JPH0728397B2 - 電荷結合素子による撮像装置 - Google Patents
電荷結合素子による撮像装置Info
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- JPH0728397B2 JPH0728397B2 JP61180439A JP18043986A JPH0728397B2 JP H0728397 B2 JPH0728397 B2 JP H0728397B2 JP 61180439 A JP61180439 A JP 61180439A JP 18043986 A JP18043986 A JP 18043986A JP H0728397 B2 JPH0728397 B2 JP H0728397B2
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- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 26
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 8
- 240000007320 Pinus strobus Species 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N sodium;9,10-dioxoanthracene-2-sulfonic acid Chemical compound [Na+].C1=CC=C2C(=O)C3=CC(S(=O)(=O)O)=CC=C3C(=O)C2=C1 GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 −産業上の利用分野− 本発明は、CCD(電荷結合素子)による固体撮像装置に
係り、特に露光制御のための信号電荷蓄積移動装置に関
する。
係り、特に露光制御のための信号電荷蓄積移動装置に関
する。
−発明の背景− ビデオカメラやスチルビデオカメラにおける撮像手段と
して、固体撮像素子の光電変換によって画素毎の光電荷
として蓄積し、この蓄積電荷を読出すことで画素信号を
得る固体撮像装置のものが普及してきている。
して、固体撮像素子の光電変換によって画素毎の光電荷
として蓄積し、この蓄積電荷を読出すことで画素信号を
得る固体撮像装置のものが普及してきている。
この固体撮像装置において、固体撮像素子の受光部露光
時間制御手段として、機械式シャッタや電子シャッタさ
らにはストロボと絞り調整によるものがある。機械式シ
ャッタは、その開で固体撮像素子の受光部を露光開始
し、その閉で固体撮像素子の光電荷の蓄積を終了するよ
うにして露光制御を行う。この固体撮像素子での信号電
荷の転送用CCDへの移動は垂直同期信号に同期して1/60
秒毎に行われるが、シャッタが開いている期間はこの移
動を禁止しておくことにより長時間露光にも対応でき
る。
時間制御手段として、機械式シャッタや電子シャッタさ
らにはストロボと絞り調整によるものがある。機械式シ
ャッタは、その開で固体撮像素子の受光部を露光開始
し、その閉で固体撮像素子の光電荷の蓄積を終了するよ
うにして露光制御を行う。この固体撮像素子での信号電
荷の転送用CCDへの移動は垂直同期信号に同期して1/60
秒毎に行われるが、シャッタが開いている期間はこの移
動を禁止しておくことにより長時間露光にも対応でき
る。
一方、電子シャッタは、光学系の機械式シャッタを露光
時間に較べて十分に長い時間開にしておくか、又は機械
式シャッタ無しで固体撮像素子に光が当たっている状態
にしておき、露光時間の制御を固体撮像素子の電位制御
で行う。具体的には、まずCCDのオーバフローコントロ
ールゲート(OFCG)の電位を下げておき、光学系からの
光によって発生した受光部電荷は全てオーバフロードレ
イン(OFD)に流出させて電荷蓄積を抑え、露出開始で
オーバフローコントロールゲートの電位を上げて蓄積を
開始し、この信号電荷の蓄積が十分になる設定時間後に
受光部電荷を転送用CCDに移動させて露光終了になる。
時間に較べて十分に長い時間開にしておくか、又は機械
式シャッタ無しで固体撮像素子に光が当たっている状態
にしておき、露光時間の制御を固体撮像素子の電位制御
で行う。具体的には、まずCCDのオーバフローコントロ
ールゲート(OFCG)の電位を下げておき、光学系からの
光によって発生した受光部電荷は全てオーバフロードレ
イン(OFD)に流出させて電荷蓄積を抑え、露出開始で
オーバフローコントロールゲートの電位を上げて蓄積を
開始し、この信号電荷の蓄積が十分になる設定時間後に
受光部電荷を転送用CCDに移動させて露光終了になる。
また、ストロボと絞りによる方式は、ストロボの光量と
被写体との距離に合わせた絞り設定とするか、又はカメ
ラの絞りに合わせたオートストロボによって露光量とし
て調整する。
被写体との距離に合わせた絞り設定とするか、又はカメ
ラの絞りに合わせたオートストロボによって露光量とし
て調整する。
−発明が解決しようとする問題点− 従来の機械式シャッタによるものは、固体撮像素子のラ
チチュードが銀塩フイルムに比べて非常に狭いことか
ら、銀塩フイルム用カメラのシャッタ精度では十分な露
光時間精度を得ることができない問題があった。
チチュードが銀塩フイルムに比べて非常に狭いことか
ら、銀塩フイルム用カメラのシャッタ精度では十分な露
光時間精度を得ることができない問題があった。
また、電子シャッタ方式では一度に転送用CCDへ移動さ
れる信号が1フィールド分だけであり、他のフィールド
の信号は受光部に残っているため露光オーバとなってし
まい、結果的にフィールド撮影しかできない問題があっ
た。
れる信号が1フィールド分だけであり、他のフィールド
の信号は受光部に残っているため露光オーバとなってし
まい、結果的にフィールド撮影しかできない問題があっ
た。
また、ストロボと絞りによる方式は、ストロボの光量と
被写体との距離が分っていても、被写体の反射率によっ
ては受光部への入射光量が変り、最適な絞りは正確には
設定できないし、できたとしても設定に手間取る問題が
あった。さらに、オートストロボでは高精度のものが要
求され、市販のものでは対応できないものであった。
被写体との距離が分っていても、被写体の反射率によっ
ては受光部への入射光量が変り、最適な絞りは正確には
設定できないし、できたとしても設定に手間取る問題が
あった。さらに、オートストロボでは高精度のものが要
求され、市販のものでは対応できないものであった。
そのため特願昭61-134360により電子シャッタ方式にお
いて受光部の蓄積電荷を一旦転送部に移動させ1フィー
ルド分の電荷を遮光した受光部に戻して転送部の残りの
1フィールド分の電荷を読み出し、その後に受光部の電
荷を転送部に移動し読み出しを行う発明がなされた。し
かしこの装置によると受光部から転送部への転送効率が
100%でないため読み出し手順の違によいりフィールド
毎フリッカーがでてしまう。
いて受光部の蓄積電荷を一旦転送部に移動させ1フィー
ルド分の電荷を遮光した受光部に戻して転送部の残りの
1フィールド分の電荷を読み出し、その後に受光部の電
荷を転送部に移動し読み出しを行う発明がなされた。し
かしこの装置によると受光部から転送部への転送効率が
100%でないため読み出し手順の違によいりフィールド
毎フリッカーがでてしまう。
本発明の目的は、簡易型遮光手段を光学系に設けながら
高精度の露光制御になりしかも精度良いフレーム撮影が
できる固体撮像装置を提供するにある。
高精度の露光制御になりしかも精度良いフレーム撮影が
できる固体撮像装置を提供するにある。
−問題点を解決するための手段− 前述した目的を達成するため、本発明は、画素毎の光電
変換部を持つ受光部と、この受光部の蓄積電荷を排出制
御できるオーバフロー電極と、前記受光部の蓄積電荷を
画素毎に蓄積及び読出し転送する遮光された転送部と、
光学系から前記受光部への光入力を遮断できる遮光手段
とを備え、前記遮光手段による遮光を解除させた後、前
記オーバフロー電極による蓄積電荷の排出を停止させこ
の時点から設定時間後に前記受光部の各蓄積電荷を前記
転送部に移動させ、前記遮光手段による前記受光部の遮
光後に前記オーバフロー電極の制御によって該受光部の
蓄積電荷を排出させ、この排出終了後に前記転送部の蓄
積電荷のすべてを前記受光部へ戻し、前記受光部から一
方のフィールドに属する画素の電荷を読出し、この読出
終了後に前記受光部に残る他方の1フィールド分電荷を
前記転送部へ移動させて該電荷の読出しを行うようにし
たものである。
変換部を持つ受光部と、この受光部の蓄積電荷を排出制
御できるオーバフロー電極と、前記受光部の蓄積電荷を
画素毎に蓄積及び読出し転送する遮光された転送部と、
光学系から前記受光部への光入力を遮断できる遮光手段
とを備え、前記遮光手段による遮光を解除させた後、前
記オーバフロー電極による蓄積電荷の排出を停止させこ
の時点から設定時間後に前記受光部の各蓄積電荷を前記
転送部に移動させ、前記遮光手段による前記受光部の遮
光後に前記オーバフロー電極の制御によって該受光部の
蓄積電荷を排出させ、この排出終了後に前記転送部の蓄
積電荷のすべてを前記受光部へ戻し、前記受光部から一
方のフィールドに属する画素の電荷を読出し、この読出
終了後に前記受光部に残る他方の1フィールド分電荷を
前記転送部へ移動させて該電荷の読出しを行うようにし
たものである。
−実施例− 第4図(A)は4相駆動方式のCCD(電荷結合素子)の
要部平面図を示し、そのA-A′線に沿った断面図を第4
図(B)に示す。受光部になる画素毎の光電変換部10D
D,1EVENの蓄積電荷はその一側のトランスファゲート2
の電圧制御で遮光された転送部3へ移動され、また他方
の側に設けられるオーバフローコントロールゲート4の
電圧制御でオーバフロードレイン5への掃出しがなさ
れ、転送電極61〜64に印加される位相φ1〜4φ4の電圧
制御によって転送部3へ移動された信号電荷の読出しが
なされる。この転送電極61〜64への電圧井戸の形成と電
荷転送は第5図に示すようになる。図中、斜線部分が電
荷量として示される。
要部平面図を示し、そのA-A′線に沿った断面図を第4
図(B)に示す。受光部になる画素毎の光電変換部10D
D,1EVENの蓄積電荷はその一側のトランスファゲート2
の電圧制御で遮光された転送部3へ移動され、また他方
の側に設けられるオーバフローコントロールゲート4の
電圧制御でオーバフロードレイン5への掃出しがなさ
れ、転送電極61〜64に印加される位相φ1〜4φ4の電圧
制御によって転送部3へ移動された信号電荷の読出しが
なされる。この転送電極61〜64への電圧井戸の形成と電
荷転送は第5図に示すようになる。図中、斜線部分が電
荷量として示される。
こうした構造の電荷結合素子において、本実施例による
露光制御は、光学系に具備するシャッタ(又はアイリ
ス)による遮光制御と共に行われる。その制御手順は、
レリーズボタンが押されたときにシャッタを開き、光電
変換部1ODD,1EVENの電荷掃出しをし、この後に光電変換
部に信号電荷の蓄積を開始させ、設定時間(露光時間)
後に光電変換部1ODD,1EVENの各電荷を転送部3に移動さ
せ、この後シャッタを閉じる。シャッタが完全に閉じた
後、転送部3の蓄積電荷のすべてを光電変換部1ODD,1EV
ENに戻し、この光電変換部のうち一方のフィールドに属
する変換部1ODDの電荷を読出す。この読出し終了後、光
電変換部1EVENに残る信号電荷を再び転送部3に移動さ
せて読出す。以上までの露光制御を以下に詳細に説明す
る。
露光制御は、光学系に具備するシャッタ(又はアイリ
ス)による遮光制御と共に行われる。その制御手順は、
レリーズボタンが押されたときにシャッタを開き、光電
変換部1ODD,1EVENの電荷掃出しをし、この後に光電変換
部に信号電荷の蓄積を開始させ、設定時間(露光時間)
後に光電変換部1ODD,1EVENの各電荷を転送部3に移動さ
せ、この後シャッタを閉じる。シャッタが完全に閉じた
後、転送部3の蓄積電荷のすべてを光電変換部1ODD,1EV
ENに戻し、この光電変換部のうち一方のフィールドに属
する変換部1ODDの電荷を読出す。この読出し終了後、光
電変換部1EVENに残る信号電荷を再び転送部3に移動さ
せて読出す。以上までの露光制御を以下に詳細に説明す
る。
第1図は本実施例によるタイムチャートを示す。レリー
ズボタンの操作入力によってシャッタを開く(時刻t1)
と同時に転送電極61〜64に信号φ1〜φ4を与えて転送部
3内の信号電荷を全て読出して空(電荷零)の状態にす
る(期間T1)。この期間T1での光電変換部1ODD,1EVENは
第2図(a)に示すように、シャッタ開によって電荷が
発生するが、オーバフローコントロールゲート4のレベ
ルを低くしておくことで全てオーバフロードレイン5側
に掃出し、蓄積を抑止する。
ズボタンの操作入力によってシャッタを開く(時刻t1)
と同時に転送電極61〜64に信号φ1〜φ4を与えて転送部
3内の信号電荷を全て読出して空(電荷零)の状態にす
る(期間T1)。この期間T1での光電変換部1ODD,1EVENは
第2図(a)に示すように、シャッタ開によって電荷が
発生するが、オーバフローコントロールゲート4のレベ
ルを低くしておくことで全てオーバフロードレイン5側
に掃出し、蓄積を抑止する。
転送部3の掃出しが終了した時点(t2)で第2図(b)
に示すようにオーバフローコントロールゲート4のレベ
ルを高くすることで光電変換部1ODD,1EVENでの電荷蓄積
が開始すなわち露光開始になる。
に示すようにオーバフローコントロールゲート4のレベ
ルを高くすることで光電変換部1ODD,1EVENでの電荷蓄積
が開始すなわち露光開始になる。
上記蓄積開始から設定時間(露光時間)だけ経過したと
き(時刻t3)、光電変換部1ODD,1EVENの蓄積電荷を夫々
転送部3に移す。この様子は第3図の(a),(b)に
示し、電荷は光電変換部1EVEN及び1ODDに蓄積された状
態から(第3図a)、転送電極62,64及びトランスファ
ゲート2のレベル下げによって転送部3へ移動した状態
になる(第3図b)。次に、転送電極62,64及びトラン
スファゲート2のレベルを上げ転送部3と光電変換部1O
DD,1EVENとを分離させ(第3図c)、またオーバフロー
コントロールゲート4のレベルを下げて光電変換部1OD
D,1EVENの電荷蓄積を防止する(第3図d)。この状態
でシャッタが完全に閉じるのを待つ。
き(時刻t3)、光電変換部1ODD,1EVENの蓄積電荷を夫々
転送部3に移す。この様子は第3図の(a),(b)に
示し、電荷は光電変換部1EVEN及び1ODDに蓄積された状
態から(第3図a)、転送電極62,64及びトランスファ
ゲート2のレベル下げによって転送部3へ移動した状態
になる(第3図b)。次に、転送電極62,64及びトラン
スファゲート2のレベルを上げ転送部3と光電変換部1O
DD,1EVENとを分離させ(第3図c)、またオーバフロー
コントロールゲート4のレベルを下げて光電変換部1OD
D,1EVENの電荷蓄積を防止する(第3図d)。この状態
でシャッタが完全に閉じるのを待つ。
シャッタが完全に閉じたとき(第1図の時刻t4)、オー
バフローコントロールゲート4のレベルを上げ(第3図
e)、転送電極64及び62のレベルを下げると共にトラン
スファゲート2のレベルを下げる。これによって、転送
電極64及び62下の蓄積電荷は共に光電変換部1EVEN及び1
ODDにまで広がる(第3図f)。次に、転送電極62及び6
4のレベルを上げ転送電極下の電荷を全て光電変換部1EV
EN及び1ODDに移し(第3図g)、さらにトランスファゲ
ート2のレベルを上げる(第3図h)。これにより、光
電変換部1EVEN及び1ODDの露光による蓄積電荷はそれぞ
れの部分に戻される。このとき、シャッタは閉じている
ため、暗電流を除いて光電変換部1EVEN及び1ODD共にそ
の電荷変動はないし、暗電流による電荷変動分も両変換
部に同等の変動量になる。
バフローコントロールゲート4のレベルを上げ(第3図
e)、転送電極64及び62のレベルを下げると共にトラン
スファゲート2のレベルを下げる。これによって、転送
電極64及び62下の蓄積電荷は共に光電変換部1EVEN及び1
ODDにまで広がる(第3図f)。次に、転送電極62及び6
4のレベルを上げ転送電極下の電荷を全て光電変換部1EV
EN及び1ODDに移し(第3図g)、さらにトランスファゲ
ート2のレベルを上げる(第3図h)。これにより、光
電変換部1EVEN及び1ODDの露光による蓄積電荷はそれぞ
れの部分に戻される。このとき、シャッタは閉じている
ため、暗電流を除いて光電変換部1EVEN及び1ODD共にそ
の電荷変動はないし、暗電流による電荷変動分も両変換
部に同等の変動量になる。
次に、トランスファーゲート2のレベルを下げ、転送電
極64のレベルを下げることにより、光電変換部1ODDの電
荷を転送部3に移動させ(第3図i)、トランスファゲ
ート2のレベルを上げる(第3図J)。
極64のレベルを下げることにより、光電変換部1ODDの電
荷を転送部3に移動させ(第3図i)、トランスファゲ
ート2のレベルを上げる(第3図J)。
この状態で転送電極64下の電荷つまり光電変換部1ODDの
蓄積電荷が前述の信号φ1〜φ4によって垂直同期信号V
SYNCに同期して読出される(第1図の期間T2)。この読
出し終了後(時刻t5)、転送電極62のレベルを下げると
共にトランスファゲート2のレベルを下げることによっ
て光電変換部1EVENの蓄積電荷を転送部3に移動させ、
トランスファゲート2のレベルを上げ、つづけて転送電
極62のレベルも上げることにより、転送部3の電荷を信
号φ1〜φ4によって読出す(第1図の期間T3)。
蓄積電荷が前述の信号φ1〜φ4によって垂直同期信号V
SYNCに同期して読出される(第1図の期間T2)。この読
出し終了後(時刻t5)、転送電極62のレベルを下げると
共にトランスファゲート2のレベルを下げることによっ
て光電変換部1EVENの蓄積電荷を転送部3に移動させ、
トランスファゲート2のレベルを上げ、つづけて転送電
極62のレベルも上げることにより、転送部3の電荷を信
号φ1〜φ4によって読出す(第1図の期間T3)。
ここで、光電変換部1ODD,1EVENの蓄積電荷は共に転送部
との間の同じ移動処理になり、この移動に伴う転送効率
の存在にもかかわらず、両フィールド間に電荷変動のな
い読み出しができる。
との間の同じ移動処理になり、この移動に伴う転送効率
の存在にもかかわらず、両フィールド間に電荷変動のな
い読み出しができる。
−発明の効果− 以上の説明から明らかなように、本発明は電子シャッタ
方式において、受光部の蓄積電荷を一旦転送部に移動さ
せ、両フィールド分の電荷を遮光した受光部に一旦戻し
て1フィールド分づつの電荷の読出しを行うようにした
ため、露光時間の高精度制御に電子シャッターを使いな
がらフレーム撮影も可能とし、しかも両フィールド分の
電荷転送効率等が同じになってフリッカーを無くした高
品質画像を得ることができる効果がある。
方式において、受光部の蓄積電荷を一旦転送部に移動さ
せ、両フィールド分の電荷を遮光した受光部に一旦戻し
て1フィールド分づつの電荷の読出しを行うようにした
ため、露光時間の高精度制御に電子シャッターを使いな
がらフレーム撮影も可能とし、しかも両フィールド分の
電荷転送効率等が同じになってフリッカーを無くした高
品質画像を得ることができる効果がある。
第1図は本発明における露光制御のタイムチャート、第
2図は第1図におけるシャッタ開までのCCDの制御態様
を示す図、第3図は第1図における電荷蓄積,移動,読
出しの制御態様を示す図、第4図(A)はCCDの要部平
面図、第4図(B)は第4図(A)のA-A′線に沿った
断面図、第5図は転送部の転送電極と電荷状態を示す図
である。 1ODD,1EVEN……光電変換部、2……トランスファゲー
ト、3……転送部、4……オーバフローコントロールゲ
ート、5……オーバフロードレイン、61,62,63,64……
転送電極。
2図は第1図におけるシャッタ開までのCCDの制御態様
を示す図、第3図は第1図における電荷蓄積,移動,読
出しの制御態様を示す図、第4図(A)はCCDの要部平
面図、第4図(B)は第4図(A)のA-A′線に沿った
断面図、第5図は転送部の転送電極と電荷状態を示す図
である。 1ODD,1EVEN……光電変換部、2……トランスファゲー
ト、3……転送部、4……オーバフローコントロールゲ
ート、5……オーバフロードレイン、61,62,63,64……
転送電極。
Claims (1)
- 【請求項1】画素毎の光電変換部を持つ受光部と、この
受光部の蓄積電荷を排出制御できるオーバフロー電極
と、前記受光部の蓄積電荷を画素毎に蓄積及び読出し転
送する遮光された転送部と、光学系から前記受光部への
光入力を遮断できる遮光手段とを備え、前記遮光手段に
よる遮光を解除させた後、前記オーバフロー電極による
蓄積電荷の排出を停止させこの時点から設定時間後に前
記受光部を各蓄積電荷を前記転送部に移動させ、前記遮
光手段による前記受光部の遮光後に前記オーバフロー電
極の制御によって該受光部の蓄積電荷を排出させ、この
排出終了後に前記転送部の蓄積電荷のすべてを前記受光
部へ戻し、前記受光部から一方のフィールドに属する画
素の電荷を読出し、この読出終了後に前記受光部に残る
他方の1フィールド分電荷を前記転送部へ移動させて該
電荷の読出しを行うことを特徴とする電荷結合素子によ
る撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61180439A JPH0728397B2 (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | 電荷結合素子による撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61180439A JPH0728397B2 (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | 電荷結合素子による撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6336676A JPS6336676A (ja) | 1988-02-17 |
| JPH0728397B2 true JPH0728397B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=16083256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61180439A Expired - Lifetime JPH0728397B2 (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | 電荷結合素子による撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0728397B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60147797A (ja) * | 1984-01-12 | 1985-08-03 | 松下電器産業株式会社 | 音声認識装置 |
| JPH0231571A (ja) * | 1988-07-21 | 1990-02-01 | Fuji Photo Film Co Ltd | 固体撮像装置及びその駆動方法 |
-
1986
- 1986-07-31 JP JP61180439A patent/JPH0728397B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6336676A (ja) | 1988-02-17 |
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