JP2614263B2 - Solid-state imaging device camera - Google Patents

Solid-state imaging device camera

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JP2614263B2
JP2614263B2 JP63086624A JP8662488A JP2614263B2 JP 2614263 B2 JP2614263 B2 JP 2614263B2 JP 63086624 A JP63086624 A JP 63086624A JP 8662488 A JP8662488 A JP 8662488A JP 2614263 B2 JP2614263 B2 JP 2614263B2
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charges
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裕夫 竹村
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、電荷結合素子(CCD)等の固体撮像素子を
用いたカメラに係わり、特に高速シャッタ機能を有する
固体撮像素子カメラに関する。
The present invention relates to a camera using a solid-state imaging device such as a charge-coupled device (CCD), and particularly to a solid-state imaging device having a high-speed shutter function. About the camera.

(従来の技術) 最近、CCD等の固体撮像素子が開発され、これを用い
たカラービデオカメラが実用化されている。このカラー
ビデオカメラでは、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る。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。
(Prior Art) Recently, solid-state imaging devices such as CCDs have been developed, and color video cameras using the same have been put to practical use. In this color video camera, the charge storage time of the photosensitive section is equivalent to the shutter time of the camera. Usually this time
1/60 second is standard. However, recently, a frame interline transfer (FIT) type CCD has been developed, and a shutter speed can be freely selected.

FIT形CCDは、イメージ部としての感光部及び垂直方向
の高速転送部、蓄積部としてのフィードメモリ、及び水
平転送部を有しており、以下のような動作を行う。
The FIT type CCD has a photosensitive section as an image section, a vertical high-speed transfer section, a feed memory as a storage section, and a horizontal transfer section, and performs the following operations.

(a)先ず、感光部に蓄積されている電荷は、駆動回路
から供給される掃き出し用のフィールドシフトパルスに
より、一斉に高速転送部に転送される。この高速転送部
には駆動回路から高速のクロックパルスが供給され、こ
この電荷は高速で掃き出される。
(A) First, the charges accumulated in the photosensitive section are simultaneously transferred to the high-speed transfer section by a sweeping field shift pulse supplied from the drive circuit. The high-speed transfer unit is supplied with a high-speed clock pulse from a driving circuit, and the electric charges there are discharged at a high speed.

(b)次に、駆動回路から供給される信号読出し用のフ
ィールドシフトパルスにより、感光部に蓄積された電荷
が一斉に高速転送部に転送される。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に転送される。こ
こで、フィールドメモリの電荷は、通常のテレビジョン
周波数で水平転送部にライン単位で転送される。この水
平転送部の電荷は、1水平期間で読み出される。
(B) Next, the electric charges accumulated in the photosensitive section are simultaneously transferred to the high-speed transfer section by the signal readout field shift pulse supplied from the drive circuit. This charge is then transferred at high speed to the field memory line by line. Here, the electric charges in the field memory are transferred to the horizontal transfer unit at a normal television frequency line by line. The charges of the horizontal transfer section are read out in one horizontal period.

上記のように、FIT形CCDでは、掃き出し用のフィール
ドシフトパルスで先ず感光部の蓄積電荷を空にし、次に
信号読出し用のフィ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、掃き出し用の
フィールドシフトパルスと信号読出し用のフィールドシ
フトパルスと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。
As described above, in the FIT type CCD, the charge accumulated in the photosensitive portion is first emptied by the field shift pulse for sweeping out, and then the charge read out by the field shift pulse for signal reading is held in the accumulation portion. Therefore, the interval between the field shift pulse for sweeping out and the field shift pulse for signal reading is the shutter speed, and an arbitrary shutter speed can be set by selecting this interval.

上記のFIT形CCDを用いた従来のビデオカメラで、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
画像が得られる。ところが、垂直解像度を向上するため
に、奇数フィールドと偶数フィールドとの2フィールド
(即ち、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となる。しかし、上記のビデオ
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。
With a conventional video camera using the above-described FIT type CCD, an image obtained by a high-speed shutter can be obtained for an image of one field. However, when trying to obtain an image for two fields (that is, one frame) of an odd field and an even field in order to improve the vertical resolution, 2
Times of shutter operation is required. However, if the video camera is operated twice for the shutter operation, the interval between the first and second operations is 1/60 second. As a result, although the image of one field is obtained by the high-speed shutter operation, the result of one frame of image is the same as that of releasing the high-speed shutter twice at 1/60 second intervals. Therefore, when the movement of the subject is fast, there is a problem that flicker occurs and the image becomes unsightly.

(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素子カメラは、解像度を
良くしようとすると、フィールド間に2回のシャッター
時間のずれが生じ、見苦しい画像になるという問題があ
った。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, the conventional solid-state imaging device camera has a problem that when trying to improve the resolution, two shutter time shifts occur between fields, resulting in an unsightly image. .

そこでこの発明は、1回のシャッター時間で1フレー
ム分の撮像画像を得るとともに、この撮像画像を読み出
す場合に、ノイズが混入しにくい読み出し方法で読み出
すようにし、良質の画像信号を得られるようにした固体
撮像素子を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention obtains a captured image for one frame in one shutter time and, when reading this captured image, reads the captured image by a reading method in which noise is hardly mixed, so that a high-quality image signal can be obtained. It is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device having the above configuration.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、受光量及び受光時間に応じた電荷を蓄積す
る感光部と、フィールドシフトパルスの印加に応じて、
前記感光部の蓄積電荷を一斉に転送し、この電荷をライ
ン単位で且つ高速で垂直方向に転送する垂直転送部と、
前記垂直転送部からの転送電荷を蓄積する、1フィール
ド分の記憶容量を有する第1のフィールドメモリと、前
記垂直転送部からの転送電荷を蓄積する、1フィールド
分の記憶容量を有する第2のフィールドメモリと、前記
垂直転送部からのランイン単位の転送電荷を、交互に前
記第1及び第2のフィールドメモリに転送する転送手段
と、前記第1のフィールドメモリに蓄積された電荷を読
出し、次に前記第2のフィールドメモリに蓄積された電
荷を読出す読出し手段と、前記読み出し手段によって読
み出された電荷をライン単位で水平方向に転送する水平
転送部とを具備し、 前記転送手段は、前記第1のフィールドメモリに電荷を
転送し、前記第1のフィールドメモリが満たされたなら
ば、次に前記第2のフィールドメモリに電荷を転送する
第1の転送手段と、前記第1及び第2のフィールドメモ
リに交互に電荷を転送する第2の転送手段と、前記第1
及び第2の転送手段を選択的に動作せしめる転送制御手
段とを具備する。
[Constitution of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention provides a photosensitive unit that accumulates electric charges according to a light receiving amount and a light receiving time,
A vertical transfer unit that simultaneously transfers the accumulated charges of the photosensitive unit, and transfers the charges in a line unit and in a vertical direction at a high speed;
A first field memory having a storage capacity for one field for storing the transfer charge from the vertical transfer section, and a second field memory having a storage capacity for one field for storing the transfer charge from the vertical transfer section. A field memory, transfer means for alternately transferring the transfer charge in run-in units from the vertical transfer unit to the first and second field memories, and reading the charge stored in the first field memory; Reading means for reading the charge stored in the second field memory; and a horizontal transfer unit for transferring the charge read by the reading means in a horizontal direction in line units. Transferring the charge to the first field memory, and if the first field memory is full, then transferring the charge to the second field memory; First transfer means for transferring charges to the first and second field memories alternately;
And transfer control means for selectively operating the second transfer means.

(作用) 上記の構成によると、垂直転送部からの転送電荷を第
1、第2のフィールドメモリに蓄積する場合、第1のフ
ィールドメモリに電荷を転送し、第1のフィールドメモ
リが満たされたならば、次に第2のフィールドメモリに
電荷を転送する手段を有することになる。この手段があ
るために、垂直転送部から蓄積部に電荷を転送する際の
スイッチイング回数が1回となり、スイッチイングノイ
ズが発生する機会が少なく、画像信号にノイズが混入す
ることがない。
(Operation) According to the above configuration, when the transfer charge from the vertical transfer unit is stored in the first and second field memories, the charge is transferred to the first field memory, and the first field memory is filled. Then, next, there is provided a means for transferring electric charges to the second field memory. Because of this means, the number of times of switching when transferring the electric charge from the vertical transfer unit to the storage unit is one, so that there is little chance of generating switching noise and noise is not mixed into the image signal.

(実施例) 第1図は、本発明の基本的原理を説明するための図で
あり、第2図(A)〜(G)その動作を説明するための
タイミングチャートである。今、撮影のためのシャッタ
ボタン12が操作されると、駆動回路14は、第2図(B)
に示すように、一回の撮影につき、掃き出し用のフィー
ルドシフトパルスPsと信号読出し用のフィールドシフト
パルスP1を連続して発生し、これを固体撮像素子として
のCCD16に供給する。CCD16は、例えば垂直500個、水平4
00個の画素(フォトダイオード)から成る感光部18と、
この感光部18の垂直方向列それぞれに隣接して垂直方向
に配列された高速転送部20を有し、これらがイメージ部
を構成している。高速転送部20の段数は、垂直方向画素
数の4倍、即ち500画素の信号を混色なく転送できるよ
うに、500×4段が配列されている。
(Embodiment) FIG. 1 is a diagram for explaining the basic principle of the present invention, and is a timing chart for explaining the operation of FIGS. 2 (A) to 2 (G). Now, when the shutter button 12 for photographing is operated, the drive circuit 14 is turned on as shown in FIG.
As shown in (1), a field shift pulse Ps for sweeping out and a field shift pulse P1 for signal reading are continuously generated for one photographing, and supplied to the CCD 16 as a solid-state imaging device. CCD16, for example, 500 vertical, 4 horizontal
A photosensitive section 18 composed of 00 pixels (photodiodes);
There is a high-speed transfer unit 20 vertically arranged adjacent to each of the vertical columns of the photosensitive units 18, and these constitute an image unit. The number of stages of the high-speed transfer unit 20 is four times the number of pixels in the vertical direction, that is, 500 × 4 stages are arranged so that signals of 500 pixels can be transferred without color mixing.

掃き出し用のフィールドシフトパルスPsと信号読出し
用のフィールドシフトパルスP1の時間間隔は、所謂電子
シャッタ動作時間(露光時間)である。CCD16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。CCD16
は、イメージ部としての感光部18及び高速転送部20の他
に、蓄積部としてのフレームメモリ22、水平転送部24、
出力回路26、及びゲート部28,30を有する。
Field time interval field shift pulse P 1 for shift pulse Ps and the signal read for the sweep is the so-called electronic shutter operation time (exposure time). The CCD 16 is an interline transfer type CCD, and is periodically driven in a standard operation mode by a vertical blanking pulse. CCD16
Is, in addition to the photosensitive section 18 and the high-speed transfer section 20 as an image section, a frame memory 22 as a storage section, a horizontal transfer section 24,
It has an output circuit 26 and gate sections 28 and 30.

CCD16では、最初の掃き出し用のフィールドシフトパ
ルスPsにより、感光部18と高速転送部20の間に構成され
たゲート(図示せず)が開き、一斉に感光部18の蓄積電
荷が高速転送部20に転送される。高速転送部20の電荷
は、期間t1の間に、駆動回路14より供給されるクロック
により、第1図中に矢印αで示すように上方向に、高速
で掃き出される。またこの期間には、感光部18にイメー
ジ電荷が蓄積される。
In the CCD 16, a gate (not shown) formed between the photosensitive section 18 and the high-speed transfer section 20 is opened by the first sweeping field shift pulse Ps, and the accumulated charges in the photosensitive section 18 are simultaneously transferred to the high-speed transfer section 20. Is forwarded to The charge of the high-speed transfer unit 20 is swept up at high speed by a clock supplied from the drive circuit 14 during a period t1, as indicated by an arrow α in FIG. In this period, image charges are accumulated in the photosensitive section 18.

その後、信号読出し用のフィールドシフトパルスP1
駆動回路14から出力される。この信号読出し用のフィー
ルドシフトパルスP1により、高速転送部20に転送された
電荷は、第1図中に矢印βで示すような下方向に、高速
で蓄積部としてのフレームメモリ22に転送される。なお
この場合、垂直方向の隣接2画素の組に関しての加算読
出しは行われない。
Thereafter, field shift pulses P 1 for signal reading is output from the drive circuit 14. The charges transferred to the high-speed transfer section 20 by the signal read field shift pulse P1 are transferred to the frame memory 22 as a storage section at a high speed in a downward direction as indicated by an arrow β in FIG. . In this case, addition reading is not performed on a pair of two adjacent pixels in the vertical direction.

この場合、高速転送部20の電荷は、1ライン単位でフ
レームメモリ22に転送されるが、この転送手段に特徴が
ある。即ち、1つの高速電送列201を列に説明すると、
この高速転送列20 1の電荷は、高速転送パルス(第2図
(D))とゲートパルス(φGA,φGB)により2つのメ
モリ列22 1,22 2にライン毎に交互に振分けて転送され
る。従って、高速転送列20 1とメモリ列22 1,22 2,には
2つのフィールドに対応した電荷が格納されることにな
る。また、その振分けのために、高速転送列20 1とメモ
リ列22 1,22 2との間には、振分けを行うためのゲート
部28が形成されている。ゲート部28は、駆動回路14から
のゲートパルス(φGA,φGB)により制御される。
In this case, the electric charge of the high-speed transfer unit 20 is transferred to the frame memory 22 line by line, which is characterized by this transfer means. That is, if explaining one high-speed electrical transmission column 20 1 to the column,
The charges of the high-speed transfer train 201 are alternately distributed to the two memory trains 221 and 222 by a high-speed transfer pulse (FIG. 2 (D)) and a gate pulse (φGA, φGB). . Therefore, the electric charges corresponding to the two fields are stored in the high-speed transfer column 201 and the memory columns 221, 222. Further, for the distribution, a gate unit 28 for performing the distribution is formed between the high-speed transfer column 201 and the memory columns 221 and 222. The gate unit 28 is controlled by gate pulses (φGA, φGB) from the drive circuit 14.

この動作を第3図の各クロックのタイミングチャート
を用いて説明する。イメージ部の高速転送部20には、第
3図(A)に示すような1.58MHzの繰返しを有する4相
パルス(φV1,φV2,φV3,φV4)波形が駆動回路14から
加えられる。信号電荷は、+5Vが加えられた電極下に次
々と転送され、第1図の下方向(矢印βで示す)に移動
していく。
This operation will be described with reference to the timing chart of each clock in FIG. To the high-speed transfer section 20 of the image section, a four-phase pulse (φV1, φV2, φV3, φV4) waveform having a repetition of 1.58 MHz as shown in FIG. The signal charges are successively transferred under the electrode to which +5 V is applied, and move downward (indicated by an arrow β) in FIG.

ここで、ゲート部28には、第3図(B)に示すような
2組のパルス(φGA,φGB)が駆動回路14から加えら
れ、クロックパルスφV4の位相に合せて交互にスイッチ
動作する。即ち、ゲートパルスφGAに+5Vが加えられる
とメモリ列221に信号電荷が分配され、ゲートパルスφG
Bに+5Vが加えられるとメモリ列222に信号電荷が分配さ
れる。
Here, two sets of pulses (.phi.GA, .phi.GB) as shown in FIG. 3 (B) are applied from the drive circuit 14 to the gate section 28, and the gate section 28 switches alternately in accordance with the phase of the clock pulse .phi.V4. That is, the signal charge is distributed when the gate pulse φGA + 5V is applied to the memory column 22 1, a gate pulse φG
When +5 V is applied to B, signal charges are distributed to the memory columns 222.

メモリ列22 1,22 2に送込まれた信号電荷は、第3図
(C)、(D)に示すような、上記高速転送部20の1/2
の周波数、即ち0.79MHzの周波数の4相パルス(φFA1
φFA2 φFA3 φFA4及びφFB1 φFB2 φFB3 φFB4)によ
り、第1図の下方向(矢印βで示す)へ転送されてい
く。
The signal charges sent to the memory columns 221 and 222 are 1/2 of the high-speed transfer unit 20 as shown in FIGS. 3 (C) and 3 (D).
, That is, a four-phase pulse with a frequency of 0.79 MHz (φFA1
φFA2 φFA3 φFA4 and φFB1 φFB2 φFB3 φFB4) are transferred downward in FIG. 1 (indicated by arrow β).

このように、高速転送部20に一旦蓄えられた500画素
分の信号電荷は、蓄積部のメモリ列22 1,22 2にそれぞ
れ250画素ずつ蓄積されていく。
In this way, the signal charges for 500 pixels once stored in the high-speed transfer unit 20 are stored in the memory columns 221 and 222 of the storage unit in 250 pixels each.

なお、第3図(C)、(D)に示すように、メモリ列
22 1,22 2に加えるパルス波形は、φFA1とφFB3、φFA2
とφFB4、φFA3とφFB1、φFA4とφFB2とが同一の形と
なっている。従って、φFAとφFBに別々に信号を外部か
ら印加しなくても、CCD16内部でこのように配線してお
けば、配線数を省略することが可能である。
Note that, as shown in FIGS. 3 (C) and (D),
The pulse waveforms applied to 22 1,22 2 are φFA1, φFB3, φFA2
ΦFB4, φFA3 and φFB1, and φFA4 and φFB2 have the same shape. Therefore, even if signals are not separately applied to φFA and φFB from the outside, the number of wirings can be reduced by arranging the wirings inside the CCD 16 in this way.

上記の説明は、1つの高速転送列20 1についてのみで
あるが、他の列についても、高速転送列とメモリ列とは
同様な関係にある。
The above description is only for one high-speed transfer column 201, but the other columns have the same relationship between the high-speed transfer column and the memory column.

上記のように動作することから、フレームメモリ22に
は、1回のシャッタ動作で1フレーム分の画像信号が記
憶されることになる。画像信号は、1フィールド分ずつ
ゲート部30、水平転送部24、及び出力回路26を介して読
み出される。なお、第2図(E)、(F)は、第1及び
第2のフィールドの信号が転送される期間を示し、第2
図(G)は出力回路26から出力される信号波形を示して
いる。
By operating as described above, one frame of image signal is stored in the frame memory 22 by one shutter operation. The image signal is read out for one field via the gate unit 30, the horizontal transfer unit 24, and the output circuit 26. FIGS. 2E and 2F show a period during which the signals of the first and second fields are transferred.
FIG. 7G shows a signal waveform output from the output circuit 26.

このように形成される画像は、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期
間は同一期間である。この結果、このCCD16を用いるビ
デオカメラによると、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の間隔(露光時間)を調整すれ
ば、任意にシャッタ速度を設定できる。
The image formed in this manner is composed of a signal of the first (odd) field and a signal of the second (even) field, and the shutter period is the same for all the field signals. As a result, according to the video camera using the CCD16, the vertical resolution can be increased,
In addition, flicker due to a time difference between fields does not occur. When the shutter time is set, the shutter speed can be set arbitrarily by adjusting the interval (exposure time) between the field shift pulses P S and P 1 .

第4図は、本発明の固体撮像素子を用いたカラービデ
オカメラの構造図である。即ち、3倍ズームレンズ32を
通った光は、色温度変換フィルタ34、色補正フィルタ3
6、及び光学ローパスフィルタ(LPF)38を介して、カラ
ーフィルタアレィ40の付いた固体撮像素子としてのCCD1
6のイメージ部に結像される。
FIG. 4 is a structural diagram of a color video camera using the solid-state imaging device of the present invention. That is, the light that has passed through the triple zoom lens 32 is converted into a color temperature conversion filter 34 and a color correction filter 3.
6. CCD1 as a solid-state image sensor with a color filter array 40 via an optical low-pass filter (LPF) 38
The image is formed on the image section 6.

駆動回路14は、同期信号発生器42、垂直ロジック回路
44、及び水平ロジック回路46を含む。同期信号発生器42
からの各種パルス信号を用いて、垂直及び水平ロジック
回路44,46は、CCD16の動作に必要な各種のパルス信号を
作り、CCD16に印加する。
The drive circuit 14 includes a synchronization signal generator 42, a vertical logic circuit,
44, and a horizontal logic circuit 46. Synchronous signal generator 42
The vertical and horizontal logic circuits 44 and 46 generate various pulse signals necessary for the operation of the CCD 16 using the various pulse signals from the CPU 16 and apply them to the CCD 16.

CCD16の出力信号は、プリアンプ48で増幅された後、
色分離回路50で、赤(R),緑(G),青(B)の3原
色信号に分離される。これらの原色信号は、信号処理回
路52によって、ガンマ補正、ホワイトクリップ等、通常
のカラーカメラに必要な信号処理が施されて、エンコー
ダ54に加えられる。エンコーダ54は、入力信号から輝度
信号とクロマ信号を作り、それらを合成して、標準のNT
SC信号を作って出力する。
After the output signal of CCD16 is amplified by preamplifier 48,
The color separation circuit 50 separates the three primary color signals of red (R), green (G), and blue (B). These primary color signals are subjected to signal processing required for an ordinary color camera, such as gamma correction and white clipping, by a signal processing circuit 52, and are applied to an encoder 54. The encoder 54 creates a luminance signal and a chroma signal from the input signal, combines them, and
Create and output SC signal.

次に、第5図を用いて、CCD16の駆動方法を説明す
る。同期信号発生器42からは、水平、垂直の駆動に必要
なタイミングパルス(F SS,F S1,F V1,F V2,F V3,F V4,
HP,VP)が発生され、垂直、水平ロジック回路46,48に入
力される。垂直ロジック回路46は、CCD16のイメージ部5
6及び蓄積部58の垂直転送に必要な各パルス波形(φV1,
φV2,φV3,φV4,φG,φF1,φF2,φF3,φF4)を作り出
す。一方、水平ロジック回路48は、水平転送に必要な各
パルス波形(φH1,φH2,φRS)を作り出す。水平転送に
必要な波形は、第6図(A)と同図(B)に示すような
2相の駆動波形(φH1,φH2)と、第6図(C)に示す
ような出力回路26のリセットパルス波形(φRS)であ
る。これらのパルス波形を、水平転送部24及び出力回路
26に加えることにより、蓄積部58から1ライン毎に降り
て来た信号は、水平に転送され、出力回路26からは、第
6図(D)に示すような信号波形が得られる。
Next, a driving method of the CCD 16 will be described with reference to FIG. From the synchronization signal generator 42, timing pulses (F SS, F S1, F V1, F V2, F V3, F V4,
HP, VP) is generated and input to the vertical and horizontal logic circuits 46 and 48. The vertical logic circuit 46 is a part of the image section 5 of the CCD 16.
6 and pulse waveforms (φV1,
φV2, φV3, φV4, φG, φF1, φF2, φF3, φF4). On the other hand, the horizontal logic circuit 48 generates pulse waveforms (φH1, φH2, φRS) necessary for horizontal transfer. The waveforms required for horizontal transfer are two-phase drive waveforms (φH1, φH2) as shown in FIGS. 6 (A) and 6 (B), and an output circuit 26 as shown in FIG. 6 (C). This is a reset pulse waveform (φRS). These pulse waveforms are transferred to the horizontal transfer unit 24 and output circuit.
By adding the signal to the signal 26, the signal falling from the storage unit 58 line by line is transferred horizontally, and a signal waveform as shown in FIG. 6 (D) is obtained from the output circuit 26.

なお、イメージ部56では、不要電荷の掃き出し期間と
信号の転送期間とがある。これらの期間のパルス波形
は、その4相波形の位相が変わっていて、第1図に矢印
α及びβで示すような上方向と下方向の向きが決定され
る。即ち、不要電荷の掃き出し期間に於いては、垂直ロ
ジック回路46から5Vの加わるタイミングが、φV4→φV3
→φV2→αV1の順に移っていく。従って、不要電荷もこ
れと同じ方向へ移動していき、上方向へ移動し、掃き出
される。通常、イメージ部56の最上端には、ドレイン部
が設けられており、ここに移動してきた電荷は消滅す
る。一方、第3図(A)に示すように、信号の転送期間
に於いては、5Vの加わるタイミングが、φV1→φV2→φ
V3→φV4の順に移っていく。よって、これに合せて、信
号電荷も同じ方向に移動していき、イメージ部56から蓄
積部58に信号が移動される。
In the image section 56, there are a period for sweeping out unnecessary charges and a period for transferring signals. In the pulse waveforms in these periods, the phases of the four-phase waveforms are changed, and the upward and downward directions as shown by arrows α and β in FIG. 1 are determined. That is, in the unnecessary charge sweeping period, the timing at which 5 V is applied from the vertical logic circuit 46 is φV4 → φV3
→ V2 → αV1. Therefore, the unnecessary charges also move in the same direction, move upward, and are swept out. Normally, a drain portion is provided at the uppermost end of the image portion 56, and the charge that has moved there disappears. On the other hand, as shown in FIG. 3 (A), during the signal transfer period, the timing at which 5V is applied is φV1 → φV2 → φ
It moves in the order of V3 → φV4. Accordingly, the signal charge also moves in the same direction in accordance with this, and the signal is moved from the image unit 56 to the storage unit 58.

なお、イメージ部56に於いて、感光部18から高速転送
部20へ信号を移動させるのに、前述したようなフィール
ドシフトパルスPS,P1が必要になるが、別にゲートを設
けずに、パルス波形φV1とφV3の波形に重畳する形にし
て、これらのフィールドシフトパルスを垂直ロジック回
路46からイメージ部56へ印加している。
In the image section 56, the field shift pulses P S and P 1 as described above are required to move a signal from the photosensitive section 18 to the high-speed transfer section 20, but without providing a gate, These field shift pulses are applied from the vertical logic circuit 46 to the image section 56 so as to be superimposed on the pulse waveforms φV1 and φV3.

以上説明したように本発明によると、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に被写体が動くと、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
切ってい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、本発明では被写体
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、露光時間は、
フィールド間で同一であり、フィード間の信号レベルに
差異を生じず、良質の画像信号を得ることができる。
As described above, according to the present invention, a high-speed shutter operation can be performed, and an image with good vertical resolution of one frame can be obtained. With a normal video camera, if the subject moves to obtain a still image signal, flickering occurs because the shutter is released at 1/60 second intervals in odd and even fields, and a complete image of one frame is generated. Although it could not be obtained, the present invention can obtain a still image with good vertical resolution even when the subject moves fast. Even with a variable shutter, a still image for one frame can be obtained at an arbitrary speed. Moreover, the exposure time is
It is the same between the fields, so that there is no difference in the signal level between the feeds, and a high-quality image signal can be obtained.

図7は、本発明の要点を説明するために示した図であ
る。
FIG. 7 is a diagram for explaining the gist of the present invention.

本発明では特に、1回のシャッター時間で1フレーム
分の撮像画像を得るとともに、この撮像画像を読み出す
場合に、ノイズが混入しにくい読み出し方法で読み出す
ようにし良質の画像が得られるようになっている。その
ために、垂直転送部から蓄積部に電荷を転送する手段
は、第1のフィールドメモリに電荷を転送し、この第1
のフィールドメモリが満たされたならば、次の第2のフ
ィールドメモリに電荷を転送するようにしている。
In the present invention, in particular, a captured image for one frame is obtained in one shutter time, and when the captured image is read, a high-quality image is obtained by reading the captured image using a reading method in which noise is less likely to be mixed. I have. For this purpose, the means for transferring the electric charge from the vertical transfer unit to the storage unit transfers the electric charge to the first field memory, and transfers the electric charge to the first field memory.
When the field memory is filled, the charge is transferred to the next second field memory.

このようにした場合、図7に示すように第1のフィー
ルドメモリ60にまずノンインターレースの形で奇数フィ
ールド、偶数フィールドのライン信号が書き込まれ、第
1のフィールドメモリ60が満たされたならば、第2のフ
ィールドメモリ62に奇数フィールドと偶数フィールドの
ライン信号が順次書き込まれる。
In this case, as shown in FIG. 7, first, the line signals of the odd field and the even field are written into the first field memory 60 in a non-interlaced form, and if the first field memory 60 is filled, Line signals of the odd field and the even field are sequentially written to the second field memory 62.

垂直転送部から蓄積部に電荷を転送する場合、ライン
毎の振分け方式であると転送部をライン毎に切り換える
必要があり、その都度スイッチングノイズ等が画像信号
に混入しやすい。しかし、この発明の方式のように第1
のフィールドメモリが満たされてから、次に第2のフィ
ールドメモリに電荷を転送するようにすると、上記のよ
うなスイッチングノイズ発生や混入がなくなり、良質で
鮮明な画像を得るのに最適な構成となる。
When transferring charges from the vertical transfer unit to the storage unit, the transfer unit must be switched for each line if the distribution method is line by line, and switching noise or the like is likely to be mixed into the image signal each time. However, as in the method of the present invention, the first
When the charge is transferred to the second field memory after the field memory is filled, the generation and mixing of the switching noise as described above is eliminated, and the optimal configuration for obtaining a high-quality and clear image is achieved. Become.

[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、1回のシャッ
ター時間で1フレーム分の撮像画像を得るとともに、こ
の撮像画像を読み出す場合に、ノイズが混入しにくい読
み出し方法で読み出すようにし、良質で鮮明な画像信号
を得られる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a captured image for one frame is obtained with one shutter time, and when the captured image is read, the read method is used in which noise is less likely to be mixed. Thus, a high-quality and clear image signal can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の一実施例を示す構成説明図、第2図
は、第1図の固体撮像素子及びその駆動回路の動作を説
明するために示したタイミングチャート、第3図(A)
乃至第3図(D)はそれぞれ、第1図の駆動回路により
出力される各種パルスのタイミングチャート、第4図
は、本発明の一実施例を適応したカラービデオカメラの
構成説明図、第5図は、第1図の駆動回路のブロック構
成図、第6図は、第5図の駆動回路の水平ロジック回路
の動作を説明するために示したタイミングチャート、第
7図は、上記の実施例のの動作を説明するための、蓄積
部に於ける信号書込み例を示す説明図である。 12……シャッターボタン、14……駆動回路、16……CC
D、18……感光部、20……高速転送部、22……フレーム
メモリ、24……水平転送部、26……出力回路、28,30…
…ゲート回路。
FIG. 1 is a structural explanatory view showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a timing chart shown for explaining the operation of the solid-state imaging device of FIG. 1 and its driving circuit, and FIG. )
3 to 3D are timing charts of various pulses output by the drive circuit of FIG. 1, FIG. 4 is an explanatory diagram of a color video camera to which an embodiment of the present invention is applied, and FIG. FIG. 6 is a block diagram of the driving circuit of FIG. 1, FIG. 6 is a timing chart for explaining the operation of the horizontal logic circuit of the driving circuit of FIG. 5, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of signal writing in a storage unit for explaining the operation of FIG. 12 ... Shutter button, 14 ... Drive circuit, 16 ... CC
D, 18: photosensitive section, 20: high-speed transfer section, 22: frame memory, 24: horizontal transfer section, 26: output circuit, 28, 30 ...
... gate circuit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】受光量及び受光時間に応じた電荷を蓄積す
る感光部と、 フィールドシフトパルスの印加に応じて、前記感光部の
蓄積電荷を一斉に転送し、この電荷をライン単位で且つ
高速で垂直方向に転送する垂直転送部と、 前記垂直転送部からの転送電荷を蓄積する、1フィール
ド分の記憶容量を有する第1のフィールドメモリと、 前記垂直転送部からの転送電荷を蓄積する、1フィール
ド分の記憶容量を有する第2のフィールドメモリと、 前記垂直転送部からのランイン単位の転送電荷を、交互
に前記第1及び第2のフィールドメモリに転送する転送
手段と、 前記第1のフィールドメモリに蓄積された電荷を読出
し、次に前記第2のフィールドメモリに蓄積された電荷
を読出す読出し手段と、 前記読み出し手段によって読み出された電荷をライン単
位で水平方向に転送する水平転送部とを具備し、 前記転送手段は、 前記第1のフィールドメモリに電荷を転送し、前記第1
のフィールドメモリが満たされたならば、次に前記第2
のフィールドメモリに電荷を転送する第1の転送手段
と、 前記第1及び第2のフィールドメモリに交互に電荷を転
送する第2の転送手段と、 前記第1及び第2の転送手段を選択的に動作せしめる転
送制御手段とを具備したことを特徴とする固体撮像素子
カメラ。
1. A photosensitive section for accumulating electric charge according to a light receiving amount and a light receiving time; A vertical transfer unit for transferring in the vertical direction, a first field memory having a storage capacity for one field for storing the transfer charge from the vertical transfer unit, and storing a transfer charge from the vertical transfer unit. A second field memory having a storage capacity for one field, transfer means for alternately transferring the transfer charges in run-in units from the vertical transfer unit to the first and second field memories, Reading means for reading the charge stored in the field memory and then reading the charge stored in the second field memory; Was and a horizontal transfer section for transferring in the horizontal direction on a line basis, the transfer means transfers the charges in the first field memory, said first
If the field memory of
A first transfer unit for transferring charges to the field memory of the first embodiment, a second transfer unit for alternately transferring charges to the first and second field memories, and selectively selecting the first and second transfer units. A solid-state imaging device camera comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57136873A (en) * 1981-02-18 1982-08-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Charge-transfer type solid-state image pickup device
JPS5969965A (en) * 1982-10-15 1984-04-20 Canon Inc Frame transfer type image pick-up element

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