JPS63193776A - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JPS63193776A
JPS63193776A JP62024624A JP2462487A JPS63193776A JP S63193776 A JPS63193776 A JP S63193776A JP 62024624 A JP62024624 A JP 62024624A JP 2462487 A JP2462487 A JP 2462487A JP S63193776 A JPS63193776 A JP S63193776A
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ccd
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photodiode
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Akira Suga
章 菅
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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】 [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億とした
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
可ず艶なm像装置の主要部の概略を示すブロック図で、
lはCCD、2は信号処理回路、3はCCDI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 [−1で使用されるCCDの概略を示す
図であり1画素としてのホトダイオード部か。
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は重置
CCDレジスタ(以下V−CCDという)、10は木p
ccDレジスタ(以下H−CCDという)、iiは電荷
検出ぷ、12はトランシスタスイッチ、φvl、φv2
.φv3.φv4は端子である。また、40はオーバー
フロートレイン電圧V。roである。
高輝度の被写体か画面に入って、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ては、ホトダイオード8で発生した余剰電荷がオ
ーバーフロートレイン電圧VoFo 40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
よってフ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0′
56図のタイミンつて行われる。第5図において、端子
φvl、φv3はCCD1におけるV−CCDの中を電
荷を転送するだめの転送電極と、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φvl
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゛Cクロッキ
ングされる時、V−CCDの転送か行われ、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−
CODに転送して画像上1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61:′Aにおいて、奇数フィールドでは(A)部で
端子φvlとφv3か同時に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−C
CD9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−CCDQ内を転送する。同様にA′行、
B′行の電荷か加算され転送される。次に、偶数フィー
ルドては(C)部てA行とB行の電荷か同時に読出され
るか、(D)部では電極φv1かMレベルにあるの−r
A行は転送せず、B行とA′行、即ち、全数フィールド
とは1行ずらした行間で710算する。このような読出
し方ては、通常、各ホトダイオード8の信号は1フイー
ルドに1回読出されるのて、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′行の電荷か読出される。偶数フィール
ドにおいては、(F)部て端子φV3かHレベルになり
、B行、B′行の電荷か読出される。このような読出し
方では、通常、各ホトタイオード8の信号はl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CC
DI内の暗電流をクリアしシャッタ22か開とともに露
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行のホトクイオード8とB行のホトクイオー
・ト8の電荷をV−CCD9に回り!tに読出し、A行
の電向と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8t%
(a)のフィールドの読出しと同等であるか、電荷読出
しに際しては奇数フィールドにホトタイオード8のA行
を、偶数フィールドにホトタイオー1−8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CCDIの感度特性図て横軸は光猜を表わし、
縦軸は信号の°取位レベルを表わしたもので、V SA
Tは飽和電位を表わし、V9.アーV−CCDはV−C
CDの飽和°上位を表し、Ll。
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へ)を表わしている。
また、C1はホトタイオードの出力面M、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かフレーム読出し
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。Ml常、フレーム
読出し用に設計されたCCDでは、感度を良くするため
にV−CCDを少しても細くし、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Lh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。
[9,明か解決しようとする問題点] を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−cco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
題かあった。
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、フレーム読出し川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回部な
#M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1゛1的を達成するために、この発明の擬像装置
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i!!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] L記の構成を有することにより、飽和電位か小さい転送
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CODの飽和電位を越えることかなく、ブルーミン
クは発生しない。
[¥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ト
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、ctpのところにポテンシャルの山があり、いま
、オーバーフロートレイン電圧V。FoをVa[V]に
すると、ポテンシャルの山かPa[V]となり、v O
FDをVb [V]とすると、ポテンシャルの山がPb
 [V]となる。従って、オーバーフロートレイン電圧
V。。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トレイン電圧V。
20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トレイン電圧V。、。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トレイン電圧vo、を高めにする
ことて耐ブルーミンク性をよくすることかできる。
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V。rn ’t V a
 、・vbに切換ル制御するようにした点であり、その
他の点は回しである。
第2図は第1図の装置におけるCCDの感度特性図で、
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。
オーバーフロートレイン電圧V。、D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
ドの和か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・ンクレンジを損う
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てあり、シス
テム制御部20の中にEEPROM30を愉えている。
そして、オーバーフロートレイン電圧V OF nの電
位Va、Vbはコート化されてこの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!j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トレイン電圧V QFOの
最適値Va、VbをそれぞれEEPROM30内に占込
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トレイン電圧■。1o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CCD
 l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トレイン
電圧vnrnをCCDIに1j−えられるたけでなく、
ボリウム調整てなくディジタルデータて調整を行うのて
、ボリウムのaを減らすことかでき、2整を自動化する
1;て非常に強力な手段となる。
尚1以上の実施例ではオーバーフローレベルを制御する
11段として縦形オーバーフロートレインのトレイン電
圧を変えたか、例えば特開昭59−153385号に示
されるような′取前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Eいて、このパルスの周波数を
高くすることでオーバーフローレベルを低くし、周波数
を低くすること゛(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1―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、クレーム読出し時にはダイナミ・ンクレンシ
を損うことがなく、また、フィールド読出し詩には耐ブ
ルーミンク特性を損うことかなく、最適条件て撮像素子
を駆動することがてきる。
さらに、EEPROMにこのオーバーフロー17ベル情
報を占込み、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、IM像素子に榮えるこ
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かできる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の主葦部の概略を示すブロ
ック図、第2図は第1[Aの装置におけるCCDの感度
特性図、第3図は第11J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nf
慌な撮像装置の主要部の1!!略を示すブロック図、第
5図は第1図て使用されるCCDの概略を示すIA、第
6図はフィールド読出しの時の駆動タイミングチャート
、第7図はフレーム読出しの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トレイン型の
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ニドライブ回
路 4:クロック発生回路5:バイアス回路 20ニジ
ステム制御部:IO: EEPROM  :11: D
/Aコンバータ代理人 弁理士 1)北 嵩 晴 殉 第3図 1υ 第4図 ポ’AIンr−x− U 第5図 (Q)  71−+vP鐙辰ム (b)  ブムームーvt。 第8図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (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. (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 true JPS63193776A (ja) 1988-08-11
JPH0720217B2 JPH0720217B2 (ja) 1995-03-06

Family

ID=12143295

Family Applications (1)

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JP62024624A Expired - Lifetime JPH0720217B2 (ja) 1987-02-02 1987-02-06 撮像装置

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Citations (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−

Patent Citations (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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JPH0720217B2 (ja) 1995-03-06

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