JP5218342B2 - 固体撮像素子の駆動方法 - Google Patents
固体撮像素子の駆動方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5218342B2 JP5218342B2 JP2009198624A JP2009198624A JP5218342B2 JP 5218342 B2 JP5218342 B2 JP 5218342B2 JP 2009198624 A JP2009198624 A JP 2009198624A JP 2009198624 A JP2009198624 A JP 2009198624A JP 5218342 B2 JP5218342 B2 JP 5218342B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transfer
- unit
- vertical
- field
- charge
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
このCCD型固体撮像素子は、光電変換手段(フォトダイオード;PD)を設けた複数の画素を半導体基板上の撮像領域(イメージエリア)内に2次元配列のマトリクス状に配置したものであり、各画素に入射した光をフォトダイオードによって光電変換して電荷を生成し、この電荷を垂直転送部及び水平転送部を介して出力アンプ部に設けたフローティングディフュージョン(FD)部に転送し、このFD部の電位変動をMOSトランジスタによって検出し、これを電気信号に変換、増幅することにより映像信号として出力するものである。
なお、フレーム読み出し方式は垂直転送部の取り扱い電荷量の確保が全画素読み出し方式よりも有利であるために、セルサイズ(1画素当たりのサイズ)の縮小を容易に行なうことができ、特に小型化或いは多画素化が求められるCCD型固体撮像素子に用いられていた。即ち、全画素読み出し方式では各画素に対して垂直転送部のパケットを構成する必要があるものの、フレーム読み出し方式では1つのフィールドで2画素中の1画素の読み出しを行なうために2画素に対して垂直転送部のパケットを構成すれば良いので、フレーム読み出し方式は垂直転送部の取り扱い電荷量の確保が全画素読み出し方式よりも有利となるために、セルサイズの縮小を容易に行なうことができるのである。
なお、図6(a)では読み出しクロックが印加される転送電極(V1及びV3)のみを表記しているが、2列目と3列目の間,4列目と5列目の間,6列目と7列目の間,8列目と9列目の間には転送電極(V2)が設けられており、1列目と2列目の間,3列目と4列目の間,5列目と6列目の間,7列目と8列目の間には転送電極(V4)が設けられている。
なお、図7(a)では読み出しクロックが印加される転送電極(V1、V3及びV5)のみを表記しているが、2列目と3列目の間,5列目と6列目の間,8列目と9列目の間には転送電極(V2)が設けられており、1列目と2列目の間,4列目と5列目の間,7列目と8列目の間には転送電極(V4)が設けられており、3列目と4列目の間,6列目と7列目の間には転送電極(V6)が設けられている。
なお、図8(a)では読み出しクロックが印加される転送電極(V1、V3、V5及びV7)のみを表記しているが、3列目と4列目の間,7列目と8列目の間には転送電極(V2)が設けられており、2列目と3列目の間,6列目と7列目の間には転送電極(V4)が設けられており、1列目と2列目の間,5列目と6列目の間には転送電極(V6)が設けられており、4列目と5列目,8列目と9列目の間には転送電極(V8)が設けられている。
なお、図9(a)では読み出しクロックが印加される転送電極(V1、V3、V5、V7、V9及びV11)のみを表記しているが、5列目と6列目の間,11列目と12列目の間には転送電極(V2)が設けられており、4列目と5列目の間,10列目と11列目の間には転送電極(V4)が設けられており、3列目と4列目の間,9列目と10列目の間には転送電極(V6)が設けられており、2列目と3列目の間,8列目と9列目の間には転送電極(V8)が設けられており、1列目と2列目の間,7列目と8列目の間には転送電極(V10)が設けられており、6列目と7列目の間,12列目と13列目の間には転送電極(V12)が設けられている。
即ち、従来の2フィールド読み出し方式では1つのフィールドで2画素中の1画素の読み出しを行なうために(図6(a)参照)、2画素(V1〜V4)に対して垂直転送部のパケットを構成しているのに対して(図6(b)参照。)、3フィールド読み出し方式では1つのフィールドで3画素中の1画素しか読み出しを行なわないために(図7(a)参照)、3画素(V1〜V6)に対して垂直転送部のパケットを構成すれば良いので(図7(b)参照)、垂直転送部のオンゲート数(高レベル電位が印加されているゲート数)が2フィールド読み出し方式が2ゲートであるのに対して、3フィールド読み出し方式では4ゲートとなるために、垂直転送部の取り扱い電荷量を増加させることが可能となるのである。同様に、4フィールド読み出し方式では1つのフィールドで4画素中の1画素しか読み出しを行なわないために(図8(a)参照)、4画素(V1〜V8)に対して垂直転送部のパケットを構成すれば良いので(図8(b)参照)、垂直転送部のオンゲート数が6ゲートとなり、6フィールド読み出し方式では1つのフィールドで6画素中の1画素しか読み出しを行なわないために(図9(a)参照)、6画素(V1〜V12)に対して垂直転送部のパケットを構成すれば良いので(図9(b)参照)、垂直転送部のオンゲート数が8ゲートとなり、垂直転送部の取り扱い電荷量をより増加させることが可能となるのである。
従って、多フィールド読み出し方式は、セルサイズを縮小したとしても垂直転送部の取り扱い電荷量を確保することができ、高解像度或いは小型化が求められるCCD型固体撮像素子に用いられている。
即ち、分割された状態の電荷を、電荷を分割しなかった場合と同等の応答速度(フレームレート)で水平転送しようとすると水平転送部の転送速度を増大させる必要があり、そのために水平転送部の駆動周波数を増大させる必要があるものの、分割された電荷を混合した状態で水平転送を行なうことによって、電荷を分割しなかった場合と同等の応答速度(フレームレート)を実現するにあたって水平転送部の転送速度を増大させる必要が無いために、水平転送部の駆動周波数を増大させる必要が無いのである。
図1は本発明を適用した固体撮像素子の一例である6フィールド読み出し方式を採用するCCD型固体撮像素子を説明するための模式図であり、ここで示すCCD型固体撮像素子1は、上記した従来のCCD型固体撮像素子と同様に、撮像部4a、オプティカルブラック領域4b、水平転送部5及び出力部7によって概略構成されている。また、撮像部はマトリクス状に配列された受光部8と各受光部の垂直列毎に設けられて各受光部から電荷を転送する垂直転送部9とにより構成されている。
なお、図2(a)では読み出しクロックが印加される転送電極(V1A、V1B、V3A、V3B、V5A及びV5B)のみを表記しているが、2列目と3列目の間,5列目と6列目の間,8列目と9列目の間,11列目と12列目の間には転送電極(V2)が設けられており、1列目と2列目の間,4列目と5列目の間,7列目と8列目の間,10列目と11列目の間には転送電極(V4)が設けられており、6列目と7列目の間,12列目と13列目の間には転送電極(V6S1)が設けられており、3列目と4列目の間,9列目と10列目の間には転送電極(V6S2)が設けられている。
従来のCCD型固体撮像素子の6フィールド読み出しでは、先ず、図中符合t0で示すタイミングから図中符合t1で示すタイミングへ移行することで、受光部に蓄積された電荷(Qs)の読み出しを行なう。
次に、図中符合t2で示すタイミングから図中符合t3で示すタイミングの期間を経て、図中符合t4で示すタイミングで読み出しを完了すると共に、垂直転送の待機状態となる。
続いて、図中符合t5で示すタイミングから図中符合t15で示すタイミングの期間にて順次、電荷の転送方向前方の転送電極に高レベル電位を印加(オンの状態)すると同時に電荷の転送方向後方の転送電極に低レベル電位を印加(オフの状態)することで電荷の垂直転送を行なう。
以上の様にして、従来のCCD型固体撮像素子の6フィールド読み出し方式では、12本の転送電極(V1〜V12)を用いた12相転送によって電荷の垂直転送を実現している。
本実施例のCCD型固体撮像素子の6フィールド読み出しでは、先ず、図中符合t0で示すタイミングから図中符合t1で示すタイミングへ移行することで、受光部に蓄積された電荷(Qs)の読み出しを行なう。
次に、図中符合t2で示すタイミングを経て図中符合t3で示すタイミングへと移行するのであるが、この際に、転送電極(V6S2)を電荷の分離用のゲートとして低レベル電位を印加(オフの状態)し、転送電極(V6S1),転送電極(V1A)及び転送電極(V1B)に高レベル電位を印加(オンの状態)することで、転送電極(V6S2)以外の11本の転送電極に高レベル電位を印加(オンの状態)した状態とする。続いて、図中符合t4で示すタイミングで、電荷の読み出しを完了すると共に、転送電極(V6S2)以外の11本の転送電極に関しての電荷の平坦化を行なう。
次に、図中符合t5で示すタイミングで、転送電極(V6S1)に低レベル電位を印加(オフの状態)することで、電荷の2分割(Qs/2)を行なう。
続いて、図中符合t6で示すタイミングで、上記した図中符合t0で示すタイミングと同様の初期状態へと戻り、垂直転送の待機状態となる。
次に、図中符合t7で示すタイミングから図中符合t18で示すタイミングの期間にて順次、電荷の転送方向前方の転送電極の高レベル電位を印加(オンの状態)すると同時に電荷の転送方向後方の転送電極に低レベル電位を印加(オフの状態)することで電荷の垂直転送を行なう。
以上の様にして、本実施例のCCD型固体撮像素子の6フィールド読み出し方式では、10本の転送電極(V1A,V1B,V2,V3A,V3B,V4,V5A,V5B,V6S1,V6S2)を用いた6相転送によって電荷の垂直転送を実現している。
これは、「電荷の読み出し完了から電荷の分割までの時間」と「分割した電荷の出力比率」が図3で示す様な関係を有するために、電荷の読み出し完了から電荷の分割までの時間を概ね5μs程度確保しなければ、電荷の分割が不均一となってしまうからである。そして、電荷の分割が不均一となった場合には、分割後の一方の電荷(電荷量の大きな方の電荷)が垂直転送部の取り扱い電荷量を律速してしまう恐れがあるために、電荷を略均等に2分割すべく、電荷の読み出し完了から電荷の分割までの時間を概ね5μs程度確保する必要がある。
そして、垂直転送部の転送電極数の低減により、チップサイズの増大に伴うコストアップやパッケージのピン数増大によるパッケージサイズの大型化、垂直ドライバのチャネル数増加に伴うコストアップといった問題を解消することが可能となる。
3 タイミング信号発生回路
4a 撮像部
4b オプティカルブラック領域
5 水平転送部
7 出力部
8 受光部
9 垂直転送部
Claims (1)
- マトリクス状に配列された受光部から、該受光部の垂直列毎に設けられると共に、1つの前記受光部に対応して垂直転送クロックが印加される転送電極が2本配されて構成された垂直転送部に複数フィールドに分けて電荷を読み出す工程と、
読み出した電荷の平坦化を行う工程と、
各フィールドで前記受光部から前記垂直転送部に読み出され平坦化された電荷を前記垂直転送部で分割し、分割された状態の電荷を垂直方向に転送する工程と、
分割した状態で前記垂直転送部が転送した電荷を水平転送部で混合した状態で水平方向に転送する工程とを備え、
前記受光部から前記垂直転送部への電荷の読み出しをn(n≧4)フィールドに分けて行うと共に、垂直方向に隣接するn個の前記受光部を単位グループとし、
第N(1≦N≦n)フィールドでは、第1の単位グループと、該第1の単位グループと垂直方向に隣接する第2の単位グループで、単位グループ内の異なる位置に配置された前記受光部から前記垂直転送部への電荷の読み出しを行う、若しくは、前記第1の単位グループと前記第2の単位グループのいずれか一方に属する2つの前記受光部から前記垂直転送部への電荷の読み出しを行うことで前記垂直転送部はn相駆動により電荷を垂直方向に転送し、
前記垂直転送部は、該垂直転送部に転送された電荷を略均等に2分割すべく、前記電荷を読み出す工程により同垂直転送部に電荷が読み出されてから前記平坦化を行う工程により5μs経過した後に電荷を分割する
固体撮像素子の駆動方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009198624A JP5218342B2 (ja) | 2009-08-28 | 2009-08-28 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009198624A JP5218342B2 (ja) | 2009-08-28 | 2009-08-28 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007011179A Division JP4814112B2 (ja) | 2007-01-22 | 2007-01-22 | 固体撮像素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009290890A JP2009290890A (ja) | 2009-12-10 |
JP5218342B2 true JP5218342B2 (ja) | 2013-06-26 |
Family
ID=41459537
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009198624A Active JP5218342B2 (ja) | 2009-08-28 | 2009-08-28 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5218342B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6019295B2 (ja) | 2012-03-05 | 2016-11-02 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像装置及びカメラシステム |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61284183A (ja) * | 1985-06-10 | 1986-12-15 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | シヤツタ−機能を有する固体撮像装置 |
JPS6420780A (en) * | 1987-07-15 | 1989-01-24 | Mitsubishi Electric Corp | Transfer controller for electric charge transfer device |
JP3715781B2 (ja) * | 1997-04-02 | 2005-11-16 | キヤノン株式会社 | 撮像装置 |
JPH11331705A (ja) * | 1998-05-19 | 1999-11-30 | Sony Corp | 固体撮像装置の駆動方法 |
JP4326050B2 (ja) * | 1998-09-22 | 2009-09-02 | ハイスペック合資会社 | 高速撮像素子 |
JP4195148B2 (ja) * | 1999-01-25 | 2008-12-10 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像装置および信号読出し方法 |
JP2001008233A (ja) * | 1999-06-23 | 2001-01-12 | Asahi Optical Co Ltd | 3次元画像入力装置 |
JP2001119629A (ja) * | 1999-10-18 | 2001-04-27 | Nec Corp | 固体撮像装置およびその駆動方法 |
JP3664621B2 (ja) * | 1999-12-01 | 2005-06-29 | シャープ株式会社 | Ccd固体撮像素子の駆動方法 |
JP2001186418A (ja) * | 1999-12-22 | 2001-07-06 | Sony Corp | 固体撮像装置およびその駆動方法並びにカメラシステム |
JP2002165139A (ja) * | 2000-11-24 | 2002-06-07 | Olympus Optical Co Ltd | 撮像装置 |
JP4675740B2 (ja) * | 2005-09-30 | 2011-04-27 | パナソニック株式会社 | 固体撮像素子の駆動方法 |
JP2008060726A (ja) * | 2006-08-29 | 2008-03-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像装置 |
-
2009
- 2009-08-28 JP JP2009198624A patent/JP5218342B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009290890A (ja) | 2009-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5990952A (en) | Driving method of solid-state image pickup device | |
KR101182973B1 (ko) | 고체 촬상 소자, 고체 촬상 소자의 구동 방법 및 촬상 장치 | |
US8102455B2 (en) | Multiple output charge-coupled devices | |
JP2003052049A (ja) | 撮像装置 | |
JP2000307961A (ja) | 固体撮像装置およびその駆動方法並びにカメラシステム | |
JP2007295230A (ja) | 固体撮像装置およびその駆動方法、カメラ | |
JPH04262679A (ja) | 固体撮像素子の駆動方法 | |
JP4814112B2 (ja) | 固体撮像素子 | |
JP5218342B2 (ja) | 固体撮像素子の駆動方法 | |
US6785027B1 (en) | Method for driving a CCD solid-state imaging device | |
US20080094495A1 (en) | Solid-state image capturing device, method for driving the solid-state image capturing device, and electronic information device | |
JP4333144B2 (ja) | 固体撮像素子の駆動方法 | |
JPH09298755A (ja) | 固体撮像素子 | |
JPH10200819A (ja) | 固体撮像装置およびその駆動方法並びにカメラ | |
JP2000134540A (ja) | 固体撮像装置及びその駆動方法 | |
JP2004328314A (ja) | 固体撮像素子の駆動方法およびその駆動装置並びに固体撮像装置および撮像装置モジュール | |
JP2010161629A (ja) | 固体撮像素子及びその駆動方法並びに撮像装置 | |
JP2006254494A (ja) | 撮像装置 | |
JP5614476B2 (ja) | 固体撮像素子の駆動方法並びに固体撮像装置およびカメラシステム | |
JP2004112304A (ja) | 固体撮像装置、その駆動方法、及び撮像システム | |
JP2009225478A (ja) | 固体撮像素子の駆動方法並びに固体撮像装置およびカメラシステム | |
JPH09312849A (ja) | 固体撮像装置 | |
JP5727824B2 (ja) | 固体撮像素子および固体撮像素子の駆動方法、電子情報機器 | |
JPH11196336A (ja) | Hdtv/sdtv共用カメラの駆動方法 | |
JP2009044385A (ja) | 固体撮像素子の駆動方法、撮像装置、集積回路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20100830 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110921 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110927 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111121 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120214 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120409 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120807 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121001 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130205 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130218 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160315 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5218342 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160315 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |