JPH06326931A - 固体撮像素子およびその駆動方法 - Google Patents
固体撮像素子およびその駆動方法Info
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- JPH06326931A JPH06326931A JP5135446A JP13544693A JPH06326931A JP H06326931 A JPH06326931 A JP H06326931A JP 5135446 A JP5135446 A JP 5135446A JP 13544693 A JP13544693 A JP 13544693A JP H06326931 A JPH06326931 A JP H06326931A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 パソコンのモニタのような、ビデオカメラの
垂直同期周波数より低い同期周波数で駆動されている映
像を撮像した際に、ラインスクロール（黒い横縞の流
れ）が発生することのないようにする。 【構成】 受光領域２と垂直転送レジスタ１との間に、
受光領域２での蓄積電荷を保持することのできるメモリ
部３を設け、これら各部の間に第１の読み出し部４、第
２の読み出し部５を配置する。フレーム蓄積モードでシ
ャッター動作を行わせることにより、受光領域における
信号電荷蓄積時間を２フィールド期間にまで長くできる
ようにして、信号電荷蓄積時間を被写体の垂直同期周波
数に合わせることができるようにする。
垂直同期周波数より低い同期周波数で駆動されている映
像を撮像した際に、ラインスクロール（黒い横縞の流
れ）が発生することのないようにする。 【構成】 受光領域２と垂直転送レジスタ１との間に、
受光領域２での蓄積電荷を保持することのできるメモリ
部３を設け、これら各部の間に第１の読み出し部４、第
２の読み出し部５を配置する。フレーム蓄積モードでシ
ャッター動作を行わせることにより、受光領域における
信号電荷蓄積時間を２フィールド期間にまで長くできる
ようにして、信号電荷蓄積時間を被写体の垂直同期周波
数に合わせることができるようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電荷結合素子（ＣＣ
Ｄ）型エリア固体撮像素子およびその駆動方法に関す
る。
Ｄ）型エリア固体撮像素子およびその駆動方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図８は、この種従来の固体撮像素子の全
体の構成を示す概略平面図である。同図に示されるよう
に、従来の固体撮像素子では、受光領域１２がマトリッ
クス状に配置されており、受光領域１２の垂直列毎に垂
直転送レジスタ１１が設けられている。垂直転送レジス
タ１１の一方の端には、転送されてきた電荷を吸収する
掃き出しドレイン１７が設けられ、もう一方の端には信
号電荷読み出しのための水平転送レジスタ１８が設けら
れている。水平転送レジスタ１８の一方の端には出力部
１９が設けられており、垂直転送レジスタ１１から転送
されてきた電荷は水平転送レジスタ１８により１ライン
毎に出力部１９に転送され、ここで電圧信号に変換され
て出力される。
体の構成を示す概略平面図である。同図に示されるよう
に、従来の固体撮像素子では、受光領域１２がマトリッ
クス状に配置されており、受光領域１２の垂直列毎に垂
直転送レジスタ１１が設けられている。垂直転送レジス
タ１１の一方の端には、転送されてきた電荷を吸収する
掃き出しドレイン１７が設けられ、もう一方の端には信
号電荷読み出しのための水平転送レジスタ１８が設けら
れている。水平転送レジスタ１８の一方の端には出力部
１９が設けられており、垂直転送レジスタ１１から転送
されてきた電荷は水平転送レジスタ１８により１ライン
毎に出力部１９に転送され、ここで電圧信号に変換され
て出力される。
【０００３】図９は、図８のＡで囲む領域の詳細を示す
平面図である。同図に示されるように、受光領域１２、
１２′は、読み出し部１５、１５′を介して隣接する垂
直転送レジスタ１１と連結されている。垂直転送レジス
タ１１は、半導体基板内に形成された垂直電荷転送領域
１１ａとその上に設けられた電荷転送電極Ｖ1 〜Ｖ4 に
より構成されており、また読み出し部１５、１５′は、
半導体基板の表面領域内に形成された読み出し領域１５
ａ、１５ａ′と、その上に設けられた電荷読み出し電極
によって構成されている。電荷転送電極Ｖ1 〜Ｖ4 の内
電荷転送電極Ｖ1 と電荷転送電極Ｖ3 は、読み出し領域
１５ａ、１５ａ′上をも覆って電荷読み出し電極を兼ね
ている。
平面図である。同図に示されるように、受光領域１２、
１２′は、読み出し部１５、１５′を介して隣接する垂
直転送レジスタ１１と連結されている。垂直転送レジス
タ１１は、半導体基板内に形成された垂直電荷転送領域
１１ａとその上に設けられた電荷転送電極Ｖ1 〜Ｖ4 に
より構成されており、また読み出し部１５、１５′は、
半導体基板の表面領域内に形成された読み出し領域１５
ａ、１５ａ′と、その上に設けられた電荷読み出し電極
によって構成されている。電荷転送電極Ｖ1 〜Ｖ4 の内
電荷転送電極Ｖ1 と電荷転送電極Ｖ3 は、読み出し領域
１５ａ、１５ａ′上をも覆って電荷読み出し電極を兼ね
ている。
【０００４】このような固体撮像素子を使用した撮像装
置で撮像した映像の画質を向上させる手段としては以下
のものが採用されてきた。 （１） 撮像装置でパソコン等のモニタを撮像した場
合、図１０の（ｂ）に示すように、黒い帯が上下に移動
するラインスクロールが発生する場合がある。これは、
被写体であるモニタの垂直同期周波数が撮像装置のそれ
より低いため、撮像装置が１画面分を撮像する時間［図
１０の（ａ）において、期間Ｅ1 〜Ｅ4 で示す時間］内
に被写体モニタが完全に１画面を形成することができ
ず、その不足分が黒い帯となってあらわれるものであ
る。これを解消するためには、撮像装置に使用されてい
る固体撮像素子の電荷蓄積時間を被写体モニタの垂直同
期期間と同じにすればよい。
置で撮像した映像の画質を向上させる手段としては以下
のものが採用されてきた。 （１） 撮像装置でパソコン等のモニタを撮像した場
合、図１０の（ｂ）に示すように、黒い帯が上下に移動
するラインスクロールが発生する場合がある。これは、
被写体であるモニタの垂直同期周波数が撮像装置のそれ
より低いため、撮像装置が１画面分を撮像する時間［図
１０の（ａ）において、期間Ｅ1 〜Ｅ4 で示す時間］内
に被写体モニタが完全に１画面を形成することができ
ず、その不足分が黒い帯となってあらわれるものであ
る。これを解消するためには、撮像装置に使用されてい
る固体撮像素子の電荷蓄積時間を被写体モニタの垂直同
期期間と同じにすればよい。
【０００５】図１１は、従来の固体撮像素子において、
電荷蓄積時間を被写体モニタの垂直同期期間に揃えた場
合の駆動パルスのタイミング図である。以下、図８およ
び図９をも参照して従来の固体撮像素子の駆動方法につ
いて説明する。受光領域１２に蓄積されていた電荷を垂
直ブランキング期間内の時刻の早い方へずらした読み出
しパルスで垂直転送レジスタ１１へ読み出す。この電荷
は映像信号としては使用せず不要電荷として高速掃き出
し転送パルスにより掃き出しドレイン１７へ転送して廃
棄する。この不要電荷の蓄積時間は、図中、期間Ｇ（期
間Ｇ′）として示されている。
電荷蓄積時間を被写体モニタの垂直同期期間に揃えた場
合の駆動パルスのタイミング図である。以下、図８およ
び図９をも参照して従来の固体撮像素子の駆動方法につ
いて説明する。受光領域１２に蓄積されていた電荷を垂
直ブランキング期間内の時刻の早い方へずらした読み出
しパルスで垂直転送レジスタ１１へ読み出す。この電荷
は映像信号としては使用せず不要電荷として高速掃き出
し転送パルスにより掃き出しドレイン１７へ転送して廃
棄する。この不要電荷の蓄積時間は、図中、期間Ｇ（期
間Ｇ′）として示されている。
【０００６】次に、１フィールド後の垂直ブランキング
期間の時刻の遅い方にずらした読み出しパルスで電荷を
受光領域１２から垂直転送レジスタ１１へ読み出す。こ
の電荷は信号電荷として水平転送レジスタ１８を介して
出力部１９へ転送される。受光領域１２に垂直方向に隣
接する受光領域１２′の電荷は、受光領域１２の場合と
は１フィールドずれたタイミングで読み出され転送され
る。このときの不要電荷を読み出してから信号電荷を読
み出すまでの期間ＦおよびＦ′が信号電荷蓄積期間であ
り、この期間を被写体モニタの垂直同期期間Ｈおよび
Ｈ′と同じにすることにより、１回の電荷蓄積で被写体
モニタの１画面分を完全に取り込むことができるので、
撮像画面内におけるラインスクロールの発生を防止する
ことができる。
期間の時刻の遅い方にずらした読み出しパルスで電荷を
受光領域１２から垂直転送レジスタ１１へ読み出す。こ
の電荷は信号電荷として水平転送レジスタ１８を介して
出力部１９へ転送される。受光領域１２に垂直方向に隣
接する受光領域１２′の電荷は、受光領域１２の場合と
は１フィールドずれたタイミングで読み出され転送され
る。このときの不要電荷を読み出してから信号電荷を読
み出すまでの期間ＦおよびＦ′が信号電荷蓄積期間であ
り、この期間を被写体モニタの垂直同期期間Ｈおよび
Ｈ′と同じにすることにより、１回の電荷蓄積で被写体
モニタの１画面分を完全に取り込むことができるので、
撮像画面内におけるラインスクロールの発生を防止する
ことができる。
【０００７】（２） 映像の垂直方向の解像度を向上さ
せる手段として、図１２に示すように、受光領域１２、
１２′に２フィールド分の電荷を蓄積し、受光領域１２
と受光領域１２′をフィールド毎に交互に読み出すフレ
ーム蓄積駆動方式がある。この方式では、垂直方向に隣
接する二つの受光領域の電荷をフィールド毎に足し合わ
せるフィールド蓄積駆動方式と比較して、個々の受光領
域の情報が得られるため垂直方向の解像度は向上する。
せる手段として、図１２に示すように、受光領域１２、
１２′に２フィールド分の電荷を蓄積し、受光領域１２
と受光領域１２′をフィールド毎に交互に読み出すフレ
ーム蓄積駆動方式がある。この方式では、垂直方向に隣
接する二つの受光領域の電荷をフィールド毎に足し合わ
せるフィールド蓄積駆動方式と比較して、個々の受光領
域の情報が得られるため垂直方向の解像度は向上する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した（１）の方式
においては、受光領域１２、１２′から垂直転送レジス
タ１１へ電荷を読み出す時刻が垂直転送レジスタ１１内
で電荷が転送されていない垂直ブランキング期間に限ら
れている。これは、垂直転送レジスタ１１の電荷転送時
に受光領域から電荷を読み出すと、転送中の信号電荷と
同じ垂直列内の他の受光領域の電荷とが混じり合ってし
まい、映像情報が正しく再現されなくなってしまうから
である。したがって、信号電荷の蓄積時間は、図１１に
示すように、不要電荷の読み出しパルスを垂直ブランキ
ング期間の最も早い時刻に印加し、信号電荷の読み出し
パルスを１フィールド後の垂直ブランキング期間の最も
遅い時刻に印加したときが最も長くなり、これ以上の蓄
積期間は設定することはできない。したがって、従来の
固体撮像素子では、信号電荷蓄積期間を被写体モニタの
垂直同期期間と同じにしようとししても原理的に不可能
な場合があり、選択の幅が著しく制限されるという欠点
があった。
においては、受光領域１２、１２′から垂直転送レジス
タ１１へ電荷を読み出す時刻が垂直転送レジスタ１１内
で電荷が転送されていない垂直ブランキング期間に限ら
れている。これは、垂直転送レジスタ１１の電荷転送時
に受光領域から電荷を読み出すと、転送中の信号電荷と
同じ垂直列内の他の受光領域の電荷とが混じり合ってし
まい、映像情報が正しく再現されなくなってしまうから
である。したがって、信号電荷の蓄積時間は、図１１に
示すように、不要電荷の読み出しパルスを垂直ブランキ
ング期間の最も早い時刻に印加し、信号電荷の読み出し
パルスを１フィールド後の垂直ブランキング期間の最も
遅い時刻に印加したときが最も長くなり、これ以上の蓄
積期間は設定することはできない。したがって、従来の
固体撮像素子では、信号電荷蓄積期間を被写体モニタの
垂直同期期間と同じにしようとししても原理的に不可能
な場合があり、選択の幅が著しく制限されるという欠点
があった。
【０００９】上述した（２）の方式においては、垂直方
向の折り返しノイズが増加し、高周波成分をふくむ画像
を撮像した場合映像が見苦しいものとなる。さらに、信
号電荷の蓄積タイミングが受光領域１２と受光領域１
２′とで１フィールド分異なるためフレーム残像が発生
する。また、スチールモードの撮像を行う場合には、走
査線数の１／２の情報しか得られないため垂直方向の精
細度が低下するという欠点もあった。
向の折り返しノイズが増加し、高周波成分をふくむ画像
を撮像した場合映像が見苦しいものとなる。さらに、信
号電荷の蓄積タイミングが受光領域１２と受光領域１
２′とで１フィールド分異なるためフレーム残像が発生
する。また、スチールモードの撮像を行う場合には、走
査線数の１／２の情報しか得られないため垂直方向の精
細度が低下するという欠点もあった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像素
子は、マトリックス状に配置された複数の受光領域と、
受光領域の垂直列毎に配置された、前記受光領域で光電
変換された電荷を垂直方向へ転送する垂直転送レジスタ
と、各受光領域に隣接して設置された電荷を保持するた
めのメモリ部と、前記受光領域から前記メモリ部へ電荷
を読み出すための第１の読み出し部と、前記メモリ部か
ら前記垂直転送レジスタへ電荷を読み出すための第２の
読み出し部と、を備えるものである。
子は、マトリックス状に配置された複数の受光領域と、
受光領域の垂直列毎に配置された、前記受光領域で光電
変換された電荷を垂直方向へ転送する垂直転送レジスタ
と、各受光領域に隣接して設置された電荷を保持するた
めのメモリ部と、前記受光領域から前記メモリ部へ電荷
を読み出すための第１の読み出し部と、前記メモリ部か
ら前記垂直転送レジスタへ電荷を読み出すための第２の
読み出し部と、を備えるものである。
【００１１】また、その駆動方法は、上記の構成を有す
る固体撮像素子を２：１インターレース駆動ものであっ
て、奇数番目の受光領域に蓄積されている電荷を第１フ
ィールドのある時刻にメモリ部に読み出し、その読み出
した電荷を次の第１フィールドの垂直ブランキング期間
に垂直転送レジスタを介してドレインに掃き出し、それ
までに蓄積されていた前記奇数番目の受光領域の信号電
荷をその垂直ブランキング期間内に前記メモリ部を介し
て前記垂直転送レジスタへ読み出し、偶数番目の受光領
域については、第２フィールドにおいて第１フィールド
における奇数番目の受光領域についてのタイミングと同
様のタイミングで動作させることを特徴とするものであ
る。
る固体撮像素子を２：１インターレース駆動ものであっ
て、奇数番目の受光領域に蓄積されている電荷を第１フ
ィールドのある時刻にメモリ部に読み出し、その読み出
した電荷を次の第１フィールドの垂直ブランキング期間
に垂直転送レジスタを介してドレインに掃き出し、それ
までに蓄積されていた前記奇数番目の受光領域の信号電
荷をその垂直ブランキング期間内に前記メモリ部を介し
て前記垂直転送レジスタへ読み出し、偶数番目の受光領
域については、第２フィールドにおいて第１フィールド
における奇数番目の受光領域についてのタイミングと同
様のタイミングで動作させることを特徴とするものであ
る。
【００１２】さらに、他の駆動方法は、上記構成の固体
撮像素子において、全ての受光領域に蓄積された電荷を
前記メモリ部へ同時に読み出し、第１フィールドにおい
て奇数または偶数番目のメモリ部の電荷を前記垂直転送
レジスタに読み出し、第２フィールドにおいて他方のメ
モリ部の電荷を前記垂直転送レジスタに読み出すことを
特徴とするものである。
撮像素子において、全ての受光領域に蓄積された電荷を
前記メモリ部へ同時に読み出し、第１フィールドにおい
て奇数または偶数番目のメモリ部の電荷を前記垂直転送
レジスタに読み出し、第２フィールドにおいて他方のメ
モリ部の電荷を前記垂直転送レジスタに読み出すことを
特徴とするものである。
【００１３】
【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、本発明の一実施例の固体撮像素子
の全体の構成を示す概略平面図である。同図に示される
ように、本実施例の固体撮像素子では、受光領域２とメ
モリ部３とのペアがマトリックス状に配置されており、
受光領域２とメモリ部３とのペアの各列毎に垂直転送レ
ジスタ１が設けられている。垂直転送レジスタ１の一方
の端には、掃き出しドレイン７が設けられ、もう一方の
端には水平転送レジスタ８が設けられている。水平転送
レジスタ８の一方の端には、転送されてきた電荷を電圧
信号に変換する出力部９が設けられている。
て説明する。図１は、本発明の一実施例の固体撮像素子
の全体の構成を示す概略平面図である。同図に示される
ように、本実施例の固体撮像素子では、受光領域２とメ
モリ部３とのペアがマトリックス状に配置されており、
受光領域２とメモリ部３とのペアの各列毎に垂直転送レ
ジスタ１が設けられている。垂直転送レジスタ１の一方
の端には、掃き出しドレイン７が設けられ、もう一方の
端には水平転送レジスタ８が設けられている。水平転送
レジスタ８の一方の端には、転送されてきた電荷を電圧
信号に変換する出力部９が設けられている。
【００１４】図２は、図１のＡで囲まれた領域の詳細を
示す部分平面図である。同図に示されるように、受光領
域２、２′と垂直方向に隣接するメモリ部３、３′との
間は第１の読み出し部４、４′が設けられており、ま
た、メモリ部３、３′と垂直転送レジスタ１との間には
第２の読み出し部５、５′が設けられている。
示す部分平面図である。同図に示されるように、受光領
域２、２′と垂直方向に隣接するメモリ部３、３′との
間は第１の読み出し部４、４′が設けられており、ま
た、メモリ部３、３′と垂直転送レジスタ１との間には
第２の読み出し部５、５′が設けられている。
【００１５】垂直転送レジスタ１は、垂直電荷転送領域
１ａおよびその上に形成された電荷転送電極Ｖ１〜Ｖ４
（Ｖ１′〜Ｖ４′）を備え、メモリ部３、３′は、半導
体基板の表面領域内に形成されたメモリ領域３ａ、３
ａ′と電荷蓄積電極とを備えている。第１の読み出し部
４、４′は、半導体基板の表面領域内に形成された第１
の読み出し領域４ａ、４ａ′とその上に形成された第１
の読み出し電極ＴＧ１、ＴＧ１′を備えているが、この
第１の読み出し電極ＴＧ１、ＴＧ１′は、メモリ部３、
３′の電荷蓄積電極を兼ねている。また、第２の読み出
し部５、５′は、半導体基板の表面領域内に形成された
第２の読み出し領域５ａ、５ａ′とその上に形成された
第２の読み出し電極ＴＧ２、ＴＧ２′を備えているが、
垂直転送レジスタの電荷転送電極Ｖ１、Ｖ１′がこの第
２の読み出し電極ＴＧ２、ＴＧ２′を兼ねている。
１ａおよびその上に形成された電荷転送電極Ｖ１〜Ｖ４
（Ｖ１′〜Ｖ４′）を備え、メモリ部３、３′は、半導
体基板の表面領域内に形成されたメモリ領域３ａ、３
ａ′と電荷蓄積電極とを備えている。第１の読み出し部
４、４′は、半導体基板の表面領域内に形成された第１
の読み出し領域４ａ、４ａ′とその上に形成された第１
の読み出し電極ＴＧ１、ＴＧ１′を備えているが、この
第１の読み出し電極ＴＧ１、ＴＧ１′は、メモリ部３、
３′の電荷蓄積電極を兼ねている。また、第２の読み出
し部５、５′は、半導体基板の表面領域内に形成された
第２の読み出し領域５ａ、５ａ′とその上に形成された
第２の読み出し電極ＴＧ２、ＴＧ２′を備えているが、
垂直転送レジスタの電荷転送電極Ｖ１、Ｖ１′がこの第
２の読み出し電極ＴＧ２、ＴＧ２′を兼ねている。
【００１６】次に、図３乃至図５を参照してこのような
構成を有する固体撮像素子の読み出し動作について説明
する。図３は、第１および第２の読み出しパルスφＴＧ
１、φＴＧ２のタイミングを示す波形図であり、また、
図４の（ａ）は、図２の受光領域２−第１の読み出し部
４−メモリ部３の部分の断面図であり、図４の（ｂ）は
その断面での電荷読み出し時におけるポテンシャル図で
ある。時刻ｔ1 において、第１の読み出し電極ＴＧ１に
印加される第１の読み出しパルスφＴＧ１は中間レベル
ＶM1にある。このとき受光領域２とメモリ領域３ａとは
第１の読み出し領域４ａのポテンシャル障壁によって隔
てられている。
構成を有する固体撮像素子の読み出し動作について説明
する。図３は、第１および第２の読み出しパルスφＴＧ
１、φＴＧ２のタイミングを示す波形図であり、また、
図４の（ａ）は、図２の受光領域２−第１の読み出し部
４−メモリ部３の部分の断面図であり、図４の（ｂ）は
その断面での電荷読み出し時におけるポテンシャル図で
ある。時刻ｔ1 において、第１の読み出し電極ＴＧ１に
印加される第１の読み出しパルスφＴＧ１は中間レベル
ＶM1にある。このとき受光領域２とメモリ領域３ａとは
第１の読み出し領域４ａのポテンシャル障壁によって隔
てられている。
【００１７】時刻ｔ2 において、φＴＧ１がハイレベル
ＶH1となると、受光領域２、第１の読み出し領域４ａ、
メモリ領域３ａのポテンシャルが階段状となり、受光領
域２の信号電荷６はメモリ領域３ａ内に転送される。続
いて、時刻ｔ3 において、φＴＧ１が中間レベルＶM1に
復帰すると、第１の読み出し領域４ａのポテンシャルが
時刻ｔ1 のときと同じ状態に戻り、電荷６がメモリ部３
へ読み出されたことになる。
ＶH1となると、受光領域２、第１の読み出し領域４ａ、
メモリ領域３ａのポテンシャルが階段状となり、受光領
域２の信号電荷６はメモリ領域３ａ内に転送される。続
いて、時刻ｔ3 において、φＴＧ１が中間レベルＶM1に
復帰すると、第１の読み出し領域４ａのポテンシャルが
時刻ｔ1 のときと同じ状態に戻り、電荷６がメモリ部３
へ読み出されたことになる。
【００１８】図５の（ａ）は、メモリ領域３ａ−第２の
読み出し領域５ａ−垂直電荷転送領域１ａの部分の断面
図であり、図５の（ｂ）はその断面での読み出し動作時
のポテンシャル図である。時刻ｔ4 において、第１の読
み出しパルスφＴＧ１は中間レベルＶM1にあり、第２の
読み出し電極ＴＧ２に印加される第１の読み出しパルス
φＴＧ２も中間レベルＶM2にある。このときメモリ領域
３ａと垂直電荷転送領域１ａとは第２の読み出し領域５
ａのポテンシャル障壁によって隔てられている。
読み出し領域５ａ−垂直電荷転送領域１ａの部分の断面
図であり、図５の（ｂ）はその断面での読み出し動作時
のポテンシャル図である。時刻ｔ4 において、第１の読
み出しパルスφＴＧ１は中間レベルＶM1にあり、第２の
読み出し電極ＴＧ２に印加される第１の読み出しパルス
φＴＧ２も中間レベルＶM2にある。このときメモリ領域
３ａと垂直電荷転送領域１ａとは第２の読み出し領域５
ａのポテンシャル障壁によって隔てられている。
【００１９】時刻ｔ5 において、φＴＧ２がハイレベル
ＶH2になるとメモリ領域３ａから垂直電荷転送領域１ａ
への電荷の転送が始まり、時刻ｔ6 において、φＴＧ１
がローレベルＶL1になると、メモリ領域３ａ、第２の読
み出し領域５ａ、垂直電荷転送領域１ａのポテンシャル
は階段状となり、メモリ領域３ａに蓄積されていた電荷
は完全に垂直電荷転送領域１ａへ転送される。時刻ｔ7
において、φＴＧ２が中間レベルＶM2になるとメモリ領
域３ａから垂直電荷転送領域１ａは分離され電荷は垂直
電荷転送領域１ａに読み出されたことになる。なお、垂
直転送レジスタ１において電荷転送中である場合には、
第２の読み出し電極ＴＧ２（電荷転送電極Ｖ１）に印加
される駆動パルスφＶ１（φＴＧ２）は、中間レベルＶ
M2とローレベルＶL2の２値をとるため、メモリ領域３ａ
と垂直電荷転送領域１ａとは第２の読み出し領域５ａの
ポテンシャル障壁によって隔離された状態に保持され
る。
ＶH2になるとメモリ領域３ａから垂直電荷転送領域１ａ
への電荷の転送が始まり、時刻ｔ6 において、φＴＧ１
がローレベルＶL1になると、メモリ領域３ａ、第２の読
み出し領域５ａ、垂直電荷転送領域１ａのポテンシャル
は階段状となり、メモリ領域３ａに蓄積されていた電荷
は完全に垂直電荷転送領域１ａへ転送される。時刻ｔ7
において、φＴＧ２が中間レベルＶM2になるとメモリ領
域３ａから垂直電荷転送領域１ａは分離され電荷は垂直
電荷転送領域１ａに読み出されたことになる。なお、垂
直転送レジスタ１において電荷転送中である場合には、
第２の読み出し電極ＴＧ２（電荷転送電極Ｖ１）に印加
される駆動パルスφＶ１（φＴＧ２）は、中間レベルＶ
M2とローレベルＶL2の２値をとるため、メモリ領域３ａ
と垂直電荷転送領域１ａとは第２の読み出し領域５ａの
ポテンシャル障壁によって隔離された状態に保持され
る。
【００２０】図６は、本発明の固体撮像素子の駆動方法
の一実施例を説明するための駆動パルスのタイミング図
である。この実施例は、パソコン等のモニタを撮像した
場合に、垂直同期周波数が異なるために発生する横縞の
ラインスクロールを防止しようとするものであり、フレ
ーム蓄積のシャッタ動作を行わせるものである。図２に
示す垂直方向に隣接する２つのセルにおいて、受光領域
２に蓄積された電荷を１フィールド期間のある時刻（期
間Ｂの終了する時刻）にメモリ部３へ読み出す。この電
荷は、次の垂直ブランキング期間内に垂直転送レジスタ
１へ読み出された後、高速掃き出し転送パルスにより掃
き出しドレイン７へ転送され廃棄される。
の一実施例を説明するための駆動パルスのタイミング図
である。この実施例は、パソコン等のモニタを撮像した
場合に、垂直同期周波数が異なるために発生する横縞の
ラインスクロールを防止しようとするものであり、フレ
ーム蓄積のシャッタ動作を行わせるものである。図２に
示す垂直方向に隣接する２つのセルにおいて、受光領域
２に蓄積された電荷を１フィールド期間のある時刻（期
間Ｂの終了する時刻）にメモリ部３へ読み出す。この電
荷は、次の垂直ブランキング期間内に垂直転送レジスタ
１へ読み出された後、高速掃き出し転送パルスにより掃
き出しドレイン７へ転送され廃棄される。
【００２１】さらに、この垂直ブランキング期間内に、
期間Ａの間に受光領域２内に蓄積された信号電荷をメモ
リ部３へ読み出し、続けてこの電荷を垂直転送レジスタ
１へ読み出す。この読み出された電荷は、通常転送パル
スにより水平転送レジスタへ転送され、該水平転送レジ
スタを介して出力部へ転送される。受光領域２′に蓄積
された電荷については、受光領域２の場合と１フィール
ド分ずらしたタイミングで読み出し、転送する。
期間Ａの間に受光領域２内に蓄積された信号電荷をメモ
リ部３へ読み出し、続けてこの電荷を垂直転送レジスタ
１へ読み出す。この読み出された電荷は、通常転送パル
スにより水平転送レジスタへ転送され、該水平転送レジ
スタを介して出力部へ転送される。受光領域２′に蓄積
された電荷については、受光領域２の場合と１フィール
ド分ずらしたタイミングで読み出し、転送する。
【００２２】このような駆動方法でパソコンのモニタの
ような固体撮像素子と垂直同期周波数の異なる被写体を
撮像したとき、受光領域２、２′から不要電荷をメモリ
部３、３′に読み出してから次に信号電荷を読み出すま
での電荷蓄積期間Ａ、Ａ′を被写体の垂直同期期間Ｃと
同じにすることにより、１回の電荷蓄積で被写体モニタ
の１画面を完全に取り込むことができ、その結果ライン
スクロールを防止することができる。特に、この実施例
では、受光領域からメモリ部へ電荷を読み出すタイミン
グが垂直転送レジスタが電荷転送中であるか否かによら
ないので、信号電荷の蓄積時間を２フィールド分までの
任意の長さに設定できる。その結果、垂直同期周波数が
撮像装置の２倍までの被写体モニタの映像を完全に取り
込むことができ、より広い範囲の垂直同期周波数のシス
テムに対してラインスクロールを抑制することができ
る。
ような固体撮像素子と垂直同期周波数の異なる被写体を
撮像したとき、受光領域２、２′から不要電荷をメモリ
部３、３′に読み出してから次に信号電荷を読み出すま
での電荷蓄積期間Ａ、Ａ′を被写体の垂直同期期間Ｃと
同じにすることにより、１回の電荷蓄積で被写体モニタ
の１画面を完全に取り込むことができ、その結果ライン
スクロールを防止することができる。特に、この実施例
では、受光領域からメモリ部へ電荷を読み出すタイミン
グが垂直転送レジスタが電荷転送中であるか否かによら
ないので、信号電荷の蓄積時間を２フィールド分までの
任意の長さに設定できる。その結果、垂直同期周波数が
撮像装置の２倍までの被写体モニタの映像を完全に取り
込むことができ、より広い範囲の垂直同期周波数のシス
テムに対してラインスクロールを抑制することができ
る。
【００２３】図７は、本発明の他の実施例の固体撮像素
子の駆動方法を説明するための駆動パルスのタイミング
図である。本実施例では、奇数フィールドにおいて受光
領域２、２′の蓄積電荷をメモリ部３、３′に同時に読
み出し、この内いずれか一方のみ（ここでは受光領域
２）の電荷を直ちに垂直転送レジスタ１へ読み出し奇数
フィールドの信号として出力する。偶数フィールドで
は、先の奇数フィールドでメモリ部３′に読み出された
受光領域２′の蓄積電荷を垂直転送レジスタ１へ読み出
し偶数フィールドの信号として出力する。
子の駆動方法を説明するための駆動パルスのタイミング
図である。本実施例では、奇数フィールドにおいて受光
領域２、２′の蓄積電荷をメモリ部３、３′に同時に読
み出し、この内いずれか一方のみ（ここでは受光領域
２）の電荷を直ちに垂直転送レジスタ１へ読み出し奇数
フィールドの信号として出力する。偶数フィールドで
は、先の奇数フィールドでメモリ部３′に読み出された
受光領域２′の蓄積電荷を垂直転送レジスタ１へ読み出
し偶数フィールドの信号として出力する。
【００２４】以上のようにして出力された信号を用いて
飛び越し走査により画像を形成するとき、走査線毎の信
号が同一時刻に撮像された映像であるため、従来のフレ
ーム蓄積駆動方式のような撮像時刻のずれによる走査線
毎の信号のばらつきがなくなり解像度が高くかつフレー
ム残像のない映像を得ることができる。また、スチール
モード撮像においては垂直解像度の高い画像を得ること
が可能となる。
飛び越し走査により画像を形成するとき、走査線毎の信
号が同一時刻に撮像された映像であるため、従来のフレ
ーム蓄積駆動方式のような撮像時刻のずれによる走査線
毎の信号のばらつきがなくなり解像度が高くかつフレー
ム残像のない映像を得ることができる。また、スチール
モード撮像においては垂直解像度の高い画像を得ること
が可能となる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
素子は各受光領域に隣接して受光領域に蓄積された電荷
を保持するメモリ部を設けたものであるので、垂直転送
レジスタの駆動状態によらずに任意の時刻に受光領域か
らメモリ部へ電荷を読み出すことができるようになり、
垂直同期周波数が撮像装置の２倍までの被写体を撮像す
る場合にもその被写体の垂直同期周波数に対応した電荷
蓄積時間を設定することが可能となり、ラインスクロー
ルの発生を抑制することができる。また、同時刻にフレ
ーム蓄積した映像信号を用いて画像を構成することがで
きるので、フレーム残像のない映像を得ることができ、
またスチールモードの撮像における垂直解像度を向上さ
せることができる。
素子は各受光領域に隣接して受光領域に蓄積された電荷
を保持するメモリ部を設けたものであるので、垂直転送
レジスタの駆動状態によらずに任意の時刻に受光領域か
らメモリ部へ電荷を読み出すことができるようになり、
垂直同期周波数が撮像装置の２倍までの被写体を撮像す
る場合にもその被写体の垂直同期周波数に対応した電荷
蓄積時間を設定することが可能となり、ラインスクロー
ルの発生を抑制することができる。また、同時刻にフレ
ーム蓄積した映像信号を用いて画像を構成することがで
きるので、フレーム残像のない映像を得ることができ、
またスチールモードの撮像における垂直解像度を向上さ
せることができる。
【図１】本発明の一実施例の固体撮像素子の全体構成を
示す平面図。
示す平面図。
【図２】図１の部分拡大平面図。
【図３】本発明の固体撮像素子の読み出し動作を説明す
るための駆動パルス波形図。
るための駆動パルス波形図。
【図４】図１の部分断面図とその断面における読み出し
時のポテンシャル分布図。
時のポテンシャル分布図。
【図５】図１の部分断面図とその断面における読み出し
時のポテンシャル分布図。
時のポテンシャル分布図。
【図６】本発明の固体撮像素子の駆動方法の一実施例を
説明するための駆動パルス波形図。
説明するための駆動パルス波形図。
【図７】本発明の固体撮像素子の駆動方法の他の実施例
を説明するための駆動パルス波形図。
を説明するための駆動パルス波形図。
【図８】従来例の固体撮像素子の全体構成を示す平面
図。
図。
【図９】図８の部分拡大平面図。
【図１０】従来例の問題点であるラインスクロールの発
生原理を説明するパルス波形図と撮像画面図。
生原理を説明するパルス波形図と撮像画面図。
【図１１】従来例の固体撮像素子の駆動方法例を説明す
るための駆動パルス波形図。
るための駆動パルス波形図。
【図１２】従来例の固体撮像素子の駆動方法例を説明す
るための駆動パルス波形図。
るための駆動パルス波形図。
１、１１ 垂直転送レジスタ １ａ、１１ａ 垂直電荷転送領域 ２、２′、１２、１２′ 受光領域 ３、３′ メモリ部 ３ａ、３ａ′ メモリ領域 ４、４′ 第１の読み出し部 ４ａ、４ａ′ 第１の読み出し領域 ５、５′ 第２の読み出し部 ５ａ、５ａ′ 第２の読み出し領域 １５、１５′ 読み出し部 １５ａ、１５ａ′ 読み出し領域 ６ 信号電荷 ７、１７ 掃き出しドレイン ８、１８ 水平転送レジスタ ９、１９ 出力部 ＴＧ１、ＴＧ１′ 第１の読み出し電極（電荷蓄積電
極） Ｖ１（ＴＧ２）、Ｖ１′（ＴＧ２′） 電荷転送電極
（第２の読み出し電極） Ｖ２〜Ｖ４、Ｖ２′〜Ｖ４′、Ｖ1 〜Ｖ4 電荷転送電
極
極） Ｖ１（ＴＧ２）、Ｖ１′（ＴＧ２′） 電荷転送電極
（第２の読み出し電極） Ｖ２〜Ｖ４、Ｖ２′〜Ｖ４′、Ｖ1 〜Ｖ4 電荷転送電
極
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年７月８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】上述した（２）の方式においては、垂直方
向の折り返しノイズが増加し、高周波成分をふくむ画像
を撮像した場合映像が見苦しいものとなる。さらに、信
号電荷の蓄積タイミングが受光領域１２と受光領域１
２′とで１フィールド分異なるためフレーム残像が発生
する。また、スチールモードの撮像を行う場合には、得
られる画像が静止したものであるため、走査線毎に撮像
時期が異なっていることによる画質の低下が一層顕在化
し画面が見苦しいものとなる。
向の折り返しノイズが増加し、高周波成分をふくむ画像
を撮像した場合映像が見苦しいものとなる。さらに、信
号電荷の蓄積タイミングが受光領域１２と受光領域１
２′とで１フィールド分異なるためフレーム残像が発生
する。また、スチールモードの撮像を行う場合には、得
られる画像が静止したものであるため、走査線毎に撮像
時期が異なっていることによる画質の低下が一層顕在化
し画面が見苦しいものとなる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】以上のようにして出力された信号を用いて
飛び越し走査により画像を形成するとき、走査線毎の信
号が同一時刻に撮像された映像であるため、従来のフレ
ーム蓄積駆動方式のような撮像時刻のずれによる走査線
毎の信号のばらつきがなくなり解像度が高くかつフレー
ム残像のない映像を得ることができる。また、スチール
モード撮像においても精細度の高い画像を得ることが可
能となる。
飛び越し走査により画像を形成するとき、走査線毎の信
号が同一時刻に撮像された映像であるため、従来のフレ
ーム蓄積駆動方式のような撮像時刻のずれによる走査線
毎の信号のばらつきがなくなり解像度が高くかつフレー
ム残像のない映像を得ることができる。また、スチール
モード撮像においても精細度の高い画像を得ることが可
能となる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
素子は各受光領域に隣接して受光領域に蓄積された電荷
を保持するメモリ部を設けたものであるので、垂直転送
レジスタの駆動状態によらずに任意の時刻に受光領域か
らメモリ部へ電荷を読み出すことができるようになり、
垂直同期周波数が撮像装置の２倍までの被写体を撮像す
る場合にもその被写体の垂直同期周波数に対応した電荷
蓄積時間を設定することが可能となり、ラインスクロー
ルの発生を抑制することができる。また、同時刻にフレ
ーム蓄積した映像信号を用いて画像を構成することがで
きるので、フレーム残像のない映像を得ることができ、
またスチールモードの撮像においても画質を向上させる
ことができる。
素子は各受光領域に隣接して受光領域に蓄積された電荷
を保持するメモリ部を設けたものであるので、垂直転送
レジスタの駆動状態によらずに任意の時刻に受光領域か
らメモリ部へ電荷を読み出すことができるようになり、
垂直同期周波数が撮像装置の２倍までの被写体を撮像す
る場合にもその被写体の垂直同期周波数に対応した電荷
蓄積時間を設定することが可能となり、ラインスクロー
ルの発生を抑制することができる。また、同時刻にフレ
ーム蓄積した映像信号を用いて画像を構成することがで
きるので、フレーム残像のない映像を得ることができ、
またスチールモードの撮像においても画質を向上させる
ことができる。
Claims (3)
- 【請求項１】 マトリックス状に配置された複数の受光
領域と、受光領域の垂直列毎に配置された、前記受光領
域で光電変換された電荷を垂直方向へ転送する垂直転送
レジスタと、各受光領域に隣接して設置された電荷を保
持するためのメモリ部と、前記受光領域から前記メモリ
部へ電荷を読み出すための第１の読み出し部と、前記メ
モリ部から前記垂直転送レジスタへ電荷を読み出すため
の第２の読み出し部と、を備えた固体撮像素子。 - 【請求項２】 マトリックス上に配置された複数の受光
領域と、受光領域の垂直列毎に配置された、前記受光領
域で光電変換された電荷を垂直方向へ転送する垂直転送
レジスタと、各受光領域に隣接して設置された電荷を保
持するためのメモリ部と、前記受光領域から前記メモリ
部へ電荷を読み出すための第１の読み出し部と、前記メ
モリ部から前記垂直転送レジスタへ電荷を読み出すため
の第２の読み出し部と、を備えた固体撮像素子の駆動方
法であって、奇数番目の受光領域に蓄積されている電荷
を第１フィールドのある時刻にメモリ部に読み出し、こ
の読み出した電荷を次の第１フィールドの垂直ブランキ
ング期間に垂直転送レジスタを介してドレインに掃き出
し、それまでに蓄積されていた前記奇数番目の受光領域
の信号電荷をその垂直ブランキング期間内に前記メモリ
部を介して前記垂直転送レジスタへ読み出し、偶数番目
の受光領域については、第２フィールドにおいて第１フ
ィールドにおける奇数番目の受光領域についてのタイミ
ングと同様のタイミングで動作させることを特徴とする
固体撮像素子の駆動方法。 - 【請求項３】 マトリックス上に配置された複数の受光
領域と、受光領域の垂直列毎に配置された、前記受光領
域で光電変換された電荷を垂直方向へ転送する垂直転送
レジスタと、各受光領域に隣接して設置された電荷を保
持するためのメモリ部と、前記受光領域から前記メモリ
部へ電荷を読み出すための第１の読み出し部と、前記メ
モリ部から前記垂直転送レジスタへ電荷を読み出すため
の第２の読み出し部と、を備えた固体撮像素子の駆動方
法であって、全ての受光領域に蓄積された電荷を前記メ
モリ部へ同時に読み出し、第１フィールドにおいて奇数
または偶数番目のメモリ部の電荷を前記垂直転送レジス
タに読み出し、第２フィールドにおいて他方のメモリ部
の電荷を前記垂直転送レジスタに読み出すことを特徴と
する固体撮像素子の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5135446A JP2600574B2 (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 固体撮像素子およびその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5135446A JP2600574B2 (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 固体撮像素子およびその駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06326931A true JPH06326931A (ja) | 1994-11-25 |
| JP2600574B2 JP2600574B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=15151914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5135446A Expired - Fee Related JP2600574B2 (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 固体撮像素子およびその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2600574B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04225686A (ja) * | 1990-12-27 | 1992-08-14 | Fujitsu Ltd | 撮像装置 |
-
1993
- 1993-05-13 JP JP5135446A patent/JP2600574B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04225686A (ja) * | 1990-12-27 | 1992-08-14 | Fujitsu Ltd | 撮像装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2600574B2 (ja) | 1997-04-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |