JPH01292974A - 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〕 この発明は、固体撮像装置に関するもので、例えばその
自動絞り制御技術に利用して有効な技術に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

レンズ絞り機構を用いた自動絞り（オートアイリス）の
固体撮像装置が公知である。このような固体撮像装置に
関しては、例えば、ラジオ技術社昭和６１年１１月３日
発行ｒｃｃＤ力ラメ技術」頁８１がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のレンズ絞り機構を用いた撮像装置にあっては、高
照度被写体（晴天屋外等）の撮影のとき、絞り量が増大
して撮像板入射光路が平行光に近くなり、撮像板のガラ
スキャップ、水晶フィルタ等の異物、汚れ、歪等が結像
して画面欠陥を生じてしまうという問題がある。このこ
とは、固体撮像素子の高感度化に伴い高照度被写体での
絞り量が増大するため大きな問題になるものである。

この発明の目的は、画面欠陥の発生を防止した固体撮像
装置を提供することにある。

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は
、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。

すなわち、感度可変機能を持つ固体撮像素子を用い、比
較的高照度領域では機械的なレンズ絞り機構による絞り
込みを制限して上記固体撮像素子の感度可変機能を支配
的とする自動露出制御を行うようにし、比較的低照度領
域では上記機械的なレンズ絞り機構を支配的とする露出
制御を行うようにする。

〔作　用〕 上記した手段によれば、高照度被写体の機影時にレンズ
絞りが制限されるから、上記撮像板のガラスキャップ、
水晶フィルタ等の異物、汚れ、歪等による画面欠陥を発
生を防止できる。

〔実施例〕

第１図には、この発明の一実施例のブロック図が示され
ている。

固体撮像素子ＭＩＤは、後述するような感度可変機能を
持つものである。この固体撮像素子ＭＩＤから出力され
る読み出し信号は、プリアンプによって増幅される。こ
の増幅信号Ｖｏｕｔは、一方において図示しない信号処
理回路に供給され、例えばテレビジョン用の画像信号と
される。上記増幅信号Ｖｏｕｔは、他方において自動絞
り制御用に利用される。すなわち、上記増幅信号Ｖｏｕ
ｔは、ロウパスフィルタＬＰＦと検波回路ＤＥＴからな
る平滑回路により平均的な直流レベルに変換される。こ
の直流レベルＶＤは、電圧比較回路ＣＯＭＰの一方の入
力（＋）に供給される。上記電圧比較回路ＣＯＭＰの他
方の入力（−）には、固体撮像素子ＭＩＤから出力され
るべき信号レベルに対応した基準電圧Ｖ　ｒｅｆが供給
される。上記電圧比較回路ＣＯＭＰにより形成される出
力信号は、感度制御回路を構成するアップ／ダウンカウ
ンタ回路Ｃ０ＵＮＴのアップ／ダウン制御端子Ｕ／Ｄに
供給される。

このカウンタ回路Ｃ０ＵＮＴは、電源投入によりリセッ
トされ、駆動回路により形成されるクロック信号（フィ
ールド枚に発生する信号）に同期して、ＶＤ＞Ｖｒｅｆ
のときにコンパレータＣＯＭＰにより形成される電源電
圧（ハイレベル）の出力に対して＋１のアップ計数動作
を行う、そして、Ｖｒｅｆ＞ＶＤのときにコンパレータ
ＣＯＭＰにより形成されるＯＶ（ロウレベル）の出力に
対して−１のダウン計数動作を行う。それ故、被写体の
照度が高いと計数値が大きくなり、逆に照度が低いと計
数値が小さくなる。

上記カウンタ回路Ｃ０ＵＮＴの計数出力信号は、制御回
路Ｃ０ＮＴに供給される。制御回路Ｃ０ＮＴは、上記計
数出力信号を解読するとともに、その計数値に応じて２
種類の絞り制御信号を形成する。すなわち、計数値が比
較的小さい低照度領域のときには、制御信号ＦＣを形成
してレンズ絞り機構ＭＦの制御信号を形成する。そして
、上記計数値計数値が大きくなり例えば絞り量がＦ１６
になるとそこでレンズ絞りを固定にし、上記固体撮像素
子ＭＩＤの感度可変を利用した自動絞り制御を行う。す
なわち、固体撮像袋ｇＭ　Ｉ　Ｄの走査タイミングを制
御するクロック信号を供給する駆動回路からの信号ＶＩ
Ｎ、及び■１等を受けて、固体撮像装置ＭＩＤの読み出
しタイミングを参照して、それに実質的に先行する信号
ＶＩＮＥを形成する。この場合、上記タイミング信号Ｖ
ＩＮを基準にして、タイミング信号ＶＴＮＥを形成した
のでは、実際には上記タイミング信号ＶＩＮに遅れて信
号ＶＩＮＥが形成されることになる。しかしながら、繰
り返し走査が行われるため、上記信号ＶＩＮＢからみる
と、次の画面の走査では信号ＶＩＮが遅れるものとされ
る。すなわち、タイミング信号ＶＩＮに対してＩＨ分遅
れてタイミング信号ＶＩＮＥを発生すると、次の走査画
面ではタイミング信号ＶＩＮＥは、タイミング信号ＶＩ
Ｎに対して２６１Ｈ（インクレースモードのとき）分先
行するタイミング信号とみなされる。上記タイミング信
号ＶＩＮ及びＶＩＮＥによって、各垂直シフトレジスタ
ＶＳＲ及びＶＳＲＥのシフト動作が開始されるから、感
度可変動作が行われるものとなる。

このことを−船釣に説明するならば、第２図に示すよう
に、感度制御用の走査回路がｍ番目の垂直走査線ＶＬｍ
の選択動作を行うとき、読み出し用の走査回路がｎ番目
の垂直走査線ＶＬｎを行うときには、Ｘ（ｍ−ｎ）Ｈの
時間差がある。ここで、Ｈは水平走査時間である。°し
たがって、先行する垂直走査動作によって垂直走査線Ｖ
Ｌｍが走査されるときその垂直走査線ＶＬｍの画素セル
がリセットされるから、そのリセット動作から上記読み
出し用の走査回路により垂直走査線ＶＬｍが再び選択さ
れるまでの時間（Ｘ　Ｈ）が、フォトダイオードに対す
る蓄積時間とされる。したがって、５２５行からなる画
素アレイにあっては、１８分の読み出し時間を単位（最
小）として最大５２５Ｈ分まで読み出し時間の多段階に
わたる蓄積時間、言い換えるならば、５２５段階にわた
る感度の設定を行うことができる。ただし、垂直走査動
作はノンインクレースであり、受光面照度の変化が上記
１画面を構成する走査時間に対して無視でき、実質的に
一定の光がフォトダイオードに入射しているものとする
。インクレースモードでは、■フィールドが５２５／２
の２６２．５　Ｈになるため、感度（蓄積時間）はＩＨ
から２６２Ｈまでとされる。なお、上記最大感度（５２
５Ｈ又は２６２Ｈ）は、上記感度制御用の走査回路ＶＳ
ＲＥ等が非動作状態のときに得られる。

第３図には、上記感度可変機能を持っＴＳＬ（Ｔｒａｎ
ｓｖｅｒｓａｌ　　Ｓｉｇｎａｌ　Ｌｉｎｅ）方式の固
体撮像素子の一実施例の要部回路図が示されている。同
図の各回路素子は、公知の半導体集積回路の製造技術に
よって、特に制限されないが、単結晶シリンコンのよう
な１個の半導体基板上において形成される。同図の主要
なブロックは、実際の半導体集積回路装置における幾何
学的な配置に合わせて描かれている。

画素アレイＰＤは、４行、２列分が代表として例示的に
示されている。但し、図面が複雑化されてしまうのを防
ぐために、上記４行分のうち、２行分の画素セルに対し
てのみ回路記号が付加されている。１つの画素セルは、
フォトダイオードＤ１と垂直走査線ＶＬ１にそのゲート
が結合されたスイッチＭＯ３ＦＥＴＱＩと、水平走査線
ＨＬＩにそのゲートが結合されたスイッチＭＯＳ　Ｆ　
ＥＴＱ２の直列回路から構成される。上記フォトダイオ
ードＤ１及びスイッチＭＯ３ＦＥＴＱＩ、Ｑ２からなる
画素セルと同じ行（水平方向）に配置される他の同様な
画素セル（Ｄ２．Ｑ３．Ｑ４）等の出力ノードは、同図
において横方向に延長される水平信号線Ｈ３Ｉに結合さ
れる。他の行についても上記同様な画素セルが同様に結
合される。

例示的に示されている水平走査線ＨＬＩは、同図におい
て縦方向に延長され、同じ列に配置される画素セルのス
イッチＭＯ３ＦＥＴＱ２．Ｑ６等のゲートに共通に結合
される。他の列に配置される画素セルも上記同様に対応
する水平走査′ａＨＬ２等に結合される。　　　　″ この実施例では、固体撮像素子に対して実質的な電子式
の自動絞り機能を付加するため、言い換えるならば、フ
ォトダイオードに対する実質的な蓄積時間を可変にする
ため、上記画素アレイを構成する水平信号線Ｈ３Ｉない
しＨ３４等の両端に、それぞれスイッチＭＯ３ＦＥＴＱ
８、Ｑ９及びＱ２６、Ｑ２８が設けられる。右端側に配
置される上記スイッチＭＯ３ＦＥＴＱ８、Ｑ９は、上記
水平信号線）ＴＳＬ、Ｈ３２をそれぞれ縦方向に延長さ
れる出力線ｖＳに結合させる。この出力線ＶＳは、端子
Ｓに結合され、この端子Ｓを介して外部に設けられるプ
リアンプの入力に読み出し信号が伝えられる。また、左
端側に配置される上記スイッチＭＯ３ＦＥＴＱ２６、Ｑ
２８は、上記水平信号線Ｈ３１，Ｈ５２をそれぞれ縦方
向に延長されるダミー（リセット）出力線ＤＶＳに結合
させる。

この出力線ＤＶＳは、特に制限されないが、端子ＲＶに
結合される。これによって必要なら上記ダミー出力線Ｄ
ＶＳの信号を外部端子ＲＶから送出できるようにしてい
る。

この実施例では、特に制限されないが、上記各行の水平
信号線Ｈ３ＩないしＩ（Ｓ　４には、端子ＲＰから水平
帰線期間において供給されるリセット信号によってオン
状態にされるスイッチＭＯ３ＦＥＴＱ２７、Ｑ２９等が
設けられる。これらのＭＯ３ＦＥＴＱ２７、Ｑ２９等の
オン状態によって、外部端子ＲＶから上記ダミー出力線
ＤＶＳを介して一定のバイアス電圧（図示せず）が各水
平信号線Ｈ３ＩないしＨ３４に与えられる。上記のよう
なリセット用ＭＯ３ＦＥＴＱ２７、Ｑ２９等が設けられ
る理由は、次の通りである。上記水平信号線Ｈ３Ｉない
しＨ３４に結合されるスイッチＭＯ３ＦＥＴのドレイン
等の半導体領域も感光性を持つことがあり、このような
寄生フォトダイオードにより形成される偽信号（スメア
、プルーミング）が、非選択時にフローティング状態に
される水平信号線に蓄積される。そこでこの実施例では
、上述のように水平帰線期間を利用して、全ての水平信
号線Ｈ３ＩないしＨ３４を上記所定のバイアス電圧にリ
セットするものである。これにより、選択される水平信
号線に関しては、常に上記偽信号をリセットした状態か
ら画素信号を取り出すものであるため、出力される画像
信号に含まれる偽信号を大幅に低減できる。上記水平走
査線ＨＬＩないしＨＬ２等には、水平シフトレジスタＨ
３Ｒにより形成された水平走査信号が供給される。

上記画素アレイＰＤにおける垂直選択動作（水平走査動
作）を行う走査回路は、次の各回路により構成される。

この実施例では、上記画素アレイＰＤの水平信号線Ｈ３
Ｉないし）ＩＳＡ等の両端に、一対のスイッチＭＯ３Ｆ
ＥＴＱ８、Ｑ９等及びスイッチＭＯ３ＦＥＴＱ２６、Ｑ
２８等が設けられることに対応して一対の走査回路が設
けられる。

この実施例では、産業用途にも適用可能とするため、イ
ンクレースモードの他に選択的な２行同時走査、ノンイ
ンクレースモードでの走査を可能にしている。画素アレ
イＰＤの右側には、次のような走査回路が設けられる。

垂直シフトレジスタＶＳＲは、読み出し用に用いられる
出力信号ＳＶＬ　　ＳＶ２等を形成する。これらの出力
信号ＳＶＬ　　ＳＶ２等は、インクレースゲート回路Ｉ
ＴＧ及び駆動回路ＶＤを介して上記垂直走査線ＶＬＩな
いしＶＬ４及びスイッチＭＯ３ＦＥＴＱＢ、Ｑ９等のゲ
ートに供給されろ。

上記インクレースゲート回路ＩＴＧは、インクレースモ
ードでの垂直選択動作（水平走査動作）を行うため１．
第１　（奇数）フィールドでは、垂直走査＆ｍＶＬ１な
いしＶＬ４には、隣接する垂直走査線ｖＬ１、ＶＬ２と
ＶＬ３の組み合わせで同時選択される。すなわち、奇数
フィールド信号ＦＡによって制御されるスイッチＭＯ３
ＦＥＴＱ１８により、垂直シフトレジスタＶＳＲの出力
信号Ｓｖ１は、水平信号線Ｈ３Ｉを選択する垂直走査線
ＶＬＩに出力される。同様に、信号ＦＡによって制御さ
れるスイッチＭＯ３ＦＥＴＱ２０とＱ２２によって、垂
直シフトレジスタＶＳＲの出力信号ＳＶ２は、水平信号
線Ｈ３２とＨ３３を同時選択するよう垂直走査線ＶＬ２
とＶＬ３に出力される。

以下同様な順序の組み合わせからなる一対の水平信号線
の選択信号が形成される。

また、第２（偶数）フィールドでは、垂直走査線ＶＬＩ
ないしＶＬ４には、隣接する垂直走査線ＶＬＩとＶＬ２
及びＶＬ３とＶＬ４の組み合わせで同時選択される。す
なわち、偶数フィールド信号ＦＢによって制御されるス
イッチＭＯ５ＦＥＴＱ１９とＱ２１により、垂直シフト
レジスタＶＳＲ［出力信号ＳＶＩは、水平信号ｖＡＨ８
１とＨ３２を選択する垂直走査＆ｉＬ１とＶＬ２に出力
される。同様に、信号ＦＢによって制御されるスイッチ
ＭＯ３ＦＥＴＱ２３とＱ２５によって、垂直シフトレジ
スタＶＳＲの出力信号ＳＶ２は、水平信号線Ｈ３３とＨ
３４を同時選択するよう垂直走査線ＶＬ３とＶＬ４に出
力される。以下同様な順序の組み合わせからなる一対の
水平信号線の選択信号が形成される。

上記のようなインクレースゲート回路ＩＴＧと、次の駆
動回路ＤＶとによって、以下に説明するような複数種類
の水平走査動作が実現される。

上記１つの垂直走査線ＶＬＩに対応されたインクレース
ゲート回路ＩＴＧからの出力信号は、スイッチＭＯ３Ｆ
ＥＴＱ１４とＱ１５のゲートに供給される。これらのス
イッチＭＯ３ＦＥＴＱＩ　４とＱ１５の共通化されたド
レイン電極は、端子■３に結合される。上記スイッチＭ
ＯＳ　Ｆ　ＥＴＱ　１４は、端子ｖ３から供給される信
号を上記垂直走査線ＶＬＩに供給する。また、スイッチ
ＭＯ３ＦＥＴＱ１５は、上記端子■３から供給される信
号を水平信号線Ｈ３Ｉを出力ｇｖｓに結合させるスイッ
チＭＯ３ＦＥＴＱ８のゲートに供給される。

また、出力信号のハイレベルがスイッチＭＯ３ＦＥＴＱ
１４、Ｑ１５によるしきい値電圧分だけ低下してしまう
のを防止するため、特に制限されないが、ＭＯ３ＦＥＴ
ＱＩ　４のゲートと、Ｍ、０３ＦＥＴＱ１５の出力側（
ソース側）との間にキャパシタＣ１が設けられる。これ
によって、インタレースゲート回路ＩＴＧからの出力信
号がハイレベルにされるとき、端子■３の電位をロウレ
ベルにしておいてキャパシタＣ１にプリチャージを行う
。

この後、端子■３の電位をハイレベルにすると、キャパ
シタＣ１によるプートストラップ作用によッテ上記ＭＯ
３ＦＥＴＱ１４及びＱ１５のゲート電圧を昇圧させるこ
とができる。

上記垂直走査＆１ＶＬ１に隣接する垂直走査線ＶＬ２に
対応されたインクレースゲート回路ＩＴＧからの出力信
号は、スイッチＭＯ３ＦＥＴＱ１６とＱ１７のゲートに
供給される。これらのスイッチＭＯ３ＦＥＴＱ１６とＱ
１７の共通化されたドレイン電極は、端子■４に結合さ
れる。上記スイッチＭＯ３ＦＥＴＱ１６は、端子■４か
ら供給される信号を上記垂直走査線ＶＬ２に供給する。

スイッチＭＯ３ＦＥＴＱ１７は、上記端子Ｖ４から供給
される信号を水平信号１Ｈ３２を出力線ＶＳに結合させ
るスイッチＭＯ３ＦＥＴＱ９のゲートに供給される。出
力信号のハイレベルがスイッチＭＯ３ＦＥＴＱ１６、Ｑ
１７によるしきい値電圧分だけ低下してしまうのを防止
するため、特に制限されないが、ＭＯ３ＦＥＴＱＩ　６
のゲートとＭＯ３ＦＥＴＱ１７の出力側（ソース側）と
の間にキャパシタＣ２が設けられる。これによって、上
記同様なタイミングで端子■４の電位を変化させること
によりキャパシタＣ２によるプートストラップ作用によ
って上記ＭＯ３ＦＥＴＱ１６及びＱ１６のゲート電圧を
昇圧させることができる。

上記端子■３は、奇数番目の垂直走査線（水平信号線）
に対応した駆動用のスイッチＭＯ３ＦＥＴに対して共通
に設けられ、端子Ｖ４は偶数番目の垂直走査線（水平信
号線）に対して共通に設けられる。

以上のことから理解されるように、端子■３と■４に択
一的にタイミング信号を供給すること及び上記インタレ
ースゲート回路ＩＴＧによる２行同時選択動作との組み
合わせによって、インタレースモードによる読み出し動
作が可能になる。例えば、端子ＦＡがハイレベルにされ
る奇数フィールドのとき、端子ｖ４をロウレベルにして
おいて、端子■３に上記垂直シフトレジスタＶＳＲの動
作と同期したタイミング信号を供給することによって、
垂直走査線（水平信号線）をＶＬＩ（Ｈ３１）　、ＶＬ
３　（Ｈｓ３）の順に選択することができる。また、端
子ＦＢがハイレベルにされる偶数フィールドのとき、端
子ｖ３をロウレベルにしておいて、端子ｖ４に上記垂直
シフトレジスタ■ｓＲの動作と同期したタイミング信号
を供給することによって、垂直走査線（水平信号線）を
ＶＬ２（Ｈ３２）　、ＶＬ４　（Ｈ３４）の順に選択す
ることができる。

一方、上記端子ｖ３とｖ４を同時に上記同様にハイレベ
ルにすれば、上記インタレースゲート回路ＩＴＧからの
出力信号に応じて、２行同時走査を行うことができる。

この場合、上記のように２つのフィールド信号ＦＡとＦ
Ｂによる２つの画面毎に出力される２つの行の組み合わ
せが１行分上下にシフトされることにより、空間的重心
の上下シフト、言い換えるならば、等測的なインクレー
スモードが実現される。

さらに、端子ＦＢのみをハイレベルにして、１つの垂直
走査タイミングで水平シフトレジスタＨ３Ｒを２回動作
させて、それに同期して端子■３とｖ４をハイレベルに
させることによって、ＶＬｌ、ＶＬ２．ＶＬ３．ＶＬ４
の順のようにノンインタレースモードでの選択動作を実
現できる。この場合、より高画質とするために、水平シ
フトレジスタＨＳＲ及び垂直シフトレジスタＶＳＲに供
給されるクロックが２倍の周波数にされることが望まし
い。すなわち、端子Ｈ１とＨ２及び端子Ｖ１とＶ２から
水平シフトレジスタＨ３Ｒ及び垂直シフトレジスタＶＳ
Ｒに供給されるクロック信号の周波数を２倍の高い周波
数にすることによって、１秒間に６０枚の画像をノンイ
ンタレース方式により読み出すことができる。なお、端
子）（ＩＮ及びＶＩＮは、上記シフトレジスタ）（ＳＲ
，ＶＳＲによってそれぞれシフトされる入力信号を供給
する端子であり、入力信号が供給された時点からシフト
動作が開始される。このため、上記インタレースゲート
回路ＩＴＧ及び入力端子Ｖ３．Ｖ４に供給される入力信
号の組み合わせによって、上記２行同時読み出し、イン
タレース走査、ノンインタレース走査等を行う場合には
、出力信号の垂直方向の上下関係が逆転せぬよう、上記
シフトレジスタＶＳＲの入力信号の供給の際に、タイミ
ング的な配慮が必要である。

また、上記各垂直走査線ＶＬＩ及びそれに対応したスイ
ッチＭＯ３ＦＥＴＱ８のゲートと回路の接地電位点との
間には、リセット用ＭＯ５ＦＥＴＱＩＯとＱｌｌが設け
られる。これらのリセット用ＭＯ３ＦＥＴＱＩ　ＱとＱ
ｌｌは、他の垂直走査線及びスイッチＭＯＳ　Ｆ　ＥＴ
に対応して設けられるリセット用ＭＯＳ　Ｆ　ＥＴと共
通に端子ｖ２から供給されるクロック信号を受けて、上
記選択状態の垂直走査線及びスイッチＭＯＳ　Ｆ　ＥＴ
のゲート電位を高速にロウレベルに引き抜くものである
。

この実施例では、前述のように感度可変機能を付加する
ために、感度制御用の垂直シフトレジスタＶＳＲＥ、イ
ンクレースゲート回路ＩＴＧＥ及び駆動回路ＤＶＥが設
けられる。これらの感度制御用の各回路は、特に制限さ
れないが、上記画素アレイＰＤに対して、左側に配置さ
れる。これらの垂直シフトレジスタＶＳＲＥ、インクレ
ースゲート回路ＩＴＧ及び駆動回路ＤＶＥは、上記読み
出し用の垂直シフトレジスタＶＳＲ，インタレースゲー
ト回路ＩＴＧ及び駆動回路ＤＶと同様な回路により構成
される。端子ＶＩＥないしＶ４Ｅ及びＶＩＮＥ並びにＦ
ＡＥ、ＡＢＥからそれぞれ上記同様なタイミング信号が
供給される。この場合、上記読み出し用の垂直シフトレ
ジスタＶＳＲと上記感度可変用の垂直シフトレジスタＶ
ＳＲＥとを同期したタイミングでのシフト動作を行わせ
るため、特に制限されないが、端子ＶＩＥとｖｌ及びＶ
２Ｅとｖ２には、同じクロック信号が供給される。した
がって、上記端子■ＩＥと■１及びｖ２ＥとＶ２とは、
内部回路により共通化するものであってもよい。上記の
ように独自の端子ＶＩＥ及びＶ２Ｅを設けた理由は、こ
の固体撮像装置を手動絞りや機械的レンズ絞り機能を持
つテレビジョンカメラに適用可能にするためのものであ
る。このように感度可変動作を行わない場合、上記端子
ＶＩＢ及びＶ２Ｅを回路の接地電位のようなロウレベル
にすること等によって、上記垂直シフトレジスタＶＳＲ
Ｅの無駄な消費電力の発生をおされるよう配慮されてい
る。

次に、この実施例の固体撮像装置における感度制御動作
を説明する。

説明を簡単にするために、上記ノンインタレースモード
による垂直走査動作を例にして、以下説明する。例えば
、感度制御用の垂直シフトレジスタＶＳＲＥ、インタレ
ースゲート回路ＩＴＧＥ及び駆動回路ＤＶＥによって、
読み出し用の垂直シフトレジスタＶＳＲ，インタレース
ゲート回路ＩＴＣ，及び駆動回路ＤＶによる第１行目（
垂直走査線ＶＬＩ、水平信号線Ｈ３１）の読み出しに並
行して、第４行目（垂直走査線ＶＬ４、水平信号線Ｈ３
４）の選択動作を行わせる。これによって、水平シフト
レジスタＨ３Ｒにより形成される水平走査線ＨＬＩ、Ｈ
Ｌ２等の選択動作に同期して、出力信号線■Ｓには第１
行目におけるフォトダイオードＤ１、Ｄ２等に蓄積され
た光信号が時系列的に読み出される。この読み出し動作
は、端子Ｓから負荷抵抗を介した上記光信号に対応した
電流の供給によって行われ、読み出し動作と同時にプリ
チャージ（リセット）動作が行われる。同様な動作が、
第４行目におけるフォトダイオードにおいても行われる
。この場合、上記のような感度可変用の走査回路（ＶＳ
ＲＥ、ＩＴＧＥ、、ＤＶＥ）によって、第４行目の読み
出し動作は、ダミー出力線ＤＶＳに対して行われる。感
度制御動作のみを行う場合、端子ＲＶには端子Ｓと同じ
バイアス電圧が与えられている。これによって、第４行
目の各画素セルに既に蓄積された光信号の掃き出し、言
い換えるならば、リセット動作が行われる。

したがって、上記垂直走査動作によって、読み出し用の
垂直シフトレジスタＶＳＲ、インクレースゲート回路Ｉ
ＴＧ及び駆動回路ＤＶによる第４行目（垂直走査線ＶＬ
４、水平信号線Ｈ３４）の読み出し動作は、上記第１行
ないし第３行の読み出し動作の後に行われるから、第４
行目に配置される画素セルのフォトダイオードの蓄積時
間は、３行分の画素セルの読み出し時間となる。

上記に代えて、感度制御用の垂直シフトレジスタＶＳＲ
Ｅ、インタレースゲート回路ＩＴＧＥ及び駆動回路ＤＶ
Ｅによって、読み出し用の垂直シフトレジスタＶＳＲ，
インタレースゲート回路ＩＴＧ及び駆動回路ＤＶによる
第１行目（垂直走査線ＶＬ　Ｌ水平信号線Ｈ３１）の読
み出しに並行して、第２行目（垂直走査線ＶＬ２、水平
信号線Ｈ３２）の選択動作を行わせる。これによって、
水平シフトレジスタＨ３Ｈにより形成される水平走査線
ＨＬＩ、ＨＬ２等の選択動作に同期して、出力信号線■
Ｓには第１行目におけるフォトダイオードＤ１、Ｄ２等
に蓄積された光信号が時系列的に読み出される。この読
み出し動作は、端子Ｓから負荷抵抗を介した上記光信号
に対応した電流の供給によって行われ、読み出し動作と
同時にプリチャージ（リセット）動作が行われる。同様
な動作が、第２行目におけるフォトダイオードＤ３、Ｄ
４等においても行われる。これによって、上記第１行目
の読み出し動作と並行して第２行目の各画素セルに既に
蓄積された光信号の掃き出し動作が行われる。したがっ
て、上記垂直走査動作によって、読み出し用の垂直シフ
トレジスタＶＳＲ。

インタレースゲート回路ＩＴＧ及び駆動回路ＤＶによる
第２行目（垂直走査線ＶＬ２、水平信号線Ｈ３２）の読
み出し動作は、上記第１行の読み出し動作の後に行われ
るから、第２行目に配置される画素セルのフォトダイオ
ードの蓄積時間は、１行分の画素セルの読み出し時間と
なる。これによって、上記の場合に比べて、フォトダイ
オードの実質的な蓄積時間を１／３に減少させること、
言い換えるならば、感度を１／３に低くできる。

上記のような感度制御動作にあっては、画素信号の読み
出しと先行する垂直走査動作によるリセット動作とが並
行して行われる。このため、リセット動作のための画素
信号が、基板等を介した容量結合によって読み出し信号
に混合してしまう場合が生じる。このような容量結合が
生じると、読み出し画素信号にはテレビジョン受像機に
おけるゴーストのようなノイズが生じて画質を劣化させ
る虞れがある。

そこで、特に制限されないが、上記水平走査線ＨＬＩ、
ＨＬ２等に対して、ダイオード接続されたＭＯ３ＦＥＴ
Ｑ３０．３１等を介して外部端子ＳＰから強制的に全水
平走査線を選択状態にさせる機能を付加する。すなわち
、上記端子ｓｐをハイレベルにすると、水平シフトレジ
スタＨ３Ｒの動作に無関係に、ダイオード形態のＭＯ３
ＦＥＴＱ３０、Ｑ３１等が全てオン状態になって全水平
走査線ＨＬＩ、ＨＬ２等にハイレベルを供給して選択状
態にさせることができる。また、上記ダイオード形態の
ＭＯ３ＦＥＴＱ３０．Ｑ３１等のような一方向性素子を
介して上記選択レベルを供給するものであるため、上記
端子ＳＰをロウレベルにすれば、上記ＭＯ３ＦＥＴＱ３
０．Ｑ３１等はオフ状態を維持する。これによって、上
記のような強制的な同時選択回路を設けても、水平シフ
トレジスタＨ３Ｒのシフト動作に従った水平走査線ＨＬ
Ｉ、ＨＬ２等が時系列的に選択レベルにされる動作の妨
げになることはない。なお、水平シフトレジスタＨ３Ｒ
が、ダイナミック型回路により構成される等によって、
上記のような強制的な水平走査線）ＩＬＬ、ＨＬ２等の
選択レベルによってそのシフト動作に悪影響が生じるな
ら、上記選択レベルが水平シフトレジスタＨ３Ｒの内部
に伝わらないようなスイッチ回路等が付加される。

上記水平走査線ＨＬＩ、ＨＬ２等の同時選択動作を後述
するような水平帰線期間により行われるとともに、上記
先行する垂直走査を開始させる。

これにより、上記リセットさせるべき行の全画素の信号
を予め強制的にリセットさせることができる。したがっ
て、上記水平シフトレジスタＨ３Ｒによる水平走査線の
選択動作に伴い画素信号の読み出しにおいて、先行する
行からは実質的に画素信号が出力されない。これによっ
て、上記基板等を介した容量結合が存在しても読み出し
信号には上述のようなノイズが現れない。

上記のような感度可変機能を持つ固体撮像素子に対して
、照度が比較的低い領域のときレンズ絞りを用いること
によって、全モードを感度可変機能を利用した自動絞り
方式を採る場合に比べて、焦点深度を稼ぐことができる
。これによって、ピント合わせが容易になる。この実施
例のように比較的低照度のとき上記レンズ絞り機構によ
る絞り制御を行いつつ、高照度になると上記レンズ絞り
量を一定に固定し、上記感度可変機能を利用した絞り制
御に切り替えるものであるため、撮影板入射光が平行光
に近（なることが防止できるため、撮像板のガラスキャ
ップや水晶フィルタ等の異物。

キズ、汚れ又は歪等が結像することによって生じる画面
欠陥の発生を防止できる。これにより、撮像装置の歩留
まりを高くできる。言い換えるならば、上記画面欠陥に
よる部品の取り替え等が無くなるので、全体としての工
数低減につながるものとなる。

上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りであ
る。

（１）感度可変機能を持つ固体撮像素子を用い、比較的
高照度領域では機械的なレンズ絞り機構による絞り込み
を制限して上記固体撮像素子の感度可変機能を支配的と
する自動露出制御を行うようにし、比較的低照度領域で
は上記機械的なレンズ絞り機構を支配的とする露出制御
を行うようにすることにより、高照度被写体の撮影時に
レンズ絞り量が制限されるから、上記描像板のガラスキ
ャップ、水晶フィルタ等の異物、汚れ、歪等による画面
欠陥の発生を防止できるという効果が得られる。

（２）全モード電子式の絞り制御を採る構成に比べて、
比較的低い照度での絞り制御をレンズ絞り機構を利用す
ることによって、比較的低照度領域での焦点深度をかせ
ぐことができるから、ピント合わせを容易にできるとい
う効果が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。例えば、レンズ絞り制御
は、マニュアル制御とするものであってもよい。すなわ
ち、最大絞り量を上記Ｆ１６のようし、実際の絞り制御
を電子式とする。この構成では、電子式の絞り制御の感
度を最大としも所望の照度が得られないとき、警告を表
示してレンズ絞り量を少なくするようにすればよい。ま
た、レンズ絞りの最大絞り量を前記のように制限を加え
た上で大まかに設定し、その間の中間的な絞り制御を感
度可変機能を利用して行うものとしてもよい。このよう
な絞り制御方式に対応して、その制御回路は種々の実施
形態を採ることができるものである。

上記感度可変機能を持つ固体撮像素子としては、前記の
ようなＭＯ３形固体撮像素子の他、例えば電子シャッタ
ー付きのＣＯＤ　（電荷移送素子）を用いるものであっ
てもよい。

この発明は、前記のように読み出しが行われる行に対し
て先行する行の信号を掃き出すことによって感度可変に
された固定撮像素子を用いた固体撮像装置に広く利用で
きる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。すなわち、感度可変機能を持つ固体撮像素子を用い、
比較的高照度領域では機械的なレンズ絞り機構による絞
り込みを制限して上記固体撮像素子の感度可変機能を支
配的とする自動露出制御を行うようにし、比較的低照度
領域では上記機械的なレンズ絞り機構を支配的とする露
出制御を行うようにすることにより、高照度被写体の撮
影時にレンズ絞り量が制限されるから、上記撮像板のガ
ラスキャップ、水晶フィルタ等の異物、汚れ、歪等によ
る画面欠陥の発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る固体撮像装置の一実施例を示
すブロック図、 第２図は、その固体撮像素子の感度可変動作を説明する
ための画面構成図、 第３図は、上記感度可変機能を持つ固体撮像素子の一実
施例を示す概略回路図である。 ＭＩＤ・・固体撮像素子、ＬＰＦ・・ロウバスフィルタ
、ＤＥＴ・・検波回路、ＣＯＭＰ・・電圧比較回路、Ｃ
０ＵＮＴ・・カウンタ回路、Ｃ０ＮＴ・・制御回路、Ｍ
Ｆ・・絞り機構、ＰＤ・・画素アレイ、ＶＳＲ・・読み
出し用垂直シフトレジスタ、ＩＴＧ・・読み出し用イン
タレースゲート回路、ＤＶ・・読み出し用駆動回路、Ｖ
ＳＲＥ・・感度設定用垂直シフトレジスタ、ＩＴＧＥ・
・感度設定用インクレースゲート回路、ＤＶＥ・・感度
設定用駆動回路、Ｈ３Ｐ・・水平シフトレジスタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、感度可変機能を持つ固体撮像素子を具備し、比較的
   高照度領域ではレンズ絞り機構による絞り込みを制限し
   て上記感度可変機能を支配的とする自動露出制御を行い
   、比較的低照度領域では上記機械的なレンズ絞り機構を
   支配的とする露出制御を行うようにしたことを特徴とす
   る固体撮像装置。 ２、上記機械的なレンズ絞り込みは、一定値に制限して
   それ以上の絞り込みを固体撮像素子の感度可変機能に切
   り替えて行うものであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の固体撮像装置 ３、上記感度可変機能を持つ固体撮像素子は、二次元状
   に配列された複数個の画素セルの信号を時系列的に出力
   させる第１の走査回路と、上記第１の走査回路における
   垂直走査動作とは独立に垂直走査動作を行う第２の走査
   回路とを含むものであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１又は第２項記載の固体撮像装置。