JP2722508B2

JP2722508B2 - 固体撮像装置

Info

Publication number: JP2722508B2
Application number: JP63191685A
Authority: JP
Inventors: 雅之志村; 浩史森; 泰史佐藤; 聡国本
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1988-07-30
Filing date: 1988-07-30
Publication date: 1998-03-04
Anticipated expiration: 2013-03-04
Also published as: JPH0241080A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、1/1000秒の如き高速シャッタを備えたビデ
オカメラに適用して好適な固体撮像装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、1/1000秒の如き高速シャッタを備えたビデ
オカメラに適用して好適な固体撮像装置において、任意
のタイミングで受光素子に蓄積した信号電荷を第１の転
送レジスタに読出し、１フィールド周期で高速転送によ
りこの第１の転送レジスタから第２の転送レジスタに転
送し、第２の転送レジスタ内に転送された信号電荷を１
フィールド周期で順次出力するようにし、フィールド周
期とは異なる任意のタイミングで撮像ができるように
し、この撮像信号に基づいて任意のタイミングの静止画
像が得られるようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来、CCD等の固体撮像装置を使用したビデオカメラ
として、１フィールド期間（1/60秒）よりも速いシャッ
タ速度を設定できるものが開発されていた。この場合、
CCD等の固体撮像装置は、機械的なシャッタと違って信
号電荷の蓄積時間をシャッタ速度に対応した時間に設定
するだけでよく、例えば1/1000秒を越える高速シャッタ
が簡単な構成で設定できる。この高速シャッタを設定す
ることで、動きの速い物体がブレることなく撮影でき
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、一般のビデオカメラは１フィールド毎に撮
影を行うので、１コマの撮影は1/60秒毎であり、1/1000
秒の如き高速シャッタで撮影を行うと、残りのシャッタ
を閉じている時間の方がはるかに長くなってしまう。こ
のため、例えば高速で移動する物体を高速シャッタで撮
影した場合には、この移動物体が撮像画角中に最も良く
収まっているタイミングで撮影できる可能性が低く、シ
ャッタチャンスを逃がすことが多かった。

本発明は斯かる点に鑑み、任意のシャッタチャンスで
撮影のできる固体撮像装置を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の固体撮像装置は、例えば第１図に示す如く、
受光素子（11）と、この受光素子（11）に蓄積した信号
電荷を読出して順次転送する撮像領域の転送レジスタ
（12a）と、この撮像領域の転送レジスタ（12a）に連続
しこの撮像領域の転送レジスタ（12a）からの信号電荷
を順次転送するメモリ領域の転送レジスタ（12b）とを
有し、任意のタイミングで受光素子（11）に蓄積した信
号電荷を撮像領域の転送レジスタ（12a）に読出し、１
フィールド周期で高速転送によりこの撮像領域の転送レ
ジスタ（12a）からメモリ領域の転送レジスタ（12b）に
転送し、メモリ領域の転送レジスタ（12b）内に転送さ
れた信号電荷を１フィールド周期で順次出力するように
したものである。

〔作用〕

本発明の固体撮像装置によると、１フィールド期間毎
に撮像を行っているときに、例えば外部からインパクト
信号の入力があると、このインパクト信号が得られるタ
イミングで、受光素子（11）が蓄積した信号電荷を撮像
領域の転送レジスタ（12a）に読出しする。このとき、
直前の１フィールド期間毎の撮像による信号電荷はメモ
リ領域の転送レジスタ（12b）に転送されていて、この
転送レジスタ（12b）の信号電荷を出力させた後、イン
パクト信号により撮像した信号電荷を撮像領域の転送レ
ジスタ（12a）からメモリ領域の転送レジスタ（12b）に
転送することで、この撮像装置からの撮像信号の信号は
１フィールド周期になり、１フィールド周期で出力され
る撮像信号中に任意のタイミングで撮像した撮像信号が
含まれるようになる。

〔実施例〕

以下、本発明の固体撮像装置の一実施例を、第１図及
び第２図を参照して説明しよう。

本例はCCD型の固体撮像装置としたもので、第１図に
おいて（10）は固体撮像装置全体を示し、この固体撮像
装置（10）は撮像領域（10a）とメモリ領域（10b）とに
分かれた所謂フレームインターライン型撮像装置であ
る。そして、撮像領域（10a）内には、複数（図は一部
だけを示し実際には数百万個）の受光素子（11）がマト
リクス状に配列してあり、各垂直列の受光素子（11）の
脇にCCDよりなる垂直転送レジスタ（12）が設けてあ
る。この垂直転送レジスタ（12）は、撮像領域（10a）
からメモリ領域（10b）に亘って連続して設けてある。
そして、撮像領域（10a）内の垂直転送レジスタ（12a）
は、電極（13a），（13b），（13c）及び（13d）に供給
される転送クロック信号φV₁,φV₂,φV₃及びφV₄によ
り、隣接した受光素子（11）が受光により蓄積した信号
電荷の読出し及びこの読出し信号電荷のレジスタ（12
a）内の垂直転送が制御される。また、メモリ領域（10
b）内の垂直転送レジスタ（12b）は、電極（14a），（1
4b），（14c）及び（14d）に供給される転送クロック信
号φV₁′，φV₂′，φV₃′及びφV₄′により、撮像領域
側のレジスタ（12a）から垂直転送により供給される信
号電荷の垂直転送が制御される。

そして、メモリ領域（10b）の下端部にはCCDよりなる
水平転送レジスタ（15）が設けてあり、電極（16a）及
び（16b）に供給される転送クロック信号φH₁及びφH₂
により、垂直転送レジスタ（12）の下端から転送された
信号電荷を受けて水平方向に転送し、出力端子（17）か
ら出力させる。このため、出力端子（17）から出力され
る撮像信号としての信号電荷は、水平ライン毎の信号と
なる。また、図示はしないが、この固体撮像装置（10）
の基板側に、不要な信号電荷を捨てるためのドレインが
設けてある。また本例においては、外部からの撮像装置
の駆動回路に任意のタイミングでインパクト信号が入力
可能としてある。

次に、本例の固体撮像装置にて高速シャッタモードに
より撮像を行う際の動作について、第２図のタイミング
図を参照して説明する。

本例においては、1/1000秒のシャッタスピードで撮像
を行うものとする。まず、基準となるフィールド周期
は、第２図Ａに示す基準パルス信号の立上り及び立下り
毎にフィールドが切換わるとする。

そして、通常の撮像時には、各１フィールド期間（1/
60秒間）の内、〔1/60−1/1000〕秒間は掃き出しパルス
信号（第２図Ｂ）を各受光素子（11）に供給し、受光に
より蓄積した信号電荷をドレインに掃き捨てさせる。

そして、各１フィールド期間の最後の1/1000秒間にな
ると、掃き出しパルス信号を停止して第２図Ｃに示す如
くこの1/1000秒間（t₁）だけ各受光素子（11）が受光に
よる信号電荷の蓄積を行う。

そして、この1/1000秒が経過すると電極（13a）〜（1
3d）から所定の読出しパルス信号P₁（第２図Ｄ）を供給
し、各受光素子（11）に隣接した垂直転送レジスタ（12
a）に蓄積した信号電荷を読出させる。

そして、この読出しを行うと同時に基準信号（第２図
Ａ）のフィールド期間は次のフィールドになり、各電極
（13a）〜（13d）及び（14a）〜（14d）から高速で垂直
転送させる高速転送パルス信号（第２図Ｅ）を供給し、
撮像領域（10a）の垂直転送レジスタ（12a）内の信号電
荷を、全てメモリ領域（10b）の垂直転送レジスタ（12
b）に高速で垂直転送させる。この高速転送は、少なく
とも各フィールド期間の撮像信号の読出しが始まる前に
完了させておく。そして、このフィールド期間の撮像信
号の読出しを行うタイミングになると、メモリ領域（10
b）の垂直転送レジスタ（12b）内に蓄えられた信号電荷
を、各電極（14a）〜（14d）からの垂直転送パルス信号
の供給により、各水平ライン毎に順次水平転送レジスタ
（15）に転送する。そして、電極（16a），（16b）から
の水平転送パルス信号の供給により、この各水平ライン
の信号電荷を順次出力端子（17）から出力させ、この出
力端子（17）に接続された出力回路（図示せず）により
所定の映像信号にし、第２図Ｆに示す如くこのフィール
ド期間の出力映像信号を得る。

そして、例えば撮像を行っている操作者がシャッタチ
ャンスであると判断したとき（第２図Ｂのｘ点）に、ト
リガ釦等の操作でこの撮像装置（10）の駆動回路（図示
せず）にインパクト信号が供給されると、この時点で掃
き出しパルス信号の供給を停止する。そして、第２図Ｃ
に示す如く、この掃き出しパルス信号が停止してから1/
1000秒間（t₂）、各受光素子（11）が受光による信号電
荷の蓄積を行う。そして、この1/1000秒が経過すると電
極（13a）〜（13d）から所定の読出しパルス信号P₂（第
２図Ｄ）を供給し、各受光素子（11）に隣接した垂直転
送レジスタ（12）に蓄積した信号電荷を読出させる。

この読出しを行った後、基準信号（第２図Ａ）のフィ
ールド期間が次のフィールドになるまで撮像領域（10
a）の垂直転送レジスタ（12a）内に読出した信号電荷を
蓄えておく。そして次のフィールドになると、各電極
（13a）〜（13d）及び（14a）〜（14d）から高速で垂直
転送させる高速転送パルス信号（第２図Ｅ）を供給し、
撮像領域（10a）の垂直転送レジスタ（12a）内の信号電
荷を、全てメモリ領域（10b）の垂直転送レジスタ（12
b）に高速で垂直転送させる。そして、このフィールド
期間の撮像信号の読出しを行うタイミングになると、上
述した通常読出し時と同様に、メモリ領域（10b）の垂
直転送レジスタ（12b）内に蓄えられた信号電荷を、各
電極（14a）〜（14d）からの垂直転送パルス信号の供給
により、各水平ライン毎に順次水平転送レジスタ（15）
に転送する。そして、電極（16a），（16b）からの水平
転送パルス信号の供給により、この各水平ラインの信号
電荷を順次出力端子（17）から出力させ、この出力端子
（17）に接続された出力回路により所定の映像信号に
し、第２図Ｆに示す如くこのフィールド期間の出力映像
信号を得る。

そして本例においては、次の１フィールド分もインパ
クト信号供給時と同じタイミングで信号電荷の蓄積及び
垂直転送レジスタ（12）への読出しを行い、１フレーム
分このタイミングでの撮像を行った後、以後の各フィー
ルド期間では再びインパクト信号が供給されるまで蓄積
時間t₁及び読出しパルス信号P₁による通常の読出しによ
る撮像を行う。

このようにして撮像を行うことで、インパクト信号の
供給を任意のタイミングで行うことで、この任意のタイ
ミングで撮像が行われる。このため1/1000秒の如き高速
シャッタにより撮像を行っても、シャッタチャンスを逃
がさずに撮影でき、この撮像信号に基づいて任意のタイ
ミングの画像が得られる。しかも、出力映像信号として
は、第２図Ｆに示す如く、撮像タイミングにかかわらず
フィールド周期で連続的に取り出されるので、VTR等で
の出力映像信号の記録が良好に連続的に行われる。また
本例の場合、固体撮像装置（10）にメモリ領域（10b）
を設けるだけなので、構成が簡単である。

なお、上述実施例においてはインパクト信号の供給時
に１フレーム分このインパクト信号によるタイミングで
撮影するようにしたが、１フィールドだけ撮影タイミン
グを変えるようにしてもよく、また次のインパクト信号
の供給までこのタイミングでの撮影を連続的に行うよう
にしてもよい。さらに、本発明は上述実施例に限らず、
本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が
取り得ることは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明の固体撮像装置によると、メモリ領域を撮像装
置に設けるだけの簡単な構成で、フィールド周期とは異
なる任意のタイミングで撮像ができ、この撮像信号に基
づいて任意のタイミングの静止画像が得られる利益があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の固体撮像装置の一実施例を示す構成
図、第２図は第１図例の説明に供するタイミング図であ
る。（10）は固体撮像装置、（10a）は撮像領域、（10b）は
メモリ領域、（11）は受光素子、（12）は垂直転送レジ
スタ、（12a）は撮像領域の垂直転送レジスタ、（12b）
はメモリ領域の垂直転送レジスタである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者国本聡東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (56)参考文献特開昭60−52173（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−67977（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】受光素子と、該受光素子に蓄積した信号電
荷を読出して順次転送する第１の転送レジスタと、該第
１の転送レジスタに連続しこの第１の転送レジスタから
の信号電荷を順次転送する第２の転送レジスタとを有
し、任意のタイミングで上記受光素子に蓄積した信号電荷を
上記第１の転送レジスタに読出し、１フィールド周期で
高速転送によりこの第１の転送レジスタから上記第２の
転送レジスタに転送し、上記第２の転送レジスタ内に転
送された信号電荷を１フィールド周期で順次出力するよ
うにしたことを特徴とする固体撮像装置。