JPH06197286A - 撮像装置 - Google Patents
撮像装置Info
- Publication number
- JPH06197286A JPH06197286A JP43A JP35896592A JPH06197286A JP H06197286 A JPH06197286 A JP H06197286A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 35896592 A JP35896592 A JP 35896592A JP H06197286 A JPH06197286 A JP H06197286A
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- JP
- Japan
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- signal
- accumulated
- pixel
- amount
- time
- Prior art date
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 各画素の飽和の有無に関わらず広いダイナミ
ックレンジの画像が得られるようにすることを目的とす
る。 【構成】 計時手段１４ａでもって固体撮像素子１の一
画素毎１１に蓄積された信号量が所定の信号量に達する
迄の時間を計測し、上記固体撮像素子１の一画素毎１１
に蓄積された信号量が所定の信号量に達した場合には、
上記計時手段１４ａによって生成される時刻情報に基づ
いて上記所定時間内の一画素毎の総蓄積量を算出するこ
とにより、蓄積電荷の飽和を防いでダイナミックレンジ
を拡大できるようにする。
ックレンジの画像が得られるようにすることを目的とす
る。 【構成】 計時手段１４ａでもって固体撮像素子１の一
画素毎１１に蓄積された信号量が所定の信号量に達する
迄の時間を計測し、上記固体撮像素子１の一画素毎１１
に蓄積された信号量が所定の信号量に達した場合には、
上記計時手段１４ａによって生成される時刻情報に基づ
いて上記所定時間内の一画素毎の総蓄積量を算出するこ
とにより、蓄積電荷の飽和を防いでダイナミックレンジ
を拡大できるようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、撮像装置に関し、特
に、固体撮像素子を用いた撮像装置のダイナミックレン
ジを拡大するものに用いて好適なものである。
に、固体撮像素子を用いた撮像装置のダイナミックレン
ジを拡大するものに用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、固体撮像素子を用いた撮像装置に
おけるダイナミックレンジの拡大に関する発明は数多く
出願されている。従来の技術の一例としては、例えば、
特開昭６３−９８２８６号公報では、テレビジョン信号
モードの１フィールド期間を複数に分割して、分割した
各期間に蓄積された信号を加算することにより、蓄積電
荷の飽和を防ぎ、ダイナミックレンジを拡大する方法が
開示されている。
おけるダイナミックレンジの拡大に関する発明は数多く
出願されている。従来の技術の一例としては、例えば、
特開昭６３−９８２８６号公報では、テレビジョン信号
モードの１フィールド期間を複数に分割して、分割した
各期間に蓄積された信号を加算することにより、蓄積電
荷の飽和を防ぎ、ダイナミックレンジを拡大する方法が
開示されている。
【０００３】また、特開昭６１−１５８２７９号公報で
は、電荷蓄積時間を長短の異なる時間に設定し、長い蓄
積時間においてオーバー・フローを生じた場合にはその
信号を除去し、短い蓄積時間の信号を出力するようにし
て、オーバー・フローおよびブルーミングを改善する方
法が開示されている。
は、電荷蓄積時間を長短の異なる時間に設定し、長い蓄
積時間においてオーバー・フローを生じた場合にはその
信号を除去し、短い蓄積時間の信号を出力するようにし
て、オーバー・フローおよびブルーミングを改善する方
法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
特開昭６３−９８２８６号公報にて提案されている発明
においては、信号を複数回読み出すことによりノイズの
混入が生じることでＳ／Ｎが劣化し、そのことによって
ダイナミックレンジの低下が生じてしまう問題があっ
た。また、後者の特開昭６１−１５８２７９号公報にお
いては、蓄積ゲート信号が複雑になる問題があった。ま
た、オーバー・フローした画素においては、蓄積時間が
他の画素と異なって短くなり、オーバー・フローしてい
ない画素の電荷量より少なくなる等に欠点を有してい
た。本発明は上述の問題点にかんがみ、各画素の飽和の
有無に関わらず広いダイナミックレンジの画像が得られ
るようにすることを目的とする。
特開昭６３−９８２８６号公報にて提案されている発明
においては、信号を複数回読み出すことによりノイズの
混入が生じることでＳ／Ｎが劣化し、そのことによって
ダイナミックレンジの低下が生じてしまう問題があっ
た。また、後者の特開昭６１−１５８２７９号公報にお
いては、蓄積ゲート信号が複雑になる問題があった。ま
た、オーバー・フローした画素においては、蓄積時間が
他の画素と異なって短くなり、オーバー・フローしてい
ない画素の電荷量より少なくなる等に欠点を有してい
た。本発明は上述の問題点にかんがみ、各画素の飽和の
有無に関わらず広いダイナミックレンジの画像が得られ
るようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の撮像装置は、固
体撮像素子の一画素毎に蓄積された信号量と、予め設定
されている所定の信号量とを比較してこれら２種類の信
号量の大小を判別する判別手段と、上記一画素毎に蓄積
された信号量が所定の信号量に達するまでの時間を計測
する計時手段と、上記蓄積された信号量が所定の信号量
より大であると上記判別手段が判別した画素に対して、
上記計時手段から得られる時刻情報に基づいて該当する
画素の蓄積信号を演算する演算手段とを具備している。
体撮像素子の一画素毎に蓄積された信号量と、予め設定
されている所定の信号量とを比較してこれら２種類の信
号量の大小を判別する判別手段と、上記一画素毎に蓄積
された信号量が所定の信号量に達するまでの時間を計測
する計時手段と、上記蓄積された信号量が所定の信号量
より大であると上記判別手段が判別した画素に対して、
上記計時手段から得られる時刻情報に基づいて該当する
画素の蓄積信号を演算する演算手段とを具備している。
【０００６】また、本発明の他の特徴とするところは、
固体撮像素子の一画素毎に蓄積された信号量と所定の信
号量とを比較することにより、上記一画素毎に蓄積され
た信号量が予め決められた信号量に達したか否かを判定
する判別手段と、上記判別手段の判別結果に応じて蓄積
信号を上記一画素毎にリセットするリセット手段とを具
備している。
固体撮像素子の一画素毎に蓄積された信号量と所定の信
号量とを比較することにより、上記一画素毎に蓄積され
た信号量が予め決められた信号量に達したか否かを判定
する判別手段と、上記判別手段の判別結果に応じて蓄積
信号を上記一画素毎にリセットするリセット手段とを具
備している。
【０００７】
【作用】本発明は計時手段を設けて固体撮像素子の一画
素毎に蓄積された信号量が所定の信号量に達する迄の時
間を計測しているので、固体撮像素子の一画素毎に蓄積
された信号量が所定の信号量に達した場合には、上記計
時手段の計測値に基づいて所定時間内の一画素毎の総蓄
積量を算出することが可能となる。
素毎に蓄積された信号量が所定の信号量に達する迄の時
間を計測しているので、固体撮像素子の一画素毎に蓄積
された信号量が所定の信号量に達した場合には、上記計
時手段の計測値に基づいて所定時間内の一画素毎の総蓄
積量を算出することが可能となる。
【０００８】また、上記固体撮像素子の一画素毎に蓄積
された信号量と所定の信号量とを比較し、上記一画素毎
に蓄積された信号量が予め決められた信号量に達したか
否かを判定するとともに、その判定結果に応じて上記蓄
積電荷を一画素毎にリセットするようにしたので、所定
時間内におけるリセットされた回数と所定時間後に蓄積
された信号量とから一画像毎の総蓄積信号を演算するこ
とが可能となる。
された信号量と所定の信号量とを比較し、上記一画素毎
に蓄積された信号量が予め決められた信号量に達したか
否かを判定するとともに、その判定結果に応じて上記蓄
積電荷を一画素毎にリセットするようにしたので、所定
時間内におけるリセットされた回数と所定時間後に蓄積
された信号量とから一画像毎の総蓄積信号を演算するこ
とが可能となる。
【０００９】
【実施例】次に、添付図面に従い本発明の撮像装置の実
施例を説明する。図１および図２は本発明の撮像装置の
第１の実施例を示し、図１は撮像装置の概略構成図、図
２は蓄積時間と信号量との関係を示す特性図である。図
１において、１１は撮像素子１の一画素中の電荷を蓄積
するフォトセル、１３はフォトセル１１に蓄積された信
号量が所定の信号量を越したときに、それを示す信号を
送出する判別手段、１４はマイコンであり、このマイコ
ン１４は蓄積が開始されてから判別手段１３から信号が
導出されるまでの時間を一画素毎に計測するタイマー１
４ａを持っている。
施例を説明する。図１および図２は本発明の撮像装置の
第１の実施例を示し、図１は撮像装置の概略構成図、図
２は蓄積時間と信号量との関係を示す特性図である。図
１において、１１は撮像素子１の一画素中の電荷を蓄積
するフォトセル、１３はフォトセル１１に蓄積された信
号量が所定の信号量を越したときに、それを示す信号を
送出する判別手段、１４はマイコンであり、このマイコ
ン１４は蓄積が開始されてから判別手段１３から信号が
導出されるまでの時間を一画素毎に計測するタイマー１
４ａを持っている。
【００１０】次に、フォトセル１１に信号電荷が蓄積さ
れていく様子を、図２を参照して２つの場合に分けて説
明する。先ず、第１の場合について説明すると、これは
所定の蓄積時間中（ｔs ）に蓄積信号量が所定の信号量
（Ｖ1 ）を越える場合である。
れていく様子を、図２を参照して２つの場合に分けて説
明する。先ず、第１の場合について説明すると、これは
所定の蓄積時間中（ｔs ）に蓄積信号量が所定の信号量
（Ｖ1 ）を越える場合である。
【００１１】この場合、第１の直線ｌ1 に沿って信号量
が増していく。そして、蓄積信号量が所定の信号量Ｖ1
となった時、マイコン１４は所定の信号量Ｖ1 に達する
までの時間ｔ1 を、判別手段１３からの信号によって計
測する。しきい値となる信号量Ｖ1 は、通常は、Ｓ／Ｎ
をできるだけ良くするためにフォトセル１１の飽和信号
量Ｖsat に近い値がとられている。このため、蓄積信号
量が所定の信号量Ｖ1 を越えた後、短い時間で飽和信号
量Ｖsat に達する。
が増していく。そして、蓄積信号量が所定の信号量Ｖ1
となった時、マイコン１４は所定の信号量Ｖ1 に達する
までの時間ｔ1 を、判別手段１３からの信号によって計
測する。しきい値となる信号量Ｖ1 は、通常は、Ｓ／Ｎ
をできるだけ良くするためにフォトセル１１の飽和信号
量Ｖsat に近い値がとられている。このため、蓄積信号
量が所定の信号量Ｖ1 を越えた後、短い時間で飽和信号
量Ｖsat に達する。
【００１２】その後、時間が経過して所定の蓄積時間
（ｔs ）に達すると、信号の蓄積を終了する。この所定
の蓄積時間ｔs は、カメラ一体型レコーダ等においては
１フィールド期間（１／６０ｓ）であり、電子スチルカ
メラにおいては、例えば１／５００ｓのシャッタースピ
ードである。
（ｔs ）に達すると、信号の蓄積を終了する。この所定
の蓄積時間ｔs は、カメラ一体型レコーダ等においては
１フィールド期間（１／６０ｓ）であり、電子スチルカ
メラにおいては、例えば１／５００ｓのシャッタースピ
ードである。
【００１３】この場合、一般にマイコン１４はフォトセ
ル１１の蓄積信号量Ｖi を、次の（式１）から算出す
る。 Ｖｉ＝Ｖ1 ×ｔs ／ｔ1 ・・・・（式１）
ル１１の蓄積信号量Ｖi を、次の（式１）から算出す
る。 Ｖｉ＝Ｖ1 ×ｔs ／ｔ1 ・・・・（式１）
【００１４】また、所定の蓄積時間ｔs 中に蓄積信号量
Ｖi が所定の信号量Ｖi を越えない場合には、次のよう
になる。すなわち、直線ｌ2 に沿ってフォトセル１１に
蓄積された信号は、所定の蓄積時間ｔs 後に信号量Ｖ2
に達する。したがって、この場合のフォトセル１１の蓄
積信号量Ｖi は次の式２で算出する。 Ｖｉ＝Ｖ2 ・・・（式２） （但し、Ｖ1 ≧Ｖ2 ）
Ｖi が所定の信号量Ｖi を越えない場合には、次のよう
になる。すなわち、直線ｌ2 に沿ってフォトセル１１に
蓄積された信号は、所定の蓄積時間ｔs 後に信号量Ｖ2
に達する。したがって、この場合のフォトセル１１の蓄
積信号量Ｖi は次の式２で算出する。 Ｖｉ＝Ｖ2 ・・・（式２） （但し、Ｖ1 ≧Ｖ2 ）
【００１５】一般に、被写体中に高輝度部がある場合は
撮像素子の出力の高輝度域での光電変換特性の傾きを制
御する補正、すなわち、いわゆるｋｎｅｅ補正が考えら
れている。次に、そのｋｎｅｅ補正を本発明に実施する
場合の考え方を、図３を参照して説明する。
撮像素子の出力の高輝度域での光電変換特性の傾きを制
御する補正、すなわち、いわゆるｋｎｅｅ補正が考えら
れている。次に、そのｋｎｅｅ補正を本発明に実施する
場合の考え方を、図３を参照して説明する。
【００１６】図３の横軸である撮像素子からの信号量Ｖ
i は、前に説明したように光入力に応じてリニアに変化
し、上述した式１または式２によって計算される。ここ
で、信号量が所定の信号量Ｖ1 ´以上となる高輝度部で
傾きを変化させて、次式をもってｋｎｅｅ補正後の信号
量とする。 、Ｖe ＞Ｖ1 ´の場合 Ｖe ＝Ｖ1 ´＋α（ｔs ／ｔ1 ・Ｖ1 ´− Ｖ1 ´）・・・（式３） 但し、１≧α≧０
i は、前に説明したように光入力に応じてリニアに変化
し、上述した式１または式２によって計算される。ここ
で、信号量が所定の信号量Ｖ1 ´以上となる高輝度部で
傾きを変化させて、次式をもってｋｎｅｅ補正後の信号
量とする。 、Ｖe ＞Ｖ1 ´の場合 Ｖe ＝Ｖ1 ´＋α（ｔs ／ｔ1 ・Ｖ1 ´− Ｖ1 ´）・・・（式３） 但し、１≧α≧０
【００１７】、Ｖe ≦1 Ｖ1 の場合 Ｖe ＝Ｖ1 ´ ・・・（式４） さらに、式３の係数αを時間ｔ1 の関数として可変にす
ることによって、種々のｋｎｅｅ補正をかけることが可
能になる。例えば、α＝ｔ1 ／ｔs として式３に代入す
ると、 Ｖe ＝Ｖ1 ´＋α（ｔs ／ｔ1 ・Ｖ1 ´− Ｖ1 ´） ＝Ｖ1 ´＋ｔ1 ／ｔs ・（ｔs ／ｔ1 ・Ｖ1 ´− Ｖ1 ´） ＝Ｖ1 ´＋Ｖ1 ´−ｔ1 ／ｔs ・Ｖ1 ´ ＝（２−ｔ1 ／ｔs ）・Ｖ1 ´ （但し、Ｖe ＞Ｖ1 ´）
ることによって、種々のｋｎｅｅ補正をかけることが可
能になる。例えば、α＝ｔ1 ／ｔs として式３に代入す
ると、 Ｖe ＝Ｖ1 ´＋α（ｔs ／ｔ1 ・Ｖ1 ´− Ｖ1 ´） ＝Ｖ1 ´＋ｔ1 ／ｔs ・（ｔs ／ｔ1 ・Ｖ1 ´− Ｖ1 ´） ＝Ｖ1 ´＋Ｖ1 ´−ｔ1 ／ｔs ・Ｖ1 ´ ＝（２−ｔ1 ／ｔs ）・Ｖ1 ´ （但し、Ｖe ＞Ｖ1 ´）
【００１８】となり、図４のようにｔ1 →０において、
Ｖe ＝２Ｖ1 ´となる曲線を描き、蓄積信号量がＶ1 ´
に達する時間ｔ1 が早い程、すなわち、高輝度部ほど信
号量が強く圧縮されてより良好なｋｎｅｅ特性を得るこ
とができる。
Ｖe ＝２Ｖ1 ´となる曲線を描き、蓄積信号量がＶ1 ´
に達する時間ｔ1 が早い程、すなわち、高輝度部ほど信
号量が強く圧縮されてより良好なｋｎｅｅ特性を得るこ
とができる。
【００１９】次に、本発明の撮像装置の第２の実施例を
図面を参照して説明する。図５および図６は、本発明の
第２の実施例を示し、図５は概略構成図、図６は特性図
である。図５において、１１は一つの画素中の電荷を蓄
積するフォトセル、１２はフォトセル１１に蓄積された
電荷をリセットするリセット手段、１３はフォトセル１
１に蓄積された信号量（図２におけるＶ1 ）に応じて、
リセット手段１２を動作させる判別手段である。また、
１４はこのように構成された回路系１において、リセッ
トの回数およびフォトセル１１からの信号量ＶO を記録
するマイコンである。
図面を参照して説明する。図５および図６は、本発明の
第２の実施例を示し、図５は概略構成図、図６は特性図
である。図５において、１１は一つの画素中の電荷を蓄
積するフォトセル、１２はフォトセル１１に蓄積された
電荷をリセットするリセット手段、１３はフォトセル１
１に蓄積された信号量（図２におけるＶ1 ）に応じて、
リセット手段１２を動作させる判別手段である。また、
１４はこのように構成された回路系１において、リセッ
トの回数およびフォトセル１１からの信号量ＶO を記録
するマイコンである。
【００２０】次に、図６を参照して本実施例のフォトセ
ル１１に電荷が蓄積されていく様子を説明する。フォト
セル１１に光が照射されることにより発生した信号は、
直線ｌ1 に沿って時間の経過とともに増加していく。そ
して、予め決められた所定の信号量Ｖ1にまで達すると
判別手段１３が作動し、フォトセル１１に蓄積された電
荷をリセットする（時刻ｔ1 ）。
ル１１に電荷が蓄積されていく様子を説明する。フォト
セル１１に光が照射されることにより発生した信号は、
直線ｌ1 に沿って時間の経過とともに増加していく。そ
して、予め決められた所定の信号量Ｖ1にまで達すると
判別手段１３が作動し、フォトセル１１に蓄積された電
荷をリセットする（時刻ｔ1 ）。
【００２１】このようにして蓄積電荷がリセットされた
フォトセル１１は、時刻ｔ1 以後に再び電荷蓄積を開始
し、直線ｌ2 に沿って信号量を増やしていく。そして、
時刻ｔ2 で再び信号量Ｖ1 に達すると再びリセットされ
る。再度、電荷リセットされたフォトセル１１は、時刻
ｔ2 以後に再び電荷蓄積を始め、直線ｌ3 に沿って信号
量を増やしていく。
フォトセル１１は、時刻ｔ1 以後に再び電荷蓄積を開始
し、直線ｌ2 に沿って信号量を増やしていく。そして、
時刻ｔ2 で再び信号量Ｖ1 に達すると再びリセットされ
る。再度、電荷リセットされたフォトセル１１は、時刻
ｔ2 以後に再び電荷蓄積を始め、直線ｌ3 に沿って信号
量を増やしていく。
【００２２】ここで、所定の電荷蓄積終了時刻ｔ3 にな
ると、時刻ｔ2 以後に蓄積された信号量をＶ2 として電
荷蓄積を終了する。そのときに、このフォトセル１１か
ら読み出される信号量Ｖ0 は、Ｖ0 ＝Ｖ2 となる。とこ
ろで、通常のビデオカメラ等においては、電荷蓄積開始
から終了までの時間（０〜ｔ3 ）は、テレビジョンレー
トで１フィールド分（１／６０ｓ）とられている。
ると、時刻ｔ2 以後に蓄積された信号量をＶ2 として電
荷蓄積を終了する。そのときに、このフォトセル１１か
ら読み出される信号量Ｖ0 は、Ｖ0 ＝Ｖ2 となる。とこ
ろで、通常のビデオカメラ等においては、電荷蓄積開始
から終了までの時間（０〜ｔ3 ）は、テレビジョンレー
トで１フィールド分（１／６０ｓ）とられている。
【００２３】このような電荷蓄積動作は撮像素子の各フ
ォトセル１１で行われ、電荷蓄積終了後、各フォトセル
１１の信号Ｖ0 が読み出される。次に、マイコン１４は
各フォトセル１１においてリセットの回数Ｎを調べ、以
下の演算式によって各フォトセル１１の総蓄積信号量Ｖ
i を算出する。 Ｖi ＝Ｖ1 ×Ｎ＋Ｖ2
ォトセル１１で行われ、電荷蓄積終了後、各フォトセル
１１の信号Ｖ0 が読み出される。次に、マイコン１４は
各フォトセル１１においてリセットの回数Ｎを調べ、以
下の演算式によって各フォトセル１１の総蓄積信号量Ｖ
i を算出する。 Ｖi ＝Ｖ1 ×Ｎ＋Ｖ2
【００２４】なお、この総蓄積信号量Ｖ1 はフォトセル
１１の飽和出力に近いほどリセットされるフォトセル１
１の数、およびリセット回数Ｎは減少する。また、総蓄
積信号量Ｖi の演算時間も減少するので、総蓄積信号量
Ｖi はできる限り飽和出力に近い値が設定される。
１１の飽和出力に近いほどリセットされるフォトセル１
１の数、およびリセット回数Ｎは減少する。また、総蓄
積信号量Ｖi の演算時間も減少するので、総蓄積信号量
Ｖi はできる限り飽和出力に近い値が設定される。
【００２５】次に、さらに詳しい実施例としてＢＡＳＩ
Ｓ撮像センサを使った構成例を図７を参照して説明す
る。図７において、１は各画素に対応した回路系であ
り、Ｓは図５のフォトセル１１に相当する撮像センサの
開口ビットである。
Ｓ撮像センサを使った構成例を図７を参照して説明す
る。図７において、１は各画素に対応した回路系であ
り、Ｓは図５のフォトセル１１に相当する撮像センサの
開口ビットである。
【００２６】各ビットＳのキャパシタ電極ａは端子１０
３に共通に接続され、コレクタ電極ｂには一定の正電圧
が印加される。また、リセットＭＯＳトランジスタの電
極ｃは接地され、ゲート電極ｄは端子１０５に接続され
ている。さらに、ビットＳのエミッタ電極ｅ1 は垂直ラ
インＬ1 にそれぞれ接続されており、各垂直ラインＬ1
はトランジスタＴａを介して電荷蓄積用キャパシタＣ1
に接続されるとともに、トランジスタＴ1 を介して出力
信号線１１０に接続されている。
３に共通に接続され、コレクタ電極ｂには一定の正電圧
が印加される。また、リセットＭＯＳトランジスタの電
極ｃは接地され、ゲート電極ｄは端子１０５に接続され
ている。さらに、ビットＳのエミッタ電極ｅ1 は垂直ラ
インＬ1 にそれぞれ接続されており、各垂直ラインＬ1
はトランジスタＴａを介して電荷蓄積用キャパシタＣ1
に接続されるとともに、トランジスタＴ1 を介して出力
信号線１１０に接続されている。
【００２７】出力信号線１１０は、リセットトランジス
タＴｓ1 を介して接地されている。また、トランジスタ
Ｔ1 のゲート電極は、走査回路１０６の並列出力端子に
接続されている。この走査回路１０６には端子１０１を
介してシフトパルスφsp が入力されており、トランジ
スタＴ1 は走査回路１０６に制御されてオン状態とな
る。
タＴｓ1 を介して接地されている。また、トランジスタ
Ｔ1 のゲート電極は、走査回路１０６の並列出力端子に
接続されている。この走査回路１０６には端子１０１を
介してシフトパルスφsp が入力されており、トランジ
スタＴ1 は走査回路１０６に制御されてオン状態とな
る。
【００２８】垂直ラインＬ1 は、トランジスタＴｂを介
して接地されている。また、このトランジスタＴｂのゲ
ート電極は端子１０４に共通に接続されている。また、
開口ビットＳのエミッタ電極ｅ2 はライン１１１に接続
され、ライン１１１はトランジスタＴｓを介して接地さ
れている。さらに、トランジスタＴｓのゲート電極は端
子１０４に接続されている。
して接地されている。また、このトランジスタＴｂのゲ
ート電極は端子１０４に共通に接続されている。また、
開口ビットＳのエミッタ電極ｅ2 はライン１１１に接続
され、ライン１１１はトランジスタＴｓを介して接地さ
れている。さらに、トランジスタＴｓのゲート電極は端
子１０４に接続されている。
【００２９】このような構成において、ビットＳのリセ
ット動作について説明する。マイコン１４より端子１０
５に信号φres が印加されると、ビットＳのリセットＭ
ＯＳトランジスタがオン状態となり、ビットＳのｐベー
ス領域の蓄積電荷が除去されてその電位が一定となる。
ット動作について説明する。マイコン１４より端子１０
５に信号φres が印加されると、ビットＳのリセットＭ
ＯＳトランジスタがオン状態となり、ビットＳのｐベー
ス領域の蓄積電荷が除去されてその電位が一定となる。
【００３０】続いて、端子１０４に信号φvrs が印加さ
れると、トランジスタＴｂおよびＴｓがオン状態とな
り、エミッタ電極ｅ1 、ｅ2 が接地されたことになる。
さらに、初期化するためのパルスφr が端子１０３に印
加されると、すでに述べたようにｐベース領域の蓄積電
荷が除去される。以上がリセット動作である。
れると、トランジスタＴｂおよびＴｓがオン状態とな
り、エミッタ電極ｅ1 、ｅ2 が接地されたことになる。
さらに、初期化するためのパルスφr が端子１０３に印
加されると、すでに述べたようにｐベース領域の蓄積電
荷が除去される。以上がリセット動作である。
【００３１】この状態から光信号の蓄積動作を開始させ
るために、端子１０５への信号φres の印加が停止さ
れ、かつ端子１０１を介してシフトパルスφspが走査回
路１０６に印加されると（マイコン１４により）、リセ
ットＭＯＳトランジスタがオフ状態となる。
るために、端子１０５への信号φres の印加が停止さ
れ、かつ端子１０１を介してシフトパルスφspが走査回
路１０６に印加されると（マイコン１４により）、リセ
ットＭＯＳトランジスタがオフ状態となる。
【００３２】これにより、先ず、ビットＳへの入射光量
に対応した光電変換動作を開始する。次に、上述した動
作により生じる電荷をキャパシタＣ1 に蓄積させるため
に、先ず、端子１０４へ信号φvrs の印加が停止され
る。これにより、トランジスタＴｂ，Ｔｓがオフ状態と
なり、エミッタ電極ｅ1 ，ｅ2 が浮遊状態となる。続い
て、マイコン１４により端子１０２に信号φt が印加さ
れることになるが、これによりトランジスタＴａがオン
状態となる。
に対応した光電変換動作を開始する。次に、上述した動
作により生じる電荷をキャパシタＣ1 に蓄積させるため
に、先ず、端子１０４へ信号φvrs の印加が停止され
る。これにより、トランジスタＴｂ，Ｔｓがオフ状態と
なり、エミッタ電極ｅ1 ，ｅ2 が浮遊状態となる。続い
て、マイコン１４により端子１０２に信号φt が印加さ
れることになるが、これによりトランジスタＴａがオン
状態となる。
【００３３】次いで、端子１０３に読み出し用のパルス
φr が印加されると、ビットＳからは垂直ラインＬ1 を
介して入射光量に対応した信号が読み出されてキャパシ
タＣ1 に蓄積される。その後、端子１０２に蓄積終了を
示す信号φt が印加されると、トランジスタＴａがオフ
状態となり、キャパシタＣ1 への蓄積動作が終了する。
φr が印加されると、ビットＳからは垂直ラインＬ1 を
介して入射光量に対応した信号が読み出されてキャパシ
タＣ1 に蓄積される。その後、端子１０２に蓄積終了を
示す信号φt が印加されると、トランジスタＴａがオフ
状態となり、キャパシタＣ1 への蓄積動作が終了する。
【００３４】そして、端子１０１にシフトパルスφspが
印加されると、走査回路１０６によってトランジスタＴ
1 がオン状態となり、オン状態となったトランジスタＴ
1 に対応したキャパシタＣ1 の電荷が出力端子１１０を
介して像信号ＶO として送出されることになる。また、
その直後に端子１１３に信号φhrs がマイコン１４によ
り印加されると、これに伴ってトランジスタＴｓ1 がオ
ン状態となり、出力信号線１１０の残留電荷が除去され
る。
印加されると、走査回路１０６によってトランジスタＴ
1 がオン状態となり、オン状態となったトランジスタＴ
1 に対応したキャパシタＣ1 の電荷が出力端子１１０を
介して像信号ＶO として送出されることになる。また、
その直後に端子１１３に信号φhrs がマイコン１４によ
り印加されると、これに伴ってトランジスタＴｓ1 がオ
ン状態となり、出力信号線１１０の残留電荷が除去され
る。
【００３５】また、このような蓄積動作と並行して信号
Ｖｐの検出動作が行われる。すなわち、上記動作時に端
子１０３に印加される信号φr により、ビットＳからの
信号がライン１１１に読み出され、コンパレータＣＮＰ
の非反転入力端（＋）に出力される。
Ｖｐの検出動作が行われる。すなわち、上記動作時に端
子１０３に印加される信号φr により、ビットＳからの
信号がライン１１１に読み出され、コンパレータＣＮＰ
の非反転入力端（＋）に出力される。
【００３６】一方、コンパレータＣＮＰの反転入力端
（−）には基準電圧Ｖ1 が供給されており、コンパレー
タＣＮＰにおいて信号Ｖｐと基準電圧Ｖ1 との比較が行
われ、信号Ｖｐが基準電圧Ｖ1 を上回るとマイコン１４
に“Ｈ”レベルの信号が出力される。マイコン１４は、
その時点でビットＳの蓄積電荷をリセットするため、上
述のリセット動作を行い、リセット回数を記憶する。
（−）には基準電圧Ｖ1 が供給されており、コンパレー
タＣＮＰにおいて信号Ｖｐと基準電圧Ｖ1 との比較が行
われ、信号Ｖｐが基準電圧Ｖ1 を上回るとマイコン１４
に“Ｈ”レベルの信号が出力される。マイコン１４は、
その時点でビットＳの蓄積電荷をリセットするため、上
述のリセット動作を行い、リセット回数を記憶する。
【００３７】なお、本発明の撮像装置は、上述した実施
例に限定することなく他の構成によっても実現すること
ができる。すなわち、上述の実施例では判別手段である
コンパレータＣＮＰの出力をマイコン１４が受けて、リ
セットのためのパルスφresを発生する構成をとってい
るが、コンパレータＣＮＰの出力を受けてリセットパル
スを発生するクロック等のハードウェアを設けてもよ
い。さらに、撮像素子としての形体はＢＡＳＩＳに限ら
ず、いずれの形体の撮像素子においても本発明の主旨を
損なわない。
例に限定することなく他の構成によっても実現すること
ができる。すなわち、上述の実施例では判別手段である
コンパレータＣＮＰの出力をマイコン１４が受けて、リ
セットのためのパルスφresを発生する構成をとってい
るが、コンパレータＣＮＰの出力を受けてリセットパル
スを発生するクロック等のハードウェアを設けてもよ
い。さらに、撮像素子としての形体はＢＡＳＩＳに限ら
ず、いずれの形体の撮像素子においても本発明の主旨を
損なわない。
【００３８】
【発明の効果】本発明は上述したように、請求項１の発
明によれば、撮像素子の一画素毎に蓄積された信号量が
所定の信号量に達した場合、達するまでの時間を計測す
ることによって各画素の飽和の有無にかかわらず、ダイ
ナミックレンジの広い画像を得ることができる。
明によれば、撮像素子の一画素毎に蓄積された信号量が
所定の信号量に達した場合、達するまでの時間を計測す
ることによって各画素の飽和の有無にかかわらず、ダイ
ナミックレンジの広い画像を得ることができる。
【００３９】また、請求項２の発明によれば、上記請求
項１における時間を用いた演算を、Ｖe ＝Ｖe ＝Ｖ1 ´
＋α（ｔs ／ｔ1 Ｖ1 ´−Ｖ1 ´）の式のごとく行うこ
とによって、高輝度部での白つぶれが防止できる。ま
た、上記式における係数αを時間ｔ1 の関数とすること
により、さらに良好なｋｎｅｅ特性をもたせることがで
きる。
項１における時間を用いた演算を、Ｖe ＝Ｖe ＝Ｖ1 ´
＋α（ｔs ／ｔ1 Ｖ1 ´−Ｖ1 ´）の式のごとく行うこ
とによって、高輝度部での白つぶれが防止できる。ま
た、上記式における係数αを時間ｔ1 の関数とすること
により、さらに良好なｋｎｅｅ特性をもたせることがで
きる。
【００４０】また、請求項３の発明によれば、上記請求
項２における式中の所定の信号量をしきい値としたの
で、フォトセル１１の蓄積量がしきい値に達しない場
合、その蓄積量を演算する必要がないので、マイコンに
よる演算時間を減少させることができる。
項２における式中の所定の信号量をしきい値としたの
で、フォトセル１１の蓄積量がしきい値に達しない場
合、その蓄積量を演算する必要がないので、マイコンに
よる演算時間を減少させることができる。
【００４１】また、請求項４の発明によれば、固体撮像
素子の一画素毎に蓄積された信号量と所定の信号量とを
比較し、上記一画素毎に蓄積された信号量が予め決めら
れた信号量に達したか否かを判定するとともに、その判
定結果に蓄積電荷を上記一画素毎にリセットするように
したので、所定時間内におけるリセットされた回数と所
定時間後に蓄積されている信号量とから一画像毎の総蓄
積信号を演算することが可能となり、オーバー・フロー
を防止できるとともに、撮像装置のダイナミックレンジ
を拡大することができる。
素子の一画素毎に蓄積された信号量と所定の信号量とを
比較し、上記一画素毎に蓄積された信号量が予め決めら
れた信号量に達したか否かを判定するとともに、その判
定結果に蓄積電荷を上記一画素毎にリセットするように
したので、所定時間内におけるリセットされた回数と所
定時間後に蓄積されている信号量とから一画像毎の総蓄
積信号を演算することが可能となり、オーバー・フロー
を防止できるとともに、撮像装置のダイナミックレンジ
を拡大することができる。
【図１】本発明の第１の実施例の撮像装置の概略構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２】１画素に蓄積される信号量と時間との関係を示
す特性図である。
す特性図である。
【図３】ｋｎｅｅ補正後の蓄積信号量を示す特性図であ
る。
る。
【図４】ｋｎｅｅ補正後の蓄積信号量を示す特性図であ
る。
る。
【図５】本発明の第２の実施例の撮像装置の概略構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図６】１画素に蓄積される信号量と時間との関係を示
す特性図である。
す特性図である。
【図７】本発明を実施した撮像素子の１画素分の回路構
成を示す回路図である。
成を示す回路図である。
１１ フォトセル １２ リセット手段 １３ 判定手段 １４ マイコン １４ａ タイマー
Claims (5)
- 【請求項１】 固体撮像素子の一画素毎に蓄積された信
号量と、予め設定されている所定の信号量とを比較して
これら２種類の信号量の大小を判別する判別手段と、 上記一画素毎に蓄積された信号量が所定の信号量に達す
るまでの時間を計測する計時手段と、 上記蓄積された信号量が所定の信号量より大であると上
記判別手段が判別した画素に対して、上記計時手段から
得られる時刻情報に基づいて該画素の蓄積信号を演算す
る演算手段とを具備することを特徴とする撮像装置。 - 【請求項２】 上記演算手段により行われる演算は、下
記の式 Ｖe ＝Ｖ1 ´＋α（ｔs ／ｔ1 Ｖ1 ´−Ｖ1 ´） によって行われ、上記式中において、 Ｖe ・・・一画素の信号量 Ｖ1 ´・・所定の信号量 ｔs ・・・蓄積時間 ｔ1 ・・・Ｖ1 ´に達するまでの時間 α ・・・係数（０≦α≦１） であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。 - 【請求項３】 上記請求項２記載の式における所定の信
号量Ｖ1 ´は、予め設定されているしきい値と同じ大き
さであることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。 - 【請求項４】 固体撮像素子の一画素毎に蓄積された信
号量と所定の信号量とを比較し、上記一画素毎に蓄積さ
れた信号量が予め決められた信号量に達したか否かを判
定する判別手段と、 上記判別手段の判別結果に応じて上記蓄積信号を一画素
毎にリセットするリセット手段とを設けたことを特徴と
する撮像装置。 - 【請求項５】 所定時間内において一画素毎にリセット
された回数と、上記所定時間経過後に蓄積されている信
号量とから一画素毎の総蓄積信号を演算することを特徴
とする請求項４記載の撮像装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP43A JPH06197286A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 撮像装置 |
| US08/554,461 US5872596A (en) | 1992-09-28 | 1995-11-07 | Device for widening the dynamic range of solid-state image pickup elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP43A JPH06197286A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06197286A true JPH06197286A (ja) | 1994-07-15 |
Family
ID=18462033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP43A Pending JPH06197286A (ja) | 1992-09-28 | 1992-12-25 | 撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06197286A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006523074A (ja) * | 2003-04-11 | 2006-10-05 | カネスタ インコーポレイテッド | センサのダイナミックレンジを差分拡大する方法及びシステム |
| JP2007528499A (ja) * | 2004-03-10 | 2007-10-11 | ウオーターズ・インベストメンツ・リミテツド | 選択的に飛ばされたピクセルを含む自己走査型フォトダイオードアレイ |
| US7324144B1 (en) | 1999-10-05 | 2008-01-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid image pickup device, image pickup system and method of driving solid image pickup device |
| JP2008523695A (ja) * | 2004-12-07 | 2008-07-03 | ブライト・イメージング・リミテッド | 輝度分散が大きい場面を撮像する方法および装置 |
| JP2008301490A (ja) * | 2007-05-30 | 2008-12-11 | Samsung Electronics Co Ltd | 映像撮像装置および方法 |
| US7659931B2 (en) | 2002-07-16 | 2010-02-09 | Sony Corporation | Apparatus for imaging objects of changing luminance |
| JP2013538532A (ja) * | 2010-09-16 | 2013-10-10 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 露光差を測定するための方法および装置 |
-
1992
- 1992-12-25 JP JP43A patent/JPH06197286A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7324144B1 (en) | 1999-10-05 | 2008-01-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid image pickup device, image pickup system and method of driving solid image pickup device |
| US7973839B2 (en) | 1999-10-05 | 2011-07-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid image pickup device, image pickup system and method of driving solid image pickup device |
| US8319872B2 (en) | 1999-10-05 | 2012-11-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid image pickup device, image pickup system and method of driving solid image pickup device |
| US7659931B2 (en) | 2002-07-16 | 2010-02-09 | Sony Corporation | Apparatus for imaging objects of changing luminance |
| US8269869B2 (en) | 2002-07-16 | 2012-09-18 | Sony Corporation | Apparatus for imaging objects of changing luminance |
| JP2006523074A (ja) * | 2003-04-11 | 2006-10-05 | カネスタ インコーポレイテッド | センサのダイナミックレンジを差分拡大する方法及びシステム |
| JP2007528499A (ja) * | 2004-03-10 | 2007-10-11 | ウオーターズ・インベストメンツ・リミテツド | 選択的に飛ばされたピクセルを含む自己走査型フォトダイオードアレイ |
| USRE44253E1 (en) | 2004-03-10 | 2013-06-04 | Waters Technologies Corporation | Self-scanned photodiode array with selectively-skipped pixels |
| JP2008523695A (ja) * | 2004-12-07 | 2008-07-03 | ブライト・イメージング・リミテッド | 輝度分散が大きい場面を撮像する方法および装置 |
| JP2008301490A (ja) * | 2007-05-30 | 2008-12-11 | Samsung Electronics Co Ltd | 映像撮像装置および方法 |
| JP2013538532A (ja) * | 2010-09-16 | 2013-10-10 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 露光差を測定するための方法および装置 |
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