KR0144364B1

KR0144364B1 - 감도가변제어회로를 포함한 피이드백회로를 가진 고체촬상장치

Info

Publication number: KR0144364B1
Application number: KR1019890002994A
Authority: KR
Inventors: 도시유끼 오시오; 켄지 다와다; 마사요시 마하시
Original assignee: 미따 가쯔시게; 가부시기가이샤 히다찌세이사구쇼
Priority date: 1988-03-11
Filing date: 1989-03-11
Publication date: 1998-07-15
Also published as: US5027217A; JP2702955B2; JPH01231485A; KR890015583A

Abstract

내용없음

Description

감도가변제어회로를 포함한 피이드백회로를 가진 고체촬상장치

제1도는 본 발명에 관한 자동조리개기능을 가진고체촬상장치의 일실시예를 도시한 블록도,

제2도는 그 감도설정동작을 설명하기 위한 화면구성도,

제3도는 본 발명에 사용되는 고체촬상소자의 일실시예를 도시한 요부회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

MID:고체촬상소자 LPF:저역통과필터

DEF:검파회로 COMP:전압비교회로

COUNT:카운터회로 CONT:제어회로

PD:화소어레이 VSR:읽어내기용 수직시프트 레지스터

ITG:읽어내기용 인터레이스 게이트회로

DV:읽어내기용 구동회로

VSRE:감도설정용 수직시프트레지스터

ITGE:감도설정용 인터레이스 게이트회로

DVE:감도설정용 구동회로 HSR:수평시프트레지스터

본 발명은 고체촬상장치에 관한 것으로서, 예를들면, 광전변환소자에 의해 형성되는 화소신호를 MOSFET(절연게이트형 전계효과 트렌지스터)를 개재해서 뽑아내고, 감도가변기능이 부과된 고체촬상소자에 유효하게 사용될 수 있는 기술에 관한 것이다.

감도가변기능을 부과한 MOS형 고체촬상소자가 공지되어 있다. 이 고체촬상소자는, 감도가변용의 수직주사회로를 가지며, 그 수직주사회로에 선행해서 수직주사동작을 행하게 하므로서, 읽어내기용의 수직주사회로와의 시간차를 제어해서, 포트다이오우드의 축적시간을 제어한다.

이와같은 감도가변기능을 가진 MOS형 고체촬상소자에 관해서는, 예를들면 본출원이 먼저 출원한 일본국 특원소 61-179902호가 있다.

상기한 고체촬상소자를 사용한 촬상장치에 있어서는, 1H(수평주사시간)을 최소 스텝으로하여 감도의 제어를 행하는 것이다. 또, 고체촬상소자의 감도제어회로는, 전원투입직후에는 그 감도를 최소감도로부터 최적감도로 제어한다. 이와같은 감도제어에 의해 화면이 차차 밝아지도록 (fade-in) 변화해서 보기 쉽게 되기 때문이다.

그러나, 비교적 어두운 조도(照度)하에서의 촬영개시에 있어서는, 최소감도에서부터 최대감도까지 1H씩 변화시키는 것으로 되어, 8 내지 9초와 같이 비교적 장시간을 소비하는 결과가 되어 응답성의 점에서 문제를 가진다.

본 발명은, 응답성개선을 도모한 고체촬상장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 상기 및 그외의 목적과 신규한 특징은, 본 명세서의 설명 및 첨부도면으로부터 명백하게 될 것이다.

본원에서 개시되는 발명중 대표적인 것에 대한 개요를 설명하면, 하기와 같다. 즉, 감도가변기능을 가진 고체촬상소자의 읽어내기신호와 설정해야할 신호레벨에 대응한 기준신호와 비교해서 양자가 대략 일치하도록 제어신호를 형성하는 감도설정회로에 대해서, 고체촬상소자의 설정되는 감도가 높아지는데 대응해서 단위감도변화량을 크게 하는 기능을 부가한다.

상기한 수단에 의하면, 전체적인 1스텝당의 감도변화비율을 보다 균일화할 수 있는 동시에, 감도가 높아짐에 따라 단위변화감도량도 크게 되므로 응답성의 개선이 가능해진다.

이하 본 발명의 실시예에 대해서 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

제3도에는, 본 발명에 사용되는 감도가변기능을 가진 TSL(Transversal Signal Line)방식의 고체촬상소자의 일실시예의 요부회로도가 도시되어 있다.

동도면의 각 회로소자는, 공지의 반도체 직접회로의 제조기술에 의해서, 특별히 제한되지 않으나, 단결정실리콘과 같은 1개의 반도체기판상에 있어서 형성된다.

동도면에서의 주요한 회로블록은, 반도체칩상의 실제의 기하학적인 배치에 맞추어서 그려져 있다.

화소어레이(PD)는, 4행, 2열분이 대표로서 예시적으로 도시되어 있다. 단, 도면이 복잡화되는 것을 방지하기 위하여, 상기 4행분중, 2행분의 화소셀에 대해서만이 회로기호가 부가되어 있다. 1개의 화소셀은 , 광전다이오우드(D1)와 수직주사선(VL1)에 그 게이트가 결합된 스위치(MOSFET)(Q1)과, 수평주사선(HL1)에 그 게이트가 결합된 스위치(MOSFET)(Q2)의 직렬회로로 구성된다. 상기 광전다이오우드(D1) 및 스위치(MOSFET)(Q1),(Q2)로 이루어지는 화소셀과 같은 행(수평방향)으로 배치되는 다른 마찬가지의 화소셀(D2,Q3,Q4)등의 출력노드는, 동도면에 있어서,가로방향으로 연장되는 수평신호선(HS1)에 결합된다. 다른 행에 대해서 상기와 마찬가지의 화소셀이 마찬가지로 결합된다. 예시적으로 표시되어 있는 수평주사선(HL1)은, 동도면에 있어서, 세로방향으로 연장되어, 같은 열에 배치되는 화소셀의 스위치(MOSFET)(Q2),(Q6)등의 게이트와 공통으로 결합된다. 다른 열에 배치되는 화소셀도 상기와 마찬가지로 대응하는 수평주사선(HL2)등에 결합된다.

본 실시예에서는, 고체촬상회로에 대해서 실질적인 전자식의 자동조리개기능을 부가하기 위하여, 바꾸어 말하면, 광전다이오우드에 대한 실질적인 축적시간을 가변으로 하기 위하여, 상기 화소어레이를 구성하는 수평신호(HS1) 내지 (HS4)등의 양단에, 각각 스위치(MOSFET)(Q8),(Q9) 및 (Q26),(Q28)가 배설된다. 우단쪽으로 배치되는 상기 스위치(MOSFET)(Q8)(Q9)는, 상기 수평신호선(HS1),(HS2)을 각각 세로방향으로 연장되는 출력선(VS)에 결합시킨다. 이 출력선(VS)은, 단자(S)에 결합되고, 이 단자(S)을 개재해서 외부에 배설되는 프리앰프의 입력에 읽어내기신호가 전덜된다.또, 좌단쪽으로 배치되는 성기 스위치(MOSFET)(Q26),(Q28)은, 상기 수평신호선(HS1),(HS2)을 각각 세로방향으로 연장되는 더미(리세트)출력선(DVS)에 결합시킨다. 이 출력선(DVS)은, 특별히 제한되지 않으나, 단자(RV)에 결합되어, 필요하면 상기 더미출력선(DVS)의 신호를 외부단자(RV)로부터 송출할 수 있도록 하고 있다.

본 실시예에서는, 특별히 제한되지 않으나, 상기 각 행의 수평신호선(HS1) 내지 (HS4)에는, 단자(RP)로부터 수평귀선기간에 있어서 공급되는 리세트신호에 의해서 온상태로되는 스위치(MOSFET)(Q27),(Q29)등이 배설된다. 이들 스위치(MOSFET)(Q27),(Q29)등의 온상태에 의해서, 상기 단자(RV)로부터 더미출력선(DVS)을 개재해서 일정한 바이어스전압이 각수평신호선(HS1) 내지 (HS4)에 주어진다. 상기한 바와같은 리세트용스위치(MOSFET)(Q27),(Q29)등이 배설되는 이유는, 다음과 같다. 상기 수평신호선(HS1) 내지 (HS4)에 결합되는 스위치(MOSFET)의 드레인등의 반도체영역도 감광성을 가지는 일이 있으며, 이와같은 기생광전다이오우드에 의해 형성되는 허신호(스미어, 브르우밍)이, 비선택시에 플로우팅상태로 되는 수평신호선에 축적된다. 그리하여 본 실시예에서는, 상기한 바와같이 수평귀선기간을 이용해서, 모든 수평신호선(HS1) 내지 (HS4)를 소정의 바이어스전압(VB)으로 리세트하는 것이다. 이에 의해,선택되는 수평신호선에 관해서는, 항상 상기 허신호를 리세트한 상태로부터 화소신호를 뽑아내는 것이므로, 출력되는 화상신호에 포함되는 허신호를 대폭적으로 저감할 수 있다. 또한, 상기 허신호(스미어,브르우밍)에 관해서는, 예를들면, 일본국 특개소 57-17276호 공보에 상세히 기술되어 있다. 상기 수평주사선(HL1) 내지 (HL2)등에는 수평시프트레지스터(HSR)에 의해 형성된 수평주사신호가 공급된다.

상기 화소어레이(PD)에 있어서의 수직선택동작(수평주사동작)을 행하는 주사회로는, 다음에 각 회로에 의해 구성된다.

본 실시예에서는, 상기 화소어레이(PD)의 수평신호선(HS1) 내지 (HS4)등의 양단에, 1쌍의 스위치(MOSFET)(Q8),(Q9)등 및 스위치(MOSFET)(Q26),(Q28)등이 배설되는 것에 대응해서 1쌍의 주사회로가 형성된다.

본 실시예에서는, 산업용도에도 적용가능하게 하기 위하여, 인터레이스모우드외에 선택적인 2행동시주사, 넌인터레이스모우드에서의 주사를 가능하게 하고 있다. 화소어레이(PD)의 우측에는, 다음과 같은 주사회로가 형성된다. 수직시프트레지스터(VSR)는, 읽어내기용으로 사용되는 출력신호(SV1),(SV2)등을 형성한다. 이들 출력신호(SV1),(SV2)등은, 인터레이스게이트회로(ITG) 및 구동회로(VD)를 개재해서 상기 수직주사선(VL1) 내지 (VL4) 및 스위치(MOSFET)(Q8),(Q9)등의 게이트에 공급된다.

상기 인터레이스게이트회로(ITG)는, 인터레이스모우드에서의 수직선택동작(수평주사동작)을 행하기 위하여 제1(홀수)피일드에서는, 수직주사선(VL1) 내지 (VL4)에는, 이접하는 수직주사선(VL1),(VL2)와 (VL3)의 조합으로 동시선택된다. 즉, 홀수피일드신호(FA)에 의해서 제어되는 스위치(MOSFET)(Q18)에 의해, 수직시프트레지스터(VSR)의 출력신호(SV1)는, 수평신호선(HS1)을 선택하는 수직주사선(VL1)에 출력된다. 마찬가지로, 신호(FA)에 의해서 제어되는 스위치(MOSFET)(Q20)과(Q22)에 의해서, 수직시프트레지스터(VSR)의 출력신호(SV2)는, 수평신호선(HS2)과 (HS3)을 동시선택하도록 수직주사선(VL2)와 (VL3)에 출력된다. 이하 마찬가지 순서의 조합으로 이루어지는 1쌍의 수평신호선의 선택신호가 형성된다.

또, 제2(짝수)피일드에서는, 수직주사선(VL1) 내지 (VL4)에는 인접하는 수직주사선(VL1)과 (VL2) 및 (VL3)과 (VL4)의 조합으로 동시선택된다. 즉, 짝수피일드신호(FB)에 으해서 제어되는 스위치(MOSFET)(Q19)과 (Q21)에 의해, 수직시프트레지스터(VSR)의 출력신호(SV1)는, 수평신호선(HS1)과 (HS2)를 선택하는 수직주사선(VL1)과 (VL2)에 출력된다.마찬가지로, 신호(FB)에 의해서 제어되는 스위치(MOSFET)(Q23)과 (Q25)에 의해서, 수직시프트레지스터(VSR)의 출력신호(SV2)는, 수평신호선(HS3)과 (HS4)를 동시선택하도록 수직주사선(VL3)과 (VL4)에 출력된다. 이하 마찬가지 순서의 조합으로 이루어지는 1쌍의 수평신호선의 선택신호가 형성된다.

상기와 같은 인터레이스 게이트회로(ITG)와, 다음의 구동회로(DV)에 의해서, 이하에 설명하는 바와같은 복수종류의 수평주사동작이 실현된다.

상기 1개의 수직주사선(VL1)에 대응한 인터레이스게이트회로(ITG)로부터의 출력신호는, 스위치(MOSFET)(Q14)와 (Q15)의 게이트에 공급된다. 이들 스위치(MOSFET)(Q14)와 (Q15)의 공통화된 드레인 전극은, 단자(V3)에 결합된다. 상기 스위치(MOSFET)(Q14)는, 단자(V3)로부터 공급되는 신호를 상기 수직주사선(VL1)에 공급한다. 또, 스위치(MOSFET)(Q15)는, 상기 단자(V3)로부터 공급되는 신호를 수평신호선(HS1)을 출력선(VS)에 결합되는 스위치(MOSFET)(Q8)의 게이트에 공급된다. 또, 출력신호의 하이레벨이 스위치(MOSFET)(Q14),(Q15)에 의한 스레소울드전압분만큼 저하해버리는 것을 방지하기 위하여, 특별히 제한되지 않으나, MOSFET(Q14)의 게이트와, MOSFET(Q15)의 출력쪽(소오스쪽)과의 사이에 콘덴서(C1)가 착설된다. 이에 의해서, 인터레이스 게이트회로(ITG)로부터의 출력신호가 하이레벨로 될 때, 단자(V3)의 전위를 로우레벨로 해두고서, 콘덴서(C1)에 프리차아지를 행한다. 이후, 단자(V3)의 전위를 하이레벨로하면, 콘덴서(C1)에 의한 부우트스트랩작용에 의해서 상기 MOSFET(Q14) 및 (Q15)의 게이트전압을 승압 시킬 수 있다.

상기 수직수사선(VL1)에 인접하는 수직주사선(VL2)에 대응한 인터레이스게이트회로(ITG)로부터의 출력신호는, 스위치(MOSFET)(Q16)와 (Q17)의 게이트에 공급된다. 이들 스위치(MOSFET)(Q16)과 (Q17)의 공통화된 드레인전극은, 단자(V4)에 결합된다. 상기 스위치(MOSFET)(Q16)은, 단자(V4)로부터 공급되는 신호를 상기 수직주사선(VL2)에 공급한다. 또, 스위치(MOSFET)(Q17)은, 상기 단자(V4)로부터 공급되는 신호를 수평신호선(HS2)을 출력선(VS)에 결합되는 스위치(MOSFET)(Q9)의 게이트에공급된다. 또, 출력신호의 하이레벨이 스위치(MOSFET)(Q16),(Q17)에 의한 스레소울드치전압분만큼 저하해버리는 것을 방지하기 위하여, 특별히 제한되지 않으나, MOSFET(Q16)의 게이트와, MOSFET(Q17)의 출력쪽(소오스쪽)과의 사이에 콘덴서(C2)가 착설된다. 이에 의해서, 상기한 마찬가지의 타이밍단자(V4)의 전위를 변화시키므로서 콘덴서(C2)에 의한부우트스트랩작용에 의해서 상기 MOSFET(Q16) 및 (Q17)의 게이트전압을 승압시킬 수 있다.

상기 단자(V3)는, 홀수번째의 수직주사선(수평신호선)에 대응한 구동용의 스위치 MOSFET에 대하여 공통으로 착설되고, 단자(V4)는 짝수번째의 수직주사선(수평신호선)에 대하여 공통으로 착설된다.

이상의 일로부터 이해될 수 있는 바와같이, 단자(V3)와, (V4)에 택일적으로 타이밍신호를 공급하는 일 및 상기 인터레이스게이트회로(ITG)에 의한 2행동시선택 동작과의 조합에 의해서, 인터레이스모우드에 의한 읽어내기동작이 가능하게 된다. 예를들면, 단자(FA)를 하일레벨로 되게 하는 홀수피일드(FA)일 때, 단자(V4)를 로우레벨로 해두고, 단자(V3)에 상기 수직시프트레지스터(VSR)의 동작과 동기한 타이밍신호를 공급하므로서, 수직주사선(수평신호선)을 VL1(HS1),VL3(HS3)의 순으로 선택할 수 있다. 또 단자(FB)를 하이레벨로 되게 하는 짝수피일드(FB)일때, 단자(V3)를 로우레벨로 해두고, 단자(V4)에 상기 수직시프트레지스터(VSR)의 동작과 동기한 타이밍신호를 공급하므로서, 수직주사선(수평신호선)을 VL2(HS2), VL4(HS4)의 순으로 선택할 수 있다.

한편, 상기 단자(V3)와 (V4)를 동시에 상기와 마찬가지로 하이레벨로 하면, 상기 인터레이스게이트회로(ITG)로부터의 출력신호에 대응해서, 2행동시주사를 행할 수 있다. 이 경우, 상기한 바와같이 2개의 피일드신호(FA)와 (FB)에 의한 2개의 화면마다에 출력되는 2개의 행의 조합이 1행분 상하에 시프트되게 되므로서, 공간적중심(重心)의 상하시프트, 환언하면, 등가적인 인터레이스모우드가 실현된다.

또, 예를들면 (FB)신호만을 하이레벨로하여, 1개의 수직주사타이밍으로, 수평시프트레지스터(HSR)를 2회 동작시켜서, 그것에 동기해서 단자(V3)와 (V4)를 하이레벨로 되게 하므로서, (VL1),(VL2),(VL3),(VL4)의 순서와 같이 넌인터레이스모우드에서의 선택동작을 실현할 수 있다.이 경우, 보다 고화질로 하기위하여, 수평시프트레지스터(HSR) 및 수직시프트레지스터(VSR)에 공급되는 클록이 2배의 주파수로 되게 하는 것이 바람직하다. 즉, 단자(H1)와 (H2) 및 단자(V1)과 (V2)로부터 수평시피트레지스터(HSR) 및 수직시프트레지스터(VSR)에 공급되는 클록신호의 주파수를 2배의 높은 주파수로 하므로서, 1초간의 60장의 화상을 비인터레이스방식에 의해서 읽어낼 수 있다.또한, 단자(HIN) 및 (VIN)은, 상기 시프트레지스터(HSR),(VSR)에 의해서 각각 시프트되는 입력신호를 공급하는 단자이며, 입력신호가 공급된시점에서부터 시프트레지스터의 시프트가 개시된다. 이 때문에, 상기 인터레이스게이트회로(ITG) 및 입력단자(V3),(V4)에 공급되는 입력신호의 조합에 의해서, 상기 2행동시 판독, 인터레이스주사, 넌인터레이스주사등을 행할 경우에는 출력신호의 수직방향의 상하관계가 역전되지 않도록, 상기 시프트레지스터(VSR)의 입력신호의 공급시에 타이밍적인배려가 필요하다.

또, 상기 각 수직주사선(VL1) 및 그것에 대응한 스위치(MOSFET)(Q8)의 게이트와 회로의 접지전위점과의 사이에는, 리세트용 MOSFET(Q10)과 (Q11)이 착설된다. 이들 리세트용 MOSFET(Q10)과 (Q11)은, 다른 수직주사선 및 스위치(MOSFET)에 대응하여 착설되는 리세트용 MOSFET와 공통으로 단자(V2)로부터 공급되는 클록신호를 받아서, 상기 선택상태의 수직주사선 및 스위치(MOSFET)의 게이트전위를 고속으로 로우레벨로뽑아내는 것이다.

본 실시예에서는, 감도자변기능을 부가하기 위하여, 감도제어용의 수직시프트레지스터(VSRE), 인터레이스게이트회로(ITGE) 및 구동회로(DVE)가 배설된다. 이들 감도제어용의 각 회로는, 특별히 제한되지 않으나, 상기 화소어레이(PD)에 대하여 좌측에 배치된다. 이들 수직시프트레지스터(VSRE), 인터레이스게이트회로(ITGE) 및 구동회로(DVE)는, 상기 판독용의 수직시프트레지스터(VSR), 인터레이스게이트회로(ITG) 및 구동회로(DV)와 마찬가지의 회로에 의해 구성된다. 단자(V1E) 내지 (V4E) 및 (VINE) 및 FAE,ABE로부터 각각 상기와 마찬가지의 타이밍신호가 공급된다. 이 경우, 상기 읽어내기용의 수직시프트레지스터(VSR)와 상기 감도가 변용의 수직시프트레지스터(VSRE)를 동기한 타이밍에서의 시프트동작을 행하게 하기 위하여, 특별히 제한되지 않으나, 단자(V1E)와 (V1) 및 (V2E)와 (V2)에는, 동일클록신호가 공급된다. 따라서, 상기단자(V1E)와 (V1) 및 (V2E)와 (V2)는, 내부회로에 의해 공통화하는 것이라도 된다. 상기한 바와같이 독자의 단자(V1E) 밑 (V2E)를 착설한 이유는, 이 고체촬상장치를 수동조리개나 종래의 기계적조리개기능을 가진 텔레비젼카메라에 적용가능하게 하기 위한 것이다. 이와같이 감도가변동작을 행하지 않는 경우 상기 단자(V1E) 및 (V2E)를 회로의 접지전위와 같은 로우레벨로 하는 것등에 대해서, 상기 수직시프트레지스터(VSRE)의 쓸데없는 소비전력의 발생을 억제하도록 배려되어 있다.

다음에, 본 실시예의 고체촬상회로에 있어서의 감도제어동작을 설명한다.

설명을 간단하게 하기 위해여, 상기 넌인터레이스모우드에 의한 수직주사동작을 예로해서, 이하에 설명한다. 예를들면, 감도제어용의 수직시프트레지스터(VSRE), 인터레이스게이트회로(ITGE) 및 구동회로 (DVE)에 의해서, 읽어내기용의 수직시프트레지스터(VSR),인터레이스게이트회로(ITG) 및 구동회로(DV)에 의한 제1행째(수직주사선(VL1), 수평신호선(HS1)의 읽어내기에 병행하여 제4행째(수직주사선(VL4), 수평신호선(HS4)의 선택동작을 행하게 한다. 이에 의해서, 수평시프트레지스터(HSR)에 의해 형성되는 수평주사선(HL1),(HL2)등의 선택동작에 동기해서 출력신호선(VS)에는 제1행째에 있어서의 광전다이오우드(D1),(D2)등에 축적된 광신호가 시계열적으로 읽어내어진다. 이 읽어내기동작은, 단자(S)로부터 부하저항을 개재한 상기광신호에 대응한 전류의 공급에 의해서 행하여지며, 읽어내기동작과 동시에 프리차아지(리세트)동작이 행해진다. 마찬가지의 동작이, 제4행째에 있어서의 광전다이오우드에서도 행해진다. 이 경우, 상기와 같은 감도가변용의 주사회로(VSRE,ITGE,DVE)에 의해서 제4행째의 읽어내기동작은 더미출력선 DVS에 대해서 행하여 진다. 감도제어동작만을 행할 경우, 단자(RV)에는 단자(S)와 동일한 바이어스전압이 주어져 있다. 이에 의해서, 제4행째의 각하소셀에 이미 축적된 광신호의 소거, 바꾸어말하면, 리세트동작이 행하여진다.

따라서, 상기 수직주사동작에 의해서, 읽어내기용의 수직시프트레지스터(VSR), 인터레이스게이트회로(ITG) 및 구동회로(DV)에 의한 제4행째(수직주사선(VL4), 수평신호선(HS4)의 읽어내기동작은, 상기 제1행 내지 제3행의 읽아내기 동작후에 행하여지므로, 제4행째에 배치되는 화소셀의 읽어내기시간으로 된다. 상기 대신에, 감도제어용의 수직시프트레지스터(VSRE), 인터레이스 게이트회로(ITGE) 및 구동회로(DVE)에 의해서, 읽어내기용의 수직시프트레지스터(VSR), 인터레이스게이트회로(ITG) 및 구동회로(DV)에 의한 제1행째(수직주사선(VL1), 수평신호(HS1)의 읽어내기에 병행하여, 제2행째(수직주사선(VL2), 수평신호선(HS2)의 선택동작을 행하게 한다. 이에 의해서, 수평시프트레지스터(HSR)에 의해 형성되는 수평주사선(HL1),(HL2)등의 선택동작에 동기해서, 출력신호선(VS)에는 제1행째에 있어서의 광전다이오우드(D1),(D2)등에 축적된 광신호가 시계열적으로 읽어내어진다. 이 읽어내기동작은, 단자(S)로부터 부하저항을 개재한 상기 광신호에 대응한 전류의 공급에 의해서 행하여지며 읽어내기동작과 동시에 프리차아지(리세트)동작이 행하여진다. 마찬가지의 동작이, 제2행째에 있어서의 광전다이오우드(D3),(D4)등에 있어서도 행하여진다. 이에 의해서, 상기 제1행째의 읽어내기동작과 병행하여 제2행째의 각화소셀에 이미 축적된 광신호의 소거동작이 행하여진다. 따라서, 상기 수직 주사동작에 의해서, 읽어내기용의 수직시프트레지스터(VSR), 인터레이 스게이트회로(ITG) 및 구동회로(DV)에 의한 제2행째(수직주사선(VL2), 수평신호선(HS2)의 읽어내기동작은, 상기 제1행의 읽어내기동작의 후에행하여지므로, 제2행째에 배치되는 화소셀의 광전다이오우드의 축적시간은, 1행분의 화소셀의 읽어내기 시간으로 된다. 이에 의해서, 상기의 경우에 비해서, 광전다이오우드의 실질적인 축적시간을 1/3로 감소시키는 일, 환언하면, 감도를 1/3로 낮게 할 수 있다.

이것을 일반적으로 설명한다면, 제2도에 도시한 바와같이, 감도제어용의 주사회로가 m번째의 수직주사선(VLm)의 선택동작을 행할 때, 읽어내기용의 주사회로가 n번째의 수직주사선(VLm)을 행할때에는, X는 (m-n) H의 시간차가 있다. 여기서, H는 수평주사시간이다.따라서, 선행하는 수직주사동작에 의해서 수직주사선(VLm)이 주사될 때 그 수직주사선(VLm)의 화소셀이 리세트되기 때문에, 그 리세트동작으로부터 상기 읽아내기용의 주사회로에 의해 수직주사선(VLm)이 재차 선택될때까지의 시간(XH)이, 포토다이오우드에 대한 축적시간이 된다. 따라서, 525행으로된 화소어레이에 있어서는, 1H분의 읽어내기시간을 단위(최소)로 해서 최대 525H분까지 읽어내기 시간의 다단계의 걸친 축적시간, 환언한다면, 525단계에 걸친 감도설정을 행할 수 있다. 단, 수직주사동작은 비인터레이스이고, 수광면조도변화가 상기 1화면을 구성하는 주사시간에 대해서 무시될 수 있고, 실질적으로 일정한 광이 포토다이오우드에 입사되어 있는 것으로 한다. 인터레이스모우드에서는, 1피일드가 525/2의 262.5H로 되기 때문에, 감도(축적시간)는 1H에서부터 262H까지로 된다. 또한, 상기 최대감도 (525H 또는 262H)는, 상기 감도제어용의 주사회로(VSRE)등이 비동작상태일때에 얻게 된다.

상기한 바와같은 감도제어동작에 있어서는, 화소신호읽어내기와 선행하는 수직주사동작에 의한 리세트동작이 병행되어서 행하여진다. 이 때문에, 리세트동작을 위한 화소신호가, 기판등을 기재한 용량결합에 의해서 읽어내기신호에 혼합되어 버리는 경우가 발생한다. 이와같은 용량결합이 발생하면, 읽어내기화소신호에는 텔레비젼수상기에 있어서의 고우스트와 같은 노이즈가 발생해서 화질을 열화시킬 염려가 있다.

그리하여, 본 실시예에서는, 특별히 제한되지는 않으나, 상기 수평주사선(HL1),(HL2)등에 대해서, 다이오우드 접속된 (MOSFET)(Q30),(Q31)등을 개재해서 외부단자(SP)로부터 강제적으로 모든 수평주사선을 선택상태로 되게 하는 기능을 부가한다. 즉, 상기 단자(SP)를 하이레벨로 하면, 수평시프트레지스터(HSR)의 동작에 관계없이, 다이오우드형태의 (MOSFET)(Q30),(Q31)등이 모두 온상태로 되어서 모든 수평주사선(HL1),(HL2)등에 하이레벨을 공급해서 선택상태로 되게 할 수 있다. 또, 상기 다이오우드형태의 MOSFET(Q30),(Q31)등과 같은 일방향성 소자를 개개해서 상기 선택레벨을 공급하는 것이기 때문에, 상기 단자(SP)를 로우레벨로 하면, 상기 MOSFET(Q30)(Q31`)등은 오프상태를 유지한다. 이에 의해서, 상기와 같은 강제적인 동시선택회로를 형성해도, 수평시프트레지스터(HSR)의 시프트동작에 따른 수평주사선(HL1),(HL2)등이 시계열적으로 선택레벨로 되게 하는 동작의 방해가 되는 일은 없다. 또한, 수평시프트레지스터(HSR)이, 다이내믹형회로에 의해 구성되는 등에 의해서, 상기한 바와같이 강제적인 수평주사선(HL1),(HL2)등의 선택레벨에 의해서그 시프트동작에 악영향이 발생한다면, 상기 선택레벨이 수평시프트레지스터(HSR)의 내부로 전달되지 않게 하는 스위치회로등이 부과된다.

상기 수평주사선(HL1),(HL2)등의 동시선택동작을 후술하는 바와같이 수평귀선기간에 의해 행해지는 동시에, 상기 선행하는 수직주사를 개시시킨다. 이에 의해, 상기 리세트시켜야할 행의 모든 화소신호를 미리 강제적으로 리세트시킬 수 있다. 따라서, 상기 수평시프트레지스터(HSR)에 의한 수평주사선의 선택동작에 따라 화소신호의 읽어내기가 있어서, 선행하는 행으로부터 실질적으로 화소신호가 출력되지 않는다. 이에 의해서, 상기 기판등을 개재한 용량결합이 존재하여도 읽어내기신호에는 상기한 바와같이 노이즈가 나타나지 않는다.

제1도에는, 상기 고체촬상소자를 사용한, 자동조리개기능을 가진 촬상장치의 일실시예의 블록도가 도시되어 있다. 고체촬사소자(MID)는, 상기 제3도에 도시한 바와같은 감도가변기능을 가진 것이다. 이 고체촬상소자(MID)로부터 출력되는 읽어내기신호는, 전치증폭기(Preamplifire)에 의해서 증폭된다. 이 증폭신호(Vout)는, 한편에 있어서 도시하지 않는 신호처리회로에 공급되어, 예를들면 텔레비젼용의 화상신호가 된다. 상기 증폭신호(Vout)는, 다른편에 있어서 자동조리개 제어용으로 이용된다. 즉, 상기 증폭신호(Vout)는, 저역통과필터(LPF)와 검파회로(DET)로 이루어진 평활회로에 의해 평균적인 직류레벨로 변환된다. 이 직류레벨(VD)는, 전압비교회로(COMP)의 한쪽의 입력(+)에 공급된다. 상기 전압비교회로(COMP)의 다른쪽의 입력(-)에는, 고체촬상소자(MID)로부터 읽어내는 읽어내기신호레벨에 대응한 기준전압(Vref)이 공급된다. 상기 전압비교회로(COMP)에 의해 형성되는 출력신호는, 감도제어회로를 구성하는 업/다운카운터회로(COUNT)의 업/다운제어단자(U/D)에 공급된다. 상기 카운터회로(COUNT)의 계수출력신호는, 제어회로(COUNT)에 공급된다. 제어회로(CONT)는, 상기 계수출력신호를 해독하는 동시에, 고체촬상장치(MID)에 상기한 바와같은 주사타이밍을 제어하는 클록신호를 공급하는 구동회로로부터의 신호(VIN), 및 (V1)등을 받아서, 고체촬상장치(MID)의 읽어내기타이밍을 참조해사, 그것에 실질적으로 선행하는 신호(VINE)를 형성한다. 즉, 상기 타이밍신호(VIN)을 기준으로해서, 필요한 조르기양(감도)에 대응한 선행하는 타이밍신호(VINE)를 형성하는 것이므로, 실제적으로는 상기 타이밍신호(VIN)에 지연되어서 신호(VINE)가 형성된다. 그러나, 반복주사가 행하여지기 때문에, 상기 신호(VINE)에서 보면, 다을 화면의 주사에서는 신호(VIN)가 늦어지게 된다. 즉, 타이밍신호(VIN)에 대해서 1H분 지연되어 타이밍신호(VINE)를 발생하면, 다음의 주사화면에서는 타이밍신호(VINE)는, 타이밍신호(VIN)에 대해서 261H(인터레이스모우드일때)뿐 선행하는 타이밍신호로 간주된다. 상기 타이밍신호(VIN) 및 (VINE)에 의해서, 각 수직시프트레지스터(VSR) 및 (VSRE)의 시프트동작이 개시되기 때문에, 상기한 바와같은 감도가변동작이 행해진다.

본 실시예에서는, 읽어내기동작을 위한 홀수피일드와 짝수피일드사이의 수직동기타이밍신호(ck)에 의해, 상기 카운터회로(COUNT)는, 전압비교출력(COMP)의 출력에 따른 업 또는 다운의 1스텝의 계수동작을 행하는 것이다. 그 때문에, 제어회로(CONT)에 의한 실질적인 감도설정동작은, 1프레임에 1회의 비율로 행하여지는 것으로 된다. 이와같이, 1프레임에 1회의 비율로, 감도설정동작을 행하는 이유는, 하기와 같다.

예를들면, 홀수/짝수의 각 피일드마다 감도설정동작을 행하는 것도가능하다. 그러나, 이와같이 하면, 적정제어량 부근에서 과잉된 감도설정이 행하여짐으로서, 플리커가 발생하기 쉬워지기 때문이다.

또, 응답성개선을 위하여, 고체촬상소자(MID)의 설정된 감도(제2도의 X에 상당함)가 1H에서 23H까지의 같이 낮은 영역에서는, 1H를 단위제어량으로해서 감도변화가 행하여진다. 즉, 상기 X가 1H에서부터 23H로 설정되는 영역에서는, 업 또는 다운의 1스텝마다 +1H 또는 -1H와 같이 감도가 변화된다. 상기 감도(X)가 24H로부터 72H와 같은 중간영역에서는, 특별히 제한되지 않으나, 4H를 단위제어량으로해서 감도변화가 행하여진다. 즉, 상기 (X)가 24H로부터 72H로 설정되는 영역에서는, 업또는 다운의 1스텝마다 +4H 또는 -4H와 같이 감도가 변화된다. 그리고, 상기 감도(X)가 73H로부터 261H와 같은 높은 영역에서는, 특별히 제한되지 않으나, 9H를 단위제어량으로해서 감도변화가 행하여진다. 즉, 상기 (X)가 73H로부터 261H로 설정되는 영역에서는, 업 또는 다운의 1스텝마다 +9H 또는 -9H와 같이 감도가 변화하게 된다.

상기와 같은 단위의 감도설정은, 카운터회로(COUNT)를 상기 전압비교회로(COMP)의 출력에 의해 업/다운계수를 행하는 2진계수동작을 행하게한 경우에는, 그 계수 출력을 RCM등에 의해서 구성된 변환테이블에 입력해서, 상기한 바와같은 수평타이밍으로 치환하는 것, 혹은 카운터회로(COUNT)를 레지스터와 가감산회로로 구성하고, 상기 전압비교회로(COMP)의 출력에 따라서 ±1H, ±4H, ±9H의 가감산동작을 행하는 것으로 해도 된다.

본 실시예에 있어서는, 예를들면 감도(X)가 낮은 영역의 중간적인 10H일 때, 업신호가 형성되었다면 11H가 되고, 감도변화비율은 1.1배로된다. 또, 감도(X)가 중간영역의 중간적인 40H일 때, 마찬가지로 업신호가 형성되었다면, 4H변화에서 44H가 되고, 감도변화비율은 1.1배로 된다. 또, 감도(X)가 높은 영역의 중간적인 181H일 때, 마찬가지로 업신호가 형성되었다면, 9H변화에서 190H가 되고, 감도변화비율은 1.05배로 된다. 이에 의해, 전체적인 감도변화의 비율을 균일화할 수 있다.또한, 상기한 바와 같은 높은 감도일 때, 단위감도제어량을 18H와 같이크게 해도되나, 그로부터 감도조정폭을 미세하게 해서 보다 세밀한 감도설정을 행하는 것이다.

상기 감도(X)가 낮은 영역에서는, 1H로부터 23까지의 23단계, 중간영역에서는 13단계 (72-24)/4+1 . 높은 영역에서는 22단계 (261-73) 9 + 1 이기 때문에, 최소 1H에서부터 최대감도 261H로 설정하는데 58회의 감도업동작에 의해서 행할 수 있으므로 상기한 바와같이 1프레임에 1회의 비율로 감도제어를 행하는 경우에도 2초이하로 단축할 수 있다. 이에 의해, 전원투입직후에 2초이하에서 최소감도에서부터 최대감도로 설정할 수 있으므로, 응답성의 대폭개선이 가능하게 된다.

상기의 실시예로부터 얻어지는 적용효과는, 하기와 같다.

감도가변기능을 가진 고체촬상소자로부터의 읽어내기신호와, 설정해야할 신호레벨에 대응한 기준신호와 비교해서 양자가 대략 일치하도록 제어신호를 형성하는 감도설정회로에 있어서, 고체촬상소자의 설정되는 감도가 높아지게 되는데 대응해서 단위의 감도변화량을 크게 하는기능을 부가한다. 이 구성에 있어서는, 전체적인 1스텝당의 감도변화비율을 보다 균일화할 수 있는 동시에 전체의 스텝수가 대폭적으로 작아지게 때문에 최소감도에서부터 최대감도 또는 그 반대의 설정이 고속으로 되어, 대폭적인 응답성개선이 가능하게 된다고하는 효과를 얻을 수 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 실시예에 의거하여 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경가능한 것은 말할 것도 없다. 예를들면, 읽어내기신호를 처리하는 에널로그회로의 구성은, 상기의 단순하게 평균치를 구하는 것외에, 피이크치를 구하여 그것과의 혼합에 의해서 조르기량을 설정하는 것, 또는 평활출력레벨을 디지탈화해서, 디지털기준신호와의 차를 계산하는 것등 여러 가지의 실시태양을 채택할 수 있다. 본 발명에 관한 촬상장치에 사용되는 고체촬상장치는, 상기 MOS형 고체촬상장치이외에, 예를들면 CCD(전하이송소자)를 사용한 것에도 적용할 수 있다. 즉, 읽어내기가 행하여지는 행에 대하여 선행하는 행에 있어서의 포토다이오우드의 전하를 소거시키는 리세트회로를 부가하고, 이 리세트회로를 감도설정용의 주사회로에 으해 동작상태로해서 감도가변기능이 부가되는 것이라도 된다.

본 발명은, 상기한 바와같이 읽어내기가 행하여지는 행에 대해서 선행하는 행의 신호를 소거하므로서 감도가변으로된 고정촬상소자를 사용한 고체촬상장치에 널리 이용할 수 있다.

본원에 있어서 개시되는 발명중 대표적인 것에 의해서 얻어지는 효과를 간단히 설명하면, 하기와 같다. 즉, 감도가변기능을 가진 고체촬상소자로부터의 읽어내기신호와, 설정해야할 신호레벨에 대응한 기준신호와 비교해서 양자가 대략 일치하도록 제어신호를 형성하는 감도설정회로에 있어서, 고체촬상소자의 설정되는 감도가 높아지는데 대응해서 단위감도변화량을 크게 하는 기능을 부가하므로서, 전체적인 1스텝당의 감도변화비율을 보다 균일화할 수 있는 동시에 전체의 스텝수가 대폭 작게 되므로 최소감도에서부터 최대감도 또는 그 반대로의 설정이 고속으로 된다.

Claims

복수의 광전변환소자, 상기 각 소자에 축적된 전하를 시간 t0에서 스위프하는 리세트회로 및 시간 t1에서 상기 각 소자에 축적된 신호를 독출하여 상기 각 소자로부터의 상기 독출신호에 의거해서 출력신호를 내는 출력회로를 포함하고, 상기 각 소자의 감도는 스위핑타이밍 t0에서 독출타이밍 t1까지의 시간간격 T에 의존하는 고체촬상소자와, 상기 출력회로의 상기 출력신호의 출력레벨을 검출하는 검출회로와, 상기 검출회로의 출력에 응해서 상기 시간간격T를 설정해서 자동조리개제어 회로에 대하여 부의 피이드백 루우프를 형성하는 타이밍제어회로로 구성된 자동조리개제어회로에 있어서, 상기 타이밍제어회로는 이전의 시산간격 T가 제 1의 영역이내에 있으면 제 1의 시간량△TL에 의해서, 그리고 상기 이전의 시간간격T가 상기 제 1의 영역의 어느값보다 큰 제 2영역의 어느 값이내에 있으면, 상기 제 1의 시간량△TL보다 큰 제 2의 시간량△TH에 의해 상기 시간간격T를 변화시키는 것을 특징으로 하는 자동조리개제어회로.
제 1항에 있어서, 상기 타이밍제어회로는 상기 독출타이밍에 관하여 상기 스위핑타이밍을 변화시키므로써 상기 시간간격 T를 변화시키는 것을 특징으로 하는 자동조리개제어회로.
제 2항에 있어서, 상기 자동조리개제어는 텔레비젼 카메라에 사용되고, 상기 타이밍제어회로는 상기 텔레비젼카메라의 1프레임기간마다 한번 상기 시간간격을 변화시키는 것을 특징으로 하는 자동조리개제어회로.
제 1항에 있어서, 상기 타이밍제어회로는, 또한 상기 이전의 시간간격이 상기 제 1의 영역의 어느 값보다 크고 상기 제 2 영역의 어느 값보다 작은 제 3 영역의 어느 값 이내에 있으며, 상기 제 1의 시간량△TL보다 크고 상기 제 2의 시간량△TH보다 작은 제 3의 시간량△TM에 의해 상기 시간간격 T를 변화시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동조리개제어회로.
복수의 광전다이오우드, 상기 각 광전다이오우드에 축적된 전하를 시간to에서 스위프하는 리세트회로 및 상기 각 광전다이오우드에 축적된 신호를 시간 t1에서 독출하고, 상기 각 광전다이오우드로부터의 상기 독출에 의거해서 출력신호를 내는 출력회로를 포함하고, 상기 각 광전다이오우드의 감도는 스위핑 타이밍to로부터 독출타이밍 t1까지의 시간간격T에 의존하는 고체촬상소자와, 상기 출력회로로부터 얻어진 출력신호를 증폭하는 증폭기와, 상기 증폭기의 출력신호레벨을 검출해서 검출전압을 발생하는 검출회로와, 상기 검출전압이 기준전압보다 작으면 제 1출력을 발생하고 상기 검출전압이 기준전압보다 크면 제 2출력을 발생하는 비교기와, 상기 비교기가 상기 제 1출력을 발생하면 상기 시간간격을 증가시키고, 상기 비교기가 상기 제 2출력을 발생하면 상기 시간간격을 감소시키도록 상기 시간간격을 설정하는 타이밍제어회로로 이루어진 자동조리개제어회로를 구비한 비데오카메라에 있어서, 상기 타이밍제어회로는, 이전의 시간간격T가 제 1의 영역내에 있으면 제 1의 신간량△TL에 의해서, 그리고 상기 이전의 시간간격T가 상기 제 1의 영역의 어느값보다 큰 제 2영역의 어느 값 이내에 있으면 상기 제 1의 시간량△TL보다 큰 제 2의 시간량△TH에 의해, 상기 시간간격T를 변화시키는 것을 특징으로 하는 자동조리개제어회로를 구비한 비데오카메라.