JPS6399681A - Photographing device - Google Patents
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- JPS6399681A JPS6399681A JP62235995A JP23599587A JPS6399681A JP S6399681 A JPS6399681 A JP S6399681A JP 62235995 A JP62235995 A JP 62235995A JP 23599587 A JP23599587 A JP 23599587A JP S6399681 A JPS6399681 A JP S6399681A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は固体撮像素子を用いた撮像装置に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to an imaging device using a solid-state imaging device.
近年、ビデオカメラとVTRを小型化した、所謂ポータ
プルビデオの開発が盛んであるが、将来的にはさらに一
歩進んだ形態であるビデオカメラとVTRを一体化した
8 m mビデオが有力である。In recent years, so-called portable video, which is a miniaturized video camera and VTR, has been actively developed, but in the future, an even more advanced form, 8 mm video, which integrates a video camera and a VTR, is likely to be popular.
このような電子機器の小型化は特に半導体技術に大きく
依存している。前述のビデオカメラの光電変換部もこの
様な半導体技術の進歩により撮像管から固体撮像素子に
置き変わろうとしてし)る。現在この固体撮像素子は撮
像管に比べて多くの特徴を有している。The miniaturization of such electronic devices is particularly dependent on semiconductor technology. Due to such advances in semiconductor technology, the photoelectric conversion section of the aforementioned video camera is also likely to be replaced from an image pickup tube to a solid-state image pickup device. Currently, solid-state image sensors have many features compared to image pickup tubes.
即ち、固体デバイスであるがゆえに小型、低消費電力、
量産性、焼付けがない等の特徴をもつ。In other words, because it is a solid-state device, it is small, has low power consumption,
It has features such as mass production and no burn-in.
この様に多くの特徴を持つ固体撮像素子の技術確立と、
超小型の磁気記録装置の開発により、従来の銀塩フィル
ムを記録媒体とする銀塩写真技術1よ現像処理を必要と
しない磁気写真或は電子式写真技術にその足元をおびや
かされつつある。Establishment of technology for solid-state image sensors with these many features,
With the development of ultra-small magnetic recording devices, the conventional silver halide photography technique 1, which uses silver halide film as a recording medium, is being overtaken by magnetic photography or electronic photography techniques that do not require development.
現在のVTRの主な利用法であるVTRに動画像を記録
し、TVにディスプレイするのを主目的とするものをム
ービービデオと呼び、記録装置に静止画像を記録し、そ
の記録信号をTVにディスプレイしたり、あるいはプリ
ンタによりプリントするのを主目的とするものをスティ
ールビデオと呼べば、ムービービデオ、スティールビデ
オの両方とも、その信号形態はTV信号形態に信号変換
されるので双方に大差はない。The main use of VTRs today is to record moving images on a VTR and display them on a TV, which is called a movie video.Still images are recorded on a recording device and the recorded signal is sent to a TV. If we call still video something whose main purpose is to display it or print it out using a printer, there is not much difference between both movie video and still video, as their signal formats are converted into TV signal formats. .
しかしムービービデオは被写体を連続的に撮像するのが
一般的であるが、ステイールビデオは一般の写真機と同
様に瞬間的に被写体像を撮影するものであるから、アイ
リス、シャッタ、AGC。However, while movie video generally captures images of the subject continuously, still video captures images of the subject instantaneously, just like a regular camera, so it uses an iris, shutter, and AGC.
ホワイトバランス等の応答性はかなり異なった動作にす
る必要があり、加えて固体撮像素子の駆動方法も少し異
なることになり、現在の一光学系一信号処理系だけでは
両方に使用することはできないと言う問題点がある。The responsiveness of white balance etc. needs to operate quite differently, and in addition, the driving method of the solid-state image sensor will also be slightly different, so the current single optical system and signal processing system cannot be used for both. There is a problem.
このためにムービー用のカメラ部とステイール用のカメ
ラ部は別体のものとする方が望ましいが、それがコスト
的に見合うのはこの様なカメラが充分に普及してからの
事であり、現在においては両方を兼用するのが有利であ
る。For this reason, it is preferable to separate the movie camera section and the still camera section, but it will only be worth it in terms of cost once such cameras have become sufficiently popular. Currently, it is advantageous to use both.
カメラ部をムービー用とスティール用とも兼用にした場
合に、問題化するのが固体撮像素子の電荷蓄積法とその
読出し方法である。固体撮像素子にはMOS型やインク
ラインタイプCCD (IL−CCD)。If the camera section is used for both movies and still images, problems arise with the method of accumulating charges in the solid-state image sensor and the method of reading them out. Solid-state image sensors include MOS type and incline type CCD (IL-CCD).
フレームトランスファタイプCOD (FT−CCD)
などがあるが、ここではデバイスの基本構造はあまり関
係ないのでFT−CCDを例にとり説明する。Frame transfer type COD (FT-CCD)
However, since the basic structure of the device is not so relevant here, the explanation will be given using an FT-CCD as an example.
1?T−CCDは、被写体像の光を電荷に変換する複数
の光電変換セルより成る撮像部と撮像部からの信号電荷
を一時的に蓄積するメモリ一部と、メモリ一部からの信
号電荷をTV同期信号にタイミングを一致させて読出す
水平シフトレジスタ部、そして水平シフトレジスタ部か
らの信号電荷を増幅し、信号電圧として出力するオンチ
ップアンプ部とから成っている。1? A T-CCD consists of an imaging section consisting of a plurality of photoelectric conversion cells that convert the light of the subject image into charges, a part of the memory that temporarily stores signal charges from the imaging part, and a part of the memory that converts the signal charges from the memory into a TV. It consists of a horizontal shift register section that reads data in synchronization with a synchronizing signal, and an on-chip amplifier section that amplifies the signal charge from the horizontal shift register section and outputs it as a signal voltage.
この様なFT−CCDをムービーカメラとして利用する
時は、撮像部はlフィールド期間、前述の様に光電変換
を行い、この光電変換された信号電荷は垂直ブランキン
グ期間に数MHzの垂直転送パルスでメモリ一部に移さ
れる。そしてメモリ一部の信号電荷は次のフィールド期
間に1水平走査figに水平ブランキング期間に水平シ
フトレジスタ部に転送され、次段のオンデツプアンプか
らCCD信冒として読出される33その間、撮像部は光
電変換状態にある。つまり、■フィールド毎に光電変換
、垂直転送が繰返し成され、連続的な映像信弓が得られ
ることになる。When using such an FT-CCD as a movie camera, the imaging section performs photoelectric conversion as described above during the l-field period, and this photoelectrically converted signal charge is transferred to a vertical transfer pulse of several MHz during the vertical blanking period. is moved to a part of memory. Then, the signal charge in a part of the memory is transferred to the horizontal shift register section during the horizontal blanking period for one horizontal scanning fig in the next field period, and is read out as a CCD signal from the on-deep amplifier in the next stage. It is in a state of transformation. In other words, photoelectric conversion and vertical transfer are repeated for each field, resulting in continuous video transmission.
次に、今説明したFT−CCDをステイールカメラとし
て利用すると、画像のブレが発生しやすくなる、何故な
らば、TV信じは1フレームの映像信ひより成り立って
おり、またIフレームは2フレールト(奇数、偶数フィ
ールド)即ちインターレース動作により1枚の画像を組
立てているから、異なる時点での光電変換作用による1
フレ一ム信号は、特に速(動く被写体に対しては画像の
ブレが発生し、画質の低下をきたず3゜
この様な欠点をなくす方法として、次の2つの方法があ
る。Next, if the FT-CCD just explained is used as a still camera, image blur will easily occur, because TV belief is based on one frame of video transmission, and I-frame is two-frame image ( Since one image is assembled by interlacing (odd and even fields), one image is generated by photoelectric conversion at different times.
The frame signal is used particularly at high speeds (for moving subjects, image blurring occurs and the image quality deteriorates).There are two methods to eliminate this drawback.
第1の方法は奇数フィールドだけの(あるいは偶数フィ
ールドだけの)信号を利用する事である。The first method is to use signals of only odd fields (or only even fields).
即ち、奇数フィールド目の信号を次の偶数フィールドに
も使う方法である。しかし、かかる方法を用いると垂直
解像度が劣化し、スチル画像としては適当でない。That is, this is a method in which the signal of the odd field is also used for the next even field. However, when such a method is used, the vertical resolution deteriorates, making it unsuitable for still images.
第2の方法は撮像部の垂直方向素子数を2倍にし、そし
て撮像部とメモリ一部との間に第2の水平シフトレジス
タ部を設け、撮像素子の面上で同時に奇数フィールドと
偶数フィールドを得て、順次読み出すことを可能とし、
ムービービデオとステイールビデオの両方に対応出来る
様な固体撮像素子を利用する事である。この様な固体撮
像デバイスとして、本出願人は特願昭56−14658
7号で提案した。The second method is to double the number of vertical elements in the image sensor, and to provide a second horizontal shift register between the image sensor and a part of the memory, so that odd and even fields can be displayed simultaneously on the surface of the image sensor. It is possible to obtain and read out sequentially,
The idea is to use a solid-state image sensor that can handle both movie video and still video. As such a solid-state imaging device, the present applicant has filed Japanese Patent Application No. 56-14658.
I proposed this in issue 7.
この撮像デバイスを第1図に示し、簡単に動作説明する
。This imaging device is shown in FIG. 1, and its operation will be briefly explained.
第1図において、1は複数の光電変換セルをマトリクス
状に配列した撮像部、2は撮像部で得られた信号電荷を
転送蓄積するメモリ一部、3は撮像部で得られた信号電
荷を読出す第1水平シフトレジスタ、4はメモリ一部に
蓄えられた信号電荷を読出す第2水平シフトレジスタ、
5.6は第1.第2水平シフトレジスタの読出信号を増
幅するオンチップアンプである。この撮像デバイスは全
体としてフレームトランスファ型CCDを形成している
。そして撮像部lの垂直方向のセル数は490、メモリ
一部2の垂直方向のセル数を245としている。In FIG. 1, 1 is an imaging section in which a plurality of photoelectric conversion cells are arranged in a matrix, 2 is a memory part that transfers and stores signal charges obtained in the imaging section, and 3 is a memory section for transferring and accumulating signal charges obtained in the imaging section. a first horizontal shift register for reading out; 4 a second horizontal shift register for reading out signal charges stored in a part of the memory;
5.6 is the first. This is an on-chip amplifier that amplifies the read signal of the second horizontal shift register. This imaging device as a whole forms a frame transfer type CCD. The number of cells in the vertical direction of the imaging section 1 is 490, and the number of cells in the vertical direction of the memory part 2 is 245.
ムービービデオの時は撮像部1の垂直方向の隣接する2
画素分の信号電荷を第1シフトレジスタ3で順次加算し
てメモリ一部2に転送し、第2シフトレジスタ4からオ
ンチップアンプ6を介して信号ICとして読出す。(こ
のモードを第1のモード又はフィールドモードと呼ぶ。In the case of a movie video, the vertically adjacent 2 of the imaging unit 1
Signal charges for pixels are sequentially added in the first shift register 3, transferred to the memory part 2, and read out from the second shift register 4 via the on-chip amplifier 6 as a signal IC. (This mode is called the first mode or field mode.
)
ステイールビデオの時は撮像部1の垂直方向の奇数番目
のセルの信号電荷は第1水平シフトレジスタ3から読み
出し、偶数番口のセルの信号電荷は第2水平シフトレジ
スタ4が読み出す。(このモードを第2のモード又はフ
レームモードと呼ぶ)。) In the case of a still video, signal charges of odd-numbered cells in the vertical direction of the imaging section 1 are read out from the first horizontal shift register 3, and signal charges of even-numbered cells are read out by the second horizontal shift register 4. (This mode is called the second mode or frame mode).
このように構成することによりフレームモードをとれば
ステイールビデオの場合にも垂直解像度が損われず完全
にインターレースされた信号を得ることができる。した
がって第1図に示す素子はムービーにもステイールにも
適用できる。With this configuration, if frame mode is used, a completely interlaced signal can be obtained without loss of vertical resolution even in the case of still video. Therefore, the device shown in FIG. 1 can be applied to both movies and stills.
尚、ステイールビデオの場合、垂直解像度を犠牲にすれ
ばフィールドモードでの読み出しも可能である。In the case of still video, reading in field mode is also possible at the expense of vertical resolution.
ところで、フィールドモードとフレームモードとを比較
してみると、2つのセルの信号電荷を加算しているフィ
ールドモードに比し、各々のセルの信号電荷をそのまま
読出しているフレームモードは信号電荷がほぼ外となる
。つまり、絞り一段分だけカメラの感度が下がることに
なる。By the way, if you compare field mode and frame mode, you will notice that compared to field mode, which adds the signal charges of two cells, frame mode, which reads out the signal charges of each cell as is, has almost no signal charge. It will be outside. In other words, the sensitivity of the camera will be reduced by one aperture stop.
さらにオンチップアンプ部はMO8素子で構成されてお
り、このMOSは低域ノイズ特性が悪く、また人間の目
が低周波領域のノイズを感知しやすいことを考えると、
絞り一段分のS/N劣化は無視出来ない問題となる。Furthermore, the on-chip amplifier section is composed of MO8 elements, and considering that this MOS has poor low-frequency noise characteristics and that the human eye easily detects noise in the low-frequency range,
The S/N deterioration of one stop of aperture becomes a problem that cannot be ignored.
また、固体撮像素子の水平素子数は現状の390あるい
は570素子でも不足気味であり、将来的にこの水平素
子数を増やす事態、もう一つは現在の5インチ光学系が
次のステップでは2インチ光学系、8mm光学系と順次
小さくなることが予想され、そうなるとカメラの感度は
非常に重要な問題になる。In addition, the current number of horizontal elements in solid-state image sensors is 390 or 570, which is insufficient, and the number of horizontal elements may be increased in the future. It is expected that the optical system will become progressively smaller to 8mm, and camera sensitivity will become a very important issue.
本発明は」−述の如き問題点に鑑み、被写体の明るさに
応じて固体撮像素子からの読出方法を変えることにより
撮像装置の感度を変え、読出信号のレベルを補償し得る
撮像装置を提供することを目的としている。The present invention provides an imaging device capable of changing the sensitivity of the imaging device and compensating the level of the readout signal by changing the reading method from the solid-state imaging device according to the brightness of the object. It is intended to.
本発明は、上記の目的を達成する為に、複数の光電変換
セルをマI・リクス状に配列した固体撮像素子と、該撮
像素子からの読出信号を取り出すにあたり、隣接する前
記光電変換セル内の化上電荷を加算して読み出す第1モ
ードと、前記光電変換セルの各々の信号電荷を読み出す
第2モードとを選択的に切換える読出し手段と、
被写体の明るさに応じた制御信弓を形成し、該制御信号
により、比較的明るいときには第2のモードを選択し、
比較的暗いときには第1のモードを選択するよう前記読
出し手段を制御する制御手段とを有する。In order to achieve the above object, the present invention provides a solid-state image sensor in which a plurality of photoelectric conversion cells are arranged in a matrix, and a method for extracting a readout signal from the image sensor. a readout means for selectively switching between a first mode in which charges are added and read out and a second mode in which signal charges of each of the photoelectric conversion cells are read out; and a control beam in accordance with the brightness of the subject. and selects the second mode when it is relatively bright according to the control signal,
and control means for controlling the reading means to select the first mode when it is relatively dark.
このような構成により、本発明では被写体が比較的暗い
ときは制御手段により光電変換セル内の信号電荷を加算
して読み出す第1モードを選択し、被写体が比較的明る
いときには制御手段により光電変換セルの各々の信号電
荷を読み出す第2モードを選択するよう切換を行なって
いるので、被写体の明るさに対応した最適な感度での撮
像ができ、しかも第1モードで読み出した場合にも読出
信号のS/Nは低下せず、高品位の画像信号を得ること
ができる。With this configuration, in the present invention, when the subject is relatively dark, the control means selects the first mode in which the signal charges in the photoelectric conversion cells are added and read out, and when the subject is relatively bright, the control means selects the first mode in which the signal charges in the photoelectric conversion cells are added and read out. Since switching is made to select the second mode in which each signal charge is read out, it is possible to capture an image with the optimal sensitivity corresponding to the brightness of the subject, and even when read out in the first mode, the readout signal remains unchanged. A high-quality image signal can be obtained without reducing the S/N ratio.
以下、本発明の実施例を図面に従い詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第2図に於いて、11は第1図に示す構造のFT−CC
Dて、撮像部は水平約570素子、垂直約490素子か
ら成る。12はCCDIIのドライバー、13はCCD
IIを駆動するためのパルスを発生する同期信号発生回
路であり、12.13により読出し手段が構成されてい
る。14はCCI)11に入射される光量を制御する為
のアイリス、及びシャッタの制御回路、15はムービー
モードとステイールモードを切換える第1モード切換回
路、1GはCCDIIの出力信号から被写体の明るさに
応じた信号を形成し、アイリスの絞り値及びシャッタの
動作速度を決定するAE制御部、17はAE制御部16
がアイリスを開放としても信5ラレベルが低い時、信号
レベルを可変的に制御するオートゲイン制御部(以下A
GCと称す)である。18はAGC]7の出力信号を記
録信号に変換する為にプロセス回路エンコーダ回路、変
調回路より構成される信号処理回路、19は記録ヘッド
、20はモータ等からなる記録機構、21は同期信号発
生器13からの制御パルスにより記録機構20のモータ
の速度、位相を制御する回転制御部、22はナントゲー
ト、23はアンドゲートであり、ゲート22、AE制御
部16等と共に本発明の制御手段を構成している。24
はスイッチ回路、25はステイールモードの際フレーl
いモードとフィールドの選択を手動で行うか自動的に行
うかを選択する第2モード切換回路、26は回路25で
手動モードが選択された時、フレームモードかフィール
ドモードかを選択する第3モード切換回路、30はレベ
ル補償手段としての増幅回路を含むスイッチ回路である
。In Fig. 2, 11 is an FT-CC having the structure shown in Fig. 1.
D, the imaging section consists of about 570 horizontal elements and about 490 vertical elements. 12 is CCDII driver, 13 is CCD
This is a synchronizing signal generating circuit that generates pulses for driving II, and 12.13 constitutes a reading means. 14 is an iris and shutter control circuit for controlling the amount of light incident on the CCI) 11, 15 is a first mode switching circuit that switches between movie mode and stay mode, and 1G is the brightness of the subject from the output signal of CCD II. 17 is an AE control unit 16 which forms a signal according to the iris aperture value and determines the shutter operation speed.
When the signal level is low even if the iris is opened, the auto gain control section (hereinafter referred to as A) variably controls the signal level.
(referred to as GC). 18 is a signal processing circuit consisting of a process circuit encoder circuit and a modulation circuit for converting the output signal of AGC] 7 into a recording signal; 19 is a recording head; 20 is a recording mechanism consisting of a motor, etc.; 21 is a synchronization signal generation A rotation control section that controls the speed and phase of the motor of the recording mechanism 20 by control pulses from the device 13, 22 is a Nantes gate, and 23 is an AND gate. It consists of 24
is a switch circuit, and 25 is a frame l in stay mode.
A second mode switching circuit 26 selects whether to select the desired mode and field manually or automatically; 26 is a third mode switching circuit that selects frame mode or field mode when manual mode is selected in circuit 25; The switching circuit 30 is a switching circuit including an amplifier circuit as a level compensation means.
金策1モード切換回路15でムービーモードを選択する
と、切換回路I5の出力はローレベル(以下“L ”
)となり、この信号により同期信号発生器13はムービ
ーモードの制御パルスを発生する。When the movie mode is selected in the money plan 1 mode switching circuit 15, the output of the switching circuit I5 becomes a low level (hereinafter referred to as "L").
), and this signal causes the synchronization signal generator 13 to generate a movie mode control pulse.
即ち、不図示のトリガスイッチが押されると、電源が各
回路に通電され記録を開始する。ムービーモードは連続
記録であるのでアイリス及びAGC17を制御するAB
制御部16は適当な時定数をもってフィールドバック制
御を行う。また、CCDIIの読出し方法は前述したフ
ィールドモードに設定され、第1図の第2水平シフトレ
ジスタ4よりオンチップランプ6を介して読み出される
。That is, when a trigger switch (not shown) is pressed, power is applied to each circuit to start recording. Movie mode is continuous recording, so AB controls the iris and AGC17.
The control unit 16 performs feedback control with an appropriate time constant. Further, the CCD II reading method is set to the field mode described above, and the data is read out from the second horizontal shift register 4 in FIG. 1 via the on-chip lamp 6.
次に第1モード切換回路15でステイールモードが選択
されると、モート切換回路15の出力はハイレベル(以
下“TI ” )となり、同期信号発生器13にステイ
ールモードの制御パルスを出力するよう指示する。AE
制御部16はシャッタスピードとアイリスの絞り値を決
定し、アイリスシャッタ制御回路I4に伝達する。そし
てステイールモードには前述したフィールドモード記録
とフレームモード記録の両方が考えられる。このフィー
ルドモード記録とフレームモード記録を自動選択モード
とした時スイッチ回路24は接点(a)に接続される。Next, when the first mode switching circuit 15 selects the stay mode, the output of the mote switching circuit 15 becomes a high level (hereinafter referred to as "TI"), and outputs a stay mode control pulse to the synchronization signal generator 13. Instruct them to do so. A.E.
The control unit 16 determines the shutter speed and iris aperture value and transmits them to the iris shutter control circuit I4. Both the field mode recording and frame mode recording mentioned above are considered as the stay mode. When the field mode recording and frame mode recording are set to the automatic selection mode, the switch circuit 24 is connected to contact (a).
自動選択モードの時はAE制御部16が被写体が低照度
であることを検知すると出力ライン27が“T(”とな
る。するとナンドゲ−1・22の出力は“L”、アント
ゲ−1・23の出力である制御部υは“17′°となり
、同期信号発生器13はステイールモードでフィールド
モードに設定される。また被写体が低照度でない時は出
力ライン27が“■、″となり、ナントゲート22の出
力は“I(”、アントゲ−1・23の出力である制御信
号は“I−I”となり、同期信号発生器13はステイー
ルモードでフレームモードに設定される。In the automatic selection mode, when the AE control unit 16 detects that the subject is under low illumination, the output line 27 becomes "T(". Then, the output of Nandogame 1 and 22 becomes "L", and the output of Antogame 1 and 23 becomes "L". The output of the control unit υ becomes "17'°, and the synchronization signal generator 13 is set to field mode in stay mode. Also, when the subject is not in low illumination, the output line 27 becomes "■," The output of the gate 22 is "I(", the control signal output from the gate 1.23 is "I-I", and the synchronizing signal generator 13 is set to the frame mode in the stay mode.
そして第2モード切換回路で手動選択モードとした時は
、スイッチ回路24が(b)側に接続され、第3モード
切換回路26の設定に従う。第3モード切換回路26は
ステイールモード時にフィールドモード、フレームモー
ドを任意に選択しうる。When the second mode switching circuit is set to the manual selection mode, the switch circuit 24 is connected to the (b) side and follows the setting of the third mode switching circuit 26. The third mode switching circuit 26 can arbitrarily select field mode or frame mode during the stay mode.
ステイールモード時にフィールドモードを選択した時に
は被写体が低照度であってもS/Nの良好な画像が得ら
れる。また被写体が高照度であってもソフトフォーカス
、いわゆるぼかし効果のある画像が得られる。When the field mode is selected in the stay mode, an image with a good S/N ratio can be obtained even if the subject is under low illumination. Furthermore, even when the subject is under high illumination, images with a soft focus or so-called blurring effect can be obtained.
また、フレームモードを選択した時には高解像度のシャ
ープな画像が得られるものである。Furthermore, when the frame mode is selected, high-resolution, sharp images can be obtained.
ところで、前述した様にフィールドモートにおいては第
1図に示す第2水平シフトレジスタの出力が用いられ、
フレームモードにおいては第1゜第2水平シフトレジス
タが用いられるので、各モードにおけるシフトレジスタ
の切換はスイッチ回路30で行なわれる。以下スイッチ
回路;(0の動作について詳細に説明する。By the way, as mentioned above, in the field mode, the output of the second horizontal shift register shown in FIG. 1 is used,
Since the first and second horizontal shift registers are used in the frame mode, switching of the shift registers in each mode is performed by the switch circuit 30. The operation of the switch circuit (0 will be explained in detail below).
第3図はスイッチ回路30の第1の実施例である。FIG. 3 shows a first embodiment of the switch circuit 30.
図において40は加算器、41はアンプ、42はスイッ
チである。フレームモードの時、前記読出信号IA、I
Bは加算器40を介し1系統としてからアンプ41でフ
ィールドモードの時の読出信号ICのレベルと等しくな
るよう補償を行なう。フィールドモードの時はアンプ4
1を介さずに直接スイッチ回路42に送られる。スイッ
チ回路42はフレームモードの時(a)側に接続され、
フィールドモードの時(b)側に接続される。かかる構
成により、フレーム、フィールド各モード間の読出信号
レベルの差がな(なるよう補償される。またAE制御部
16で用いられる以前にレベル合わせを行っているので
、後段の回路が複雑になることを防止することができる
。In the figure, 40 is an adder, 41 is an amplifier, and 42 is a switch. In frame mode, the read signals IA, I
B is made into one system via an adder 40, and then compensated by an amplifier 41 so that it becomes equal to the level of the read signal IC in the field mode. Amplifier 4 when in field mode
The signal is sent directly to the switch circuit 42 without going through the signal 1. The switch circuit 42 is connected to the (a) side in the frame mode,
Connected to the (b) side in field mode. With this configuration, the difference in read signal level between the frame and field modes is compensated for.Also, since the level is adjusted before being used in the AE control section 16, the subsequent circuit becomes complicated. This can be prevented.
第4図、第5図はスイッチ回路30の他の回路例を30
’ 、 30’ として示した。4 and 5 show other circuit examples of the switch circuit 30.
', 30'.
第4図に示す例はフレームモードの時CCDのオンチッ
プアンプ5,6のゲイン調整あるいは撮像部1.メモリ
一部2.シフトレジスタ部3,4、オンチップアンプ5
,6のトータル的ゲインを一定にする為に信号IA、I
Bを各々別々のアンプ43.44を介して異なる比率で
増幅したのち、加算器45で加算して1系列とした例で
ある。スイッチ46の動作は第3図スイッチ42と同じ
である。このように本実施例によればフレームモードに
おいて奇数フィールドと偶数フィールドでレベル合せを
行なっているのでTV受像機で再生した際フリッカの発
生を防止できる。In the example shown in FIG. 4, gain adjustment of the on-chip amplifiers 5 and 6 of the CCD or the imaging section 1. Part of memory 2. Shift register sections 3, 4, on-chip amplifier 5
, 6, the signals IA, I
This is an example in which the signals B are amplified at different ratios through separate amplifiers 43 and 44, and then added together by an adder 45 to form one series. The operation of switch 46 is the same as switch 42 in FIG. As described above, according to this embodiment, since level matching is performed between odd and even fields in the frame mode, it is possible to prevent flicker from occurring when playing back on a TV receiver.
第5図に示す例はフィールドモードの時、読出信号IC
をアッテネータ48でレベルダウンさせてフレームモー
ドの読出信号とレベル合わせが行なわれるよう補償を行
う例である。尚、47は加算器、49はスイッチである
。以−り補償手段として増幅器やアッテネータを用いて
レベル補償を行なう例を示したが、他の構成によりレベ
ル補償をしても良い。又、以上はFT−CCDを用いて
説明したが、撮像素子のタイプに限定されない。In the example shown in FIG. 5, in the field mode, the read signal IC
In this example, the level of the signal is lowered by the attenuator 48 to perform compensation so that the level is matched with the frame mode read signal. Note that 47 is an adder and 49 is a switch. Although an example has been shown in which level compensation is performed using an amplifier or an attenuator as a compensation means, level compensation may be performed using other configurations. Further, although the above description has been made using an FT-CCD, the present invention is not limited to the type of image sensor.
以下にIL−CCD及びMOS型について簡単に説明す
る。The IL-CCD and MOS types will be briefly explained below.
第6図はインターライン転送方式(I L−CCD )
の概略図である。図示の様にI L−CCDは光電変換
部である受光エレメント51と、受光エレメント51に
蓄積された情報電荷を、垂直レジスタ53への転送を制
御するトランスファ・ゲートTGと、TGによって受光
ニレメンI・51からの情報電荷を一時的に蓄える前記
垂直レジスタ53と、垂直レジスタ53からの情報電荷
を1水平走査期間(冊T)4ifにCCD出力信号とし
て読出すための水平レジスタ54及びオンデツプアンプ
55宿から構成されている。Figure 6 shows interline transfer method (IL-CCD)
FIG. As shown in the figure, the IL-CCD includes a light receiving element 51 which is a photoelectric conversion section, a transfer gate TG which controls the transfer of information charges accumulated in the light receiving element 51 to a vertical register 53, and a light receiving element I by the TG.・The vertical register 53 for temporarily storing the information charge from the vertical register 51, the horizontal register 54 and the on-deep amplifier 55 for reading out the information charge from the vertical register 53 as a CCD output signal in one horizontal scanning period (volume T) 4if. It consists of
ステイールモードについて名えてのると、撮影終了後、
即ちシャッタが閉じた後、奇数フィールド゛に対応する
受光ニレメンl−(nl、 n2.・・・で示ず)の
情報電荷が垂直レジスタ53に転送され、そして水平レ
ジスタ54より11−14iに読出され、奇数フィール
ドのCCD出力信月化上てオンデツプアンプ55から出
力される。このようにして奇数フィールドの信−号がす
べて読出されてしまうと、次の偶数フィールド期間に偶
数フィールド(ml、m2.・・・で示す)のCCD出
力信号が読出される。この様な動作をフレームモードと
し、フレームモードでの光電変換された情報電荷を01
とする。If you mention the stay mode, after shooting,
That is, after the shutter closes, the information charges of the light-receiving element L- (not shown as nl, n2, . . . ) corresponding to the odd field are transferred to the vertical register 53, and then read out from the horizontal register 54 to 11-14i. The on-deep amplifier 55 converts the CCD output signal of the odd field into a signal. When all the odd field signals have been read out in this manner, the CCD output signals of even fields (indicated by ml, m2, . . . ) are read out during the next even field period. This kind of operation is called a frame mode, and the photoelectrically converted information charge in the frame mode is
shall be.
次にステイールモードでのフィールドモードでは隣接す
る一対の奇数フィールドと偶数フィールドの情報電荷が
垂直レジスタ53内で加算されて水平レジスタ54に出
力され、オンチップアンプ55から出力される。この時
の情報電荷fit C2とすると、C+ = ’A C
2となる。Next, in the field mode in the stay mode, the information charges of a pair of adjacent odd and even fields are added in the vertical register 53, output to the horizontal register 54, and output from the on-chip amplifier 55. If the information charge at this time is fit C2, then C+ = 'A C
It becomes 2.
−4二連の様にステイールモードのフレームモードとフ
ィールドモードでは蓄積電荷量が異なるので、CCD出
力信号のレベルを調節する為にスイッチ回路56及びア
ンプ57が設けられている。スイッチ回路56はフレー
ムモード時(1))側に接続されて、読出信号はアンプ
57でフィールドモードと同レベルにされて、AGC等
に送られる。Since the amount of accumulated charge is different between the frame mode of the stay mode and the field mode as in the case of -4 duplex, a switch circuit 56 and an amplifier 57 are provided to adjust the level of the CCD output signal. The switch circuit 56 is connected to the (1) side in the frame mode, and the read signal is made to the same level as in the field mode by the amplifier 57 and sent to the AGC or the like.
第7図はMOS型の固体撮像素子の概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram of a MOS type solid-state image sensor.
図示の様にMOS型は受光エレメント61と垂直走査回
路63及び水平走査回路62等から構成される。MOS
型の動作は良く知られているので説明は省略するが、基
本的にはx−y走査方式であるので先に述べた2フイー
ルドに分けるフレームモート、及び隣接する2素子の信
号電荷を加算して得るフィールドモードを容易に構成で
きる。As shown in the figure, the MOS type is composed of a light receiving element 61, a vertical scanning circuit 63, a horizontal scanning circuit 62, and the like. M.O.S.
The operation of the mold is well known and will not be explained here, but since it is basically an x-y scanning method, it uses the frame mode that is divided into two fields as described above, and the signal charges of two adjacent elements are added together. Field modes can be easily configured.
その時読出される信号レベルは両モード間で当然異なる
ので、各モードにおいて信号レベルを調節する必要があ
る。Since the signal level read out at that time is naturally different between both modes, it is necessary to adjust the signal level in each mode.
そこでスイッチ回路65でアンプ66を介ずか否かで両
モードの読出信号レベルの調節が可能となる。Therefore, it becomes possible to adjust the read signal level in both modes by using the switch circuit 65 via the amplifier 66 or not.
尚、以」二の実施例ではCCD出力を用いて被写体の明
るさを検出したが、専用の測光素子を用いて検出しても
良いことは言うまでもない。In the second embodiment, the brightness of the subject was detected using the CCD output, but it goes without saying that the brightness of the subject may also be detected using a dedicated photometric element.
以上の如く、本発明は固体撮像素子の隣接した光電変換
セル内の信号電荷を加算して読み出す第1モードと、各
セルの各々の信号電荷を読み出す第2モードとを備え、
被写体の明るさに応じて両モードの切換をしているので
、被写体の明るさに対応した最適な感度の撮像ができる
。しかも暗いときでもS/Nが低下せず、文明るいとき
には高解像度が得られ高品位の画像信号を得ることがで
きる。As described above, the present invention includes a first mode in which signal charges in adjacent photoelectric conversion cells of a solid-state image sensor are added and read out, and a second mode in which each signal charge in each cell is read out.
Since both modes are switched depending on the brightness of the subject, it is possible to capture images with the optimal sensitivity corresponding to the brightness of the subject. Furthermore, the S/N ratio does not decrease even when it is dark, and when the scene is bright, high resolution can be obtained and a high-quality image signal can be obtained.
第1図はフレームトランスファ型CCDの概略図、第2
図は本実施例の制御回路図、第3図、第4図。
第5図は第2図のスイッチ回路30の内部構成を示す回
路図、第6図はインクライン型CCDの概略図、第7図
はMO3型固体撮像素子の概略図である。
図において、■は撮像部、2はメモリ一部、3は第1水
平シフトレジスタ、4は第2水平シフトレジスタ、11
はCCD、13は同期信号発生器、15は第1モード切
換回路、16はAE制御部、17はAGC。
30はスイッチ回路を夫々示す。
惰′3M
藁4−(¥]
檎′Figure 1 is a schematic diagram of a frame transfer type CCD, Figure 2 is a schematic diagram of a frame transfer type CCD.
The figures are control circuit diagrams of this embodiment, FIGS. 3 and 4. FIG. 5 is a circuit diagram showing the internal configuration of the switch circuit 30 of FIG. 2, FIG. 6 is a schematic diagram of an incline type CCD, and FIG. 7 is a schematic diagram of an MO3 type solid-state image sensor. In the figure, ■ is an imaging unit, 2 is a part of memory, 3 is a first horizontal shift register, 4 is a second horizontal shift register, 11
13 is a synchronous signal generator, 15 is a first mode switching circuit, 16 is an AE control section, and 17 is an AGC. 30 indicates switch circuits, respectively. Ina'3M Straw 4-(¥) Ao'
Claims (1)
素子と、該撮像素子からの読出信号を取り出すにあたり
、隣接する前記光電変換セル内の信号電荷を加算して読
み出す第1モードと、前記光電変換セルの各々の信号電
荷を読み出す第2モードとを選択的に切換える読出し手
段と、 被写体の明るさに応じた制御信号を形成し、該制御信号
により、比較的明るいときには第2のモードを選択し、
比較的暗いときには第1のモードを選択するよう前記読
出し手段を制御する制御手段と、を有する撮像装置。[Scope of Claims] A solid-state image pickup device in which a plurality of photoelectric conversion cells are arranged in a matrix, and a first device that adds signal charges in adjacent photoelectric conversion cells and reads out a readout signal from the image pickup device. mode and a second mode for reading out the signal charges of each of the photoelectric conversion cells; a readout means for forming a control signal according to the brightness of the subject; Select mode 2,
and control means for controlling the readout means to select a first mode when it is relatively dark.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62235995A JPS6399681A (en) | 1987-09-19 | 1987-09-19 | Photographing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62235995A JPS6399681A (en) | 1987-09-19 | 1987-09-19 | Photographing device |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57099853A Division JPS58215877A (en) | 1982-06-09 | 1982-06-09 | Image pickup device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6399681A true JPS6399681A (en) | 1988-04-30 |
| JPH0120594B2 JPH0120594B2 (en) | 1989-04-17 |
Family
ID=16994246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62235995A Granted JPS6399681A (en) | 1987-09-19 | 1987-09-19 | Photographing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6399681A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7714919B2 (en) | 2004-05-20 | 2010-05-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pickup device and camera |
| US7714922B2 (en) | 2003-05-30 | 2010-05-11 | Sony Corporation | Imaging device and imaging method |
-
1987
- 1987-09-19 JP JP62235995A patent/JPS6399681A/en active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7714922B2 (en) | 2003-05-30 | 2010-05-11 | Sony Corporation | Imaging device and imaging method |
| US7714919B2 (en) | 2004-05-20 | 2010-05-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pickup device and camera |
| US8077239B2 (en) | 2004-05-20 | 2011-12-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pickup device and camera |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0120594B2 (en) | 1989-04-17 |
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