JP2877671B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JP2877671B2
JP2877671B2 JP5225802A JP22580293A JP2877671B2 JP 2877671 B2 JP2877671 B2 JP 2877671B2 JP 5225802 A JP5225802 A JP 5225802A JP 22580293 A JP22580293 A JP 22580293A JP 2877671 B2 JP2877671 B2 JP 2877671B2
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一男 石本
透 渡辺
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ等に取り
込まれる画像情報を得るのに適したスチルカメラの如き
固体撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】コンピュータ等の機器にイメージデータ
を取り込む場合、被写体原稿を走査して読み取るイメー
ジスキャナを用いることがよく知られているが、近年で
は、立体的な被写体にも対応できるスチルカメラを用い
ることも考えられている。このスチルカメラは、例え
ば、CCDイメージセンサ及びその駆動回路からなり、
コンピュータの指示に応答する駆動回路が、CCDイメ
ージセンサの撮像部に蓄積される情報電荷を転送出力し
て被写体映像に対応した映像信号を得るように構成され
る。
【0003】図5は、スチルカメラの構成を示すブロッ
ク図で、図6は、その動作を説明するタイミング図であ
る。フレーム転送方式のCCDイメージセンサ1は、撮
像部I、蓄積部S、水平転送部H及び出力部Dより構成
される。撮像部Iは、垂直方向に連続し、互いに平行に
配列される複数のシフトレジスタからなり、これらのシ
フトレジスタの各ビットが電極の作用によって電位的に
区画されて複数の受光画素が定義される。蓄積部Sは、
撮像部Iの各シフトレジスタに連続する複数のシフトレ
ジスタからなり、撮像部Iのシフトレジスタから情報電
荷を受け取って蓄積する。水平転送部Hは、各ビットが
蓄積部Sのシフトレジスタの出力端に対応付けられる単
一のシフトレジスタからなり、蓄積部Sから受け取った
情報電荷を順次転送出力する。出力部Dは、水平転送部
Hの出力側に設けられ、水平転送部Hから出力される情
報電荷を電圧値に変換して出力する。CCDイメージセ
ンサ1の撮像部I、蓄積部S及び水平転送部Hには、そ
れぞれ、Vドライバ2、Sドライバ3及びHドライバ4
が接続される。これらVドライバ2、Sドライバ3及び
Hドライバ4は、共通の基準クロックに従って動作し、
それぞれ、撮像部I及び蓄積部Sに対して4相の転送ク
ロックφV、φSを供給し、水平転送部Hに対して2相の
転送クロックφHを供給する。CCDイメージセンサ1
の出力部Dから取り出されるCCD出力は、サンプルホ
ールド回路5、クランプ回路6に代表される信号処理回
路に入力され、それぞれ所定の処理が施された後、外部
機器へ映像信号として出力される。タイミング制御回路
7は、映像信号を受ける外部機器側から供給される起動
トリガを受けて起動し、Vドライバ2、Sドライバ3及
びHドライバ4の動作タイミングを決定すると共に、サ
ンプルホールド回路5及びクランプ回路6にサンプリン
グパルス及びクランプパルスを供給する。
【0004】撮像部Iに印加される転送クロックφ
Vは、図6に示すように、起動トリガに従うタイミング
で、撮像部Iの各受光画素に蓄積された情報電荷を排出
する排出クロックと、情報電荷を撮像部Iへ転送する読
出クロックとを有する。これにより、排出クロックから
読出クロックまでの期間にCCDイメージセンサ1の露
光期間が設定される。即ち、常時光を受けるCCDイメ
ージセンサ1において、撮像部Iに蓄積される情報電荷
を排出してリセットした後、所定の期間を経過して新た
に蓄積された情報電荷を転送出力するようにすること
で、スチルカメラの露光期間(シャッタ速度)を設定し
ている。この露光期間の設定に関しては、例えば、本出
願人による特願平1−157369号あるいは特願平1
−183976号に開示されている。この露光期間に撮
像部2に発生して蓄積された情報電荷は、読出クロック
により撮像部Iから蓄積部Sへ瞬時に転送される。蓄積
部Sに印加される転送クロックφSは、一定の周期で発
生する1ショットのパルスを有し、このパルスによって
蓄積部Sの情報電荷が水平転送部Hへ1水平ライン単位
で転送される。水平転送部Hに印加される転送クロック
φHは、蓄積部Sに印加される1ショットパルスに同期
し、水平転送部Hのビット数に対応したクロック数の読
出クロックを有し、蓄積部Sから情報電荷を受ける度に
出力部5側へ転送する。
【0005】サンプルホールド回路5に供給されるサン
プリングパルスは、水平転送部Hのクロックに同期し、
出力部Dから取り出されるCCD出力を1ビット毎にサ
ンプリングする。そして、クランプ回路6に供給される
クランプパルスは、同じく水平転送部Hのクロックに同
期し、各水平走査期間の終端に設定される基準レベルを
所定の値に固定する。
【0006】以上のスチルカメラの場合、映像信号を受
ける外部機器側から撮像指示が発せられるまでの間は、
各部が動作を停止して待機状態となっている。そして、
外部機器側から撮像指示(起動トリガ)が与えられる
と、所定の露光期間に1画面分の情報電荷を撮像部Iに
蓄積し、この情報電荷を転送出力することにより、1画
面を構成する映像信号を出力する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、クランプ回
路6は、図7に示すように、スイッチ10、コンデンサ
11、トランジスタ12及び抵抗13よりなり、コンデ
ンサ10を通して入力信号の変化分のみを取り込み、こ
の変化分にスイッチ10を介して与えられるクランプ電
圧VCを付加し、エミッタフォロワ接続されたトランジ
スタ12から出力を得るように構成される。このような
クランプ回路6において、スイッチ10をオフにして待
機状態を維持すると、コンデンサ11のリーク電流やト
ランジスタ12のベース電流等によって出力側の電圧が
クランプ電圧VCよりも低くなる。この状態のときに映
像信号が入力されると、出力側の電圧の立ち上がりが遅
れ、図8に示すように、出力波形に歪みが生じる。
【0008】そこで本発明は、外部機器からの指示に応
答して動作するスチルカメラ(固体撮像装置)の立ち上
がりの際の信号の歪みを防止することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するためになされたもので、その特徴とするとこ複
数の受光画素が行列配置され、照射される被写体映像に
対応して発生する情報電荷を各受光画素に蓄積する固体
撮像素子と、この固体撮像素子の各受光画素に蓄積され
る1画面分の情報電荷を外部機器より供給されるトリガ
に応答して転送出力する駆動手段と、上記固体撮像素子
から取り出される出力に対して基準レベルを固定するク
ランプ回路と、上記駆動手段が上記固体撮像素子の情報
電荷の転送出力を開始するより先に上記クランプ回路に
クランプパルスを与え始めるクランプパルス供給手段
と、を備えたことにある。
【0010】
【作用】本発明によれば、駆動手段がCCDイメージセ
ンサから情報電荷を取り出すより先にクランプパルスを
クランプ回路に与えることで、クランプ回路の出力側の
電位をクランプ電圧に維持した状態で、クランプ回路に
CCDイメージセンサからの出力を受けることができ
る。従って、長い待機状態の後にCCDイメージセンサ
から取り出された出力に対しても、クランプ回路が正常
に動作して歪みのない映像信号を出力する。
【0011】
【実施例】図1は、スチルカメラを構成する本発明の固
体撮像装置のブロック図で、図2は、その動作を説明す
るタイミング図である。この図において、CCDイメー
ジセンサ1及び各ドライバ2、3、4は、図5と同一で
あり、タイミング制御回路20の指示に応答して、撮像
部Iに蓄積される情報電荷が蓄積部Sに転送された後、
蓄積部Sから1水平ライン単位で水平転送部Hを介して
出力部Dに転送されるように構成される。
【0012】本発明の特徴とするところは、CCDイメ
ージセンサ1の出力を受けるサンプルホールド回路2
1、クランプ回路22等の信号処理回路の動作、特にク
ランプ回路22の動作の開始を各ドライバ2、3、4の
動作の開始より先行させることにある。即ち、外部機器
側から供給される外部のクランプパルスまたは各ドライ
バ2、3、4を起動するタイミングパルスと共にタイミ
ング制御回路20で生成される内部のクランプパルスの
何れか一方を選択回路23により選択してクランプ回路
22に与えるようにしている。外部クランプパルスは、
外部機器側で起動パルスとのタイミングの整合により、
CCDイメージセンサ1の水平走査のタイミングにほぼ
同期するように作成され、起動トリガを発生するより先
に選択回路23への供給が開始される。一方、内部クラ
ンプパルスは、起動トリガに応答して動作を開始するタ
イミング制御回路20において、各ドライバ2、3、4
を起動するタイミングパルスと同期するように作成され
る。この内部クランプパルスは、タイミング制御回路2
0が起動トリガを受けてから動作し始めるため、起動ト
リガを受けた後に選択回路23への供給が開始される。
そこで、起動トリガが与えられるまでは外部クランプパ
ルスを選択し、起動トリガが与えられて各ドライバ2、
3、4が動作を開始した後には内部クランプパルスを選
択するように、タイミング制御回路20が選択回路23
に切換指示を与える。これにより、各ドライバ2、3、
4がCCDイメージセンサ1の駆動を開始して出力部D
からCCD出力が取り出されたときに、クランプ回路2
2に供給されるクランプパルスが外部クランプパルスか
ら内部クランプパルスに切り換えられる。ここで、外部
クランプパルス及び内部クランプパルスは、共にCCD
イメージセンサ1の走査タイミングに同期するように作
成されるが、CCDイメージセンサ1からの映像情報が
入力される前にクランプ回路22に与えられる外部クラ
ンプパルスについては、発生のタイミングに関して内部
クランプパルスほど高い精度は必要ない。
【0013】以上の信号処理回路においては、CCDイ
メージセンサ1の駆動が開始されてCCD出力が取り出
されたには、すでにクランプ回路22が立ち上がった状
態、即ち、クランプ回路22の出力側がクランプ電圧と
なっており、映像信号に対して適正な基準レベルの固定
が成される。図3は、本発明の他の実施例を示すブロッ
ク図で、図4は、その動作を説明するタイミング図であ
る。
【0014】タイミング制御回路30は、Hカウンタ3
1、デコーダ32及びパルス生成回路33からなり、外
部機器から供給されるHトリガ及びVトリガに応答して
各ドライバ2、3、4の動作タイミングを決定すると共
に、サンプルホールド回路21及びクランプ回路22に
サンプリングパルス及びクランプパルスを供給する。H
カウンタ31は、垂直走査の起動トリガとなるHトリガ
を受けて一定周期のクロックのカウントを開始し、カウ
ント値が1水平走査期間に対応する値に達したときにリ
セットされて動作を停止する。デコーダ32は、Hカウ
ンタ31のカウント値を取り込み、デコード値をパルス
生成回路33に与える。同時に、デコーダ32は、Hカ
ウンタ31に対して停止指示を与える。そして、パルス
生成回路33は、Vトリガに応答してCCDイメージセ
ンサ1の垂直走査のタイミング、即ち、Vドライバ2の
起動タイミングを決定し、デコーダ32のデコード値に
基づいて水平走査のタイミング、即ち、Sドライバ3及
びHドライバ4の起動タイミングを決定する。Hトリガ
及びVトリガは、共に、映像信号を受ける外部機器側で
作成されるもので、Vトリガに先行してHトリガがタイ
ミング制御回路20に供給される。タイミング制御回路
30にHトリガが与えられると、Hカウンタ31が1水
平走査期間動作し、パルス生成回路33から1水平走査
期間の間サンプリングパルス及びクランプパルスが出力
される。このため、サンプルホールド回路21及びクラ
ンプ回路22は、CCDイメージセンサ1からCCD出
力が取り出される前あっても動作を開始する。従って、
Vトリガがタイミング制御回路30に与えられてCCD
イメージセンサ1からCCD出力が取り出されたときに
は、サンプルホールド回路21及びクランプ回路22が
すでに立ち上がった状態となっており、CCD出力に対
して適正な処理が施される。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、CCDイメージセンサ
からCCD出力が取り出される前にクランプ回路を動作
状態とすることで、CCD出力に対して適正な基準レベ
ルの固定処理が成される。このため、1画面単位で断続
的に動作するスチルカメラにおいて、映像信号処理回路
の出力側の映像信号の波形の歪みを防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示すブロック図であ
る。
【図2】図1の動作を示すタイミング図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示すブロック図であ
る。
【図4】図3の動作を示すタイミング図である。
【図5】従来の固体撮像素子を示すブロック図である。
【図6】図5の動作を示すタイミング図である。
【図7】クランプ回路の回路図である。
【図8】映像信号の波形図である。
【符号の説明】
1 CCDイメージセンサ 2 Vドライバ 3 Sドライバ 4 Hドライバ 5、21 サンプルホールド回路 6、22 クランプ回路 7、20、30 タイミング制御回路 23 選択回路 31 Hカウンタ 32 デコーダ 33 パルス生成回路

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の受光画素が行列配置され、照射さ
    れる被写体映像に対応して発生する情報電荷を各受光画
    素に蓄積する固体撮像素子と、この固体撮像素子の各受
    光画素に蓄積される1画面分の情報電荷を外部機器より
    供給されるトリガに応答して転送出力する駆動手段と、
    上記固体撮像素子から取り出される出力に対して基準レ
    ベルを固定するクランプ回路と、上記駆動手段が上記固
    体撮像素子の情報電荷の転送出力を開始するより先に上
    記クランプ回路にクランプパルスを与え始めるクランプ
    パルス供給手段と、を備え、上記クランプ回路の固定レ
    ベルが安定した後に上記固体撮像素子の出力が上記クラ
    ンプ回路に入力されることを特徴とする固体撮像装置。
  2. 【請求項2】 複数の受光画素が行列配置され、照射さ
    れる被写体映像に対応して発生する情報電荷を各受光画
    素に蓄積する固体撮像素子と、この固体撮像素子の各受
    光画素に蓄積される1画面分の情報電荷を転送出力する
    駆動手段と、外部機器から供給される起動トリガに応答
    して上記駆動手段の動作タイミングを決定するタイミン
    グ制御手段と、上記固体撮像素子から取り出される出力
    に対して基準レベルを固定するクランプ回路と、上記外
    部機器から起動トリガと共に供給される外部クランプパ
    ルスまたは上記タイミング制御回路で上記駆動手段の動
    作タイミングに同期して作成される内部クランプパルス
    を選択的に上記クランプ回路に与えるクランプパルス供
    給手段と、を備え、上記クランプ回路に、上記固体撮像
    素子の動作開始前は上記外部クランプパルスが与えら
    れ、動作開始後は上記内部クランプパルスが与えられる
    ことを特徴とする固体撮像装置。
  3. 【請求項3】 複数の受光画素が行列配置され、照射さ
    れる被写体映像に対応してする情報電荷を各受光画素に
    蓄積する固体撮像素子と、この固体撮像素子の各受光画
    素に蓄積される1画面分の情報電荷を転送出力する駆動
    手段と、外部機器から供給される第1の起動トリガに応
    答して上記駆動手段の垂直走査のタイミングを決定し、
    第2の起動トリガに応答して水平走査のタイミングを決
    定するタイミング制御手段と、上記固体撮像素子から取
    り出される出力に対して基準レベルを固定するクランプ
    回路と、上記第2の起動トリガに応答して作成されるク
    ランプパルスを上記クランプ回路に与えるクランプパル
    ス供給手段と、を備え、上記第1の起動トリガより先に
    供給される第2の起動トリガに従い、上記固体撮像素子
    の動作開始前に上記クランプ回路にクランプパルスが与
    えられることを特徴とする固体撮像装置。
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