JPH0548029B2 - - Google Patents

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JPH0548029B2
JPH0548029B2 JP58125414A JP12541483A JPH0548029B2 JP H0548029 B2 JPH0548029 B2 JP H0548029B2 JP 58125414 A JP58125414 A JP 58125414A JP 12541483 A JP12541483 A JP 12541483A JP H0548029 B2 JPH0548029 B2 JP H0548029B2
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JP
Japan
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solid
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frame
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imaging method
Prior art date
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JP58125414A
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JPS6018069A (ja
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Okio Yoshida
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は被写体と固体撮像装置の遠近関係によ
つて、撮像方式を切替え変更し、良好な被写体像
を得る固体撮像装置に係り、特に、移動物体を効
率良く検出可能な固体撮像装置に関する。
〔従来技術とその問題点〕
固体撮像素子を用いた固体撮像装置は、その信
頼性から工業用の監視装置や家庭用のカラーカメ
ラとして使われるようになつてきた。固体撮像素
子の一つであるインターライン転送形CCD(以下
IT−CCDと略す)は種々の特徴をもち、その特
徴を生かして工業用から家庭用の各種固体撮像装
置に応用できる。
このようなIT−CCDの撮像動作を第1図を用
いて簡単に説明する。このIT−CCDでは例えば
ホトダイオード(以下PDと称す)で形成された
2N×M個(例えばN=250、M=400)感光部
P11,P11′,P12,P12′,P13……,P1N,P1N′,
P21,P21′,P22,P22′,P23,……,P2N,P2N′,
……,PM1,PM1′,PM2,PM2′,PM3,……,PMN
PMN′(以下P1,P1′で代表する)と、この感光部
P1,P1′で光電変換されて蓄積された信号電荷を
読出すための垂直CCD C1,C2,……,CMが互い
に水平方向に交互に配列されている。そして垂直
CCDの信号電荷は、1段毎に水平CCDシフトレ
ジスタ1に転送され、水平有効期間において水平
CCDシフトレジスタ1内を転送された後順次出
力部2より読出される。
ここで垂直CCD C1,C2,……,CMにおける垂
直方向の転送段数は感光部P1,P1′の垂直方向画
素数の半数のN(=250)である。そして通常のテ
レビジヨン標準方式においては1フレームは2フ
イールドより構成され、またインターレス走査を
行つている。従つてIT−CCDでもこれに適合し
た撮像動作を行つている。すなわち、フレーム蓄
積形撮像方式(以下、フレーム方式)とフイール
ド蓄積形撮像方式(以下、フイールド方式)があ
る。フレーム方式では第1図の左方に示すよう
に、2フイールドをA、Bフイールドに分け、A
フイールドにおいてはホト・ダイオードPD P11
P12,P13,……,R1M,P21,P22,P23,……P2N
……,PM1,PM2,PM3,……,PMNにおいて蓄積
された信号電荷を読出し、Bフイールドでは垂直
方向において1個おきのPD P11′,P12′,P13′,
……,PIN′,P21′,P22′,P23′,……,P2N′,…
…,PM1′,PM2′,PM3′,……,PMN′の信号電荷
を読出す。
そしてフイールド方式では、第1図の右に示す
ようにAフイールドでは垂直方向に連続して設け
られた2個のPD P11,P11′,P12,P12′、……,
P1N,P1N′,P21,P21′,P22,P22′,……,P2N
P2N′,……,PM1,PM1′,PM2,PM2′,……,
PMN,PMN′で蓄積された信号電荷を合せて読出
し、Bフイールドでは、垂直方向にAフイールド
で読出した2個のPD P1,P1′に対して空間的に
垂直方向に対して180度位相が異なる連続した2
個のPD P11′,P12,P12′,P13,……,P21′,P22
P22′,P23,……,PM1′,PM2,PM2′,PM3,……
で蓄積された信号電荷を合せて読出す。
PD P1,P1′から垂直CCD C1,C2,……,CM
への信号電荷転送は、PD P1,P1′と垂直CCD
C1,C2,……,CM間に設けられたフイールドシ
フトゲート(以下FSGと称す)4にパルス電圧
を印加することによつて行われる。
上記フレーム方式はホト・ダイオード1ケの1
画素が1水平走査線に対応し、フイールド方式は
ホト・ダイオード2ケの2画素が1水平走査線に
対応する。従つて、撮像画質からすると、解像度
の点ではフレーム方式の方が垂直方向ですぐれて
おり、この様子を第2図の実験結果の例で示す。
しかし、一方では、フレーム方式では、各フイ
ールドで読み出されるホト・ダイオードは走査線
の一本おきであり、残りの半数は次のフイールド
で読み出される。この様子を第3図の光応答に示
す。すなわち、被写体からの光が例えばBフイー
ルドのフイールドシフトゲート(FSG)のパル
スが与えられる直前に遮断されたとすると、Bフ
イールドのP1′,P2′……のホト・ダイオードから
の出力信号が得られた後のAフイールドのP1
P2,P3……のホト・ダイオードからの出力信号
は、光蓄積の期間が前半の1フイールド期間にわ
たつてあるため、ほヾ50%の値が得られる。この
ためフレーム方式には、光遮断後に50%の残像
(フレーム残像と呼ぶ)があらわれる。この現象
は逆に、光入射時の立ち上がり残像にもあらられ
る。フレーム方式に特有の残像である。
第4図のフイールド蓄積撮像方式の光応答で
は、各画素は1フイールド毎に読み出されてクリ
アされるので、フレーム方式の残像は無くなる。
フレーム方式は垂直解像度は良好であるが、光
応答において残像に問題があり、フイールド方式
は垂直解像度は幾分悪いが、光応答での残像の問
題が無いというそれぞれ相反した特性となつてい
る。静止した被写体の場合にはフレーム方式が望
ましいが、動く被写体には解像度は落ちるがフイ
ールド方式となる。通常の固体撮像装置では、ど
ちらかの方式を目的に合わせて選んでいる。場合
により、両方の方式が可能なように撮像装置の中
に両方の回路を用意しておく事もあるが、どちら
かを止むをえず選択して使つている。しかし、両
方の長所をとつたインターライン転送形CCDを
用いた撮像装置は得られていない。
〔発明の目的〕
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、イン
ターライン転送形CCDの長所を生かした固体撮
像装置を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明における固体撮像装置においては、フレ
ーム蓄積撮像方式とフイールド蓄積撮像方式の両
方を備え、被写体像の大きさを計測する被写体像
判別装置と、被写体像の大きさに応じて撮像方式
を変更する方式変更回路とにより撮像方式を自動
的に切換えることを特徴とする。
〔発明の効果〕
本発明によれば、被写体が小さな場合は解像度
を向上させるフレーム蓄積撮像方式を、被写体が
大きな場合は光応答特性を改善させるフイールド
蓄積撮像方式を自動的に切換えることが可能であ
るため、例えば監視用カメラ等、通常は無人で動
作させる場合においても常に最適な画像を得るこ
とができる。
〔発明の実施例〕
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
第5図は移動物体を固体撮像素子で撮像する例
を示す。第5図Aに示すように被写体の移動物体
11が固体撮像装置12と遠く離れている時に
は、光学レンズ13を通して固体撮像素子14に
入ると、その被写体像は小さく、かつ遠距離のた
め、被写体像の働きも小さい。一方、第5図Bに
示すように移動物体11が固体撮像装置12に近
くなると、その被写体像は固体撮像素子14上で
大きく、かつ近距離のため被写体像の動きが大き
くなる。
上述の移動物体と固体撮像装置の遠近の距離関
係により、被写体像の性質が異なる事を考慮する
と、従来の特定の撮像方式に固定する事なく、以
下の本発明の方式が有用になる。
第5図と合わせて第6図に本発明の撮像方式を
示す。移動物体が遠距離にある間は、第5図Aの
ように方式変更回路15にてフレーム方式回路1
6を選びフレーム蓄積撮像方式にて撮像する。こ
の段階では小さな被写体像がフレーム方式の高解
像度特性により、より良好に解像される。フレー
ム方式では被写体像がホト・ダイオード1ケ分ま
で検出できる事を利用している。遠距離のため動
きの量は少ないから、フレーム方式のIT−CCD
のフレーム残像はそれ程気にならない。
移動物体が近距離にくると、第5図Bに示すよ
うにフイールド方式回路17を選び各ホト・ダイ
オードに対応するフイールドシフト・ゲートし、
パルスを与える。
第6図の右側に示すように切換えて、フイール
ド蓄積撮像方式とする。近距離のため被写体像は
大きくなり、フイールド方式でも十分な解像度が
得られ移動物体の画像認識には十分となる。さら
に、被写体の動きは近距離のため速くなるので、
光応答特性が重要になり、フイールド方式の残像
が少ない特性が有効に発揮できる。
このように、移動物体と固体撮像装置との遠近
関係により、フレーム方式とフイールド方式を切
換える事により、両方式の長所のみを利用した撮
像方式が提供出来る。
第7図は本発明の方式による解像度特性と残像
特性を示す。前者の解像度特性を示す第7図で
は、移動物体が遠距離にいる場合はフレーム方式
の良好な解像度特性にのり、良化していくが、あ
る距離になつた時点でフイールド方式の解像度特
性に実線のように移行する。一方、第8図の残像
特性は光遮断後の第1フイールドの残留信号値の
割合を示すが、50%のフレーム残像から通常2〜
3%以下のフイールド方式の残像へと実線のよう
に切り換わる。なお、フイールド方式に切換えた
時に解像度が劣化するように思われるが、実際に
は50%のフレーム残像が無くなり、被写体像の前
後に残像のぼけが生じないため、像自体は明確に
なり、解像度はそれ程劣化しない。
尚上記実施例では移動物体が遠距離から近距離
に近ずく場合を述べたが、逆に遠ざかる場合には
最初はフイールド方式で撮像し、次にフレーム方
式に切換えるのが良い。
フレーム方式からフイールド方式又はその逆の
切換えについては、種々の方法を適用できる。以
下、図面により説明する。
第9図は撮像対象の被写体像の大きさを画面上
であるいは信号出力波形から計測する被写体像判
別装置18により、所定の像の大きさになつた時
に、方式変更回路15に指令を出して切り換え
る。
なお、上記説明では被写体が固体撮像装置に近
づいたり、遠ざかる場合を述べたが、固体撮像装
置が被写体に近づいたり、遠ざかる場合にも適用
できる。例えば飛行物体の検出に用いる例や、固
体撮像装置が飛行物体に設置されている場合であ
る。
〔他の発明の実施例〕
上述の実施例では被写体を移動物体として説明
したが、これに限らず、本発明の趣旨にそつて遠
距離の被写体はフレーム方式、近距離の被写体に
はフイールド方式と切換えて使うのが良い。
すなわち、第10図に示すように、光学レンズ
系から遠景の撮像時にはフレーム方式とし、近景
の撮像用に光学レンズ系が適応した時又は切り換
えられた時に、これに対応してフイールド方式と
なるように光学レンズ系からの信号を得て光学系
判断装置20から方式変更回路15に指令を出す
ものとしても良い。
なお、最近の撮像装置には、被写体までの距離
を判定する装置や自動焦点機構が組み込まれてい
る場合が多く、これらからの信号を得て撮像方式
の変更をするのが実用的である。
以上、説明したようにインターライン転送形
CCDを用いて、遠景の撮像時には垂直方向に1
画素おきに1フイールドに全体の半分の画素を読
み出すフレーム方式、近景の撮像時には垂直方向
に2画素をまとめて1フイールドで全画素からく
まなく読み出すフイールド方式を用いる事によ
り、解像度と光応答性の良好な固体撮像装置を得
る事ができる。
なお、本発明の方式はインターライン転送形
CCDに限らず、ホト・ダイオードなどの独立し
た感光部をもつ画素から成り、水平走査線相等の
画素を1画素おき、あるいは2画素一度に読み出
せる方式の固体撮像素子に適用可能である。フレ
ーム方式からフイールド方式、又はその逆の切替
えのとき、信号出力が大きく出たり、小さく出た
りする事があるが、1フイールド期間程度であ
り、殆んど問題にならない。
また、半導体基板のホト・ダイオードで光電変
換するものばかりでなく、光透光性のMOS感光
素子で光電変換する固体撮像素子にも応用でき
る。また。Pt−Siシヨツトキ・バリヤなどからな
る赤外用固体撮像素子にも応用できる。さらに、
最近注目されている光電変換部を光導電膜とし
て、固体走査素子の上部に重畳したいわゆる2階
建て構造の撮像素子にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はインターライン転送形CCDの撮像動
作を説明するための図、第2図は撮像方式と垂直
解像度との関係を示す図、第3図はフレーム方式
とその光応答特性の説明図、第4図はフイールド
方式とその光応答特性の説明図、第5図は本発明
の固体撮像装置による被写体との遠近を考慮した
撮像状態を示す図、第6図は本発明の固体撮像装
置の撮像方式の説明図、第7図は本発明による固
体撮像装置の垂直解像度特性を示す図、第8図は
同じく第1フイールドの残像特性を示す図、第9
図、第10図は本発明の固体撮像装置の実施例を
示す図である。 P1,P2,……PM:感光部、C1,C2,……CM
垂直CCD、1……水平CCDシフトレジスタ、2
……出力部、11……被写体、12……固体撮像
装置、13……光学レンズ、14……固体撮像素
子、15……方式変更回路、16……フレーム方
式回路、17……フイールド方式回路、18……
被写体像判別装置、20……光学系判断装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 半導体基板上に二次元の感光部の画素配列お
    よび各画素領域で光電変換されて蓄積された信号
    電荷を読み出す読み出し部を形成してなる固体撮
    像素子と、該固体撮像素子をフレーム蓄積撮像方
    式で駆動する回路と、フイールド蓄積撮像方式で
    駆動する回路と、被写体像の大きさを計測する被
    写体像判別装置と、この被写体像判別装置の信号
    に連動し該被写体像の大きさが所定の大きさより
    小さい場合にはフレーム蓄積撮像方式に切換え、
    該被写体像の大きさが所定の大きさより大きい場
    合にはフイールド蓄積撮像方式に切換える方式変
    更回路とを備えたことを特徴とする固体撮像装
    置。
JP58125414A 1983-07-12 1983-07-12 固体撮像装置 Granted JPS6018069A (ja)

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JPS6018069A JPS6018069A (ja) 1985-01-30
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JPS61273080A (ja) * 1985-05-29 1986-12-03 Hitachi Ltd 電子スチルカメラ
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JPS57178480A (en) * 1981-04-27 1982-11-02 Sony Corp Solid image pickup device

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