JPH03149977A

JPH03149977A - Ｃｃｄ撮像装置の駆動方法

Info

Publication number: JPH03149977A
Application number: JP1288097A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Hashimoto; 信雄橋本
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1989-11-06
Filing date: 1989-11-06
Publication date: 1991-06-26

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】の本発明は、高解像度ＣＣＤ撮像装置の駆動方法に関する
。

支来夏１販テレビカメラ等ではＣＣＤを利用した２次元固体撮像素
子が広く用いられている。

２次元ＣＣＤテレビカメラの撮像部の構成例を第２図に
示す。２次元的に配列された充電変換部（画素）１２の
各列に垂直シフトレジスタｌＯが設けられ、全垂直シフ
トレジスタ１０に接続して体の水平シフトレジスタ１４
が設けられている全垂直シフトレジスタｌＯはＣＯＤ構
造となっており、各転送電極１６が４相のバ）ｌｔＸ信
号Ｖｌ、Ｖ２．Ｖｚ、ＶａによＪ駆動される。このうち
の２相Ｖ　＋　、　Ｖ　２分の転送電極１６が１つの光
電変換素子１２に対応し、他の２相■３、■４分が隣接
する１つの光電変換素子１２に対応する。この駆動信号
パルスＶ　＊　、　Ｖ　２　、　Ｖ　３　、　Ｖ　ａの
タイミングを第５図に示す、光電変換部１２の上には透
明電極から成るセンサゲート電極が設けられ、そこには
センサゲート信号ＶＳａが印加される。

センサゲート電極に高電位のセンサゲート信号ＹＳ１１
が印加されたとき、この電極の下にポテンシャルの井戸
が形成される。この状態で光電変換素子１２に（センサ
ゲートの透明電極を通して）光が入射すると、入射した
光の量に比例する量の電荷がその光電変換素子１２で生
成され、その下のポテンシャル井戸に蓄積される。この
とき（第５図のタイミングＴｌ）の光電変換素子１２及
び垂直シフトレジスタ１６におけるポテンシャルは第３
図（ａ）に示す通りである。光電変換素子１２における
電荷蓄積が終了した後、時刻Ｔ２で垂直ＣＣＤＩＯのＶ
、転送電極（又はＶ３）１８に高電位パルス（フィール
ドシフトパルスと呼ぶ）が印加されると、第３図（ｂ）
に示すように、その電極１６下のポテンシャルが深くな
り、光電変換素子１２に蓄積された電荷が垂直シフトレ
ジスタ１６の方に転送される。フィールドシフトパルス
が終了すると、垂直シフトレジスタ１６のポテンシャル
は元のレベルに戻り（時刻Ｔ３）、垂直シフトレジスタ
１６に転送された電荷は、以後、垂直ＣＧＤＩＧの内部
を下の方へ（水平〇　ＣＤ　１４の方へ）転送されてゆ
く、なお、第３図において■ｏＦＤは、光電変換部１２
の電荷を排出するオーバーフロードレイン信号である。

このようなＣＯＤテレビカメラをインターレース方式で
用いる場合、従来は第４図（ａ）及び第５図に示すよう
なフィールド蓄積方式で各光電変換素子１２からの電荷
（画像データ）の読み出しを行っていた。すなわち、各
フィールド毎（Ｎ　Ｔ　Ｓ　Ｃ方式では１１６０秒毎）
に、各光電変換素子１２に対応する垂直シフトレジスタ
１６の転送信号Ｖ　＋　、　Ｖ□にフィールドシフトパ
ルスＦＳＰを挿入し、各光電変換素子１２の電荷をシフ
トレジスタ１６に転送する。このとき、第４図（ａ）に
示すように、隣接する２個の光電変換素子１２の電荷は
１つにまとめられて読み出される。

また、飛び越し走査を行うため、各フィールド毎に交互
に電荷を混合する隣接光電変換素子１２の組合せを変え
る。

上記方法では、フィールドサイクル（時間を　ａｓ）毎
に各光電変換素子１２から信号電荷が読み出されるが、
読み出した後に垂直方向の２個の光電変換素子１２の画
像データを混合するので、垂直解像度が低いという欠点
がある、　　Ｅ　Ｄ　Ｔ　Ｖ　（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ　Ｄ
ｅｆｉｎｉｔｉｏｎ　Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）等の高画
質化テレビ方式に対応するためには、テレビカメラの垂
直解像度を向上させる必要がある。そのため、第４図（
ｂ）及び第６図に示すようなフレーム蓄積方式による画
像データの読み出しが考えられた。これは、フィールド
シフトパルスＦＳＰが、各フィールド（１／６０秒）毎
に、１つ置きの光電変換素子１２に対応する垂直転送電
極１Ｇの転送信号Ｖ　。、　Ｖ　３に交互に与えられ、
各光電変換素子１２からの信号が個別に取り出されると
いうものである。このフレーム蓄積方式を用いた技術は
、特公平１−１９６７７号にその例が見られる（この公
報では、静止画記録を行うためのトリガ手段に応答して
フレーム蓄積モードとフィールド蓄積モードとを切り換
えるとともに、両モード間での信号レベルを一定にする
ための制御手段を設けるという技術が開示されている）
。

τ　　　　　　　　　　と　　る上記フレーム蓄積方式では、垂直解像度は向上するが、
各光電変換素子１２についてみると、電荷が読み出され
るのは２フィールド毎（フレームサイクルｔ、１又はｔ
８毎、ＮＴＳＣ方式では１／３０秒毎）であるため、動
きの速い被写体を撮影するとブレが生ずる。また、例え
ばＡフィールドの電荷蓄積が終了した時点で被写体が消
えた（光が入射しなくなった）場合、それまでに（Ａフ
ィールドで）蓄積された電荷がＢフィールドで読み出さ
れる信号にも含まれるため、残像現象が生ずる。

本発明はこのような問題を解決し、高解像度でありなが
ら、シャッタースピードが速く、残像の少ないＣＣＤ撮
像装置の駆動方法を提供することを目的とする。

　るための上記目的を達成するため、本発明では、２次元に配列さ
れた光電変換素子と、各光電変換素子列毎に設けられ、
各光電変換素子で生成された電荷を受け取って列方向に
転送するシフトレジスタ列とを備えたインターレース方
式対応のＣＣＤ撮像装置において、（ａ）インターレースの第１フィールドで、各列内の１
つ置きの光電変換素子から成る第１群の光電変換素子内
の電荷を廃棄するステップ（ｂ）同じ第１フィールドで
、各列内の別の１つ置きの光電変換素子から成る第２群
の光電変換素子内の電荷を対応するシフトレジスタに転
送するステップ（ｃ）引き続く第２フィールドで、第２群の光電変換素
子内の電荷を廃棄するステップ（ｄ）同じ第２フィールドで、第１群の光電変換素子内
の電荷を対応するシフトレジスタに転送するステップの繰り返しから成ることを特徴とする特楓り一川− 第１群の光電変換素子で生成された電荷は、第１フィー
ルドの第１時点（ステップ（ａ））で、廃棄（クリア）
される。そして、それから約１フィールド経過した第２
フィールドの第２時点（ステップ（ｄ））で、対応する
シフトレジスタに読み出され、以降、シフトレジスタを
順次転送された後、信号として取り出される。この動作
が繰り返されるため、第１光電変換素子群の電荷は、第
２光電変換素子群の電荷とは別個に読み出される。また
、信号電荷は各フレーム（２フィールド）毎に読み出さ
れるが、前半の１フィールド分の電荷はステップ（ａ）
で廃棄されるため、信号として読み出される電荷は、読
み出し直前の１フィールド分のみに対応したちのとなる
。第２群の光電変換素子についても、同様である。

スＪ【例− 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。本
実施例の撮像素子の構造は第２図に示したものと同様で
あり、各充電変換素子１２に対応する垂直ＣＯＤＩＧの
シフトレジスタ１６は４相のパルス信号■、〜■４によ
り駆動される。しかし、その駆動タイミングは、従来の
第５図、第６図のようなものではなく、第１図に示す通
りとなっている。

第１図の方法が従来の方法と異なるところは、まず、各
フィールドの垂直ブランキングの期間内（ブランキング
信号Ｖ＠ｔが低レベルのとき）に、各光電変換素子１２
内の電荷を高速で掃き出すプロセス（第１図の斜線部）
を設けたことである。

そして、あるフィールド（例えば、第１図の最初のＡフ
ィールド）では、１つ置きの光電変換素子群（ｔＪＩ図
の最初のＡフィールドの場合、信号■１に対応する素子
群、以下第１群という、）には、その掃き出しプロセス
の前にフィールドシフトパルスＦＳＰを与え、それに隣
接する光電変換素子群（信号■３に対応する素子群、以
下、第２群、）には、掃き出しプロセスの後にフィール
ドシフトパルスＦＳＰを与える。従って、このフィール
ドでは第２群の光電変換素子１２の信号電荷のみが読み
出される。

次のフィールド（Ｂフィールド）では、掃き出しプロセ
スの前に第２群から電荷を読み出し、掃き出しプロセス
で、その電荷を廃棄する。そして、掃き出しプロセスの
後、第１群の光電変換素子１２から信号電荷を読み出し
、垂直ＣＣＤＩＯ内を転送して行く、このとき読み出さ
れた第１群の光電変換素子１２の信号電荷は、前のＡフ
ィールドで一旦電荷がクリアされた後のものであるため
、はぼ、直前の１フィールドに対応する期間（ｔ＾）に
蓄積された電荷となっている。従って、残像が抑えられ
るとともに、速い動きの被写体も、ブレることなく撮影
することができる。

その次のフィールド（Ａフィールド）における処理も同
様であり、このフィールドでは第１群の光電変換素子１
２に、前記蓄積期間を１１の補期間を′。（これもほぼ
ｌフィールドサイクルに等しい）に蓄積された電荷は、
垂直ブランキング期間内の掃き出しプロセスにより廃棄
される。そして、その後、第２群の光電変換素子１２か
ら、約１フィールドサイクルｔ＠に相当する期間に蓄積
された信号電荷が読み出される。

以上のように、本実施例では、各光電変換素子１２にお
ける信号電荷の蓄積時間はほぼｌフィールドサイクル（
ＮＴＳＣ方式では１／６０秒）に等しいため、速い動き
の被写体にも十分追随することができ、また、被写体が
急に消滅した場合でも、残像現象が少ない。また、各光
電変換素子１２の信号電荷は、各々独立に取り出される
ため、画素数に応じた解像度を得ることができ、ＥＤＴ
Ｖ等にも十分対応した高解像度撮影を行うことができる
。

なお、上記実施例では、一旦垂直シフトレジスタ１６に
電荷を転送した後に電荷の廃棄を行っていたが、不要電
荷を廃棄する方法はこの他にも種々考えられる。例えば
、第３図に示したようなオーバーフロードレイン信号Ｖ
　ＯＦｎを高レベルにすることにより、各光電変換素子
１２から直接電荷をドレインすることもできる。

丑」１Φｍ以上説明した通り、本発明によれば、各光電変換素子で
生成された電荷は個別に独立して読み出されるため、Ｃ
ＣＤ撮像素子の高解像度をそのまま生かすことができる
。また、読み出された信号電荷は、その直前の１フィー
ルド分のみに対応するものであるため、動きの速い画像
もブレることなく捕捉することができるとともに、残像
を最小限にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例である撮像装置におけるＣＯＤ
駆動信号のタイミングチャートである。第２図は本実施例の撮像素子の構造図である。第３図（
ａ）〜（Ｃ）は光電変換素子とＣＯＤのシフトレジスタ
との間の電荷の移転の様子を示すポテンシャル図である
。第４図（ａ）及び（ｂ）は従来の光電変換素子からの
信号読み出しの方式を説明する説明図であり、（ａ）は
フィールド蓄積方式、（ｂ）はフレーム蓄積方式を示す
。第５図はそのフィールド蓄積方式の場合の垂直ＣＯＤ
駆動信号のタイミングチャート、第６図はフレーム蓄積
方式の場合の垂直ＣＯＤ駆動信号のタイミングチャート
である。Ｖ　ＢＬ−・・垂直ブランキング信号 ■、〜ｖ４・・・垂直ＣＣＤ駆動信号１０・・・垂直ＣＣＤ　　　　　　１４・・・水平ＣＣ
Ｄ１２・・・光電変換素子（画素）１６・・・垂直転送電極（垂直シフトレジスタ）ＶＳＯ
・・・センサゲート信号

Claims

【特許請求の範囲】

（１）２次元に配列された光電変換素子と、各光電変換
素子列毎に設けられ、各光電変換素子で生成された電荷
を受け取つて列方向に転送するシフトレジスタ列とを備
えたインターレース方式対応のＣＣＤ撮像装置において
、インターレースの第１フィールドで、各列内の１つ置き
の光電変換素子から成る第１群の光電変換素子内の電荷
を廃棄するステップと、同じ第１フィールドで、各列内の別の１つ置きの光電変
換素子から成る第２群の光電変換素子内の電荷を対応す
るシフトレジスタに転送するステップと、引き続く第２フィールドで、第２群の光電変換素子内の
電荷を廃棄するステップと、同じ第２フィールドで、第１群の光電変換素子内の電荷
を対応するシフトレジスタに転送するステップとの繰り返しから成ることを特徴とするＣＣＤ撮像装置の
駆動方法。
（２）上記第１群及び第２群の光電変換素子内の電荷を
廃棄する方法が、フィールドシフトパルスにより上記電
荷を上記シフトレジスタへ取り出し、シフトレジスタの
高速掃き出し駆動により廃棄するものである請求項１記
載のＣＣＤ撮像装置の駆動方法。