JPH01238385A - 撮像装置と電子スチルカメラ - Google Patents
撮像装置と電子スチルカメラInfo
- Publication number
- JPH01238385A JPH01238385A JP63066640A JP6664088A JPH01238385A JP H01238385 A JPH01238385 A JP H01238385A JP 63066640 A JP63066640 A JP 63066640A JP 6664088 A JP6664088 A JP 6664088A JP H01238385 A JPH01238385 A JP H01238385A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scanning
- switching means
- scanning method
- switching
- image sensor
- Prior art date
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- Granted
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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。
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、固体撮像素子を利用した撮像装置及びこの撮
像装置を使用して、静止画の撮影・記録を行なう電子ス
チルカメラに関するものである。
像装置を使用して、静止画の撮影・記録を行なう電子ス
チルカメラに関するものである。
従来の技術
一般的に、従来からの固体撮像素子の各水平画素列て対
する走査方法には第３図（Ａ） 、 （Ｂ）に示すよう
に大きく２つの方法がある。
する走査方法には第３図（Ａ） 、 （Ｂ）に示すよう
に大きく２つの方法がある。
第１の走査方法は第３図（ム）に示すように、各画素に
蓄積された信号電荷を第１のフィールドで画素４ｏの並
んだ水平画素列を垂直方向の１列おきに走査しく第３図
（ム）の実線で示す走置）、第２のフィールドで先に走
査しなかった残りの水平画素列を走査して（第３図（ム
）の破線で示す走査）、２つのフィールド（＝１フレー
ム）で全信号電荷を読み出す方法である。第２の走査方
法は第３図（Ｂ）°に示すように、１回の水平走査で隣
接する２つの水平画素列を走査して、１フィールドで全
信号電荷を読み出す方法である。
蓄積された信号電荷を第１のフィールドで画素４ｏの並
んだ水平画素列を垂直方向の１列おきに走査しく第３図
（ム）の実線で示す走置）、第２のフィールドで先に走
査しなかった残りの水平画素列を走査して（第３図（ム
）の破線で示す走査）、２つのフィールド（＝１フレー
ム）で全信号電荷を読み出す方法である。第２の走査方
法は第３図（Ｂ）°に示すように、１回の水平走査で隣
接する２つの水平画素列を走査して、１フィールドで全
信号電荷を読み出す方法である。
以上の２つの走査方法をそれぞれテレビカメラに使用し
たときの長所・短所は次のとおりである。
たときの長所・短所は次のとおりである。
第１の走査方法は、残像が大きいという欠点がある半面
、垂直解像度の良好な画像が得られる。
、垂直解像度の良好な画像が得られる。
第２の走査方法は、垂直解像度は劣化するが、′ 残像
が小さくなるという長所がある。
が小さくなるという長所がある。
したがって１状況に応じてこの２つの走査方法を切り替
えて使用することが原理的に可能である。
えて使用することが原理的に可能である。
この具体構成の従来例を第４図に示す。同図において、
レンズ１によシ固体撮像素子２に被写体像が導かれてい
る。一方駆動パルス発生回路９では、前記した２つの走
査方法によシ変化する２種類の駆動パルス群及び走査方
法に関わらず共通のパルス群が発生されており、それぞ
れ、第１の走査方法に対応した第１の駆動パルス群は第
１の切り替えスイッチ８の端子ムに、第２の走査方法に
対応した第２の駆動パルス群は第１の切υ替えスイッチ
８の端子Ｂに導かれている。そしてこの２種の駆動パル
ス群は、走査方法切り替えスイッチ７０指令によってい
ずれか一種のパルス群が選択され、共通パルス群と共に
駆動回路４に導かれる。そして、駆動回路４は駆動電圧
発生回路４１から供給される電圧群によって、それぞれ
のパルスの電圧をそれぞれに適した電圧に変換して、各
種の直流電圧群と共に固体撮像素子２に印加する。そし
て、固体撮像素子２からは被写体に応じた電気信号が読
み出され、信号処理回路３で処理され出力端子４２より
出力される。この出力信号について考えると、第１の切
り替えスイッチ８が端子ムを選択しているときには、固
体撮像素子２は、前記した第１の走査方法で走査されて
いるため、残像は大きいが垂直解像度の良好な信号が出
力され、端子Ｂが選択されているときには、固体撮像素
子２は、前記した第２の走査方法で走査されているため
、垂直解像度は低いが残像の小さい信号が出力される。
レンズ１によシ固体撮像素子２に被写体像が導かれてい
る。一方駆動パルス発生回路９では、前記した２つの走
査方法によシ変化する２種類の駆動パルス群及び走査方
法に関わらず共通のパルス群が発生されており、それぞ
れ、第１の走査方法に対応した第１の駆動パルス群は第
１の切り替えスイッチ８の端子ムに、第２の走査方法に
対応した第２の駆動パルス群は第１の切υ替えスイッチ
８の端子Ｂに導かれている。そしてこの２種の駆動パル
ス群は、走査方法切り替えスイッチ７０指令によってい
ずれか一種のパルス群が選択され、共通パルス群と共に
駆動回路４に導かれる。そして、駆動回路４は駆動電圧
発生回路４１から供給される電圧群によって、それぞれ
のパルスの電圧をそれぞれに適した電圧に変換して、各
種の直流電圧群と共に固体撮像素子２に印加する。そし
て、固体撮像素子２からは被写体に応じた電気信号が読
み出され、信号処理回路３で処理され出力端子４２より
出力される。この出力信号について考えると、第１の切
り替えスイッチ８が端子ムを選択しているときには、固
体撮像素子２は、前記した第１の走査方法で走査されて
いるため、残像は大きいが垂直解像度の良好な信号が出
力され、端子Ｂが選択されているときには、固体撮像素
子２は、前記した第２の走査方法で走査されているため
、垂直解像度は低いが残像の小さい信号が出力される。
なお、以上述べた従来例においては、走査方法によって
は固体撮像素子２に印加される駆動パルスの種類は一部
変わるが、その波高値は変化しないように構成されてい
るのが一般的である。
は固体撮像素子２に印加される駆動パルスの種類は一部
変わるが、その波高値は変化しないように構成されてい
るのが一般的である。
次に、前記した２つの走査方法を電子スチルカメラに応
用した時について考えると、第１の方法は、フレーム画
像が得られるという長所があシ垂直解像度の良好な画像
の撮影記録に適している。
用した時について考えると、第１の方法は、フレーム画
像が得られるという長所があシ垂直解像度の良好な画像
の撮影記録に適している。
第２の方法は、フィールド画像しか得られず垂直解像度
が劣化するという欠点がある半面、一般に画像は垂直相
関性が強く、垂直解像度が半分になっても総合の画質と
してはフレーム画像とでそれ程大きな差が無く、フレー
ム画像に比して１ケの記録媒体に記録できる画像の枚数
が２倍になるという長所を有している。
が劣化するという欠点がある半面、一般に画像は垂直相
関性が強く、垂直解像度が半分になっても総合の画質と
してはフレーム画像とでそれ程大きな差が無く、フレー
ム画像に比して１ケの記録媒体に記録できる画像の枚数
が２倍になるという長所を有している。
したがって、電子スチルカメラでは、状況に応じて、第
１．第２の走査方法を切り換えて使用する事が従来°か
ら考えられている。（例えば、特開昭５９−１４９４７
Ｂ号公報） この例を第５図に示す。第５図において、１Ｑはレンズ
、１１は絞り、１２はシャッター、１３は固体撮像素子
、１４は信号処理回路、１６は測光素子、１６は露出制
御回路、５０は固体撮像素子走査方法切換スイッチ、６
１は素子駆動回路、２３は記録方法切換スイッチ、２４
は記録ヘッド切換スイッチ、２６は記録ヘッド切換信号
入力端子、２６は記録装置、２７は第１の記録ヘッド、
２８は第２の記録ヘッド、２９は第１の記録領域、３ｏ
は第２の記録領域、２２は記録モード切換スイッチであ
る。次に第６図の動作を説明する。測光素子１６で被写
体の明るさが測定され、この測光素子１５からの情報に
より、露出制御回路１６において適正露光量が決定され
、この値に基づいて被写体撮影時に絞シ１１の絞り値及
びシャッター１２のシャッター秒時を固体撮像素子１３
に適正露光量を与える値に制御する。そして、固体撮像
素子１３は、素子駆動回路６１よシ発生された駆動信号
を、走査方法切換スイッチ６０で切り換えられた駆動信
号によって走査され、信号電荷が読み出されて信号処理
回路１４に導かれる。信号処理回路１４で、記録装置２
６への記録に適した信号形態に処理された信号は記録方
法切換スイッチ２３に導かれる。一方、記録モード切換
スイッチ２２で、フレーム記録モードとフィールド記録
モードいずれかが選択されて、この情報に基づいて、フ
レーム記録モードが選択された時には、走査方法切換ス
イッチ６０は端子人の方に、記録方法切換スイッチ２３
は端子ムの方に切り換えられる。また、記録モード切換
スイッチ２２が、フィールド記録モードが選択された時
には、走査方法切換スイッチ６０は端子Ｂの方に、記録
方法切換スイッチ２３は端子Ｂの方に切換えられる。な
お、走査方法切換スイッチ６０の端子ムには、前記した
第１の走査方法を行なう為の駆動信号が、端子Ｂには前
記した第２の走査方法を行なう為の駆動信号が導かれて
いるものとする。したがって、フレーム記録モードが選
択された時には、固体撮像素子１３は第１の走査方法で
走査され、信号処理回路１４からの信号は、記録方法切
換スイッチ２３の端子ムに導かれ、該信号はヘッド切換
スイッチ２４によって第１フィールド目には第１の記録
ヘッド２７に、第２フィールド目には第２の記録ヘッド
２８に導かれて、それぞれ第１フィールドの信号は第１
の記録領域２．９に、第２フィールドの信号は第２の記
録領域３ｏに記録される。またフィールド記録モードが
選択された時には、固体撮像素子１３は第２の走査方法
で走査され、信号処理回路１４からの信号は、記録方法
切換スイッチ２３の端子Ｂに導かれ、第１の記録ヘッド
２７によって第１の記録領域２９に記録される。なお端
子２６にはフィールド切換パルスが供給されている。
１．第２の走査方法を切り換えて使用する事が従来°か
ら考えられている。（例えば、特開昭５９−１４９４７
Ｂ号公報） この例を第５図に示す。第５図において、１Ｑはレンズ
、１１は絞り、１２はシャッター、１３は固体撮像素子
、１４は信号処理回路、１６は測光素子、１６は露出制
御回路、５０は固体撮像素子走査方法切換スイッチ、６
１は素子駆動回路、２３は記録方法切換スイッチ、２４
は記録ヘッド切換スイッチ、２６は記録ヘッド切換信号
入力端子、２６は記録装置、２７は第１の記録ヘッド、
２８は第２の記録ヘッド、２９は第１の記録領域、３ｏ
は第２の記録領域、２２は記録モード切換スイッチであ
る。次に第６図の動作を説明する。測光素子１６で被写
体の明るさが測定され、この測光素子１５からの情報に
より、露出制御回路１６において適正露光量が決定され
、この値に基づいて被写体撮影時に絞シ１１の絞り値及
びシャッター１２のシャッター秒時を固体撮像素子１３
に適正露光量を与える値に制御する。そして、固体撮像
素子１３は、素子駆動回路６１よシ発生された駆動信号
を、走査方法切換スイッチ６０で切り換えられた駆動信
号によって走査され、信号電荷が読み出されて信号処理
回路１４に導かれる。信号処理回路１４で、記録装置２
６への記録に適した信号形態に処理された信号は記録方
法切換スイッチ２３に導かれる。一方、記録モード切換
スイッチ２２で、フレーム記録モードとフィールド記録
モードいずれかが選択されて、この情報に基づいて、フ
レーム記録モードが選択された時には、走査方法切換ス
イッチ６０は端子人の方に、記録方法切換スイッチ２３
は端子ムの方に切り換えられる。また、記録モード切換
スイッチ２２が、フィールド記録モードが選択された時
には、走査方法切換スイッチ６０は端子Ｂの方に、記録
方法切換スイッチ２３は端子Ｂの方に切換えられる。な
お、走査方法切換スイッチ６０の端子ムには、前記した
第１の走査方法を行なう為の駆動信号が、端子Ｂには前
記した第２の走査方法を行なう為の駆動信号が導かれて
いるものとする。したがって、フレーム記録モードが選
択された時には、固体撮像素子１３は第１の走査方法で
走査され、信号処理回路１４からの信号は、記録方法切
換スイッチ２３の端子ムに導かれ、該信号はヘッド切換
スイッチ２４によって第１フィールド目には第１の記録
ヘッド２７に、第２フィールド目には第２の記録ヘッド
２８に導かれて、それぞれ第１フィールドの信号は第１
の記録領域２．９に、第２フィールドの信号は第２の記
録領域３ｏに記録される。またフィールド記録モードが
選択された時には、固体撮像素子１３は第２の走査方法
で走査され、信号処理回路１４からの信号は、記録方法
切換スイッチ２３の端子Ｂに導かれ、第１の記録ヘッド
２７によって第１の記録領域２９に記録される。なお端
子２６にはフィールド切換パルスが供給されている。
発明が解決しようとする課題
しかしながら以上のような固体撮像素子の走査方法を切
り換える従来の構成の撮像装置およびテレビカメラや電
子スチルカメラにおいては、固体撮像素子での取扱い可
能電荷量すなわち飽和信号レベルの点で、次のような問
題点を有していた。
り換える従来の構成の撮像装置およびテレビカメラや電
子スチルカメラにおいては、固体撮像素子での取扱い可
能電荷量すなわち飽和信号レベルの点で、次のような問
題点を有していた。
その問題点を第６図を用いて説明する。
第６図は、フォトダイオードアレイ６１、φｖ１〜φｖ
４ のパルスで４相駆動される垂直転送Ｃ０Ｄ（ＷＯＯ
Ｄ）６３、及びトランスファゲート領域６２を主要部と
するインタライン転送方式Ｃ０Ｄ（ＩＴ−ＣＯＤ）の概
念図であり、同図（ム）は、前記した第１の走査方法に
おける信号電荷の流れを、（Ｂ）は前記した第２の走査
方法における信号電荷の流れを示す。同図（ム）におい
て、第１のフィールドの垂直ブランキング期間には同図
（Ａ）−（！Ｌ）に示すように、第１のフィールドに対
応した１水平行おきのフォトダイオード６１−ａの信号
電荷のみがＶ−ｃ ＯＤＫ移送され、有効期間にＶ−Ｃ
ｊＣＤ６３、及び図示していない水平転送ｃａｎ及び出
力アンプを介して信号電荷として読み出される。又同図
（Ａ） −（ｂ）に示すように、第２のフィールドの垂
直ブランキング期間には、第１のフィールドでは読み出
されなかった、第２のフィールドに対応したフォトダイ
オード６１−ｂの信号電荷のみがＶ−ｃａＤに移送され
、第１のフィールドの信号と同様に読み出される。次に
同図（Ｂ）においては、各７イールドの垂直ブランキン
グ期間に、全てのフォトダイオードの信号電荷が”ｌ／
−ＣＣＤ６３に移送され（同図（ム）−（ａ））た後に
、同図（Ａ） −（ｂ） 、 （Ｃ） Ｋ示すように、
隣りあう２つの水平行のフォトダイオードの電荷が混合
され、有効期間にｖ−ＣＣＤ６３及び水平ＣＯＤ、出力
アンプを介して、１フィールド期間分の信号電荷として
読み出される。
４ のパルスで４相駆動される垂直転送Ｃ０Ｄ（ＷＯＯ
Ｄ）６３、及びトランスファゲート領域６２を主要部と
するインタライン転送方式Ｃ０Ｄ（ＩＴ−ＣＯＤ）の概
念図であり、同図（ム）は、前記した第１の走査方法に
おける信号電荷の流れを、（Ｂ）は前記した第２の走査
方法における信号電荷の流れを示す。同図（ム）におい
て、第１のフィールドの垂直ブランキング期間には同図
（Ａ）−（！Ｌ）に示すように、第１のフィールドに対
応した１水平行おきのフォトダイオード６１−ａの信号
電荷のみがＶ−ｃ ＯＤＫ移送され、有効期間にＶ−Ｃ
ｊＣＤ６３、及び図示していない水平転送ｃａｎ及び出
力アンプを介して信号電荷として読み出される。又同図
（Ａ） −（ｂ）に示すように、第２のフィールドの垂
直ブランキング期間には、第１のフィールドでは読み出
されなかった、第２のフィールドに対応したフォトダイ
オード６１−ｂの信号電荷のみがＶ−ｃａＤに移送され
、第１のフィールドの信号と同様に読み出される。次に
同図（Ｂ）においては、各７イールドの垂直ブランキン
グ期間に、全てのフォトダイオードの信号電荷が”ｌ／
−ＣＣＤ６３に移送され（同図（ム）−（ａ））た後に
、同図（Ａ） −（ｂ） 、 （Ｃ） Ｋ示すように、
隣りあう２つの水平行のフォトダイオードの電荷が混合
され、有効期間にｖ−ＣＣＤ６３及び水平ＣＯＤ、出力
アンプを介して、１フィールド期間分の信号電荷として
読み出される。
いま、１つのフォトダイオードに蓄積可能な最大電荷量
をＭｐ２面積をムｐ、Ｖ−ＣＯＤで転送可能な最大電荷
量をＭｏ、Ｖ−ＣＣＤ１段の面積を＾Ｃとおくと、Ｍｐ
、Ｍｅはそれぞれムｐ、Ａｃと比例関係にあると共に、
Ａｐ十ムＣ＝一定（同一サイズ、同一画素数の撮像素子
では）の関係があるので、ｋ、・Ｍｐ十に０・Ｍｃ＝一
定つまり、Ｍｐ＋ｋＭＯ＝Ｃ＝一定 ・・・・・・
・・・・・・・・・（１）（ｋｐ、ｋｃ、に＝に６／ｋ
ｐ：比例定数）となる。
をＭｐ２面積をムｐ、Ｖ−ＣＯＤで転送可能な最大電荷
量をＭｏ、Ｖ−ＣＣＤ１段の面積を＾Ｃとおくと、Ｍｐ
、Ｍｅはそれぞれムｐ、Ａｃと比例関係にあると共に、
Ａｐ十ムＣ＝一定（同一サイズ、同一画素数の撮像素子
では）の関係があるので、ｋ、・Ｍｐ十に０・Ｍｃ＝一
定つまり、Ｍｐ＋ｋＭＯ＝Ｃ＝一定 ・・・・・・
・・・・・・・・・（１）（ｋｐ、ｋｃ、に＝に６／ｋ
ｐ：比例定数）となる。
一方、前記の第２の走査方法でのＶ−ＣＯＤ部が取り扱
う電荷量Ｓｃについて考えると、第１の走査方法では、
フォトダイオード１ケに蓄積された電荷量Ｓ、との関係
は５０＝８．となり、第２の走査方法ではＳ、＝２５．
となる。したがって、それぞれの取り扱い可能最大電荷
量Ｍｐ ｔ Ｍｏ の関係は、 第１の走査方法では Ｍ ＝）Ｊ ・・・・・・
・・・（２）ｐ 第２の走査方法では Ｍ０＝２Ｍ、 ・・・・・・・
・・Ｃ）にあれば、（１）式の制限のため総合的にこの
撮像素子から取り出せる信号電荷量は最大となる。しか
しながら、同一の撮像素子で、上記？）式、（句式を同
時に満足することはできず、たとえば、撮像素子の素子
設計で輩。＝ｌｊｐに設計すると、 この撮像素子を第
１の走査方法で走査したときの飽和信号レベル”ｇ！Ｉ
ＩＩＬｌｖは（１）式にＭ０＝Ｍ、を代入することによ
り、 Ｓｉｇｒｔａ ａｘ ｔ ＯＣＭ。＝Ｍｐ ＝、十ｋＧ
’−”曲” （４）となる。この値は同様の素子（
同−設計基準、同−サイズ、同一素子数）の第１の走査
方法での最大値である。同様にこの素子を第２の走査方
法で走査した時の飽和信号レベルＳｉ６□８．は、この
素子のＭｃによって決定され、 となる。この値は、後に述べるように、同様の素子の第
２の走査方法での最大値ではない。この最大値は、ＭＯ
＝２Ｍｐとなるように素子設計を行なったときに得られ
、その値ＳｉｇｆＩｌａＸ２はＭＯ＝２ Ｍｐを（１）
式に代入して、 Ｓ １ｇｍ１Ｘ ２ ＯＣＭａ ＝Ｑ −−−−−
−中、、、 中（６）ｉ＋に となる。しかしこの素子を、第１の走査方法で走査した
時の飽和信号レベルＳｉｇ□ｘ２はとの素子のＭｐ Ｋ
よって決定されるので となる。
う電荷量Ｓｃについて考えると、第１の走査方法では、
フォトダイオード１ケに蓄積された電荷量Ｓ、との関係
は５０＝８．となり、第２の走査方法ではＳ、＝２５．
となる。したがって、それぞれの取り扱い可能最大電荷
量Ｍｐ ｔ Ｍｏ の関係は、 第１の走査方法では Ｍ ＝）Ｊ ・・・・・・
・・・（２）ｐ 第２の走査方法では Ｍ０＝２Ｍ、 ・・・・・・・
・・Ｃ）にあれば、（１）式の制限のため総合的にこの
撮像素子から取り出せる信号電荷量は最大となる。しか
しながら、同一の撮像素子で、上記？）式、（句式を同
時に満足することはできず、たとえば、撮像素子の素子
設計で輩。＝ｌｊｐに設計すると、 この撮像素子を第
１の走査方法で走査したときの飽和信号レベル”ｇ！Ｉ
ＩＩＬｌｖは（１）式にＭ０＝Ｍ、を代入することによ
り、 Ｓｉｇｒｔａ ａｘ ｔ ＯＣＭ。＝Ｍｐ ＝、十ｋＧ
’−”曲” （４）となる。この値は同様の素子（
同−設計基準、同−サイズ、同一素子数）の第１の走査
方法での最大値である。同様にこの素子を第２の走査方
法で走査した時の飽和信号レベルＳｉ６□８．は、この
素子のＭｃによって決定され、 となる。この値は、後に述べるように、同様の素子の第
２の走査方法での最大値ではない。この最大値は、ＭＯ
＝２Ｍｐとなるように素子設計を行なったときに得られ
、その値ＳｉｇｆＩｌａＸ２はＭＯ＝２ Ｍｐを（１）
式に代入して、 Ｓ １ｇｍ１Ｘ ２ ＯＣＭａ ＝Ｑ −−−−−
−中、、、 中（６）ｉ＋に となる。しかしこの素子を、第１の走査方法で走査した
時の飽和信号レベルＳｉｇ□ｘ２はとの素子のＭｐ Ｋ
よって決定されるので となる。
つまり、第１の走査方法を優先して設計した撮像素子で
、走査方法を切り換えると、第１の走査方法のときには
満足のゆく飽和信号レベルが得られるが、第２の走査方
法では理想の値より低い飽和信号レベルしか得られず、
その差は である。
、走査方法を切り換えると、第１の走査方法のときには
満足のゆく飽和信号レベルが得られるが、第２の走査方
法では理想の値より低い飽和信号レベルしか得られず、
その差は である。
一方、第２の走査方法を優先して設計した撮像素子では
、第２の走査方法のときには満足のゆく飽和信号レベル
が得られるが、第１の走査方法では、理想よシ低い飽和
信号レベルしか得られない（その差は である。）という問題点かあシ、解像度向上の為画素数
が多くなシ飽和信号レベルが小さくなる傾向にある固体
撮像素子を用いた撮像装置においては、大きな問題点と
なっている。
、第２の走査方法のときには満足のゆく飽和信号レベル
が得られるが、第１の走査方法では、理想よシ低い飽和
信号レベルしか得られない（その差は である。）という問題点かあシ、解像度向上の為画素数
が多くなシ飽和信号レベルが小さくなる傾向にある固体
撮像素子を用いた撮像装置においては、大きな問題点と
なっている。
本発明はかかる点に鑑み、飽和信号のレベルを増加する
ことができる撮像装置と電子スチルカメラを提供せんと
するものである。
ことができる撮像装置と電子スチルカメラを提供せんと
するものである。
課題を解決するだめの手段
本発明は上記課題を解決するため、固体撮像素子の走査
状態を切り換える第１の切り換え手段と、この第１の切
り換え手段と連動して前記固体撮像素子に印加する直流
電圧値もしくは駆動パルス電圧値を切り換える第２の切
り換え手段より構成されたものである。
状態を切り換える第１の切り換え手段と、この第１の切
り換え手段と連動して前記固体撮像素子に印加する直流
電圧値もしくは駆動パルス電圧値を切り換える第２の切
り換え手段より構成されたものである。
作用
本発明は上記した構成によシ、固体撮像素子の走査状態
の切り換えと連動して、この固体撮像素子に印加する駆
動パルスの波形（電圧を含まない）のみならず、印加す
る直流電位及び駆動パルス波高値もしくはいずれか一方
の値を切り換えることにより、前記固体撮像素子の飽和
信号レベルを増加させることができる。
の切り換えと連動して、この固体撮像素子に印加する駆
動パルスの波形（電圧を含まない）のみならず、印加す
る直流電位及び駆動パルス波高値もしくはいずれか一方
の値を切り換えることにより、前記固体撮像素子の飽和
信号レベルを増加させることができる。
実施例
実施例の説明の前にまず本発明の原理について、現在固
体撮像素子として良く使われている縦形オーバｍ７ｏ−
構造ＯＣＤ撮像素子（ＭＯＤ−ＣＯＤ ）を例として説
明する。第７図は、ＶＯＤ−ＣＣｔＤの基本構成図であ
シ、水平及び垂直方向に複数個配列されたフォトダイオ
ード（ＰＤ ）７１、）ランスファゲート領域（ＴＧ）
７２、φＶ１〜φＶ４の４相駆動パルスで駆動される垂
直転送ｃａｎ（ｖ−ＣＣＤ ）７３、水平０ＣｊＤシフ
トレジスタ（Ｈ−ＣｊＣＤ）７４、および出力アンプ７
６で構成されている。第８図（ａ）は単位画素の断面を
示す図で、ＰＤ７１．Ｖ２段（７）Ｖ−ＣＣＤ８１、お
よび閾値を圧を制御したＴＧ領領域ら成っておｐ、ｖ−
ｃａＤとＴＧが共通の転送電極で駆動されるトランスフ
ァゲート電極レス構造となっている。またデバイスはＰ
ウェル８２内に形成されていて、ＰＤ７１は不純物濃度
が低く、接合の浅いＰウェル（１ｐｗ）内に、ＰＤ７１
以外（７）Ｖ−ＣＣＤｓｌ、ｆヤンネルストップ領域８
３および図示していない出力アンプなどの周辺回路は比
較的濃度が高く深い接合のＰウェル（２ＰＷ）内に形成
されている。
体撮像素子として良く使われている縦形オーバｍ７ｏ−
構造ＯＣＤ撮像素子（ＭＯＤ−ＣＯＤ ）を例として説
明する。第７図は、ＶＯＤ−ＣＣｔＤの基本構成図であ
シ、水平及び垂直方向に複数個配列されたフォトダイオ
ード（ＰＤ ）７１、）ランスファゲート領域（ＴＧ）
７２、φＶ１〜φＶ４の４相駆動パルスで駆動される垂
直転送ｃａｎ（ｖ−ＣＣＤ ）７３、水平０ＣｊＤシフ
トレジスタ（Ｈ−ＣｊＣＤ）７４、および出力アンプ７
６で構成されている。第８図（ａ）は単位画素の断面を
示す図で、ＰＤ７１．Ｖ２段（７）Ｖ−ＣＣＤ８１、お
よび閾値を圧を制御したＴＧ領領域ら成っておｐ、ｖ−
ｃａＤとＴＧが共通の転送電極で駆動されるトランスフ
ァゲート電極レス構造となっている。またデバイスはＰ
ウェル８２内に形成されていて、ＰＤ７１は不純物濃度
が低く、接合の浅いＰウェル（１ｐｗ）内に、ＰＤ７１
以外（７）Ｖ−ＣＣＤｓｌ、ｆヤンネルストップ領域８
３および図示していない出力アンプなどの周辺回路は比
較的濃度が高く深い接合のＰウェル（２ＰＷ）内に形成
されている。
そしてこの１ＰＷはＰウェルとｎ形基板間（ｎ−−８Ｕ
Ｂ）８４に印加される逆バイアス電圧ｖＳＵＢ８６によ
って完全に空乏化されるような不純物濃度分布になって
おり、ＰＤのｎ＋領域８６．１ｐｗ（ｐ領域）およびｎ
形基板間８４で構成される縦形バンチスルートランジス
タによってプルーミング抑制が行なわれる。
Ｂ）８４に印加される逆バイアス電圧ｖＳＵＢ８６によ
って完全に空乏化されるような不純物濃度分布になって
おり、ＰＤのｎ＋領域８６．１ｐｗ（ｐ領域）およびｎ
形基板間８４で構成される縦形バンチスルートランジス
タによってプルーミング抑制が行なわれる。
この撮像素子の動作を説明すると、まずこのｖ ＯＤ−
ｃ ＯＤＯＹ−ｃ ｃ ｎは第９図に示すような４相の
ダブルクロッキングパルスで駆動され、クロックパルス
φｖ２とφＶ４はＴＧとｖ−ｃｃＤを駆動するためｖＬ
＋ ｖＭ ＋ ｖＨの３値レベルをもち、φＶ１とφ
Ｖ３はｖ−ｃｃＤを駆動すルｖＬｌ ｖＭ Ｏ２値パル
スになっている。入射光８６に応じて各ＰＤ７１に蓄積
された信号電荷は垂直ブランキング（Ｖ−ＢＬＫ）期間
に垂直転送パルスφＶ２（またはφＶ４）がハイレベル
Ｖ、になるとＴＧ領域７２を介して対応するＶ−Ｃ（ｌ
ｊＤへ読み出される。
ｃ ＯＤＯＹ−ｃ ｃ ｎは第９図に示すような４相の
ダブルクロッキングパルスで駆動され、クロックパルス
φｖ２とφＶ４はＴＧとｖ−ｃｃＤを駆動するためｖＬ
＋ ｖＭ ＋ ｖＨの３値レベルをもち、φＶ１とφ
Ｖ３はｖ−ｃｃＤを駆動すルｖＬｌ ｖＭ Ｏ２値パル
スになっている。入射光８６に応じて各ＰＤ７１に蓄積
された信号電荷は垂直ブランキング（Ｖ−ＢＬＫ）期間
に垂直転送パルスφＶ２（またはφＶ４）がハイレベル
Ｖ、になるとＴＧ領域７２を介して対応するＶ−Ｃ（ｌ
ｊＤへ読み出される。
この信号電荷は１水平期間の周期で並列にＨ−ＣＣＤ７
４へ転送され、出力アンプ７６からビデオ信号として取
シ出される。ＰＤ７１ 、ＴＧ７２゜Ｖ−ＣＣＤ８１で
の電荷の状態を更に詳しく説明する。
４へ転送され、出力アンプ７６からビデオ信号として取
シ出される。ＰＤ７１ 、ＴＧ７２゜Ｖ−ＣＣＤ８１で
の電荷の状態を更に詳しく説明する。
第１０図は、ＰＤ直下の１ＰＷが完全に空乏化するよう
な基板バイアスが印加されている時の電位分布を示して
おシ、垂直クロックパルスがハイレベルｖＨになると、
ＰＤから信号電荷がｖ−ｃａｎに読み出される。（第１
０図矢印１０１の電荷の流れ）同時にＰＤの電位はＴＧ
領領域チャンネル電位ψＴＧＨ（φｖ＝ｖＨ）でセット
される（曲線ＥＭＰＴＹの状態）。信号読み出しが完了
して垂直クロックパルス電圧がｖＭになるとＰＤは浮遊
状態になシ、次の電荷蓄積を開始する。そしてＰＤの電
位は信号電荷の増加と共に低くなってゆき、ＰＤを形成
しているｎ＋領領域ＩＰＷ間の障壁電圧が小さくなって
ゆく。やがて、ｎ＋領領域基板間にバンチスルー電流が
流れ始め、（同図矢印１０２の電荷の流れンそれ以上発
生した過剰電荷はすべて基板に流れ込む（曲線’Ｆｕｌ
ｌｌの状態）。
な基板バイアスが印加されている時の電位分布を示して
おシ、垂直クロックパルスがハイレベルｖＨになると、
ＰＤから信号電荷がｖ−ｃａｎに読み出される。（第１
０図矢印１０１の電荷の流れ）同時にＰＤの電位はＴＧ
領領域チャンネル電位ψＴＧＨ（φｖ＝ｖＨ）でセット
される（曲線ＥＭＰＴＹの状態）。信号読み出しが完了
して垂直クロックパルス電圧がｖＭになるとＰＤは浮遊
状態になシ、次の電荷蓄積を開始する。そしてＰＤの電
位は信号電荷の増加と共に低くなってゆき、ＰＤを形成
しているｎ＋領領域ＩＰＷ間の障壁電圧が小さくなって
ゆく。やがて、ｎ＋領領域基板間にバンチスルー電流が
流れ始め、（同図矢印１０２の電荷の流れンそれ以上発
生した過剰電荷はすべて基板に流れ込む（曲線’Ｆｕｌ
ｌｌの状態）。
つま’） Ｖｓｕｂによって制御されるＩＰＷの最小電
位ψＰＤが電荷転送時におけるＴＧ領領域チャンネル９
丁ＧＭ（φｖ＝＝ｖＭ）よシ高くなるようＫＶｓｕｂ電
圧を設定すれば、過剰電荷はＶ−ＣＯＤへオーバーフロ
ーすることなく、すべてｎ形基板へ掃き出されてプルー
ミングが完全に抑制される。
位ψＰＤが電荷転送時におけるＴＧ領領域チャンネル９
丁ＧＭ（φｖ＝＝ｖＭ）よシ高くなるようＫＶｓｕｂ電
圧を設定すれば、過剰電荷はＶ−ＣＯＤへオーバーフロ
ーすることなく、すべてｎ形基板へ掃き出されてプルー
ミングが完全に抑制される。
上記動作より、ＰＤに蓄積可能な電荷量Ｍｐは次式で与
えられる。
えられる。
Ｍｐ ；Ｃｐｏ（ψ丁ＧＭ−ψＰＤ ）
”’”” ””°−−−−−（８）但し、ＣＰＤはＰＤ
の容量 （−してプルーミング抑制のためには、上記動作の説明
よシ・ ９７０Ｍ＜ψ、Ｄ ・・・・・・・・・・
・・・・・（９）つまシ ψｐｏ”ψア。、＋Δψ ・・・・・・・・・
・・・・・・（１ｏ）（但しΔψ〉０） であるのでこれを（８）式に代入すると、次式のように
なる。
”’”” ””°−−−−−（８）但し、ＣＰＤはＰＤ
の容量 （−してプルーミング抑制のためには、上記動作の説明
よシ・ ９７０Ｍ＜ψ、Ｄ ・・・・・・・・・・
・・・・・（９）つまシ ψｐｏ”ψア。、＋Δψ ・・・・・・・・・
・・・・・・（１ｏ）（但しΔψ〉０） であるのでこれを（８）式に代入すると、次式のように
なる。
Ｍｐ＝Ｃｐｏ（ψＴＧＭ−ψ丁ＣＭ−Δψ）°°川用
−（１１）一方、ｖ−ｃｃＤの転送可能最大電荷量Ｍｃ
は、垂直クロックパルスの７Ｍ電圧とｖＬ電圧との差に
↓シ決定されるので次式によシ表わされる。
−（１１）一方、ｖ−ｃｃＤの転送可能最大電荷量Ｍｃ
は、垂直クロックパルスの７Ｍ電圧とｖＬ電圧との差に
↓シ決定されるので次式によシ表わされる。
Ｍｅ ＝ｋｃ （ＶＭ ＶＬ ） ・・・・・・
・・・・・・・・・（１２）但しｋＣは比例定数 ｋｃ
＞。
・・・・・・・・・（１２）但しｋＣは比例定数 ｋｃ
＞。
またＳ （１Ｏ）式、（１１）式をｖＨｔｖＭ＋ｖＳｕ
ｂ Ｏ電圧値で表現すると、ψ、ＤはＶｓｕｂと、ψＴ
０つはｖＭと、ψτＧＨはｖＨと比例関係にあるので、
それぞれ（１３）式、 （１４）式のようになる。
ｂ Ｏ電圧値で表現すると、ψ、ＤはＶｓｕｂと、ψＴ
０つはｖＭと、ψτＧＨはｖＨと比例関係にあるので、
それぞれ（１３）式、 （１４）式のようになる。
ｖｓｕｂ” ａ、ＶＭ＋ ”２ −・・・・・＝・
（１３）ＭＰ ＝ｋＰ（ｖＨｖＭ＞ ａ３・＋＋＋Ｈ
＋＋＋＋＋＋＋ （１４）一方、一般に半導体素子には
印加可能な電圧範囲があシ、このＣＯＤ撮像素子も例外
ではないため、ｖＨ電圧及びｖＬ電圧値はこの範囲内の
それぞれほぼ最大値、最小値に設定して固定することが
’Ｐ ＊ ’Ｃを大きくする為の条件となる。この条件
を（１２）式、 （１４）式に代入すると、ＭＣ＝ｋＣ
ｖＭ−ＫＬ、 ・＝−・−・−（１５）
Ｍｐ＝ＫＨ−に、ＶＭ−−−−−−−−−−−−（１６
）となる。１より：ｃ１、ＭＣｅＭＰはｖ証値により変
えることができるがＭｏ、Ｍ、との関係はトレードオフ
の関係にある。つまシ、Ｍｃを大きくするには７Ｍ電圧
値を高くすれば良いがＭ、は小さくなり、逆に７Ｍ電圧
値を低くすればＭ、は大きくなるが、Ｍｃは小さくなる
。なおりＭの変化に応じてＶｓｕｂを変化させてプルー
ミングを抑制する必要があることも（１３）式よシ明ら
かである。
（１３）ＭＰ ＝ｋＰ（ｖＨｖＭ＞ ａ３・＋＋＋Ｈ
＋＋＋＋＋＋＋ （１４）一方、一般に半導体素子には
印加可能な電圧範囲があシ、このＣＯＤ撮像素子も例外
ではないため、ｖＨ電圧及びｖＬ電圧値はこの範囲内の
それぞれほぼ最大値、最小値に設定して固定することが
’Ｐ ＊ ’Ｃを大きくする為の条件となる。この条件
を（１２）式、 （１４）式に代入すると、ＭＣ＝ｋＣ
ｖＭ−ＫＬ、 ・＝−・−・−（１５）
Ｍｐ＝ＫＨ−に、ＶＭ−−−−−−−−−−−−（１６
）となる。１より：ｃ１、ＭＣｅＭＰはｖ証値により変
えることができるがＭｏ、Ｍ、との関係はトレードオフ
の関係にある。つまシ、Ｍｃを大きくするには７Ｍ電圧
値を高くすれば良いがＭ、は小さくなり、逆に７Ｍ電圧
値を低くすればＭ、は大きくなるが、Ｍｃは小さくなる
。なおりＭの変化に応じてＶｓｕｂを変化させてプルー
ミングを抑制する必要があることも（１３）式よシ明ら
かである。
また撮像素子の一般的な２つの走査方法のうち、第１の
走査方法のときはＭＣ” ＭＰ ＊第２の走査方法のと
きはＭｃ：２ＭＰの条件が、（１）式の条件を保ちなが
らの飽和信号レベルを最大とする条件であるので、この
条件をほぼ満足するようにｖＭを変化させれば、同一の
撮像素子で走査方法に関わらず常に理想に近い飽和信号
レベルを得ることができる。そしてこのｖＭの変化に応
じて、Ｖｓｕｂを変化させればプルーミングの抑制も可
能となる。以上のＭＣ＝＝Ｍ、、Ｍｏ＝２ＭＰの条件を
満足する為のＶＭの値を（１６）式、 （１６）式よシ
求めると次式のようになる。
走査方法のときはＭＣ” ＭＰ ＊第２の走査方法のと
きはＭｃ：２ＭＰの条件が、（１）式の条件を保ちなが
らの飽和信号レベルを最大とする条件であるので、この
条件をほぼ満足するようにｖＭを変化させれば、同一の
撮像素子で走査方法に関わらず常に理想に近い飽和信号
レベルを得ることができる。そしてこのｖＭの変化に応
じて、Ｖｓｕｂを変化させればプルーミングの抑制も可
能となる。以上のＭＣ＝＝Ｍ、、Ｍｏ＝２ＭＰの条件を
満足する為のＶＭの値を（１６）式、 （１６）式よシ
求めると次式のようになる。
走査方法１のとき
Ｍｃ： Ｍ、よシ
ｖｌｉｕｂｌ＝＆１”ＶＭｔ＋！Ｌ２ −＝−−−−
−−−−（２０）走査方法２のとき ＭＣ＝ ２Ｍ、 より ＹＨｂ２＝４１ ＠ＶＭ２＋’！Ｌ２ °−−−−−
−−−−−（２２）このＹＭｌとＹＭｌを比較すると、 （２３）式の分子に（１７）式、（１８）式を代入する
と（２３）式の分子＝ｋａ（ｋｐＶＨ−ａ５） −に、
−ｋＯ−ｖＬ＝に６ ｋｐ （ＶＨ−＃１ ”ｊ−に６
− ａ ３・・・・・・・・・・・・（２４） となシ、ｖＨ＞ｖＬ、＆３は微小値、ｋＱ）Ｏ、ｋｐ）
。
−−−−（２０）走査方法２のとき ＭＣ＝ ２Ｍ、 より ＹＨｂ２＝４１ ＠ＶＭ２＋’！Ｌ２ °−−−−−
−−−−−（２２）このＹＭｌとＹＭｌを比較すると、 （２３）式の分子に（１７）式、（１８）式を代入する
と（２３）式の分子＝ｋａ（ｋｐＶＨ−ａ５） −に、
−ｋＯ−ｖＬ＝に６ ｋｐ （ＶＨ−＃１ ”ｊ−に６
− ａ ３・・・・・・・・・・・・（２４） となシ、ｖＨ＞ｖＬ、＆３は微小値、ｋＱ）Ｏ、ｋｐ）
。
の条件を考慮すると、（２４）式の値は零よシ犬きくな
り、したがって７Ｍ２〉ｖＭｌとなる。つまり、第２の
走査方法の時のｖＭ値よシ第１の走査方法のときのｖＭ
値を低くすれば良く、それに応じて’ｆ ｓｕｂ電圧も
変化させれば良いことになる。なお、第２の走査方法の
ときのＶｓｕｂの値をａｌ・ｖＭｌよシ大きく設定すれ
ば、第２の走査方法においてもψｐｏ＞９７０Ｍとなシ
、プルーミングを抑制できるので、この時にはＶｓｕｂ
の電圧値を、走査方法変化、したがって７Ｍ変化に応じ
て変化させる必要はない。
り、したがって７Ｍ２〉ｖＭｌとなる。つまり、第２の
走査方法の時のｖＭ値よシ第１の走査方法のときのｖＭ
値を低くすれば良く、それに応じて’ｆ ｓｕｂ電圧も
変化させれば良いことになる。なお、第２の走査方法の
ときのＶｓｕｂの値をａｌ・ｖＭｌよシ大きく設定すれ
ば、第２の走査方法においてもψｐｏ＞９７０Ｍとなシ
、プルーミングを抑制できるので、この時にはＶｓｕｂ
の電圧値を、走査方法変化、したがって７Ｍ変化に応じ
て変化させる必要はない。
なお説明が前後するが、第１と第２走査方法の切り換え
は第１１図に示すように、φｖ１〜φｖ４のクロックパ
ルスのＶ −ＢＬＫ期間の波形を変えることにより行な
われる。つまシ、第１の走査方法においては、１回のＶ
−ＢＬＫ期間にφｖ２もしくはφｖ４のいずれかがｖＨ
レベルになり、相当するＰＤの電荷がＶ−ＯＣＤに読み
出される。第２の走査方法においては、１回のＶ−ＢＬ
Ｋ期間にφｖ２．φｖ４両方がｖＨレベルになシ、すべ
てのＰＤの電荷がＶ−ＣＯＤに読み出される。
は第１１図に示すように、φｖ１〜φｖ４のクロックパ
ルスのＶ −ＢＬＫ期間の波形を変えることにより行な
われる。つまシ、第１の走査方法においては、１回のＶ
−ＢＬＫ期間にφｖ２もしくはφｖ４のいずれかがｖＨ
レベルになり、相当するＰＤの電荷がＶ−ＯＣＤに読み
出される。第２の走査方法においては、１回のＶ−ＢＬ
Ｋ期間にφｖ２．φｖ４両方がｖＨレベルになシ、すべ
てのＰＤの電荷がＶ−ＣＯＤに読み出される。
次に以上述べた本発明の原理を達成した実施例について
説明する。
説明する。
第１図は本発明の第１の実施例であシ第４図と同一部分
は同一符号で示しである。同図において、レンズ１によ
シ固体撮像素子２に被写体像が導かれている。一方駆動
パルス発生回路９では、前記した２つの走査方法によシ
変化する２種の駆動パルス群及び走査方法に関わらず共
通のパルス群が発生されておシ、第１の走査方法に対応
したパルス群（例えば固体撮像素子が本発明の原理の項
で説明ｕたＶＯＤ−ＣＯＤ（７）ときには、第１１図（
ＩＬ）に示す垂直転送パルスφｖ１〜φ７４）が第１の
切り換えスイッチ８の端子ムに、第２の走査方法に対応
した第２の駆動パルス群（例えば、第１１図（ｂ）に示
す垂直転送パルスφｖ１〜φＶ４）は第１の切り換えス
イッチ８の端子Ｂに導かれている。そしてこの２種の駆
動パルス群は、走査方法変化換えスイッチ７の指令によ
っていずれか一種のパルス群が選択され、共通パルス群
（例えばＨ−ＣＯＤ駆動パルス等）と共に、駆動回路４
に導かれる。また、駆動回路４には、駆動電圧発生回路
６から走査状態に関わらず変化しない電圧群（例えば、
Ｖ、。
は同一符号で示しである。同図において、レンズ１によ
シ固体撮像素子２に被写体像が導かれている。一方駆動
パルス発生回路９では、前記した２つの走査方法によシ
変化する２種の駆動パルス群及び走査方法に関わらず共
通のパルス群が発生されておシ、第１の走査方法に対応
したパルス群（例えば固体撮像素子が本発明の原理の項
で説明ｕたＶＯＤ−ＣＯＤ（７）ときには、第１１図（
ＩＬ）に示す垂直転送パルスφｖ１〜φ７４）が第１の
切り換えスイッチ８の端子ムに、第２の走査方法に対応
した第２の駆動パルス群（例えば、第１１図（ｂ）に示
す垂直転送パルスφｖ１〜φＶ４）は第１の切り換えス
イッチ８の端子Ｂに導かれている。そしてこの２種の駆
動パルス群は、走査方法変化換えスイッチ７の指令によ
っていずれか一種のパルス群が選択され、共通パルス群
（例えばＨ−ＣＯＤ駆動パルス等）と共に、駆動回路４
に導かれる。また、駆動回路４には、駆動電圧発生回路
６から走査状態に関わらず変化しない電圧群（例えば、
Ｖ、。
ＶΔやＨ−ＣＯＤ駆動用電圧）が直接、そして走査状態
により変化させる電圧群（例えば、固体撮像素子が本発
明の原理の項で説明したＶＯＤ−ＣｊＯＤのときには７
Ｍ電圧及びＶｓｕｂ電圧）は、第２の切り換えスイッチ
６によって選択されて印加されている。そして前記した
、駆動パルス群はこれらの電圧群によって電圧変換され
た駆動パルス群として各種の直流電圧群と共に固体撮像
素子に印加される。なお、第２の切り換えスイッチ５の
端子人には第１の走査方法に適した直流電位（例えばＶ
ｉｉ＋ ＋ｖＳｕｂｊ ）７５ｆ、端子Ｂ Ｋｌｄ第２
ｔｖ走査方法に適した直流電位（例えば７Ｍ２１ Ｖ
ｓｇｕｂｚ ）が印加されておシ、この第２の切り換え
スイッチ６は第１の切り換えスイッチ８と連動して、走
査状態切り換えスイッチ７の指令によって切り換えられ
ている。つまシ第１の走査方法が指令された時には、第
１の切り換えスイッチ８．第２の切り換えスイッチ５と
もに端子人が、第２の走査方法が指令された時には端子
Ｂが選択される。このようにして、固体撮像素子２から
出力される映像信号は・第１の走査方法で走査されてい
るときは、残像が大きいが垂直解像度の良好な信号であ
υ、第２の走査方法で走査されているときには垂直解像
度は低いが残像の小さい信号であることは従来例と同様
であるが、更にその飽和信号レベルは、その駆動電圧が
各走査方法でほぼ最適な値に設定されていることにより
、各走査方法ともにほぼ理想的な値まで大きくされてい
て従来例に比しダイナミックレンジが拡大されている。
により変化させる電圧群（例えば、固体撮像素子が本発
明の原理の項で説明したＶＯＤ−ＣｊＯＤのときには７
Ｍ電圧及びＶｓｕｂ電圧）は、第２の切り換えスイッチ
６によって選択されて印加されている。そして前記した
、駆動パルス群はこれらの電圧群によって電圧変換され
た駆動パルス群として各種の直流電圧群と共に固体撮像
素子に印加される。なお、第２の切り換えスイッチ５の
端子人には第１の走査方法に適した直流電位（例えばＶ
ｉｉ＋ ＋ｖＳｕｂｊ ）７５ｆ、端子Ｂ Ｋｌｄ第２
ｔｖ走査方法に適した直流電位（例えば７Ｍ２１ Ｖ
ｓｇｕｂｚ ）が印加されておシ、この第２の切り換え
スイッチ６は第１の切り換えスイッチ８と連動して、走
査状態切り換えスイッチ７の指令によって切り換えられ
ている。つまシ第１の走査方法が指令された時には、第
１の切り換えスイッチ８．第２の切り換えスイッチ５と
もに端子人が、第２の走査方法が指令された時には端子
Ｂが選択される。このようにして、固体撮像素子２から
出力される映像信号は・第１の走査方法で走査されてい
るときは、残像が大きいが垂直解像度の良好な信号であ
υ、第２の走査方法で走査されているときには垂直解像
度は低いが残像の小さい信号であることは従来例と同様
であるが、更にその飽和信号レベルは、その駆動電圧が
各走査方法でほぼ最適な値に設定されていることにより
、各走査方法ともにほぼ理想的な値まで大きくされてい
て従来例に比しダイナミックレンジが拡大されている。
なおここでいう理想的な飽和信号レベルとは、同一寸法
・同一画素数の条件で各走査方法に最適な固体撮像素子
（つまシＰＤとＶ−ＯＣＤの面積の割υ振り等を最適に
した素子）で得られる飽和信号レベルである。
・同一画素数の条件で各走査方法に最適な固体撮像素子
（つまシＰＤとＶ−ＯＣＤの面積の割υ振り等を最適に
した素子）で得られる飽和信号レベルである。
次に、第２図は本発明の第２の実施例であり、第５図の
従来の電子スチルカメラに本発明を適用してその飽和信
号レベルを大きくして、ダイナミックレンジを拡大した
例である。同図におい、て第６図と同一部分は同一符号
で示すとともに、更に第１図との共通部分は同一符号で
示してあシ、全ての構成ブロックが、第１図及び第６図
と共通で動作もすべて説明されているのでここでは省略
する。
従来の電子スチルカメラに本発明を適用してその飽和信
号レベルを大きくして、ダイナミックレンジを拡大した
例である。同図におい、て第６図と同一部分は同一符号
で示すとともに、更に第１図との共通部分は同一符号で
示してあシ、全ての構成ブロックが、第１図及び第６図
と共通で動作もすべて説明されているのでここでは省略
する。
また、本発明によれば前記した２つの走査方法で飽和信
号レベルをほぼ最適値まで大きくできることを説明した
が、本発明の主旨は前記２つの走査方法のときに限定さ
れるものでなく、例えば゛ＫＤ−ＴＶ方式用の固体撮像
素子を、ＫＤ−ＴＶ方式用に倍速順次走査方法（つま１
Ｖ−１ｃＤ１段で取り扱う電荷の量は１つのフォトダイ
オードの電荷量でよい場合）と、従来のＴＶ方式用にＰ
Ｄミックス方式のインタレース走査（つまりＶ−ＣＯＤ
１段で取シ扱う電荷の量は２つのフォトダイオードの電
荷となる場合）とに切り換えて使用する場合のように、
走査方法を切υ換えることによυＶ−１ｃＤＩ段の取り
扱うべき電荷量（対応するフォトダイオード数）が異な
る場合に、特に有用であることは明らかである。
号レベルをほぼ最適値まで大きくできることを説明した
が、本発明の主旨は前記２つの走査方法のときに限定さ
れるものでなく、例えば゛ＫＤ−ＴＶ方式用の固体撮像
素子を、ＫＤ−ＴＶ方式用に倍速順次走査方法（つま１
Ｖ−１ｃＤ１段で取り扱う電荷の量は１つのフォトダイ
オードの電荷量でよい場合）と、従来のＴＶ方式用にＰ
Ｄミックス方式のインタレース走査（つまりＶ−ＣＯＤ
１段で取シ扱う電荷の量は２つのフォトダイオードの電
荷となる場合）とに切り換えて使用する場合のように、
走査方法を切υ換えることによυＶ−１ｃＤＩ段の取り
扱うべき電荷量（対応するフォトダイオード数）が異な
る場合に、特に有用であることは明らかである。
発明の効果
以上のように本発明における撮像装置、およびフレーム
記録モードとフィールド記録モードの切り換えに応じて
走査方法を切り換える電子スチルカメラにおいて、各走
査方法に応じて固体撮像素子に印加する駆動パルスの波
形だけでなくその波高値もしくは波高値と直流電位を切
り換えることによシ、その飽和信号レベルを大きくして
ダイナミックレンジを拡大することができ、実用的な効
果が大きい。
記録モードとフィールド記録モードの切り換えに応じて
走査方法を切り換える電子スチルカメラにおいて、各走
査方法に応じて固体撮像素子に印加する駆動パルスの波
形だけでなくその波高値もしくは波高値と直流電位を切
り換えることによシ、その飽和信号レベルを大きくして
ダイナミックレンジを拡大することができ、実用的な効
果が大きい。
第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図、第２
図は本発明の他の実施例を示すブロック図、第３図は固
体撮像素子の走査方法を示す説明図、第４図は従来の撮
像装置のブロック図、第５図は従来の電子スチルカメラ
のブロック図、第６図はＩＴ−ＣＯＤ固体撮像素子での
２つの走査方法での電荷の読み出し方法を示す状態図、
第７図は縦形オーバーフロー構造撮像素子（ｖＯＤ−Ｃ
（、Ｄ）の基本構成図、第８図はＶＯＤ−（ｊＣＤ素子
の単位画素の断面図、第９図はｖｏｎ−ｃａｎ素子のＶ
−００Ｄへ印加する垂直クロックパルスφＶの波形図、
第１０図は第８図に示したＶＯＤ−ＣＯＤ素子の単位画
素の電位分布を示す概略図、第１１図は２つの走査方法
でのＶＯＤ−１ｃｊＤへ印加するφＶパルスの垂直ブラ
ンキング期間の波形図である。 １．１０・・・・・・レンズ、２．１３・・・・・・固
体撮像素子、３．１４・・・・・・信号処理回路、４・
・・・・・撮像素子駆動回路、６・・・・・・第２の切
り換えスイッチ、６・・・・・・駆動電圧発生回路、７
・・・・・・走査状態切り換えスイッチ、８・・・・・
・第２の切り換えスイッチ、９・・・・・・駆動パルス
発生回路、１１・・・・・・絞シ、１２・・・・・・シ
ャッター、２２・・・・・・記録モード切り換えスイッ
チ・２６・・・・・・記録装置。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 寡２図 と′ｌ の 第 ３ 図 （Ａ） ４θ どＢ） 迷ｌ玄ａ 第４図 第５図 萬 ６ 図 （Ｂ） ７１−−−フストタオオード ２−ＴＧ ７３−一一垂直軟透ＣＣＤ ７５−也カアンフ０ 第 ７ 図 ７／−ＰＤ ２−ＴＧ δ乙−入射光 第９図 第１０図 水子７ｆＩ 第１１図 （αン灸査方法／のφＶ Ｖ−ＢＬＫ期間ツマＡにス Ｖ−ＢＬＫＭ間パッス ＩＶａへ−一！ｌテＶｄ−一一一
図は本発明の他の実施例を示すブロック図、第３図は固
体撮像素子の走査方法を示す説明図、第４図は従来の撮
像装置のブロック図、第５図は従来の電子スチルカメラ
のブロック図、第６図はＩＴ−ＣＯＤ固体撮像素子での
２つの走査方法での電荷の読み出し方法を示す状態図、
第７図は縦形オーバーフロー構造撮像素子（ｖＯＤ−Ｃ
（、Ｄ）の基本構成図、第８図はＶＯＤ−（ｊＣＤ素子
の単位画素の断面図、第９図はｖｏｎ−ｃａｎ素子のＶ
−００Ｄへ印加する垂直クロックパルスφＶの波形図、
第１０図は第８図に示したＶＯＤ−ＣＯＤ素子の単位画
素の電位分布を示す概略図、第１１図は２つの走査方法
でのＶＯＤ−１ｃｊＤへ印加するφＶパルスの垂直ブラ
ンキング期間の波形図である。 １．１０・・・・・・レンズ、２．１３・・・・・・固
体撮像素子、３．１４・・・・・・信号処理回路、４・
・・・・・撮像素子駆動回路、６・・・・・・第２の切
り換えスイッチ、６・・・・・・駆動電圧発生回路、７
・・・・・・走査状態切り換えスイッチ、８・・・・・
・第２の切り換えスイッチ、９・・・・・・駆動パルス
発生回路、１１・・・・・・絞シ、１２・・・・・・シ
ャッター、２２・・・・・・記録モード切り換えスイッ
チ・２６・・・・・・記録装置。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 寡２図 と′ｌ の 第 ３ 図 （Ａ） ４θ どＢ） 迷ｌ玄ａ 第４図 第５図 萬 ６ 図 （Ｂ） ７１−−−フストタオオード ２−ＴＧ ７３−一一垂直軟透ＣＣＤ ７５−也カアンフ０ 第 ７ 図 ７／−ＰＤ ２−ＴＧ δ乙−入射光 第９図 第１０図 水子７ｆＩ 第１１図 （αン灸査方法／のφＶ Ｖ−ＢＬＫ期間ツマＡにス Ｖ−ＢＬＫＭ間パッス ＩＶａへ−一！ｌテＶｄ−一一一
Claims (5)
- （１）固体撮像素子の走査状態を切り換える第１の切り
換え手段と、この第１の切り換え手段と連動して前記固
体撮像素子に印加する直流電圧値および駆動パルス波高
値もしくはいずれか一方の値を切り換える第２の切り換
え手段を具備したことを特徴とする撮像装置。 - （２）第１の切り換え手段は、複数画素の信号を混合し
て読み出す第１の走査状態と、単一画素の信号を順次読
み出す第２の走査状態とに切り換えることを特徴とする
請求項１記載の撮像装置。 - （３）第１の切り換え手段が、画素配列がフレーム画像
を出力するように構成された固体撮像素子において、隣
接する２つの水平画素列の信号を１回の水平走査で同時
に読み出し１フィールド期間で全画面を走査する第１の
走査状態と、第１のフィールドで奇数もしくは偶数水平
画素列の信号で１列ずつ順次走査し第２フィールドで残
りの画素列の信号を１列ずつ順次走査し、フレーム期間
で全画面を走査する第２の走査状態とに切り換えること
を特徴とする請求項１記載の撮像装置。 - （４）第２の切り換え手段は、固体撮像素子の垂直シフ
トレジスタの転送パルス電圧値または、この転送パルス
電圧値及びプルーミング抑制制御電圧値を切り換えるこ
とを特徴とする請求項１記載の撮像装置。 - （５）固体撮像素子の走査状態を、隣接する２つの水平
画素列の信号を１回の水平走査で同時に読み出し１フィ
ールド期間で全画面で走査する第１の走査状態と、第１
のフィールドで奇数もしくは偶数水平画素列の信号を１
列ずつ順次走査し第２フィールドで残りの画素列の信号
を１列ずつ順次走査し１フレーム期間で全画面を走査す
る第２の走査状態とに切り換える第１の切り換え手段と
、この第１の切り換え手段と連動して前記固体撮像素子
に印加する駆動パルス電圧値を切り換える第２の切り換
え手段と、前記第１の切り換え手段と連動して記録モー
ドをフィールド画像記録とフレーム画像記録とに切り換
える第３の切り換え手段とを具備したことを特徴とする
電子スチルカメラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63066640A JPH0793706B2 (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 撮像装置と電子スチルカメラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63066640A JPH0793706B2 (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 撮像装置と電子スチルカメラ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01238385A true JPH01238385A (ja) | 1989-09-22 |
| JPH0793706B2 JPH0793706B2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=13321701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63066640A Expired - Fee Related JPH0793706B2 (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 撮像装置と電子スチルカメラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0793706B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5642163A (en) * | 1994-08-31 | 1997-06-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Imaging apparatus for switching the accumulative electric charge of an image pickup device |
| JP2003032549A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-01-31 | Olympus Optical Co Ltd | 撮像装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59149478A (ja) * | 1983-02-15 | 1984-08-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 画像記録装置 |
| JPS6320977A (ja) * | 1986-07-15 | 1988-01-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 蓄積時間切換固体撮像装置 |
-
1988
- 1988-03-18 JP JP63066640A patent/JPH0793706B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59149478A (ja) * | 1983-02-15 | 1984-08-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 画像記録装置 |
| JPS6320977A (ja) * | 1986-07-15 | 1988-01-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 蓄積時間切換固体撮像装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5642163A (en) * | 1994-08-31 | 1997-06-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Imaging apparatus for switching the accumulative electric charge of an image pickup device |
| JP2003032549A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-01-31 | Olympus Optical Co Ltd | 撮像装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0793706B2 (ja) | 1995-10-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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