JPH0239683A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、１／１０００秒の如き高速シャッタを備えた
ビデオカメラに適用して好適な固体撮像装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、１／１０００秒の如き高速シャッタを備えた
ビデオカメラに適用して好適な固体撮像装置において、
第１のタイミングで受光素子にＭ積した信号電荷を第１
の転送レジスタに読出し、この第１のタイミングに連続
した第２のタイミングで受光素子に蓄積した信号電荷を
第２の転送レジスタに読出し、ｎフィールドのとき第１
のタイミングで読出された第１の転送レジスタ内の信号
電荷を順次出力すると共に、ｎ＋１フィールドのとき第
２のタイミングで読出された第２の転送レジスタ内の信
号電荷を順次出力するようにし、高速シャッタモードで
撮像したときに、第１のタイミングで撮影したｎフィー
ルドの撮像信号とこの第１のタイミングに続いた第２の
タイミングで撮影したｎ＋ｌフィールドの撮像信号とに
よる１フレームの信号で、ウオブリング現象が発生しな
い良好なフレーム静止再生画像が得られるようにしたも
のである。

〔従来の技術〕

従来、ＣＣＤ等の固体撮像装置を使用したビデオカメラ
として、１フイ一ルド期間（１／６０秒）よりも速いシ
ャッタ速度を設定できるものが開発されていた。この場
合、ＣＣＤ等の固体撮像装置は、機械的なシャッタと違
って信号電荷の蓄積時間をシャッタ速度に対応した時間
に設定するだけでよく、例えば１／１０００秒を越える
高速シャッタが簡単な構成で設定できる。この高速シャ
ッタを設定することで、動きの速い物体がブレることな
く撮影できる。

ところで、一般に映像信号は１７６０秒を１フイ一ルド
期間とし、連続した２フイ一ルド期間で１枚の画像とな
る１フレームの信号としている。即ち、１フイ一ルド期
間では１枚の画像の半分の水平走査線の情報しか得られ
ず、２フイ一ルド期間で１枚の画像の全ての水平走査線
の情報が得られる。

このため、ビデオカメラは１７６０秒毎に撮像を行い、
夫々の撮像信号より１フイールドの映像信号を作成する
ようにしている。

ところが、この映像信号をビデオテープレコーダ（ＶＴ
Ｒ）でスチル（静止画）再生したときには、上述した如
く高速シャッタにより各フィールドの画像にはブレをな
くしても、１フレームの画像に１７６０秒ずれた２組の
タイミングで撮像した２フイールドの信号が存在するた
め、被写体が移動している場合には、画像が２重に映る
所謂ウオブリング現象が発生してしまう。例えばゴルフ
のスイング中を撮像したときには、第３図に示す如く、
クラブ（１）及びボール（２）が高速で移動しているた
め、１７６０秒の移動距離だけずれた２重のクラブ（１
）及びボール（２）が画像に表示されてしまう。このた
め従来のＶＴＲでスチル再生を行うときには、１フレー
ムの映像信号だけを使用し、この１フレームの映像信号
より欠落した各水平走査線の情報を補間して得るように
し、この補間した信号で静止画像を表示する所謂フィー
ルドスチルを行っていた。

二のフィールドスチルによると、１回のタイミングで撮
像した信号だけにより画像を作成するので、ウオブリン
グ現象が発生しない。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、このフィールドスチル再生の場合には、信号
補間により水平走査線の数を２倍にしているので、垂直
解像度が通常再生時の画像に比べ半分に低下する不都合
があった。

本発明は斯かる点に鑑み、ｌフレームの撮像信号でスチ
ル再生を行ってもウオブリング現象が発生しない固体撮
像装置を提供することを目的とする。

り課題を解決するための手段〕 本発明の固体撮像装置は、例えば第１図に示す如く、受
光素子（１１）と、この受光素子（１１）に蓄積される
信号電荷を読出して順次転送する第１及び第２の転送レ
ジスタ（１２）及び（１３）とを有し、第１のタイミン
グで受光素子（１１）に蓄積した信号電荷を第１の転送
レジスタ（１２）に読出し、この第１のタイミングに連
続した第２のタイミングで受光素子（１１）に蓄積した
信号電荷を第２の転送レジスタ（１３）に読出し、ｎフ
ィールドのとき第１のタイミングで読出された第１の転
送レジスタ（１２）内の信号電荷を順次出力すると共に
、ｎ÷１フィールドのとき第２のタイミングで読出され
た第２の転送レジスタ（１３）内の信号電荷を順次出力
するようにしたものである。

〔作用〕

本発明の固体撮像装置によると、ｎフィールドの撮像信
号とｎ＋ｌフィールドの撮像信号とは、連続した第１の
タイミングと第２のタイミングとで撮影した信号となる
ため、例えは１／１０００秒のシャッタスピード時には
ｎフィールドが最初の１／１０００秒間の信号で、ｎ＋
１フィールドがこの１／１０００秒間に続いた１／１０
００秒間の信号となり、約１１５００秒間で１フイ一ル
ド分の撮像信号が撮影される。このため、ＶＴＲでフレ
ームスチル再生をしたときには、１１５００秒間で撮影
した１フレームの撮像信号による画像が再生されるため
、動きの比較的速い被写体であっても２重にならずウオ
ブリング現象が発生しない。

〔実施例〕

以下、本発明の固体撮像装置の一実施例を、第１図及び
第２図を参照して説明しよう。

本例はＣＣＤ型の固体撮像装置としたもので、第１図に
おいて（１０）は固体撮像装置全体を示し、この固体撮
像装置（１０）は複数（図は一部だけを示し実際には数
十五個）の受光素子（１１）がマトリクス状に配列して
あり、各垂直列の受光素子（１１）の一方の脇にＣＣＤ
よりなる第１の垂直転送レジスタ（１２）が設けてあり
、他方の脇にＣＣＤよりなる第２の垂直転送レジスタ（
１３）が設けである。即ち、各垂直列の受光素子（１１
）は、第１の垂直転送レジスタ（１２）と第２の垂直転
送レジスタ（１３）とに挟まれた状態になっている。

そして、第１の垂直転送レジスタ（１２）は、電極（１
４ａ）、　（１４ｂ）、　（１４ｃ）　及び（１４ｄ）
　　に供給される転送りロック信号φＶ＋、φｖ２．φ
Ｖ３　及びφＶ、により、隣接した受光素子（１１）が
受光によりＭ積した信号電荷の読出し及びこの読出した
信号電荷の垂直転送が制御される。また、第２の垂直転
送レジスタ（１３）は、電極（１５ａ）、　（１５ｂ）
、　（１５ｃ）　　及び（１５ｄ）に供給される転送り
ロック信号φＶｌ、φ■２′。

φＶｓ’及びφＶ４′により、隣接した受光素子（１１
）が受光により蓄積した信号電荷の読出し及びこの読出
した信号電荷の垂直転送が制御される。

そして、この固体撮像装置（１０）の下端部にはＣＣＤ
よりなる水平転送レジスタ（１６）が設けてあり、電極
（１７ａ）　　及び（１７ｂ）　　に供給される転送り
ロック信号φＨ３及びφＨ２により、第１の垂直転送レ
ジスタ（１２）又は第２の垂直転送レジスタ（１３）の
下端から転送された信号電荷を受けて水平方向に転送し
、出力端子（１８）から出力させる。このため、出力端
子（１８）から出力される撮像信号としての信号電荷は
、水・平ライン毎の信号となる。また、図示はしないが
、この固体撮像装置（１０）の基板側に、不要な信号電
荷を捨てるためのドレインが設けである。

次に、本例の固体撮像装置にて高速シャッタモードによ
り撮像を行う際の動作について、第２図のタイミング図
を参照して説明する。

本例においては、１／１０００秒のシャッタスピードで
撮像を行うものとする。まず、基準となるフィールド周
期は、第２図へに示すパルス信号がハイレベル信号“１
”であるときに奇数フィールドで、ローレベル信号“０
”であるときに偶数フィールドで、１７６０秒毎に奇数
フィールドと偶数フィールドとが切換わるとする。この
場合、本例においては偶数フィールドのときに撮像、即
ち受光素子（１１）からの信号電荷の読出しを行う。即
ち、各偶数フィールドの１７６０秒間の内、（１／６Ｏ
−１１５００）秒間は掃き出しパルス信号（第２図Ｂ）
を各受光素子（１１）に供給し、受光により蓄積した信
号電荷をドレインに掃き捨てさせる。

そして、各偶数フィールドの最後の１１５００秒間にな
ると、第２図Ｃに示す如くこの１１５００秒間の前半の
１／１０００秒間（ｔｌ）だけ各受光素子（１１）が受
光による信号電荷の蓄積を行う。そして、この１７１０
００秒が経過すると電極（１４ａ）　　〜（１４ｄ）　
から所定の読出しパルス信号Ｐ、（第２図Ｅ）を供給し
、各受光素子（１１）に隣接した第１の垂直転送レジス
タタ（１２）に蓄積した信号電荷を読出させる。そして
、読出しＪこ後はこの第１の垂直転送レジスタ（１２）
への電極（１４ａ）　〜（１４ｄ）　　からのパルス信
号の供給を停止して、読出した信号電荷を一時的に蓄え
ておく。そして、第１の垂直転送レジスタ（１２）への
信号電荷の読出しから１／１０００秒が経過すると、電
極（１５ａ）　　〜（１５ｄ）　　から所定の読出しパ
ルス信号Ｐ２（第２図Ｆ）を供給し、各受光素子（１１
）が第２図りに示すこの１／１０００秒ＬＪ（ｔ２）蓄
積した信号電荷を、隣接した第２の垂直転送レジスタ（
１３）に読出させる。このときにも読出した後はこの第
２の垂直転送レジスタ（１３）への電極（１５ａ）　　
〜（１５ｄ）　　からのパルス信号の供給を停止して、
読出した信号電荷を一時的に蓄えておく。

この読出しを行うと同時にフィールド期間は次の奇数フ
ィールド（以下ｎフィールドとする）になり、このｎフ
ィールドで第１の垂直転送レジスタ（１２〉内に蓄えら
れた信号電荷を、各電極（１４ａ）〜（１４ｄ）　　か
らの垂直転送パルス信号Ｐ、の供給により、各水平ライ
ン毎に順次水平転送レジスタ（１６）に転送する。そし
て電極（１７ａ）、　（１７ｂ）　　からＣ）水平転送
パルス信号の供給によりこの各水平ラインの信号電荷を
順次出力端子（１８）から出力させ、この出力端子（１
８）に接続された出力回路（図示せず）により所定の映
像信号にし、第２図Ｇに示す如くｎフィールドの出力映
像信号を得る。

そして、ｎフィールドに続いたｎ＋１フィールド（偶数
フィールド）になると、第２の垂直転送レジスタ（１３
）内に蓄えられた信号電荷を、各電極（１５ａ）　〜（
１５ｄ）　　からの垂直転送パルス信号Ｐ４　の供給に
より、各水平ライン毎に順次水平転送レジスタ（１６）
に転送する。そして電極（１７ａ）、　（１７ｂ）　　
からの水平転送パルス信号の供給によりこの各水平ライ
ンの信号電荷を順次出力端子（１８）から出力させ、こ
の出力端子（１８）に接続された出力回路により所定の
映像信号にし、第２図Ｇに示す如（ｎ＋１フィールドの
出力映像信号を得る。

そして、以下同様にして順次撮像を行い、連間的な映像
信号を得る。このような撮像により出力される映像信号
は、奇数フィールドと偶数フィールドとで連続したタイ
ミングで撮像した信号となる。即ち、奇数フィールドの
映像信号は、シャツタ開状態に相当するｔ　、　（１／
１０００秒間）の間の蓄積電荷に基づいた信号である。

また、偶数フィールドの映像信号は、１．　　に連続し
たｔ　２　（１／１０００秒間）の間の蓄積電荷に基づ
いた信号である。従って、この奇数フィールドと偶数フ
ィールドよりなる１フレームの映像信号は、（ｔ１＋ｔ
２）の１１５００秒間で撮像した映像信号になる。この
ため、この映像信号をＶＴＲで記録した後スチル再生し
たときには、１フレ一ム分の映像信号によりスチル再生
を行つフレームスチル再生を行っても、１フレームを構
成する奇数フィールドと偶数フィールドの２フイールド
の映像信号の撮像タイミングの違いがほとんどなく、動
きの速い物体を撮像した場合でも２フイールドの画像情
報の違いがほとんどなく、第３図に示した如きウオブリ
ング現象の発生がない。このウオブリング現象の発生が
回避できることで、フィールドスチル再生よりも垂直解
像度が高いフレームスチル再生を良好に行うことができ
る。しかも本例においては固体撮像装置（１０）に垂直
転送レジスタを第１のレジスタ（１２）と第２のレジス
タ（１３）との２系統設けるだけの簡単な構成で実現で
きる。

なお、本発明は上述実施例に限らず、本発明の要旨を逸
脱することなく、その他種々の構成が取り得ることは勿
論である。

る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の固体撮像装置の一実施例を示す構成図
、第２図は第１図例の説明に供するタイミング図、第３
図はウオブリング現象を示す路線図である。 （１０）は固体撮像装置、（１１）は受光素子、（１２
）は第１の垂直転送レジスタ、（１３）−は第２の垂直
転送レジスタである。 〔発明の効果〕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 受光素子と、該受光素子に蓄積される信号電荷を読出し
   て順次転送する第１及び第２の転送レジスタとを有し、 第１のタイミングで上記受光素子に蓄積した信号電荷を
   上記第１の転送レジスタに読出し、この第１のタイミン
   グに連続した第２のタイミングで上記受光素子に蓄積し
   た信号電荷を上記第２の転送レジスタに読出し、 ｎフィールドのとき上記第１のタイミングで読出された
   上記第１の転送レジスタ内の信号電荷を順次出力すると
   共に、ｎ＋１フィールドのとき上記第２のタイミングで
   読出された上記第２の転送レジスタ内の信号電荷を順次
   出力するようにしたことを特徴とする固体撮像装置。