JP3758205B2 - 固体撮像装置及びこれを用いたビデオカメラ、並びにｘ‐ｙアドレス型固体撮像装置の駆動方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、固体撮像装置及びこれを用いたビデオカメラ、並びにＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置の駆動方法に関し、特に映像信号を出力する撮像領域（有効画素領域）よりも大きな面積の受光面を持ち、画素情報が走査線ごとに読み出されかつリセットされるＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
増幅型固体撮像装置やＭＯＳ型固体撮像装置に代表されるＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置の場合、ＣＣＤ型固体撮像装置に代表される電荷転送型固体撮像装置の場合のように、全ての画素の情報が垂直ブランキング期間に同時に読み出されかつリセットされるのと違い、走査線ごとに画素情報が読み出されかつリセットされるため、フォーカルプレーン(focal-plane) 蓄積（フォーカルプレーンシャッタ）とも呼ばれている。このため、Ｘ‐Ｙアドレス型固体撮像装置では、各走査線（ライン）に対応している画素列ごとに画素の蓄積期間がずれている。すなわち、画角（撮像領域）の最上部の画素と最下部の画素では、蓄積期間が約１／６０秒のずれをもっていることになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、手振れ補正機能を有するＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置において、例えば図１０に示すように、撮像領域の１２０％を全受光面として２０％の手振れ補正が可能な場合を例にとると、極端な例を挙げるならば、あるフィールドで撮像領域が一番上に位置し、その次のフィールドでは撮像領域が一番下に移動したとすると、あるラインの画素列は図１１で示した読み出しタイミングになり、移動したフィールドからの信号はその前のフィールドの信号よりも蓄積時間が２０％増加し、１／６０秒の１．２倍になってしまう。この結果、撮像領域が図の下方向に移動するときは蓄積時間が長くなり、図の上方向に移動するときは蓄積時間が短くなるため、手振れ補正をすることで、再生画面が明るくなったり、暗くなったりする現象が生じるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、Ｘ‐Ｙアドレス型固体撮像装置において、手振れ補正による再生画面の明るさの変化（蓄積時間の変化）を防止して自然な撮像画を得ることが可能な固体撮像装置及びその駆動方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、映像信号を出力する撮像領域よりも大きな面積の受光面を持ち、画素情報が走査線ごとに読み出されかつリセットされるＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置において、垂直走査しつつ各走査線により選択された画素行ごとに画素情報を画素から垂直信号線に読み出すとともに、手振れ情報に基づいて受光面中での撮像領域の垂直方向の位置を決める第１の垂直走査回路と、手ぶれ補正によって再生画面の明るさが変化するのを防止すべく上限が１フィールド（又は、１フレーム）相当の時間よりも短く設定された所定の蓄積時間をもって撮像領域の垂直方向の位置に応じて画素行ごとに画素をリセットする第２の垂直走査回路と、垂直信号線の一端側に設けられた負荷容量と、第１および第２の垂直走査回路に対して各種のタイミング信号を与えるタイミングジェネレータとを設けた構成となっている。また、上記Ｘ‐Ｙアドレス型固体撮像装置の駆動方法にあっては、手振れ情報に基づいて固体撮像装置の所定の行から読み出しを開始させ、手ぶれ補正によって再生画面の明るさが変化するのを防止すべくその所定の行の画素における信号蓄積時間を１フィールド又は１フレーム相当の時間よりも短くなるようにその読み出しに先立ち当該所定の行の画素をリセットさせるようにする。
【０００６】
また、本発明では、映像信号を出力する撮像領域よりも大きな面積の受光面を持ち、画素情報が走査線ごとに読み出されかつリセットされるＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置において、垂直走査しつつ各走査線により選択された画素行ごとに画素情報を画素から垂直信号線に読み出すとともに、手振れ情報に基づいて受光面中での撮像領域の垂直方向の位置を決める垂直走査回路と、この垂直走査回路に対して撮像領域の走査時に一定周期のクロックパルスを与えるとともに、映像信号の垂直ブランキング期間において撮像領域以外の領域の走査期間に亘って上記一定周期よりも短い周期のクロックパルスを与えるタイミングジェネレータとを設けた構成となっている。また、上記Ｘ‐Ｙアドレス型固体撮像装置の駆動方法にあっては、手振れ情報に基づいて固体撮像装置の受光面上での撮像領域の垂直方向の位置を決め、撮像領域の走査を一定周期で行わせるとともに、映像信号の垂直ブランキング期間において撮像領域以外の領域の走査を当該一定周期よりも短い周期で行わせるようにする。
【０００７】
【作用】
上記構成のＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置において、第１の垂直走査回路は、垂直走査しつつ各走査線により選択された画素行ごとに画素情報を画素から垂直信号線に読み出すとともに、手振れ補正時にはタイミングジェネレータから手振れ情報に基づくタイミングで与えられるタイミング信号に基づいて受光面中での撮像領域の垂直方向の位置を決める。第２の垂直走査回路は、電子シャッタの蓄積時間の上限を１フィールド（又は、１フレーム）相当の時間よりも短い所定の時間とし、撮像領域の垂直方向の位置に応じて画素行ごとに画素をリセットする。これにより、手振れ補正による蓄積時間の変化を防止する。
【０００８】
また、電子シャッタの蓄積時間の上限を１フィールド（又は、１フレーム）相当の時間よりも短い所定の時間とし、撮像領域の垂直方向の位置に応じて画素をリセットする構成を採るＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置に限らず、その構成を採らないＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置においても、タイミングジェネレータは、映像信号の垂直ブランキング期間において撮像領域（有効画素領域）以外の無効画素領域の走査期間に亘って、撮像領域の走査時のクロックパルスの周期よりも短い周期のクロックパルスを与える。これにより、無効画素領域では有効画素領域よりも高速に走査が行われる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例を示す構成図である。図１において、画素トランジスタ（本例では、ＭＯＳ型トランジスタを示す）１１が、行列状に多数配列されて映像信号を出力する撮像領域よりも大きな面積の受光面を形成している。これらの画素トランジスタ１１において、各ゲート電極（制御電極）が行単位で垂直選択線１２に接続され、各ソース電極が列単位で垂直信号線１３に接続され、さらに各ドレイン電極が電源線１４を介して電源ＶＤに接続されている。
【００１０】
垂直選択線１２は、垂直走査しつつ各ラインごとに画素情報を順に読み出すとともに、手振れ補正動作時に撮像領域の垂直方向の位置を決める第１の垂直走査回路である読み出し垂直スキャナ１５と、撮像領域の垂直方向の位置に応じて画素トランジスタ１１をリセットし、手振れ補正動作時の蓄積時間の変化を防止する第２の垂直走査回路である電子シャッタスキャナ１６とにそれぞれ接続されている。読み出し垂直スキャナ１５と電子シャッタスキャナ１６には、それぞれ別系統の走査クロックφＶＣＫとφＳＣＫおよびスタートパルスφＶＳとφＳＳがタイミングジェネレータ１７から与えられる。これにより、読み出し垂直スキャナ１５と電子シャッタスキャナ１６とは、それぞれ独立に走査できるようになっている。
【００１１】
タイミングジェネレータ１７は、所定の周波数の基準クロックに基づいて上記の走査クロックφＶＣＫ，φＳＣＫおよびスタートパルスφＶＳ，φＳＳを含む各種のタイミング信号を発生する。このタイミングジェネレータ１７には、ビデオカメラに装着され、撮影者のカメラを保持する手が振れたときにその手振れの状態を検出する手振れ検出手段としての例えば加速度センサ１８の検出出力が与えられる。タイミングジェネレータ１７は、加速度センサ１８から手振れ情報が与えられると、その手振れ情報に基づいて読み出し垂直スキャナ１５および電子シャッタスキャナ１６に対するスタートパルスφＶＳおよびφＳＳの発生タイミングをコントロールする。
【００１２】
図２に、タイミングジェネレータ１７から発生される走査クロックφＶＣＫ，φＳＣＫおよびスタートパルスφＶＳ，φＳＳのタイミング関係を示す。同図において、読み出し垂直スキャナ１５に与えられる走査クロックφＶＣＫは、映像信号の垂直ブランキング期間に相当するＡ部やＢ部で高速（周期の短い）のクロック（図中、×印の部分）に変化しており、この高速クロックによって読み出し垂直スキャナ１５の走査を高速に行う。読み出し垂直スキャナ１５に与えられるスタートパルスφＶＳは、高速クロックの部分（Ａ，Ｂ部）で発生される。このスタートパルスφＶＳの発生タイミングを、加速度センサ１８から与えられる手振れ情報に基づいてタイミングジェネレータ１７がコントロールすることで、受光面内の撮像領域の垂直方向の位置を自由に設定できるようになっている。
【００１３】
一方、電子シャッタスキャナ１６に与えられる走査クロックφＳＣＫは、高速クロックがなく常に一定のタイミングで発生され、受光面内での撮像領域の垂直方向の移動に対して蓄積時間が一定になるように、予め電子シャッタスキャナ１６の走査をする。図２のタイミングチャートにおいて、タイミングジェネレータ１７は、（Ａ）ＦＬＤ＝０のフィールドで受光面中の撮像領域を一番下にしたい場合には、Ｂ部のスタートパルスφＶＳをｔ１のタイミングで発生させ、それに対応したスタートパルスφＳＳをその前のフィールド（ＦＬＤ＝１）においてｔ２のタイミングで発生させる。逆に、（Ｂ）受光面中の撮像領域を一番上にしたい場合には、Ｂ部のスタートパルスφＶＳをｔ３のタイミングで発生させ、それに対応したスタートパルスφＳＳをその前のフィールドにおいてｔ４のタイミングで発生させる。
【００１４】
ところで、高速クロックとなるＡ部やＢ部において、前側のＡ１，Ｂ１と後側のＡ２，Ｂ２の期間はそれぞれ、撮像領域（有効画素領域）以外の無効画素領域の走査期間となるように設定されている。一例として、撮像領域の１２０％を全受光面として２０％の手振れ補正が可能な固体撮像素子において、撮像領域のライン数が例えば１０００本であると仮定した場合、無効画素領域のライン数が２００本であるため、前側のＡ１，Ｂ１と後側のＡ２，Ｂ２との期間はそれぞれ２００本分の走査期間に設定される。
【００１５】
このように、垂直ブランキング期間において、無効画素領域の走査期間の２倍の期間、即ち計４００本分の走査期間に亘って高速クロックを読み出し垂直スキャナ１５に与えて当該スキャナ１５を高速走査させることにより、１フィールドの走査期間内に２本のラインが同時に選択されるのを回避できる。その結果、比較的容量の大なる垂直選択線１２を確実に１本ずつ駆動できることになるので、垂直選択線１２を駆動するドライバーの電源容量を低く抑えることができる。
【００１６】
なお、高速クロックとなるＡ部やＢ部において、上述したように、必ずしも前側のＡ１，Ｂ１と後側のＡ２，Ｂ２とを設ける必要はなく、１フィールドの走査期間内に２本のラインが同時に選択される場合が生じる懸念があるものの、回路的な動作余裕があれば、後側のＡ２，Ｂ２のみとすることも可能である。すなわち、垂直ブランキング期間において、無効画素領域（本例の場合、２００本分）の走査期間に亘って高速クロックを読み出し垂直スキャナ１５に与えることになる。これによれば、ＨＤ(High Definition) 対応など高画素の固体撮像素子の場合、垂直ブランキング期間内での時間的な余裕ができるので、高速クロックの周波数を低く（例えば、半分に）設定できる。その結果、読み出し垂直スキャナ１５を構成するシフトレジスタの動作をより確実に行えることになる。
【００１７】
再び図１において、垂直信号線１３の一端には、垂直列ごとに配された動作スイッチであるＮｃｈＭＯＳトランジスタ１９のドレイン電極が接続されている。このＭＯＳトランジスタ１９のソース電極は負荷容量２０を介して接地されており、ゲート電極には動作パルスφＯＰが印加される。また、ＭＯＳトランジスタ１９のソース電極には、水平スイッチであるＮｃｈＭＯＳトランジスタ２１のドレイン電極が接続されている。このＭＯＳトランジスタ２１のソース電極は水平信号線２２に接続され、ゲート電極は水平選択線２３に接続されている。水平選択線２３は水平スキャナ２４に接続されている。
【００１８】
水平信号線２２の一端には電荷検出回路２５の入力端が接続されている。この電荷検出回路２５は、水平信号線２３の一端に反転（−）入力端が接続され、非反転（＋）入力端に所定の電圧ＶＢが印加された反転増幅器２６と、この反転増幅器２６の反転（−）入力端と出力端との間に接続され、ゲート電極にリセットパルスφＲが印加されるリセットスイッチであるＮｃｈＭＯＳトランジスタ２７と、このＭＯＳトランジスタ２７と並列に接続された検出容量２８とから構成され、反転増幅器２６の出力端が回路出力端子２９に接続されている。
【００１９】
図３に、読み出し垂直スキャナ１５および電子シャッタスキャナ１６の具体的な構成の一例を示す。図３において、縦続接続されたＮ個のシフトレジスタ３１1 〜３１N によって読み出し垂直スキャナ１５が構成され、同様に、縦続接続されたＮ個の接続されたシフトレジスタ３２1 〜３２N によって電子シャッタスキャナ１６が構成されている。読み出し垂直スキャナ１５において、初段のシフトレジスタ３１1 にはスタートパルスφＶＳが与えられるとともに、各段のシフトレジスタ３１1 〜３１N には走査クロックφＶＣＫが印加されている。電子シャッタスキャナ１６において、初段のシフトレジスタ３２1 にはスタートパルスφＳＳが与えられるとともに、各段のシフトレジスタ３２1 〜３２N には走査クロックφＳＣＫが印加されている。
【００２０】
読み出し垂直スキャナ１５および電子シャッタスキャナ１６の各段のシフトレジスタ出力は、各段に対応して設けられたＮ個の４入力論理ゲート回路３３1 〜３３N の各２入力となる。また、論理ゲート回路３３1 〜３３N の他の２入力として、垂直動作パルスφＶＯＰおよびシャッタ動作パルスφＳＯＰがそれぞれ与えられる。この論理ゲート回路３３1 〜３３N の各出力は、ドライバ３４1 〜３４N を介してＮ本の垂直選択線１２（図１に示す）にそれぞれ印加されることにより、画素トランジスタ１１を行単位で順に選択する垂直走査を行う。
【００２１】
ここで、先ず、垂直選択線１２を駆動するスキャナとして、読み出し垂直スキャナ１５のみを用いた場合の手振れ補正動作について、図４および図５のタイミングチャートを用いて説明する。なお、図４および図５には、それぞれ垂直同期および水平同期のタイミング関係を示している。手振れ補正動作において、タイミングジェネレータ１７は、各フィールド（ＦＬＤ＝１またはＦＬＤ＝０）の先頭に位置する垂直ブランキング期間において、読み出し垂直スキャナ１５を走査するための走査クロックφＶＣＫを高速（高い周波数）で動作させ、加速度センサ１８からの手振れ情報に基づいて読み出し垂直スキャナ１５のスタートパルスφＶＳの発生タイミングを変えることにより、映像期間のはじめに選択される画素列を変えることができる。
【００２２】
図４の場合は、ＦＬＤ＝１のフィールドでｐ行目の画素列が映像期間の最初に出力され、Ｎ行目まで出力される。これにより、ｐ行目からＮ行目までが映像信号を出力する撮像領域となる。その次のＦＬＤ＝０のフィールドでは、１行目の画素列が映像期間の最初に出力され、ｑ（＝Ｎ−ｐ）行目まで出力される。これにより、１行目からｑ行目までが撮像領域となる。こうした場合に、例えばｐ行目の画素列に注目すると、図４中のＦＬＤ＝０のフィールドでは映像期間の最初（１行目の読み出しパルスφＶ１のタイミング）ではなく、かなり後になって読み出されることになる。すると、蓄積期間が１／６０秒よりも長くなるため、信号出力が大きくなり、再生画面が明るくなってしまう。
【００２３】
次に、垂直選択線１２を駆動するスキャナとして、読み出し垂直スキャナ１５と電子シャッタスキャナ１６とを用いた場合の手振れ補正動作について、図６および図７のタイミングチャートを用いて説明する。なお、図６および図７には、それぞれ垂直同期および水平同期のタイミング関係を示している。先ず、図７において、あるライン（ｎライン）の画素列の読み出し動作をするとき、ｎ行目の垂直選択線１２に水平ブランキング期間でパルスφＶｎを立てる。以降、このパルスを読み出しパルスφＶｎと呼ぶ。
【００２４】
この読み出しパルスφＶｎにより、ｎ行目の垂直選択線１２に接続されている画素列の画素トランジスタ１１が遮断状態から導通状態に変わり、それぞれの画素に蓄積された光電変換による信号電荷に応じた信号電圧が垂直信号線１３に出力される。この信号電圧は、水平ブランキング期間の前半に立つ動作パルスφＯＰに応答して動作スイッチであるＭＯＳトランジスタ１９が導通状態になることにより、このＭＯＳトランジスタ１０を介して負荷容量２０に出力され、ＭＯＳトランジスタ１９が遮断状態になることによって保持される。
【００２５】
そして、水平映像期間中において、水平スイッチであるＭＯＳトランジスタ２１が水平スキャナ２４による水平走査によって順次導通すると、負荷容量２０に保持されていた信号電圧が信号電荷として水平信号線２２に流れ、その信号電荷が電荷検出回路２５によって検出され、信号電圧に復調される。一方、水平ブランキング期間の後半では、あるラインとは別のライン（図７では、ｍライン目）の画素列の垂直選択線１２にシャッタパルスφＶｍが立ち、同時に基板にシャッタ基板パルスφＶsub.が立つ。すると、ｍライン目の画素列は蓄積していた信号電荷をリセットされる。
【００２６】
図６は、このような動作を垂直同期に展開して表したタイミングチャートである。図６のタイミングチャートにおいて、読み出し垂直スキャナ１５の走査クロックφＶＣＫは、図４の場合と同様に、フィールドの先頭に位置する垂直ブランキング期間中に高速走査を行い、映像期間の最初に選択されるラインの画素列まで読み出し垂直スキャナ１５を進めておく処理を行う一方、高速走査の無い走査クロックφＳＣＫで電子シャッタスキャナ１６を走査し、あらかじめ画素のリセットをしておく。
【００２７】
図６の例の場合、ＦＬＤ＝０のフィールドでは、垂直ブランキング期間の高速走査の最後に読み出し垂直スキャナ１５のスタートパルスφＶＳを立て、垂直選択線１２の１行目の読み出しパルスφＶ1 が映像期間の最初に立つようにし、１行目の画素列が映像期間の最初に出力されるのであれば、その前のフィールドでは予め、電子シャッタのスタートパルスφＳＳを遅く立てることによって電子シャッタスキャナ１６の走査による画素のリセットタイミングを遅らせる。これにより、ｐ行目の画素列の垂直選択線１２のシャッタパルス▲１▼と読み出しパルス▲２▼との間隔を狭くすることができ、蓄積時間が長くなってしまうことがない。これとは逆に、映像期間の最初にｐ行目の画素列が読み出されるなら、電子シャッタのスタートパルスφＳＳを予め早く立てておく。すると、前のフィールドと同じ蓄積時間で画素が読み出される。
【００２８】
ここで、電子シャッタの蓄積時間の上限を、フィールド蓄積の場合には１フィールド相当（フレーム蓄積の場合には１フレーム相当）の時間よりも短い所定の時間に設定することとする。一例として、フィールド蓄積の場合において、撮像領域の１２０％を全受光面として２０％の手振れ補正が可能な場合を例にとるものとすると、電子シャッタの蓄積時間の上限を（１／６０秒×０．８）に設定することとする。これにより、電子シャッタを切らない場合には手振れ時に蓄積時間が（１／６０秒×０．８）〜（１／６０秒×１．２）の範囲で変化することになるが、蓄積時間の上限を（１／６０秒×０．８）として電子シャッタを切ることで、どのような手振れがあったとしても、手振れ補正によって再生画面の明るさが変化するのを防止することができる。
【００２９】
電子シャッタの蓄積時間の上限を（１／６０秒×０．８）に設定するには、読み出し垂直スキャナ１５および電子シャッタスキャナ１６において、図８の例えばｐ行目の垂直選択線１２に読み出しパルスを与えてｐ行目の画素列の画素情報を読み出しているときに、（Ｎ−ｑ）行目の選択線１２にシャッタパルスを与えると同時に、基板にシャッタ基板パルスφＶsub.を与えて（Ｎ−ｑ）行目の画素列のリセットを行う位相関係を維持するように、読み出し垂直スキャナ１５および電子シャッタスキャナ１６に対してタイミングジェネレータ１７から走査クロックφＶＣＫ，φＳＣＫおよびスタートパルスφＶＳ，φＳＳを与えることで実現できる。
【００３０】
上述したように、手振れ補正機能を有するＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置において、電子シャッタの蓄積時間の上限を１フィールド（又は、１フレーム）相当の時間よりも短い所定の蓄積時間（本例では、１／６０秒×０．８）に設定し、撮像領域の垂直方向の位置に応じて画素トランジスタ１１をリセットするようにしたことにより、手振れ補正によって蓄積時間が変化することはないので、手振れ補正による再生画面の明るさの変化を防止できる。
【００３１】
なお、上記実施例では、撮像領域（画角）の垂直方向の位置を、その撮像領域における最初のラインの画素情報の読み出しが開始されるよりも１フィールド前の手振れ情報に基づいて決定し、その決定された位置に応じてスタートパルスφＳＳを立てるとしたが、これに限定されるものではなく、スタートパルスφＳＳについては、例えば前回の手振れ情報などに基づいてその発生タイミングを設定する一方、撮像領域の垂直方向の位置については、スタートパルスφＳＳの発生タイミングまでの手振れ情報に基づいて決定することも可能である。これによれば、最新の手振れ情報に基づいて撮像領域の垂直方向の位置を決定できるので、正確な手振れ補正が実現できることになる。
【００３２】
さらに、スタートパルスφＳＳについては、例えば前回の手振れ情報などに基づいてその発生タイミングを設定する一方、撮像領域の垂直方向の位置については、その撮像領域における最初のラインの画素情報を読み出す直前の手振れ情報に基づいて決定する構成とすることも可能である。これによれば、より最新の手振れ情報に基づいて撮像領域の垂直方向の位置を決定できるので、より正確な手振れ補正が実現できることになる。
【００３３】
図９は、上記実施例が適用される本発明に係るビデオカメラの概略構成図である。図９において、増幅型やＭＯＳ型などのＸ‐Ｙアドレス型固体撮像素子９１の受光面には、レンズなどの光学系９２によって入射光が導かれる。Ｘ‐Ｙアドレス型固体撮像素子９１は、読み出し垂直スキャナ９３によって垂直走査が行われることで各ラインごとに画素情報が順に読み出されるとともに、手振れ補正動作時に撮像領域の垂直方向の位置が決められる。また、電子シャッタスキャナ９４により、撮像領域の垂直方向の位置に応じて画素がリセットされ、手振れ補正動作時の蓄積時間の変化が防止されるようになっている。
【００３４】
読み出し垂直スキャナ９３および電子シャッタスキャナ９４は、タイミングジェネレータ９５から与えられる走査クロックφＶＣＫ，φＳＣＫおよびスタートパルスφＶＳ，φＳＳに基づいて上記の動作を行う。タイミングジェネレータ９５には、ビデオカメラに装着され、撮影者のカメラ本体を保持する手が振れたときにその手振れの状態を検出する手振れ検出手段としての例えば加速度センサ９６から手振れ情報が与えられる。タイミングジェネレータ９５は、加速度センサ９６から手振れ情報が与えられると、その手振れ情報に基づいてスタートパルスφＶＳおよびφＳＳの発生タイミングをコントロールする。固体撮像素子９１の出力は、信号処理回路９７を経て撮像出力として導出される。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、手振れ補正機能を有するＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置において、電子シャッタの蓄積時間の上限を１フィールド（又は、１フレーム）相当の時間よりも短い所定の時間に設定し、撮像領域の垂直方向の位置に応じてをリセットするようにしたことにより、手振れ補正によって蓄積時間が変化することはないので、手振れ補正による再生画面の明るさの変化を防止して自然な撮像画を得ることができることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】走査クロックφＶＣＫ，φＳＣＫおよびスタートパルスφＶＳ，φＳＳのタイミング関係を示すタイミングチャートである。
【図３】スキャナの具体例を示すブロック図である。
【図４】電子シャッタを用いない場合の垂直同期のタイミング関係を示すタイミングチャートである。
【図５】電子シャッタを用いない場合の水平同期のタイミング関係を示すタイミングチャートである。
【図６】電子シャッタを用いた場合の垂直同期のタイミング関係を示すタイミングチャートである。
【図７】電子シャッタを用いた場合の水平同期のタイミング関係を示すタイミングチャートである。
【図８】蓄積時間についての説明図である。
【図９】本発明に係るビデオカメラの概略構成図である。
【図１０】手振れ補正による撮像領域の移動についての説明図である。
【図１１】あるラインの蓄積時間を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１１ 画素トランジスタ １２ 垂直選択線
１３ 垂直信号線 １４ 水平スキャナ
１５ 読み出し垂直スキャナ １６ 電子シャッタスキャナ
１７ タイミングジェネレータ １８ 加速度センサ
２０ 負荷容量 ２２ 水平信号線
２３ 水平選択線 ２５ 電荷検出回路
【産業上の利用分野】
本発明は、固体撮像装置及びこれを用いたビデオカメラ、並びにＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置の駆動方法に関し、特に映像信号を出力する撮像領域（有効画素領域）よりも大きな面積の受光面を持ち、画素情報が走査線ごとに読み出されかつリセットされるＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
増幅型固体撮像装置やＭＯＳ型固体撮像装置に代表されるＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置の場合、ＣＣＤ型固体撮像装置に代表される電荷転送型固体撮像装置の場合のように、全ての画素の情報が垂直ブランキング期間に同時に読み出されかつリセットされるのと違い、走査線ごとに画素情報が読み出されかつリセットされるため、フォーカルプレーン(focal-plane) 蓄積（フォーカルプレーンシャッタ）とも呼ばれている。このため、Ｘ‐Ｙアドレス型固体撮像装置では、各走査線（ライン）に対応している画素列ごとに画素の蓄積期間がずれている。すなわち、画角（撮像領域）の最上部の画素と最下部の画素では、蓄積期間が約１／６０秒のずれをもっていることになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、手振れ補正機能を有するＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置において、例えば図１０に示すように、撮像領域の１２０％を全受光面として２０％の手振れ補正が可能な場合を例にとると、極端な例を挙げるならば、あるフィールドで撮像領域が一番上に位置し、その次のフィールドでは撮像領域が一番下に移動したとすると、あるラインの画素列は図１１で示した読み出しタイミングになり、移動したフィールドからの信号はその前のフィールドの信号よりも蓄積時間が２０％増加し、１／６０秒の１．２倍になってしまう。この結果、撮像領域が図の下方向に移動するときは蓄積時間が長くなり、図の上方向に移動するときは蓄積時間が短くなるため、手振れ補正をすることで、再生画面が明るくなったり、暗くなったりする現象が生じるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、Ｘ‐Ｙアドレス型固体撮像装置において、手振れ補正による再生画面の明るさの変化（蓄積時間の変化）を防止して自然な撮像画を得ることが可能な固体撮像装置及びその駆動方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、映像信号を出力する撮像領域よりも大きな面積の受光面を持ち、画素情報が走査線ごとに読み出されかつリセットされるＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置において、垂直走査しつつ各走査線により選択された画素行ごとに画素情報を画素から垂直信号線に読み出すとともに、手振れ情報に基づいて受光面中での撮像領域の垂直方向の位置を決める第１の垂直走査回路と、手ぶれ補正によって再生画面の明るさが変化するのを防止すべく上限が１フィールド（又は、１フレーム）相当の時間よりも短く設定された所定の蓄積時間をもって撮像領域の垂直方向の位置に応じて画素行ごとに画素をリセットする第２の垂直走査回路と、垂直信号線の一端側に設けられた負荷容量と、第１および第２の垂直走査回路に対して各種のタイミング信号を与えるタイミングジェネレータとを設けた構成となっている。また、上記Ｘ‐Ｙアドレス型固体撮像装置の駆動方法にあっては、手振れ情報に基づいて固体撮像装置の所定の行から読み出しを開始させ、手ぶれ補正によって再生画面の明るさが変化するのを防止すべくその所定の行の画素における信号蓄積時間を１フィールド又は１フレーム相当の時間よりも短くなるようにその読み出しに先立ち当該所定の行の画素をリセットさせるようにする。
【０００６】
また、本発明では、映像信号を出力する撮像領域よりも大きな面積の受光面を持ち、画素情報が走査線ごとに読み出されかつリセットされるＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置において、垂直走査しつつ各走査線により選択された画素行ごとに画素情報を画素から垂直信号線に読み出すとともに、手振れ情報に基づいて受光面中での撮像領域の垂直方向の位置を決める垂直走査回路と、この垂直走査回路に対して撮像領域の走査時に一定周期のクロックパルスを与えるとともに、映像信号の垂直ブランキング期間において撮像領域以外の領域の走査期間に亘って上記一定周期よりも短い周期のクロックパルスを与えるタイミングジェネレータとを設けた構成となっている。また、上記Ｘ‐Ｙアドレス型固体撮像装置の駆動方法にあっては、手振れ情報に基づいて固体撮像装置の受光面上での撮像領域の垂直方向の位置を決め、撮像領域の走査を一定周期で行わせるとともに、映像信号の垂直ブランキング期間において撮像領域以外の領域の走査を当該一定周期よりも短い周期で行わせるようにする。
【０００７】
【作用】
上記構成のＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置において、第１の垂直走査回路は、垂直走査しつつ各走査線により選択された画素行ごとに画素情報を画素から垂直信号線に読み出すとともに、手振れ補正時にはタイミングジェネレータから手振れ情報に基づくタイミングで与えられるタイミング信号に基づいて受光面中での撮像領域の垂直方向の位置を決める。第２の垂直走査回路は、電子シャッタの蓄積時間の上限を１フィールド（又は、１フレーム）相当の時間よりも短い所定の時間とし、撮像領域の垂直方向の位置に応じて画素行ごとに画素をリセットする。これにより、手振れ補正による蓄積時間の変化を防止する。
【０００８】
また、電子シャッタの蓄積時間の上限を１フィールド（又は、１フレーム）相当の時間よりも短い所定の時間とし、撮像領域の垂直方向の位置に応じて画素をリセットする構成を採るＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置に限らず、その構成を採らないＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置においても、タイミングジェネレータは、映像信号の垂直ブランキング期間において撮像領域（有効画素領域）以外の無効画素領域の走査期間に亘って、撮像領域の走査時のクロックパルスの周期よりも短い周期のクロックパルスを与える。これにより、無効画素領域では有効画素領域よりも高速に走査が行われる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例を示す構成図である。図１において、画素トランジスタ（本例では、ＭＯＳ型トランジスタを示す）１１が、行列状に多数配列されて映像信号を出力する撮像領域よりも大きな面積の受光面を形成している。これらの画素トランジスタ１１において、各ゲート電極（制御電極）が行単位で垂直選択線１２に接続され、各ソース電極が列単位で垂直信号線１３に接続され、さらに各ドレイン電極が電源線１４を介して電源ＶＤに接続されている。
【００１０】
垂直選択線１２は、垂直走査しつつ各ラインごとに画素情報を順に読み出すとともに、手振れ補正動作時に撮像領域の垂直方向の位置を決める第１の垂直走査回路である読み出し垂直スキャナ１５と、撮像領域の垂直方向の位置に応じて画素トランジスタ１１をリセットし、手振れ補正動作時の蓄積時間の変化を防止する第２の垂直走査回路である電子シャッタスキャナ１６とにそれぞれ接続されている。読み出し垂直スキャナ１５と電子シャッタスキャナ１６には、それぞれ別系統の走査クロックφＶＣＫとφＳＣＫおよびスタートパルスφＶＳとφＳＳがタイミングジェネレータ１７から与えられる。これにより、読み出し垂直スキャナ１５と電子シャッタスキャナ１６とは、それぞれ独立に走査できるようになっている。
【００１１】
タイミングジェネレータ１７は、所定の周波数の基準クロックに基づいて上記の走査クロックφＶＣＫ，φＳＣＫおよびスタートパルスφＶＳ，φＳＳを含む各種のタイミング信号を発生する。このタイミングジェネレータ１７には、ビデオカメラに装着され、撮影者のカメラを保持する手が振れたときにその手振れの状態を検出する手振れ検出手段としての例えば加速度センサ１８の検出出力が与えられる。タイミングジェネレータ１７は、加速度センサ１８から手振れ情報が与えられると、その手振れ情報に基づいて読み出し垂直スキャナ１５および電子シャッタスキャナ１６に対するスタートパルスφＶＳおよびφＳＳの発生タイミングをコントロールする。
【００１２】
図２に、タイミングジェネレータ１７から発生される走査クロックφＶＣＫ，φＳＣＫおよびスタートパルスφＶＳ，φＳＳのタイミング関係を示す。同図において、読み出し垂直スキャナ１５に与えられる走査クロックφＶＣＫは、映像信号の垂直ブランキング期間に相当するＡ部やＢ部で高速（周期の短い）のクロック（図中、×印の部分）に変化しており、この高速クロックによって読み出し垂直スキャナ１５の走査を高速に行う。読み出し垂直スキャナ１５に与えられるスタートパルスφＶＳは、高速クロックの部分（Ａ，Ｂ部）で発生される。このスタートパルスφＶＳの発生タイミングを、加速度センサ１８から与えられる手振れ情報に基づいてタイミングジェネレータ１７がコントロールすることで、受光面内の撮像領域の垂直方向の位置を自由に設定できるようになっている。
【００１３】
一方、電子シャッタスキャナ１６に与えられる走査クロックφＳＣＫは、高速クロックがなく常に一定のタイミングで発生され、受光面内での撮像領域の垂直方向の移動に対して蓄積時間が一定になるように、予め電子シャッタスキャナ１６の走査をする。図２のタイミングチャートにおいて、タイミングジェネレータ１７は、（Ａ）ＦＬＤ＝０のフィールドで受光面中の撮像領域を一番下にしたい場合には、Ｂ部のスタートパルスφＶＳをｔ１のタイミングで発生させ、それに対応したスタートパルスφＳＳをその前のフィールド（ＦＬＤ＝１）においてｔ２のタイミングで発生させる。逆に、（Ｂ）受光面中の撮像領域を一番上にしたい場合には、Ｂ部のスタートパルスφＶＳをｔ３のタイミングで発生させ、それに対応したスタートパルスφＳＳをその前のフィールドにおいてｔ４のタイミングで発生させる。
【００１４】
ところで、高速クロックとなるＡ部やＢ部において、前側のＡ１，Ｂ１と後側のＡ２，Ｂ２の期間はそれぞれ、撮像領域（有効画素領域）以外の無効画素領域の走査期間となるように設定されている。一例として、撮像領域の１２０％を全受光面として２０％の手振れ補正が可能な固体撮像素子において、撮像領域のライン数が例えば１０００本であると仮定した場合、無効画素領域のライン数が２００本であるため、前側のＡ１，Ｂ１と後側のＡ２，Ｂ２との期間はそれぞれ２００本分の走査期間に設定される。
【００１５】
このように、垂直ブランキング期間において、無効画素領域の走査期間の２倍の期間、即ち計４００本分の走査期間に亘って高速クロックを読み出し垂直スキャナ１５に与えて当該スキャナ１５を高速走査させることにより、１フィールドの走査期間内に２本のラインが同時に選択されるのを回避できる。その結果、比較的容量の大なる垂直選択線１２を確実に１本ずつ駆動できることになるので、垂直選択線１２を駆動するドライバーの電源容量を低く抑えることができる。
【００１６】
なお、高速クロックとなるＡ部やＢ部において、上述したように、必ずしも前側のＡ１，Ｂ１と後側のＡ２，Ｂ２とを設ける必要はなく、１フィールドの走査期間内に２本のラインが同時に選択される場合が生じる懸念があるものの、回路的な動作余裕があれば、後側のＡ２，Ｂ２のみとすることも可能である。すなわち、垂直ブランキング期間において、無効画素領域（本例の場合、２００本分）の走査期間に亘って高速クロックを読み出し垂直スキャナ１５に与えることになる。これによれば、ＨＤ(High Definition) 対応など高画素の固体撮像素子の場合、垂直ブランキング期間内での時間的な余裕ができるので、高速クロックの周波数を低く（例えば、半分に）設定できる。その結果、読み出し垂直スキャナ１５を構成するシフトレジスタの動作をより確実に行えることになる。
【００１７】
再び図１において、垂直信号線１３の一端には、垂直列ごとに配された動作スイッチであるＮｃｈＭＯＳトランジスタ１９のドレイン電極が接続されている。このＭＯＳトランジスタ１９のソース電極は負荷容量２０を介して接地されており、ゲート電極には動作パルスφＯＰが印加される。また、ＭＯＳトランジスタ１９のソース電極には、水平スイッチであるＮｃｈＭＯＳトランジスタ２１のドレイン電極が接続されている。このＭＯＳトランジスタ２１のソース電極は水平信号線２２に接続され、ゲート電極は水平選択線２３に接続されている。水平選択線２３は水平スキャナ２４に接続されている。
【００１８】
水平信号線２２の一端には電荷検出回路２５の入力端が接続されている。この電荷検出回路２５は、水平信号線２３の一端に反転（−）入力端が接続され、非反転（＋）入力端に所定の電圧ＶＢが印加された反転増幅器２６と、この反転増幅器２６の反転（−）入力端と出力端との間に接続され、ゲート電極にリセットパルスφＲが印加されるリセットスイッチであるＮｃｈＭＯＳトランジスタ２７と、このＭＯＳトランジスタ２７と並列に接続された検出容量２８とから構成され、反転増幅器２６の出力端が回路出力端子２９に接続されている。
【００１９】
図３に、読み出し垂直スキャナ１５および電子シャッタスキャナ１６の具体的な構成の一例を示す。図３において、縦続接続されたＮ個のシフトレジスタ３１1 〜３１N によって読み出し垂直スキャナ１５が構成され、同様に、縦続接続されたＮ個の接続されたシフトレジスタ３２1 〜３２N によって電子シャッタスキャナ１６が構成されている。読み出し垂直スキャナ１５において、初段のシフトレジスタ３１1 にはスタートパルスφＶＳが与えられるとともに、各段のシフトレジスタ３１1 〜３１N には走査クロックφＶＣＫが印加されている。電子シャッタスキャナ１６において、初段のシフトレジスタ３２1 にはスタートパルスφＳＳが与えられるとともに、各段のシフトレジスタ３２1 〜３２N には走査クロックφＳＣＫが印加されている。
【００２０】
読み出し垂直スキャナ１５および電子シャッタスキャナ１６の各段のシフトレジスタ出力は、各段に対応して設けられたＮ個の４入力論理ゲート回路３３1 〜３３N の各２入力となる。また、論理ゲート回路３３1 〜３３N の他の２入力として、垂直動作パルスφＶＯＰおよびシャッタ動作パルスφＳＯＰがそれぞれ与えられる。この論理ゲート回路３３1 〜３３N の各出力は、ドライバ３４1 〜３４N を介してＮ本の垂直選択線１２（図１に示す）にそれぞれ印加されることにより、画素トランジスタ１１を行単位で順に選択する垂直走査を行う。
【００２１】
ここで、先ず、垂直選択線１２を駆動するスキャナとして、読み出し垂直スキャナ１５のみを用いた場合の手振れ補正動作について、図４および図５のタイミングチャートを用いて説明する。なお、図４および図５には、それぞれ垂直同期および水平同期のタイミング関係を示している。手振れ補正動作において、タイミングジェネレータ１７は、各フィールド（ＦＬＤ＝１またはＦＬＤ＝０）の先頭に位置する垂直ブランキング期間において、読み出し垂直スキャナ１５を走査するための走査クロックφＶＣＫを高速（高い周波数）で動作させ、加速度センサ１８からの手振れ情報に基づいて読み出し垂直スキャナ１５のスタートパルスφＶＳの発生タイミングを変えることにより、映像期間のはじめに選択される画素列を変えることができる。
【００２２】
図４の場合は、ＦＬＤ＝１のフィールドでｐ行目の画素列が映像期間の最初に出力され、Ｎ行目まで出力される。これにより、ｐ行目からＮ行目までが映像信号を出力する撮像領域となる。その次のＦＬＤ＝０のフィールドでは、１行目の画素列が映像期間の最初に出力され、ｑ（＝Ｎ−ｐ）行目まで出力される。これにより、１行目からｑ行目までが撮像領域となる。こうした場合に、例えばｐ行目の画素列に注目すると、図４中のＦＬＤ＝０のフィールドでは映像期間の最初（１行目の読み出しパルスφＶ１のタイミング）ではなく、かなり後になって読み出されることになる。すると、蓄積期間が１／６０秒よりも長くなるため、信号出力が大きくなり、再生画面が明るくなってしまう。
【００２３】
次に、垂直選択線１２を駆動するスキャナとして、読み出し垂直スキャナ１５と電子シャッタスキャナ１６とを用いた場合の手振れ補正動作について、図６および図７のタイミングチャートを用いて説明する。なお、図６および図７には、それぞれ垂直同期および水平同期のタイミング関係を示している。先ず、図７において、あるライン（ｎライン）の画素列の読み出し動作をするとき、ｎ行目の垂直選択線１２に水平ブランキング期間でパルスφＶｎを立てる。以降、このパルスを読み出しパルスφＶｎと呼ぶ。
【００２４】
この読み出しパルスφＶｎにより、ｎ行目の垂直選択線１２に接続されている画素列の画素トランジスタ１１が遮断状態から導通状態に変わり、それぞれの画素に蓄積された光電変換による信号電荷に応じた信号電圧が垂直信号線１３に出力される。この信号電圧は、水平ブランキング期間の前半に立つ動作パルスφＯＰに応答して動作スイッチであるＭＯＳトランジスタ１９が導通状態になることにより、このＭＯＳトランジスタ１０を介して負荷容量２０に出力され、ＭＯＳトランジスタ１９が遮断状態になることによって保持される。
【００２５】
そして、水平映像期間中において、水平スイッチであるＭＯＳトランジスタ２１が水平スキャナ２４による水平走査によって順次導通すると、負荷容量２０に保持されていた信号電圧が信号電荷として水平信号線２２に流れ、その信号電荷が電荷検出回路２５によって検出され、信号電圧に復調される。一方、水平ブランキング期間の後半では、あるラインとは別のライン（図７では、ｍライン目）の画素列の垂直選択線１２にシャッタパルスφＶｍが立ち、同時に基板にシャッタ基板パルスφＶsub.が立つ。すると、ｍライン目の画素列は蓄積していた信号電荷をリセットされる。
【００２６】
図６は、このような動作を垂直同期に展開して表したタイミングチャートである。図６のタイミングチャートにおいて、読み出し垂直スキャナ１５の走査クロックφＶＣＫは、図４の場合と同様に、フィールドの先頭に位置する垂直ブランキング期間中に高速走査を行い、映像期間の最初に選択されるラインの画素列まで読み出し垂直スキャナ１５を進めておく処理を行う一方、高速走査の無い走査クロックφＳＣＫで電子シャッタスキャナ１６を走査し、あらかじめ画素のリセットをしておく。
【００２７】
図６の例の場合、ＦＬＤ＝０のフィールドでは、垂直ブランキング期間の高速走査の最後に読み出し垂直スキャナ１５のスタートパルスφＶＳを立て、垂直選択線１２の１行目の読み出しパルスφＶ1 が映像期間の最初に立つようにし、１行目の画素列が映像期間の最初に出力されるのであれば、その前のフィールドでは予め、電子シャッタのスタートパルスφＳＳを遅く立てることによって電子シャッタスキャナ１６の走査による画素のリセットタイミングを遅らせる。これにより、ｐ行目の画素列の垂直選択線１２のシャッタパルス▲１▼と読み出しパルス▲２▼との間隔を狭くすることができ、蓄積時間が長くなってしまうことがない。これとは逆に、映像期間の最初にｐ行目の画素列が読み出されるなら、電子シャッタのスタートパルスφＳＳを予め早く立てておく。すると、前のフィールドと同じ蓄積時間で画素が読み出される。
【００２８】
ここで、電子シャッタの蓄積時間の上限を、フィールド蓄積の場合には１フィールド相当（フレーム蓄積の場合には１フレーム相当）の時間よりも短い所定の時間に設定することとする。一例として、フィールド蓄積の場合において、撮像領域の１２０％を全受光面として２０％の手振れ補正が可能な場合を例にとるものとすると、電子シャッタの蓄積時間の上限を（１／６０秒×０．８）に設定することとする。これにより、電子シャッタを切らない場合には手振れ時に蓄積時間が（１／６０秒×０．８）〜（１／６０秒×１．２）の範囲で変化することになるが、蓄積時間の上限を（１／６０秒×０．８）として電子シャッタを切ることで、どのような手振れがあったとしても、手振れ補正によって再生画面の明るさが変化するのを防止することができる。
【００２９】
電子シャッタの蓄積時間の上限を（１／６０秒×０．８）に設定するには、読み出し垂直スキャナ１５および電子シャッタスキャナ１６において、図８の例えばｐ行目の垂直選択線１２に読み出しパルスを与えてｐ行目の画素列の画素情報を読み出しているときに、（Ｎ−ｑ）行目の選択線１２にシャッタパルスを与えると同時に、基板にシャッタ基板パルスφＶsub.を与えて（Ｎ−ｑ）行目の画素列のリセットを行う位相関係を維持するように、読み出し垂直スキャナ１５および電子シャッタスキャナ１６に対してタイミングジェネレータ１７から走査クロックφＶＣＫ，φＳＣＫおよびスタートパルスφＶＳ，φＳＳを与えることで実現できる。
【００３０】
上述したように、手振れ補正機能を有するＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置において、電子シャッタの蓄積時間の上限を１フィールド（又は、１フレーム）相当の時間よりも短い所定の蓄積時間（本例では、１／６０秒×０．８）に設定し、撮像領域の垂直方向の位置に応じて画素トランジスタ１１をリセットするようにしたことにより、手振れ補正によって蓄積時間が変化することはないので、手振れ補正による再生画面の明るさの変化を防止できる。
【００３１】
なお、上記実施例では、撮像領域（画角）の垂直方向の位置を、その撮像領域における最初のラインの画素情報の読み出しが開始されるよりも１フィールド前の手振れ情報に基づいて決定し、その決定された位置に応じてスタートパルスφＳＳを立てるとしたが、これに限定されるものではなく、スタートパルスφＳＳについては、例えば前回の手振れ情報などに基づいてその発生タイミングを設定する一方、撮像領域の垂直方向の位置については、スタートパルスφＳＳの発生タイミングまでの手振れ情報に基づいて決定することも可能である。これによれば、最新の手振れ情報に基づいて撮像領域の垂直方向の位置を決定できるので、正確な手振れ補正が実現できることになる。
【００３２】
さらに、スタートパルスφＳＳについては、例えば前回の手振れ情報などに基づいてその発生タイミングを設定する一方、撮像領域の垂直方向の位置については、その撮像領域における最初のラインの画素情報を読み出す直前の手振れ情報に基づいて決定する構成とすることも可能である。これによれば、より最新の手振れ情報に基づいて撮像領域の垂直方向の位置を決定できるので、より正確な手振れ補正が実現できることになる。
【００３３】
図９は、上記実施例が適用される本発明に係るビデオカメラの概略構成図である。図９において、増幅型やＭＯＳ型などのＸ‐Ｙアドレス型固体撮像素子９１の受光面には、レンズなどの光学系９２によって入射光が導かれる。Ｘ‐Ｙアドレス型固体撮像素子９１は、読み出し垂直スキャナ９３によって垂直走査が行われることで各ラインごとに画素情報が順に読み出されるとともに、手振れ補正動作時に撮像領域の垂直方向の位置が決められる。また、電子シャッタスキャナ９４により、撮像領域の垂直方向の位置に応じて画素がリセットされ、手振れ補正動作時の蓄積時間の変化が防止されるようになっている。
【００３４】
読み出し垂直スキャナ９３および電子シャッタスキャナ９４は、タイミングジェネレータ９５から与えられる走査クロックφＶＣＫ，φＳＣＫおよびスタートパルスφＶＳ，φＳＳに基づいて上記の動作を行う。タイミングジェネレータ９５には、ビデオカメラに装着され、撮影者のカメラ本体を保持する手が振れたときにその手振れの状態を検出する手振れ検出手段としての例えば加速度センサ９６から手振れ情報が与えられる。タイミングジェネレータ９５は、加速度センサ９６から手振れ情報が与えられると、その手振れ情報に基づいてスタートパルスφＶＳおよびφＳＳの発生タイミングをコントロールする。固体撮像素子９１の出力は、信号処理回路９７を経て撮像出力として導出される。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、手振れ補正機能を有するＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置において、電子シャッタの蓄積時間の上限を１フィールド（又は、１フレーム）相当の時間よりも短い所定の時間に設定し、撮像領域の垂直方向の位置に応じてをリセットするようにしたことにより、手振れ補正によって蓄積時間が変化することはないので、手振れ補正による再生画面の明るさの変化を防止して自然な撮像画を得ることができることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】走査クロックφＶＣＫ，φＳＣＫおよびスタートパルスφＶＳ，φＳＳのタイミング関係を示すタイミングチャートである。
【図３】スキャナの具体例を示すブロック図である。
【図４】電子シャッタを用いない場合の垂直同期のタイミング関係を示すタイミングチャートである。
【図５】電子シャッタを用いない場合の水平同期のタイミング関係を示すタイミングチャートである。
【図６】電子シャッタを用いた場合の垂直同期のタイミング関係を示すタイミングチャートである。
【図７】電子シャッタを用いた場合の水平同期のタイミング関係を示すタイミングチャートである。
【図８】蓄積時間についての説明図である。
【図９】本発明に係るビデオカメラの概略構成図である。
【図１０】手振れ補正による撮像領域の移動についての説明図である。
【図１１】あるラインの蓄積時間を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１１ 画素トランジスタ １２ 垂直選択線
１３ 垂直信号線 １４ 水平スキャナ
１５ 読み出し垂直スキャナ １６ 電子シャッタスキャナ
１７ タイミングジェネレータ １８ 加速度センサ
２０ 負荷容量 ２２ 水平信号線
２３ 水平選択線 ２５ 電荷検出回路
Claims (10)
- 映像信号を出力する撮像領域よりも大きな面積の受光面を持ち、画素情報が走査線ごとに読み出されかつリセットされるＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置であって、
垂直走査しつつ各走査線により選択された画素行ごとに画素情報を画素から垂直信号線に読み出すとともに、手振れ情報に基づいて前記受光面中での前記撮像領域の垂直方向の位置を決める第１の垂直走査回路と、
手ぶれ補正によって再生画面の明るさが変化するのを防止すべく上限が１フィールド又は１フレーム相当の時間よりも短く設定された所定の蓄積時間をもって前記撮像領域の垂直方向の位置に応じて画素行ごとに画素をリセットする第２の垂直走査回路と、
前記垂直信号線の一端側に設けられた負荷容量と、
前記第１および第２の垂直走査回路に対して各種のタイミング信号を与えるタイミングジェネレータと
を具備することを特徴とする固体撮像装置。 - 前記タイミングジェネレータは、前記第１および第２の垂直走査回路に対して別々のクロックパルスおよびスタートパルスを与え、前記第１および第２の垂直走査回路の走査タイミングを独立に制御可能に構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。 - 前記タイミングジェネレータは、前記第２の垂直走査回路に対するスタートパルスの発生タイミングを手振れ情報に基づいて設定する
ことを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。 - 前記タイミングジェネレータは、前記撮像領域の垂直方向の位置をその撮像領域の画素情報を読み出す直前までの手振れ情報に基づいて設定する
ことを特徴とする請求項３記載の固体撮像装置。 - 前記タイミングジェネレータは、前記撮像領域の垂直方向の位置を前記第２の垂直走査回路に対するスタートパルスの発生タイミングまでの手振れ情報に基づいて設定する
ことを特徴とする請求項３記載の固体撮像装置。 - 前記垂直走査回路に対して前記撮像領域の走査時に一定周期のクロックパルスを与えるとともに、映像信号の垂直ブランキング期間において前記撮像領域以外の領域の走査期間に亘って前記一定周期よりも短い周期のクロックパルスを与えるタイミングジェネレータ
を具備することを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。 - 映像信号を出力する撮像領域よりも大きな面積の受光面を持ち、画素情報が走査線ごとに読み出されかつリセットされるＸ‐Ｙアドレス型固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の受光面に入射光を導く光学系と、
カメラ本体を保持する手の振れを検出する手振れ検出手段と、
前記固体撮像素子を垂直走査しつつ各走査線により選択された画素行ごとに画素情報を画素から垂直信号線に読み出すとともに、前記手振れ検出手段から与えられる手振れ情報に基づいて前記受光面中での前記撮像領域の垂直方向の位置を決める第１の垂直走査回路と、
手ぶれ補正によって再生画面の明るさが変化するのを防止すべく上限が１フィールド又は１フレーム相当の時間よりも短く設定された所定の蓄積時間をもって前記撮像領域の垂直方向の位置に応じて画素行ごとに画素をリセットする第２の垂直走査回路と、
前記垂直信号線の一端側に設けられた負荷容量と、
前記第１および第２の垂直走査回路に対して各種のタイミング信号を与えるタイミングジェネレータと
を具備することを特徴とするビデオカメラ。 - 前記垂直走査回路に対して前記撮像領域の走査時に一定周期のクロックパルスを与えるとともに、映像信号の垂直ブランキング期間において前記撮像領域以外の領域の走査期間に亘って前記一定周期よりも短い周期のクロックパルスを与えるタイミングジェネレータ
を具備することを特徴とする請求項７記載のビデオカメラ。 - 映像信号を出力する撮像領域よりも大きな面積の受光面を持ち、画素情報が走査線ごとに読み出されかつリセットされるＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置の駆動方法であって、
手振れ情報に基づいて固体撮像装置の所定の行から読み出しを開始させ、
各走査線により選択された画素行ごとに画素情報を画素から垂直信号線を介して負荷容量に読み出すとともに、手ぶれ補正によって再生画面の明るさが変化するのを防止すべく前記所定の行の画素における信号蓄積時間を１フィールド又は１フレーム相当の時間よりも短くなるように前記読み出しに先立ち前記所定の行の画素をリセットさせる
ことを特徴とするＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置の駆動方法。 - 前記撮像領域の走査を一定周期で行わせるとともに、映像信号の垂直ブランキング期間において前記撮像領域以外の領域の走査を前記一定周期よりも短い周期で行わせる
ことを特徴とする請求項９記載のＸ‐Ｙアドレス型固体撮像装置の駆動方法。
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