JPS5980069A - Image pickup system using solid state image pickup element - Google Patents

Image pickup system using solid state image pickup element

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JPS5980069A
JPS5980069A JP57190127A JP19012782A JPS5980069A JP S5980069 A JPS5980069 A JP S5980069A JP 57190127 A JP57190127 A JP 57190127A JP 19012782 A JP19012782 A JP 19012782A JP S5980069 A JPS5980069 A JP S5980069A
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JP
Japan
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photosensitive
transfer
solid
section
pulse
Prior art date
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Pending
Application number
JP57190127A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroo Takemura
裕夫 竹村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS5980069A publication Critical patent/JPS5980069A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50Control of the SSIS exposure
    • H04N25/53Control of the integration time

Abstract

PURPOSE:To ensure a shutter function without using a mechanical mechanism, by discharging the electric charge stored at a photosensitive part to a transfer part and then transferring the electric charge stored newly at the photosensitive part to the transfer part when a prescribed period of time elapses after the first discharge of the electric charge. CONSTITUTION:When a shutter button 9 is pushed, a pulse 15 delivered from a rise detector 13 in the timing of the front edge of a pulse signal 12 delivered from a monostable-multivibrator 11 is applied to a gate pulse generator 17 in the form of a gate pulse GP. Therefore a transfer gate of a solid state image pickup element 3 is opened, and the electric charge so far stored at a photosensitive part is discharged via a transfer part. From this time point the storage of the electric charge corresponding to an object image 1 is started. Then the rear edge of the signal 12 is detected by a fall detector 14 when the time T corresponding to a shutter speed elapses, and an output pulse 16 is applied to the transfer gate as a pulse GP. Therefore the electric charge corresponding to the image 1 and stored at the photosensitive part for the time T is delivered via the transfer part in the form of a picture signal and recorded to a frame memory 6.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、CCD等の固体撮像素子を用いて静止画像
または動画像を撮像する方式に係り、特に純電子的な手
段によりシャッタ機能を付加した撮像方式に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a system for capturing still images or moving images using a solid-state imaging device such as a CCD, and particularly to an imaging system in which a shutter function is added using pure electronic means.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

近年、CODやMOSを用いた固体撮像素子によって電
子的に静止画像を撮像する、いわゆる電子カメラと称さ
れる撮像装置の研究、開発が盛んに行なわれている。こ
れは固体撮像素子より得られる画像信号をフレームまだ
はフィールド単位で磁気ディスクメモリや半導体メモリ
等に静止画像として記録するものである。
2. Description of the Related Art In recent years, research and development of imaging devices called electronic cameras, which electronically capture still images using solid-state imaging devices using COD or MOS, have been actively conducted. This is to record an image signal obtained from a solid-state image pickup device as a still image in a magnetic disk memory, semiconductor memory, etc. in units of frames or fields.

このような電子カメラにおいて、固体撮像素子としては
原理的に動画像を撮像するためのビデオカメラと同様の
ものを利用できる。しかしながら撮像素子の感光面に結
像される像は通常動いているので、このような状態で静
止画像の撮像、記録を行なうには、撮像素子の出力に連
続して得られる画像信号から1フレームまたは1フイ一
ルド分の信号を抜取ってメモリに供給しなければならな
い。このような処理は、シャッタ速度を1/30秒また
は1/60秒に固定したことに相描する。これらのシャ
ッタ速度はスチルカメラとしては低速でアシ、従って三
脚のような固定手段を用いないと手ブレが生じ易いし、
また動きの速い被写体では三脚等を使用しても、得られ
る画像には被写体ブレが生じてし1う。
In such an electronic camera, as a solid-state image sensor, a device similar to a video camera for capturing moving images can be used in principle. However, since the image formed on the photosensitive surface of the image sensor is usually moving, in order to capture and record a still image in such a state, one frame from the image signal continuously obtained from the output of the image sensor is required. Alternatively, the signal for one field must be extracted and supplied to the memory. Such processing is similar to fixing the shutter speed to 1/30 second or 1/60 second. These shutter speeds are slow and slow for a still camera, so camera shake is likely to occur unless a fixed means such as a tripod is used.
Furthermore, even if a tripod or the like is used to photograph a fast-moving subject, subject blur may occur in the resulting image.

このような事情から、電子カメラにおいても実用上はフ
ィルム使用の一般カメラと同様に、1/125秒.1/
250秒,I1500秒,1/1.000秒といった高
速シャッタを含む可変速のシャッタ機構を備えることが
望まれている。しかしながら、従来一般のフィルム使用
カメラで用いられているシャッタ機構は、メカニカルな
ものであシ、このようなシャッタ機構を電子カメラに適
用することは、小型、軽量、高信頼性という電子カメラ
の利点を損なうことになって好ましくない。
Due to these circumstances, in practical terms, electronic cameras have a speed of 1/125 seconds, just like general cameras that use film. 1/
It is desired to provide a variable speed shutter mechanism including high speed shutters such as 250 seconds, I1500 seconds, and 1/1.000 seconds. However, the shutter mechanism conventionally used in general film-based cameras is mechanical, and applying such a shutter mechanism to electronic cameras takes advantage of electronic cameras' advantages of being small, lightweight, and highly reliable. This is not desirable as it may damage the

メカニカルなシャッタ機構を使用せずに、電子カメラの
シャッタ速度を実質的に高速化する方法として、固体撮
像素子の読出し周波数を高くして1フレームの時間を短
縮することが考えられる。ところが電子カメラで多く用
いられる垂直500×水平400画素のCCD撮像素子
の読出し周波数は7. 1 6 MHzであυ、これを
2倍の14.32■Izにできたとしてもシャッタ速度
は高々1/60秒にしがならず、依然として不十分であ
る。
One possible method for substantially increasing the shutter speed of an electronic camera without using a mechanical shutter mechanism is to shorten the time for one frame by increasing the readout frequency of the solid-state image sensor. However, the readout frequency of a CCD image sensor of 500 vertical pixels x 400 horizontal pixels, which is often used in electronic cameras, is 7. The shutter speed is 16 MHz, and even if this could be doubled to 14.32 Iz, the shutter speed would not be at most 1/60 second, which would still be insufficient.

一方、動画像を得るだめのビデオカメラにおいても、固
体撮像素子を用いたものでは高速で移動する被写体を撮
像すると感光部に電荷を蓄積している間に被写体が動く
ことになって、良好な画像が得られなくなる問題がある
。例えば野球やゴルフのがール等は細長くにじんでしま
い残像のようになシ、画像の鮮明さは著しく損なわれて
しまう。従ってこのようなビデオカメラにおいても光学
系の中にメカニカルなシャッタ機構を設け、撮像素子の
入射光を間欠的に断続させればよいが、家庭用を目的と
したこの種の固体撮像式ビデオカメラでは小型軽量化の
妨げとなる問題がある。
On the other hand, even in video cameras that are used to capture moving images, when capturing a subject moving at high speed with a solid-state image sensor, the subject moves while the photosensitive element is accumulating charge, resulting in poor quality of the image. There is a problem that images cannot be obtained. For example, baseball and golf balls are smeared and blurred, resulting in an afterimage-like appearance, and the sharpness of the image is significantly impaired. Therefore, even in such a video camera, a mechanical shutter mechanism may be provided in the optical system to intermittently interrupt the incident light of the image sensor, but this type of solid-state imaging video camera intended for home use However, there are problems that hinder miniaturization and weight reduction.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

この発明の目的は、純電子的な手段にょシ実質的に任意
の速度に設定可能なシャッタ機能を得ることができる、
固体撮像素子を用いた撮像方式を提供することにある。
It is an object of the invention to obtain a shutter function which can be set to virtually any speed by purely electronic means.
An object of the present invention is to provide an imaging method using a solid-state imaging device.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

この発明は、半導体基板上に2次元配列の感光部および
この感光部の蓄積電荷を転送する転送部を形成した固体
撮像素子を用いて静止画像または動画像の撮像を行なう
に際し、撮像指令元部に既に蓄積されていた電荷が転送
部へ転送された時点から任意に設定可能な所定期間、感
光部に被写体像に対応した電荷を新たに蓄積し、この蓄
#j電荷を転送部へ転送し、転送部を通して画像信号と
して取出すようにしたことを特徴としている。
The present invention provides an imaging command source when capturing a still image or a moving image using a solid-state image sensor in which a two-dimensional array of photosensitive sections and a transfer section for transferring accumulated charges of the photosensitive sections are formed on a semiconductor substrate. From the time when the charges already accumulated in the #j are transferred to the transfer section, charges corresponding to the subject image are newly accumulated in the photosensitive section for a predetermined period that can be arbitrarily set, and this accumulated charge #j is transferred to the transfer section. , it is characterized in that it is taken out as an image signal through a transfer section.

すなわち、感光部に既に蓄積されていた電荷を転送部へ
転送し吐出す動作およびその所定時間経過後に新だに感
光部に蓄積された電荷を転送部−\転送する動作によっ
て、実質的にシャッタの開閉動作を実現するものである
In other words, the operation of transferring and discharging the charges already accumulated in the photosensitive section to the transfer section and the operation of transferring the charges newly accumulated on the photoconductor to the transfer section after a predetermined period of time have elapsed have effectively caused the shutter to close. This realizes opening and closing operations.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明によれば、構造的に複雑なメカニカルなシャッ
タ機構を用いずにシャッタ機能を付加することができ、
しかもそのシャッタ速度、つまりシャッタ“′開′″の
時間を簡単な時間指定操作により任意に設定することが
可能である。
According to this invention, a shutter function can be added without using a structurally complicated mechanical shutter mechanism,
Moreover, the shutter speed, that is, the time for which the shutter is "open" can be arbitrarily set by a simple time designation operation.

従って、電子カメラに適用した場合、シャッタ速度を1
/125程度以下に選ぶことで手ブレを防止でき、また
動きの速い被写体に対しては1/250秒、IA00秒
といった速いシャ、り速度となシ、さらに暗い被写体の
場合に数分の1秒、あるいは1秒以上というような低速
シャッタにして露出不足を防ぐこともできる。
Therefore, when applied to an electronic camera, the shutter speed is
/125 or less can prevent camera shake. Also, for fast-moving subjects, you can use fast shutter speeds such as 1/250 seconds and IA00 seconds, and for dark subjects, you can shoot at a fraction of a second. It is also possible to prevent underexposure by using a slow shutter speed of 1 second or more.

一方、固体撮像式ビデオカメラにおいてもメカニカルな
シャッタ機構を用いずに高速シャッタを実現できるので
、動きの速い被写体の場合でも鮮明な画像が得られる。
On the other hand, since a solid-state imaging video camera can also achieve a high-speed shutter without using a mechanical shutter mechanism, it is possible to obtain clear images even in the case of a fast-moving subject.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第1図はこの発明を静止画像を撮像するための固体撮像
装置、いわゆる電子カメラに適用した実施例を示すもの
である。
FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to a solid-state imaging device for capturing still images, a so-called electronic camera.

図において、被写体像1は撮像用光学系2(図では凸レ
ンズのシンボルで簡単に表わしている)を介して固体撮
像素子3の感光面上に結像される。固体撮像素子3は駆
動回路4によって駆動されて、その出力に被写体像1に
関する静止画像信号を発生する。、この静止画像信号は
増幅器5を経てフレームメモリ6に入力される。
In the figure, a subject image 1 is formed on the photosensitive surface of a solid-state image sensor 3 via an imaging optical system 2 (simply represented by a convex lens symbol in the figure). The solid-state image sensor 3 is driven by a drive circuit 4 and generates a still image signal related to the subject image 1 at its output. , this still image signal is input to a frame memory 6 via an amplifier 5.

フレームメモリ6は例えば記録媒体として磁気ディスク
を用いたもので、増幅器5より供給される静止画像信号
を磁気ヘッドを通して磁気ディスク上に記録する。こう
してフレームメモリ6で記録された静止画像信号は1フ
レ一ム単位で適宜再生されて出力端子7に取出され、そ
してハードコピーとして複写されたシ、あるいはCRT
表示装置等で表示されたりする。なお、フレームメモリ
6としては、半導体メモリを使用することもできる。
The frame memory 6 uses, for example, a magnetic disk as a recording medium, and records the still image signal supplied from the amplifier 5 onto the magnetic disk through a magnetic head. The still image signal thus recorded in the frame memory 6 is appropriately reproduced frame by frame, taken out to the output terminal 7, and then reproduced as a hard copy or a CRT.
It may be displayed on a display device, etc. Note that a semiconductor memory can also be used as the frame memory 6.

固体撮像素子3は例えばCCDを用いて構成され、好ま
しくは第2図に示すような、1枚の半導体基板上に構成
されたインターライン転送形CCD撮像素子が用いられ
る。この撮像素子は水平方向m画素、垂直方向n画素の
画素対応の感光部Pij (1;1.、.21 ・・’
m + j ”1 + 2 + ”’n)が2次元配列
されて感光面を形成している。
The solid-state image sensor 3 is constructed using, for example, a CCD, and preferably an interline transfer type CCD image sensor constructed on a single semiconductor substrate as shown in FIG. 2 is used. This image sensor has a photosensitive section Pij (1; 1., .21 . . . ) corresponding to m pixels in the horizontal direction and n pixels in the vertical direction.
m + j "1 + 2 + "'n) are arranged in a two-dimensional array to form a photosensitive surface.

各感光部P1jは光電変換および電荷蓄積機能を有する
もので、通常ホトダイオードによって構成される。各感
光部P目に隣接してトランスフグ−)Gijに隣接し、
感光部P13の垂直方向の列と列の間に挿入配置される
形で垂直転送部CV1%CVmが設けられている。そし
てさらに垂直転送部CV1〜CVmの一端側に水平転送
部CHが設けられ、この水平転送部CHの一端側に出力
部0が設けられている。
Each photosensitive section P1j has a photoelectric conversion and charge storage function, and is usually composed of a photodiode. Adjacent to each photosensitive part Pth and adjacent to transfugu-)Gij,
A vertical transfer section CV1%CVm is provided so as to be inserted between the columns of the photosensitive sections P13 in the vertical direction. Further, a horizontal transfer section CH is provided at one end of the vertical transfer sections CV1 to CVm, and an output section 0 is provided at one end of the horizontal transfer section CH.

第1図に説明を戻すと、駆動回路4は第2図に示したよ
うな固体撮像素子3をシャッタ速度設定ダイヤル8およ
びシャッタがタン9からの信号に基づいて駆動すること
により、その出力に静止画像信号を発生させるためのも
ので、次のように構成されている。
Returning to FIG. 1, the drive circuit 4 drives the solid-state image sensor 3 as shown in FIG. It is used to generate still image signals and is configured as follows.

駆動回路4において、単安定マルチバイブレータ(以下
モノマルチという)11はシャッタ速度設定ダイヤル8
を介して操作者が設定したシャッタ速度に対応してCR
の時定数が変化するように設けられ、シャッタボタン9
を押したときに発生される第3図(、)に示すような撮
像指令パルス10によって、第3図(b)に示すような
12を発生する。このパルス信号12の時間幅Tは、設
定したシャッタ速度に一致している。
In the drive circuit 4, a monostable multivibrator (hereinafter referred to as mono-multi) 11 has a shutter speed setting dial 8.
CR according to the shutter speed set by the operator via
The shutter button 9 is provided so that the time constant of the shutter button 9 changes.
An imaging command pulse 12 as shown in FIG. 3(b) is generated by an imaging command pulse 10 as shown in FIG. 3(,) which is generated when the button is pressed. The time width T of this pulse signal 12 matches the set shutter speed.

モノマルチ11の出力パルス信号12は立上り検出器1
3および立下り検出器14に入力され、その立上り(前
縁)および立下り(後縁)が検出されて、第3図(C)
に示す検出パルス15゜16が得られる。これらの検出
・ぐルスJ 5,16は固体撮像素子3のトランスファ
ダートGBにダート・クルスGPとして与えられる。ま
た、立上り検出パルス15はダートパルス発生器17に
も与えられ、ダートパルス発生器17より第3図(d)
に示す一定時間幅tのダート・ぐルス18を発生させる
The output pulse signal 12 of the monomulti 11 is sent to the rising edge detector 1
3 and fall detector 14, and its rising edge (leading edge) and falling edge (trailing edge) are detected, as shown in FIG. 3(C).
A detection pulse of 15°16 as shown in FIG. These detection pulses J5 and 16 are applied to the transfer dart GB of the solid-state image sensor 3 as dart cruise GP. Further, the rising detection pulse 15 is also given to the dart pulse generator 17, and from the dart pulse generator 17, as shown in FIG. 3(d).
A dirt/gurus 18 is generated with a certain time width t shown in FIG.

一方、モノマルチ11の出力パルス信号12は同期A?
ルス発生器19に起動信号として与えられ、同期パルス
発生器19は発振器20からの信号によりテレビジョン
の水平走査周期に相当する同期パルスを発生する。発振
器20は例えば14 MHzで発振するもので、その出
力は上記のように同期パルス発生器19に与えられると
ともに、1/7分周器21およびIA分周器22に入力
され、それぞれ2 Fi’1Hz 、 7 MHzの周
波数に分周される。1/7分周器21からの2■Izの
信号は4相シフトレジスタ23に人力され、2MHzの
4相クロツクとなる。また凭分周器22からの7 MH
zの信号は2相シフトレジスタ24に入力され、7MH
zの2相クロツクとなる。これら4相クロツクおよび2
相クロツクは、それぞれケゝ−ト回路25.26に入力
される。ケ9−ト回路25は同期・ぐルス発生器19か
らの同期パルスを受け、第3図(、)〜(h)に示すよ
うに常時は水平走査周期τ毎に4相クロツクを1個づつ
抜取って出力するが、前記ケ” −) ノクルス発生器
17より第3図(d)の)f−トi4ルス18が与えら
れると、その時間tの間は入力される4相クロツクを第
3図(e)〜(h)の311.32 、 、? 、? 
、 34で示されるように抜取りを行なうこと疫くその
まま出力する。もう1つのダート回路26はグートノク
ルス発生器18からのダートパルス18が与えられず、
同期パルス発生器19からの同期パルスによシ入力の2
相クロツクを水平走査周期τ毎に1個づつ抜取って出力
する。
On the other hand, the output pulse signal 12 of the monomulti 11 is synchronous A?
The synchronizing pulse generator 19 generates a synchronizing pulse corresponding to the horizontal scanning period of the television based on the signal from the oscillator 20. The oscillator 20 oscillates at, for example, 14 MHz, and its output is given to the synchronous pulse generator 19 as described above, and is also input to the 1/7 frequency divider 21 and the IA frequency divider 22, each of which has a frequency of 2 Fi' The frequency is divided into 1Hz and 7MHz. The 2Iz signal from the 1/7 frequency divider 21 is input to the 4-phase shift register 23, and becomes a 2MHz 4-phase clock. Also, 7 MH from the frequency divider 22
The z signal is input to the two-phase shift register 24, and the 7MH
It becomes a two-phase clock of Z. These 4-phase clocks and 2
The phase clocks are input to gate circuits 25 and 26, respectively. The gate circuit 25 receives the synchronization pulse from the synchronization clock generator 19, and normally outputs one four-phase clock for every horizontal scanning period τ, as shown in FIG. 3(,) to (h). However, when the f-tooth i4 pulse 18 shown in FIG. 3(d) is given from the Noculus generator 17, the input four-phase clock is 311.32 , , ? , ? in Figure 3 (e) to (h).
, 34, it is output as is without sampling. The other dart circuit 26 is not provided with the dart pulse 18 from the Gutnoculus generator 18;
2 of the input by the synchronization pulse from the synchronization pulse generator 19
One phase clock is extracted and outputted every horizontal scanning period τ.

こうしてゲート回路25で第3図(、)〜(h)のよう
にダート処理された4相クロツクは固体撮像素子3の垂
直転送部Cv1〜CV□。へ転送りロックVφ1〜Vφ
4として共通に与えられ、またダート回路26で処理さ
れた2相クロツクは固体撮像素子3の水平転送部CHへ
転送りロックとして与えられる。
In this way, the four-phase clocks subjected to dart processing as shown in FIGS. 3(a) to (h) by the gate circuit 25 are applied to the vertical transfer sections Cv1 to CV□ of the solid-state image sensor 3. Transfer lock Vφ1 to Vφ
The two-phase clock processed by the dirt circuit 26 is transferred to the horizontal transfer section CH of the solid-state image sensor 3 and is provided as a lock.

次に、この実施例の動作を説明する。今、シャツタデタ
ン9を押すと、それに伴い発生される撮像指令ノクルス
10によりモノマルチ11が起動されて矩形・2ルス信
号12が出力される。
Next, the operation of this embodiment will be explained. Now, when the shutter release button 9 is pressed, the monomulti 11 is activated by the imaging command Noculus 10 generated accordingly, and a rectangular/2-lust signal 12 is output.

このパルス信号12の前縁のタイミングで、立上り検出
器13よシ出力されるパルス15がダートパルスGPと
して与えられることによってトランスファ)r’−)G
ijが一斉に開き、感光部Pijにそれまで蓄積されて
いた電荷が垂直転送部Cv1〜Cvmへ同時に転送され
る。垂直転送部CV、〜Cvmへ転送された電荷は、ダ
ートパルス18の幅tの期間中に第3図の31 、.9
233.34のように2 MHzで連続して発生される
垂直転送りロックVφl〜Vφ4によって矢印Vの方向
へ高速転送された後、水平転送部CHを水平転送りロッ
クHφl、Hφ2で矢印Hの方向へ転送され、出力部0
を通して第3図0)の35で示すように吐出される。
At the timing of the leading edge of this pulse signal 12, the pulse 15 outputted from the rising edge detector 13 is given as a dirt pulse GP, thereby transferring )r'-)G
ij open all at once, and the charges that had been accumulated in the photosensitive portion Pij are simultaneously transferred to the vertical transfer portions Cv1 to Cvm. The charges transferred to the vertical transfer units CV, . . . , . . . , 31, . 9
After being transferred at high speed in the direction of arrow V by the vertical transfer locks Vφl to Vφ4 that are continuously generated at 2 MHz as shown in 233.34, the horizontal transfer section CH is transferred to the horizontal transfer locks Hφl and Hφ2 in the direction of arrow H. direction, output section 0
The liquid is discharged as shown at 35 in FIG. 3 (0).

上述のように、感光部Pijの蓄積電荷が垂直転送部C
V1〜Cvmへ同時転送される動作はシャッタ開”に相
当し、この時点から感光部Pijには被写体像1に対応
した電荷の蓄積が新たに始められる。この後、シャッタ
速度設定ダイヤル8で設定したシャッタ速度に相当する
時間Tが経過すると、モノマルチ1ノの出力パルス信号
12の後縁が立下シ検出器14で検出され、その出力i
4ルス16がダートパルスGPとしてトランスファゲー
トG31に与えられることにより、時間Tの間に感光部
1)t jに蓄積された被写体像1に対応した電荷が垂
直転送部CV、〜Cvmへ同時に転送される。この転送
動作はシャツタ“閉”に相当する。このときタート回路
25にダート・卆ルス18は与えられず、デート回路2
5からは通常通り水平走査周期τ毎にクロックVφ、−
Vφ4が出力されるので、垂直転送部CV、〜Cv4に
転送された電荷は水平走査周期で矢印Vの方向へ転送さ
れ、さらに水平転送部CHを矢印Hの方向へ転送された
後、出力部0を通して例えば電圧信号に変換され、出力
Voutに第3図0)の36に示すように静止画像信号
として取出される。こうして得られた1フレームまたは
1フイールドの静止画像信号は、増幅器5で増幅された
後、立下り検出器14の出力・ぐルス16によって動作
を開始するフレームメモリ6によって記録される。
As mentioned above, the accumulated charge in the photosensitive part Pij is transferred to the vertical transfer part C.
The operation of simultaneous transfer to V1 to Cvm corresponds to "opening the shutter", and from this point on, the accumulation of charge corresponding to the subject image 1 begins anew in the photosensitive section Pij.After this, the shutter speed is set using the shutter speed setting dial 8. When the time T corresponding to the shutter speed has elapsed, the trailing edge of the output pulse signal 12 of the monomulti 1 is detected by the falling edge detector 14, and the output i
4 pulse 16 is given to the transfer gate G31 as a dirt pulse GP, charges corresponding to the subject image 1 accumulated in the photosensitive part 1) tj during the time T are simultaneously transferred to the vertical transfer parts CV, ~Cvm. be done. This transfer operation corresponds to "closing" the shirt. At this time, the dart/volume 18 is not given to the start circuit 25, and the date circuit 2
From 5 onwards, the clock Vφ, - is applied every horizontal scanning period τ as usual.
Since Vφ4 is output, the charges transferred to the vertical transfer sections CV, to Cv4 are transferred in the direction of arrow V in the horizontal scanning period, and then transferred through the horizontal transfer section CH in the direction of arrow H, and then transferred to the output section 0, and is converted into a voltage signal, for example, and taken out as an output Vout as a still image signal as shown at 36 in FIG. 3 (0). The still image signal of one frame or one field obtained in this way is amplified by an amplifier 5 and then recorded by a frame memory 6 whose operation is started by an output signal 16 of a fall detector 14.

このように、駆動回路4による固体撮像素子3の駆動過
程における純電子的な処理によってシャッタ動作を等制
約に実現できる。しかも、この場合のシャッタ速度は、
モノマルチ11の時定数を変えるという簡単な手段によ
シ任意に無段階に設定可能である。
In this way, the shutter operation can be realized with equal constraints by purely electronic processing in the process of driving the solid-state image sensor 3 by the drive circuit 4. Moreover, the shutter speed in this case is
It can be arbitrarily set steplessly by simply changing the time constant of the monomulti 11.

この発明は上述したような静止画像撮像用である電子カ
メラに限らず、通常の動画像撮像用であるビデオカメラ
にも適用可能であり、その場合の動作例を第4図のタイ
ムチャートに示す。
The present invention is applicable not only to the above-mentioned electronic camera for capturing still images, but also to a video camera for normal moving image capturing, and an example of the operation in this case is shown in the time chart of FIG. .

すなわち、この場合第1図のモノマルチ11は第4図(
a)に示す一定時間間隔の・平ルス1oによって繰返し
起動を受けることにより、第4図(b)に示すようにシ
ャッタ速度に対応する時間幅Tのパルス徊号12を一定
時間間隔で発生する。
That is, in this case, the monomulti 11 in FIG. 1 is replaced by the monomulti 11 in FIG.
By being repeatedly activated by the pulse 1o at constant time intervals shown in a), pulse wandering signals 12 with a time width T corresponding to the shutter speed are generated at constant time intervals as shown in FIG. 4(b). .

第4図(c)はパルス信号12に対する立上シ検出ノf
ルス15および立下シ検出ノ母ルス16を示し、(d)
はグー) pjルス発生器17よ多出力されるr−トハ
ルス18を示している。従って、この例では一定時間間
隔で感光部P1jの残留電荷が高速で吐出された後、引
続く時間Tの間に感光部Pijに新たに蓄積される被写
体像に対応した電荷が、画像信号として出力されること
になる。
FIG. 4(c) shows the rising edge detection signal f for the pulse signal 12.
(d)
The r-to-harse 18 which is outputted from the pj-ruth generator 17 is shown. Therefore, in this example, after the residual charges on the photosensitive area P1j are discharged at a high speed at regular time intervals, the charges corresponding to the subject image newly accumulated on the photosensitive area Pij during the subsequent time T are generated as image signals. It will be output.

第4図(、)は残留電荷に基づく信号であL(f)が画
像信号である。
FIG. 4(,) is a signal based on residual charge, and L(f) is an image signal.

なお、この例では時間Tが垂直ブランキング期間より短
い時間に設定されれば問題ないが、これより長いと標準
走査では画像信号が正常に得られなくなシ、別に走査変
換装置が必要となる。しかし高速で移動する被写体をブ
レなく撮像するには、例えばT = 11500秒以下
の高速シャッタとする必要があシ、これは垂直ブランキ
ング期間より短いので、走査変換装置は不要である。
In this example, there is no problem if the time T is set shorter than the vertical blanking period, but if it is longer than this, the image signal cannot be obtained normally with standard scanning, and a separate scan conversion device is required. . However, in order to image a subject moving at high speed without blur, it is necessary to use a high-speed shutter of, for example, T = 11,500 seconds or less, which is shorter than the vertical blanking period, so a scan conversion device is not required.

このように、この発明をビデオカメラに適用すると、メ
カニカルなシャッタ機構を用いずに、高速で動く被写体
をも残像を生じたシすることなく撮像することができる
As described above, when the present invention is applied to a video camera, it is possible to image a subject moving at high speed without causing an afterimage without using a mechanical shutter mechanism.

この発明は上記した実施例に限定されるものではなく、
例えば第1図ではモノマルチ11の時定数、すなわち、
eヤッタ速度を操作者がマニスアルで設定すると説明し
たが、適当な受光体で被写体の明るさを検出し、それに
基いてシャッタ速度を自動設定するようにすることによ
って、自動露出システムを構成することも可能である。
This invention is not limited to the above embodiments,
For example, in Fig. 1, the time constant of the monomulti 11, that is,
Although it was explained that the operator manually sets the e-yata speed, an automatic exposure system can be configured by detecting the brightness of the subject using an appropriate photoreceptor and automatically setting the shutter speed based on that. is also possible.

iftモノマルチ110部分は、カウンタノようなもの
に置換えてもよい。
The ift monomulti 110 part may be replaced with something like a counter.

さらに、この発明はモノクロ撮像のみならず、例えば固
体撮像素子に色フイルタアレイを組合せた単板式、ある
いは複数の固体撮像素子を用いた多板式のカラー撮像装
置にも適用できることは勿論である。
Furthermore, it goes without saying that the present invention is applicable not only to monochrome imaging devices but also to, for example, single-chip type color imaging devices that combine a solid-state image sensor with a color filter array, or multi-chip color image pickup devices that use a plurality of solid-state image sensors.

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

第1図はこの発明の一実施例に係る撮像装置の構成を示
す図、第2図は固体撮像素子の構成を模式的に示す図、
第3図は同実施例の動作を説明するだめのタイムチャー
ト、第4図は他の実施例を説明するためのタイムチャー
トである。 1・・・被写体像、3・・・固体撮像素子、4・・・駆
動回路、6・・・フレームメモリ、8・・・シャツタホ
タン、9・・・シャッタ速度可変ダイヤル、11・・・
単安定マルチバイブレータ、13・・・立上り検出器、
14・・・立下シ検出器、17・・・ダートパルス発生
器、19・・・同期・ぐルス発生器、2o・・・発振器
、21.22・・・分周器、23・・・4相シフトレジ
スタ、24・・・2相シフトレジスタ、25.26・・
・ダート回路、Plj・・・感光部、G目・・・トラン
スファゲート、CV、〜CVm・・・垂直転送部、CH
・・・水平転送部、0・・・出力部。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an imaging device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of a solid-state imaging device,
FIG. 3 is a time chart for explaining the operation of this embodiment, and FIG. 4 is a time chart for explaining another embodiment. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Subject image, 3... Solid-state image sensor, 4... Drive circuit, 6... Frame memory, 8... Shirt button, 9... Shutter speed variable dial, 11...
Monostable multivibrator, 13...rise detector,
14... Falling edge detector, 17... Dirt pulse generator, 19... Synchronization/Gruss generator, 2o... Oscillator, 21.22... Frequency divider, 23... 4-phase shift register, 24...2-phase shift register, 25.26...
・Dirt circuit, Plj...photosensitive section, G eye...transfer gate, CV, ~CVm...vertical transfer section, CH
...Horizontal transfer section, 0...Output section.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板上に2次元配列の感光部およびこの感
光部の蓄積電荷を転送する転送部を形成した固体撮像素
子を用い、上記感光部に被写体像を結像して静止画像ま
たは動画像の撮像を行なうに際し、撮像指令を受けると
前記感光部に既に蓄積されていた電荷を前記転送部へ転
送しこの転送部を通して吐出すとともに、前記感光部に
既に蓄積されていた電荷が前記転送部へ転送された時点
から任意に設定可能な所定期間前記感光部に被写体像に
対応した電荷を新たに蓄積し、この蓄積電荷を前記転送
部へ転送し、この転送部を通して画像信号として取出す
ことを特徴とする固体撮像素子を用いた撮像方式。
(1) Using a solid-state image sensor in which a two-dimensional array of photosensitive parts and a transfer part that transfers the accumulated charge of the photosensitive parts are formed on a semiconductor substrate, a subject image is formed on the photosensitive parts to produce a still image or a moving image. When an imaging command is received, the charges already accumulated in the photosensitive section are transferred to the transfer section and discharged through the transfer section, and the charges already accumulated in the photosensitive section are transferred to the transfer section. A charge corresponding to the subject image is newly accumulated in the photosensitive section for a predetermined period that can be arbitrarily set from the time of transfer to the transfer section, and the accumulated charge is transferred to the transfer section and taken out as an image signal through the transfer section. An imaging method using a distinctive solid-state imaging device.
(2)  固体撮像素子は感光部の垂直方向の列と列の
間に配置され、感光部の蓄積電荷がトランスフ・Tケ゛
−トを介して転送される垂直転送部と、これらの垂直転
送部にょシ転送される電荷を並列に受は直列に転送して
出方部へ供給する水平転送部とを有するものであること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の固体撮像素子
を用いた撮像方式。
(2) The solid-state image sensor is arranged between columns of photosensitive sections in the vertical direction, and includes a vertical transfer section where the accumulated charges of the photosensitive sections are transferred via a transfer T-gate, and these vertical transfer sections. The solid-state imaging device according to claim 1 is used, characterized in that the device has a horizontal transfer section that receives the transferred charges in parallel and transfers them in series and supplies them to the output section. The imaging method used.
(3)撮像指令を受けて任意に設定可能な時間幅の・ぐ
ルス信号を発生する手段を有し、この・母ルス信号の前
縁のタイミングで感光部に既に蓄積されていた電荷を転
送部へ転送し、後縁のタイミングで上記パルス信号の時
間幅にわたり感光部に被写体像に対応して新たに蓄積さ
れる電荷を転送部へ同時に転送することを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の固体撮像素子を用いた撮像方
式。
(3) It has means for generating a pulse signal with an arbitrarily settable time width in response to an imaging command, and transfers the charge already accumulated in the photosensitive section at the timing of the leading edge of this pulse signal. 1, and simultaneously transfers charges newly accumulated in the photosensitive area corresponding to the subject image to the transfer unit over the time width of the pulse signal at the timing of the trailing edge. Imaging method using the solid-state imaging device described in Section 1.
(4)パルス信号は一定時間間隔で間欠的に発生される
ことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の固体撮像
素子を用いた撮像方式。
(4) An imaging system using a solid-state imaging device according to claim 3, wherein the pulse signal is generated intermittently at regular time intervals.
(5)パルス信号の時間幅は指定したシャッタ速度に対
応して設定されることを特徴とする特許請求の範囲第3
項または第4項記載の固体撮像素子を用いた撮像方式。
(5) Claim 3, characterized in that the time width of the pulse signal is set in accordance with a designated shutter speed.
An imaging method using the solid-state imaging device according to item 1 or 4.
(6)/′eルス信号の発生手段は単安定マルチバイブ
レータであることを特徴とする特許請求の範囲第3項〜
第5項のいずれかに記載の同体撮像素子を用いた撮像方
式。
(6) Claims 3 to 4, characterized in that the means for generating the /'e pulse signal is a monostable multivibrator.
An imaging method using the solid-body imaging device according to any one of Item 5.
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