JPH05336448A - Sold-state image pickup device - Google Patents
Sold-state image pickup deviceInfo
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- JPH05336448A JPH05336448A JP4163792A JP16379292A JPH05336448A JP H05336448 A JPH05336448 A JP H05336448A JP 4163792 A JP4163792 A JP 4163792A JP 16379292 A JP16379292 A JP 16379292A JP H05336448 A JPH05336448 A JP H05336448A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電子シャッタ機能により1フィールド〜1フ
レームの範囲内で露光期間を制御して、撮像動作を行う
ことができる固体撮像装置を提供する。
【構成】 フレームインターライントランスファ型のC
CDイメージセンサ10の光電変換素子14,15によ
り得られる撮像電荷を1フィールド毎にオーバーフロー
ドレインに捨てる電子シャッタ制御を行うとともに、上
記電子シャッタ制御によりオーバーフロードレインに捨
てる直前に各フィールドの撮像電荷を1フィールド毎に
交互に撮像部11の垂直転送レジスタ18に読み出し、
上記電子シャッタ制御により各フィールドの光電変換素
子に撮像電荷を上記垂直転送レジスタ18に先に読み出
した1フィールドの撮像電荷と加算して読み出す制御を
行うタイミング信号発生器1を備える。
(57) [Abstract] [PROBLEMS] To provide a solid-state imaging device capable of performing an imaging operation by controlling an exposure period within a range of 1 field to 1 frame by an electronic shutter function. [Structure] Frame interline transfer type C
The electronic shutter control for discarding the image-capturing charges obtained by the photoelectric conversion elements 14 and 15 of the CD image sensor 10 to the overflow drain for each field is performed, and the image-capturing charge of each field is set to 1 immediately before being discarded to the overflow drain by the electronic shutter control. Alternately read every field to the vertical transfer register 18 of the imaging unit 11,
The electronic shutter control includes a timing signal generator 1 for controlling the photoelectric conversion element of each field so that the image pickup charge is added to the image pickup charge of one field previously read to the vertical transfer register 18 and read.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電荷結合素子(CCD :
Charge Coupled Device )により形成したCCDイメー
ジセンサなどの固体イメージセンサを使用した固体撮像
装置に関し、特に、マトリクス状に配設された第1フィ
ールドの画素に対応する光電変換素子と第2フィールド
の画素に対応する光電変換素子により得られる各フィー
ルドの撮像電荷を垂直転送レジスタを介して蓄積部に転
送し、上記撮像電荷を上記蓄積部から水平転送レジスタ
を介して線順次に出力するフレームインターライントラ
ンスファ型の固体イメージセンサを備える固体撮像装置
に関する。The present invention relates to a charge coupled device (CCD:
The present invention relates to a solid-state imaging device using a solid-state image sensor such as a CCD image sensor formed by a Charge Coupled Device, and particularly to a photoelectric conversion element corresponding to a first-field pixel arranged in a matrix and a second-field pixel. A frame interline transfer type in which the imaging charges of each field obtained by the corresponding photoelectric conversion element are transferred to the storage unit via the vertical transfer register, and the imaging charges are output line-sequentially from the storage unit via the horizontal transfer register. And a solid-state image sensor including the solid-state image sensor.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、複数の光電変換素子がマトリク
ス状に配設された離散的な画素構造を有する固体イメー
ジセンサでは、通常のテレビジョン方式で採用されてい
るインターレース走査方式に対応するために、例えば図
3に示すように第1フィールドの画素に対応する光電変
換素子21と第2フィールドの画素に対応する光電変換
素子22とが垂直方向に交互に配設されており、フレー
ム蓄積モードやフィールド蓄積モードで得られる撮像電
荷を線順次に出力するようになっている。2. Description of the Related Art Generally, in a solid-state image sensor having a discrete pixel structure in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged in a matrix, in order to correspond to an interlaced scanning system adopted in a normal television system. For example, as shown in FIG. 3, the photoelectric conversion elements 21 corresponding to the pixels of the first field and the photoelectric conversion elements 22 corresponding to the pixels of the second field are alternately arranged in the vertical direction, and a frame accumulation mode or The imaging charges obtained in the field storage mode are output line-sequentially.
【0003】上記フレーム蓄積モードでは、図4に示す
ように各フィールドの光電変換素子21,22により互
いに1フィールド期間づれた状態でそれぞれ1フレーム
期間に亘って撮像電荷SO ,SE を蓄積し、図3に示す
第1フィールドの光電変換素子21による撮像電荷SO
と第2フィールドの光電変換素子22による撮像電荷S
E を垂直ブランキング期間中に1フィールド毎に交互に
垂直転送レジスタ23に読み出して水平転送レジスタ2
4を介して線順次に出力する。また、上記フィールド蓄
積モードでは、図5に示すように各フィールドの光電変
換素子21,22によりそれぞれ1フィールド期間に亘
って撮像電荷SO ,SE を蓄積し、図3に示す第1フィ
ールドの光電変換素子21による撮像電荷SO と第2フ
ィールドの光電変換素子22による撮像電荷SE を垂直
ブランキング期間中に1フィールド毎に上下方向に交互
に組み合わせて混合した状態で垂直転送レジスタ23に
読み出して水平転送レジスタ24を介して線順次に出力
する。In the frame accumulating mode, as shown in FIG. 4, the photoelectric conversion elements 21 and 22 in each field accumulate the image-capturing charges S O and S E for one frame period while being separated by one field period from each other. , The imaging charge S O by the photoelectric conversion element 21 of the first field shown in FIG.
And the imaging charge S by the photoelectric conversion element 22 of the second field
During the vertical blanking period, E is alternately read into the vertical transfer register 23 for each field and the horizontal transfer register 2 is read.
Output line-sequentially via 4. Further, in the field accumulation mode, as shown in FIG. 5, the photoelectric conversion elements 21 and 22 of each field accumulate the image-capturing charges S O and S E over one field period, respectively, and the first field shown in FIG. In the vertical transfer register 23, the image-capturing charge S O by the photoelectric conversion element 21 and the image-capturing charge S E by the photoelectric conversion element 22 in the second field are mixed in the vertical blanking period alternately in the vertical direction alternately. The data is read and output line-sequentially via the horizontal transfer register 24.
【0004】すなわち、フレーム蓄積モードで動作する
固体イメージセンサでは、1フレーム期間すなわちNT
SC方式の場合1/30秒(PAL方式では1/25
秒)を露光期間(シャッタスピード)とする撮像動作を
行い、また、フィールド蓄積モードで動作する固体イメ
ージセンサでは、1フィールド期間すなわちNTSC方
式の場合1/60秒(PAL方式では1/50秒)を露
光期間(シャッタスピード)とする撮像動作を行う。That is, in the solid-state image sensor operating in the frame accumulation mode, one frame period, that is, NT
SC system 1/30 seconds (PAL system 1/25
(2) is an exposure period (shutter speed), and an image pickup operation is performed in the field accumulation mode. In a solid-state image sensor, one field period, that is, 1/60 sec in the NTSC system (1/50 sec in the PAL system) Is performed as an exposure period (shutter speed).
【0005】ここで、上記図3に示した固体イメージセ
ンサ20は、光電変換素子21,22により得られる撮
像電荷を垂直転送レジスタ23から水平転送レジスタ2
4を介して線順次に出力する構造のもので、インターラ
イントランスファ型の固体イメージセンサとして知られ
ている。また、従来より、固体イメージセンサとして
は、上記インターライントランスファ型のもの他に、光
電変換素子の部分に例えばCCDによる垂直転送レジス
タを構成するとともに、この垂直転送レジスタの終端側
にCCDによる垂直転送レジスタにより構成した蓄積部
を設け、この蓄積部から水平転送レジスタを介して線順
次に出力するようにしたフレームトランスファ型のCC
Dイメージセンサや、インターライントランスファ型の
固体イメージセンサにおける垂直転送レジスタと水平転
送レジスタの間に蓄積部を設けたフレームインターライ
ントランスファ型の固体イメージセンサなどが知られて
いる。Here, in the solid-state image sensor 20 shown in FIG. 3, the image pickup charges obtained by the photoelectric conversion elements 21 and 22 are transferred from the vertical transfer register 23 to the horizontal transfer register 2.
It has a structure in which line-sequential output is performed via 4, and is known as an interline transfer type solid-state image sensor. Further, conventionally, in addition to the above-mentioned interline transfer type solid-state image sensor, a vertical transfer register by a CCD, for example, is formed in the photoelectric conversion element portion, and a vertical transfer by the CCD is performed at the end side of this vertical transfer register. A frame transfer type CC, which is provided with an accumulating unit composed of a register, and outputs from this accumulating unit line-sequentially through a horizontal transfer register.
A D image sensor and a frame interline transfer type solid-state image sensor in which a storage unit is provided between a vertical transfer register and a horizontal transfer register in an interline transfer type solid-state image sensor are known.
【0006】また、従来より、CCDイメージセンサな
どの固体イメージセンサでは、光電変換素子で発生され
た撮像電荷を例えばオーバーフロードレインに捨ててし
まうことにより、実効電荷蓄積期間(露光期間)を制御
するようにした電子シャッタ機能が知られている。上記
電子シャッタ機能は、オーバーフロードレインポテンシ
ャルをサブスレート基板に印加する電圧(シャッタパル
ス)により制御することによって実現される。Further, conventionally, in a solid-state image sensor such as a CCD image sensor, the effective charge accumulation period (exposure period) is controlled by discarding the imaging charges generated in the photoelectric conversion element to, for example, an overflow drain. An electronic shutter function based on the above is known. The electronic shutter function is realized by controlling the overflow drain potential with a voltage (shutter pulse) applied to the substrate.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の電子
シャッタ機能を有するCCDイメージセンサを用いた固
体撮像装置において、上記電子シャッタ機能により露光
期間を制御しようとした場合、フィールド蓄積モードで
動作する固体イメージセンサでは原理的に1フィールド
期間以内ででしか露光期間を制御することができず、ま
た、フレーム蓄積モードで動作する固体イメージセンサ
であっても、シャッタパルスをサブスレート基板に印加
することにより、第1フィールドの画素に対応する光電
変換素子と第2フィールドの画素に対応する光電変換素
子により得られる各フィールドの撮像電荷SO ,SE が
両方ともオーバーフロードレインに捨てられてしまうの
で、フレーム蓄積モードで動作する固体イメージセンサ
であっても、1フィールド期間内でしか露光期間を制御
することができないという問題点があった。By the way, in the conventional solid-state image pickup device using the CCD image sensor having the electronic shutter function, when the exposure period is controlled by the electronic shutter function, the solid-state image pickup device operates in the field accumulation mode. In principle, the image sensor can control the exposure period only within one field period, and even if the solid-state image sensor operates in the frame accumulation mode, the shutter pulse is applied to the substrate. , The image pickup charges S O and S E of each field obtained by the photoelectric conversion element corresponding to the pixel of the first field and the photoelectric conversion element corresponding to the pixel of the second field are both discarded to the overflow drain, Even if the solid-state image sensor operates in the accumulation mode, Only within Rudo period there is a problem that it is impossible to control the exposure period.
【0008】そこで、本発明は、上述の如き従来の固体
撮像装置における問題点を解消することを目的とし、電
子シャッタ機能により1フィールド期間〜1フレーム期
間の範囲内で露光期間を制御して、撮像動作を行うこと
ができるようにした固体撮像装置を提供するものであ
る。Therefore, the present invention aims to solve the above-mentioned problems in the conventional solid-state image pickup device, and controls the exposure period within the range of 1 field period to 1 frame period by the electronic shutter function. A solid-state imaging device capable of performing an imaging operation.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、マトリクス状
に配設された第1フィールドの画素に対応する光電変換
素子と第2フィールドの画素に対応する光電変換素子に
おいてそれぞれフレーム蓄積により得られる各フィール
ドの撮像電荷を垂直転送レジスタを介して蓄積部に転送
し、上記撮像電荷を上記蓄積部から水平転送レジスタを
介して線順次に出力するフレームインターライントラン
スファ型の固体イメージセンサを備える固体撮像装置に
おいて、光電変換素子により得られる撮像電荷を1フィ
ールド毎にオーバーフロードレインに捨てる電子シャッ
タ制御を行うとともに、上記電子シャッタ制御によりオ
ーバーフロードレインに捨てる直前に各フィールドの撮
像電荷を1フィールド毎に交互に上記撮像部の垂直転送
レジスタに読み出し、上記電子シャッタ制御により各フ
ィールドの光電変換素子に蓄積される1フィールド以内
の蓄積期間の撮像電荷を上記垂直転送レジスタに先に読
み出した1フィールドの撮像電荷と加算して読み出し、
上記撮像部の垂直転送レジスタに加算して読み出された
撮像電荷を垂直ブランキング期間中に上記垂直転送レジ
スタから上記蓄積部の垂直転送レジスタに高速転送し、
上記撮像電荷を上記蓄積部の垂直転送レジスタから上記
水平転送レジスタを介して線順次に出力するように上記
フレームインターライントランスファ型の固体イメージ
センサを駆動する駆動手段を設けたことを特徴とするも
のである。The present invention can be obtained by frame accumulation in the photoelectric conversion elements corresponding to the pixels of the first field and the photoelectric conversion elements corresponding to the pixels of the second field, which are arranged in a matrix. Solid-state imaging including a frame interline transfer type solid-state image sensor that transfers the imaging charges of each field to a storage unit via a vertical transfer register and outputs the imaging charges from the storage unit line-sequentially via a horizontal transfer register In the device, electronic shutter control is performed to discard the imaging charge obtained by the photoelectric conversion element to the overflow drain for each field, and the imaging charge of each field is alternately alternated for each field immediately before being discarded to the overflow drain by the electronic shutter control. Reads to the vertical transfer register of the image pickup unit Reads out an imaging charge accumulation period within one field are accumulated in the photoelectric conversion elements of each field by the electronic shutter control adds the imaging charges of one field read out earlier in the vertical transfer registers,
During the vertical blanking period, the imaging charges read by adding to the vertical transfer register of the image pickup unit are transferred at high speed from the vertical transfer register to the vertical transfer register of the storage unit,
A driving means for driving the frame interline transfer type solid-state image sensor is provided so that the imaging charges are output line-sequentially from the vertical transfer register of the storage section through the horizontal transfer register. Is.
【0010】[0010]
【作用】本発明に係る固体撮像装置では、フレームイン
ターライントランスファ型の固体イメージセンサの光電
変換素子により得られる撮像電荷を1フィールド毎にオ
ーバーフロードレインに捨てる電子シャッタ制御を行う
とともに、上記電子シャッタ制御によりオーバーフロー
ドレインに捨てる直前に各フィールドの撮像電荷を1フ
ィールド毎に交互に上記撮像部の垂直転送レジスタに読
み出し、上記電子シャッタ制御により各フィールドの光
電変換素子に蓄積される1フィールド以内の蓄積期間の
撮像電荷を上記垂直転送レジスタに先に読み出した1フ
ィールドの撮像電荷と加算して読み出し、上記撮像部の
垂直転送レジスタに加算して読み出された撮像電荷を垂
直ブランキング期間中に上記垂直転送レジスタから上記
蓄積部の垂直転送レジスタに高速転送し、上記撮像電荷
を上記蓄積部の垂直転送レジスタから上記水平転送レジ
スタを介して線順次に出力する。In the solid-state image pickup device according to the present invention, the electronic shutter control for discarding the image-pickup charge obtained by the photoelectric conversion element of the frame-interline-transfer type solid-state image sensor to the overflow drain for each field and the electronic shutter control described above Immediately before being discarded in the overflow drain, the image-capturing charges in each field are alternately read to the vertical transfer register of the image-capturing section for each field, and the accumulation period within one field is accumulated in the photoelectric conversion element of each field by the electronic shutter control. Image pickup charge of 1 field which is read out to the vertical transfer register and read out, and the image pickup charge read out by adding to the vertical transfer register of the image pickup unit is added to the vertical transfer period during the vertical blanking period. Vertical transfer of the above storage unit from the transfer register High speed transfer register, and sequentially outputs the line through the horizontal transfer register the imaging charge from the vertical transfer registers of the storage section.
【0011】[0011]
【実施例】以下、本発明に係る固体撮像装置の一実施例
について、図面に従い詳細に説明する。本発明に係る固
体撮像装置は、例えば図1に示すように構成される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the solid-state image pickup device according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The solid-state imaging device according to the present invention is configured, for example, as shown in FIG.
【0012】この図1に示す固体撮像装置は、タイミン
グ信号発生器1が発生する各種タイミング信号により駆
動されるCCDイメージセンサ10を備える。The solid-state image pickup device shown in FIG. 1 includes a CCD image sensor 10 driven by various timing signals generated by a timing signal generator 1.
【0013】上記CCDイメージセンサ10は、撮像部
11と蓄積部12と水平転送レジスタ13とから成るフ
レームインターライントランスファ型の固体イメージセ
ンサである。The CCD image sensor 10 is a frame interline transfer type solid-state image sensor including an image pickup section 11, a storage section 12 and a horizontal transfer register 13.
【0014】上記撮像部11は、マトリクス状に配設さ
れた第1フィールドの画素に対応する光電変換素子14
及び第2フィールドの画素に対応する光電変換素子15
と、各光電変換素子14,15により得られる撮像電荷
SO ,SE がそれぞれセンサゲート16,17を介して
読み出される1フィールド分の走査ライン数に対応する
転送段数の垂直転送レジスタ18とを有し、上記第1フ
ィールドの光電変換素子14と第2フィールドの光電変
換素子15とが垂直方向に交互に配置されている。ま
た、上記蓄積部12は、1フィールド分の画素の撮像電
荷を蓄積するもので、上記撮像部11の垂直転送レジス
タ18と同様な構成の垂直転送レジスタ19により構成
される。さらに、上記水平転送レジスタ13は、1ライ
ンの画素数に対応する転送段数を有する。The image pickup section 11 has a photoelectric conversion element 14 corresponding to the pixels of the first field arranged in a matrix.
And the photoelectric conversion element 15 corresponding to the pixel of the second field
And the vertical transfer register 18 having the number of transfer stages corresponding to the number of scanning lines for one field in which the imaging charges S O and S E obtained by the photoelectric conversion elements 14 and 15 are read out via the sensor gates 16 and 17, respectively. The photoelectric conversion elements 14 of the first field and the photoelectric conversion elements 15 of the second field are alternately arranged in the vertical direction. The storage unit 12 stores the image pickup charges of pixels for one field, and is configured by a vertical transfer register 19 having the same configuration as the vertical transfer register 18 of the image pickup unit 11. Further, the horizontal transfer register 13 has the number of transfer stages corresponding to the number of pixels in one line.
【0015】また、上記タイミング信号発生器1は、図
2に示すように、上記CCDイメージセンサ10のサブ
ストレート基板に印加する電子シャッタ制御用のシャッ
タパルスPSHT や上記CCDイメージセンサ10の上記
撮像部11の各センサゲート16,17を開成する第1
及び第2のセンサゲートパルスSGO ,SGE 、上記撮
像部11の垂直転送レジスタ18を駆動する垂直転送ク
ロックパルスφVIM 、上記蓄積部12の垂直転送レジス
タ19を駆動する垂直転送クロックパルスφVST 、上記
水平転送レジスタ13を駆動する水平転送クロックパル
φH などの各種タイミング信号を発生する。As shown in FIG. 2, the timing signal generator 1 also applies a shutter pulse P SHT for electronic shutter control applied to the substrate of the CCD image sensor 10 and the image pickup of the CCD image sensor 10. First to open each sensor gate 16 and 17 of the part 11
And second sensor gate pulses SG O , SG E , a vertical transfer clock pulse φ VIM for driving the vertical transfer register 18 of the image pickup unit 11, and a vertical transfer clock pulse φ VST for driving the vertical transfer register 19 of the storage unit 12. , Various timing signals such as a horizontal transfer clock pulse φ H for driving the horizontal transfer register 13 are generated.
【0016】第1フィールドのセンサゲート16を開成
する第1のセンサゲートパルスSGO は、第1フィール
ドの画素に対応する光電変換素子14により得られる撮
像電荷SO を読み出すべき1フレーム期間毎の映像期間
の直前の垂直ブランキング期間VBLKO中に発生されると
ともに、第2フィールドの電子シャッタ制御用のシャッ
タパルスPSHT の1水平走査期間(1H)前のタイミン
グで発生される。また、第2フィールドのセンサゲート
17を開成する第2のセンサゲートパルスSGE は、第
1フィールドの画素に対応する光電変換素子14により
得られる撮像電荷SE を読み出すべき1フレーム期間毎
の映像期間の直前の垂直ブランキング期間VBLKE中に発
生されるとともに、第1フィールドの電子シャッタ制御
用のシャッタパルスPSHT の1水平走査期間(1H)前
のタイミングで発生される。すなわち、上記第1及び第
2のセンサゲートパルスSGO ,SGE は、それぞれ1
フレーム期間中に2回発生されるようになっている。The first sensor gate pulse SG O for opening the sensor gate 16 of the first field is for each frame period in which the imaging charge S O obtained by the photoelectric conversion element 14 corresponding to the pixel of the first field is to be read. It is generated during the vertical blanking period V BLKO immediately before the video period and at the timing one horizontal scanning period (1H) before the shutter pulse P SHT for controlling the electronic shutter of the second field. Further, the second sensor gate pulse SG E for opening the sensor gate 17 of the second field is an image for each frame period in which the imaging charge S E obtained by the photoelectric conversion element 14 corresponding to the pixel of the first field is to be read. It is generated during the vertical blanking period V BLKE immediately before the period and is generated at the timing one horizontal scanning period (1H) before the shutter pulse P SHT for electronic shutter control of the first field. That is, the first and second sensor gate pulses SG O and SG E are respectively 1
It is generated twice during the frame period.
【0017】また、上記第1フィールドの電子シャッタ
制御用のシャッタパルスPSHT は、上記垂直ブランキン
グ期間VBLKO中の第1のセンサゲートパルスSGO 以前
の1フィールド期間〜1フレーム期間の範囲内に発生さ
れる。また、上記第2フィールドの電子シャッタ制御用
のシャッタパルスPSHT は、上記垂直ブランキング期間
VBLKE中の第2のセンサゲートパルスSGE 以前の1フ
ィールド期間〜1フレーム期間の範囲内に発生される。The shutter pulse P SHT for controlling the electronic shutter in the first field is within the range of 1 field period to 1 frame period before the first sensor gate pulse SG O in the vertical blanking period V BLKO . Is generated in. The shutter pulse P SHT for electronic shutter control of the second field is generated within the second sensor gate pulse SG E previous one field period to 1 frame period in the vertical blanking period V BLKE It
【0018】また、上記撮像部11の垂直転送レジスタ
18を駆動する垂直転送クロックパルスφVIM 及び上記
蓄積部12の垂直転送レジスタ19を駆動する垂直転送
クロックパルスφVST は、互いに同期して発生されるも
ので、図2に示すように、有効映像期間TO ,TE に
は、上記CCDイメージセンサ10の垂直方向の画素ピ
ッチに対応する水平走査周期(1H)で発生され、ま
た、1フィールド期間毎の垂直ブランキング期間
VBLKO,VBLKE中の上記第1及び第2のセンサゲートパ
ルスSGO ,SGE のタイミングの直後に設けられた高
速転送期間TF には高速の転送パルスとして出力され
る。Further, the vertical transfer clock pulse φ VIM for driving the vertical transfer register 18 of the image pickup section 11 and the vertical transfer clock pulse φ VST for driving the vertical transfer register 19 of the storage section 12 are generated in synchronization with each other. Therefore, as shown in FIG. 2, in the effective video periods T O and T E , a horizontal scanning period (1H) corresponding to the vertical pixel pitch of the CCD image sensor 10 is generated, and one field is generated. Output as a high-speed transfer pulse in the high-speed transfer period T F provided immediately after the timing of the first and second sensor gate pulses SG O and SG E in the vertical blanking periods V BLKO and V BLKE for each period. To be done.
【0019】さらに、上記水平転送レジスタ13を駆動
する水平転送クロックパルφH は、上記CCDイメージ
センサ3の水平方向の画素ピッチに対応する繰り返し周
期で発生される。Further, the horizontal transfer clock pulse φ H for driving the horizontal transfer register 13 is generated at a repeating cycle corresponding to the horizontal pixel pitch of the CCD image sensor 3.
【0020】そして、上記CCDイメージセンサ10
は、上記タイミング信号発生器1が発生する上述の如き
シャッタパルスPSHT や上記第1及び第2のセンサゲー
トパルスSGO ,SGE 、上垂直転送クロックパルスφ
VIM ,φVST 、水平転送クロックパルφH などの各種タ
イミング信号によって、次のように駆動される。Then, the CCD image sensor 10
Is the shutter pulse P SHT generated by the timing signal generator 1 as described above, the first and second sensor gate pulses SG O and SG E , and the upper vertical transfer clock pulse φ.
VIM, φ VST, by various timing signals such as the horizontal transfer clock pulse phi H, is driven as follows.
【0021】すなわち、上記CCDイメージセンサ10
の各光電変換素子14,15により発生された撮像電荷
SO ,SE は、上記シャッタパルスPSHT がサブストレ
ート基板に印加される毎にオーバーフロードレインに捨
てられる。That is, the CCD image sensor 10
The imaging charges S O and S E generated by the photoelectric conversion elements 14 and 15 are discarded to the overflow drain each time the shutter pulse P SHT is applied to the substrate substrate.
【0022】そして、第1フィールドの画素に対応する
光電変換素子14により得られる撮像電荷SO は、上記
第1のセンサゲートパルスSGO により第1フィールド
のセンサゲート16が開成される毎に上記垂直転送レジ
スタ18に読み出される。また、第2フィールドの画素
に対応する光電変換素子15により得られる撮像電荷S
E は、上記第2のセンサゲートパルスSGE により第2
フィールドのセンサゲート17が開成される毎に上記垂
直転送レジスタ18に読み出される。Then, the imaging charge S O obtained by the photoelectric conversion element 14 corresponding to the pixel of the first field is the above described every time the sensor gate 16 of the first field is opened by the first sensor gate pulse SG O. It is read to the vertical transfer register 18. In addition, the imaging charge S obtained by the photoelectric conversion element 15 corresponding to the pixel of the second field
E is the second sensor gate pulse SG E
Each time the field sensor gate 17 is opened, it is read to the vertical transfer register 18.
【0023】上記第1フィールドの画素に対応する光電
変換素子14では、その撮像電荷が第1フィールドの電
子シャッタ制御用のシャッタパルスPSHT によってオー
バーフロードレインに捨てられてから約1フィールドの
期間TO1に亘って撮像電荷SO1を蓄積する。そして、こ
の期間TO1の蓄積電荷SO1が第2フィールドの電子シャ
ッタ制御用のシャッタパルスPSHT の1H前の第1のセ
ンサゲートパルスSGO により上記垂直転送レジスタ1
8に読み出される。さらに、上記第1フィールドの画素
に対応する光電変換素子14では、その撮像電荷が上記
第2フィールドの電子シャッタ制御用のシャッタパルス
PSHT によってオーバーフロードレインに捨てられてか
ら垂直ブランキング期間VBLKOの第1フィールドのセン
サゲートパルスSGO のタイミングまでの期間TO2に亘
って撮像電荷SO2を蓄積する。そして、この期間TO2の
蓄積電荷SO2が第2フィールドの電子シャッタ制御用の
シャッタパルスPSHT の1H前の第1のセンサゲートパ
ルスSGO により上記垂直転送レジスタ18に読み出さ
れる。これにより、上記垂直転送レジスタ18には、上
記期間TO1,TO2に蓄積された各撮像電荷SO1,SO2が
加算されて読み出される。すなわち、上記垂直転送レジ
スタ18には、TO1+TO2を実効電荷蓄積期間TEXP と
した撮像電荷SO1+SO2が読み出される。In the photoelectric conversion element 14 corresponding to the pixel in the first field, the image-capturing charge is discarded to the overflow drain by the shutter pulse P SHT for controlling the electronic shutter in the first field, and the period T O1 is about 1 field. The imaging charge S O1 is accumulated over the period . Then, the accumulated charge S O1 in this period T O1 is generated by the first sensor gate pulse SG O 1H before the shutter pulse P SHT for electronic shutter control of the second field by the vertical transfer register 1 described above.
8 is read. Further, in the photoelectric conversion element 14 corresponding to the pixel of the first field, the imaging charge is discarded to the overflow drain by the shutter pulse P SHT for controlling the electronic shutter of the second field, and then the vertical blanking period V BLKO is set. The imaging charge S O2 is accumulated over the period T O2 until the timing of the sensor gate pulse SG O of the first field. Then, the accumulated charge S O2 in this period T O2 is read to the vertical transfer register 18 by the first sensor gate pulse SG O 1H before the shutter pulse P SHT for electronic shutter control in the second field. Thus, in the vertical transfer register 18, the period T O1, T O2 respective imaging charges accumulated in the S O1, S O2 is read out is added. That is, the vertical transfer register 18 reads out the imaging charges S O1 + S O2 with T O1 + T O2 as the effective charge accumulation period T EXP .
【0024】上記垂直転送レジスタ18に読み出された
撮像電荷SO1+SO2は、垂直ブランキング期間VBLKO中
の上記第1のセンサゲートパルスSGO のタイミングの
直後に設けられた高速転送期間TF に上記撮像部11の
垂直転送レジスタ18から上記蓄積部12の垂直転送レ
ジスタ19へ高速転送される。The imaging charges S O1 + S O2 read out to the vertical transfer register 18 are supplied to the high speed transfer period T immediately after the timing of the first sensor gate pulse SG O in the vertical blanking period V BLKO. High-speed transfer is made from F to the vertical transfer register 19 of the storage section 12 from the vertical transfer register 18 of the image pickup section 11.
【0025】そして、上記垂直ブランキング期間VBLKO
に続く映像期間TO 中に、1H周期の各垂直転送クロッ
クパルスφVIM ,φVST により上記撮像部11の垂直転
送レジスタ18及び上記蓄積部12の垂直転送レジスタ
19が駆動されることにより、上記蓄積部12の垂直転
送レジスタ19内の第1のフィールドの撮像電荷SOが
垂直転送され、上記水平転送クロックパルφH により駆
動される上記水平転送レジスタ13を介して1水平走査
ライン分ずつすなわち線順次に出力される。Then, the vertical blanking period V BLKO
In during video period T O followed, the vertical transfer clock pulses phi VIM of 1H period, the phi VST by vertical transfer register 19 of the vertical transfer register 18 and the accumulator 12 of the imaging unit 11 is driven, the The image-capturing charge S O of the first field in the vertical transfer register 19 of the storage section 12 is vertically transferred, and one horizontal scanning line at a time is obtained through the horizontal transfer register 13 driven by the horizontal transfer clock pulse φ H. It is output line-sequentially.
【0026】また、上記第2フィールドの画素に対応す
る光電変換素子15では、その撮像電荷が第2フィール
ドの電子シャッタ制御用のシャッタパルスPSHT によっ
てオーバーフロードレインに捨てられてから約1フィー
ルドの期間TE1に亘って撮像電荷SE1を蓄積する。そし
て、この期間TE1の蓄積電荷SE1が第1フィールドの電
子シャッタ制御用のシャッタパルスPSHT の1H前の第
1のセンサゲートパルスSGE により上記垂直転送レジ
スタ18に読み出される。さらに、上記第2フィールド
の画素に対応する光電変換素子15では、その撮像電荷
が上記第1フィールドの電子シャッタ制御用のシャッタ
パルスPSHT によってオーバーフロードレインに捨てら
れてから垂直ブランキング期間VBLKEの第2フィールド
のセンサゲートパルスSGE のタイミングまでの期間T
E2に亘って撮像電荷SO2を蓄積する。そして、この期間
TE2の蓄積電荷SE2が第1フィールドの電子シャッタ制
御用のシャッタパルスPSHT の1H前の第2のセンサゲ
ートパルスSGE により上記垂直転送レジスタ18に読
み出される。これにより、上記垂直転送レジスタ18に
は、上記期間TE1,TE2に蓄積された各撮像電荷SE1,
SE2が加算されて読み出される。すなわち、上記垂直転
送レジスタ18には、TE1+TE2を実効電荷蓄積期間T
EXP とした撮像電荷SE1+SE2が読み出される。Further, in the photoelectric conversion element 15 corresponding to the pixel in the second field, a period of about one field after the imaging charge is discarded to the overflow drain by the shutter pulse P SHT for controlling the electronic shutter in the second field. The imaging charge S E1 is accumulated over T E1 . The accumulated charge S E1 of the period T E1 are read out to the vertical transfer register 18 by the first sensor gate pulse SG E before 1H of the shutter pulse P SHT for electronic shutter control of the first field. Further, in the photoelectric conversion element 15 corresponding to the pixel of the second field, the imaging charge is discarded in the overflow drain by the shutter pulse P SHT for controlling the electronic shutter of the first field, and then the vertical blanking period V BLKE is reached . Period T until the timing of the sensor gate pulse SG E of the second field
The imaging charge S O2 is accumulated over E2 . Then, the accumulated charge S E2 in this period T E2 is read to the vertical transfer register 18 by the second sensor gate pulse SG E 1H before the shutter pulse P SHT for electronic shutter control in the first field. As a result, in the vertical transfer register 18, the imaging charges S E1 and S E1 accumulated in the periods T E1 and T E2 ,
S E2 is added and read. That is, in the vertical transfer register 18, T E1 + T E2 is added to the effective charge accumulation period T
The imaging charge S E1 + S E2 which is EXP is read.
【0027】上記垂直転送レジスタ18に読み出された
撮像電荷SE1+SE2は、垂直ブランキング期間VBLKE中
の上記第2のセンサゲートパルスSGE のタイミングの
直後に設けられた高速転送期間TF に上記撮像部11の
垂直転送レジスタ18から上記蓄積部12の垂直転送レ
ジスタ19へ高速転送される。The imaging charges S E1 + S E2 read out to the vertical transfer register 18 are supplied to the high speed transfer period T immediately after the timing of the second sensor gate pulse SG E in the vertical blanking period V BLKE. High-speed transfer is made from F to the vertical transfer register 19 of the storage section 12 from the vertical transfer register 18 of the image pickup section 11.
【0028】そして、上記垂直ブランキング期間VBLKO
に続く映像期間TO 中に、1H周期の各垂直転送クロッ
クパルスφVIM ,φVST により上記撮像部11の垂直転
送レジスタ18及び上記蓄積部12の垂直転送レジスタ
19が駆動されることにより、上記蓄積部12の垂直転
送レジスタ19内の第2のフィールドの撮像電荷SOが
垂直転送され、上記水平転送クロックパルφH により駆
動される上記水平転送レジスタ13を介して1水平走査
ライン分ずつすなわち線順次に出力される。Then, the above vertical blanking period V BLKO
In during video period T O followed, the vertical transfer clock pulses phi VIM of 1H period, the phi VST by vertical transfer register 19 of the vertical transfer register 18 and the accumulator 12 of the imaging unit 11 is driven, the The image-capturing charge S O of the second field in the vertical transfer register 19 of the storage section 12 is vertically transferred, and one horizontal scanning line at a time is obtained through the horizontal transfer register 13 driven by the horizontal transfer clock pulse φ H. It is output line-sequentially.
【0029】これにより、上記CCDイメージセンサ1
0からは、1フィールド期間〜1フレーム期間の範囲内
を実効電荷蓄積期間TEXP とした撮像電荷SO1+SO2/
SE1+SE2を1フィールド毎に交互に読み出すことがで
き、電子シャッタ機能により1フィールド期間〜1フレ
ームの期間の範囲内で露光期間を制御して、インタレー
ス走査により撮像動作を行った撮像出力を得ることがで
きる。As a result, the CCD image sensor 1 is
From 0, the imaging charge S O1 + S O2 / with the effective charge storage period T EXP within the range of 1 field period to 1 frame period
S E1 + S E2 can be read alternately for each field, and the electronic shutter function controls the exposure period within the range of 1 field period to 1 frame period, and the image output that performs the image capturing operation by interlaced scanning Can be obtained.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、マトリ
クス状に配設された第1フィールドの画素に対応する光
電変換素子と第2フィールドの画素に対応する光電変換
素子においてそれぞれフレーム蓄積により得られる各フ
ィールドの撮像電荷を垂直転送レジスタを介して蓄積部
に転送し、上記撮像電荷を上記蓄積部から水平転送レジ
スタを介して線順次に出力するフレームインターライン
トランスファ型の固体イメージセンサを備える固体撮像
装置において、光電変換素子により得られる撮像電荷を
1フィールド毎にオーバーフロードレインに捨てる電子
シャッタ制御を行うとともに、上記電子シャッタ制御に
よりオーバーフロードレインに捨てる直前に各フィール
ドの撮像電荷を1フィールド毎に交互に上記撮像部の垂
直転送レジスタに読み出し、上記電子シャッタ制御によ
り各フィールドの光電変換素子に蓄積される1フィール
ド以内の蓄積期間の撮像電荷を上記垂直転送レジスタに
先に読み出した1フィールドの撮像電荷と加算して読み
出し、上記撮像部の垂直転送レジスタに加算して読み出
された撮像電荷を垂直ブランキング期間中に上記垂直転
送レジスタから上記蓄積部の垂直転送レジスタに高速転
送し、上記撮像電荷を上記蓄積部の垂直転送レジスタか
ら上記水平転送レジスタを介して線順次に出力するよう
に上記フレームインターライントランスファ型の固体イ
メージセンサを駆動するので、電子シャッタ機能により
1フィールド期間〜1フレームの期間の範囲内で露光期
間を制御して、撮像動作を行うことができる。As described above, according to the present invention, the photoelectric conversion elements corresponding to the pixels of the first field and the photoelectric conversion elements corresponding to the pixels of the second field, which are arranged in a matrix, respectively accumulate the frames. A frame interline transfer type solid-state image sensor that transfers the imaging charges of each field obtained by the above to a storage unit via a vertical transfer register, and outputs the imaging charges line-sequentially from the storage unit via a horizontal transfer register. In a solid-state imaging device provided with the electronic shutter control, the imaging charge obtained by the photoelectric conversion element is discarded to the overflow drain for each field, and the imaging charge of each field is collected for each field immediately before being discarded to the overflow drain by the electronic shutter control. To the vertical transfer register of the imaging unit alternately The image pickup charge in the accumulation period within one field accumulated in the photoelectric conversion element of each field by the electronic shutter control is read out by adding the image pickup charge of one field previously read to the vertical transfer register to read the image pickup charge. Image pickup charges added to the vertical transfer register of the storage section are transferred at high speed from the vertical transfer register to the vertical transfer register of the storage section during the vertical blanking period, and the image pickup charge is transferred to the vertical transfer register of the storage section. Since the frame-interline-transfer type solid-state image sensor is driven so as to output the data line-sequentially through the horizontal transfer register, the exposure period is controlled by the electronic shutter function within the range of 1 field period to 1 frame period. Then, the imaging operation can be performed.
【図1】本発明に係る固体撮像装置の構成例を示すブロ
ック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a solid-state imaging device according to the present invention.
【図2】上記固体撮像装置の動作を示すタイミングチャ
ートである。FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the solid-state imaging device.
【図3】従来の固体撮像装置に使用されていたインター
ライントランスファ型CCDイメージセンサの構成を示
すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an interline transfer type CCD image sensor used in a conventional solid-state imaging device.
【図4】上記インターライントランスファ型CCDイメ
ージセンサのフレーム蓄積モードの撮像動作を説明する
ための波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram for explaining an image pickup operation of the interline transfer CCD image sensor in a frame accumulation mode.
【図5】上記インターライントランスファ型CCDイメ
ージセンサのフィールド蓄積モードの撮像動作を説明す
るための波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram for explaining an image pickup operation in a field storage mode of the interline transfer CCD image sensor.
1・・・タイミング信号発生器 10・・・CCDイメージセンサ 11・・・撮像部 12・・・蓄積部 13・・・水平転送レジスタ 14・・・第1のフィールドの光電変換素子 15・・・第2のフィールドの光電変換素子 18・・・垂直転送レジスタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Timing signal generator 10 ... CCD image sensor 11 ... Imaging part 12 ... Storage part 13 ... Horizontal transfer register 14 ... 1st field photoelectric conversion element 15 ... Second field photoelectric conversion element 18 ... Vertical transfer register
Claims (1)
ドの画素に対応する光電変換素子と第2フィールドの画
素に対応する光電変換素子においてそれぞれフレーム蓄
積により得られる各フィールドの撮像電荷を垂直転送レ
ジスタを介して蓄積部に転送し、上記撮像電荷を上記蓄
積部から水平転送レジスタを介して線順次に出力するフ
レームインターライントランスファ型の固体イメージセ
ンサを備える固体撮像装置において、 光電変換素子により得られる撮像電荷を1フィールド毎
にオーバーフロードレインに捨てる電子シャッタ制御を
行うとともに、上記電子シャッタ制御によりオーバーフ
ロードレインに捨てる直前に各フィールドの撮像電荷を
1フィールド毎に交互に上記撮像部の垂直転送レジスタ
に読み出し、上記電子シャッタ制御により各フィールド
の光電変換素子に蓄積される1フィールド以内の蓄積期
間の撮像電荷を上記垂直転送レジスタに先に読み出した
1フィールドの撮像電荷と加算して読み出し、上記撮像
部の垂直転送レジスタに加算して読み出された撮像電荷
を垂直ブランキング期間中に上記垂直転送レジスタから
上記蓄積部の垂直転送レジスタに高速転送し、上記撮像
電荷を上記蓄積部の垂直転送レジスタから上記水平転送
レジスタを介して線順次に出力するように上記フレーム
インターライントランスファ型の固体イメージセンサを
駆動する駆動手段を設けたことを特徴とする固体撮像装
置。1. Vertical transfer of image pickup charges of each field obtained by frame accumulation in a photoelectric conversion element corresponding to pixels of a first field and a photoelectric conversion element corresponding to pixels of a second field, which are arranged in a matrix. In a solid-state imaging device including a frame interline transfer type solid-state image sensor that transfers the imaging charges to the storage unit via a register and outputs the imaging charges from the storage unit in a line-sequential manner via a horizontal transfer register The electronic shutter control for discarding the captured image charge to the overflow drain for each field is performed, and the image capture charge for each field is alternately stored in the vertical transfer register of the image capturing unit for each field immediately before being discarded to the overflow drain by the electronic shutter control. Read out, electronic shutter control Further, the image pickup charges in the accumulation period within one field accumulated in the photoelectric conversion element of each field are read out by adding the image pickup charges of one field previously read to the vertical transfer register, and added to the vertical transfer register of the image pickup unit. The image-capturing charges thus read out are transferred at high speed from the vertical transfer register to the vertical transfer register of the storage section during the vertical blanking period, and the image-capturing charge is transferred from the vertical transfer register of the storage section to the horizontal transfer register. A solid-state image pickup device comprising drive means for driving the frame interline transfer type solid-state image sensor so as to output the image sequentially in line.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16379292A JP3166313B2 (en) | 1992-05-30 | 1992-05-30 | Solid-state imaging device |
| US08/067,284 US5463421A (en) | 1992-05-30 | 1993-05-26 | Solid-state image apparatus which sweeps out independently ineffective electric charges so that the exposure period can be varied within a range from one field period to one frame period |
| DE69319799T DE69319799T2 (en) | 1992-05-30 | 1993-05-28 | Solid-state imaging device with control of the integration time |
| EP93304198A EP0573235B1 (en) | 1992-05-30 | 1993-05-28 | Solid-state image pick-up apparatus with integration time control |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16379292A JP3166313B2 (en) | 1992-05-30 | 1992-05-30 | Solid-state imaging device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05336448A true JPH05336448A (en) | 1993-12-17 |
| JP3166313B2 JP3166313B2 (en) | 2001-05-14 |
Family
ID=15780792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16379292A Expired - Lifetime JP3166313B2 (en) | 1992-05-30 | 1992-05-30 | Solid-state imaging device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3166313B2 (en) |
-
1992
- 1992-05-30 JP JP16379292A patent/JP3166313B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3166313B2 (en) | 2001-05-14 |
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