JPH0583642A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPH0583642A JPH0583642A JP3266919A JP26691991A JPH0583642A JP H0583642 A JPH0583642 A JP H0583642A JP 3266919 A JP3266919 A JP 3266919A JP 26691991 A JP26691991 A JP 26691991A JP H0583642 A JPH0583642 A JP H0583642A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- field
- period
- transfer register
- image pickup
- solid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ダイナミックレンジの広い撮像出力信号を出
力することのできる固体撮像装置を提供する。 【構成】 １フィールド期間を互いに異なる複数の期間
に分割した各期間毎に最大蓄積電荷量を異ならしめた状
態で光電変換素子１４により得られる各撮像電荷を各画
素毎に加算して、１フィールド分の撮像電荷を垂直転送
レジスタ１６に読み出し、１フィールド期間の垂直ブラ
ンキング期間中に上記垂直転送レジスタ１６から蓄積部
１２に高速転送して、映像期間中に上記蓄積部６から１
フィールド分の撮像電荷を水平転送レジスタ１３を介し
て線順次に出力する。
力することのできる固体撮像装置を提供する。 【構成】 １フィールド期間を互いに異なる複数の期間
に分割した各期間毎に最大蓄積電荷量を異ならしめた状
態で光電変換素子１４により得られる各撮像電荷を各画
素毎に加算して、１フィールド分の撮像電荷を垂直転送
レジスタ１６に読み出し、１フィールド期間の垂直ブラ
ンキング期間中に上記垂直転送レジスタ１６から蓄積部
１２に高速転送して、映像期間中に上記蓄積部６から１
フィールド分の撮像電荷を水平転送レジスタ１３を介し
て線順次に出力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電荷結合素子（CCD :
Charge Coupled Device ）により形成したＣＣＤイメー
ジセンサなどの固体イメージセンサを使用した固体撮像
装置に関し、特に、マトリクス状に配設された１フィー
ルド分の画素に対応する光電変換素子により得られる撮
像電荷が転送ゲートを介して読み出される垂直転送レジ
スタを有する撮像部と、上記撮像部から上記垂直転送レ
ジスタを介して転送される１フィールド分の撮像電荷を
蓄積する蓄積部と、上記蓄積部に蓄積された１フィール
ド分の撮像電荷を線順次に出力する水平転送レジスタと
から成るフレームインターライントランスファ型の固体
イメージセンサを備える固体撮像装置に関する。
Charge Coupled Device ）により形成したＣＣＤイメー
ジセンサなどの固体イメージセンサを使用した固体撮像
装置に関し、特に、マトリクス状に配設された１フィー
ルド分の画素に対応する光電変換素子により得られる撮
像電荷が転送ゲートを介して読み出される垂直転送レジ
スタを有する撮像部と、上記撮像部から上記垂直転送レ
ジスタを介して転送される１フィールド分の撮像電荷を
蓄積する蓄積部と、上記蓄積部に蓄積された１フィール
ド分の撮像電荷を線順次に出力する水平転送レジスタと
から成るフレームインターライントランスファ型の固体
イメージセンサを備える固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＣＣＤイメージセンサなどの固
体イメージセンサは、マトリクス状に配設された各光電
変換素子により得られる撮像電荷の読み出し構造により
分類されたフレームランスファ型やインターライントラ
ンスファ型、フレームインターライントランスファ型な
どの各種構造のものが知られている。そして、このよう
な固体イメージセンサを使用した固体撮像装置では、上
記固体イメージセンサをフレーム蓄積モードやフィール
ド蓄積モードで駆動して、ＮＴＳＣ方式などの標準テレ
ビジョン方式に準拠した撮像出力信号を得るようにして
いる。
体イメージセンサは、マトリクス状に配設された各光電
変換素子により得られる撮像電荷の読み出し構造により
分類されたフレームランスファ型やインターライントラ
ンスファ型、フレームインターライントランスファ型な
どの各種構造のものが知られている。そして、このよう
な固体イメージセンサを使用した固体撮像装置では、上
記固体イメージセンサをフレーム蓄積モードやフィール
ド蓄積モードで駆動して、ＮＴＳＣ方式などの標準テレ
ビジョン方式に準拠した撮像出力信号を得るようにして
いる。
【０００３】そして、上記ＣＣＤイメージセンサなどの
固体イメージセンサにおける各光電変換素子は、図７に
出力特性ｆo を示すように、入射光量ｘo に比例する撮
像電荷を発生するが、その蓄積電荷量ｙQ が入射光量ｘ
o において飽和してしまうことが知られている。なお、
上記蓄積電荷量ｙQ が飽和する最大電荷蓄積量は、例え
ばオーバーフロードレインポテンシャルで定まり、上記
オーバーフロードレインポテンシャルをサブストレート
基板に印加する電圧などによって可変することにより制
御することができる。
固体イメージセンサにおける各光電変換素子は、図７に
出力特性ｆo を示すように、入射光量ｘo に比例する撮
像電荷を発生するが、その蓄積電荷量ｙQ が入射光量ｘ
o において飽和してしまうことが知られている。なお、
上記蓄積電荷量ｙQ が飽和する最大電荷蓄積量は、例え
ばオーバーフロードレインポテンシャルで定まり、上記
オーバーフロードレインポテンシャルをサブストレート
基板に印加する電圧などによって可変することにより制
御することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に固体イメージセンサでは、その光電変換素子により得
られる撮像電荷の蓄積電荷量ｙQ に飽和があるので、ダ
イナミックレンジの大きい撮像出力信号を得ることはで
きない。従って、従来のフレーム蓄積モードやフィール
ド蓄積モードで動作する固体イメージセンサを用いた固
体撮像装置では、例えば屋内の人物の背景に窓越しに屋
外の景色が入っている場合などのように、同一画面内に
非常にコントラストの強い被写体が同時に存在する場合
に、高輝度部分が飽和した階調のない撮像出力信号しか
得ることができないとういう問題点があった。
に固体イメージセンサでは、その光電変換素子により得
られる撮像電荷の蓄積電荷量ｙQ に飽和があるので、ダ
イナミックレンジの大きい撮像出力信号を得ることはで
きない。従って、従来のフレーム蓄積モードやフィール
ド蓄積モードで動作する固体イメージセンサを用いた固
体撮像装置では、例えば屋内の人物の背景に窓越しに屋
外の景色が入っている場合などのように、同一画面内に
非常にコントラストの強い被写体が同時に存在する場合
に、高輝度部分が飽和した階調のない撮像出力信号しか
得ることができないとういう問題点があった。
【０００５】そこで、本発明は、上述の如き従来の固体
撮像装置における問題点を解消することを目的とし、ダ
イナッミクレンジの広い撮像出力信号を出力することの
できる固体撮像装置を提供するものである。
撮像装置における問題点を解消することを目的とし、ダ
イナッミクレンジの広い撮像出力信号を出力することの
できる固体撮像装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、マトリクス状
に配設された１フィールド分の画素に対応する光電変換
素子により得られる撮像電荷が転送ゲートを介して読み
出される垂直転送レジスタを有する撮像部と、上記撮像
部から上記垂直転送レジスタを介して転送される１フィ
ールド分の撮像電荷を蓄積する蓄積部と、上記蓄積部に
蓄積された１フィールド分の撮像電荷を線順次に出力す
る水平転送レジスタとから成るフレームインターライン
トランスファ型の固体イメージセンサを備える固体撮像
装置において、１フィールド期間を互いに長さの異なる
複数の期間に分割して各期間毎に上記光電変換素子の最
大蓄積電荷量を異ならしめ、上記光電変換素子により上
記各期間に得られた各撮像電荷を上記転送ゲートを介し
て上記垂直転送レジスタに読み出し、上記垂直転送レジ
スタに読み出された１フィールド分の撮像電荷を１フィ
ールド期間毎の垂直ブランキング期間中に上記垂直転送
レジスタから上記蓄積部に高速転送し、１フィールド期
間の映像期間中に上記蓄積部から１フィールド分の撮像
電荷を上記水平転送レジスタを介して線順次に出力する
ように上記フレームインターライントランスファ型の固
体イメージセンサを駆動する駆動手段を設けたことを特
徴とするものである。
に配設された１フィールド分の画素に対応する光電変換
素子により得られる撮像電荷が転送ゲートを介して読み
出される垂直転送レジスタを有する撮像部と、上記撮像
部から上記垂直転送レジスタを介して転送される１フィ
ールド分の撮像電荷を蓄積する蓄積部と、上記蓄積部に
蓄積された１フィールド分の撮像電荷を線順次に出力す
る水平転送レジスタとから成るフレームインターライン
トランスファ型の固体イメージセンサを備える固体撮像
装置において、１フィールド期間を互いに長さの異なる
複数の期間に分割して各期間毎に上記光電変換素子の最
大蓄積電荷量を異ならしめ、上記光電変換素子により上
記各期間に得られた各撮像電荷を上記転送ゲートを介し
て上記垂直転送レジスタに読み出し、上記垂直転送レジ
スタに読み出された１フィールド分の撮像電荷を１フィ
ールド期間毎の垂直ブランキング期間中に上記垂直転送
レジスタから上記蓄積部に高速転送し、１フィールド期
間の映像期間中に上記蓄積部から１フィールド分の撮像
電荷を上記水平転送レジスタを介して線順次に出力する
ように上記フレームインターライントランスファ型の固
体イメージセンサを駆動する駆動手段を設けたことを特
徴とするものである。
【０００７】
【作用】本発明に係る固体撮像装置では、１フィールド
期間を互いに異なる複数の期間に分割した各期間毎に最
大蓄積電荷量を異ならしめた状態で光電変換素子により
得られる各撮像電荷を各画素毎に加算して、１フィール
ド分の撮像電荷を垂直転送レジスタに読み出し、１フィ
ールド期間毎の垂直ブランキング期間中に上記垂直転送
レジスタから上記蓄積部に高速転送し、１フィールド期
間の映像期間中に上記蓄積部から１フィールド分の撮像
電荷を上記水平転送レジスタを介して線順次に出力す
る。
期間を互いに異なる複数の期間に分割した各期間毎に最
大蓄積電荷量を異ならしめた状態で光電変換素子により
得られる各撮像電荷を各画素毎に加算して、１フィール
ド分の撮像電荷を垂直転送レジスタに読み出し、１フィ
ールド期間毎の垂直ブランキング期間中に上記垂直転送
レジスタから上記蓄積部に高速転送し、１フィールド期
間の映像期間中に上記蓄積部から１フィールド分の撮像
電荷を上記水平転送レジスタを介して線順次に出力す
る。
【０００８】すなわち、図４に示すように輝度の差が非
常に大きい領域Ａ，Ｂを有する被写体を撮像する場合を
例にして、本発明に係る固体撮像装置の原理的な動作に
ついて説明すると、固体イメージセンサにより得られる
撮像出力は、入射光量に比例するので、電荷蓄積期間を
長く設定した撮像動作により、図５に示すように、輝度
の低い領域に対する撮像出力の信号レベルＶ1Aを確保す
ることができる。そして。このとき、輝度の高い領域に
対する撮像出力はオーバーフロードレインポテンシャル
ＶSAT を越える部分がクリップされるので、通常のカメ
ラ出力における１００％ビデオレベルＶn よりも低いレ
ベルＶ1B' において輝度の高い領域に対する撮像出力を
クリップするように、例えば、サブストレート基板に与
える電圧により上記オーバーフロードレインポテンシャ
ルＶSAT を設定して撮像を行う。また、電荷蓄積期間を
短く設定した撮像動作により、図６に示すように、輝度
の高い領域に対する撮像出力の信号レベルＶ2Bを上記レ
ベルＶn よりも低くすることができる。このとき、上記
輝度の低い領域に対する撮像出力の信号レベルＶ2aは、
極めて低い状態となる。そして、上記電荷蓄積期間を長
く設定した撮像動作と電荷蓄積期間を短く設定した撮像
動作を１フィールド期間中に行い、各撮像出力を加算す
ることにより、輝度の低い領域に対する撮像出力の信号
レベルが略Ｖ1Aで、輝度の高い領域に対する撮像出力の
信号レベルがＶ1B' ＋Ｖ2Bとなり、ダイナミックレンジ
の広い撮像出力となる。
常に大きい領域Ａ，Ｂを有する被写体を撮像する場合を
例にして、本発明に係る固体撮像装置の原理的な動作に
ついて説明すると、固体イメージセンサにより得られる
撮像出力は、入射光量に比例するので、電荷蓄積期間を
長く設定した撮像動作により、図５に示すように、輝度
の低い領域に対する撮像出力の信号レベルＶ1Aを確保す
ることができる。そして。このとき、輝度の高い領域に
対する撮像出力はオーバーフロードレインポテンシャル
ＶSAT を越える部分がクリップされるので、通常のカメ
ラ出力における１００％ビデオレベルＶn よりも低いレ
ベルＶ1B' において輝度の高い領域に対する撮像出力を
クリップするように、例えば、サブストレート基板に与
える電圧により上記オーバーフロードレインポテンシャ
ルＶSAT を設定して撮像を行う。また、電荷蓄積期間を
短く設定した撮像動作により、図６に示すように、輝度
の高い領域に対する撮像出力の信号レベルＶ2Bを上記レ
ベルＶn よりも低くすることができる。このとき、上記
輝度の低い領域に対する撮像出力の信号レベルＶ2aは、
極めて低い状態となる。そして、上記電荷蓄積期間を長
く設定した撮像動作と電荷蓄積期間を短く設定した撮像
動作を１フィールド期間中に行い、各撮像出力を加算す
ることにより、輝度の低い領域に対する撮像出力の信号
レベルが略Ｖ1Aで、輝度の高い領域に対する撮像出力の
信号レベルがＶ1B' ＋Ｖ2Bとなり、ダイナミックレンジ
の広い撮像出力となる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明に係る固体撮像装置の一実施例
について、図面に従い詳細に説明する。本発明に係る固
体撮像装置は、例えば第１図に示すように構成される。
について、図面に従い詳細に説明する。本発明に係る固
体撮像装置は、例えば第１図に示すように構成される。
【００１０】この第１図に示す固体撮像装置は、タイミ
ング信号発生器１が発生する各種タイミング信号により
駆動されるＣＣＤイメージセンサ１０を備える。上記Ｃ
ＣＤイメージセンサ１０は、撮像部１１と蓄積部１２と
水平転送レジスタ１３とから成るフレームインターライ
ントランスファ型の固体イメージセンサである。
ング信号発生器１が発生する各種タイミング信号により
駆動されるＣＣＤイメージセンサ１０を備える。上記Ｃ
ＣＤイメージセンサ１０は、撮像部１１と蓄積部１２と
水平転送レジスタ１３とから成るフレームインターライ
ントランスファ型の固体イメージセンサである。
【００１１】上記撮像部１１は、マトリクス状に配設さ
れた光電変換素子１４と、各光電変換素子１４により得
られる撮像電荷Ｓがそれぞれセンサゲート１５を介して
読み出される１フィールド分の走査ライン数に対応する
転送段数の垂直転送レジスタ１６とから成る。また、上
記蓄積部１２は、１フィールド分の画素の撮像電荷を蓄
積するもので、上記撮像部１１の垂直転送レジスタ１６
と同様に１フィールド分の走査ライン数に対応する転送
段数の垂直転送レジスタ１７により構成される。さら
に、上記水平転送レジスタ１３は、１ラインの画素数に
対応する転送段数を有する。
れた光電変換素子１４と、各光電変換素子１４により得
られる撮像電荷Ｓがそれぞれセンサゲート１５を介して
読み出される１フィールド分の走査ライン数に対応する
転送段数の垂直転送レジスタ１６とから成る。また、上
記蓄積部１２は、１フィールド分の画素の撮像電荷を蓄
積するもので、上記撮像部１１の垂直転送レジスタ１６
と同様に１フィールド分の走査ライン数に対応する転送
段数の垂直転送レジスタ１７により構成される。さら
に、上記水平転送レジスタ１３は、１ラインの画素数に
対応する転送段数を有する。
【００１２】また、上記タイミング信号発生器１は、図
２に示すように、上記ＣＣＤイメージセンサ１０を駆動
する各種タイミング信号を発生する。すなわち、上記タ
イミング信号発生器１は、先ず、１フィールド期間を３
つに分割した各期間Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 毎に互いに異なり
Ｖ1＜Ｖ2 ＜Ｖ3 なる電圧Ｖ1 ，Ｖ2 ，Ｖ3 の制御信号
ＶSUB を発生し、この制御信号ＶSUB を上記ＣＣＤイメ
ージセンサ１０のサブストレート基板に与える。これに
より、上記ＣＣＤイメージセンサ１０の撮像部１１の図
示しないオーバーフロードレインのポテンシャルを各期
間Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 で変えて、各光電変換素子１４の最
大電荷蓄積量をＴ1 ＞Ｔ2 ＞Ｔ3 に制御する。
２に示すように、上記ＣＣＤイメージセンサ１０を駆動
する各種タイミング信号を発生する。すなわち、上記タ
イミング信号発生器１は、先ず、１フィールド期間を３
つに分割した各期間Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 毎に互いに異なり
Ｖ1＜Ｖ2 ＜Ｖ3 なる電圧Ｖ1 ，Ｖ2 ，Ｖ3 の制御信号
ＶSUB を発生し、この制御信号ＶSUB を上記ＣＣＤイメ
ージセンサ１０のサブストレート基板に与える。これに
より、上記ＣＣＤイメージセンサ１０の撮像部１１の図
示しないオーバーフロードレインのポテンシャルを各期
間Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 で変えて、各光電変換素子１４の最
大電荷蓄積量をＴ1 ＞Ｔ2 ＞Ｔ3 に制御する。
【００１３】また、上記タイミング信号発生器１は、上
記各期間Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 の終了タイミングｔ1 ，
ｔ2，ｔ3 毎にセンサゲートパルスＳＧを発生し、この
センサゲートパルスＳＧを上記撮像部１１の各センサゲ
ート１５に供給する。これにより、上記各センサゲート
１５を上記タイミングｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 毎に開成して、
上記撮像部１１の各光電変換素子１４が上記各期間
Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 で発生した撮像電荷を上記垂直転送レ
ジスタ１６に読み出す。
記各期間Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 の終了タイミングｔ1 ，
ｔ2，ｔ3 毎にセンサゲートパルスＳＧを発生し、この
センサゲートパルスＳＧを上記撮像部１１の各センサゲ
ート１５に供給する。これにより、上記各センサゲート
１５を上記タイミングｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 毎に開成して、
上記撮像部１１の各光電変換素子１４が上記各期間
Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 で発生した撮像電荷を上記垂直転送レ
ジスタ１６に読み出す。
【００１４】また、上記タイミング信号発生器１は、上
記各期間Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 の開始側の所定の期間にシャ
ッタパルスφSTH を発生し、このシャッタパルスφSTH
を上記ＣＣＤイメージセンサ１０のサブストレート基板
に与える。これにより、上記ＣＣＤイメージセンサ１０
の撮像部１１の図示しないオーバーフロードレインのポ
テンシャルを変えて、各光電変換素子１４の有効電荷蓄
積期間Ｔa ，Ｔb ，Ｔc をＴa ＞Ｔb ＞Ｔc に制御す
る。
記各期間Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 の開始側の所定の期間にシャ
ッタパルスφSTH を発生し、このシャッタパルスφSTH
を上記ＣＣＤイメージセンサ１０のサブストレート基板
に与える。これにより、上記ＣＣＤイメージセンサ１０
の撮像部１１の図示しないオーバーフロードレインのポ
テンシャルを変えて、各光電変換素子１４の有効電荷蓄
積期間Ｔa ，Ｔb ，Ｔc をＴa ＞Ｔb ＞Ｔc に制御す
る。
【００１５】また、上記タイミング信号発生器１は、１
フィールド期間毎の垂直ブランキング期間ＶBLK 中に高
速の垂直転送クロックパルスφVIM を発生し、この高速
の垂直転送クロックパルスφVIM で上記撮像部１１の垂
直転送レジスタ１６を駆動する。さらに、１フィールド
期間毎の垂直ブランキング期間ＶBLK 中は上記高速の垂
直転送クロックパルスφVIM に同期した高速周期で、映
像期間ＴV には上記ＣＣＤイメージセンサ３の垂直方向
の画素ピッチに対応する水平走査周期（１Ｈ）の垂直転
送クロックパルスφVST を発生し、この垂直転送クロッ
クパルスφVST で上記蓄積部１２の垂直転送レジスタ１
７を駆動する。さらに、上記ＣＣＤイメージセンサ１０
の水平方向の画素ピッチに対応する繰り返し周期の水平
転送クロックパルφH を発生し、この水平転送クロック
パルφH で上記水平転送レジスタ１３を駆動する。
フィールド期間毎の垂直ブランキング期間ＶBLK 中に高
速の垂直転送クロックパルスφVIM を発生し、この高速
の垂直転送クロックパルスφVIM で上記撮像部１１の垂
直転送レジスタ１６を駆動する。さらに、１フィールド
期間毎の垂直ブランキング期間ＶBLK 中は上記高速の垂
直転送クロックパルスφVIM に同期した高速周期で、映
像期間ＴV には上記ＣＣＤイメージセンサ３の垂直方向
の画素ピッチに対応する水平走査周期（１Ｈ）の垂直転
送クロックパルスφVST を発生し、この垂直転送クロッ
クパルスφVST で上記蓄積部１２の垂直転送レジスタ１
７を駆動する。さらに、上記ＣＣＤイメージセンサ１０
の水平方向の画素ピッチに対応する繰り返し周期の水平
転送クロックパルφH を発生し、この水平転送クロック
パルφH で上記水平転送レジスタ１３を駆動する。
【００１６】このような構成の固体撮像装置において、
上記ＣＣＤイメージセンサ１０は、上記タイミング信号
発生器１が発生する上述の如き各種タイミング信号によ
り、次のように駆動される。
上記ＣＣＤイメージセンサ１０は、上記タイミング信号
発生器１が発生する上述の如き各種タイミング信号によ
り、次のように駆動される。
【００１７】すなわち、上記ＣＣＤイメージセンサ１０
の撮像部１１は、１フィールド期間を３つに分割した各
期間Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3毎に互いに異なりＶ1 ＜Ｖ2 ＜Ｖ
3 なる電圧Ｖ1 ，Ｖ2 ，Ｖ3 の制御信号ＶSUB がサブス
トレート基板に与えられることにより、光電変換素子１
４の最大電荷蓄積量がＴ1 ＞Ｔ2 ＞Ｔ3 に制御された状
態で撮像動作を行い、上記サブストレート基板に与えら
れる上記シャッタパルスφSTH によってＴa ＞Ｔb ＞Ｔ
c に制御された各有効電荷蓄積期間Ｔa ，Ｔb ，Ｔc に
各光電変換素子１４が撮像電荷を蓄積する。上記各光電
変換素子１４には、各有効電荷蓄積期間Ｔa ，Ｔb ，Ｔ
c 中の入力光量に比例した撮像電荷が得られる。上記有
効電荷蓄積期間Ｔa 中に得られる撮像電荷による撮像出
力は、サブストレート基板に与えられる制御信号ＶSUB
の電圧Ｖ1 により設定されるオーバーフロードレインポ
テンシャルを越える部分がクリップされ、図３に示すよ
うに、入射光量ｘo に比例して入射光量ｘo において飽
和するような特性ｆa となる。また、上記有効電荷蓄積
期間Ｔb 中に得られる撮像電荷による撮像出力は、上記
制御信号ＶSUB の電圧Ｖ2 により設定されるオーバーフ
ロードレインポテンシャルを越える部分がクリップさ
れ、図３に示すように、入射光量ｘo に比例して入射光
量２ｘo において飽和するような特性ｆb となる。さら
に、上記有効電荷蓄積期間Ｔc 中に得られる撮像電荷に
よる撮像出力は、上記制御信号ＶSUB の電圧Ｖ3 により
設定されるオーバーフロードレインポテンシャルを越え
る部分がクリップされ、図３に示すように、入射光量ｘ
o に比例して入射光量４ｘo において飽和するような特
性ｆc となる。
の撮像部１１は、１フィールド期間を３つに分割した各
期間Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3毎に互いに異なりＶ1 ＜Ｖ2 ＜Ｖ
3 なる電圧Ｖ1 ，Ｖ2 ，Ｖ3 の制御信号ＶSUB がサブス
トレート基板に与えられることにより、光電変換素子１
４の最大電荷蓄積量がＴ1 ＞Ｔ2 ＞Ｔ3 に制御された状
態で撮像動作を行い、上記サブストレート基板に与えら
れる上記シャッタパルスφSTH によってＴa ＞Ｔb ＞Ｔ
c に制御された各有効電荷蓄積期間Ｔa ，Ｔb ，Ｔc に
各光電変換素子１４が撮像電荷を蓄積する。上記各光電
変換素子１４には、各有効電荷蓄積期間Ｔa ，Ｔb ，Ｔ
c 中の入力光量に比例した撮像電荷が得られる。上記有
効電荷蓄積期間Ｔa 中に得られる撮像電荷による撮像出
力は、サブストレート基板に与えられる制御信号ＶSUB
の電圧Ｖ1 により設定されるオーバーフロードレインポ
テンシャルを越える部分がクリップされ、図３に示すよ
うに、入射光量ｘo に比例して入射光量ｘo において飽
和するような特性ｆa となる。また、上記有効電荷蓄積
期間Ｔb 中に得られる撮像電荷による撮像出力は、上記
制御信号ＶSUB の電圧Ｖ2 により設定されるオーバーフ
ロードレインポテンシャルを越える部分がクリップさ
れ、図３に示すように、入射光量ｘo に比例して入射光
量２ｘo において飽和するような特性ｆb となる。さら
に、上記有効電荷蓄積期間Ｔc 中に得られる撮像電荷に
よる撮像出力は、上記制御信号ＶSUB の電圧Ｖ3 により
設定されるオーバーフロードレインポテンシャルを越え
る部分がクリップされ、図３に示すように、入射光量ｘ
o に比例して入射光量４ｘo において飽和するような特
性ｆc となる。
【００１８】そして、上記撮像部１１の各センサゲート
１５がセンサゲートパルスＳＧにより上記各期間Ｔ1 ，
Ｔ2 ，Ｔ3 の終了タイミングｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 毎に開成
されることにより、上記各有効電荷蓄積期間Ｔa ，
Ｔb ，Ｔc に蓄積された撮像電荷が上記各光電変換素子
１４から上記垂直転送レジスタ１６に逐次読み出され
る。
１５がセンサゲートパルスＳＧにより上記各期間Ｔ1 ，
Ｔ2 ，Ｔ3 の終了タイミングｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 毎に開成
されることにより、上記各有効電荷蓄積期間Ｔa ，
Ｔb ，Ｔc に蓄積された撮像電荷が上記各光電変換素子
１４から上記垂直転送レジスタ１６に逐次読み出され
る。
【００１９】ここで、上記撮像部１１の垂直転送レジス
タ１６は、１フィールドの垂直ブランキング期間ＴBLK
に高速転送を行うように垂直転送クロックパルスφVIM
により駆動され、映像期間ＴV 中は転送動作を行わない
ので、この垂直転送レジスタ１６に上記各光電変換素子
１４から各センサゲート１５を介して読み出される１フ
ィールド分の撮像電荷は、上記各有効電荷蓄積期間
Ｔa ，Ｔb ，Ｔc に蓄積された撮像電荷を画素毎に加算
したものとなる。このように、上記各有効電荷蓄積期間
Ｔa ，Ｔb ，Ｔc に蓄積された撮像電荷を画素毎に加算
した１フィールド分の撮像電荷は、上述の各有効電荷蓄
積期間Ｔa ，Ｔb ，Ｔc における撮像電荷による出力特
性ｆ1 ，ｆ2 ，ｆ3 を合成した図３に示すような非線形
の出力特性ｆTOTAL となる。従って、このＣＣＤイメー
ジセンサ１０の撮像部１１では、等価的にダイナミック
レンジを従来の固体イメージセンサの４倍に広げた撮像
動作を行うことができる。
タ１６は、１フィールドの垂直ブランキング期間ＴBLK
に高速転送を行うように垂直転送クロックパルスφVIM
により駆動され、映像期間ＴV 中は転送動作を行わない
ので、この垂直転送レジスタ１６に上記各光電変換素子
１４から各センサゲート１５を介して読み出される１フ
ィールド分の撮像電荷は、上記各有効電荷蓄積期間
Ｔa ，Ｔb ，Ｔc に蓄積された撮像電荷を画素毎に加算
したものとなる。このように、上記各有効電荷蓄積期間
Ｔa ，Ｔb ，Ｔc に蓄積された撮像電荷を画素毎に加算
した１フィールド分の撮像電荷は、上述の各有効電荷蓄
積期間Ｔa ，Ｔb ，Ｔc における撮像電荷による出力特
性ｆ1 ，ｆ2 ，ｆ3 を合成した図３に示すような非線形
の出力特性ｆTOTAL となる。従って、このＣＣＤイメー
ジセンサ１０の撮像部１１では、等価的にダイナミック
レンジを従来の固体イメージセンサの４倍に広げた撮像
動作を行うことができる。
【００２０】そして、上記撮像部１１の垂直転送レジス
タ１６に読み出された１フィールド分の撮像電荷が、１
フィールドの垂直ブランキング期間ＴBLK中に上記撮像
部１１の垂直転送レジスタ１６から上記蓄積部１２の垂
直転送レジスタ１７に高速転送される。そして、上記蓄
積部１２の１フィールド分の撮像電荷が、１フィールド
期間の映像期間ＴV 中に記水平転送レジスタ１３を介し
て線順次に出力される。
タ１６に読み出された１フィールド分の撮像電荷が、１
フィールドの垂直ブランキング期間ＴBLK中に上記撮像
部１１の垂直転送レジスタ１６から上記蓄積部１２の垂
直転送レジスタ１７に高速転送される。そして、上記蓄
積部１２の１フィールド分の撮像電荷が、１フィールド
期間の映像期間ＴV 中に記水平転送レジスタ１３を介し
て線順次に出力される。
【００２１】なお、上述の実施例では、ｆ1 ，ｆ2 ，ｆ
3 の３種類の特性から撮像出力の特性ｆTOTAL を合成し
たが、同様の走査をｆn まで行うことにより、滑らかな
曲線の出力特性ｆTOTAL とすることもできる。
3 の３種類の特性から撮像出力の特性ｆTOTAL を合成し
たが、同様の走査をｆn まで行うことにより、滑らかな
曲線の出力特性ｆTOTAL とすることもできる。
【００２２】
【発明の効果】以上のように、１フィールド期間を互い
に異なる複数の期間に分割した各期間毎に最大蓄積電荷
量を異ならしめた状態で光電変換素子により得られる各
撮像電荷を各画素毎に加算して、１フィールド分の撮像
電荷を垂直転送レジスタに読み出し、１フィールド期間
毎の垂直ブランキング期間中に上記垂直転送レジスタか
ら上記蓄積部に高速転送し、１フィールド期間の映像期
間中に上記蓄積部から１フィールド分の撮像電荷を上記
水平転送レジスタを介して線順次に出力するので、例え
ば屋内の人物の背景に窓越しに屋外の景色が入っている
場合などのように、同一画面内に非常にコントラストの
強い被写体が同時に存在する場合に、高輝度部分が飽和
することのない、ダイナッミクレンジの広い撮像出力信
号を出力することができる。
に異なる複数の期間に分割した各期間毎に最大蓄積電荷
量を異ならしめた状態で光電変換素子により得られる各
撮像電荷を各画素毎に加算して、１フィールド分の撮像
電荷を垂直転送レジスタに読み出し、１フィールド期間
毎の垂直ブランキング期間中に上記垂直転送レジスタか
ら上記蓄積部に高速転送し、１フィールド期間の映像期
間中に上記蓄積部から１フィールド分の撮像電荷を上記
水平転送レジスタを介して線順次に出力するので、例え
ば屋内の人物の背景に窓越しに屋外の景色が入っている
場合などのように、同一画面内に非常にコントラストの
強い被写体が同時に存在する場合に、高輝度部分が飽和
することのない、ダイナッミクレンジの広い撮像出力信
号を出力することができる。
【図１】本発明に係る固体撮像装置の構成例を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】上記固体撮像装置の動作を示すタイミングチャ
ートである。
ートである。
【図３】上記固体撮像装置により得られる撮像出力の特
性を示す特性線図である。
性を示す特性線図である。
【図４】本発明に係る固体撮像装置の撮像動作の原理的
な説明に供する被写体を示す図である。
な説明に供する被写体を示す図である。
【図５】図４に示した被写体を長い電荷蓄積期間に設定
して撮像した場合の撮像出力信号の波形図である。
して撮像した場合の撮像出力信号の波形図である。
【図６】図４に示した被写体を短い電荷蓄積期間に設定
して撮像した場合の撮像出力信号の波形図である。
して撮像した場合の撮像出力信号の波形図である。
【図７】従来の固体撮像装置における固体イメージセン
サによる撮像出力の特性を示す特性線図である。
サによる撮像出力の特性を示す特性線図である。
１・・・タイミング信号発生器 １０・・・ＣＣＤイメージセンサ １１・・・撮像部 １２・・・蓄積部 １３・・・水平転送レジスタ １４・・・光電変換素子 １５・・・センサゲート １６・・・垂直転送レジスタ
Claims (1)
- 【請求項１】 マトリクス状に配設された１フィールド
分の画素に対応する光電変換素子により得られる撮像電
荷が転送ゲートを介して読み出される垂直転送レジスタ
を有する撮像部と、上記撮像部から上記垂直転送レジス
タを介して転送される１フィールド分の撮像電荷を蓄積
する蓄積部と、上記蓄積部に蓄積された１フィールド分
の撮像電荷を線順次に出力する水平転送レジスタとから
成るフレームインターライントランスファ型の固体イメ
ージセンサを備える固体撮像装置において、 １フィールド期間を互いに長さの異なる複数の期間に分
割して各期間毎に上記光電変換素子の最大蓄積電荷量を
異ならしめ、上記光電変換素子により上記各期間に得ら
れた各撮像電荷を上記転送ゲートを介して上記垂直転送
レジスタに読み出し、上記垂直転送レジスタに読み出さ
れた１フィールド分の撮像電荷を１フィールド期間毎の
垂直ブランキング期間中に上記垂直転送レジスタから上
記蓄積部に高速転送し、１フィールド期間の映像期間中
に上記蓄積部から１フィールド分の撮像電荷を上記水平
転送レジスタを介して線順次に出力するように上記フレ
ームインターライントランスファ型の固体イメージセン
サを駆動する駆動手段を設けたことを特徴とする固体撮
像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3266919A JPH0583642A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3266919A JPH0583642A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0583642A true JPH0583642A (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=17437502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3266919A Withdrawn JPH0583642A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0583642A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007329896A (ja) * | 2006-05-11 | 2007-12-20 | Seiko Epson Corp | 撮像素子及び撮像装置 |
-
1991
- 1991-09-19 JP JP3266919A patent/JPH0583642A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007329896A (ja) * | 2006-05-11 | 2007-12-20 | Seiko Epson Corp | 撮像素子及び撮像装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5438365A (en) | Solid-state imaging apparatus employing independently variable odd and even lines of photodiodes | |
| JPH08294058A (ja) | 固体撮像装置及びこれを搭載したビデオカメラ | |
| JPH0583642A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP2988095B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| US7616354B2 (en) | Image capture apparatus configured to divisionally read out accumulated charges with a plurality of fields using interlaced scanning | |
| JPH0698227A (ja) | システムクロック可変形ディジタル電子スチルカメラ | |
| JP2545120B2 (ja) | 撮像装置 | |
| JP3010899B2 (ja) | 固体撮像装置及び固体イメージセンサの駆動制御方法 | |
| JPH0884297A (ja) | 固体撮像装置およびその駆動方法 | |
| JP3212809B2 (ja) | 固体撮像素子の駆動方法 | |
| JP3109250B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JPS61172488A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP2000165752A (ja) | 固体撮像装置の信号処理方法及び固体撮像装置 | |
| JP2618962B2 (ja) | 固体撮像素子カメラ | |
| JPH0370375A (ja) | 固体撮像素子の駆動方法 | |
| JP3166313B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP2647547B2 (ja) | 撮像装置及び固体撮像素子の駆動装置 | |
| US20020195543A1 (en) | Solid-state electronic image sensing device and method of controlling operation of same | |
| JP3010901B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JPH07154700A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP2647549B2 (ja) | 撮像装置及び固体撮像素子の駆動装置 | |
| JP2000078479A (ja) | 固体撮像素子の駆動方法 | |
| JPH04358480A (ja) | 固体撮像素子の駆動方法及び撮像装置 | |
| JPH089268A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JPH0583635A (ja) | 固体撮像装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981203 |