JPH0683400B2 - 電子的撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は電子カメラ等として用いられる電子的撮像装置
に関し、特に静止画撮像の場合における固体撮像素子の
駆動手段の改良に関する。

〔従来技術〕

従来の電子カメラ等として用いられる電子的撮像装置と
くにインターライン型CCD固体撮像素子を用いた装置に
あっては、主としてNTSCテレビションモードの動画撮像
に使用されているため、光電荷の蓄積時間は1/30秒また
は1/60秒であった。すなわち、A,B二つのフィールドに
ついてフレーム記録を行なうべく固体撮像素子をフレー
ム蓄積モードで駆動させる場合は1/30秒の露光時間での
撮像が行なえるだけで他の露光時間は選択することがで
きない。また固体撮像素子をフィールド蓄積モードで駆
動する場合には1/60秒の露光時間での撮像が行なえるだ
けのものとなる。したがって上記電子的撮像装置で静止
画を得ようとしても、動きの速い被写体の場合にはいわ
ゆる蓄積効果の影響で「ぼけ」等が生じ、鮮明な静止画
像を得ることができないという問題があった。なおこの
点を解決する手段として、光学系に通常のフィルムカメ
ラのようなメカニカルシャッタを介在させることが考え
られるが、メカニカルシャッタを用いると、シャッタの
開動作時における立ち上がりまたは立ち下がり速度つま
り応答速度が比較的遅いために露光時間に誤差が介入し
易いものとなる。そこで撮像素子自体にシャッタ効果を
もたせることができれば、機構上および特性上極めて有
利となる。

ところで撮像素子における受光センサすなわち光電変換
素子としてMOSダイオードを用いたCCD固体撮像素子の場
合、MOS電極に高レベルな電圧を印加したときはMOS電極
下に空乏層が生じて光電荷が蓄積され、MOS電極に低レ
ベルな電圧を印加したときは光電荷が蓄積されない。こ
れは高レベル電圧印加時においては、発生した空乏層の
ポテンシャル穴に、入射光により生じた電荷が落ち込む
ことにより光電荷が蓄積され、低レベル電圧印加時にお
いては、空乏層が生じず入射光によって生じた電荷が再
度結合して消滅してしまうためであると考えられる。し
たがって上記高レベル電圧の印加期間を短縮すれば光電
荷蓄積時間が短縮され、いわゆる素子シャッタ効果をも
たせ得る。

しかしながら固体撮像素子では転送可能な光電荷に限度
があり、出力信号において一定のS/N以上の信号となる
固体撮像素子への入射光量の上下限幅が狭い。このた
め、たとえば露光時間を一定とした場合の入射光の照度
の幅が狭く、いわゆるダイナミックレンジが狭小である
という問題があった。

〔目的〕

本発明の目的は、撮像素子として機能し得る十分広いダ
イナミックレンジを有するこの種の電子的撮像装置を提
供することにある。

〔概要〕

上記目的を達成するために、本発明の電子的撮像装置は
次の如く構成されている。すなわち、固体撮像素子の各
光電変換部に対して不要電荷の排出終了後実質的に同時
に露光が開始せしめられた時点以降、これら光電変換部
のうち第１フィールドに係るものに所定の第１の期間に
亘って蓄積された光電荷を先行して電荷転送部に転送す
るための第１手段と、上記光電変換部のうち第２フィー
ルドに係るものに上記第１の期間より長い所定の第２の
期間に亘って蓄積された光電荷を後続して電荷転送部に
転送するための第２手段と、上記第１手段により電荷転
送部に転送された第１フィールドに係る光電荷と上記第
２手段により電荷転送部に転送された第２フィールドに
係る光電荷とを該電荷転送部で加え合わせて出力せしめ
るための第３手段とを備え、実効的ダイナミックレンジ
を拡大するように構成されている。

〔実施例〕

第１図は本発明の電子カメラに適用した一実施例の撮像
記録部の構成を示すブロック図である。

第１図において1A,1Bは光学系のレンズであり、その間
に絞り機構２が介挿されている。絞り機構２は後述する
アイリスドライバーにより駆動されるものとなってい
る。

上記レンズ1A,1Bおよび絞り機構２を介して捉えられた
被写体（不図示）の光像は、レンズ系の焦点位置に設置
されている固体撮像素子３の光電変換面上に結像する。
固体撮像素子３は後述するように例えばインターライン
一括転送型CCDからなり、光電変換面上に結像した被写
体の光像を電気信号に変換する。上記固体撮像素子３の
出力は、アンプ4,サンプリングホールド回路5,LPF6を経
て色分離回路７に供給されると共に、後述する選択スイ
ッチを介して測光回路へ供給される。色分離回路７は与
えられた電気信号を輝度信号Ｙと色差信号R-Y,B-Yに分
離し、FM変調器８に供給する。FM変調器８は輝度信号Ｙ
と色差信号R-Y,B-Yをそれぞれの周波数帯域においてFM
変調し、記録アンプ９に供給する。記録アンプ９は後述
するシャッタ・記録制御回路からの書込みパルスWGを与
えられた期間において、FM変調された各信号を増幅して
磁気ヘッド10に与える。磁気ヘッド10は供給された信号
を磁気ディスク11の記録トラックにFM記録する。

なお、色分離回路７の出力である輝度信号Ｙと色差信号
R-Y,B-Yとはエンコーダ12により例えばNTSC信号に変換
され、ビューファインダ13に供給される。かくしてビュ
ーファインダ13により撮像の内容をモニタすることがで
きるものとなっている。

同期パルス発生器20は、カラーサブキャリヤ周波数fsc
の４倍の周波数である14MHzのクロックを発生すると共
に、垂直駆動パルスVDおよび水平駆動パルスHDを発生
し、撮像系および記録系に供給する。上記同期パルス発
生器20の端子21,22,23から送出された上記クロックと垂
直駆動パルスVDおよび水平駆動パルスHDは、CCD制御信
号発生器24へ供給される。CCD制御信号発生器24はφＶ
ドライバー，φＨドライバー,SGドライバー等を内蔵し
ており、各ドライバーから垂直転送クロックφV1,φV2,
水平転送クロックφH1,φH2,センサーゲートパルスSGを
前記クロックと共にそれぞれ出力する。これらの信号
は、シャッタ・ダイナミックレンジ制御器25を介して固
体撮像素子３に供給される。シャッタ・ダイナミックレ
ンジ制御器25は静止画撮像モード時において作動する。
かくして固体撮像素子３は動画撮像モード時においては
CCD制御信号発生器24からの信号をそのまま供給されて
駆動制御され、静止画撮像モード時においてはシャッタ
・ダイナミックレンジ制御器25で変換され信号によって
駆動制御されるものとなっている。。

また同期パルス発生器20から送出された各タイミング信
号は、前記色分離回路７およびFM変調器８に対して与え
られると共に、撮像系の動作タイミングと記録系の動作
タイミングおよび位相を合わせるために同期検出器26の
一方の入力端に与えられる。同期検出器26の他方の入力
端には磁気ディスク11に付設した回転位相検出用パルス
ジェネレータ27からのPGパルスが与えられる。かくして
同期検出器26は上記PGパルスと前記同期パルスとを比較
し、磁気ディスク11の回転速度および位相が常に撮像系
の動作タイミングに一致するような信号をモータ駆動回
路28に与える。モータ駆動回路28は上記検出器26から与
えられた信号に基いてディスク駆動モータ29を駆動制御
する。その結果、磁気ディスク11は定常状態において36
00RPMで定速回転し、１回転する間に１フィールドの画
像記録を行なうものとなる。

シャッタ・ダイナミックレンジ制御器25は、動画／静止
画モード切換スイッチ30からの切換指令によって前述の
如く動作モードを切換えられる。またシャッタ・ダイナ
ミックレンジ制御器25には、T1/T2設定器31によって出
力を調整されるT1/T2制御器32の出力が供給される。T1/
T2設定器31は装置内に設けてもよいし、装置外側面に設
けて操作者が任意に調整できるようにしてもよい。T1/T
2設定器31の設定操作により希望のダイナミックレンジ
あるいはγ補正効果を得ることができる。なお、T1,T2
の比を調整すると、シャッタ時間が変化するため最適露
光量が若干ずれてくる。そこでT1/T2設定器31から後述
する測定回路へT1/T2の比を示す信号を送り測光回路の
動作特性を補正する。

シャッタ・ダイナミックレンジ制御器25にはシャッタ・
記録制御回路33からの出力も供給される。シャッタ・記
録制御回路33は、撮像指令スイッチであるシャッタレリ
ーズスイッチ34からのレリーズ信号を受けるとトリガさ
れ、シャッタ動作指令信号を前記シャッタ・ダイナミッ
クレンジ制御器25へ与えると共に、１フィールド期間に
相当する幅の書込みパルスWGの前記記録アンプ９に与え
て、その期間だけ記録アンプ９を作動状態となす。

上記シャッタ動作指令信号は、固体撮像素子３の各画素
を構成する光電変換素子内に蓄積された光電荷を、撮像
指令スイッチ34がONとなることによって撮像指令が与え
られた後の所定の第１の時点で垂直シフトレジスタ等か
らなる電荷一時保持部へ一括転送する転送指令、上記第
１の時点から所定時間だけ経過した第２の時点までの期
間において前記電荷一時保持部を高速駆動し不要電荷を
排出する排出指令、前記第１の時点から前記第２の時点
を経由した第３の時点までの期間において前記光電変換
素子のうち奇数フィールド用の素子と偶数フィールド用
の素子に対し前記T1,T2設定器31により設定されたそれ
ぞれ異なる時間に亙り光蓄積を行なわせる蓄積指令、こ
の蓄積指令により蓄積された隣り合う奇数フィールド用
素子の光電荷と偶数フィールド用素子の光電荷とを、前
記電荷一時保持部へ転送し両電荷を加え合わせて読出し
を行なう読出し指令、等を含んでいる。そして上記シャ
ッタ・記録制御回路33は自動／単発・モード切換スイッ
チ35からの指示にしたがって、シャッタ動作を規則的に
くりかえす自動モードと撮像指令スイッチ34をONしたと
き１回のみシャッタ動作をおこなう単発モードに切換え
られる。

上記シャッタ・記録制御回路33には連写モードスイッチ
36が接続されており、このスイッチがONすると、上記シ
ャッタ・記録制御回路33は連続的にシャッタ動作をくり
かえす自動モードとなり、シャッタ・ダイナミックレン
ジ制御器25へ連続的記録を可能とする連続シャッタ信号
を出力する。本実施例の場合は、30回／秒のシャッタ回
数が得られるものとなっているため、磁気ヘッド10のア
クセス速度が十分であれば毎秒30コマの連写が可能であ
る。なお、連写モードスイッチ36には毎秒30コマ以下の
任意のコマ数が得られるように、毎秒コマ数の設定を行
なえるようにしてもよい。また連写モードスイッチ36に
は例えば毎秒５コマ，最大10コマと設定したとき、２秒
間の連写がおこなわれるように、最大継続コマ数を設定
できるようにしてもよい。

次に測定系について説明する。測定情報としては、外部
測光系50の出力を用いる場合と、固体撮像素子３の出力
を用いる場合とがあるが、上記の選択は選択スイッチ38
で行なうものとなっている。すなわち、選択スイッチ38
が図示のごとく固体撮像素子３側に切換えられていると
きは、前記自動／単発・モード切換えスイッチ35は、自
動モードに設定される。したがって撮像素子３からは１
フィールドおきにシャッタ制御を受けたビデオ信号が得
られる。かくして毎秒30回の測定が可能となる。なお、
このときの撮像素子３の測光出力、前述した4,5,6を経
由し、さらに選択スイッチ38の切換え接点を介して測光
回路39へ入る。絞り機構２の絞り込み測光の場合は、撮
像素子３の出力に絞り情報が自動的に含まれているの
で、撮像素子３の出力のみで測光計算が行なわれ、その
結果がシャッタ・記録制御回路33へ出力される。また開
放測光の場合は、絞り機構２に付属する絞り値エンコー
ダ40の出力を絞り制御回路41を経由して測光回路39へ入
力させ、この絞り値に応じた測光計算を行ない、シャッ
タ速度を決定する。例えば開放F1.4の絞りで開放測光
し、F2で記録を行なおうとする場合には、測光時のシャ
ッタ時間Ｔ秒を、記録時には2T秒に切換えるようにす
る。本実施例では素子シャツタを用いているので瞬時に
シャッタ速度を切換えることが可能である。上記のよう
に、シャツタ速度を測光時と記録時とで切換えることに
よってダイナミックレンジの狭い固体撮像素子を用いて
も、広い範囲の測光を高精度に行なえる利点がある。

一般に電子カメラの場合、ラチチュードが銀塩カメラよ
り著しく狭いので±0.1EV以下の総合露光精度が必要と
されるが、フォトダイオードとログアンプを用いる従来
方式の測光では高精度な測光は期待できなかったが本装
置では撮像素子自体を使用できるので極めて精度の高い
完全直接測光が可能となる。また撮像素子３の感度差も
測光情報に自動的におりこまれている。シャッタは完全
に電気的な動作によるものであり、ほとんど誤差を含ま
ない。またシャッタ速度は1/30秒から1/2000秒まで容易
に設定できるので30倍以上の光量測定レンジを得ること
ができる。この素子シャッタ制御によるCCD直接測光の
レンジが不足する場合には、測光回路39からCCD出力オ
ーバ情報が選択スイッチ38に出力され、選択スイッチ38
が自動的に外部測光系側に切替わる。またストロボ使用
時にストロボスイッチ42をONとし自動調光を行なう場合
にも選択スイッチ38は外部測光系側に切替わる。銀塩カ
メラの場合にはフィルムのラチチュードが広いのでフィ
ルムに感度差があってもよかったが、電子カメラの場合
には系のラチチュードが狭いため固体撮像素子３の感度
のバラツキはたとえ数％でも問題になる。また測光系の
小さな誤差も問題となる。

そこで本装置ではCCD感度設定器43を設けている。CCD感
度設定器43は装置内部に設けてもよいが装置外側面に操
作者が設定操作し易いように設けてもよい。なお、従来
の逆光補正のための設定器は上記のCCD感度設定器43と
は別に設けるのがよい。上記のCCD感度設定器43をもち
いて試し撮り等によって自分の好みの位置に設定してお
くことによって、外部測光系の誤差やCCDの感度差やス
トロボ系の誤差がキャンセルされラチチュードの狭い電
子カメラにおいても高精度の測光および露光が可能とな
る。CCD感度設定器43はストロボ44が専用ストロボのと
きは、使用時において自動的にプリセット値が選択され
るようにしてもよい。特に自動調光ストロボでは、発光
時間の短い場合に光量誤差が大きくなる傾向があり、プ
リセット値を発光予想時間に応じて複数用意しておけ
ば、さらに精度があがる。

外部測光系50は通常ログアンプを内蔵しているが、より
精度をあげるためには、複数ゲインを有するリニアアン
プとした方がよい。すなわち、アンプ出力が所定値以下
の場合あるいは以上の場合にはアンプゲインを切換える
方式がよい。

外部測光系50の出力が測光回路に39に供給される場合、
絞り込み測光であればそのままシャッタ速度を計算し、
シャッタ・記録制御回路33に出力する。開放測光のとき
は前記エンコーダ40の絞り値情報を絞り制御回路41経由
で測光回路39に入力し、開放値と絞り値との差を計算し
てシャッタ速度を求め、シャッタ・記録制御回路33に出
力する。

絞り機構２にはアイリスドライバーとしての絞りモータ
45が付設されている。そしてこのモータ45はスイッチ46
を介して絞り制御回路41から制御信号を与えられて動作
するものとなっている。上記スイッチ46がOFFであれば
絞りは手動設定が可能であり、スイッチ46がONならば絞
り機構２は自動制御される。前記動画／静止画モード指
定スイッチ30が動画モードを指定しているときは上記ス
イッチ46はONとなり、前記選択スイッチ38は撮像素子側
となる。したがってこの場合は撮像素子３の出力が測光
情報となり、3,4,5,6,38,39の経路で信号が流れ、絞り
機構２はオートアイリスとして作動する。

オートストロボを使用するときはストロボスイッチ42を
ONにする。そうすると、選択スイッチ38が外部測光系側
に切替わると共に、スイッチ46がONとなり絞りモータ45
が作動し絞り機構２を所定の絞り値例えばF5.6に自動設
定する。

撮像指令スイッチ34をONにすると、VDと同期してストロ
ボが発光しはじめる。外部測光系50から絞り値によって
計算された所定レベルの測光信号がくると、測光回路39
からストロボ44へ発光停止信号が与えられる。

ストロボスイッチ42がONのとき、動画／静止画モード指
定スイッチ30は動画モードに設定され、蓄積時間を1/30
秒または1/60秒とする。特にディライトシンクロ撮影を
行なう場合には任意のシャッタ速度を測光回路39からシ
ャッタ・記録制御回路33に出力してもよい。ラチチュー
ドの狭い電子カメラではシャッタ速度を変えた方が良い
結果が得られる。

外部測光系50における測光用フォトダイオード51の出力
は、マルチゲインアンプ52へ出力される。上記アンプ52
のゲインは、初期設定時は「×１」であり、「×10」
「×100」と変化する。上記アンプ52の出力は積分器53
へ出力される。積分器53はVDにより1/60sec周期でリセ
ットされる。この積分器53の出力は第1,第２のコンパレ
ータ54,55に供給され、第１のコンパレータ54のスレシ
ョルドレベルＨをこえるか、あるいは第２のコンパレー
タ55のスレッショルドレベルＬを下まわると、それぞれ
出力が変化し、これがパルス化回路57,57によりそれぞ
れパルス化され、アップダウンカウンタ58に入力され
る。上記カウンタ58の初期値はＮである。前記アンプ52
のゲインを初期において「×１」に設定しておくと、こ
の「×１」ゲインは最大光量対応であるため、通常のケ
ースでは第２のコンパレータ55からパルスが出力され、
カウンタ出力はＮ＋１となり、ゲイン設定器のFETスイ
ッチ選択モードが変化し、アンプ52のゲインを「×10」
とする。「×10」レンジにおいても下限レベルＬより低
い電圧であれば更にカウンタ58は加算され、アンプ52の
ゲインは「×100」となる。このとき、積分器53の出力
が下限レベルＬより大きく上限レベルＨより小さくなれ
ば測光は終了し、積分器53の出力とカウンタ58の出力と
が測光回路39で演算される。その後、フォトダイオード
51の出力が増し、第１のコンパレータ54側よりパルスが
出力されると、カウンタ58は−１され、その結果アンプ
52のゲインは「×10」に戻る。

すなわち、測光中、アンプゲインは光量に応じて変化す
るため、狭レンジではあるが精度の高い測光情報がその
都度得られる。

なおゲイン調整抵抗器61,62,63の抵抗R1,R2,R3は、FET
スイッチ71,72,73のON抵抗Ｒ_Ｆより十分大きく設定され
ている。ゲイン「×10」を得るときには、FETスイッチ7
1とFETスイッチ73がOFFとなり、FETスイッチ72のみがON
となる。

第２図は本装置で採用した固体撮像素子３の具体例であ
り、インターライン一括転送型CCD40を示している。図
中41はそれぞれ色フィルターR,G,Bを表面にもつMOSダイ
オードからなる受光センサすなわち光電変換素子であ
り、各々１画素を形成している。上記光電変換素子41に
隣接してCCDからなる垂直シフトレジスタ42が設けてあ
る。これらの垂直シフトレジスタ42は、光電変換素子41
に蓄積された光電荷を受取り、CCDからなる水平シフト
レジスタ43に順次転送する。水平シフトレジスタ43は１
水平走査線単位に、光電荷を出力部44に転送する。出力
部44はプリアンプを内蔵しており、微小電流を増幅して
出力端子Voutから出力する。なお上記インターライン一
括転送型CCD40の各入力端子には、リセットパルスであ
るセン−ゲート信号SG、垂直レジスタ転送クロックφV
1,φV2,水平レジスタ転送クロックφH1,φH2などがCCD
制御信号発生器24に内蔵されているドライバから供給さ
れる。

上記各光電変換素子41における光電荷の蓄積時間は、光
電変換素子41から垂直シフトレジスタ42へ電荷を移すタ
イミングに基いて決定されている。

第３図は上記第２図の一部を取出して示した図である。
この第３図から明らかなようにセンサーゲート45は、各
光電変換素子41に対し共通に形成した共通電極である。
また垂直シフトレジスタ42は細矢印で示す如く奇数フィ
ールド時に有効に働くものと、太矢印で示す如く偶数フ
ィールド時に有効に働くものとが交互に配置されてお
り、それぞれのグループ毎に転送クロックφV1,φV2を
共通に供給されるものとなっている。

かくして光電荷一括転送は次のように行なわれる。すな
わち第３図における各部の電位が下記のように設定され
たとき、光電変換素子41内に蓄積された光電荷が垂直シ
フトレジスタ42に転送される。

奇数フィールド時 センサーゲート信号SGが「Ｌ」でφV1が「Ｈ」であると
き 偶数フィールド時 センサーゲート信号SGが「Ｌ」でφV2が「Ｈ」であると
き したがってセンサーゲート信号SGがＨレベルからＬレベ
ルに変化する変化点が蓄積された光電荷の一括転送開始
時点であり、同時にあらたな光電荷蓄積開始点でもあ
る。

第４図は上記インターライン一括転送型CCD40を通常の
動画撮像モードで作動させた場合の動作タイミングを示
す図である。第４図においてVDは垂直ドライブパルス,H
Dは水平ドライブパルスである。HDに書込んである数字
「１〜525」は水平走査線番号に対応している。センサ
ーゲート信号SGは１フィールドに１回「Ｈ」，「Ｌ」が
変化する。上記「Ｌ」の変化のタイミングで光電変換素
子41の光電荷は、垂直シフトレジスタ42に移送される。
つまりこのタイミングで、そのフィールドの全画素の情
報が垂直シフトレジスタ42内に移されるわけである。φ
V1,φV2は２相の垂直レジスタ転送クロックであると同
時に、各光電変換素子41から垂直シフトレジスタ42への
電荷移送にも関係している。すなわち第１フィールドで
は、時点t1すなわち第1HでSGが「Ｌ」となったときφV1
が「Ｈ」となるため、この時点で第１フィールドにて出
力される画像に関係する全画素の電荷が垂直シフトレジ
スタ42に移送され、画素内がクリアされる。同時にふた
たび光電荷の蓄積が開始される。一方、第２フィールド
では、時点t2すなわち275H目にセンサーゲート信号SGが
「Ｌ」となったタイミングでφV2が「Ｈ」であるため、
この時点で第２フィールドにて出力される画像に関係す
る全画素の電荷が垂直シフトレジスタ42に移送される。
上記の如く各フィールドにおいて垂直シフトレジスタ42
へ移送された信号電荷は、その直後からのφV1,φV2お
よびφH1,φH2による垂直シフトレジスタ42および水平
シフトレジスタ43の転送動作により、ビデオ信号として
出力される。すなわち第４図中、「Ｖレジスタ空送り」
のあとの第1HからCCD出力信号として出力される。

なお、第４図の例はフレーム蓄積モードの場合であり、
光電荷の蓄積時間は1/30となる。

第５図は前記インターライン一括転送型CCD40を静止画
撮像モードで駆動した場合の動作タイミングを示す図で
ある。第５図において、時刻t3以前は第４図の動作タイ
ミングと同様のタイミングにて通常の動画モードで駆動
されている。本発明でいう第１の時点t3おいてSGが
「Ｌ」になったときφV1,φV2がいずれも「Ｈ」となる
ため、奇数フィールドおよび偶数フィールドの各画素を
構成する光電変換素子41に蓄積されている光電荷が、両
フィールド同時に一括して垂直シフトレジスタ42へ移送
される。

その後、SGを「Ｈ」とし、φV1,φV2を通常の駆動周波
数よりも高い周波数、例えば440kHzで高速駆動すること
により、垂直シフトレジスタ42内の電荷が外部へ排除さ
れると共に、第１フィールド，第２フィールドに関係す
る光電変換素子の光蓄積を開始する。時刻t4においてφ
V1を「Ｈ」，φV2を「Ｌ」,SGを「Ｌ」にすることによ
り、時刻t3からt4まで光蓄積された第１フィールドの光
電荷が垂直シフトレジスタ42へ転送される。その後再び
SGを「Ｈ」にして、時刻t5においてφV1を「Ｌ」，φV2
を「Ｈ」として前述の第１フィールドの垂直シフトレジ
スタ42内での光電荷を１段シフトすることにより、第２
フィールドに相当する位置へ移動させ、またSGを「Ｌ」
にして、時刻t3よりt5まで光蓄積された第２フィールド
の光電荷を垂直シフトレジスタ42へ転送し、第１フィー
ルドの光電荷と同一の位置へ混入させる。時刻t5以後再
びSGを「Ｈ」として、またφV1を「Ｌ」，φV2を「Ｈ」
のまま時刻t6まで垂直シフトレジスタ42内の光電荷の転
送を停止させ、本来SGが「Ｌ」になるべき時刻のt6より
φV1,φV2を再び通常の駆動周波数で駆動することによ
り、時刻t6以後の１フィールド期間に前述の時刻t3から
t4まで光蓄積された第１フィールドの光電荷と時刻t3か
らt5まで光蓄積された第２フィールドの光電荷とを加え
たものが同時に出力されることになる。

第６図は第５図の駆動タイミングで動作させたときの第
１フィールドと第２フィールドの光電荷をその受光面照
度に対比させたグラフである。前述のように第２フィー
ルドの方が第１フィールドよりも受光素子の光蓄積時間
を長くしてあるために、傾斜が急である。第２フィール
ドでは低照度L1の範囲で一定以上のS/Nを確保でき、第
１フィールドの方は高照度L2の範囲で一定以上のS/Nを
確保できる。

第７図はダイナミックレンジが拡大されるもようを示す
図である。これは第６図の第１フィールドと第２フィー
ルドのグラフを加えたものであり、一定のS/Nが得られ
る照度範囲はL3となり、これは第６図のL1.L2よりも広
くなる。

第８図は本装置を連続して動作させるようにした場合の
各信号のタイミングチャートである。図示の如く、２フ
ィールドに１個づつ出力信号VIDEO1,VIDEO2を取すこと
ができる。

第９図は先ず垂直シフトレジスタ42の不要電荷を排出
し、しかるのち各フィールドへの光電荷の蓄積を行なう
ようにした例を示すタイミングチャートである。

このように本実施例においては、固体撮像素子に素子シ
ャッタ機能をもたせるだけでなく、その出力信号が被写
体の照度に対してダイナミックレンジの広いものとなる
ので、特に静止画記録等に使用した場合において良好な
画像が得られる。また第５図における第１の光蓄積時間
t3〜t4＝T1,第２の光蓄積時間t3〜t5＝T2の比、T1/T2を
任意に設定できるため、装置外部にT1/T2の比の設定手
段を設けることにより、好みのダイナミックレンジある
いはγ特性効果を得ることができる。

なお本発明は前記実施例に限定されるものではない。た
とえば記録媒体としては磁気ディスク以外に固体メモリ
などを用いてもよい。また固体撮像素子としてはIL-CCD
以外に、FT-CCD,FIT-CCD,積層型CCDなどを用いてもよ
い。このほか本発明の要旨を越えない範囲で種々変形実
施可能であるのは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば撮像素子として機
能し得る十分広いダイナミックレンジを有するこの種の
電子的撮像装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第９図は本発明の一実施例を示す図で、第１図
は本発明を電子カメラに適用した場合の撮像記録部の構
成を示すブロック図、第２図は固体撮像素子の具体例を
示す図、第３図は第２図の主要部分を示す図、第４図は
固体撮像素子を動画撮像モードで駆動した場合の動作タ
イミングを示す図、第５図は固体撮像素子を静止画撮像
モードにて駆動した場合の動作タイミングを示す図、第
６図および第７図はダイナミックレンジ拡大の原理を示
す図、第８図および第９図はそれぞれ本装置の異なる駆
動例の動作タイミングを示す図である。 1A,1B……レンズ、２……絞り機構、３……固体撮像素
子（CCD）、９……記録アンプ、10……磁気ヘッド、11
……磁気ディスク、27……回転位相検出用パルスジェネ
レータ、29……ディスク駆動モータ、34……撮像指令ス
イッチ（レリーズスイッチ）、38……選択スイッチ、40
……インターライン一括転送型CCD、41……光電変換素
子、42……垂直シフトレジスタ、43……水平シフトレジ
スタ、44……出力部、45……センサーゲート、外部測光
系。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固体撮像素子の各光電変換部に対して不要
   電荷の排出終了後実質的に同時に露光が開始せしめられ
   た時点以降、これら光電変換部のうち第１フィールドに
   係るものに所定の第１の期間に亘って蓄積された光電荷
   を先行して電荷転送部に転送するための第１手段と、上
   記光電変換部のうち第２フィールドに係るものに上記第
   １の期間より長い所定の第２の期間に亘って蓄積された
   光電荷を後続して電荷転送部に転送するための第２手段
   と、上記第１手段により電荷転送部に転送された第１フ
   ィールドに係る光電荷と上記第２手段により電荷転送部
   に転送された第２フィールドに係る光電荷とを該電荷転
   送部で加え合わせて出力せしめるための第３手段と、を
   備え実効的ダイナミックレンジを拡大したことを特徴と
   する電子的撮像装置。