(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子の蓄積電荷量をその電荷蓄積時間を変化させて制御する固体撮像素子の駆動方法であって、
前記光電変換素子からの信号電荷の読み出すための読み出しパルスと、読み出した信号電荷を転送するための電荷転送パルスを、前記読み出しパルスと前記電荷転送パルスの発生タイミングの関係を崩さずに１水平期間内において変化させて前記電荷蓄積時間を制御する
ことを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
【請求項２】
前記読み出しパルスと前記電荷転送パルスを、同時に１水平期間より短い任意の周期で変化させることを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子の駆動方法。
【請求項３】
固体撮像素子に印加する電荷排出パルスと電荷読み出しパルスとの間隔を調整して露光時間を制御する電子アイリス制御回路であって、
１水平期間ごとに可変した電荷排出パルスを出力して光電変換素子の電荷蓄積時間を制御する粗調整手段と、
前記光電変換素子からの信号電荷の読み出すための読み出しパルスと、前記読み出しパルスが出力される１水平期間内において信号電荷を転送する変調電荷転送パルスを、前記読み出しパルスと前記変調電荷転送パルスの発生タイミングの関係を崩さずに１水平期間内に調整する微調整手段とを備えて成る
ことを特徴とする電子アイリス制御回路。
【請求項４】
前記変調電荷転送パルスは、前記読み出しパルスが出力される１水平期間以外において前記信号電荷を転送する通常電荷転送パルスを生成するパルス発生回路及びカウンタとは独立したパルス発生回路及びカウンタによって生成されることを特徴とする請求項３記載の電子アイリス制御回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子の駆動方法、電子アイリス制御回路及び駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、固体撮像素子、例えばＣＣＤ固体撮像素子を用いたカメラ全般の露光制御には、電子シャッタが用いられている。一般に、ＣＣＤ固体撮像素子では、各画素の光電変換素子に蓄積された信号電荷をシャッタパルスの印加によって例えばオーバーフロードレイン領域あるいは半導体基板側へ掃き出すことができるように構成されており、フィールド期間内における電荷蓄積時間、即ち露光期間をシャッタパルスの印加によって制御している。
【０００３】
電子シャッタ動作において、光電変換素子に蓄積されている信号電荷を例えば半導体基板に掃き出すためには、電荷排出パルスとして基板電圧Ｖsub に高電位のシャッタパルスを印加する必要がある。この電子シャッタ動作によるノイズを映像信号に乗せないためには、画面上に現れない例えば水平ブランキング期間中にシャッタパルスを発生させねばならない。そのため、必然的にシャッタパルスの印加が可能なタイミングは、１Ｈ（Ｈは水平期間）周期に制約される。
【０００４】
また、ＣＣＤ固体撮像素子における電荷蓄積時間、即ち露光期間とは、１フィールド期間中に印加されるシャッタパルスのうち、最後のシャッタパルスが印加された時点から光電変換素子に蓄積されている信号電荷を電荷転送部へ読み出すためのパルス（いわゆる読み出しパルスＸSG）発生までの期間を指す。
【０００５】
これらのことより、電子シャッタ制御としては、図６Ａのタイミングチャートに示すように、読み出しパルスＸSGの発生タイミングは垂直同期信号（ＶＤ）のブランキング期間内にあり、一方シャッタパルスＸSUB の発生タイミングは水平同期信号（ＨＤ）のブランキング期間内にあり、従って、読み出しパルスＸSUB の発生タイミングが固定されると、必然的に露光時間の制御も１水平期間（１Ｈ）単位となってしまう。
【０００６】
この点を解決するために、図６Ｂに示すように、シャッタパルスＸSUB 発生タイミングは水平同期信号（ＨＤ）のブランキング期間内にするも、読み出しパルスＸSGの発生タイミングを１水平期間内で制御する方法が提案された（特開平１１ー４１５２７号公報参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、読み出しパルスで読み出された信号電荷は、垂直転送クロックパルスφＶによって電荷転送部内で垂直方向に順次転送されるため、読み出しパルスＸSGの発生位置のみを制御するときは、垂直転送パルスφＶとの発生タイミング関係が崩れて、信号電荷を良好に読み出せない可能性が生じる。
【０００８】
例えば図５は、補色フィルタを採用したＣＣＤ固体撮像素子の読み出しパルスＸSG1 ，ＸSG3 、垂直転送パルスφＶ1 〜φＶ4 及び水平同期信号（ＨＤ）のタイミングチャート例であるが、この図５の読み出し期間内の１水平期間において電荷の転送効率に影響を及ぼすことなく読み出しパルスＸSGのタイミングを変化させようとするならば、その調整幅はＸSG1 が時点ａ〜ｇまで、ＸSG3 が時点ｂ〜ｇまでの期間に制約される。
このとき、ＸSG1 とＸSG3 の出力タイミングが崩れると露光期間に影響してしまうので、これを考慮すると調整幅にはさらに制約がかかってしまう。
【０００９】
また、従来読み出しパルスはマスタークロックレートで動作する水平方向カウンタのカウント値からデコードし発生させるが、このカウント値はシャッタパルスＸSUB をはじめ、垂直転送パルスφＶ、その他各種クランプパルス、ブランキグパルスなど、ＣＣＤ固体撮像素子の駆動に必要なパルスの発生タイミングとしても用いられる。
【００１０】
ここで、例えば１水平期間内で自由に読み出し位置を設定できるようにするには、この水平方向カウンタを１水平期間中常に動作させ、１水平期間内全てのカウント値を用意する必要が出てくるため消費電力の増大につながる。
【００１１】
また、近年の多モード化により、読み出しパルスの含む水平方向タイミングを１つのカウンタのデコード値より求めることは、設計検証時間の増大を招き、また回路の応用性も狭まるため、設計資産としての価値も下がる結果となる。
【００１２】
本発明は、上述の点に鑑み、調整幅の制約を受けずに露光期間の微細制御が可能な固体撮像素子の駆動方法及び電子アイリス制御回路を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る固体撮像素子の駆動方法は、光電変換素子の蓄積電荷量をその電荷蓄積時間を変化させて制御する固体撮像素子の駆動方法であって、光電変換素子からの信号電荷の読み出すための読み出しパルスと、読み出した信号電荷を転送するための電荷転送パルスを、読み出しパルスと電荷転送パルスの発生タイミングの関係を崩さずに１水平期間内において変化させて電荷蓄積時間を制御するようにする。
【００１４】
固体撮像素子の電荷蓄積時間、即ち露光時間の制御において、光電変換素子に蓄積された信号電荷を例えば半導体基板側に掃き捨てるためのシャッタパルスは１水平期間の周期で発生され、最後のシャッタパルスの発生時点から次の読み出しパルスの発生時点までの期間が露光時間となる。これを露光時間の粗調整と称するとき、信号電荷の読み出しタイミング、即ち読み出しパルスの発生タイミングを１水平期間内で変化させるのは微調整に当たる。
【００１５】
本発明では、この露光時間の微調整に当たり、読み出しタイミング及び電荷転送パルス発生タイミングを、読み出しの１水平期間内で読み出しパルスと電荷転送パルスとの発生タイミング関係を崩さずに同時に変化させるので、調整幅の制約を受けずに微細な露光時間制御が可能になる。
【００１６】
本発明に係る電子アイリス制御回路は、固体撮像素子に印加する電荷排出パルスと電荷読み出しパルスとの間隔を調整して露光時間を制御する電子アイリス制御回路であって、１水平期間ごとに可変した電荷排出パルスを出力して光電変換素子の電荷蓄積時間を制御する粗調整手段と、光電変換素子からの信号電荷の読み出すための読み出しパルスと、読み出しパルスが出力される１水平期間内において信号電荷を転送する変調電荷転送パルスを、読み出しパルスと変調電荷転送パルスの発生タイミングの関係を崩さずに１水平期間内に調整する微調整手段とを備えて成る。
【００１７】
上記構成の電子アイリス制御回路においては、粗調整手段により、光電変換素子に蓄積された信号電荷を例えば半導体基板側に掃き捨てるためのシャッタパルスが１水平期間の周期で発生され、最後のシャッタパルスの発生時点から微調整制御手段で発生される読み出しパルスの発生時点までの期間が露光時間となる。
【００１８】
微調整制御手段では、電荷読み出しパルスの発生タイミングが、１水平期間内で電荷読み出しパルスと電荷転送パルスの相対的な発生タイミングを崩さずに変化される。従って、露光時間が、１水平期間単位で粗調整できると共に、１水平期間内で調整幅の制約を受けずに微調整できる。
【００１９】
本発明に係る駆動回路では、カウンタパルスを生成するカウンタと、このカウンタで所定数のパルスがカウントされたとき、所定のパルスを生成するパルス発生回路とを有し、カウンタ動作の不要期間に前記カウンタにカウンタ停止信号を供給する構成とすることができる。
【００２０】
上記構成の駆動回路では、カウンタ動作の不要期間はカウンタ停止信号によってカウンタの動作が停止されるので、低消費電力化が図れる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施の形態を示すシステムブロック図である。
図１において、被写体からの入射光はレンズ１を含む光学系によって固体撮像素子、本例ではＣＣＤ固体撮像素子の撮像面上に結像される。ＣＣＤ固体撮像素子は各画素（光電変換素子）の光電変換によって電荷を蓄積する。ＣＣＤ固体撮像素子では、高電位のシャッタパルスＸSUB がＣＣＤ固体撮像素子の基板電圧ＶSUB に印加されることで、蓄積された信号電荷の排出（例えば半導体基板に掃き出すなど）が行われる。また、読み出しパルスＸSGがＣＣＤ固体撮像素子の読み出しゲート部に印加されることで各画素の信号電荷を垂直電荷転送部に読み出す。この読み出された信号電荷は、垂直転送パルスφＶと水平転送パルスφＨによって夫々垂直、水平転送された後、電気信号に変換したものが出力される。
【００２３】
ＣＣＤ固体撮像素子２の出力信号は、サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路３にて信号成分がサンプルホールドされ、自動利得制御（ＡＧＣ：ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧｅｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路４によって自動的に利得制御がかけられた後、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路５によってデジタル信号化され、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）回路６に入力される。ＤＳＰ回路６では、入力された信号に対して様々な信号処理がデジタル的に行われ、デジタル映像信号と周辺回路の制御信号が出力される。
【００２４】
本システムにおいては、ＣＣＤ固体撮像素子２の駆動に供するための所謂ＣＣＤ駆動タイミング発生回路２２が設けられる。このＣＣＤ駆動タイミング発生回路２２では、クロック発生器１９からの原発信クロックを高速位相パルス発生回路１８で受け、後述する夫々の回路ブロックにマスタークロックを供給する。マスタークロックとしては、例えば原発信クロックを２分周、つまり原発信２クロック入力にき１クロック出力したものである。なお、ＣＣＤ駆動タイミング発生回路２２の全体のシステム構成としては、この限りではない。
【００２５】
ＣＣＤ駆動タイミング発生回路２２は、ＤＳＰ回路６によって処理されたタイミング発生システムの各制御データを、例えばＤＳＰ回路６からのデータがシリアル信号であればシリアルインターフェース８によって取り込み、モード信号やシャッタ制御データ、その他の各制御データによって様々なＣＣＤ駆動タイミングパルスを発生する。
ただし、ＤＳＰ回路６とＣＣＤ駆動タイミング発生回路２２とのデータのやり取りに関しては、シリアルデータの受け取りに限ったものではなく、パラレルデータの授受も有り得る。
【００２６】
高速位相パルス発生回路１８は、マスタークロックのみならず、ＣＣＤ固体撮像素子の水平転送パルスやサンプルホールドパルス、リセットゲートパルスなどＣＣＤ固体撮像素子の駆動に必要なパルスを発生させる。
【００２７】
２０は外部に設けられた水平同期信号（ＨＤ）及び垂直同期信号（ＶＤ）発生回路（いわゆるＨＤ、ＶＤタイミング発生回路）である。ＣＣＤ駆動タイミングの基準となる水平同期信号、垂直同期信号は、高速位相パルス発生回路１８からのマスタークロックに基づき、外部の上記水平、垂直同期信号発生回路２０より各回路ブロックに供給される。この水平同期信号、垂直同期信号の周期及びブランキング期間についてはカメラシステムや固体撮像素子、映像信号の用途などにより異なる。
【００２８】
１６は垂直方向のタイミングパルスを発生させるための垂直方向タイミングパルス発生回路を示し、１７は水平同期信号のクロックレートで動作する垂直方向タイミング生成用カウンタ（以下、垂直方向カウンタと略称する）を示す。
【００２９】
垂直方向カウンタ１７は、水平同期信号の入力をクロックとしてカウントされていく。垂直方向タイミングパルス発生回路１６では、このカウント値をデコードすることで垂直方向のタイミングパルスが生成される。この生成された垂直方向のタイミングパルスは、読み出し１水平期間を示す読み出しゲートパルスの他、ＣＣＤ固体撮像素子を駆動するのに必要なパルスの制御に用いられたり、１水平期間単位でのシャッタパルスの制御に用いられる。
なお、垂直方向タイミングパルスの用途は、その限りではなく、また、上記の用途に使用しない場合もある。
【００３０】
垂直方向カウンタ１７は、外部からの垂直同期信号入力によってリセットされるが、この時、１垂直期間中にカウントの必要がない状態になった場合、垂直方向タイミングパルス発生回路１６よりのカウント停止信号が入力され、垂直同期信号の入力によるリセッットを待たずして垂直方向カウンタ１７の動作が停止するようになされている。このことで、無駄な電力の消費が抑えられる。
【００３１】
一方、固体撮像素子駆動タイミング発生回路２２内に電子アイリス制御回路２１が設けられる。
電子アイリス制御回路２１は、クランプパルスやプリブランキングパルス、通常の垂直転送パルス等を発生する水平方向タイミングパルス発生回路９と、この水平方向タイミングパルス発生回路９にパルス生成のためのカウント値を供給する水平方向カウンタ１０と、読み出しパルス及び変調垂直転送パルス（即ち、読み出しの１水平期間内で変調される垂直転送パルス）を生成する読み出しパルス／変調垂直転送パルス発生回路（いわゆる読み出し期間タイミング発生回路）１３と、マスタークロックレートで動作する読み出し１水平期間動作タイミング生成用ウカウンタ、（以下、読み出しカウンタと略称する）１４と、シャッタパルス発生回路１５を有する。さらに、水平方向カウンタ１０、読み出しカウンタ１４を制御する信号を供給する第１の比較器、即ちカウンタ停止制御用比較器（第１コンパレータ）１１及び第２の比較器、即ち読み出しパルス発生タイミング制御用比較器（第２コンパレータ）１２を有する。
【００３２】
水平方向カウンタ１０は、高速位相パルス発生回路１８からのマスタークロックの入力によってカウントされ、水平同期信号（ＨＤ）の入力によってリセットされる。水平方向タイミング発生回路９では、水平方向カウンタ１０のカウント値をデコードすることでクランプパルスやプリブランキングパルス、通常垂直転送パルス等のＣＣＤ固体撮像素子の駆動パルスを生成する。これらＣＣＤ駆動パルスは、出力パルス合成回路（各タイミング合成部）７にて合成やマスク、変換といった作業を行い、様々なＣＣＤ固体撮像素子の駆動方法に対するパルスを外部に出力する。
【００３３】
読み出しカウンタ１４は、本例では高速位相パルス発生回路１８からのマスタークロックの入力によってカウントされていく。ただし、垂直方向タイミングパルス発生回路１６からの読み出しゲートパルスが有効で、かつ読み出しパルス発生タイミング制御用の第２コンパレータ１２からのカウンタスタート信号の入力があるまで機能しない。即ち、カウンタースタート信号は、後述する図２〜図４に示す（ｂ）のタイミングで読み出しカウンタ１４に入力される。このことで、無駄な電力の消費が抑えられる。
【００３４】
読み出しパルス／変調垂直転送パルス発生回路１３は、読み出しカウンタ１４のカウント値をデコードすることで読み出しパルスと読み出し１水平期間中に発生させるべき変調垂直転送パルスを生成する。
【００３５】
例えば、図５のタイミングチャートにおいて、従来は読み出しパルスＸSG1 ，ＸSG3 と、垂直転送パルスφＶ1 〜φＶ4 を同一のカウンタよりデコードしてパルスを生成していたが、本例では時点ａ〜時点ｇまでの期間発生しているパルスが前記読み出しカウンタ１４よりデコードして生成される。
【００３６】
つまり読み出しカウンタ１４において、カウント開始時期のオフセット量を調整することで、読み出しパルスＸSG1 ，ＸSG3 と、垂直転送パルスφＶ1 〜φＶ4 の発生タイミング関係を崩すことなく、これらのパルスＸSG1 ，ＸSG3 、φＶ1 〜φＶ4 を読み出し期間である１水平期間内で同時に移動することが可能となる。
【００３７】
本発明では、読み出し１水平期間中にこの特殊なパルス生成を可能にする、独立した読み出しカウンタ１４と、それを基に動作する独立した読み出しパルス／変調垂直転送パルス発生回路１３を有する構成が、最大の特徴である。
【００３８】
ここで、水平方向カウンタ１０のカウンタ値は、同時に第２コンパレータ１２にも入ってくる。ただし、この第２コンパレータ１２は、垂直方向タイミングパルス発生回路１６からの読み出しゲートパルスが有効の期間内でしか機能しない。このことで、電力の消費が抑えるられる。
【００３９】
第２コンパレータ１２は、シリアルインターフェース８から入力されるシャッタ微調整データと水平方向カウンタ１０から入力されるカウント値の比較を行うことで、読み出し１水平期間中のある一定時間しか動作しない読み出しカウンタ１４の動作開始を制御するカウンタスタート信号を出力する。このカウンタスタート信号が読み出しカウンタ１４に入力される。
【００４０】
読み出しカウンタ１４のスタートタイミングを制御できるということは、読み出しパルス及び変調垂直転送パルスの発生タイミングを制御できる、即ち、読み出しパルスの出力タイミングを１水平期間内にマスタークロックレートでの調整ができるということになる。
【００４１】
読み出しカウンタ１４は、カウントが必要ない状態になった場合、読み出しパルス／変調垂直転送パルス発生回路１３よりカウンタ停止信号が入力されて動作が停止される。即ち、カウンタ停止信号は、後述する図２〜図４の（ｃ）のタイミングで読み出しカウンタ１４に入力される。このように読み出しカウンタ１４は、無駄な電力の消費を抑えるように構成される。
読み出しカウンタ１４は、最終的には水平同期信号（ＨＤ）の入力を受けてその動作がリセットされる。
【００４２】
第１コンパレータ１１は、水平方向タイミングパルス発生回路９からのカウンタ停止信号と第２コンパレータ１２からのカウンタスタート信号の比較を行って、水平方向カウンタ１０に入力されるカウンタ停止信号を出力する。
【００４３】
水平方向カウンタ１０は、この第１コンパレータ１１からのカウンタ停止信号の入力を受けて動作が停止される。水平方向カウンタ１０でも、カウンタ停止信号の入力で動作停止し、低消費電力化を実現しているが、そのシステムは他のカウンタとは多少異なる。
【００４４】
水平方向カウンタ１０は、クランプパルスやプリブランキングパルスなど、水平期間毎に出力されるパルスの基準となっている他、読み出しカウンタ１４のカウント開始基準、すなわち読み出しパルス発生の基準にもなっている。そのため水平方向カウンタ１０は、読み出し１水平期間中に限っては、例えば水平方向タイミングパルス発生回路９からカウント停止信号が出力されたとしても、読み出しカウンタ１４が動作開始していない状態でカウンタが停止してはならない。
即ち、後述の図４に示すように、（ｄ）〜（ｂ）の期間では水平方向カウンタ１０は動作している。
【００４５】
そこで、第１コンパレータ１１によって水平方向タイミングパルス発生回路９からのカウンタ停止信号と、第２コンパレータ１２からの読み出しカウンタスタート信号の発生タイミングを比較し、誤って読み出しカウンタ１４が動作開始する前に水平方向カウンタ１０が停止してしまうことを防いでいる。
【００４６】
なお、図２〜図４は、読み出し１水平期間中のカウンタ１０、１４の動作、停止制御のタイミングチャートを示す。
図２は、読み出しカウンタ１４の動作期間が水平方向タイミングパルス発生回路９の動作期間内に存在するケースである。
図３は、読み出しカウンタ１４の動作期間が水平方向タイミングパルス発生回路９の動作期間を跨いで存在するケースである。
図４は、読み出しカウンタ１４の動作期間が水平方向タイミングパルス発生回路９の動作期間外に存在するケースである。
各図２〜図４では、読み出しパルス／変調垂直転送パルス発生回路（読み出しタイミングパルス発生回路）１３がカウント値を必要とする期間（但し、低レベル期間アクティブ）、読み出しカウンタ１４の動作期間（但し、低レベル期間カウントアップ）、水平方向タイミングパルス発生回路９がカウント値を必要とする期間（但し、低レベル期間アクティブ）及び水平方向カウンタ１０の動作期間（但し、低レベル期間カウントアップ）の各タイミングを示す。
ａはカウンタ１０、１４のリセット時点、ｂは読み出しカウンタ１４のカウントスタート時点、ｃは読み出しパルス／変調垂直転送パルス発生回路１３のデッコード終了時点、ｄは水平方向タイミングパルス発生回路９のデコード終了時点である。
【００４７】
シャッタパルス発生回路１５は、本例では１垂直期間中の水平期間毎に出力されるシャッタパルス（電荷排出パルス）ＸSUB を、シリアルインターフェイス８からのシャッタ粗調整データを受けて読み出しパルスを基準にして出力もしくはマスクするという処理を行っている。
【００４８】
一般に、ＣＣＤ固体撮像素子では、撮像素子内の各光電変換素子に蓄積した信号電荷を、シャッタパルスの印加によりオーバーフロードレイン領域あるいは半導体基板側に掃き出すことができるように構成されており、フィールド期間内における電荷蓄積時間、即ち露光期間をシャッタパルスの印加によって調整している。
【００４９】
ＣＣＤ固体撮像素子の各光電変換素子に蓄積されている電荷を掃き出すためには基板電圧ＶSUB に高電位のシャッタパルスＸSUB を印加する必要がある。この動作によるノイズを映像信号に乗せないためには、画面上に現れない例えば水平ブランキング期間中にシャッタパルスを発生させなければならない。
そのため、本例においても必然的にシャッタパルスの印加が可能なタイミングは、１水平期間の周期となる。
【００５０】
ＣＣＤ固体撮像素子の電荷蓄積時間、即ち露光期間とは、１フィールド期間中に印加されるシャッタパルスのうち、最後のシャッタパルスが印加された時点から光電変換素子に蓄積されている電荷を電荷転送部へ読み出すためのパルス、いわゆる読み出しパルスが発生する時点までとなる。ここでは、１水平期間単位での露光時間調整を行うということになる。
【００５１】
シャッタパルス発生回路１５は、前述したシャッタパルスＸSUB をマスクする構成の限りではなく、露光期間が最後に出力されたシャッタパルスから読み出しパルスまでの期間となるので、例えば１垂直期間中に１回もしくは０回（低速シャッタの場合）のみのみシャッタパルスＸSUB を任意のタイミングで出力するような構成等も可能である。
シャッタパルスは、毎水平ブランキング期間印加することもでき、あるいは毎水平ブランキング期間でなく１水平期間の周期で適当に間引くように印加してもよい。
【００５２】
なお、本構成であれば、高電位のシャッタパルスが１垂直期間中に最高１回しか発生しないため、消費電力の低減に貢献するが、固体撮像素子の特性や、カメラシステムによっては、シャッタパルスＸSUB の印加に対して制約が生ずるので、適した構成のものを選択するようになす。
【００５３】
本実施の形態では、上述したようにシリアルインターフェース８からのシャッタ粗調整データを受けて、シャッタパルス発生回路１８よりシャッタパルスＸSUB を出力して、１水平期間単位での露光期間制御（いわゆる露光期間の粗調整）を行う。
【００５４】
一方、上述したように第２コンパレータ１２からのカウンタスタート信号によって読み出しカウンタ１４のスタートタイミングを制御し、読み出しパルス及び変調垂直転送パルスの発生タイミングを制御する。即ち、読み出しパルスの出力タイミングを１水平期間内にマスタークロックレートで調整できる。
ここで、もし読み出しパルスパルスのみが調整できる構成であるならば、垂直転送パルスと読み出しパルスの発生タイミング関係が崩れ、光電変換素子内の信号電荷をうまく読み出せない可能性か出てくる。しかし、本実施の形態では、これら垂直転送パルスと読み出しパルスの発生タイミング関係を崩さずに同時に発生タイミングを調整できるので、何の制約も受けずに読み出しパルス発生タイミングを、１水平期間内で自由に調整することができる。
即ち、より細い露光時間調整、そしてその調整時に制約を受けない電子アイリス制御が可能になる。
【００５５】
さらに、本構成の特徴として、読み出し１水平期間中の読み出しパルス／変調垂直転送パルス発生回路１３を独立して有するので、近年の多彩な固体撮像素子の構造や読み出し方法についても対応が容易である。
【００５６】
例えば数十通りの読み出し方法があったとすれば、当然読み出し１水平期間中の垂直転送パルスの発生形態もそれだけ存在する。もし、読み出しパルスのみを調整する構成であったならば、その調整幅にはさらに多くの制約がかかることになる。しかし、本構成のように、垂直転送パルスとそのタイミングに合わせた読み出しパルスを独立した回路ブロックで生成するならば、１水平期間内でのタイミング調整には何の制約も受けない。さらには、この複雑なパルスを生成する回路ブロックの論理検証は独立して行えるので、検証期間の短縮が望め、結果的にＴＡＴ（ターン・アラウンド・タイム）の短縮にもつながる。
【００５７】
水平方向タイミングパルス発生回路９、水平方向カウンタ１０、第１、第２のコンパレータ１１、１２、読み出し期間タイミングパルス発生回路１３及び読み出しカウンタ１４を独立して有する回路構成、いわゆる独立したサブカウンタを有する構成は、本例に挙げたシステムに限らず、特定動作の出力タイミングを自在に制御するといった用途にも応用可能である。
【００５８】
上述した本実施の形態に係る固体撮像素子の駆動方法、特に電子アイリス制御法によれば、シャッタパルスＸSUB による１水平期間単位のシャッタ露光期間制御（即ち粗調整）と、例えばマスタークロックレートで垂直転送パルスも同時に調整する読み出しパルス発生タイミング調整によって行う露光期間制御（即ち微調整）とを組み合わせることにより、調整幅の制約を受けずに微細な露光期間制御を可能にする。
【００５９】
本構成を実現する際に不要なカウンタの動作を停止するので、低消費電力化を図ることができる。また、特殊な動作を行う回路ブロックを独立させることで、全体の回路構成を明瞭にし、設計検証の軽減及び回路自体の応用性が広がる。
【００６０】
本実施の形態は、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ等のテレビジョン方式に準拠したビデオカメラに適応できる他、デジタルスチルカメラ等にも適用でき、近年の多モード化、固体撮像素子の多画素化、それに伴うクロックパルスの高速化等に有効な手段である。
【００６１】
【発明の効果】
本発明に係る固体撮像素子の駆動方法によれば、電荷の転送効率に影響を及ぼさずに読み出しパルスの発生タイミングを可変でき、調整幅の制約を受けることなく微細な電荷蓄積時間、即ち露光期間の制御を可能にできる。
【００６２】
本発明に係るアイリス制御回路によれば、調整幅の制約を受けずに微細なアイリス制御を可能にする。
【００６３】
本発明に係る駆動回路によれば、カウント不要時のカウンタ動作を停止することで、低消費電力化を実現することができる。特に、上記のアイリス制御回路のような特殊な動作を行う回路ブロックを独立して設けるときは、全体の回路構成を明瞭にし、設計検証の軽減及び回路自体の応用性が広がり設計資産としての価値も上がる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のシステムブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態の説明に供する読み出し１水平期間中のカウンタの動作、停止制御のタイミングチャート（読み出しカウンタ動作期間が水平方向タイミング発生回路動作期間内に存在するケース）である。
【図３】本発明の一実施の形態の説明に供する読み出し１水平期間中のカウンタの動作、停止制御のタイミングチャート（読み出しカウンタ動作期間が水平方向タイミング発生回路動作期間を跨いで存在するケース）である。
【図４】本発明の一実施の形態の説明に供する読み出し１水平期間中のカウンタの動作、停止制御のタイミングチャート（読み出しカウンタ動作期間が水平方向タイミング発生回路動作期間外に存在するケース）である。
【図５】本発明の理解に供する読み出し１水平期間のタイミングチャートの例である。
【図６】Ａ  固体撮像素子の露光期間制御の原理の説明に供する垂直方向タイミングチャートである。Ｂ  固体撮像素子の露光期間制御の原理の説明に供する水平方向タイミングチャート（読み出し部拡大）である。
【符号の説明】
１・・・レンズ、２・・・固体撮像素子、３・・・サンプルホールド回路、４・・・自動利得制御回路、５・・・Ａ／Ｄ変換回路、６・・・ＤＳＰ回路、７・・・出力パルス合成回路、８・・・シリアルインターフェース、９・・・水平方向タイミングパルス発生回路、１０・・・水平方向カウンタ、１１・・・第１コンパレータ、１２・・・第２コンパレータ、１３・・・読み出しパルス／変調垂直転送パルス発生回路、１４・・・読み出しカウンタ、１５・・・シャッタパルス発生回路、１６・・・垂直方向タイミングパルス発生回路、１７・・・垂直方向カウンタ、１８・・・高速位相パルス発生回路、、１９・・・原発信クロック発生器、２０・・・水平同期信号（ＨＤ）及び垂直同期信号（ＶＤ）発生回路、２１・・・電子アイリス制御回路、２２・・・固体撮像素子駆動タイミング発生回路。
【図１】
0004378842.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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