JPH0927928A - 固体撮像素子及びそれを用いた固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像素子及びそれを用いた固体撮像装置Info
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- JPH0927928A JPH0927928A JP7176258A JP17625895A JPH0927928A JP H0927928 A JPH0927928 A JP H0927928A JP 7176258 A JP7176258 A JP 7176258A JP 17625895 A JP17625895 A JP 17625895A JP H0927928 A JPH0927928 A JP H0927928A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 手振れ補正機能を有する固体撮像装置の垂直
方向の手振れ補正を、メモリを用いることなく、１／２
画素以下の単位で行う。 【解決手段】 ２次元的に配列されたフォトダイオード
１６につきそれぞれ３以上の垂直転送ＣＣＤ１７のゲー
トＶ１〜Ｖ４を割り当て、各フォトダイオード１６に蓄
積された電荷を分割して垂直方向に転送し、垂直方向に
複数配列された水平転送ＣＣＤ１８により垂直転送ＣＣ
Ｄ１７からの電荷を混合することなく水平方向に転送
し、水平転送ＣＣＤ１８から転送される２本の電荷出力
を所定の比率（例えば、１：２）で混合する。
方向の手振れ補正を、メモリを用いることなく、１／２
画素以下の単位で行う。 【解決手段】 ２次元的に配列されたフォトダイオード
１６につきそれぞれ３以上の垂直転送ＣＣＤ１７のゲー
トＶ１〜Ｖ４を割り当て、各フォトダイオード１６に蓄
積された電荷を分割して垂直方向に転送し、垂直方向に
複数配列された水平転送ＣＣＤ１８により垂直転送ＣＣ
Ｄ１７からの電荷を混合することなく水平方向に転送
し、水平転送ＣＣＤ１８から転送される２本の電荷出力
を所定の比率（例えば、１：２）で混合する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオ一体型カメ
ラ等に利用される固体撮像装置、特に手振れ補正機能を
有する固体撮像装置及びそれに適する固体撮像素子に関
するものである。
ラ等に利用される固体撮像装置、特に手振れ補正機能を
有する固体撮像装置及びそれに適する固体撮像素子に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ビデオ一体型カメラの小型・軽量
・高機能化に伴い、手振れ補正システムは必須機能とな
っている。手振れ補正機能を有する従来の固体撮像装置
の構成を図４に示す。図４において、従来の固体撮像装
置は、テレビジョン信号の１画面を構成する有効画素１
ａより大きな撮像領域１ｂを有する固体撮像素子１と、
固体撮像素子の垂直及び水平転送ＣＣＤ駆動用のＬＳＩ
２と、手振れ検出器４からの手振れ方向及び手振れ距離
情報に基づいて固体撮像素子１の切出し位置を演算する
マイクロコンピュータ３と、加速度センサーや角速度セ
ンサー等を利用した手振れ検出器４と、固体撮像素子１
の出力信号にノイズ除去、ブランキング処理、γ処理を
実施し、テレビジョン信号等の映像信号として出力する
信号処理部５等で構成されている。
・高機能化に伴い、手振れ補正システムは必須機能とな
っている。手振れ補正機能を有する従来の固体撮像装置
の構成を図４に示す。図４において、従来の固体撮像装
置は、テレビジョン信号の１画面を構成する有効画素１
ａより大きな撮像領域１ｂを有する固体撮像素子１と、
固体撮像素子の垂直及び水平転送ＣＣＤ駆動用のＬＳＩ
２と、手振れ検出器４からの手振れ方向及び手振れ距離
情報に基づいて固体撮像素子１の切出し位置を演算する
マイクロコンピュータ３と、加速度センサーや角速度セ
ンサー等を利用した手振れ検出器４と、固体撮像素子１
の出力信号にノイズ除去、ブランキング処理、γ処理を
実施し、テレビジョン信号等の映像信号として出力する
信号処理部５等で構成されている。
【０００３】次に、上記従来の固体撮像装置における固
体撮像素子１の構成を図５に示す。図５において、固体
撮像素子１は、２次元状に配置されたフォトダイオード
６と、フォトダイオード６から読み出された電荷を垂直
方向に転送し、１つのフォトダイオードあたりにそれぞ
れ２相で、４種類の転送ゲートＶ１〜Ｖ４を有する垂直
転送ＣＣＤ７と、垂直転送ＣＣＤ７より転送された電荷
を水平方向に転送する２相ゲートＨ１及びＨ２を有する
水平転送ＣＣＤ８と、水平ＣＣＤ８より転送された電荷
を電圧に変換する電荷検出器９等で構成されている。
体撮像素子１の構成を図５に示す。図５において、固体
撮像素子１は、２次元状に配置されたフォトダイオード
６と、フォトダイオード６から読み出された電荷を垂直
方向に転送し、１つのフォトダイオードあたりにそれぞ
れ２相で、４種類の転送ゲートＶ１〜Ｖ４を有する垂直
転送ＣＣＤ７と、垂直転送ＣＣＤ７より転送された電荷
を水平方向に転送する２相ゲートＨ１及びＨ２を有する
水平転送ＣＣＤ８と、水平ＣＣＤ８より転送された電荷
を電圧に変換する電荷検出器９等で構成されている。
【０００４】次に、上記従来の固体撮像装置における手
振れ補正機能の動作、特に垂直方向におけるインターラ
イン型手振れ補正動作を説明する。撮影中に手振れが発
生した場合、手振れ検出器４は、加速度センサーや角速
度センサー等を用いて手振れ方向及び手振れ距離を検出
し、その情報をマイクロコンピュータ３に出力する。マ
イクロコンピュータ３は、手振れ検出器４からの手振れ
方向及び手振れ距離情報に基づいて、手振れ情報と逆方
向に固体撮像素子１の画面切出し位置を演算し、演算さ
れた切出し位置を基に、固体撮像素子１からの電荷読出
しスタート位置を決定する電荷排出段数を演算し、ＣＣ
Ｄ駆動用ＬＳＩ２に出力する。さらに、マイクロコンピ
ュータ３は、垂直方向に手振れ距離情報に基づいて、垂
直方向の第ｎ行目のフォトダイオード６の電荷と第ｎ＋
１行目又は第ｎ−１行目のフォトダイオード６の電荷を
混合するか否かを決定し、その結果を電荷混合ペアの情
報としてＣＣＤ駆動用ＬＳＩ２に出力する。ＣＣＤ駆動
用ＬＳＩ２は、マイクロコンピュータ３からの水平転送
ＣＣＤ８及び垂直転送ＣＣＤ７の電荷排出段数に基づい
て、所定のＣＣＤ駆動パルスを固体撮像素子１に印加す
る。固体撮像素子１では、垂直転送ＣＣＤ７については
垂直ブランキング期間、水平転送ＣＣＤ８については水
平ブランキング期間に、それぞれ不要な電荷を排出し、
その後、手振れ情報とは逆方向及び距離の位置からテレ
ビジョン信号の有効画素数分だけの電荷が、水平転送Ｃ
ＣＤ８及び電荷検出器９を経由して、電圧出力される。
この出力電圧は、信号処理部５によりノイズ除去、ブラ
ンキング処理、γ処理等を施された後、テレビジョン信
号等の映像信号として出力される。
振れ補正機能の動作、特に垂直方向におけるインターラ
イン型手振れ補正動作を説明する。撮影中に手振れが発
生した場合、手振れ検出器４は、加速度センサーや角速
度センサー等を用いて手振れ方向及び手振れ距離を検出
し、その情報をマイクロコンピュータ３に出力する。マ
イクロコンピュータ３は、手振れ検出器４からの手振れ
方向及び手振れ距離情報に基づいて、手振れ情報と逆方
向に固体撮像素子１の画面切出し位置を演算し、演算さ
れた切出し位置を基に、固体撮像素子１からの電荷読出
しスタート位置を決定する電荷排出段数を演算し、ＣＣ
Ｄ駆動用ＬＳＩ２に出力する。さらに、マイクロコンピ
ュータ３は、垂直方向に手振れ距離情報に基づいて、垂
直方向の第ｎ行目のフォトダイオード６の電荷と第ｎ＋
１行目又は第ｎ−１行目のフォトダイオード６の電荷を
混合するか否かを決定し、その結果を電荷混合ペアの情
報としてＣＣＤ駆動用ＬＳＩ２に出力する。ＣＣＤ駆動
用ＬＳＩ２は、マイクロコンピュータ３からの水平転送
ＣＣＤ８及び垂直転送ＣＣＤ７の電荷排出段数に基づい
て、所定のＣＣＤ駆動パルスを固体撮像素子１に印加す
る。固体撮像素子１では、垂直転送ＣＣＤ７については
垂直ブランキング期間、水平転送ＣＣＤ８については水
平ブランキング期間に、それぞれ不要な電荷を排出し、
その後、手振れ情報とは逆方向及び距離の位置からテレ
ビジョン信号の有効画素数分だけの電荷が、水平転送Ｃ
ＣＤ８及び電荷検出器９を経由して、電圧出力される。
この出力電圧は、信号処理部５によりノイズ除去、ブラ
ンキング処理、γ処理等を施された後、テレビジョン信
号等の映像信号として出力される。
【０００５】一般に、垂直方向の手振れ距離が、固体撮
像素子１のフォトダイオード６の配列間隔（画素間隔）
のちょうど整数倍となるとは限らず、その場合補完を行
う必要がある。従来の固体撮像素子１における手振れ補
正時の電荷混合の模式図を図６に示す。図６では、第ｎ
行目のフォトダイオードの電荷と第ｎ＋１行目のフォト
ダイオードの電荷を、垂直転送ＣＣＤ７上で加算する例
を示している。第ｎ行目のフォトダイオードの電荷と第
ｎ＋１行目のフォトダイオードの電荷を混合する割合は
１：１となるため、疑似的に第ｎ＋１／２行目の情報が
得られる。このように、インターライン動作では、各フ
ォトダイオード６から垂直転送ＣＣＤ７に電荷を読み出
した直後に上下２画素分の電荷を加算し、垂直方向に転
送を行うため、高速動作が可能である。この動作を毎フ
ィールド繰り返すことにより、手振れ補正動作を行うこ
とができる。
像素子１のフォトダイオード６の配列間隔（画素間隔）
のちょうど整数倍となるとは限らず、その場合補完を行
う必要がある。従来の固体撮像素子１における手振れ補
正時の電荷混合の模式図を図６に示す。図６では、第ｎ
行目のフォトダイオードの電荷と第ｎ＋１行目のフォト
ダイオードの電荷を、垂直転送ＣＣＤ７上で加算する例
を示している。第ｎ行目のフォトダイオードの電荷と第
ｎ＋１行目のフォトダイオードの電荷を混合する割合は
１：１となるため、疑似的に第ｎ＋１／２行目の情報が
得られる。このように、インターライン動作では、各フ
ォトダイオード６から垂直転送ＣＣＤ７に電荷を読み出
した直後に上下２画素分の電荷を加算し、垂直方向に転
送を行うため、高速動作が可能である。この動作を毎フ
ィールド繰り返すことにより、手振れ補正動作を行うこ
とができる。
【０００６】なお、水平方向の手振れ補正に関しては、
上記垂直方向の手振れ補正と異なり、垂直転送ＣＣＤ７
及び水平転送ＣＣＤ８を制御して固体撮像素子１の切出
し位置を求めることはできず、高速動作が困難である。
そのため、各フォトダイオードの出力を一旦メモリに蓄
積し、信号処理を施すことにより水平方向の切出しを行
っている。
上記垂直方向の手振れ補正と異なり、垂直転送ＣＣＤ７
及び水平転送ＣＣＤ８を制御して固体撮像素子１の切出
し位置を求めることはできず、高速動作が困難である。
そのため、各フォトダイオードの出力を一旦メモリに蓄
積し、信号処理を施すことにより水平方向の切出しを行
っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の固体撮像装
置では、水平方向の手振れ補正に関してはメモリを用い
てディジタル信号処理を行うことにより、１／２画素以
下、例えば１／３画素や１／４画素の手振れ補正が可能
である。一方、垂直方向の手振れ補正に関しては、メモ
リを用いないため高速動作が可能であるが、１／２画素
単位でしか手振れ補正できない。ところが、撮像レンズ
の画角（又は焦点距離）や被写体のクローズアップの度
合いによっては、垂直方向の１／２画素単位の補正で
は、手振れを十分に除去することは困難であるという問
題点を有していた。また、垂直方向に関しても手振れを
１／２画素以下の単位で補正しようとすると、少なくと
も３ライン以上のラインメモリを必要とし装置の構成が
複雑になると共に、水平方向だけ出なく垂直方向の手振
れ補正もディジタル信号処理により行う必要があり、演
算処理速度が低下するという問題点を有していた。
置では、水平方向の手振れ補正に関してはメモリを用い
てディジタル信号処理を行うことにより、１／２画素以
下、例えば１／３画素や１／４画素の手振れ補正が可能
である。一方、垂直方向の手振れ補正に関しては、メモ
リを用いないため高速動作が可能であるが、１／２画素
単位でしか手振れ補正できない。ところが、撮像レンズ
の画角（又は焦点距離）や被写体のクローズアップの度
合いによっては、垂直方向の１／２画素単位の補正で
は、手振れを十分に除去することは困難であるという問
題点を有していた。また、垂直方向に関しても手振れを
１／２画素以下の単位で補正しようとすると、少なくと
も３ライン以上のラインメモリを必要とし装置の構成が
複雑になると共に、水平方向だけ出なく垂直方向の手振
れ補正もディジタル信号処理により行う必要があり、演
算処理速度が低下するという問題点を有していた。
【０００８】本発明は上記従来例の問題点を解決するた
めになされたものであり、垂直方向の手振れ補正を、デ
ィジタル信号処理を行うことなく、１／２画素以下の単
位で補正可能な固体撮像素子及びそれを用いた固体撮像
装置を提供することを目的としている。
めになされたものであり、垂直方向の手振れ補正を、デ
ィジタル信号処理を行うことなく、１／２画素以下の単
位で補正可能な固体撮像素子及びそれを用いた固体撮像
装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【問題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の固体撮像素子は、テレビジョン信号の１画
面を構成する有効画素より大きな撮像領域に２次元的に
配列されたフォトダイオードと、前記フォトダイオード
１個あたり３以上のゲート有し、前記各フォトダイオー
ドに蓄積された電荷を垂直方向に転送する垂直転送ＣＣ
Ｄと、前記垂直転送ＣＣＤからの前記電荷を水平方向に
転送する水平転送ＣＣＤと、前記水平転送ＣＣＤから転
送される前記電荷をそれぞれ電流又は電圧に変換する電
荷検出器とを具備する。
め、本発明の固体撮像素子は、テレビジョン信号の１画
面を構成する有効画素より大きな撮像領域に２次元的に
配列されたフォトダイオードと、前記フォトダイオード
１個あたり３以上のゲート有し、前記各フォトダイオー
ドに蓄積された電荷を垂直方向に転送する垂直転送ＣＣ
Ｄと、前記垂直転送ＣＣＤからの前記電荷を水平方向に
転送する水平転送ＣＣＤと、前記水平転送ＣＣＤから転
送される前記電荷をそれぞれ電流又は電圧に変換する電
荷検出器とを具備する。
【００１０】上記構成において、前記水平転送ＣＣＤ
は、前記垂直転送ＣＣＤの垂直１ライン当たり前記垂直
転送ＣＣＤの前記フォトダイオード１個あたりのゲート
数と少なくとも同数のゲートを有することが好ましい。
は、前記垂直転送ＣＣＤの垂直１ライン当たり前記垂直
転送ＣＣＤの前記フォトダイオード１個あたりのゲート
数と少なくとも同数のゲートを有することが好ましい。
【００１１】または、前記水平転送ＣＣＤは複数の水平
転送ＣＣＤを垂直方向に複数配列したものであり、前記
水平転送ＣＣＤの垂直１ライン当たりの合計のゲート数
が前記垂直転送ＣＣＤの前記フォトダイオード１個あた
りのゲート数と少なくとも同数であることが好ましい。
転送ＣＣＤを垂直方向に複数配列したものであり、前記
水平転送ＣＣＤの垂直１ライン当たりの合計のゲート数
が前記垂直転送ＣＣＤの前記フォトダイオード１個あた
りのゲート数と少なくとも同数であることが好ましい。
【００１２】一方、本発明の固体撮像装置は、上記いず
れかの構成を有する固体撮像素子と、手振れ方向及び手
振れ距離を検出する手振れ検出手段と、前記手振れ検出
手段からの手振れ方向及び手振れ距離情報に基づいて固
体撮像素子の切出し位置を演算する切出し位置演算手段
と、前記手振れ距離情報に基づいて、垂直方向の第ｎ行
目のフォトダイオードの電荷と第ｎ＋１行目又は第ｎ−
１行目のフォトダイオードの電荷を混合するか否か、及
びその混合比を決定する電荷混合判定手段と、前記電荷
混合判定手段からの混合比情報により、前記垂直方向の
第ｎ行目のフォトダイオードの電荷と第ｎ＋１行目又は
第ｎ−１行目のフォトダイオードの電荷を混合する電荷
混合手段とを具備する。
れかの構成を有する固体撮像素子と、手振れ方向及び手
振れ距離を検出する手振れ検出手段と、前記手振れ検出
手段からの手振れ方向及び手振れ距離情報に基づいて固
体撮像素子の切出し位置を演算する切出し位置演算手段
と、前記手振れ距離情報に基づいて、垂直方向の第ｎ行
目のフォトダイオードの電荷と第ｎ＋１行目又は第ｎ−
１行目のフォトダイオードの電荷を混合するか否か、及
びその混合比を決定する電荷混合判定手段と、前記電荷
混合判定手段からの混合比情報により、前記垂直方向の
第ｎ行目のフォトダイオードの電荷と第ｎ＋１行目又は
第ｎ−１行目のフォトダイオードの電荷を混合する電荷
混合手段とを具備する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以上のように構成された本発明の
固体撮像素子によれば、２次元的に配列されたフォトダ
イオードはテレビジョン信号の１画面を構成する有効画
素より大きな撮像領域を有するので、手振れ補正を行う
ことにより固体撮像素子の切出し位置がシフトしても、
画面切れを起こすことはない。また、垂直転送ＣＣＤは
フォトダイオード１個あたり３以上のゲート有するの
で、各フォトダイオードの電荷を３以上に分割し、この
段階では加算することなく分離したまま垂直方向に転送
する。水平転送ＣＣＤは、垂直転送ＣＣＤからの電荷を
順に水平方向に転送する。電荷検出器は水平転送ＣＣＤ
から転送される電荷をそれぞれ電流又は電圧に変換す
る。
固体撮像素子によれば、２次元的に配列されたフォトダ
イオードはテレビジョン信号の１画面を構成する有効画
素より大きな撮像領域を有するので、手振れ補正を行う
ことにより固体撮像素子の切出し位置がシフトしても、
画面切れを起こすことはない。また、垂直転送ＣＣＤは
フォトダイオード１個あたり３以上のゲート有するの
で、各フォトダイオードの電荷を３以上に分割し、この
段階では加算することなく分離したまま垂直方向に転送
する。水平転送ＣＣＤは、垂直転送ＣＣＤからの電荷を
順に水平方向に転送する。電荷検出器は水平転送ＣＣＤ
から転送される電荷をそれぞれ電流又は電圧に変換す
る。
【００１４】水平転送ＣＣＤの垂直転送ＣＣＤの垂直１
ライン当たりのゲート数を、垂直転送ＣＣＤのフォトダ
イオード１個あたりのゲート数と少なくとも同数とする
ことにより、水平転送ＣＣＤと垂直転送ＣＣＤを、配列
方向を除いて実質的に同一の構造とすることができる。
または、水平転送ＣＣＤを複数の水平転送ＣＣＤを垂直
方向に複数配列したものとし、水平転送ＣＣＤの垂直１
ライン当たりの合計のゲート数を垂直転送ＣＣＤのフォ
トダイオード１個あたりのゲート数と少なくとも同数と
することにより、水平転送ＣＣＤを従来例と同様の２相
ゲートを有するものを使用することができる。この場
合、平行して複数の電荷が水平転送されるため、転送時
間が短縮される。
ライン当たりのゲート数を、垂直転送ＣＣＤのフォトダ
イオード１個あたりのゲート数と少なくとも同数とする
ことにより、水平転送ＣＣＤと垂直転送ＣＣＤを、配列
方向を除いて実質的に同一の構造とすることができる。
または、水平転送ＣＣＤを複数の水平転送ＣＣＤを垂直
方向に複数配列したものとし、水平転送ＣＣＤの垂直１
ライン当たりの合計のゲート数を垂直転送ＣＣＤのフォ
トダイオード１個あたりのゲート数と少なくとも同数と
することにより、水平転送ＣＣＤを従来例と同様の２相
ゲートを有するものを使用することができる。この場
合、平行して複数の電荷が水平転送されるため、転送時
間が短縮される。
【００１５】一方、本発明の固体撮像装置によれば、上
記いずれかの構成を有する固体撮像素子を用い、加速度
センサーや角速度センサー等を利用した手振れ検出手段
により手振れ方向及び手振れ距離を検出し、切出し位置
演算手段及び電荷混合判定手段として機能するマイクロ
コンピュータ等の演算手段により手振れ検出手段からの
手振れ方向及び手振れ距離情報に基づいて固体撮像素子
の切出し位置を演算し、また手振れ距離情報に基づい
て、垂直方向の第ｎ行目のフォトダイオードの電荷と第
ｎ＋１行目又は第ｎ−１行目のフォトダイオードの電荷
を混合するか否か、及びその混合比を決定し、電荷混合
手段により混合比情報に基づいて垂直方向の第ｎ行目の
フォトダイオードの電荷と第ｎ＋１行目又は第ｎ−１行
目のフォトダイオードの電荷を混合するので、垂直方向
の第ｎ行目のフォトダイオードの電荷と第ｎ＋１行目又
は第ｎ−１行目のフォトダイオードの電荷を１：１のみ
ならず、１：２、１：３・・・の割合で混合することが
できる。その結果、１／２画素以下の１／３画素、１／
４画素・・・単位で手振れを補正することができる。
記いずれかの構成を有する固体撮像素子を用い、加速度
センサーや角速度センサー等を利用した手振れ検出手段
により手振れ方向及び手振れ距離を検出し、切出し位置
演算手段及び電荷混合判定手段として機能するマイクロ
コンピュータ等の演算手段により手振れ検出手段からの
手振れ方向及び手振れ距離情報に基づいて固体撮像素子
の切出し位置を演算し、また手振れ距離情報に基づい
て、垂直方向の第ｎ行目のフォトダイオードの電荷と第
ｎ＋１行目又は第ｎ−１行目のフォトダイオードの電荷
を混合するか否か、及びその混合比を決定し、電荷混合
手段により混合比情報に基づいて垂直方向の第ｎ行目の
フォトダイオードの電荷と第ｎ＋１行目又は第ｎ−１行
目のフォトダイオードの電荷を混合するので、垂直方向
の第ｎ行目のフォトダイオードの電荷と第ｎ＋１行目又
は第ｎ−１行目のフォトダイオードの電荷を１：１のみ
ならず、１：２、１：３・・・の割合で混合することが
できる。その結果、１／２画素以下の１／３画素、１／
４画素・・・単位で手振れを補正することができる。
【００１６】
【実施例】本発明の固体撮像素子及びそれを用いた固体
撮像装置の一実施例について図１から図３を参照しつつ
説明する。図１は、本実施例の固体撮像素子１０を用い
た手振れ補正機能を有する固体撮像装置（ビデオカメ
ラ）の構成を示すブロック図である。図１に示す固体撮
像装置は、テレビジョン信号の１画面を構成する有効画
素１０ａより大きな撮像領域１０ｂを有する固体撮像素
子１０と、固体撮像素子の垂直及び水平転送ＣＣＤ駆動
用のＬＳＩ１１と、手振れ検出器１３からの手振れ方向
及び手振れ距離情報に基づいて固体撮像素子１０の切出
し位置を演算するマイクロコンピュータ１２と、加速度
センサーや角速度センサー等を利用した手振れ検出器１
３と、マイクロコンピュータ１２からの混合ペア信号に
基づいて垂直方向の第ｎ行目のフォトダイオードの電荷
と第ｎ＋１行目又は第ｎ−１行目のフォトダイオードの
電荷を混合する混合器１４と、混合器１４からの出力信
号にノイズ除去、ブランキング処理、γ処理を実施し、
テレビジョン信号等の映像信号として出力する信号処理
部１５等で構成されている。
撮像装置の一実施例について図１から図３を参照しつつ
説明する。図１は、本実施例の固体撮像素子１０を用い
た手振れ補正機能を有する固体撮像装置（ビデオカメ
ラ）の構成を示すブロック図である。図１に示す固体撮
像装置は、テレビジョン信号の１画面を構成する有効画
素１０ａより大きな撮像領域１０ｂを有する固体撮像素
子１０と、固体撮像素子の垂直及び水平転送ＣＣＤ駆動
用のＬＳＩ１１と、手振れ検出器１３からの手振れ方向
及び手振れ距離情報に基づいて固体撮像素子１０の切出
し位置を演算するマイクロコンピュータ１２と、加速度
センサーや角速度センサー等を利用した手振れ検出器１
３と、マイクロコンピュータ１２からの混合ペア信号に
基づいて垂直方向の第ｎ行目のフォトダイオードの電荷
と第ｎ＋１行目又は第ｎ−１行目のフォトダイオードの
電荷を混合する混合器１４と、混合器１４からの出力信
号にノイズ除去、ブランキング処理、γ処理を実施し、
テレビジョン信号等の映像信号として出力する信号処理
部１５等で構成されている。
【００１７】次に、固体撮像素子１０の構成を図２に示
す。固体撮像素子１０は、２次元状に配列されたフォト
ダイオード１６と、フォトダイオード１６から読み出さ
れた電荷を垂直方向に転送し、１個のフォトダイオード
あたりに４相で４種類の転送ゲートＶ１〜Ｖ４を有する
垂直ＣＣＤ１７と、垂直ＣＣＤ１７から転送された電荷
を水平方向に転送する２相ゲートＨ１及びＨ２を有し、
垂直方向に配列された２本の水平ＣＣＤ１８と、水平Ｃ
ＣＤ１８から転送された電荷を電圧に変換する２個の電
荷検出器１９等で構成されている。
す。固体撮像素子１０は、２次元状に配列されたフォト
ダイオード１６と、フォトダイオード１６から読み出さ
れた電荷を垂直方向に転送し、１個のフォトダイオード
あたりに４相で４種類の転送ゲートＶ１〜Ｖ４を有する
垂直ＣＣＤ１７と、垂直ＣＣＤ１７から転送された電荷
を水平方向に転送する２相ゲートＨ１及びＨ２を有し、
垂直方向に配列された２本の水平ＣＣＤ１８と、水平Ｃ
ＣＤ１８から転送された電荷を電圧に変換する２個の電
荷検出器１９等で構成されている。
【００１８】次に、本実施例の固体撮像装置における手
振れ補正機能の動作、特に垂直方向におけるインターラ
イン型手振れ補正動作を説明する。撮影中に手振れが発
生した場合、手振れ検出器１３は、加速度センサーや角
速度センサー等を用いて手振れ方向及び手振れ距離を検
出し、その情報をマイクロコンピュータ１２に出力す
る。マイクロコンピュータ１２は、手振れ検出器１３か
らの手振れ方向及び手振れ距離情報に基づいて、手振れ
情報と逆方向に固体撮像素子１０の画面切出し位置を演
算し、演算された切出し位置を基に、固体撮像素子１０
からの電荷読出しスタート位置を決定する不必要な電荷
排出段数を演算し、ＣＣＤ駆動用ＬＳＩ１１に出力す
る。さらに、マイクロコンピュータ１２は、垂直方向に
手振れ距離情報に基づいて、垂直方向の第ｎ行目のフォ
トダイオード１６の電荷と第ｎ＋１行目又は第ｎ−１行
目のフォトダイオード１６の電荷を混合するか否か及び
混合する場合における固体撮像素子１０の電荷検出器１
９からの出力電圧２本の混合比を決定し、その結果を電
荷混合ペアの情報として混合器１４に出力する。
振れ補正機能の動作、特に垂直方向におけるインターラ
イン型手振れ補正動作を説明する。撮影中に手振れが発
生した場合、手振れ検出器１３は、加速度センサーや角
速度センサー等を用いて手振れ方向及び手振れ距離を検
出し、その情報をマイクロコンピュータ１２に出力す
る。マイクロコンピュータ１２は、手振れ検出器１３か
らの手振れ方向及び手振れ距離情報に基づいて、手振れ
情報と逆方向に固体撮像素子１０の画面切出し位置を演
算し、演算された切出し位置を基に、固体撮像素子１０
からの電荷読出しスタート位置を決定する不必要な電荷
排出段数を演算し、ＣＣＤ駆動用ＬＳＩ１１に出力す
る。さらに、マイクロコンピュータ１２は、垂直方向に
手振れ距離情報に基づいて、垂直方向の第ｎ行目のフォ
トダイオード１６の電荷と第ｎ＋１行目又は第ｎ−１行
目のフォトダイオード１６の電荷を混合するか否か及び
混合する場合における固体撮像素子１０の電荷検出器１
９からの出力電圧２本の混合比を決定し、その結果を電
荷混合ペアの情報として混合器１４に出力する。
【００１９】ＣＣＤ駆動用ＬＳＩ１１は、マイクロコン
ピュータ１２からの水平転送ＣＣＤ１８及び垂直転送Ｃ
ＣＤ１７の電荷排出段数に基づいて、所定のＣＣＤ駆動
パルスを固体撮像素子１０に印加する。固体撮像素子１
０では、垂直ＣＣＤ１７については垂直ブランキング期
間、水平ＣＣＤ１８については水平ブランキング期間に
不要な電荷を排出した後、手振れ情報とは逆方向・距離
の位置からテレビジョン信号の有効画素数分、但し垂直
方向に関しては２倍分の画素数だけ、電荷が２本の水平
ＣＣＤ１８と２個の電荷検出器１９を経由して２ライン
分電圧出力される。
ピュータ１２からの水平転送ＣＣＤ１８及び垂直転送Ｃ
ＣＤ１７の電荷排出段数に基づいて、所定のＣＣＤ駆動
パルスを固体撮像素子１０に印加する。固体撮像素子１
０では、垂直ＣＣＤ１７については垂直ブランキング期
間、水平ＣＣＤ１８については水平ブランキング期間に
不要な電荷を排出した後、手振れ情報とは逆方向・距離
の位置からテレビジョン信号の有効画素数分、但し垂直
方向に関しては２倍分の画素数だけ、電荷が２本の水平
ＣＣＤ１８と２個の電荷検出器１９を経由して２ライン
分電圧出力される。
【００２０】手振れ検出器１３により検出された垂直方
向における手振れ距離が固体撮像素子１０のフォトダイ
オード１６の配列間隔（画素間隔）のちょうど整数倍で
ない場合、垂直方向に隣接する第ｎ行目及び第ｎ＋１行
目又は第ｎ−１行目のフォトダイオード１６の電荷を用
いて画素間を補完する。本実施例では、１個のフォトダ
イオード１６あたり垂直転送ＣＣＤ１７の４ゲートが割
り当てられているため、１個のフォトダイオードの電荷
を４つに分割し、それぞれ独立して転送することができ
る。すなわち、本実施例では、垂直方向に隣接する第ｎ
行目及び第ｎ＋１行目又は第ｎ−１行目のフォトダイオ
ード１６の電荷を１：１、１：２、１：３及びその逆の
比率で混合することが可能である。
向における手振れ距離が固体撮像素子１０のフォトダイ
オード１６の配列間隔（画素間隔）のちょうど整数倍で
ない場合、垂直方向に隣接する第ｎ行目及び第ｎ＋１行
目又は第ｎ−１行目のフォトダイオード１６の電荷を用
いて画素間を補完する。本実施例では、１個のフォトダ
イオード１６あたり垂直転送ＣＣＤ１７の４ゲートが割
り当てられているため、１個のフォトダイオードの電荷
を４つに分割し、それぞれ独立して転送することができ
る。すなわち、本実施例では、垂直方向に隣接する第ｎ
行目及び第ｎ＋１行目又は第ｎ−１行目のフォトダイオ
ード１６の電荷を１：１、１：２、１：３及びその逆の
比率で混合することが可能である。
【００２１】次に、混合器１４における手振れ補正時の
電荷混合の模式図を図３に示す。混合器１４は、マイク
ロコンピュータ１２の混合ペア情報により、固体撮像素
子１０から読み出された第ｎ行目のフォトダイオード１
６の電荷に対して、読み出された第ｎ＋１行又は第ｎ−
１行目のフォトダイオード１６の電荷を、所定の混合比
情報を基に加算（混合）する。例えば図３の場合、第ｎ
行目のフォトダイオード１６の電荷と第ｎ＋１行のフォ
トダイオード１６の電荷を１：２の比率で加算する場合
を示している。ここでは、第ｎ行目と第ｎ＋１行目を
１：２の割合で混合することから、第ｎ＋２／３行目の
電荷を疑似的に出力していることを示す。
電荷混合の模式図を図３に示す。混合器１４は、マイク
ロコンピュータ１２の混合ペア情報により、固体撮像素
子１０から読み出された第ｎ行目のフォトダイオード１
６の電荷に対して、読み出された第ｎ＋１行又は第ｎ−
１行目のフォトダイオード１６の電荷を、所定の混合比
情報を基に加算（混合）する。例えば図３の場合、第ｎ
行目のフォトダイオード１６の電荷と第ｎ＋１行のフォ
トダイオード１６の電荷を１：２の比率で加算する場合
を示している。ここでは、第ｎ行目と第ｎ＋１行目を
１：２の割合で混合することから、第ｎ＋２／３行目の
電荷を疑似的に出力していることを示す。
【００２２】混合器１４で混合された信号は、信号処理
部１５でノイズ除去、ブランキング処理、γ処理等を施
された後、テレビジョン信号等の映像信号として出力さ
れる。この動作を毎フィールド繰り返すことにより、手
振れ補正動作を行うことができる。
部１５でノイズ除去、ブランキング処理、γ処理等を施
された後、テレビジョン信号等の映像信号として出力さ
れる。この動作を毎フィールド繰り返すことにより、手
振れ補正動作を行うことができる。
【００２３】なお、本実施例の垂直ＣＣＤ１７では、フ
ォトダイオード１個当たり４個のゲートを設けている
が、これに限定されるものではなく、フォトダイオード
１個あたり３以上のゲート数であればよい。
ォトダイオード１個当たり４個のゲートを設けている
が、これに限定されるものではなく、フォトダイオード
１個あたり３以上のゲート数であればよい。
【００２４】また、本実施例では、図４から図６に示す
従来例と比較して、垂直方向に２倍の電荷が出力される
ため、これらの電荷を所定期間内に水平方向に転送すべ
く、水平転送ＣＣＤ１８を垂直方向に２個並列配置して
いるが、これに限定されるものではない。例えば、水平
転送ＣＣＤ１８の垂直転送ＣＣＤ１７の垂直１ライン当
たりのゲート数を、垂直転送ＣＣＤ１７のフォトダイオ
ード１個あたりのゲート数（例えば４個）と少なくとも
同数とすることにより、水平転送ＣＣＤ１８を２個以上
垂直方向に並列させる必要がなくなる。また、この場
合、水平転送ＣＣＤ１８と垂直転送ＣＣＤ１７を、配列
方向を除いて実質的に同一の構造とすることができる。
あるいは、水平転送ＣＣＤ１８を垂直方向に３以上配列
し、水平転送ＣＣＤ１８の垂直１ライン当たりの合計の
ゲート数を垂直転送ＣＣＤ１７のフォトダイオード１個
あたりのゲート数と少なくとも同数とするように構成し
てもよい。この場合、平行して複数の電荷が水平転送さ
れるため、転送時間が短縮される。
従来例と比較して、垂直方向に２倍の電荷が出力される
ため、これらの電荷を所定期間内に水平方向に転送すべ
く、水平転送ＣＣＤ１８を垂直方向に２個並列配置して
いるが、これに限定されるものではない。例えば、水平
転送ＣＣＤ１８の垂直転送ＣＣＤ１７の垂直１ライン当
たりのゲート数を、垂直転送ＣＣＤ１７のフォトダイオ
ード１個あたりのゲート数（例えば４個）と少なくとも
同数とすることにより、水平転送ＣＣＤ１８を２個以上
垂直方向に並列させる必要がなくなる。また、この場
合、水平転送ＣＣＤ１８と垂直転送ＣＣＤ１７を、配列
方向を除いて実質的に同一の構造とすることができる。
あるいは、水平転送ＣＣＤ１８を垂直方向に３以上配列
し、水平転送ＣＣＤ１８の垂直１ライン当たりの合計の
ゲート数を垂直転送ＣＣＤ１７のフォトダイオード１個
あたりのゲート数と少なくとも同数とするように構成し
てもよい。この場合、平行して複数の電荷が水平転送さ
れるため、転送時間が短縮される。
【００２５】また、本実施例では、垂直方向の信号の混
合比を変えて加算する動作を固体撮像素子１０の外部の
混合器１４で行っているが、固体撮像素子１０の電荷検
出器１９にゲインを変える機能を設け、固体撮像素子１
０の内部で混合するように構成してもよい。
合比を変えて加算する動作を固体撮像素子１０の外部の
混合器１４で行っているが、固体撮像素子１０の電荷検
出器１９にゲインを変える機能を設け、固体撮像素子１
０の内部で混合するように構成してもよい。
【００２６】
【発明の効果】以上のように、本発明の固体撮像素子及
びそれを用いた固体撮像装置によれば、２次元的に配列
されたフォトダイオードはテレビジョン信号の１画面を
構成する有効画素より大きな撮像領域を有するので、固
体撮像素子の切出し位置がシフトしても、画面切れを起
こすことなく手振れ補正を行うことができる。また、垂
直転送ＣＣＤはフォトダイオード１個あたり３以上のゲ
ート有するので、各フォトダイオードの電荷を３以上に
分割し、この段階では加算することなく分離したまま垂
直方向に転送することができる。これら分割された各フ
ォトダイオードの電荷を混合する際、混合比を変え、
１：１、１：２、１：３・・・の割合で混合することに
より、任意の第ｎ＋１／２行目、第ｎ＋１／３行目、第
ｎ＋２／３行目等の電荷を疑似的に出力することがで
き、メモリを用いることなく、１／２画素以下の１／３
画素、１／４画素・・・単位で垂直方向の手振れを補正
することができる。その結果、従来よりきめ細かに手振
れ補正がされ、自然な画像が得られるという顕著な効果
を奏する。
びそれを用いた固体撮像装置によれば、２次元的に配列
されたフォトダイオードはテレビジョン信号の１画面を
構成する有効画素より大きな撮像領域を有するので、固
体撮像素子の切出し位置がシフトしても、画面切れを起
こすことなく手振れ補正を行うことができる。また、垂
直転送ＣＣＤはフォトダイオード１個あたり３以上のゲ
ート有するので、各フォトダイオードの電荷を３以上に
分割し、この段階では加算することなく分離したまま垂
直方向に転送することができる。これら分割された各フ
ォトダイオードの電荷を混合する際、混合比を変え、
１：１、１：２、１：３・・・の割合で混合することに
より、任意の第ｎ＋１／２行目、第ｎ＋１／３行目、第
ｎ＋２／３行目等の電荷を疑似的に出力することがで
き、メモリを用いることなく、１／２画素以下の１／３
画素、１／４画素・・・単位で垂直方向の手振れを補正
することができる。その結果、従来よりきめ細かに手振
れ補正がされ、自然な画像が得られるという顕著な効果
を奏する。
【００２７】また、水平転送ＣＣＤの垂直転送ＣＣＤの
垂直１ライン当たりのゲート数を、垂直転送ＣＣＤのフ
ォトダイオード１個あたりのゲート数と少なくとも同数
とすることにより、水平転送ＣＣＤと垂直転送ＣＣＤ
を、配列方向を除いて実質的に同一の構造とすることが
できる。または、水平転送ＣＣＤを複数の水平転送ＣＣ
Ｄを垂直方向に複数配列したものとし、水平転送ＣＣＤ
の垂直１ライン当たりの合計のゲート数を垂直転送ＣＣ
Ｄのフォトダイオード１個あたりのゲート数と少なくと
も同数とすることにより、水平転送ＣＣＤを従来例と同
様の２相ゲートを有するものを使用することができる。
この場合、平行して複数の電荷が水平転送されるため、
転送時間を短縮することができる。
垂直１ライン当たりのゲート数を、垂直転送ＣＣＤのフ
ォトダイオード１個あたりのゲート数と少なくとも同数
とすることにより、水平転送ＣＣＤと垂直転送ＣＣＤ
を、配列方向を除いて実質的に同一の構造とすることが
できる。または、水平転送ＣＣＤを複数の水平転送ＣＣ
Ｄを垂直方向に複数配列したものとし、水平転送ＣＣＤ
の垂直１ライン当たりの合計のゲート数を垂直転送ＣＣ
Ｄのフォトダイオード１個あたりのゲート数と少なくと
も同数とすることにより、水平転送ＣＣＤを従来例と同
様の２相ゲートを有するものを使用することができる。
この場合、平行して複数の電荷が水平転送されるため、
転送時間を短縮することができる。
【図１】本発明における固体撮像装置の一実施例の構成
を示すブロック図
を示すブロック図
【図２】図１における固体撮像素子の構成を示す図
【図３】本発明の一実施例における電荷混合模式図
【図４】従来の固体撮像装置の構成を示すブロック図
【図５】図４における固体撮像素子の構成を示す図
【図６】従来例における電荷混合模式図
１、１０ ：固体撮像素子 ２、１１ ：ＣＣＤ駆動用ＬＳＩ ３、１３ ：手振れ検出器 ４、１２ ：マイクロコンピュータ ５、１５ ：信号処理部 ６、１６ ：フォトダイオード ７、１７ ：垂直転送ＣＣＤ ８、１８ ：水平転送ＣＣＤ ９、１９ ：電荷検出器 １４ ：混合器
Claims (4)
- 【請求項１】 テレビジョン信号の１画面を構成する有
効画素より大きな撮像領域に２次元的に配列されたフォ
トダイオードと、前記フォトダイオード１個あたり３以
上のゲート有し、前記各フォトダイオードに蓄積された
電荷を垂直方向に転送する垂直転送ＣＣＤと、前記垂直
転送ＣＣＤからの前記電荷を水平方向に転送する水平転
送ＣＣＤと、前記水平転送ＣＣＤから転送される前記電
荷をそれぞれ電流又は電圧に変換する電荷検出器とを具
備する固体撮像素子。 - 【請求項２】 前記水平転送ＣＣＤは、前記垂直転送Ｃ
ＣＤの垂直１ライン当たり前記垂直転送ＣＣＤの前記フ
ォトダイオード１個あたりのゲート数と少なくとも同数
のゲートを有する請求項１記載の固体撮像素子。 - 【請求項３】 前記水平転送ＣＣＤは複数の水平転送Ｃ
ＣＤを垂直方向に複数配列したものであり、前記水平転
送ＣＣＤの垂直１ライン当たりの合計のゲート数が前記
垂直転送ＣＣＤの前記フォトダイオード１個あたりのゲ
ート数と少なくとも同数である請求項１記載の固体撮像
素子。 - 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載の固体
撮像素子と、手振れ方向及び手振れ距離を検出する手振
れ検出手段と、前記手振れ検出手段からの手振れ方向及
び手振れ距離情報に基づいて固体撮像素子の切出し位置
を演算する切出し位置演算手段と、前記手振れ距離情報
に基づいて、垂直方向の第ｎ行目のフォトダイオードの
電荷と第ｎ＋１行目又は第ｎ−１行目のフォトダイオー
ドの電荷を混合するか否か、及びその混合比を決定する
電荷混合判定手段と、前記電荷混合判定手段からの混合
比情報により、前記垂直方向の第ｎ行目のフォトダイオ
ードの電荷と第ｎ＋１行目又は第ｎ−１行目のフォトダ
イオードの電荷を混合する電荷混合手段とを具備する固
体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7176258A JPH0927928A (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | 固体撮像素子及びそれを用いた固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7176258A JPH0927928A (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | 固体撮像素子及びそれを用いた固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0927928A true JPH0927928A (ja) | 1997-01-28 |
Family
ID=16010429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7176258A Pending JPH0927928A (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | 固体撮像素子及びそれを用いた固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0927928A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002135659A (ja) * | 2000-10-27 | 2002-05-10 | Nikon Corp | 撮像装置 |
| JP2008047008A (ja) * | 2006-08-21 | 2008-02-28 | Mitsubishi Electric Corp | 認識装置 |
-
1995
- 1995-07-12 JP JP7176258A patent/JPH0927928A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002135659A (ja) * | 2000-10-27 | 2002-05-10 | Nikon Corp | 撮像装置 |
| JP2008047008A (ja) * | 2006-08-21 | 2008-02-28 | Mitsubishi Electric Corp | 認識装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040604 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040609 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041028 |