(57)【要約】【目的】付加回路を何ら設けることなく、感度良く高速撮影することができるＩＴ型のＣＣＤ撮像装置を提供する。【構成】入射光量に応じて電荷を蓄積する光電変換素子による画素が水平、垂直方向に二次元状に複数配設され、各列ごとに設けられた垂直転送ＣＣＤが一斉に各画素の蓄積電荷による画情報を受けて垂直方向に同時に転送し、各垂直転送ＣＣＤから並列的に順次送られてくる各１ライン分の画素の画情報を水平転送ＣＣＤが水平方向に転送することにより、各画素の画情報を時系列的に出力させるようにしたＣＣＤ撮像装置において、垂直方向に移動する被写体の速度に同期して垂直転送を行わせる手段をとり、同一の画情報に応じた電荷の蓄積を重ねて行わせるようにする。【選択図】        図１
2004222219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光量に応じて電荷を蓄積する光電変換素子による画素が水平、垂直方向に二次元状に複数配設され、各列ごとに設けられた垂直転送ＣＣＤが一斉に各画素の蓄積電荷による画情報を受けて垂直方向に同時に転送し、各垂直転送ＣＣＤから並列的に順次送られてくる各１ライン分の画素の画情報を水平転送ＣＣＤが水平方向に転送することにより、各画素の画情報を時系列的に出力させるようにしたＣＣＤ撮像装置において、垂直方向に移動する被写体の速度に同期して垂直転送を行わせる手段をとり、同一の画情報に応じた電荷の蓄積を重ねて行わせるようにしたことを特徴とするＣＣＤ撮像装置。
【請求項２】
ＣＣＤ撮像装置がインターレス駆動方式をとるものであることを特徴とする請求項１の記載によるＣＣＤ撮像装置。
【請求項３】
ＣＣＤ撮像装置がプログレッシブ駆動方式をとるものであることを特徴とする請求項１の記載によるＣＣＤ撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、インターライン転送（ＩＴ）型のＣＣＤ撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＩＴ型のＣＣＤ撮像装置にあっては、図１に示すように、入射光量（結像レンズを通した被写体の光学像）に応じて電荷を蓄積するフォトダイオードによる画素Ｄが水平、垂直方向に二次元状に複数配設されている。ここでは、便宜上、４×６の画素構成としている。そして、各列ごとに設けられた垂直転送ＣＣＤ１が一斉に各画素Ｄの蓄積電荷による画情報を受けて、図中矢印Ｙで示す垂直方向に同時に転送し、各垂直転送ＣＣＤから並列的に順次送られてくる各１ライン分の画素の画情報を水平転送ＣＣＤ２が図中矢印Ｘで示す水平方向に転送することにより、出力回路３を通して各画素の画情報を時系列的に出力させるように構成されている。
【０００３】
従来、このようなＩＴ型のＣＣＤ撮像装置において、撮影時の感度を上げるために、出力部のリセット動作を複数の水平転送に対して１回の割合で行うことによって水平方向に隣接する複数個の受光部の信号電荷を蓄積し、リセット動作後のフィードスルーレベルと次のリセット動作の直前の信号レベルとの差をサンプルアンドホールドするようにしたものが開発されている（特開平５−２０７３７８号公報参照）。
【０００４】
また、従来、ＩＴ型のＣＣＤ撮像装置において、撮影時の感度を上げるために、二次元配列されたフォトダイオードの信号電荷を出力させるＣＣＤ撮像素子に、水平転送ＣＣＤの信号電荷を垂直転送ＣＣＤの他端側から入力させる帰還用ＣＣＤを設けるようにしたものが開発されている（特開平７−１６２７５３号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする問題点は、ＩＴ型のＣＣＤ撮像装置において撮影時の感度を上げるために、従来のようにサンプルアンドホールド回路を設けたり、帰還用ＣＣＤを設けたりするのでは、そのための回路構成を別途必要とするものになっていることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＩＴ型のＣＣＤ撮像装置にあって、感度を上げるための回路構成を何ら設けることなく、入射光量に応じて電荷を蓄積する光電変換素子の蓄積電荷による画情報の上書きを行わせることによって感度が向上したのと同様な効果が得られるようにするべく、垂直方向に移動する被写体の速度に同期して垂直転送を行わせる駆動手段をとることによって、同一の画情報に応じた電荷の蓄積を重ねて行わせるようにしている。
【０００７】
【実施例】
図１は、ＩＴ型のＣＣＤ撮像装置の一般的な構成例を示している。ここで、Ｄはフォトダイオード、１は各列に対応してそれぞれ設けられた垂直転送ＣＣＤ、２は水平転送ＣＣＤ、３は出力回路である。
【０００８】
このように構成されたものでは、基本的な動作として、結像レンズ（図示せず）を通して被写体の光学像が結像されたときの入射光量に応じて各画素Ｄに電荷が蓄積され、図示しないＥＣＵの制御下で、その蓄積電荷に応じた画情報がフィールドシフトパルスにより一斉に各対応する垂直転送ＣＣＤ１に移されて、各垂直転送ＣＣＤ１が同時に各画素の画情報を図中矢印Ｙで示す垂直方向に転送していく。そして、各行の１ライン分の画素の画情報が水平転送ＣＣＤ２に送られるたびに、水平転送ＣＣＤ２が各画素の画情報を図中矢印Ｘで示す水平方向に転送して、出力回路３を通して各画素の画情報が時系列的に出力されるようになっている。
【０００９】
フィールドシフトパルスによって各垂直転送ＣＣＤ１に各画素の画情報が移された直後は各画素の蓄積電荷は零になるが、光学像が入射している限り再び各画素に電荷が蓄積されていく。そして、１画面分の画情報が全て読み出されて垂直転送ＣＣＤ１の内容が空になると、次のフィールシフトパルスが与えられて、再び１画面分の画情報の読出し動作が行われることになる。
【００１０】
図２は、そのＣＣＤ撮像装置におけるプログレッシブ駆動方式をとる場合の画素構成部分における部分的な電極構造を示している。
【００１１】
図３は、プログレッシブ駆動方式をとるＩＴ型のＣＣＤ撮像装置における各垂直転送ＣＣＤ１の駆動信号の例を示している。
【００１２】
図４は、そのプログレッシブ駆動方式をとるＩＴ型のＣＣＤ撮像装置の基本動作時における各垂直転送ＣＣＤ１の駆動信号に対する電荷井戸の動作状態を示している。
【００１３】
図５は、そのＣＣＤ撮像装置におけるインターレス駆動方式をとる場合の画素構成部分における部分的な電極構造を示している。
【００１４】
図６は、インターレス駆動方式をとるＩＴ型のＣＣＤ撮像装置における各垂直転送ＣＣＤ１の駆動信号の一例を示している。
【００１５】
図７は、そのインターレス駆動方式をとるＩＴ型のＣＣＤ撮像装置の基本動作時における各垂直転送ＣＣＤ１の駆動信号に対する電荷井戸の動作状態の一例を示している。
【００１６】
図８は、インターレス駆動方式をとるＩＴ型のＣＣＤ撮像装置における各垂直転送ＣＣＤ１の駆動信号の他の例を示している。
【００１７】
図９は、そのインターレス駆動方式をとるＩＴ型のＣＣＤ撮像装置の基本動作時における各垂直転送ＣＣＤ１の駆動信号に対する電荷井戸の動作状態の他の例を示している。
【００１８】
本発明は、このようなＩＴ型のＣＣＤ撮像装置にあって、特に被写体が所定の速度で図中矢印Ｙで示す垂直方向に相対的に移動する場合、図示しないＥＣＵの制御下において、その被写体の移動速度に同期して各行の１ライン分の画素の画情報が垂直転送されるように各垂直転送ＣＣＤの駆動を行わせて、同一の画情報に応じた電荷の蓄積を重ねて行わせるようにしている。
【００１９】
このようなＩＴ型のＣＣＤ撮像装置の駆動制御を行わせることによって、いま第１行目の１ライン分の画素の画情報に着目したとき、その第１行目の１ライン分の画情報が下方の第２行目の１ライン分の画素に転送された時点では被写体の移動によって先と同一の画像部分が第２行目の１ライン分の画素に対応して、その第２行目の１ライン分の画素に同一の画情報に応じた電荷の蓄積が重ねて行われるようになる。このように、被写体が移動するにしたがって同一の画情報に応じた電荷の蓄積が重ねられていく。したがって、被写体の移動に応じて電荷を蓄積する画素は垂直方向に異なっていくが、同一の画情報の上書きが行われることになり、結果的に撮影の感度がアップしたことになる。
【００２０】
図１０および図１１は、プログレッシブ駆動方式をとるＩＴ型のＣＣＤ撮像装置において、本発明によって垂直転送の制御を行わせたときの各垂直転送ＣＣＤ１の駆動信号の例をそれぞれ示している。
【００２１】
図１２ないし図１４は、インターレス駆動方式をとるＩＴ型のＣＣＤ撮像装置において、本発明によって垂直転送の制御を行わせたときの各垂直転送ＣＣＤ１の駆動信号の例をそれぞれ示している。
【００２２】
【効果】
以上、本発明は、入射光量に応じて電荷を蓄積する光電変換素子による画素が水平、垂直方向に二次元状に複数配設され、各列ごとに設けられた垂直転送ＣＣＤが一斉に各画素の蓄積電荷による画情報を受けて垂直方向に同時に転送し、各垂直転送ＣＣＤから並列的に順次送られてくる各１ライン分の画素の画情報を水平転送ＣＣＤが水平方向に転送することにより、各画素の画情報を時系列的に出力させるようにしたＣＣＤ撮像装置において、垂直方向に移動する被写体の速度に同期して垂直転送を行わせる手段をとり、同一の画情報に応じた電荷の蓄積を重ねて行わせるようにしたもので、別途回路を何ら必要とすることなく、垂直転送の駆動を制御するだけで撮影の感度を向上させることができるという利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＩＴ型のＣＣＤ撮像装置の一般的な構成例を示すブロック図である。
【図２】そのＩＴ型のＣＣＤ撮像装置におけるプログレッシブ駆動方式をとる場合の画素構成部分における部分的な電極構造を示す図である。
【図３】プログレッシブ駆動方式をとるＩＴ型のＣＣＤ撮像装置における各垂直転送ＣＣＤの駆動信号の例を示す波形図である。
【図４】プログレッシブ駆動方式をとるＩＴ型のＣＣＤ撮像装置の基本動作時における各垂直転送ＣＣＤの駆動信号に対する電荷井戸の動作状態を示す図である。
【図５】そのＩＴ型のＣＣＤ撮像装置におけるインターレス駆動方式をとる場合の画素構成部分における部分的な電極構造を示す図である。
【図６】インターレス駆動方式をとるＩＴ型のＣＣＤ撮像装置における各垂直転送ＣＣＤの駆動信号の一例を示す波形図である。
【図７】インターレス駆動方式をとるＩＴ型のＣＣＤ撮像装置の基本動作時における各垂直転送ＣＣＤの駆動信号に対する電荷井戸の動作状態の一例を示す図である。
【図８】インターレス駆動方式をとるＩＴ型のＣＣＤ撮像装置における各垂直転送ＣＣＤの駆動信号の他の例を示す波形図である。
【図９】インターレス駆動方式をとるＩＴ型のＣＣＤ撮像装置の基本動作時における各垂直転送ＣＣＤの駆動信号に対する電荷井戸の動作状態の他の例を示す図である。
【図１０】本発明によるプログレッシブ駆動方式をとるＩＴ型のＣＣＤ撮像装置における垂直転送の制御時の各垂直転送ＣＣＤの駆動信号の一例を示す図である。
【図１１】本発明によるプログレッシブ駆動方式をとるＩＴ型のＣＣＤ撮像装置における垂直転送の制御時の各垂直転送ＣＣＤの駆動信号の他の例を示す図である。
【図１２】本発明によるインターレス駆動方式をとるＩＴ型のＣＣＤ撮像装置における垂直転送の制御時の各垂直転送ＣＣＤの駆動信号の一例を示す図である。
【図１３】本発明によるインターレス駆動方式をとるＩＴ型のＣＣＤ撮像装置における垂直転送の制御時の各垂直転送ＣＣＤの駆動信号の他の例を示す図である。
【図１４】本発明によるインターレス駆動方式をとるＩＴ型のＣＣＤ撮像装置における垂直転送の制御時の各垂直転送ＣＣＤの駆動信号のさらに他の例を示す図である。
【符号の説明】
１  垂直転送ＣＣＤ
２  水平転送ＣＣＤ
３  出力回路
Ｄ  フォトダイオードからなる画素
【図１】
2004222219.tif 000003
【図２】
2004222219.tif 000004
【図３】
2004222219.tif 000005
【図４】
2004222219.tif 000006
【図５】
2004222219.tif 000007
【図６】
2004222219.tif 000008
【図７】
2004222219.tif 000009
【図８】
2004222219.tif 000010
【図９】
2004222219.tif 000011
【図１０】
2004222219.tif 000012
【図１１】
2004222219.tif 000013
【図１２】
2004222219.tif 000014
【図１３】
2004222219.tif 000015
【図１４】
2004222219.tif 000016