JPH0336885A - 電子カメラ装置 - Google Patents

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た電子カメラ装置に係
り、特にその１フィールド期間内に複数コマの撮影を行
なえるようにしたものに関する。

（従来の技術） 周知のように、例えばスチルカメラやビデオカメラ等の
撮像装置にあっては、撮影した被写体の光学像を電気的
信号に変換するために、ＣＣＤ（チャージ・カップルド
・デバイス）等に代表される固体撮像素子が使用されて
きている。この固体撮像素子は、水平及び垂直方向に平
面的に配列された複数の光電変換素子を有する光電変換
部と、この光電変換部の各光電変換素子にそれぞれ対応
して設置され、各光電変換素子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複数の垂直転
送段を有する垂直転送部と、この垂直転送部の各垂直転
送段によって垂直方向に転送された信号電荷が供給され
る水平転送段と、この水平転送段に転送された信号電荷
を増幅して出力する出力増幅器とから構成されている。

そして、従来では、１フィールド期間内において、最初
に垂直転送部の不要電荷を高速で掃き出し、その後、フ
ィールドシフトパルスにより光電変換部に蓄積された信
号電荷を垂直転送部に転送し、ラインシフトパルスによ
り垂直転送部に転送された信号電荷を１ラインづつ水平
転送段に転送して出力させるようにしている。このため
、光電変換部は、フィールドシフトパルスが発生されて
から次のフィールドシフトパルスが発生されるまでの期
間、つまり、１フィールド期間（１７６０秒）露光され
て電荷蓄積が行われることになり、動きの速い被写体を
撮影した場合、１／６０秒間の入射光による信号電荷の
積分のために、画像にぼけが生じることになる。

そこで、近時では、動きの速い被写体を撮影しても画像
のぼけを低減するために、電子シャッタ機能が開発され
ている。この電子シャッタ機能は、第１２図（ａ）に示
すように、１フィールド期間の最初にフィールドシフト
パルスＦＳ、を発生し、光電変換部に蓄積された不要電
荷を垂直転送部に転送した後、掃き出しパルスＨＤ、を
発生して垂直転送部の不要電荷を高速で掃き出す。その
後、フィールドシフトパルスＦＳ２を発生し、フィール
ドシフトパルスＦＳ、が発生されてからフィールドシフ
トパルスＦＳ２が発生されるまでの間に、光電変換部に
蓄積された信号電荷を垂直転送部に転送する。

そして、以後、ラインシフトパルスＬＳにより垂直転送
部に転送された信号電荷を１ラインづつ水平転送段に転
送して出力させ、ここに、第１２図（ｂ）に示すように
１フィールド分の映像信号Ａが出力される。なお、フィ
ールドシフトパルスＦＳ、、ＦＳ２及び掃き出しパルス
ＨＤ、が発生される期間は、垂直ブランキング期間とな
る。このような電子シャッタ機能によれば、フィールド
シフトパルスＦＳｌが発生されてからフィールドシフト
パルスＦ　Ｓ　２が発生されるまでの期間だけ光電変換
部が露光されて電荷蓄積されることになり、動きの速い
被写体を撮影しても画像のぼけを低減することができる
。ここで、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ＦＳ２が発生されるまでの
期間、つまり、露光時間は、掃き出しパルスＨＤ、のパ
ルス幅よりも長ければ良いものである。

このような電子シャッタ機能によって、現在では、１フ
ィールド期間内の露光時間を数十分の１秒まで短くし、
動きの速い被写体に対してもぼけのない鮮明な画像を撮
影することができるようになってきている。

しかしながら、上記のような電子シャッタ機能が付加さ
れた、従来の電子カメラ装置では、光電変換部に対する
１回の露光時間が短く１コマ１コマの画像は鮮明になる
ものの、１フィールド期間内に１回だけの露光を行うの
で動きの速い被写体を撮影した場合に、画像の時間的分
解能が低くなるという問題が生じている。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように、電子シャッタ機能を搭載した従来の電子
カメラ装置では、撮影した画像は鮮明である反面、画像
の時間的分解能が低いという問題を有している。

そこで、この発明は上記事情を考慮してなされたもので
、鮮明でしかも時間的分解能の高い画像を撮影すること
ができる極めて良好な電子カメラ装置を提供することを
目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） この発明に係る電子カメラ装置は、固体撮像素子の受光
面に設置される光電変換部に対して、１フィールド期間
内に不要電荷の掃き出しと信号電荷の読み出しとを行な
い、読み出した信号電荷を記録媒体に記録するものを対
象としている。

そして、光電変換部に対して１フィールド期間内に不要
電荷の掃き出しと信号電荷の読み出しとを複数回行なわ
せ、受光面の所定の受光領域に対応する光電変換部から
、１フィールド期間内に複数回読み出される信号電荷を
固体撮像素子の出力として取り出すように構成したもの
である。

（作用） 上記のような構成によれば、１フィールド期間内に複数
コマの撮影を行うことができるので、鮮明でしかも時間
的分解能の高い画像を撮影することができるものである
。

（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２図において、１１は固体撮像素子で、
水平駆動回路１２及び垂直駆動回路１３から出力される
種々のパルスによって、不要電荷の掃き出しや信号電荷
の垂直及び水平方向の転送等が制御されることにより、
映像信号が取り出される。この固体撮像素子１１から取
り出された映像信号は、第１の信号処理回路１４により
ノイズ低減やガンマ補正等の処理が施された後、第２の
信号処理回路１５により色分離、変調及び同期信号付加
等の処理が施されて、ＶＴＲ（ビデオ・テープレコーダ
）１６により図示しないテープに記録される。また、上
記テープに記録された映像信号は、Ｖ　Ｔ　Ｒ１Ｂを再
生することにより出力端子１７から取り出し、図示しな
いテレビジョン受像機等で画像表示される。なお、上述
した水平駆動回路１２．垂直駆動回路１３．第１及び第
２の信号処理回路１４゜１５は、マイクロコンピュータ
等を内臓してなるコントロール回路１８によって制御さ
れている。

次に、上記水平駆動回路１２及び垂直駆動回路１３によ
る、固体撮像素子１１の具体的な駆動手段について、第
１図を参照して説明する。すなわち、第１図（ａ）に示
すように、１フィールド期間の最初にフィールドシフト
パルスＦＳｚを発生し、光電変換部に蓄積された不要電
荷を垂直転送部に転送した後、掃き出しパルスＨＤ、、
を発生して垂直転送部の不要電荷を高速で掃き出す。そ
の後、フィールドシフトパルスＦＳＩ２を発生し、フィ
ールドシフトパルスＦＳ＋＋が発生されてからフィール
ドシフトパルスＦＳ１□が発生されるまでの間に、光電
変換部に蓄積された信号電荷を垂直転送部に転送する。

そして、以後、ラインシフトパルスＬ　Ｓ　ｚにより垂
直転送部に転送された信号電荷を１ラインづつ水平転送
段に転送して出力させる。この場合、ラインシフトパル
スＬ　Ｓ　ｓ＋は、垂直転送部に蓄積された１フィール
ド分の全ラインに対応する信号電荷のうち、例えば水平
転送段に近い側から１７３のライン分に相当する信号電
荷を水平転送段から出力させ得る数だけ発生される。す
なわち、固体撮像素子１１からは、その全受光面のうち
、水平転送段に近い側の１／３の受光領域に対応する信
号電荷が、第１図（ｂ）に示すように１フイールドの１
７３の映像信号■として出力される。

次に、ラインシフトパルスＬ　Ｓ　ｚの発生後、第１図
（ａ）に示すように、フィールドシフトパルスＦＳ１３
を発生し、光電変換部に蓄積された不要電荷を垂直転送
部に転送する。そして、掃き出しパルスＨＤ、□を発生
して、垂直転送部の不要電荷を高速で掃き出した後、フ
ィールドシフトパルスＦＳ１４を発生し、フィールドシ
フトパルスＦ　Ｓ　１３が発生されてからフィールドシ
フトパルスＦＳ１４が発生されるまでの間に、光電変換
部に蓄積された信号電荷を垂直転送部に転送する。

そして、以後、ラインシフトパルスＬＳ、□により垂直
転送部に転送された信号電荷を１ラインづつ水平転送段
に転送して出力させる。この場合、ラインシフトパルス
ＬＳ、□も、垂直転送部に蓄積された１フィールド分の
全ラインを構成する信号電荷のうち、水平転送段に近い
側から１／３のライン分に相当する信号電荷を水平転送
段から出力させ得る数だけ発生される。すなわち、固体
撮像素子１１からは、上記と同じ受光領域に対応する信
号電荷が、第１図（ｂ）に示すように映像信号■として
出力される。

次に、ラインシフトパルスＬ　Ｓ　、２の発生後、第１
図（ａ）に示すように、フィールドシフトパルスＦ　Ｓ
　、、を発生し、光電変換部に蓄積された不要電荷を垂
直転送部に転送する。そして、掃き出しパルスＨＤ　１
．を発生して、垂直転送部の不要電荷を高速で掃き出し
た後、フィールドシフトパルスＦ　Ｓ　、６を発生し、
フィールドシフトパルスＦＳ１５が発生されてからフィ
ールドシフトパルスＦＳ、６が発生されるまでの間に、
光電変換部に蓄積された信号電荷を垂直転送部に転送す
る。

そして、以後、ラインシフトパルスＬ　Ｓ　Ｉ３により
垂直転送部に転送された信号電荷を１ラインづつ水平転
送段に転送して出力させる。この場合、ラインシフトパ
ルスＬ　Ｓ　＋ｉも、垂直転送部に蓄積された１フィー
ルド分の全ラインを構成する信号電荷のうち、水平転送
段に近い側から１／３のライン分に相当する信号電荷を
水平転送段から出力させ得る数だけ発生される。すなわ
ち、固体撮像素子１１からは、上記と同じ受光領域に対
応する信号電荷が、第１図（ｂ）に示すように映像信号
■として出力される。

上記のような固体撮像素子１１の駆動手段によれば、１
フィールド期間（１／８０秒）に３回露光が行なわれる
ので、時間軸分解能を１７１８０秒に高めることができ
、動きの速い被写体に対しても十分対処することができ
る。また、電子シャッタ機能も行なわれているため、鮮
明な画像を得ることができる。

ここで、上記のような駆動手段によって得られた、１フ
ィールド分の映像信号■、■、■をテレビジョン受像機
に画像表示させると、第３図に示すように、１／１８０
秒間隔で撮影された画像が３コマ同時に表示されること
になる。そして、この３コマの画像は、現行フォーマッ
トの１フィールド分の映像信号に相当するので、現行の
Ｖ　Ｔ　Ｒ１Ｂで容易に記録・再生が可能である。

また、図示しないフィールドメモリ等を用いて、第４図
（ａ）に示すように、１フィールド期間に得られる３コ
マの画像のうち、テレビジョン、受像機の同一位置に表
示される任意の１つの画像■。

■のみを順次表示させるようにすると、同図（ｂ）に示
すように有効画面が通常の１７３の画像が１／６０秒間
隔で得られることになる。さらに、フィールドメモリを
用いて、第５図（ａ）に示すように、１フィールド期間
に得られる３コマの画像を、順次ｍ（ｍ≧２）フィール
ド毎に上から一定間隔で表示させると、同図（ｂ）に示
すように有効画面が通常の１７３の画像で１／１８０秒
間隔のスロー再生を行なうことができる。

ここで、上記のように１フィールド期間に得られるｎ枚
（上記実施例ではｎ＝３）分の映像信号からｎを検知す
るには、掃き出しパルスＨＤＩＩ（Ｄ２．ＨＤ３．・・
・・・・による高速掃き出し期間のブランクを利用する
ことができる。すなわち、この高速掃き出し期間は、固
体撮像素子１１から映像信号が出力されずブランクにな
っている。このブランクを検出して（数ラインは黒レベ
ルが続く）、このブランクの位置または１フイールド内
の本数が求められれば、上記ｎを得ることができる。こ
のｎは、フィールドメモリをコントロールする際の情報
として用いられる。また、このブランク期間にコード等
の情報をデジタルで付加することも可能であり、最終的
なテレビジョン画面上に、経過時間やシャッタ速度等を
表示させることも可能となる。

次に、上記実施例では、有効画面をテレビジョン画面を
縦方向に１／３にした横長な領域としたが、固体撮像素
子１１の構成を変更することにより、有効画面の縦横比
を変えることができる。まず、第６図は、従来より使用
されている固体撮像素子の構成を示している。すなわち
、図中１９は光電変換部及び垂直転送部よりなるイメー
ジ部で、その図中下部に水平転送段２０が設置されてい
る。そして、垂直転送部から水平転送段２０に転送され
た信号電荷を水平転送パルスで水平方向に転送すること
により、出力増幅器２１を介して出力端子２２から１ラ
イン分の信号電荷が取り出される。

ここで、上記水平転送段２０には、掃き出しゲート２３
を介してドレイン２４が付加されている。このドレイン
２４には、直流電圧源２５からの直流電圧が印加されて
いる。そして、水平転送段２０に転送された信号電荷を
水平転送する際に、全電荷を水平転送し終える前に掃き
出しゲート２３にゲートパルスＧＰを供給し、水平転送
段２０に残っている信号電荷をドレイン２４に掃き出す
ように制御する。その後、垂直転送部から次の１ライン
分の信号電荷を水平転送段２０に転送し、以下同様な動
作が繰り返される。

このような駆動手段によれば、例えば水平転送段２０の
信号電荷が半分だけ水平転送された状態で残りを掃き出
し、次の１ライン分の信号電荷を水平転送段２０に転送
することにより、水平転送段２゜から１ライン分の信号
電荷を出力する期間に、２ライン分の信号電荷を半分づ
つ出力することができるものである。

そこで、この第６図に示す固体撮像素子を変形し、第７
図に示すように、掃き出しゲート２６及びドレイン２７
を水平転送段２０の中央部に設置し、それぞれ直流電圧
源２８．２９から直流電圧を印加させるようにする。こ
のようにすることにより、水平転送段２０に転送された
信号電荷が水平転送パルスで転送されるとき、掃き出し
ゲート２６より図中右側にある信号電荷は掃き出され、
掃き出しゲート２６より図中左側にある１ラインの半分
の信号電荷のみが出力されることになる。このため、１
ラインの半分の信号電荷が出力された後、次の１ライン
分の信号電荷を水平転送段２０に転送することにより、
第６図に示したように水平転送段２０の全域に掃き出し
ゲート２３やドレイン２４を設置したり、ゲートパルス
ＧＰを生成して掃き出しゲート２３に供給したりする必
要なく、水平転送段２０から１ライン分の信号電荷を出
力する期間に、２ライン分の信号電荷を半分づつ出力す
ることができるものである。

すなわち、水平転送段２０には、第８図（ａ）に斜線で
示すように、１水平転送期間に２回の水平転送パルスが
供給される。また、第７図に示す固体撮像素子に対して
は、第８図（ｂ）に示すように、１フィールド期間内に
３回露光が行われる。

このように駆動することにより、固体撮像素子の全受光
面つまりイメージ部１９のうち、第９図に斜線で示す受
光領域の信号電荷のみが繰り返し読み出されることにな
る。そして、このようにして得られた映像信号を現行の
フォーマットに合せると、第１０図に示すような画像が
表示される。この場合、１水平転送期間に２ライン分の
信号電荷が出力されているので、画面上では、ライン（
１）。

（２）の順序で水平走査が行なわれ画像が形成される。

次に、この発明は、第１図に示したような電子シャッタ
機能を用いたカメラだけに適用されるのではなく、電子
シャッタ機能を用いないカメラにも広く適用することが
できる。すなわち、第１１図（ａ）に示すように、１フ
ィールド期間の最初に、掃き出しパルスＨＤ２．を発生
して垂直転送部の不要電荷を高速で掃き出す。その後、
フィールドシフトパルスＦＳ２１を発生し、光電変換部
に蓄積された信号電荷を垂直転送部に転送する。そして
、ラインシフトパルスＬＳ２．により垂直転送部に転送
された信号電荷を、画面の１／３の領域性だけ、１ライ
ンづつ水平転送段に転送して出力させ、第１１図（ｂ）
に示すように映像信号ａを得る。

その後、第１１図（ａ）に示すように掃き出しパルスＨ
Ｄ２２を発生して垂直転送部の不要電荷を高速で掃き出
し、フィールドシフトパルスＦＳ２２を発生して、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ＦＳ２□が発生されるまでの間に、光電
変換部に蓄積された信号電荷を垂直転送部に転送する。

以下同様に、ラインシフトパルスＬＳ２□により信号電
荷が１ラインづつ出力され、第１１図（ｂ）に示すよう
に映像信号すを得る。

上記のように、電子シャッタ機能を用いなくても、露光
時間を従来の１フィールド期間よりも短くすることがで
きるので、動きの速い被写体の撮影に対しても画像のぼ
けを低減することができる。

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。

［発明の効果コ 以上詳述したようにこの発明によれば、鮮明でしかも時
間的分解能の高い画像を撮影することができる極めて良
好な電子カメラ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれこの発明に係る電子カメラ
装置の一実施例を説明するためのタイミング図及びブロ
ック構成図、第３図は同実施例の画面表示を説明するた
めの図、第４図及び第５図はそれぞれ同実施例の画面表
示の変形例を示す図、第６図は従来の固体撮像素子の詳
細を示す図、第７図はこの発明に使用するように変形し
た固体撮像素子を示す図、°第８図は同変形した固体撮
像素子の駆動を説明するためのタイミング図、第９図は
同変形した固体撮像素子の受光面を示す図、第１０図は
図は同変形した固体撮像素子による画面表示を説明する
ための図、第１１図は同実施例の変形例を説明するため
のタイミング図、第１２図は従来の電子カメラ装置を説
明するためのタイミング図である。 １１・・・固体撮像素子、１２・・・水平駆動回路、１
３・・・垂直駆動回路、１４・・・第１の信号処理回路
、１５・・・第２の信号処理回路、１６・・・ＶＴＲ，
１７・・・出力端子、１８・・・コントロール回路、１
９・・・イメージ部、２０・・・水平転送段、２１・・
・出力増幅器、２２・・・出力端子、２３・・・掃き出
しゲート、２４・・・ドレイン、２５・・・直流電圧源
、２６・・・掃き出しゲート、２７・・・ドレイン、２
８．２９・・・直流電圧源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固体撮像素子の受光面に設置される光電変換部に対して
   、１フィールド期間内に不要電荷の掃き出しと信号電荷
   の読み出しとを行ない、読み出した信号電荷を記録媒体
   に記録する電子カメラ装置において、前記光電変換部に
   対して１フィールド期間内に不要電荷の掃き出しと信号
   電荷の読み出しとを複数回行なわせ、前記受光面の所定
   の受光領域に対応する前記光電変換部から、１フィール
   ド期間内に複数回読み出される信号電荷を前記固体撮像
   素子の出力として取り出すように構成してなることを特
   徴とする電子カメラ装置。