JPS60223388A - 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） 本発明は固体１ａ像装置に係り、１カにフィールド蓄積
型Ｔ　Ｔ　（Ｉ　ｎｔｅｒｌｉｎｅ　Ｔ　ｒａｎｓｒｅ
ｒ　）　ＣＣＤ又は・フレーム転送方式のＣＯＤ等の固
体撮像テ゛バイスを用いた固体撮像装置に関Ｊる。

（従　来　技　術） 最近、ＣＯＤ　（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　［）
ｅｖｉｃｅ　）等の固体１最像デバイスはＩＴＶカメラ
、ビｊ″Ａカメラ、スチル用電子カメラ等に広く使用さ
れている。

この固体１最像デバイスの１４徴とし又は、互いに独立
した画素が半導体基板上に２次元的に配置されており、
デバイス白身に画形歪の発生原因がないといった長所を
持っていることである。

しかじでの反面、この固体撮像デバイスは、再生画像上
にナイキスト（Ｎ　ＶＱｕｉＳｔ）限界でＭＴＦ（Ｍ　
ｏｄｕ　ｌａ　ｔ　ｉｏｎ丁ｒａｎｓｒｅｒ　Ｆｕｎｃ
ｔｉｏｎ　）値が？゛６いため、モアレ等の偽信号が発
生１ノで画質を苔しく劣化させているといった短所を持
っている。

このため、現在デバイス自身の解像度の向上が強く要求
されている。この解像度向上の対策には２つの方法があ
り、ひとつは画素数自体を増やす方法であり、もうひと
つは画素配［、ｌｆｆｉＩｍ方式での工夫である。

上記の方法のうち前者のものは現在では技術的に困難な
要素を多く含んでおり問題点があり、それに比べ（−後
者のものは簡単な工夫により比較的実施が可能である。

第１図は固体撮像デバイスの水平解像度向上を図つＩζ
従来の固体撮像装置の一例を示づ斜視図である。

これはインターライン転送＜　Ｉ−ｒ　＞　ｃ　ＣＤ自
身をバイモルフ圧電素子で周期的に振動させるスウィン
グＣＣＤ方式の固体撮像装置を示り−ものである。

第１図において、１は固体搬像デバイス（ＩＴ−ＣＣＬ
）チップ）、２はセラミック基板、３ｔよ２枚の圧電セ
ラミック素子を貼り合わＵたバイモルフ形圧電素子、４
はこの圧電素子３と一体になっている板スプリング、５
は圧電素子支柱、６はベース、７は出力取出し用のワイ
−７である。

そして、このような構成のものにおいて、２つの圧電素
子３，３に同時に電圧を印加してド「−ＣＯＤ（１）を
水平方向（図の矢印方向）にスウ−（ングさせている。

このようにづることによって、固体搬像デバイス１への
入射光？像と画素との相対位置関係を時間的に変化さ１
！て空間リーンブリング領域を増加させ、固体撮像デバ
イスの水平解像度の向上を図っていた。

これにより、水平限界解像度として従来のほぼ２倍の５
００ＴＶ木を１！′！ていた。

しかし、このスウィングＣＣＤ１５式の固体撮像装置は
、次のような問題点があった。

■固体撮像デバイス自身を振動させる構成のため、デバ
イス全体の大きさが従来のものＪ、り大形化してしまう
。

■固体搬像デバイスからの伯弓出力は１１１（＋Ｘワイ
ヤで取り出しているので、デバイスの振動により、ワイ
Ａ７が断線してしまう恐れがある。

■スウィングＣＣＤ方式として、新規なＣＯＤ装置＠開
発する必要があり、イのための開発費用等がかかる。

（発明の目的） 本発明の目的は上記した従来技術の問題点を解決して、
既存のＣＣＩ）等の固体蹟像デバイスを利用して水平Ｍ
像度の向−トした画像が１！ノられる固体撮像装置を提
供することにある。

（問題点を解決りるための手段） 本発明は上記の目的を達成するために、レンズ部とフィ
ールド毎に全画素の信号電荷が読出される夕、イブの固
体撮像デバイスとの光路中に、少なくとも光路に対する
角度を変化させることにより入射光線の進行方向を変化
させ得る光学手段を設け、この光学手段をフレーム周波
数で振動されることにより、前記レンズ部への入射光学
像を画素ピッチのＹだ【ノずらずと共に、前記ガラス板
の振動と画素の蓄積電荷の取り出しとを同期させて再生
画像を得るよう構成したことを特徴とする固体撮像装置
を提供するものである。

（実　施　例） 本発明になる固体ｔｉ像装置の−・実施例について、以
下に図面ど共に説明する。

第２図（ａ）、同図（ｂ）及び第３図は本発明になる固
体ｍ像装置の一実施例のＷｉ像動作原理を説明するため
の図である。

固体ｍｓデバイスでは互いに独立な画素が２次元的に配
置されている。（の単位画素は充電変換部と、そこに発
生した信号電荷を読出げための読出し部とより構成され
ている。この読出（〕部は通常光シールドされているた
め悪疫無効領域である。

標準プレビジコン方式に適合させるため、１フレームを
Ａ、Ｂの２フイールドにより構成づ′る垂直−インター
レース撮像を行な−うようにづる。。

第２図（ａ）に示すように、光電変換開口部をフィール
ド毎に擬似的に移動させて、従来の１画Ｍ（単位画素）
の領域中に、麦画素ピップ（！Ｉ「））離れた２個の画
素を形成させる。

これを行なう方法は、第３図に示すように、レンズ部１
０と固体ｍ像デバイス１１との光路の中間に、入射光線
の進行方向を変化させる手段として少なくとも光透過が
可能で均一な厚さの薄いガラス板１２を設（プ、この薄
いガラス板１２を周期的に振動させることにより、固体
搬像デバイスの像を士画素ビッヂ（−）ｐ）分だ（）振
動させる。

この振動（移動）は、第２図（ｂ）に示すように、この
ガラス板１２をその光路に対してル−ム周波数と一致さ
Ｖて矩形波状に振動させることによって、入射光学像の
光路とデバイス上の画素との相対位置関係を時間的に変
化させて行なう。

なお、ガラス板１２の振動の振幅はガラス板１２の厚さ
と光路の移動距離どの相対位置関係によって決まる。

また、固体撮像デバイス１１は、フィールド蓄積型Ｉ　
Ｔ　（−Ｉ　ｎｔｃｒｌｉｎｅ　Ｔ　ｒａｎｓｒｅｒ　
）　ＣＣ１）又はフレーム転送方式のＣＯＤ等を使用し
、第２図（ｂ）に示すように、Ａフィールド、Ｂフィー
ルドでの信号電荷蓄積を−ｂｐ離れた別々の位置で行な
うことができる。この動作を固体蹟像デバイス１１内の
全画素で同時に行ないＴＶモニター画Ｉｉ上に固体撮像
デバイス１１でのサンプリング位置に対応させて表示す
ることにより、全画面での−・様な高解隊度の画像が１
ｉｌられるようになる。

このため、この装置に用いられる固体１最像デバイス（
フィールド蓄積型Ｉ　Ｔ’　−ＣＯＤ　）はフィールド
毎に全画素の信号電荷が同時（または、フレーム転送方
式ＣＯＤの場合は、はぼ同時）に読出されるタイプのも
のでなければならない。

次に、固体撮像デバイス面に４３ける画像の振動を行な
わせるためのガラス板振動装置の一例について、第４図
及び第５図と共に説明Ｊる。

第４図はガラス板振動装置の分解斜視図、第５図はガラ
ス板振１ｐＩＪ装眠の組立斜視図である。

図にＪ３いて、１３は略口状の１７１孔を設（）たベー
ス、１４はガラス板保持板で８５す、このガラス板保持
板１４はりん青銅板（バネ材）などＪ、りなり、略口状
の形状であって、その両側には回動軸部どなる腕部１４
ａ　、　１４ｂが一体に設けられると共に、さらに腕部
１４ａ、１４．ｂの両側にネジ孔をイテツる取付は部１
４ｃ　、　１４ｄも一体に設けられる。

１５はガラス板であり、このガラス板１５は少なくとも
光透過が可能で均一な厚さのものを使用覆る。

１６は圧電Ｍ丁、１７は圧電素子取付Ｃ用金具、１８゜
１９は取（ｄけネジである。

これらを組立てるには、まず、ガラス板保持板１４の取
付は部１４ｃ　、　１４ｃｌのネジ孔にネジ１８に挿通
してベース１３のネジ孔に固定して、ガラス板保持板１
４をベース１３の略口状の開孔部分の上側に位置するよ
うに取付ける。更に、ガラス板保持板１″４にガラス板
１５を接名剤などで貼り付ける。次に、２個の圧電素子
１５それぞれをその一端がガラス板１５の一側端部に接
合されるようにし、他端をベース板１３に取イリけるよ
うにする。イして、最後に、圧電素子取付は用金具１γ
をネジ１９によってベース１３に取付けで圧電素子１Ｇ
を固定して、第５図に示り゛ようなガラス板振動装置を
組立てる。

なＪ３、圧７ｃ累了１５の一端とガラス板１５の一側端
部との接合に両面接着シートなどのｔＵＷｊｊ材を用い
ることによって、ガラス板１５及び圧電素子１Ｇの共振
及び振動音を軽減できる。

第５図示のガラス板振動装置によって、２個の圧電素子
１６に電圧を印加づることによって、ガラス板保持板１
４の両側の腕部１’ｌａ、１４１）を回動軸［実際には
、月利（バネ月）の柔軟性によってこの部分が僅かに撓
むだけであるコとしてガラス板１５がシーン−運動りる
ように振動さ「ることができる。

このガラス板振動装置を、第３図に示覆ように、レンズ
部１０と固体撮像シ２バイス１１との光路の中間に配置
さＶることにより、レンズ部１０を通過した光学像はガ
ラス板１５（１２）の傾斜角瓜により、その光路が、実
線と点線で示ツＪ、うに、振動さぼられることになる。

この光像の光路の振動させられる量を固体層像デバイス
上の去ピッチになるＪ、うに圧電素子１６の供給電圧を
設定り゛ると同時に、フレーム周波数とも一致させるよ
うに設定して、ガラス板の振動と固体搬像デバイスから
の蓄積電夕１の取り出しと同期ざゼるようにすれば良い
。

第６図は本発明に４Ｔる固体層像装置の他の実施例の撮
像動作原理を説明するための図である。

これは、レンズ部１０と固体１８像デバイス１１との間
に設置ノる入射光線の進行方向を変化ざＶる手段として
鎖２０を用い、この鏡２０を振動させてレンズ部１０を
通過した光（光学像）を振動させる方法である。

１１２０の振動方法は前述の通りでも良いが、ぞの他の
方法として、１個の圧電素子にＪ：って、−側端部を固
定した鏡の他側端部を振動させるよう構成することも考
えられる。

なお、本発明を構成するガラス板振ｉｅｌ装口をＣＯＤ
素子（固体１最像デバイス）の表面等に成句（ブること
により、従来のスウィングＣＯＤと同等の取扱いのもの
を構成することも可０１ｉである。

（発明の効果） 本発明の固体撮像装置は上記のような構成であるから、
次のような特長を右づる ■既存のＣＯＤ素子等の固体撮像デバイスを利用して水
平解像度の向上しノζ画像が得られるようになる。

■ＣＯＤ素子等の固体搬像デバイス自身を揚動させない
ので、出力ワイＮ７の断線などの心配がない。また、デ
バイス全体が従来のものＪ：り人形化Ｊ−るといったこ
ともない。

■解像度の向上のためにスウｒングＣＣＤ装置などどし
て、新規なＣＯＤ装置を開発する必要がなく、従って、
そのための開光費用等も不要となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の固体１ｆｆｌ　ｍ装置の一例を示り°斜
視図、第２図（ａ）、同図（ｂ）及び第３図（よ本発明
になる固体撮像装置の一実施例の纏像動作原理を説明す
るための図、第４図は本発明になる固体ｍ像装置を構成
するガラス板振動装置の分ＦＲｊ：’ｌ視図、第５図は
第４図のカラス板振動装置の組立斜視図、第６図は本発
明になる固体層像装置の他の実施例の搬像動作原理を説
明するための図である。 １０・・・レンズ部、１１・・・固体撮像デバイス、１
２、１５・・・ガラス板、１３・・・ベース、１４・・
・ガラス仮保持板、１４ａ　、　１４ｂ　・・・腕部、
１４ｃ　、　１４ｄ−・・取付【）部、１６・・・圧電
素子、１１・・・圧電素子取付は用金具、１８、１９−
＠ｌ　ｆ”ｌ　ケネシ、２０・・・ｖＡ、。 ７１　胆 ７２　閉 ７３　口 〃り ７６図 ０ ｉ　ｌＡ　に

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　レンズ部どフィールド毎に全画素の信号電荷が
   読出されるタイプの固体撮像デバイスとの光ｎ中に、少
   なくとも光路に対する角度を変化さけることにより入射
   光線の進行方向を変化させ得る光学手段を設置ノ、この
   光学手段をフレーム周波数で振動されることににす、前
   記レンズ部への入射光学像を画素ピッチのるだけずらり
   と共に、前記ガラス板の振動とｉｉ！ｉｉ素の蓄積電荷
   の取り出しとを同期させて再生画像を得るよう構成した
   ことを特徴とする固体撮像装置。 ■　前記光学手段は光透過が可能で均一な厚さのガラス
   板であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   固体銀像装置。 ＜３）　前記光学手段は鎖であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の固体撮像装置。