JP2889070B2 - 固体撮像装置の駆動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数列の感光部に蓄積
された信号電荷を２種類のゲート電極により転送部に読
み出す固体撮像装置の駆動方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、高速で動作する被写体や輝度の大
きな被写体の撮影を可能にする電子シャッターモードと
呼ばれる固体撮像装置の駆動方法がムービーの必須機能
になってきている。

【０００３】図４は、従来の固体撮像装置の駆動方法の
動作をしており、同図において、４１は信号電荷の蓄積
を行なう水平方向へ（２ｎ−１）列目の第１の感光部
（ｎは自然数）、４２は信号電荷の蓄積を行なう水平方
向へ（２ｎ）列目の第２の感光部、４３は第１の感光部
４１に蓄積された信号電荷の読み出しを行なう第１のゲ
ート電極、４４は第２の感光部４２に蓄積された信号電
荷の読み出しを行なう第２のゲート電極、４５は読み出
された信号電荷を転送する垂直転送部である。

【０００４】図５は、従来の固体撮像装置の駆動方法に
おける信号電荷の蓄積を制御するタイミング図であっ
て、同図において、５１は第１のゲート電極４３に印加
される第１の読み出しパルス、５２は第２のゲート電極
４４に印加される第２の読み出しパルス、５３は第１の
感光部４１及び第２の感光部４２に蓄積された信号電荷
を第１及び第２の感光部４１，４２の垂直方向下側の基
板に捨てる基板掃きパルスである。

【０００５】以下、上記のように構成された固体撮像装
置の駆動方法を時間を追って説明する。

【０００６】まず、基板掃き出しパルス５３が時間ｓ
１’から時間ｓ２’の間において印加され、その期間に
おいて第１の感光部４１及び第２の感光部４２に蓄積さ
れた信号電荷は基板に掃き出される。

【０００７】次に、時間ｓ２’から第１の読み出しパル
ス５１が立ち上がる時間ｔ１’までの期間Ｂにおいて、
図４（ａ）に示すように、信号電荷は第１の感光部４１
に蓄積され続ける。次に、時間ｔ１’から時間ｔ２’ま
での間において、図４（ｂ）に示すように、第１の感光
部４１に蓄積された信号電荷は垂直転送部４５に読み出
される。そして、時間ｔ２’から後に第１の感光部４１
は再び信号電荷の蓄積を始める。

【０００８】次に、第１の読み出しパルス５１の印加電
圧によって変動を受けた基板電位が元の電位に戻った後
の時間ｔ３’において第２の読み出しパルス５２を立ち
上げる。時間ｓ２’から時間ｔ３’までの期間Ｂ’に第
２の感光部４２に蓄積された信号電荷は、時間ｔ３’か
ら時間ｔ４’までの間において、図４（ｃ）に示すよう
に、すべて垂直転送部４５に読み出される。そして、時
間ｔ４’から後に第２の感光部４２は再び信号電荷の蓄
積を始める。これから後において、図４（ｄ）に示すよ
うに、第１の感光部４１及び第２の感光部４２のすべて
の感光部において信号電荷の蓄積が行われる。

【０００９】以降、基板掃き出しパルス５３がそれぞれ
印加される、時間ｓ３’から時間ｓ４’までの間、時間
ｓ５’から時間ｓ６’までの間及び時間ｓ７’から時間
ｓ８’までの間において、第１の感光部４１及び第２の
感光部４２の信号電荷は基板に掃き出される。

【００１０】この動作から、１垂直走査期間のうちの極
めて短い時間の信号が得られ、動解像度の高い映像が得
られる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の固体撮像装置の駆動方法によると、信号出力１フィ
ールド各ライン同士の間に蓄積時間のずれが生じ、速い
シャッタースピードでは感光部の各ラインの蓄積時間の
差による影響が大きくなり、信号出力に色ずれが生じる
という問題があった。

【００１２】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、第１の感光部における信号電荷の蓄積時間と第２
の感光部における信号電荷の蓄積時間との差を小さくす
ることができる固体撮像装置の駆動方法を提供すること
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、信号電荷の蓄積を行なう水平方向へ（２
ｎ−１）列目の第１の感光部（ｎは自然数）と、信号電
荷の蓄積を行なう水平方向へ（２ｎ）列目の第２の感光
部と、上記第１の感光部に蓄積された信号電荷の垂直転
送部への読み出しを行なう第１のゲート電極と、上記第
２の感光部に蓄積された信号電荷の垂直転送部への読み
出しを行なう第２のゲート電極とを備えた固体撮像装置
の駆動方法を対象とし、上記第１のゲート電極に印加さ
れる第１の読み出しパルス及び上記第２のゲート電極に
印加される第２の読み出しパルスをそれぞれ複数回に分
割し、分割された第１の読み出しパルス及び第２の読み
出しパルスをそれぞれ他方の垂直帰線消去期間に交互に
印加する構成とするものである。

【００１４】

【作用】上記の構成により、第１の読み出しパルス及び
第２の読み出しパルスをそれぞれ複数回に分割し且つ他
方の他方の垂直帰線消去期間に交互に印加するため、第
１の感光部及び第２の感光部に蓄積された信号電荷が基
板に捨てられてから、第１の読み出しパルスの１回目の
立上がりまでの時間と第２の読み出しパルスの１回目の
立上がりまでの時間と差が減少するので、第１の感光部
における信号電荷の蓄積時間と第２の感光部における信
号電荷の蓄積時間との差が減少する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。

【００１６】図１は本発明の一実施例に係る固体撮像装
置の駆動方法の動作を示すものであって、同図におい
て、１１は水平方向（２ｎ−１）列目の第１の感光部
（ｎは自然数）、１２は水平方向（２ｎ）列目の第２の
感光部、１３は第１の感光部１１に蓄積された信号電荷
の読み出しを行なう第１のゲート電極、１４は第２の感
光部１２に蓄積された信号電荷の読み出しを行なう第２
のゲート電極、１５は読み出された信号電荷を転送する
垂直転送部である。

【００１７】図２は、上記一実施例に係る固体撮像装置
の駆動方法における信号電荷の蓄積を制御するタイミン
グ図であって、同図において、２１は第１のゲート電極
１３に印加される第１の読み出しパルス、２２は第２の
ゲート電極１４に印加される第２の読み出しパルス、２
３は第１の感光部１１及び第２の感光部１２に蓄積され
た信号電荷を第１及び第２の感光部１１，１２の垂直方
向下側の基板に捨てる基板掃きパルスである。

【００１８】図３は、図２における信号電荷の読み出し
部分の拡大タイミング図である。

【００１９】第１の読み出しパルス２１及び第２の読み
出しパルス２２は垂直ブランキング期間内に印可さ
れ、”Ｈ”状態と”Ｌ”状態とを複数回ずつ繰り返す印
可電圧により第１の感光部１１及び第２の感光部１２に
蓄積された信号電荷はすべて垂直転送部１５に転送され
る。なお、本実施例においては、第１の読み出しパルス
２１及び第２の読み出しパルス２２は、それぞれ３回の
繰り返し印可電圧（”Ｈ”状態）によって信号電荷の転
送を行なうパルスである。

【００２０】第１の読み出しパルス２１は、時間ｔ１か
ら時間ｔ５までを１周期Ｔとするパルスであり、本実施
例では３周期分を有している。また、第２の読み出しパ
ルス２２は第１の読み出しパルス２１と時間Ｔ／２のず
れを有するパルスである。第１の読み出しパルス２１及
び第２の読み出しパルス２２は、共に”Ｈ”状態をとる
ことはなく、また時間ｔ２から時間ｔ３までの間及び時
間ｔ４から時間ｔ５までの間においては共に”Ｌ”状態
をとる。第１の読み出しパルス２１及び第２の読み出し
パルス２２が共に”Ｌ”状態をとることにより、歪んだ
基板電位が元の電位に戻る。印可電圧（”Ｈ”状態）と
基板電位との電位差を回復することにより、安定した電
荷読み出しを行なうことができる。

【００２１】以下、上記のような固体撮像装置の駆動方
法における信号電荷の蓄積時間及び読み出し方法につい
て、時間を追って説明する。

【００２２】まず、基板掃き出しパルス２３が時間ｓ１
から時間ｓ２の間において印加され、その期間におい
て、第１の感光部１１及び第２の感光部１２に蓄積され
た信号電荷は基板に掃き出される。時間ｓ２から第１の
読み出しパルス２１が立ち上がる時間ｔ１までの期間Ａ
において、図１（ａ）に示すように、第１の感光部１１
に信号電荷は蓄積され続ける。次に、時間ｔ１から時間
ｔ２の間において、図１（ｂ）に示すように、第１の感
光部１１に蓄積された信号電荷は垂直転送部２５に読み
出される。

【００２３】次に、第１の読み出しパルス２１の印加電
圧によって変動を受けた基板電位が元の電位に戻った後
の時間ｔ３において第２の読み出しパルス２２を立ち上
げる。時間ｓ２から時間ｔ３の期間Ａ’に第２の感光部
１２に蓄積された信号電荷は時間ｔ３から時間ｔ４の間
において、図１（ｃ）に示すように、垂直転送部１５に
読み出される。

【００２４】次に、第２の読み出しパルス２２の印加電
圧によって変動を受けた基板電位が元の電位に戻った
後、第１の読み出しパルス２１及び第２の読み出しパル
ス２２は、図１（ａ）及び図１（ｂ）の動作を繰り返
す。なお、本実施例では図１（ａ）及び図１（ｂ）の動
作を２回繰り返す。これにより、第１の感光部１１及び
第２の感光部１２に蓄積されたすべての信号電荷の転送
が行われる。

【００２５】次に、図１（ｄ）に示すように、第１の読
み出しパルス２１が最後に立ち下がる時間ｔ１０から後
に第１の感光部１１は電荷の蓄積を行ない始め、第２の
読み出しパルス２２が最後に立ち下がる時間ｔ１２から
後に第２の感光部１２は電荷の蓄積を行ない始める。

【００２６】以降、基板掃き出しパルス２３がそれぞれ
印加される時間ｓ３から時間ｓ４までの間、時間ｓ５か
ら時間ｓ６までの間及び時間ｓ７から時間ｓ８までの間
において、第１の感光部１１及び第２の感光部１２の信
号電荷はすべて基板に掃き出される。

【００２７】以上のように、本実施例によると、第１の
読み出しパルス２１が立ち上がる直前の基板掃き出しパ
ルス２３の立ち下がりタイミングを第１の読み出しパル
ス１１に近づけることによりシャッタースピードを速く
することができる。

【００２８】また、本実施例によると、第１の読み出し
パルス２１及び第２の読み出しパルス２２は、それぞれ
３回に分けられ且つ他方の垂直帰線消去期間に３回ずつ
交互に印加されるので、基板掃き出しパルス２３が立ち
下がる時間から第１の読み出しパルス２１が１回目に立
ち上がるまでの時間と、基板掃き出しパルス２３が立ち
下がる時間から第１の読み出しパルス２１が１回目に立
ち上がるまでの時間との差は小さくなる。このように、
第１の感光部１１の読み出し開始時間ｔ１から第２の感
光部１２の読み出し開始時間ｔ３までの時間を短くした
ことにより、第１の感光部１１及び第２の感光部１２に
おける信号電荷の蓄積時間の差を低減でき、これによ
り、信号出力１フィールド各ライン同士の間の時間的ず
れを抑制できるので、速いシャッタースピードでも、信
号出力の色ずれを抑えることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る固体
撮像装置の駆動方法は、第１の読み出しパルス及び第２
の読み出しパルスをそれぞれ複数回に分割し且つ他方の
他方の垂直帰線消去期間に交互に印加するため、第１及
び第２の感光部に蓄積された信号電荷が基板に捨てられ
てから、第１の読み出しパルスの１回目の立上がりまで
の時間と第２の読み出しパルスの１回目の立上がりまで
の時間と差が減少し、これに伴って、第１の感光部にお
ける信号電荷の蓄積時間と第２の感光部における信号電
荷の蓄積時間との差が減少するので、信号出力１フィー
ルド各ラインの時間的ずれを抑制することができる。

【００３０】このため、本発明によると、高速シャッタ
ー使用時における信号出力の色ずれを抑制できる優れた
固体撮像装置の駆動方法を実現することができ、その実
用効果は絶大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る固体撮像装置の駆動方
法を説明する模式図である。

【図２】上記一実施例に係る固体撮像装置の駆動方法を
説明するタイミング図である。

【図３】図２における信号電荷の読み出し部分の拡大タ
イミング図である。

【図４】従来の固体撮像装置の駆動方法を説明する模式
図である。

【図５】従来の固体撮像装置の駆動方法を説明するタイ
ミング図である。

【符号の説明】

１１ 第１の感光部 １２ 第２の感光部 １３ 第１のゲート電極 １４ 第２のゲート電極 １５ 垂直転送部 ２１ 第１の読み出しパルス ２２ 第２の読み出しパルス ２３ 基板掃き出しパルス Ａ 第１の感光部における信号電荷の蓄積時間 Ａ’ 第２の感光部における信号電荷の蓄積時間 Ｆ １フィールド期間 Ｔ 読み出し部分のパルスの周期

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04N 5/335

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号電荷の蓄積を行なう水平方向へ（２
   ｎ−１）列目の第１の感光部（ｎは自然数）と、信号電
   荷の蓄積を行なう水平方向へ（２ｎ）列目の第２の感光
   部と、上記第１の感光部に蓄積された信号電荷の垂直転
   送部への読み出しを行なう第１のゲート電極と、上記第
   ２の感光部に蓄積された信号電荷の垂直転送部への読み
   出しを行なう第２のゲート電極とを備えた固体撮像装置
   の駆動方法であって、上記第１のゲート電極に印加され
   る第１の読み出しパルス及び上記第２のゲート電極に印
   加される第２の読み出しパルスをそれぞれ複数回に分割
   し、分割された第１の読み出しパルス及び第２の読み出
   しパルスをそれぞれ他方の垂直帰線消去期間に交互に印
   加することを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。