JPS5976462A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野〕 本発明は、電荷結合素子（ＣＣＤ　：　Ｃｈａｒｇｅ　
＠ｏｕ−ｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）等の電荷転送素子に
て形成した固体イメージセンサをイメージヤとして用い
た固体撮像装置に関し、特に、動きのある被写体像を短
時間露光により鮮明に撮像する固体撮像装置に関する。

背景技術とその問題点〕 従来よりＣＣＵイメージセンサ等の固体イメージセンサ
を用いた固体装置は、撮像光をイメージセンサの各受光
部に常時照射しておき、１フィールド期間あるいはｌフ
レーム期間毎に撮像出力信号を読出すことにより、連続
的な撮像動作を行ないテレビジョン信号を出力する所謂
ビデオカメラとして使用するようにした各種構成のもの
が提案されている。上記テレビジョン信号を得るための
ビデオカメラでは、テレビジョン信号の１フイ一ルド期
間（］／６０　　秒）あるいは１フレ一ム期間（ｌ／３
０秒）に等測的に固定された露光期間にイメージセンサ
の各受光部に得られる信号電荷が撮像出力信号として読
出されるようになっている。

ここで、例えば高速で移動する被写体を撮像して、上記
被写体の動作分析等を行なう場合には、上述の如く一般
にｌ／６０秒あるいはｌ／３０秒に固定されている露光
期間を短くする必要がある。すなわち、動きのある被写
体を１７６０秒あるいはｌ／３０　秒の長時間露光によ
り撮像したのでは、上記被写体の動きより画像がぼけて
しまい、鮮明な画像を得ることができない。上述の−ｍ
き固体イメージセンサを用いた固体撮像装置にて被写体
を単一時間露光で撮像するには、一般的な光学カメラと
同時に、シャッタ機構を設けたり、あるいはストロボ撮
影を行なう等の方法が考えられる。

ところで、一般に固体イメージセンサでは、受光部に得
られる信号電荷を垂直転送部にて垂直転送して水平転送
部を介して読出す構成となっており、高輝度の撮像光が
照射された場合に、上記高輝度の撮像光により発生され
る電荷が垂直転送部に漏洩して上記垂直転送部にて転送
される正規の信号電荷に不要電荷が混入する所謂スミア
現象によって、画質の劣化を生ずることが知られている
。

上記スミア現象による画質の劣化は、例えば第１画像全
体では垂直方向にずれたゴースト状の画像となって現わ
れる。

上記固体イメージセンサにおけるスミア現象によって生
ずる不要電荷は、単にゴーストによる画質劣化の要因と
なるばかりでなく、上述の如く動きのある被写体の動作
分析を行なう場合に、その分析処理を困難にする要因と
なっている。

〔発明の目的〕

そこで、本発明は、上述の如き問題点に鑑み、固体イメ
ージセンサに生ずるスミア現象による不要電荷が、正規
の信号電荷に悪影響を及ぼさないようにして、短時間露
光により鮮明な画像を得られるようにした新規な構成の
固体撮像装置を提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明は上記目的を達成するために各受光部にて得られ
る信号電荷をトランスファゲートを介して垂直転送部に
移し撮像出力映像信号として読出すようにした固体イメ
ージセンサを備えた固体撮像装置において、上記固体イ
メージセンサのトランスファゲートを撮像出力映像信号
の垂直ブランキング期間中にり・イミンク設定したゲー
トパルスにて開成して各受光部の信号電荷を垂直転送部
に移すとともに、上記ゲートパルスのタイミングの数水
平走査期間前から上記タイミングより上記垂直ブランキ
ング期間に相当する時間後までの期間以内に設定した露
光期間中に撮像光を各受光部に照射し、固体イメージセ
ンサの各受光部に信号電荷を得るようにしたことを要旨
とするものである。

１〔実施例〕 以下、本発明に係る固体撮像装置の一実施例について図
面に従い詳細に説明する。

第２図に示す実施例は、固体イメージセンサ９にてスチ
ル画像を撮像し、その画像情報を回転磁気ディスク１２
に記録するようにした電子スチルカメラに本発明を適用
したものである。この実施例において、カメラ筐体１内
には、通常の光学フィルム式カメラと同様に、レンズ系
２、アイリス機構３、シャッター機構４、ミラー６、ビ
ューファインタ８、シャッタ操作部材５等が配設されて
いる。そして、光学フィルムの代りに、被写体像の画像
情報を電気信号に変換して記録する固体イメージセンサ
９と磁気記録部２ｏとを備えている。

上記磁気記録部２０は磁気記録媒体として回転磁気ディ
スク１２を用いたもので、この回転磁気ディスク１２を
収納したジャケット１４がカメラ筐体１に着脱自在に装
着され、上記カメラ筺体１内に設りた、駆動モーフ１３
にて上記回転磁気ディスク１２を定速回転せしめ、磁気
ヘッド１１にて画像情報を磁気記録するようになってい
る。上記磁気ヘノｈ１１には、固体イメージセンサ９に
て電気信号に変換された画像情報が信号記録回路１０を
介して供給されるようになっている。

ここで、上記ンヤック機構４の駆動回路４０、固体イメ
ージセンサ９の駆動回路５０、駆動モーフ１３の駆動回
路６０は、上記シャッタ操作部材５の操作により動作状
態となる制御回路７０にて互いに連動して作動するよう
に制御されており、後述する如く撮像操作時に、シャッ
ク操作部ね５を操作するさ、固体イメージセンサ９によ
る撮像動作に同期して記録部２０にて記録動作を行ない
得るように回転磁気ティスフ１２の回転位相および回転
速度が安定してから実効的なシャッタ動作を行なうよう
になっている。なお、上記記録部２０の回転磁気ディス
ク１４−には、１記録トラツク毎に１枚のスチル画像の
画像情報が同心円状に記録される。そして、上記磁気デ
ィスク１４−に磁気記録した画像情報を図示しない再生
装置にて再生することにより、通常のテレビジョン受像
機の［圃面にてスチル画像をモニターするようになって
いる。

この実施例における上記固体イメージセンサ９さしては
、例えば第３図に示す如き構造のインターライントラン
スファ型ＣＣＤイメージセンサが用いられる。第３図に
おいて、９１は第１フイールドの各絵素に対応してフト
リクス状に配設された各受光部であり、また、９２は第
２フィールド各絵素に対応して７トリクス状に配設され
た各受光部であり、９３は上記各受光部９１．９２の垂
直列に沿って設けられた各垂直転送レジスフ部であり、
９４は上記垂直転送レジスタ部９３の一端側に設けられ
た水平転送レジスタ部であり、９６゜９７は上記各受光
部９１．９２と垂直転送レジスフ部９３との間に設けら
れた各トランスファゲート部である。

上述の如き構造の固体イメージセンサ９は、駆動回路５
０により垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに同期して次のように
駆動される。

すなわち第４図のクイムチャ−１〜に示すように、上記
固体イメージセンサ９は、垂直同期信号■５．．．ｎｃ
（第４図Ａ参照）に同期して垂直ブランクキンク期間１
”　Ｂ　ｌ：　Ｋ中のタイミンクｔＴｒ＋毎に供給され
るゲートパルス９６Ｇ（第４図Ｂ参照）により＠トラン
スフアゲ− 間Ｔｃ中に谷受光部９１．９２に蓄積された撮像光の光
量に応じた信号電荷が各トランスフアゲ−ｈ９６．９７
を通じて垂直転送レジスタ部９３に移される。上記垂直
転送レジスタ部９３に移された信号電荷は，第４図Ｃに
示すように信号読出し期間Ｔｎ中に、水平同期信号Ｈｓ
ｙｎｃに同期した垂ｆμ転送り日ソ外りによって水平転
送レジスタ部９４に１水平走査期間１　ｆ（毎に一水平
ライン分すつ垂直転送され、上記水平転送レジスフ部９
４を介して順次に読出される。

また、上記シャック機構４は、駆動回路４０により上述
の固体イメージセンサ９のトランスファケート９　６　
、　９　７を開成するゲートパルス９６ａのタイミング
ｔｏを基準として垂直ブランキンク期間Ｔ１３ＬＫ　　
に相当する時間の露光期間ＴＳだけ開成されるようにな
っている。

すなわち、上記シャック機構４の駆動回路４０は、上記
シャッタ操作部材５が操作されることにより制御回路７
０から例えば第４図りに示すようにｔｓなるタイミング
でシャック操作信号Ｓｓが供給されると、該シャッタ操
作信号Ｓｓに応答して最初の垂直ブランキンク期間ＴＢ
ｒ、ｘｏ中のゲートパルス９６ａのタイミングｔ。でシ
ャッタ機構４を開成し、上記タイミング１ｏから垂直ブ
ランキンク期間ＴＢｒ，Ｋに相当する時間経過後に上記
シャッタ機構４を閉するようになっている。上記シャッ
タ機構４の動作状態を第４図Ｅに示しである。

このように固体イメージセンサ９のトランスファゲート
９６．９７を開成するタイミンクｔｏから垂直ブランキ
ンク期間ＴＢＬＫに相当する時間の露光期間Ｔｓだけ上
記固体イメージセンサ９の各受受部９１，９２に撮像光
を照射するこ吉によって，。

上記固体イメージセンサ９からは第４図Ｆに示すように
、スミア現象による不要電荷成分ＶＳｍｅａｒの正規の
信号電荷成分Ｖｏ　、　ＶＥとを分離して読出すことが
できる。

すなイつち、撮像出力映像信号の一垂直走査期間ＩＶａ
りの水平走査ライン数を２６２本とし、垂直ブランキン
ク期間ＴＢＬＫのライン数を２１本として、有効水平走
査ライン数を２４１本とすると、上記有効水平走査ライ
ンの最終ラインに対応する垂直転送レジスタ９３ＬｓＴ
に発生した不要電荷は、第５図に示すように２４１Ｈ後
に読出されることになり、上記露光期間Ｔｓ中に上記垂
直転送レジスタ９３ＬＳＴに発生した不要電荷が垂直ブ
ランキンク期間ＴＢＬＫ中に読出されることになる。そ
こで、上記露光期間Ｔｓだけ各受光部９１．９２に撮、
像光を照射すると、上記露光により垂直転送レジスタ部
９３に発出して不要電荷成分■ｓｍｅａｒ／）ｉ最初の
フィールドＦｏで全て読出されてしまい、次のゲートパ
ルスｌａのタイミングｔ１でトランスフアゲｈ９６を開
成することにより次のフィールドＦｌで例えば奇数フィ
ールドの正規の信号電荷成分Ｖ。

ミンクｔ２でトランスファゲート９７を開成することに
よりさらに次のフィールドＦ２で偶数フィールドの正規
の信号電荷成分ｖＥが読出される。

このようにして読出された正規の信号電荷成分Ｖｏ　　
、　ＶＥによる１フレ一ム分の撮像出力映像信号が回転
磁気ディスク１２に磁気記録される。

上述の如き実施例の電子スチルカメラにおいては、シャ
ッタ機構４を開成することにより各フィールド分の受光
部９１．９２を同時露光して得られる信号電荷が固体イ
メージセンサ９から読出されるので、フレームスチル画
像の画像情報を上記磁気ディスク１２に記録することが
できる。また、上記磁気ディスク１２に記録される画像
情報は、上述の如く露光期間Ｔｓを設定したことりより
スミア現象による不要電荷成分Ｖｓｔｎｅａｒを含才な
い正規の信号電荷成分Ｖ、、ＶＥだけで形成されている
ので、極めて品質の高いものとなる。

なお、上述の実施例ではシャッタ機構４にて露光期間Ｔ
ｓを与えるようにしたが、上記シャッタ機構４を用いる
代りに、垂直同期信号ＶＳｙｎＣに同期してストロボを
発光させ上記露光期間Ｔｓを与えるようにしても良い。

また、上述の実施例では固体イメージセンサ９の撮像出
力信号を磁気ディスク１２に記録してスチル撮像を行な
う場合について説明したが、被写体像を実時間でテレヒ
ジョン受像機によりモニターする場合には、第６図のタ
イムチャートに示すような動作を行なえば良い。

１ＦてゲートパルスＤａ（第６図Ｂ参照）のタイミンク
ｔｏの数水平走査期間から上記タイミングｔ。

までの期間を露光期間Ｔｓ（！：するように例えばスト
ロボの繰返し発光を行なえば良い。ここで、上記ゲート
パルスｌａは、上述の実施例と同様に固体イメージセン
サのトランスファゲートを開成せしめるもので、第６図
Ａに示す垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに同期して垂直ブラン
キング期間ＴＢＬＫ中にタイミンク設定されている。こ
のように、トランスファゲートを開成する直前に短時間
露光を行なうと、この短時間露光により固体イメージセ
ンサの各受光部に得られる信号電荷による画像さ垂直転
送レジスタ部に発生する不要電荷による画像吉が第６図
りに示すよう同位相で重ね合せた状態で上記固体イメー
ジセンサから読出すことができる。従って、上記固体イ
メージセンサからの撮像出力映像出力は、正規の信号電
荷さ不要電荷とから形成されたものにはなるが、コース
ト状の画質劣化を伴なうことなく鮮明な画像をモニター
テレヒジョン受像機にて再生することができる。

〔発明の効果〕

上述の実施例の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、固体イメージセンサのトランスフアゲ・−トを開成
するタイミングの直後に垂直ブランキング期間に和尚す
る時間内で短時間露光することによって、正規の信号電
荷成分とスミア現象による不要電荷成分とを時間的に分
離して読出すこさができ、上記正規の信号電荷のみを取
り出して品質の高い撮像出力映像信号を得ることができ
る。

また、上記トランスファゲートを開成するタイミングの
直前に短時間露光することによって、正規の信号電荷成
分による画像と不要電荷成分による画像とを同位相で重
ね合せて読出すことができ、ゴーストのない鮮明な画像
を得ることができる。

従って、本発明によれば所期の目的を十分に達成できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は固体イメージセンサにおけるスミア現象による
画質の劣化状態を説明するだめの模式図である。 第２図は本発明を適用した電子スチルカメラの一実施例
を示す模式的な構成図である。第３図は上記実施例に用
いられる固体イメージセンサの構造例を示す模式的な平
面図である。第４図は上記実施例の動作を説明するだめ
のタイムチャートである。第５図は上記実施例の固体イ
メージセンサに生ずる不要電荷の読出し状態を説明する
だめの説明図である。 第６図は被写体像を実時間でモニターする場合の撮像動
作を説明するだめのタイムチャートである。 ４・・・・・・・・・・・・・・・・・・　シャッタ機
構９・・・・・・・・・・・・・・・・・・　固体イメ
ージセンサ９１　、９２・・・・・・　受光部 ９３・・・・・・・・・・・・・・・　垂直転送レジス
タ部９６．９７・・・・・・　トランスファゲート特許
出願人　ソニー株式会社 代理人　弁理士　小　池　　　晃 同　　　　１）　村　　榮　　−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）各受光部にて得られる信号電荷をトランスファゲ
   ートを介して垂直転送部に移し撮像出力映像信号として
   読出すようにした固体イメージセンサを備えた固体撮像
   装置において、上記固体イメージセンサのトランスファ
   ゲートを撮像出力映像信　　３号の垂直ブランキング期
   間中にタイミング設定し　　〔たゲートパルスにて開成
   して各受光部の信号電荷を垂直転送部に移すとともに、
   上記ゲートパルスのタイミングの数水平走査期間前から
   上記タイミングより上記垂直ブランキンク１゛期間に相
   当する時間後までの期間以内に設定した露光期間中に撮
   像光を各受光部に照射し、固体イメージセンサの各受光
   部に信号電荷を得るようにしたことを特徴と　　〔する
   固体撮像装置。
2. （２）　　固体イメージセンサのトランスファゲートヲ
   開成するタイミングの数水平走査期間前から上記タイミ
   ンクまでの露光期間中に各受光部にて信号電荷を得るよ
   うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の固体撮像装置。
3. （３）固体イメージセンサのトランスファゲートを開成
   するタイミンクから垂直ブランキング期間に相当する時
   間経過後までの露光期間中に各受光部にて信号電荷を得
   るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の固体撮像装置。