JPH07284025A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPH07284025A JPH07284025A JP6071768A JP7176894A JPH07284025A JP H07284025 A JPH07284025 A JP H07284025A JP 6071768 A JP6071768 A JP 6071768A JP 7176894 A JP7176894 A JP 7176894A JP H07284025 A JPH07284025 A JP H07284025A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- solid
- state image
- image pickup
- overflow drain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 オーバーフロードレイン電圧を１垂直走査期
間に複数のレベルに変えることでダイナミックレンジを
広げることを目的とする。 【構成】 検出部２が読み出しパルスを検出し、電圧出
力部３はこの１垂直走査期間の前半は低レベルに、後半
は高レベルのオーバーフロードレイン電圧を生成しＣＣ
Ｄ固体撮像素子４に送出する。ＣＣＤ固体撮像素子の飽
和レベルは１垂直走査期間の前半は低レベルに、後半は
高レベルに変化しダイナミックレンジを広げる。
間に複数のレベルに変えることでダイナミックレンジを
広げることを目的とする。 【構成】 検出部２が読み出しパルスを検出し、電圧出
力部３はこの１垂直走査期間の前半は低レベルに、後半
は高レベルのオーバーフロードレイン電圧を生成しＣＣ
Ｄ固体撮像素子４に送出する。ＣＣＤ固体撮像素子の飽
和レベルは１垂直走査期間の前半は低レベルに、後半は
高レベルに変化しダイナミックレンジを広げる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置に係り、
ＣＣＤ固体撮像素子のダイナミックレンジに関する。
ＣＣＤ固体撮像素子のダイナミックレンジに関する。
【０００２】
【従来の技術】図３に、例えばインターライン転送方式
のＣＣＤ固体撮像素子の一例を示す。図において、画素
単位で２次元配列されて入射光を信号電荷に光電変換し
て蓄積するフォトセンサ（受光部）１１と、これらフォ
トセンサ１１の垂直列毎に配設されかつ読出しゲート１
２を介して読み出された信号電荷を垂直転送する垂直レ
ジスタ（垂直電荷転送部）１３とによって撮像領域１４
が構成されている。垂直レジスタ１３は、フォトセンサ
１１から読み出された信号電荷を１水平走査期間の周期
で水平レジスタ（水平電荷転送部）１５へ転送する。水
平レジスタ１５は、垂直レジスタ１３から転送された１
走査線分の信号電荷を水平転送する。水平レジスタ１５
の出力端には、例えばフローティング・ディフュージョ
ン・アンプからなる電荷検出部１６が配されており、こ
の電荷検出部１６は水平レジスタ１５によって転送され
た信号電荷を検出して信号電圧に変換し、各フォトセン
サ１１に蓄積された信号電荷に対応した画素信号を時系
列的に出力する。
のＣＣＤ固体撮像素子の一例を示す。図において、画素
単位で２次元配列されて入射光を信号電荷に光電変換し
て蓄積するフォトセンサ（受光部）１１と、これらフォ
トセンサ１１の垂直列毎に配設されかつ読出しゲート１
２を介して読み出された信号電荷を垂直転送する垂直レ
ジスタ（垂直電荷転送部）１３とによって撮像領域１４
が構成されている。垂直レジスタ１３は、フォトセンサ
１１から読み出された信号電荷を１水平走査期間の周期
で水平レジスタ（水平電荷転送部）１５へ転送する。水
平レジスタ１５は、垂直レジスタ１３から転送された１
走査線分の信号電荷を水平転送する。水平レジスタ１５
の出力端には、例えばフローティング・ディフュージョ
ン・アンプからなる電荷検出部１６が配されており、こ
の電荷検出部１６は水平レジスタ１５によって転送され
た信号電荷を検出して信号電圧に変換し、各フォトセン
サ１１に蓄積された信号電荷に対応した画素信号を時系
列的に出力する。
【０００３】かかるＣＣＤ固体撮像素子において、その
ダイナミックレンジは垂直レジスタ１３（もしくは水平
レジスタ１５）の取扱い電荷量で決まる。したがって、
各転送レジスタ１３、１５での取扱い電荷量を超えた信
号電荷がフォトセンサ１１から入ってきた場合、正常な
転送ができないため、ＣＣＤ固体撮像素子は正常な画像
信号を出力することができない。そのため、フォトセン
サ１１には過剰な電荷を排出するオーバーフロードレイ
ン（ＯＦＤ）の構造が設けられ、ＯＦＤ電圧を印加し、
ＯＦＤ電圧値を変えることでフォトセンサ１１に蓄積さ
れる電荷の飽和レベルを適正値に決めている。図４に示
すように、フォトセンサ１１の飽和レベルＱを超える光
量Ａが入射した場合、蓄積電荷量は飽和し、飽和レベル
Ｑを超えない光量Ｂ、Ｃが入射した場合はそれに対応す
る電荷量が読み出される。所定以上の光量がフォトセン
サ１１に入光した場合、信号電荷を飽和させてしまうた
めダイナミックレンジは広いほうがよいが垂直レジスタ
１３の取扱い電荷量で制限を受ける問題があった。
ダイナミックレンジは垂直レジスタ１３（もしくは水平
レジスタ１５）の取扱い電荷量で決まる。したがって、
各転送レジスタ１３、１５での取扱い電荷量を超えた信
号電荷がフォトセンサ１１から入ってきた場合、正常な
転送ができないため、ＣＣＤ固体撮像素子は正常な画像
信号を出力することができない。そのため、フォトセン
サ１１には過剰な電荷を排出するオーバーフロードレイ
ン（ＯＦＤ）の構造が設けられ、ＯＦＤ電圧を印加し、
ＯＦＤ電圧値を変えることでフォトセンサ１１に蓄積さ
れる電荷の飽和レベルを適正値に決めている。図４に示
すように、フォトセンサ１１の飽和レベルＱを超える光
量Ａが入射した場合、蓄積電荷量は飽和し、飽和レベル
Ｑを超えない光量Ｂ、Ｃが入射した場合はそれに対応す
る電荷量が読み出される。所定以上の光量がフォトセン
サ１１に入光した場合、信号電荷を飽和させてしまうた
めダイナミックレンジは広いほうがよいが垂直レジスタ
１３の取扱い電荷量で制限を受ける問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点に鑑みなされたもので、オーバーフロードレイン
電圧を１垂直走査期間に複数のレベルに変えることでダ
イナミックレンジを広げることを目的とする。
問題点に鑑みなされたもので、オーバーフロードレイン
電圧を１垂直走査期間に複数のレベルに変えることでダ
イナミックレンジを広げることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、入射光を光電変換し映像信号として出力
するカメラシステムにおいて、ＣＣＤを駆動するための
タイミング信号発生器と、該タイミング信号発生器が発
生する読み出しパルスを検出する検出部と、該検出部が
検出した読み出しパルスの直後の１垂直走査期間の開始
から最初の所要期間を低電圧のオーバーフロードレイン
電圧に、残りの期間を高電圧のオーバーフロードレイン
電圧に生成し出力する電圧出力部と、入射光を信号電荷
に光電変換するＣＣＤ固体撮像素子とで構成され、前記
電圧出力部の出力を前記ＣＣＤ固体撮像素子にスイッチ
ングして印加したことを特徴とする固体撮像装置を提供
するものである。
に本発明では、入射光を光電変換し映像信号として出力
するカメラシステムにおいて、ＣＣＤを駆動するための
タイミング信号発生器と、該タイミング信号発生器が発
生する読み出しパルスを検出する検出部と、該検出部が
検出した読み出しパルスの直後の１垂直走査期間の開始
から最初の所要期間を低電圧のオーバーフロードレイン
電圧に、残りの期間を高電圧のオーバーフロードレイン
電圧に生成し出力する電圧出力部と、入射光を信号電荷
に光電変換するＣＣＤ固体撮像素子とで構成され、前記
電圧出力部の出力を前記ＣＣＤ固体撮像素子にスイッチ
ングして印加したことを特徴とする固体撮像装置を提供
するものである。
【０００６】
【作用】上記構成によれば、タイミング信号発生器から
の読み出しパルスを検出部が検出し、電圧出力部は１垂
直走査期間の前半は低レベルの、後半は高レベルのオー
バーフロードレイン電圧を生成しＣＣＤ固体撮像素子に
送出する。ＣＣＤ固体撮像素子の飽和レベルは１垂直走
査期間の前半は低レベルに、後半は高レベルに変化しダ
イナミックレンジを広げる。
の読み出しパルスを検出部が検出し、電圧出力部は１垂
直走査期間の前半は低レベルの、後半は高レベルのオー
バーフロードレイン電圧を生成しＣＣＤ固体撮像素子に
送出する。ＣＣＤ固体撮像素子の飽和レベルは１垂直走
査期間の前半は低レベルに、後半は高レベルに変化しダ
イナミックレンジを広げる。
【０００７】
【実施例】本発明の実施例を添付図面を参照して詳細に
説明する。図１に示すように、１はタイミング信号発生
器で、カメラのＣＣＤを駆動するための信号を生成す
る。２は検出部で、タイミング信号発生器１で生成した
読み出しパルスを検出する。３は電圧出力部で、検出部
２が検出した１垂直走査期間の前半に低レベル（フォト
センサの飽和レベル）の電圧を、後半に高レベル（フォ
トセンサの飽和レベル）の電圧を生成する。４はＣＣＤ
固体撮像素子で、入射光５を信号電荷に光電変換し出力
する。図２に示すように、図２のＡは垂直同期信号で、
図２のＢはオーバーフロードレイン電圧で、フォトセン
サの飽和レベルを決める。図２のＣは読出パルスで、フ
ォトセンサに蓄積した信号電荷を読み出すタイミング信
号である。図２のＤは従来のフォトセンサの蓄積電荷量
を、図２のＥは本発明のフォトセンサの蓄積電荷量を示
す。
説明する。図１に示すように、１はタイミング信号発生
器で、カメラのＣＣＤを駆動するための信号を生成す
る。２は検出部で、タイミング信号発生器１で生成した
読み出しパルスを検出する。３は電圧出力部で、検出部
２が検出した１垂直走査期間の前半に低レベル（フォト
センサの飽和レベル）の電圧を、後半に高レベル（フォ
トセンサの飽和レベル）の電圧を生成する。４はＣＣＤ
固体撮像素子で、入射光５を信号電荷に光電変換し出力
する。図２に示すように、図２のＡは垂直同期信号で、
図２のＢはオーバーフロードレイン電圧で、フォトセン
サの飽和レベルを決める。図２のＣは読出パルスで、フ
ォトセンサに蓄積した信号電荷を読み出すタイミング信
号である。図２のＤは従来のフォトセンサの蓄積電荷量
を、図２のＥは本発明のフォトセンサの蓄積電荷量を示
す。
【０００８】上記構成において、入射光５は例えば、強
い光をＡ、中程度の光をＢ、弱い光をＣとすれば、これ
らの入射光５はＣＣＤ固体撮像素子４で光電変換されフ
ォトセンサに電荷として蓄積される。図２のＤに示すよ
うに、入射光５の「Ａ」は読み出し時点の途中で飽和
し、読出し時点まで同じ電荷量（飽和レベル）で蓄積さ
れる。入射光５の「Ｂ」は読み出し時点で飽和レベルに
達する。一方、入射光５の「Ｃ」は読み出し時点では飽
和レベルより低い電荷量が蓄積される。その結果、入射
光５の「Ａ」と「Ｂ」の蓄積電荷量が同じになり、カメ
ラで撮影した２つの異なる光りは出力される時には全く
同じレベルとなる。
い光をＡ、中程度の光をＢ、弱い光をＣとすれば、これ
らの入射光５はＣＣＤ固体撮像素子４で光電変換されフ
ォトセンサに電荷として蓄積される。図２のＤに示すよ
うに、入射光５の「Ａ」は読み出し時点の途中で飽和
し、読出し時点まで同じ電荷量（飽和レベル）で蓄積さ
れる。入射光５の「Ｂ」は読み出し時点で飽和レベルに
達する。一方、入射光５の「Ｃ」は読み出し時点では飽
和レベルより低い電荷量が蓄積される。その結果、入射
光５の「Ａ」と「Ｂ」の蓄積電荷量が同じになり、カメ
ラで撮影した２つの異なる光りは出力される時には全く
同じレベルとなる。
【０００９】そこで検出部２はタイミング信号発生器１
が発生する読み出しパルスを検出し、電圧出力部３はこ
の読み出しパルスの直後の１垂直走査期間の前半（期間
１）に低レベルＶ１の電圧を、後半（期間２）に高レベ
ルＶ２の電圧を生成し、ＣＣＤ固体撮像素子４に印加す
る。尚、期間１と期間２の比率は入射光量の強弱により
変えるようにしてもよい。その結果、ＣＣＤ固体撮像素
子４の飽和レベルは垂直走査期間の前半では図２のＥの
蓄積電荷量Ｑ１に、垂直走査期間の後半では図２のＥの
蓄積電荷量Ｑ２に設定される。そのために入射光５の
「Ａ」は期間１の途中で飽和するが、次の期間２では飽
和することなく読出し時点まで光電変換された電荷は蓄
積される。入射光５の「Ｂ」は期間１の途中で飽和する
が、次の期間２では飽和することなく読出し時点まで光
電変換された電荷は蓄積され、読出し時点では入射光５
の「Ａ」より低い蓄積電荷量となる。次に、入射光５の
「Ｃ」は期間１および期間２で飽和することなく、読出
し時点まで光電変換された電荷は蓄積される。上記説明
の如く、従来は入射光５の「Ａ」と「Ｂ」の電荷量は読
み出し時点で同じであったが、本発明では異なる電荷信
号となる。
が発生する読み出しパルスを検出し、電圧出力部３はこ
の読み出しパルスの直後の１垂直走査期間の前半（期間
１）に低レベルＶ１の電圧を、後半（期間２）に高レベ
ルＶ２の電圧を生成し、ＣＣＤ固体撮像素子４に印加す
る。尚、期間１と期間２の比率は入射光量の強弱により
変えるようにしてもよい。その結果、ＣＣＤ固体撮像素
子４の飽和レベルは垂直走査期間の前半では図２のＥの
蓄積電荷量Ｑ１に、垂直走査期間の後半では図２のＥの
蓄積電荷量Ｑ２に設定される。そのために入射光５の
「Ａ」は期間１の途中で飽和するが、次の期間２では飽
和することなく読出し時点まで光電変換された電荷は蓄
積される。入射光５の「Ｂ」は期間１の途中で飽和する
が、次の期間２では飽和することなく読出し時点まで光
電変換された電荷は蓄積され、読出し時点では入射光５
の「Ａ」より低い蓄積電荷量となる。次に、入射光５の
「Ｃ」は期間１および期間２で飽和することなく、読出
し時点まで光電変換された電荷は蓄積される。上記説明
の如く、従来は入射光５の「Ａ」と「Ｂ」の電荷量は読
み出し時点で同じであったが、本発明では異なる電荷信
号となる。
【００１０】
【発明の効果】以上のように従来は２つの異なる強い入
射光は共に飽和していたが、本発明においては、ＣＣＤ
固体撮像素子に印加するオーバーフロードレイン電圧を
１垂直走査期間の前半と後半では異なるレベルを印加す
ることで２つの異なる電荷信号として取り出すことがで
きる結果、ダイナミックレンジが広がることになる。
射光は共に飽和していたが、本発明においては、ＣＣＤ
固体撮像素子に印加するオーバーフロードレイン電圧を
１垂直走査期間の前半と後半では異なるレベルを印加す
ることで２つの異なる電荷信号として取り出すことがで
きる結果、ダイナミックレンジが広がることになる。
【図１】本発明の固体撮像装置の一実施例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】本発明の固体撮像装置の波形チャートおよび蓄
積電荷図であり、Ａは垂直同期信号の波形、Ｂはオーバ
ーフロードレイン電圧波形、Ｃは読出パルス波形、Ｄは
従来のフォトセンサの蓄積電荷量の図、Ｅは本発明のフ
ォトセンサの蓄積電荷量の図である。
積電荷図であり、Ａは垂直同期信号の波形、Ｂはオーバ
ーフロードレイン電圧波形、Ｃは読出パルス波形、Ｄは
従来のフォトセンサの蓄積電荷量の図、Ｅは本発明のフ
ォトセンサの蓄積電荷量の図である。
【図３】従来の固体撮像装置のＣＣＤ固体撮像素子の図
である。
である。
【図４】従来のフォトセンサの蓄積電荷量の図である。
１ タイミング信号発生器 ２ 検出部 ３ 電圧出力部 ４ ＣＣＤ固体撮像素子 ５ 入射光
Claims (3)
- 【請求項１】 入射光を光電変換し映像信号として出力
するカメラシステムにおいて、ＣＣＤを駆動するための
タイミング信号発生器と、該タイミング信号発生器が発
生する読み出しパルスを検出する検出部と、該検出部が
検出した読み出しパルスの直後の１垂直走査期間の開始
から最初の所要期間を低電圧のオーバーフロードレイン
電圧に、残りの期間を高電圧のオーバーフロードレイン
電圧に生成し出力する電圧出力部と、入射光を信号電荷
に光電変換するＣＣＤ固体撮像素子とで構成され、前記
電圧出力部の出力を前記ＣＣＤ固体撮像素子にスイッチ
ングして印加したことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 前記タイミング信号発生器からの読み出
しパルス後の１垂直走査期間の開始から最初の所要期間
を任意に設定することを特徴とする請求項１記載の固体
撮像装置。 - 【請求項３】 前記低電圧のオーバーフロードレイン電
圧および高電圧のオーバーフロードレイン電圧を任意に
設定することを特徴とする請求項１記載の固体撮像装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6071768A JPH07284025A (ja) | 1994-04-11 | 1994-04-11 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6071768A JPH07284025A (ja) | 1994-04-11 | 1994-04-11 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07284025A true JPH07284025A (ja) | 1995-10-27 |
Family
ID=13470068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6071768A Pending JPH07284025A (ja) | 1994-04-11 | 1994-04-11 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07284025A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6486460B1 (en) | 1998-09-11 | 2002-11-26 | Nec Corporation | Solid-state image sensing device and method of driving the same |
-
1994
- 1994-04-11 JP JP6071768A patent/JPH07284025A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6486460B1 (en) | 1998-09-11 | 2002-11-26 | Nec Corporation | Solid-state image sensing device and method of driving the same |
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