JPH0292172A - 電子シャッタ付き固体撮像装置 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は、ビデオ・カメラ、電子スチルカメラ等に用
いられ、特にシャッタ期間の可変範囲を拡大できるよう
に改良した電子シャッタ付き固体撮像装置に関する。

（従来の技術） ビデオ画像の撮像装置において、スチル画像を得るため
にはシャッタ装置が必要である。

ＣＣＤ　（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃ
ｅ　）を用いた固体撮像装置にあっては、シャッタ期間
に対応してＣＣＤ’に蓄積された電荷を放出すると共に
、この電荷の放出期間において光電変換画素に受像画面
に対応して蓄積された電荷を、上記ＣＣＤに転送させる
ようにしている。

第４図は従来の電子シャッタを備えた固体撮像装置の構
成を示すもので、受像画面に対応して格子状に複数の光
電変換画素１１が配列される。この光電変換画素１１の
側部には、受像画面の垂直方向に対応して複数の垂直転
送ＣＣＤ１２の列が水平方向に配列され、この垂直転送
ＣＣＤ　１２は、３相にした駆動パルスφｖ１〜φｖ３
により駆動される。

そして、この複数の垂直転送ＣＣＤ１２の電荷は、水平
転送ＣＣＤ１３に１水平走査線単位で転送され、この水
平転送ＣＣＤ　１３から出力アンプ１４を介して固定画
像の映像信号として出力される。

ここで、上記水平転送ＣＣＤ　１３は、２相のパルスφ
Ｈ１およびφＨ２により駆動される。

このように構成される固体撮像装置において、第５図に
示すタイムチャートさらに第６図で示すポテンシャル図
で示されるように、まず時刻ｔ。

で光電変換画素１１に蓄積されている電荷が、垂直転送
ＣＣＤ１２に一斉に移動される。このようにして電荷が
移動されたならば、時刻ｔ１〜ｔ２の間で、垂直転送Ｃ
ＣＤ１２の駆動パルスφｖ１〜φｖ３が第５図で示すよ
うに通常よりも速い周期で発生され、垂直転送ＣＣＤ１
２が通常の転送速度の１００倍程鹿の速さで、少なくと
も垂直転送ＣＣＤの数段以上転送を繰返させる。すなわ
ち、この動作によって、垂直転送ＣＣＤ１２に蓄積され
ていた電荷が吐き出されるようになり、このような吐き
出し動作が終了したならば、時刻ｔ３で光電変換画素１
１に時刻ｔ１からｔ２の間に蓄積された電荷を、垂直転
送ＣＣＤ　１２に一斉移動する。

そして、時刻ｔ４からｔ５の間にこの垂直転送ＣＣＤ　
１２に移動された電荷を、１水平走査線毎に水平転送Ｃ
ＣＤ　１３に読み取り、出力アンプ１４を介して、固定
画像の映像出力信号として取出すものである。

すなわち、この固体撮像装置にあっては、垂直転送Ｃ’
ＣＤ１２に蓄積されている電荷を吐き出す動作を実行す
る時刻ｔＯ〜ｔ３の間が、光電変換画素１１に対する受
像画面の信号電荷の蓄積時間となる。そして、この信号
蓄積期間が固定画像を得るためのシャッタ期間となるも
のであり、このシャッタ期間は垂直転送ＣＣＤ１２から
不要電荷を吐き出す期間ｔ１〜ｔ２によって制限される
。したがって、垂直転送ＣＣＤ１２の転送速度に対応し
てシャッタ時間が制限され、このシャッタ期間をより短
く設定することができない。

（発明が解決しようとする課題） この発明は上記のような点に鑑みなさ机たちので、垂直
転送ＣＣＤの転送速度で制限されるシャッタ期間を、こ
の転送速度に関係することなくより短い期間に設定する
ことが可能とされ、例えば速い動きの映像の瞬間的な固
定画像を、容易且つ確実に撮像できるようにする電子シ
ャッタ付き固体撮像装置を提供しようとするものである
。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） この発明に係る電子シャッタ付き固体撮像装置にあって
は、光電変換画素から電荷が一斉移動設定される垂直転
送ＣＣＤに、電荷の吐き出し用のドレインを接続し、垂
直転送ＣＣＤのポテンシャルを一定とされるようにする
と共に、上記ドレインのゲートを開いて、垂直転送ＣＣ
Ｄに蓄積された電荷を吐き出すように制御する。

（作用） 上記のように構成される電子シャッタ付き固体撮像装置
にあっては、垂直転送ＣＣＤに蓄積された電荷がドレイ
ンを介して吐き出される時間によって、シャッタ期間が
設定されるようになる。

したがって、垂直転送ＣＣＤを転送駆動するに必要な時
間よりも充分に短い時間とされる電荷吐き出しに必要な
時間によって、シャッタ期間が制限されるものであり、
非常に速いシャッタ速度が容易に設定できるようになり
、各種要望に確実に対応できるシャッタ期間が設定でき
るようになる。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図はその構成を示すもので、映像受光面に対応して
多数の光電変換画素１１が格子状に配列され、受光面の
垂直方向に対応して水平方向へ複数の垂直転送ＣＣＤ　
１２の列が配列される。

この複数の垂直転送ＣＣＤ１２を転送された電荷は、水
平１走査線単位で水平転送ＣＣＤ１３に移動されるもの
で、この水平転送ＣＣＤＩＩを転送された電荷は、出力
アンプ１４を介して映像出力信号として出力される。

そして、この装置にあっては、上記複数の垂直転送ＣＣ
Ｄ１２がドレイン１５に接続されているもので、このト
レイン１５のゲートを開くことによって、垂直転送ＣＣ
Ｄ１２に蓄積された電荷が、このドレイン１５を介して
吐き出されるようにしている。

ここで、上記垂直転送ＣＣＤ１２は３相の駆動パルスφ
Ｖ１〜φＶ３によって駆動され、水平転送ＣＣＤ　１３
は２相のパルスφＨ１およびφＨ２によって駆動される
ものであり、ドレイン１５は信号ＯＤによってゲート制
御されるようにしている。

このように構成される固体撮像装置において、第２図で
示したタイムチャートおよび第３図のポテンシャル図で
示されるように、時刻ｔｏで光電変換画素１１に蓄積さ
れている電荷が垂直転送ＣＣＤ１２に一斉に移動され、
つまりフィールドシフトされて、時刻ｔ２〜ｔ３の間で
はこの垂直転送ＣＣＤ１２を駆動するパルス信号φｖ１
、φＶ２およびφＶ３の電位を、等しい値に設定する。

信号φｖ１〜φｖ３が同一の電位状態に設定されること
により、第３図で示されるように垂直転送ＣＣＤ　１２
の全体のポテンシャルが均一レベル（Ｈ−ハイレベル）
に設定されるようになる。

このような状態で、時刻ｔ２とｔ４との間の期間でドレ
イン１５の制御電位ＯＤをハイレベル（Ｈ）に設定する
と、このドレイン１５のゲートが開かれた状態となり、
上記ポテンシャルが均一レベルとされた垂直転送ＣＣＤ
１２に蓄積されている電荷が、ドレイン１５を介して吐
き出される。

このようにして垂直転送ＣＣＤ１２に蓄積された電荷が
吐き出された後、上記時刻ｔｏからｔ３までの間、受像
画像に対応して光電変換画素１１に蓄積された電荷は、
上記時刻ｔ３で垂直転送ＣＣＤ１２に移動される。この
とき、ポテンシャルの井戸は信号φｖ１の下にあり、時
刻ｔ４〜ｔ６の間に、ポテンシャルの井戸をφＶ１→φ
ｖ２→φｖ３と順次移動するようになって電荷を転送す
る。そして、水平転送ＣＣＤ１３に１走査線ずつ電荷が
転送され、水平１走査線期間内に水平１走査線分の信号
電荷が出力アンプ１４に送られて、電圧信号に変換され
た映像信号が出力されるようになる。

すなわち、この固体撮像装置にあっては、垂直転送ＣＣ
Ｄ　１２に蓄積された不要電荷を吐き出すｔ２〜ｔ８の
期間が、シャッタ期間とされるようになるものであり、
垂直転送ＣＣＤ１２に蓄積された電荷を高速転送によっ
て吐き出す従来に比較して、充分に短い時間範囲とする
ことができる。したがって、この固体撮像装置のシャッ
タ動作時間の最小値は、この電荷の吐き出し期間によっ
て制限されるので、より高速の電子シャッタ動作が実行
されるようになり、撮像対象に対応した高速シャッタ動
作が実現できるようになる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る電子シャッタ付き固体撮像
装置にあっては、充分に短い時間のシャッタ期間が設定
できるものであり、電子シャッタ速度を高速化するため
の制限が著しく緩和される。したがって、高速動作して
いる撮像対象のスチル画像等が容易且つ確実に撮像でき
るものであり、この種固体撮像装置の機能向上が効果的
に行われるようになるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る固体撮像装置を説明
する構成図、第２図は上記装置の動作を説明するタイム
チャート、第３図は同じくポテンシャル図、第４図は従
来の固体撮像装置を説明する構成図、第５図はその動作
を説明するタイムチャート、第６図は同じくポテンシャ
ル図である。 １１・・・光電変換画素、１２・・・垂直転送ＣＣＤ、
１３・・・水平転送ＣＣＤ、１４・・・出力アンプ、１
５・・・ドレイン（電荷吐き出し用）。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３ 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 多数の光電変換画素を受光平面で格子状に配列して構成
   した映像受光面と、 この映像受光面を構成する上記光電変換画素それぞれに
   蓄積された電荷が順次転送される複数の垂直転送ＣＣＤ
   と、 この複数の垂直転送ＣＣＤでそれぞれ順次転送される電
   荷を、１水平走査線ずつ読み出す水平転送ＣＣＤと、 上記複数の垂直転送ＣＣＤが接続され、この垂直転送Ｃ
   ＣＤに蓄積されている電荷を吐き出させる電荷吐き出し
   用のドレインと、 上記映像受光面を構成する複数の光電変換画素に蓄積さ
   れた電荷を、上記垂直転送ＣＣＤに移動させた状態で、
   この垂直転送ＣＣＤの制御ポテンシャルを一定にし、そ
   の直後に上記ドレインのゲートが開かれるようにする制
   御手段とを具備し、上記垂直転送ＣＣＤの制御ポテンシ
   ャルが一定にされ、ドレインのゲートが開かれている間
   にシャッタ期間が設定されるようにしたことを特徴とす
   る電子シャッタ付き固体撮像装置。