JPH11112883A - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JPH11112883A
JPH11112883A JP9281075A JP28107597A JPH11112883A JP H11112883 A JPH11112883 A JP H11112883A JP 9281075 A JP9281075 A JP 9281075A JP 28107597 A JP28107597 A JP 28107597A JP H11112883 A JPH11112883 A JP H11112883A
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horizontal
vertical
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solid
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JP9281075A
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Noritaka Ogawa
能孝 小川
Takayuki Kijima
貴行 木島
Junzo Sakurai
順三 桜井
Masaki Yokouchi
雅樹 横内
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N3/00—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages
    • H04N3/10—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical
    • H04N3/14—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical by means of electrically scanned solid-state devices
    • H04N3/15—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical by means of electrically scanned solid-state devices for picture signal generation
    • H04N3/155—Control of the image-sensor operation, e.g. image processing within the image-sensor
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/73—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors using interline transfer [IT]

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 通常の信号電荷の読み出し時の垂直転送パル
スの発生回路と、不要電荷排出のための高速掃き出し動
作時の垂直転送パルスの発生回路とを共用化し、回路規
模を縮小化できるようにした撮像装置を提供する。 【解決手段】 ２次元的に配列されたフォトダイオード
と垂直及び水平シフトレジスタとを有するＣＣＤ撮像素
子と、該ＣＣＤ撮像素子を駆動・制御するＣＰＵを備え
た撮像装置において、前記ＣＰＵは、前記ＣＣＤ撮像素
子の垂直シフトレジスタにおいて、通常の信号電荷の読
み出し転送を行うモードの駆動機能と、不要電荷排出の
ための高速掃き出し転送を行うモードの駆動機能とを有
し、且つ垂直シフトレジスタを駆動する垂直転送パルス
のパルス幅及びパルス周期を、前記２つのモード時にお
いてほぼ同一に設定するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、固体撮像素子の
通常の信号電荷の読み出し動作のための転送と、不要電
荷の排出動作のための高速掃き出し転送を行うようにし
た撮像装置に関し、特に回路規模の縮小化を図ることを
可能にした撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、通常の信号電荷の読み出し動作の
ための転送と、不要電荷の排出動作のための高速掃き出
し転送を行うようにしたＣＣＤ撮像素子を用いた撮像装
置としては、図１に示すような構成のものが知られてい
る。この構成例はＣＣＤ撮像素子を用いた電子カメラを
示すもので、図１において、１はレンズ、２はＣＣＤ撮
像素子、３はＣＣＤ撮像素子２の出力信号を信号処理し
て映像信号を形成する信号処理部、４は信号処理部３か
らの映像信号を記録媒体に記録する記録部、５は各部へ
の駆動信号等を送出する信号発生器、６は各部の駆動及
び制御を行うＣＰＵ、７は記録するため操作者（撮影
者）が操作する（記録動作を開始させるための記録トリ
ガを備えた）レリーズ機構部である。
【０００３】図１におけるＣＣＤ撮像素子２の構成例と
して、図２に縦型オーバーフロードレイン・インターラ
イン型ＣＣＤ撮像素子の概略構成を示す。図２におい
て、11は２次元的に配列された画素を構成するフォトダ
イオード、12はフォトダイオード11の蓄積信号電荷を垂
直シフトレジスタ13に移送するためのトランスファーゲ
ート領域である。垂直シフトレジスタ13に移送された信
号電荷は水平シフトレジスタ14に転送され、水平シフト
レジスタ14に転送された信号電荷は、該水平シフトレジ
スタ14内で更に転送され、信号検出器15を介して出力端
子に出力されるようになっている。
【０００４】次に、このように構成されている撮像装置
の動作を、図３に示すタイミングチャートを参照しなが
ら説明する。図３において、ＶＤは垂直同期信号で、Ｈ
Ｄは水平同期信号であり、垂直同期信号ＶＤにより各フ
レーム周期ＶＤ１，ＶＤ２，ＶＤ３，ＶＤ４，ＶＤ５が
設定されている。そして、ここではフレーム周期ＶＤ２
の期間において、記録動作を開始させるための記録トリ
ガが出力されている場合について示されている。ＶＳＵ
ＢはＣＣＤ撮像素子のフォトダイオードへの蓄積信号電
荷を基板側へ排出するためのパルスで、ＣＣＤ撮像素子
の露光期間を決定するタイミングパルスとなっている。
ＶＳＵＢのタイミング図において、期間ｔ1 ，ｔ2 ，ｔ
3 ，ｔ4 はＣＣＤ撮像素子のフォトダイオードに光信号
電荷を蓄積する露光期間であり、ＶＳＵＢが出力されて
いない期間である。フォトダイオードに蓄積された信号
電荷は、移送パルスＴＧによって垂直シフトレジスタに
移送されるが、各フレーム周期ＶＤ１，ＶＤ２，ＶＤ
３，ＶＤ４毎に移送パルスＴＧ１，ＴＧ２，ＴＧ３，Ｔ
Ｇ４が出力される。垂直シフトレジスタに移送された信
号電荷は、４相の垂直転送パルスＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ
４により順次移送され、水平シフトレジスタに対して電
荷転送が行われる。ＣＬＰはクランプパルスで、映像信
号をＤＣ的に安定化させるためのものであり、ＣＣＤ撮
像素子から出力されるＣＣＤ信号をクランプパルスＣＬ
Ｐによってクランプすることによって、安定した映像信
号を供給するようになっている。
【０００５】このタイミングチャートに示すように、フ
レーム周期ＶＤ２の期間において記録トリガを出力させ
記録動作を開始すると、まずフレーム周期ＶＤ２の期間
中の露光期間ｔ2 における露光による蓄積電荷を、不要
電荷として捨てる動作を行う。この不要電荷の排出動作
は、垂直転送パルスＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４による高速
掃き出しで、フレーム周期ＶＤ３の期間ｔにおいて行わ
れる。この高速掃き出しを行う理由は、次のとおりであ
る。すなわち、フレーム周期ＶＤ３の期間における露光
において、前のフレーム周期ＶＤ２の期間における露光
期間までに蓄積された信号電荷の残りがあると、スミア
と呼ばれる現象が発生し、正常な画像が得られなくな
る。実際に、高輝度の被写体を撮像した場合には、フレ
ーム周期ＶＤ２の期間における信号電荷が転送路に残っ
て、フレーム周期ＶＤ３の期間の露光により得られた信
号電荷に加わって、ＣＣＤ信号ＣＣＤ３に出力されてし
まう。したがって、このような問題を解消するために、
フレーム周期ＶＤ２の期間の露光期間で得られた信号電
荷を全てＣＣＤ出力部より捨てるために、上記のような
高速掃き出し動作を行う。
【０００６】上記高速掃き出しが行われるフレーム周期
ＶＤ３の期間は、記録トリガによって要求される必要と
する撮像期間であり、ＣＣＤ撮像素子のフォトダイオー
ドが露光期間ｔ3 露光されてフォトダイオード内に電荷
が蓄積されていく。フレーム周期ＶＤ４の期間において
は、順次フォトダイオード内に蓄積された電荷が転送さ
れてＣＣＤ３という形でＣＣＤ信号が出力される。な
お、このＣＣＤ信号には、ブラックを決めるオプティカ
ルブラック領域ｔob1 とｔob2 とが前後にあり、中間の
領域ｔ0 が実際の有効画面領域となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図４は、上記従来の撮
像装置において、垂直シフトレジスタにおける通常の読
み出しのための転送タイミングと、垂直シフトレジスタ
に移送された不要電荷を掃き出すための高速掃き出し動
作を説明するためのタイミングチャートで、図４の
（Ａ）は、通常の読み出しのための転送時のタイミング
を示しており、水平同期信号ＨＤに同期した形で垂直転
送パルスＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４が発生している。一
方、図４の（Ｂ）は、不要電荷を掃き出す高速掃き出し
時の垂直転送パルスの発生タイミングを示すタイミング
チャートである。この高速掃き出し時には、信号電荷を
掃き出すための動作を行わせるため、図示のように連続
して垂直転送パルスを発生するようになっている。この
ように、通常の蓄積電荷の読み出し時の転送動作と、不
要電荷の高速掃き出し時の転送動作とは、動作自体が異
なるので、従来の撮像装置においては、別個の回路で形
成した転送パルスを切り換えてＣＣＤ撮像素子の垂直シ
フトレジスタへ供給するようにしていた。しかしなが
ら、このように別個の回路で通常読み出し転送用と高速
掃き出し用の垂直転送パルスを作成すると、回路規模が
大きくなってしまうという問題点があった。
【０００８】また、高速掃き出し時に、あるパルス周期
の垂直転送パルスを用いて動作させた場合、１水平期間
の間で水平同期信号ＨＤとタイミングが合わなくなる場
合が生じ、図４の（Ｂ）に示すように、垂直転送の停止
期間ｔv が発生する。これにより、１水平期間で垂直転
送パルスのタイミングを管理することができなくなるた
めに、タイミングの管理が困難になり回路規模が大きく
なってしまうという問題点があった。
【０００９】また、従来の撮像装置においては、不要電
荷の掃き出し動作は、１垂直期間単位で行われている。
このように高速掃き出し動作を１垂直期間単位で行われ
ると掃き出し期間が長くなり、垂直転送パルスＶ１〜Ｖ
４がフルスイングする回数が多くなるので、その分だけ
消費電力が大きくなるという問題点があった。
【００１０】また、従来の撮像装置においては、図３の
タイミングチャートに示されているように、高速掃き出
し動作期間中においても、クランプパルスＣＬＰが出力
されていてクランプするようになっているため、出力さ
れるＣＣＤ信号のオプティカルブラック部に掃き出され
た信号電荷が混入して、安定した映像が得られなくなっ
てしまうという問題点がある。
【００１１】本発明は、従来の撮像装置における上記問
題点を解消するためになされたもので、請求項１記載の
発明は、通常の読み出し時の垂直転送パルス（制御パル
ス）の発生回路と、高速掃き出し動作時の垂直転送パル
ス（制御パルス）の発生回路とを共通化し、回路規模を
縮小化できるようにした撮像装置を提供することを目的
とする。請求項２記載の発明は、１水平期間だけで垂直
転送パルスのタイミング管理ができ、タイミングの管理
が容易で回路規模の縮小化を図ることができるようにし
た撮像装置を提供することを目的とする。請求項３記載
の発明は、高速掃き出し動作期間を短縮して消費電力を
抑制できるようにした撮像装置を提供することを目的と
する。請求項４記載の発明は、高速掃き出し動作を行っ
ている期間における映像信号の変動を抑制できるように
した撮像装置を提供することを目的とする。請求項５記
載の発明は、安定した映像信号レベルを常に供給するこ
とができるようにした撮像装置を提供することを目的と
する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１記載の発明は、２次元的に水平方向及び垂
直方向に複数配列された光電変換素子と、各光電変換素
子の信号電荷を受け取り垂直方向に転送する垂直シフト
レジスタと、該垂直シフトレジスタの信号電荷を水平方
向に転送する水平シフトレジスタとを有する固体撮像素
子と、該固体撮像素子を駆動し且つ制御する制御手段と
を備えた撮像装置において、前記制御手段は、前記固体
撮像素子の光電変換素子から垂直シフトレジスタに移送
した信号電荷を水平シフトレジスタの転送動作に合わせ
て順次水平シフトレジスタに転送するモードの駆動機能
と、前記固体撮像素子の光電変換素子から垂直シフトレ
ジスタに移送した信号電荷を連続的に水平シフトレジス
タに転送するモードの駆動機能とを有し、前記制御手段
から前記固体撮像素子に与えられる垂直シフトレジスタ
を駆動させる制御パルスのタイミングを、前記２つのモ
ード時においてほぼ同一に設定するものである。
【００１３】このように、垂直シフトレジスタに移送し
た信号電荷を水平シフトレジスタの転送動作に合わせて
順次水平シフトレジスタに転送する通常の信号電荷読み
出しモード時と、垂直シフトレジスタに移送した信号電
荷を連続的に水平シフトレジスタに転送する高速掃き出
しモード時において垂直シフトレジスタを駆動する制御
パルス（垂直転送パルス）のタイミングをほぼ同一に設
定することにより、両モード時の制御パルスを共通の回
路で作成することができ、回路を簡略化することが可能
となる。
【００１４】請求項２記載の発明は、２次元的に水平方
向及び垂直方向に複数配列された光電変換素子と、各光
電変換素子の信号電荷を受け取り垂直方向に転送する垂
直シフトレジスタと、該垂直シフトレジスタの信号電荷
を水平方向に転送する水平シフトレジスタとを有する固
体撮像素子と、該固体撮像素子を駆動し且つ制御する制
御手段とを備えた撮像装置において、前記制御手段は、
前記固体撮像素子の光電変換素子から垂直シフトレジス
タに移送した信号電荷を水平シフトレジスタの転送動作
に合わせて順次水平シフトレジスタに転送するモードの
駆動機能と、前記固体撮像素子の光電変換素子から垂直
シフトレジスタに移送した信号電荷を連続的に水平シフ
トレジスタに転送するモードの駆動機能とを有し、前記
垂直シフトレジスタに移送した信号電荷を連続的に水平
シフトレジスタに転送するモード時に、前記制御手段か
ら前記固体撮像素子に与えられる前記垂直シフトレジス
タを駆動させる制御パルスのパルス周期Ｗを、前記垂直
シフトレジスタに移送した信号電荷を水平シフトレジス
タの転送動作に合わせて順次転送するモード時の１水平
期間（１Ｈ）に対して、１Ｈ＝Ｗ×ｎ（ｎは１以上の整
数）の関係を満たすように設定するものである。
【００１５】前記垂直シフトレジスタに移送した信号電
荷を連続的に水平シフトレジスタに転送する高速掃き出
しモード時における前記垂直シフトレジスタを駆動する
制御パルス（垂直転送パルス）のパルス周期Ｗを、上記
のように設定することにより、１水平期間の間で水平同
期信号ＨＤのタイミングと合わなくなる場合は生じない
ので、１水平期間だけで制御パルスのパルスタイミング
の管理ができ、タイミングの管理が容易になり、それに
より回路規模の縮小化を図ることができる。
【００１６】請求項３記載の発明は、２次元的に水平方
向及び垂直方向に複数配列された光電変換素子と、各光
電変換素子の信号電荷を受け取り垂直方向に転送する垂
直シフトレジスタと、該垂直シフトレジスタの信号電荷
を水平方向に転送する水平シフトレジスタとを有する固
体撮像素子と、該固体撮像素子を駆動し且つ制御する制
御手段とを備えた撮像装置において、前記制御手段は、
前記固体撮像素子の光電変換素子から垂直シフトレジス
タに移送した信号電荷を水平シフトレジスタの転送動作
に合わせて順次水平シフトレジスタに転送するモードの
駆動機能と、前記固体撮像素子の光電変換素子から垂直
シフトレジスタに移送した信号電荷を連続的に水平シフ
トレジスタに転送するモードの駆動機能と、各フレーム
期間において前記固体撮像素子の光電変換素子から蓄積
信号電荷を抜き取り光電変換時間を制御する電子シャッ
タ機能を有し、前記電子シャッタ機能を用いた動作時
に、前記垂直シフトレジスタに移送した信号電荷を連続
的に水平シフトレジスタに転送するモード時の電荷転送
を、光電変換時間の終了までに、前記垂直シフトレジス
タを構成する全レジスタユニット数＋ｍ（ｍは１以上の
整数）に相当する回数だけ行い、垂直シフトレジスタ内
の不要電荷の排出を行うように構成するものである。
【００１７】前記垂直シフトレジスタに移送した信号電
荷を連続的に水平シフトレジスタに転送する高速掃き出
しモード時における電荷転送を、上記回数だけ行い、不
要電荷の排出を行うように構成することにより、高速掃
き出し回数を必要回数分以上行うことなく、高速掃き出
し動作期間を短縮することができ、これにより消費電力
を抑制することができる。
【００１８】請求項４記載の発明は、２次元的に水平方
向及び垂直方向に複数配列された光電変換素子と、各光
電変換素子の信号電荷を受け取り垂直方向に転送する垂
直シフトレジスタと、該垂直シフトレジスタの信号電荷
を水平方向に転送する水平シフトレジスタとを有する固
体撮像素子と、該固体撮像素子のオプティカルブラック
をクランプするクランプ手段と、該固体撮像素子を駆動
し且つ制御すると共に前記クランプ手段を制御する制御
手段とを備えた撮像装置において、前記制御手段は、前
記固体撮像素子の光電変換素子から垂直シフトレジスタ
に移送した信号電荷を水平シフトレジスタの転送動作に
合わせて順次水平シフトレジスタに転送するモードの駆
動機能と、前記固体撮像素子の光電変換素子から垂直シ
フトレジスタに移送した信号電荷を連続的に水平シフト
レジスタに転送するモードの駆動機能とを有し、前記垂
直シフトレジスタに移送した信号電荷を連続的に水平シ
フトレジスタに転送するモード時の電荷転送を、前記垂
直シフトレジスタを構成する全レジスタユニット数以上
に相当する回数行い、該垂直シフトレジスタ内の不要電
荷を排出する場合、前記クランプ手段に前記制御手段か
ら供給するクランプパルスを、前記不要電荷の排出開始
から、前記垂直シフトレジスタを構成する全レジスタユ
ニット数＋ｍ（ｍは１以上の整数）に相当する回数の電
荷転送が終了するまで、停止するように構成するもので
ある。
【００１９】前記垂直シフトレジスタに移送した信号電
荷を連続的に水平シフトレジスタに転送する高速掃き出
しモード時の電荷転送を、前記垂直シフトレジスタを構
成する全レジスタユニット数以上に相当する回数行い、
該垂直シフトレジスタ内の不要電荷を排出する場合、前
記クランプパルスを上記の期間停止するように構成する
ことにより、高速掃き出し動作期間中にクランプがなさ
れないため、出力されるＣＣＤ信号のオプティカルブラ
ック部に、高速掃き出し動作により掃き出される不要電
荷が混入することはなく、したがって次の記録画像では
安定した映像信号を供給することができる。
【００２０】請求項５記載の発明は、２次元的に水平方
向及び垂直方向に複数配列された光電変換素子と、各光
電変換素子の信号電荷を受け取り垂直方向に転送する垂
直シフトレジスタと、該垂直シフトレジスタの信号電荷
を水平方向に転送する水平シフトレジスタとを有する固
体撮像素子と、該固体撮像素子のオプティカルブラック
をクランプするクランプ手段と、該固体撮像素子を駆動
し且つ制御すると共に前記クランプ手段を制御する制御
手段とを備えた撮像装置において、前記制御手段は、前
記固体撮像素子の光電変換素子から垂直シフトレジスタ
に移送した信号電荷を水平シフトレジスタの転送動作に
合わせて順次水平シフトレジスタに転送するモードの駆
動機能と、前記固体撮像素子の光電変換素子から垂直シ
フトレジスタに移送した信号電荷を連続的に水平シフト
レジスタに転送するモードの駆動機能とを有し、前記垂
直シフトレジスタに移送した信号電荷を連続的に水平シ
フトレジスタに転送するモード時の電荷転送を、前記垂
直シフトレジスタを構成する全レジスタユニット数以下
に相当する回数行い、該垂直シフトレジスタ内の不要電
荷を排出する場合、前記クランプ手段に前記制御手段か
ら供給するクランプパルスを、前記不要電荷の排出期間
及び排出後のｍ（ｍは１以上の整数）水平期間停止する
ように構成するものである。
【００２１】前記垂直シフトレジスタに移送した信号電
荷を連続的に水平シフトレジスタに転送する高速掃き出
しモード時の電荷転送を、前記垂直シフトレジスタを構
成する全レジスタユニット数以下に相当する回数行い、
必要なライン分だけの映像信号を得る場合に、上記のよ
うにクランプパルスを停止させることにより、安定して
いない期間をクランプすることを避けることができ、安
定した映像信号レベルを常に供給することが可能とな
る。
【００２２】
【発明の実施の形態】次に実施の形態について説明す
る。本発明を適用した撮像装置の基本構成は、その駆動
・制御手段となるＣＰＵの制御態様が異なるだけで、他
の構成は図１に示した従来の撮像装置と同様であるの
で、その説明は省略する。まず、本発明に係る撮像装置
のＣＰＵによる駆動・制御態様の第１の実施の形態を、
図５の（Ａ），（Ｂ）に示すタイミングチャートに基づ
いて説明する。この実施の形態は、請求項１記載の発明
に対応するものである。
【００２３】一般にＣＣＤ撮像素子の通常の信号電荷を
読み出すモード動作時と、不要電荷を排出するための高
速掃き出しモード動作時とでは、動作自体が異なるた
め、先に述べたように別個の回路で形成した垂直転送パ
ルスを用いて垂直シフトレジスタを駆動制御するように
していたが、このような手法によれば回路規模が大にな
ってしまうという問題点があるため、本実施の形態にお
いては、図５の（Ａ）に示す通常の信号電荷読み出しの
信号電荷転送時における垂直転送パルスＶ１，Ｖ２，Ｖ
３，Ｖ４のタイミング、すなわちパルス幅及びパルス周
期と、図５の（Ｂ）に示す不要電荷排出のための高速掃
き出し時における垂直転送パルスＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ
４のタイミング、すなわちパルス幅及びパルス周期とを
同一にし、図５の（Ｂ）に示す高速掃き出しモード時に
おいては、通常読み出しの信号電荷転送時における垂直
転送パルスと同じパルス幅及びパルス周期の垂直転送パ
ルスを繰り返し発生させて、不要電荷の掃き出し処理を
行うようにしている。
【００２４】このように通常の読み出しの信号電荷転送
時と不要電荷排出のための高速掃き出し時における垂直
転送パルスのパルス幅及びパルス周期を同一にすること
により、共通のカウンタ回路で垂直転送パルスを作成す
ることができ、回路構成の簡略化と回路規模の縮小化を
図ることができる。
【００２５】次に、駆動・制御態様の第２の実施の形態
について説明する。この実施の形態は請求項２記載の発
明に対応するものである。従来の撮像装置においては、
図４の（Ａ），（Ｂ）に示すように、不要電荷排出のた
めの高速掃き出し時に、あるパルス周期の垂直転送パル
スを用いて転送動作をさせた場合、１水平期間の間で水
平同期信号ＨＤとタイミングが合わなくなる場合が生
じ、１水平期間で垂直転送パルスのタイミングを管理す
ることができなくなる場合が生じる。
【００２６】そこで、本実施の形態では、図６のタイミ
ングチャートに示すように、１ライン目（１Ｈ目）と２
ライン目（２Ｈ目）において、別々にタイミングを管理
できるようにするために、高速掃き出し時の垂直転送パ
ルスＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４のパルス周期（パルス間
隔）を、１ラインの周期内で調整できるような幅に設定
するものである。すなわち、垂直転送パルスのパルス周
期をＷとしたとき、通常の読み出しの信号電荷転送モー
ド時の１水平期間（１Ｈ）に対して、１Ｈ＝Ｗ×ｎ（ｎ
は１以上の整数）の関係を満たすにように、パルス周期
Ｗを設定する。
【００２７】このように垂直転送パルスＶ１，Ｖ２，Ｖ
３，Ｖ４のパルス周期を設定することにより、１ライン
目の始まりと共に垂直転送パルスＶ１が立ち下がり、以
降立ち上がりと立ち下がりを繰り返し、位相をずらした
垂直転送パルスＶ２，Ｖ３，Ｖ４も同様に立ち上がりと
立ち下がりを繰り返し、１ライン目の終わりと垂直転送
パルスＶ１の立ち下がりとが一致するようになる。これ
により、１水平期間だけで垂直転送パルスのパルスタイ
ミングの管理ができるので、タイミングの管理が容易に
なり、回路規模の縮小化を図ることができる。更に、垂
直転送パルスのパルスタイミングを１水平期間で管理す
ることによって、１水平期間でのタイミングを作るだけ
で垂直転送パルスを構成することができ、また不要電荷
排出のための掃き出し回数を変えたい場合には、１水平
期間内で掃き出し回数を設定することができるので、制
御が極めて容易になる。
【００２８】次に、駆動・制御態様の３の実施の形態に
ついて説明する。この実施の形態は請求項３記載の発明
に対応するものである。従来の撮像装置においては、図
３に示したように、不要電荷排出のための高速掃き出し
動作は１垂直期間の単位で行われており、したがって掃
き出し動作期間が長く垂直転送パルスＶ１〜Ｖ４がフル
スイングする回数が多くなるので、消費電力も大とな
る。そこで、本実施の形態においては、図７に示すよう
に、高速掃き出し転送回数を、露光期間終了までに、垂
直シフトレジスタを構成する全レジスタユニット数＋ｍ
（ｍは１以上の整数）に相当する回数だけ行い、不要電
荷の排出を行うものである。図７において、ｔa は高速
掃き出し期間を示している。
【００２９】不要電荷排出のための高速掃き出し転送回
数は、垂直方向の画素数分に相当する垂直シフトレジス
タの全レジスタユニット数分の回数行い、不要電荷の排
出を行えばよいが、実際には、垂直転送から水平転送へ
移行する段階で、垂直シフトレジスタ内に不要電荷が残
ってしまい、次の記録画像にその不要電荷が加算され
て、ＣＣＤ信号として出力されてしまう。そこで、更
に、ｍ回の転送を余分に行うこと、すなわち必要充分な
回数のみの転送を行うことによって、垂直転送から水平
転送へ移行する段階で生じる残りの不要電荷を完全に排
出することができる。以上の高速掃き出し動作により、
必要回数分だけ掃き出し動作を行うことによって高速掃
き出し期間を短くすることができ、それにより消費電力
を抑制することができる。
【００３０】次に、駆動・制御態様の第４の実施の形態
について説明する。この実施の形態は請求項４記載の発
明に対応するものである。従来の撮像装置においては、
図３に示すように、不要電荷排出のための高速掃き出し
動作期間中においても、クランプパルスＣＬＰを出力し
てクランプ動作を行うようになっており、したがって、
出力されるＣＣＤ信号のオプティカルブラック部に、掃
き出された不要電荷が混入して、安定した映像が得られ
なくなるという問題がある。そこで、本実施の形態にお
いては、図８のタイミングチャートに示すように、高速
掃き出し期間中にクランプパルスＣＬＰの出力を、ｔ
CLP 期間だけ停止させ、これにより高速掃き出し動作を
行っているときにおける映像信号の変動を抑制するよう
にするものである。
【００３１】クランプパルス停止期間ｔCLP は、不要電
荷の排出開始から、垂直シフトレジスタを構成する全レ
ジスタユニット数＋ｍ（ｍは１以上の整数）に相当する
回数の転送が終了するまでの期間であり、この期間の時
間自体は、上記第３の実施の形態における不要電荷の完
全に排出することができる高速掃き出し期間ｔa に対応
する。このように、クランプパルスＣＬＰの出力停止期
間を設けることにより、高速掃き出し期間中の不要電荷
がクランプされないため、次の記録画像では安定した映
像信号を供給することができる。
【００３２】次に、駆動・制御態様の第５の実施の形態
について説明する。この実施の形態は請求項５記載の発
明に対応するものである。
【００３３】一般に、撮像装置において、１つの画面上
で不要なラインの信号電荷は捨てて、必要なラインの信
号電荷を取り出して記録画像を形成させる場合がある。
かかる撮像を行う場合の動作を図９のタイミングチャー
トに基づいて説明する。図９においては、フレーム周期
ＶＤ２〜ＶＤ７の期間における映像が、各フレーム期間
の前後におけるラインが不要なものとして処理される態
様を示している。垂直転送パルスＶ１〜Ｖ４の出力期間
におけるｔ及びｔ′の期間が高速掃き出し期間となって
おり、この期間において不要なラインの信号電荷が不要
電荷として高速掃き出し処理されるようになっている。
そして、この高速掃き出し期間ｔ，ｔ′を除いた期間に
おいては、通常の信号電荷読み出しが行われ、ＣＣＤ信
号ＣＣＤ１〜ＣＣＤ６が不要ラインを除いた必要なライ
ン分だけの画像信号として出力される。
【００３４】ところで、このような不要ラインの信号電
荷を不要電荷として高速掃き出し処理を行って不要なラ
インを除き、必要なライン分だけの画像信号を得る場
合、高速掃き出し期間ｔ，ｔ′における不要ラインの掃
き出し動作中において、クランプパルスＣＬＰによるク
ランプ動作が行われているために、ＣＣＤ信号としては
オプティカルブラックの安定した映像信号が得られない
という問題点がある。
【００３５】本実施の形態は上記問題点を解消するため
になされたもので、図10に示すように、垂直転送パルス
Ｖ１〜Ｖ４における不要電荷排出のための高速掃き出し
期間ｔ，ｔ′に対応する期間ｔcp，ｔcp′中、クランプ
パルスＣＬＰの出力を止め、クランプ動作を停止させる
ようにする。この停止期間は、正確には前記高速掃き出
しによる不要電荷の排出期間及び排出後のｍ（ｍは１以
上の整数）水平期間である。
【００３６】このように高速掃き出し期間中にクランプ
動作を停止させることによって、ＣＣＤ信号ＣＣＤ１〜
ＣＣＤ６におけるオプティカルブラックは、安定してい
ない期間をクランプすることを避けることができ、安定
した映像信号レベルを常に供給することが可能となる。
【００３７】
【発明の効果】以上実施の形態に基づいて説明したよう
に、請求項１記載の発明によれば、通常の信号電荷読み
出しモード時と不要電荷の排出のための高速掃き出しモ
ード時における垂直シフトレジスタの駆動制御パルスの
パルス幅及びパルス周期をほぼ同一に設定しているの
で、共通の回路で両モード時の制御パルスを作成するこ
とができ、回路を簡略化することができる。請求項２記
載の発明によれば、高速掃き出しモード時における垂直
シフトレジスタの制御パルスのパルス周期Ｗを１水平期
間の１／ｎ（ｎは１以上の整数）に設定しているので、
１水平期間だけで制御パルスのタイミングの管理がで
き、タイミングの管理が容易になり回路規模の縮小化を
図ることができる。請求項３記載の発明によれば、高速
掃き出しモード時における電荷転送を光電変換時間の終
了までに、垂直シフトレジスタの全レジスタユニット数
＋ｍ（ｍは１以上の整数）に相当する回数だけ行うよう
にしているので、高速掃き出し回数を必要回数以上行う
ことなく、高速掃き出し動作期間を短縮し消費電力を抑
制することができる。請求項４記載の発明によれば、垂
直シフトレジスタ内の不要電荷を排出する場合、クラン
プパルスを、不要電荷の排出開始から、垂直シフトレジ
スタの全レジスタユニット数＋ｍ（ｍは１以上の整数）
に相当する回数の転送が終了するまで停止するようにし
ているので、出力信号のオプティカルブラック部に、掃
き出される不要電荷が混入することがなく、次の記録画
像では安定した映像信号を供給することが可能となる。
請求項５記載の発明によれば、不要電荷の水平シフトレ
ジスタへの転送を垂直シフトレジスタの全レジスタユニ
ット数以下の回数行い、クランプパルスを不要電荷の排
出期間及び排出後のｍ（ｍは１以上の整数）水平期間停
止させるようにしているので、不要電荷の水平シフトレ
ジスタへの転送を垂直シフトレジスタの全レジスタユニ
ット数以下の回数とし、必要なライン分だけの映像信号
を得るようにした場合においても、常に安定した映像信
号レベルを供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＣＣＤ撮像素子を用いた撮像装置の一般的な構
成例を示すブロック構成図である。
【図２】ＣＣＤ撮像素子の構成例を示す模式的平面図で
ある。
【図３】図１に示した撮像装置におけるＣＰＵによる駆
動・制御態様を説明するためのタイミングチャートであ
る。
【図４】図１に示した撮像装置のＣＣＤ撮像素子の垂直
シフトレジスタにおける、従来の通常読み出しの信号電
荷転送時と不要電荷排出のための高速掃き出し動作時
の、垂直転送パルスの出力態様を示すタイミングチャー
トである。
【図５】本発明の第１の実施の形態の垂直シフトレジス
タにおける、通常読み出しの信号電荷転送時と不要電荷
排出のための高速掃き出し動作時の、垂直転送パルスの
出力態様を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態の垂直シフトレジス
タにおける、高速掃き出し動作時の垂直転送パルスの出
力態様を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の第３の実施の形態におけるＣＰＵの駆
動・制御態様を説明するためのタイミングチャートであ
る。
【図８】本発明の第４の実施の形態におけるＣＰＵの駆
動・制御態様を説明するためのタイミングチャートであ
る。
【図９】従来の撮像装置において１画面上の一部の必要
なラインのみを取り出し映像信号を得る場合における、
駆動・制御態様を説明するためのタイミングチャートで
ある。
【図10】本発明の第５の実施の形態におけるＣＰＵの駆
動・制御態様を説明するためのタイミングチャートであ
る。
【符号の説明】
１ レンズ ２ ＣＣＤ撮像素子 ３ 信号処理回路 ４ 記録部 ５ 信号発生部 ６ ＣＰＵ ７ レリーズ機構部 11 フォトダイオード 12 トランスファーゲート領域 13 垂直シフトレジスタ 14 水平シフトレジスタ 15 信号検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横内 雅樹 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２次元的に水平方向及び垂直方向に複数
    配列された光電変換素子と、各光電変換素子の信号電荷
    を受け取り垂直方向に転送する垂直シフトレジスタと、
    該垂直シフトレジスタの信号電荷を水平方向に転送する
    水平シフトレジスタとを有する固体撮像素子と、該固体
    撮像素子を駆動し且つ制御する制御手段とを備えた撮像
    装置において、前記制御手段は、前記固体撮像素子の光
    電変換素子から垂直シフトレジスタに移送した信号電荷
    を水平シフトレジスタの転送動作に合わせて順次水平シ
    フトレジスタに転送するモードの駆動機能と、前記固体
    撮像素子の光電変換素子から垂直シフトレジスタに移送
    した信号電荷を連続的に水平シフトレジスタに転送する
    モードの駆動機能とを有し、前記制御手段から前記固体
    撮像素子に与えられる垂直シフトレジスタを駆動させる
    制御パルスのタイミングが、前記２つのモード時におい
    てほぼ同一に設定されていることを特徴とする撮像装
    置。
  2. 【請求項２】 ２次元的に水平方向及び垂直方向に複数
    配列された光電変換素子と、各光電変換素子の信号電荷
    を受け取り垂直方向に転送する垂直シフトレジスタと、
    該垂直シフトレジスタの信号電荷を水平方向に転送する
    水平シフトレジスタとを有する固体撮像素子と、該固体
    撮像素子を駆動し且つ制御する制御手段とを備えた撮像
    装置において、前記制御手段は、前記固体撮像素子の光
    電変換素子から垂直シフトレジスタに移送した信号電荷
    を水平シフトレジスタの転送動作に合わせて順次水平シ
    フトレジスタに転送するモードの駆動機能と、前記固体
    撮像素子の光電変換素子から垂直シフトレジスタに移送
    した信号電荷を連続的に水平シフトレジスタに転送する
    モードの駆動機能とを有し、前記垂直シフトレジスタに
    移送した信号電荷を連続的に水平シフトレジスタに転送
    するモード時に、前記制御手段から前記固体撮像素子に
    与えられる前記垂直シフトレジスタを駆動させる制御パ
    ルスのパルス周期Ｗが、前記垂直シフトレジスタに移送
    した信号電荷を水平シフトレジスタの転送動作に合わせ
    て順次転送するモード時の１水平期間（１Ｈ）に対し
    て、１Ｈ＝Ｗ×ｎ（ｎは１以上の整数）の関係を満たす
    ように設定されていることを特徴とする撮像装置。
  3. 【請求項３】 ２次元的に水平方向及び垂直方向に複数
    配列された光電変換素子と、各光電変換素子の信号電荷
    を受け取り垂直方向に転送する垂直シフトレジスタと、
    該垂直シフトレジスタの信号電荷を水平方向に転送する
    水平シフトレジスタとを有する固体撮像素子と、該固体
    撮像素子を駆動し且つ制御する制御手段とを備えた撮像
    装置において、前記制御手段は、前記固体撮像素子の光
    電変換素子から垂直シフトレジスタに移送した信号電荷
    を水平シフトレジスタの転送動作に合わせて順次水平シ
    フトレジスタに転送するモードの駆動機能と、前記固体
    撮像素子の光電変換素子から垂直シフトレジスタに移送
    した信号電荷を連続的に水平シフトレジスタに転送する
    モードの駆動機能と、各フレーム期間において前記固体
    撮像素子の光電変換素子から蓄積信号電荷を抜き取り光
    電変換時間を制御する電子シャッタ機能を有し、前記電
    子シャッタ機能を用いた動作時に、前記垂直シフトレジ
    スタに移送した信号電荷を連続的に水平シフトレジスタ
    に転送するモード時の電荷転送を、光電変換時間の終了
    までに、前記垂直シフトレジスタを構成する全レジスタ
    ユニット数＋ｍ（ｍは１以上の整数）に相当する回数だ
    け行い、垂直シフトレジスタ内の不要電荷の排出を行う
    ように構成したことを特徴とする撮像装置。
  4. 【請求項４】 ２次元的に水平方向及び垂直方向に複数
    配列された光電変換素子と、各光電変換素子の信号電荷
    を受け取り垂直方向に転送する垂直シフトレジスタと、
    該垂直シフトレジスタの信号電荷を水平方向に転送する
    水平シフトレジスタとを有する固体撮像素子と、該固体
    撮像素子のオプティカルブラックをクランプするクラン
    プ手段と、該固体撮像素子を駆動し且つ制御すると共に
    前記クランプ手段を制御する制御手段とを備えた撮像装
    置において、前記制御手段は、前記固体撮像素子の光電
    変換素子から垂直シフトレジスタに移送した信号電荷を
    水平シフトレジスタの転送動作に合わせて順次水平シフ
    トレジスタに転送するモードの駆動機能と、前記固体撮
    像素子の光電変換素子から垂直シフトレジスタに移送し
    た信号電荷を連続的に水平シフトレジスタに転送するモ
    ードの駆動機能とを有し、前記垂直シフトレジスタに移
    送した信号電荷を連続的に水平シフトレジスタに転送す
    るモード時の電荷転送を、前記垂直シフトレジスタを構
    成する全レジスタユニット数以上に相当する回数行い、
    該垂直シフトレジスタ内の不要電荷を排出する場合、前
    記クランプ手段に前記制御手段から供給するクランプパ
    ルスを、前記不要電荷の排出開始から、前記垂直シフト
    レジスタを構成する全レジスタユニット数＋ｍ（ｍは１
    以上の整数）に相当する回数の電荷転送が終了するま
    で、停止するように構成されていることを特徴とする撮
    像装置。
  5. 【請求項５】 ２次元的に水平方向及び垂直方向に複数
    配列された光電変換素子と、各光電変換素子の信号電荷
    を受け取り垂直方向に転送する垂直シフトレジスタと、
    該垂直シフトレジスタの信号電荷を水平方向に転送する
    水平シフトレジスタとを有する固体撮像素子と、該固体
    撮像素子のオプティカルブラックをクランプするクラン
    プ手段と、該固体撮像素子を駆動し且つ制御すると共に
    前記クランプ手段を制御する制御手段とを備えた撮像装
    置において、前記制御手段は、前記固体撮像素子の光電
    変換素子から垂直シフトレジスタに移送した信号電荷を
    水平シフトレジスタの転送動作に合わせて順次水平シフ
    トレジスタに転送するモードの駆動機能と、前記固体撮
    像素子の光電変換素子から垂直シフトレジスタに移送し
    た信号電荷を連続的に水平シフトレジスタに転送するモ
    ードの駆動機能とを有し、前記垂直シフトレジスタに移
    送した信号電荷を連続的に水平シフトレジスタに転送す
    るモード時の電荷転送を、前記垂直シフトレジスタを構
    成する全レジスタユニット数以下に相当する回数行い、
    該垂直シフトレジスタ内の不要電荷を排出する場合、前
    記クランプ手段に前記制御手段から供給するクランプパ
    ルスを、前記不要電荷の排出期間及び排出後のｍ（ｍは
    １以上の整数）水平期間停止するように構成されている
    ことを特徴とする撮像装置。
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