JPH0473833B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は比較的短かい蓄積時間を実現できる撮
像装置に関するものである。

＜開示の概要＞ 本明細書及び図面は蓄積時間の制御が可能な撮
像装置において、撮像手段の受光部に蓄積される
電荷を一旦排除し、その後の期間に実質的な蓄積
を行なうと共に、排除される電荷の蓄積期間は不
要電荷を断続的に消去し、実質的な蓄積期間には
不要電荷を連続的に消去する制御手段と、を設け
ることにより、短かい蓄積時間で被写体を撮像し
た場合にもブルーミングが発生しにくくする技術
を開示するものである。

＜従来技術＞ 固体撮像素子、例えばCCD（電荷結合素子）を
テレビカメラに使用する場合において、固体撮像
素子の駆動方法を変更することにより、テレビジ
ヨン信号のフイールド（あるいはフレーム）時間
より、撮像素子の蓄積時間を短くできることが従
来提案されている。

例えばフレーム転送型と呼ばれる固体撮像素子
において、光電変換、及び電荷蓄積を行なう受光
部の電荷を垂直時間の途中で一度、垂直転送させ
ることにより強制的に排除し、さらに垂直時間の
残りの時間を実質的な蓄積時間として動作させる
駆動方法が、例えば特願昭58−61098号に提案さ
れている。

上述の方式によると例えば、NTSC方式のテレ
ビカメラにおいて通常は1/60秒の蓄積時間である
が、これを1/120秒、1/500秒等の蓄積時間とする
ことができるため、大光量入射時にも小絞りせず
に済む。従つてボケ効果を得ることができる。
又、高速移動物体の像がぶれない等の効果が生じ
る。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら、実質的な蓄積時間を短くする
と、通常の蓄積時間（1/60秒）の場合と同等の映
像信号レベルを得るには、通常の場合よりも絞り
が開き、大光量が入射しやすくなる。その結果、
CCD受光部の電荷が発生しやすくなり、ブルー
ミングが生じやすくなる。

本発明は上述従来例の欠点を除去すると同時
に、実質的な蓄積時間を短く設定した場合の、ア
ンチブルーミング能力を高めることのできる撮像
装置を提案することを目的としている。

＜問題点を解決する為の手段＞ 第１図は本発明の概要を示す図であつて、１０
０はCCD、MOS、撮像管等の撮像手段の内部に
は被写体像を受光する為の受光部が含まれてい
る。

２００は撮像手段を制御する為の制御手段であ
つて撮像手段内における電荷の排出、蓄積、及び
消去等の制御を行なう。

撮像手段で形成され読み出された画像信号は出
力端子３００に導びかれる。

＜作 用＞ 制御手段は撮像手段における電荷を一旦排出さ
せた後、次の読み出し迄の間に実質的な画像の蓄
積を行なう。

この蓄積された電荷は次の排出動作に伴なつ
て、或いはこの排出動作とは別のタイミングで出
力端子３００に読み出される。

制御手段は更に、撮像手段内の受光部における
不要電荷の消去を実質的な蓄積を行なつている間
は連続して行なわせ、その後の排出までの間に形
成される電荷の蓄積中には断続的に行なう。

これにより実質的な蓄積時間を短かくした場合
に強い光が入射してもブルーミングの発生を効果
的に防止できる。

又、実質的な蓄積時間に蓄積された電荷を読み
出す間には上記不要電荷の消去に伴なうノイズが
減少する。

＜実施例＞ 本発明の実施例について以下図面を参照して説
明する。

本発明の一実施例を撮像手段としてフレーム転
送型CCDを例にとつて説明する。

第２図を参照して説明するに、同図はフレーム
転送型CCDの例を示すもので、図中、１はフレ
ーム転送型CCDを示し、２は入射光に応答して
電気的信号、即ち、電荷を発生し、且つ、これを
蓄積する撮像部（受光部）、３は該撮像部２で発
生し、蓄積された電荷を取り込んでこれを一時的
に記憶するための記憶部（蓄積部）、４は該記憶
部３に記憶された電荷を１ライン分ずつ逐次読み
出すための水平レジスタ部、５は該水平レジスタ
部４の出力側に設けられた電荷を電圧に変換する
ための出力アンプ部である。

ここで周知の様に、上記撮像部２は所定数の行
及び列に沿つた撮像セルの２次元配列を有し、ま
た、上記記憶部３はこれと同等の数の同じく行及
び列に沿つた記憶セルの２次元配列を有し、そし
て、上記水平レジスタ部４は少なくとも該記憶部
３に於ける記憶セル配列の数と同等の数の電荷転
送セルの行に沿つた１次元配列を有しており、撮
像部２の所定の領域を除き遮光されている。

斯かるフレーム転送型CCD１のテレビジヨン
周期で駆動する場合、撮像部２で発生し、蓄積し
た電荷を該撮像部２から記憶部３へテレビジヨン
の垂直ブランキング期間に垂直転送する。又、記
憶部３に記憶された電荷を水平ブランキング期間
に１ライン分ずつ水平レジスタ部４にステツプ転
送する。

又、１水平ラインの期間内に水平レジスタ部４
内の電荷を出力アンプ部５迄水平転送される。

以下、単相駆動アンチブルーミングゲート方式
のCCDについて説明する。

第３図はその撮像部２及び記憶部３の境界近傍
の要部電極構成図である。

CSは水平画素間を分離するチヤンネルストツ
プ、φIは受光部の駆動電極、φABGはアンチブ
ルーミングゲート電極、φSは記憶部駆動電極、
CBは駆動バリア領域、CWは駆動ウエル領域、
VBは仮想バリア領域、VWは仮想ウエル領域で
ある。

第４図は、第３図Ａ−A′の断面図で電極φI及
びφABG、φSはポリシリコン等で形成され、
VB、VWにはＰイオンの注入により仮想位相電
位が形成され、さらに電子からみてCB＞CW、
VB＞VWなるポテンシヤル分布を構成するよう
にｎイオンが注入されている。２１はこのCCD
の転送方向を示す。第５図は、このCCDのポテ
ンシヤル分布図でVB，VWは仮想位相に固定さ
れており、CB，CW及びABG部は駆動電圧によ
り第５図示の如くポテンシヤルが変化する。第６
図は、このCCDの第１のモードにおける駆動電
圧波形で、1Vは垂直期間を示す。

φIには、垂直期間の初期に転送パルスが加わ
り、他の電荷蓄積期間では中間値IMとなる。こ
の時、CW，VWのポテンシヤルがほぼ同一とな
るのでCW，VW双方に電荷が蓄積される。又、
転送時にCW，VWに蓄積された各電荷は自動的
に一対ずつ加算される。本実施例では加算する電
荷の対をフイールド毎にずらすことにより感度重
心位置をずらし、インターレース動作を行なう。

電極φSにはφIの転送パルスと同時に、転送パ
ルスが加わり、受光部から蓄積部への電荷転送を
行なう、その後水平期間1Hに１パルスのシフト
パルスにより、蓄積部から水平レジスタへの転送
を行なう。

φABGは垂直転送時には領域VB，VWの仮想
電位の間の所定の中間電位ABMに固定し、垂直
転送を妨げないようにすると同時に、その他の期
間では500KHz〜2MHz程度の断続パルスを1H毎
に水平ブランキング期間に加え、所定レベル以上
の不要電荷を電荷再結合により除去する。

電荷再結合による不要電荷の除去方法は特願昭
58−75838等に詳細に記されているが、φABGを
駆動することにより、蓄積電荷の一部を再結合中
心の電位に押し上げ、ホールと再結合させる事に
より、不要電荷を周期的に除去するものである。

第７図は蓄積時の途中で垂直電荷転送を行な
い、実質的な蓄積時間を減少させるいわゆる電子
シヤツタ動作を行なわせる為の第２モードの駆動
電圧波形である。

φI，φSは第６図と比較し、垂直ブランキング
期間（Ｖ，BLK）の初めに垂直転送パルスが加
わつている。このためT₂期間に蓄積された電荷
は、この垂直転送パルスにより除去され、T₁が
実質的な蓄積時間となる。またφABGのＶレベ
ルは途中の垂直転送時間においても一旦中間値と
する。

第８図にこの電子シヤツタ動作即ち第２モード
におけるφABGの駆動電圧波形の詳細を示す。

T₂は前述のように除去されてしまう電荷の蓄
積期間でありT₁は実質的な蓄積期間である。T₂
に蓄積される電荷量が多いと途中で転送を行なつ
ても完全に除去しきれず出力される画面に残つて
しまう。従つて、φABG電極には、水平ブラン
キング期間（Ｈ，BLK）内に連続パルスを1H毎
に、断続的に加え、T₂に蓄積される電荷量を減
少させている。さらに、実際の映像となる実質的
な蓄積期間T₁には、φABG電極に連続パルスを
加えて、アンチブルーミング能力を高めている。

ここで、長いT₂の間に、φABG電極に連続パ
ルスを加えると、出力アンプ５にノイズが重畳
し、画面に現れてしまう。又、駆動IC、イメー
ジセンサの消費電力の面からも不利である。従つ
てT₂では、1H毎の断続パルスを水平ブランキン
グ期間内に加えている。

第９図は本発明の撮像装置の構成の一実施例を
示す図である。１０１は基準発振子、１０２は分
周器、１０３，１０４は第１、第２の駆動パルス
発生回路であつて第１の駆動パルス発生回路は第
２図示のパルスφT，φRを発生する。又、第２の
駆動パルス発生回路はパルスφI，φS，φABGを
出力する。１０５は駆動回路、１０６は各種駆動
電圧を発生する電源、１はイメージセンサである
CCD、１０７は時間設定回路１０８はモード設
定スイツチでに接続されると第１のモードに
接続されると第２のモードになる。１０９はAB
パルス制御信号発生回路、１１０はセンサ１の出
力を平滑する平滑回路、１１１はセンサの露出量
を制御する為の絞りやシヤツタ等の露出制御部材
である。

基準発振子１０１の発振出力は分周器１０２に
より、必要な信号に分周され駆動パルス発生回路
１０３。又は１０４によりCCD駆動に必要なパ
ルスが作り出され、１０５により電源１０６より
供給される電圧にレベルシフト及び電力増幅さ
れ、CCD１を駆動する。一方垂直帰線パルスＶ，
BLKが時間設定回路１０７に入力され、スイツ
チ１０８が（第２モード）側に接続されている
ときには実質的な蓄積時間T₁を決めるトリガー
パルスPTが発生される。さらにABパルス制御
回路１０９においてPTとＶ，BLKによりφABG
の連続又は断続パルスを制御するための制御信号
CABGが発生される。

又、スイツチ１０８が（第１モード）側に接
続されているときはPTは出力されず従つて
CABGも常にローレベルとなつている。

従つてこのときは駆動パルス発生回路１０２か
らは第６図示のようなパルスφI，φS，φABGが
出力され約１フイールド期間の蓄積時間が得られ
る。

また、センサ１の出力は平滑され、この平滑出
力に応じて露出制御部材が入射光量を制御する。

第１０図は、第９図示撮像装置のタイミングチ
ヤートである。実質的な蓄積時間T₁を決めるPT
とＶ，BLKによりT₁期間では、CABGが“Ｈ”、
T₂期間ではCABGが“Ｌ”になりそれに対応し
てφABGはT₁期間では連続、T₂期間では断続パ
ルスとなる。但し前述のようにφABGはφI，φS
による垂直転送中は中間レベルとなつている。

尚、以上の実施例では、１相駆動方式のフレー
ムトランスフア型CCDの再結合による過剰電荷
排出構造をもつものについて説明したが、他方式
においても、駆動パルスの数を変化することによ
り、画素に蓄積される電荷量を可変できる場合、
本発明を適用できる。

又、本実施例では、仮想領域VB，VWに電荷
再結合によるアンチブルーミングゲート電極を設
けているので、期間T₂中は駆動領域CBCWの電
子から見たポテンシヤルレベルをVBVWに対し
て上げれば、T₂期間のアンチブルーミング能力
を高めることができる。

＜発明の効果＞ 以上説明したように本発明によれば、撮像手段
の蓄積時間を短くした場合においてもアンチブル
ーミング能力を高め、良好な画像を得ることがで
きる。又、格別に電力消費量を増やすことなく効
果的にブルーミングを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概要図、第２図は本発明に係
るフレームトランスフアー型CCDの構成図、第
３図は第１図示構成の要部電極構成例を示す図、
第４図は第３図構成の断面模式図、第５図は第４
図示構成におけるポテンシヤル状態図、第６図は
１フイールドの蓄積時間を有するムービー撮像モ
ードにおけるタイミングチヤート、第７図は１フ
イールド以下の蓄積時間を有する撮像モードにお
けるタイミングチヤート、第８図はT₁期間及び
T₂期間における連続又は断続のφABGパルスを
示す図、第９図は本発明の撮像装置の構成例を示
す図、第１０図は第９図構成のタイミングチヤー
トである。 １００……撮像手段、２００……制御手段、３
００……出力端子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光学像を電荷情報に変換するための複数の受
   光部を有し、上記電荷情報をテレビジヨン周期で
   読み出す撮像手段と、 上記各受光部内の上記電荷情報の少なくとも一
   部を他の極性の電荷と繰り返し再結合するための
   周期的信号を上記受光部内の各電極に供給するた
   めの信号供給手段と、 上記撮像手段における電荷蓄積時間を、上記テ
   レビジヨン周期に対応した第１の時間とこの第１
   の時間よりも短く、かつ垂直ブランキング期間に
   ほぼ対応した第２の時間とに選択的に設定する蓄
   積時間設定手段と、 上記蓄積時間設定手段の操作に連動して上記信
   号供給手段を制御する制御手段とを備え、 上記制御手段は、上記電荷蓄積時間が第１の時
   間に設定された場合には所定周波数の上記周期的
   信号を断続的に出力させ、 上記電荷蓄積時間が第２の時間に設定された場
   合には、この第２の時間内に所定周波数の上記周
   期的信号を連続的に出力させるとともに、上記テ
   レビジヨン周期内における上記第２の時間の残余
   時間内に所定周波数の上記周期的信号を上記テレ
   ビジヨン周期の水平ブランキング期間に対応して
   断続的に出力させることを特徴とする撮像装置。