JPH05260389A - 画像捕捉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 静止ビデオ・モードにおける信号／雑音比を
改善する。 【構成】 固体撮像装置１０の前方には、光学的シャッ
ター１６が設けられている。システム制御装置４６をシ
ャッター駆動装置６２にを介し、光学的シャッター１６
を制御し、露光時間以外の固体撮像装置への光の入射を
防止する。そこで、不要な電荷による静止画像の画質低
下を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固体画像センサーを使用
する画像捕捉装置に、特に、静止ビデオ画像を表す画像
出力信号を発生するための改良されたインターライント
ランスファー型の固体画像センサーおよびシャッター手
段に関する。

【０００２】

【従来の技術】荷電結合素子（以後ＣＣＤと呼ぶ）等の
チャージ転送装置を含む固体画像ピックアップ装置は、
概してフレームトランスファー型とインターライントラ
ンスファー型に分類される。ＣＣＤを使用するインター
ライントランスファー型の固体画像ピックアップ装置の
一例の構造が、図１に示されている。この装置は、縦横
マトリクス状に配置された複数の光電検知器１と、一群
のＣＣＤで構成され、光電検知器１の縦の行の各々に沿
って設けられたた垂直転送部２とを含む光電検知・垂直
転送部３を含んでいる。水平転送部４は、光電検知・垂
直転送部３に接続されており、出力部５は水平転送部３
に接続され、信号出力端子５ａを有する。前述の部分
は、共通の半導体基板上に設けられている。

【０００３】上述の光電検知・垂直転送部３は、光電検
知器１の各垂直行と対応する各垂直転送部２の間に設け
られた転送ゲート・エリア６、チャンネルストップエリ
ア７と、各光電検知器１の周囲に設けられたオーバーフ
ロー制御ゲート部及びドレイン８を有する。

【０００４】上述のような固体画像センサーを使用する
固体画像捕捉装置では、所定の垂直転送駆動信号と、所
定の水平転送駆動信号が、垂直転送部２と水平転送部４
に、それぞれ送られ、固体画像センサー内で垂直と水平
方向のチャージ転送が行われる。このような駆動信号を
用いる場合、例えば一つの露光周期の間入射される光に
応じて光電検知器１に得られる信号チャージは、垂直転
送部２に読み出され、垂直転送部２によって水平転送部
４に向けて垂直に転送される。その結果、光電検知器１
の各水平行に生成された信号チャージは、一度に水平転
送部４に転送される。各水平ビデオ周期の間、水平転送
部４のチャージ転送動作によって水平転送部４の信号チ
ャージは、さらに出力部５に向けて水平に転送される。
従って、画像捕捉信号出力が信号出力端子５ａに得られ
る。従って、各水平ビデオ周期において、各水平行の光
電検知器１に生成された信号チャージからなる１水平ラ
イン分の画像捕捉信号が信号出力端子５ａから出力され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】画像捕捉装置が動画及
び静止ビデオ・カメラ用に設計されており、インターラ
イントランスファー型の画像センサーを持っているとす
れば、動画ビデオモードで捕捉された画像に要求される
信号／雑音比（Ｓ／Ｎ）は、静止ビデオモードで要求さ
れるＳ／Ｎ比よりも小さいことに、発明者は気付いた。
従来、インターライン画像形成装置は、動画ビデオ画像
をとるために設計されており、そのＳ／Ｎ比は通常妥当
な範囲にある。しかしながら、このようなＳ／Ｎ比は、
静止ビデオ画像の画質をかなり悪化させるものである。

【０００６】静止ビデオ・モードで使用されるときのイ
ンターライン画像形成装置のＳ／Ｎ比の低下は、光電検
知器に発生するチャージの移動現象に由来する。光（実
際には被写体からの光像）に光電検知器１が露光されて
いる期間、検知器１は全ての入射光子を捕捉するわけで
はない。統計的に、光電検知器を構成するシリコン構造
の深層において、電子に変換される光子もある。これら
の深層の電子の中には、浮遊し、近傍の光電検知・垂直
転送部３によって捕捉されるものもある。

【０００７】このような深層の電子（チャージ）移動が
起こっているとき、垂直転送部は、画像センサー中の他
の部分からの画像信号のパケットの転送に使用されてい
る。そこで、この信号パケットが、隣接する光電検知器
からの浮遊電子によって汚染され、その画像信号／雑音
比は、好ましくない程度にまで低下してしまう。

【０００８】本発明は、動画および静止がビデオ画像捕
捉装置（以降、カメラという）の静止ビデオ・モードの
Ｓ／Ｎ比の改善を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段と作用】このために、本発
明では、静止ビデオモードにおいて、光学シャッター手
段は、露光時間を電子的に決定する電子シャッターに、
追加する保護カバーとして使用され、画像データの読み
出し中、画像センサー上に光が当たるのを防止する。電
子シャッターと光学シャッター動作の同期化が図られ、
電子シャッターは、画像捕捉期間（露光期間）を決定
し、光学シャッターは、静止ビデオ・モードでの信号／
雑音比を改善するための保護カバーの役目をする為に用
いられる。

【００１０】

【実施例】ビデオ・カメラ、特にインターライントラン
スファー型の画像センサーを採用しているビデオ・カメ
ラは、既知であり、本発明を構成する要素、すなわち直
接関係のある装置についてのみ以下に説明する。特に図
示されていない部分と説明されていない部分は、従来よ
り知られているものから選択すると良い。

【００１１】図面を参照して、本発明に係る動画及び静
止ビデオ・カメラを以下に説明する。図２には、本発明
の一実施例が示されている。この実施例では、画像形成
レンズ光学系１４と、光学シャッター１６が、固体撮像
装置１０の光電感知セルのアレイ（光電検知器）の前方
に設けられている。固体撮像装置１０は、基本的にはイ
ンターライントランスファー型のＣＣＤより構成されて
いる。光学シャッター１６は、通常の機械的な（ブレー
ド）露光機構を含むものが好ましい。この露光機構は、
シャッター駆動装置６２に応じて開閉される。

【００１２】固体撮像装置１０は、信号処理回路２０に
接続されたビデオ出力１８を有する。この信号処理回路
２０は、制御回線２２を介して固体撮像装置１０の感光
セル・アレイ１２を駆動し、セル・アレイ上に形成され
た画像を表すビデオ信号を受け取り、出力端子１８から
得られたビデオ信号から所定の形式のビデオ信号を生成
する。信号処理回路２０は、記録回路２６に接続された
出力２４を有する。この記録回路２６は、信号処理回路
２０からのビデオ信号を周波数変調し、磁気光学記録ヘ
ッド３０に接続された変調後ビデオ信号出力２８から処
理結果の信号を発生する。

【００１３】磁気光学記録ヘッド３０は、ヘッド移動機
構（図示せず）によって移動され、磁気光学ディスク３
２の所望のトラック上に達する。このヘッド３０は、ビ
デオ信号記録用の電気光学変換装置を有する。磁気光学
ディスク３２は回転軸３６に取り外し可能に固定されて
おり、モーター３４によって駆動され、モーター３４と
モーターの制御装置３８によって、所定の方向に回転す
る。

【００１４】カメラ全体の動作は、システム制御装置４
６によって制御される。システム制御装置４６の接続回
線５０と、モーター制御装置３８の接続回線５２には、
安定した所定の周波数を持つ基準信号が、基準信号発生
器４８から供給される。システム制御装置４６は、基準
信号に基づいて各種の同期信号を発生する。この同期信
号は、シャッター駆動装置６２、信号処理回路２０、記
録回路２６、モーター制御装置３８の制御に使われる。
これらの信号は、制御回線５４、５６、５８と６０によ
って示されるように上記回路の制御に使われる。その結
果、シャッター開放スイッチ６４の作動に応じて、１ユ
ニットの画像ビデオ信号が磁気光学ディスク３２のトラ
ック上に記録される。

【００１５】カメラ操作者の選択によって、露光時間計
算回路７２が、静止ビデオ・モードあるいは動画ビデオ
・モードのいずれかで機能することが分かる。カメラ
は、動画ビデオ・モードで作動されることもあるが、本
発明は、改善された静止ビデオ画像捕捉ができるを動画
および静止画像用のビデオカメラの設計および動作モー
ドを目的としている。

【００１６】図３を参照することによって、本発明に基
づく静止ビデオ露光工程が理解できる。図３（Ａ）は、
シャッター開放スイッチ６４のオン作動を示す。図３
（Ｂ）は、光電検知器１のクリア（ｃｌｅａｒｉｎｇ：
蓄積電荷の掃き出し除去）を示す。図３（Ｃ）は、シャ
ッター駆動装置６２によって供給される電力を表し、図
３（Ｄ）は光電検知器１のチャージ・レベルを示す。図
３（Ｅ）は、光学シャッター・ブレードの状態を示す。
図３（Ｆ）と図３（Ｇ）は、転送ゲート領域６および垂
直転送部の動作を示す。

【００１７】シャッター開放スイッチ６４が時点Ｔ０で
作動されると、場面露光読み込みが、光測定回路（図示
せず）によって行われる。カメラ制御装置は、光レベル
読み込みを使って、適切な口径を選択すると共に、公知
の方法によって露光速度を決定し、電子制御による露光
の必要条件が予め決定される。計算された露光期間値
が、システム制御装置４６に接続された回線７４に送り
出される。

【００１８】さらに、システム制御装置４６は、光電検
知器の電子クリア時点Ｔ１、光学シャッターへの電力供
給時点Ｔ２を決定する。この決定は、所望のイメージ統
合時点（イメージに対応する電荷を蓄積する時間、すな
わち露光時間）Ｐｓに対応する光学シャッターの遅れ時
間ＰＬを考慮して行われる。従って、制御装置は、画像
センサーのクリアを指示し、露光期間Ｐｓを開始する。
電荷のクリアが完了すると、画像統合（露光および電荷
の蓄積）が開始される（すなわち、電子シャッター作用
による露光制御の開始）。

【００１９】所望の露光開始時間Ｔ１と露光期間Ｐｓ
は、露光時間計算回路７２による計算に基づいて設定さ
れる。シャッター遅れ期間ＰＬ中、画像統合が時点Ｔ６
において転送ゲート領域６の作動によって終了する（ａ
ｓｓｅｒｔｅｄ）まで、統合は続けられる。従って、時
点Ｔ３（光学シャッター・ブレードが光電検知器を閉じ
始めることが予想待されるとき）は、光を遮閉された転
送ゲート領域６に画像チャージを転送することによっ
て、統合が停止されるように決められる。ブレードが光
電検知器をカバーし終わると（Ｔ３とＴ４の間の期
間）、近傍の転送ゲート・エリア６及び／または垂直転
送部３に紛れ込んでいるチャージが空間的に是正され
（ｓｐａｔｉａｌｌｙ ｃｏｒｒｅｃｔ）、画像の信号
／雑音比が低下されることがない。

【００２０】システム制御装置４６が、光電検知・垂直
転送部３からの画像データの垂直転送を開始する時（期
間Ｐｔ）、ブレードは閉じ位置にいる。チャージの読み
出しと垂直転送に続いて、ブレードは時点Ｔ５で開放さ
れ、この時点で画像の転送が完了する。その後他の静止
ビデオ画像の捕捉の準備がなされるか、あるいは、動画
ビデオ・モードが開始される。

【００２１】以上、本発明の好ましい実施例に付いて説
明したが、本発明の精神からそれること無しに、種々の
変形と変更が可能であることは明かであろう。添付の請
求の範囲には、そのような変形と変更も含まれるのであ
る。例えば、光学シャッター機構が機械的なシャッター
構造（ブレード型）として説明されているが、半導体光
バブル・アッセンブリや他の非機械的装置等の電子光学
光遮閉手段のみならず、他の機械的シャッター構造も、
他の実施例として考えられる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による固体
画像捕捉装置は、光学的シャッターを有しており、信号
チャージの垂直転送の期間などに、光電変換器に光を入
射するのを防止する。そこで、静止画像モードにおい
て、光電変換器から漏れ出した電子が垂直転送部に入
り、画像捕捉信号のＳ／Ｎ比が劣化するのを防止するこ
とができる。従って、優れた信号／雑音比を有する制止
画像を表す画像捕捉信号を得ることができ、高品質の静
止がを得ることができる動画および静止ビデオ・カメラ
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のインターライントランスファー画像セン
サーを示す。

【図２】本発明に基づく一実施例における電子動画及び
静止画像捕捉装置（カメラ）の回路構成を表すブロック
図である。

【図３】図２に示したカメラの作動中の信号の状態を表
すタイミング図である。

【符号の説明】

１０ 固体撮像装置 １６ 光学シャッター ２０ 信号処理回路 ２６ 記録回路 ３４ モーター ３８ モーター制御装置 ４６ システム制御装置 ４８ 基準信号発生器 ６２ シャッター駆動装置 ７２ 露光時間計算回路

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静止ビデオ画像捕捉モードにおいて使用
   されるインターライントランスファー型の固体画像セン
   サーであって、 この固体画像センサーは受け取った光に応じて信号チャ
   ージを発生し保存する光電検知器と、 上記光電検知器の近傍に形成されたゲート・エリアを有
   し、光電検知器に保存された信号チャージを読み出すチ
   ャージ転送手段と、 上記転送ゲート・エリア近傍に設けられ、上記光電検知
   器から読み出された信号チャージを転送する転送部と、 を含み、 開いているときに、光学検知器が入射光に対して露光さ
   れ、閉じているときに光学検知器が入射光から遮閉され
   るようにする光学シャッターと、 画像捕捉期間と読み出し期間を設けるように光電検知器
   およびチャージ転送手段を電子的に起動する駆動手段、
   及び少なくとも読み出し期間または転送期間の間、光学
   シャッター手段を閉じるように制御するシャッター制御
   手段と、 を有し、転送部によって転送された信号チャージに応じ
   て、信号／雑音比の改善された画像捕捉出力信号を発生
   させることを特徴とする画像捕捉装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、 光学検知器がＣＣＤフォトダイオードであることを特徴
   とする画像捕捉装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の装置において、 転送部は、チャージ垂直転送レジスタを含むことを特徴
   とする電子カメラ。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の装置において、 水平転送レジスタと、垂直転送レジスタからの画像捕捉
   信号を水平転送レジスタに転送する手段とをさらに有す
   ることを特徴とする画像捕捉装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の装置において、 水平転送レジスタから画像捕捉信号を受信する手段と、
   受信した信号を信号記録媒体に記録する手段とをさらに
   含むことを特徴とする画像捕捉装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載の装置において、 光電検知器の近傍に設けられたチャンネルストップ手段
   およびチャージ・オーバーフロー手段をさらに含むこと
   を特徴とする画像捕捉装置。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の装置において、 露光期間信号を計算する手段と、画像捕捉周期を制御す
   るために上記駆動手段に露光周期信号を供給する手段と
   をさらに含むことを特徴とする画像捕捉装置。
8. 【請求項８】 請求項１に記載の装置において、 静止ビデオ画像捕捉モードの動作を選択するための手段
   をさらに有することを特徴とする画像捕捉装置。
9. 【請求項９】 請求項１に記載の装置において、 光学シャッター手段は、機械的なブレード・シャッター
   と、このブレード・シャッターを開閉する手段とを含む
   ことを特徴とする画像捕捉装置。
10. 【請求項１０】 静止ビデオ画像捕捉モードで画像を捕
    捉する方法であって、 受け取った光に応じて信号チャージを発生し保存する光
    電検知器と、上記光電検知器の近傍に形成されたゲート
    ・エリアと、光電検知器に保存された信号チャージを読
    み出すチャージ転送手段と、上記転送ゲート・エリア近
    傍に設けられ、上記光電検知器から読み出された信号チ
    ャージを転送する転送部分とを含むインターライントラ
    ンスファー型固体画像センサーを設ける工程と、 開いているときには、光学検知器を入射光に対して露光
    し、閉じているときには光学検知器を入射光から遮閉す
    るために、固体画像センサーに対して設けられた光学シ
    ャッターを設ける工程と、 画像捕捉期間と読み出し期間を設けるように、光電検知
    器とチャージ転送手段を電子的に起動する工程と、 少なくとも読み出しまたは転送期間の間光学シャッター
    手段を閉じて、転送部分によって転送された信号チャー
    ジに応じて、画像捕捉出力信号を発生させる工程と、 を有し、 改善された信号／雑音比を持つ画像捕捉出力信号を得る
    ことを特徴とする。