JPS61123287A - 固体撮像素子の駆動方法 - Google Patents

固体撮像素子の駆動方法

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JPS61123287A
JPS61123287A JP59243992A JP24399284A JPS61123287A JP S61123287 A JPS61123287 A JP S61123287A JP 59243992 A JP59243992 A JP 59243992A JP 24399284 A JP24399284 A JP 24399284A JP S61123287 A JPS61123287 A JP S61123287A
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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
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は、撮像素子としてインターライントランスフ’
y−CCD(以下、単にIT−CCDという)を使用し
、時間分解写真として知られたスト[]ボ効果を得るた
めの電子スチルカメラのIT−CCD駆動方法に関する
(発明の背景) 従来、銀塩フィルムカメラや固体搬像素子を使用した電
子スチルカメラ等による高速移動被写体の写真は、第5
図(a)に示すように、移動部分が流れるようになるが
、第5図(b)に示すような時間的に分解した写真を得
るためには、周期的にパルス光を発光するストロボ装置
を使用して被写体を照明し、それをカメラで撮影するよ
うにしている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、分解写真を写すために使用するストロボ
装置は、高電圧を使用すると共に装置が大型化し、持ち
運びが不便なこと、また撮影被写体としてストロボの光
が届く範囲のものでなければならないという問題があっ
た。
(発明の目的) 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、撮像素子としてr T−CCDを使用した電子ス
チルカメラに於いて、ストロボ等のカメラ以外の外部装
置を必要とすることなくカメラ自体の機能によって簡単
且つ容易に時間的に分解されたストロボ効果をもつ時間
分解写真を踊影できるようにした電子スチルカメラのI
T−CCD駆動方法を提供することを目的とする。
(発明の概要) この目的を達成するため本発明は、光を露光するシャッ
ターが1回の開閉動作を行なう間に、IT−(、CDの
受光部から垂直転送部へ信号電荷の転送を2回以上行な
い、シャッター露光時間の間に2回以上転送された信号
電荷を垂直転送部に加鋒蓄積させるようにしたものであ
る。
(実施例) 第2図は本発明の電子スチルカメラにおける光学系の説
明図であり、1はレンズ、2は絞り、3は先膜と模膜の
動作で機械的に露光時間を決めるフォーカルプレーンシ
ャッター、4は固体撮像素子として知られたI T−C
CDであり、この実施例においてI T−CCDとして
はオーバフロードレイン付きのインターライントランス
7F−CCD、即らIT−CCDを使用した場合を例に
とって説明する。
17−CCD4は第3図に示す構造をもち、光を信号電
荷に変換して蓄積する受光部5、受光部5の信号電荷を
垂直転送部6へ移す為の転送制曲を行なうトランスファ
ーゲート(以下rTGJという)7、垂直転送部6の信
号電荷をフローティングディフュージョンアンプ9へ転
送する水平転送部8を有し、フローティングディフュー
ジョンアンプ9は水平転送部8からの信号電荷を規定の
信号電圧に変換して出力する。
また、受光部5に隣接して受光部5内に発生した過剰電
荷を排出するオーバーフロードレイン(以下rOFDJ
という)10、及び後の説明で明らかにするオーバー7
0−コントロールゲート(以下rOFc、GJという)
等が設けられる。
このIT−CCDの本発明による駆動方法を説明するに
先立ち、IT−CCD4における受光部5.7G7.垂
直転送部6.0FD10及tFOFCGの各動作を明ら
かにするため、これらを含む第3図のIV−rV矢視断
面を第4図に取り出し、併せて各図のポテンシャル図を
使用して信号電荷の移動を示す。
即ち、第4図(a )は第3図のIV −IV矢視断面
図を表わし、P型基板に対する集積構造により左側か1
30FD10.0FCG11 、受光部5.Te3.@
直転送部6及びチャンネルストッパ12が順次形成され
ている。
第4図(b)〜(d >のそれぞれは、各部のポテンシ
ャル状態を示したもので、まず同図(b)は受光部5に
信号電荷の蓄積を行なう状態を示す。
この場合、0FCG11及びTe3は共にLレベル状態
にあり、受光部5に斜線で示すように信号電荷が蓄積さ
れ、このとき、過剰電荷が発生してもLレベル状態にあ
るTe3に遮られて垂直転送部6へ信号電荷は流れず、
同じくLレベル状態にある0FCG11を越えて○FD
10へ過剰電荷が排出されることがわかる。
次に、第4図(C)は(b)の状態からT’G7をHレ
ベルとしたときのポテンシャル状態と信号電荷の流れを
示し、T、G7をHレベルとすることで受光部5に蓄積
されていた信号電荷は全て垂直転送部6へ転送される。
従って、第4図(C)の垂直転送部6に対する信号電荷
の転送状態からTe3を再びLレベルに戻し、垂直転送
部6及び第3図に示す水平転送部8を駆動するとフロー
ティングディフュージョンアンプ9を介して信号電荷に
応じた電圧信号を読み出すことができる。
次に、第4図(b)の状態から0FCG11をHレベル
状態としたときのポテンシャル状態及び信号電荷の流れ
を第4図(d )に示す。この場合、受光部5に蓄積さ
れていた信号電荷は全て0FD10へ排出され、受光部
5に信号電荷が全く存在しない状態となる。
そこで、第4図に示したI T−CCDの動作を基にス
トロボ効果として知られた時間的分解写真を得るための
本発明のIT−CCDJllAilJ方法を、第1図の
電子スチルカメラにおける駆動タイミングチャートを参
照して説明する。
まず、電子スチルカメラの電源をオンした状態では、I
 T−CCD4は通常のビデオ動作を行なっており、こ
のときシャッターは閉じているため受光部5及び垂直転
送部6のいずれにも信号電荷は存在しない。
この状態で時刻toに示すようにレリーズ佃を押すと、
0FCG11がHレベル状態となり、第4図(d ’)
に示すように強制的に受光部5の信号電荷を0FD10
に排出する。
続いて、レリーズ信号を受けてシャッター先膜が時刻t
1から走り出し、時刻t2で完全にシャッター開状態と
なる。また、垂直転送用クロックφv1.φv2は外部
へ信号を読み出すまでの間、垂直転送部6の下に信号電
荷を保持するため、それぞれHとLレベル状態で時刻t
1から停止する。
シャッター先膜が完全に開き終った後の時刻t3に至る
と、0FCG11がLレベル状態に切換わり、第4図(
b)に示す受光部5の信号電荷蓄積状態に変わり、開放
状態にあるシャッターを介して得られた光の充電変換に
よる信号電荷が蓄積される。時刻t4に至ると、0FC
G11をHレベル状態に保ったままTG7がHレベル状
態に切換わり、第4図<O)に示すように時刻t3〜t
4の間に受光部5に蓄積された信号電荷が垂直転送部6
へ転送され、時刻t3〜t 5 (TGオン時の電荷を
含むので)の間の瞬時画像が垂直転送部6の下に蓄積さ
れる。
時刻t5に至るとTG7が再びLレベル状態に戻って受
光部5と垂直転送部6が分離される第4図(b)の状態
になる。続いて、時刻t6で再び0FCGI 1がHレ
ベル状態となり、第4図(d >に示すように受光部3
で発生した信号電荷の0F010への強制排出が開始さ
れ、この信号電荷の強制排出は時刻t7まで続けられ、
以下、時刻t3からt6で行なったと同じ動作を時刻t
7以後に繰り返し、時刻t7〜t10の間に更に新たな
瞬時m像が垂直転送部6へ転送され、この結果、垂直転
送部6には2回以上転送で得られた信号電荷の加算分が
蓄えられる。
このような一連の動作を2回以上行なうと、時刻t11
からシャッター後膜が走り始め、時刻【12で完全にシ
ャッターが閉じる。シャッターが閉じると、その後の最
初の垂直同期信号VDに合せて時刻t13から通常のビ
デオ動作が開始され、垂直転送部6に蓄えられた信号電
荷が水平転送部8を介してフローティングディフュージ
ョンアンプ9より出力される通常のビデオ動作が始まり
、垂直転送部6に蓄えられた信号電荷はビデオ信号とし
て外部に読み出される。このような一連の動作で得られ
る露光期間は、第1図のタイムチャートに示す通り時間
的に飛び飛びであり、この結果、時間的に分解されたス
トOポ効果をもつ、例えば第5図(b)に示すように画
像が得られる。また、本発明の駆動方法では第1図のタ
イムチャートから明らかなように、シャッターが開状態
となる時刻t1〜t12の間、垂直転送部6は停止して
いるため、I T−CCDを使ったビデオカメラに見ら
れるような画像が縦に流れるスミャは生じない。
しかし、垂直転送部の動作を停止している期間中に受光
部の基板深部で発生した電荷が垂直転送部へ回り込むよ
うになる。これを防止するためには、液晶シャッター等
をメカニカルシャッターと固体IT−CCDの間に入れ
、液晶シャッターを第1図の露光期間t1〜t12に合
せて駆動すれば、垂直転送部に対する不要電荷の回り込
みによる影響を抑えることができる。
更に本発明のI T−CCD駆動方法にあっては、受光
部に蓄積した信号電荷を2回以上垂直転送部に転送して
加算するため、垂直転送部には転送能力以上の電荷が蓄
積する場合が考えられる。この場合には、シャッター後
膜を閉じた後に一旦、受光部の信号電荷をOFDへ排出
し、続いて受光部を蓄積状態にして転送能力をオーバー
した信号蓄積状態にある垂直転送部の信号電荷を受光部
に一旦戻す転送を行なう。この受光部への戻し転送で、
第4図(b)から明らかなように余分な信号電荷は0F
CGI 1を越えて0FDIOへ排出され、その後に再
び垂直転送部に移して読出しを行なえば、垂直転送部に
転送能力以上の信号電荷が蓄積されても転送上の問題は
生じない。
(発明の効果) 以上説明してきたように本発明によれば、受光部及び垂
直転送部を有するf T−CCDと光を遮光するシャッ
ターとを備えた電子スチルカメラにおいて、シャッター
が露光のための1回の開閉動作を行なう間に、I T−
CCDの受光部から垂直転送部へ信号電荷の転送を2回
以上行なうようにしたため、従来のようにストロボ等の
外部装置を必要とすることなく手軽にストロボ効果をも
つ時間的に分解された写真を撮影することができる。
また、時間分解数はIT−CCDにおける0FCGとT
Gの駆動パルスのタイミング設定で任意に変えることが
でき、且つ時間間隔も正確であるため、時間分解画像の
動きから移動体の動きを正確に測定することのできる測
定装置として利用することもできる。
更に、シャッター開放時間内における複数回の電荷転送
毎にI T−CCDの全画面(全画素)が同時に露光さ
れている特徴もあるため、例えば冷I]装置を付けてI
 T−CCDを冷却することにより垂直転送部における
電荷蓄積時間を長くし、シャッター開放状態で使用する
流星の観測用カメラとしての応用も可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のIT−CCD駆動方法による動作タイ
ミングチャート、第2図は電子スチルカメラの光学系の
説明図、第3図は本発明で用いるtT−ccoの構造説
明図、第4図は第3図の■−IV断面とゲート制御によ
るポテンシャル状態及び信号電荷の移動を示した説明図
、第5図は通常撮影とストロボ効果を得た撮影写真の説
明図である。 1:レンズ 2:絞り 3:フォー力ルプレーンシャッター 4:IT−CG[) 5:受光部 6:垂直転送部 7:トランスファゲート(TG) 8:水平転送部 9:フローティングディフュージョンアンプ10ニオ−
バフロードレインゲート(OFD)11ニオ−バフロー
コントロールゲート(OFCG) 14:チャンネルストツバ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 受光部および垂直転送部を有するIT−CCDと、光を
    遮光するシャッターとを備えた電子スチルカメラに於い
    て、 前記シャッターが露光のため1回の開閉動作を行なう間
    に、前記IT−CCDの受光部から垂直転送部へ信号電
    荷の転送を2回以上行なうようにしたことを特徴とする
    電子スチルカメラのIT−CCD駆動方法。
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