JPH0548976A - Driving method for solid-state image pickup device - Google Patents

Driving method for solid-state image pickup device

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Publication number
JPH0548976A
JPH0548976A JP3225089A JP22508991A JPH0548976A JP H0548976 A JPH0548976 A JP H0548976A JP 3225089 A JP3225089 A JP 3225089A JP 22508991 A JP22508991 A JP 22508991A JP H0548976 A JPH0548976 A JP H0548976A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
memory
signal
field
ccd
register
Prior art date
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Pending
Application number
JP3225089A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akinori Yokoyama
紀典 横山
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH0548976A publication Critical patent/JPH0548976A/en
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To minimize the unsharp of an object moving at high speed in an electronic shutter mode and to improve dynamic resolution. CONSTITUTION:A solid state image pickup element to be driven is provided with a photodiode 11 arranged in two dimension, a vertical CCD register 12, a first memory CCD 14a and a second memory CCD 14b. Under the electronic shutter mode, the signal charge of the photodiode is read out twice in the blanking period of a first field. The signal charge read out first time is stored in the first memory CCD 14a, and the signal charge read out second time is stored in the second memory CCD 14b. In signal output period of the first field, the signal charge stored in the first memory CCD 14a is transferred to a horizontal register 15, and outputted via the register 5 and an output amplifier 16. The signal charge stored in the second memory CCD 14b is outputted in the signal output period of the second field.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はフレームインターライン
型固体撮像素子の駆動方法に関し、特に電子シャッタモ
ード時における固体撮像素子の駆動方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of driving a frame interline type solid-state image pickup device, and more particularly to a method of driving a solid-state image pickup device in an electronic shutter mode.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3はこの種従来の固体撮像素子の概略
平面図である。同図において、21は光電変換を行い生
成された信号電荷を蓄積しておくフォトダイオード、2
2はフォトダイオード内で生成された信号電荷を垂直方
向に転送する垂直CCDレジスタ、23はフォトダイオ
ード21内に蓄積された信号電荷を垂直CCDレジスタ
22に読み出すための読み出しゲート、24は垂直CC
Dレジスタ22から高速に信号電荷の転送を受けこれを
1ラインずつ水平CCDレジスタ25に転送するメモリ
CCD、26は水平CCDレジスタ25内を転送されて
きた信号電荷を電圧信号に変換して出力する出力アン
プ、27は、フォトダイオードから掃き出された不要電
荷を垂直CCDレジスタ22を介して受け取りこれを吸
収するドレインである。そして、この固体撮像素子にお
いてフォトダイオード21、垂直CCDレジスタ22、
読み出しゲート23によりインターラインイメージ部
が、また複数本のメモリCCD24によりメモリ部が構
成されている。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is a schematic plan view of a conventional solid-state image sensor of this type. In the figure, reference numeral 21 denotes a photodiode for accumulating signal charges generated by photoelectric conversion, 2
Reference numeral 2 is a vertical CCD register for vertically transferring the signal charges generated in the photodiode, 23 is a read gate for reading the signal charges accumulated in the photodiode 21 to the vertical CCD register 22, and 24 is a vertical CC.
A memory CCD, 26, which receives the signal charge from the D register 22 at high speed and transfers it to the horizontal CCD register 25 line by line, converts the signal charge transferred in the horizontal CCD register 25 into a voltage signal and outputs it. The output amplifier 27 is a drain that receives the unwanted charges swept from the photodiode via the vertical CCD register 22 and absorbs the unwanted charges. Then, in this solid-state imaging device, the photodiode 21, the vertical CCD register 22,
The read gate 23 constitutes an interline image section, and the plurality of memory CCDs 24 constitute a memory section.

【0003】この固体撮像素子の駆動形式の一つに電子
シャッタモードがある。これは、例えばNTSC方式で
あれば蓄積時間が1/60秒であるので速く動くものを
撮像した場合画像がぼけてしまうため、これを避けるべ
く蓄積時間を短くして動作させるモードである。以下、
図4のタイミング図を参照して従来の電子シャッタモー
ドの駆動方式について説明する。
An electronic shutter mode is one of the driving modes of this solid-state image pickup device. In the case of the NTSC system, for example, the accumulation time is 1/60 seconds, and therefore, when a fast-moving object is imaged, the image is blurred. Therefore, in order to avoid this, the accumulation time is shortened to operate. Less than,
A conventional electronic shutter mode drive system will be described with reference to the timing chart of FIG.

【0004】Aフィールドの場合、掃き出しパルスを垂
直CCDレジスタ22の転送電極に印加し、Bフィール
ドの読み出しパルス印加時からAフィールドの掃き出し
パルス印加時までの期間にフォトダイオード21に蓄積
された不要電荷を垂直CCDレジスタ22に読み出し、
これを不要電荷掃き出し転送パルスによってドレイン2
7に掃き棄てる。しかる後、読み出しパルスによりAフ
ィールドの掃き出しパルス印加時から読み出しパルス印
加時までの期間にフォトダイオード21内に蓄積された
信号電荷を垂直CCDレジスタ22に読み出し、高速メ
モリ転送パルスによりメモリCCD24に転送する。そ
の後、メモリCCD24内に蓄積した信号電荷を1ライ
ンずつラインシフトパルスにより水平CCDレジスタ2
5に送り込み、出力アンプ26を介してテレビジョンレ
ートで出力させる。Bフィールドおいても同様の動作が
行われる。
In the case of the A field, a sweep pulse is applied to the transfer electrode of the vertical CCD register 22, and unnecessary charges accumulated in the photodiode 21 during the period from the application of the read pulse of the B field to the application of the sweep pulse of the A field. To the vertical CCD register 22,
This is drained by unnecessary charge sweep transfer pulse
Sweep to 7. Then, the signal charge accumulated in the photodiode 21 during the period from the application of the sweep pulse of the A field to the application of the read pulse by the read pulse is read to the vertical CCD register 22 and transferred to the memory CCD 24 by the high speed memory transfer pulse. .. Thereafter, the signal charge accumulated in the memory CCD 24 is line-shifted line by line by the horizontal CCD register 2
5 and outputs it at the television rate via the output amplifier 26. The same operation is performed in the B field.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の固体撮
像素子の駆動方法では、後に同一の画像を組み立てるの
に用いられるAフィールドの信号とBフィールドの信号
との間に1フィールド分の時間差が存在し、同一フレー
ムの画像が異なるタイミングの信号により構築されてい
た。そのため、従来の駆動方法では高速に動く被写体を
撮像した場合には画像がぼけてしまうという問題点があ
った。
In the above-described conventional method for driving a solid-state image pickup device, there is a time difference of one field between the signal of the A field and the signal of the B field used for assembling the same image later. Images of the same frame existed and were constructed by signals at different timings. Therefore, the conventional driving method has a problem that an image is blurred when a high-speed moving object is imaged.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像素子の
駆動方法は、マトリックス状に配置された受光素子の信
号電荷を、垂直CCDレジスタ、メモリCCDおよび水
平CCDレジスタを介して出力させるものであり、そし
て、本発明の駆動方法が適用される固体撮像素子のおい
ては各垂直CCDレジスタ毎に2本ずつのメモリCCD
が備えられている。そして、電子シャッタモード時で
は、第1のフィールド期間において、信号電荷を連続的
に2回読み出し、それぞれの信号電荷を異なるメモリC
CDに蓄積しておき、第1回目の読み出し信号電荷を第
1フィールド期間内に出力させ、第2回目の読み出し信
号電荷を第2フィールド期間内において出力させる。
According to the method for driving a solid-state image pickup device of the present invention, signal charges of light receiving elements arranged in a matrix are output through a vertical CCD register, a memory CCD and a horizontal CCD register. And, in the solid-state image pickup device to which the driving method of the present invention is applied, two memory CCDs are provided for each vertical CCD register.
Is provided. In the electronic shutter mode, the signal charges are continuously read twice in the first field period, and the respective signal charges are stored in different memories C.
The signal is accumulated in the CD, the first read signal charge is output in the first field period, and the second read signal charge is output in the second field period.

【0007】[0007]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は、本発明による駆動方法によって駆
動される固体撮像素子のブロック図である。同図におい
て、11は光電変換を行い生成された信号電荷を蓄積し
ておくフォトダイオード、12はフォトダイオード内で
生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直CCDレ
ジスタ、13はフォトダイオード11内に蓄積された信
号電荷を垂直CCDレジスタ12に読み出すための読み
出しゲート、14a、14bは、それぞれ垂直CCDレ
ジスタ12から高速に信号電荷の転送を受け、これを1
ラインずつ次段に転送する第1、第2メモリCCD、1
5は、第1、第2メモリCCD14a、14bから信号
電荷の転送を受けこれを水平方向に転送する水平CCD
レジスタ、16は水平CCDレジスタ15から信号電荷
の転送を受けこれを電圧信号に変換して出力する出力ア
ンプ、17は、フォトダイオードから掃き出された不要
電荷を垂直CCDレジスタ12を介して受け取りこれを
吸収するドレインである。そして、この固体撮像素子に
おいて、フォトダイオード11、垂直CCDレジスタ1
2、読み出しゲート13によりインターラインイメージ
部が、また、第1、第2メモリCCD14a、14bに
よりメモリ部が構成されている。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a solid-state imaging device driven by the driving method according to the present invention. In the figure, 11 is a photodiode for storing the signal charges generated by photoelectric conversion, 12 is a vertical CCD register for vertically transferring the signal charges generated in the photodiode, and 13 is the inside of the photodiode 11. The read gates 14a and 14b for reading the signal charges accumulated in the vertical CCD register 12 to the vertical CCD register 12 receive the signal charges from the vertical CCD register 12 at high speed,
First and second memory CCDs for transferring line by line to the next stage, 1
A horizontal CCD 5 receives the signal charges from the first and second memory CCDs 14a and 14b and horizontally transfers the signal charges.
A register 16 is an output amplifier that receives signal charges transferred from the horizontal CCD register 15 and converts the signal charges into a voltage signal and outputs the voltage signal. A register 17 receives unnecessary charges swept from the photodiode through the vertical CCD register 12. Is a drain that absorbs. Then, in this solid-state imaging device, the photodiode 11 and the vertical CCD register 1
2. The read gate 13 constitutes an interline image section, and the first and second memory CCDs 14a and 14b constitute a memory section.

【0008】垂直CCDレジスタ12は、垂直クロック
パルスφV1〜φV4によって、また水平CCDレジス
タ15は、水平クロックパルスφH1、φH2によって
駆動され、そして第1、第2メモリCCD14a、14
bは、第1メモリクロックパルスφM1〜φM4、第2
メモリクロックパルスφS1〜φS4によってそれぞれ
独立に駆動される。そして垂直CCDレジスタ12内を
転送されてきた信号電荷は、第1、第2メモリクロック
パルスの状態により第1、第2メモリCCD14a、1
4bのいずれかに転送される。
The vertical CCD register 12 is driven by vertical clock pulses φV1 to φV4, the horizontal CCD register 15 is driven by horizontal clock pulses φH1 and φH2, and the first and second memory CCDs 14a and 14 are driven.
b is the first memory clock pulse φM1 to φM4, the second
It is driven independently by the memory clock pulses φS1 to φS4. The signal charges transferred in the vertical CCD register 12 are transferred to the first and second memory CCDs 14a and 1a depending on the states of the first and second memory clock pulses.
4b.

【0009】図2は、本発明の一実施例を説明するため
の各クロックパルスのタイミング図である。Aフィール
ドにおいて、Bフィールドの掃き出しパルス2印加時か
らAフィールドの掃き出しパルス1印加時までの期間中
にフォトダイオード11に蓄積された不要電荷を、掃き
出しパルス1により垂直CCDレジスタ12に読み出
し、次いで、垂直CCDレジスタ12の各転送電極に不
要電荷掃き出し転送パルスを印加してこの不要電荷をド
レイン17に掃き棄てる。その後、読み出しパルス1に
よって信号電荷の第1回目の読み出しを行い、この信号
電荷を第1メモリ高速転送パルスによって、第1メモリ
CCD14aに転送する。次に、読み出しパルス2によ
って、第2回目の信号電荷の読み出しを行って次フィー
ルド用の信号電荷を得、これを第2メモリ高速転送パル
スにより第2メモリCCD14bに転送する。
FIG. 2 is a timing chart of each clock pulse for explaining one embodiment of the present invention. In the A field, unnecessary charges accumulated in the photodiode 11 during the period from application of the B field sweep pulse 2 to application of the A field sweep pulse 1 are read to the vertical CCD register 12 by the sweep pulse 1, and then, An unnecessary charge sweep-out transfer pulse is applied to each transfer electrode of the vertical CCD register 12 to sweep out this unnecessary charge to the drain 17. After that, the signal charge is read for the first time by the read pulse 1, and this signal charge is transferred to the first memory CCD 14a by the first memory high-speed transfer pulse. Next, by the read pulse 2, the second-time signal charge is read to obtain the signal charge for the next field, and this is transferred to the second memory CCD 14b by the second memory high-speed transfer pulse.

【0010】次に、Aフィールドの信号出力期間に第1
メモリCCD14aに転送された信号電荷をラインシフ
トパルスにより、水平CCDレジスタ15に転送し、出
力アンプ16を介して出力させる。続くBフィールドに
おいて、掃き出しパルス2によりそれまで蓄えた不要電
荷を垂直CCDレジスタ12に読み出し、これを不要電
荷掃き出し転送パルスによりドレイン17に掃き棄て
る。Bフィールドの信号出力期間内に、Aフィールドで
第2メモリCCD14bに転送しておいた電荷を、ライ
ンシフトパルスにより水平CCDレジスタ15に転送
し、出力アンプ16を介して出力させる。
Next, during the signal output period of the A field, the first
The signal charges transferred to the memory CCD 14a are transferred to the horizontal CCD register 15 by a line shift pulse and output via the output amplifier 16. In the subsequent B field, the unnecessary charge accumulated up to that point is read out to the vertical CCD register 12 by the sweep-out pulse 2 and is swept to the drain 17 by the unnecessary charge sweep-out transfer pulse. Within the signal output period of the B field, the charges transferred to the second memory CCD 14b in the A field are transferred to the horizontal CCD register 15 by the line shift pulse and output via the output amplifier 16.

【0011】以上のように固体撮像素子を駆動すると、
両フィールドの信号電荷を連続的に蓄積することができ
るため、動きの速い像を撮っても、画像のぼけを最小限
に留めることができる。
When the solid-state image sensor is driven as described above,
Since the signal charges of both fields can be continuously accumulated, blurring of the image can be minimized even if a fast-moving image is taken.

【0012】以上は電子シャッタモード時における動作
であったが、通常の動作時においては、各フィールド毎
に信号電荷の読み出しを行う方式と、Aフィールドにお
いて両フィールド用の信号電荷の読み出しを行う方式の
いずれかを採用することができる。前者の場合、第2、
第3垂直CCDレジスタ14a、14bのうち一方のみ
を動作させるようにすることができる。
The above is the operation in the electronic shutter mode, but in the normal operation, the method of reading the signal charge for each field and the method of reading the signal charge for both fields in the A field are performed. Either of these can be adopted. In the former case, the second,
Only one of the third vertical CCD registers 14a and 14b can be operated.

【0013】上述の実施例は、不要電荷をドレイン側に
掃き出す電子シャッタ駆動方式に係るものであったが、
本発明はこの方式のものばかりではなく、基板・ウェル
間に逆バイアスを印加し、縦方向のnpnトランジスタ
のパンチスルー動作を利用して、不要電荷を基板側へ引
き抜く方式のものに対しても同様に適用することができ
る。また、垂直CCDレジスタ12と、第1、第2メモ
リCCD14a、14bとの間にセレクトゲートを配置
しこのセレクトゲートにより信号電荷の転送先のメモリ
CCDを選択させるようにしてもよい。
Although the above-mentioned embodiment relates to the electronic shutter drive system for sweeping unnecessary charges to the drain side,
The present invention is not limited to this type, but may be applied to a type in which a reverse bias is applied between the substrate and the well, and the unnecessary charge is extracted to the substrate side by utilizing the punch-through operation of the vertical npn transistor. It can be applied similarly. Further, a select gate may be arranged between the vertical CCD register 12 and the first and second memory CCDs 14a and 14b, and the select target memory CCD may be selected by this select gate.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、第1フ
ィールド期間内において、連続的に、第1、第2フィー
ルド用の信号電荷の読み出しを行い、各信号電荷をそれ
ぞれ第1、第2フィールドの信号出力期間内において出
力させるものであるので、本発明によれば、第1フィー
ルドの信号と第2フィールドの信号との時間的ずれを少
なくすることができ、画像のぼけを最小限に留めること
ができる。
As described above, according to the present invention, the signal charges for the first and second fields are continuously read out in the first field period, and the signal charges are first and second respectively. Since the signals are output within the signal output period of two fields, according to the present invention, it is possible to reduce the time lag between the signals of the first field and the signals of the second field, and to minimize the blurring of the image. Can be kept at.

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

【図1】本発明の実施例によって駆動される固体撮像素
子のブロック図。
FIG. 1 is a block diagram of a solid-state image sensor driven by an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例を説明するための各クロック
パルスのタイミング図。
FIG. 2 is a timing chart of each clock pulse for explaining one embodiment of the present invention.

【図3】従来の固体撮像素子のブロック図。FIG. 3 is a block diagram of a conventional solid-state image sensor.

【図4】従来例を説明するための各クロックパルスのタ
イミング図。
FIG. 4 is a timing chart of each clock pulse for explaining a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、21…フォトダイオード 12、22…垂直CCDレジスタ 13、23…読み出しゲート 14a…第1メモリCCD 14b…第2メモリCCD 24…メモリCCD 15、25…水平CCDレジスタ 16、26…出力アンプ 17、27…ドレイン 11, 21 ... Photodiodes 12, 22 ... Vertical CCD registers 13, 23 ... Read gate 14a ... First memory CCD 14b ... Second memory CCD 24 ... Memory CCD 15, 25 ... Horizontal CCD registers 16, 26 ... Output amplifier 17, 27 ... Drain

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マトリックス状に配置された複数の受光
素子の信号電荷を読み出しこれを電圧信号に変換して出
力させる固体撮像素子の駆動方法において、 同一フィールド期間内において連続的に2回受光素子の
信号電荷を読み出し、第1回目に読み出した信号電荷と
第2回目に読み出した信号電荷とをそれぞれ異なるフィ
ールド期間内において出力させることを特徴とする固体
撮像素子の駆動方法。
1. A method for driving a solid-state imaging device, which reads out signal charges from a plurality of light-receiving elements arranged in a matrix and converts the signal charges into a voltage signal and outputs the voltage signal. The method for driving a solid-state image sensor, comprising: reading the signal charges of the above item, and outputting the signal charges read out in the first time period and the signal charges read out in the second time period in different field periods.
JP3225089A 1991-08-09 1991-08-09 Driving method for solid-state image pickup device Pending JPH0548976A (en)

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JP3225089A JPH0548976A (en) 1991-08-09 1991-08-09 Driving method for solid-state image pickup device

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100374647B1 (en) * 2001-03-26 2003-03-03 삼성전자주식회사 Method and controller for high speed image pick-up of image pickup device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100374647B1 (en) * 2001-03-26 2003-03-03 삼성전자주식회사 Method and controller for high speed image pick-up of image pickup device

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