JPH0720217B2 - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JPH0720217B2
JPH0720217B2 JP62024624A JP2462487A JPH0720217B2 JP H0720217 B2 JPH0720217 B2 JP H0720217B2 JP 62024624 A JP62024624 A JP 62024624A JP 2462487 A JP2462487 A JP 2462487A JP H0720217 B2 JPH0720217 B2 JP H0720217B2
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は撮像素子の信号読出しに際して、フィールド
読出しとフレーム読出しのどちらのモードも可能とした
撮像装置に関するものである。
[従来の技術] 第4図は従来のフィールド読出し,フレーム読出し切換
可能な撮像装置の主要部の概略を示すブロック図で、1
はCCD、2は信号処理回路、3はCCD1をドライブするド
ライブ回路、4はCCD1の駆動パルスや信号処理回路2で
用いるパルスを発生させるクロック発生回路、5はCCD1
が必要とするバイアスを発生させるバイアス回路、6は
フィールド読出しとフレーム読出しを切換るためのスイ
ッチ、20はシステム全体をコントロールするシステム制
御部、21はレンズ及び絞り、22はシャッタである。
第5図は第1図で使用されるCCDの概略を示す図であ
り、画素としてのホトダイオード部が、例えば縦形オー
バーフロードレイン構造であるインターライン形CCDで
ある。8はホトダイオード、9は垂直CCDレジスタ(以
下V−CCDという)、10は水平CCDレジスタ(以下H−CC
Dという)、11は電荷検出器、12はトランジスタスイッ
チ、φv1,φv2,φv3,φv4は端子である。また、40はオ
ーバーフロードレイン電圧VOFDである。
高輝度の被写体が画面に入って、その高輝度の画素部分
のホトダイオードの電位が極端に上昇すると、第2図の
CCDでは、ホトダイオード8で発生した余剰電荷がオー
バーフロードレイン電圧VOFD40によって決められた電位
障壁を超えて基板方向に出力される。これによってブル
ーミングを抑えている。
第6図はフィールド読出し時の駆動タイミングチャート
であり、第7図はフレーム読出し時の駆動タイミングチ
ャートである。
第4図のブロック図において、いま、スイッチ6をフィ
ールド側にすると、CCD1からの電荷の読出しは第6図の
タイミングで行われる。第5図において、端子φv1,φv
3はCCD1におけるV−CCDの中を電荷を転送するための転
送電極と、各画素に対応して配置したホトダイオード8
からV−CCD9に電荷を移すための電荷シフトゲートの役
割を兼ねている。端子φv1,φv3は第6図及び第7図に
示されるように3値をとり、低(L)レベルと中間
(M)レベルの間でクロッキングされる時、V−CCDの
転送が行われ、高(H)レベルになったとき、ホトダイ
オード8からV−CCD9への電荷のシフトが行われて、次
のタイミングでH−CCDに転送して画像信号を形成す
る。次に、第6図と第7図を用いてフィールド読出しと
フレーム読出しについて説明する。
第6図において、奇数フィールドでは(A)部で端子φ
v1とφv3が同時にHレベルとなることにより、ホトダイ
オード8のA行とB行の電荷を同時にV−CCD9にシフト
し、(B)部でA行とB行の電荷を加算したのちにV−
CCD9内を転送する。同様にA′行,B′行の電荷が加算さ
れ転送される。次に、偶数フィールドでは(C)部でA
行とB行の電荷が同時に読出されるが、(D)部では電
極φv1がMレベルにあるのでA行は転送せず、B行と
A′行、即ち、奇数フィールドとは1行ずらした行間で
加算する。このような読出し方では、通常、各ホトダイ
オード8の信号は1フィールドに1回読出されるので、
フィールド読出しと呼ばれている。
次に、フレーム読出しの場合、第7図において、奇数フ
ィールドにおいては(E)部で端子φv1がHレベルにな
り、A行,A′行の電荷が読出される。偶数フィールドに
おいては、(F)部で端子φv3がHレベルになり、B
行,B′行の電荷が読出される。このような読出し方で
は、通常、各ホトダイオード8の信号は1フレームに1
回読出されるので、フレーム読出しと呼ばれている。
第8図は電子スチルカメラにおける撮像シーケンスの概
略図である。電子スチルカメラにおけるフィールド読出
しとフレーム読出しについて説明すると、第8図(a)
のフィールド読出しにおいては、所定期間においてCCD1
内の暗電流をクリアしシャッタ22が開とともに露光を行
う。次に、シャッタ22を閉とし露光を終了したのちに、
A行のホトダイオード8とB行のホトダイオード8の電
荷をV−CCD9に同時に読出し、A行の電荷とB行の電荷
を加算した後に、奇数フィールドの信号として読み出
す。読出す際の詳細なタイミングは第6図の奇数フィー
ルドと同等である。
次に、フレーム読出しにおいては、露光までは第8図
(a)のフィールドの読出しと同等であるが、電荷読出
しに際しては奇数フィールドにホトダイオード8のA行
を、偶数フィールドにホトダイオード8のB行を読出
す。読出しの詳細なタイミングは第7図のとおりであ
る。
第9図はCCD1の感度特性図で横軸は光量を表わし、縦軸
は信号の電位レベルを表わしたもので、VSATは飽和電位
を表わし、VSAT−V−CCDはV−CCDの飽和電位を表し、
L1,LSATはそれぞれ、V−CCD,ホトダイオードが飽和電
位に達するときの光量を表わしている。また、C1はホト
ダイオードの出力曲線、C2はこれを2画素分加算した曲
線である。
いま、露光時間を等しくした場合、フィールド読出しと
フレーム読出しでは、第9図に示した如く感度、即ち信
号レベルの点でフィールド読出しの方がフレーム読出し
の2倍になる。そのかわり垂直解像度はフレーム読出し
で出力される信号の画素数はフィールド読出しのときの
2倍であるから、解像度も倍になる。通常、フレーム読
出し用に設定されたCCDでは、感度を良くするためにV
−CCDを少しでも細くし、ホトダイオードの受光面積を
大にするために、ホトダイオードの開口率を大きくする
ようにしている。その場合にV−CCDの飽和電位の容量
はあまり大きくとれないのが普通である。通常V−CCD
の飽和電位は第9図に示されるように、ホトダイオード
の飽和電位の1.5倍ぐらいである。従って、第5図の装
置において、フィールド読出しをすると、垂直方向の隣
接する2画素が光量L1を受光したとき、このホトダイオ
ードA,Bの電荷の和はV−CCDの飽和電位をオーバーして
ブルーミングが起きてしまう。
[発明が解決しようとする問題点] 上記のように従来の撮像装置においては、フィールド読
出し時に2つのダイオードの電荷の和がV−CCDの飽和
電位を超えるとブルーミング現象が発生するという問題
があった。
この発明はかかる従来の問題点を解決するためになされ
たもので、フレーム読出し用に設計された飽和電位が小
さい転送用CCDを用いてフィールド読出しを行っても、
ブルーミングを発生させないようにすることが可能な撮
像装置を提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 上記の目的を達成するために、この発明の撮像装置はフ
ィールド読出し及びフレーム読出しに対する切換動作と
連動して、前記各画素におけるオーバーフローレベルを
切換る手段を設けたものである。
[作用] 上記の構成を有することにより、飽和電位が小さい転送
用CCDを用いた撮像素子において、フィールド読出しを
行っても、オーバーフローレベルの制御により、転送用
のCCDの飽和電位を越えることがなく、ブルーミングは
発生しない。
[実施例] 第10図は一般に用いられている縦形オーバーフロードレ
インを有するホトダイオードの深さ方向に対するポテン
シャル分布を示した図である。図中、dpのところにポテ
ンシャルの山があり、いま、オーバーフロードレイン電
圧VOFDをVa[V]にすると、ポテンシャルの山がPa
[V]となり、VOFDをVb[V]とすると、ポテンシャル
の山がPb[V]となる。従って、オーバーフロードレイ
ン電圧VOFDを変えて、ポテンシャルの山を低くすればす
るほど、ホトダイオードの飽和電位は低くなる。逆にポ
テンシャルの山が高くなるほどホトダイオードの飽和電
位は高くなる。尚、Va>Vbである。
この性質を利用すればオーバーフロードレイン電圧VOFD
をコントロールすることによって、ホトダイオードの飽
和電位をコントロールすることができる。即ち、フレー
ム時はオーバーフロードレイン電圧VOFDを低めにするこ
とでダイナミックレンジを大きくし、フィールド時はオ
ーバーフロードレイン電圧VOFDを高めにすることで耐ブ
ルーミング性をよくすることができる。
第1図はこの発明の一実施例の主要部の概略を示すブロ
ック図であり、第5図と異なるところはバイアス回路5
がシステム制御部20によって、フィールド読出し,フレ
ーム読出しに応じてそれぞれVOFDをVa,Vbに切換制御す
るようにした点であり、その他の点は同じである。
第2図は第1図の装置におけるCCDの感度特性図、第9
図と同様に横軸に光量、縦軸に信号の電位レベルを示し
たものである。即ち、フレーム読出しのときよりもフィ
ールド読出し時には、オーバーフロードレイン電圧VOFD
を高く設定するようにバイアス回路を制御し、A行とB
行のホトダイオードの和がV−CCDの飽和電位を超えな
いようにすることによって、フレーム時のダイナミック
レンジを損うことなく、フィールド時のブルーミングを
防ぐことができる。即ち、感度特性を第2図のようにす
ることができる。
第3図は第1図の実施例のシステム制御部20内にメモリ
を用いた場合の具体例を示すブロック図であり、システ
ム制御部20の中にEEPROM30を備えている。そして、オー
バーフロードレイン電圧VOFDの電位Va,Vbはコード化さ
れてこのEEPROM30に記憶されており、この情報はディジ
タル−アナログ(D/A)コンバータ31により与えられ
る。この第3図の動作を説明すると、フィールド読出し
及びフレーム読出しにおけるオーバーフロードレイン電
圧VOFDの最適値Va,VbをそれぞれEEPROM30内に書込み、
スイッチ6によりフィールド読出し、もしくはフレーム
読出しに切換えた際に、それぞれの読出しモードにおけ
る最適なオーバーフロードレイン電圧VOFDの値をEEPROM
から読出してD/Aコンバータ31により、電圧に変換して
からバイアス回路5に供給しCCD1に印加する。
このような手段を用いれば、フィールド読出し,フレー
ム読出しにかかわらず、最適なオーバーフロードレイン
電圧VOFDをCCD1に与えられるだけでなく、ボリウム調整
でなくディジタルデータで調整を行うので、ボリウムの
数を減らすことができ、調整を自動化する上で非常に強
力な手段となる。
尚、以上の実施例ではオーバーフローレベルを制御する
手段として縦型オーバーフロードレインのドレイン電圧
を変えたが、例えば特開昭59−153385号に示されるよう
な電荷再結合パルスによりオーバフローをコントロール
するものにおいて、このパルスの周波数を高くすること
でオーバフローレベルを低くし、周波数を低くすること
でオーバーフローレベルを高くする方法を採用しても良
く、オーバーフローレベルの制御方法に限定されない。
[発明の効果] 以上説明したとおりこの発明は、フィールド読出し及び
フレーム読出しに対する切換動作と連動して、前記各画
素におけるオーバーフローレベルを切換える手段を設け
たので、フレーム読出し時にはダイナミックレンジを損
うことがなく、また、フィールド読出し時には耐ブルー
ミング特性を損うことがなく、最適条件で撮像素子を駆
動することができる。
さらに、EEPROMにこのオーバーフローレベル情報を書込
み、フィールド読出し,フレーム読出しの切換に連動し
てEEPROMから、それぞれのオーバーフローレベルの最適
条件を読出して、撮像素子に与えることによって調整ボ
リウムをなくし、調整工程の自動化に適した装置を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の主要部の概略を示すブロ
ック図、第2図は第1図の装置におけるCCDの感度特性
図、第3図は第1図の実施例のシステム制御部内にメモ
リを用いた場合の具体例を示すブロック図、第4図は従
来のフィールド読出し,フレーム読出し切換可能な撮像
装置の主要部の概略を示すブロック図、第5図は第1図
で使用されるCCDの概略を示す図、第6図はフィールド
読出し時の駆動タイミングチャート、第7図はフレーム
読出し時の駆動タイミングチャート、第8図は電子スチ
ルカメラにおける撮像シーケンスの概略図で、第9図は
CCDの感度特性図、第10図は一般に用いられている縦形
オーバーフロードレイン型のホトダイオードの深さ方向
に対するポテンシャル分布を示した図である。 図中. 1:CCD、2:信号処理回路 3:ドライブ回路、4:クロック発生回路 5:バイアス回路、20:システム制御部 30:EEPROM、31:D/Aコンバータ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】撮像素子の各画素において形成された信号
    をフィールド読出し及びフレーム読出しとで切換える切
    換手段と、この切換手段の切換動作と連動して、前記各
    画素のオーバーフローレベルを切換制御する為のオーバ
    ーフロー制御手段とを設けたことを特徴とする撮像装
    置。
  2. 【請求項2】前記フィールド読出し及びフレーム読出し
    における前記各画素のオーバーフローレベルに関するデ
    ータをEEPROMに記録したことを特徴とする特許請求の範
    囲第(1)項記載の撮像装置。
JP62024624A 1987-02-02 1987-02-06 撮像装置 Expired - Lifetime JPH0720217B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62024624A JPH0720217B2 (ja) 1987-02-06 1987-02-06 撮像装置
US07/453,213 US4963980A (en) 1987-02-06 1989-12-13 Image sensing device
US07/839,669 US5157498A (en) 1987-02-02 1992-02-19 Image sensing device with non-linear converting means

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62024624A JPH0720217B2 (ja) 1987-02-06 1987-02-06 撮像装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63193776A JPS63193776A (ja) 1988-08-11
JPH0720217B2 true JPH0720217B2 (ja) 1995-03-06

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ID=12143295

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62024624A Expired - Lifetime JPH0720217B2 (ja) 1987-02-02 1987-02-06 撮像装置

Country Status (1)

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JP (1) JPH0720217B2 (ja)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60136158U (ja) * 1984-02-20 1985-09-10 ソニー株式会社 半導体イメ−ジセンサ−

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JPS63193776A (ja) 1988-08-11

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