JPS60257678A

JPS60257678A - 固体撮像装置

Info

Publication number: JPS60257678A
Application number: JP59114260A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Fujiwara; 康博藤原; Masatoshi Ida; 井田　正利; Yutaka Yunoki; 裕柚木; Hidetoshi Yamada; 秀俊山田
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1984-06-04
Filing date: 1984-06-04
Publication date: 1985-12-19

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】〔技術分野〕本発明は電子カメラ等に用いられる固体撮像装置に関し
、特に固体Ｍ像素子の駆動手段の改良に関する。

〔従来技術〕

従来の電子カメラ等に使用されでいる固体撮像装置とく
にインターライン型固体１＠像素子を用いた＠置にあっ
て（ま、主としてＮ丁ＳＣテしメヒジーヨンモードの動
画撮１象に使用されているため、光電荷の蓄積時間は１
／３０秒または１／６０秒であった。すなわち、Ａ、Ｂ
二つのフィールドについてフレーム記録を行なうべく固
体Ｒ他素子をフレーム蓄積モー１〜で駆動させる場合は
１３０秒の露光時間での撮ＩＩか行なえるた（〕て他の
露光時間は選択４ることができない。また固体搬像素子
をフィールド蓄積モー１〜で駆動する場合には１．′６
０秒の露光時間での撮像が行なえるだけのものとなる。

したがって上記固体撥！！装置で静止画を１ｑようとし
ても、動きの速い被写体の場合にはいわゆる蓄積効果の
影響で「はけ」等が生し、鮮明な静止画像を得ることが
てきないという問題があった。なおこの点を解決する手
段どして、光学系に通常のフィルムカメラのようなヌカ
ニノノルシャッタを介在させることが考えられるが、メ
カニカルシャッタを用いると、シャッタの開閉動作時に
あける立ち上がりまたは立ち下がり速度つまり応答速度
が比較的遅いために露光時間に誤差が介入し易いものと
なる。そこで撮像素子自体にシャッタ効果をもたせるこ
とができれば、沢偶上および特性上極めて有利となる。

従来知られ−Ｃいる固体Ｒ他素子の素子シャッタ効果を
得る手段として、特開昭５９−３３９７９号公報に示さ
れているような駆動方式を採用したものがある。上記の
例では固体撮像素子どしてＰＮ接合の光センサーを有し
かつ上記光センサーと垂直シフ１へレジスタとの間に転
送グー１〜を右するＣＯＤ固体撮＠素子を用いている。

第１０図および第１１図はその駆動方式の例を示すタイ
ミング図である。第１０図に示すように、露光前の準備
として転送ゲート・を開放状態となし、△１なる期間に
おいて垂直シフトレジスタを高速駆動する。

これにより露光前において蓄積された光電荷を、光セン
サーおよび垂直シフトレジスタから外部・＼排出する。

その後τなる時間だけ転送ゲートを閉じる。かくしてで
なる時間の素子シャッタ効果を得るようにしたものであ
る。なお、第１１図は信号電荷か垂直シフ］・レジスタ
へ移−）−ｃから胱出しを開始覆るまでの時間を短縮す
るＪ−うに変形した場合のタイミング図である。

ところが上記従来の例では排出ずへき光電荷の串が非常
に多いものどなる。このため垂直シフ１へレジスタの転送容量が不足し上記排出に長
時間を要するという問題があった。特に入射光量が非常
に多ｎである３７４合には、不要電荷を所定期間内に排
出しきれない場合が生しる。このような場合にはカメラ
の較り憬憫を操作して入ｑ４光吊を制限し、かつτなる
露光時間に同期してストロボを梵光させるといった手段
を講じる必要かあった。しかし、このような手段を謁し
ることは、装置の構成を複雑（ヒするばかりでなく、被
写界深度による効果をねらう場合等、ｌｆｔ１像意図を
生かす上での制約どなる。したがって前記従来の手段は
電子カメラ用の撮１や手段としては好ましい手段ではな
い。

ところて撮像素子における受光センサすなわち光電変換
素子としてＭＯ８容量を用いたＣＯＤ固体固体素像素子
合、、ＭＯ８電極に高レベルな電圧を印加したとさはＭ
Ｏ８Ｎ極下に空乏層が生して光電荷が蓄積され、ＭＯ３
電極に低レベルな電圧を印加したときは光電荷が蓄積さ
れない。これは高レベル電圧印加時においては、発生し
た空乏層のポテンシャル穴に、入射光により生じた電荷
が落ち込むことにより光電荷が蓄積され、低レベル電圧
印加時においては、空乏層が生じず入射光によって生じ
た電荷が再度結合して消滅してしまうためであると考え
られる。したがって上記高レベル電圧の印加期間を短縮
すれば光電′ｖＪ蓄積時間か短縮され、いわゆる素子シ
ャッタ効果をもたせ得ると共に、電極に低レベル電圧が
印加されたどきに入射光によって発生する光電荷の量は
、前述したＰＮ接合の光センサーを用いたものに比べる
と極めて少ないものどなる。したがって不要電荷の排出
が容易となる。更に、上記ＭＯ３＠ｉセン１ノーを用い
た素子に、［テレビ学技報　ＶＯＬ、７゜ＮＯ，４１Ｐ
、１９Ｊに記載されているような、オーパフロードしノ
ーインを設（」たＣＣＤＣＤ固体素像索子いれば、たと
え強い入側光にＪ：り多量の電荷が発生しても、この電
荷は上記オーバフロードレインに流れ込むため、上記多
聞の電荷を垂直シフ］・レジスタ経由で排出する必要が
ない。したがって前述した特開昭５９−３３９７９目公
報に示されているものにおいて問題どなった電荷排出困
難性の問題は生しない。

第１２図はＮ・１０Ｓ容量レンリーを用いたＣＣＤＣＤ
固体素像素子子シャッタ効果をもたせるための駆動手段
を示すタイミング図である。この第１２図から明らかな
ようにＭ　ＯＳ電極に印加される高レベル電圧ＳＧの印
加期間Ｔ×を短縮すれば光電荷の蓄積時間が短縮され、
素子シャッタ効果をもたせ１りる。つまり、ＴＸなる時
間だけ露光を行なわれたフィールド画像が、時点ｔ３２
後の１フイールドにおいて得られることになる。しかし
ながら実際には次のような解決すべき問題が残されてい
ることが実験により確認された。すなわち高レベル電圧
の印加期間を短縮することにより、光電荷蓄積時間（ま
短縮されるが、画像にいわゆる一ｊゴースト現われ、良
好な画質の画像が１ｑられない。

その理由はＭＯ８電極に低レベル電圧を印加している期
間中、垂直シフ１ヘレジスタは動作しているため、この
垂直シフ１〜レジスタに受光センサすなわち光電変換素
子で生成された若干の光電荷か混入するためである。上
記電荷の混入すなわちスミアの発生を抑制する手段とし
ては第１３図（ａ）に示すように垂直シフ１〜レジスタ
の転送パルスを３値化し、光電荷を光センサーから垂直
シフ１へレジスタへ移すときだけ転送パルスのレベルを
１」２となし、単に垂直シフトレジスタをシフ１〜させ
る場合には転送パルスのレベルを１１１にレベルダウン
することにより、スミアの発生を・阻止する手段が考え
られる。しかし、この手段は転送パルスを３値化するこ
と自体に問題があり回路構成を複雑化する欠点がある。

したがって転送パルスとしては第１３図（ｂ）のように
均一な２値化パルスを使用することが望ましい。

〔目的〕

本光明の目的は、固体撮像素子にお１ノる光電荷蓄（＾
時間を任意にしかも高精度に可変調整づ−ることができ
、たとえ動きの速い被写体であっても鮮明な静止画を１
ワることが可能であると共に、画像にゴーストなどが現
われるおそれのない、構成簡単な固体撮像装置を提供す
ることにある。

〔概要〕

本発明は上記目的を達成するために次の如く構成したこ
とを待（敗としている。すなわち、固体（至）南素子に
おける各画素を構成するＭ　ＯＳ容量からなる光電変換
素子内に蓄積された光電荷を、撮像指令を与えられた後
の第１の時点て垂直シフトレジスタへ一括転送し、一括
転送が行なわれた第１の時点からＮ（Ｎ−自然数）フィ
ール！−明間だり仔過した第３の時点まで前記光電変換
素子から垂直シフ１〜レジスタへの光電荷転送をおこな
わずに上記垂直シフトレジスタを高速駆動し、この垂直
シフトレジスタ内の残存電荷を外部へ排出させると共に
、前記前記第３の時点より測光情報に基いて決定される
露光時間だけ遡った第２の時点を設定し、前記第１の時
点から上記第２の時点までの期間は前記光電変換素子の
光電荷蓄積を不能どし、上記第２の時点から前記第３の
時点までの期間において前記光電変換素子に光電荷の蓄
積をｔうない、その蓄積された光電荷を前記第３の時点
で前記垂直シフトレジスタへ転送して読出しを行なうよ
うに構成したことを特徴としている。

〔実施例〕

第１図は本耗明を重子カメラに適用した一実施例の搬像
記録部の構成を示すブロック図である。

第１図において１Ａ、ＩＢは光学系のレンズであり、そ
の間に絞り数構２が介挿されている。絞り機構２は後述
するアイリスドライバー３３により駆動されるものどな
っている。

上記レンズ１△、１Ｂおよび絞り改横２を介して捉えら
れた被写体（不図示）の光像は、レンズ系の焦点位置に
設置されている固体撮像素子３の光電変換面上に結像で
る。固体撮像素子３は後）ボづるように例えばインター
ライン一括転送型ＣＯＤからなり、光電変換面上に結像
した被写体の光像を電気信号に変換し、その出力をアン
プ４．サンプリングホールド回路５．アンプ６、ＬＰＦ
７を経て色分離回路８に供給づると共に、後述するＣＯ
Ｄ測光回路へ供給する。色分離回路８１Ｊ、与えられた
電気信号を輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙに９師
し、ＦＭ変調器９に供給する。ＦＭ変調器９は輝度信号
Ｙど色差信号Ｒ−）′、［３−Ｙをそれぞれの周波数帯
域においてＦＭ変調し、記録アンプ１０に供給する。記
録アンプ１０１ユ後述する内込みパルスを与えられた期
間において、Ｆ　Ｍ変調された各信号を増幅して磁気ヘ
ッド１１にうえる。蟻気ヘツ１−１１は供給された信号
を磁気ディスク１２の記録１−ラックにＦ　ｔｖｌ記録
する。

同期パルス発生器２０は後述する露光制御回路３０から
の制御信号に応動じ、φ■ドライバー２１、φ１」ドラ
イバー２２．８Ｇドライバー２３にそれぞれパルスを与
え、各ドライバー２１．２２゜２３から垂直転送りロッ
クφＶ、水平転送りロックφ１」、センザーゲートパル
スＳＧをそれぞれ出力させる。かくして固体１最象素子
３を駆動させるものどなっている。また同期パルス発生
器２０は色分離回路８およびＦＭ変調器９に対しタイミ
ングパルスを与えると共に、撮像系の動作タイミングと
記録系の動作タイミングおよび位相を合わせるための同
期パルスを同期検出器２４の一方の入力端に与える。

同期検出器２４の他方の入力端には磁気ディスク１２に
付設した回転位相検出用パルスジェネレータ２５からの
ＰＧパルスが与えられる。かくして同期検出器２４は上
記ＰＧパルスと前記同期パルスとを比較し、磁気ディス
ク１２の回転速度および位相が常に児像系の動作タイミ
ングに一致するような信号をモータ駆動回路２６に与え
る。モータ駆動回路２６は上記検出器２４から与えられ
た信号に基いてディスク駆動モータ２７を駆動制卸する
。その結果、磁気ディスク１２は定常状態において、３
６００ＰＰＭで定速回転し、１回転する間に１フイール
ドの画像記録を行なうものとなる。

記録グー１〜回路２８は電子カメラのレリースボタンに
連動する撮像指令スイツチ２９がＯＮどなったどきにＲ
生ずる１−リカパルスＴＧによ−）−ＣＩ−リガされ、
同期パルス発生器２０からの同期パルスに基いて１フィ
ールド期間に相当する幅の書込みパルスＷ　Ｇを前記記
録アンプ１０に与えて、その期間だけ記録アンプ１０を
作動状態となづ。

露光制御回路３０は、固体撮像素子３の各画素を構成す
る光電変換素子内に蓄積された光電荷４、円像指令ス、
イッヂ２９がＯＮどなることによって搬像指令が与えら
れた後の所定の第１の時点で垂直シフ１へレジスタヘ一
括転送する転送手段、この転送手段による一括転送が行
なわれた第１の時点からＮ（Ｎ−自然数）フィール１−
期間たけ経過した第３の時点まで前記充電変換素子から
垂直シフ１〜レジスタへの光電荷転送をおこなわずに上
記垂直シフ１〜レジスタを高速駆動しこの垂直シフトレ
ジスタ内の残存電荷を外部へ排出させる手段、前記第３
の時点より前記ＬＰＦ７の出力に応動するＣＯＤ測光回
路３１や、フォトタイオードなどからなる外部測光回路
３２などにて得られる測光情報に基いて決定される露光
時間だ【プ遡った第２の時点を設定し前記第１の時点か
ら上記第２の時点までの期間は前記光電変換素子の光電
荷蓄積を不能とし上記第２の時点から前記第３の時点ま
での期間において前記光電変換素子に光電荷の蓄積を行
なう手段、この手段により蓄積された光電荷を前記第３
の時点て前記垂直シフ１へレジスタへ転送して読出しを
行なう読出し手段、の少なくとも一部を備えている。そ
して上記露光側（和回路３０は端子３０ａに外部指令を
与えられると、前記同期パルス発生器２０へ上記外部指
令に応じた制御信号を与えて前記各手段を実行させ、固
体撮像素子３を静止画撤１ｔ＋モードで駆動し、それ以
外は固体撮像素子３を動画Ｒ＠モードで駆動するものと
なっている。また、いずれの場合においてもアイリスド
ライバー３３へ制御信号を与えて絞り門構２の絞り値を
所定値に設定するものどなっている。

なお、本装置においては、レリースボタンが押圧操作さ
れ、撤像指令スイッヂ２９がＯＮどなり、トリガーパル
スＴＧが露光制御回路３０に入力するｊス前の段階で、
露光制御回路３０においてＣＯＤ測光回路３１の出力と
絞り１幾１！Ｉ２の絞り値に基いて露光時間を常時測定
計算するものとなっている。

また第１図において３４はエンコークであり、色分離回
路８の出力である輝度信号Ｙど色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−，
−ＹとをたとえばＮ　Ｔ　Ｓ　Ｃ（８号に変換し、これ
をビューファインダ３５へ送る。かくシ。

てビューファインダ３５によりＲ像の内容をモニタする
ことができるものどなっている。

次に前記固体撮像素子３について詳細に説明する。本装
置に使用される固体１１１ｉ　像素子３としては、各画
素に蓄積される光電荷が同一のタイミングで画素外に一
括して転送される一括転送型の素子が望ましい。このよ
うな素子として例えばインターライン一括転送型のＣＯ
Ｄ固体撮像素子が知られている。この種の素子について
は、テレビジョン学会誌Ｖｏ１３７．Ｎ０１０（１９８
３）Ｐ７７６−．７８１ｒ高抵抗ＭＣＺ基板を用いたＮ
−＋　ｏ　ｓ型センサーｃｃｏｉ像素子」に記載されて
いる。

第２図は上述した観点に基いて本装置で採用した固体撮
ｌＩ！素子３の具体例であり、インターライン一括転送
型ＣＣＤ４０を示している。図中４１はそれぞれ色フイ
ルタ−Ｒ，Ｇ、Ｂを表面にもつＭＯＳダイオードからな
る受光センサすなわち光電変換素子であり、各々１画素
を形成している。

上記光電変換素子４１に隣接してＣＯＤからなる垂直シ
フトレジスタ４２が設けである。これらの垂直シフトレ
ジスタ４２は、光電変換素子４１に蓄積された光電荷を
受取り、ＣＯＤからなる水平ジノ！−レジスタ４３に順
次転送する。水平シフトレジスタ４３は１水平走査線中
位に、光電荷を出力部４４に転送する。出力部４４はプ
リアンプを内蔵しており、微小電流を増幅して出力端子
ＶＯｕｔから出力する。なお上記インターラ〜ｒン一括
転送型ＣＣＤ４０の各入力端子には、リセッｌ〜パルス
であるセンサーゲート信号ＳＧ、垂直レジスタ転送りロ
ックφＶ１．φＶ２．水平レジスタ転送りロックφ］１
１．φＨ２などがＣＯＤドライバ（第１図の２１〜２３
）から供給される。

上記各光電変換素子４１にお【づる光電荷の蓄積時間は
、光電変換素子４１から垂直シフトレジスタ４２へ電荷
を移すタイミングに基いて決定されている。

第３図は上記第２図の一部を取出して示した図である。

この第３図から明らかなようにセンサーゲート４５は、
各光電変換素子４１に対し共通に形成した共通電極であ
る。また垂直シフトレジスタ４２は悄矢印で示す如く奇
数フィールド時に有効に動くものど、太矢印で示す如く
偶数フィールド時に有効に働くものどが交互に配置され
ており、それぞれのグループ毎に転送りロックφＶ１．
φＶ２を共通に供給されるものとなっている。

かくして光電荷一括転送は次のように行なわれる。すな
わち第３図における各部の電位が下記のように設定され
たとき、光電変換素子４１内に蓄積された光電荷が垂直
シフトレジスタ４２に転送される。

■奇数フィールド時センサーゲート信号ＳＧがｒＬＪてφＶ１がｒＨＪであ
るとき ■偶数フィールド時センサ−グー１〜信号ＳＧがｒＬＪてφＶ２がｒＨＪで
あるときしたがってセンサーゲート信号ＳＧがＨレベルからＬレ
ベルに変化する変化点か蓄積された光電荷の一括転送開
始時点である。

第４図は上記インターライン一括転送型Ｃ０Ｄ４０を通
常の動画撮像モードで作動させた場合の動作タイミング
を示す図である。第４図においてＶＤは垂直ドライブパ
ルス、ＨＤは水平ドライブパルスである。１＠Ｄに書込
んである数字１１〜５２５」は水平走査線番号に対応し
ている。センサーグー１−信号ＳＧは１フイールドに１
回「Ｈ」。

「１−」が変化する。上記ｒＬＪの変化のタイミングて
光電変換素子４１の光電荷は、垂直シフ１〜レジスタ４
２に移送される。つまりこのタイミングで、そのフィー
ルドの全画素の情報が垂直シフトレジスタ４２内に移さ
れるわけである。φＶ１゜φＶ２は２相の垂直レジスタ
転送りロックであるど同時に、各光電変換素子４１から
垂直シフ１ヘレシスタ４２への電荷移送にも関係してい
る。

いま、ある時点で撮像指令スイッチ２９がＯＮどなり、
ｉ・リカーパルスＴＧが露光制御回路３０に入力すると
、露光制御回路３０がはたらき同期パルス発生器２０へ
転送制御信号をあたえる。このため同期パルス発生器２
０から転送指令パルスが送出され、ドライバー２１．２
２．２３を介して固体撮像素子３に転送パルスかあたえ
られる。

その結果第１フイールドでは、時点ｔｌｔなわち第１１
ＨてＳＧがｒＬＪどなったときφＶ１が「ｉ」」となる
ため、この時点で第１フイール］へにて出力される画像
に関係する全画素の電荷が垂直シフ］〜レジスタ４２に
移送され、画素内がクリアされる。同時にふたたび光電
荷の蓄積が開始される。一方、第２フイールドでは、時
点ｔ２ｔなわち２７５Ｈ目にセンサーグー１へ信号ＳＧ
がｒＬＪとなったタイミングでφＶ２がｒＨＪであるた
め、この時点て第２フイールドにて出力される画像に関
係する全画素の電荷が垂直シフトレジスタ４２に移送さ
れる。上記の如く各フィールドにおいて垂直シフトレジ
スタ４２へ移送された信号電荷は、その直後からのφＶ
１．φＶ２およびφＨ１，φＨ２による垂直シフトレジ
スタ４２および水平シフトレジスタ４３の転送動作によ
り、ヒテオ出力として出力される。すなわち第４図中、
「Ｖレジスタ空送り」のあとの第１ト］からＣ，ＣＤ出
力信号として出力される。

なお、第４図の例はフレーム蓄積モートの場合であり、
光電荷の蓄積時間は１／３０どなる。

第５図は前記インターライン一括転送型ＣＣＤ４０を静
止画搬像モードで駆動した場合の動作タイミングを示づ
図である。露光制御回路３０の端子３０ａに外部指令を
与えると、この露光制御回路３０は静止画撮像モードて
固体撮像素子３を駆動制御づる。すなわち、搬像指令ス
イッチ２つがＯＮとなり、１〜リガーパルスＴＧが露光
制御回路３０に入力すると、露光側（財）回路３０が作
動し同期パルス発生器２０へ静止画搬像用の転送制御ｌ
ｌ信号を与える。このため同−期バルス発生器２ｏがら
転送指令パルスが送出され、ドライバー２１．２２．２
３を介して固体撮像素子３へ転送パルスが与えられる。

その結果、第５図に示すように本発明でいう第１の時点
ｔ１１おいてＳＧがｒＬＪになったどきφＶ１．φＶ２
がいずれも「ト］」どなるため、奇数フィ°−ルドおよ
び偶数フィールドの各画素を構成する光電変換素子４１
に蓄（＾されている光電荷が３両フィールド同時に一括
して垂直シフ１へレジスタ４２へ移送される。この直後
から時点ｔ１３まての期間、つまり一括転送が行なわれ
た第１の時点ｔ１１からＮ（Ｎ−自然数）フィール１−
期間（この実施例では１フィールド期間）だけ仔過した
第３の時点ｔ１３まての期間、前記光電変換素子４１か
ら垂直シフトレジスタ４２への光電荷転送をおこなわず
に上記垂直シフ１−・レジスタ４２を高速駆動し、この
垂直シフトレジスタ４２内の残存電荷を外部へ排出させ
る。つまり不要電荷は高速度で水平シフトレジスタ４３
へ転送される。なお、上記垂直シフ１−レジスタ４２を
高速駆動づるφＶｌ、φＶ２の周波数は通常の周波ＭＨ
ｚ／１６＝２２３．７５ＫＨｚ）となす。一方、前記第
３の時点ｊ１３よりも、前記ＬＰＦ７の出力に応動する
ＣＣＤ測光回路３１や、７７１１〜タイオードなどから
なる外部測光回路３２などにて冑られる測光情報に基い
て決定される露光時間ＴＸだけ遡った第２の時点ｔ１２
が設定される。そして第１の時点ｔ１１から第２の時点
ｔ１２までの期間ＴＹはＳＧがｒＬＪに保持される。か
くして上記期間ＴＹにおいては光電変換素子４１の光電
荷蓄積が不能どなり光電荷の蓄積は行なわれない。

そして第２の時点ｔ１２においてＳＧが「１」」になる
と、光電荷の蓄積が開始される。かくして第２の時点ｔ
１２から第３の時点ｔ１３まての期間ＴＸにおいて前記
光電変換素子４１への光電荷の蓄積が行なわれる。そし
て第３の時点ｔ１３においてＳＧがｒＬＪになると、こ
のときφＶｌ、φＶ２がｒＨＪであるため両フィールド
の光電変換素子４１に蓄積された光電荷が垂直シフ１〜
レジスタ４２へ転送される。この転送される光電荷の蓄
積時間（ま第２の時点ｔ１２から第３の時点ｔ１３まて
の期間ＴＸであるが、上記期間ＴＸは前記測光情報に基
いて決定されるものであり、この期間の長短によりいわ
ゆる素子シャック効果がもたらさねる。水平シフ１−レ
ジスタ／１３ては上記垂直シフ１〜レジスタ４２から転
送された電荷をφ１」１゜φＨ２により出力部４４へ転
送する。かくして時点ｔ’１３から１フィールド期間、
上記シャック効果を有する出力信号か読出され、かつ書
込みパルスＷＧによって磁気ディスク１２の記録ｉ〜ラ
ックに１フイールドの画像が記録される。

なＪ５、時点ｔ１１から時点し１２まての期間ＴＹにお
いて垂直シフ１〜レジスタ４２を高速度で駆動している
とき、ＳＧが１し」になっているため、この期間におい
て光電変換素子４１の暗電流と光電荷とが垂直シフ１ヘ
レジスタ４２内へ混入するおそれかある。しかし上記電
荷は前述したように極めて少ないので垂直シフ１〜レジ
スタ４２の高速駆動により十分排出可能である。また前
述したゴーストがシャッタ効果を生じさせるフィールド
＜１１３にて転送が開始されるフィールド）に光生じな
いようにするためには、時点ｔ１２から時点ｔ１３まで
の期間ＴＸにおいて垂直シフトレジスタ４２を高速クロ
ックφＶｌ、φＶ２により１画面分だけシフ］〜さぜ１
９ればよい。したがって高速クロックφＶ１．φｖ２の
周波数を高めれば、それだけ高速のシトツタ効果を発揮
できることになる。

本実施例では前述したように例えば定常状態の同波数的
１５ＫＨｚの数１０倍以上である２２３．７５　Ｋ　ｌ
ｈで駆動しているのでシトツタ効果−１−を１、／　９
００秒まであげることができる。なお、垂直シフトレジ
スタ４２の電荷を効率よく水平シフ１〜レジスタ４３へ
転送するためには、垂直シフｌ−レジスタ４２の最終段
のグー１〜が「し」レベルになっているときに水平シフ
トレジスタ４３の受入れ側のゲートが「］」ｊレベルに
なっていることか必要である。したがって垂直シフトレ
ジスタ４２の駆動周波数を水平シフ１〜レジスタ４３の
駆動周波数の整数分の−に設定し、垂直シフ１〜レジス
タ４２の最終段のグー１へか「ＬＪレベルになっている
どきに水平シフｈ　ｌノジスタ４３の受入れ側のグー１
−かＬＨ」レベルになるようにすることが望ましい。例
えは水平シフトレジスタ４３０周波数が７゜１６Ｍ１（
Ｚてあれば垂直シフトレジスタ４２の周波数は３．５８
ＭＨｚなどが選はれる。

このように本実施例によれば、静」１：両１１Ａ　像を
一ド時においてＳＧのｒ　Ｌ　Ｊ期間を制御することに
より、相対的に光電変換素子４１への光電荷の蓄積時間
を制御し、素子シャッタ効果をもたせるようにしでいる
ので、メカニカルシャッタを用いた場合のように、シャ
ッタ１幾構の開閉動作の立上り速度や立下り速度等を格
別配慮する必要がなく、高い精度でシャッタ効果を発揮
さゼ得る。しかも本装置においては静止画撮像時におい
て垂直シフ１ヘレジスタ４２を高速駆動させ、光電変換
素子４ゴから混入してくる電荷を排出するＪ：うにして
いるので、得られた画像にゴース１へなどが現われるお
ぞれがない。また本装置においては通常は動画撮像モー
ドで作動させ、必要時にのみシャッタ効通常は動画像を
ビコーファインタ３５へ送り、レリーズボタンを押圧操
作したどきたけ、静止画の撮像および記録を行なうとい
った使い方ができる。

なおメカニカルシャッタが存在してないので通常時にお
いて固体１１　ＦＪ素子３は常に露光状態を呈している
。このため、レンズを通してのいわゆるＴＴＬ測光を行
なうことができ、−眼しフタイブの電子カメラなどにも
適用可能となる。

次に本発明の他の実施例を説明する。第６図は本発明の
他の実施例の動作タイミングを示づ一図である。前記実
施例では１／６０秒以下の高速のシャッタ効果を（ｑる
場合の駆動手段を示したが、この実施例では少なくとも
１　、／　６０秒以上の長時間シャッタ効果をキクるこ
とのできる駆動手段を用いている。第６図においてＳＧ
１は通常の撮像時におけるセンザーゲ−１へ信号の電圧
波形を示しており、ＳＧ２は静止画撮像時においてシャ
ッタ効果を得る場合におけるセンサーゲート信号の電圧
波形を示している。

ると、口のときφＶ１．φＶ２はいずれもｒＨＪである
ため、前フイールド以前に蓄積されていた奇数フィール
ドおよび偶数フィールドの各光電変換素子４１の光電荷
が垂直シフ１へレジスタ４２へ同時に転送される。その
後、ＳＧ２は第２の時点ｔ２２まてｒＬＪに保たれる。

また第１の時点ｔ２１以後、第３の時点ｔ２３までのＮ
フィールド期間においては、本来各フィール１〜毎に存
在しているＳＧＩが除去され、光電変換素子４１には与
えられない。したがって上記Ｎフィール１〜期間中は光
電変換素子４１から垂直シフトレジスタ４２への電荷の
転送は禁止される。そして上記Ｎフィールド期間におい
て垂直シフトレジスタ４２は、高い周波数のφＶ１．φ
Ｖ２により高速駆動される。したがって、第１の時点ｔ
２１から第２の時点ｔ２２までの期間ＴＹにおいて垂直
シフトしｌラスタ４２へ流れ込む光電荷は垂直シフトレ
ジスタ４２内から全て外部へ排出される。また長時間露
光時において問題となる垂直シフトレジスタ４２内での
暗電流も外部へ排出される。したがって上記暗電流によ
る画質の劣化を防止できる。なお、第３の時点ｔ２３以
後は通常の周波数のクロックに戻される。

一方、第２の時点ｔ２２においてＳＧ２がｒ）−ＩＪに
なるど、光電変換素子４１への光電荷の蓄積が開始され
る。そして第３の時点ｔ２３においてＳＧ２がｒＬＪに
なると、このときφＶ１．φＶ２の双方がｒＨＪである
ため、その蓄積された光電変換素子４１の光電荷は垂直
シフ１〜レジスタ４２へ転送され読出しが開始される。

なおこのとき水平シフ１〜レジスタ４３についても転送
効率を低下させない範囲てφ（」１．φｌ−（２により
高速駆動させるようにしてもよい。上記転送時点ｔ２３
の直後の時点ｔ２４から次のＳＧ１　（ＳＧ２）か到来
する時点ｔ２５までの１フィールド期間において、前記
シャッタ効果をもった信号電荷がＣＣＤ出力として読出
される。つまりＴＸなる期間だけ蓄積された光電荷に基
く信号が読出される。時点ｔ２５以後は再び通常の撮像
または静止画撮像が繰返されることになる。

このように本実施例においては、光電荷の蓄積をやとＴ
１る第３の時肖ｔ２３をＮフィールド後のＳＧＩと一致
させ得るので、露光制■回路３０の端子３０ａに外部指
令を与えて静止画撮像モー１−となし、フィールド数Ｎ
ど期間ＴＹの値を変えることにより、期間工Ｘの長さを
変えれは、低速から高速までの任意のシャッタ速度を連
続的に１９ることができる。上記以外は前記実施例と同
様の作用効果を奏する。なお、シャック動作を開始して
から画像が１憚られるまでの時間を短縮する上において
は、期間ＴＹを１フィールド期間よりも短くすることが
望ましいが、１最像時の絞りの立ち上がりを待つ必要が
あるような場合には、期間ＴＹを１フィールド期間より
長く設定するようにしてもよい。

次に本発明の第３の実施例について説明する。

第７図は前述したシャッタ効果を有したフィールド画像
を連続的に１キるための手段を示すブロック図である。

１４．３２ＭＨｚ発振器５１の出力はＣρ「）キ２Ｓヱ
尺ｈ７で１ツノｉｌ径…フエノト耶８ちり−−ｍｌ悸ｈ
ｎツクとして与えられると共に、分周器５３て１／１６
・ｆｓｃすなわち６４分周される。ＣＯＤ走査系タイミ
ング信号発生器５２はセンサーゲート信号ＳＧと、水平
転送りロックφ）」１．φＨ２Ｃ図ではまとめてφＨと
した）と、垂直転送りロックφＶ１．φＶ２（図てはま
とめてφＶとした）とを発生させる。センサーゲート信
号ＳＧ（第９図の８１に相当）はパルス発生器５４およ
びＤフリツプフロツプ回路５５に与えられる。パルス発
生器５４は第９図に示すように、信号Ｓ１の立上りでト
リガーされ、後述する演算回路６３の出力電匡に応じて
決定されるＴＹなる時間を経過したの「Ｌ」となるパル
スＳ２を発生させる。またＤフリップフロップ５５は第
９図のような信号を発生させる。上記二つの出力３１．
Ｓ２はアンドゲート５６により論理積をとられたのち、
オアグー１〜５７にてセンサーゲート信号との論理和を
とられ第９図の８４のようなパルスがつくられる。この
パルスはインバータ５８にて反転されて第９図の８５と
なり、ＣＣｎ因休請体Ｔ♀２のｑａλｈ端子に与えられ
る。上記信号Ｓ５は通常のセシザーグー１〜信号ＳＧの
ｒＬ１期間を一つおきに引き伸ばしたパルスである。

一方ＣＯＤ走査系タイミング信号発生器５２から送出さ
れたφＶど分周器５３の出力どけアナログスイッチ５９
に入力する。アナログスイッチ５９はＤフリップフロラ
フ回路５５の出力信号Ｓ３が「１」」のとき分周器５３
の出力を選択し、信号Ｓ３が「［」のどきはφＶを選択
づるものどなっている。アナロググー１５９の出力信号
は信号Ｓ１と共にオアグー１〜Ｇｏにて論理和をとられ
、第９図の８７のようなパルスどなってＣＯＤ固体固体
素像素子３Ｖ入力端子に与えられる。この結果、第９図
のＳ８のようなＣＣＤ出力が端子６２に１ｑられる。上
記信号Ｓ８のうち、斜線を施したフィールドの信号が１
フィール１−期間から期間ＴＹを差引いた期間ＴＸたけ
露光を受けたフィールド画像信号である。

ところで演算回路は６３は信号Ｓ３をグー１〜信号とし
て与えられると、これにしたがって前記斜線を施したフ
ィールドの画像信号を選択して測光情報を（７、この測
光情報に基いてパルス発生器に５４に制卸電圧をあたえ
、出力パルスＳ２の幅すなわち期間ＴＹを制御する。な
お、測光情報どしてはスイッチ６４を切換えることによ
り外部測光素子３２の出力を用いてもよい。

第８図は第７図の演算回路６３の具体例を示す図である
。第８図において端子７１に与えられるＣＣＤ出力Ｓ８
は適宜設定された直流電圧Ｖど共に差動積分器７２に入
力される。上記積分器７２の出力はザンブリングホール
ド回路７３てザンブリングホールドされ、アナログスイ
ッチ７４．バッファ７５を経て端子７６から第７図のパ
ルス光生器５４に与えられる。サナプリングホール１−
回路７３のリセットパルスＳ９は端子７７に与えられる
信号Ｓ１と端子７８に与えられる信号Ｓ３とのアンド出
力をアントゲ−１へ７９で得た信号である。また積分器
７２のリセットパルスはＳ１１はぜき信号Ｓ１と、信号
Ｓ３をインバータで８０で極性反転した信号８１０とを
アントグー［−８１に与えて（ｑたアンｌ−出力である
。端子８２にｔゴえられる外部測光素子３２の出力を測
光情報どして用いるどきは端子８３に接続されている切
換えスイッチ６４をグランド側に切換えることにより、
アナログスイッチ７４を外部測光素子側に切換えればよ
い。

（発明の効果〕以上説明したように、本発明は、固体歴象素子にお（プ
る各画素を構成するＭＯ８容吊からなる光電変換素子内
に蓄積された光電荷を、撮像指令を与えられた後の第１
の時点て垂直シフトレジスタへ一括転送し、一括転送が
行なわれた第１の時点からＮ（Ｎ−自然数）フィールド
期間だけ経過した第３の時点まで前記光電変換素子から
垂直シフ１〜レジスタへの光電荷転送をおこなわづ°に
上記垂直シフトレジスタを高速駆動し、この垂直シフ１
〜レジスタ内の残存電荷を外部へ排出させると共に、前
記第３の時点より測光情報に基いて決定される露光時間
だけ遡った第２の時点を設定し、前記第１の時点から上
記第２の時点までの期間は前記光電変換素子の光電荷蓄
積を不能とし、上記第２の時点から前記第３の時点まで
の期間にｄ′３いて前記光電変換素子に光電荷の蓄積を
行ない、その蓄（へされた光電荷を前記第３の時点て前
記垂直シフ１〜レジスタへ転送して読出しを行なうよう
に構成したものである。

したがって本発明によれば、固体撮像素子におら高速ま
で精度のよいシャッタ効果をもたせることができる。そ
の結果、たとえ動きの速い被写体であっても鮮明な静止
画を得ることか可能である。

しかも、上記シャッタ効果を発生させるための動作が実
行されている期間中において、垂直シフトレジスタを高
速駆動して同レジスタ内に混入した電荷をすべて外部へ
排出するようにしたので、ゴースト等のない良好な画像
を得ることのできる構成簡単な固体撮像装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の第１の実施例を示づ図で、第
１図は本発明を電子カメラに適用した場合のｌ１ｔＳ像
記録部の構成を示すブロック図、第２図は固体撮像素子
の具体例を示す図、第３図は第２図の主要部分を示す図
、第４図は固体撮像素子を動画撮像モードで駆動した場
合の動作タイミングを示す図、第５図は固体撮像素子を
静止画撮像モードにて駆動した場合の動作タイミングを
示す図、第６図は本発明の第２の実施例の動作タイミン
グす図、第９図は動作タイミンーグを示ず図である。第
１０図〜第１３図＜ａ　＞　＜　ｂ　＞　＋Ｊｌ（、を
来の技術を説明するための図である。１△、ＩＢ・・・レンズ、２・・・絞り機構３・・・固
体撮像素子、４．６・・・アンプ、５・・・ザンブリン
グホールド回路、７・・・ＬＰＦ、１０・・・記録アン
プ、１１・・・磁気ヘット、１２・・・磁気ディスク、
２１・・φＶドライバー、２２・・・φＨドライバー、
２３・・・ＳＧ１へライバー、２５・・・回転位相検出
用パルスジェネレータ、２７・・・ディスク駆動モータ
、２９・・・両像指令スイツヂ、３５・・・ピコ−ファ
インダ、４０・・・インターライン一括転送型ＣＣＤ、
４１・・光電変換素子、４２・・・垂直シフトレジスタ
、４３・・・水平シフトレジスタ、４４・・・出力部、
４５・・・センリーゲート。出願人代理人　弁理士　坪井　淳

Claims

【特許請求の範囲】

（１）固体１醇像素子と、この固体撮像装置にお（プる
各画素を構成づるＭＯＳ容（６）からなる光電変換素子
に対し光学系を通して入用した光像に対応する光電荷を
蓄積覆る手段と、この手段により各光電変換素子内に蓄
積された光電荷を撮像指令を与えられたｉ糸の第１の時
点て垂直シフ１〜レジスタへ一括転送する転送手段と、
この転送手段による一括転送か行なわれた第１の時点か
らＮ（Ｎ−自然数）フィールド期間だけ経過した第３の
時点まで前記光電変換素子から垂直シフ１〜レジスタへ
の光電荷転送をおこなわずに上記垂直シフ］〜レジスタ
を高速駆動しこの垂直シフ１−レジスタ内の残存電荷を
タト部へ排出させる手段と、前記第３の時点より測光情
報に基いて決定される露光時間たけ遡った第２の時点を
設定し前記第１の時点から上記第２の時点までの期間は
前記光電変換素子の光電荷蓄積を不能とし上記第２の時
点から前記第３のｔｌｊ点までの期間におい゛Ｃ前記光
電変換素子に光電荷の蓄積を行なう手段と、この手段に
より蓄積された光電荷を前記第３の時点て前記垂直シフ
トレジスタへ転送して読出しを行なう読出し手段とを具
備したことを特徴とする固体撮像装置。
（２）光電変換素子の光電荷蓄積を不能となす第１の時
点から第２の時点までの期間は、１フィールド期間より
もλ０い期間であることを特徴とする特許請求の範囲第
（１）項記載の固体搬像装置。
（３）垂直シフ１−レジスタを高速駆動する駆動周波数
は、水平シフトレジスタの駆動周波数の整数分の−であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の固
体撮像装置。