JP3932563B2

JP3932563B2 - 固体撮像装置

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Publication number: JP3932563B2
Application number: JP19074695A
Authority: JP
Inventors: 博福井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-07-26
Filing date: 1995-07-26
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2015-07-26
Also published as: JPH0946602A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に工業用として用いられるカメラ装置等に用いて好適な固体撮像装置に関し、特に画像の取り込み時間を短縮する固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、本件出願人は、特開平２−２３８９３０号の明細書及び図面において、フィールド蓄積型の固体撮像素子である光電変換素子と電荷結合素子（ＣＣＤ：Charge Coupled Device ）等から構成される、いわゆるＣＣＤイメージセンサの電荷蓄積時間を制御することにより、アイリス機構を用いることなく露光調整を行う電子シャッタ機能を有する固体撮像装置を提案している。
【０００３】
この固体撮像装置は、垂直ブランキング期間に出力される読出し信号により、ＣＣＤイメージセンサに蓄積された電荷を読出し、リセットパルスが供給されると蓄積した電荷をオーバフロードレインに掃き捨てる。このため、該リセットパルスが供給されている間（以下、電荷掃き捨て時間と称する。）は、該ＣＣＤイメージセンサには電荷が蓄積されない。従って、該ＣＣＤイメージに供給する該リセットパルスを停止したときから、該ＣＣＤイメージセンサに電荷が蓄積されることとなり、該リセットパルスを停止するタイミングを制御することにより、該ＣＣＤイメージセンサの電荷蓄積時間、すなわち、シャッタ速度を制御することができる。
【０００４】
この固体撮像装置は、例えば移動する物体の撮像を行うような工業用に用いられるものが知られている。
【０００５】
この固体撮像装置は、例えば図１４に示すような構成となっており、移動路１００上を移動する物体１０１が撮像部１０２の前に移動してくると、これを位置検出部１０３が検出して、トリガパルスをシャッタパルス発生回路１０４に供給する。
【０００６】
この電子シャッタ機能を有するＣＣＤイメージセンサが設けられた固体撮像装置は、図１５Ａに示す垂直同期信号ＶＤ中、垂直ブランキング期間ＶＢＬＫを示す低レベルの信号が供給されたときに、図１５Ｂに示すハイレベルの読出し信号ＳＧが供給されるようになっている。そして、任意のフィールドにおける読出し信号ＳＧから次のフィールドにおける読出し信号ＳＧが供給されるまでに蓄積された電荷が、当該次のフィールドにおける読出し信号ＳＧに基づいて読み出されるようになっている。
【０００７】
そして、電子シャッタ機能は、例えばＣＣＤイメージセンサ１０６が縦型オーバーフロードレイン方式の場合、図１５Ｃに示すように、任意のフィールドの読出し信号ＳＧが供給されてから、ＣＣＤイメージセンサ１０６の例えばＮ基板に基板電位よりも高いレベルのリセットパルスＰｓを、後述するように、水平ブランキング期間中に供給し、それまで蓄積されていた電荷を基板側に掃き捨て、最後のリセットパルスＰｓが供給されてから次のフィールドの読出し信号ＳＧが供給されるまでの時間を制御して、電荷蓄積時間（即ち、露光時間）Ｔを制御するようになっている。
【０００８】
上記固体撮像装置では、上記リセットパルスＰｓを停止したときから、上記ＣＣＤイメージセンサ１０６に電荷が蓄積されることとなり、該リセットパルスＰｓを停止するタイミングを制御することにより、該ＣＣＤイメージセンサ１０６の電荷蓄積時間、すなわちシャッタ速度を制御することができる。
【０００９】
また、上記固体撮像装置では、フレーム周期に同期して垂直同期信号が生成され、該垂直同期信号に同期して各走査線を形成するための水平同期信号が生成される。このフレーム周波数や走査線の数は、テレビジョン方式により規格化されており、例えば、ＮＴＳＣ方式では、フレーム周波数が１／６０ｓ＝１６．７ｍｓで、走査線が５２５本であり、ＰＡＬ方式では、フレーム周波数が１／５０ｓ＝２０ｍｓで、走査線が６２５本である。
【００１０】
この固体撮像装置では、上記垂直同期信号の周期に対応する速度から上記リセットパルスＰｓの周期に対応する速度までシャッタ速度を可変設定可能であり、被写体の動きに応じて該シャッタ速度を可変することにより、移動する物体においても解像度を良好に撮像することが可能である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記固体撮像装置において、被写体の画像の取り込み周期の期間は、上記垂直同期信号の周期に応じた期間以下である必要があり、被写体の移動間隔に対応する速度が該垂直同期信号の周期に対応する速度以上である場合には、該被写体の撮像に重なりを生じて該撮像を正確に行うことが不可能となり、該被写体の移動周期を該垂直同期信号の周期より高速度にすることができないという問題点が生じていた。
【００１２】
このため、例えば製造ラインで部品や製品を撮像装置で撮像して、該撮像を検査や選別等に用いる場合には、上記垂直同期信号の周期以上の速度で該部品や製品が移動する際には、該撮像装置において正確な撮像が不可能である。従って該撮像装置を用いて検査や選別を行いながら、該製造ラインを稼働するには、該製造ラインでの該部品や製品の移動速度を該垂直同期信号の周期に応じた速度以上とすることができないという問題点が生じていた。
【００１３】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、被写体の画像の取り込み周期を短くしながら、撮像を正確に行うことができる固体撮像装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成した本発明に係る固体撮像装置は、水平同期信号及び垂直同期信号を生成して出力する同期信号発生手段と、上記水平同期信号に同期して、該水平同期信号の整数倍の周波数の高速水平同期信号及び該高速水平同期信号の所定パルス数毎に高速垂直同期信号を生成して出力する高速同期信号発生手段と、撮像トリガ信号が供給された後、上記高速垂直同期信号毎に読出し信号を生成し、かつ該高速垂直同期信号のブランキング期間に上記高速水平同期信号毎に掃き出し信号を生成して送出するタイミング信号生成手段と、被写体から入射された光を光電変換することによって得られた電荷を受光部に蓄積する固体撮像素子とを備え、上記固体撮像素子は、受光部に蓄積された電荷を画像信号に変換し、画像信号を出力した後、該電荷をリセットドレインに掃き出す画像信号出力手段を備え、上記画像信号出力手段によって、上記タイミング信号生成手段から供給された掃き出し信号毎に必要としない画像領域に対応する画像信号を上記高速垂直同期信号のブランキング期間内に出力し、該タイミング信号生成手段から読出し信号が供給された後、上記高速垂直同期信号のブランキング期間経過後の上記水平同期信号に同期して必要とする画像領域に対応する画像信号を出力することを特徴とする。
【００１５】
以上の構成を備える本発明に係る固体撮像装置によれば、固体撮像素子において、水平同期信号に同期して生成される高速垂直同期信号のブランキング期間に、高速水平同期信号に同期して蓄積された電荷が掃き捨てられ、該水平同期信号に同期して蓄積された電荷に基づく画像信号が読み出されて、必要としない画像領域は、該ブランキング期間内で水平ライン毎に高速で掃き捨てられ、かつ読み出された水平ライン数の単位で高速垂直同期信号が生成され該高速垂直同期信号の周期単位で画像が生成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
本発明に係る固体撮像装置は、固体撮像素子に蓄積された電荷を掃き捨てるためのリセットパルスの供給を停止したときから、蓄積された電荷を読み出すための読出し信号を該固体撮像素子に供給するまでの間を電荷蓄積時間とし、上記リセットパルスの供給を停止するタイミングを制御することにより上記固体撮像素子の電荷蓄積時間を制御する電子シャッタ機能が設けられており、上記読出し信号は、トリガパルス又は垂直同期信号が供給されたときから水平同期信号のパルス数を所定数カウントして上記固体撮像素子に供給するように構成される。この固体撮像装置は、例えば図１に示すように移動路１を移動する物体２を位置検出部３で検出し、この位置検出部３から位置検出信号である外部からのトリガパルスに同期して該物体２の撮像を行う工業用として用いることができる。
【００１８】
具体的な構成としては、上記図１、図２に示すように、水平同期信号ＨＤ及び垂直同期信号ＶＤを生成する同期信号発生手段６と、該水平同期信号ＨＤの整数倍の周波数の高速水平同期信号ＨＤ’及び該水平同期信号ＨＤより短周期の高速水平同期信号ＦＨの位相を調整して出力するとともに、クロックパルスｆ_CKの４倍周期のパルスｆ_CK／４を出力する高速同期信号発生手段８と、シャッタ速度を指定できるようになっており、上記位置検出部３からトリガパルスが供給されると、上記高速同期信号発生手段８の高速水平同期信号ＨＤ’の周期を指定されたシャッタ速度に応じて変調して変調水平同期信号を形成する変調ＨＤ作成回路１０とを有している。
【００１９】
また、上記固体撮像装置は、上記外部水平同期信号ＨＤと内部水平同期信号ＨＤの位相差を検出して出力する比較器１３と、該比較器１３からの位相比較出力から制御用直流電圧を形成して出力するローパスフィルタ（以下、ＬＰＦと称する。）１４と、該ＬＰＦ１４からの制御用直流電圧に応じて発振する電圧制御型発振器（以下、ＶＣＯと称する。）１５とを有している。
【００２０】
また、上記固体撮像装置は、上記高速同期信号発生手段８に上記クロックパルスｆ_CKを供給するとともに、該高速同期信号発生手段８から供給される高速水平同期信号ＨＤに応じて上記ＣＣＤイメージセンサ５に蓄積された電荷を読み出すための読出し信号等を出力する読出し信号形成手段であるタイミングジェネレータ１１と、該タイミングジェネレータ１１からのパルスに応じて該ＣＣＤイメージセンサ５を駆動するＣＣＤ駆動回路１２とを有している。
【００２１】
また、上記固体撮像装置は、上記トリガパルスが供給されると、上記ＣＣＤ駆動回路１２から該ＣＣＤイメージセンサ５に供給され、各画素に蓄積された電荷を掃き捨てるためのリセットパルスを停止するためのシャッタパルスを該ＣＣＤ駆動回路１２に供給するシャッタパルス形成手段であるシャッタ作成回路１６と、該ＣＣＤイメージセンサ５から読み出された電荷である撮像信号に同期信号を付加する等の信号処理を施し、例えば画像分析用の分析器等に供給する撮像信号処理回路１７とを有している。
【００２２】
次に、このような構成を有する実施例の固体撮像装置の動作説明をする。
【００２３】
上記位置検出部３は、上記移動路１を移動する物体２が上記ＣＣＤイメージセンサ５の前方に位置したことを検出するとトリガパルスを出力する。このトリガパルスは、上記高速同期信号発生手段８、変調ＨＤ作成回路１０、タイミングジェネレータ１１及びシャッタ作成回路１６に供給される。
【００２４】
一方、上記比較器１３は、外部から上記高速同期信号発生手段８を介して供給される水平同期信号ＥＸＴ−ＨＤと、該高速同期信号発生手段８から供給される高速水平同期信号ＩＮＴ−ＨＤとの位相差を検出し、これをＬＰＦ１４に供給する。該ＬＰＦ１４は、該比較器１３からの位相比較出力から制御用直流電圧を形成し、これをＶＣＯ１５に供給する。該ＶＣＯ１５は、該ＬＰＦ１４からの制御用直流電圧に応じて、タイミングジェネレータ８に供給されるクロックパルスｆ_CKの、例えば２倍の周波数を有するクロックパルス２ｆ_CKを形成し、これをタイミングジェネレータ１１に供給する。
【００２５】
上記ＣＣＤイメージセンサ５は、上記物体２からの光入射を光電変換することによって得られた蓄積電荷を撮像信号に変換し、かつ、水平周期に同期したリセット電位の供給によって、上記蓄積電荷を掃き捨てることにより、電荷蓄積時間が制御可能とされ、例えばｐｎ接合のフォトダイオードによる受光部が多数、縦（行）方向及び横（列）方向にマトリクス状に配され、受光部内の蓄積電荷を行方向に転送する垂直転送レジスタが列方向に配列された、例えばインターライン方式のＣＣＤイメージセンサにて構成されている。垂直転送レジスタの転送電極を構成する例えば４枚の電極（例えば多結晶シリコンによる電極層）には、水平ブランキング期間内にそれぞれ位相の異なる４相の垂直転送パルスＶ１、Ｖ２、Ｖ３及びＶ４が印加され、これらパルスＶ１〜Ｖ４の印加タイミングによって、蓄積電荷が行単位に転送されることになる。
【００２６】
また、垂直ブランキング期間内の所定時間において、第１及び第２の読出し信号ＳＧ１及びＳＧ２が印加され、受光部に蓄積されていた電荷を垂直転送レジスタ側に読み出す。各読出し信号ＳＧ１及びＳＧ２は、例えばそれぞれ対応する第１及び第３の垂直転送パルスＶ１及びＶ３に重畳されて、対応する転送電極に印加される。この読出し信号ＳＧ１及びＳＧ２の印加によって、各受光部と垂直転送レジスタ間の読出しゲートのポテンシャルが上がって、受光部内の蓄積電荷が垂直転送レジスタ側に転送されることになる。なお、第１の読出し信号ＳＧ１は、第２の読出し信号ＳＧ２よりも例えば５μｓ程度進み位相のタイミングで出力される。
【００２７】
また、水平周期の有効画素出力期間においては、水平転送レジスタに例えば互いに位相の異なる２相の水平転送パルスＨ１及びＨ２が供給されて、垂直転送レジスタから水平転送レジスタに転送された電荷を水平走査のタイミングで順次出力部側に転送する。
【００２８】
出力部は、例えば電荷−電圧変換部としてのフローティング・ディフュージョン（以下、単にＦＤと記す）、リセットゲート及びリセットドレインを有するフローティング・ディフュージョン・アンプ（以下、単にＦＤＡと記す）にて構成されており、このＦＤＡのＦＤに水平転送レジスタからの電荷が順次転送されて電圧に変換され、撮像信号として取り出される。ＦＤに転送された電荷は、リセットゲートにリセットパルスＰＧが供給されることによって、ゲート下のポテンシャルが上がり（即ち、ポテンシャル障壁が下がり）、このゲートに隣接して形成されたリセットドレインに掃き出されるようになっている。
【００２９】
これら垂直転送パルスＶ１〜Ｖ４、水平転送パルスＨ１、Ｈ２、読出し信号ＳＧ１、ＳＧ２及びリセットパルスＰＧは、前段のタイミング発生回路から供給される。特に、垂直転送パルスＶ１〜Ｖ４及び読出し信号ＳＧ１、ＳＧ２は、信号減衰の抑圧等を目的とした垂直駆動回路３を介してＣＣＤイメージセンサ５に供給され、特に、読出し信号ＳＧ１及びＳＧ２は、この垂直駆動回路内において、例えば第１及び第３の垂直転送パルスＶ１及びＶ３に重畳処理される。
【００３０】
上記高速同期信号発生手段８は、水平同期信号の２倍の周波数の高速水平同期信号ＦＨ（以下、高速水平同期信号２ＦＨと称する。）を発生する高速水平同期信号発生手段２１と、該高速水平同期信号２ＦＨ及び上記位置検出部３で生成したトリガパルスに基づいて高速垂直同期信号を発生する高速垂直同期信号発生手段２５とを有する。
【００３１】
上記高速水平同期信号発生手段２１は、水平クロック信号の整数倍の周波数の高速クロック信号を発生するクロック発振器２２と、該高速クロック信号に水平同期信号を同期させて、該水平同期信号の２倍の周波数の高速水平同期信号２ＦＨ及び水平同期信号ＨＤを発生する水平同期信号発生器２３と、該高速水平同期信号２ＦＨを水平同期信号ＨＤに同期させた高速水平同期信号２ＦＨ’を生成する位相調整器２４とを有する。
【００３２】
上記高速垂直同期信号発生手段２５は、例えば図３に示すように構成され、図４に示すトリガ信号が供給された際に高速水平同期信号２ＦＨ’に同期してリセット信号ＬＤを生成するリセット信号生成手段３０と、該リセット信号ＬＤの立ち上がりに同期してプリセット値を送出するコードスイッチ３４Ｓ、３５Ｓ、３６Ｓと、高速水平同期信号２ＦＨ’のパルスをカウントダウンしてコードスイッチ３４Ｓから供給されたプリセット値毎にリップルキャリーαを送出するカウンタ３４Ｋと、該リップルキャリーαのパルスをカウントダウンしてコードスイッチ３５Ｓから供給されたプリセット値毎にリップルキャリーβを送出するカウンタ３５Ｋと、該リップルキャリーβのパルスをカウントダウンしてコードスイッチ３６Ｓから供給されたプリセット値毎にリップルキャリーγを送出するカウンタ３６Ｋと、リップルキャリーαの立ち上がりからリップルキャリーγの立ち上がりの間ハイレベルのＶＤＸ信号を送出するモノマルチ回路３８とを有する。
【００３３】
上記高速垂直同期信号発生手段２５では、例えばコードスイッチ３４Ｓ、３５Ｓ、３６Ｓによりカウンタ３４Ｋ、３５Ｋ、３６Ｋにプリセット値５、５、１０が供給された場合には、図４に示すようにリセット信号ＬＤのパルスの立ち上がり後、高速水平同期信号２ＦＨ´の５×５×１０＝２５０パルス数の周期でリップルキャリーγが送出されて、該リップルキャリーｎを高速垂直同期信号とすることができる。
【００３４】
上記変調ＨＤ信号生成回路１０は、垂直同期信号ＶＤと水平同期信号ＨＤを同期させるタイミング回路２７と、上記高速垂直同期信号発生手段２５から供給されるＶＤＸ信号に同期させてシャッタ用垂直同期信号を生成するシャッタ垂直回路２８と、該タイミング回路２７及びシャッタ垂直回路２８の出力信号に基づいてシャッタ用水平同期信号を生成するシャッタ水平回路２９とを有する。
【００３５】
上記タイミング回路２７は、図５に示すように位置検出部３から送出されるトリガ信号から作成された垂直同期信号ＶＤ’を送出し、上記トリガー信号のタイミングから水平同期信号の整数倍の周波数を持つ高速水平同期信号ＨＤ´を送出する。
【００３６】
上記シャッタ回路２８は、例えば図６に示すような構成を有しており、カウンタ４１、４６、５１、５６に、上記高速水平同期信号２ＦＨ’がクロック信号として供給されＶＤＸ信号がリセット信号として供給されて、図７に示すように該ＶＤＸ信号に同期してナンド回路４５から高速水平同期信号２ＦＨのパルスが９発供給される期間ローレベルとなる信号ｆを送出し、該ＶＤＸ信号に同期してナンド回路５５から高速水平同期信号２ＦＨのパルスが１１発供給される期間ローレベルとなる信号ｈを送出する。また、ナンド回路４９から該信号ｆの立ち上がりに同期して高速水平同期信号２ＦＨのパルスが９発供給される間ローレベルとなる信号ｏを送出する。また、ナンド回路５９から該信号ｈの立ち上がりに同期して高速水平同期信号２ＦＨのパルスが１５発供給される間ローレベルとなる信号ｉを送出する。
【００３７】
上記シャッタ水平回路２９は、例えば図８に示すようにプリセット値を送出するコードスイッチ６１Ｓ、６２Ｓと、上記クロック発振器２２で生成されたクロック信号ｋのパルスをカウントダウンしてコードスイッチ６１Ｓから供給されたプリセット値毎にリップルキャリーＺ１を出力するカウンタ６１Ｋと、該リップルキャリーＺ１のパルスをカウントダウンしてコードスイッチ６２Ｓから供給されたプリセット値毎にリップルキャリーＺ２を送出するカウンタ６２Ｋと、上記信号ｈで水平同期信号ＨＤと水平同期信号ＨＤ’を切換えて送出するスイッチ６５と、上記ナンド回路５９の出力信号で該スイッチ６５の出力信号とリップルキャリーＺ２の反転信号であるｈｉ−ＨＤ信号を切り替えて信号ｅを出力するスイッチ６６とを有する。
【００３８】
このシャッタ水平回路２９では、信号ｉがローレベルの際にカウンタ６２Ｋからｈｉ−ＨＤ信号が送出され、例えばカウンタ６１Ｋ、６２Ｋにコードスイッチ６１Ｓ、６２Ｓによりプリセット値１０、１３が供給されて、クロック信号ｋが１４．３１８１８ＭＨｚである場合は、クロック信号ｋが分周値１０×１３＝１３０で分周されて、約１１０ＫＨｚのｈｉ−ＨＤ信号が送出される。該ｈｉ−ＨＤ信号は、標準の水平同期信号の周波数１５．７３４ＫＨｚの７倍の周波数に相当する。
【００３９】
また、このシャッタ水平回路２９では、例えば図９に示すようにローレベルの期間が３０ＦＨである信号ｉがローレベルの際には、信号ｅとしてｈｉ−ＨＤ信号が出力され、該信号ｉがハイレベルの際には、信号ｅとして信号ｈがローレベルの場合ＨＤ’信号が出力され、信号ｈがハイレベルの場合ＨＤ信号が出力される。
【００４０】
上記信号ｉがローレベルの３０ＦＨの期間は、１５ＨＤの期間に相当して、この場合ｈｉ−ＨＤ信号のパルス数は１５×７＝１０５発となる。このため、１５ラインの期間で１０５回の転送による掃き捨てを可能とする。該信号ｉがローレベルの際には、図７で示したように信号ｏがローレベルにリセットされて、この際に上記タイミングジェネレータ１１では、図１０に示すように該信号ｏの立ち下がりから４０ＦＨの期間、垂直ブランキング期間となる。また、上述した変調ＦＨ作成回路１０、タイミングジェネレータ１１、比較器１３、ＬＰＦ１４及びＶＣＯ１５は、タイミング信号生成手段として機能する。
【００４１】
以上の構成による固体撮像装置を、例えば図１１（ａ）に示すようにＥＩＡで規定されている１フィールド期間が２６２．５ＨＤ、有効画面期間が２４２．５ＨＤ、垂直ブランキング期間が２０ＨＤである画像信号に適用して、例えば図１１（ｂ）に示すように垂直ブランキング期間２０ＨＤのうち１５ＨＤで１０５ラインの画像信号の掃き捨てを行った場合には、有効画面を２４２．５ライン−１０５ライン＝１３７．５ラインまで短縮することができて、この場合の垂直同期信号の周期は１３７．５ＨＤ＋２０ＨＤ＝１５７．５ＨＤとなる。
【００４２】
また、例えば図１２に示すように第１のフィールドの画像信号の１ライン目から１０５ライン及び該第１のフィールドの１フィールド前の最後のラインから１０５ラインを同時に転送して画像信号の掃き捨てを行なうようにした場合には、有効画面を２６２．５ライン−２０ライン−（１０５＋１０５）ライン＝３２．５ラインまで短縮することが可能となり、この場合の垂直同期信号の周期は３２．５ＨＤ＋２０ＨＤ＝５２．５ＨＤとなる。
【００４３】
また、ランダムトリガーシャッタ動作でない場合は、図８に示すように信号ｈは常にハイレベルであり、スイッチ６５の出力信号は信号ＨＤとなり、スイッチ６６では、信号ｉがローレベルの際にはｈｉ−ＨＤが出力され、信号ｉがハイレベルの際には信号ＨＤが出力される。該信号ｉがハイレベルの際には図１３に示すようにシャッタ垂直回路２８で生成される信号ｆは、信号ＶＤＸの立ち上がりに同期して立ち下がり、１８ＦＨの期間ローレベルとなる。信号ｏ及び垂直ブランキング期間ＢＬＫＧは、該信号ｆの立ち上がりに同期して各々１８ＦＨ、４０ＦＨの期間ローレベルとなる。この４０ＦＨの垂直ブランキング期間ＢＬＫＧに画像信号の転送による掃き捨てが可能となる。
【００４４】
以上の構成による固体撮像装置によれば、ＣＣＤイメージセンサ５において、水平同期信号ＨＤに同期して生成される高速垂直同期信号ＦＶのブランキング期間に、高速水平同期信号ｈｉ−ＨＤに従って蓄積された電荷が掃き捨てられ、水平同期信号ＨＤに同期して蓄積された電荷に基づく画像信号が読み出される。これにより、高速垂直同期信号ＦＶの周期単位で画像が生成されて、被写体の画像の取り込み時間を短くしながら、撮像を正確に行うことが可能となり、高速で移動する被写体の撮像を容易に行える。このため、例えば、図１に示す物体２を垂直同期信号ＶＤの周期に応じた速度より高速に移動させるように移動路１を制御した場合においても、移動中の該物体２の状態を分析を可能とする。
【００４５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る固体撮像装置によれば、固体撮像素子において、水平同期信号に同期して生成される高速垂直同期信号のブランキング期間に、高速水平同期信号に同期して蓄積された電荷が掃き捨てられ、該水平同期信号に同期して蓄積された電荷に基づく画像信号が読み出されて、必要としない画像領域は、該ブランキング期間内で高速に作成された水平ライン毎に高速で掃き捨てられ、かつ読み出された水平ライン数の単位で高速垂直同期信号が生成され該高速垂直同期信号の周期単位で画像が生成される。
【００４６】
このため、被写体の画像の取り込み周期を短くしながら、撮像を正確に行うことが可能となり、高速で移動する被写体の撮像を容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固体撮像装置を、ランダムなタイミングで供給されるトリガパルスに同期して撮像を行う工業用の固体撮像素子に適用した場合における実施例のブロック図である。
【図２】上記実施例の固体撮像装置の要部のブロック図である。
【図３】上記固体撮像装置の高速同期信号発生手段の要部のブロック図である。
【図４】上記高速同期信号発生手段の要部の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図５】上記固体撮像装置の変調ＨＦ作成回路に設けられたタイミング回路の要部の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図６】上記固体撮像装置の変調ＨＦ作成回路に設けられたシャッタ垂直回路のブロック図である。
【図７】上記変調ＨＦ作成回路に設けられたシャッタ垂直回路の要部の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図８】上記固体撮像装置の変調ＨＦ作成回路に設けられたシャッタ水平回路のブロック図である。
【図９】上記変調ＨＦ作成回路に設けられたシャッタ水平回路の要部の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図１０】上記変調ＨＦ作成回路に設けられたシャッタ垂直回路の要部の出力信号及び高速垂直同期信号のタイミングを説明するためのタイムチャートである。
【図１１】上記固体撮像装置を用いて生成される１フレームの画像信号の概念図を示し、同図（ａ）はトリガパルスが供給されない場合の概念図であり、同図（ｂ）はランダムなタイミングでトリガパルスが供給される場合の概念図である。
【図１２】上記固体撮像装置の掃き出し領域を増加させて、ランダムなタイミングでトリガパルスが供給された場合に生成される１フレームの画像信号の概念図である。
【図１３】上記変調ＨＦ作成回路に設けられたシャッタ垂直回路の画像信号の掃き出しのタイミングを説明するためのタイムチャートである。
【図１４】ランダムなタイミングで供給されるトリガパルスに同期して撮像を行う従来の工業用の固体撮像装置のブロック図である。
【図１５】上記従来の固体撮像装置の動作を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
５固体撮像素子
６同期信号発生手段
８高速同期信号発生手段
１０変調ＨＦ作成回路
１１タイミングジェネレータ
１２ＣＣＤ駆動回路
１３比較器
１４ローパスフィルタ
１５電圧制御型発振器

Claims

水平同期信号及び垂直同期信号を生成して出力する同期信号発生手段と、
上記水平同期信号に同期して、該水平同期信号の整数倍の周波数の高速水平同期信号及び該高速水平同期信号の所定パルス数毎に高速垂直同期信号を生成して出力する高速同期信号発生手段と、
撮像トリガ信号が供給された後、上記高速垂直同期信号毎に読出し信号を生成し、かつ該高速垂直同期信号のブランキング期間に上記高速水平同期信号毎に掃き出し信号を生成して送出するタイミング信号生成手段と、
被写体から入射された光を光電変換することによって得られた電荷を受光部に蓄積する固体撮像素子とを備え、
上記固体撮像素子は、受光部に蓄積された電荷を画像信号に変換し、画像信号を出力した後、該電荷をリセットドレインに掃き出す画像信号出力手段を備え、上記画像信号出力手段によって、上記タイミング信号生成手段から供給された掃き出し信号毎に必要としない画像領域に対応する画像信号を上記高速垂直同期信号のブランキング期間内に出力し、該タイミング信号生成手段から読出し信号が供給された後、上記高速垂直同期信号のブランキング期間経過後の上記水平同期信号に同期して必要とする画像領域に対応する画像信号を出力することを特徴とする固体撮像装置。