JP3318905B2 - 電荷転送装置 - Google Patents
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/63—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current
-
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- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/711—Time delay and integration [TDI] registers; TDI shift registers
-
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- H04N25/73—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors using interline transfer [IT]
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、信号電荷を転送しかつ
これを電気信号に変換して出力する電荷転送装置に関
し、特にエリアセンサ、リニアセンサあるいは遅延素子
等に用いて好適な電荷転送装置に関する。
これを電気信号に変換して出力する電荷転送装置に関
し、特にエリアセンサ、リニアセンサあるいは遅延素子
等に用いて好適な電荷転送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１１は、電荷転送装置が用いられるＣ
ＣＤ固体撮像素子の一種であるエリアセンサの従来例を
示す構成図である。図１１において、マトリクス状に配
列された複数個の光電変換素子（以下、フォトセンサと
称する）１１と、これらフォトセンサ１１の垂直列毎に
配列されたフォトセンサ１１から読み出された信号電荷
を垂直方向に転送する複数本の垂直転送レジスタ１２
と、これら垂直転送レジスタ１２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レジスタ１３と、この
水平転送レジスタ１３によって転送された信号電荷を検
出しかつこれを信号電圧に変換して出力する電荷検出部
１４とによってエリアセンサが構成されている。
ＣＤ固体撮像素子の一種であるエリアセンサの従来例を
示す構成図である。図１１において、マトリクス状に配
列された複数個の光電変換素子（以下、フォトセンサと
称する）１１と、これらフォトセンサ１１の垂直列毎に
配列されたフォトセンサ１１から読み出された信号電荷
を垂直方向に転送する複数本の垂直転送レジスタ１２
と、これら垂直転送レジスタ１２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レジスタ１３と、この
水平転送レジスタ１３によって転送された信号電荷を検
出しかつこれを信号電圧に変換して出力する電荷検出部
１４とによってエリアセンサが構成されている。
【０００３】電荷検出部１４は、例えばフローティング
・ディフュージョン（ＦＤ）によって構成され、リセッ
トパルスφｒｓによって所定の周期でリセットされる。
この電荷検出部１４の出力電圧は、出力バッファ１５を
介して出力電圧Ｖｏｕｔとして導出される。図１２は、
リセットパルスφｒｓ及び信号出力Ｖｏｕｔの波形図で
ある。この種の電荷転送装置においては、電源電圧や温
度等の状態によってフォトセンサ１１の入射光量（ある
いは、それにより発生した信号電荷の電荷量）とそれに
対応する出力バッファ１５の出力電圧Ｖｏｕｔとの関
係、即ち光量（電荷量）‐出力電圧の特性が大きく変動
する。
・ディフュージョン（ＦＤ）によって構成され、リセッ
トパルスφｒｓによって所定の周期でリセットされる。
この電荷検出部１４の出力電圧は、出力バッファ１５を
介して出力電圧Ｖｏｕｔとして導出される。図１２は、
リセットパルスφｒｓ及び信号出力Ｖｏｕｔの波形図で
ある。この種の電荷転送装置においては、電源電圧や温
度等の状態によってフォトセンサ１１の入射光量（ある
いは、それにより発生した信号電荷の電荷量）とそれに
対応する出力バッファ１５の出力電圧Ｖｏｕｔとの関
係、即ち光量（電荷量）‐出力電圧の特性が大きく変動
する。
【０００４】図１３は光量（電荷量）‐出力電圧特性図
であり、（ａ）は標準状態における特性を、（ｂ）は状
態（例えば、温度）が変化したときの特性をそれぞれ示
している。この特性図（ｂ）から明かなように、温度が
高くなると出力電圧Ｖｏｕｔが高くなる傾向があり、そ
れは特に光量が小さいときに顕著である。しかし、温度
が低くても光量が多いところでは出力電圧Ｖｏｕｔが高
くなり、直線の傾きが温度に応じて微妙に変化する。ま
た、電源電圧が変動した場合にも、その電荷量‐出力電
圧特性は当然に変動する。このように光量（電荷量）‐
出力電圧特性が電源電圧や温度によって大きく変動する
ということは、同じ光量（電荷量）に対する出力電圧Ｖ
ｏｕｔが電源電圧変動や温度変化によって大きく変動す
るということであり、従って、その特性が変動した場合
には出力電圧Ｖｏｕｔを補正する必要がある。
であり、（ａ）は標準状態における特性を、（ｂ）は状
態（例えば、温度）が変化したときの特性をそれぞれ示
している。この特性図（ｂ）から明かなように、温度が
高くなると出力電圧Ｖｏｕｔが高くなる傾向があり、そ
れは特に光量が小さいときに顕著である。しかし、温度
が低くても光量が多いところでは出力電圧Ｖｏｕｔが高
くなり、直線の傾きが温度に応じて微妙に変化する。ま
た、電源電圧が変動した場合にも、その電荷量‐出力電
圧特性は当然に変動する。このように光量（電荷量）‐
出力電圧特性が電源電圧や温度によって大きく変動する
ということは、同じ光量（電荷量）に対する出力電圧Ｖ
ｏｕｔが電源電圧変動や温度変化によって大きく変動す
るということであり、従って、その特性が変動した場合
には出力電圧Ｖｏｕｔを補正する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光量（電荷
量）‐出力電圧特性が変動した場合に、その特性の変動
量を検出して補正する適切な方法が従来存在しなかっ
た。従来行われていた方法としては、毎回あるいはある
状態（電源電圧や温度）にて１回白基準となる被写体の
信号を読み出し、その信号レベルと黒レベル（出力信号
の黒レベル、光学的黒（ＯＰＢ；オプティカルブラッ
ク）の信号レベルあるいは黒基準となる被写体の信号レ
ベル）とを比較して補正する方法があった。しかしなが
ら、上述した従来の方法では、白基準となる被写体に対
応した信号電荷を常に、あるいは状態変化が生じる毎に
入力しなければ特性を検出できないとともに、白基準と
なる被写体からの光を１フィールドに取り込むことは実
際上難しいという問題があった。何故ならば、実際に撮
像を開始するとき被写体が都合良く白基準用の明るさに
なってはくれないからである。
量）‐出力電圧特性が変動した場合に、その特性の変動
量を検出して補正する適切な方法が従来存在しなかっ
た。従来行われていた方法としては、毎回あるいはある
状態（電源電圧や温度）にて１回白基準となる被写体の
信号を読み出し、その信号レベルと黒レベル（出力信号
の黒レベル、光学的黒（ＯＰＢ；オプティカルブラッ
ク）の信号レベルあるいは黒基準となる被写体の信号レ
ベル）とを比較して補正する方法があった。しかしなが
ら、上述した従来の方法では、白基準となる被写体に対
応した信号電荷を常に、あるいは状態変化が生じる毎に
入力しなければ特性を検出できないとともに、白基準と
なる被写体からの光を１フィールドに取り込むことは実
際上難しいという問題があった。何故ならば、実際に撮
像を開始するとき被写体が都合良く白基準用の明るさに
なってはくれないからである。
【０００６】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、温度変化や電源電圧
変動による光量（電荷量）‐出力電圧特性の変動が発生
しても、その変動に対して補正を正確に行うことが可能
な電荷転送装置を提供することにある。
であり、その目的とするところは、温度変化や電源電圧
変動による光量（電荷量）‐出力電圧特性の変動が発生
しても、その変動に対して補正を正確に行うことが可能
な電荷転送装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の固体撮像
素子は、信号電荷を入力する信号電荷入力部と、異なる
面積を持ちかつ基準電荷量を規定する計量井戸領域をそ
れぞれ有し、所定量の基準電荷を入力する第１，第２の
基準電荷入力部と、信号電荷入力部及び第１，第２の基
準電荷入力部から入力された電荷を転送する電荷転送部
と、この電荷転送部によって転送された電荷を検出しか
つこれを電気信号に変換して出力する電荷検出部と、上
記基準電荷に対応した標準状態での電荷検出部の出力信
号を予め記憶した第１の記憶部と、この第１の記憶部に
記憶された上記基準電荷に対応した標準状態での電荷検
出部の出力信号と上記基準電荷に対応した撮像状態での
電荷検出部の出力信号とに基づいて撮像状態での上記信
号電荷に対応した電荷検出部の出力信号を補正処理する
信号処理部とを具備したことを特徴とする。
素子は、信号電荷を入力する信号電荷入力部と、異なる
面積を持ちかつ基準電荷量を規定する計量井戸領域をそ
れぞれ有し、所定量の基準電荷を入力する第１，第２の
基準電荷入力部と、信号電荷入力部及び第１，第２の基
準電荷入力部から入力された電荷を転送する電荷転送部
と、この電荷転送部によって転送された電荷を検出しか
つこれを電気信号に変換して出力する電荷検出部と、上
記基準電荷に対応した標準状態での電荷検出部の出力信
号を予め記憶した第１の記憶部と、この第１の記憶部に
記憶された上記基準電荷に対応した標準状態での電荷検
出部の出力信号と上記基準電荷に対応した撮像状態での
電荷検出部の出力信号とに基づいて撮像状態での上記信
号電荷に対応した電荷検出部の出力信号を補正処理する
信号処理部とを具備したことを特徴とする。
【０００８】請求項２記載の電荷転送装置は、請求項１
記載の電荷転送装置において、信号処理部が、電荷検出
部の出力信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部
と、このＡ／Ｄ変換部の出力信号を一時的に記憶する第
２の記憶部と、第１の記憶部に記憶された上記基準電荷
に対応した標準状態での電荷検出部の出力信号と第２の
記憶部に記憶された上記基準電荷に対応した撮像状態で
のＡ／Ｄ変換部の出力信号とに基づいて補正信号を算出
しかつこの算出した補正信号に基づいて上記信号電荷に
対応した撮像状態でのＡ／Ｄ変換部の出力信号を補正す
る演算部とからなることを特徴とする。
記載の電荷転送装置において、信号処理部が、電荷検出
部の出力信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部
と、このＡ／Ｄ変換部の出力信号を一時的に記憶する第
２の記憶部と、第１の記憶部に記憶された上記基準電荷
に対応した標準状態での電荷検出部の出力信号と第２の
記憶部に記憶された上記基準電荷に対応した撮像状態で
のＡ／Ｄ変換部の出力信号とに基づいて補正信号を算出
しかつこの算出した補正信号に基づいて上記信号電荷に
対応した撮像状態でのＡ／Ｄ変換部の出力信号を補正す
る演算部とからなることを特徴とする。
【０００９】請求項３記載の電荷転送装置は、請求項１
又は２記載の電荷転送装置において、信号電荷入力部が
マトリクス状に配列された複数個のフォトセンサ及びこ
れらのフォトセンサに蓄えられた信号電荷を各々読み出
す読出しゲートからなり、電荷転送部が複数個のフォト
センサの垂直列毎に配列されて複数個のフォトセンサか
ら読み出された電荷を垂直方向に転送する複数本の垂直
転送レジスタ（垂直転送部）と、前記複数本の垂直転送
レジスタから転送された電荷を水平方向に転送する水平
転送レジスタ（水平転送部）とからなり、第１，第２の
基準電荷入力部が各々の計量井戸領域で規定された電荷
量の基準電荷を垂直転送レジスタに入力することを特徴
とする。
又は２記載の電荷転送装置において、信号電荷入力部が
マトリクス状に配列された複数個のフォトセンサ及びこ
れらのフォトセンサに蓄えられた信号電荷を各々読み出
す読出しゲートからなり、電荷転送部が複数個のフォト
センサの垂直列毎に配列されて複数個のフォトセンサか
ら読み出された電荷を垂直方向に転送する複数本の垂直
転送レジスタ（垂直転送部）と、前記複数本の垂直転送
レジスタから転送された電荷を水平方向に転送する水平
転送レジスタ（水平転送部）とからなり、第１，第２の
基準電荷入力部が各々の計量井戸領域で規定された電荷
量の基準電荷を垂直転送レジスタに入力することを特徴
とする。
【００１０】請求項４記載の電荷転送装置は、請求項１
又は２記載の電荷転送装置において、信号電荷入力部が
一列に配列された複数個のフォトセンサ及びこれらフォ
トセンサに蓄えられた全信号電荷を電荷転送部に読み出
すシフトゲートからなることを特徴とする。 請求項５記
載の電荷転送装置は、請求項１又は２記載の電荷転送装
置において、撮像状態を遅延動作状態とするとき、信号
電荷入力部が被遅延入力信号に応じた信号電荷を電荷転
送部に入力することを特徴とする。
又は２記載の電荷転送装置において、信号電荷入力部が
一列に配列された複数個のフォトセンサ及びこれらフォ
トセンサに蓄えられた全信号電荷を電荷転送部に読み出
すシフトゲートからなることを特徴とする。 請求項５記
載の電荷転送装置は、請求項１又は２記載の電荷転送装
置において、撮像状態を遅延動作状態とするとき、信号
電荷入力部が被遅延入力信号に応じた信号電荷を電荷転
送部に入力することを特徴とする。
【００１１】
【作用】請求項１記載の電荷転送装置においては、先
ず、異なる面積を持つ計量井戸領域によって規定される
電荷量の基準電荷を第１，第２の基準電荷入力部から入
力する。これら第１，第２の基準電荷入力部から入力さ
れた基準電荷に対応した標準状態での出力電圧を予め記
憶保持しておき、この記憶保持した基準電荷に対応した
標準状態での出力電圧と、撮像状態で基準電荷入力部か
ら電荷転送部へ入力される基準電荷に対応した出力電圧
とを用いて光量（電荷量）‐出力電圧特性の変動量を検
出する。そして、この検出した変動量に基づいて実際の
撮像状態での信号電荷に対応した出力電圧に対して補正
を行う。これによれば、温度変化や電源電圧変動によっ
て発生する出力レベルのオフセットやゲイン変動を補償
できる。
ず、異なる面積を持つ計量井戸領域によって規定される
電荷量の基準電荷を第１，第２の基準電荷入力部から入
力する。これら第１，第２の基準電荷入力部から入力さ
れた基準電荷に対応した標準状態での出力電圧を予め記
憶保持しておき、この記憶保持した基準電荷に対応した
標準状態での出力電圧と、撮像状態で基準電荷入力部か
ら電荷転送部へ入力される基準電荷に対応した出力電圧
とを用いて光量（電荷量）‐出力電圧特性の変動量を検
出する。そして、この検出した変動量に基づいて実際の
撮像状態での信号電荷に対応した出力電圧に対して補正
を行う。これによれば、温度変化や電源電圧変動によっ
て発生する出力レベルのオフセットやゲイン変動を補償
できる。
【００１２】請求項２記載の電荷転送装置においては、
電荷検出部の出力電圧をディジタル化して一時的に記憶
保持する。そして、予め記憶保持してある基準電荷に対
応した標準状態での出力電圧と一時的に記憶保持した基
準電荷に対応した撮像状態での出力電圧との演算処理に
よって光量（電荷量）‐出力電圧特性の変動量に対応し
た補正信号を算出し、この算出した補正信号を用いて実
際の撮像状態での信号電荷に対応した出力電圧に対する
補正処理を行う。
電荷検出部の出力電圧をディジタル化して一時的に記憶
保持する。そして、予め記憶保持してある基準電荷に対
応した標準状態での出力電圧と一時的に記憶保持した基
準電荷に対応した撮像状態での出力電圧との演算処理に
よって光量（電荷量）‐出力電圧特性の変動量に対応し
た補正信号を算出し、この算出した補正信号を用いて実
際の撮像状態での信号電荷に対応した出力電圧に対する
補正処理を行う。
【００１３】請求項３記載の電荷転送装置は、固体撮像
素子であるエリアセンサに対応してなされたものであ
る。請求項４記載の電荷転送装置は、固体撮像素子であ
るリニアセンサに対応してなされたものである。請求項
５記載の電荷転送装置は、入力信号を遅延する遅延素子
に対応してなされたものである。いずれの場合にも、温
度変動や電源電圧変動など、使用条件（状態）の変化に
よる光量（電荷量）‐出力電圧特性の変動を補償でき
る。
素子であるエリアセンサに対応してなされたものであ
る。請求項４記載の電荷転送装置は、固体撮像素子であ
るリニアセンサに対応してなされたものである。請求項
５記載の電荷転送装置は、入力信号を遅延する遅延素子
に対応してなされたものである。いずれの場合にも、温
度変動や電源電圧変動など、使用条件（状態）の変化に
よる光量（電荷量）‐出力電圧特性の変動を補償でき
る。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、エリアセンサに適用された本発明
による電荷転送装置の第１の実施例を示す構成図であ
る。図１において、入射光を光電変換して信号電荷を蓄
える複数個のフォトセンサ１１がマトリクス状に配列さ
れ、これらフォトセンサ１１の垂直列毎に複数本の垂直
転送レジスタ１２が配されている。これら垂直転送レジ
スタ１２には、各フォトセンサ１１に蓄えられた信号電
荷が読出しゲート（図示せず）を介して読み出される。
垂直転送レジスタ１２に読み出された信号電荷は、１走
査線に相当する部分ずつ順に水平転送レジスタ１３へ転
送される。
に説明する。図１は、エリアセンサに適用された本発明
による電荷転送装置の第１の実施例を示す構成図であ
る。図１において、入射光を光電変換して信号電荷を蓄
える複数個のフォトセンサ１１がマトリクス状に配列さ
れ、これらフォトセンサ１１の垂直列毎に複数本の垂直
転送レジスタ１２が配されている。これら垂直転送レジ
スタ１２には、各フォトセンサ１１に蓄えられた信号電
荷が読出しゲート（図示せず）を介して読み出される。
垂直転送レジスタ１２に読み出された信号電荷は、１走
査線に相当する部分ずつ順に水平転送レジスタ１３へ転
送される。
【００１５】複数本の垂直転送レジスタ１２のうち、例
えば図の左端の２本の垂直転送レジスタ１２ａ，１２ｂ
の端部には、所定量の基準電荷Ｑ１，Ｑ２を垂直転送レ
ジスタ１２ａ，１２ｂにそれぞれ入力する２つの基準電
荷入力部１６ａ，１６ｂが設けられている。基準電荷入
力部１６ａ，１６ｂは、周知のダイオードカットオフ法
やフィル＆スピル法などによって基準電荷Ｑ１，Ｑ２を
入力する。図２は、例えばダイオードカットオフ法を用
いた基準電荷入力部１６ａ，１６ｂの拡大平面図であ
り、そのＸ−Ｙ断面を図３に示す。基準電荷入力部１６
ａ，１６ｂは、電荷注入用入力ダイオードであるＮ+ 拡
散領域１７ａ，１７ｂと、入力ゲート領域（ＩＧ１）１
８ａ，１８ｂを介してＮ+拡散領域１７ａ，１７ｂに隣
接しかつ垂直転送レジスタ１２ａ，１２ｂに連続して形
成された計量井戸領域（ＩＧ２）１９ａ，１９ｂとから
構成されている。そして、Ｎ+ 拡散領域１７ａ，１７ｂ
には、所定の直流入力電圧Ｖｉｓが印加されている。
えば図の左端の２本の垂直転送レジスタ１２ａ，１２ｂ
の端部には、所定量の基準電荷Ｑ１，Ｑ２を垂直転送レ
ジスタ１２ａ，１２ｂにそれぞれ入力する２つの基準電
荷入力部１６ａ，１６ｂが設けられている。基準電荷入
力部１６ａ，１６ｂは、周知のダイオードカットオフ法
やフィル＆スピル法などによって基準電荷Ｑ１，Ｑ２を
入力する。図２は、例えばダイオードカットオフ法を用
いた基準電荷入力部１６ａ，１６ｂの拡大平面図であ
り、そのＸ−Ｙ断面を図３に示す。基準電荷入力部１６
ａ，１６ｂは、電荷注入用入力ダイオードであるＮ+ 拡
散領域１７ａ，１７ｂと、入力ゲート領域（ＩＧ１）１
８ａ，１８ｂを介してＮ+拡散領域１７ａ，１７ｂに隣
接しかつ垂直転送レジスタ１２ａ，１２ｂに連続して形
成された計量井戸領域（ＩＧ２）１９ａ，１９ｂとから
構成されている。そして、Ｎ+ 拡散領域１７ａ，１７ｂ
には、所定の直流入力電圧Ｖｉｓが印加されている。
【００１６】入力ゲート領域１８ａ，１８ｂ上には第２
層目のポリシリコン(2st Poly Si)からなるゲート電極
２０が、計量井戸領域１９ａ，１９ｂ上には第１層目の
ポリシリコン(1st Poly Si) からなるゲート電極２１が
それぞれ配されている。そして、ゲート電極２０にはサ
ンプリング・パルスφＩＧ１が印加され、ゲート電極２
１には所定の直流バイアス電圧Ｖｓが印加されている。
図４に図３の断面に対応したポテンシャル図を、図５に
サンプリング・パルスφＩＧ１と垂直転送レジスタ１２
の転送クロックφＶ１，φＶ２のタイミングチャートを
それぞれ示す。なお、図４において、実線は図５の時点
ｔ１におけるポテンシャルを、破線は時点ｔ２における
ポテンシャルをそれぞれ表している。
層目のポリシリコン(2st Poly Si)からなるゲート電極
２０が、計量井戸領域１９ａ，１９ｂ上には第１層目の
ポリシリコン(1st Poly Si) からなるゲート電極２１が
それぞれ配されている。そして、ゲート電極２０にはサ
ンプリング・パルスφＩＧ１が印加され、ゲート電極２
１には所定の直流バイアス電圧Ｖｓが印加されている。
図４に図３の断面に対応したポテンシャル図を、図５に
サンプリング・パルスφＩＧ１と垂直転送レジスタ１２
の転送クロックφＶ１，φＶ２のタイミングチャートを
それぞれ示す。なお、図４において、実線は図５の時点
ｔ１におけるポテンシャルを、破線は時点ｔ２における
ポテンシャルをそれぞれ表している。
【００１７】ここで、基準電荷入力部１６ａ，１６ｂに
より入力される基準電荷Ｑ１，Ｑ２の電荷量は、計量井
戸領域（ＩＧ２）１９ａ，１９ｂの面積で規定されるた
め、その面積をそれぞれ変えることによって異なる電荷
量の基準電荷Ｑ１，Ｑ２を２つの垂直転送レジスタ１２
ａ，１２ｂに入力できる。すなわち、面積が大きい程基
準電荷の電荷量が多くなり、基準電荷Ｑ１，Ｑ２の各電
荷量の比はその面積比に略等しい。一方、垂直転送レジ
スタ１２ａ，１２ｂは基準電荷Ｑ１，Ｑ２を転送するた
めに設けられた疑似垂直転送レジスタであることから、
垂直転送レジスタ１２ａ，１２ｂに対応する２列のフォ
トセンサ１１（図１に編み目で示すセンサ）については
遮光されている。
より入力される基準電荷Ｑ１，Ｑ２の電荷量は、計量井
戸領域（ＩＧ２）１９ａ，１９ｂの面積で規定されるた
め、その面積をそれぞれ変えることによって異なる電荷
量の基準電荷Ｑ１，Ｑ２を２つの垂直転送レジスタ１２
ａ，１２ｂに入力できる。すなわち、面積が大きい程基
準電荷の電荷量が多くなり、基準電荷Ｑ１，Ｑ２の各電
荷量の比はその面積比に略等しい。一方、垂直転送レジ
スタ１２ａ，１２ｂは基準電荷Ｑ１，Ｑ２を転送するた
めに設けられた疑似垂直転送レジスタであることから、
垂直転送レジスタ１２ａ，１２ｂに対応する２列のフォ
トセンサ１１（図１に編み目で示すセンサ）については
遮光されている。
【００１８】再び図１において、垂直転送レジスタ１２
から水平転送レジスタ１３に転送された１走査線分の信
号電荷は、水平転送レジスタ１３によって水平方向に順
次転送されて電荷検出部１４へ供給される。電荷検出部
１４は、例えばフローティング・ディフュージョン（Ｆ
Ｄ）によって構成され、水平転送レジスタ１３にて転送
された信号電荷を検出し、これを信号電圧に変換して次
段の出力バッファ１５に供給する。なお、電荷検出部１
４のＦＤは、リセットパルスφｒｓによって所定の周期
でリセットされる。
から水平転送レジスタ１３に転送された１走査線分の信
号電荷は、水平転送レジスタ１３によって水平方向に順
次転送されて電荷検出部１４へ供給される。電荷検出部
１４は、例えばフローティング・ディフュージョン（Ｆ
Ｄ）によって構成され、水平転送レジスタ１３にて転送
された信号電荷を検出し、これを信号電圧に変換して次
段の出力バッファ１５に供給する。なお、電荷検出部１
４のＦＤは、リセットパルスφｒｓによって所定の周期
でリセットされる。
【００１９】上記構成のエリアセンサにおいては、各水
平走査周期毎に水平転送レジスタ１３により、先ず、基
準電荷入力部１６ａから入力された基準電荷Ｑ１が読み
出され、電荷検出部１４で電圧に変換されて出力バッフ
ァ１５から出力電圧Ｖ１として導出される。次に、基準
電荷入力部１６ｂから入力された基準電荷Ｑ２が読み出
され、出力バッファ１５から出力電圧Ｖ２として導出さ
れる。その後、被写体の入射光を各フォトセンサ１１に
よって受光しかつ光電変換して得た信号電荷が順次読み
出され、電荷検出部１４で電圧に変換されてバッファ出
力Ｖａとして導出される。
平走査周期毎に水平転送レジスタ１３により、先ず、基
準電荷入力部１６ａから入力された基準電荷Ｑ１が読み
出され、電荷検出部１４で電圧に変換されて出力バッフ
ァ１５から出力電圧Ｖ１として導出される。次に、基準
電荷入力部１６ｂから入力された基準電荷Ｑ２が読み出
され、出力バッファ１５から出力電圧Ｖ２として導出さ
れる。その後、被写体の入射光を各フォトセンサ１１に
よって受光しかつ光電変換して得た信号電荷が順次読み
出され、電荷検出部１４で電圧に変換されてバッファ出
力Ｖａとして導出される。
【００２０】図６に、リセットパルスφｒｓとバッファ
出力Ｖａの波形図を示す。なお、基準電荷Ｑ１，Ｑ２の
読出しは、各水平走査周期の水平ブランキング期間で行
われるようになっている。図７は、図１に示すエリアセ
ンサの光量（電荷量）‐出力電圧特性図であり、（ａ）
は標準状態における特性を、（ｂ）は標準状態から温度
が高くあるいは低く変化したときの特性をそれぞれ示し
ている。標準状態において基準電荷Ｑ１に基づく出力電
圧をＶ１、基準電荷Ｑ２に基づく出力電圧をＶ２とする
と、温度が高くなった場合には、出力電圧Ｖ１が電圧Ｖ
１１に上昇し、出力電圧Ｖ２が電圧Ｖ２１に上昇する。
出力Ｖａの波形図を示す。なお、基準電荷Ｑ１，Ｑ２の
読出しは、各水平走査周期の水平ブランキング期間で行
われるようになっている。図７は、図１に示すエリアセ
ンサの光量（電荷量）‐出力電圧特性図であり、（ａ）
は標準状態における特性を、（ｂ）は標準状態から温度
が高くあるいは低く変化したときの特性をそれぞれ示し
ている。標準状態において基準電荷Ｑ１に基づく出力電
圧をＶ１、基準電荷Ｑ２に基づく出力電圧をＶ２とする
と、温度が高くなった場合には、出力電圧Ｖ１が電圧Ｖ
１１に上昇し、出力電圧Ｖ２が電圧Ｖ２１に上昇する。
【００２１】逆に、温度が低くなった場合には、出力電
圧Ｖ１が電圧Ｖ１２に下降し、出力電圧Ｖ２が電圧Ｖ２
２に上昇する。従って、基準電荷Ｑ１，Ｑ２による出力
電圧Ｖ１，Ｖ２が現在どの電圧値にあるかを検出するこ
とによって電荷量‐出力電圧特性を判定することができ
る。具体的には、電荷量‐出力電圧特性を示す直線の傾
きを検出できる。なお、基準電荷Ｑ１，Ｑ２の各電荷量
については、その特性がリニアリティを有する範囲内に
選定する必要がある。
圧Ｖ１が電圧Ｖ１２に下降し、出力電圧Ｖ２が電圧Ｖ２
２に上昇する。従って、基準電荷Ｑ１，Ｑ２による出力
電圧Ｖ１，Ｖ２が現在どの電圧値にあるかを検出するこ
とによって電荷量‐出力電圧特性を判定することができ
る。具体的には、電荷量‐出力電圧特性を示す直線の傾
きを検出できる。なお、基準電荷Ｑ１，Ｑ２の各電荷量
については、その特性がリニアリティを有する範囲内に
選定する必要がある。
【００２２】このように、電荷量‐出力電圧特性をモニ
ターすることにより、即ち基準電荷Ｑ１，Ｑ２による出
力電圧Ｖ１，Ｖ２の差（標準状態でＶ２−Ｖ１、状態１
でＶ２１−Ｖ１１、状態２でＶ２２−Ｖ１２）をモニタ
ーすることにより、これに基づいてエリアセンサの利得
の変動を補償することができる。これを実現する信号処
理部２２の具体的な構成及びその動作については後述す
る。なお、光学的黒（ＯＰＢ）の画素を有する場合に
は、その画素信号を用いることにより、図７（ａ）にお
いて、電荷量‐出力電圧特性を示す直線が光量（電荷
量）０の縦軸と交わるところの出力電圧、即ちダーク成
分等のオフセットを検出し、その補正をも行うようにす
れば、より高い精度での補正を実現できることになる。
ターすることにより、即ち基準電荷Ｑ１，Ｑ２による出
力電圧Ｖ１，Ｖ２の差（標準状態でＶ２−Ｖ１、状態１
でＶ２１−Ｖ１１、状態２でＶ２２−Ｖ１２）をモニタ
ーすることにより、これに基づいてエリアセンサの利得
の変動を補償することができる。これを実現する信号処
理部２２の具体的な構成及びその動作については後述す
る。なお、光学的黒（ＯＰＢ）の画素を有する場合に
は、その画素信号を用いることにより、図７（ａ）にお
いて、電荷量‐出力電圧特性を示す直線が光量（電荷
量）０の縦軸と交わるところの出力電圧、即ちダーク成
分等のオフセットを検出し、その補正をも行うようにす
れば、より高い精度での補正を実現できることになる。
【００２３】次に、図１における信号処理部２２の構成
について説明する。この信号処理部２２において、第１
の記憶部であるＲＯＭ２３には、基準電荷Ｑ１，Ｑ２に
対応した出力電圧Ｖ１，Ｖ２の標準状態での電圧値が予
め記憶されている。一方、バッファ出力Ｖａは、Ａ／Ｄ
コンバータ２４でディジタル信号に変換されて第２の記
憶部であるＲＡＭ２５に一時的に記憶される。ＡＬＵ
（算術論理演算部）２６は、実際の撮像状態、例えば図
７（ａ）に示す状態１のような撮像環境（温度や電源電
圧）では、基準電荷に対応した出力電圧Ｖ１，Ｖ２が電
圧Ｖ１１，Ｖ２１のように変化しているため、その値と
ＲＯＭ２３に予め記憶されているＶ１，Ｖ２の値から補
正量αを次式に基づいて求める。
について説明する。この信号処理部２２において、第１
の記憶部であるＲＯＭ２３には、基準電荷Ｑ１，Ｑ２に
対応した出力電圧Ｖ１，Ｖ２の標準状態での電圧値が予
め記憶されている。一方、バッファ出力Ｖａは、Ａ／Ｄ
コンバータ２４でディジタル信号に変換されて第２の記
憶部であるＲＡＭ２５に一時的に記憶される。ＡＬＵ
（算術論理演算部）２６は、実際の撮像状態、例えば図
７（ａ）に示す状態１のような撮像環境（温度や電源電
圧）では、基準電荷に対応した出力電圧Ｖ１，Ｖ２が電
圧Ｖ１１，Ｖ２１のように変化しているため、その値と
ＲＯＭ２３に予め記憶されているＶ１，Ｖ２の値から補
正量αを次式に基づいて求める。
【数１】α＝（Ｖ２−Ｖ１）／（Ｖ２１−Ｖ１１）
【００２４】次に、ＡＬＵ２６は、この補正量αを用い
て、実際の撮像状態で得られる撮像出力であるＲＡＭ２
５の出力Ｖｃｃｄに対して次式に基づく補正を行うこと
によって信号出力Ｖｏｕｔを得る。
て、実際の撮像状態で得られる撮像出力であるＲＡＭ２
５の出力Ｖｃｃｄに対して次式に基づく補正を行うこと
によって信号出力Ｖｏｕｔを得る。
【数２】Ｖｏｕｔ＝Ｖｃｃｄ×α このように、基準電荷Ｑ１，Ｑ２による出力電圧Ｖ１，
Ｖ２の標準状態と撮像状態の差をモニターし、これに基
づいて補正量αを算出しかつＲＡＭ２５の出力Ｖｃｃｄ
に対して補正をかけることにより、温度変化や電源電圧
変動による出力レベルのオフセット（ダーク電流の変動
分も含む）やゲインの変動が発生した場合に、従来のよ
うに白基準を読み込む動作を行わなくても、それらの変
動の補正を正確に行うことができる。
Ｖ２の標準状態と撮像状態の差をモニターし、これに基
づいて補正量αを算出しかつＲＡＭ２５の出力Ｖｃｃｄ
に対して補正をかけることにより、温度変化や電源電圧
変動による出力レベルのオフセット（ダーク電流の変動
分も含む）やゲインの変動が発生した場合に、従来のよ
うに白基準を読み込む動作を行わなくても、それらの変
動の補正を正確に行うことができる。
【００２５】また、基準電荷Ｑ１，Ｑ２に対応した出力
電圧Ｖ１，Ｖ２の標準状態での電圧値を記憶するだけで
良いため、ＲＯＭ２３の容量も少なくて済む。なお、本
実施例においては、２つの基準電荷入力部１６ａ，１６
ｂを用いて２つの基準電荷出力を得る構成としたが、単
一の基準電荷入力部によって１つの基準電荷出力を得る
ようにしても良く、この場合には、基準電荷出力とＯＰ
Ｂ出力との差分をとることにより、ゲイン変動の補正を
行うことができる。しかしながら、複数の基準電荷出力
を得るようにした方が、それだけ細かい範囲での補正が
可能となり、例えば、大光量時の補正をメインに行った
り、小光量時の補正をメインに行うことに対応できる効
果がある。
電圧Ｖ１，Ｖ２の標準状態での電圧値を記憶するだけで
良いため、ＲＯＭ２３の容量も少なくて済む。なお、本
実施例においては、２つの基準電荷入力部１６ａ，１６
ｂを用いて２つの基準電荷出力を得る構成としたが、単
一の基準電荷入力部によって１つの基準電荷出力を得る
ようにしても良く、この場合には、基準電荷出力とＯＰ
Ｂ出力との差分をとることにより、ゲイン変動の補正を
行うことができる。しかしながら、複数の基準電荷出力
を得るようにした方が、それだけ細かい範囲での補正が
可能となり、例えば、大光量時の補正をメインに行った
り、小光量時の補正をメインに行うことに対応できる効
果がある。
【００２６】図８は、リニアセンサに適用された本発明
による電荷転送装置の第２の実施例を示す構成図であ
る。図８において、複数個のフォトセンサ３１が一列に
配列されてセンサ列３２を構成している。このセンサ列
３２において、例えば両端のフォトセンサ３１ａ，３１
ｂは遮光されている。センサ列３２に画素単位で蓄えら
れた全信号電荷は、シフトゲート３３を介してＣＣＤシ
フトレジスタ（電荷転送部）３４にパラレルに読み出さ
れる。
による電荷転送装置の第２の実施例を示す構成図であ
る。図８において、複数個のフォトセンサ３１が一列に
配列されてセンサ列３２を構成している。このセンサ列
３２において、例えば両端のフォトセンサ３１ａ，３１
ｂは遮光されている。センサ列３２に画素単位で蓄えら
れた全信号電荷は、シフトゲート３３を介してＣＣＤシ
フトレジスタ（電荷転送部）３４にパラレルに読み出さ
れる。
【００２７】ＣＣＤシフトレジスタ３４の出力端と反対
側には、ＣＣＤシフトレジスタ３４に所定量の基準電荷
Ｑを入力するための基準電荷入力部３５が設けられてい
る。この基準電荷入力部３５としては、図２に示した基
準電荷入力部１６ａ，１６ｂと略同一の構造を有するも
のを用いることができる。この基準電荷入力部３５から
の基準電荷Ｑの入力は、センサ列３２からＣＣＤシフト
レジスタ３４への信号電荷の読出しタイミングに同期し
て行われる。これにより、ＣＣＤシフトレジスタ３４の
出力端と反対側の最も端のビットに基準電荷入力部３５
から基準電荷が入力される。その際、そのビットと対応
するフォトセンサ３１ｂが遮光されていることから、信
号電荷が混じり込むことはない。
側には、ＣＣＤシフトレジスタ３４に所定量の基準電荷
Ｑを入力するための基準電荷入力部３５が設けられてい
る。この基準電荷入力部３５としては、図２に示した基
準電荷入力部１６ａ，１６ｂと略同一の構造を有するも
のを用いることができる。この基準電荷入力部３５から
の基準電荷Ｑの入力は、センサ列３２からＣＣＤシフト
レジスタ３４への信号電荷の読出しタイミングに同期し
て行われる。これにより、ＣＣＤシフトレジスタ３４の
出力端と反対側の最も端のビットに基準電荷入力部３５
から基準電荷が入力される。その際、そのビットと対応
するフォトセンサ３１ｂが遮光されていることから、信
号電荷が混じり込むことはない。
【００２８】ＣＣＤシフトレジスタ３４は、センサ列３
２から読み出された信号電荷及び基準電荷入力部３５か
ら入力された基準電荷を水平方向に順次転送して電荷検
出部３６へ供給する。電荷検出部３６は、例えば、リセ
ットパルスφｒｓによって所定の周期でリセットされる
ＦＤによって構成され、ＣＣＤシフトレジスタ３４によ
って転送された電荷を検出し、これを電圧に変換して出
力バッファ３７を介して信号処理部３８に供給する。信
号処理部３８は、基準電荷Ｑに基づく標準状態でのバッ
ファ出力Ｖａの値と基準電荷Ｑに基づく撮像状態でのバ
ッファ出力Ｖａの値とに基づき、実際の撮像状態での信
号電荷に基づくバッファ出力Ｖａに補正をかけるための
ものである。したがって、この信号処理部３８として
は、図１における信号処理部２２と同じ回路構成のもの
を用いることができる。
２から読み出された信号電荷及び基準電荷入力部３５か
ら入力された基準電荷を水平方向に順次転送して電荷検
出部３６へ供給する。電荷検出部３６は、例えば、リセ
ットパルスφｒｓによって所定の周期でリセットされる
ＦＤによって構成され、ＣＣＤシフトレジスタ３４によ
って転送された電荷を検出し、これを電圧に変換して出
力バッファ３７を介して信号処理部３８に供給する。信
号処理部３８は、基準電荷Ｑに基づく標準状態でのバッ
ファ出力Ｖａの値と基準電荷Ｑに基づく撮像状態でのバ
ッファ出力Ｖａの値とに基づき、実際の撮像状態での信
号電荷に基づくバッファ出力Ｖａに補正をかけるための
ものである。したがって、この信号処理部３８として
は、図１における信号処理部２２と同じ回路構成のもの
を用いることができる。
【００２９】図９に、ＣＣＤシフトレジスタ３４の転送
クロックφＨ１，φＨ２、基準電荷入力部３５のサンプ
リング・パルスφＩＧ１及びバッファ出力Ｖａのタイミ
ングチャートを示す。同図から明かなように、センサ列
３２の各画素の信号電荷が転送出力されると、その後に
引き続いて基準電荷入力部３５から入力された基準電荷
が転送出力されることになる。なお、センサ列３２の最
も出力端寄りのフォトセンサ３１ａがＯＰＢ画素である
ことから、この画素信号を用いることにより、ダーク成
分等のオフセットを検出することができる。
クロックφＨ１，φＨ２、基準電荷入力部３５のサンプ
リング・パルスφＩＧ１及びバッファ出力Ｖａのタイミ
ングチャートを示す。同図から明かなように、センサ列
３２の各画素の信号電荷が転送出力されると、その後に
引き続いて基準電荷入力部３５から入力された基準電荷
が転送出力されることになる。なお、センサ列３２の最
も出力端寄りのフォトセンサ３１ａがＯＰＢ画素である
ことから、この画素信号を用いることにより、ダーク成
分等のオフセットを検出することができる。
【００３０】上記構成のリニアセンサに適用した場合に
も、エリアセンサに適用した場合と同様に、信号処理部
３８において、基準電荷に対応するバッファ出力Ｖａと
ＯＰＢ出力から電荷量‐出力電圧特性をモニターし、こ
れに基づいて温度変化や電源電圧変動による出力レベル
のオフセット（ダーク電流の変動分も含む）やゲインの
変動を補償することができる。なお、本実施例では、基
準電荷ＱをＣＣＤシフトレジスタ３４の出力端と反対側
の最も端のビットに入力する構成としたが、これに限定
されるものではなく、ＣＣＤシフトレジスタ３４の途中
のビットに入力しても良く、またエリアセンサに適用し
た場合のように、２つの基準電荷入力部を設けて互いに
異なる電荷量の２つの基準電荷Ｑ１，Ｑ２をＣＣＤシフ
トレジスタ３４の異なるビットに入力するようにしても
良い。
も、エリアセンサに適用した場合と同様に、信号処理部
３８において、基準電荷に対応するバッファ出力Ｖａと
ＯＰＢ出力から電荷量‐出力電圧特性をモニターし、こ
れに基づいて温度変化や電源電圧変動による出力レベル
のオフセット（ダーク電流の変動分も含む）やゲインの
変動を補償することができる。なお、本実施例では、基
準電荷ＱをＣＣＤシフトレジスタ３４の出力端と反対側
の最も端のビットに入力する構成としたが、これに限定
されるものではなく、ＣＣＤシフトレジスタ３４の途中
のビットに入力しても良く、またエリアセンサに適用し
た場合のように、２つの基準電荷入力部を設けて互いに
異なる電荷量の２つの基準電荷Ｑ１，Ｑ２をＣＣＤシフ
トレジスタ３４の異なるビットに入力するようにしても
良い。
【００３１】なお、上記各実施例においては、ＣＣＤ固
体撮像素子であるエリアセンサ及びリニアセンサに適用
した場合について説明したが、本発明は、ＣＣＤ固体撮
像素子への適用に限定されるものではなく、図１０に示
すように、ＣＣＤ遅延素子にも適用し得るものである。
図１０において、被遅延入力信号Ｖｉｎに応じた信号電
荷が信号電荷入力部４１からＣＣＤシフトレジスタ４２
に入力され、この信号電荷はＣＣＤシフトレジスタ４２
によって順次転送され電荷検出部４３に供給される。電
荷検出部４３の出力電圧は、出力バッファ４４を介して
信号処理部４５へ供給される。
体撮像素子であるエリアセンサ及びリニアセンサに適用
した場合について説明したが、本発明は、ＣＣＤ固体撮
像素子への適用に限定されるものではなく、図１０に示
すように、ＣＣＤ遅延素子にも適用し得るものである。
図１０において、被遅延入力信号Ｖｉｎに応じた信号電
荷が信号電荷入力部４１からＣＣＤシフトレジスタ４２
に入力され、この信号電荷はＣＣＤシフトレジスタ４２
によって順次転送され電荷検出部４３に供給される。電
荷検出部４３の出力電圧は、出力バッファ４４を介して
信号処理部４５へ供給される。
【００３２】ＣＣＤシフトレジスタ４２の途中のビット
には、第２の実施例と同様に、基準電荷入力部４６によ
って所定量の基準電荷Ｑが入力される。信号処理部４５
としては、図１に示す信号処理部２２を用いることがで
き、基準電荷入力部４６としては、図２に示した基準電
荷入力部１６ａ，１６ｂと略同一の構造を有するものを
用いることができる。このように、本発明は、エリアセ
ンサやリニアセンサだけでなく、ＣＣＤ型の遅延素子に
も適用することができるのである。なお、上記各実施例
において、信号処理部２２，３８，４５の回路構成は一
例を示したに過ぎず、これに限定されることなく種々の
変形が可能である。
には、第２の実施例と同様に、基準電荷入力部４６によ
って所定量の基準電荷Ｑが入力される。信号処理部４５
としては、図１に示す信号処理部２２を用いることがで
き、基準電荷入力部４６としては、図２に示した基準電
荷入力部１６ａ，１６ｂと略同一の構造を有するものを
用いることができる。このように、本発明は、エリアセ
ンサやリニアセンサだけでなく、ＣＣＤ型の遅延素子に
も適用することができるのである。なお、上記各実施例
において、信号処理部２２，３８，４５の回路構成は一
例を示したに過ぎず、これに限定されることなく種々の
変形が可能である。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次のような効果を得ることができる。すなわち、請求項
１記載の電荷転送装置においては、基準電荷に対応した
標準状態での出力電圧を予め記憶保持しておき、この記
憶保持した基準電荷に対応した標準状態での出力電圧
と、撮像状態で基準電荷入力部から電荷転送部へ入力さ
れる基準電荷に対応した出力電圧とを用いて電荷量‐出
力電圧特性の変動量を検出し、この検出した変動量に基
づいて信号電荷に対応した出力電圧の補正を行うように
したので、温度変化や電源電圧変動によって発生する出
力レベルのオフセットやゲイン変動を補償できることに
なる。特に、異なる面積を持つ計量井戸領域によって基
準電荷量が規定される第１，第２の基準電荷入力部から
基準電荷を入力する構成を採ったことより、１系統の直
流バイアス電圧Ｖsの電圧値によって基準電荷量を変え
ることができるため、デバイスへの入力信号の種類を少
なくできるという効果も得られる。
次のような効果を得ることができる。すなわち、請求項
１記載の電荷転送装置においては、基準電荷に対応した
標準状態での出力電圧を予め記憶保持しておき、この記
憶保持した基準電荷に対応した標準状態での出力電圧
と、撮像状態で基準電荷入力部から電荷転送部へ入力さ
れる基準電荷に対応した出力電圧とを用いて電荷量‐出
力電圧特性の変動量を検出し、この検出した変動量に基
づいて信号電荷に対応した出力電圧の補正を行うように
したので、温度変化や電源電圧変動によって発生する出
力レベルのオフセットやゲイン変動を補償できることに
なる。特に、異なる面積を持つ計量井戸領域によって基
準電荷量が規定される第１，第２の基準電荷入力部から
基準電荷を入力する構成を採ったことより、１系統の直
流バイアス電圧Ｖsの電圧値によって基準電荷量を変え
ることができるため、デバイスへの入力信号の種類を少
なくできるという効果も得られる。
【００３４】請求項２記載の電荷転送装置においては、
電荷検出部の出力電圧をディジタル化して一時的に記憶
保持し、予め記憶保持してある基準電荷に対応した標準
状態での出力電圧と一時的に記憶保持した基準電荷に対
応した撮像状態での出力電圧との演算処理によって光量
（電荷量）‐出力電圧特性の変動量に対応した補正信号
を算出し、この算出した補正信号に基づいて実際の撮像
状態での信号電荷に対応した出力電圧に対して補正を行
うようにしたので、簡単な回路構成で、しかも単純なデ
ィジタル演算にて電荷量‐出力電圧特性の変動量を検出
し、これを補正できることになる。
電荷検出部の出力電圧をディジタル化して一時的に記憶
保持し、予め記憶保持してある基準電荷に対応した標準
状態での出力電圧と一時的に記憶保持した基準電荷に対
応した撮像状態での出力電圧との演算処理によって光量
（電荷量）‐出力電圧特性の変動量に対応した補正信号
を算出し、この算出した補正信号に基づいて実際の撮像
状態での信号電荷に対応した出力電圧に対して補正を行
うようにしたので、簡単な回路構成で、しかも単純なデ
ィジタル演算にて電荷量‐出力電圧特性の変動量を検出
し、これを補正できることになる。
【００３５】請求項３記載の電荷転送装置は、固体撮像
素子であるエリアセンサに対応してなされたもの、請求
項４記載の電荷転送装置は、固体撮像素子であるリニア
センサに対応してなされたもの、請求項５記載の電荷転
送装置は、入力信号を遅延する遅延素子に対応してなさ
れたものであり、いずれの場合にも、温度変動や電源電
圧変動など、使用条件（状態）の変化による光量（電荷
量）‐出力電圧特性の変動を補償できることになる。
素子であるエリアセンサに対応してなされたもの、請求
項４記載の電荷転送装置は、固体撮像素子であるリニア
センサに対応してなされたもの、請求項５記載の電荷転
送装置は、入力信号を遅延する遅延素子に対応してなさ
れたものであり、いずれの場合にも、温度変動や電源電
圧変動など、使用条件（状態）の変化による光量（電荷
量）‐出力電圧特性の変動を補償できることになる。
【図１】エリアセンサに適用された本発明の第１の実施
例を示す構成図である。
例を示す構成図である。
【図２】ダイオードカットオフ法を用いた基準電荷入力
部の構成の一例を示す拡大平面図である。
部の構成の一例を示す拡大平面図である。
【図３】図２のＸ−Ｙ断面図である。
【図４】図３の断面に対応したポテンシャル図である。
【図５】サンプリング・パルスφＩＧ１と転送クロック
φＶ１，φＶ２のタイミングチャートである。
φＶ１，φＶ２のタイミングチャートである。
【図６】リセットパルスφｒｓとバッファ出力Ｖａの波
形図である。
形図である。
【図７】本発明に係る光量（電荷量）‐出力電圧特性の
特性図であり、（ａ）は標準状態での特性を、（ｂ）は
状態変化時の特性をそれぞれ示している。
特性図であり、（ａ）は標準状態での特性を、（ｂ）は
状態変化時の特性をそれぞれ示している。
【図８】リニアセンサに適用された本発明の第２の実施
例を示す構成図である。
例を示す構成図である。
【図９】転送クロックφＨ１，φＨ２、サンプリング・
パルスφＩＧ１及びバッファ出力Ｖａのタイミングチャ
ートである。
パルスφＩＧ１及びバッファ出力Ｖａのタイミングチャ
ートである。
【図１０】ＣＣＤ遅延素子に適用された本発明の第３の
実施例を示す構成図である。
実施例を示す構成図である。
【図１１】エリアセンサの従来例を示す構成図である。
【図１２】従来例に係る波形図である。
【図１３】従来例に係る光量（電荷量）‐出力電圧特性
の特性図であり、（ａ）は標準状態での特性を、（ｂ）
は状態変化時の特性をそれぞれ示している。
の特性図であり、（ａ）は標準状態での特性を、（ｂ）
は状態変化時の特性をそれぞれ示している。
１１，３１ フォトセンサ １２ 垂直転送レジスタ １３ 水平転送レジスタ １４，３８，４３ 電荷検出部 １５，３７，４４ 出力バッファ １６ａ，１６ｂ，３５，４６ 基準電荷入力部 ２２，３８，４５ 信号処理部 ３２ センサ列 ３４，４２ ＣＣＤシフトレジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奈良部 忠邦 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (72)発明者 後藤 哲朗 東京都品川区西大井１丁目６番３号 株 式会社ニコン 大井製作所内 (72)発明者 高木 忠雄 東京都品川区西大井１丁目６番３号 株 式会社ニコン 大井製作所内 (72)発明者 岩崎 宏之 東京都品川区西大井１丁目６番３号 株 式会社ニコン 大井製作所内 (56)参考文献 特開 平６−268917（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−276442（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 5/335 H01L 27/148 H01L 29/762
Claims (6)
- 【請求項１】 信号電荷を入力する信号電荷入力部と、異なる面積を持ちかつ基準電荷量を規定する計量井戸領
域をそれぞれ有し、 所定量の基準電荷を入力する第１，
第２の基準電荷入力部と、 前記信号電荷入力部及び前記第１，第２の基準電荷入力
部から入力された電荷を転送する電荷転送部と、 前記電荷転送部によって転送された電荷を検出しかつこ
れを電気信号に変換して出力する電荷検出部と、 前記基準電荷に対応した標準状態での前記電荷検出部の
出力信号を予め記憶した第１の記憶部と、 前記第１の記憶部に記憶された前記基準電荷に対応した
標準状態での前記電荷検出部の出力信号と前記基準電荷
に対応した撮像状態での前記電荷検出部の出力信号とに
基づいて前記信号電荷に対応した撮像状態での前記電荷
検出部の出力信号を補正する信号処理部とを具備したこ
とを特徴とする電荷転送装置。 - 【請求項２】 前記信号処理部は、前記電荷検出部の出
力信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、こ
のＡ／Ｄ変換部の出力信号を一時的に記憶する第２の記
憶部と、前記第１の記憶部に記憶された前記基準電荷に
対応した標準状態での前記電荷検出部の出力信号と前記
第２の記憶部に記憶された前記基準電荷に対応した撮像
状態での前記Ａ／Ｄ変換部の出力信号とに基づいて補正
信号を算出しかつこの算出した補正信号に基づいて前記
信号電荷に対応した撮像状態での前記Ａ／Ｄ変換部の出
力信号を補正する演算部とからなることを特徴とする請
求項１記載の電荷転送装置。 - 【請求項３】 前記信号電荷入力部は、マトリクス状に
配列された複数個の光電変換素子と、前記複数個の光電
変換素子に蓄えられた信号電荷を各々読み出す読出しゲ
ートとからなり、 前記電荷転送部は、前記複数個の光電変換素子の垂直列
毎に配列されて前記複数個の光電変換素子から読み出さ
れた電荷を垂直方向に転送する複数本の垂直転送部と、
前記複数本の垂直転送部から転送された電荷を水平方向
に転送する水平転送部とからなり、 前記第１，第２の基準電荷入力部は、各々の計量井戸領
域で規定された電荷量の基準電荷を前記垂直転送部に入
力することを特徴とする請求項１又は２記載の電荷転送
装置。 - 【請求項４】 前記信号電荷入力部は、一列に配列され
た複数個の光電変換素子と、前記複数個の光電変換素子
に蓄えられた全信号電荷を前記電荷転送部に読み出すシ
フトゲートとからなる ことを特徴とする請求項１又は２
記載の電荷転送装置。 - 【請求項５】 前記信号電荷入力部は、被遅延入力信号
に応じた信号電荷を前記電荷転送部に入力し、 前記信号処理部は、前記第１の記憶部に記憶された前記
基準電荷に対応した標準状態での前記電荷検出部の出力
信号と前記基準電荷に対応した遅延動作状態での前記電
荷検出部の出力信号とに基づいて前記信号電荷に対応し
た遅延動作状態での前記電荷検出部の出力信号を補正す
る ことを特徴とする請求項１又は２記載の電荷転送装
置。 - 【請求項６】 信号電荷を入力する信号電荷入力部と、 所定量の基準電荷を入力する基準電荷入力部と、 前記信号電荷入力部及び前記基準電荷入力部から入力さ
れた電荷を転送する電荷転送部と、 前記電荷転送部によって転送された電荷を検出しかつこ
れを電気信号に変換して出力する電荷検出部と、 前記電荷検出部の出力信号をディジタル信号に変換する
Ａ／Ｄ変換部と、 前記基準電荷に対応した標準状態での前記電荷検出部の
出力信号に対応する第１のディジタル信号を予め記憶す
る第１の記憶部と、 前記基準電荷に対応した撮像状態での前記電荷検出部の
出力信号が前記Ａ／Ｄ変換部でディジタル化されて得ら
れる第２のディジタル信号を一時的に記憶する第２の記
憶部と、 前記第１の記憶部に記憶された前記第１のディジタル信
号と前記第２の記憶部に記憶された前記第２のディジタ
ル信号とに基づいて補正信号を算出しかつこの算出した
補正信号を用いて、前記信号電荷入力部から入力された
前記信号電荷に対応した撮像状態での前記Ａ／Ｄ変換部
の出力信号を補正する演算部とを具備したことを特徴と
する電荷転送装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33961193A JP3318905B2 (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | 電荷転送装置 |
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| FR9414512A FR2713426B1 (fr) | 1993-12-03 | 1994-12-02 | Dispositif de transfert de charge. |
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP33961193A JP3318905B2 (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | 電荷転送装置 |
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| JP3318905B2 true JP3318905B2 (ja) | 2002-08-26 |
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