JPH0336454B2

JPH0336454B2 -

Info

Publication number: JPH0336454B2
Application number: JP57218883A
Authority: JP
Inventors: Takao Kinoshita; Shinji Sakai
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1982-12-14
Filing date: 1982-12-14
Publication date: 1991-05-31
Also published as: JPS59108481A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、静止画記録装置、就中、撮像手段と
してCCD、BBD等の固体撮像素子を用いて静止
画の記録を行う静止画記録装置に関するものであ
る。

（従来技術）固体撮像素子を用いた静止画記録装置について
は既に幾つか提案されている。

斯かる装置に適用可能な撮像素子としては、フ
レーム転送型CCD、インターライン型CCD等、
種々あるが、例えば、フレーム転送型CCDを例
にとると、一般に、このタイプのCCDにあつて
は、撮像部での過剰な電荷の発生に伴うブルーミ
ングを防止するために、該撮像部を構成する列及
び行に沿つた感光セルの配列の各列間に、若しく
は、少なくとも所定の列毎の列間に、オーバー・
フロー・ドレインを設ける等して、ブルーミング
の防止策を構ずることが必要とされる。しかし乍
ら、この様に、感光セルの配列の各列間、或い
は、所定の列毎の列間にオーバー・フロー・ドレ
イン等のブルーミング防止部を設けると、その
分、撮像部の水平（横）方向の大きさが増すと云
う不利があり、或いは、水平方向の大きさを増さ
ない様にするためには必然的に各感光セルの水平
方向の大きさを小さくしなければならず、これに
より各感光セルの受光面積が減少して、特に信号
のＳ／Ｎの面で不利となる。従つて、特に、フレ
ーム転送型の固体撮像素子については、その水平
方向の感光セル数を大幅に増やせないために、水
平方向の解像度を仲々向上出来ないのが実情であ
る。

しかし乍ら、撮像部からブルーミング防止部を
除去して感光セルの配列の各列の分離をチヤネ
ル・ストツパで行う様にしたとすると、撮像部で
発生した過剰電荷が記憶部に流入して、記憶部に
読み出しのために一時的に記憶されている前の信
号電荷を乱してしまうと云つた事態が大きく危惧
されることになる。

従つて、例えば、斯かる撮像素子をステイル・
ビデオ・カメラの様な静止画記録装置に用いた場
合、記憶部から記憶電荷を読み出し乍ら記録を行
つている際に、上述の様な、撮像部から記憶部へ
の過剰電荷の流入と云つた事態を生ずると、記録
画像が大きく乱され、致命的な欠陥となる。

（目的）本発明は以上の様な事情に鑑み、固体撮像素子
として、特に、その撮像部の感光セルの配列内の
ブルーミング防止部を除去することによりその水
平解像度を向上せしめた様な撮像素子を用いて静
止画の記録を行う場合に、該素子の撮像部に於て
過剰電荷が発生すると、これが記憶部に流入して
その記憶電荷が乱され、これにより記録画像が大
きく乱されてしまうと云つた危惧を解消せしめ
て、斯かる素子を用いる場合に、例え、その撮像
部に於て過剰電荷が発生したとしても、常に良好
な記録画像を保証し得る新規な静止画記録装置を
提供することをその目的とするものである。

（実施例）以下、添附の図面を参照して本発明の実施例を
説明する。

先ず、第１図を参照するに、同図に於て、１は
撮像用の固体撮像素子としてのフレーム転送型
CCDを示し、２は夫々入射光に応答して電荷を
発生する複数個の感光セル（画素）の列及び行に
沿つた配列を有する撮像部、３は該撮像部２での
発生電荷を読み出すために、該電荷を取り込んで
これを一時的に記憶する、同様に複数個の記憶セ
ルの列及び行に沿つた配列を有する記憶部で、後
述する様に、感光セル及び記憶セルの各配列の各
列はチヤネル・ストツパにより分離されている。
４は記憶部３の記憶電荷をその１行分ずつ取り込
んでこれを水平転送する電荷読み出しのための水
平転送レジスタ、５は該水平レジスタ４の最終段
に設けられ、該レジスタ４により順次転送されて
来る電荷を電圧に変換して出力する出力部、６は
撮像部２の最上部に隣接して設けられた過剰電荷
排出用のオーバー・フロー・ドレインである。

ここで、第２図を参照して上記CCD１の撮像
部２及び記憶部３の具体的な構成の一例を説明し
ておく。尚、ここに示す構成は、CCDの駆動方
式として、周知の単相駆動方式を採用した場合の
例である。

図に於て、CSは撮像部２に於ける感光セルの
配列の各列及び記憶部３に於ける記憶セルの配列
の各列を分離するためのチヤネル・ストツパ、
CB，CW，VB及びVWは電子に対して夫々所定
のポテンシヤルＰ（CB），Ｐ（CW），Ｐ（VB）及
びＰ（VW）を有するクロツクト・バリア、クロ
ツクト・ウエル、ヴアーチヤル・バリア及びヴア
ーチヤル・ウエルで、ヴアーチヤル・バリアVB
及びヴアーチヤル・ウエルVWはイオン注入等の
手段により、夫々のポテンシヤルＰ（VB），Ｐ
（VW）が、第３図に示す如く、Ｐ（VB）＞Ｐ
（VW）の関係で固定されており、他方、クロツ
クト・バリアCB及びクロツクト・ウエルCWに
ついては、夫々のポテンシヤルＰ（CB），Ｐ
（CW）がイオン注入等により、第３図に示す如
く、常に、Ｐ（CB）＞Ｐ（CW）の関係にあり、且
つ、夫々の電極Ｅを通じてロウの電位（例えば−
15ボルト）が与えられると、第３図の実線の如
く、Ｐ（CW）＞Ｐ（VB）となり、また、ハイの電
位（例えば０ボルト）が与えられると、第３図の
破線の如く、Ｐ（CB）＜Ｐ（VW）となる様に形成
されている。尚、不等号はポテンシヤルの高低の
関係（高＞低）を表わす。撮像部２及び記憶部３
共に、ヴアーチヤル・ウエルVW、ヴアーチヤ
ル・バリアVB、クロツクト・ウエルCW、クロ
ツクト・バリアCBの一組を以つて垂直方向に単
位セル、即ち、感光セル２Ｃ及び記憶セル３Ｃが
構成される。尚、２Ｅ及び３Ｅは夫々撮像部２及
び記憶部３の各クロツクト・ウエルCW及びクロ
ツクト・バリアCBに対する共通電極（ポリシコ
ン）で、夫々、制御信号φ_I及びφ_Sが附与される。
上記オーバー・フロー・ドレイン６は図示の如
く、撮像部２の最上部（クロツクト・バリアCB）
に対してヴアーチヤル・ウエルVWを介して設け
られ、その電極６Ｅにはバイアス電圧V_ODが附与
される。

第１図に戻つて、１１は基準クロツク信号を発
生するクロツク発生回路、１２は該クロツク発生
回路１１からの基準クロツク信号に基づき、
CCD１の撮像部２に対する制御信号φ₁、同記憶
部３に対する制御信号φ_S、同水平転送レジスタ４
に対する制御信号φ_T、並びに、後述する撮像信
号処理回路に於て必要とされる垂直（Ｖ）同期信
号及び水平（Ｈ）同期信号に対する基準同期信号
φ_V及びφ_Hを出力するタイミング・コントロール
回路、１３はCCD１の出力アンプ５からの出力
撮像信号及びタイミング・コントロール回路１２
からの基準同期信号φ_V，φ_Hを受けて映画（ビデ
オ）信号を出力する撮像信号処理回路、１４は該
処理回路１３の出力側に設けられたアナログ・ゲ
ート回路、１５は該処理回路１３の出力映像信号
を該ゲート回路１４を通じて受けて、これを記録
信号に変換して記録ヘツド（磁気ヘツド）１６に
附与することにより該ヘツド１６を通じて回転記
録媒体（回転磁気シート）１７上の、例えば、１
本若しくは２本の同心円トラツクにTVの１フイ
ールド若しくは１フレーム分の静止画の信号を記
録する記録回路、１８は記録の開始に際してON
させられる記録スタート・スイツチ、１９は該ス
イツチ１８のONに応答して１つのパルス信号を
出力するワン・シヨツト回路、２０は該ワン・シ
ヨツト回路１９からのパルス信号と、タイミン
グ・コントロール回路１２からのＶ同期信号に対
する基準同期信号φ_Vとに基づき、1V、即ち、１
フイールドの期間、若しくは2V、即ち、１フレ
ームの期間、ゲート回路１４をONさせるべく、
例えば、ハイの信号（ゲート制御信号φ_G）を該
ゲート回路１４に対して出力する一方で、この
1V又は2Vの期間のうちの、CCD１の撮像部２に
於ける電荷蓄積期間に対応した期間、タイミン
グ・コントロール回路１２から出力される制御信
号φ_Iのレベルを通常のロウ・レベル（−16ボル
ト）からハイ・レベル（０ボルト）若しくは中間
のレベル（例えば−７ボルト）に変化させるべ
く、例えば、ハイの信号（φ_Iレベル制御信号φ_C）
を出力する記録制御回路、２１は該記録制御回路
２０によつてゲート回路１４がONさせられる期
間を選択（即ち、フイールド記録とフレーム記録
の選択）するための選択スイツチで、ゲート・コ
ントロール回路２０に接続され、ゲート・コント
ロール回路２０は例えば該スイツチ２１のON
（1V側）により１フイールドの期間を、また、
OFF（2V側）により１フレームの期間を夫々選択
する。尚、該記録制御回路２０は基本的には基準
同期信号φ_Vをカウントするカウンタを以つて構
成されるもので、上記スイツチ２１は、例えば、
該カウンタを２ビツトのカウンタとして機能させ
るか（スイツチ２１ON−フイールド対応）、３
ビツトのカウンタとして機能させるか（スイツチ
２１OFF−フレーム対応）の切換えを行う様に
接続されるものである。

さて、以上の構成に於て、先ず、不図示の電源
回路をONすると、第１図の回路系に対して給電
が行われ、１１，１２，１３で示す回路が作動す
ることによりCCD１の駆動及びその出力撮像信
号の処理回路１３による処理が開始される一方
で、不図示のモータ等の駆動手段により記録媒体
１７の図中矢示方向の回転が開始される。

ここでCCD１の駆動の詳細を説明すると、先
ず、その撮像部２に於て、その上に形成されてい
る光学像の輝度分布に応じた電荷の発生とその蓄
積を行わせるために電極２Ｅに対する制御信号φ_I
は第４図のＩに示す様にロウ・レベル（例えば−
15ボルト）に維持され、これにより撮像部２の各
感光セル２Ｃ内部のポテンシヤルは第３図中、実
線で示す如き状態となり、各感光セル２Ｃでの発
生電荷は夫々専らヴアーチヤル・ウエルVWに蓄
積される様になる。尚、この間、記憶部３では、
その記憶電荷の読み出しのためにその電極３Ｅに
対する制御信号φ_Sとして第４図のＩに示す様にロ
ウ・レベル（例えば−15ボルト）とハイ・レベル
（例えば０ボルト）との間を交互するクロツク・
パルス（例えばTVの水平同期のパルス）が附与
されることにより、各記憶セル３Ｃ内部のポテン
シヤルが第３図中、実線で示す状態と破線で示す
状態とを交互し、各記憶セルの記憶電荷が、ヴア
ーチヤル・ウエルVW→クロツクト・バリアCB
→クロツクト・ウエルCW、次いで、クロツク
ト・ウエルCW→ヴアーチヤル・バリアVB→ヴ
アーチヤル・ウエルVWと云う様に１行分ずつ水
平レジスタ４に転送され、そして該レジスタ４に
電荷の水平転送のための制御信号φ_T（水平転送ク
ロツク・パルス−不図示）が附与されることによ
り該レジスタ４を通じて１行分ずつ読み出され
る。（即ち、第４図のＩは、蓄積及び読み出しモ
ードを示す。）次に、この様にして撮像部２で発生及び蓄積し
た電荷を記憶部３に垂直転送するために、撮像部
２の電極２Ｅに対する制御信号φ_I及び記憶部３に
対する制御信号φ_Sとして夫々第４図のに示す様
に、夫々、ほぼ同期してロウ・レベルとハイ・レ
ベルの間を交互するクロツク・パルス（実際には
φ_Sのパルスの方がφ_Iのパルスに対してやや進相と
なる）が附与され、これにより撮像部２の各感光
セル２Ｃ内部のポテンシヤル及び記憶部３の各記
憶セル３Ｃ内部のポテンシヤルは第３図中、実線
で示す状態と破線で示す状態とを交互し、従つ
て、電荷は、ヴアーチヤル・ウエルVW→クロツ
クト・バリアCB→クロツクト・ウエルCW、次
いで、クロツクト・ウエルCW→ヴアーチヤル・
バリアVB→ヴアーチヤル・ウエルVWと云う様
に順次撮像部２から記憶部３へと垂直転送され
る。（即ち、第４図のは垂直転送モードを示
す。）これが終ると再び蓄積及び読み出しモードとな
り、制御信号φ_I，φ_Sとして夫々第４図のに示す
様な信号が附与される。

さて、この様にしてCCD１が駆動され、そし
て、その出力撮像信号が処理回路１３で処理され
て、該処理回路１３より映像信号が出力され、且
つ、記録媒体１７が回転駆動されている状態で、
第４図中に示す様に、記録スタート・スイツチ１
８がONされると、これに応答してワン・シヨツ
ト回路１９は第４図に示す如く、１つのパルス信
号を出力する。これにより記録制御回路２０は、
該ワン・シヨツト回路１９からのパルス信号の直
後の、タイミング・コントロール回路１２からの
基準同期信号φ_V（第４図図示）に応答して、第４
図に示す如く、スイツチ２１がONの場合には1V
相当の期間、又、OFFの場合には2V相当の期間、
ゲート制御信号φ_Gをハイと為すと共に、このう
ちのCCD１の撮像部２での電荷蓄積期間に相当
する期間、φ_Iレベル制御信号φ_Cをハイと為す。そ
して、ゲート制御信号φ_Gのハイによりゲート回
路１４がONとなつて、上記の1V又は2V相当の
期間、処理回路１３の出力映像信号が記録回路１
５に附与され、ここで記録信号に変換された後、
ヘツド１６を通じて、回転駆動されている記録媒
体１７上の１本又は２本の同心円トラツクに１フ
イールド分又は１フレーム分の静止画情報として
記録される。他方、この時、φ_Iレベル制御信号φ_C
のハイによりタイミング・コントロール回路１２
は第４図の′に示す如く、直ちにCCD１の撮像
部２に対する制御信号φ_Iをハイ・レベル（０ボル
ト）、若しくは、中間のレベル（−７ボルト）に
維持し、これにより該CCD１の撮像部２に於け
る各感光セル２Ｃ内部のポテンシヤルは第３図
中、破線（φ_Sがハイ・レベルの場合）、若しくは、
点鎖線（φ_Sが中間レベルの場合）で示す如き状態
となる。この様なポテンシヤルの状態では、撮像
部２の少なくとも一部に於て電荷のオーバー・フ
ローが発生したとしても、この時のオーバー・フ
ロー電荷は、殆んどの時間帯に於て、記憶部３の
最初の１行に於ける各記憶セル３Ｃのクロツク
ト・バリアCBのポチンシヤルの方が撮像部２の
各感光セル２Ｃの何れかの部分のポテンシヤルよ
りも高い状態にあるため、殆んど撮像部２から記
憶部３へは流入せず、撮像部２の最上部に設けら
れたオーバー・フロー・ドレイン６へ流れ込み、
ここでクリアされることになる。斯くして、記録
中は、撮像部２内部のポテンシヤルが第３図の破
線若しくは一点鎖線の状態に維持されることによ
り、万一、撮像部２で電荷オーバー・フローを生
じたとしても、これが記憶部３に流入して、そこ
に記憶されている電荷、即ち、記録されるべき信
号に変換される根源の電荷が乱されると云つた不
都合が回避される様になる。

尚、フレーム記録モードに於ては、第１フイー
ルドの記録中の第２フイールド用の電荷の蓄積
を、制御信号φ_Iをハイ・レベルにして行つた場合
（第３図中、破線のポテンシヤル状態）には該第
２フイールド用の電荷は専ら各感光セル２Ｃのク
ロツクト・ウエルCWに蓄積され、他方、制御信
号φ_Iを中間レベルにして行つた場合（第３図中、
一点鎖線のポテンシヤル状態）には該第２フイー
ルド用の電荷は専ら各感光セル２Ｃのクロツク
ト・ウエルCW及びヴアーチヤル・ウエルVWに
蓄積される。そして、後者の場合には、電荷の垂
直転送（第４図の）に際し、先ず、各感光セル
２Ｃに於て、クロツクト・ウエルCWの電荷がヴ
アーチヤル・ウエルVWに移されてここで両者が
加算され、１つの水平走査信号用の電荷としてま
とめられた後に、上述の様にして撮像部２から記
憶部３へと垂直転送される様になる。

斯くして、本実施例の構成にあつては、画像信
号の記録中は、CCD１の撮像部２で発生した過
剰電荷の記憶部３への流入と云つた好ましからざ
る事態を未然に防止出来ると共に、従来の様な、
例えば、撮像部２に於ける感光セル２Ｃの配列の
所定の列毎のブルーミング防止部が一切不要にな
るため、その水平方向の大きさを小さく出来、或
いは、その水平方向の感光セル２Ｃの数を大幅に
増大させ得ることにより、水平方向の解像度を格
段に向上させることが出来るものである。

（効果）以上詳述した様に、本発明によれば、入射光に
応答して電荷を発生する撮像部と、該撮像部で発
生した電荷を取り込んでこれを一時的に記憶する
ための記憶部と、前記撮像部で発生した不要電荷
を捨て去る電荷排出部、及び、上記記憶部の記憶
電荷を読み出すための読み出し部を有する固体撮
像素子と、該撮像素子から出力される撮像信号を記録する
ための記録手段と、該記録手段により少なくとも１枚分の上記撮像
信号の記録を行なわせるべくこれを制御するとと
もに、少なくとも上記記憶部の記憶電荷を読み出
す間は、上記撮像素子における上記撮像部と記憶
部との間の記憶部側の障壁が撮像部内の各障壁及
び撮像部と電荷排出部との間の障壁よりも相対的
に高くなるように電位を制御する制御手段とを設
けたので、上記撮像部に発生した電荷の記憶部へ
の流入による記録画像の劣化を防止することがで
き、斯かる素子を用いる場合に、例え、その撮像
部に於て過剰電荷が発生したとしても、常に良好
な記録画像を保証出来るもので、殊に、高解像度
化を意図する静止画記録装置のような撮像装置と
して極めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は固体撮像素子としてフレーム転送型
CCDを使用した場合の本発明の一実施例の構成
を示すブロツク回路図、第２図は第１図示CCD
の要部の具体的構造を示す図、第３図は第２図示
CCD構造のポテンシヤルの状態を示す模式図、
第４図は第１図示回路系中の要部の回路及び
CCDに対して附与される制御信号の一例を示す
タイミング図である。１……固体撮像素子、２……撮像部、２Ｃ……
感光セル、３……記憶部、３Ｃ……記憶セル、４
……読み出し部、６……オーバー・フロー・ドレ
イン、１５，１６……記録手段の構成要素、１
２，１４，１８，１９，２０……制御手段の構成
要素。

Claims

【特許請求の範囲】１入射光に応答して電荷を発生する撮像部と、
該撮像部で発生した電荷を取り込んでこれを一時
的に記憶するための記憶部と、前記撮像部で発生
した不要電荷を捨て去る電荷排出部、及び、上記
記憶部の記憶電荷を読み出すための読み出し部を
有する固体撮像素子と、該撮像素子から出力される撮像信号を記録する
ための記録手段と、該記録手段により少なくとも１枚分の上記撮像
信号の記録を行なわせるべくこれを制御するとと
もに、少なくとも上記記憶部の記憶電荷を読み出
す間は、上記撮像素子における上記撮像部と記憶
部との間の記憶部側の障壁が撮像部内の各障壁及
び撮像部と電荷排出部との間の障壁よりも相対的
に高くなるように電位を制御する制御手段と、を
備えた撮像装置。