JP2618954B2 - CCD imaging device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば電子カメラに使用されるCCD撮像
装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Purpose of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a CCD imaging device used for an electronic camera, for example.

（従来の技術） 日本、アメリカなどで放送方式として採用されている
NTSC方式は、インタレース走査方式が採られている。す
なわち、第１のフィールドで262.5本の粗い走査線で１
回目の走査を行い、次の第２のフィールドでこれらの間
を埋めるように262.5本の走査線で２回目の走査を行う
ことにより、１フレームの画像を構成している。(Conventional technology) Used as a broadcast system in Japan, the United States, etc.
The NTSC system employs an interlaced scanning system. That is, 1 in 262.5 coarse scan lines in the first field.
The first scanning is performed, and the second scanning is performed with 262.5 scanning lines so as to fill the space between them in the next second field, thereby forming an image of one frame.

一方、画質向上が要求される技術分野においては、１
フレームを一度に525本の走査線により走査を行う順次
走査方式（ノンインタレース走査方式）を採用しようと
する傾向にある。On the other hand, in technical fields where image quality improvement is required, 1
There is a tendency to adopt a progressive scanning method (non-interlaced scanning method) in which a frame is scanned by 525 scanning lines at a time.

ところで、一般のテレビ受像機にこのような順次走査
方式を採用した場合、フリッカが極めて顕著に発生する
ため、通常は走査速度を２倍にして水平走査周波数を3
1.5KHz、１フレームを60Hzにすることが試みられてい
る。しかし、この場合、フリッカの発生を防止できるも
のの、専用の受像機を必要とするという問題がある。By the way, when such a progressive scanning method is adopted in a general television receiver, flicker occurs very remarkably. Therefore, usually, the scanning speed is doubled and the horizontal scanning frequency is increased to three.
Attempts have been made to make 1.5KHz, one frame 60Hz. However, in this case, although the occurrence of flicker can be prevented, there is a problem that a dedicated image receiver is required.

一方、たとえば電子カメラのように静止画を得る場合
には、１枚の画像が得られればよいので、順次走査方式
の方が便利な場合が多い。これは、たとえば得られた画
像をプリンタで記録していく場合などには、画面の端か
ら１回の走査で１枚の完全な画像が得られるからであ
る。On the other hand, when a still image is to be obtained, as in an electronic camera, for example, only one image needs to be obtained, and the progressive scanning method is often more convenient. This is because, for example, when the obtained image is recorded by a printer, one complete image can be obtained by one scan from the edge of the screen.

ところが、この電子カメラによる静止画をカラー受像
機上で再生する場合には、順次走査方式を用いると前述
したように倍速走査をしないとフリッカが目立つため、
インタレース走査方式を用いることが望ましい。However, when a still image from the electronic camera is reproduced on a color receiver, flicker becomes noticeable unless double-speed scanning is performed using the sequential scanning method as described above.
It is desirable to use an interlaced scanning method.

このような事情から、近年では、インタレース走査方
式と順次走査方式とを切換えて使用することができる装
置の開発が強く望まれている。しかし、撮像手段として
CCD等の固体撮像素子を用いた場合には、インタレース
走査方式と順次走査方式とを同一の撮像手段で兼用する
ことは困難であった。Under these circumstances, in recent years, there has been a strong demand for the development of an apparatus that can be used by switching between the interlaced scanning method and the progressive scanning method. However, as an imaging means
When a solid-state imaging device such as a CCD is used, it is difficult to use the interlaced scanning method and the sequential scanning method with the same imaging means.

これは、たとえば光電変換部としてフォトダイオード
が垂直方向に500画素配置されているが垂直転送CCDに25
0画素しか信号を転送する能力がないからであり、また
たとえ垂直転送CCDに500画素の信号転送能力をもたせた
としても、インタレース走査方式の場合にCCDを倍速走
査で駆動させ、出力回路に１フレーム分信号を遅延させ
る手段を設けて走査変換を行う等の複雑な電子回路が必
要とされ実用的ではないからである。また、このように
CCDを倍速で動作させると、たとえば80万画素のCCDを用
いた場合には水平転送のCCDを28.6MHzの周波数で動作さ
せなければならず、転送効率が悪くなって解像度劣化を
要因になる等の欠点もある。また、撮像手段として単板
式カラー固体撮像素子を使用する場合には、色フィルタ
配列の関係からも数々の制約があり、最も解像度がよい
チェッカー配列が使えない等の欠点もある。This is because, for example, as a photoelectric conversion unit, photodiodes are arranged vertically in 500 pixels, but 25
This is because only 0 pixels have the ability to transfer signals, and even if the vertical transfer CCD has a signal transfer capability of 500 pixels, in the case of interlaced scanning, the CCD is driven at double speed scanning and the output circuit is driven. This is because a complicated electronic circuit for performing scan conversion by providing a means for delaying a signal for one frame is required and is not practical. Also like this
When operating a CCD at double speed, for example, when using a CCD of 800,000 pixels, the CCD for horizontal transfer must be operated at a frequency of 28.6 MHz, resulting in poor transfer efficiency and a deterioration in resolution. There are also disadvantages. In addition, when a single-chip color solid-state imaging device is used as an imaging unit, there are many restrictions in relation to the arrangement of color filters, and there is a disadvantage that a checker arrangement with the highest resolution cannot be used.

（発明が解決しようとする課題） このように従来のCCD撮像装置では、インタレース走
査方式と順次走査方式とを同一の撮像手段で兼用するこ
とについては様々な問題があった。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional CCD imaging apparatus, there are various problems in using the same imaging means for both the interlaced scanning method and the progressive scanning method.

本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、簡単
な構成によりインタレース走査方式と順次走査方式とを
同一の撮像手段で兼用することができるCCD撮像装置を
提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to provide a CCD image pickup apparatus that can use both the interlaced scanning method and the progressive scanning method with the same image pickup means with a simple configuration.

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、縦横に複数の光電変換素子を有する光電変
換手段と、光電変換手段のライン毎に設けられ光電変換
素子から電荷を垂直転送する垂直転送手段と、この垂直
転送手段の各ラインから転送される電荷を水平方向に転
送する第１の水平転送手段と、この第１の水平転送手段
から各ラインに対応する電荷を受け水平方向に転送する
第２の水平転送手段と、これら第１および第２の水平転
送手段から転送される電荷を重畳する重畳手段と、選択
信号に基づき第１の水平転送手段により水平方向に転送
された電荷または第１および第２の水平転送手段からの
各電荷を前記重畳手段にて重畳した電荷のいずれかを選
択して映像信号として出力する映像信号選択手段とを具
備するものである。[Means for Solving the Problems] According to the present invention, a photoelectric conversion unit having a plurality of photoelectric conversion elements vertically and horizontally, and electric charges are vertically transferred from the photoelectric conversion elements provided for each line of the photoelectric conversion unit. Vertical transfer means, first horizontal transfer means for transferring charges transferred from each line of the vertical transfer means in the horizontal direction, and receiving charges corresponding to each line from the first horizontal transfer means in the horizontal direction. A second horizontal transfer means for transferring, a superimposing means for superposing the charges transferred from the first and second horizontal transfer means, and a charge transferred in a horizontal direction by the first horizontal transfer means based on a selection signal. Alternatively, there is provided a video signal selecting means for selecting one of the electric charges obtained by superimposing each electric charge from the first and second horizontal transfer means by the superimposing means and outputting it as a video signal.

（作 用） 本発明では、順次走査方式の場合、１の水平転送手段
から転送される電荷を映像信号とし、インタレース走査
方式の場合、重畳手段で重畳された第１および第２の水
平転送手段からの電荷を映像信号とすればよい。(Operation) In the present invention, in the case of the progressive scanning method, the electric charge transferred from one horizontal transfer means is used as a video signal, and in the case of the interlaced scanning method, the first and second horizontal transfer superimposed by the superimposing means. The charge from the means may be used as a video signal.

（実施例） 以下、本発明の実施例の詳細を図面に基づいて説明す
る。(Example) Hereinafter, details of an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第１図は本発明の一実施例に係るCCD撮像装置の構成
を示すブロック図であり、撮像部11、水平駆動部12、ス
イッチ回路13、クロック発生器14、加算器15およびクロ
ック源16から構成される。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a CCD image pickup apparatus according to one embodiment of the present invention. The image pickup section 11, horizontal drive section 12, switch circuit 13, clock generator 14, adder 15, and clock source 16 Be composed.

撮像部11は、第２図に示すように、垂直500個×水平4
00個のフォトダイオードからなる感光部17と、この感光
部17の各垂直ラインに隣接して配列された500段からな
る垂直転送部18…と、これらに隣接して設けられた第
１、第２のライン転送部19、20と、第１、第２のライン
転送部19、20間に介挿されたゲート21から構成される。
なお、端子22からは垂直転送部18を動作させるためのパ
ルスが入力される。As shown in FIG. 2, the imaging unit 11 has 500 vertical × 4 horizontal
A photosensitive section 17 composed of 00 photodiodes, a vertical transfer section 18 composed of 500 stages arranged adjacent to each vertical line of the photosensitive section 17, and first and second sections provided adjacent to these sections. 2 line transfer units 19 and 20, and a gate 21 interposed between the first and second line transfer units 19 and 20.
Note that a pulse for operating the vertical transfer unit 18 is input from the terminal 22.

水平駆動部12はクロック発生器14から供給されるクロ
ックに基づき第１、第２のライン転送部19、20の水平駆
動を行う。The horizontal driving unit 12 performs horizontal driving of the first and second line transfer units 19 and 20 based on the clock supplied from the clock generator 14.

スイッチ回路13はクロック発生器14から供給される選
択パルスに基づき各種切換えを行う。The switch circuit 13 performs various switching based on the selection pulse supplied from the clock generator 14.

クロック発生器14はクロック源16で発生するクロック
を入力し、ゲート21を開閉するためのパルス、水平駆動
部12に供給するための28MHzおよび14MHZのクロック、ス
イッチ回路13が切換えを行うための選択パルスを出力す
る。A clock generator 14 inputs a clock generated by a clock source 16, a pulse for opening and closing the gate 21, a clock of 28 MHz and 14 MHz for supplying to the horizontal drive unit 12, and a selection for the switching circuit 13 to perform switching. Output pulse.

加算器15は第１、第２のライン転送部19、20から出力
される信号を重畳する。The adder 15 superimposes the signals output from the first and second line transfer units 19 and 20.

次に、順次走査方式による動作を第３図に基づき説明
する。Next, the operation by the progressive scanning method will be described with reference to FIG.

なお、本実施例においては、順次走査方式の場合、第
３図（ａ）に示すように、１フレームは1/30秒で525本
の順次走査信号で構成される。In the present embodiment, in the case of the progressive scanning method, as shown in FIG. 3A, one frame is composed of 525 progressive scanning signals in 1/30 second.

そして、まず、第３図（ｂ）に示すように、掃出しパ
ルスPsが端子22に入力されると、感光部17の各フォトダ
イオードから垂直転送部18にその時刻までに蓄積されて
いた不要な電荷が転送され、高速で掃出し動作が行われ
る。Then, first, as shown in FIG. 3B, when the sweep pulse Ps is input to the terminal 22, unnecessary photodiodes accumulated by the photodiodes of the photosensitive unit 17 in the vertical transfer unit 18 up to that time are input. The charges are transferred, and the sweep operation is performed at high speed.

このｔ秒後に、端子22にフィールドシフトパルスPiが
加えられ、このｔ秒間に感光17で光電変換され蓄積され
ていた信号電荷が垂直転送部18に転送される。すなわ
ち、この時間ｔが、第３図（ｃ）に示すように、シャッ
タ時間となる。After t seconds, the field shift pulse Pi is applied to the terminal 22, and the signal charges photoelectrically converted by the photosensitive element 17 during the t seconds are transferred to the vertical transfer unit 18. That is, this time t becomes the shutter time as shown in FIG. 3 (c).

ここで、順次走査方式の場合、スイッチ回路13はＡ側
に切換えられている。したがって、水平駆動部12はクロ
ック発生器14より供給される14MHzのクロックに基づき
第１、第２のライン転送部19、30は駆動され、ゲート21
はクロック発生器14から供給される“L"パルスにより閉
状態すなわち第１のライン転送部19から第２のライン転
送部20に信号電荷が供給されない状態となり、第１のラ
イン転送部19からの信号電荷のみが第１の出力端子23か
ら出力される状態となる。Here, in the case of the progressive scanning method, the switch circuit 13 is switched to the A side. Therefore, the horizontal drive unit 12 drives the first and second line transfer units 19 and 30 based on the 14 MHz clock supplied from the clock generator 14, and the gate 21
Is in a closed state by an “L” pulse supplied from the clock generator 14, that is, a state in which no signal charge is supplied from the first line transfer unit 19 to the second line transfer unit 20. Only the signal charges are output from the first output terminal 23.

そして、垂直転送部18から送出される信号電荷は順次
第１のライン転送部19へ送られ、第１の出力端子23から
第３図（ｄ）に示すように、映像信号として出力され
る。Then, the signal charges sent from the vertical transfer unit 18 are sequentially sent to the first line transfer unit 19, and are output as video signals from the first output terminal 23 as shown in FIG. 3 (d).

次に、インタレース走査方式による動作を第４図に基
づき説明する。Next, the operation by the interlaced scanning method will be described with reference to FIG.

なお、本実施例においては、インタレース走査方式の
場合、第４図（ａ）に示すように、１フレームがそれぞ
れ1/60秒で250本の走査信号からなる第１、第２フィー
ルドで構成される。In the present embodiment, in the case of the interlaced scanning method, as shown in FIG. 4A, one frame is composed of first and second fields each consisting of 250 scanning signals in 1/60 second. Is done.

そして、まず、第４図（ｂ）に示すように、掃出しパ
ルスPsが端子22に入力されると、感光部17の各フォトダ
イオードから垂直転送部18にその時刻までに蓄積されて
いた不要な電荷が転送され、高速で掃出し動作が行われ
る。Then, first, as shown in FIG. 4 (b), when the sweep pulse Ps is input to the terminal 22, unnecessary photodiodes accumulated by each photodiode of the photosensitive unit 17 in the vertical transfer unit 18 up to that time are received. The charges are transferred, and the sweep operation is performed at high speed.

このｔ秒後に、端子22にフィールドシフトパルスPiが
加えられ、このｔ秒間に感光部17で光電変換され蓄積さ
れていた信号電荷が垂直転送部18に転送される。すなわ
ち、この時間ｔが、第４図（ｃ）に示すように、シャッ
タ時間となる。After t seconds, a field shift pulse Pi is applied to the terminal 22, and the signal charges photoelectrically converted by the photosensitive unit 17 and accumulated in the photosensitive unit 17 during the t seconds are transferred to the vertical transfer unit 18. That is, this time t becomes the shutter time as shown in FIG. 4 (c).

ここで、インタレース走査方式の場合、スイッチ回路
13はＢ側に切換えられている。したがって、水平駆動部
12はクロック発生器14より供給される28MHzのクロック
に基づき第１、第２のライン転送部19、20は駆動され、
ゲート21はクロック発生器14から供給される“H"パルス
により開状態すなわち第１のライン転送部19から第２の
ライン転送部20に信号電荷が供給される状態となり、第
１および第２のライン転送部19、20からの信号電荷が加
算器15で重畳され第２の出力端子24から出力される状態
となる。Here, in the case of the interlaced scanning method, the switch circuit
13 is switched to the B side. Therefore, the horizontal drive
12, the first and second line transfer units 19 and 20 are driven based on a 28 MHz clock supplied from the clock generator 14,
The gate 21 is opened by an “H” pulse supplied from the clock generator 14, that is, a state in which signal charges are supplied from the first line transfer unit 19 to the second line transfer unit 20, and the first and second gates are switched. The signal charges from the line transfer units 19 and 20 are superimposed by the adder 15 and output from the second output terminal 24.

そして、垂直転送部18から送出される信号電荷は順次
第１および第２のライン転送部19、20へ送られ、第１お
よび第２のライン転送部19、20からの信号電荷が加算器
15で重畳され、第２の出力端子24から第４図（ｄ）に示
すように、250本の走査線に相当する第１フィールドの
映像信号と第２フィールドの映像信号とが交互に出力さ
れる。The signal charges sent from the vertical transfer section 18 are sequentially sent to the first and second line transfer sections 19 and 20, and the signal charges from the first and second line transfer sections 19 and 20 are added to the adder.
The video signal of the first field and the video signal of the second field corresponding to 250 scanning lines are alternately output from the second output terminal 24 as shown in FIG. You.

すなわち、第１、第２のライン転送部19、20に近い方
から１、２、３…500と画素の番号を打つと、第５図に
示すように、第１フィールドでは、１＋２、３＋４、５
＋６…499＋500の加算となり、第２フィールドでは、２
＋３、４＋５、６＋７…498＋499の加算となるからであ
る。That is, when the numbers of the pixels are numbered 1, 2, 3,... 500 from the side closer to the first and second line transfer units 19, 20, in the first field, as shown in FIG. 5, 1 + 2, 3 + 4, 5
+6 ... 499 + 500, and in the second field, 2
This is because +3, 4 + 5, 6 + 7... 498 + 499 are added.

このように本実施例においては、撮像手段としてCCD
等の固体撮像素子を用いたにもかかわらず、インタレー
ス走査方式と順次走査方式とを切換えて使用することが
できる。As described above, in the present embodiment, the CCD is used as the imaging means.
Despite the use of such a solid-state imaging device, it is possible to switch between the interlaced scanning method and the progressive scanning method.

なお、本実施例においては、第２の出力端子24からの
信号に必要があれば一旦フィールドメモリに加え、標準
の走査速度の信号として読出すことにより、テレビ受像
機上に再生することができる。In this embodiment, if necessary for the signal from the second output terminal 24, the signal can be reproduced on a television receiver by temporarily reading it out as a signal at a standard scanning speed in addition to a field memory. .

次に、本発明の他の実施例を第６図に基づいて説明す
る。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

同図に示すように、この第２実施例は撮像部において
垂直転送部18と第１のライン転送部19との間に蓄積部25
を介挿させたものである。As shown in the figure, in the second embodiment, a storage unit 25 is provided between a vertical transfer unit 18 and a first line transfer unit 19 in an imaging unit.
Is inserted.

そして、垂直転送部18からの信号電荷を蓄積部25に一
旦蓄積させ、以下上述した実施例と同様の動作を行う。
これによれば、感光部17の信号電荷は空になり再び次の
蓄積動作に入れるので、この構成を用いると連続した信
号が得られる。Then, the signal charges from the vertical transfer unit 18 are temporarily stored in the storage unit 25, and the same operation as in the above-described embodiment is performed.
According to this, the signal charges of the photosensitive section 17 become empty and the next accumulation operation is started again, so that a continuous signal can be obtained by using this configuration.

したがって、上述した実施例では、第３図や第４図に
示すように、信号の欠落部があったが、第６図の構成に
よれば、このような欠落部がなくなり連続信号が得られ
るという効果がある。Therefore, in the above-described embodiment, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, there is a missing portion of the signal. However, according to the configuration of FIG. 6, such a missing portion is eliminated and a continuous signal can be obtained. This has the effect.

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、順次走査方式の
場合、第１の水平転送手段から転送される電荷を映像信
号とし、インタレース走査方式の場合、第１および第２
の水平転送手段からの電荷を映像信号とすればよいの
で、簡単な構成によりインタレース走査方式と順次走査
方式とを同一の撮像手段で兼用することができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the charge transferred from the first horizontal transfer means is used as a video signal in the case of the progressive scanning method, and the first and second charges are used in the case of the interlaced scanning method.
The charge from the horizontal transfer means may be used as a video signal, so that the same image pickup means can use the interlaced scanning method and the progressive scanning method with a simple configuration.

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

第１図は本発明の一実施例に係るCCD撮像装置の構成を
示すブロック図、第２図は本実施例の撮像部の構成を示
す図、第３図乃至第５図は本実施例の動作を説明するた
めの図、第６図に本発明の他の実施例を示す図である。 11……撮像部、12……水平駆動部、13……スイッチ回
路、14……クロック発生器、15……加算器、16……クロ
ック源、17……感光部、18……垂直転送部、19……第１
のライン転送部、20……第２のライン転送部、21……ゲ
ート。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a CCD image pickup apparatus according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an image pickup section of the present embodiment, and FIGS. FIG. 6 is a diagram for explaining the operation, and FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of the present invention. 11 imaging unit, 12 horizontal drive unit, 13 switch circuit, 14 clock generator, 15 adder, 16 clock source, 17 photosensitive unit, 18 vertical transfer unit , 19 ... first
, A second line transfer section, 21... A gate.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】縦横に複数の光電変換素子を有する光電変
換手段と、この光電変換手段のライン毎に設けられ前記
光電変換素子からの電荷を垂直転送する垂直転送手段
と、この垂直転送手段の各ラインから転送される電荷を
水平方向に転送する第１の水平転送手段と、この第１の
水平転送手段から各ラインに対応する電荷を受け水平方
向に転送する第２の水平転送手段と、これら第１および
第２の水平転送手段から転送される電荷を重畳する重畳
手段と、選択信号に基づき前記第１の水平転送手段によ
り水平方向に転送された電荷または前記第１および第２
の水平転送手段からの各電荷を前記重畳手段にて重畳し
た電荷のいずれかを選択して映像信号として出力する映
像信号選択手段とを具備することを特徴とするCCD撮像
装置。1. A photoelectric conversion means having a plurality of photoelectric conversion elements vertically and horizontally, a vertical transfer means provided for each line of the photoelectric conversion means for vertically transferring electric charges from the photoelectric conversion elements, and First horizontal transfer means for transferring charges transferred from each line in the horizontal direction, second horizontal transfer means for receiving charges corresponding to each line from the first horizontal transfer means and transferring the charges in the horizontal direction; Superimposing means for superimposing the electric charges transferred from the first and second horizontal transfer means, and electric charges transferred in the horizontal direction by the first horizontal transfer means or the first and second electric charges based on the selection signal.
And a video signal selecting means for selecting one of the electric charges superimposed by the superimposing means on each electric charge from the horizontal transfer means and outputting the selected electric signal as a video signal.