JPH03266574A - 固体撮像装置 - 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】 〔概要〕 ラインアドレス型ＣＣＤによる信号読み出し回路と受光
素子を組合わせた固体撮像装置に関し、受光素子面積の
広がりがなく、従って、高い解像度を確保できる固体撮
像装置を提供することを目的とし、 ラインアドレス型ＣＣＤによる信号読出し回路を組合わ
せた行方向にｍ　〔ｍ≧１の整数３個、列方向にｎ　〔
ｎ≧２の整数３個の受光素子よりなるセンサアレイに対
して、走査ミラーで列方向の視野走査を行い、１素子の
走査時間に時分割的に列方向のｎ素子に蓄積した電荷を
順次出力するとともに、各素子より得られる特定点より
の入射光に対応する電荷をｋ画素分、時間遅れ積分回路
で積分した画像信号を得る固体撮像装置において、列方
向の１受光素子に対する走査距離ｄに対して、列方向の
素子間隔を（１＋１／ｎ）ｄに設定側る構成とし、また
、行方向に素子間隔をｄとする構成とした。

〔産業上の利用分野〕

この発明は固体撮像装置に関し、特に、ラインアドレス
型ＣＣＤによる信号読み出し回路と受光素子を組合わせ
た固体撮像装置に関するものである。

〔従来技術〕

第３図はラインアドレス型のＣＣＤと組合わせた２次元
配列の受光素子の概念図、第４図はこのラインアドレス
型ＣＣＤを用いた固体撮像素子による撮像装置の１例を
示すものである。

第３図に示すように、行方向ｍ個、列方向にｎ個（この
場合ｍ＝４、ｎ＝４）の受光素子１ｉｊ（ｉ、ｊはそれ
ぞれｍ、ｎより小さい正の整数であって、上記ｍｘｎの
マトリックス上での各素子の配列位置を表す。）をそれ
ぞれ間隔ｄを保って配列した２次元センサアレイ１が構
成される。このセンサアレイ１の各素子１ｉｊには、第
３図に示すようにスイッチ素子２ｉｊの一端が接続され
、該各スイッチ素子２ｉｊの他端は列方向に共通な電荷
伝送線ＬＪ（Ｌｌ　〜Ｌ、）を介して垂直転送用ＣＣＤ
２に人力され、また、スイッチ２ｉｊの制御端子には行
方向に共通なアドレス線Ａｉ（Ａ、〜Ａ４）が接続され
、ラインアドレス走査回路３によってアドレス制御され
るようになっている。

第４図に示すように上記のように構成されたラインアド
レス型ＣＣＤのセンサアレイ１に対して、走査ミラー駆
動装置１３によって特定の角度回動される走査ミラー７
と集光レンズ８によって水平方向（列方向）に走査され
るようになっている。

第５図は上記２次元センサアレイ１の各素子１ｉｊより
電荷を取出す場合の動作タイミングを示すものである。

アドレス走査回路３からの指示に基づいて１素子の走査
に要する特定時間Ｔの間に第５図（ａ）（ｂ）（ｃ）（
ｄ）に示すようにアドレスラインＡｉにＡ、→Ａ２→Ａ
３→Ａ４の順にスイッチ信号を印加し、各行に属するス
イッチ２ｉｊを行単位で期間ｔ、（＝Ｔ／８）ＯＮにし
、電荷蓄積電極２０に電荷の蓄積をし、その後の期間ｔ
　ｚ　　（＝　Ｔ　／　８　）で第５図（ｅ）に示すよ
うに上記電極２０と一体になった垂直転送用ＣＣＤ２で
この電荷を読出す。上記走査ミラー７は、上記特定時間
Ｔの間に第６図に示すように、各素子間隔ｄを走査し、
例えば最初の走査時間Ｔ、（サフィックスは走査の回数
を表す）で素子１１１に特定点よりの入射光による電荷
を蓄積し、垂直転送用ＣＣＤ２より出力したとすれば、
次の時間Ｔ２で素子１１２に、上記特定点の画像信号を
蓄積し、ＣＣＤ２より出力する手順をに回繰り回す。

このようにして出力された各素子１ｉｊよりの画像信号
は、第４図に示すプリアンプ９を介して変換器１０でデ
ィジタル信号に変換されて、時間遅れ積分回路（ＴＤＩ
演算回路）１１に入力され、このＴＤＩ演算回路１１で
上記特定点の画像信号が順次に回加え合わされ、画像表
示装置１４に表示される。

尚、走査ミラー駆動回路１３．２次元センサアレイ１、
ＴＤＩ演算回路１１の各動作は制御回路１２によって周
期制御されている。

上記のようにラインアドレス型の垂直転送用ＣＣＤ２を
用いた場合には、受光素子１ｉｊとＣＣＤ２とが異なる
場所に配置できるので電荷蓄積用電極２０の面積が大き
くとれ、−度に多くの電荷量が取り扱え、明るい画像を
得ることができる利点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記構成によると、第５図に示すように列方向の各スイ
ッチ２ｉｊは、特定時間Ｔ内で時分割的に順次Ｔ／４時
間遅れでＯＮされる。しかしながら、第６図（ａ）に示
すように例えば特定時間Ｔ１で素子１１１で受光した特
定点の入射光を、次の特定時間Ｔ２では素子１１２で、
更にその次の特定時間Ｔ、には素子１１３で受光するこ
とになるので、上記特定点よりの入射光位置にあるＴ１
〜Ｔ４の時間での各受光素子は第６図（ｂ）に示す位置
でそれぞれ開口（スイッチ２１１〜２１４がＯＮになる
位置に対応）し、結果として等価的な受光素子面積が２
．５倍に広がり、解像度が低くなり、得られる画像が不
鮮明となる。

この発明は上記従来の事情に鑑みて提案されたものであ
って、受光素子面積の広がりがなく、従って、高い解像
度を確保できる固体撮像装置を提供することを目的とす
るものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するためにこの発明は以下の手段を採用
する。すなわち、ラインアドレス型ＣＣＤによる信号読
出し回路を組合わせた行方向にｍ〔ｍ≧１の整数３個、
列方向にｎ　〔ｎ≧２の整数３個の受光素子１ｉｊより
なるセンサアレイ１に対して、走査ミラー７で列方向の
視野走査を行い、１素子の走査時間Ｔに時分割的に列方
向のｎ素子に蓄積した電荷を順次出力するとともに、各
素子１ｉｊより得られる特定点よりの入射光に対応する
電荷をに画素分、時間遅れ積分回路１１で積分した画像
信号を得る固体撮像装置において、列方向の１受光素子
１ｉｊに対する走査距離ｄに対して、列方向の素子間隔
を（１＋１７ｎ）ｄに設定にしたものである。

〔作　用〕

上記構成によって、第２図に示すように特定時間Ｔ１で
素子１１１で特定点からの入射光を受光し、次いで特定
時間Ｔ２で素子１１２で上記点からの入射光を受光しよ
うとするとき、素子１１１が電荷蓄積時間となっている
時間Ｔ２の最初のＴｚ　／　４周期は素子１１２が距離
ｄ／４、開口位置より手前にあり、時間Ｔ２の第２のＴ
２／４周期、すなわち、素子１１２に対応するスイッチ
２１２がＯＮとなり、素子１１２が電荷蓄積を開始する
時間に、該素子１１２は、時間Ｔ、で素子１１１で特定
点からの入射光の受光を開始した位置に位置するように
なる。以下、時間Ｔ３の第３のＴ。

／４周期に素子１１３が、上記素子１１１が特定点から
の受光を開始した位置に来るといった手順が繰り返され
、特定点からの入射光の受光を開始する各素子の相対位
置が一致する。これによって、受光面積は本来の素子の
面積を維持する。

〔実施例〕

第１図はこの発明の１実施例を示す概念図である。ｍ行
、ｎ列の２次元センサアレイ１の各受光素子１ｉｊが行
方向（副走査方向）には、所定間隔ｄで配置され、列方
向走査方向には間隔（１＋１／ｎ）ｄで配置される。尚
、このセンサアレイ１以外の構成は第３図に示す従来例
と全く同様であるので説明を省略する。

第２図は上記のように各素子が配列されたセンサアレイ
１を用いての走査手順を示すものである。

上記構成のセンサアレイ１に対し、時間Ｔで１回ｄの距
離を走査し、スイッチ２ｉｊ及び垂直転送用ＣＣＤ２に
よる転送タイミングは、第５図に示した従来例と全く同
様、時間Ｔ／４ごとにラインアドレス走査回路３によっ
て列方向にスイッチ２ｉｊを順次ＯＮにして電荷蓄積電
極２０に電荷を蓄積し、その後に垂直転送用ＣＣＤ２で
蓄積した電荷をＴＤＩ演算回路１１に転送する。

いま、最初の蓄積転送時間Ｔ＋　　（＝Ｔ）に受光素子
１１１で特定点からの入射光を受光するものとすれば、
このＴ、の期間の最初のＴ１／４周期で第５図に示すよ
うに、受光素子１１１に対応するスイッチ２１１はＯＮ
となり、電荷蓄積を行う。

このとき、同一列の他の受光素子１１２〜１１４は、そ
れぞれ第２のＴＩ／４周期〜第４のＴ＋／４周期で他の
点からの入射光を受光していることになる。

走査ミラー７とセンサアレイ１の相対位置が走査に従っ
て距離ｄ移動したとき、次の蓄積転送時間Ｔｚが開始す
るが、この開始時点では受光素子１１２は特定点の入射
光位置より距離ｄ／４手前の位置にあることになる。し
かしながら、受光素子１１２の蓄積転送は、蓄積転送時
間Ｔ２の開始時点よりＴ２／４後であるので、受光素子
１１２の蓄積転送が開始する時点、すなわち、第２のＴ
２／４周期では受光素子１１２は、特定点の入射光位置
に移動していることになる。同様に蓄積転送時間Ｔ３に
おける受光素子１１３が蓄積転送を開始するのは、第３
のＴ３／４周期であるから、蓄積転送時間Ｔ３の開始時
点で特定位置の入射光位置より距離ｄ／２手前にあれば
よいことになり、更に、蓄積転送時間Ｔ４の開始時間に
は、受光素子１１４は特定点の入射光位置より距離３ｄ
／４手前に位置しておれば、受光素子１１４は蓄積転送
時間Ｔ４の第４のＴ４／４周期に特定位置の入射光を受
光するようになる。

これによって、特定位置の入射光を受光する走査方向各
素子の位置は、第２図（ｂ）に示すように等価的に同じ
になり、元の受光素子の大きさ（この場合ｄ／２）がそ
のまま維持できることになる。

尚、センサアレイ１が２次元である場合についてのみ説
明したが、この発明は走査方向に１次元に配列されたセ
ンサアレイ１（ｍ＝１）の場合にも適用できる。更に、
画像の縦横の長さを同一にするため行方向の素子間隔を
ｄとしているが必ずしもこの値である必要はない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明は走査位置と入射光の位
置関係だけでなく、各素子の電荷蓄積時間をも考慮して
走査方向の素子間隔を調整しているので、対象となる受
光素子の電荷蓄積時間が開始するときに、特定点からの
入射光が、該受光素子の位置にくるようになって、受光
素子の幅を等価的に広げることなく撮像でき、従って、
鮮明な画像を得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概念図、第２図はこ
の発明のタイミング図、第３図は従来のセンサアレイの
構成図、第４図は本発明あるいは従来の２次元センサに
適用される固体撮像装置の概念図、第５図は従来のセン
サアレイの動作タイミング図、第６図は従来のセンサア
レイの構成による特定位置よりの入射光位置と各受光素
子の位置関係を示すタイミング図である。 図中、 １ｉｊ・・・受光素子、 １・・・二次元センサアレイ、 ７・・・走査ミラー Ｔ・・・走査時間、 １１・・・積分回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ラインアドレス型ＣＣＤによる信号読出し回路を
   組合わせた行方向にｍ〔ｍ≧１の整数〕個、列方向にｎ
   〔ｎ≧２の整数〕個の受光素子（１ｉｊ）よりなるセン
   サアレイ（１）に対して、走査ミラー（７）で列方向の
   視野走査を行い、１素子の走査時間（Ｔ）に時分割的に
   列方向のｎ素子に蓄積した電荷を順次出力するとともに
   、各素子（１ｉｊ）より得られる特定点よりの入射光に
   対応する電荷をｋ画素分、時間遅れ積分回路（１１）で
   積分した画像信号を得る固体撮像装置において、 列方向の１受光素子（１ｉｊ）に対する走査距離ｄに対
   して、列方向の素子間隔を（１＋１／ｎ）ｄに設定にし
   たことを特徴とする固体撮像装置。
2. （２）行方向の各素子（１ｉｊ）の配列間隔が走査距離
   ｄと同じである請求項１に記載の固体撮像装置。