JP2003298959A

JP2003298959A - 高速撮影装置

Info

Publication number: JP2003298959A
Application number: JP2002097699A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Tomita; 光浩冨田; Hideki Ogawa; 英樹小川; Masami Onishi; 正巳大西
Original assignee: For A Co Ltd
Current assignee: For A Co Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-17
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP4110369B2

Abstract

(57)【要約】【課題】固体撮像素子から読み出す画素数を、垂直・
水平方向ともに通常よりも少なくして、高速撮影できる
高速撮影装置を提供する。【解決手段】固体撮像素子の受光面の前にレンズから
入射する光学像の一部を遮光する水平方向・垂直方向に
移動可能で、かつ撮像素子の通常動作時における画像信
号の各コマの最初に電荷が出力される画素を含む任意の
面積に縮小制限できる遮光板と、前記固体撮像素子を制
御するパルス発生器とを備え、前記パルス発生器の動作
により、前記遮光板で遮光された遮光領域内の各画素か
らの電荷と前記受光領域内の各画素からの電荷とを水平
転送ＣＣＤ及び垂直転送ＣＣＤで加算することにより、
前記遮光板で縮小制限された受光領域内の各画素の単位
時間あたりの電荷読み出し回数を受光面全体の画素から
の電荷を読み出す通常動作時の読み出し回数より増加さ
せることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子の
受光面の一部を遮光して前記受光面の受光領域内の画素
数を減らし、かつ前記受光面の横縦比をも変化させて、
高速撮影を可能にする装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像素子から読み出す垂直方向の
画素数を通常より少なく設定し、単位時間の画像のコマ
数を通常より多く撮影して記録し、通常のコマ数で再生
してスローモーションのテレビジョン画像を得るパーシ
ャルスキャンと呼ばれる高速撮影手段がある。しかし、
画面の垂直及び水平の両方向にわたって固体撮像素子か
ら読み出す画素数を通常より適宜に少なくして撮影・記
録・再生し、高速撮影画像を得る手段はなかった。前記
パーシャルスキャンを、図３の固体撮像素子の動作を説
明する模式図、図４の従来例の高速撮影を説明する図、
図５の従来例の高速撮影の波形図によって説明する。な
お以降は、説明の便宜上垂直ブランキング期間を無視し
て説明する。

【０００３】図４に有効画素が水平方向に１３００列、
垂直方向に１０３０行の正方行列に配列された固体撮像
素子の受光面９に、文字Ａの光学像が入射されている例
を示した。いまこの固体撮像素子が、図４（ａ）に示す
ように、通常は前記１０３０行の水平画素列を毎秒１２
回の割合、つまり全画素の電荷を毎秒１２コマの画像信
号として得ているものとする。これに対して図４（ｂ）
は、前記固体撮像素子の上部及び下部の水平画素列の各
４１５行分の電荷読み出し、つまり水平／垂直走査を行
わず、中央部の２００行のみを走査してこの部分の画像
信号のみを得る例を示している。この場合の垂直走査作
動時間は、画素列の行数が減じた分だけ短くなり通常時
の約１／５ですむので、固体撮像素子から出力される画
像信号の毎秒コマ数は通常時の約５倍の約６０コマとな
る。ただしこの場合は図４（b）に示す文字Ａの点線部
分は画像信号として出力されず、実線部分のみが固体撮
像素子の端子から画像信号として出力されることにな
る。図５（ａ）に図４（ａ）に示した通常の垂直走査
時、つまり全画面の１２コマの画像信号を得る場合の、
また図５（ｂ）に図４（ｂ）に示した中央部の２００行
の画素列をのみを走査して画像信号を得ることによって
高速撮影した場合の画像信号波形を示す。

【０００４】図３の固体撮像素子１の動作を説明する模
式図はインターライン型固体撮像素子の場合を示し、以
下前述と同様に水平方向に１３００列、垂直方向に１０
３０行の画素配列でなるものとしてその基本動作を説明
する。各画素５に蓄積された電荷は、各画素５に対応し
たシフトレジスタである垂直転送レジスタ４を備えた垂
直転送ＣＣＤ７にフレームシフトパルスにより一斉に転
送される。前記垂直転送レジスタ４に転送された電荷
は、更に転送ゲートパルスにより各垂直転送ＣＣＤ７の
上方の垂直転送レジスタ４から下方の垂直転送レジスタ
４の１行ごと順次下方向に転送される。また各垂直転送
ＣＣＤ７の最下部に位置する垂直転送レジスタ４の各電
荷は、各垂直転送ＣＣＤ７に対応した水平転送ＣＣＤ８
の水平転送レジスタ６に並列に転送され、更に、クロッ
クパルスにより水平転送ＣＣＤ８の右側の水平転送レジ
スタ６から順次左側の水平転送レジスタ６に転送され、
増幅器１０で増幅等の処理をして端子１４を介し画像信
号として出力される。

【０００５】このようなインターライン型固体撮像素子
において、図４（ｂ）に示し（０００３）項で説明した
パーシャルスキャンを行う場合の動作原理について次に
説明する。水平転送ＣＣＤ８に転送された１３００列、
１０３０行の電荷を端子１４から画像信号として出力す
るのに要する時間、つまり１水平走査期間に例えば２０
回の転送ゲートパルスを印加すると１水平走査期間内に
２０行分の画素の電荷が水平転送ＣＣＤ８に転送される
ことになる。この走査を２０水平走査期間繰り返し、更
に１水平走査期間だけ１５回前記転送ゲートパルスを印
加して１５行分の画素の電荷を水平転送ＣＣＤに転送す
れば、合計２１水平走査期間内に４１５行分の画素の電
荷が水平転送ＣＣＤ８に転送されることになる。ところ
でこの２１水平走査期間中、水平転送ＣＣＤ８には前記
クロックパルスを加えないでおくと、水平転送ＣＣＤ８
の各水平転送レジスタ６には４１５行分の電荷が加算さ
れ、蓄積されることになり、次にクロックパルスが印可
されたときこれら加算・蓄積された電荷は、１行分の画
像信号として端子１４からは出力されるが、この出力画
像信号は半導体メモリ等の記録媒体に記録しないか、ま
た記録したとしても再生又は読み出さないことによって
スローモーション再生画像に出力されないよう処理され
る。次に、前記２００行の各画素の電荷の読み出しを通
常の方法で行い、前記磁気ディスク又は半導体メモリ等
の記録媒体にいったん蓄積し、その次に続く４１５行を
上述の４１５行と同様に処理した後、前記記録媒体から
ＮＴＳＣ方式等の通常走査方式で再生又は読み出せば、
前記２００行分のスローモーションのテレビ画像を得る
ことができる。このようにして任意の行数の電荷のみを
画像信号として取り出すことができ、画像信号として取
り出す画素の行数が少ないほど高速撮影となるのは言う
までもない。なお画像信号として取り出すのは、前記例
の固体撮像素子の中央部の画像に限られるものではな
く、上部又は下部の画像でもよい。さらに、高速撮影用
に特別製作された固体撮像素子を用いる場合もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述したパーシャル
スキャンで高速撮影を行うために前記画像として取り出
す画素の行数を極端に少なくすると、出力される画像の
垂直解像度の低下及び横縦比の変化が問題となる。ま
た、垂直解像度の犠牲にもかかわらず撮影の高速化が充
分ではない。そこで、横縦ともに適度に画素数を減じる
ことによって必要な画素の読み出し時間を縮めれば、効
率のよい高速撮影の実現が期待できる。しかし、横、す
なわち各行からの読み出す画素数を減じて読出時間を短
縮する手段の実現は、従来においては非常に困難なこと
であった。本発明は、このような背景においてなされ、
通常の固体撮像素子を用い、任意に設定した撮影速度及
び画面の横縦比に基づき固体撮像素子の受光面の一部を
遮光し、前記受光面の受光領域と遮光領域のそれぞれの
部分の画素の電荷が垂直転送及び水平転送ＣＣＤで加算
され、その電荷を読み出すことにより、適当な垂直解像
度及び横縦比であるとともに効率のよい高速撮影ができ
る高速撮影装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記に鑑
み鋭意研究の結果、次の手段によりこの問題を解決し
た。（１）レンズを備えた固体撮像装置において、該装置に
備えた固体撮像素子の受光面の前にレンズから入射する
光学像の一部を遮光する水平方向に移動可能な遮光板を
備えて、前記固体撮像素子の受光領域を撮像素子の通常
動作時における画像信号の各コマの最初に電荷が出力さ
れる画素を含む任意の面積に縮小制限し、かつ前記受光
領域内の各画素からの電荷を出力するように前記固体撮
像素子を制御するパルス発生器を備え、前記パルス発生
器の動作により、前記遮光板で遮光された遮光領域内の
各画素からの電荷と次の水平方向の画素列の前記受光領
域内の各画素からの電荷とを水平転送ＣＣＤで加算する
ことにより、前記遮光板で縮小制限された受光領域内の
各画素の単位時間あたりの電荷読み出し回数を受光面全
体の画素からの電荷を読み出す通常動作時の読み出し回
数より増加させられるようにしたことを特徴とする高速
撮影装置。

【０００８】（２）レンズを備えた固体撮像装置におい
て、該装置に備えた固体撮像素子の受光面の前にレンズ
から入射する光学像の一部を遮光する垂直方向に移動可
能な遮光板を備えて、前記固体撮像素子の受光領域を撮
像素子の通常動作時における画像信号の各コマの最初に
電荷が出力される画素を含む任意の面積に縮小制限し、
かつ前記受光領域内の各画素からの電荷を出力するよう
に前記固体撮像素子を制御するパルス発生器を備え、前
記パルス発生器の動作により、前記遮光板で遮光された
遮光領域内の各画素からの電荷と次のコマの前記受光領
域内の各画素からの電荷とを垂直転送ＣＣＤで加算する
ことにより、前記遮光板で制限された受光領域内の各画
素の単位時間あたりの電荷読み出し回数を受光面全体の
画素からの電荷を読み出す通常動作時の読み出し回数よ
り増加させられるようにしたことを特徴とする前記
（１）項に記載の高速撮影装置。

【０００９】（３）前記固体撮像素子から出力される画
像信号が、水平方向及び垂直方向に移動する遮光板によ
って任意の面積に縮小制限された前記受光領域の各画素
からの電荷に基づく画像信号と、前記遮光板によって遮
光される遮光領域と前記受光領域の境界付近にあって光
の回り込み等により遮光板で完全に遮光されない恐れの
ある部分の各画素からの電荷に基づく画送信号とでなる
ことを特徴とする前記（１）又は（２）項に記載の高速
撮影装置。

【００１０】（４）前記高速撮影装置の垂直転送手段又
は該垂直転送手段の一部にパーシャルスキャンを用いる
ことを特徴とする前記（１）〜（３）項のいずれか１項
に記載の高速撮影装置。

【００１１】（５）前記水平方向及び垂直方向に移動す
る遮光板の移動が、それぞれ手動、又は前記遮光板をそ
れぞれ水平方向又は垂直方向に移動制御するための移動
制御器の操作によって行われ、前記遮光板をそれぞれ任
意の位置に移動・設定できることを特徴とする前記
（１）〜（４）項のいずれか１項に記載の高速撮影装
置。

【００１２】（６）前記移動制御器にあらかじめ設定さ
れた複数の遮光板の位置状態から任意の位置状態を選択
することにより、あらかじめその位置状態に適合するよ
うパルス発生器に設定された前記固体撮像素子の制御パ
ルスが自動的に選択・発生されるようにして、前記複数
の遮光板の位置状態を選択するだけであらかじめ設定さ
れた数種の速度の高速撮影が可能になることを特徴とす
る前記（５）項に記載の高速撮影装置。

【００１３】（７）前記固体撮像素子が、電荷転送型固
体撮像素子であることを特徴とする前記（１）〜（６）
項のいずれか１項に記載の高速撮影装置。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例の
図によって説明する。図１は本発明実施例の高速撮影装
置の要部斜視図、図２は本発明実施例の高速撮影装置の
高速撮影を説明する図、図３は固体撮像素子の動作を説
明する模式図である。図において、１は固体撮像素子、
２は遮光板、３はレンズ、４は垂直転送レジスタ、５は
画素、６は水平転送レジスタ、７は垂直転送ＣＣＤ、８
は水平転送ＣＣＤ、９は受光面、１０は増幅器、１１は
受光領域、１２はパルス発生器、１３は移動制御器、１
４は端子である。

【００１５】図１に本発明の実施例として示す高速撮影
装置の要部は、レンズ３，固体撮像素子１、該固体撮像
素子１の受光面９の前に配置された２枚の遮光板２ｘ、
２ｙ、前記遮光板２ｘ、２ｙの位置をそれぞれ左右、上
下方向に個別に移動制御する２つの移動制御器１３ｘ、
１３ｙ、及び前記固体撮像素子１の受光面９への入射光
が前記遮光板２x、２yによって遮られることによって縮
小・制限された受光領域１１の画素及び前記受光領域と
前記遮光板２ｘ、２ｙとによって生じる前記受光面９の
遮光領域との境界付近の画素の電荷を読み出すのに適し
たタイミングのフレームシフトパルス、転送ゲートパル
ス、クロックパルスを発生するパルス発生器１２とで構
成されている。

【００１６】まず本発明の動作原理を図１〜３によって
説明しておく。以後の説明は、図３のインターライン形
固体撮像素子１の受光面９が、水平方向に１０２４列、
垂直方向に７８６行のフォトダイオード等の光電変換素
子の正方行列配置によって構成されているものとして行
う。いま前記受光面９の受光領域１１を、２枚の遮光板
２ｘ、２ｙによって、通常の撮影の際に固体撮像素子１
の端子１４に最初の画像信号として出力される画素、す
なわち受光面９の左下角に位置する画素を含む水平方
向、垂直方向各４００画素に縮小・制限されているもの
とすると、レンズ３からの光学像は、前記受光領域１１
に入射した部分だけが端子１４から画像信号として出力
されることになる。すなわち図２に実線で示した文字Ｍ
だけが画像信号として出力され、遮光板２ｘ、２ｙで遮
光されて受光面９に到着し得ない図２に点線で示した文
字Ｆ、Ｈ、Ｋは、画像信号として出力されない。なお図
２の文字の反転はレンズ３の作用によるものであり、自
明のこととして説明は省略する。なお遮光板２ｘ、２ｙ
は手動又はステップモータやその他の駆動装置を備えた
移動制御器１３ｘ、１３ｙによって移動できるので、受
光領域１１は、受光面９の左下角に位置する画素を含む
必要はあるものの水平方向、垂直方向に各４００画素に
限られず、任意の画素数に設定できるのは言うまでもな
い。

【００１７】最初に垂直転送ＣＣＤ７の電荷転送動作に
ついて図３により説明する。図３のインターライン形固
体撮像素子１の基本動作は（０００２）項で説明したの
で、以後は受光領域１１が受光面９の左下角に位置する
画素を含む必要はあるものの水平方向、垂直方向に各４
００画素に縮小・制限された場合の動作について述べ
る。ここで説明の便のため、受光面９の水平方向に並ぶ
画素列を、最下部の行を第１行とし、それから上方に第
２行から第７６８行までの番号を付けておく。固体撮像
素子１の垂直走査は、各垂直転送ＣＣＤ７に転送ゲート
パルスを印加することにより第１行の各画素５の電荷か
ら順次各行の各画素の電荷を水平転送ＣＣＤ８に転送す
ることで行われているが、いま第５００行の各画素５の
電荷が水平転送レジスタ６に転送された時にフレームシ
フトパルスを固体撮像素子１に印加すると、各画素に蓄
積されていた電荷が一斉にそれぞれの画素に対応した垂
直転送レジスタ４に転送される。しかしこの時、本来の
通常の動作では第５００行に続いて水平転送ＣＣＤ８に
読み出されるはずの第５０１から最終の第７６８行まで
の２６８行分の電荷は、垂直転送ＣＣＤ７の最下段から
数えて１番目から２６８番目までの垂直転送レジスタに
転送されている。したがって、この１番目から２６８
番目までの垂直転送レジスタでは、先のコマに係わる第
５０１行から第７６８行までの各画素の電荷と次のコマ
の第１行から第２６８行の画素の電荷とがそれぞれ加算
されて存在することになる。なお、２６９番目以上の垂
直転送レジスタ４には先のコマに係わる画素の電荷は既
に下方に転送されて空の状態であるので、次のコマに係
わる画素の電荷が転送されてきても前記加算の現象は起
こらない。

【００１８】ところで先に遮光板２ｙで制限された受光
領域１１を４００行としたのにも係わらずここでは５０
０行分の電荷を画像信号として出力するよう説明したの
は、後述する光の回り込み等によって受光領域と遮光領
域の境界付近の遮光領域部分に蓄積される不要な電荷を
次のコマの画像信号に加算しないないようにするためで
ある。これによって遮光板２ｙで完全に遮光されて入射
光学像に係わる電荷の存在しない部分としての第５０１
行以上が電荷加算に関与することになり、かつ該画素５
で発生するノイズ電荷も入射光学像に係わる電荷に比べ
てごく小さく、前記１番目から２６８番目の垂直転送レ
ジスタでの電荷加算による画像信号への影響は無視でき
る。上述の動作は第１行から第５００行までの垂直走査
の繰り返しと等価であり、出力される画像信号には第１
行から第４００行までの有効画像信号と、第４０１行か
ら第５００行までの、光の回り込み等による画質劣化を
防ぐために出力される不要な信号とが含まれることにな
る。

【００１９】次に、水平転送ＣＣＤ８の電荷転送動作に
ついて説明する。ここで説明の便のため水平転送ＣＣＤ
８の各垂直方向の画素列を、左端から右端に向けて順次
第１列から第１０２４列までの番号を付けておく。また
水平転送ＣＣＤ８の水平転送レジスタ６も左端から右端
に向けて第１レジスタから第１０２４レジスタまで番号
を付けておく。固体撮像素子１の水平走査は、水平転送
ＣＣＤ８にクロックパルスを印可することにより、第１
レジスタの電荷から第１０２４レジスタの電荷まで順次
端子１４に転送されて画像信号として出力されることで
行われるが、いま水平転送ＣＣＤ８の左端にある第１レ
ジスタから第５２０レジスタまでの電荷が端子１４から
出力された時、各垂直転送ＣＣＤ６に転送ゲートパルス
を印可すると、垂直転送ＣＣＤ７の最下段の垂直転送レ
ジスタ４の電荷がそれに対応した水平転送レジスタ６に
転送される。しかしこの時、本来の通常の動作では第５
２０レジスタに蓄積されていた電荷に続いて端子１４に
出力されるはずの第５２１レジスタから最終の第１０２
４レジスタまでに蓄えられていた電荷は、水平転送ＣＣ
Ｄ８の第１レジスタから第５０４レジスタに転送されて
いる。したがって、第１レジスタから第５０４レジスタ
までの水平転送レジスタ６では、先の行の第５２１列か
ら第１０２４列までの画素列に係わる電荷と次の行の第
１列から第５０４列に係わる電荷とがそれぞれ加算され
て存在することになる。なお、第５２１レジスタから第
１０２４レジスタは、先の行の画素の電荷が既に左方に
転送されて空の状態になっているので、次の行に係わる
画素の電荷が転送されてきても前記加算の現象は起こら
ない。

【００２０】ところで先に遮蔽板２ｘで制限された受光
領域１１を４００行としたのにも係わらずここでは５２
０列分の電荷を画像信号として出力するよう説明したの
は、後述する光の回り込み等によって受光領域と遮光領
域の境界付近の遮光領域部分に蓄積される不要な電荷を
次の行の画像信号に加算しないないようにするためであ
る。これによって遮光板２ｘで完全に遮光されて入射光
学像に係わる電荷の存在しない部分としての第５２１列
以上が電荷加算に関与することになり、かつ該画素で発
生するノイズ電荷も入射光学像に係わる電荷に比べてご
く小さく、前記第１レジスタから第５０４レジスタまで
の電荷加算による画像信号への影響は無視できることに
なる。上述の動作は第１列から第５２０列までの水平走
査の繰り返しと等価であり、出力される画像信号には第
１列から第４００列までの有効画像信号と、第４０１列
から第５２０列までの、光の回り込み等による画質劣化
を防ぐために出力される不要な信号とが含まれることに
なる。

【００２１】上記垂直転送ＣＣＤ７及び水平転送ＣＣＤ
８の電荷転送動作を同時に実行すれば、特殊な固体撮像
素子を用いることなく通常の撮影時より多くのコマ数の
画像信号が出力できる。例えば固体撮像素子１の全画素
を毎秒２０コマの画像信号として出力しているものとし
た場合、通常時と制限時との出力される画素数の比、
（１０２４×７６８）／（５２０×５００）は約３とな
り、毎秒コマ数は６０コマとなる。なお、前述における
水平走査範囲５２０画素、垂直走査範囲５００画素は、
垂直方向・水平方向各５００画素等であってもよい。ま
た、前記受光領域１１を水平方向・垂直方向各２００画
素とし、光の回り込み等の影響を受ける遮光領域の境界
部分を水平方向・垂直方向ともそれぞれ８０画素とすれ
ば、通常時と制限時との出力される画素数の比、（１０
２４×７６８）／（２８０×２８０）は約１０となり、
１０倍のコマ数になる。さらに本装置にコンピュータを
用いた場合、水平方向・垂直方向それぞれ２５６画素な
どの２進数や、又は水平方向・垂直方向を５１２画素、
３８４画素として横縦比４：３となる画像などが適宜設
定できる。

【００２２】なお、本発明の特徴の一つは、前述のよう
に端子１４から出力される画像信号に受光領域１１から
の画像信号はもちろんのこと、前記受光領域１１と遮光
領域の境界付近の遮光領域の部分からの画像信号も含ま
れているということである。固体撮像素子１の受光面９
を構成するフォトセンサ等の光電変換素子と遮光板２
ｘ、２ｙの間には保護用透明ガラス及び空気層又は気体
層等が存在するので、例えば、ステンレス等金属板によ
る薄い遮光板２ｘ、２ｙを用いても、受光面９の遮光領
域の境界付近には、レンズ３の性状にもよるが光の回り
込み又は散乱等により例えば８０画素程度の幅の完全に
は遮光できない部分が生じ、この部分から画像信号を発
生することになる。この遮光領域１１の境界部に発生す
る画像信号を端子１４から出力するのは、該境界附近の
光の回り込み又は散乱等により完全に遮光できない部分
の画素からの電荷が、固体撮像素子１の垂直転送ＣＣＤ
７、及び水平転送ＣＣＤ８において受光領域１１の次の
コマ及び次の行の画素からの電荷とが加算されないよう
にするためであり、これによって出力画像信号の画質は
損なわれることがなくなる。しかしこの遮光領域１１の
境界部に発生する画像信号は、本来は不要な画像信号で
あり、この不要な画像信号は後述する画像処理手段によ
って最終的には排除される。

【００２３】図１に示す本発明の実施例では、レンズ３
の光学像が結像する固体撮像素子１の受光面９の一部が
遮光板２ｘ、２ｙによって遮光され、前記受光面９の左
下角の画素５を含む一つの受光領域１１に縮小・制限さ
れている。前記遮光板２ｘ、２ｙは手動又は移動制御器
１３ｘ、１３ｙの操作により任意の位置に移動・設定で
きる。パルス発生器１２は、前記受光領域１１の画素５
からの電荷を画像信号として端子１４から的確に出力す
るのに適したフレームシフトパルス、転送ゲートパル
ス、クロックパルス等を設定する手段を備え、該パルス
を発生し固体撮像素子１の電荷転送動作を制御する。こ
れらパルスは前記受光領域１１の面積及びその横縦比に
基づいて設定される。固体撮像素子１における電荷転送
動作は、前述の垂直転送ＣＣＤ７及び水平転送ＣＣＤ８
の電荷転送動作で説明したとおりであり、垂直・水平の
二つの電荷転送動作を同時に実施し、水平転送ＣＣＤ８
からの出力を増幅器１０で増幅その他の処理を行い、通
常より多くのコマ数の画像信号出力として端子１４から
出力され、図示しない半導体メモリ等の記録媒体にいっ
たん蓄積してから、ＮＴＳＣ方式等の通常走査方式で再
生又は読み出せば、スローモーションのテレビジョン画
像を得ることができる。前記の画像信号出力は、前述の
とおり受光領域１１からの有効画像信号のほか、受光領
域１１と遮光領域との境界附近の遮光領域の部分からの
不要画像信号も含んでいる。この不要画像信号は、最終
的には前記記録媒体に蓄積しないか、又は蓄積してもそ
の部分を再生又は読み出しさないような画像処理手段で
排除される。

【００２４】前述した垂直転送ＣＣＤ７の電荷転送動
作、又はその一部の動作に、従来の技術の項に記載した
パーシャルスキャンの垂直転送手段を用いることもでき
る。前述のように、パーシャルスキャンでは垂直転送に
係る遮光手段は特に必要ないので、遮光板２ｘが削除で
き装置が簡素化できる。また、前記移動制御器１３が、
あらかじめ設定された遮光板２ｘ、２ｙの複数の位置状
態から任意の位置状態を選択することにより、その位置
状態に適合するようあらかじめ設定された前記固体撮像
素子１の複数種の制御パルスが選択されて前記パルス発
生器１２から発生され、前記遮光板２ｘ、２ｙの位置状
態を切り替えるだけで、あらかじめ設定された数種の速
度の高速撮影が可能になる。さらに前記遮光は、レンズ
を含む特殊光学系による遮光手段を用いてさらに効果的
な遮光を行うこともできる。さらにまた、固体撮像素子
１として、インターライン型固体撮像素子を用いて説明
したが、例えば、フレームインターライントランスファ
型等の電荷転送型固体撮像素子であってもよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果が発
揮できる。１、本願請求項１及び２の発明によれば、固体撮像素子
の受光領域の水平方向・垂直方向の画素数を任意に設定
でき、撮影速度に基づいた最適な垂直画素数及び水平画
素数による任意の横縦比の高速撮影画像が、特殊な固体
撮像素子を用いることなく得られる高速撮影装置を容易
に提供できる。

【００２６】２、さらに、本願請求項３の発明によれば
前記固体撮像素子の画像信号出力に受光領域と遮光領域
との境界附近の遮光領域部分から出力される画像信号を
含むので、該境界附近の光の回り込み又は散乱等により
完全に遮光できない部分の画像信号が、固体撮像素子内
で受光領域の次のコマ及び次の画素行に加算されること
がなく、出力画像信号の画質を損なうことがない。

【００２７】３、前項の効果に加え、本願請求項４の発
明によれば、前記固体撮像素子の垂直転送ＣＣＤの電荷
転送動作、又は該電荷転送動作の一部にパーシャルスキ
ャンを用いることにより垂直転送に係る垂直方向の遮光
板が削除でき、装置の簡素化が図れる。

【００２８】４、前項の効果に加え、本願請求項５及び
６の発明によれば、あらかじめ複数の遮光板位置状態を
設定し、その中から任意の位置状態を選択することによ
り、移動制御器がその位置状態に前記遮光板を移動・設
定するとともに、該位置状態に適合するようあらかじめ
設定された前記固体撮像素子の制御パルスが選択されて
パルス発生器から発生されるので、前記遮光板の位置状
態を切り替えるだけで、あらかじめ設定された数種の速
度の高速撮影が可能になる。

【００２９】前項の効果に加え、前記遮光板が手動又は
移動制御器の操作により任意の遮光位置に設定でき、ま
た、パルス発生器も前記遮光板の位置に基づく制御パル
スが設定できるので、一式の装置で被写体の性状又は目
的に応じた撮影が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の高速撮影装置の要部斜視図

【図２】本発明実施例の高速撮影装置の高速撮影を説明
する図

【図３】固体撮像素子の動作を説明する模式図

【図４】従来例の高速撮影を説明する図

【図５】従来例の高速撮影の波形図

【符号の説明】

１：固体撮像素子２ｘ、２ｙ：遮光板３：レンズ４：垂直転送レジスタ５：画素６：水平転送レジスタ７：垂直転送ＣＣＤ８：水平転送ＣＣＤ９：受光面１０：増幅器１１：受光領域１２：パルス発生器１３ｘ、１３ｙ：移動制御器１４：端子１５：垂直走査期間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大西正巳千葉県佐倉市大作２−３−３株式会社朋栄佐倉研究開発センター内Ｆターム(参考） 5C022 AA14 AB31 AC51 AC69 AC74 5C024 AX19 GZ36 JX30 JX35

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レンズを備えた固体撮像装置において、
該装置に備えた固体撮像素子の受光面の前にレンズから
入射する光学像の一部を遮光する水平方向に移動可能
で、かつ撮像素子の通常動作時における画像信号の各コ
マの最初に電荷が出力される画素を含む任意の面積に縮
小制限できる遮光板と、前記固体撮像素子を制御するパ
ルス発生器とを備え、前記パルス発生器の動作により、
前記遮光板で遮光された遮光領域内の水平方向の画素列
の各画素からの電荷と次の水平方向の画素列の前記受光
領域内の各画素からの電荷とを水平転送ＣＣＤで加算す
ることにより、前記遮光板で縮小制限された受光領域内
の各画素の単位時間あたりの電荷読み出し回数を受光面
全体の画素からの電荷を読み出す通常動作時の読み出し
回数より増加させられるようにしたことを特徴とする高
速撮影装置。
【請求項２】レンズを備えた固体撮像装置において、
該装置に備えた固体撮像素子の受光面の前にレンズから
入射する光学像の一部を遮光する垂直方向に移動可能
で、かつ撮像素子の通常動作時における画像信号の各コ
マの最初に電荷が出力される画素を含む任意の面積に縮
小制限できる遮光板と、前記固体撮像素子を制御するパ
ルス発生器とを備え、前記パルス発生器の動作により、
前記遮光板で遮光された遮光領域内の各画素からの電荷
と次のコマの前記受光領域内の各画素からの電荷とを垂
直転送ＣＣＤで加算することにより、前記遮光板で制限
された受光領域内の各画素の単位時間あたりの電荷読み
出し回数を受光面全体の画素からの電荷を読み出す通常
動作時の読み出し回数より増加させられるようにしたこ
とを特徴とする請求項１に記載の高速撮影装置。
【請求項３】前記固体撮像素子から出力される画像信
号が、水平方向及び垂直方向に移動する遮光板によって
任意の面積に縮小制限された前記受光領域の各画素から
の電荷に基づく画像信号と、前記遮光板によって遮光さ
れる遮光領域と前記受光領域の境界付近にあって光の回
り込み等により遮光板で完全に遮光されない恐れのある
部分の各画素からの電荷に基づく画送信号とでなること
を特徴とする請求項１又は２に記載の高速撮影装置。
【請求項４】前記高速撮影装置の垂直転送手段又は該
垂直転送手段の一部にパーシャルスキャンを用いること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高速
撮影装置。
【請求項５】前記水平方向及び垂直方向に移動する遮
光板の移動が、それぞれ手動、又は前記遮光板をそれぞ
れ水平方向又は垂直方向に移動制御するための移動制御
器の操作によって行われ、前記遮光板をそれぞれ任意の
位置に移動・設定できることを特徴とする請求項１〜４
のいずれか１項に記載の高速撮影装置。
【請求項６】前記移動制御器にあらかじめ設定された
複数の遮光板の位置状態から任意の位置状態を選択する
ことにより、あらかじめその位置状態に適合するようパ
ルス発生器に設定された前記固体撮像素子の制御パルス
が自動的に選択・発生されるようにして、前記複数の遮
光板の位置状態を選択するだけであらかじめ設定された
数種の速度の高速撮影が可能になることを特徴とする請
求項５に記載の高速撮影装置。
【請求項７】前記固体撮像素子が、電荷転送型固体撮
像素子であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか
１項に記載の高速撮影装置。