JP3246666B2 - 同期ゲート制御高速ｃｃｄ撮像装置システム - Google Patents
同期ゲート制御高速ｃｃｄ撮像装置システムInfo
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- JP3246666B2 JP3246666B2 JP53821397A JP53821397A JP3246666B2 JP 3246666 B2 JP3246666 B2 JP 3246666B2 JP 53821397 A JP53821397 A JP 53821397A JP 53821397 A JP53821397 A JP 53821397A JP 3246666 B2 JP3246666 B2 JP 3246666B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/62—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels
- H04N25/621—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels for the control of blooming
- H04N25/622—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels for the control of blooming by controlling anti-blooming drains
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/50—Control of the SSIS exposure
- H04N25/53—Control of the integration time
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Signal Processing (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
- Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、電気光学高速ゲート制御撮像装置システム
に関し、より詳細には、各画像フレーム時間の間、光電
子収集時間のタイミングおよび継続時間を、タイミング
の外部供給源から独立して制御することによって、３次
元撮像および他の用途に役立つ撮像装置システムに関す
る。
に関し、より詳細には、各画像フレーム時間の間、光電
子収集時間のタイミングおよび継続時間を、タイミング
の外部供給源から独立して制御することによって、３次
元撮像および他の用途に役立つ撮像装置システムに関す
る。
発明の背景 CCD（電荷結合素子）撮像装置は、各画像フレーム時
間にわたって、典型的には1/30秒にわたって、量子保存
井戸のアレイに光電子を集積し、各画像フレーム時間の
最後に、蓄積された光電子が、量子保存井戸の各列に対
して１つ設けられた垂直シフトレジスタによってアレイ
下方に送られ水平シフトレジスタまで転送される。水平
シフトレジスタは、オフチップデジタル化、処理、応用
および／または表示のための直列画像データを出力す
る。
間にわたって、典型的には1/30秒にわたって、量子保存
井戸のアレイに光電子を集積し、各画像フレーム時間の
最後に、蓄積された光電子が、量子保存井戸の各列に対
して１つ設けられた垂直シフトレジスタによってアレイ
下方に送られ水平シフトレジスタまで転送される。水平
シフトレジスタは、オフチップデジタル化、処理、応用
および／または表示のための直列画像データを出力す
る。
商業用ビデオなど多くの撮像用途においては、各画像
フレーム時間の間、多数のサンプルに対して光電子収集
が行われる時間の長さを制御することによって、照射を
制御することが望ましい。機械方式および電気光学方式
の光学高速ゲート制御またはシャッターデバイスを、こ
の目的のために使用することが可能であるが、しかしな
がら、それらを同期ゲート制御に利用する場合には、い
くつかの欠点がある。
フレーム時間の間、多数のサンプルに対して光電子収集
が行われる時間の長さを制御することによって、照射を
制御することが望ましい。機械方式および電気光学方式
の光学高速ゲート制御またはシャッターデバイスを、こ
の目的のために使用することが可能であるが、しかしな
がら、それらを同期ゲート制御に利用する場合には、い
くつかの欠点がある。
リーフスプリングやフォーカルプレーンシャッター、
モータなどによってカメラの前方で駆動されるブレード
を用いて操作するチョッパーホイールシャッター（chop
per wheel shutters）などの機械式シャッターは、典型
的には約1KHzより大きくない周波数で動作するため、ほ
とんどのビデオ用途にとってあまりにもスピードが遅過
ぎる。さらに、これらのシャッターは、信頼性がなく、
雑音が多く、非効率的ともなる機械装置である。３次元
撮像のために光学式ゲート制御を効果的に使用するため
には、たとえば、約10nsecの継続時間と30MHzまたはそ
れより高い周波数でのゲート制御が望ましい。
モータなどによってカメラの前方で駆動されるブレード
を用いて操作するチョッパーホイールシャッター（chop
per wheel shutters）などの機械式シャッターは、典型
的には約1KHzより大きくない周波数で動作するため、ほ
とんどのビデオ用途にとってあまりにもスピードが遅過
ぎる。さらに、これらのシャッターは、信頼性がなく、
雑音が多く、非効率的ともなる機械装置である。３次元
撮像のために光学式ゲート制御を効果的に使用するため
には、たとえば、約10nsecの継続時間と30MHzまたはそ
れより高い周波数でのゲート制御が望ましい。
ゲート制御マイクロチャネルプレート増倍管（MCPT
S）や、ゲート制御第一世代画像増倍器、およびポッケ
ルスセル光学シャッター（Pockel's celloptical shutt
ers）などのオフチップ電気光学シャッターは、同期ゲ
ート制御のビデオ用途で使用できるほどに充分に高い周
波数で動作するが、それらは非常に高価であり、また高
周波数で動作するためにかなりの電力を必要とする。ま
た、別の撮像装置ゲートを付加することによってセンサ
の光学的構成が大きく複雑になり、画質が低下し、ダイ
ナミックレンジが制限される。
S）や、ゲート制御第一世代画像増倍器、およびポッケ
ルスセル光学シャッター（Pockel's celloptical shutt
ers）などのオフチップ電気光学シャッターは、同期ゲ
ート制御のビデオ用途で使用できるほどに充分に高い周
波数で動作するが、それらは非常に高価であり、また高
周波数で動作するためにかなりの電力を必要とする。ま
た、別の撮像装置ゲートを付加することによってセンサ
の光学的構成が大きく複雑になり、画質が低下し、ダイ
ナミックレンジが制限される。
発明の要約 したがって、同期ゲート制御のビデオや他の撮像用途
にとって充分な非常に速いシャッタースピードで動作す
る、同期ゲート制御高速CCD撮像装置システムを提供す
ることが本発明の目的である。
にとって充分な非常に速いシャッタースピードで動作す
る、同期ゲート制御高速CCD撮像装置システムを提供す
ることが本発明の目的である。
さらに、非常に低い電力しか必要としない同期ゲート
制御高速CCD撮像装置システムを提供することが本発明
の目的である。
制御高速CCD撮像装置システムを提供することが本発明
の目的である。
さらに、コンパクトで効率的な同期ゲート制御高速CC
D撮像装置を提供することが本発明の目的である。
D撮像装置を提供することが本発明の目的である。
さらに、従来の電子光学式高速シャッターよりも著し
く安価な同期ゲート制御高速CCD撮像装置システムを提
供することが本発明の目的である。
く安価な同期ゲート制御高速CCD撮像装置システムを提
供することが本発明の目的である。
本発明は、フレーム時間の一部の間ブルーミング防止
ゲートを使用可能として光電子が収集井戸に蓄積するこ
とをそらすことによって、CCDアレイの収集井戸に蓄積
された光電子電荷のCCDアレイの保存井戸への転送を制
御し、フレーム時間の他の部分の間ブルーミング防止ゲ
ートを使用不能として、収集井戸による光電子の収集を
可能とするブルーミング防止ゲートをCCDインタライン
転送アレイ構造物に備えることによって、実に高速で信
頼性のある電子撮像装置を、同期ゲート制御高速CCD撮
像装置と共に達成することができるという認識に由来す
るものである。
ゲートを使用可能として光電子が収集井戸に蓄積するこ
とをそらすことによって、CCDアレイの収集井戸に蓄積
された光電子電荷のCCDアレイの保存井戸への転送を制
御し、フレーム時間の他の部分の間ブルーミング防止ゲ
ートを使用不能として、収集井戸による光電子の収集を
可能とするブルーミング防止ゲートをCCDインタライン
転送アレイ構造物に備えることによって、実に高速で信
頼性のある電子撮像装置を、同期ゲート制御高速CCD撮
像装置と共に達成することができるという認識に由来す
るものである。
本発明は、所定のフレーム時間を有する同期ゲート制
御高速CCD撮像装置システムであることを特徴とする。
本システムは、被写体から光電子を収集する複数の光電
子収集量子井戸を含むCCDインタライン転送型アレイを
有する。収集井戸に対応づけられた複数の保存井戸と光
電子の収集井戸での蓄積をそらすブルーミング防止回路
とがある。収集井戸に蓄積された光電子の保存井戸への
転送と、フレーム時間の一部の間ブルーミング防止回路
を使用可能として、光電子が収集井戸に蓄積することを
そらすこととを同期させ、フレーム時間の別の部分の間
では、ブルーミング防止回路を使用不能として、収集井
戸が光電子を収集できるようにする切換え手段がある。
御高速CCD撮像装置システムであることを特徴とする。
本システムは、被写体から光電子を収集する複数の光電
子収集量子井戸を含むCCDインタライン転送型アレイを
有する。収集井戸に対応づけられた複数の保存井戸と光
電子の収集井戸での蓄積をそらすブルーミング防止回路
とがある。収集井戸に蓄積された光電子の保存井戸への
転送と、フレーム時間の一部の間ブルーミング防止回路
を使用可能として、光電子が収集井戸に蓄積することを
そらすこととを同期させ、フレーム時間の別の部分の間
では、ブルーミング防止回路を使用不能として、収集井
戸が光電子を収集できるようにする切換え手段がある。
好ましい実施例では、ブルーミング防止回路は、各収
集井戸と相互に接続されるブルーミング防止ゲートを含
んでもよい。切換え手段は、フレーム時間の一部の当初
に、収集井戸に蓄積された光電子を保存井戸に転送する
複数の一方向性切換え回路を含んでもよい。切換え手段
は、フレーム時間の一部の当初に、収集井戸に蓄積され
た光電子を保存井戸に転送し、フレーム時間の別の部分
の当初に、収集井戸に光電子をさらに蓄積するために、
蓄積された光電子をまた収集井戸に戻す複数の双方向性
切換え回路を含んでもよい。
集井戸と相互に接続されるブルーミング防止ゲートを含
んでもよい。切換え手段は、フレーム時間の一部の当初
に、収集井戸に蓄積された光電子を保存井戸に転送する
複数の一方向性切換え回路を含んでもよい。切換え手段
は、フレーム時間の一部の当初に、収集井戸に蓄積され
た光電子を保存井戸に転送し、フレーム時間の別の部分
の当初に、収集井戸に光電子をさらに蓄積するために、
蓄積された光電子をまた収集井戸に戻す複数の双方向性
切換え回路を含んでもよい。
本発明はまた、同期ゲート制御高速CCD撮像装置シス
テムであることを特徴とする。本システムは、複数の同
期ゲート制御CCD撮像装置アレイを有する。各アレイ
は、被写体から光電子を収集する複数の光電子収集量子
井戸および、収集井戸に対応づけられた複数の保存井戸
を有する。アレイはそれぞれ、光電子の収集井戸におけ
る蓄積をそらすブルーミング防止回路を有する。本シス
テムはまた、所定の時間の間、連続的に各同期ゲート制
御CCD撮像装置アレイのブルーミング防止回路を使用不
能として、各同期ゲート制御CCD撮像装置アレイの収集
井戸が光電子を収集できるようにし、同時にその時間の
間、他の同期ゲート制御CCD撮像装置アレイのブルーミ
ング防止回路を使用可能として、光電子がそれらのアレ
イの収集井戸に蓄積することをそらす切換え手段であ
り、収集された光電子を、収集井戸から、ブルーミング
防止回路が最後に使用不能にされた同期ゲート制御CCD
撮像装置アレイの保存井戸へ転送する切換え手段を有す
る。
テムであることを特徴とする。本システムは、複数の同
期ゲート制御CCD撮像装置アレイを有する。各アレイ
は、被写体から光電子を収集する複数の光電子収集量子
井戸および、収集井戸に対応づけられた複数の保存井戸
を有する。アレイはそれぞれ、光電子の収集井戸におけ
る蓄積をそらすブルーミング防止回路を有する。本シス
テムはまた、所定の時間の間、連続的に各同期ゲート制
御CCD撮像装置アレイのブルーミング防止回路を使用不
能として、各同期ゲート制御CCD撮像装置アレイの収集
井戸が光電子を収集できるようにし、同時にその時間の
間、他の同期ゲート制御CCD撮像装置アレイのブルーミ
ング防止回路を使用可能として、光電子がそれらのアレ
イの収集井戸に蓄積することをそらす切換え手段であ
り、収集された光電子を、収集井戸から、ブルーミング
防止回路が最後に使用不能にされた同期ゲート制御CCD
撮像装置アレイの保存井戸へ転送する切換え手段を有す
る。
好ましい実施例では、各ブルーミング防止回路は、各
量子井戸と相互に接続されるブルーミング防止ゲートを
含んでもよい。切換え手段は、所定時間の当初に、ブル
ーミング防止回路が最後に使用不能にされた同期ゲート
制御CCD撮像装置アレイの保存井戸に、収集井戸に蓄積
された電荷を転送する複数の一方向性切換え回路を含ん
でもよい。切換え手段は、所定時間の当初に、ブルーミ
ング防止回路が最後に使用不能にされた同期ゲート制御
CCD撮像装置アレイの保存井戸に、収集井戸に蓄積され
た電荷を転送し、同時に、所定時間の間、収集井戸に光
電子をさらに蓄積するために、ブルーミング防止回路が
現在使用不能にされている同期ゲート制御CCD撮像装置
アレイの収集井戸に、蓄積された光電子を再び戻す複数
の双方向性切換え回路を含んでもよい。
量子井戸と相互に接続されるブルーミング防止ゲートを
含んでもよい。切換え手段は、所定時間の当初に、ブル
ーミング防止回路が最後に使用不能にされた同期ゲート
制御CCD撮像装置アレイの保存井戸に、収集井戸に蓄積
された電荷を転送する複数の一方向性切換え回路を含ん
でもよい。切換え手段は、所定時間の当初に、ブルーミ
ング防止回路が最後に使用不能にされた同期ゲート制御
CCD撮像装置アレイの保存井戸に、収集井戸に蓄積され
た電荷を転送し、同時に、所定時間の間、収集井戸に光
電子をさらに蓄積するために、ブルーミング防止回路が
現在使用不能にされている同期ゲート制御CCD撮像装置
アレイの収集井戸に、蓄積された光電子を再び戻す複数
の双方向性切換え回路を含んでもよい。
好適な実施例の開示 他の目的、特徴および利点は、下記の好ましい実施例
の記述と、付帯する図面とから、当該技術分野の専門家
に思い浮かぶであろう。図において、 図１は、本発明の同期ゲート制御高速CCD撮像装置の
概略ブロック図であり、 図２は、図１の同期ゲート制御高速CCD撮像装置の動
作を説明するタイミング図であり、 図3Aは、図１のシステムの１つの画素の断面図であ
り、 図3Bは、量子井戸から電荷を除去するブルーミング防
止ゲートと共に、図3Aの画素を説明しており、 図3Cは、量子井戸に光電子を収集する、図3Aの画素を
説明しており、 図3Dは、量子井戸から保存井戸へ光電子を転送する、
図3Aの画素を説明しており、 図3Eは、保存井戸から量子井戸へ光電子を再び転送す
る、図3Aの画素を説明しており、 図４は、たとえば、３次元撮像システムのような３台
の同期ゲート制御高速CCD撮像装置を利用する１つの応
用の一部の概略ブロック図であり、 図５は、図４の３次元画像撮像システムのゲート制御
方式を説明するタイミング図であり、 図６は、図４の撮像システムの１つの光学的な構成の
断面図である。
の記述と、付帯する図面とから、当該技術分野の専門家
に思い浮かぶであろう。図において、 図１は、本発明の同期ゲート制御高速CCD撮像装置の
概略ブロック図であり、 図２は、図１の同期ゲート制御高速CCD撮像装置の動
作を説明するタイミング図であり、 図3Aは、図１のシステムの１つの画素の断面図であ
り、 図3Bは、量子井戸から電荷を除去するブルーミング防
止ゲートと共に、図3Aの画素を説明しており、 図3Cは、量子井戸に光電子を収集する、図3Aの画素を
説明しており、 図3Dは、量子井戸から保存井戸へ光電子を転送する、
図3Aの画素を説明しており、 図3Eは、保存井戸から量子井戸へ光電子を再び転送す
る、図3Aの画素を説明しており、 図４は、たとえば、３次元撮像システムのような３台
の同期ゲート制御高速CCD撮像装置を利用する１つの応
用の一部の概略ブロック図であり、 図５は、図４の３次元画像撮像システムのゲート制御
方式を説明するタイミング図であり、 図６は、図４の撮像システムの１つの光学的な構成の
断面図である。
図１の同期ゲート制御高速CCD撮像装置10は新しいタ
イプのインタライン転送CCD撮像装置12を含み、該イン
タライン転送CCD撮像装置は複数の列の感光性量子井戸
を含み、その内の２つ14、16だけが示されている。
イプのインタライン転送CCD撮像装置12を含み、該イン
タライン転送CCD撮像装置は複数の列の感光性量子井戸
を含み、その内の２つ14、16だけが示されている。
各列は、複数の量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄを含み、
各量子井戸はCCD撮像装置12の１つの画素を表してい
る。理解しやすくするために、各列に４つの画素を有す
る２列だけのアレイが示されているが、典型的なCCD撮
像装置は、各列に512の画素を有する512列のアレイを含
むことができるであろう。焦点が合わされた画像の形で
CCD撮像装置12に入射するフォトンが、量子井戸14a〜ｄ
および16a〜ｄに収集または集積される光電子を発生す
る。集積周期または典型的には1/30秒であるフレーム時
間の最後に、量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄに蓄積され
た電子は、それら量子井戸に対応づけられた隣接の量子
保存井戸／垂直シフトレジスタ18a〜ｄおよび20a〜ｄに
同時に転送される。従来のインタライン転送CCD撮像装
置では、量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄから保存井戸／
垂直シフトレジスタ18a〜ｄおよび20a〜ｄへの電子の転
送が完了すると、現在空になっている感光性の量子井戸
14a〜ｄおよび16a〜ｄに光電子を再び収集し始め、次の
フレーム時間を開始する。同時に、保存井戸18a〜ｄお
よび20a〜ｄの中の光電子は、垂直シフトレジスタを介
して、保存井戸の外へクロックされる。垂直シフトレジ
スタの出力は、続いて行われる処理および／または表示
のために、増幅器26を介して、直列ビデオデータライン
28へ直列画像データを出力する水平シフトレジスタ22へ
クロックされる。
各量子井戸はCCD撮像装置12の１つの画素を表してい
る。理解しやすくするために、各列に４つの画素を有す
る２列だけのアレイが示されているが、典型的なCCD撮
像装置は、各列に512の画素を有する512列のアレイを含
むことができるであろう。焦点が合わされた画像の形で
CCD撮像装置12に入射するフォトンが、量子井戸14a〜ｄ
および16a〜ｄに収集または集積される光電子を発生す
る。集積周期または典型的には1/30秒であるフレーム時
間の最後に、量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄに蓄積され
た電子は、それら量子井戸に対応づけられた隣接の量子
保存井戸／垂直シフトレジスタ18a〜ｄおよび20a〜ｄに
同時に転送される。従来のインタライン転送CCD撮像装
置では、量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄから保存井戸／
垂直シフトレジスタ18a〜ｄおよび20a〜ｄへの電子の転
送が完了すると、現在空になっている感光性の量子井戸
14a〜ｄおよび16a〜ｄに光電子を再び収集し始め、次の
フレーム時間を開始する。同時に、保存井戸18a〜ｄお
よび20a〜ｄの中の光電子は、垂直シフトレジスタを介
して、保存井戸の外へクロックされる。垂直シフトレジ
スタの出力は、続いて行われる処理および／または表示
のために、増幅器26を介して、直列ビデオデータライン
28へ直列画像データを出力する水平シフトレジスタ22へ
クロックされる。
いくつかの用途においては、そのうちの１つについて
は、図４および５に関連して以下に記述したが、CCD撮
像装置12によって光電子の集積を“シャッター制御”ま
たはゲート制御することが望ましく、外部クロックによ
って同期されるように、量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄ
を各フレーム時間の間に何度も制御することが望まし
い。つまり、各フレーム時間の間に何度も、CCD撮像装
置12のオン（光電子を収集するため）とオフ（光電子の
収集を妨げるため）を切換えることが望ましい。「発明
の背景」において述べられたように、これは機械的手段
によって達成してもよいが、しかしながら、このタイプ
のシャッター制御は、かなり遅く、1KHzより大きくない
周波数でしか動作することができず、ほとんどの用途に
とっては不充分なものである。「発明の背景」において
述べた電気光学シャッターは、充分に高い周波数で動作
するが、そのコストと必要電力は、多くの用途において
法外なものとなる。
は、図４および５に関連して以下に記述したが、CCD撮
像装置12によって光電子の集積を“シャッター制御”ま
たはゲート制御することが望ましく、外部クロックによ
って同期されるように、量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄ
を各フレーム時間の間に何度も制御することが望まし
い。つまり、各フレーム時間の間に何度も、CCD撮像装
置12のオン（光電子を収集するため）とオフ（光電子の
収集を妨げるため）を切換えることが望ましい。「発明
の背景」において述べられたように、これは機械的手段
によって達成してもよいが、しかしながら、このタイプ
のシャッター制御は、かなり遅く、1KHzより大きくない
周波数でしか動作することができず、ほとんどの用途に
とっては不充分なものである。「発明の背景」において
述べた電気光学シャッターは、充分に高い周波数で動作
するが、そのコストと必要電力は、多くの用途において
法外なものとなる。
本発明に従えば、低いコストと低い必要電力で、充分
に速いシャッター制御またはゲート制御を達成するため
に、ブルーミング防止ゲート30a〜ｄおよび31a〜ｄが撮
像装置に組込まれている。ブルーミング防止ゲート30a
〜ｄは、量子井戸14a〜ｄとそれぞれ相互に接続され、
またブルーミング防止ゲート31a〜ｄは、量子井戸16a〜
ｄとそれぞれ相互に接続される。CCD撮像装置12の図示
されない残りの量子井戸も、ブルーミング防止ゲートを
それぞれ含む。ブルーミング防止ゲートに一定時間の
間、ゲート回路33からの回線32上の制御信号によって正
バイアスがかかるとき、この場合該ゲート回路33は所与
の用途に適したものであればいずれのタイプのタイミン
グ回路であってもよく、量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄ
に発生される光電子は、除去または排出される。これに
よって光電子がそれらに関連付けられた保存井戸18a〜
ｄおよび20a〜ｄへ転送されることが防止される。ゆえ
に、ブルーミング防止ゲート30a〜ｄおよび31a〜ｄに正
バイアスがかけられるとき、CCD撮像装置12はゲートオ
フされ、シャッターシステム10はCCD撮像装置12に対す
る“シャッター”を有効に閉じる。そして、ゲート回路
33からの回線32上の制御信号によって、ブルーミング防
止ゲート30a〜ｄおよび31a〜ｄに逆バイアスがかかると
き、光電子の集積は開始され、シャッターシステム10は
CCD撮像装置12に対する“シャッター”を有効に開け
る。システム10による電子シャッター制御またはゲート
制御は、典型的には3MHzの速度で動作可能である。した
がって、同期ゲート制御高速CCD撮像装置システム10に
よって、ゲートオンおよびオフされるCCD撮像装置12
は、各1/30秒の画像フレーム時間の間に、典型的には10
0,000サンプルを得ることができる。
に速いシャッター制御またはゲート制御を達成するため
に、ブルーミング防止ゲート30a〜ｄおよび31a〜ｄが撮
像装置に組込まれている。ブルーミング防止ゲート30a
〜ｄは、量子井戸14a〜ｄとそれぞれ相互に接続され、
またブルーミング防止ゲート31a〜ｄは、量子井戸16a〜
ｄとそれぞれ相互に接続される。CCD撮像装置12の図示
されない残りの量子井戸も、ブルーミング防止ゲートを
それぞれ含む。ブルーミング防止ゲートに一定時間の
間、ゲート回路33からの回線32上の制御信号によって正
バイアスがかかるとき、この場合該ゲート回路33は所与
の用途に適したものであればいずれのタイプのタイミン
グ回路であってもよく、量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄ
に発生される光電子は、除去または排出される。これに
よって光電子がそれらに関連付けられた保存井戸18a〜
ｄおよび20a〜ｄへ転送されることが防止される。ゆえ
に、ブルーミング防止ゲート30a〜ｄおよび31a〜ｄに正
バイアスがかけられるとき、CCD撮像装置12はゲートオ
フされ、シャッターシステム10はCCD撮像装置12に対す
る“シャッター”を有効に閉じる。そして、ゲート回路
33からの回線32上の制御信号によって、ブルーミング防
止ゲート30a〜ｄおよび31a〜ｄに逆バイアスがかかると
き、光電子の集積は開始され、シャッターシステム10は
CCD撮像装置12に対する“シャッター”を有効に開け
る。システム10による電子シャッター制御またはゲート
制御は、典型的には3MHzの速度で動作可能である。した
がって、同期ゲート制御高速CCD撮像装置システム10に
よって、ゲートオンおよびオフされるCCD撮像装置12
は、各1/30秒の画像フレーム時間の間に、典型的には10
0,000サンプルを得ることができる。
ブルーミング防止ゲート30a〜ｄおよび31a〜ｄに逆バ
イアスがかけられるとき、量子井戸14a〜ｄおよび16a〜
ｄは光電子を収集する。
イアスがかけられるとき、量子井戸14a〜ｄおよび16a〜
ｄは光電子を収集する。
収集後、光電子は、保存井戸18a〜ｄおよび20a〜ｄに転
送され、そこで該光電子は、現フレーム時間内の前の集
積周期の間に蓄積された、前に蓄積されて貯蔵されてい
る光電子に加えられる。１つの画像フレーム時間が完了
するとき、保存井戸18a〜ｄおよび20a〜ｄの中の全部の
光電子は、水平シフトレジスタ22にすっかり転送され、
それから、増幅器26を介して直列ビデオデータ回線28に
クロックアウトされる。
送され、そこで該光電子は、現フレーム時間内の前の集
積周期の間に蓄積された、前に蓄積されて貯蔵されてい
る光電子に加えられる。１つの画像フレーム時間が完了
するとき、保存井戸18a〜ｄおよび20a〜ｄの中の全部の
光電子は、水平シフトレジスタ22にすっかり転送され、
それから、増幅器26を介して直列ビデオデータ回線28に
クロックアウトされる。
従来の各種CCD電子転送技術に使用する光電子転送回
路34および36は、保存井戸18a〜ｄおよび20a〜ｄと相互
に接続され、ゲート回路33からの制御信号を受信し、該
制御信号はまたブルーミング防止ゲート30a〜ｄおよび3
1a〜ｄにも与えられる。光電子転送回路34および36によ
って、ブルーミング防止ゲート30a〜ｄおよび31a〜ｄの
使用可能化と同期して、量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄ
から保存井戸18a〜ｄおよび20a〜ｄへそれぞれ光電子を
転送することが可能である。この転送は、CCD画素速度
（典型的には10〜20MHz）で行われる。ブルーミング防
止ゲートは、転送の直前に使用可能にされる。したがっ
て、感光性量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄが、集積周期
にわたって光電子を収集した後、その貯蔵された光電子
は、ブルーミング防止ゲート30a〜ｄおよび31a〜ｄの使
用可能化と同期して、保存井戸18a〜ｄおよび20a〜ｄに
転送される。
路34および36は、保存井戸18a〜ｄおよび20a〜ｄと相互
に接続され、ゲート回路33からの制御信号を受信し、該
制御信号はまたブルーミング防止ゲート30a〜ｄおよび3
1a〜ｄにも与えられる。光電子転送回路34および36によ
って、ブルーミング防止ゲート30a〜ｄおよび31a〜ｄの
使用可能化と同期して、量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄ
から保存井戸18a〜ｄおよび20a〜ｄへそれぞれ光電子を
転送することが可能である。この転送は、CCD画素速度
（典型的には10〜20MHz）で行われる。ブルーミング防
止ゲートは、転送の直前に使用可能にされる。したがっ
て、感光性量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄが、集積周期
にわたって光電子を収集した後、その貯蔵された光電子
は、ブルーミング防止ゲート30a〜ｄおよび31a〜ｄの使
用可能化と同期して、保存井戸18a〜ｄおよび20a〜ｄに
転送される。
他の実施形態として、光電子転送回路34および36は、
光電子が、感光性量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄと保存
井戸18a〜ｄおよび20a〜ｄとの間で、双方向的にそれぞ
れ転送されるように構成されてもよい。これらの転送は
また、ゲート回路33からライン32を介して与えられる制
御信号と同期する。つまり、ブルーミング防止ゲート30
a〜ｄおよび31a〜ｄに正バイアスがかけられ、光電子が
量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄから排出されている間、
保存井戸18a〜ｄおよび20a〜ｄ内の光電子は、そこに維
持される。しかしながら、ライン32による制御信号の結
果として、ブルーミング防止ゲート30a〜ｄおよび31a〜
ｄに逆バイアスがかけられ、CCD撮像装置12が光電子を
収集しているとき、光電子転送回路34および36によっ
て、光電子をさらに蓄積するために、保存井戸18a〜ｄ
および20a〜ｄに貯蔵された光電子を、それぞれ量子井
戸14a〜ｄおよび16a〜ｄに再び戻すことが可能である。
上述したように、１つのフレーム時間の最後に、保存井
戸18a〜ｄおよび20a〜ｄ内に集積された光電子の全電荷
は、水平シフトレジスタ22および24にすべてシフトさ
れ、直列ビデオデータライン28を介して順次読み出され
る。
光電子が、感光性量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄと保存
井戸18a〜ｄおよび20a〜ｄとの間で、双方向的にそれぞ
れ転送されるように構成されてもよい。これらの転送は
また、ゲート回路33からライン32を介して与えられる制
御信号と同期する。つまり、ブルーミング防止ゲート30
a〜ｄおよび31a〜ｄに正バイアスがかけられ、光電子が
量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄから排出されている間、
保存井戸18a〜ｄおよび20a〜ｄ内の光電子は、そこに維
持される。しかしながら、ライン32による制御信号の結
果として、ブルーミング防止ゲート30a〜ｄおよび31a〜
ｄに逆バイアスがかけられ、CCD撮像装置12が光電子を
収集しているとき、光電子転送回路34および36によっ
て、光電子をさらに蓄積するために、保存井戸18a〜ｄ
および20a〜ｄに貯蔵された光電子を、それぞれ量子井
戸14a〜ｄおよび16a〜ｄに再び戻すことが可能である。
上述したように、１つのフレーム時間の最後に、保存井
戸18a〜ｄおよび20a〜ｄ内に集積された光電子の全電荷
は、水平シフトレジスタ22および24にすべてシフトさ
れ、直列ビデオデータライン28を介して順次読み出され
る。
シャッターシステム10の動作を説明するタイミング図
を図２に示す。図１の感光性量子井戸14a〜ｄおよび16a
〜ｄは、10MHzの正弦波40の集積周期37および38（約20
ナノ秒）の間、オンになり光電子を蓄積するようにゲー
ト制御されてもよい。したがって、正弦波40の他の部分
42,44および46の間には、ブルーミング防止ゲート30a〜
ｄおよび31a〜ｄが井戸から電子を排出しているので、
感光性量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄは光電子を収集し
ない。図１に関して上述したように、制御信号は、ゲー
ト回路33からライン32を介して、ブルーミング防止ゲー
ト30a〜ｄおよび31a〜ｄに与えられ、正弦波40の部分4
2,44および46の間、ブルーミング防止ゲートを使用可能
にして、感光性量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄから光電
子を排出し、正弦波40の集積周期37および38の間は、ブ
ルーミング防止ゲートを使用不能にして、感光性量子井
戸14a〜ｄおよび16a〜ｄ内に光電子を蓄積させる。図２
のタイミング方式はただ単に例示的なものであり、適切
なタイミング方式であればいずれでも、システム10の感
光性量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄをゲート制御するた
めに用いられることができるであろう。
を図２に示す。図１の感光性量子井戸14a〜ｄおよび16a
〜ｄは、10MHzの正弦波40の集積周期37および38（約20
ナノ秒）の間、オンになり光電子を蓄積するようにゲー
ト制御されてもよい。したがって、正弦波40の他の部分
42,44および46の間には、ブルーミング防止ゲート30a〜
ｄおよび31a〜ｄが井戸から電子を排出しているので、
感光性量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄは光電子を収集し
ない。図１に関して上述したように、制御信号は、ゲー
ト回路33からライン32を介して、ブルーミング防止ゲー
ト30a〜ｄおよび31a〜ｄに与えられ、正弦波40の部分4
2,44および46の間、ブルーミング防止ゲートを使用可能
にして、感光性量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄから光電
子を排出し、正弦波40の集積周期37および38の間は、ブ
ルーミング防止ゲートを使用不能にして、感光性量子井
戸14a〜ｄおよび16a〜ｄ内に光電子を蓄積させる。図２
のタイミング方式はただ単に例示的なものであり、適切
なタイミング方式であればいずれでも、システム10の感
光性量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄをゲート制御するた
めに用いられることができるであろう。
第一番目の集積周期37の間、ブルーミング防止ゲート
30a〜ｄおよび31a〜ｄは使用不能にされ、感光性量子井
戸電荷の波形50のランプ48によって示されるように、光
電子は、感光性量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄに収集さ
れ、集積される。この集積周期の間、それぞれの保存井
戸18a〜ｄおよび20a〜ｄは、保存井戸電荷の波形54の低
いレベル状態52によって示されるように、光電子を蓄積
していない。ブルーミング防止ゲートの波形58の低いレ
ベル状態56によって示されるように、ブルーミング防止
ゲート30a〜ｄおよび31a〜ｄは、集積周期37の間、使用
不能にされるので、感光性量子井戸14a〜ｄおよび16a〜
ｄは、光電子を蓄積し、集積することができる。集積周
期37の後、正弦波40の周期44の間、ブルーミング防止ゲ
ート30a〜ｄおよび31a〜ｄは、ブルーミング防止ゲート
の波形58の高いレベル状態60によって示されるように、
使用可能にされる。この周期の間、感光性量子井戸14a
〜ｄおよび16a〜ｄからの電荷は、保存井戸電荷の波形5
4のレベル状態62によって示されるように、保存井戸18a
〜ｄおよび20a〜ｄにそれぞれ転送され、そこで蓄積さ
れる。感光性量子井戸電荷の波形50の低いレベル状態64
は、正弦波40の部分44の間、光電子が感光性量子井戸14
a〜ｄおよび16a〜ｄに収集されていないことと、光電子
が保存井戸18a〜ｄおよび20a〜ｄに転送されたことを示
している。
30a〜ｄおよび31a〜ｄは使用不能にされ、感光性量子井
戸電荷の波形50のランプ48によって示されるように、光
電子は、感光性量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄに収集さ
れ、集積される。この集積周期の間、それぞれの保存井
戸18a〜ｄおよび20a〜ｄは、保存井戸電荷の波形54の低
いレベル状態52によって示されるように、光電子を蓄積
していない。ブルーミング防止ゲートの波形58の低いレ
ベル状態56によって示されるように、ブルーミング防止
ゲート30a〜ｄおよび31a〜ｄは、集積周期37の間、使用
不能にされるので、感光性量子井戸14a〜ｄおよび16a〜
ｄは、光電子を蓄積し、集積することができる。集積周
期37の後、正弦波40の周期44の間、ブルーミング防止ゲ
ート30a〜ｄおよび31a〜ｄは、ブルーミング防止ゲート
の波形58の高いレベル状態60によって示されるように、
使用可能にされる。この周期の間、感光性量子井戸14a
〜ｄおよび16a〜ｄからの電荷は、保存井戸電荷の波形5
4のレベル状態62によって示されるように、保存井戸18a
〜ｄおよび20a〜ｄにそれぞれ転送され、そこで蓄積さ
れる。感光性量子井戸電荷の波形50の低いレベル状態64
は、正弦波40の部分44の間、光電子が感光性量子井戸14
a〜ｄおよび16a〜ｄに収集されていないことと、光電子
が保存井戸18a〜ｄおよび20a〜ｄに転送されたことを示
している。
集積周期38の初期には、レベル状態62'によって示さ
れるように、光電子は保存井戸18a〜ｄおよび20a〜ｄ内
に残っている。したがって、感光性量子井戸電荷の波形
50は、集積周期38の間、レベル状態66まで傾上（ramp u
p）する。集積周期38の後、収集された光電子は、ラン
プ66によって示されるように、それから保存井戸18a〜
ｄおよび20a〜ｄに転送され、レベル状態74で示される
ように、保存井戸18a〜ｄおよび20a〜ｄ内に既に貯蔵さ
れた光電子に加えられる。
れるように、光電子は保存井戸18a〜ｄおよび20a〜ｄ内
に残っている。したがって、感光性量子井戸電荷の波形
50は、集積周期38の間、レベル状態66まで傾上（ramp u
p）する。集積周期38の後、収集された光電子は、ラン
プ66によって示されるように、それから保存井戸18a〜
ｄおよび20a〜ｄに転送され、レベル状態74で示される
ように、保存井戸18a〜ｄおよび20a〜ｄ内に既に貯蔵さ
れた光電子に加えられる。
他の実施形態として、図１の光電子転送回路34および
36は、量子井戸と保存井戸との間での双方向性転送を実
現するように構成される。集積周期38の初期に、62で示
される、保存井戸18a〜ｄおよび20a〜ｄ内に貯蔵された
光電子は、感光性量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄに再び
戻され、仮想線で示されるレベル状態66'によって示さ
れるように、光電子は、集積周期38にわたってさらに収
集され、集積される。保存井戸電荷の波形54の（仮想線
68に示される）低いレベル状態は、集積周期38の間に、
保存井戸18a〜ｄおよび20a〜ｄ内に光電子がないことを
示している。ゲート回路33からライン32を介して与えら
れる制御信号によって使用可能にされる、光電子転送回
路37および38によって、光電子は、保存井戸18a〜ｄお
よび20a〜ｄから、感光性量子井戸14a〜ｄおよび16a〜
ｄへ再び戻される。量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄ内で
のさらなる電荷の蓄積および集積は、レベル状態70によ
って示されるように、集積周期38の間、ブルーミング防
止ゲート30a〜ｄおよび31a〜ｄを使用不能にすることに
よって可能になる。
36は、量子井戸と保存井戸との間での双方向性転送を実
現するように構成される。集積周期38の初期に、62で示
される、保存井戸18a〜ｄおよび20a〜ｄ内に貯蔵された
光電子は、感光性量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄに再び
戻され、仮想線で示されるレベル状態66'によって示さ
れるように、光電子は、集積周期38にわたってさらに収
集され、集積される。保存井戸電荷の波形54の（仮想線
68に示される）低いレベル状態は、集積周期38の間に、
保存井戸18a〜ｄおよび20a〜ｄ内に光電子がないことを
示している。ゲート回路33からライン32を介して与えら
れる制御信号によって使用可能にされる、光電子転送回
路37および38によって、光電子は、保存井戸18a〜ｄお
よび20a〜ｄから、感光性量子井戸14a〜ｄおよび16a〜
ｄへ再び戻される。量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄ内で
のさらなる電荷の蓄積および集積は、レベル状態70によ
って示されるように、集積周期38の間、ブルーミング防
止ゲート30a〜ｄおよび31a〜ｄを使用不能にすることに
よって可能になる。
集積周期38の後、感光性量子井戸電荷の波形50の低い
レベル状態72によって示されるように、量子井戸14a〜
ｄおよび16a〜ｄ内での光電子の蓄積および集積は停止
される。集積周期37および38の間に蓄積された光電子
の、量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄから保存井戸18a〜
ｄおよび20a〜ｄへの転送は、保存井戸電荷の波形54の
レベル状態74によって示されている。感光性量子井戸14
a〜ｄおよび16a〜ｄでの光電子の蓄積の終了および、量
子井戸から、対応付けられた保存井戸への光電子の転送
は、ブルーミング防止ゲートの波形58の高いレベル状態
76によって示されるように、ブルーミング防止ゲート30
a〜ｄおよび31a〜ｄの使用可能化と同期して行われる。
レベル状態72によって示されるように、量子井戸14a〜
ｄおよび16a〜ｄ内での光電子の蓄積および集積は停止
される。集積周期37および38の間に蓄積された光電子
の、量子井戸14a〜ｄおよび16a〜ｄから保存井戸18a〜
ｄおよび20a〜ｄへの転送は、保存井戸電荷の波形54の
レベル状態74によって示されている。感光性量子井戸14
a〜ｄおよび16a〜ｄでの光電子の蓄積の終了および、量
子井戸から、対応付けられた保存井戸への光電子の転送
は、ブルーミング防止ゲートの波形58の高いレベル状態
76によって示されるように、ブルーミング防止ゲート30
a〜ｄおよび31a〜ｄの使用可能化と同期して行われる。
量子井戸への光電子の収集、量子井戸と保存井戸との
間での光電子の転送、およびブルーミング防止ゲートの
動作を、図3A〜Ｅにおいて物理的に説明する。
間での光電子の転送、およびブルーミング防止ゲートの
動作を、図3A〜Ｅにおいて物理的に説明する。
図3Aの画素80は、感光性量子井戸14aと、それに対応
付けられた保存井戸18aとを有する。保存井戸18は、量
子井戸14aから転送される光電子以外の光電子が、保存
井戸18aに蓄積することを防ぐマスク78を含む。図3Aに
示される構成は、図１のシステム10のCCD撮像装置12の
各画素に存在する。
付けられた保存井戸18aとを有する。保存井戸18は、量
子井戸14aから転送される光電子以外の光電子が、保存
井戸18aに蓄積することを防ぐマスク78を含む。図3Aに
示される構成は、図１のシステム10のCCD撮像装置12の
各画素に存在する。
ブルーミング防止ゲート30aが使用可能にされ、感光
性量子井戸14a内での光電子の蓄積および集積を妨げる
ときの画素80の動作は図3Bに示され、矢符で示された光
電子84は、感光性量子井戸14aに入る。しかし、ブルー
ミング防止ゲート30が使用可能にされるので、矢符86に
よって示されるように、光電子は感光性量子井戸14aか
ら排出させられる。図２のタイミング図に参照されるよ
うに、画素80とシステム10の残りの画素とは、たとえ
ば、正弦波40の部分42においてゲートオフされる。正弦
波40のこの部分の間、電荷は量子井戸14a内に収集され
ておらず、光電子は保存井戸18a内に貯蔵されず、ブル
ーミング防止ゲート30aは使用可能にされ、それによっ
て、感光性量子井戸14aから光電子を排出する。
性量子井戸14a内での光電子の蓄積および集積を妨げる
ときの画素80の動作は図3Bに示され、矢符で示された光
電子84は、感光性量子井戸14aに入る。しかし、ブルー
ミング防止ゲート30が使用可能にされるので、矢符86に
よって示されるように、光電子は感光性量子井戸14aか
ら排出させられる。図２のタイミング図に参照されるよ
うに、画素80とシステム10の残りの画素とは、たとえ
ば、正弦波40の部分42においてゲートオフされる。正弦
波40のこの部分の間、電荷は量子井戸14a内に収集され
ておらず、光電子は保存井戸18a内に貯蔵されず、ブル
ーミング防止ゲート30aは使用可能にされ、それによっ
て、感光性量子井戸14aから光電子を排出する。
図3Cに、図２の集積周期37のような集積周期の間の光
電子の収集を示す。ここで、ブルーミング防止ゲート30
aは使用不能にされ、量子井戸14aから光電子を排出しな
いので、光電子88は感光性量子井戸14a内に収集され、
集積される。図２に参照されるように、集積周期37の間
に、光電子は感光性量子井戸14a内に集積され、蓄積さ
れており、保存井戸18a内に光電子は貯蔵されないとい
うことがわかる。図3Dにおいて、光電子88は、貯蔵され
た光電子88'によって示されるように、感光性量子井戸1
4aから保存井戸18へ転送される。再び図２を参照して、
この転送は集積周期37の最後に行われ、このとき、感光
性量子井戸電荷の波形50は低いレベル状態64に降下し、
保存井戸電荷の波形54は62に上昇することが示されてい
る。この転送と同期して、波形40の周期44の間、フルー
ミング防止ゲート30aは使用可能にされるので、光電子
は感光性量子井戸14aに収集されない。
電子の収集を示す。ここで、ブルーミング防止ゲート30
aは使用不能にされ、量子井戸14aから光電子を排出しな
いので、光電子88は感光性量子井戸14a内に収集され、
集積される。図２に参照されるように、集積周期37の間
に、光電子は感光性量子井戸14a内に集積され、蓄積さ
れており、保存井戸18a内に光電子は貯蔵されないとい
うことがわかる。図3Dにおいて、光電子88は、貯蔵され
た光電子88'によって示されるように、感光性量子井戸1
4aから保存井戸18へ転送される。再び図２を参照して、
この転送は集積周期37の最後に行われ、このとき、感光
性量子井戸電荷の波形50は低いレベル状態64に降下し、
保存井戸電荷の波形54は62に上昇することが示されてい
る。この転送と同期して、波形40の周期44の間、フルー
ミング防止ゲート30aは使用可能にされるので、光電子
は感光性量子井戸14aに収集されない。
図１のシステム10は、光電子転送回路34および36が双
方向性であり、図3Eの貯蔵された光電子88'が、矢符90
によって示されるように、次の集積周期の間、さらに光
電子を収集するために、感光性量子井戸14aに再び戻さ
れるように構成される。このことは、図２の集積周期38
の初期に行われる。ここで、保存井戸18a内に貯蔵され
た光電子は、感光性量子井戸に再び戻され、感光性量子
井戸電荷の波形50のランプ66'で示されるように、さら
に光電子は蓄積され、集積されることがわかる。
方向性であり、図3Eの貯蔵された光電子88'が、矢符90
によって示されるように、次の集積周期の間、さらに光
電子を収集するために、感光性量子井戸14aに再び戻さ
れるように構成される。このことは、図２の集積周期38
の初期に行われる。ここで、保存井戸18a内に貯蔵され
た光電子は、感光性量子井戸に再び戻され、感光性量子
井戸電荷の波形50のランプ66'で示されるように、さら
に光電子は蓄積され、集積されることがわかる。
本発明に従ういくつかの撮像装置システムを用い、独
立したゲート回路からのゲート制御信号によって、それ
らを個別にゲートオンおよびオフ制御することは、ある
種のビデオおよび撮像用途に有用であろう。図４の撮像
システム100は、図１のシステム10と全く同じに構成さ
れる、３つの同期ゲート制御高速CCD撮像装置デバイス1
0a,10bおよび10cから成る。撮像装置デバイス10a,10bお
よび10cは、同期してゲートオンおよびオフ制御される
が、それはゲート回路33'によって、信号102毎の各間の
時間遅れを用いて行われる。ゲート回路33'は、撮像装
置デバイス10a,10bおよび10cに信号を伝えるライン103a
〜ｃを備え、該回路は、信号102と同期して、撮像装置
デバイス10a,10bおよび10cを使用可能にして、所定時間
で光電子を蓄積／集積するか、または、所定時間の間、
撮像装置デバイスを使用不能にして、光電子の蓄積／集
積を妨げる。
立したゲート回路からのゲート制御信号によって、それ
らを個別にゲートオンおよびオフ制御することは、ある
種のビデオおよび撮像用途に有用であろう。図４の撮像
システム100は、図１のシステム10と全く同じに構成さ
れる、３つの同期ゲート制御高速CCD撮像装置デバイス1
0a,10bおよび10cから成る。撮像装置デバイス10a,10bお
よび10cは、同期してゲートオンおよびオフ制御される
が、それはゲート回路33'によって、信号102毎の各間の
時間遅れを用いて行われる。ゲート回路33'は、撮像装
置デバイス10a,10bおよび10cに信号を伝えるライン103a
〜ｃを備え、該回路は、信号102と同期して、撮像装置
デバイス10a,10bおよび10cを使用可能にして、所定時間
で光電子を蓄積／集積するか、または、所定時間の間、
撮像装置デバイスを使用不能にして、光電子の蓄積／集
積を妨げる。
図５のタイミング図104は、図４のゲート回路33'が、
どのようにして、各撮像装置デバイス10a,10bおよび10c
を使用可能および使用不能にするのかを図示する。ゲー
ト回路33'を操作する信号102は、たとえば、1MHzの正弦
波であってもよい。正弦波102の１回のフルサイクル108
の第１番目の120゜部分106の間に、ゲート回路33'は、
撮像装置デバイス10aを使用可能にして、光電子を蓄
積、集積し、同時に、撮像装置デバイス10bおよび10c
は、ゲート回路33'によって使用不能にされる。第２番
目の集積周期110の間、撮像装置デバイス10aおよび10c
は使用不能にされ、同時に、撮像装置デバイス10bは使
用可能にされ、光電子の蓄積／集積を行う。集積周期11
2の間、撮像装置デバイス10cは光電子の蓄積／集積を行
い、同時に、撮像装置デバイス10a,10bは使用不能にさ
れ、光電子の蓄積／集積を行わない。上述されたゲート
制御方式は、ただ単に例示的なものであり、当業者にと
って明白であると思われる種々の適切なゲート制御方式
を、本発明に従ういくつかの撮像装置デバイスをゲート
オンおよびオフ制御するために用いることは可能であ
る。
どのようにして、各撮像装置デバイス10a,10bおよび10c
を使用可能および使用不能にするのかを図示する。ゲー
ト回路33'を操作する信号102は、たとえば、1MHzの正弦
波であってもよい。正弦波102の１回のフルサイクル108
の第１番目の120゜部分106の間に、ゲート回路33'は、
撮像装置デバイス10aを使用可能にして、光電子を蓄
積、集積し、同時に、撮像装置デバイス10bおよび10c
は、ゲート回路33'によって使用不能にされる。第２番
目の集積周期110の間、撮像装置デバイス10aおよび10c
は使用不能にされ、同時に、撮像装置デバイス10bは使
用可能にされ、光電子の蓄積／集積を行う。集積周期11
2の間、撮像装置デバイス10cは光電子の蓄積／集積を行
い、同時に、撮像装置デバイス10a,10bは使用不能にさ
れ、光電子の蓄積／集積を行わない。上述されたゲート
制御方式は、ただ単に例示的なものであり、当業者にと
って明白であると思われる種々の適切なゲート制御方式
を、本発明に従ういくつかの撮像装置デバイスをゲート
オンおよびオフ制御するために用いることは可能であ
る。
図６の光学ヘッド120は、図４の撮像装置システム100
が配置してもよい１つの構成を表す。光学ヘッド120
は、入射光124を受取る唯一の対物レンズ122を有する。
光124の３分の１は、124'によって示されるように、部
分的に透過するミラー126を通過して、撮像装置デバイ
ス10a上に集束され、その一方で、光124の残りの３分の
２は、124"で示されるように、ミラー126の表面で反射
され、部分的に透過するミラー128に向けられる。ミラ
ー128は、残余光の２分の１（124'''）を撮像装置シス
テム10bに通し、残余光の他の２分の１（124''''）は、
撮像装置システム10cの表面上に反射される。
が配置してもよい１つの構成を表す。光学ヘッド120
は、入射光124を受取る唯一の対物レンズ122を有する。
光124の３分の１は、124'によって示されるように、部
分的に透過するミラー126を通過して、撮像装置デバイ
ス10a上に集束され、その一方で、光124の残りの３分の
２は、124"で示されるように、ミラー126の表面で反射
され、部分的に透過するミラー128に向けられる。ミラ
ー128は、残余光の２分の１（124'''）を撮像装置シス
テム10bに通し、残余光の他の２分の１（124''''）は、
撮像装置システム10cの表面上に反射される。
本発明の特徴はいくつかの図面にだけ示されている
が、これは便宜上に過ぎず、それぞれの特徴は、本発明
に従ういずれかまたは全ての特徴と組合わせられること
ができる。
が、これは便宜上に過ぎず、それぞれの特徴は、本発明
に従ういずれかまたは全ての特徴と組合わせられること
ができる。
請求の範囲を逸脱しない他の実施形態も、当業者によ
って見出されるであろう。
って見出されるであろう。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−148778（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−305187（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−36676（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−41082（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 5/335
Claims (4)
- 【請求項１】所定のフレーム時間を有する同期ゲート制
御高速CCD撮像装置システムにおいて、 被写体から光電子を収集する複数の光電子収集量子井戸
を含むCCDインタライン転送アレイと、 前記収集井戸に対応づけられた複数の保存井戸と、 光電子の前記収集井戸での蓄積をそらすブルーミング防
止回路と、 複数の双方向性切換え回路を含む切換え手段であって、
前記収集井戸に蓄積された光電子を前記保存井戸に転送
し、それと同期して、前記フレーム時間の一部の当初
に、前記ブルーミング防止回路を使用可能として、光電
子の前記収集井戸における蓄積をそらし、前記フレーム
時間の別の部分の当初には、保存された光電子を前記収
集井戸に再び戻し、前記収集井戸に光電子をさらに蓄積
するために、前記ブルーミング防止回路を使用不能とす
る切換え手段とを含むことを特徴とする同期ゲート制御
高速CCD撮像装置システム。 - 【請求項２】前記ブルーミング防止回路は、前記の各収
集井戸と相互に接続されるブルーミング防止ゲートを含
むことを特徴とする請求項１記載のシステム。 - 【請求項３】同期ゲート制御高速CCD撮像装置システム
において、 複数の同期ゲート制御CCD撮像装置アレイであって、各
アレイが、 被写体から光電子を収集する複数の光電子収集量子井戸
と、 前記収集井戸に対応づけられた複数の保存井戸と、 光電子の前記収集井戸における蓄積をそらすブルーミン
グ防止回路とを含む複数の同期ゲート制御CCD撮像装置
アレイと、 複数の双方向性切換え回路を含む切換え手段であって、
各同期ゲート制御CCD撮像装置アレイのブルーミング防
止回路を連続的に使用不能として、所定時間の当初に、
前記収集井戸に蓄積された光電子を、ブルーミング防止
回路が最後に使用不能とされた同期ゲート制御CCD撮像
装置アレイの保存井戸に転送し、同時に、前記所定の時
間の間、他の同期ゲート制御CCD撮像装置アレイのブル
ーミング防止回路を使用可能として、蓄積された光電子
をブルーミング防止回路が現在使用不能にされている同
期ゲート制御CCD撮像装置アレイの前記収集井戸に戻
し、前記収集井戸に光電子をさらに蓄積する切換え手段
とを含むことを特徴とする同期ゲート制御高速CCD撮像
装置システム。 - 【請求項４】前記ブルーミング防止回路は、前記の各量
子井戸と相互に接続されるブルーミング防止ゲートを含
むことを特徴とする請求項３記載のシステム。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US635,720 | 1996-04-22 | ||
| US08/635,720 | 1996-04-22 | ||
| US08/635,720 US5793424A (en) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | Synchronously gated high speed CCD imager system |
| PCT/US1997/006556 WO1997040620A1 (en) | 1996-04-22 | 1997-04-18 | Synchronously gated high speed ccd imager system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11508117A JPH11508117A (ja) | 1999-07-13 |
| JP3246666B2 true JP3246666B2 (ja) | 2002-01-15 |
Family
ID=24548840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53821397A Expired - Fee Related JP3246666B2 (ja) | 1996-04-22 | 1997-04-18 | 同期ゲート制御高速ｃｃｄ撮像装置システム |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5793424A (ja) |
| EP (1) | EP0898839B1 (ja) |
| JP (1) | JP3246666B2 (ja) |
| AT (1) | ATE231313T1 (ja) |
| AU (1) | AU2462897A (ja) |
| CA (2) | CA2250500C (ja) |
| DE (1) | DE69718463D1 (ja) |
| WO (1) | WO1997040620A1 (ja) |
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| US9723233B2 (en) | 2012-04-18 | 2017-08-01 | Brightway Vision Ltd. | Controllable gated sensor |
Family Cites Families (5)
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|---|---|---|---|---|
| US4577115A (en) * | 1982-11-08 | 1986-03-18 | Rca Corporation | Apparatus for sensing transient phenomena in radiant energy images |
| JPS63148778A (ja) * | 1986-12-11 | 1988-06-21 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
| JPH02142183A (ja) * | 1988-11-22 | 1990-05-31 | Nec Corp | 固体撮像素子の駆動方法 |
| US5258845A (en) * | 1989-05-19 | 1993-11-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image sensor driving device with signal synthesizing |
| JPH0556359A (ja) * | 1991-08-28 | 1993-03-05 | Konica Corp | 静止画撮像装置 |
-
1996
- 1996-04-22 US US08/635,720 patent/US5793424A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-04-18 WO PCT/US1997/006556 patent/WO1997040620A1/en active IP Right Grant
- 1997-04-18 EP EP97920437A patent/EP0898839B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-18 CA CA002250500A patent/CA2250500C/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-04-18 AT AT97920437T patent/ATE231313T1/de not_active IP Right Cessation
- 1997-04-18 AU AU24628/97A patent/AU2462897A/en not_active Abandoned
- 1997-04-18 JP JP53821397A patent/JP3246666B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-04-18 DE DE69718463T patent/DE69718463D1/de not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-10-30 CA CA002250499A patent/CA2250499A1/fr not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69718463D1 (de) | 2003-02-20 |
| CA2250499A1 (fr) | 2000-04-30 |
| US5793424A (en) | 1998-08-11 |
| EP0898839A1 (en) | 1999-03-03 |
| JPH11508117A (ja) | 1999-07-13 |
| ATE231313T1 (de) | 2003-02-15 |
| EP0898839A4 (en) | 1999-12-08 |
| WO1997040620A1 (en) | 1997-10-30 |
| CA2250500C (en) | 2001-08-07 |
| AU2462897A (en) | 1997-11-12 |
| CA2250500A1 (en) | 1997-10-30 |
| EP0898839B1 (en) | 2003-01-15 |
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|---|---|---|---|
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