JP2889103B2 - 固体撮像素子の駆動方法 - Google Patents

固体撮像素子の駆動方法

Info

Publication number
JP2889103B2
JP2889103B2 JP5321527A JP32152793A JP2889103B2 JP 2889103 B2 JP2889103 B2 JP 2889103B2 JP 5321527 A JP5321527 A JP 5321527A JP 32152793 A JP32152793 A JP 32152793A JP 2889103 B2 JP2889103 B2 JP 2889103B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photoelectric conversion
signal
group
charge
conversion elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP5321527A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH07177433A (ja
Inventor
勝見 武田
賢朗 曽根
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP5321527A priority Critical patent/JP2889103B2/ja
Publication of JPH07177433A publication Critical patent/JPH07177433A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2889103B2 publication Critical patent/JP2889103B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は固体撮像素子のダイナミ
ックレンジを拡大することができる固体撮像素子の駆動
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、固体撮像素子を利用したカメラが
普及しており、低照度から高照度までの広い被写体照度
の範囲において鮮明な画像が得られるように、固体撮像
素子としては、より広いダイナミックレンジの実現が求
められている。
【0003】以下、従来の固体撮像素子の駆動方法につ
いて説明する。
【0004】図4は固体撮像素子の模式図であって、図
4において、1は第1群の光電変換素子、2は第2群の
光電変換素子、3は第1群の光電変換素子1及び第2群
の光電変換素子2に蓄積された信号電荷を垂直方向に転
送する垂直転送部、4は垂直転送部3から転送される信
号電荷を水平方向に転送する水平転送部、5は水平転送
部4からの信号電荷を信号電圧に変換して出力する信号
電荷検出部、Voは信号電荷検出部5から出力される信
号出力をそれぞれ示している。また、本固体撮像素子
は、半導体基板に電圧を加えることにより、第1群の光
電変換素子1及び第2群の光電変換素子2に蓄積された
電荷を基板方向に排出する構造を有している。
【0005】図5は図4に示す固体撮像素子の駆動タイ
ミングを示しており、図5において、BLKは帰線消去
信号、CH1は第1群の光電変換素子1から電荷を読み
出すタイミング、CH2は第2群の光電変換素子2から
電荷を読み出すタイミング、SUBは固体撮像素子の半
導体基板に電圧を加えて第1群の光電変換素子1及び第
2群の光電変換素子2に蓄積された電荷を基板方向に排
出するタイミングを示している。
【0006】次に、図4及び図5を参照しながら従来の
固体撮像素子の駆動方法について説明する。
【0007】まず、第1群の光電変換素子1に蓄積され
た信号電荷を垂直帰線消去期間内のCH1のaのタイミ
ングにおいて垂直転送部3に読み出し、次に、第2群の
光電変換素子2に蓄積された信号電荷を垂直帰線消去期
間内のCH2のbのタイミングにおいて垂直転送部3に
読み出す。その後、第1群の光電変換素子1から読み出
された信号電荷と第2群の光電変換素子2から読み出さ
れた信号電荷とを垂直転送部3において混合し、混合さ
れた信号電荷を水平転送部4を経て信号電荷検出部5に
転送し、信号電荷検出部5において信号出力Voに変換
する。
【0008】図6は被写体照度に対する信号出力Voの
関係を示しており、グラフ1は固体撮像素子の駆動を行
なった時の被写体照度に対する信号出力Voの関係を示
し、グラフ2は固体撮像素子の駆動に加えて図5に示す
SUBのcのタイミングで半導体基板に電圧を印加し光
電変換部の電荷を基板方向に排出した時の被写体照度に
対する信号出力Voの関係を示している。図6に示すよ
うに、グラフ1では照度6で信号出力Voは飽和する。
これに対して第1群の光電変換素子1及び第2群の光電
変換素子2に蓄積された電荷をSUBのcのタイミング
で基板方向に排出し電荷蓄積時間を短くすることによ
り、グラフ2に示すように信号出力Voは照度7で飽和
する。つまりグラフ2の状態においてはグラフ1の状態
に比べて信号出力Voが飽和する照度は高くなる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の固体撮像素子の駆動方法によると、垂直帰線消去期
間内に読み出される信号電荷については、固体撮像素子
の光電変換特性が1つに限られているため、明暗差の大
きな被写体を撮像したときに高照度部の信号出力Voが
飽和しないように第1群及び第2群の光電変換素子1,
2の電荷蓄積時間を短くすると低照度部の信号出力Vo
が小さくなり映像信号のS/Nが悪くなり、逆に、低照
度部のS/Nを高くするために第1群及び第2群の光電
変換素子1,2の電荷蓄積時間を長くすると高照度部の
信号出力Voが飽和してしまう。
【0010】このため、従来の固体撮像素子の駆動方法
によると、固体撮像素子のダイナミックレンジに限界が
あり、低照度から高照度までの広い被写体照度の範囲に
おいて満足できる鮮明な画像が得られないという問題が
ある。
【0011】前記に鑑み、本発明は、固体撮像素子のダ
イナミックレンジを拡大し、低照度から高照度までの広
い被写体照度の範囲において鮮明な画像が得られるよう
にすることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、請求項1の発明が具体的に講じた解決手段は、第1
群の光電変換素子と第2群の光電変換素子とが二次元的
に配列されてなる光電変換部と、該光電変換部に蓄積さ
れる信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、該垂
直転送部から転送されてくる信号電荷を水平方向に転送
する水平転送部と、該水平転送部からの信号電荷を信号
電圧又は信号電流に変換して出力する信号電荷検出部と
を備え、前記光電変換部に蓄積された電荷を任意に排出
することができる電荷排出構造を有する固体撮像素子の
駆動方法を対象とし、前記第1群の光電変換素子に蓄積
された電荷を前記垂直転送部へ読み出した後、前記光電
変換部に蓄積された電荷を排出し、次に、前記第2群の
光電変換素子に蓄積された電荷を前記垂直転送部へ読み
出し、次に、電荷蓄積時間が互いに異なる前記第1群の
光電変換素子から読み出した信号電荷と前記第2群の光
電変換素子から読み出した信号電荷とをそれぞれ独立に
前記信号電荷検出部から出力する構成とするものであ
る。
【0013】請求項2の発明は、請求項1の構成に、前
記電荷排出構造は半導体基板に電圧を加えることによっ
て前記光電変換部に蓄積された電荷を排出する構造であ
り、前記光電変換部に蓄積された電荷を排出する工程は
半導体基板に電圧を加えて前記光電変換部に蓄積された
電荷を排出する工程であるという構成を付加するもので
ある。
【0014】
【作用】請求項1の構成により、垂直帰線消去期間内に
おいて第1群の光電変換素子1及び第2群の光電変換素
子2から読み出される信号電荷をそれぞれ独立して出力
するため、電荷蓄積時間が互いに異なる2つの信号出
力、すなわち互いに異なる2種の光電変換特性を有する
信号出力を同時に得ることができる。
【0015】請求項2の構成により、半導体基板に電圧
を加えることによって光電変換部に蓄積された電荷を排
出するので、光電変換部に蓄積された電荷の排出が容易
である。
【0016】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図1及び
図4を参照しながら説明する。
【0017】図4に示す固体撮像素子の模式図は、本発
明の一実施例に係る駆動方法が適用される固体撮像素子
と同様である。従って、ここでは、固体撮像素子の構造
についての説明は省略する。
【0018】図1は本発明の一実施例に係る固体撮像素
子の駆動方法の駆動タイミングを示すものであり、図1
において、BLKは帰線消去信号、CH1は第1群の光
電変換素子1から電荷を読み出すタイミング、CH2は
第2群の光電変換素子2から電荷を読み出すタイミン
グ、SUBは固体撮像素子の半導体基板に電圧を加えて
第1群の光電変換素子1及び第2群の光電変換素子2に
蓄積された電荷を基板方向に排出するタイミング、T1
は第1群の光電変換素子1から読み出される信号電荷の
電荷蓄積時間、T2は第2群の光電変換素子2から読み
出される信号電荷の電荷蓄積時間をそれぞれ示してい
る。
【0019】以下、本発明の一実施例に係る固体撮像素
子の駆動方法について説明する。
【0020】まず、第1群の光電変換素子1に蓄積され
た信号電荷を垂直帰線消去期間内においてCH1のAの
タイミングで垂直転送部3に読み出し、その後、SUB
のCのタイミングで半導体基板に電圧を加えて第1群の
光電変換素子1及び第2群の光電変換素子2からなる光
電変換部の電荷を基板方向に排出した後、第2群の光電
変換素子2に蓄積された信号電荷をCH2のBのタイミ
ングで垂直転送部3に読み出す。次に、第1群の光電変
換素子1及び第2群の光電変換素子2から読み出された
それぞれの信号電荷を混合することなく水平転送部4を
経て信号電荷検出部5に転送し、信号電荷検出部5にお
いて信号出力Voに変換する。
【0021】ここで、第1群の光電変換素子1から読み
出された信号電荷の電荷蓄積時間は、SUBのDのタイ
ミングで第1群の光電変換素子1及び第2群の光電変換
素子2からなる光電変換部の電荷を基板方向に排出して
からCH1のAのタイミングで垂直転送部3に読み出す
までの時間T1であり、第2群の光電変換素子2から読
み出された信号電荷の電荷蓄積時間はSUBのCのタイ
ミングで第1群の光電変換素子1及び第2群の光電変換
素子2からなる光電変換部の電荷を基板方向に排出して
からCH2のBのタイミングで垂直転送部3に読み出す
までの時間T2である。よって、両者の電荷蓄積時間の
関係はT2<<T1である。
【0022】図2は本実施例に係る固体撮像素子の駆動
方法における被写体照度に対する信号出力Voの関係を
示したものである。図2において、グラフ3は第1群の
光電変換素子1から読み出された信号電荷についての被
写体照度に対する信号出力Voの関係を示し、グラフ4
は第2群の光電変換素子2から読み出された信号電荷に
ついての被写体照度に対する信号出力Voの関係を示し
ている。電荷蓄積時間がT1である第1群の光電変換素
子1から読み出された信号電荷による信号出力Voは照
度8で飽和する。これに対して、電荷蓄積時間がT1よ
りも短い第2群の光電変換素子2から読み出された信号
電荷による信号出力Voは、第1群の光電変換素子1か
ら読み出された信号電荷による信号出力Voが飽和する
照度8よりも更に高い照度である照度9で飽和する。
【0023】このように、垂直帰線消去期間内において
第1群の光電変換素子1及び第2群の光電変換素子2か
ら読み出される信号電荷をそれぞれ独立して出力するこ
とにより、電荷蓄積時間が互いに異なる2つの信号出
力、すなわち互いに異なる2種の光電変換特性を有する
信号出力を同時に得ることができる。
【0024】従って、明暗差の大きな被写体を撮像した
際において、第1群の光電変換素子1から読み出された
信号出力Voが飽和するグラフ3に示す照度8よりも高
い高照度部については、グラフ4に示すような信号出力
Voが飽和に達していない第2群の光電変換素子2から
読み出された信号出力Voを映像信号として用い、照度
8よりも低い照度部については信号出力が大きい第1群
の光電変換素子1から読み出された信号出力Voを映像
信号として用いることにより、被写体の低照度の部分か
ら高照度な部分まで鮮明な映像信号が得られる。すなわ
ち、固体撮像素子のダイナミックレンジを拡大すること
ができる。
【0025】図3は、本実施例に係る固体撮像素子の駆
動方法における被写体照度に対する映像信号出力の関係
を示したものであり、照度8よりも低い照度部について
は信号出力が大きい第1群の光電変換素子1から読み出
された信号出力Voを映像信号として用い、照度8より
も高い照度部については第2群の光電変換素子2から読
み出された信号出力Voを映像信号として用いることに
よってグラフ5に示すような光電変換特性を得ることが
できる。
【0026】被写体照度が連続的に変化している場合に
は、照度8付近の被写体照度では映像信号の輝度レベル
の変化は連続的ではないが、本実施例に係る固体撮像素
子の駆動方法によると、映像信号が飽和することなく被
写体の低照度の部分から高照度な部分まで鮮明な映像信
号が得ることができ、その効果は絶大である。
【0027】なお、前記実施例においては、1つの水平
転送部を用いて駆動方法を説明したが、複数の水平転送
部を有する構成の固体撮像素子を用いてもよい。
【0028】また、前記実施例においては、半導体基板
に電圧を加えることにより光電変換素子に蓄積された電
荷を排出する構造の固体撮像素子を用いて駆動方法を説
明したが、光電変換素子に蓄積された電荷を任意に外部
に排出できる構造のものであれば如何なる構造の固体撮
像素子を用いてもよい。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
係る固体撮像素子の駆動方法によると、垂直帰線消去期
間内において第1群の光電変換素子1及び第2群の光電
変換素子2から読み出される信号電荷をそれぞれ独立に
信号電荷検出部から出力するため、電荷蓄積時間が互い
に異なる2つの信号出力、すなわち互いに異なる2種の
光電変換特性を有する信号出力を同時に得ることができ
るので、明暗差の大きな被写体を撮像した際に、被写体
における照度分布に対応して前記2つの信号のいずれか
をサンプリングすることにより、高照度部及び低照度部
のいずれの部分においても、S/Nの悪化を招くことな
く固体撮像素子のダイナミックレンジを拡大することが
できる。
【0030】請求項2の発明に係る固体撮像素子の駆動
方法によると、半導体基板に電圧を加えることによって
光電変換部に蓄積された電荷を排出するので、光電変換
部に蓄積された電荷の排出が容易である。
【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素子の駆動方
法における駆動タイミングを示す図である。
【図2】前記一実施例に係る固体撮像素子の駆動方法の
駆動タイミングによる被写体照度に対する信号出力Vo
の関係を示す図である。
【図3】前記一実施例に係る固体撮像素子の駆動方法の
駆動タイミングによる被写体照度に対する映像信号出力
の関係を示す図である。
【図4】本発明の一実施例及び従来の固体撮像素子の駆
動方法が適用される固体撮像素子の模式図である。
【図5】従来の固体撮像素子の駆動方法における駆動タ
イミングを示す図である。
【図6】従来の固体撮像素子の駆動方法の駆動タイミン
グによる被写体照度に対する信号出力Voの関係を示す
図である。
【符号の説明】
1 第1群の光電変換素子 2 第2群の光電変換素子 3 垂直転送部 4 水平転送部 5 信号電荷検出部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−30519(JP,A) 特開 平3−117281(JP,A) 特開 平3−13075(JP,A) 特開 昭62−180683(JP,A) 特開 昭63−158981(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04N 5/30 - 5/335

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1群の光電変換素子と第2群の光電変
    換素子とが二次元的に配列されてなる光電変換部と、該
    光電変換部に蓄積される信号電荷を垂直方向に転送する
    垂直転送部と、該垂直転送部から転送されてくる信号電
    荷を水平方向に転送する水平転送部と、該水平転送部か
    らの信号電荷を信号電圧又は信号電流に変換して出力す
    る信号電荷検出部とを備え、前記光電変換部に蓄積され
    た電荷を任意に排出することができる電荷排出構造を有
    する固体撮像素子の駆動方法であって、前記第1群の光
    電変換素子に蓄積された電荷を前記垂直転送部へ読み出
    した後、前記光電変換部に蓄積された電荷を排出し、次
    に、前記第2群の光電変換素子に蓄積された電荷を前記
    垂直転送部へ読み出し、次に、電荷蓄積時間が互いに異
    なる前記第1群の光電変換素子から読み出した信号電荷
    と前記第2群の光電変換素子から読み出した信号電荷と
    をそれぞれ独立に前記信号電荷検出部から出力すること
    を特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
  2. 【請求項2】 前記電荷排出構造は半導体基板に電圧を
    加えることによって前記光電変換部に蓄積された電荷を
    排出する構造であり、前記光電変換部に蓄積された電荷
    を排出する工程は半導体基板に電圧を加えて前記光電変
    換部に蓄積された電荷を排出する工程であることを特徴
    とする請求項1に記載の固体撮像素子の駆動方法。
JP5321527A 1993-12-21 1993-12-21 固体撮像素子の駆動方法 Expired - Fee Related JP2889103B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5321527A JP2889103B2 (ja) 1993-12-21 1993-12-21 固体撮像素子の駆動方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5321527A JP2889103B2 (ja) 1993-12-21 1993-12-21 固体撮像素子の駆動方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07177433A JPH07177433A (ja) 1995-07-14
JP2889103B2 true JP2889103B2 (ja) 1999-05-10

Family

ID=18133570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5321527A Expired - Fee Related JP2889103B2 (ja) 1993-12-21 1993-12-21 固体撮像素子の駆動方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2889103B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6903770B1 (en) 1998-07-27 2005-06-07 Sanyo Electric Co., Ltd. Digital camera which produces a single image based on two exposures

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07177433A (ja) 1995-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3559640B2 (ja) 光電変換装置
JP3492029B2 (ja) 撮像装置
JPH09219824A (ja) 固体撮像装置
JP2868915B2 (ja) 固体撮像装置
JP3337976B2 (ja) 撮像装置
US7277128B2 (en) Image-sensing device having a plurality of output channels
JPH04262679A (ja) 固体撮像素子の駆動方法
JPH11150685A (ja) 固体撮像装置およびその駆動方法、並びにカメラ
JP3310176B2 (ja) Mos型固体撮像装置
JP2702982B2 (ja) 撮像装置
JPH06245145A (ja) 固体撮像装置の駆動方法
JP2889103B2 (ja) 固体撮像素子の駆動方法
Nomoto et al. A 4 M-Pixel CMD image sensor with block and skip access capability
JPH0834558B2 (ja) 高品質ビデオカメラ
JP3212809B2 (ja) 固体撮像素子の駆動方法
US7616354B2 (en) Image capture apparatus configured to divisionally read out accumulated charges with a plurality of fields using interlaced scanning
JP2988557B2 (ja) 固体撮像装置及びそれを用いたカメラ装置
JP3858361B2 (ja) 固体撮像装置及びその駆動方法、並びにカメラ
JPH10285467A (ja) 撮像装置
JPH0645576A (ja) 固体撮像素子
JPH0654259A (ja) Fit型固体撮像装置
JP2807342B2 (ja) 固体撮像素子の駆動方法
JP2791999B2 (ja) 固体撮像装置の駆動方法と固体撮像装置
JPH0884297A (ja) 固体撮像装置およびその駆動方法
JPH11331706A (ja) 固体撮像素子およびその駆動方法、並びにカメラシステム

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19990202

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080219

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090219

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100219

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100219

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110219

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120219

Year of fee payment: 13

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees