントラストが高く
、部分的に飽和レベルLsを越えるような被写体に対し
ても、総光量が一定である限り、第2図の従来例では、
絞り(2)は同じF値に制御される。
Furthermore, as shown in FIG. 3C, even for a subject with high -layer contrast that partially exceeds the saturation level Ls, as long as the total amount of light is constant, the conventional example shown in FIG.
The aperture (2) is controlled to the same F number.

そこで、可稠整亀圧@ E aにより絞り設定レベルを
下げて、第3図Cに示すような高コントラストの被写体
の場合の飽和を回避しようとすると、同図Aに示すよう
な低コントラストの被写体の場合の撮像素子(3)の出
力信号レベルが低下してS/Nが劣化してしまうという
問題があった。
Therefore, if you lower the aperture setting level using the adjustable tortoise pressure @ E a to avoid saturation in the case of a high-contrast subject as shown in Figure 3C, it will result in a low-contrast subject as shown in Figure 3A. There has been a problem in that the output signal level of the image sensor (3) in the case of a subject decreases and the S/N ratio deteriorates.

逆に、低コントラストの被写体の場合、S/Nを改善す
るために、絞り設定レベルを上げると、同図Bに示すよ
うな臨界的な被写体の場合にも、損@2素子(3)が完
全に飽和してしまうという問題があった。
Conversely, in the case of a low-contrast subject, increasing the aperture setting level to improve the S/N will reduce the loss @2 elements (3) even in the case of a critical subject as shown in Figure B. There was a problem of complete saturation.

上述のような、撮像素子の出力信号を絞り制御に用いた
、従来の固体撮像装置の問題点を解消するものとしては
、例えば、特開昭58−154974号に示されるよう
に、別途に測光系を設け、入射光に応じて露出を決定す
るようにした「電子写真装置」が知られている。
To solve the above-mentioned problems of conventional solid-state imaging devices that use the output signal of the image sensor for aperture control, for example, as shown in Japanese Patent Application Laid-open No. 154974/1983, a separate photometering method is proposed. 2. Description of the Related Art An "electrophotographic apparatus" is known in which a system is provided to determine exposure according to incident light.

次に、第4図及び第5図を参照しながら、他の従来例で
ある、この電子写真装置につい”C説明する。
Next, this electrophotographic apparatus, which is another conventional example, will be explained with reference to FIGS. 4 and 5.

第4図に他の従来例の構成を示す。この第4図において
、第2図に対応する部分には同一の符号を付して重複説
明を省略する。
FIG. 4 shows the configuration of another conventional example. In FIG. 4, parts corresponding to those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals and redundant explanation will be omitted.

第4図において、(11)はクイックリターンミラー、
(12)はシャッタであって、共に、レンズ(11及び
撮像素子(3)間に配設される。(13)はCCD撮像
素子であって、第5図に示すように、オーバフロードレ
インODが設けられ、端子(13s)からの画像信号と
、端子(13d)からのオーバフロー出力とが露出制御
回路(14)に供給される。露光制御回路(14)から
の適正露出制御信号がシャッタ制御機構(15)に供給
されて、シャッタ(12)は適正露光となるシャッタ速
度で開閉される。
In Figure 4, (11) is a quick return mirror;
(12) is a shutter, which is disposed between the lens (11) and the image sensor (3). (13) is a CCD image sensor, and as shown in FIG. 5, the overflow drain OD is The image signal from the terminal (13s) and the overflow output from the terminal (13d) are supplied to the exposure control circuit (14).The appropriate exposure control signal from the exposure control circuit (14) is sent to the shutter control mechanism. (15), the shutter (12) is opened and closed at a shutter speed that provides proper exposure.

撮像素子(13)がTVモードで駆動される場合、l・
ランスファーゲートTGのスイッチング信号VG□、V
G2はそれぞれ1/30秒間隔で発生され、従来のスチ
ルカメラのシャッタ速度と対応する、信号の蓄積時間は
l/30秒となる。そして、強い光が入射した時、受光
部Rに発生した過剰な信号電荷はオーバフロードレイン
ODに流れ込み、これによってブルーミングの制御が行
なわれる。
When the image sensor (13) is driven in TV mode, l.
Transfer gate TG switching signal VG□, V
G2 is generated at intervals of 1/30 seconds each, resulting in a signal accumulation time of 1/30 seconds, which corresponds to the shutter speed of a conventional still camera. Then, when strong light is incident, excess signal charges generated in the light receiving portion R flow into the overflow drain OD, thereby controlling blooming.

スチル撮影時、撮像素子(13)は、適正露光量を決定
しシャフタ速度を制御するための、測光用素子として使
われるが、その場合、1730秒以下で受光部が飽和し
てしまう場合が起り得る。このような場合に信号電荷の
みから露出決定はできない、そこで、被写体が明る過ぎ
て高速シャッタを使用するような場合においては、信号
出力とオーバフロー出力とを加算した信号が露出制御回
路(14)に供給されて、露出が決定される。
During still photography, the image sensor (13) is used as a photometric element to determine the appropriate exposure amount and control the shutter speed, but in this case, the light receiving section may become saturated in 1730 seconds or less. obtain. In such a case, exposure cannot be determined from the signal charge alone. Therefore, when the subject is too bright and a high-speed shutter is used, a signal that is the sum of the signal output and the overflow output is sent to the exposure control circuit (14). exposure is determined.

ところが、第4図の電子写真装置は、スチル撮影の場合
、適正露出制御が可能ではあるが、測光素子として別の
CCD撮像素子(13)を用いているため、原価が大幅
に上昇するという問題があった。
However, although the electrophotographic device shown in FIG. 4 is capable of proper exposure control in the case of still photography, it uses a separate CCD image sensor (13) as a photometric element, which poses the problem of a significant increase in cost. was there.

更に、実際に撮像している撮像素子(3)の飽和情報を
必ずしも適確に得ることができないという問題があった
Furthermore, there is a problem in that it is not always possible to accurately obtain saturation information of the image sensor (3) that is actually capturing an image.

か\る点に鑑み、本発明の目的は、原価の上昇を抑えな
がら、撮像素子自体からの確実な飽和情報を得て、通切
な露光制御を行なうことのできる固定撮像装置を提供す
るところにある。
In view of the above, an object of the present invention is to provide a fixed imaging device that can obtain reliable saturation information from the imaging device itself and perform consistent exposure control while suppressing increases in cost. be.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、画像情報を電気信号として取り出す固体撮像
装置のオーバフロードレイン電流を検出し、この検出出
力に応じて絞りを制御するようにした固体撮像装置であ
る。
The present invention is a solid-state imaging device that detects an overflow drain current of a solid-state imaging device that extracts image information as an electrical signal, and controls an aperture according to this detection output.

〔作用〕[Effect]

か\る構成によれば、固体撮像素子自体からの飽和情報
を用いることができて、露光量が′i!確に制御される
According to such a configuration, saturation information from the solid-state image sensor itself can be used, and the exposure amount can be reduced to 'i! precisely controlled.

〔実施例〕〔Example〕

以下、第1図を参照しながら、本発明による固体撮像装
置の一実施例について説明する。
Hereinafter, an embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention will be described with reference to FIG.

本発明の一実施例の構成を第1図に示す。この第1図に
おい°ζ、第2図及び第4図に対応する部分には同一の
符号を付して重複説明を省略する。
FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, portions corresponding to °ζ, FIG. 2, and FIG. 4 are designated by the same reference numerals, and redundant explanation will be omitted.

第1図において、CCD撮i素子(13)の端子(13
s)から信号出力が信号分離回路(4)に供給される。
In FIG. 1, the terminal (13) of the CCD i-sensor (13)
A signal output from s) is supplied to a signal separation circuit (4).

クランプ回路(6)を介して、信号分離回路(14)の
出力を供給された検波回路(7)の出力が、エミッタホ
ロワ(16)を介して、演算増幅器(8)の反転入力端
子に供給される。この演算増幅器(8)の非反転入力端
子には可変抵抗器(17)の摺動子が接続され、この可
変抵抗器(17)の一端は電源端子(18)に接続され
、他端は接地される。
The output of the detection circuit (7), which is supplied with the output of the signal separation circuit (14) via the clamp circuit (6), is supplied to the inverting input terminal of the operational amplifier (8) via the emitter follower (16). Ru. A slider of a variable resistor (17) is connected to the non-inverting input terminal of this operational amplifier (8), one end of this variable resistor (17) is connected to a power supply terminal (18), and the other end is grounded. be done.

(20)はオーバフロードレイン電流検出回路であって
、pnp型トランジスタ(21)を含み、このトランジ
スタ(21)のベースとccc++Ji&像素子(13
)像幅子(13d)とが接続される。トランジスタ(2
1)のベース及びエミッタは、それぞれ抵抗器(22)
及び(23)を介して、電源端子(18)に接続され、
トランジスタ(21)のコレクタは、抵抗W(24)を
介して、演算増幅器(8)の反転入力端子と接続される
。その余の構成は第2図の従来例と同様である。
(20) is an overflow drain current detection circuit, which includes a pnp type transistor (21), and the base of this transistor (21) and the ccc++Ji & image element (13).
) is connected to the image width element (13d). Transistor (2
The base and emitter of 1) are each resistor (22)
and (23), connected to the power terminal (18),
The collector of the transistor (21) is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier (8) via a resistor W (24). The rest of the structure is the same as the conventional example shown in FIG.

本実施例の動作は次のとおりである。The operation of this embodiment is as follows.

撮像素子(13)に強い光が入射すると、前述のように
、オーバフロードレイン(第5図参照)に過剰な信号電
荷が流れ込む、この信号電荷は負極性であるから、オー
バフロードレイン電流は、逆に電源端子(18)から抵
抗W(22)を通って、端子(13d)へと流れる。こ
れにより、ベース電位が下降して、トランジスタ(21
)が導通状態となり、演算増幅器(8)の反転入力端子
の電位が上昇する。従って、演算増幅器(8)の出力端
子の電位が下降して、コイル(9c)には、基準電圧源
Erから演算増幅器(8)の方向に電流が流れ、前述の
ように、絞り(2)が閉じられて飽和状態が解消され、
適正な露光状態が得られる。
When strong light enters the image sensor (13), as mentioned above, excessive signal charges flow into the overflow drain (see Figure 5).Since this signal charge has negative polarity, the overflow drain current is reversely It flows from the power supply terminal (18) through the resistor W (22) to the terminal (13d). As a result, the base potential drops and the transistor (21
) becomes conductive, and the potential at the inverting input terminal of the operational amplifier (8) rises. Therefore, the potential at the output terminal of the operational amplifier (8) decreases, and a current flows through the coil (9c) from the reference voltage source Er to the operational amplifier (8), and as described above, the aperture (2) is closed and the saturation state is resolved,
Appropriate exposure conditions can be obtained.

なお、抵抗器(22)及び(23)の比率を適宜設定す
ることにより、トランジスタ(21)が導通状態に転す
る、オーバフロードレイン電流検出点を制御することが
できる。
Note that by appropriately setting the ratio of the resistors (22) and (23), it is possible to control the overflow drain current detection point at which the transistor (21) becomes conductive.

また、構成を簡単にするために、絞りを手動制御する場
合は、オーバフロードレイン電流を検出して、警告灯を
点灯させるようにしてもよい。
Further, in order to simplify the configuration, when manually controlling the aperture, an overflow drain current may be detected and a warning light may be turned on.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述のように、本発明によれば、撮像素子自体のオ
ーバフロードレイン電流を検出することにより、撮像素
子の飽和情報が確実に得られるので、適切な露光制御を
行なうことのできる固体撮像装置が得られる。
As detailed above, according to the present invention, saturation information of the image sensor can be reliably obtained by detecting the overflow drain current of the image sensor itself, so that the solid-state image sensor can perform appropriate exposure control. is obtained.

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

第1図は本発明による固体撮像装置の一実施例の構成を
示すブロック図、第2図は従来の固体撮像装置の構成例
を示すブロック図、第3図は第2図の従来例の動作を説
明するための波形図、第4図は従来の固体撮像装置の他
の構成例を示すブロック図、第5図は第4図の従来例の
要部の構成を示すブロック図である。 (2)は絞り、(9)は絞り駆動機構、(13)はC0
DJi@!素子、(20)はオーバフロードレイン電流
検出回路、○Dはオーバフロードレインである。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of a conventional solid-state imaging device, and FIG. 3 is the operation of the conventional example shown in FIG. 2. FIG. 4 is a block diagram showing another example of the configuration of a conventional solid-state imaging device, and FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of main parts of the conventional example shown in FIG. 4. (2) is the aperture, (9) is the aperture drive mechanism, (13) is C0
DJi@! The element, (20) is an overflow drain current detection circuit, and ○D is an overflow drain.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 画像情報を電気信号として取り出す固体撮像素子のオー
バフロードレイン電流を検出し、この検出出力に応じて
絞りを制御するようにしたことを特徴とする固体撮像装
置。
A solid-state imaging device characterized in that an overflow drain current of a solid-state imaging device that extracts image information as an electrical signal is detected, and an aperture is controlled according to this detection output.
JP61206645A 1986-09-02 1986-09-02 Solid-state imaging device Expired - Lifetime JPH07121087B2 (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61206645A JPH07121087B2 (en) 1986-09-02 1986-09-02 Solid-state imaging device

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01229571A (en) * 1988-03-10 1989-09-13 Fuji Photo Film Co Ltd Peak detecting device for image sensor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58127476A (en) * 1982-01-22 1983-07-29 Sharp Corp Solid-state image pickup device

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