JPH03248686A - Image pickup device - Google Patents
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Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、電荷結合型固体撮像デバイスをイメージセン
サに適用する撮像装置に関し、特に、高輝度の被写体光
学像を効果的に撮像するためのデバイス技術及び回路技
術に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an imaging apparatus that applies a charge-coupled solid-state imaging device to an image sensor, and particularly relates to an imaging apparatus that applies a charge-coupled solid-state imaging device to an image sensor. Related to device technology and circuit technology.
[従来の技術]
従来の撮像装置を、電子スチルカメラ等の静止画撮像装
置について述べると、イメージセンサとして電荷結合型
固体撮像デバイスを適用し、該固体撮像デバイスの受光
領域の前面に絞り機構、シャッター機構及び撮像レンズ
等の撮像光学系が配置され、これらの撮像光学系を通っ
てきた被写体光学像を該受光領域中にマトリクス状に配
列・形成された複数の光電変換素子で受光するように構
成されている。[Prior Art] A conventional imaging device is a still image imaging device such as an electronic still camera, in which a charge-coupled solid-state imaging device is applied as an image sensor, and a diaphragm mechanism is provided in front of the light receiving area of the solid-state imaging device. An imaging optical system such as a shutter mechanism and an imaging lens is arranged, and an optical image of a subject passing through these imaging optical systems is received by a plurality of photoelectric conversion elements arranged and formed in a matrix in the light receiving area. It is configured.
更に、受光領域中に形成された上記複数の光電変換素子
に隣接して電荷転送路が形成されており、露光によって
光電変換素子に集積した画素信号を該電荷転送路を介し
て走査読出しする。Furthermore, a charge transfer path is formed adjacent to the plurality of photoelectric conversion elements formed in the light receiving region, and pixel signals integrated in the photoelectric conversion elements by exposure are scanned and read out via the charge transfer path.
尚、絞り機構及びシャッター機構は、被写体の輝度及び
移動速度に対して最適の撮像状態が得られるように、絞
りの開口量及びシャッター速度を制御する。Note that the diaphragm mechanism and the shutter mechanism control the opening amount of the diaphragm and the shutter speed so that an optimal imaging state is obtained with respect to the brightness and moving speed of the subject.
[発明が解決しようとする課題]
しかし、従来の撮像装置では、前記高輝度の被写体を撮
像する場合、下記の理由により撮像精度が低下する問題
があった。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional imaging device, when imaging the high-brightness subject, there has been a problem that the imaging accuracy decreases due to the following reasons.
即ち、機械式の絞り機構は、開口量を小さくするにした
がって絞り精度が低下するという機構的な課題があり、
又、機械的なシャッター機構には高速のシャッター開閉
動作に限界がある等の問題に起因して、高精度の露光制
御を実現することが困難であった。In other words, mechanical aperture mechanisms have a mechanical problem in that aperture accuracy decreases as the aperture amount becomes smaller.
Furthermore, it has been difficult to realize highly accurate exposure control due to problems such as a mechanical shutter mechanism having a limit in high-speed shutter opening/closing operations.
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みて成された
ものであり、特に、機械式絞り機構の精度に依存するこ
となく高輝度被写体の撮像を行い得る撮像装置を提供す
ることを目的とする。The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and in particular, it is an object of the present invention to provide an imaging device that can image a high-brightness subject without relying on the accuracy of a mechanical diaphragm mechanism. shall be.
[課題を解決するための手段]
このような目的を達成するために本発明は、電荷結合型
固体撮像デバイスを用いて撮像を行う撮像装置において
、前記シャッター機構が開放動作する露光期間に、前記
電荷転送路へ混入するスメア成分を画素信号として受光
することとした。即ち、例えば光電変換素子が形成され
るPウェル中に発生して電荷転送路に漏れ込む電荷、更
に前記信号電荷を転送する電荷転送路へ乱反射等によっ
て漏れ込むスメア成分を画素信号として読み出すことで
撮像を実現する。[Means for Solving the Problem] In order to achieve such an object, the present invention provides an imaging apparatus that performs imaging using a charge-coupled solid-state imaging device. We decided to receive the smear component that enters the charge transfer path as a pixel signal. That is, for example, charges generated in the P-well where a photoelectric conversion element is formed and leaked into the charge transfer path, and smear components leaked into the charge transfer path for transferring the signal charge due to diffused reflection, etc., are read out as pixel signals. Realize imaging.
[作用]
このような制御手段を有する本発明によれば、露光期間
中に光電変換素子に発生する信号電荷量に比較して転送
チャンネルに漏れ込むスメア成分の電荷量は極めて微量
であるため、信号電荷量と光電変換素子以外から発生す
る電荷量との倍率に対応してシャッタ時間を長時間開放
又は絞り径を大きくすることができ、機械的な精度に影
響されなくなる。従って、高輝度被写体の低速シャッタ
ー撮影及び高精度の露光制御が可能になる。[Function] According to the present invention having such a control means, the amount of charge of the smear component leaking into the transfer channel is extremely small compared to the amount of signal charge generated in the photoelectric conversion element during the exposure period. The shutter time can be opened for a long time or the aperture diameter can be increased in accordance with the magnification of the signal charge amount and the charge amount generated from sources other than the photoelectric conversion element, and mechanical accuracy is not affected. Therefore, low-speed shutter photography of a high-brightness subject and highly accurate exposure control are possible.
[実施例]
以下、図面を参照して本発明による撮像装置の実施例を
説明する。尚、第1図は電荷結合型固体撮像デバイスの
概略構成図、第2図は受光領域の一部平面図、第3図は
電荷結合型固体撮像デバイスの要部の縦断面図、第4図
はポテンシャルレベルの制御を説明する模式的縦断面図
、第5図は電子スチルカメラの概略構成図である。[Example] Hereinafter, an example of an imaging device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a charge-coupled solid-state imaging device, FIG. 2 is a partial plan view of a light-receiving region, FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of the main part of the charge-coupled solid-state imaging device, and FIG. 4 5 is a schematic vertical sectional view for explaining potential level control, and FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an electronic still camera.
本実施例の特徴は、画素に相当する光電変換素子に発生
した信号電荷を映像信号として使用せず、光電変換素子
以外の領域に発生したスネア成分を利用して映像信号を
得るようにした構成にあるが、説明の便宜のため第1図
を参照して電荷結合型固体撮像デバイス全体の構成を説
明し、次いで回路構成及び作用を説明する。The feature of this embodiment is that the signal charge generated in the photoelectric conversion element corresponding to the pixel is not used as the video signal, but the snare component generated in the area other than the photoelectric conversion element is used to obtain the video signal. However, for convenience of explanation, the overall structure of the charge-coupled solid-state imaging device will be explained with reference to FIG. 1, and then the circuit structure and operation will be explained.
この電荷結合型固体撮像デバイスはインターライン方式
のデバイスであり、例えば電子スチルカメラの撮像光学
系を介して結像する被写体光学像を受光領域1で受光す
る。そして、受光領域1にマトリクス状に配列・形成さ
れているフォトダイオード等の光電変換素子群に発生し
た信号電荷を、走査回路2から所定タイミングで供給さ
れる4相駆動信号φ1.φ2.φ3.φ4に同期して電
荷転送路が読み出すように構成されている。This charge-coupled solid-state imaging device is an interline type device, and receives an optical image of a subject formed through an imaging optical system of an electronic still camera, for example, in a light-receiving region 1 . Then, signal charges generated in a group of photoelectric conversion elements such as photodiodes arranged and formed in a matrix in the light receiving area 1 are transferred to a four-phase drive signal φ1. φ2. φ3. The charge transfer path is configured to read data in synchronization with φ4.
3は水平電荷転送路であり、受光領域1中の上記電荷転
送路から転送されてくる信号電荷を2相駆動信号φ11
.φ12に同期して出力端子4へ直列に転送する。3 is a horizontal charge transfer path, and the signal charge transferred from the charge transfer path in the light receiving area 1 is transferred to a two-phase drive signal φ11.
.. It is serially transferred to output terminal 4 in synchronization with φ12.
更に、第2図を参照して受光領域1の構造を詳述すると
、半導体基板の表面側に形成されたP形不純物層(Pウ
ェル)内に複数のn形不純物層をマトリクス状に形成す
ることにより、複数のフォトダイオードPd1l 〜P
d1n 、 Pd21〜Pd2n 。Further, to describe the structure of the light receiving region 1 in detail with reference to FIG. 2, a plurality of n-type impurity layers are formed in a matrix in a P-type impurity layer (P-well) formed on the front side of the semiconductor substrate. By this, a plurality of photodiodes Pd1l ~P
d1n, Pd21-Pd2n.
P d31〜P d3n ・−−−−−−−−−が形成
サレテイル。P d31 to P d3n ・------- is the saletail formed.
これらのフォトダイオード(以下、Pd1j で総称す
る)の間には、信号電荷を転送するための複数の電荷転
送路Ll 、 L2 、 L3 −−−−−−−−−
(以下、Ljで総称する)が形成されている。又、そ
れぞれのフォトダイオードPd1j と電荷転送路Lj
を除く図中の点線で囲まれた斜線部分がチャンネルスト
ッパとなっている。Between these photodiodes (hereinafter collectively referred to as Pd1j), there are a plurality of charge transfer paths Ll, L2, L3 for transferring signal charges.
(hereinafter collectively referred to as Lj) is formed. In addition, each photodiode Pd1j and charge transfer path Lj
The hatched area surrounded by dotted lines in the figure except for is the channel stopper.
電荷転送路Ljの上面には、水平方向に伸びるポリシリ
コン層からなる複数の転送電極Gl 。A plurality of transfer electrodes Gl made of a polysilicon layer extending in the horizontal direction are provided on the upper surface of the charge transfer path Lj.
G2 、 G3−・・−・ (以下、Gjで総称する)
が並設され、相互に隣接する4本の転送電極を1組とし
て後述する所定タイミングの4相駆動方式に基づく駆動
信号φ1〜φ4が印加される。即ち、各列に沿って並ぶ
フォトダイオード(例えば、P dllPd12 、
Pd13 −−−−−−− Pd1n )に対して2
本の転送電極(例えばC1、G2 )が対応づけられて
おり、相互に隣接する転送電極は部分的に重なり合って
不要のポテンシャル障壁ができないようにしである。尚
、各フォトダイオードP dij に発生する信号電荷
は、トランスファーゲートTgll 。G2, G3-...- (hereinafter collectively referred to as Gj)
are arranged in parallel, and drive signals φ1 to φ4 based on a four-phase drive method at predetermined timings, which will be described later, are applied to four mutually adjacent transfer electrodes as one set. That is, photodiodes arranged along each column (for example, P dllPd12 ,
2 for Pd13 ------- Pd1n )
The transfer electrodes (for example, C1, G2) are associated with each other, and mutually adjacent transfer electrodes partially overlap to avoid creating unnecessary potential barriers. Note that the signal charge generated in each photodiode P dij is transferred to the transfer gate Tgll.
7g12 、 Tg13 −−−−−を介して対応する
電荷転送路Ljへ出力されるようになっている。7g12, Tg13 --- to be outputted to the corresponding charge transfer path Lj.
次に、第3図に基づいて受光領域1の断面構造を説明す
る。Next, the cross-sectional structure of the light receiving area 1 will be explained based on FIG.
即ち、n形基板11の表面にP形拡散領域12(以下、
Pウェルという)が形成されている。Pウェル12中に
フォトダイオードPdが形成され、Pウェル12とn形
基板11との間に逆バイアス電圧を印加し、Pウェル1
2を空乏化している。That is, a P-type diffusion region 12 (hereinafter referred to as
A P-well) is formed. A photodiode Pd is formed in the P well 12, and a reverse bias voltage is applied between the P well 12 and the n-type substrate 11.
2 is depleted.
又、Pウェル12中には前記電荷転送路Ljが形成され
、その上部にはポシリコン層からなる前記転送電極Gj
、アルミ遮閉板13が形成されている。そして、前記フ
ォトダイオードPdと電荷転送路Lj との間にはトラ
ンスファーゲートTGが形成され、フォトダイオードP
dに発生した信号電荷を電荷転送路Ljに転送するよう
に構成されている。尚、第3図でフォトダイオードPd
の左側および電荷転送路Ljの右側には、それぞれチャ
ンネルストップ14が形成されている。Further, the charge transfer path Lj is formed in the P well 12, and the transfer electrode Gj made of a polysilicon layer is formed above the charge transfer path Lj.
, an aluminum shielding plate 13 is formed. A transfer gate TG is formed between the photodiode Pd and the charge transfer path Lj, and a transfer gate TG is formed between the photodiode Pd and the charge transfer path Lj.
It is configured to transfer the signal charge generated at point d to the charge transfer path Lj. In addition, in Fig. 3, the photodiode Pd
A channel stop 14 is formed on the left side of the charge transfer path Lj and on the right side of the charge transfer path Lj.
次に、受光時のポテンシャル井戸について説明する。光
学的被写体像である光hνがフォトダイオードPdに入
射すると、フォトダイオードPdに信号電荷が集積する
。通常の撮影時には、蓄積された信号電荷をトランスフ
ァーゲートTGを介して電荷転送路Ljに転送する。そ
して、電荷転送路Ljのポテンシャル井戸を第3図で点
線で示した深さから実線で示した深さに制御して信号電
荷を蓄積した後、第1図について説明したように駆動信
号φ1〜φ4により水平電荷転送路3方向に順次転送し
て読み出す。Next, the potential well during light reception will be explained. When light hv, which is an optical object image, is incident on the photodiode Pd, signal charges are accumulated on the photodiode Pd. During normal photographing, the accumulated signal charges are transferred to the charge transfer path Lj via the transfer gate TG. Then, after accumulating signal charges by controlling the potential well of the charge transfer path Lj from the depth shown by the dotted line in FIG. 3 to the depth shown by the solid line, the drive signals φ1 to The charges are sequentially transferred and read out in the three directions of the horizontal charge transfer path by φ4.
前記通常の撮像時に対し、高精度・高輝度被写体撮影時
には下記のような受光並びに電荷転送を行う。In contrast to the normal imaging, when photographing a high-precision, high-brightness object, the following light reception and charge transfer are performed.
即ち、高輝度被写体を撮像する時は、電荷転送路Ljの
ポテンシャル井戸を第3図に実線で示すように予め所望
深さに設定しておく。但しこの設定は、電荷転送路Lj
の全経路にわたって行うのではなく、第4図に示したよ
うに間欠的に設定する。That is, when imaging a high-brightness object, the potential well of the charge transfer path Lj is set in advance to a desired depth as shown by the solid line in FIG. However, in this setting, the charge transfer path Lj
The setting is not performed over the entire route, but is set intermittently as shown in FIG.
受光時には光hνがフォトダイオードPdに入射すると
共に、漏洩光が電荷転送路Lj に入射する。フォトダ
イオードPdに信号電荷が発生するものの、トランスフ
ァーゲートTgを駆動しないので、フォトダイオードP
dに発生した信号電荷は電荷転送路Ljに転送されない
。一方、フォトダイオードPdに入射光があると、フォ
トダイオードPdの下部のPウエルエ2中に不要電荷が
発生する。又、電荷転送路Ljに入射する漏洩光によっ
て、垂直電荷転送路Lj中にも不要電荷が発生する。こ
れらの不要電荷は、本発明でいう信号電荷以外の電荷に
相当するものであり、従来はスメアの原因になるものと
してn形基板11に掃き出されていたものである。At the time of light reception, light hv is incident on the photodiode Pd, and leaked light is incident on the charge transfer path Lj. Although a signal charge is generated in the photodiode Pd, it does not drive the transfer gate Tg, so the photodiode P
The signal charge generated at d is not transferred to the charge transfer path Lj. On the other hand, when there is incident light on the photodiode Pd, unnecessary charges are generated in the P well 2 below the photodiode Pd. Further, unnecessary charges are also generated in the vertical charge transfer path Lj due to leakage light incident on the charge transfer path Lj. These unnecessary charges correspond to charges other than signal charges in the present invention, and were conventionally swept out onto the n-type substrate 11 as a cause of smear.
しかし、本実施例では掃き出されていた不要電荷、換言
すれば信号電荷以外の電荷を積極的に利用することによ
り、高輝度の被写体を高露光精度で撮像することを可能
にする。However, in this embodiment, by actively utilizing the unnecessary charges that have been swept away, in other words, charges other than signal charges, it is possible to image a high-luminance subject with high exposure accuracy.
もし仮りに、シャッタ速度を1/60sec、F5.6
、光量4000 Luxの条件で出力100%の映像が
得られる固体撮像デバイスの信号電荷に対し、不要電荷
(スメア成分)が0.1%であったとすると、不要電荷
に対し信号電荷は1000倍である。If the shutter speed is 1/60sec, F5.6
, if the unnecessary charge (smear component) is 0.1% of the signal charge of a solid-state imaging device that can obtain an image with 100% output under the condition of light intensity of 4000 Lux, the signal charge is 1000 times the unnecessary charge. be.
従って、不要電荷により映像を得るためのシャッタスピ
ードは、61sec X100Oで決定されるようにな
り、16.7secの長時間ロングシャッタが可能にな
る。又、同様に、絞りを開けてもよい。Therefore, the shutter speed for obtaining an image using unnecessary charges is determined to be 61 sec. Similarly, the aperture may be opened.
同様にして、信号電荷に対し不要電荷が0.01%の固
体撮像デバイスでは、10000倍のシャッタスピード
になり、167secの長時間ロングシャッタが可能に
なる。同様に絞りを開けてもよい。Similarly, in a solid-state imaging device in which the unnecessary charge is 0.01% of the signal charge, the shutter speed is 10,000 times higher, and a long-time shutter of 167 seconds is possible. Similarly, you can open the aperture.
このように本実施例では、不要電荷を利用して高精度な
露光及び高輝度被写体撮影を行うのであるが、これは電
荷転送路Ljのポテンシャル井戸を制御することにより
可能になる。In this way, in this embodiment, unnecessary charges are used to perform highly accurate exposure and high-brightness subject photography, and this is made possible by controlling the potential well of the charge transfer path Lj.
即ち、駆動信号φ1〜φ4のレベルを固定することによ
って、電荷転送チャンネルLjのポテンシャル井戸を第
4図に示すように間欠的に深くし、且つトランスファー
ゲートTgをハイレベルにする。この結果、絞り機構、
シャッタ機構を開いた状態でフォトダイオードPdに光
hνが入射しても、フォトダイオードPdに蓄積された
信号電荷が電荷転送路Ljに転送されなくなる。That is, by fixing the levels of the drive signals φ1 to φ4, the potential well of the charge transfer channel Lj is intermittently deepened as shown in FIG. 4, and the transfer gate Tg is set to a high level. As a result, the aperture mechanism,
Even if light hv is incident on the photodiode Pd with the shutter mechanism open, the signal charges accumulated in the photodiode Pd are no longer transferred to the charge transfer path Lj.
一方、露光期間中に、Pウェル12に発生した電荷は電
荷転送路Ljに流れ、漏洩入射光に対応して電荷転送路
Ljに発生した電荷とともに蓄積される。On the other hand, during the exposure period, charges generated in the P-well 12 flow into the charge transfer path Lj and are accumulated together with charges generated in the charge transfer path Lj in response to leakage incident light.
しかし、駆動信号φl〜φ4の位相を変えない限り、電
荷転送路Ljは電荷転送を行わないので、電荷転送路L
jに蓄積される電荷量は次第に増加する。所定時間経過
後にシャッタ機構を閉じると、これに連動して駆動信号
φ1〜φ4がパルス状に順次レベル変化し、第4図につ
いて説明すれば電荷転送路Ljの内、駆動信号φ2.φ
4を印加した電極下のポテンシャル井戸が深く制御され
、駆動信号φ1.φ3が印加された電極下に蓄積されて
いた電荷が転送される。このような電荷転送が各電荷転
送路Ljについて行われ、第1図で説明したように水平
電荷転送路3に転送される。However, unless the phase of the drive signals φl to φ4 is changed, the charge transfer path Lj does not transfer charges.
The amount of charge accumulated in j gradually increases. When the shutter mechanism is closed after a predetermined period of time has elapsed, the levels of the drive signals φ1 to φ4 sequentially change in a pulse-like manner in conjunction with this. φ
4 is applied, the potential well under the electrode is controlled deeply, and the drive signal φ1. The charges accumulated under the electrode to which φ3 is applied are transferred. Such charge transfer is performed for each charge transfer path Lj, and the charges are transferred to the horizontal charge transfer path 3 as explained in FIG.
フォトダイオードPdに蓄積されている信号電荷につい
ては、当業者間に知られたVOD構造によってn形基板
11に掃き出すようにする。即ち、n形基板11に通常
動作時に対し高レベルの電圧を印加し、フォトダイオー
ドPdを構成するn層、Pウェル12、n形基板11と
でnpnトランジスタと同様の構造を実現し、信号電荷
をn形基板11に掃き出すようにする。この際、フォト
ダイオードPd下部のポテンシャルはその周囲、即ち、
チャンネルストップ14の領域や電荷転送路Lj上下部
ポテンシャルより高いので、信号電荷が電荷転送チャン
ネルLj に流入しない。The signal charge accumulated in the photodiode Pd is swept out to the n-type substrate 11 using a VOD structure known to those skilled in the art. That is, a voltage higher than that during normal operation is applied to the n-type substrate 11, and the n-layer, P-well 12, and n-type substrate 11 forming the photodiode Pd realize a structure similar to that of an npn transistor, and the signal charge is is swept out onto the n-type substrate 11. At this time, the potential below the photodiode Pd is the surrounding area, that is,
Since the potential is higher than the area of the channel stop 14 and the upper and lower potentials of the charge transfer channel Lj, signal charges do not flow into the charge transfer channel Lj.
次に、前記高輝度被写体の撮像を行う得る機能を有する
電子スチルカメラの一例を説明する。Next, an example of an electronic still camera having the function of capturing an image of the high-brightness subject will be described.
第5図は電子スチルカメラの概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an electronic still camera.
この電子スチル・カメラでは、イメージセンサ21とし
て前記構成のものが設けられている。電荷結合型固体撮
像デバイス21は、シャッタ機構22が開閉する間に撮
像レンズ23、絞り機構24、ビームスプリンタ25を
通ってきた被写体光を受け、光学画像を電気信号に変換
して映像信号処理回路30に出力する。This electronic still camera is provided with the image sensor 21 having the configuration described above. The charge-coupled solid-state imaging device 21 receives object light that has passed through the imaging lens 23, diaphragm mechanism 24, and beam splinter 25 while the shutter mechanism 22 is opening and closing, converts the optical image into an electrical signal, and converts the optical image into an electrical signal to send it to a video signal processing circuit. Output to 30.
シャッタ機構22及び絞り機構24は、電荷結合型固体
撮像デバイス21への露光量を調節するために設けられ
ている。この露光量を決めるために、ビームスプリッタ
25によって取り出された被写体光の一部は受光素子2
6に導かれ、受光素子26からの出力は露光量m回路2
7に入力される。露光制御回路27は、受光素子26か
らの信号出力に基づき、被写体輝度に対応した絞り値と
シャツタ秒時とを演算し、絞り機構24とシャッタ機構
22の駆動を制御する。尚、露光制御回路27の作動は
、マイクロコンピュータで構成されたシステムコントロ
ーラ28によって制御される。The shutter mechanism 22 and the aperture mechanism 24 are provided to adjust the amount of exposure to the charge-coupled solid-state imaging device 21. In order to determine this exposure amount, a part of the subject light extracted by the beam splitter 25 is sent to the light receiving element 2.
6, and the output from the light receiving element 26 is transmitted to the exposure amount m circuit 2.
7 is input. The exposure control circuit 27 calculates the aperture value and shutter speed corresponding to the subject brightness based on the signal output from the light receiving element 26, and controls the driving of the aperture mechanism 24 and the shutter mechanism 22. Note that the operation of the exposure control circuit 27 is controlled by a system controller 28 composed of a microcomputer.
ここで高輝度被写体撮影について述べる。電荷結合型固
体撮像デバイス21において、各フォトダイオードに発
生する信号電荷と前記Pウェル12及び電荷転送路Lj
から発生する電荷との比は一定である。従って、露光制
御回路27及びこれを管制するシステムコントローラ2
8について高輝度被写体撮影の切り換えを行えば、電荷
の量が例えば前例のように1000倍であれば、受光素
子26からの信号出力に基づきシャッタ時間を1000
倍に設定する。この際、シャッタ時間を前記よりも短く
して絞りを開いてもよい絞り値も設定されるが、通常撮
影と同様の絞り値でよい。Here, we will discuss high-brightness subject photography. In the charge-coupled solid-state imaging device 21, the signal charge generated in each photodiode and the P well 12 and charge transfer path Lj
The ratio to the charge generated from is constant. Therefore, the exposure control circuit 27 and the system controller 2 that controls it
8, if the amount of charge is 1000 times as much as in the previous example, the shutter time will be changed to 1000 times based on the signal output from the light receiving element 26.
Set to double. At this time, an aperture value that allows the shutter time to be shorter than the above and the aperture to be opened is also set, but the aperture value may be the same as in normal photography.
又、この電子スチルカメラには、クイックリターンミラ
ーやペンタプリズムからなるファインダー光学系も組み
込まれているが、図面の煩雑化を避けるためにこれらの
図示は省略しである。This electronic still camera also incorporates a finder optical system consisting of a quick return mirror and a pentaprism, but these are omitted to avoid complicating the drawings.
システムコントローラ28は、露光制御回路12の他に
CCD駆動回路29、映像信号処理回路30、記録制御
回路31の作動を制御する。即ち、レリーズボタン32
aの半押し信号がレリーズ操作検出回路32からシステ
ムコントローラ28に供給されたとき、システムコント
ローラ28は露光制御回路27に測光タイミング信号を
出力する。これにより、露光制御回路12は受光素子2
6から被写体輝度情報を取り込み、絞り値、シャツタ秒
時を算出する。この算出は、ロングシャッタ時も同様に
行われる。The system controller 28 controls the operations of a CCD drive circuit 29, a video signal processing circuit 30, and a recording control circuit 31 in addition to the exposure control circuit 12. That is, the release button 32
When the half-press signal a is supplied from the release operation detection circuit 32 to the system controller 28, the system controller 28 outputs a photometry timing signal to the exposure control circuit 27. As a result, the exposure control circuit 12 detects the light receiving element 2.
6, the subject brightness information is taken in, and the aperture value and shutter speed are calculated. This calculation is performed in the same way when using a long shutter.
更に、レリーズボタン32aが押圧された信号がレリー
ズ操作検出回路32からシステムコントローラ28に入
力されると、露光制御@路27で算出された絞り値、ジ
ャシタ秒時にしたがって絞り24、シャッタ22が駆動
され、電荷結合型固体撮像デバイス21には適正な露光
量で被写体光が照射されるようになる。Further, when a signal indicating that the release button 32a is pressed is inputted from the release operation detection circuit 32 to the system controller 28, the aperture 24 and shutter 22 are driven according to the aperture value and the shutter speed calculated by the exposure control @path 27. , the charge-coupled solid-state imaging device 21 is irradiated with subject light at an appropriate amount of exposure.
CCD駆動回路29は、システムコントローラ28から
のタイミングクロックTPに同期して電荷結合型固体撮
像デバイス21を駆動する。このタイミングクロツク1
/60秒、即ち標準テレビジョン方式における1垂直走
査期間(1フイ一ルド期間;1v)に等しい周期を有し
ている。The CCD drive circuit 29 drives the charge-coupled solid-state imaging device 21 in synchronization with the timing clock TP from the system controller 28 . This timing clock 1
/60 seconds, that is, it has a period equal to one vertical scanning period (one field period; 1v) in the standard television system.
この電子スチル・カメラは、フレーム撮像方式で映像信
号を取り込むために、CCD駆動回路29は電荷結合型
固体搬像デバイス21に対して第1フイールドパルスF
SA、第2フイールドパルスFSB、垂直転送パルスφ
V (前記駆動信号φ1〜φ4に相当)、水平転送パル
スφH(前記駆動信号φ11〜φ12に相当)を供給す
る。そして、第1フィールドパルスFSA、第2フイー
ルドパルスFSBの各々は、前記タイミングクロツク1
/02倍の周期に等しく、互いに位相が半周期ずれてい
る。又、垂直転送パルスφV、水平転送パルスφHの各
々は、タイミングクロックTPO1周期(1■)の間に
、電荷結合型固体撮像デバイス21から各フィールド毎
の映像信号を送り出す。In this electronic still camera, in order to capture video signals using a frame imaging method, the CCD drive circuit 29 supplies the first field pulse F to the charge-coupled solid-state image device 21.
SA, second field pulse FSB, vertical transfer pulse φ
V (corresponding to the drive signals φ1 to φ4) and a horizontal transfer pulse φH (corresponding to the drive signals φ11 to φ12). The first field pulse FSA and the second field pulse FSB each correspond to the timing clock 1.
/02 times the period, and the phases are shifted from each other by half a period. Further, each of the vertical transfer pulse φV and the horizontal transfer pulse φH sends out a video signal for each field from the charge-coupled solid-state imaging device 21 during one period (1■) of the timing clock TPO.
映像信号処理回路30は、電荷結合型面体操像デバイス
21からシリアルに出力されてくる映像信号を、例えば
NTSC方式に準拠した出力信号に変換する。こうして
得られた出力信号は、記録制御回路31によって制御さ
れるバッファ回路33を介して記録装置34に供給され
る。記録装置34には、例えばバッファ回路33から供
給されてくる出力信号をディジタル変換した後、カード
型の半導体メモリに書き込む装置からなり、これにより
静止画像の映像データを記録しておくことができるよう
になる。尚、前記記録装置34として、スチルビデオフ
ロッピーに前記出力信号を磁気記録するディスク装置を
用いてもよい。The video signal processing circuit 30 converts the video signal serially output from the charge-coupled surface gymnastics image device 21 into an output signal compliant with, for example, the NTSC system. The output signal thus obtained is supplied to a recording device 34 via a buffer circuit 33 controlled by a recording control circuit 31. The recording device 34 includes, for example, a device that digitally converts the output signal supplied from the buffer circuit 33 and then writes it into a card-type semiconductor memory, so that video data of still images can be recorded. become. Note that the recording device 34 may be a disk device that magnetically records the output signal on a still video floppy.
尚、本発明は、適宜の電荷結合型固体撮像デバイスに適
用することができる。又、スメア成分の電荷によっての
み撮影の効果を得るためには、半導体基板側からの暗電
流の影響を低減することが好ましいので、電荷転送路を
出来るだけ半導体基板の表層部分に形成することが効果
的である。Note that the present invention can be applied to any appropriate charge-coupled solid-state imaging device. In addition, in order to obtain the photographic effect only by the charge of the smear component, it is preferable to reduce the influence of dark current from the semiconductor substrate side, so it is preferable to form the charge transfer path as close to the surface layer of the semiconductor substrate as possible. Effective.
又、この本発明は、カラー撮像を行う電荷結合型置体操
像デバイスに適用することができる。Further, the present invention can be applied to a charge-coupled stationary image device that performs color imaging.
[発明の効果]
以上に説明したように、本発明に係る撮像装置は、イメ
ージセンサの光電変換素子に発生する信号電荷に対し所
定比で発生する信号電荷以外のスメア成分の電荷により
撮影を行うようにしたものである。従って、機械的構造
の絞り機構によりイメージセンサの受光を厳格に調節す
ることな(、前記所定比に対応してシャッタ時間を長く
することができるので、高精度の高輝度被写体撮影が可
能になり、撮像装置の多目的利用を図ることができる。[Effects of the Invention] As described above, the imaging device according to the present invention performs imaging using charges of a smear component other than signal charges generated at a predetermined ratio to signal charges generated in a photoelectric conversion element of an image sensor. This is how it was done. Therefore, the shutter time can be lengthened in accordance with the predetermined ratio, making it possible to photograph high-brightness objects with high precision without having to strictly adjust the light reception of the image sensor using a mechanical aperture mechanism. , the imaging device can be used for multiple purposes.
第1図〜第5図は本発明を適用した撮像装置の実施例を
示すものであって、
第1図はイメージセンサの概略構成図、第2図は受光領
域の要部の平面図、
第3図はイメージセンサの受光領域の縦断面図、第4図
は電荷転送路のポテンシャル井戸の制御を示す模式的断
面図、
第5図は電子スチルカメラの概略構成図である。
図中の符号:
1・・・受光領域、
211.走査回路、
3・・・水平電荷転送路、
4・・・出力端子、
11・・・n形基板、
12 ・
13 ・
14 ・
21 ・
22 ・
23 ・
27 ・
28 ・
Pd ・
Lj ・
φν 、
h ν ・
・・Pウェル、
・・遮閉板、
・・チャンネルストッパ、
・・電荷結合型固体撮像デバイス、
・・シャッタ機構、
・・絞り機構、
・・露光制御回路、
・・システムコントローラ、
・・フォトダイオード、
・・電荷転送路、
φH・・・駆動信号、
・・入射光。1 to 5 show an embodiment of an imaging device to which the present invention is applied, in which FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image sensor, FIG. 2 is a plan view of the main part of the light receiving area, and FIG. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the light receiving area of the image sensor, FIG. 4 is a schematic sectional view showing control of the potential well of the charge transfer path, and FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the electronic still camera. Codes in the figure: 1... Light receiving area, 211. Scanning circuit, 3... Horizontal charge transfer path, 4... Output terminal, 11... N-type substrate, 12 ・ 13 ・ 14 ・ 21 ・ 22 ・ 23 ・ 27 ・ 28 ・ Pd ・ Lj ・ φν, h ν ...P well, ...shielding plate, ...channel stopper, ...charge-coupled solid-state imaging device, ...shutter mechanism, ...aperture mechanism, ...exposure control circuit, ...system controller, ... Photodiode, ...charge transfer path, φH...drive signal, ...incident light.
Claims (1)
を、電荷結合型固体撮像デバイスの受光領域に形成され
た複数の光電変換素子によって撮像し、これらの光電変
換素子に発生した画素信号を電荷転送路を介して走査読
出しする撮像装置において、 前記シャッター機構が開放動作する露光期間に、前記電
荷転送路へ混入するスメア成分を画素信号として受光す
ることを特徴とする撮像装置。[Claims] An optical image of a subject passing through a shutter mechanism and an aperture mechanism is captured by a plurality of photoelectric conversion elements formed in a light-receiving area of a charge-coupled solid-state imaging device, and the optical image generated in these photoelectric conversion elements is An imaging device that scans and reads out pixel signals through a charge transfer path, wherein a smear component mixed into the charge transfer path is received as a pixel signal during an exposure period in which the shutter mechanism is opened.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2044573A JP2660596B2 (en) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | Imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2044573A JP2660596B2 (en) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | Imaging device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03248686A true JPH03248686A (en) | 1991-11-06 |
JP2660596B2 JP2660596B2 (en) | 1997-10-08 |
Family
ID=12695248
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2044573A Expired - Lifetime JP2660596B2 (en) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | Imaging device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2660596B2 (en) |
-
1990
- 1990-02-27 JP JP2044573A patent/JP2660596B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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