JPH118802A - Ｃｃｄ型固体撮像素子の駆動方法及び画像記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シャッタパルスの振幅を大きくすること
なくセンサの飽和信号量を増大してＣＣＤ型固体撮像素
子のダイナミックレンジを拡大する。 【解決手段】 飽和電荷量が第１の大きさになるように
バイアス（基板バイアス）をし、露光開始の前提として
必要なフォトセンサ１のリセットを上記オーバーフロー
バリアを深くすることにより行う第１の駆動モードにて
駆動したり、上記飽和電荷量が第１の大きさよりも大き
な第２の大きさになるようにバイアスをし、フォトセン
サ１のリセットを該フォトセンサ１の信号電荷を垂直転
送レジスタ３に読み出し、該垂直転送レジスタ３により
転送して廃棄することにより行う第２の駆動モードにて
駆動したりするようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤ型固体撮像
素子、特にオーバーフローバリアのポテンシャルの深さ
により飽和電荷量が制御されるフォトセンサをマトリッ
クス状に配設し、該フォトセンサの各垂直列に対応して
そのフォトセンサからの信号電荷を垂直転送する垂直転
送レジスタを設け、更に、各垂直転送レジスタにより垂
直転送された信号電荷を水平転送する水平転送レジスタ
を設けたＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法と、そのＣＣ
Ｄ型固体撮像素子を用いた画像記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像素子として、オーバーフローバ
リアのポテンシャルの深さにより飽和電荷量が制御され
るフォトセンサをマトリックス状に配設し、該フォトセ
ンサの各垂直列に対応してそのフォトセンサからの信号
電荷を垂直転送する垂直転送レジスタを設け、更に、各
垂直転送レジスタにより垂直転送された信号電荷を水平
転送する水平転送レジスタを設けたＣＣＤ型固体撮像素
子があり、このような固体撮像素子には電子シャッター
機能を有するものがある。そのようなものにおいては、
電子シャッターによりフォトセンサ内の蓄積信号電荷を
排出することによりリセットしその後センサに信号電荷
を蓄積を開始するタイミングにより露光時間の制御がで
きる。

【０００３】その点について具体的に説明すると、従来
のＣＣＤ型固体撮像素子は、一般に露光開始をオーバー
フローバリアゲート（横型オーバーフロー構造のＣＣＤ
型固体撮像素子の場合）や基板バイアス（縦型オーバー
フロー構造のＣＣＤ型固体撮像素子の場合）にバイアス
を印加することによりオーバーフローバリアを潰すこと
により実現する電子シャッターによりフォトセンサをリ
セットしてから該フォトセンサに信号電荷の蓄積を開始
させ、その後、読み出しにより露光が終了する。従っ
て、信号電荷の蓄積の開始からその読み出しの間までが
露光時間になる。そして、その読み出しの各垂直周期に
おけるタイミングが決まっているので、垂直周期におけ
る電子シャッターによる最後のリセットのタイミングが
露光時間を決定するのであり、当然のことながらその最
後のリセットのタイミングが早いほど露光時間が長いこ
とになる。この電子シャッタについて縦型オーバーフロ
ー構造のＣＣＤ型固体撮像素子を例に採って説明する。

【０００４】図４（Ａ）、（Ｂ）は縦型オーバーフロー
構造のＣＣＤ型固体撮像素子を説明するためのもので、
（Ａ）は構成の概略を示す平面図、（Ｂ）は各センサ形
成部における深さ方向のポテンシャルプロファイルであ
る。図面において、１は撮像領域２内にマトリックス状
に配設されたフォトセンサ、３は該フォトセンサ１の各
垂直列に対応して設けられ、各フォトセンサ１からの信
号電荷を読み出して垂直方向に転送する垂直転送レジス
タ、４は各垂直転送レジスタ３により垂直転送された信
号電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタ、５は該
水平転送レジスタ４から出力された信号電荷を電圧に変
換し増幅する出力アンプ、６はＣＣＤ型固体撮像素子、
７は上記垂直転送レジスタ３及び水平転送レジスタ４を
駆動するパルスφＶ１〜３（４相の場合もある。）、φ
Ｈ１、φＨ２と、電子シャッター用のリセットパルスφ
ＳＵＢを発生するクロックドライバ、８は該クロックド
ライバ７を制御するタイミング発生回路である。９は基
板バイアス回路で、電源電圧Ｖｃｃを抵抗分圧回路によ
り分圧し、その分圧電圧を逆流防止用ダイオードＤを介
してＣＣＤ型固体撮像素子６の基板ＳＵＢに印加するよ
うにしてなる。

【０００５】ところで、各フォトセンサ１における深さ
方向のポテンシャルは図４（Ｂ）の実線で示すようにオ
ーバーフローバリアのあるプロフィールを有し、そのバ
リアにより形成されたポテンシャルの井戸内に信号電荷
が蓄積される。この状態はＣＣＤ型固体撮像素子６の基
板ＳＵＢに所定の基板バイアス電圧、例えばＶＳＵＢ１
を印加することにより形成できる。そして、クロックド
ライバ７からのシャッターパルスφＳＵＢを印加するこ
とにより図４（Ｂ）において破線で示すようにポテンシ
ャルが深くなり、上記オーバーフローバリアがつぶれた
プロフィールに変わる。その結果、センサ１内のポテン
シャルの井戸に蓄積されていた信号電荷は基板に排出さ
れる。これが電子シャッタによるリセットである。その
後、基板ＳＵＢは元のＶＳＵＢ１に戻る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したＣ
ＣＤ型固体撮像素子は各フォトセンサの飽和信号量を多
くするには基板ＳＵＢに印加するシャッタパルスφＳＵ
Ｂの振幅を大きくする必要があるという問題があった。
即ち、フォトセンサ（一般にはフォトダイオード）の蓄
積面積等が同じ条件であれば飽和信号量を大きくするに
は、オーバーフローバリアのポテンシャルを浅くし、フ
ォトセンサ部のポテンシャルとの差を大きくすれば良い
が、それには基板ＳＵＢに印加する基板バイアスＶＳＵ
ＢをＶＢＵＳ１からＶＢＵＳ２へというように高くしな
ければならない。しかし、そのようにした場合、シャッ
タパルスφＶＳＵＢもφＶＳＵＢ１からφＶＳＵＢ２へ
と言うように振幅を大きくしないと完全なリセットがで
きない。

【０００７】即ち、ＶＳＵＢ１とＶＳＵＢ２との差の分
だけシャッターパルスφＳＵＢの振幅も大きくする必要
があるのである。もし、それを無視して基板バイアス電
圧ＶＳＵＢをＶＳＵＢ２と高め、シャッタパルスφＳＵ
Ｂの振幅をφＳＵＢ１のままにしたら確かに各フォトセ
ンサの飽和信号量を大きくすることができるが、リセッ
トが不完全になり、固定パターンノイズの発生を招いた
りする。そこで、シャッタパルスφＳＵＢの振幅を大き
くすると、消費電力の増大を招くし、また、バイアス電
源として電圧の高いものを必要とする。これはＣＣＤ型
固体撮像素子を用いたカメラの小型化の要請に背き好ま
しくない。

【０００８】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、シャッタパルスの振幅を大きくする
ことなくセンサの飽和信号量を増大してＣＣＤ型固体撮
像素子のダイナミックレンジを拡大することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、飽和電荷量が
第１の大きさになるようにバイアスをし、露光開始の前
提として必要なフォトセンサのリセットを、上記オーバ
ーフローバリアを深くすることにより行う第１の駆動モ
ードにて駆動したり、上記飽和電荷量が第１の大きさよ
りも大きな第２の大きさになるようにバイアスをし、フ
ォトセンサのリセットを、該フォトセンサの信号電荷を
上記垂直転送レジスタに読み出し、該垂直転送レジスタ
により転送して廃棄することにより行う第２の駆動モー
ドにて駆動したりするようにする。

【００１０】本発明によれば、第１の駆動モード下では
リセットは従来と同じように各フォトセンサにおけるオ
ーバーフローバリアを潰すようなポテンシャルプロフィ
ールにすることにより行うので、従来と同じ条件下では
従来程度の飽和電荷量しか得られないが、しかし、第２
の駆動モード下ではバイアスを変化させて飽和電荷量を
大きくするので、飽和電荷量の増大を図ることができ
る。そして、飽和電荷量の増大を図っても、この第２の
駆動モード下では従来或いは第１の駆動モード下とは異
なり、リセットを垂直転送レジスタによる信号電荷の転
送により廃棄することにより行うので、シャッターパル
スによるリセットは必要ではなく、従って、飽和電荷量
の増大分シャッターパルスの振幅を増大しなければなら
ないということは回避できる。依って、飽和電荷量をシ
ャッタパルスの振幅の増大を伴うことなく増大すること
ができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明ＣＣＤ型固体撮像素子の駆
動方法は、飽和電荷量が第１の大きさになるようにバイ
アスをし、露光開始の前提として必要なフォトセンサの
リセットをオーバーフローバリアを深くすることにより
行う第１の駆動モードにて駆動したり、上記飽和電荷量
が第１の大きさよりも大きな第２の大きさになるように
バイアスをし、フォトセンサのリセットを該フォトセン
サの信号電荷を上記垂直転送レジスタに読み出し、該垂
直転送レジスタにより転送して廃棄することにより行う
第２の駆動モードにて駆動したりするようにするもので
あるが、ＣＣＤ型固体撮像素子は横型オーバーフロー構
造であっても、縦型オーバーフロー構造であっても良
い。縦型オーバーフロー構造のＣＣＤ型固体撮像素子の
場合は、オーバーフローバリアのポテンシャルを決める
基板バイアスを制御することにより飽和電荷量を調整
し、また、基板の電位をシャッターパルスによりポテン
シャルが深くなるように変化させることにより第１の駆
動モード下におけるリセットを行う。

【００１２】また、横型オーバーフロー構造の場合は、
そのオーバーフローバリア形成領域上のゲート電極に印
加するバイアス電圧により飽和電荷量を制御し、また、
ゲート電極にシャッタパルスを印加することにより第１
の駆動モード下におけるリセットを行う。

【００１３】ＣＣＤ型固体撮像素子には、撮像領域[ 図
４（Ａ）の２参照] の反水平転送レジスタ側にドレイン
領域を有するものと有しないものとがあり、本発明はそ
のどちらにも適用することができる。そして、前者の場
合、第２の駆動モード下におけるリセットは垂直転送レ
ジスタからそのドレイン領域に信号電荷を転送廃棄する
ことにより行っても良い。後者の場合、そのようなドレ
イン領域がないので、第２の駆動モード下におけるリセ
ットは、必ず、垂直転送レジスタから水平転送レジスタ
を通じて行う。水平転送レジスタから出力された信号電
荷は、例えばＦＤＡ（フローティングデフュージョンア
ンプ）等の出力部により廃棄を行うことになる。

【００１４】本発明画像記録装置は、機械的シャッタ或
いは液晶シャッタ等電子シャッタ以外のシャッタ（固体
撮像素子の撮像面を遮光するシャッタ）を有しないもの
に適用することができるし、有するものに適用するもこ
とができる。そして、後者の場合、第２の駆動モード下
においては、電子シャッタ以外のシャッタを利用して速
いシャッタを切ることが可能になる。即ち、第２の駆動
モード下においては垂直転送レジスタによる転送により
リセットを行うので、電子シャッタによるシャッタ機能
しか有しないＣＣＤ型固体撮像素子の場合、露光時間は
不要電荷排出期間より短くはできない。しかし、機械的
シャッタ或いは液晶シャッタ等、固体撮像素子の撮像面
への光の入射を阻むシャッタを有する場合、そのシャッ
タにより遮光して強制的に蓄積終了状態にするにより、
不要電荷排出期間より短い時間の露光が実現できる。
尚、このような場合、最初はシャッタを開状態にしてお
き、設定露光時間に対応したタイミングでシャッタを閉
じる。また、第１の駆動モード下においてはその機械的
シャッタ或いは液晶シャッタ等遮光をするシャッタを常
に開状態にしておくことになる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を図示実施の形態に従って詳細
に説明する。図１（Ａ）〜（Ｃ）は本発明ＣＣＤ型固体
撮像素子の駆動方法の第１の実施例を説明するためのも
ので、（Ａ）はＣＣＤ型固体撮像素子の概略構成図、
（Ｂ）は第１の駆動モード下における動作を示すタイミ
ングチャート、（Ｃ）は第２の駆動モード下における動
作を示すタイミングチャート図である。

【００１６】図面において、１は撮像領域２内にマトリ
ックス状に配設されたフォトセンサ、３は該フォトセン
サ１の各垂直列に対応して設けられ、各フォトセンサ１
からの信号電荷を読み出して垂直方向に転送する垂直転
送レジスタ、４は各垂直転送レジスタ３により垂直転送
された信号電荷を水平方向に転送する水平転送レジス
タ、５は該水平転送レジスタ４から出力された信号電荷
を電圧に変換し増幅する出力アンプ、６はＣＣＤ型固体
撮像素子、７は上記垂直転送レジスタ３及び水平転送レ
ジスタ４を駆動するパルスφＶ１〜３及びφＨ１、φＨ
２と、電子シャッター用のリセットパルスφＳＵＢを発
生するクロックドライバ、８は該クロックドライバ７を
制御するタイミング発生回路である。９は基板バイアス
回路で、電源電圧Ｖｃｃを抵抗分圧回路により分圧し、
その分圧電圧を逆流防止用ダイオードＤを介してＣＣＤ
型固体撮像素子６の基板ＳＵＢに印加するようにしてな
る。Ｓ１は分圧電圧切換用のスイッチング素子で、オン
されたり、オフされたりすることにより分圧電圧を切換
することができ、第１の駆動モード下においては基板バ
イアス電圧ＶＳＵＢはＶＳＵＢ１に、そして、第２の駆
動モード下においては基板バイアス電圧ＶＳＵＢがＶＳ
ＵＢ２になり、第１の駆動モードのときより第２の駆動
モードのときの方が各センサ１の飽和電荷量が増える。
本実施例の場合と、図４（Ａ）の場合とはスイッチング
素子Ｓ１により基板バイアス回路９の分圧比を変化する
ことができるようにされているかいないかの点でのみ異
なり、それ以外の点では異なるところはない。

【００１７】本ＣＣＤ型固体撮像素子は、第１の駆動モ
ード下では、図１（Ｂ）に示すように、従来におけるＣ
ＣＤ型固体撮像素子の駆動方法と同じ方法で駆動され
る。即ち、垂直ブランキング期間の特定の時点に読み出
し、即ち各フォトセンサ１から垂直転送レジスタ３への
信号電荷の読み出しが行われ、その後、その垂直転送レ
ジスタ３による転送が行われるが、しかし、電子シャッ
タ機能を有し、シャッタパルスφＳＵＢにより水平周期
毎にフォトセンサ１から基板ＳＵＢへの信号電荷の掃き
出しを行う。そして、各垂直周期におけるところの露光
時間に応じたタイミングでその掃き出しを停止する。従
って、その停止時点から次の読み出し迄の期間が露光時
間、換言すると蓄積時間になる。このような第１駆動モ
ードは、測光や構図調整のための動画出力を行うときに
用いる。

【００１８】尚、図１（Ａ）に示すＣＣＤ型固体撮像素
子は縦型オーバーフロー型ＣＣＤ型固体撮像素子である
ので、基板にバイアス電圧をかけることによりオーバー
フローバリアのポテンシャルを規定し、基板にシャッタ
パルスを印加することによりリセットをかけるが、横型
オーバーフロー型ＣＣＤ型固体撮像素子の場合には、オ
ーバーフローバリアをコントロールするゲートに印加す
る電圧によりオーバーフローバリアのポテンシャルを制
御することになる。

【００１９】ところで、画像記録開始のトリガが入力さ
れると、第２の駆動モードにモードが移行する。図１
（Ｃ）は第２の駆動モードの動作を示し、この図から明
らかなように、上記トリガの到来後直ちに基板バイアス
が変化し、飽和電荷量が増大する。その後、電子シャッ
タ用の読み出しパルスが到来し、各フォトセンサ２から
垂直転送レジスタ３への信号読み出しが為され、しかる
後、高速駆動により垂直転送レジスタ３を利用した信号
電荷の排出が行われる。この排出はＣＣＤ型固体撮像素
子６の如き縦型オーバーフロー構造であって撮像領域２
の反水平転送レジスタ側にドレイン領域を有しないもの
の場合は、垂直転送レジスタ３により垂直転送した後、
水平転送レジスタ４により水平転送し、出力アンプ５へ
その信号電荷を廃棄することにより行う。また、撮像領
域２の反水平レジスタ側にドレイン領域を有するタイプ
のＣＣＤ型固体撮像素子の場合は、垂直転送レジスタ３
によりフォトセンサ１から信号電荷を読み出し、反水平
転送レジスタ側のドレイン領域へ垂直転送し、該ドレイ
ン領域にて廃棄することになる。

【００２０】その後、露光時間経過したとき（電子シャ
ッタ用読み出しパルスの発生から露光時間経過したと
き）読み出しパルスが発生し、そのとき再びフォトセン
サ１から垂直転送レジスタ３への信号電荷の読み出しが
為され、そして、本来の速度での読み出し動作が開始さ
れる。つまり、その後、飽和電荷量３による垂直転送、
そして水平転送レジスタ４による水平転送により画像再
生に供される画像信号が出力アンプ５から出力されるの
である。

【００２１】この第２の駆動モードを第１の駆動モード
に戻すに際しては、上記基板バイアス電圧ＶＳＵＢを元
（ＶＳＵＢ１）に戻す。

【００２２】尚、この第２の駆動モード下では、１画面
の画像を出力してからでないと次の電子シャッター動作
には入れないので、動画の出力には不向きであり、また
ディテクタとして用いるのには不向きであるが、しか
し、シャッタボタンを押すことにより１枚分の画像を撮
る例えばスチルカメラ等の如き用途にはこの第２の駆動
モード下におけるＣＣＤ型固体撮像素子が最適であり、
ダイナミックレンジの広い撮像ができる。即ち、銀塩写
真に比較してディジタルスチルカメラ等はダイナミック
レンジが劣るという傾向があるが、第２の駆動モード下
におけるＣＣＤ型固体撮像素子によれば、その欠点を是
正することができる。

【００２３】というのは、第２の駆動モード下ではバイ
アスを変化させて飽和電荷量を大きくするので、飽和電
荷量の増大を図ることができ、そして、飽和電荷量の増
大を図っても、この第２の駆動モード下では、従来の駆
動方法の場合とは、或いは第１の駆動モード下とは異な
り、リセットを垂直転送レジスタによる信号電荷の転送
により廃棄することにより行うので、シャッターパルス
によるリセットは必要ではなく、従って、飽和電荷量の
増大分シャッターパルスの振幅を増大しなければならな
いということは回避できるからである。

【００２４】図２は電子シャッタ以外のシャッタ、例え
ば液晶シャッタを有するＣＣＤ型固体撮像素子に本発明
を適用した場合の第２の駆動モード例を示すタイミング
チャートである。本例においては、通常時には、シャッ
タ膜制御パルスがシャッタを開いた状態に保つレベルに
しておく。そして、トリガが入力され、基板バイアス電
圧が第２の駆動モード用のレベルにされ、電子シャッタ
用読み出しパルスが入力され、その後、高速駆動により
垂直転送レジスタによる信号電荷の転送が行われ、その
後、本来の読み出しが行われる、即ち読み出しパルスが
入力される。しかし、その読み出しパルスの入力前にシ
ャッタを切りたい場合には、そのときにシャッタ膜制御
パルスを液晶シャッタを閉じるレベルにする。このよう
にすると、不要電荷排出期間より短い時間の露光が実現
できる。

【００２５】即ち、図１に示す実施例によれば、第２の
駆動モード下においては、垂直転送レジスタ３の不要電
荷排出期間よりも露光時間（蓄積時間）を短くすること
ができないが、図２に示す例によれば、液晶シャッタに
より信号電荷の蓄積を強制的に停止させることにより不
要電荷排出期間よりも蓄積時間を短くすることができ
る。液晶シャッタに代えて機械的シャッタを用いても良
い。要するに、遮光により撮像素子の撮像面への光入射
を阻む開閉自在なシャッタであれば何でも使用できる。

【００２６】図３は駆動モードとして上述した第１の駆
動モードと第２の駆動モードを用意してＣＣＤ型固体撮
像素子を駆動するようにした画像記録装置の一例（本発
明画像記録装置の第１の実施例）の構成を示す回路ブロ
ック図である。６はＣＣＤ型固体撮像素子、１０は機械
式シャッタで、これにより第２の駆動モード下における
露光時間（信号電荷蓄積時間）を垂直転送レジスタによ
る不要電荷排出期間よりも短くすることができることは
前述の通りである。尚、第１の駆動モード下において
は、機械的シャッタ１０は開いた状態に保たれる。１１
は基板バイアス切換部で、図１（Ａ）の基板バイアス電
圧切換用のスイッチング素子Ｓ１を制御する。

【００２７】１２はモード切換部で、上記機械式シャッ
タ１０、基板バイアス切換部１１、モード切換用スイッ
チング素子Ｓ２及び画像表示／記録切換用スイッチング
素子Ｓ３を制御する。８₁ は第１の駆動モード用タイミ
ング発生部、８₂ は第２の駆動モード用タイミング発生
部で、上記スイッチング素子Ｓ２が１側に切り換えれた
とき第１の駆動モード用タイミング発生部８₁ の出力で
ＣＣＤ型固体撮像素子６が駆動される状態になり、該ス
イッチング素子Ｓ２が２側に切り換えられたとき第２の
駆動モード用タイミング発生部８₂ の出力でＣＣＤ型固
体撮像素子６が駆動される状態になる。１３はシャッタ
ボタンで、使用者が撮影をするとき操作するボタンであ
る。

【００２８】１４は信号処理回路で、ＣＣＤ型固体撮像
素子６から出力された画像信号を処理する。該信号処理
回路１４の出力は、上記画像表示／記録切換用スイッチ
ング素子Ｓ３の切換状態に応じて例えば液晶ディスプレ
イからなる画像表示部１５に（１側に切り換えられたた
とき）、或いは例えば磁気ディスク或いはミニディスク
等に画像を記録する画像記録部１６に（２側に切り換え
られたとき）伝送される。

【００２９】本画像記録装置においては、測光や構図調
整のための動画出力を、ＣＣＤ型固体撮像素子６を第１
の駆動モードで駆動することにより行い、スチル撮影を
第２の駆動モードで駆動することにより行う。具体的に
動作を説明すると次の通りである。

【００３０】通常、画像記録装置が起動した際には、第
１の駆動モードによる駆動状態になるようになってい
る。具体的には、モード切換部１２から機械的シャッタ
１０、基板バイアス切換部１１、モード切換用スイッチ
ング素子Ｓ２、画像表示／記録切換用スイッチング素子
Ｓ３へ切換信号を送ることによりＣＣＤ型固体撮像素子
６が第１の駆動モード下で駆動された状態になる。この
第１の駆動モード下では機械的シャッタ１０が開いた状
態にされていることは前述の通りである。また、信号処
理回路１４の出力信号は画像表示部１５により画像表示
に供される。

【００３１】画像記録装置の使用者は、画像表示部１５
の表示から構図等を判断する。そして、構図等が決まり
撮影すると決めたときシャッタボタン１３を押す。する
と、そのことをモード切換部１２が検出し、直ちに、第
２の駆動モードでＣＣＤ型固体撮像素子６を駆動する状
態に切換制御を行う。具体的には、先ず、基板バイアス
切換部１１に基板バイアスを切り換えさせ、飽和電荷量
を増大させる。次に、電子シャッタ用読み出しパルス[
図１（Ｃ）参照] を発生させ、それと共に第２の駆動モ
ード用タイミング発生部８₂ の出力をＣＣＤ型固体撮像
素子６に供給するようにスイッチング素子Ｓ２の切換状
態を変化させる。そして、機械的シャッタ１０は設定さ
れたシャッタスピードでクローズする。上記電子シャッ
タ用読み出しパルスの発生からこのクローズ状態になる
までの時間が蓄積時間になることは言うまでもない。

【００３２】そして、電子シャッタ用読み出しパルスが
発生した後直ちに高速駆動によりＣＣＤ型固体撮像素子
の各フォトセンサから垂直転送レジスタへの読み出しが
為され、更に該垂直転送レジスタによる高速転送が為さ
れて信号電荷が廃棄される。即ち、第２の駆動モード下
におけるリセットが為されるのである。その後、読み出
しパルス（本来の読み出しをするための読み出しパル
ス）が到来して、本来のスピードでの読み出し、垂直転
送、水平転送が為され、１画像分の信号が出力される。
そして、その出力された信号は順次信号処理回路１４に
より処理され、そして、画像記録部１６に記録された
り、或いは画像表示部１５により表示に供されたりす
る。これによりスチル写真の撮影が終わった状態にな
る。このように画像記録が終わると、モード切換部１２
により第１の駆動モードにモードが切り換えられる。

【００３３】第２の駆動モード下におけるＣＣＤ型固体
撮像素子６の飽和電荷量は第１の駆動モード下における
それよりも多いので、ダイナミックレンジの広い良質な
画像が得られるのである。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、第１の駆動モード下で
はリセットは従来と同じように各フォトセンサにおける
オーバーフローバリアを潰すようなポテンシャルプロフ
ィールにすることにより行うので、従来と同じ条件下で
は従来程度の飽和電荷量しか得られないが、しかし、第
２の駆動モード下ではバイアスを変化させて飽和電荷量
を大きくするので、飽和電荷量の増大を図ることができ
る。そして、飽和電荷量の増大を図っても、この第２の
駆動モード下では従来或いは第１の駆動モード下とは異
なり、リセットを垂直転送レジスタによる信号電荷の転
送により廃棄することにより行うので、シャッターパル
スによるリセットは必要ではなく、従って、飽和電荷量
の増大分シャッターパルスの振幅を増大しなければなら
ないということは回避できる。依って、飽和電荷量をシ
ャッタパルスの振幅の増大を伴うことなく増大すること
ができる。

【００３５】尚、ＣＣＤ型固体撮像素子への入射を遮ぎ
る開閉可能なシャッタを設けることとし、第１の駆動モ
ード下においては上記シャッタを開状態にし、第２の駆
動モード下においては上記シャッタを当初は開状態に
し、垂直転送レジスタによる信号電荷の廃棄中に閉状態
にすることによって上記ＣＣＤ型固体撮像素子の撮像に
おける露光時間を上記垂直転送レジスタによる信号の廃
棄期間よりも短くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明ＣＣＤ型固体撮像素子
の駆動方法の第１の実施例を説明するためのもので、
（Ａ）はＣＣＤ型固体撮像素子の概略構成図、（Ｂ）は
第１の駆動モード下における動作を示すタイミングチャ
ート、（Ｃ）は第２の駆動モード下における動作を示す
タイミングチャート図である。

【図２】電子シャッタ以外のシャッタ、例えば液晶シャ
ッタを有するＣＣＤ型固体撮像素子に本発明を適用した
場合の第２の駆動モード例を示すタイミングチャートで
ある。

【図３】本発明画像記録装置の第１の実施例を示す回路
ブロック図である。

【図４】（Ａ）、（Ｂ）は背景技術の理解をし易くする
ために縦型オーバーフロー構造のＣＣＤ型固体撮像素子
を説明するためのもので、（Ａ）は構成の概略を示す平
面図、（Ｂ）は各センサ形成部における深さ方向のポテ
ンシャルプロファイルである。

【符号の説明】

３・・・垂直転送レジスタ、４・・・水平転送レジス
タ、６・・・ＣＣＤ型固体撮像素子、１０・・・機械的
シャッタ（電子シャッタ以外のシャッタ）、ＳＵＢ・・
・基板、φＳＵＢ・・・シャッタパルス。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オーバーフローバリアのポテンシャルに
   より飽和電荷量が制御されるフォトセンサをマトリック
   ス状に配設し、該フォトセンサの各垂直列に対応してそ
   のフォトセンサからの信号電荷を垂直転送する垂直転送
   レジスタを設け、更に、各垂直転送レジスタにより垂直
   転送された信号電荷を水平転送する水平転送レジスタを
   設けたＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法において、 上記飽和電荷量が第１の大きさになるようにバイアスを
   し、露光開始の前提としてそれに先立って必要なフォト
   センサのリセットを、上記オーバーフローバリアを深く
   することにより行う第１の駆動モードにて駆動したり、 上記飽和電荷量が第１の駆動モード下における大きさよ
   りも大きな第２の大きさになるようにバイアスをし、露
   光開始の前提としてそれに先立って必要なフォトセンサ
   のリセットを該フォトセンサの信号電荷を上記垂直転送
   レジスタに読み出し、該垂直転送レジスタにより転送し
   て廃棄することにより行う第２の駆動モードにて駆動し
   たりすることを特徴とするＣＣＤ型固体撮像素子の駆動
   方法。
2. 【請求項２】 第２の駆動モード下におけるフォトセン
   サのリセットのために垂直転送レジスタにより転送され
   た信号電荷を更に水平転送レジスタにより転送して廃棄
   することを特徴とする請求項１記載のＣＣＤ型固体撮像
   素子の駆動方法。
3. 【請求項３】 ＣＣＤ型固体撮像素子としてフォトセン
   サの配設部の反水平転送レジスタ側に垂直転送レジスタ
   により転送された信号電荷を掃き捨てるドレインを有す
   るものを用い、 第２の駆動モード下におけるフォトセンサのリセットの
   ために垂直転送レジスタにより転送された信号電荷を更
   に上記ドレインにより転送して掃き捨てることを特徴と
   する請求項１記載のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法。
4. 【請求項４】 ＣＣＤ型固体撮像素子への入射を遮ぎる
   開閉可能なシャッタを設けることとし、 第１の駆動モード下においては上記シャッタを開状態に
   し、 第２の駆動モード下においては上記シャッタを当初は開
   状態にし、垂直転送レジスタによる信号電荷の廃棄中に
   閉状態にすることによって上記ＣＣＤ型固体撮像素子の
   撮像における露光時間を上記垂直転送レジスタによる信
   号の廃棄期間よりも短くし得るようにすることを特徴と
   する請求項１、２又は３記載の固体撮像素子の駆動方法
5. 【請求項５】 オーバーフローバリアのポテンシャルに
   より飽和電荷量が制御されるフォトセンサをマトリック
   ス状に配設し、該フォトセンサの各垂直列に対応してそ
   のフォトセンサからの信号電荷を垂直転送する垂直転送
   レジスタを設け、更に、各垂直転送レジスタにより垂直
   転送された信号電荷を水平転送する水平転送レジスタを
   設けたＣＣＤ型固体撮像素子と、 上記ＣＣＤ型固体撮像素子のオーバーフローバリアのポ
   テンシャルを規定する電圧を多段階で切り換えて発生す
   ることのできるバイアス電圧発生回路と、 上記飽和電荷量を第１の大きさにし、露光開始の前提と
   してそれに先立って必要なフォトセンサのリセットを、
   上記オーバーフローバリアを深くすることにより行う第
   １の駆動モードにて駆動したり、上記飽和電荷量を第１
   の大きさよりも大きな第２の大きさにし、露光開始の前
   提としてそれに先立って必要なフォトセンサのリセット
   を、該フォトセンサの信号電荷を上記垂直転送レジスタ
   に読み出し、該垂直転送レジスタにより転送して廃棄す
   ることにより行う第２の駆動モードにて駆動したりする
   駆動回路と、 を少なくとも有することを特徴とする画像記録装置。