JP2895666B2 - 電荷結合装置の駆動方法 - Google Patents
電荷結合装置の駆動方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は電荷結合装置の駆動方
法に関するものである。
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電荷結合装置は固体撮像装置の構成に不
可欠な装置として知られている。
可欠な装置として知られている。
【０００３】図５（Ａ）は、２相クロック信号により駆
動される従来の電荷結合装置１１と、この電荷結合装置
１１へ信号をパラレル入力するためのホトダイオードア
レイ部２１とで構成された１次元固体撮像装置を概略的
に示したブロック図である。ただし、固体撮像装置に通
常備わるトランスファーパルスの入力線やリセットパル
スの入力線などは、この発明の説明に不要であるので、
図示を省略してある。また、図５（Ｂ）は電荷結合装置
１１を駆動するために用いるクロック信号φ1 及びφ2
のタイミングチャートである。以下、これら図を参照し
て、従来の電荷結合装置１１の構成及び動作について説
明する。
動される従来の電荷結合装置１１と、この電荷結合装置
１１へ信号をパラレル入力するためのホトダイオードア
レイ部２１とで構成された１次元固体撮像装置を概略的
に示したブロック図である。ただし、固体撮像装置に通
常備わるトランスファーパルスの入力線やリセットパル
スの入力線などは、この発明の説明に不要であるので、
図示を省略してある。また、図５（Ｂ）は電荷結合装置
１１を駆動するために用いるクロック信号φ1 及びφ2
のタイミングチャートである。以下、これら図を参照し
て、従来の電荷結合装置１１の構成及び動作について説
明する。
【０００４】この従来の電荷結合装置１１は、多段接続
された複数個の電荷結合素子部１３と、各電荷結合素子
部１３を転送されてきた信号を出力するための出力段
（通称アウトプットゲートＯＧ）１５と、出力段１５か
ら出力される信号を増幅するための出力アンプ１７とを
具える。各電荷結合素子部１３は、ホトダイオードアレ
イ部２１の個別ホトダイオード２１ａとそれぞれ接続さ
れこの個別ホトダイオード２１ａから最初に信号が入力
されるマスタ部分１３ａと、このマスタ部分１３ａから
前記信号が転送されるスレーブ部分１３ｂとで構成され
ている。そして、各電荷結合素子部１３のマスタ部分１
３ａにクロック信号φ1 がそれぞれ供給され、各電荷結
合素子部１３のスレーブ部分１３ｂにクロック信号φ2
がそれぞれ供給される構成とされている。なお、単に信
号という場合これは電荷結合装置を転送される信号電荷
を意味する（以下、同様。）。
された複数個の電荷結合素子部１３と、各電荷結合素子
部１３を転送されてきた信号を出力するための出力段
（通称アウトプットゲートＯＧ）１５と、出力段１５か
ら出力される信号を増幅するための出力アンプ１７とを
具える。各電荷結合素子部１３は、ホトダイオードアレ
イ部２１の個別ホトダイオード２１ａとそれぞれ接続さ
れこの個別ホトダイオード２１ａから最初に信号が入力
されるマスタ部分１３ａと、このマスタ部分１３ａから
前記信号が転送されるスレーブ部分１３ｂとで構成され
ている。そして、各電荷結合素子部１３のマスタ部分１
３ａにクロック信号φ1 がそれぞれ供給され、各電荷結
合素子部１３のスレーブ部分１３ｂにクロック信号φ2
がそれぞれ供給される構成とされている。なお、単に信
号という場合これは電荷結合装置を転送される信号電荷
を意味する（以下、同様。）。
【０００５】この電荷結合装置は次のように駆動され
る。
る。
【０００６】ホトダイオードアレイ部２１の各ホトダイ
オード２１ａで得られた信号が一定周期（いわゆる電荷
蓄積時間）毎に対応する電荷結合素子部１３のマスタ部
分１３ａのポテンシャル井戸にトランスファパルスに応
答し移送される。このとき各電荷結合素子部１３のスレ
ーブ部分１３ｂのポテンシャル井戸は信号が無い状態に
なっている。
オード２１ａで得られた信号が一定周期（いわゆる電荷
蓄積時間）毎に対応する電荷結合素子部１３のマスタ部
分１３ａのポテンシャル井戸にトランスファパルスに応
答し移送される。このとき各電荷結合素子部１３のスレ
ーブ部分１３ｂのポテンシャル井戸は信号が無い状態に
なっている。
【０００７】クロック信号が半周期分進みクロック信号
φ1 の電位とクロック信号φ2 の電位とが逆転すると、
各電荷結合素子部１３のマスタ部分１３ａのポテンシャ
ル井戸に蓄積されていた信号は同じ電荷結合素子部内の
スレーブ部分１３ｂのポテンシャル井戸に転送される。
φ1 の電位とクロック信号φ2 の電位とが逆転すると、
各電荷結合素子部１３のマスタ部分１３ａのポテンシャ
ル井戸に蓄積されていた信号は同じ電荷結合素子部内の
スレーブ部分１３ｂのポテンシャル井戸に転送される。
【０００８】さらにクロック信号が半周期分進みクロッ
ク信号φ1 の電位とクロック信号φ2 の電位とが再び反
転すると、各電荷結合素子部１３のスレーブ部分１３ｂ
のポテンシャルの井戸に蓄積されていた信号は今度は信
号転送方向（図５（Ａ）では右方向）において隣接する
電荷結合素子部のマスタ部分１３ａのポテンシャルの井
戸に転送される。このように、この従来の駆動方法で
は、クロック信号が１周期進むことにより信号が電荷結
合素子部１段分転送される。
ク信号φ1 の電位とクロック信号φ2 の電位とが再び反
転すると、各電荷結合素子部１３のスレーブ部分１３ｂ
のポテンシャルの井戸に蓄積されていた信号は今度は信
号転送方向（図５（Ａ）では右方向）において隣接する
電荷結合素子部のマスタ部分１３ａのポテンシャルの井
戸に転送される。このように、この従来の駆動方法で
は、クロック信号が１周期進むことにより信号が電荷結
合素子部１段分転送される。
【０００９】アウトプットゲート１５に転送されてきた
信号は出力アンプ１７を介し外部に出力される。アウト
プットゲート１５から一番遠い位置にある電荷結合素子
部（図５（Ａ）の例では最も左に位置する電荷結合素子
部）のマスタ部分のポテンシャル井戸にあった信号が外
部に出力されるまで、クロック信号φ1 及びφ2 による
上述の一連の処理が繰り返し行なわれる。
信号は出力アンプ１７を介し外部に出力される。アウト
プットゲート１５から一番遠い位置にある電荷結合素子
部（図５（Ａ）の例では最も左に位置する電荷結合素子
部）のマスタ部分のポテンシャル井戸にあった信号が外
部に出力されるまで、クロック信号φ1 及びφ2 による
上述の一連の処理が繰り返し行なわれる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電荷結合装置ではクロック信号が１周期進む毎に信号は
電荷結合素子部を１段分しか転送できないので、ホトダ
イオドアレイ部２１から電荷結合装置１１にパラレル入
力された信号をアウトプットゲート１５から全て出力す
るためには、電荷結合素子部の段数分のクロック信号を
電荷結合装置に供給する必要があった。したがって、信
号の読み出しを早めるためにクロック信号の周波数を上
げる必要があり、また、信号の概略を知りたい場合でも
全信号を忠実に取り出す場合と同様に電荷結合素子部の
段数分のクロック信号を電荷結合装置に供給する必要が
あるという問題点があった。
電荷結合装置ではクロック信号が１周期進む毎に信号は
電荷結合素子部を１段分しか転送できないので、ホトダ
イオドアレイ部２１から電荷結合装置１１にパラレル入
力された信号をアウトプットゲート１５から全て出力す
るためには、電荷結合素子部の段数分のクロック信号を
電荷結合装置に供給する必要があった。したがって、信
号の読み出しを早めるためにクロック信号の周波数を上
げる必要があり、また、信号の概略を知りたい場合でも
全信号を忠実に取り出す場合と同様に電荷結合素子部の
段数分のクロック信号を電荷結合装置に供給する必要が
あるという問題点があった。
【００１１】この発明はこのような点に鑑みなされたも
のであり、従ってこの出願の目的は、クロック信号の周
波数は一定のままで、信号を概略的に早く読み出したい
場合と信号を忠実に読み出したい場合とで信号読み取り
速度を可変出来る電荷結合装置と、これを用いた固体撮
像装置と、この電荷結合装置の駆動方法とを提供するこ
とにある。
のであり、従ってこの出願の目的は、クロック信号の周
波数は一定のままで、信号を概略的に早く読み出したい
場合と信号を忠実に読み出したい場合とで信号読み取り
速度を可変出来る電荷結合装置と、これを用いた固体撮
像装置と、この電荷結合装置の駆動方法とを提供するこ
とにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明の電荷結合装置の駆動方法によれば、複数
の電荷結合素子部を多段有し、信号をパラレルに入力し
シリアルに出力する電荷結合装置であって、各電荷結合
素子部は信号が初めに入力されるマスタ部分と該マスタ
部分から信号が転送されるスレーブ部分とで構成される
電荷結合装置を駆動するに当たり、奇数段目の各電荷結
合素子部のマスタ部分を第１のクロック信号供給手段と
それぞれ接続し、偶数段目の各電荷結合素子部のマスタ
部分を第２のクロック信号供給手段とそれぞれ接続し、
そして各電荷結合素子部のスレーブ部分を共通に接続
し、 第１のクロック信号供給手段から出力される第１の
クロック信号と第２のクロック信号供給手段から出力さ
れる第２のクロック信号とを同じとするか、第１のクロ
ック信号と第２のクロック信号とを逆相とするかを、場
合により選択して当該電荷結合装置を駆動することを特
徴とする。
め、この発明の電荷結合装置の駆動方法によれば、複数
の電荷結合素子部を多段有し、信号をパラレルに入力し
シリアルに出力する電荷結合装置であって、各電荷結合
素子部は信号が初めに入力されるマスタ部分と該マスタ
部分から信号が転送されるスレーブ部分とで構成される
電荷結合装置を駆動するに当たり、奇数段目の各電荷結
合素子部のマスタ部分を第１のクロック信号供給手段と
それぞれ接続し、偶数段目の各電荷結合素子部のマスタ
部分を第２のクロック信号供給手段とそれぞれ接続し、
そして各電荷結合素子部のスレーブ部分を共通に接続
し、 第１のクロック信号供給手段から出力される第１の
クロック信号と第２のクロック信号供給手段から出力さ
れる第２のクロック信号とを同じとするか、第１のクロ
ック信号と第２のクロック信号とを逆相とするかを、場
合により選択して当該電荷結合装置を駆動することを特
徴とする。
【００１３】この発明の実施に当たり、各電荷結合素子
部のマスタ部分にエリアセンサの垂直方向転送用の電荷
結合装置をそれぞれ接続して二次元構造の電荷結合装置
としても良い。またさらに、二次元構造の電荷結合装置
とする場合に、前記垂直方向転送用の電荷結合装置をこ
の発明の電荷結合装置と同じ構成としても良い。
部のマスタ部分にエリアセンサの垂直方向転送用の電荷
結合装置をそれぞれ接続して二次元構造の電荷結合装置
としても良い。またさらに、二次元構造の電荷結合装置
とする場合に、前記垂直方向転送用の電荷結合装置をこ
の発明の電荷結合装置と同じ構成としても良い。
【００１４】また、この発明を実施するに当たり電荷結
合装置として、その各電荷結合素子部のマスタ部分に、
ホトダイオードをそれぞれ接続した装置を用いるのが良
い。
合装置として、その各電荷結合素子部のマスタ部分に、
ホトダイオードをそれぞれ接続した装置を用いるのが良
い。
【００１５】
【００１６】
【作用】この出願の発明の構成によれば、第１のクロッ
ク信号と第２のクロック信号とを同じものとした場合、
信号はクロック信号半周期分でマスタ部分からスレブ部
分に転送されるので信号は従来同様にクロック信号１周
期で電荷結合素子部１段分転送される。また、第１のク
ロック信号と第２のクロック信号とを逆相とした場合、
信号転送方向において隣接する奇数及び偶数の１対の電
荷結合素子部のマスタ部分間ではポテンシャルの勾配が
でき、またそのときこれらマスタ部分間のスレーブ部分
はこの勾配の中間レベルとできるので、信号はクロック
信号半周期分で奇数段のマスタ部分からスレーブ部分を
通過し偶数段のマスタ部分に転送される。つまりクロッ
ク信号１周期で電荷結合素子部２段分転送される。ただ
し、第１のクロック信号と第２のクロック信号とを逆相
とした構成の場合は信号転送方向において隣接する奇数
番目及び偶数数番目の対の電荷結合素子部の信号同士が
加算される。
ク信号と第２のクロック信号とを同じものとした場合、
信号はクロック信号半周期分でマスタ部分からスレブ部
分に転送されるので信号は従来同様にクロック信号１周
期で電荷結合素子部１段分転送される。また、第１のク
ロック信号と第２のクロック信号とを逆相とした場合、
信号転送方向において隣接する奇数及び偶数の１対の電
荷結合素子部のマスタ部分間ではポテンシャルの勾配が
でき、またそのときこれらマスタ部分間のスレーブ部分
はこの勾配の中間レベルとできるので、信号はクロック
信号半周期分で奇数段のマスタ部分からスレーブ部分を
通過し偶数段のマスタ部分に転送される。つまりクロッ
ク信号１周期で電荷結合素子部２段分転送される。ただ
し、第１のクロック信号と第２のクロック信号とを逆相
とした構成の場合は信号転送方向において隣接する奇数
番目及び偶数数番目の対の電荷結合素子部の信号同士が
加算される。
【００１７】また、電荷結合装置として、マスタ部分に
ホトダイオードをそれぞれ接続した装置に本発明の駆動
方法を適用した場合は、撮像した画像の概略を通常の２
倍の速度で読み出せる。
ホトダイオードをそれぞれ接続した装置に本発明の駆動
方法を適用した場合は、撮像した画像の概略を通常の２
倍の速度で読み出せる。
【００１８】
【００１９】
【実施例】以下、図面を参照してこの出願の各発明の実
施例について説明する。なお、説明で用いる各図はこれ
ら発明が理解できる程度に各構成成分を概略的に示して
ある。
施例について説明する。なお、説明で用いる各図はこれ
ら発明が理解できる程度に各構成成分を概略的に示して
ある。
【００２０】 １．電荷結合装置及び固体撮像装置の説明 図５（Ａ）を用いて説明した固体撮像装置の電荷結合装
置に本発明の駆動方法を適用に好適な装置例につき説明
する。図１はその説明に供する図である。ただし、固体
撮像装置に通常備わるトランスファーパルス入力線やリ
セットパルスの入力線などは、この発明の説明に不要で
あるので、図示を省略してある。また、実施例の電荷結
合装置は３１の番号を付して示してある。
置に本発明の駆動方法を適用に好適な装置例につき説明
する。図１はその説明に供する図である。ただし、固体
撮像装置に通常備わるトランスファーパルス入力線やリ
セットパルスの入力線などは、この発明の説明に不要で
あるので、図示を省略してある。また、実施例の電荷結
合装置は３１の番号を付して示してある。
【００２１】この実施例の電荷結合装置３１の、図５
（Ａ）を用いて説明した従来の電荷結合装置１１との大
きな相違点は、各電荷結合素子部１３とクロック信号供
給手段との接続状態であり、奇数段目の各電荷結合素子
部１３のマスタ部分１３ａを第１のクロック信号供給手
段（図１ではクロック信号φ1 が供給される信号線とし
て示してある。）とそれぞれ接続し、偶数段目の各電荷
結合素子部１３のマスタ部分１３ａを第２のクロック信
号供給手段（図１ではクロック信号φ2 が供給される信
号線として示してある。）とそれぞれ接続し、各電荷結
合素子部１３のスレーブ部分１３ｂを共通にこの場合定
電圧源（図１では電圧Ｖdcが供給される信号線として示
してある。）とそれぞれ接続したことである。
（Ａ）を用いて説明した従来の電荷結合装置１１との大
きな相違点は、各電荷結合素子部１３とクロック信号供
給手段との接続状態であり、奇数段目の各電荷結合素子
部１３のマスタ部分１３ａを第１のクロック信号供給手
段（図１ではクロック信号φ1 が供給される信号線とし
て示してある。）とそれぞれ接続し、偶数段目の各電荷
結合素子部１３のマスタ部分１３ａを第２のクロック信
号供給手段（図１ではクロック信号φ2 が供給される信
号線として示してある。）とそれぞれ接続し、各電荷結
合素子部１３のスレーブ部分１３ｂを共通にこの場合定
電圧源（図１では電圧Ｖdcが供給される信号線として示
してある。）とそれぞれ接続したことである。
【００２２】クロック信号φ1 及びφ2 は、例えば後述
の駆動方法の項で説明するように設定するのが好適であ
る。また、定電圧電源の電圧Ｖdcはクロック信号のロー
レベル及びハイレベルの中間程度のレベルの電圧とする
のが好適である。ただし、電圧Ｖdcは、電荷結合装置の
設計次第では、クロック信号のローレベルより低い電圧
にまたはハイレベルより高い電圧にもできる。
の駆動方法の項で説明するように設定するのが好適であ
る。また、定電圧電源の電圧Ｖdcはクロック信号のロー
レベル及びハイレベルの中間程度のレベルの電圧とする
のが好適である。ただし、電圧Ｖdcは、電荷結合装置の
設計次第では、クロック信号のローレベルより低い電圧
にまたはハイレベルより高い電圧にもできる。
【００２３】また、他の実施例として次のような構成と
しても良い。
しても良い。
【００２４】図１を用いて説明した固体撮像装置では電
荷結合装置３１の各電荷結合素子部１３のマスタ部分１
３ａにそれぞれ接続する信号入力手段をホトダイオード
２１ａとしていたが、このホトダイオード２１ａの代わ
りにエリアセンサの垂直方向転送用の電荷結合装置を接
続する。このようにすることで、二次元の電荷結合装置
を構成できる。この場合の垂直方向転送用の電荷結合装
置は、図１を用いて説明した電荷結合装置３１と同じ構
成のものとしても、図５（Ａ）を用いて説明した電荷結
合装置１１としても、他の構成の電荷結合装置としても
良い。なお、電荷結合装置３１の各電荷結合素子部１３
のマスタ部分１３ａに垂直方向転送用の電荷結合装置を
それぞれ接続した構成とした場合、これら垂直方向転送
用の電荷結合装置の各電荷結合素子部にホトダイオード
をそれぞれ接続し二次元の固体撮像装置を構成すること
もできる。
荷結合装置３１の各電荷結合素子部１３のマスタ部分１
３ａにそれぞれ接続する信号入力手段をホトダイオード
２１ａとしていたが、このホトダイオード２１ａの代わ
りにエリアセンサの垂直方向転送用の電荷結合装置を接
続する。このようにすることで、二次元の電荷結合装置
を構成できる。この場合の垂直方向転送用の電荷結合装
置は、図１を用いて説明した電荷結合装置３１と同じ構
成のものとしても、図５（Ａ）を用いて説明した電荷結
合装置１１としても、他の構成の電荷結合装置としても
良い。なお、電荷結合装置３１の各電荷結合素子部１３
のマスタ部分１３ａに垂直方向転送用の電荷結合装置を
それぞれ接続した構成とした場合、これら垂直方向転送
用の電荷結合装置の各電荷結合素子部にホトダイオード
をそれぞれ接続し二次元の固体撮像装置を構成すること
もできる。
【００２５】 ２．電荷結合装置の駆動方法の説明この発明では 、以下に説明するように２つの駆動方法を
場合により使い分ける。
場合により使い分ける。
【００２６】２−１．φ2 ＝φ1 による駆動 先ず、第１のクロック信号φ1 と第２のクロック信号φ
2 とを同じ周期及び位相のクロック信号とし電荷結合装
置３１を駆動する例を説明する。なお、各電荷結合素子
部１３のスレーブ側の電圧Ｖdcはクロック信号φ1 のロ
ーレベル及びハイレベルの中間のレベル相当の電圧とし
てある。
2 とを同じ周期及び位相のクロック信号とし電荷結合装
置３１を駆動する例を説明する。なお、各電荷結合素子
部１３のスレーブ側の電圧Ｖdcはクロック信号φ1 のロ
ーレベル及びハイレベルの中間のレベル相当の電圧とし
てある。
【００２７】図２（Ａ）及び図３（Ａ）〜（Ｄ）はこの
実施例の駆動方法の説明に供する図である。図２（Α）
はここで用いるクロック信号を示したタイミングチャー
ト、図３（Ａ）は電荷結合装置３１の各電荷結合素子部
１３に供給されるクロック信号等の状態を示した図、図
３（Ｂ）〜（Ｄ）は各電荷結合素子部１３での、図２
（Ａ）の時刻ｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 それぞれの電位（表面ポ
テンシャルψ）及び信号の状態を示した図である。な
お、図３（Ｂ）〜（Ｄ）においてマスタ部分１３ａ及び
スレーブ部分各々が２つのポテンシャル井戸を持つよう
に示しているが、これは信号が逆方向に転送されるのを
防止するために従来から行なわれている配線手段（図
１、図５（Ａ）では図示を省略している。）で生じてい
ることであることを理解されたい（以下の図４（Ｂ）〜
（Ｄ）において同じ。）。
実施例の駆動方法の説明に供する図である。図２（Α）
はここで用いるクロック信号を示したタイミングチャー
ト、図３（Ａ）は電荷結合装置３１の各電荷結合素子部
１３に供給されるクロック信号等の状態を示した図、図
３（Ｂ）〜（Ｄ）は各電荷結合素子部１３での、図２
（Ａ）の時刻ｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 それぞれの電位（表面ポ
テンシャルψ）及び信号の状態を示した図である。な
お、図３（Ｂ）〜（Ｄ）においてマスタ部分１３ａ及び
スレーブ部分各々が２つのポテンシャル井戸を持つよう
に示しているが、これは信号が逆方向に転送されるのを
防止するために従来から行なわれている配線手段（図
１、図５（Ａ）では図示を省略している。）で生じてい
ることであることを理解されたい（以下の図４（Ｂ）〜
（Ｄ）において同じ。）。
【００２８】先ず、時刻ｔ1 においてトランスファパル
スによりホトダイオードアレイ部或いは垂直方向の電荷
結合装置から信号が各電荷結合素子部１３のマスタ部分
１３ａのポテンシャル井戸にそれぞれ移送される（図３
（Ｂ））。図３（Ｂ）においてＱS はホトダイオードア
レイなどから移送された信号を示す。
スによりホトダイオードアレイ部或いは垂直方向の電荷
結合装置から信号が各電荷結合素子部１３のマスタ部分
１３ａのポテンシャル井戸にそれぞれ移送される（図３
（Ｂ））。図３（Ｂ）においてＱS はホトダイオードア
レイなどから移送された信号を示す。
【００２９】次にクロック信号が半周期進み時刻ｔ2 に
おいてクロック信号のレベルが反転すると（この場合ロ
ーレベル）、各電荷結合素子部１３のマスタ部分１３ａ
の信号は同じ電荷結合素子部１３のスレーブ部分１３ｂ
に転送される（図３（Ｃ））。φ1 ＝φ2 であるので隣
接する電荷結合素子部１３のマスタ部分１３ａは共に低
い電位となりこれらマスタ部分間のスレーブ部分のみが
高い電位となるからである。
おいてクロック信号のレベルが反転すると（この場合ロ
ーレベル）、各電荷結合素子部１３のマスタ部分１３ａ
の信号は同じ電荷結合素子部１３のスレーブ部分１３ｂ
に転送される（図３（Ｃ））。φ1 ＝φ2 であるので隣
接する電荷結合素子部１３のマスタ部分１３ａは共に低
い電位となりこれらマスタ部分間のスレーブ部分のみが
高い電位となるからである。
【００３０】次にクロック信号がさらに半周期すすみ時
刻ｔ3 においてクロック信号のレベルが再び反転する
と、各電荷結合素子部１３のスレーブ部分１３ｂの信号
は今度は信号転送方向で隣接する電荷結合素子部１３の
マスタ部分１３ａに転送される（図３（Ｄ））。
刻ｔ3 においてクロック信号のレベルが再び反転する
と、各電荷結合素子部１３のスレーブ部分１３ｂの信号
は今度は信号転送方向で隣接する電荷結合素子部１３の
マスタ部分１３ａに転送される（図３（Ｄ））。
【００３１】このように、第１及び第２クロック信号を
同じにして（φ1 ＝φ2 として）電荷結合装置３１を駆
動すると、図５を用いて説明した従来の電荷結合装置１
１と同様にクロック信号１周期で信号を電荷結合素子部
１段分転送できる。この駆動方法は各電荷結合部の信号
を本来の分解能で忠実に読み出したい場合に有効であ
る。
同じにして（φ1 ＝φ2 として）電荷結合装置３１を駆
動すると、図５を用いて説明した従来の電荷結合装置１
１と同様にクロック信号１周期で信号を電荷結合素子部
１段分転送できる。この駆動方法は各電荷結合部の信号
を本来の分解能で忠実に読み出したい場合に有効であ
る。
【００３２】２−２．φ2 ＝φ1 バーによる駆動 次に、第２のクロック信号φ2 を第１のクロック信号φ
1 の逆相の信号すなわちφ1 バーとし電荷結合装置３１
を駆動する例を説明する。なお、この場合も各電荷結合
素子部１３のスレーブ側の電圧Ｖdcはクロック信号φ1
のローレベル及びハイレベルの中間のレベル相当の電圧
としてある。
1 の逆相の信号すなわちφ1 バーとし電荷結合装置３１
を駆動する例を説明する。なお、この場合も各電荷結合
素子部１３のスレーブ側の電圧Ｖdcはクロック信号φ1
のローレベル及びハイレベルの中間のレベル相当の電圧
としてある。
【００３３】図２（Ｂ）及び図４（Ａ）〜（Ｄ）はこの
実施例の駆動方法の説明に供する図である。図２（Ｂ）
はここで用いるクロック信号を示したタイミングチャー
ト、図４（Ａ）〜（Ｄ）は図３（Ａ）〜（Ｄ）の表記方
法と同様な表記方法で示した図である。
実施例の駆動方法の説明に供する図である。図２（Ｂ）
はここで用いるクロック信号を示したタイミングチャー
ト、図４（Ａ）〜（Ｄ）は図３（Ａ）〜（Ｄ）の表記方
法と同様な表記方法で示した図である。
【００３４】先ず、時刻ｔ1 においてトランスファパル
スによりホトダイオードアレイ部或いは垂直方向の電荷
結合装置から信号が各電荷結合素子部１３のマスタ部分
１３ａのポテンシャル井戸にそれぞれ移送される。その
ときクロック信号φ1 とφ2 とは共にハイレベルになっ
ている。その後、クロック信号φ1 とφ2 とが逆位相と
なるように駆動すると、奇数段目の電荷結合素子部に移
送された信号は動かず、偶数番目の電荷結合素子部のマ
スタ部分１３ａに移送された信号はこの電荷結合素子部
のスレーブ部分を通過し信号転送方向で隣接する奇数番
目の電荷結合素子部のマスタ部分１３ａに転送される
（図４（Ｂ））。即ち、ホトダイオードなどから各結合
素子部に移送された信号のうち、偶数番目の電荷結合素
子部に移送された信号は奇数段目の電荷結合素子部に移
送された信号に加算される。これは、クロック信号φ2
をクロック信号φ1 の逆相のものとしてあるので隣接す
る電荷結合素子部のマスタ部分間にポテンシャル勾配が
できかつスレーブ部分のレベルはこの勾配の中間レベル
となっていることによる。
スによりホトダイオードアレイ部或いは垂直方向の電荷
結合装置から信号が各電荷結合素子部１３のマスタ部分
１３ａのポテンシャル井戸にそれぞれ移送される。その
ときクロック信号φ1 とφ2 とは共にハイレベルになっ
ている。その後、クロック信号φ1 とφ2 とが逆位相と
なるように駆動すると、奇数段目の電荷結合素子部に移
送された信号は動かず、偶数番目の電荷結合素子部のマ
スタ部分１３ａに移送された信号はこの電荷結合素子部
のスレーブ部分を通過し信号転送方向で隣接する奇数番
目の電荷結合素子部のマスタ部分１３ａに転送される
（図４（Ｂ））。即ち、ホトダイオードなどから各結合
素子部に移送された信号のうち、偶数番目の電荷結合素
子部に移送された信号は奇数段目の電荷結合素子部に移
送された信号に加算される。これは、クロック信号φ2
をクロック信号φ1 の逆相のものとしてあるので隣接す
る電荷結合素子部のマスタ部分間にポテンシャル勾配が
できかつスレーブ部分のレベルはこの勾配の中間レベル
となっていることによる。
【００３５】次にクロック信号が半周期進み時刻ｔ2 に
なるとクロック信号のレベルが反転するので、各奇数番
目の電荷結合素子部のマスタ部分にあった信号は当該奇
数番目の電荷結合素子部のスレーブ部分を通過し信号転
送方向で隣接する偶数番目の電荷結合素子部のマスタ部
分に転送される（図４（Ｃ））。つまり、クロック信号
半周期で電荷結合素子部１段分信号が転送される。な
お、奇数番目の電荷結合素子部のスレーブ部分を信号が
通過してしまう理由は図４（Ｂ）の場合と同じである。
なるとクロック信号のレベルが反転するので、各奇数番
目の電荷結合素子部のマスタ部分にあった信号は当該奇
数番目の電荷結合素子部のスレーブ部分を通過し信号転
送方向で隣接する偶数番目の電荷結合素子部のマスタ部
分に転送される（図４（Ｃ））。つまり、クロック信号
半周期で電荷結合素子部１段分信号が転送される。な
お、奇数番目の電荷結合素子部のスレーブ部分を信号が
通過してしまう理由は図４（Ｂ）の場合と同じである。
【００３６】次にクロック信号がさらに半周期進んで時
刻ｔ3 になると、各偶数番目の電荷結合素子部のマスタ
部分にあった信号は当該偶数番目の電荷結合素子部のス
レーブ部分を通過し信号転送方向で隣接する奇数番目の
電荷結合素子部のマスタ部分に転送される（図４
（Ｄ））。
刻ｔ3 になると、各偶数番目の電荷結合素子部のマスタ
部分にあった信号は当該偶数番目の電荷結合素子部のス
レーブ部分を通過し信号転送方向で隣接する奇数番目の
電荷結合素子部のマスタ部分に転送される（図４
（Ｄ））。
【００３７】このように、第１及び第２クロック信号φ
1 ，φ2を逆相（φ2 ＝φ1 バー）として電荷結合装置
３１を駆動すると、クロック信号１周期で信号を電荷結
合素子部２段分転送できる。この駆動方法では信号転送
方向で隣り合う奇数及び偶数の電荷結合素子部の信号が
加算されてしまうが、φ1 ＝φ2 とした上述の駆動方法
に比べ２倍の速度で信号を読み出すことができる。この
ため、この駆動方法は信号を概略的に知るために早急に
読み出したい場合に有効である。なお、クロック信号φ
1 、φ2 の与え方で右隣り或いは左隣りの電荷結合素子
部の信号との加算は自由にできることはいうまでもな
い。
1 ，φ2を逆相（φ2 ＝φ1 バー）として電荷結合装置
３１を駆動すると、クロック信号１周期で信号を電荷結
合素子部２段分転送できる。この駆動方法では信号転送
方向で隣り合う奇数及び偶数の電荷結合素子部の信号が
加算されてしまうが、φ1 ＝φ2 とした上述の駆動方法
に比べ２倍の速度で信号を読み出すことができる。この
ため、この駆動方法は信号を概略的に知るために早急に
読み出したい場合に有効である。なお、クロック信号φ
1 、φ2 の与え方で右隣り或いは左隣りの電荷結合素子
部の信号との加算は自由にできることはいうまでもな
い。
【００３８】
【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の電荷結合装置の駆動方法によれば、第１のクロ
ック信号と第２のクロック信号とを同じものとした場
合、各電荷結合素子部に例えばホトダイオードアレイ部
からそれぞれ移送されている信号をクロック信号１周期
毎に順次に読み出すことができる。また、第１のクロッ
ク信号と第２のクロック信号とを逆相とした場合、信号
転送方向において隣接する奇数番目及び偶数数番目の対
の電荷結合素子部の信号同士が加算され分解能は低下す
るものの、全電荷結合素子部の信号を第１及び第２のク
ロック信号を同じとした場合の半分の時間で読み出すこ
とができる。
の発明の電荷結合装置の駆動方法によれば、第１のクロ
ック信号と第２のクロック信号とを同じものとした場
合、各電荷結合素子部に例えばホトダイオードアレイ部
からそれぞれ移送されている信号をクロック信号１周期
毎に順次に読み出すことができる。また、第１のクロッ
ク信号と第２のクロック信号とを逆相とした場合、信号
転送方向において隣接する奇数番目及び偶数数番目の対
の電荷結合素子部の信号同士が加算され分解能は低下す
るものの、全電荷結合素子部の信号を第１及び第２のク
ロック信号を同じとした場合の半分の時間で読み出すこ
とができる。
【００３９】これがため、クロック信号の周波数は一定
のままで、信号を概略的に早く読み出したい場合と信号
を忠実に読み出したい場合とで信号読み取り速度を可変
出来る電荷結合装置が提供できる。
のままで、信号を概略的に早く読み出したい場合と信号
を忠実に読み出したい場合とで信号読み取り速度を可変
出来る電荷結合装置が提供できる。
【００４０】
【００４１】
【図１】実施例の電荷結合装置及び固体撮像装置を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は駆動方法の説明に供する図
であり、用いたクロック信号のタイミングチャートであ
る。
であり、用いたクロック信号のタイミングチャートであ
る。
【図３】（Ａ）〜（Ｄ）は駆動方法の説明に供する図で
あり、（Ａ）は 電荷結合装置の各電荷結合素子部に供
給される駆動信号の説明図、（Ｂ）〜（Ｄ）は各時刻で
の電荷結合装置での信号転送の状態説明図である。
あり、（Ａ）は 電荷結合装置の各電荷結合素子部に供
給される駆動信号の説明図、（Ｂ）〜（Ｄ）は各時刻で
の電荷結合装置での信号転送の状態説明図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は駆動方法の他の例の説明に供
する図であり、（Ａ）は電荷結合装置の各電荷結合素子
部に供給される駆動信号の説明図、（Ｂ）〜（Ｄ）は各
時刻での電荷結合装置での信号転送の状態説明図であ
る。
する図であり、（Ａ）は電荷結合装置の各電荷結合素子
部に供給される駆動信号の説明図、（Ｂ）〜（Ｄ）は各
時刻での電荷結合装置での信号転送の状態説明図であ
る。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は従来技術の説明に供する図
である。
である。
１１：従来の電荷結合装置 １３：電荷結合素子部 １３ａ：電荷結合素子部のマスタ部分 １３ｂ：電荷結合素子部のスレーブ部分 １５：出力段（アウトプットゲート） １７：出力アンプ ２１：ホトダイオードアレイ部 ２１ａ：ホトダイオード ３１：電荷結合装置
Claims (1)
- 【請求項１】 電荷結合素子部を多段有し、信号をパラ
レルに入力しシリアルに出力する電荷結合装置であっ
て、各電荷結合素子部は信号が初めに入力されるマスタ
部分と該マスタ部分から前記信号が転送されるスレーブ
部分とで構成される電荷結合装置を駆動するに当たり、 奇数段目の各電荷結合素子部のマスタ部分を第１のクロ
ック信号供給手段とそれぞれ接続し、 偶数段目の各電荷結合素子部のマスタ部分を第２のクロ
ック信号供給手段とそれぞれ接続し、 各電荷結合素子部のスレーブ部分を共通に接続し、 前記第１のクロック信号供給手段から出力される第１の
クロック信号と前記第２のクロック信号供給手段から出
力される第２のクロック信号とを同じとするか、これら
第１のクロック信号と第２のクロック信号とを逆相とす
るかを、場合により選択して当該電荷結合装置を駆動す
ること を特徴とする電荷結合装置の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3226271A JP2895666B2 (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | 電荷結合装置の駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3226271A JP2895666B2 (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | 電荷結合装置の駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0568140A JPH0568140A (ja) | 1993-03-19 |
| JP2895666B2 true JP2895666B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=16842594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3226271A Expired - Fee Related JP2895666B2 (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | 電荷結合装置の駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2895666B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3494462B2 (ja) * | 1993-12-28 | 2004-02-09 | 株式会社東芝 | 信号処理装置 |
| DE60030828T2 (de) * | 1999-07-09 | 2007-02-08 | Bts Holding International Bv | Optische abtastvorrichtung mit umschaltbarer auflösung |
| DE10222685C1 (de) * | 2002-05-22 | 2003-08-14 | Oce Document Technologies Gmbh | Einrichtung und Verfahren zum Abtasten einer Vorlage |
| US7385638B2 (en) * | 2004-04-28 | 2008-06-10 | Eastman Kodak Company | Image sensor for still or video photography |
| JP2007251594A (ja) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Nec Electronics Corp | 固体撮像装置および固体撮像装置の動作方法 |
| JP4601630B2 (ja) | 2007-01-12 | 2010-12-22 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | リニアイメージセンサ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63164274A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-07 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
-
1991
- 1991-09-06 JP JP3226271A patent/JP2895666B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0568140A (ja) | 1993-03-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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