JP2549653B2 - 固体撮像素子カメラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、電荷結合素子（CCD）を用いた固体撮像
素子に高速シャッタ機能を持たせた固体撮像素子カメラ
に関する。

（産業上の利用分野） 最近CCD等の固体撮像素子が開発され、これを用いた
カラーカメラが実用化されている。このカラーカメラで
は、写真機のシャッタ時間に相当するものが、感光部の
電荷蓄積時間であり、通常この時間は1/60秒が標準とさ
れている。しかし、最近ではフレームインターライン転
送（FIT）形CCDが開発され、シャッタ速度を自由に選べ
ることができるようになっている。

第３図は上記の固体撮像素子カメラであり、感光部
１、垂直方向の高速転送部２、蓄積部としてのフィール
ドメモリ３、水平転送部４からなる。

（ａ）まず感光部１に蓄積されている電荷は、第１のフ
ィールドシフトパルスにより一斉に高速転送部２に転送
される。そしてこの高速転送部２には高速のクロックパ
ルスが供給され、ここの電荷は高速でライン単位でフィ
ールドメモリ３に転送され掃き出される。

（ｂ）つぎに第２のフィールドシフトパルスにより感光
部１に蓄積された電荷が一斉に高速転送部２に転送され
る。今度は、この電荷は高速でライン単位でフィールド
メモリ３に転送され、ここでフィールドメモリ３の電荷
は、通常のテレビジョン周波数で水平転送部４にライン
単位で転送され、この水平転送部４の電荷は、１水平期
間で読み出される。

上記のように、FIT形CCDを用いたカメラは、第１のフ
ィールドシフトパルスでまず感光部１の蓄積電荷を空に
し、次に第２のフイールドシフトパルスにより読み出し
た電荷を蓄積部に保持している。従って、第１、第２の
フィールドシフトパルスの間隔がシャッタ速度となり、
この間隔を選ぶことにより任意のシャッタ速度を設定す
ることができる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した従来のカメラにおいては、１フィールドの画
像については、高速のシャッタで得られた画像となる
が、垂直解像度を向上するために２フィールド（１フレ
ーム）分の画像を得ようとした場合、２回のシャッタ動
作が必要である。しかし上記のカメラに２回のシャッタ
動作をさせると、１回目と２回目の間隔は1/60秒とな
る。

この結果、折角１フィールドの画像については高速シ
ャッタ動作により得られたものの、１フレームの画像に
ついては1/60秒の間隔で高速シャッタを２回切ったのと
同じ結果になる。よって、被写体の移動が速い場合に
は、フリッカが生じ見苦しい画像になるという問題があ
る。

そこでこの発明は、被写体が速いものでもフリッカを
生じることなく垂直解像度の良い１フレーム分の画像を
得る高速電子シャッタを備え、しかもフィールド間で信
号レベルに差異を生じず良質の画像信号を得ることので
きる固体撮像素子カメラを提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明は、感光部と、高速転送部と、フィールドメ
モリと、ライン転送部とを有し、前記感光部で光電変換
された蓄積電荷をフィールドシフトパルスにより一斉に
転送し、この転送されて来た電荷をライン単位でかつ高
速で前記高速転送部により前記フィールドメモリに転送
し、前記フィールドメモリの電荷をライン単位で前記ラ
イン転送部に転送する固体撮像素子カメラにおいて、前
記感光部で光電変換された蓄積電荷を前記フィールドシ
フトパルスにより一斉に転送する手段として、１回の撮
像につき前記フィールドシフトパルスの時間間隔を等し
くして第１、第２、第３のフィールドシフトパルスとし
て連続して発生する手段と、前記第２のフィールドシフ
トパルスと第３のフィールドシフトパルスの間のクロッ
ク、前記第３のフィールドシフトパルスの次のクロック
により前記高速転送部のフィールド分の信号がそれぞれ
転送される複数のフィールドメモリとを備えるものであ
る。

（作用） 上記の手段により、第１のフィールドシフトパルスで
感光部に蓄積された電荷を掃き出し、第２のフィールド
シフトパルスで第１のフィールドの画像を高速転送部に
転送し続いてこの電荷をフィールドメモリに移し、更に
第３のフィールドシフトパルスにより前記感光部の電荷
を高速転送部に一斉に転送し、これを第２のフィールド
の画像として別のフィールドメモリに転送できる。各フ
ィールドメモリの画像信号は通常のテレビジョン走査と
同じように読み出されるが、第１フィールド、第２フィ
ールドとでは、読み出すまで（メモリの保存期間）に時
間差があるが、上記のように一挙に第１フィールドと、
第２フィールドの画像信号を各フィールドメモリに記憶
させるので、安全な（蓄積部の外部光カット効果のよ
い）場所に保存しておくことができ、読み出した場合に
フィールド信号間で差異（スミア）が問題とならない。

（実施例） 以下この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示すもので、また第２
図はタイミングチャート、である。撮影のためのシャッ
タ11が操作されると、タイミングパルス発生回路12は、
一回の撮影につき、第１、第２、第３のフィールドシフ
トパルスPs、P1、P2（第２図（ｂ））を連続して発生し
これを固体撮像素子13に供給する。この第１乃至第３の
フィールドシフトパルスPs、P1、P2の時間間隔は、同じ
に設定されている。固体撮像素子13は、インターライン
転送形のCCDであり、垂直ブランキングパルスにより周
期的に標準動作モードで駆動される。

以下上記のカメラの動作を説明する。固体撮像素子13
は、最初の第１のフィールドパルスPsにより一斉に感光
部１の蓄積電荷が高速転送部２に転送される。この高速
転送部２の電荷は、期間t1の間に、クロックにより高速
で掃き出される。またこの期間には、感光部１にイメー
ジ電荷が蓄積される。そして第２のフィールドシフトパ
ルスP1がタイミングパルス発生回路12から出力される。
第２のフィールドシフトパルスP1により高速転送部２に
転送された電荷は、高速で期間t2以内にフィールドメモ
リ3Aに転送される。この期間t2の間に次のイメージ電荷
が感光部１には蓄積される。従って、第３のフィールド
シフトパルスP3を供給すれば、次のフィールドの電荷が
一斉に高速転送部２に転送されることになる。そしてこ
の高速転送部２の電荷は、高速で期間t2以内にフィール
ドメモリ3Aに転送されると同時に、フィールドメモリ3A
にあった電荷は、次段のフィールドメモリ3Bに転送され
る。

上記の動作により、フィールドメモリ3Bには第１のフ
ィールドのイメージ電荷が存在し、フィールドメモリ3A
には第２のフィールドのイメージ電荷が存在することに
なる。

上記の状態で、期間T1で第１のフィールドの映像（フ
ィールドメモリ3Bの内容）を通常のテレビジョン走査と
同じように水平転送部４を介して読み出し、この間にフ
ィールドメモリ3Aの内容をフィールドメモリ3Bに移して
おき、続けて第２のフィールドの映像（フィールドメモ
リ3Bの内容）を通常のテレビジョン走査と同じように読
み出せば１フレームの画像信号を得ることができる。

この画像は、第１（奇数）のフィールドの信号と、第
２（偶数）のフィールドの信号とから構成されるが、い
ずれのフィールドの信号もシャッタ間隔は同じであり、
しかも第２図（ｃ）に示すように非常に近接した時間差
である。この結果このカメラによると、垂直解像度を上
げることができ、しかもフィールド間の時間差によるフ
リッカも生じない。またシャッタ時間を設定する場合に
は、フィールドシフトパルスPs、P1、P2の間隔を調整す
れば任意にシャッタ速度を設定できる。

特にこの発明では、複数のフィールドメモリを用いて
一挙に第１のフィールドの信号と、第２のフィールドの
信号をそれぞれフィールドメモリ3Bと3Aに転送してしま
うところに特徴がある。第１、第２のフィールドの信号
を一挙に得るには、第１のフィールドの信号を第１のフ
ィールドメモリに蓄積し、第２のフィールドの信号を高
速転送部２に蓄積しておいて、後で読みだす方法も考え
られる。このようにするとフィールドメモリは１つでよ
い。

しかしこの方法では、スミアの多いデバイスを用いた
場合、第１（奇数）のフィールドと第２（偶数）のフィ
ールドとでは信号を読み出すまでに時間差があり、後で
読み出される信号はそれだけ高速転送部２に蓄積されて
いる時間が長いことになる。このためにスミア量の差異
を生じ、画質の低下を来たすことになる。つまり高速転
送部２に長い時間蓄積されていると、この領域は光シー
ルドが完全でないので上記のスミアが生じることにな
る。特に明るい照明が画面の一部に入射した場合には第
２のフィールドの信号だけにスミアが生じ、これが原因
でフリッカを生じ画質を損ねることになる。

しかしこの発明によると、第１、第２のフィールドの
各信号は、高速転送部２の滞留時間に差が生じないよう
に第１、第２のフィールドモメリに転送される。そして
フィールドメモリ領域は完全な光シールドが出来、スミ
アを生じることは無い。

上記の実施例では、イメージ部と水平転送部との間に
２つの蓄積部（フィールドメモリ）を配置したが本発明
はこれに限るものではない。第１図においてイメージ部
の上部と下部にそれぞれ蓄積部と水平転送部の組を設け
てもよい。更に蓄積部は２つに限らず、例えば第１、第
２、第３の蓄積部を設けてもよい。そしてこのようにし
て、第１の蓄積部に赤（Ｒ）の情報を持つ信号、第２、
第３の蓄積部にそれぞれ緑（Ｇ）、青（Ｂ）の情報を持
つ信号を蓄積するように構成してもよい。このようにす
ると、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラー画像信号をスミアの無い状態
で得ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によると、高速のシャッ
タ動作が可能であり、且つ１フレームの良好な垂直解像
度のよい画像を得ることができる。通常のビデオカメラ
では静止画の信号を得る場合被写体が動くと、奇数フィ
ールドと偶数フィールドでは1/60秒の間隔でシャッタを
切ってるためにフリッカが発生し、１フレームの完全な
画像を得ることができなかったが、この発明では被写体
が速い動きでも垂直解像度の良好な静止画を得ることが
できる。また可変シャッタであっても１フレーム分の静
止画が任意の速度で得られる。しかもフィールド間で信
号レベルに差異を生じず良質の画像信号を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す説明図、第２図は第
１図のカメラの動作を説明するためのタイムチャート、
第３図はフレームインターライン転送CCDの説明図であ
る。 １……感光部、２……高速転送部（垂直転送部）、3A、
3B……フィールドメモリ、４……水平転送部、11……シ
ャッタ、12……タイミングパルス発生回路。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感光部と、高速転送部と、フィールドメモ
   リと、ライン転送部とを有し、前記感光部で光電変換さ
   れた蓄積電荷をフィールドシフトパルスにより一斉に転
   送し、この転送されて来た電荷をライン単位でかつ高速
   で前記高速転送部により前記フィールドメモリに転送
   し、前記フィールドメモリの電荷をライン単位で前記ラ
   イン転送部に転送する固体撮像素子カメラにおいて、 前記感光部で光電変換された蓄積電荷を前記フィールド
   シフトパルスにより一斉に転送する手段として、１回の
   撮像につき前記フィールドシフトパルスの時間間隔を等
   しくして第１、第２、第３のフィールドシフトパルスと
   して連続して発生する手段と、前記第２のフィールドシ
   フトパルスと第３のフィールドシフトパルスの間のクロ
   ック、前記第３のフィールドシフトパルスの次のクロッ
   クにより前記高速転送部のフィールド分の信号がそれぞ
   れ転送される複数のフィールドメモリとを具備したこと
   を特徴とする固体撮像素子カメラ。
2. 【請求項２】前記第１と第３のフィールドシフトパルス
   の発生する時間間隔は、前記第１のフィールドシフトパ
   ルスの発生周期より短く設定されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の固体撮像素子カメラ。
3. 【請求項３】前記第１のフィールドシフトパルスは前記
   感光部に蓄積された電荷を消去するためにも用いられ、
   前記第２のフィールドシフトパルスは奇数フィールドの
   信号を読み出すために用いられ、前記第３のフィールド
   シフトパルスは偶数フィールドの信号を読み出すために
   用いられるパルスであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の固体撮像素子カメラ。