JPH0241080A - 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、
任意のタイミングで受光素子に蓄積した信号電荷を第１
の転送レジスタに読出し、１フィールド周期で高速転送
によりこの第１の転送レジスタから第２の転送レジスタ
に転送し、第２の転送レジスタ内に転送された信号電荷
を１フィールド周期で順次出力するようにし、フィール
ド周期とは異なる任意のタイミングで撮像ができるよう
にし、この撮像信号に基づいて任意のタイミングの静止
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フィールド期間（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。二の場
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ク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
高速ンヤッタが簡単な構成で設定できる。この高速シア
ツ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。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、一般のビデオカメラは１フイールド毎に撮影
を行うので、１コマの撮影は１７６０秒毎であり、１／
１０００秒の如き高速シャッタで撮影を行うと、残りの
シャッタを閉じている時間の方がはるかに長くなってし
まう。このため、例えば高速で移動する物体を高速シャ
ッタで撮影した場合には、この移動物体が撮像画角中に
最も良く収まっているタイミングで撮影できる可能性が
低（、シャッタチャンスを逃がすことが多かった。

本発明は斯かる点に鑑み、任意のシャッタチャンスで撮
影のできる固体撮像装置を提供することを目的とする。

〔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）に蓄積した信
号電荷を読出して順次転送する撮像領域の転送レジスタ
（１２ａ）　　と、この撮像領域の転送レジスタ（１２
ａ）　　に連続しこの撮像領域の転送レジスタ（１２ａ
）　　からの信号電荷を順次転送するメモリ領域の転送
レジスタ（１２ｂ）　　とを有し、任意のタイミングで
受光素子（１１）に蓄積した信号電荷を撮像領域の転送
レジスタ（１２ａ）　　に読出し、１フィールド周期で
高速転送によりこの撮像領域の転送レジスタ（１２ａ）
　　からメモリ領域の転送レジスタ（１２ｂ）　　に転
送し、メモリ領域の転送レジスタ（１２ｂ）　　内に転
送された信号電荷を１フィールド周期で順次出力するよ
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、１フィールド期間毎に
撮像を行っているときに、例えは外部からインパクト信
号の人力があると、このインパクト信号が得られるタイ
ミングで、受光素子（１１）が蓄積した信号電荷を撮像
領域の転送レジスタ（１２ａ）に読出しする。このとき
、直前の１フイー、、ト期間毎の撮像による信号電荷は
メモリ領域の転送レジスタ＜１２ｂ）　　に転送されて
いて、この転送レジスタ（１２ｂ）　の信号電荷を出力
させた後、インパクト信号により撮像した信号電荷を撮
像領域の転送レジスタ（１２ａ）　　からメモリ領域の
転送レジスタ（１２ｂ）に転送することで、この撮像装
置からの撮像信号の信号は１フィールド周期になり、１
フィールド周期で出力される撮像信号中に任意のタイミ
ングで撮像した撮像信号が含まれるようになる。

〔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）は撮像領域（１０ａ）　　とメモリ領域
（１０ｂ）　　とに分かれた所謂フレームインターライ
ン型撮像装置である。そして、撮像領域（１０ａ）内に
は、複数（図は一部だけを示し実際には数十方何）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）の脇にＣＣＤよりなる垂直転送レ
ジスタ（１２）が設けである。この垂直転送レジスタ（
１２）は、撮像領域（１０ａ）　　からメモリ領域（１
０ｂ）　　に亘って連続して設けである。そして、撮像
領域（１０ａ）　　内の垂直転送レジスタ（１２ａ）は
、電極（１３ａ）、　（１３ｂ）、　（１３ｃ）　　及
び（１３ｄ）　　に供給される転送りロック信号φＶ８
．φＶ２．φＶ３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
びこの読出し信号電荷のレジスタ（１２ａ）　　内の垂
直転送が制御される。

また、メモリ領域（１０ｂ）　　内の垂直転送レジスタ
（１２ｂ）　　は、電極（１４ａ）、　（１４ｂ）、　
（１４ｃ）及び（１４ｄ）　　に供給される転送りロッ
ク信号φＶｌ、φＶ２′、φｖ３及びφＶ　４　’　に
より、撮像領域側のレジスタ（１２ａ＞から垂直転送に
より供給される信号電荷の垂直転送が制御される。

そして、メモリ領域（１０ｂ）　　の下端部にはＣＣＤ
よりなる水平転送レジスタ（１５）が設けてあり、電極
（１６ａ）　　及び（１６ｂ）　　に供給される転送り
ロック信号φＨ１及びφＨ２により、垂直転送レジスタ
（１２）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（１７）から出力させる。このた
め、出力端子（１７）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。また本例においては、外部からの撮像装置の駆
動回路に任意のタイミングでインパクト信号が入力可能
としである。

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Ａに示す基準パルス信号の立上り及び立下
り毎にフィールドが切換わるとする。

そして、通常の撮像時には、各１フィールド期間（１／
６０秒間）の内、（１／６０−１／１０００　）秒間は
掃き出しパルス信号（第２図Ｂ）を各受光素子（１１）
）こ供給し、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１フィールド期間の最後の１／１０００秒間
になると、掃き出しパルス信号を停止して第２図Ｃに示
す如くこの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１／１０００秒が経過すると電極（１３ａ
）〜（１３ｄ）　から所定の読出しパルス信号ｐ＋（第
２図Ｄ）を供給し、各受光素子（１１）に隣接した垂直
転送レジスタ（１２ａ）　　に蓄積した信号電荷を読出
させる。

そして、この読出しを行うと同時に基準信号（第２図Ａ
）のフィールド期間は次のフィールドになり、各電極（
１３ａ）　　〜（１３ｄ）　　及び（１４ａ）　　〜（
１４ｄ）から高速で垂直転送させる高速転送パルス信号
（第２図Ｅ）を供給し、撮像領域（１０ａ）　　の垂直
転送レジスタ（１２ａ）　　内の信号電荷を、全てメモ
リ領域（１０ｂ）　　の垂直転送レジスタ（１２ｂ）　
　に高速で垂直転送させる。この高速転送は、少なくと
も各フィールド期間の撮像信号の読出しが始まる前に完
了させておく。そして、このフィールド期間の撮像信号
の読出しを行うタイミングになると、メモリ領域（１０
ｂ）　　の垂直転送レジスタ（１２ｂ）　　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の供給により、各水平ライン
毎に順次水平転送レジスタ（１５）に転送する。そして
、電極（１６ａ）、　（１６ｂ）　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（１７）から出力させ、この出力端子（１７
）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Ｆに示す如くこのフィールド期間の出
力映像信号を得る。

そして、例えば撮像を行って、いる操作者がシャッタチ
ャンスであると判断したとき（第２図ＢのＸ点）に、ト
リガ釦等の操作でこの撮像装置（１０）の駆動回路（図
示せず）にインパクト信号が供給されると、この時点で
掃き出しパルス信号の供給を停止する。そして、第２図
Ｃに示す如く、この掃き出しバ・レス信号が停止してか
ら！／１０００秒間（ｔ２）、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１／１０
００秒が経過すると電極（１３ａ）　〜（１３ｄ）から
所定の読出しパルス信号Ｐ２（第２図Ｄ）を供給し、各
受光素子（１１）に隣接した垂直転送レジスタ（１２）
に蓄積した信号電荷を読出させる。

この読出しを行った後、基準信号（第２図Ａ）のフィー
ルド期間が次のフィールドになるまで撮像領域（１０ａ
）　　の垂直転送レジスタ（１２ａ）　　内に読出した
信号電荷を蓄えておく。そして次のフィールドになると
、各電極（１３ａ）　　〜（１３ｄ）　　及び（１４ａ
）　〜（１４ｄ）　から高速で垂直転送させる高速転送
パルス信号（第２図Ｅ）を供給し、撮像領域（１０ａ）
　　の垂直転送レジスタ（１２ａ）　　内の信号電荷を
、全てメモリ領域（１０ｂ）　　の垂直転送レジスタ（
１２ｂ）　　に高速で垂直転送させる。そして、このフ
ィールド期間の撮像信号の読出しを行うタイミングにな
ると、上述した通常読出し時と同様に、メモリ領域（１
０ｂ）の垂直転送レジスタ（１２ｔｌ）　　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の供給により、各水平ライ
ン毎に順次水平転送レジスタ（１５）に転送する。そし
て、電極（１６ａ）（１６ｂ）　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（１７）から出力させ、この出力端子（１７）
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Ｆに示す如くこのフィールド期間の出力映像信号を得
る。

そして本例においては、次の１フィールド分もインパク
ト信号供給時と同じタイミングで信号電荷の蓄積及び垂
直転送レジスタ（１２）への読出しを行い、ｌフレーム
分このタイミングでの撮像を行った後、以後の各フィー
ルド期間では再びインパクト信号が供給されるまで蓄積
時間ｔ１　及び読出しパルス信号Ｐ１　　による通常の
読出しによる撮像を行う。

このようにして撮像を行うことで、インパクト信号の供
給を任意のタイミングで行うことで、この任意のタイミ
ング図撮像が行われる。このため１／１０００秒の如き
高速ンアンタにより撮像を行っても、シマツタチャンス
を逃がさずに撮影でき、この撮像信号に基づいて任意の
タイミングの画像が得られる。しかも、出力映像信号と
しては、第２図Ｆに示す如く、撮像タイミングにかかわ
らずフィールド周期で連続的に取り出されるので、ＶＴ
Ｒ等での出力映像信号の記録が良好に連続的に行われる
。また本例の場合、固体撮像装置（１０）にメモリ領域
（１０ｂ）　　を設けるだけなので、構成が簡単である
。

なお、上述実施例においてはインパクト信号の供給時に
１フレ一ム分このインパクト信号によるタイミングで撮
影するようにしたが、１フイールドだけ撮影タイミング
を変えるようにしてもよく、また次のインパクト信号の
供給までこのタイミングでの撮影を連続的に行うように
してもよい。さらに、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。

〔発明の効果〕

本発明の固体撮像装置によると、メモリ領域を撮像装置
に設けるだけの簡単な構成で、フィールド周期とは異な
る任意のタイミンクで撮像ができ、この撮像信号に基づ
いて任意のタイミングの静止画像が得みれる利益がある
。

【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である
。 （１０）は固体撮像装置、（１０ａ）　　は撮像領域、
（１０１３）はメモリ領域、（１１）は受光素子、（１
２）は垂直転送レジスタ、（１２ａ）　　は撮像領域の
垂直転送レジスタ、（１２ｂ）　　はメモリ領域の垂直
転送レジスタである。 代　　理　　人　　　　　伊　　藤　　　　　頁間 訟　　隈　　秀　　盛 第１図 手続補正書 １．事件の表示 昭和６３年　特　許　願　第１９１６８５号２、発明の
名称 固体撮像装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　東京部品用図化品用６丁目７番３５号名称（２
１８）ソニー株式会社 代表取締役　大　賀　典　雄 ４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 受光素子と、該受光素子に蓄積した信号電荷を読出して
   順次転送する第１の転送レジスタと、該第１の転送レジ
   スタに連続しこの第１の転送レジスタからの信号電荷を
   順次転送する第２の転送レジスタとを有し、 任意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、１フィールド周期で
   高速転送によりこの第１の転送レジスタから上記第２の
   転送レジスタに転送し、上記第２の転送レジスタ内に転
   送された信号電荷を１フィールド周期で順次出力するよ
   うにしたことを特徴とする固体撮像装置。