JPH02288686A

JPH02288686A - 固体撮像装置

Info

Publication number: JPH02288686A
Application number: JP1110104A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Yamaguchi; 進一山口; Satoyuki Sasaki; 佐々木　智行
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Audio Video Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba AVE Co Ltd
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1990-11-28
Also published as: US5060073A

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、固体撮像素子を用いて撮影した光学像をテ
レビジョン信号の形態で取り出すようにした固体撮像装
置に係り、特にそのスミアによるフィールド間レベル差
を補正するようにしたものに関する。

（従来の技術）周知のように、例えば電子スチルカメラやビデオカメラ
等にあっては、被写体の光学像をテレビジョン信号に変
換するために、固体撮像装置が使用されてきている。こ
の固体撮像装置は、第３図に示すように、例えばＣＯＤ
　（チャージ・カップルド・デバイス）等の半導体集積
回路（ＩＣ）化された固体撮像素子１１を、シャッタ速
度設定部１２で設定されたシャッタ速度に基づいて、駆
動回路１３によってテレビジョン信号に対応したタイミ
ングで駆動することにより、固体撮像素子１１に結像し
た光学像をテレビジョン信号の形態で取り出すようにし
たものである。

すなわち、上記固体撮像素子１１は、第４図に示すよう
に、水平及び垂直方向に平面的に配列され、それぞれが
画素を構成する複数（図示の場合は２４個）の光電変換
素子１４．１４．・・・・・・と、この複数の光電変換
素子１４．１４．・・・・・・のうち垂直方向に隣接す
る２つの素子（図中空白で示す素子と斜線で示す素子）
にそれぞれ対応して設置され、該光電変換素子１４．１
４．・・・・・・の信号電荷が転送されるとともに、垂
直方向への電荷転送が可能な段数の垂直転送段１５．１
５．・・・・・・と、このｔ（数の垂直転送段＋５．１
５．・・・・・・にそれぞれ対応して設置され、該垂直
転送段１５．１５．・・・・・・によって垂直方向に転
送された信号電荷が蓄積される複数の電荷蓄積部１６゜
１６、・・・・・・と、この段数の電荷蓄積部ＩＧ、　
Ｉ（ｉ、・・・・・・に蓄積された信号電荷が垂直に１
水平走査ライン分づつ順次転送される水平転送段１７と
、この水平転送段１７に転送された信号電荷を増幅して
出力する出力増幅回路１８とを備えた、ＦＩＴ（フレー
ム・インターライン・トランスファー）タイプのものが
使用される。

なお、上記段数の光電変換素子１４．１４のうち、第４
図中空白で示す素子＋４ａ　、　１４ａ　、・・・・・
・に蓄積される信号電荷が、第１フィールドと第２フィ
ールドとで１フレームを構成するテレビジョン信号の、
第１フィールドの信号となり、斜線で示す素Ｔ−１４ｂ
　、　１４ｂ　、・・・・・・に蓄積される信号電荷が
、第２フィールドの信号となるものである。

そして、まず、第５図（ａ）に示すように、第１フィー
ルドと第２フィールドとで１フレームを構成する形態の
テレビジョン信号において、その第１フィールドの垂直
ブランキング期間の手前で、駆動回路１３から第１フィ
ールドに対応する充電変換素子１４ａ　、　１４ａ　、
・・・・・・に対して、同図（ｂ）に示すフィールドシ
フトパルスＦＳＩを発生し、光電変換素子１４ａ　、　
１４ａ　、・・・・・・に蓄積された残留電荷を、垂直
転送段１５．１５．・・・・・・に転送する。また、第
１フィールドの垂直ブランキング期間に、駆動回路１３
から第２フィールドに対応する光電変換素子１４ｂ　、
　１４ｂ　、・・・・・・に対して、第５図（ｃ）に示
すフィールドシフトパルスＦＳ２を発生し、光電変換素
子１４ｂ　、　１４ｂ　、・・・・・・に蓄積された残
留電荷を、垂直転送段１５．１５．・・・・・・に転送
する。

その後、同じ第１フィールドの垂直ブランキング期間に
、駆動回路１３から垂直転送段１５．１５．・・・・・
・及び電荷蓄積部１６．１Ｇ、・・・・・・に対して、
それぞれ第５図（ｄ）及び（ｅ）に示す電荷掃き出しパ
ルスＤＨＩ　　ＤＨ２を発生し、垂直転送段１５゜１５
、・・・・・・に転送されて混合された光電変換素子１
４ａ　、　１４ａ　、・・・・・・及び光電変換素子１
４ｂ　。

１４ｂ　　・・・・・・の残留電荷を、垂直転送段１５
゜１５、・・・・・・及び電荷蓄積段１（ｉ、　ＩＧ、
・・・・・・に垂直方向に高速転送を行わせることによ
り掃き出す。

次に、同じ第１フィールドの垂直ブランキング期間に、
駆動回路■３から第１フィールドに対応する光ｆｌｉ変
換素子１４ａ　、　１４ａ　、・・・・・・に対して、
第５図（ｂ）に示すフィールドシフトパルスＦＳ３を発
生し、フィールドシフトパルスＦＳＩが発生されてから
フィールドシフトパルスＦＳ３が発生されるまでの時間
（−１−記シャッタ速度設定部１２で設定されたシャッ
タ速度で決まるシャッタ時間）に、光電変換索子１４ａ
　、　１４ａ　、・・・・・・に蓄積された信号電荷を
、垂直転送段１５．１５．・・・・・・に転送する。

その後、同じ第１フィールドの垂直ブランキング期間に
、駆動回路１３から垂直転送段１５゜１５、・・・・・
・及び電荷蓄積部１８．１Ｇ、・・・・・・に対して、
それぞれ第５図（ｄ）及び（ｅ）に示す高速転送パルス
ＨＴＩ　、ＨＴ２を発生し、垂直転送段１５、１５．・
・・・・・に転送された光電変換素子１４ａ　。

１４ａ　、・・・・・・の信号電荷を、電荷蓄積部１６
゜１Ｇ、・・・・・・に高速転送させる。

そして、同じ第１フィールドの垂直ブランキング期間に
、駆動回路１３から第２フィールドに対応する光７は変
換索子１４ｂ　、　１４ｂ　、・・・・・・に対して、
第５図（Ｃ）に示すフィールドシフトパルスＦＳ４を発
生し、フィールドシフトパルスＦＳ２が発生されてから
フィールドシフトパルスＦＳ４が発生されるまでのシャ
ッタ時間に、光電変換索子１４ｂ。

１４ｂ　、・・・・・・に蓄積された信号電荷を、垂直
転送段＋５．１５．・・・・・・に転送する。

二のため、第１フィールドに対応する光電変換素子１４
ａ　、　１４ａ　、・・・・・・に蓄積された信号電荷
が、電６：ｊ蓄積部ｉｅ、　ｉｅ、・・・・・・に存在
し、第２フィールドに対応する光電変換素子１４ｂ　、
　１４ｂ　、・・・・・・に蓄積された信号電荷が、垂
直転送段１５．１５．・・・・・・に（ｊ在することに
なる。

そして、同じ第１フィールドの映像期間のうちの各水弔
ブランキング期間に、駆動回路１３から電荷蓄積部１（
ｉ、　１Ｇ、・・・・・・に対して、第５図（ｅ）に示
すラインシフトパルスＬＳＩ、ＬＳＩ、・・・・・・を
発生し、電荷蓄積部１６．１Ｂ、・・・・・・に蓄積さ
れた第１フィールドに対応する信号電荷を１ラインづつ
水平転送段１７に転送し、出力増幅回路１８を介して出
力することにより、第１フィールドの信号が順次取り出
される。

一方、第２フィールドの垂直ブランキング期間になると
、駆動回路１３から垂直転送段１５゜１５、・・・・・
・及び電荷蓄積部１６．１Ｇ、・・・・・・に対して、
それぞれ第５図（ｄ）及び（ｅ）に示す高速転送パルス
ＨＴ３．ＨＴ４を発生し、垂直転送段１５゜１５、・・
・・・・に待機されていた光電変換索子１４ｂ。

１４ｂ　、・・・・・・の信号電荷を、電荷蓄積部１６
゜１６、・・・・・・に高速転送させる。

そして、同じ第２フィールドの映像期間のうちの各水平
ブランキング期間に、駆動回路１３から電荷蓄積部ｔｅ
、　＋６．・・・・・・に対して、第５図（ｅ）に示す
ラインシフトパルスＬＳ２．ＬＳ２．・・・・・・を発
生し、電荷蓄積部１６．１Ｇ、・・・・・・に蓄積され
た第２フィールドに対応する信号電荷を１ラインづつ水
平転送段１７に転送し、出力増幅回路１８を介して出力
することにより、第２フィールドの信号が順次取り出さ
れる。

ところで、上記のよっな従来の固体撮像装置では、光電
変換素子Ｌ４ａ　、　１４ａ　、・・・・・・に蓄積さ
れた第１フィールドに対応する信号電荷は、フィールド
シフトパルスＦＳ３により垂直転送段１５゜１５、・・
・・・・に転送された後、直ちに高速転送パルスＨＴＩ
　、ＨＴ２によって電荷蓄積部１０．１［ｉ、・・・・
・・に転送されるが、第２フィールドに対応する信号電
荷は、フィールドシフトパルスＦＳ４により垂直転送段
１５．１５．・・・・・・に転送された後、第１フィー
ルドの映像期間が終了し第２フィールドの垂直ブランキ
ング期間に高速転送パルスＨＴ３゜ＨＴ４が発生される
まで、電荷蓄積部１８゜１Ｇ、・・・・・・に転送され
ずに、垂直転送段１５゜１５、・・・・・・に転送され
たままの状態で待機されることになる。

ここで、ＩＣ化された固体撮像素子１１では、光電変換
素子１４．　＋４．・・・・・・にのみ外部からの光が
照射され、垂直転送段１５．１５．・・・・・・や電荷
蓄積部１６、１Ｂ、・・・・・・には、光が当たらない
ように構成されている。ところが、実際の場合、垂直転
送段１５゜１５、・・・・・・は光電変換素子１４．１
４．・・・・・・に近い位置に配置されるので、外部か
ら光のもれ込み（スミア）があり、垂直転送段１５．１
５．・・・・・・には、このスミアによる光の量に応じ
た電荷が発生することになる。

このため、第１フィールドに対応する信号電荷は、垂直
転送段１５．１５．・・・・・・に転送された後、直ち
に電荷＃枝部１６．１６．・・・・・・に転送されるの
で、スミアの影響をあまり受けないが、第２フィールド
に対応する信号電荷は、垂直転送段１５゜１５、・・・
・・・に転送されたままの状態で待機されるので、スミ
アの影響を強く受けることになる。すると、第６図に示
すように、第１フィールドの信号レベルがＶである場合
、第２フィールドの信号レベルは、スミアによって生じ
る電荷分によりΔＶだけ高くなり、第１フィールドと第
２フィールドとで信号のレベルが異なり、画面上でフリ
ッカが発生するという問題が生じる。

なお、スミアによって信号に付加される電圧レベルΔＶ
は、第７図に示すように、シャッタ速度の逆数Ｔつまり
シャッタ時間に比例して増加するものであり、シャッタ
速度設定部１２で設定したシャッタ速度に応じて異なる
レベルとなる。

［発明の構成］（発明が解決しようとする課題）以上のように、従来の固体撮像装置では、スミアの影響
によって第１フィールドと第２フィールドとで得られる
信号のレベルが異なってしまい、画面上でフリッカが発
生するという問題をａしている。

そこで、この発明は上記事情を考慮してなされたもので
、スミアの影響によって生じる第１フィールドの信号と
第２フィールドの信号とのレベル差を補正し、フリッカ
の発生を防止し得るようにした極めて良好な固体撮像装
置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）この発明に係る固体撮像装置は、撮影した光学像を電気
的信号に変換し、第１フィールドの信号と第２フィール
ドの信号とに分けて蓄積可能な固体撮像索子と、この固
体撮像素子を外部設定されるシャッタ速度に基づいたタ
イミングで駆動し、第１フィールドの信号と第２フィー
ルドの信号とを選択的に出力させる駆動手段とを備えた
ものを対象としている。

そして、外部設定されたシャッタ速度に応じて、固体撮
像素子から出力される第１フィールドの信号と第２フィ
ールドの信号とをそれぞれ異なる利得で増幅し、第１フ
ィールドの信号レベルと第２フィールドの信号レベルと
が等しくなるように制御するものである。

（作　用）上記のような構成によれば、外部設定されたシャッタ速
度に応じて、固体撮像素子から出力される第１フィール
ドの信号と第２フィールドの信号とをそれぞれ異なる利
得で増幅し、第１フィールドの信号レベルと第２フィー
ルドの信号レベルとが等しくなるように制御するように
したので、スミアの影響によって生じる第１フィールド
の信号と第２フィールドの信号とのレベル差をｈｌｉ正
し、フリッカの発生を防止することができる。

（実施例）以下、この発明の一実施例について図面を参照して詳細
に説明する。第１図において、第３図と同一部分には同
一符号を付して示している。すなイ〕ち、固体撮像素子
１１から出力される第１フィールド及び第２フィールド
の各信号は、電圧制御増幅回路（以下ＶＣＡという）　
１９によりそれぞれ増幅されて取り出される。このＶ　
ＣＡ　１９は、第２図に示すように、制御電圧がＶＡ、
ＶＢ、ＶＣのように変わることにより利得が変化されて
、入出力特性が可変されるものである。

そして、このＶ　ＣＡ　１９に供給される制御電圧は、
シャッタ速度設定部１２で設定されたシャッタ速度情報
を受ける制御電圧発生回路２０から出力される。

この制御電圧発生回路２０は、シャッタ速度設定部１２
で設定されたシャッタ速度の逆数に比例した制御電圧を
、固体撮像索子１１からの第２フィールドの信号出力期
間に出力するものである。

ここで、固体撮像素子ｌ！から第１フィールドの信号が
出力されている状態では、制御電圧発生回路２０から制
御電圧が発生されず、このときＶ　ＣＡ　１９は利得“
１”となり、人力された第１フィールドの信号をそのま
ま出力する。そして、固体撮像素子１１から第２フィー
ルドの信号が出力されると、制御電圧発生回路２０はシ
ャッタ速度の逆数に比例した制御電圧、つまり、スミア
によって増加した電圧レベルΔＶを補正し得る制御電圧
を発生する。

このため、Ｖ　ＣＡ　１９は、制御電圧に対応した利得
で第２フィールドの信号を増幅し、ここに、第２フィー
ルドの信号レベルが第１フィールドの信号レベルと等し
くなるように補正され、フリッカの発生を防止すること
ができるものである。

ここで、シャッタ速度とスミアによる電圧増加分ΔＶと
は、使用する固体撮像素子１１によって一義的に決まる
た坊、シャッタ速度がどの値に設定されたとき、どれだ
けの制御電圧を発生さけるかは、予め決定することがで
きる。

また、上記実施例では、第２フィールドの信号レベルが
第１フィールドの信号レベルと等しくなるように補正す
るようにしたが、逆に、第１フィールドの信号レベルを
第２フィールドの信号レベルと等しくなるように補正し
てもよいことはもちろんである。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施
することができる。

［発明の効果〕以−Ｌ詳述したようにこの発明によれば、スミアの影響
によって生じる第１フィールドの信号と第２フィールド
の信号とのレベル差を補正し、フリッカの発生を防止し
得るようにした極めて良好な固体撮像装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る固体撮像装置の一実施例を示す
ブロック構成図、第２図は同実施例に使用されるＶＣＡ
の入出力特性を示す図、第３図は従来の固体撮像装置を
示すブロック構成図、第４図は固体撮像索子の詳細を示
す図、第５図は同固体撮（象素子の動作を説明するため
のタイミング図、第６図は従来の問題点を説明するため
の図、第７図はシャッタ速度の逆数Ｔとスミアによる電
圧増加分Δ■との関係を示す特性図である。１１・・・固体撮像素子、１２・・・シャッタ速度設定
部、１３・・・駆動回路、■４・・・光電変換素子、１
５・・・垂直転送段、ｌＯ・・・電荷蓄積部、１７・・
・水平転送段、１８・・・出力増幅回路、１９・・・Ｖ
ＣＡ、２０・・・制御電圧発生回路。

Claims

【特許請求の範囲】

撮影した光学像を電気的信号に変換し第１フィールドの
信号と第２フィールドの信号とに分けて蓄積可能な固体
撮像素子と、この固体撮像素子を外部設定されるシャッ
タ速度に基づいたタイミングで駆動し前記第１フィール
ドの信号と第２フィールドの信号とを選択的に出力させ
る駆動手段とを備えた固体撮像装置において、前記外部
設定されたシャッタ速度に応じて、前記固体撮像素子か
ら出力される第１フィールドの信号と第２フィールドの
信号とをそれぞれ異なる利得で増幅し、前記第１フィー
ルドの信号レベルと第２フィールドの信号レベルとが等
しくなるように制御する利得制御手段を具備してなるこ
とを特徴とする固体撮像装置。