JPH05130516A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固体撮像素子の電荷蓄積時間の制御による露
光調整が行われる撮像装置において、高速シャッタ域で
も安定して撮像が行われるものを提供する。 【構成】 蓄積電荷の掃き捨てタイミングを制御するこ
とにより電荷蓄積時間が制御される固体撮像素子１を使
用した撮像装置において、リセットパルス制御回路２０
内で、１垂直周期毎に所定電位にリセットされる鋸歯状
波を発生させ、固体撮像素子１の出力レベルとこの鋸歯
状波とを比較し、比較結果に基づいて固体撮像素子１の
電荷蓄積時間を制御すると共に、出力レベルと鋸歯状波
とが一致するタイミングを検出し、この検出タイミング
に応じて鋸歯状波の振幅を制御するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラなどに適
用されるＣＣＤイメージャなどの固体撮像素子を使用し
た固体撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばビデオカメラでは、固体撮
像素子である光電変換素子と電荷結合素子（ＣＣＤ：Ｃ
ｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等から構
成される所謂ＣＣＤイメージャで受光される光量を自動
的に調節する（以下自動露光調節という）機構として、
例えば特開昭６３−８２０６７号公報等に開示されてい
るレンズに内蔵されている所謂アイリス（絞り）を自動
的に調節する機構（以下オートアイリス機構という）が
知られている。

【０００３】具体的には、ビデオカメラは、図８に示す
ように、レンズ部５０と、ビデオカメラ本体６０とから
構成される。

【０００４】レンズ部５０は、レンズ５１と、アイリス
５２と、ビデオカメラ本体６０から送られてくる撮像信
号のレベルを検出する検波回路５３と、この検波回路５
３の出力と基準電圧を比較する比較回路５４と、この比
較回路５４の出力に基づいてアイリス５２の開閉を制御
するアイリス駆動回路５５とを有する。

【０００５】また、ビデオカメラ本体６０は、固体撮像
素子であるＣＣＤイメージャ（以下ＣＣＤという）６１
と、このＣＣＤ６１からの撮像信号を増幅する増幅回路
６２と、この増幅回路６２で増幅された撮像信号に所謂
ＡＧＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏ
ｌ）をかけるＡＧＣ回路６３と、ＡＧＣ回路６３から撮
像信号を所謂ＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式等に準拠した映
像信号に変換する信号処理回路６４とを有し、この映像
信号が端子６５から取り出されるようになっている。

【０００６】そして、オートアイリス機構は、レンズ部
５０に内蔵されたアイリス５２に、ビデオカメラ本体６
０に内蔵されたＣＣＤ６１の出力レベルをフィードバッ
クすることにより達成される。

【０００７】すなわち、増幅回路６２及び検波回路５３
を介して得られるＣＣＤ６１の出力レベルが基準電圧に
なるように、すなわち比較回路５４の出力が零となるよ
うにアイリス５２の開閉が自動的に調節される。

【０００８】一方、アイリスを用いない露光調節機構と
して、例えば、所謂フィールド蓄積型のＣＣＤイメージ
センサの電荷蓄積時間を制御する（以下電子シャッタと
いう）機構を本出願人は先に提案した（特願平２−２３
８９３０号）。

【０００９】具体的には、電子シャッタ機能を有するフ
ィールド蓄積型のＣＣＤイメージセンサでは、図９のＡ
に示す所謂垂直帰線期間（垂直ブランキング期間）を示
すローレベルの信号（以下垂直ブランキング信号とい
う）Ｖ ＢＬＫが供給されたときに、図９のＢに示す画
像読出パルスＳＧ（ハイレベル）が供給され、任意のフ
ィールドの画像読出パルスＳＧから次のフィールドの画
像読出パルスＳＧが供給されるまでに蓄積された電荷が
次のフィールドの画像読出パルスＳＧに基づいて読み出
されるようになっている。

【００１０】そして、電子シャッタ機能は、図９のＣに
示すように、任意のフィールドの画像読出パルスＳＧが
供給されてから、ＣＣＤイメージセンサの所謂サブスト
レート（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）にハイレベルのパルス
（以下リセットパルスという）ＳＵＢを後述するように
所謂水平帰線期間（水平ブランキング期間）中に供給
し、それまで蓄積された電荷を掃き捨て、最後のリセッ
トパルスＳＵＢが供給されてから次のフィールドの画像
読出パルスＳＧが供給されるまでの時間を制御し、電荷
蓄積時間Ｔ_CHG を制御するようになっている。例えば、
ＮＴＳＣ方式では、最大の電荷蓄積時間Ｔ_CHG はフィー
ルド周波数で決まる１６．７ｍｓであり、ＰＡＬ方式で
は、最大の電荷蓄積時間Ｔ_CHG はフィールド周波数で決
まる２０ｍｓである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば工業
用ビデオカメラでは、所謂Ｃマウント方式等による交換
レンズが数多く使用され、ビデオカメラ本体のレンズは
自由に組み合わせて使用できるようになっている。しか
し、上述のようなオートアイリス機構を採用したオート
アイリスレンズでは、ビデオカメラ本体との接続（イン
ターフェイス）において種々の問題があった。例えば、
オートアイリスレンズとビデオカメラ本体を接続するた
めのコネクタの互換性の問題や、ビデオカメラ本体がオ
ートアイリスレンズに供給する電源電圧、電流容量、フ
ィードバック信号のレベル等の規格のマッチングの問題
等があった。

【００１２】また、上述した図８に示すように、検波回
路５３、比較回路５４等はレンズ部５０に内蔵されるよ
うになっており、レンズ部５０を交換する毎に、レンズ
部５０で基準電圧等の調整を行い、最適な露光が得られ
るようにする必要があった。

【００１３】さらに、一般にオートアイリスレンズは、
手動でアイリスを調節するマニュアルアイリスレンズに
比較して高価であり、またケーブルによる接続が煩雑で
あった。

【００１４】また、上述の電子シャッタ機能を応用した
露光時間の調節では、蓄積された電荷を掃き捨てるリセ
ットパルスＳＵＢは、現在読み出されている撮像信号に
影響を与えないように、水平ブランキング中に行う必要
があり、このため、上述の図８のＥに示すように、電荷
蓄積時間Ｔ_CHG は、所謂水平同期信号の１周期分に相当
する時間（以下１Ｈという）、すなわち６４μｓを単位
として制御されるようになっている。したがって、被写
体が暗く、シャッタ速度が遅い低速シャッタ域では、電
荷蓄積時間Ｔ_CHG の段階的な（ステップ）制御は問題と
ならないが、被写体が明るく、シャッタ速度が早い高速
シャッタ域では、ステップ幅が粗すぎて実用に適しない
という問題があった。

【００１５】この問題点を解決するために、本出願人は
先に、高速シャッタ域で細かくシャッタ速度（即ち電荷
の蓄積時間）をコントロールができる撮像装置を提案し
た（特願平２−３２７８５０号）。

【００１６】ところが、単に１／１０００秒以上の高速
シャッタが実現できるようにしただけでは、撮像されて
出力される映像信号が不安定になり、フリッカが発生す
るおそれがあった。即ち、高速シャッタ域では、シャッ
タ速度が１段変化するだけで数倍の速度になってしま
い、制御信号の僅かな変動で電荷の蓄積時間が２倍以上
に変動することがある。例えば、高速側から順に１／１
００００秒，１／４０００秒，１／２０００秒‥‥とシ
ャッタ速度が変化すると仮定すると、最も速い１万分の
１秒で良好なアイリス調整が行われて撮像しているとき
に、僅かにシャッタ速度の制御信号が変動して、一時的
に４千分の１秒で撮像するようになったとする。このと
きには、電荷の蓄積時間が２倍以上になってしまうの
で、撮像信号のレベルが一時的に非常に大きくなってし
まう。このように、電荷の蓄積時間が一時的に２倍以上
になってしまうレベル変動が絶えずあると、出力映像信
号をモニタ受像機に表示させたとき、画面の明るさの変
動が短い周期で発生する所謂フリッカとなってしまい、
非常に見苦しい画像になってしまう。

【００１７】従って、シャッタ速度を決定させる制御信
号を安定させる必要があった。

【００１８】本発明はかかる点に鑑み、高速シャッタ域
でも安定して撮像が行われる電子シャッタ機構を提供す
ることを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、例えば図１及
び図２に示すように、蓄積電荷の掃き捨てタイミングを
制御することにより、電荷蓄積時間が制御可能な固体撮
像素子１と、垂直ブランキング期間中供給されるリセッ
トパルスにより１垂直周期毎に所定電位にリセットされ
る鋸歯状波を発生する鋸歯状波発生回路２７と、固体撮
像素子１の出力レベルを検出するレベル検出手段１１
と、このレベル検出手段１１の出力電位と鋸歯状波発生
回路２７の出力電位とを比較する比較器２８とを設け、
この比較器２８での比較により、鋸歯状波発生回路２７
の出力電位がレベル検出手段１１の出力電位を越えたタ
イミングに基づいて固体撮像素子１の電荷蓄積時間を制
御する固体撮像装置において、比較器２８で鋸歯状波が
レベル検出手段１１の出力電位を越えたタイミングを検
出するタイミング検出手段３４を設け、このタイミング
検出手段３４の検出結果により、鋸歯状波発生回路２７
が出力する鋸歯状波の振幅を制御するようにしたもので
ある。

【００２０】また本発明は、例えば図１及び図２に示す
ように、蓄積電荷の掃き捨てタイミングを制御すること
により、電荷蓄積時間が制御可能な固体撮像素子１と、
垂直ブランキング期間中供給されるリセットパルスによ
り１垂直周期毎に所定電位にリセットされる鋸歯状波を
発生する第１の鋸歯状波発生回路２７と、固体撮像素子
１の出力レベルを検出するレベル検出手段１１と、この
レベル検出手段１１の出力電位と第１の鋸歯状波発生回
路２７の出力電位とを比較する比較器２８とを設け、こ
の比較器２８での比較により、第１の鋸歯状波発生回路
２７の出力電位がレベル検出手段１１の出力電位を越え
たとき所定のパルスを発生させ、このパルスに基づいて
固体撮像素子１の電荷蓄積時間を制御する固体撮像装置
において、比較器２８のパルス出力タイミングを検出す
るタイミング検出手段３４と、１水平走査期間毎に所定
電位にリセットされる鋸歯状波を発生する第２の鋸歯状
波発生回路３６と、タイミング検出手段３４の検出タイ
ミングで、第２の鋸歯状波発生回路３６の出力電位を検
出するレベル検出手段３５，３７とを設け、このレベル
検出手段３５，３７が検出した電位により、第１の鋸歯
状波発生回路２７が出力する鋸歯状波の振幅を制御する
ようにしたものである。

【００２１】

【作用】このようにしたことで、垂直周期の鋸歯状波を
出力する鋸歯状波発生回路の振幅が、固体撮像素子によ
る撮像信号のレベルの微小な変動に応じて変化するよう
になり、撮像信号レベルと垂直周期の鋸歯状波とのレベ
ル比較を行うときに、撮像信号レベルに微小な変動があ
っても、対応して垂直周期の鋸歯状波のレベルも変動
し、結果として一定状態で比較が行われ、比較結果に基
づいて安定して固体撮像素子の電荷蓄積時間の制御が行
われる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図７を参照
して説明する。

【００２３】図１は本例の固体撮像装置を適用したビデ
オカメラの構成を示す図で、図中１は電荷の蓄積時間が
制御可能な固体撮像素子（以下ＣＣＤと称する）を示
し、このＣＣＤ１には、撮像レンズ（図示せず）を介し
て入射する像光を画素毎に電荷として蓄積して電気的な
撮像信号として出力するもので、電荷の蓄積時間は後述
する垂直駆動パルスＶ ＳＵＢにより制御される。

【００２４】この場合、ＣＣＤ１に蓄積した電荷に応じ
た撮像信号を、サンプル／ホールド回路２で読出し、こ
のサンプル／ホールド回路２が出力する撮像信号をアン
プ３で増幅した後、自動利得調整回路（ＡＧＣ回路）４
で所定レベルに利得調整する。そして、自動利得調整回
路４が出力する撮像信号を映像信号処理回路５に供給
し、この映像信号処理回路５でＮＴＳＣ方式などの所定
のフォーマットの映像信号に変換する。そして、この変
換された映像信号を、出力端子６からモニタ受像機，Ｖ
ＴＲなどの各種映像機器に供給する。

【００２５】ここで本例においては、サンプル／ホール
ド回路２が出力する撮像信号を検波回路１１に供給し、
この検波回路１１で撮像信号のレベルのピーク検波（或
いは平均値検波）を行い、検波出力をアンプ１２を介し
てリセットパルス制御回路２０に供給する。そして、こ
のリセットパルス制御回路２０で垂直周期の鋸波と検波
出力との比較を行って、比較結果に基づいたリセットパ
ルスＸ ＳＵＢを生成させ、このリセットパルスＸ Ｓ
ＵＢを垂直駆動回路１３に供給し、この垂直駆動回路１
３でリセットパルスＸ ＳＵＢに駆動電圧が重畳された
垂直駆動パルスＶ ＳＵＢとし、この垂直駆動パルスＶ
ＳＵＢをＣＣＤ１に供給し、ＣＣＤ１での各フィール
ドの電荷の蓄積時間を垂直駆動パルスＶ ＳＵＢにより
決定させる。

【００２６】次に、リセットパルス制御回路２０の回路
ブロックの構成を図２に示し、その回路図を図３に示す
と、まずこのリセットパルス制御回路２０にはビデオカ
メラのシステムコントローラ（図示せず）側から、制御
パルスとして端子２１，２２，２３からそれぞれ水平周
期の水平転送パルスＣＬＰ，垂直周期の読出しパルスＸ
ＳＧ，垂直同期信号ＶＤを供給する。そして、端子２
２，２３に得られるパルスＸＳＧ，ＶＤをＶ ＢＬＫパ
ルス及び鋸波リセットパルス発生回路２４に供給し、垂
直ブランキング信号Ｖ ＢＬＫと垂直周期の鋸波リセッ
トパルスとを発生させる。そして、この発生回路２４か
ら、垂直ブランキング信号Ｖ ＢＬＫをリセットパルス
Ｘ ＳＵＢ発生回路２５に供給し、鋸波リセットパルス
を垂直周期鋸波発生回路２７に供給する。この垂直周期
鋸波発生回路２７は、鋸波リセットパルスに対応して垂
直周期で鋸歯状に電位が変化する鋸波（鋸歯状波）を発
生させる回路で、後述するレベル変換回路３８から供給
される電圧信号により鋸波の振幅が制御されるようにし
てある。そして、垂直周期鋸波発生回路２７が出力する
鋸波を比較器２８の−側入力端に供給する。

【００２７】また、アンプ１２側から端子１２ａに供給
される撮像信号の検波出力を、ローパスフィルタ２９に
供給して平均化し、このローパスフィルタ２９の出力を
切換スイッチ３０の一方の固定接点３０ａに供給する。
そして、図中３１はカメラアダプタを示し、このカメラ
アダプタ３１は外部からシャッタ速度を制御させる制御
電圧が供給される端子で、このカメラアダプタ３１に得
られる電圧信号を切換スイッチ３０の他方の固定接点３
０ｂに供給する。この場合、カメラアダプタ３１に外部
からプラグが接続されると、カメラアダプタ接続検知回
路３２がこのことを検知して、切換スイッチ３０の可動
接点３０ｍを他方の固定接点３０ｂと接続させ、カメラ
アダプタ３１に何も接続されていないときには可動接点
３０ｍを一方の固定接点３０ａと接続させる。

【００２８】なお、以下の説明では、可動接点３０ｍが
一方の固定接点３０ａと接続状態になって、ローパスフ
ィルタ２９の出力が可動接点３０ｍ側に供給されている
ものとする。

【００２９】そして、切換スイッチ３０の可動接点３０
ｍに得られる電圧信号を、アンプ３３を介して比較器２
８の＋側入力端に供給する。そして、この比較器２８
で、垂直周期鋸波発生回路２７が出力する鋸波と、ロー
パスフィルタ２９側から供給される撮像信号の検波信号
とのレベル比較を行う。このとき比較器２９は、検波信
号のレベルが鋸波のレベルより高いとき、ハイレベル信
号“１”を出力し、鋸波のレベルが検波信号のレベルよ
り高いとき、ローレベル信号“０”を出力する。この比
較器２９の出力は、ウィンドウパルスとしてリセットパ
ルスＸＳＵＢ発生回路２５に供給する。

【００３０】そして、リセットパルスＸ ＳＵＢ発生回
路２５では、比較器２９から供給されるウィンドウパル
スがローレベルになっている期間に、端子２１に得られ
る水平転送パルスＣＬＰを間引く処理を行い、ウィンド
ウパルスがハイレベルになっている間だけ水平周期のパ
ルスが重畳されたリセットパルスＸ ＳＵＢを発生させ
る。そして、このリセットパルスＸ ＳＵＢを端子２６
を介して垂直駆動回路１３に供給し、垂直駆動パルスＶ
ＳＵＢとしてＣＣＤ１に供給する。

【００３１】このような構成としてあることで、垂直周
期鋸波発生回路２７が出力する垂直周期の鋸波と、ＣＣ
Ｄ１で撮像して得た撮像信号のレベルとが、垂直周期毎
に比較器２８で比較され、この比較の結果に基づいて生
成されたリセットパルスＸＳＵＢ（垂直駆動パルスＶ
ＳＵＢ）でＣＣＤ１の電荷蓄積時間が制御され、電子シ
ャッタのシャッタ速度制御による自動露光調整機構が構
成される。ここまでの構成は、先に本出願人が提案した
固体撮像装置と同じ原理によるものである。

【００３２】そして本例においては、比較器２８が出力
するウィンドウパルスの微小な変動を検出して、鋸波発
生回路２７が出力する鋸波の振幅を制御するようにして
ある。以下その構成について説明すると、比較器２８が
出力するウィンドウパルスをサンプリングパルス発生回
路３４に供給し、ウィンドウパルスがハイレベルからロ
ーレベルに下がるタイミングで立ち上がるパルス（サン
プリングパルス）を生成させる。そして、このサンプリ
ングパルスが立ち上がるタイミングで、切換スイッチ３
５を切換えさせる。

【００３３】この切換スイッチ３５は、水平周期鋸波発
生回路３６が出力する水平周期の鋸波が一方の固定接点
３５ａに供給され、他方の固定接点３５ｂは開放状態と
してある。そして、可動接点３５ｍにコンデンサ３７が
接続され、可動接点３５ｍが一方の固定接点３５ａと接
続状態にあるとき、水平周期鋸波発生回路３６が出力す
る水平周期の鋸波によりコンデンサ３７が充電され、こ
のコンデンサ３７の充電電位をレベル変換回路３８で検
出させる。

【００３４】この場合、水平周期鋸波発生回路３６は、
水平転送パルスＣＬＰと垂直ブランキング信号Ｖ ＢＬ
Ｋとが供給され、垂直ブランキング期間以外の期間で水
平周期で電位が鋸歯状に変化する鋸波が生成される回路
である。

【００３５】そして、上述したようにサンプリングパル
スが立ち上がるタイミングで、切換スイッチ３５の可動
接点３５ｍを一方の固定接点３５ａから他方の固定接点
３５ｂに切換えさせ、サンプリングパルスが立ち上がる
タイミングでコンデンサ３７への水平周期の鋸波の充電
を停止させ、このときの充電電位をレベル変換回路３８
で検出させる。そして、レベル変換回路３８でこの検出
した電位のレベル変換を行ってから振幅制御信号として
垂直周期鋸波発生回路２７に供給する。なお、レベル変
換回路３８でのレベル変換は、後述する図６，図７で説
明する垂直周期の鋸波の振幅変化と撮像信号のレベル変
化とを、対応した一定状態にするために行われる。

【００３６】そして、垂直周期鋸波発生回路２７内で
は、レベル変換回路３８から供給される振幅制御信号を
定電流源２７ａ（図３参照）に供給し、作成される鋸波
の振幅を定電流源２７ａの出力に対応したものとさせ
る。

【００３７】次に、このようにして構成される固体撮像
装置での撮像動作を、ＣＣＤ１に供給するパルスの作成
状態を中心にして、図４のタイミング図を参照して説明
する。

【００３８】まず、垂直周期鋸波発生回路２７で作成さ
れる垂直周期の鋸波は、図４のＡに示す垂直周期の読出
しパルスＸＳＧが供給される毎にリセットされる図４の
Ｂに示す信号となる。ここで、図４のＢに示すレベルＲ
₀ を、検波回路１１側から比較器２８に供給される撮像
信号のレベルとすると、このレベルＲ₀ が鋸波と等しく
なるタイミングで立ち下がるウィンドウパルスが、図４
のＣに示すように得られる。また、このウィンドウパル
スは読出しパルスＸＳＧが供給される毎（即ち図４のＤ
に示す垂直ブランキング信号Ｖ ＢＬＫが立ち下がる
毎）に、ハイレベルに戻され、１周期毎に撮像信号のレ
ベルに応じた期間ローレベルになる。即ち、撮像信号の
レベルが高くなってレベルＲ₀ が高くなると、各垂直周
期でウィンドウパルスがローレベルになる期間が短くな
る。

【００３９】そして、水平転送パルスＣＬＰが図４のＥ
に示す状態であるとき、ウィンドウパルスがローレベル
になる期間と、垂直ブランキング期間に続いた所定期間
だけ、このパルスＣＬＰが除去された信号が、図４のＦ
に示すリセットパルスＸ ＳＵＢになる。このリセット
パルスＸ ＳＵＢが垂直駆動回路１３に供給されて垂直
駆動パルスＶ ＳＵＢとされ、この垂直駆動パルスＶ
ＳＵＢに基づいてＣＣＤ１での各フィールドの電荷の蓄
積時間を決定させる。即ち、各フィールド期間で、水平
転送パルスＣＬＰに対応した水平周期のパルスが供給さ
れている間はリセット期間となって蓄積電荷が掃き捨て
られ、リセットパルスＸ ＳＵＢが変化しない間に電荷
が蓄積して、読出しパルスＸＳＧが供給されるタイミン
グでこの蓄積した電荷が読出され、撮像信号とされる。
なお、この図４の水平転送パルスＣＬＰで示される水平
周期は、説明のために実際の水平周期より間引いたもの
としてある。

【００４０】ここで本例においては、撮像信号のレベル
（図４のＢに示すレベルＲ₀ ）の微小な変動を検出する
ことが行われている。即ち、サンプリングパルス発生回
路３４で、ウィンドウパルス（図４のＣ）が立ち下がる
タイミングのサンプリングパルス（図４のＧ）が生成さ
れ、このサンプリングパルスが立ち上がるタイミング
で、水平周期鋸波発生回路３６が出力する水平周期の鋸
波（図４のＨ）のサンプリングが行われる。

【００４１】この水平周期の鋸波のサンプリング状態
を、図５を参照して説明すると、図５のＡに示すように
水平周期の鋸波が連続的に出力されている状態で、ある
水平期間内で図５のＢに実線で示すようにウィンドウパ
ルスが立ち下がったとする。このとき、このウィンドウ
パルスの立ち下がりタイミングでサンプリングパルス
（図５のＣの実線）が生成され、このサンプリングパル
スが立ち上がったときの水平周期の鋸波のレベルが、レ
ベル変換回路３８で検出される。

【００４２】このとき検出されるレベルは、ウィンドウ
パルスが立ち下がるタイミングのわずかな変動で、対応
して変化する。即ち、撮像信号のレベルの微小な変動に
より、図５のＢに破線で示すように、ウィンドウパルス
の変化点が前又は後にわずかに変化したときにも、水平
周期の鋸波のレベルは大きく変動し、サンプリングパル
スに基づいて検出されるレベルに大きな変動が生じる。

【００４３】そして、この検出したレベルに応じて、垂
直周期鋸波発生回路２７で作成される垂直周期の鋸波の
振幅を変化させるのであるが、撮像信号のレベルの微小
な変動により垂直周期の鋸波の振幅が変化することにな
り、比較器２８での垂直周期の鋸波と撮像信号のレベル
との比較が、一定状態で安定して行える。即ち、例えば
図６のＡに示すように、撮像信号のレベルがＲ₀ から一
時的にＲ₁ に低下したとき、垂直周期の鋸波の振幅が一
定であると、ウィンドウパルスは図６のＢに示す状態が
図６のＣに示す状態へと変化し、ローレベルの期間が拡
がる。このウィンドウパルスの変化があると、リセット
パルスＸ ＳＵＢに影響を及ぼし、電荷の蓄積時間が長
くなり、シャッタ速度が変化することになるが、本例で
は図５で説明した水平周期の鋸波のレベル検出により、
垂直周期の鋸波Ｖ₀ の振幅を下げてＶ₁ とする制御が行
われるので、垂直周期の鋸波が撮像信号のレベルを越え
るタイミングが一定になり、ウィンドウパルスは図６の
Ｂに示す状態から変化せず、比較器２８での比較が撮像
信号のレベルの微小な変動に影響されずに安定して行わ
れる。

【００４４】また、撮像信号のレベルが一時的に高くな
った場合も同様に制御が行われる。即ち、図７のＡに示
すように、撮像信号のレベルがＲ₀ から一時的にＲ₂ に
高くなったとき、垂直周期の鋸波の振幅が一定である
と、ウィンドウパルスは図７のＢに示す状態が図７のＣ
に示す状態へと変化し、ローレベルの期間が短くなって
シャッタ速度が早くなるが、対応して鋸波の振幅がＶ₀
からＶ₂ へと上がることで、ウィンドウパルスは図７の
Ｂに示す状態から変化しない。

【００４５】従って、ウィンドウパルスが立ち下がるタ
イミングを１水平走査期間以上変化させるような撮像信
号のレベル変動がない限りは、シャッタ速度が変化しな
い。そして、ウィンドウパルスが立ち下がるタイミング
を１水平走査期間以上変化させるような比較的大きな撮
像信号のレベル変動があったときには、対応してウィン
ドウパルスが変化し、シャッタ速度が変化して露光調整
が行われる。

【００４６】このように本例の固体撮像装置によると、
ＣＣＤ１の電荷蓄積時間（即ちシャッタ速度）の制御に
より露光調整を行う場合に、検出される撮像信号のレベ
ルに微小な変動があっても、シャッタ速度が変化せず、
撮像信号のレベルの微小な変動により絶えずシャッタ速
度が変化してフリッカが生じる現象が阻止され、安定し
た画像の撮像が行われる。

【００４７】また本例の場合には、アナログ的に作動す
る回路として構成したので、マイクロコンピュータなど
のデジタル制御回路を必要とせず、簡単且つ安価に構成
できると共に、この露光調整機構の回路に要するスペー
スが非常に小さくなり（マイクロコンピュータは比較的
大きなスペースを必要とする）、ビデオカメラを小型化
することが可能になる。

【００４８】

【発明の効果】本発明によると、固体撮像素子の電荷蓄
積時間を制御させるために行われる撮像信号レベルと垂
直周期の鋸歯状波とのレベル比較が、撮像信号レベルに
微小な変動があっても一定状態で安定して行われ、比較
結果に基づいて安定して固体撮像素子の電荷蓄積時間の
制御が行われ、撮像される画像が安定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成を示す構成図であ
る。

【図２】一実施例のリセットパルス制御回路を示す構成
図である。

【図３】一実施例のリセットパルス制御回路の回路構成
を示す回路図である。

【図４】一実施例のリセットパルス制御回路の説明に供
するタイミング図である。

【図５】一実施例によるウィンドウパルスの検出状態を
示す説明図である。

【図６】一実施例によるウィンドウパルスの生成状態を
示す説明図である。

【図７】一実施例によるウィンドウパルスの生成状態を
示す説明図である。

【図８】従来のビデオカメラの一例を示す構成図であ
る。

【図９】従来の固体撮像装置の説明に供するタイミング
図である。

【符号の説明】

１ 固体撮像素子（ＣＣＤ） １１ 検波回路 ２０ リセットパルス制御回路 ２５ リセットパルスＸ ＳＵＢ発生回路 ２７ 垂直周期鋸波発生回路 ２８ 比較器 ３４ サンプリングパルス発生回路 ３６ 水平周期鋸波発生回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福井 博 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄積電荷の掃き捨てタイミングを制御す
   ることにより、電荷蓄積時間が制御可能な固体撮像素子
   と、 垂直ブランキング期間中供給されるリセットパルスによ
   り１垂直周期毎に所定電位にリセットされる鋸歯状波を
   発生する鋸歯状波発生回路と、 上記固体撮像素子の出力レベルを検出するレベル検出手
   段と、 該レベル検出手段の出力電位と上記鋸歯状波発生回路の
   出力電位とを比較する比較器とを設け、 該比較器での比較により、上記鋸歯状波発生回路の出力
   電位が上記レベル検出手段の出力電位を越えたタイミン
   グを検出し、このタイミングに基づいて上記固体撮像素
   子の電荷蓄積時間を制御する固体撮像装置において、 上記比較器で上記鋸歯状波が上記レベル検出手段の出力
   電位を越えたタイミングを検出するタイミング検出手段
   を設け、 該タイミング検出手段の検出結果により、上記鋸歯状波
   発生回路が出力する鋸歯状波の振幅を制御するようにし
   た固体撮像装置。
2. 【請求項２】 蓄積電荷の掃き捨てタイミングを制御す
   ることにより、電荷蓄積時間が制御可能な固体撮像素子
   と、 垂直ブランキング期間中供給されるリセットパルスによ
   り１垂直周期毎に所定電位にリセットされる鋸歯状波を
   発生する第１の鋸歯状波発生回路と、 上記固体撮像素子の出力レベルを検出するレベル検出手
   段と、 該レベル検出手段の出力電位と上記第１の鋸歯状波発生
   回路の出力電位とを比較する比較器とを設け、 該比較器での比較により、上記第１の鋸歯状波発生回路
   の出力電位が上記レベル検出手段の出力電位を越えたと
   き所定のパルスを発生させ、該パルスに基づいて上記固
   体撮像素子の電荷蓄積時間を制御する固体撮像装置にお
   いて、 上記比較器のパルス出力タイミングを検出するタイミン
   グ検出手段と、 １水平走査期間毎に所定電位にリセットされる鋸歯状波
   を発生する第２の鋸歯状波発生回路と、 上記タイミング検出手段の検出タイミングで、上記第２
   の鋸歯状波発生回路の出力電位を検出するレベル検出手
   段とを設け、 該レベル検出手段が検出した電位により、上記第１の鋸
   歯状波発生回路が出力する鋸歯状波の振幅を制御するよ
   うにした固体撮像装置。