JP2001094883A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- H04N5/222—Studio circuitry; Studio devices; Studio equipment
- H04N5/262—Studio circuits, e.g. for mixing, switching-over, change of character of image, other special effects ; Cameras specially adapted for the electronic generation of special effects
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- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/60—Control of cameras or camera modules
- H04N23/68—Control of cameras or camera modules for stable pick-up of the scene, e.g. compensating for camera body vibrations
- H04N23/689—Motion occurring during a rolling shutter mode
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- H04N23/682—Vibration or motion blur correction
- H04N23/685—Vibration or motion blur correction performed by mechanical compensation
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- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Studio Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 画素ずらし法を用いて高解像度化を行う従来
の固体撮像装置では、時間的なズレｄが増大するため、
被写体ぶれ及び手ぶれが生じる。 【解決手段】 １フレーム目の終りの時刻ｔ３で、時刻
ｔ２から時刻ｔ３までのＣＣＤの蓄積電荷による撮像信
号が取り出される。また、画素ずらしが行われた２フレ
ーム目の始めの時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間のＣＣ
Ｄの蓄積電荷が２フレーム目の終りの時刻ｔ５で読み出
される。メカニカルシャッター機構により、時刻ｔ４で
シャッターが閉じて光が遮断され、ＣＣＤの電荷のオー
バーフローは生じないから電荷排出動作をしないためで
ある。これら両フレームの読み出し信号は信号処理部５
で合成されて出力される。１フレーム目と２フレーム目
の時間的なズレは、第１の露光期間６の相当する時間で
あり、従来に比し大幅に低減できる。
の固体撮像装置では、時間的なズレｄが増大するため、
被写体ぶれ及び手ぶれが生じる。 【解決手段】 １フレーム目の終りの時刻ｔ３で、時刻
ｔ２から時刻ｔ３までのＣＣＤの蓄積電荷による撮像信
号が取り出される。また、画素ずらしが行われた２フレ
ーム目の始めの時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間のＣＣ
Ｄの蓄積電荷が２フレーム目の終りの時刻ｔ５で読み出
される。メカニカルシャッター機構により、時刻ｔ４で
シャッターが閉じて光が遮断され、ＣＣＤの電荷のオー
バーフローは生じないから電荷排出動作をしないためで
ある。これら両フレームの読み出し信号は信号処理部５
で合成されて出力される。１フレーム目と２フレーム目
の時間的なズレは、第１の露光期間６の相当する時間で
あり、従来に比し大幅に低減できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像装置に係
り、特に固体撮像素子に入射する被写体からの光をシフ
トさせて等価的な解像度を高める画素ずらし機能を備え
た固体撮像装置に関する。
り、特に固体撮像素子に入射する被写体からの光をシフ
トさせて等価的な解像度を高める画素ずらし機能を備え
た固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ビデオカメラのデジタルスチル機能、デ
ジタルスチルカメラなどでは、解像度を高めるために画
素数を多くすると画像の読みだし時間が増加するため、
従来より、固体撮像素子に入射する被写体からの光をシ
フトさせて等価的な解像度を高める画素ずらし機能を備
えた固体撮像装置が知られている。図６はこの従来の固
体撮像装置の画素ずらし法による撮像素子の露光及び読
み出しのタイミングの一例を示す。
ジタルスチルカメラなどでは、解像度を高めるために画
素数を多くすると画像の読みだし時間が増加するため、
従来より、固体撮像素子に入射する被写体からの光をシ
フトさせて等価的な解像度を高める画素ずらし機能を備
えた固体撮像装置が知られている。図６はこの従来の固
体撮像装置の画素ずらし法による撮像素子の露光及び読
み出しのタイミングの一例を示す。
【０００３】同図（Ｄ）に模式的に示すように、時刻ｔ
１１から撮像素子である電荷転送素子（ＣＣＤ）に対す
る１フレーム目の露光が開始され、時刻ｔ１２でそれま
でＣＣＤに蓄積された電荷が電子シャッターにより排出
された後、再び露光が開始され、プログレッシブスキャ
ン方式の場合、時刻ｔ１３で一旦垂直転送レジスタに各
画素の電荷が転送された後、同図（Ａ）にａ１で示すタ
イミングで水平転送レジスタに転送された後読み出され
る。すなわち、時刻ｔ１２からｔ１３までの期間が露光
期間ｃ１であり、このときのＣＣＤの蓄積電荷が１フレ
ーム目の撮像信号として出力される。
１１から撮像素子である電荷転送素子（ＣＣＤ）に対す
る１フレーム目の露光が開始され、時刻ｔ１２でそれま
でＣＣＤに蓄積された電荷が電子シャッターにより排出
された後、再び露光が開始され、プログレッシブスキャ
ン方式の場合、時刻ｔ１３で一旦垂直転送レジスタに各
画素の電荷が転送された後、同図（Ａ）にａ１で示すタ
イミングで水平転送レジスタに転送された後読み出され
る。すなわち、時刻ｔ１２からｔ１３までの期間が露光
期間ｃ１であり、このときのＣＣＤの蓄積電荷が１フレ
ーム目の撮像信号として出力される。
【０００４】次に、時刻ｔ１３の直後からＣＣＤに対す
る２フレーム目の露光が開始され、時刻ｔ１４でそれま
でＣＣＤに蓄積された電荷が電子シャッターにより排出
された後、再び露光が開始され、時刻ｔ１５で一旦垂直
転送レジスタに各画素の電荷が転送された後、同図
（Ａ）にａ２で示すタイミングで水平転送レジスタに転
送された後読み出される。すなわち、時刻ｔ１４からｔ
１５までの期間が露光期間ｃ２であり、このときのＣＣ
Ｄの蓄積電荷が２フレーム目の撮像信号として出力され
る。ここで、２フレーム目の露光に先立ち、図６（Ｂ）
に模式的に示すタイミングで、被写体からＣＣＤへの入
射光が垂直方向に１ライン分シフトされる。
る２フレーム目の露光が開始され、時刻ｔ１４でそれま
でＣＣＤに蓄積された電荷が電子シャッターにより排出
された後、再び露光が開始され、時刻ｔ１５で一旦垂直
転送レジスタに各画素の電荷が転送された後、同図
（Ａ）にａ２で示すタイミングで水平転送レジスタに転
送された後読み出される。すなわち、時刻ｔ１４からｔ
１５までの期間が露光期間ｃ２であり、このときのＣＣ
Ｄの蓄積電荷が２フレーム目の撮像信号として出力され
る。ここで、２フレーム目の露光に先立ち、図６（Ｂ）
に模式的に示すタイミングで、被写体からＣＣＤへの入
射光が垂直方向に１ライン分シフトされる。
【０００５】この１フレーム目と２フレーム目の撮像信
号が図６（Ａ）に示すように、信号処理部２５で合成さ
れることにより、等価的な解像度を高めることができ
る。なお、このいわゆる画素ずらし法により解像度を高
める原理は公知であるので、その詳細な説明は省略す
る。なお、図６（Ｃ）は電子シャッターのタイミングを
示す。
号が図６（Ａ）に示すように、信号処理部２５で合成さ
れることにより、等価的な解像度を高めることができ
る。なお、このいわゆる画素ずらし法により解像度を高
める原理は公知であるので、その詳細な説明は省略す
る。なお、図６（Ｃ）は電子シャッターのタイミングを
示す。
【０００６】図７は従来の固体撮像装置の画素ずらし法
による撮像素子の露光及び読み出しのタイミングの他の
例を示す。図７は図６よりもシャッタースピードを速く
した例で、図６と同一構成部分には同一符号を付し、そ
の説明を省略する。図７（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、
シャッタースピードを速くすると、各フレームの露光期
間がｃ３、ｃ４で示すように、図６のｃ１、ｃ２よりも
短くなる。この場合、ＣＣＤへの電荷蓄積開始時刻がｔ
１６、ｔ１７と遅くなるが、電荷の読み出しは時刻ｔ１
３、ｔ１５、すなわちフレームの終りの時刻で行われ
る。
による撮像素子の露光及び読み出しのタイミングの他の
例を示す。図７は図６よりもシャッタースピードを速く
した例で、図６と同一構成部分には同一符号を付し、そ
の説明を省略する。図７（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、
シャッタースピードを速くすると、各フレームの露光期
間がｃ３、ｃ４で示すように、図６のｃ１、ｃ２よりも
短くなる。この場合、ＣＣＤへの電荷蓄積開始時刻がｔ
１６、ｔ１７と遅くなるが、電荷の読み出しは時刻ｔ１
３、ｔ１５、すなわちフレームの終りの時刻で行われ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
固体撮像装置では、各フレームの終わりで読み出しを行
うため、被写体ぶれや手ぶれを防止するためシャッター
スピードを速くして撮影しようとしても、撮像素子であ
るＣＣＤのシャッターの原理上、画像の時間的なズレが
図６及び図７にｄで示すように生じる。
固体撮像装置では、各フレームの終わりで読み出しを行
うため、被写体ぶれや手ぶれを防止するためシャッター
スピードを速くして撮影しようとしても、撮像素子であ
るＣＣＤのシャッターの原理上、画像の時間的なズレが
図６及び図７にｄで示すように生じる。
【０００８】撮像素子であるＣＣＤの画像の読み出しス
ピードが決まっているので、上記の時間的なズレｄは、
図７に示すように、ＣＣＤのシャッタースピードを図６
よりも速くしても改善されない。従って、画素ずらし法
を用いて高解像度化を行う従来の固体撮像装置では、時
間的なズレｄが増大するため、被写体ぶれ及び手ぶれが
生じてしまい、画質が劣化するという問題がある。
ピードが決まっているので、上記の時間的なズレｄは、
図７に示すように、ＣＣＤのシャッタースピードを図６
よりも速くしても改善されない。従って、画素ずらし法
を用いて高解像度化を行う従来の固体撮像装置では、時
間的なズレｄが増大するため、被写体ぶれ及び手ぶれが
生じてしまい、画質が劣化するという問題がある。
【０００９】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
画素ずらし法を用いた場合でも、実質的なシャッタース
ピードを向上し得る固体撮像装置を提供することを目的
とする。
画素ずらし法を用いた場合でも、実質的なシャッタース
ピードを向上し得る固体撮像装置を提供することを目的
とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、固体撮像素子に対する入射光を隣接する２
フレーム間又は２フィールド間でずらして、１フレーム
目又は１フィールド目の固体撮像素子の第１の露光期間
の読み出し信号と２フレーム目又は２フィールド目の固
体撮像素子の第２の露光期間の読み出し信号とを合成し
て出力する画素ずらし法による固体撮像装置において、
固体撮像素子の光入射側にメカニカルシャッター手段を
有し、このメカニカルシャッター手段により少なくとも
第２の露光期間は、第１の露光期間の直後で、かつ、第
１の露光期間と同一時間長さに設定するようにしたもの
である。
成するため、固体撮像素子に対する入射光を隣接する２
フレーム間又は２フィールド間でずらして、１フレーム
目又は１フィールド目の固体撮像素子の第１の露光期間
の読み出し信号と２フレーム目又は２フィールド目の固
体撮像素子の第２の露光期間の読み出し信号とを合成し
て出力する画素ずらし法による固体撮像装置において、
固体撮像素子の光入射側にメカニカルシャッター手段を
有し、このメカニカルシャッター手段により少なくとも
第２の露光期間は、第１の露光期間の直後で、かつ、第
１の露光期間と同一時間長さに設定するようにしたもの
である。
【００１１】この発明では、第１の露光期間の直後に第
２の露光期間を設け、これら両露光期間の固体撮像素子
の読み出し信号を合成するようにしているため、両露光
期間の間の時間的なズレを第１の露光期間に相当する時
間長さとすることができる。
２の露光期間を設け、これら両露光期間の固体撮像素子
の読み出し信号を合成するようにしているため、両露光
期間の間の時間的なズレを第１の露光期間に相当する時
間長さとすることができる。
【００１２】また、本発明は、固体撮像素子に対する入
射光の光路をずらす画素ずらし機構を、第１の露光期間
内から制御開始して第２の露光期間内で制御終了するよ
うに制御する制御手段を更に有する構成としたものであ
る。この発明では、第２の露光期間内での画素ずらし機
構の回動時間を短くできる。
射光の光路をずらす画素ずらし機構を、第１の露光期間
内から制御開始して第２の露光期間内で制御終了するよ
うに制御する制御手段を更に有する構成としたものであ
る。この発明では、第２の露光期間内での画素ずらし機
構の回動時間を短くできる。
【００１３】更に、本発明は、上記のメカニカルシャッ
ター手段を、シャッターボタンの押下により第２の露光
期間経過まで被写体からの入射光を固体撮像素子に入射
し、第２の露光期間経過時点で入射光を遮断し、第１の
露光期間は、固体撮像素子からの撮像信号読み出し期間
で、かつ、シャッタースピードに応じた期間である構成
としたものである。
ター手段を、シャッターボタンの押下により第２の露光
期間経過まで被写体からの入射光を固体撮像素子に入射
し、第２の露光期間経過時点で入射光を遮断し、第１の
露光期間は、固体撮像素子からの撮像信号読み出し期間
で、かつ、シャッタースピードに応じた期間である構成
としたものである。
【００１４】この発明では、シャッタースピードが速く
なるほど、第１の露光期間と第２の露光期間の間の時間
的なズレを短くすることができる。
なるほど、第１の露光期間と第２の露光期間の間の時間
的なズレを短くすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施の形態につ
いて図面と共に説明する。図１は本発明になる固体撮像
素子の一実施の形態の画素ずらし法による撮像素子の露
光及び読み出しのタイミングを示す図、図２は本発明に
なる固体撮像素子の一実施の形態の構成図、図３は図２
中の画素ずらし機構の一例の原理図を示す。
いて図面と共に説明する。図１は本発明になる固体撮像
素子の一実施の形態の画素ずらし法による撮像素子の露
光及び読み出しのタイミングを示す図、図２は本発明に
なる固体撮像素子の一実施の形態の構成図、図３は図２
中の画素ずらし機構の一例の原理図を示す。
【００１６】まず、本実施の形態の構成について図２及
び図３と共に説明するに、図２において、図示しない被
写体からの光は、レンズ機構１０を透過してシャッター
機構１１に入射される。このシャッター機構１１は、本
実施の形態の要部を構成し、通常は開いているが、シャ
ッターボタン１４がユーザにより押下されたときに閉じ
る構成とされたメカニカルシャッターである。
び図３と共に説明するに、図２において、図示しない被
写体からの光は、レンズ機構１０を透過してシャッター
機構１１に入射される。このシャッター機構１１は、本
実施の形態の要部を構成し、通常は開いているが、シャ
ッターボタン１４がユーザにより押下されたときに閉じ
る構成とされたメカニカルシャッターである。
【００１７】シャッター機構１１を通過した入射光は、
画素ずらし機構１２を通してＣＣＤ、垂直転送レジス
タ、水平転送レジスタなどからなる撮像回路１３に入射
され、ここで光電変換された後、撮像信号とされて信号
処理回路１９へ出力される。また、この撮像回路１３は
タイミング信号発生器（ＴＧ）１８の出力タイミング信
号により動作が制御される。
画素ずらし機構１２を通してＣＣＤ、垂直転送レジス
タ、水平転送レジスタなどからなる撮像回路１３に入射
され、ここで光電変換された後、撮像信号とされて信号
処理回路１９へ出力される。また、この撮像回路１３は
タイミング信号発生器（ＴＧ）１８の出力タイミング信
号により動作が制御される。
【００１８】また、マイクロコンピュータ１５はシャッ
ターボタン１４の押下の有無に応じて、駆動装置１６を
介してシャッター機構１１を開閉成制御すると共に、駆
動装置１７を介して画素ずらし機構１２を制御する。
ターボタン１４の押下の有無に応じて、駆動装置１６を
介してシャッター機構１１を開閉成制御すると共に、駆
動装置１７を介して画素ずらし機構１２を制御する。
【００１９】画素ずらし機構１２は図３に示すように、
２１ａで示す位置と２１ｂで示す位置のいずれかに制御
される例えば板ガラスから構成されている光学的低域フ
ィルタ（ＬＰＦ）により構成されている。ここで、光学
的ＬＰＦの厚さをｔ、屈折率をｎとすると、光学的ＬＰ
Ｆを位置２１ａ（又は２１ｂ）から２１ｂ（又は２１
ａ）まで回動角をｉとすると、この回動により、光学的
ＬＰＦを透過する光は角度δ（＝｛（１−ｎ）／ｎ｝・
ｓｉｎ（ｉ）・ｔ）だけずれて出射する。従って、この
画素ずらし機構１２により回動する回動角ｉを設定する
ことにより、入射光の光路をＣＣＤに対して１ライン分
ずらすことができる。
２１ａで示す位置と２１ｂで示す位置のいずれかに制御
される例えば板ガラスから構成されている光学的低域フ
ィルタ（ＬＰＦ）により構成されている。ここで、光学
的ＬＰＦの厚さをｔ、屈折率をｎとすると、光学的ＬＰ
Ｆを位置２１ａ（又は２１ｂ）から２１ｂ（又は２１
ａ）まで回動角をｉとすると、この回動により、光学的
ＬＰＦを透過する光は角度δ（＝｛（１−ｎ）／ｎ｝・
ｓｉｎ（ｉ）・ｔ）だけずれて出射する。従って、この
画素ずらし機構１２により回動する回動角ｉを設定する
ことにより、入射光の光路をＣＣＤに対して１ライン分
ずらすことができる。
【００２０】次に、この実施の形態の動作について図１
及び図２と共に説明する。ユーザが例えば静止画被写体
を撮像し、シャッターボタン１４を押下したものとする
と、被写体からの入射光はレンズ機構１０、シャッター
機構１１及び画素ずらし機構１２をそれぞれ透過して撮
像回路１３に入射され、シャッターボタン１４を押下し
た直後の１フレームの開始時刻（図１（Ｅ）の時刻ｔ
１）から撮像回路１３のＣＣＤに電荷が蓄積されてい
き、図１（Ｅ）の時刻ｔ２で電荷がＣＣＤの電子シャッ
ターにより排出された後、再び電荷が蓄積されていく。
及び図２と共に説明する。ユーザが例えば静止画被写体
を撮像し、シャッターボタン１４を押下したものとする
と、被写体からの入射光はレンズ機構１０、シャッター
機構１１及び画素ずらし機構１２をそれぞれ透過して撮
像回路１３に入射され、シャッターボタン１４を押下し
た直後の１フレームの開始時刻（図１（Ｅ）の時刻ｔ
１）から撮像回路１３のＣＣＤに電荷が蓄積されてい
き、図１（Ｅ）の時刻ｔ２で電荷がＣＣＤの電子シャッ
ターにより排出された後、再び電荷が蓄積されていく。
【００２１】そして、１フレーム目の終りの時刻ｔ３で
ＴＧ１８からの信号に基づき、上記のＣＣＤの蓄積電荷
は撮像回路１３内の垂直転送レジスタへ一括転送され、
その後水平転送レジスタを順次に転送されて読み出され
る。従って、撮像回路１３からは時刻ｔ２から時刻ｔ３
までの蓄積電荷による撮像信号が時刻ｔ３（図１（Ａ）
の読み出しタイミングａ１）で取り出されるから、図１
（Ｅ）に示すように、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間
が電子シャッターによる露光期間６である。
ＴＧ１８からの信号に基づき、上記のＣＣＤの蓄積電荷
は撮像回路１３内の垂直転送レジスタへ一括転送され、
その後水平転送レジスタを順次に転送されて読み出され
る。従って、撮像回路１３からは時刻ｔ２から時刻ｔ３
までの蓄積電荷による撮像信号が時刻ｔ３（図１（Ａ）
の読み出しタイミングａ１）で取り出されるから、図１
（Ｅ）に示すように、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間
が電子シャッターによる露光期間６である。
【００２２】時刻ｔ３の後、マイクロコンピュータ１５
は駆動装置１７を介して画素ずらし機構１２を前記ＣＣ
Ｄへの入射光が垂直方向に１ライン分シフトするように
制御し（図１（Ｂ）に画素ずらしのタイミングを示
す）、更に、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの露光期間６と
同一の期間経過後の時刻ｔ４に達した時点で、図１
（Ｃ）に模式的に示すように、駆動装置１６を介してシ
ャッター機構１１を閉成するように制御する。これによ
り、時刻ｔ４以降はＣＣＤへの入射光が遮断される。
は駆動装置１７を介して画素ずらし機構１２を前記ＣＣ
Ｄへの入射光が垂直方向に１ライン分シフトするように
制御し（図１（Ｂ）に画素ずらしのタイミングを示
す）、更に、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの露光期間６と
同一の期間経過後の時刻ｔ４に達した時点で、図１
（Ｃ）に模式的に示すように、駆動装置１６を介してシ
ャッター機構１１を閉成するように制御する。これによ
り、時刻ｔ４以降はＣＣＤへの入射光が遮断される。
【００２３】時刻ｔ３から上記の時刻ｔ４までの期間
は、撮像回路１３のＣＣＤに入射光に基づく２フレーム
目の電荷が再び蓄積されていき、時刻ｔ４での電荷が保
持される。時刻ｔ４以降はＣＣＤに光が入射されないた
め、ＣＣＤに電荷が蓄積されず、オーバーフローになる
ことはなく、よって電荷排出動作は行われないためであ
る。
は、撮像回路１３のＣＣＤに入射光に基づく２フレーム
目の電荷が再び蓄積されていき、時刻ｔ４での電荷が保
持される。時刻ｔ４以降はＣＣＤに光が入射されないた
め、ＣＣＤに電荷が蓄積されず、オーバーフローになる
ことはなく、よって電荷排出動作は行われないためであ
る。
【００２４】そして、２フレーム目の終りの時刻ｔ５で
ＴＧ１８からの信号に基づき、上記のＣＣＤの蓄積電荷
は撮像回路１３内の垂直転送レジスタへ一括転送され、
その後水平転送レジスタを順次に転送されて読み出され
る。従って、撮像回路１３からは時刻ｔ３から時刻ｔ４
までの蓄積電荷による撮像信号が時刻ｔ５（図１（Ａ）
の読み出しタイミングａ２）で取り出されるから、図１
（Ｅ）に示すように、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間
がメカニカルシャッターによる露光期間７である。ま
た、図１（Ｄ）は電子シャッターのタイミングを示す。
ＴＧ１８からの信号に基づき、上記のＣＣＤの蓄積電荷
は撮像回路１３内の垂直転送レジスタへ一括転送され、
その後水平転送レジスタを順次に転送されて読み出され
る。従って、撮像回路１３からは時刻ｔ３から時刻ｔ４
までの蓄積電荷による撮像信号が時刻ｔ５（図１（Ａ）
の読み出しタイミングａ２）で取り出されるから、図１
（Ｅ）に示すように、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間
がメカニカルシャッターによる露光期間７である。ま
た、図１（Ｄ）は電子シャッターのタイミングを示す。
【００２５】撮像回路から読み出された１フレーム目の
撮像信号と２フレーム目の撮像信号は信号処理回路１９
（図１（Ａ）の５）に供給されて、合成され撮像信号と
して出力される。このように、この実施の形態では、１
フレーム目と２フレーム目の撮像信号の時間的なズレ
は、図１（Ｅ）に示すように時刻ｔ２から時刻ｔ３まで
の露光期間６であるため、従来に比べて時間的なズレが
小さく、よって従来装置で問題であった被写体ぶれ及び
手ぶれを低減できる。
撮像信号と２フレーム目の撮像信号は信号処理回路１９
（図１（Ａ）の５）に供給されて、合成され撮像信号と
して出力される。このように、この実施の形態では、１
フレーム目と２フレーム目の撮像信号の時間的なズレ
は、図１（Ｅ）に示すように時刻ｔ２から時刻ｔ３まで
の露光期間６であるため、従来に比べて時間的なズレが
小さく、よって従来装置で問題であった被写体ぶれ及び
手ぶれを低減できる。
【００２６】次に、シャッタースピードを図１の場合よ
りも高速にしたときの図２の実施の形態の動作について
図４と共に説明する。図４中、図１と同一部分は同一符
号を付してある。ユーザがシャッターボタン１４を押下
した直後の１フレームの開始時刻（図４（Ｅ）の時刻ｔ
１）から撮像回路１３のＣＣＤに電荷が蓄積されてい
き、図４（Ｅ）の時刻ｔ６で電荷がＣＣＤの電子シャッ
ターにより排出された後、再び電荷が蓄積されていく。
上記の時刻ｔ６は前記時刻ｔ２よりも遅い。電子シャッ
ターは図４（Ｄ）に示すように、時刻ｔ６以降開く。
りも高速にしたときの図２の実施の形態の動作について
図４と共に説明する。図４中、図１と同一部分は同一符
号を付してある。ユーザがシャッターボタン１４を押下
した直後の１フレームの開始時刻（図４（Ｅ）の時刻ｔ
１）から撮像回路１３のＣＣＤに電荷が蓄積されてい
き、図４（Ｅ）の時刻ｔ６で電荷がＣＣＤの電子シャッ
ターにより排出された後、再び電荷が蓄積されていく。
上記の時刻ｔ６は前記時刻ｔ２よりも遅い。電子シャッ
ターは図４（Ｄ）に示すように、時刻ｔ６以降開く。
【００２７】そして、１フレーム目の終りの時刻ｔ３で
ＴＧ１８からの信号に基づき、上記のＣＣＤの蓄積電荷
は撮像回路１３内の垂直転送レジスタへ一括転送され、
その後水平転送レジスタを順次に転送されて読み出され
る。従って、撮像回路１３からは時刻ｔ６から時刻ｔ３
までの短期間の蓄積電荷による撮像信号が時刻ｔ３（図
４（Ａ）の読み出しタイミングａ１）で取り出されるか
ら、図４（Ｅ）に示すように、時刻ｔ６から時刻ｔ３ま
での期間が電子シャッターによる露光期間８である。こ
の露光期間８はシャッタースピードが速くなるほど短く
なる。
ＴＧ１８からの信号に基づき、上記のＣＣＤの蓄積電荷
は撮像回路１３内の垂直転送レジスタへ一括転送され、
その後水平転送レジスタを順次に転送されて読み出され
る。従って、撮像回路１３からは時刻ｔ６から時刻ｔ３
までの短期間の蓄積電荷による撮像信号が時刻ｔ３（図
４（Ａ）の読み出しタイミングａ１）で取り出されるか
ら、図４（Ｅ）に示すように、時刻ｔ６から時刻ｔ３ま
での期間が電子シャッターによる露光期間８である。こ
の露光期間８はシャッタースピードが速くなるほど短く
なる。
【００２８】時刻ｔ３の後、マイクロコンピュータ１５
は駆動装置１７を介して画素ずらし機構１２を前記ＣＣ
Ｄへの入射光が垂直方向に１ライン分シフトするように
制御し（図４（Ｂ）に画素ずらしのタイミングを示
す）、更に、時刻ｔ６から時刻ｔ３までの露光期間８と
同一の期間経過後の時刻ｔ７に達した時点で、図４
（Ｃ）に模式的に示すように、駆動装置１６を介してシ
ャッター機構１１を閉成するように制御する。これによ
り、時刻ｔ７以降はＣＣＤへの入射光が遮断される。
は駆動装置１７を介して画素ずらし機構１２を前記ＣＣ
Ｄへの入射光が垂直方向に１ライン分シフトするように
制御し（図４（Ｂ）に画素ずらしのタイミングを示
す）、更に、時刻ｔ６から時刻ｔ３までの露光期間８と
同一の期間経過後の時刻ｔ７に達した時点で、図４
（Ｃ）に模式的に示すように、駆動装置１６を介してシ
ャッター機構１１を閉成するように制御する。これによ
り、時刻ｔ７以降はＣＣＤへの入射光が遮断される。
【００２９】時刻ｔ３から上記の時刻ｔ７までの期間
は、撮像回路１３のＣＣＤに入射光に基づく２フレーム
目の電荷が再び蓄積されていき、時刻ｔ７での電荷が保
持される。時刻ｔ７以降はＣＣＤに光が入射されないた
め、ＣＣＤに電荷が蓄積されず、オーバーフローになる
ことはなく、よって電荷排出動作は行われないためであ
る。
は、撮像回路１３のＣＣＤに入射光に基づく２フレーム
目の電荷が再び蓄積されていき、時刻ｔ７での電荷が保
持される。時刻ｔ７以降はＣＣＤに光が入射されないた
め、ＣＣＤに電荷が蓄積されず、オーバーフローになる
ことはなく、よって電荷排出動作は行われないためであ
る。
【００３０】そして、２フレーム目の終りの時刻ｔ７で
ＴＧ１８からの信号に基づき、上記のＣＣＤの蓄積電荷
は撮像回路１３内の垂直転送レジスタへ一括転送され、
その後水平転送レジスタを順次に転送されて読み出され
る。従って、撮像回路１３からは時刻ｔ３から時刻ｔ７
までの蓄積電荷による撮像信号が時刻ｔ５（図４（Ａ）
の読み出しタイミングａ２）で取り出されるから、図４
（Ｅ）に示すように、時刻ｔ３から時刻ｔ７までの期間
がメカニカルシャッターによる露光期間９である。
ＴＧ１８からの信号に基づき、上記のＣＣＤの蓄積電荷
は撮像回路１３内の垂直転送レジスタへ一括転送され、
その後水平転送レジスタを順次に転送されて読み出され
る。従って、撮像回路１３からは時刻ｔ３から時刻ｔ７
までの蓄積電荷による撮像信号が時刻ｔ５（図４（Ａ）
の読み出しタイミングａ２）で取り出されるから、図４
（Ｅ）に示すように、時刻ｔ３から時刻ｔ７までの期間
がメカニカルシャッターによる露光期間９である。
【００３１】撮像回路から読み出された１フレーム目の
撮像信号と２フレーム目の撮像信号は信号処理回路１９
（図４（Ａ）の５）に供給されて、合成され撮像信号と
して出力される。このように、この実施の形態では、１
フレーム目と２フレーム目の撮像信号の時間的なズレ
は、図４（Ｅ）に示すように時刻ｔ６から時刻ｔ３まで
の露光期間８であるため、図１の場合よりもより一層時
間的なズレが小さく、よって従来装置で問題であった被
写体ぶれ及び手ぶれを大幅に低減できる。
撮像信号と２フレーム目の撮像信号は信号処理回路１９
（図４（Ａ）の５）に供給されて、合成され撮像信号と
して出力される。このように、この実施の形態では、１
フレーム目と２フレーム目の撮像信号の時間的なズレ
は、図４（Ｅ）に示すように時刻ｔ６から時刻ｔ３まで
の露光期間８であるため、図１の場合よりもより一層時
間的なズレが小さく、よって従来装置で問題であった被
写体ぶれ及び手ぶれを大幅に低減できる。
【００３２】次に、本発明の他の実施の形態について説
明する。上記の図１及び図４に示したタイミングチャー
トでは、時刻ｔ３の２フレーム目の開始時刻で画素ずら
し機構１２を画素ずらしのために、図３の所定角度ｉだ
け回動制御するように説明したが、この画素ずらし機構
１２は光学的ＬＰＦを回動制御しているので、短時間で
はあるが回動開始位置（例えば図３の２１ｂ）から回動
終了位置（例えば図３の２１ａ）まである時間かかり、
その回動中の期間の露光により第２の露光期間７、９で
の画質が劣化し、シャッター機構１１によるシャッター
効果が十分に得られない。
明する。上記の図１及び図４に示したタイミングチャー
トでは、時刻ｔ３の２フレーム目の開始時刻で画素ずら
し機構１２を画素ずらしのために、図３の所定角度ｉだ
け回動制御するように説明したが、この画素ずらし機構
１２は光学的ＬＰＦを回動制御しているので、短時間で
はあるが回動開始位置（例えば図３の２１ｂ）から回動
終了位置（例えば図３の２１ａ）まである時間かかり、
その回動中の期間の露光により第２の露光期間７、９で
の画質が劣化し、シャッター機構１１によるシャッター
効果が十分に得られない。
【００３３】そこで、この実施の形態では、画素ずらし
機構１２により図３に示した光学的ＬＰＦを、図５
（Ｂ）に示すように、１フレーム目の信号読み出し時刻
（図５（Ａ）のｔ３で、図１、図４のｔ３と同じ）の直
前の第１の露光期間８内の時刻ｔａから回動制御を開始
し、第２の露光期間９内の時刻ｔｂで回動制御を終了す
るようにする。なお、時刻ｔａ〜ｔ３の期間Ｔと時刻ｔ
３〜ｔｂの期間Ｔは同一である（同一でなくてもよ
い）。このように、第１の露光期間８と第２の露光期間
９に、光学的ＬＰＦの回動期間を割り振ることにより、
シャッター機構１１のメカニカルシャッターによる効果
を高速に得ることができる。
機構１２により図３に示した光学的ＬＰＦを、図５
（Ｂ）に示すように、１フレーム目の信号読み出し時刻
（図５（Ａ）のｔ３で、図１、図４のｔ３と同じ）の直
前の第１の露光期間８内の時刻ｔａから回動制御を開始
し、第２の露光期間９内の時刻ｔｂで回動制御を終了す
るようにする。なお、時刻ｔａ〜ｔ３の期間Ｔと時刻ｔ
３〜ｔｂの期間Ｔは同一である（同一でなくてもよ
い）。このように、第１の露光期間８と第２の露光期間
９に、光学的ＬＰＦの回動期間を割り振ることにより、
シャッター機構１１のメカニカルシャッターによる効果
を高速に得ることができる。
【００３４】なお、本発明は上記の実施の形態に限定さ
れるものではなく、例えば１フレーム目の露光期間は電
気的処理による電子シャッターによるものとしたが、メ
カニカルシャッターにより決めてもよい。また、画素ず
らしによる撮像信号は２フレーム間の撮像信号を合成し
て得るように説明したが、２フィールド間の撮像信号を
合成して得ることもでき、また、静止画のみならず、動
画に対しても適用可能である。更に、上記の実施の形態
では、プログレッシブスキャン方式について説明した
が、インターレーススキャン方式の撮像装置にも適用可
能である。
れるものではなく、例えば１フレーム目の露光期間は電
気的処理による電子シャッターによるものとしたが、メ
カニカルシャッターにより決めてもよい。また、画素ず
らしによる撮像信号は２フレーム間の撮像信号を合成し
て得るように説明したが、２フィールド間の撮像信号を
合成して得ることもでき、また、静止画のみならず、動
画に対しても適用可能である。更に、上記の実施の形態
では、プログレッシブスキャン方式について説明した
が、インターレーススキャン方式の撮像装置にも適用可
能である。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１の露光期間の直後に第２の露光期間を設け、これら
両露光期間の固体撮像素子の読み出し信号を合成するこ
とにより、両露光期間の間の時間的なズレを第１の露光
期間に相当する時間長さとするようにしたため、露光期
間がフレーム（又はフィールド）の終りにある従来装置
に比べて上記の時間的なズレを短くすることができ、よ
って、従来装置に比べて、画素ずらし法の固体撮像装置
の欠点である被写体ぶれや手ぶれを低減できる。
第１の露光期間の直後に第２の露光期間を設け、これら
両露光期間の固体撮像素子の読み出し信号を合成するこ
とにより、両露光期間の間の時間的なズレを第１の露光
期間に相当する時間長さとするようにしたため、露光期
間がフレーム（又はフィールド）の終りにある従来装置
に比べて上記の時間的なズレを短くすることができ、よ
って、従来装置に比べて、画素ずらし法の固体撮像装置
の欠点である被写体ぶれや手ぶれを低減できる。
【００３６】また、本発明によれば、固体撮像素子に対
する入射光の光路をずらす画素ずらし機構を、第１の露
光期間内から制御開始して第２の露光期間内で制御終了
するように制御する制御手段を更に有する構成とするこ
とにより、第２の露光期間内での画素ずらし機構の回動
時間を短くするようにしたため、メカニカルシャッター
手段により露光される第２の露光期間における画質劣化
を最小限にでき、メカニカルシャッター手段のシャッタ
ー効果を高速に得ることができる。
する入射光の光路をずらす画素ずらし機構を、第１の露
光期間内から制御開始して第２の露光期間内で制御終了
するように制御する制御手段を更に有する構成とするこ
とにより、第２の露光期間内での画素ずらし機構の回動
時間を短くするようにしたため、メカニカルシャッター
手段により露光される第２の露光期間における画質劣化
を最小限にでき、メカニカルシャッター手段のシャッタ
ー効果を高速に得ることができる。
【図１】本発明になる固体撮像装置の一実施の形態の第
１のシャッタースピードにおける読み出しタイミングや
露光タイミングを示すタイミングチャートである。
１のシャッタースピードにおける読み出しタイミングや
露光タイミングを示すタイミングチャートである。
【図２】本発明になる固体撮像装置の一実施の形態の構
成図である。
成図である。
【図３】図２中の画素ずらし機構による画素ずらしの原
理を説明する図である。
理を説明する図である。
【図４】本発明になる固体撮像装置の一実施の形態の第
２のシャッタースピードにおける読み出しタイミングや
露光タイミングを示すタイミングチャートである。
２のシャッタースピードにおける読み出しタイミングや
露光タイミングを示すタイミングチャートである。
【図５】画素ずらし機構の制御方法を説明する図であ
る。
る。
【図６】従来の固体撮像装置の一例の第１のシャッター
スピードにおける読み出しタイミングや露光タイミング
を示すタイミングチャートである。
スピードにおける読み出しタイミングや露光タイミング
を示すタイミングチャートである。
【図７】従来の固体撮像装置の一例の第２のシャッター
スピードにおける読み出しタイミングや露光タイミング
を示すタイミングチャートである。
スピードにおける読み出しタイミングや露光タイミング
を示すタイミングチャートである。
５ 信号処理部 ６、８ 第１の露光期間 ７、９ 第２の露光期間 １０ レンズ機構 １１ シャッター機構（メカニカルシャッター手段） １２ 画素ずらし機構 １３ 撮像回路 １４ シャッターボタン １５ マイクロコンピュータ（メカニカルシャッター手
段） １６ 駆動装置（メカニカルシャッター手段） １７ 駆動装置 １８ タイミング信号発生器（ＴＧ） １９ 信号処理回路
段） １６ 駆動装置（メカニカルシャッター手段） １７ 駆動装置 １８ タイミング信号発生器（ＴＧ） １９ 信号処理回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大竹 與志知 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 Ｆターム(参考） 5C022 AA13 AB17 AC42 AC51 AC52 AC69 5C024 AA01 CA11 CA17 EA00 EA01 FA01 GA11
Claims (2)
- 【請求項１】 固体撮像素子に対する入射光を隣接する
２フレーム間又は２フィールド間でずらして、１フレー
ム目又は１フィールド目の固体撮像素子の第１の露光期
間の読み出し信号と２フレーム目又は２フィールド目の
固体撮像素子の第２の露光期間の読み出し信号とを合成
して出力する画素ずらし法による固体撮像装置におい
て、 前記固体撮像素子の光入射側にメカニカルシャッター手
段を有し、このメカニカルシャッター手段により少なく
とも前記第２の露光期間は、前記第１の露光期間の直後
で、かつ、前記第１の露光期間と同一時間長さに設定す
ることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 前記固体撮像素子に対する入射光の光路
をずらす画素ずらし機構を、前記第１の露光期間内から
制御開始して前記第２の露光期間内で制御終了するよう
に制御する制御手段を更に有することを特徴とする請求
項１記載の固体撮像装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26401899A JP2001094883A (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 固体撮像装置 |
| US09/660,052 US6930724B1 (en) | 1999-09-17 | 2000-09-12 | Solid-state image sensing apparatus with a relative positional light shift |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26401899A JP2001094883A (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001094883A true JP2001094883A (ja) | 2001-04-06 |
Family
ID=17397421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26401899A Pending JP2001094883A (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 固体撮像装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6930724B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001094883A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7330181B2 (en) * | 2003-10-31 | 2008-02-12 | Sony Corporation | Method and apparatus for processing an image, image display system, storage medium, and program |
| JP4337505B2 (ja) * | 2003-10-31 | 2009-09-30 | ソニー株式会社 | 撮像装置および撮像方法、画像処理装置および画像処理方法、画像表示システム、記録媒体、並びにプログラム |
| US8169519B1 (en) * | 2007-12-26 | 2012-05-01 | Google Inc. | System and method for reducing motion blur using CCD charge shifting |
| KR101170459B1 (ko) * | 2009-11-03 | 2012-08-07 | 삼성전자주식회사 | 촬영 장치 제어 방법 및 이를 이용한 촬영 장치 |
| US9264630B2 (en) * | 2013-01-04 | 2016-02-16 | Nokia Technologies Oy | Method and apparatus for creating exposure effects using an optical image stabilizing device |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6018363A (en) * | 1994-04-28 | 2000-01-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Image sensing apparatus with optical-axis deflecting device |
| JPH08275067A (ja) | 1995-03-31 | 1996-10-18 | Sony Corp | 撮像装置 |
| US6195125B1 (en) * | 1995-08-11 | 2001-02-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Pixel shifting image sensor with a different number of images sensed in each mode |
| JPH09261535A (ja) * | 1996-03-25 | 1997-10-03 | Sharp Corp | 撮像装置 |
| JP3617887B2 (ja) * | 1996-10-14 | 2005-02-09 | シャープ株式会社 | 撮像装置 |
| JP4536170B2 (ja) * | 1996-12-27 | 2010-09-01 | シャープ株式会社 | 撮像装置 |
| JP3762049B2 (ja) * | 1997-06-27 | 2006-03-29 | キヤノン株式会社 | 撮像装置及び撮像方法及びその撮像方法を記録した記録媒体 |
| US6650361B1 (en) * | 1997-12-17 | 2003-11-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Imaging apparatus control method, and a computer program product having computer program code therefor |
| US6686956B1 (en) * | 1999-08-31 | 2004-02-03 | International Business Machines Corporation | Increased resolution digital capture device |
-
1999
- 1999-09-17 JP JP26401899A patent/JP2001094883A/ja active Pending
-
2000
- 2000-09-12 US US09/660,052 patent/US6930724B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6930724B1 (en) | 2005-08-16 |
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|---|---|---|---|
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
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|
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|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060523 |