JPH0232691A - 固体撮像装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、固体撮像装置の駆動方法に関し、更に詳述す
れば、ビデオ画像及びスチル画像を出力できる面順次出
力の固体撮像装置の駆動方法に関する。

（従来技術） 近年、固体撮像装置を用いた電子スチルカメラが発表さ
れている。そして、このカメラに組み込まれて好適に作
用できるものとして、例えば従来のインターライン転送
型ＣＣＤの垂直電荷転送部にも光電変換機能を持たせ、
且つ垂直電荷転送部において３原色または補色の１つの
色の信号電荷を、受光エレメントにおいて残りの２つの
色の信号電荷を形成し、それら３つの色の信号電荷を面
順次式に読み出すことにより、解像力及び感度向上を同
時に達成できる固体撮像装置が提案されている。

ところで、電子スチルカメラのように１シヨツト露光し
て静止画像を記録する撮影機器では、固体撮像装置は所
定期間（シャッタ期間）だけ投影された被写体像を、例
えば１フイ一ルド期間に１画面分の画像信号として出力
する。

すなわち、固体撮像装置は、電子スチルカメラに適用さ
れた際にシャッタ手段と併用されるため、単一デバイス
でスチル用出力とムービ用出力を共に得ることは出来な
かった。

（発明が解決しようとする課題） １つの固体撮像装置からスチル用及びムービ用出力が共
に出力できれば、例えばムービ用出力は電子ビニ−ファ
インダに供給することができ、光学系ファインダを無く
して記録媒体に記録される画面を直接観察でき、画角設
定等の撮影条件を決定できる。

本発明の目的は、上記実情に鑑み成されたもので、スチ
ル用及びムービ用出力が共に得られると共に、電子スチ
ルカメラに使用された際に高解像力及び高感度出力が同
時に得られる固体撮像装置の駆動方法を提供することに
ある。

（課題を解決するための手段及び作用）すなわち、本発
明の上記目的は、少なくとも複数個の受光エレメントか
らなる感光領域と、該受光エレメントの垂直１列ごとに
付属する垂直電荷転送部と、水平電荷転送部とを有し、
その際垂直電荷転送部は、受光エレメントで形成された
電荷を転送するだけでなく、自身で光電変換も行うこと
ができ、且つ垂直電荷転送部において３原色または補色
のうちの１つの色の信号を形成し、受光エレメントにお
いて残りの２つの色の信号を形成する色フィルタが配置
されて各色の信号電荷を面順次に出力できる固体撮像装
置の駆動方法において、受光面に結像された被写体像の
各色の信号電荷を常時読み出して電子ビューファインダ
に供給するモニタ・モードと、シャッタ手段を用いてシ
ャッタ閉鎖直前に撮像した被写体像をシャッタ閉鎖後に
読み出して記録するスチル・モードとを行い、スチル・
モードの終了後に再びモニタ・モードとなることを特徴
とする固体撮像装置の駆動方法により達成される。

固体撮像装置は、モニタ・モードでシャッタ手段を常時
解放した状態にして使用すると、ビデオカメラに適用し
た場合と同様、撮影した被写体像が連続的に電子ビニ−
ファインダに供給できる。また、スチル・モードでは、
シャッタ手段を用いて露光期間を制限すれば、該露光期
間中に撮像した１フレームの静止画を記録媒体に出力で
きる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明に適用される固体撮像装置の概略構成
図であり、このデバイスはＲ５Ｇ５Ｂ５原色のカラー画
像信号を面順次式に出力できる。

図において、受光部１０は、点線の矩形で示すように垂
直方向に並べられた光電変換素子で形成される受光素子
で形成される受光セル群からなる感光領域と、該感光領
域１４の垂直１列毎に付属する感光転送領域１５から形
成され、複数の感光領域１４と感光転送領域１５が水平
方向（図中、左右方向）に交互に設けられている。

感光領域１４の各受光セルの表面には、記号Ｇ及びＢで
示す緑色と青色フィルタが縦方向に交互に配置されてい
る。

感光転送領域１５は、同図中、点線の矩形で示すように
、感光領域１４の各受光セル毎に対応した転送セルから
成っており、各転送セルは光電変換変換機能を有すると
共に、相互の動作でもって信号電荷を下方向へ転送する
機能を有している。すなわち、感光転送領域１５は自己
走差型撮像デバイスより成っている。

この感光転送領域１５の表面には、記号Ｒで示す赤色フ
ィルタがストライプ状に配置されている。受光部１０の
出力側には、転送ゲー）Ｔｇを介して水平ＣＣＤから成
る水平電荷転送部１１配置されており、その出力端には
駆動信号ΦＳによって信号電荷を読み出す出力アンプ１
２が配置されている。

第２図は、前記受光部１０の平面構造を示している。

フィルタＲ下の感光転送領域１５には水平方向に延設さ
れた複数本のポリシリコン転送電極１８．１９が設けら
れており、２相駆動（φＶｌ　、　　φＶ２）されて電
荷を順次垂直転送する。

一方、感光転送領域１４のフィルタＧ及びＢの下の受光
セル表面には前記転送電極１８．１９が開口されて設け
られていない。その代わり、各感光領域１４上には垂直
方向に沿って第３の薄いポリシリコン電極２０が設けら
れている。

また、点線で示すチャンネルストッパで囲まれた受光セ
ルと感光転送領域１５を形成する転送セルとの間には、
図には示していないが、固定したポテンシャル障壁が形
成され、電荷蓄積時に転送セルで発生した信号電荷を受
光セルへ移さないように設けである。

次に、かかる構成の固体撮像装置の動作を電子スチルカ
メラに適用した場合について説明する。

この固体撮像装置は、電子スチルカメラに適用された際
、第３図に示すように、その駆動シーケンスがモニタ・
モード及びスチル・モードから構成されている。

モニタ・モードは、シャッタの開放により固体撮像装置
が常時露光された状態を示すもので、受光面に投影され
た被写体像は常時読み出されて画像信号が電子ビューフ
ァインダに連続して供給されている。

すなわち、電子ビューファインダにはビデオ出力が供給
される。

一方、スチル・モードは、シャッタが閉鎖されてシャッ
タ閉鎖直前に撮像した被写体像が読み出される。この際
、Ｒ，Ｇ、　　Ｂからなる３フレームの画像信号が面順
次に出力されて外部メモリに記憶される。

そして、外部メモリに記憶された３フレ一ム分の画像信
号は、該メモリから読み出される際、１画面分のスチル
画像に合成されて試録媒体に記録される。

このスチル・モードが終わると、電子スチルカメラは再
びモニタ・モードに復帰して撮像した被写体像を電子ビ
ューファインダに供給する。

前記駆動シーケンスに基づいたデバイスの駆動タイミン
グを、第３図および第４図は示し、これにより、本発明
の駆動方法を説明する。

前記モニタ・モードでは、常時シャッタ開放状態に設け
られているため、第２図に図示した感光領域１４及び感
光転送領域１５下で発生した各色の信号電荷は転送時に
一括されてモノクロ信号として出力される。

すなわち、シャッタ開放により、第２図に示した感光領
域１４の受光セルにＧとＢの色信号電荷が連続的に発生
すると、第３の電極２０が“Ｌ”レベルに設けられると
共に、対応する受光セルの転送電極１８　（φＶｌ）、
１９（φＶ２）がそれぞれのタイミングに従って“Ｈ″
レベル設けられて感光転送領域１５に一斉にフィールド
シフトされる。一方、感光転送領域１５には色Ｒの信号
電荷が形成されており、この色Ｒの信号電荷とフィール
ドシフトされたＧとＢの信号電荷は共に垂直転送される
。

垂直転送された信号電荷は、水平ＣＣＤにより水平方向
に高速転送され、更に出力アンプ１２を介して読み出さ
れる。

そして、１行毎に読み出されたこれら信号電荷は、１フ
レ一ム画像信号として１／６０秒毎に繰り返し出力され
、図示しない電子ビューファインダに供給される。

この際、本実施例のモニタ・モードでは、色分離を行う
ことが出来ないので、モニタ画面はモノクロ画像として
設けられている。

次に、スチル・モードでは、シャッタが閉じて各色の信
号電荷が面順次に出力される。

すなわち、シャッタ閉鎖直前において、第２図に示した
転送電極１８．１９の何れか一方の電極（本実施例では
電極１８）と、第３の電極２０が“Ｈ”レベルに設けら
れて電荷の蓄積が行われると、シャッタが閉鎖して電荷
の読み出しが開始される。

まず、感光転送領域１５の転送電極１８（φＶ、）下に
蓄積された色Ｒの信号電荷は、転送電極１８゜１９が交
互に駆動（φＶ１　、　　φＶ２）して１行毎に下方向
に転送され、水平ＣＣＤに送られる。

その際、第４図に示すように、電極２０（φｐ）は“Ｈ
”レベルに維持されており、感光領域下に発生したＧ及
びＢの色信号電荷はそのまま蓄積状態に置かれている。

水平ＣＣＤに送られたＲの色信号電荷は、２相駆動くφ
Ｈｔ　ｌ　　φＨ２）されて水平方向に高速転送され、
出力アンプ１２に供給される。出力アンプ１２は読出し
タイミング（φＳ）に従って１行分の信号電荷を順次読
み出す。そして、感光転送領域１５の各転送セルに発生
した色Ｒの信号電荷は、前記動作の繰り返しによって１
／６０秒間に全て読み出され、外部メモリに記憶される
。

次に、感光領域１４の色Ｇに対応した受光セルの信号電
荷が読み出される。すなわち、第４図に示す通り、電極
２０くφｐ）が“Ｌ”レベルに設けられると共に、この
受光セルに対応した転送電極１８（φＶｌ　）が“Ｈ”
レベルに設けられると、色Ｇの信号電荷は感光領域１４
から感光転送領域１５にフィールドシフトされる。

フィールドシフトされた色Ｇの信号電荷は、色Ｒの信号
の場合と同様、転送電極１８．１９により垂直転送され
、水平ＣＣＤを介して読み出される。そして同様に１／
６０秒間に全ての色Ｇの信号電荷は読み出され、外部メ
モリに記憶される。

色Ｇの電荷の読出しが終了すると、最後に感光領域の色
已に対応した受光セルの信号電荷が読み出される。すな
わち、第４図において、電極２０（φｐ）が”Ｌ”レベ
ルに設けられると共に、色已に対応した受光セルの転送
電極１９　（φＶ２　）が“Ｈ”レベルに設けられるこ
とにより、この色信号電荷はフィールドシフトされる。

フィールドシフトされた信号電荷は、先の色Ｒ及びＧの
場合と同様、転送電極１８．１９により垂直転送され、
更に、水平ＣＣＤを介して１／６０秒間に１画面分の画
像信号として全て読み出される。

以上のようにして面順次式に読み出され、且つ記憶手段
に記憶された色ＲＳＧ及びＢの各信号電荷は、記憶手段
から取り出す際に３フイ一ルド分の信号電荷が１スチル
画面を構成するように合成されて記録媒体に記録される
。

なお、既に参照した第４図は、第３図の各モードでの電
極φｐと、垂直並びに水平転送電極の動作タイミングを
示している。

前記スチル・モードが終了すると、カメラは、シャッタ
が開放して再びモニタ・モードに変わり、撮影画面を電
子ビューファインダに映し出す。

尚、前記実施例では、モニタ・モードでモノクロの画像
信号が出力される場合について記載したが、カラー信号
を出力するように構成することもできる。

しかし、本実施例の如く構成することにより、モニタ画
面上でＲ，Ｇ、Ｂの各信号電荷が１つのエレメントの信
号として使用されるので、輝度信号が向上して高感度な
画像が得られる。一方、カラー画面を得るためには、例
えばデバイスの後段に何らかの色分離手段を設ける必要
がある。

又、前記実施例では、３原色のフィルタを配置してＲ，
’　Ｇ、Ｂの信号電荷を読み出すように記載したが、補
色フィルタにより補色信号を取り出すように構成するこ
ともできる″。

（発明の効果） 以上記載したとおり、本発明の固体撮像装置の駆動方法
によれば、単一のデバイスをビデオ用およびスチル用と
して用いることができる。そして、ビデオ用出力をモニ
タ受像機に供給することにより、光学系ファインダを無
くして撮影条件の決定を行うことができる。また、本発
明の駆動方法を、垂直電荷転送路も光電変換機能を有し
た固体撮像装置に適用することにより、感度および解像
度の向上が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に適用される固体撮像装置の
概略構成図、第２図は第１図の受光部の構成を表面より
示した要部表面図、第３図および第４図は前記デバイス
の駆動シーケンスに基づく駆動タイミング図であり、第
４図は第３図の一部分を更に詳細に示すタイミング図で
ある。 ｌＯ：受光部　　　　　　１１：水平電荷転送部１２：
出力アンプ　　　　１４：感光領域１５：感光転送領域 １８．１９：転送電極　　２０：第３の電極Ｒ：赤フィ
ルタ　　　　　　Ｇ：緑フィルタＢ：青フィルタ （ほか３名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも複数個の受光エレメントからなる感光領域と
   、該受光エレメントの垂直１列ごとに付属する垂直電荷
   転送部と、水平電荷転送部とを有し、その際垂直電荷転
   送部は、受光エレメントで形成された電荷を転送するだ
   けでなく、自身で光電変換も行うことができ、且つ垂直
   電荷転送部において３原色または補色のうちの１つの色
   の信号を形成し、受光エレメントにおいて残りの２つの
   色の信号を形成する色フィルタが配置されて各色の信号
   電荷を面順次に出力できる固体撮像装置の駆動方法にお
   いて、受光面に結像された被写体像の各色の信号電荷を
   常時読み出して電子ビューファインダに供給するモニタ
   ・モードと、シャッタ手段を用いてシャッタ閉鎖直前に
   撮像した被写体像をシャッタ閉鎖後に読み出して記録す
   るスチル・モードとを行い、スチル・モードの終了後に
   再びモニタ・モードとなることを特徴とする固体撮像装
   置の駆動方法。