JP4192022B2 - 固体電子撮像装置の制御装置および方法 - Google Patents
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Description
【技術分野】
この発明は,固体電子撮像装置の制御装置および方法に関する。
【0002】
【発明の背景】
固体電子撮像装置は,ディジタル・スチル・カメラなどに利用される。ディジタル・スチル・カメラにおいては消費電力の削減が要求されることから,固体電子撮像装置を駆動する場合においても低消費電力が要求される。低消費電力を達成するものとして,クロック・パルスの周波数を変更するものがある(例えば,特許文献1)。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−19693号公報
【0004】
しかしながら,まだ消費電力の削減の要求には完全に応えたとは必ずしもいえない。
【0005】
【発明の開示】
この発明は,消費電力を削減することを目的とする。
【0006】
この発明による固体電子撮像装置の制御装置は,対象物を撮像し,対象画像を表す画像データを,与えられる読み出し駆動パルスに応じて,出力する固体電子撮像装置,高速読み出し時には高速読み出し駆動パルスを生成し,低速読み出し時には低速読み出し駆動パルスを生成し,生成された駆動パルスを上記固体電子撮像装置に与えるドライバ,および低速読み出し時には高速読み出し時に比べてドライブ能力が低下するように,上記ドライバを制御するドライバ制御回路を備えていることを特徴とする。
【0007】
この発明は,上記固体電子撮像装置の制御装置に適した方法も提供している。すなわち,この方法は,対象物を撮像し,対象画像を表す画像データ(映像信号)を,与えられる読み出し駆動パルスに応じて,出力する固体電子撮像装置において,高速読み出し時には高速読み出し駆動パルスを生成し,低速読み出し時には低速読み出し駆動パルスを生成し,生成された駆動パルスを上記固体電子撮像装置に与えるドライバを設け,低速読み出し時には高速読み出し時に比べてドライブ能力が低下するように,上記ドライバを制御するものである。
【0008】
この発明によると,ドライバにおいて,高速読み出し時には高速読み出し駆動パルスが生成され,低速読み出し時には低速読み出し駆動パルスが生成される。低速読み出し時には,高速読み出し時に比べ能力が低下するようにドライバが制御される。ドライバの能力が低下させられることにより,一般的にドライバにおいて消費される電力が少なくなる。消費電力が削減する。
【0009】
撮像モードの設定に応じて,上記固体電子撮像装置から出力された画像データによって表される画像を表示画面上に表示する表示装置を制御する表示制御手段,および記録モードの設定に応じて,上記固体電子撮像装置から出力された画像データを記録媒体に記録する記録制御手段をさらに備えてもよい。この場合,撮像モードの設定を高速読み出しの設定とし,記録モードの設定を低速読み出しの設定とする。
【0010】
撮像モードが設定される場合には,表示画面上に対象画像が表示されるにすぎないので,必ずしも高画質の画像である必要がない。このために,画像データの量が少ないことが多い。固体電子撮像装置が低速駆動パルスにより駆動させられても,表示できる。これに対して,記録モードが設定される場合には,高画質の画像を記録することが多いので,画像データの量が多いことが一般的である。高速駆動パルスにより固体電子撮像装置が駆動させられる。データ量が多くても画像データを記録媒体に記録できる。
【0011】
上記ドライバは,複数のバッファ回路(3ステート・バッファ)を備えているものでもよい。この場合,上記ドライバ制御回路は,複数のバッファ回路のうち実質的にオフする回路の数を増やすことによりドライバ能力を低下するように上記ドライバを制御するものとなろう。
【0012】
ドライバを構成する複数のバッファ回路のうち,実質的にオフするバッファ回路の数が多くなる。バッファ回路がオンとなっていると突入電流が流れることがあり,この突入電流により電力が消費されてしまうが,オフとなるバッファ回路の数が多いので突入電流が流れるバッファ回路の数が少なくなる。消費電力が少なくなる。
【0013】
【実施例の説明】
図1は,この発明の実施例を示すもので,ディジタル・スチル・カメラの電気的構成の一部を示すブロック図である。
【0014】
ディジタル・スチル・カメラの全体の動作は,CPU13によって統括される。
【0015】
ディジタル・スチル・カメラには,撮像モードを設定する撮像モード設定スイッチ5および記録モード設定スイッチ6が設けられている。これらの撮像モード設定スイッチ5および記録モード設定スイッチ6からの出力信号は,CPU6に入力する。
【0016】
ディジタル・スチル・カメラには,撮像素子としてCCD1が設けられている。このCCD1は,多数のフォトダイオード,垂直転送路および水平転送路を備えている。被写体(対象物)を撮像することによりフォトダイオードに信号電荷が蓄積される。信号電荷は,垂直転送路にシフトされ,垂直転送路に垂直転送パルスが与えられることにより,垂直転送路内を垂直転送されていく。垂直転送された信号電荷は,水平転送路にシフトされ,水平転送路に水平転送パルスが与えられることにより,水平方向に転送されていく。水平転送路からの信号電荷が出力することによりCCD1から映像信号出力となる。
【0017】
CPU13によって制御されるタイミング・ジェネレータ4から水平転送パルスを生成するためのクロック・パルスが水平ドライバ2に与えられる。また,CPU13によって制御されるレジスタ3により水平ドライバ2に含まれる3ステート・バッファのオン,オフ(ハイ・インピーダンス状態)が制御される。水平ドライバ2から水平転送パルスφH1およびφH2が出力され,上述のようにCCD1の水平転送路に与えられる。同様に,垂直ドライバ(図示略)によって垂直転送パルスが生成され,CCD1の垂直転送路に与えられる。
【0018】
詳しくは,後述するように,この実施例によるディジタル・スチル・カメラにおいては,被写体を撮像しているときには,低速の水平転送パルスφH1およびφH2がCCD1に与えられる。被写体を表す画像データをメモリ・カード12に記録するときには,高速の水平転送パルスφH1およびφH2がCCD1に与えられる。低速の水平転送パルスφH1およびφH2がCCD1に与えられるときには,水平ドライバ2内に含まれる複数の3ステート・バッファのうちいくつかの3ステート・バッファがオフとされる。3ステート・バッファがオフとなることにより,3ステート・バッファ内に流れる貫通電流が無くなり,消費電力が削減される。
【0019】
撮像モード設定スイッチ5により撮像モードが設定されると,CCD1によって周期的に被写体が撮像され,被写体像を表すアナログ映像信号が出力される。アナログ映像信号は,CDS(相関二重サンプリング)回路7に与えられ,相関二重サンプリングが行われる。CDS回路7から出力された映像信号は,アナログ/ディジタル変換回路8においてディジタル画像データに変換される。変換された画像データは,ディジタル信号処理回路9に入力し,ガンマ補正,白バランス調整などの所定の信号処理が行われる。ディジタル信号処理回路9から出力された画像データは,表示装置10に与えられる。表示装置10の表示画面上に撮像された被写体像が表示される。
【0020】
撮像モードが設定されている場合に,記録モード設定スイッチ6により記録モードが設定されると,上述のようにディジタル信号処理回路9から出力された画像データは記録制御回路11に入力する。記録制御回路11によって,ムービ画像データがメモリ・カード12に記録される。
【0021】
図2は,CCD1の一部と水平ドライバ2の電気的構成を示している。
【0022】
水平ドライバ2には,バッファ装置21と反転バッファ装置22とが含まれている。これらのバッファ装置21と反転バッファ装置22とに,タイミング・ジェネレータ4から出力された水平転送パルス生成用のクロック・パルスH12が与えられる。バッファ装置21からは,クロック・パルスH12とほぼ同様の水平転送パルスφH1が出力され,反転バッファ装置22からは,クロック・パルスH12が反転したパルスとほぼ同様の水平転送パルスφH2が出力される。
【0023】
CCD1には,上述したように信号電荷を水平方向に転送する水平転送路30が含まれている。水平転送路3上には,水平転送パルスφH1またはφH2が与えられる水平転送電極31または32が交互に形成されている。水平転送路30の出力端には,アウトプット・ゲート33が形成されている。アウトプット・ゲート33には,フローティング・ディフュージョン・アンプリファイア34が接続されている。アウトプット・ゲート33から出力された信号電荷がフローティング・ディフュージョン・アンプリファイア34を介して出力されることにより,上述したように,CCD1から映像信号が出力されることとなる。
【0024】
図3は,水平ドライバ2を構成するバッファ装置21の電気的構成を示している。図3においては,レジスタ3も図示されている。
【0025】
バッファ装置21には,N個の3ステート・バッファ41〜4Nが含まれている。これらの3ステート・バッファ41〜4Nは,並列接続されており,タイミング・ジェネレータ4から与えられるクロック・パルスH12がすべての3ステート・バッファ41〜4Nに入力する。これらの3ステート・バッファ41〜4Nには,レジスタ3から制御信号が与えられ,オン,オフ(ハイ・インピーダンス状態)が制御される。3ステート・バッファ41〜4Nの出力がバッファ装置21の出力φH1となる。
【0026】
図4は,3ステート・バッファ41〜4Nのオン,オフ状態とバッファ装置21のドライブ能力との関係を示している。
【0027】
図4においては,数字が高いほどドライブ能力が高いことを示している。ドライブ能力が高いとは,入力するクロック・パルスH12に対応して急峻な立ち上がりまたは立ち下がりを有する水平転送パルスφH1およびφH2を生成できることをいう。
【0028】
すべての3ステート・バッファ41〜4Nのすべてがオフ(ハイ・インピーダンス状態:HiZ)の場合には,バッファ装置21から水平転送パルスφH1が出力せず,ドライブ能力は「0」である。オンとなる3ステート・バッファ41〜4Nの数が多くなるにつれて,バッファ装置21のドライブ能力が高くなっていく。3ステート・バッファ41〜4Nのすべてがオンとなると,最高のドライブ能力「N」となる。
【0029】
図6は,図5に示す3ステート・バッファに入力するパルスと貫通電流とを示している。
【0030】
3ステート・バッファには,2つのトランジスタが含まれている。これらの2つのトランジスタのベース同士が接続されている。その接続点が入力端子となっており,タイミング・ジェネレータ4からのクロック・パルスH12が与えられる。一方のトランジスタのエミッタと他方のトランジスタのコレクタとが接続され,その接続点が出力端子となっている。
【0031】
3ステート・バッファにパルスが入力するとその立ち上がりおよび立ち下がりの時点において2つのトランジスタが同時にオンすることがある。これにより,一方のトランジスタと他方のトランジスタとの間に突入電流が発生することがある。突入電流が発生することにより,水平ドライバ2における消費電力が増加する。
【0032】
この実施例においては,上述したように,画像データを記録しない撮像モードのときには,低速の水平転送パルスφH1およびφH2をCCD1に与え,N個の3ステート・バッファのうちいくつかの3ステート・バッファをオフすることにより,3ステート・バッファにおいて生じる突入電流を少なくし,水平ドライバ2の消費電力を削減するものである。
【0033】
図6(A),(B)および(C)は,タイミング・ジェネレータ4から出力されるクロック・パルスH12H ,水平転送パルスH1およびCCD1から出力される映像信号を示している。クロック・パルスH12H は,高速のものである。
【0034】
クロック・パルスH12H が水平ドライバ2に入力することにより,水平ドライバ2において水平転送パルスφH1H およびφH2H が生成される。水平転送パルスφH1は,クロック・パルスH12H に同期して立ち上がり,かつ立ち下がるが,必ずしも急峻に立ち上がることはできない。それらの立ち上がり時間Δt11および立ち下がり時間Δt12は,水平ドライバ2のドライブ能力に依存する。水平ドライバ2のドライブ能力が高いほど立ち上がり時間Δt11および立ち下がり時間Δt12は短くなる。逆に水平ドライバ2のドライブ能力が低いほど立ち上がり時間Δt11および立ち下がり時間Δt12は長くなる。図6(B)には,水平転送パルスφH1H しか図示されていないが,水平転送パルスφH2H も同様である。
【0035】
(C)を参照して,CCD1の出力信号のうち,レベルL11,L12で示す部分がCCD1に蓄積された信号電荷の量を示している(映像信号期間ということにする)。水平転送パルスφH1H およびφH2H が急峻に立ち上がることができないことから,CCD1の出力信号も符号51で示すように,立ち下がり時間に応じて立ち下がり,急峻に立ち下がらない。CDS回路7においては,サンプリング・タイミングS11,S12,S13などに示すように,映像信号期間内における所定のタイミングでCCD1の出力信号がサンプリングされる。このために,本来の信号電荷の量を示す信号部分をサンプリングせずに符号51で示すように立ち下がる途中の信号部分をサンプリングすることがある。CCD1への入射光量に応じた正確なレベルを検出することができないことがある。
【0036】
符号51で示すように,CCD1の出力信号の立ち下がりは,上述したように水平ドライバ2のドライブ能力に依存する。ドライブ能力が高いほど,符号52で示すように,立ち下がりを急峻にできる。
【0037】
この実施例においては,CCD1から映像信号を高速に読み出す場合には,水平ドライバ2のドライブ能力が高くされる。CCD1の出力信号の立ち下がりが急峻となるので,CDS7において立ち下がり途中の信号をサンプリングしてしまうこともない。比較的正確に,CCD1への入射光量に応じた正確なレベルを検出することができる。
【0038】
図7(A)は,タイミング・ジェネレータ4から出力されるクロック・パルスH12L を,(B)および(C)は,水平転送パルスを示している。(B)は,水平ドライバ2のドライブ能力が高い場合の水平転送パルスφH1を,(C)は,水平ドライバ2のドライブ能力が低い場合の水平転送パルスφH1L をそれぞれ示している。(D)は,CCD1の出力信号を示している。
【0039】
クロック・パルスH12L が低速の場合であっても,水平転送パルスに立ち上がり時間および立ち下がり時間が生じるのはクロック・パルスが高速の場合と同様である。
【0040】
(B)に示すように,水平ドライバ2のドライブ能力が高い場合には,水平転送パルスφH1(φH2も同様)の立ち上がり時間Δt21および立ち下がり時間Δt22は比較的短い。これに対して,(C)に示すように,水平ドライバ2のドライブ能力が低い場合には,水平転送パルスφH1L (φH2L も同様)の立ち上がり時間Δt31および立ち下がり時間Δt32は比較的長い。
【0041】
(C)に示すように,水平ドライバ2のドライブ能力が低い場合には,符号53で示すようにCCD1の出力信号の立ち下がり時間が長くかかってしまう。しかしながら,水平ドライバ2から出力されるクロック・パルスH12L が低速の場合には,映像信号期間も長い。このため,CDS7におけるサンプリング・タイミングS21,S22などをCCD1の出力信号が完全に立ち下がった後にすることができる。水平ドライバ2のドライブ能力が低下した場合であっても,CCD1への入射光量に応じた正確なレベルL21,L22などを検出することができる。水平ドライバ2のドライブ能力を低下させているので,水平ドライバ2の消費電流を少なくすることができる。
【0042】
以上述べたように,タイミング・ジェネレータ4から出力されるクロック・パルスH12が高速であるか低速であるかに関わらず,立ち上がり時間および立ち下がり時間が生じる。これらの立ち上がり時間および立ち下がり時間は,水平ドライバ2のドライブ能力が高いほど短く,ドライブ能力が低いほど長い。
【0043】
この実施例においては,撮像モードが設定されているときには,低速のクロック・パルスH12を水平ドライバ2に与え,かつ水平ドライバ2のドライブ能力を低くするものである。ドライブ能力が低くされることにより,上述のように,水平ドライバ2の消費電力を削減できる。また,記録モードが設定されているときには,高速のクロック・パルスH12が水平ドライバ2に与えられ,かつ水平ドライバ2のドライブ能力が高くされる。
【0044】
水平転送パルスφH1およびφH2の立ち上がり時間および立ち下がり時間が長くなると,CCD1から出力される画像データを正確にサンプリングすることができないことがある。上述のように,この実施例においては,水平ドライバ2に低速クロック・パルスが与えられたときに,水平ドライバ2のドライブ能力が低くされるので,水平転送パルスφH1およびφH2の立ち上がり時間および立ち下がり時間が長くなっても,CCD1から出力される画像データを比較的正確にサンプリングすることができる。
【0045】
図8は,設定されたモードとタイミング・ジェネレータ4から出力されるクロック・パルスと水平ドライバとの関係を示している。
【0046】
撮像モード設定スイッチ5によって撮像モードが設定されていると(例えば,時刻t0からt1の間),タイミング・ジェネレータ4から水平ドライバ2に与えられるクロック・パルスH12は,低速のものとされる。また,ドライブ能力が低くなるようにレジスタ3によって水平ドライバ2が制御される。ドライブ能力が低くなるので,水平ドライバ2の消費電力を削減できる。また,ドライブ能力が低くなっても,CCD1に与えられる水平転送パルスφH1およびφH2は低速なので,上述したように,CCD1から出力される映像信号を比較的正確にサンプリングすることができる。さらに,撮像モードの場合には,CCD1から出力される映像信号の量が少ない。このために,低速の水平転送パルスφH1およびφH2がCCD1に与えられ,低速読み出しとなっても,CCD1から映像信号を読み出すことができる。
【0047】
記録モードが設定されると(例えば,時刻t1からt2の間),タイミング・ジェネレータ4から水平ドライバ2に与えられるクロック・パルスH12は,高速のものとされる。また,ドライブ能力が高くなるようにレジスタ3によって水平ドライバ2が制御される。ドライブ能力が高いので,CDS回路7において比較的正確に映像信号をサンプリングできる。記録モードが設定されているときには,CCD1から高画質の映像信号(信号量の多い映像信号)が出力されるが,高速の転送パルスφH1およびφH2がCCD1に与えられるので,映像信号の読み出しに支障を及ぼすこともない。
【0048】
上記実施例においては,水平ドライバ2の制御について述べたが,CCD1の垂直転送路に垂直転送パルスを与える垂直ドライバにも同様に適用できるのはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】ディジタル・ムービ・カメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図2】水平ドライバとCCDの一部の構成を示している。
【図3】バッファ回路の電気的構成を示している。
【図4】3ステート・バッファの動作状態とドライブ能力との関係を示している。
【図5】3ステート・バッファの入力パルスと貫通電流との関係を示している。
【図6】(A),(B)および(C)は,クロック・パルス,水平転送パルスおよびCCDの出力信号を示すタイム・チャートである。
【図7】(A)から(D)は,クロック・パルスと水平転送パルスとCCDの出力信号を示すタイム・チャートである。
【図8】設定されたモードとクロック・パルスの周波数とドライブ能力とを示すタイム・チャートである。
【符号の説明】
1 CCD
2 水平ドライバ
3 レジスタ
4 タイミング・ジェネレータ
5 撮像モード設定スイッチ
6 記録モード設定スイッチ
13 CPU
21 バッファ回路
22 反転バッファ回路
30 水平転送路
41〜4N 3ステート・バッファ
Tr1,Tr2 トランジスタ
Claims (2)
- 対象物を撮像し,対象画像を表す映像信号を,与えられる読み出し駆動パルスに応じて,出力する固体電子撮像装置,
高速読み出し時には高速読み出し駆動パルスを生成し,低速読み出し時には低速読み出し駆動パルスを生成し,生成された駆動パルスを上記固体電子撮像装置に与える駆動パルス装置,
低速読み出し時には高速読み出し時に比べてドライブ能力が低下するように,上記駆動パルス装置を制御する制御回路,
撮像モード時に,上記固体電子撮像装置から出力された映像信号によって表される画像を表示画面上に表示する表示装置を制御する表示制御手段,および
記録モード時に,上記固体電子撮像装置から出力された映像信号がアナログ/ディジタル変換された画像データを記録媒体に記録する記録制御手段,
を備え,
撮像モード時に上記低速読み出しパルスを生成し,記録モード時に上記高速読み出しパルスを生成し,
上記駆動パルス装置は,複数の3ステート・バッファのみからなるバッファ回路を備え,
上記制御回路は,複数の3ステート・バッファのうちハイ・インピーダンス状態にする3ステート・バッファの数を増やすことにより上記ドライブ能力を低下するように上記駆動パルス装置を制御するものである,
固体電子撮像装置の制御装置。 - 固体電子撮像装置が,対象物を撮像し,対象画像を表す映像信号を,与えられる読み出し駆動パルスに応じて,出力し,
駆動パルス装置が,高速読み出し時には高速読み出し駆動パルスを生成し,低速読み出し時には低速読み出し駆動パルスを生成し,生成された駆動パルスを上記固体電子撮像装置に与え,
制御装置が,低速読み出し時には高速読み出し時に比べてドライブ能力が低下するように,上記駆動パルス装置を制御し,
表示制御手段が,撮像モード時に,上記固体電子撮像装置から出力された映像信号によって表される画像を表示画面上に表示する表示装置を制御し,
記録制御手段が,記録モード時に,上記固体電子撮像装置から出力された映像信号がアナログ/ディジタル変換された画像データを記録媒体に記録し,
撮像モード時に上記低速読み出しパルスを生成し,記録モード時に上記高速読み出しパルスを生成し,
上記駆動パルス装置は,複数の3ステート・バッファのみからなるバッファ回路を備え,
上記制御回路は,複数の3ステート・バッファのうちハイ・インピーダンス状態にする3ステート・バッファの数を増やすことにより上記ドライブ能力を低下するように上記駆動パルス装置を制御するものである,
固体電子撮像装置の制御方法。
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