JPS62230272A - 電子スチルカメラ用固体イメ−ジセンサの駆動方法 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は固体イメージセンサ−の動作方法に関す。

るもので、特に電子スチルカメラに使用されるものであ
る。

（従来の技術） 第５図に電子スチルカメラの全体構成を示す。

同図によればレンズ１等の光学系により被写体の映像を
制御部７で制御されるシＩノツタ２を介してイメージセ
ンサ３上に集光し、このイメージセンサ３に蓄積された
信号電荷を制御部７で駆動される駆動部６の作用で読出
し、読出された画像情報を信号処理部４により適当な処
理し、記録部５において、磁気ディスク、磁気カード等
の記録媒体に記録が行なわれるようになっている。

第６図はこのような電子スチルカメラにおいて使用され
る固体イメージセン勺３の典型例を示したものである。

この例ではインクライン転送型のＣＯＤを用いたものを
示しており、半導体基板１０上にマトリクス状に配置さ
れた感光画素１４と、各感光画素間に４相駆動の埋込み
チャネルとして形成された垂直転送ＣＯＤレジスタ（Ｖ
ＣＣＤ＞１１が設けられ、このＶＣＣＤｌ　１の下端側
に２相駆動の埋込みチャネルとして形成された水平転送
ＣＯＤレジスタ（ＨＣＯＤ＞１２が設【〕られ、信信号
向は出力端子１５より取出されるようになっている。

また、ＶＣＣＤＩＩの各列上端側には不要電荷排出用の
ドレイン１３が形成され、トレイン１３で取出された不
要電荷は端子１６より出力される。

なお、ＶＣＣＤＩ　Ｌ　ＨＣＯＤ、出力部に電圧、クロ
ックパルスを印加するだめの端子および配線は図面の簡
略化のために省略しである。

このような固体イメージセンサの動作を第７図のタイミ
ングチャートを参照して説明する。

まず、レリーズスイッチ８が時刻［１で押されてオンと
なると、電源がオン状態となり（第７図（ａ））、固体
イメージセンサ３の１１ｃｃＤ１２の出力部のドレイン
（図示けず）および端子１６に高い正の直流電圧を印加
することによってＶＣＣＤｌｌ内の不要電荷の排出動作
が開始される。なお電源オンにより垂直同期パルス（第
７図〈ｂ））が発生ずるが３フィールド分は何もせず、
いわゆる空読出し状態となっている。

次に垂直同期パルスに対応して時刻ｔ２に第７図（ｄ）
の読出しパルスを発生することにより第１フィールドの
感光画素の不要電荷をＶＣＣＤｌｌに転送し、さらにＶ
ＣＣＤｌ　１を駆動するラインシフトパルス第７図（ｅ
）をオン状態とすることにより感光画素１４の不要電荷
およびＶＣＣＤｌｌ内の残留電荷を出力端子１５から信
号Ａとして出力する（第７図（ｇ））。続いて時刻ｔ３
で読出しパルスを印加することにより同様の読出しを行
うと、第２フィールドの感光画素の不要電荷は信号Ｂと
して読出される。この状態ではＶＣＣＤｌｌ内にはなお
不要電荷が存在しているが、感光画素１１内の不要電荷
はずべて排出されている。

したがって光照射による電荷蓄積が可能となっているた
め、時刻ｔ　後の時刻ｔ　からｔ５にかけてシャッタ２
を開放すると被写体像に対応した信号電荷が感光画素１
４内に蓄積される。その後時刻ｔ６で第１フィールド用
の読出しパルスを発生して信号Ｃとして第１フィールド
の感光画素の信号電荷を読出し、時刻ｔ７で第２フィー
ルドの読出しパルスを発生して信号りとして第２フィー
ルドの感光画素の信号電荷を読出すようになる。

読出された信号ＣおよびＤは信号処理部４で処理され、
記録部５で記録媒体に記録される。これらの動作が終了
すると時刻ｔ８で電源がオフとされ、撮影が終了する。

ここで第１フィールド、第２フィールドに分けて信号電
荷の読出しが行なわれるのはテレビ受像器等の再生手段
が１／６０秒ごとの２つのフィールドによるインタレー
スを行っているためである。

しかしこのような駆動方法では不要電荷の読出し指示が
あってから本来の信号電荷を読出ずまでの時間が第１フ
ィールドについては時刻ｔ２〜ｔ　１第２フィールドに
ついては時刻１３〜ｔ７の２フィールド分（１／３０秒
）と長いため、暗電流雑音成分が積分されて画質が劣化
しやすい。

また、レリーズスイッチを押してから全体の動作が完了
し電源がオフとなるまでの時間が長いため電力消費が大
きく、電池寿命が短い。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の電子スチルカメラ用固体イメージセン
サの駆動方法は雑音信号を拾って画質の劣化を招きやす
く、かつ電力消費が大きいという問題を有している。

本発明はこのような問題を解決するためなされたもので
画質の劣化がなく、低消費電力化を可能にする固体イメ
ージセンサの駆動方法を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、レリーズ操作によりシャッタを開放し
、被写体像を受光部および電荷転送部を有する固体イメ
ージセンサ上に結像させ、受光部で発生／蓄積された前
記被写体像の信号電荷を電荷転送部により取出す電子ス
チルカメラ用固体イメージセンサの駆動方法において、
レリーズ操作後シャッタの開放前に受光部内の不要電荷
を排出させておき、シャッタ開門後記号電荷読出し前に
電荷転送部内に転送した不要電荷を１フィールド期間以
内に排出するようにしたことを特徴どする。

（作　用） レリーズ操作後シャッタ開放前に受光部内の不要電荷を
電荷転送部へ転送しシャッタの開放後信号電荷の読出し
前に電荷転送部内の不要電荷を１フィールド期間内に排
出するようにしている。このため信号電荷の読出しのた
めの積分期間が少なくとも第１フィールドについては従
来の半分となり雑音の蓄積がないため画質の劣化を招か
ない。

また、全体の動作時間を短くできるので低消費電力とな
る。

（実施例） 以下図面を参照して本発明の実施例のいくつかを詳細に
説明する。

第１図は本発明にかかる電子スチルカメラ用固体イメー
ジセンサの駆動方法を説明するタイミングチャートであ
って、図中の記号（ａ）〜（Ｑ）およびタイミングｔ　
〜ｔ８の意味は第７図の揚合と同じである。

時刻ｔ１にレリーズスイッヂ８を押して電源をオン状態
としく第１図（ａ））、垂直同期パルス（第１図（ｂ）
）により３フィールド分の空読出しを行なっている点は
従来と同じである。

次に時刻ｔ　およびこれとほぼ同時に時刻ｔ３に第１フ
ィールドおよび第２フィールドの不要電荷転送用の読出
しパルスを発生する（第１図（ｄ））。このとき通常の
ＶＣＣＤのラインシフト動作（第１図（ｅ））おＪ：び
＋−＋　ＣＣＯの読出し動作（第１図（ｆ））が行なわ
れるのでＶＣＣＤには従来の２倍の不要電荷が蓄積され
て転送され、第１図（ａ）の信号Ａとして読出される。

不要電荷量が多いことに伴う不都合を招来しないために
はＶＣＣＤの転送りロック電圧を大きくし、あるいはｖ
ｃｃｏのチャネル幅を広くとることによってＶＣＣＤの
転送電荷容量を」−分大きくすることができる。また時
刻ｔ　およびｔ３に不要電荷量が多くならないにうにｔ
２以前に読出しパルスを１回以上第１フィールド、第２
フィールド双方に印加しておく方法も有効である。

時刻ｔ３で感光画素の不要電荷がすべて排出されるので
、時刻ｔ４〜ｔ５の期間だけシャッタ２を開き、続く２
つの垂直同期パルスの垂直ブランキング期間内に読出し
パルスし。およびｔ７をそれぞれ印加すると（第１図（
Ｃ）（ｄ））、通常と同様の動作で第１フィールドの信
号電荷が信号Ｂとして第２フィールドの信号電荷が信号
Ｃとしてそれぞれ読出される。

信号電荷の読出し終了後は従来と同様の処理が行われ、
時刻ｔ８で電源がオフとなる。

このような駆動方法によれば、第１フィールドの信号Ｂ
の積分期間は時刻１　−１６の１フィールド分（１／６
０秒）であり、第２フィールドの信号Ｃの積分期間は時
刻１３〜ｔ７の２フィールド分（１／３０秒）となって
、第１フィールドについては積分期間が従来の半分とな
って画質劣化が防止される。これは暗い被写体の撮影時
に特に有効である。

また、全体の動作時間は１フィールド分（１／６０秒）
短くなり、これに応じ消費電力も減少する。

なお、この実施例の場合シー！ツタ時間は１フィールド
分（１／６０秒）よりも短くなっているが、１／６０秒
よりも長い場合にはシャッタを閉じた時点の後に生ずる
垂直ブランキング期間内に読出しパルスを印加するよう
にすればよい。

第２図は本発明の仙の実施例を示すタイミングチャート
□である。

この実施例ではＶＣＣＤにラインシフト用パルスと逆位
相のパルスを印加して電荷を第６図に示したドレイン１
３へ排出する逆転送動作を併用している。すなわち第２
図のタイミングチャートに示すＪ：うに時刻ｔ１の電源
オン後の次の垂直ブランキングパルスに先立って、第２
図（ｈ　）に示す時刻ｔ”’ｔ３の逆転送パルスを発生
させてｖＣＣＤ内の不要電荷をドレイン１３に逆転送し
、その後第１図の場合と同様に不要電荷排出用の読出し
パルスｔ　　、ｔ５を印加（第２図（ｄ））した後、ｔ
　〜ｔ７の間シャッタを開き、その後の時刻１　−１９
の間再び逆転送動作を行っている（第２図（ｃ）（ｈ）
）。このｔ　〜ｔ９の逆転送動作により、時刻ｔ４およ
びｔ５で読出した感光画素の不要電荷、時刻ｔ４で残留
しているＶＣＣＤ内の不要電荷、シャッタを開くことに
よって被写体像の光信号でＶＣＣＤ内に発生した不要電
荷を排出することができる。この被写体像の光信号でＶ
ＣＣＤ内に発生した信号電荷のうち特に強い光に基づく
ものは通常の信号電荷と重なっていわゆるスミャ現象を
ひき起すので除去する必要があり、このためには逆転送
にＪ：る不要電荷の排出開始時刻ｔ８はシＩ７ツタの閉
じた時刻ｔ７以後であることが望ましい。

なお、時刻ｔ　　”　ｔ　２ならびに１３〜ｔ８の期器
内においてもＶＣＣＤの転送電極には例えばアース電位
の直流電圧が印加され、ＶＣＣＤ内の電位の井戸はほぼ
一様な深さとなっているため不要電荷がドレイン１３に
１ノー出される状態どなっている。したがってこの排出
動作によりかなりの不要電荷が排出される状態となって
いるどぎは、時刻１　−１３の逆転送動作を省略し、残
留不要電荷をｔ　　”’　ｔ　９の逆転送動作のみによ
り完全に排出させることかできる。

第３図はラインアドレス型ＣＯＤの構成を示す平面図で
あって、半導体基板２０内に感光画素２１がマトリクス
状に配設され、各感光画素列間には埋込みチャネルとし
て形成されたＶＣＣＤ２２が設けられ、各ｖｃｃｏと埋
込みチャネルとして形成されたＨＣＣＤ３０との間には
４つの転送電極２’４，２５．２６．２７が設りられ、
転送電極２５．２６．２７はそれぞれ端子３’３，３４
゜３５に接続されてそこに加えられる電圧により信号ｆ
ｆｉ荷をＶＣＣＤ２２からＨＣＣＤ’３０へ移ｌする。

また転送電極２４に隣接して粒子３６に印加される電圧
により制御されるドレインゲ−１〜２８およびドレイン
２つよりなる電荷排出手段が設けられており、不要電荷
は各トレイン２９に共通接続された端子３２より取出さ
れる。ざらにラインアドレスを行うためのアドレス部２
３が設けられている。

このようなラインアドレス型Ｃ’ＣＤについても本発明
の駆動方法を適用することができ、その様子を第４図に
示す。

まず時刻ｔ１で電源がオンとなった後（第４図（ａ））
、ドレインゲート２８をオンとし、ドレインゲート２９
に正の高い直流電圧を印加するとＶＣＣＤ２２から不要
電荷がドレイン２９に流れ込み排出が開始されるので、
時刻ｔ２でＶＣＣＤに高い周波数の転送パルスを印加す
ると、ＶＣＣＤ内の不要電荷は比較的短時間内にすべて
ドレイン２９に排出されろく第４図（ｈ））。時刻ｔ３
〜ｔ４の間に個々の感光画素行を走査線の数だけ高速に
順次アドレスし、あるいは複数の感光画素行を同時にア
ドレスすることによって感光画素内の不要電荷をＶＣＣ
Ｄ２’２に転送する（第４図（ｇ））。これにより感光
画素内の不要電荷はすべて排出されるので、時刻ｔ５〜
ｔ６の間シャッタを開放して被写体像に応じた信号電荷
を感光画素に蓄積する（第４図（Ｃ））。時刻ｔ７から
ラインアドレスとｖｃｃｏ、並びにＨＣＯＤを通常のラ
インアドレス型ＣＯＤと同様の動作をするように駆動す
ると第４図（ｆ）に示すように第１フィールドの信号電
荷が信号Ａとして第２フィールドの信号電荷が信号Ｂと
してそれぞれ読出される。

づべての動作が終了した時刻１．８の時点で動作は終了
する。

この実施例においてもシャッタの開放に先立って感光画
素およびＶＣＣＤ内の不要電荷を１フィールド期間より
短い時間で排出するようにしており、画像情報の読出し
にあたって積分時間が短くなると共に全体の動作時間が
短くなっている。

この実施例ではＶＣＣＤに近接してドレインを設けてい
るが、）ＩＣＣＤに近接してドレインを設【ブたライン
アドレス型ＣＯＤの場合にはＶＣＣＤからＨＣｃＤを経
由してトレインに排出するようにしてもよい。

以上の各実施例では第１フィールドと第２フィールドを
別個に読出すようにしてもＪ：い。　　”〔発明の効果
〕 以上のように、本発明によればレリーズ操作後シャッタ
開放前に受光部の不要電荷を電荷転送部に転送し、シャ
ッタ開放後信号電荷読出し前に電荷転送部内のシャッタ
開放直前に受光部Ｊ：り転送した不要電荷を１フィール
ド期間以内に排出するようにしているので、信号電荷の
読出しにお【ノる積分時間が短縮され画質の劣化防止と
低消費電力化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる電子スチルカメラ用固体イメー
ジセンザの駆動方法の一実施例を示ずタイミングチャー
ト、第２図は本発明の伯の実施例を示づタイミングチャ
ート、第３図はラインアドレス型ＣＯＤを示す平面図、
第４図は第３図のＣＯＤに本発明を適用した一実施例を
示すタイミングチャート、第５図は電子スチルカメラの
構成を示すブロック図、第６図はインクライン転送型、
固体イメージセンサを示す平面図、第７図は従来の固体
イメージセンサの駆動方法を示すタイミングチャートで
ある。 ２・・・シャッタ、３・・・イメージセンサ、４・・・
信号処理部、５・・・記録部、６・・・駆動部、７・・
・制御部、１１−ＶＣＣＤ、１２・　ＨＣＣＤ、１３・
・・ドＬ／イン、１４．２１−・・感光画素、２２−Ｖ
　ＣＣＤ、２３・・・アドレス部、２８・・・ドレイ、
ンゲート、２９・・・ドレイン、３０・・・ＨＣＣＤ。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 荊１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レリーズ操作によりシャッタを開放し、被写体像を
   受光部および電荷転送部を有する固体イメージセンサ上
   に結像させ、前記受光部で発生／蓄積された前記被写体
   像の信号電荷を前記電荷転送部により取出す電子スチル
   カメラ用固体イメージセンサの駆動方法において、 前記レリーズ操作後前記シャッタの開放前に前記受光部
   内の不要電荷を前記電荷転送部に転送し、シャッタ開放
   後記号読出し前に前記シャッタ開放直後に前記電荷転送
   部内に存在する不要電荷を１フィールド期間以内に排出
   するようにしたことを特徴とする電子スチルカメラ用固
   体イメージセンサの駆動方法。 ２、受光部内の不要電荷の転送が垂直ブランキング期間
   内に行われることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の電子スチルカメラ用固体イメージセンサの駆動方法
   。 ３、不要電荷の排出が逆伝送モードで行われることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の電子
   スチルカメラ用固体イメージセンサの駆動方法。 ４、受光部内の不要電荷の転送が垂直ブランキング期間
   内で近接して発生された第１フィールド用の読出しパル
   スにより行われることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載の電子スチルカメラ用固体イメージセンサの駆動
   方法。