JPH04257171A - Image pickup device - Google Patents

Image pickup device

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Publication number
JPH04257171A
JPH04257171A JP3018753A JP1875391A JPH04257171A JP H04257171 A JPH04257171 A JP H04257171A JP 3018753 A JP3018753 A JP 3018753A JP 1875391 A JP1875391 A JP 1875391A JP H04257171 A JPH04257171 A JP H04257171A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
horizontal
vertical
charge
pulse
charges
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3018753A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuhisa Sudo
克久 須藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP3018753A priority Critical patent/JPH04257171A/en
Publication of JPH04257171A publication Critical patent/JPH04257171A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain faster-speed shutter operation. CONSTITUTION:The image pickup device includes a photosensitive part 8 which is a photoelectric conversion cell array, two systems of vertical transfer registers 2 and 3 and two systems of horizontal transfer registers 4 and 5 which are provided in relation with the photosensitive part 8, and a switch circuit 6 which alternates and outputs the output signals of said registers 4 and 5 from the device at each 1/2 horizontal scanning period; and the readout speeds of charges of the image pickup device, i.e. shutter speed is reduced to a half as fast as before.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は、撮像装置に関し、特
に、高速シャッタ機能を有する撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an imaging device, and more particularly to an imaging device having a high-speed shutter function.

【0002】0002

【従来の技術】一般にビデオカメラにおける高速シャッ
タ機能は、光学系への入射光を機械的に制限するのでは
なく、そこに搭載される撮像装置の電荷信号の読出タイ
ミング操作による電子的なシャッタ機能により実現され
ている。
[Prior Art] In general, the high-speed shutter function of a video camera does not mechanically limit the light incident on the optical system, but uses an electronic shutter function by controlling the readout timing of the charge signal of the image pickup device installed therein. This is realized by

【0003】第5図は、従来のビデオカメラに搭載され
る撮像装置の構成を示す概略図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of an imaging device mounted on a conventional video camera.

【0004】図において撮像装置は、2次元のイメージ
を機械的な走査を行なわずに撮像する2次元イメージセ
ンサ(固体撮像デバイス)である。これは、撮像して得
られた被写体像の電荷を転送することによって電子的な
走査を行ない、2次元のイメージを検出するように構成
されている。詳細には、撮像装置は感光部15と蓄積部
16を含む。感光部15は、受光量に応じて電荷を蓄積
する2次元に配列されたフォトダイオード1を含み、さ
らに前記フォトダイオード列に電荷転送用のトランジス
タ(図示せず)を介して並列に接続される垂直転送レジ
スタ12を含む。前記垂直転送レジスタ12は、CCD
(Charge  Coupled  Deviceの
略)シフトレジスタを含んで構成され、ここに読出され
た電荷は直列(シリアル)に転送される。
In the figure, the imaging device is a two-dimensional image sensor (solid-state imaging device) that captures a two-dimensional image without mechanical scanning. This is configured to detect a two-dimensional image by performing electronic scanning by transferring the charge of the image of the photographed object. Specifically, the imaging device includes a photosensitive section 15 and a storage section 16. The photosensitive section 15 includes two-dimensionally arranged photodiodes 1 that accumulate charges according to the amount of received light, and is further connected in parallel to the photodiode array via a charge transfer transistor (not shown). Contains vertical transfer register 12. The vertical transfer register 12 is a CCD
(Abbreviation for Charge Coupled Device) It is configured to include a shift register, and the charges read out here are transferred in series.

【0005】前記蓄積部16は、前記垂直転送レジスタ
12を含み、ここに蓄積された電荷は順次前記レジスタ
12を介して水平転送レジスタ13に並列に転送される
。応じて、水平転送レジスタ13は与えられる信号電荷
を、たとえば2相駆動方式などを採用して順次出力側に
高速水平転送し、出力回路14に与える。出力回路14
は、与えられる電荷を電圧信号に変換し増幅しながら外
部に出力する。前記出力回路14の出力する電圧信号は
、図示されない次段以降に接続される映像信号処理用の
回路に与えられる。
The accumulation section 16 includes the vertical transfer register 12, and the charges accumulated here are sequentially transferred in parallel to the horizontal transfer register 13 via the register 12. In response, the horizontal transfer register 13 sequentially transfers the applied signal charge horizontally at high speed to the output side using, for example, a two-phase drive method, and provides the signal charge to the output circuit 14. Output circuit 14
converts the applied charge into a voltage signal and outputs it to the outside while amplifying it. The voltage signal output from the output circuit 14 is applied to a video signal processing circuit connected to the next stage (not shown).

【0006】第6図(a)ないし(h)は、前掲第5図
に示された撮像装置における電子シャッタ機能動作時の
電荷転送駆動タイミングを説明るすためのタイミングチ
ャート図である。
FIGS. 6(a) to 6(h) are timing charts for explaining the charge transfer drive timing when the electronic shutter function is operated in the image pickup apparatus shown in FIG. 5 above.

【0007】第6図(a)は、垂直ブランキングパルス
VDを示し、その周期は1/60秒である。
FIG. 6(a) shows a vertical blanking pulse VD whose period is 1/60 second.

【0008】第6図(b)は、各フォトダイオード1で
光電変換されて蓄積される蓄積電荷PE1を示し、第6
図(c)は、前記蓄積電荷PE1の読出動作を行なわせ
るための読出パルスRPを示す。第6図(d)は、各フ
ォトダイオード1で光電変換された電荷を、その上に該
撮像装置が一体的に集積される基板に掃き捨てるための
掃き捨てパルスHP1を示す。前記パルスHP1は水平
走査期間ごと(1/15734秒ごと)に該装置に供給
される。
FIG. 6(b) shows the accumulated charge PE1 photoelectrically converted and accumulated in each photodiode 1.
Figure (c) shows a read pulse RP for performing a read operation of the accumulated charge PE1. FIG. 6(d) shows a sweep pulse HP1 for sweeping away the charges photoelectrically converted by each photodiode 1 onto a substrate on which the imaging device is integrated. The pulse HP1 is supplied to the device every horizontal scanning period (every 1/15734 seconds).

【0009】第6図(e)は、水平ブランキングパルス
HDを示し、その周期は1/15734秒である。
FIG. 6(e) shows a horizontal blanking pulse HD whose period is 1/15734 seconds.

【0010】第6図(f)は、水平転送パルスHTを示
す。この水平転送パルスHTは、水平転送レジスタ13
に垂直転送レジスタ12から並列に転送されて与えられ
る信号電荷を、出力回路14に逐次水平転送するための
電荷転送用パルスであり、前記パルスHDに同期する。
FIG. 6(f) shows the horizontal transfer pulse HT. This horizontal transfer pulse HT is applied to the horizontal transfer register 13.
This is a charge transfer pulse for sequentially horizontally transferring signal charges transferred in parallel from the vertical transfer register 12 to the output circuit 14, and is synchronized with the pulse HD.

【0011】第6図(g)および(h)は、前掲第6図
(f)の水平転送パルスHTを構成する水平駆動用パル
スHT1およびHT2を示す。水平転送レジスタ13を
構成する各CCDには前記パルスHT1およびHT2が
交互に所定の電圧パルスとして印加されるので、水平転
送レジスタ13において信号電荷は混ざることなく、順
次出力回路14方向へ転送される。
FIGS. 6(g) and 6(h) show horizontal drive pulses HT1 and HT2 forming the horizontal transfer pulse HT shown in FIG. 6(f). Since the pulses HT1 and HT2 are alternately applied as predetermined voltage pulses to each CCD constituting the horizontal transfer register 13, the signal charges are not mixed in the horizontal transfer register 13 and are sequentially transferred toward the output circuit 14. .

【0012】これら各信号の横軸方向は時間経過を示し
、縦軸方向は各信号レベルを示す。なお、前記信号RP
、HP1、HDおよびHTは、図示されないパルス発生
回路により前記パルスVDを発生させた後、これを分周
することにより得られて、この撮像装置に供給される。
The horizontal axis of each of these signals indicates the passage of time, and the vertical axis indicates each signal level. Note that the signal RP
, HP1, HD, and HT are obtained by generating the pulse VD by a pulse generation circuit (not shown) and then frequency-dividing the pulse VD, and are supplied to the imaging apparatus.

【0013】撮像時において、第6図(b)に示される
ように高速シャッタ時間ごと、すなわち1/60秒ごと
に各フォトダイオード1に電荷が蓄積される。つまり、
図示される蓄積電荷PE1は前記1/60秒間のたとえ
ば1/100秒間に蓄積され、残り(1/60−1/1
00)秒間に変換されて得られた電荷は、蓄積されず掃
き捨てパルスHP1の印加により前記基板に順次捨てら
れる。したがって、高速シャッタ時間分だけの電荷が蓄
積電荷PE1として得られ、この電荷PE1は前記読出
パルスRPにより図示されないトランスファゲート部を
介して各フォトダイオード1に隣接する垂直転送レジス
タ12に読出される。
During imaging, charge is accumulated in each photodiode 1 every high-speed shutter time, that is, every 1/60 second, as shown in FIG. 6(b). In other words,
The accumulated charge PE1 shown in the figure is accumulated during the 1/60 second, for example, 1/100 second, and the remaining charge (1/60-1/1
The charges obtained by conversion in 00) seconds are not accumulated and are sequentially discarded to the substrate by application of a sweep pulse HP1. Therefore, the charge corresponding to the high-speed shutter time is obtained as the accumulated charge PE1, and this charge PE1 is read out to the vertical transfer register 12 adjacent to each photodiode 1 via a transfer gate section (not shown) by the readout pulse RP.

【0014】垂直転送レジスタ12に読出された電荷は
、順次蓄積部16方向へ高速に垂直転送される。したが
って、水平転送レジスタ13には映像期間(1/60秒
)に対応してパラレルに前記電荷が与えられるので、こ
れをたとえば水平転送パルスHT1およびHT2を用い
た2相駆動方式により高速に水平転送し、出力回路14
に与えることができる。出力回路14は、与えられる電
荷を電圧信号に変換し、増幅して次段以降の信号処理回
路に与える。
The charges read into the vertical transfer register 12 are sequentially vertically transferred toward the storage section 16 at high speed. Therefore, the charges are given to the horizontal transfer register 13 in parallel in accordance with the video period (1/60 seconds), and are transferred horizontally at high speed by a two-phase drive method using, for example, horizontal transfer pulses HT1 and HT2. and output circuit 14
can be given to The output circuit 14 converts the applied charge into a voltage signal, amplifies it, and provides it to the subsequent signal processing circuits.

【0015】以上のように、従来の撮像装置の高速シャ
ッタ機能は、そのシャッタ期間(1/60秒)において
光電変換されて得られた電荷の掃き捨てと蓄積とを交互
に行なうことにより、高速シャッタ周期ごとに異なる映
像信号を得ている。したがって映像信号の1フレーム画
面を2フィールド画面(1/60秒×2)で構成して、
解像度を劣化させることなく高速度で動く被写体像も鮮
明に撮像することが可能となる。
As described above, the high-speed shutter function of conventional imaging devices is achieved by alternately sweeping and accumulating the charges obtained through photoelectric conversion during the shutter period (1/60 seconds). A different video signal is obtained for each shutter cycle. Therefore, one frame screen of the video signal is composed of two field screens (1/60 second x 2),
It becomes possible to clearly capture images of subjects moving at high speed without deteriorating resolution.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】従来の撮像装置におい
ては、上述したように高速シャッタ動作が1/60秒ご
とに行なわれるので、高速動作する被写体像も、その解
像度を劣化させることなく撮像できるが、撮影者が所望
する被写体像をタイミングよく撮像することは困難であ
った。たとえば、ゴルフなどでボールがインパクトされ
るその一瞬を捉えようとする場合、このインパクトの瞬
間が前記1/60秒間のそのタイミングに一致すればよ
いが、一致しなければこのインパクトの瞬間を逃してし
まうことになった。つまり、従来の撮像装置は前記1/
60秒よりもさらに高速で動作をするような被写体像を
撮像すると、その動きの連続性が不自然となるばかりで
なく、被写体像を撮影するタイミングを逃してしまうと
いう問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] In conventional imaging devices, as mentioned above, high-speed shutter operation is performed every 1/60 seconds, so it is possible to capture an image of a subject moving at high speed without deteriorating its resolution. However, it has been difficult for the photographer to capture a desired subject image in a timely manner. For example, if you are trying to capture the moment when the ball makes an impact in golf, etc., it is sufficient that the moment of impact coincides with the above-mentioned 1/60 second timing, but if it does not match, the moment of impact will be missed. I decided to put it away. In other words, the conventional imaging device has the above 1/
When capturing an image of a subject that moves faster than 60 seconds, there is a problem in that not only the continuity of the movement becomes unnatural, but also the timing to capture the subject image is missed.

【0017】それゆえに本発明の目的は、より高速なシ
ャッタ動作を得ることができる高速シャッタ機能を備え
た撮像装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an image pickup apparatus having a high-speed shutter function that allows faster shutter operation.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】この発明に係る撮像装置
は、水平および垂直方向に沿ってマトリクス状に配置さ
れた1つ以上の光電変換セルを有し、投影された被写体
の像を電荷の形態に変換し蓄積するための光電変換セル
アレイと、前記垂直方向セルアレイのそれぞれの一方側
に隣接し、外部から供給される第1の読出信号に応答し
て各セルから読出された電荷を逐次垂直方向へ転送する
第1垂直転送手段と、前記垂直方向セルアレイのそれぞ
れの他方側に隣接し、外部から供給される前記第1読出
信号に続く第2の読出信号に応答して各セルから読出さ
れた電荷を逐次垂直方向へ転送する第2垂直転送手段と
、前記第1垂直転送手段から出力された電荷を水平方向
に逐次転送する第1水平転送手段と、前記第2垂直転送
手段から出力された電荷を水平方向に逐次転送する第2
水平転送手段と、前記第1および第2水平転送手段から
出力される電荷信号を入力し、応じて1/2水平走査期
間ごとに交互に切換えて出力する切換手段とを備えて構
成される。
[Means for Solving the Problems] An imaging device according to the present invention has one or more photoelectric conversion cells arranged in a matrix along the horizontal and vertical directions, and converts a projected image of a subject into electrical charges. a photoelectric conversion cell array for converting and storing a photoelectric conversion cell array; a first vertical transfer means adjacent to the other side of each of the vertical cell arrays and read from each cell in response to a second read signal following the first read signal supplied from the outside; a second vertical transfer means that sequentially transfers the charges output from the first vertical transfer means in the horizontal direction; a first horizontal transfer means that sequentially transfers the charges output from the first vertical transfer means in the horizontal direction; 2nd stage that sequentially transfers the charges in the horizontal direction
The horizontal transfer means and the switching means input the charge signals outputted from the first and second horizontal transfer means and alternately switch and output the signals every 1/2 horizontal scanning period accordingly.

【0019】[0019]

【作用】この発明に係る撮像装置は上述のように構成さ
れて、光電変換セルアレイで変換されて蓄積された電荷
は、第1および第2読出信号により第1および第2垂直
転送手段に読出され、応じて垂直方向へ順次転送される
。次に、前記電荷は第1および第2水平転送手段を介し
て水平方向へ順次転送され、切換手段は前記第1および
第2水平転送手段から出力される電荷信号を入力し、応
じて1/2水平走査期間ごとに交互に切換して出力する
ように動作するので、前記光電変換セルアレイで結像さ
れて得られた被写体像を高速に読出すことが可能となり
該撮像装置における高速シャッタ動作を提供できる。
[Operation] The imaging device according to the present invention is constructed as described above, and the charges converted and accumulated in the photoelectric conversion cell array are read out to the first and second vertical transfer means by the first and second read signals. , and are sequentially transferred in the vertical direction. Next, the charge is sequentially transferred in the horizontal direction via the first and second horizontal transfer means, and the switching means inputs the charge signal output from the first and second horizontal transfer means, and accordingly Since the output is alternately switched and output every two horizontal scanning periods, it is possible to read out the subject image obtained by forming the image in the photoelectric conversion cell array at high speed, and this enables high-speed shutter operation in the imaging device. Can be provided.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本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。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0021】第1図は、本発明の一実施例による撮像装
置の構成を示す概略図である。図において、撮像装置は
、従来と同様に感光部8、蓄積部9、水平転送レジスタ
4および5を含み、さらにスイッチ回路6、出力回路1
0および11ならびに出力部7を含む。前記感光部8は
さらに、2次元に配列されて受光面を形成する複数のフ
ォトダイオード1を含み、前記フォトダイオード1の各
列には垂直転送レジスタ2および高速転送レジスタ3が
隣接して接続される。前記垂直転送レジスタ2および高
速垂直転送レジスタ3には、隣接するフォトダイオード
1列からそこに蓄積された電荷が移される。水平転送レ
ジスタ4および5は、前記垂直転送レジスタ2および高
速垂直転送レジスタ3のそれぞれから電荷が並列に転送
されて与えられる。前記転送レジスタ2ないし5はいず
れもCCD列を含んで構成され、CCDにおける電荷転
送機能は、2次元の像を検出するイメージセンサの走査
機能に利用される。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an imaging device according to an embodiment of the present invention. In the figure, the imaging device includes a photosensitive section 8, a storage section 9, horizontal transfer registers 4 and 5, as well as a switch circuit 6, an output circuit 1, as in the conventional case.
0 and 11 and an output section 7. The photosensitive section 8 further includes a plurality of photodiodes 1 arranged two-dimensionally to form a light-receiving surface, and a vertical transfer register 2 and a high-speed transfer register 3 are connected adjacently to each column of the photodiodes 1. Ru. The vertical transfer register 2 and the high speed vertical transfer register 3 are transferred with charges accumulated therein from one column of adjacent photodiodes. The horizontal transfer registers 4 and 5 are provided with charges transferred in parallel from the vertical transfer register 2 and the high-speed vertical transfer register 3, respectively. Each of the transfer registers 2 to 5 includes a CCD array, and the charge transfer function of the CCD is utilized for the scanning function of an image sensor that detects a two-dimensional image.

【0022】前記出力回路10および11は、前段に接
続される水平転送レジスタ4および5のそれぞれから転
送されて与えられる電荷を順次電圧に変換しながら出力
する。この出力電圧はいずれも次段のスイッチ回路6の
入力側に与えられる。
The output circuits 10 and 11 sequentially convert charges transferred from the horizontal transfer registers 4 and 5 connected to the preceding stage into voltages and output them. Both of these output voltages are applied to the input side of the switch circuit 6 at the next stage.

【0023】前記スイッチ回路6は信号入力端子aおよ
びbを含み、前記水平転送レジスタ4および出力回路1
0を介して与えられる電圧信号を前記端子aを介して入
力し、前記水平転送レジスタ5および出力回路11を介
して与えられる電圧信号を前記端子bを介して入力する
。そして、スイッチ回路6は外部から与えられる切換信
号CHの信号レベルに応答して、その信号入力側を端子
aおよびbのいずれか一方に切換えて、切換えられた端
子に与えられる電圧信号を出力側に導出して、次段の出
力部7に与えるよう動作する。
The switch circuit 6 includes signal input terminals a and b, and the horizontal transfer register 4 and the output circuit 1
0 is inputted through the terminal a, and a voltage signal applied through the horizontal transfer register 5 and output circuit 11 is inputted through the terminal b. In response to the signal level of the switching signal CH applied from the outside, the switch circuit 6 switches its signal input side to either terminal a or b, and outputs the voltage signal applied to the switched terminal. It operates so as to derive the signal and provide it to the output section 7 at the next stage.

【0024】前記出力部7は、前段に接続されるスイッ
チ回路6から与えられる電圧信号を入力し、応じて増幅
処理して以降に接続される図示されない映像信号用の信
号処理回路に与える。
The output section 7 inputs the voltage signal applied from the switch circuit 6 connected at the previous stage, amplifies it accordingly, and supplies it to a signal processing circuit for a video signal (not shown) connected thereafter.

【0025】以上のように、感光部8における光電変換
セルで得られた信号電荷は、読出パルスRPAおよびR
PBが供給されることに応答して垂直転送レジスタ2お
よび高速垂直転送レジスタ3に読出され、応じて垂直方
向へ順次転送される。したがって、前記垂直転送レジス
タ2に転送された電荷は水平転送レジスタ4へ転送され
、さらに高速垂直転送レジスタ3における信号電荷は高
速転送パルスTPの供給に応答して次段の蓄積部9に転
送される。そして蓄積部9に転送された電荷は水平転送
レジスタ5に転送される。水平転送レジスタ4および5
は、水平転送パルスFTおよびCTのそれぞれが供給さ
れ、応じて2相駆動方式により水平方向に順次、電荷を
転送し、出力段に備えられる出力回路10および11を
介してスイッチ回路6に与える。スイッチ回路6は切換
信号CHに応答して、その入力側がスイッチ切換される
ので感光部8における信号電荷と蓄積部9における信号
電荷が交互に外部に出力される。したがって、第1図に
示す撮像装置によれば、前述した第5図に示される従来
の撮像装置に比較して、単位時間当たり2倍の信号量を
得ることができる。
As described above, the signal charges obtained by the photoelectric conversion cells in the photosensitive section 8 are transferred to the readout pulses RPA and R.
In response to the supply of PB, the data is read out to the vertical transfer register 2 and the high-speed vertical transfer register 3, and accordingly, the data is sequentially transferred in the vertical direction. Therefore, the charge transferred to the vertical transfer register 2 is transferred to the horizontal transfer register 4, and the signal charge in the high-speed vertical transfer register 3 is further transferred to the next stage storage section 9 in response to the supply of the high-speed transfer pulse TP. Ru. The charges transferred to the storage section 9 are then transferred to the horizontal transfer register 5. Horizontal transfer registers 4 and 5
is supplied with horizontal transfer pulses FT and CT, and accordingly sequentially transfers charges in the horizontal direction using a two-phase drive method, and supplies them to the switch circuit 6 via output circuits 10 and 11 provided in the output stage. Since the input side of the switch circuit 6 is switched in response to the switching signal CH, the signal charges in the photosensitive section 8 and the signal charges in the storage section 9 are alternately outputted to the outside. Therefore, according to the imaging device shown in FIG. 1, it is possible to obtain twice as much signal amount per unit time as compared to the conventional imaging device shown in FIG. 5 described above.

【0026】第2図(a)ないし(d)は、本発明の一
実施例による撮像装置の高速シャッタ機能動作を説明す
るための図である。
FIGS. 2(a) to 2(d) are diagrams for explaining the high-speed shutter function operation of an image pickup apparatus according to an embodiment of the present invention.

【0027】第3図(a)ないし(f)は、前掲第2図
(a)ないし(d)に示された撮像装置の高速シャッタ
機能動作時の電荷転送駆動タイミングを説明するための
タイミングチャート図である。
FIGS. 3(a) to 3(f) are timing charts for explaining the charge transfer drive timing when the high-speed shutter function of the imaging device shown in FIGS. 2(a) to 2(d) is operated. It is a diagram.

【0028】第3図(a)は、垂直ブランキングパルス
VDを示し、その周期は1/60秒である。
FIG. 3(a) shows a vertical blanking pulse VD whose period is 1/60 second.

【0029】第3図(b)は、各フォトダイオード1で
光電変換されて蓄積される蓄積電荷PEを示し、第3図
(c)および(e)は、前記蓄積電荷PEの読出動作を
行なわせるための読出パルスRPAおよびRPBを示す
。また、第3図(d)は、各フォトダイオード1で光電
変換されて得られた電荷を、該撮像装置が一体的に集積
される基板に掃き捨てるための掃き捨てパルスHPを示
す。さらに、第3図(f)は、高速垂直転送レジスタ3
が、隣接する各フォトダイオード1列から読出されて与
えられる電荷を次段に接続される蓄積部9に順次高速転
送するための高速転送パルスTPを示す。
FIG. 3(b) shows the accumulated charge PE photoelectrically converted and accumulated in each photodiode 1, and FIGS. 3(c) and 3(e) show the accumulated charge PE when the readout operation of the accumulated charge PE is performed. The read pulses RPA and RPB are shown for readout. Further, FIG. 3(d) shows a sweep pulse HP for sweeping away the charges obtained by photoelectric conversion in each photodiode 1 onto the substrate on which the imaging device is integrated. Furthermore, FIG. 3(f) shows the high-speed vertical transfer register 3.
shows a high-speed transfer pulse TP for sequentially transferring the charges read out and applied from one row of adjacent photodiodes to the storage section 9 connected to the next stage at high speed.

【0030】上述した各信号の横軸方向は時間経過を示
し、縦軸方向は各信号レベルを示す。
The horizontal axis direction of each of the above-mentioned signals indicates the passage of time, and the vertical axis direction indicates each signal level.

【0031】なお、前記信号RPA、RPB、HPおよ
びTPは、図示されないパルス発生回路により発生され
た前記パルスVDを分周することにより得られ、この撮
像装置に供給されるようにしている。
Note that the signals RPA, RPB, HP, and TP are obtained by frequency-dividing the pulse VD generated by a pulse generation circuit (not shown), and are supplied to this imaging apparatus.

【0032】第4図(a)ないし(i)は、本発明の一
実施例による撮像装置の水平転送レジスタ4および5に
おける電荷の転送とスイッチ回路6の切換動作を説明す
るためのタイミングチャート図である。
FIGS. 4(a) to 4(i) are timing charts for explaining the charge transfer in the horizontal transfer registers 4 and 5 and the switching operation of the switch circuit 6 in the image pickup device according to an embodiment of the present invention. It is.

【0033】第4図(a)は水平ブランキングパルスH
Dを示し、その周期は1/15734秒である。
FIG. 4(a) shows the horizontal blanking pulse H.
D, and its period is 1/15734 seconds.

【0034】第4図(b)は、スイッチ回路6に供給さ
れる切換信号CHを示し、水平ブランキングパルスHD
に同期する。
FIG. 4(b) shows the switching signal CH supplied to the switch circuit 6, and shows the horizontal blanking pulse HD.
Sync.

【0035】第4図(c)は、水平転送レジスタ4に供
給される電荷転送用の水平転送パルスFTを示す。水平
転送パルスFTは、水平転送レジスタ4に垂直転送レジ
スタ2から並列に転送されて与えられる信号電荷を出力
回路10方向へ逐次水平転送するための電荷転送用パル
スであり、前記切換信号CHのレベルハイ期間のみ前記
レジスタ4に供給される。
FIG. 4(c) shows a horizontal transfer pulse FT for charge transfer supplied to the horizontal transfer register 4. The horizontal transfer pulse FT is a charge transfer pulse for sequentially horizontally transferring signal charges transferred in parallel from the vertical transfer register 2 to the horizontal transfer register 4 in the direction of the output circuit 10, and the level of the switching signal CH is Only the high period is supplied to the register 4.

【0036】第4図(d)は、水平転送レジスタ5に供
給される電荷転送用の水平転送パルスCTを示す。水平
転送パルスCTは、水平転送レジスタ5に高速垂直転送
レジスタ3から並列に転送されて与えられる信号電荷を
出力回路11方向へ逐次水平転送するための電荷転送用
パルスであり、前記切換信号CHのレベルロー期間のみ
前記レジスタ5に供給される。
FIG. 4(d) shows a horizontal transfer pulse CT supplied to the horizontal transfer register 5 for charge transfer. The horizontal transfer pulse CT is a charge transfer pulse for sequentially horizontally transferring signal charges transferred in parallel from the high-speed vertical transfer register 3 to the horizontal transfer register 5 in the direction of the output circuit 11, and The signal is supplied to the register 5 only during the level low period.

【0037】第4図(e)は、前掲第4図(b)の切換
信号CHを期間Eにおいて拡大した信号CH1を示す。
FIG. 4(e) shows a signal CH1 obtained by enlarging the switching signal CH of FIG. 4(b) in a period E.

【0038】第4図(f)および(g)は、前掲第4図
(c)の水平転送パルスFTを構成する2相の水平駆動
用パルスFT1およびFT2を示す。水平転送レジスタ
4を構成する各CCDには、前記パルスFT1およびF
T2が交互に所定の電圧パルスとして印加されるので、
水平転送レジスタ4において電荷は混ざることなく順次
出力回路10方向へ水平転送される。
FIGS. 4(f) and 4(g) show two-phase horizontal driving pulses FT1 and FT2 constituting the horizontal transfer pulse FT shown in FIG. 4(c). Each CCD constituting the horizontal transfer register 4 receives the pulses FT1 and F.
Since T2 is applied alternately as a predetermined voltage pulse,
In the horizontal transfer register 4, charges are sequentially horizontally transferred toward the output circuit 10 without mixing.

【0039】第4図(h)および(i)は、前掲第4図
(d)の水平転送パルスCTを構成する2相の水平駆動
用パルスCT1およびCT2を示す。水平転送レジスタ
5を構成する各CCDには、前記パルスCT1およびC
T2が交互に所定の電圧パルスとして供給されるので、
水平転送レジスタ5において電荷は混ざることなく順次
出力回路11方向へ水平転送される。
FIGS. 4(h) and 4(i) show two-phase horizontal driving pulses CT1 and CT2 constituting the horizontal transfer pulse CT shown in FIG. 4(d). Each CCD constituting the horizontal transfer register 5 receives the pulses CT1 and C
Since T2 is alternately supplied as predetermined voltage pulses,
In the horizontal transfer register 5, the charges are sequentially horizontally transferred toward the output circuit 11 without being mixed.

【0040】なお、第4図(a)ないし(i)のそれぞ
れの縦軸方向は各信号レベルを示し、横軸方向は経過時
間を示す。
In each of FIGS. 4(a) to (i), the vertical axis indicates each signal level, and the horizontal axis indicates elapsed time.

【0041】次に、本実施例による撮像装置の高速シャ
ッタ機能動作について第2図(a)ないし(d)、第3
図(a)ないし(f)および第4図(a)ないし(i)
を参照して説明する。
Next, regarding the high-speed shutter function operation of the imaging device according to this embodiment, FIGS. 2(a) to (d) and 3.
Figures (a) to (f) and Figures 4 (a) to (i)
Explain with reference to.

【0042】まず、被写体像の反射光は、前記感光部8
に入射し各フォトダイオード1において光電変換され、
第3図(b)に示される蓄積電荷PEが得られる。
First, the reflected light of the subject image is transmitted to the photosensitive section 8.
is incident on the photodiode 1 and photoelectrically converted in each photodiode 1,
The accumulated charge PE shown in FIG. 3(b) is obtained.

【0043】各フォトダイオード1における蓄積電荷P
Eを隣接する高速垂直転送レジスタ3に読出すために、
第3図(e)の読出パルスRPBの、たとえばパルス■
が各フォトダイオード1とレジスタ3とを接続する図示
されないトランジスタのゲートに印加され、応じて各ト
ランジスタは導通する。これにより各フォトダイオード
1における蓄積電荷PEは、前記導通状態となった前記
トランジスタを介して隣接する高速垂直転送レジスタ3
に転送されて読出される(第2図(a)参照)。
Accumulated charge P in each photodiode 1
In order to read E to the adjacent high speed vertical transfer register 3,
For example, pulse ■ of the read pulse RPB in FIG. 3(e)
is applied to the gate of a transistor (not shown) connecting each photodiode 1 and resistor 3, and each transistor becomes conductive accordingly. As a result, the accumulated charge PE in each photodiode 1 is transferred to the adjacent high-speed vertical transfer register 3 via the conductive transistor.
The data is transferred to and read out (see FIG. 2(a)).

【0044】前記パルスRPB供給後、各フォトダイオ
ード1には第3図(d)の掃き捨てパルスHPが供給さ
れ、そこに光電変換されて蓄えられた電荷は順次基板に
掃き捨てられる。次に蓄積された電荷PEは、第3図(
c)の読出パルスRPAのたとえばパルス■が前記パル
ス■と同様に作用して、垂直転送レジスタ2に転送され
て読出される(第2図(b)参照)。前記読出パルスR
PAのパルス■の供給とともに、第3図(f)の高速転
送パルスTPの、たとえばパルス■が高速垂直転送レジ
スタ3に供給されて、前回蓄積されレジスタ3に読出さ
れていた電荷PEは次段の蓄積部9に高速転送される(
第2図(c)参照)。
After the pulse RPB is supplied, the sweep pulse HP shown in FIG. 3(d) is supplied to each photodiode 1, and the charges photoelectrically converted and stored are sequentially swept away to the substrate. Next, the accumulated charge PE is shown in Fig. 3 (
For example, pulse (2) of the read pulse RPA (c) acts in the same manner as pulse (2), and is transferred to the vertical transfer register 2 and read out (see FIG. 2(b)). The read pulse R
Along with the supply of the pulse ■ of PA, for example, the pulse ■ of the high-speed transfer pulse TP shown in FIG. is transferred at high speed to the storage unit 9 of (
(See Figure 2(c)).

【0045】その次の高速転送パルスTPの供給までの
期間、たとえば第3図(f)の期間■においては、感光
部8における光電変換による電荷蓄積と高速垂直転送レ
ジスタ3への電荷読出が行なわれるとともに、垂直転送
レジスタ2および蓄積部9に転送されていた電荷は、水
平転送レジスタ4および5にそれぞれ並列に転送されて
読出される。応じて、水平転送レジスタ4および5は、
垂直転送レジスタ2および3からパラレルに転送されて
与えられた前記電荷を、2相駆動方式により逐次出力回
路10および11方向へ水平転送する(第2図(d)参
照)。
During the period until the next high-speed transfer pulse TP is supplied, for example, during the period (f) in FIG. At the same time, the charges that had been transferred to vertical transfer register 2 and storage section 9 are transferred and read out in parallel to horizontal transfer registers 4 and 5, respectively. Accordingly, horizontal transfer registers 4 and 5 are
The charges transferred in parallel from the vertical transfer registers 2 and 3 are horizontally transferred to the output circuits 10 and 11 sequentially by a two-phase drive method (see FIG. 2(d)).

【0046】前記水平転送レジスタ4および5における
電荷の水平転送は、第4図(c)および(d)に示され
る水平転送パルスFTおよびCTを用いた2相駆動方式
によって行なわれる。つまり、第4図(a)の1水平走
査期間の前半に、水平駆動用パルスFT1およびFT2
が水平転送レジスタ4の各CCDに交互にパルス印加さ
れて、電荷は順次出力回路10方向へ水平転送される。 また、第4図(a)の1水平走査期間の後半に、水平駆
動用パルスCT1およびCT2が水平転送レジスタ5の
各CCDに交互にパルス印加されて、電荷は順次出力回
路11方向へ水平転送される。
Horizontal transfer of charges in the horizontal transfer registers 4 and 5 is performed by a two-phase driving method using horizontal transfer pulses FT and CT shown in FIGS. 4(c) and 4(d). That is, in the first half of one horizontal scanning period in FIG. 4(a), the horizontal driving pulses FT1 and FT2 are
is alternately applied as a pulse to each CCD of the horizontal transfer register 4, and the charges are sequentially horizontally transferred toward the output circuit 10. Further, in the latter half of one horizontal scanning period in FIG. 4(a), horizontal driving pulses CT1 and CT2 are alternately applied to each CCD of the horizontal transfer register 5, and the charges are sequentially horizontally transferred toward the output circuit 11. be done.

【0047】したがって、出力回路10および11には
、1水平走査期間を2分して得られる異なった内容の電
荷信号が与えられて入力側が切換えられる。これに応答
して出力回路10および11は、与えられる電荷を逐次
電圧信号に変換してスイッチ回路6の端子aおよびbに
それぞれ与える。
Therefore, the output circuits 10 and 11 are supplied with charge signals having different contents obtained by dividing one horizontal scanning period into two, and the input side is switched. In response, output circuits 10 and 11 sequentially convert the applied charges into voltage signals and apply them to terminals a and b of switch circuit 6, respectively.

【0048】さて、スイッチ回路6には切換信号CHが
、第4図(b)または(e)に示される周期で安定して
与えられる。つまり、切換信号CHのレベルハイ期間は
、スイッチ回路6の信号入力側は端子a側に切換えられ
、切換信号CHのレベルロー期間はスイッチ回路6の信
号入力側は端子b側に切換えられる。したがって、スイ
ッチ回路6は切換信号CHに同期してその信号入力側が
端子a側および端子b側に交互に切換えられて、感光部
8から得られた信号および蓄積部9から得られた信号が
高速にかつ交互に出力されるように動作する。スイッチ
回路6の出力信号は次段の出力部7に与えられ、ここで
さらに増幅処理されて次段以降の信号処理部に与えられ
る。
Now, the switching signal CH is stably applied to the switch circuit 6 at the period shown in FIG. 4(b) or (e). That is, during the high level period of the switching signal CH, the signal input side of the switch circuit 6 is switched to the terminal a side, and during the low level period of the switching signal CH, the signal input side of the switch circuit 6 is switched to the terminal b side. Therefore, the signal input side of the switch circuit 6 is alternately switched to the terminal a side and the terminal b side in synchronization with the switching signal CH, so that the signal obtained from the photosensitive section 8 and the signal obtained from the storage section 9 are transferred at high speed. It operates so that the output is output alternately and alternately. The output signal of the switch circuit 6 is applied to the output section 7 of the next stage, where it is further amplified and applied to the signal processing section of the subsequent stage.

【0049】なお、前記期間■においても、第3図のタ
イミングチャートに示されるように光電変換、電荷読出
、電荷蓄積は並行して行なわれているので、上述した第
2図(a)ないし(d)の電荷の読出動作は繰返し行な
われる。
[0049] Also in the period (2), as shown in the timing chart of Fig. 3, photoelectric conversion, charge readout, and charge accumulation are performed in parallel, so the above-mentioned Figs. 2 (a) to () The charge reading operation d) is repeated.

【0050】以上のように、本実施例によれば、第3図
(c)および(e)の読出パルスRPAおよびRPBは
(1/240)秒ごとに交互に、各フォトダイオード1
から電荷を読出すように供給されるので、前述した従来
のシャッタ速度に比較すれば4倍のシャッタ速度を得る
ことができる。
As described above, according to this embodiment, the readout pulses RPA and RPB shown in FIGS. 3(c) and 3(e) are applied to each photodiode 1 alternately every (1/240) second.
Since the charge is supplied so as to be read out, a shutter speed four times faster than the conventional shutter speed described above can be obtained.

【0051】なお、読出パルスRPAおよびRPBの供
給間隔は、本実施例中の数値に特定されず、可変設定で
きる。
Note that the supply intervals of the read pulses RPA and RPB are not specified by the numerical values in this embodiment, but can be set variably.

【0052】[0052]

【発明の効果】この発明による撮像装置によれば、光電
変換セルアレイで変換されて蓄積された電荷は、まず第
1および第2の読出信号により第1および第2垂直転送
手段に読出され、応じて垂直方向に転送され、続いて第
1および第2水平転送手段を介して水平方向へ転送され
る。切換手段は前記第1および第2水平転送手段から与
えられる電荷信号を入力し、応じて1/2水平走査期間
ごとに交互に切換えて出力するように動作するので、電
荷の転送速度を従来の2倍以上に設定された高速シャッ
タ動作を得ることができる。
According to the imaging device according to the present invention, the charges converted and accumulated in the photoelectric conversion cell array are first read out to the first and second vertical transfer means by the first and second read signals, and The signal is then transferred in the vertical direction, and subsequently transferred in the horizontal direction via the first and second horizontal transfer means. The switching means inputs charge signals given from the first and second horizontal transfer means and operates to alternately switch and output them every 1/2 horizontal scanning period, so that the charge transfer speed is lower than that of the conventional one. A high-speed shutter operation set to twice or more can be obtained.

【0053】さらに、前記第1および第2読出信号の供
給間隔を可変制御することにより、前記光電変換セルア
レイからの電荷の読出速度、すなわち該撮像装置におけ
る電子シャッタ速度を任意に可変制御できるという効果
がある。
Furthermore, by variably controlling the supply interval of the first and second readout signals, it is possible to arbitrarily variably control the readout speed of charges from the photoelectric conversion cell array, that is, the electronic shutter speed of the imaging device. There is.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の一実施例による撮像装置の構成を示す
概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an imaging device according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a)ないし(d)は、本発明の一実施例によ
る撮像装置の高速シャッタ機能動作を説明するための概
略図である。
FIGS. 2(a) to 2(d) are schematic diagrams for explaining the high-speed shutter function operation of an imaging device according to an embodiment of the present invention.

【図3】(a)ないし(f)は、前掲第2図(a)ない
し(d)に示された撮像装置の高速シャッタ機能動作時
の電荷転送駆動タイミングを説明するためのタイミング
チャート図である。
3(a) to 3(f) are timing charts for explaining the charge transfer drive timing when the high-speed shutter function of the imaging device shown in FIGS. 2(a) to 2(d) is operated; FIG. be.

【図4】(a)ないし(i)は、本発明の一実施例によ
る撮像装置の水平転送レジスタにおける電荷の転送とス
イッチ回路の切換動作を説明するためのタイミングチャ
ート図である。
FIGS. 4(a) to 4(i) are timing charts for explaining charge transfer in a horizontal transfer register and switching operation of a switch circuit of an imaging device according to an embodiment of the present invention;

【図5】従来のビデオカメラに搭載される撮像装置の構
成を示す概略図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of an imaging device installed in a conventional video camera.

【図6】(a)ないし(h)は、第5図に示された撮像
装置における電子シャッタ機能動作時の電荷転送駆動タ
イミングを説明するためのタイミングチャート図である
6A to 6H are timing charts for explaining the charge transfer drive timing when the electronic shutter function is operated in the imaging device shown in FIG. 5; FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  フォトダイオード 2  垂直転送レジスタ 3  高速垂直転送レジスタ 4および5  水平転送レジスタ 6  スイッチ回路 8  感光部 9  蓄積部 CH  切換信号 RPAおよびRPB  読出パルス TP  高速転送パルス FTおよびCT  水平転送パルス なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 1 Photodiode 2 Vertical transfer register 3 High-speed vertical transfer register 4 and 5 Horizontal transfer register 6 Switch circuit 8 Photosensitive part 9 Accumulation section CH switching signal RPA and RPB read pulse TP High-speed transfer pulse FT and CT horizontal transfer pulse In each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  水平および垂直方向に沿ってマトリク
ス状に配置された1つ以上の光電変換セルを有し、投影
された被写体の像を電荷の形態に変換し蓄積するための
光電変換セルアレイと、前記垂直方向セルアレイのそれ
ぞれの一方側に隣接し、外部から供給される第1の読出
信号に応答して前記各セルから読出された電荷を、逐次
垂直方向へ転送する第1垂直転送手段と、前記垂直方向
セルアレイのそれぞれの他方側に隣接し、外部から供給
される前記第1読出信号に続く第2の読出信号に応答し
て前記各セルから読出された電荷を、逐次垂直方向へ転
送する第2垂直転送手段と、前記第1垂直転送手段から
出力された電荷を水平方向に逐次転送する第1水平転送
手段と、前記第2垂直転送手段から出力された電荷を水
平方向に逐次転送する第2水平転送手段と、前記第1お
よび第2水平転送手段から出力される電荷信号を入力し
、応じて1/2水平走査期間ごとに交互に切換えて出力
する切換手段とを備えた、撮像装置。
1. A photoelectric conversion cell array having one or more photoelectric conversion cells arranged in a matrix along the horizontal and vertical directions, for converting and accumulating a projected image of a subject in the form of electric charge. , first vertical transfer means adjacent to one side of each of the vertical cell arrays and sequentially transferring charges read from each cell in the vertical direction in response to a first read signal supplied from the outside; , which is adjacent to the other side of each of the vertical cell arrays and sequentially transfers charges read from the cells in the vertical direction in response to a second read signal following the first read signal supplied from the outside. a second vertical transfer means for sequentially transferring the charge output from the first vertical transfer means in the horizontal direction; and a first horizontal transfer means for sequentially transferring the charge output from the second vertical transfer means in the horizontal direction. a second horizontal transfer means, and a switching means that inputs charge signals output from the first and second horizontal transfer means and alternately switches and outputs them every 1/2 horizontal scanning period according to the input charge signals. Imaging device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6160580A (en) * 1996-09-25 2000-12-12 Nec Corporation CCD image sensor having two-layered electrode structure
US8929752B2 (en) 2009-07-28 2015-01-06 Ricoh Company, Limited Fixing device and image forming apparatus using same

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