JPS61198981A - Image pickup device - Google Patents

Image pickup device

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Publication number
JPS61198981A
JPS61198981A JP60037380A JP3738085A JPS61198981A JP S61198981 A JPS61198981 A JP S61198981A JP 60037380 A JP60037380 A JP 60037380A JP 3738085 A JP3738085 A JP 3738085A JP S61198981 A JPS61198981 A JP S61198981A
Authority
JP
Japan
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line
transfer
storing
charges
odd
Prior art date
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Pending
Application number
JP60037380A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Takayama
勉 高山
Akira Suga
章 菅
Toshio Kaji
敏雄 鍛冶
Tadashi Okino
沖野 正
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent field after image by storing respective picture information in the same direction from the line sensors of an image pickup part in the first and second storing parts, and by independently reading the respective picture information from said storing part. CONSTITUTION:Of the electric charges accumulated in the image pickup part 1, those in odd-number lines are transmitted to a storing part 2 and those in even-number lines to a storing part 3 by means of high-speed transmission pulses of phiI, phiS1, and phiS2. The charges of the odd-number lines transmitted to the storing part 2 are fetched in a vertical shift register 4 by a vertical transmission pulse phiP1, and those of the even-number lines transmitted to the storing part 3 are taken in a horizontal shift register 5.

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は水平配置された複数のラインセンサーを含む撮
像装置の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to an improvement in an imaging device including a plurality of horizontally arranged line sensors.

[従来技術] 撮像装置において従来例えば1画像の情報を2フイ一ル
ド分の順次信号に変換する為にはインターライントラン
スファー型CCDやMOS型センサーを用いる事が考え
られていた。
[Prior Art] Conventionally, in an imaging device, it has been considered to use an interline transfer type CCD or a MOS type sensor in order to convert, for example, information of one image into sequential signals of two fields.

然し乍ら、これらのセンサーでは受光面内−に転送経路
や、ゲート等が設けられていた為開口率が小さくなって
しまいセンサー感度を低下させるという欠点があった。
However, these sensors have the disadvantage that a transfer path, a gate, etc. are provided within the light-receiving surface, resulting in a small aperture ratio and a reduction in sensor sensitivity.

又、半導体製造技術から見ても高い集積度を必要とする
ため歩留りが悪く、又画素数を増やす事ができないとい
う欠点がある。
Furthermore, from the perspective of semiconductor manufacturing technology, it requires a high degree of integration, resulting in poor yields, and also has the disadvantage that it is not possible to increase the number of pixels.

これに対しフレームトランスファー型CCDを用いれば
これらの欠点は一掃し得るが、フレームトランスファー
型では1画像を2フイ一ルド順次信号に変換する事がで
きないとされてきた。
On the other hand, if a frame transfer type CCD is used, these drawbacks can be eliminated, but it has been said that the frame transfer type cannot convert one image into a two-field sequential signal.

これに対し、出願人は特願昭58−138551号にお
いて、このような欠点を解消し得る撮像装置を提案した
In response to this, the applicant proposed an imaging device capable of eliminating such drawbacks in Japanese Patent Application No. 138551/1982.

即ち水平配置された複数のラインセンサーを用いて撮像
装置を構成する事によってインターレースした2フイー
ルドの信号を1回の撮像により得る事ができるようにし
た撮像装置を提案した。
That is, we have proposed an imaging device in which interlaced two-field signals can be obtained by one imaging process by configuring the imaging device using a plurality of horizontally arranged line sensors.

[目的] 本発明の目的は、上述の特願昭58−138551号に
おける撮像装置を更に改良し、スチル画像に適した1回
の撮像によりインターレースした2フイ一ルド映像信号
を得ることができる撮像装置を提供することにある。
[Objective] The object of the present invention is to further improve the imaging device disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 138551/1982, and to provide an imaging device that can obtain an interlaced two-field video signal by one imaging operation suitable for still images. The goal is to provide equipment.

本発明の他の目的は感度を劣化させることなく動画に適
したインターレースした2フイ一ルド映像信号を得るこ
とにある。
Another object of the present invention is to obtain an interlaced two-field video signal suitable for moving images without deteriorating sensitivity.

[実施例] 以下実施例に基づき本発明の詳細な説明する。[Example] The present invention will be described in detail below based on Examples.

第1図は本発明にかかる撮像素子の構成例を示す図であ
り、図中1は撮像部、2及び3は蓄積部、4及び5はそ
れぞれ読み出し手段としてのCCD構造のシフトレジス
ター、6及び7はそれぞれシフトレジスター4及び5の
出力アンプであり、撮像部l以外は遮光されている。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an image sensor according to the present invention, in which 1 is an image pickup section, 2 and 3 are storage sections, 4 and 5 are CCD structure shift registers as readout means, 6 and 7 are output amplifiers for the shift registers 4 and 5, respectively, and are shielded from light except for the imaging section l.

撮像部lは光学レンズ系の焦点部分に配置されており、
また、長さ方向が水平方向になるように配置された転送
機能を有する複数のラインセンサーを有する。各ライン
センサーは、半導体基板上に絶縁層を介して設けられた
転送電極を有し、この転送電極に後述する電圧パルスφ
■を加えることにより各ラインセンサー内の電荷を同時
にライン方向に転送する。各ラインセンサーにおける転
送電極には第1図において奇数ライン(図中奇数番号を
付す)の信号電荷は左方向に転送し、偶数ラインの信号
電荷は右方向に転送するように電圧パルスを印加する。
The imaging unit l is arranged at the focal point of the optical lens system,
It also has a plurality of line sensors with a transfer function arranged so that the length direction is in the horizontal direction. Each line sensor has a transfer electrode provided on a semiconductor substrate via an insulating layer, and a voltage pulse φ to be described later is applied to this transfer electrode.
By adding (2), the charges in each line sensor are simultaneously transferred in the line direction. A voltage pulse is applied to the transfer electrode in each line sensor so that the signal charges on the odd lines (indicated by odd numbers in the figure) in Figure 1 are transferred to the left, and the signal charges on the even lines are transferred to the right. .

第2図(a) 、(b)は転送方向を説明するための撮
像部の断面図であり、第2図(a)は奇数ラインを示し
、第2図(b)は偶数ラインを示す0図中、8はP型シ
リコンから成る半導体基板、 !3.11.12゜20
.21および22はイオン注入されたドナーイオン領域
であるつ13および14は5i02から成る絶縁層であ
る。15および1Bはポリシリコンから成る透明電極で
あって、アルミニウムの配線により電気的に接続され、
転送用の電圧パルスφ■が印加される。
FIGS. 2(a) and 2(b) are cross-sectional views of the imaging unit for explaining the transfer direction, with FIG. 2(a) showing odd lines and FIG. 2(b) showing even lines. In the figure, 8 is a semiconductor substrate made of P-type silicon, ! 3.11.12゜20
.. Reference numerals 21 and 22 are implanted donor ion regions, and 13 and 14 are insulating layers made of 5i02. 15 and 1B are transparent electrodes made of polysilicon, electrically connected by aluminum wiring,
A voltage pulse φ■ for transfer is applied.

第2図(a)において、基板8内のポテンシャルレベル
は、電極15および18にハイレベルの電圧を印加した
ときに図中17にて示すように電極下の領域8および1
0が電子から見て他の領域よりも相対的に低くなり、ウ
ェルが形成され、各電極下に電荷が集められるように構
成されている。
In FIG. 2(a), when a high level voltage is applied to the electrodes 15 and 18, the potential level within the substrate 8 changes as indicated by 17 in the figure.
0 is relatively lower than other regions when viewed from electrons, a well is formed, and charges are collected under each electrode.

また、電極15および16に印加する電圧をローレベル
にすると、基板8内において今度は図中18の点線にて
示すようなポテンシャルレベルが得られ、電極15およ
び16に覆われていない領域11および12にウェルが
形成され、それまで電極15および16下に集められて
いた電荷は図中左方向に転送される。
Further, when the voltage applied to the electrodes 15 and 16 is set to a low level, a potential level as shown by the dotted line 18 in the figure is obtained in the substrate 8, and the regions 11 and 16 not covered by the electrodes 15 and 16 are A well is formed at 12, and the charges that had been collected under electrodes 15 and 16 are transferred to the left in the figure.

一方同様に偶数ラインに関しては、第2図(b)に示す
ように、電極15および18にハイレベル電圧が印加さ
れたときに領域18および20に集められた電荷は、電
極15および18にローレベル電圧が印加されると図中
右方向に転送される。
On the other hand, similarly for even-numbered lines, as shown in FIG. When a level voltage is applied, the signal is transferred to the right in the figure.

尚未実施例ではラインセンサーとして単相駆動方式のC
CD構造を示したが、このような単相駆動方法は例えば
特開昭55−11394号公報に詳細に述べられている
In the unimplemented example, a single-phase drive type C is used as a line sensor.
Although a CD structure is shown, such a single-phase drive method is described in detail in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 11394/1983.

蓄積部2および3は平行配置された複数のライン状CC
Dを有する。このCCDは、蓄積電荷を水平方向に転送
する水平転送電極および垂直方向に転送する垂直転送電
極を有する。このような蓄積部2および3は、水平転送
されてきた撮像部lからの電荷を撮像部1と同様に水平
転送電極に電圧パルスφSl、φS2を印加することに
より転送して蓄積し、その後垂直転送電極に電圧パルス
φPI。
Accumulators 2 and 3 are composed of a plurality of linear CCs arranged in parallel.
It has D. This CCD has horizontal transfer electrodes that transfer accumulated charges horizontally and vertical transfer electrodes that transfer accumulated charges vertically. These storage units 2 and 3 transfer and accumulate the horizontally transferred charges from the imaging unit l by applying voltage pulses φSl and φS2 to the horizontal transfer electrodes in the same way as in the imaging unit 1, and then vertically transfer and accumulate the charges from the imaging unit l. Voltage pulse φPI is applied to the transfer electrode.

φP2を印加することにより、同時に一行(水平方向)
づつ下方に垂直転送し、ライン状CCDで構成される水
平シフトレジスタ4および5に移す、各水平シフトレジ
スタの転送電極に電圧パルスφ旧、φH2を印加するこ
とにより、出力アンプ6および7より1水平ラインの映
像信号が読み出される。すなわち、アンプ6より奇数ラ
イン映像信号が得られ、アンプ7より偶数ライン映像信
号が得られる。
By applying φP2, one row (horizontal direction)
By applying voltage pulses φold and φH2 to the transfer electrodes of each horizontal shift register, the voltage pulses φold and φH2 are vertically transferred downward and transferred to the horizontal shift registers 4 and 5 composed of line-shaped CCDs. A horizontal line video signal is read out. That is, an odd line video signal is obtained from the amplifier 6, and an even line video signal is obtained from the amplifier 7.

次に第3図を用いて本発明による1回の撮像によりイン
ターレースした2フィールド映像信号を得る動作を詳細
に説明する。
Next, the operation of obtaining an interlaced two-field video signal by one imaging operation according to the present invention will be explained in detail with reference to FIG.

先ず、時間t1〜t2において撮像部lおよび蓄積部2
および3に水平転送パルスφ■、φS1゜φS2を高速
で供給し、撮像部1や蓄積部2および3内の不要電荷を
除去する0時間t2〜t3は撮像部1に光情報に応じた
電荷を蓄積する蓄積時間であって、所望の長さに設定す
る。蓄積された電荷は時間t3〜t4において高速転送
パルスφ■、φS1およびφS2により、奇数ラインの
電荷は蓄積部2に転送し、偶数ラインの電荷は蓄積部3
に転送する。
First, from time t1 to t2, the imaging section 1 and the storage section 2
and 3, horizontal transfer pulses φ■, φS1°φS2 are supplied at high speed to remove unnecessary charges in the imaging unit 1 and storage units 2 and 3. During time 0 t2 to t3, the imaging unit 1 is charged with charges according to the optical information. This is the accumulation time for accumulating , and is set to a desired length. The accumulated charges are transferred from time t3 to t4 by high-speed transfer pulses φ■, φS1 and φS2, so that the charges on the odd lines are transferred to the accumulation section 2, and the charges on the even lines are transferred to the accumulation section 3.
Transfer to.

従って時間tl−t2および時間t3〜t4における高
速転送パルスφ■、φS1およびφS2は蓄積部lにお
けるl水平ラインの画素数に応じたパルス数となってい
る。
Therefore, the number of high-speed transfer pulses φ■, φS1, and φS2 at time tl-t2 and time t3-t4 corresponds to the number of pixels in 1 horizontal line in storage section 1.

P?積郡部2転送された奇数ラインの電荷は、時間t4
〜t5において、垂直転送パルスφP1によって1ライ
ンづつ下方に垂直転送されて水平シフトレジスタ4に取
り込まれ、この水平シフトレジスタ4から水平転送パル
スφ旧により順次読み出され、Slとして示すように奇
数ラインの映像信号として第1フイールド映像信号が出
力アンプ6から出力される。同様に蓄積部3に転送され
た偶数ラインの電荷は、時間t5〜t8において、垂直
転送パルスφP2によりlラインずつ下方に垂直転送さ
れて、水平シフトレジスタ5に取り込まれ、この水平シ
フトレジスタ5から水平転送パルスφH2により順次読
み出され、S2として示す様に偶数ラインの映像信号と
して第2フイールド映像信号が出力アンプ7から出力さ
れる。
P? The charge of the odd line transferred to the product group 2 is at time t4
~t5, the vertical transfer pulse φP1 vertically transfers the vertically downward one line at a time, and the line is taken into the horizontal shift register 4. From this horizontal shift register 4, the horizontal transfer pulse φold sequentially reads out the odd numbered lines as shown by Sl. A first field video signal is output from the output amplifier 6 as the video signal. Similarly, the charges of the even lines transferred to the storage section 3 are vertically transferred downward by l lines by the vertical transfer pulse φP2 from time t5 to t8, and taken into the horizontal shift register 5, and from this horizontal shift register 5. The second field video signal is sequentially read out by the horizontal transfer pulse φH2, and is outputted from the output amplifier 7 as an even line video signal as shown as S2.

以り説明したように、1回の(同時間の)撮像により、
インターレースした2つのフィールド映像信号が得られ
、これらの2つのフィールド映像信号を加算あるいはス
イッチ切替により連続した2フィールド映像信号を簡単
に得ることができる。
As explained above, by one imaging (at the same time),
Two interlaced field video signals are obtained, and a continuous two-field video signal can be easily obtained by adding these two field video signals or switching a switch.

第4図は本発明を1フレームのみの映像信号でなく、連
続した所謂ムービーカメラとして用いた場合の実施例を
説明する駆動タイミングである。
FIG. 4 shows drive timings for explaining an embodiment in which the present invention is used as a continuous so-called movie camera instead of a single frame video signal.

撮像部lの各水平ラインに蓄積された電荷は、時間tl
−t2において転送パルスφ■、φSl、φS2によっ
て奇数ラインは蓄積部2に転送され、偶数ラインは蓄積
部3に転送される。そして時間t2〜t3において垂直
転送パルスφSl、φS2によりlラインづつ同時に垂
直転送され、水平転送パルスφ旧、φH2により読み出
され、フィールド映像信号StおよびS2が得られる。
The charges accumulated in each horizontal line of the imaging section l are accumulated over time tl
At -t2, the odd lines are transferred to the storage section 2 and the even lines are transferred to the storage section 3 by the transfer pulses φ■, φSl, and φS2. Then, from time t2 to t3, the vertical transfer pulses φS1 and φS2 simultaneously vertically transfer one line at a time, and the horizontal transfer pulses φold and φH2 read out the signals to obtain field video signals St and S2.

従って第1フイールドにおいては、フィールド映像信号
S1およびS2から、第1ライン(StおよびS2の波
形中、対応する符号で示す、以下同じ)と第2ライン、
第3ラインと第4ライン、・・・第N−1ラインと第N
ラインの映像信号が各々同時に得られる。
Therefore, in the first field, from the field video signals S1 and S2, the first line (indicated by corresponding symbols in the waveforms of St and S2, the same applies hereinafter), the second line,
3rd line and 4th line... N-1st line and Nth line
The video signals of each line are obtained simultaneously.

次に第2フイールドにおいては、垂直転送パルスφP2
を垂直転送パルスφP1に対して1ライン分だけ遅らせ
ることにより、フィールド映像信号S1およびS2から
、第3ラインと第2ライン、第5ラインと第4ライン、
・・・第m−tラインと第N−2ラインの各ライン信号
が各々同時に得られる。
Next, in the second field, vertical transfer pulse φP2
By delaying the vertical transfer pulse φP1 by one line, the third and second lines, the fifth and fourth lines,
...The line signals of the m-t line and the N-2 line are obtained simultaneously.

従って、各フィールド映像信号StとS2とを加算する
ことにより各フィールドにおいてインターレースした映
像信号を得ることができ、しかも各フィールドの蓄積時
間はその前フィールドの周期より短いながら感度劣化も
なく、また奇数ラインの蓄積時間と偶数ラインの蓄積時
間とは全く同時化されている為、フィールド残像も発生
することがない。
Therefore, by adding each field video signal St and S2, it is possible to obtain an interlaced video signal in each field, and although the accumulation time of each field is shorter than the period of the previous field, there is no deterioration in sensitivity, and even if the number of odd Since the line accumulation time and the even-numbered line accumulation time are completely synchronized, no field afterimage occurs.

[効果] 以上説明したように、本発明の撮像装置によれば、1回
の撮像により2ラインの情報を1ライン置きに読み出し
て2フィールド映像信号とすることもでき、 2ライン
の情報を加算して!フィールド映像信号とすることもで
き、いずれの場合も各ラインの情報は同時間に得るので
、フィールド残像のない畦明な映像信号を得ることがで
きる。
[Effects] As explained above, according to the imaging device of the present invention, two lines of information can be read out every other line by one imaging to generate a two-field video signal, and the two lines of information can be added. do! A field video signal can also be used, and in either case, information on each line is obtained at the same time, so a clear video signal without field afterimages can be obtained.

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

第1図は本発明に係る撮像装置の一実施例を示す構成図
、 第2図(a) 、(b)は水平転送方向を示す撮像部の
断面図、 第3図は本発明に係る撮像装置の駆動タイミングの一例
を示す図、 第4図は同駆動タイミングの他の一例を示す図である。 l・・・撮像部。 2.3・・・蓄積部、 4.5・・・水平シフトレジスタ、 6.7・・・出力アンプ。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an imaging device according to the present invention, FIGS. 2(a) and (b) are sectional views of an imaging section showing the horizontal transfer direction, and FIG. 3 is an imaging device according to the present invention. FIG. 4 is a diagram showing an example of the driving timing of the device. FIG. 4 is a diagram showing another example of the driving timing. l...Imaging section. 2.3...Storage section, 4.5...Horizontal shift register, 6.7...Output amplifier.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 複数のラインセンサーを有し、該各ラインセンサーにお
ける画素情報を転送する方向を順次1ライン毎に互いに
逆方向にした撮像部と、該撮像部の各ラインセンサーの
同一転送方向における画素情報を各々蓄積する第1及び
第2の蓄積部と、 該第1及び第2の蓄積部からの各画素情報をそれぞれ独
立に読み出す読み出し手段とを備えたことを特徴とする
撮像装置。
[Scope of Claims] An imaging section having a plurality of line sensors, in which the directions of transferring pixel information in each line sensor are sequentially reversed for each line, and the same transfer of pixel information of each line sensor of the imaging section. An imaging device comprising: first and second storage sections that accumulate pixel information in each direction; and readout means that independently reads each pixel information from the first and second storage sections. .
JP60037380A 1985-02-28 1985-02-28 Image pickup device Pending JPS61198981A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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