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JPH05161076A - Drive method for solid-state image pickup device and solid-state image pickup device - Google Patents

Drive method for solid-state image pickup device and solid-state image pickup device

Info

Publication number
JPH05161076A
JPH05161076A JP3323369A JP32336991A JPH05161076A JP H05161076 A JPH05161076 A JP H05161076A JP 3323369 A JP3323369 A JP 3323369A JP 32336991 A JP32336991 A JP 32336991A JP H05161076 A JPH05161076 A JP H05161076A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photoelectric conversion
conversion element
reset level
solid
illuminance
Prior art date
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Granted
Application number
JP3323369A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2977977B2 (en
Inventor
Takashi Murayama
任 村山
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.)
Fujifilm Holdings Corp
Fujifilm Microdevices Co Ltd
Original Assignee
Fujifilm Microdevices Co Ltd
Fuji Photo Film Co Ltd
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 Fujifilm Microdevices Co Ltd, Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fujifilm Microdevices Co Ltd
Priority to JP3323369A priority Critical patent/JP2977977B2/en
Publication of JPH05161076A publication Critical patent/JPH05161076A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2977977B2 publication Critical patent/JP2977977B2/en
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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To display detailed information of an object with a large dynamic range and a simple device by changing a reset level of a photoelectric conversion element corresponding to a mean illuminance of a surrounding area so as to reset them photoelectric conversion element. CONSTITUTION:A sensor 4 including a lot of MOS photoelectric conversion elements is driven by a drive circuit 9 and its output voltage is fed to a head amplifier 6. The head amplifier 6 stores once the detected signal to a memory and gives it to a control circuit 7. The control circuit 7 uses an averaging circuit 7a to average the illuminance within a peripheral area by the number of sides and picture elements, for example, and to decide a reset level corresponding to the averaged illuminance by a lookup table 7b. As a result, a reset level in matching with a highlight portion and a reset level in matching with a dark portion are set and a picture whose detailed part is kept is picked up within respective regions.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は固体撮像装置に関し、特
に広ダイナミックレンジの被写体に対応できる固体撮像
装置の駆動方法と固体撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device, and more particularly to a method of driving the solid-state image pickup device and a solid-state image pickup device which can deal with a wide dynamic range object.

【0002】[0002]

【従来の技術】光電変換を行ない、生じた電荷を蓄積す
る光電変換素子は、蓄積できる電荷量に制限がある。画
面内に暗い部分とハイライトの部分が存在すると、その
いずれに露出を合わせても他の部分の画像情報は乏しく
なる。
2. Description of the Related Art A photoelectric conversion element that performs photoelectric conversion and accumulates the generated charges has a limit on the amount of charges that can be accumulated. If there is a dark portion and a highlight portion in the screen, the image information of the other portion will be scarce even if the exposure is adjusted to either one.

【0003】そこで、露光時間を長短2段階に設定し、
ダイナミックレンジを広大化することが行なわれてい
る。図2を参照してこの従来技術を説明する。図2にお
いて、横軸は画面内の照度を示し、縦軸は端子電圧を示
す。撮像装置が一定の条件でリセットされたとすると、
照度に対する端子電圧の関係は、その露光時間に応じて
EA、EBのように変化する。
Therefore, the exposure time is set to two levels, long and short,
Widening the dynamic range is being carried out. This conventional technique will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the horizontal axis represents the illuminance on the screen and the vertical axis represents the terminal voltage. If the imaging device is reset under certain conditions,
The relationship between the terminal voltage and the illuminance changes like EA and EB depending on the exposure time.

【0004】露光時間を短くすると、直線EAのように
ハイライトの部分に対する応答は満足できるものとなる
が、照度の低い部分については画像情報を十分抽出でき
なくなる。
When the exposure time is shortened, the response to the highlight portion like the straight line EA becomes satisfactory, but the image information cannot be sufficiently extracted from the portion with low illuminance.

【0005】露光時間を長くすると、同一照度に対して
積分光量は大きくなるので、特性は直線EBのようにな
る。この場合、ハイライトの部分は白く抜けてしまい易
い。そこで、露光時間の短い露出EAと露光時間の長い
露出EBとを併せて行ない、2画面の画像情報を記憶
し、外部回路での信号処理でこれら2画面を合成し、ダ
イナミックレンジを広くした画面を得る。すなわち、ダ
イナミックレンジDRAとDRBの2画面を合成するこ
とにより、広いダイナミックレンジDRXを有する画面
を再生する。
When the exposure time is lengthened, the integrated light quantity increases with respect to the same illuminance, so that the characteristic becomes like a straight line EB. In this case, the highlight portion is likely to be white. Therefore, an exposure EA with a short exposure time and an exposure EB with a long exposure time are performed together, image information of two screens is stored, and these two screens are combined by signal processing in an external circuit to increase the dynamic range. To get That is, a screen having a wide dynamic range DRX is reproduced by synthesizing two screens of the dynamic ranges DRA and DRB.

【0006】また、撮像した画像を再生する際に、一般
的にはCRT等が用いられる。ところで、CRTは8ビ
ット程度の再現域しか有さない。8ビット程度の再現域
しか持たない表示手段によって広いダイナミックレンジ
の画面を再生しようとする場合は、所望の照度の部分に
中心域を合わせ、上下の領域は圧縮したりカットしたり
する。
Further, when reproducing a picked-up image, a CRT or the like is generally used. By the way, the CRT has only a reproduction range of about 8 bits. When a screen having a wide dynamic range is to be reproduced by a display means having only a reproduction area of about 8 bits, the central area is aligned with the desired illuminance portion and the upper and lower areas are compressed or cut.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の技
術によって広いダイナミックレンジを得ようとすると、
複雑な手順、画像メモリ装置、信号処理装置等が必要で
あった。
As described above, when trying to obtain a wide dynamic range by the conventional technique,
A complicated procedure, an image memory device, a signal processing device, etc. were required.

【0008】本発明の目的は、簡単な装置で広いダイナ
ミックレンジの被写体の細部情報を表示することのでき
る固体撮像装置を提供することである。
It is an object of the present invention to provide a solid-state image pickup device capable of displaying detailed information of an object having a wide dynamic range with a simple device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置の
駆動方法は、MOS型光電変換素子を多数含む固体撮像
装置の駆動方法であって、各光電変換素子から蓄積電荷
を読み出す工程と、各光電変換素子に対し、光電変換素
子を含む画面内の部分領域内で読み出した蓄積電荷に基
づき、該部分領域内の平均照度に対応するリセットレベ
ルを決定する工程と、決定されたリセットレベルで各光
電変換素子をリセットする工程と、各光電変換素子から
リセット後の蓄積電荷を読み出す工程とを含む。
A method for driving a solid-state image pickup device according to the present invention is a method for driving a solid-state image pickup device including a large number of MOS photoelectric conversion elements, which comprises a step of reading accumulated charges from each photoelectric conversion element. For each photoelectric conversion element, the step of determining the reset level corresponding to the average illuminance in the partial area based on the accumulated charge read in the partial area in the screen including the photoelectric conversion element, and the determined reset level The method includes a step of resetting each photoelectric conversion element and a step of reading the accumulated charge after reset from each photoelectric conversion element.

【0010】[0010]

【作用】光電変換素子をリセットする際に、そのリセッ
トレベルを周辺領域の平均照度に対応させて変化させる
ため、周辺領域の照度に合わせた撮像が行なえる。
When the photoelectric conversion element is reset, the reset level is changed in accordance with the average illuminance of the peripheral area, so that imaging can be performed according to the illuminance of the peripheral area.

【0011】すなわち、ハイライトの部分ではハイライ
トに合わせたリセットレベルが設定され、暗い部分では
暗い部分に合わせたリセットレベルが設定される。この
ため、暗い領域内においても、ハイライトの領域内にお
いてもその細部が保持された画像が撮像できる。
That is, the reset level set to the highlight is set in the highlight part, and the reset level set to the dark part is set in the dark part. For this reason, it is possible to capture an image in which details are retained in both the dark area and the highlight area.

【0012】[0012]

【実施例】図1に本発明の実施例による固体撮像装置の
駆動方法および固体撮像装置の構成を概略的に示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 schematically shows a method of driving a solid-state image pickup device and a structure of the solid-state image pickup device according to an embodiment of the present invention.

【0013】図1(A)は、固体撮像装置内の光電変換
素子のリセットを説明するためのグラフである。横軸に
画面内の照度を示し、縦軸に端子電圧を示す。撮像素子
は、たとえばホトダイオードであり、光照射前に逆バイ
アス電圧によって充電される。
FIG. 1A is a graph for explaining resetting of the photoelectric conversion element in the solid-state image pickup device. The horizontal axis shows the illuminance in the screen, and the vertical axis shows the terminal voltage. The image sensor is, for example, a photodiode, and is charged with a reverse bias voltage before light irradiation.

【0014】標準的に充電された光電変換素子の特性を
直線1で示す。充電によって、光電変換素子の端子電圧
はV0 となっている。この光電変換素子に光が照射する
と、電子・正孔対が発生し、光電変換素子内の電界にし
たがってこれらのキャリアが移動することにより、光電
変換素子は徐々に放電される。
The characteristic of the standardly charged photoelectric conversion element is shown by a straight line 1. Due to the charging, the terminal voltage of the photoelectric conversion element is V 0 . When this photoelectric conversion element is irradiated with light, electron-hole pairs are generated, and these carriers move according to the electric field in the photoelectric conversion element, whereby the photoelectric conversion element is gradually discharged.

【0015】一定の露光時間後、画面内に分布した光電
変換素子の端子電圧(出力電圧)は、その照度にしたが
って、直線1のように変化する。すなわち、照度の高い
領域においては、放電電流が大きく、端子電圧は低くな
っている。これに対し、照度の低い暗い領域において
は、放電が僅かしか行なわれず、端子電圧は高い値に保
たれている。
After a certain exposure time, the terminal voltage (output voltage) of the photoelectric conversion elements distributed in the screen changes as shown by a straight line 1 according to the illuminance. That is, in the high illuminance region, the discharge current is large and the terminal voltage is low. On the other hand, in the dark area where the illuminance is low, the discharge is slightly performed and the terminal voltage is maintained at a high value.

【0016】ところで、光電変換素子は良好な応答を示
す照度領域はダイナミックレンジDR0で示すように限
られたものである。画面内にこのダイナミックレンジに
入りきれないような明るい部分や暗い部分があると、撮
像された画像は情報が欠落したものとなってしまう。
By the way, the photoelectric conversion element has a limited illuminance region showing a good response as shown by the dynamic range DR0. If there is a bright portion or a dark portion that does not fit within the dynamic range in the screen, the captured image will be missing information.

【0017】そこで、一旦画像を撮像した後、明るい部
分にたいしては直線2でしめすようにより高いリセット
電圧V0 +ΔVで光電変換素子を充電し、暗い部分に対
してはより低い電圧V0 −ΔVで光電変換素子を充電す
る。
Therefore, after the image is once taken, the photoelectric conversion element is charged with a higher reset voltage V 0 + ΔV so that the bright portion is indicated by the straight line 2, and the dark portion is charged with a lower voltage V 0 −ΔV. The photoelectric conversion element is charged.

【0018】このように、初期状態を照度に応じて変化
させると、次の光照射による電荷蓄積においては、端子
電圧が明るい部分ではΔV高く、暗い部分ではΔV低い
ことになる。したがって、所定の露光時間経過後に得ら
れる端子電圧はダイナミックレンジDR0に対応したも
のであるが、その画像情報としてはより広いダイナミッ
クレンジDR1に対応するものとなる。
As described above, when the initial state is changed according to the illuminance, in the charge accumulation by the next light irradiation, ΔV is high in the bright portion of the terminal voltage and ΔV is low in the dark portion. Therefore, the terminal voltage obtained after the elapse of a predetermined exposure time corresponds to the dynamic range DR0, but the image information thereof corresponds to the wider dynamic range DR1.

【0019】図1(B)は、このようなリセットレベル
設定の一例を示す。横軸に読み出し電圧を取り、縦軸に
リセットレベルを示す。一旦、均一なリセット電圧で光
電変換素子をリセットした後、光を照射して電荷蓄積を
行なった後、読みだされた電圧ΔVは、光電変換素子に
結合するキャパシタンスCと、入射光によって発生した
電荷ΔQによって、ΔV=ΔQ/Cのように定まる。
FIG. 1B shows an example of such reset level setting. The horizontal axis represents the read voltage, and the vertical axis represents the reset level. After resetting the photoelectric conversion element with a uniform reset voltage and irradiating light to accumulate charges, the read voltage ΔV is generated by the capacitance C coupled to the photoelectric conversion element and incident light. The charge ΔQ determines ΔV = ΔQ / C.

【0020】読み出し電圧が大きいことは、多量の光が
照射したことを示し、読み出し電圧が低いことは僅かな
光しか照射しないことを示している。そこで、読み出し
電圧にほぼ比例するようにリセットレベルを設定する。
A high read voltage indicates that a large amount of light is emitted, and a low read voltage indicates that a small amount of light is emitted. Therefore, the reset level is set so as to be almost proportional to the read voltage.

【0021】さらに広いダイナミックレンジを実現する
ためには、図に示すように読み出し電圧の低い部分およ
び高い部分において、勾配を緩くすることが効果的であ
る。なお、連続的に勾配を変化させる場合を示したが、
折れ線状に勾配を変化させてもよい。
In order to realize a wider dynamic range, it is effective to loosen the gradient in the low read voltage portion and the high read voltage portion as shown in the figure. Although the case where the gradient is changed continuously is shown,
The gradient may be changed in a polygonal line.

【0022】図1(C)は、上述のような固体撮像装置
の駆動方法を実現するための固体撮像装置の構成を概略
的に示す。入射光を検出するための多数の光電変換素子
を含むセンサ4は、駆動回路9によって駆動され、その
出力電圧をヘッドアンプ6に供給する。ヘッドアンプ6
は、検出した信号を一旦メモリに蓄積した後制御回路7
に供給し、制御回路7内の平均化回路7aによってたと
えば1辺数+画素分の周辺領域内での照度を平均化し、
この照度に対応したリセットレベルをルックアップテー
ブル7bによって決定する。
FIG. 1C schematically shows the structure of a solid-state image pickup device for realizing the above-described method for driving the solid-state image pickup device. The sensor 4 including a large number of photoelectric conversion elements for detecting incident light is driven by the drive circuit 9 and supplies its output voltage to the head amplifier 6. Head amplifier 6
Is the control circuit 7 after the detected signal is temporarily stored in the memory.
And the averaging circuit 7a in the control circuit 7 averages the illuminance in the peripheral area for one side + pixels, for example.
The look-up table 7b determines the reset level corresponding to this illuminance.

【0023】ルックアップテーブル7bは図1(B)の
グラフの横軸に対応する入力信号(アドレス信号)に対
して縦軸に対応する出力信号を供給するものであり、た
とえばROMによって構成される。
The look-up table 7b supplies an output signal corresponding to the vertical axis to an input signal (address signal) corresponding to the horizontal axis of the graph of FIG. 1B, and is composed of, for example, a ROM. ..

【0024】ルックアップテーブル7bによって決定さ
れたリセットレベルは、制御回路7からリセット回路5
に送られ、リセット回路5はセンサ4内の光電変換素子
をその照度に対応したレベルでリセットする。
The reset level determined by the look-up table 7b is from the control circuit 7 to the reset circuit 5.
The reset circuit 5 resets the photoelectric conversion element in the sensor 4 at a level corresponding to the illuminance.

【0025】このようにして、図1(A)に示すように
復数段のリセット電圧でリセットされた撮像装置の初期
状態が実現される。次にセンサ4に光を照射し、所定時
間経過後所定時間経過後駆動回路9で駆動して出力信号
をヘッドアンプ6を通して読みだすことにより、広いダ
イナミックレンジ内の画像情報を細部を保持しつつ読み
だすことができる。
Thus, as shown in FIG. 1A, the initial state of the image pickup apparatus which is reset by the reset voltage of several stages is realized. Then, the sensor 4 is irradiated with light, and after a lapse of a predetermined time, the drive circuit 9 drives the output signal to read out the output signal through the head amplifier 6, thereby keeping the image information in a wide dynamic range in detail. You can read it.

【0026】図3は、本発明の実施例による固体撮像装
置の駆動方法のシーケンスをより詳細に示す。撮像装置
をスイッチオンした後、時間t1において、各光電変換
素子の電荷読み出しを行なって初期化を行なう。この初
期化は、均一のリセット電圧で各光電変換素子をリセッ
トし、均一な初期状態を設定する。
FIG. 3 shows in more detail the sequence of the driving method of the solid-state image pickup device according to the embodiment of the present invention. After the image pickup device is switched on, at time t1, charge is read out from each photoelectric conversion element to initialize it. In this initialization, each photoelectric conversion element is reset with a uniform reset voltage to set a uniform initial state.

【0027】電荷蓄積を行なった後、時間t2で予備読
み出しを行なう。この電荷読み出しは通常の読み出しで
あり、画面の照度に応じた読み出し信号が得られる。こ
の読み出し信号にしたがって、画面内の各領域でのリセ
ットレベルを決定する。
After the charge is stored, preliminary reading is performed at time t2. This charge read is a normal read, and a read signal corresponding to the illuminance of the screen can be obtained. The reset level in each area in the screen is determined according to the read signal.

【0028】リセットレベルが決定した後、時間t3に
おいて各光電変換素子を決定されたリセットレベルでリ
セットする。この状態では、各光電変換素子はその周辺
の照度に応じたリセットレベルを与えられるため、各光
電変換素子の充電状態は均一ではない。
After the reset level is determined, each photoelectric conversion element is reset at the determined reset level at time t3. In this state, each photoelectric conversion element is given a reset level according to the illuminance of its surroundings, and therefore the state of charge of each photoelectric conversion element is not uniform.

【0029】続いて光照射による電荷蓄積を行なった
後、時間t4で各光電変換素子からの画像データ読み出
しを行なう。この読み出し工程は、均一のリセット電圧
で各光電変換素子を充電することによって行なう。
Subsequently, after charge accumulation by light irradiation is performed, image data is read from each photoelectric conversion element at time t4. This reading process is performed by charging each photoelectric conversion element with a uniform reset voltage.

【0030】光電変換素子からの電荷読み出しが、時間
t1、t2、t3、t4の4回行なわれるが、時間t2
の読み出しは画面内の照度情報を検出するためのもので
ある。時間t3の電荷読み出しは照度に対応した状態に
各光電変換素子を設定するためのものであり、読み出し
自身には特に意味はない。
The charge is read from the photoelectric conversion element four times at times t1, t2, t3 and t4, but at time t2.
Is to detect the illuminance information on the screen. The charge reading at time t3 is for setting each photoelectric conversion element in a state corresponding to the illuminance, and the reading itself has no meaning.

【0031】また、時間t1の読み出しは、固体撮像装
置の初期化のためであり、ムービモード等において、続
けて画像を撮像する場合には繰り返す必要はない。ただ
し、スチルモード等においてある程度以上の時間を経過
した後、再び画像を撮像しようとするときは、初期化
(空読み出し)を行なうことが好ましい。
Further, the reading of the time t1 is for the initialization of the solid-state image pickup device, and it is not necessary to repeat it in the case of continuously picking up an image in the movie mode or the like. However, it is preferable to perform initialization (empty reading) when an image is to be captured again after a certain amount of time has elapsed in the still mode or the like.

【0032】なお、続いて画像を撮像する場合は、予備
読み出し結果または決定したリセットレベルをメモリに
記憶しておく、データ読み出しの結果得られた画像情報
を用いてリセットレベルを修正してもよい。この場合は
必要な電荷読み出し回数は1画像当たり2回にすること
ができる。また、リセットレベル決定のための電荷読み
出しは全画素に対して行なわなくてもよい。たとえば、
数行当たり1行でもよい。
In the case of subsequently capturing an image, the preliminary read result or the determined reset level is stored in the memory, and the reset level may be corrected using the image information obtained as a result of the data read. .. In this case, the required number of times of reading charges can be twice per image. In addition, the charge reading for determining the reset level does not have to be performed for all pixels. For example,
One line may be used for every few lines.

【0033】予備読み出しにおける画像情報にしたがっ
て、各光電変換素子をその点の照度に応じて厳密にリセ
ットすれば、データ読み出しで取り出される画像情報は
全画面一色のものとすることもできる。
By strictly resetting each photoelectric conversion element according to the image information in the preliminary reading in accordance with the illuminance at that point, the image information extracted in the data reading can be one color for the entire screen.

【0034】画像情報の細部を取り出すためには、対象
とする光電変換素子の周辺領域における平均照度を検出
し、その平均照度に対応するリセットレベルでリセット
すれば平均照度に対する相対的照度として画像情報が読
みだせる。平均照度を算出するための領域の大きさを選
択することにより、再生される画面内のダイナミックレ
ンジを選択することもできる。
In order to take out the details of the image information, the average illuminance in the peripheral area of the target photoelectric conversion element is detected, and if reset at a reset level corresponding to the average illuminance, the image information is obtained as relative illuminance to the average illuminance. Can read. By selecting the size of the area for calculating the average illuminance, it is possible to select the dynamic range in the reproduced screen.

【0035】図4は、本発明の他の実施例による固体撮
像装置の駆動方法を説明する図である。このように、画
面内の各部分において平均照度に応じたリセットを行な
うことにより、各領域内で画像情報の細部を保持した撮
像を行なうことができる。たとえば、工業用TVや、研
究用撮像装置において画面内が部分的に極めて明るく、
部分的に極めて暗いような場合、そのいずれの画像情報
も失うことなく、画像を再生することが可能となる。
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of driving a solid-state image pickup device according to another embodiment of the present invention. In this way, by performing resetting according to the average illuminance in each part of the screen, it is possible to perform imaging while retaining the details of the image information in each region. For example, in an industrial TV or a research imaging device, the inside of the screen is extremely bright,
In the case where the image is extremely dark, it is possible to reproduce the image without losing any of the image information.

【0036】図4(A)に示すように、画面21を予め
サブ領域23に分割する。サブ領域23の数は任意でよ
いが、各サブ領域内においては画像情報の大部分が所定
幅のダイナミックレンジに収まるように選択することが
好ましい。
As shown in FIG. 4A, the screen 21 is divided into sub areas 23 in advance. The number of sub-regions 23 may be arbitrary, but it is preferable that most of the image information is selected within each sub-region so that it falls within a dynamic range of a predetermined width.

【0037】一旦、画面21の画像情報を検出した後、
各サブ領域23内での平均照度を算出し、その平均照度
に対応したリセットレベルを決定する。図4(B)はこ
のようにして決定されたリセットレベルを水平方向に見
た図である。横軸に水平方向の位置xを示し、縦軸に決
定されたリセットレベルVR1を示す。リセットレベル
はハイライトの部分で高く、暗い部分で低い。各サブ領
域の境界においては、リセットレベルが急激に変化して
いる。
After once detecting the image information of the screen 21,
The average illuminance in each sub-region 23 is calculated, and the reset level corresponding to the average illuminance is determined. FIG. 4B is a diagram showing the reset level determined in this way as viewed in the horizontal direction. The horizontal axis represents the horizontal position x, and the vertical axis represents the determined reset level VR1. The reset level is high in highlight areas and low in dark areas. At the boundary of each sub-region, the reset level changes abruptly.

【0038】このようなリセットレベルで各光電変換素
子をリセットし、光を照射して電荷を蓄積した後画像情
報を取り出すと、所定のダイナミックレンジに対応した
信号強度で、広いダイナミックレンジ内の画像情報の細
部を保持した画面を再生できる。
When each photoelectric conversion element is reset at such a reset level, light is irradiated to accumulate charges, and image information is extracted, an image in a wide dynamic range is obtained with a signal intensity corresponding to a predetermined dynamic range. You can play a screen that retains the details of information.

【0039】ただし、サブ領域間において、リセットレ
ベルの差による縞模様が表れる。ある種の目的、たとえ
ばモニタ用や顕微鏡観察等においては、このような縞が
表れてもあまり障害にならないこともある。
However, a stripe pattern appears due to the difference in reset level between the sub areas. For some purposes, for example, for monitor use and microscopic observation, the appearance of such stripes may not cause much trouble.

【0040】図4(C)は、このような縞模様を防止す
るためのリセットレベルの修正を示す。すなわち、各サ
ブ領域間でのリセットレベルを滑らかに接続するように
修正する。このように、リセットレベルが画面内で滑ら
かに変化するように決定することにより、再生画面にお
けるサブ領域23境界の縞は消滅する。
FIG. 4C shows the correction of the reset level for preventing such a striped pattern. That is, the reset level is corrected so that the sub-regions are connected smoothly. In this way, by determining that the reset level changes smoothly on the screen, the stripes on the boundary of the sub-region 23 on the reproduction screen disappear.

【0041】このような状態において撮像した画面は、
目障りな縞もなく各サブ領域においてその平均照度に応
じた明暗の度合いを示すと共に、その細部を再現するこ
とが可能となる。
The screen imaged in such a state is
It is possible to reproduce the degree of brightness and darkness according to the average illuminance in each sub-region without causing annoying stripes, and to reproduce the details.

【0042】繰り返し撮像を行なう場合は、サブ領域毎
のリセットレベルをメモリに保持しておき、データ読み
出しの結果が所定のダイナミックレンジを外れる場合等
にはリセットレベルの修正を行なってもよい。
When performing repeated image pickup, the reset level for each sub area may be held in the memory, and the reset level may be corrected when the result of data reading falls outside the predetermined dynamic range.

【0043】図3に示す固体撮像装置の標準的駆動方法
においては、1画面の画像情報を得るのに4回の画像読
み出しが必要である。従来の技術によれば、初期化の画
像読み出しと、データ読み出しの画像読み出しの2回の
みで足りることと比較すれば、撮像に必要な時間が長く
なる。
In the standard driving method of the solid-state image pickup device shown in FIG. 3, image reading is required four times to obtain image information of one screen. According to the conventional technique, the time required for imaging becomes longer than the case where it is sufficient to perform only the image reading for initialization and the image reading for data reading twice.

【0044】図5は、1回の撮像に必要な時間を短縮化
することのできる固体撮像装置の構成を概略的に示す。
図5(A)は半導体チップの平面構成を概略的に示す。
半導体チップ31中央部に多数の光電変換素子を配置し
た受光部32が形成されている。この受光部32の上下
に水平方向のシフトレジスタHSRA35、HSRB3
6が形成され、受光部32の左右に垂直方向シフトレジ
スタVSRA33、VSRB34が配置されている。す
なわち、受光部32を駆動する駆動回路が二重に設けら
れていることになる。
FIG. 5 schematically shows the structure of a solid-state image pickup device capable of shortening the time required for one image pickup.
FIG. 5A schematically shows a plane structure of the semiconductor chip.
A light receiving portion 32, in which a large number of photoelectric conversion elements are arranged, is formed in the central portion of the semiconductor chip 31. Horizontal shift registers HSRA35 and HSRB3 are provided above and below the light receiving unit 32.
6 are formed, and vertical shift registers VSRA33 and VSRB34 are arranged on the left and right of the light receiving unit 32. That is, the drive circuits for driving the light receiving section 32 are provided in duplicate.

【0045】図5(B)は、受光部32内のホトダイオ
ードから電荷を読み出す回路を拡大して示す。光電変換
素子であるホトダイオードPDには、2つのトランスフ
ァゲートQ1、Q2が接続されこれらのトランスファゲ
ートQ1、Q2はそれぞれ垂直信号線41、42に接続
され、他のトランスファゲートQ3、Q4を介して出力
信号線に接続されている。トランスファゲートQ1、Q
2、Q3、Q4は、たとえばMOSトランジスタで構成
される。
FIG. 5B is an enlarged view of a circuit for reading out charges from the photodiode in the light receiving section 32. Two transfer gates Q1 and Q2 are connected to the photodiode PD, which is a photoelectric conversion element, and these transfer gates Q1 and Q2 are connected to vertical signal lines 41 and 42, respectively, and output via other transfer gates Q3 and Q4. It is connected to the signal line. Transfer gate Q1, Q
2, Q3 and Q4 are formed of MOS transistors, for example.

【0046】トランスファゲートQ1、Q2のゲート電
極は、それぞれワード線43、44によって制御され
る。また、トランスファゲートQ3、Q4のゲート電極
はそれぞれ制御線47、78によって制御される。ワー
ド線43、44は垂直シフトレジスタ34、33によっ
て制御信号を与えられ、制御線47、48は水平シフト
レジスタ36、35によって制御信号を与えられる。
The gate electrodes of the transfer gates Q1 and Q2 are controlled by word lines 43 and 44, respectively. The gate electrodes of the transfer gates Q3 and Q4 are controlled by control lines 47 and 78, respectively. The word lines 43 and 44 are supplied with control signals by the vertical shift registers 34 and 33, and the control lines 47 and 48 are supplied with control signals from the horizontal shift registers 36 and 35.

【0047】各ホトダイオードPDはVSRB34とH
SRB36の制御の下にトランスファゲートQ1、Q3
を介して読みだすこともでき、VSRA33、HSRA
35の制御の下に他のトランスファゲートQ2、Q4を
介して読みだすこともできる。
Each photodiode PD has VSRB 34 and H
Under the control of the SRB 36, the transfer gates Q1 and Q3
Can also be read via VSRA33, HSRA
It can also be read out via the other transfer gates Q2 and Q4 under the control of 35.

【0048】この二重に形成した読み出し回路をそれぞ
れ独立に制御し、図3に示す画像情報読み出しを並行に
行なうことができる。たとえば、図3の時間t2に示し
た予備読み出しを一方の駆動回路で行ないつつ、一定の
時間差で図3の時間t3に示したリセット動作を行なう
ことにより、撮像に必要な時間を短縮化することができ
る。
The read circuits formed in duplicate can be controlled independently of each other, and the image information shown in FIG. 3 can be read in parallel. For example, the time required for imaging can be shortened by performing the preliminary reading shown at time t2 in FIG. 3 by one drive circuit and performing the reset operation shown at time t3 in FIG. 3 with a fixed time difference. You can

【0049】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
画面内の照度分布に対応してリセットレベルを決定する
方法は、予め設定したいくつかのレベルの1つを選択す
ること等、他の方法によって行なってもよい。また、平
均照度を検出する領域の設定は任意に選択することがで
きる。
The present invention has been described above with reference to the embodiments.
The present invention is not limited to these. For example,
The method of determining the reset level corresponding to the illuminance distribution on the screen may be performed by another method such as selecting one of several preset levels. Further, the setting of the area for detecting the average illuminance can be arbitrarily selected.

【0050】その他、種々の変更、改良、組み合わせ等
が可能なことは当業者に自明であろう。
It will be apparent to those skilled in the art that various other modifications, improvements, combinations and the like can be made.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画面内の各部分においてその平均照度に応じたリセット
を行なうことにより、広いダイナミックレンジの照度を
有する被写体に対して、広い照度範囲で細部を保持した
画像情報を得ることができる。
As described above, according to the present invention,
By performing a reset according to the average illuminance in each part of the screen, it is possible to obtain image information that retains details in a wide illuminance range for a subject having a wide dynamic range illuminance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例を説明するためのグラフおよび
ブロック図である。
FIG. 1 is a graph and a block diagram for explaining an embodiment of the present invention.

【図2】従来の技術を説明するためのグラフである。FIG. 2 is a graph for explaining a conventional technique.

【図3】本発明の実施例のシーケンスを説明するための
タイムチャートである。
FIG. 3 is a time chart for explaining the sequence of the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例を説明するための概略平面図お
よびグラフである。
FIG. 4 is a schematic plan view and a graph for explaining an example of the present invention.

【図5】本発明の実施例を説明するための概略平面図お
よび回路図である。
FIG. 5 is a schematic plan view and a circuit diagram for explaining an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2、3 端子電圧対照度の関係 4 センサ 5 リセット回路 6 ヘッドアンプ 7 制御回路 7a 平均化回路 7b ルックアップテーブル 9 駆動回路 21 画面 23 サブ領域 31 半導体チップ 32 受光部 33、34 垂直シフトレジスタ 35、36 水平シフトレジスタ PD ホトダイオード Q トランジスタ 1, 2, 3 Terminal voltage contrast 4 Sensor 5 Reset circuit 6 Head amplifier 7 Control circuit 7a Averaging circuit 7b Look-up table 9 Driving circuit 21 Screen 23 Sub area 31 Semiconductor chip 32 Light receiving part 33, 34 Vertical shift register 35, 36 Horizontal shift register PD Photodiode Q transistor

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 MOS型光電変換素子を多数含む固体撮
像装置の駆動方法であって、 各光電変換素子から蓄積電荷を読み出す工程と、 各光電変換素子に対し、該光電変換素子を含む画面内の
部分領域内で読み出した蓄積電荷に基づき、該部分領域
内の平均照度に対応するリセットレベルを決定する工程
と、 決定されたリセットレベルで各光電変換素子をリセット
する工程と、 各光電変換素子からリセット後の蓄積電荷を読み出す工
程とを含む固体撮像装置の駆動方法。
1. A method of driving a solid-state imaging device including a large number of MOS photoelectric conversion elements, the method comprising: reading out accumulated charges from each photoelectric conversion element; and for each photoelectric conversion element, a screen including the photoelectric conversion element. Determining the reset level corresponding to the average illuminance in the partial region based on the accumulated charge read in the partial region, resetting each photoelectric conversion element at the determined reset level, and each photoelectric conversion element A method of driving a solid-state imaging device, the method comprising:
【請求項2】 画面を複数のサブ領域に予め分割し、前
記部分領域として各光電変換素子の属するサブ領域を用
いる特許請求の範囲第1項記載の固体撮像装置の駆動方
法。
2. The method for driving a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the screen is divided into a plurality of sub-regions in advance, and the sub-region to which each photoelectric conversion element belongs is used as the partial region.
【請求項3】 前記サブ領域の境界周辺で前記リセット
レベルが滑らかに接続するようにリセットレベルを決定
する請求項2記載の固体撮像装置の駆動方法。
3. The method of driving a solid-state imaging device according to claim 2, wherein the reset level is determined so that the reset level is smoothly connected around the boundary of the sub-region.
【請求項4】 画面内に分布させた多数個の光電変換素
子と、 各光電変換素子について、画面内の一部であり、かつ該
光電変換素子を含む領域内での平均照度に対応するリセ
ットレベルを決定するための手段と、 前記リセットレベルを用いて各光電変換素子をリセット
するための手段と、 各光電変換素子からの蓄積電荷を読みだすための手段と
を含む固体撮像装置。
4. A large number of photoelectric conversion elements distributed in a screen, and a reset for each photoelectric conversion element, which is a part of the screen and corresponds to an average illuminance in a region including the photoelectric conversion elements. A solid-state imaging device comprising: a unit for determining a level; a unit for resetting each photoelectric conversion element using the reset level; and a unit for reading out accumulated charges from each photoelectric conversion element.
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