JPH02149082A - 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、エレクトロニック・フラッシュを利用する撮
像装置に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、被写体の静止画を記録する撮像装置が電子スチル
ビデオカメラとして、あるいは工業用カメラとして等の
用途に使用されている。このようなカメラでは、小型、
軽量、高信頼性の要求から撮像デバイスとしては固体撮
像素子が使用される。

固体撮像素子の欠点としてプルーミング現象といわれる
、イメージ領域の一部に強い光が入射するためにその領
域の電荷発生量が画素の電荷蓄積容量を越え隣接する入
射光量の少ない領域へ流れこみ偽信号となる現象があり
、その防御のための手法として電子・正孔再結合による
過剰電荷の除去のためのアンチブルーミングゲートを画
素内に設けるものがある。このような固体撮像素子とし
ては、フレームトランスファ型板想位相ＣＣＤ（Ｃｈａ
ｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）にしてアンチ
ブルーミングゲートをもつ固体撮像素子が知られている
。

以下にこのアンチブルーミングゲートのメカニズムを説
明する。

第２図（ａ）はアンチブルーミングゲートを有する仮想
位相ＣＣＤの転送方向の断面図である。

１転送ゲート領域と１仮想位相領域で１画素である。ア
ンチブルーミングゲート１８は仮想位相領域内に設けら
れ、それは仮想バリアと仮想ウェルの中間に位置する。

なお、１６は転送ゲート電極、１７はＮ型不純物層、１
９はＰ”不純物層である。第２図（ｂ）は電荷蓄積モー
ド中のポテンシャル分布を示す図であり、このときアン
チブルーミングゲートには任７＠の周波数のクロックが
加えられる。

第３図はアンチブルーミングゲート１８下の深さ方向の
ポテンシャル分布を示すものであり、アンチブルーミン
グゲート１８に加えられる電圧レベルがＨｉｇｈのとき
のものである。この状態の時に信号電荷、すなわち電荷
蓄積モードのときに光電変換によフて発生した電荷が、
表面ポテンシャルとチャネル・ポテンシャル最大値とよ
り決まる容量以上になると、それ以上の電荷は界面にあ
ふれ、表面準位にトラップされる。ここでアンチブルー
ミングゲート１８の電位レベルを表面がピンニング状態
となるようなＬｏｗレベルにすると、チャネルストップ
領域と仮想ゲート領域のＰ０層１９を供給源として表面
に正孔が充満し、表面準位にトラップされた電子は正孔
と再結合する。この動作を電荷蓄積中に繰り返すことで
過剰電荷により生じるブルーミング現象を防御すること
ができる。

第４図は従来の電子スチルビデオカメラの構成を示す図
である。図において、１はレンズ、２は半開式シャッタ
、３はアンチブルーミングゲートを有する固体撮像素子
、６は固体撮像素子３のゲートパルスを発生するドライ
ブ回路、４は適正露出を決定するための測光回路、５は
ホワイトバランスを決定するための測色回路、７は本装
置全体の動作タイミングパルスを発生したり、制御信号
を発生するシステムコントロール回路、８は固体撮像素
子３の出力信号から色差信号（Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙ）と
輝度信号十同期信号（ｙ＋５ｙｎｃ）とを作り出す撮像
信号処理回路、９は撮像信号処理回路８よりの１８号を
ＦＭ変調する変調回路、１０は変調回路９よりの信号を
増幅する記録アンプ、１１は記録アンプ１０よりの信号
を電磁変換するための磁気ヘッド、１２は磁気ヘット１
１よりの磁気信号を記録する磁気シート、１３は磁気シ
ート１２を回転させるためのモータ、１４はモータ１３
の回転をＩ制御するサーボ回路、１５は被写体を照明す
るエレクトロニック・フラッシュ（一般にストロボと呼
ばれるので以下ストロボと呼ぶ）で、カメラに内蔵され
るものと着脱式のものがある。

第５図は第４図の電子スチルカメラの動作を示す、スト
ロボ撮影時のタイムチャートである。

以下、第５図と第４図により従来の電子スチルカメラの
ストロボ撮影時の動作を説明する。

φＳＳ１は半開式シャッタ２に対する開口命令のパルス
である。この命令により半開式シャッタ２は動作を開始
し、メカニカル構造による電気信号に対する遅れ時間の
後にシャッタ２は任意の絞り径となるように開き始める
。固体撮像素子３のアンチブルーミングゲート１８には
、ストロボの発光時に被写体像に、特にストロボ光自身
の反射光によってブルーミングが起こらないようなｆＯ
Ｈ，の周波数のクロックφＡＢが、φＳＳＩパルスの発
生と共に、もしくはシャッタ２の遅れ分を見込んだ遅れ
時間をもった後に印加される。

φＳＳ２はシャッタ２が予定された絞り径となると同時
に発生するパルスで、そのパルスによってシャッタ２は
その絞り径のままで維持されるように開口動作が停止さ
せられる。シャッタ２の絞りが規定の径で停止すると同
時に、ストロボ１５には発光命令が下され、遅くとも１
　／　１０００　ｓ　ｅｃの閃光時間でもって発光する
。ストロボ発光後、シャッタ２には閉口命令であるφＳ
Ｓ３が出され、閉口を開始する。シャッタ閉口後、固体
撮像素子３の蓄積電荷は読み出され、信号処理、変調、
増幅され磁気シート１２上の記録される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記従来例では、充分なアンチブルーミン
グ能力を得ようとすれば暗電流がきわめて高くなり、画
質の劣化を起こすという問題があった。

以下にその詳細を説明する。

過剰電荷の除去のためのアンチブルーミングゲートの動
作はすでに説明したが、その動作の一過程で、表面ピン
ニングの後に正孔がその供給源であるＰ＋層のチャネル
ストップ領域と仮想ゲート領域にもどる過程がある。ア
ンチブルーミングゲートのバイアスが、ゲート下の表面
ポテンシャルがピンニングとなるレベルから正のバイア
スに変わった直後、正孔の多くはゲート下に残る。そし
て、その後ゲートバイアスはＨｉｇｈであるので、アン
チブルーミングゲート領域のエッヂと仮想ゲート領域の
エッヂもしくはチャネルストップ領域のエッチの中間が
大きなフリンジング・フィールドとなる。アンチブルー
ミングゲート領域に残っている正孔はこのフィールドに
沿ってＰｏであるチャネルストップ領域と仮想ゲート領
域とにもどるが、フリンジング・フィールドが大きいた
めに正孔は熱い正孔となり、衝突電離を起こす。これに
よって生じた電子は偽信号として集められる。このよう
なメカニズムによって発生するｔｒｔｆ電流を以下ホッ
トホール性暗電流と呼ぶ。

このようなアンチブルーミングゲートをもつ固体撮像素
子では、過剰電荷の除去量と偽信号の発生量はアンチブ
ルーミングゲートのクロック−周期で定義できる。それ
ゆえ、蓄積時間が一定であれば、アンチブルーミング能
力と暗電流はクロック周波数に比例するといえる。

さて、ストロボ撮影においては、ストロボ光を発生する
放電管（クセノン管が使われる）の閃光時間は非常に短
く、そのため微少時間における光量はきわめて高い。上
に述べたようにアンチブルーミングゲートをもつ固体撮
像素子においてアンチブルーミング能力は、微少時間に
おける過剰電荷の除去量で決まるので、ストロボ撮影時
はきわめて高い周波数のクロックをアンチブルーミング
ゲートに加えねばならず、このために暗電流もきわめて
多くなり画質が劣化する。

本発明は、このような事情のもとでなされたもので、ス
トロボ使用の際、アンチブルーミングゲートの付勢によ
る画質の劣化の少ない撮像装置を提供することを目的と
するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では、上記目的を達成するため、撮像装置をつぎ
の（１）、（２）のとおりに構成する。

（１）アンチブルーミングゲートを有する固体撮像素子
とエレクトロニック・フラッシュを備え、かつ、該ゲー
トに、該エレクトロニック・フラッシュの発光期間中は
所定周波数のクロックを印加し、該エレクトロニック・
フラッシュの発光直前までと発光完了以後は該所定周波
数より低い周波数のクロックを印加するクロック発生手
段を備えるようにする。

（２）上記（１）において、クロック発生手段は、エレ
クトロニック・フラッシュの発光直前までと発光完了以
後にゲートに印加するクロックの周波数を外部から切換
可能なものする。

（作用〕 上記（１）、（２）の構成により、ストロボ発売時以外
は暗電流が小さくなり、更に（２）の構成によれば、ス
トロボ発売時以外のとき、ストロボの用法に応じて適当
なりロック周波数が選択できる。

（実施例） 以下、本発明を実施例により説明する。

第１図は、本発明の第１実施例である電子スチルビデオ
カメラの動作を示すタイミングチャートである。本実施
例の構成は、第４図に示すものとほぼ同じであるが、シ
ステムコントロール７に、後で説明するような周波数可
変のクロックを発生するクロック発生手段を備えている
点で相違する。

よって、第４図を参照し第１図により本実施例を説明す
る。

第１図において、φＳＳ１半開式シャッタ２に対する開
口の命令パルスである。この命令パルスにより半開式シ
ャッタ２は動作を開始し、メカニカル構造による電気信
号に対する遅れ時間の後にシャッタ２は任意の絞り径と
なるように開き始める。固体撮像素子３のアンチブルー
ミングゲート１８には、システムコントロール７のクロ
ック発生手段よりドライブ回路６を介して、φＳＳＩの
パルスの発生と共に、もしくはシャッタの尋れ分を見込
んだ遅お時間後に、ストロボ発光時に被写体像に、特に
ストロボ光自身の反射光によってブルーミングが起こら
ないようなりロック周波数ｆｏより極めて低い周波数ｆ
、のクロックφＡＢが印加される。シャッタ２が予定さ
れた絞り径にると同時にφＳＳ２パルスが発生する。こ
のパルスによってシャッタはその絞り径で維持されるよ
う開口動作が停止される。又、このパルスを得るとクロ
ック発生手段はストロボ光の発光時の被写体像に、特に
ストロボ光自身の反射光によってブルーミングが起きな
いような周波数ｆ。Ｈ２のクロック発生に切り換えられ
る。ストロボ発光後、シャッタ２を閉じるの命令である
φＳＳ３パルスが出される。このパルスによってシャッ
タ２は閉口動作を開始し、やがて閉じきる。アンチブル
ーミングゲートへのクロックφＡＢはφＳＳ３のパルス
で再び周波数ｆ、）ｉ、に切換えられる。

以上のように瞬時の入射光量が高いストロボ発光時のみ
アンチブルーミングゲートのクロック周波数を高くし、
それ以外のとき、低くすることで、従来のように高いア
ンチブルーミング能力を維持することができ、かつ、ホ
ットホール性暗電流を低下させ画質の劣化を少なくする
ことができる。

つぎに本発明の第２実施例を説明する。

本実施例は、第１実施例におけるゲートへのクロック周
波数を、ストロボの用法によって外部から切換え可能と
したものである。

すなわち、ストロボの用法としては、 ａ、暗い所で被写体を照明する、 ｂ、逆光のため暗くなワた像の露出補正をすといった用
法があり、この両者ではストロボ発光前に必要とされる
アンチブルーミングゲートのクロックφＡＢの周波数が
異なり、後者の方が高い周波数を必要とする。

そこで、ストロボの用法を指定するスイッチを外部に設
ける、もしくは周辺光量が低下したら自動的に上記ａの
モードとし、上記すの条件は外部のスイッチにより撮影
者が選択できるようにして、ストロボ発光前後のアンチ
ブルーミングゲートのクロック周波数をストロボの用途
により切換えるものである。

（発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、ストロボ発光時
のみアンチブルーミングゲートへのクロック周波数を高
くし、ストロボ発光時以外はアンチブルーミングゲート
へのクロック周波数を低くすることで、高いアンチブル
ーミング能力を維持しながら、低い暗電流で画質の良い
画像を得ることができる。

また、ストロボの用途に応じて、アンチブルーミングゲ
ートへのクロック周波数を、外部から切換え選択できる
ので、画質の劣化をより少なくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の動作を示すタイミングチャート、
第２図はアンチブルーミングゲートを有する仮想位相Ｃ
ＯＤの説明図、第３図はアンチブルーミングゲート下の
深さ方向のポテンシャル分布図、第４図は従来の電子ス
チルカメラの構成を示すブロック図、第５図は従来例の
動作を示すタイミングチャートである。 ３−・・−アンチブルーミングゲートを有する固体撮像
素子 ７−−−−システムコントロール １５−・・−ストロボ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アンチブルーミングゲートを有する固体撮像素子
   とエレクトロニック・フラッシュを備え、かつ、該ゲー
   トに、該エレクトロニック・フラッシュの発光期間中は
   所定周波数のクロックを印加し、該エレクトロニック・
   フラッシュの発光直前までと発光完了以後は該所定周波
   数より低い周波数のクロックを印加するクロック発生手
   段を備えていることを特徴とする撮像装置。
2. （２）クロック発生手段は、エレクトロニック・フラッ
   シュの発光直前までと発光完了以後にゲートに印加する
   クロックの周波数が外部から切換可能となっていること
   を特徴とする請求項１記載の撮像装置。