JPH01161978A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

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Publication number
JPH01161978A
JPH01161978A JP62318785A JP31878587A JPH01161978A JP H01161978 A JPH01161978 A JP H01161978A JP 62318785 A JP62318785 A JP 62318785A JP 31878587 A JP31878587 A JP 31878587A JP H01161978 A JPH01161978 A JP H01161978A
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JP
Japan
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section
charge
charges
vertical transfer
transfer
Prior art date
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Pending
Application number
JP62318785A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Kotaki
小滝 弘昭
Masatoshi Okubo
正俊 大久保
Hiroo Takemura
裕夫 竹村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP62318785A priority Critical patent/JPH01161978A/en
Publication of JPH01161978A publication Critical patent/JPH01161978A/en
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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the shutter speed with simple circuit design by applying processing to sweep out an undesired charge of a pickup section and a storage section separately before and after the period to read the electric charge from a photodetector of the pickup section to its vertical transfer section. CONSTITUTION:The processing to sweep out the undesired charge of the pickup section 20 and the storage section 30 is applied before and after the period to read the electric charge from photodetectors 22, 23 to set an electric shutter. Thus, the electric charge required to be swept out after the electronic shutter is turned on is less than the charge by 2 fields. Thus, the shutter time is shorter than the required time to sweep out the electric charge by 2 fields. Especially, the charge over the charge by one field is swept out before the electronic shutter is set, then the shutter time is reduced to the time required to obtain the charge by one field.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的コ (産業上の利用分野) この発明は、例えば、電荷結合撮像素子(以下、CCD
撮像素子と記す)等の固体撮像素子を使用した固体撮像
装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Objective of the Invention (Industrial Application Field) This invention relates to a charge-coupled image sensor (hereinafter referred to as a CCD), for example.
The present invention relates to a solid-state imaging device using a solid-state imaging device such as an imaging device.

(従来の技術) CCD撮像素子等の固体撮像素子を使用した固体撮像装
置には、蓄積された信号電荷の読出しタイミングを切換
える手段を有し、テレビジョン信号の1フィールド期間
に再生される画像の露光時間を通常の1/60秒より短
くすることができるようになっているものがある。これ
により、ビデオテープレコーダに於けるスチル再生画像
やスロー再生画像等の特殊再生画像の鮮明化を図ること
ができる。
(Prior Art) A solid-state imaging device using a solid-state imaging device such as a CCD imaging device has means for switching the readout timing of accumulated signal charges, and the timing of reading out the accumulated signal charges is changed. Some devices allow exposure time to be shorter than the usual 1/60 second. This makes it possible to sharpen special playback images such as still playback images and slow playback images on a video tape recorder.

第4図はこのようなフレームインターライン転送型のC
CD固体撮像装置の従来構成を示す図である。
Figure 4 shows such a frame interline transfer type C
1 is a diagram showing a conventional configuration of a CD solid-state imaging device.

第4図に示す如く、固体撮像装置は、撮像部11、蓄積
部12、水平転送部13、出力部14゜掃き出しドレイ
ン部15、制御回路16を有する。
As shown in FIG. 4, the solid-state imaging device includes an imaging section 11, an accumulation section 12, a horizontal transfer section 13, an output section 14, a drain section 15, and a control circuit 16.

ここで、この第4図に示す装置のシャッタ動作を第5図
の信号波形図を参照しながら説明する。
Here, the shutter operation of the apparatus shown in FIG. 4 will be explained with reference to the signal waveform diagram in FIG. 5.

まず、撮像部11に第5図に示すレベルVFSの第1の
フィールドシフトパルスFSIが供給され、その受光素
子に蓄積された電荷が時刻t1〜t2の期間内にそのC
CD垂直転送部に読み出される。これにより、時刻t2
以降、装置はシャッターオン状態となる。
First, the first field shift pulse FSI at the level VFS shown in FIG.
The data is read out to the CD vertical transfer section. As a result, time t2
From then on, the device is in a shutter-on state.

次に、時刻t3〜t4の期間内に、撮像部11及び蓄積
部12のCCD垂直転送部は高速の掃き出しパルスP1
によって駆動される。これにより、CCD垂直転送部に
残っている信号電荷やスミア成分等の不要電荷が掃出し
ドレイン部15に掃き出される。
Next, within the period from time t3 to time t4, the CCD vertical transfer section of the imaging section 11 and the storage section 12 generates a high-speed sweep pulse P1.
driven by. As a result, unnecessary charges such as signal charges and smear components remaining in the CCD vertical transfer section are swept out to the drain section 15.

次に、撮像部11に、第2のフィールドシフトパルスF
S2が供給され、その受光素子に蓄積された電荷が時刻
t5〜t6の期間内にそのCCD垂直転送部に読み出さ
れる。これにより、時刻t6以降、装置はシャッタオフ
状態となり、露光が終了する。
Next, a second field shift pulse F is applied to the imaging unit 11.
S2 is supplied, and the charge accumulated in the light receiving element is read out to the CCD vertical transfer section within the period from time t5 to t6. As a result, after time t6, the apparatus enters the shutter-off state and the exposure ends.

最後に、撮像部11のCCD垂直転送部に読み出された
電荷は、時刻t7〜t8の期間内に、高速の転送パルス
P2に従って蓄積部12にフィールド転送される。この
電荷は、以後、画像走査に同期して1ライン分ずつ水平
転送部14に読み出された後、高速で水平転送され、出
力部14から出力される。
Finally, the charges read out to the CCD vertical transfer section of the imaging section 11 are field-transferred to the storage section 12 according to the high-speed transfer pulse P2 within the period from time t7 to t8. Thereafter, this charge is read out one line at a time to the horizontal transfer section 14 in synchronization with image scanning, horizontally transferred at high speed, and output from the output section 14.

なお、以上の動作を制御するためのパルスは、制御回路
16から出力される。
Note that pulses for controlling the above operations are output from the control circuit 16.

ところで、上記シャッタ動作に於いては、上記掃き出し
パルスP1、第2のフィールドシフトパルスFS2、転
送パルスP2は垂直ブランキング期間に出力される。こ
れに対し、第1のフィールドシフトパルスFSIの発生
タイミングは、シャッタ時間に応じて変更される。高速
シャッタ動作を行なう場合は、この第1のフィールドシ
フトパルスFSIの発生タイミングも垂直ブランキング
期間に設定される。したがって、この場合は、20H(
IHは1水平走査期間)という垂直ブランキング期間に
4種類のパルスが存在することになる。
By the way, in the shutter operation, the sweep pulse P1, the second field shift pulse FS2, and the transfer pulse P2 are output during the vertical blanking period. On the other hand, the generation timing of the first field shift pulse FSI is changed according to the shutter time. When performing a high-speed shutter operation, the timing of generation of this first field shift pulse FSI is also set to the vertical blanking period. Therefore, in this case, 20H(
There are four types of pulses in a vertical blanking period (IH is one horizontal scanning period).

高速側のシャッタ時間の限界は、t3〜t4で表わされ
る不要電荷の掃き出しに必要な時間で決まる。これは、
2フィールド分の電荷を掃き出すのに必要な時間である
。NTS C方式の場合、この掃き出し時間は約500
個の掃出しパルスP1を出力するのに必要な時間である
。したがって、この掃き出し時間は、掃き出しパルスP
1の周波数を高くすることによって短くすることができ
る。
The limit of the shutter time on the high speed side is determined by the time required to sweep out unnecessary charges, represented by t3 to t4. this is,
This is the time required to sweep out two fields worth of charge. In the case of the NTSC method, this sweep time is approximately 500
This is the time required to output three sweeping pulses P1. Therefore, this sweep time is equal to the sweep pulse P
It can be shortened by increasing the frequency of 1.

しかし、撮像部11と蓄積部12は、一般に、1000
pFの容量性負荷を有している。これに対し、パルス振
幅(VFS  VL)(例えば、8V)は固定化されて
いる。したがって、掃き出し周波数を高くして、装置を
高速駆動することは回路的に難しく、あまり、実用性が
ない。
However, the imaging unit 11 and the storage unit 12 generally have 1000
It has a capacitive load of pF. On the other hand, the pulse amplitude (VFS VL) (for example, 8V) is fixed. Therefore, it is difficult to drive the device at high speed by increasing the sweep frequency, and it is not very practical.

そこで、シャッタ速度を高める構成として、掃き出し周
波数を高める構成以外の構成が必要となるが、その構成
としては、撮像部11の電荷を掃き出しドレイン部15
に掃き出し、蓄積部12の電荷を水平転送部13に掃き
出す構成がある。すなわち、このように、撮像部11と
蓄積部12の掃き出し位置を変えるわけである。この構
成によれば、1フィールド分の電荷を掃き出すのに必要
な時間で2フィールド分の電荷を掃き出すことができる
ので、掃き出し周波数を高めることなく、高速シャッタ
動作を実現することができる。
Therefore, as a configuration for increasing the shutter speed, a configuration other than a configuration for increasing the sweep frequency is required.
There is a configuration in which the charges in the storage section 12 are swept out to the horizontal transfer section 13. That is, in this way, the sweep positions of the imaging section 11 and the storage section 12 are changed. According to this configuration, two fields' worth of charges can be swept out in the time required to sweep out one field's worth of charges, so high-speed shutter operation can be realized without increasing the sweep frequency.

しかし、このような構成では、シャッタ速度が速い場合
や入射光量が多い場合等のように、掃き出し電荷量が多
い場合、水平転送部13がオーバーフローを起こし、再
生画像の上部に横縞が現われるという問題が新たに生じ
る。また、オーバーフローを起こしたライン中の黒基準
であるオプティカルブラック部の信号が破壊され、直流
再生時、このオプティカルブラック部をクランプして直
流再生すると、再生画像の上部の信号レベルが沈み込ん
でしまうという問題も生じる。
However, in such a configuration, when the amount of swept charge is large, such as when the shutter speed is fast or the amount of incident light is large, the horizontal transfer section 13 overflows, causing horizontal stripes to appear at the top of the reproduced image. is newly generated. In addition, the signal of the optical black part, which is the black reference in the line where the overflow occurred, is destroyed, and if this optical black part is clamped during DC reproduction, the signal level at the top of the reproduced image will sink. The problem also arises.

(発明が解決しようとする問題点) 以上述べたように従来の固体撮像装置に於いては、シャ
ッタ速度を高める構成として、不要電荷の掃き出し周波
数を高める構成や不要電荷の掃き出し位置を変える構成
が考えられていた。しかし、前者の方法では、回路の設
計が難しくなるという問題があり、後者の方法では、電
荷のオーバーフローによる横縞の発生や信号レベルの低
下という問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in conventional solid-state imaging devices, in order to increase the shutter speed, there are configurations that increase the frequency at which unnecessary charges are swept out and configurations that change the position from which unnecessary charges are swept out. It was considered. However, the former method has the problem of making circuit design difficult, and the latter method has the problem of generating horizontal stripes and lowering the signal level due to charge overflow.

そこで、この発明は、不要電荷のオーバーフローを招く
ことなく、かつ、簡単な回路設計で、シャッタ速度を高
めることができる固体撮像装置を提供することを目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device that can increase the shutter speed without causing unnecessary charge overflow and with a simple circuit design.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するためにこの発明は、撮像部と蓄積部
の不要電荷を掃き出すための処理を、電子露光を開始す
るために、撮像部の受光素子からその垂直転送部に電荷
を読み出す期間の前後に分けて行なうようにしたもので
ある。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention performs a process for sweeping out unnecessary charges in the imaging section and the storage section. This is carried out separately before and after the period in which charges are read out from the light-receiving element of the section to the vertical transfer section.

(作用) 上記構成によれば、電子露光を開始する前に、2フィー
ルド分の電荷の一部が掃き出されるので、電子露光を開
始してからは、2フィールド分の電荷より少ない電荷を
掃き出せばよい。これにより、シャッタ時間を2フィー
ルド分の電荷を掃き出すのに必要な時間よりも短くする
ことができる。特に、電子露光を開始する以前に1フィ
ールド分の電荷以上の電荷を掃き出すようにしておけば
、シャッター時間を1フィールド分の電荷を掃き出すの
に必要な時間まで短縮することができる。
(Function) According to the above configuration, before starting electronic exposure, part of the charge for two fields is swept out, so after starting electronic exposure, less charge than the charge for two fields is swept out. Just put it out. Thereby, the shutter time can be made shorter than the time required to sweep out two fields' worth of charges. In particular, if more than one field's worth of charges is swept out before starting electronic exposure, the shutter time can be shortened to the time required to sweep out one field's worth of charges.

(実施例) 以下、図面を参照しながらこの発明の実施例を詳細に説
明する。
(Embodiments) Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図はこの発明の一実施例の構成、を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.

なお、第1図には、フレームインターライン型のCCD
撮像装置を代表として示す。
Note that FIG. 1 shows a frame interline type CCD.
An imaging device is shown as a representative.

第1図に於いて、20は入射光量に応じた電荷を蓄積す
る受光素子及びこの受光素子に蓄積された電荷を画像走
査の垂直方向に転送可能な垂直転送部を有し、1フィー
ルド分の画像情報を撮像する撮像部である。30は、こ
の撮像部20のCCD垂直転送部から転送されてくる電
荷を上記垂直方向に転送可能なCCD垂直転送部を有し
、1フィールド分の電荷を蓄積可能な蓄積部である。
In FIG. 1, reference numeral 20 has a light receiving element that accumulates charges according to the amount of incident light and a vertical transfer section that can transfer the charges accumulated in this light receiving element in the vertical direction of image scanning. This is an imaging unit that captures image information. Reference numeral 30 denotes a storage section that has a CCD vertical transfer section that can transfer the charges transferred from the CCD vertical transfer section of the imaging section 20 in the vertical direction, and is capable of accumulating charges for one field.

40は、この蓄積部30から1ライン単位で転送されて
くる電荷を画像走査の水平方向に転送可能な水平転送部
である。50は、この水平転送部から転送されてくる電
荷を出力する出力部である。
Reference numeral 40 denotes a horizontal transfer section that can transfer charges transferred line by line from the storage section 30 in the horizontal direction of image scanning. Reference numeral 50 denotes an output section that outputs the charges transferred from the horizontal transfer section.

60は、上記撮像部20及び蓄積部30のCCD垂直転
送部から掃き出される電荷を受ける掃き出しドレイン部
である。70はシャッタ動作を制御する各種制御パルス
を出力する制御回路である。
Reference numeral 60 denotes a drain section that receives charges swept out from the CCD vertical transfer section of the imaging section 20 and storage section 30. 70 is a control circuit that outputs various control pulses for controlling shutter operation.

上記CCD撮像装置は、例えば、垂直方向500画素、
水平方向800画素分の受光素子を有する。この場合、
インターレース走査に対応するために、撮像部20は、
1つのCCD垂直転送部21に対して2つの受光素子2
2.23を有する。CCD垂直転送部21は4つの電極
24〜27に分割されている。各電極24〜27は工1
〜I4の4つの端子28のそれぞれに接続されている。
The CCD imaging device has, for example, 500 pixels in the vertical direction,
It has a light receiving element for 800 pixels in the horizontal direction. in this case,
In order to support interlaced scanning, the imaging unit 20
Two light receiving elements 2 for one CCD vertical transfer section 21
It has 2.23. The CCD vertical transfer section 21 is divided into four electrodes 24-27. Each electrode 24 to 27 is
~I4 is connected to each of the four terminals 28.

各11〜I4端子28には、上記制御回路70から出力
される4相の垂直転送パルスφ!□〜φI4が1つずつ
加えられる。この場合、第1.第3の電極24.26に
レベルVFSのパルスを加えることにより、受光素子2
2.23からCCD垂直転送部21に電荷を読み出すこ
とができる。
Each of the 11 to I4 terminals 28 receives a four-phase vertical transfer pulse φ! output from the control circuit 70. □ to φI4 are added one by one. In this case, 1. By applying a pulse of level VFS to the third electrode 24,26, the light receiving element 2
From 2.23 onwards, charges can be read out to the CCD vertical transfer section 21.

一方、蓄積部30は全面的に遮光されている。On the other hand, the storage section 30 is completely shielded from light.

各COD垂直転送部31は、撮像部20のCCD垂直転
送部21と同様、4つの電極32〜35で構成されてい
る。各電極32〜35は、S l〜S4の4つの端子3
6にそれぞれ接続されている。
Each COD vertical transfer section 31 is composed of four electrodes 32 to 35, similar to the CCD vertical transfer section 21 of the imaging section 20. Each electrode 32-35 has four terminals 3, S1-S4.
6, respectively.

各5L−S4端子36にはそれぞれ上記制御回路70か
ら出力される4相の垂直転送パルスφS1〜φ54が1
つずつ供給されている。
Each 5L-S4 terminal 36 receives one four-phase vertical transfer pulse φS1 to φ54 output from the control circuit 70, respectively.
are supplied individually.

上記水平転送部40はHl、H2の2つの端子41を有
する。各H1,H2端子41には、2相の水平転送パル
スφ旧、φH2が供給される。
The horizontal transfer section 40 has two terminals 41, H1 and H2. Two-phase horizontal transfer pulses φold and φH2 are supplied to each H1 and H2 terminal 41.

第2図に、上記11〜I4端子28及びSl〜S4端子
36に供給される垂直転送パルスφ11〜φI4及びφ
5.〜φs4を示す。図示の如く、垂直転送パルスφ1
1〜φ■4及びφs1〜φ54は掃出しパルスpH転送
パルスP2を含む。また、垂直転送パルスφ11+  
φ1.はさらに第1.第2のフィールドシフトパルスF
SI、FS2を含む。また、垂直転送パルスφ51〜φ
54は、さらに蓄積部30の電荷を1ライン単位で水平
転送部40に転送する転送パルスPa、P4を含む。
FIG. 2 shows the vertical transfer pulses φ11 to φI4 and φ supplied to the 11 to I4 terminals 28 and the Sl to S4 terminals 36.
5. ~φs4 is shown. As shown, vertical transfer pulse φ1
1 to φ■4 and φs1 to φ54 include the sweep pulse pH transfer pulse P2. In addition, vertical transfer pulse φ11+
φ1. Further, the first. Second field shift pulse F
Includes SI and FS2. In addition, vertical transfer pulses φ51 to φ
54 further includes transfer pulses Pa and P4 that transfer the charges in the storage section 30 to the horizontal transfer section 40 line by line.

これらパルスの他に、第2図には、水平ブランキングパ
ルスHBLK及び垂直ブランキングパルスVBLKを示
す。上記制御回路70は、これらブランキングパルスH
BLK、VBLKなどを使って、垂直転送パルスφ11
〜φI4及びφ51〜φs4、水平転送パルスφ旧、φ
H2出力する。
In addition to these pulses, FIG. 2 shows a horizontal blanking pulse HBLK and a vertical blanking pulse VBLK. The control circuit 70 controls these blanking pulses H
Vertical transfer pulse φ11 using BLK, VBLK, etc.
~ φI4 and φ51 ~ φs4, horizontal transfer pulse φ old, φ
Output H2.

なお、この第2図は、奇数フィールドの垂直ブランキン
グ期間付近の様子を示す。図に示す如く、第2図では、
第1のフィールドシフトパルスFSIが垂直ブランキン
グ期間内にあり、高速シャッタ動作がなされる場合が示
される。上記転送パルスPL、P2は垂直ブランキング
期間以外の水平ブランキング期間に出力される。
Note that FIG. 2 shows the situation near the vertical blanking period of an odd field. As shown in the figure, in Figure 2,
A case is shown in which the first field shift pulse FSI is within the vertical blanking period and a high-speed shutter operation is performed. The transfer pulses PL and P2 are output during a horizontal blanking period other than the vertical blanking period.

第3図は、第1図に示す装置を第2図に示す各種パルス
で駆動した場合の電荷の移動状態を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the state of charge movement when the device shown in FIG. 1 is driven with the various pulses shown in FIG. 2.

では、第2図及び第3図を参照しながら第1図の動作を
説明する。
Now, the operation in FIG. 1 will be explained with reference to FIGS. 2 and 3.

第2図に示すように、垂直ブランキング期間以外の期間
は、垂直転送パルスφ11〜φI4のレベルは、いずれ
もvHに設定されている。これは、過大入射光量時に、
撮像部20の過剰電荷が蓄積部30に流れこむのを防ぐ
ためである。一方、この期間、垂直転送パルスφ5□〜
φs4としては、転送パルスP3.P4が出力されてい
る。これにより、蓄積部30のCCD垂直転送部31が
駆動され、このCCD垂直転送部31に蓄積されている
電荷が1ライン分ずつ水平転送部40に転送される。
As shown in FIG. 2, the levels of the vertical transfer pulses φ11 to φI4 are all set to vH during periods other than the vertical blanking period. This means that when the amount of incident light is excessive,
This is to prevent excess charges in the imaging section 20 from flowing into the storage section 30. On the other hand, during this period, the vertical transfer pulse φ5□~
As φs4, transfer pulse P3. P4 is being output. As a result, the CCD vertical transfer section 31 of the storage section 30 is driven, and the charges accumulated in the CCD vertical transfer section 31 are transferred line by line to the horizontal transfer section 40.

水平転送部40に転送された電荷は、水平ブランキング
期間以外の期間に上記H1,H2端子41に供給される
水平転送パルスφMin  φH2によって出力部50
に転送される。この場合、最後のラインの電荷が、蓄積
部30から水平転送部40に転送されると、撮像部20
のCCD垂直転送部21と蓄積部30のCCD垂直転送
部31にはスミア成分が残っているだけである。この様
子を第3図(a)に示す。同図(a)では、撮像部20
と蓄積部30のスミア成分をそれぞれX I * X 
Sで表示している。
The charges transferred to the horizontal transfer section 40 are transferred to the output section 50 by horizontal transfer pulses φMin and φH2 supplied to the H1 and H2 terminals 41 during periods other than the horizontal blanking period.
will be forwarded to. In this case, when the charges of the last line are transferred from the storage section 30 to the horizontal transfer section 40, the image pickup section 20
Only smear components remain in the CCD vertical transfer section 21 of the storage section 30 and the CCD vertical transfer section 31 of the storage section 30. This situation is shown in FIG. 3(a). In the same figure (a), the imaging unit 20
and the smear component of the storage section 30, respectively.
It is displayed as S.

この状態より、垂直ブランキング期間になると、まず、
第2図の期間tA内に、垂直転送パルスφ11〜φ14
及びφs1〜φ54として掃き出しパルスP1が出力さ
れる。この場合のパルスP1の出力数は、例えば、1フ
ィールド分の電荷を掃き出すの必要な数より少なく設定
されている。これにより、撮像部20のCCD垂直転送
部21と蓄積部30のCCD垂直転送部31に存在する
スミア成分はいずれも、掃き出しドレイン部60側に転
送される。この掃き出し処理が終了した状態を第3図(
b)に示す。図に示す如く、撮像部20のスミア成分X
、は一部が掃き出しドレイン部60に掃き出され、その
分、蓄積部30のスミア成分Xsが撮像部20側にシブ
トされる。
From this state, when the vertical blanking period begins, first,
During the period tA in FIG. 2, the vertical transfer pulses φ11 to φ14
And the sweep pulse P1 is outputted as φs1 to φ54. In this case, the number of output pulses P1 is set to be smaller than the number required to sweep out one field's worth of charges, for example. As a result, both the smear components present in the CCD vertical transfer section 21 of the imaging section 20 and the CCD vertical transfer section 31 of the storage section 30 are transferred to the drain section 60 side. Figure 3 (
Shown in b). As shown in the figure, the smear component X of the imaging section 20
, is partially swept out to the drain section 60, and the smear component Xs of the storage section 30 is shifted to the imaging section 20 side by that amount.

この掃き出し処理が終了すると、垂直転送パルスφ目、
φ13として第1のフィールドシフトパルスFSlが出
力される。これにより、撮像部20の受光素子22.2
3に蓄積されていた電荷がCCD垂直転送部21に転送
され、電子シャッタがオンする。これにより、撮像部2
0と蓄積部30の電荷は第3図(C)に示すようになる
When this sweeping process is completed, the vertical transfer pulse φth
The first field shift pulse FSl is output as φ13. As a result, the light receiving element 22.2 of the imaging section 20
The charges accumulated in CCD 3 are transferred to the CCD vertical transfer section 21, and the electronic shutter is turned on. As a result, the imaging section 2
0 and the charges in the storage section 30 are as shown in FIG. 3(C).

ここで、YIは第1のフィールドシフトパルスFSIに
よって読み出された電荷である。
Here, YI is the charge read out by the first field shift pulse FSI.

この読み出し処理が済むと、第2図の期間tBに、垂直
転送パルスφ2.〜φ14及びφ5□〜φ54として再
度掃き出しパルスP1が出力される。この場合のパルス
PLの出力数は、第3図(C)に示すスミア成分X、、
Xs及び第1のフィールドシフトパルスFSIによって
読み出された電荷Y■をすべて掃き出しドレイン部60
に掃き出すことができるような数に設定されている。こ
の掃き出し処理が済んだ状態を第3図(d)に示す。
After this read processing is completed, a vertical transfer pulse φ2. The sweep-out pulse P1 is output again as ~φ14 and φ5□~φ54. In this case, the number of output pulses PL is the smear component X shown in FIG. 3(C),
The drain section 60 sweeps out all the charges Y* read out by Xs and the first field shift pulse FSI.
The number is set so that it can be swept out. FIG. 3(d) shows the state after this sweeping process is completed.

このように、撮像部20と蓄積部30の不要電荷を掃き
出すための処理は、電子シャッタをオンする際に、受光
素子22.23からCCD垂直転送部21に電荷を掃き
出す期間を挟んで設定された2つの期間tA+  tB
に分けて実行される。
In this way, the processing for sweeping out unnecessary charges in the imaging section 20 and the storage section 30 is set with a period in between to sweep out the charges from the light receiving elements 22 and 23 to the CCD vertical transfer section 21 when the electronic shutter is turned on. two periods tA + tB
It is executed separately.

この掃き出し処理が終了すると、垂直転送パルスφI+
+  φ1.として第2のフィールドシフトパルスF 
、S 2が出力される。これにより、電子シャッタがオ
フ状態になるとともに、撮像部20の受光素子22.2
3に蓄積されていた電荷がCCD垂直転送部21に読み
出される。この様子を第3図(e)に示す。図に於いて
、Zlが受光素子22゜23から読み出された電荷であ
る。
When this sweeping process is completed, the vertical transfer pulse φI+
+φ1. as the second field shift pulse F
, S2 are output. As a result, the electronic shutter turns off, and the light receiving element 22.2 of the imaging section 20
The charges accumulated in the CCD 3 are read out to the CCD vertical transfer section 21. This situation is shown in FIG. 3(e). In the figure, Zl is the charge read out from the light receiving elements 22 and 23.

この読み出し処理が済むと、期間tcに、垂直転送パル
スφ目〜φ14及びφs1〜φ54として転送パルスP
2が出力される。これにより、撮像部20のCCD垂直
転送部21と蓄積部30のCCD垂直転送部31が駆動
され、撮像部20の電荷XIが蓄積部30に転送される
。この転送が終了した状態を第3図(f)に示す。
After this read processing is completed, during period tc, transfer pulses P are used as vertical transfer pulses φth to φ14 and φs1 to φ54.
2 is output. As a result, the CCD vertical transfer section 21 of the imaging section 20 and the CCD vertical transfer section 31 of the storage section 30 are driven, and the charge XI of the imaging section 20 is transferred to the storage section 30. The state in which this transfer is completed is shown in FIG. 3(f).

蓄積部30に転送された電荷Z!は、垂直ブランキング
期間以外の水平ブランキング期間に、上記の如く、転送
パルスPa、P4に従って垂直方向に順に転送され、最
終段のCCD垂直転送部31までくると、水平転送部4
0に転送される。
Charge Z transferred to storage unit 30! is sequentially transferred in the vertical direction according to the transfer pulses Pa and P4 during the horizontal blanking period other than the vertical blanking period, and when it reaches the final stage CCD vertical transfer section 31, the horizontal transfer section 4
Transferred to 0.

この電荷は、上記の如く、2相の水平転送パルスφ旧及
びφH2に従って高速で水平転送され、出力部50から
出力される。
As described above, this charge is horizontally transferred at high speed according to the two-phase horizontal transfer pulses φold and φH2, and is output from the output section 50.

以上述べたようにこの実施例では、撮像部20と蓄積部
30の不要電荷を掃き出すための処理を、電子シャッタ
をオン状態にするために受光素子22.23から電荷を
読み出す期間の前後に分けて行なうようにしたものであ
る。これにより、電子シャッタをオンしてから掃き出す
必要がある電荷は、2フィールド分の電荷より少なくな
るので、シャッタ時間を2フィールド分の電荷を掃き出
すのに必要な時間よりも短くすることができる。特に、
電子シャッタをオンする以前に1フィールド分の電荷以
上の電荷を掃き出すようにしておけば、シャッタ時間を
1フィールド分の電荷を掃き出すのに必要な時間まで短
縮することができる。
As described above, in this embodiment, the processing for sweeping out unnecessary charges from the imaging section 20 and the storage section 30 is divided into two periods before and after the period during which charges are read out from the light receiving elements 22 and 23 in order to turn on the electronic shutter. This is what I decided to do. As a result, the charge that needs to be swept out after turning on the electronic shutter is less than the charge for two fields, so the shutter time can be made shorter than the time required to sweep out the charge for two fields. especially,
By sweeping out more than one field's worth of charges before turning on the electronic shutter, the shutter time can be shortened to the time required to sweep out one field's worth of charges.

したがって、この実施例によれば、掃き出しパルスPL
の周波数を固定であると考えると、従来の掃き出し周波
数を変える構成に比べ、シャッタ速度を2倍にすること
ができる。逆にシャッタ速度が固定であると考えると、
掃き出し周波数を低くすることができるので、回路構成
上無理のない掃き出し周波数で装置を駆動することがで
きる。
Therefore, according to this embodiment, the sweep pulse PL
Considering that the frequency is fixed, the shutter speed can be doubled compared to the conventional configuration in which the sweep frequency is changed. Conversely, if you consider that the shutter speed is fixed,
Since the sweep frequency can be lowered, the device can be driven at a reasonable sweep frequency based on the circuit configuration.

例えば、掃き出し周波数を1.2MHzとし、2フィー
ルド分の電荷を掃き出すのに必要な掃き出しパルスP1
の数を500とすると、従来の装置に於ける高速側のシ
ャッタ速度の理論的な限界は、すなわち、1/2400
秒となる。これに対し、この実施例で設定可能な高速側
のシャッタ速度は、すなわち、1/4800秒となり、
従来の2倍の速度となる。
For example, if the sweep frequency is 1.2 MHz, the sweep pulse P1 necessary to sweep out two fields worth of charge is
Assuming that the number of
seconds. On the other hand, the high-speed shutter speed that can be set in this example is 1/4800 seconds,
This is twice the speed as before.

逆に、シャッタ速度が1/2400秒で充分な場合は、
この実施例の掃き出し周波数は、2400 X 250
−600 x 103[Hzlとなり、従来の半分の周
波数で済むことになる。
On the other hand, if the shutter speed is 1/2400 seconds,
The sweep frequency in this example is 2400 x 250
-600 x 103 [Hzl], which means that the frequency is half of the conventional frequency.

また、この実施例では、撮像部20及び蓄積部30のい
ずれの不要電荷も掃き出しドレイン部50に掃き出され
るので、高速シャッタ動作時や入射光量が多い時などの
ように、掃き出し電荷量がかなり多いときでも、水平転
送部40が過剰電荷によりオーバーフローすることがな
い。したがって、再生画像の上部に白レベルの横縞が発
生するという問題がなくなる。さらに、オーバーフロー
を起こしたライン中の黒基準であるオプティカルブラッ
ク部の信号が破壊されて、後の信号処理回路でそこをク
ランプして直流再生するために、再生画像の上部の信号
レベルが沈み込んでしまうという問題もなくなる。
In addition, in this embodiment, unnecessary charges from both the imaging section 20 and the storage section 30 are swept out and are swept out to the drain section 50, so that the amount of swept charges is considerably large, such as during high-speed shutter operation or when there is a large amount of incident light. Even when there is a large amount of charge, the horizontal transfer section 40 will not overflow due to excess charge. Therefore, the problem of white-level horizontal stripes occurring at the top of the reproduced image is eliminated. Furthermore, the signal of the optical black part, which is the black reference in the line where the overflow occurred, is destroyed, and the later signal processing circuit clamps it and reproduces the DC current, causing the signal level at the top of the reproduced image to sink. There is no longer any problem of it getting stuck.

なお、先の説明では、電子シャッタをオンする前の掃き
出し期間tAがオンした後の掃出し期間tBよりも短い
場合を説明したが、期間tA。
In addition, in the previous description, the case where the sweep-out period tA before turning on the electronic shutter was shorter than the sweep-out period tB after turning on the electronic shutter was explained, but the period tA.

tBの合計が、2フィールド分の電荷を掃き出すのに必
要な期間以上であって、かつ、期間tBが1フィールド
分の電荷を掃き出すのに必要な期間以上という条件を満
たすのであれば、どのような値に設定してもよい。この
場合、最も高速のシャッタ速度を得ることができるのは
、上記の如く、期間t8を1フィールド分の電荷を掃き
出すのに必要な期間に設定する場合である。これは、期
間tAを1フィールド分の電荷を掃き出すのに必要な期
間以上に設定することにより可能である。なお、この高
速シャッタ動作を行なう場合は、第1図に示すように、
制御回路70から出力される全てのパルスが垂直ブラン
キング期間内に出力される必要がある。
If the total of tB is longer than the period necessary to sweep out two fields' worth of charge, and the period tB is longer than the period necessary to sweep out one field's worth of charge, what is the condition? It may be set to any value. In this case, the highest shutter speed can be obtained when the period t8 is set to the period necessary to sweep out one field's worth of charge, as described above. This is possible by setting the period tA to be longer than the period required to sweep out one field's worth of charges. Note that when performing this high-speed shutter operation, as shown in Figure 1,
All pulses output from the control circuit 70 must be output within the vertical blanking period.

また、先の実施例では、撮像部20及び蓄積部30のC
CD垂直転送部21.31はいずれも4相駆動されるも
のととし、水平転送部40は2相駆動されるものとして
説明したが、これに限るものではないことは勿論である
In addition, in the previous embodiment, C of the imaging section 20 and the storage section 30 is
Although the CD vertical transfer sections 21 and 31 have been described as being driven in four phases and the horizontal transfer section 40 being driven in two phases, it is needless to say that the present invention is not limited to this.

さらに、画素数に関しても、上記のような数にβ曇るも
のではないことは勿論である。
Furthermore, with regard to the number of pixels, it goes without saying that the number β is not limited to the number described above.

この他にも発明の要旨を逸脱しない範囲で種々様々変形
実施可能なことは勿論である。
It goes without saying that various other modifications can be made without departing from the spirit of the invention.

[発明の効果〕 以上詳述したようにこの発明によれば、回路構成上無理
のない掃き出し周波数での高速シャッタ速度を実現した
うえで、再生画像の上部に白レベルの横縞が発生するこ
とがなく、さらにその部分の信号が後の信号処理回路の
クランプにより落込むことがないようにした高画質のシ
ャッタ画像を得ることができる固体撮像装置を提供する
ことができる。
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, it is possible to achieve a high shutter speed at a reasonable sweep frequency in terms of the circuit configuration, and to prevent horizontal stripes at a white level from occurring at the top of the reproduced image. In addition, it is possible to provide a solid-state imaging device that can obtain a high-quality shutter image in which the signal of that portion is not degraded by the clamping of a subsequent signal processing circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例の構成を示す図、第2図は
第1図の動作を説明するためのタイミングチャート、第
3図は第1図の動作を説明するための図、第4図は従来
の固体撮像装置の構成を示す図、第5図は第1図の動作
を説明するための信号波形図である。 20・・・撮像部、21.31・・・CCD垂直転送部
、22.23・・・受光素子、24〜27・・・電極、
28゜36.41・・・端子、40・・・水平転送部、
50・・・出力部、60・・・掃き出しドレイン部、7
0・・・制御部。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 HBLK  VBLK (d)          (e)         
(f)第31ン1
1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of FIG. 1, FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a conventional solid-state imaging device, and FIG. 5 is a signal waveform diagram for explaining the operation of FIG. 1. 20... Imaging unit, 21.31... CCD vertical transfer unit, 22.23... Light receiving element, 24-27... Electrode,
28゜36.41...terminal, 40...horizontal transfer section,
50... Output section, 60... Sweeping drain section, 7
0...Control unit. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue HBLK VBLK (d) (e)
(f) 31st N1

Claims (1)

【特許請求の範囲】  入射光量に応じた電荷を蓄積する受光素子及びこの受
光素子に蓄積された電荷を画像走査の垂直方向に転送可
能な垂直転送部を有し、1フィールド分の画像情報を撮
像する撮像部と、 この撮像部の上記垂直転送部から転送されてくる電荷を
上記垂直方向に転送可能な垂直転送部を有し、この垂直
転送部に1フィールド分の電荷を蓄積可能な蓄積部と、 この蓄積部から1ライン単位で転送されてくる電荷を画
像走査の水平方向に転送可能な水平転送部と、 上記撮像部及び蓄積部の垂直転送部から掃き出された電
荷を受ける掃き出しドレイン部と、垂直ブランキング期
間の所定のタイミングで、上記撮像部及び蓄積部の垂直
転送部を駆動し、この垂直転送部に存在する電荷の少な
くとも一部を上記掃き出しドレイン部に掃き出す第1の
掃き出し手段と、 この第1の掃き出し手段の掃き出し処理が終了した後、
上記撮像部の受光素子に蓄積された電荷をその垂直転送
部に読み出す第1の電荷読み出し手段と、 この第1の電荷読み出し手段による読み出し処理が終了
した後、上記撮像部及び蓄積部の垂直転送部を駆動し、
この垂直転送部に存在する全ての電荷を上記掃き出しド
レイン部に掃き出す第2の電荷掃き出し手段と、 この第2の電荷掃き出し手段の掃き出し処理が終了した
後、上記撮像部の受光素子に蓄積された電荷をその垂直
転送部に読み出す第2の電荷読み出し手段と、 この第2の電荷読み出し手段による電荷読み出し処理が
終了した後、上記撮像部及び蓄積部の垂直転送部を駆動
することにより、上記撮像部の垂直転送部の電荷を上記
蓄積部の垂直転送部に転送する電荷転送手段と、 この電荷転送手段による電荷転送処理が済むと、この電
荷を上記画像走査に同期して1ライン分ずつ上記水平転
送部に転送するライン転送手段と、このライン転送手段
によって上記水平転送部に転送された電荷を画像走査に
同期して水平方向に転送する水平転送手段とを具備した
ことを特徴とする固体撮像装置。
[Scope of Claims] A light-receiving element that accumulates charges according to the amount of incident light and a vertical transfer section that can transfer the charges accumulated in the light-receiving element in the vertical direction of image scanning, and that can store image information for one field. A storage device comprising: an imaging unit for capturing an image; and a vertical transfer unit capable of vertically transferring charges transferred from the vertical transfer unit of the imaging unit, and capable of accumulating charges for one field in the vertical transfer unit; a horizontal transfer section capable of transferring charges transferred in line units from the storage section in the horizontal direction of image scanning; and a sweep section that receives charges swept out from the vertical transfer section of the imaging section and storage section. a drain section, and a first drive section that drives a vertical transfer section of the imaging section and storage section at a predetermined timing of the vertical blanking period, and sweeps out at least a part of the charge existing in the vertical transfer section to the drain section. After the sweeping process of the sweeping means and the first sweeping means is completed,
a first charge readout means for reading out the charge accumulated in the light receiving element of the imaging section to its vertical transfer section; and after the readout process by the first charge readout section is completed, vertical transfer of the charge accumulated in the image pickup section and the storage section; drive the part,
A second charge sweeping means sweeps out all the charges existing in the vertical transfer section to the drain section, and after the sweeping process of the second charge sweeping means is completed, the charges accumulated in the light receiving element of the imaging section are removed. a second charge readout means for reading out charges to the vertical transfer section; and after the charge readout process by the second charge readout means is completed, driving the vertical transfer section of the imaging section and the storage section; charge transfer means for transferring the charges in the vertical transfer section of the storage section to the vertical transfer section of the storage section; and after the charge transfer process by the charge transfer means is completed, the charges are transferred line by line in synchronization with the image scanning; A solid state comprising: a line transfer means for transferring to a horizontal transfer section; and a horizontal transfer means for transferring charges transferred to the horizontal transfer section by the line transfer means in the horizontal direction in synchronization with image scanning. Imaging device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02131683A (en) * 1988-11-11 1990-05-21 Minolta Camera Co Ltd Electronic camera with electronic shutter

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