JPH031872B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシヤツタ機構を備えた２次元固体撮像
装置に関するものである。

一般の放送用TVシステムは、各フレーム周期
（1/30又は1/25秒）を２フイールドで表示する
２：１のインタレース方式を採用している。その
ため、既存システムに適合するには、２次元固体
撮像装置はインタレース方式に合つた形式のビデ
オ出力が得られる必要がある。

そこで、従来の２次元固体撮像装置たとえばイ
ンタライン転送構造のCCDイメージセンサでは、
例えば第１図に示すように、マトリクス状に配列
された複数個の光電変換素子P₁₁〜P_noのうちの奇
数行の素子の蓄積情報を、先ず各列に対応して設
けられた垂直転送路１００に転送ゲート１０１を
介し転送して該垂直転送路１００及び水平転送路
１０２（両転送路とも遮光されており転送路中の
信号は光電変換素子に光照射があつても保持され
る）を介して奇数フイールドのビデオ信号として
取出し、次に、偶数行の光電変換素子の蓄積情報
を転送ゲート１０１を介し垂直転送路１００に転
送して該垂直転送路１００及び水平転送路１０２
を介して偶数フイールドのビデオ信号として取出
している。第２図は、このときの奇数行および偶
数行の光電変換素子の露光タイミング及びその情
報の垂直転送タイミングを示したものであり、例
えば露光が1/30秒で行なわれる場合、奇数行と偶
数行の露光タイミングを1/60秒異ならせ、他方の
露光期間中に一方の垂直転送を完了するようにし
ている。

ところで、近時、動画の任意の画面を静止画と
して得たいという要求が強く、そのため最近のビ
デオシステムにおいては静止画を得るスチル機構
が付加されているものが多い。しかしながら、従
来の２次元固体撮像装置では前述の如く奇数フイ
ールドと偶数フイールドとで露光タイミングにず
れがあるため、奇数、偶数フイールドを交互に再
生して２フイールドで１画面を構成したのでは、
動きのある被写体の場合画像にずれを生じ、画面
がちらちらして落ち着きのないものとなつてしま
う。そこで、これを防ぐため現状のビデオシステ
ムにおいては、静止画を出す場合、通常１フイー
ルドだけを再生することにしており、従つて解像
力が半分に低下し、画質が劣化する欠点があつ
た。

本発明はこのような従来の欠点を改善したもの
であり、その目的は、ビデオ出力がインタレース
方式採用表示システムに適合する２次元固体撮像
装置において、高品質の静止画が得られるように
することにある。

本発明はインターレース表示に適した撮像信号
（例えば、奇数列素子と偶数列素子の露光時間が
異なる撮像素子より得られる信号）を得ることが
できる撮像装置において、その光電変換素子の前
面に光シヤツタ部材を設け、奇数列素子の露光期
間と偶数列素子の露光期間との重複期間のみ前記
光シヤツタ部材を開放し、前記重複期間外は光シ
ヤツタを閉じることにより、奇数列素子と偶数列
素子より同一露光期間の撮像信号を得ることを可
能にしたものである。

従つて、前記本発明の目的を達成するために
は、奇数、偶数各列の露光タイミング及びそれに
ともなう光シヤツタ部材の開閉のタイミングが必
要不可欠である。以下本発の構成を説明する。

本発明は、マトリクス状に配列された複数個の
光電変換素子の奇数行と偶数行を交互に選択して
奇数フイールドと偶数フイールドから成るビデオ
信号を出力する２次元固体撮像装置において、前
記光電変換素子の前面に配置されたシヤツタ部材
と、該シヤツタ部材を回転させてシヤツタ動作を
行なわせるモータと、該モータを前記２次元固体
撮像装置の走査周期に同期して駆動し前記奇数行
の光電変換素子の露光期間と前記偶数行の光電変
換素子の露光期間との重複期間内において前記シ
ヤツタを開放させ、他の期間はシヤツタを閉塞さ
せる動作を行うモータ駆動制御回路とを具備した
ことを特徴とする２次元固体撮像装置としての構
成を有するものである。以下これについて詳細に
説明する。

第３図は本発明の原理説明図であり、インタラ
インCCDイメージセンサに本発明を適用した場
合のもので、図の内容は斜線を施した領域３００
を設けた以外は第２図と同一である。

本発明の２次元固体撮像装置は、その光電変換
部、走査回路等の構造及び動作については従来と
変わりなく、第３図に示すように奇数列の光電変
換素子の露光タイミングと偶数列の光電変換素子
の露光タイミングとは1/2フレーム周期だけ異な
つており、奇数列の露光終了タイミング直後にそ
の内容が垂直転送路に転送されて読出され、偶数
列の情報は偶数列の露光終了タイミング直後に垂
直転送路に転送されて読出される。

本発明の２次元固体撮像装置が従来装置と異な
る点は、本発明の場合、シヤツタ機構が設けられ
ており、奇数行の光電変換素子の露光期間と偶数
行の光電変換素子の露光期間とが重複する期間の
全部又は一部を残して他の期間、例えば第３図の
斜線で覆われた期間はシヤツタにより光電変換部
が遮光される構成となつているところにある。即
ち、斜線で覆われた期間は実質的に露光が行なわ
れない構成となつている。従つて、この場合、時
間的に先行する奇数フイールドのビデオ信号と後
行する偶数フイールドのビデオ信号との露光タイ
ミングは実質的に全く同一となるから、これら２
フイールドを交互に再生して１画面を構成しても
ちらつきはなく、高品質で高画質の静止画が得ら
れることになる。

また、先行する偶数フイールドと後行する奇数
フイールドを１フレームとして画像を再生する場
合には、例えば第４図に示すように遮光する期間
を同図の斜線で示す期間の如く変更すれば良い。
更に、MOSイメージセンサの如くXYアドレス
指定方式による走査を行なうものでは、光電変換
部の遮光されている期間に奇数、偶数列の走査を
完了すれば良い。

なお、奇数行の光電変換素子の露光期間と偶数
行の光電変換素子の露光期間とが重複する期間と
いうのは、ビデオ信号再生時に１フレームを構成
する奇数フイールドと偶数フイールドに対応する
奇数、偶数行の光電変換素子の露光時間が相互に
重複している期間をいうものとする。

第５図は本発明実施例装置の要部ブロツク図で
あり、５００は撮像レンズ、５０１は光電変換
部、５０２は走査回路、５０３は画像記録部、５
０４は視覚表示部、５０５はシヤツタ部材、５０
６は直流モータ、５０７はその回転シヤフト、５
０８は発光素子、５０９は受光素子、５１０は増
幅器、５１１は位相比較器、５１２はローパスフ
イルタ、５１３は加算器、５１４は基準バイアス
電圧、ａ〜ｅは各部の信号を示す。

同図において、光電変換部５０１は複数個の光
電変換素子をマトリクス状に配列したもので、例
えばインタラインCCD，MOSイメージセンサ等
のデバイスが使用される。撮像レンズ５００を介
して光電変換部５０１に入射された光学像はこの
光電変換部５０１で電気信号に変換されて読出さ
れる。この読出しは、走査回路５０２が行ない、
走査回路５０２は光電変換部５０１における奇数
行の光電変換素子と偶数行の光電変換素子を交互
に選択して奇数フイールドと偶数フイールドとか
ら成るビデオ信号を出力する。即ち、インタレー
ス方式表示システムに適合した形式のビデオ信号
を出力する。このビデオ信号は、磁気テープ記録
装置等の画像記録部５０３に記録されるととも
に、必要に応じてCRT等の視覚表示装置５０４
に表示される。以上のような構成及び動作は従来
から良く知られているものである。

また、光電変換部５０１の前面にシヤツタ部材
５０５が設けられ、このシヤツタ部材５０５を回
転させてシヤツタ動作を行なわせる直流モータ５
０６が取り付けられている。上記シヤツタ部材５
０５は、例えば第６図に示すような１枚のシヤツ
タ羽根６０から成るものや、例えば第７図に示す
ように２枚のシヤツタ羽根７００，７０１を重ね
合せてその開角度を自由に調整し得るようにした
もの等が用いられる。本発明では実質的な露光期
間をフレーム周期の半分以下にするものであるか
ら、シヤツタ部材を等速度で回転する場合には、
シヤツタ羽根の開角度は180゜以下にする必要があ
る。なお、第６図及び第７図の符号６０１，７０
２は直流モータ５０６の回転シヤフト５０７が挿
入される穴を示す。

第５図において、シヤツタ部材５０５を間にし
て両側に設けられる発光ダイオード等の発光素子
５０８とフオトトランジスタ等の受光素子５０
９、増幅器５１０、位相比較器５１１、ローパス
フイルタ５１２、加算器５１３はモータ駆動制御
回路（一般にPLL（Phase Locked Loop）と呼
ばれている）を構成し、直流モータ５０６を走査
回路５０２の走査周期に同期して駆動することに
より、第３図及び第４図で説明したように光電変
換部５０１の奇数行の光電変換素子の露光期間と
偶数行の光電変換素子の露光期間との重複期間内
においてシヤツタ動作が完了するよう制御する。

即ち、受光素子５０９の出力信号ａはシヤツタ
部材５０５の単位時間当りの回転数に応じて例え
ば第８図ｃの如く変化するから、この信号ａの位
相と、同図Ａに示す走査回路５０２の垂直同期信
号を２分周した同図Ｂに示す信号ｂの位相とを排
他的論理和回路等の位相比較回路５１１で比較し
て同図Ｄに示すような誤差信号ｃを求め、この誤
差信号ｃのローパスフイルタ５１２を介した信号
ｄ（同図Ｅ）と基準バイアス電圧５１４との加算
値ｅ（同図Ｆ）で直流モータ５１２を駆動するこ
とにより、誤差信号ｃが零もしくは一定になるよ
うにフイードバツク制御し、シヤツタ動作が所定
の期間に完了するように制御されるものである。
なお、このような走査回路５０２とシヤツタ動作
との同期は上記構成以外に各種のものを採用する
ことが可能である。

以上の説明から判るように、本発明に依れば、
シヤツタ機構を用いて奇数行の光電変換素子の露
光期間と偶数行の光電変換素子の露光期間との重
複期間内において実質的な露光が行なわれるよう
にしたものであり、奇数フイールドと偶数フイー
ルドのビデオ信号の露光タイミングが全く同一と
なるから、奇数、偶数フイールドを交互に再生し
て２フイールドで１画面を構成しても画像がちら
つくといつた問題はなく、高品質で高画質の静止
画が得られる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の２次元固体撮像装置の構成説明
図、第２図はその動作説明図、第３図及び第４図
は本発明の原理説明図、第５図は本発明実施例装
置の要部ブロツク図、第６図及び第７図はシヤツ
タ部材の一例を表わす平面図、第８図は第５図示
装置の各部の信号波形を示す線図である。 ５０１は光電変換部、５０２は走査回路、５０
５はシヤツタ部材、５０６は直流モータ、５０８
は発光素子、５０９は受光素子、５１０は増幅
器、５１１は位相比較器、５１２はローパスフイ
ルタ、５１３は加算器である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ マトリクス状に配列された複数個の光電変換
   素子の奇数行と偶数行を交互に選択して奇数フイ
   ールドと偶数フイールドから成るビデオ信号を出
   力する２次元固体撮像装置において、前記光電変
   換素子の前面に配置されたシヤツタ部材と、該シ
   ヤツタ部材を回転させてシヤツタ動作を行なわせ
   るモータと、該モータを前記２次元固体撮像装置
   の走査周期に同期して駆動し前記奇数行の光電変
   換素子の露光期間と前記偶数行の光電変換素子の
   露光期間との重複期間内において前記シヤツタを
   開放させ、他の期間はシヤツタを閉塞させる動作
   を行うモータ駆動制御回路とを具備したことを特
   徴とする２次元固体撮像装置。