JP3015246B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JP3015246B2 JP3015246B2 JP6047405A JP4740594A JP3015246B2 JP 3015246 B2 JP3015246 B2 JP 3015246B2 JP 6047405 A JP6047405 A JP 6047405A JP 4740594 A JP4740594 A JP 4740594A JP 3015246 B2 JP3015246 B2 JP 3015246B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
- H04N23/73—Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing the exposure time
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
Landscapes
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子シャッタ機能を有す
る固体撮像装置およびその駆動方法に関する。
る固体撮像装置およびその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電荷結合素子（ＣＣＤ）等を用いた２次
元イメージセンサで、機械式シャッタを用いず電気的に
露光時間を制御する電子シャッタ動作の方法としては種
々のものが提案されているが、最近では受光部の下側の
基板をドレインとし、非露光期間に蓄積する電荷を基板
へ掃き出すことにより露光時間を制御する方法が主流と
なっている（例えば、テレビジョン学会技術報告 TEB
S'88-6:Feb.1988）。
元イメージセンサで、機械式シャッタを用いず電気的に
露光時間を制御する電子シャッタ動作の方法としては種
々のものが提案されているが、最近では受光部の下側の
基板をドレインとし、非露光期間に蓄積する電荷を基板
へ掃き出すことにより露光時間を制御する方法が主流と
なっている（例えば、テレビジョン学会技術報告 TEB
S'88-6:Feb.1988）。
【０００３】図５（ａ）は本発明が適用される固体撮像
装置の一例を示す受光部付近の断面図であり、図５
（ｂ）は図５（ａ）中のＡ−Ａ’線に沿ったポテンシャ
ル分布図である。固体撮像装置は、図５（ａ）に示すよ
うに、Ｎ型基板１上にＰ型ウェル２が形成され、Ｐ型ウ
ェル２上に受光部であるＮ型層３および転送部５が形成
され、Ｎ型層３の表面側に高濃度のＰ+ 型層４が形成さ
れ、さらに転送部５の上方にポリシリコン等から成る電
極６が形成されて構成される。Ｐ型ウェル２は電気的に
接地されており、外部信号に従ってＮ型基板１に５Ｖ程
度の低い電圧Ｖ1 または３０Ｖ程度の十分高い電圧Ｖ2
を選択的に印加する電圧印加回路が設けられる。
装置の一例を示す受光部付近の断面図であり、図５
（ｂ）は図５（ａ）中のＡ−Ａ’線に沿ったポテンシャ
ル分布図である。固体撮像装置は、図５（ａ）に示すよ
うに、Ｎ型基板１上にＰ型ウェル２が形成され、Ｐ型ウ
ェル２上に受光部であるＮ型層３および転送部５が形成
され、Ｎ型層３の表面側に高濃度のＰ+ 型層４が形成さ
れ、さらに転送部５の上方にポリシリコン等から成る電
極６が形成されて構成される。Ｐ型ウェル２は電気的に
接地されており、外部信号に従ってＮ型基板１に５Ｖ程
度の低い電圧Ｖ1 または３０Ｖ程度の十分高い電圧Ｖ2
を選択的に印加する電圧印加回路が設けられる。
【０００４】図５（ｂ）に示すように、Ｎ型基板１に低
い電圧Ｖ1 が印加された状態では、Ｐ型ウェル２とＮ型
層３との界面近傍にポテンシャル障壁が形成されるた
め、受光部のＮ型層３に信号電荷が蓄積される（図中斜
線部）。一方、Ｎ型基板１に高い電圧Ｖ2 が印加される
と、ポテンシャル障壁が消滅して、受光部Ｎ層に蓄積さ
れた信号電荷がすべてＮ型基板１へ掃き出される。こう
してＮ型基板１への印加電圧を制御することによって、
所望の時間だけ電荷蓄積を行うというシャッタ動作が可
能となる。したがって、シャッタ動作の露光期間は、Ｎ
型基板１の印加電圧をＶ2 からＶ1 に戻った時点から受
光部に蓄積された電荷（信号電荷）が転送部５へ読み出
される時点までの期間となる。
い電圧Ｖ1 が印加された状態では、Ｐ型ウェル２とＮ型
層３との界面近傍にポテンシャル障壁が形成されるた
め、受光部のＮ型層３に信号電荷が蓄積される（図中斜
線部）。一方、Ｎ型基板１に高い電圧Ｖ2 が印加される
と、ポテンシャル障壁が消滅して、受光部Ｎ層に蓄積さ
れた信号電荷がすべてＮ型基板１へ掃き出される。こう
してＮ型基板１への印加電圧を制御することによって、
所望の時間だけ電荷蓄積を行うというシャッタ動作が可
能となる。したがって、シャッタ動作の露光期間は、Ｎ
型基板１の印加電圧をＶ2 からＶ1 に戻った時点から受
光部に蓄積された電荷（信号電荷）が転送部５へ読み出
される時点までの期間となる。
【０００５】図６は、上記シャッタ動作を簡単に実現す
る場合の信号タイミング図である。図６（ａ）は、有効
垂直走査期間および垂直ブランキング期間から成る１フ
ィールド期間を１周期とする垂直同期タイミングであ
り、垂直ブランキング期間内の後半において、図６
（ｂ）に示すように、受光部に蓄積された電荷の読出し
動作を起動するための読出しパルスを発生する。図６
（ｃ）に示すシャッタパルスは、受光開始から読出しパ
ルスまでの有効露光期間においてＮ型基板１への印加電
圧を低い電圧レベルＶ1 に設定し、一方、非有効露光期
間においてＮ型基板１への印加電圧を高い電圧レベルＶ
2 に設定する。
る場合の信号タイミング図である。図６（ａ）は、有効
垂直走査期間および垂直ブランキング期間から成る１フ
ィールド期間を１周期とする垂直同期タイミングであ
り、垂直ブランキング期間内の後半において、図６
（ｂ）に示すように、受光部に蓄積された電荷の読出し
動作を起動するための読出しパルスを発生する。図６
（ｃ）に示すシャッタパルスは、受光開始から読出しパ
ルスまでの有効露光期間においてＮ型基板１への印加電
圧を低い電圧レベルＶ1 に設定し、一方、非有効露光期
間においてＮ型基板１への印加電圧を高い電圧レベルＶ
2 に設定する。
【０００６】しかしながら図６に示す方法では、シャッ
タパルスの電圧変化が約２５Ｖであり、通常３００ｍＶ
P-P の画像信号と比べてかなり大きく、その影響によっ
て固体撮像装置の信号接地電位が変動するため、図６
（ｃ）に示すシャッタパルスの変化点が画像信号期間内
に位置すると、この変化点前後で信号レベル変動が生
じ、図６（ｄ）に示すように、出力画面上に輝度が変化
する横線が現れる。
タパルスの電圧変化が約２５Ｖであり、通常３００ｍＶ
P-P の画像信号と比べてかなり大きく、その影響によっ
て固体撮像装置の信号接地電位が変動するため、図６
（ｃ）に示すシャッタパルスの変化点が画像信号期間内
に位置すると、この変化点前後で信号レベル変動が生
じ、図６（ｄ）に示すように、出力画面上に輝度が変化
する横線が現れる。
【０００７】その対策として、シャッタパルスの変化点
によって画像が悪影響を受けないシャッタ動作の一例
が、特開昭６３−１０５５７９号公報および米国特許第
４，８７５，１００号に開示されている。このシャッタ
動作では、シャッタパルスの変化点を水平ブランキング
期間内に設定することによって、画像信号期間内の信号
レベル変動を防止している。
によって画像が悪影響を受けないシャッタ動作の一例
が、特開昭６３−１０５５７９号公報および米国特許第
４，８７５，１００号に開示されている。このシャッタ
動作では、シャッタパルスの変化点を水平ブランキング
期間内に設定することによって、画像信号期間内の信号
レベル変動を防止している。
【０００８】図７は、シャッタパルスの変化点を水平ブ
ランキング期間内に設定するシャッタ動作の信号タイミ
ング図である。図６と同様に、図７（ａ）は、有効垂直
走査期間および垂直ブランキング期間から成る１フィー
ルド期間を１周期とする垂直同期タイミングであり、垂
直ブランキング期間内の後半において、図７（ｂ）に示
すように、受光部に蓄積された電荷の読出し動作を起動
するための読出しパルスを発生している。また、受光開
始から読出しパルスまでの有効露光期間は、入射光の強
度に応じて設定変更される。
ランキング期間内に設定するシャッタ動作の信号タイミ
ング図である。図６と同様に、図７（ａ）は、有効垂直
走査期間および垂直ブランキング期間から成る１フィー
ルド期間を１周期とする垂直同期タイミングであり、垂
直ブランキング期間内の後半において、図７（ｂ）に示
すように、受光部に蓄積された電荷の読出し動作を起動
するための読出しパルスを発生している。また、受光開
始から読出しパルスまでの有効露光期間は、入射光の強
度に応じて設定変更される。
【０００９】図７（ｃ）は受光部に入射する光強度が弱
い場合のシャッタパルスであり、受光開始から読出しパ
ルスまでの有効露光期間が比較的長く設定されている。
なお、有効露光期間とは画像信号として利用される電荷
を蓄積する期間をいう。この場合、非有効露光期間にお
いて、水平走査期間（１Ｈ期間）の水平ブランキング期
間内にシャッタパルスの立上りおよび立下りが完了する
ため、画像信号期間内での信号レベル変動が現れない。
なお、１水平走査期間に対する水平ブランキング期間の
割合は、たとえばＮＴＳＣ規格で約１７％程度になる。
い場合のシャッタパルスであり、受光開始から読出しパ
ルスまでの有効露光期間が比較的長く設定されている。
なお、有効露光期間とは画像信号として利用される電荷
を蓄積する期間をいう。この場合、非有効露光期間にお
いて、水平走査期間（１Ｈ期間）の水平ブランキング期
間内にシャッタパルスの立上りおよび立下りが完了する
ため、画像信号期間内での信号レベル変動が現れない。
なお、１水平走査期間に対する水平ブランキング期間の
割合は、たとえばＮＴＳＣ規格で約１７％程度になる。
【００１０】図７（ｄ）は受光部に入射する光強度が強
い場合のシャッタパルスであり、有効露光期間が短く設
定されている。また、非有効露光期間において、図７
（ｃ）と同様に、水平ブランキング期間内にシャッタパ
ルスの立上りおよび立下りが完了するため、画像信号期
間内での信号レベル変動が現れない。
い場合のシャッタパルスであり、有効露光期間が短く設
定されている。また、非有効露光期間において、図７
（ｃ）と同様に、水平ブランキング期間内にシャッタパ
ルスの立上りおよび立下りが完了するため、画像信号期
間内での信号レベル変動が現れない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７で
説明した従来のシャッタ動作では、入射光強度がより大
きくなると、有効水平走査期間という短い期間内だけで
受光部に多量の電荷が発生して周囲の受光部や転送部に
溢れてしまい、いわゆるブルーミング現象が生じてしま
う。
説明した従来のシャッタ動作では、入射光強度がより大
きくなると、有効水平走査期間という短い期間内だけで
受光部に多量の電荷が発生して周囲の受光部や転送部に
溢れてしまい、いわゆるブルーミング現象が生じてしま
う。
【００１２】以下詳説すると、図７（ｅ）は入射光強度
が弱い場合に受光部で蓄積される信号量であり、図７
（ｃ）に示すシャッタパルスによってシャッタ動作が行
われている。即ち、受光開始から読出しパルスまでの有
効露光期間において、入射光強度に比例した勾配で信号
量が増加して、有効露光期間終了時の信号量が画像信号
レベルとなって読み出される。また、非有効露光期間に
おいて、有効水平走査期間では同じ勾配で信号量が増加
するとともに、水平ブランキング期間毎に発生するシャ
ッタパルスによって、その都度信号量が０にクリアされ
ている。
が弱い場合に受光部で蓄積される信号量であり、図７
（ｃ）に示すシャッタパルスによってシャッタ動作が行
われている。即ち、受光開始から読出しパルスまでの有
効露光期間において、入射光強度に比例した勾配で信号
量が増加して、有効露光期間終了時の信号量が画像信号
レベルとなって読み出される。また、非有効露光期間に
おいて、有効水平走査期間では同じ勾配で信号量が増加
するとともに、水平ブランキング期間毎に発生するシャ
ッタパルスによって、その都度信号量が０にクリアされ
ている。
【００１３】一方、図７（ｆ）は入射光強度が強い場合
に受光部で蓄積される信号量であり、図７（ｄ）に示す
シャッタパルスによってシャッタ動作が行われている。
この場合、有効露光期間において、入射光強度に比例し
た勾配で信号量が増加して、有効露光期間終了時の信号
量が画像信号レベルとなって読み出される。しかし、非
露光期間において、有効水平走査期間では同じ勾配で信
号量が増加するが、入射光強度が極めて強いため、受光
部で発生した電荷の多くがポテンシャル障壁を乗り越え
て周囲の受光部や転送部に溢れてしまい、信号量が一定
レベルで飽和している。
に受光部で蓄積される信号量であり、図７（ｄ）に示す
シャッタパルスによってシャッタ動作が行われている。
この場合、有効露光期間において、入射光強度に比例し
た勾配で信号量が増加して、有効露光期間終了時の信号
量が画像信号レベルとなって読み出される。しかし、非
露光期間において、有効水平走査期間では同じ勾配で信
号量が増加するが、入射光強度が極めて強いため、受光
部で発生した電荷の多くがポテンシャル障壁を乗り越え
て周囲の受光部や転送部に溢れてしまい、信号量が一定
レベルで飽和している。
【００１４】電子シャッタ動作では、非常に強い入射光
の場合にも露光時間制御によって正常な画像が得られな
ければならない。しかし、図７（ｃ）、（ｄ）に示すシ
ャッタパルス印加方法では、基板へ掃き出す期間が１水
平走査期間（１Ｈ）内の短い期間（例えば１Ｈの１／５
０程度）に限られ、非常に強い入射光を受けた場合に
は、図７（ｆ）に示すように１Ｈ期間内で過剰電荷が受
光部を溢れてしまう現象が生じ、シャッタ動作が機能し
ないことになる。
の場合にも露光時間制御によって正常な画像が得られな
ければならない。しかし、図７（ｃ）、（ｄ）に示すシ
ャッタパルス印加方法では、基板へ掃き出す期間が１水
平走査期間（１Ｈ）内の短い期間（例えば１Ｈの１／５
０程度）に限られ、非常に強い入射光を受けた場合に
は、図７（ｆ）に示すように１Ｈ期間内で過剰電荷が受
光部を溢れてしまう現象が生じ、シャッタ動作が機能し
ないことになる。
【００１５】本発明の目的は、画像に悪影響を与えず、
しかも強い光が入射しても適切な露光制御が可能なシャ
ッタ動作を実現する固体撮像装置およびその駆動方法を
提供することである。
しかも強い光が入射しても適切な露光制御が可能なシャ
ッタ動作を実現する固体撮像装置およびその駆動方法を
提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、第１の導電型
の半導体基板上に第２の導電型の第１の層が形成され、
該第１の層の表面側に受光部が形成されてなる固体撮像
装置において、前記半導体基板に所定電圧を印加して前
記受光部に蓄積された信号電荷を前記半導体基板に掃き
出すための電圧印加手段と、前記半導体基板に前記所定
電圧を最後に印加してから前記受光部に蓄積した信号電
荷を読み出すまでの有効露光期間が所定基準期間を越え
ているか否かを判定する判定手段と、前記有効露光期間
が前記所定基準期間を越える場合には、水平ブランキン
グ期間内に納まるパルスを発生し、一方、前記有効露光
期間が前記所定基準期間内の場合には、前記水平ブラン
キング期間内に納まるパルスのレベル反転により得られ
る、有効水平走査期間を覆うパルスを発生して、前記電
圧印加手段を制御するパルス発生手段とを備えることを
特徴とする固体撮像装置である。
の半導体基板上に第２の導電型の第１の層が形成され、
該第１の層の表面側に受光部が形成されてなる固体撮像
装置において、前記半導体基板に所定電圧を印加して前
記受光部に蓄積された信号電荷を前記半導体基板に掃き
出すための電圧印加手段と、前記半導体基板に前記所定
電圧を最後に印加してから前記受光部に蓄積した信号電
荷を読み出すまでの有効露光期間が所定基準期間を越え
ているか否かを判定する判定手段と、前記有効露光期間
が前記所定基準期間を越える場合には、水平ブランキン
グ期間内に納まるパルスを発生し、一方、前記有効露光
期間が前記所定基準期間内の場合には、前記水平ブラン
キング期間内に納まるパルスのレベル反転により得られ
る、有効水平走査期間を覆うパルスを発生して、前記電
圧印加手段を制御するパルス発生手段とを備えることを
特徴とする固体撮像装置である。
【００１７】
【００１８】また本発明は、所定基準期間が、垂直ブラ
ンキング期間以内の期間であることを特徴とする。
ンキング期間以内の期間であることを特徴とする。
【００１９】また本発明は、前記判定手段は、水平走査
期間単位でカウントして前記有効露光期間を計測するこ
とを特徴とする。
期間単位でカウントして前記有効露光期間を計測するこ
とを特徴とする。
【００２０】また本発明は、第１の導電型の半導体基板
上に第２の導電型の第１の層が形成され、該第１の層の
表面側に受光部が形成されてなる固体撮像装置におい
て、前記半導体基板に所定電圧を印加して前記受光部に
蓄積された信号電荷を前記半導体基板に掃き出すための
電圧印加手段と、前記半導体基板に前記所定電圧を最後
に印加してから前記受光部に蓄積した信号電荷を読み出
すまでの有効露光期間を設定する設定手段と、測光時間
の長さに応じた基準値を出力する基準値出力手段と、前
記受光部によって変換された電気信号を各水平走査期間
毎に積分する積分手段と、前記積分手段からの出力が所
定上限レベルを越えているか否かを検出する上限レベル
検出手段と、前記積分手段からの出力が所定下限レベル
を下回っているか否かを検出する下限レベル検出手段
と、前記即光時間内で、前記上限レベル検出手段が上限
レベルを越えていることを表す信号を出力している期間
の長さを、水平走査期間単位でカウントして、このカウ
ント値に基づいて明るすぎた期間を表す信号を出力する
上限側計数手段と、前記測光時間内で、前記下限レベル
検出手段が下限レベルを下回っていることを表す信号を
出力している期間の長さを、水平走査期間単位でカウン
トして、このカウント値に基づいて暗すぎた期間を表す
信号を出力する下限側計数手段と、前記基準値出力手段
が出力する基準値と、前記上限側計数手段および前記下
限側計数手段からの各信号とに基づいて、前記設定手段
に設定された有効露光期間を垂直走査期間毎に増加、減
少または維持する判定を行うレベル判定手段と、前記設
定手段に設定された有効露光期間が垂直ブランキング期
間を越えているか否かを判定する判定手段と、前記有効
露光期間が前記垂直ブランキング期間を越える場合に
は、水平ブランキング期間内に納まるパルスを発生し、
一方、前記有効露光期間が前記垂直ブランキング期間内
の場合には、前記水平ブランキング期間内に納まるパル
スのレベル反転により得られる、有効水平走査期間を覆
うパルスを発生して、前記電圧印加手段を制御するパル
ス発生手段とを備えることを特徴とする固体撮像装置で
ある。
上に第２の導電型の第１の層が形成され、該第１の層の
表面側に受光部が形成されてなる固体撮像装置におい
て、前記半導体基板に所定電圧を印加して前記受光部に
蓄積された信号電荷を前記半導体基板に掃き出すための
電圧印加手段と、前記半導体基板に前記所定電圧を最後
に印加してから前記受光部に蓄積した信号電荷を読み出
すまでの有効露光期間を設定する設定手段と、測光時間
の長さに応じた基準値を出力する基準値出力手段と、前
記受光部によって変換された電気信号を各水平走査期間
毎に積分する積分手段と、前記積分手段からの出力が所
定上限レベルを越えているか否かを検出する上限レベル
検出手段と、前記積分手段からの出力が所定下限レベル
を下回っているか否かを検出する下限レベル検出手段
と、前記即光時間内で、前記上限レベル検出手段が上限
レベルを越えていることを表す信号を出力している期間
の長さを、水平走査期間単位でカウントして、このカウ
ント値に基づいて明るすぎた期間を表す信号を出力する
上限側計数手段と、前記測光時間内で、前記下限レベル
検出手段が下限レベルを下回っていることを表す信号を
出力している期間の長さを、水平走査期間単位でカウン
トして、このカウント値に基づいて暗すぎた期間を表す
信号を出力する下限側計数手段と、前記基準値出力手段
が出力する基準値と、前記上限側計数手段および前記下
限側計数手段からの各信号とに基づいて、前記設定手段
に設定された有効露光期間を垂直走査期間毎に増加、減
少または維持する判定を行うレベル判定手段と、前記設
定手段に設定された有効露光期間が垂直ブランキング期
間を越えているか否かを判定する判定手段と、前記有効
露光期間が前記垂直ブランキング期間を越える場合に
は、水平ブランキング期間内に納まるパルスを発生し、
一方、前記有効露光期間が前記垂直ブランキング期間内
の場合には、前記水平ブランキング期間内に納まるパル
スのレベル反転により得られる、有効水平走査期間を覆
うパルスを発生して、前記電圧印加手段を制御するパル
ス発生手段とを備えることを特徴とする固体撮像装置で
ある。
【００２１】
【作用】本発明装置に従えば、入射光量が通常範囲であ
って、有効露光期間が所定基準期間を越える場合には、
水平ブランキング期間内に納まるパルスを発生して電圧
印加手段を制御するため、画像信号期間内の信号レベル
変動を防止できる。一方、入射光量が強くなって、有効
露光期間が所定基準期間内の場合には、前記水平ブラン
キング期間内に納まるパルスのレベル反転により得られ
る、有効水平走査期間を覆うパルスを発生して、電圧印
加手段を制御するため、受光部で過剰に蓄積された電荷
を効率良く基板へ掃き出すことが可能になり、いわゆる
ブルーミング現象を解消できる。
って、有効露光期間が所定基準期間を越える場合には、
水平ブランキング期間内に納まるパルスを発生して電圧
印加手段を制御するため、画像信号期間内の信号レベル
変動を防止できる。一方、入射光量が強くなって、有効
露光期間が所定基準期間内の場合には、前記水平ブラン
キング期間内に納まるパルスのレベル反転により得られ
る、有効水平走査期間を覆うパルスを発生して、電圧印
加手段を制御するため、受光部で過剰に蓄積された電荷
を効率良く基板へ掃き出すことが可能になり、いわゆる
ブルーミング現象を解消できる。
【００２２】
【００２３】また、所定基準期間が垂直ブランキング期
間以内の期間であることによって、有効露光期間の長短
によってパルス発生手段が発生するパルスが切り替わっ
ても、パルスの変化点が垂直ブランキング期間内になる
ため、画像信号期間内での信号レベル変動を防止でき
る。
間以内の期間であることによって、有効露光期間の長短
によってパルス発生手段が発生するパルスが切り替わっ
ても、パルスの変化点が垂直ブランキング期間内になる
ため、画像信号期間内での信号レベル変動を防止でき
る。
【００２４】また判定手段は、水平走査期間単位でカウ
ントして有効露光期間を計測することによって、簡単な
構成で高精度の計測が可能になる。
ントして有効露光期間を計測することによって、簡単な
構成で高精度の計測が可能になる。
【００２５】また本発明装置に従えば、レベル判定手段
によって測光期間内の明るすぎた期間および暗すぎた期
間を全部カウントして測光期間全体すなわち測光エリア
全体の情報に基づいてシャッタスピードを調節している
ので、測光エリア内に局所的な明暗分布があったとして
も、何ら影響を受けずに動作可能になる。
によって測光期間内の明るすぎた期間および暗すぎた期
間を全部カウントして測光期間全体すなわち測光エリア
全体の情報に基づいてシャッタスピードを調節している
ので、測光エリア内に局所的な明暗分布があったとして
も、何ら影響を受けずに動作可能になる。
【００２６】
【実施例】図１は、本発明の一実施例を示す信号タイミ
ング図である。図１（ａ）は、有効垂直走査期間および
垂直ブランキング期間から成る１フィールド期間を１周
期とする垂直同期タイミングであり、垂直ブランキング
期間内の後半において、図１（ｂ）に示すように、受光
部に蓄積された電荷の読出し動作を起動するための読出
しパルスを発生する。図１（ｃ）〜図１（ｆ）は、入射
光強度が次第に強くなって受光開始から読出しパルスま
での有効露光期間を次第に短く変化させた場合のシャッ
タパルスである。
ング図である。図１（ａ）は、有効垂直走査期間および
垂直ブランキング期間から成る１フィールド期間を１周
期とする垂直同期タイミングであり、垂直ブランキング
期間内の後半において、図１（ｂ）に示すように、受光
部に蓄積された電荷の読出し動作を起動するための読出
しパルスを発生する。図１（ｃ）〜図１（ｆ）は、入射
光強度が次第に強くなって受光開始から読出しパルスま
での有効露光期間を次第に短く変化させた場合のシャッ
タパルスである。
【００２７】図１（ｃ）は、有効露光期間が長く、かつ
受光開始時刻が有効垂直走査期間内にある場合のシャッ
タパルスである。有効露光期間において基板への印加電
圧を低い電圧レベルＶ1 に設定しており、一方、非有効
露光期間においては、水平走査期間（１Ｈ期間）の水平
ブランキング期間内で基板への印加電圧を高い電圧レベ
ルＶ2 に設定している。シャッタパルスの立上りおよび
立下りは水平ブランキング期間内で完了するため、画像
信号期間内での信号レベル変動が現れない。
受光開始時刻が有効垂直走査期間内にある場合のシャッ
タパルスである。有効露光期間において基板への印加電
圧を低い電圧レベルＶ1 に設定しており、一方、非有効
露光期間においては、水平走査期間（１Ｈ期間）の水平
ブランキング期間内で基板への印加電圧を高い電圧レベ
ルＶ2 に設定している。シャッタパルスの立上りおよび
立下りは水平ブランキング期間内で完了するため、画像
信号期間内での信号レベル変動が現れない。
【００２８】図１（ｄ）は、図１（ｃ）より有効露光期
間が短く、かつ受光開始時刻が有効垂直走査期間内にあ
る場合のシャッタパルスである。図１（ｃ）と同様に、
有効露光期間において基板への印加電圧を低い電圧レベ
ルＶ1 に設定しており、一方、非有効露光期間において
は、水平ブランキング期間内で基板への印加電圧を高い
電圧レベルＶ2 に設定している。
間が短く、かつ受光開始時刻が有効垂直走査期間内にあ
る場合のシャッタパルスである。図１（ｃ）と同様に、
有効露光期間において基板への印加電圧を低い電圧レベ
ルＶ1 に設定しており、一方、非有効露光期間において
は、水平ブランキング期間内で基板への印加電圧を高い
電圧レベルＶ2 に設定している。
【００２９】図１（ｅ）は、図１（ｄ）より有効露光期
間が短く、かつ受光開始時刻が有効垂直走査期間内にあ
る場合のシャッタパルスである。図１（ｃ）と同様に、
有効露光期間において基板への印加電圧を低い電圧レベ
ルＶ1 に設定しており、一方、非有効露光期間において
は、水平ブランキング期間内で基板への印加電圧を高い
電圧レベルＶ2 に設定している。
間が短く、かつ受光開始時刻が有効垂直走査期間内にあ
る場合のシャッタパルスである。図１（ｃ）と同様に、
有効露光期間において基板への印加電圧を低い電圧レベ
ルＶ1 に設定しており、一方、非有効露光期間において
は、水平ブランキング期間内で基板への印加電圧を高い
電圧レベルＶ2 に設定している。
【００３０】図１（ｆ）は、図１（ｅ）より有効露光期
間が短く、かつ受光開始時刻が垂直ブランキング期間内
にある場合のシャッタパルスである。図１（ｃ）と同様
に、有効露光期間において基板への印加電圧を低い電圧
レベルＶ1 に設定している。しかし、非有効露光期間に
おいて、図１（ｅ）を反転したパルス波形となり、この
大部分の期間において基板への印加電圧を高い電圧レベ
ルＶ2 に設定し、水平ブランキング期間内で基板への印
加電圧を低い電圧レベルＶ1 に設定している。このよう
に非有効露光期間において、シャッタパルスのハイレベ
ル期間が有効水平走査期間を覆うように設定することに
よって、非常に強い光が入射しても基板への電荷掃出し
能力が高く維持されるため、受光部での電荷溢れを解消
できる。しかもシャッタパルスの立上りおよび立下りは
水平ブランキング期間内で完了するため、画像信号期間
内での信号レベル変動が現れない。
間が短く、かつ受光開始時刻が垂直ブランキング期間内
にある場合のシャッタパルスである。図１（ｃ）と同様
に、有効露光期間において基板への印加電圧を低い電圧
レベルＶ1 に設定している。しかし、非有効露光期間に
おいて、図１（ｅ）を反転したパルス波形となり、この
大部分の期間において基板への印加電圧を高い電圧レベ
ルＶ2 に設定し、水平ブランキング期間内で基板への印
加電圧を低い電圧レベルＶ1 に設定している。このよう
に非有効露光期間において、シャッタパルスのハイレベ
ル期間が有効水平走査期間を覆うように設定することに
よって、非常に強い光が入射しても基板への電荷掃出し
能力が高く維持されるため、受光部での電荷溢れを解消
できる。しかもシャッタパルスの立上りおよび立下りは
水平ブランキング期間内で完了するため、画像信号期間
内での信号レベル変動が現れない。
【００３１】図１（ｇ）は、図１（ｆ）と同じ有効露光
期間であり、かつ受光開始時刻が垂直ブランキング期間
内にある場合のシャッタパルスである。図１（ｆ）と同
様に、有効露光期間において基板への印加電圧を低い電
圧レベルＶ1 に設定し、一方、非有効露光期間の全期間
において、基板への印加電圧を高い電圧レベルＶ2 に設
定している。この場合も非有効露光期間において、シャ
ッタパルスのハイレベル期間が有効水平走査期間を覆う
ように設定することによって、非常に強い光が入射して
も基板への電荷掃出し能力が高く維持されるため、受光
部での電荷溢れを解消できる。しかもシャッタパルスの
立上りおよび立下りが垂直ブランキング期間内で完了す
るため、画像信号期間内での信号レベル変動が現れな
い。したがって、図１（ｇ）は図１（ｆ）と同様な機能
を有するシャッタ動作になる。
期間であり、かつ受光開始時刻が垂直ブランキング期間
内にある場合のシャッタパルスである。図１（ｆ）と同
様に、有効露光期間において基板への印加電圧を低い電
圧レベルＶ1 に設定し、一方、非有効露光期間の全期間
において、基板への印加電圧を高い電圧レベルＶ2 に設
定している。この場合も非有効露光期間において、シャ
ッタパルスのハイレベル期間が有効水平走査期間を覆う
ように設定することによって、非常に強い光が入射して
も基板への電荷掃出し能力が高く維持されるため、受光
部での電荷溢れを解消できる。しかもシャッタパルスの
立上りおよび立下りが垂直ブランキング期間内で完了す
るため、画像信号期間内での信号レベル変動が現れな
い。したがって、図１（ｇ）は図１（ｆ）と同様な機能
を有するシャッタ動作になる。
【００３２】図２は本発明の一実施例である固体撮像装
置の電気的構成を示す回路図であり、図３は図１（ｆ）
に示すシャッタパルスを発生するための信号タイミング
図である。固体撮像装置は、画像回路１００と電子アイ
リス制御回路３００とを有する。画像回路１００は、被
写体からの光を結像するレンズ１１と、受光部がマトリ
クス状に配列されたＣＣＤ１２と、ＣＣＤ１２から出力
される信号を所定タイミングで２回サンプリングして引
算処理することによって１／ｆノイズを低減化するコ・
リレーティッド・ダブル・サンプリング（ＣＤＳ）回路
１３と、所定レベルまで増幅するアンプ（増幅器）１４
と、読み出された画像信号をテレビジョンのフォーマッ
トに変換する信号処理回路１５などで構成される。
置の電気的構成を示す回路図であり、図３は図１（ｆ）
に示すシャッタパルスを発生するための信号タイミング
図である。固体撮像装置は、画像回路１００と電子アイ
リス制御回路３００とを有する。画像回路１００は、被
写体からの光を結像するレンズ１１と、受光部がマトリ
クス状に配列されたＣＣＤ１２と、ＣＣＤ１２から出力
される信号を所定タイミングで２回サンプリングして引
算処理することによって１／ｆノイズを低減化するコ・
リレーティッド・ダブル・サンプリング（ＣＤＳ）回路
１３と、所定レベルまで増幅するアンプ（増幅器）１４
と、読み出された画像信号をテレビジョンのフォーマッ
トに変換する信号処理回路１５などで構成される。
【００３３】画像回路１００において、レンズ１１を通
った被写体の光はＣＣＤ１２によって電気信号に変換さ
れ、ＣＤＳ回路１３によってクランプとサンプルホール
ドされた後、アンプ１４に入力される。その後、アンプ
１４にて次段の信号処理回路１５に適合するように適正
レベルに増幅される。以後、信号処理回路１５によって
テレビジョンのフォーマットに合うように信号処理され
て、ビデオ出力が得られる。
った被写体の光はＣＣＤ１２によって電気信号に変換さ
れ、ＣＤＳ回路１３によってクランプとサンプルホール
ドされた後、アンプ１４に入力される。その後、アンプ
１４にて次段の信号処理回路１５に適合するように適正
レベルに増幅される。以後、信号処理回路１５によって
テレビジョンのフォーマットに合うように信号処理され
て、ビデオ出力が得られる。
【００３４】一方、アンプ１４によって増幅された信号
は、電子アイリス制御回路３００に入力される。電子ア
イリス制御回路３００は、アンプ１４の出力信号を積分
する積分器１６と、積分信号が所定の上限レベルを超え
たことを検出する上限レベル検出器１７と、積分信号が
上限レベルを超えた期間を計測するカウンタ１９と、積
分信号が所定の下限レベルを超えたことを検出する下限
レベル検出器１８と、積分信号が下限レベルを超えた期
間を計測するカウンタ２０と、１画面中の測光エリアを
規定するウインドパルス信号ＷＩＮＤに基づいて判定基
準値を出力するカウンタ２５と、カウンタ１９、２０、
２５の計測値をそれぞれ比較判定するレベル判定部２１
と、レベル判定部２１の出力に基づいて加減計数を行う
ラッチ付きのアップダウンカウンタ２２と、水平ブラン
キング期間内の電荷掃き出しパルスＯＦＤおよび垂直ブ
ランキング期間内の読出しパルスを発生するパルス発生
回路２６と、読出しパルスの発生時点から電荷掃き出し
パルスＯＦＤを計数するカウンタ２８と、カウンタ２
５、２８を読出しパルスごとにリセットするリセット制
御回路２７と、アップダウンカウンタ２２の値とカウン
タ２８の値を比較する比較制御回路２３と、アップダウ
ンカウンタ２２の値に基づいて有効露光期間の受光開始
時点が垂直ブランキング期間内にあるか否かを判定する
判定回路３１と、比較制御回路２３および判定回路３１
の出力に基づいて電荷掃き出しパルスＯＦＤを利用して
シャッタパルスを生成する制御回路３２などで構成され
る。
は、電子アイリス制御回路３００に入力される。電子ア
イリス制御回路３００は、アンプ１４の出力信号を積分
する積分器１６と、積分信号が所定の上限レベルを超え
たことを検出する上限レベル検出器１７と、積分信号が
上限レベルを超えた期間を計測するカウンタ１９と、積
分信号が所定の下限レベルを超えたことを検出する下限
レベル検出器１８と、積分信号が下限レベルを超えた期
間を計測するカウンタ２０と、１画面中の測光エリアを
規定するウインドパルス信号ＷＩＮＤに基づいて判定基
準値を出力するカウンタ２５と、カウンタ１９、２０、
２５の計測値をそれぞれ比較判定するレベル判定部２１
と、レベル判定部２１の出力に基づいて加減計数を行う
ラッチ付きのアップダウンカウンタ２２と、水平ブラン
キング期間内の電荷掃き出しパルスＯＦＤおよび垂直ブ
ランキング期間内の読出しパルスを発生するパルス発生
回路２６と、読出しパルスの発生時点から電荷掃き出し
パルスＯＦＤを計数するカウンタ２８と、カウンタ２
５、２８を読出しパルスごとにリセットするリセット制
御回路２７と、アップダウンカウンタ２２の値とカウン
タ２８の値を比較する比較制御回路２３と、アップダウ
ンカウンタ２２の値に基づいて有効露光期間の受光開始
時点が垂直ブランキング期間内にあるか否かを判定する
判定回路３１と、比較制御回路２３および判定回路３１
の出力に基づいて電荷掃き出しパルスＯＦＤを利用して
シャッタパルスを生成する制御回路３２などで構成され
る。
【００３５】積分器１６は、画像回路１００のアンプ１
４から１水平走査期間毎に入力を受けて、受けた入力を
１水平走査期間毎に積分して出力する。上限レベル検出
器１７は、積分器１６の出力を受けて、この出力が上限
レベルを超えているか否かを検出して、上限レベルを超
えているときハイレベル、超えていないときローレベル
を出力する。同時に、下限レベル検出器１８も積分器１
６の出力を受けて、この出力が下限レベルを下回ってい
るかどうかを検出して、下限レベルを下回っているとき
ハイレベル、下回っていないときローレベルを出力す
る。
４から１水平走査期間毎に入力を受けて、受けた入力を
１水平走査期間毎に積分して出力する。上限レベル検出
器１７は、積分器１６の出力を受けて、この出力が上限
レベルを超えているか否かを検出して、上限レベルを超
えているときハイレベル、超えていないときローレベル
を出力する。同時に、下限レベル検出器１８も積分器１
６の出力を受けて、この出力が下限レベルを下回ってい
るかどうかを検出して、下限レベルを下回っているとき
ハイレベル、下回っていないときローレベルを出力す
る。
【００３６】カウンタ２５は、１画面中の測光エリアに
対応するウインドパルス信号ＷＩＮＤを受けて、ウイン
ドパルス信号ＷＩＮＤがハイレベルとなっている期間
（すなわち測光期間）の長さを水平走査期間単位でカウ
ントして、このカウント結果を半分に除した値ＷＨ（基
準値）を求め、この基準値ＷＨを垂直走査期間ごとにレ
ベル判定部２１へ出力する。
対応するウインドパルス信号ＷＩＮＤを受けて、ウイン
ドパルス信号ＷＩＮＤがハイレベルとなっている期間
（すなわち測光期間）の長さを水平走査期間単位でカウ
ントして、このカウント結果を半分に除した値ＷＨ（基
準値）を求め、この基準値ＷＨを垂直走査期間ごとにレ
ベル判定部２１へ出力する。
【００３７】カウンタ１９、２０は、何れも垂直走査期
間が開始する時にカウント値ＷＣがプリセットされる。
ここで、カウント値ＷＣは基準値ＷＨの補数であって、
１垂直走査期間に含まれる水平走査期間数を２６０とす
ると、（２６０−ＷＨ）で表される数である。そして、
カウンタ１９は、測光期間内で上限レベル検出器１７が
ハイレベルを出力している期間の長さを水平走査期間単
位で全部カウントして、このカウント結果ＵＨに基づい
て垂直走査期間毎に明るすぎた期間を表すカウント値
（ＷＣ＋ＵＨ）をレベル判定部２１へ出力する。一方、
カウンタ２０は、測光期間内で下限レベル検出器１８が
ハイレベルを出力している期間の長さを水平走査期間単
位で全部カウントして、このカウント結果ＤＨに基づい
て垂直走査期間ごとに暗すぎた期間を表すカウント値
（（ＷＨ−ＤＨ）＋ＷＣ）をレベル判定部２１へ出力す
る。
間が開始する時にカウント値ＷＣがプリセットされる。
ここで、カウント値ＷＣは基準値ＷＨの補数であって、
１垂直走査期間に含まれる水平走査期間数を２６０とす
ると、（２６０−ＷＨ）で表される数である。そして、
カウンタ１９は、測光期間内で上限レベル検出器１７が
ハイレベルを出力している期間の長さを水平走査期間単
位で全部カウントして、このカウント結果ＵＨに基づい
て垂直走査期間毎に明るすぎた期間を表すカウント値
（ＷＣ＋ＵＨ）をレベル判定部２１へ出力する。一方、
カウンタ２０は、測光期間内で下限レベル検出器１８が
ハイレベルを出力している期間の長さを水平走査期間単
位で全部カウントして、このカウント結果ＤＨに基づい
て垂直走査期間ごとに暗すぎた期間を表すカウント値
（（ＷＨ−ＤＨ）＋ＷＣ）をレベル判定部２１へ出力す
る。
【００３８】レベル判定部２１は、上述したカウンタ２
５からの基準値ＷＨと、カウンタ１９およびカウンタ２
０からの各カウント値を垂直走査期間毎に受けて、シャ
ッタスピードを増加、減少または維持する判定を垂直走
査期間ごとに行う。すなわち、カウンタ２５の基準値Ｗ
Ｈに対してカウンタ１８、カウンタ１９の出力値が何れ
も小さい場合、シャッタスピードが適正であると判断し
て、次段のアップダウンカウンタ２２のカウントを静止
させる静止信号を出力する。また、基準値ＷＨに対して
カウンタ１９の出力値が小さく、かつカウンタ２０の出
力値が大きい場合、シャッタスピードが速すぎると判断
して、シャッタスピードを減少させる信号、すなわちカ
ウントダウン信号を出力する。一方、基準値ＷＨに対し
てカウンタ１９の出力値が大きく、かつカウンタ２０の
出力値が小さい場合、シャッタスピードが遅すぎると判
断して、シャッタスピードを増加させる信号、すなわち
カウントアップ信号を出力する。
５からの基準値ＷＨと、カウンタ１９およびカウンタ２
０からの各カウント値を垂直走査期間毎に受けて、シャ
ッタスピードを増加、減少または維持する判定を垂直走
査期間ごとに行う。すなわち、カウンタ２５の基準値Ｗ
Ｈに対してカウンタ１８、カウンタ１９の出力値が何れ
も小さい場合、シャッタスピードが適正であると判断し
て、次段のアップダウンカウンタ２２のカウントを静止
させる静止信号を出力する。また、基準値ＷＨに対して
カウンタ１９の出力値が小さく、かつカウンタ２０の出
力値が大きい場合、シャッタスピードが速すぎると判断
して、シャッタスピードを減少させる信号、すなわちカ
ウントダウン信号を出力する。一方、基準値ＷＨに対し
てカウンタ１９の出力値が大きく、かつカウンタ２０の
出力値が小さい場合、シャッタスピードが遅すぎると判
断して、シャッタスピードを増加させる信号、すなわち
カウントアップ信号を出力する。
【００３９】アップダウンカウンタ２２は、電源投入時
にカウント値２６０（最高シャッタスピード１／１５０
００秒に対応する）がセットされ、以後、垂直走査期間
経過毎にレベル判定部２１からのカウントダウン信号、
カウントアップ信号または静止信号を受けて、カウント
を減少、増加または静止させる。
にカウント値２６０（最高シャッタスピード１／１５０
００秒に対応する）がセットされ、以後、垂直走査期間
経過毎にレベル判定部２１からのカウントダウン信号、
カウントアップ信号または静止信号を受けて、カウント
を減少、増加または静止させる。
【００４０】一方、パルス発生回路２６は、水平ブラン
キング期間内の電荷掃き出しパルスＯＦＤ（図３（ｃ）
参照）および垂直ブランキング期間内の読出しパルス
（図３（ｂ）参照）を発生する。
キング期間内の電荷掃き出しパルスＯＦＤ（図３（ｃ）
参照）および垂直ブランキング期間内の読出しパルス
（図３（ｂ）参照）を発生する。
【００４１】カウンタ２８は、読出しパルスの発生時点
から電荷掃き出しパルスＯＦＤの数を計数して、各読出
しパルスから現時点までの経過時間を水平走査期間単位
で計測する。比較制御回路２３は、アップダウンカウン
タ２２の値とカウンタ２８の値を比較して制御パルスＣ
ＮＴ（図３（ｄ）、（ｆ）参照）を出力し、カウンタ２
８の値がアップダウンカウンタ２２の値より小さいとき
はハイレベルを出力し、アップダウンカウンタ２２の値
以上になるとローレベルを出力する。
から電荷掃き出しパルスＯＦＤの数を計数して、各読出
しパルスから現時点までの経過時間を水平走査期間単位
で計測する。比較制御回路２３は、アップダウンカウン
タ２２の値とカウンタ２８の値を比較して制御パルスＣ
ＮＴ（図３（ｄ）、（ｆ）参照）を出力し、カウンタ２
８の値がアップダウンカウンタ２２の値より小さいとき
はハイレベルを出力し、アップダウンカウンタ２２の値
以上になるとローレベルを出力する。
【００４２】判定回路３１は、アップダウンカウンタ２
２の値に基づいて有効露光期間の受光開始時点が垂直ブ
ランキング期間内にあるか否かを判定して、ハイレベル
またはローレベルの判定信号ＪＧを制御回路３２に出力
する。制御回路３２は、比較制御回路２３からの制御パ
ルスＣＮＴおよび判定回路３１からの判定信号ＪＧに基
づいて電荷掃き出しパルスＯＦＤを利用してシャッタパ
ルス（図３（ｅ）、（ｇ）参照）を生成する。
２の値に基づいて有効露光期間の受光開始時点が垂直ブ
ランキング期間内にあるか否かを判定して、ハイレベル
またはローレベルの判定信号ＪＧを制御回路３２に出力
する。制御回路３２は、比較制御回路２３からの制御パ
ルスＣＮＴおよび判定回路３１からの判定信号ＪＧに基
づいて電荷掃き出しパルスＯＦＤを利用してシャッタパ
ルス（図３（ｅ）、（ｇ）参照）を生成する。
【００４３】このように電子アイリス制御回路３００
は、レベル判定部２１によって測光期間内の明るすぎた
期間および暗すぎた期間を全部カウントして測光期間全
体すなわち測光エリア全体の情報に基づいてシャッタス
ピードを調節しているので、測光エリア内に局所的な明
暗分布があったとしても、何ら影響を受けずに動作でき
る。
は、レベル判定部２１によって測光期間内の明るすぎた
期間および暗すぎた期間を全部カウントして測光期間全
体すなわち測光エリア全体の情報に基づいてシャッタス
ピードを調節しているので、測光エリア内に局所的な明
暗分布があったとしても、何ら影響を受けずに動作でき
る。
【００４４】なお、アップダウンカウンタ２２は、１か
ら２６０までのカウント値をラッチする機能を有する。
カウント値１〜１９３をラッチしている場合、カウント
ダウン信号またはカウントアップ信号を１回受けると、
ラッチしているカウント値を９単位でダウンまたはアッ
プさせる。同様に、カウント値１９４〜２４１をラッチ
している場合、カウントダウン信号またはカウントアッ
プ信号を１回受けると、ラッチしているカウント値を４
単位でダウンまたはアップさせる。また、カウント値２
４２〜２６０をラッチしている場合、カウントダウン信
号またはカウントアップ信号を１回受けると、ラッチし
ているカウント値を１単位でダウンまたはアップさせ
る。したがって、シャッタスピードが遅いときはΔｔの
変化量を大きくする一方、シャッタスピードが速いとき
はΔｔの変化量を小さくすることができ、たとえばビデ
オカメラに必要な対数的な制御を実現できる。
ら２６０までのカウント値をラッチする機能を有する。
カウント値１〜１９３をラッチしている場合、カウント
ダウン信号またはカウントアップ信号を１回受けると、
ラッチしているカウント値を９単位でダウンまたはアッ
プさせる。同様に、カウント値１９４〜２４１をラッチ
している場合、カウントダウン信号またはカウントアッ
プ信号を１回受けると、ラッチしているカウント値を４
単位でダウンまたはアップさせる。また、カウント値２
４２〜２６０をラッチしている場合、カウントダウン信
号またはカウントアップ信号を１回受けると、ラッチし
ているカウント値を１単位でダウンまたはアップさせ
る。したがって、シャッタスピードが遅いときはΔｔの
変化量を大きくする一方、シャッタスピードが速いとき
はΔｔの変化量を小さくすることができ、たとえばビデ
オカメラに必要な対数的な制御を実現できる。
【００４５】図３（ｅ）は有効露光期間の受光開始時点
が垂直ブランキング期間より手前にある場合のシャッタ
パルスである。図１（ｅ）と同様に、有効露光期間にお
いて基板への印加電圧を低い電圧レベルＶ1 に設定して
おり、一方、非有効露光期間においては、水平ブランキ
ング期間内で基板への印加電圧を高い電圧レベルＶ2に
設定している。
が垂直ブランキング期間より手前にある場合のシャッタ
パルスである。図１（ｅ）と同様に、有効露光期間にお
いて基板への印加電圧を低い電圧レベルＶ1 に設定して
おり、一方、非有効露光期間においては、水平ブランキ
ング期間内で基板への印加電圧を高い電圧レベルＶ2に
設定している。
【００４６】図３（ｇ）は有効露光期間の受光開始時点
が垂直ブランキング期間内にある場合のシャッタパルス
である。図１（ｆ）と同様に、有効露光期間において基
板への印加電圧を低い電圧レベルＶ1 に設定している。
また、非有効露光期間において、図３（ｃ）の電荷掃き
出しパルスＯＦＤを反転したパルス波形となり、この大
部分の期間において基板への印加電圧を高い電圧レベル
Ｖ2 に設定し、水平ブランキング期間内で基板への印加
電圧を低い電圧レベルＶ1 に設定している。このように
非有効露光期間において、シャッタパルスのハイレベル
期間が有効水平走査期間を覆うように設定することによ
って、非常に強い光が入射しても基板への電荷掃出し能
力が高く維持されるため、受光部での電荷溢れを解消で
きる。
が垂直ブランキング期間内にある場合のシャッタパルス
である。図１（ｆ）と同様に、有効露光期間において基
板への印加電圧を低い電圧レベルＶ1 に設定している。
また、非有効露光期間において、図３（ｃ）の電荷掃き
出しパルスＯＦＤを反転したパルス波形となり、この大
部分の期間において基板への印加電圧を高い電圧レベル
Ｖ2 に設定し、水平ブランキング期間内で基板への印加
電圧を低い電圧レベルＶ1 に設定している。このように
非有効露光期間において、シャッタパルスのハイレベル
期間が有効水平走査期間を覆うように設定することによ
って、非常に強い光が入射しても基板への電荷掃出し能
力が高く維持されるため、受光部での電荷溢れを解消で
きる。
【００４７】図４は、図２に示す制御回路３２の具体的
回路例である。制御回路３２のアンドゲートＧ４には電
荷掃き出しパルスＯＦＤが入力され、アンドゲートＧ３
には反転ゲートＧ２を介して電荷掃き出しパルスＯＦＤ
の反転信号が入力されている。
回路例である。制御回路３２のアンドゲートＧ４には電
荷掃き出しパルスＯＦＤが入力され、アンドゲートＧ３
には反転ゲートＧ２を介して電荷掃き出しパルスＯＦＤ
の反転信号が入力されている。
【００４８】一方、基準回路３１ａは、１フィールド期
間内の垂直ブランキング期間の開始時期に対応する基準
データを格納している。判定回路３１は、アップダウン
カウンタ２２の値と該基準データとを比較して、有効露
光期間の受光開始時点が垂直ブランキング期間内にある
か否かを判定する。
間内の垂直ブランキング期間の開始時期に対応する基準
データを格納している。判定回路３１は、アップダウン
カウンタ２２の値と該基準データとを比較して、有効露
光期間の受光開始時点が垂直ブランキング期間内にある
か否かを判定する。
【００４９】受光開始時点が垂直ブランキング期間内に
無ければ、判定回路３１はローレベルの判定信号ＪＧを
出力し、反転ゲートＧ１によってハイレベルになり、ア
ンドゲートＧ４が選択されて電荷掃き出しパルスＯＦＤ
を出力し、オアゲートＧ５を介してアンドゲートＧ６に
入力される。そこでは比較制御回路２３から出力される
制御パルスＣＮＴと電荷掃き出しパルスＯＦＤとの論理
積がとられ、図３（ｅ）に示すシャッタパルスを発生す
る。
無ければ、判定回路３１はローレベルの判定信号ＪＧを
出力し、反転ゲートＧ１によってハイレベルになり、ア
ンドゲートＧ４が選択されて電荷掃き出しパルスＯＦＤ
を出力し、オアゲートＧ５を介してアンドゲートＧ６に
入力される。そこでは比較制御回路２３から出力される
制御パルスＣＮＴと電荷掃き出しパルスＯＦＤとの論理
積がとられ、図３（ｅ）に示すシャッタパルスを発生す
る。
【００５０】一方、受光開始時点が垂直ブランキング期
間内にあれば、判定回路３１はハイレベルの判定信号Ｊ
Ｇを出力し、アンドゲートＧ３が選択されて電荷掃き出
しパルスＯＦＤの反転信号を出力し、オアゲートＧ５を
介してアンドゲートＧ６に入力される。そこでは比較制
御回路２３から出力される制御パルスＣＮＴと電荷掃き
出しパルスＯＦＤの反転信号との論理積がとられ、図３
（ｇ）に示すシャッタパルスを発生する。
間内にあれば、判定回路３１はハイレベルの判定信号Ｊ
Ｇを出力し、アンドゲートＧ３が選択されて電荷掃き出
しパルスＯＦＤの反転信号を出力し、オアゲートＧ５を
介してアンドゲートＧ６に入力される。そこでは比較制
御回路２３から出力される制御パルスＣＮＴと電荷掃き
出しパルスＯＦＤの反転信号との論理積がとられ、図３
（ｇ）に示すシャッタパルスを発生する。
【００５１】このように非常に強い光量が入射した場
合、シャッタパルスのハイレベル期間が有効水平走査期
間を覆うように設定することによって、基板への電荷掃
出し能力が高く維持されるため、受光部での電荷溢れを
解消できる。
合、シャッタパルスのハイレベル期間が有効水平走査期
間を覆うように設定することによって、基板への電荷掃
出し能力が高く維持されるため、受光部での電荷溢れを
解消できる。
【００５２】なお、強い入射光を絞るために、機械的シ
ャッタとの併用して上述のような露光期間の制御を行う
ことも可能である。
ャッタとの併用して上述のような露光期間の制御を行う
ことも可能である。
【００５３】
【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、強
い入射光の場合にも受光部で電荷が溢れるブルーミング
現象が解消され、適切なシャッタ動作を実現できる。ま
た、シャッタ動作に伴う信号レベル変動が画面上に現れ
ないため、高品質の画像信号を得ることができ、その実
用的価値は極めて大である。
い入射光の場合にも受光部で電荷が溢れるブルーミング
現象が解消され、適切なシャッタ動作を実現できる。ま
た、シャッタ動作に伴う信号レベル変動が画面上に現れ
ないため、高品質の画像信号を得ることができ、その実
用的価値は極めて大である。
【００５４】また、１画面ごとに有効露光期間を調節で
きるため、シャッタスピードの切換えを高速に行うこと
が可能になる。しかも、測光エリア内に局所的な明暗分
布があったとしても、何ら影響を受けずに適正なシャッ
タ動作が可能になる。
きるため、シャッタスピードの切換えを高速に行うこと
が可能になる。しかも、測光エリア内に局所的な明暗分
布があったとしても、何ら影響を受けずに適正なシャッ
タ動作が可能になる。
【図１】本発明の一実施例を示す信号タイミング図であ
る。
る。
【図２】本発明の一実施例である固体撮像装置の電気的
構成を示す回路図である。
構成を示す回路図である。
【図３】図１（ｆ）に示すシャッタパルスを発生するた
めの信号タイミング図である。
めの信号タイミング図である。
【図４】図２に示す制御回路３２の具体的回路例であ
る。
る。
【図５】図５（ａ）は本発明が適用される固体撮像装置
の一例を示す受光部付近の断面図であり、図５（ｂ）は
図５（ａ）中のＡ−Ａ’線に沿ったポテンシャル分布図
である。
の一例を示す受光部付近の断面図であり、図５（ｂ）は
図５（ａ）中のＡ−Ａ’線に沿ったポテンシャル分布図
である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は従来の駆動方法の一例を
示す信号タイミング図であり、図６（ｄ）は出力画面の
模式図である。
示す信号タイミング図であり、図６（ｄ）は出力画面の
模式図である。
【図７】従来の駆動方法の他の例を示す信号タイミング
図である。
図である。
１ Ｎ型基板 ２ Ｐ型ウェル ３ Ｎ型層（受光部） ４ Ｐ+ 型層 ５ 転送部 ６ 電極 １１ レンズ １００ 画像回路 ３００ 電子アイリス制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−119776（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−303136（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−46379（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−105579（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 5/30 - 5/335
Claims (4)
- 【請求項１】 第１の導電型の半導体基板上に第２の導
電型の第１の層が形成され、該第１の層の表面側に受光
部が形成されてなる固体撮像装置において、前記半導体基板に所定電圧を印加して前記受光部に蓄積
された信号電荷を前記半導体基板に掃き出すための電圧
印加手段と、 前記半導体基板に前記所定電圧を最後に印加してから前
記受光部に蓄積した信号電荷を読み出すまでの有効露光
期間が所定基準期間を越えているか否かを判定する判定
手段と、 前記有効露光期間が前記所定基準期間を越える場合に
は、水平ブランキング期間内に納まるパルスを発生し、
一方、前記有効露光期間が前記所定基準期間内の場合に
は、前記水平ブランキング期間内に納まるパルスのレベ
ル反転により得られる、有効水平走査期間を覆うパルス
を発生して、前記電圧印加手段を制御するパルス発生手
段とを備えることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 前記所定基準期間が、垂直ブランキング
期間以内の期間であることを特徴とする、請求項１に記
載の固体撮像装置。 - 【請求項３】 前記判定手段は、水平走査期間単位でカ
ウントして前記有効露光期間を計測することを特徴とす
る、請求項１に記載の固体撮像装置。 - 【請求項４】 第１の導電型の半導体基板上に第２の導
電型の第１の層が形成され、該第１の層の表面側に受光
部が形成されてなる固体撮像装置において、 前記半導体基板に所定電圧を印加して前記受光部に蓄積
された信号電荷を前記半導体基板に掃き出すための電圧
印加手段と、 前記半導体基板に前記所定電圧を最後に印加してから前
記受光部に蓄積した信号電荷を読み出すまでの有効露光
期間を設定する設定手段と、 測光時間の長さに応じた基準値を出力する基準値出力手
段と、 前記受光部によって変換された電気信号を各水平走査期
間毎に積分する積分手段と、 前記積分手段からの出力が所定上限レベルを越えている
か否かを検出する上限レベル検出手段と、 前記積分手段からの出力が所定下限レベルを下回ってい
るか否かを検出する下 限レベル検出手段と、 前記即光時間内で、前記上限レベル検出手段が上限レベ
ルを越えていることを表す信号を出力している期間の長
さを、水平走査期間単位でカウントして、このカウント
値に基づいて明るすぎた期間を表す信号を出力する上限
側計数手段と、 前記測光時間内で、前記下限レベル検出手段が下限レベ
ルを下回っていることを表す信号を出力している期間の
長さを、水平走査期間単位でカウントして、このカウン
ト値に基づいて暗すぎた期間を表す信号を出力する下限
側計数手段と、 前記基準値出力手段が出力する基準値と、前記上限側計
数手段および前記下限側計数手段からの各信号とに基づ
いて、前記設定手段に設定された有効露光期間を垂直走
査期間毎に増加、減少または維持する判定を行うレベル
判定手段と、 前記設定手段に設定された有効露光期間が垂直ブランキ
ング期間を越えているか否かを判定する判定手段と、 前記有効露光期間が前記垂直ブランキング期間を越える
場合には、水平ブランキング期間内に納まるパルスを発
生し、一方、前記有効露光期間が前記垂直ブランキング
期間内の場合には、前記水平ブランキング期間内に納ま
るパルスのレベル反転により得られる、有効水平走査期
間を覆うパルスを発生して、前記電圧印加手段を制御す
るパルス発生手段とを備えることを特徴とする固体撮像
装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6047405A JP3015246B2 (ja) | 1993-10-08 | 1994-03-17 | 固体撮像装置 |
| US08/288,462 US5512950A (en) | 1993-10-08 | 1994-08-10 | Solid state imager device and driving method thereof |
| KR1019940020409A KR0121736B1 (ko) | 1993-10-08 | 1994-08-18 | 고체촬상장치 및 그의 구동방법 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25280193 | 1993-10-08 | ||
| JP5-252801 | 1993-10-08 | ||
| JP6047405A JP3015246B2 (ja) | 1993-10-08 | 1994-03-17 | 固体撮像装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07154698A JPH07154698A (ja) | 1995-06-16 |
| JP3015246B2 true JP3015246B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=26387562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6047405A Expired - Fee Related JP3015246B2 (ja) | 1993-10-08 | 1994-03-17 | 固体撮像装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3015246B2 (ja) |
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| US6064053A (en) * | 1998-04-02 | 2000-05-16 | Vanguard International Semiconductor Corporation | Operation methods for active BiCMOS pixel for electronic shutter and image-lag elimination |
| US6906745B1 (en) * | 1998-04-23 | 2005-06-14 | Micron Technology, Inc. | Digital exposure circuit for an image sensor |
| JP3657780B2 (ja) * | 1998-06-30 | 2005-06-08 | 株式会社東芝 | 撮像装置 |
| US6191818B1 (en) * | 1998-08-14 | 2001-02-20 | Intel Corporation | Method and apparatus for generating a projectable subject viewfinder |
| JP3913388B2 (ja) * | 1999-02-01 | 2007-05-09 | 三洋電機株式会社 | 固体撮像装置 |
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| JP2006109185A (ja) * | 2004-10-07 | 2006-04-20 | Konica Minolta Photo Imaging Inc | 撮像装置および撮像方法 |
| WO2017069134A1 (ja) * | 2015-10-21 | 2017-04-27 | シャープ株式会社 | 固体撮像素子 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2517882B2 (ja) * | 1986-12-23 | 1996-07-24 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP2544505B2 (ja) * | 1990-05-29 | 1996-10-16 | シャープ株式会社 | ビデオカメラの電子アイリス制御回路 |
| JPH04119776A (ja) * | 1990-09-11 | 1992-04-21 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
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-
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- 1994-03-17 JP JP6047405A patent/JP3015246B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1994-08-10 US US08/288,462 patent/US5512950A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-08-18 KR KR1019940020409A patent/KR0121736B1/ko not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| KR950013196A (ko) | 1995-05-17 |
| JPH07154698A (ja) | 1995-06-16 |
| US5512950A (en) | 1996-04-30 |
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