JP2001358995A

JP2001358995A - 固体撮像装置

Info

Publication number: JP2001358995A
Application number: JP2000177624A
Authority: JP
Inventors: 悟 ▲高▼野; Satoru Takano
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-06-13
Filing date: 2000-06-13
Publication date: 2001-12-26
Anticipated expiration: 2020-06-13
Also published as: JP3794672B2

Abstract

(57)【要約】【課題】固体撮像装置において、掃き出し転送を必要
とする不要電荷量に応じて掃き出し転送を制御する。ま
た、スチル撮影時に電子シャッターパルスを使用せずに
露光制御を行って、撮影間隔を短くする。【解決手段】スチル撮影において垂直転送部に発生す
る不要電荷量を、モニタリング駆動時にスミアや暗電流
等の電荷量を用いて算出する。そして、算出された不要
電荷量に応じて、最適な掃き出し転送パルス段数および
掃き出し転送パルス周波数等を設定し、掃き出し転送パ
ルスＦＶＸを制御する。また、掃き出し転送パルス段数
や掃き出し転送パルス周波数により一定期間に掃き出さ
れる不要電荷量を変化させて、掃き出し転送期間を短く
する。さらに、電荷読み込みパルスＶＴＧＸとメカニカ
ルシャッターとを用いて、撮像電荷蓄積期間を制御する
ことにより、従来に比べてスチル撮影の間隔を１垂直基
準信号期間分だけ短縮する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子シャッター機
能を有するエリアセンサーと、エリアセンサーを駆動制
御する駆動パルス発生回路と、エリアセンサーから出力
される信号の処理を行う信号処理回路と、信号処理回路
から得られる信号によって駆動パルス発生回路から出力
されるパルスのタイミングを制御する制御用マイクロコ
ンピューター等の駆動制御回路と、メカニカルシャッタ
ーとを備えた固体撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＣＣＤ等のエリアセンサーを用い
て電子シャッター機能およびメカニカルシャッターを備
えた電子カメラやビデオカメラにおいては、動画以外の
撮影を行うスチル撮影（静止画像の撮影）機能を有す
る。

【０００３】通常、電子カメラやビデオカメラによる撮
影の際には、メカニカルシャッターを使用せずに、ＮＴ
ＳＣ方式やＰＡＬ方式等の標準テレビジョン方式に準拠
した駆動を行う。ここで、テレビジョン方式に準拠した
駆動をモニタリング駆動と称する。例えば、ＮＴＳＣ方
式の場合には、１垂直基準信号期間が１／６０秒であ
り、モニタリング駆動とは１／６０秒や１／３０秒、１
／１５秒等、標準テレビジョン方式を整数倍した１垂直
基準信号を基準とした駆動方法のことである。電子カメ
ラやビデオカメラでは、このモニタリング駆動を連続的
に行うことにより、被写体のフレーミングを行ってい
る。

【０００４】フレーミングを行った後、静止画を取り込
む際には、標準テレビジョン方式に必ずしも準拠せず、
全画素を出力するスチル駆動により、静止画の出力を行
う。このとき、エリアセンサーを構成する垂直転送部に
溢れている暗電流や、高輝度の被写体が存在する場合等
に発生するスミア等の不要電荷を、メカニカルシャッタ
ーを使用して掃き出すために、例えば特開平８−８８８
０３号公報に開示されているような方法が用いられる。
一般的には、垂直ブランキング期間に電荷読み込みを行
う前に垂直転送部に蓄積されている不要電荷の掃き出し
を行うことにより、良好な画質が得られるようにしてい
る。

【０００５】図６は代表的な電子カメラまたはビデオカ
メラの構成例を示す図である。この図６において、６は
メカニカルシャッター、７はエリアセンサー（固体撮像
素子）、８はＣＤＳ（相関サンプリング）／ＡＧＣ（オ
ートゲインアンプ）／ＡＤ（アナログ／デジタルコンバ
ータ）回路、９は信号処理ＤＳＰ（デジタルサンプリン
グパルス）回路および同期信号発生回路からなる信号処
理回路であり、１０はＶ（垂直）ドライバーであり、１
１は駆動パルス発生回路（タイミングジェネレーター）
であり、１２は駆動制御用マイクロコンピューターであ
り、１３は外部制御信号（調整用制御データ）を示す。
この電子カメラまたはビデオカメラは、光電変換により
撮像電荷を蓄積する受光部と、受光部に蓄積された撮像
電荷を垂直転送する垂直転送部と、受光部に対する露光
時間を制御する電子シャッター機能とを有するエリアセ
ンサー７を備えている。このエリアセンサー７から出力
される撮像信号に対して、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路８
において相関サンプリングや信号利得制御、デジタル変
換等の処理を行い、信号処理回路９においてホワイトバ
ランス調整やガンマ処理、マトリックス処理等の各種信
号処理を行って、映像信号として出力する。また、信号
処理回路９からの垂直基準信号（ＶＤ）や水平基準信号
（ＨＤ）と、駆動制御用マイクロコンピューター１２に
おいて撮像信号のデータから演算処理された制御信号と
によって、駆動パルス発生回路１１の制御を行い、エリ
アセンサー７およびメカニカルシャッター６の制御を行
っている。

【０００６】図７は、スチル駆動における従来の不要電
荷掃き出し方法について説明するためのタイミングチャ
ートである。この図７において、は垂直基準信号、
は垂直ブランキング信号、は垂直転送パルス、はメ
カニカルシャッター制御パルス、は電子シャッターパ
ルスを示している。また、モニタリング駆動垂直基準信
号をＶＤ１、スチル駆動垂直基準信号をＶＤ２、垂直ブ
ランキング期間をＶＢＬＫ、電荷読み出しパルスをＶＴ
ＧＸ、掃き出し転送パルスをＦＶＸとしている。図７
（ｂ）は、図７（ａ）の一部を拡大した図である。

【０００７】ここでは、ＣＣＤ（ＣｈｒａｇｅＣｏｕ
ｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）を例として説
明を行う。固体撮像装置の受光部に蓄積されている電荷
は、電子シャッターパルスによりＯＦＤ（オーバーフ
ロードレイン）パルスを印加することによって掃き出し
ドレイン（基板側）に掃き出され、露光期間の開始位置
が制御されている。なお、ＯＦＤパルスの開始位置はＶ
ＴＧＸパルスによって制御されている。そして、メカニ
カルシャッター制御パルスによりメカニカルシャッタ
ー６を閉じることによって、受光部に入射される光を遮
り、露光期間の終了位置が制御されている。この露光終
了後、垂直ブランキング期間ＶＢＬＫ（図７（ａ）では
左から３番目の垂直ブランキング期間ＶＢＬＫ）に電荷
読み出しパルスＶＴＧＸを印加する前に、掃き出しパル
スＦＶＸによって垂直転送部に溢れている不要電荷の掃
き出し転送を行っている。

【０００８】なお、モニタリング駆動時（１番目および
２番目のフィールド）には、１フィールドで１画像（フ
レーム）が得られるように電荷が出力される。例えば図
８に示すようにＲ、Ｇ、Ｂが配列された画面構成を有す
る原色フィルターＣＣＤの場合、ＲＧラインおよびＢＧ
ラインに対応する電荷が１水平周期毎に出力され、この
場合にはＲＧラインおよびＢＧラインの電界蓄積時間と
垂直ＣＣＤ（転送部）への読み出し時間が等しくなる。
一方、スチル駆動時（３番目および４番目のフィール
ド）には、１フィールドでＲＧラインまたはＢＧライン
の片方に対応する電荷が出力され、この場合には３番目
の垂直ブランキング期間ＶＢＬＫにおいてメカニカルシ
ャッターを閉じることにより露光が制御される。この３
番目の垂直ブランキング期間ＶＢＬＫにおいて電荷読み
込みパルスＶＴＧＸを印加することによりＲＧラインま
たはＢＧラインの一方に対応する電荷を垂直ＣＣＤに転
送する。また、４番目の垂直ブランキング期間ＶＢＬＫ
において電荷読み込みパルスＶＴＧＸを印加することに
よりＲＧまたはＢＧの他方に対応する電荷を垂直ＣＣＤ
に転送する。４番目の垂直ブランキング期間ＶＢＬＫで
は、露光期間で蓄積された電荷が垂直ＣＣＤに転送され
るまでフォトダイオード（受光部）に蓄積されたままに
なるため、この期間には露光制御は行われない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の不
要電荷の掃き出し方法では、掃き出し転送期間、掃き出
し転送パルス段数および掃き出し転送パルス周波数が撮
像光量（被写体）により制御されておらず、常に一定期
間、一定段数および一定クロック（一定パルス周波数）
であったため、以下のような問題が生じる。

【００１０】上述したように、静止画像を取り込むスチ
ル駆動では、従来、メカニカルシャッターを閉じた後に
一定の掃き出し転送期間において掃き出し転送駆動を行
った後、固体撮像装置の受光部に蓄積された撮像電荷の
みを垂直転送部に読み込んで出力している。このとき、
垂直転送部に存在する不要電荷量によらず、メカニカル
シャッターを閉じた後の垂直ブランキング期間ＶＢＬＫ
（図６では左から３つめのＶＢＬＫ）によって掃き出し
転送期間が予め決められている。

【００１１】通常、掃き出し転送パルス周波数は、掃き
出し転送期間から、垂直転送部数の約２倍程度の掃き出
し転送パルス段数を設定できるように定められている。
このため、太陽等の強烈光が被写体に含まれ、掃き出さ
なければならない不要電荷が多い場合には、メカニカル
シャッターを閉じた後の垂直ブランキング期間ＶＢＬＫ
によって決められた掃き出し転送期間では掃き出しきれ
ない。これによって、真の撮像電荷に垂直転送部に溢れ
た不要電荷が加算されてしまい、画面内に掃き出せなか
った不要電荷が出力されて、画面上部にすだれ状の映像
が出力されてしまうことがある。

【００１２】また、強烈光等を含む被写体に対しても、
垂直転送部に溢れた不要電荷を十分に掃き出すことが可
能な掃き出し転送期間を設定した場合には、常に掃き出
し転送期間が長く設定されている。このため、垂直転送
部に溢れた電荷が少ない場合には、必要以上の掃き出し
を行うことになり、掃き出し転送期間が長くなって、垂
直ブランキング期間も長くなってしまう。このため、メ
カニカルシャッター６を使用したスチル駆動を連続して
行うときに、撮像電荷を読み込むまでの時間が長くな
り、次のスチル駆動を行うまでの時間が長くなってスチ
ル駆動間隔が長くなる。さらに、メカニカルシャッター
を閉じた後の遮光期間において、露光後の撮像電荷が受
光部で蓄積される時間が長くなるため、受光部での白キ
ズや暗電流の増加を招いてしまう。

【００１３】さらに、従来の駆動方法において、電子シ
ャッターパルスを使用して撮像電荷を蓄積させる露光
開始位置の調整を行う場合、その露光開始位置の調整の
ために、電子シャッターによる露光制御を行わない駆動
と同じ期間が必要であった。よって、スチル撮影を連続
的に行う場合、電子シャッターパルスで露光開始位置
の制御を行うための期間として、電子シャッターパルス
を使用しないときと同じ期間が必要となり、撮影間隔が
長くなっていた。

【００１４】本発明は、このような問題を解決するもの
であり、掃き出し転送を必要とする不要電荷量に応じて
掃き出し転送を制御することが可能な固体撮像装置を提
供することを目的とする。また、本発明は、スチル撮影
時に電子シャッターパルスを使用せずに露光制御を行っ
て、撮影間隔を制御することが可能な固体撮像装置を提
供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、光電変換により撮像電荷を蓄積する受光部と、該受
光部に蓄積された撮像電荷を垂直転送する垂直転送部
と、該受光部に対する露光時間を制御する電子シャッタ
ー機能とを有するエリアセンサーと、該エリアセンサー
を駆動制御する駆動パルス発生回路と、該エリアセンサ
ーから出力される信号の処理を行う信号処理回路と、該
信号処理回路から得られる信号によって、該駆動パルス
発生回路から出力されるパルスのタイミングを制御する
駆動制御回路と、該受光部に対する露光時間を制御する
メカニカルシャッターとを備えた固体撮像装置であっ
て、モニタリング駆動時の垂直ブランキング期間に該垂
直転送部に出力される不要電荷量を該信号処理回路によ
って算出し、算出された不要電荷量に応じた処理信号を
該駆動制御回路に入力して、入力された処理信号に応じ
た制御信号を該駆動制御用回路から該駆動パルス発生回
路に送出して、そのモニタリング駆動時に続くスチル駆
動時において、電荷蓄積時間に該垂直転送部に出力され
る不要電荷を該垂直転送部の不要電荷量に応じて掃き出
させるべく、スチル駆動時の垂直ブランキング期間に該
駆動パルス発生回路から出力される掃き出し転送パルス
を制御しており、そのことにより上記目的が達成され
る。

【００１６】前記駆動パルス発生回路からの掃き出し転
送パルスを、掃き出し転送パルス段数および掃き出し転
送パルス周波数のうちの少なくとも一方を変化させるこ
とにより制御することができる。

【００１７】前記信号処理回路は、スミア信号および暗
電流信号のうちの少なくとも１つを用いてモニタリング
駆動時の垂直ブランキング期間に該垂直転送部に出力さ
れる不要電荷量を算出することができる。

【００１８】前記不要電荷量に応じて掃き出し転送パル
ス段数および掃き出し転送パルス周波数の少なくとも一
方を変化させると共に、前記スチル駆動時の垂直ブラン
キング期間を変化可能とすることができる。

【００１９】前記掃き出し転送パルスを、前記スチル駆
動時の垂直ブランキング期間内に前記駆動パルス発生回
路から出力される電荷読み込みパルス位置から設定する
のが好ましい。

【００２０】本発明の固体撮像装置は、光電変換により
撮像電荷を蓄積する受光部と、該受光部に蓄積された撮
像電荷を垂直転送する垂直転送部と、該受光部に対する
露光時間を制御する電子シャッター機能とを有するエリ
アセンサーと、該エリアセンサーを駆動制御する駆動パ
ルス発生回路と、該エリアセンサーから出力される信号
の処理を行う信号処理回路と、該信号処理回路から得ら
れる信号によって、該駆動パルス発生回路から出力され
るパルスのタイミングを制御する駆動制御回路と、該受
光部に対する露光時間を制御するメカニカルシャッター
とを備えた固体撮像装置であって、該駆動パルス発生回
路から出力される電荷読み込みパルスと該メカニカルシ
ャッターとによりスチル駆動時の電荷蓄積時間を設定し
ており、そのことにより上記目的が達成される。

【００２１】以下、本発明の作用について説明する。

【００２２】本発明にあっては、上記課題を解決するた
めに、以下に示すようにエリアセンサーの駆動制御を行
う。すなわち、スチル撮影において垂直転送部に発生し
て映像信号を劣化させる不要電荷量を、モニタリング駆
動時（通常は１フィールド前）の垂直ブランキング期間
に垂直転送部に出力されているスミアや暗電流等の電荷
量を用いて信号処理回路によって算出する。そして、算
出された不要電荷量に応じて、最適な掃き出し転送パル
ス段数および掃き出し転送パルス周波数等を設定し、ス
チル駆動時のブランキング期間に駆動パルス発生回路か
ら出力される掃き出し転送パルスの制御を行う。これに
より、スチル駆動において電荷蓄積時間に垂直転送部に
生じる不要電荷を、その不要電荷量に応じて掃き出させ
ることが可能となる。

【００２３】掃き出し転送期間において掃き出し転送パ
ルス周波数を変化させて、掃き出し転送パルス段数を変
化させることにより、一定期間に掃き出される不要電荷
量を変化させることが可能である。従って、掃き出しが
必要な不要電荷量に応じて、掃き出し転送期間を変化さ
せることが可能である。そして、設定された掃き出し転
送期間において、電荷読み込みパルス（ＶＴＧＸ）位置
と垂直ブランキング期間（ＶＢＬＸ）を設定することが
できる。

【００２４】特に、スチル撮影を連続的に行う場合に
は、上記掃き出し転送パルス段数および掃き出し転送パ
ルス周波数のうちの少なくとも一方を、掃き出し転送期
間が最小になるように制御して、その掃き出し転送期間
内に電荷読み込みパルス（ＶＴＧＸ）位置と垂直ブラン
キング期間（ＶＢＬＸ）を設定することができる。これ
により、撮像電荷を読み込むまでの時間を短くして、ス
チル駆動時間を短くすることが可能である。

【００２５】掃き出し転送パルス段数は、全ての垂直転
送部について掃き出し処理を行う必要があるため、少な
くとも受光部の垂直方向の数（垂直ＣＣＤのパケット
数）以上に設定する。

【００２６】掃き出し転送パルスは、垂直ブランキング
期間内の電荷読み込みパルス（ＶＴＧＸ）以前に設定さ
れる。但し、垂直ブランキング期間の始まり側から設定
を行った場合、読み出しパルス位置までに垂直転送部の
休止期間が生じるため、垂直転送部の暗電流の増加を防
ぐためには、駆動パルス発生回路から出力される電荷読
み込みパルス位置側から設定するのが好ましい。

【００２７】さらに、スチル撮影時に、駆動パルス発生
回路から出力される電荷読み込みパルスとメカニカルシ
ャッターとを用いて、撮像電荷蓄積期間（露光期間）を
電子シャッターパルスを用いた場合と同じ蓄積時間にな
るように制御することにより、１垂直基準信号期間を短
縮して、スチル撮影による連続撮影の間隔を速くするこ
とが可能である。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、図面を参照しながら説明する。

【００２９】（実施形態１）図１は、本実施形態の固体
撮像装置における掃き出し駆動動作を説明するためのタ
イミングチャートである。この図１において、は垂直
基準信号、は垂直ブランキング信号、は垂直転送パ
ルスを示している。また、スチル駆動垂直基準信号をＶ
Ｄ２、垂直ブランキング期間をＶＢＬＫ、電荷読み出し
パルスをＶＴＧＸ、掃き出し転送パルスをＦＶＸとして
いる。

【００３０】まず、図６に示したような構成の電子カメ
ラまたはビデオカメラにおいて、掃き出し転送パルス段
数の設定制御について説明する。なお、固体撮像装置の
構成は従来と同様なものとすることができる。

【００３１】ここでは、モニタリング駆動時（通常は１
フィールド前）の垂直ブランキング期間にエリアセンサ
ー７の垂直転送部に出力されるスミアや暗電流等の電荷
量を用いて、スチル駆動時の電荷蓄積時間に垂直転送部
に出力される不要電荷量を算出し、必要な掃き出し転送
パルス段数を駆動制御用マイクロコンピューター（駆動
制御用回路）１２により設定して、駆動パルス発生回路
１１から出力される掃き出し転送パルスを制御する。

【００３２】具体的には、モニタリング駆動において垂
直ブランキング期間にエリアセンサー７の垂直転送部に
出力されるスミアや暗電流等の電荷量を用いて、信号処
理回路９によってモニタリング駆動時の不要電荷量を算
出し、その量から、駆動制御用マイクロコンピューター
９によってスチル駆動時に掃き出す不要電荷量を算出す
る。そして、メカニカルシャッター６を閉じた後の掃き
出し転送期間において、掃き出し駆動を行うために駆動
用制御マイクロコンピューター１２から制御信号を送
り、駆動パルス発生回路１１から出力される掃き出し転
送パルスを変化させる。

【００３３】ここで、スミア等の不要電荷量は、エリア
センサー７およびレンズＦ値等の装置固有の条件により
決定される。よって、レンズＦ値等の装置条件や光量を
変化させ、外部制御信号１４によって掃き出し転送パル
ス段数を制御することにより、モニタリング駆動時の不
要電荷量と、スチル駆動時に掃き出し可能な掃き出し転
送パルス段数との関係をテーブル設定しておく。このテ
ーブルを信号処理回路９内のメモリに保持させておき、
掃き出し制御時にテーブルを参照することにより、掃き
出し転送に必要な掃き出し転送パルス段数を設定するこ
とができる。

【００３４】掃き出し転送パルス（ＦＶＸ）のタイミン
グは、垂直ブランキング期間内の電荷読み込みパルス
（ＶＴＧＸ）より以前であれば、どのタイミングから設
定することも可能であるが、垂直ブランキング期間の始
まり側から設定を行った場合、読み出しパルス位置まで
に垂直転送部の休止期間が生じ、垂直転送部の暗電流の
増加を招くことになるので、図２に示すように、駆動パ
ルス発生回路１１から出力される電荷読み込みパルス
（ＶＴＧＸ）側から設定するのが好ましい。

【００３５】なお、全ての垂直転送部に対して掃き出し
処理を行う必要があるため、垂直転送部に生じる不要電
荷量が少なく、上記方法により設定される掃き出し転送
パルス段数が受光部の垂直方向の数よりも少なくなる場
合には、掃き出し転送パルス段数を受光部の垂直方向の
数以上に設定する。

【００３６】図３（ａ）に、本実施形態の固体撮像装置
におけるモニタリング駆動時のスミア量と、必要な不要
電荷掃き出し段数（掃き出し転送パルス段数）との関係
例を示す。例えば、モニタリング駆動時のスミア量が−
７６ｄＢの場合、スチル駆動時に不要電荷を掃き出すた
めに必要な掃き出し転送パルス段数は６００段であるた
め、掃き出し転送パルス段数を６００段に設定する。ま
た、モニタリング駆動時のスミア量が−７０ｄＢの場
合、スチル駆動時に不要電荷を掃き出すために必要な掃
き出し転送パルス段数は１２００段であるため、掃き出
し転送パルス段数を１２００段に設定する。

【００３７】以上のようにして、エリアセンサー７や装
置固有の条件、光量に応じて適切な掃き出し転送パルス
段数を設定することが可能となる。

【００３８】次に、図６に示したような構成の電子カメ
ラまたはビデオカメラにおいて、掃き出し転送パルス周
波数の設定制御について説明する。

【００３９】不要電荷量が多く、掃き出し転送期間が長
くなる場合、掃き出し転送パルス周波数を変化させるこ
とによって、一定の掃き出し転送期間における掃き出し
転送段数を変化させることもできる。

【００４０】上述したように、モニタリング駆動におい
てエリアセンサー７の垂直転送部に出力されるスミアや
暗電流等の電荷量を用いて、信号処理回路９によってモ
ニタリング駆動時の不要電荷量を算出し、その量から、
駆動制御用マイクロコンピューター９によってスチル駆
動時の不要電荷量を算出する。そして、メカニカルシャ
ッター６を閉じた後の掃き出し転送期間において、掃き
出し駆動を行うために駆動用制御マイクロコンピュータ
ー１２から制御信号を送り、駆動パルス発生回路１１か
ら出力される掃き出し転送パルスを変化させる。

【００４１】ここで、スミア等の不要電荷量は、エリア
センサー７およびレンズＦ値等の装置固有の条件により
決定されるため、レンズＦ値等の装置条件や光量を変化
させ、外部制御信号１４によって掃き出し転送パルス周
波数を制御することにより、モニタリング駆動時の不要
電荷量と、一定の掃き出し転送期間（１／転送パルス周
波数×転送パルス段数）における掃き出し転送パルス周
波数および掃き出し転送パルス段数との関係をテーブル
設定しておく。このテーブルを信号処理回路９内のメモ
リに保持させておき、掃き出し制御時にテーブルを参照
することにより、掃き出し転送に必要な掃き出し転送パ
ルス周波数を設定することができる。

【００４２】図３（ｂ）に、本実施形態の固体撮像装置
における掃き出し転送パルス周波数と、１転送パルス当
たりの掃き出し転送容量（電荷量）との関係例を示す。
このように、各掃き出し転送パルス周波数における１転
送パルス当たりの掃き出し転送電荷量を求めておくこと
により、一定の掃き出し転送期間における転送電荷量が
１転送パルス当たりの掃き出し転送電荷量×掃き出し転
送パルス段数によって決定される。例えば、一定の掃き
出し転送期間において、掃き出し転送パルス周波数が１
００ｋＨｚ、転送パルス段数が６００段の場合に転送可
能な不要電荷量を１００とすると、不要電荷量１４０の
場合には、掃き出し転送パルス周波数を２００ｋＨｚ、
転送パルス段数を１２００段に設定することで掃き出し
可能となるため、転送パルス周波数を２００ｋＨｚに設
定する。

【００４３】以上のようにして、エリアセンサー７や装
置固有の条件、一定の掃き出し転送期間において、光量
に応じて適切な掃き出し転送パルス周波数を設定するこ
とが可能となる。

【００４４】なお、図５に示した４番目のフィールドに
ついては、メカニカルシャッターが閉の状態であり、ス
ミア等の不要電荷量が生じないため、３番目のフィール
ドで行ったような掃き出し転送パルスの制御は行わな
い。但し、フォトダイオード（受光部）から電荷を垂直
転送部（垂直ＣＣＤ）に読み出す前に垂直ＣＣＤに存在
する暗電流等の不要電荷を掃き出すための掃き出し転送
は行う。

【００４５】（実施形態２）図４は、本実施形態の固体
撮像装置における掃き出し駆動動作を説明するためのタ
イミングチャートである。この図４において、は垂直
基準信号、は垂直ブランキング信号、は垂直転送パ
ルスを示している。また、スチル駆動垂直基準信号をＶ
Ｄ２、垂直ブランキング期間をＶＢＬＫ、電荷読み出し
パルスをＶＴＧＸ、掃き出し転送パルスをＦＶＸとして
いる。

【００４６】上記実施形態１では、メカニカルシャッタ
ー６を閉じた後の遮光期間において、受光部から垂直転
送部に電荷の読み込みを行う前の垂直ブランキング期間
に行う掃き出し転送期間を一定としていたが、本実施形
態では、掃き出し転送期間を設定制御して変化させる。
なお、固体撮像装置の回路構成については、実施形態１
と同様なものとすることができる。

【００４７】上記実施形態１のように信号処理回路９内
のメモリにテーブルを設定し、このテーブルを用いて、
掃き出し転送期間が最も短くなるように掃き出し転送パ
ルス周波数と掃き出し転送パルス段数を設定する。そし
て、電荷読み込みパルス（ＶＴＧＸ）の位置が掃き出し
転送後になるように、駆動制御用マイクロコンピュータ
ー１２から制御信号を送り、駆動パルス発生回路１１か
らの出力パルスを制御する。

【００４８】以上のようにして、エリアセンサー７や装
置固有の条件、光量に応じて適切な掃き出し転送期間を
設定することが可能となる。さらに、メカニカルシャッ
ター６を閉じた後、撮像電荷を受光部から垂直転送部に
読み出すまでの時間を短くして、受光部での白キズや暗
電流を低減することができる。

【００４９】（実施形態３）図５は、本実施形態の固体
撮像装置における掃き出し駆動動作を説明するためのタ
イミングチャートである。この図５において、は垂直
基準信号、は垂直ブランキング信号、は垂直転送パ
ルス、はメカニカルシャッター制御パルス、は電子
シャッターパルスを示している。また、モニタリング駆
動垂直基準信号をＶＤ１、スチル駆動垂直基準信号をＶ
Ｄ２、垂直ブランキング期間をＶＢＬＫ、電荷読み出し
パルスをＶＴＧＸとしている。

【００５０】本実施形態では、従来のように電子シャッ
ターパルスを使用せずに露光期間を制御する。なお、
固体撮像装置の回路構成については、実施形態１と同様
なものとすることができる。

【００５１】具体的には、スチル駆動において、電荷読
み込みパルスＶＴＧＸによってフォトダイオードに蓄積
されている電荷を垂直ＣＣＤに転送するため、フォトダ
イオードの電荷をリセットすることにより露光を開始す
る。そして、垂直基準信号ＶＤ２およびメカニカルシャ
ッター６によって、電子シャッターパルスを用いた場
合の電荷蓄積時間と同じ時間になるように、露光期間の
制御を行う。

【００５２】以上のようにして、電子シャッターパルス
による露光開始位置の制御時間を無くすことができる
ので、１垂直基準信号期間を短縮して、スチル撮影によ
る連続撮影の間隔を速くすることができる。

【００５３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
スチル撮影において垂直転送部に発生して映像信号を劣
化させる不要電荷を、掃き出しタイミング、掃き出し転
送期間、掃き出し転送パルス段数、掃き出し転送パルス
周波数等を最適に設定することにより、その不要電荷量
に応じて掃き出させて、良好な画質を得ることができ
る。また、掃き出し転送パルス周波数および掃き出し転
送パルス段数を制御することにより、掃き出し転送期間
を短縮することが可能となり、撮像電荷を読み込むまで
の時間を短くして、スチル駆動時間を短くすることがで
きる。さらに、スチル撮影時に、駆動パルス発生回路か
ら出力される電荷読み込みパルスとメカニカルシャッタ
ーとを用いて撮像電荷蓄積期間を制御することにより、
間隔の短い連続的撮影を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の固体撮像装置における掃き出し駆
動動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図２】実施形態１の固体撮像装置における掃き出し駆
動動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図３】（ａ）は固体撮像装置におけるモニタリング駆
動時のスミア量と、必要な不要電荷掃き出し転送パルス
段数との関係の一例を示す図であり、（ｂ）は固体撮像
装置における掃き出し転送パルス周波数と、１転送パル
ス当たりの掃き出し転送電荷量との関係の一例を示す図
である。

【図４】実施形態２の固体撮像装置における掃き出し駆
動動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図５】実施形態３の固体撮像装置における掃き出し駆
動動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図６】代表的な電子カメラまたはビデオカメラの構成
例を示す図である。

【図７】従来の固体撮像装置における掃き出し駆動動作
を説明するためのタイミングチャートである。

【図８】モニタリング駆動およびスチル駆動における電
荷出力を説明するための図である。

【符号の説明】

６メカニカルシャッター７エリアセンサー８相関サンプリング／オートゲインアンプ／アナログ
／デジタルコンバータ回路９信号処理ＤＳＰ回路／同期信号発生回路（信号処理
回路）１０Ｖドライバー１１駆動パルス発生回路（タイミングジェネレータ
ー）１２駆動制御用回路（駆動制御用マイクロコンピュー
ター）１３外部制御信号（調整用制御データ）垂直基準信号垂直ブランキング信号垂直転送パルスメカニカルシャッター制御パルス電子シャッターパルスＶＤ１モニタリング駆動垂直基準信号ＶＤ２スチル駆動垂直基準信号ＶＢＬＫ垂直ブランキング期間ＶＴＧＸ電荷読み出しパルスＦＶＸ掃き出し転送パルス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光電変換により撮像電荷を蓄積する受光
部と、該受光部に蓄積された撮像電荷を垂直転送する垂
直転送部と、該受光部に対する露光時間を制御する電子
シャッター機能とを有するエリアセンサーと、該エリアセンサーを駆動制御する駆動パルス発生回路
と、該エリアセンサーから出力される信号の処理を行う信号
処理回路と、該信号処理回路から得られる信号によって、該駆動パル
ス発生回路から出力されるパルスのタイミングを制御す
る駆動制御回路と、該受光部に対する露光時間を制御するメカニカルシャッ
ターとを備えた固体撮像装置であって、モニタリング駆動時の垂直ブランキング期間に該垂直転
送部に出力される不要電荷量を該信号処理回路によって
算出し、算出された不要電荷量に応じた処理信号を該駆
動制御回路に入力して、入力された処理信号に応じた制
御信号を該駆動制御用回路から該駆動パルス発生回路に
送出して、そのモニタリング駆動時に続くスチル駆動時
において、電荷蓄積時間に該垂直転送部に出力される不
要電荷を該垂直転送部の不要電荷量に応じて掃き出させ
るべく、スチル駆動時の垂直ブランキング期間に該駆動
パルス発生回路から出力される掃き出し転送パルスを制
御する固体撮像装置。
【請求項２】前記駆動パルス発生回路からの掃き出し
転送パルスを、掃き出し転送パルス段数および掃き出し
転送パルス周波数の少なくとも一方を変化させることに
より制御する請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】前記信号処理回路は、スミア信号および
暗電流信号のうちの少なくとも１つを用いてモニタリン
グ駆動時の垂直ブランキング期間に該垂直転送部に出力
される不要電荷量を算出する請求項１または請求項２に
記載の固体撮像装置。
【請求項４】前記不要電荷量に応じて掃き出し転送パ
ルス段数および掃き出し転送パルス周波数の少なくとも
一方を変化させると共に、前記スチル駆動時の垂直ブラ
ンキング期間を変化可能としてある請求項１乃至請求項
３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】前記掃き出し転送パルス段数が、少なく
とも前記受光部の垂直方向の数以上である請求項１乃至
請求項４のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項６】前記掃き出し転送パルスを、前記スチル
駆動時の垂直ブランキング期間内に前記駆動パルス発生
回路から出力される電荷読み込みパルス位置から設定す
る請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の固体撮像装
置。
【請求項７】光電変換により撮像電荷を蓄積する受光
部と、該受光部に蓄積された撮像電荷を垂直転送する垂
直転送部と、該受光部に対する露光時間を制御する電子
シャッター機能とを有するエリアセンサーと、該エリアセンサーを駆動制御する駆動パルス発生回路
と、該エリアセンサーから出力される信号の処理を行う信号
処理回路と、該信号処理回路から得られる信号によって、該駆動パル
ス発生回路から出力されるパルスのタイミングを制御す
る駆動制御回路と、該受光部に対する露光時間を制御するメカニカルシャッ
ターとを備えた固体撮像装置であって、該駆動パルス発生回路から出力される電荷読み込みパル
スと該メカニカルシャッターとによりスチル駆動時の電
荷蓄積時間を設定する固体撮像装置。