JPS60257677A - Solid-state image pickup element - Google Patents

Solid-state image pickup element

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Publication number
JPS60257677A
JPS60257677A JP59114259A JP11425984A JPS60257677A JP S60257677 A JPS60257677 A JP S60257677A JP 59114259 A JP59114259 A JP 59114259A JP 11425984 A JP11425984 A JP 11425984A JP S60257677 A JPS60257677 A JP S60257677A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
register
horizontal
horizontal shift
image pickup
overflow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP59114259A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidetoshi Yamada
秀俊 山田
Masatoshi Ida
井田 正利
Yasuhiro Fujiwara
康博 藤原
Yutaka Yunoki
裕 柚木
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.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Olympus Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Corp, Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Corp
Priority to JP59114259A priority Critical patent/JPS60257677A/en
Publication of JPS60257677A publication Critical patent/JPS60257677A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To attain still picture image pickup with the shutter effect in the unit of one frame by controlling a clock pulse and applying frame image pickup and read in an optional shutter time in a solid-state image pickup element using a charge coupled element as an image sensor. CONSTITUTION:Photo sensors 10(10-11-10mn) are arranged in a matrix, horizontal shift registers 11(11-1-11-n) are arranged adjacently in the horizontal direction to the photo sensor 10 and transfer gates 12 (12-1-12-m) are arranged between the horizontal shift register 11 and the photo sensors 10. A vertical shift register 15 is connected to one end of the horizontal shift registers 11, overflow drains 22(22-11-22mn) are arranged to the photo sensors 10 adjacently in the vertical direction and overflow control gates 23(23-1-23-n) are arranged between the overflow drain 22 and the photo sensors 10. Then the clock pulse is controlled and frame image pickup/read are executed in an optional shutter time.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野] 本発明は電荷結合素子(以下CODと略称する)をイメ
ージセンサどして用いた固体撮像素子に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a solid-state image sensor using a charge-coupled device (hereinafter abbreviated as COD) as an image sensor.

(従来技術) 従来はイメージセンサとして撮像管が用いられていたが
、最近では、固体ri素子が小型、:1世。
(Prior Art) Conventionally, image pickup tubes have been used as image sensors, but recently, solid-state RI elements have become smaller and more compact.

長寿命、低消費電力等の特徴を有していることから撮像
管にとって代わりイメージセンサとして広く用いられる
ようになった。特にインターライン型CCD方式の固体
撮像素子は性能か優れており、広く一般に利用されてい
る。
Because it has features such as long life and low power consumption, it has come to be widely used as an image sensor instead of an image pickup tube. In particular, interline CCD type solid-state imaging devices have excellent performance and are widely used.

第1図は従来用いられていた上記インターライン型CC
D方式の固体撮像素子の構成を示す図である。同図にお
いて1はpnタイオードあるいはMOSタイA−ドから
なるフォトセンサであり、これらフ7It〜センサ1に
は入射光量に比例した光電荷が蓄積されるものとなって
いる。上記フォトセンサ1に蓄積された光電荷はそれぞ
れ1フィールド周期毎にCODからなる垂直シフ1〜レ
ジスタ2に転送されたのち、1水平ラインずつCODか
らなる水平シフトレジスタ3に転送され、出力部4から
水平ライン信号として続出される。かくして、1フイー
ルドの走査が行なわれ、これが41返されるものどなつ
−(いる。
Figure 1 shows the previously used interline type CC.
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a D-type solid-state image sensor. In the figure, reference numeral 1 denotes a photosensor consisting of a pn diode or a MOS diode, in which a photoelectric charge proportional to the amount of incident light is accumulated. The photoelectric charges accumulated in the photosensor 1 are transferred to the vertical shift registers 1 to 2 made up of CODs every one field period, and then transferred one horizontal line at a time to the horizontal shift register 3 made up of CODs, and then transferred to the output section 4. is continuously output as a horizontal line signal. Thus, one field is scanned and 41 is returned.

またこのような固体撮像素子においては、各)yr l
−センサ1の光蓄積時間は、フッ1t〜セン+J1から
垂直シフ1ヘレジスタ2へ光電荷を転送するタイミング
に基いて決定されるものとなっている。つまり、光蓄積
時間は1フィールド周期となる。しかるにこの光蓄積時
間では被写体の動きが速い場合には、画(3)に75;
れを生じる。したがって」二記固体門像素子を電子カメ
ラなどの静止画1最影として用いた場合、良好な画像を
1qることかできない。
In addition, in such a solid-state image sensor, each) yr l
- The light accumulation time of the sensor 1 is determined based on the timing of transferring the photoelectric charge from FF1t to SEM+J1 to the vertical shift 1 register 2. In other words, the light accumulation time is one field period. However, with this light accumulation time, if the subject is moving quickly, image (3) will be 75;
This will cause a problem. Therefore, when the solid-state image element mentioned above is used as the darkest part of a still image in an electronic camera or the like, only 1q of good images can be produced.

そこで上述した問題を解決するために、前記7711−
センサ1に隣接してオーバーフロー1〜レイン5を股(
プ、このオーバーフロードレイン5に対し適当な期間だ
1)741〜セン→ノづに蓄えられた光電荷を排出する
ことにより光蓄積時間を短縮し、シャック効果をもたせ
るようにしたものが考えられている。
Therefore, in order to solve the above-mentioned problem, the 7711-
Place overflow 1 to rain 5 adjacent to sensor 1 (
An appropriate period for this overflow drain 5 is considered. 1) It is thought that the light accumulation time is shortened by discharging the photocharges stored in the 741 to sen → node, thereby creating a Shack effect. There is.

ところで、CODは通常、次の方式にて−rンターレー
スを行なっている。つまり、前記フォ1へセンサ1のう
ち、偶数フィールドで読出されるフォトセンサ1aと奇
数フィールドで読み出されるフォトセンサ1bどを、互
いに異なる位相のシフトレジスタN極の隣りに配置させ
ている。すなわらフi l−センサ1aはパルスφV1
が加わるN極の隣りに配置させ、フォトセンサ1bはパ
ルスφV2が加わる電極の隣りに配置させる。上記パル
スφv1およびφV2は、互いに一方が11」レベルの
どきに他方を「○」レベルとして光電荷の転送を行なう
ものであるから、二つの電極に同時に光電荷を転送プる
ことはできない。したがって偶数フィールドにはフォト
センサ1aに蓄えられた光電荷が転送さね、奇数フィー
ルドにはフォトセンサ1bに蓄えられた光電荷が転送さ
れるものどなる。
By the way, COD normally performs -r interlacing using the following method. That is, among the photo sensors 1, the photosensor 1a read out in even fields and the photosensor 1b read out in odd fields are arranged adjacent to the N poles of the shift registers having mutually different phases. In other words, the fil-sensor 1a has a pulse φV1
The photosensor 1b is placed next to the N pole to which the pulse φV2 is applied. Since the pulses φv1 and φV2 transfer photocharges by setting one to the 11'' level and the other to the ``o'' level, it is not possible to transfer photocharges to the two electrodes at the same time. Therefore, the photocharges stored in the photosensor 1a are not transferred to the even fields, and the photocharges stored in the photosensor 1b are transferred to the odd fields.

この方式は動画撮影の場合には支障はないが、静止画撮
影の場合は、偶数フィールドと奇数フィールドとで露光
のタイミングがずれてしまうので好ましくない。特に、
前述したシャッタ撮像を行なうとぎには、両フィールド
間で1/60秒の時間差ができ、動きのある被写体を静
」ト画として撮影した場合、画像にふれを生じる。
Although this method does not pose a problem when photographing a moving image, it is not preferable when photographing a still image because the exposure timing is shifted between even and odd fields. especially,
When the above-mentioned shutter imaging is performed, there is a time difference of 1/60 second between the two fields, and when a moving subject is photographed as a still image, the image will be blurred.

このように、従来のインターライン型CCD方式の固体
撮像素子は静止画1最影を行なう場合に1フィールi−
毎てしか再生できず、走査線数が1・′2になってしま
うという欠点があった。
In this way, the conventional interline CCD type solid-state image sensor has one field i-
The drawback was that only every image could be reproduced, and the number of scanning lines was 1.'2.

〔目的〕〔the purpose〕

本発明の目的は、1フレ一ム単位てシレッタ効果をもた
せた静止画撮影が可能で、動きのある被写体に対しても
ふれがなく、また解像度の高い良好な画像を得ることが
できる固体撮像素子を提供することにある。
An object of the present invention is to use a solid-state imaging system that is capable of capturing still images with a silletta effect on a frame-by-frame basis, that does not cause blur even for moving subjects, and that can obtain good images with high resolution. The purpose is to provide devices.

(側要) 本発明は上記目的を達成するために次の如く構成したこ
とを特徴としている。gなゎら、フn l−セン4ノを
71〜リツクス状に配列し、このフォトセンサに対し水
平方向に隣接して水平シフ1−レジスタを配置し、この
水平シフトレジスタと前記フォトセンサどの間に転送グ
ー1〜を配置し、前記水平シフ1〜レジスタの一端には
垂直シフ]・レジスタを接@すると共に、前記フォトセ
ンサに対し垂直方向に隣接してオーバーフロートレイン
をrii!置し、このオーバーフロートレインと前記フ
ォトセンサーとの間にオーバーフローコン1〜ロールゲ
ートを配置したことを特徴としている。
(Summary) In order to achieve the above object, the present invention is characterized by the following configuration. A horizontal shift register is arranged horizontally adjacent to the photosensor, and between this horizontal shift register and the photosensor, A transfer train 1~ is placed in the horizontal shift 1~ register, and a vertical shift resistor is connected to one end of the horizontal shift 1~ register, and an overflow train is placed adjacent to the photosensor in the vertical direction. The invention is characterized in that an overflow controller 1 to a roll gate are arranged between the overflow train and the photosensor.

〔実施例] 第2図は本発明の一実施例の構成を示す図である。同図
において符号10−11 、10−12゜・・・1O−
1n、−へ−10−ml 、10−rn2.・・1Q−
mn (Iメ下総称して符号10とづる)は71〜リツ
クス状に配置されたn′″pフAl−クイオー1−から
なるフォト廿ンザてあり、このフッ1トセンリ10に対
し水平方向に隣接してCODシフ1〜レジスタからなる
水平シフ]−レジスタ11−1.11−2.・・・1l
−ITT(以下総称して符号11とする)が配置されて
いる。上記水平シフ1へレジスタ11ど前記フォ1ヘダ
イオー1’ 10どの間には転送グー]へ12−1.1
2−2.・・・12−m(jメ下総称して符号12とす
る)が配置されており、この転送グー1〜12には端子
13がら転送ゲートパルスφ丁が供給されるものとなっ
ている。また前記水平シフ]−レジスタ11には駆動回
路14からCOD転送パルスφH1、φH2,・−φt
−1m (以下総称してφHとする)が供給されるもの
となっている。一方、上記水平シフトレジスタ11の一
端は垂直シフ[〜レジスタ15に接続されており、この
垂直シフミルレジスタ15には端子16から基本クロッ
クパルスφVが1共給されるものとなっている。
[Embodiment] FIG. 2 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. In the figure, the symbols 10-11, 10-12°...1O-
1n, -to-10-ml, 10-rn2.・・1Q-
mn (collectively referred to as 10 below) is a photo sensor consisting of n'''p Al-Quio 1- arrayed in a 71 to 60x shape, and horizontally to this foot sensor 10. Horizontal shift consisting of adjacent COD shift 1 to register]-register 11-1.11-2...1l
-ITT (hereinafter collectively referred to as 11) is arranged. 12-1.1 To the horizontal shift 1 to the register 11 to the FO 1 to the DIO 1' 10 to the transfer goo]
2-2. . . 12-m (generally referred to as 12) are arranged, and transfer gate pulses φ are supplied from the terminal 13 to the transfer gates 1 to 12. In addition, the horizontal shift]-register 11 receives COD transfer pulses φH1, φH2, .-φt from the drive circuit 14.
−1 m (hereinafter collectively referred to as φH) is supplied. On the other hand, one end of the horizontal shift register 11 is connected to a vertical shift register 15, and one basic clock pulse φV is supplied from a terminal 16 to the vertical shift register 15.

また上記垂直シフミーレジスタ15の一端はフローティ
ングティフコ−ジョン領域(以下FD領領域略称する)
17に接続されており、上記FD領領域7は出力トラン
ジスタ18のグーi〜に接続されている。上記出力]−
ランジスタ18はソースは出力端子19に接続されてい
る。また前記FD領領域7にはりセットI・ランジスタ
20が接続されており、上記リセッ1−トランジスタ2
0には端子21からリセットパルスφRが供給されるも
のどなっている。
Also, one end of the vertical shift me register 15 is a floating tiff collision area (hereinafter abbreviated as FD area).
17, and the FD region 7 is connected to the output transistor 18. Above output] -
The source of the transistor 18 is connected to the output terminal 19. Further, a beam set I/transistor 20 is connected to the FD area 7, and the reset 1-transistor 2
0, the reset pulse φR is supplied from the terminal 21.

一方、同図において符号22−11.21−21、・・
22−ml、〜22−1n、2l−2n。
On the other hand, in the same figure, the numbers 22-11, 21-21,...
22-ml, ~22-1n, 2l-2n.

・・・22−mn(以下総称して符号22とする)は前
記フィトセンサ10に対し垂直方向に隣接して配置され
たi−バーフロードレインであり、このオーバーフロー
ドレイン22と前記フ4[ヘセンリ−10との間に1.
J、Δ−バーフローコントロールゲー1へ2.3−1.
23−2.・・・23−n (以下総称して符号23ど
づる)が配置されており、このオーバーフローコン[・
ロールグー1−23には端子24からクロックパルスφ
Dが供給されるものどなっている。また前記オーバーフ
ロードレイン22は共通に接続され−Cおり、端子25
から電圧Vが印加されるものとなっている。
...22-mn (hereinafter collectively referred to as 22) is an i-bar flow drain disposed vertically adjacent to the phytosensor 10, and this overflow drain 22 and the phytosensor 10 are connected to each other. -10 and 1.
J, Δ-bar flow control game 1 2.3-1.
23-2. ...23-n (hereinafter collectively referred to as 23 dozuru) is arranged, and this overflow controller [・
A clock pulse φ is applied to the roll goo 1-23 from the terminal 24.
D is being supplied. Further, the overflow drains 22 are connected in common to -C, and the terminal 25
A voltage V is applied from .

第3図は第2図における各部信号波形図を示している。FIG. 3 shows signal waveform diagrams of various parts in FIG. 2.

以下、第2図および第3図を用いて信号の読出し動作に
ついて説明する。なお第3図においてVDは垂直同期パ
ルスである。
The signal read operation will be described below with reference to FIGS. 2 and 3. Note that in FIG. 3, VD is a vertical synchronization pulse.

まずフォトセンサ10に光が入射づ−ると、入射光量に
比例した光電荷が上記フォトセンサ10に蓄積される。
First, when light is incident on the photosensor 10, a photoelectric charge proportional to the amount of incident light is accumulated on the photosensor 10.

そして上記フォトセンサ10に一定期間に亙り光が入射
した後、転送グー1へパルスφ丁が「1」になると、上
記)Aトセンザ1oに蓄伊された光電荷は転送グー1〜
12を介して水平シフ1〜レジスタ11へ転送される。
After light enters the photosensor 10 for a certain period of time, when the pulse φ becomes "1" to the transfer sensor 10, the photocharges stored in the A photo sensor 1o are transferred from the transfer sensor 1 to the transfer sensor 10.
12 to horizontal shift 1 to register 11.

その後、駆動回路14から、まず水平シフトレジスタ1
1−1に対しCCD転送パルスφH1が一定期間(NT
SC規格ならば約63.5μs間)供給される。そうす
ると、」コ記水平シフl〜レジスタ11−1に転送され
た光電荷は垂直シフ1−レジスタ15に転送され、さら
にFD領域17に運ばれ、ここで電位変化がもたらされ
た後、出力トランジスタ18h)らなるソースフ40ワ
により出力端子19から出カビテ゛−a信号VO(Hl
)どして出力される。
After that, from the drive circuit 14, first the horizontal shift register 1
1-1, the CCD transfer pulse φH1 continues for a certain period (NT
If it is SC standard, it is supplied for approximately 63.5 μs). Then, the photocharges transferred to the horizontal shift 1 register 11-1 are transferred to the vertical shift 1 register 15, and are further carried to the FD area 17, where a potential change is brought about, and then the output An output voltage signal VO (Hl
) is output.

ここで、上記水平シフ1−レジスタ11−1に供給され
るCOD転送パルスφ日、垂直シフ1−シ・ジスタ15
に供給されるφV、およびリセット・)ヘラレジスタ2
0のゲートに供給されるリセットパルスφRは共に共通
の周波数fHて駆動される。したがって上記FD領領域
7は一画素の信号を読出す毎にリセッ[〜される。すな
わち水平シフトレジスフ11−1から垂直シフトレジス
タ15に転送された光電荷はフォトセンサ10−11.
10−12、・・・10、−、、 I nに蓄えられた
光電荷の順に読出される。
Here, the COD transfer pulse φ supplied to the horizontal shift 1 register 11-1, the vertical shift 1 register 15
φV supplied to
The reset pulses φR supplied to the gates of 0 and 0 are both driven at a common frequency fH. Therefore, the FD area 7 is reset every time the signal of one pixel is read out. That is, the photocharges transferred from the horizontal shift register 11-1 to the vertical shift register 15 are transferred to the photosensors 10-11.
The photocharges stored in 10-12, . . . 10, -, In are read out in order.

一方、上記水平シフミルレジスタ11−1に転送された
光電荷が全て垂直シフトレジスタ15に転送されると、
駆動回路14から水平シフトレジスタ11−3に対しC
CD転送パルスφH3が+11給され、水平シフトレジ
スタ11−3に転送された光電荷が)A1〜センサ10
−31.10−32゜・・・1O−3nに蓄えられた光
電荷の順に前記垂直シフ1−レジスタ15に転送されて
いく。そして上述した経路を経て出力端子19から出力
ビデオ信号VO(H3)とし・て出力される。以下、水
平シフトレジスタ11、−5.11−7.・・・という
具合に、インターレース続出しモードで光電荷か垂直シ
フミーレジスタ15へ転送されていき、水平シフトレジ
スタ11−(m−1)に転送された光電荷が垂直シフl
−レジスタ15へ全て転送されると、奇数フィールドO
NFの信号読出しが終了する。
On the other hand, when all the photocharges transferred to the horizontal shift register 11-1 are transferred to the vertical shift register 15,
C from the drive circuit 14 to the horizontal shift register 11-3
The CD transfer pulse φH3 is supplied with +11, and the photocharge transferred to the horizontal shift register 11-3) A1 to sensor 10
-31.10-32°...10-3n are transferred to the vertical shift 1-register 15 in the order of the photocharges stored therein. Then, it is outputted from the output terminal 19 as an output video signal VO (H3) via the above-mentioned path. Below, horizontal shift register 11, -5.11-7. In this way, in the interlaced successive mode, the photocharges are transferred to the vertical shift register 15, and the photocharges transferred to the horizontal shift register 11-(m-1) are vertically shifted.
- When all data is transferred to register 15, odd field O
Reading of the NF signal is completed.

次に、駆動回路14からCCD転送パルスφ)」2が水
平シフトレジスタ11−2に供給され、水平シフ1〜レ
ジスタ112内の光電荷が垂直シフ1−レジスタ15へ
転送されいく。そして水平シフ1〜レジスタ11−2内
の光電荷が全て垂直シフトレジスタ15へ転送されると
、次に水平シフ1−レジスタ11−7!1.11−6.
・・・の順で光電荷の転送が行なわれる。そして水平シ
フトレジスタ11−m内の光電荷か全て垂直シフトレジ
スタ15へ転送されると、偶数フィールドENFの信号
続出しが終了する。かくして前記奇数フィールドEN「
の信号読出しと上記偶数フィールi〜○NFの信号読出
しとが終了づるど、1フレームの信号続出しが完了する
Next, the CCD transfer pulse φ)''2 is supplied from the drive circuit 14 to the horizontal shift register 11-2, and the photocharges in the horizontal shift 1-register 112 are transferred to the vertical shift 1-register 15. Then, when all the photocharges in the horizontal shift registers 1 to 11-2 are transferred to the vertical shift register 15, the horizontal shift registers 1 to 11-7!1.11-6.
The photocharge is transferred in the following order. Then, when all of the photocharges in the horizontal shift register 11-m are transferred to the vertical shift register 15, the signal succession of the even field ENF is completed. Thus said odd field EN'
As soon as the reading of the signals of and the reading of the signals of the even fields i to NF are completed, the successive signal output of one frame is completed.

次に、露光時間制御について第4図に示す信号波形図を
参照しながら説明する。なお第4図においてFl、F2
.F3はフレームを表わしている。
Next, exposure time control will be explained with reference to the signal waveform diagram shown in FIG. 4. In addition, in Fig. 4, Fl, F2
.. F3 represents a frame.

まずフレームF1においでは、オーバーフローコントロ
ールゲート23に供給されるクロックパルスφDが常時
「0」となっている。このときフォ1〜センサ10から
オーバーフロー1−レイン22に対し光電荷の流出はな
い。そのため1フィールド期間にDっで771トセンリ
10に光電荷が蓄積される。したがって露光時間は第4
図においてAにて示す期間どなる。
First, in frame F1, the clock pulse φD supplied to the overflow control gate 23 is always "0". At this time, there is no outflow of photocharges from the photo 1 to the sensor 10 to the overflow 1 to the rain 22. Therefore, photocharges are accumulated in the D771 sensor 10 during one field period. Therefore, the exposure time is
The period indicated by A in the figure is loud.

次にフレームF2においては、時刻t1まては上記φD
が11」1時刻t1以降はφDがrOJどなっている。
Next, in frame F2, at time t1, the above φD
After time t1, φD becomes rOJ.

このとき77F1〜センサ10は時刻t1まてオーバー
フロードレイン22に対し導通状態となっている。その
ため光電荷の蓄積は行なわれない。一方、時刻t1以降
はフA1ヘセン1フ10からA−ハーフロードレイン2
2に対し光電荷の流出がないため、光電荷の蓄積が行な
われる。
At this time, 77F1 to sensor 10 are in a conductive state with respect to overflow drain 22 until time t1. Therefore, no photocharge is accumulated. On the other hand, after time t1, from F A1 Hesen 1 F 10 to A-Half load rain 2
In contrast to 2, since there is no outflow of photocharges, photocharges are accumulated.

したがって露光時間は図中Bにて表わされる期間である
。すなわち、フレームF2の露光時間Bは一フレーム「
1の露光時間へよりも短縮されたちのどなり、シャッタ
効果をもっことになる。
Therefore, the exposure time is the period indicated by B in the figure. In other words, the exposure time B of frame F2 is one frame "
The exposure time of 1 is shortened and the shutter effect becomes more effective.

フレーム「3においては、φDがrOJとなるタイミン
グをフレームF2よりも遅らせたものどなっている。し
たがって露光時間CはフレームF2の露光時間Bよりも
さらに短縮されている。
In frame 3, the timing at which φD reaches rOJ is delayed from frame F2. Therefore, exposure time C is even shorter than exposure time B of frame F2.

なおフレーム「2あるいはフレーム「3においては、奇
数フr−ル1−における露光時間も偶数フィール1〜に
j3りる露光時間も同一である。で′のため、フレーム
上−ドでの静止画撮影においても、両フィールド間の露
光時間に差かなくなり、シャッタ動作が可C1ヒとなる
。したがって本実施例を電子ノJメラなどに応用した場
合、(浅域方式のシャッタは不要どなり、動きのある被
写体に対してもぶれかなく、また解像度の高い良好な画
像を1りることができる。
In addition, in frame ``2'' or frame ``3'', the exposure time in odd-numbered frames 1- and the exposure time in even-numbered fields 1~ are the same. During photographing, there is no difference in exposure time between the two fields, and the shutter operation becomes possible.Therefore, when this embodiment is applied to electronic camera cameras, etc. It is possible to take good-quality, high-resolution images with no blurring, even for subjects with bright backgrounds.

このように本実施例によれば、クロックパルスφDを制
御することにJ、す、任意のシVツタ時間(130秒以
下)でフレーム擾像・読出しを行なうことが可能となる
。また第4図から明らかなように、本実施例は動画モー
ドの読出しに1)対応できる。たとえば露光時間Bのシ
ャッタ動作を複数フレーム間連続的に行なうことにより
、ジャック効果のある動画出力がフレームを中位どづる
ビデオ信号としてiqられる。したがってフレーム単位
のスプル門形をiテなっても2重像が生じることはない
As described above, according to this embodiment, by controlling the clock pulse φD, it is possible to perform frame imaging/reading in an arbitrary shift time (130 seconds or less). Furthermore, as is clear from FIG. 4, this embodiment can 1) support reading in the moving image mode; For example, by continuously performing a shutter operation with exposure time B for a plurality of frames, a moving image output with a jack effect is outputted as a video signal with intermediate frames. Therefore, double images will not occur even if the sprue gate shape of each frame is changed.

ところで本実施例では、水平シフ1へレジスタ11と垂
直シフトし・シスタ15との転送j*度は同一どされて
いる。たとえばNTSC規格ては水平38484画素子
に対しては、水平転送速度は約7.16MHz程度が使
用され、水平510画素の素子に対して(よ、水平転送
速度は約10.74M l−1z程度が使用される。
By the way, in this embodiment, the register 11 and the register 11 are vertically shifted to the horizontal shift 1, and the transfer j* degrees with the sister 15 are made the same. For example, according to the NTSC standard, a horizontal transfer rate of approximately 7.16 MHz is used for a horizontal 38484 pixel element, and a horizontal transfer rate of approximately 10.74 MHz is used for a horizontal 510 pixel element. is used.

また第2図J5よび第3図から明らかなように、本実施
例では水平シフ1−レジスタ11ど垂直シフ1〜レジス
タ1!:〕とが直列構成どなっているため、1駆動回路
14から出ツノされるφ1」1の出力開始タイミングと
出力ビデオ信号V○(+−11>の出力タイミングどの
間に時間差τ1が存在する。この時間差τ1は垂直ジフ
トレジスタ150段数分/こ(プ発生ずる。したがって
上記時間差τ1はφl−(1。
Also, as is clear from FIG. 2 J5 and FIG. 3, in this embodiment, horizontal shift 1 - register 11, vertical shift 1 - register 1! :] are in series configuration, there is a time difference τ1 between the output start timing of φ1"1 output from the 1 drive circuit 14 and the output timing of the output video signal V○(+-11>). This time difference τ1 is generated by the number of vertical shift registers 150 stages/time. Therefore, the above time difference τ1 is φl−(1.

φH2,・・・ど進むにつれて小さくなり、φHmとV
O(1−1+η)との時間差τmが最も小さくなる。
φH2,... becomes smaller as it progresses, and φHm and V
The time difference τm with O(1-1+η) is the smallest.

そのため、駆動回路14はφ日の出力開始タイミングを
少しずつ遅らせる必要がある。
Therefore, the drive circuit 14 needs to delay the output start timing on the φ day little by little.

第5図は上記駆動回路14の構成を示す図てある。駆動
回路14は基本クロックパルスφVを各ライン出力に選
択するライン選択スイッチ30−1.30−2.・・・
30−m(以下総称して符号30どする)および31−
1.31−2.・・・31−m(以下総称して符号31
とする)、インターレース選択スイッチ32−1.32
−、−2.・・・32−m(以下総称して符号32とす
る)1分周器33、デ(ジタルシフ1〜レジスタ34な
どから構成されるものとなっている。
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the drive circuit 14. As shown in FIG. The drive circuit 14 includes line selection switches 30-1, 30-2, . ...
30-m (hereinafter collectively referred to as 30) and 31-
1.31-2. ...31-m (hereinafter collectively referred to as 31
), interlace selection switch 32-1.32
-, -2. . . 32-m (hereinafter collectively referred to as 32) 1 is composed of a frequency divider 33, digital shift 1 to register 34, etc.

今、水平画素数を384、転送のクロック周波数を7.
16fvlHzとする。このとき、周波数15.75t
<Hzの水平同期パルスを(qる場合には、クロック周
波数7.16tvlHzを分周器33により455分周
することにより可能となる。この場合、分周器33の分
周比を455モ1=456とする。そうすると、分周器
33の出力CKは7゜16MH2,’456= 15.
70KHzとなる。
Now, the number of horizontal pixels is 384, and the transfer clock frequency is 7.
It is assumed to be 16fvlHz. At this time, the frequency is 15.75t
< Hz horizontal synchronization pulse (q) is possible by dividing the clock frequency 7.16tvlHz by 455 using the frequency divider 33. In this case, the frequency division ratio of the frequency divider 33 is set to 455 =456.Then, the output CK of the frequency divider 33 is 7°16MH2,'456=15.
It becomes 70KHz.

この出力C’ Kパルスど水平同期パルスとの周明くパ
ルス幅)の差6丁は ΔT−(456/ (7,16x10111 ) ) 
−(455・’ (7,16X10” ) )= [L
’ (7,16xiO’ ))=140[nsコ となる。これは垂直シフトレジスタ15の1段分の遅延
同量に一致する。したがってCKパルスてディジタルシ
フ[・レジスタ34を駆動し、その結果前られるシフト
パルスφ31.φS2・・・(以下総称してφSとする
)で基本クロックパルスφVを選択することにより、C
CD転送パルスφHが得られる。づなわら、シフトパル
スφSはフィールド選択スイッチ32により、奇数フィ
ールドではCCD転送パルスφH1,φH3,・・・φ
H(m−1)を出力するようにし、偶数フィールドては
CCD転送パルスφH2,φH4,・・・φHmを出力
するようにする。なおφFは奇数フィールド期間におい
て「1」、偶数フィールド期間においてrOJとなるパ
ルスである。
The difference between this output C'K pulse and the horizontal synchronizing pulse (bright pulse width) is ΔT-(456/(7,16x10111))
-(455・'(7,16X10"))=[L
'(7,16xiO'))=140[ns. This corresponds to the same amount of delay for one stage of the vertical shift register 15. Therefore, the CK pulse drives the digital shift register 34, and as a result, the shift pulse φ31. By selecting the basic clock pulse φV with φS2... (hereinafter collectively referred to as φS), C
CD transfer pulse φH is obtained. In other words, the shift pulse φS is controlled by the field selection switch 32, and in odd fields, the CCD transfer pulses φH1, φH3, . . .
H(m-1), and in even fields, CCD transfer pulses φH2, φH4, . . . φHm are output. Note that φF is a pulse that is "1" during the odd field period and rOJ during the even field period.

今、φS1.φFが共に「1」の場合、選択スイッチ3
0〜1がON、31−1 がOFFと’)す、ψH1に
φVが出力される。次にφS2がrlJになりφFは「
1」のままの場合、選択スイッチ30−1がOFF、3
1−1がONとなり、φ(]1が「0」となると共に、
選択スイッチ30−2がON、31−2がOFFとなり
、φH3にφVが出力される。以下同様にしてφH5,
φ1−17 。
Now, φS1. If both φF are "1", select switch 3
When 0 to 1 are ON and 31-1 is OFF, φV is output to φH1. Next, φS2 becomes rlJ and φF becomes “
1", the selection switch 30-1 is OFF, 3
1-1 becomes ON, φ(]1 becomes "0", and
The selection switch 30-2 is turned on, the selection switch 31-2 is turned off, and φV is output to φH3. Similarly, φH5,
φ1-17.

・・・φH(m−1)、φH2,φl−14 、 ・・
・φHmの順でφVが読出される。その結果、第3図に
示すCCD転送パルスφHが得られる。
・・・φH(m-1), φH2, φl-14, ・・
- φV is read out in the order of φHm. As a result, the CCD transfer pulse φH shown in FIG. 3 is obtained.

なお、水平画素数が384以外の場合も、分周器33の
分周比をp+1 N)は基本クロックパルスφVの周波
数と水平同期パルスの周波数との比)どづ゛るだけで、
ビデオ信号出力は水平同期パルスに同期したものとなる
Note that even when the number of horizontal pixels is other than 384, the division ratio of the frequency divider 33 is p+1 (N) is the ratio of the frequency of the basic clock pulse φV and the frequency of the horizontal synchronizing pulse).
The video signal output is synchronized to the horizontal sync pulse.

(光間の効果) 以上詳述したように本発明によれば、フォトセンサをマ
トリックス状に配列し、このフォトセンサに対し水平方
向に隣接して水平シフトレジスタを配置し、この水平シ
フトレジスタと前記フォトセンサとの間に転送ゲートを
配置し、前記水平シフトレジスタの一端には垂直シフト
レジスタを接続すると共に、前記フ第1・センサに対し
垂直方向に隣接してオーバーフロートlツインを配置し
、このオーバー7日−トレインと前記フ711−センυ
との間にオーバーフローコントロールゲー1〜を配置し
たので、1フレ一ム弔位でシャッタ効果をもたせた静止
画撮影が可能で、動きのある被写体に対してもぶれかな
く、また解像度の高い良好な画像を得ることがでさる固
体撮像素子を提供できる。
(Effect between lights) As detailed above, according to the present invention, photosensors are arranged in a matrix, horizontal shift registers are arranged horizontally adjacent to the photosensors, and the horizontal shift registers and the horizontal shift registers are arranged horizontally adjacent to the photosensors. A transfer gate is arranged between the photosensor, a vertical shift register is connected to one end of the horizontal shift register, and an overfloat l-twin is arranged vertically adjacent to the first sensor. , this over 7 days-train and said F711-sen υ
Since the overflow control game 1~ is placed between the camera and the camera, it is possible to take still images with a shutter effect in one frame, without blur even for moving subjects, and with high resolution. It is possible to provide a solid-state image sensing device that can obtain a wide range of images.

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

第1図は従来用いられていたインターライン型CCD方
式の固体撮像素子の構成を示す図、第2図〜第5図は本
発明の一実施例を示す図で、第2図は構成を示す図、第
3図は第2図にお()る信号波形図、第4図は露光時間
の制御について説明するための信号波形図、第5図は駆
動回路の構成を示す図である。 10 (1,0−11,10−12,・ 1O−1n。 〜10−ml、10−rn2. ・ 10−mn )−
・・フォトセンサ、11 (1’l−1,11−2,・
・・11−m)・・・水平シフトレジスタ、12(12
’−1゜12−2 、・・・’12−m)・・・転送ゲ
ート、14・・駆動回路、15・・垂直シフ1ヘレジス
タ、17・・フローテインクアイフコーション領域(F
D領領域、18・・・出力トランジスタ、20・・・リ
セットトランジスタ −ml.−22− 1 11.22−2rl,−21−
ITn)・・・オーバーフロー1−レイン、23(23
−123−2.・・・2 3−n )・・・オーバーフ
日ーコントロールグート、30.31 (30−1.3
0−2・・・30−mおよび31−1.31−2. ・
・31−m)・・・ライン選択スイッチ、32 (32
−1.32−2,・・・32−m>・・・インターレー
ス選択スイッチ、33・・・分周器、34・・・ディジ
タルシフ1〜レジスタ。 出願人代理人 弁理士 坪井 淳 第1図
Fig. 1 is a diagram showing the configuration of a conventionally used interline type CCD type solid-state image sensor, and Figs. 2 to 5 are diagrams showing an embodiment of the present invention, and Fig. 2 shows the configuration. 3 is a signal waveform diagram shown in FIG. 2, FIG. 4 is a signal waveform diagram for explaining exposure time control, and FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a drive circuit. 10 (1,0-11,10-12,・1O-1n. ~10-ml, 10-rn2.・10-mn)-
・・Photo sensor, 11 (1'l-1, 11-2,・
...11-m)...Horizontal shift register, 12 (12
'-1゜12-2,...'12-m)...Transfer gate, 14...Drive circuit, 15...Vertical shift 1 register, 17...Float ink eye caution area (F
D area, 18...output transistor, 20...reset transistor-ml. -22- 1 11.22-2rl, -21-
ITn)...Overflow 1-Rain, 23 (23
-123-2. ...2 3-n) ... Overf day - Control Gut, 30.31 (30-1.3
0-2...30-m and 31-1.31-2.・
・31-m)...Line selection switch, 32 (32
-1.32-2,...32-m>...Interlace selection switch, 33...Frequency divider, 34...Digital shift 1 to register. Applicant Representative Patent Attorney Atsushi Tsuboi Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 71〜リツクス状に配列されたフォトセンサと、このフ
ォトセンサに隣接し一〇水平方向に配置された水平シフ
1〜レジスタと、この水平シフ1〜レジスタと前記フォ
トセンサどの間に配置された転送ゲートと、前記水平シ
フトレジスタの一端に接続された垂直シフ1〜レジスタ
と、前記フォトセンサに隣接して垂直方向に配置された
オーバーフロードレインと、このオーバーフロートレイ
ンと前記フォトセンサとの間に配置されたオーバーフロ
ーコン1へロールグー1−・とからなることを特徴とす
る固体撮像素子。
71 ~ photosensors arranged in a matrix, horizontal shift 1 ~ register adjacent to this photosensor and arranged in the horizontal direction, and transfer placed between this horizontal shift 1 ~ register and the photosensor a gate, a vertical shift register connected to one end of the horizontal shift register, an overflow drain arranged vertically adjacent to the photosensor, and an overflow drain arranged between the overflow train and the photosensor. A solid-state imaging device comprising: an overflow controller 1; a roll controller 1;
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5053873A (en) * 1988-10-11 1991-10-01 Nec Corporation Solid state image pickup device capable of picking up an image with a long time exposure at a low noise

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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