JPS605681A - 固体撮像装置および撮像方法 - Google Patents
固体撮像装置および撮像方法Info
- Publication number
- JPS605681A JPS605681A JP58113911A JP11391183A JPS605681A JP S605681 A JPS605681 A JP S605681A JP 58113911 A JP58113911 A JP 58113911A JP 11391183 A JP11391183 A JP 11391183A JP S605681 A JPS605681 A JP S605681A
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- Japan
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- transfer
- time
- solid
- switch
- Prior art date
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は固体撮像装置および撮像方法に関する。
従来例の構成とその問題点
昨今、フォトダイオードマトリクスを各種のスキャンニ
ング素子からなる固体撮像装置が開発され、ポータブル
ビデオカメラ等に利用されつつある。スキャンニング素
子としてはCCD(Charge Coupled D
evice)、BBD(Bucket Brigade
Device),MOSシフトレジスタ等が使われて
いる。第1図に従来のビデオカメラ用のインターライン
形CCD固体撮像装置のブロック図を示す。マトリック
ス状に配列されたフォトダイオード1と、垂直方向に多
数個配列したCCDライン2と、水平方向に配列した一
行のCCDライン3と、トランスファーゲート4等から
なる。
ング素子からなる固体撮像装置が開発され、ポータブル
ビデオカメラ等に利用されつつある。スキャンニング素
子としてはCCD(Charge Coupled D
evice)、BBD(Bucket Brigade
Device),MOSシフトレジスタ等が使われて
いる。第1図に従来のビデオカメラ用のインターライン
形CCD固体撮像装置のブロック図を示す。マトリック
ス状に配列されたフォトダイオード1と、垂直方向に多
数個配列したCCDライン2と、水平方向に配列した一
行のCCDライン3と、トランスファーゲート4等から
なる。
フォトダイオード1によって露光量に比例した画像信号
を電荷の形で検出し、トランスファーゲート4によって
一斉に夫々のフォトダイオード4に一対一で付随したC
CD電荷井戸に送られ、垂直転送クロック5および水平
転送クロック6で画像信号に対応した電荷が転送されて
、増幅後、出力端子7から順次、画像信号が取出される
。この従来例における撮像おける転送の時間系列を第2
図に示す。上部のパルス波形はトラスファーゲート4に
加わる信号で、この周期Thは1フレーム時間である。
を電荷の形で検出し、トランスファーゲート4によって
一斉に夫々のフォトダイオード4に一対一で付随したC
CD電荷井戸に送られ、垂直転送クロック5および水平
転送クロック6で画像信号に対応した電荷が転送されて
、増幅後、出力端子7から順次、画像信号が取出される
。この従来例における撮像おける転送の時間系列を第2
図に示す。上部のパルス波形はトラスファーゲート4に
加わる信号で、この周期Thは1フレーム時間である。
区間イは第1フレーム撮影時間、ロは第4フレーム信号
のフォトダイオード信号がアクティブ)ハは第1フレー
ム転送時間、ニは第2フレーム撮影時間、ホは第2フレ
ーム信号の送出時間、ヘは第2フレーム信号転送時間、
トは第3フレーム撮像時間である。
のフォトダイオード信号がアクティブ)ハは第1フレー
ム転送時間、ニは第2フレーム撮影時間、ホは第2フレ
ーム信号の送出時間、ヘは第2フレーム信号転送時間、
トは第3フレーム撮像時間である。
このような第1図の固体撮像装置は、産業用または民生
用のテレビ画像用として開発されたものでわり、テレビ
の走査周波数から、撮影速度(最小露光時間)に限界が
ある。つまり、標準的なテレビ画像のフレーム周期は1
/30秒である。走査線数を525木とすると水平走査
周期は6.35×10−5秒になる。水平画像数を50
0個とすると、水平走査のためのクロック周期は6.3
5x10−5/500−0.127マイクロ秒、周波数
になおすと7.87MHzである。これは前記の走査デ
バイスのクロック周波数の限界に近い値である。従って
、このような撮像装置による最小露光時間は、大体1/
30秒であると考えられる。画質を落せば、もう少し高
速化が図れるが、従来の方式では画質と撮影速度の両立
は難しい。一般の光学カメラに比べて、1/30秒の露
光時間は長い。被写体が運動体であるとき、ビデオカメ
ラで撮影した画像は流れたように見える。運動体の両像
や静止画として見た時および、コマ落しで見た時、像が
流れ不鮮明になる。ブラウン管上で見るだけでなく、ハ
ードコピーもできる静止画ビデオカメラの場合、これば
特に大きな欠点となる。例えば1/500秒または1/
1000秒等の速いシャッター速度(露光時間)で撮影
できるビデオカメラが望まれている。
用のテレビ画像用として開発されたものでわり、テレビ
の走査周波数から、撮影速度(最小露光時間)に限界が
ある。つまり、標準的なテレビ画像のフレーム周期は1
/30秒である。走査線数を525木とすると水平走査
周期は6.35×10−5秒になる。水平画像数を50
0個とすると、水平走査のためのクロック周期は6.3
5x10−5/500−0.127マイクロ秒、周波数
になおすと7.87MHzである。これは前記の走査デ
バイスのクロック周波数の限界に近い値である。従って
、このような撮像装置による最小露光時間は、大体1/
30秒であると考えられる。画質を落せば、もう少し高
速化が図れるが、従来の方式では画質と撮影速度の両立
は難しい。一般の光学カメラに比べて、1/30秒の露
光時間は長い。被写体が運動体であるとき、ビデオカメ
ラで撮影した画像は流れたように見える。運動体の両像
や静止画として見た時および、コマ落しで見た時、像が
流れ不鮮明になる。ブラウン管上で見るだけでなく、ハ
ードコピーもできる静止画ビデオカメラの場合、これば
特に大きな欠点となる。例えば1/500秒または1/
1000秒等の速いシャッター速度(露光時間)で撮影
できるビデオカメラが望まれている。
しかし、従来の固体撮像装置は前述のように撮影のため
の露光時間と走査時間が同一であるため、走査時間の最
小可能値によって、露光時間の最小値が決ってしまい、
機械的なシャッターと併用しなければ高速撮影が困難で
ある。
の露光時間と走査時間が同一であるため、走査時間の最
小可能値によって、露光時間の最小値が決ってしまい、
機械的なシャッターと併用しなければ高速撮影が困難で
ある。
また、従来では明るい被写体を取る場合には両面が白く
なってコントラストが得られなくなるため、被写体の明
るさを測定する手段を固体撮像装置とは別に設け、第1
図のオーバーフロードレイン電極S1、オーバーフロー
ゲート電極S2を制御してコントラスト低下を防止して
いるのが現状である。
なってコントラストが得られなくなるため、被写体の明
るさを測定する手段を固体撮像装置とは別に設け、第1
図のオーバーフロードレイン電極S1、オーバーフロー
ゲート電極S2を制御してコントラスト低下を防止して
いるのが現状である。
発明の目的
本発明は機械的なシャッターなしで高速撮影が可能な固
体撮像装置と、構成簡単にしてコントラストの良好な画
像を得ることができる撮像方法を提供することを目的と
する。
体撮像装置と、構成簡単にしてコントラストの良好な画
像を得ることができる撮像方法を提供することを目的と
する。
発明の構成
本発明の固体撮像装置は、マトリックス状に配列した感
光素子とこの各感光素子に接続したトランスファゲート
ならびに垂直走査用CCD、水平走査用CCDを設ける
と共に、前記各感光素子に接続されたリークスイッチお
よびリーク電極を設け、不要露光時間中に前記リークス
イッチを導通状態にして感光素子の電荷蓄積を禁止させ
るよう構成したことを特徴とする。
光素子とこの各感光素子に接続したトランスファゲート
ならびに垂直走査用CCD、水平走査用CCDを設ける
と共に、前記各感光素子に接続されたリークスイッチお
よびリーク電極を設け、不要露光時間中に前記リークス
イッチを導通状態にして感光素子の電荷蓄積を禁止させ
るよう構成したことを特徴とする。
また、本発明の撮像方法は、不要露光時間中に各露光素
子に接続されたリークスイッチを導通状態にした感光素
子の電荷搭載を禁止し、前記不要露光時間中のリーク電
流で絞り装置の開口率を制制することを特徴とする。
子に接続されたリークスイッチを導通状態にした感光素
子の電荷搭載を禁止し、前記不要露光時間中のリーク電
流で絞り装置の開口率を制制することを特徴とする。
リークスイッチはTFT(電界効果トランジスタ)によ
って高密度で構成し、その一方の電極(ソース電極)は
夫々のアクティブ電極に接続されていて、TFTのドレ
イン電極は共通に接続されて光電流のリーク電極となる
。また、TFTのゲート電極は共通に接続されて、必要
な露光時間のみFETが非導通状態になつようにするた
めの制御信号が加えられる。このリークスイッチの作用
によって、必要な露光時間中に感光素子を発生した画像
信号のみがトランスファゲートを通して感光素子と一対
一に対応したCCDの電荷井戸に送られて、通常のCC
D機能によって、出力端子から画像信号が得られるもの
である。なお、リーク電流の大きさは、画像全体の明か
るさに比例しているため、この電流によって絞りの開口
径を制御することにより構成簡単にしてコントラストの
良好な画像を得ることが可能になるものである。
って高密度で構成し、その一方の電極(ソース電極)は
夫々のアクティブ電極に接続されていて、TFTのドレ
イン電極は共通に接続されて光電流のリーク電極となる
。また、TFTのゲート電極は共通に接続されて、必要
な露光時間のみFETが非導通状態になつようにするた
めの制御信号が加えられる。このリークスイッチの作用
によって、必要な露光時間中に感光素子を発生した画像
信号のみがトランスファゲートを通して感光素子と一対
一に対応したCCDの電荷井戸に送られて、通常のCC
D機能によって、出力端子から画像信号が得られるもの
である。なお、リーク電流の大きさは、画像全体の明か
るさに比例しているため、この電流によって絞りの開口
径を制御することにより構成簡単にしてコントラストの
良好な画像を得ることが可能になるものである。
実施例の説明
本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する。第3
図は本発明による固体撮像装置のブロック図である。8
は光検知用フォトダイオード、9は垂直方向に転送する
ためのCCD、10は水平方向に転送するためのCCD
、11はトランスファーゲート用FETを夫々のゲート
電極は共通に接続されてトランスファゲート信号端子1
2に接続されている。13は不要撮影時間中の光信号を
リークするためのFETで、夫々ソースは一対一に対応
したフォトダイオード8の各電極に、ドレインは共通に
接続されてリーク電極端子14に接続されている。また
、このFET13のゲート電極は共通に接続されて、撮
影時間を制御するためのリーク制御電極端子5に接続さ
れている。16は映像出力アンプ、17はリーク電流を
利用して絞りの制御信号を発生する電圧変換回路でオペ
アンプからなる。
図は本発明による固体撮像装置のブロック図である。8
は光検知用フォトダイオード、9は垂直方向に転送する
ためのCCD、10は水平方向に転送するためのCCD
、11はトランスファーゲート用FETを夫々のゲート
電極は共通に接続されてトランスファゲート信号端子1
2に接続されている。13は不要撮影時間中の光信号を
リークするためのFETで、夫々ソースは一対一に対応
したフォトダイオード8の各電極に、ドレインは共通に
接続されてリーク電極端子14に接続されている。また
、このFET13のゲート電極は共通に接続されて、撮
影時間を制御するためのリーク制御電極端子5に接続さ
れている。16は映像出力アンプ、17はリーク電流を
利用して絞りの制御信号を発生する電圧変換回路でオペ
アンプからなる。
本撮像装置は次のように動作する。撮影時には電源端子
に所望の電源電圧を印加し、リーク電極端子14を設置
する。撮影前の準備としてリーク制御電極端子15にア
クティブ信号を加えてリーク用FET13を導通状態に
してフォトダイオード8の光信号電荷を完全に放電状態
にしておく、更に、トランスファゲート12には非アク
テイブ信号を加えてトランスファゲートFET11を非
導通状態にしておく。次に、所望の撮影時間(露光時間
)だけリーク制御電極端子15に非アクテイブ信号を加
えて、リーク用FET13を非導通状態にする。
に所望の電源電圧を印加し、リーク電極端子14を設置
する。撮影前の準備としてリーク制御電極端子15にア
クティブ信号を加えてリーク用FET13を導通状態に
してフォトダイオード8の光信号電荷を完全に放電状態
にしておく、更に、トランスファゲート12には非アク
テイブ信号を加えてトランスファゲートFET11を非
導通状態にしておく。次に、所望の撮影時間(露光時間
)だけリーク制御電極端子15に非アクテイブ信号を加
えて、リーク用FET13を非導通状態にする。
この時間にフォトダイオード8中に光信号に比例した電
荷が蓄えられる。次に、トランスファゲート12にノア
クィブ信号を加えて、トランスファゲートFET11を
導通状態にして光信号電荷をフォトダイオード8からC
CD中の電荷井戸へ送出する。送出終了時にトランスフ
ァゲート12に非アクティブ信号を加えてトランスファ
ゲートFET11を非導通状態にし、その後COD転送
りロック1819で光信号電荷を垂直、水平り向に転送
し、出力端子から画像信号を得る。
荷が蓄えられる。次に、トランスファゲート12にノア
クィブ信号を加えて、トランスファゲートFET11を
導通状態にして光信号電荷をフォトダイオード8からC
CD中の電荷井戸へ送出する。送出終了時にトランスフ
ァゲート12に非アクティブ信号を加えてトランスファ
ゲートFET11を非導通状態にし、その後COD転送
りロック1819で光信号電荷を垂直、水平り向に転送
し、出力端子から画像信号を得る。
第4図は撮像および信号電荷転送の時間系列を示す。撮
像のタイミングはリークゲートパルスおよびトランスフ
ァーゲートパルスのタイミングで決まり、任意に限定が
可能であり、1フレーム転送時間より短くすることもで
きる。例えば、1/500秒、1/1000秒の速い撮
影も可能である。
像のタイミングはリークゲートパルスおよびトランスフ
ァーゲートパルスのタイミングで決まり、任意に限定が
可能であり、1フレーム転送時間より短くすることもで
きる。例えば、1/500秒、1/1000秒の速い撮
影も可能である。
電荷転送はトランスファーゲートパルスおよび転送クロ
ックで決まる。
ックで決まる。
第4図において、1は第1フレーム撮像時間、IIは第
4フレーム信号転送時間、IIIは第2フレーム撮像時
間、IVは第2フレーム転送時間である。
4フレーム信号転送時間、IIIは第2フレーム撮像時
間、IVは第2フレーム転送時間である。
このように、リークスイッチとしてFETを制御するこ
とにより、撮像および転送の時間を夫々に独立に設定し
、高速撮影が可能となる。ここで、リーク電流の大きさ
は、画像全体の明るさに比例しているため、このリーク
電流で絞りの開口径を制御することにより、別の光検出
手段を設けることなく露光量の自動調節を行なうことが
できる。
とにより、撮像および転送の時間を夫々に独立に設定し
、高速撮影が可能となる。ここで、リーク電流の大きさ
は、画像全体の明るさに比例しているため、このリーク
電流で絞りの開口径を制御することにより、別の光検出
手段を設けることなく露光量の自動調節を行なうことが
できる。
上記実施例では、感光素子としてフォトダイオード8を
用いたが光電変換機能を有する素子ならば同様の目的に
使用可能であり、例えばフォトトランジスタであっても
よい。また、リークスイッチとして電界効果トランジス
タを用いたがバイポーラトランジスタら同様に使用でき
る。
用いたが光電変換機能を有する素子ならば同様の目的に
使用可能であり、例えばフォトトランジスタであっても
よい。また、リークスイッチとして電界効果トランジス
タを用いたがバイポーラトランジスタら同様に使用でき
る。
発明の効果
以上の説明のにうに本発明の固体撮像装置は、マトリク
ス状に配列された感光素子の夫々に、光電効果によって
発生した電荷をリークさせるためのスイッチを具備し、
このリークスイッチの導通または非導通状態を制御信号
でコントロールして撮像の時間を任意に設定できるため
、機械的なシャッターなしで高速撮像が可能となり、運
動する被写体を鮮明に撮像できる。また、静止画カメラ
においても有効である。
ス状に配列された感光素子の夫々に、光電効果によって
発生した電荷をリークさせるためのスイッチを具備し、
このリークスイッチの導通または非導通状態を制御信号
でコントロールして撮像の時間を任意に設定できるため
、機械的なシャッターなしで高速撮像が可能となり、運
動する被写体を鮮明に撮像できる。また、静止画カメラ
においても有効である。
また、本発明の撮像方法によると、前記リークスイッチ
の電流の大きさに応じて較りの開口径を制御するため、
構成簡単にして良好なコントラストの画像を得ることが
できる。
の電流の大きさに応じて較りの開口径を制御するため、
構成簡単にして良好なコントラストの画像を得ることが
できる。
第1図は従来の固体踊像装首のブに1ツク図、!Ti
EndPage: 3 2図は第1図の撮像および転送の時間径列図、第3図は
本発明の一実施例における固体撮像装置の要部ブロック
図、第4図は第3図の撮像および信号電荷転送の時間系
列図である。 8・・フォトダイオード、9・・・垂直転送CCD、1
0・・・水平転送(CCD)、11・・・トランスファ
ゲートFFT、12・・・トランスファーゲート信号端
子、13・・・リークスイッチ用FET、14・・・リ
ーク電極端子、15・・・リーク制御電極端子、16・
・・映像出力アンプ、17・・・リーク電流−電圧変換
回路、I・・・第1フレーム撮像峙間、II・・・第1
フレーム信号転送時間、III・・・第2フレーム撮像
時間、IV・・・第2フレーム転送時間
EndPage: 3 2図は第1図の撮像および転送の時間径列図、第3図は
本発明の一実施例における固体撮像装置の要部ブロック
図、第4図は第3図の撮像および信号電荷転送の時間系
列図である。 8・・フォトダイオード、9・・・垂直転送CCD、1
0・・・水平転送(CCD)、11・・・トランスファ
ゲートFFT、12・・・トランスファーゲート信号端
子、13・・・リークスイッチ用FET、14・・・リ
ーク電極端子、15・・・リーク制御電極端子、16・
・・映像出力アンプ、17・・・リーク電流−電圧変換
回路、I・・・第1フレーム撮像峙間、II・・・第1
フレーム信号転送時間、III・・・第2フレーム撮像
時間、IV・・・第2フレーム転送時間
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、マトリクス状に配列した感光素子とこの各感光素子
に接続したトランスファーゲートならびに垂直走査用C
CD、水平走査用CCDを設けると共に、前記各感光素
子に接続されたリークスイッチおよびリーク電極を設け
、不要露光時間中に前記リークスイッチを導通状態にし
て感光素子の電荷蓄積を禁止させるよう構成した固体撮
像装置。 2、不要露光時間中に各感光素子に接続されたリークス
イッチを導通状態にして感光素子の電荷蓄積を禁止し、
前記不要露光時間中のリーク電流で絞り装置の開口率を
制御する撮像方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58113911A JPS605681A (ja) | 1983-06-23 | 1983-06-23 | 固体撮像装置および撮像方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58113911A JPS605681A (ja) | 1983-06-23 | 1983-06-23 | 固体撮像装置および撮像方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS605681A true JPS605681A (ja) | 1985-01-12 |
Family
ID=14624270
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58113911A Pending JPS605681A (ja) | 1983-06-23 | 1983-06-23 | 固体撮像装置および撮像方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS605681A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62170518A (ja) * | 1986-01-24 | 1987-07-27 | Teijin Ltd | 無機細片混合全芳香族ポリアミド剛毛及びその製造方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54111295A (en) * | 1978-02-21 | 1979-08-31 | Toshiba Corp | Driving system of electric charge transfer type immage sensor |
JPS568966A (en) * | 1979-07-03 | 1981-01-29 | Sony Corp | Solid-state image pickup unit |
JPS58117778A (ja) * | 1981-12-30 | 1983-07-13 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
-
1983
- 1983-06-23 JP JP58113911A patent/JPS605681A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54111295A (en) * | 1978-02-21 | 1979-08-31 | Toshiba Corp | Driving system of electric charge transfer type immage sensor |
JPS568966A (en) * | 1979-07-03 | 1981-01-29 | Sony Corp | Solid-state image pickup unit |
JPS58117778A (ja) * | 1981-12-30 | 1983-07-13 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62170518A (ja) * | 1986-01-24 | 1987-07-27 | Teijin Ltd | 無機細片混合全芳香族ポリアミド剛毛及びその製造方法 |
JPH0373655B2 (ja) * | 1986-01-24 | 1991-11-22 | Teijin Ltd |
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