JP3010899B2 - 固体撮像装置及び固体イメージセンサの駆動制御方法 - Google Patents

固体撮像装置及び固体イメージセンサの駆動制御方法

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JP3010899B2
JP3010899B2 JP4091420A JP9142092A JP3010899B2 JP 3010899 B2 JP3010899 B2 JP 3010899B2 JP 4091420 A JP4091420 A JP 4091420A JP 9142092 A JP9142092 A JP 9142092A JP 3010899 B2 JP3010899 B2 JP 3010899B2
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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、光電変換素子がマトリ
クス状に配設されてなる固体イメージセンサにより被写
体を撮像する固体撮像装置に関し、例えば、インターレ
ース走査が行われるNTSC(National Television Sy
stem Commitee )方式など標準テレビジョン方式のテレ
ビジョンカメラ装置に適用される。
【0002】
【従来の技術】NTSC方式など標準テレビジョン方式
では、奇数フィールドの走査ラインと偶数フィールドの
走査ラインとが互いの走査ラインの間に位置するように
したインターレース走査が採用されている。
【0003】そして、光電変換素子がマトリクス状に配
設されてなるCCD(Charge Coupled Device )イメー
ジセンサなどの固体イメージセンサにより被写体を撮像
する固体撮像装置では、フィールド読み出しと呼ばれる
動作モード又はフレーム読み出しと呼ばれる動作モード
で上記固体イメージセンサを動作させることにより、イ
ンターレース走査に対応した撮像出力を得るようにして
いた。
【0004】例えば、インターライントランスファ型C
CDイメージセンサでは、フィールド読み出しモードの
動作の場合、図5に示すように、垂直ブランキン期間毎
の読み出しパルスにより、隣接する奇数列の光電変換素
子による撮像電荷Ai と偶数列の光電変換素子による撮
像電荷Bi を1フィールド毎に上下の組み合わせを変え
て垂直転送レジスタに転送し、各フィールドの撮像電荷
i +Bi ,Bi +Ai+1 を映像期間中に上記垂直転送
レジスタから水平転送レジスタを介して線順次に読み出
すことにより、インターレース走査に対応した撮像出力
を得ている。また、フレーム読み出しモードの動作の場
合、図6に示すように、垂直ブランキン期間毎の読み出
しパルスにより、隣接する奇数列の光電変換素子による
撮像電荷Ai と偶数列の光電変換素子による撮像電荷B
i を1フィールド毎に交互に垂直転送レジスタに転送
し、各フィールドの撮像電荷Ai ,Bi を映像期間中に
上記垂直転送レジスタから水平転送レジスタを介して線
順次に読み出すことにより、インターレース走査に対応
した撮像出力を得ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、固体イメー
ジセンサをフィールド読み出しモードで動作させてイン
ターレース走査に対応した撮像出力を得るようにした固
体撮像装置では、隣接する奇数列の光電変換素子による
撮像電荷Ai と偶数列の光電変換素子による撮像電荷B
i を1フィールド毎に上下の組み合わせを変えて加算混
合することにより、各フィールドの撮像電荷Ai
i ,Bi +Ai+1 を得るので、垂直の解像度(MT
F)が低下してしまう。
【0006】また、固体イメージセンサをフレーム読み
出しモードで動作させてインターレース走査に対応した
撮像出力を得るようにした固体撮像装置では、隣接する
奇数列の光電変換素子による撮像電荷Ai と偶数列の光
電変換素子による撮像電荷Bi を1フィールド毎に交互
に読み出すことにより、各フィールドの撮像電荷Ai
i ,Bi +Ai+1 を得るので、上記フィールド読み出
しモードの場合と比較して、垂直の解像度(MTF)が
向上するのであるが、残像が増えたり、ダイナミックレ
ンジが1/2なるなどの問題点があった。さらに、フレ
ーム読み出しモードの場合には、インターレース走査に
よるフリッカが目立つという問題点もあった。
【0007】そこで、本発明は、上述の如き従来の固体
撮像装置の問題点に鑑み、フィールド読み出しモードの
場合よりも垂直の解像度(MTF)の低下がすくなく、
フレーム読み出しモードの場合よりも残像が少なく、ま
た、ダイナミックレンジが広い撮像出力を得ることがで
きるようにすることを目的とし、動解像度を損なうこと
なく、垂直の解像度(MTF)を可変できるようにした
固体撮像装置及び固体イメージセンサの駆動制御方法を
提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明では、上述の課題
を解決するために、フレームインターライントランスフ
ァ型の固体イメージセンサにおける撮像部の垂直転送レ
ジスタに沿って上下方向に隣接する奇数列の光電変換素
子と偶数列の光電変換素子の有効電荷蓄積期間を独立に
可変して、上記奇数列の光電変換素子により得られる撮
像電荷と偶数列の光電変換素子により得られる撮像電荷
を1フィールド毎に上下の組み合わせを変えて加算混合
して上記撮像部の垂直転送レジスタに読み出し、蓄積部
の垂直転送レジスタから水平転送レジスタ部を介して線
順次に読み出す。すなわち、本発明に係る固体撮像装置
は、トリクス状に配設された光電変換素子により得られ
る撮像電荷が読み出される垂直転送レジスタを有する撮
像部と、この撮像部の垂直転送レジスタから撮像電荷が
高速転送される垂直転送レジスタを有する蓄積部と、こ
の蓄積部の垂直転送レジスタから撮像電荷が線順次に転
送される水平転送レジスタ部とからなる固体イメージセ
ンサと、上記撮像部の垂直転送レジスタに沿って上下方
向に隣接する奇数列の光電変換素子により得られる撮像
電荷と偶数列の光電変換素子により得られる撮像電荷を
1フィールド毎に交互に不要電荷として映像期間の途中
で上記撮像部の垂直転送レジスタに読み出し、1フィー
ルド毎の垂直ブランキング期間中に、上記不要電荷を上
記撮像部の垂直転送レジスタから上記蓄積部の垂直転送
レジスタに高速転送し、上記不要電荷を上記蓄積部の垂
直転送レジスタから水平転送レジスタ部を介して線順次
に高速転送して掃き出すことにより、上記奇数列の光電
変換素子と偶数列の光電変換素子の有効電荷蓄積期間を
独立に可変する制御を行うとともに、1フィールド毎の
垂直ブランキング期間中に、上記撮像部の奇数列の光電
変換素子により得られる撮像電荷と偶数列の光電変換素
子により得られる撮像電荷を1フィールド毎に上下の組
み合わせを変えて加算混合して上記撮像部の垂直転送レ
ジスタに読み出し、上記撮像部の垂直転送レジスタに読
み出した撮像電荷を上記撮像部の垂直転送レジスタから
上記蓄積部の垂直転送レジスタに高速転送し、映像期間
中に、上記蓄積部の垂直転送レジスタから水平転送レジ
スタ部を介して撮像電荷を線順次に読み出す制御を行う
イメージセンサ駆動制御手段とを備えてなることを特徴
とする。
【0009】また、本発明は、マトリクス状に配設され
た光電変換素子により得られる撮像電荷が読み出される
垂直転送レジスタを有する撮像部と、この撮像部の垂直
転送レジスタから撮像電荷が高速転送される垂直転送レ
ジスタを有する蓄積部と、この蓄積部の垂直転送レジス
タから撮像電荷が線順次に転送される水平転送レジスタ
部とからなる固体イメージセンサの駆動制御方法であっ
て、上記撮像部の垂直転送レジスタに沿って上下方向に
隣接する奇数列の光電変換素子により得られる撮像電荷
と偶数列の光電変換素子により得られる撮像電荷を1フ
ィールド毎に交互に不要電荷として映像期間の途中で上
記撮像部の垂直転送レジスタに読み出し、1フィールド
毎の垂直ブランキング期間中に、上記不要電荷を上記撮
像部の垂直転送レジスタから上記蓄積部の垂直転送レジ
スタに高速転送し、上記不要電荷を上記蓄積部の垂直転
送レジスタから水平転送レジスタ部を介して線順次に高
速転送して掃き出すことにより、上記奇数列の光電変換
素子と偶数列の光電変換素子の有効電荷蓄積期間を独立
に可変し、1フィールド毎の垂直ブランキング期間中
に、上記撮像部の奇数列の光電変換素子により得られる
撮像電荷と偶数列の光電変換素子により得られる撮像電
荷を1フィールド毎に上下の組み合わせを変えて加算混
合して上記撮像部の垂直転送レジスタに読み出し、上記
撮像部の垂直転送レジスタに読み出した撮像電荷を上記
撮像部の垂直転送レジスタから上記蓄積部の垂直転送レ
ジスタに高速転送し、映像期間中に、上記蓄積部の垂直
転送レジスタから水平転送レジスタ部を介して撮像電荷
を線順次に読み出すことを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明では、フレームインターライントランス
ファ型の固体イメージセンサにおける撮像部の垂直転送
レジスタに沿って上下方向に隣接する奇数列の光電変換
素子により得られる撮像電荷と偶数列の光電変換素子に
より得られる撮像電荷を1フィールド毎に交互に不要電
荷として映像期間の途中で上記撮像部の垂直転送レジス
タに読み出し、1フィールド毎の垂直ブランキング期間
中に、上記不要電荷を上記撮像部の垂直転送レジスタか
ら上記蓄積部の垂直転送レジスタに高速転送し、上記不
要電荷を上記蓄積部の垂直転送レジスタから水平転送レ
ジスタ部を介して線順次に高速転送して掃き出すことに
より、上記奇数列の光電変換素子と偶数列の光電変換素
子の有効電荷蓄積期間を独立に可変する。
【0011】そして、1フィールド毎の垂直ブランキン
グ期間中に、上記撮像部の奇数列の光電変換素子により
得られる撮像電荷と偶数列の光電変換素子により得られ
る撮像電荷を1フィールド毎に上下の組み合わせを変え
て加算混合して上記撮像部の垂直転送レジスタに読み出
し、上記撮像部の垂直転送レジスタに読み出した撮像電
荷を上記撮像部の垂直転送レジスタから上記蓄積部の垂
直転送レジスタに高速転送し、映像期間中に、上記蓄積
部の垂直転送レジスタから水平転送レジスタ部を介して
撮像電荷を線順次に読み出す。
【0012】
【実施例】以下、本発明に係る固体撮像装置の一実施例
について図面を参照しながら詳細に説明する。本発明に
係る固体撮像装置は、例えば図1に示すように構成され
る。
【0013】この図1に示す固体撮像装置は、撮像光L
i が撮像光学系1を介して入射される撮像部3のCCD
(Charge Coupled Device )イメージセンサ2により被
写体像の3原色画像を撮像して、NTSC(National T
elevision System Commitee)方式に準拠したカラーテ
レビジョン信号を出力するカラーテレビジョンカメラ装
置に本発明を適用したもので、上記撮像部3から撮像信
号が供給される信号処理部4、この信号処理部4により
信号処理の施された撮像信号が供給されるエンコーダ
5、上記CCDイメージセンサ2を駆動するCCD駆動
回路6、これら各種回路ブロックの動作制御を行う制御
部7などから成る。
【0014】この固体撮像装置において、上記撮像部3
を構成するCCDイメージセンサ2は、図2に示すよう
に、それぞれ撮像面に奇数フィールド画像および偶数フ
ィールドの画像の各画素に対応するホトダイオードなど
の光電変換素子SO ,SE がマトリックス状に配列され
た撮像部IMと、この撮像部IMの各光電変換素子Sに
より得られる蓄積電荷が垂直転送レジスタIMVREG
介して転送される蓄積部STとを有する所謂フレームイ
ンターライントランスファ(FIT)型のCCDイメー
ジセンサであって、上記CCD駆動回路6によって駆動
されて、マトリクス状に配設された光電変換素子SO
E により得られる撮像電荷が、垂直ブランキング毎に
転送ゲートSGを介して上記撮像部IMの垂直転送レジ
スタIMVREG から蓄積部STの垂直転送レジスタST
REG に転送され、映像期間中に上記蓄積部STの垂直転
送レジスタSTREG 水平転送レジスタHREG を介して1
ラインずつ線順次に読み出されるようになっている。
【0015】上記信号処理部4は、上記CCDイメージ
センサ2から読み出された撮像信号について、ガンマ補
正などのプロセス処理を施した撮像信号を形成する。そ
して、この撮像信号を上記エンコーダ5に供給する。ま
た、上記エンコーダ5は、上記信号処理部4から供給さ
れる撮像信号からNTSC方式に準拠したテレビジョン
信号を形成して出力端子8から出力する。
【0016】さらに、上記CCD駆動回路6は、上記制
御部7により与えられるタイミング信号に基づいて、上
記撮像部IMにおいて各光電変換素子S O,S Eにより
得られた撮像電荷を垂直転送レジスタIMVREG に転送
させるセンサゲートパルスφSG1 ,φSG2 、上記撮
像部IMの垂直転送レジスタIMVREG 中の信号電荷を
垂直転送させる垂直転送パルス垂直転送パルスφIM、
上記蓄積部STの垂直転送レジスタSTVREG 中の信号
電荷を垂直転送させる垂直転送パルス垂直転送パルスφ
ST、上記蓄積部STの垂直転送レジスタSTVREG
ら上記水平転送レジスタHREG に信号電荷を転送させる
転送パルスφVHや上記水平転送レジスタHREG 中の信
号電荷を水平転送させる水平転送パルスφHなどを上記
CCDイメージセンサ2に与える。
【0017】そして、上記制御部7は、この固体撮像装
置のシステムクロックに基づいて、上記エンコーダ5に
同期信号や帰線消去信号などを与えるとともに、上記信
号処理部4やCCD駆動回路6に各種タイミング信号を
与えるようになっている。この制御部7は、図示しない
システムコントローラにより動作モードが第1乃至第3
の3種類の動作モードに切り換えられ、次のような制御
動作を行う。
【0018】先ず、第1の動作モードはフィールド読み
出しモードであって、上記制御部7は、フィールド読み
出しモードの各種タイミング信号を上記CCD駆動回路
6に与える。
【0019】この第1の動作モードにおいて、上記CC
D駆動回路6は、1フィールド毎の垂直ブランキング期
間TVBLK中にセンサゲートパルスφSG1 ,φSG2
上記撮像部IMに同時に与えて、奇数列の光電変換素子
O により得られる撮像電荷Ai と偶数列の光電変換素
子SE により得られる撮像電荷Bi を1フィールド毎に
上下の組み合わせを交互に変えて垂直転送レジスタIM
REG に転送させることにより、フィールド読み出しモ
ードでインターライン走査に対応する撮像電荷Ai +B
i ,Bi +Ai+1 を上記垂直転送レジスタIMVREG
読み出す。
【0020】なお、上記センサゲートパルスφSG1
φSG2 のタイミングの直前に、高速の垂直転送パルス
φIM,φSTを上記撮像部IMの垂直転送レジスタI
MVREG と上記蓄積部STの垂直転送レジスタSTV
REG に与えて、上記撮像部IMの垂直転送レジスタIM
REG 内のスミア成分などの不要電荷を上記蓄積部STの
垂直転送レジスタSTVREG に高速転送させる。この高
速転送動作により、上記撮像部IMの垂直転送レジスタ
IMVREG 内は、不要電荷が掃き出された空の状態とな
る。
【0021】そして、上記CCD駆動回路6は、上記垂
直転送レジスタIMVREG 内を空にさせた状態でセンサ
ゲートパルスφSG1 ,φSG2 を与えることにより、
上記撮像部IMにおいて奇数列の光電変換素子SO によ
り得られた撮像電荷Ai と偶数列の光電変換素子SE
より得られた撮像電荷Bi を1フィールド毎に上下の組
み合わせを交互に変えて上記垂直転送レジスタIMV
REG に転送させる。
【0022】さらに、上記センサゲートパルスφS
1 ,φSG2 のタイミングの直後に、高速の垂直転送
パルスφIM1 ,φSTを上記撮像部IMの垂直転送レ
ジスタIMVREG と上記蓄積部STの垂直転送レジスタ
STVREG に与えて、上記撮像部IMの垂直転送レジス
タIMVREG 内の電荷Ai +Bi ,Bi +Ai+1 を上記
蓄積部STの垂直転送レジスタSTVREG に高速転送さ
せる。
【0023】そして、上記蓄積部STの垂直転送レジス
タSTVREG に高速転送された信号電荷Ai +Bi ,B
i +Ai+1 は、その後の読み出し期間(映像期間)に、
上記水平転送レジスタHREG を介して線順次に読み出さ
れる。
【0024】このように第1の動作モードでは、上記撮
像部IMの奇数列の光電変換素子SO により得られる撮
像電荷Ai と偶数列の光電変換素子SE により得られる
撮像電荷Bi を1フィールド毎に上下の組み合わせを交
互に変えて垂直転送レジスタIMVREG に転送させ、各
フィールドの撮像電荷Ai +Bi ,Bi +Ai+1 を映像
期間中に上記蓄積部STの垂直転送レジスタSTVREG
から水平転送レジスタHREG を介して線順次に読み出す
ことにより、フィールド読み出しモードでインターレー
ス走査に対応した撮像出力を得る。そして、上記固体イ
メージセンサ1から読み出された撮像信号は、上記信号
処理部4を介してエンコーダ5に供給されてNTSC方
式に準拠したテレビジョン信号にエンコードされ、上記
出力端子8から出力される。
【0025】次に第2の動作モードはフレーム読み出し
モードであって、上記制御部7は、フレーム読み出しモ
ードの各種タイミング信号を上記CCD駆動回路6に与
える。
【0026】この第2の動作モードにおいて、上記CC
D駆動回路6は、垂直ブランキング期間TVBLK中にセン
サゲートパルスφSG1 ,φSG2 を1フィールド毎に
交互に上記撮像部IMに与えて、奇数列の光電変換素子
O により得られる撮像電荷Ai と偶数列の光電変換素
子SE により得られる撮像電荷Bi を1フィールド毎に
交互に垂直転送レジスタIMVREG に転送させることに
より、フレーム読み出しモードでインターライン走査に
対応する撮像電荷Ai ,Bi を上記垂直転送レジスタI
MVREG に読み出す。
【0027】なお、この第2の動作モードにおいても、
上記センサゲートパルスφSG1 ,φSG2 のタイミン
グの直前には、高速の垂直転送パルスφIM,φSTを
上記撮像部IMの垂直転送レジスタIMVREG と上記蓄
積部STの垂直転送レジスタSTVREG に与えて、上記
撮像部IMの垂直転送レジスタIMREG 内のスミア成分
などの不要電荷を上記蓄積部STの垂直転送レジスタS
TVREG に高速転送させる。この高速転送動作により、
上記撮像部IMの垂直転送レジスタIMVREG内は、不
要電荷が掃き出された空の状態となる。
【0028】そして、上記CCD駆動回路6は、上記垂
直転送レジスタIMVREG 内を空にさせた状態でセンサ
ゲートパルスφSG1 ,φSG2 を与えて、上記撮像部
IMにおいて奇数列の光電変換素子SO により得られた
撮像電荷Ai と偶数列の光電変換素子SE により得られ
た撮像電荷Bi を1フィールド毎に交互に上記垂直転送
レジスタIMVREG に転送させる。
【0029】さらに、上記センサゲートパルスφS
1 ,φSG2 のタイミングの直後に、高速の垂直転送
パルスφIM,φSTを上記撮像部IMの垂直転送レジ
スタIMVREG と上記蓄積部STの垂直転送レジスタS
TVREG に与えて、上記撮像部IMの垂直転送レジスタ
IMVREG 内の電荷Ai ,Bi を上記蓄積部STの垂直
転送レジスタSTVREG に高速転送させる。
【0030】そして、上記蓄積部STの垂直転送レジス
タSTVREG に高速転送された信号電荷Ai ,Bi は、
その後の読み出し期間に、上記水平転送レジスタHREG
を介して読み出される。
【0031】このように第2の動作モードでは、上記撮
像部IMの奇数列の光電変換素子SO により得られる撮
像電荷Ai と偶数列の光電変換素子SE により得られる
撮像電荷Bi を1フィールド毎に交互に垂直転送レジス
タIMVREG に転送させ、各フィールドの撮像電荷
i ,Bi を映像期間中に上記蓄積部STの垂直転送レ
ジスタSTVREG から水平転送レジスタHREG を介して
線順次に読み出すことにより、フレーム読み出しモード
でインターレース走査に対応した撮像出力を得る。そし
て、上記固体イメージセンサ1から読み出された撮像信
号は、上記信号処理部4を介してエンコーダ5に供給さ
れてNTSC方式に準拠したテレビジョン信号にエンコ
ードされ、上記出力端子8から出力される。
【0032】さらに、第3の動作モードは本発明に係る
固体撮像装置の動作モードであって、上記制御部7は、
各種タイミング信号を与えることにより上記CCD駆動
回路6を次のように動作させる。
【0033】この第3の動作モードにおいて、上記CC
D駆動回路6は、図3に示すように、各フィールドの映
像期間中に1フィールド毎に交互にセンサゲートパルス
φSG1 ,φSG2 を上記撮像部IMに与えるととも
に、1フィールド毎の垂直ブランキング期間TVBLK中に
センサゲートパルスφSG1 ,φSG2 を上記撮像部I
Mに同時に与えて、奇数列の光電変換素子SO により得
られる撮像電荷Ai と偶数列の光電変換素子SE により
得られる撮像電荷Bi を1フィールド毎に上下の組み合
わせを交互に変えて垂直転送レジスタIMVREG に転送
させることにより、フィールド読み出しモードでインタ
ーライン走査に対応する撮像電荷Ai +Bi ,Bi +A
i+1 を上記垂直転送レジスタIMVREG に読み出す。
【0034】なお、この第3の動作モードにおいても、
各垂直ブランキング期間TVBLK毎のセンサゲートパルス
φSG1 ,φSG2 のタイミングの直前に、高速の垂直
転送パルスφIM,φSTを上記撮像部IMの垂直転送
レジスタIMVREG と上記蓄積部STの垂直転送レジス
タSTVREG に与えて、上記撮像部IMの垂直転送レジ
スタIMREG 内のスミア成分などの不要電荷を上記蓄積
部STの垂直転送レジスタSTVREG に高速転送させ
る。この高速転送動作により、上記各フィールドの映像
期間中に1フィールド毎に交互にセンサゲートパルスφ
SG1 ,φSG2を上記撮像部IMに与えることにより
上記撮像部IMの垂直転送レジスタIMVREG に読み出
された上記奇数列の光電変換素子SO の撮像電荷Ai
と偶数列の光電変換素子SE の撮像電荷Bi ’が不要電
荷として掃き出され、上記撮像部IMの垂直転送レジス
タIMVREG 内は、不要電荷が掃き出された空の状態と
なる。
【0035】そして、上記CCD駆動回路6は、上記垂
直転送レジスタIMVREG 内を空にさせた状態でセンサ
ゲートパルスφSG1 ,φSG2 を与えることにより、
上記撮像部IMにおいて奇数列の光電変換素子SO によ
り得られた撮像電荷Ai と偶数列の光電変換素子SE
より得られた撮像電荷Bi を1フィールド毎に上下の組
み合わせを交互に変えて上記垂直転送レジスタIMV
REG に転送させる。
【0036】さらに、上記センサゲートパルスφS
1 ,φSG2 のタイミングの直後に、高速の垂直転送
パルスφIM,φSTを上記撮像部IMの垂直転送レジ
スタIMVREG と上記蓄積部STの垂直転送レジスタS
TVREG に与えて、上記撮像部IMの垂直転送レジスタ
IMVREG 内の電荷Ai +Bi ,Bi +Ai+1 を上記蓄
積部STの垂直転送レジスタSTVREG に高速転送させ
る。
【0037】ここで、上記垂直転送レジスタSTVREG
に高速転送期間中は、水平転送パルスφHも高速パルス
とすることにより、上記水平転送レジスタHREG を介し
て不要電荷を高速転送により掃き出す。この第3の動作
モードでは、上記各フィールドの映像期間中に1フィー
ルド毎に交互にセンサゲートパルスφSG1 ,φSG2
を上記撮像部IMに与えることにより上記撮像部IMの
垂直転送レジスタIMVREG に読み出された上記奇数列
の光電変換素子SO の撮像電荷Ai ’と偶数列の光電変
換素子SE の撮像電荷Bi ’が不要電荷として掃き出さ
れるので、多量の不要電荷が発生することになるが、上
記高速転送により上記水平転送レジスタHREG を介して
多量の不要電荷を掃き出すことができる。
【0038】すなわち、上記水平転送レジスタH
REG は、1転送毎の電荷転送量が少なくても、上記高速
転送で転送回数を増やすことにより、多量の不要電荷を
掃き捨てることができる。
【0039】このような第3の動作モードでは、上記各
フィールドの映像期間中に1フィールド毎に交互にセン
サゲートパルスφSG1 ,φSG2 を上記撮像部IMに
与えて、奇数列の光電変換素子SO により得られる撮像
電荷Ai と偶数列の光電変換素子SE により得られる撮
像電荷Bi を1フィールド毎に交互にダミーの読み出し
を行うことにより、1フィールド毎の撮像電荷Ai +B
i ,Bi +Ai+1 の加算混合比を通常のフィールド読み
出しモードにおける1:1から変化させることができ
る。そして、例えば上記加算混合比を1:2として、上
記撮像部IMの奇数列の光電変換素子SO により得られ
る撮像電荷Ai と偶数列の光電変換素子SE により得ら
れる撮像電荷Bi を1フィールド毎に上下の組み合わせ
を交互に変えて垂直転送レジスタIMVREG に転送さ
せ、各フィールドの撮像電荷Ai +Bi を映像期間中に
上記蓄積部STの垂直転送レジスタSTVREG から水平
転送レジスタHREG を介して線順次に読み出すことによ
り、フィールド読み出しモードでインターレース走査に
対応した撮像出力を得る。そして、上記固体イメージセ
ンサ1から読み出された撮像信号は、上記信号処理部4
を介してエンコーダ5に供給されてNTSC方式に準拠
したテレビジョン信号にエンコードされ、上記出力端子
8から出力される。
【0040】このように奇数列の光電変換素子SO によ
り得られる撮像電荷Ai と偶数列の光電変換素子SE
より得られる撮像電荷Bi との加算混合比を変えること
により、図4に示すように第1の動作モードすなわち通
常のフィールド読み出しモードと第2の動作モードすな
わちフレーム読み出しモードとの中間の垂直の解像度
(MTF)を得ることができる。そして、例えば上記加
算混合比を1:2として、フィールド読み出しモードで
インターレース走査に対応した撮像出力を得ることによ
り、第1の動作モードすなわち通常のフィールド読み出
しモードと比較して、垂直の解像度を向上させることが
でき、また、ダイナミックレンジ,感度を75%に保つ
ことができ、第2の動作モードすなわちフレーム読み出
しモードよりも上記ダイナミックレンジ,感度を向上さ
せることができる。
【0041】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る固体撮像装置では、イメージセンサ駆動制御手
段により、フレームインターライントランスファ型の固
体イメージセンサの奇数列の光電変換素子により得られ
る撮像電荷と偶数列の光電変換素子により得られる撮像
電荷を映像期間の途中で1フィールド毎に交互に上記撮
像部の垂直転送レジスタに読み出す制御を行うことによ
って、各光電変換素子の有効電荷蓄積期間を奇数列の光
電変換素子と偶数列の光電変換素子とで独立に変えるこ
とができる。上記映像期間の途中で1フィールド毎に交
互に上記撮像部の垂直転送レジスタに読み出された撮像
電荷は、1フィールド毎の垂直ブランキング期間中に、
上記撮像部の垂直転送レジスタから上記蓄積部の垂直転
送レジスタに高速転送され、上記蓄積部の垂直転送レジ
スタから上記水平転送レジスタを介して線順次に高速転
送され、不要電荷として掃き出される。このように、上
記水平転送レジスタは、1転送毎の電荷転送量が少なく
ても、上記高速転送で転送回数を増やすことにより、1
フィールド毎の垂直ブランキング期間中に多量の不要電
荷を掃き捨てることができる。そして、隣接する奇数列
の光電変換素子と偶数列の光電変換素子とにより得られ
る撮像電荷を1フィールド毎の垂直ブランキング期間中
に加算混合して上記撮像部の垂直転送レジスタに読み出
して上記蓄積部の垂直転送レジスタに高速転送し、映像
期間中に、上記蓄積部の垂直転送レジスタから上記水平
転送レジスタを介して撮像電荷を線順次に読み出すこと
により、フィールド読み出しモードの場合よりも垂直の
解像度(MTF)の低下が少なく、フレーム読み出しの
場合よりも残像が少なく、また、ダイナミックレンジが
広い撮像出力を得ることができる。
【0042】このように、本発明に係る固体撮像装置で
は、イメージセンサ駆動制御手段により、固体イメージ
センサの各光電変換素子の有効電荷蓄積期間を奇数列の
光電変換素子と偶数列の光電変換素子とで独立に変え
て、隣接する奇数列の光電変換素子と偶数列の光電変換
素子とにより得られる撮像電荷を1フィールド毎に加算
混合して読み出す制御を行うので、上記奇数列の光電変
換素子と偶数列の光電変換素子とにより得られる撮像電
荷との加算混合比に応じて垂直の解像度(MTF)を変
化させることができ、フィールド読み出しモードの場合
よりも垂直の解像度の低下が少なく、フレーム読み出し
の場合よりも残像が少なく、また、ダイナミックレンジ
が広い撮像出力を得ることができる。
【0043】従って、本発明によれば、動解像度を損な
うことなく、垂直の解像度を可変できるようにした固体
撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る固体撮像装置の構成を示すブロッ
ク図である。
【図2】上記固体撮像装置に用いたフレームインターラ
イントランスファ型CCDイメージセンサの構成を示す
模式的な平面図である。
【図3】上記固体撮像装置の動作を示すタイミングチャ
ートである。
【図4】上記固体撮像装置により得られる撮像信号の垂
直のMTF特性を示す特性線図である。
【図5】フィールド読み出しモードの動作を示すタイミ
ングチャートである。
【図6】フレーム読み出しモードの動作を示すタイミン
グチャートである。
【符号の説明】
1・・・・・・・・撮像光学系 2・・・・・・・・CCDイメージセンサ 3・・・・・・・・撮像部 4・・・・・・・・信号処理部 5・・・・・・・・エンコーダ 6・・・・・・・・CCD駆動回路 7・・・・・・・・制御部 8・・・・・・・・出力端子 S・・・・・・・・光電変換素子 IM・・・・・・・・撮像部 IMVREG ・・・・・垂直転送レジスタ ST・・・・・・・・蓄積部 STVREG ・・・・・垂直転送レジスタ HREG ・・・・・・・水平転送レジスタ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マトリクス状に配設された光電変換素子
    により得られる撮像電荷が読み出される垂直転送レジス
    タを有する撮像部と、この撮像部の垂直転送レジスタか
    ら撮像電荷が高速転送される垂直転送レジスタを有する
    蓄積部と、この蓄積部の垂直転送レジスタから撮像電荷
    が線順次に転送される水平転送レジスタ部とからなる固
    体イメージセンサと、 上記撮像部の垂直転送レジスタに沿って上下方向に隣接
    する奇数列の光電変換素子により得られる撮像電荷と偶
    数列の光電変換素子により得られる撮像電荷を1フィー
    ルド毎に交互に不要電荷として映像期間の途中で上記撮
    像部の垂直転送レジスタに読み出し、1フィールド毎の
    垂直ブランキング期間中に、上記不要電荷を上記撮像部
    の垂直転送レジスタから上記蓄積部の垂直転送レジスタ
    に高速転送し、上記不要電荷を上記蓄積部の垂直転送レ
    ジスタから水平転送レジスタ部を介して線順次に高速転
    送して掃き出すことにより、上記奇数列の光電変換素子
    と偶数列の光電変換素子の有効電荷蓄積期間を独立に可
    変する制御を行うとともに、1フィールド毎の垂直ブラ
    ンキング期間中に、上記撮像部の奇数列の光電変換素子
    により得られる撮像電荷と偶数列の光電変換素子により
    得られる撮像電荷を1フィールド毎に上下の組み合わせ
    を変えて加算混合して上記撮像部の垂直転送レジスタに
    読み出し、上記撮像部の垂直転送レジスタに読み出した
    撮像電荷を上記撮像部の垂直転送レジスタから上記蓄積
    部の垂直転送レジスタに高速転送し、映像期間中に、上
    記蓄積部の垂直転送レジスタから水平転送レジスタ部を
    介して撮像電荷を線順次に読み出す制御を行うイメージ
    センサ駆動制御手段とを備えてなる固体撮像装置。
  2. 【請求項2】 マトリクス状に配設された光電変換素子
    により得られる撮像電荷が読み出される垂直転送レジス
    タを有する撮像部と、この撮像部の垂直転送レジスタか
    ら撮像電荷が高速転送される垂直転送レジスタを有する
    蓄積部と、この蓄積部の垂直転送レジスタから撮像電荷
    が線順次に転送される水平転送レジスタ部とからなる固
    体イメージセンサの駆動制御方法であって、 上記撮像部の垂直転送レジスタに沿って上下方向に隣接
    する奇数列の光電変換素子により得られる撮像電荷と偶
    数列の光電変換素子により得られる撮像電荷を1フィー
    ルド毎に交互に不要電荷として映像期間の途中で上記撮
    像部の垂直転送レジスタに読み出し、1フィールド毎の
    垂直ブランキング期間中に、上記不要電荷を上記撮像部
    の垂直転送レジスタから上記蓄積部の垂直転送レジスタ
    に高速転送し、上記不要電荷を上記蓄積部の垂直転送レ
    ジスタから水平転送レジスタ部を介して線順次に高速転
    送して掃き出すことにより、上記奇数列の光電変換素子
    と偶数列の光電変換素子の有効電荷蓄積期間を独立に可
    変し、 1フィールド毎の垂直ブランキング期間中に、上記撮像
    部の奇数列の光電変換素子により得られる撮像電荷と偶
    数列の光電変換素子により得られる撮像電荷を1フィー
    ルド毎に上下の組み合わせを変えて加算混合して上記撮
    像部の垂直転送レジスタに読み出し、上記撮像部の垂直
    転送レジスタに読み出した撮像電荷を上記撮像部の垂直
    転送レジスタから上記蓄積部の垂直転送レジスタに高速
    転送し、映像期間中に、上記蓄積部の垂直転送レジスタ
    から水平転送レジスタ部を介して撮像電荷を線順次に読
    み出すことを特徴とする固体イメージセンサの駆動制御
    方法。
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