JP3166313B2 - Solid-state imaging device - Google Patents

Solid-state imaging device

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JP3166313B2
JP3166313B2 JP16379292A JP16379292A JP3166313B2 JP 3166313 B2 JP3166313 B2 JP 3166313B2 JP 16379292 A JP16379292 A JP 16379292A JP 16379292 A JP16379292 A JP 16379292A JP 3166313 B2 JP3166313 B2 JP 3166313B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電荷結合素子(CCD :
Charge Coupled Device )により形成したCCDイメー
ジセンサなどの固体イメージセンサを使用した固体撮像
装置に関し、特に、マトリクス状に配設された第1フィ
ールドの画素に対応する光電変換素子と第2フィールド
の画素に対応する光電変換素子により得られる各フィー
ルドの撮像電荷を垂直転送レジスタを介して蓄積部に転
送し、上記撮像電荷を上記蓄積部から水平転送レジスタ
を介して線順次に出力する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を備える固体撮像装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a charge coupled device (CCD).
The present invention relates to a solid-state imaging device using a solid-state image sensor such as a CCD image sensor formed by a Charge Coupled Device, and particularly to a photoelectric conversion element corresponding to a pixel in a first field and a pixel in a second field arranged in a matrix. A frame interline transfer type that transfers imaging charges of each field obtained by a corresponding photoelectric conversion element to a storage unit via a vertical transfer register, and outputs the imaging charges from the storage unit line-sequentially via a horizontal transfer register. A solid-state imaging device including the solid-state image sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、複数の光電変換素子がマトリク
ス状に配設された離散的な画素構造を有する固体イメー
ジセンサでは、通常のテレビジョン方式で採用されてい
るインターレース走査方式に対応するために、例えば図
3に示すように第1フィールドの画素に対応する光電変
換素子21と第2フィールドの画素に対応する光電変換
素子22とが垂直方向に交互に配設されており、フレー
ム蓄積モードやフィールド蓄積モードで得られる撮像電
荷を線順次に出力するようになっている。
2. Description of the Related Art In general, a solid-state image sensor having a discrete pixel structure in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged in a matrix is required to cope with an interlaced scanning system used in a normal television system. For example, as shown in FIG. 3, photoelectric conversion elements 21 corresponding to pixels in the first field and photoelectric conversion elements 22 corresponding to pixels in the second field are alternately arranged in the vertical direction. The imaging charges obtained in the field accumulation mode are output in a line-sequential manner.

【0003】上記フレーム蓄積モードでは、図4に示す
ように各フィールドの光電変換素子21,22により互
いに1フィールド期間づれた状態でそれぞれ1フレーム
期間に亘って撮像電荷SO ,SE を蓄積し、図3に示す
第1フィールドの光電変換素子21による撮像電荷SO
と第2フィールドの光電変換素子22による撮像電荷S
E を垂直ブランキング期間中に1フィールド毎に交互に
垂直転送レジスタ23に読み出して水平転送レジスタ2
4を介して線順次に出力する。また、上記フィールド蓄
積モードでは、図5に示すように各フィールドの光電変
換素子21,22によりそれぞれ1フィールド期間に亘
って撮像電荷SO ,SE を蓄積し、図3に示す第1フィ
ールドの光電変換素子21による撮像電荷SO と第2フ
ィールドの光電変換素子22による撮像電荷SE を垂直
ブランキング期間中に1フィールド毎に上下方向に交互
に組み合わせて混合した状態で垂直転送レジスタ23に
読み出して水平転送レジスタ24を介して線順次に出力
する。
[0003] In the frame storage mode, to accumulate an imaging charge S O, S E over each one frame period in the state was one field period Families with one another by the photoelectric conversion elements 21, 22 of each field, as shown in FIG. 4 , The imaging charge S O by the photoelectric conversion element 21 in the first field shown in FIG.
And the imaging charge S by the photoelectric conversion element 22 in the second field
E is alternately read into the vertical transfer register 23 for each field during the vertical blanking period, and
4 and output in a line-sequential manner. Further, in the field accumulation mode, as shown in FIG. 5, the photoelectric conversion elements 21 and 22 of each field accumulate the imaging charges S O and S E for one field period, respectively. In the vertical transfer register 23, the imaging charge S O by the photoelectric conversion element 21 and the imaging charge S E by the photoelectric conversion element 22 in the second field are alternately combined in the vertical direction for each field during the vertical blanking period and mixed. It is read out and output line-sequentially via the horizontal transfer register 24.

【0004】すなわち、フレーム蓄積モードで動作する
固体イメージセンサでは、1フレーム期間すなわちNT
SC方式の場合1/30秒(PAL方式では1/25
秒)を露光期間(シャッタスピード)とする撮像動作を
行い、また、フィールド蓄積モードで動作する固体イメ
ージセンサでは、1フィールド期間すなわちNTSC方
式の場合1/60秒(PAL方式では1/50秒)を露
光期間(シャッタスピード)とする撮像動作を行う。
That is, in a solid-state image sensor operating in the frame accumulation mode, one frame period, that is, NT
1/30 second in SC system (1/25 in PAL system)
(Seconds) as an exposure period (shutter speed), and in a solid-state image sensor operating in a field accumulation mode, one field period, that is, 1/60 second in the NTSC system (1/50 second in the PAL system). Is performed during an exposure period (shutter speed).

【0005】ここで、上記図3に示した固体イメージセ
ンサ20は、光電変換素子21,22により得られる撮
像電荷を垂直転送レジスタ23から水平転送レジスタ2
4を介して線順次に出力する構造のもので、インターラ
イントランスファ型の固体イメージセンサとして知られ
ている。また、従来より、固体イメージセンサとして
は、上記インターライントランスファ型のもの他に、光
電変換素子の部分に例えばCCDによる垂直転送レジス
タを構成するとともに、この垂直転送レジスタの終端側
にCCDによる垂直転送レジスタにより構成した蓄積部
を設け、この蓄積部から水平転送レジスタを介して線順
次に出力するようにしたフレームトランスファ型のCC
Dイメージセンサや、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垂直転送レジスタと水平転
送レジスタの間に蓄積部を設けた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などが知られて
いる。
Here, the solid-state image sensor 20 shown in FIG. 3 converts the imaging charge obtained by the photoelectric conversion elements 21 and 22 from the vertical transfer register 23 to the horizontal transfer register 2.
4, and is known as an inter-line transfer type solid-state image sensor. Conventionally, as a solid-state image sensor, in addition to the above-mentioned interline transfer type sensor, a vertical transfer register using, for example, a CCD is formed at the photoelectric conversion element, and a vertical transfer register using a CCD is provided at the end of the vertical transfer register. A frame transfer type CC in which a storage unit constituted by a register is provided and line-sequentially output from the storage unit via a horizontal transfer register.
There are known a D image sensor and a frame interline transfer type solid-state image sensor in which an accumulation unit is provided between a vertical transfer register and a horizontal transfer register in an interline transfer type solid-state image sensor.

【0006】また、従来より、CCDイメージセンサな
どの固体イメージセンサでは、光電変換素子で発生され
た撮像電荷を例えばオーバーフロードレインに捨ててし
まうことにより、実効電荷蓄積期間(露光期間)を制御
するようにした電子シャッタ機能が知られている。上記
電子シャッタ機能は、オーバーフロードレインポテンシ
ャルをサブスレート基板に印加する電圧(シャッタパル
ス)により制御することによって実現される。
Conventionally, in a solid-state image sensor such as a CCD image sensor, an effective charge accumulation period (exposure period) is controlled by discarding imaging charges generated by a photoelectric conversion element into, for example, an overflow drain. A known electronic shutter function is known. The electronic shutter function is realized by controlling the overflow drain potential by a voltage (shutter pulse) applied to the substrate substrate.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の電子
シャッタ機能を有するCCDイメージセンサを用いた固
体撮像装置において、上記電子シャッタ機能により露光
期間を制御しようとした場合、フィールド蓄積モードで
動作する固体イメージセンサでは原理的に1フィールド
期間以内ででしか露光期間を制御することができず、ま
た、フレーム蓄積モードで動作する固体イメージセンサ
であっても、シャッタパルスをサブスレート基板に印加
することにより、第1フィールドの画素に対応する光電
変換素子と第2フィールドの画素に対応する光電変換素
子により得られる各フィールドの撮像電荷SO ,SE
両方ともオーバーフロードレインに捨てられてしまうの
で、フレーム蓄積モードで動作する固体イメージセンサ
であっても、1フィールド期間内でしか露光期間を制御
することができないという問題点があった。
In a conventional solid-state image pickup device using a CCD image sensor having an electronic shutter function, when the exposure period is controlled by the electronic shutter function, the solid-state image sensor operates in a field accumulation mode. In principle, an image sensor can control the exposure period only within one field period, and even a solid-state image sensor operating in a frame accumulation mode can apply a shutter pulse to a substrate to apply a shutter pulse. Since the imaging charges S O and S E of each field obtained by the photoelectric conversion element corresponding to the pixel of the first field and the photoelectric conversion element corresponding to the pixel of the second field are both discarded to the overflow drain, the frame Even if the solid-state image sensor operates in the accumulation mode, Only within Rudo period there is a problem that it is impossible to control the exposure period.

【0008】そこで、本発明は、上述の如き従来の固体
撮像装置における問題点を解消することを目的とし、電
子シャッタ機能により1フィールド期間〜1フレーム期
間の範囲内で露光期間を制御して、撮像動作を行うこと
ができるようにした固体撮像装置を提供するものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the conventional solid-state imaging device, and to control an exposure period within a range from one field period to one frame period by an electronic shutter function. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of performing an imaging operation.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、マトリクス状
に配設された第1フィールドの画素に対応する光電変換
素子と第2フィールドの画素に対応する光電変換素子に
おいてそれぞれフレーム蓄積により得られる各フィール
ドの撮像電荷を垂直転送レジスタを介して蓄積部に転送
し、上記撮像電荷を上記蓄積部から水平転送レジスタを
介して線順次に出力する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を備える固体撮像装置に
おいて、光電変換素子により得られる撮像電荷を1フィ
ールド毎にオーバーフロードレインに捨てる電子シャッ
タ制御を行うとともに、上記電子シャッタ制御によりオ
ーバーフロードレインに捨てる直前に各フィールドの撮
像電荷を1フィールド毎に交互に上記撮像部の垂直転送
レジスタに読み出し、上記電子シャッタ制御により各フ
ィールドの光電変換素子に蓄積される1フィールド以内
の蓄積期間の撮像電荷を上記垂直転送レジスタに先に読
み出した1フィールドの撮像電荷と加算して読み出し、
上記撮像部の垂直転送レジスタに加算して読み出された
撮像電荷を垂直ブランキング期間中に上記垂直転送レジ
スタから上記蓄積部の垂直転送レジスタに高速転送し、
上記撮像電荷を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出力するように上記
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
センサを駆動する駆動手段を設けたことを特徴とするも
のである。
According to the present invention, the photoelectric conversion elements corresponding to the pixels in the first field and the photoelectric conversion elements corresponding to the pixels in the second field, which are arranged in a matrix, are obtained by frame storage. A solid-state imaging device including a frame interline transfer type solid-state image sensor that transfers imaging charges of each field to a storage unit via a vertical transfer register and outputs the imaging charges from the storage unit line-sequentially via a horizontal transfer register. In the apparatus, electronic shutter control is performed to discard the imaging charge obtained by the photoelectric conversion element to the overflow drain for each field, and the imaging charge of each field is alternately changed for each field immediately before being discarded to the overflow drain by the electronic shutter control. Read to the vertical transfer register of the imaging unit Reads out an imaging charge accumulation period within one field are accumulated in the photoelectric conversion elements of each field by the electronic shutter control adds the imaging charges of one field read out earlier in the vertical transfer registers,
The imaging charge added to the vertical transfer register of the imaging unit and read out is transferred at high speed from the vertical transfer register to the vertical transfer register of the storage unit during a vertical blanking period,
Driving means for driving the frame interline transfer type solid-state image sensor so as to output the imaging charge line-sequentially from the vertical transfer register of the storage section via the horizontal transfer register. It is.

【0010】[0010]

【作用】本発明に係る固体撮像装置では、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フィールド毎にオ
ーバーフロードレインに捨てる電子シャッタ制御を行う
とともに、上記電子シャッタ制御によりオーバーフロー
ドレインに捨てる直前に各フィールドの撮像電荷を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
み出し、上記電子シャッタ制御により各フィールドの光
電変換素子に蓄積される1フィールド以内の蓄積期間の
撮像電荷を上記垂直転送レジスタに先に読み出した1フ
ィールドの撮像電荷と加算して読み出し、上記撮像部の
垂直転送レジスタに加算して読み出された撮像電荷を垂
直ブランキング期間中に上記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、上記撮像電荷
を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出力する。
In the solid-state imaging device according to the present invention, the electronic shutter control for discarding the imaging charge obtained by the photoelectric conversion element of the frame-interline transfer type solid-state image sensor to the overflow drain for each field is performed. Immediately before being discarded to the overflow drain, the imaging charge of each field is alternately read out to the vertical transfer register of the imaging unit for each field, and the accumulation period within one field is accumulated in the photoelectric conversion element of each field by the electronic shutter control. Is added to the image transfer charge of one field previously read into the vertical transfer register, and the read image charge is added to the vertical transfer register of the image pickup unit, and the read image charge is read out during the vertical blanking period. Vertical transfer of the above storage unit from transfer register High speed transfer register, and sequentially outputs the line through the horizontal transfer register the imaging charge from the vertical transfer registers of the storage section.

【0011】[0011]

【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、図面に従い詳細に説明する。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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. A solid-state imaging device according to the present invention is configured, for example, as shown in FIG.

【0012】この図1に示す固体撮像装置は、タイミン
グ信号発生器1が発生する各種タイミング信号により駆
動されるCCDイメージセンサ10を備える。
The solid-state imaging device shown in FIG. 1 includes a CCD image sensor 10 driven by various timing signals generated by a timing signal generator 1.

【0013】上記CCDイメージセンサ10は、撮像部
11と蓄積部12と水平転送レジスタ13とから成るフ
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
ンサである。
The CCD image sensor 10 is a frame interline transfer type solid-state image sensor including an image pickup unit 11, a storage unit 12, and a horizontal transfer register 13.

【0014】上記撮像部11は、マトリクス状に配設さ
れた第1フィールドの画素に対応する光電変換素子14
及び第2フィールドの画素に対応する光電変換素子15
と、各光電変換素子14,15により得られる撮像電荷
O ,SE がそれぞれセンサゲート16,17を介して
読み出される1フィールド分の走査ライン数に対応する
転送段数の垂直転送レジスタ18とを有し、上記第1フ
ィールドの光電変換素子14と第2フィールドの光電変
換素子15とが垂直方向に交互に配置されている。ま
た、上記蓄積部12は、1フィールド分の画素の撮像電
荷を蓄積するもので、上記撮像部11の垂直転送レジス
タ18と同様な構成の垂直転送レジスタ19により構成
される。さらに、上記水平転送レジスタ13は、1ライ
ンの画素数に対応する転送段数を有する。
The image pickup section 11 includes a photoelectric conversion element 14 corresponding to pixels of a first field arranged in a matrix.
And photoelectric conversion element 15 corresponding to the pixel of the second field
And a vertical transfer register 18 of the number of transfer stages corresponding to the number of scanning lines for one field in which the imaging charges S O and S E obtained by the photoelectric conversion elements 14 and 15 are read out via the sensor gates 16 and 17, respectively. The first field photoelectric conversion elements 14 and the second field photoelectric conversion elements 15 are alternately arranged in the vertical direction. The accumulation unit 12 accumulates imaging charges of pixels for one field, and includes a vertical transfer register 19 having the same configuration as the vertical transfer register 18 of the imaging unit 11. Further, the horizontal transfer register 13 has a transfer stage number corresponding to the number of pixels in one line.

【0015】また、上記タイミング信号発生器1は、図
2に示すように、上記CCDイメージセンサ10のサブ
ストレート基板に印加する電子シャッタ制御用のシャッ
タパルスPSHT や上記CCDイメージセンサ10の上記
撮像部11の各センサゲート16,17を開成する第1
及び第2のセンサゲートパルスSGO ,SGE 、上記撮
像部11の垂直転送レジスタ18を駆動する垂直転送ク
ロックパルスφVIM 、上記蓄積部12の垂直転送レジス
タ19を駆動する垂直転送クロックパルスφVST 、上記
水平転送レジスタ13を駆動する水平転送クロックパル
φH などの各種タイミング信号を発生する。
As shown in FIG. 2, the timing signal generator 1 includes a shutter pulse P SHT for controlling an electronic shutter applied to a substrate substrate of the CCD image sensor 10 and the image pickup of the CCD image sensor 10. First opening of the sensor gates 16 and 17 of the section 11
And the second sensor gate pulses SG O and SG E , the vertical transfer clock pulse φ VIM for driving the vertical transfer register 18 of the imaging unit 11, and the vertical transfer clock pulse φ VST for driving the vertical transfer register 19 of the storage unit 12. And various timing signals such as a horizontal transfer clock pulse φ H for driving the horizontal transfer register 13.

【0016】第1フィールドのセンサゲート16を開成
する第1のセンサゲートパルスSGO は、第1フィール
ドの画素に対応する光電変換素子14により得られる撮
像電荷SO を読み出すべき1フレーム期間毎の映像期間
の直前の垂直ブランキング期間VBLKO中に発生されると
ともに、第2フィールドの電子シャッタ制御用のシャッ
タパルスPSHT の1水平走査期間(1H)前のタイミン
グで発生される。また、第2フィールドのセンサゲート
17を開成する第2のセンサゲートパルスSGE は、第
1フィールドの画素に対応する光電変換素子14により
得られる撮像電荷SE を読み出すべき1フレーム期間毎
の映像期間の直前の垂直ブランキング期間VBLKE中に発
生されるとともに、第1フィールドの電子シャッタ制御
用のシャッタパルスPSHT の1水平走査期間(1H)前
のタイミングで発生される。すなわち、上記第1及び第
2のセンサゲートパルスSGO ,SGE は、それぞれ1
フレーム期間中に2回発生されるようになっている。
The first sensor gate pulse SG O to open the sensor gate 16 of the first field, 1 every frame period to read an image pickup charges S O obtained by the photoelectric conversion elements 14 corresponding to the pixels of the first field It is generated during the vertical blanking period V BLKO immediately before the video period and at the timing one horizontal scanning period (1H) before the shutter pulse P SHT for electronic shutter control in the second field. The second sensor gate pulse SG E to open the sensor gate 17 of the second field, the image of every frame period to be read to obtain image pickup charges S E by the photoelectric conversion elements 14 corresponding to the pixels of the first field It is generated during the vertical blanking period V BLKE immediately before the period, and at a timing one horizontal scanning period (1H) before the shutter pulse P SHT for electronic shutter control in the first field. That is, the first and second sensor gate pulse SG O, SG E are each 1
It is generated twice during the frame period.

【0017】また、上記第1フィールドの電子シャッタ
制御用のシャッタパルスPSHT は、上記垂直ブランキン
グ期間VBLKO中の第1のセンサゲートパルスSGO 以前
の1フィールド期間〜1フレーム期間の範囲内に発生さ
れる。また、上記第2フィールドの電子シャッタ制御用
のシャッタパルスPSHT は、上記垂直ブランキング期間
BLKE中の第2のセンサゲートパルスSGE 以前の1フ
ィールド期間〜1フレーム期間の範囲内に発生される。
Further, the shutter pulse P SHT for electronic shutter control of the first field is in the range of the first sensor gate pulse SG O previous one field period to 1 frame period in the vertical blanking period V BLKo To be generated. The shutter pulse P SHT for electronic shutter control of the second field is generated within the second sensor gate pulse SG E previous one field period to 1 frame period in the vertical blanking period V BLKE You.

【0018】また、上記撮像部11の垂直転送レジスタ
18を駆動する垂直転送クロックパルスφVIM 及び上記
蓄積部12の垂直転送レジスタ19を駆動する垂直転送
クロックパルスφVST は、互いに同期して発生されるも
ので、図2に示すように、有効映像期間TO ,TE
は、上記CCDイメージセンサ10の垂直方向の画素ピ
ッチに対応する水平走査周期(1H)で発生され、ま
た、1フィールド期間毎の垂直ブランキング期間
BLKO,VBLKE中の上記第1及び第2のセンサゲートパ
ルスSGO ,SGE のタイミングの直後に設けられた高
速転送期間TF には高速の転送パルスとして出力され
る。
The vertical transfer clock pulse φ VIM for driving the vertical transfer register 18 of the imaging unit 11 and the vertical transfer clock pulse φ VST for driving the vertical transfer register 19 of the storage unit 12 are generated in synchronization with each other. As shown in FIG. 2, during the effective video periods T O and T E , a horizontal scanning period (1H) corresponding to the pixel pitch in the vertical direction of the CCD image sensor 10 is generated. per-period of the vertical blanking period V BLKo output, said first and second sensor gate pulse SG O in V BLKE, the high-speed transfer period T F provided immediately after the timing of the SG E as fast transfer pulse Is done.

【0019】さらに、上記水平転送レジスタ13を駆動
する水平転送クロックパルφH は、上記CCDイメージ
センサ3の水平方向の画素ピッチに対応する繰り返し周
期で発生される。
Further, the horizontal transfer clock pulse φ H for driving the horizontal transfer register 13 is generated at a repetition period corresponding to the horizontal pixel pitch of the CCD image sensor 3.

【0020】そして、上記CCDイメージセンサ10
は、上記タイミング信号発生器1が発生する上述の如き
シャッタパルスPSHT や上記第1及び第2のセンサゲー
トパルスSGO ,SGE 、上垂直転送クロックパルスφ
VIM ,φVST 、水平転送クロックパルφH などの各種タ
イミング信号によって、次のように駆動される。
The CCD image sensor 10
Are the shutter pulse P SHT generated by the timing signal generator 1 as described above, the first and second sensor gate pulses SG O and S G E , and the upper vertical transfer clock pulse φ.
It is driven as follows by various timing signals such as VIM , φ VST and horizontal transfer clock pulse φ H.

【0021】すなわち、上記CCDイメージセンサ10
の各光電変換素子14,15により発生された撮像電荷
O ,SE は、上記シャッタパルスPSHT がサブストレ
ート基板に印加される毎にオーバーフロードレインに捨
てられる。
That is, the CCD image sensor 10
The imaging charges S O and S E generated by the respective photoelectric conversion elements 14 and 15 are discarded to the overflow drain every time the shutter pulse P SHT is applied to the substrate substrate.

【0022】そして、第1フィールドの画素に対応する
光電変換素子14により得られる撮像電荷SO は、上記
第1のセンサゲートパルスSGO により第1フィールド
のセンサゲート16が開成される毎に上記垂直転送レジ
スタ18に読み出される。また、第2フィールドの画素
に対応する光電変換素子15により得られる撮像電荷S
E は、上記第2のセンサゲートパルスSGE により第2
フィールドのセンサゲート17が開成される毎に上記垂
直転送レジスタ18に読み出される。
The imaging charge S O obtained by the photoelectric conversion element 14 corresponding to the pixel in the first field is changed every time the sensor gate 16 in the first field is opened by the first sensor gate pulse SG O. The data is read out to the vertical transfer register 18. Further, the imaging charge S obtained by the photoelectric conversion element 15 corresponding to the pixel in the second field
E is set to the second value by the second sensor gate pulse SG E.
Each time the sensor gate 17 of the field is opened, it is read out to the vertical transfer register 18.

【0023】上記第1フィールドの画素に対応する光電
変換素子14では、その撮像電荷SO が第1フィール
ドの電子シャッタ制御用のシャッタパルスPSHT によっ
てオーバーフロードレインに捨てられてから約1フィー
ルドの期間TO1に亘って撮像電荷SO1を蓄積する。そし
て、この期間TO1の蓄積電荷SO1が第2フィールドの電
子シャッタ制御用のシャッタパルスPSHT の1H前の第
1のセンサゲートパルスSGO により上記垂直転送レジ
スタ18に読み出される。さらに、上記第1フィールド
の画素に対応する光電変換素子14では、その撮像電荷
O が上記第2フィールドの電子シャッタ制御用のシ
ャッタパルスPSHT によってオーバーフロードレインに
捨てられてから垂直ブランキング期間VBLKOの第1フィ
ールドのセンサゲートパルスSGO のタイミングまでの
期間TO2に亘って撮像電荷SO2を蓄積する。そして、こ
の期間TO2の蓄積電荷SO2が第2フィールドの電子シャ
ッタ制御用のシャッタパルスPSHT の1H前の第1のセ
ンサゲートパルスSGO により上記垂直転送レジスタ1
8に読み出される。これにより、上記垂直転送レジスタ
18には、上記期間TO1,TO2に蓄積された各撮像電荷
O1,SO2が加算されて読み出される。すなわち、上記
垂直転送レジスタ18には、TO1+TO2を実効電荷蓄積
期間TEXP とした撮像電荷SO1+SO2が読み出される。
In the photoelectric conversion element 14 corresponding to the pixel in the first field, the image pickup charge S O is discarded to the overflow drain by the shutter pulse P SHT for controlling the electronic shutter in the first field, and then about one field. The imaging charge S O1 is accumulated over the period T O1 . The accumulated charge S O1 of the period T O1 is read out to the vertical transfer register 18 by the first sensor gate pulse SG O before 1H of the shutter pulse P SHT for electronic shutter control of the second field. Further, in the photoelectric conversion element 14 corresponding to the pixel in the first field, the imaging charge S O is discarded to the overflow drain by the shutter pulse P SHT for controlling the electronic shutter in the second field, and then the vertical blanking period storing imaging charges S O2 over a period T O2 from the timing of the sensor gate pulses SG O of the first field of the V BLKo. Then, the accumulated charge S O2 during this period T O2 is changed by the first sensor gate pulse SG O 1H before the shutter pulse P SHT for electronic shutter control in the second field to the vertical transfer register 1.
8 is read. Thus, in the vertical transfer register 18, the period T O1, T O2 respective imaging charges accumulated in the S O1, S O2 is read out is added. In other words, the vertical transfer register 18, an imaging charge S O1 + S O2 with a T O1 + T O2 and effective charge accumulation period T EXP is read.

【0024】上記垂直転送レジスタ18に読み出された
撮像電荷SO1+SO2は、垂直ブランキング期間VBLKO
の上記第1のセンサゲートパルスSGO のタイミングの
直後に設けられた高速転送期間TF に上記撮像部11の
垂直転送レジスタ18から上記蓄積部12の垂直転送レ
ジスタ19へ高速転送される。
The imaging charge S O1 + S O2 read to the vertical transfer register 18, high-speed transfer period provided immediately after the timing of the first sensor gate pulse SG O in the vertical blanking period V BLKo T At F , high-speed transfer is performed from the vertical transfer register 18 of the imaging unit 11 to the vertical transfer register 19 of the storage unit 12.

【0025】そして、上記垂直ブランキング期間VBLKO
に続く映像期間TO 中に、1H周期の各垂直転送クロッ
クパルスφVIM ,φVST により上記撮像部11の垂直転
送レジスタ18及び上記蓄積部12の垂直転送レジスタ
19が駆動されることにより、上記蓄積部12の垂直転
送レジスタ19内の第1のフィールドの撮像電荷SO
垂直転送され、上記水平転送クロックパルφH により駆
動される上記水平転送レジスタ13を介して1水平走査
ライン分ずつすなわち線順次に出力される。
The vertical blanking period V BLKO
The vertical transfer register 18 of the imaging unit 11 and the vertical transfer register 19 of the storage unit 12 are driven by the vertical transfer clock pulses φ VIM and φ VST of the 1H period during the video period T O following the above. imaging charges S O of the first field in the vertical transfer register 19 of the storage section 12 is vertically transferred by one horizontal scanning line minutes through the horizontal transfer register 13 which is driven by the horizontal transfer clock pulse phi H i.e. They are output line-sequentially.

【0026】また、上記第2フィールドの画素に対応す
る光電変換素子15では、その撮像電荷SE が第2フ
ィールドの電子シャッタ制御用のシャッタパルスPSHT
によってオーバーフロードレインに捨てられてから約1
フィールドの期間TE1に亘って撮像電荷SE1を蓄積す
る。そして、この期間TE1の蓄積電荷SE1が第1フィー
ルドの電子シャッタ制御用のシャッタパルスPSHT の1
H前の第1のセンサゲートパルスSGE により上記垂直
転送レジスタ18に読み出される。さらに、上記第2フ
ィールドの画素に対応する光電変換素子15では、その
撮像電荷SE が上記第1フィールドの電子シャッタ制
御用のシャッタパルスPSHT によってオーバーフロード
レインに捨てられてから垂直ブランキング期間VBLKE
第2フィールドのセンサゲートパルスSGE のタイミン
グまでの期間TE2に亘って撮像電荷SO2を蓄積する。そ
して、この期間TE2の蓄積電荷SE2が第1フィールドの
電子シャッタ制御用のシャッタパルスPSHT の1H前の
第2のセンサゲートパルスSGE により上記垂直転送レ
ジスタ18に読み出される。これにより、上記垂直転送
レジスタ18には、上記期間TE1,TE2に蓄積された各
撮像電荷SE1,SE2が加算されて読み出される。すなわ
ち、上記垂直転送レジスタ18には、TE1+TE2を実効
電荷蓄積期間TEXP とした撮像電荷SE1+SE2が読み出
される。
In the photoelectric conversion element 15 corresponding to the pixel in the second field, the imaging charge S E is changed to the shutter pulse P SHT for controlling the electronic shutter in the second field.
Approximately 1 after being discarded by the overflow drain
The imaging charge S E1 is accumulated over the field period T E1 . Then, the accumulated charge S E1 during this period T E1 is equal to 1 of the shutter pulse P SHT for electronic shutter control in the first field.
It is read out to the vertical transfer register 18 by the first sensor gate pulse SG E before H. Further, in the photoelectric conversion element 15 corresponding to the pixel in the second field, the imaging charge S E is discarded to the overflow drain by the shutter pulse P SHT for controlling the electronic shutter in the first field, and then the vertical blanking period starts. storing imaging charges S O2 over a period T E2 until the timing of the second field of the sensor gate pulse SG E of V BLKE. Then, the accumulated charge S E2 in this period T E2 is read out to the vertical transfer register 18 by the second sensor gate pulse S G 1H before the shutter pulse P SHT for electronic shutter control in the first field. Thus, in the vertical transfer register 18, the period T E1, T each stored in E2 imaging charge S E1, S E2 are read are added. In other words, the vertical transfer register 18, an imaging charge S E1 + S E2 where the T E1 + T E2 and the effective charge accumulation period T EXP is read.

【0027】上記垂直転送レジスタ18に読み出された
撮像電荷SE1+SE2は、垂直ブランキング期間VBLKE
の上記第2のセンサゲートパルスSGE のタイミングの
直後に設けられた高速転送期間TF に上記撮像部11の
垂直転送レジスタ18から上記蓄積部12の垂直転送レ
ジスタ19へ高速転送される。
The imaging charge S E1 + S E2 read to the vertical transfer register 18, high-speed transfer period provided immediately after the timing of the second sensor gate pulse SG E during the vertical blanking period V BLKE T At F , high-speed transfer is performed from the vertical transfer register 18 of the imaging unit 11 to the vertical transfer register 19 of the storage unit 12.

【0028】そして、上記垂直ブランキング期間VBLKO
に続く映像期間TO 中に、1H周期の各垂直転送クロッ
クパルスφVIM ,φVST により上記撮像部11の垂直転
送レジスタ18及び上記蓄積部12の垂直転送レジスタ
19が駆動されることにより、上記蓄積部12の垂直転
送レジスタ19内の第2のフィールドの撮像電荷SO
垂直転送され、上記水平転送クロックパルφH により駆
動される上記水平転送レジスタ13を介して1水平走査
ライン分ずつすなわち線順次に出力される。
The vertical blanking period V BLKO
The vertical transfer register 18 of the imaging unit 11 and the vertical transfer register 19 of the storage unit 12 are driven by the vertical transfer clock pulses φ VIM and φ VST of the 1H period during the video period T O following the above. imaging charges S O of the second field in the vertical transfer register 19 of the storage section 12 is vertically transferred by one horizontal scanning line minutes through the horizontal transfer register 13 which is driven by the horizontal transfer clock pulse phi H i.e. They are output line-sequentially.

【0029】これにより、上記CCDイメージセンサ1
0からは、1フィールド期間〜1フレーム期間の範囲内
を実効電荷蓄積期間TEXP とした撮像電荷SO1+SO2
E1+SE2を1フィールド毎に交互に読み出すことがで
き、電子シャッタ機能により1フィールド期間〜1フレ
ームの期間の範囲内で露光期間を制御して、インタレー
ス走査により撮像動作を行った撮像出力を得ることがで
きる。
Thus, the CCD image sensor 1
From 0, the imaging charge S O1 + S O2 / with the effective charge accumulation period T EXP within the range of one field period to one frame period.
S E1 + S E2 can be read out alternately for each field, and the electronic shutter function controls the exposure period within the range of one field period to one frame, and performs the imaging operation by interlaced scanning. Can be obtained.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、マトリ
クス状に配設された第1フィールドの画素に対応する光
電変換素子と第2フィールドの画素に対応する光電変換
素子においてそれぞれフレーム蓄積により得られる各フ
ィールドの撮像電荷を垂直転送レジスタを介して蓄積部
に転送し、上記撮像電荷を上記蓄積部から水平転送レジ
スタを介して線順次に出力する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を備える固体撮像
装置において、光電変換素子により得られる撮像電荷を
1フィールド毎にオーバーフロードレインに捨てる電子
シャッタ制御を行うとともに、上記電子シャッタ制御に
よりオーバーフロードレインに捨てる直前に各フィール
ドの撮像電荷を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し、上記電子シャッタ制御によ
り各フィールドの光電変換素子に蓄積される1フィール
ド以内の蓄積期間の撮像電荷を上記垂直転送レジスタに
先に読み出した1フィールドの撮像電荷と加算して読み
出し、上記撮像部の垂直転送レジスタに加算して読み出
された撮像電荷を垂直ブランキング期間中に上記垂直転
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、上記撮像電荷を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出力するよう
に上記フレームインターライントランスファ型の固体イ
メージセンサを駆動するので、電子シャッタ機能により
1フィールド期間〜1フレームの期間の範囲内で露光期
間を制御して、撮像動作を行うことができる。
As described above, according to the present invention, each of the photoelectric conversion elements corresponding to the pixels in the first field and the photoelectric conversion elements corresponding to the pixels in the second field, each of which is arranged in a matrix, has a frame storage. A frame interline transfer type solid-state image sensor that transfers imaging charges of each field obtained by the above to a storage unit via a vertical transfer register and outputs the imaging charges line-sequentially from the storage unit via a horizontal transfer register. In the solid-state imaging device provided with the electronic shutter control, the imaging charge obtained by the photoelectric conversion element is discarded to the overflow drain for each field, and the imaging charge of each field is discarded for each field immediately before being discarded to the overflow drain by the electronic shutter control. Alternately in the vertical transfer register of the imaging unit. Then, the imaging charge of the accumulation period within one field accumulated in the photoelectric conversion element of each field by the electronic shutter control is added to the imaging charge of one field previously read into the vertical transfer register and read out. The imaging charge read by adding to the vertical transfer register of the unit is transferred at high speed from the vertical transfer register to the vertical transfer register of the storage unit during the vertical blanking period, and the imaging charge is transferred to the vertical transfer register of the storage unit. , The frame interline transfer type solid-state image sensor is driven so as to output line-sequentially through the horizontal transfer register, so that the exposure period is controlled within the range of one field period to one frame by the electronic shutter function. Thus, an imaging operation can be performed.

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

【図1】本発明に係る固体撮像装置の構成例を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a solid-state imaging device according to the present invention.

【図2】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。
FIG. 2 is a timing chart showing an operation of the solid-state imaging device.

【図3】従来の固体撮像装置に使用されていたインター
ライントランスファ型CCDイメージセンサの構成を示
すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an interline transfer type CCD image sensor used in a conventional solid-state imaging device.

【図4】上記インターライントランスファ型CCDイメ
ージセンサのフレーム蓄積モードの撮像動作を説明する
ための波形図である。
FIG. 4 is a waveform diagram for explaining an imaging operation in a frame accumulation mode of the interline transfer type CCD image sensor.

【図5】上記インターライントランスファ型CCDイメ
ージセンサのフィールド蓄積モードの撮像動作を説明す
るための波形図である。
FIG. 5 is a waveform diagram for explaining an image pickup operation in a field accumulation mode of the interline transfer type CCD image sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・タイミング信号発生器 10・・・CCDイメージセンサ 11・・・撮像部 12・・・蓄積部 13・・・水平転送レジスタ 14・・・第1のフィールドの光電変換素子 15・・・第2のフィールドの光電変換素子 18・・・垂直転送レジスタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Timing signal generator 10 ... CCD image sensor 11 ... Image pick-up part 12 ... Storage part 13 ... Horizontal transfer register 14 ... Photoelectric conversion element of 1st field 15 ... Photoelectric conversion element of second field 18: vertical transfer register

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 マトリクス状に配設された第1フィール
ドの画素に対応する光電変換素子と第2フィールドの画
素に対応する光電変換素子においてそれぞれフレーム蓄
積により得られる各フィールドの撮像電荷を垂直転送レ
ジスタを介して蓄積部に転送し、上記撮像電荷を上記蓄
積部から水平転送レジスタを介して線順次に出力するフ
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
ンサを備える固体撮像装置において、 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
にオーバーフロードレインに捨てる電子シャッタ制御を
行うとともに、上記電子シャッタ制御によりオーバーフ
ロードレインに捨てる直前に各フィールドの撮像電荷を
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
に読み出し、上記電子シャッタ制御により各フィールド
の光電変換素子に蓄積される1フィールド以内の蓄積期
間の撮像電荷を上記垂直転送レジスタに先に読み出した
1フィールドの撮像電荷と加算して読み出し、上記撮像
部の垂直転送レジスタに加算して読み出された撮像電荷
を垂直ブランキング期間中に上記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、上記撮像
電荷を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出力するように上記フレーム
インターライントランスファ型の固体イメージセンサを
駆動する駆動手段を設けたことを特徴とする固体撮像装
置。
1. An imaging charge of each field obtained by frame accumulation in a photoelectric conversion element corresponding to a pixel of a first field and a photoelectric conversion element corresponding to a pixel of a second field arranged in a matrix are vertically transferred. A solid-state imaging device including a frame interline transfer type solid-state image sensor that transfers the imaging charges from the accumulation unit line-sequentially through a horizontal transfer register via a register, and transfers the imaging charges to the storage unit via a horizontal transfer register. In addition to performing electronic shutter control for discarding the imaging charge that is taken into the overflow drain for each field, the imaging charge of each field is alternately stored for each field in the vertical transfer register of the imaging unit immediately before being discarded to the overflow drain by the electronic shutter control. Read-out, electronic shutter control Further, the imaging charge in the accumulation period within one field accumulated in the photoelectric conversion element of each field is added to the imaging charge of one field previously read into the vertical transfer register, read out, and added to the vertical transfer register of the imaging unit. The high-speed transfer of the read-out imaging charge from the vertical transfer register to the vertical transfer register of the storage unit during the vertical blanking period, and transfers the imaging charge from the vertical transfer register of the storage unit via the horizontal transfer register. A solid-state imaging device provided with a driving unit for driving the frame interline transfer type solid-state image sensor so as to output line-sequentially.
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