JPS6281883A - 固体撮像装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、固体撮像装置においてストロボ露うににより
撮像を行う場合の信号読み出し方法に関セる。

（従来の技術とその問題点） 固体撮像装置は小型、軽量、長寿命、低消費′１ｈ力等
のト（巨”ｊ、を何し、近時撮像管に代わり広く用いら
れている。第５図に電前結合素子（ＣＣＤ）をｉｌｌい
て形成した、いわゆるインターライン転送方式（Ｉ　Ｌ
　′Ｆ方式）による従来の電子カメラ用固体撮（′り装
置を示４−０ 第５図において半導体基板ｌ」−に、ｐｎダイオード又
は〜ＩＯ９構造からなる光電変換素子２ａをそれぞれ９
＋Ｊ状に腹数個配列してなる光電変換素子クリ２が複数
η１１設けられ、複数の光電変換素子２ａかマトリック
ス状に配置されている。各光電変換素子列２に沿って垂
直シフトレジスタ３．３、・か形成されるとともに各垂
直シフトレジスタ３の一端に接して水平シフトレジスタ
４が形成されている。

上記構成において、電子カメラに付属したストロボによ
り被写体に向けて露光を行うと、該ストロボ露光に基づ
いて半導体基板Ｉに入射する光量に応じ各光電変換素子
２ａに電荷信号が蓄積される。

該電荷信号は、ストロボ露光のサイクルに応じた時間間
隔で図示しない転送ゲートを介して対応する垂直シフト
レジスタ３に転送される。各垂直シフトレジスタ３に転
送された電荷信号は、引続き一行ずつ、すなわち各光電
変換素子列２中の横方向の同一線上に位置する光電変換
素子２ａ群からの電荷信号ごとに同期して順次水平シフ
トレジスタ４へ転送され、更に各行の電荷信号群が該水
平シフトレジスタ４から出力増幅器５を介して順次読み
出される。

ところで、上記のような撮像装置において、各回のスト
ロボ露光に基づく基板ｌへの露光量が不充分であると出
力信号が小さくなり、出力信号の信号雑音比Ｓ／Ｎが不
満足な値となる不具合かある。一方、ストロボ露光に基
つく基板１への露光量が過剰になると、光電変換索子２
ａから電荷が溢出し、いわゆるブルーミングを生じろ。

（問題点を解決するための手段） 本発明は以上のような不具合を解消することを目的とし
ている。そのため本発明は、基板上に、複数の光’ｌＴ
ｉ変換素子を列状に配列してなる光電変換素子列、各光
電変換素子に蓄積された電荷信楊を順次出力部へ転送す
るシフトレジスタ及び」二足光電変換素子列への露光量
を検出する測光素子を設けた固体撮像装置により撮像を
行うに当り、第１周期における所定時刻にストロボ露光
及び上記測光素子出力の積分を開始し、第１周期内にお
ける測光素子出力の積分値が予め定めた基ｗ値に達した
時刻にストロボ露光を停止し、引続き第２周期において
シフトレジスタを所定の周波数で駆動することにより第
１周期内のストロボ露光期間中に各光電変換素子に蓄積
された電荷信号を読み出すようにして、２周期毎に１回
の信号読み出しく撮像）を行うことを特徴としている。

（実施例） 以下、本発明の詳細な説明する。この実施例では従来例
同様、ＩＬＴ方式のＣＯＤにより電子カメラ用固体撮像
装置を構成している。

第１図に示すように、撮像装置の半導体基板ｌ上に、従
来例同様それぞれ複数の光電変換素子２ａからなる複数
の光電変換素子列２．２、・・・が図中左右方向に等間
隔を置いてかつ互いに平行に形成され、複数の光電変換
素子列２がマトリックス状に配置されている。しかしな
がら、本実施例では従来例と異なり左側の２列の光電変
換素子列２．２に対応する垂直シフトレジスタ３．３は
、それぞれ各光電変換素子列２の左脇に沿って光電変換
素子列２と平行に配置される一方、右側の２列の光電変
換素子列２に対応する垂直シフトレジスタ３．３は、そ
れぞれ各光電変換素子列２の右脇に沿って光電変換素子
列２と平行に配置されている。各光電変換素子列２と対
応する垂直シフトレジスタ３間にはそれぞれ転送ゲート
ＩＯが介設される。又、各垂直ノフトレジスタ３の一端
は水平シフトレジスタ４に接続され、該水平シフトレジ
スタ４は出力アンプ５を介して信号出力端子１１に接続
される。

基板１１−における中央の２列の光電変換素子列２．２
間の間隙には、各光電変換素子列２の伸びる方向（第１
図上下方向）に長辺を何する矩形状の測光素子１２が設
けられている。上記のように測光素子１２の両側におい
て各垂直ンフトレノスタ３をそれぞれ対応する光電変換
素子列２の測光素子１２と反対側、つまり基板１の外方
側に設け１′Ｌば、中央の２列の光電変換素子列２．２
間にはシフトレジスタ３は配置されないので、光電変換
素子列２．２・・・の配列を乱すことなく、測光素子１
２を受光領域の中央に配置できる。この測光索子１２は
、例えば各光電変換素子２ａと同様にｎ＋不純物拡散領
域からなるフォトダイオードとして形成される。

上記測光素子１２は、測光増幅器！３、測光出力端子１
４及び積分器１５を介して比較器１６に接続されている
。この比較器１６は積分器１５から送信されろ測光出力
の積分値Ｍｏｎが予め設定した基桑（ｌｉ′ｉＶｏと等
しくなった時点て、駆動回路１７に露光終了要求信号を
出力する。この基桑値ＶＯとしては被写体に対する１回
のストロボ露光に基つく基板１への適正露光量に見合っ
た値が選定される。

駆動回路１７は、その内部又は外部に設けられた回路に
より発生される垂直同期パルスＶＤに基づいて各垂直ソ
フトレジスタ３に垂直ンフトパルスΦＶを、水平シフト
レジスタ４に水平シフトパルスΦＨを、各転送ゲートＩ
Ｏに転送パルスΦＴをそれぞれ出力する。又、駆動回路
１７は図示しないストロボに露光開始信号及び露光終了
信号を送信するようになっている。なお、上記比較器１
６及び駆動回路１７は基板ｌの外部に配置される。

第２図において、上記垂直同期パルスＶＤは一定時間間
隔を置いて高レベル■４と低レベルＬの間で切り換えら
れ、このＶＤの１つの立ち下がり（ＨからＬへの切り換
わり）から次の立ち下がりまでが１周期をなす。Φ′Ｆ
は上記転送パルス、ΦＶは上記垂直ソフトパルスである
。この垂直ノットパルスΦ■の転送周波数は例えば１５
．７５ＫＩ−（ｚとする。

Ｓｉｇは信号出力端子１１からの信号出力、Ｍａｎは」
二足測光出力の積分値、又ＳＴはストロボ露光出力であ
る。

以下、上記撮像装置の各部における動作を時刻を追って
具体的に説明する。

時刻′■゛１におけるＶＤの立ち下がりにより第１周期
が開始される。この第１周期中の時刻Ｔ２に駆動回路１
７はストロボに露光開始信号を送信１７、それにより被
写体に対するストロボ露光が開始される。このストロボ
露光に基づいて基板ｌに被写体からの光が入射すること
により、各光電変換素子２ａに電荷信号が蓄積され始め
るとともに前記積分器１５により測光素子出力の積分が
開始される。

第１周期中の時刻Ｔ３において測光出力の積分値Ｍｏｎ
が基準値Ｖｏに達すると、前述のように比較器１６から
駆動回路１７に露光終了要求信号か送信され、それに応
じて駆動回路１７はストロボに露光終了信号を送信して
ストロボ露光を停止させろ。実際にはストロボ露光は、
時刻Ｔ３より若干遅れて終了する。なお、ストロボ露光
出力ＳＴ中に点線で示すのは、測光に基づく露光の中断
を行イつない場合の１回のストロボ露光出力である。

時刻Ｔ４におけるＶＤの立ち下がりに同期して転送パル
スΦＴが高レベルとされ、その直後のＶＤの立ち上かり
に同期してΦＴか低レベルとされろ。この転送パルスΦ
Ｔにより、第１周期′Ｆ１−゛ｒ４中のストロボ露光期
間に各光電変換素子２ａに蓄積された電荷信号が対応す
るソフトレジスタ３へ転送される。

又、時刻Ｔ４におけるＶＤの立ち下がりにより第２周期
が開始され、この第２周期中に各垂直ソフトレジスタ３
が駆動されろことにより各垂直シフトレジスタ３に転送
された上記電荷信号が水平ソフトレジスタ４へ転送され
る。更に該電荷信号は水平ソフトレジスタ４及び出力ア
ンプ５を介して出力端子１１に読み出されろ。このよう
にして、第１周期におけるストロボ露光期間に各光電変
換素子２ａｉ、：蓄積された信号電荷が、第２周期Ｔ４
−Ｔ、中に読み出される。以」−のような手順で通常２
周期ごとに１画像を得ろことがてき、その際１回のスト
ロボ露光期間における基板ｌへの露光量は、常に基準値
Ｖｏとほぼ等しくすることができる。

なお以上の説明では、ΦＶ１ΦＨはそれぞれｌ相のみと
したが、使用されるＣＣＤの構造により、それぞれ２相
〜４相のパルスとすることができろ。

又、呂転送ゲートｌＯを省略し、各垂直ンフトレンスタ
３の電極を転送電極に兼用するととしに垂直ノットパル
スΦ■のパルス値を適宜に変更４′ることにより、各光
電変換素子２ａに蓄積された電荷を直接垂直ソフトレジ
スタ３へ転送することし可能である。

次に、第２実施例を説明する。

第３図に示すように、第２実施例においては第１図の第
１実施例における測光素子１２を３個に分割し、各測光
素子１２ａ、　１．２ｂＳ１２ｃを第１実施例と同−位
置、すなわち中央の２列の光電変換素子列２．２間に直
線上に配列している。各測光素子１２ａ、１２ｂ％！２
ｃはそれぞれ測光増幅器１３ａ、　１３ｂ、　Ｉ　３ｃ
及び測光出力端子１４ａ、１４ｂ、１４ｃを介して加算
器１５に接続されている。この加算器１５においては、
直線上の中心に位置する測光素子１２ａからの出力Ｍｏ
ｎ−１に大きな係数が乗算されるとともに、直線上の端
部寄りに位置する測光素子１２ｂ、１２ｃからの出ツノ
Ｍｏｎ−２、Ｍｏｎ−３に中心の測光素子１２ａに対す
る係数より小さな係数が乗算され、次に測光出力と係数
の各乗算値が加算される。更に加算された全測光出力が
積分され、積分値Ｍｏｎが比較Ｈ３１６に送信されろ。

なお、第２実施例における動作タイミングは第１実施例
と同様である。

この第２実施例においては、上記直線上の中心に位置す
る測光素子１２ａからの出力信号Ｍｏｎ−１に端部寄り
に位置する測光素子］、２ｂ、＋２ｃからの出力信号Ｍ
ｏｎ−２、Ｍｏｎ−３より大きな係数を乗算するように
したので、全測光出力Ｍｏｎに対し中心の測光素子１２
ａからの測光出力Ｍｏｎ−１が大きく反映されることに
なり、それによって一層好ましい測光か行えろようにな
る。なお、この点については、谷測光素ｒ・の面積を」
ユ記直線上の中心から離れるにつれて次第に減少させろ
ことによっても同等の効果を（すろことができる。

第４図に第３実施例を示す。この第３実施例は各シフト
レンスタ３を各光電変換素子列２の右脇に’／（’ｉっ
で配置するととらに半導体Ｊ、（板１の周辺部における
受光領域の中心に関し互いに対称となる位置に、１つの
測光素子＋２ａ＝Ｉ２ｄを配置したしのである。この第
３実施例における動作タイミンクら上記第１実施例と同
様である。なお、第１１図においては簡Ｑｉのため測光
増幅器、比較器、駆動回路等は省略している。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明においては、測光素子によ
り被写体に対するストロボ露光に基づく光電変換素子列
への露光量を測定し、１回のスｊ・ロボ露光期間中にお
ける基板への露光量がほぼ　一定となるようにしたので
、出力信号の信号雑音比Ｓ／Ｎの低下やブルーミング等
の不具合を防止して鮮明な画像を得ることかできる。

又、上記測光素子は光電変換素子列及びシフトレンスタ
と同一基板上に設けたので、正確な光量測定を行うこと
ができ、それによって正確な露光量の調整が可能になる
ので、画質を一層向」−させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る固体撮像装置の正面
説明図、 第２図は第１図の装置の動作タイミングを示すタイムチ
ャート、 第３図は本発明の第２実施例に係る固体撮像装置のｉＦ
、面６悦明図、 第４図は本発明の第３実施例に係る固体撮像装置の正面
説明図、 第５図は従来の固体撮像装置のＩＥ而面明図てあ１・・
・基板、２・・・光電変換素子列、２ａ・・光電変換素
子、 ３・・・垂直ノフトレジスタ（ソフトレノスタ）、１２
・−測光素子。 特許出願人　オリンパス光学工業株式会社はｈ用名 代　理　人　弁理士　前出　葆　はか１名第１！！１ 第２図 りいＩＩＸ、に家ヨ□ニ 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に、複数の光電変換素子を列状に配列して
   なる光電変換素子列、各光電変換素子に蓄積された電荷
   信号を順次出力部へ転送するシフトレジスタ及び上記光
   電変換素子列への露光量を検出する測光素子を設けた固
   体撮像装置により撮像を行うに当り、 第１周期における所定時刻にストロボ露光及び上記測光
   素子出力の積分を開始し、 第１周期内における測光素子出力の積分値が予め定めた
   基準値に達した時刻にストロボ露光を停止し、 引続き第２周期においてシフトレジスタを所定の周波数
   で駆動することにより第１周期内のストロボ露光期間中
   に各光電変換素子に蓄積された電荷信号を読み出すよう
   にしたことを特徴とする固体撮像装置におけるストロボ
   露光による信号読み出し方法。