JPH01109877A - 露光制御機能を有する固体撮像素子駆動装置 - 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） 本発明は固体撮像素子駆動装置に関し、更に詳しくは、
ストロボ発光時に正確な露光の調整を行うことができる
ような露光副１１１１能を有する固体撮像素子駆動装置
に関する。

（発明の背景） ＣＯＤ等の固体Ｗｉ像素子が電子スチルビデオカメラの
受光素子として用いられている。この種の電子スチルビ
デオカメラは、画像情報を電気信号に変換し、更に、磁
気ディスク等の情報記録媒体に記憶させている。従って
、銀塩フィルムカメラと異なり、現像が不要であり、し
かも、画像情報を遠隔地に転送することができる等のメ
リットがある。

この種の電子スチルビデオカメラを用いて、ストロボを
゛発光させて被写体を撮像する場合、露光量を高精度に
コントロールする必要がある。その理由はＣＯＤの場合
、少しでも露光量が最適量より増えると画像の明部が白
くとび、逆に少しでも露光量が最適量より減ると画像の
暗部が黒くつぶれてしまう。従来の銀塩フィルムの場合
、多少露出が最適値よりずれても現像時又は焼き付は時
に補正することができる。従って、従来のスチルカメラ
の場合、 ガイドナンバー距離×絞り の式に基づいて、先ずオートフォーカス（自動焦点調整
）により被写体までの距離を求め、その後上式から絞り
を求めることで、露光制御を比較的簡単に行うことがで
きた（フラッシュマチック制御という）。しかも、距離
の段数もＯｏ（無限遠）〜１ｍまでを８段程度に設定す
ればよかった。

受光素子としてＣＯＤを用いた電子スチルビデオカメラ
の場合は、前述したようにフラッシュマチック制御では
ＣＯＤのラチチュードが狭いため最適露光制御は不可能
である。そこで、電子スチルビデオカメラの場合には露
光を高精度にコントロールする必要がある。例えば、調
光ストロボを用いてストロボの発光量をコントロールす
ることが行われる。

第８図は、従来の電子スチルビデオカメラの露光制御シ
ステムの構成例を示す図である。トリガ（発光スタート
信号）が発光制御部１に入ると、該発光制御部１はスト
ロボ２を発光させる。ストロボ“２の発光により、被写
体３は照射され、該被写体２の反射光は受光レンズ４を
介して受光素子５に入射する。積分回路６はストロボ発
光と同時に受光素子５の光電変換出力を積分する。積分
回路６の出力が、ＣＯＤの感度と選択された絞りから決
定される調光レベルに達すると、コンパレータ７は発光
制御部１にストップ信号を印加する。

これにより、該発光制御部１はストロボ２の発光動作を
停止させる。

第９図は、このときのストロボ発光量の変換特性を示す
図である。図において、縦軸はストロボ発光量、横軸は
時間ｔである。時刻ｔ！においてトリガが印加され、図
に示すようにストロボ発光量が急激に増加する。そして
、時刻ｔｓにおいて積分回路６の積分値が調光レベルに
達すると、ストロボ２の発光は停止する。この間の斜線
領域が実際の発光量となる。図の破線はフル発光時のス
トロボの発光曲線である。フル発光時の発光量がゼロに
なる時刻をｔ２とすると、ｔ２がｔｓよりも遅ければよ
く、カメラによって一定時間（例えば１／６０秒）に設
定されている。そして、４１〜ｔ２が積分回路６の最大
積分時間となる。

又、光センサ部、転送部、光センサ部の蓄積電荷を転送
部に移動させるためのゲート部を有する固体撮像素子に
おいて、ゲート部を導通状態とする時期を可変にして、
適正露光量となった時点でゲート部にゲートパルスを与
えて導通状態として光センサ部の蓄積電荷を読出すこと
により露光調整を行う方法もある。

（発明が解決しようとする問題点） ストロボとしては、例えばキセノン管が用いられており
、第９図に示すように、ストロボ２°の発光を途中で停
止させるような制御を行わせようとすると、発光制御部
１の回路構成が極めて複雑なものとなり、発光停止信号
の出力から実際に発光停止するまでの時間のずれが生じ
る。そのため、ストロボの発光途中でストロボ発光を精
度よくオフすることは困難であり、特に発光の立ち上が
り部で、ストロボ発光を精度よくオフすることは極めて
困難であった。その結果、自動調光ストロボを使用した
場合でも、特に近距離で絞りを解放にしたストロボ撮影
においては、できあがった画像が白く飛んでしまってい
ることがよくあった。又、複雑な回路構成のため、シス
テムが大きくなり、装置がコスト高になるという問題点
もあった。

又、光センサ部、ゲート部、転送部を有する固体撮像素
子においてゲート部に与えるパルスのタイミングを変え
ることで露光調整を行う方法では、適正露光量となった
時点でゲート部を導通状態にするためのパルスを与えて
いる。しかしながら、実際の露光はこのパルスの立ち下
がり（パルスは正極性）まで続いてしまう（このパルス
の期間で光センサ部の蓄積電荷を移動させるため、パル
ス幅をあまり狭くできない）ため、特にストロボ発光の
立ち上がりの急峻な部分では正確な露光調整ができず露
出がオーバーになるという問題点もあった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであって、
その目的は、ストロボ発光時に正確な露光の調整をする
ことができるような露光制御機能を有する固体搬像素子
駆動装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 前記した問題点を解決する本発明は、受光することによ
り電荷を発生する光センサ部と、この先センサ部で発生
した電荷を垂直に転送する垂直転送部と、この垂直転送
部からの電荷を外部に出力する水平転送部と、前記光セ
ンサ部と垂直転送部との間に配置され、導通状態若しく
は非導通状態のいずれかの状態に切換えられるゲート部
とを備えた固体撮像素子を駆動してストロボ撮影を行わ
せる固体撮像素子駆動装置であって、光センサ部に蓄え
られた電荷を垂直転送部に転送してから露光を開始させ
る露光開始手段と、予め定められたシャッタ速度に基づ
き所定時間経過後にストロボ発光を指示するストロボ発
光指示手段と、前記ストロボ発光指示手段のストロボの
指示−と略同時に上記ゲート部を導通状態にさせ、適正
露光になった時点でゲート部を非導通状態にさせる露光
終了手段とを具備し、光センサ部に蓄積された電荷の転
送が終了する時期を調整することにより露光調整を行う
ことことを特徴とするものである。

（作用） 固体撮像素子の光センサ部の露光を開始してから所定時
間経過後にストロボを発光させ、ストロボ発光開始と略
同時にゲート部を導通状態として光センサ部に蓄積され
た電荷を転送部に移動させる。露光量が所定値に達した
時点でゲート部を非導通状態とする。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の実施例の構成の一例を示すブロック図
である。図において、２はストロボ、１０は固体撮像素
子、１１は受光すると電荷を蓄える固体撮像素子の光セ
ンサ部、１２は光センサ部で生じた電荷を後述する垂直
転送部に移動させるために外部から与えられるパルスで
導通／非導通と切換ねるゲート部、１３はゲート部１２
を通過した光センサ部１１の蓄積電荷を垂直方向に転送
する垂直転送部、１４は垂直転送部１３から転送された
電荷を水平方向に転送し出力信号として出力する水平転
送部、１５は光センサ部１１が露光を開始する際にそれ
までに蓄積された不要な電荷を掃き出すための掃き出し
ドレインである。１６は固体ｍｓ素子１０の垂直、水平
転送部及びゲート部のそれぞれに駆動用の信号を与える
撮像素子駆動回路、１７は露光量を測定しこの測光値を
システムコントロール回路及び撮像素子駆動回路に与え
る測光回路、１８は各部を制御するためのシステムコン
トロール回路、１９は固体ａｍ素子１０の出力信号を信
号処理して記録部へ与える信号処理回路、２０は信号処
理回路１９から与えられる信号をディスク等の媒体に記
録する記録部である。

第２図は本発明の動作を示すフローチャートである。本
発明では、光センサ部、ゲート部及び転送部を備えた固
体ｉｔｓ素子を駆動する方法において、光センサ部で露
光を開始しくステップ■）、所定時間経過後にストロボ
を発光させると同時にゲート部を導通させて光センサ部
のＭ積層荷を転送部に移動させ（ステップ■）、露光ｍ
が所定の値になるかを監視しくステップ■）、露光量が
所定の値になった時点で、ゲート部を非導通にして光セ
ンサ部の蓄積電荷の移動を中止させて露光を終了する（
ステップ■）ことを特徴としている。

第３図は本発明の駆動装置により固体躍ｍ索子を駆動す
る際の駆動信号の詳細を示すタイミングチャートである
。このタイミングチャートにおいて、トリガパルス１，
２及びφ■１〜φｖ４は撮像素子駆動回路１６で作成さ
れる。このうち、トリガパルス１は通常光による露光時
間を設定するためのパルス、トリガパルス２はストロボ
光による露光が適正になった時にシステムコントロール
回路１８から与えられる露光コントロール信号を波形整
形したパルスである。撮像素子駆動回路１６はφｖ１〜
φｖ４までの転送パルスを作成し、これら転送パルスを
転送部及びゲート部に印加して、光センサ部１１からゲ
ート１２を介して垂直転送部１３への転送と、垂直転送
部１３から掃き出しドレイン１５又は水平転送部１４へ
の転送を行う。実際には、光センサ部１１からゲート１
２を介して垂直転送部１３への電荷転送はφｖ１とφ■
３のみによって行い、垂直転送部１３から掃き出しドレ
イン１５又は水平転送部１４への転送はφ■１〜φｖ４
により行う。転送パルスφＶ１とφ■３のＨレベルまで
振幅のある第１ＳＧパルスと第２８Ｇパルスがゲート部
１２を導通状態にするためのゲートパルスである。

このタイミングチャートを用いて、固体撮像素子駆動装
置の動作を説明する。転送パルスφＶ１とφ■３の第１
ＳＧパルスによりゲート部１２は導通状態となり、それ
まで光センサ部１１に蓄積された電荷は垂直転送部１３
に移される。この電荷はφｖ１〜φ■４の高速転送パル
スにより第２８Ｇパルスが印加されるまでに掃き出しド
レイン１５に掃き出される。ゲート部１２が非導通状態
になった時、即ち、第１８Ｇパルスの立ち下がりから光
センサ部は受光により電荷を発生し、蓄積し続けている
。φ■１とφｖ３の第２８Ｇパルスが印加されると、ゲ
ート部１２は導通状態になり、光センサ部１１に蓄積さ
れた電荷は垂直転送部１３に移される。即ち、第１ＳＧ
パルスの立ち下がりから第２３Ｇパルスの立ち下がりま
でが露光時　　−間であり、ＳＧ２の立ち下がりの時刻
を制御することにより露光ｍの精密な制御が可能になる
。そして、φｖ１〜φＶ４のパルスにより垂直転送部の
パルスは水平転送部に移され、外部に出力される。

第４図は第２８Ｇパルス及びストロボ光量の関係を示し
たタイミングチャートである。図において、（イ）はス
トロボ発光強度の時間変化を示し、（０）〜（ホ）はゲ
ートパルスＳＧ２の一例を示している。尚、ストロボ発
光時間王は数十μ秒〜数百μ秒である。ストロボが（イ
）に示すように発光した際に、（ロ）、〈ハ）は発光開
始ｔ１と同時に第２８Ｇパルスを発生させてゲートを導
通状態にする。露光量が１３で適正になった場合は（ロ
）に示すようにｔ３で第２８Ｇパルスを立ち下がるよう
にして、光センサ部１１から垂直転送部１３への電荷の
移動が終るようにして露光を終了させる。又、露光量が
【５で適正になった場合は（ハ）に示すようにｔ５で第
２８Ｇパルスが立ち下がるようにして、露光を終了させ
る。このように、第２８Ｇパルスのパルス幅を変えて適
正露光となった時点で第２８Ｇパルスが立ち下がるよう
制御することで、ストロボ露光時の適正露光を正確に得
ることができる。

上記、（ロ）、（ハ）に示すようにストロボ発光開始と
同時に第２８Ｇパルスを立ち上がらせた場合にこの直侵
に適正露光に達すると、第２８Ｇパルスは十分にパルス
幅が得られない可能性がある。そのような時は（ニ）に
示すように、ストロボ発光開始時ｔ１より以前のｔｏで
第２８Ｇパルスを立ち上がらせるようにすると良い。こ
れにより、ｔ１直侵のｔ２で適正露光となっても第２８
Ｇパルスは十分にパルス幅が得られる。

又、第４図（ホ）に示すように、ストロボ発光後一定時
間経過してから（例えば発光ピーク後。

適正露光の８０％時点等）第２８Ｇパルスを立ち上がら
せることもでき、立ち下がりを適正露光時とすれば、同
様の効果が得られる。

第５図は発光時間の短いストロボと第２８Ｇパルスとを
示したタイミングチャートである。（ロ）、（ハ）に示
すようにストロボ発光以前に第２８Ｇパルスを立ち上が
らせているため、正確に露光ｌ１節をすることができる
。

第６図は搬像素子駆動回路のＳＧパルスを発生する部分
のブロック図である。

図において、２１は略露光時間に相当するトリガパルス
１の立ち上がりを検出する立ち上がり検出回路、２２は
立ち上がり検出回路２１で検出された立ち上がりの後に
第１８Ｇパルスを発生する第１ＳＧパルス発生回路、２
３はをトリガパルス１の立ち下がりを検出する立ち下が
り検出回路、２４は上記立ち下がり検出回路で検出され
たトリガパルス１の立ち下がり直後に第２８Ｇパルスを
立ち上げる第２８Ｇパルス立ち上げ回路、２５は露光量
が適正になった時にシステムコントロール回路１８から
与えられる露光コントロール信号を波形整形したトリガ
パルス２の立ち上がりを検出する立ち上がり検出回路、
２６は上記立ち上がり検出回路２５で検出された立ち上
がりにより第２８Ｇパルスを立ち下げる第２８Ｇパルス
立ち下げ回路、２７は上記第１８Ｇパルス発生回路２２
゜第２８Ｇパルス立ち上げ回路２４．第２８Ｇパルス立
ち下げ回路２６からの指示に基づき、第１８Ｇパルス及
び第２８Ｇパルスを発生するφＳＧデコーダ、２８は上
記立ち下がり検出回路２３で検出されたトリガパルス１
の立ち下がりと同時にストロボ発光のためのストロボコ
ントロール信号を発生するストロボコントロールパルス
発生回路である。

このような回路により、第１ＳＧパルス、パルス幅が適
正露光量に基づき可変の第２８Ｇパルスを発生すること
ができる。従って、適正露光量に達すると同時に露光が
終了するため、本発明によるストロボ発光時の露光調整
は、従来の露光調整に比べて極めて正確であるという特
徴を有している。

尚、上記した説明では第４図（ロ）、（ハ）に示したよ
うに第２８Ｇパルスの立ち上がりとストロボ発光開始が
同時となるが、ストロボコントロールパルス発生回路２
８若しくは第２８Ｇパルスの立ち上げ回路２４のどちら
か一方に遅延時間を持たせることにより、第４図（ニ）
若しくは（ホ）のようにストロボ発光開始と第２３Ｇパ
ルスの立ち上がりをずらすことができる。

第７図はＦＩＴ−ＣＯＤを駆動する場合のタイミングチ
ャートである。第３図のタイミングチャ７トではインタ
ーラインＣＯＤを駆動する場合のタイミングチャートに
ついて説明しであるので、同一の部分については詳しい
説明は省略する。

ＦＩＴ−ＣＤＤは垂直転送部と水平転送部との間に蓄積
部を有しており、光センサ部で生じた電荷を蓄積部に高
速転送した後、この蓄積部から水平転送部を介して出力
するよう構成されている。

このＦＩＴ−ＣＯＤでは電荷が垂直転送路を高速に移動
するため、転送中に生じるスミアをインターラインＣＯ
Ｄに比べて大幅に低減できるという特徴を有している。

この実施例においても、トリがパルス１の立ち下がりか
らトリガパルス２までの期間の第２８Ｇパルスより、前
述の実施例と同じように正確な露光調節をすることがで
きる。尚、この図でφＡ。

φＢ、φ８１．φ８２．φ８３．φＳ４は蓄積部を駆動
するためのパルスである。又、はじめの高速転送パルス
は第３図のものと同様に掃き出しドレインへ電荷を掃き
出すためのパルスであり、後の高速転送パルスは露光に
より生じた電荷を蓄積部へ高速転送するためのものであ
る。

この種のＦ　Ｉ　Ｔ−ＣＯＤをストロボ撮影に使用した
時の問題点として、以下の点が考えられる。

通常は露光終了時の第２８Ｇパルスが立ち下がってから
、即ち電荷が光センサ部から垂直転送部に転送され終っ
てからすぐに蓄積部へ高速転送が行われるが、この時、
まだストロボの発光強度が大きいと、スミアの発生が大
きくなる可能性がある。

このための対策として、露光が終了してから、ストロボ
の発光強度が小さくなりスミアの発生に影響しなくなる
まで持った後、蓄積部へ高速転送すれば良い。このタイ
ミングは、ストロボ発光強度をシステムコントローラが
監視し、蓄積部への高速転送をするまでの待も時間ｔを
撮像素子駆動回路１６へ指示することにより達成される
。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、光センサ
部の蓄積電荷を転送部に移動させるためのゲート部の導
通期間を適正露光量に基づいて可変ＪＩＩｒｍとす葛こ
とにより、ストロボ発光時に正確な露光の調整が可能な
露光制御機能を有する固体ｉｉｍ素子駆動装隨を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明の動作を示すフローチャート、第３図は本発明を
実施した場合のタイミングチャート、第４図は第３図の
一部を拡大したタイミングチャート、第５図は第４図の
一部を拡大したタイミングチャート、第６図は本発明装
置の要部のブロック図、第７図は本発明の他の実施例の
動作時のタイミングチャート、第８図は従来装置の構成
例を示す構成図、第９図は従来例によるストロボ発光特
性を示す特性図である。 １０・・・固体Ｉｌ像素子　１１・・・光センサ部１２
・・・ゲート部　　　１３・・・垂直転送部１４・・・
水平転送部　　１５・・・掃き出しドレイン１６・・・
撮像素子駆動回路 １７・・・測光回路 １８・・・システムコントロール回路−１９・・・信号
処理回路　２０・・・記録部２１・・・立ち上がり検出
回路 ２２・・・第１ＳＧパルス発生回路 ２３・・・立ち下がり検出回路 ２４・・・第２８Ｇパルス立ち上げ回路２５・・・立ち
上がり検出回路 ２６・・・第２３Ｇパルス立ち下げ回路２７・・・φＳ
、Ｇデコーダ ２８・・・ストロボコントロールパルス発生回路特許出
願人　　　　コ　　ニ　　カ　　株　　式　　会　　社
代　　理　　人　　　弁　　理　　士　　井　　島　　
藤　　胎外１名 角■　１　図 筒２５く

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 受光することにより電荷を発生する光センサ部と、この
   光センサ部で発生した電荷を垂直に転送する垂直転送部
   と、この垂直転送部からの電荷を外部に出力する水平転
   送部と、前記光センサ部と垂直転送部との間に配置され
   、導通状態若しくは非導通状態のいずれかの状態に切換
   えられるゲート部とを備えた固体撮像素子を駆動してス
   トロボ撮影を行わせる固体撮像素子駆動装置であつて、
   光センサ部に蓄えられた電荷を垂直転送部に転送してか
   ら露光を開始させる露光開始手段と、予め定められたシ
   ャッタ速度に基づき所定時間経過後にストロボ発光を指
   示するストロボ発光指示手段と、前記ストロボ発光指示
   手段のストロボ発光の指示と略同時に上記ゲート部を導
   通状態にさせ、適正露光になつた時点でゲート部を非導
   通状態にさせる露光終了手段とを具備し、光センサ部に
   蓄積された電荷の転送が終了する時期を調整することに
   より露光調整を行うことを特徴とする露光制御機能を有
   する固体撮像素子駆動装置。