JP2974799B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JP2974799B2 JP2974799B2 JP3015708A JP1570891A JP2974799B2 JP 2974799 B2 JP2974799 B2 JP 2974799B2 JP 3015708 A JP3015708 A JP 3015708A JP 1570891 A JP1570891 A JP 1570891A JP 2974799 B2 JP2974799 B2 JP 2974799B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、広いダイナミックレ
ンジをもつようにした電荷変調素子（ChargeModulation
Device：以下ＣＭＤと略称する）を画素として用いた
固体撮像装置に関する。
ンジをもつようにした電荷変調素子（ChargeModulation
Device：以下ＣＭＤと略称する）を画素として用いた
固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来ＣＭＤを画素として用いた固体撮像
装置については種々の提案がなされており、例えば特開
昭６１−１３６３８８号において本発明者等により提案
がなされている。ＣＭＤは、絶縁物又は高抵抗半導体基
板上に形成した半導体層の表面にソース領域及びドレイ
ン領域を設けると共に、これらのソース領域及びドレイ
ン領域の間にゲート領域を設けて、半導体層の表面と平
行にソース・ドレイン電流が流れるように構成した撮像
素子で、次にかかるＣＭＤ撮像素子を用いた従来の固体
撮像装置を、図３の回路構成図に基づいて説明する。ま
ず各画素を構成するＣＭＤ１-11, １-12,・・・・１-mn を
マトリッスク状に配列し、その各ドレインには共通にビ
デオ・バイアスＶDD（＞０）を印加する。Ｘ方向に配列
されたＣＭＤ群のゲート端子は行ライン２-1，２-2,・・・
２-mにそれぞれ接続し、Ｙ方向に配列されたＣＭＤ群の
ソース端子は列ライン３-1，３-2,・・・３-nにそれぞれ接
続する。上記列ライン３-1，３-2,・・・３-nは、それぞれ
列選択用トランジスタ４-1，４-2,・・・４-n及び反選択用
トランジスタ５-1，５-2,・・・５-nを介して、信号線６及
びＧＮＤに接地されたレファレンス・ライン７にそれぞ
れ共通に接続する。信号線６は入力が仮想接地された電
流−電圧変換型のプリアンプ12に接続され、プリアンプ
12の出力端９には負極性の映像信号が時系列で読み出さ
れる。また、行ライン２-1，２-2,・・・２-mは垂直走査回
路10に接続して、それぞれ信号φG1，φG2,・・・φGmを印
加し、列選択用トランジスタ４-1，４-2,・・・４-n及び反
選択用トランジスタ５-1，５-2,・・・５-nのゲート端子
は、水平走査回路11に接続して、それぞれ信号φS1，φ
S2,・・・φSn及び各々の反転信号を印加する。なお各ＣＭ
Ｄは同一基板上に形成し、その基板には基板電圧ＶSUB
を印加するようになっている。
装置については種々の提案がなされており、例えば特開
昭６１−１３６３８８号において本発明者等により提案
がなされている。ＣＭＤは、絶縁物又は高抵抗半導体基
板上に形成した半導体層の表面にソース領域及びドレイ
ン領域を設けると共に、これらのソース領域及びドレイ
ン領域の間にゲート領域を設けて、半導体層の表面と平
行にソース・ドレイン電流が流れるように構成した撮像
素子で、次にかかるＣＭＤ撮像素子を用いた従来の固体
撮像装置を、図３の回路構成図に基づいて説明する。ま
ず各画素を構成するＣＭＤ１-11, １-12,・・・・１-mn を
マトリッスク状に配列し、その各ドレインには共通にビ
デオ・バイアスＶDD（＞０）を印加する。Ｘ方向に配列
されたＣＭＤ群のゲート端子は行ライン２-1，２-2,・・・
２-mにそれぞれ接続し、Ｙ方向に配列されたＣＭＤ群の
ソース端子は列ライン３-1，３-2,・・・３-nにそれぞれ接
続する。上記列ライン３-1，３-2,・・・３-nは、それぞれ
列選択用トランジスタ４-1，４-2,・・・４-n及び反選択用
トランジスタ５-1，５-2,・・・５-nを介して、信号線６及
びＧＮＤに接地されたレファレンス・ライン７にそれぞ
れ共通に接続する。信号線６は入力が仮想接地された電
流−電圧変換型のプリアンプ12に接続され、プリアンプ
12の出力端９には負極性の映像信号が時系列で読み出さ
れる。また、行ライン２-1，２-2,・・・２-mは垂直走査回
路10に接続して、それぞれ信号φG1，φG2,・・・φGmを印
加し、列選択用トランジスタ４-1，４-2,・・・４-n及び反
選択用トランジスタ５-1，５-2,・・・５-nのゲート端子
は、水平走査回路11に接続して、それぞれ信号φS1，φ
S2,・・・φSn及び各々の反転信号を印加する。なお各ＣＭ
Ｄは同一基板上に形成し、その基板には基板電圧ＶSUB
を印加するようになっている。
【０００３】図４は、図３に示したＣＭＤ撮像素子を用
いた固体撮像装置の動作を説明するための信号波形図で
ある。行ライン２-1，２-2,・・・２-mに印加する信号
φG1，φG2,・・・φGmは、読み出しゲート電圧ＶRD，リセ
ット電圧ＶRST ，オーバーフロー電圧ＶOF，蓄積電圧Ｖ
INT よりなり、非選択行においては映像信号の水平有効
期間中は蓄積電圧ＶINT 、水平帰線期間中はオーバーフ
ロー電圧ＶOFとなり、選択行においては映像信号の水平
有効期間中は読み出しゲート電圧ＶRD、水平帰線期間中
はリセット電圧ＶRST となる。また列選択用トランジス
タ４-1，４-2,・・・４-nのゲート端子に印加する信号
φS1，φS2,・・・φSnは、列ライン３-1，３-2,・・・３-nを
選択するための信号で、低レベルは列選択用トランジス
タ４-1，４-2,・・・４-nをオフ、反選択用トランジスタ５
-1，５-2,・・・５-nをオンとし、高レベルは列選択用トラ
ンジスタ４-1，４-2,・・・４-nをオン、反選択用トランジ
スタ５-1，５-2,・・・５-nをオフする電圧値になるように
設定されて、各ＣＭＤ画素の光信号を信号線６に順次読
み出し、プリアンプ12で増幅して出力するようになって
いる。
いた固体撮像装置の動作を説明するための信号波形図で
ある。行ライン２-1，２-2,・・・２-mに印加する信号
φG1，φG2,・・・φGmは、読み出しゲート電圧ＶRD，リセ
ット電圧ＶRST ，オーバーフロー電圧ＶOF，蓄積電圧Ｖ
INT よりなり、非選択行においては映像信号の水平有効
期間中は蓄積電圧ＶINT 、水平帰線期間中はオーバーフ
ロー電圧ＶOFとなり、選択行においては映像信号の水平
有効期間中は読み出しゲート電圧ＶRD、水平帰線期間中
はリセット電圧ＶRST となる。また列選択用トランジス
タ４-1，４-2,・・・４-nのゲート端子に印加する信号
φS1，φS2,・・・φSnは、列ライン３-1，３-2,・・・３-nを
選択するための信号で、低レベルは列選択用トランジス
タ４-1，４-2,・・・４-nをオフ、反選択用トランジスタ５
-1，５-2,・・・５-nをオンとし、高レベルは列選択用トラ
ンジスタ４-1，４-2,・・・４-nをオン、反選択用トランジ
スタ５-1，５-2,・・・５-nをオフする電圧値になるように
設定されて、各ＣＭＤ画素の光信号を信号線６に順次読
み出し、プリアンプ12で増幅して出力するようになって
いる。
【０００４】上記固体撮像装置においては、ＣＭＤ撮像
素子のゲート電圧ＶG に対して、ソース電流ＩS は図５
に示すような特性となる。ここで読み出しゲート電圧を
ＶRD、またＣＭＤ撮像素子の表面に正孔の蓄積が開始さ
れるゲート電圧をＶA （ＶA ＞ＶRD）とすると、飽和露
光量（∝飽和正孔量）は、正孔蓄積開始ゲート電圧ＶA
と読み出しゲート電圧ＶRDとの差電圧（ＶA −ＶRD）に
比例することとなる。
素子のゲート電圧ＶG に対して、ソース電流ＩS は図５
に示すような特性となる。ここで読み出しゲート電圧を
ＶRD、またＣＭＤ撮像素子の表面に正孔の蓄積が開始さ
れるゲート電圧をＶA （ＶA ＞ＶRD）とすると、飽和露
光量（∝飽和正孔量）は、正孔蓄積開始ゲート電圧ＶA
と読み出しゲート電圧ＶRDとの差電圧（ＶA −ＶRD）に
比例することとなる。
【０００５】図６は、図３に示した固体撮像装置におけ
るＣＭＤ撮像素子の出力例を示すものであり、ゲート電
極上部への入射光量Ｌと、読み出し時に出力信号線６に
流れる電流より暗電流を引いた出力電流Ｉとを、リニア
スケールの関係で示している。図６において、光量Ｌが
零のときは出力電流Ｉも零であり、光量Ｌが増加するに
従って電流値Ｉも増加し、上記差電圧（ＶA −ＶRD）で
決まる飽和光量ＬSAT を越える光量が入射すると、一定
の電流値ＩSAT となる。この飽和光量ＬSAT までの領域
においては、出力電流値（Ｉ）∝光量（Ｌ）の関係があ
ることが実験によって確かめられている。
るＣＭＤ撮像素子の出力例を示すものであり、ゲート電
極上部への入射光量Ｌと、読み出し時に出力信号線６に
流れる電流より暗電流を引いた出力電流Ｉとを、リニア
スケールの関係で示している。図６において、光量Ｌが
零のときは出力電流Ｉも零であり、光量Ｌが増加するに
従って電流値Ｉも増加し、上記差電圧（ＶA −ＶRD）で
決まる飽和光量ＬSAT を越える光量が入射すると、一定
の電流値ＩSAT となる。この飽和光量ＬSAT までの領域
においては、出力電流値（Ｉ）∝光量（Ｌ）の関係があ
ることが実験によって確かめられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
ＣＭＤを画素として用いた固体撮像装置においては、飽
和光量ＬSAT は、読み出しゲート電圧ＶRDが決まれば一
義的に差電圧（ＶA −ＶRD）で決定されていた。そして
飽和光量ＬSAT 以上の入射光においては、出力電流は一
定値ＩSAT となっていた。
ＣＭＤを画素として用いた固体撮像装置においては、飽
和光量ＬSAT は、読み出しゲート電圧ＶRDが決まれば一
義的に差電圧（ＶA −ＶRD）で決定されていた。そして
飽和光量ＬSAT 以上の入射光においては、出力電流は一
定値ＩSAT となっていた。
【０００７】しかし固体撮像装置の用途によっては、飽
和光量以上の入射光に対しても出力電流が変わる、つま
り従来のＣＭＤ固体撮像装置よりも広いダイナミックレ
ンジを有することが要求される場合がある。しかも望ま
しくは、非常に暗い被写体で少ない光量においては、従
来のＣＭＤ固体撮像装置と同じ大きさの出力電流が得ら
れ、且つ飽和光量ＬSAT 以上においても、出力電流Ｉが
一定のＩSAT の値にならず、すなわち明るい被写体でも
画像がつぶれず、広い範囲の光情報が得られることが望
まれていた。
和光量以上の入射光に対しても出力電流が変わる、つま
り従来のＣＭＤ固体撮像装置よりも広いダイナミックレ
ンジを有することが要求される場合がある。しかも望ま
しくは、非常に暗い被写体で少ない光量においては、従
来のＣＭＤ固体撮像装置と同じ大きさの出力電流が得ら
れ、且つ飽和光量ＬSAT 以上においても、出力電流Ｉが
一定のＩSAT の値にならず、すなわち明るい被写体でも
画像がつぶれず、広い範囲の光情報が得られることが望
まれていた。
【０００８】本発明は、従来のＣＭＤ固体撮像装置にお
ける上記問題点を解消するためになされたもので、従来
より広いダイナミックレンジを有するＣＭＤ固体撮像装
置を提供することを目的とする。
ける上記問題点を解消するためになされたもので、従来
より広いダイナミックレンジを有するＣＭＤ固体撮像装
置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、本発明は、ＣＭＤ画素を多数マトリックス
状に配列した固体撮像装置において、各画素の蓄積電荷
を読み出す読み出し信号と、各画素の蓄積電荷を全て排
出するリセット信号と、各画素についてリセット動作後
次の読み出し動作までの期間中に蓄積電荷の一部を排出
する少なくとも２種類以上の異なる電圧値を有するクリ
ア信号とを選択的に前記ゲート領域に印加する駆動手段
を備えるものである。
決するため、本発明は、ＣＭＤ画素を多数マトリックス
状に配列した固体撮像装置において、各画素の蓄積電荷
を読み出す読み出し信号と、各画素の蓄積電荷を全て排
出するリセット信号と、各画素についてリセット動作後
次の読み出し動作までの期間中に蓄積電荷の一部を排出
する少なくとも２種類以上の異なる電圧値を有するクリ
ア信号とを選択的に前記ゲート領域に印加する駆動手段
を備えるものである。
【００１０】このように構成した固体撮像装置において
は、その駆動手段から供給される少なくとも２種類以上
の異なる電圧値を有するクリア信号により、リセット動
作後から次の読み出し動作までの期間中にＣＭＤ画素の
蓄積電荷の一部が排出され、これにより従来例における
飽和光量ＬSAT 以上の入射光量に対しても、一定の出力
電流ＩSAT にはならず、光量に応じて出力電流が変化す
るようになり、ダイナミックレンジが拡大された固体撮
像装置が実現できる。
は、その駆動手段から供給される少なくとも２種類以上
の異なる電圧値を有するクリア信号により、リセット動
作後から次の読み出し動作までの期間中にＣＭＤ画素の
蓄積電荷の一部が排出され、これにより従来例における
飽和光量ＬSAT 以上の入射光量に対しても、一定の出力
電流ＩSAT にはならず、光量に応じて出力電流が変化す
るようになり、ダイナミックレンジが拡大された固体撮
像装置が実現できる。
【００１１】
【実施例】次に実施例について説明する。本発明は、Ｃ
ＭＤ固体撮像装置における駆動手段以外は従来の構成と
同一であるので、それらの説明は省略し、その駆動手段
についてのみ説明する。図１は、本発明に係る固体撮像
装置における駆動手段の一実施例を説明するための１行
ラインにおけるゲートパルス信号ΦGのタイミングチャ
ートである。なおソース，ドレイン，基板印加電圧は従
来例と同一である。
ＭＤ固体撮像装置における駆動手段以外は従来の構成と
同一であるので、それらの説明は省略し、その駆動手段
についてのみ説明する。図１は、本発明に係る固体撮像
装置における駆動手段の一実施例を説明するための１行
ラインにおけるゲートパルス信号ΦGのタイミングチャ
ートである。なおソース，ドレイン，基板印加電圧は従
来例と同一である。
【００１２】図１のゲートパルス信号ΦG のパルス列に
おいて、ＶRST は従来例と同じくゲートリセット電圧
（〜２Ｖ）で、ＶA は正孔蓄積可能ゲート電圧（〜−0.
６Ｖ）であり、またＶOF，ＶRDはそれぞれオーバーフロ
ーゲート電圧，読み出しゲート電圧であり、ここでは説
明の簡略化のため、ＶOF＝ＶRD（〜−1.５Ｖ）とした。
更にＶINT は、従来例と同じく正孔蓄積ゲート電圧（〜
−６Ｖ）であり、ＶG1は３／４・（ＶA −ＶRD）だけ通
常のオーバーフローゲート電圧ＶOFよりも高い電圧を持
つ第１のゲート電圧、更にＶG2は１／２・（ＶA −
ＶRD）だけ通常のオーバーフローゲート電圧ＶOFよりも
高い電圧を持つ第２のゲート電圧である。そして、オー
バーフローゲート電圧ＶOF、及び第１，第２のゲート電
圧ＶG1，ＶG2とでクリア信号を構成している。また時間
軸において、１Ｈは１水平走査期間を表しており、また
Ｔは１フィールド、あるいは１フレーム期間を表してい
る。
おいて、ＶRST は従来例と同じくゲートリセット電圧
（〜２Ｖ）で、ＶA は正孔蓄積可能ゲート電圧（〜−0.
６Ｖ）であり、またＶOF，ＶRDはそれぞれオーバーフロ
ーゲート電圧，読み出しゲート電圧であり、ここでは説
明の簡略化のため、ＶOF＝ＶRD（〜−1.５Ｖ）とした。
更にＶINT は、従来例と同じく正孔蓄積ゲート電圧（〜
−６Ｖ）であり、ＶG1は３／４・（ＶA −ＶRD）だけ通
常のオーバーフローゲート電圧ＶOFよりも高い電圧を持
つ第１のゲート電圧、更にＶG2は１／２・（ＶA −
ＶRD）だけ通常のオーバーフローゲート電圧ＶOFよりも
高い電圧を持つ第２のゲート電圧である。そして、オー
バーフローゲート電圧ＶOF、及び第１，第２のゲート電
圧ＶG1，ＶG2とでクリア信号を構成している。また時間
軸において、１Ｈは１水平走査期間を表しており、また
Ｔは１フィールド、あるいは１フレーム期間を表してい
る。
【００１３】次にこのような構成のゲートパルス信号Φ
G を用いたＣＭＤ固体撮像装置の駆動動作について説明
する。図１において左端で示すように、読み出しゲート
電圧ＶRDの印加による１ラインの信号読み出し動作が終
了した後、ゲートリセット電圧ＶRST が同一行ラインに
印加される。そしてリセット動作が終了した後、次の読
み出し動作までの期間中は従来例と同じく、水平ブラン
キング期間ＨBL中を除いて、ゲート電位は、正孔蓄積ゲ
ート電圧ＶINT に保たれる。更に通常の水平ブランキン
グ期間中は、従来例と同じくオーバーフローゲー電圧Ｖ
OFが行ラインに印加される。
G を用いたＣＭＤ固体撮像装置の駆動動作について説明
する。図１において左端で示すように、読み出しゲート
電圧ＶRDの印加による１ラインの信号読み出し動作が終
了した後、ゲートリセット電圧ＶRST が同一行ラインに
印加される。そしてリセット動作が終了した後、次の読
み出し動作までの期間中は従来例と同じく、水平ブラン
キング期間ＨBL中を除いて、ゲート電位は、正孔蓄積ゲ
ート電圧ＶINT に保たれる。更に通常の水平ブランキン
グ期間中は、従来例と同じくオーバーフローゲー電圧Ｖ
OFが行ラインに印加される。
【００１４】本実施例における特徴的な点は、リセット
動作が終了した後よりＴ／２の時間経過後の水平ブラン
キング期間に、ＶG1の値を有する第１のゲート電圧が行
ラインに印加されている点である。その結果、（ＶA −
ＶRD）で決まる飽和正孔数に対して、その１／４以上溜
まった正孔を、時刻Ｔ／２において基板に排出する。更
にリセット動作が終了した後より３／４Ｔの時間経過後
の水平ブランキング期間に、ＶG2の値を有する第２のゲ
ート電圧が行ラインに印加される。この動作により、
（ＶA −ＶRD）で決まる飽和正孔数に対して、その１／
２以上溜まった正孔を、時刻３／４Ｔにおいて基板に排
出する。その結果、図２に示すように、点線で表された
従来例の光電変換特性とは異なり、ＶG1の値を有する第
１のゲート電圧の印加により、１／２・ＬSAT よりＬ
SAT までの入射光量の範囲において、光量−出力電流
（Ｌ−Ｉ）特性の傾きが従来例の半分となり、更にＶG2
の値を有する第２のゲート電圧の印加により、ＬSAT よ
り２・ＬSAT までの入射光量の範囲において、Ｌ−Ｉ特
性の傾きが従来例の１／４となり、したがって最終的に
０〜２・ＬSAT の入射光量の範囲において、入射光量に
依存した出力特性が得られることになる。しかも０〜１
／２・ＬSAT の入射光量の範囲においては、出力電流は
従来例より劣化することはない。
動作が終了した後よりＴ／２の時間経過後の水平ブラン
キング期間に、ＶG1の値を有する第１のゲート電圧が行
ラインに印加されている点である。その結果、（ＶA −
ＶRD）で決まる飽和正孔数に対して、その１／４以上溜
まった正孔を、時刻Ｔ／２において基板に排出する。更
にリセット動作が終了した後より３／４Ｔの時間経過後
の水平ブランキング期間に、ＶG2の値を有する第２のゲ
ート電圧が行ラインに印加される。この動作により、
（ＶA −ＶRD）で決まる飽和正孔数に対して、その１／
２以上溜まった正孔を、時刻３／４Ｔにおいて基板に排
出する。その結果、図２に示すように、点線で表された
従来例の光電変換特性とは異なり、ＶG1の値を有する第
１のゲート電圧の印加により、１／２・ＬSAT よりＬ
SAT までの入射光量の範囲において、光量−出力電流
（Ｌ−Ｉ）特性の傾きが従来例の半分となり、更にＶG2
の値を有する第２のゲート電圧の印加により、ＬSAT よ
り２・ＬSAT までの入射光量の範囲において、Ｌ−Ｉ特
性の傾きが従来例の１／４となり、したがって最終的に
０〜２・ＬSAT の入射光量の範囲において、入射光量に
依存した出力特性が得られることになる。しかも０〜１
／２・ＬSAT の入射光量の範囲においては、出力電流は
従来例より劣化することはない。
【００１５】上記実施例においては、理解を得易くする
ために図１に示したゲートパルス信号のタイミングチャ
ートを用いて説明を行ったが、勿論本発明はこの他のタ
イミングをもつゲートパルス信号を使用することも可能
である。例えば上記実施例では、オーバーフローゲート
電圧ＶOFと異なる２つのゲートパルス電圧ＶG1，ＶG2を
用いたが、水平走査線数以下の数の異なるゲートパルス
電圧を使用することも可能である。但し、ゲートパルス
電圧の高さは、ＶRD以上、ＶA 以下の範囲において、リ
セット動作からの経過時間に対して単調に減少する値を
持つことが望ましい。
ために図１に示したゲートパルス信号のタイミングチャ
ートを用いて説明を行ったが、勿論本発明はこの他のタ
イミングをもつゲートパルス信号を使用することも可能
である。例えば上記実施例では、オーバーフローゲート
電圧ＶOFと異なる２つのゲートパルス電圧ＶG1，ＶG2を
用いたが、水平走査線数以下の数の異なるゲートパルス
電圧を使用することも可能である。但し、ゲートパルス
電圧の高さは、ＶRD以上、ＶA 以下の範囲において、リ
セット動作からの経過時間に対して単調に減少する値を
持つことが望ましい。
【００１６】更に上記実施例においては、Ｔは１フィー
ルド、或いは１フレーム期間として説明を行ったが、固
体撮像装置におけるシャッター動作を考えた場合は、Ｔ
をシャッター動作モードにおける１フィールド又は１フ
レーム期間より短い露光時間とみなすことにより、本発
明は、シャッター動作を有するＣＭＤ固体撮像装置にも
適用可能である。更に本発明はＣＭＤ固体撮像装置のみ
に適用可能なものではなく、ＣＭＤ撮像素子と同様なオ
ーバーフロー動作が可能な撮像素子を用いた全ての固体
撮像装置に対しても有効である。
ルド、或いは１フレーム期間として説明を行ったが、固
体撮像装置におけるシャッター動作を考えた場合は、Ｔ
をシャッター動作モードにおける１フィールド又は１フ
レーム期間より短い露光時間とみなすことにより、本発
明は、シャッター動作を有するＣＭＤ固体撮像装置にも
適用可能である。更に本発明はＣＭＤ固体撮像装置のみ
に適用可能なものではなく、ＣＭＤ撮像素子と同様なオ
ーバーフロー動作が可能な撮像素子を用いた全ての固体
撮像装置に対しても有効である。
【００１７】
【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
本発明によれば、従来よりも広いダイナミックレンジを
有するＣＭＤを画素として用いた固体撮像装置を容易に
実現することができる。更に本発明は、入射光量が小さ
い微小光量時における信号電流の低下を招かずに、広い
ダイナミックレンジを有する固体撮像装置を容易に実現
することが可能である。
本発明によれば、従来よりも広いダイナミックレンジを
有するＣＭＤを画素として用いた固体撮像装置を容易に
実現することができる。更に本発明は、入射光量が小さ
い微小光量時における信号電流の低下を招かずに、広い
ダイナミックレンジを有する固体撮像装置を容易に実現
することが可能である。
【図１】本発明に係る固体撮像装置の駆動手段の一実施
例を説明するためのゲートパルス信号のタイミングチャ
ートである。
例を説明するためのゲートパルス信号のタイミングチャ
ートである。
【図２】図１に示した駆動手段を用いたときの光量−出
力電流特性を示す図である。
力電流特性を示す図である。
【図３】従来のＣＭＤを画素として用いた固体撮像装置
の構成例を示す回路構成図である。
の構成例を示す回路構成図である。
【図４】図３に示した固体撮像装置の動作を説明するた
めの信号波形図である。
めの信号波形図である。
【図５】ＣＭＤ撮像素子のゲート電圧−ソース電流特性
を示す図である。
を示す図である。
【図６】図４に示した信号による駆動した場合の光量−
出力電流特性を示す図である。
出力電流特性を示す図である。
ΦG ゲートパルス信号 ＶINT 正孔蓄積ゲート電圧 ＶRD 読み出しゲート電圧 ＶRST ゲートリセット電圧 ＶOF オーバーフローゲート電圧 ＶG1 第１ゲート電圧 ＶG2 第２ゲート電圧 Ｔ １フィールド期間又は１フレーム期間 ＨBL 水平ブランキング期間
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−76463（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−61177（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−32266（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−99876（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−136388（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04N 5/30 - 5/335
Claims (7)
- 【請求項１】 絶縁物又は高抵抗半導体基板上に形成し
た半導体層の表面にソース領域及びドレイン領域を設け
ると共に、該ソース領域及びドレイン領域の間にゲート
領域を設けて、半導体層の表面と平行にソース・ドレイ
ン電流が流れるように構成した電荷変調素子を画素とし
て用い、該画素を多数マトリックス状に配列してなる固
体撮像装置において、各画素の蓄積電荷を読み出す読み
出し信号と、各画素の蓄積電荷を全て排出するリセット
信号と、各画素についてリセット動作後次の読み出し動
作までの期間中に蓄積電荷の一部を排出する少なくとも
２種類以上の異なる電圧値を有するクリア信号とを選択
的に前記ゲート領域に印加する駆動手段を備えているこ
とを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 前記クリア信号は、前記ゲート領域を前
記リセット信号におけるよりも低い逆バイアス状態とす
る信号で構成されていることを特徴とする請求項１記載
の固体撮像装置。 - 【請求項３】 前記クリア信号の１種類の電圧値は、各
画素の蓄積電荷を読み出す読み出し信号の電圧値とほぼ
等しいことを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像
装置。 - 【請求項４】 前記クリア信号の他の種類の電圧値は、
印加される時刻が遅くなるほど低いバイアス値を有する
ことを特徴とする請求項３記載の固体撮像装置。 - 【請求項５】 前記リセット信号及びクリア信号は、水
平ブランキング期間中に印加されることを特徴とする請
求項１〜４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。 - 【請求項６】 前記リセット信号と読み出し信号とが印
加される時間間隔は、１フィールドあるいは１フレーム
期間長であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか
１項に記載の固体撮像装置。 - 【請求項７】 前記リセット信号と読み出し信号とが印
加される時間間隔は、１フィールドあるいは１フレーム
期間長よりも短いことを特徴とする請求項１〜５のいず
れか１項に記載の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3015708A JP2974799B2 (ja) | 1991-01-17 | 1991-01-17 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3015708A JP2974799B2 (ja) | 1991-01-17 | 1991-01-17 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04243383A JPH04243383A (ja) | 1992-08-31 |
| JP2974799B2 true JP2974799B2 (ja) | 1999-11-10 |
Family
ID=11896271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3015708A Expired - Fee Related JP2974799B2 (ja) | 1991-01-17 | 1991-01-17 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2974799B2 (ja) |
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| JP5051994B2 (ja) * | 2005-09-26 | 2012-10-17 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および撮像装置 |
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| JP2011239236A (ja) * | 2010-05-11 | 2011-11-24 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 撮像装置 |
-
1991
- 1991-01-17 JP JP3015708A patent/JP2974799B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH04243383A (ja) | 1992-08-31 |
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