JPH0530433A - Image pickup device - Google Patents

Image pickup device

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Publication number
JPH0530433A
JPH0530433A JP3178021A JP17802191A JPH0530433A JP H0530433 A JPH0530433 A JP H0530433A JP 3178021 A JP3178021 A JP 3178021A JP 17802191 A JP17802191 A JP 17802191A JP H0530433 A JPH0530433 A JP H0530433A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
image pickup
field period
charge
storage
Prior art date
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Pending
Application number
JP3178021A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazutaka Tsuji
和隆 辻
Tatsuo Makishima
達男 牧島
Tetsuya Oshima
徹也 大島
Tadaaki Hirai
忠明 平井
Setsu Kubota
節 久保田
Kenkichi Tanioka
健吉 谷岡
Keiichi Shidara
圭一 設楽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Hitachi Ltd
Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Nippon Hoso Kyokai NHK, Japan Broadcasting Corp filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP3178021A priority Critical patent/JPH0530433A/en
Publication of JPH0530433A publication Critical patent/JPH0530433A/en
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Abstract

PURPOSE:To take sufficient gradation of a bright part and to widen the dynamic range by forming a video signal by one field period from a signal read or integrated or added for one field period. CONSTITUTION:A signal charge generated in a light receiving section of a photoelectric conversion section 1 is stored to a storage capacitor for a prescribed period in response to an external incident luminous quantity and the signal charge stored for each picture element is read sequentially by a read out scanning section 3 to generate a time series electric signal corresponding to the spatial distribution of the incident luminous quantity. In this case, at least part of the signal charge stored in the storage capacitor is read to the outside of the storage capacitor for twice or over within one field period of the video output signal and the signal read for one field period is integrated or added to generate the video signal for one field period. Thus, the deterioration in the effective sensitivity is suppressed and even when the incident luminous quantity is increased, the luminous quantity dependency of the output signal is not weaken. Thus, the gradation of the bright part is taken sufficiently to widen the dynamic range.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、撮像装置に係り、特
に、光の入射量の空間分布に対応する電気信号を発生す
る蓄積動作型の撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup device, and more particularly to a storage operation type image pickup device which generates an electric signal corresponding to a spatial distribution of an incident amount of light.

【0002】[0002]

【従来の技術】入射光量に応じて発生する信号電荷を所
定の期間蓄積し、各画素ごとに蓄積された信号電荷を順
次読み出して、入射光量の空間分布に対応する時系列電
気信号を発生する撮像装置、すなわち蓄積型撮像装置と
しては、例えば、光導電型撮像管や固体撮像素子等が知
られている。光導電型撮像管の動作原理については、例
えば、特開昭58−1194231号公報の中に述べら
れており、固体撮像素子については、例えば、特公昭5
9−26154号公報(特許第1291858号)に述
べられている。
2. Description of the Related Art A signal charge generated according to the amount of incident light is accumulated for a predetermined period, the signal charges accumulated for each pixel are sequentially read out, and a time series electric signal corresponding to a spatial distribution of the incident light amount is generated. As the image pickup apparatus, that is, the storage type image pickup apparatus, for example, a photoconductive type image pickup tube, a solid-state image pickup element, or the like is known. The operation principle of the photoconductive type image pickup tube is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 58-1194231, and regarding the solid-state image pickup element, for example, Japanese Patent Publication No.
No. 9-26154 (Patent No. 1291858).

【0003】蓄積型撮像装置において、入射光によって
信号電荷を発生する受光部には、例えば、外部回路から
のキャリア注入を阻止した状態で電圧を印加した光導電
体や、逆バイアスしたフォトダイオード等が用いられ
る。また、発生した信号電荷は、光導電体やフォトダイ
オード自身の蓄積容量に蓄積されるのが一般的である。
さらに、蓄積された信号電荷の外部回路への読み出し
は、電子ビーム走査や、スイッチングトランジスタのオ
ン/オフによる選択画素の走査等によって行われる。
In the storage type image pickup device, for example, a photoconductor to which a voltage is applied in a state in which carrier injection from an external circuit is blocked, a reverse biased photodiode, or the like is provided in a light receiving portion which generates a signal charge by incident light. Is used. In addition, the generated signal charge is generally stored in the storage capacity of the photoconductor or the photodiode itself.
Further, the readout of the accumulated signal charges to the external circuit is performed by electron beam scanning, scanning of a selected pixel by turning on / off a switching transistor, or the like.

【0004】蓄積型撮像装置の動作において、各画素で
は信号の蓄積と読み出しが周期的に繰り返される。図8
は、蓄積型撮像装置の1画素部分についての動作原理を
模式的に示したもので、(a)は読み出し過程、(b)
は蓄積過程を示している。なお、ここでは受光部として
光導電体を用いた場合について説明する。図8におい
て、光導電体801は模式的なバンド図で示してあり、
802は伝導帯端、803は価電子帯端を表わしてい
る。また、光導電体801に印加された電圧の向きは下
向きを正としてある。
In the operation of the storage type image pickup device, signal storage and readout are periodically repeated in each pixel. Figure 8
Shows a schematic operation principle of one pixel portion of the storage-type image pickup device. (A) is a reading process, (b) is a reading process.
Indicates the accumulation process. Here, a case where a photoconductor is used as the light receiving portion will be described. In FIG. 8, the photoconductor 801 is shown in a schematic band diagram,
Reference numeral 802 represents a conduction band edge, and 803 represents a valence band edge. The direction of the voltage applied to the photoconductor 801 is positive in the downward direction.

【0005】信号の読み出し直後すなわち信号の蓄積が
始まる段階では、光導電体801には電源804によっ
て所定の電圧V0が印加されている。蓄積期間中には、
入射光805によって発生した電子806および正孔8
07が前記電界によって分離、走行して光導電体801
の蓄積容量に蓄積されていく。このとき、図8(b)の
ように、光導電体801と電源804とが形成する回路
はスイッチ808が開かれた状態になっているため、蓄
積電荷が形成する逆電圧によって光導電体801に印加
された電圧は、図1(b)の矢印Bのように減少してい
く。蓄積期間中に入射光によって生成された電荷量をQ
s、光導電体801の静電容量をCpとすると、蓄積期間
終了時すなわち読み出し開始時には光導電体801に印
加されている電圧は、V0−Vs=V0−Qs/Cpとなっ
ている。
Immediately after the signal is read out, that is, at the stage when the signal starts to be accumulated, a predetermined voltage V 0 is applied to the photoconductor 801 by the power source 804. During the accumulation period,
Electrons 806 and holes 8 generated by incident light 805
07 is separated by the electric field and travels to move the photoconductor 801.
Is accumulated in the storage capacity of. At this time, as shown in FIG. 8B, in the circuit formed by the photoconductor 801 and the power source 804, the switch 808 is in the open state, so that the photoconductor 801 is caused by the reverse voltage formed by the accumulated charges. The voltage applied to is decreasing as indicated by arrow B in FIG. Q is the amount of charge generated by the incident light during the accumulation period
s , and the capacitance of the photoconductor 801 is C p , the voltage applied to the photoconductor 801 at the end of the accumulation period, that is, at the start of reading is V 0 −V s = V 0 −Q s / C p Has become.

【0006】読み出し時には、図8(a)のように、ス
イッチ808が閉じられ、前記信号電荷量Qs(または
信号電圧Vs)に対応した電気信号が信号検出部809
を通して出力端子810に出力される。同時に、光導電
体801に印加された電圧は図8(a)の矢印Aで示し
たようにリセットされ、光導電体801には、再び電源
電圧V0が印加される。
At the time of reading, as shown in FIG. 8A, the switch 808 is closed, and an electric signal corresponding to the signal charge amount Q s (or signal voltage V s ) is output to the signal detection unit 809.
Through the output terminal 810. At the same time, the voltage applied to the photoconductor 801 is reset as shown by the arrow A in FIG. 8A, and the power supply voltage V 0 is applied to the photoconductor 801 again.

【0007】以上のような蓄積と読み出しの過程が各画
素で周期的に繰り返され、撮像装置全体としては、各画
素に蓄積された信号が順次読み出されることによって、
入射光の空間分布を反映した時系列電気信号が出力され
る。
The above-described accumulation and readout processes are periodically repeated in each pixel, and the signal accumulated in each pixel is sequentially read out in the image pickup apparatus as a whole.
A time series electric signal reflecting the spatial distribution of the incident light is output.

【0008】以上に基本的動作原理を説明したような蓄
積型撮像装置では、入射光によって発生した電荷を所定
の期間蓄積してから読み出すため、非蓄積型の撮像装置
に比べて感度が高く、高SN比が得られるという利点が
ある。
In the storage type image pickup device whose basic operation principle has been described above, the charge generated by the incident light is stored for a predetermined period and then read out, so that the sensitivity is higher than that of the non-storage type image pickup device. There is an advantage that a high SN ratio can be obtained.

【0009】なお、蓄積型撮像装置において、入射光に
よって発生した信号電荷が光導電体中で増倍される方式
を用いるとさらに高い感度が得られる。そのような撮像
装置の具体例としては、非晶質セレンを主体とする光導
電膜をターゲットに用いて光導電膜中で電荷のアバラン
シェ増倍を起こさせて高感度を達成した撮像管(例えば
特開昭63−304551号公報)などがある。
In the storage type image pickup device, higher sensitivity can be obtained by using a system in which the signal charges generated by the incident light are multiplied in the photoconductor. As a specific example of such an image pickup device, a photoconductive film mainly composed of amorphous selenium is used as a target to cause avalanche multiplication of electric charges in the photoconductive film to achieve high sensitivity (for example, an image pickup tube). JP-A-63-304551).

【0010】図9は、膜厚10μmの非晶質セレンを光導
電ターゲットに用いたアバランシェ増倍型撮像管の青色
光照射時の信号電流を光導電膜に印加するターゲット電
圧に対して対数プロットしたものである。光電流は、タ
ーゲット電圧を印加していくと約250V付近から一旦飽
和傾向を示す。この飽和領域では入射光子1個あたりの
電子・正孔対の生成効率がほぼ1になっている。さらに
電圧を上げていくと約700V以上の電圧で信号電流に急
激な増加が見られる。これは非晶質セレン中で電荷のア
バランシェ増倍が起こることによるもので、暗電流の注
入を阻止した状態でこのような高電界を印加して動作さ
せることにより非常に高い感度を得ることができる。
FIG. 9 is a logarithmic plot with respect to the target voltage applied to the photoconductive film of the signal current at the time of blue light irradiation of an avalanche multiplication type image pickup tube using amorphous selenium having a film thickness of 10 μm as the photoconductive target. It was done. As the target voltage is applied, the photocurrent once shows a saturation tendency from around 250V. In this saturation region, the generation efficiency of electron-hole pairs per incident photon is almost 1. When the voltage is further increased, a sharp increase in the signal current is seen at a voltage of about 700 V or higher. This is because avalanche multiplication of charges occurs in amorphous selenium, and it is possible to obtain very high sensitivity by operating by applying such a high electric field with dark current injection blocked. it can.

【0011】なお、アバランシェ増倍型の撮像管でこの
ような高い感度が得られることは、例えば、1989年のテ
レビジョン学会全国大会講演予稿集第17頁にも述べられ
ており、膜厚6μmの非晶質セレン系薄膜を光導電ター
ゲットに用いて従来の80倍の感度が得られることが開示
されている。
The fact that such a high sensitivity can be obtained with an avalanche multiplication type image pickup tube is described in, for example, page 17 of the proceedings of the National Conference of the Television Society of 1989, and the film thickness is 6 μm. It is disclosed that the amorphous selenium-based thin film of (1) is used as a photoconductive target to obtain a sensitivity 80 times higher than the conventional one.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】蓄積型撮像装置の動作
過程においては、上述のように、入射光により生成され
た電荷によって光導電体やフォトダイオード等の受光部
に印加される電圧が減少していく。一方、受光部で発生
する光電流の大きさは一般に光量と印加電圧に依存す
る。このため、入射光量が一定でも蓄積期間の間の電圧
減少に伴って光−電荷の変換効率が低下し、実効感度が
減少することが知られており、例えば、ジャパニーズ
ジャーナル オブ アプライド フィジックス28、(1989
年)第178〜186頁(Japanese Journal of Applied Phys
ics, 28 (1989) pp178-186)の中でも述べられている。
この効果の大きさは蓄積信号電荷量に依存し、蓄積信号
電荷量が小さく、それに伴う光電流の低下が無視できる
ような領域では、蓄積期間中の光−電荷変換効率が一定
なので出力信号は入射光量に比例する。すなわち、出力
信号電流Isの入射光量Pに対する依存性を logIs∝γ・logP と書いたときのγ値はほぼ1となる。入射光量が増加し
ていくと、蓄積期間中の感度の減少が次第に大きくなる
ために、出力信号が入射光量に比例しなくなり、γ値は
1よりも小さくなる。特に、蓄積信号電荷量がCV0
達すると、光導電膜に電圧が印加されない状態になるた
め、それ以上の光量では出力信号が飽和してしまう。
In the course of operation of the storage type image pickup device, as described above, the voltage applied to the light receiving portion such as the photoconductor or the photodiode is reduced by the charges generated by the incident light. To go. On the other hand, the magnitude of the photocurrent generated in the light receiving section generally depends on the amount of light and the applied voltage. For this reason, it is known that even if the amount of incident light is constant, the efficiency of photo-charge conversion decreases as the voltage decreases during the accumulation period, and the effective sensitivity decreases.
Journal of Applied Physics 28, (1989
Pp. 178-186 (Japanese Journal of Applied Phys
ics, 28 (1989) pp178-186).
The magnitude of this effect depends on the amount of accumulated signal charges, and in the region where the amount of accumulated signal charges is small and the accompanying decrease in photocurrent can be ignored, the photo-charge conversion efficiency during the accumulation period is constant, so the output signal is It is proportional to the amount of incident light. That is, when the dependence of the output signal current I s on the incident light amount P is written as logI s ∝γ · logP, the γ value is almost 1. As the amount of incident light increases, the sensitivity decreases gradually during the accumulation period, so that the output signal is not proportional to the amount of incident light, and the γ value becomes smaller than 1. In particular, when the accumulated signal charge amount reaches CV 0 , no voltage is applied to the photoconductive film, so that the output signal is saturated at a light amount larger than that.

【0013】前記のような効果は、例えば図9に光電流
−電圧特性の例を示したアバランシェ増倍型撮像管を高
い増倍率の領域で使用する場合のように、光電流の電圧
依存性が大きい場合には特に顕著となる。図10は、膜
厚10μmの非晶質セレンを光導電ターゲットに用いたア
バランシェ増倍型撮像管に青色光を照射した場合の出力
信号を、入射光子数に対してプロットしたものである。
ターゲット電圧は、蓄積電荷による感度減少がない場合
の青色光に対するアバランシェ増倍率が約100になるよ
うに選んである。図中に一点鎖線で示したのはγ=1の
場合の光量依存性である。図から明らかなように、低照
度では信号電流が入射光量に比例しているが入射光子密
度が大きい領域では上述の効果によってγ値が1より小
さくなっている。
The effect as described above is obtained by the dependence of the photocurrent on the voltage as in the case of using the avalanche multiplication type image pickup tube whose photocurrent-voltage characteristics are shown in FIG. Is particularly significant when is large. FIG. 10 is a plot of the output signal in the case of irradiating blue light to an avalanche multiplication type image pickup tube in which amorphous selenium having a film thickness of 10 μm is used as a photoconductive target is plotted against the number of incident photons.
The target voltage is selected so that the avalanche multiplication factor for blue light is about 100 when there is no sensitivity reduction due to accumulated charge. What is indicated by a chain line in the figure is the light amount dependency when γ = 1. As is clear from the figure, the signal current is proportional to the amount of incident light at low illuminance, but in the region where the incident photon density is large, the γ value is smaller than 1 due to the above effect.

【0014】以上に述べてきたように、蓄積型撮像装置
においては、入射光量が多くなると、実効感度が減少し
て出力信号の光量依存性が弱くなる。そのため、明部の
階調が充分とれず、ダイナミックレンジが狭いという問
題点があった。
As described above, in the storage type image pickup device, when the incident light amount increases, the effective sensitivity decreases and the light amount dependency of the output signal becomes weak. Therefore, there is a problem that the gradation of the bright part cannot be sufficiently obtained and the dynamic range is narrow.

【0015】本発明の目的は、このような問題を解決
し、広い入射光量の範囲にわたって入射光量と出力信号
の比例関係を保つことができる撮像装置を提供すること
にある。
An object of the present invention is to solve such a problem and to provide an image pickup apparatus capable of maintaining the proportional relationship between the incident light quantity and the output signal over a wide range of the incident light quantity.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】前記の課題は、蓄積容量
に蓄積された信号電荷の少なくとも一部を、映像出力信
号の1フィールド期間内に2回以上読み出し、1フィー
ルド期間に読み出された信号を積分または加算したもの
から1フィールド期間分の映像信号を形成することによ
って解決することができる。
The above-mentioned problem is that at least a part of the signal charges accumulated in the storage capacitor is read out twice or more within one field period of the video output signal and is read out during one field period. This can be solved by forming a video signal for one field period from the signal obtained by integrating or adding the signals.

【0017】すなわち、本発明の撮像装置は、光の入射
によって信号電荷を発生する受光部を有し、外部からの
入射光量に応じて前記受光部で発生する信号電荷を蓄積
容量に所定の期間蓄積し、各画素ごとに蓄積された信号
電荷を順次読み出して、入射光量の空間分布に対応する
時系列電気信号を発生する蓄積型撮像装置において、前
記蓄積容量に蓄積された信号電荷の少なくとも一部を、
映像出力信号の1フィールド期間内に2回以上前記蓄積
容量の外部に読み出し、1フィールド期間に読み出され
た信号を積分または加算したものから1フィールド期間
分の映像信号が形成されるようにしたことを特徴とす
る。
That is, the image pickup device of the present invention has a light receiving section for generating a signal charge by the incidence of light, and stores the signal charge generated in the light receiving section in the storage capacitor for a predetermined period according to the amount of incident light from the outside. At least one of the signal charges stored in the storage capacitor is stored in the storage-type imaging device that stores and sequentially reads out the signal charges stored in each pixel to generate a time-series electric signal corresponding to the spatial distribution of the incident light amount. Part
A video signal for one field period is formed by reading the video output signal to the outside of the storage capacitor more than once within one field period and integrating or adding the signals read during the one field period. It is characterized by

【0018】また、各画素に前記蓄積容量とは別に、静
電容量が前記蓄積容量よりも大きい第2の電荷蓄積手段
を設け、前記蓄積容量に蓄積された信号電荷の少なくと
も一部を、映像出力信号の1フィールド期間内に2回以
上前記第2の電荷蓄積手段に転送して蓄積し、前記第2
の電荷蓄積手段および前記蓄積容量に蓄積された信号電
荷を、1フィールド期間ごとに画素の外部に読み出すよ
うにしたことを特徴とする。
Further, in addition to the storage capacitance, each pixel is provided with a second charge storage means having an electrostatic capacitance larger than the storage capacitance, and at least a part of the signal charge stored in the storage capacitance is imaged. Within one field period of the output signal, the charge is transferred to and accumulated in the second charge accumulating means more than once.
The signal charge stored in the charge storage means and the storage capacitor is read out to the outside of the pixel every one field period.

【0019】また、前記蓄積容量から前記第2の電荷蓄
積手段への信号電荷の転送を、各画素から信号を読み出
すための水平スイッチングトランジスタの動作と同期し
て行うようにしたことを特徴とする。
Further, the signal charge is transferred from the storage capacitor to the second charge storage means in synchronization with the operation of the horizontal switching transistor for reading out a signal from each pixel. .

【0020】また、前記映像出力信号の1フィールド期
間内に前記蓄積容量の外部に信号電荷を読み出す回数が
可変であることを特徴とする。
Further, the number of times the signal charges are read out of the storage capacitor is variable within one field period of the video output signal.

【0021】また、入射光によって発生した電荷が前記
光導電体中で増倍されることを特徴とする。
Further, the charge generated by the incident light is multiplied in the photoconductor.

【0022】さらに、前記光導電体が非晶質Seである
ことを特徴とする。
Further, the photoconductor is amorphous Se.

【0023】[0023]

【作用】本発明による撮像装置の動作原理を図1および
図2を用いて説明する。図1は、本発明による撮像装置
の基本的構成の一例を示す構成図である。図1におい
て、1は入射光2によって光キャリアを発生する受光部
を有し、かつ発生した信号電荷を蓄積する光電変換部、
3は蓄積された信号を外部回路に読み出すと同時に前記
光電変換部1をリセットして、光電変換部1の受光部へ
の印加電圧を所定の電圧に戻すための読み出し走査部、
4は読み出された信号を積算する積分器、5は積分器4
からの信号を処理して所定の方式の映像信号を出力端子
6から出力するための映像信号発生部、7は読み出し走
査部3、積分器4、および映像信号発生部5の動作を制
御するための同期信号発生部である。
The operation principle of the image pickup apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a basic configuration of an image pickup apparatus according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a photoelectric conversion unit that has a light receiving unit that generates a photocarrier by incident light 2 and that stores the generated signal charge.
Reference numeral 3 denotes a reading scanning unit for reading out the accumulated signal to an external circuit and at the same time resetting the photoelectric conversion unit 1 to return the voltage applied to the light receiving unit of the photoelectric conversion unit 1 to a predetermined voltage.
4 is an integrator for integrating the read signals, 5 is an integrator 4
A video signal generator for processing the signal from the output terminal to output a video signal of a predetermined system from the output terminal 6, and 7 for controlling the operations of the read scanning unit 3, the integrator 4, and the video signal generator 5. Is a synchronizing signal generator.

【0024】読み出し走査部3は、映像信号の1フィー
ルド期間τの間に2回以上の読み出し走査を行う。これ
によって、次々に読み出された信号は積分器4で時間τ
の間積算され、映像信号発生部5で1フィールド期間分
の映像信号となる。
The read scanning unit 3 performs read scanning twice or more during one field period τ of the video signal. As a result, the signals read out one after another are transferred to the integrator 4 at time τ
The video signal is generated by the video signal generator 5 for one field period.

【0025】図2は、入射光量が一定である場合に、光
電変換部の光導電体で発生する光電流ipの時間変化を
単位画素について示したものであり、(a)は従来の蓄
積型撮像装置の場合、(b)は本発明による蓄積型撮像
装置の場合である。光電流は上述のように蓄積期間τの
間に受光部の印加電圧が減少する効果によって蓄積開始
時の値ip(V0)から時間と共に減少し、信号の読み出
しによって印加電圧がリセットされると再びip(V0
となる。(a)の場合には1フィールド期間τを周期と
して信号の読み出しが行われるので、1フィールド期間
分の信号電荷量Qsは、
FIG. 2 shows the time change of the photocurrent i p generated in the photoconductor of the photoelectric conversion unit for a unit pixel when the amount of incident light is constant. In the case of the image pickup device of FIG. 3, (b) is the case of the storage image pickup device of the present invention. The photocurrent decreases with time from the value i p (V 0 ) at the start of accumulation due to the effect that the applied voltage of the light receiving unit decreases during the accumulation period τ as described above, and the applied voltage is reset by reading the signal. Once again i p (V 0)
Becomes In the case of (a), since the signal is read with the period of one field period τ as a cycle, the signal charge amount Q s for one field period is

【0026】[0026]

【数1】 [Equation 1]

【0027】と書くことができ、図に斜線部で示したよ
うに電圧降下が無い場合の値ip(V0)×τよりも小さく
なってしまう。一方、本発明による撮像装置では、1フ
ィールド期間τの間にn回(n≧2、図2(b)では8
回)の読み出し走査を行って、それらの信号を加算して
1フィールド期間分の信号とする。従って、1フィール
ド期間分の信号電荷量は、
Can be written, and becomes smaller than the value i p (V 0 ) × τ when there is no voltage drop as shown by the shaded area in the figure. On the other hand, in the image pickup apparatus according to the present invention, n times (n ≧ 2, 8 times in FIG. 2B) during one field period τ.
(1) reading scanning is performed, and these signals are added to obtain a signal for one field period. Therefore, the signal charge amount for one field period is

【0028】[0028]

【数2】 [Equation 2]

【0029】となり、図2(b)の斜線で示したように
実効感度の低減を抑止することができる。
Therefore, it is possible to suppress the reduction of the effective sensitivity as shown by the shaded area in FIG.

【0030】以上のように、本発明による撮像装置で
は、映像出力信号の1フィールド期間よりも短い周期で
蓄積電荷の読み出しを行うことによって、蓄積電荷が形
成する逆電界による光電流の低下を防ぐ。そして、1フ
ィールド期間内に読み出された信号を積分して1フィー
ルド期間分の信号とすることから、入射光量が大きい場
合にも実効感度の低減を抑止でき、しかも、映像出力信
号自身はフィールド期間が不変であり、信号の出力先に
は何の変更もいらない。
As described above, in the image pickup device according to the present invention, the accumulated charge is read out in a cycle shorter than one field period of the video output signal, thereby preventing the decrease of the photocurrent due to the reverse electric field formed by the accumulated charge. . Since the signal read out within one field period is integrated into a signal for one field period, reduction in effective sensitivity can be suppressed even when the amount of incident light is large, and the video output signal itself is in the field. The period is unchanged, and no change is required in the signal output destination.

【0031】本発明による撮像装置において1フィール
ド期間内に読み出された複数の信号を積算するために
は、積分器を用いる以外に、例えばフレームメモリを使
用して一旦記憶した信号を加算してもよく、また、画素
ごとに第2の電荷蓄積手段を設けてもよい。後者の場
合、受光部の容量に蓄積された信号電荷を、映像出力信
号の1フィールド期間よりも短い周期で読み出して第2
の電荷蓄積手段に蓄積し、これを1フィールド期間ごと
に読み出すようにしてもよい。
In the image pickup apparatus according to the present invention, in order to integrate a plurality of signals read within one field period, in addition to using an integrator, for example, a frame memory is used to add signals that have been once stored. Alternatively, a second charge storage unit may be provided for each pixel. In the latter case, the signal charge accumulated in the capacitance of the light receiving unit is read out in a cycle shorter than one field period of the video output signal to obtain the second signal charge.
Alternatively, the charge may be stored in the charge storage means and read out every one field period.

【0032】本発明による撮像装置ではまた、映像出力
信号の1フィールド期間内に行う読み出し走査の回数n
を可変にしてもよい。この場合、低照度ではn=1とし
て通常の動作を行い、高照度の場合にはn≧2としてγ
値の低下を防ぐことができる。さらに、信号電荷量に応
じてnを自動的に切り替えてもよい。
In the image pickup apparatus according to the present invention, the number n of read scans performed within one field period of the video output signal is also n.
May be variable. In this case, when the illuminance is low, the normal operation is performed with n = 1, and when the illuminance is high, n ≧ 2 and γ is set.
It is possible to prevent the value from decreasing. Furthermore, n may be automatically switched according to the signal charge amount.

【0033】[0033]

【実施例】実施例1 図3は、本発明による撮像装置の第1の実施例における
光電変換部の、一部分の回路構成図である。
Embodiment 1 FIG. 3 is a partial circuit configuration diagram of a photoelectric conversion unit in a first embodiment of an image pickup device according to the present invention.

【0034】301はフォトダイオード、302は透明
電極、303は電源、304は蓄積スイッチングトラン
ジスタ、305は垂直スイッチングトランジスタ、30
6は水平スイッチングトランジスタ、307は水平信号
線、308は水平選択スイッチングトランジスタ、30
9は垂直信号線、310は出力増幅器、311は出力端
子、312は容量、313は垂直スイッチゲート、31
4は垂直選択手段、315は水平スイッチゲート、31
6は水平選択手段、317は蓄積スイッチゲート、31
8は蓄積スイッチ制御手段である。
Reference numeral 301 is a photodiode, 302 is a transparent electrode, 303 is a power source, 304 is a storage switching transistor, 305 is a vertical switching transistor, and 30.
6 is a horizontal switching transistor, 307 is a horizontal signal line, 308 is a horizontal selection switching transistor, 30
9 is a vertical signal line, 310 is an output amplifier, 311 is an output terminal, 312 is a capacitor, 313 is a vertical switch gate, 31
4 is a vertical selection means, 315 is a horizontal switch gate, 31
6 is a horizontal selection means, 317 is a storage switch gate, 31
Reference numeral 8 is a storage switch control means.

【0035】フォトダイオード301の一端は各画素に
共通の透明電極302を介して電源303に接続されて
おり、他端は蓄積スイッチングトランジスタ304、垂
直スイッチングトランジスタ305、および水平スイッ
チングトランジスタ306を介して水平信号線307に
接続される。さらに水平信号線307は水平選択スイッ
チングトランジスタ308を介して垂直信号線309に
接続されており、垂直信号線309の一端は出力増幅器
310を通して出力端子311に接続されている。ま
た、蓄積スイッチングトランジスタ304と、垂直スイ
ッチングトランジスタ305の接続部は容量312に接
続され、容量312の他端は接地電位になっている。な
お、垂直スイッチングトランジスタ305および水平選
択スイッチングトランジスタ308は、垂直スイッチゲ
ート313を介して垂直選択手段314により制御さ
れ、水平スイッチングトランジスタ306は水平スイッ
チゲート315を介して水平選択手段316により制御
される。また、蓄積スイッチングトランジスタ304
は、蓄積スイッチゲート317を介して蓄積スイッチ制
御手段318により制御される。
One end of the photodiode 301 is connected to a power source 303 via a transparent electrode 302 common to each pixel, and the other end is horizontally connected via a storage switching transistor 304, a vertical switching transistor 305, and a horizontal switching transistor 306. It is connected to the signal line 307. Further, the horizontal signal line 307 is connected to the vertical signal line 309 via the horizontal selection switching transistor 308, and one end of the vertical signal line 309 is connected to the output terminal 311 via the output amplifier 310. The connection between the storage switching transistor 304 and the vertical switching transistor 305 is connected to the capacitor 312, and the other end of the capacitor 312 is at the ground potential. The vertical switching transistor 305 and the horizontal selection switching transistor 308 are controlled by the vertical selection means 314 via the vertical switch gate 313, and the horizontal switching transistor 306 is controlled by the horizontal selection means 316 via the horizontal switch gate 315. In addition, the storage switching transistor 304
Is controlled by the storage switch control means 318 via the storage switch gate 317.

【0036】次に、本実施例の撮像装置の動作を説明す
る。蓄積スイッチングトランジスタ304、垂直スイッ
チングトランジスタ305、および水平スイッチングト
ランジスタ306が全てオンとなった状態では、フォト
ダイオード301には電源電圧V0が印加され、容量3
12の両端には電荷がない。この状態を初期状態と呼ぶ
ことにする。蓄積スイッチングトランジスタ304、垂
直スイッチングトランジスタ305、および水平スイッ
チングトランジスタ306が全てオフとなった後、フォ
トダイオード301に光が入射すると、信号電荷が発生
し、電源電圧の極性に応じた電荷がフォトダイオード3
01と蓄積スイッチングトランジスタ304のソースと
の接続点に蓄積される。このとき、蓄積信号電荷量をQ
s、フォトダイオード301の蓄積容量をCpとすると、
フォトダイオード301の印加電圧はV0−Qs/Cp
なる。ここで、蓄積スイッチングトランジスタ304が
オンとなると、信号電荷はフォトダイオード301と容
量312に分配される。そして、容量312の静電容量
をCとすると、容量312にはCQs/(Cp+C)の電
荷が蓄積され、フォトダイオード301の印加電圧はV
0−Qs/(Cp+C)となる。このとき、CをCpよりも
充分大きくしておけば、信号電荷は大半が容量312に
蓄積され、フォトダイオード301の印加電圧はほぼ電
源電圧V0に回復する。このように、蓄積スイッチング
トランジスタ304をオフにすると、新たな信号電荷が
フォトダイオード301に蓄積され、蓄積スイッチング
トランジスタ304をオンにすると、信号電荷が容量3
12に転送されてフォトダイオード301の印加電圧が
回復する。本実施例では、以上の過程を1フィールド期
間内に繰り返すことにより、フォトダイオード301の
印加電圧の低減による感度の低下が抑制される。1フィ
ールド期間が経過すると、垂直選択手段314および水
平選択手段316によって再び蓄積スイッチングトラン
ジスタ304、垂直スイッチングトランジスタ305、
および水平スイッチングトランジスタ306が全てオン
となり、フォトダイオード301および容量312に蓄
積された信号電荷が水平信号線307および垂直信号線
309を通して出力増幅器310に読み出される。同時
に、フォトダイオード301および容量312は前記初
期状態に復帰する。なお、1フィールド期間とは、映像
出力信号における垂直同期信号の周期のことをいう。
Next, the operation of the image pickup apparatus of this embodiment will be described. When the storage switching transistor 304, the vertical switching transistor 305, and the horizontal switching transistor 306 are all turned on, the power supply voltage V 0 is applied to the photodiode 301 and the capacitance 3
There is no charge on both ends of 12. This state will be called the initial state. When light is incident on the photodiode 301 after the storage switching transistor 304, the vertical switching transistor 305, and the horizontal switching transistor 306 are all turned off, a signal charge is generated, and a charge corresponding to the polarity of the power supply voltage is generated in the photodiode 3.
01 and the source of the storage switching transistor 304 are stored. At this time, the accumulated signal charge amount is set to Q
s , and the storage capacitance of the photodiode 301 is C p ,
The applied voltage to the photodiode 301 is V 0 -Q s / C p . Here, when the storage switching transistor 304 is turned on, the signal charge is distributed to the photodiode 301 and the capacitor 312. When the electrostatic capacity of the capacitor 312 is C, an electric charge of CQ s / (C p + C) is accumulated in the capacitor 312, and the applied voltage of the photodiode 301 is V
0 −Q s / (C p + C). At this time, if C is made sufficiently larger than C p, most of the signal charges are accumulated in the capacitor 312, and the voltage applied to the photodiode 301 is restored to the power supply voltage V 0 . In this way, when the storage switching transistor 304 is turned off, new signal charge is stored in the photodiode 301, and when the storage switching transistor 304 is turned on, the signal charge is stored in the capacitor 3.
Then, the voltage applied to the photodiode 301 is restored and the voltage applied to the photodiode 301 is recovered. In this embodiment, by repeating the above process within one field period, the decrease in sensitivity due to the decrease in the voltage applied to the photodiode 301 is suppressed. When one field period has elapsed, the vertical switching means 314 and the horizontal selecting means 316 again cause the storage switching transistor 304, the vertical switching transistor 305,
Then, all the horizontal switching transistors 306 are turned on, and the signal charges accumulated in the photodiode 301 and the capacitor 312 are read out to the output amplifier 310 through the horizontal signal line 307 and the vertical signal line 309. At the same time, the photodiode 301 and the capacitor 312 return to the initial state. The one-field period refers to the cycle of the vertical synchronizing signal in the video output signal.

【0037】本実施例の撮像装置を1フィールド期間内
に蓄積スイッチングトランジスタ304を100回オン/
オフして動作させたところ、広い入射光量の範囲にわた
って信号電流が入射光量に比例する良好な特性が得られ
た。さらに、本実施例の場合、固体撮像素子の各画素ご
とに信号電荷の積分手段が設けられているので、水平信
号線307および垂直信号線309における電荷の転送
速度を上げる必要がなく、また、固体撮像素子の外部に
メモリや積分器等を設ける必要もないという特長を有し
ている。
In the image pickup apparatus of this embodiment, the storage switching transistor 304 is turned on / off 100 times within one field period.
When it was turned off and operated, good characteristics were obtained in which the signal current was proportional to the incident light amount over a wide range of the incident light amount. Further, in the case of the present embodiment, since the signal charge integrating means is provided for each pixel of the solid-state image pickup element, it is not necessary to increase the charge transfer rate in the horizontal signal line 307 and the vertical signal line 309, and It has the feature that it is not necessary to provide a memory or an integrator outside the solid-state image sensor.

【0038】本実施例においては、蓄積スイッチングト
ランジスタ304のゲートが、専用の蓄積スイッチゲー
ト317に接続され、オン/オフのタイミングは蓄積ス
イッチ制御手段318によって制御するようにしたが、
例えば蓄積スイッチングトランジスタ304のゲートを
水平スイッチゲート307に接続して、同じ垂直ライン
上の画素から信号が読み出される度に容量312への電
荷の転送を行ってもよく、この場合にはさらに構成が簡
単になる。
In the present embodiment, the gate of the storage switching transistor 304 is connected to the dedicated storage switch gate 317, and the on / off timing is controlled by the storage switch control means 318.
For example, the gate of the storage switching transistor 304 may be connected to the horizontal switch gate 307 so that charge is transferred to the capacitor 312 each time a signal is read from a pixel on the same vertical line. It will be easy.

【0039】実施例2 図4は、本発明による撮像装置の第2の実施例における
光電変換部の、画素部の一部を示す断面図である。本実
施例では水素を含有する非晶質シリコンを主体とする光
導電膜を走査基板上に積層した固体撮像素子を光電変換
部に用いている。
Embodiment 2 FIG. 4 is a sectional view showing a part of a pixel portion of a photoelectric conversion portion in a second embodiment of the image pickup device according to the present invention. In this embodiment, a solid-state image pickup device in which a photoconductive film mainly composed of amorphous silicon containing hydrogen is laminated on a scanning substrate is used for a photoelectric conversion part.

【0040】401はp型Si基板、402はドレイ
ン、403はソース、404はスイッチングトランジス
タ、405は信号線、406は画素電極、407は絶縁
層、408は光導電膜、409は電子注入阻止層、41
0は透明電極である。
401 is a p-type Si substrate, 402 is a drain, 403 is a source, 404 is a switching transistor, 405 is a signal line, 406 is a pixel electrode, 407 is an insulating layer, 408 is a photoconductive film, and 409 is an electron injection blocking layer. , 41
0 is a transparent electrode.

【0041】p型Si基板401の一方の面上にドレイ
ン402、ソース403からなるスイッチングトランジ
スタ404が設けられている。ドレイン402には信号
線405が接続され、ソース403にはAlからなる画
素電極406が接続されている。絶縁層407の上方の
画素電極406の上端には、水素を含有する非晶質シリ
コンを主体とする光導電膜408が積層され、さらに光
導電膜408の上部をSiO2からなる電子注入阻止層4
09および酸化スズを主体とする透明電極410が覆っ
ている。
A switching transistor 404 composed of a drain 402 and a source 403 is provided on one surface of a p-type Si substrate 401. A signal line 405 is connected to the drain 402, and a pixel electrode 406 made of Al is connected to the source 403. A photoconductive film 408 mainly composed of amorphous silicon containing hydrogen is stacked on the upper end of the pixel electrode 406 above the insulating layer 407, and an electron injection blocking layer made of SiO 2 is formed on the photoconductive film 408. Four
09 and a transparent electrode 410 mainly composed of tin oxide are covered.

【0042】以上のような画素構造を有する固体撮像素
子を光電変換部として用い、図5の構成によって本実施
例の撮像装置を得た。
The solid-state image pickup device having the above-described pixel structure was used as the photoelectric conversion section to obtain the image pickup apparatus of this embodiment having the structure shown in FIG.

【0043】501は同期信号発生器、502は画素選
択回路、503は固体撮像素子の走査基板部、504は
受光部、505は増幅器、506はフレームメモリ、5
07はデジタル演算回路、508は映像信号発生部、5
09は出力端子である。
Reference numeral 501 is a synchronizing signal generator, 502 is a pixel selection circuit, 503 is a scanning substrate section of a solid-state image pickup device, 504 is a light receiving section, 505 is an amplifier, 506 is a frame memory, 5
Reference numeral 07 is a digital arithmetic circuit, 508 is a video signal generator, 5
Reference numeral 09 is an output terminal.

【0044】本実施例では、同期信号発生器501は、
1フィールド周期に対応する水平および垂直同期信号と
共に、外部スイッチによってそれぞれの2倍から50倍
までの周波数の同期信号を発生できるようにした。これ
により、画素選択回路502を駆動して固体撮像素子の
走査基板部503の水平および垂直スイッチングトラン
ジスタを選択制御して1フィールド周期内に2〜50回の
走査を行い、受光部504に蓄積された信号電荷を読み
出す。各走査によって得られた信号は増幅器505で増
幅されてフレームメモリ506に記憶された後、デジタ
ル演算回路507によって1フィールド期間分の信号が
積算される。積算された信号は映像信号発生部508を
通して映像出力信号となり、出力端子509から出力さ
れる。
In this embodiment, the synchronization signal generator 501 is
With the horizontal and vertical sync signals corresponding to one field period, an external switch can be used to generate sync signals with frequencies of 2 to 50 times each. As a result, the pixel selection circuit 502 is driven to selectively control the horizontal and vertical switching transistors of the scanning substrate unit 503 of the solid-state imaging device to perform scanning 2 to 50 times within one field period, and the accumulated light is stored in the light receiving unit 504. Read out the signal charge. The signal obtained by each scan is amplified by the amplifier 505 and stored in the frame memory 506, and then the signal for one field period is integrated by the digital arithmetic circuit 507. The integrated signal becomes a video output signal through the video signal generation unit 508 and is output from the output terminal 509.

【0045】本実施例の撮像装置では、広い入射光量の
範囲でγ値が1に保たれるという効果に加えて、照度等
の使用条件に応じて1フィールド期間内の走査回数が切
り替えられるという特長がある。
In the image pickup apparatus of the present embodiment, in addition to the effect that the γ value is kept at 1 in a wide range of incident light quantity, the number of scans within one field period can be switched according to the usage conditions such as illuminance. There are features.

【0046】実施例3 図6は、本発明による撮像装置の第3の実施例の構成図
である。本実施例では、非晶質セレンを主体とする光導
電膜をターゲットに用いたアバランシェ増倍型の撮像管
を光電変換部に用いている。
Third Embodiment FIG. 6 is a block diagram of the third embodiment of the image pickup apparatus according to the present invention. In this embodiment, an avalanche multiplication type image pickup tube using a photoconductive film mainly composed of amorphous selenium as a target is used for the photoelectric conversion section.

【0047】601はガラス基板、602は透光性導電
膜、603は正孔注入阻止層、604は非晶質半導体
層、605はSb23層、606は電子銃筐体、607
は同期信号発生器、608は電子ビーム、609は走査
系、610は増幅器、611は積分器、612は映像信
号処理部、613は負荷抵抗、614は直流電源、61
5は出力端子である。
Reference numeral 601 is a glass substrate, 602 is a transparent conductive film, 603 is a hole injection blocking layer, 604 is an amorphous semiconductor layer, 605 is an Sb 2 S 3 layer, 606 is an electron gun housing, and 607.
Is a sync signal generator, 608 is an electron beam, 609 is a scanning system, 610 is an amplifier, 611 is an integrator, 612 is a video signal processing unit, 613 is a load resistor, 614 is a DC power supply, and 61
Reference numeral 5 is an output terminal.

【0048】まず、撮像管の作製方法を説明する。ガラ
ス基板601の上に、酸化インジウムを主体とする透光
性導電膜602を形成し、さらに透光性導電膜602の
上に膜厚15nmのCeO2からなる正孔注入阻止層60
3、並びに光導電膜として膜厚10μmのセレンを主体と
する非晶質半導体層604を、それぞれ真空蒸着法によ
って形成する。非晶質半導体層604の上には、電子注
入阻止層としてSb23層605を2×10~1Torrの不
活性ガス雰囲気中で100nmの厚さに蒸着し、電子銃筐体
606と結合して真空封止することにより本実施例の撮
像管を得る。
First, a method of manufacturing the image pickup tube will be described. A transparent conductive film 602 mainly composed of indium oxide is formed on a glass substrate 601, and a hole injection blocking layer 60 made of CeO 2 having a film thickness of 15 nm is further formed on the transparent conductive film 602.
3, and an amorphous semiconductor layer 604 mainly containing selenium and having a film thickness of 10 μm is formed as a photoconductive film by a vacuum evaporation method. On the amorphous semiconductor layer 604, an Sb 2 S 3 layer 605 as an electron injection blocking layer is vapor-deposited to a thickness of 100 nm in an inert gas atmosphere of 2 × 10 to 1 Torr to form an electron gun housing 606. The image pickup tube of the present embodiment is obtained by connecting and vacuum-sealing.

【0049】本実施例では、同期信号発生器607によ
り1フィールド周期1/60秒、走査線数525本に対応す
る水平及び垂直同期信号と共に、それぞれの20倍の周波
数の同期信号を発生する。電子ビーム608の走査系6
09は、20倍周波数の同期信号を受けて1フィールド周
期内に20回の走査を行う。各走査によって得られた信号
は、増幅器610で増幅されて積分器611に送られ、
20回分の信号が積算される。積算された信号は映像信号
処理部612を通して映像出力信号となり、出力端子6
15から出力される。
In this embodiment, the sync signal generator 607 generates horizontal and vertical sync signals corresponding to 1 field period of 1/60 second and 525 scanning lines, as well as sync signals of 20 times the respective frequencies. Scanning system 6 of electron beam 608
09 receives a synchronizing signal of 20 times frequency and performs 20 scans within one field period. The signal obtained by each scan is amplified by the amplifier 610 and sent to the integrator 611,
The signals for 20 times are integrated. The integrated signal becomes a video output signal through the video signal processing unit 612, and the output terminal 6
It is output from 15.

【0050】図7は、本実施例の撮像装置において約10
50Vのターゲット電圧を印加することによりアバランシ
ェ増倍率が約100となる条件で動作させ、青色光を照射
したときの信号電流量を測定し、照射光量に対してプロ
ットしたものである。
FIG. 7 shows about 10 in the image pickup apparatus of this embodiment.
This is a plot of the amount of signal current when blue light is radiated, which is measured by operating the device under the condition that the avalanche multiplication factor is about 100 by applying a target voltage of 50V.

【0051】実線701は1フィールド期間中の走査回
数nを20とした本実施例の結果を示し、破線702は従
来の方式の場合(n=1)の測定結果である。また、一
点鎖線703はγ=1の理想的特性を示している。図か
ら明らかなように、本発明による撮像装置の場合には、
光電流の電圧依存性が強いアバランシェ増倍型撮像管を
用いているにもかかわらず、信号電流の光量依存性が大
幅に改善されている。
A solid line 701 shows the result of this embodiment when the number of scans n in one field period is 20, and a broken line 702 shows the measurement result in the case of the conventional method (n = 1). The alternate long and short dash line 703 shows the ideal characteristic of γ = 1. As is clear from the figure, in the case of the imaging device according to the present invention,
Despite the use of the avalanche multiplication type imaging tube in which the photocurrent has a strong voltage dependency, the light amount dependency of the signal current is significantly improved.

【0052】以上本発明を前記実施例に基づいて具体的
に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるもので
はなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可
能であることは勿論である。例えば、前記の実施例にお
いては、主に可視光の撮影を行ったが、本発明による撮
像装置が紫外線や、X線など、可視光以外の電磁波の撮
像装置にも適用可能であることは言うまでもない。
Although the present invention has been specifically described based on the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment and can be variously modified without departing from the scope of the invention. is there. For example, in the above-described embodiment, visible light was mainly imaged, but it goes without saying that the image pickup apparatus according to the present invention is also applicable to an image pickup apparatus for electromagnetic waves other than visible light, such as ultraviolet rays and X-rays. Yes.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の撮像装置
によれば、入射光により生成された電荷によって光導電
体に印加される電圧が減少することによる実効感度の低
下を抑制することができる。従って、入射光量が多くな
ると出力信号の光量依存性が弱くなり、明部の階調が充
分とれないという問題点を解決でき、ダイナミックレン
ジが広い撮像装置を提供することができる。
As described above, according to the image pickup device of the present invention, it is possible to suppress the decrease in the effective sensitivity due to the decrease in the voltage applied to the photoconductor due to the charge generated by the incident light. it can. Therefore, when the amount of incident light is large, the dependency of the output signal on the amount of light is weakened, and the problem that the gradation of the bright part cannot be obtained sufficiently can be solved, and an imaging device with a wide dynamic range can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による撮像装置の基本構成の一例を示す
構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a basic configuration of an image pickup apparatus according to the present invention.

【図2】本発明の原理を説明するための光電流の時間依
存性を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the time dependence of photocurrent for explaining the principle of the present invention.

【図3】本発明による撮像装置の第1の実施例の受光部
の一部の回路構成図である。
FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a part of a light receiving section of the first embodiment of the image pickup apparatus according to the present invention.

【図4】本発明による撮像装置の第2の実施例の受光部
の一部を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a part of a light receiving portion of a second embodiment of the image pickup device according to the present invention.

【図5】本発明による撮像装置の第2の実施例の構成図
である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a second embodiment of the image pickup apparatus according to the present invention.

【図6】本発明による撮像装置の第3の実施例の構成図
である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a third embodiment of the image pickup apparatus according to the present invention.

【図7】本発明による撮像装置の第3の実施例における
信号電流と入射光子数の関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the signal current and the number of incident photons in the third embodiment of the image pickup device according to the present invention.

【図8】蓄積型撮像装置の1画素部分における動作原理
を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an operation principle in one pixel portion of the storage type image pickup device.

【図9】アバランシェ増倍型撮像管における信号電流と
ターゲット電圧の関係の一例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a relationship between a signal current and a target voltage in an avalanche multiplication type image pickup tube.

【図10】従来の蓄積型撮像装置における信号電流と入
射光子数の関係の一例を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing an example of a relationship between a signal current and the number of incident photons in a conventional storage-type imaging device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光電変換部、2…入射光、3…読み出し走査部、4
…積分器、5…映像信号発生部、6…出力端子、7…同
期信号発生部、301…フォトダイオード、304…蓄
積スイッチングトランジスタ、312…容量、317…
蓄積スイッチゲート、318…蓄積スイッチ制御手段、
501…同期信号発生器、502…フレームメモリ、5
07…デジタル演算回路、607…同期信号発生器、6
11…積分器。
1 ... Photoelectric conversion part, 2 ... Incident light, 3 ... Read-out scanning part, 4
... integrator, 5 ... video signal generating section, 6 ... output terminal, 7 ... synchronization signal generating section, 301 ... photodiode, 304 ... storage switching transistor, 312 ... capacitance, 317 ...
Storage switch gate, 318 ... Storage switch control means,
501 ... Sync signal generator, 502 ... Frame memory, 5
07 ... Digital arithmetic circuit, 607 ... Synchronous signal generator, 6
11 ... integrator.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大島 徹也 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 平井 忠明 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 久保田 節 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 谷岡 健吉 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 設楽 圭一 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Tetsuya Oshima             1-280, Higashi Koikekubo, Kokubunji, Tokyo             Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Tadaaki Hirai             1-280, Higashi Koikekubo, Kokubunji, Tokyo             Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Setsu Kubota             1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo, Japan             Broadcasting Association Broadcast Technology Institute (72) Inventor Kenkichi Tanioka             1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo, Japan             Broadcasting Association Broadcast Technology Institute (72) Inventor Keiichi Shitara             1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo, Japan             Broadcasting Association Broadcast Technology Institute

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光の入射によって信号電荷を発生する受光
部を有し、外部からの入射光量に応じて前記受光部で発
生する信号電荷を蓄積容量に所定の期間蓄積し、各画素
ごとに蓄積された信号電荷を順次読み出して、入射光量
の空間分布に対応する時系列電気信号を発生する蓄積型
撮像装置において、前記蓄積容量に蓄積された信号電荷
の少なくとも一部を、映像出力信号の1フィールド期間
内に2回以上前記蓄積容量の外部に読み出し、1フィー
ルド期間に読み出された信号を積分または加算したもの
から1フィールド期間分の映像信号が形成されるように
したことを特徴とする撮像装置。
1. A light-receiving unit that generates a signal charge upon incidence of light, and stores the signal charge generated in the light-receiving unit in a storage capacitor for a predetermined period in accordance with the amount of incident light from the outside. In a storage-type imaging device that sequentially reads the accumulated signal charges and generates a time-series electric signal corresponding to the spatial distribution of the incident light amount, at least a part of the signal charges accumulated in the storage capacitor is A video signal for one field period is formed by reading out to the outside of the storage capacitor twice or more within one field period and integrating or adding signals read in the one field period. Image pickup device.
【請求項2】各画素に前記蓄積容量とは別に、静電容量
が前記蓄積容量よりも大きい第2の電荷蓄積手段を設
け、前記蓄積容量に蓄積された信号電荷の少なくとも一
部を、映像出力信号の1フィールド期間内に2回以上前
記第2の電荷蓄積手段に転送して蓄積し、前記第2の電
荷蓄積手段および前記蓄積容量に蓄積された信号電荷
を、1フィールド期間ごとに画素の外部に読み出すよう
にしたことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
2. Each pixel is provided with a second charge storage means having an electrostatic capacity larger than the storage capacity separately from the storage capacity, and at least a part of the signal charge stored in the storage capacity is imaged. The signal charge transferred to and accumulated in the second charge accumulating means more than once in one field period of the output signal and accumulated in the second charge accumulating means and the accumulating capacitor is stored in the pixel every one field period. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the image is read out to the outside.
【請求項3】前記蓄積容量から前記第2の電荷蓄積手段
への信号電荷の転送を、各画素から信号を読み出すため
の水平スイッチングトランジスタの動作と同期して行う
ようにしたことを特徴とする請求項2記載の撮像装置。
3. The transfer of signal charge from the storage capacitor to the second charge storage means is performed in synchronization with the operation of a horizontal switching transistor for reading out a signal from each pixel. The image pickup apparatus according to claim 2.
【請求項4】前記映像出力信号の1フィールド期間内に
前記蓄積容量の外部に信号電荷を読み出す回数を可変と
したことを特徴とする請求項1、2または3記載の撮像
装置。
4. The image pickup apparatus according to claim 1, 2 or 3, wherein the number of times the signal charges are read out of the storage capacitor is variable within one field period of the video output signal.
【請求項5】入射光によって発生した電荷が前記光導電
体中で増倍されることを特徴とする請求項1、2、3ま
たは4記載の撮像装置。
5. The image pickup device according to claim 1, wherein charges generated by incident light are multiplied in the photoconductor.
【請求項6】前記光導電体が非晶質Seであることを特
徴とする請求項1、2、3、4または5記載の撮像装
置。
6. The image pickup device according to claim 1, wherein the photoconductor is amorphous Se.
JP3178021A 1991-07-18 1991-07-18 Image pickup device Pending JPH0530433A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7498052B2 (en) 2003-03-28 2009-03-03 Uno Shoyu Co., Ltd. Meat modifying agent, method of producing meat product and meat product
US8063963B2 (en) 1998-02-09 2011-11-22 On Semiconductor Image Sensor Imaging device having a pixel structure with high dynamic range read-out signal
US9127591B2 (en) 2009-10-14 2015-09-08 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Engine supercharger drive device

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