JPH0662323A - 固体撮像装置の駆動方法とビデオカメラの電子アイリス制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固体撮像装置２を用い、電子シャッタ機能を
活かしてアイリス制御するビデオカメラ用電子アイリス
制御回路において、ハンチングを伴うことなくアイリス
のダイナミックレンジを拡げる。 【構成】 シャッターパルスを垂直走査期間だけでな
く、垂直帰線期間中も発生できるようにし、且つシャッ
ターパルスの周波数を垂直帰線期間には水平走査周波数
よりも高くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置の駆動方
法と固体撮像装置を用いたビデオカメラの電子アイリス
制御回路、特にアイリス制御におけるハンチングがなく
アイリスダイナミックレンジを広くすることのできる新
規な固体撮像装置の駆動方法とビデオカメラの電子アイ
リス制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像装置、例えばＣＣＤタイプの固
体撮像装置は、一般に、固体撮像装置内の各光電変換素
子の蓄積した信号電荷をシャッターパルスの印加により
オーバーフロードレイン領域あるいは半導体基板側に掃
き出すことができるようになっており、フィールド期間
内における電荷蓄積時間をシャッターパルスの印加によ
って調整することにより露光時間を変えることができ
る。

【０００３】このシャッターパルスによる電荷蓄積時間
の制御は、１Ｈ（水平周期）単位で行うようにされてい
る。それは、シャッターパルスの印加タイミングを水平
帰線期間に限っていたためである。そして、シャッター
パルスの印加タイミングを水平帰線期間内に限るのは、
映像信号にノイズが侵入するのを回避するためである。

【０００４】そして、このような固体撮像装置を用いた
ビデオカメラの中には、その電子シャッター機能をアイ
リス制御に活かしたものがある。図３（Ａ）はそのよう
な電子アイリス制御回路を示すものであり、図（Ｂ）は
電子アイリス制御回路の動作を説明するタイムチャート
である。図面において、１はレンズ、２は固体撮像装
置、３は該固体撮像装置２の出力を取り出すサンプルホ
ールド回路、４はＡＧＣ回路、５はガンマ補正回路、６
はホワイトクリップ回路、７はブラッククリップ回路で
ある。８ａは電子アイリス制御回路の従来例を示すもの
で、サンプルホールド回路３の出力を積分するローパス
フィルタ９とシャッターコントロール回路１０からな
る。

【０００５】ローパスフィルタ９は、サンプルホールド
回路３の出力を積分することにより画面の全体的（平均
的）明るさを検出する役割を果し、シャッターコントロ
ール回路１０は、ローパルフィルタ９の出力が基準値よ
りも高い場合にはシャッタースピードをアップし、逆の
場合にはシャッタースピードをダウンする働きをする。
Ｖ_BLK は垂直ブランキング信号、Ｘ_SG1 は読み出し信号
（ＲＯＧ）、ＨＤは水平周期信号、Ｘ_SUB （１）〜
（ｎ）は各別の例における掃き捨てを指令するシャッタ
ーパルスである。

【０００６】固体撮像装置の露光時間は、Ｘ_SUB （１）
のケースが一番長く、Ｘ_SUB （２）、（３）、（４）、
…というように水平周期単位で変化させることが可能で
ある。露光時間は、読み出し信号Ｘ_SG1 の発生後に１Ｈ
周期で発生するシャッターパルスのうち最後のシャッタ
ーパルスの発生時点から次の読み出し信号Ｘ_SG1 の発生
時点までの時間である。そして、従来においては垂直ブ
ランキング期間にはシャッターパルスを発生しないよう
にしていた。従って、最もアイリスを強くした場合の露
光時間は１／１５００秒であり、従来におけるアイリス
ダイナミックレンジは１／６０〜１／１５００秒であっ
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来におい
ては、上述したように、ダイナミックレンジが１／６０
〜１／１５００秒であったが、よりそのアイリスダイナ
ミックレンジを広くするという要請があったがそれに応
えることは難しかった。というのは、そうすると固体撮
像装置に照射された光が強い場合にアイリス制御にハン
チング現象が生じるという問題があったからである。そ
れについて詳細に述べると下記のとおりである。電子ア
イリス制御回路は、固体撮像装置の出力信号の平均値を
一定になるようにシャッター制御を行うが、露光時間制
御による出力信号の変化幅がアイリス制御系の不感帯の
幅よりも大きいと必然的にハンチングを起す。そして、
露光時間が短くなる程、露光時間の１ステップの変化分
当りの固体撮像装置の出力信号のレベル変化分が大きく
なる。従って、固体撮像装置に照射された光が強い場合
にハンチングが起きるのである。

【０００８】即ち、図３（Ｂ）に示すシャッターパルス
Ｘ_SUB （１）を例に採ると、この場合の露光時間に対し
て１単位時間だけ露光時間を減らした場合の露光時間の
変化率、即ち、シャッターゲイン差｛［露光時間（１）
−露光時間（２）］／露光時間（１）｝は非常に小さ
い。しかし、露光時間が１／１５００秒近くのきわめて
短かい時間になると、シャッターゲイン差を求める式で
あるシャッターゲイン差＝［露光時間（ｎ）−露光時間
（ｎ＋１）］／露光時間（ｎ）の分子が一定（即ち、１
Ｈ）であるのに対して分母が非常に小さくなるのでシャ
ッターゲイン差が非常に大きくなるのである。このシャ
ッターゲイン差の最大値と最小値の比は約１０：１とな
る。

【０００９】というのは、１フィールドは１５７３４Ｈ
であり、従って露光時間を変化できる時間単位は１／１
５７３４秒であるのに対して、垂直帰線期間が開始して
から読み出し信号Ｘ_SG1 が発生するまでの時間（これは
従来における略最大露光時間）が１／１５００秒である
からである。このように、露光時間を１単位時間ずらす
ことによって出力信号が大きく変化すると必然的にハン
チングが生じることになり、垂直帰線期間が終った直後
においてシャッターゲイン差が最大になる。そこで、従
来においてはこの最大のシャッターゲイン差（略１０
％）においてもハンチングが生じないように不感帯幅が
設定されていた。しかし、若しダイナミックレンジをも
っと広くすべく垂直ブランキング期間にもシャッターパ
ルスが発生するようにすると、従来においては、シャッ
ターパルスは必ず周波数が１５７３４Ｈｚにされていた
のでシャッターゲイン差が非常に大きくなり、ハンチン
グが起きる。そのため、従来においては最高シャッター
速度が１／１５００秒に規制され、アイリスのダイナミ
ックレンジは１／６０〜１／１５００（２８ｄＢ）と決
して広くはできなかった。

【００１０】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、その目的はアイリス制御におけるハ
ンチングの発生を伴うことなくアイリスのダイナミック
レンジを広くすることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の固体撮像装置
の駆動方法は、電荷蓄積時間を１水平周期よりも短かい
期間を単位として変化させることにより制御することを
特徴とする。請求項２の固体撮像装置の駆動方式請求項
１の固体撮像装置の駆動方法において、垂直帰線期間内
において１水平周期より短かい期間を単位として蓄積開
始時点を変化させることにより制御することを特徴とす
る。

【００１２】請求項３の固体撮像装置の駆動方法は、請
求項２の固体撮像装置の駆動方法において、蓄積開始時
点が垂直帰線期間内である場合における電荷蓄積時間つ
いての単位変化時間の電荷蓄積時間に対する比であるシ
ャッターゲイン差が、垂直走査期間におけるシャッター
ゲイン差の最大値を越えないようにすることを特徴とす
る。請求項４の固体撮像装置の駆動方法は、請求項３の
固体撮像装置の駆動方法において、蓄積開始時点が垂直
帰線期間内である場合におけるシャッターゲイン差が、
垂直走査期間において水平周期単位で電荷蓄積時間を変
化させた場合のシャッターゲイン差の最大値を越えない
ことを特徴とする。

【００１３】請求項５のビデオカメラの電子アイリス制
御回路は、固体撮像装置からの出力信号を積分する積分
回路と、該積分回路の出力と予め設定した基準値とを比
較する比較回路と、垂直走査期間内には、水平帰線期間
毎に対応して第１のパルスを発生し、垂直帰線期間内の
少なくとも読み出しパルスが発生する時点以前の期間に
おいては上記第１のパルスよりも短かい周期の第２のパ
ルスを発生するクロック発生回路と、第１のパルス、第
２のパルスをカウントするカウンタと、上記比較結果に
基づいて上記カウンタにカウント値を指定する指定カウ
ント値を上下するカウント値指定回路と、該カウント値
指定回路の出力に基づいてシャッタパルスを発生して上
記固体撮像装置の電荷蓄積時間を制御するシャッターパ
ルス発生回路と、を有することを特徴とする。

【００１４】

【作用】請求項１の固体撮像装置の駆動方法によれば、
電荷蓄積時間を１水平周期よりも短かい期間を単位とし
て変化させることにより制御するので、シャッターゲイ
ン差が大きくなることを回避することができ、ハンチン
グを防止することができる。請求項２の固体撮像装置の
駆動方法によれば、垂直帰線期間内において電荷蓄積時
間を１水平走査期間よりも短かい期間を単位として蓄積
開始時点を変化させることにより制御するようにしたの
で、最短電荷蓄積時間を従来よりも短かくしつつシャッ
ターゲイン差が大きくなることをノイズの発生を伴うこ
となく回避できる。従って、ハンチングの虞れを伴うこ
となくダイナミックレンジを広くすることができる。

【００１５】請求項３の固体撮像装置の駆動方法によれ
ば、垂直帰線期間内において電荷蓄積時間を１水平走査
期間よりも短かい期間を単位として蓄積開始時点を変化
させることにより制御するようにしたので、電荷蓄積時
間を従来よりも短かくしつつシャッターゲイン差が大き
くなることをノイズの発生を伴うことなく回避すること
ができる。従って、ハンチングの虞れを伴うことなくダ
イナミックレンジを広くすることができる。請求項４の
固体撮像装置の駆動方法によれば、蓄積開始時点が垂直
帰線期間内であるので、アイリスのダイナミックレンジ
を広くすることができると共に、垂直帰線期間内におけ
るシャッターゲイン差が垂直走査期間内における最大値
よりも小さくされているので、ハンチングを防止するこ
とができる。換言すれば、ハンチングを防止しつつアイ
リスのダイナミックレンジを広くすることが可能にな
る。

【００１６】請求項５のビデオカメラの電子アイリス制
御回路によれば、垂直走査期間内には水平走査期間毎に
発生する第１のパルスを、垂直帰線期間内にはそれより
短かい周期の第２のパルスを用いてシャッターパルスを
つくり、現在の映像信号の平均的明るさに基づいて電荷
蓄積時間を短かくしたり長くしたりするので、ノイズの
発生を伴うことなく且つハンチングの発生を伴うことな
くアイリスのダイナミックレンジを広くすることができ
る。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って詳細に説
明する。図１（Ａ）、（Ｂ）は本発明の一つの実施例を
示すもので、（Ａ）はビデオカメラの電子アイリス制御
回路の回路ブロック図、（Ｂ）はタイムチャートであ
る。本実施例は、図３（Ａ）、（Ｂ）に示す従来例には
ない特徴的構成を有するが、共通する部分も有し、共通
する部分については既に説明済みなので説明を省略し、
相違する部分についてのみ説明する。また、全図を通し
て共通する部分については共通の符号を使用した。

【００１８】図面において、８は電子アイリス制御回
路、９はサンプルホールド回路３から出力された映像信
号を積分し、ＤＣ値に変換するローパスフィルタ（ＬＰ
Ｆ）、１１、１２は基準電圧Ｖ１、Ｖ２（Ｖ１＞Ｖ２）
とローパスフィルタ９の出力電圧とを比較する比較回路
で、比較回路１１はローパスフィルタ９の出力電圧が基
準電圧Ｖ１よりも高いか否かを検出し、比較回路１２は
ローパスフィルタ９の出力電圧が基準電圧Ｖ２よりも低
いか否かを検出する。

【００１９】１３は比較回路１１、１２からの比較結果
に基づいて加算指令信号あるいは減算指令信号を送るデ
コーダである。具体的には、比較回路１１からローパス
フィルタ９の出力信号が基準電圧Ｖ１よりも高いという
比較結果を示す信号が出力されたときはデコーダ１３は
加算指令信号を出力する。これはシャッタースピードを
アップさせることにつながる。また、比較回路１２から
ローパスフィルタ９の出力信号が基準電圧Ｖ２よりも低
いという比較結果を示す信号が出力されたときはデコー
ダ１３は減算指令信号を出力する。これはシャッタース
ピードをダウンさせることにつながる。そして、比較回
路１１と１２のいずれからも出力が生じなかったとき、
即ち、ローパスフィルタ９の出力信号がＶ１よりも低く
Ｖ２よりも高いときはデコーダ１３は加算指令も減算指
令も発しない。このＶ１とＶ２の間が図２に示す不感帯
で、シャッターゲイン差が１０％のところで１単位時間
（１／１５７３４秒）露光時間変化したときの固体撮像
装置２の出力信号レベル変化分よりも少し広くされてい
る。

【００２０】１４はシャッタースピードを決定するパル
スカウント値を記憶し且つデコーダ１３からの指令に基
づいてカウント値をアップあるいはダウンするカウント
値指定回路である。１５はクロック発生回路で、垂直ブ
ランキング信号Ｖ_BLK 、読み出し信号Ｘ_{SG 1} 及び水平同
期信号ＨＤを受けてクロックパルスＣＬＫを発生する。
このクロックパルスは後述するシャッターパルス発生回
路（１７）によってゲートされることによってシャッタ
ーパルスとなるパルスである。

【００２１】このクロック発生回路１５は、読み出し信
号Ｘ_SG1 を受けると先ず水平帰線期間毎に第１のパルス
を発生する。この第１のパルスの周波数は勿論１５７３
４Ｈｚである。しかし、この１５７３４Ｈｚのパルスを
発生するのは読み出し信号Ｘ_SG1 を受けてから垂直帰線
期間が終り、次の垂直走査期間が始まり、そしてこの垂
直走査期間が終るまでである。この垂直走査期間が終り
次の垂直帰線期間が始まると発生するパルスが第１のパ
ルスから第２のパルスに切換わる。この第２のパルスは
周波数が例えば２Ｍ（あるいは１Ｍ）Ｈｚである。そし
て、垂直帰線期間中に読み出し信号Ｘ_SG1 が発生すると
第１のパルスを発生する状態になる。クロック発生回路
１５はこのような動作を１フィールド周期で繰返す。

【００２２】このように垂直走査期間中と垂直帰線期間
で発生するパルスの周波数を変えるのは、垂直走査期間
中はシャッターパルスにより固体撮像装置２の映像信号
中にノイズが侵入するのを防止するために水平帰線期間
のみにシャッターパルスが発生するようにし、垂直帰線
期間にはこれがブランキング期間になり、シャッターパ
ルスにより映像信号中にノイズが発生する虞れがないの
で発生タイミングが水平帰線期間に拘束されることがな
いことから短かい単位時間で露光時間を変化できるよう
にするためである。そして、短かい単位時間で露光時間
を変化できるようにするのは、シャッターパルスの周期
が一定だと露光時間が短くなる程シャッターゲイン差が
大きくなり、ハンチングが起きることから、単位変化時
間を短くしてシャッターゲイン差が大きくならないよう
にするためである。

【００２３】１６はカウンターで、クロック発生回路１
５から出力されたパルスをカウントする。具体的には読
み出し信号Ｘ_SG1 によりクリアされるとカウントを開始
し、カウント値指定回路１４により記憶されたカウント
値に達したときリセット信号を発生するという動作をす
る。１７はシャッターパルス発生回路で、読み出し信号
Ｘ_SG1 を受けるとセット状態になり、カウンタ１６のリ
セット信号によりリセットされ、そしてセット状態にあ
る間クロック発生回路１５から出力されたパルスの通過
を許容し、リセット状態のときはそのパルスの通過を禁
止する。このシャッターパルス発生回路１７の出力はシ
ャッターパルスとして固体撮像装置２に印加される。

【００２４】次に、図１（Ａ）に示す電子アイリス制御
回路の動作を説明する。ローパスフィルタ９からは画面
の全体的明るさに応じた電圧が出力され、その電圧が比
較回路１１、１２により基準電圧Ｖ１、Ｖ２と比較され
る。図２はその比較に関する不感帯の説明図である。ロ
ーパスフィルタ９の出力電圧が基準電圧Ｖ１よりも高い
とき、即ち明る過ぎるときはデコーダからカウント値指
定回路１４のカウント値（カウンタ１６にカウントさせ
る値）を多くする指令を出し、ローパスフィルタ９の出
力電圧が基準電圧Ｖ２よりも低いときは、即ち暗過ぎる
ときはデコーダ１３からカウント値指定回路１４のカウ
ント値を減らす指令を出す。

【００２５】尚、前にも述べたが、出力電圧がＶ１とＶ
２との間は、不感帯であり、この不感帯を設けることに
よりハンチングを防止することができる。即ち、この不
感帯の幅が、露光時間の変化可能な単位時間分に相当す
る固体撮像装置２の出力信号の直流レベルの電圧変動分
よりも広ければハンチングを防止できる。従って、この
不感帯の幅は広くすればする程ハンチング防止効果が大
きいといえるが、不感帯の幅を広くすると制御感度が悪
くなる。即ち、収束すべき値として好ましいのは不感帯
の中心値であるが、不感帯の中に入れば制御不能なの
で、不感帯が広いと収束すべき値と大きくずれたところ
でビデオ出力が安定するということが起きる可能性があ
る。そして、常識的にＡＧＣのゲインは−２０ｄＢ前後
であることから、不感帯幅Ｖ１−Ｖ２はビデオ信号のダ
イナミックレンジの１０％程度が好ましいのである。従
って、シャッターゲイン差も垂直走査期間中か垂直帰線
期間中かを問わず１０％を越えないようにされている。
勿論、ローパスフィルタ９の出力電圧がＶ１とＶ２の間
のときはデコーダ１３はカウント値指定回路１４のカウ
ント値を加算したり減算したりしない。

【００２６】クロック発生回路１５は読み出し信号Ｘ
_SG1 が発生すると１５７４３ＨｚのクロックパルスＣＬ
Ｋを垂直同期信号に同期して発生し、そして、垂直走査
期間が始まりその垂直走査期間が終るとクロックパルス
ＣＬＫの周波数が２ＭＨｚ（あるいは１ＭＨｚ）に変化
するという動作を繰返すが、そのクロックパルスＣＬＫ
がカウンタ１６によってカウントされる。カウンタ１６
によるそのカウントの開始は読み出し信号Ｘ_SG1 を受け
たとき行われ、カウントする値はカウント値指定回路１
４により指定される。そして、その値が大きい程電荷蓄
積時間（即ち露光時間）は短かくなり、その値が小さく
なる程電荷蓄積時間は長くなる。

【００２７】ところで、シャッターパルス発生回路１７
はクロック発生回路１５の出力パルスＣＬＫをゲートし
てシャッターパルスとして固体撮像装置２へ出力する。
具体的には読み出し信号Ｘ_SG1 を受けるとセット状態に
なって出力パルスＣＬＫの通過を許容し、カウンタ１６
からのアダー１４により指定された値をカウントしたと
き発生するリセット信号を受けるとリセット状態になり
クロックパルスＣＬＫの通過を禁止し、この禁止は次の
読み出し信号Ｘ_SG1 が到来するまでの間続く。そして、
この禁止期間が電荷蓄積時間（即ち、露光時間）とな
る。

【００２８】この電子アイリス制御回路によれば、明る
過ぎる場合には、カウンタ１６のカウント値が多くな
り、その結果露光時間が短かくなり、逆に暗過ぎる場合
にはカウンタ１６のカウント値が減少し、その結果、露
光時間が長くなる。従って、固体撮像装置２の出力レベ
ルが常に一定になるように、即ち不感帯内に収まるよう
にアイリス制御されるのである。そして、この電子アイ
リス制御回路は露光時間を垂直帰線期間が始まってから
読み出し信号Ｘ_SG1 が到来するまでの時間（１／１５０
０秒）よりも短くすることが可能である。というのは、
垂直帰線期間内においてもシャッターパルスを発生させ
ることができるようになっているからである。

【００２９】即ち、従来は垂直走査期間ないのみシャッ
ターパルスを発生するようになっていたので、アイリス
のダイナミックレンジは１／６０〜１／１５００（２８
ｄＢ）でしかなかった。しかるに、垂直帰線帰還内でも
シャッターパルスを発生できるので、露光時間をきわめ
て短かくできる、つまり強く絞りをかけることができ
る。本実施例では垂直帰線期間にはシャッターパルスの
周波数を２ＭＨｚにしているので理論的には１／６０〜
１／２０００００（シャッターゲイン差を１０％以内に
とどめるにはシャッターパルスの周波数の１０分の１分
の１秒まで露光時間を短くできる）までダイナミックレ
ンジをとれる。即ち、第２のパルスの周波数によっては
ダイナミックレンジを非常に高くできる。

【００３０】つまり、ダイナミックレンジの拡大をハン
チングの発生を伴うことなく行うことができる。即ち、
垂直帰線期間内においてシャッターパルスの周期を垂直
走査期間におけると同様に水平周期にしていたら垂直帰
線期間におけるシャッターゲイン差が非常に大きくな
る。少なくとも垂直走査期間内におけるシャッターゲイ
ン差の最大値よりも大きくなり、不感帯の幅を従来より
も大きくしないとハンチングが起きる。しかし、本発明
においては垂直帰線期間内においてシャッターパルスの
周波数を２ＭＨｚにしているので、露光時間を１／２０
０００００秒単位で変化させることができる。従って、
シャッターゲイン差の垂直帰線期間内における最大値を
垂直走査期間内における最大値よりも小さくできる。

【００３１】

【発明の効果】請求項１の固体撮像装置の駆動方法は、
電荷蓄積時間を１水平走査期間よりも短かい期間を単位
として変化させることにより制御することを特徴とす
る。従って、請求項１の固体撮像装置の駆動方法によれ
ば、電荷蓄積時間を１水平走査期間よりも短かい期間を
単位として変化させることにより制御するので、シャッ
ターゲイン差が大きくなることを回避することができ、
ハンチングを防止することができる。

【００３２】請求項２の固体撮像装置の駆動方法は、垂
直帰線期間内において水平走査期間より短かい期間を単
位として蓄積開始時点を変化させることにより制御する
ことを特徴とする。従って、請求項２の固体撮像装置の
駆動方法によれば、垂直帰線期間内において電荷蓄積時
間を１水平走査期間よりも短かい期間を単位として蓄積
開始時点を変化させることにより制御するようにしたの
で、最短電荷蓄積時間を従来よりも短かくしつつシャッ
ターゲイン差が大きくなることをノイズの発生を伴うこ
となく回避できる。従って、ハンチングを伴うことな
く、アイリスダイナミックレンジを拡大できる。請求項
３の固体撮像装置の駆動方法は、蓄積開始時点が垂直帰
線期間内である場合における電荷蓄積時間の単位変化時
間の電荷蓄積時間に対する比であるシャッターゲイン差
が、水平走査期間におけるシャッターゲイン差の最大値
を越えないようにすることを特徴とする。従って、請求
項３の固体撮像装置の駆動方法によれば、垂直帰線期間
内において電荷蓄積時間を１水平走査期間よりも短かい
期間を単位として蓄積開始時点を変化させることにより
制御するようにしたので、シャッターゲイン差が大きく
なることをノイズの発生を伴うことなく回避できる。

【００３３】請求項４の固体撮像装置の駆動方法は、蓄
積開始時点が垂直帰線期間内である場合におけるシャッ
ターゲイン差が、垂直走査期間において水平周期単位で
電荷蓄積時間を変化させた場合のシャッターゲイン差の
最大値を越えないことを特徴とする。従って、請求項４
の固体撮像装置の駆動方法によれば、蓄積開始時点が垂
直帰線期間内であるので、アイリスのダイナミックレン
ジを広くすることができると共に、垂直帰線期間内にお
けるシャッターゲイン差が垂直走査期間内における最大
値よりも小さくされているので、ハンチングを防止する
ことができる。換言すれば、ハンチングを防止しつつア
イリスのダイナミックレンジを広くすることが可能にな
る。

【００３４】請求項５のビデオカメラの電子アイリス制
御回路は、固体撮像装置からの出力信号を積分する積分
回路と、該積分回路の出力と予め設定した基準値とを比
較する比較回路と、垂直走査期間内には、水平帰線期間
毎に対応して第１のパルスを発生し、垂直帰線期間内の
少なくとも読み出しパルスが発生する時点以前の期間に
おいては上記第１のパルスよりも短かい周期の第２のパ
ルスを発生するクロック発生回路と、垂直走査期間中に
おいては上記第１のパルスを、垂直帰線期間中の上記読
み出しパルスが発生する時点以前の期間においては上記
第２のパルスをカウントするカウンタと、上記比較結果
に基づいてカウント値を上下する上記カウンタにカウン
トさせるカウント値を指定する指定カウント値指定回路
手段と、該回路の出力に基づいてシャッターパルスを発
生して上記固体撮像装置の電荷蓄積時間を制御するシャ
ッターパルス回路と、を有することを特徴とする。従っ
て、請求項５の固体撮像装置の駆動方法によれば、垂直
走査期間内には水平走査期間毎に発生する第１のパルス
を、垂直帰線期間内にはそれより短かい周期の第２のパ
ルスを用いてシャッターパルスを使い、現在の映像信号
の平均的明るさに基づいて電荷蓄積時間を短かくしたり
長くしたりするので、ノイズの発生を伴うことなく且つ
ハンチングの発生を伴うことなくアイリスのダイナミッ
クレンジを広くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）、（Ｂ）は本発明の一つの実施例を示す
もので、（Ａ）は電子アイリス制御回路の回路ブロック
図、（Ｂ）はタイムチャートである。

【図２】比較回路による固体撮像装置の出力電圧レベル
と基準電圧との比較に関わる不感帯の説明図である。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）は従来例を示すもので、（Ａ）
は電子アイリス制御回路の回路ブロック図、（Ｂ）はタ
イムチャートである。

【符号の説明】

２ 固体撮像装置 ８ 電子アイリス制御回路 ９ 積分回路 １１、１２ 比較回路 １４ カウント値指定回路 １５ パルス発生回路 １６ カウンタ １７ シャッターパルス発生回路

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年５月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】そして、このような固体撮像装置を用いた
ビデオカメラの中には、その電子シャッター機能をアイ
リス制御に活かしたものがある。図３（Ａ）はそのよう
な電子アイリス制御回路を示すものであり、図（Ｂ）は
電子アイリス制御回路の動作を説明するタイムチャート
である。図面において、１はレンズ、２は固体撮像装
置、３は該固体撮像装置２の出力を取り出すサンプルホ
ールド回路、４はＡＧＣ回路、５はガンマ補正回路、６
はホワイトクリップ回路、７はクランプ回路である。８
ａは電子アイリス制御回路の従来例を示すもので、サン
プルホールド回路３の出力を積分するローパスフィルタ
９とシャッターコントロール回路１０からなる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】ローパスフィルタ９は、サンプルホールド
回路３の出力を積分することにより画面の全体的（平均
的）明るさを検出する役割を果し、シャッターコントロ
ール回路１０は、ローパルフィルタ９の出力が基準値よ
りも高い場合にはシャッタースピードをアップし、逆の
場合にはシャッタースピードをダウンする働きをする。
Ｖ_BLK は垂直ブランキング信号、Ｘ_SG1 は読み出し信号
（ＲＯＧ）、ＨＤは水平同期信号、Ｘ_SUB （１）〜
（ｎ）は各別の例における掃き捨てを指令するシャッタ
ーパルスである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】というのは、１Ｈは１５７３４Ｈｚであ
り、従って露光時間を変化できる時間単位は１／１５７
３４秒であるのに対して、垂直帰線期間が開始してから
読み出し信号Ｘ_SG1 が発生するまでの時間（これは従来
における略最大露光時間）が１／１５００秒であるから
である。このように、露光時間を１単位時間ずらすこと
によって出力信号が大きく変化すると必然的にハンチン
グが生じることになり、垂直帰線期間が終った直後にお
いてシャッターゲイン差が最大になる。そこで、従来に
おいてはこの最大のシャッターゲイン差（略１０％）に
おいてもハンチングが生じないように不感帯幅が設定さ
れていた。しかし、若しダイナミックレンジをもっと広
くすべく垂直ブランキング期間にもシャッターパルスが
発生するようにすると、従来においては、シャッターパ
ルスは必ず周波数が１５７３４Ｈｚにされていたのでシ
ャッターゲイン差が非常に大きくなり、ハンチングが起
きる。そのため、従来においては最高シャッター速度が
１／１５００秒に規制され、アイリスのダイナミックレ
ンジは１／６０〜１／１５００（２８ｄＢ）と決して広
くはできなかった。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】即ち、従来は垂直帰線期間でも１Ｈ刻みで
シャッターパルスを発生することは出来たが、ハンチン
グが生じないようにすることを考えると１／１５００秒
までしか露光時間を短くすることができず、そのため、
アイリスのダイナミックレンジは１／６０〜１／１５０
０（２８ｄＢ）でしかなかった。しかるに、垂直帰線帰
還内でもシャッターパルスを発生できるので、露光時間
をきわめて短かくできる、つまり強く絞りをかけること
ができる。本実施例では垂直帰線期間にはシャッターパ
ルスの周波数を２ＭＨｚにしているので理論的には１／
６０〜１／２０００００（シャッターゲイン差を１０％
以内にとどめるにはシャッターパルスの周期の１０倍ま
で露光時間を短くできる）までダイナミックレンジをと
れる。即ち、第２のパルスの周波数によってはダイナミ
ックレンジを非常に高くできる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 行列状に配された複数の光電変換素子の
   電荷蓄積時間を変化させて蓄積電荷量を制御する固体撮
   像装置の駆動方法において、 上記電荷蓄積時間を１水平周期よりも短かい期間を単位
   として変化させることにより制御することを特徴とする
   固体撮像装置の駆動方法
2. 【請求項２】 垂直帰線期間内において１水平周期より
   短かい期間を単位として蓄積開始時点を変化させること
   により蓄積電荷量を制御することを特徴とする請求項１
   に記載の固体撮像装置の駆動方法
3. 【請求項３】 蓄積開始時点が垂直帰線期間内である場
   合における電荷蓄積時間についての単位変化時間の電荷
   蓄積時間に対する比であるシャッターゲイン差が、垂直
   走査期間におけるシャッターゲイン差の最大値を越えな
   いようにすることを特徴とする請求項２記載の固体撮像
   装置の駆動方法
4. 【請求項４】 蓄積開始時点が垂直帰線期間内である場
   合におけるシャッターゲイン差が、垂直走査期間におい
   て水平走査期間単位で電荷蓄積時間を変化させた場合の
   シャッターゲイン差の最大値を越えないことを特徴とす
   る請求項３に記載の固体撮像装置の駆動方法
5. 【請求項５】 固体撮像装置を有し、該固体撮像装置に
   印加する電荷排出パルスと電荷読み出しパルスとの間隔
   により電荷蓄積時間を調整するビデオカメラ電子アイリ
   ス制御回路において、 上記固体撮像装置からの出力信号を積分する積分回路
   と、 上記積分回路の出力と予め設定した基準値とを比較する
   比較回路と、 垂直走査期間内に、水平帰線期間毎に対応して第１のパ
   ルスを発生し、垂直帰線期間内の少なくとも読み出しパ
   ルスが発生する時点以前の期間において上記第１のパル
   スよりも短かい周期の第２のパルスを発生するクロック
   発生回路と、 垂直走査期間中においては上記第１のパルスを、垂直帰
   線期間中の上記読み出しパルスが発生する時点以前の期
   間においては上記第２のパルスをカウントするカウンタ
   と、 上記比較回路による比較結果に基づいて上記カウンタに
   対する指定カウント値を上下するカウント値指定回路
   と、 上記カウント値指定回路の出力に基づいてシャッターパ
   ルスを発生して上記固体撮像装置の電荷蓄積時間を制御
   するシャッターパルス発生回路と、 を有することを特徴とするビデオカメラの電子アイリス
   制御回路