JPS61278280A - 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】 隙装置に関する。

〔開示の概要〕

本明細書及び図面は一定周期で駆動される固体撮像装置
において略垂直帰線期間内に複数回の高速垂直転送動作
全行なわせる制御手段を設けることにより画面にノイズ
の出ないしかも高速シャッター効果のある画（象を得ら
れるようにする技術を開示するものである。

〔従来技術〕

固体撮像素子を用い念撮像装置において、撮像素子を駆
動する駆動信号のタイミングを変化させて、撮１象素子
の入射元金光電変換した電荷の蓄積時間金撮ｒ象素子の
読出し周期（一般には、垂直周期１１５０　秒又ｆｌｌ
／６０　秒）と異ならしめる提案が従来されている。こ
の方法により、特に機械シャッター、電気物性シャッタ
ー等の機構を用いることなしに読出し周期以下のシャッ
ター速度例えば１　／　２５０秒、１　／　１０００　
秒等を得られることが知られている。

〔発明が解決しようとする問題点） ところが、従来のこれらの提案においては、垂直周期の
途中において、電荷の排除を行なうために、撮像素子に
排除機構例えばクリアゲート等を設ける念めに、撮像素
子の構造が複雑になり画素数が減少し念り、また特別な
機構なしに行なう場合、画面の一部が欠けたり、又、連
続画面が得られなかったりして、機械シャッターを用い
た場合に比べ画質的に同等の性能を得ることが出来なか
った。

本発明は上述従来例の欠点を除去すると同時にすること
を目的としている。

〔問題を解決する為の手段〕

第１図は本発明の固体撮像装置の概要を示す図であって
、第１図において、１００は固体撮像手段を駆動する為
の制御回路゛、２００は制御回路により駆動されるＣＣ
Ｄ等の固体撮１象手段である。

固体撮像、手段に対して制御回路からは各種のパルス信
号が供給される。

３００は固体撮像手段から読み出される画像信号を出力
する為の出力端である。

〔作用〕

制御回路は所定のテレビ／ジン周期で固体撮像手段２０
０に蓄積された画隊信号全出力端３００に導び〈。

又、略垂亘帰線期間において制御回路１ｏｏｆ′Ｘ。

撮像手段２００に対して複数回の高速垂直転送パルスを
供給する。

このうちの最初の高速垂直転送により先ず画面内の電荷
がクリアされる。又、最後の高速垂直転送の直前の短か
い時間に蓄積された電荷が垂直走査期間内に順次テレビ
ジョン周期で読み出される。

従って、前記の垂直転送パルスによるノイズが走査期間
中に入り込むことがない。又、前記の短時間で蓄積され
た画１象を出力端子３００からテレビジョン周期で得る
ことができる。

〔実施例〕

本発明は、各種の固体撮像手段を用い友撮［象装置に実
施可能であるが、以下においては固体撮像手段の一例と
して単相駆動仮想位相フレームトランスファ方式のＣＣ
Ｄ’ｒ用いて説明する。

第１図は、単相駆動仮想位相フレームトランスファ方式
のＣＣＤの一例である。

１は、固体撮像手段としての上述のＣＯＤ、２は、入射
光の光電変換及び光電荷の蓄積を行なう受光部、３は、
光電荷全２受光部より転送し、さらに、−列ずつ送り出
す蓄積部、４は、３蓄積部の電荷を転送し、１画素ごと
に電荷電圧変換して出力する、水平転送出力部、５は受
光部駆動パルス（ＯＩ）入力端子、６は蓄積部駆動パル
ス（９１３Ｓ）人力、７は水平転送出力駆動パルス（Ｏ
８Ｈ）入力端子、８は、出力リセットパルス（Ｏｒ（）
入力端子、１０は、ポリシリコン等の透明電極、１１は
、チャネルストップ１２は仮想位相電極である。

第２図（ａｌは撮像素子の外観を、（ｂ）は（ａｌのＡ
部の拡大図を、（Ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ’における断面
図を、（ｄ）は、（Ｃ）の基板内のポテンシャル分布を
示す。

（ａ）において、入射光は、受光部２において、光電変
換され蓄積され垂直周期で、蓄積部３に転送される。さ
らに水平周期で、水平転送出力部４に１行ごとに転送さ
れさらに、画素周期（水平周期／水平画素数）で水平転
送されると共に電荷電圧変換され端子３００に出力され
る。

受光部２における転送は透明電極１０に加わるパルスダ
ニによって行なわれる。すなわちダニが高レベルの時は
、透明電極１０の下のポテンシャルは、仮想位相電極１
２によるポテンシャルよシ低く（第２図（ｄＪのｂの状
態）、電荷は透明電極１０下に集まる。又、ダニが低レ
ベルの時は透明電極１０下のポテンシャルは、仮想位相
電極１２によるポテンシャルより高く（第２図（ｄ）の
ａの状態）、電荷は仮想電極１２下に集まる。さらに仮
想電極１２下及び透明電極１０下の転送方向Ｃ側には■
イオンが打ちこまれておシ、転送方向Ｃについてポテン
シャルが異なる。従って前述のダニの高低のくシ返しに
より一定方向（Ｃ）へ電荷が転送される。

第３図は本発明の撮像装置の実施例のブロック図を示す
。

１０１は、水晶発振回路等の基準発振回路、１０２はデ
イバイダデコーダ等を含むタイミング発生回路、１０３
は、９６Ｉ、０８を発生する垂直ドライブ回路、１０４
ｉ＄ＳＨ，＄Ｒを発生する水平ドライブ回路、１０５ｆ
ｌＣＣＤ１の出力を連続化するサンプルホールド回路、
１０６は映像信号を処理する為のプロセス回路、エンコ
ーダ等を含む信号処理回路１・０７はビデオ信号を出力
する為のビデ出力端子である。１０１〜１０４によシ制
御回路が構成されている。

基準発振回路１０１で同期信号、駆動パルス等の基準ク
ロックを発生し、タイミング発生回路１０２で、駆動パ
ルス用のタイミングパルス及びサンプルホールドパルス
、クランプパルス、ブランキングパルス、同期信号等の
パルスを発生する。

垂直ドライブ回路１０３及び水平ドライブ回路１０４は
、タイミング発生回路１０２よりのパルスにより、ＣＣ
ＤＩの垂直、水平転送及び出力リセットに必要なバルス
ダＩ、５２１８及びダ８Ｈ，ダＲを発生する。サンプル
ホールド回路１０５はＣＣＤ１よシの出力が不連続なた
め、連続な信号に変換する。信号処理回路１０６は、す
／プルホールド回路１０５の出力に対しプロセス処理、
同期付加等を行ない、ビデオ信号としてビデオ出力端子
１０７より外部へ出力する。

第４図は、垂直ドライブ回路１０３の出力ＯＩ、Ｏ８の
波形を示す。ＩＨ，ＩＭ、ＩＬは、ダニのそれぞれ高レ
ベル、中間レベル、低レベルの電圧、ＳＨ，５Ｌｆ１０
８のそれぞれ高レベル、低レベルの電圧を示す。ＶＢＬ
Ｋは垂直帰線期間を示す。

ａ、ｂ、ｃ、ｄは垂直の高速転送パルスで、各パルス数
に、２受光部及び３蓄積部の１画面分のライン数と同一
である。

Ｃ及びｄの高速転送パルスが終ってから、次のａ及びｂ
の高速転送パルスまでの間に受光部に蓄積された電荷は
、ａ及びｂの高速転送パルスにより蓄積部３に移り、さ
らに次のＣ及びｄの高速転送パルスによシ、蓄積部から
も排除され、画面上には表われない。

一万ａ及びｂからＣ及びｄのＴ１間に受光部２に蓄積さ
れ比電荷はＣ及びｄの高速転送パルスにより蓄積部に移
り、さらにｄ以後のライン転送パルスダＳにより１ライ
ンごとに水平転送出力部４に移り、出力される。つまり
、この場合実質的な蓄積時間はＴ、となる。

ＰＡＬ規格では、垂直帰線期間はｌ、　６　ｍｓ　　で
、ＮＴ８Ｃ規格では約１．３　ｍｓ　　であるからＰＡ
Ｌシステムの場合的」−秒以上、ＮＴＳＣシステムの場
合は約１／７５０秒以上の高速のシャッタースピードに
設定することが出来る。

第５図に、本発明の第２実施例にかかる他のタイミング
の例である。

第４図と同様に実質的な蓄積時間は、Ｔ、であるが、Ｔ
８が垂直帰線時間より長い念め肩効画面内に入ってしま
っているが、実際の′モニタでは、垂直走査期間の上下
各９チ即ち数多程度までは見えないため、ＰＡＬシステ
ムでＴ、＝３ｍｓ　　以下、ＮＴＳＣシステムでＴｔ＝
２ｍｓ以下程度なら実用上さしつかえない。また、Ｔ、
の期間は第３図中ではダＳのライン転送パルスが本来な
ら存在する期間で、あるからその分画面の転送量が不足
するたＴ、／ＴＨ（Ｔｌ（は水平期間）のパルス数の分
だけｇとｈの高速転送パルスを増加させておく。

ｅ、ｆについてに増加させても、あるいは垂直ライン数
のみのパルス数でも良い。尚本発明では垂直ブランキン
グ期間及び上記の垂直走査期間の数多の期間を垂直ブラ
ンキング期間に合わせｔ期間を略画Ｉ帰線期間と呼ぶ。

尚、°第５図実施例では垂直ブランキング期間の前及び
後にｅ、ｆ２ｇ。

ｈのパルスを出力するようにしているが、前だけ或いは
後の一万だけと垂直ブランキング期間とを合わせたもの
であっても良い。

第６図は、タイミング発生回路１０２の主要部である。

２０１は分周器、２０２はＨデイパイダ、２０３はＶデ
イパイダ、２０４はＨｆ　コ−ｆ、２０５はＶデコーダ
、２０６ｆＣ、セットリセットフリップフロップ、２０
７はＡＮＤ、２０８は、Ｐｖカウンタ、２０９は、蓄積
時間切換のスイッチ、ＣＬＫは基準クローｌり、ＨＣは
、Ｈカウンタクロック、ＶＣは■カウンタクロック、Ｔ
６０Ｕ１／６０秒トリガパルス、Ｔ５００は１１５００
秒トリガパルス、Ｔ１００Ｏは１／１０００秒トリガパ
ルス、ＶＧは垂直転送ゲートパルス、ｖＣＬＫは垂直転
送りロック、ＰＶは垂直転送パルス、Ｖｎはｎ垂直転送
リセ−／　トｖｍはｍ垂直転送リセットである。

高速垂直転送を開始するトリガパルスは３つあり、スイ
ッチ２０９により切換えて、セラトリ七・ソトフリ７プ
２０６に加える。セットリセットフリップフロップ２０
６がセットされるとＶＧが６Ｈ”になり、ＡＮＤ　２０
７が開いて、ｐｖが発生する。ＰＶカウンタ２０８は、
ＰＶをカウントし、ｎ個（ライン数と同一数）の時にＶ
ｎ金、ｍ個（ライン数＋Ｔ、／ＴＨ）の時にＶｍｋ発生
する。

スイッチ２０９の切換えで、ｖｎ又はＶｍＫより、セッ
トリセットフリップフロ７プ２０６をリセットし、Ｖ６
ｔ″’Ｌ”としてＡＮＤ２０７Ｔｒ閉Ｌ、Ｐｖを止める
と同時に自分をリセットし、初期状態となる。この動作
により、Ｔ６０及び、Ｔ１００Ｏのトリガにより、ｎ個
のＰＶが、又、Ｔ５００によりｍ個のＰｖが発生する。

第７図にＴ６０　、Ｔ５００　、Ｔ１００Ｏのタイミン
クを示す。これらの選択により、第４図及び第５図にお
けるｄＸ、！７１８及び通常動作のダ■。

ｚＳの高速転送パルスを発生することが出来る。

前記実施例は、単相駆動仮想位相方式のフレームトラン
スファＣＣＤ固体撮像累子により実施したが他の２相、
３相、４相方式のフレームトランスファＣＣＤあるいは
、フレームトランスファ方式に限らず高速転送により、
電荷を転送又排除する方式においても、本発明を容易に
実施出来ることに明白である。

また、前実施例は、蓄積時間を１１５００秒、１／１０
００秒としたが、これに限定されず、任意の時間が可能
である。また、システムはＮＴＳＣ、ＰＡＬ万式につい
て説明したが他方式においても、同様に実施出来る。又
、実施例では略垂厘帰線期間内で２回だけ１画面分の垂
直転送を行なう例を示しているが２回以上行なっても構
わない。

最後の１回の垂直転送とその１つ前の垂直転送の間の期
間が有効な蓄積時間となシ、最後の１回の垂直転送以外
の垂直転送はすべて不要な電荷をクリアする為に機能す
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、撮像装置に機械
シャーｌりを用いた方式と同等な画質の画像全純粋に電
気的な方式により容易に実現出来る。

しかも既存の固体撮像手段全そのまま用いることができ
る。

【図面の簡単な説明】

＄１図は本発明の概要図。 第２図はＣＯＤの説明図。 第３図本発明の撮像装置の構成図。 第４図に第１実施例図。 第５図は第２実施例図。 第６図はタイミング発生回路の主要部構成図。 第７図はタイミング発生回路のタイミング図。 １００・・・・・・制御回路 ２００・・・・・・固体撮像手段 ３００・・・・・・出力端子 躬３目 Ｖ阻よ 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）略垂直帰線期間に少なくとも１画面分の垂直転送
   を複数回行なわせる為の制御手段を有する固体撮像装置
   。
2. （２）前記略垂直帰線期間は垂直帰線期間及び、該期間
   の前又は後の垂直走査期間の数％の期間から成ることを
   特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の固体撮像装
   置。
3. （３）前記複数回の垂直転送の１つは垂直帰線期間の後
   の垂直走査期間の数％の期間内で行なわれると共に、１
   画面分よりも多くの垂直転送動作を行なうものであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（２）項記載の固体撮
   像装置。