JPH0251316B2 - - Google Patents

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JPH0251316B2
JPH0251316B2 JP57064034A JP6403482A JPH0251316B2 JP H0251316 B2 JPH0251316 B2 JP H0251316B2 JP 57064034 A JP57064034 A JP 57064034A JP 6403482 A JP6403482 A JP 6403482A JP H0251316 B2 JPH0251316 B2 JP H0251316B2
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JP
Japan
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solid
ccd
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lines
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Application number
JP57064034A
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English (en)
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JPS58182265A (ja
Inventor
Nozomi Harada
Okio Yoshida
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
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPS58182265A publication Critical patent/JPS58182265A/ja
Publication of JPH0251316B2 publication Critical patent/JPH0251316B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/148Charge coupled imagers
    • H01L27/14831Area CCD imagers

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は固体撮像素子の撮像方法に関する。
〔従来技術とその問題点〕
固体撮像装置は従来の撮像管とくらべ、小型、
軽量、高信頼性のカメラが出来るばかりでなく、
撮像した画像において図形歪がなく、残像が小さ
く、焼付きが無いなどの多くの利点がある。この
ため、ITVカメラ、家庭用ビデオ・カメラ、さ
らには銀塩フイルムを用いない電子カメラ等への
広い応用があり、今後さらに応用範囲が広がるも
のと予想される。
しかし、一方では撮像管に比べてビートやモア
レと呼ばれる偽解像や偽信号が出る欠点がある。
撮像管の代表例としてビジコン形撮像管をとりあ
げると、被写体像が入射したターゲツトのイメー
ジ部は1/60秒間あるいは1/30秒間に電子ビームで
全面を走査されて映像信号を送り出す。通常、電
子ビームのターゲツト上の走査面積相当を画素と
して考えるが、一般にガラス分布の形状をもつた
画素と考えられ、これがイメージ部全体をくまな
く連続的に走査し、信号を読み出していく。1フ
イールド1/60秒を2回繰り返したインターレース
により1フレームの画像を形成するのが通例であ
るが、最初のフイールドで走査しなかつた部分は
次のフイールドで走査され、全面が入射光に対し
て有効部分として働らく。
一方、固体撮像素子では第1図に示すインター
ライン転送形CCDに見られる如く、光信号を光
電変換し、その信号電荷を蓄積するP11〜PMN
ホト・ダイオードとそれらホト・ダイオードから
フイールド・シフト・ゲート1により転送された
信号電荷を読み出すためのC1〜CMの垂直CCDが
主としてイメージ部を構成する。垂直CCDの信
号電荷は水平走査線に相当する1段ごとに水平
CCDレジスタ2に転送され水平有効期間に該レ
ジスタ内を転送されて順次出力部3より読み出さ
れる。
第2図は、第1図のインターライン転送CCD
における一画素の構成説明図である。ホト・ダイ
オードによる開口部5の隣には垂直CCD6が設
けられている。この垂直CCD6は光シールドさ
れることが必要であり、図中斜線で示された部分
7は例えばアルミニウム(Al)電極で覆われて
いる。ここでホト・ダイオードの開口部5の垂直
方向上部もAl電極7で覆われているのは第1図
におけるホト・ダイオード(Pi,P′i)間の垂直方
向分離と、垂直CCD(C1,C2,…,CM)を駆動す
るための内部配線電極がこの部分に設けられてい
るためである。
この場合、入射光学情報に対してこのAl電極
7は無効領域となり、有効感度領域が離散して形
成されているためビートやモアレの偽信号が発生
しやすい。
上述のインターライン転送形CCDの他に、X
−Yアドレス方式のMOS形固体撮像素子とCID
(Charge Injection Device)固体撮像素子やラ
イン・アドレス方式のCPD(Charge Priming
Device)固体撮像素子等ではAl配線部分が同じ
く入射光に対して無効部分を形成し、有効感度領
域が離散してそれぞれ程度は異なるが偽信号とな
りやすい。また、光電変換を光導電膜で行ない、
読み取り走査を従来の固体撮像素子のスキヤナに
て行なういわゆる2階建て固体撮像素子において
も、入射面にAl電極などの無効領域を用いた場
合には、程度の差はあるが偽信号と生じやすい。
フレーム転送形CCDは一般には入射光側にAl
電極を用いないので、水平の画素分離を行なうチ
ヤネル・ストツパ部以外は有効領域となり、偽信
号の発生は割合少ないが、撮像管と比べると十分
では無い。
〔発明の目的〕
本発明は上述した従来の固体撮像素子の欠点を
改良したもので偽信号の少ない高画質の撮像を可
能とする固体撮像素子の撮像方法を提供すること
を目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は固体撮像素子の光電変換部にて信号電
荷を蓄積する期間、固体撮像素子を入射光像に対
して相対的に振動させて、有効開口部が実効的に
無効領域を走査する事により実現したものであ
る。すなわちインターライン転送形CCDのよう
な矩形の感度形状を相対的振動によりフレーム転
送形CCDのような台形の感度形状に直して、偽
信号を少なくする。理想的には撮像管のように、
イメージ部全体が入射光に対して有効領域となる
ように振動させるのが良い。
〔発明の実施例〕
先ずインターライン転送形CCDとフレーム転
送形CCDの感度形状と、これらの感度形状と解
像度との関係について簡単に述べる。
第3図aはインターライン転送形CCDの感度
形状を示し、例えば水平方向で第2図の開口部に
相当した矩形となる。一方第3図bはフレーム転
送形CCDの感度形状を示し、一部重畳した台形
の感度形状となる。ここで重なり合つた肩の部分
は水平方向ではチヤンネル・ストツパ部、垂直方
向ではインターレス動作のためにポテンシヤル井
戸が形成されていない部分である。
第4図は現状で一般的な500V×400H画素につ
き、水平方向に第3図の感度形状とした時の解像
度を示すMTF曲線である。水平の400画素は白黒
の縞で400本をあてはめる事が出来るが、一般に
解像度のTV本数は垂直方向換算で示すのでアス
ペクト比を掛けた400×3/4=300TV本が固体
撮像素子の再生可能なナイキスト限界となる。
IT−CCDの矩形感度形状では300TV本数でaの
MTF曲線となり、MTF値は極めて高い。
300TV本を越えると、当該技術者に良く知られ
ているように折り返し現象が現われて、300TV
本〜600TV本の縞柄のMTF曲線a′は300TV本〜
0TV本にa″のMTF曲線であらわれる。600TV本
〜900TV本は同じく0TV本〜300TV本にあらわ
れる。900TV本〜1200TV本は300TV本〜0TV
本にあらわれる。これらの300TV本以上の画像
はいわゆる偽解像となつて画像にあらわれるが、
MTF値が極めて高いために極めてはつきりした
偽信号となる。一方、FT−CCDの台形の感度形
状では0TV本〜300TV本のMTF曲線bに続いて
300TV本〜600TV本のMTF曲線b′は300TV本〜
0TV本のMTF曲線b″となる。しかし、600TV本
では0TV本となつて、かつ、MTF値が0%とな
り、それ以上も0%に近い値になつている。これ
は、MTF値が小さいために偽信号ははつきり見
えない事を意味する。モアレは600TV本にて顕
著にあらわれるが、IT−CCDでは60%附近の
MTF値に対してFT−CCDは0%であり、前者
が良く目立つて、後者が殆んど目立たないのはこ
のMTF値の相違である。
このようにIT−CCDとFT−CCDとではそれら
の感度形状のちがいによつてMTF値が相違し、
このMTFの相違によつて偽信号がはつきりあら
われたりあらわれなかつたりする。本発明は感度
形状を偽信号のあらわれにくい形状にしようとす
るものである。
第5図は本発明の一実施例を示す。本発明によ
れば前述の第1図、第2図及び第5図aで示され
るインターライン転送CCDチツプ基板を第5図
bに示すように入射光像に対して相対的に水平方
向x方向に振動させる。すなわち先ず例えば画素
の開口部の中心を基準としてxの正の方向へ移動
させる。中心が画素の水平方向ピツチPhと等し
い距離まで動いた時に止め、この点でフイール
ド・シフト・ゲートの印加電圧波形φFSGを低レベ
ル電圧VLから高レベル電圧VHへ変化させて、移
動中に蓄積した信号電荷を垂直CCDへ転送する。
この動作期間がAフイールドとなる。次に、x=
Phの点から逆に、元の方向へ移動させ、x=0
に戻つた時点で、信号電荷を垂直CCDへ転送す
る。この期間がBフイールドである。A,Bフイ
ールドの振動中心はx=1/2phで一定である。こ のように振動させると、開口部が移動して、従来
はAlシールド膜による無効部であつたものが、
実効的に有効感光部となる。このため、従来の如
く静止していれば、第5図cの点線に示すような
矩形の感度形状のものが振動により、水平方向で
感度領域が広がり、同図c中の実線で示すような
台形の感度形状となる。
なお、第5図では1ケの画素について示した
が、2ケの画素について示すと、その感度形状は
台形の肩部が重なりあつたフレーム転送形CCD
と同じようになる。
〔発明の効果〕
固体撮像素子では入射光に対する有効領域はど
のような方式の固体撮像素子とするかにより、さ
らに素子の設計段階あるいは製作段階で決まる。
画質の異なる撮像画像を得たいときには有効領域
が異なる素子で撮像せねばならない。しかるに上
述のように本発明によれば、例えばインターライ
ン転送形CCDの素子を用意しておき振動法を変
える事により任意の感度形状にできるので、多数
の素子やカメラを用いる必要がない。撮像画像に
偽信号を生ずる細かい縞柄が無い場合には運動を
止めるかあるいは少ない移動距離として、解像度
を高めた撮像が可能であり、偽信号の出る撮像画
像では振動を大きくして実効的な感光面積を増
し、さらには画素間の感光部のオーバー・ラツプ
を行なわせて、偽信号を抑える事ができる。この
ように本発明の方式は入射光に対して無効領域を
有する固体撮像素子を入射光像と相対的に運動さ
せて有効な感光部が成可く広い範囲を走査する事
により、従来の離散した感光部によつて生じてい
た偽信号を減少する事が出来る。
〔発明の他の実施例〕
第6図は本発明の他の実施例を示す。この例は
第6図bに示すように各フイールド毎に、画素中
心に対して対称に三角波形で振動させた例であ
る。すなわち水平方向に右方向へPh/2進んだ
点で反転し、左方へ向かい−Ph/2で再び反転
して戻る。この振動毎に蓄積した信号電荷をフイ
ールド・シフト・ゲートにより垂直CCDへ転送
する。開口部が無効部分の上を走査するため、そ
の結果感度形状は第6図cに示すように台形とな
る。転送のタイミングは一往復してx=0に戻つ
た時点で行なう必要は特に無く、どの時点からで
も一往復した適当なタイミングで良い点が第5図
の実施例と異なる。
転送のタイミングに制限が無い場合には、イン
ターライン転送形CCDのみならず取り出しのタ
イミングが画素位置により変わる画素からの信号
MOS形やCPD形固体撮像素子にも本方式が使え
る事になる。
第7図は水平方向以外に垂直方向への移動を採
り入れた例である。無効領域上を走査して、あた
かも開口部が大きくなつたと同じような効果を持
たせる。図において、画素の左方へ飛び出して移
動させているのは隣接画素とのオーバー・ラツプ
を行なつたためである。オーバー・ラツプを特に
重視しない場合には振り方を制限すれば良い。
第8図は水平・垂直の動きを同時に行なつて8
字状に動かす例である。また、第9図はさらに開
口部がなるべく広い面積を移動して覆う例であ
る。
上記実施例にて、三角波形で振動させる例を述
べたが、これに限らず正弦波形でも良い事は勿論
である。また、水平垂直の方向のみならず斜め方
向でも良い。開口部が相対的な運動により、従来
の静止状態の開口面積より広い面積を走査する事
が本発明の目的とする所である。
また実施例ではフイールド蓄積の例について説
明したが、フレーム蓄積にも適用できる事は明ら
かである。ある画素について信号電荷の垂直
CCDへの転送が行なわれる時点から、次の転送
の時点までに開口部が運動して実効的に再走査面
積が増えれば良い。
なお、上記実施例では入射光像や固体撮像素子
の運動にて光軸につき垂直な面での運動について
述べたが、光軸と平行に小さな距離での運動を固
体撮像素子が行なうと、焦点ぼけが起こり、光学
的なぼかしとなつて、偽信号が改善される。
本発明の説明において、感光部の開口部が垂直
方向や水平方向に一列に配列されたものを用いた
が、ジグザグ配列されたものにも適用して偽信号
を減少できる。
また、本発明は白黒撮像に限らずカラー撮像に
も用いる事が出来、固体撮像素子が単板の場合に
も二板、三板のように複数個からなるカメラにも
応用できる事は勿論である。
さらに本発明は二次元固体撮像素子に限らず、
一次元固体撮像素子に適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はインターライン転送形CCDの構成図、
第2図はインターライン転送形CCDの画素内構
成図、第3図はインターライン転送形CCDとフ
レーム転送形CCDの感度形状図、第4図は感度
形状と解像度を示すMTF曲線との関係図、第5
図は本発明の一実施例を示す図、第6図、第7
図、第8図および第9図は本発明の他の実施例を
示す図である。 Pi,P′i……感光部、Ci……垂直CCD、1……フ
イールド・シフト・ゲート(FSG)、2……水平
CCDシフト・レジスタ、3……出力部、4……
感光領域、5……開口部、6……垂直CCD、7
……光シールドAl電極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 光電変換を行なう感光部の開口面積が画素の
    一定部分に限定されている固体撮像素子の撮像方
    法において、前記固体撮像素子を入射光像に対し
    て相対的に振動せしめて、実効的に開口面積を広
    げると共に連続するフイールド間で振動中心を一
    定にするようにした事を特徴とする固体撮像素子
    の撮像方法。
JP57064034A 1982-04-19 1982-04-19 固体撮像素子の撮像方法 Granted JPS58182265A (ja)

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JP57064034A JPS58182265A (ja) 1982-04-19 1982-04-19 固体撮像素子の撮像方法

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JPS58182265A JPS58182265A (ja) 1983-10-25
JPH0251316B2 true JPH0251316B2 (ja) 1990-11-07

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Families Citing this family (4)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0620240B2 (ja) * 1985-06-04 1994-03-16 大日本スクリーン製造株式会社 画像信号生成装置
JPS6382176A (ja) * 1986-09-26 1988-04-12 Canon Inc ビデオカメラ
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CN109792495B (zh) 2017-02-28 2022-04-01 松下知识产权经营株式会社 摄像系统及摄像方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5356915A (en) * 1976-11-02 1978-05-23 Ricoh Co Ltd Picture read system

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JPS58182265A (ja) 1983-10-25

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