JP2000295537A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイナミックレンジの拡大と手ぶれ補正とを
両立させることが可能な固体撮像装置を提供する。 【解決手段】 本発明にかかる固体撮像装置は、テレビ
方式で規定された走査線数よりも多くの走査線数に対応
する画素を有し、露光量の異なる複数の画像信号を出力
する固体撮像素子を具備しており、テレビ方式で規定さ
れた１垂直走査期間には、前記固体撮像素子をテレビ方
式で規定された走査線数よりも多くの走査線数でもって
駆動することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオカメラなど
に組み込んで用いられる固体撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、固体撮像装置においては、デジタ
ル化技術の進展に伴った全体構造の小型化や手ぶれ補正
などのような高性能化が図られており、これらのうちに
は、固体撮像素子から露光量の異なる複数の画像信号を
出力し、出力されてきた画像信号を合成してダイナミッ
クレンジの高い画像を得る構成とされたものがある。そ
して、この種の固体撮像装置としては、例えば、特願平
９−２８５１９３号公報のように、図７で示すような構
成とされたうえ、図８の信号波形図で示されるような動
作を実行するものが知られている。

【０００３】すなわち、図７中の符号１は固体撮像素
子、２は信号切り替え手段、３は記憶手段、４は信号合
成手段、５は信号処理手段であり、図８のａは垂直同期
信号、ｂは電荷の読み出しパルス、ｃは第１露光信号の
走査線番号、つまり、第１の読み出し動作による電荷の
転送走査線数、また、ｄは第２露光信号の走査線番号、
つまり、第２の読み出し動作による電荷の転送走査線数
を示している。そこで、従来の形態にかかる固体撮像装
置が具備する固体撮像素子１では、以下のような動作が
実行される。まず、垂直同期信号（図８−ａ）の立ち上
がりから次の立ち上がりまでの間隔で表される垂直走査
期間の途中で発生する第１の読み出し動作パルス（図８
−ｂ）、つまり、第１の露光時間が経過した後に発生す
る第１の読み出し動作パルスによっては露光量の大きな
画像信号である第１露光信号Ｓlongが読み出されること
になり、走査線番号１〜２４２（図８−ｃ）それぞれの
第１露光信号Ｓlongが固体撮像素子１から順次出力され
る。

【０００４】そして、第１の読み出し動作が実行された
後、第１の露光時間よりも短い第２の露光時間が経過し
た際に発生する第２の読み出し動作パルス（図８−ｂ）
によっては露光量の小さな画像信号である第２露光信号
Ｓshort が読み出されることになり、読み出された走査
線番号１〜２４２（図８−ｄ）それぞれの第２露光信号
Ｓshort は固体撮像素子１から順次出力される。ところ
が、これらの第１露光信号Ｓlongと第２露光信号Ｓshor
t との間には出力時間のずれが生じるので、信号切り替
え手段２によって第１露光信号Ｓlongのみを記憶手段３
へと出力させたうえ、この記憶手段３で第１露光信号Ｓ
longを遅延させて出力時間のずれを補正することが行わ
れる。さらに、出力時間のずれが補正された第１露光信
号Ｓlongと第２露光信号Ｓshort とは信号合成手段４で
合成されることになり、合成して生成された画像信号で
ある露光信号Ｓmix は信号合成手段４から信号処理手段
５へと出力される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
固体撮像装置では、第２露光信号Ｓshort が信号合成手
段４へと直接的に入力する構成が採用されているため、
固体撮像素子１をテレビ方式で規定された周期に従って
駆動する必要がある。これに対し、図示省略している
が、手ぶれ補正を実現する構成の固体撮像装置にあって
は、固体撮像素子１がテレビ方式で規定される走査線数
よりも多くの走査線数に対応した画素を有しているた
め、垂直ブランキング期間内に信号電荷を垂直方向に沿
って高速で転送する動作、つまり、高速転送といわれる
動作が実行されることになり、手ぶれによる不要な領域
の画像信号は固体撮像素子１から出力されないことにな
る。しかしながら、前記従来の固体撮像装置において
は、画像信号が出力されない垂直ブランキング期間内で
あっても第１露光信号Ｓlongを連続的に出力し続ける必
要があるため、ダイナミックレンジの拡大と手ぶれ補正
との両立を図ることはできないのが現状である。

【０００６】本発明はこのような不都合に鑑みて創案さ
れたものであり、ダイナミックレンジの拡大と手ぶれ補
正とを両立させることが可能な固体撮像装置の提供を目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる固体撮像
装置は、テレビ方式で規定された走査線数よりも多くの
走査線数に対応する画素を有し、露光量の異なる複数の
画像信号を出力する固体撮像素子を具備しており、テレ
ビ方式で規定された１垂直走査期間には、前記固体撮像
素子をテレビ方式で規定された走査線数よりも多くの走
査線数でもって駆動することを特徴としている。そし
て、このような構成であれば、テレビ方式で規定された
走査線数よりも多くの走査線数に対応する画素を有して
おり、露光量の異なる複数の画像信号を出力する構成と
された固体撮像素子の駆動に際し、テレビ方式で規定さ
れた１垂直走査期間に、テレビ方式で規定された走査線
数よりも多くの走査線数でもって固体撮像素子を駆動す
る結果としてダイナミックレンジの拡大と手ぶれ補正と
の両立を図ることが可能になる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１にかかる固体撮
像装置は、テレビ方式で規定された走査線数よりも多く
の走査線数に対応する画素を有し、露光量の異なる複数
の画像信号を出力する固体撮像素子を具備しており、テ
レビ方式で規定された１垂直走査期間には、前記固体撮
像素子をテレビ方式で規定された走査線数よりも多くの
走査線数でもって駆動することを特徴としている。

【０００９】本発明の請求項２にかかる固体撮像装置は
請求項１に記載したものであり、テレビ方式で規定され
た１垂直走査期間には、固体撮像素子の全ての走査線数
に対応する画素から画像信号を出力させることを特徴と
する。

【００１０】本発明の請求項３にかかる固体撮像装置は
請求項２に記載したものであって、テレビ方式で規定さ
れた走査線数よりも多くの走査線数に対応する画素を有
しており、露光量の異なる複数の画像信号を出力する固
体撮像素子と、この固体撮像素子の信号出力タイミング
を制御する第１の制御信号を生成する第１の制御信号生
成手段と、前記固体撮像素子から出力されてくる複数の
画像信号を記憶する記憶手段と、この記憶手段の信号出
力タイミングを制御する第２の制御信号を生成する第２
の制御信号生成手段と、第１及び第２の制御信号生成手
段に与えられる基準信号を生成する基準信号生成手段
と、前記記憶手段から出力されてくる複数の画像信号を
合成して合成画像信号を生成する信号合成手段と、合成
画像信号からテレビ方式に対応した映像信号を生成する
信号処理手段とを具備しており、第１の制御信号生成手
段でもって一定期間内に駆動される固体撮像素子の走査
線数は、第２の制御信号生成手段でもって同一期間内に
駆動される記憶手段の走査線数よりも多いことを特徴と
している。

【００１１】本発明の請求項４にかかる固体撮像装置は
請求項３に記載したものであって、固体撮像素子は、入
射光を電荷に変換する光電変換部と、光電変換部から電
荷を読み出して垂直方向に転送する垂直電荷転送部と、
垂直電荷転送部の電荷を走査線毎に順次水平方向に転送
する水平電荷転送部とを具備しており、かつ、第１の露
光量に対応した電荷を読み出す第１の読み出し動作と、
第２の露光量に対応した電荷を読み出す第２の読み出し
動作とを１画面の構成期間内に実行するものであり、垂
直電荷転送部は、第１の読み出し動作によって読み出し
た電荷を走査線毎に転送し、かつ、水平電荷転送部を介
して走査線毎に転送したうえで出力するとともに、第１
の読み出し動作による全ての電荷を出力し終わる前に第
２の読み出し動作を実行し、第１の読み出し動作によっ
て読み出した電荷と、第２の読み出し動作によって読み
出した電荷とのそれぞれを走査線毎に独立して転送した
後、水平電荷転送部を介して走査線毎に転送したうえで
出力するものであり、第１の読み出し動作によって読み
出した電荷は次画面の構成期間における第１の読み出し
動作までに全て出力されるとともに、第２の読み出し動
作によって読み出した電荷は次画面の構成期間における
第２の読み出し動作までに全て出力されていることを特
徴とする。

【００１２】本発明の請求項５にかかる固体撮像装置は
請求項１に記載したものであり、テレビ方式で規定され
た１垂直走査期間には露光量の異なる画像信号に対応し
た複数回の読み出し動作を実行し、複数回の読み出し動
作の実行中は画像信号の垂直方向の転送を停止すること
を特徴としている。

【００１３】本発明の請求項６にかかる固体撮像装置は
請求項５に記載したものであって、テレビ方式で規定さ
れた走査線数よりも多くの走査線数に対応する画素を有
しており、露光量の異なる複数の画像信号を出力する固
体撮像素子と、この固体撮像素子の信号出力タイミング
を制御する第１の制御信号を生成する第１の制御信号生
成手段と、前記固体撮像素子から出力されてくる複数の
画像信号を記憶する記憶手段と、この記憶手段の信号出
力タイミングを制御する第２の制御信号を生成する第２
の制御信号生成手段と、第１及び第２の制御信号生成手
段に与えられる基準信号を生成する基準信号生成手段
と、前記記憶手段から出力されてくる複数の画像信号を
合成して合成画像信号を生成する信号合成手段と、合成
画像信号からテレビ方式に対応した映像信号を生成する
信号処理手段と、撮影時の手ぶれ情報を検出する手ぶれ
情報検出手段とを具備しており、手ぶれ情報に応じて固
体撮像素子から必要な画像信号のみを出力することを特
徴としている。

【００１４】本発明の請求項７にかかる固体撮像装置は
請求項１に記載したものであって、固体撮像素子は、入
射光を電荷に変換する光電変換部と、光電変換部の電荷
を読み出して垂直方向に転送する垂直電荷転送部と、垂
直電荷転送部の電荷を走査線毎に順次水平方向に転送す
る水平電荷転送部とを具備しており、第１の露光量に対
応した電荷を読み出す第１の読み出し動作と、第２の露
光量に対応した電荷を読み出す第２の読み出し動作とを
１画面の構成期間内に実行するものであり、垂直電荷転
送部は、第１の読み出し動作によって読み出した電荷の
垂直方向の転送を第２の読み出し動作が実行されるまで
停止しており、第２の露光終了後に第２の読み出し動作
を実行し、第１の読み出し動作によって読み出した電荷
と、第２の読み出し動作によって読み出した電荷とのそ
れぞれを走査線毎に独立して転送した後、水平電荷転送
部を介して走査線毎に転送したうえで出力するものであ
り、第１の読み出し動作によって読み出した電荷と、第
２の読み出し動作によって読み出した電荷とは、次画面
の構成期間における第１の読み出し動作までに出力され
ていることを特徴とする。

【００１５】以下、本発明の実施の形態を図面に基づい
て説明する。

【００１６】（実施の形態１）図１は実施の形態１にか
かる固体撮像装置の構成を示すブロック図、図２は固体
撮像素子の構成を模式化して示す構造図、図３は固体撮
像素子の動作を示す信号波形図であり、図４は固体撮像
素子の光電変換特性を示す説明図である。すなわち、図
４は固体撮像素子における入射光量Ｌと出力信号量Ｓと
の相関関係を示しており、図中のａは露光量の大きな画
像信号である第１露光信号Ｓlong、ｂは露光量の小さな
画像信号である第２露光信号Ｓshort 、ｃは合成して生
成された画像信号である露光信号Ｓmix である。

【００１７】本実施の形態１にかかる固体撮像装置は、
図１で示すように、固体撮像素子１と、信号切り替え手
段２と、フィールドメモリである記憶手段３ａ，３ｂ
と、信号合成手段４と、信号処理手段５と、基準信号生
成手段６と、第１の制御信号生成手段７と、第２の制御
信号生成手段８と、手ぶれベクトル検出手段であるとこ
ろの手ぶれ情報検出手段９とを具備しており、固体撮像
素子１は、テレビ方式で規定された走査線数よりも多く
の走査線数に対応する画素を有し、露光量の異なる複数
の画像信号、つまり、露光量の大きな画像信号である第
１露光信号Ｓlongと、露光量の小さな画像信号である第
２露光信号Ｓshort とを出力することになっている。

【００１８】すなわち、この際における固体撮像素子１
は、図２で示すような構成とされたうえ、図３の信号波
形図で示される動作を実行するものであり、図２中の符
号１０は光電変換部、１１は垂直電荷転送部、１２は水
平電荷転送部、１３は出力増幅手段、１４は出力端子で
ある一方、図３のａは垂直同期信号、ｂは電荷の読み出
しパルス、ｃは垂直転送パルス、ｄは第１露光信号Ｓlo
ngの走査線番号、つまり、第１の読み出し動作による電
荷の転送走査線数、ｅは第２露光信号Ｓshortの走査線
番号、つまり、第２の読み出し動作による電荷の転送走
査線数であり、ｆは合成された画像信号としての露光信
号Ｓmix である出力信号の走査線番号を示している。

【００１９】そして、この固体撮像素子１が具備する光
電変換部１０は入射光を電荷に変換するものであり、水
平方向に７６８画素、垂直方向に５７６ラインの走査線
が設けられたものとなっている。なお、一般的な固体撮
像素子、例えば、日本やアメリカで採用されているテレ
ビ方式であるＮＴＳＣ方式の場合には、水平方向に７１
０画素、垂直方向に４８４ラインの走査線があれば、テ
レビジョン方式で規定された信号を出力できるが、ここ
での固体撮像素子１は手ぶれ補正を行う必要上から水平
及び垂直方向の画素に余裕を持っている。

【００２０】また、垂直電荷転送部１１は光電変換部１
０から電荷を読み出して垂直方向に転送するものである
一方、水平電荷転送部１２は垂直電荷転送部１１の電荷
を走査線毎に順次水平方向に転送するものであり、これ
らを具備してなる固体撮像素子１は、第１の露光量に対
応した電荷を読み出す第１の読み出し動作と、第２の露
光量に対応した電荷を読み出す第２の読み出し動作とを
１画面の構成期間内に実行することになっている。

【００２１】そこで、この際における垂直電荷転送部１
１では、第１の読み出し動作によって光電変換部１０か
ら読み出した電荷を走査線毎に転送し、かつ、水平電荷
転送部１２を介して走査線毎に転送したうえで出力増幅
手段１３を通じて出力端子１４から出力するとともに、
第１の読み出し動作による全ての電荷を出力し終わる前
に第２の読み出し動作を実行し、第１の読み出し動作に
よって読み出した電荷と、第２の読み出し動作によって
読み出した電荷とのそれぞれを走査線毎に独立して転送
した後、水平電荷転送部１２を介して走査線毎に転送し
たうえで出力することが実行される。そのため、この固
体撮像素子１においては、第１の読み出し動作によって
読み出した電荷が次画面の構成期間における第１の読み
出し動作までに全て出力されることになり、第２の読み
出し動作によって読み出した電荷が次画面の構成期間に
おける第２の読み出し動作までに全て出力されているこ
とになる。

【００２２】すなわち、固体撮像素子１では、垂直同期
信号（図３−ａ）の立ち上がりから１／１００秒程度で
ある第１の露光時間が経過した後のタイミングで第１の
読み出し動作パルス（図３−ｂ）が発生することにな
り、この第１の読み出し動作によっては第１の露光量の
信号電荷、つまり、露光量の大きな画像信号である第１
露光信号Ｓlongが光電変換部１０から垂直電荷転送部１
１へと読み出される。そして、第１の読み出し動作が実
行された後、垂直電荷転送部１１では、２ライン毎に画
素混合されてなる２８８ラインの信号、つまり、走査線
番号１〜２８８（図３−ｄ）の第１露光信号Ｓlongが１
画面分として水平走査期間毎に１段ずつ垂直方向へと転
送されることになり、水平電荷転送部１２を介したうえ
で出力増幅手段１３を通じて出力端子１４から出力され
る。

【００２３】引き続き、第１の読み出し動作後の垂直ブ
ランキング期間には、第１の露光時間よりも短い第２の
露光時間が経過した後のタイミングでもって第２の読み
出し動作パルス（図３−ｂ）が発生することになり、第
２の読み出し動作では露光量の小さな画像信号である第
２露光信号Ｓshort が第１露光信号Ｓlongとは別に光電
変換部１０から垂直電荷転送部１１へと読み出される。
そして、第２の読み出し動作が実行された後の垂直電荷
転送部１１では、２ライン毎に画素混合されてなる２８
８ラインの信号、つまり、走査線番号１〜２８８（図３
−ｅ）の第２露光信号Ｓshort が第１露光信号Ｓlongと
は独立した状態で水平走査期間毎に１段ずつ垂直方向へ
と転送されることになり、水平電荷転送部１２を介した
うえで出力増幅手段１３を通じて出力端子１４から第１
露光信号Ｓlongと交互に出力される。

【００２４】また、この際における垂直電荷転送部１１
の垂直転送パルスは図３−ｃで示すようになり、この垂
直電荷転送部１１においては、読み出し動作以外の期間
に垂直転送が実行されている。すなわち、この実施の形
態１にかかる固体撮像素子１では、上記した読み出し動
作が垂直同期信号を基準として繰り返されるが、１垂直
走査期間における走査線数が６００ラインであるとすれ
ば、第１露光信号Ｓlongの２８８ラインと第２露光信号
Ｓshort の２８８ラインとの信号を出力することができ
る。ところが、テレビ方式で規定されている１垂直走査
期間の走査線数は２６２．５ラインであるから、第１露
光信号Ｓlong及び第２露光信号Ｓshortを手ぶれ補正時
に使用されるフィールドメモリなどのような記憶手段で
もって記憶しておいたうえ、次の垂直走査期間でもって
テレビ方式で規定されている２６２．５ライン（図３−
ｆ）で読み出すようにすれば、テレビ方式に準じた信号
が生成できる。

【００２５】そして、フィールドメモリからの読み出し
動作に際し、手ぶれ補正に必要な領域の２４２ラインの
信号を選択することとすれば、手ぶれ補正が実行された
信号が得られる。なお、図３−ｅ，ｆにおけるｎで表さ
れる値は、２８８ラインの信号のうち、手ぶれ補正で選
択された２４２ラインの信号の先頭のライン番号であ
る。ところで、この際における第１露光信号Ｓlongと第
２露光信号Ｓshort とは露光量が異なり、図４で示して
いるように、第１露光信号Ｓlongの方が第２露光信号Ｓ
short よりも露光時間が長いため、小さな光量でも信号
量が多くて感度が高いことになるが、より少ない光量で
飽和してしまうのに対し、第２露光信号Ｓshort は露光
時間が短いために小さな光量では信号量が少なくて感度
は低いが、大きな光量まで飽和しなことになっている。
従って、第１露光信号Ｓlongと第２露光信号Ｓshort と
が合成して加算された露光信号Ｓmix は感度が高くな
り、大きな光量まで飽和しないので、ダイナミックレン
ジは拡大される。

【００２６】さらに、本実施の形態１にかかる固体撮像
装置は、以上説明した固体撮像素子１のほかに、信号切
り替え手段２と、フィールドメモリである記憶手段３
ａ，３ｂと、信号合成手段４と、信号処理手段５と、基
準信号生成手段６と、第１の制御信号生成手段７と、第
２の制御信号生成手段８と、手ぶれ情報検出手段９とを
具備しており、信号合成手段４は記憶手段３ａ，３ｂか
ら出力されてくる複数の画像信号を合成して合成画像信
号を生成するものである一方、信号処理手段５は合成画
像信号からテレビ方式に対応した映像信号を生成するも
のとなっている。

【００２７】すなわち、基準信号生成手段６は、第１及
び第２の制御信号生成手段７，８に与えられる基準信号
を生成する、つまり、動作基準となる垂直同期信号と、
固体撮像素子１を駆動するための第１のクロック信号
と、固体撮像装置を動作させるための第２のクロック信
号とを生成している。また、ここでの第１の制御信号生
成手段７は、固体撮像素子１の信号出力タイミングを制
御する第１の制御信号を生成する、つまり、垂直同期信
号と第１のクロック信号とに基づいたうえ、固体撮像素
子１に与えられる水平同期信号と、固体撮像素子１の駆
動信号と、記憶手段３ａ，３ｂの書き込み制御信号とを
生成するものとなっている。なお、第１のクロック信号
を３６ＭＨｚとし、固体撮像素子１の水平同期信号を６
００ラインとすれば、６０ＨｚのＮＴＳＣ方式の場合に
おける１ラインのクロック数は１００１クロックとな
る。

【００２８】一方、固体撮像素子１は第１の制御信号生
成手段７から出力される駆動信号によって駆動されるこ
とになり、この固体撮像素子１から出力された第１露光
信号Ｓlong及び第２露光信号Ｓshort のそれぞれは信号
切り替え手段２で走査線毎に切り替えられたうえ、第１
露光信号Ｓlongは第１のフィールドメモリである記憶手
段３ａによって、また、第２露光信号Ｓshort は第２の
フィールドメモリである記憶手段３ｂによって１垂直走
査期間のうちに２８８ラインずつ記憶される。すなわ
ち、これらの記憶手段３ａ，３ｂは、固体撮像素子１か
ら出力されてくる複数の画像信号を記憶するものであ
り、記憶手段３ａ，３ｂに対する書き込みアドレスは、
第１の制御信号生成手段７でもって生成されたうえで入
力している。

【００２９】また、信号切り替え手段２から出力される
第１露光信号Ｓlongは手ぶれ情報検出手段９に対しても
入力されており、第１露光信号Ｓlongが入力した手ぶれ
情報検出手段９では手ぶれベクトルを検出したうえ、手
ぶれ検出信号を第２の制御信号生成手段８へと出力する
ことが実行される。すなわち、手ぶれベクトルは、固体
撮像素子１から出力されてくる画像信号のフィールド間
の相関に基づいて検出されることになり、得られたベク
トル情報によっては、記憶手段３ａ，３ｂが記憶してい
る２８８ラインの信号のうち、どの２４２ラインを有効
ラインとして選択すべきかが示される。さらに、第２の
制御信号生成手段８では、基準信号生成手段６でもって
生成された垂直同期信号及び第２のクロック信号と、手
ぶれ情報検出手段９から出力されてくるベクトル情報と
に基づき、固体撮像装置の水平同期信号と記憶手段３
ａ，３ｂの駆動パルスとを生成することが実行される。

【００３０】すなわち、この際における第２の制御信号
生成手段８は、記憶手段３ａ，３ｂの信号出力タイミン
グを制御するものであり、第２のクロック信号を１３．
５ＭＨｚとし、水平同期信号を２６２．５ラインとすれ
ば、１ラインのクロック数は８５８クロックとなる。そ
こで、記憶手段３ａ，３ｂの駆動パルスは、これらの読
み出しアドレスを制御し、記憶されている２８８ライン
分ずつの第１露光信号Ｓlong及び第２露光信号Ｓshort
のうちから、手ぶれ補正に必要な領域の２４２ラインの
信号を選択することになり、記憶手段３ａ，３ｂのそれ
ぞれからは手ぶれが補正された第１露光信号Ｓlong及び
第２露光信号Ｓshort が出力される。

【００３１】そして、信号合成手段４においては、手ぶ
れ補正された第１露光信号Ｓlongと第２露光信号Ｓshor
t とが合成されて加算されることになり、信号合成手段
４から信号処理手段５に対しては、合成された画像信号
である露光信号Ｓmix 、つまり、ダイナミックレンジが
拡大された露光信号Ｓmix が出力される。なお、信号処
理手段５においては、入力した露光信号Ｓmix に対し、
カメラ出力信号を生成するための階調補正や輪郭補正，
色信号処理などのような所定の信号処理が施される。従
って、本実施の形態１にかかる固体撮像装置であれば、
一定期間内に第１の制御信号生成手段７でもって駆動さ
れる固体撮像素子１の走査線数が、同一期間内に第２の
制御信号生成手段８でもって駆動される記憶手段３ａ，
３ｂの走査線数よりも多いため、ダイナミックレンジの
拡大と手ぶれ補正とが両立できることになる。

【００３２】（実施の形態２）図５は実施の形態２にか
かる固体撮像装置の構成を示すブロック図であり、図６
は固体撮像素子の動作を示す信号波形図である。なお、
実施の形態２にかかる固体撮像装置の構成を示す図５に
おいて、実施の形態１にかかる固体撮像装置の構成を示
す図１と基本的に同一もしくは相当することになる手段
については同一符号を付し、ここでの詳しい説明は省略
する。

【００３３】本実施の形態２にかかる固体撮像装置は、
図５で示すように、固体撮像素子１と、信号切り替え手
段２と、フィールドメモリである記憶手段３ａ，３ｂ
と、信号合成手段４と、信号処理手段５と、基準信号生
成手段６と、第１の制御信号生成手段７と、第２の制御
信号生成手段８と、手ぶれベクトル検出手段である手ぶ
れ情報検出手段９とを具備して構成されたものであり、
固体撮像素子１は、テレビ方式で規定された走査線数よ
りも多くの走査線数に対応する画素を有し、露光量の異
なる複数の画像信号、つまり、第１露光信号Ｓlong及び
第２露光信号Ｓshort を出力している。なお、実施の形
態２にかかる固体撮像装置が実施の形態１と異なるの
は、固体撮像素子１の実行する動作が相違している点
と、手ぶれ情報検出手段９から出力される手ぶれ検出信
号が第２の制御信号生成手段８ではなくて第１の制御信
号生成手段７へと入力している点とである。

【００３４】そして、この際における固体撮像素子１
は、図２で示すような構成とされ、かつ、図６の信号波
形図で示されるような動作を実行するものであり、図６
中のａは垂直同期信号、ｂは電荷の読み出しパルス、ｃ
は垂直転送パルス、ｄは第１露光信号Ｓlongの走査線番
号、つまり、第１の読み出し動作による電荷の転送走査
線数を示している。また、図６中のｅは第２露光信号Ｓ
short の走査線番号、つまり、第２の読み出し動作によ
る電荷の転送走査線数を示す一方、ｆは合成された画像
信号としての露光信号Ｓmix である出力信号の走査線番
号を示している。

【００３５】ところで、固体撮像素子１の全体構成は実
施の形態１と同様であるから詳しい説明を省略するが、
この際における垂直電荷転送部１１は、第１の読み出し
動作によって光電変換部１０から読み出した電荷の垂直
方向の転送を第２の読み出し動作が実行されるまで停止
しておいたうえ、第２の露光終了後に第２の読み出し動
作を実行するものであり、第１の読み出し動作によって
読み出した電荷と、第２の読み出し動作によって読み出
した電荷とのそれぞれは、走査線毎に独立して転送され
た後、水平電荷転送部１２を介して走査線毎に転送され
たうえで出力増幅手段１３を通じて出力端子１４から出
力されている。そのため、この固体撮像素子１では、第
１の読み出し動作によって読み出した電荷と、第２の読
み出し動作によって読み出した電荷とが、次画面の構成
期間における第１の読み出し動作までに出力されること
になっている。

【００３６】すなわち、固体撮像素子１では、垂直同期
信号（図６−ａ）の立ち上がりから１／７５秒程度であ
る第１の露光時間が経過した後のタイミングで第１の読
み出し動作パルス（図６−ｂ）が発生することになり、
この第１の読み出し動作によっては第１の露光量の信号
電荷、つまり、第１露光信号Ｓlongが光電変換部１０か
ら垂直電荷転送部１１へと読み出される。そして、第１
の読み出し動作が実行された後の垂直電荷転送部１１で
は、第１露光信号Ｓlongが２ライン毎に画素混合される
ことによって２８８ラインの信号となるが、実施の形態
１とは異なり、ここでは第１露光信号Ｓlongを水平走査
期間毎に垂直方向へ転送することが停止される。

【００３７】引き続き、第１の読み出し動作後の垂直ブ
ランキング期間には、第１の露光時間よりも短い第２の
露光時間が経過した後のタイミングでもって第２の読み
出し動作パルス（図６−ｂ）が発生することになり、第
２の読み出し動作では第２露光信号Ｓshort が第１露光
信号Ｓlongとは別に光電変換部１０から垂直電荷転送部
１１へと読み出される。そして、第２の読み出し動作が
実行された後の垂直電荷転送部１１では、第２露光信号
Ｓshort が２ライン毎に画素混合されたうえで２８８ラ
インの信号となり、第２の読み出し動作が終了した直後
の垂直電荷転送部１１においては、図６−ｃで示すよう
な垂直方向への高速転送が実行される。

【００３８】なお、ここでの高速転送は、１水平走査期
間に複数回の垂直転送を行って垂直電荷転送部１１内の
電荷を複数のライン分ずつ転送するものであり、この場
合には、手ぶれ補正のための手ぶれ情報に基づいたう
え、テレビ信号として出力される有効信号ラインの先頭
まで高速転送することが実行される。なお、高速転送に
よる有効ライン以外の走査線に対応したラインの信号
は、図２に示されないドレイン部に排出されることとな
り、固体撮像素子１からは信号として出力されないこと
になる。さらに、高速転送後の垂直電荷転送部１１で
は、２ライン毎に画素混合されてなる２８８ラインの信
号、つまり、走査線番号ｎ〜ｎ＋２４２（図６−ｄ）の
第１露光信号Ｓlongと走査線番号ｎ〜ｎ＋２４２（図６
−ｅ）の第２露光信号Ｓshort とが独立した状態で水平
走査期間毎に１段ずつ垂直方向へと転送されることにな
り、水平電荷転送部１２を介したうえで出力増幅手段１
３を通じて出力端子１４から交互に出力される。

【００３９】そして、実施の形態２にかかる固体撮像素
子１では、上記した読み出し動作が垂直同期信号を基準
として繰り返されることになるが、１垂直走査期間にお
ける走査線数が６００ラインであるとすれば、１／７５
秒に相当するライン数は４８０ラインであるため、第１
露光信号Ｓlongの露光時間を１／７５秒よりもわずかに
長くしておけば、第１露光信号Ｓlongの２８８ラインと
第２露光信号Ｓshortの２８８ラインとのうちの有効ラ
インである２４２ライン分の信号を第１露光信号Ｓlong
の露光時間内に出力し得ることとなる。

【００４０】ところで、テレビ方式で規定されている１
垂直走査期間の走査線数は２６２．５ラインであるが、
第１露光信号Ｓlong及び第２露光信号Ｓshort のそれぞ
れをフィールドメモリなどの記憶手段で記憶しておいた
うえ、次の垂直走査期間でもってテレビ方式で規定され
ている２６２．５ライン（図６−ｆ）で読み出すように
すれば、テレビ方式に準じた信号が生成できる。すなわ
ち、この実施の形態２では、従来の手ぶれ補正と同様、
不要な走査線の信号を高速転送によって固体撮像素子１
から出力していないので、不要な走査線に対応した信号
をフィールドメモリなどの記憶手段でもって記憶する必
要がなくなる結果、メモリ容量を削減することが可能と
なる。

【００４１】さらに、本実施の形態２にかかる固体撮像
装置は、以上説明した固体撮像素子１のほか、信号切り
替え手段２と、フィールドメモリである記憶手段３ａ，
３ｂと、信号合成手段４と、信号処理手段５と、基準信
号生成手段６と、第１の制御信号生成手段７と、第２の
制御信号生成手段８と、信号切り替え手段２から出力さ
れた第１露光信号Ｓlongが分岐して入力する手ぶれベク
トル検出手段であるところの手ぶれ情報検出手段９とを
実施の形態１の場合と同様に具備している。ただし、実
施の形態１の場合とは異なり、手ぶれ情報検出手段９か
ら出力される手ぶれ検出信号は第１の制御信号生成手段
７へと入力することになっている。

【００４２】そして、ここでの基準信号生成手段６は、
動作基準となる垂直同期信号と、固体撮像素子１を駆動
するための第１のクロック信号と、固体撮像装置を動作
させるための第２のクロック信号とを生成するものであ
り、第１の制御信号生成手段７は、垂直同期信号及び第
１のクロック信号と、手ぶれ情報検出手段９から入力す
る手ぶれ検出信号とに基づいたうえ、固体撮像素子１に
与えられる水平同期信号と、固体撮像素子１の駆動信号
と、記憶手段３ａ，３ｂの書き込み制御信号とを生成す
るものとなっている。

【００４３】また、固体撮像素子１から出力された第１
露光信号Ｓlong及び第２露光信号Ｓshort は信号切り替
え手段２でもって走査線毎に切り替えられたうえ、第１
露光信号Ｓlongは第１のフィールドメモリである記憶手
段３ａによって、第２露光信号Ｓshort は第２のフィー
ルドメモリである記憶手段３ｂによって記憶される。な
お、この際における記憶手段３ａ，３ｂのそれぞれに対
する書き込みアドレスは、第１の制御信号生成手段７に
より、手ぶれ検出信号に基づきながら、図６−ｄ，ｅで
示した必要な有効ラインの信号に近い２４６ラインずつ
の信号が選択されるよう制御されている。

【００４４】一方、信号切り替え手段２から出力される
第１露光信号Ｓlongは分岐したうえで手ぶれ情報検出手
段９へと入力しており、第１露光信号Ｓlongが入力した
手ぶれ情報検出手段９では、手ぶれベクトルを検出し、
手ぶれ検出信号を第１の制御信号生成手段７へと出力す
ることが実行される。さらに、第２の制御信号生成手段
８に対しては垂直同期信号と第２のクロック信号とが入
力しており、この第２の制御信号生成手段８では固体撮
像装置の水平同期信号と記憶手段３ａ，３ｂの駆動パル
スとが生成されている。そこで、記憶手段３ａ，３ｂの
駆動パルスは、これらの読み出しアドレスを制御し、記
憶されている手ぶれ補正に必要な領域の２４２ラインの
信号を選択することになり、記憶手段３ａ，３ｂのそれ
ぞれからは手ぶれが補正された第１露光信号Ｓlong及び
第２露光信号Ｓshort が出力される。

【００４５】さらにまた、信号合成手段４では、手ぶれ
補正された第１露光信号Ｓlongと第２露光信号Ｓshort
とが合成されて加算されることになり、信号合成手段４
から信号処理手段５へは、合成された画像信号である露
光信号Ｓmix 、つまり、ダイナミックレンジが拡大され
た露光信号Ｓmix が出力される。従って、本実施の形態
２にかかる固体撮像装置であっても、手ぶれ検出信号に
応じて固体撮像素子１から出力される第１露光信号Ｓlo
ngと第２露光信号Ｓshort のうちの必要部分のみを記憶
手段３ａ，３ｂで記憶する結果、ダイナミックレンジの
拡大と手ぶれ補正との両立が実現できることになる。な
お、この実施の形態２にかかる構成であれば、不要な走
査線の信号を記憶手段３ａ，３ｂに書き込むことが実行
されないので、メモリ容量を削減することができるとい
う利点も確保される。

【００４６】ところで、実施の形態１及び２では、固体
撮像素子１の走査線数を５７６ラインとし、１垂直走査
期間に走査される走査線数を６００ラインとしている
が、これらのライン数に限定されないことは勿論であ
る。また、信号合成手段４では単純な加算でもって信号
を合成しているが、信号レベルに応じて切り替えるなど
の方法を採用してもよく、さらに、第１の露光時間が１
／１００秒や１／７５秒に限られないことも勿論であ
る。さらには、第１の露光時間と第２の露光時間との比
を変化させてダイナミックレンジの拡大率を変えること
も可能であり、手ぶれ情報の検出に角速度センサなどを
使用することも可能である。そして、これらの実施の形
態１，２では、露光量の異なる画像信号が第１露光信号
Ｓlong及び第２露光信号Ｓshort の２種類であるとして
いるが、３種類以上の信号を用いることも可能である。
さらにまた、実施の形態１においては、記憶手段３ａ，
３ｂが固体撮像素子１から出力される全ての信号を記憶
しているが、手ぶれ補正の情報を利用して記憶手段３
ａ，３ｂへの書き込み信号数を制限し、メモリ容量を削
減することも可能である。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる固
体撮像装置によれば、テレビ方式で規定された走査線数
よりも多くの走査線数に対応する画素を有し、露光量の
異なる複数の画像信号を出力する構成とされた固体撮像
素子を駆動するのに際し、テレビ方式で規定された１垂
直走査期間に、テレビ方式で規定された走査線数よりも
多くの走査線数でもって固体撮像素子を駆動することが
行われるので、ダイナミックレンジの拡大と手ぶれ補正
とを容易に両立させることができるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１にかかる固体撮像装置の構成を示
すブロック図である。

【図２】実施の形態１にかかる固体撮像素子の構成を模
式化して示す構造図である。

【図３】実施の形態１にかかる固体撮像素子の動作を示
す信号波形図である。

【図４】実施の形態１にかかる固体撮像素子の光電変換
特性を示す説明図である。

【図５】実施の形態２にかかる固体撮像装置の構成を示
すブロック図である。

【図６】実施の形態２にかかる固体撮像素子の動作を示
す信号波形図である。

【図７】従来の形態にかかる固体撮像装置の構成を示す
ブロック図である。

【図８】従来の形態にかかる固体撮像素子の動作を示す
信号波形図である。

【符号の説明】

１ 固体撮像素子 ２ 信号切り替え手段 ３ａ 記憶手段 ３ｂ 記憶手段 ４ 信号合成手段 ５ 信号処理手段 ６ 基準信号生成手段 ７ 第１の制御信号生成手段 ８ 第２の制御信号生成手段 ９ 手ぶれ情報検出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊村 浩一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5C022 AB02 AB17 AB55 AB68 AC69 5C024 AA01 CA02 CA15 CA17 FA01 GA01 HA09 HA13 HA24 JA21

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テレビ方式で規定された走査線数よりも
   多くの走査線数に対応する画素を有し、露光量の異なる
   複数の画像信号を出力する固体撮像素子を具備してお
   り、 テレビ方式で規定された１垂直走査期間には、前記固体
   撮像素子をテレビ方式で規定された走査線数よりも多く
   の走査線数でもって駆動することを特徴とする固体撮像
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載した固体撮像装置であっ
   て、 テレビ方式で規定された１垂直走査期間には、固体撮像
   素子の全ての走査線数に対応する画素から画像信号を出
   力させることを特徴とする固体撮像装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載した固体撮像装置であっ
   て、 テレビ方式で規定された走査線数よりも多くの走査線数
   に対応する画素を有しており、露光量の異なる複数の画
   像信号を出力する固体撮像素子と、 この固体撮像素子の信号出力タイミングを制御する第１
   の制御信号を生成する第１の制御信号生成手段と、 前記固体撮像素子から出力されてくる複数の画像信号を
   記憶する記憶手段と、 この記憶手段の信号出力タイミングを制御する第２の制
   御信号を生成する第２の制御信号生成手段と、 第１及び第２の制御信号生成手段に与えられる基準信号
   を生成する基準信号生成手段と、 前記記憶手段から出力されてくる複数の画像信号を合成
   して合成画像信号を生成する信号合成手段と、 合成画像信号からテレビ方式に対応した映像信号を生成
   する信号処理手段とを具備しており、 第１の制御信号生成手段でもって一定期間内に駆動され
   る固体撮像素子の走査線数は、第２の制御信号生成手段
   でもって同一期間内に駆動される記憶手段の走査線数よ
   りも多いことを特徴とする固体撮像装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載した固体撮像装置であっ
   て、 固体撮像素子は、入射光を電荷に変換する光電変換部
   と、光電変換部から電荷を読み出して垂直方向に転送す
   る垂直電荷転送部と、垂直電荷転送部の電荷を走査線毎
   に順次水平方向に転送する水平電荷転送部とを具備して
   おり、かつ、第１の露光量に対応した電荷を読み出す第
   １の読み出し動作と、第２の露光量に対応した電荷を読
   み出す第２の読み出し動作とを１画面の構成期間内に実
   行するものであり、 垂直電荷転送部は、第１の読み出し動作によって読み出
   した電荷を走査線毎に転送し、かつ、水平電荷転送部を
   介して走査線毎に転送したうえで出力するとともに、第
   １の読み出し動作による全ての電荷を出力し終わる前に
   第２の読み出し動作を実行し、第１の読み出し動作によ
   って読み出した電荷と、第２の読み出し動作によって読
   み出した電荷とのそれぞれを走査線毎に独立して転送し
   た後、水平電荷転送部を介して走査線毎に転送したうえ
   で出力するものであり、 第１の読み出し動作によって読み出した電荷は次画面の
   構成期間における第１の読み出し動作までに全て出力さ
   れるとともに、第２の読み出し動作によって読み出した
   電荷は次画面の構成期間における第２の読み出し動作ま
   でに全て出力されていることを特徴とする固体撮像装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載した固体撮像装置であっ
   て、 テレビ方式で規定された１垂直走査期間には露光量の異
   なる画像信号に対応した複数回の読み出し動作を実行
   し、複数回の読み出し動作の実行中は画像信号の垂直方
   向の転送を停止することを特徴とする固体撮像装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載した固体撮像装置であっ
   て、 テレビ方式で規定された走査線数よりも多くの走査線数
   に対応する画素を有しており、露光量の異なる複数の画
   像信号を出力する固体撮像素子と、 この固体撮像素子の信号出力タイミングを制御する第１
   の制御信号を生成する第１の制御信号生成手段と、 前記固体撮像素子から出力されてくる複数の画像信号を
   記憶する記憶手段と、 この記憶手段の信号出力タイミングを制御する第２の制
   御信号を生成する第２の制御信号生成手段と、 第１及び第２の制御信号生成手段に与えられる基準信号
   を生成する基準信号生成手段と、 前記記憶手段から出力されてくる複数の画像信号を合成
   して合成画像信号を生成する信号合成手段と、 合成画像信号からテレビ方式に対応した映像信号を生成
   する信号処理手段と、 撮影時の手ぶれ情報を検出する手ぶれ情報検出手段とを
   具備しており、 手ぶれ情報に応じて固体撮像素子から必要な画像信号の
   みを出力することを特徴とする固体撮像装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載した固体撮像装置であっ
   て、 固体撮像素子は、入射光を電荷に変換する光電変換部
   と、光電変換部の電荷を読み出して垂直方向に転送する
   垂直電荷転送部と、垂直電荷転送部の電荷を走査線毎に
   順次水平方向に転送する水平電荷転送部とを具備してお
   り、第１の露光量に対応した電荷を読み出す第１の読み
   出し動作と、第２の露光量に対応した電荷を読み出す第
   ２の読み出し動作とを１画面の構成期間内に実行するも
   のであり、 垂直電荷転送部は、第１の読み出し動作によって読み出
   した電荷の垂直方向の転送を第２の読み出し動作が実行
   されるまで停止しており、第２の露光終了後に第２の読
   み出し動作を実行し、第１の読み出し動作によって読み
   出した電荷と、第２の読み出し動作によって読み出した
   電荷とのそれぞれを走査線毎に独立して転送した後、水
   平電荷転送部を介して走査線毎に転送したうえで出力す
   るものであり、 第１の読み出し動作によって読み出した電荷と、第２の
   読み出し動作によって読み出した電荷とは、次画面の構
   成期間における第１の読み出し動作までに出力されてい
   ることを特徴とする固体撮像装置。