JPH01129672A - 固体撮像素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は固体撮像素子に関し、更に詳述すれば電子シャ
ッタ機能を付加したＣＣＤ型固体撮像素子に関する。

（従来技術） 近年、固体撮像素子の開発は高解像度化だけでなくカメ
ラ機能も付加されるようになってきており、例えば電子
シャッタ機能付き固体撮像素子が市販されている。

電子シャッタは、周知のとおり、受光素子（フォトダイ
オード）の蓄積電荷を一度掃き捨て（クリア）、所定時
間（シャンクが開いている時間）経過した後に信号を読
み出す動作である。

本発明者等は、先に、スミアが少くかつ電子シャッタ機
能を付加したインクライン転送（ＩＴ）方式のＣＣＤ型
固体撮像素子を提案した（特願昭束６２−２４８１３６
号）。

この固体撮像素子は、互いに所定時間だけ位相のずれた
２つの駆動信号によりフォトダイオードの水平行を順次
選択して走査し、第１の駆動信号により蓄積電荷を掃き
捨て、第２の駆動信号で蓄積電荷を読み出すように設け
たものである。これにより、いわば前記第１の駆動信号
がスリット基の先幕に対応し、第２の駆動信号がスリッ
ト基の後幕に対応して所謂フォーカルプレンシャッタと
等価のシャッタ機能を有し、受光領域の各水平行が所定
の限定された期間だけ光を受けたように動作する固体撮
像素子を得た。

（発明が解決しようとする問題点） 処で、前記フォーカルプレンシャッタは動体画像によっ
て歪を生じる場合があることは周知のとおりである。

例えば、スリット基が固体撮像素子の垂直電荷転送に対
応した動きをする縦走り式（上下方向）のフォーカルプ
レンシャッタでは、スリット基の移動方向と直交する動
体（画面内を水、平方向に移動する物体）に対して、動
体の動く方向の違いにより、結像された画像の上部が前
方または後方に傾いて歪んだ形に表現される。

上述の欠点を解決するためには、幕速度を高速に設けれ
ば良い訳で、最近のフォーカルプレンシャッタでは１／
１２０〜１／１５０秒程度のものがある。

しかし固体撮像素子に於ては、前記幕速度に相当する受
光領域の垂直方向の走査速度は、通常、テレビ画像に合
わせて１フイ一ルド時間が１７６０秒に設定されていた
。

このため、上述の欠点を解消し、かつスミアの少ない電
子シャッタ付固体撮像素子はこれまでなかった。

本発明の目的は、上記事情に鑑みなされたもので、前記
幕速度に相当する電荷の垂直方向の走査速度を２倍（１
／１２０秒）、３倍（１／１８０秒）等の高速に設けて
画像歪を生じない電子シャッタ機能を有する固体撮像素
子を提供することにある。

（問題点を解決するための手段および作用）すなわち、
本発明の上記目的は、マトリクス状に配置された光電変
換素子の水平行の信号を垂直方向に順次選択して垂直転
送路及び水平転送路を用いて読出す固体撮像素子におい
て、互いに所定間隔の時間差でスタートする第１及び第
２の駆動信号が垂直転送路にフィールドシフトされた少
なくとも水平２行分の信号を同時に垂直転送する垂直転
送制御部と、光電変換素子群と水平転送路との間に設け
られた電荷蓄積部と、前記電荷蓄積部と対向する前記光
電変換素子群の端部に配置された排出ドレインとを有し
、前記第１の駆動信号が垂直転送路内の信号を前記排出
ドレインに掃き出すように転送し、第２の駆動信号が垂
直転送路内の信号を前記電荷蓄積部に転送し、１水平読
出し期間に前記電荷蓄積部の１行分の信号が前記水平転
送路から読出されるように設けたことを特徴とする固体
撮像素子により達成される。

前記第１及び第２の駆動信号の時間差がシャッタ時間に
対応する。

光電変換素子を形成する例えばフォトダイオ−は水平方
向に沿った少なくとも２行分の信号毎に順次選択されて
垂直転送路にフィールドシフトされ、第１の駆動信号に
よって水平ブランキング期間内に排出ドレインに掃き出
される。

一方、第１の駆動信号に対して位相のずれた第２の駆動
信号は、既に電荷の掃き捨でか行われ、所定時間だけ電
荷の蓄積を行った前記フォトダイオードの信号を同様に
２行毎に選択して垂直転送路にフィールトドシフトし、
今度は前記排出ドレインへの転送とは反対方向に垂直転
送して、１水平ブランキング期間内に電荷蓄積部へ転送
する。

電荷蓄積部に移送された水平２行分の信号のうち、続く
水平読出し期間に最初の１行分が水平転送路へ転送され
、バッファアンプから読出され、残りの１行分の信号は
次の水平読出し期間まで電荷蓄積部に一時蓄積される。

この電荷蓄積部は従来知られているＦＩＴ型ＣＣＤに比
べ面積が半分で済むことが特徴である。

このように、フォトダイオードの読出しを複数行まとめ
て垂直転送することにより、フォーカルプレンシャッタ
における幕速度の高速化と等価となり、かつ電荷蓄積部
を介して通常の読み出し速度、例えば１フイ一ルド時間
を１／６０秒にして読み出すことにより、画像歪のない
動画像がフイールド画像として得られる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は、本発明による固体撮像素子の１実施例を示す
ブロック図である。

図において、固体撮像素子１００は、１つのブロックで
示したイメージ部１０と、該イメージ部１０に隣接して
配置された電荷蓄積部１と、該電荷蓄積部１の出力端に
配置された水平転送路２と水平転送路２からの信号が読
み出されるバッファアンプ３と、前記イメージ部１０の
前記電荷蓄積部２と対向する端部に設けられた排出ドレ
イン４と、前記イメージ部１０に発生した信号電荷の転
送を制御する垂直転送制御部５とから成っている。

前記垂直転送制御部５は進相した第１の駆動信号を発す
る第１のシフトレジスタ５１と、遅相した第２の駆動信
号を発する第２のシフトレジスタ５２とによって設けら
れており、更に前記第２のシフトレジスタ５２は後述す
る垂直転送路を形成する垂直ＣＣＤの転送方向を制御す
るための制御部５３を付属している。

前記イメージ部１０はマトリクス状に配置されたフォト
ダイオード１１と、該フォトダイオード１１の縦１列毎
に並設された垂直転送路１２とから成っている。

なお、図においては縦１列のフォトダイオード１１とこ
れに付属の１本の垂直転送路１２だけを簡略的に示して
いる。

本実施例の特長とするところは、垂直方向に隣接した水
平２行分のフォトダイオード１１の信号が同時に垂直転
送路１２にフィールドシフトされかつこの２行が同時に
垂直方向に転送されるように設けている。即ち、フォト
ダイオード部が開口されて水平方向に複数本延設されて
垂直転送路を形成する２層ポリシリコン製電極は１本お
きに共通の駆動信号が供給されるように設けられている
。

しかし前記フォトダイオード及び垂直転送路から成るイ
メージ部の構成は従来のＩＬ−ＣＣＤと同一であり、図
示及び説明は省略する。

次に、上述の如く構成さた固体撮像素子の動作について
説明する。

本発明の固体撮像素子が適用された電子撮影機器におい
て電子シャッタモードが選択されると、まず第１のシフ
トレジスタ５１から発せられる第１の駆動信号によりイ
メージ部１０が走査され、フォトダイオード１１に蓄積
した不要電荷が排出ドレイン４に掃き出される。この際
、イメージ部１０の走査は排出ドレイン１０に遠い行か
ら排出ドレイン側に向かうように、即ち、図中下から上
方に向かうように走査されて、水平ブランキング期間に
最も下方の２行分のフォトダイオードの信号がフィール
ドシフトされた後、−度に排出ドレイン側まで転送され
て排出ドレイン４から掃き出される。次いで、上方に向
って次の２行分の信号が同様にして水平ブランキング期
間毎に排出ドレイン４に転送されて掃き出される。

一方、前記第１の駆動信号に対して所定期間、即ち、シ
ャッタ時間に相当して位相の遅れた第２の駆動信号が第
２のシフトレジスタ５２より発せられると、この第２の
駆動信号は、前記第１の駆動信号によって走査された行
を恰も追従するように下方から上方に向ってイメージ部
を走査する。しかし、この第２の駆動信号によって走査
される２行は、前記第１の駆動信号の場合と異なり、フ
ィールドシフトされた後に前記制御部５３の制御により
下方に転送されて電荷蓄積部１へ送られる。電荷蓄積部
１へ転送された２行の信号のうち、最初に読出される１
行目の信号はそのまま水平転送路２に送られ、読出し期
間内にバッファアンプ３から読される。同様にして、次
の２行分の信号が水平ブランキング期間に垂直転送され
て電荷蓄積部１に送られて来ると、先の残りの１行分の
信号が水平転送路２に送られて読出される。以下、イメ
ージ部の各行は順次２行毎に垂直転送された後、電荷蓄
積部１からは１行毎に水平転送路２を介して読出される
。このようにして、第１の駆動信号と第２の駆動信号に
よって走査される行は、常時所定間隔を隔てて出力側か
ら排出ドレイン側に向ってイメージ部の全域が走査され
、第１の駆動信号によって走査された行の電荷が排出ド
レインに、第２の駆動信号によって走査された行の電荷
が電荷蓄積部にそれぞれ送られる。そして、１水平ブラ
ンキング期間に少なくとも２行分の信号を垂直転送する
ことにより、フォーカルプレンシャッタの幕速度を２倍
（１／１２０秒）早くしたことと等価の結果が得られる
。また、前記電荷蓄積部１は、イメージ部１０より転送
されて来る２行分の信号のうち、１行分は、直ちに水平
転送路へ送るので、イメージ部の画素数より少ないチッ
プ・サイズに形成できる。

（発明の効果） 以上記載したとおり、本発明の固体撮像素子によれば、
電子シャッタ機能を有して動画の撮像が好適に行えると
共に、少なくとも２行分の信号が同時に垂直転送される
ように設けたことにより、フォーカルプレンシャッタの
幕速度が高速化されたのと同等の効果が得られて歪のな
い画像が得られる。また、水平転送路からの読出し速度
は１７６０秒毎に読出すので、１水平読出し期間に通常
の１フイ一ルド画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の固体撮像素子の１実施例によるブロ
ック構成図である。 １・・・電荷蓄積部、２・・・水平転送路、３・・・バ
ッファアンプ、４・・・排出ドレイン、５・・・垂直転
送制御部、５１・・・第１のシフトレジスタ、５２・・
・第２のシフトレジスタ、５３・・・制御部、１０・・
・イメージ部、１１・・・　　　　　　　゛フォトダイ
オード、１２・・・垂直転送路。 第　　１　　図 と 手続補正書 昭和６３年　１Ｊ１１２０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　マトリクス状に配置された光電変換素子の水平行の信
   号を垂直方向に順次選択して垂直転送路及び水平転送路
   を用いて読出す固体撮像素子において、互いに所定間隔
   の時間差でスタートする第１及び第２の駆動信号が垂直
   転送路にフィールドシフトされた少なくとも水平２行分
   の信号を同時に垂直転送する垂直転送制御部と、光電変
   換素子群と水平転送路との間に設けられた電荷蓄積部と
   、前記電荷蓄積部と対向する前記光電変換素子群の端部
   に配置された排出ドレインとを有し、前記第１の駆動信
   号が垂直転送路内の信号を前記排出ドレインに掃き出す
   ように転送し、第２の駆動信号が垂直転送路内の信号を
   前記電荷蓄積部に転送し、１水平読出し期間に前記電荷
   蓄積部の１行分の信号が前記水平転送路から読出される
   ように設けたことを特徴とする固体撮像素子。