JPH05336452A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPH05336452A
JPH05336452A JP4140488A JP14048892A JPH05336452A JP H05336452 A JPH05336452 A JP H05336452A JP 4140488 A JP4140488 A JP 4140488A JP 14048892 A JP14048892 A JP 14048892A JP H05336452 A JPH05336452 A JP H05336452A
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Hiroaki Deguchi
裕昭 出口
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行宏 増田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 過大光量入力時、光電変換素子で発生した不
要電荷が水平転送レジスタにおいて溢れてしまうのを防
止して、画質の良好な撮像出力を得ることができる固体
撮像装置を提供する。 【構成】 CCD駆動回路6により、フレームインター
ライントランスファ型のCCDイメージセンサ2の光電
変換素子SO ,SE の最大蓄積電荷量を可変制御して、
上記光電変換素子SO ,SE に発生した不要電荷を水平
転送レジスタHRE G を介して掃き捨てる動作さモードに
上記最大電荷蓄積量を少なくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【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光電変換
素子により得られる撮像電荷が読み出される垂直転送レ
ジスタを有する撮像部と、この撮像部の垂直転送レジス
タから撮像電荷が高速転送される垂直転送レジスタを有
する蓄積部と、この蓄積部の垂直転送レジスタから撮像
電荷が線順次に転送される水平転送レジスタとからなる
フレームインタライントランスファ型の固体イメージセ
ンサを備え、上記光電変換素子に発生した不要電荷を上
記蓄積部の垂直転送レジスタに読み出して上記水平転送
レジスタを介して掃き捨てる動作モードを有する固体撮
像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、CCDイメージセンサなどの固
体イメージセンサは、マトリクス状に配設された光電変
換素子により得られる撮像電荷の読み出し構造により分
類されたフレームトランスファ型やインターライントラ
ンスファ型、フレームインターライントランスファ型な
どの各種構造のものが知られている。そして、このよう
な固体イメージセンサを使用した固体撮像装置では、上
記固体イメージセンサをフレーム蓄積モードやフィール
ド蓄積モードで駆動して、NTSC(National Televis
ion System Commitee )方式など標準テレビジョン方式
に準拠した撮像出力信号を得るようにしている。
【0003】すなわち、NTSC方式など標準テレビジ
ョン方式では、奇数フィールドの走査ラインと偶数フィ
ールドの走査ラインとが互いの走査ラインの間に位置す
るようにしたインターレース走査が採用されている。
【0004】そして、光電変換素子がマトリクス状に配
設されてなるCCDイメージセンサなどの固体イメージ
センサにより被写体を撮像する固体撮像装置では、フィ
ールド読み出しと呼ばれる動作モード(フィールド蓄積
モード)又はフレーム読み出しと呼ばれる動作モード
(フレーム蓄積モード)で上記固体イメージセンサを動
作させることにより、インターレース走査に対応した撮
像出力を得るようにしていた。
【0005】例えば、インターライントランスファ型C
CDイメージセンサでは、フィールド読み出しモードの
動作の場合、図6に示すように、垂直ブランキン期間毎
の読み出しパルスにより、隣接する奇数列の光電変換素
子による撮像電荷Ai と偶数列の光電変換素子による撮
像電荷Bi を1フィールド毎に上下の組み合わせを変え
て垂直転送レジスタに転送し、各フィールドの撮像電荷
i +Bi ,Bi +A i+1 を映像期間中に上記垂直転送
レジスタから水平転送レジスタを介して線順次に読み出
すことにより、インターレース走査に対応した撮像出力
を得ている。また、フレーム読み出しモードの動作の場
合、図7に示すように、垂直ブランキン期間毎の読み出
しパルスにより、隣接する奇数列の光電変換素子による
撮像電荷Ai と偶数列の光電変換素子による撮像電荷B
i を1フィールド毎に交互に垂直転送レジスタに転送
し、各フィールドの撮像電荷Ai ,Bi を映像期間中に
上記垂直転送レジスタから水平転送レジスタを介して線
順次に読み出すことにより、インターレース走査に対応
した撮像出力を得ている。
【0006】また、CCDイメージセンサなどの固体イ
メージセンサにおける各光電変換素子は、入射光量に比
例する撮像電荷を発生するが、その最大電荷蓄積量が例
えばオーバーフロードレインポテンシャルで定まり、こ
のオーバーフロードレインポテンシャルをサブストレー
ト基板に印加する電圧などによって可変することにより
制御することができる。そして、上記光電変換素子に発
生した撮像電荷を上記オーバーフロードレインポテンシ
ャルを介して掃き捨てるように上記サブストレート基板
にシャッタパルスを印加することにより、上記光電変換
素子の実効電荷蓄積期間を可変するようにして電子シャ
ッタ機能が実現されている。
【0007】さらに、フームインターライントランスフ
ァ型CCDイメージセンサでは、光電変換素子で発生す
る不要電荷を撮像部の垂直転送レジスタに読み出して、
水平転送レジスタを介して高速転送して上記不要電荷を
掃き捨てることにより、実効電荷蓄積期間を制御するこ
とが行われている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光電変換素
子で発生する不要電荷を撮像部の垂直転送レジスタに読
み出して、水平転送レジスタを介して高速転送して上記
不要電荷を掃き捨てる場合ようにした場合、上記水平転
送レジスタの最大電荷転送能力が問題となり、過大光量
入力時に、上記光電変換素子で発生した不要電荷が上記
水平転送レジスタにおいて溢れてしまい、映像部分に入
り込むことにより、画質が劣化する虞れがある。
【0009】そこで、本発明は、上述の如き従来の固体
撮像装置の問題点に鑑み、フレームインタライントラン
スファ型の固体イメージセンサを備え、光電変換素子に
発生した不要電荷を上記蓄積部の垂直転送レジスタに読
み出して水平転送レジスタを介して掃き捨てる動作モー
ドを有する固体撮像装置において、過大光量入力時に、
上記光電変換素子で発生した不要電荷が上記水平転送レ
ジスタにおいて溢れてしまうのを防止して、画質の良好
な撮像出力を得ることができるようにすることを目的と
するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために、マトリクス状に配設された光電変換素
子により得られる撮像電荷が読み出される垂直転送レジ
スタを有する撮像部と、この撮像部の垂直転送レジスタ
から撮像電荷が高速転送される垂直転送レジスタを有す
る蓄積部と、この蓄積部の垂直転送レジスタから撮像電
荷が線順次に転送される水平転送レジスタとからなるフ
レームインタライントランスファ型の固体イメージセン
サを備え、上記光電変換素子に発生した不要電荷を上記
蓄積部の垂直転送レジスタに読み出して上記水平転送レ
ジスタを介して掃き捨てる動作モードを有する固体撮像
装置において、上記光電変換素子の最大蓄積電荷量を可
変制御する蓄積電荷量制御手段を設け、上記光電変換素
子に発生した不要電荷を水平転送レジスタを介して掃き
捨てる動作モード時に、上記蓄積電荷量制御手段により
上記光電変換素子の最大蓄積電荷量を少なくすることを
特徴とするものである。上記蓄積電荷量制御手段は、上
記光電変換素子の最大蓄積電荷量を切り換える切り換え
スイッチを備えてなる。
【0011】また、本発明に係る固体撮像装置は、上記
固体イメージセンサの各光電変換素子の有効電荷蓄積期
間を奇数列の光電変換素子と偶数列の光電変換素子とで
独立に変えて、隣接する奇数列の光電変換素子と偶数列
の光電変換素子とにより得られる撮像電荷を1フィール
ド毎に加算混合して読み出す制御を行うイメージセンサ
駆動制御手段とを備えてなる。
【0012】さらに、本発明に係る固体撮像装置は、上
記固体イメージセンサの奇数列の光電変換素子により得
られる撮像電荷と偶数列の光電変換素子により得られる
撮像電荷を、映像期間の途中で1フィールド毎に交互に
前記撮像部の垂直転送レジスタに読み出し、1フィール
ド毎の垂直ブランキング期間中に、上記撮像部の垂直転
送レジスタから前記蓄積部の垂直転送レジスタに高速転
送し、上記蓄積部の垂直転送レジスタから前記水平転送
レジスタを介して撮像電荷を線順次に高速転送して掃き
出す制御を行うとともに、隣接する奇数列の光電変換素
子と偶数列の光電変換素子とにより得られる撮像電荷を
1フィールド毎の垂直ブランキング期間中に加算混合し
て上記撮像部の垂直転送レジスタに読み出して上記蓄積
部の垂直転送レジスタに高速転送し、映像期間中に、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
を介して撮像電荷を線順次に読み出す制御を行うイメー
ジセンサ駆動制御手段とを備えてなる。
【0013】
【作用】本発明に係る固体撮像装置では、蓄積電荷量制
御手段によりフレームインタ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の最大蓄積電荷量を可
変制御して、上記光電変換素子に発生した不要電荷を水
平転送レジスタを介して掃き捨てる動作モード時に上記
光電変換素子の最大蓄積電荷量を少なくする。上記蓄積
電荷量制御手段は、切り換えスイッチにより上記光電変
換素子の最大蓄積電荷量を切り換える。
【0014】また、本発明に係る固体撮像装置では、イ
メージセンサ駆動制御手段により、固体イメージセンサ
の各光電変換素子の有効電荷蓄積期間を奇数列の光電変
換素子と偶数列の光電変換素子とで独立に変えて、隣接
する奇数列の光電変換素子と偶数列の光電変換素子とに
より得られる撮像電荷を1フィールド毎に加算混合して
読み出す制御を行う。
【0015】さらに、本発明に係る固体撮像装置では、
イメージセンサ駆動制御手段により、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奇数列の
光電変換素子により得られる撮像電荷と偶数列の光電変
換素子により得られる撮像電荷を、映像期間の途中で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、1フィールド毎の垂直ブランキング期間中
に、上記撮像部の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撮像電荷を線
順次に高速転送して掃き出す制御を行うとともに、隣接
する奇数列の光電変換素子と偶数列の光電変換素子とに
より得られる撮像電荷を1フィールド毎の垂直ブランキ
ング期間中に加算混合して上記撮像部の垂直転送レジス
タに読み出して上記蓄積部の垂直転送レジスタに高速転
送し、映像期間中に、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撮像電荷を線順次に読
み出す制御を行う。
【0016】
【実施例】以下、本発明に係る固体撮像装置の一実施例
について図面を参照しながら詳細に説明する。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。
【0017】この図1に示す固体撮像装置は、撮像光L
i が撮像光学系1を介して入射される撮像部3のCCD
(Charge Coupled Device )イメージセンサ2により被
写体像の3原色画像を撮像して、NTSC(National T
elevision System Commitee)方式に準拠したカラーテ
レビジョン信号を出力するカラーテレビジョンカメラ装
置に本発明を適用したもので、上記撮像部3から撮像信
号が供給される信号処理部4、この信号処理部4により
信号処理の施された撮像信号が供給されるエンコーダ
5、上記CCDイメージセンサ2を駆動するCCD駆動
回路6、これら各種回路ブロックの動作制御を行う制御
部7などから成る。
【0018】この固体撮像装置において、上記撮像部3
を構成するCCDイメージセンサ2は、図2に示すよう
に、それぞれ撮像面に奇数フィールド画像および偶数フ
ィールドの画像の各画素に対応するホトダイオードなど
の光電変換素子SO ,SE がマトリックス状に配列され
た撮像部IMと、この撮像部IMの各光電変換素子Sに
より得られる蓄積電荷が垂直転送レジスタIMVREG
介して転送される蓄積部STとを有する所謂フレームイ
ンターライントランスファ(FIT)型のCCDイメー
ジセンサであって、上記CCD駆動回路6によって駆動
されて、マトリクス状に配設された光電変換素子SO
E により得られる撮像電荷が、垂直ブランキング毎に
転送ゲートSGを介して上記撮像部IMの垂直転送レジ
スタIMVREG から蓄積部STの垂直転送レジスタST
REG に転送され、映像期間中に上記蓄積部STの垂直転
送レジスタSTREG 水平転送レジスタHREG を介して1
ラインずつ線順次に読み出されるようになっている。
【0019】上記信号処理部4は、上記CCDイメージ
センサ2から読み出された撮像信号について、ガンマ補
正などのプロセス処理を施した撮像信号を形成する。そ
して、この撮像信号を上記エンコーダ5に供給する。ま
た、上記エンコーダ5は、上記信号処理部4から供給さ
れる撮像信号からNTSC方式に準拠したテレビジョン
信号を形成して出力端子8から出力する。
【0020】さらに、上記CCD駆動回路6は、上記制
御部7により与えられるタイミング信号に基づいて、上
記撮像部IMにおいて各光電変換素子SO ,SE により
得られた撮像電荷を垂直転送レジスタIMVREG に転送
させるセンサゲートパルスφSG1 ,φSG2 、上記撮
像部IMの垂直転送レジスタIMVREG 中の信号電荷を
垂直転送させる垂直転送パルス垂直転送パルスφIM、
上記蓄積部STの垂直転送レジスタSTVREG 中の信号
電荷を垂直転送させる垂直転送パルス垂直転送パルスφ
ST、上記蓄積部STの垂直転送レジスタSTVREG
ら上記水平転送レジスタHREG に信号電荷を転送させる
転送パルスφVHや上記水平転送レジスタHREG 中の信
号電荷を水平転送させる水平転送パルスφHなどを上記
CCDイメージセンサ2に与える。
【0021】また、上記CCD駆動回路6は、図3に示
すように、電圧発生源6Aにより発生される2種類の電
圧V−SUB1 ,V−SUB2 を切換スイッチ6Bを介
して選択的に出力し、上記CCDイメージセンサ2のサ
ブストレート基板に印加するようになっている。上記切
換スイッチ6Bは、上記制御部7により与えられる制御
信号に応じて、上記CCDイメージセンサ2のサブスト
レート基板に印加する電圧V−SUBを切り換えて、上
記CCDイメージセンサ2の各光電変換素子S O ,SE
の最大蓄積電荷量QMAX を決めるオーバーフロードレイ
ンポテンシャルを変化させる。上記CCDイメージセン
サ2は、各電圧V−SUB1 ,V−SUB2 は、一方の
電圧V−SUB1 がサブストレート基板に印加された場
合の各光電変換素子SO ,SE の最大蓄積電荷量QMAX1
よりも、他方の電圧V−SUB2がサブストレート基板
に印加された場合の各光電変換素子SO ,SE の最大蓄
積電荷量QMAX2の方が少なくなるように、設定されてい
る。
【0022】そして、上記制御部7は、この固体撮像装
置のシステムクロックに基づいて、上記エンコーダ5に
同期信号や帰線消去信号などを与えるとともに、上記信
号処理部4やCCD駆動回路6に各種タイミング信号を
与えるようになっている。この制御部7は、図示しない
システムコントローラにより動作モードが第1乃至第3
の3種類の動作モードに切り換えられ、次のような制御
動作を行う。
【0023】先ず、第1の動作モードはフィールド読み
出しモードであって、上記制御部7は、フィールド読み
出しモードの各種タイミング信号を上記CCD駆動回路
6に与える。
【0024】この第1の動作モードにおいて、上記CC
D駆動回路6は、上記電圧V−SUB1 をサブストレー
ト基板に印加するとともに、1フィールド毎の垂直ブラ
ンキング期間TVBLK中にセンサゲートパルスφSG1
φSG2 を上記撮像部IMに同時に与えて、奇数列の光
電変換素子SO により得られる撮像電荷Ai と偶数列の
光電変換素子SE により得られる撮像電荷Bi を1フィ
ールド毎に上下の組み合わせを交互に変えて垂直転送レ
ジスタIMVREG に転送させることにより、フィールド
読み出しモードでインターライン走査に対応する撮像電
荷Ai +Bi ,Bi +Ai+1 を上記垂直転送レジスタI
MVREG に読み出す。
【0025】なお、上記センサゲートパルスφSG1
φSG2 のタイミングの直前に、高速の垂直転送パルス
φIM,φSTを上記撮像部IMの垂直転送レジスタI
MV REG と上記蓄積部STの垂直転送レジスタSTV
REG に与えて、上記撮像部IMの垂直転送レジスタIM
REG 内のスミア成分などの不要電荷を上記蓄積部STの
垂直転送レジスタSTVREG に高速転送させる。この高
速転送動作により、上記撮像部IMの垂直転送レジスタ
IMVREG 内は、不要電荷が掃き出された空の状態とな
る。
【0026】そして、上記CCD駆動回路6は、上記垂
直転送レジスタIMVREG 内を空にさせた状態でセンサ
ゲートパルスφSG1 ,φSG2 を与えることにより、
上記撮像部IMにおいて奇数列の光電変換素子SO によ
り得られた撮像電荷Ai と偶数列の光電変換素子SE
より得られた撮像電荷Bi を1フィールド毎に上下の組
み合わせを交互に変えて上記垂直転送レジスタIMV
REG に転送させる。
【0027】さらに、上記センサゲートパルスφS
1 ,φSG2 のタイミングの直後に、高速の垂直転送
パルスφIM1 ,φSTを上記撮像部IMの垂直転送レ
ジスタIMVREG と上記蓄積部STの垂直転送レジスタ
STVREG に与えて、上記撮像部IMの垂直転送レジス
タIMVREG 内の電荷Ai +Bi ,Bi +Ai+1 を上記
蓄積部STの垂直転送レジスタSTVREG に高速転送さ
せる。
【0028】そして、上記蓄積部STの垂直転送レジス
タSTVREG に高速転送された信号電荷Ai +Bi ,B
i +Ai+1 は、その後の読み出し期間(映像期間)に、
上記水平転送レジスタHREG を介して線順次に読み出さ
れる。
【0029】このように第1の動作モードでは、上記サ
ブストレート基板に印加される電圧V−SUB1 に応じ
た最大蓄積電荷量QMAX1の状態で上記CCDイメージセ
ンサ2により撮像動作を行い、上記撮像部IMの奇数列
の光電変換素子SO により得られる撮像電荷Ai と偶数
列の光電変換素子SE により得られる撮像電荷Bi を1
フィールド毎に上下の組み合わせを交互に変えて垂直転
送レジスタIMVREGに転送させ、各フィールドの撮像
電荷Ai +Bi ,Bi +Ai+1 を映像期間中に上記蓄積
部STの垂直転送レジスタSTVREG から水平転送レジ
スタHREG を介して線順次に読み出すことにより、フィ
ールド読み出しモードでインターレース走査に対応した
撮像出力を得る。そして、上記CCDイメージセンサ2
から読み出された撮像信号は、上記信号処理部4を介し
てエンコーダ5に供給されてNTSC方式に準拠したテ
レビジョン信号にエンコードされ、上記出力端子8から
出力される。
【0030】次に第2の動作モードはフレーム読み出し
モードであって、上記制御部7は、フレーム読み出しモ
ードの各種タイミング信号を上記CCD駆動回路6に与
える。
【0031】この第2の動作モードにおいて、上記CC
D駆動回路6は、上記電圧V−SUB1 をサブストレー
ト基板に印加するとともに、垂直ブランキング期間T
VBLK中にセンサゲートパルスφSG1 ,φSG2 を1フ
ィールド毎に交互に上記撮像部IMに与えて、奇数列の
光電変換素子SO により得られる撮像電荷Ai と偶数列
の光電変換素子SE により得られる撮像電荷Bi を1フ
ィールド毎に交互に垂直転送レジスタIMVREG に転送
させることにより、フレーム読み出しモードでインター
ライン走査に対応する撮像電荷Ai ,Bi を上記垂直転
送レジスタIMV REG に読み出す。
【0032】なお、この第2の動作モードにおいても、
上記センサゲートパルスφSG1 ,φSG2 のタイミン
グの直前には、高速の垂直転送パルスφIM,φSTを
上記撮像部IMの垂直転送レジスタIMVREG と上記蓄
積部STの垂直転送レジスタSTVREG に与えて、上記
撮像部IMの垂直転送レジスタIMREG 内のスミア成分
などの不要電荷を上記蓄積部STの垂直転送レジスタS
TVREG に高速転送させる。この高速転送動作により、
上記撮像部IMの垂直転送レジスタIMVREG内は、不
要電荷が掃き出された空の状態となる。
【0033】そして、上記CCD駆動回路6は、上記垂
直転送レジスタIMVREG 内を空にさせた状態でセンサ
ゲートパルスφSG1 ,φSG2 を与えて、上記撮像部
IMにおいて奇数列の光電変換素子SO により得られた
撮像電荷Ai と偶数列の光電変換素子SE により得られ
た撮像電荷Bi を1フィールド毎に交互に上記垂直転送
レジスタIMVREG に転送させる。
【0034】さらに、上記センサゲートパルスφS
1 ,φSG2 のタイミングの直後に、高速の垂直転送
パルスφIM,φSTを上記撮像部IMの垂直転送レジ
スタIMVREG と上記蓄積部STの垂直転送レジスタS
TVREG に与えて、上記撮像部IMの垂直転送レジスタ
IMVREG 内の電荷Ai ,Bi を上記蓄積部STの垂直
転送レジスタSTVREG に高速転送させる。
【0035】そして、上記蓄積部STの垂直転送レジス
タSTVREG に高速転送された信号電荷Ai ,Bi は、
その後の読み出し期間に、上記水平転送レジスタHREG
を介して読み出される。
【0036】このように第2の動作モードでは、上記サ
ブストレート基板に印加される電圧V−SUB1 に応じ
た最大電荷蓄積量QMAX1の状態で上記CCDイメージセ
ンサ2により撮像動作を行い、上記撮像部IMの奇数列
の光電変換素子SO により得られる撮像電荷Ai と偶数
列の光電変換素子SE により得られる撮像電荷Bi を1
フィールド毎に交互に垂直転送レジスタIMVREG に転
送させ、各フィールドの撮像電荷Ai ,Bi を映像期間
中に上記蓄積部STの垂直転送レジスタSTV REG から
水平転送レジスタHREG を介して線順次に読み出すこと
により、フレーム読み出しモードでインターレース走査
に対応した撮像出力を得る。そして、上記CCDイメー
ジセンサ2から読み出された撮像信号は、上記信号処理
部4を介してエンコーダ5に供給されてNTSC方式に
準拠したテレビジョン信号にエンコードされ、上記出力
端子8から出力される。
【0037】さらに、第3の動作モードは本発明に係る
固体撮像装置の動作モードであって、上記制御部7は、
各種タイミング信号を与えることにより上記CCD駆動
回路6を次のように動作させる。
【0038】この第3の動作モードにおいて、上記CC
D駆動回路6は、上記電圧V−SUB1 をサブストレー
ト基板に印加するとともに、図4に示すように、各フィ
ールドの映像期間中に1フィールド毎に交互にセンサゲ
ートパルスφSG1 ,φSG 2 を上記撮像部IMに与え
るとともに、1フィールド毎の垂直ブランキング期間T
VBLK中にセンサゲートパルスφSG1 ,φSG2 を上記
撮像部IMに同時に与えて、奇数列の光電変換素子SO
により得られる撮像電荷Ai と偶数列の光電変換素子S
E により得られる撮像電荷Bi を1フィールド毎に上下
の組み合わせを交互に変えて垂直転送レジスタIMV
REG に転送させることにより、フィールド読み出しモー
ドでインターライン走査に対応する撮像電荷Ai
i ,Bi +A i+1 を上記垂直転送レジスタIMVREG
に読み出す。
【0039】なお、この第3の動作モードにおいても、
各垂直ブランキング期間TVBLK毎のセンサゲートパルス
φSG1 ,φSG2 のタイミングの直前に、高速の垂直
転送パルスφIM,φSTを上記撮像部IMの垂直転送
レジスタIMVREG と上記蓄積部STの垂直転送レジス
タSTVREG に与えて、上記撮像部IMの垂直転送レジ
スタIMREG 内のスミア成分などの不要電荷を上記蓄積
部STの垂直転送レジスタSTVREG に高速転送させ
る。この高速転送動作により、上記各フィールドの映像
期間中に1フィールド毎に交互にセンサゲートパルスφ
SG1 ,φSG2を上記撮像部IMに与えることにより
上記撮像部IMの垂直転送レジスタIMV REG に読み出
された上記奇数列の光電変換素子SO の撮像電荷Ai
と偶数列の光電変換素子SE の撮像電荷Bi ’が不要電
荷として掃き出され、上記撮像部IMの垂直転送レジス
タIMVREG 内は、不要電荷が掃き出された空の状態と
なる。
【0040】そして、上記CCD駆動回路6は、上記垂
直転送レジスタIMVREG 内を空にさせた状態でセンサ
ゲートパルスφSG1 ,φSG2 を与えることにより、
上記撮像部IMにおいて奇数列の光電変換素子SO によ
り得られた撮像電荷Ai と偶数列の光電変換素子SE
より得られた撮像電荷Bi を1フィールド毎に上下の組
み合わせを交互に変えて上記垂直転送レジスタIMV
REG に転送させる。
【0041】さらに、上記センサゲートパルスφS
1 ,φSG2 のタイミングの直後に、高速の垂直転送
パルスφIM,φSTを上記撮像部IMの垂直転送レジ
スタIMVREG と上記蓄積部STの垂直転送レジスタS
TVREG に与えて、上記撮像部IMの垂直転送レジスタ
IMVREG 内の電荷Ai +Bi ,Bi +Ai+1 を上記蓄
積部STの垂直転送レジスタSTVREG に高速転送させ
る。
【0042】ここで、この第3の動作モードでは、上記
各フィールドの映像期間中に1フィールド毎に交互にセ
ンサゲートパルスφSG1 ,φSG2 を上記撮像部IM
に与えることにより上記撮像部IMの垂直転送レジスタ
IMVREG に読み出された上記奇数列の光電変換素子S
O の撮像電荷Ai ’と偶数列の光電変換素子SE の撮像
電荷Bi ’が不要電荷として掃き出されるので、多量の
不要電荷が発生することになる。そこで、上記垂直転送
レジスタSTVREG に高速転送期間中は、水平転送パル
スφHも高速パルスとすることにより、上記水平転送レ
ジスタHREG を介して不要電荷を高速転送により掃き出
す。この第3の動作モードでは、上述のように多量の不
要電荷が発生することになるが、上記高速転送により上
記水平転送レジスタHREG を介して多量の不要電荷を掃
き出すことができる。すなわち、上記水平転送レジスタ
REG は、1転送毎の電荷転送量が少なくても、上記高
速転送で転送回数を増やすことにより、多量の不要電荷
を掃き捨てることができる。さらに、上述のように上記
電圧V−SUB1 をサブストレート基板に印加して各光
電変換素子SO ,SE の最大蓄積電荷量をQMAX2として
少なくすることにより、発生する不要電荷の量を少なく
することができる。これにより、過大光量入力時に、上
記光電変換素子SO ,SE で発生した不要電荷が上記水
平転送レジスタSTVREG において溢れてしまうのを防
止して、画質の良好な撮像出力を得ることができる。
【0043】このような第3の動作モードでは、上記サ
ブストレート基板に印加される電圧V−SUB2 の応じ
た最大電荷蓄積量QMAX2の状態で上記CCDイメージセ
ンサ2により撮像動作を行い、上記各フィールドの映像
期間中に1フィールド毎に交互にセンサゲートパルスφ
SG1 ,φSG2 を上記撮像部IMに与えて、奇数列の
光電変換素子SO により得られる撮像電荷Ai と偶数列
の光電変換素子SE により得られる撮像電荷Bi を1フ
ィールド毎に交互にダミーの読み出しを行うことによ
り、1フィールド毎の撮像電荷Ai +Bi ,Bi +A
i+1 の加算混合比を通常のフィールド読み出しモードに
おける1:1から変化させることができる。そして、例
えば上記加算混合比を1:2として、上記撮像部IMの
奇数列の光電変換素子SO により得られる撮像電荷Ai
と偶数列の光電変換素子SE により得られる撮像電荷B
i を1フィールド毎に上下の組み合わせを交互に変えて
垂直転送レジスタIMVREG に転送させ、各フィールド
の撮像電荷Ai +Bi を映像期間中に上記蓄積部STの
垂直転送レジスタSTVREG から水平転送レジスタHRE
G を介して線順次に読み出すことにより、フィールド読
み出しモードでインターレース走査に対応した撮像出力
を得る。そして、上記CCDイメージセンサ2から読み
出された撮像信号は、上記信号処理部4を介してエンコ
ーダ5に供給されてNTSC方式に準拠したテレビジョ
ン信号にエンコードされ、上記出力端子8から出力され
る。
【0044】このように奇数列の光電変換素子SO によ
り得られる撮像電荷Ai と偶数列の光電変換素子SE
より得られる撮像電荷Bi との加算混合比を変えること
により、図5に示すように第1の動作モードすなわち通
常のフィールド読み出しモードと第2の動作モードすな
わちフレーム読み出しモードとの中間の垂直の解像度
(MTF)を得ることができる。そして、例えば上記加
算混合比を1:2として、フィールド読み出しモードで
インターレース走査に対応した撮像出力を得ることによ
り、第1の動作モードすなわち通常のフィールド読み出
しモードと比較して、垂直の解像度を向上させることが
でき、また、ダイナミックレンジ,感度を75%に保つ
ことができ、第2の動作モードすなわちフレーム読み出
しモードよりも上記ダイナミックレンジ,感度を向上さ
せることができる。
【0045】なお、上述の実施例では、CCDイメージ
センサ2のサブストレート基板に印加する電圧V−SU
1 ,V−SUB2 を切り換えて、各光電変換素子
O ,S E の最大電荷蓄積量をQMAX1からQMAX2に切り
換えるようにしたが、上記CCDイメージセンサ2のサ
ブストレート基板に印加する電圧V−SUBを連続的に
可変制御することにより、各光電変換素子SO ,SE
最大電荷蓄積量を連続的に変化させれるようにすること
もできる。
【0046】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る固体撮像装置では、蓄積電荷量制御手段により
フレームインタ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の最大蓄積電荷量を可変制御して、
上記光電変換素子に発生した不要電荷を水平転送レジス
タを介して掃き捨てる動作モード時に上記光電変換素子
の最大蓄積電荷量を少なくするので、光電変換素子で発
生する不要電荷を撮像部の垂直転送レジスタに読み出し
て、水平転送レジスタを介して高速転送して上記不要電
荷を掃き捨てる場合に、過大光量入力時に上記光電変換
素子で発生した不要電荷が上記水平転送レジスタにおい
て溢れてしまうのを防止することができ、画質の良好な
撮像出力を得ることができる。
【0047】また、イメージセンサ駆動制御手段によ
り、フレームインターライントランスファ型の固体イメ
ージセンサの奇数列の光電変換素子により得られる撮像
電荷と偶数列の光電変換素子により得られる撮像電荷を
映像期間の途中で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す制御を行うことによって、
各光電変換素子の有効電荷蓄積期間を奇数列の光電変換
素子と偶数列の光電変換素子とで独立に変えることがで
きる。上記映像期間の途中で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された撮像電荷
は、1フィールド毎の垂直ブランキング期間中に、上記
撮像部の垂直転送レジスタから上記蓄積部の垂直転送レ
ジスタに高速転送され、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高速転送さ
れ、不要電荷として掃き出される。そして、上記光電変
換素子に発生した不要電荷を水平転送レジスタを介して
掃き捨てる動作モード時に上記光電変換素子の最大蓄積
電荷量を少なくすることにより、過大光量入力時に上記
光電変換素子で発生した不要電荷が上記水平転送レジス
タにおいて溢れてしまうのを防止することができ、画質
の良好な撮像出力を得ることができる。
【0048】さらに、水平転送レジスタは、1転送毎の
電荷転送量が少なくても、高速転送で転送回数を増やす
ことにより、1フィールド毎の垂直ブランキング期間中
に多量の不要電荷を掃き捨てることができる。
【0049】そして、隣接する奇数列の光電変換素子と
偶数列の光電変換素子とにより得られる撮像電荷を1フ
ィールド毎の垂直ブランキング期間中に加算混合して上
記撮像部の垂直転送レジスタに読み出して上記蓄積部の
垂直転送レジスタに高速転送し、映像期間中に、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
して撮像電荷を線順次に読み出すことにより、フィール
ド読み出しモードの場合よりも垂直の解像度(MTF)
の低下が少なく、フレーム読み出しの場合よりも残像が
少なく、また、ダイナミックレンジが広い撮像出力を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る固体撮像装置の構成を示すブロッ
ク図である。
【図2】上記固体撮像装置に用いたフレームインターラ
イントランスファ型CCDイメージセンサの構成を示す
模式的な平面図である。
【図3】上記固体撮像装置において、上記CCDイメー
ジセンサのサブストレート基板に印加する電圧の発生手
段を示す図である。
【図4】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。
【図5】上記固体撮像装置により得られる撮像信号の垂
直のMTF特性を示す特性線図である。
【図6】フィールド読み出しモードの動作を示すタイミ
ングチャートである。
【図7】フレーム読み出しモードの動作を示すタイミン
グチャートである。
【符号の説明】
1・・・・・・・・撮像光学系 2・・・・・・・・CCDイメージセンサ 3・・・・・・・・撮像部 4・・・・・・・・信号処理部 5・・・・・・・・エンコーダ 6・・・・・・・・CCD駆動回路 6A・・・・・・・電圧発生源 6B・・・・・・・切換スイッチ 7・・・・・・・・制御部 8・・・・・・・・出力端子 S・・・・・・・・光電変換素子 IM・・・・・・・・撮像部 IMVREG ・・・・・垂直転送レジスタ ST・・・・・・・・蓄積部 STVREG ・・・・・垂直転送レジスタ HREG ・・・・・・・水平転送レジスタ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マトリクス状に配設された光電変換素子
    により得られる撮像電荷が読み出される垂直転送レジス
    タを有する撮像部と、この撮像部の垂直転送レジスタか
    ら撮像電荷が高速転送される垂直転送レジスタを有する
    蓄積部と、この蓄積部の垂直転送レジスタから撮像電荷
    が線順次に転送される水平転送レジスタとからなるフレ
    ームインタライントランスファ型の固体イメージセンサ
    を備え、上記光電変換素子に発生した不要電荷を上記蓄
    積部の垂直転送レジスタに読み出して上記水平転送レジ
    スタを介して掃き捨てる動作モードを有する固体撮像装
    置において、 上記光電変換素子の最大蓄積電荷量を可変制御する蓄積
    電荷量制御手段を設け、 上記光電変換素子に発生した不要電荷を水平転送レジス
    タを介して掃き捨てる動作モード時に、上記蓄積電荷量
    制御手段により上記光電変換素子の最大蓄積電荷量を少
    なくすることを特徴とする固体撮像装置。
  2. 【請求項2】 前記蓄積電荷量制御手段は、前記光電変
    換素子の最大蓄積電荷量を切り換える切り換えスイッチ
    を備えてなることを特徴とする請求項1記載の固体撮像
    装置。
  3. 【請求項3】 前記固体イメージセンサの各光電変換素
    子の有効電荷蓄積期間を奇数列の光電変換素子と偶数列
    の光電変換素子とで独立に変えて、隣接する奇数列の光
    電変換素子と偶数列の光電変換素子とにより得られる撮
    像電荷を1フィールド毎に加算混合して読み出す制御を
    行うイメージセンサ駆動制御手段とを備えてなる請求項
    1又は請求項2記載の固体撮像装置。
  4. 【請求項4】 前記固体イメージセンサの奇数列の光電
    変換素子により得られる撮像電荷と偶数列の光電変換素
    子により得られる撮像電荷を、映像期間の途中で1フィ
    ールド毎に交互に前記撮像部の垂直転送レジスタに読み
    出し、1フィールド毎の垂直ブランキング期間中に、上
    記撮像部の垂直転送レジスタから前記蓄積部の垂直転送
    レジスタに高速転送し、上記蓄積部の垂直転送レジスタ
    から前記水平転送レジスタを介して撮像電荷を線順次に
    高速転送して掃き出す制御を行うとともに、隣接する奇
    数列の光電変換素子と偶数列の光電変換素子とにより得
    られる撮像電荷を1フィールド毎の垂直ブランキング期
    間中に加算混合して上記撮像部の垂直転送レジスタに読
    み出して上記蓄積部の垂直転送レジスタに高速転送し、
    映像期間中に、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撮像電荷を線順次に読み出す
    制御を行うイメージセンサ駆動制御手段とを備えてなる
    請求項1又は請求項2記載の固体撮像装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7102680B2 (en) 2000-03-13 2006-09-05 Olympus Corporation Image pickup device capable of adjusting the overflow level of the sensor based on the read out mode
JP2009159635A (ja) * 2009-04-13 2009-07-16 Sony Corp 固体撮像装置およびその駆動方法並びにカメラシステム
JP2009159634A (ja) * 2009-04-13 2009-07-16 Sony Corp 固体撮像装置およびその駆動方法並びにカメラシステム
JP2011155702A (ja) * 2011-05-02 2011-08-11 Sony Corp 固体撮像装置およびその駆動方法並びにカメラシステム

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