JPH0382281A - 電子スチルカメラ - 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〕 本発明は固体撮像素子によって得られた画像情報を静止
画として記録する電子スチルカメラに関するものである
。

〔従来の技術〕

第３図は、・、従来の電子スチルカメラのブロック図で
あり、２０１はレンズ、２０２は絞り、２０３はシャッ
タ、２０４はシャッタ・絞り駆動回路である。１０１は
固体撮像素子でここでは後はど説明するインターライン
型ＣＣＤとする。

２０５は固体撮像索子駆動回路、２０６はクロック発生
回路である。２０７は固体撮像素子より得られた出力を
信号処理して輝度信号を得る信号処理回路である。２０
８は輝度信号をＦＭ変調するＦＭ変調回路である。２０
９はＦＭ変調された信号を磁気記録できるように増幅す
る記録アンプである。２１０は磁気ヘッド、２１１は記
録媒体である磁気シートである。２１２は磁気シートを
回転させるモータ、２１３はモータサーボ回路、２１４
はシステム全体の動作を制御するシステム１１Ｊ御回路
である。２１５．２１６はシャツタレリーズスイッチで
あり、半押しでスイッチ２１５が、全押しでスイッチ２
１５と２１６がＯＮするようになっている。このスイッ
チをＯＮする動作に応じて一連の静止画撮像シーケンス
が開始される。

第４図は、よく用いられる固体撮像素子の一例としての
インターライン型ＣＯＤの構成図である。第４図におい
て、１０１はインターライン型ＣＣＤである固体撮像素
子、１０２は光を電荷に変えて蓄積するホトダイオード
、１０３はホトダイオードから移された電荷をＩＨ（１
水平走査期間）に１段ずつ垂直方向に転送する垂直ＣＣ
Ｄである。■１〜ｖ４は垂直ＣＯＤの伝送電極であり、
ｖｌはホトダイオードの奇数行の電荷を垂直ＣＣＤに転
送する転送ゲートをかねている。また、Ｖ３は同様に偶
数行のホトダイオードに対応する転送ゲートとなってい
る。垂直ＣＯＤは４相の転送パルスで駆動される。１０
４は、垂直ＣＣＤ　１０３よりＩＨに１段転送されてく
る電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤである。Ｈｌ。

Ｈ２は、水平ＣＣＤの転送電極であり、２相のバネスで
駆動される。１０５は電荷を電圧に変換し出力する出力
アンプである。Ｖｏｕｔは出力端子である。１０６は不
要電荷を掃き捨てるためのトップドレインである。

第５図は固体撮像素子１０１の画素情報をフレーム読出
し動作によって読み出すときの駆動タイミングを示した
図である。垂直ブランキング期間の時刻Ｔ２に転送電極
ｖ１の電位をＨｉレベルにすることによって、ｎライン
目のホトダイオードの電荷を垂直ＣＣＤ１０３に移し、
時刻Ｔ３からＴ４のあいだにその電荷を読み出す。垂直
ブランキング期間の時刻Ｔ５に転送電極ｖ３の電位をＨ
ｉレベルにしてｎ＋１ライン目の電荷を垂直ＣＣＤ１０
３に移し時刻Ｔ６からその電荷を読み出す。

第６図は固体撮像素子１０１の画素情報をフィールド読
出し動作によって読み出すときの駆動タイミングを示し
た図である。時刻Ｔ２に転送電極ｖ１の電位をＨｉレベ
ルにすることによって、ｎライン目のホトダイオードの
電荷を垂直ＣＯＤに移し、時刻Ｔ３に１段垂直転送した
後に時刻Ｔ４で転送電極ｖ３の電位をＨｉレベルにする
ことによってｎ＋１ライン目の電荷を読み出し、ｎライ
ン目の電荷とｎ＋１ライン目の電荷を垂直ＣＣＤ中で加
算する。そして時刻Ｔ５，７６間でその電荷を読み出す
。

第７図は第３図に示す従来の電子スチルカメラの動作シ
ーケンスを未す図である。以下、第７図に基づいてこの
電子スチルカメラの動作を説明する。時刻Ｔ１において
スイッチ２１５が投入されると、＃１影のための準備と
していわゆる外部測光で露出決定のための測光が開始さ
れる。続いて時刻Ｔ２においてスイッチ２１６がＯＮに
なると、固体ｍ機素子１０１を駆動するための不図示の
電源が没入され、暗電荷による悪影背を除くため、固体
撮像素子１０１の読出しによって固体撮像素子に溜って
いる暗電荷の掃き出しが開始される。

充分子Ｆａ重電荷掃き出しが行われた後、Ｔ３からＴ６
までの間読出しが禁止され、その間、Ｔ４〜Ｔ５間でシ
ャッタ２０３が開かれ固体撮像素子１０１が露光される
。その際、絞り、シャッタスピードは前記瀾光時に決め
られた値に制御される。時刻Ｔ５でシャッタが閉じた後
時刻Ｔ６から再び読出し“が開始され、Ｔ６からＴ７ま
での２フイールドで読み出された画像が静止画として磁
気シート２１１に記録される。

〔発明が解決しようとする課題〕 ところが前記従来の撮像シーケンスでは低温になると画
面のむらが目たち易いという問題があった。その理由を
以下に説明する。

第８図（ａ）は固体撮像素子１０１におけるホトダイオ
ード（受光部〉１０２から垂直ＣＣＤ１０３に電荷を読
み出す部分の断面構造と各部のポテンシャルを説明する
図である。第８図（ｂ）は電荷をホトダイオード（受光
部）１０２から垂直ＣＣＤ　１０３に読み出す際に垂直
転送電極に与える駆動パルスを示した図である。第８図
（ａ）において１１０はＮ型基板、１１１はＰ層、１１
２は垂直ＣＣＤ１０３を形成するＮ層である。１１３は
受光部のホトダイオードを形成するＮ層である。１１４
は素子を電気的に分離するためのチャンネルストップと
いう領域を形成するためのＰ型領域である。１１５は転
送ゲート電極を兼ねた垂直転送電極である。１１６は垂
直ＣＣＤ１０３を遮光するための遮光アルミ層である。

１１７はシリコン酸化膜に依る絶縁層である。転送電極
１１５におおわれていてＮ層のない部分は転送ゲートを
形成している。第８図（ｂ）において時刻Ｔｏ、Ｔ４に
おいては垂直転送電極に低電圧ＶＬが加わり垂直ＣＣＤ
部のボテンシャネはＶａという最も浅い電位になってい
る。時刻Ｔｌ、Ｔ３において垂直転送電極にＶＭという
中間電位がかかると垂直ＣＣＤ部のポテンシャルがｖｂ
というやや深い電位になっている。時刻Ｔ２において垂
直転送電極にＶＨという高電圧がかかると垂直ＣＣＤ部
のポテンシャルはＶｃという最も深い電位になり、同時
に転送ゲート部の電位も深くなって転送ゲートが開いた
状態になる。

すなわちＶＬ、ＶＭという電圧をかけることによって垂
直ＣＣＤ中の電荷転送を行い、ＶＨという電圧をかける
ことによってホトダイオードの電荷を垂直ＣＣＤ部に転
送するようになっている。

第９図は動画モードで固体撮像素子１０１を動作させる
。ときの残像電荷の説明図であり、第９図（ａ）のよう
にＶａ、Ｖｂ間でポテンシャルが上下することで電荷が
垂直方向に転送され、同時に受光部では光によって発生
した電荷が蓄積されている。（ｂ）ではポテンシャルが
Ｖｃとなり電荷が垂直ＣＣＤ部へ読み出されるが、ホト
ダイオードの電荷は１００％までは読み出されず一部残
像電荷としてホトダイオードに残ってしまう。このため
画像に残像が生じる。

第１０図は、この残像現象が、同じ固体撮像素子を第７
図に示したような静止画モードで動作させたときどの様
な影響を与えるかについて説明する図である。暗電荷の
掃き出しを遮光（シャツタ閉）状態で何度も行うと１回
の読出しでは残っていた残像電荷も第１０図（ａ）のよ
うにすべて掃き出されてしまう。次にシャッタ２０３を
開けて露光させるとＱｓという信号電荷がホトダイオー
ド１０２に蓄積される。次に再びシャッタ２０３を閉じ
て信号電荷を読み出そうとするとＱＬという残像電荷が
ホトダイオードに読み残され、Ｑｓ−ＱＬという目減り
した電荷が読み出される。ＱＬの量は画素毎に異なって
いるため記録された画像はむらの多いＳ／Ｎの悪い画像
になる。

特に低温においては、暗電荷の発生が少なく残像電荷が
すべて掃き出されることが多いので、画像のむらが目立
ち易い。

本発明は、このような問題を解消するためなされたもの
で、むらかなくＳ／Ｈの良い画像の得られる電子スチル
カメラを得ることを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、前記目的を達成するため、電子スチルカメラ
をつぎの（１）〜（３）のとおりに構成するものである
。

（１）つぎのａ〜ｅの構成要素を備えた電子スチルカメ
ラ。

ａ、固体撮像素子。

ｂ、前記固体撮像素子への光路に設けられた露光部材。

ｃ、撮影シーケンスを開始させるスイッチ。

ｄ、前記スイッチの投入に応じて、遮光状態で前記固体
撮像素子の暗電荷の掃き出しを行わせ、次に該固体撮像
素子の読出し動作を禁止し、次に固体撮像素子を飽和し
ない露出量で前露出させた後再び遮光状態にし、次に該
前露光によって該固体撮像素子に生じた電荷の掃き出し
を行わせ、次に固体撮像素子に光学像を露光させた後該
露光により該固体撮像素子に生じた電荷の読出しを遮光
状態で行わせる、固体撮像素子、露光部材の駆動手段。

ｅ、前記電荷の読出しによって得た信号を処理し静止画
として記録媒体に記録する手段。

（２）前記（１）において、固体撮像素子、露光部材の
駆動手段は、前露光を、該前露光に先だって行わせる測
光に基づいた露出量で行うものとした電子スチルカメラ
。

〔作用〕

前記（１）、（２）の構成によれば、暗電荷掃き出し後
の前露光と該前露光により生じた電荷の掃き出しにより
、固体撮像素子には、残像電荷が残り、その後露光し該
露光により生じた電荷を読出す際、信号電荷がすべて読
み出され、画像のむらが生ずることがない。

〔実施例〕

以下本発明を実施例で説明する。

第１図は本発明の第１実施例である電子スチルカメラの
動作シーケンス図である。本実施例の構成は、動作シー
ケンスを除いて、第３図に示す従来の電子スチルカメラ
と同様である。

次に、本実施例の構成、動作を第３図を参照し、第１図
により説明する。

時刻ＴＩにスイッチ２１５が投入されると、露出基決定
のため、いわゆる外部測光による測光が開始される。時
刻Ｔ２にスイッチ２１６が投入されると、通常のフレー
ム読出し動作による暗電荷の掃き出しが開始され、時刻
Ｔ３まで複数回のフレーム読出し動作による暗電荷の掃
き出しが行われる。時刻Ｔ３からＴ６まで読出し動作が
禁止され、時刻Ｔ４，７５間でシャッタ２０３が開かれ
前露光が行われる。その露光する期間及び絞り値は、先
だって行われた前述の測光により求めた露出量に基いて
、固体撮像素子１０１が飽和しない程度の値に設定され
ている。この際、レリーズタイムラグを最短にするため
露光時間は最短に設定する方がよい。次に時刻Ｔ６，７
７間で１フレ一ム期間、前露光によって発生した電荷の
掃き出しが行われる。時刻Ｔ７．７１０の間読み出しか
禁止され、時刻Ｔ８，７９間でシャッタ２０３が開かれ
固体撮像素子１０１（光学像が露光される。

そして時刻ＴＩＯ，Ｔｌｌの１フレ一ム期間にフレーム
読出し動作で信号を読み出し、信号処理を行い記録媒体
２１１に記録する。

第１１図、第１２図は第１図の動作での前露光の働きを
説明する図である。第１１図（ａ）は第１図のＴ３の時
点での電荷を示しており、数度ｃｍる暗電荷の帰き出し
によってホトダイオードの中の電荷は完全に空になって
いる。

次に７４．７５間で前露光を行うことによって第１１図
（ｂ）に示すように、飽和しない程度の電荷Ｑｂでホト
ダイオードが満たされる。次に７６．７７間の電荷の掃
き出しによって第１１図（Ｃ）に示すように、残像電荷
ＱＬを残してホトダイオードの電荷が掃き出される。次
に７８゜Ｔ９間で露光され、第１２図（ａ）のように信
号電荷Ｑｓがホトダイオードに発生するためＱｌ、＋Ｑ
ｓという電荷がホトダイオードに蓄積される。

次に７１０．７１１間の読出し動作では第１２図（ｂ）
のように残像電荷ＱＬはそのままホトダイオードに読み
残され信号電荷Ｑｓのみが読み出され、むらのないフレ
ーム静止画が得られる。

次に、フィールド静止画を得るための本発明の第２実施
例を説明する。本実施例の構成も動作シーケンスを除い
て第３図の電子スチルカメラと同様である。以下第３図
を参照し、第２図により本実施例の構成、動作を説明す
る。時刻Ｔ１にスイッチ２１５が投入され測光が開始さ
れる。時刻Ｔ２にスイッチ２１６が投入され、通常のフ
ィールド読出し動作によって暗電荷の掃き出しが開始さ
れ、時刻Ｔ３まで複数回フィールド読出し動作が行われ
る。時刻Ｔ３からＴ６まで読出し動作が禁止され、時刻
Ｔ４．ＴＳ間でシャッタ２０３が開かれ前露光が行われ
る。その露光する期間及び絞り値は先だって行われた前
記測光による露光量に基いて、固体撮像素子１０１が飽
和しない程度の値に設定されている。この際、レリーズ
タイムラグを最短にするため露光時間は最短に設定する
方がよい。次に時刻Ｔ６，７７間で１フィールド期間、
該前露光によって発生した電荷の掃き出しが行われる。

時刻Ｔ７．ＴＩＯの間、読出しが禁止され、時刻Ｔ８，
７９間でシャッタ２０３が開かれ固体撮像素子１０１に
光学像が露光される。

そして時刻ＴＩＯ，Ｔｌｌの１フイ一ルド期間で信号を
読み出し、信号処理して記録媒体２１１に記録する。こ
の動作により、第１実施例と同様に、残像電荷による悪
影響を除くことができ、むらのないフィールド静止画が
得られる。

なお、以上の各実施例では、絞りとシャッタを露光部材
として用いているが、絞り兼用のシャッタや物性絞りを
用いてもよく、又測光を暗電荷の掃き出し前に行ってい
るが、暗電荷の掃き出し中に行ってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、暗電荷を充分掃
き出した後に前露光を行い、その後前露光による電荷を
掃き出した後に露光を行うことによって、前露光によっ
て与えた残像電荷を受光部に残し信号電荷はすべて読み
出すことができるので、むらのないＳ／Ｎの良い静止画
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の動作シーケンスを示す図
、第２図は本発明の第２実施例の動作シーケンスを示す
図、第３図は従来の電子スチルカメラのブロック図、第
４図はインターライン型ＣＣＤ固体撮像素子の構成図、
第５図はインターライン型固体撮像素子のフレーム読出
し時の駆動タイミング図、第６図はインターライン型Ｃ
ＣＤ固体撮像素子のフィールド読出し時の駆動タイミン
グ図、第７図は従来の電子スチルカメラの動作シーケン
スを示す図、第８図（ａ）、（ｂ）はインターライン型
ＣＣＤ固体撮像素子の１画素の断面構造と電荷転送の説
明図、第９図は動画モード時の残像電荷の説明図、第１
０図は静止画モード時における残像電荷の悪影響の説明
図、第１１゜１２図は本発明における前露光の働きの説
明図である。 １０１−−一固体撮像素子 ２０２−−−一絞り ２０３・−・−シャッタ ２０４−−−−シャッタ・絞り駆動回路２０５−−−−
一固体撮像素子駆動回路２１１−−−−−−記録媒体 ２１４−−−−−−システム制御回路 ２１６−−−−−スイツチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）つぎのａ〜ｅの構成要素を備えていることを特徴
   とする電子スチルカメラ。 ａ、固体撮像素子。 ｂ、前記固体撮像素子への光路に設けられた露光部材。 ｃ、撮影シーケンスを開始させるスイッチ。 ｄ、前記スイッチの投入に応じて、遮光状態で前記固体
   撮像素子の暗電荷の掃き出しを行わせ、次に該固体撮像
   素子の読出し動作を禁止し、次に固体撮像素子を飽和し
   ない露出量で前露出させた後再び遮光状態にし、次に該
   前露光によって該固体撮像素子に生じた電荷の掃き出し
   を行わせ、次に固体撮像素子に光学像を露光させた後該
   露光により該固体撮像素子に生じた電荷の読出しを遮光
   状態で行わせる、固体撮像素子、露光部材の駆動手段。 ｅ、前記電荷の読出しによって得た信号を処理し静止画
   として記録媒体に記録する手段。
2. （２）固体撮像素子、露光部材の駆動手段は、前露光を
   、該前露光に先だって行わせる測光に基づいた露出量で
   行うものであることを特徴とする請求項１記載の電子ス
   チルカメラ。