JPH0773349B2 - 二次元ccd撮像素子の駆動方法 - Google Patents

二次元ccd撮像素子の駆動方法

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JPH0773349B2
JPH0773349B2 JP62058037A JP5803787A JPH0773349B2 JP H0773349 B2 JPH0773349 B2 JP H0773349B2 JP 62058037 A JP62058037 A JP 62058037A JP 5803787 A JP5803787 A JP 5803787A JP H0773349 B2 JPH0773349 B2 JP H0773349B2
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敬訓 田中
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は二次元CCD(電荷結合素子)撮像素子の駆動方
法に関する。
〔従来の技術〕
二次元CCD撮像素子は集積回路技術を基盤として開発が
急速である。現在、二次元CCD撮像素子は多画素化、高
密度化される傾向にあるが、多画素化,高密度化すると
水平方向ピッチの縮小化に伴い水平CCDを構成する転送
電極が微小になり過ぎるようになる。これを避けるため
水平CCDを2個設ける構成がある。
第4図はこのような二次元CCD撮像素子の一例を示す構
成図である。二次元CCD撮像素子1の複数個のフォトダ
イオードなどの受光素子2で光電変換され蓄積された信
号電荷はトランスファゲート電極3を介して垂直CCD4に
転送され、次いで垂直走査方向に順次転送される。同図
において、二次元CCD撮像素子1は二つの水平CCD(CCD
a)6,(CCDb)7を有し、図中破線で示すように、第n
番目の垂直CCD4からの信号電荷は水平CCD6で、同様に第
n+1番目の垂直CCD4からの信号電荷は水平CCD7でそれ
ぞれ二つの出力回路9,10へ転送される。垂直CCD4から二
つの水平CCD6,7への信号電荷の振り分けは垂直CCD最終
電極φVL5と転送ゲート電極φT8で行なう。
第5図および第6図は信号電荷の振り分けを説明するも
のである。第5図は垂直CCD4から二つの水平CCD6,7への
電極転送部の構成図、第6図はその動作を示す波形図で
ある。両図において、時刻t1で垂直CCD4の転送電極φV4
まで転送されてきた信号電荷は時刻t2で垂直CCD最終電
極φVL5を介して時刻t3で水平CCD6の転送電極φH1,φH
2の双方に転送される。第n番目の垂直CCD4からの信号
電荷は時刻t3〜時刻t5の間、水平CCD6の転送電極φH2
とどまる。第n+1番目の垂直CCD4からの信号電荷は時
刻t4で転送ゲート電極φT8を介して時刻t5で水平CCD7の
転送電極φH2に転送され、次いで二つの水平CCD6,7が同
時に水平転送を行なって信号電荷を出力する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来の技術において、多画素化,高密度化は画
素数の増加に加え一般に走査線数も増加させ、なおかつ
フレーム数は一定であるため水平走査周波数が高く、こ
れに伴い水平走査期間や水平ブランキング期間が短くな
る。
従って、第6図で示されるように、垂直CCD4から二つの
水平CCD6,7への信号電荷の振り分けを水平ブランキング
期間で順次行わせると必然的に垂直転送クロックφV1
φV4のパルス幅が短くなり、垂直転送が十分に行なわれ
ず、転送効率および転送電荷量が劣化する。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は入射光を受けて光電変換する複数個の受光素子
と前記受光素子で光電変換され蓄積された被写体からの
入射光に対応した信号電荷を一定周期ごとに読み出して
垂直走査方向に順次転送する複数個の垂直電荷結合素子
とから成る撮像部と、この撮像部から垂直転送されてき
た信号電荷を水平走査方向にそれぞれ順次転送する第1
および第2の水平電荷結合素子から成る水平転送部と、
この水平転送部から転送されてくる信号電荷を受け電圧
信号に変換する出力部と、前記垂直電荷結合素子から順
次垂直転送されてきた信号電荷を1水平走査期間蓄積し
前記撮像部から前記水平転送部へ信号電荷を転送するた
めに水平転送クロックの停止している水平ブランキング
期間までの信号電荷を保持する保持電極とを備える二次
元CCD撮像素子を駆動する方法において、水平ブランキ
ング期間において前記保持電極が保持した一本前の水平
走査線に相当する信号電荷の水平方向第n番目の前記垂
直電荷結合素子からの信号電荷を前記第1の水平電荷結
合素子へ転送しかつ第n+1番目の前記垂直電荷結合素
子からの信号電荷を前記第2の水平電荷結合素子へ転送
して水平方向1画素ごとの信号電荷を振り分け、次に前
記垂直電荷結合素子から順次垂直転送されてきた前記一
本前の水平走査線の次の走査線の信号電荷を前記保持電
極に転送し、前記次の水平ブランキング期間まで前記保
持電極で保持し、前記次の水平ブランキング期間にこの
保持された信号電荷を前記第1および第2の水平電荷結
合素子へ転送するように前記保持電極を駆動する構成で
ある。
〔作用〕
本発明は上述した従来の問題点を解決するために、撮像
部と水平転送部とを接続部に保持電極を設けた構成と
し、撮像部から順次垂直転送されてきた信号電荷を一旦
保持電極で次の水平ブランキング(BLK)期間まで保持
して遅延し、次の水平BLK期間でこの保持された信号電
荷を水平転送部へ転送するように駆動する構成としたも
のである。
このような構成によれば、撮像部から垂直転送と水平転
送部への電荷転送とを独立して行なうことが可能とな
り、従来の問題点が解決される。
〔実施例〕
次に、本発明について第1図,第2図および第3図を参
照して説明する。
第1図は本発明の一実施例の駆動方法を適用する二次元
CCD撮像素子一例を示す構成図である。同図において、
二次元CCD撮像素子1は光学系を通して入射した被写体
からの入射光を受けて光電変換する複数個のファトダイ
オードなどの受光素子2とこの受光素子2で光電変換さ
れ蓄積された被写体からの入射光に対応した信号電荷を
一定周期(フィールドまたはフレーム)ごとに後述する
垂直CCDに読み出すトランスファゲート電極3とこの信
号電荷を垂直走査方向に順次転送する垂直CCD4とから成
る撮像部と、この撮像部から垂直転送されてきた信号電
荷を水平走査方向に順次転送する二つの水平CCD(CCD
a)7と垂直CCD4から二つの水平CCD6,7への信号電荷の
振り分けを行なう転送ゲート電極φT8とから成る水平転
送部と、水平CCD6,7から転送されてくる信号電荷を受け
電圧信号に変換する二つの出力回路9,10から成る出力部
とが設けられて構成されている。さらに、撮像部と水平
転送部との接続部には垂直CCD4から順次垂直転送されて
きた信号電荷を一旦蓄積して次の水平BLK期間まで保持
して遅延し、次の水平BLK期間で二つの水平CCD6,7へこ
の保持された信号電荷の振り分けを行なうための保持電
極φST11が設けられている。
次に、この二次元CCD撮像素子の動作を説明する。
第2図は保持電極φST11から二つの水平CCD6,7への信号
電荷の振り分け部分の電荷転送部の構成を説明する詳細
図である。また、第3図はその駆動方法の一例を示す。
第3図は水平BLK期間における垂直CCD4と保持電極φST1
1と転送ゲート電極φT8と水平CCD6,7の動作に必要な駆
動パルスを示す波形図であり、おのおのφV1〜φV4は垂
直CCD4に印加されるパルス、φSTは保持電極φST11に印
加されるバルス、φVLは垂直CCD最終電極φVLに印加さ
れるバルス、φH1,φH2は水平CCD6,7に印加されるパル
ス、φTは転送ゲート電極φT8に印加されるパルスの波
形を示す。
第1図,第2図および第3図を参照すると、前述した通
り二次元CCD撮像素子1の複数個の受光素子2で光電変
換され、蓄積された被写体からの入射光に対応した信号
電荷は一定周期(フィールドまたはフレーム)ごとにト
ランスファゲート電極3を介して垂直CCD4に読み出さ
れ、次いで垂直走査方向に順次転送されてくる。垂直転
送されてきた信号電荷は第2図に実線の矢印で示すよう
に、時刻t1で垂直CCD4の転送電極φV4まで垂直転送され
て蓄積される。次に、信号電荷は第n番目と第n+1番
目の垂直CCD4の信号電荷の双方共に時刻t1′で保持電極
φST11に転送される。保持電極φST11はこの信号電荷を
時刻t1′から時刻t2(次の水平BLK期間)までの期間保
持して遅延する。保持電極φST11はこの信号電荷を保持
して遅延するように時刻t2′から時刻t2までの次の水平
走査の期間電荷を蓄積する動作状態となるように駆動さ
れる。時刻t1′から時刻t2(次に水平BLK期間)までの
期間保持して遅延された信号電荷は、第3図に一点鎖線
の矢印で示すように、次の水平BLK期間の時刻t2で垂直C
CD最終電極φVL5に転送される。時刻t2で保持電極φST1
1から垂直CCD最終電極φVL5に電荷が転送された後、保
持電極φST11は次の走査線の信号電荷を時刻t1′で垂直
CCD4の転送電極φV4から受け取るために時刻t1′より前
の時刻t2′で電荷を蓄積する動作状態となるように駆動
される。次に、この信号電荷は時刻t3で垂直CCD最終電
極φVL5から水平CCD6の転送電極φH1,φH2の双方に転
送され、さらに二つの水平CCD6,7へ信号電荷を振り分け
られる。この信号電荷の振り分けは、まず時刻t3で二つ
の水平CCD6,7に転送されてきた信号電荷のうち第n番目
の垂直CCD4からの信号電荷は時刻t3〜時刻t5の間、水平
CCD6の転送電極φH2でとどめられ、一方第n+1番目の
垂直CCD4からの信号電荷は時刻t4で水平CCD6の転送電極
φH1から転送ゲート電極φT8に転送され、次いでこの転
送ゲート電極φT8を介して時刻t5で水平CCD7の転送電極
φH2に転送されて信号電荷が振り分けられる。この信号
電荷の振り分けは従来と同様である。二つの水平CCD6,7
に転送されて振り分けられた信号電荷は水平CCD6,7共に
転送電極φH2に保持される。この後、水平転送クロック
によって二つの水平CCD6,7が同時に水平転送を行ない、
出力回路9,10を経由して時系列映像信号として出力され
る。
以上の説明から明らかなように、この二次元CCD撮像素
子は、撮像部と水平転送部との接続部に、垂直CCDから
順次垂直転送されてきた信号電荷を次の水平BLK期間ま
で保持して遅延すための保持電極を付加することによ
り、水平BLKの初期に信号電荷を二つの水平CCDに転送す
ることが可能である。また、上述した駆動方法は保持電
極から水平CCDへの転送が水平BLKの初期に行なわれ、か
つ垂直転送保持電極から水平CCDへの転送とは独立して
行なわれるから垂直転送クロックφV1〜φV4のパルス幅
が十分長くできる。
〔発明の効果〕
以上述べたとおり、本発明によれば、転送効率の劣化が
悪く、かつ転送電極量が十分にとれる動作条件で二次元
CCD撮像素子を駆動することができる。これにより、多
画素化、高密度化に伴う駆動の問題が無く、かつ容易に
高い解像度を持つ二次元CCD撮像素子を用いた二次元CCD
撮像素子が実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の駆動方法を適用する二次元
CCD撮像素子の一例を示す構成図、第2図は第1図にお
いて撮像部から水平転送部への信号電荷の振り分け部分
の電荷転送部の構成を説明する図、第3図はその駆動方
法を説明する駆動パルス波形図、第4図は従来の二次元
CCD撮像素子の一例を示す構成図、第5図および第6図
はその動作を説明する図である。 1……二次元CCD撮像素子、2……受光素子、3……ト
ランスファーゲート電極、4……垂直CCD、5……垂直C
CD最終電極、6……水平CCD、7……水平CCD、8……転
送ゲート電極、9,10……出力回路、11……保持電極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入射光を受けて光電変換する複数個の受光
    素子と前記受光素子で光電変換され蓄積された被写体か
    らの入射光に対応した信号電荷を一定周期ごとに読み出
    して垂直走査方向に順次転送する複数個の垂直電荷結合
    素子とから成る撮像部と、この撮像部から垂直転送され
    てきた信号電荷を水平走査方法にそれぞれ順次転送する
    第1および第2の水平電荷結合素子から成る水平転送部
    と、この水平転送部から転送されてくる信号電荷を受け
    電圧信号に変換する出力部と、前記垂直電荷結合素子か
    ら順次垂直転送されてきた信号電荷を1水平走査期間蓄
    積し前記撮像部から前記水平転送部へ信号電荷を転送す
    るために水平転送クロックの停止している次の水平ブラ
    ンキング期間までの信号電荷を保持する保持電極とを備
    える二次元CCD撮像素子を駆動する方法において、水平
    ブランキング期間において前記保持電極が保持した一本
    前の水平走査線に相当する信号電荷の水平方向第n番目
    の前記垂直電荷結合素子からの信号電荷を前記第1の水
    平電荷結合素子へ転送しかつ第n+1番目の前記垂直電
    荷結合素子からの信号電荷を前記第2の水平電荷結合素
    子へ転送して水平方向1画素ごとの信号電荷を振り分
    け、次に前記垂直電荷結合素子から順次垂直転送されて
    きた前記一本前の水平走査線の次の走査線の信号電荷を
    前記保持電極に転送し、前記次の水平ブランキング期間
    まで前記保持電極で保持し、前記次の水平ブランキング
    期間にこの保持された信号電荷を前記第1および第2の
    水平電荷結合素子へ転送するように前記保持電極を駆動
    することを特徴とする二次元CCD撮像素子の駆動方法。
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