JP3200516B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 25
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 101100115215 Caenorhabditis elegans cul-2 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は重要視する特性によっ
て駆動タイミングを切り換えることができる固体撮像装
置に関するものである。
て駆動タイミングを切り換えることができる固体撮像装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、複数の光電変換素子が二次元的に
配列された光電変換部と、前記複数の光電変換素子の各
１個に対し１枚の読み出しゲートを含む４枚の垂直転送
ゲートをそれぞれ有し前記光電変換部に蓄積された信号
電荷を読み出して垂直方向に転送する垂直転送部と、前
記垂直転送部から転送された信号電荷を水平方向に転送
する水平転送部と、前記水平転送部から転送された信号
電荷を信号電圧または信号電流に変換して出力する信号
電荷検出部とを有する固体撮像素子を利用した固体撮像
装置であるビデオカメラ（ムービー）が普及し、応用範
囲が広がる中、用途によって求められる特性が異なって
いる。
配列された光電変換部と、前記複数の光電変換素子の各
１個に対し１枚の読み出しゲートを含む４枚の垂直転送
ゲートをそれぞれ有し前記光電変換部に蓄積された信号
電荷を読み出して垂直方向に転送する垂直転送部と、前
記垂直転送部から転送された信号電荷を水平方向に転送
する水平転送部と、前記水平転送部から転送された信号
電荷を信号電圧または信号電流に変換して出力する信号
電荷検出部とを有する固体撮像素子を利用した固体撮像
装置であるビデオカメラ（ムービー）が普及し、応用範
囲が広がる中、用途によって求められる特性が異なって
いる。
【０００３】従来例について図面を参照しながら説明す
る。図２に固体撮像素子の構成の一部の概略図を示す。
固体撮像素子は、２次元状に光電変換素子であるフォト
ダイオード１が配列され、１個のフォトダイオード１に
対して４相の垂直転送ゲートを有する垂直ＣＣＤ２がフ
ォトダイオード１の横に配置される。また、この４相の
垂直転送ゲートの内のひとつはフォトダイオード１に蓄
積された電荷を垂直ＣＣＤ２に転送する読み出しゲート
３を兼ねている。また、垂直方向に隣接した２個のフォ
トダイオード１を１組とし、固体撮像素子外部より駆動
パルスとして８相の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ８を印
加できるようになっていて、電荷は垂直ＣＣＤ２上を水
平ＣＣＤ（図示せず）側に向かって（図２の矢印Ａ方
向）に転送される。水平ＣＣＤは２相の水平転送ゲート
を有する構造となっている。
る。図２に固体撮像素子の構成の一部の概略図を示す。
固体撮像素子は、２次元状に光電変換素子であるフォト
ダイオード１が配列され、１個のフォトダイオード１に
対して４相の垂直転送ゲートを有する垂直ＣＣＤ２がフ
ォトダイオード１の横に配置される。また、この４相の
垂直転送ゲートの内のひとつはフォトダイオード１に蓄
積された電荷を垂直ＣＣＤ２に転送する読み出しゲート
３を兼ねている。また、垂直方向に隣接した２個のフォ
トダイオード１を１組とし、固体撮像素子外部より駆動
パルスとして８相の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ８を印
加できるようになっていて、電荷は垂直ＣＣＤ２上を水
平ＣＣＤ（図示せず）側に向かって（図２の矢印Ａ方
向）に転送される。水平ＣＣＤは２相の水平転送ゲート
を有する構造となっている。
【０００４】図５に図２に示した構成の固体撮像素子を
含んで構成される従来の固体撮像装置の構成を示すブロ
ック図である。図５において、固体撮像素子４は、電圧
変換を行うドライバ５から駆動パルスとして出力される
垂直転送パルスφＶ１〜φＶ８および水平転送パルスφ
Ｈ１〜φＨ２により駆動される。垂直転送パルスφＶ１
〜φＶ８および水平転送パルスφＨ１，φＨ２は、パル
ス発生装置６より出力される垂直転送パルスＶ１〜Ｖ８
および水平転送パルスＨ１，Ｈ２をドライバ５で電圧変
換・合成したものである。垂直転送パルスＶ１〜Ｖ８は
垂直転送パルス発生部１６で作成される。
含んで構成される従来の固体撮像装置の構成を示すブロ
ック図である。図５において、固体撮像素子４は、電圧
変換を行うドライバ５から駆動パルスとして出力される
垂直転送パルスφＶ１〜φＶ８および水平転送パルスφ
Ｈ１〜φＨ２により駆動される。垂直転送パルスφＶ１
〜φＶ８および水平転送パルスφＨ１，φＨ２は、パル
ス発生装置６より出力される垂直転送パルスＶ１〜Ｖ８
および水平転送パルスＨ１，Ｈ２をドライバ５で電圧変
換・合成したものである。垂直転送パルスＶ１〜Ｖ８は
垂直転送パルス発生部１６で作成される。
【０００５】図６にパルス発生装置６（ＭＮ５２２Ｘ；
松下電子部品株式会社製）の具体的なブロック図を示
す。このパルス発生装置６の動作を簡単に説明すると、
水平転送パルスＨ１，Ｈ２の２倍の周波数のクロック
（発振回路ＯＳＣより出力される）と水平同期信号ＨＤ
と垂直同期信号ＶＤとを入力として、これらを適宜分周
して上記の垂直転送パルスＶ１〜Ｖ８および水平転送パ
ルスＨ１，Ｈ２を作成し、高速パルスデコーダより水平
転送パルスＨ１，Ｈ２を出力し、Ｖ転送パルスデコーダ
より垂直転送パルスＶ１〜Ｖ８を出力する。
松下電子部品株式会社製）の具体的なブロック図を示
す。このパルス発生装置６の動作を簡単に説明すると、
水平転送パルスＨ１，Ｈ２の２倍の周波数のクロック
（発振回路ＯＳＣより出力される）と水平同期信号ＨＤ
と垂直同期信号ＶＤとを入力として、これらを適宜分周
して上記の垂直転送パルスＶ１〜Ｖ８および水平転送パ
ルスＨ１，Ｈ２を作成し、高速パルスデコーダより水平
転送パルスＨ１，Ｈ２を出力し、Ｖ転送パルスデコーダ
より垂直転送パルスＶ１〜Ｖ８を出力する。
【０００６】また、ドライバ５では、例えば、垂直転送
パルスについては、０．５Ｖまたは０．３Ｖの２値のパ
ルスを、１５Ｖ，０Ｖ，−８Ｖの３値へ電圧変換・合成
する動作を行う。水平転送パルスについては、パルス発
生装置６が３Ｖで動作するときなど、５Ｖ振幅のパルス
へ電圧変換する。垂直転送パルスφＶ１〜φＶ８および
水平転送パルスφＨ１，φＨ２により駆動された固体撮
像素子４より出力された信号は、信号処理装置７でクラ
ンプ・ブランキング処理などを行ってテレビジョン信号
（ＴＶ信号）に変換される。
パルスについては、０．５Ｖまたは０．３Ｖの２値のパ
ルスを、１５Ｖ，０Ｖ，−８Ｖの３値へ電圧変換・合成
する動作を行う。水平転送パルスについては、パルス発
生装置６が３Ｖで動作するときなど、５Ｖ振幅のパルス
へ電圧変換する。垂直転送パルスφＶ１〜φＶ８および
水平転送パルスφＨ１，φＨ２により駆動された固体撮
像素子４より出力された信号は、信号処理装置７でクラ
ンプ・ブランキング処理などを行ってテレビジョン信号
（ＴＶ信号）に変換される。
【０００７】図４に図５のドライバ５より出力される固
体撮像素子４の５相駆動の場合の垂直転送パルスのタイ
ムチャートを示す。図４は、テレビジョン信号の垂直帰
線消去期間内における水平同期信号ＨＤ、８相の垂直転
送パルスφＶ１〜φＶ８を示している。まず、図２の垂
直転送パルスφＶ３，φＶ７がそれぞれ与えられる読み
出しゲート３に約１５Ｖの電圧をもつ読み出しパルス８
をタイミングをずらして印加して、フォトダイオード１
に蓄積された電荷を垂直ＣＣＤ２に転送する。図２の垂
直ＣＣＤ２に転送された電荷は図４のように１水平走査
期間に水平ＣＣＤへ２回転送される（符号９の部分参
照）。読み出し期間では、フォトダイオード１に蓄積さ
れた電荷をＶ３，Ｖ７ゲートを通して垂直ＣＣＤへ転送
し、転送期間では、垂直ＣＣＤへ転送された電荷を水平
ＣＣＤ方向（図では、下方向）へ転送する。
体撮像素子４の５相駆動の場合の垂直転送パルスのタイ
ムチャートを示す。図４は、テレビジョン信号の垂直帰
線消去期間内における水平同期信号ＨＤ、８相の垂直転
送パルスφＶ１〜φＶ８を示している。まず、図２の垂
直転送パルスφＶ３，φＶ７がそれぞれ与えられる読み
出しゲート３に約１５Ｖの電圧をもつ読み出しパルス８
をタイミングをずらして印加して、フォトダイオード１
に蓄積された電荷を垂直ＣＣＤ２に転送する。図２の垂
直ＣＣＤ２に転送された電荷は図４のように１水平走査
期間に水平ＣＣＤへ２回転送される（符号９の部分参
照）。読み出し期間では、フォトダイオード１に蓄積さ
れた電荷をＶ３，Ｖ７ゲートを通して垂直ＣＣＤへ転送
し、転送期間では、垂直ＣＣＤへ転送された電荷を水平
ＣＣＤ方向（図では、下方向）へ転送する。
【０００８】なお、インターレースを行うためフィール
ドにより、２つのフォトダイオード１の電荷を上下のペ
アを変えて水平ＣＣＤにて混合する。水平帰線消去期間
に行われる垂直転送（符号９の部分参照）のみに注目す
ると、４種類の位相の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４と
４種類の位相の垂直転送パルスφＶ５〜φＶ８は同位相
であり、４相駆動となっている。読み出しパルス８を考
慮すると、５相となる。以後、この駆動タイミングを５
相駆動と呼ぶ。５相駆動では８つの垂直転送ゲートを５
種類の垂直転送パルスで駆動できるので、ドライバ５の
回路規模を小さくできる。また、スミア特性が良好であ
る。
ドにより、２つのフォトダイオード１の電荷を上下のペ
アを変えて水平ＣＣＤにて混合する。水平帰線消去期間
に行われる垂直転送（符号９の部分参照）のみに注目す
ると、４種類の位相の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４と
４種類の位相の垂直転送パルスφＶ５〜φＶ８は同位相
であり、４相駆動となっている。読み出しパルス８を考
慮すると、５相となる。以後、この駆動タイミングを５
相駆動と呼ぶ。５相駆動では８つの垂直転送ゲートを５
種類の垂直転送パルスで駆動できるので、ドライバ５の
回路規模を小さくできる。また、スミア特性が良好であ
る。
【０００９】また、通常のインターラインＣＣＤのよう
に１個のフォトダイオードに２個の垂直転送ゲートを持
つ４相駆動では、撮像面の大きさを一定とした場合に水
平画素数が増加すると、１個の垂直転送ゲートの縦に対
し横の長さの比が小さくなり、つまり垂直転送ゲートが
細くなって転送しにくくなって転送効率が下がるが、前
記のＣＣＤと５相駆動の組み合わせの場合のように、１
個のフォトダイオードに４個の垂直転送ゲートを持つ５
相駆動では、垂直転送ゲート数の多い分転送効率が上が
る。
に１個のフォトダイオードに２個の垂直転送ゲートを持
つ４相駆動では、撮像面の大きさを一定とした場合に水
平画素数が増加すると、１個の垂直転送ゲートの縦に対
し横の長さの比が小さくなり、つまり垂直転送ゲートが
細くなって転送しにくくなって転送効率が下がるが、前
記のＣＣＤと５相駆動の組み合わせの場合のように、１
個のフォトダイオードに４個の垂直転送ゲートを持つ５
相駆動では、垂直転送ゲート数の多い分転送効率が上が
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、１個のフォトダイオードに２個の垂直
転送ゲートを持つ４相駆動に比べて転送効率は高くなる
ものの、垂直転送時に最小転送ゲートが全４ゲート中の
２ゲートとなり、十分な転送効率が得られず、垂直ＣＣ
Ｄの飽和特性が十分に得られない。
ような構成では、１個のフォトダイオードに２個の垂直
転送ゲートを持つ４相駆動に比べて転送効率は高くなる
ものの、垂直転送時に最小転送ゲートが全４ゲート中の
２ゲートとなり、十分な転送効率が得られず、垂直ＣＣ
Ｄの飽和特性が十分に得られない。
【００１１】なお、転送動作は、図４のタイムチャート
から明らかなように、例えばある時刻ｔ1 では、垂直転
送ゲートＶ１，Ｖ２，Ｖ５，Ｖ６に電荷が蓄積され、つ
ぎの時刻ｔ2 では、垂直転送ゲートＶ１，Ｖ２，Ｖ３，
Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７に電荷が蓄積され、つぎの時刻ｔ3 で
は、垂直転送ゲートＶ２，Ｖ３，Ｖ６，Ｖ７に電荷が蓄
積されることで、電荷が順次垂直転送ゲートＶ１から垂
直転送ゲートＶ８の方向へ転送される。
から明らかなように、例えばある時刻ｔ1 では、垂直転
送ゲートＶ１，Ｖ２，Ｖ５，Ｖ６に電荷が蓄積され、つ
ぎの時刻ｔ2 では、垂直転送ゲートＶ１，Ｖ２，Ｖ３，
Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７に電荷が蓄積され、つぎの時刻ｔ3 で
は、垂直転送ゲートＶ２，Ｖ３，Ｖ６，Ｖ７に電荷が蓄
積されることで、電荷が順次垂直転送ゲートＶ１から垂
直転送ゲートＶ８の方向へ転送される。
【００１２】転送効率は、垂直ＣＣＤを動かす回数が多
いほど（周期が短いほど）、転送効率が落ちる。飽和特
性は、垂直ＣＣＤの大きさに比例する特性であり、最小
転送ゲートに比例する。最小転送ゲートは、電荷を転送
する際に、垂直ＣＣＤにおいてもっともＣＣＤ容量が少
なくなるときのゲートであり、例えば、時刻ｔ1 におけ
る垂直転送ゲートＶ１，Ｖ２である。
いほど（周期が短いほど）、転送効率が落ちる。飽和特
性は、垂直ＣＣＤの大きさに比例する特性であり、最小
転送ゲートに比例する。最小転送ゲートは、電荷を転送
する際に、垂直ＣＣＤにおいてもっともＣＣＤ容量が少
なくなるときのゲートであり、例えば、時刻ｔ1 におけ
る垂直転送ゲートＶ１，Ｖ２である。
【００１３】この発明の目的は、垂直転送時に最小転送
ゲートを４相駆動（読み出しパルスを考慮すると５相駆
動）時より増やし飽和特性を向上する８相駆動とスミア
特性を向上させることができる４相駆動（読み出しパル
スを考慮すると５相駆動）とを応用方法、使用方法、重
要視する特性項目により切り換え可能とする固体撮像装
置を提供することである。
ゲートを４相駆動（読み出しパルスを考慮すると５相駆
動）時より増やし飽和特性を向上する８相駆動とスミア
特性を向上させることができる４相駆動（読み出しパル
スを考慮すると５相駆動）とを応用方法、使用方法、重
要視する特性項目により切り換え可能とする固体撮像装
置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この発明の固体撮像装置
は、複数の光電変換素子が二次元的に配列された光電変
換部と、前記複数の光電変換素子の各１個に対し１枚の
読み出しゲートを含む４枚の垂直転送ゲートをそれぞれ
有し前記光電変換部に蓄積された信号電荷を読み出して
垂直方向に転送する垂直転送部と、前記垂直転送部から
転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部
と、前記水平転送部から転送された信号電荷を信号電圧
または信号電流に変換して出力する信号電荷検出部とを
有する固体撮像素子と、前記垂直転送部の前記複数の光
電変換素子を垂直方向に隣接した各２個をそれぞれ１組
として、テレビジョン信号の水平帰線消去期間に前記１
組の光電変換素子の８枚の垂直転送ゲートに与える８種
類の位相の垂直転送パルスと前記１組の光電変換素子の
各々の４枚の垂直転送ゲートにそれぞれ与える４種類の
位相の垂直転送パルスとを選択的に発生するパルス発生
装置とを備えている。
は、複数の光電変換素子が二次元的に配列された光電変
換部と、前記複数の光電変換素子の各１個に対し１枚の
読み出しゲートを含む４枚の垂直転送ゲートをそれぞれ
有し前記光電変換部に蓄積された信号電荷を読み出して
垂直方向に転送する垂直転送部と、前記垂直転送部から
転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部
と、前記水平転送部から転送された信号電荷を信号電圧
または信号電流に変換して出力する信号電荷検出部とを
有する固体撮像素子と、前記垂直転送部の前記複数の光
電変換素子を垂直方向に隣接した各２個をそれぞれ１組
として、テレビジョン信号の水平帰線消去期間に前記１
組の光電変換素子の８枚の垂直転送ゲートに与える８種
類の位相の垂直転送パルスと前記１組の光電変換素子の
各々の４枚の垂直転送ゲートにそれぞれ与える４種類の
位相の垂直転送パルスとを選択的に発生するパルス発生
装置とを備えている。
【００１５】
【作用】上記構成により、垂直転送時に飽和特性重視の
ときは、１組の光電変換素子の８枚の垂直転送ゲートに
８種類の位相の垂直転送パルスを与えることで、最小転
送ゲートを４相駆動（読み出しパルスを考慮すると５相
駆動）時より増やし８相中６ゲートとする８相駆動とす
る。また、スミア特性を重視するときは、１組の光電変
換素子の各々の４枚の垂直転送ゲートに４種類の位相の
垂直転送パルスをそれぞれ与えることで、スミア特性の
向上する４相駆動（読み出しパルスを考慮すると５相駆
動）とする。このように、８相駆動と４相駆動（読み出
しパルスを考慮すると５相駆動）とを切り換えること
で、応用方法に最も適した状態で使用することができ
る。
ときは、１組の光電変換素子の８枚の垂直転送ゲートに
８種類の位相の垂直転送パルスを与えることで、最小転
送ゲートを４相駆動（読み出しパルスを考慮すると５相
駆動）時より増やし８相中６ゲートとする８相駆動とす
る。また、スミア特性を重視するときは、１組の光電変
換素子の各々の４枚の垂直転送ゲートに４種類の位相の
垂直転送パルスをそれぞれ与えることで、スミア特性の
向上する４相駆動（読み出しパルスを考慮すると５相駆
動）とする。このように、８相駆動と４相駆動（読み出
しパルスを考慮すると５相駆動）とを切り換えること
で、応用方法に最も適した状態で使用することができ
る。
【００１６】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照しながら説明する。図２に固体撮像素子の構成の一部
の概略図を示す。固体撮像素子は、２次元状に光電変換
素子であるフォトダイオード１が配列され、１個のフォ
トダイオード１に対して４相の垂直転送ゲートを有する
垂直ＣＣＤ２がフォトダイオード１の横に配置される。
また、この４相の垂直転送ゲートの内のひとつはフォト
ダイオード１に蓄積された電荷を垂直ＣＣＤ２に転送す
る読み出しゲート３を兼ねている。また、垂直方向に隣
接した２個のフォトダイオード１を１組とし、固体撮像
素子外部より駆動パルスとして８相の垂直転送パルスφ
Ｖ１〜φＶ８を印加できるようになっていて、電荷は垂
直ＣＣＤ２上を水平ＣＣＤ（図示せず）側に向かって
（図２の矢印Ａ方向）に転送される。水平ＣＣＤは２相
の水平転送ゲートを有する構造となっている。
照しながら説明する。図２に固体撮像素子の構成の一部
の概略図を示す。固体撮像素子は、２次元状に光電変換
素子であるフォトダイオード１が配列され、１個のフォ
トダイオード１に対して４相の垂直転送ゲートを有する
垂直ＣＣＤ２がフォトダイオード１の横に配置される。
また、この４相の垂直転送ゲートの内のひとつはフォト
ダイオード１に蓄積された電荷を垂直ＣＣＤ２に転送す
る読み出しゲート３を兼ねている。また、垂直方向に隣
接した２個のフォトダイオード１を１組とし、固体撮像
素子外部より駆動パルスとして８相の垂直転送パルスφ
Ｖ１〜φＶ８を印加できるようになっていて、電荷は垂
直ＣＣＤ２上を水平ＣＣＤ（図示せず）側に向かって
（図２の矢印Ａ方向）に転送される。水平ＣＣＤは２相
の水平転送ゲートを有する構造となっている。
【００１７】図１に図２に示した構成の固体撮像素子を
含んで構成されるこの発明の一実施例の固体撮像装置の
構成を示すブロック図である。図１において、固体撮像
素子１０は、電圧変換を行うドライバ１１から駆動パル
スとして出力される垂直転送パルスφＶ１〜φＶ８およ
び水平転送パルスφＨ１〜φＨ２により駆動される。垂
直転送パルスφＶ１〜φＶ８および水平転送パルスφＨ
１，φＨ２は、パルス発生装置１２より出力される垂直
転送パルスＶ１〜Ｖ８および水平転送パルスＨ１，Ｈ２
をドライバ１１で電圧変換・合成したものである。垂直
転送パルスＶ１〜Ｖ８は垂直転送パルス発生部１４で作
成される。
含んで構成されるこの発明の一実施例の固体撮像装置の
構成を示すブロック図である。図１において、固体撮像
素子１０は、電圧変換を行うドライバ１１から駆動パル
スとして出力される垂直転送パルスφＶ１〜φＶ８およ
び水平転送パルスφＨ１〜φＨ２により駆動される。垂
直転送パルスφＶ１〜φＶ８および水平転送パルスφＨ
１，φＨ２は、パルス発生装置１２より出力される垂直
転送パルスＶ１〜Ｖ８および水平転送パルスＨ１，Ｈ２
をドライバ１１で電圧変換・合成したものである。垂直
転送パルスＶ１〜Ｖ８は垂直転送パルス発生部１４で作
成される。
【００１８】パルス発生装置１２は、制限回路１５が追
加されている以外は、従来例のパルス発生装置６と同様
の構成である。ドライバ１１についても従来例のドライ
バ５と同様の構成である。制限回路１５については後述
する。垂直転送パルスφＶ１〜φＶ８および水平転送パ
ルスφＨ１，φＨ２により駆動された固体撮像素子１０
より出力された信号は、信号処理装置１３でクランプ・
ブランキング処理などを行ってテレビジョン信号（ＴＶ
信号）に変換される。
加されている以外は、従来例のパルス発生装置６と同様
の構成である。ドライバ１１についても従来例のドライ
バ５と同様の構成である。制限回路１５については後述
する。垂直転送パルスφＶ１〜φＶ８および水平転送パ
ルスφＨ１，φＨ２により駆動された固体撮像素子１０
より出力された信号は、信号処理装置１３でクランプ・
ブランキング処理などを行ってテレビジョン信号（ＴＶ
信号）に変換される。
【００１９】図３に図１のドライバ１１より出力される
固体撮像素子１０の８相駆動の場合の垂直転送パルスの
タイムチャートを示す。図３は、テレビジョン信号の垂
直帰線消去期間内における水平同期信号ＨＤ、８相の垂
直転送パルスφＶ１〜φＶ８を示している。まず、図２
の垂直転送パルスφＶ３，φＶ７がそれぞれ与えられる
読み出しゲート３に約１５Ｖの電圧をもつ読み出しパル
ス８をタイミングをずらして印加して、フォトダイオー
ド１に蓄積された電荷を垂直ＣＣＤ２に転送する。図２
の垂直ＣＣＤ２に転送された２つのフォトダイオード１
分の電荷は垂直ＣＣＤ２上で混合され、混合された電荷
は図３のように垂直ＣＣＤ２から水平ＣＣＤへ１水平走
査期間に１回転送される（符号１６の部分参照）。読み
出し期間では、フォトダイオード１に蓄積された電荷を
Ｖ３，Ｖ７ゲートを通して垂直ＣＣＤへ転送し、転送期
間では、垂直ＣＣＤへ転送された電荷を水平ＣＣＤ方向
（図では、下方向）へ転送する。
固体撮像素子１０の８相駆動の場合の垂直転送パルスの
タイムチャートを示す。図３は、テレビジョン信号の垂
直帰線消去期間内における水平同期信号ＨＤ、８相の垂
直転送パルスφＶ１〜φＶ８を示している。まず、図２
の垂直転送パルスφＶ３，φＶ７がそれぞれ与えられる
読み出しゲート３に約１５Ｖの電圧をもつ読み出しパル
ス８をタイミングをずらして印加して、フォトダイオー
ド１に蓄積された電荷を垂直ＣＣＤ２に転送する。図２
の垂直ＣＣＤ２に転送された２つのフォトダイオード１
分の電荷は垂直ＣＣＤ２上で混合され、混合された電荷
は図３のように垂直ＣＣＤ２から水平ＣＣＤへ１水平走
査期間に１回転送される（符号１６の部分参照）。読み
出し期間では、フォトダイオード１に蓄積された電荷を
Ｖ３，Ｖ７ゲートを通して垂直ＣＣＤへ転送し、転送期
間では、垂直ＣＣＤへ転送された電荷を水平ＣＣＤ方向
（図では、下方向）へ転送する。
【００２０】なお、インターレースを行うためフィール
ドにより、２つのフォトダイオード１の電荷を上下のペ
アを変えて垂直ＣＣＤ２にて混合することで実現する。
水平帰線消去期間の垂直転送（符号１６の部分参照）の
みに注目すると、垂直転送パルスφＶ１〜φＶ８はそれ
ぞれ別位相であり、８相駆動となっている。以後、この
駆動タイミングを８相駆動と呼ぶ。この８相駆動では、
垂直転送時に最小転送ゲートが全８ゲート中の６ゲート
となり、５相駆動に対し１．５倍の転送ゲートとなり十
分な転送効率が得られ、垂直ＣＣＤの飽和特性も５相駆
動の１．５倍の向上がみられる。
ドにより、２つのフォトダイオード１の電荷を上下のペ
アを変えて垂直ＣＣＤ２にて混合することで実現する。
水平帰線消去期間の垂直転送（符号１６の部分参照）の
みに注目すると、垂直転送パルスφＶ１〜φＶ８はそれ
ぞれ別位相であり、８相駆動となっている。以後、この
駆動タイミングを８相駆動と呼ぶ。この８相駆動では、
垂直転送時に最小転送ゲートが全８ゲート中の６ゲート
となり、５相駆動に対し１．５倍の転送ゲートとなり十
分な転送効率が得られ、垂直ＣＣＤの飽和特性も５相駆
動の１．５倍の向上がみられる。
【００２１】ただし、この８相駆動は映像走査期間に垂
直ＣＣＤ２上で６ゲート分に電荷を蓄積する。５相駆動
時は８ゲート中４ゲートである。したがって、フォトダ
イオード以外に光が入射したとき特に垂直ＣＣＤ２の下
部で電荷が発生すると垂直ＣＣＤ２にスミアがたまる
が、８相駆動は５相駆動に比べ１．５倍発生しやすくな
る。
直ＣＣＤ２上で６ゲート分に電荷を蓄積する。５相駆動
時は８ゲート中４ゲートである。したがって、フォトダ
イオード以外に光が入射したとき特に垂直ＣＣＤ２の下
部で電荷が発生すると垂直ＣＣＤ２にスミアがたまる
が、８相駆動は５相駆動に比べ１．５倍発生しやすくな
る。
【００２２】したがって、飽和特性を重視する場合には
８相駆動を行い、スミア特性を重視する場合には従来例
で述べたように５相駆動を行う（図４のタイムチャート
参照）。８相駆動は、図３と図４を比較すると明らかな
ように、図４の垂直転送タイミング（符号９参照）のよ
うに５相駆動時のパルスタイミングの一部を制限して消
去することで簡単に実現できる。よって、図１のように
垂直転送パルス発生部１４に制限回路１５を加え、制限
回路１５に切換指令を与えることで簡単に５相駆動と８
相駆動を切り換えることが可能となり、重要視する特性
に合わせ固体撮像装置（カメラ）の特性を向上させるこ
とが可能である。
８相駆動を行い、スミア特性を重視する場合には従来例
で述べたように５相駆動を行う（図４のタイムチャート
参照）。８相駆動は、図３と図４を比較すると明らかな
ように、図４の垂直転送タイミング（符号９参照）のよ
うに５相駆動時のパルスタイミングの一部を制限して消
去することで簡単に実現できる。よって、図１のように
垂直転送パルス発生部１４に制限回路１５を加え、制限
回路１５に切換指令を与えることで簡単に５相駆動と８
相駆動を切り換えることが可能となり、重要視する特性
に合わせ固体撮像装置（カメラ）の特性を向上させるこ
とが可能である。
【００２３】なお、制限回路１５は、通常のロジック
（論理積、論理和、反転等）を利用して、垂直転送パル
ス９の一部をＨレベルまたはＬレベルに固定して垂直転
送パルス１６を作るものである。また、Ｖ３とＶ７の読
み出しパルスは、タイミングをずらしているが、これは
同じタイミングであってもよい。ただ、同じタイミング
とすると、ＣＣＤ特性が劣化する可能性がある。
（論理積、論理和、反転等）を利用して、垂直転送パル
ス９の一部をＨレベルまたはＬレベルに固定して垂直転
送パルス１６を作るものである。また、Ｖ３とＶ７の読
み出しパルスは、タイミングをずらしているが、これは
同じタイミングであってもよい。ただ、同じタイミング
とすると、ＣＣＤ特性が劣化する可能性がある。
【００２４】
【発明の効果】この発明の固体撮像装置は、飽和特性重
視の時は８相駆動を選び、スミア特性を重視するときに
は４相駆動（読み出しパルスを考慮すると５相駆動）を
選ぶことにより、応用方法にもっとも適した駆動タイミ
ングを使用することができる。
視の時は８相駆動を選び、スミア特性を重視するときに
は４相駆動（読み出しパルスを考慮すると５相駆動）を
選ぶことにより、応用方法にもっとも適した駆動タイミ
ングを使用することができる。
【図１】この発明の一実施例の固体撮像装置のブロック
図である。
図である。
【図２】この発明の一実施例および従来例における固体
撮像素子の概略図である。
撮像素子の概略図である。
【図３】この発明の一実施例における垂直ＣＣＤ駆動タ
イミングを示すタイムチャートである。
イミングを示すタイムチャートである。
【図４】この発明の一実施例における垂直ＣＣＤ駆動タ
イミングを示すタイムチャートである。
イミングを示すタイムチャートである。
【図５】従来例の固体撮像装置のブロック図である。
【図６】パルス発生装置の具体的な回路構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
１ フォトダイオード ２ 垂直ＣＣＤ ３ 読み出しゲート ４，１０ 固体撮像素子 ５，１１ ドライバ ６，１２ パルス発生装置 ７，１３ 信号処理装置 ８ 読み出しパルス ９，１６ 垂直転送パルス １４ 垂直転送パルス発生部 １５ 制限回路
Claims (1)
- 【請求項１】 複数の光電変換素子が二次元的に配列さ
れた光電変換部と、前記複数の光電変換素子の各１個に
対し１枚の読み出しゲートを含む４枚の垂直転送ゲート
をそれぞれ有し前記光電変換部に蓄積された信号電荷を
読み出して垂直方向に転送する垂直転送部と、前記垂直
転送部から転送された信号電荷を水平方向に転送する水
平転送部と、前記水平転送部から転送された信号電荷を
信号電圧または信号電流に変換して出力する信号電荷検
出部とを有する固体撮像素子と、 前記垂直転送部の前記複数の光電変換素子を垂直方向に
隣接した各２個をそれぞれ１組として、テレビジョン信
号の水平帰線消去期間に前記１組の光電変換素子の８枚
の垂直転送ゲートに与える８種類の位相の垂直転送パル
スと前記１組の光電変換素子の各々の４枚の垂直転送ゲ
ートにそれぞれ与える４種類の位相の垂直転送パルスと
を選択的に発生するパルス発生装置とを備えた固体撮像
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13995094A JP3200516B2 (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13995094A JP3200516B2 (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH089266A JPH089266A (ja) | 1996-01-12 |
| JP3200516B2 true JP3200516B2 (ja) | 2001-08-20 |
Family
ID=15257458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13995094A Expired - Fee Related JP3200516B2 (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3200516B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11164206A (ja) | 1997-12-01 | 1999-06-18 | Fuji Film Microdevices Co Ltd | 固体撮像素子及び電荷転送方法 |
| JP3302927B2 (ja) | 1998-07-03 | 2002-07-15 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置及びその駆動方法 |
| JP2009213135A (ja) * | 2008-02-08 | 2009-09-17 | Panasonic Corp | 撮像装置及びその駆動方法 |
-
1994
- 1994-06-22 JP JP13995094A patent/JP3200516B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH089266A (ja) | 1996-01-12 |
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