JPH0454429B2 - - Google Patents

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JPH0454429B2
JPH0454429B2 JP57051418A JP5141882A JPH0454429B2 JP H0454429 B2 JPH0454429 B2 JP H0454429B2 JP 57051418 A JP57051418 A JP 57051418A JP 5141882 A JP5141882 A JP 5141882A JP H0454429 B2 JPH0454429 B2 JP H0454429B2
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Nozomi Harada
Okio Yoshida
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/40Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
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    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50Control of the SSIS exposure
    • H04N25/53Control of the integration time
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    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/73Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors using interline transfer [IT]
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    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は高速シヤツタ動作を伴う電子カメラに
関する。
〔従来技術とその問題点〕
固体撮像装置は従来の撮像管に比べ、小型、軽
量、高信頼性、特性面では図形歪がなく、残像が
小さく、焼付きがない等の多くの利点を有してい
るため、ITV、家庭ビデオカメラ用として広く
使用され始めており、特に最近では銀塩フイルム
を用いない、いわゆる電子カメラへの応用も考え
られている。
しかるに従来の固体撮像装置は例えばNTSC標
準方式に適合させるように駆動されており、従つ
て固体撮像装置の画素数を全て再生するために
は、上記電子カメラのシヤツタを1/30秒以上開口
させなければならないことになる。しかし通常シ
ヤツタ速度が1/30秒の場合は例えば三脚で固定す
るなどして撮像しない限り、手振れがおこる。そ
のため1/30秒以下での高速シヤツタ撮像を可能に
するためには、読出し周波数を高くして1フレー
ム時間の短縮を図る必要があるが、現在の500(垂
直)×400(水平)画素のセンサにおける読出し周
波数は7.16MHzであり、これを2倍の14.32MHz
にできたとしても、シヤツタ速度は高々1/60秒に
しかならない。一方、カメラとしてのシヤツタ速
度は1/1000秒程度まで必要であり、このような高
速シヤツタ動作を満足させるには上記読出し周波
数は240MHzとなつてしまい、固体撮像装置の駆
動、信号処理が極めて困難となる。
このため従来の方式で高速シヤツタ撮像を行な
おうとする場合はインターレス撮像を行わずに撮
像せざるを得ず、その結果画素数は垂直方向にお
いて半分になつてしまい、解像度が大幅に低下す
る。
以上の事項を図面を参照してもう少し詳しく説
明する。
第1図はよく知られているインターライン転送
方式のCCD(以下IT−CCDと称す)の構成を示
す。このIT−CCDは例えばホトダイオード(以
下PDと称す)で形成されたM×2N個の感光部
(P11,P′11,P12,P′12,P13,…,P1N,P′1N
P21,P′21,P22,P′22,P23,…,P2N,P2N′,…,
PM1,PM1′,PM2,PM2′,PM3,…,PMN,PMN′)
(以下Pi,Pi′で代表する)と、この感光部(Pi,
Pi′)で光電変換されて蓄積された信号電荷を読
出すための垂直CCD(C1,C2,…CM)が図示の如
く水平方向に交互に配列されている。そして垂直
CCD(C1,C2,…,CM)の信号電荷は1段ごとに
水平CCDシフトレジスタ1に転送され、水平有
効期間において水平CCDシフトレジスタ1内を
転送された後、順次出力部2より読出される。こ
こで垂直CCD(C1,C2,…,CM)における垂直方
向転送段数は感光部(Pi,Pi′)の垂直方向画素
数の半数である。
通常のテレビジヨン標準方式においては1フレ
ームは2フイールドより構成され、インターレス
走査を行つている。従つてIT−CCDでもこれに
適合した撮像動作を行つている。すなわち先の2
フイールドをA,Bフイールドとすると、Aフイ
ールドでは垂直方向に連続して設けられた2個の
PD(P11,P11′),(P12,P12′),…,(P1N
P1N′),(P21,P21′),(P22,P22′),…,(P2N

P2N′),…,(PM1,PM1′),(PM2,PM2′),…,
(PMN,PMN′)で蓄積された信号電荷が合せて読
出され、Bフイールドでは、Aフイールドで読出
された2個のPD(Pi,Pi′)に対して空間的に垂
直方向に180度位相の異なる連続した2個のPD
(P11′,P12),(P12′,P13),…,(P21′,P22

(P22′,P23),…,(PM1′,PM2),(PM2′,PM3

…で蓄積された信号電荷が合せて読出される。こ
のような信号電荷蓄積モードはフイールド蓄積モ
ードと呼ばれる。この場合、垂直方向において
A,Bフイールドで読出される信号の空間的位相
が180度異なるため、感光領域全域からは2N×M
個のサンプル点が得られる。
なおPD(Pi,Pi′)から垂直CCD(C1,C2,…,
CM)への信号電荷転送はPDと垂直CCDとの間に
設けられたフイールドシフトゲート(以下FSG
と呼ぶ)4にパルス電圧を印加して行う。
第2図aは第1図のIT−CCDにおけるFSG4
に印加する電圧波形を、第2図bは信号出力波形
を、第2図cは高速シヤツタ時のシヤツタ開閉を
各々示す。すなわち第2図aに示すようにFSG
4に高レベル電圧VHが印加されている間にPDに
蓄積されている信号電荷が垂直CCDへ移動され、
第2図bに示すように例えばAフイールド期間で
蓄積された信号電荷が出力部2よりBフイールド
期間に読出される。この信号出力をSAとすると、
BフイールドでPDに蓄積された信号電荷による
信号出力SBは1フイールド期間遅れて続いて読出
される。
この場合第1図で説明したように全てのPDで
Aフイールド期間で蓄積された信号電荷が全て垂
直CCDに移動された後新たにBフイールドでの
信号蓄積が行われる。従つて第2図bに示すよう
にBフイールドでの信号出力SBが得られるために
は、Bフイールド期間に何らかの光入力が必要で
ある。
しかるに第2図cに示すように例えば1/1000秒
だけ光学シヤツタが開きその間だけ光入力がある
ような高速シヤツタ動作においては、Aフイール
ド信号出力SAは得られるがBフイールド信号出
力SBは得られないことになる。これは第1図で説
明したところの感光領域全域から2N×M個のサ
ンプル点が得られず、高速シヤツタ動作ではN×
M個のサンプル点しか得られないことを意味す
る。
従つて高速シヤツタ動作では前述したように垂
直方向の画素数が半分になり、解像度が大幅に低
下してしまう。
以上述べたように、従来の方式で解像度を低下
させずに高速シヤツタ動作を行うとしても高々1/
60秒までしかできず、これ以上の高速シヤツタ動
作を行おうとうすると、解像度が大幅に低下して
しまい、実用に供することができない。
〔発明の目的〕
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、解像
度を低下させることなく高速シヤツタ動作を可能
とした電子カメラを提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明はインターライン転送方式の固体撮像装
置を用い、この固体撮像装置への入射光像の通過
を制御するための光学シヤツタの開口期間を、感
光部に蓄積された信号電荷を読み出し部に同時に
転送せしめる動作の前後において、同じ期間だけ
設けるようにしたことを特徴とする。
〔発明の効果〕
このようにした本発明によれば、信号電荷の読
み出し部への転送動作の前及び後で感光部で信号
電荷が発生・蓄積されるため出力部からはその両
方の信号電荷が読み出されることとなり、かつ1/
1000秒程度の高速シヤツタ動作が容易に達成され
るため、特に電子カメラにとつて極めて有効とな
る。
〔発明の実施例〕
以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。
第3図は本発明の固体撮像装置における駆動方
式の一実施例を示す図で、第3図aはフイールド
シフトゲート(FSG)に印加する電圧波形を示
す。すなわち第1図に示したIT−CCDのFSG4
に高レベル電圧VHを印加することによりPD(Pi,
Pi′に蓄積された信号電荷を垂直CCD(C1,C2
…,CM)に移動せしめる。
ここで、例えばビデオカメラのように連続して
各フイールドの画像信号を得る場合は上記VH
加パルスは1フイールド毎に繰返し印加される
が、電子カメラにおいては瞬時の画像を撮像する
ため、第3図aに示すように少なくとも2個でよ
い。また印加パルス幅TSはPDから垂直CCDへの
信号電荷移動期間で、1μ〜10μ秒である。
第3図bはシヤツタ開口期間を示す。この実施
例によれば本図に示すように、高レベル電圧VH
保持期間にまたがる期間TOだけ開口させる。こ
の期間TOは例えば1/1000秒(1m秒)である。こ
こで、シヤツタが開口してTO/2期間後、即ち
開口期間の中心時期を第3図aの高レベル電圧保
持期間TSの終端に一致させることが望ましい。
これは、第3図aで示した高レベル電圧印加期間
にもPDに光照射があり、この光照射によつて発
生した信号電荷が高レベル電圧印加期間に垂直
CCDに流入するからである。
このように高レベル電圧VHの終端を中心にし
て、その前後にTO/2ずつ開口せしめることに
より、前半の開口期間TO/2でPDに発生し蓄積
された信号電荷は高レベル電圧VH10の印加に
より垂直CCDに移送され、後半の開口期間TO
2でPDに発生し蓄積された信号電荷は、次の高
レベル電圧VH11の印加により垂直CCDに移送
される。その結果信号出力は第3図cに示すよう
にAフイールドの信号SAとBフイールドの信号
SBの両方が得られることになる。
ここで上述のようにシヤツタ開口期間の中心が
高レベル電圧VHの終端に一致しているため、A
フーイルド、Bフイールドにおける光照射期間は
一致しており、従つて信号出力SAとSBのレベル
はほぼ同じである。
このようにFSGへ印加する高レベル電圧VH
持期間にまたがるようにシヤツタを開口させて光
入射を行うという全く新規な方式を採用すること
により、例えば1/1000秒という高速シヤツタ動作
を必要とする場合においてもA,B両フイールド
の信号を出力することができる。従つて解像度を
低下させることなく電子カメラに適用することが
できる。
尚、上述したとうりVH印加パルスの終端時点
とTO/2時点を完全に一致させることが望まし
いが、VH印加パルスの幅TSは1μ秒程度であるた
め、シヤツタ開口期間TOを例えば1/1000秒(1m
秒)とすると、TSはシヤツタ開口時間TOの0.1%
程度と極めて短い。よつてVH印加パルスの終端
とシヤツタ開口期間の中心は多少のズレがあつて
もさしつかえない。
また本発明は固体撮像チツプ基板を1個、2個
あるいは3個用いてカラー撮像を行う電子カメラ
にも適用でき、2枚、3枚式電子カメラにおいて
は本発明と絵素ずらし法を共用することにより更
に高解像度の画像を得ることができる。
さらに本発明の説明では2次元のセンサについ
て述べたが、1次元センサに対しても高解像度化
ができる。
また第1図のIT−CCDは垂直方向のPD数が垂
直CCDの段数の2倍のものについて示したが、
本発明は垂直方向のPD数と垂直CCDの段数が同
じものについても適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はインターライン転送方式CCDの概略
構成図、第2図は第1図に示したCCDを用いて
高速シヤツタ動作を行なう場合の問題点を説明す
るための図、第3図は本発明の固体撮像装置の駆
動方式の一実施例を示す図である。 P11,P11′,P12,P12′,…,PMN,PMN′)……
感光部、C1,C2,…,CM……垂直CCD、1……
水平CCDシフトレジスタ、2……出力部、4…
…フイールドシフトゲート。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 半導体基板上に2次元的に配列された感光部
    を有し、この感光部において光電変換された後蓄
    積された信号電荷を読み出し部に同時に転送せし
    めて読み出す間、前記感光部が次につながる期間
    の光照射による信号電荷の蓄積動作を行うインタ
    ーライン転送方式の固体撮像装置と、この固体撮
    像装置に任意の期間入射光学像を照射するための
    光学シヤツタとを備え、この光学シヤツタの開口
    期間は前記感光部に蓄積された信号電荷を前記読
    み出し部に転送させるための制御パルス信号の終
    端を中心としてその前後に連続して同じ所定期間
    だけ設けられていることを特徴とする電子カメ
    ラ。
JP57051418A 1982-03-31 1982-03-31 固体撮像装置の駆動方式 Granted JPS58169966A (ja)

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DE8383301634T DE3380288D1 (en) 1982-03-31 1983-03-23 Electronic image sensing apparatus
US06/478,104 US4535363A (en) 1982-03-31 1983-03-23 Electronic image sensing apparatus
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