JP3523655B2 - 電子的撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は電子的撮像装置、詳しく
は比較的高輝度の被写体を含む像に関して多重露光によ
る撮影を行うときの画質、特にブルーミングの抑圧に優
れた電子的撮像装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】多重露光モードにおける複数回のシャッ
タ動作に伴う画像情報を、転送クロックパルスを停止し
た垂直転送レジスタで加算し保持する電子的撮像装置
が、特願平２−１３９３０２号によって提案されてい
る。この特願平２−１３９３０２号で提案された電子的
撮像装置を、図４のブロック構成図により以下に説明す
る。図４において被写体光は、レンズ１と絞り機構２を
介して、撮像素子３の受光面上に結像される。同素子３
で光電変換された映像信号は、映像信号処理部５でカメ
ラ・プロセス処理された後、記録部６に供給されて例え
ばＳＶ（スチルビデオ）フロッピディスク等の記録媒体
に記録される。 【０００３】被写体照度を測光し、後記測光・露出制御
部１４から供給される積分リセット信号により測光を開
始する外部測光素子１１、および同素子１１の測光出力
の積分値が所定のスレッショルドレベルを超えることに
よってシャッタの終了タイミングを検出するコンパレー
タ１３は、測光制御，露出演算並びにシャッタ速度制御
等を行う測光・露出制御部１４で制御される。この制御
部１４は、上記絞り機構２に絞り制御を指令し、その結
果として得られた絞り情報を取込む他、上記撮像素子３
に所定シャッタ速の電子シャッタ動作を行わせる撮像素
子駆動信号発生部４に向けシャッタ速制御を指令する。
また、ストロボ制御部８を介してストロボ発光部７の発
光開始・停止等の制御を行う。 【０００４】この電子的撮像装置全体の動作シーケンス
を司どるシステムコントロール部１５は、シャッタトリ
ガスイッチ１６からシャッタトリガ信号を受信すると、
映像信号の垂直同期信号に非同期のスチルシャッタ指
令、および多重モードと通常モードとを切り換える露光
モード指令を、それぞれ上記測光・露出制御部１４と撮
像素子駆動信号発生部４に向け送出する。また、上記コ
ントロール部１５には、露光モードとして多重露光モー
ドか、通常露光であるワンショットモードかを設定する
露光モード操作部１７からのモード切換指令と、多重露
光モード時の露光回数を設定する多重露光回数操作部１
８からの露光回数設定指令とがそれぞれ入力され、この
露光モードと露光回数を表示部１９でモニタ表示すると
共に、上記記録部６に向けスチル記録用のスチル記録信
号を送出する。 【０００５】このように構成されたこの電子的撮像装置
の多重露光モードにおける撮影動作を説明する。前記露
光モード操作部１７から“Ｈ”レベルが前記システムコ
ントロール部１５に送出されると、この装置は多重露光
モードに設定される。そしてトリガスイッチ１６の押下
によるトリガ信号がシステムコントロール部１５に供給
されると、同コントロール部１５は１回目のスチルシャ
ッタ指令を測光・露出制御部１４と撮像素子駆動信号発
生部４とに送出する。 【０００６】この１回目のスチルシャッタ指令が発せら
れると、上記制御部１４が積分リセット信号を測光素子
１１に送出するので、該素子１１が初期リセットされて
被写体光の測光が開始される。この測光出力レベルがコ
ンパレータ１３のスレッシュレベルに達すると、同コン
パレータ１３がこれを検出し、１回目のスチルシャッタ
指令を停止する。つまり、この電子的撮像装置では、ダ
イレクト測光による露光制御が行われる。 【０００７】一方、上記スチルシャッタ指令は撮像素子
駆動信号発生部４にも供給されるので、１回目のスチル
シャッタ指令の立上りに応動して同発生部４が撮像素子
３に向けその不要電荷排出を指令する。これにより同素
子３は、その光電変換部に蓄積されていた不要電荷をオ
ーバーフロードレインに排出し、その後、有効画像電荷
の蓄積動作を開始する。そして、上記ダイレクト測光に
よる露光制御の結果、１回目のスチルシャッタ指令が停
止されると、同発生部４は撮像素子３の垂直転送クロッ
クパルスを停止すると共に、上記光電変換部から有効画
像電荷の読み出しを指令する。これにより、多重露光モ
ードの１回目のスチルシャッタ指令による有効画像電荷
Ｑ１が、転送クロックを停止した垂直転送レジスタに読
み出される。 【０００８】２回目，３回目のスチルシャッタ指令に応
動して、２回目の有効画像電荷Ｑ２、３回目の有効画像
電荷Ｑ３が、上記１回目のスチルシャッタ指令の場合と
同様にして、転送クロックを停止した垂直転送レジスタ
に読み出される。従って、２回目のスチルシャッタ指令
が完了した時点では有効画像電荷 Ｑ１＋Ｑ２ が、ま
た３回目のスチルシャッタ指令が完了した時点では Ｑ
１＋Ｑ２＋Ｑ３ がそれぞれ転送クロックを停止した垂
直転送レジスタに格納される。 【０００９】このようにして、多重露光回数操作部１８
（図４参照）で設定されたｎ回のスチルシャッタ指令が
完了した時点では、転送クロックを停止した垂直転送レ
ジスタに Ｑ１＋Ｑ２＋…＋Ｑｎ の有効画像電荷が蓄
積されることになる。そこで、ｎ回目の有効画像電荷の
蓄積加算が完了したら、垂直ブランキング信号に同期し
て上記撮像素子３にその垂直転送クロックパルスを供給
する。これにより、多重露光回数分の有効画像電荷 Ｑ
１＋Ｑ２＋…＋Ｑｎ が、垂直，水平転送レジスタを介
して出力されることになる。 【００１０】上記提案によれば、多重露光撮影時の各ス
チルシャッタ指令に基づく有効画像電荷を蓄積して加算
するのに、特別なメモリ手段を用いることなく、撮像素
子の垂直転送レジスタを用いてその垂直転送クロックを
オン・オフ制御するだけで行うことができる。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
願平２−１３９３０２号で提案された電子的撮像装置で
高輝度の被写体を多重露光撮影する場合、該被写体が動
いていれば問題ないが、停止している場合に問題が生じ
るので、これを図５により説明する。 【００１２】図５は、高輝度被写体を多重露光撮影した
場合の被写体像を説明する図で、該被写体が移動してい
れば、多重露光撮影時の１回目のスチルシャッタ指令に
より被写体像３１ａが、２回目のスチルシャッタ指令に
より被写体像３１ｂが、以下同様にして、連続した被写
体像３１ｃ，３１ｄが順次撮影できる。これにより、例
えば被写体の運動軌跡の解析等を行うことができる。 【００１３】これに対し、該被写体が停止している場合
には、多重露光撮影時の複数回のスチルシャッタ指令に
基づいて１個の被写体像３２が得られるが、その垂直方
向に尾を引くブルーミングが生じる。これは、被写体が
高輝度なために生じる現象ではあるが、該被写体像３２
に対応した撮像素子３（図４参照）の光電変換部に蓄積
された有効画像電荷としてはブルーミングを生じなくて
も、その有効画像電荷を垂直転送レジスタに蓄積して多
重露光回数分だけ加算すると、その垂直転送路でオーバ
ーフローしてブルーミングを生じるためである。 【００１４】即ち、光電変換部ではブルーミングを生じ
ない有効画像電荷量でも、これを多重露光回数分蓄積し
加算した垂直転送路における電荷量としてはブルーミン
グを生じることになってしまう。 【００１５】ところで通常のインターラインＣＣＤで
は、光電変換部で生じるブルーミングを防止するため、
オーバーフロードレインを設け、該光電変換部で溢れた
電荷を上記ドレインに排出するようになっている。この
場合、光電変換部で光電変換された有効画像電荷は、
１：１で垂直，水平転送レジスタを介して出力されるの
で、光電変換部での電荷溢れによるブルーミングが防止
できれば、垂直転送路でもブルーミングを生じない。従
って、光電変換部とオーバーフロードレイン間に存在す
る後記図２で説明する障壁の高さは一定であり、この障
壁の高さを変える必要もなかった。 【００１６】そこで本発明の目的は、上記問題点を解消
し、垂直転送クロックを停止した垂直転送レジスタで露
光電荷を加算して多重露光の画像を得る際に、垂直転送
レジスタで電荷が溢れる所謂ブルーミングを防止した電
子的撮像装置を提供するにある。 【００１７】 【課題を解決するための手段および作用】本発明による
電子的撮像装置は、オーバーフロードレイン電圧の制御
によって飽和電荷量制御可能な固体撮像素子と、多重露
光撮影を行うとき、被写体輝度情報と多重露光回数とに
応じて、全多重露光回数分加算した総露光量でも垂直転
送レジスタでブルーミングを生じないように上記オーバ
ーフロードレイン電圧を制御する制御手段とを具備する
ことを特徴とする。この構成によれば、多重露光を行う
とき、被写体輝度情報と多重露光回数とに応じて、全多
重露光回数分加算した総露光量でも垂直転送レジスタで
ブルーミングを生じないようにオーバーフロードレイン
電圧を制御するようにしたので、高輝度被写体が含まれ
る場合でもブルーミングを生じることがない。 【００１８】 【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。 【００１９】図１は、本発明の一実施例を示す電子的撮
像装置のブロック構成図で、この図１が前記従来例にお
ける図４と異なる点は、測光・露出制御部１４から撮像
素子３に向け、光電変換部とオーバーフロードレイン間
に存在する障壁の高さを可変するためのオーバーフロー
ドレイン制御電圧ＶＳＵＢを印加するようにしたことで
ある。この点を除けば前記従来例と異なるところがない
ので、同じ構成部材には同じ符号を付してその説明を省
略し、上記障壁の高さ可変についてのみ図２を用いて説
明する。 【００２０】図２（Ａ）は、上記図１における撮像素子
３の構成を説明する模式図で、ここではインターライン
型ＣＣＤを想定している。 【００２１】図２（Ａ）おいて、光電変換部は２次元に
配置されたフォトダイオード２１ａ，２１ｂ，…，２１
ｃ，２１ｄ，…から形成されている。第１列のフォトダ
イオード２１ａ，２１ｂ…の図における左側に垂直転送
レジスタ２２ａが、図における右側に細い実線で示し
た、オーバーフロードレイン制御電圧が印加される障壁
２６ａを介して、太い実線で示したオーバーフロードレ
イン２５ａが、それぞれ配置されている。第２列以降も
上記配置の繰り返しになっている。そして、上記垂直転
送レジスタ２２ａ，２２ｂ，…は、水平転送レジスタ２
３に纏められて、出力回路２４を介して外部に接続され
ている。 【００２２】図２（Ｂ）は横型オーバーフロードレイン
の、つまり上記図２（Ａ）における丸印１００で囲まれ
たエリアを拡大して示した垂直断面図で、信号電荷が蓄
積されたフォトダイオード２１ｎの図における左側に垂
直転送レジスタ２２ｎが、また図の右側にオーバーフロ
ードレイン制御電圧ＶＳＵＢが印加される障壁２６ｎを
挾んで、上記フォトダイオード２１ｎから溢れた信号電
荷を排出するオーバーフロードレイン２５ｎが、それぞ
れ配置されている。そして、上記障壁２６ｎの高さが、
この障壁２６ｎに印加されるオーバーフロードレイン制
御電圧ＶＳＵＢにより可変されるようになっている。 【００２３】このように構成された本実施例において
は、２次元に配置された各フォトダイオードからなる光
電変換面に強い光が照射されると、測光・露出制御部１
４（図１参照）がこれを検知し、撮像素子３に供給する
オーバーフロードレイン制御電圧ＶＳＵＢを制御する。
即ち、強い光が照射されたときは上記障壁２６の高さを
低くし、この障壁２６を乗越えてオーバーフロードレイ
ン２５へ排出される余剰電荷量を増大して光電変換部に
蓄積される信号電荷の飽和量最大値を下げる。これによ
り多重露光の１回毎に光電変換部で蓄積される信号電荷
量を、全多重露光回数分加算した総露光量でも垂直転送
レジスタでブルーミングを生じないように制御する。 【００２４】なお、被写体輝度情報と多重露光回数とに
応じて、全多重露光回数分加算した総露光量でも垂直転
送レジスタでブルーミングを生じないように制御するこ
とが、上記オーバーフロードレイン制御電圧ＶＳＵＢを
変えて行われる障壁の高さの制御に対応する。 【００２５】図２（Ｃ）は縦型オーバーフロードレイン
の構成を示す要部断面図で、光電変換部２１の背面、つ
まり図２（Ａ）における紙面の裏側にオーバーフロード
レインが配置された場合である。従って、この図２
（Ｃ）は正確には図２（Ａ）と対応しないが、オーバー
フロードレイン２５の光電変換部２１に対する配置の別
例として示したものである。 【００２６】上記実施例によれば、多重露光モードで静
止している高輝度被写体を撮像する場合、撮像素子３へ
のオーバーフロードレイン制御電圧を測光・露出制御部
１４で可変して障壁の高さを低くするようにしたので、
光電変換部で多重露光の１回毎に蓄積される信号電荷の
飽和量最大値を下げることができる。従って、多重露光
しても垂直転送レジスタで加算電荷の溢れを生じること
がなく、ブルーミングを生じない。 【００２７】以上を、前記発明が解決しようとする課題
における図５と対比して示した図３により具体的に説明
する。即ち、移動被写体を多重露光モードで撮影した場
合は、前記図５と同じように移動軌跡３１ａ，３１ｂ，
３１ｃ，３１ｄを得ることができる。また、静止被写体
を多重露光モードで撮影した場合、それが例え高輝度で
も、鮮明な静止被写体像３２のみを得ることができ、前
記図５において上下に長い尾を引いたＶブレ３２ａ，３
２ｂを生じることがない。換言すれば、垂直転送クロッ
クを停止した垂直転送レジスタを用いて、多重露光撮影
する場合、被写体の如何に拘らず良好な画像を得ること
ができる。 【００２８】上記説明では、外部測光素子を用いたダイ
レクト測光方式を例にして説明したが、本発明はこれに
限定されることなく、予めシャッタスピードが分ってい
る場合の記憶測光方式にも適用することができる。更に
測光素子を用いないイメージャ測光にも適用できる。 【００２９】また、撮像素子の電子シャッタ機能で説明
したが、機械的なシャッタ機能を有する電子的撮像装置
にも適用できる。 【００３０】更に撮像素子としてインターライン型ＣＣ
Ｄを例にして説明したが、フレームインターライン型Ｃ
ＣＤにも適用できる。その他に、機械的シャッタ機構と
組合わせればフレームトランスファ型ＣＣＤにも適用す
ることができる。 【００３１】なお、高輝度静止被写体の多重露光回数に
応じて光電変換部に蓄積される信号電荷の飽和量最大値
が増減するようにオーバーフロードレイン制御電圧を設
定すれば、多重露光回数の如何に拘らずブルーミングの
生じない多重露光撮影を行うことができる。この場合多
重露光モードではあっても高輝度被写体でなければ、上
記信号電荷の飽和量最大値を制御する必要はない。換言
すれば、撮像素子と多重露光回数との組合わせ設定によ
り、オーバーフロードレイン制御電圧をその最適値に設
定すればより有効になる。 【００３２】 【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、多重
露光を行うとき、被写体輝度情報と多重露光回数とに応
じて、全多重露光回数分加算した総露光量でも垂直転送
レジスタでブルーミングを生じないようにオーバーフロ
ードレイン電圧を制御するようにしたので、高輝度被写
体が含まれる場合でもブルーミングを生じることがない
という顕著な効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例を示す電子的撮像装置のブロ
ック構成図。 【図２】上記図１における撮像素子のオーバーフロード
レインを説明する模式図。 【図３】上記一実施例において多重露光モードで撮像し
た場合の被写体像を示す図。 【図４】従来の電子的撮像装置のブロック構成図。 【図５】従来の電子的撮像装置において多重露光モード
で撮像した場合の被写体像を示す図。 【符号の説明】 ３…撮像素子（固体撮像素子） ２１…光電変換部

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 オーバーフロードレイン電圧の制御によ
   って飽和電荷量制御可能な固体撮像素子と、多重露光撮影を行うとき、被写体輝度情報と多重露光回
   数とに応じて、全多重露光回数分加算した総露光量でも
   垂直転送レジスタでブルーミングを生じないように上記
   オーバーフロードレイン電圧を制御する制御手段と 、を具備する ことを特徴とする電子的撮像装置。