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JPH04119776A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

Info

Publication number
JPH04119776A
JPH04119776A JP2238930A JP23893090A JPH04119776A JP H04119776 A JPH04119776 A JP H04119776A JP 2238930 A JP2238930 A JP 2238930A JP 23893090 A JP23893090 A JP 23893090A JP H04119776 A JPH04119776 A JP H04119776A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solid
ccd
period
circuit
image sensor
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.)
Pending
Application number
JP2238930A
Other languages
English (en)
Inventor
Takatsugu Nakajima
孝嗣 中島
Yuji Kokubo
小久保　有二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2238930A priority Critical patent/JPH04119776A/ja
Priority to KR1019910015406A priority patent/KR920007438A/ko
Priority to US07/755,526 priority patent/US5157502A/en
Priority to DE69114972T priority patent/DE69114972T2/de
Priority to EP91308244A priority patent/EP0476907B1/en
Publication of JPH04119776A publication Critical patent/JPH04119776A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50—Control of the SSIS exposure
    • H04N25/57—Control of the dynamic range
    • H04N25/59—Control of the dynamic range by controlling the amount of charge storable in the pixel, e.g. modification of the charge conversion ratio of the floating node capacitance
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50—Control of the SSIS exposure
    • H04N25/53—Control of the integration time
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/73—Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing the exposure time
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、被写体を撮影する固体撮像装置に関し、特に
露光調節を自動的に行うことができる固体撮像装置に関
する。
Ｂ１発明の概要 本発明では、蓄積電荷の掃き捨てタイミングを制御する
ことにより、電荷蓄積時間が制御可能な固体撮像素子と
、固体撮像素子の出力レベルを検出するレベル検出手段
と、レベル検出手段の出力に基づいて固体撮像素子の電
荷蓄積時間を制御する制御手段とを有し、固体撮像素子
の蓄積電荷の最終掃き捨てタイミングが映像期間内にあ
るときは、固体撮像素子の電荷蓄積時間を水平同期信号
の１周期分に相当する時間を単位として制御し、固体撮
像素子の蓄積電荷の最終掃き捨てタイミングが垂直帰線
期間内にあるときは、固体撮像素子の電荷蓄積時間を連
続的に制御するすることにより、固体撮像素子を用いた
従来の例えばビデオカメラ等のレンズに設けられていた
被写体の明るさに応じて光量を自動的に調節す自動絞り
機能（所謂オートアイリス機能）を不要にし得、露光調
節を自動的に行うことができるようにしたものである。
Ｃ０従来の技術 従来、例えばビデオカメラ等では、固体撮像素子である
充電変換素子と電荷結合素子（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ　
Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ　）等から構成される所
謂ＣＣＤイメージセンサで受光される光量を自動的に調
節する（以下自動露光調節という）機構として、例えば
特開昭６３−８２０６７号公報等に開示されているレン
ズに内蔵されている所謂アイリス（絞り）を自動的に調
節する機構（以下オートアイリス機構という）が知られ
ている。
具体的には、ビデオカメラは、第５図に示すように、レ
ンズ部５０と、ビデオカメラ本体６０とから構成される
。
上記レンズ部５０は、レンズ５１と、アイリス５２と、
上記ビデオカメラ本体６０から送られてくる撮像信号の
レベルを検出する検波回路５３と、該検波回路５３の出
力と基準電圧を比較する比較回路５４と、該比較回路５
４の出力に基づいて上記アイリス５２の開閉を制御する
アイリス駆動回路５５とを有する。
また、上記ビデオカメラ本体６０は、固体撮像素子であ
るＣＣＤイメージセンサ（以下ＣＣＤという）６１と、
該ＣＣＤ６１からの撮像信号を増幅する増幅回路６２と
、該増幅回路６２で増幅された撮像信号に所謂ＡＧＣ（
＾ｕｔｏｓ＋ａｔｉｃ　Ｇａ１ｎＣｏｎｔｒｏｌ）をか
けるＡＧＣ回路６３と、ＡＧＣ回路６３から撮像信号を
所謂ＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式に準拠した映像信号に変
換する信号処理回路６４とを有し、この映像信号が端子
６５から取り出されるようになっている。
そして、オートアイリス機構は、レンズ部５０に内蔵さ
れた上記アイリス５２に、ビデオカメラ本体６０に内蔵
された上記ＣＣＤ６１の出力レベルをフィードバックす
ることにより達成される。
すなわち、増幅回路６２及び検波回路５３を介して得ら
れるＣＣＤ６１の出力レベルが基！１！電圧になるよう
に、すなわち比較回路５４の出力が零となるようにアイ
リス５２の開閉が自動的に調節される。
また、アイリスを用いない露光調節機構として、例えば
、所謂フィールド蓄積型のＣＣＤイメージセンサの電荷
蓄積時間を制御する（以下電子シャッタという＞ｍ構が
知られている。
具体的には、電子シャッタ機能を有するフィールド蓄積
型のＣＣＤイメージセンサでは、第６図Ａに示す所謂垂
直帰線期間（以下垂直ブランキングという）を示すロー
レベル（以下Ｌレベルという）の信号（以下垂直ブラン
キング信号という）ＶＢＬＫが供給されたときに、第６
図Ｂに示す画像続出パルスＳＧ（ハイレベル）が供給さ
れ、任意のフィールドの画像読出パルスＳＧから次のフ
ィールドの画像続出パルスＳＧが供給されるまでに蓄積
された電荷が次のフィールドの画像読出パルスＳＧに基
づいて読み出されるようになっている。
そして、電子シャッタ機能は、第６図Ｃに示すように、
任意のフィールドの画像続出パルスＳＧが供給されてか
ら、ＣＣＤイメージセンサの所謂サブストレート（Ｓｕ
ｂｓｔｒａｔｅ）にハイレベル（以下Ｈレベルという）
のパルス（以下リセットパルスという）ＳＵＢを後述す
るように所謂水平帰線期間（以下水平ブランキングとい
う）中に供給し、それまで蓄積された電荷を掃き捨て、
最終のリセットパルスＳＵＢが供給されてから次のフィ
ールドの画像続出パルスＳＧが供給されるまでの時間を
制御し、電荷蓄積時間Ｔ　ＣＮＧを制御するようになっ
ている０例えば、ＮＴＳＣ方式では、最大の電荷蓄積時
間Ｔ　ＣＫＧはフィールド周波数で決まる１６．７ｍｓ
であり、ＰＡＬ方式では、最大の電荷蓄積時間ＴＣＮＧ
はフィールド周波数で決まる２（１＋ｓである。
Ｄ１発明が解決しようとする課題 ところで、例えば工業用ビデオカメラでは、所謂Ｃマウ
ント方式等による交換レンズが数多く使用され、ビデオ
カメラ本体とレンズは自由に組み合わせて使用できるよ
うになっている。しかし、上述のようなオートアイリス
機構を採用したオートアイリスレンズでは、ビデオカメ
ラ本体との接続（インターフェイス）において種々の問
題があった０例えば、オートアイリスレンズとビデオカ
メラ本体を接続するためのコネクタの互換性の問題や、
ビデオカメラ本体がオートアイリスレンズに供給する電
源電圧、電流容量、フィードバック信号のレベル等の規
格のマツチングの問題等があった。
また、上述した第５図に示すように、検波回路５３、比
較回路５４等はレンズ部５０に内蔵されるようになって
おり、レンズ部５０を交換する毎に、レンズ部５０で基
準電圧等の調整を行い、最適な露光が得られるようにす
る必要があった。
さらに、−Ｃにオートアイリスレンズは、手動でアイリ
スを調節するマニアルアイリスレンズに比較して高価で
あり、またケーブルによる接続が煩雑であった。
また、上述の電子シャッタ機能を応用した露光時間の調
節では、蓄積された電荷を掃き捨てるリセットパルスＳ
ＵＢは、現在読み出されている撮像信号に影響を与えな
いように、水平ブランキング中に行う必要があり、この
ため、上述の第６図已に示すように、電荷蓄積時間Ｔ　
ＣＨＧは、所謂水平同期信号の１周期分に相当する時間
（以下ＩＨという）、すなわち６４μｓを単位として制
御されるようになっている。したがって、被写体が暗く
、シャッタ速度が遅い低速シャッタ域では、電荷蓄積時
間Ｔｃ、ＩＧの段階的な（ステップ）制御は問題となら
ないが、被写体が明るく、シャッタ速度が早い高速シャ
ッタ域では、ステンプ幅が粗すぎて、実用に適しないと
いう問題があった。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり
、安価なマニュアルアイリスレンズを用いて自動露光調
節が実現でき、ビデオカメラ本体とレンズ間の接続等を
不要とすることができる固体撮像装置の提供を目的とす
る。
Ｅ１課題を解決するための手段 本発明に係る固体撮像装置では、上記課題を解決するた
めに、蓄積電荷の掃き捨てタイミングを制御することに
より、電荷蓄積時間が制御可能な固体撮像素子と、該固
体撮像素子の出力レベルを検出するレベル検出手段と、
該レベル検出手段の出力に基づいて上記固体撮像素子の
電荷蓄積時間を制御する制御手段とを有し、該制御手段
は、上記固体撮像素子の蓄積電荷の最終掃き捨てタイミ
ングが映像期間内にあるときは、上記固体撮像素子の電
荷蓄積時間を水平同期信号の１周期分に相当する時間を
単位として制御し、上記固体撮像素子の蓄積電荷の最終
掃き捨てタイミングが垂直帰線期間内にあるときは、上
記固体撮像素子の電荷蓄積時間を連続的に制御すること
を特徴とする。
Ｆ０作用 本発明に係る固体撮像装置では、被写体が暗く、固体撮
像素子の蓄積電荷の最終掃き捨てタイミングが映像期間
内にあるときは、固体撮像素子の電荷蓄積時間を水平同
期信号の１周期分に相当する時間を単位として制御し、
この固体撮像素子に蓄積された電荷を出力し、被写体が
明るく、固体撮像素子の蓄積電荷の最終掃き捨てタイミ
ングが垂直帰線期間内にあるときは、固体撮像素子の電
荷蓄積時間を連続的に制御し、この固体撮像素子に蓄積
された電荷を出力する。
Ｇ、実施例 以下、本発明に係る固体撮像装置の実施例を図面を参照
しながら説明する。第１図は本発明に係る固体撮像装置
を適用した第１の実施例であるビデオカメラのブロック
回路図である。
このビデオカメラは、第１図に示すように、電荷蓄積時
間が制御可能な固体撮像素子１１と、該固体撮像素子１
１からの撮像信号を例えば所謂ＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方
式に準拠した映像信号に変換する信号処理回路１４と、
上記固体撮像素子１１の出力レベルを検出すための検波
回路】５と、該検波回路】５の出力に基づいて上記固体
撮像素子１１の電荷蓄積時間を制御するシャッタ速度制
御回路１８とを有する。
上記固体撮像素子１１としては、光電変換素子をマトリ
ックス状に配置し、これらの光電変換素子に蓄積された
電荷を電荷結合素子を用いて読み出す構成を有する例え
ば所謂フィールド蓄積型のＣＣＤイメージセンサが用い
られる。また、該固体撮像素子（以下ＣＣＤという）１
１は、所謂水平帰線期間（以下水平ブランキングという
）中にハイレベル（以下Ｈレベルという）のパルスを所
謂サブストレート（Ｓｕｂｓ　ｔｒａ　ｔｅ）に供給す
ることにより、現在までに蓄積された電荷を掃き捨て、
電荷蓄積時間を外部より制御可能になっている。すなわ
ち、１ｃｅＤ１］としては、所謂電子シャッタ機能を有
するＣＣＤイメージセンサが用いられる。そして、ｆｉ
ｃｃＤｌｌからの撮像信号は、増幅回路１２で増幅され
た後、ＡＧＣ回路１３に供給されて所謂Ａ　Ｇ　Ｃ（Ａ
ｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｇａ１ｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　）がか
けられる、このＡＧＣがかけられた撮像信号は、上記信
号処理回路１４に供給され、上述のように例えばＮＴＳ
Ｃ方式やＰＡＬ方式に準拠した映像信号に変換される。
そして、この映像信号は端子１から取り出される。
上記検波回路１５は、上記増幅回路１２を介して供給さ
れる上記ＣＣＤＩＩからの撮像信号の例えば所謂ピーク
検波あるいは平均値検波を行い、該ｃｃＤ１１の出力レ
ベルを検出するようになっている。例えば画像全体の撮
像信号あるいは画像の中心部の撮像信号をレベル検出の
対象とし、所謂重みを付けて撮像信号のレベルを検出す
るようになっている。そして、該検波回路１５の出力は
差動増幅回路１６に供給される。
該差動増幅回路１６は、上記検波回路１５で検出された
ＣＣＤＩＩの出力レベルと基準電圧発生回路１７から供
給される基準電圧を比較し、差分（以下シャッタ制御電
圧という）を上記シャッタ速度制御回路１８に供給する
ようになっている。
該シャッタ速度制御回路１８は、上記差動増幅回路１６
からのシャッタ制御電圧に基づいてドライバー回路１９
を介して上記ＣＣＤＩＩにリセットパルスＳＵＢを供給
し、上述したように該ＣＣＤ１ｌの電荷蓄積時間を制御
するようになっている０例えば上記差動増幅回路１６か
らのシャッタ制御１電圧が零となるように電荷蓄積時間
を制御するようになっている。
ここで、上記シャッタ速度制御回路１８の回路構成の具
体例について説明する。
シャッタ速度制御回路１８は、第２図に示すように、端
子２を介して供給される画像続出パルスＳＧに同期した
鋸歯状波を発生する鋸歯状波発生回路２１と、該鋸歯状
波発生回路２１からの鋸歯状波と端子３を介して供給さ
れる上述のシャッタ制御電圧を比較する比較回路２２と
、該比較回路２２の出力に基づいて端子４を介して供給
されるリセットパルスＲＰをゲーティングするＡＮＤゲ
ト２３と、上記比較回Ｎ１２２の出力に基づいて端子５
を介して供給される所謂垂直ブランキング信号ＶＢＬＫ
の負論理をゲーティングするＡＮＤゲート２４と、上記
ＡＮＤゲート２３の出力とＡＮＤゲート２４の出力の論
理和を求めるＯＲゲート２５とから構成される。そして
、番亥○Ｒゲート２５の出力が上述したＣＣＤＩＩのリ
セットパルスＳＵＢとして端子６を介して取り出される
。なお、上記端子２乃至端子６は、第１図に示す端子２
乃至端子６に対応する。
つぎに、このシャンク速度制御回路１８の動作について
説明する。
鋸歯状波発生回路２１の出力は、第３図Ｂに示すように
、上述の第１図に示すＣＣＤＩＩの画像読出パルスＳＣ
に同期した鋸歯状波であり、比較回路２２の出力は、第
３図Ｃに示すように、鋸歯状波のレベルがシャッタ制御
電圧より低いときにＨレベルとなる。したがって、比較
回路２２の出力のＨレベルの幅は、シャッタ制御電圧に
よって連続的（アナログ的）に制御され、例えば被写体
が明るくシャッタ制御電圧が高くなると広くなる。
端子４を介して供給されるリセットパルスＲＰは、第３
図りに示すように、所謂水平同期信号に同期（以下周期
をＬＨという）すると共に、上述したように現在読み出
されている撮像信号に影響を与えないように、水平ブラ
ンキング中にＨレベルとなる信号であり、ＡＮＤゲート
２３は、比較回路２２の出力がＨレベルのとき、このリ
セットパルスＲＰを通過する。また、ＡＮＤゲート２４
は、比較回路２２の出力がＨレベルのとき、端子５を介
して供給される第３図Ｅに示す垂直ブランキング信号Ｖ
ＢＬＫの負論理を通過する。したがって、ＯＲゲート２
５は、第３図Ｆに示すように、例えばシャッタ制？ｉｌ
電圧が低く、比較回路２２の出力のＨレベルの期間が垂
直ブランキング信号■ＢＬＫのＨレベルの期間、すなわ
ち所謂映像期間より短いとき（以下低速シャッタ域とい
う）は、比較回路２２の出力がＨレベルである期間、リ
セットパルスＲＰをリセットパルスＳＵＢとして出力す
る。すなわち、ＯＲゲート２５は、低速シャッタ域では
、ＩＨ単位で制御されるリセットパルスＳＵＢを出力す
る。一方、第３１ｍＦに示すように、例えばシャッタ制
御電圧が高く、比較回路２２の出力のＨレベルの期間が
映像期間より長いとき（以下高速シャッタ域という）は
、映像期間中はリセットパルスＲＰを出力すると共に、
所謂垂直帰線期間（垂直ブランキングという）中は比較
回路２２の出力がＨレベルに相当する期間、Ｈレベルの
リセットパルスＳＵＢを出力する。すなわち、ＯＲゲー
ト２５は、高速シャッタ域では、連続的に制御されるリ
セットパルスＳＵＢを出力する。
かくして、シャッタ速度制御回路１８は、例えば、被写
体が暗く、検波回路１５でＣＣＤＩＩの出力レベルが低
く検出される低速シャッタ域では、映像期間中にＣＣＤ
ＩＩの出力レベルに基づいてＩＨ単位で制御されるリセ
ットパルスＳＵＢをドライバー回路１９を介してＣＣＤ
ＩＩのサブストレートに供給し、上述の第３図Ｆに示す
ように、最終のりセントパルス５ＬｉＢが供給されてか
ら画像続出パルスＳＣが供給されるまでの電荷蓄積時間
Ｔ　Ｃ，ＧをＩＨ単位で制御する。一方、シャンク速度
制御回路１８は、例えば、被写体が明るく、検波回路１
５でＣＣＤＩＩの出力レベルが高く検出される高速シャ
ッタ域では、撮像信号の続出に影響がない垂直ブランキ
ング中にＣＣＤＩＩの出力レベルに基づいて連続的に制
御されるリセットパルスＳＵＢをドライバー回路１９を
介してＣ０Ｄ１１のサブストレートに供給し、上述の第
３図Ｆに示すように、最終のリセットパルス５ＬＪＢが
供給されてから画像続出パルスＳＧが供給されるまでの
電荷蓄積時間ＴＣＨ＆を連続的に制御する。
そして、以上のようにして電荷蓄積時間が制御されたＣ
ＣＤＩＩからの撮像信号、すなわち被写体の明るさに応
じて自動的に露光調節された撮像信号が、上述の第１図
に示すように、例えばＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式に準拠
した映像信号に変換され、この映像信号が端子１から取
り出される。
なお、高速シャフタ域での所謂フリッカを防止するため
に、フィールド毎の電荷蓄積時間が等しくなるように上
述の鋸歯状波の立ち上がり時刻をフィールド毎に変える
ようにしてもよい。
以上のように、本発明に係る固体撮像装置を用いたビデ
オカメラでは、リセットパルス５ｔＪＢを供給すること
により、電荷蓄積時間が制御可能なＣＣＤＩＩと、ＣＣ
ＤＩＩの出力レベルを検出する検波回路１５と、検波回
路１５の出力に基づいてＣＣＤＩＩの電荷蓄積時間を制
御するシャッタ速度制御回路１８とを有し、最終のリセ
ットパルスＳＵＢが映像期間内にあるとき、すなわち被
写体が暗く、検波回路１５でＣＣＤＩＩの出力レベルが
低く検出される低速シャンク域では、ＣＣＤ１１の電荷
蓄積時間を水平同期信号の１周期分に相当する時間を単
位として制御し、最終のリセットパルスＳＯＢが垂直帰
線期間内にあるとき、すなわち被写体が明るく、検波回
路１５でＣＣＤ　１１の出力レベルが高く検出される高
速シャッタ域では、ＣＣＤＩＩの電荷蓄積時間を連続的
に制御することにより、電荷蓄積時間のＩＨ単位の調節
では実用に適しない高速シャッタ域において、電荷蓄積
時間を連続的に微調節することができ、所謂アイリス（
絞り）を開閉するのと同等の効果が得られる。換言する
と、安価なマニアルアイリスレンズを用いて自動露光！
１１節機能が実現できる。
さらに、ビデオカメラ本体とレンズ間のケーブル接続も
不要となる。また、ビデオカメラ本体に接続用のコネク
タ等が不要となるため、ビデオカメラ本体を小型化する
ことができる。また、ビデオカメラ本体で最適露光を予
め設定することができ、従来のレンズ交換毎の再調整が
不要となる。
つぎに、本発明に係る固体撮像装置の第２の実施例を説
明する。第４図は本発明に係る固体撮像装置を適用した
第２の実施例であるビデオカメラのブロック回路図であ
る。
このビデオカメラは、上述の第１の実施例のビデオカメ
ラで実現した自動露光調節機能に加えて、例えば１／６
０秒、１／１００秒、１／２５０秒、１１５００秒等の
所望の固定シャッタ速度を選択できるようにしたもので
ある。
このビデオカメラは、第４図に示すように、電荷蓄積時
間が制御可能な固体撮像素子３１と、該固体撮像素子３
１からの撮像信号を例えばＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式に
準拠した映像信号に変換する信号処理回路３４と、上記
固体撮像素子３１の出力レベルを検出すだめの検波回路
３５と、該検波回路３５の出力に基づいて上記固体撮像
素子３１の電荷蓄積時間を制御するシャッタ速度制御回
路３８とを有する。さらに、所望の固定シャンク速度を
選択することができるように、固定シャンク速度等を設
定するモードスイッチ４３からのデータに基づいて上記
シャッタ速度制御回路３８を制御する制御回路４２を有
する。
上記固体撮像素子３１としては、第１図に示すＣＣＤＩ
Ｉと同様に、リセットパルスＳＵＢを供給することによ
り、電荷蓄積時間が制御可能なＣＣＤイメージセンサが
用いられる。そして、上記固体撮像素子（以下ＣＣＤと
いう）３１からの撮像信号は、増幅回路３２で増幅され
た後、ＡＧＣ回路３３に供給されてＡＧＣがかけられる
。このＡＧＣがかけられた撮像信号は、上記信号処理回
路３４に供給され、上述のように例えばＮＴＳＣ方式や
ＰＡＬ方式に準拠した映像信号に変換される。そして、
この映像信号は端子ｌから取り出される。
上記検波回路３５は、第１図に示す検波回路１５と同様
に、上記ＣＣＤ３１の出力レベルを検出する。そして、
該検波回路３５の出力は差動増幅回路３６に供給される
。
該差動増幅回路３６は、上記検波回路３５で検出された
上記ＣＣＤ３１の出力レベルと基ｉｃ電圧発住回路３７
から供給される基準電圧を比較し、差分（以下シャッタ
制？ｉｌｔ圧という）を所謂アナログ／ディジタル変換
回路（以下Ａ／Ｄ変換回路という）４１に供給する。そ
して、ディジタデータに変換された差分（以下シャッタ
制御電圧データという）が上記制御回路４２に供給され
る。
該制御回路４２は、例えばマイクロコンピュータ等から
構成され、上記Ａ／Ｄ変換回路４１からのシャンク制８
１１１ｔ圧データ及び上記モードスイッチ４３からのデ
ータに基づいてシャッタ制ｉｔ圧データを所謂ディジタ
ル／アナログ変換回路（以下Ｄ／Ａ変換回路という）４
４に供給する。具体的には、上記制御回路４２は、例え
ば、モードスイッチ４３からのデータが自動露光調節モ
ードを表すときは、上記Ａ／Ｄ変換回路４１からのシャ
ッタ制御電圧データをそのまま上記Ｄ／Ａ変換回路４４
に供給する。また、例えば、モードスイッチ４３からの
データがシャッタ速度を１／１００秒を表すデータのと
きは、１／１００秒のシャッタ速度に相当するシャッタ
制御電圧データを上記Ｄ／Ａ変換回路４４に供給する。
該Ｄ／Ａ変換回路４４は、上記制御回路４２からのデー
タをアナログ信号に変換してジャック制御電圧として上
記シャッタ速度制御回路３８に供給する。
該シャッタ速度制御回路３８は、第１図に示すシャッタ
速度制御回路１８と同様に、上記Ｄ／Ａ変換回路４４か
らのシャッタ制御電圧に基づいてドライバー回路３９を
介して上記ＣＣＤ３１にリセットパルスＳＵＢを供給し
て上述のように該ＣＣＤ３１の電荷蓄積時間を制御する
。なお、該シ十ツタ速度制御回路３８の具体的な回路構
成は、第１の実施例と同様に、第２図に示す構成となっ
ているので説明を省略する。
かくして、例えば自動露光調節モードでは、差動増幅回
路３６からの基準電圧に対するＣＣＤ３１の出力レベル
の差分が、Ａ／Ｄ変換回路４１、制御回路４２及びＤ／
Ａ変換回路４４を介してシャッタ速度制御回路３８にシ
ャッタ制御電圧として供給される。そして、第１の実施
例と同様に、シャッタ速度制御回路３８は、例えば、被
写体が暗く、検波回路３５でＣＣＤ３１の出力レベルが
低く検出される低速シャッタ域では、映像期間中にＣＣ
Ｄ３１の出力レベルに基づいてＩＨ単位で制御されるリ
セットパルスＳＵＢをドライバー回路３９を介してＣＣ
Ｄ３１のサブストレートに供給し、ＣＣＤ３１の電荷蓄
積時間をＩＨ単位で制御する。また、シャッタ速度制御
回路３８は、例えば、被写体が明るく、検波回路３５で
ＣＣＤ３１の出力レベルが高く検出される高速シャッタ
域では、垂直ブランキング中にＣＣＤ３１の出力レベル
に基づいて連続的に制御されるリセットパルスＳＯＢを
ドライバー回路３９を介してＣＯＤ　’３１のサブスト
レートに供給し、ＣＣＤ３１の電荷蓄積時間を連続的に
制御する。
一方、固定シャッタ速度モードでは、制御回路４２から
のシャッタ速度が例えば１／１００秒に相当するシャッ
タ制御１１ｉ圧データがＤ／Ａ変換回路４４でシャッタ
制？ＩＩ電圧に変換され、この１７１００秒に相当する
シャッタ制ｉｔ圧がシャッタ速度制御回路３８に供給さ
れる。そして、シャッタ速度制御回路３８は、電荷蓄積
時間が１／１００秒になるようなリセットパルスＳＵＢ
をドライバー回路３９を介してＣＣＤ３１のサブストレ
ートに供給する。
そして、以上のようにして電荷蓄積時間が制御されたＣ
ＣＤ３１からの撮像信号、すなわち被写体の明るさに応
じて自動的に露光調節された撮像信号あるいは電荷蓄積
時間が所望のシャッタ速度に固定されて得られた撮像信
号が、上述の第４図に示すように、例えばＮＴＳＣ方式
やＰＡＬ方式に準拠した映像信号に変換され、この映像
信号が端子１から取り出される。
以上のように、第２の実施例のビデオカメラでは、上述
の第１の実施例のビデオカメラで実現した自動露光調節
機能に加えて、例えば１／６０秒、１／１００秒、１／
２５０秒、１１５００秒等の所望の固定シャッタ速度を
自由に選択することができる。
Ｈ９発明の効果 以上の説明からも明らかなように、本発明に係る固体撮
像装置では、蓄積電荷の掃き捨てタイミングを制御する
ことにより、電荷蓄積時間が制御可能な固体撮像素子と
、固体撮像素子の出力レベルを検出するレベル検出手段
と、レベル検出手段の出力に基づいて固体撮像素子の電
荷蓄積時間を制御する制御手段とを有し、制御手段よっ
て、固体撮像素子の蓄積電荷の最終掃き捨てタイミング
が映像期間内にあるときは、固体撮像素子の電荷蓄積時
間を水平同期信号の１周期分に相当する時間を単位とし
て制御し、固体撮像素子の蓄積電荷の最終掃き捨てタイ
ミングが垂直帰線期間内にあるときは、固体撮像素子の
電荷蓄積時間を連続的に制御することにより、電荷蓄積
時間のＩＨ単位の調節では実用に適しない高速シャッタ
域において、電荷蓄積時間を連続的に微調節することが
でき、所謂アイリス（絞り）を開閉するのと同等の効果
が得られる。換言すると、安価なマニアルアイリスレン
ズを用いて自動露光調節機能が実現できる。さらに、ビ
デオカメラ本体とレンズ間のケーブル接続も不要となる
。また、ビデオカメラ本体に接続用のコネクタ等が不要
となるため、ビデオカメラ本体を小型化することができ
る。また、ビデオカメラ本体で最適露光を予め設定する
ことができ、従来のレンズ交換毎の再調整が不要となる
。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る固体撮像装置を適用した第１の実
施例であるビデオカメラのブロック回路図であり、第２
図は上記ビデオカメラを構成するシャフタ速度制御回路
の回路構成の具体例を示す図であり、第３図は上記シャ
ッタ速度制御回路の要部のタイムチャートであり、第４
図は本発明に係る固体撮像装置を適用した第２の実施例
であるビデオカメラのブロック回路図であり、第５図は
従来のビデオカメラのブロック回路図であり、第６図は
従来のＣＣＤイメージセンサの電荷Ｎ積時間の制御を説
明するためのタイムチャートである。 １１．３１・・・固体撮像素子 １５．３５・・・検波回路 １６．３６・・・差動増幅回路

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 蓄積電荷の掃き捨てタイミングを制御することにより、
    電荷蓄積時間が制御可能な固体撮像素子と、 該固体撮像素子の出力レベルを検出するレベル検出手段
    と、 該レベル検出手段の出力に基づいて上記固体撮像素子の
    電荷蓄積時間を制御する制御手段とを有し、 該制御手段は、上記固体撮像素子の蓄積電荷の最終掃き
    捨てタイミングが映像期間内にあるときは、上記固体撮
    像素子の電荷蓄積時間を水平同期信号の１周期分に相当
    する時間を単位として制御し、上記固体撮像素子の蓄積
    電荷の最終掃き捨てタイミングが垂直帰線期間内にある
    ときは、上記固体撮像素子の電荷蓄積時間を連続的に制
    御することを特徴とする固体撮像装置。
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