JP2000078483A - Solid-state image pickup device and automatic aligner - Google Patents
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Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光電変換装置を有
する固体撮像装置に関し、特にデジタルカメラ等の露光
条件を最適に設定できる固体撮像装置及び自動露光装置
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device having a photoelectric conversion device, and more particularly to a solid-state imaging device and an automatic exposure device which can optimally set exposure conditions for a digital camera or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、撮像装置やビデオカメラ等におい
て、高解像化のため、微細化プロセスを用いた光電変換
素子のセルサイズ縮小が精力的に行われている。一方、
光電変換信号出力が低下することなどから、光電変換信
号を増幅して出力することが可能な増幅型の光電変換装
置が注目されている。このような増幅型光電変換装置に
は、BASIS、MOS型、SIT、AMI、CMD等
のXYアドレス型センサの2次元固体撮像装置がある。
一方、2次元固体撮像装置として、高密度化と高S/N
によりCCD(Charge Coupled Device)型センサーが
優れて用いられている。2. Description of the Related Art In recent years, in an image pickup apparatus, a video camera, and the like, a reduction in the cell size of a photoelectric conversion element using a miniaturization process has been energetically performed for high resolution. on the other hand,
2. Description of the Related Art An amplification type photoelectric conversion device capable of amplifying and outputting a photoelectric conversion signal has been attracting attention because the output of the photoelectric conversion signal is reduced. As such an amplification type photoelectric conversion device, there is a two-dimensional solid-state imaging device of an XY address type sensor such as BASIS, MOS type, SIT, AMI, and CMD.
On the other hand, as a two-dimensional solid-state imaging device, higher density and higher S / N
Therefore, a CCD (Charge Coupled Device) type sensor is excellently used.
【0003】また、2次元固体撮像装置を有するデジタ
ルカメラ等において、画像撮像時に該撮像の露光条件を
適切に調整して、固体撮像素子の感度に応じた露光時間
を設定する。この露光時間の設定の際、2次元エリアセ
ンサの1部に当たっている光の量を測定して、その値が
ある目標値になるまで、絞り等のパラメータを振って、
最適値を見つけている。この動作をAE(Automatic Ex
posure)と称する。Further, in a digital camera or the like having a two-dimensional solid-state imaging device, an exposure condition for the imaging is appropriately adjusted at the time of imaging to set an exposure time according to the sensitivity of the solid-state imaging device. At the time of setting the exposure time, the amount of light hitting a part of the two-dimensional area sensor is measured, and parameters such as an aperture are shaken until the value reaches a certain target value.
Finding the optimal value. This operation is called AE (Automatic Ex
posure).
【0004】デジタルカメラのAEの場合、CCD型2
次元エリアセンサでは、全画素データを全部読み出し
て、その中からブロックを抽出し、1度蓄積後、適切な
所定露光レベルと比較し、シャッター速度や絞り等のパ
ラメータを変更して再度ブロック抽出して所定露光レベ
ルと比較し、数回の繰り返しで、露光レベルが所定露光
レベルとなったときの条件を露光条件と決定する。In the case of an AE of a digital camera, a CCD type 2
The dimensional area sensor reads out all pixel data, extracts blocks from them, accumulates them once, compares them with an appropriate predetermined exposure level, changes parameters such as shutter speed and aperture, and extracts blocks again. Then, a condition when the exposure level reaches the predetermined exposure level is determined as an exposure condition by repeating the operation several times.
【0005】図7にCCDパネルを用いた固体撮像装置
によるAE方式の概略ブロック図を示している。CCD
パネル61は、インターライン転送方式にしろフレーム
転送方式にしろ、時系列に読み出される画像信号をA/
D変換器62でデジタル画像信号に変換され、フレーム
メモリ63に1フレーム分書き込まれる。AEの為に
は、特に中心部のブロックだけを読み出し、該ブロック
領域の画像信号レベルを積分器64で積分し、該ブロッ
ク領域の全積分値を求める。この全積分値と予め定めら
れた所定露光レベルとを判定回路65で比較し、その比
較結果に差異があれば、露光条件設定回路66に出力す
る。この露光条件は、CCDパネルへの露光時間・シャ
ッター時間や絞り度合い、CCDパネルの蓄積時間等を
いい、シャッター時間等を変更する。露光条件設定回路
66での設定に応じて、再度CCDパネルを動作し、所
定ブロック領域の露光積分値を検出し、判定回路65で
比較・判定し、露光の最適値を求める。FIG. 7 is a schematic block diagram of an AE system using a solid-state imaging device using a CCD panel. CCD
The panel 61 converts an image signal read out in time series into an A / A signal regardless of the interline transfer method or the frame transfer method.
The digital image signal is converted into a digital image signal by the D converter 62 and is written into the frame memory 63 for one frame. For AE, in particular, only the central block is read out, the image signal level of the block area is integrated by the integrator 64, and the total integrated value of the block area is obtained. The total integration value is compared with a predetermined exposure level in a determination circuit 65, and if there is a difference in the comparison result, the result is output to an exposure condition setting circuit 66. The exposure conditions refer to the exposure time / shutter time and aperture degree of the CCD panel, the accumulation time of the CCD panel, etc., and change the shutter time and the like. The CCD panel is operated again according to the setting of the exposure condition setting circuit 66, and the exposure integrated value of the predetermined block area is detected, and the judgment circuit 65 makes a comparison and judgment to obtain an optimum exposure value.
【0006】このAE方式では、図7(b)のタイミン
グチャートに示すように、ローレベルで示す露光時間の
蓄積時(1)と、その蓄積後のフレームメモリ63から
所定ブロック領域の読み出し積分した時をハイレベルで
示すAE評価時(2)と、各AE評価時のAE値(3)
とで表され、(3)の点線で示しているのが所定AE値
である。これをグラフで示せば、図7(c)となり、3
回目の露光検出値ではAE値が高すぎてCCDパネルの
飽和レベルを超えることになるので、4回目の露光AE
値のときの露光条件をAE用の条件とすることで、最適
なAEを実行できる。In this AE system, as shown in the timing chart of FIG. 7B, when the exposure time indicated by the low level is accumulated (1), the reading of a predetermined block area from the frame memory 63 after the accumulation is integrated. AE evaluation (2) indicating the time as a high level, and AE value (3) at each AE evaluation
The predetermined AE value is indicated by a dotted line in (3). If this is shown in a graph, it becomes FIG.
Since the AE value is too high in the first exposure detection value and exceeds the saturation level of the CCD panel, the fourth exposure AE
The optimum AE can be executed by setting the exposure condition at the time of the value to the condition for the AE.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、CCD
型固体撮像装置では、AEのために必要なブロック読み
出しが不可能であり、1フレーム分の画像信号を1度フ
レームメモリに格納してから特定のブロックを読み出さ
ざるを得ない。そうすると、A/D変換時間とフレーム
格納時間とブロック読み出し時間が必要であり、AEの
ための露光条件の設定に時間がかかり、さらに、フレー
ムメモリの配置面積が大きくて小型化ができない。However, CCDs
In the solid-state imaging device, it is impossible to read out blocks necessary for AE, and a specific block must be read out after one frame of image signal is stored in the frame memory once. In this case, A / D conversion time, frame storage time, and block read time are required, it takes time to set exposure conditions for AE, and the layout area of the frame memory is large, so that miniaturization cannot be achieved.
【0008】従って、本発明の目的は、上記各問題点を
解決するために、デジタルカメラ等用のAEに適切な方
式を提供することを目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide a method suitable for an AE for a digital camera or the like in order to solve the above-mentioned problems.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を解
決する為になされたもので、光情報を光電荷に変換し出
力信号を得る2次元に配置された固体撮像装置におい
て、該固体撮像装置の一部分ブロックを読み出すブロッ
ク読出し手段と、蓄積時間中に溜まった光電荷を貯える
保持手段と、新たに蓄積で得られた光電荷を前記保持手
段に移し累積加算する転送手段とを有することを特徴と
する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned object, and it is an object of the present invention to provide a two-dimensionally arranged solid-state imaging device for converting optical information into photocharges to obtain an output signal. Block reading means for reading a partial block of the imaging device, holding means for storing the photocharges accumulated during the accumulation time, and transfer means for transferring the photocharges newly obtained by accumulation to the holding means and accumulatively adding the photocharges It is characterized by.
【0010】また、本発明は、複数の光電変換素子を並
べたエリアセンサを用いて撮像する固体撮像装置におい
て、前記エリアセンサのエリアのうち複数のブロックに
分割し、各ブロックの光電荷を読み出すブロック読み出
し手段と、前記各ブロック読み出し手段の光電荷信号を
前記各ブロック内の光電変換素子毎に積分する積分手段
とを備えことを特徴とする。Further, according to the present invention, in a solid-state image pickup device for picking up an image using an area sensor in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged, the area is divided into a plurality of blocks in the area of the area sensor, and the photoelectric charge of each block is read out. It is characterized by comprising a block reading means, and integrating means for integrating a photoelectric charge signal of each of the block reading means for each photoelectric conversion element in each of the blocks.
【0011】また、本発明は、光電変換手段を複数配置
したエリアセンサを用いた自動露光装置において、前記
エリアセンサ内のブロックの光電変換手段の光電荷を読
み出すブロック読み出し手段と、前記ブロック読み出し
手段による光電荷を積分する積分手段と、前記積分手段
の積分結果と所定の露光レベルとを比較判定する判定回
路とを備えたことを特徴とする。Further, the present invention relates to an automatic exposure apparatus using an area sensor having a plurality of photoelectric conversion means arranged therein, wherein the block reading means for reading out the photoelectric charges of the photoelectric conversion means of the blocks in the area sensor; And a determination circuit for comparing and determining the integration result of the integration means with a predetermined exposure level.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】[実施形態1]図1に本発明によ
る実施形態1の概略ブロック図を示す。本実施形態によ
る固体撮像装置はAE機能を有しており、CMOSセン
サを備えている。[First Embodiment] FIG. 1 is a schematic block diagram of a first embodiment according to the present invention. The solid-state imaging device according to the present embodiment has an AE function and includes a CMOS sensor.
【0013】図1において、11はいわゆるCMOSセ
ンサであり、CMOSプロセス技術により製作された1
チップセンサであり、そのセンサの読み出しには水平走
査回路と垂直走査回路を有し、後述の読み出し手段で、
該CMOSセンサ内のブロック読み出しを可能とする。
12は該ブロック読み出しの各画素素子の光電荷を積分
する積分回路で、13は積分回路の積分結果と予め定め
られた所定露光レベルと比較・判定する判定回路で、1
4は判定回路の判定結果に従って露光条件、例えばシャ
ッタースピードや絞り、CMOS画素への蓄積時間等を
設定する露光条件設定手段で、15は複数回の判定結果
から目標となる所定露光レベルに達する露光条件を演算
して検出すると共に、該AE機能や該固体撮像装置を制
御するCPUである。In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a so-called CMOS sensor, which is manufactured by a CMOS process technology.
It is a chip sensor, and has a horizontal scanning circuit and a vertical scanning circuit for reading out the sensor.
Block reading in the CMOS sensor is enabled.
Numeral 12 denotes an integrating circuit for integrating the photoelectric charge of each pixel element for the block reading, and 13 a judging circuit for comparing and judging the integration result of the integrating circuit with a predetermined exposure level.
Reference numeral 4 denotes an exposure condition setting means for setting an exposure condition, for example, a shutter speed, an aperture, an accumulation time in a CMOS pixel, etc., in accordance with a result of the judgment by the judgment circuit. A CPU that calculates and detects conditions and controls the AE function and the solid-state imaging device.
【0014】つぎに、図1(b)に示すタイミングチャ
ートに従って、本AE機能について説明する。まず、C
MOSセンサ11に対して露光条件を設定して第1回目
のブロック読み出しを行い、ブロック内の画素素子の光
電荷を積分し、該積分結果を第1回目の積分値として判
定回路13に入力する。続いて露光条件設定手段の例え
ばシャッタースピードを遅く変更して2回目のブロック
読み出しを行い、該ブロック内の画素素子の更に蓄積さ
れた光電荷を積分し、積分結果を第2回目の積分値とし
て判定回路13に入力する。更に続いて、露光条件設定
手段の例えばシャッタースピードを遅く変更して3回目
のブロック読み出しを行い、該ブロック内の画素素子の
更に蓄積された光電荷を積分し、積分結果を第3回目の
積分値として判定回路13に入力する。かかる積分結果
がAE目標値に達したとき、判定回路13はその時の露
光条件を本撮影時の露光条件として出力する。Next, the AE function will be described with reference to the timing chart shown in FIG. First, C
The exposure condition is set for the MOS sensor 11, the first block reading is performed, the photocharges of the pixel elements in the block are integrated, and the integration result is input to the determination circuit 13 as the first integration value. . Subsequently, for example, the shutter speed of the exposure condition setting means is changed to a low shutter speed, and the second block reading is performed, and the photocharges further accumulated in the pixel elements in the block are integrated, and the integration result is used as a second integration value. It is input to the judgment circuit 13. Subsequently, a third block read is performed by changing the shutter speed of the exposure condition setting means, for example, to a slower speed, and the photocharges further accumulated in the pixel elements in the block are integrated. The value is input to the determination circuit 13. When the integration result reaches the AE target value, the determination circuit 13 outputs the exposure condition at that time as the exposure condition for the main photographing.
【0015】上記タイミングチャートによれば、AE目
標値に至るまで露光条件を変更して複数回の積分値を求
めたが、CPU15の演算機能を活用して迅速に求める
ことができる。すなわち、露光条件を例えばシャッター
スピードtsec/1回とし、第1回目のシャッタースピ
ードt1の時、露光による積分結果をa1とし、その結
果より、第2回目のシャッタースピードt2で、目標値
anに達した場合、シャッタースピードtnは、tn=
t1+t2の演算結果により、2回の露光条件の繰り返
しによって、最適な露光条件を求めることができる。According to the above timing chart, the integrated value is obtained a plurality of times by changing the exposure condition until the AE target value is reached. However, the integrated value can be obtained quickly by utilizing the calculation function of the CPU 15. That is, the exposure condition is, for example, shutter speed tsec / 1, and at the first shutter speed t1, the integration result by exposure is a1, and from the result, the target value an is reached at the second shutter speed t2. In this case, the shutter speed tn becomes tn =
Based on the calculation result of t1 + t2, the optimum exposure condition can be obtained by repeating the exposure condition twice.
【0016】[実施形態2]図2に本発明による第2の
実施形態の概略ブロック図を示す。本AE装置では、C
MOSエリアセンサ中5個所の部分ブロック領域を特定
しておき、該部分ブロック領域からそれぞれ画素素子の
光電荷を読み出し、それぞれ積分回路22a〜22eに
て積分し、積分結果を判定回路23に入力し、各部分ブ
ロック領域ごとに所定露光レベルと比較し、所定露光レ
ベルに至らなかった場合には、露光条件設定回路24で
露光条件を変更して再度各部分ブロック領域の読み出
し、積分を繰り返し、所定露光レベルを得た場合には、
その時の露光条件を最適な露光条件として出力する。[Embodiment 2] FIG. 2 is a schematic block diagram of a second embodiment according to the present invention. In this AE device, C
Five partial block regions in the MOS area sensor are specified, and the photocharges of the pixel elements are read from the partial block regions, respectively integrated by the integration circuits 22a to 22e, and the integration result is input to the determination circuit 23. The exposure level is compared with the predetermined exposure level for each partial block area. If the exposure level does not reach the predetermined exposure level, the exposure conditions are changed by the exposure condition setting circuit 24, and the reading and integration of each partial block area are repeated again. If you get the exposure level,
The exposure condition at that time is output as the optimal exposure condition.
【0017】このように、撮像面を多分割して測光する
ことにより、中心部だけの測光ではなく、撮像面全体の
測光となり、中央測光とは違った画像の最適露光条件が
設定できる。As described above, by performing photometry by dividing the imaging surface into multiple parts, photometry is performed not on the central portion but on the entire imaging surface, so that an optimum exposure condition for an image different from the central photometry can be set.
【0018】[実施形態3]図3は本発明の第3の実施
形態によるAE方式の概略ブロック図である。図におい
て、31はCMOSエリアセンサであり、読み出し方法
として16分割のブロックに分けて、それぞれ読み出す
走査方法を用いている。32a〜32pは16分割の各
ブロックの光電荷の平均をとる平均値回路であり、例え
ば1ブロックが160×120画素であれば、全画素の
積分値/(160×120)により求める。33は判定
回路であり、各平均値回路32a〜32pの平均値出力
と予め定めたAE目標値レベルと比較・判定して、目標
値と一致した時の露光条件を最適露光条件として設定す
る。目標値と一致しない時は露光条件設定回路34で、
露光条件を変更して再度CMOSセンサの16分割ブロ
ックの平均値を求め、判定回路33で目標値と比較・判
定する。[Embodiment 3] FIG. 3 is a schematic block diagram of an AE system according to a third embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 31 denotes a CMOS area sensor, which uses a scanning method in which the data is read out by dividing into 16 blocks as a reading method. Reference numerals 32a to 32p denote average value circuits for averaging the photocharges of the 16 divided blocks. For example, if one block is 160 × 120 pixels, the average value circuit is obtained by the integral value of all pixels / (160 × 120). A determination circuit 33 compares and determines the average value output of each of the average value circuits 32a to 32p with a predetermined AE target value level, and sets an exposure condition when the target value matches the target value as an optimum exposure condition. If it does not match the target value, the exposure condition setting circuit 34
The exposure condition is changed and the average value of the 16-divided block of the CMOS sensor is obtained again, and the determination circuit 33 compares and determines the average value with the target value.
【0019】また、当該目標値は1つであっても、各ブ
ロックに対応した16個の目標値であっても良い。目標
値が1つの場合には、対象物の1個所でも光量の多い領
域があるときにその領域に合わせた露光条件を設定でき
る。また、目標値が16個の場合には、各ブロックの平
均値のいずれかが目標値に至ったときの条件を最適露光
条件として設定するので、同一輝度の対象画像を撮影す
るときのムラが目立たず、均一な画像信号を得ることが
できる。Further, the target value may be one or 16 target values corresponding to each block. In the case where there is one target value, when there is an area with a large amount of light even in one place of the object, an exposure condition suitable for the area can be set. When the target value is 16, the condition when any one of the average values of the blocks reaches the target value is set as the optimal exposure condition. An inconspicuous and uniform image signal can be obtained.
【0020】[実施形態4]本実施形態では、上記第1
及び第3の実施形態で用いるブロック読み出しの実施形
態について説明する。[Embodiment 4] In the present embodiment, the first
An embodiment of block reading used in the third embodiment will be described.
【0021】図4に本発明の第1及び第3の実施形態で
用いるCMOS型エリアセンサの構成図を示す。図4は
2×2画素の2次元センサの構成図であるが、画素数は
これに限ったものではない。図4の固体撮像装置の画素
部構成を説明する。画素内にはフォトダイオード90
1、転送スイッチ911、リセットスイッチ902、画
素アンプ903、行選択スイッチ904が設けてあり、
図4のように接続されている。光電変換は該フォトダイ
オード901でおこなわれ、蓄積期間中は該転送スイツ
チ911はオフ状態であり、該画素アンプを構成するソ
ースフォロア903のゲートにはこの該フォトダイオー
ド901で光電変換された電荷は転送されない。該画素
アンプを構成するソースフォロア903のゲートは蓄積
前に該リセットスイッチ902がオンし、適当な電圧に
初期化されている。すなわちこれがダークレベルとな
る。FIG. 4 shows a configuration diagram of a CMOS area sensor used in the first and third embodiments of the present invention. FIG. 4 is a configuration diagram of a two-dimensional sensor having 2 × 2 pixels, but the number of pixels is not limited to this. The pixel configuration of the solid-state imaging device in FIG. 4 will be described. A photodiode 90 is provided in the pixel.
1, a transfer switch 911, a reset switch 902, a pixel amplifier 903, and a row selection switch 904 are provided.
They are connected as shown in FIG. The photoelectric conversion is performed by the photodiode 901. During the accumulation period, the transfer switch 911 is in an off state, and the gate of the source follower 903 that constitutes the pixel amplifier is charged with the charge photoelectrically converted by the photodiode 901. Not transferred. The reset switch 902 is turned on before the accumulation of the gate of the source follower 903 constituting the pixel amplifier, and is initialized to an appropriate voltage. That is, this is the dark level.
【0022】つぎに、該行選択スイツチ904がオンに
なると、該負荷電流源905と該画素アンプ903で構
成されるソース・フォロワー回路が動作状態になり、こ
こで該転送スイッチ911をオンさせる事で、該フォト
ダイオード901に蓄積されていた電荷は、該画素アン
プを構成するソースフォロア903のゲートに転送され
る。ここで、選択行の出力が垂直出力線906上に発生
する。この出力は転送ゲート909a,909bを介し
て、信号蓄積部907に蓄積される。信号蓄積部907
に一時記憶された出力は、水平走査回路908によって
順次出力部へ読み出される。Next, when the row selection switch 904 is turned on, the source / follower circuit composed of the load current source 905 and the pixel amplifier 903 is operated, and the transfer switch 911 is turned on. Then, the charges accumulated in the photodiode 901 are transferred to the gate of the source follower 903 constituting the pixel amplifier. Here, the output of the selected row is generated on the vertical output line 906. This output is stored in the signal storage unit 907 via the transfer gates 909a and 909b. Signal storage unit 907
Are temporarily read out to the output unit by the horizontal scanning circuit 908.
【0023】図5に上記エリアセンサとしての固体撮像
装置の読み出し方法の概念図を示している。図5(a)
は全画素読み出しの例で、基準信号出力用光電変換素子
群を図上左側の2画素を遮光し、画素で発生する暗電荷
の基準信号電圧を検出する。また、有効信号出力用光電
変換素子として、対象物の光量を有効に読み出す範囲の
光電荷の有効信号電圧を読み出す。また、図5(b)
は、ブロック読み出しの例で、図上左側の2画素を基準
信号出力用光電変換素子群として遮光し、2画素を読み
飛ばされる範囲とし、続く2画素を有効信号出力用光電
変換素子群として光電荷を読み出す。FIG. 5 shows a conceptual diagram of a reading method of the solid-state imaging device as the area sensor. FIG. 5 (a)
Is an example of all-pixel reading, in which a reference signal output photoelectric conversion element group shields two pixels on the left side of the drawing from light and detects a reference signal voltage of dark charges generated in the pixel. In addition, as an effective signal output photoelectric conversion element, an effective signal voltage of photoelectric charges in a range in which a light amount of an object is effectively read is read. FIG. 5 (b)
Is an example of block readout, in which two pixels on the left side of the figure are shielded as a reference signal output photoelectric conversion element group, two pixels are set as a range to be skipped, and the next two pixels are used as an effective signal output photoelectric conversion element group. Read out the charge.
【0024】次に、全画素読み出しの動作を図6のCM
OSセンサブロック図を用いて説明する。垂直走査回路
20によりVSEL1がまず最初にアクティブになり、
該VSEL1に接続されているCMOSセンサ画素セル
B11,B12,B13が選択され、信号線Vsig1,V
sig2,Vsig3に光電変換信号を出力する。該信号出力V
sig1,Vsig2,Vsig3は信号保持回路21−1,21−
2,21−3に一時保持され、水平走査回路24によっ
て水平方向に順に選択スイッチ22−1,22−2,2
2−3をアクティブにして、出力線VH上に信号を転送
する。Next, the operation of reading all the pixels will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to an OS sensor block diagram. VSEL1 is first activated by the vertical scanning circuit 20,
The CMOS sensor pixel cells B11, B12, B13 connected to the VSEL1 are selected, and the signal lines Vsig1, Vsig1
The photoelectric conversion signal is output to sig2 and Vsig3. The signal output V
sig1, Vsig2, and Vsig3 are signal holding circuits 21-1, 21-21.
2, 21-3, and are temporarily held by the horizontal scanning circuit 24 in the horizontal direction.
Activate 2-3 to transfer the signal on the output line VH.
【0025】この走査された信号は出力アンプ23を介
して出力される。該信号保持回路21−1,21−2,
21−3の光電変換信号が全て読み出された段階で該垂
直走査回路20は,次にVSEL2をアクティブにし、
CMOSセンサ画素セルB21,B22,B23の信号
を、同様に信号保持回路21−1,21−2,21−3
に転送し、該水平走査回路24によって水平方向に順に
選択スイッチ22−1,22−2,22−3をアクティ
ブにして、該出力線VH上に信号を転送する。The scanned signal is output via the output amplifier 23. The signal holding circuits 21-1, 21-2,
When all the photoelectric conversion signals of 21-3 have been read, the vertical scanning circuit 20 then activates VSEL2,
The signals of the CMOS sensor pixel cells B21, B22, and B23 are similarly converted into signal holding circuits 21-1, 21-2, and 21-3.
The horizontal scanning circuit 24 sequentially activates the selection switches 22-1, 22-2, and 22-3 in the horizontal direction, and transfers the signal to the output line VH.
【0026】この走査された信号は該出力アンプ23を
介して出力される。つぎに、VSEL3をアクティブに
し、CMOSセンサ画素セルB31,B32,B33の
信号を、同様に信号保持回路21−1,21−2,21
−3に転送し、該水平走査回路24によって水平方向に
順に選択スイッチ22−1,22−2,22−3をアク
ティブにして、該出力線VH上に信号を転送する。この
走査された信号は該出力アンプ23を介して出力する。
この様にして、撮像面に構成された全画素を、垂直・水
平走査回路20,24を組み合わせて読み出す。The scanned signal is output via the output amplifier 23. Next, VSEL3 is activated, and the signals of the CMOS sensor pixel cells B31, B32, and B33 are similarly transmitted to the signal holding circuits 21-1, 21-2, and 21.
-3, and the horizontal scanning circuit 24 activates the selection switches 22-1, 22-2, 22-3 sequentially in the horizontal direction, and transfers the signal to the output line VH. The scanned signal is output via the output amplifier 23.
In this way, all the pixels formed on the imaging surface are read out by combining the vertical and horizontal scanning circuits 20 and 24.
【0027】次にブロック読み出しの動作を図6を用い
て説明する。AE動作の為に読み出される領域をB2
2,B23,B32,B33の点線で囲まれた領域10
0とすると、該垂直走査回路20は該VSEL1をスキ
ップし、最初に該VSEL2を選択する。該VSEL2
に接続されている該CMOSセンサ画素セルB21,B
22,B23が選択され、該信号線Vsig1,Vsig2,V
sig3に光電変換信号を出力する。該信号出力Vsig1,V
sig2,Vsig3は該信号保持回路21−1,21−2,2
1ー3に一時保持される。ここで、該水平走査回路24
によって選択スイッチ22−1は読み飛ばし、最初に選
択スイッチ22−2をアクティブにして、出力線VH上
に信号を転送する。次に選択スイッチ22−3をアクテ
ィブにして該保持回路21−3の信号を出力線VH上に
信号を転送する。該出力線VH上に転送された信号は積
分器300により逐次積分される。Next, the operation of block reading will be described with reference to FIG. The area read for AE operation is B2
Area 10 surrounded by dotted lines 2, B23, B32, and B33
When it is set to 0, the vertical scanning circuit 20 skips the VSEL1, and first selects the VSEL2. The VSEL2
CMOS sensor pixel cells B21, B connected to
22, B23 are selected, and the signal lines Vsig1, Vsig2, V
Output the photoelectric conversion signal to sig3. The signal outputs Vsig1, V
sig2 and Vsig3 are the signal holding circuits 21-1, 21-2, and 2
It is temporarily stored in 1-3. Here, the horizontal scanning circuit 24
As a result, the selection switch 22-1 skips the reading, first activates the selection switch 22-2, and transfers the signal on the output line VH. Next, the selection switch 22-3 is activated to transfer the signal of the holding circuit 21-3 to the output line VH. The signal transferred on the output line VH is sequentially integrated by the integrator 300.
【0028】次に、該垂直走査回路20は該VSEL3
を選択する。該VSEL3に接続されている該CMOS
センサ画素セルB31,B32,B33が選択され、該
信号線Vsig1,Vsig2,Vsig3に光電変換信号を出力す
る。該信号出力Vsig1,Vsig2,Vsig3は該信号保持回
路21−1,21−2,21−3に一時保持される。こ
こで、該水平走査回路24によって該選択スイッチ22
−1は読み飛ばし、最初に選択スイッチ22−2をアク
ティブにして、出力線VH上に信号を転送する。次に、
選択スイッチ22−3をアクティブにして、該保持回路
21−3の信号を出力線VH上に信号を転送する。該出
力線VH上に転送された信号は積分器300により逐次
積分される。この結果、点線で囲まれたブロック領域1
00だけが選択的に読み出され、AE評価信号として積
分される。この積分器300により積分された積分値
は、第1の実施形態で説明した判定器13に送られ、露
光条件設定に用いられる。Next, the vertical scanning circuit 20 is connected to the VSEL3
Select The CMOS connected to the VSEL3
The sensor pixel cells B31, B32, and B33 are selected, and the photoelectric conversion signals are output to the signal lines Vsig1, Vsig2, and Vsig3. The signal outputs Vsig1, Vsig2, Vsig3 are temporarily held in the signal holding circuits 21-1, 21-2, 21-3. Here, the selection switch 22 is controlled by the horizontal scanning circuit 24.
-1 is skipped, and the selection switch 22-2 is first activated to transfer a signal on the output line VH. next,
By activating the selection switch 22-3, the signal of the holding circuit 21-3 is transferred to the output line VH. The signal transferred on the output line VH is successively integrated by the integrator 300. As a result, the block area 1 surrounded by the dotted line
Only 00 is selectively read and integrated as an AE evaluation signal. The integrated value integrated by the integrator 300 is sent to the determiner 13 described in the first embodiment, and used for setting exposure conditions.
【0029】通常、自動露光装置は、静止画カメラの場
合、露出時間は画角の中心部分の光量に応じて露出時間
を決定する。従って、オートフォーカスの場合と同様に
中心部分をブロックとして、ブロック読み出しを行い、
ノイズ成分を除去することで、高速に正確な露出時間を
決定することができる。また、動画を撮影するビデオカ
メラの場合でも、絶えず変化する対象物の光量が変化す
るので、その変化を高速にブロック読み出しで検出し、
最適な露出時間に対応する絞りの度合いを、ブロック読
み出しの画像出力レベルから決定して、露出ポイントの
エリアセンサへの光量を絞って、リニアな特性光量に設
定する。こうして、高感度の画像信号を得ることができ
る。このように、本発明は、静止画ばかりではなく、動
画用の撮像装置にも適用できるものである。Normally, in the case of a still image camera, the automatic exposure apparatus determines the exposure time according to the amount of light at the center of the angle of view. Therefore, as in the case of auto focus, block reading is performed with the central portion as a block,
By removing the noise component, an accurate exposure time can be determined quickly. In addition, even in the case of a video camera that shoots moving images, since the light amount of a constantly changing target object changes, the change is detected at high speed by block reading,
The degree of aperture corresponding to the optimum exposure time is determined from the image output level of block reading, and the light amount to the area sensor at the exposure point is reduced to set a linear characteristic light amount. Thus, a high-sensitivity image signal can be obtained. As described above, the present invention can be applied not only to a still image but also to a moving image pickup device.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エリアセンサを用いて撮像する固体撮像装置において、
撮影前の露光条件の設定時、即座に露光条件を求めるこ
とができる。As described above, according to the present invention,
In a solid-state imaging device that performs imaging using an area sensor,
When setting exposure conditions before photographing, the exposure conditions can be immediately obtained.
【0031】また、静止画撮影ばかりでなく、動画撮影
においても、部分的な露光量を測定・検出することで高
速に露光条件を求めることができるので、従来の静止画
ばかりのAEに対して、極めて有効である。In addition, not only in still image shooting but also in moving image shooting, the exposure condition can be determined at high speed by measuring and detecting the partial exposure amount. Is extremely effective.
【図1】本発明における実施形態による概念的ブロック
図である。FIG. 1 is a conceptual block diagram according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明における実施形態による概念的ブロック
図である。FIG. 2 is a conceptual block diagram according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明における実施形態による概念的ブロック
図である。FIG. 3 is a conceptual block diagram according to an embodiment of the present invention.
【図4】本発明における実施形態のブロック読み出しの
回路ブロック図である。FIG. 4 is a circuit block diagram of block reading according to the embodiment of the present invention.
【図5】本発明における実施形態の読み出しの方法の概
念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram of a reading method according to an embodiment of the present invention.
【図6】本発明における実施形態のブロック読み出しの
回路ブロック図である。FIG. 6 is a circuit block diagram of block reading according to the embodiment of the present invention.
【図7】従来のAEによる概念的ブロック図である。FIG. 7 is a conceptual block diagram of a conventional AE.
11,21,31 光電変換装置パネル(エリアセン
サ) 12,22, 積分回路 13,23,33 判定回路(比較・判定回路) 14,24,34 露光条件設定手段 15 CPU 32 平均化回路 11〜22 フォトダイオード ST11〜ST18 転送スイッチ11, 21, 31 Photoelectric conversion device panel (area sensor) 12, 22, Integrating circuit 13, 23, 33 Judgment circuit (Comparison / judgment circuit) 14, 24, 34 Exposure condition setting means 15 CPU 32 Averaging circuit 11 to 22 Photodiode ST11-ST18 Transfer switch
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 櫻井 克仁 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 光地 哲伸 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 小泉 徹 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 樋山 拓己 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 須川 成利 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 5C022 AA13 AB06 AC42 AC69 5C024 AA01 BA01 CA13 FA01 FA11 GA31 HA17 HA18 HA20 JA10 5C072 AA01 BA13 EA05 FA03 FA07 FA08 FB08 FB19 XA10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Katsuhito Sakurai, Inventor 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Tetsunobu Mitsuji 3-30-2, Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Tohru Koizumi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Takumi Hiyama 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Narito Sugawa 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo F-term in Canon Inc. (reference) 5C022 AA13 AB06 AC42 AC69 5C024 AA01 BA01 CA13 FA01 FA11 GA31 HA17 HA18 HA20 JA10 5C072 AA01 BA13 EA05 FA03 FA07 FA08 FB08 FB19 XA10
Claims (9)
2次元に配置された固体撮像装置において、 該固体撮像装置の一部分ブロックを読み出すブロック読
出し手段と、蓄積時間中に溜まった光電荷を貯える保持
手段と、新たに蓄積で得られた光電荷を前記保持手段に
移し累積加算する転送手段とを有することを特徴とする
固体撮像装置。1. A two-dimensionally arranged solid-state imaging device for converting optical information into a photoelectric charge to obtain an output signal, comprising: a block reading means for reading a partial block of the solid-state imaging device; A solid-state imaging device, comprising: holding means for storing the image data; and transfer means for transferring the photocharge newly obtained by accumulation to the holding means and accumulatively adding.
全画素データを積分して出力する積分手段を有すること
を特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。2. The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising an integration unit that integrates and outputs all pixel data in the block output from the holding unit.
全画素データを平均して出力する平均手段を有すること
を特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。3. The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising an averaging unit that averages and outputs all pixel data in the block output from the holding unit.
することを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。4. The solid-state imaging device according to claim 2, wherein photometric information is detected from an output of said integration means.
することを特徴とする請求項3に記載の固体撮像装置。5. The solid-state imaging device according to claim 3, wherein photometric information is detected from an output of said averaging means.
手段に至る各手段の結果を露光条件を変更して少なくと
も2回繰り返すことを特徴とする請求項1に記載の固体
撮像装置。6. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a result of each unit from the block reading unit to the integration unit is repeated at least twice by changing an exposure condition.
手段に至る各手段の結果を露光条件を変更して少なくと
も2回繰り返し、前記2つの積分手段の結果から前記所
定の露光レベルに至る露光条件を演算して求めることを
特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。7. A result of each means from said block reading means to said integrating means is changed at least twice by changing an exposure condition, and an exposure condition to reach said predetermined exposure level is calculated from a result of said two integrating means. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein:
サを用いて撮像する固体撮像装置において、 前記エリアセンサのエリアのうち複数のブロックに分割
し、各ブロックの光電荷を読み出すブロック読み出し手
段と、前記各ブロック読み出し手段の光電荷信号を前記
各ブロック内の光電変換素子毎に積分する積分手段とを
備えることを特徴とする固体撮像装置。8. A solid-state imaging device that performs imaging using an area sensor in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged, wherein: a block reading unit that divides an area of the area sensor into a plurality of blocks and reads a photoelectric charge of each block; A solid-state imaging device, comprising: an integrating unit that integrates a photocharge signal of each of the block reading units for each photoelectric conversion element in each of the blocks.
サを用いた自動露光装置において、前記エリアセンサ内
のブロックの光電変換手段の光電荷を読み出すブロック
読み出し手段と、前記ブロック読み出し手段による光電
荷を積分する積分手段と、前記積分手段の積分結果と所
定の露光レベルとを比較判定する判定回路とを備えたこ
とを特徴とする自動露光装置。9. An automatic exposure apparatus using an area sensor provided with a plurality of photoelectric conversion means, wherein a block reading means for reading photoelectric charges of photoelectric conversion means of a block in the area sensor, and a photoelectric charge by the block reading means. An automatic exposure apparatus, comprising: integrating means for integrating; and a determination circuit for comparing and determining the integration result of the integrating means with a predetermined exposure level.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10249607A JP2000078483A (en) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | Solid-state image pickup device and automatic aligner |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP10249607A JP2000078483A (en) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | Solid-state image pickup device and automatic aligner |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=17195551
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Country Status (1)
Country | Link |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008060947A (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Fujinon Corp | Surveillance camera system |
JP2010141929A (en) * | 2010-03-10 | 2010-06-24 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Mos type sensor and driving method thereof |
US8164652B2 (en) | 2000-05-26 | 2012-04-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | MOS sensor and drive method thereof |
WO2023218980A1 (en) * | 2022-05-13 | 2023-11-16 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Imaging device, sensor chip, and processing circuit |
-
1998
- 1998-09-03 JP JP10249607A patent/JP2000078483A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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