JP4390967B2 - 電子カメラ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子カメラに係り、特に、ＭＯＳ型固体撮像装置を用いて動画データと静止画データとを得ることができる電子カメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤ（電荷結合素子）の量産技術が確立されて以来、ＣＣＤ型固体撮像装置をライン・センサあるいはエリア・イメージセンサとして利用した機器が急速に普及している。
【０００３】
その一方で、ＣＣＤ型固体撮像装置よりも消費電力が小さいＭＯＳ型固体撮像装置の開発が、携帯型端末等の普及に伴って進められている。ＭＯＳ型固体撮像装置は、その消費電力をＣＣＤ型固体撮像装置の例えば１／５〜１／１０程度にまで低下させることができる。
【０００４】
ＭＯＳ型固体撮像装置は、半導体基板、この半導体基板の一表面側に複数行、複数列に亘って行列状に形成された多数個の光電変換素子（例えばフォトダイオード）、光電変換素子毎に付設されたスイッチング回路部、光電変換素子列毎にこの光電変換素子列に近接して配置された出力信号線等を備えている。出力用信号線は低抵抗であることが望まれ、通常、金属材料によって形成される。
【０００５】
なお、本明細書では、複数行、複数列に亘って行列状に亘って形成された多数個の光電変換素子の配列方向のうちで、出力用信号線の延在方向と同じ方向に延在している配列方向を「光電変換素子列方向」といい、この方向の光電変換素子の配列を「光電変換素子列」という。光電変換素子列に交差する方向を「光電変換素子行方向」といい、この方向の光電変換素子の配列を「光電変換素子行」という。出力用信号線が蛇行している場合は、個々の出力用信号線全体の延在方向をこの出力用信号線の延在方向とする。
【０００６】
構成の異なる幾つかのＭＯＳ型固体撮像装置が知られている。その１つに、スイッチング回路部の各々が出力用トランジスタとリセット用トランジスタとを含んで構成されたＭＯＳ型固体撮像装置がある。本明細書では、このタイプのＭＯＳ型固体撮像装置を「ＭＯＳ型固体撮像装置Ｉ」ということがある。
【０００７】
ＭＯＳ型固体撮像装置Ｉにおけるスイッチング回路部では、１個の出力用トランジスタの制御端子（ゲート電極）と１個の光電変換素子とが電気的に接続され、出力用信号線の各々に負荷抵抗が付設される。光電変換素子に蓄積されている電荷量に応じた電圧が出力用トランジスタの制御端子に印加されると、対応する出力用信号線に出力信号（電圧信号）が発生する。この出力信号はそのまま、またはディジタル信号に変換されて、画像信号として利用される。
【０００８】
このとき、光電変換素子に蓄積されている電荷は消滅しない。そのため、次の出力信号を発生させる前に、出力信号を発生させ終わった光電変換素子に蓄積されたままとなっている電荷を所定の配線等に排出することが必要となる。光電変換素子からの電荷の排出は、リセット用トランジスタを用いて制御される。１個の光電変換素子に１個ずつ、リセット用トランジスタが付設される。
【０００９】
ところで、動画データを出力する動画モードと静止画データを出力する静止画モードとを有する電子カメラにおいては、通常、動画モードによる撮像が定常的に行われ、必要時においてのみ、静止画モードによる撮像が行われる。撮像時においては、画像信号読み出し期間と垂直ブランキング期間とが交互に繰り返し設定される。
【００１０】
ＭＯＳ型固体撮像装置を備えた電子カメラでは、画像信号読み出し期間のそれぞれにおいて、１フレーム分の画像データを得るうえで必要な出力信号がＭＯＳ型固体撮像装置に発生する。
【００１１】
ＭＯＳ型固体撮像装置がＭＯＳ型固体撮像装置Ｉである場合、１フレーム分の画像データを得るうえで必要な出力信号は、例えば光電変換素子行単位で出力用信号線の各々に順次発生する。各出力用トランジスタの動作が、光電変換素子行単位で制御される。光電変換素子行毎に１本の行選択用信号配線が配設され、これらの行選択用信号配線を介して、対応するスイッチング回路部の各々にその動作を制御するための画像信号読み出し信号が供給される。
【００１２】
本明細書では、１フレーム分の画像データを得るうえで必要な出力信号をＭＯＳ型固体撮像装置に発生させる動作を、「画像信号読み出し動作」という。１回の画像信号読み出し期間中に１回の画像信号読み出し動作が行われる。通常、画像信号読み出し期間の開始と共に画像信号読み出し動作が始まり、画像信号読み出し動作の終了と共に画像信号読み出し期間が終わる。１回の画像信号読み出し期間は、例えば１／６０秒〜１／３０秒程度である。
【００１３】
ＭＯＳ型固体撮像装置がＭＯＳ型固体撮像装置Ｉである場合、リセット用トランジスタの各々を動作させることにより、各光電変換素子に蓄積されている電荷を排出することができる。光電変換素子に光が入射し続けていれば、新たな電荷蓄積が開始する。したがって、所望の時期に電子シャッタ動作を行うことができる。
【００１４】
電子シャッタ動作は、例えば光電変換素子行単位でリセット用トランジスタの動作を順次制御することによって行われる。光電変換素子の各々に蓄積されている電荷が、光電変換素子行単位で順次排出される。全ての光電変換素子行を対象にして電子シャッタ動作を行うのに要する期間は、１回の画像信号読み出し期間の長さにほぼ等しい。１回の電子シャッタ動作は、例えば、１回の画像信号読み出し期間の所定時期に開始されて、次の画像信号読み出し期間の所定時期に終わる。
【００１５】
個々の光電変換素子についてみると、電子シャッタ動作が行われてから次の画像信号読み出し動作が行われるまでの期間が、露光時間に相当する。
【００１６】
各リセット用トランジスタの制御のために、光電変換素子行毎に１本のリセット信号供給配線が配設される。リセット信号供給配線を介して、対応する各リセット用トランジスタにリセット信号が供給される。
【００１７】
必要に応じて、画像信号読み出し動作とこれに続く電子シャッタ動作との間の所望の時期、例えば光電変換素子行単位で出力信号線の各々に出力信号を発生させ終わるたび毎に、出力信号を発生させ終わった光電変換素子に蓄積されている電荷が所定の配線等に排出される。出力用信号線の各々に光電変換素子行単位で出力信号を発生させる動作と、光電変換素子の各々に蓄積されている電荷を光電変換素子行単位で排出する動作とが、光電変換素子行毎にこの順番で順次行われる。その後の所定時期に、電子シャッタ動作があらためて行われる。
【００１８】
画像信号読み出し信号を行選択用信号配線の各々に所定のタイミングで供給する行読み出し走査部が、多くの場合、同一の半導体基板上に形成される。リセット信号をリセット信号供給配線の各々に所定のタイミングで供給する行リセット走査部が、多くの場合、同一の半導体基板上に形成される。
【００１９】
出力用信号線の出力側にアナログ／ディジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ変換器」と略記する。）を配設することによって、ディジタル出力を得ることができる。Ａ／Ｄ変換器は、入力されたアナログ電圧信号に応じたディジタル信号を、例えばバッファメモリに出力する。
【００２０】
Ａ／Ｄ変換器を備えたＭＯＳ型固体撮像装置においては、Ａ／Ｄ変換器からのディジタル出力が画像信号となる。
【００２１】
各走査部、Ａ／Ｄ変換器、バッファメモリ等の動作は、制御部によって制御される。この制御部は、多くの場合、同一の半導体基板上に形成される。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
逆光時に被写体の静止画像を明るく撮影するためには、被写体が露出不足にならないように、ストロボやフラッシュをたくことが望まれる。すなわち、逆光補正を行うことが望まれる。
【００２３】
しかしながら、行順次の画像信号読み出し動作を前提とするＭＯＳ型固体撮像装置を利用した電子カメラであって逆光補正機能を有する電子カメラは、未だ開発されていない。
【００２４】
本発明の目的は、ＭＯＳ型固体撮像装置を利用した電子カメラであって、逆光補正された被写体の静止画データを得ることができる電子カメラを提供することである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、半導体基板および該半導体基板の一表面側に複数行、複数列に亘って行列状に形成された多数個の光電変換素子を有し、垂直ブランキング期間を介して連続的に設定される画像信号読み出し期間それぞれの期間内に、前記多数個の光電変換素子の各々の露光時間を規定するために該光電変換素子に蓄積されている電荷を光電変換素子行単位で順次排出する電子シャッタ動作を開始し、該電子シャッタ動作が開始された画像信号読み出し期間の次の画像信号読み出し期間内に、前記電子シャッタ動作によって露光時間が規定された後の光電変換素子の各々に新たに蓄積された電荷量に応じた出力信号を光電変換素子行単位で順次発生させる画像信号読み出し動作を行って、前記出力信号に基づく画像信号を前記光電変換素子行単位で順次出力することができるＭＯＳ型固体撮像装置と、前記ＭＯＳ型固体撮像装置が出力した画像信号を基に、動画データまたは静止画データを出力する映像信号処理部と、操作されたときに静止画の撮像を指示する静止画指示信号を発する静止画指示信号発生部と、所定の信号を受けたときに閃光を発する閃光装置、または該閃光装置を着装するための閃光装置着装部と、前記ＭＯＳ型固体撮像装置に前記画像信号読み出し動作と前記電子シャッタ動作とを交互に繰り返し行わせて前記映像信号処理部から動画データを出力させる動画モード制御を定常的に行う動画モード制御部と、前記静止画指示信号が発せられたときに、該静止画指示信号が発せられた後に設定される静止画像信号読み出し期間内に行われた画像信号読み出し動作に基づいて前記ＭＯＳ型固体撮像装置が出力する画像信号を基に、前記映像信号処理部から静止画データを出力させる第１の静止画モード制御部と、前記静止画指示信号が発せられたときに、該静止画指示信号が発せられた後に行われる筈であった電子シャッタ動作を中止させ、該中止させた電子シャッタ動作が開始される筈であった画像信号読み出し期間に続けて設定される垂直ブランキング期間内に前記閃光装置を動作させるための閃光装置動作信号を発生させ、該閃光装置動作信号を発生した後に設定される静止画像信号読み出し期間内に行われた画像信号読み出し動作に基づいて前記ＭＯＳ型固体撮像装置が出力する画像信号を基に、前記映像信号処理部から静止画データを出力させる第２の静止画モード制御部と、前記静止画指示信号が発せられたときに動作すべき静止画モード制御部を、複数の静止画モード制御部のうちから予め指定する静止画モード指定手段とを備えた電子カメラが提供される。
【００２６】
第１の静止画モード制御部によれば、閃光装置を使用しないで静止画を撮像することができる。
【００２７】
ここで、本明細書でいう「閃光装置」とは、ストロボおよびフラッシュの総称である。ストロボは、電子カメラに内蔵されるか、閃光装置着装部に着脱自在に着装される。フラッシュは、閃光装置着装部に着脱自在に着装される。
【００２８】
第２の静止画モード制御部によれば、閃光装置を使用して静止画を撮像することができる。すなわち、逆光補正を行うことができる。
【００２９】
第２の静止画モード制御部による制御の下では、閃光装置を動作させるための閃光装置動作信号が、１つの垂直ブランキング期間内に発生する。また、この垂直ブランキング期間の直前に設定された画像信号読み出し期間内に開始されて次の画像信号読み出し期間（静止画像信号読み出し期間）内に終わる筈であった電子シャッタ動作が中止される。
【００３０】
仮に電子シャッタ動作の最中に閃光装置を動作させると、例えば、第１行から第Ｎ行（Ｎは正の整数）の光電変換素子行に対しては閃光装置が動作する前に電子シャッタ動作が終了し、第（Ｎ＋１）行から最終行の光電変換素子行に対しては閃光装置が動作した後に電子シャッタ動作が行われることになる。
【００３１】
その結果として、第１〜第Ｎ行の光電変換素子の各々からは逆光補正された被写体の画像信号が得られ、第（Ｎ＋１）〜最終行の光電変換素子の各々からは逆光補正されていない被写体の画像信号が得られることになる。１フレーム分の画像データの中に逆光補正されたデータと逆光補正されなかったデータとが混在することになり、得られる静止画が不自然なものとなる。
【００３２】
しかしながら、電子シャッタ動作が行われていない期間内の垂直ブランキング期間に閃光装置を動作させることにより、所望の逆光補正がなされた被写体の静止画データを得ることが可能になる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）は、ＭＯＳ型固体撮像装置の一例を模式的に示す平面図であり、図１（Ｂ）は、ＭＯＳ型固体撮像装置におけるスイッチング回路部の一例を示す等価回路図である。
【００３４】
図１（Ａ）に示すように、ＭＯＳ型固体撮像装置１００においては、半導体基板１の一表面側に、フォトダイオードからなる多数個の光電変換素子１０が正方行列状（行数と列数が異なる場合を含む。）に配置されている。各光電変換素子１０上にカラーフィルタ、マイクロレンズを備えていてもよい。
【００３５】
図示の簡略化された構成においては、計６４個の光電変換素子１０が８つの光電変換素子行１１と８つの光電変換素子列１２とに亘って配置されている。実際のＭＯＳ型固体撮像装置では、光電変換素子の総数が例えば数１０万〜数１００万に達する。
【００３６】
半導体基板１の１つの縁に沿って、行順次にリセット信号を発生することのできる行リセット走査部４０と、行順次に画像信号読み出し信号を発生することのできる行読み出し走査部４５とが並列に配設されている。半導体基板１の他の１つの縁に沿って、読み出した画像信号をシリアルに出力することのできるアナログ出力部５０が配設されている。半導体基板１の１つの隅部に、行リセット走査部４０、行読み出し走査部４５およびアナログ出力部５０それぞれの動作を制御することのできる制御部６０が配設されている。
【００３７】
半導体基板１がｐ型ウェルを備えたｎ型シリコン基板からなる場合、個々の光電変換素子１０は、例えば、前記のｐ型ウェルの所定箇所にｎ型領域を形成することによって得ることができる。また、前記のｎ型領域の表面に例えばｐ+ 型領域を形成することにより、埋め込み型のフォトダイオードからなる光電変換素子１０を得ることができる。
【００３８】
光電変換素子１０の各々は、読み出しゲートとして利用される部分を除き、半導体基板１に形成されたチャンネルストップ領域によって、または、半導体基板１に形成されたフィールド酸化膜によって、平面視上取り囲まれる。チャンネルストップ領域は、例えばｐ+ 型領域によって形成される。ｐ+ 型領域でのｐ型不純物濃度は、ｐ型ウェルでのｐ型不純物濃度より高い。
【００３９】
図１（Ｂ）に示すように、スイッチング回路部２０が、光電変換素子１０の各々に付設されている。各スイッチング回路部２０は、出力用トランジスタ２１、行選択用トランジスタ２２およびリセット用トランジスタ２３を含む。これらのトランジスタは、例えばＭＯＳ型トランジスタである。
【００４０】
出力用トランジスタ２１と行選択用トランジスタ２２とは、電源電圧供給配線２５と出力用信号線３０との間に直列に接続される。出力用トランジスタ２１の制御端子（ゲート）と光電変換素子１０とが、配線２６を介して電気的に接続される。行選択用トランジスタ２２の制御端子（ゲート）と行選択用信号配線２７とが電気的に接続される。構造的には、行選択用信号配線２７の一部が行選択用トランジスタ２２のゲート電極を兼ねていてもよい。
【００４１】
リセット用トランジスタ２３は、配線２６と電源電圧供給配線２５との間に接続される。リセット用トランジスタ２３の制御端子（ゲート）とリセット信号供給配線２８とが電気的に接続される。構造的には、リセット信号供給配線２８の一部がリセット用トランジスタ２３のゲート電極を兼ねていてもよい。
【００４２】
電源電圧供給配線２５は、例えば１行の光電変換素子行１１（図１（Ａ）参照）に１本ずつ、この光電変換素子行１１に沿って延在する。１列の光電変換素子列１２（図１（Ａ）参照）に１本ずつ、この光電変換素子列１２に沿って電源電圧供給配線２５を延在させることもできる。
【００４３】
電源電圧供給配線２５は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金等の金属材料によって形成される。
【００４４】
行選択用信号配線２７は、例えば１行の光電変換素子行１１に１本ずつ、この光電変換素子行１１に沿って延在する。各行選択用信号配線２７の一端は行読み出し走査部４５に達し、ここから画像信号読み出し信号の供給を受ける。構造的には、行選択用信号配線２７の一部が行選択用トランジスタ２２のゲート電極を兼ねていてもよい。
【００４５】
リセット信号供給配線２８は、例えば１行の光電変換素子行１１に１本ずつ、この光電変換素子行１１に沿って延在する。各リセット信号供給配線２８の一端は行リセット走査部４０に達し、ここからリセット信号の供給を受ける。構造的には、リセット信号供給配線２８の一部がリセット用トランジスタ２３のゲート電極を兼ねていてもよい。
【００４６】
リセット信号供給配線２８および行選択用信号配線２７は、例えばポリシリコン層やポリサイド層（ポリシリコンとシリサイドとの積層）、あるいは、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金等の導電性金属材料層によって形成される。
【００４７】
出力用信号線３０は、１列の光電変換素子列１２に１本ずつ、この光電変換素子列１２に沿って延在する。各出力用信号配線３０の一端は、アナログ出力部５０に達する。
【００４８】
出力用信号線３０は、低抵抗であることが望ましい。特に電流を流して出力を得る場合には、安定な出力を得るために、出力用信号線３０を低抵抗にすることが望ましい。低抵抗の出力用信号線３０は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金等の金属材料によって形成することができる。
【００４９】
電源電圧供給配線２５、行選択用信号配線２７、リセット信号供給配線２８および出力用信号線３０は、例えば、電気的絶縁層を介して半導体基板１上に設けられる。半導体基板１内に導電層を形成し、基板上の導電層と併せて出力用信号線３０を形成することもできる。これらの配線は、トランジスタを介して電気的に接続される他は、互いに電気的に絶縁される。
【００５０】
各リセット信号供給配線２８の一端が接続されている行リセット走査部４０は、例えば、制御部６０から供給される制御信号を入力信号として受けて水平同期パルスによってシフト動作するシフトレジスタ、シフトレジスタの各段の出力信号と前記制御信号とからリセット信号を生成する論理回路等を含んで構成される。行リセット走査部４０の動作は、制御部６０によって制御される。
【００５１】
各行選択用信号配線２７の一端が接続されている行読み出し走査部４５は、行リセット走査部４０と同様にして構成される。行読み出し走査部４５の動作も、制御部６０によって制御される。
【００５２】
各出力用信号線３０の一端が接続されているアナログ出力部５０は、各出力用信号線３０から同時に供給される出力信号（アナログ電圧信号）を、順次、シリアルに出力する。
【００５３】
このアナログ出力部５０は、例えば、負荷トランジスタ、キャパシタ（コンデンサ）、サンプリング用トランジスタ、このサンプリング用トランジスタの制御端子（ゲート）に接続されたサンプリング信号供給配線、サンプリング信号を生成する回路、クロックパルスを基にアナログ電圧信号を順次選択するシフトレジスタ、選択したアナログ電圧信号を出力として合成するために必要なタイミングパルスを生成する回路等を含んで構成される。
【００５４】
負荷トランジスタは、出力用トランジスタ２１の抵抗の変化に応じて、出力信号（アナログ電圧信号）を発生させる。キャパシタ（コンデンサ）は、負荷トランジスタ（出力用信号線３０）に発生したアナログ電圧信号をサンプル／ホールドする。サンプリング用トランジスタは、サンプリング信号供給配線を介して供給されるサンプリング制御信号に基づいて、負荷トランジスタからキャパシタ（コンデンサ）へのアナログ電圧信号の供給を制御する。
【００５５】
キャパシタに保持されたアナログ電圧信号は、シフトレジスタによって順次選択され、かつ合成されて、出力信号となる。例えば、キャパシタの各々にスイッチング用のＭＯＳトランジスタを付設し、これらのＭＯＳトランジスタを順次オンして、各キャパシタに保持されている電荷（アナログ電圧信号）をそのまま電流の形で出力信号として出力する。あるいは、キャパシタの各々に増幅用のＭＯＳトランジスタを付設し、これらのＭＯＳトランジスタからの出力電圧信号を順次選択して電圧信号として出力する。
【００５６】
アナログ出力部５０の動作も、制御部６０によって制御される。
【００５７】
制御部６０は、例えばクロックカウンタ、基準電圧発生回路、クロック発生回路、垂直・水平同期パルス発生回路、各種制御信号発生回路等を含んで構成される。
【００５８】
図２は、実施例による電子カメラの概略を示すブロック図である。同図に示すように、本実施例の電子カメラ２００は、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示した固体撮像装置１００、撮像光学系１１０、動画モード制御部１２０、第１の静止画モード制御部１３０、第２の静止画モード制御部１３５、閃光装置１４０、主制御部１５０、第１切換手段１６０、第２切換手段１６５、静止画モード指定手段１７０、静止画指示信号発生部１７５、画像信号処理部１８０、測光部１８５、表示部１９０等を備えている。必要に応じて、記憶媒体１９５が具備される。
【００５９】
撮像光学系１１０は、ＭＯＳ型固体撮像素子１００上に光学像を結像させる。ＭＯＳ型固体撮像素子１００は、撮像光学系１１０が結像した光学像を画像信号に変換する。撮像光学系１１０は、例えば光学レンズ、絞り、オプティカルローパスフィルタ等を含んで構成される。なお、図２中の矢印Ｌは光束を示す。
【００６０】
ＭＯＳ型固体撮像素子１００から出力された画像信号は画像信号処理部１８０へ送られ、ここで補間、データ圧縮等の処理を施されて画像データ（動画データまたは静止画データ）となる。画像信号処理部１８０は、この画像データを表示部１９０または記録媒体１９５へ出力する。
【００６１】
動画モード制御部１２０は、ＭＯＳ型固体撮像装置１００を動画モードで駆動させ、映像信号処理部１８０から動画データを出力させる。ＭＯＳ型固体撮像装置１００は、動画モード制御部１２０による動画モード制御を定常的に受け、画像信号読み出し動作と電子シャッタ動作とを交互に繰り返し行う。
【００６２】
第１の静止画モード制御部１３０は、ストロボ等の閃光装置１４０を動作させることなく、１フレーム分の静止画用画像信号をＭＯＳ型固体撮像装置１００に出力させる。また、この静止画用画像信号を基に、映像信号処理部１８０から静止画データを出力させる。
【００６３】
第２の静止画モード制御部１３５は、ストロボ等の閃光装置１４０に閃光装置動作信号を供給するとともに、１フレーム分の静止画用画像信号をＭＯＳ型固体撮像装置１００に出力させる。閃光装置１４０を動作させ、逆光補正が行われた１フレーム分の静止画用画像信号をＭＯＳ型固体撮像装置１００に出力させることができる。また、この静止画用画像信号を基に、映像信号処理部１８０から静止画データを出力させる。
【００６４】
以下、動画モード制御部１２０によってプログレッシブ走査に対応した画像信号読み出し動作を行っているときに、第１の静止画モード制御部１３０または第２の静止画モード制御１３５による制御に切り換える場合を例にとり、電子カメラ２００の動作を説明する。
【００６５】
図３は、電子カメラ２００を動画モード制御部１２０による動画モード制御の下に動作させたときの垂直ブランキングパルス、静止画指示信号、ＭＯＳ型固体撮像装置１００の動作、閃光装置動作信号、および、画像信号処理部１８０からの出力それぞれの関係を説明するためのタイミングチャートである。
【００６６】
垂直ブランキングパルスの電位は例えば３Ｖ程度である。１つの垂直ブランキングパルスの継続期間が１つの垂直ブランキング期間に相当する。動画モード制御時での垂直ブランキング期間の長さは、例えば１ｍ秒程度である。
【００６７】
１つの垂直ブランキングパルスが立ち下がってから次の垂直ブランキングパルスが立ち上がるまでの期間が、１つの画像信号読み出し期間に相当する。１つの画像信号読み出し期間内に、光電変換素子行の数に応じた数の水平走査期間が、水平ブランキング期間を挟んで連続的に設定される。光電変換素子行の数が例えば５００程度の場合の水平走査期間の長さは概ね６０数μ秒、水平ブランキング期間の長さは概ね１０数μ秒、１つの画像信号読み出し期間の長さは概ね１／６０〜１／３０秒である。
【００６８】
図３中にそれぞれ１本の実線で示すように、静止画指示信号および閃光装置動作信号は発せられていない。
【００６９】
ＭＯＳ型固体撮像装置１００における画像信号読み出し動作のタイミングが太い実線Ｇ１〜Ｇ４によって示され、電子シャッタ動作のタイミングが細い実線ＥＳ１〜ＥＳ４によって示されている。図中の「第１行」は第１光電変換素子行を意味し、「最終行」は最終行の光電変換素子行（第８光電変換素子行）を意味する。中間の位置は、対応する中間の光電変換素子行を示す。第１光電変換素子行は、例えば画像信号出力部５０に最も近い光電変換素子行であり、最終行は例えば画像信号出力部５０に最も遠い光電変換素子行である。これらのことは、後述する図４、図５、図７および図９においても同じである。
【００７０】
ＭＯＳ型固体撮像装置１００が画像信号読み出し動作と電子シャッタ動作とを交互に繰り返して、動画用画像信号を逐次出力する。電子シャッタ動作ＥＳから次の画像信号読み出し動作Ｇまでの横方向距離が露光時間を示す。
【００７１】
動画モード制御部１２０は、露光条件が最適範囲に入るかまたは最適範囲に近づくように各電子シャッタ動作の開始タイミングを制御するＡＥ動作を行う。
【００７２】
画像信号処理部１８０は、ＭＯＳ型固体撮像装置１００が画像信号読み出し動作Ｇ１に基づいて出力した画像信号を基に動画データＡＤ１を出力し、画像信号読み出し動作Ｇ２に基づいて出力した画像信号を基に動画データＡＤ２を出力する。同様に、画像信号読み出し動作Ｇ３に基づいて供給された画像信号を基に動画データＡＤ３を出力し、画像信号読み出し動作Ｇ４に基づいて供給された画像信号を基に動画データＡＤ４を出力する。静止画データは出力しない。
【００７３】
映像信号処理回路１８０から出力された動画データは、例えば表示部１９０へ送られ、この表示部１９０において動画が再生される。あるいは、記憶媒体１９５へ送られ、ここに記録される。
【００７４】
電子カメラ２００を用いての静止画の撮像は、第１の静止画モード制御手段１３０または第２の静止画モード制御手段１３５による制御の下に行われる。
【００７５】
静止画モード指定手段１７０によって第１の静止画モード制御部１３０が指定されているときに、静止画指示信号発生部１７５が操作されて静止画指示信号が発せられると、第１の静止画モード制御部１３０による制御が開始される。電子カメラ２００を第１の静止画モード制御手段１３０の下に動作させることにより、ストロボ等の閃光装置１４０を動作させることなく静止画データを得ることができる。
【００７６】
図４は、電子カメラ２００を第１の静止画モード制御部１３０による制御の下に動作させたときの垂直ブランキングパルス、静止画指示信号、ＭＯＳ型固体撮像装置１００の動作、閃光装置動作信号、および、画像信号処理部１８０からの出力それぞれの関係を説明するためのタイミングチャートである。
【００７７】
図４に示した事項のうち図３に示した事項と共通するものについては、図３で用いた用語または記号と同じ用語または記号を用いて表して、その説明を省略する。
【００７８】
第１の静止画モード制御部１３０による制御は、静止画指示信号ＳＰが発せられた後最初に行われる電子シャッタ動作、すなわち、画像信号読み出し期間Ｈ１に開始される電子シャッタ動作ＥＳ２、および、画像信号読み出し期間Ｈ１の次に設定される静止画像信号読み出し期間Ｈ２に行われる画像信号読み出し動作Ｇ３に対して行われる。この制御は、映像信号処理部１８０に対しても行われる。
【００７９】
画像信号読み出し動作Ｇ１、Ｇ２、Ｇ４および電子シャッタ動作ＥＳ１、ＥＳ３、ＥＳ４は、動画モード制御部１２０によって制御される。
【００８０】
第１の静止画モード制御部１３０によって制御される画像信号読み出し動作Ｇ３は、インターレース走査や高速間引き走査等に対応した画像信号読み出し動作であってもよいが、プログレッシブ走査に対応した画像信号読み出し動作であることが好ましい。動画モード制御部１２０によって制御される画像信号読み出し動作Ｇ１、Ｇ２、Ｇ４がインターレース走査または高速間引き走査等に対応した画像信号読み出し動作である場合においても、同様である。
【００８１】
第１の静止画モード制御部１３０は、露光条件が最適範囲に入るかまたは最適範囲に近づくように、電子シャッタ動作ＥＳ２の開始タイミングを変更するＡＥ動作を行うことができる。
【００８２】
画像信号処理部１８０は、ＭＯＳ型固体撮像装置１００が画像信号読み出し動作Ｇ３に基づいて出力した画像信号を基に静止画データＳＤ１を出力する。他の画像信号読み出し動作Ｇ１、Ｇ２、Ｇ４に基づいて供給された画像信号を基に、動画データＡＤ１、ＡＤ２、ＡＤ４を出力する。画像信号読み出し動作Ｇ３に基づいて供給された画像信号を基にした動画データＡＤ３は出力しない。ただし、動画データＡＤ３が出力されるように電子カメラ２００を構成することも可能であろう。
【００８３】
静止画モード指定手段１７０によって第２の静止画モード制御部１３５が指定されているときに、静止画指示信号発生部１７５が操作されて静止画指示信号が発せられると、第２の静止画モード制御部１３５による制御が開始される。電子カメラ２００を第２の静止画モード制御手段１３５の下に動作させることにより、ストロボ等の閃光装置１４０を動作させて、逆光補正された被写体像の静止画データを得ることができる。
【００８４】
図５は、電子カメラ２００を第２の静止画モード制御部１３５による制御の下に動作させたときの垂直ブランキングパルス、静止画指示信号、ＭＯＳ型固体撮像装置１００の動作、閃光装置動作信号、および、画像信号処理部１８０からの出力それぞれの関係を説明するためのタイミングチャートである。
【００８５】
図５に示した事項のうち図４に示した事項と共通するものについては、図４で用いた用語または記号と同じ用語または記号を用いて表して、その説明を省略する。
【００８６】
第２の静止画モード制御部１３５による制御は、静止画指示信号ＳＰが発せられた後最初に行われる電子シャッタ動作、すなわち、画像信号読み出し期間Ｈ１に開始される電子シャッタ動作ＥＳ２、画像信号読み出し期間Ｈ１の次に設定される静止画像信号読み出し期間Ｈ２に行われる画像信号読み出し動作Ｇ３、および、閃光装置１４０に対して行われる。この制御は、画像信号読み出し期間Ｈ１に行われる画像信号読み出し動作Ｇ２および映像信号処理部１８０に対しても行われる。
【００８７】
画像信号読み出し動作Ｇ１、Ｇ４および電子シャッタ動作ＥＳ１、ＥＳ３、ＥＳ４は、動画モード制御部１２０によって制御される。
【００８８】
第２の静止画モード制御部１３５は、画像信号読み出し動作Ｇ２を動画モード制御時と同様にして実施する。ただし、この画像信号読み出し動作Ｇ２は、出力信号を発生させ終わった光電変換素子に蓄積されている電荷を光電変換素子行単位で排出するリセット動作を必ず含む。このリセット動作は、電子シャッタ動作ＥＳ２とは別の動作である。例えば、出力用信号線の各々に光電変換素子行単位で出力信号を発生させる動作とリセット動作とが、光電変換素子行毎にこの順番で順次行われる。
【００８９】
その一方で、第２の静止画モード制御部１３５は、画像信号読み出し期間Ｈ１内に開始される筈であった電子シャッタ動作ＥＳ２を中止させ、画像信号読み出し期間Ｈ１と静止画像信号読み出し期間Ｈ２との間に設定される垂直ブランキング期間Ｖ１に閃光装置動作信号ＦＰを発する。
【００９０】
閃光装置動作信号ＦＰが発せられることから、垂直ブランキング期間Ｖ１内にストロボ等の閃光装置１４０を動作させることができる。閃光装置１４０の発光時間は、閃光装置１４０の性能等に応じて異なるが、例えば数１０μ秒〜数ｍ秒である。垂直ブランキング期間Ｖ１の長さは、閃光装置１４０の発光時間に応じて変化し、例えば１ｍ秒〜１０ｍ秒程度となる。
【００９１】
これらの制御を除けば、第２の静止画モード制御部１３５は第１の静止画モード制御部１３０と同様の制御を行う。電子シャッタ動作を中止している期間中に閃光装置１４０を動作させることができるので、均等に逆光補正された被写体像の静止画データを得ることができる。
【００９２】
固体撮像装置１００は、画像信号読み出し動作時および電子シャッタ動作時に、例えば下記のように動作する。
【００９３】
なお、以下の説明においては、便宜上、光電変換素子行１１の各々を、アナログ出力部５０に近い順に、第１光電変換素子行１１、第２光電変換素子行１１、……第７光電変換素子行１１、第８光電変換素子行１１と呼ぶものとする。また、第ｎ（ｎは１〜８の整数を表す。）光電変換素子行１１に対応する出力用トランジスタ２１、行選択用トランジスタ２２、リセット用トランジスタ２３、行選択用信号配線２７およびリセット信号供給配線２８は、その名称の先頭に「第ｎ」を付けて表記するものとする。第ｎ光電変換素子行１１に対応する光電変換素子は、その名称の先頭に「第ｎ行」を付けて表記するものとする。
【００９４】
まず、画像信号読み出し期間に入ると、制御部６０が所定の制御信号を行読み出し走査部４５に供給する。行読み出し走査部４５は、この制御信号に応じて、第１行選択用信号配線２７から第８行選択用信号配線２７まで、所定の順番で画像信号読み出し信号を供給する。画像信号読み出し動作が開始される。
【００９５】
第ｎ行選択用信号配線２７に画像信号読み出し信号が供給されると、第ｎ行選択用トランジスタ２２の各々がオンされる。第ｎ出力用トランジスタ２１の各々が、対応する電源電圧供給配線２５と出力用信号線３０との間に電気的に接続される。
【００９６】
第ｎ行光電変換素子１０の各々に蓄積されている電荷量に応じて、第ｎ出力用トランジスタ２１の各々がオンとなる。アナログ出力部５０中の負荷トランジスタと第ｎ出力用トランジスタ２１とで構成されるソースホロアアンプの出力信号（アナログ電圧信号）が、対応する出力用信号線３０の各々に発生する。
【００９７】
制御部６０がアナログ出力部５０を制御し、この制御を受けたアナログ出力部５０がアナログ電圧信号の各々を出力する。すなわち、第ｎ行光電変換素子２０それぞれに蓄積されている電荷量に応じた画像信号が、アナログ出力部５０から順次出力される。
【００９８】
制御部６０は、第（ｎ＋１）行選択用信号配線２７に画像信号読み出し信号が供給される前に行リセット走査部４０を制御し、第ｎリセット信号供給配線２８にリセット信号を供給させる。第ｎリセット信号供給配線２８へのリセット信号の供給により、第ｎリセット用トランジスタ２３の各々がオンされる。第ｎ行光電変換素子１０の各々に蓄積されている電荷が、対応する電源電圧供給配線２５に排出される。すなわち、第ｎ行光電変換素子１０の各々がリセットされる。リセットされた第ｎ行光電変換素子１０の各々は、リセット信号がローに戻った後、次の電荷の蓄積を開始することができる。
【００９９】
対応する出力用信号線３０に出力信号を発生させる動作とリセット動作とを、第１光電変換素子行１１から第８光電変換素子行１１まで光電変換素子行単位で順次行うことにより、プログレッシブ走査に対応した１回の画像信号読み出し動作が完了する。
【０１００】
なお、画像信号読み出し動作は、リセット動作を含めずに実施することもできる。画像信号読み出し動作時にリセット動作を行うか否かは、適宜選択可能である。ただし、動画モード制御時にリセット動作を行わない場合には、電子シャッタ動作を必ず行う必要がある。
【０１０１】
電子シャッタ動作は、各光電変換素子１０の露光時間が所定の時間となるように、画像信号読み出し動作を終えた光電変換素子行１１から順次、所定のタイミングで開始される。露光時間が１回の画像信号読み出し期間の長さと同じ場合には、上述した画像信号読み出し動作内でのリセット動作が電子シャッタ動作となる。
【０１０２】
露光時間が１回の画像信号読み出し期間の長さより短い場合には、画像信号読み出し動作内でのリセット動作とは別のタイミングで、電子シャッタ動作が行われる。この電子シャッタ動作は、上述のリセット動作と同様の動作である。１回の電子シャッタ動作は、１つの画像信号読み出し期間の途中から開始され、この画像信号読み出し期間に続く垂直ブランキング期間内または次の画像信号読み出し期間内に終了する。
【０１０３】
動画モード制御部１２０、第１の静止画モード制御部１３０および第２の静止画モード制御部１３５それぞれの全てまたは一部を、ＭＯＳ型固体撮像装置１００と同一の半導体チップに集積化することができる。さらに、主制御部１５０もＭＯＳ型固体撮像装置１００と同一の半導体チップに集積化することができる。
【０１０４】
ＭＯＳ型固体撮像装置１００中の制御部６０や主制御部１５０とは別に、動画モード制御および／または静止画モード制御を行う１〜３個の所望数の制御部を設けることもできる。
【０１０５】
主制御部１５０は、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）によって構成される。
【０１０６】
定常的に行われている動画モード制御部１２０による動画モード制御から第１または第２の静止画モード制御部１３０、１３５による制御への切り換えは、例えばシャッタボタン等を含んで構成される静止画指示信号発生部１７５が静止画指示信号を発したときに、第１切換手段１６０を用いて行われる。
【０１０７】
第１切換手段１６０は、例えば、セレクタスイッチ、またはフリップフロップと論理回路等を用いて構成される。
【０１０８】
静止画指示信号が発せられたときに第１の静止画モード制御部１３０と第２の静止画モード制御部１３５とのどちらに切り換えるかは、電子カメラ２００の使用者が静止画モード指定手段１７０によって予め指定しておくことができる。初期設定で第１の静止画モード制御部１３０を選択するようにしてもよい。
【０１０９】
静止画指示信号発生部１７５が操作されて静止画指示信号が発せられると、静止画モード指定手段１７０によって予め指定された静止画モード制御部による制御に切り換わる。
【０１１０】
静止画モード指定手段１７０は、例えば、電子カメラ２００の使用者によって操作されるモードセレクタのスイッチボタン、またはメニュー表示を見ながら操作、選択するメニュー選択スイッチ等を用いて構成される。
【０１１１】
第２切換手段１６５は、例えば、カメラボディに設けられたモードセレクタ、またはフリップフロップと論理回路等を用いて構成される。
【０１１２】
動画モード制御部１２０による制御から第１または第２の静止画モード制御部１３０、１３５による制御への切り換えは、静止画の撮像に必要なごく短時間の間だけ行われる。第１切換手段１６０は、その後、動画モード制御部１２０による制御に切り換える。
【０１１３】
映像信号処理回路１８０は、ＭＯＳ型固体撮像装置１００から出力された画像信号を受け取り、これに補間、データ圧縮等の種々の処理を施して、所定の種類の画像データ（動画データまたは静止画データ）を出力する。映像信号処理回路１８０は、得られた画像データのデータ量、各画像信号処理ステップの終了信号、画像信号処理におけるエラー信号等の情報を主制御部１５０に送る。
【０１１４】
測光部１８５は、映像信号処理回路１８０から所定の信号、例えば輝度信号を受け取り、撮像時の露光条件を数値化する。例えば、中央重点測光、分割測光等の測光方式が知られている。測光部１８５は、数値化した露光条件を主制御部１５０に供給する。
【０１１５】
主制御部１５０は、この値から露光条件を選択し、その結果を動画モード制御部１２０、第１の静止画モード制御部１３０および第２の静止画モード制御部１３５に伝える。動画モード制御部１２０、第１の静止画モード制御部１３０および第２の静止画モード制御部１３５は、露光条件が最適範囲に入るか、または最適範囲に近づくように、個々の電子シャッタ動作の開始タイミングまたは個々の電子シャッタ動作における光電変換素子行毎での電荷排出のタイミングを制御するＡＥ動作を行うことができる。
【０１１６】
映像信号処理回路１８０から出力された動画データは、例えば表示部１９０へ送られ、この表示部１９０において動画が再生される。あるいは、圧縮された画像データが記憶媒体１９５へ送られ、ここに記録される。映像信号処理回路１８０で生成された静止画データについても同様である。
【０１１７】
表示部１９０は、例えば液晶表示装置、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）表示装置、プラズマ表示装置、電子管等によって構成される。
【０１１８】
記録媒体１９５は、例えばメモリカード、メモリスティック、コンパクトフラッシュメモリ等の不揮発性メモリや、メモリテープ、メモリディスク、フロッピーディスク、ハードディスク、光磁気記録媒体、光記録媒体（ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等）等によって構成される。
【０１１９】
図２において図示を省略したパルス信号発生部が、所望箇所に配設される。このパルス信号発生部は、電子カメラ２００内の各装置の動作の統一をとるためのクロックパルス信号を生成し、ＭＯＳ型固体撮像装置１００、映像信号処理部１８０等に供給する。
【０１２０】
図６は、他の実施例による電子カメラの概略を示すブロック図である。同図に示すように、本実施例の電子カメラ３００では、図２に示した電子カメラ２００に第３の静止画モード制御部２１０が付設されている。
【０１２１】
他の構成は電子カメラ２００と共通しているので、図６に示した構成要素のうちで図２に示した構成要素と共通するものについては、図２で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【０１２２】
ただし、第３の静止画モード制御部２１０が付設されたのに伴って、第２切換手段および静止画モード指定手段の機能が若干変更されている。このため、第２切換手段には新たな参照符号「１６５ａ」を付し、静止画モード指定手段には新たな参照符号「１７０ａ」を付してある。
【０１２３】
第３の静止画モード制御部２１０は、前述した第２の静止画モード制御部１３５と同様に、ストロボ等の閃光装置１４０に閃光装置動作信号を供給するとともに、１フレーム分の静止画用画像信号をＭＯＳ型固体撮像装置１００に出力させる。閃光装置１４０を動作させ、逆光補正が行われた１フレーム分の静止画用画像信号をＭＯＳ型固体撮像装置１００に出力させることができる。また、この静止画用画像信号を基に、映像信号処理部１８０から静止画データを出力させる。
【０１２４】
第２の静止画モード制御部１３５による制御の下に得られる静止画用画像信号は、露光時間が１回の画像信号読み出し期間と１回の垂直ブランキング期間との和となっている画像信号である。
【０１２５】
これに対し、第３の静止画モード制御部２１０は、露光時間が２回の画像信号読み出し期間より長い静止画用画像信号が得られるように、ＭＯＳ型固体撮像装置１００を制御する。
【０１２６】
第３の静止画モード制御部２１０は、その全てまたは一部を、ＭＯＳ型固体撮像装置１００と同一の半導体チップに集積化することができる。また、ＭＯＳ型固体撮像装置１００中の制御部６０や主制御部１５０とは別個に設けることもできる。
【０１２７】
第２切換手段１６５ａは、動画モード制御部１２０による動画モード制御から第１、第２および第３の静止画モード制御部１３０、１３５、２１０のいずれかの制御部による制御へ切り換えることができるように、構成されている。
【０１２８】
静止画モード指定手段１７０ａは、第１、第２および第３の静止画モード制御部１３０、１３５、２１０のどの制御部の下にＭＯＳ型固体撮像装置１００を動作させるかを指定することができるように、構成される。
【０１２９】
図６に示した電子カメラ３００の動作は、第３の静止画モード制御部２１０の制御の下での動作を除き、図２に示した電子カメラ２００の動作と同様である。
【０１３０】
静止画モード指定手段１７０によって第３の静止画モード制御部２１０が指定されているときに、静止画指示信号発生部１７５が操作されて静止画指示信号が発せられると、第３の静止画モード制御部２１０による制御が開始される。電子カメラ３００を第３の静止画モード制御手段２１０の下に動作させることにより、ストロボ等の閃光装置１４０を動作させて、逆光補正および長時間露光された被写体像の静止画データを得ることができる。
【０１３１】
以下、動画モード制御部１２０によってプログレッシブ走査に対応した画像信号読み出し動作を行っているときに第３の静止画モード制御部２１０による制御に切り換える場合を例にとり、電子カメラ３００の動作を説明する。
【０１３２】
図７は、電子カメラ３００を第３の静止画モード制御部２１０による制御の下に動作させたときの垂直ブランキングパルス、静止画指示信号、ＭＯＳ型固体撮像装置１００の動作、閃光装置動作信号、および、画像信号処理部１８０からの出力それぞれの関係の一例を説明するためのタイミングチャートである。
【０１３３】
図７に示した事項のうち図４に示した事項と共通するものについては、図４で用いた用語または記号と同じ用語または記号を用いて表して、その説明を省略する。
【０１３４】
第３の静止画モード制御部２１０による制御は、静止画指示信号ＳＰが発せられた後最初に行われる電子シャッタ動作、すなわち、画像信号読み出し期間Ｈ１に開始される電子シャッタ動作ＥＳ２、画像信号読み出し期間Ｈ１の次に設定される画像信号読み出し期間Ｈ２に行われる画像信号読み出し動作Ｇ３、この画像信号読み出し期間Ｈ２内に開始される電子シャッタ動作ＥＳ３、および、静止画指示信号ＳＰが発せられた後３番目に設定される画像信号読み出し期間である静止画像信号読み出し期間Ｈ３に行われる画像信号読み出し動作Ｇ４に対して行われる。この制御は、画像信号読み出し動作Ｇ２、閃光装置１４０および映像信号処理部１８０に対しても行われる。
【０１３５】
画像信号読み出し動作Ｇ１、Ｇ５および電子シャッタ動作ＥＳ１、ＥＳ４、ＥＳ５は、動画モード制御部１２０によって制御される。
【０１３６】
第３の静止画モード制御部２１０は、画像信号読み出し動作Ｇ２を動画モード制御時と同様にして実施する。ただし、この画像信号読み出し動作Ｇ２は、出力信号を発生させ終わった光電変換素子に蓄積されている電荷を光電変換素子行単位で排出するリセット動作を必ず含む。このリセット動作は、電子シャッタ動作ＥＳ２とは別の動作である。例えば、出力用信号線の各々に光電変換素子行単位で出力信号を発生させる動作とリセット動作とが、光電変換素子行毎にこの順番で順次行われる。
【０１３７】
その一方で、第３の静止画モード制御部２１０は、画像信号読み出し期間Ｈ１内に開始される筈であった電子シャッタ動作ＥＳ２を中止させ、画像信号読み出し期間Ｈ１と画像信号読み出し期間Ｈ２との間に設定される垂直ブランキング期間Ｖ１に閃光装置動作信号ＦＰを発する。また、画像信号読み出し期間Ｈ２に行われる筈であった画像信号読み出し動作Ｇ３、および、この画像信号読み出し期間Ｈ２内に開始される筈であった電子シャッタ動作ＥＳ３を中止させる。画像信号読み出し期間Ｈ２の終了後に１回の垂直ブランキング期間Ｖ２を挟んで設定される静止画像信号読み出し期間Ｈ３に、画像信号読み出し動作Ｇ４を行う。
【０１３８】
画像信号処理部１８０は、ＭＯＳ型固体撮像装置１００が画像信号読み出し動作Ｇ４に基づいて出力した画像信号を基に静止画データＳＤ１を出力する。他の画像信号読み出し動作Ｇ１、Ｇ２、Ｇ５に基づいて供給された画像信号を基に、動画データＡＤ１、ＡＤ２、ＡＤ５を出力する。画像信号読み出し動作Ｇ４に基づいて供給された画像信号を基にした動画データＡＤ４は出力しない。ただし、動画データＡＤ４が出力されるように電子カメラ３００を構成することも可能であろう。
【０１３９】
これらの制御を除けば、第３の静止画モード制御部２１０は第１の静止画モード制御部１３０と同様の制御を行う。
【０１４０】
これらの結果として、露光時間が２回の画像信号読み出し期間より長く設定された画像信号を基に、画像信号処理部１８０が静止画データＳＤ１を出力する。
【０１４１】
閃光装置動作信号ＦＰが発せられることから、垂直ブランキング期間Ｖ１にストロボ等の閃光装置１４０を動作させることができる。電子シャッタ動作を中止している期間中に閃光装置１４０を動作させることができるので、均等に逆光補正された被写体像の静止画データを得ることができる。また、露光時間を２回の画像信号読み出し期間より長く設定できるので、被写体とその背景との距離が遠く、背景が暗いシーンでも、逆光補正された被写体像と比較的鮮明な背景とを写すことが可能になる。
【０１４２】
なお、図７に示した例では、露光時間が２回の画像信号読み出し期間と２回の垂直ブランキング期間との和に設定された静止画データＳＤ１を得ているが、静止画データを得る際の露光時間を３回の画像信号読み出し期間より長く設定することも可能である。
【０１４３】
図８は、更に他の実施例による電子カメラの概略を示すブロック図である。同図に示すように、本実施例の電子カメラ３１０では、図６に示した電子カメラ３００にオートアイリス２２０が付設されている。
【０１４４】
他の構成は電子カメラ３００と共通しているので、図８に示した構成要素のうちで図６に示した構成要素と共通するものについては、図６で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【０１４５】
ただし、オートアイリス２２０が付設されたのに伴って、動画モード制御部、第１の静止画モード制御部、第２の静止画モード制御部、第３の静止画モード制御部および主制御部の機能が若干変更されている。このため、これらの制御部には新たな参照符号を付してある。
【０１４６】
図示した電子カメラ３１０における主制御部１５０ａは、測光部１８５から露光条件の信号を受け取ると、この値から露光条件が最適範囲内であるか否かを判断し、その結果を動画モード制御部１２０ａおよび第１の静止画モード制御部１３０ａの他に、第２の静止画モード制御部１３５ａおよび第３の静止画モード制御部２１０ａにも伝える。この点で、図６に示した主制御部１５０と異なる。
【０１４７】
動画モード制御部１２０ａおよび第１の静止画モード制御部１３０ａは、ＡＥ動作の他に、オートアイリス２２０の開閉動作の制御を行うことができる。この点で、図６に示した動画モード制御部１２０、第１の静止画モード制御部１３０と異なる。
【０１４８】
本明細書では、オートアイリスの開閉を制御してＭＯＳ型固体撮像装置１００における光電変換素子１０の露光量を調節する動作を、露光量調節動作という。この露光量調節動作を、以下、「ＡＩ動作」ということがある。
【０１４９】
第２の静止画モード制御部１３５ａおよび第３の静止画モード制御部２１０ａも、ＡＩ動作を行うことができる。この点で、図６に示した第２の静止画モード制御部１３５、第３の静止画モード制御部２１０と異なる。
【０１５０】
動画モード制御部１２０ａ、第１の静止画モード制御部１３０ａ、第２の静止画モード制御部１３５ａおよび第３の静止画モード制御部２１０ａがそれぞれＡＩ動作を行うことができることから、図６に示した電子カメラ３００よりも更に緻密に、光電変換素子の露光量を制御することができる。
【０１５１】
この点を除けば、図８に示した電子カメラ３１０は、図６に示した電子カメラ３００と同様に動作する。
【０１５２】
以下、動画モード制御部１２０ａによってプログレッシブ走査に対応した画像信号読み出し動作を行っているときに第２の静止画モード制御部１３５ａによる制御に切り換える場合を例にとり、電子カメラ３１０の動作を説明する。
【０１５３】
図９は、電子カメラ３１０を第２の静止画モード制御部１３５ａによる制御の下に動作させたときの垂直ブランキングパルス、静止画指示信号、ＭＯＳ型固体撮像装置１００の動作、閃光装置動作信号、撮像光学系の絞り（Ｆ値）、および、画像信号処理部１８０からの出力それぞれの関係の一例を説明するためのタイミングチャートである。
【０１５４】
図９に示した事項のうち図５に示した事項と共通するものについては、図５で用いた用語または記号と同じ用語または記号を用いて表して、その説明を省略する。
【０１５５】
第２の静止画モード制御部１３５ａによる制御は、画像信号読み出し動作Ｇ２、電子シャッタ動作ＥＳ２、画像信号読み出し動作Ｇ３、閃光装置１４０、オートアイリス２２０および映像信号処理部１８０に対して行われる。画像信号読み出し動作Ｇ１、Ｇ４および電子シャッタ動作ＥＳ１、ＥＳ３、ＥＳ４は、動画モード制御部１２０ａによって制御される。
【０１５６】
第２の静止画モード制御部１３５ａによる制御の下での露光時間は、画像信号読み出し動作Ｇ２から次の画像信号読み出し動作Ｇ３までの横方向距離、すなわち、１回の画像信号読み出し期間の長さと１回の垂直ブランキング期間の長さとの和になる。この露光時間は、動画モード制御部１２０ａによる制御の下での露光時間より長い。
【０１５７】
このため、ＡＩ動作を行わないと、動画モード制御部１２０ａによる動画モード制御の下においては最適な露光条件であったとしても、第２の静止画モード制御部１３５ａによる制御の下では最適な露光条件から外れることがある。
【０１５８】
これを防止するために、第２の静止画モード制御部１３５ａは、静止画指示信号ＳＰが発せられた後画像信号読み出し動作Ｇ２が開始される前に、ＡＩ動作を開始する。露光条件が最適範囲内に入るように、または、最適範囲に近づくように、オートアイリス２２０を絞る。撮像光学系１１０の絞り（Ｆ値）を、動画モード制御部１２０ａによる動画モード制御の下での絞りＦ１より大きな値Ｆ２にする。
【０１５９】
図５に示した第２の静止画モード制御部１３５による制御の下で得られる静止画データＳＤ１よりも、適正露出またはそれに近い静止画を再現することが可能な静止画データＳＤ２を得ることができる。
【０１６０】
第２の静止画モード制御部１３５ａによるＡＩ動作は、画像信号読み出し動作Ｇ３の終了と同時に、または、画像信号読み出し動作Ｇ３の終了後画像信号読み出し動作Ｇ４の開始前に終了する。このＡＩ動作の終了に続いて、動画モード制御部１２０ａによるＡＩ動作が開始される。
【０１６１】
以上実施例による電子カメラについて説明したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではない。
【０１６２】
例えば、ＭＯＳ型固体撮像装置は、光電変換素子の各々に蓄積されている電荷量に応じた出力信号を光電変換素子行単位で順次発生させる画像信号読み出し動作と、光電変換素子の各々に蓄積されている電荷を光電変換素子行単位で順次排出する電子シャッタ動作とを行うことができれば、その構成を適宜変更することが可能である。
【０１６３】
例えば、光電変換素子の各々は、正方行列状に配置する以外に、画素ずらし配置することができる。
【０１６４】
ここで、本明細書でいう「画素ずらし配置」とは、奇数番目に当たる光電変換素子列を構成する各光電変換素子に対し、偶数番目に当たる光電変換素子列を構成する光電変換素子の各々が、各光電変換素子列内での光電変換素子同士のピッチＰ1 の約１／２、列方向にずれ、奇数番目に当たる光電変換素子行を構成する各光電変換素子に対し、偶数番目に当たる光電変換素子行を構成する光電変換素子の各々が、各光電変換素子行内での光電変換素子同士のピッチＰ2 の約１／２、行方向にずれ、光電変換素子行の各々が奇数列または偶数列の光電変換素子のみを含む、多数個の光電変換素子の配置を意味する。上記のピッチＰ1 と上記のピッチＰ2 とは同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。
【０１６５】
また、「光電変換素子同士のピッチＰ1 の約１／２」とは、Ｐ1 ／２を含む他に、製造誤差、設計上もしくはマスク製作上起こる画素位置の丸め誤差等の要因によってＰ1 ／２からはずれてはいるものの、得られる固体撮像装置の性能およびその画像の画質からみて実質的にＰ1 ／２と同等とみなすことができる値をも含むものとする。本明細書でいう「光電変換素子同士のピッチＰ2 の約１／２」についても同様である。
【０１６６】
画像信号読み出し動作と電子シャッタ動作とを光電変換素子行単位で行ううえからは、実施例のＭＯＳ型固体撮像装置１００のように、個々の光電変換素子にスイッチング回路部を付設することが好ましい。スイッチング回路部は、３個のトランジスタを用いて構成する以外に、４個のトランジスタを用いて構成することもできる。
【０１６７】
図１０は、４個のトランジスタを用いて構成されたスイッチング回路部の一例を示す等価回路図である。同図に示すスイッチング回路部２０ａは、図１（Ｂ）に示したスイッチング回路部２０に、更に、電荷転送用トランジスタ２４と転送信号供給配線２９とが増設された構成を有する。
【０１６８】
このため、図１０に示した構成要素のうち図１（Ｂ）に示した構成要素と共通するものについては、図１（Ｂ）で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【０１６９】
電荷転送用トランジスタ２４は、対応する光電変換素子１０と節点Ｎとの間に接続される。節点Ｎは、配線２６とリセット用トランジスタ２３との節点である。転送用トランジスタ２４の制御端子（ゲート）は、対応する転送信号供給配線２９に電気的に接続される。構造的には、転送信号供給配線２９の一部が転送用トランジスタ２４のゲート電極を兼ねていてもよい。電荷転送用トランジスタ２４は、例えばＭＯＳトランジスタからなる。
【０１７０】
１行の光電変換素子行に１本ずつ、転送信号供給配線２９が配設される。個々の転送信号供給配線２９は、対応する光電変換素子行に沿って延在する。
【０１７１】
転送信号供給配線２９は、例えばポリシリコン、ポリサイド、アルミニウム、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金等の導電性材料によって形成される。転送信号供給配線２９は、図示を省略した電気的絶縁層によって、他の配線および半導体基板と電気的に絶縁されている。
【０１７２】
例えば図１（Ａ）に示したＭＯＳ型固体撮像装置１００において光電変換素子１０の各々にスイッチング回路部２０ａを付設した場合、半導体基板１上に第３の走査部が増設される。各転送信号供給配線２９の一端は、第３の走査部に電気的に接続される。
【０１７３】
第３の走査部は、各転送信号供給配線２９に所定のタイミングで転送制御信号を供給する。第３の走査部の動作は、例えば制御部６０によって制御される。
【０１７４】
画像信号読み出し動作は、例えば次のようにして行うことができる。
【０１７５】
まず、第１光電変換素子行１１に対応する行選択用信号配線２７に、行読み出し走査部４５から画像信号読み出し信号を供給する。対応する行選択用トランジスタ２２の各々がオンする。出力用トランジスタ２１が、行選択用トランジスタ２２を介して、出力用信号線３０に接続される。
【０１７６】
次いで、第１光電変換素子行１１に対応するリセット信号供給配線２８に、行リセット走査部４０からリセット信号を供給する。対応するリセット用トランジスタ２３の各々がオンし、このリセット用トランジスタ２３に対応する出力用トランジスタ２１それぞれのゲート部にある不要電荷が、対応する電源電圧供給配線２５に排出される。
【０１７７】
リセット信号を供給し終えた後、第１光電変換素子行１１に対応する転送信号供給配線２９に、第３の走査部から転送制御信号を供給する。対応する電荷転送用トランジスタ２４の各々がオンし、光電変換素子１０に蓄積されている電荷量に応じた電圧が出力用トランジスタ２１のゲートに印加され、出力用トランジスタ２１の抵抗値が変化する。出力用トランジスタ２１とアナログ出力部５０内の負荷抵抗、例えば負荷トランジスタとが、電源電圧供給配線２５と接地との間に接続され、ソースホロアアンプを構成する。第１行光電変換素子１０の各々に蓄積されている電荷量に応じた出力信号が、対応する出力用信号線３０の各々に発生する。
【０１７８】
この後、第２光電変換素子行から最終行の光電変換素子行まで、上記の操作を順次行う。画像信号読み出し動作が完了する。
【０１７９】
なお、必要に応じて、１行の光電変換素子行１１単位で出力信号線３０の各々に出力信号を発生させ終わった直後に、この行の光電変換素子１０に蓄積されている電荷を電源電圧供給配線２５に排出する。
【０１８０】
光電変換素子行１１単位での電荷の排出は、例えば次のようにして行うことができる。
【０１８１】
まず、電荷を排出しようとする光電変換素子行１１（以下、「第ｎ光電変換素子行１１」という。）に対応するリセット信号供給配線２８に、行リセット走査部４０からリセット信号を供給する。対応するリセット用トランジスタ２３の各々がオンする。
【０１８２】
次に、第ｎ光電変換素子行１１に対応する転送信号供給配線２９に、第３の走査部から転送制御信号を供給する。対応する電荷転送用トランジスタ２４の各々がオンし、第ｎ行光電変換素子１０の各々に蓄積されている電荷が、対応する電源電圧供給配線２５に排出される。第ｎ行光電変換素子１０の各々がリセットされる。
【０１８３】
このとき、対応する出力用トランジスタ２１のゲート部に電荷の一部が留まることもあり得る。しかしながら、この電荷は、第ｎ光電変換素子行１１に対する次の画像信号読み出し動作の初期段階で電源電圧供給配線２５に排出される。したがって、第ｎ光電変換素子行１１に対する次の画像信号読み出し動作時に、この電荷が混入した状態で出力信号が発生することはない。
【０１８４】
なお、第ｎ行光電変換素子１０に蓄積されている電荷を排出するために使用されるリセット信号と転送制御信号とは、リセット信号を先に供給しさえすれば、時間的に離れていてもよい。また、リセット信号と転送制御信号とは、オーバーラップさせて供給してもよい。
【０１８５】
電子シャッタ動作では、上述した排出（リセット）動作が、第１光電変換素子行から最終行の光電変換素子行まで順次行われる。
【０１８６】
光電変換素子の各々に付設されるスイッチング回路部は、１個のトランジスタを用いて構成することもできる。
【０１８７】
図１１は、１個のトランジスタを用いて構成されたスイッチング回路部の一例を示す等価回路図である。図１１に示した構成要素のうち図１（Ｂ）に示した構成要素と共通するものについては、図１（Ｂ）で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【０１８８】
同図に示すスイッチング回路部２０ｂは、光電変換素子１０と出力用信号線３０との間に接続された１個のトランジスタ２１ａを有する。行選択用信号配線２７が、トランジスタ２１ａの制御端子（ゲート）に電気的に接続される。構造的には、行選択用信号配線２７の一部がトランジスタ２１ａのゲート電極を兼ねていてもよい。
【０１８９】
行選択用信号配線２７に所定の電圧を印加すると、光電変換素子１０に蓄積されている電荷が、対応する出力用信号線３０に読み出される。出力用信号線３０に出力信号（電流信号）が流れる。この電流信号が、そのまま、またはディジタル信号に変換されて、画像信号となる。光電変換素子行単位で画像信号読み出し動作を行うことができる。
【０１９０】
電子シャッタ動作時には、各出力用信号線３０が電源電圧に接続され、この状態で、行選択用信号配線２７の各々に所定の電圧が順次印加される。光電変換素子行単位で電子シャッタ動作を行うことができる。図１（Ａ）に示した行リセット走査部４０を省略することができる。
【０１９１】
行読み出し走査部の他に行リセット走査部や第３の走査部を設ける場合、これらの走査部は、各々を半導体基板の１つの縁に沿わせて並列に配置する他、半導体基板の複数の箇所に分散配置することもできる。
【０１９２】
第１の静止画モード制御部、第２の静止画モード制御または第３の静止画モード制御部が中止させる電子シャッタ動作は、静止画指示信号が発せられた後最初に行われる筈の電子シャッタ動作に限定されるものではない。電子カメラに求められる性能やその用途、あるいは、静止画指示信号が発せられたタイミング等に応じて、静止画指示信号が発せられた後の所望の時期の電子シャッタ動作を中止させるように構成することができる。
【０１９３】
各実施例の電子カメラを構成するＭＯＳ型固体撮像装置１００は、アナログの画像信号を出力するものであったが、ディジタルの画像信号を出力するものであってもよい。
【０１９４】
図１２は、ディジタルの画像信号を出力することができるＭＯＳ型固体撮像装置の一例を模式的に示す平面図である。同図に示すＭＯＳ型固体撮像装置１００ａは、図１（Ａ）に示したＭＯＳ型固体撮像装置１００に、更に、ディジタル出力部７０が増設された構成を有する。
【０１９５】
このため、図１２に示した構成要素のうち図１（Ａ）に示した構成要素と共通するものについては、図１（Ａ）で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。制御部については、ディジタル出力部７０の増設に伴ってその機能が若干変更されているので、新たな参照番号「６０ａ」を付してある。
【０１９６】
ディジタル出力部７０は、例えば、１本の出力用信号線３０に１個ずつ接続されたＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器の各々から出力されるディジタル信号を一時的に保持し、保持したディジタル信号の各々を外部に出力することができるバッファメモリとを含んで構成される。
【０１９７】
各Ａ／Ｄ変換器は、対応する出力用信号線３０に発生した出力信号に応じてアナログ出力部５０から出力されるアナログの画像信号をディジタル信号に変換し、バッファメモリに出力する。バッファメモリは、例えばＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等の半導体記憶素子を用いて構成することができる。
【０１９８】
制御部６０ａは、行リセット走査部４０、行読み出し走査部４５およびアナログ出力部５０の動作を制御する他、ディジタル出力部７０の動作も制御する。
【０１９９】
光電変換素子１０の各々を画素ずらし配置した場合、２本の出力用信号線３０に１個ずつ、Ａ／Ｄ変換器を接続することもできる。また、アナログ出力部５０の出力に１個のみ、Ａ／Ｄ変換器を接続することもできる。
【０２００】
ＭＯＳ型固体撮像装置は、白黒撮像用のものであってよいし、カラー撮像用のものであってもよい。
【０２０１】
白黒撮像用およびカラー撮像用のいずれのＭＯＳ型固体撮像装置においても、一般に、光電変換素子以外の領域において無用の光電変換が行われないように、光遮蔽膜が設けられる。また、光電変換素子での光利用効率を高めるために、光電変換素子それぞれの上方にマイクロレンズおよび／またはインナーレンズが１個ずつ配設されることがある。カラー撮像用のＭＯＳ型固体撮像装置においては、光電変換素子とこれに対応するマイクロレンズとの間に色フィルタが配設されることがある。
【０２０２】
図１３は、カラー撮像用のＭＯＳ型固体撮像装置の一例を概略的に示す断面図である。
【０２０３】
同図に示すＭＯＳ型固体撮像装置１００ｂでは、光電変換素子１０、スイッチング回路部およびこれに附随する各種の配線、行読み出し走査部等の走査部、アナログ出力部等の出力部および制御部を形成し終えた半導体基板１上に、これらの部材を覆う光遮蔽膜１２が形成されている。
【０２０４】
半導体基板１は、例えば、ｎ型半導体基板１ａと、このｎ型半導体基板１ａの一表面側に形成されたｐ型ウェル１ｂとを備える。
【０２０５】
個々の光電変換素子１０は、例えば、ｐ型ウェル１ｂの所定箇所に形成されたｎ型領域１０ａと、このｎ型領域１０ａ上に形成されたｐ+ 型領域１０ｂとを備えた埋め込み型のフォトダイオードによって構成される。
【０２０６】
例えば、各光電変換素子１０を平面視上取り囲むチャネルストップ領域２が、ｐ型ウェル１ｂに形成される。このチャネルストップ領域２は、例えばｐ+ 型領域からなる。
【０２０７】
ｐ+ 型領域層１０ｂ、チャネルストップ領域２およびｐ型ウェル１ｂそれぞれの表面上に、電気的絶縁層３が形成される。
【０２０８】
半導体基板１の他の場所では、電気的絶縁層３の上にゲート電極が形成され、ゲート電極の両側にｎ型領域が形成されて、トランジスタが形成される。複数のトランジスタが接続されて、スイッチング回路部を構成する。ｐ型ウェル内にｎチャネルトランジスタ、ｎ型ウェル内にｐチャネルトランジスタを形成し、ＣＭＯＳ回路としてもよい。
【０２０９】
スイッチング回路部およびこれに附随する各種の配線は、電気的絶縁層３上に形成される。これらの配線同士は、その表面に形成された電気的絶縁膜によって、互いに絶縁される。図１３においては、出力用信号線３０とその表面に形成された電気的絶縁膜３０ａが示されている。
【０２１０】
光遮蔽膜１２は、光電変換素子１０それぞれの上に１個ずつ、所定形状の開口部１２ａを有する。個々の開口部１２ａは、平面視上、対応する光電変換素子１０におけるｎ型不純物領域１０ａの縁より内側において開口している。
【０２１１】
この光遮蔽膜１２は、例えばアルミニウム、クロム、タングステン、チタン、モリブデン等の金属からなる金属薄膜や、これらの金属の２種以上からなる合金薄膜、あるいは、前記の金属同士または前記の金属と前記の合金とを含む群から選択された２種以上を組み合わせた多層金属薄膜等によって形成される。
【０２１２】
電気絶縁材料からなる保護膜１５が、光遮蔽膜１２上および開口部１２ａから露出している電気的絶縁層３上に配設される。保護膜１５は、例えば、シリコン窒化膜、リンやホウ素を高濃度に含むシリコン酸化膜等によって形成される。
【０２１３】
第１の平坦化膜１６が、保護膜１５上に形成される。第１の平坦化膜１６はマイクロレンズ用の焦点調節層としても利用される。必要に応じて、第１の平坦化膜１６中にインナーレンズが形成される。
【０２１４】
第１の平坦化膜１６は、例えばフォトレジスト等の透明樹脂を例えばスピンコート法によって所望の厚さに塗布することによって形成される。
【０２１５】
所定個の色フィルタが、第１の平坦化膜１６上に形成される。カラー撮像を可能にする複数種の色フィルタが所定のパターンで形成され、色フィルタアレイを構成する。３原色（赤、緑、青）系の色フィルタアレイ、および、いわゆる補色タイプの色フィルタアレイがある。
【０２１６】
３原色系の色フィルタアレイおよび補色タイプの色フィルタアレイのいずれにおいても、個々の光電変換素子１０の上方に色フィルタが１個ずつ配設される。図１３においては２色の色フィルタ１７Ｒ、１７Ｂが計３個示されている。
【０２１７】
色フィルタアレイは、例えば、所望色の顔料もしくは染料を含有させた樹脂（カラーレジン）の層を、フォトリソグラフィ法等の方法によって所定箇所に形成することによって作製することができる。
【０２１８】
第２の平坦化膜１８が、色フィルタアレイ上に形成される。第２の平坦化膜１８は、例えばフォトレジスト等の透明樹脂を例えばスピンコート法によって所望の厚さに塗布することによって形成される。
【０２１９】
所定個のマイクロレンズ１９が、第２の平坦化膜１８上に形成される。これらのマイクロレンズ１９は、個々の光電変換素子１０の上方に１個ずつ配設され、マイクロレンズアレイを構成する。
【０２２０】
マイクロレンズ１９は、例えば、屈折率が概ね１．３〜２．０の透明樹脂（フォトレジストを含む。）からなる層をフォトリソグラフィ法等によって所定形状に区画した後、熱処理によって各区画の透明樹脂層を溶融させ、表面張力によって角部を丸め込ませた後に冷却することによって得られる。
【０２２１】
実施例による各電子カメラの動作については、動画モード制御部によってプログレッシブ走査に対応した画像信号読み出し動作を行っているときに第１、第２または第３の静止画モード制御部による制御に切り換える場合を例にとり、説明した。
【０２２２】
しかしながら、動画モード制御部は、プログレッシブ走査以外の走査、例えばインターレース走査や間引き走査に対応した画像信号読み出し動作を行ってもよい。
【０２２３】
例えば図１に示したＭＯＳ型固体撮像装置１００においてインターレース走査に対応した１回の画像信号読み出し動作を行う場合には、第１光電変換素子行１１から第８光電変換素子行１１までの１行おきの光電変換素子行単位で、対応する出力用信号線３０に出力信号を発生させる動作とリセット動作とを順次行う。
【０２２４】
また、図１に示したＭＯＳ型固体撮像装置１００において間引き走査に対応した１回の画像信号読み出し動作を行う場合には、第１光電変換素子行１１から第８光電変換素子行１１までの２行以上おきの光電変換素子行単位で、対応する出力用信号線３０に出力信号を発生させる動作とリセット動作とを順次行う。
【０２２５】
動画モード制御部によってプログレッシブ走査以外の走査、例えばインターレース走査や間引き走査に対応した画像信号読み出し動作を行っているときに第１、第２または第３の静止画モード制御部による制御に切り換えることもできる。
【０２２６】
この場合、動画モード制御部による制御の下での電子シャッタ動作が完了するのに要する時間と、第１、第２または第３の静止画モード制御部による制御の下での画像信号読み出し動作が完了するのに要する時間とが異なることがある。
【０２２７】
すなわち、第１、第２または第３の静止画モード制御部による制御の下での画像信号読み出し動作がプログレッシブ走査に対応した画像信号読み出し動作であると、この画像信号読み出し動作が完了するのに要する時間は、インターレース走査や間引き走査に対応した画像信号読み出し動作での電子シャッタ動作が完了するのに要する時間と異なる。その結果として、個々の光電変換素子の露光時間も、光電変換素子行単位で異なってくる。
【０２２８】
このような場合には、個々の光電変換素子の露光時間を一致させた後に、第１、第２または第３の静止画モード制御部による制御の下での画像信号読み出し動作を行うことが好ましい。
【０２２９】
そのためには、例えば、静止画像信号読み出し期間を設定する前にプログレッシブ走査に対応した画像信号読み出し動作と、この画像信号読み出し動作につづく電子シャッタ動作とをそれぞれ１回ずつ行う。これらの動作は、動画モード制御部によって制御してもよいし、第１、第２または第３の静止画モード制御部によって制御してもよい。また、このときの画像信号読み出し動作に基づく画像データの生成は、行わなくてもよい。電子シャッタ動作は、プログレッシブ走査に対応した電子シャッタ動作とする。
【０２３０】
第２の静止画モード制御が中止させる電子シャッタ動作の回数は１回に限定されるものではない。同様に、第２の静止画モード制御部が中止させる電子シャッタ動作は、静止画指示信号が発せられた後最初に設定される垂直ブランキング期間に開始される筈の電子シャッタ動作に限定されるものではない。電子カメラに求められる性能やその用途、あるいは、静止画指示信号が発せられたタイミング等に応じて、静止画指示信号が発せられた後の所望の時期の電子シャッタ動作を少なくとも１回中止させるように構成することができる。
【０２３１】
図６に示した電子カメラ３００のように第３の静止画モード制御部を設ける場合には、第２の静止画モード制御部を省略することができる。
【０２３２】
図８に示した電子カメラ３１０のように第３の静止画モード制御部とオートアイリスとを有する電子カメラにおいては、第３の静止画モード制御部はＡＩ動作を行わなくてもよい。
【０２３３】
電子カメラは、閃光装置を内蔵したものであってもよいし、閃光装置が外装されるものであってもよい。閃光装置が外装される場合、この電子カメラは、閃光装置を着装するための閃光装置着装部を有する。この閃光装置着装部は、静止画モード指定手段として利用することができる。すなわち、閃光装置が着装されると、閃光装置着装部が第２切換手段１６５（図２参照）を制御して、第２の静止画モード制御部１３５（図２参照）を指定するように構成することができる。
【０２３４】
その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能であることは、当業者に自明であろう。
【０２３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＭＯＳ型固体撮像装置を利用した電子カメラであって、逆光補正された被写体の静止画データを得ることができる電子カメラを提供することができる。ＭＯＳ型固体撮像装置を利用した電子カメラの用途を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）は、ＭＯＳ型固体撮像装置の一例を模式的に示す平面図であり、図１（Ｂ）は、ＭＯＳ型固体撮像装置におけるスイッチング回路部の一例を示す等価回路図である。
【図２】実施例による電子カメラの概略を示すブロック図である。
【図３】図２に示した電子カメラを動画モード制御の下に動作させたときの垂直ブランキングパルス、静止画指示信号、ＭＯＳ型固体撮像装置の動作、閃光装置動作信号、および、画像信号処理部からの出力それぞれの関係を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】図２に示した電子カメラを第１の静止画モード制御部による制御の下に動作させたときの垂直ブランキングパルス、静止画指示信号、ＭＯＳ型固体撮像装置の動作、閃光装置動作信号、および、画像信号処理部からの出力それぞれの関係を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】図２に示した電子カメラを第２の静止画モード制御部による制御の下に動作させたときの垂直ブランキングパルス、静止画指示信号、ＭＯＳ型固体撮像装置の動作、閃光装置動作信号、および、画像信号処理部からの出力それぞれの関係を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】他の実施例による電子カメラの概略を示すブロック図である。
【図７】図６に示した電子カメラを第３の静止画モード制御部による制御の下に動作させたときの垂直ブランキングパルス、静止画指示信号、ＭＯＳ型固体撮像装置の動作、閃光装置動作信号、および、画像信号処理部からの出力それぞれの関係の一例を説明するためのタイミングチャートである。
【図８】更に他の実施例による電子カメラの概略を示すブロック図である。
【図９】図８に示した電子カメラを第２の静止画モード制御部による制御の下に動作させたときの垂直ブランキングパルス、静止画指示信号、ＭＯＳ型固体撮像装置の動作、閃光装置動作信号、撮像光学系の絞り（Ｆ値）、および、画像信号処理部からの出力それぞれの関係の一例を説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】４個のトランジスタを用いて構成されたスイッチング回路部の一例を示す等価回路図である。
【図１１】１個のトランジスタを用いて構成されたスイッチング回路部の一例を示す等価回路図である。
【図１２】ディジタルの画像信号を出力することができるＭＯＳ型固体撮像装置の一例を模式的に示す平面図である。
【図１３】カラー撮像用のＭＯＳ型固体撮像装置の一例を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
１…半導体基板、 １０…光電変換素子、 ２０、２０ａ、２０ｂ…スイッチング回路部、 ２１…出力用トランジスタ、 ２２…行選択用トランジスタ、 ２３…リセット用トランジスタ、 ２４…転送用トランジスタ、 ２５…電源電圧供給配線、 ２７…行選択用信号配線、 ２８…リセット信号供給配線、 ３０…出力用信号線、 ４０…行リセット走査部、 ４５…行読み出し走査部、 ５０…アナログ出力部、 ６０…制御部、 １００、１００ａ、１００ｂ…ＭＯＳ型固体撮像装置、 １１０…撮像光学系、 １２０、１２０ａ…動画モード制御部、 １３０、１３０ａ…第１の静止画モード制御部、 １３５、１３５ａ…第２の静止画モード制御部、 １４０…閃光装置、 １５０、１５０ａ…主制御部、 １７０…静止画モード指定手段、 １７５…静止画指示信号発生部、 １８０…画像信号処理部、 ２００、３００、３１０…電子カメラ、 ２１０、２１０ａ…第３の静止画モード制御部、 ２２０…オートアイリス。
【発明の属する技術分野】
本発明は電子カメラに係り、特に、ＭＯＳ型固体撮像装置を用いて動画データと静止画データとを得ることができる電子カメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤ（電荷結合素子）の量産技術が確立されて以来、ＣＣＤ型固体撮像装置をライン・センサあるいはエリア・イメージセンサとして利用した機器が急速に普及している。
【０００３】
その一方で、ＣＣＤ型固体撮像装置よりも消費電力が小さいＭＯＳ型固体撮像装置の開発が、携帯型端末等の普及に伴って進められている。ＭＯＳ型固体撮像装置は、その消費電力をＣＣＤ型固体撮像装置の例えば１／５〜１／１０程度にまで低下させることができる。
【０００４】
ＭＯＳ型固体撮像装置は、半導体基板、この半導体基板の一表面側に複数行、複数列に亘って行列状に形成された多数個の光電変換素子（例えばフォトダイオード）、光電変換素子毎に付設されたスイッチング回路部、光電変換素子列毎にこの光電変換素子列に近接して配置された出力信号線等を備えている。出力用信号線は低抵抗であることが望まれ、通常、金属材料によって形成される。
【０００５】
なお、本明細書では、複数行、複数列に亘って行列状に亘って形成された多数個の光電変換素子の配列方向のうちで、出力用信号線の延在方向と同じ方向に延在している配列方向を「光電変換素子列方向」といい、この方向の光電変換素子の配列を「光電変換素子列」という。光電変換素子列に交差する方向を「光電変換素子行方向」といい、この方向の光電変換素子の配列を「光電変換素子行」という。出力用信号線が蛇行している場合は、個々の出力用信号線全体の延在方向をこの出力用信号線の延在方向とする。
【０００６】
構成の異なる幾つかのＭＯＳ型固体撮像装置が知られている。その１つに、スイッチング回路部の各々が出力用トランジスタとリセット用トランジスタとを含んで構成されたＭＯＳ型固体撮像装置がある。本明細書では、このタイプのＭＯＳ型固体撮像装置を「ＭＯＳ型固体撮像装置Ｉ」ということがある。
【０００７】
ＭＯＳ型固体撮像装置Ｉにおけるスイッチング回路部では、１個の出力用トランジスタの制御端子（ゲート電極）と１個の光電変換素子とが電気的に接続され、出力用信号線の各々に負荷抵抗が付設される。光電変換素子に蓄積されている電荷量に応じた電圧が出力用トランジスタの制御端子に印加されると、対応する出力用信号線に出力信号（電圧信号）が発生する。この出力信号はそのまま、またはディジタル信号に変換されて、画像信号として利用される。
【０００８】
このとき、光電変換素子に蓄積されている電荷は消滅しない。そのため、次の出力信号を発生させる前に、出力信号を発生させ終わった光電変換素子に蓄積されたままとなっている電荷を所定の配線等に排出することが必要となる。光電変換素子からの電荷の排出は、リセット用トランジスタを用いて制御される。１個の光電変換素子に１個ずつ、リセット用トランジスタが付設される。
【０００９】
ところで、動画データを出力する動画モードと静止画データを出力する静止画モードとを有する電子カメラにおいては、通常、動画モードによる撮像が定常的に行われ、必要時においてのみ、静止画モードによる撮像が行われる。撮像時においては、画像信号読み出し期間と垂直ブランキング期間とが交互に繰り返し設定される。
【００１０】
ＭＯＳ型固体撮像装置を備えた電子カメラでは、画像信号読み出し期間のそれぞれにおいて、１フレーム分の画像データを得るうえで必要な出力信号がＭＯＳ型固体撮像装置に発生する。
【００１１】
ＭＯＳ型固体撮像装置がＭＯＳ型固体撮像装置Ｉである場合、１フレーム分の画像データを得るうえで必要な出力信号は、例えば光電変換素子行単位で出力用信号線の各々に順次発生する。各出力用トランジスタの動作が、光電変換素子行単位で制御される。光電変換素子行毎に１本の行選択用信号配線が配設され、これらの行選択用信号配線を介して、対応するスイッチング回路部の各々にその動作を制御するための画像信号読み出し信号が供給される。
【００１２】
本明細書では、１フレーム分の画像データを得るうえで必要な出力信号をＭＯＳ型固体撮像装置に発生させる動作を、「画像信号読み出し動作」という。１回の画像信号読み出し期間中に１回の画像信号読み出し動作が行われる。通常、画像信号読み出し期間の開始と共に画像信号読み出し動作が始まり、画像信号読み出し動作の終了と共に画像信号読み出し期間が終わる。１回の画像信号読み出し期間は、例えば１／６０秒〜１／３０秒程度である。
【００１３】
ＭＯＳ型固体撮像装置がＭＯＳ型固体撮像装置Ｉである場合、リセット用トランジスタの各々を動作させることにより、各光電変換素子に蓄積されている電荷を排出することができる。光電変換素子に光が入射し続けていれば、新たな電荷蓄積が開始する。したがって、所望の時期に電子シャッタ動作を行うことができる。
【００１４】
電子シャッタ動作は、例えば光電変換素子行単位でリセット用トランジスタの動作を順次制御することによって行われる。光電変換素子の各々に蓄積されている電荷が、光電変換素子行単位で順次排出される。全ての光電変換素子行を対象にして電子シャッタ動作を行うのに要する期間は、１回の画像信号読み出し期間の長さにほぼ等しい。１回の電子シャッタ動作は、例えば、１回の画像信号読み出し期間の所定時期に開始されて、次の画像信号読み出し期間の所定時期に終わる。
【００１５】
個々の光電変換素子についてみると、電子シャッタ動作が行われてから次の画像信号読み出し動作が行われるまでの期間が、露光時間に相当する。
【００１６】
各リセット用トランジスタの制御のために、光電変換素子行毎に１本のリセット信号供給配線が配設される。リセット信号供給配線を介して、対応する各リセット用トランジスタにリセット信号が供給される。
【００１７】
必要に応じて、画像信号読み出し動作とこれに続く電子シャッタ動作との間の所望の時期、例えば光電変換素子行単位で出力信号線の各々に出力信号を発生させ終わるたび毎に、出力信号を発生させ終わった光電変換素子に蓄積されている電荷が所定の配線等に排出される。出力用信号線の各々に光電変換素子行単位で出力信号を発生させる動作と、光電変換素子の各々に蓄積されている電荷を光電変換素子行単位で排出する動作とが、光電変換素子行毎にこの順番で順次行われる。その後の所定時期に、電子シャッタ動作があらためて行われる。
【００１８】
画像信号読み出し信号を行選択用信号配線の各々に所定のタイミングで供給する行読み出し走査部が、多くの場合、同一の半導体基板上に形成される。リセット信号をリセット信号供給配線の各々に所定のタイミングで供給する行リセット走査部が、多くの場合、同一の半導体基板上に形成される。
【００１９】
出力用信号線の出力側にアナログ／ディジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ変換器」と略記する。）を配設することによって、ディジタル出力を得ることができる。Ａ／Ｄ変換器は、入力されたアナログ電圧信号に応じたディジタル信号を、例えばバッファメモリに出力する。
【００２０】
Ａ／Ｄ変換器を備えたＭＯＳ型固体撮像装置においては、Ａ／Ｄ変換器からのディジタル出力が画像信号となる。
【００２１】
各走査部、Ａ／Ｄ変換器、バッファメモリ等の動作は、制御部によって制御される。この制御部は、多くの場合、同一の半導体基板上に形成される。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
逆光時に被写体の静止画像を明るく撮影するためには、被写体が露出不足にならないように、ストロボやフラッシュをたくことが望まれる。すなわち、逆光補正を行うことが望まれる。
【００２３】
しかしながら、行順次の画像信号読み出し動作を前提とするＭＯＳ型固体撮像装置を利用した電子カメラであって逆光補正機能を有する電子カメラは、未だ開発されていない。
【００２４】
本発明の目的は、ＭＯＳ型固体撮像装置を利用した電子カメラであって、逆光補正された被写体の静止画データを得ることができる電子カメラを提供することである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、半導体基板および該半導体基板の一表面側に複数行、複数列に亘って行列状に形成された多数個の光電変換素子を有し、垂直ブランキング期間を介して連続的に設定される画像信号読み出し期間それぞれの期間内に、前記多数個の光電変換素子の各々の露光時間を規定するために該光電変換素子に蓄積されている電荷を光電変換素子行単位で順次排出する電子シャッタ動作を開始し、該電子シャッタ動作が開始された画像信号読み出し期間の次の画像信号読み出し期間内に、前記電子シャッタ動作によって露光時間が規定された後の光電変換素子の各々に新たに蓄積された電荷量に応じた出力信号を光電変換素子行単位で順次発生させる画像信号読み出し動作を行って、前記出力信号に基づく画像信号を前記光電変換素子行単位で順次出力することができるＭＯＳ型固体撮像装置と、前記ＭＯＳ型固体撮像装置が出力した画像信号を基に、動画データまたは静止画データを出力する映像信号処理部と、操作されたときに静止画の撮像を指示する静止画指示信号を発する静止画指示信号発生部と、所定の信号を受けたときに閃光を発する閃光装置、または該閃光装置を着装するための閃光装置着装部と、前記ＭＯＳ型固体撮像装置に前記画像信号読み出し動作と前記電子シャッタ動作とを交互に繰り返し行わせて前記映像信号処理部から動画データを出力させる動画モード制御を定常的に行う動画モード制御部と、前記静止画指示信号が発せられたときに、該静止画指示信号が発せられた後に設定される静止画像信号読み出し期間内に行われた画像信号読み出し動作に基づいて前記ＭＯＳ型固体撮像装置が出力する画像信号を基に、前記映像信号処理部から静止画データを出力させる第１の静止画モード制御部と、前記静止画指示信号が発せられたときに、該静止画指示信号が発せられた後に行われる筈であった電子シャッタ動作を中止させ、該中止させた電子シャッタ動作が開始される筈であった画像信号読み出し期間に続けて設定される垂直ブランキング期間内に前記閃光装置を動作させるための閃光装置動作信号を発生させ、該閃光装置動作信号を発生した後に設定される静止画像信号読み出し期間内に行われた画像信号読み出し動作に基づいて前記ＭＯＳ型固体撮像装置が出力する画像信号を基に、前記映像信号処理部から静止画データを出力させる第２の静止画モード制御部と、前記静止画指示信号が発せられたときに動作すべき静止画モード制御部を、複数の静止画モード制御部のうちから予め指定する静止画モード指定手段とを備えた電子カメラが提供される。
【００２６】
第１の静止画モード制御部によれば、閃光装置を使用しないで静止画を撮像することができる。
【００２７】
ここで、本明細書でいう「閃光装置」とは、ストロボおよびフラッシュの総称である。ストロボは、電子カメラに内蔵されるか、閃光装置着装部に着脱自在に着装される。フラッシュは、閃光装置着装部に着脱自在に着装される。
【００２８】
第２の静止画モード制御部によれば、閃光装置を使用して静止画を撮像することができる。すなわち、逆光補正を行うことができる。
【００２９】
第２の静止画モード制御部による制御の下では、閃光装置を動作させるための閃光装置動作信号が、１つの垂直ブランキング期間内に発生する。また、この垂直ブランキング期間の直前に設定された画像信号読み出し期間内に開始されて次の画像信号読み出し期間（静止画像信号読み出し期間）内に終わる筈であった電子シャッタ動作が中止される。
【００３０】
仮に電子シャッタ動作の最中に閃光装置を動作させると、例えば、第１行から第Ｎ行（Ｎは正の整数）の光電変換素子行に対しては閃光装置が動作する前に電子シャッタ動作が終了し、第（Ｎ＋１）行から最終行の光電変換素子行に対しては閃光装置が動作した後に電子シャッタ動作が行われることになる。
【００３１】
その結果として、第１〜第Ｎ行の光電変換素子の各々からは逆光補正された被写体の画像信号が得られ、第（Ｎ＋１）〜最終行の光電変換素子の各々からは逆光補正されていない被写体の画像信号が得られることになる。１フレーム分の画像データの中に逆光補正されたデータと逆光補正されなかったデータとが混在することになり、得られる静止画が不自然なものとなる。
【００３２】
しかしながら、電子シャッタ動作が行われていない期間内の垂直ブランキング期間に閃光装置を動作させることにより、所望の逆光補正がなされた被写体の静止画データを得ることが可能になる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）は、ＭＯＳ型固体撮像装置の一例を模式的に示す平面図であり、図１（Ｂ）は、ＭＯＳ型固体撮像装置におけるスイッチング回路部の一例を示す等価回路図である。
【００３４】
図１（Ａ）に示すように、ＭＯＳ型固体撮像装置１００においては、半導体基板１の一表面側に、フォトダイオードからなる多数個の光電変換素子１０が正方行列状（行数と列数が異なる場合を含む。）に配置されている。各光電変換素子１０上にカラーフィルタ、マイクロレンズを備えていてもよい。
【００３５】
図示の簡略化された構成においては、計６４個の光電変換素子１０が８つの光電変換素子行１１と８つの光電変換素子列１２とに亘って配置されている。実際のＭＯＳ型固体撮像装置では、光電変換素子の総数が例えば数１０万〜数１００万に達する。
【００３６】
半導体基板１の１つの縁に沿って、行順次にリセット信号を発生することのできる行リセット走査部４０と、行順次に画像信号読み出し信号を発生することのできる行読み出し走査部４５とが並列に配設されている。半導体基板１の他の１つの縁に沿って、読み出した画像信号をシリアルに出力することのできるアナログ出力部５０が配設されている。半導体基板１の１つの隅部に、行リセット走査部４０、行読み出し走査部４５およびアナログ出力部５０それぞれの動作を制御することのできる制御部６０が配設されている。
【００３７】
半導体基板１がｐ型ウェルを備えたｎ型シリコン基板からなる場合、個々の光電変換素子１０は、例えば、前記のｐ型ウェルの所定箇所にｎ型領域を形成することによって得ることができる。また、前記のｎ型領域の表面に例えばｐ+ 型領域を形成することにより、埋め込み型のフォトダイオードからなる光電変換素子１０を得ることができる。
【００３８】
光電変換素子１０の各々は、読み出しゲートとして利用される部分を除き、半導体基板１に形成されたチャンネルストップ領域によって、または、半導体基板１に形成されたフィールド酸化膜によって、平面視上取り囲まれる。チャンネルストップ領域は、例えばｐ+ 型領域によって形成される。ｐ+ 型領域でのｐ型不純物濃度は、ｐ型ウェルでのｐ型不純物濃度より高い。
【００３９】
図１（Ｂ）に示すように、スイッチング回路部２０が、光電変換素子１０の各々に付設されている。各スイッチング回路部２０は、出力用トランジスタ２１、行選択用トランジスタ２２およびリセット用トランジスタ２３を含む。これらのトランジスタは、例えばＭＯＳ型トランジスタである。
【００４０】
出力用トランジスタ２１と行選択用トランジスタ２２とは、電源電圧供給配線２５と出力用信号線３０との間に直列に接続される。出力用トランジスタ２１の制御端子（ゲート）と光電変換素子１０とが、配線２６を介して電気的に接続される。行選択用トランジスタ２２の制御端子（ゲート）と行選択用信号配線２７とが電気的に接続される。構造的には、行選択用信号配線２７の一部が行選択用トランジスタ２２のゲート電極を兼ねていてもよい。
【００４１】
リセット用トランジスタ２３は、配線２６と電源電圧供給配線２５との間に接続される。リセット用トランジスタ２３の制御端子（ゲート）とリセット信号供給配線２８とが電気的に接続される。構造的には、リセット信号供給配線２８の一部がリセット用トランジスタ２３のゲート電極を兼ねていてもよい。
【００４２】
電源電圧供給配線２５は、例えば１行の光電変換素子行１１（図１（Ａ）参照）に１本ずつ、この光電変換素子行１１に沿って延在する。１列の光電変換素子列１２（図１（Ａ）参照）に１本ずつ、この光電変換素子列１２に沿って電源電圧供給配線２５を延在させることもできる。
【００４３】
電源電圧供給配線２５は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金等の金属材料によって形成される。
【００４４】
行選択用信号配線２７は、例えば１行の光電変換素子行１１に１本ずつ、この光電変換素子行１１に沿って延在する。各行選択用信号配線２７の一端は行読み出し走査部４５に達し、ここから画像信号読み出し信号の供給を受ける。構造的には、行選択用信号配線２７の一部が行選択用トランジスタ２２のゲート電極を兼ねていてもよい。
【００４５】
リセット信号供給配線２８は、例えば１行の光電変換素子行１１に１本ずつ、この光電変換素子行１１に沿って延在する。各リセット信号供給配線２８の一端は行リセット走査部４０に達し、ここからリセット信号の供給を受ける。構造的には、リセット信号供給配線２８の一部がリセット用トランジスタ２３のゲート電極を兼ねていてもよい。
【００４６】
リセット信号供給配線２８および行選択用信号配線２７は、例えばポリシリコン層やポリサイド層（ポリシリコンとシリサイドとの積層）、あるいは、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金等の導電性金属材料層によって形成される。
【００４７】
出力用信号線３０は、１列の光電変換素子列１２に１本ずつ、この光電変換素子列１２に沿って延在する。各出力用信号配線３０の一端は、アナログ出力部５０に達する。
【００４８】
出力用信号線３０は、低抵抗であることが望ましい。特に電流を流して出力を得る場合には、安定な出力を得るために、出力用信号線３０を低抵抗にすることが望ましい。低抵抗の出力用信号線３０は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金等の金属材料によって形成することができる。
【００４９】
電源電圧供給配線２５、行選択用信号配線２７、リセット信号供給配線２８および出力用信号線３０は、例えば、電気的絶縁層を介して半導体基板１上に設けられる。半導体基板１内に導電層を形成し、基板上の導電層と併せて出力用信号線３０を形成することもできる。これらの配線は、トランジスタを介して電気的に接続される他は、互いに電気的に絶縁される。
【００５０】
各リセット信号供給配線２８の一端が接続されている行リセット走査部４０は、例えば、制御部６０から供給される制御信号を入力信号として受けて水平同期パルスによってシフト動作するシフトレジスタ、シフトレジスタの各段の出力信号と前記制御信号とからリセット信号を生成する論理回路等を含んで構成される。行リセット走査部４０の動作は、制御部６０によって制御される。
【００５１】
各行選択用信号配線２７の一端が接続されている行読み出し走査部４５は、行リセット走査部４０と同様にして構成される。行読み出し走査部４５の動作も、制御部６０によって制御される。
【００５２】
各出力用信号線３０の一端が接続されているアナログ出力部５０は、各出力用信号線３０から同時に供給される出力信号（アナログ電圧信号）を、順次、シリアルに出力する。
【００５３】
このアナログ出力部５０は、例えば、負荷トランジスタ、キャパシタ（コンデンサ）、サンプリング用トランジスタ、このサンプリング用トランジスタの制御端子（ゲート）に接続されたサンプリング信号供給配線、サンプリング信号を生成する回路、クロックパルスを基にアナログ電圧信号を順次選択するシフトレジスタ、選択したアナログ電圧信号を出力として合成するために必要なタイミングパルスを生成する回路等を含んで構成される。
【００５４】
負荷トランジスタは、出力用トランジスタ２１の抵抗の変化に応じて、出力信号（アナログ電圧信号）を発生させる。キャパシタ（コンデンサ）は、負荷トランジスタ（出力用信号線３０）に発生したアナログ電圧信号をサンプル／ホールドする。サンプリング用トランジスタは、サンプリング信号供給配線を介して供給されるサンプリング制御信号に基づいて、負荷トランジスタからキャパシタ（コンデンサ）へのアナログ電圧信号の供給を制御する。
【００５５】
キャパシタに保持されたアナログ電圧信号は、シフトレジスタによって順次選択され、かつ合成されて、出力信号となる。例えば、キャパシタの各々にスイッチング用のＭＯＳトランジスタを付設し、これらのＭＯＳトランジスタを順次オンして、各キャパシタに保持されている電荷（アナログ電圧信号）をそのまま電流の形で出力信号として出力する。あるいは、キャパシタの各々に増幅用のＭＯＳトランジスタを付設し、これらのＭＯＳトランジスタからの出力電圧信号を順次選択して電圧信号として出力する。
【００５６】
アナログ出力部５０の動作も、制御部６０によって制御される。
【００５７】
制御部６０は、例えばクロックカウンタ、基準電圧発生回路、クロック発生回路、垂直・水平同期パルス発生回路、各種制御信号発生回路等を含んで構成される。
【００５８】
図２は、実施例による電子カメラの概略を示すブロック図である。同図に示すように、本実施例の電子カメラ２００は、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示した固体撮像装置１００、撮像光学系１１０、動画モード制御部１２０、第１の静止画モード制御部１３０、第２の静止画モード制御部１３５、閃光装置１４０、主制御部１５０、第１切換手段１６０、第２切換手段１６５、静止画モード指定手段１７０、静止画指示信号発生部１７５、画像信号処理部１８０、測光部１８５、表示部１９０等を備えている。必要に応じて、記憶媒体１９５が具備される。
【００５９】
撮像光学系１１０は、ＭＯＳ型固体撮像素子１００上に光学像を結像させる。ＭＯＳ型固体撮像素子１００は、撮像光学系１１０が結像した光学像を画像信号に変換する。撮像光学系１１０は、例えば光学レンズ、絞り、オプティカルローパスフィルタ等を含んで構成される。なお、図２中の矢印Ｌは光束を示す。
【００６０】
ＭＯＳ型固体撮像素子１００から出力された画像信号は画像信号処理部１８０へ送られ、ここで補間、データ圧縮等の処理を施されて画像データ（動画データまたは静止画データ）となる。画像信号処理部１８０は、この画像データを表示部１９０または記録媒体１９５へ出力する。
【００６１】
動画モード制御部１２０は、ＭＯＳ型固体撮像装置１００を動画モードで駆動させ、映像信号処理部１８０から動画データを出力させる。ＭＯＳ型固体撮像装置１００は、動画モード制御部１２０による動画モード制御を定常的に受け、画像信号読み出し動作と電子シャッタ動作とを交互に繰り返し行う。
【００６２】
第１の静止画モード制御部１３０は、ストロボ等の閃光装置１４０を動作させることなく、１フレーム分の静止画用画像信号をＭＯＳ型固体撮像装置１００に出力させる。また、この静止画用画像信号を基に、映像信号処理部１８０から静止画データを出力させる。
【００６３】
第２の静止画モード制御部１３５は、ストロボ等の閃光装置１４０に閃光装置動作信号を供給するとともに、１フレーム分の静止画用画像信号をＭＯＳ型固体撮像装置１００に出力させる。閃光装置１４０を動作させ、逆光補正が行われた１フレーム分の静止画用画像信号をＭＯＳ型固体撮像装置１００に出力させることができる。また、この静止画用画像信号を基に、映像信号処理部１８０から静止画データを出力させる。
【００６４】
以下、動画モード制御部１２０によってプログレッシブ走査に対応した画像信号読み出し動作を行っているときに、第１の静止画モード制御部１３０または第２の静止画モード制御１３５による制御に切り換える場合を例にとり、電子カメラ２００の動作を説明する。
【００６５】
図３は、電子カメラ２００を動画モード制御部１２０による動画モード制御の下に動作させたときの垂直ブランキングパルス、静止画指示信号、ＭＯＳ型固体撮像装置１００の動作、閃光装置動作信号、および、画像信号処理部１８０からの出力それぞれの関係を説明するためのタイミングチャートである。
【００６６】
垂直ブランキングパルスの電位は例えば３Ｖ程度である。１つの垂直ブランキングパルスの継続期間が１つの垂直ブランキング期間に相当する。動画モード制御時での垂直ブランキング期間の長さは、例えば１ｍ秒程度である。
【００６７】
１つの垂直ブランキングパルスが立ち下がってから次の垂直ブランキングパルスが立ち上がるまでの期間が、１つの画像信号読み出し期間に相当する。１つの画像信号読み出し期間内に、光電変換素子行の数に応じた数の水平走査期間が、水平ブランキング期間を挟んで連続的に設定される。光電変換素子行の数が例えば５００程度の場合の水平走査期間の長さは概ね６０数μ秒、水平ブランキング期間の長さは概ね１０数μ秒、１つの画像信号読み出し期間の長さは概ね１／６０〜１／３０秒である。
【００６８】
図３中にそれぞれ１本の実線で示すように、静止画指示信号および閃光装置動作信号は発せられていない。
【００６９】
ＭＯＳ型固体撮像装置１００における画像信号読み出し動作のタイミングが太い実線Ｇ１〜Ｇ４によって示され、電子シャッタ動作のタイミングが細い実線ＥＳ１〜ＥＳ４によって示されている。図中の「第１行」は第１光電変換素子行を意味し、「最終行」は最終行の光電変換素子行（第８光電変換素子行）を意味する。中間の位置は、対応する中間の光電変換素子行を示す。第１光電変換素子行は、例えば画像信号出力部５０に最も近い光電変換素子行であり、最終行は例えば画像信号出力部５０に最も遠い光電変換素子行である。これらのことは、後述する図４、図５、図７および図９においても同じである。
【００７０】
ＭＯＳ型固体撮像装置１００が画像信号読み出し動作と電子シャッタ動作とを交互に繰り返して、動画用画像信号を逐次出力する。電子シャッタ動作ＥＳから次の画像信号読み出し動作Ｇまでの横方向距離が露光時間を示す。
【００７１】
動画モード制御部１２０は、露光条件が最適範囲に入るかまたは最適範囲に近づくように各電子シャッタ動作の開始タイミングを制御するＡＥ動作を行う。
【００７２】
画像信号処理部１８０は、ＭＯＳ型固体撮像装置１００が画像信号読み出し動作Ｇ１に基づいて出力した画像信号を基に動画データＡＤ１を出力し、画像信号読み出し動作Ｇ２に基づいて出力した画像信号を基に動画データＡＤ２を出力する。同様に、画像信号読み出し動作Ｇ３に基づいて供給された画像信号を基に動画データＡＤ３を出力し、画像信号読み出し動作Ｇ４に基づいて供給された画像信号を基に動画データＡＤ４を出力する。静止画データは出力しない。
【００７３】
映像信号処理回路１８０から出力された動画データは、例えば表示部１９０へ送られ、この表示部１９０において動画が再生される。あるいは、記憶媒体１９５へ送られ、ここに記録される。
【００７４】
電子カメラ２００を用いての静止画の撮像は、第１の静止画モード制御手段１３０または第２の静止画モード制御手段１３５による制御の下に行われる。
【００７５】
静止画モード指定手段１７０によって第１の静止画モード制御部１３０が指定されているときに、静止画指示信号発生部１７５が操作されて静止画指示信号が発せられると、第１の静止画モード制御部１３０による制御が開始される。電子カメラ２００を第１の静止画モード制御手段１３０の下に動作させることにより、ストロボ等の閃光装置１４０を動作させることなく静止画データを得ることができる。
【００７６】
図４は、電子カメラ２００を第１の静止画モード制御部１３０による制御の下に動作させたときの垂直ブランキングパルス、静止画指示信号、ＭＯＳ型固体撮像装置１００の動作、閃光装置動作信号、および、画像信号処理部１８０からの出力それぞれの関係を説明するためのタイミングチャートである。
【００７７】
図４に示した事項のうち図３に示した事項と共通するものについては、図３で用いた用語または記号と同じ用語または記号を用いて表して、その説明を省略する。
【００７８】
第１の静止画モード制御部１３０による制御は、静止画指示信号ＳＰが発せられた後最初に行われる電子シャッタ動作、すなわち、画像信号読み出し期間Ｈ１に開始される電子シャッタ動作ＥＳ２、および、画像信号読み出し期間Ｈ１の次に設定される静止画像信号読み出し期間Ｈ２に行われる画像信号読み出し動作Ｇ３に対して行われる。この制御は、映像信号処理部１８０に対しても行われる。
【００７９】
画像信号読み出し動作Ｇ１、Ｇ２、Ｇ４および電子シャッタ動作ＥＳ１、ＥＳ３、ＥＳ４は、動画モード制御部１２０によって制御される。
【００８０】
第１の静止画モード制御部１３０によって制御される画像信号読み出し動作Ｇ３は、インターレース走査や高速間引き走査等に対応した画像信号読み出し動作であってもよいが、プログレッシブ走査に対応した画像信号読み出し動作であることが好ましい。動画モード制御部１２０によって制御される画像信号読み出し動作Ｇ１、Ｇ２、Ｇ４がインターレース走査または高速間引き走査等に対応した画像信号読み出し動作である場合においても、同様である。
【００８１】
第１の静止画モード制御部１３０は、露光条件が最適範囲に入るかまたは最適範囲に近づくように、電子シャッタ動作ＥＳ２の開始タイミングを変更するＡＥ動作を行うことができる。
【００８２】
画像信号処理部１８０は、ＭＯＳ型固体撮像装置１００が画像信号読み出し動作Ｇ３に基づいて出力した画像信号を基に静止画データＳＤ１を出力する。他の画像信号読み出し動作Ｇ１、Ｇ２、Ｇ４に基づいて供給された画像信号を基に、動画データＡＤ１、ＡＤ２、ＡＤ４を出力する。画像信号読み出し動作Ｇ３に基づいて供給された画像信号を基にした動画データＡＤ３は出力しない。ただし、動画データＡＤ３が出力されるように電子カメラ２００を構成することも可能であろう。
【００８３】
静止画モード指定手段１７０によって第２の静止画モード制御部１３５が指定されているときに、静止画指示信号発生部１７５が操作されて静止画指示信号が発せられると、第２の静止画モード制御部１３５による制御が開始される。電子カメラ２００を第２の静止画モード制御手段１３５の下に動作させることにより、ストロボ等の閃光装置１４０を動作させて、逆光補正された被写体像の静止画データを得ることができる。
【００８４】
図５は、電子カメラ２００を第２の静止画モード制御部１３５による制御の下に動作させたときの垂直ブランキングパルス、静止画指示信号、ＭＯＳ型固体撮像装置１００の動作、閃光装置動作信号、および、画像信号処理部１８０からの出力それぞれの関係を説明するためのタイミングチャートである。
【００８５】
図５に示した事項のうち図４に示した事項と共通するものについては、図４で用いた用語または記号と同じ用語または記号を用いて表して、その説明を省略する。
【００８６】
第２の静止画モード制御部１３５による制御は、静止画指示信号ＳＰが発せられた後最初に行われる電子シャッタ動作、すなわち、画像信号読み出し期間Ｈ１に開始される電子シャッタ動作ＥＳ２、画像信号読み出し期間Ｈ１の次に設定される静止画像信号読み出し期間Ｈ２に行われる画像信号読み出し動作Ｇ３、および、閃光装置１４０に対して行われる。この制御は、画像信号読み出し期間Ｈ１に行われる画像信号読み出し動作Ｇ２および映像信号処理部１８０に対しても行われる。
【００８７】
画像信号読み出し動作Ｇ１、Ｇ４および電子シャッタ動作ＥＳ１、ＥＳ３、ＥＳ４は、動画モード制御部１２０によって制御される。
【００８８】
第２の静止画モード制御部１３５は、画像信号読み出し動作Ｇ２を動画モード制御時と同様にして実施する。ただし、この画像信号読み出し動作Ｇ２は、出力信号を発生させ終わった光電変換素子に蓄積されている電荷を光電変換素子行単位で排出するリセット動作を必ず含む。このリセット動作は、電子シャッタ動作ＥＳ２とは別の動作である。例えば、出力用信号線の各々に光電変換素子行単位で出力信号を発生させる動作とリセット動作とが、光電変換素子行毎にこの順番で順次行われる。
【００８９】
その一方で、第２の静止画モード制御部１３５は、画像信号読み出し期間Ｈ１内に開始される筈であった電子シャッタ動作ＥＳ２を中止させ、画像信号読み出し期間Ｈ１と静止画像信号読み出し期間Ｈ２との間に設定される垂直ブランキング期間Ｖ１に閃光装置動作信号ＦＰを発する。
【００９０】
閃光装置動作信号ＦＰが発せられることから、垂直ブランキング期間Ｖ１内にストロボ等の閃光装置１４０を動作させることができる。閃光装置１４０の発光時間は、閃光装置１４０の性能等に応じて異なるが、例えば数１０μ秒〜数ｍ秒である。垂直ブランキング期間Ｖ１の長さは、閃光装置１４０の発光時間に応じて変化し、例えば１ｍ秒〜１０ｍ秒程度となる。
【００９１】
これらの制御を除けば、第２の静止画モード制御部１３５は第１の静止画モード制御部１３０と同様の制御を行う。電子シャッタ動作を中止している期間中に閃光装置１４０を動作させることができるので、均等に逆光補正された被写体像の静止画データを得ることができる。
【００９２】
固体撮像装置１００は、画像信号読み出し動作時および電子シャッタ動作時に、例えば下記のように動作する。
【００９３】
なお、以下の説明においては、便宜上、光電変換素子行１１の各々を、アナログ出力部５０に近い順に、第１光電変換素子行１１、第２光電変換素子行１１、……第７光電変換素子行１１、第８光電変換素子行１１と呼ぶものとする。また、第ｎ（ｎは１〜８の整数を表す。）光電変換素子行１１に対応する出力用トランジスタ２１、行選択用トランジスタ２２、リセット用トランジスタ２３、行選択用信号配線２７およびリセット信号供給配線２８は、その名称の先頭に「第ｎ」を付けて表記するものとする。第ｎ光電変換素子行１１に対応する光電変換素子は、その名称の先頭に「第ｎ行」を付けて表記するものとする。
【００９４】
まず、画像信号読み出し期間に入ると、制御部６０が所定の制御信号を行読み出し走査部４５に供給する。行読み出し走査部４５は、この制御信号に応じて、第１行選択用信号配線２７から第８行選択用信号配線２７まで、所定の順番で画像信号読み出し信号を供給する。画像信号読み出し動作が開始される。
【００９５】
第ｎ行選択用信号配線２７に画像信号読み出し信号が供給されると、第ｎ行選択用トランジスタ２２の各々がオンされる。第ｎ出力用トランジスタ２１の各々が、対応する電源電圧供給配線２５と出力用信号線３０との間に電気的に接続される。
【００９６】
第ｎ行光電変換素子１０の各々に蓄積されている電荷量に応じて、第ｎ出力用トランジスタ２１の各々がオンとなる。アナログ出力部５０中の負荷トランジスタと第ｎ出力用トランジスタ２１とで構成されるソースホロアアンプの出力信号（アナログ電圧信号）が、対応する出力用信号線３０の各々に発生する。
【００９７】
制御部６０がアナログ出力部５０を制御し、この制御を受けたアナログ出力部５０がアナログ電圧信号の各々を出力する。すなわち、第ｎ行光電変換素子２０それぞれに蓄積されている電荷量に応じた画像信号が、アナログ出力部５０から順次出力される。
【００９８】
制御部６０は、第（ｎ＋１）行選択用信号配線２７に画像信号読み出し信号が供給される前に行リセット走査部４０を制御し、第ｎリセット信号供給配線２８にリセット信号を供給させる。第ｎリセット信号供給配線２８へのリセット信号の供給により、第ｎリセット用トランジスタ２３の各々がオンされる。第ｎ行光電変換素子１０の各々に蓄積されている電荷が、対応する電源電圧供給配線２５に排出される。すなわち、第ｎ行光電変換素子１０の各々がリセットされる。リセットされた第ｎ行光電変換素子１０の各々は、リセット信号がローに戻った後、次の電荷の蓄積を開始することができる。
【００９９】
対応する出力用信号線３０に出力信号を発生させる動作とリセット動作とを、第１光電変換素子行１１から第８光電変換素子行１１まで光電変換素子行単位で順次行うことにより、プログレッシブ走査に対応した１回の画像信号読み出し動作が完了する。
【０１００】
なお、画像信号読み出し動作は、リセット動作を含めずに実施することもできる。画像信号読み出し動作時にリセット動作を行うか否かは、適宜選択可能である。ただし、動画モード制御時にリセット動作を行わない場合には、電子シャッタ動作を必ず行う必要がある。
【０１０１】
電子シャッタ動作は、各光電変換素子１０の露光時間が所定の時間となるように、画像信号読み出し動作を終えた光電変換素子行１１から順次、所定のタイミングで開始される。露光時間が１回の画像信号読み出し期間の長さと同じ場合には、上述した画像信号読み出し動作内でのリセット動作が電子シャッタ動作となる。
【０１０２】
露光時間が１回の画像信号読み出し期間の長さより短い場合には、画像信号読み出し動作内でのリセット動作とは別のタイミングで、電子シャッタ動作が行われる。この電子シャッタ動作は、上述のリセット動作と同様の動作である。１回の電子シャッタ動作は、１つの画像信号読み出し期間の途中から開始され、この画像信号読み出し期間に続く垂直ブランキング期間内または次の画像信号読み出し期間内に終了する。
【０１０３】
動画モード制御部１２０、第１の静止画モード制御部１３０および第２の静止画モード制御部１３５それぞれの全てまたは一部を、ＭＯＳ型固体撮像装置１００と同一の半導体チップに集積化することができる。さらに、主制御部１５０もＭＯＳ型固体撮像装置１００と同一の半導体チップに集積化することができる。
【０１０４】
ＭＯＳ型固体撮像装置１００中の制御部６０や主制御部１５０とは別に、動画モード制御および／または静止画モード制御を行う１〜３個の所望数の制御部を設けることもできる。
【０１０５】
主制御部１５０は、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）によって構成される。
【０１０６】
定常的に行われている動画モード制御部１２０による動画モード制御から第１または第２の静止画モード制御部１３０、１３５による制御への切り換えは、例えばシャッタボタン等を含んで構成される静止画指示信号発生部１７５が静止画指示信号を発したときに、第１切換手段１６０を用いて行われる。
【０１０７】
第１切換手段１６０は、例えば、セレクタスイッチ、またはフリップフロップと論理回路等を用いて構成される。
【０１０８】
静止画指示信号が発せられたときに第１の静止画モード制御部１３０と第２の静止画モード制御部１３５とのどちらに切り換えるかは、電子カメラ２００の使用者が静止画モード指定手段１７０によって予め指定しておくことができる。初期設定で第１の静止画モード制御部１３０を選択するようにしてもよい。
【０１０９】
静止画指示信号発生部１７５が操作されて静止画指示信号が発せられると、静止画モード指定手段１７０によって予め指定された静止画モード制御部による制御に切り換わる。
【０１１０】
静止画モード指定手段１７０は、例えば、電子カメラ２００の使用者によって操作されるモードセレクタのスイッチボタン、またはメニュー表示を見ながら操作、選択するメニュー選択スイッチ等を用いて構成される。
【０１１１】
第２切換手段１６５は、例えば、カメラボディに設けられたモードセレクタ、またはフリップフロップと論理回路等を用いて構成される。
【０１１２】
動画モード制御部１２０による制御から第１または第２の静止画モード制御部１３０、１３５による制御への切り換えは、静止画の撮像に必要なごく短時間の間だけ行われる。第１切換手段１６０は、その後、動画モード制御部１２０による制御に切り換える。
【０１１３】
映像信号処理回路１８０は、ＭＯＳ型固体撮像装置１００から出力された画像信号を受け取り、これに補間、データ圧縮等の種々の処理を施して、所定の種類の画像データ（動画データまたは静止画データ）を出力する。映像信号処理回路１８０は、得られた画像データのデータ量、各画像信号処理ステップの終了信号、画像信号処理におけるエラー信号等の情報を主制御部１５０に送る。
【０１１４】
測光部１８５は、映像信号処理回路１８０から所定の信号、例えば輝度信号を受け取り、撮像時の露光条件を数値化する。例えば、中央重点測光、分割測光等の測光方式が知られている。測光部１８５は、数値化した露光条件を主制御部１５０に供給する。
【０１１５】
主制御部１５０は、この値から露光条件を選択し、その結果を動画モード制御部１２０、第１の静止画モード制御部１３０および第２の静止画モード制御部１３５に伝える。動画モード制御部１２０、第１の静止画モード制御部１３０および第２の静止画モード制御部１３５は、露光条件が最適範囲に入るか、または最適範囲に近づくように、個々の電子シャッタ動作の開始タイミングまたは個々の電子シャッタ動作における光電変換素子行毎での電荷排出のタイミングを制御するＡＥ動作を行うことができる。
【０１１６】
映像信号処理回路１８０から出力された動画データは、例えば表示部１９０へ送られ、この表示部１９０において動画が再生される。あるいは、圧縮された画像データが記憶媒体１９５へ送られ、ここに記録される。映像信号処理回路１８０で生成された静止画データについても同様である。
【０１１７】
表示部１９０は、例えば液晶表示装置、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）表示装置、プラズマ表示装置、電子管等によって構成される。
【０１１８】
記録媒体１９５は、例えばメモリカード、メモリスティック、コンパクトフラッシュメモリ等の不揮発性メモリや、メモリテープ、メモリディスク、フロッピーディスク、ハードディスク、光磁気記録媒体、光記録媒体（ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等）等によって構成される。
【０１１９】
図２において図示を省略したパルス信号発生部が、所望箇所に配設される。このパルス信号発生部は、電子カメラ２００内の各装置の動作の統一をとるためのクロックパルス信号を生成し、ＭＯＳ型固体撮像装置１００、映像信号処理部１８０等に供給する。
【０１２０】
図６は、他の実施例による電子カメラの概略を示すブロック図である。同図に示すように、本実施例の電子カメラ３００では、図２に示した電子カメラ２００に第３の静止画モード制御部２１０が付設されている。
【０１２１】
他の構成は電子カメラ２００と共通しているので、図６に示した構成要素のうちで図２に示した構成要素と共通するものについては、図２で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【０１２２】
ただし、第３の静止画モード制御部２１０が付設されたのに伴って、第２切換手段および静止画モード指定手段の機能が若干変更されている。このため、第２切換手段には新たな参照符号「１６５ａ」を付し、静止画モード指定手段には新たな参照符号「１７０ａ」を付してある。
【０１２３】
第３の静止画モード制御部２１０は、前述した第２の静止画モード制御部１３５と同様に、ストロボ等の閃光装置１４０に閃光装置動作信号を供給するとともに、１フレーム分の静止画用画像信号をＭＯＳ型固体撮像装置１００に出力させる。閃光装置１４０を動作させ、逆光補正が行われた１フレーム分の静止画用画像信号をＭＯＳ型固体撮像装置１００に出力させることができる。また、この静止画用画像信号を基に、映像信号処理部１８０から静止画データを出力させる。
【０１２４】
第２の静止画モード制御部１３５による制御の下に得られる静止画用画像信号は、露光時間が１回の画像信号読み出し期間と１回の垂直ブランキング期間との和となっている画像信号である。
【０１２５】
これに対し、第３の静止画モード制御部２１０は、露光時間が２回の画像信号読み出し期間より長い静止画用画像信号が得られるように、ＭＯＳ型固体撮像装置１００を制御する。
【０１２６】
第３の静止画モード制御部２１０は、その全てまたは一部を、ＭＯＳ型固体撮像装置１００と同一の半導体チップに集積化することができる。また、ＭＯＳ型固体撮像装置１００中の制御部６０や主制御部１５０とは別個に設けることもできる。
【０１２７】
第２切換手段１６５ａは、動画モード制御部１２０による動画モード制御から第１、第２および第３の静止画モード制御部１３０、１３５、２１０のいずれかの制御部による制御へ切り換えることができるように、構成されている。
【０１２８】
静止画モード指定手段１７０ａは、第１、第２および第３の静止画モード制御部１３０、１３５、２１０のどの制御部の下にＭＯＳ型固体撮像装置１００を動作させるかを指定することができるように、構成される。
【０１２９】
図６に示した電子カメラ３００の動作は、第３の静止画モード制御部２１０の制御の下での動作を除き、図２に示した電子カメラ２００の動作と同様である。
【０１３０】
静止画モード指定手段１７０によって第３の静止画モード制御部２１０が指定されているときに、静止画指示信号発生部１７５が操作されて静止画指示信号が発せられると、第３の静止画モード制御部２１０による制御が開始される。電子カメラ３００を第３の静止画モード制御手段２１０の下に動作させることにより、ストロボ等の閃光装置１４０を動作させて、逆光補正および長時間露光された被写体像の静止画データを得ることができる。
【０１３１】
以下、動画モード制御部１２０によってプログレッシブ走査に対応した画像信号読み出し動作を行っているときに第３の静止画モード制御部２１０による制御に切り換える場合を例にとり、電子カメラ３００の動作を説明する。
【０１３２】
図７は、電子カメラ３００を第３の静止画モード制御部２１０による制御の下に動作させたときの垂直ブランキングパルス、静止画指示信号、ＭＯＳ型固体撮像装置１００の動作、閃光装置動作信号、および、画像信号処理部１８０からの出力それぞれの関係の一例を説明するためのタイミングチャートである。
【０１３３】
図７に示した事項のうち図４に示した事項と共通するものについては、図４で用いた用語または記号と同じ用語または記号を用いて表して、その説明を省略する。
【０１３４】
第３の静止画モード制御部２１０による制御は、静止画指示信号ＳＰが発せられた後最初に行われる電子シャッタ動作、すなわち、画像信号読み出し期間Ｈ１に開始される電子シャッタ動作ＥＳ２、画像信号読み出し期間Ｈ１の次に設定される画像信号読み出し期間Ｈ２に行われる画像信号読み出し動作Ｇ３、この画像信号読み出し期間Ｈ２内に開始される電子シャッタ動作ＥＳ３、および、静止画指示信号ＳＰが発せられた後３番目に設定される画像信号読み出し期間である静止画像信号読み出し期間Ｈ３に行われる画像信号読み出し動作Ｇ４に対して行われる。この制御は、画像信号読み出し動作Ｇ２、閃光装置１４０および映像信号処理部１８０に対しても行われる。
【０１３５】
画像信号読み出し動作Ｇ１、Ｇ５および電子シャッタ動作ＥＳ１、ＥＳ４、ＥＳ５は、動画モード制御部１２０によって制御される。
【０１３６】
第３の静止画モード制御部２１０は、画像信号読み出し動作Ｇ２を動画モード制御時と同様にして実施する。ただし、この画像信号読み出し動作Ｇ２は、出力信号を発生させ終わった光電変換素子に蓄積されている電荷を光電変換素子行単位で排出するリセット動作を必ず含む。このリセット動作は、電子シャッタ動作ＥＳ２とは別の動作である。例えば、出力用信号線の各々に光電変換素子行単位で出力信号を発生させる動作とリセット動作とが、光電変換素子行毎にこの順番で順次行われる。
【０１３７】
その一方で、第３の静止画モード制御部２１０は、画像信号読み出し期間Ｈ１内に開始される筈であった電子シャッタ動作ＥＳ２を中止させ、画像信号読み出し期間Ｈ１と画像信号読み出し期間Ｈ２との間に設定される垂直ブランキング期間Ｖ１に閃光装置動作信号ＦＰを発する。また、画像信号読み出し期間Ｈ２に行われる筈であった画像信号読み出し動作Ｇ３、および、この画像信号読み出し期間Ｈ２内に開始される筈であった電子シャッタ動作ＥＳ３を中止させる。画像信号読み出し期間Ｈ２の終了後に１回の垂直ブランキング期間Ｖ２を挟んで設定される静止画像信号読み出し期間Ｈ３に、画像信号読み出し動作Ｇ４を行う。
【０１３８】
画像信号処理部１８０は、ＭＯＳ型固体撮像装置１００が画像信号読み出し動作Ｇ４に基づいて出力した画像信号を基に静止画データＳＤ１を出力する。他の画像信号読み出し動作Ｇ１、Ｇ２、Ｇ５に基づいて供給された画像信号を基に、動画データＡＤ１、ＡＤ２、ＡＤ５を出力する。画像信号読み出し動作Ｇ４に基づいて供給された画像信号を基にした動画データＡＤ４は出力しない。ただし、動画データＡＤ４が出力されるように電子カメラ３００を構成することも可能であろう。
【０１３９】
これらの制御を除けば、第３の静止画モード制御部２１０は第１の静止画モード制御部１３０と同様の制御を行う。
【０１４０】
これらの結果として、露光時間が２回の画像信号読み出し期間より長く設定された画像信号を基に、画像信号処理部１８０が静止画データＳＤ１を出力する。
【０１４１】
閃光装置動作信号ＦＰが発せられることから、垂直ブランキング期間Ｖ１にストロボ等の閃光装置１４０を動作させることができる。電子シャッタ動作を中止している期間中に閃光装置１４０を動作させることができるので、均等に逆光補正された被写体像の静止画データを得ることができる。また、露光時間を２回の画像信号読み出し期間より長く設定できるので、被写体とその背景との距離が遠く、背景が暗いシーンでも、逆光補正された被写体像と比較的鮮明な背景とを写すことが可能になる。
【０１４２】
なお、図７に示した例では、露光時間が２回の画像信号読み出し期間と２回の垂直ブランキング期間との和に設定された静止画データＳＤ１を得ているが、静止画データを得る際の露光時間を３回の画像信号読み出し期間より長く設定することも可能である。
【０１４３】
図８は、更に他の実施例による電子カメラの概略を示すブロック図である。同図に示すように、本実施例の電子カメラ３１０では、図６に示した電子カメラ３００にオートアイリス２２０が付設されている。
【０１４４】
他の構成は電子カメラ３００と共通しているので、図８に示した構成要素のうちで図６に示した構成要素と共通するものについては、図６で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【０１４５】
ただし、オートアイリス２２０が付設されたのに伴って、動画モード制御部、第１の静止画モード制御部、第２の静止画モード制御部、第３の静止画モード制御部および主制御部の機能が若干変更されている。このため、これらの制御部には新たな参照符号を付してある。
【０１４６】
図示した電子カメラ３１０における主制御部１５０ａは、測光部１８５から露光条件の信号を受け取ると、この値から露光条件が最適範囲内であるか否かを判断し、その結果を動画モード制御部１２０ａおよび第１の静止画モード制御部１３０ａの他に、第２の静止画モード制御部１３５ａおよび第３の静止画モード制御部２１０ａにも伝える。この点で、図６に示した主制御部１５０と異なる。
【０１４７】
動画モード制御部１２０ａおよび第１の静止画モード制御部１３０ａは、ＡＥ動作の他に、オートアイリス２２０の開閉動作の制御を行うことができる。この点で、図６に示した動画モード制御部１２０、第１の静止画モード制御部１３０と異なる。
【０１４８】
本明細書では、オートアイリスの開閉を制御してＭＯＳ型固体撮像装置１００における光電変換素子１０の露光量を調節する動作を、露光量調節動作という。この露光量調節動作を、以下、「ＡＩ動作」ということがある。
【０１４９】
第２の静止画モード制御部１３５ａおよび第３の静止画モード制御部２１０ａも、ＡＩ動作を行うことができる。この点で、図６に示した第２の静止画モード制御部１３５、第３の静止画モード制御部２１０と異なる。
【０１５０】
動画モード制御部１２０ａ、第１の静止画モード制御部１３０ａ、第２の静止画モード制御部１３５ａおよび第３の静止画モード制御部２１０ａがそれぞれＡＩ動作を行うことができることから、図６に示した電子カメラ３００よりも更に緻密に、光電変換素子の露光量を制御することができる。
【０１５１】
この点を除けば、図８に示した電子カメラ３１０は、図６に示した電子カメラ３００と同様に動作する。
【０１５２】
以下、動画モード制御部１２０ａによってプログレッシブ走査に対応した画像信号読み出し動作を行っているときに第２の静止画モード制御部１３５ａによる制御に切り換える場合を例にとり、電子カメラ３１０の動作を説明する。
【０１５３】
図９は、電子カメラ３１０を第２の静止画モード制御部１３５ａによる制御の下に動作させたときの垂直ブランキングパルス、静止画指示信号、ＭＯＳ型固体撮像装置１００の動作、閃光装置動作信号、撮像光学系の絞り（Ｆ値）、および、画像信号処理部１８０からの出力それぞれの関係の一例を説明するためのタイミングチャートである。
【０１５４】
図９に示した事項のうち図５に示した事項と共通するものについては、図５で用いた用語または記号と同じ用語または記号を用いて表して、その説明を省略する。
【０１５５】
第２の静止画モード制御部１３５ａによる制御は、画像信号読み出し動作Ｇ２、電子シャッタ動作ＥＳ２、画像信号読み出し動作Ｇ３、閃光装置１４０、オートアイリス２２０および映像信号処理部１８０に対して行われる。画像信号読み出し動作Ｇ１、Ｇ４および電子シャッタ動作ＥＳ１、ＥＳ３、ＥＳ４は、動画モード制御部１２０ａによって制御される。
【０１５６】
第２の静止画モード制御部１３５ａによる制御の下での露光時間は、画像信号読み出し動作Ｇ２から次の画像信号読み出し動作Ｇ３までの横方向距離、すなわち、１回の画像信号読み出し期間の長さと１回の垂直ブランキング期間の長さとの和になる。この露光時間は、動画モード制御部１２０ａによる制御の下での露光時間より長い。
【０１５７】
このため、ＡＩ動作を行わないと、動画モード制御部１２０ａによる動画モード制御の下においては最適な露光条件であったとしても、第２の静止画モード制御部１３５ａによる制御の下では最適な露光条件から外れることがある。
【０１５８】
これを防止するために、第２の静止画モード制御部１３５ａは、静止画指示信号ＳＰが発せられた後画像信号読み出し動作Ｇ２が開始される前に、ＡＩ動作を開始する。露光条件が最適範囲内に入るように、または、最適範囲に近づくように、オートアイリス２２０を絞る。撮像光学系１１０の絞り（Ｆ値）を、動画モード制御部１２０ａによる動画モード制御の下での絞りＦ１より大きな値Ｆ２にする。
【０１５９】
図５に示した第２の静止画モード制御部１３５による制御の下で得られる静止画データＳＤ１よりも、適正露出またはそれに近い静止画を再現することが可能な静止画データＳＤ２を得ることができる。
【０１６０】
第２の静止画モード制御部１３５ａによるＡＩ動作は、画像信号読み出し動作Ｇ３の終了と同時に、または、画像信号読み出し動作Ｇ３の終了後画像信号読み出し動作Ｇ４の開始前に終了する。このＡＩ動作の終了に続いて、動画モード制御部１２０ａによるＡＩ動作が開始される。
【０１６１】
以上実施例による電子カメラについて説明したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではない。
【０１６２】
例えば、ＭＯＳ型固体撮像装置は、光電変換素子の各々に蓄積されている電荷量に応じた出力信号を光電変換素子行単位で順次発生させる画像信号読み出し動作と、光電変換素子の各々に蓄積されている電荷を光電変換素子行単位で順次排出する電子シャッタ動作とを行うことができれば、その構成を適宜変更することが可能である。
【０１６３】
例えば、光電変換素子の各々は、正方行列状に配置する以外に、画素ずらし配置することができる。
【０１６４】
ここで、本明細書でいう「画素ずらし配置」とは、奇数番目に当たる光電変換素子列を構成する各光電変換素子に対し、偶数番目に当たる光電変換素子列を構成する光電変換素子の各々が、各光電変換素子列内での光電変換素子同士のピッチＰ1 の約１／２、列方向にずれ、奇数番目に当たる光電変換素子行を構成する各光電変換素子に対し、偶数番目に当たる光電変換素子行を構成する光電変換素子の各々が、各光電変換素子行内での光電変換素子同士のピッチＰ2 の約１／２、行方向にずれ、光電変換素子行の各々が奇数列または偶数列の光電変換素子のみを含む、多数個の光電変換素子の配置を意味する。上記のピッチＰ1 と上記のピッチＰ2 とは同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。
【０１６５】
また、「光電変換素子同士のピッチＰ1 の約１／２」とは、Ｐ1 ／２を含む他に、製造誤差、設計上もしくはマスク製作上起こる画素位置の丸め誤差等の要因によってＰ1 ／２からはずれてはいるものの、得られる固体撮像装置の性能およびその画像の画質からみて実質的にＰ1 ／２と同等とみなすことができる値をも含むものとする。本明細書でいう「光電変換素子同士のピッチＰ2 の約１／２」についても同様である。
【０１６６】
画像信号読み出し動作と電子シャッタ動作とを光電変換素子行単位で行ううえからは、実施例のＭＯＳ型固体撮像装置１００のように、個々の光電変換素子にスイッチング回路部を付設することが好ましい。スイッチング回路部は、３個のトランジスタを用いて構成する以外に、４個のトランジスタを用いて構成することもできる。
【０１６７】
図１０は、４個のトランジスタを用いて構成されたスイッチング回路部の一例を示す等価回路図である。同図に示すスイッチング回路部２０ａは、図１（Ｂ）に示したスイッチング回路部２０に、更に、電荷転送用トランジスタ２４と転送信号供給配線２９とが増設された構成を有する。
【０１６８】
このため、図１０に示した構成要素のうち図１（Ｂ）に示した構成要素と共通するものについては、図１（Ｂ）で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【０１６９】
電荷転送用トランジスタ２４は、対応する光電変換素子１０と節点Ｎとの間に接続される。節点Ｎは、配線２６とリセット用トランジスタ２３との節点である。転送用トランジスタ２４の制御端子（ゲート）は、対応する転送信号供給配線２９に電気的に接続される。構造的には、転送信号供給配線２９の一部が転送用トランジスタ２４のゲート電極を兼ねていてもよい。電荷転送用トランジスタ２４は、例えばＭＯＳトランジスタからなる。
【０１７０】
１行の光電変換素子行に１本ずつ、転送信号供給配線２９が配設される。個々の転送信号供給配線２９は、対応する光電変換素子行に沿って延在する。
【０１７１】
転送信号供給配線２９は、例えばポリシリコン、ポリサイド、アルミニウム、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金等の導電性材料によって形成される。転送信号供給配線２９は、図示を省略した電気的絶縁層によって、他の配線および半導体基板と電気的に絶縁されている。
【０１７２】
例えば図１（Ａ）に示したＭＯＳ型固体撮像装置１００において光電変換素子１０の各々にスイッチング回路部２０ａを付設した場合、半導体基板１上に第３の走査部が増設される。各転送信号供給配線２９の一端は、第３の走査部に電気的に接続される。
【０１７３】
第３の走査部は、各転送信号供給配線２９に所定のタイミングで転送制御信号を供給する。第３の走査部の動作は、例えば制御部６０によって制御される。
【０１７４】
画像信号読み出し動作は、例えば次のようにして行うことができる。
【０１７５】
まず、第１光電変換素子行１１に対応する行選択用信号配線２７に、行読み出し走査部４５から画像信号読み出し信号を供給する。対応する行選択用トランジスタ２２の各々がオンする。出力用トランジスタ２１が、行選択用トランジスタ２２を介して、出力用信号線３０に接続される。
【０１７６】
次いで、第１光電変換素子行１１に対応するリセット信号供給配線２８に、行リセット走査部４０からリセット信号を供給する。対応するリセット用トランジスタ２３の各々がオンし、このリセット用トランジスタ２３に対応する出力用トランジスタ２１それぞれのゲート部にある不要電荷が、対応する電源電圧供給配線２５に排出される。
【０１７７】
リセット信号を供給し終えた後、第１光電変換素子行１１に対応する転送信号供給配線２９に、第３の走査部から転送制御信号を供給する。対応する電荷転送用トランジスタ２４の各々がオンし、光電変換素子１０に蓄積されている電荷量に応じた電圧が出力用トランジスタ２１のゲートに印加され、出力用トランジスタ２１の抵抗値が変化する。出力用トランジスタ２１とアナログ出力部５０内の負荷抵抗、例えば負荷トランジスタとが、電源電圧供給配線２５と接地との間に接続され、ソースホロアアンプを構成する。第１行光電変換素子１０の各々に蓄積されている電荷量に応じた出力信号が、対応する出力用信号線３０の各々に発生する。
【０１７８】
この後、第２光電変換素子行から最終行の光電変換素子行まで、上記の操作を順次行う。画像信号読み出し動作が完了する。
【０１７９】
なお、必要に応じて、１行の光電変換素子行１１単位で出力信号線３０の各々に出力信号を発生させ終わった直後に、この行の光電変換素子１０に蓄積されている電荷を電源電圧供給配線２５に排出する。
【０１８０】
光電変換素子行１１単位での電荷の排出は、例えば次のようにして行うことができる。
【０１８１】
まず、電荷を排出しようとする光電変換素子行１１（以下、「第ｎ光電変換素子行１１」という。）に対応するリセット信号供給配線２８に、行リセット走査部４０からリセット信号を供給する。対応するリセット用トランジスタ２３の各々がオンする。
【０１８２】
次に、第ｎ光電変換素子行１１に対応する転送信号供給配線２９に、第３の走査部から転送制御信号を供給する。対応する電荷転送用トランジスタ２４の各々がオンし、第ｎ行光電変換素子１０の各々に蓄積されている電荷が、対応する電源電圧供給配線２５に排出される。第ｎ行光電変換素子１０の各々がリセットされる。
【０１８３】
このとき、対応する出力用トランジスタ２１のゲート部に電荷の一部が留まることもあり得る。しかしながら、この電荷は、第ｎ光電変換素子行１１に対する次の画像信号読み出し動作の初期段階で電源電圧供給配線２５に排出される。したがって、第ｎ光電変換素子行１１に対する次の画像信号読み出し動作時に、この電荷が混入した状態で出力信号が発生することはない。
【０１８４】
なお、第ｎ行光電変換素子１０に蓄積されている電荷を排出するために使用されるリセット信号と転送制御信号とは、リセット信号を先に供給しさえすれば、時間的に離れていてもよい。また、リセット信号と転送制御信号とは、オーバーラップさせて供給してもよい。
【０１８５】
電子シャッタ動作では、上述した排出（リセット）動作が、第１光電変換素子行から最終行の光電変換素子行まで順次行われる。
【０１８６】
光電変換素子の各々に付設されるスイッチング回路部は、１個のトランジスタを用いて構成することもできる。
【０１８７】
図１１は、１個のトランジスタを用いて構成されたスイッチング回路部の一例を示す等価回路図である。図１１に示した構成要素のうち図１（Ｂ）に示した構成要素と共通するものについては、図１（Ｂ）で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【０１８８】
同図に示すスイッチング回路部２０ｂは、光電変換素子１０と出力用信号線３０との間に接続された１個のトランジスタ２１ａを有する。行選択用信号配線２７が、トランジスタ２１ａの制御端子（ゲート）に電気的に接続される。構造的には、行選択用信号配線２７の一部がトランジスタ２１ａのゲート電極を兼ねていてもよい。
【０１８９】
行選択用信号配線２７に所定の電圧を印加すると、光電変換素子１０に蓄積されている電荷が、対応する出力用信号線３０に読み出される。出力用信号線３０に出力信号（電流信号）が流れる。この電流信号が、そのまま、またはディジタル信号に変換されて、画像信号となる。光電変換素子行単位で画像信号読み出し動作を行うことができる。
【０１９０】
電子シャッタ動作時には、各出力用信号線３０が電源電圧に接続され、この状態で、行選択用信号配線２７の各々に所定の電圧が順次印加される。光電変換素子行単位で電子シャッタ動作を行うことができる。図１（Ａ）に示した行リセット走査部４０を省略することができる。
【０１９１】
行読み出し走査部の他に行リセット走査部や第３の走査部を設ける場合、これらの走査部は、各々を半導体基板の１つの縁に沿わせて並列に配置する他、半導体基板の複数の箇所に分散配置することもできる。
【０１９２】
第１の静止画モード制御部、第２の静止画モード制御または第３の静止画モード制御部が中止させる電子シャッタ動作は、静止画指示信号が発せられた後最初に行われる筈の電子シャッタ動作に限定されるものではない。電子カメラに求められる性能やその用途、あるいは、静止画指示信号が発せられたタイミング等に応じて、静止画指示信号が発せられた後の所望の時期の電子シャッタ動作を中止させるように構成することができる。
【０１９３】
各実施例の電子カメラを構成するＭＯＳ型固体撮像装置１００は、アナログの画像信号を出力するものであったが、ディジタルの画像信号を出力するものであってもよい。
【０１９４】
図１２は、ディジタルの画像信号を出力することができるＭＯＳ型固体撮像装置の一例を模式的に示す平面図である。同図に示すＭＯＳ型固体撮像装置１００ａは、図１（Ａ）に示したＭＯＳ型固体撮像装置１００に、更に、ディジタル出力部７０が増設された構成を有する。
【０１９５】
このため、図１２に示した構成要素のうち図１（Ａ）に示した構成要素と共通するものについては、図１（Ａ）で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。制御部については、ディジタル出力部７０の増設に伴ってその機能が若干変更されているので、新たな参照番号「６０ａ」を付してある。
【０１９６】
ディジタル出力部７０は、例えば、１本の出力用信号線３０に１個ずつ接続されたＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器の各々から出力されるディジタル信号を一時的に保持し、保持したディジタル信号の各々を外部に出力することができるバッファメモリとを含んで構成される。
【０１９７】
各Ａ／Ｄ変換器は、対応する出力用信号線３０に発生した出力信号に応じてアナログ出力部５０から出力されるアナログの画像信号をディジタル信号に変換し、バッファメモリに出力する。バッファメモリは、例えばＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等の半導体記憶素子を用いて構成することができる。
【０１９８】
制御部６０ａは、行リセット走査部４０、行読み出し走査部４５およびアナログ出力部５０の動作を制御する他、ディジタル出力部７０の動作も制御する。
【０１９９】
光電変換素子１０の各々を画素ずらし配置した場合、２本の出力用信号線３０に１個ずつ、Ａ／Ｄ変換器を接続することもできる。また、アナログ出力部５０の出力に１個のみ、Ａ／Ｄ変換器を接続することもできる。
【０２００】
ＭＯＳ型固体撮像装置は、白黒撮像用のものであってよいし、カラー撮像用のものであってもよい。
【０２０１】
白黒撮像用およびカラー撮像用のいずれのＭＯＳ型固体撮像装置においても、一般に、光電変換素子以外の領域において無用の光電変換が行われないように、光遮蔽膜が設けられる。また、光電変換素子での光利用効率を高めるために、光電変換素子それぞれの上方にマイクロレンズおよび／またはインナーレンズが１個ずつ配設されることがある。カラー撮像用のＭＯＳ型固体撮像装置においては、光電変換素子とこれに対応するマイクロレンズとの間に色フィルタが配設されることがある。
【０２０２】
図１３は、カラー撮像用のＭＯＳ型固体撮像装置の一例を概略的に示す断面図である。
【０２０３】
同図に示すＭＯＳ型固体撮像装置１００ｂでは、光電変換素子１０、スイッチング回路部およびこれに附随する各種の配線、行読み出し走査部等の走査部、アナログ出力部等の出力部および制御部を形成し終えた半導体基板１上に、これらの部材を覆う光遮蔽膜１２が形成されている。
【０２０４】
半導体基板１は、例えば、ｎ型半導体基板１ａと、このｎ型半導体基板１ａの一表面側に形成されたｐ型ウェル１ｂとを備える。
【０２０５】
個々の光電変換素子１０は、例えば、ｐ型ウェル１ｂの所定箇所に形成されたｎ型領域１０ａと、このｎ型領域１０ａ上に形成されたｐ+ 型領域１０ｂとを備えた埋め込み型のフォトダイオードによって構成される。
【０２０６】
例えば、各光電変換素子１０を平面視上取り囲むチャネルストップ領域２が、ｐ型ウェル１ｂに形成される。このチャネルストップ領域２は、例えばｐ+ 型領域からなる。
【０２０７】
ｐ+ 型領域層１０ｂ、チャネルストップ領域２およびｐ型ウェル１ｂそれぞれの表面上に、電気的絶縁層３が形成される。
【０２０８】
半導体基板１の他の場所では、電気的絶縁層３の上にゲート電極が形成され、ゲート電極の両側にｎ型領域が形成されて、トランジスタが形成される。複数のトランジスタが接続されて、スイッチング回路部を構成する。ｐ型ウェル内にｎチャネルトランジスタ、ｎ型ウェル内にｐチャネルトランジスタを形成し、ＣＭＯＳ回路としてもよい。
【０２０９】
スイッチング回路部およびこれに附随する各種の配線は、電気的絶縁層３上に形成される。これらの配線同士は、その表面に形成された電気的絶縁膜によって、互いに絶縁される。図１３においては、出力用信号線３０とその表面に形成された電気的絶縁膜３０ａが示されている。
【０２１０】
光遮蔽膜１２は、光電変換素子１０それぞれの上に１個ずつ、所定形状の開口部１２ａを有する。個々の開口部１２ａは、平面視上、対応する光電変換素子１０におけるｎ型不純物領域１０ａの縁より内側において開口している。
【０２１１】
この光遮蔽膜１２は、例えばアルミニウム、クロム、タングステン、チタン、モリブデン等の金属からなる金属薄膜や、これらの金属の２種以上からなる合金薄膜、あるいは、前記の金属同士または前記の金属と前記の合金とを含む群から選択された２種以上を組み合わせた多層金属薄膜等によって形成される。
【０２１２】
電気絶縁材料からなる保護膜１５が、光遮蔽膜１２上および開口部１２ａから露出している電気的絶縁層３上に配設される。保護膜１５は、例えば、シリコン窒化膜、リンやホウ素を高濃度に含むシリコン酸化膜等によって形成される。
【０２１３】
第１の平坦化膜１６が、保護膜１５上に形成される。第１の平坦化膜１６はマイクロレンズ用の焦点調節層としても利用される。必要に応じて、第１の平坦化膜１６中にインナーレンズが形成される。
【０２１４】
第１の平坦化膜１６は、例えばフォトレジスト等の透明樹脂を例えばスピンコート法によって所望の厚さに塗布することによって形成される。
【０２１５】
所定個の色フィルタが、第１の平坦化膜１６上に形成される。カラー撮像を可能にする複数種の色フィルタが所定のパターンで形成され、色フィルタアレイを構成する。３原色（赤、緑、青）系の色フィルタアレイ、および、いわゆる補色タイプの色フィルタアレイがある。
【０２１６】
３原色系の色フィルタアレイおよび補色タイプの色フィルタアレイのいずれにおいても、個々の光電変換素子１０の上方に色フィルタが１個ずつ配設される。図１３においては２色の色フィルタ１７Ｒ、１７Ｂが計３個示されている。
【０２１７】
色フィルタアレイは、例えば、所望色の顔料もしくは染料を含有させた樹脂（カラーレジン）の層を、フォトリソグラフィ法等の方法によって所定箇所に形成することによって作製することができる。
【０２１８】
第２の平坦化膜１８が、色フィルタアレイ上に形成される。第２の平坦化膜１８は、例えばフォトレジスト等の透明樹脂を例えばスピンコート法によって所望の厚さに塗布することによって形成される。
【０２１９】
所定個のマイクロレンズ１９が、第２の平坦化膜１８上に形成される。これらのマイクロレンズ１９は、個々の光電変換素子１０の上方に１個ずつ配設され、マイクロレンズアレイを構成する。
【０２２０】
マイクロレンズ１９は、例えば、屈折率が概ね１．３〜２．０の透明樹脂（フォトレジストを含む。）からなる層をフォトリソグラフィ法等によって所定形状に区画した後、熱処理によって各区画の透明樹脂層を溶融させ、表面張力によって角部を丸め込ませた後に冷却することによって得られる。
【０２２１】
実施例による各電子カメラの動作については、動画モード制御部によってプログレッシブ走査に対応した画像信号読み出し動作を行っているときに第１、第２または第３の静止画モード制御部による制御に切り換える場合を例にとり、説明した。
【０２２２】
しかしながら、動画モード制御部は、プログレッシブ走査以外の走査、例えばインターレース走査や間引き走査に対応した画像信号読み出し動作を行ってもよい。
【０２２３】
例えば図１に示したＭＯＳ型固体撮像装置１００においてインターレース走査に対応した１回の画像信号読み出し動作を行う場合には、第１光電変換素子行１１から第８光電変換素子行１１までの１行おきの光電変換素子行単位で、対応する出力用信号線３０に出力信号を発生させる動作とリセット動作とを順次行う。
【０２２４】
また、図１に示したＭＯＳ型固体撮像装置１００において間引き走査に対応した１回の画像信号読み出し動作を行う場合には、第１光電変換素子行１１から第８光電変換素子行１１までの２行以上おきの光電変換素子行単位で、対応する出力用信号線３０に出力信号を発生させる動作とリセット動作とを順次行う。
【０２２５】
動画モード制御部によってプログレッシブ走査以外の走査、例えばインターレース走査や間引き走査に対応した画像信号読み出し動作を行っているときに第１、第２または第３の静止画モード制御部による制御に切り換えることもできる。
【０２２６】
この場合、動画モード制御部による制御の下での電子シャッタ動作が完了するのに要する時間と、第１、第２または第３の静止画モード制御部による制御の下での画像信号読み出し動作が完了するのに要する時間とが異なることがある。
【０２２７】
すなわち、第１、第２または第３の静止画モード制御部による制御の下での画像信号読み出し動作がプログレッシブ走査に対応した画像信号読み出し動作であると、この画像信号読み出し動作が完了するのに要する時間は、インターレース走査や間引き走査に対応した画像信号読み出し動作での電子シャッタ動作が完了するのに要する時間と異なる。その結果として、個々の光電変換素子の露光時間も、光電変換素子行単位で異なってくる。
【０２２８】
このような場合には、個々の光電変換素子の露光時間を一致させた後に、第１、第２または第３の静止画モード制御部による制御の下での画像信号読み出し動作を行うことが好ましい。
【０２２９】
そのためには、例えば、静止画像信号読み出し期間を設定する前にプログレッシブ走査に対応した画像信号読み出し動作と、この画像信号読み出し動作につづく電子シャッタ動作とをそれぞれ１回ずつ行う。これらの動作は、動画モード制御部によって制御してもよいし、第１、第２または第３の静止画モード制御部によって制御してもよい。また、このときの画像信号読み出し動作に基づく画像データの生成は、行わなくてもよい。電子シャッタ動作は、プログレッシブ走査に対応した電子シャッタ動作とする。
【０２３０】
第２の静止画モード制御が中止させる電子シャッタ動作の回数は１回に限定されるものではない。同様に、第２の静止画モード制御部が中止させる電子シャッタ動作は、静止画指示信号が発せられた後最初に設定される垂直ブランキング期間に開始される筈の電子シャッタ動作に限定されるものではない。電子カメラに求められる性能やその用途、あるいは、静止画指示信号が発せられたタイミング等に応じて、静止画指示信号が発せられた後の所望の時期の電子シャッタ動作を少なくとも１回中止させるように構成することができる。
【０２３１】
図６に示した電子カメラ３００のように第３の静止画モード制御部を設ける場合には、第２の静止画モード制御部を省略することができる。
【０２３２】
図８に示した電子カメラ３１０のように第３の静止画モード制御部とオートアイリスとを有する電子カメラにおいては、第３の静止画モード制御部はＡＩ動作を行わなくてもよい。
【０２３３】
電子カメラは、閃光装置を内蔵したものであってもよいし、閃光装置が外装されるものであってもよい。閃光装置が外装される場合、この電子カメラは、閃光装置を着装するための閃光装置着装部を有する。この閃光装置着装部は、静止画モード指定手段として利用することができる。すなわち、閃光装置が着装されると、閃光装置着装部が第２切換手段１６５（図２参照）を制御して、第２の静止画モード制御部１３５（図２参照）を指定するように構成することができる。
【０２３４】
その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能であることは、当業者に自明であろう。
【０２３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＭＯＳ型固体撮像装置を利用した電子カメラであって、逆光補正された被写体の静止画データを得ることができる電子カメラを提供することができる。ＭＯＳ型固体撮像装置を利用した電子カメラの用途を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）は、ＭＯＳ型固体撮像装置の一例を模式的に示す平面図であり、図１（Ｂ）は、ＭＯＳ型固体撮像装置におけるスイッチング回路部の一例を示す等価回路図である。
【図２】実施例による電子カメラの概略を示すブロック図である。
【図３】図２に示した電子カメラを動画モード制御の下に動作させたときの垂直ブランキングパルス、静止画指示信号、ＭＯＳ型固体撮像装置の動作、閃光装置動作信号、および、画像信号処理部からの出力それぞれの関係を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】図２に示した電子カメラを第１の静止画モード制御部による制御の下に動作させたときの垂直ブランキングパルス、静止画指示信号、ＭＯＳ型固体撮像装置の動作、閃光装置動作信号、および、画像信号処理部からの出力それぞれの関係を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】図２に示した電子カメラを第２の静止画モード制御部による制御の下に動作させたときの垂直ブランキングパルス、静止画指示信号、ＭＯＳ型固体撮像装置の動作、閃光装置動作信号、および、画像信号処理部からの出力それぞれの関係を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】他の実施例による電子カメラの概略を示すブロック図である。
【図７】図６に示した電子カメラを第３の静止画モード制御部による制御の下に動作させたときの垂直ブランキングパルス、静止画指示信号、ＭＯＳ型固体撮像装置の動作、閃光装置動作信号、および、画像信号処理部からの出力それぞれの関係の一例を説明するためのタイミングチャートである。
【図８】更に他の実施例による電子カメラの概略を示すブロック図である。
【図９】図８に示した電子カメラを第２の静止画モード制御部による制御の下に動作させたときの垂直ブランキングパルス、静止画指示信号、ＭＯＳ型固体撮像装置の動作、閃光装置動作信号、撮像光学系の絞り（Ｆ値）、および、画像信号処理部からの出力それぞれの関係の一例を説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】４個のトランジスタを用いて構成されたスイッチング回路部の一例を示す等価回路図である。
【図１１】１個のトランジスタを用いて構成されたスイッチング回路部の一例を示す等価回路図である。
【図１２】ディジタルの画像信号を出力することができるＭＯＳ型固体撮像装置の一例を模式的に示す平面図である。
【図１３】カラー撮像用のＭＯＳ型固体撮像装置の一例を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
１…半導体基板、 １０…光電変換素子、 ２０、２０ａ、２０ｂ…スイッチング回路部、 ２１…出力用トランジスタ、 ２２…行選択用トランジスタ、 ２３…リセット用トランジスタ、 ２４…転送用トランジスタ、 ２５…電源電圧供給配線、 ２７…行選択用信号配線、 ２８…リセット信号供給配線、 ３０…出力用信号線、 ４０…行リセット走査部、 ４５…行読み出し走査部、 ５０…アナログ出力部、 ６０…制御部、 １００、１００ａ、１００ｂ…ＭＯＳ型固体撮像装置、 １１０…撮像光学系、 １２０、１２０ａ…動画モード制御部、 １３０、１３０ａ…第１の静止画モード制御部、 １３５、１３５ａ…第２の静止画モード制御部、 １４０…閃光装置、 １５０、１５０ａ…主制御部、 １７０…静止画モード指定手段、 １７５…静止画指示信号発生部、 １８０…画像信号処理部、 ２００、３００、３１０…電子カメラ、 ２１０、２１０ａ…第３の静止画モード制御部、 ２２０…オートアイリス。
Claims (6)
- 半導体基板および該半導体基板の一表面側に複数行、複数列に亘って行列状に形成された多数個の光電変換素子を有し、垂直ブランキング期間を介して連続的に設定される画像信号読み出し期間それぞれの期間内に、前記多数個の光電変換素子の各々の露光時間を規定するために該光電変換素子に蓄積されている電荷を光電変換素子行単位で順次排出する電子シャッタ動作を開始し、該電子シャッタ動作が開始された画像信号読み出し期間の次の画像信号読み出し期間内に、前記電子シャッタ動作によって露光時間が規定された後の光電変換素子の各々に新たに蓄積された電荷量に応じた出力信号を光電変換素子行単位で順次発生させる画像信号読み出し動作を行って、前記出力信号に基づく画像信号を前記光電変換素子行単位で順次出力することができるＭＯＳ型固体撮像装置と、前記ＭＯＳ型固体撮像装置が出力した画像信号を基に、動画データまたは静止画データを出力する映像信号処理部と、
操作されたときに静止画の撮像を指示する静止画指示信号を発する静止画指示信号発生部と、
所定の信号を受けたときに閃光を発する閃光装置、または該閃光装置を着装するための閃光装置着装部と、
前記ＭＯＳ型固体撮像装置に前記画像信号読み出し動作と前記電子シャッタ動作とを交互に繰り返し行わせて前記映像信号処理部から動画データを出力させる動画モード制御を定常的に行う動画モード制御部と、
前記静止画指示信号が発せられたときに、該静止画指示信号が発せられた後に設定される静止画像信号読み出し期間内に行われた画像信号読み出し動作に基づいて前記ＭＯＳ型固体撮像装置が出力する画像信号を基に、前記映像信号処理部から静止画データを出力させる第１の静止画モード制御部と、
前記静止画指示信号が発せられたときに、該静止画指示信号が発せられた後に行われる筈であった電子シャッタ動作を中止させ、該中止させた電子シャッタ動作が開始される筈であった画像信号読み出し期間に続けて設定される垂直ブランキング期間内に前記閃光装置を動作させるための閃光装置動作信号を発生させ、該閃光装置動作信号を発生した後に設定される静止画像信号読み出し期間内に行われた画像信号読み出し動作に基づいて前記ＭＯＳ型固体撮像装置が出力する画像信号を基に、前記映像信号処理部から静止画データを出力させる第２の静止画モード制御部と、
前記静止画指示信号が発せられたときに動作すべき静止画モード制御部を、複数の静止画モード制御部のうちから予め指定する静止画モード指定手段と
を備えた電子カメラ。 - 前記画像信号読み出し動作が、前記光電変換素子の各々に蓄積されている電荷量に応じた出力信号を光電変換素子行単位で順次発生させる動作と、出力信号を発生させ終わった光電変換素子の各々に蓄積されている電荷を光電変換素子行単位で順次排出する動作とを含む請求項１に記載の電子カメラ。
- 前記第２の静止画モード制御部が、前記静止画指示信号が発せられた後最初に行われる筈であった電子シャッタ動作を中止させる請求項１または請求項２に記載の電子カメラ。
- さらに、前記静止画指示信号が発せられたときに、該静止画指示信号が発せられた後に行われる筈であった電子シャッタ動作を中止させ、該中止させた電子シャッタ動作が開始される筈であった画像信号読み出し期間に続けて設定される垂直ブランキング期間内に前記閃光装置を動作させるための閃光装置動作信号を発生させ、該閃光装置動作信号が発せられた後の少なくとも１画像信号読み出し期間は前記画像信号読み出し動作を行わないと共に前記電子シャッタ動作を開始せず、その後に設定される静止画像信号読み出し期間内に行われた画像信号読み出し動作に基づいて前記ＭＯＳ型固体撮像装置が出力する画像信号を基に、前記映像信号処理部から静止画データを出力させる第３の静止画モード制御部を備えた請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電子カメラ。
- 前記第３の静止画モード制御部が、前記静止画指示信号が発せられた後最初に行われる筈であった電子シャッタ動作を中止させ、該中止させた電子シャッタ動作が開始される筈であった画像信号読み出し期間に続けて設定される垂直ブランキング期間内に前記閃光装置を動作させるための閃光装置動作信号を発生させる請求項４に記載の電子カメラ。
- さらに、前記ＭＯＳ型固体撮像装置に入射する光量を調整するためのオートアイリスを備え、
前記第２の静止画モード制御部が、その動作時において、該第２の静止画モード制御部による制御の下での露光時間と前記動画モード制御部による制御の下での露光時間との違いに起因する露光量の差を前記オートアイリスを調節して減少させる露光量調節動作を更に行う請求項１〜請求項５のいずれかに記載の電子カメラ。
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