JPS59132287A - Image pickup device - Google Patents

Image pickup device

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JPS59132287A
JPS59132287A JP58006800A JP680083A JPS59132287A JP S59132287 A JPS59132287 A JP S59132287A JP 58006800 A JP58006800 A JP 58006800A JP 680083 A JP680083 A JP 680083A JP S59132287 A JPS59132287 A JP S59132287A
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JP
Japan
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transfer
shutter
charge
smear
imaging
Prior art date
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Pending
Application number
JP58006800A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuichiro Saito
斉藤 修一郎
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPS59132287A publication Critical patent/JPS59132287A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To suppress the generation of smear by driving independently and sequentially transfer electrodes arranged in the direction of charge transfer and providing a shutter. CONSTITUTION:The transfer electrodes n1-n4 of an image pickup section 3 of a frame transfer type charge coupling element 1 being an image pickup element are connected independently to a scanning circuit 7 and driven sequentially. Further, in transferring the stored charge from the image pickup section 3 to a memory section 4, the shutter 8 operated in this case is provided. Thus, after the charge under the electrode n1 is transferred to the electrode n2, no driving pulse is impressed to the electrode n1 and similarly, as the charge is transferred from the n2 to the n3 and from the n3 to the n4, the next driving pulse is not impressed and the storage potential state is kept. Thus, the generation of smear is halved. Then, the generation of smear is suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】 この出願の発明の属する技術分野 この出願の発明は電荷転送作用を有する撮像素子を用い
る撮像装置に関するものであって、簡単な構成でスミア
の発生を抑制し、かつ高速シャッタ制御を可能にする手
段を課題とする。
Detailed Description of the Invention Technical field to which the invention of this application pertains The invention of this application relates to an imaging device using an imaging element having a charge transfer function, which suppresses the occurrence of smear with a simple configuration, and can achieve high speed. The objective is to find a means to enable shutter control.

従来技術 従来のフレーム転送形固体撮像素子、例えばフレーム転
送形電荷結合素子(FT−CCD )は、第1図に示す
ような構成よシなっている。すなわち撮像素子1は、被
写体からの光学像を電荷に変換して蓄積するための撮像
セル2を組み合わせた撮像部6、撮像部3の蓄積電荷を
一時的に記憶するメモリ部4、メモリ部4からの電荷を
読み出すための水平レジスタ部5及び水平レジスタ部5
からの電荷を増幅する出力増幅器6から構成されている
。なお図中φPIIφps及びφBは、それぞれ電荷を
蓄積、記憶及び水平転送するだめの駆動パルスを示して
いる。第2図は、第1図の装置において、撮像部6に駆
動パルスφP工を印加し、またメモリ部4に駆動パルス
φpsを印加するだめの電極配置の説明図であって、図
中斜線の部分が撮像セル及びメモリセル上に設けられた
電極を示している。
2. Description of the Related Art A conventional frame transfer solid-state imaging device, such as a frame transfer charge-coupled device (FT-CCD), has a structure as shown in FIG. That is, the imaging device 1 includes an imaging section 6 that combines an imaging cell 2 for converting an optical image from a subject into charges and storing them, a memory section 4 that temporarily stores the accumulated charges of the imaging section 3, and a memory section 4. horizontal register section 5 for reading charges from the horizontal register section 5;
It consists of an output amplifier 6 that amplifies the charge from. Note that φPIIφps and φB in the figure indicate drive pulses for accumulating, storing, and horizontally transferring charges, respectively. FIG. 2 is an explanatory diagram of the electrode arrangement for applying the driving pulse φP to the imaging section 6 and the driving pulse φps to the memory section 4 in the apparatus shown in FIG. A portion shows an electrode provided on an imaging cell and a memory cell.

上述の構成の電極構造の撮像素子におけるスミア発生に
ついて説明すると、第3図(a)は撮像部6が蓄積状態
にあシ、撮像部3の一部りに高輝度の入射光が照射した
状態を示し、同図(b)は(a)で蓄積された電荷をメ
モリ部4へ垂直転送した状態を示している。この場合垂
直転送中においても、撮像部3が光電変換中であるだめ
、そのSA領領域スミアが発生し、また垂直転送された
メモリ部4のSB領領域もスミアが発生する。
To explain the occurrence of smear in the image sensor having the electrode structure described above, FIG. 3(a) shows a state in which the image sensor 6 is in the accumulation state and a portion of the image sensor 3 is irradiated with high-intensity incident light. , and FIG. 4(b) shows a state in which the charges accumulated in FIG. 3(a) are vertically transferred to the memory section 4. In this case, even during vertical transfer, since the imaging unit 3 is in the process of photoelectric conversion, smear occurs in its SA area, and smear also occurs in the SB area of the memory unit 4 that has been vertically transferred.

このSB領領域スミアは出力増幅器6から読み出しだ後
不図示のディスプレイ面上では高輝度領域L′の下方に
現われることになる。同図(c)は2回目の垂直転送後
の電荷イメージの状態を示すが、図示のように2回目以
後の転送ではディスプレイ面上で高輝度領域L′の上下
にスミアが認められることになる。このように従来の垂
直転送手段では、光電変換中に電荷イメージを転送する
ために、原理的にスミアをなくすことは不可能である。
After this SB region smear is read out from the output amplifier 6, it appears below the high brightness region L' on the display surface (not shown). Figure (c) shows the state of the charge image after the second vertical transfer, and as shown in the figure, smears are observed above and below the high-brightness area L' on the display surface in the second and subsequent transfers. . As described above, in the conventional vertical transfer means, it is impossible in principle to eliminate smear because the charge image is transferred during photoelectric conversion.

このようなスミア発生はインターライン形CODにおい
ても同様に生ずる。すなわちインターライン形CODの
垂直転送路は遮光層により遮光されているが、この遮光
層の下の半導体基板中にも長波長領域の光宛入射し得る
ため、実際にはフレーム転送形CODと同様にスミアが
発生してしまう。
Such smearing also occurs in the interline type COD. In other words, although the vertical transfer path of an interline type COD is shielded from light by a light shielding layer, light in the long wavelength region can also enter the semiconductor substrate under this light shielding layer, so in reality it is similar to a frame transfer type COD. smear occurs.

そこで上述のようにしてスミアが発生するのを防止する
ためには、垂直転送期間中に撮像部への入射光を遮断す
る手段が考えられる。しかし、このような入射光の遮断
を行うためには応答性のよいシャッタを用いなければな
らず、これを液晶等の物性シャッタによシ実現するとと
は、応答性と光の透過率の関係できわめて困難であシ、
他方機械的シャッタでこのような高速応答性を得るため
には、例えば2枚羽根の構成が必要となシ、構成がきわ
めて複雑となる。
Therefore, in order to prevent the occurrence of smear as described above, it is possible to consider means for blocking the incident light to the imaging section during the vertical transfer period. However, in order to block such incident light, a shutter with good responsiveness must be used, and realizing this with a physical shutter such as a liquid crystal requires the relationship between responsiveness and light transmittance. It is extremely difficult,
On the other hand, in order to obtain such high-speed response with a mechanical shutter, for example, a two-blade configuration is required, which makes the configuration extremely complicated.

この出願の発明の目的 したがってこの出願の第1の発明は、従来技術の前述の
欠点を解消し、簡単な構成でスミアの発生を抑制するこ
とができる撮像装置を提供することを目的とする。
OBJECTS OF THE INVENTION OF THIS APPLICATION Accordingly, the first invention of this application aims to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art and provide an imaging device capable of suppressing the occurrence of smear with a simple configuration.

さらに第1の発明は、上記の目的を達成するとともに撮
像部における蓄積時間の制御を可能にする撮像装置を提
供することを目的とする。
A further object of the first invention is to provide an imaging device that achieves the above object and also enables control of storage time in an imaging section.

この出願の第2の発明は、第1の発明の第1の目的を達
成するとともに撮像素子の撮像部における転送による蓄
積時間のムラをシャッタ手段の露出ムシにょ)相殺する
作用を有する撮像装置を提供することを目的とする。
A second invention of this application provides an imaging device that achieves the first object of the first invention and has an effect of offsetting unevenness in accumulation time due to transfer in an imaging section of an imaging device (e.g., uneven exposure of a shutter means). The purpose is to provide.

この出願の発明の構成 この出願の第1の発明は、電荷転送作用を有する撮像素
子であって、電荷転送の方向に配列された複数の転送電
極を備えるもの(後述の具体例では、例えば第5図の転
送電極n1〜n4を備えるフレーム転送形電荷結合素子
1)と:前記複数の転送電極を独立に順次駆動する駆動
手段(同じく転送電極n1〜n4を第4図の走査回路7
に接続し、第7図の垂直転送パルスφP工によシ順次駆
動する手段)と;前記撮像素子を前記駆動手段によ多周
期的に駆動する状態において所定時間後にシャッタを作
動させる手段(同じく第4図のタイマ回路16の出力で
あるスタート信号Sによシシャッタ板8を作動させる手
段)と;を具える撮像装置を特徴とする。
Structure of the invention of this application A first invention of this application is an image sensor having a charge transfer function, which includes a plurality of transfer electrodes arranged in the direction of charge transfer (in the specific example described later, for example, Frame transfer type charge-coupled device 1) comprising transfer electrodes n1 to n4 shown in FIG.
(means for sequentially driving the image pickup device by the vertical transfer pulse φP shown in FIG. The present invention is characterized by an imaging device comprising: means for operating the shutter plate 8 in response to a start signal S which is the output of the timer circuit 16 shown in FIG. 4;

第2の発明は、電荷転送作用を有する撮像素子であって
、電荷転送の方向に配列された複数の転送電極を備える
ものと;前記複数の転送電極を独立に順次駆動する駆動
手段と;前記駆動手段による前記転送電極の駆動順序に
対応する方向に前記撮像素子の受光面を漸次遮蔽するシ
ャッタ手段(同じく第5図の転送電極n1〜n4の駆動
順序の方向に第4図の撮像部3を漸次遮蔽するシャツタ
板8)と;を具える撮像装置を特徴とする。
A second aspect of the present invention is an image sensor having a charge transfer function, comprising a plurality of transfer electrodes arranged in the direction of charge transfer; a driving means for independently and sequentially driving the plurality of transfer electrodes; Shutter means for gradually shielding the light-receiving surface of the image sensor in the direction corresponding to the driving order of the transfer electrodes by the driving means (also the imaging section 3 of FIG. 4 in the direction of the driving order of the transfer electrodes n1 to n4 of FIG. 5) The imaging device is characterized by comprising: a shutter plate 8) that gradually shields the image;

この出願の発明における撮像素子は、COD又はBBD
等電荷転送作用を有するものであればよく、またその転
送作用はフレーム転送形又はインターライン転送形のい
ずれであってもよい。
The image sensor in the invention of this application is COD or BBD.
Any material having an equal charge transfer function may be used, and the transfer function may be either a frame transfer type or an interline transfer type.

上記において後述の具体例の引用はなんらこの出願の発
明の範囲を限定するものではなく、この出願の発明は前
記特許請求の範囲の記載内において適宜変更できるもの
である。
In the above, the citation of specific examples described later does not limit the scope of the invention of this application in any way, and the invention of this application can be modified as appropriate within the scope of the claims.

以下図面を参照してこの出願の発明を具体化した撮像装
置の構成及び作用について詳細に説明する。下記の説明
は、撮像素子がフレーム転送形COD (以下F−TC
CDと略称する。)である例について行う。
The configuration and operation of an imaging device embodying the invention of this application will be described in detail below with reference to the drawings. In the following explanation, the image sensor is a frame transfer type COD (hereinafter referred to as F-TC).
It is abbreviated as CD. ) for an example.

この出願の発明を具体化した撮像装置の構成(第4図〜
第6図) 第4図はこの出願の発明を具体化した撮像装置を示し、
第5図及び第6図は撮像素子における電極配置を示す。
Configuration of an imaging device embodying the invention of this application (Figs. 4 to 4)
FIG. 6) FIG. 4 shows an imaging device embodying the invention of this application,
FIG. 5 and FIG. 6 show the electrode arrangement in the image sensor.

第4図において符号1〜6は第1図中同一符号で示す部
分と基本的に同じ構成及び作用を有するが、その電極配
置は、第5図又は第6図に示すように第2図に示す従来
の電極配置とは相違する。すなわち第2図では複数の転
送電極が撮像部及びメモリ部ごとに垂直方向に共通接続
されているが、第5図では撮像部3の水平転送電極(n
1〜”4)は互いに独立であシ、かつこれらは互いに独
立に第4図の走査回路7に接続されている。第6図では
、撮像部3については、第5図と同様であるが、メモリ
部4についても水平転送電極が互いに独立であシ、かつ
これらは互いに独立に走査回路7′に接続されている。
In FIG. 4, reference numerals 1 to 6 have basically the same structure and function as the parts indicated by the same reference numerals in FIG. 1, but the electrode arrangement is similar to that in FIG. 2 as shown in FIG. This is different from the conventional electrode arrangement shown. That is, in FIG. 2, a plurality of transfer electrodes are commonly connected in the vertical direction for each imaging section and memory section, but in FIG. 5, the horizontal transfer electrodes (n
1 to 4) are independent from each other, and are connected independently to the scanning circuit 7 in FIG. 4. In FIG. 6, the imaging section 3 is the same as in FIG. , the horizontal transfer electrodes of the memory section 4 are also independent of each other, and are connected to the scanning circuit 7' independently of each other.

以下電極配置については、第5図の配置を例にして説明
し、第6図の配置については後にその作用効果上の差異
を補足説明する。また第5図及び第6図においては、水
平転送電極を、簡単のために撮像部6及びメモリ部4と
もに4個のみ示したがこれらはさらに多数段けられ、理
想的には撮像セル(第1図では2)の水平方向の列の数
だけ設けることを可とする。
The electrode arrangement will be explained below using the arrangement shown in FIG. 5 as an example, and the differences in the operation and effect of the arrangement shown in FIG. 6 will be supplementarily explained later. In addition, in FIGS. 5 and 6, only four horizontal transfer electrodes are shown in both the imaging section 6 and the memory section 4 for the sake of simplicity. In Figure 1, it is possible to provide as many horizontal columns as 2).

第4図にもどって、8はシャツタ板であって、モータ又
はばね等の駆動源によシ駆動され、FT−CCD1の少
なくとも撮像部3を遮蔽する。図ではモータ9によシシ
ャツタ8を駆動する例を示しておシ、10はその駆動回
路であって後述のタイマ回路16の出力であるスタート
信号Sによって制御される。モータ9の代わシに、図に
は示していないが、あらかじめばねによシシャッタ板8
を蓄勢しておいてこれを係止し、スタート信号Sによシ
この係止を解いてシャツタ板8を撮像部3を遮蔽する方
向に走行させてもよい。またこの出願の第2の発明では
シャツタ板8は1枚羽根のような露出ムラを生ずるもの
であってもよく、簡単な構成のもので足)る。その作用
については後述する。さらに第2の発明におけるシャツ
タ板8は液晶等の物性シャッタであって、故意に露出ム
ラを生ずるように構成したものでもよい。
Returning to FIG. 4, reference numeral 8 denotes a shutter plate, which is driven by a drive source such as a motor or a spring, and shields at least the imaging section 3 of the FT-CCD 1. The figure shows an example in which the shutter shutter 8 is driven by a motor 9, and 10 is a driving circuit thereof, which is controlled by a start signal S which is an output of a timer circuit 16, which will be described later. Although not shown in the figure, instead of the motor 9, a spring is attached to the shutter plate 8 in advance.
Alternatively, the shutter plate 8 may be stored in energy and locked, and then released from the lock in response to the start signal S to cause the shirt cover plate 8 to run in a direction that shields the imaging section 3. Further, in the second invention of this application, the shutter plate 8 may be one that causes exposure unevenness, such as a single blade, and a simple structure is sufficient. Its effect will be described later. Furthermore, the shutter plate 8 in the second invention may be a physical shutter such as liquid crystal, and may be configured to intentionally cause exposure unevenness.

11はクロック発振器であって、システム全体のタイミ
ングを同期させるためのクロック信号を発生する。12
は同期信号発生回路であって、前記のクロック信号に基
づいてFT −CCD jを°制御するためのパルスを
形成する。16はCOD駆動回路であって、同期信号発
生回路12の出力パルスに基づき、CCD 1を駆動す
るのに必要なレベルのパルス信号<hs、φPI tφ
PB及びφS等を形成する。ここでφvsは垂直同期信
号であって、その周期は、例えば標準テレビジョン信号
の1フイ一ルド期間に選定される。φアエは撮像部6に
おける垂直転送パルスであって、前記のパルスφvsに
同期して第7図に示すように出力される。なお第7図の
符号n1〜n4は、それぞれ第5図における撮像部6の
水平転送電極n1〜n4に対する転送パルスを示してい
る。φpsはメモリ部4における垂直転送パルス、φS
はレジスタ5における水平転送パルスである。
A clock oscillator 11 generates a clock signal for synchronizing the timing of the entire system. 12
is a synchronizing signal generating circuit, which forms pulses for controlling the FT-CCD j based on the aforementioned clock signal. Reference numeral 16 denotes a COD drive circuit, which generates a pulse signal of a level necessary for driving CCD 1<hs, φPI tφ based on the output pulse of the synchronization signal generation circuit 12.
PB, φS, etc. are formed. Here, φvs is a vertical synchronizing signal, and its period is selected to be, for example, one field period of a standard television signal. φAE is a vertical transfer pulse in the imaging section 6, and is outputted as shown in FIG. 7 in synchronization with the pulse φvs. Note that symbols n1 to n4 in FIG. 7 indicate transfer pulses for the horizontal transfer electrodes n1 to n4 of the imaging section 6 in FIG. 5, respectively. φps is a vertical transfer pulse in the memory section 4, φS
is the horizontal transfer pulse in register 5.

14はトリガ信号形成回路であって、不図示のボタンに
連動してスチール撮影におけるシャッタ動作を開始させ
るためのトリガ信号TRを発生する。15はアンドゲー
トであって、COD 駆動回路16の出力である垂直同
期信号φvsとトリガ信号TRとの論理積によシタイマ
回路16を起動する。タイマ回路16には、不図示の設
定手段により、あらかじめ所定の蓄積時間情報T。
A trigger signal forming circuit 14 generates a trigger signal TR for starting a shutter operation in still photography in conjunction with a button (not shown). Reference numeral 15 denotes an AND gate, which activates the timer circuit 16 by logical product of the vertical synchronization signal φvs, which is the output of the COD drive circuit 16, and the trigger signal TR. A predetermined accumulation time information T is stored in the timer circuit 16 in advance by a setting means (not shown).

が設定されている。タイマ回路16はアンドゲート15
の出力によシ起動された後、この設定された蓄積時間T
Mが経過すると、前述のスタート信号Sを出力する。
is set. The timer circuit 16 is an AND gate 15
This set accumulation time T
When M has elapsed, the start signal S mentioned above is output.

なお第4図の撮像装置は、インターライン形CODを用
い、その垂直転送路の転送電極をそれぞれ独立に駆動す
るようにして、前記と同等に構成することができる。
The imaging device shown in FIG. 4 can be constructed in the same manner as described above by using an interline COD and driving the transfer electrodes of the vertical transfer path independently.

この出願の発明を具体化した撮像装置の作用(第4図〜
第8図) 次に第4図〜第6図の撮像装置の作用について説明する
。COD駆動回路13は、同期信号発生回路12からパ
ルスに基づき、第7図に示すタイミングの垂直同期パル
スφVS 、撮像部3における垂直転送パルスφPI 
、メモリ部4における垂直転送パルスφPB及びレジス
タ5における水平転送パルスφSを出力する。これによ
j9 、FT−CCD 1の撮像部5に例えば時刻t5
〜t2′にかけて蓄積された電荷は、時刻t5ニt4′
にかけてメモリ部4に転送される。この出願の発明にお
ける撮像部6の転送電極n1〜n4は互いに独立に電圧
が印加されるよう構成されているので、第7図のパルス
φP工に示すように、電極n1下にある電荷を電極n2
に転送した後は電極n1には駆動パルスを印加せず、同
様にn2からn3へ、n3からn4へと転送するに従い
、次の駆動パルスを印加せずに蓄積電位状態を維持して
行くことになる。
Functions of the imaging device embodying the invention of this application (Figs. 4 to 4)
(FIG. 8) Next, the operation of the imaging apparatus shown in FIGS. 4 to 6 will be explained. Based on the pulses from the synchronization signal generation circuit 12, the COD drive circuit 13 generates a vertical synchronization pulse φVS and a vertical transfer pulse φPI in the imaging section 3 at the timing shown in FIG.
, outputs a vertical transfer pulse φPB in the memory section 4 and a horizontal transfer pulse φS in the register 5. As a result, for example, at time t5, the image pickup unit 5 of the FT-CCD 1
The charges accumulated from ~t2' to time t5 to t4'
The data is transferred to the memory section 4 over the period of time. In the invention of this application, the transfer electrodes n1 to n4 of the imaging unit 6 are configured so that voltages are applied to them independently of each other, so as shown in the pulse φP in FIG. n2
After transferring to electrode n1, no driving pulse is applied to electrode n1, and as the data is transferred from n2 to n3 and from n3 to n4, the accumulated potential state is maintained without applying the next driving pulse. become.

したがってこの出願の第1及び第2の発明を具体化した
装置を通じて、第1の効果として、スミアの発生を従来
の装置の半分に抑えることができる。すなわち、トリガ
信号形成回路14からの出力がない場合には、第8図(
a)に示すように撮像部3のLの部分が高輝度の入射光
によシ照射されるが、この状態で撮像部3の電荷をメモ
リ部4に垂直転送しても、同図(b)に示すようにスミ
アはSB領領域のみ発生し、他には発生しない。この点
で、第3図に示す従来の装置のスミア発生の態様とは顕
著な差異がある。さらに所定時間経過後に再び撮像部3
の電荷をメモリ部4へ垂直転送しても、同図(C)に示
すようにスミアが発生する場所はBB領域以外に拡がら
ない。すなわち従来の電極配置及び駆動手段による場合
と比較すると、スミアの発生を半分に抑えることができ
る。
Therefore, the first effect of the apparatus embodying the first and second inventions of this application is that the occurrence of smear can be suppressed to half that of conventional apparatuses. That is, when there is no output from the trigger signal forming circuit 14, the state shown in FIG.
As shown in (a), the L portion of the imaging unit 3 is illuminated by high-intensity incident light, but even if the charges in the imaging unit 3 are vertically transferred to the memory unit 4 in this state, the image (b) ), smear occurs only in the SB region and does not occur elsewhere. In this respect, there is a marked difference from the manner in which smear occurs in the conventional apparatus shown in FIG. Furthermore, after a predetermined period of time has elapsed, the imaging unit 3
Even if the charges of 1 are vertically transferred to the memory section 4, the area where smear occurs does not spread to areas other than the BB area, as shown in FIG. That is, compared to the case using conventional electrode arrangement and driving means, the occurrence of smear can be suppressed to half.

また第2の効果としてシャッタ機構が非常に簡単になる
。すなわち、瞬間的な被写体像を撮影する電子スチール
カメラとして利用する場合、従来の撮像装置ではスミア
を防止するためにシャッタを一度開いて電荷を蓄積し、
垂直転送前にシャッタを閉じる機構が要求されるが、こ
の出願の第1及び第2の発明を具体化した撮像装置に共
通にFT−CCDの撮像部にスミアが残っていないので
、光電変換後にメモリ部に垂直転送する際にのみシャッ
タを閉じればよいことになシ、シャッタ機構が非常に簡
単になる。
A second effect is that the shutter mechanism becomes extremely simple. In other words, when used as an electronic still camera that captures instantaneous images of a subject, conventional imaging devices open the shutter once to accumulate charge in order to prevent smearing.
A mechanism for closing the shutter before vertical transfer is required, but since no smear remains in the FT-CCD imaging section in common in the imaging devices embodying the first and second inventions of this application, Since it is only necessary to close the shutter when vertically transferring data to the memory section, the shutter mechanism becomes very simple.

さらに第3の効果として電力消費が従来の装置のHに低
減される。すなわち、転送における消費電力PはP=f
cv2で表わされ、ここでfは垂直転送パルスの繰返し
周波数であって、通常スミアはこの周波数に反比例する
ので高速繰返しが望ましいが素子の構造上から2 MH
zが現状レベルである。Cは電極間容量であシ、従来の
CODでは約8000 PFである。またVは転送電圧
で約15Vである。したがって常時2 MH2で駆動す
る場合には計算上消費電力は3.6Wとなるが、実際の
転送期間はテレビモードの場合的245(パルス)X6
0(フレーム)であるので、実際は約26 mWになる
。これに対しこの出願の第1及び第2の発明の駆動方式
によれば、転送パルスの数が、第7図のn1〜n4に示
すように従来の方式と比較してほぼ%になるので、消費
電力もまたほぼ%になシ、上記の数値例では約13mW
になる。なお第6図の電極配置では、メモリ部4の転送
電極も独立に走査回路7′に接続されているので、さら
に消費電力を低減することができる。
Furthermore, a third effect is that power consumption is reduced to H of conventional devices. In other words, power consumption P in transfer is P=f
cv2, where f is the repetition frequency of the vertical transfer pulse, and since smear is normally inversely proportional to this frequency, high-speed repetition is desirable, but due to the structure of the element, 2 MH
z is the current level. C is the interelectrode capacitance, which is approximately 8000 PF in a conventional COD. Further, V is a transfer voltage and is approximately 15V. Therefore, when constantly driven at 2 MH2, the calculated power consumption is 3.6 W, but the actual transfer period is 245 (pulses) x 6 in the case of TV mode.
0 (frame), so the actual output is about 26 mW. On the other hand, according to the driving methods of the first and second inventions of this application, the number of transfer pulses is approximately % of that of the conventional method, as shown in n1 to n4 in FIG. The power consumption is also almost 2%, about 13mW in the numerical example above.
become. In the electrode arrangement shown in FIG. 6, the transfer electrodes of the memory section 4 are also independently connected to the scanning circuit 7', so that power consumption can be further reduced.

次にスチール撮影モードの動作タイミングについて説明
する。この出願の第1の発明の具体例として、FT−C
CD 1を用い、周期的に撮像。
Next, the operation timing of the still photography mode will be explained. As a specific example of the first invention of this application, FT-C
Imaged periodically using CD 1.

転送及び読出しを行なっている状態において、第7図の
時刻t1に不図示のボタンを押すと、トリガ信号形成回
路14からパルス幅が1TVより多少長いパルスTRを
発生する。このパルスと垂直同期パルスφVSとの論理
積によシタイマ回路16が作動し、時間TMが経過する
とシャツタ板8の閉成を開始さするための信号Sを出力
する。
When a button (not shown) is pressed at time t1 in FIG. 7 while transfer and reading are being performed, the trigger signal forming circuit 14 generates a pulse TR having a pulse width slightly longer than 1 TV. The timer circuit 16 is actuated by the AND of this pulse and the vertical synchronizing pulse φVS, and when the time TM has elapsed, it outputs a signal S to start closing the shutter plate 8.

この信号Sに応答してシャツタ板8が高速で走行し、撮
像部3を遮光する。そして上記の時間T、は、前述のよ
うにあらかじめ蓄積時間情報として設定しておくことが
できるので、この出願の第1の発明によれば、この蓄積
時間を制御することができ、とくにこれを所要の範囲に
短縮することができる。
In response to this signal S, the shutter plate 8 travels at high speed to shield the imaging section 3 from light. Since the above-mentioned time T can be set in advance as accumulation time information as described above, according to the first invention of this application, this accumulation time can be controlled, and in particular, this accumulation time can be controlled. It can be shortened to the required range.

さらに、この出願の第2の発明の具体例として、複数の
転送電極n1〜n4を順次駆動する方向とシャッタ板8
0走行方向とが同じであることによシ、下記の効果を奏
する。すなわち、上記の具体例において、FT−CCD
 1は垂直転送パルスを第4図中の上側から順次停止さ
せているわけであるから、撮像部3において垂直方向に
蓄積時間のムラが発生する。これは、モニタ画面でいう
と画面の下方が明るく、上方が暗くなることになるが、
ムービー撮影については垂直転送時間がせいぜい0.1
5瓜θθCであるため1フイールドの蓄積時間16.7
XIBθCに対して、画面の上下端の誤差が0.7%の
範囲に収まシ、殆んど影響がない。ところが第4図の具
体例のようにシャツタ板8を用いて蓄積時間を短くして
いくと、この誤差による影響が大きくなる可能性がある
。そこでこの出願の第2の発明の具体化手段としてシャ
ツタ板8を1枚別根とし、シャツタ板8によ)撮像部3
を開放状態から閉成状態にすると、撮像面内に別途露出
ム2が形成される。そしてこの露出ムラの分布を前記の
垂直転送による蓄積時間のムラを相殺するようにシャッ
タ板80走行方向と垂直転送の方向とを一致させている
。さらにシャツタ板8の走行速度と垂直転送速度とが近
接するほど前記の相殺効果が顕著になシ、両速度が一致
すれば、理論上は完全に前記の蓄積時間のムラを抑制す
ることができ、さらにスミア発生防止のためあるいは蓄
積時間短縮化のためのシャッタの構成を著しく簡単にす
ることができる。
Furthermore, as a specific example of the second invention of this application, the direction in which the plurality of transfer electrodes n1 to n4 are sequentially driven and the shutter plate 8 are explained.
Since the zero running direction is the same, the following effects are achieved. That is, in the above specific example, the FT-CCD
1, since the vertical transfer pulses are sequentially stopped from the top in FIG. 4, unevenness in accumulation time occurs in the vertical direction in the imaging section 3. In terms of a monitor screen, this means that the lower part of the screen is brighter and the upper part is darker.
For movie shooting, the vertical transfer time is at most 0.1
Since 5 melons θθC, the accumulation time for one field is 16.7
With respect to XIBθC, the error at the top and bottom ends of the screen falls within a range of 0.7%, and has almost no effect. However, if the accumulation time is shortened by using the shutter plate 8 as in the specific example shown in FIG. 4, the influence of this error may increase. Therefore, as a means for embodying the second invention of this application, the shutter plate 8 is made into a separate root, and the imaging unit 3
When the lens is changed from the open state to the closed state, an additional exposed area 2 is formed within the imaging plane. Then, the running direction of the shutter plate 80 is made to coincide with the direction of vertical transfer so that the distribution of this exposure unevenness cancels out the unevenness of accumulation time due to the vertical transfer. Furthermore, the closer the running speed of the shirt flap plate 8 is to the vertical transfer speed, the more pronounced the above-mentioned canceling effect becomes.If both speeds match, it is theoretically possible to completely suppress the above-mentioned unevenness in the accumulation time. Furthermore, the structure of the shutter for preventing smear generation or shortening the storage time can be significantly simplified.

この出願の第2の発明を具体化するためには、シャッタ
は敢えて露出時間のムラを生ずるものであればよく、垂
直転送による蓄積時間のムラを相殺する特性を有すれば
足シる。したがって1枚羽根シャッタのような簡単な構
造のもので足シ、また前述のように液晶等の物性シャッ
タで故意に露出ムラを生ずるよう構成されたものでもよ
い。
In order to embody the second invention of this application, it is sufficient that the shutter intentionally causes unevenness in exposure time, and it is sufficient if it has a characteristic that cancels out unevenness in storage time due to vertical transfer. Therefore, a simple structure such as a single-blade shutter may be used, or a physical shutter such as a liquid crystal as described above may be used to intentionally cause exposure unevenness.

ナオ前述の種々の作用効果はインターライン転送形撮像
素子を用いる構成の撮像装置でも同様に期待することが
できるととは、前述の説明から明らかである。
It is clear from the above description that the various effects described above can be similarly expected in an imaging apparatus configured using an interline transfer type imaging element.

この出願の発明の効果 との出願の綿1の発明は、撮像素子の複数の転送電極を
独立に順次駆動するようにし、かつ撮像素子を駆動手段
によ)周期的に駆動する状態において所定時間後にシャ
ッタを作動させるようにしたので、第1に簡単な構成で
スミア発生を、例えば従来装置の約Hに抑える等、最小
限に抑えることができ、またシャッタ機構をきわめて簡
単にすることができ、さらに転送のだめの消費電力を低
減することができるとともに、第2に撮像素子の撮像部
において蓄積時間を制御し、とくにこれを設定手段によ
シ設定した範囲内に短縮することができる。
The invention of Cotton 1 of the present application is such that a plurality of transfer electrodes of an image sensor are driven independently and sequentially, and the image sensor is periodically driven (by a driving means) for a predetermined period of time. Since the shutter is activated later, firstly, with a simple configuration, the occurrence of smear can be minimized, for example, to about H compared to the conventional device, and the shutter mechanism can be made extremely simple. Furthermore, the power consumption of the transfer end can be reduced, and secondly, the storage time can be controlled in the imaging section of the imaging device, and in particular, it can be shortened within the range set by the setting means.

また第2の発明は、撮像素子の複数の転送電極を独立に
順次駆動するようにし、かつ駆動手段による転送電極の
駆動順序に対応する方向に撮像素子の受光面を漸次遮蔽
するシャッタ手段を設けだので、第1の発明の上記第1
の効果を奏するとともに転送による蓄積時間のムラをシ
ャッタの露出時間のムラによって相殺することができ、
またこれによシスミア抑制あるいは蓄積時間短縮化のだ
めのシャッタの構成を著しく簡単にすることができる。
Further, the second invention is configured to drive the plurality of transfer electrodes of the image sensor independently and sequentially, and to provide a shutter means for gradually shielding the light receiving surface of the image sensor in a direction corresponding to the order in which the transfer electrodes are driven by the drive means. Therefore, the above-mentioned first invention of the first invention
In addition, unevenness in storage time due to transfer can be offset by unevenness in exposure time of the shutter.
Furthermore, the structure of the shutter for suppressing thismia or shortening the storage time can be significantly simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の撮像素子の構成図、第2図は第1図の撮
像素子における電極配置図、第6図(a) 、 (b)
 ? (0)は第1図の撮像素子におけるスミア発生の
態様を示す説明図、第4図はこの出願の発明を具体化し
た撮像装置における撮像素子の構成図及びとの撮像素子
の駆動部のブロック図、第5図は第4図の撮像装置にお
ける撮像素子の電極配置の一例を示す図、第6図は同じ
く電極配置の他の一例を示す図、第7図は第4図の撮像
装置における駆動パルスのタイミングの説明図、第8図
(a) 、 (b) 、 (C)は第4図の撮像装置に
おけるスミア抑制の態様を示す説明図である。 図中、 1・・・撮像素子であるフレーム 転送形電荷結合素子 6及び4 ・・・それぞれその撮像部及びメモリ部7・
・・走査回路 8・・・シャツタ板 9・・・モータ 10・・・モーフ駆動回路 16・・・CCD駆動回路 14・・・トリガ信号形成回路 15・・・アンドゲート 16・・・タイマ回路 n1Hn2 H” 5及びn4−転送電極と示7゜
Figure 1 is a configuration diagram of a conventional image sensor, Figure 2 is a diagram of the electrode arrangement in the image sensor shown in Figure 1, and Figures 6 (a) and (b).
? (0) is an explanatory diagram showing the mode of smear generation in the image sensor of FIG. 1, and FIG. 4 is a block diagram of the configuration of the image sensor in the image sensor embodying the invention of this application, and a block diagram of the driving section of the image sensor. 5 is a diagram showing an example of the electrode arrangement of the imaging element in the imaging device shown in FIG. 4, FIG. 6 is a diagram showing another example of the electrode arrangement in the imaging device shown in FIG. FIGS. 8(a), 8(b), and 8(c) are explanatory diagrams of the timing of drive pulses, and are explanatory diagrams showing aspects of smear suppression in the imaging apparatus of FIG. 4. In the figure, 1...frame transfer type charge-coupled devices 6 and 4, which are imaging devices; respectively, their imaging section and memory section 7;
...Scanning circuit 8...Shutter board 9...Motor 10...Morph drive circuit 16...CCD drive circuit 14...Trigger signal forming circuit 15...AND gate 16...Timer circuit n1Hn2 H”5 and n4-transfer electrode and 7°

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (リ 電荷転送作用を有する撮像素子であって、電荷転
送の方向に配列された複数の転送電極を備えるものと、 前記複数の転送電極を独立に順次駆動する駆動手段と、 前記撮像素子を前記駆動手段にょシ周期的に駆動する状
態において所定時間後にシャッタを作動させる手段と、 を具える撮像装置。 (2)電荷転送作用を有する撮像素子であって、電荷転
送の方向に配列された複数の転送電極を備えるものと、 前記複数の転送電極を独立に順次駆動する駆動手段と、 前記駆動手段による前記転送電極の駆動順序に対応する
方向に前記撮像素子の受光面を漸次遮蔽するシャッタ手
段と、 を具える撮像装置。 (3)前記駆動手段による転送速度と前記シャッタ手段
の走行速度とを近接させた前記特許請求の範囲(2)記
載の撮像装置。
[Scope of Claims] (Li) An imaging device having a charge transfer function, comprising a plurality of transfer electrodes arranged in the direction of charge transfer, and a driving means for independently and sequentially driving the plurality of transfer electrodes. , means for activating a shutter after a predetermined period of time in a state in which the image sensor is periodically driven by the driving means. (2) An image sensor having a charge transfer function, the image sensor having a charge transfer function. a plurality of transfer electrodes arranged in a direction; a drive means for independently and sequentially driving the plurality of transfer electrodes; and a light-receiving surface of the image sensor in a direction corresponding to the order in which the transfer electrodes are driven by the drive means. (3) The imaging device according to claim (2), wherein the transfer speed of the drive means and the running speed of the shutter means are made close to each other.
JP58006800A 1983-01-19 1983-01-19 Image pickup device Pending JPS59132287A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63161782A (en) * 1986-12-11 1988-07-05 エヌ・ベー・フィリップス・フルーイランペンファブリケン Camera

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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