JPH0846873A - 固体撮像装置の駆動方法と信号処理方法 - Google Patents
固体撮像装置の駆動方法と信号処理方法Info
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- JPH0846873A JPH0846873A JP6176842A JP17684294A JPH0846873A JP H0846873 A JPH0846873 A JP H0846873A JP 6176842 A JP6176842 A JP 6176842A JP 17684294 A JP17684294 A JP 17684294A JP H0846873 A JPH0846873 A JP H0846873A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電子スチルカメラのメカニカルシャッターの
開閉中に、長時間蓄積信号と短時間蓄積信号を、２フィ
ールド分取り出すことができ、電子スチルカメラの高解
像度特性を維持しつつ、Ｓ／Ｎを劣化させることなくダ
イナミックレンジを大幅に拡大する。 【構成】 時刻ｔ＝ｔ１のとき、メカニカルシャッター
が開く。時刻ｔ＝ｔ２のとき信号が蓄積される。時刻ｔ
＝ｔ３のときパルスφＶ１ａがハイレベル（Ｈｉ）にな
り、奇数行目のフォトダイオードに蓄積された信号電荷
が垂直転送部３に読み出される。時刻ｔ＝ｔ４のときに
標準期間信号が蓄積される。時刻ｔ＝ｔ５のときに、パ
ルスφＶ１ｂがハイレベル（Ｈｉ）になり、偶数行目の
フォトダイオードに蓄積された信号電荷が垂直転送部に
読み出される。時刻ｔ＝ｔ６のときにメカニカルシャッ
ターが閉じる。
開閉中に、長時間蓄積信号と短時間蓄積信号を、２フィ
ールド分取り出すことができ、電子スチルカメラの高解
像度特性を維持しつつ、Ｓ／Ｎを劣化させることなくダ
イナミックレンジを大幅に拡大する。 【構成】 時刻ｔ＝ｔ１のとき、メカニカルシャッター
が開く。時刻ｔ＝ｔ２のとき信号が蓄積される。時刻ｔ
＝ｔ３のときパルスφＶ１ａがハイレベル（Ｈｉ）にな
り、奇数行目のフォトダイオードに蓄積された信号電荷
が垂直転送部３に読み出される。時刻ｔ＝ｔ４のときに
標準期間信号が蓄積される。時刻ｔ＝ｔ５のときに、パ
ルスφＶ１ｂがハイレベル（Ｈｉ）になり、偶数行目の
フォトダイオードに蓄積された信号電荷が垂直転送部に
読み出される。時刻ｔ＝ｔ６のときにメカニカルシャッ
ターが閉じる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子スチルカメラ等に利
用できる固体撮像装置の駆動方法と信号処理方法に関す
るものである。
用できる固体撮像装置の駆動方法と信号処理方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、固体撮像素子は電子スチルカメラ
の撮像部などに広く用いられている。中でもインターラ
イン転送方式ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型固体
撮像素子は低雑音特性を有するため特に注力されてい
る。
の撮像部などに広く用いられている。中でもインターラ
イン転送方式ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型固体
撮像素子は低雑音特性を有するため特に注力されてい
る。
【０００３】以下、従来の固体撮像素子について図面を
参照しながら説明する。図４は従来の固体撮像素子を用
いた電子スチルカメラの構成を示す模式図である。
参照しながら説明する。図４は従来の固体撮像素子を用
いた電子スチルカメラの構成を示す模式図である。
【０００４】図４において、１は光電変換機能を有する
フォトダイオード、２はフォトダイオード１に蓄積され
た信号電荷を読み出すための、エンハンスメント型ＭＯ
Ｓ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタからな
る読み出しゲート、３は信号電荷を垂直方向へ転送する
ための、埋め込み型チャンネル構成の垂直転送部、４は
垂直転送を制御するための垂直転送ゲート、５は信号電
荷を水平方向へ転送するための水平転送部、６は出力部
である。
フォトダイオード、２はフォトダイオード１に蓄積され
た信号電荷を読み出すための、エンハンスメント型ＭＯ
Ｓ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタからな
る読み出しゲート、３は信号電荷を垂直方向へ転送する
ための、埋め込み型チャンネル構成の垂直転送部、４は
垂直転送を制御するための垂直転送ゲート、５は信号電
荷を水平方向へ転送するための水平転送部、６は出力部
である。
【０００５】なお、垂直転送部３は、垂直方向へ向けて
隣り合う４個の転送ゲートを含んで１ビットが形成され
る４ゲート１ビット構成であり、また垂直転送部３は読
み出しゲートが１ビット当たり２個付設された構成とな
っている。さらに、各ビットを形成する垂直転送ゲート
４には パルス印加用電極Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４が接
続されるとともに、電極Ｇ１は奇数行（２ｎ−１）の読
み出しゲート２に、Ｇ３は偶数行（２ｎ）の読み出しゲ
ート２にも接続される。
隣り合う４個の転送ゲートを含んで１ビットが形成され
る４ゲート１ビット構成であり、また垂直転送部３は読
み出しゲートが１ビット当たり２個付設された構成とな
っている。さらに、各ビットを形成する垂直転送ゲート
４には パルス印加用電極Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４が接
続されるとともに、電極Ｇ１は奇数行（２ｎ−１）の読
み出しゲート２に、Ｇ３は偶数行（２ｎ）の読み出しゲ
ート２にも接続される。
【０００６】図５（Ａ）は、上記電極Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３
およびＧ４に印加するパルスφＶ１，φＶ２，φＶ３お
よびφＶ４のタイミングチャートであり、同図（Ｂ）は
その部分拡大図である。また、図５（Ｃ）は動作説明図
である。
およびＧ４に印加するパルスφＶ１，φＶ２，φＶ３お
よびφＶ４のタイミングチャートであり、同図（Ｂ）は
その部分拡大図である。また、図５（Ｃ）は動作説明図
である。
【０００７】電極Ｇ１，Ｇ３に印加するパルスφＶ１，
φＶ３は読み出しと転送とを制御し、ハイレベル（Ｈ
ｉ）のときには読み出しがなされ、ミドルレベル（Ｍｉ
ｄ）とローレベル（Ｌｏ）のときには転送がなされる。
電極Ｇ２に印加するパルスφＶ２と、電極Ｇ４に印加す
るパルスφＶ４とは転送を制御し、ハイレベルとローレ
ベルのときには転送がなされる。さらに、撮像素子と光
学レンズとの間には、機械的に光の入射を制御できるメ
カニカルシャッターが配置されている（図示せず）。
φＶ３は読み出しと転送とを制御し、ハイレベル（Ｈ
ｉ）のときには読み出しがなされ、ミドルレベル（Ｍｉ
ｄ）とローレベル（Ｌｏ）のときには転送がなされる。
電極Ｇ２に印加するパルスφＶ２と、電極Ｇ４に印加す
るパルスφＶ４とは転送を制御し、ハイレベルとローレ
ベルのときには転送がなされる。さらに、撮像素子と光
学レンズとの間には、機械的に光の入射を制御できるメ
カニカルシャッターが配置されている（図示せず）。
【０００８】以上のように構成された従来の固体撮像装
置の動作について、図５（Ｃ）を参照して説明する。
置の動作について、図５（Ｃ）を参照して説明する。
【０００９】まず、時刻ｔ＝ｔ１のとき、メカニカルシ
ャッターが開閉し、固体撮像素子に光が入射して、フォ
トダイオード１に信号電荷が蓄積される。つぎに、時刻
ｔ＝ｔ２のときにパルスφＶ１がハイレベルになり、奇
数行目のフォトダイオード１に蓄積された信号電荷が垂
直転送部３に読み出される。つぎに、時刻ｔ＝ｔ３のと
きにパルスφＶ１，φＶ２，φＶ３，φＶ４が転送期間
になり、信号電荷が１水平のブランキング期間に一段ず
つ転送される。さらに、水平転送部および出力部を介し
て第１フィールドの信号を出力する。つぎに、時刻ｔ＝
ｔ４のときにパルスφＶ３がハイレベルになり、偶数行
目のフォトダイオード１に蓄積された信号電荷が垂直転
送部３に読み出される。つぎに、時刻ｔ＝ｔ５のときに
パルスφＶ１，φＶ２，φＶ３，φＶ４が転送期間にな
り、信号電荷が１水平のブランキング期間に一段ずつ転
送される。さらに水平転送部および出力部を介して第２
フィールドの信号を出力する。
ャッターが開閉し、固体撮像素子に光が入射して、フォ
トダイオード１に信号電荷が蓄積される。つぎに、時刻
ｔ＝ｔ２のときにパルスφＶ１がハイレベルになり、奇
数行目のフォトダイオード１に蓄積された信号電荷が垂
直転送部３に読み出される。つぎに、時刻ｔ＝ｔ３のと
きにパルスφＶ１，φＶ２，φＶ３，φＶ４が転送期間
になり、信号電荷が１水平のブランキング期間に一段ず
つ転送される。さらに、水平転送部および出力部を介し
て第１フィールドの信号を出力する。つぎに、時刻ｔ＝
ｔ４のときにパルスφＶ３がハイレベルになり、偶数行
目のフォトダイオード１に蓄積された信号電荷が垂直転
送部３に読み出される。つぎに、時刻ｔ＝ｔ５のときに
パルスφＶ１，φＶ２，φＶ３，φＶ４が転送期間にな
り、信号電荷が１水平のブランキング期間に一段ずつ転
送される。さらに水平転送部および出力部を介して第２
フィールドの信号を出力する。
【００１０】一方、ムービー用カメラとして全画素独立
読み出し方式の固体撮像素子も提案されている。以下、
従来の全画素独立読み出し方式の固体撮像素子の駆動方
法について、図３および図６を参照しながら説明する。
読み出し方式の固体撮像素子も提案されている。以下、
従来の全画素独立読み出し方式の固体撮像素子の駆動方
法について、図３および図６を参照しながら説明する。
【００１１】図３は全画素独立読み出し方式固体撮像素
子の構成を示す模式図である。図３において、１は光電
変換機能を有するフォトダイオード、２はフォトダイオ
ード１に蓄積された信号電荷を読み出すための、エンハ
ンスメント型ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）ト
ランジスタからなる読み出しゲート、３は信号電荷を垂
直方向へ転送する埋め込み型チャンネル構成の垂直転送
部、４は垂直転送を制御する垂直転送ゲート、５ａ，５
ｂは信号電荷を水平方向へ転送する水平転送部、６ａ，
６ｂは出力部である。
子の構成を示す模式図である。図３において、１は光電
変換機能を有するフォトダイオード、２はフォトダイオ
ード１に蓄積された信号電荷を読み出すための、エンハ
ンスメント型ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）ト
ランジスタからなる読み出しゲート、３は信号電荷を垂
直方向へ転送する埋め込み型チャンネル構成の垂直転送
部、４は垂直転送を制御する垂直転送ゲート、５ａ，５
ｂは信号電荷を水平方向へ転送する水平転送部、６ａ，
６ｂは出力部である。
【００１２】なお、垂直転送部３は、垂直方向へ向けて
隣り合う３個の転送ゲートを含んで１ビットが形成され
る３ゲート１ビット構成である。また垂直転送部３は読
み出しゲートが１ビット当たり１個付設された構成とな
っている。さらに、各ビットを形成する垂直転送ゲート
４には パルス印加用電極Ｇ１ａ，Ｇ１ｂ，Ｇ２，Ｇ３
が接続されている。電極Ｇ１ａは奇数行（２ｎ−１）の
読み出しゲート２に、Ｇ１ｂは偶数行（２ｎ）の読み出
しゲート２にも接続される。
隣り合う３個の転送ゲートを含んで１ビットが形成され
る３ゲート１ビット構成である。また垂直転送部３は読
み出しゲートが１ビット当たり１個付設された構成とな
っている。さらに、各ビットを形成する垂直転送ゲート
４には パルス印加用電極Ｇ１ａ，Ｇ１ｂ，Ｇ２，Ｇ３
が接続されている。電極Ｇ１ａは奇数行（２ｎ−１）の
読み出しゲート２に、Ｇ１ｂは偶数行（２ｎ）の読み出
しゲート２にも接続される。
【００１３】図６（Ａ）は上記の電極Ｇ１ａ，Ｇ１ｂ，
Ｇ２およびＧ３に印加するパルスφＶ１ａ，φＶ１ｂ、
φＶ２およびφＶ３のタイミングチャートであり、図６
（Ｂ）はその部分拡大図である。また、図６（Ｃ）は動
作説明図である。
Ｇ２およびＧ３に印加するパルスφＶ１ａ，φＶ１ｂ、
φＶ２およびφＶ３のタイミングチャートであり、図６
（Ｂ）はその部分拡大図である。また、図６（Ｃ）は動
作説明図である。
【００１４】電極Ｇ１ａ，Ｇ１ｂに印加するパルスφＶ
１ａ，φＶ１ｂは読み出しと転送とを制御し、ハイレベ
ル（Ｈｉ）のときには読み出しがなされ、ミドルレベル
（Ｍｉｄ）とローレベル（Ｌｏ）のときには転送がなさ
れる。電極Ｇ２に印加するパルスφＶ２と電極Ｇ３に印
加するパルスφＶ３は転送を制御し、ハイレベルとロー
レベルのときには転送がなされる。
１ａ，φＶ１ｂは読み出しと転送とを制御し、ハイレベ
ル（Ｈｉ）のときには読み出しがなされ、ミドルレベル
（Ｍｉｄ）とローレベル（Ｌｏ）のときには転送がなさ
れる。電極Ｇ２に印加するパルスφＶ２と電極Ｇ３に印
加するパルスφＶ３は転送を制御し、ハイレベルとロー
レベルのときには転送がなされる。
【００１５】以上のように構成された従来の全画素独立
読み出し方式固体撮像装置の動作について、図６を参照
して説明する。
読み出し方式固体撮像装置の動作について、図６を参照
して説明する。
【００１６】まず、時刻ｔ＝ｔ１のときに固体撮像素子
に光が入射して、フォトダイオード１に信号電荷が蓄積
される。つぎに、時刻ｔ＝ｔ２のときにパルスφＶ１ａ
がハイレベルになり、奇数行目のフォトダイオード１に
蓄積された信号電荷が垂直転送部３に読み出される。つ
ぎに、時刻ｔ＝ｔ３のときにパルスφＶ１ａがハイレベ
ルになり、偶数行目のフォトダイオード１に蓄積された
信号電荷が垂直転送部３に読み出される。つぎに時刻ｔ
＝ｔ４のときにパルスφＶ１ａ，φＶ１ｂ，φＶ２，φ
Ｖ３が転送期間になり、信号電荷が１水平のブランキン
グ期間に一段ずつ転送される。さらに、水平転送部およ
び出力部を介して第１フィールドの信号を出力する。第
２フィールドも第１フィールドと同様に出力する。この
ように全画素独立読み出し方式固体撮像装置では１フィ
ールド期間において、すべての画素情報を独立に読み出
し転送することができ、垂直解像度が向上するという特
徴を有する。
に光が入射して、フォトダイオード１に信号電荷が蓄積
される。つぎに、時刻ｔ＝ｔ２のときにパルスφＶ１ａ
がハイレベルになり、奇数行目のフォトダイオード１に
蓄積された信号電荷が垂直転送部３に読み出される。つ
ぎに、時刻ｔ＝ｔ３のときにパルスφＶ１ａがハイレベ
ルになり、偶数行目のフォトダイオード１に蓄積された
信号電荷が垂直転送部３に読み出される。つぎに時刻ｔ
＝ｔ４のときにパルスφＶ１ａ，φＶ１ｂ，φＶ２，φ
Ｖ３が転送期間になり、信号電荷が１水平のブランキン
グ期間に一段ずつ転送される。さらに、水平転送部およ
び出力部を介して第１フィールドの信号を出力する。第
２フィールドも第１フィールドと同様に出力する。この
ように全画素独立読み出し方式固体撮像装置では１フィ
ールド期間において、すべての画素情報を独立に読み出
し転送することができ、垂直解像度が向上するという特
徴を有する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の固体撮像素子では、垂直転送部３で蓄積で
きる最大信号電荷量は１×１０4ｅから１×１０5ｅ程度
しかない。そのため、高輝度の被写体を撮像した場合、
画像つぶれが生じ画質をいちじるしく低下する。また、
蓄積時間を短くすることにより高輝度部の再生は可能に
なるが、その反面標準輝度部のＳ／Ｎが低下するという
問題点を有していた。
ような従来の固体撮像素子では、垂直転送部３で蓄積で
きる最大信号電荷量は１×１０4ｅから１×１０5ｅ程度
しかない。そのため、高輝度の被写体を撮像した場合、
画像つぶれが生じ画質をいちじるしく低下する。また、
蓄積時間を短くすることにより高輝度部の再生は可能に
なるが、その反面標準輝度部のＳ／Ｎが低下するという
問題点を有していた。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の固体撮像装置の駆動方法は、光電変換部
と、光電変換部への光入射を制御するシャッター部と、
光電変換部の信号を転送し、光電変換部と同数以上の段
数有する転送部と、光電変換部と転送部とを結合させて
光電変換部に蓄積された信号の読み出しを制御する読み
出しスイッチ部とを備え、一周期がシャッター部の開放
期間とシャッター部の遮断期間とからなり、開放期間に
少なくとも第１，第２の信号読み出しを行い、遮断期間
に第３，第４の信号読み出しを少なくとも行い、シャッ
ター部の開放から第１の信号読み出しまでの期間と第２
の信号読み出しからシャッター部の遮断までの期間が等
しい。
めに本発明の固体撮像装置の駆動方法は、光電変換部
と、光電変換部への光入射を制御するシャッター部と、
光電変換部の信号を転送し、光電変換部と同数以上の段
数有する転送部と、光電変換部と転送部とを結合させて
光電変換部に蓄積された信号の読み出しを制御する読み
出しスイッチ部とを備え、一周期がシャッター部の開放
期間とシャッター部の遮断期間とからなり、開放期間に
少なくとも第１，第２の信号読み出しを行い、遮断期間
に第３，第４の信号読み出しを少なくとも行い、シャッ
ター部の開放から第１の信号読み出しまでの期間と第２
の信号読み出しからシャッター部の遮断までの期間が等
しい。
【００１９】また、第１，第４の信号読み出しと第２，
第３の信号読み出しにより読み出される信号の蓄積時間
が異なる。
第３の信号読み出しにより読み出される信号の蓄積時間
が異なる。
【００２０】また、第１，第４の信号読み出しにより読
み出される信号が第２，第３の信号読み出しにより読み
出される信号より蓄積時間が短い。
み出される信号が第２，第３の信号読み出しにより読み
出される信号より蓄積時間が短い。
【００２１】上記問題点を解決するために本発明の固体
撮像装置の信号処理方法は、光電変換部と、光電変換部
への光入射を制御するシャッター部と、光電変換部の信
号を転送し、光電変換部と同数以上の段数有する転送部
と、光電変換部と転送部とを結合させて光電変換部に蓄
積された信号の読み出しを制御する読み出しスイッチ部
とを備え、一周期がシャッター部の開放期間とシャッタ
ー部の遮断期間とからなり、開放期間に少なくとも第
１，第２の信号読み出しを行い、遮断期間に第３，第４
の信号読み出しを少なくとも行い、シャッター部の開放
から第１の信号読み出しまでの期間と第２の信号読み出
しからシャッター部の遮断までの期間が等しく、第１の
信号読み出しにより読み出された（２ｎ−１）行目の信
号と第２の信号読み出しにより読み出された２ｎ行目の
信号とを出力し、次に第３の信号読み出しにより読み出
された２ｎ行目の信号と第４の信号読み出しにより読み
出された（２ｎ−１）行目の信号とを出力し、所定の信
号処理を行う。
撮像装置の信号処理方法は、光電変換部と、光電変換部
への光入射を制御するシャッター部と、光電変換部の信
号を転送し、光電変換部と同数以上の段数有する転送部
と、光電変換部と転送部とを結合させて光電変換部に蓄
積された信号の読み出しを制御する読み出しスイッチ部
とを備え、一周期がシャッター部の開放期間とシャッタ
ー部の遮断期間とからなり、開放期間に少なくとも第
１，第２の信号読み出しを行い、遮断期間に第３，第４
の信号読み出しを少なくとも行い、シャッター部の開放
から第１の信号読み出しまでの期間と第２の信号読み出
しからシャッター部の遮断までの期間が等しく、第１の
信号読み出しにより読み出された（２ｎ−１）行目の信
号と第２の信号読み出しにより読み出された２ｎ行目の
信号とを出力し、次に第３の信号読み出しにより読み出
された２ｎ行目の信号と第４の信号読み出しにより読み
出された（２ｎ−１）行目の信号とを出力し、所定の信
号処理を行う。
【００２２】また、第２，第３の信号読み出しにより読
み出される信号を飽和レベルで電気的にクリップし、第
１，第４の読み出しにより読み出される信号をクリップ
した第１，第４の読み出しにより読み出される信号と加
算演算処理して出力する。
み出される信号を飽和レベルで電気的にクリップし、第
１，第４の読み出しにより読み出される信号をクリップ
した第１，第４の読み出しにより読み出される信号と加
算演算処理して出力する。
【００２３】
【作用】上記構成により、２種類の蓄積時間による信号
電荷を出力することが可能となり、電子スチルカメラの
高解像度特性を維持しつつ、信号が飽和レベルに達して
いない場合は、長蓄積時間による信号電荷が主体となり
Ｓ／Ｎを低下させることがない。また、長蓄積時間では
信号が飽和レベルに達する場合は、短い蓄積時間の信号
を加算することにより、高輝度部の画像を再生すること
ができ、ダイナミックレンジを大幅に改善することがで
きる。
電荷を出力することが可能となり、電子スチルカメラの
高解像度特性を維持しつつ、信号が飽和レベルに達して
いない場合は、長蓄積時間による信号電荷が主体となり
Ｓ／Ｎを低下させることがない。また、長蓄積時間では
信号が飽和レベルに達する場合は、短い蓄積時間の信号
を加算することにより、高輝度部の画像を再生すること
ができ、ダイナミックレンジを大幅に改善することがで
きる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。本駆動方法と信号処理方法に用い
る固体撮像装置は図３に示す全画素独立読み出し方式固
体撮像装置を用いる。
照しながら説明する。本駆動方法と信号処理方法に用い
る固体撮像装置は図３に示す全画素独立読み出し方式固
体撮像装置を用いる。
【００２５】図１は本実施例における固体撮像装置の駆
動方法と信号電荷の転送される様子を模式的に示した図
である。図１（Ａ）は、電極Ｇ１ａ，Ｇ１ｂ，Ｇ２およ
びＧ３に印加するパルスφＶ１ａ、φＶ１ｂ、φＶ２お
よびφＶ３のタイミングチャートであり、図１（Ｂ）は
その部分拡大図である。図１（Ｃ）は短い蓄積時間フォ
トダイオードに蓄積された信号電荷Ｑ１と、長い蓄積時
間フォトダイオードに蓄積された信号電荷Ｑ２を示す図
である。
動方法と信号電荷の転送される様子を模式的に示した図
である。図１（Ａ）は、電極Ｇ１ａ，Ｇ１ｂ，Ｇ２およ
びＧ３に印加するパルスφＶ１ａ、φＶ１ｂ、φＶ２お
よびφＶ３のタイミングチャートであり、図１（Ｂ）は
その部分拡大図である。図１（Ｃ）は短い蓄積時間フォ
トダイオードに蓄積された信号電荷Ｑ１と、長い蓄積時
間フォトダイオードに蓄積された信号電荷Ｑ２を示す図
である。
【００２６】図２（Ａ）は信号処理回路の概略構成図、
図２（Ｂ）はその各部の信号波形を示す図である。図２
（Ａ）において、７は出力部６の信号を飽和レベルでク
リップするクリップ部、８は加算部である。
図２（Ｂ）はその各部の信号波形を示す図である。図２
（Ａ）において、７は出力部６の信号を飽和レベルでク
リップするクリップ部、８は加算部である。
【００２７】まず、図１に示すように、時刻ｔ＝ｔ１の
とき、メカニカルシャッターが開き、固体撮像素子に光
が入射される。つぎに、時刻ｔ＝ｔ２のときに短い期間
（たとえば１／１０００秒）信号が蓄積される。つぎ
に、時刻ｔ＝ｔ３のときにパルスφＶ１ａがハイレベル
になり、奇数行目のフォトダイオード１に蓄積された信
号電荷が垂直転送部３に読み出される。つぎに、時刻ｔ
＝ｔ４のときに標準期間（たとえば１／６０秒）信号が
蓄積される。つぎに、時刻ｔ＝ｔ５のときにパルスφＶ
１ｂがハイレベルになり、偶数行目のフォトダイオード
１に蓄積された信号電荷が垂直転送部３に読み出され
る。つぎに、時刻ｔ＝ｔ６のときにメカニカルシャッタ
ーが閉じ、固体撮像素子への光が遮断される。このとき
に短い期間（たとえば１／１０００秒）信号が蓄積され
る。つぎに、時刻ｔ＝ｔ７のときにパルスφＶ１ａ，φ
Ｖ１ｂ，φＶ２，φＶ３が転送期間になり、信号電荷が
１水平のブランキング期間に２段ずつ転送される、さら
に水平転送部５を介して出力部６ａでは標準期間蓄積し
た信号を、出力部６ｂでは短い時間蓄積した信号を第１
フィールドの信号として出力する。つぎに、時刻ｔ＝ｔ
８のときにパルスφＶ１ａがハイレベルになり、奇数数
行目のフォトダイオード１に短い期間（たとえば１／１
０００秒）蓄積された信号電荷が垂直転送部３に読み出
される。つぎに、時刻ｔ＝ｔ９のときにパルスφＶ１ｂ
がハイレベルになり、偶数行目のフォトダイオード１に
蓄積された信号電荷が垂直転送部３に読み出される。つ
ぎに時刻ｔ＝ｔ１０のときにパルスφＶ１ａ，φＶ１
ｂ，φＶ２，φＶ３が転送期間になり、信号電荷が１水
平のブランキング期間に２段ずつ転送される。さらに、
水平転送部５を介して出力部６ａでは標準期間蓄積した
信号を出力部６ｂでは短い時間蓄積した信号を第１フィ
ールドの信号を出力する。
とき、メカニカルシャッターが開き、固体撮像素子に光
が入射される。つぎに、時刻ｔ＝ｔ２のときに短い期間
（たとえば１／１０００秒）信号が蓄積される。つぎ
に、時刻ｔ＝ｔ３のときにパルスφＶ１ａがハイレベル
になり、奇数行目のフォトダイオード１に蓄積された信
号電荷が垂直転送部３に読み出される。つぎに、時刻ｔ
＝ｔ４のときに標準期間（たとえば１／６０秒）信号が
蓄積される。つぎに、時刻ｔ＝ｔ５のときにパルスφＶ
１ｂがハイレベルになり、偶数行目のフォトダイオード
１に蓄積された信号電荷が垂直転送部３に読み出され
る。つぎに、時刻ｔ＝ｔ６のときにメカニカルシャッタ
ーが閉じ、固体撮像素子への光が遮断される。このとき
に短い期間（たとえば１／１０００秒）信号が蓄積され
る。つぎに、時刻ｔ＝ｔ７のときにパルスφＶ１ａ，φ
Ｖ１ｂ，φＶ２，φＶ３が転送期間になり、信号電荷が
１水平のブランキング期間に２段ずつ転送される、さら
に水平転送部５を介して出力部６ａでは標準期間蓄積し
た信号を、出力部６ｂでは短い時間蓄積した信号を第１
フィールドの信号として出力する。つぎに、時刻ｔ＝ｔ
８のときにパルスφＶ１ａがハイレベルになり、奇数数
行目のフォトダイオード１に短い期間（たとえば１／１
０００秒）蓄積された信号電荷が垂直転送部３に読み出
される。つぎに、時刻ｔ＝ｔ９のときにパルスφＶ１ｂ
がハイレベルになり、偶数行目のフォトダイオード１に
蓄積された信号電荷が垂直転送部３に読み出される。つ
ぎに時刻ｔ＝ｔ１０のときにパルスφＶ１ａ，φＶ１
ｂ，φＶ２，φＶ３が転送期間になり、信号電荷が１水
平のブランキング期間に２段ずつ転送される。さらに、
水平転送部５を介して出力部６ａでは標準期間蓄積した
信号を出力部６ｂでは短い時間蓄積した信号を第１フィ
ールドの信号を出力する。
【００２８】出力部６ａ，６ｂから出力された信号は、
クリップ部７と、加算部８を介して出力される。グレー
スケール（ＥＩＡＪにより定めるＣ１チャート）撮像時
のａ点，ｂ点，ｃ点，ｄ点の信号波形を示す。クリップ
部７によりｂ点の信号波形の中で飽和レベルに達した信
号のみクリップしたのがｃ点の信号波形である。さら
に、ｂ点，ｃ点の信号を加算部８により加算したのがｄ
点の信号波形である。
クリップ部７と、加算部８を介して出力される。グレー
スケール（ＥＩＡＪにより定めるＣ１チャート）撮像時
のａ点，ｂ点，ｃ点，ｄ点の信号波形を示す。クリップ
部７によりｂ点の信号波形の中で飽和レベルに達した信
号のみクリップしたのがｃ点の信号波形である。さら
に、ｂ点，ｃ点の信号を加算部８により加算したのがｄ
点の信号波形である。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、一回のメカニカルシャ
ッターの開閉中に、長時間蓄積信号と短時間蓄積信号
を、２フィールド分取り出すことができ、電子スチルカ
メラの高解像度特性を維持しつつ、Ｓ／Ｎを劣化させる
ことなくダイナミックレンジを大幅に拡大することがで
きる。
ッターの開閉中に、長時間蓄積信号と短時間蓄積信号
を、２フィールド分取り出すことができ、電子スチルカ
メラの高解像度特性を維持しつつ、Ｓ／Ｎを劣化させる
ことなくダイナミックレンジを大幅に拡大することがで
きる。
【図１】（Ａ）は本発明の一実施例における固体撮像装
置の駆動方法を説明するための電極印加パルスのタイミ
ングチャート （Ｂ）は図（Ａ）のａ部分拡大図 （Ｃ）は信号電荷の転送される様子を模式的に示した図
置の駆動方法を説明するための電極印加パルスのタイミ
ングチャート （Ｂ）は図（Ａ）のａ部分拡大図 （Ｃ）は信号電荷の転送される様子を模式的に示した図
【図２】（Ａ）は本発明の一実施例における信号処理を
説明するためのブロック図 （Ｂ）はその信号波形図
説明するためのブロック図 （Ｂ）はその信号波形図
【図３】全画素独立読み出し方式の固体撮像素子の構成
を示す図
を示す図
【図４】従来の駆動方法に用いる固体撮像素子の構成を
示す図
示す図
【図５】（Ａ）は図４に示した構成の固体撮像装置の駆
動方法を説明するための電極印加パルスのタイミングチ
ャート （Ｂ）は図（Ａ）のａ部分拡大図 （Ｃ）は信号電荷の転送される様子を模式的に示した図
動方法を説明するための電極印加パルスのタイミングチ
ャート （Ｂ）は図（Ａ）のａ部分拡大図 （Ｃ）は信号電荷の転送される様子を模式的に示した図
【図６】（Ａ）は全画素独立読み出し方式固体撮像素子
の従来の駆動方法を説明するための電極印加パルスのタ
イミングチャート （Ｂ）は図（Ａ）のａ部分拡大図 （Ｃ）は信号電荷の転送される様子を模式的に示した図
の従来の駆動方法を説明するための電極印加パルスのタ
イミングチャート （Ｂ）は図（Ａ）のａ部分拡大図 （Ｃ）は信号電荷の転送される様子を模式的に示した図
１ フォトダイオード ２ 読み出しゲート ３ 垂直転送部 ４ 垂直転送ゲート ５ 水平転送部 ６，６ａ，６ｂ 出力部 Ｇ１〜Ｇ４，Ｇ１ａ，Ｇ１ｂ パルス印加用電極 ７ クリップ部 ８ 加算部
Claims (5)
- 【請求項１】 光電変換部と、前記光電変換部への光入
射を制御するシャッター部と、前記光電変換部の信号を
転送し、前記光電変換部と同数以上の段数有する転送部
と、前記光電変換部と前記転送部とを結合させて前記光
電変換部に蓄積された信号の読み出しを制御する読み出
しスイッチ部とを備え、一周期が前記シャッター部の開
放期間と前記シャッター部の遮断期間とからなり、前記
開放期間に少なくとも第１，第２の信号読み出しを行
い、前記遮断期間に第３，第４の信号読み出しを少なく
とも行い、前記シャッター部の開放から前記第１の信号
読み出しまでの期間と前記第２の信号読み出しから前記
シャッター部の遮断までの期間が等しいことを特徴とす
る固体撮像装置の駆動方法。 - 【請求項２】 前記第１，第４の信号読み出しと前記第
２，第３の信号読み出しにより読み出される信号の蓄積
時間が異なることを特徴とする請求項１記載の固体撮像
装置の駆動方法。 - 【請求項３】 前記第１，第４の信号読み出しにより読
み出される信号が前記第２，第３の信号読み出しにより
読み出される信号より蓄積時間が短いことを特徴とする
請求項１記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 【請求項４】 光電変換部と、前記光電変換部への光入
射を制御するシャッター部と、前記光電変換部の信号を
転送し、前記光電変換部と同数以上の段数有する転送部
と、前記光電変換部と前記転送部とを結合させて前記光
電変換部に蓄積された信号の読み出しを制御する読み出
しスイッチ部とを備え、一周期が前記シャッター部の開
放期間と前記シャッター部の遮断期間とからなり、前記
開放期間に少なくとも第１，第２の信号読み出しを行
い、前記遮断期間に第３，第４の信号読み出しを少なく
とも行い、前記シャッター部の開放から前記第１の信号
読み出しまでの期間と前記第２の信号読み出しから前記
シャッター部の遮断までの期間が等しく、前記第１の信
号読み出しにより読み出された（２ｎ−１）行目の信号
と前記第２の信号読み出しにより読み出された２ｎ行目
の信号とを出力し、次に前記第３の信号読み出しにより
読み出された２ｎ行目の信号と前記第４の信号読み出し
により読み出された（２ｎ−１）行目の信号とを出力
し、所定の信号処理を行うことを特徴とするの固体撮像
装置の信号処理方法。 - 【請求項５】 前記第２，第３の信号読み出しにより読
み出される信号を飽和レベルで電気的にクリップし、前
記第１，第４の読み出しにより読み出される信号を前記
クリップした第１，第４の読み出しにより読み出される
信号と加算演算処理して出力することを特徴とする請求
項４記載の固体撮像装置の信号処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6176842A JP2986685B2 (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 固体撮像装置の駆動方法と信号処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6176842A JP2986685B2 (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 固体撮像装置の駆動方法と信号処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0846873A true JPH0846873A (ja) | 1996-02-16 |
| JP2986685B2 JP2986685B2 (ja) | 1999-12-06 |
Family
ID=16020789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6176842A Expired - Fee Related JP2986685B2 (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 固体撮像装置の駆動方法と信号処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2986685B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003032555A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-01-31 | Olympus Optical Co Ltd | 撮像装置 |
| WO2008069015A1 (ja) * | 2006-12-07 | 2008-06-12 | Sony Corporation | 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および撮像装置 |
| EP1947842A2 (en) * | 2007-01-22 | 2008-07-23 | OmniVision Technologies, Inc. | Image sensors with blooming reduction mechanisms |
-
1994
- 1994-07-28 JP JP6176842A patent/JP2986685B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003032555A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-01-31 | Olympus Optical Co Ltd | 撮像装置 |
| WO2008069015A1 (ja) * | 2006-12-07 | 2008-06-12 | Sony Corporation | 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および撮像装置 |
| JP2008147818A (ja) * | 2006-12-07 | 2008-06-26 | Sony Corp | 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および撮像装置 |
| US8274588B2 (en) | 2006-12-07 | 2012-09-25 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, method for driving the same, and imaging device |
| US8964077B2 (en) | 2006-12-07 | 2015-02-24 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, method for driving the same, and imaging device |
| EP1947842A2 (en) * | 2007-01-22 | 2008-07-23 | OmniVision Technologies, Inc. | Image sensors with blooming reduction mechanisms |
| EP1947842A3 (en) * | 2007-01-22 | 2010-11-24 | OmniVision Technologies, Inc. | Image sensors with blooming reduction mechanisms |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2986685B2 (ja) | 1999-12-06 |
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