JPH0279570A - 撮像装置 - 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、ｍ像装置に関し、更に詳しくは露出情報を高
速に得ることが可能な撮像装置に関する。

（発明の背ｊ！り 従来の撮像装置で露出情報（測光情報）をＩｌ！ｌ像素
子から得る場合、Ｉｌｌｌ素像の出力を１フイ一ルド期
間かけて読み出ず方法が一般的であった。

このような方法では、露出情報を得るために最低でも１
フイ一ルド期間（１／６０秒）の時間がかかるのが欠点
であった。

このような欠点を解消するものとして、固体撮像素子の
電荷を水平転送路上で加算して読み出す方法が提案され
ている。このような提案は特開昭６０−３２４８２号公
報に記載されている。この方法によれば、ｎライン分の
加算を行えば前記の方法の１／ｎの時間で読み出すこと
が可能である。

（発明が解決しようとする課題） 上記したように複数ラインの加算を行うと、発生した電
荷が大きい画素では、加算を行う水平転送路上でオーバ
ーフローが発生する恐れがある。

受光部にはオーバーフローの対策としてオーバーフロー
ドレイン（ＯＦＤ）が設けられているので、万一オーバ
ーフローをしても他の画素には影響を与えることはない
。しかし、転送路にはＯＦＤが設けられていないので、
オーバーフローした電荷が転送路上の隣接画素領域に流
れ込んでしまう。

このため、暗い部分の情報が失われ、正確な露出情報を
得ることはできないという問題があった。

本発明は上記した問題点に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、正確な露出情報を短時間に得るこ
との可能な撮像装置を実現することにある。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決する本発明は、まず、固体撮像素子を備
え、撮像に先立って固体撮像素子から読出された信号に
より露出を制御するｆｉ像装置であって、入射光を電荷
に変換する受光部、受光部からの電荷を垂直方向に転送
する垂直転送部、垂直転送部からの電荷を水平方向に転
送する水平転送部、受光部で発生した過剰な電荷を排出
するオーバーフロードレイン、′Ａ−バーフロードレイ
ンへ排出する電荷のレベルを変更するオーバーフローコ
ントロールゲー１−を備えた固体撮像素子と、固体囮像
素子に駆動パルスを供給する固体撮像素子駆動手段と、
固体ＩＩＩ像素子からの信号により露出を決定する露出
＆１罪手段とを有し、測光のため固体撮像素子から電荷
を読み出すときは、固体ａＰＩＩ素子をフレーム蓄積ｔ
−ドで駆動し、前記固体機［子駆動手段から水平ブラン
キング期間に複数の垂直転送のためのパルスを出力する
ことにより、複数水平走査線の蓄積電荷を水平転送部上
で加算して読出すよう構成したことを特徴とするもので
ある。

また、固体Ｒ像東子を備え、撮急に先立って固体層像素
子から読出された信号により露出を制御するｍｓ！ｉ！
ｉｎであって、入射光を電荷に変換する受光部、受光部
からの電荷を垂直方向に転送する垂直転送部、！！直転
送部からの電荷を水平方向に転送する水平転送部、受光
部で発生した過剰な電荷を排出するオーバーフロートレ
イン、オーバーフロードレインへ排出する電荷のレベル
を変更づるオーバーフローコントロールゲートを備えた
固体ｍｓ素子と、固体１ｌｉｌ像素子に駆動パルスを供
給Ｊる固体撮像素子駆動手段と、固体撮像素子からの信
号により露出を決定する露出制御手段とを有し、測光の
ため固体撮像素子から電荷を読み出すときは、オーバー
フローコントロールゲートのレベルを変化させて受光部
の飽和蓄ｆｉ’ｉ電荷量を小さくし、前記固体１１［１
像素子駆Ｖ」手段から水平ブランキング期間に複数の垂
直転送のためのパルスを出力することにより、複数水平
走査線の蓄積電荷を水平転送部上で加算して読出すよう
構成したことを特徴とするものである。

また、固体県会素子を備え、撮像に先立って固体１１ｔ
ｌ　（４！１素子から読、出された１８号ににり露出を
制１ｍづる撮像装置であって、入射光を電荷に変換する
受光部、受光部からの電荷を垂直方向に転送する垂直転
送部９ｇ！直転送部からの電荷５を水平方向に転送する
水平転送部、受光部で発生した過剰な電荷を排出するオ
ーバーフロードレイン、オーバーフロードレインへ排出
する電荷のレベルを変更するオーバー７０−コントロー
ルゲートを備えた固体ＩＩＩ像素子と、固体撮像素子に
駆動パルスを供給する固体ｉｌ像素子駆動手段と、固体
ｍ像素子からの信号により露出を決定する露出制御手段
とを有し、測光のため固体ｍｅ素子がら電荷を読み出す
とぎは、Ａ−バー７０−コントロールゲートのレベルを
変化させて受光部の飽和蓄積電荷ｍを小さくし、前記固
体撮像素子駆動手段から水平ブランキング期間に複数の
！ｌＩ！直転送のためのパルスを出力することにより、
複数水平走査線の蓄積電荷を水平転送部上で加算して読
出すよう構成したことを特徴とするものである。

そして、固体層像素子を備え、撮像に先立って固体層像
素子から読出された信号により露出を制御する撮像装置
であって、入射光を電荷に変換する受光部、受光部から
の電荷を垂直方向に転送する垂直転送部、！！！！！直
転送部の電荷を水平方向に転送する水平転送部、受光部
で発生した過剰な電荷を排出するオーバーフロードレイ
ン、オーバーフロードレインへ排出する電荷のレベルを
変更するオーバーフローコントロールゲートを備えた固
体県会素子と、固体層像素子に駆動パルスを供給する固
体撮像素子駆動手段と、固体県会素子からの信号により
露出を決定する露出制御手段とを有し、測光のため固体
県会素子から電荷を読み出１ときは、固体層像素子をフ
レーム蓄積モードで駆動すると共に、オーバーフローコ
ントロールゲートのレベルを変化さけて受光部の飽和蓄
積電荷量を小さくし、前記固体ｍ像素子駆動手段から水
平ブランキング期間に複数の垂直転送のためのパルスを
出力することにより、複数水平走査線の蓄積電荷を水平
転送部上で加算して読出すよう構成したことを特徴とす
るものである。

（作用） 第１の発明では、測光のため固体県会素子から電荷を読
み出すときは、固体撮像素子をフレーム蓄積モードで駆
動し、前記固体ｍｓ素子駆動手段から水平ブランキング
期間に複数の垂直転送のためのパルスを出力することに
より、複数水平走査線のｉｌ［！荷を水平転送部上で加
算して読出す第２の発明では、測光のため固体県会素子
から電荷を読み出すときは、オーバーフローコントロ−
ルゲートのレベルを変化させて受光部の飽和蓄積電荷量
を小さくし、前記固体撮像素子駆動手段から水平ブラン
キング期間に複数の垂直転送のためのパルスを出力する
ことにより、複数水平走査線の蓄積電荷を水平転送部上
で加算して続出す。

第３の発明では、測光のため固体撮像素子から電荷を読
み出すときは、固体陽像素子をフレーム層積モードで駆
動すると共に、オーバーフローコントロールゲートのレ
ベルを変化させて受光部の飽和蓄積電り１ｍを小さくし
、前記囚体躍像素子駆動手段から水平ブランキング期間
に複数の垂直転送のためのパルスを出力することにより
、複数水平走査線の；！０１！Ｉ電荷を水平転送部上で
加粋して読出す。

（実施例） 以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例の構成を示す構成図である。

ここでは、電子スチルカメラにおける実施例を用いて説
明する。図において、１は被写体のｒ９をＣＣＤに結ぽ
Ｖるためのレンズ系、２はレンズ系１を通過する丸樋を
制限するためのアイリス（虹彩絞り）、３はレンズ系１
により形成された光像を電気信号（画像データ）に変換
するためのＣＣＤ、４はＣＣＤ３の出力を増幅づ゛るた
めのアンプ、５はＣＣＤ３の出力を映像信号に変換する
ためのプロセス回路、６は映像信号をビデオフロッピー
に記録４るための信号に変換する記録回路、７は画像が
記録されるビデオフロッピーである。８はＣＣＤ３の出
力から露出制御を行うための測光値を算出する測光回路
、９は露出制御のほかに各部を統括制御するＣＰｔＪ、
１０はＣＣＤ３を駆動づるためのＣＯＤ駆動回路である
。このＣＯＤ駆初駆動１０は電荷の読出しタイミングを
調整することでシ１１ツタ−スピードを調節する電子シ
ャッター機能を備えているらのとする。１１はＣＰＵ９
の指示によりアイリス２を駆＃Ｊするアイリス駆動回路
である。１２は測光素子に被写体からの光を導く測光用
レンズ、１３は測光素子である。１４は測光素子の出力
を増幅するアンプ、１５は測光素子の出力をΔ／Ｄ変換
してＣＰＵ９に供給するΔ／Ｄ変換器である。

第２図は、第１図に示した装との動作の概略を示したフ
ローチャートである。

以下、第１図及び第２図を使用して動作を説明する。

まず、予め定められた露出条ｆ１でｍｓを行い（ステッ
プ■）、この時のＣＯＤ出力を測光回路８で演口して測
光値を求める（ステップ■）。このとき、ＣＯＤをフレ
ーム蓄積モードで駆動し、ＣＣＤ３の水平転送路上で水
平２ライン分の電荷を加算して３ｃ出すようにする。こ
のようにすると、測光のためのＣＯＤの出力に要する時
間を短くすることができる。尚、このときの露出条件は
、１２の測光素子の信号によりもとめられた標準的な露
出条件である。また、この測光は２回以上であっても良
い。ここで、ＣＰ（Ｊ９は上記測光で得うれた測光値を
もとに、シャッター速度を決定する。

そして、ＣＣＯ駆動回路１ｏによりＣＣＤ３の電荷蓄積
時間をＩＩＩＩＩｌ（電子シャッター）して（ステップ
（■）撮像を行わせる（ステップＱ））。ここでは、電
子シャッターは精度良くあり罪することが可能なのでシ
せツタ−速度を再度求めることにした。

ここでは、シャッターだけでなく絞りら同時に変えるよ
うにしても良い。２回ＬＩＦｉＩＩｌ光・制御を行う場
合、最襖の１回は電子シャッターのｆｉｌｌ　ｌ２ｉＩ
のみを行い、それ以前は絞りとシｔ・ツタ−の両方を制
御するようにすれば、絞りの精度があまりよくない場合
でも＾精度の制御が広い輝度範囲に対して行える。そし
て、ＣＣＤ３の出力をプロセス回路５、記録１’ｌ路６
で記録用信号に変換して、ビデオフロッピー７に記録す
る（ステップ■）。この記録を続行するのであれば、ス
テップ■からステップ■の動作を繰り返す。

第３図乃至第６図はＣＣＤ３の動作を説明するための説
明図である。これらの図において、ＣＣＤ３は、６（縦
）×４（構〉の受光素子と、受光素子からの電荷を！！
直方向に転送する！！直直送送路平置転送路からの電荷
を水平方向に転送する水平転送路から構成される装置 第３図は、ＣＣＤ３にフィールド蓄積動作をさＵた場合
の奇数フィールドの状態を示している。

また、第４図は、ＣＣＤ３にフィールドｇａＤ作をさせ
た場合の偶数フィールドの状態を示している。このよう
に、フィールドＮ積動作では、各フィールド毎に異なる
２画素の電荷を垂直転送路上で側口してから読出してい
る。このような動作に対応するため、転送路は受光素子
の２倍以上の電荷容量を有している。

第５図は、ＣＣＤ３にフレーム蓄積動作をさせた場合の
奇数フィールドの状態を示している。また、第６図は、
ＣＣＤ３にフレーム蓄積動作をさせた場合の偶数フィー
ルドの状態を示している。

このにうに、フレーム蓄積動作では、各フィールド毎に
異なる画素の電荷を読出している。

ここで、測光のためにＣＣＤ３の出力を読み出すとき（
第２図のステップ■）は、フレーム蓄積モードで読出し
を行い、水平転送路上で水平２ライン分ずつを加算して
から読出しを行うようにする。このようにすると、１／
２フイールドの時間（約１／１２０秒）で全画面の信号
が読出仕る。

測光、八Ｆや逆光判定等であれば、２ラインずつ側口し
ても特に問題は生じない。また、転送路は受光素子の２
倍の電・荷容量を有している為、転送路上でオーバーフ
ローが生じることもない。

第７図はＣＣｌ）駆動回路１０からＣＣＤ３に与えられ
る駆動パルスを示したクイミング図である。

この図のφＶは垂直転送路を駆動して電荷を垂直方向に
移動させるためのパルスで、φＶ１〜φＶ４の位相の異
なるパルスがある。φ１（は水平転送路を駆動して電荷
を移動させるためのパルスで、φＨ１〜φＨ２０位相の
異なるパルスがある。以下、φＶ１〜φ４をφＶ、φＨ
１〜φト」２をφ］」として説明する。

通常は、このφＶの１パルスで各垂直転送路上の電荷を
１水平ライン分シフトさせ、水平転送路上にシフトして
きた電荷をφ１（で水平方向に送り、画像信号として出
力する。

測光のための読出しのときは、第８図に示すように、水
平ブランキング期間にφＶを２パルス連続して出力し、
各垂直転送路上の電荷を２水平ラインのシフ１〜させる
。この期間はφＨは停止しているので、水平転送路上で
２水平ライン分の電荷が加律されたことになる。この電
荷をφＨで水平方向に送り、測光用の画像信号として出
力する。

このときは、２水平ライン分ずつ出力されているので、
１／２フイールドの時間で読出しが完了することは明ら
かである。

第９図はＣＣＤ３の電荷転送の様子を示す説明図である
。受光部３ａで発生した電荷は読出しゲート３ｂを介し
て垂直転送路３ｃに移される。また、受光明問中に受光
部に生じた電荷が多すぎたときは０ＦＣＧ３ｄを介して
オーバーフロードレイン３ｅに排出される。

ここで、第１０図に示すように０ＦＣＧ３ｄのレベルを
半分にすることができれば、垂直転送路の容量は受光部
の４倍になる。このため、フィールド蓄積モードであっ
ても、測光の読出し時に第８図に示したような水平２ラ
イン加ｅ１ｍ出しを実行−ｊ゛ることができる。

また、フレーム蓄積モードで測光の読出しを行うのであ
れば、水平４ライン分を加算して読出すことができる。

これにより、測光のためのＣＯＤ出力の読出し時間を更
に短縮することができる（１／２４０秒）、、この水平
４ライン加算読出しを行う場合のφＶ、φＶ１の様子を
第１１図に示す。

このように、０ＦＣＧのレベルを変えることで、５ライ
ン、６ライン、・・・、１０ライン加痒といった読出し
を行うことも可能になる。

以上のように、受光部で発生した複数水平ライン分の電
荷を水平転送路上で加算してから読み出でようにするこ
とで、測光のための読出しに要する時間を短縮すること
ができ、電荷が水平転送路上でオーバーフローすること
らない。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明ひは、固体撮像素子
をフレーム蓄積モードで駆動し、また０ＦＣＧのレベル
を変えて受光部の飽和荷電量を小さくし、受光部で発生
した複数水平ライン分の電荷を、受光部と転送路の容量
に応じて水平転送路土で・加すして読み出Ｊようにした
。このため、測光のための読出しに要する時間を短縮す
ることができ、電荷が水平転送路上でオーバーフローす
ることもない。従って、正確な露出情報を短時間に１！
′７ることの可能な県会装置を実現することがひきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の椙成を示づ一措成図、第２
図は第１図に示した装置の！８１ｆ′１の概略を示した
フローブ］−−１−、第３図乃至第６図はＣＯＤの電荷
の読出し動作を説明するための説明図、第７図及び第８
図はＣＯＤの駆動パルスを示すタイムチャート、第９図
及び第１０図【よＣＣＤの蓄積電伺の容量を説明するた
めの説明図、第１１図はＣＯＤの駆動パルスの他の例を
示すタイムヂャ−１〜である。 １・・・レンズ系　　　　　　２・・・アイリス３・・
・ＣＣＤ　　　　　　　　４・・・アンプ５・・・プロ
しス回路　　　　６・・・記録回路７・・・ビデオフロ
ッピー　　８・・・測光回路９・・・ＣＰ　Ｕ　　　　
　　　　１０・・・ＣＣＤ駆動回路１１・・・アイリス
駆動回路　１２・・・測光用レンズ１３・・・測光素子
　　　　　１４・・・アンプ１５・・・△／Ｄ変換器 特許出願人　　　　口　　二　　カ　　株　　式　　会
　　礼式　理　人　　　弁理士　　井　島　胚　冶外１
名 繭２区 第３図 φＨ１φＨ２ 第４図 φＨ１キ２ 第５匹団 第６図 φＨ１φＨ２ 第７図 φＶ 水平ブフンキング期間 角屹　８図 φＶ φＨ 氷平ブランキング朗闇 第９図 ３ｅオーバーフロードレイン０ＦＤ ３ｄ　０ＦＣＧ 第１１図 φＶ 水平ブランキング期間　・

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）固体撮像素子を備え、撮像に先立って固体撮像素
   子から読出された信号により露出を制御する撮像装置で
   あって、 入射光を電荷に変換する受光部、受光部からの電荷を垂
   直方向に転送する垂直転送部、垂直転送部からの電荷を
   水平方向に転送する水平転送部、受光部で発生した過剰
   な電荷を排出するオーバーフロードレイン、オーバーフ
   ロードレインへ排出する電荷のレベルを変更するオーバ
   ーフローコントロールゲートを備えた固体撮像素子と、 固体撮像素子に駆動パルスを供給する固体撮像素子駆動
   手段と、 固体撮像素子からの信号により露出を決定する露出制御
   手段とを有し、 測光のため固体撮像素子から電荷を読み出すときは、固
   体撮像素子をフレーム蓄積モードで駆動し、前記固体撮
   像素子駆動手段から水平ブランキング期間に複数の垂直
   転送のためのパルスを出力することにより、複数水平走
   査線の蓄積電荷を水平転送部上で加算して読出すよう構
   成したことを特徴とする撮像装置。
2. （２）固体撮像素子を備え、撮像に先立って固体撮像素
   子から読出された信号により露出を制御する撮像装置で
   あって、 入射光を電荷に変換する受光部、受光部からの電荷を垂
   直方向に転送する垂直転送部、垂直転送部からの電荷を
   水平方向に転送する水平転送部、受光部で発生した過剰
   な電荷を排出するオーバーフロードレイン、オーバーフ
   ロードレインへ排出する電荷のレベルを変更するオーバ
   ーフローコントロールゲートを備えた固体撮像素子と、 固体撮像素子に駆動パルスを供給する固体撮像素子駆動
   手段と、 固体撮像素子からの信号により露出を決定する露出制御
   手段とを有し、 測光のため固体画像素子から電荷を読み出すときは、オ
   ーバーフローコントロールゲートのレベルを変化させて
   受光部の飽和蓄積電荷量を小さくし、前記固体撮像素子
   駆動手段から水平ブランキング期間に複数の垂直転送の
   ためのパルスを出力することにより、複数水平走査線の
   蓄積電荷を水平転送部上で加算して読出すよう構成した
   ことを特徴とする撮像装置。
3. （３）固体撮像素子を備え、撮像に先立って固体撮像素
   子から読出された信号により露出を制御する撮像装置で
   あって、 入射光を電荷に変換する受光部、受光部からの電荷を垂
   直方向に転送する垂直転送部、垂直転送部からの電荷を
   水平方向に転送する水平転送部、受光部で発生した過剰
   な電荷を排出するオーバーフロードレイン、オーバーフ
   ロードレインへ排出する電荷のレベルを変更するオーバ
   ーフローコントロールゲートを備えた固体撮像素子と、 固体撮像素子に駆動パルスを供給する固体撮像素子駆動
   手段と、 固体撮像素子からの信号により露出を決定する露出制御
   手段とを有し、 測光のため固体画像素子から電荷を読み出すときは、固
   体画像素子をフレーム蓄積モードで駆動すると共に、オ
   ーバーフローコントロールゲートのレベルを変化させて
   受光部の飽和蓄積電荷量を小さくし、前記固体撮像素子
   駆動手段から水平ブランキング期間に複数の垂直転送の
   ためのパルスを出力することにより、複数水平走査線の
   蓄積電荷を水平転送部上で加算して読出すよう構成した
   ことを特徴とする撮像装置。