JP2000134547A - 固体撮像素子の駆動方法及び電子スチルカメラ - Google Patents
固体撮像素子の駆動方法及び電子スチルカメラInfo
- Publication number
- JP2000134547A JP2000134547A JP10321520A JP32152098A JP2000134547A JP 2000134547 A JP2000134547 A JP 2000134547A JP 10321520 A JP10321520 A JP 10321520A JP 32152098 A JP32152098 A JP 32152098A JP 2000134547 A JP2000134547 A JP 2000134547A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- time
- sub
- imaging device
- state imaging
- solid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Abandoned
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 露出時間をよりきめ細かく制御でき、露出制
御の精度向上に貢献できる固体撮像素子の駆動方法及び
電子スチルカメラを提供する。 【解決手段】 電荷掃き捨て信号を出力するタイミング
を、水平走査期間の長さ単位に調整するとともに、さら
に、１水平走査期間の長さ未満で微調整する。該微調整
の分だけ露出制御の精度向上を図ることができる。
御の精度向上に貢献できる固体撮像素子の駆動方法及び
電子スチルカメラを提供する。 【解決手段】 電荷掃き捨て信号を出力するタイミング
を、水平走査期間の長さ単位に調整するとともに、さら
に、１水平走査期間の長さ未満で微調整する。該微調整
の分だけ露出制御の精度向上を図ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子の駆
動方法及び電子スチルカメラに関し、詳しくは、二次元
の画素配列を有する固体撮像素子の駆動方法及び電子ス
チルカメラに関する。
動方法及び電子スチルカメラに関し、詳しくは、二次元
の画素配列を有する固体撮像素子の駆動方法及び電子ス
チルカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＣＤなどの固体撮像素子を用いて撮影
された被写体の画像をモニタ画面に映し出し、所望の構
図が得られたときにシャッターキーを押してその画像デ
ータをメモリに記録する電子スチルカメラは、撮影した
画像をその場で確認できるなど、銀塩カメラにない優れ
た特長を持っており、幅広く用いられているところであ
るが、近時の高精細な画像要求に伴ってより精密な露出
制御が求められる傾向にある。一般に固体撮像素子の露
出は、電荷掃き捨て信号（この信号を出力すると蓄積電
荷がリセットされる）の出力タイミングの調節（電気的
なシャッタ制御）と、固体撮像素子の前面に置かれたメ
カニカルシャッタの開閉時間とに依存し、例えば、被写
体のスルー画像をモニタ画面に映し出している間はメカ
ニカルシャッタを開いたままにして電気的なシャッタ制
御で露出を決定する一方、シャッターキーが押し下げら
れると、メカニカルシャッタを閉じてキャプチャ画像を
記録するようにした電子スチルカメラが知られている。
された被写体の画像をモニタ画面に映し出し、所望の構
図が得られたときにシャッターキーを押してその画像デ
ータをメモリに記録する電子スチルカメラは、撮影した
画像をその場で確認できるなど、銀塩カメラにない優れ
た特長を持っており、幅広く用いられているところであ
るが、近時の高精細な画像要求に伴ってより精密な露出
制御が求められる傾向にある。一般に固体撮像素子の露
出は、電荷掃き捨て信号（この信号を出力すると蓄積電
荷がリセットされる）の出力タイミングの調節（電気的
なシャッタ制御）と、固体撮像素子の前面に置かれたメ
カニカルシャッタの開閉時間とに依存し、例えば、被写
体のスルー画像をモニタ画面に映し出している間はメカ
ニカルシャッタを開いたままにして電気的なシャッタ制
御で露出を決定する一方、シャッターキーが押し下げら
れると、メカニカルシャッタを閉じてキャプチャ画像を
記録するようにした電子スチルカメラが知られている。
【０００３】図６は、いわゆるインターライン転送ＣＣ
Ｄ（Charge Coupled Device）と呼ばれる固体撮像素子
の簡略レイアウト図である。なお、図示のレイアウト
は、簡単化のために４行×２列の構造を示してある。図
において、Ｉ11、Ｉ21、Ｉ31、Ｉ41、Ｉ12、Ｉ22、Ｉ32
及びＩ42はそれぞれ光電変換素子である。Ｉ11、Ｉ21、
Ｉ31及びＩ41は１列目の感光部を構成し、Ｉ12、Ｉ22、
Ｉ32及びＩ42は２列目の感光部を構成している。Ｖ11、
Ｖ21、Ｖ31、Ｖ41、Ｖ51、Ｖ61、Ｖ71及びＶ81は、４相
の転送クロックφV1〜φV4に従って１列目の感光部の電
荷を取り込んで垂直方向に転送する１列目の垂直転送
部、Ｖ12、Ｖ22、Ｖ32、Ｖ42、Ｖ52、Ｖ62、Ｖ72及びＶ
82は、同転送クロックφV1〜φV4に従って２列目の感光
部の電荷を取り込んで同様に転送する２列目の垂直転送
部であり、Ｈ1、Ｈ2、Ｈ3及びＨ4は、２相の転送クロッ
クφH1、φH2に従って、これら二つの垂直転送部からの
電荷を水平方向に転送する水平転送部である。
Ｄ（Charge Coupled Device）と呼ばれる固体撮像素子
の簡略レイアウト図である。なお、図示のレイアウト
は、簡単化のために４行×２列の構造を示してある。図
において、Ｉ11、Ｉ21、Ｉ31、Ｉ41、Ｉ12、Ｉ22、Ｉ32
及びＩ42はそれぞれ光電変換素子である。Ｉ11、Ｉ21、
Ｉ31及びＩ41は１列目の感光部を構成し、Ｉ12、Ｉ22、
Ｉ32及びＩ42は２列目の感光部を構成している。Ｖ11、
Ｖ21、Ｖ31、Ｖ41、Ｖ51、Ｖ61、Ｖ71及びＶ81は、４相
の転送クロックφV1〜φV4に従って１列目の感光部の電
荷を取り込んで垂直方向に転送する１列目の垂直転送
部、Ｖ12、Ｖ22、Ｖ32、Ｖ42、Ｖ52、Ｖ62、Ｖ72及びＶ
82は、同転送クロックφV1〜φV4に従って２列目の感光
部の電荷を取り込んで同様に転送する２列目の垂直転送
部であり、Ｈ1、Ｈ2、Ｈ3及びＨ4は、２相の転送クロッ
クφH1、φH2に従って、これら二つの垂直転送部からの
電荷を水平方向に転送する水平転送部である。
【０００４】垂直転送部は４相駆動のＣＣＤで構成され
ており、上記のとおり、転送クロックφV1〜φV4に従っ
て垂直方向に電荷の転送を行うが、Ｖ21、Ｖ41、Ｖ61、
Ｖ81、Ｖ22、Ｖ42、Ｖ62及びＶ82については、感光部と
の間のフィールドシフトゲートの役目も担っている。図
７は、例えば、Ｖ21とそれに隣接する光電変換素子Ｉ 11
（図では単にＩ）の模式図であり、転送クロックの電位
を変えてＶ21の空乏層を制御し、光電変換素子Ｉとの間
にポテンシャル障壁を築いて絶縁（フィールドシフトゲ
ート：オフ）したり、同障壁を取り除いて（フィールド
シフトゲート：オン）光電変換素子Ｉの蓄積電荷を取り
込んだりしたりする様子が示されている。ここで、図中
の三つの電位（０Ｖ、１０Ｖ、５Ｖ）は言うまでもなく
便宜値であるが、少なくとも、０Ｖと５Ｖはフィールド
シフトゲートのオフ電位、１０Ｖはフィールドシフトゲ
ートのオン電位を示し、さらに、５Ｖは垂直方向への電
荷転送の制御電位を示している。
ており、上記のとおり、転送クロックφV1〜φV4に従っ
て垂直方向に電荷の転送を行うが、Ｖ21、Ｖ41、Ｖ61、
Ｖ81、Ｖ22、Ｖ42、Ｖ62及びＶ82については、感光部と
の間のフィールドシフトゲートの役目も担っている。図
７は、例えば、Ｖ21とそれに隣接する光電変換素子Ｉ 11
（図では単にＩ）の模式図であり、転送クロックの電位
を変えてＶ21の空乏層を制御し、光電変換素子Ｉとの間
にポテンシャル障壁を築いて絶縁（フィールドシフトゲ
ート：オフ）したり、同障壁を取り除いて（フィールド
シフトゲート：オン）光電変換素子Ｉの蓄積電荷を取り
込んだりしたりする様子が示されている。ここで、図中
の三つの電位（０Ｖ、１０Ｖ、５Ｖ）は言うまでもなく
便宜値であるが、少なくとも、０Ｖと５Ｖはフィールド
シフトゲートのオフ電位、１０Ｖはフィールドシフトゲ
ートのオン電位を示し、さらに、５Ｖは垂直方向への電
荷転送の制御電位を示している。
【０００５】図８は、垂直転送部の動作波形図である。
この図において、ｔ１でφV2を１０Ｖにすると、奇数番
目のフィールドシフトゲート（V21、Ｖ61、Ｖ22、
Ｖ62）がオンし、隣接する光電変換素子から電荷が取り
込まれる（図９（ａ）参照）。このとき、φV3とφV4は
０Ｖになっており、偶数番目のフィールドシフトゲート
（V41、Ｖ81、Ｖ42、Ｖ82）はオフになっている。
この図において、ｔ１でφV2を１０Ｖにすると、奇数番
目のフィールドシフトゲート（V21、Ｖ61、Ｖ22、
Ｖ62）がオンし、隣接する光電変換素子から電荷が取り
込まれる（図９（ａ）参照）。このとき、φV3とφV4は
０Ｖになっており、偶数番目のフィールドシフトゲート
（V41、Ｖ81、Ｖ42、Ｖ82）はオフになっている。
【０００６】次のｔ２で４相の転送クロックをφV4→φ
V3→φV2→φV1の順に５Ｖにシフトし、しかも、どの状
態でも少なくとも一つを０Ｖにして障壁を形成すると、
Ｖ21（及びＶ11）に蓄積された電荷は水平転送部のＨ1
に転送され、また、Ｖ61（及びＶ51）に蓄積された電荷
はＶ41（及びＶ31）を経てＶ21（及びＶ11）に転送され
る。同様に、Ｖ22（及びＶ12）に蓄積された電荷は水平
転送部のＨ3に転送され、また、Ｖ62（及びＶ52）に蓄
積された電荷はＶ42（及びＶ32）を経てＶ22（及び
Ｖ12）に転送される（図９（ｂ）参照）。そして、ｔ2
の後半でφV4→φV3の順に０Ｖにし1周期の転送を終了
する。
V3→φV2→φV1の順に５Ｖにシフトし、しかも、どの状
態でも少なくとも一つを０Ｖにして障壁を形成すると、
Ｖ21（及びＶ11）に蓄積された電荷は水平転送部のＨ1
に転送され、また、Ｖ61（及びＶ51）に蓄積された電荷
はＶ41（及びＶ31）を経てＶ21（及びＶ11）に転送され
る。同様に、Ｖ22（及びＶ12）に蓄積された電荷は水平
転送部のＨ3に転送され、また、Ｖ62（及びＶ52）に蓄
積された電荷はＶ42（及びＶ32）を経てＶ22（及び
Ｖ12）に転送される（図９（ｂ）参照）。そして、ｔ2
の後半でφV4→φV3の順に０Ｖにし1周期の転送を終了
する。
【０００７】このモデルでは垂直方向の画素数が４個で
しかもインターレースをしているため、ｔ2の周期を2回
（ｔ2とｔ3）繰り返すことにより、奇数フィールドの全
画素を読み出すことができるが、実際の画素数は遥かに
多いから、くり返しの回数は数百回にも及ぶことはもち
ろんである。繰返しの周期、すなわちｔ2とｔ3の間隔は
１Ｈ（水平走査期間）である。この１Ｈの間に水平画素
数相当の転送クロックφH1、φH2を水平転送部に加えて
１水平走査期間の信号を出力する（図９（ｃ）参照）。
しかもインターレースをしているため、ｔ2の周期を2回
（ｔ2とｔ3）繰り返すことにより、奇数フィールドの全
画素を読み出すことができるが、実際の画素数は遥かに
多いから、くり返しの回数は数百回にも及ぶことはもち
ろんである。繰返しの周期、すなわちｔ2とｔ3の間隔は
１Ｈ（水平走査期間）である。この１Ｈの間に水平画素
数相当の転送クロックφH1、φH2を水平転送部に加えて
１水平走査期間の信号を出力する（図９（ｃ）参照）。
【０００８】ところで、電子カメラなどに用いられる固
体撮像素子は、被写体の明るさに応じた時間だけ露出す
る必要があり、いわゆる電子的なシャッタ制御を必要と
する。図１０は、その制御シーケンスを示す図であり、
基板電位ＳＵＢを高電圧にすることによって蓄積電荷を
リセット（基板側に引き抜く）し、そのリセット状態か
らフィールドゲートオンの時点（ＳＧ）までの時間を露
出時間とするものである。ＳＵＢはノイズの関係上、水
平帰線期間に同期しており、例えば、低光量下ではＳＵ
Ｂの発生回数を減らすことによって露出時間を長くし、
高光量下ではＳＵＢの発生回数を増やすことによって露
出時間を短くする。なお、ＳＵＢの出力タイミングを水
平帰線期間中にする理由は、水平期間以外の期間（すな
わち表示期間）にＳＵＢを出力すると、比較的高電位の
ＳＵＢによってノイズが発生し、このノイズがモニター
画面上のスルー画像に現れて画質を損なうからである。
体撮像素子は、被写体の明るさに応じた時間だけ露出す
る必要があり、いわゆる電子的なシャッタ制御を必要と
する。図１０は、その制御シーケンスを示す図であり、
基板電位ＳＵＢを高電圧にすることによって蓄積電荷を
リセット（基板側に引き抜く）し、そのリセット状態か
らフィールドゲートオンの時点（ＳＧ）までの時間を露
出時間とするものである。ＳＵＢはノイズの関係上、水
平帰線期間に同期しており、例えば、低光量下ではＳＵ
Ｂの発生回数を減らすことによって露出時間を長くし、
高光量下ではＳＵＢの発生回数を増やすことによって露
出時間を短くする。なお、ＳＵＢの出力タイミングを水
平帰線期間中にする理由は、水平期間以外の期間（すな
わち表示期間）にＳＵＢを出力すると、比較的高電位の
ＳＵＢによってノイズが発生し、このノイズがモニター
画面上のスルー画像に現れて画質を損なうからである。
【０００９】図１１は、その詳細タイミングである。Ｓ
ＵＢ＿Ｖは最後に発生するＳＵＢまでの時間である。上
記のとおり、ＳＵＢは水平走査レートＨに同期している
から、１水平走査期間の長さをＨとすれば、ＳＵＢ＿Ｖ
はｎ×Ｈで表すことができる。露出時間を長くする場合
はｎを小さくし、露出時間を短くする場合はｎを大きく
すればよい。
ＵＢ＿Ｖは最後に発生するＳＵＢまでの時間である。上
記のとおり、ＳＵＢは水平走査レートＨに同期している
から、１水平走査期間の長さをＨとすれば、ＳＵＢ＿Ｖ
はｎ×Ｈで表すことができる。露出時間を長くする場合
はｎを小さくし、露出時間を短くする場合はｎを大きく
すればよい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の固体撮像素子の駆動方法にあっては、１水平走査期
間の長さ単位でしか露出時間を増減できず、きめ細かな
露出制御が行えないと言う問題点があった。また、メカ
ニカルシャッタを有する場合は、該シャッタの応答遅れ
に起因する露出分を補正するために微妙な制御（ＳＵＢ
の出力タイミング制御）が求められるものの、ＳＵＢの
出力タイミングをきめ細かく制御できなかったため、キ
ャプチャ画像に対する適正な露光時間を行えないと言う
問題点があった。
来の固体撮像素子の駆動方法にあっては、１水平走査期
間の長さ単位でしか露出時間を増減できず、きめ細かな
露出制御が行えないと言う問題点があった。また、メカ
ニカルシャッタを有する場合は、該シャッタの応答遅れ
に起因する露出分を補正するために微妙な制御（ＳＵＢ
の出力タイミング制御）が求められるものの、ＳＵＢの
出力タイミングをきめ細かく制御できなかったため、キ
ャプチャ画像に対する適正な露光時間を行えないと言う
問題点があった。
【００１１】例えば、１５００画素／ライン、５００ラ
インの固体撮像素子を用いて毎秒２０コマの画像を出力
する場合を考えると、1コマ当たり０．０５秒となり、1
コマ５００ラインだから１水平走査期間の長さは、０．
０５秒÷５００ライン＝１００μｓとなる結果、１００
μｓ単位でしか露出制御を行えない。なお、この時間
（１００μｓ）はシャッタ速度に換算すると１万分の１
であるので、見方によっては十分にきめ細かな時間と言
うこともできるが、本発明はかかるシャッタ速度の緻密
さを論ずるものではない。露出制御の精度向上に寄与す
るか否かを評価するものである。
インの固体撮像素子を用いて毎秒２０コマの画像を出力
する場合を考えると、1コマ当たり０．０５秒となり、1
コマ５００ラインだから１水平走査期間の長さは、０．
０５秒÷５００ライン＝１００μｓとなる結果、１００
μｓ単位でしか露出制御を行えない。なお、この時間
（１００μｓ）はシャッタ速度に換算すると１万分の１
であるので、見方によっては十分にきめ細かな時間と言
うこともできるが、本発明はかかるシャッタ速度の緻密
さを論ずるものではない。露出制御の精度向上に寄与す
るか否かを評価するものである。
【００１２】そこで、本発明の目的は、露出時間をより
きめ細かく制御でき、露出制御の精度向上に貢献できる
固体撮像素子の駆動方法を提供する点にある。
きめ細かく制御でき、露出制御の精度向上に貢献できる
固体撮像素子の駆動方法を提供する点にある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る固体撮像素子の駆動方法は、電荷掃き捨て信号を出力
することによって蓄積電荷をリセットし、該リセット状
態から露光を開始する固体撮像素子の駆動方法におい
て、前記電荷掃き捨て信号を出力するタイミングを、水
平走査期間の長さ単位に調整するとともに、さらに、１
水平走査期間の長さ未満で微調整するようにしたことを
特徴とする。請求項２記載の発明に係る固体撮像素子の
駆動方法は、請求項1記載の発明において、前記微調整
の時間は、固体撮像素子の前面に設けられた前記露光を
遮断するためのメカニカルシャッターの応答遅れ時間に
対応したものであることを特徴とする。請求項３記載の
発明に係る電子スチルカメラは、メカニカルシャッタを
有し、モニター時と記録時で電荷掃き捨て信号の水平走
査期間内での出力タイミングを変更可能としたことを特
徴とする。請求項４記載の発明に係る電子スチルカメラ
は、請求項３記載の電子スチルカメラにおいて、前記電
荷掃き捨て信号のモニター時における出力タイミングが
水平走査帰線期間内の任意のタイミングであり、且つ、
該信号の記録時におけめ出力タイミングが水平走査期間
内の任意のタイミングであることを特徴とする。請求項
５記載の発明に係る電子スチルカメラは、請求項３又は
請求項４記載の電子スチルカメラにおいて、前記電荷掃
き捨て信号の記録時におけめ出力タイミングを、メカニ
カルシャッタの応答遅れ時間より算出することを特徴と
する。
る固体撮像素子の駆動方法は、電荷掃き捨て信号を出力
することによって蓄積電荷をリセットし、該リセット状
態から露光を開始する固体撮像素子の駆動方法におい
て、前記電荷掃き捨て信号を出力するタイミングを、水
平走査期間の長さ単位に調整するとともに、さらに、１
水平走査期間の長さ未満で微調整するようにしたことを
特徴とする。請求項２記載の発明に係る固体撮像素子の
駆動方法は、請求項1記載の発明において、前記微調整
の時間は、固体撮像素子の前面に設けられた前記露光を
遮断するためのメカニカルシャッターの応答遅れ時間に
対応したものであることを特徴とする。請求項３記載の
発明に係る電子スチルカメラは、メカニカルシャッタを
有し、モニター時と記録時で電荷掃き捨て信号の水平走
査期間内での出力タイミングを変更可能としたことを特
徴とする。請求項４記載の発明に係る電子スチルカメラ
は、請求項３記載の電子スチルカメラにおいて、前記電
荷掃き捨て信号のモニター時における出力タイミングが
水平走査帰線期間内の任意のタイミングであり、且つ、
該信号の記録時におけめ出力タイミングが水平走査期間
内の任意のタイミングであることを特徴とする。請求項
５記載の発明に係る電子スチルカメラは、請求項３又は
請求項４記載の電子スチルカメラにおいて、前記電荷掃
き捨て信号の記録時におけめ出力タイミングを、メカニ
カルシャッタの応答遅れ時間より算出することを特徴と
する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、電
子スチルカメラに搭載した固体撮像素子を例にして、図
面を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態にお
ける電子スチルカメラのブロック図であり、１は写真レ
ンズ、２はメカニカルシャッタ、３はメカニカルシャッ
タ２の駆動機構、４はＣＣＤ（固体撮像素子）、５はＣ
ＣＤ４のドライバ、６はタイミング発生器（ＴＧ）、７
はサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）、８はアナログディ
ジタル変換器、９はカラープロセス回路、１０はビデオ
トランスファー回路、１１はバッファメモリ、１２は圧
縮・伸長回路、１３はフラッシュメモリ、１４はＣＰ
Ｕ、１５はキー入力部、１６はディジタルビデオエンコ
ーダ、１７は液晶ディスプレイ、１８はバスである。な
お、本実施の形態のＣＣＤ４はカラーＣＣＤである。一
般にＣＣＤの画素情報そのものは色情報を持っていない
ため、カラーＣＣＤでは前面に色フィルタアレイ（光の
三原色を用いた原色フィルタ又は色の三原色を用いた補
色フィルタ）を装着し、さらにその前面に、色フィルタ
アレイのピッチに相当する周波数成分を有する偽の色信
号を除去するための光学ローパスフィルタを装着する
が、図面では省略してある。また、図示の構成以外にも
自動露出（ＡＥ）や自動焦点（ＡＦ）などの自動化要素
を備えているが、図面の輻輳を避けるために省略してあ
る。
子スチルカメラに搭載した固体撮像素子を例にして、図
面を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態にお
ける電子スチルカメラのブロック図であり、１は写真レ
ンズ、２はメカニカルシャッタ、３はメカニカルシャッ
タ２の駆動機構、４はＣＣＤ（固体撮像素子）、５はＣ
ＣＤ４のドライバ、６はタイミング発生器（ＴＧ）、７
はサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）、８はアナログディ
ジタル変換器、９はカラープロセス回路、１０はビデオ
トランスファー回路、１１はバッファメモリ、１２は圧
縮・伸長回路、１３はフラッシュメモリ、１４はＣＰ
Ｕ、１５はキー入力部、１６はディジタルビデオエンコ
ーダ、１７は液晶ディスプレイ、１８はバスである。な
お、本実施の形態のＣＣＤ４はカラーＣＣＤである。一
般にＣＣＤの画素情報そのものは色情報を持っていない
ため、カラーＣＣＤでは前面に色フィルタアレイ（光の
三原色を用いた原色フィルタ又は色の三原色を用いた補
色フィルタ）を装着し、さらにその前面に、色フィルタ
アレイのピッチに相当する周波数成分を有する偽の色信
号を除去するための光学ローパスフィルタを装着する
が、図面では省略してある。また、図示の構成以外にも
自動露出（ＡＥ）や自動焦点（ＡＦ）などの自動化要素
を備えているが、図面の輻輳を避けるために省略してあ
る。
【００１５】図２は、本実施の形態におけるＣＣＤ４
（固体撮像素子）の露出時間を示すタイミングチャート
であり、露出時間は、基板電位ＳＵＢを高電位にした時
点からフィールドゲートオンの時点（ＳＧ）までの時間
で与えられる点で従来技術と共通するが、基板電位ＳＵ
Ｂを高電位にするタイミングが、従来例ではＳＵＢ＿Ｖ
（＝ｎ×Ｈ）であったのに対して、本実施の形態では、
さらに、ＳＵＢ＿Ｈを加える点で相違する。ここに、Ｓ
ＵＢ＿Ｈは、０以上、１Ｈ未満の値であり、例えば、１
Ｈを１００μｓとすると、０μｓ以上、１００μｓ未満
の値である。
（固体撮像素子）の露出時間を示すタイミングチャート
であり、露出時間は、基板電位ＳＵＢを高電位にした時
点からフィールドゲートオンの時点（ＳＧ）までの時間
で与えられる点で従来技術と共通するが、基板電位ＳＵ
Ｂを高電位にするタイミングが、従来例ではＳＵＢ＿Ｖ
（＝ｎ×Ｈ）であったのに対して、本実施の形態では、
さらに、ＳＵＢ＿Ｈを加える点で相違する。ここに、Ｓ
ＵＢ＿Ｈは、０以上、１Ｈ未満の値であり、例えば、１
Ｈを１００μｓとすると、０μｓ以上、１００μｓ未満
の値である。
【００１６】一般に電子スチルカメラの記録モードで
は、固体撮像素子の出力画像をスルー状態でモニターに
映し出し、所望の構図が得られた時点でシャッターキー
を半押しして露出やシャッタ速度等を固定した後、同ボ
タンを最後まで押し切って固体撮像素子の出力画像をキ
ャプチャ（フラッシュメモリに電子記録）する。
は、固体撮像素子の出力画像をスルー状態でモニターに
映し出し、所望の構図が得られた時点でシャッターキー
を半押しして露出やシャッタ速度等を固定した後、同ボ
タンを最後まで押し切って固体撮像素子の出力画像をキ
ャプチャ（フラッシュメモリに電子記録）する。
【００１７】キャプチャ画像の露出時間は、ＳＵＢ＿Ｖ
及びＳＵＢ＿Ｈで制御されるとともに、メカニカルシャ
ッタの駆動時間によっても制御される。メカニカルシャ
ッタは固体撮像素子の前面に設けられた機械的なシャッ
タである。このシャッタは、スルー画像の表示中（モニ
ター中）は開いたままで、シャッターキーの押し切りと
同時に閉じられるようになっているが、機械的な応答遅
れが避けられないうえ、閉まり方のばらつき（固体差）
も無視できないものである。
及びＳＵＢ＿Ｈで制御されるとともに、メカニカルシャ
ッタの駆動時間によっても制御される。メカニカルシャ
ッタは固体撮像素子の前面に設けられた機械的なシャッ
タである。このシャッタは、スルー画像の表示中（モニ
ター中）は開いたままで、シャッターキーの押し切りと
同時に閉じられるようになっているが、機械的な応答遅
れが避けられないうえ、閉まり方のばらつき（固体差）
も無視できないものである。
【００１８】応答遅れやばらつきは、設計や組み立ての
精度等にもよるが、露出時間換算で数ｍＳ程度である。
メカニカルシャッタの応答遅れやばらつきを修正するた
めには少なくとも数１０μｓ単位での増減が必要である
にもかかわらず（特に高速シャッターを実現する場
合）、従来技術のように、ＳＵＢ＿Ｖだけで露出時間を
制御した場合は、１Ｈ単位（１００μｓ）でしか増減で
きないため、メカニカルシャッタの応答遅れやばらつき
をきめ細かく修正できなかったが、本実施の形態では、
さらにＳＵＢ＿Ｈを加えて、０μｓ以上、１００μｓ未
満の範囲で増減調節できるようにしたから、メカニカル
シャッタの応答遅れやばらつきをきめ細かく修正できる
という格別の効果が得られる。
精度等にもよるが、露出時間換算で数ｍＳ程度である。
メカニカルシャッタの応答遅れやばらつきを修正するた
めには少なくとも数１０μｓ単位での増減が必要である
にもかかわらず（特に高速シャッターを実現する場
合）、従来技術のように、ＳＵＢ＿Ｖだけで露出時間を
制御した場合は、１Ｈ単位（１００μｓ）でしか増減で
きないため、メカニカルシャッタの応答遅れやばらつき
をきめ細かく修正できなかったが、本実施の形態では、
さらにＳＵＢ＿Ｈを加えて、０μｓ以上、１００μｓ未
満の範囲で増減調節できるようにしたから、メカニカル
シャッタの応答遅れやばらつきをきめ細かく修正できる
という格別の効果が得られる。
【００１９】図３は、本実施の形態の電子スチルカメラ
における画像キャプチャの流れ図である。この図におい
て、シャッターキーの半押しが検出されると、まず、自
動露出（ＡＥ）や自動焦点（ＡＦ）及び自動ホワイトバ
ランス（ＡＷＢ）などの自動化機構を作動させて良好な
キャプチャ画像を得るための各種設定を行う（Ｓ１）。
次に、シャッターキーの全押し（押し切り）を検出する
と（Ｓ２）、メカニカルシャッタの応答遅れやばらつき
を表す補正値（この補正値は工場出荷段階でセットされ
る）を読み出し（Ｓ３）、次に、ＡＥ値やこの補正値に
基づいてＳＵＢ＿ＶとＳＵＢ＿Ｈを演算する（Ｓ４、Ｓ
５）。そして、固体撮像素子の１フィールドの終了を待
ってから（Ｓ６）ＳＵＢ＿ＶとＳＵＢ＿Ｈをセットし
（Ｓ７）、メカニカルシャッタを駆動（Ｓ８）して画像
のキャプチャーを完了すると（Ｓ９）、ＳＵＢ＿Ｈを初
期値（０μｓ）に戻して（Ｓ１０）一連の処理を終了す
る。
における画像キャプチャの流れ図である。この図におい
て、シャッターキーの半押しが検出されると、まず、自
動露出（ＡＥ）や自動焦点（ＡＦ）及び自動ホワイトバ
ランス（ＡＷＢ）などの自動化機構を作動させて良好な
キャプチャ画像を得るための各種設定を行う（Ｓ１）。
次に、シャッターキーの全押し（押し切り）を検出する
と（Ｓ２）、メカニカルシャッタの応答遅れやばらつき
を表す補正値（この補正値は工場出荷段階でセットされ
る）を読み出し（Ｓ３）、次に、ＡＥ値やこの補正値に
基づいてＳＵＢ＿ＶとＳＵＢ＿Ｈを演算する（Ｓ４、Ｓ
５）。そして、固体撮像素子の１フィールドの終了を待
ってから（Ｓ６）ＳＵＢ＿ＶとＳＵＢ＿Ｈをセットし
（Ｓ７）、メカニカルシャッタを駆動（Ｓ８）して画像
のキャプチャーを完了すると（Ｓ９）、ＳＵＢ＿Ｈを初
期値（０μｓ）に戻して（Ｓ１０）一連の処理を終了す
る。
【００２０】図４は、メカニカルシャッタの閉鎖特性図
である。シャッタ制御信号が「開」から「閉」に変わっ
てもメカニカルシャッタはすぐに閉じない。若干の遅れ
時間Δｔの後、ほぼ一定の速度で線形的に閉じる特性を
持っている。したがって、シャッタ制御信号が「閉」に
変わった時点以降、メカニカルシャッタを通過する光は
余分な露光であるから、この露光量（ハッチングの面
積）に相当する分だけ固体撮像素子の露光時間を短くし
なければならない。
である。シャッタ制御信号が「開」から「閉」に変わっ
てもメカニカルシャッタはすぐに閉じない。若干の遅れ
時間Δｔの後、ほぼ一定の速度で線形的に閉じる特性を
持っている。したがって、シャッタ制御信号が「閉」に
変わった時点以降、メカニカルシャッタを通過する光は
余分な露光であるから、この露光量（ハッチングの面
積）に相当する分だけ固体撮像素子の露光時間を短くし
なければならない。
【００２１】本実施の形態では、０μｓ以上、１００μ
ｓ未満の範囲で微妙に調節できるＳＵＢ＿Ｈを設けたの
で、かかる余分な露光量を打ち消すように、固体撮像素
子の露光時間を短くすることができる。
ｓ未満の範囲で微妙に調節できるＳＵＢ＿Ｈを設けたの
で、かかる余分な露光量を打ち消すように、固体撮像素
子の露光時間を短くすることができる。
【００２２】図５は、１Ｈの範囲内でＳＵＢの発生タイ
ミングを微調整できることを示す図である。はほぼ１
Ｈレートに近く従来技術と大差ないが、、、とな
るにつれてＳＵＢの発生タイミングが後ろにずれてい
き、結局、ＳＵＢとＳＧとの間の時間で与えられる露出
時間がＴ1、Ｔ2、Ｔ3、Ｔ4の順で短くなっている様子が
認められる。
ミングを微調整できることを示す図である。はほぼ１
Ｈレートに近く従来技術と大差ないが、、、とな
るにつれてＳＵＢの発生タイミングが後ろにずれてい
き、結局、ＳＵＢとＳＧとの間の時間で与えられる露出
時間がＴ1、Ｔ2、Ｔ3、Ｔ4の順で短くなっている様子が
認められる。
【００２３】したがって、本実施の形態によれば、従
来、１Ｈレート相当の１００μｓ単位でしか露出時間を
調節できなかったものを、０μｓ以上、１００μｓ未満
のきめ細かさで調節できるようになるから、より精密な
露出制御を行えるようになることに加え、さらに、メカ
ニカルシャッタの応答遅れやばらつきの補正も正確に行
うことができるという格別な効果を得ることができ、固
体撮像素子応用システムの性能向上を図ることができ
る。
来、１Ｈレート相当の１００μｓ単位でしか露出時間を
調節できなかったものを、０μｓ以上、１００μｓ未満
のきめ細かさで調節できるようになるから、より精密な
露出制御を行えるようになることに加え、さらに、メカ
ニカルシャッタの応答遅れやばらつきの補正も正確に行
うことができるという格別な効果を得ることができ、固
体撮像素子応用システムの性能向上を図ることができ
る。
【００２４】
【発明の効果】請求項１記載の発明に係る固体撮像素子
の駆動方法によれば、電荷掃き捨て信号を出力するタイ
ミングを、水平走査期間の長さ単位に調整するととも
に、さらに、１水平走査期間の長さ未満で微調整するよ
うにしたので、該微調整の分だけ露出制御の精度向上を
図ることができる。請求項２記載の発明に係る固体撮像
素子の駆動方法によれば、請求項1記載の発明におい
て、前記微調整の時間は、固体撮像素子の前面に設けら
れた前記露光を遮断するためのメカニカルシャッターの
応答遅れ時間に対応しているので、メカニカルシャッタ
ーの応答遅れ時間を考慮して正確な露出制御を行うこと
ができ、特に、電子スチルカメラの記録画像の画質向上
を図ることができる。請求項３記載の発明に係る電子ス
チルカメラによれば、メカニカルシャッタを有し、モニ
ター時と記録時で電荷掃き捨て信号の水平走査期間内で
の出力タイミングを変更可能としたので、きめ細かな露
出時間制御が可能となり、例えば、メカニカルシャッタ
の応答遅れに伴う露出時間の補正制御を高精度に行うこ
とができる。請求項４記載の発明に係る電子スチルカメ
ラによれば、請求項３記載の電子スチルカメラにおい
て、前記電荷掃き捨て信号のモニター時における出力タ
イミングが水平走査帰線期間内の任意のタイミングであ
り、且つ、該信号の記録時におけめ出力タイミングが水
平走査期間内の任意のタイミングであるので、特に、記
録時の露出制御を水平走査期間の１周期長以内できめ細
かに制御できる。請求項５記載の発明に係る電子スチル
カメラによれば、請求項３又は請求項４記載の電子スチ
ルカメラにおいて、前記電荷掃き捨て信号の記録時にお
けめ出力タイミングを、メカニカルシャッタの応答遅れ
時間より算出するので、メカニカルシャッタの応答遅れ
に伴う露出時間を高精度に補正することができる。
の駆動方法によれば、電荷掃き捨て信号を出力するタイ
ミングを、水平走査期間の長さ単位に調整するととも
に、さらに、１水平走査期間の長さ未満で微調整するよ
うにしたので、該微調整の分だけ露出制御の精度向上を
図ることができる。請求項２記載の発明に係る固体撮像
素子の駆動方法によれば、請求項1記載の発明におい
て、前記微調整の時間は、固体撮像素子の前面に設けら
れた前記露光を遮断するためのメカニカルシャッターの
応答遅れ時間に対応しているので、メカニカルシャッタ
ーの応答遅れ時間を考慮して正確な露出制御を行うこと
ができ、特に、電子スチルカメラの記録画像の画質向上
を図ることができる。請求項３記載の発明に係る電子ス
チルカメラによれば、メカニカルシャッタを有し、モニ
ター時と記録時で電荷掃き捨て信号の水平走査期間内で
の出力タイミングを変更可能としたので、きめ細かな露
出時間制御が可能となり、例えば、メカニカルシャッタ
の応答遅れに伴う露出時間の補正制御を高精度に行うこ
とができる。請求項４記載の発明に係る電子スチルカメ
ラによれば、請求項３記載の電子スチルカメラにおい
て、前記電荷掃き捨て信号のモニター時における出力タ
イミングが水平走査帰線期間内の任意のタイミングであ
り、且つ、該信号の記録時におけめ出力タイミングが水
平走査期間内の任意のタイミングであるので、特に、記
録時の露出制御を水平走査期間の１周期長以内できめ細
かに制御できる。請求項５記載の発明に係る電子スチル
カメラによれば、請求項３又は請求項４記載の電子スチ
ルカメラにおいて、前記電荷掃き捨て信号の記録時にお
けめ出力タイミングを、メカニカルシャッタの応答遅れ
時間より算出するので、メカニカルシャッタの応答遅れ
に伴う露出時間を高精度に補正することができる。
【図１】電子スチルカメラのブロック図である。
【図２】ＳＵＢ＿Ｈを含むタイミング図である。
【図３】ＳＵＢ＿Ｈを含む設定流れ図である。
【図４】メカニカルシャッタの特性図である。
【図５】ＳＵＢ＿Ｈを適用したＳＵＢの発生タイミング
図である。
図である。
【図６】固体撮像素子の概略レイアウト図である。
【図７】フィールドシフトゲートの構造図である。
【図８】垂直転送部の動作タイミング図である。
【図９】電荷転送の模式図である。
【図１０】露出時間を示すタイミング図である。
【図１１】露出時間の変化を示すタイミング図である。
ＳＵＢ 基板電位 ＳＵＢ＿Ｖ 最後に発生するＳＵＢまでの時間 ＳＵＢ＿Ｈ ０以上１Ｈ未満の値
Claims (5)
- 【請求項１】 電荷掃き捨て信号を出力することによっ
て蓄積電荷をリセットし、該リセット状態から露光を開
始する固体撮像素子の駆動方法において、 前記電荷掃き捨て信号を出力するタイミングを、水平走
査期間の長さ単位に調整するとともに、さらに、１水平
走査期間の長さ未満で微調整するようにしたことを特徴
とする固体撮像素子の駆動方法。 - 【請求項２】 前記微調整の時間は、固体撮像素子の前
面に設けられた前記露光を遮断するためのメカニカルシ
ャッターの応答遅れ時間に対応したものであることを特
徴とする請求項1記載の固体撮像素子の駆動方法。 - 【請求項３】 メカニカルシャッタを有し、モニター時
と記録時で電荷掃き捨て信号の水平走査期間内での出力
タイミングを変更可能としたことを特徴とする電子スチ
ルカメラ。 - 【請求項４】 前記電荷掃き捨て信号のモニター時にお
ける出力タイミングが水平走査帰線期間内の任意のタイ
ミングであり、且つ、該信号の記録時におけめ出力タイ
ミングが水平走査期間内の任意のタイミングであること
を特徴とする請求項３記載の電子スチルカメラ。 - 【請求項５】 前記電荷掃き捨て信号の記録時におけめ
出力タイミングを、メカニカルシャッタの応答遅れ時間
より算出することを特徴とする請求項３又は請求項４記
載の電子スチルカメラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10321520A JP2000134547A (ja) | 1998-10-27 | 1998-10-27 | 固体撮像素子の駆動方法及び電子スチルカメラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10321520A JP2000134547A (ja) | 1998-10-27 | 1998-10-27 | 固体撮像素子の駆動方法及び電子スチルカメラ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000134547A true JP2000134547A (ja) | 2000-05-12 |
Family
ID=18133497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10321520A Abandoned JP2000134547A (ja) | 1998-10-27 | 1998-10-27 | 固体撮像素子の駆動方法及び電子スチルカメラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000134547A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002199288A (ja) * | 2000-12-26 | 2002-07-12 | Olympus Optical Co Ltd | 撮像装置 |
| JP2006174024A (ja) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Canon Inc | 固体撮像素子の駆動方法およびそれを用いた固体撮像装置 |
| JP2007335954A (ja) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Canon Inc | 撮像装置及びその制御方法 |
| US10531023B2 (en) | 2016-10-12 | 2020-01-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Imaging apparatus and driving method for the imaging apparatus |
-
1998
- 1998-10-27 JP JP10321520A patent/JP2000134547A/ja not_active Abandoned
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002199288A (ja) * | 2000-12-26 | 2002-07-12 | Olympus Optical Co Ltd | 撮像装置 |
| JP2006174024A (ja) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Canon Inc | 固体撮像素子の駆動方法およびそれを用いた固体撮像装置 |
| JP2007335954A (ja) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Canon Inc | 撮像装置及びその制御方法 |
| JP4764263B2 (ja) * | 2006-06-12 | 2011-08-31 | キヤノン株式会社 | 撮像装置及びその制御方法、プログラム、並びに、コンピュータ読み取り可能な記録媒体 |
| US10531023B2 (en) | 2016-10-12 | 2020-01-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Imaging apparatus and driving method for the imaging apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6903770B1 (en) | Digital camera which produces a single image based on two exposures | |
| JP2520581B2 (ja) | ビデオカメラ | |
| US5258845A (en) | Solid-state image sensor driving device with signal synthesizing | |
| JP4692196B2 (ja) | 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および撮像装置 | |
| US5216511A (en) | Imaging device with elimination of dark current | |
| US6118481A (en) | Solid state image pick-up device and image pick-up apparatus | |
| JP3542312B2 (ja) | 電子的撮像装置 | |
| JP2000134547A (ja) | 固体撮像素子の駆動方法及び電子スチルカメラ | |
| JP4272095B2 (ja) | 撮像装置 | |
| JP2008187614A (ja) | 撮影装置 | |
| JP2000299810A (ja) | 撮像装置 | |
| JPS60125079A (ja) | 固体撮像素子の駆動方法 | |
| JP2647547B2 (ja) | 撮像装置及び固体撮像素子の駆動装置 | |
| JP4208547B2 (ja) | 電子カメラ | |
| JP2647548B2 (ja) | 撮像装置及び固体撮像素子の駆動装置 | |
| JPH0446477A (ja) | 固体撮像デバイスの駆動方法 | |
| JP2647549B2 (ja) | 撮像装置及び固体撮像素子の駆動装置 | |
| JPS6378679A (ja) | 撮像装置 | |
| JP3483899B2 (ja) | 電子的撮像装置 | |
| US5142136A (en) | Method and system for driving a solid-state imaging device | |
| JP2000013686A (ja) | 撮像装置 | |
| JP2000224600A (ja) | 撮像装置 | |
| JP2000278612A (ja) | 撮像装置及び撮像装置のメカシャッタ応答遅れ測定方法 | |
| JP4703332B2 (ja) | 撮像装置 | |
| JP2009177636A (ja) | 固体撮像装置およびその信号読出し方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060829 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060906 |
|
| A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20061102 |