JPS63110877A - 電子スチルカメラ - 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で被写体の光学像を写す電
子スチルカメラに関する。

（従来の技術） 電子スチルカメラは、光学的なカメラと異なり被写体の
静止画像を固体イメージセンサにより受光し電子的に記
録するカメラである。

従来の電子スチルカメラを第７図に示す。この電子スチ
ルカメラにおいて、被写体の像を写すために、レリーズ
スイッチ８をオンさせると、電源（図示せず）がオンし
、固体イメージセンサ３、信号処理部４、記録部５、駆
動回路６、制御部７が動作状態に立上がる。被写体から
の光は、固体イメージセンサ３上にその光学像が結像す
るようにレンズ１により収束される。感光時間設定部９
に予め設定された感光時間Ｔ　Ｉｎｔだけ、メカニカル
シャッタ２が開き、被写体の光学像に応じた画像信号が
固体イメージセンサ３より信号処理部４に出力される。

この画像信号は記録部５により感光記録媒体に記録され
る。

（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では、固体イメージ
センサへの光量の調節をおこなうのにメカニカルシャッ
タを用いている。しかしながら、メカニカルシャッタは
高精度の機械部品であるため価格が高いという問題があ
った。しかもメカニカルシャッタは設定値に対して実際
の感光時間に誤差が大きく、感光時間に対する許容範囲
の狭い電子スチルカメラでは、メカニカルシャッタの誤
差のために画質劣化が起きるという問題があった。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、正確な感
光時間で写して良い画質を得ることができるとともに、
メカニカルシャッタを用いることなく安価に作ることが
できる電子スチルカメラ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） 上記目的を達成するために、本発明による電子スチルカ
メラは、被写体の光学像を結像する光学系と；この光学
系により結像された光学像を受光し光信号に応じた電荷
を発生する複数の感光画素を有する感光部と、この感光
部の感光画素における電荷を読出し読出された電荷を転
送する転送部と、前記感光画素で発生し前記転送部によ
り転送された信号電荷を一時的に蓄積する蓄積部と、前
記感光画素で発生し前記転送部により転送された不要電
荷を排出する電荷排出手段と、前記蓄積部に蓄積された
信号電荷を所定の順序で画像信号として取出す取出手段
とを有する固体イメージセンサと；感光時間の開始時に
、前記感光画素に蓄積された不要電荷を前記転送部で読
出し前記電荷排出手段まで転送して排出し、前記感光時
間の終了　　　　　□時に、前記感光時間の間前記感光
画素に蓄積された信号電荷を前記転送部で読出し前記蓄
積部まで転送して蓄積し、前記取出手段により、前記蓄
積部に蓄積された信号電荷を所定の順序で画像信号とし
て取出すように制御する制御手段と；前記固体イメージ
センサからの画像信号を記録する記録手段とを備えたこ
とを特徴とする。

（作　用） 本発明による電子スチルカメラは以上のように構成され
ているので、所定の感光時間の間だけ固体イメージセン
サの感光部で発生した信号電荷を、同じ固体イメージセ
ンサ内の蓄積部に蓄積しておき、その後所定の順序で画
像信号として出力する。

（実施例） 本発明の第１の実施例による電子スチルカメラの全体の
構成を第１図に、この電子スチルカメラにおける固体イ
メージセンサの詳細な構成を第２図、第３図に示す。

レンズ１は被写体からの光を収束し、被写体の光学像を
固体イメージセンサ１３の感光面上に結像するようにす
る。レリーズスイッチ８はオペレータにより操作され、
被写体の像を写すべくこの電子スチルカメラを起動する
。感光時間は感光時間設定部９により予め定められてい
る。固体イメージセンサ１３は、駆動回路１６により上
記感光時間の間だけ発生した信号電荷を蓄積するように
制御され、結像された光学像に応じた電気的な画像信号
に変換する。信号処理部４は、固体イメージセンサ１３
からの画像信号を処理し、記録部５に出力する。記録部
５は、信号処理部４で処理された画像信号を記録する。

記録方法としては例えば磁気光記録媒体に記録する方法
がある。制御部１７は、レリーズスイッチ８および感光
時間設定部９からの信号に基づいて、駆動回路１６、固
体イメージセンサ１３、信号処理部４、記録部５を制御
する。

本実施例における固体イメージセンサ１３は、ｎ形半導
体基板２０上に形成され、第２図に示すように２Ｎ行×
Ｍ列の感光画素２１を有している。

これら感光画素２１は第１フィールドの感光画素２１ａ
と第２フィールドの感光画素２１ｂから構成されている
。第１フィールドの感光画素２１ａと第２フィールドの
感光画素２１ｂは、第２図に示すように列方向にひとつ
おきに並んでいる。すなわち、これら第１フィールドの
感光画素２１ａと第２フィールドの感光画素２１ｂは、
テレビジョン信号における奇数フィールドと偶数フィー
ルドに対応している。

感光画素２１の隣には、それぞれ４相駆動ＣＣＤにより
構成されたＭ個の列方向レジスタ２３が設けられている
。この列方向レジスタ２３は感光画素２１ａ、２１ｂで
発生した信号電荷を転送する。列方向レジスタ２３には
それぞれ４相駆動ＣＣＤにより構成されたＭ個の蓄積レ
ジスタ２４が設けられ、これら蓄積レジスタ２４は列方
向レジスタ２３から転送された信号電荷を蓄積するとと
もに、必要に応じてその信号電荷を転送する。行方向レ
ジスタ２５は、列方向レジスタ２３および蓄積レジスタ
２４の転送方向とは垂直な行方向に電荷を転送するレジ
スタであって、Ｍ個の蓄積レジスタ２４からの電荷を受
は転送する。列方向レジスタ２３の蓄積レジスタ２４と
反対側には不要電荷を排出するためのドレイン２７が設
けられている。これらドレイン２７は列方向レジスタ２
３で転送された不要電荷を排出する。行方向レジスタ２
５の出力側には、画像信号を取出すための出力端子２６
が接続されている。なお、感光画素２１以外の列方向レ
ジスタ２３、蓄積レジスタ２４、行方向レジスタ２５、
ドレイン２７は、光遮蔽膜３３により光が入射しないよ
うに遮蔽されている。

第３図（ａ）、（ｂ）に感光画素２１と列方向レジスタ
２３の転送電極２８の詳細を示す。第３図（ａ）に示す
ように、第１フィールドの感光画素２１ａに対して２つ
の転送電極２８ａ、２８ｂが、第２フィールドの感光画
素２１ｂに対して２つの転送電極２８ｃ、２８ｄが配さ
れている。すなわち、２Ｎ個の感光画素２１に対して列
方向レジスタ２３には４Ｎ個の転送電極２８が設けられ
ている。第３図（ｂ）に示すように、感光画素２１ａと
列方向レジスタ２３の埋込みチャネル３２は、半導体基
板２０の表面に形成されたｐ型半導体層３０のチャネル
ストップ領域３１に挟まれた領域に形成されていて、と
もにｎ形半導体である。ｐ型土導体層３０は感光画素２
１下で薄くなっており、感光画素２１ａで発生した過剰
電荷はこの薄いｐ型半導体層３４を介して、高い正電圧
が印加されている半導体基板２０に排出される。

埋込みチャネル３２上には絶縁膜２９を介して転送電極
２８ｂが配されている。絶縁膜２９上は、前述のように
開口部２２を除いて光遮蔽膜３３により遮蔽されている
。

蓄積レジスタ２４は列方向レジスタ２３と独立の４相ク
ロツクパルスにより駆動される。この蓄積レジスタ２４
には列方向に８Ｎ個以上の転送電極が設けられている。

すなわち、各蓄積レジスタ２４は２Ｎ個以上の信号電荷
を一時的に保持することができる。

次に第４図のタイムチャートを用いて動作を説明する。

被写体の像を写すために、レリーズスイッチ８をオンさ
せると、電源（図示せず）がオンし、固体イメージセン
サ１３、信号処理部４、記録部５、駆動回路１６、制御
部１７が動作状態に立上がる。

被写体からの光は、固体イメージセンサ１３上にその光
学像が結像するようにレンズ１により収束される。しか
し、固体イメージセンサ１３の蓄積レジスタ２４および
列方向レジスタ２３の埋込みチャネル３２には不要電荷
が残存している可能性があるので、先ず列方向レジスタ
２３および蓄積レジスタ２４に、この不要電荷をドレイ
ン２７側に転送させる４相クロツクパルス（逆転送パル
ス）４４．５０を印加する。この逆転送パルス４４．５
０は少なくともＮ測量にのパルスであることが望ましい
。

逆転送パルス４４．５０を印加して列方向レジスタ２３
および蓄積レジスタ２４に残存している不要電荷を排出
すると、次に時刻ｔ１で読出しパルス４０を印加し、第
１フィールドの感光画素２１ａに蓄積された不要電荷を
列方向レジスタ２３に読出す。この読出しパルス４０は
実際には転送電極２８ｂに正の高電圧１を印加すること
により、ｐ型土導体層３０の表面部３５に電位の井戸を
形成して、感光画素２１ａに蓄積された電荷を転送電極
２８ｂ下の埋込みチャネル３２に転送する。読出しパル
ス４０のパルス幅は１０μｓ程度が望ましい。

読出しパルスによる不要電荷の読出し後、引続き列方向
レジスタ２３に逆転送パルス４５を印加し、感光画素２
１ａから読出された不要電荷をドレイン２７に排出する
。逆転送パルス４５では高レベル電位Ｖｌｌがアース電
位、低レベル電位ＶＬが負電位になっているので、逆転
遂時に表面部３５に電位の井戸は形成されず、感光画素
２１ａの電荷が列方向レジスタ２３に流入することはな
い。感光画素２１での過剰電荷はｐ！！半導体層３４を
経て半導体基板２０に排出される。したがって、逆転送
パルスを印加して不要電荷を排出しているときに、感光
画素２１から列方向レジスタ２３に不要電荷が流入する
ことはない。なお、逆転送パルス４５のパルス数はＮ’
　個（Ｎ’　＞Ｎ）であり、周期は１μｓ以下であるこ
とが望ましい。

第１フィールドの感光画素２１ａの不要電荷を排出した
のち、時刻ｔ２で読出しパルス４１を印加し、第２フィ
ールドの感光画素２１ｂに蓄積された不要電荷を列方向
レジスタ２３に読出す。読出しパルス４１による不要電
荷の読出し後、引続き列方向レジスタ２３に逆転送パル
ス４６を印加し、感光画素２１ｂから読出された不要電
荷をドレイン２７に排出する。

読出しパルス４０．４１により、時刻ｔ１、ｔ２でそれ
ぞれ感光画素２１ａ、２１ｂの不要電荷がクリアされ、
信号電荷の蓄積が開始される。

感光時間設定部９に設定されている感光時間Ｔｉｎｔが
経過するまで、感光画素２１ａ、２１ｂで信号電荷の蓄
積をおこなう。

第１フィールドの感光画素２１ａが蓄積を終了するのは
、時刻ｔｌより感光時間Ｔｉｎｔ経過後の時刻ｔ３とな
るが、逆転送パルス４５の印加後この時刻ｔ３に至るま
でに列方向レジスタ２３にスミャや暗電流による雑音電
荷が発生している可能性があるので、時刻ｔ３の前に逆
転送パルス４７を列方向レジスタ２３に印加してこの雑
音電荷をドレイン２７に排出しておくことが望ましい。

雑音電荷の排出後、時刻ｔ３で読出しパルス４２を印加
し第１フィールドの感光画素２１ａの信号電荷を列方向
レジスタ２３に読出す。引続き列方向レジスタ２３と蓄
積レジスタ２４にそれぞれ順転送パルス４８と５１を印
加して読出された信号電荷を行方向レジスタ２５へ向か
う方向に転送し、信号電荷を蓄積レジスタ２４に転送し
蓄積する。なお順転送パルス４８．５１は位相が逆相と
なっている点が異るだけで逆転送パルス４５．４６．４
７と同じである。すなわち順転送パルス４８．５１のパ
ルス数はＮ′個（Ｎ’　＞Ｎ）であり、周期は１μｓ以
下であることが望ましい。

第１フィールドの感光画素２１ａの信号電荷の転送を終
了すると、時刻ｔ２より感光時間Ｔｉｎｔ経過後の時刻
ｔ４で読出しパルス４３を印加し、第２フィールドの感
光画素２１ｂの信号電荷を列方向レジスタ２３に読出す
。引続き列方向レジスタ２３と蓄積レジスタ２４にそれ
ぞれ順転送パルス４９と５２を印加して読出された信号
電荷を行方向レジスタ２５へ向かう方向に転送する。そ
の結果、第１フィールドおよび第２フィールドの信号電
荷が蓄積レジスタ２４に転送され蓄積されたことになる
。

蓄積レジスタ２４に第１フィールドと第２フィールドの
信号電荷が蓄積された後、時刻ｔ５からラインシフトパ
ルス５３．５４、保持パルス５５を印加し、信号処理部
４および記録部５の記録フォーマットにあわせたタイミ
ングで行方向レジスタ２５を経由して信号電荷が出力端
子２６から読出される。これは従来のインターライン転
送ＣＣＤで知られているいわゆるラインシフト動作と同
じである。その結果、第１フィールドの画像信号は時刻
ｔ５から時刻ｔ６の間に取出され、第２フィールドの画
像信号は時刻ｔ７から時刻ｔ８の間に取出され、信号処
理部４で処理され、記録部５で記録される。時刻ｔ６か
らｔ７の間は垂直ブランキング期間に相当し、ラインシ
フト動作は行われない。

以に述べた一連の動作により、被写体の光学像が一枚記
録されたことになり、時刻ｔ９で電源をオフし、記録動
作を終了する。

このように本実施例によればメカニカルシャッタを用い
ないので部品点数が減り、安価な電子スチルカメラを実
現できる。また感光時間が電気的に設定できるので、極
めて正確に定めることができ、最適の感光時間を設定す
ることができ、良好な画質が得られる。さらに連続シャ
ッタ動作をする場合、電気的に感光開始間隔および感光
時間を定めることができるので、極めて正確にかつ良好
な画像を得ることができる。

なお、非常に明るい被写体の場合でも、画像信号となる
信号電荷は、感光画素から離れた場所に位置している蓄
積レジスタに蓄積されているため、入射光による画質の
劣化はない。特にＮ′をＮよりかなり多くし、蓄積レジ
スタ中の信号電荷が蓄積される部分を感光画素から離し
ておけば効果的である。また順転送動作時のスミア現象
に対しては、順転送パルスのパルス周期を１μｓ以下に
すれば、スミア現象の影響を受ける時間が２５０μＳ以
下となり（２Ｎ−５００の場合）、画質劣化はほとんど
ない。

また、本実施例による電子スチルカメラの場合、第１フ
ィールドの画像信号と第２フィールドの画像信号は厳密
には同時ではなく、読出し時刻にずれがある。すなわち
時刻ｔｌと時刻ｔ２の時間差が問題となりうる。しかし
ながら、逆転送パルスおよび順転送パルスのパルス幅を
１μｓ以下なので、２Ｎ−２Ｎ’−５００とすれば、時
刻ｔ１と時刻ｔ２の時間差は２５０μｓ以下となり事実
上問題にならない。たとえば、１ｍｓ　（シャッタスピ
ード１／１０００）の感光時間であっても、極めて高速
に動いている被写体でもないかぎり、問題とならない。

本発明の第２の実施例による電子スチルカメラの固体イ
メージセンサ１３の詳細な構成を第５図に示す。本実施
例では、列方向レジスタ２３の蓄積レジスタ２４側を延
長し、その延長部分に制御ゲート３６を介して、ドレイ
ン３７を設けている。

制御ゲート３６をオンすることにより、列方向しジスタ
２３で転送された不要電荷をドレイン３７に排出し、制
御ゲート３６をオフすることにより、列方向レジスタ２
３で転送された信号電荷を排出することなく蓄積レジス
タ２４に転送することができる。なお本実施例で不要電
荷を排出する場合に列方向レジスタ２３および蓄積レジ
スタ２４に印加されるパルスは順転送パルスとなる。

本発明は上記実施例に限らず種々の変形が可能である。

上記実施例では、列方向レジスタ２３と蓄積レジスタ２
４に印加するパルスを第４図に示すように別々にしたが
、第６図に示すように同一のパルスを印加してもよい。

この場合、列方向レジスタ２３には新たにラインシフト
動作パルス５３．５４と保持パルス５５が印加されるが
、印加されたとしても列方向レジスタ２３の電荷が蓄積
レジスタ２４に順次転送されるだけであり問題はない。

また蓄積レジスタ２４には新たに電荷排出のための逆転
送パルス４５．４６．４７（第２の実施例では順転送パ
ルス）が印加されることになるが、印加されたとしても
蓄積レジスタ２４の電荷が蓄積レジスタ２４内をｌｌｉ
に順次転送されるだけであり問題はない。

また１−記実施例では不要電荷をドレインに排出してい
たが、ドレインを設けることなく行方向レジスタを介し
て外部に排出するようにしてもよい。

また感光時間が短く第１フィールドの不要電荷排出のた
めの転送パルスと第２フィールドの不要電荷排出のため
の転送パルスとが重なりあってしまう場合には、これら
転送パルスを連続して印加すればよい。

また第１フィールドの感光画素の感光時間中に発生する
雑音電荷が少ない場合には、第１フィールドの感光画素
の信号電荷を読出す直前の転送パルスを省略してもよい
。

さらに」二記実施例では画像信号が２つのフィールド、
すなわち第１フィールドと第２フィールドに分かれてい
たが、信号処理部および記録部における方式によっては
、フィールドを分けなくともよい。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によればメカニカルシャッタを用い
ることなく良い画質を得ることができる電子スチルカメ
ラを安価に堤供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例による電子スチルカメラ
の全体構成を示すブロック図、第２図は同電子スチルカ
メラの固体イメージセンサの構成を示す平面図、第３図
（ａ）、（ｂ）は同固体イメージセンサの一部の詳細を
示す平面図及び断面図、第４図は同電子スチルカメラの
動作を示すタイムチャート、第５図は本発明の第２の実
施例による電子スチルカメラの固体イメージセンサの構
成を示す平面図、第６図は本発明の他の実施例による電
子スチルカメラの動作を示すタイムチャート、第７図は
従来の電子スチルカメラの全体構成を示すブロック図で
ある。 １・・・レンズ、２・・・メカニカルシャッタ、３．１
３・・・固体イメージセンサ、４・・・信号処理部、５
・・・記録部、６．１６・・・駆動回路、７．１７・・
・制御部、８・・・レリーズスイッチ、９・・・感光時
間設定部、２０・・・半導体基板、２１ａ、２１ｂ・・
・感光画素、２２・・・開口部、２３・・・列方向レジ
スタ、２４・・・蓄積レジスタ、２５・・・行方向レジ
スタ、２６・・・出力端子、２７・・・ドレイン、２８
′・・・転送電極、２９・・・絶縁膜、３０・・・ｐ型
半導体層、３１・・・チャネルストップ領域、３２・・
・埋込みチャネル、３３・・・光遮蔽膜。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 ２ｂ 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被写体の光学像を結像する光学系と、 この光学系により結像された光学像を受光し光信号に応
   じた電荷を発生する複数の感光画素を有する感光部と、
   この感光部の感光画素における電荷を読出し読出された
   電荷を転送する転送部と、前記感光画素で発生し前記転
   送部により転送された信号電荷を一時的に蓄積する蓄積
   部と、前記感光画素で発生し前記転送部により転送され
   た不要電荷を排出する電荷排出手段と、前記蓄積部に蓄
   積された信号電荷を所定の順序で画像信号として取出す
   取出手段とを有する固体イメージセンサと、感光時間の
   開始時に、前記感光画素に蓄積された不要電荷を前記転
   送部で読出し前記電荷排出手段まで転送して排出し、前
   記感光時間の終了時に、前記感光時間の間前記感光画素
   に蓄積された信号電荷を前記転送部で読出し前記蓄積部
   まで転送して蓄積し、前記取出手段により、前記蓄積部
   に蓄積された信号電荷を所定の順序で画像信号として取
   出すように制御する制御手段と、 前記固体イメージセンサからの画像信号を記録する記録
   手段と を備えたことを特徴とする電子スチルカメラ。 ２、特許請求の範囲第１項記載の電子スチルカメラにお
   いて、前記制御手段は、前記感光時間の終了前に前記転
   送部に存在している電荷を前記電荷排出手段まで転送し
   て排出することを特徴とする電子スチルカメラ。 ３、特許請求の範囲第１項記載の電子スチルカメラにお
   いて、 前記感光部は、第１フィールドの感光画素と第２フィー
   ルドの感光画素とを有し、 前記制御部は、第１フィールドの感光時間の開始時に、
   前記第１フィールドの感光画素に蓄積された不要電荷を
   前記転送部で読出し前記電荷排出手段まで転送して排出
   し、この不要電荷の排出後に前記第１フィールドの感光
   時間とほぼ同じ第２フィールドの感光時間を開始させ、
   この第２フィールドの感光時間の開始時に、前記第２フ
   ィールドの感光画素に蓄積された不要電荷を前記転送部
   で読出し前記電荷排出手段まで転送して排出し、前記第
   １フィールドの感光時間の終了時に、前記第１フィール
   ドの感光時間の間前記第１フィールドの感光画素に蓄積
   された信号電荷を前記転送部で読出し前記蓄積部まで転
   送して蓄積し、前記第２フィールドの感光時間の終了時
   に、前記第２フィールドの感光時間の間前記第２フィー
   ルドの感光画素に蓄積された信号電荷を前記転送部で読
   出し前記蓄積部まで転送し、前記取出手段により、前記
   蓄積部に蓄積された第１フィールドおよび第２フィール
   ドの信号電荷を所定の順序で画像信号として取出すこと
   を特徴とする電子スチルカメラ。４、特許請求の範囲第
   ３項記載の電子スチルカメラにおいて、前記制御手段は
   、前記第１フィールドの感光時間の終了前に前記転送部
   に存在している電荷を前記電荷排出手段まで転送して排
   出することを特徴とする電子スチルカメラ。