JPH09107506A - 撮像装置 - Google Patents
撮像装置Info
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- JPH09107506A JPH09107506A JP7263185A JP26318595A JPH09107506A JP H09107506 A JPH09107506 A JP H09107506A JP 7263185 A JP7263185 A JP 7263185A JP 26318595 A JP26318595 A JP 26318595A JP H09107506 A JPH09107506 A JP H09107506A
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- frame mode
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 広ダイナミックレンジと高画質を保ったま
ま、フレームモードにおけるインターライン型ＣＣＤの
垂直転送部での電荷の転送効率を向上させる。 【解決手段】 フレームモードで電荷転送パルスＶ3 が
最初に高電位ＶH となってから次の電荷転送が始まるま
での期間（ｔ2 〜ｔ6 ）に、半導体基板部の電位Ｖsub
をレベル２からレベル１に切り換えた後、電荷転送パル
スＶ1 〜Ｖ4 の転送電位ＶM をレベル２からレベル１に
切り換える。これによって、フィールドモードと同じ転
送効率が得られる。また、先に半導体基板部の電位Ｖ
sub を切り換えるので、電荷転送パルスＶ3 が高電位Ｖ
H になることで読み出しが行われなかったラインの画素
は確実に半導体基板部に流れ込むことになって、この電
荷が垂直転送部に漏れこむことによるブルーミングなど
の画質劣化が生じない。
ま、フレームモードにおけるインターライン型ＣＣＤの
垂直転送部での電荷の転送効率を向上させる。 【解決手段】 フレームモードで電荷転送パルスＶ3 が
最初に高電位ＶH となってから次の電荷転送が始まるま
での期間（ｔ2 〜ｔ6 ）に、半導体基板部の電位Ｖsub
をレベル２からレベル１に切り換えた後、電荷転送パル
スＶ1 〜Ｖ4 の転送電位ＶM をレベル２からレベル１に
切り換える。これによって、フィールドモードと同じ転
送効率が得られる。また、先に半導体基板部の電位Ｖ
sub を切り換えるので、電荷転送パルスＶ3 が高電位Ｖ
H になることで読み出しが行われなかったラインの画素
は確実に半導体基板部に流れ込むことになって、この電
荷が垂直転送部に漏れこむことによるブルーミングなど
の画質劣化が生じない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤのような撮
像素子を有する撮像装置に関する。
像素子を有する撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、集積回路技術の向上によるメモリ
ＩＣの小型化、高容量化および低コスト化によって、撮
像素子としてＣＤＤ（Charge Coupled Device ：電荷結
合素子）を用いたビデオカメラや電子カメラなどのディ
ジタル化された撮像装置が数多く開発され販売されてい
る。また、マルチメディア機器においては、ビデオ信号
に規制されないディジタル画像データが求められてい
る。例えば、ビデオ信号に規制されないデータを扱うよ
うにしたディジタルカメラが実現されている。このよう
なディジタルカメラに使用するＣＣＤなどの撮像素子
は、ビデオ信号に規制されないことから比較的高い自由
度で設計することが可能であるが、製品価格を抑制する
ためにはむしろビデオカメラ用の撮像素子をそのまま使
用する方が好ましい。そこで、ディジタルカメラに使用
したビデオムービーカメラ用撮像素子を、ビデオムービ
ーカメラに使用したときとは異なる方法で駆動すること
によって、より高画質の画像データを得ることが提案さ
れている。
ＩＣの小型化、高容量化および低コスト化によって、撮
像素子としてＣＤＤ（Charge Coupled Device ：電荷結
合素子）を用いたビデオカメラや電子カメラなどのディ
ジタル化された撮像装置が数多く開発され販売されてい
る。また、マルチメディア機器においては、ビデオ信号
に規制されないディジタル画像データが求められてい
る。例えば、ビデオ信号に規制されないデータを扱うよ
うにしたディジタルカメラが実現されている。このよう
なディジタルカメラに使用するＣＣＤなどの撮像素子
は、ビデオ信号に規制されないことから比較的高い自由
度で設計することが可能であるが、製品価格を抑制する
ためにはむしろビデオカメラ用の撮像素子をそのまま使
用する方が好ましい。そこで、ディジタルカメラに使用
したビデオムービーカメラ用撮像素子を、ビデオムービ
ーカメラに使用したときとは異なる方法で駆動すること
によって、より高画質の画像データを得ることが提案さ
れている。
【０００３】図９は、ビデオカメラ用ＣＣＤとして一般
的なインターライン型ＣＣＤの概略構成を示す図であ
る。補色市松色差順次方式の色フィルタ構成で各光電変
換要素（画素）２４が配列された光電変換部２０は、入
射した光のうち透過した４つの特定波長域の光（Ｍｇ，
Ｇ，Ｃｙ，Ｙｅ）から電荷を発生する。垂直転送部（Ｖ
ＣＣＤ）２１は、転送ゲート電極２５に４つの電荷転送
パルスＶ1 〜Ｖ4 が印加されることによって画素２４の
それぞれに蓄えられた電荷を読み出し垂直方向に転送す
る。水平転送部２２は、垂直転送部２１から転送されて
きた電荷を水平方向に転送する。フローティングディフ
ュージョンアンプ（ＦＤＡ）２３は、水平転送部２２か
ら転送されてきた電荷を電圧信号に変換して出力する。
的なインターライン型ＣＣＤの概略構成を示す図であ
る。補色市松色差順次方式の色フィルタ構成で各光電変
換要素（画素）２４が配列された光電変換部２０は、入
射した光のうち透過した４つの特定波長域の光（Ｍｇ，
Ｇ，Ｃｙ，Ｙｅ）から電荷を発生する。垂直転送部（Ｖ
ＣＣＤ）２１は、転送ゲート電極２５に４つの電荷転送
パルスＶ1 〜Ｖ4 が印加されることによって画素２４の
それぞれに蓄えられた電荷を読み出し垂直方向に転送す
る。水平転送部２２は、垂直転送部２１から転送されて
きた電荷を水平方向に転送する。フローティングディフ
ュージョンアンプ（ＦＤＡ）２３は、水平転送部２２か
ら転送されてきた電荷を電圧信号に変換して出力する。
【０００４】図９に示すように、ＣＣＤからの撮像信号
は、１フィールド期間毎に全ラインの画素を走査し、奇
数フィールドと偶数フィールドとで１段ずらした画素ラ
インを垂直転送部２１で加算して読み出すフィールドモ
ード（フィールド加算読み出し、または擬似インタレー
ス読み出し）、および１フィールド期間毎に１ラインお
きの画素をインターレース走査して読み出すフレームモ
ードのいずれかのモードによって読み出される。
は、１フィールド期間毎に全ラインの画素を走査し、奇
数フィールドと偶数フィールドとで１段ずらした画素ラ
インを垂直転送部２１で加算して読み出すフィールドモ
ード（フィールド加算読み出し、または擬似インタレー
ス読み出し）、および１フィールド期間毎に１ラインお
きの画素をインターレース走査して読み出すフレームモ
ードのいずれかのモードによって読み出される。
【０００５】図１０に、フィールドモードにおいて図９
の転送ゲート電極２５に印加される４つの電荷転送パル
スＶ1 〜Ｖ4 のタイムチャートを示す。図１０におい
て、電荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4 が中間電位ＶM と低電位
ＶL とを繰り返すことによって電荷が転送される一方
で、電荷転送パルスＶ1 および電荷転送パルスＶ3 が同
時に高電位ＶH （読み出しパルス）になると、奇数ライ
ン（Ｍｇ，Ｇ）の画素２４および偶数ライン（Ｃｙ，Ｙ
ｅ）の画素２４から垂直転送部２１へ蓄積電荷が読み出
される。以後、１フィールド期間（１Ｖ）ごとに電荷転
送パルスＶ1 および電荷転送パルスＶ3 が同時に高電位
ＶH になり、全画素２４から垂直転送部２１への撮像信
号の読み出しが行われる。このフィールドモードでは、
上下の画素に蓄積された電荷が加算されるためにフレー
ムモードに比べて垂直解像度が半分程度に減少する。
の転送ゲート電極２５に印加される４つの電荷転送パル
スＶ1 〜Ｖ4 のタイムチャートを示す。図１０におい
て、電荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4 が中間電位ＶM と低電位
ＶL とを繰り返すことによって電荷が転送される一方
で、電荷転送パルスＶ1 および電荷転送パルスＶ3 が同
時に高電位ＶH （読み出しパルス）になると、奇数ライ
ン（Ｍｇ，Ｇ）の画素２４および偶数ライン（Ｃｙ，Ｙ
ｅ）の画素２４から垂直転送部２１へ蓄積電荷が読み出
される。以後、１フィールド期間（１Ｖ）ごとに電荷転
送パルスＶ1 および電荷転送パルスＶ3 が同時に高電位
ＶH になり、全画素２４から垂直転送部２１への撮像信
号の読み出しが行われる。このフィールドモードでは、
上下の画素に蓄積された電荷が加算されるためにフレー
ムモードに比べて垂直解像度が半分程度に減少する。
【０００６】図１１に、フレームモードにおいて図９の
転送ゲート電極２５に印加される４つの電荷転送パルス
Ｖ1 〜Ｖ4 のタイムチャートを示す。図１１において、
電荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4 が中間電位ＶM と低電位ＶL
とを繰り返すことによって電荷が転送される一方で、電
荷転送パルスＶ1 が高電位ＶH （読み出しパルス）にな
ると、奇数ライン（Ｍｇ，Ｇ）の画素２４から垂直転送
部２１へ蓄積電荷が読み出される。次に、１フィールド
期間経過後に、電荷転送パルスＶ3 が高電位Ｖ H （読み
出しパルス）になると、偶数ライン（Ｃｙ，Ｙｅ）の画
素２４から垂直転送部２１へ蓄積電荷が読み出される。
以後、１フィールド期間ごとに電荷転送パルスＶ1 およ
び電荷転送パルスＶ3 が交互に高電位ＶH になり、画素
２４から垂直転送部２１への読み出しが行われる。
転送ゲート電極２５に印加される４つの電荷転送パルス
Ｖ1 〜Ｖ4 のタイムチャートを示す。図１１において、
電荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4 が中間電位ＶM と低電位ＶL
とを繰り返すことによって電荷が転送される一方で、電
荷転送パルスＶ1 が高電位ＶH （読み出しパルス）にな
ると、奇数ライン（Ｍｇ，Ｇ）の画素２４から垂直転送
部２１へ蓄積電荷が読み出される。次に、１フィールド
期間経過後に、電荷転送パルスＶ3 が高電位Ｖ H （読み
出しパルス）になると、偶数ライン（Ｃｙ，Ｙｅ）の画
素２４から垂直転送部２１へ蓄積電荷が読み出される。
以後、１フィールド期間ごとに電荷転送パルスＶ1 およ
び電荷転送パルスＶ3 が交互に高電位ＶH になり、画素
２４から垂直転送部２１への読み出しが行われる。
【０００７】以上説明したような、汎用的なビデオカメ
ラ用のＣＣＤは、フィールドモードでの駆動を前提とし
ているため、フィールドモードで最適となるようにダイ
ナミックレンジが設定されている。従って、このような
ＣＣＤを用いてフレーム読み出しを行うと、垂直転送部
２１の容量を有効に生かせないために、ＣＣＤのダイナ
ミックレンジがフィールド読み出しのときよりも狭くな
ってしまう。つまり、画素２４の１個分の最大電荷蓄積
容量が垂直転送部２１の転送ゲート電極２５の１段分の
最大電荷蓄積容量よりも小さいために、フレームモード
では転送ゲート電極２５部分よりも先に画素２４部分の
電荷が飽和してしまい、フィールドモードよりも飽和レ
ベルが低くなる。
ラ用のＣＣＤは、フィールドモードでの駆動を前提とし
ているため、フィールドモードで最適となるようにダイ
ナミックレンジが設定されている。従って、このような
ＣＣＤを用いてフレーム読み出しを行うと、垂直転送部
２１の容量を有効に生かせないために、ＣＣＤのダイナ
ミックレンジがフィールド読み出しのときよりも狭くな
ってしまう。つまり、画素２４の１個分の最大電荷蓄積
容量が垂直転送部２１の転送ゲート電極２５の１段分の
最大電荷蓄積容量よりも小さいために、フレームモード
では転送ゲート電極２５部分よりも先に画素２４部分の
電荷が飽和してしまい、フィールドモードよりも飽和レ
ベルが低くなる。
【０００８】このように、汎用ＣＣＤでは、２画素分の
ダイナミックレンジに対して転送ゲート電極２５の１段
分のダイナミックレンジが対応しているので、フレーム
モードにおいてフィールドモードと同等のダイナミック
レンジを確保することができず、ダイナミックレンジが
ほぼ半減してしまう。そのため、特に、垂直高解像度を
実現するためにフレーム読み出しを行い静止画像を記憶
する電子カメラでは、ダイナミックレンジの減少によっ
て画質が劣化してしまう。例えば、コントラストの高い
被写体を撮像すると、信号が飽和して高彩度部分が変色
したり、高輝度部分のコントラストが消失したりする。
また、最近、全画素を加算せずに１フィールド期間毎に
同時に読み出すことのできるＣＣＤが開発されてきてい
る。このようなＣＣＤでは上下の画素からの電荷が加算
されず且つ１フィールド期間毎に全画素が読み出される
ので、垂直解像度の低下やダイナミックレンジの減少と
いう問題が生じないが、かなり高価であるために安価な
撮像装置に用いることができない。
ダイナミックレンジに対して転送ゲート電極２５の１段
分のダイナミックレンジが対応しているので、フレーム
モードにおいてフィールドモードと同等のダイナミック
レンジを確保することができず、ダイナミックレンジが
ほぼ半減してしまう。そのため、特に、垂直高解像度を
実現するためにフレーム読み出しを行い静止画像を記憶
する電子カメラでは、ダイナミックレンジの減少によっ
て画質が劣化してしまう。例えば、コントラストの高い
被写体を撮像すると、信号が飽和して高彩度部分が変色
したり、高輝度部分のコントラストが消失したりする。
また、最近、全画素を加算せずに１フィールド期間毎に
同時に読み出すことのできるＣＣＤが開発されてきてい
る。このようなＣＣＤでは上下の画素からの電荷が加算
されず且つ１フィールド期間毎に全画素が読み出される
ので、垂直解像度の低下やダイナミックレンジの減少と
いう問題が生じないが、かなり高価であるために安価な
撮像装置に用いることができない。
【０００９】一方、不要な蓄積電荷をシリコン基板に掃
き捨てることのできる縦形オーバーフロードレイン（Ｖ
ＯＤ：Vertical Overflow Drain ）構造を採用すること
によって、ＣＣＤを高感度化、広ダイナミックレンジ化
することが最近の主流になっている。図１２に示す画素
２４の基板深さ方向のポテンシャル図により、ＶＯＤ構
造でシリコン基板に不要な蓄積電荷を掃き捨てる原理を
説明する。図１２において、ＣＣＤ受光面から入射した
光線により画素で発生した電荷は、受光面下部のシリコ
ン基板の電位Ｖsub によって規定されるポテンシャル障
壁内に蓄積される。ここで、シリコン基板の電位Ｖsub
が高いほどポテンシャル障壁のレベルは低くなり（レベ
ル１）、シリコン基板の電位Ｖsub が低いほどポテンシ
ャル障壁のレベルは高くなる（レベル２）。そこで、シ
リコン基板の電位Ｖsub をＶsub(2) からＶsub (1) に
することによって、不要な蓄積電荷をシリコン基板に掃
き捨てることが可能になる。これを応用することによっ
て、シリコン基板の電位Ｖ sub の制御によって電荷蓄積
のオン・オフを規定する電子シャッタを設けることがで
きる。
き捨てることのできる縦形オーバーフロードレイン（Ｖ
ＯＤ：Vertical Overflow Drain ）構造を採用すること
によって、ＣＣＤを高感度化、広ダイナミックレンジ化
することが最近の主流になっている。図１２に示す画素
２４の基板深さ方向のポテンシャル図により、ＶＯＤ構
造でシリコン基板に不要な蓄積電荷を掃き捨てる原理を
説明する。図１２において、ＣＣＤ受光面から入射した
光線により画素で発生した電荷は、受光面下部のシリコ
ン基板の電位Ｖsub によって規定されるポテンシャル障
壁内に蓄積される。ここで、シリコン基板の電位Ｖsub
が高いほどポテンシャル障壁のレベルは低くなり（レベ
ル１）、シリコン基板の電位Ｖsub が低いほどポテンシ
ャル障壁のレベルは高くなる（レベル２）。そこで、シ
リコン基板の電位Ｖsub をＶsub(2) からＶsub (1) に
することによって、不要な蓄積電荷をシリコン基板に掃
き捨てることが可能になる。これを応用することによっ
て、シリコン基板の電位Ｖ sub の制御によって電荷蓄積
のオン・オフを規定する電子シャッタを設けることがで
きる。
【００１０】このように、基板電位Ｖsub の高低によっ
て画素に蓄積される電荷量が変化することに注目し、フ
レームモードでの基板電位Ｖsub をフィールドモードよ
りも低くすることで、フレームモードにおける画素の最
大蓄積電荷量を増加させ、ダイナミックレンジを拡大す
ることができる。つまり、フィールドモードでＶsub(1)
であった基板電位をフレームモードでＶsub (2) （Ｖ
sub (1) ＞Ｖsub (2)）とすることで、ポテンシャル障
壁に蓄積される電荷量、すなわちダイナミックレンジが
拡大する。これによって、フレームモードでの光電変換
部２０と垂直転送部２１との電荷飽和レベルのバランス
が良くなって、トータルとしてＣＣＤのダイナミックレ
ンジを向上させることができる。
て画素に蓄積される電荷量が変化することに注目し、フ
レームモードでの基板電位Ｖsub をフィールドモードよ
りも低くすることで、フレームモードにおける画素の最
大蓄積電荷量を増加させ、ダイナミックレンジを拡大す
ることができる。つまり、フィールドモードでＶsub(1)
であった基板電位をフレームモードでＶsub (2) （Ｖ
sub (1) ＞Ｖsub (2)）とすることで、ポテンシャル障
壁に蓄積される電荷量、すなわちダイナミックレンジが
拡大する。これによって、フレームモードでの光電変換
部２０と垂直転送部２１との電荷飽和レベルのバランス
が良くなって、トータルとしてＣＣＤのダイナミックレ
ンジを向上させることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにフ
レームモードでの基板電位Ｖsub をフィールドモードよ
りも低くした場合、高輝度被写体を撮像した際に画素２
４に蓄積された電荷が電荷蓄積期間であるにもかかわら
ず垂直転送部２１へ漏れこんでしまい、ブルーミングな
どの弊害が生じてしまう。そこで、本出願人は、この問
題を解決するために、基板電位Ｖsub だけでなく転送ゲ
ート電極２５の電荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4の中間電位Ｖ
M のレベルを各モード毎に切り換え可能とし、フレーム
モードでの中間電位ＶM のレベルをフィールドモードに
比べて低い電位に設定することによって、各画素２４の
電荷蓄積容量を拡大し且つ蓄積電荷が垂直転送部２１へ
漏れこまないようする発明を提案し、既に出願した（特
願平６−１３７３１８号、平成６年６月２０日出願）。
これを図１３で簡単に説明する。
レームモードでの基板電位Ｖsub をフィールドモードよ
りも低くした場合、高輝度被写体を撮像した際に画素２
４に蓄積された電荷が電荷蓄積期間であるにもかかわら
ず垂直転送部２１へ漏れこんでしまい、ブルーミングな
どの弊害が生じてしまう。そこで、本出願人は、この問
題を解決するために、基板電位Ｖsub だけでなく転送ゲ
ート電極２５の電荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4の中間電位Ｖ
M のレベルを各モード毎に切り換え可能とし、フレーム
モードでの中間電位ＶM のレベルをフィールドモードに
比べて低い電位に設定することによって、各画素２４の
電荷蓄積容量を拡大し且つ蓄積電荷が垂直転送部２１へ
漏れこまないようする発明を提案し、既に出願した（特
願平６−１３７３１８号、平成６年６月２０日出願）。
これを図１３で簡単に説明する。
【００１２】図１３は、図９に示すようなＣＣＤの光電
変換部２０および垂直転送部２１の水平方向のポテンシ
ャル図である。図１３において、フレームモードでの電
荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4 の中間電位ＶM のレベルをＶM
(2) とし、フィールドモードでの電荷転送パルスＶ1 〜
Ｖ4 の中間電位ＶM のレベルをＶM (1) （ＶM (1) ＞Ｖ
M (2) ）とした。２つのモードでの中間電位ＶM のレベ
ルをこのように設定することにより、光電変換部２０と
垂直転送部２１との境界にあるポテンシャル障壁がフィ
ールドモードよりもフレームモードで高くなる。従っ
て、フレームモードでの電荷蓄積容量のレベル（レベル
２）がフィールドモードでの電荷蓄積容量のレベル（レ
ベル１）よりも高くなるので、上記のように基板電位Ｖ
sub を変更しても、フレームモードにおける蓄積電荷の
垂直転送部２１への漏れこみを防止することができ、結
果としてブルーミングなどの弊害が抑制される。
変換部２０および垂直転送部２１の水平方向のポテンシ
ャル図である。図１３において、フレームモードでの電
荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4 の中間電位ＶM のレベルをＶM
(2) とし、フィールドモードでの電荷転送パルスＶ1 〜
Ｖ4 の中間電位ＶM のレベルをＶM (1) （ＶM (1) ＞Ｖ
M (2) ）とした。２つのモードでの中間電位ＶM のレベ
ルをこのように設定することにより、光電変換部２０と
垂直転送部２１との境界にあるポテンシャル障壁がフィ
ールドモードよりもフレームモードで高くなる。従っ
て、フレームモードでの電荷蓄積容量のレベル（レベル
２）がフィールドモードでの電荷蓄積容量のレベル（レ
ベル１）よりも高くなるので、上記のように基板電位Ｖ
sub を変更しても、フレームモードにおける蓄積電荷の
垂直転送部２１への漏れこみを防止することができ、結
果としてブルーミングなどの弊害が抑制される。
【００１３】しかしながら、たとえフィールドモードよ
りもフレームモードで電荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4 の中間
電位ＶM および基板電位Ｖsub が低くなるようにしたと
しても、中間電位ＶM が低くなることによって中間電位
ＶM と低電位ＶL との電位差が小さくなるために、フレ
ームモードにおける垂直転送部２１での電荷の転送効率
が低下してしまう。この転送効率の低下によって、画質
が劣化するという問題が生じていた。
りもフレームモードで電荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4 の中間
電位ＶM および基板電位Ｖsub が低くなるようにしたと
しても、中間電位ＶM が低くなることによって中間電位
ＶM と低電位ＶL との電位差が小さくなるために、フレ
ームモードにおける垂直転送部２１での電荷の転送効率
が低下してしまう。この転送効率の低下によって、画質
が劣化するという問題が生じていた。
【００１４】なお、電荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4 の中間電
位ＶM のレベルだけでなく、低電位ＶL のレベルについ
てもフレームモードでフィールドモードよりも低くする
ことによって、垂直転送部２１の電荷転送効率の低下を
防止することも考えられる。しかし、この場合、各レベ
ル設定用の回路の規模が大きくなってしまい、安価で小
型の撮像装置を得ることができないという問題、および
低電位ＶL の最低電位を設定しなければならないために
撮像素子自体の設計見直しが必要になって汎用の安価な
撮像素子が使用できなくなってしまうという問題が生じ
ていた。
位ＶM のレベルだけでなく、低電位ＶL のレベルについ
てもフレームモードでフィールドモードよりも低くする
ことによって、垂直転送部２１の電荷転送効率の低下を
防止することも考えられる。しかし、この場合、各レベ
ル設定用の回路の規模が大きくなってしまい、安価で小
型の撮像装置を得ることができないという問題、および
低電位ＶL の最低電位を設定しなければならないために
撮像素子自体の設計見直しが必要になって汎用の安価な
撮像素子が使用できなくなってしまうという問題が生じ
ていた。
【００１５】そこで、本発明の目的は、静止画像を撮像
するフレームモードにおいてフィールドモードと同程度
に広いダイナミックレンジを有し、ブルーミングなどの
弊害が生じず、且つ電荷の転送効率の高い安価な撮像装
置を提供することである。
するフレームモードにおいてフィールドモードと同程度
に広いダイナミックレンジを有し、ブルーミングなどの
弊害が生じず、且つ電荷の転送効率の高い安価な撮像装
置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の撮像装置は、半導体基板部の上に形成さ
れた複数の光電変換要素からなる光電変換部と、前記光
電変換部からの電荷を一方向に転送する垂直転送部と、
前記垂直転送部からの電荷を前記一方向と交差する方向
に転送する水平転送部とからなるインターライン型ＣＣ
Ｄ撮像素子を有する撮像装置であって、前記撮像素子
が、１フィールド期間ごとに水平方向の全ラインの前記
光電変換要素を走査して上下２ラインを加算して読み出
すフィールドモードと、１フィールド期間ごとに水平方
向の１ラインおきの前記光電変換要素をインターレース
走査して読み出すフレームモードとの２つのモードで駆
動され、前記垂直転送部には、前記光電変換要素から前
記垂直転送部へ電荷を読み出すための読み出し電位ＶH
と、電荷を垂直方向に順次転送するための転送電位
Ｖ M 、ＶL （ＶH ＞ＶM ＞ＶL ）とを有する電荷転送パ
ルスが印加される撮像装置において、前記フレームモー
ドでの前記半導体基板部の電位Ｖsub が、前記フレーム
モードで前記電荷転送パルスが最初に前記読み出し電位
ＶH となってからその後に前記垂直転送部内での電荷の
転送が始まるまでの期間内の第１の所定時刻において、
前記フィールドモードでの前記半導体基板部の電位Ｖ
sub (1) よりも低い電位Ｖsub (2) からこれよりも高い
電位に切り換えられ、前記フレームモードでの前記転送
電位ＶM が、前記フレームモードで前記電荷転送パルス
が最初に前記読み出し電位ＶH となってからその後に前
記垂直転送部内での電荷の転送が始まるまでの期間内の
前記第１の所定時刻よりも後の第２の所定時刻におい
て、前記フィールドモードでの前記転送電位ＶM (1) よ
りも低い電位ＶM (2) からこれよりも高い電位に切り換
えられるように構成されている。
に、請求項１の撮像装置は、半導体基板部の上に形成さ
れた複数の光電変換要素からなる光電変換部と、前記光
電変換部からの電荷を一方向に転送する垂直転送部と、
前記垂直転送部からの電荷を前記一方向と交差する方向
に転送する水平転送部とからなるインターライン型ＣＣ
Ｄ撮像素子を有する撮像装置であって、前記撮像素子
が、１フィールド期間ごとに水平方向の全ラインの前記
光電変換要素を走査して上下２ラインを加算して読み出
すフィールドモードと、１フィールド期間ごとに水平方
向の１ラインおきの前記光電変換要素をインターレース
走査して読み出すフレームモードとの２つのモードで駆
動され、前記垂直転送部には、前記光電変換要素から前
記垂直転送部へ電荷を読み出すための読み出し電位ＶH
と、電荷を垂直方向に順次転送するための転送電位
Ｖ M 、ＶL （ＶH ＞ＶM ＞ＶL ）とを有する電荷転送パ
ルスが印加される撮像装置において、前記フレームモー
ドでの前記半導体基板部の電位Ｖsub が、前記フレーム
モードで前記電荷転送パルスが最初に前記読み出し電位
ＶH となってからその後に前記垂直転送部内での電荷の
転送が始まるまでの期間内の第１の所定時刻において、
前記フィールドモードでの前記半導体基板部の電位Ｖ
sub (1) よりも低い電位Ｖsub (2) からこれよりも高い
電位に切り換えられ、前記フレームモードでの前記転送
電位ＶM が、前記フレームモードで前記電荷転送パルス
が最初に前記読み出し電位ＶH となってからその後に前
記垂直転送部内での電荷の転送が始まるまでの期間内の
前記第１の所定時刻よりも後の第２の所定時刻におい
て、前記フィールドモードでの前記転送電位ＶM (1) よ
りも低い電位ＶM (2) からこれよりも高い電位に切り換
えられるように構成されている。
【００１７】請求項２の撮像装置は、前記フレームモー
ドの前記第１の所定時刻以降の前記半導体基板部の電位
Ｖsub が、前記フィールドモードでの前記半導体基板部
の電位Ｖsub (1) に等しい値である。
ドの前記第１の所定時刻以降の前記半導体基板部の電位
Ｖsub が、前記フィールドモードでの前記半導体基板部
の電位Ｖsub (1) に等しい値である。
【００１８】請求項３の撮像装置は、前記フレームモー
ドでの前記第２の所定時刻以降の前記転送電位ＶM が、
前記フィールドモードでの前記転送電位ＶM (1) に等し
い値である。
ドでの前記第２の所定時刻以降の前記転送電位ＶM が、
前記フィールドモードでの前記転送電位ＶM (1) に等し
い値である。
【００１９】請求項４の撮像装置は、前記フレームモー
ドにおいて、前記撮像素子を所定時間露光してから、前
記電荷転送パルスを最初に前記読み出し電位ＶH とする
前に前記撮像素子への光線を前記撮像素子の前段に設け
た遮光手段で遮光するように構成されている。
ドにおいて、前記撮像素子を所定時間露光してから、前
記電荷転送パルスを最初に前記読み出し電位ＶH とする
前に前記撮像素子への光線を前記撮像素子の前段に設け
た遮光手段で遮光するように構成されている。
【００２０】請求項５の撮像装置は、前記フレームモー
ドで最初に前記読み出し電位ＶH が印加されるのは、前
記光電変換要素のうちの蓄積電荷が飽和する頻度が高い
前記光電変換要素が水平方向に配列されたラインであ
る。
ドで最初に前記読み出し電位ＶH が印加されるのは、前
記光電変換要素のうちの蓄積電荷が飽和する頻度が高い
前記光電変換要素が水平方向に配列されたラインであ
る。
【００２１】請求項６の撮像装置は、前記フィールドモ
ードでの撮像を所定期間行った後に前記フレームモード
での撮像を行うように構成されている。
ードでの撮像を所定期間行った後に前記フレームモード
での撮像を行うように構成されている。
【００２２】請求項７の撮像装置は、前記フィールドモ
ードで得られた撮像信号をファインダに供給するととも
に、前記フレームモードで得られた撮像信号を記録媒体
に記録するように構成されている。
ードで得られた撮像信号をファインダに供給するととも
に、前記フレームモードで得られた撮像信号を記録媒体
に記録するように構成されている。
【００２３】請求項８の撮像装置は、前記撮像素子が縦
形オーバーフロードレイン構造を有している。
形オーバーフロードレイン構造を有している。
【００２４】請求項９の撮像装置は、前記フレームモー
ドでの駆動を連続して行うことによって得られた一連の
撮像信号を記録媒体に連続して記憶させることができる
ように構成されている。
ドでの駆動を連続して行うことによって得られた一連の
撮像信号を記録媒体に連続して記憶させることができる
ように構成されている。
【００２５】請求項１の発明によると、フレームモード
で電荷転送パルスが最初に読み出し電位ＶH となってか
ら、半導体基板部の電位Ｖsub および転送電位ＶM をフ
ィールドモードよりも低い電位からこれよりも高い電位
に切り換えるようにしたので、光電変換要素で発生した
蓄積電荷が半導体基板部に逃げることを防止でき、フレ
ームモードでのダイナミックレンジの低下を抑制するこ
とができる。また、垂直転送部内での電荷の転送が始ま
るまでに、転送電位ＶM をフィールドモードよりも低い
電位からこれよりも高い電位に切り換えるようにしたの
で、垂直転送部での電荷の転送効率が低下することがな
く、画質の劣化も生じない。また、半導体基板部の電位
Ｖsub の電位を切り換えてから転送電位ＶM を切り換え
るようにしたので、読み出しの行われなかったラインの
光電変換要素で発生した蓄積電荷が垂直転送部に漏れこ
むことなく確実に半導体基板部に流れこむ。従って、読
み出しの行われたラインの光電変換要素からの電荷と読
み出しの行われなかったラインの光電変換要素からの電
荷とが垂直転送部において混合されることがなくなるの
で、特に高輝度被写体およびその周辺に偽輪郭が生じた
り、ブルーミングによる疑似信号が生じて画質が低下す
ることがなくなる。
で電荷転送パルスが最初に読み出し電位ＶH となってか
ら、半導体基板部の電位Ｖsub および転送電位ＶM をフ
ィールドモードよりも低い電位からこれよりも高い電位
に切り換えるようにしたので、光電変換要素で発生した
蓄積電荷が半導体基板部に逃げることを防止でき、フレ
ームモードでのダイナミックレンジの低下を抑制するこ
とができる。また、垂直転送部内での電荷の転送が始ま
るまでに、転送電位ＶM をフィールドモードよりも低い
電位からこれよりも高い電位に切り換えるようにしたの
で、垂直転送部での電荷の転送効率が低下することがな
く、画質の劣化も生じない。また、半導体基板部の電位
Ｖsub の電位を切り換えてから転送電位ＶM を切り換え
るようにしたので、読み出しの行われなかったラインの
光電変換要素で発生した蓄積電荷が垂直転送部に漏れこ
むことなく確実に半導体基板部に流れこむ。従って、読
み出しの行われたラインの光電変換要素からの電荷と読
み出しの行われなかったラインの光電変換要素からの電
荷とが垂直転送部において混合されることがなくなるの
で、特に高輝度被写体およびその周辺に偽輪郭が生じた
り、ブルーミングによる疑似信号が生じて画質が低下す
ることがなくなる。
【００２６】請求項２の発明によると、多数の電位を設
定するための回路を設ける必要がなくなる。
定するための回路を設ける必要がなくなる。
【００２７】請求項３の発明によると、フレームモード
とフィールドモードとで等しい転送効率を得ることがで
きるとともに、多数の電位を設定するための回路を設け
る必要がなくなる。
とフィールドモードとで等しい転送効率を得ることがで
きるとともに、多数の電位を設定するための回路を設け
る必要がなくなる。
【００２８】請求項４の発明によると、撮像素子を所定
時間露光してから電荷転送パルスを最初に読み出し電位
ＶH とする前に撮像素子への光線を遮光手段で遮光する
ようにしたので、余計な電荷が光電変換要素で発生する
ことがなくなる。従って、さらに画質を向上させること
ができる。
時間露光してから電荷転送パルスを最初に読み出し電位
ＶH とする前に撮像素子への光線を遮光手段で遮光する
ようにしたので、余計な電荷が光電変換要素で発生する
ことがなくなる。従って、さらに画質を向上させること
ができる。
【００２９】請求項５の発明によると、光電変換要素の
うちの蓄積電荷が飽和する頻度が高い光電変換要素が水
平方向に配列されたラインがフレームモードで最初に読
み出されるので、この後転送電位ＶM が第２の所定時刻
以降において高く設定されても、このラインおよび他方
のラインの光電変換要素から蓄積電荷が垂直転送部に漏
れこんでしまうことがほとんどなく、撮像された画像に
悪影響が生じる可能性がきわめて低い。
うちの蓄積電荷が飽和する頻度が高い光電変換要素が水
平方向に配列されたラインがフレームモードで最初に読
み出されるので、この後転送電位ＶM が第２の所定時刻
以降において高く設定されても、このラインおよび他方
のラインの光電変換要素から蓄積電荷が垂直転送部に漏
れこんでしまうことがほとんどなく、撮像された画像に
悪影響が生じる可能性がきわめて低い。
【００３０】請求項６の発明によると、フィールドモー
ドでの撮像を所定期間行った後にフレームモードでの撮
像を行うので、最もよいタイミングでフレームモードで
の撮像を行うことができる。
ドでの撮像を所定期間行った後にフレームモードでの撮
像を行うので、最もよいタイミングでフレームモードで
の撮像を行うことができる。
【００３１】請求項７の発明によると、フィールドモー
ドで得られた撮像信号をファインダに供給するととも
に、フレームモードで得られた撮像信号を記録媒体に記
録するので、高解像度の静止画像を最もよいタイミング
で記録媒体に記録することができる。
ドで得られた撮像信号をファインダに供給するととも
に、フレームモードで得られた撮像信号を記録媒体に記
録するので、高解像度の静止画像を最もよいタイミング
で記録媒体に記録することができる。
【００３２】請求項８の発明によると、撮像素子が縦形
オーバーフロードレイン構造を有しているので、電荷を
光電変換要素から半導体基板部へ効率よく抜き取ること
ができる。
オーバーフロードレイン構造を有しているので、電荷を
光電変換要素から半導体基板部へ効率よく抜き取ること
ができる。
【００３３】請求項９の発明によると、フレームモード
での駆動を連続して行うことによって得られた一連の撮
像信号を記録媒体に連続して記憶させることができるの
で、連写撮影を容易に行うことができる。
での駆動を連続して行うことによって得られた一連の撮
像信号を記録媒体に連続して記憶させることができるの
で、連写撮影を容易に行うことができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施形態につき図
面を参照して説明する。
面を参照して説明する。
【００３５】図１は、本発明の第１実施形態のディジタ
ルカメラの概略構成を示すブロック図である。図１にお
いて、光学レンズ３１は、被写体からの光を撮像素子３
３の撮像面に結像する。シャッタ３２は、機械的なもの
であり、撮像素子３３に入射する光線の入射時間を制御
する。撮像素子３３は、図９に示すような補色市松色差
順次方式の色フィルタ構成で配列されたインターライン
型ＣＤＤであり、被写体からの光の光信号を電気信号に
変換する。タイミング信号発生回路（ＴＧ）３４は、撮
像素子３３を動作させるために必要なタイミング信号を
発生する。駆動電圧設定回路３５は、撮像素子３３を駆
動するための駆動電圧を発生する。撮像素子駆動回路３
６は、タイミング信号発生回路３４からの信号を撮像素
子３３の駆動に必要なレベルに増幅する。
ルカメラの概略構成を示すブロック図である。図１にお
いて、光学レンズ３１は、被写体からの光を撮像素子３
３の撮像面に結像する。シャッタ３２は、機械的なもの
であり、撮像素子３３に入射する光線の入射時間を制御
する。撮像素子３３は、図９に示すような補色市松色差
順次方式の色フィルタ構成で配列されたインターライン
型ＣＤＤであり、被写体からの光の光信号を電気信号に
変換する。タイミング信号発生回路（ＴＧ）３４は、撮
像素子３３を動作させるために必要なタイミング信号を
発生する。駆動電圧設定回路３５は、撮像素子３３を駆
動するための駆動電圧を発生する。撮像素子駆動回路３
６は、タイミング信号発生回路３４からの信号を撮像素
子３３の駆動に必要なレベルに増幅する。
【００３６】前置処理回路３７は、内部に撮像素子３３
の出力ノイズ除去のためのＣＤＳ（相関２重サンプリン
グ）回路やＡＧＣ（自動利得制御）回路を含む回路であ
る。Ａ／Ｄ変換器３８は、前置処理回路３７から出力さ
れるアナログ信号をディジタル信号に変換する。撮像信
号処理回路３９は、ディジタル化された信号を撮像信号
処理する。記録媒体インターフェイス（Ｉ／Ｆ）４１
は、記録媒体４０に記録のための信号を送る。操作部４
２は、カメラの撮像開始や撮像素子３３の読み出しモー
ドを撮影者が制御するためのものである。設定切換回路
４３は、操作部４２によって設定された撮像素子３３の
読み出しモードに応じて、基板電位Ｖsubおよび電荷転
送パルスＶ1 〜Ｖ4 の中間電位ＶM を切り換えるための
制御信号と、タイミング信号発生回路３４の信号タイミ
ングの設定のための信号を出力する。ＥＶＦ（ビューフ
ァインダ）４４は、撮像信号処理回路３９からの画像信
号をディスプレイに表示する。バスコントローラ４５
は、ディジタル信号を一時記憶するバッファメモリ４６
とのデータの送受を行う。
の出力ノイズ除去のためのＣＤＳ（相関２重サンプリン
グ）回路やＡＧＣ（自動利得制御）回路を含む回路であ
る。Ａ／Ｄ変換器３８は、前置処理回路３７から出力さ
れるアナログ信号をディジタル信号に変換する。撮像信
号処理回路３９は、ディジタル化された信号を撮像信号
処理する。記録媒体インターフェイス（Ｉ／Ｆ）４１
は、記録媒体４０に記録のための信号を送る。操作部４
２は、カメラの撮像開始や撮像素子３３の読み出しモー
ドを撮影者が制御するためのものである。設定切換回路
４３は、操作部４２によって設定された撮像素子３３の
読み出しモードに応じて、基板電位Ｖsubおよび電荷転
送パルスＶ1 〜Ｖ4 の中間電位ＶM を切り換えるための
制御信号と、タイミング信号発生回路３４の信号タイミ
ングの設定のための信号を出力する。ＥＶＦ（ビューフ
ァインダ）４４は、撮像信号処理回路３９からの画像信
号をディスプレイに表示する。バスコントローラ４５
は、ディジタル信号を一時記憶するバッファメモリ４６
とのデータの送受を行う。
【００３７】次に、撮像素子３３の構造について、図２
および図３を参照して説明する。図３は、図９のＣＣＤ
の部分拡大図であり、図２（ａ）は、図３のＩ−Ｉ線で
の断面図である。図２（ａ）には、１つの光電変換要素
（画素）２４と、これに隣接する垂直転送部（ＶＣＣ
Ｄ）２１とが示されており、Ｎ型シリコン基板７１上の
画素２４部分には、下方から、Ｐ- 層７２、Ｐ- 層７２
とともにフォトダイオード（ＰＤ）を構成するＮ層７
３、Ｐ +層７４およびシリコン酸化膜７５が順次形成さ
れている。また、Ｎ型シリコン基板７１上の垂直転送部
２１部分には、下方から、Ｐ- 層７２、Ｐ層７６、信号
電荷の通路となるＮ層７８、シリコン酸化膜７５および
電荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4 が印加される遮光性の転送ゲ
ート電極２５が順次形成されている。また、Ｐ +層７４
は、垂直転送部２１に隣接する一端部分が他端部分より
も深く形成されることによって、チャネルストッパ７７
を構成している。
および図３を参照して説明する。図３は、図９のＣＣＤ
の部分拡大図であり、図２（ａ）は、図３のＩ−Ｉ線で
の断面図である。図２（ａ）には、１つの光電変換要素
（画素）２４と、これに隣接する垂直転送部（ＶＣＣ
Ｄ）２１とが示されており、Ｎ型シリコン基板７１上の
画素２４部分には、下方から、Ｐ- 層７２、Ｐ- 層７２
とともにフォトダイオード（ＰＤ）を構成するＮ層７
３、Ｐ +層７４およびシリコン酸化膜７５が順次形成さ
れている。また、Ｎ型シリコン基板７１上の垂直転送部
２１部分には、下方から、Ｐ- 層７２、Ｐ層７６、信号
電荷の通路となるＮ層７８、シリコン酸化膜７５および
電荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4 が印加される遮光性の転送ゲ
ート電極２５が順次形成されている。また、Ｐ +層７４
は、垂直転送部２１に隣接する一端部分が他端部分より
も深く形成されることによって、チャネルストッパ７７
を構成している。
【００３８】図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩＩ−ＩＩ線
に沿ったポテンシャルを示す図であり、図１２と図１３
とを組み合わせた図である。図２（ｂ）の斜線部で示す
画素２４のＰＮ接合部に蓄積される電荷蓄積容量は、シ
リコン基板７１の電位Ｖsubと、転送ゲート電極２５に
印加される電荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4 の中間電位ＶMと
で決められる。つまり、シリコン基板７１の電位Ｖsub
が高くなるほど電荷が蓄積されるＰＮ接合部のシリコン
基板７１側のポテンシャル障壁が低くなり、画素２４の
電荷蓄積容量が減少する。また、中間電位ＶM が高くな
るほど電荷が蓄積されるＰＮ接合部の垂直転送部２１側
のポテンシャル障壁が低くなり、画素２４の電荷蓄積容
量が減少する。
に沿ったポテンシャルを示す図であり、図１２と図１３
とを組み合わせた図である。図２（ｂ）の斜線部で示す
画素２４のＰＮ接合部に蓄積される電荷蓄積容量は、シ
リコン基板７１の電位Ｖsubと、転送ゲート電極２５に
印加される電荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4 の中間電位ＶMと
で決められる。つまり、シリコン基板７１の電位Ｖsub
が高くなるほど電荷が蓄積されるＰＮ接合部のシリコン
基板７１側のポテンシャル障壁が低くなり、画素２４の
電荷蓄積容量が減少する。また、中間電位ＶM が高くな
るほど電荷が蓄積されるＰＮ接合部の垂直転送部２１側
のポテンシャル障壁が低くなり、画素２４の電荷蓄積容
量が減少する。
【００３９】また、図３に示すように、電荷転送パルス
Ｖ1 、Ｖ3 が印加される転送ゲート電極２５は、その端
部において画素２４と接しており、画素２４から垂直転
送部２１へ信号電荷を読み出すための読み出しゲート電
極としても機能する。そこで、電荷転送パルスＶ1 、Ｖ
3 には、通常の電荷の垂直転送のための電位ＶM 、Ｖ L
よりも高い電位ＶH を読み出しパルスとして印加する。
Ｖ1 、Ｖ3 が印加される転送ゲート電極２５は、その端
部において画素２４と接しており、画素２４から垂直転
送部２１へ信号電荷を読み出すための読み出しゲート電
極としても機能する。そこで、電荷転送パルスＶ1 、Ｖ
3 には、通常の電荷の垂直転送のための電位ＶM 、Ｖ L
よりも高い電位ＶH を読み出しパルスとして印加する。
【００４０】次に、本実施形態のディジタルスチルカメ
ラの動作について、電荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4 などのタ
イミングを示す図４、および図４の電荷転送パルスＶ1
〜Ｖ 4 の部分拡大図を含む図５などを参照して説明す
る。
ラの動作について、電荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4 などのタ
イミングを示す図４、および図４の電荷転送パルスＶ1
〜Ｖ 4 の部分拡大図を含む図５などを参照して説明す
る。
【００４１】まず、撮影者が操作部４２の第１スイッチ
をオンすることにより、ＥＶＦ４４に画像を映し出すた
めのファインダモードが起動され、撮像信号の読み出し
速度を速くすることのできるフィールドモードによる撮
像動作が始まる。すると、絞り（図示せず）が制御され
てシャッタ３２が開放状態となり、タイミング信号発生
回路３４で制御される撮像素子３３の電子シャッタが２
クロック連続で開いてから電荷転送パルスＶ1 、Ｖ3 が
高電位ＶH になるまで撮像素子３３が露光される。そし
て、この読み出しパルスによって、撮像素子３３から１
フィールド期間（１Ｖ）ごとに加算された撮像信号が読
み出される。読み出された信号は、前置処理回路３７で
ＣＤＳ処理やゲインコントロールなどの信号処理を施さ
れる。この際、ゲインコントロール回路のゲインは、撮
像素子３３の感度で決められるので、カメラの製造時に
設定される。前置処理回路３７の出力信号は、Ａ／Ｄ変
換器３８でディジタル信号に変換され、バスコントロー
ラ４５を経て撮像信号処理回路３９に供給される。撮像
信号処理回路３９で処理された信号は動画像としてＥＶ
Ｆ４４に出力され、撮影者は撮像範囲や被写体の状況を
確認することができる。
をオンすることにより、ＥＶＦ４４に画像を映し出すた
めのファインダモードが起動され、撮像信号の読み出し
速度を速くすることのできるフィールドモードによる撮
像動作が始まる。すると、絞り（図示せず）が制御され
てシャッタ３２が開放状態となり、タイミング信号発生
回路３４で制御される撮像素子３３の電子シャッタが２
クロック連続で開いてから電荷転送パルスＶ1 、Ｖ3 が
高電位ＶH になるまで撮像素子３３が露光される。そし
て、この読み出しパルスによって、撮像素子３３から１
フィールド期間（１Ｖ）ごとに加算された撮像信号が読
み出される。読み出された信号は、前置処理回路３７で
ＣＤＳ処理やゲインコントロールなどの信号処理を施さ
れる。この際、ゲインコントロール回路のゲインは、撮
像素子３３の感度で決められるので、カメラの製造時に
設定される。前置処理回路３７の出力信号は、Ａ／Ｄ変
換器３８でディジタル信号に変換され、バスコントロー
ラ４５を経て撮像信号処理回路３９に供給される。撮像
信号処理回路３９で処理された信号は動画像としてＥＶ
Ｆ４４に出力され、撮影者は撮像範囲や被写体の状況を
確認することができる。
【００４２】このファインダモードでの動作はフィール
ド読み出しで行われるので、撮像素子３３の基板電位Ｖ
sub の値を図２のＶsub (1) にするとともに、電荷転送
パルスＶ1 〜Ｖ4 の中間電位ＶM の値を図２のＶM (1)
にする。これによって、ファインダモード時のダイナミ
ックレンジおよび垂直転送効率を最適化することができ
る。
ド読み出しで行われるので、撮像素子３３の基板電位Ｖ
sub の値を図２のＶsub (1) にするとともに、電荷転送
パルスＶ1 〜Ｖ4 の中間電位ＶM の値を図２のＶM (1)
にする。これによって、ファインダモード時のダイナミ
ックレンジおよび垂直転送効率を最適化することができ
る。
【００４３】図４に、撮像素子３３の電荷転送パルスＶ
1 〜Ｖ4 、基板電位Ｖsub （電子シャッタの開閉タイミ
ングを示す）、シャッタ３２の開閉制御信号、および基
板電位Ｖsub と中間電位ＶM との切り換え信号のタイミ
ングチャートを示す。ファインダモードにおいてはシャ
ッタ３２は常に開いており、基板に高電位の電子シャッ
タ開パルスを印加して画素２４に蓄積された電荷を基板
に逃がしてから電荷転送パルスＶ1 、Ｖ3 が高電位ＶH
になるまでが撮像素子３３の露光時間になる。そして、
１フィールド期間（１Ｖ）毎に電荷転送パルスＶ1 、Ｖ
3 が同時に高電位ＶH となり、水平方向の全ラインの画
素２４を走査し、上下２ラインを加算して全画素の読み
出しが行われる。また、上述のように、撮像素子３３の
基板電位Ｖsub はＶsub (1) であり、電荷転送パルスＶ
1 〜Ｖ4 の中間電位ＶM の値はＶ M (1) になっている。
1 〜Ｖ4 、基板電位Ｖsub （電子シャッタの開閉タイミ
ングを示す）、シャッタ３２の開閉制御信号、および基
板電位Ｖsub と中間電位ＶM との切り換え信号のタイミ
ングチャートを示す。ファインダモードにおいてはシャ
ッタ３２は常に開いており、基板に高電位の電子シャッ
タ開パルスを印加して画素２４に蓄積された電荷を基板
に逃がしてから電荷転送パルスＶ1 、Ｖ3 が高電位ＶH
になるまでが撮像素子３３の露光時間になる。そして、
１フィールド期間（１Ｖ）毎に電荷転送パルスＶ1 、Ｖ
3 が同時に高電位ＶH となり、水平方向の全ラインの画
素２４を走査し、上下２ラインを加算して全画素の読み
出しが行われる。また、上述のように、撮像素子３３の
基板電位Ｖsub はＶsub (1) であり、電荷転送パルスＶ
1 〜Ｖ4 の中間電位ＶM の値はＶ M (1) になっている。
【００４４】ここで、フィールドモードにおける駆動電
圧設定回路３５の動作について、駆動電圧設定回路３５
の部分的な等価回路図である図６を参照して説明する。
フィールドモードでは、設定切換回路４３からの制御信
号がＬレベル（レベル１）であるので、トランジスタＴ
ｒ1 がオフになってトランジスタＴｒ2 のベース電位は
抵抗Ｒ3 、Ｒ4 および電圧Ｖ1 で決められる電位とな
る。このトランジスタＴｒ2 のベース電位がトランジス
タＴｒ2 のベース−エミッタ間レベルＶbe分だけ低下
し、出力端子から基板電位Ｖsub (1) または中間電位Ｖ
M (1) として出力される。
圧設定回路３５の動作について、駆動電圧設定回路３５
の部分的な等価回路図である図６を参照して説明する。
フィールドモードでは、設定切換回路４３からの制御信
号がＬレベル（レベル１）であるので、トランジスタＴ
ｒ1 がオフになってトランジスタＴｒ2 のベース電位は
抵抗Ｒ3 、Ｒ4 および電圧Ｖ1 で決められる電位とな
る。このトランジスタＴｒ2 のベース電位がトランジス
タＴｒ2 のベース−エミッタ間レベルＶbe分だけ低下
し、出力端子から基板電位Ｖsub (1) または中間電位Ｖ
M (1) として出力される。
【００４５】次に、撮影者が操作部４２の第２スイッチ
をオンすることにより、記録媒体４０に画像を記録する
ための記録媒体記憶モードが起動され、フレーム読み出
しによる撮像動作が始まる。この記録媒体記憶モードで
の動作はフレーム読み出しで行われるので、まず、撮像
素子３３の基板電位Ｖsub の値を図２のＶsub (2) にす
るとともに、電荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4 の中間電位ＶM
の値を図２のＶM (2)にする。そして、すぐ後に、基板
に高電位の電子シャッタ開パルスを印加してから撮像素
子３３への露光が始まる。その後、約１フィールド期間
経過後にシャッタ３２が閉じられることによって露光が
終了する。露光終了後に電荷転送パルスＶ3 を高電位Ｖ
H にして偶数ラインの画素（Ｃｙ，Ｙｅ）２４を読み出
す。また、これと前後して（後で図５にて詳述する）、
撮像素子３３の基板電位Ｖsub の値をＶsub (1) にする
とともに、電荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4 の中間電位ＶM の
値をＶM (1) にする。さらに、電荷転送パルスＶ3 を高
電位ＶH にし、それから１フィールド期間経過後に電荷
転送パルスＶ1 を高電位ＶH にして奇数ラインの画素
（Ｍｇ，Ｇ）を読み出す。
をオンすることにより、記録媒体４０に画像を記録する
ための記録媒体記憶モードが起動され、フレーム読み出
しによる撮像動作が始まる。この記録媒体記憶モードで
の動作はフレーム読み出しで行われるので、まず、撮像
素子３３の基板電位Ｖsub の値を図２のＶsub (2) にす
るとともに、電荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4 の中間電位ＶM
の値を図２のＶM (2)にする。そして、すぐ後に、基板
に高電位の電子シャッタ開パルスを印加してから撮像素
子３３への露光が始まる。その後、約１フィールド期間
経過後にシャッタ３２が閉じられることによって露光が
終了する。露光終了後に電荷転送パルスＶ3 を高電位Ｖ
H にして偶数ラインの画素（Ｃｙ，Ｙｅ）２４を読み出
す。また、これと前後して（後で図５にて詳述する）、
撮像素子３３の基板電位Ｖsub の値をＶsub (1) にする
とともに、電荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4 の中間電位ＶM の
値をＶM (1) にする。さらに、電荷転送パルスＶ3 を高
電位ＶH にし、それから１フィールド期間経過後に電荷
転送パルスＶ1 を高電位ＶH にして奇数ラインの画素
（Ｍｇ，Ｇ）を読み出す。
【００４６】図７は、フレームモードで読み出された撮
像信号のバッファメモリ４６への記憶の概念図である。
図７（ａ）に示すように、偶数ラインの画素（Ｃｙ，Ｙ
ｅ）２４から読み出された信号は、１ラインおきにメモ
リマップ上に記憶される。そして、偶数ラインの画素の
記憶が終わると、図７（ｂ）に示すように奇数ラインの
画素（Ｍｇ，Ｇ）２４が１ラインおきにメモリマップ上
に記憶される。
像信号のバッファメモリ４６への記憶の概念図である。
図７（ａ）に示すように、偶数ラインの画素（Ｃｙ，Ｙ
ｅ）２４から読み出された信号は、１ラインおきにメモ
リマップ上に記憶される。そして、偶数ラインの画素の
記憶が終わると、図７（ｂ）に示すように奇数ラインの
画素（Ｍｇ，Ｇ）２４が１ラインおきにメモリマップ上
に記憶される。
【００４７】ここで、フレームモードにおける駆動電圧
設定回路３５の動作について、再び図６を参照して説明
する。フレームモードでは、設定切換回路３５からの制
御信号がＨレベル（レベル２）であるので、トランジス
タＴｒ1 がオンになってトランジスタＴｒ2 のベース電
位は抵抗Ｒ3 、Ｒ4 および電圧Ｖ1 のほか、トランジス
タＴｒ1 および抵抗Ｒ2 で決められる電位となる。この
ときトランジスタＴｒ 2 のベース−グランド間の抵抗値
が小さくなるため、トランジスタＴｒ2 のエミッタ電位
は、基板電位Ｖsub (1) または中間電位ＶM (1) よりも
低いレベルの基板電位Ｖsub (2) または中間電位Ｖ
M (2) として出力端子から出力される。
設定回路３５の動作について、再び図６を参照して説明
する。フレームモードでは、設定切換回路３５からの制
御信号がＨレベル（レベル２）であるので、トランジス
タＴｒ1 がオンになってトランジスタＴｒ2 のベース電
位は抵抗Ｒ3 、Ｒ4 および電圧Ｖ1 のほか、トランジス
タＴｒ1 および抵抗Ｒ2 で決められる電位となる。この
ときトランジスタＴｒ 2 のベース−グランド間の抵抗値
が小さくなるため、トランジスタＴｒ2 のエミッタ電位
は、基板電位Ｖsub (1) または中間電位ＶM (1) よりも
低いレベルの基板電位Ｖsub (2) または中間電位Ｖ
M (2) として出力端子から出力される。
【００４８】次に、フレームモードにおける電荷転送パ
ルスＶ3 を高電位ＶH にするタイミングと、基板電位Ｖ
sub および電荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4 の中間電位ＶM の
レベル２からレベル１への切り換えのタイミングとの関
係について、図５を参照して説明する。図５は、図４の
うちフレームモードにおける基板電位Ｖsub および電荷
転送パルスＶ1 〜Ｖ4 の中間電位ＶM のレベル２からレ
ベル１への切り換え部分の拡大した様子、設定切換回路
４３からの基板電位Ｖsub および中間電位ＶMの切換制
御信号のタイミングチャートである。
ルスＶ3 を高電位ＶH にするタイミングと、基板電位Ｖ
sub および電荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4 の中間電位ＶM の
レベル２からレベル１への切り換えのタイミングとの関
係について、図５を参照して説明する。図５は、図４の
うちフレームモードにおける基板電位Ｖsub および電荷
転送パルスＶ1 〜Ｖ4 の中間電位ＶM のレベル２からレ
ベル１への切り換え部分の拡大した様子、設定切換回路
４３からの基板電位Ｖsub および中間電位ＶMの切換制
御信号のタイミングチャートである。
【００４９】また、図５において、ｔ1 は電荷転送パル
スＶ3 が高電位ＶH になる直前において電荷転送パルス
Ｖ3 が低電位ＶL から中間電位ＶM になって電荷転送パ
ルスによる電荷転送が停止する時刻、ｔ2 は電荷転送パ
ルスＶ3 の高電位ＶH の開始時刻、ｔ3 は電荷転送パル
スＶ3 の高電位ＶH の終了時刻、ｔ4 は基板電位Ｖsu b
の切換制御信号がレベル２からレベル１へ切り換えられ
て基板電位Ｖsub の実際の電位の変化が始まる時刻、ｔ
5 は中間電位ＶM の切換制御信号がレベル２からレベル
１へ切り換えられて中間電位ＶM の実際の電位の変化が
始まる時刻、ｔ 6 は電荷転送パルスＶ3 が高電位ＶH に
なった直後において電荷転送パルスＶ3が中間電位ＶM
から低電位ＶL になって電荷転送パルスによる電荷転送
が再開する時刻である。また、期間ｔ1 〜ｔ6 では電荷
転送パルスＶ1 、Ｖ3 の電位が交互に変化しないため、
電荷は垂直転送部２１内を転送されない。なお、期間ｔ
1〜ｔ6 の長さは、予めタイミング信号発生回路３４に
よって制御可能に設定されている。
スＶ3 が高電位ＶH になる直前において電荷転送パルス
Ｖ3 が低電位ＶL から中間電位ＶM になって電荷転送パ
ルスによる電荷転送が停止する時刻、ｔ2 は電荷転送パ
ルスＶ3 の高電位ＶH の開始時刻、ｔ3 は電荷転送パル
スＶ3 の高電位ＶH の終了時刻、ｔ4 は基板電位Ｖsu b
の切換制御信号がレベル２からレベル１へ切り換えられ
て基板電位Ｖsub の実際の電位の変化が始まる時刻、ｔ
5 は中間電位ＶM の切換制御信号がレベル２からレベル
１へ切り換えられて中間電位ＶM の実際の電位の変化が
始まる時刻、ｔ 6 は電荷転送パルスＶ3 が高電位ＶH に
なった直後において電荷転送パルスＶ3が中間電位ＶM
から低電位ＶL になって電荷転送パルスによる電荷転送
が再開する時刻である。また、期間ｔ1 〜ｔ6 では電荷
転送パルスＶ1 、Ｖ3 の電位が交互に変化しないため、
電荷は垂直転送部２１内を転送されない。なお、期間ｔ
1〜ｔ6 の長さは、予めタイミング信号発生回路３４に
よって制御可能に設定されている。
【００５０】本実施形態のディジタルスチルカメラで
は、図５に示すように、電荷転送パルスＶ3 が高電位Ｖ
H （読み出し電位）となって偶数ラインの画素２４から
電荷が読み出された後の時刻ｔ4 に、基板電位Ｖsub お
よび中間電位ＶM の切換制御信号がレベル２からレベル
１へ切り換えられ、これによって、基板電位Ｖsub およ
び中間電位ＶM の実際の電位も短時間でレベル２からレ
ベル１へ切り換えられる。このように、本実施形態のデ
ィジタルカメラでは、フレームモードで電荷転送パルス
Ｖ3 が最初に読み出し電位ＶH となった以降にシリコン
基板７１の電位Ｖ sub および中間電位ＶM をレベル２か
らレベル１に切り換えるようにしたので、切り換えたと
きには既に画素２４にはほとんど電荷が存在しないこと
になり、画素２４で発生した蓄積電荷がシリコン基板７
１に逃げることを防止できる。従って、この切り換えに
よってフレームモードでのダイナミックレンジが低下す
ることがない。なお、この切り換えは、電荷転送パルス
Ｖ3 が高電位ＶH となる時刻ｔ2 以降に行えば、画素２
４で発生した蓄積電荷がシリコン基板７１に逃げること
がない。
は、図５に示すように、電荷転送パルスＶ3 が高電位Ｖ
H （読み出し電位）となって偶数ラインの画素２４から
電荷が読み出された後の時刻ｔ4 に、基板電位Ｖsub お
よび中間電位ＶM の切換制御信号がレベル２からレベル
１へ切り換えられ、これによって、基板電位Ｖsub およ
び中間電位ＶM の実際の電位も短時間でレベル２からレ
ベル１へ切り換えられる。このように、本実施形態のデ
ィジタルカメラでは、フレームモードで電荷転送パルス
Ｖ3 が最初に読み出し電位ＶH となった以降にシリコン
基板７１の電位Ｖ sub および中間電位ＶM をレベル２か
らレベル１に切り換えるようにしたので、切り換えたと
きには既に画素２４にはほとんど電荷が存在しないこと
になり、画素２４で発生した蓄積電荷がシリコン基板７
１に逃げることを防止できる。従って、この切り換えに
よってフレームモードでのダイナミックレンジが低下す
ることがない。なお、この切り換えは、電荷転送パルス
Ｖ3 が高電位ＶH となる時刻ｔ2 以降に行えば、画素２
４で発生した蓄積電荷がシリコン基板７１に逃げること
がない。
【００５１】また、垂直転送部２１内での電荷の転送が
始まる時刻ｔ6 までに、中間電位Ｖ M をＶM (2) からこ
れよりも電位の高いＶM (1) に切り換えられるので、垂
直転送部２１での電荷の転送はフィールドモードのとき
と同じ効率で行うことができる。つまり、垂直転送部２
１での電荷の転送効率が低下することがなく、良好な画
質を保つことができる。
始まる時刻ｔ6 までに、中間電位Ｖ M をＶM (2) からこ
れよりも電位の高いＶM (1) に切り換えられるので、垂
直転送部２１での電荷の転送はフィールドモードのとき
と同じ効率で行うことができる。つまり、垂直転送部２
１での電荷の転送効率が低下することがなく、良好な画
質を保つことができる。
【００５２】また、シリコン基板７１の電位Ｖsub の電
位が切り換えられてから中間電位Ｖ M が切り換えられる
ので、シリコン基板７１の電位Ｖsub および中間電位Ｖ
M の切り換えが行われても、読み出しの行われなかった
奇数ラインの画素（Ｍｇ，Ｇ）２４で発生した蓄積電荷
がシリコン基板７１側に流れこみ、垂直転送部２１に漏
れこむことがない。従って、読み出しの行われた偶数ラ
インの画素（Ｃｙ，Ｙｅ）２４からの電荷と、読み出し
の行われなかった奇数ラインの画素（Ｍｇ，Ｇ）２４か
らの電荷とが垂直転送部２１において混合されることが
なくなるので、特に高輝度被写体およびその周辺に偽輪
郭が生じたり、ブルーミングによる疑似信号が生じて画
質が低下することがない。
位が切り換えられてから中間電位Ｖ M が切り換えられる
ので、シリコン基板７１の電位Ｖsub および中間電位Ｖ
M の切り換えが行われても、読み出しの行われなかった
奇数ラインの画素（Ｍｇ，Ｇ）２４で発生した蓄積電荷
がシリコン基板７１側に流れこみ、垂直転送部２１に漏
れこむことがない。従って、読み出しの行われた偶数ラ
インの画素（Ｃｙ，Ｙｅ）２４からの電荷と、読み出し
の行われなかった奇数ラインの画素（Ｍｇ，Ｇ）２４か
らの電荷とが垂直転送部２１において混合されることが
なくなるので、特に高輝度被写体およびその周辺に偽輪
郭が生じたり、ブルーミングによる疑似信号が生じて画
質が低下することがない。
【００５３】例えば、電荷転送パルスＶ3 が高電位ＶH
となった時刻ｔ2 以降に、まず中間電位ＶM をＶM (2)
からＶM (1) に切り換えてからシリコン基板７１の電位
Ｖsu b をＶsub (2) からＶsub (1) に切り換えるように
すると、読み出しの行われた偶数ラインの画素（Ｃｙ，
Ｙｅ）２４と垂直転送部２１との間のポテンシャル障壁
が、この画素２４とシリコン基板７１側とのポテンシャ
ル障壁よりも早く低くなってしまう。そのため、この画
素２４から、蓄積された電荷のうち垂直転送部２１側の
ポテンシャル障壁を超える分の電荷が垂直転送部２１に
漏れこむこととなる。このときの電荷の漏れこみは、中
間電位ＶM とシリコン基板７１の電位Ｖ sub とを同時に
切り換えることによっても完全に防止することができ
ず、電荷の一部は垂直転送部２１に漏れこんでしまい、
その漏れ量を制御することができない。いずれにして
も、このように画素２４から垂直転送部２１に電荷が漏
れこむことにより、撮像信号が不正確となって画質が大
幅に劣化する。
となった時刻ｔ2 以降に、まず中間電位ＶM をＶM (2)
からＶM (1) に切り換えてからシリコン基板７１の電位
Ｖsu b をＶsub (2) からＶsub (1) に切り換えるように
すると、読み出しの行われた偶数ラインの画素（Ｃｙ，
Ｙｅ）２４と垂直転送部２１との間のポテンシャル障壁
が、この画素２４とシリコン基板７１側とのポテンシャ
ル障壁よりも早く低くなってしまう。そのため、この画
素２４から、蓄積された電荷のうち垂直転送部２１側の
ポテンシャル障壁を超える分の電荷が垂直転送部２１に
漏れこむこととなる。このときの電荷の漏れこみは、中
間電位ＶM とシリコン基板７１の電位Ｖ sub とを同時に
切り換えることによっても完全に防止することができ
ず、電荷の一部は垂直転送部２１に漏れこんでしまい、
その漏れ量を制御することができない。いずれにして
も、このように画素２４から垂直転送部２１に電荷が漏
れこむことにより、撮像信号が不正確となって画質が大
幅に劣化する。
【００５４】また、本実施形態のディジタルスチルカメ
ラでは、時刻ｔ4 以降のシリコン基板７１の電位Ｖsub
をフィールドモードと同じ電位であるＶsub (1) に設定
するので、電位を設定するための別の回路を設ける必要
がなくなり、時刻ｔ5 以降の中間電位ＶM をフィールド
モードと同じ電位であるＶM (1) に設定するので、フィ
ールドモードとフレームモードとで等しい転送効率を得
ることができる。
ラでは、時刻ｔ4 以降のシリコン基板７１の電位Ｖsub
をフィールドモードと同じ電位であるＶsub (1) に設定
するので、電位を設定するための別の回路を設ける必要
がなくなり、時刻ｔ5 以降の中間電位ＶM をフィールド
モードと同じ電位であるＶM (1) に設定するので、フィ
ールドモードとフレームモードとで等しい転送効率を得
ることができる。
【００５５】本実施形態のディジタルカメラでは、最初
に電荷転送パルスＶ3 を高電位ＶHにして、多くの撮像
シーンにおいて相対的に信号レベルの高い偶数フィール
ドの画素（Ｃｙ，Ｙｅ）２４を読み出してから、次に電
荷転送パルスＶ1 を高電位Ｖ H にして奇数フィールドの
画素（Ｇ，Ｍｇ）２４を読み出す。つまり、４種類の色
に対応する画素のうち、蓄積電荷が飽和する頻度が高い
画素２４が水平方向に配列されたラインがフレームモー
ドで最初に読み出され、次に蓄積電荷が飽和する頻度が
比較的低い画素２４が水平方向に配列されたラインが読
み出される。このような順序で画素２４を読み出すこと
によって、時刻ｔ5 で中間電位ＶM がＶ M (1) に設定さ
れて画素２４と垂直転送部２１との間のポテンシャル障
壁が低くなっても、画素２４、特に未だ読み出されてい
ない奇数フィールドの画素（Ｇ，Ｍｇ）２４から電荷が
垂直転送部２１に漏れこんでしまうことがほとんどなく
なる。従って、画像に悪影響の生じる可能性がきわめて
低くなる。
に電荷転送パルスＶ3 を高電位ＶHにして、多くの撮像
シーンにおいて相対的に信号レベルの高い偶数フィール
ドの画素（Ｃｙ，Ｙｅ）２４を読み出してから、次に電
荷転送パルスＶ1 を高電位Ｖ H にして奇数フィールドの
画素（Ｇ，Ｍｇ）２４を読み出す。つまり、４種類の色
に対応する画素のうち、蓄積電荷が飽和する頻度が高い
画素２４が水平方向に配列されたラインがフレームモー
ドで最初に読み出され、次に蓄積電荷が飽和する頻度が
比較的低い画素２４が水平方向に配列されたラインが読
み出される。このような順序で画素２４を読み出すこと
によって、時刻ｔ5 で中間電位ＶM がＶ M (1) に設定さ
れて画素２４と垂直転送部２１との間のポテンシャル障
壁が低くなっても、画素２４、特に未だ読み出されてい
ない奇数フィールドの画素（Ｇ，Ｍｇ）２４から電荷が
垂直転送部２１に漏れこんでしまうことがほとんどなく
なる。従って、画像に悪影響の生じる可能性がきわめて
低くなる。
【００５６】なお、本実施形態のディジタルカメラで
は、図３に示すように、電荷転送パルスＶ3 を高電位Ｖ
H にして画素２４からの読み出しを行う前にシャッタ１
２を閉じてそれ以降撮像素子１への光線を遮光するの
で、画素２４からの読み出しを行った後に余計な電荷が
画素２４に発生せず、暗電流のみが流れる。従って、垂
直転送部２１に電荷が漏れこむことによって画質が劣化
するのをより確実に防止することができる。
は、図３に示すように、電荷転送パルスＶ3 を高電位Ｖ
H にして画素２４からの読み出しを行う前にシャッタ１
２を閉じてそれ以降撮像素子１への光線を遮光するの
で、画素２４からの読み出しを行った後に余計な電荷が
画素２４に発生せず、暗電流のみが流れる。従って、垂
直転送部２１に電荷が漏れこむことによって画質が劣化
するのをより確実に防止することができる。
【００５７】以上のように、シリコン基板７１の電位Ｖ
sub および中間電位ＶM をレベル２からレベル１へ切り
換えるにあたっては、図５のキャパシタＣ1 の値を変更
することによって、この部分の時定数を制御し、切り換
えのタイミングが上述の条件を満たすようにする。この
キャパシタＣ1 は、各設定電位出力の交流インピーダン
スを下げてその電位レベルを安定させるための素子であ
る。このキャパシタＣ 1 の影響で各レベル設定切り換え
制御信号発生後、実際に印加電位が切り替わるまでには
遅延が生じる。また、このキャパシタＣ1 以外の回路素
子によっても遅延が生じる。従って、各設定電位切り換
えのタイミングは以上の遅延分を考慮してなるべく早く
行い、その分回路の時定数を大きくして電位の安定化を
図ることが望ましい。
sub および中間電位ＶM をレベル２からレベル１へ切り
換えるにあたっては、図５のキャパシタＣ1 の値を変更
することによって、この部分の時定数を制御し、切り換
えのタイミングが上述の条件を満たすようにする。この
キャパシタＣ1 は、各設定電位出力の交流インピーダン
スを下げてその電位レベルを安定させるための素子であ
る。このキャパシタＣ 1 の影響で各レベル設定切り換え
制御信号発生後、実際に印加電位が切り替わるまでには
遅延が生じる。また、このキャパシタＣ1 以外の回路素
子によっても遅延が生じる。従って、各設定電位切り換
えのタイミングは以上の遅延分を考慮してなるべく早く
行い、その分回路の時定数を大きくして電位の安定化を
図ることが望ましい。
【００５８】以上のようにして撮像素子３３から得られ
た撮像信号は、前置処理回路３７、Ａ／Ｄ変換器３８お
よび撮像信号処理回路３９で所定の処理をされ、フレー
ム映像出力として記録媒体Ｉ／Ｆ４１で特定フォーマッ
トへの変換処理がされた後、記録媒体４０に静止画像と
して記録される。
た撮像信号は、前置処理回路３７、Ａ／Ｄ変換器３８お
よび撮像信号処理回路３９で所定の処理をされ、フレー
ム映像出力として記録媒体Ｉ／Ｆ４１で特定フォーマッ
トへの変換処理がされた後、記録媒体４０に静止画像と
して記録される。
【００５９】なお、時刻ｔ4 以降のシリコン基板７１の
電位Ｖsub は、フィールドモードと同じ電位に設定する
必要は必ずしもなく、時刻ｔ4 以前よりも高く設定して
蓄積電荷をシリコン基板７１に逃がすことができればよ
い。また、時刻ｔ5 以降の中間電位ＶM は、フィールド
モードと同じ電位に設定する必要は必ずしもなく、時刻
ｔ5 以前よりも高く設定して電荷転送効率の低下による
画質の劣化が防止できればよい。
電位Ｖsub は、フィールドモードと同じ電位に設定する
必要は必ずしもなく、時刻ｔ4 以前よりも高く設定して
蓄積電荷をシリコン基板７１に逃がすことができればよ
い。また、時刻ｔ5 以降の中間電位ＶM は、フィールド
モードと同じ電位に設定する必要は必ずしもなく、時刻
ｔ5 以前よりも高く設定して電荷転送効率の低下による
画質の劣化が防止できればよい。
【００６０】本実施形態のディジタルカメラでは、フィ
ールドモードでの撮像を所定期間行った後にフレームモ
ードでの撮像を行うので、スイッチの切り替えによって
最もよいタイミングでフレームモードでの撮像を行うこ
とができる。特に、フィールドモードで得られた撮像信
号をＥＶＦ４４に供給するとともに、フレームモードで
得られた撮像信号を記録媒体４０に記録するので、高解
像度の静止画像を最もよいタイミングで記録媒体４０に
記録することができる。また、撮像素子３３が縦形オー
バーフロードレイン構造を有しているので、画素２４に
蓄積された電荷を画素２４からシリコン基板へ効率よく
抜き取ることができる。
ールドモードでの撮像を所定期間行った後にフレームモ
ードでの撮像を行うので、スイッチの切り替えによって
最もよいタイミングでフレームモードでの撮像を行うこ
とができる。特に、フィールドモードで得られた撮像信
号をＥＶＦ４４に供給するとともに、フレームモードで
得られた撮像信号を記録媒体４０に記録するので、高解
像度の静止画像を最もよいタイミングで記録媒体４０に
記録することができる。また、撮像素子３３が縦形オー
バーフロードレイン構造を有しているので、画素２４に
蓄積された電荷を画素２４からシリコン基板へ効率よく
抜き取ることができる。
【００６１】なお、本実施形態では、シリコン基板７１
の電位Ｖsub および中間電位ＶM の切り換えのタイミン
グを制御することによって、その切り換えのタイミング
が時刻ｔ2 〜ｔ6 に収まるように制御したが、逆に電荷
転送パルスのタイミングを制御することによって、上述
の条件を満足するようにしてもよい。
の電位Ｖsub および中間電位ＶM の切り換えのタイミン
グを制御することによって、その切り換えのタイミング
が時刻ｔ2 〜ｔ6 に収まるように制御したが、逆に電荷
転送パルスのタイミングを制御することによって、上述
の条件を満足するようにしてもよい。
【００６２】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。
する。
【００６３】図８は本実施形態のディジタルカメラの信
号のタイミングチャートである。本実施形態では、フレ
ームモードでの駆動を連続して行うことによって得られ
た一連の撮像信号を記録媒体４０に連続して記憶させ
る、いわゆる連写撮影を行う。
号のタイミングチャートである。本実施形態では、フレ
ームモードでの駆動を連続して行うことによって得られ
た一連の撮像信号を記録媒体４０に連続して記憶させ
る、いわゆる連写撮影を行う。
【００６４】連写撮影では、短い時間に多くの画像撮影
を行って記録媒体４０に信号を記憶させるために、フィ
ールドモードで構図などを決めて本撮影の開始命令を与
えると、フレームモードでの撮影だけを繰り返して連続
的に行うように動作する。つまり、図８に示すように、
第１フィールドおよび第２フィールドを第１実施形態と
同様のシーケンスで読み出して第１回撮影が完了する
と、任意の時間経過後にシリコン基板７１の電位Ｖsub
および中間電位ＶM をレベル１からレベル２へ切り換え
且つシャッタ３２を開放することによって、第２回撮影
のための露光開始準備を行う。そして、電子シャッタ開
パルスが印加されて第２回撮影の露光が開始される。さ
らに、第１回撮影と同様の撮影動作が行われる。以下、
第３回撮影以降においても、同様の動作が繰り返される
ことによって連写撮影が実行される。
を行って記録媒体４０に信号を記憶させるために、フィ
ールドモードで構図などを決めて本撮影の開始命令を与
えると、フレームモードでの撮影だけを繰り返して連続
的に行うように動作する。つまり、図８に示すように、
第１フィールドおよび第２フィールドを第１実施形態と
同様のシーケンスで読み出して第１回撮影が完了する
と、任意の時間経過後にシリコン基板７１の電位Ｖsub
および中間電位ＶM をレベル１からレベル２へ切り換え
且つシャッタ３２を開放することによって、第２回撮影
のための露光開始準備を行う。そして、電子シャッタ開
パルスが印加されて第２回撮影の露光が開始される。さ
らに、第１回撮影と同様の撮影動作が行われる。以下、
第３回撮影以降においても、同様の動作が繰り返される
ことによって連写撮影が実行される。
【００６５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
フレームモードで電荷転送パルスが最初に読み出し電位
ＶH となってから、半導体基板部の電位Ｖsub および転
送電位ＶM をフィールドモードよりも低い電位からこれ
よりも高い電位に切り換えるようにしたので、光電変換
要素で発生した蓄積電荷が半導体基板部に逃げることを
防止でき、フレームモードでのダイナミックレンジの低
下を抑制することができる。また、垂直転送部内での電
荷の転送が始まるまでに、転送電位ＶM をフィールドモ
ードよりも低い電位からこれよりも高い電位に切り換え
るようにしたので、垂直転送部での電荷の転送効率が低
下することがなく、画質の劣化も生じない。また、半導
体基板部の電位Ｖsub の電位を切り換えてから転送電位
ＶM を切り換えるようにしたので、読み出しの行われな
かったラインの光電変換要素で発生した蓄積電荷が垂直
転送部に漏れこむことなく確実に半導体基板部に流れこ
む。従って、読み出しの行われたラインの光電変換要素
からの電荷と読み出しの行われなかったラインの光電変
換要素からの電荷とが垂直転送部において混合されるこ
とがなくなるので、特に高輝度被写体およびその周辺に
偽輪郭が生じたり、ブルーミングによる疑似信号が生じ
て画質が低下することがなくなる。従って、フレームモ
ードにおいてフィールドモードと同程度にダイナミック
レンジが広く、ブルーミングによって画質が劣化するこ
とがなく、且つ電荷の転送効率の高い安価な撮像装置を
得ることが可能になる。
フレームモードで電荷転送パルスが最初に読み出し電位
ＶH となってから、半導体基板部の電位Ｖsub および転
送電位ＶM をフィールドモードよりも低い電位からこれ
よりも高い電位に切り換えるようにしたので、光電変換
要素で発生した蓄積電荷が半導体基板部に逃げることを
防止でき、フレームモードでのダイナミックレンジの低
下を抑制することができる。また、垂直転送部内での電
荷の転送が始まるまでに、転送電位ＶM をフィールドモ
ードよりも低い電位からこれよりも高い電位に切り換え
るようにしたので、垂直転送部での電荷の転送効率が低
下することがなく、画質の劣化も生じない。また、半導
体基板部の電位Ｖsub の電位を切り換えてから転送電位
ＶM を切り換えるようにしたので、読み出しの行われな
かったラインの光電変換要素で発生した蓄積電荷が垂直
転送部に漏れこむことなく確実に半導体基板部に流れこ
む。従って、読み出しの行われたラインの光電変換要素
からの電荷と読み出しの行われなかったラインの光電変
換要素からの電荷とが垂直転送部において混合されるこ
とがなくなるので、特に高輝度被写体およびその周辺に
偽輪郭が生じたり、ブルーミングによる疑似信号が生じ
て画質が低下することがなくなる。従って、フレームモ
ードにおいてフィールドモードと同程度にダイナミック
レンジが広く、ブルーミングによって画質が劣化するこ
とがなく、且つ電荷の転送効率の高い安価な撮像装置を
得ることが可能になる。
【図１】本発明の第１実施形態の撮像装置の概略構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態の撮像装置に用いられる
撮像素子について説明するための図である。
撮像素子について説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施形態の撮像装置に用いられる
撮像素子について説明するための図である。
撮像素子について説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施形態の撮像装置の動作を説明
するための信号のタイミング図である。
するための信号のタイミング図である。
【図５】図４のタイミング図をより詳細に説明するため
の図である。
の図である。
【図６】図１の駆動電圧設定回路３５の等価回路図であ
る。
る。
【図７】図１のバッファメモリ４６への記録状態を示す
図である。
図である。
【図８】本発明の第２実施形態の撮像装置の動作を説明
するための信号のタイミング図である。
するための信号のタイミング図である。
【図９】インターライン型ＣＣＤの概略構成を示す図で
ある。
ある。
【図１０】フィールドモードにおいて図９の転送ゲート
電極２５に印加される４つの電荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4
のタイムチャートである。
電極２５に印加される４つの電荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4
のタイムチャートである。
【図１１】フレームモードにおいて図９の転送ゲート電
極２５に印加される４つの電荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4 の
タイムチャートである。
極２５に印加される４つの電荷転送パルスＶ1 〜Ｖ4 の
タイムチャートである。
【図１２】縦形オーバーフロードレイン（ＶＯＤ）構造
のＣＣＤ撮像素子の画素の基板深さ方向のポテンシャル
図である。
のＣＣＤ撮像素子の画素の基板深さ方向のポテンシャル
図である。
【図１３】ＣＣＤ撮像素子の光電変換部および垂直転送
部の水平方向のポテンシャル図である。
部の水平方向のポテンシャル図である。
２０ 光電変換部 ２１ 垂直転送部（ＶＣＣＤ） ２２ 水平転送部（ＨＣＣＤ） ２３ フローティングディフュージョンアンプ（ＦＤ
Ａ） ２４ 光電変換要素（画素） ２５ 転送ゲート電極 ３１ 光学レンズ ３２ シャッタ ３３ 撮像素子 ３４ タイミング信号発生回路（ＴＧ） ３５ 駆動電圧設定回路 ３６ 撮像素子駆動回路 ３７ 前置処理回路 ３８ Ａ／Ｄ変換器 ３９ 撮像信号処理回路 ４０ 記録媒体 ４１ 記録媒体インターフェイス（Ｉ／Ｆ） ４２ 操作部 ４３ 設定切換回路 ４４ ＥＶＦ（ビューファインダ） ４５ バスコントローラ ４６ バッファメモリ Ｖ1 〜Ｖ4 電荷転送パルス ＶL 電荷転送パルスの低電位 ＶM 電荷転送パルスの中間電位 ＶH 電荷転送パルスの高電位（読み出し電位） Ｖsub 基板電位
Ａ） ２４ 光電変換要素（画素） ２５ 転送ゲート電極 ３１ 光学レンズ ３２ シャッタ ３３ 撮像素子 ３４ タイミング信号発生回路（ＴＧ） ３５ 駆動電圧設定回路 ３６ 撮像素子駆動回路 ３７ 前置処理回路 ３８ Ａ／Ｄ変換器 ３９ 撮像信号処理回路 ４０ 記録媒体 ４１ 記録媒体インターフェイス（Ｉ／Ｆ） ４２ 操作部 ４３ 設定切換回路 ４４ ＥＶＦ（ビューファインダ） ４５ バスコントローラ ４６ バッファメモリ Ｖ1 〜Ｖ4 電荷転送パルス ＶL 電荷転送パルスの低電位 ＶM 電荷転送パルスの中間電位 ＶH 電荷転送パルスの高電位（読み出し電位） Ｖsub 基板電位
Claims (9)
- 【請求項１】 半導体基板部の上に形成された複数の光
電変換要素からなる光電変換部と、前記光電変換部から
の電荷を一方向に転送する垂直転送部と、前記垂直転送
部からの電荷を前記一方向と交差する方向に転送する水
平転送部とからなるインターライン型ＣＣＤ撮像素子を
有する撮像装置であって、前記撮像素子が、１フィール
ド期間ごとに水平方向の全ラインの前記光電変換要素を
走査して上下２ラインを加算して読み出すフィールドモ
ードと、１フィールド期間ごとに水平方向の１ラインお
きの前記光電変換要素をインターレース走査して読み出
すフレームモードとの２つのモードで駆動され、前記垂
直転送部には、前記光電変換要素から前記垂直転送部へ
電荷を読み出すための読み出し電位ＶH と、電荷を垂直
方向に順次転送するための転送電位ＶM 、ＶL （ＶH ＞
ＶM ＞ＶL ）とを有する電荷転送パルスが印加される撮
像装置において、 前記フレームモードでの前記半導体基板部の電位Ｖsub
が、前記フレームモードで前記電荷転送パルスが最初に
前記読み出し電位ＶH となってからその後に前記垂直転
送部内での電荷の転送が始まるまでの期間内の第１の所
定時刻において、前記フィールドモードでの前記半導体
基板部の電位Ｖsub (1) よりも低い電位Ｖsub (2) から
これよりも高い電位に切り換えられ、 前記フレームモードでの前記転送電位ＶM が、前記フレ
ームモードで前記電荷転送パルスが最初に前記読み出し
電位ＶH となってからその後に前記垂直転送部内での電
荷の転送が始まるまでの期間内の前記第１の所定時刻よ
りも後の第２の所定時刻において、前記フィールドモー
ドでの前記転送電位ＶM (1) よりも低い電位ＶM (2) か
らこれよりも高い電位に切り換えられるように構成され
ていることを特徴とする撮像装置。 - 【請求項２】 前記フレームモードの前記第１の所定時
刻以降の前記半導体基板部の電位Ｖsub が、前記フィー
ルドモードでの前記半導体基板部の電位Ｖsu b (1) に等
しい値であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装
置。 - 【請求項３】 前記フレームモードでの前記第２の所定
時刻以降の前記転送電位ＶM が、前記フィールドモード
での前記転送電位ＶM (1) に等しい値であることを特徴
とする請求項１または２に記載の撮像装置。 - 【請求項４】 前記フレームモードにおいて、前記撮像
素子を所定時間露光してから、前記電荷転送パルスを最
初に前記読み出し電位ＶH とする前に前記撮像素子への
光線を前記撮像素子の前段に設けた遮光手段で遮光する
ように構成されていることを特徴とする請求項１〜３の
いずれか１項に記載の撮像装置。 - 【請求項５】 前記フレームモードで最初に前記読み出
し電位ＶH が印加されるのは、前記光電変換要素のうち
の蓄積電荷が飽和する頻度が高い前記光電変換要素が水
平方向に配列されたラインであることを特徴とする請求
項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。 - 【請求項６】 前記フィールドモードでの撮像を所定期
間行った後に前記フレームモードでの撮像を行うように
構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
か１項に記載の撮像装置。 - 【請求項７】 前記フィールドモードで得られた撮像信
号をファインダに供給するとともに、前記フレームモー
ドで得られた撮像信号を記録媒体に記録するように構成
されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１
項に記載の撮像装置。 - 【請求項８】 前記撮像素子が縦形オーバーフロードレ
イン構造を有していることを特徴とする請求項１〜７の
いずれか１項に記載の撮像装置。 - 【請求項９】 前記フレームモードでの駆動を連続して
行うことによって得られた一連の撮像信号を記録媒体に
連続して記憶させることができるように構成されている
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の
撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26318595A JP3847820B2 (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26318595A JP3847820B2 (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09107506A true JPH09107506A (ja) | 1997-04-22 |
| JP3847820B2 JP3847820B2 (ja) | 2006-11-22 |
Family
ID=17385957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26318595A Expired - Fee Related JP3847820B2 (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3847820B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001057417A (ja) * | 1999-08-17 | 2001-02-27 | Nikon Corp | 撮像装置およびこの撮像装置を備えた電子カメラ |
| US7365786B2 (en) | 2003-04-28 | 2008-04-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Solid state image sensing apparatus with enhanced sensitivity realized by improving linear characteristic of photodiode and its driving method |
-
1995
- 1995-10-11 JP JP26318595A patent/JP3847820B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001057417A (ja) * | 1999-08-17 | 2001-02-27 | Nikon Corp | 撮像装置およびこの撮像装置を備えた電子カメラ |
| JP4590659B2 (ja) * | 1999-08-17 | 2010-12-01 | 株式会社ニコン | 撮像装置およびこの撮像装置を備えた電子カメラ |
| US7365786B2 (en) | 2003-04-28 | 2008-04-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Solid state image sensing apparatus with enhanced sensitivity realized by improving linear characteristic of photodiode and its driving method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3847820B2 (ja) | 2006-11-22 |
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