JPS6126376A - 電子的撮像装置 - Google Patents

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として用いられる電子的撮像装置
に関し、特に静止画撮像の場合における固体撮像素子の
駆動手段の改良に関する。

〔従来技術〕

従来の電子カメラ等として用いられる電子的撮像装置と
くにインターライン型ＣＯＤ固体搬像素子を用いた装置
にあっては、主としてＮＴＳＣテレビジョンモードの動
画撮像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
撮像素子をフレーム−積モードで駆動させる場合は１／
３０秒の露光時間での撮像が行なえるだけで他の露光時
間は選択することができない。また固体撮像素子をフィ
ールド蓄積モードで駆動する場合には１／６０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
上記電子的撮像装置で静止画を得ようとしても、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「ぼけ
」等が生じ、鮮明な静止画像を得ることができないとい
う問題があった。なおこの点を解決する手段として、光
学系に通常のフィルムカメラのようなメカニカルシャッ
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、シャッタの開動作時における立ち上がり
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、機
構上および特性上極めて有利となる。

ところで’ｍｓ素子における受光センサすなわち光電変
換素子としてＭＯＳダイオードを用いたＣＯＤ固体撮像
素子の場合、ＭＯ８電極に高レベルな電圧を印加したと
きはＭＯ８電極下に空乏層が生じて光電荷が蓄積され、
ＭＯ８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
電荷蓄積時間が短縮され、いわゆる素子シャッタ効果を
もたせ得る。

しかしながら実際には次のような解決すべき問題がある
。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、光電荷蓄積時間は短縮されるが、画像にいわゆるゴ
ーストが現われ、良好な画質の画像が得られない。その
理由はＭＯ３電極に低レベル電圧を印加している期間中
、垂直シフトレジスタは動作しているため、この垂直シ
フト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が混入するためである。

また固体撮像素子では転送可能な光電荷に限度があり、
出力信号において一定のＳ／Ｎ以上の信号となる固体撮
像素子への入射光量の上下限幅が狭い。このため、たと
えば露光時間を一定とした場合の入射光の照度の幅が狭
く、いわゆるダイナミックレンジが狭小であるという問
題があった。

〔目的〕

本発明の目的は、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がなく、加えて撮像可能な入
射光量のダイナミックレンジが大きな電子的撮像装置を
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
とを特徴としている。すなわち、固体撮像素子における
各画素を構成す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の時点で垂直シフトレ
ジスタ等からなる電荷一時保持部へ一括転送し、上記第
１の時点から所定時間だけ経過した第２の時点までの期
間において前記電荷一時保持部を高速駆動し不要電荷を
排出するようにする。そして、前記第１の時点から前記
第２の時点を経由した第３の時点までの期間において前
記光電変換素子のうち奇数フィールド用の素子と偶数フ
ィールド用の素子に対しそれぞれ異なる時間に及り光蓄
積を行ない、この手段により蓄積された隣り合う奇数フ
ィールド用素子の光電荷と偶数フィールド用素子の光電
荷とを、前記電荷一時保持部へ転送して両電荷を加え合
わせ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図は本発明を電子カメラに適用した一実施例の撮像
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
の間に絞り機構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により駆動されるものとなって
いる。

上記レンズ１Ａ、ＩＢおよび絞り機構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す
る。固体撮像素子３は後述す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する。上記固体撮像素
子３の出力は、アンプ４．サンプリングホールド回路５
゜ＬＰＦ６を経て色分離回路７に供給されると共に、後
述する選択スイッチを介して測光回路へ供給される。色
分離回路７は与えられた電気信号を輝度信号Ｙと色差信
号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙに分離し、ＦＭ変調器８に供給する。

ＦＭ変調器８は輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−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
９に供給する。

記録アンプ９は後述するシャッタ・記録制御回路からの
書込みパルスＷＧを与えられた期間において、ＦＭ変調
された各信号を増幅して磁気ヘッド１０に与える。磁気
ヘッド１０は供給された信号を磁気ディスク１１の記録
トラックにＦＭ記録する。

なお、色分離回路７の出力である輝度信号Ｙと色差信号
Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙとはエンコーダ１２により例えばＮＴＳ
Ｃ信号に変換され、ビューファインダ１３に供給される
。かくしてビューファインダ１３により撮像の内容をモ
ニタすることができるものとなっている。

同期パルス発生器２０は、カラーサブキャリヤ周波数ｆ
ｓｃの４倍の周波数である１４ＭＨｚのクロックを発生
すると共に、垂直駆動パルスＶＤおよび水平駆動パルス
ＨＤを発生し、撮像系および記録系に供給する。上記同
期パルス発生器２０の端子２１．２２．２３から送出さ
れた上記クロックと垂直駆動パルスＶＤおよび水平駆動
パルスＨＤは、ＣＯＤ制御信号発生器２４へ供給される
。

ＣＯＤ制御信号発生器２４はφＶドライバー、φＨドラ
イバー、ＳＧドライバー等を内蔵しており、各ドライバ
ーから垂直転送りロックφＶ１．φＶ２、水平転送りロ
ックφＨ１，φＨ２，センサーゲートパルスＳＧを前記
クロックと共にそれぞれ出力する。これらの信号は、シ
ャッタ・ダイナミックレンジ制御器２５を介して固体撮
像素子３に供給される。シャッタ・ダイナミックレンジ
制御器２５は静止画撮像モード時において作動する。

かくして固体撮像素子３は動画撮像モード時においては
ＣＣ’Ｄ制御信号発生器２４からの信号をそのまま供給
されて駆動制御され、静止画撮像モード時においてはシ
ャッタ・ダイナミックレンジ制御器２５で変換された信
号によって駆動制御されるものとなっている。

また同期パルス発生器２０から送出された各タイミング
信号は、前記色分離回路７およびＦＭ変調器８に対して
与えられると共に、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に同期検出器
２６の一方の入力端に与えらる。同期検出器２６の他方
の入力端には磁気ディスク１１に付設した回転位相検出
用パルスジェネレータ２７からのＰＧパルスが与えられ
る。かくして同期検出器２６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１１の回転速度およ
び位相が常に撮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２８に与える。モータ駆動回路２
８は上記検出器２６カ）ら与えられた信号に基いてディ
スク駆動モータ２９を駆動制御する。その結果、磁気デ
ィスク１１は定常状態において３６００ＲＰＭ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。

シャッタ・ダイナミックレンジ制御器２５は、動画／静
止画モード切換スイッチ３０からの切換指令によって前
述の如く動作モードを切換えられる。またシャッタ・ダ
イナミックレンジ制御器２５には、ＴＩ／Ｔ２設定器３
１によって出力を調整されるＴＩ／Ｔ２制御器３２の出
力が供給される。Ｔ１／７ｒ２設定器３１は装置内に設
けてもよいし、装置外側面に設けて操作者が任意に調整
できるようにしてもよい。Ｔ　Ｉ　／Ｔ　２設定器３１
の設定操作により希望のダイナミックレンジあるいはγ
補正効果を得ることができる。なお、ＴＩ。

Ｔ２の比を調整すると、シャッタ時間が変化するため最
適露光量が若干ずれてくる。そこでＴ１／Ｔ２設定器３
１から後述する測光回路へＴ１／Ｔ２の比を示す信号を
送り測光回路の動作特性を補正する。

シャッタ・ダイナミックレンジ制御器２５にはシャタッ
タ・記録制御回路３３からの出力も供給される。シャタ
ッタ・記録制御回路３３は、撮像指令スイッチであるシ
ャツタレリーズスイッチ３４からのレリーズ信号を受け
るとトリガされ、シャッタ動作指令信号を前記シャッタ
・ダイナミックレンジ制御器２５へ与えると共に、１フ
イ一ルド期間に相当する幅の書込みパルスＷＧを前記記
録アンプ９に与えて、その期間だけ記録アンプ９を作動
状態となす。

上記シャッタ動作指令信号は、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を、撮像
指令スイッチ３４がＯＮとなることによって撮像指令が
与えられた後の所定の第１の時点で垂直シフトレジスタ
等からなる電荷一時保持部へ一括転送する転送指令、上
記第１の時点から所定時間だけ経過した第２の時点まで
の期間において前記電荷一時保持部を高速駆動し不要電
荷を排出する排出指令、前記第１の時点から前記第２の
時点を経由した第３の時点までの期間において前記光電
変換素子のうち奇数フィールド用の素子と偶数フィール
ド用の素子に対し前記ＴＩ。

Ｔ２設定器３１により設定されたそれぞれ異なる時間に
亙り光蓄積を行なわせる蓄積指令、この蓄積指令により
蓄積された隣り合う奇数フィールド用素子の光電荷と偶
数フィールド用素子の光電荷とを、前記電荷一時保持部
へ転送し両電荷を加え合わせて読出しを行なう読出し指
令、等を含んでいる。そして上記シャタッタ・記録制御
回路３３は自動／単発・モード切換スイッチ３５からの
指示にしたがって、シャッタ動作を規則的にくりかえす
自動モードと撮像指令スイッチ３４をＯＮしたとき１回
のみシャッタ動作をおこなう単発モードに切換えられる
。

上記シャタッタ・記録制御回路３３には連写モードスイ
ッチ３６が接続されており、このスイッチがＯＮすると
、上記シャッタ・記録制御回路３３は連続的にシャッタ
動作をくりかえす自動モードとなり、シャッタ・ダイナ
ミックレンジ制御器２５へ連続的記録を可能とする連続
シャッタ信号を出力する。本実施例の場合は、３０回／
秒のシャッタ回数が得られるものとなっているため、磁
気ヘッド１ｏのアクセス速度が十分であれば毎秒３０コ
マの速写が可能である。なお、連写モードスイッチ３６
には毎秒３０コマ以下の任意のコマ数が得られるように
、毎秒コマ数の設定を行なえるようにしてもよい。また
連写モードスイッチ３６には例えば毎秒５コマ、最大１
０コマと設定したとき、２秒間の速写がおこなわれるよ
うに、最大継続コマ数を設定できるようにしてもよい。

次に測光系について説明する。測光情報とし１ては、外
部測光系５ｏの出力を用いる場合と、固体撮像素子３の
出力を用いる場合とがあるが、上記の選択は選択スイッ
チ３８で行なうものとなっている。すなわち、選択スイ
ッチ３８が図示のごとく固体撮像素子３側に切換えられ
ているときは、前記自動／単発・モード切換えスイッチ
３５は、自動モードに設定される。したがって撮像素子
３からは１フイールドおきにシャッタ制御を受けたビデ
オ信号が得られる。かくして毎秒３０回の測光が可能と
なる。なお、このときの撮像素子３の測光出力は、前述
した４、５．６を経由し、さらに選択スイッチ３８の切
換え接点を介して測光回路３９へ入る。絞り機構２の絞
り込み測光の場合は、撮像素子３の出力に絞り情報が自
動的に含まれているので、撮像素子３の出力のみで測光
計算が行なわれ、その結果がシャッタ・記録制御回路３
３へ出力される。また開放測光の場合は、絞り機構２に
付属する絞り値エンコーダ４０の出力を絞り制御回路４
１を経由して測光回路３９へ入力させ、この絞り値に応
じた測光計算を行ない、シャッタ速度を決定する。例え
ば開放Ｆ１．４の絞りで開放測光し、Ｆ２で記録を行な
おうとする場合には、測光時のシャッタ時間Ｔ秒を、記
録時には２Ｔ秒に切換えるようにする。本実施例では素
子シャッタを用いているので瞬時にシャッタ速度を切換
えることが可能である。上記のように、シャッタ速度を
測光時と記録時とで切換えることによってダイナミック
レンジの狭い固体撮像素子を用いても、広い範囲の測光
を高精度に行なえる利点がある。

一般に電子カメラの場合、ラチチュードが銀塩カメラよ
り著しく狭いので±０．１２Ｖ以下の総合露光精度が必
要とされるが、フォトダイオードとログアンプを用いる
従来方式の測光では高精度な測光は期待できなかったが
本装置では撮像素子自体を使用できるので極めて精度の
高い完全直接測光が可能となる。また撮像素子３の感度
差も測光情報に自動的におりこまれている。シャッタは
完全に電気的な動作によるものであり、はとんど誤差を
含まない。またシャッタ速度は１／３０秒から１／２０
００秒まで容易に設定できるので３Ｏ倍以上の元凶測定
レンジを得ることができる。

この素子シャッタ制御によるＣＯＤ直接測光のレンジが
不足する場合には、測光回路３９からＣＣＤ出力オーバ
情報が選択スイッチ３８に出力され、選択スイッチ３８
が自動的に外部測光系側に切替わる。またストロボ使用
時にストロボスイッチ４２をＯＮとし自動調光を行なう
場合にも選択スイッチ３８は外部測光系側に切替わる。

銀塩カメラの場合にはフィルムのラチチュードが広いの
でフィルムに感度差があってもよかったが、電子カメラ
の場合には系のラチチュードが狭いため固体撮像素子３
の感度のバラツキはたとえ数％でも問題になる。また測
光系の小さな誤差も問題となる。

そこで本装置ではＣＯＤ感度設定器４３を設けている。

ＣＯＤ感度設定器４３は装置内部に設けてもよいが装置
外側面に操作者が設定操作し易いように設けてもよい。

なお、従来の逆光補正のための設定器は上記のＣＯＤ感
度設定器４３とは別に設けるのがよい。上記のＣＯＤ感
度設定器４３をもちいて試し撮り等によって自分の好み
の位置に設定しておくことによって、外部測光系の誤差
やＣＯＤの感度差やストロボ系の誤差がキャンセルされ
ラチチュードの狭い電子カメラにおいても高精度の測光
および露光が可能となる。ＣＯＤ感度設定器４３はスト
ロボ４４が専用ストロボのときは、使用時において自動
的にプリセット値が選。

択されるようにしてもよい。特に自動調光ストロボでは
、発光時間の短い場合に光量誤差が大きくなる傾向があ
り、プリセット値を発光予想時間におうじで複数用意し
ておけば、さらに精度があがる。

外部測光系５０は通常ログアンプを内蔵しているが、よ
り精度をあげるためには、複数ゲインを有するリニアア
ンプとした方がよい。すなわち、アンプ出力が所定値以
下の場合あるいは以上の場合にはアンプゲインを切換え
る方式がよい。

外部測光系５０の出力が測光回路に３９に供給される場
合、絞り込み測光であればそのままシャッタ速度を計算
し、シャッタ・記録制御回路３３に出力する。開放測光
のときは前記エンコーダ４０の絞り値情報を絞り制御回
路４１経出で測光回路３９に入力し、開放値と絞り値と
の差を計算してシャッタ速度を求め、シャッタ・記録制
御回路３３に出力する。

絞り機構２にはアイリスドライバーとしての絞りモータ
４５が付設されている。そしてこのモータ４５はスイッ
チ４６を介して絞り制御回路４１から制御信号を与えら
れて動作するものとなっている。上記スイッチ４６がＯ
ＦＦであれば絞りは手動設定が可能であり、スイッチ４
６がＯＮならば絞り機構２は自動制御される。前記動画
／静止画モード指定スイッチ３０が動画モードを指定し
ているときは上記スイッチ４６はＯＮとなり、前記選択
スイッチ３８は撮像素子側となる。したがってこの場合
は撮像素子３の出力が測光情報となり、３，４．５．６
．３８．３９の経路で信号が流れ、絞り機構２はオート
アイリスとして作動する。

オートストロボを使用するときはストロボスイッチ４２
をＯＮにする。そうすると、選択スイッチ３８が外部測
光系側に切替わると共に、スイッチ４６がＯＮとなり絞
りモータ４５が作動し絞り機構２を所定の絞り値例えば
Ｆ５．６に自動設定する。

撮像指令スイッチ３４をＯＮにすると、ＶＤと同期して
ストロボが発光しはじめる。外部測光系５０から絞り値
によって計算された所定レベルの測光信号がくると、測
光回路３９からストロボ４ｒ４へ発光停止信号が与えら
れる。

ストロボスイッチ４２がＯＮのとき、動画／静止画モー
ド指定スイッチ３０は動画モードに設定され、蓄積時間
を１／３０・秒または１／６０秒とする。特にディライ
トシンクロ撮影を行なう場合には任意のシャッタ速度を
測光回路３９からシャツ２・記録制御回路３３に出力し
てもよい。ラチチュードの狭い電子カメラではシャッタ
速度を変えた方が良い結果が得られる。

外部測光系５０における測光用フォトダイオード５１の
出力は、マルチゲインアンプ５２へ出力される。上記ア
ンプ５２のゲインは、初期設定時は「×１」であり・、
ｒｘｌｏＪ　ｒｘｌｏｏＪと変化する。上記アンプ５２
の出力は積分器５３へ出力される。積分器５３はＶＤに
より１　／　６０　ｓｅｃ周期でリセットされる。この
積分器５３の出力は第１．第２のコンパレータ５４．５
５に供給され、第１のコンパレータ５４のスレショルド
レベルＨをこえ、るか、あるいは第２のコンパレータ５
５のスレッショルドレベルＬを下まわると、それぞれ出
力が変化し、これがパルス化回路５７．．５７によりそ
れぞれパルス化され、アップダウンカウンタ５８に入力
される。上記カウンタ５８の初期値はＮである。前記ア
ンプ５２のゲインを初期において「×１」に設定してお
くと、この「×１」ゲインは最大光量対応であるため、
通常のケースでは第２のコンパレータ５５からパルスが
出力され、カウンタ出力はＮ＋１となり、ゲイン設定器
のＦＥＴスイッチ選択モードが変化し、アンプ５２のゲ
インを「×１０Ｊとする。１Ｘ１０Ｊレンジにおいても
下限レベルＬより低い電圧であれば更にカウンタ５８は
加算され、アンプ５２のゲインは「×１００」となる。

このとき、積分器５３の出力が下限レベルＬより大きく
上限レベルＨより小さくなれば測光は終了し、積分器５
３の出力とカウンタ５８の出力とが測光回路３９で演算
される。

その後、フォトダイオード５１の出力が増し、第１のコ
ンパレータ５４側よりパルスが出力されると、カウンタ
５８は−１され、その結果アンプ５２のゲインは「×１
０」に戻る。

すなわち、測光中、アンプゲインは光量に応じて変化す
るため、狭レンジではあるが精度の高い測光情報がその
都度骨られる。

なおゲイン調整抵抗器６１．６２．６３の抵抗Ｒ１，Ｒ
２，Ｒ３は、ＦＥＴスイッチ７１，７２゜７３のＯＮ抵
抗ＲＦより十分大きく設定されている。ゲインｒＸ１０
Ｊを得るときには、ＦＥＴスイッチ７１とＦＥＴスイッ
チ７３がＯＦＦとなり、ＦＥＴスイッチ７２のみがＯＮ
となる。

第２図は本装置で採用した固体１１ＨＪ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からなる水平シフト１ノジスタ４３に順次転
送する。水平シフトレジスタ４３は１水平走査線単位に
、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ありへ微小電流を増
幅して出力端子ｙｏｕｔから出力する。なお上記インタ
ーライン一括転送型ＣＣＤ４０の各入力端子には、リセ
ットパルスであるセン−ゲート信号ＳＧ、垂直レジスタ
戦送りロックφＶ１゜φＶ２．水平レジスタ転送りロッ
クφＨ１，φＨ２などがＣＯＤ制御信号発生器２４に内
蔵されているドライバから供給される。

上記各光電変換素子４．１におけ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図の一部を取出しで示した図である。

この第３図から明らかなよう４にセンサーゲート４５は
、各光電変検索子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は細矢印で示す如く
奇数フィールド時に有効に働くものと、太矢印で示す如
く偶数フィールド時に有効に働くものとが交互に配置さ
れており、それぞれのグループ毎に転送りロック　φＶ
１゜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ｌ−Ｌ　ＪでφＶ１がｒＨＪ
であるとき ■偶数フィールド時 センサーゲート信号ＳＧが「Ｌ」で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レベルからしレ
ベルに変化する変化点、が蓄積された光電荷の一括転送
開始時点であり、同時にあらたな光電荷蓄積開始点でも
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、Ｈ［）は水平ドライブパルスである。Ｈ［）に書
込んである数字「１〜５２５」は水平走査線番号に対応
している。センサーグー１へ信号ＳＧは１フイールドに
１回「Ｈ」。

「Ｌ」が変化する。上記ｒＬＪの変化のタイミングで光
電変換素子４１の光電荷は、垂直シフトレジスタ４２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
りロックであると同時に、各光電変換素子４１から垂直
シフトレジスタ４２への電荷移送にも関係している。す
なわち第１フイールドでは、時点ｔ１すなわち第１１Ｈ
でＳＧが「Ｌ」となったときφＶ１がｒＨＪとなるため
、この時点で第１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
、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ｔ２すなわち２７５Ｈ目にセンサ
ーグー１−信号ＳＧがｒＬＪとなったタイミングでφＶ
２が「Ｈ」であるため、この時点で第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φＶ１．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、ビデオ信号として出力される。

すなわち第′４図中、「Ｖレジスタ空送り」のあとの第
１ＨからＣＯＤ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ドの場合であり、
光電荷の蓄積時間は１／３０となる。

第５図は前記インターライン一括転送型Ｃ０Ｄ４０を静
止画撮像モードで駆動した場合の動作タイミングを示す
図である。第５図において、時刻ｔ３以前は第４図の動
作タイミングと同様のタイミングにて通常の動画モード
で駆動されている。

本発明でいう第１の時点ｔ３おいてＳＧが「Ｌ」になっ
たときφＶ１．φＶ２がいずれも「Ｈ」となるため、奇
数フィー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に蓄積されている光電荷が、両フィー
ルド同時に一括して垂直シフトレジスタ４２へ移送され
る。

その後、ＳＧをｒＨＪとし、φＶ１．φＶ２を通常の駆
動周波数よりも高い周波数、例えば４４Ｑｋｌ−（ｚで
高速駆動することにより、垂直シフトレジスタ４２内の
電荷が外部へ排除されると共に、第１フイールド、第２
フイールドに関係する充電変換素子の光蓄積を開始する
。時刻ｔ４においてφＶ１を「Ｈ」、φＶ２をｒ’ＬＪ
、ｓＧを「Ｌ」にすることにより、時刻ｔ３から１４ま
で光蓄積された第１フイールドの光電荷が垂直シフトレ
ジスタ４２へ転送される。その後再びＳＧをｒＨＪにし
て、時刻ｔ５においてφＶ１を「Ｌ」、φＶ２を「Ｈ」
として前述の第１フイールドの垂直シフトレジスタ４２
内での光電荷を１段シフトすることにより、第２フイー
ルドに相当する位置へ移動させ、またＳＧをｒＬＪにし
て、時刻ｔ３より１５まで光蓄積された第２フイールド
の光電荷を垂直シフトレジスタ４２へ転送し、第１フイ
ールドの光電荷と同一の位置へ混入させる。時刻ｔ５以
後再びＳＧをｒＨＪとして、またφＶ１をｒＬＪ、φＶ
２をｒＨＪのまま時刻ｔ６まで垂直シフトレジスタ４２
内の光電荷の転送を停止させ、本来ＳＧが「Ｌ」になる
べき時刻のｔ６よりφＶ１゜φＶ２を再び通常の駆動周
波数で駆、動することにより、時刻ｔ６以後の１フイ一
ルド期間に前述の時刻ｔ３からｔ４まで光蓄積された第
１フイールドの光電荷と時刻ｔ３からｔ５まで光蓄積さ
れた第２フイールドの光電荷とを加えたものが同時に出
力されることになる。

第６図は第５図の駆動タイミングで動作させたときの第
１フイールドと第２フイールドの光電荷をその受光面照
度に対比させたグラフである。前述のように第１フイー
ルドの方が第１フイールドよりも受光素子の光蓄積時間
を長くしであるために、傾斜が急である。第２フイール
ドでは低照度Ｌ１の範囲で一定以上のＳ／Ｎを確保でき
、第１フイールドの方は高照度Ｌ２の範囲で一定以上の
Ｓ／Ｎを確保できる。

第７図はダイナミックレンジが拡大されるもようを示す
図である。これは第６図の第１フイールドと第２フイー
ルドのグラフを加えたものであり、一定のＳ／Ｎが得ら
れる照度範囲はＬ３と′なり、これは第６図の１１．１
２よりも広くなる。

第８図は本装置を連続しｔ動作させるようにした場合の
各信号のタイミングチャートである。図示の如く、２フ
イールドに１個づつ出力信号ＶＩＤＥＯ１，Ｖ　Ｉ　Ｄ
ＥＯ２を取ｔこ、！：ができる。

第９図は先ず垂直シフトレジスタ４２の不要電荷を排出
し、しかるのち各フィールドへの光電荷の蓄積を行なう
ようにした例を示すタイミングチャートである。

このように本実施例においては、固体撮像素子に素子シ
ャッタ機能をもたせるだけでなく、その出力信号が被写
体の照度に対してダイナミックレンジの広いものとなる
ので、特に静止画記録等に使用した場合において良好な
画像が得られる。また第５図における第１の光蓄積時間
ｔ３〜ｔ４−丁１．真２の光蓄積時間ｔ３〜ｔ５＝７２
の比、Ｔ１／Ｔ２を任意に設定できるため、装置外部に
Ｔ１／Ｔ２の比の設定手段を設けることにより、好みの
ダイナミックレンジあるいはγ特性効果を得ることがで
きる。

なお本発明は前記実施例に限定されるものではない。た
とえば記録媒体としては磁気ディスク以外に固体メモリ
などを用いてもよい。また固体撮像素子としてはＩ　１
−ＣＯＤ以外に、ＦＴ−ＣＯＤ、ＦＩＴ−ＣＯＤ、積層
型ＣＯＤなどを用いてもよい。このほか本発明の要旨を
越えない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、固体撮像素子における
各画素を構成す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の時点で垂直シフトレ
ジスタ等からなる電荷一時保持部へ一括転送し、上記第
１の時点から所定時間だけ経過した第２の時点までの期
間において前記電荷一時保持部を高速駆動し不要電荷を
排出するようにする。そして、前記第１の時点から前記
第２の時点を経由した第３の時点までの期間において前
記光電変換素子のうち奇数フィールド用の素子と偶数フ
ィールド用の素子に対しそれぞれ異なる時間に亙り光蓄
積を行ない、この手段により蓄積された隣り合う奇数フ
ィールド用素子の光電荷と偶数フィールド用素子の光電
荷とを、前記電荷一時保持部へ転送して両電荷を加え合
わせ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、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がなく、加えて撮
像可能な入射光量のダイナミックレンジが大きな電子的
撮像装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第９１図は本発明の一実施例を示す図で、第１
図は本発明を電子カメラに適用した場合の撮像記録部の
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搬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図は固体搬像素子を静止画撮
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図および第７図はダイナミックレンジ拡大の原理を
示す図、第８図および第９図はそれぞれ本装置の異なる
駆動例の動作タイミングを示す図である。 １Ａ、１Ｂ・・・レンズ、２・・・絞り機構、３・・・
固体撮像素子（ＣＯＤ）、９・・・記録アンプ、１０・
・・磁気ヘッド、１１・・・磁気ディスク、２７・・・
回転位相検出用パルスジェネレータ、２９・・・ディス
ク駆動モータ、３４・・・撮像指令スイッチ（レリーズ
スイッチ）、３８・・・選択スイッチ、４０・・・イン
ターライン一括転送型ＣＯＤ、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・・・センサーゲ
ート、外部測光系。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）固体撮像素子と、この固体撮像素子における各画
   素を構成する光電変換素子内に蓄積されている光電荷を
   撮像指令を与えられた後の第１の時点で垂直シフトレジ
   スタ等からなる電荷一時保持部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が行なわれた第１の時
   点から所定時間だけ経過した第２の時点までの期間にお
   いて前記電荷一時保持部を高速駆動し不要電荷を排出す
   る手段と、前記第１の時点から前記第２の時点を経由し
   た第３の時点までの期間において前記光電変換素子のう
   ち奇数フィールド用の素子と偶数フィールド用の素子に
   対しそれぞれ異なる時間に亙り光蓄積を行なう手段と、
   この手段により蓄積された隣り合う奇数フィールド用素
   子の光電荷と偶数フィールド用素子の光電荷とを前記電
   荷一時保持部へ転送して両電荷を加え合わせて読出しを
   行なう読出し手段とを具備したことを特徴とする電子的
   撮像装置。
2. （２）奇数フィールド用素子および偶数フィールド用素
   子への光電荷蓄積時間は、光電荷蓄積時間設定器により
   それぞれ独立に設定されることを特徴とする特許請求の
   範囲第（１）項記載の電子的撮像装置。
3. （３）垂直シフト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一である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の電子
   的撮像装置。