JPH0856312A - 固体撮像素子及びその駆動方法 - Google Patents
固体撮像素子及びその駆動方法Info
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- JPH0856312A JPH0856312A JP6209332A JP20933294A JPH0856312A JP H0856312 A JPH0856312 A JP H0856312A JP 6209332 A JP6209332 A JP 6209332A JP 20933294 A JP20933294 A JP 20933294A JP H0856312 A JPH0856312 A JP H0856312A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】垂直方向の画素数が従来の整数倍となった固体
撮像素子において、従来の固体撮像素子と互換のフレー
ム蓄積駆動モードを実現する。 【構成】垂直方向にテレビジョン方式のｎ倍の画素数を
有する固体撮像素子において、垂直方向に連続するｎ個
の受光部を１組とし、垂直転送電極のうち読み出し電極
が受光部の組毎に別駆動とされ、受光部から垂直転送部
に１組おきに独立して蓄積電荷を読み出すように構成さ
れた電極構造を有する。２：１インタレース駆動におい
ては、第１フィールドでは１の組の受光部のみに読み出
しパルスを印加して該組の電荷を読み出し、第２フィー
ルドでは別の組の受光部のみに読み出しパルスを印加し
該組の電荷のみを読み出す。
撮像素子において、従来の固体撮像素子と互換のフレー
ム蓄積駆動モードを実現する。 【構成】垂直方向にテレビジョン方式のｎ倍の画素数を
有する固体撮像素子において、垂直方向に連続するｎ個
の受光部を１組とし、垂直転送電極のうち読み出し電極
が受光部の組毎に別駆動とされ、受光部から垂直転送部
に１組おきに独立して蓄積電荷を読み出すように構成さ
れた電極構造を有する。２：１インタレース駆動におい
ては、第１フィールドでは１の組の受光部のみに読み出
しパルスを印加して該組の電荷を読み出し、第２フィー
ルドでは別の組の受光部のみに読み出しパルスを印加し
該組の電荷のみを読み出す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体撮像素子に関し、特
に、固体撮像素子における受光部からの電荷の読み出し
を制御する電極構造に関する。
に、固体撮像素子における受光部からの電荷の読み出し
を制御する電極構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は、従来の固体撮像素子の構成を示
すブロック図である。図５に示すように、従来の固体撮
像素子においては、受光部５１に隣接して垂直転送部５
２が配設され、垂直転送部５２は、受光部５１から読み
出された電荷を垂直方向に転送する垂直転送電極φＶ1
〜φＶ4を備えている。
すブロック図である。図５に示すように、従来の固体撮
像素子においては、受光部５１に隣接して垂直転送部５
２が配設され、垂直転送部５２は、受光部５１から読み
出された電荷を垂直方向に転送する垂直転送電極φＶ1
〜φＶ4を備えている。
【０００３】垂直転送電極φＶ1〜φＶ4の配置は、テレ
ビジョン方式で適用されている２：１インタレース駆動
を前提として、垂直転送電極φＶ4とφＶ1、φＶ2とφ
Ｖ3とが対になりそれぞれ１つの受光部に対応するよう
にした構成が一般的である。このうち、垂直転送電極φ
Ｖ1とφＶ3は、受光部５１から垂直転送部５２への読み
出しを制御する電荷読み出し電極を兼ねている。
ビジョン方式で適用されている２：１インタレース駆動
を前提として、垂直転送電極φＶ4とφＶ1、φＶ2とφ
Ｖ3とが対になりそれぞれ１つの受光部に対応するよう
にした構成が一般的である。このうち、垂直転送電極φ
Ｖ1とφＶ3は、受光部５１から垂直転送部５２への読み
出しを制御する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の駆動方法とし
て、フィールド蓄積モードがある。
て、フィールド蓄積モードがある。
【０００５】フィールド蓄積モードにおいては、第１フ
ィールドにおいて垂直方向に隣接する２つの受光部に蓄
えられた電荷を垂直転送部５２に読み出して混合し、混
合した電荷を１水平期間毎に垂直転送部５２の１段分、
すなわち１組のφＶ1〜φＶ4の垂直転送電極分だけ水平
転送部５３の方向へ転送し、水平転送部５３に最も近い
電荷から水平転送部５３へ順次転送されてゆく。
ィールドにおいて垂直方向に隣接する２つの受光部に蓄
えられた電荷を垂直転送部５２に読み出して混合し、混
合した電荷を１水平期間毎に垂直転送部５２の１段分、
すなわち１組のφＶ1〜φＶ4の垂直転送電極分だけ水平
転送部５３の方向へ転送し、水平転送部５３に最も近い
電荷から水平転送部５３へ順次転送されてゆく。
【０００６】水平転送部５３においては、水平転送電極
φＨ1、φＨ2に２相の駆動パルスが印加され、垂直転送
部５２から転送された電荷を、１水平期間内に水平転送
部５３から出力部５４へ転送して電気信号として出力す
る。
φＨ1、φＨ2に２相の駆動パルスが印加され、垂直転送
部５２から転送された電荷を、１水平期間内に水平転送
部５３から出力部５４へ転送して電気信号として出力す
る。
【０００７】第２フィールドでは、第１フィールドとは
垂直方向に１画素分ずれた２画素の組み合わせにて、電
荷を垂直転送部５２へ読み出して混合し、第１フィール
ドと同様にして、水平転送部５３を経て出力部５４より
出力する。
垂直方向に１画素分ずれた２画素の組み合わせにて、電
荷を垂直転送部５２へ読み出して混合し、第１フィール
ドと同様にして、水平転送部５３を経て出力部５４より
出力する。
【０００８】固体撮像素子において垂直方向の画素数を
増やせば、増加分だけ解像度を向上させることができ
る。
増やせば、増加分だけ解像度を向上させることができ
る。
【０００９】その際、高解像度を実現させるとともに、
上述したような従来のテレビジョンシステム等との互換
性を保持するためには、垂直方向の画素数を従来の固体
撮像素子の整数倍にしたほうが都合がよい。
上述したような従来のテレビジョンシステム等との互換
性を保持するためには、垂直方向の画素数を従来の固体
撮像素子の整数倍にしたほうが都合がよい。
【００１０】これは、例えば、垂直方向の画素数を従来
の固体撮像素子の２倍とした場合、垂直方向に隣接する
２つの受光部を１組とすると、垂直方向の受光部の組の
数は従来の固体撮像素子の垂直画素数と同一となり、１
組の受光部を従来の固体撮像素子の受光部１つとみなす
ことができるためである。
の固体撮像素子の２倍とした場合、垂直方向に隣接する
２つの受光部を１組とすると、垂直方向の受光部の組の
数は従来の固体撮像素子の垂直画素数と同一となり、１
組の受光部を従来の固体撮像素子の受光部１つとみなす
ことができるためである。
【００１１】この場合、従来のテレビションシステム等
と互換性を持たせるための駆動方法は、垂直方向に隣接
する受光部５１の電荷混合を、図８(A)に示すように、
水平ブランキング期間に垂直転送パルスを２回印加し
て、１水平期間に垂直転送部５２の２段分、すなわち、
２組のφＶ1〜φＶ4の垂直転送電極分だけ水平転送部５
３の方向へ電荷を転送することにより実現できる。な
お、図８(B)には、水平ブランキング期間に垂直転送パ
ルスを１回印加し、１水平期間に垂直転送部５２の１段
分電荷を転送する従来方式が示されている。
と互換性を持たせるための駆動方法は、垂直方向に隣接
する受光部５１の電荷混合を、図８(A)に示すように、
水平ブランキング期間に垂直転送パルスを２回印加し
て、１水平期間に垂直転送部５２の２段分、すなわち、
２組のφＶ1〜φＶ4の垂直転送電極分だけ水平転送部５
３の方向へ電荷を転送することにより実現できる。な
お、図８(B)には、水平ブランキング期間に垂直転送パ
ルスを１回印加し、１水平期間に垂直転送部５２の１段
分電荷を転送する従来方式が示されている。
【００１２】ここで、水平転送部５３で混合する受光部
５１の組の電荷を、１フィールド毎に垂直方向に受光部
の組を１組ずつずらしてゆくことにより、従来の固体撮
像素子における２：１インタレース駆動と同等の駆動が
可能となる。
５１の組の電荷を、１フィールド毎に垂直方向に受光部
の組を１組ずつずらしてゆくことにより、従来の固体撮
像素子における２：１インタレース駆動と同等の駆動が
可能となる。
【００１３】このようにして、垂直転送電極φＶ1〜φ
Ｖ4と同一の電極構成を採用した場合でも、高解像度の
機能を持ち、且つ従来の駆動方法との互換性を備えた固
体撮像素子を実現することができる。
Ｖ4と同一の電極構成を採用した場合でも、高解像度の
機能を持ち、且つ従来の駆動方法との互換性を備えた固
体撮像素子を実現することができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】固体撮像素子の２：１
インタレース駆動には、前記したフィールド蓄積モード
の他に、スチール撮像等を行うフレーム蓄積モードがあ
る。
インタレース駆動には、前記したフィールド蓄積モード
の他に、スチール撮像等を行うフレーム蓄積モードがあ
る。
【００１５】前記フィールド蓄積モードでは、垂直方向
に隣接する画素の電荷を混合させているため、垂直方向
の画素数を増加した場合に、テレビモニタ等に画像を出
力させたときには、走査線の数に対応するだけの解像度
が得られないことになる。
に隣接する画素の電荷を混合させているため、垂直方向
の画素数を増加した場合に、テレビモニタ等に画像を出
力させたときには、走査線の数に対応するだけの解像度
が得られないことになる。
【００１６】フレーム蓄積モードでは、垂直方向の１画
素おきに、垂直転送部へ電荷を読み出すタイミングを１
フィールド毎にずらすことにより、個々の受光部の信号
が独立して出力されるので、テレビモニタに画像出力さ
せたとき、走査線の数に対応する解像度が得られること
になる。
素おきに、垂直転送部へ電荷を読み出すタイミングを１
フィールド毎にずらすことにより、個々の受光部の信号
が独立して出力されるので、テレビモニタに画像出力さ
せたとき、走査線の数に対応する解像度が得られること
になる。
【００１７】従って、フレーム蓄積モードは、静止画等
のスチール撮像をする場合には、フィールド蓄積駆動よ
りも解像度の面で有利となる。
のスチール撮像をする場合には、フィールド蓄積駆動よ
りも解像度の面で有利となる。
【００１８】垂直方向の画素数を２倍にした固体撮像素
子において、従来の固体撮像素子にて説明したように、
垂直転送電極φＶ1〜φＶ4から成る４相の垂直転送駆動
とした場合、２つの受光部を１組とし、１組の受光部に
対して４種類の垂直転送電極φＶ1〜φＶ4が対応し、こ
のうち２種類の電極φＶ1、φＶ3が電荷読み出し電極を
兼用することになる。
子において、従来の固体撮像素子にて説明したように、
垂直転送電極φＶ1〜φＶ4から成る４相の垂直転送駆動
とした場合、２つの受光部を１組とし、１組の受光部に
対して４種類の垂直転送電極φＶ1〜φＶ4が対応し、こ
のうち２種類の電極φＶ1、φＶ3が電荷読み出し電極を
兼用することになる。
【００１９】この場合の駆動の様子を、図６のタイミン
グチャートと、図７の電極配置及び電荷読み出しの説明
図とを参照して説明する。
グチャートと、図７の電極配置及び電荷読み出しの説明
図とを参照して説明する。
【００２０】図７に示すように、垂直転送電極は水平転
送部へ向かって、φＶ2、φＶ3、φＶ4、φＶ1の順に繰
り返し並んでおり、φＶ2とφＶ3、φＶ4とφＶ1とが対
となり、受光部Ｐ3、Ｐ1にそれぞれ対応して配置されて
いる。
送部へ向かって、φＶ2、φＶ3、φＶ4、φＶ1の順に繰
り返し並んでおり、φＶ2とφＶ3、φＶ4とφＶ1とが対
となり、受光部Ｐ3、Ｐ1にそれぞれ対応して配置されて
いる。
【００２１】図６に示すように、第１フィールドの時刻
ｔ1、ｔ2、および第２フィールドの時刻ｔ3、ｔ4に、電
荷読み出し電極φＶ1、φＶ3に読み出しパルスが印加さ
れる。なお、電荷読み出し電極として兼用される垂直転
送電極φＶ1、φＶ3に印加される読み出しパルスは、実
際には図９に示すように、垂直転送パルスに重畳された
信号波形にて供給される。
ｔ1、ｔ2、および第２フィールドの時刻ｔ3、ｔ4に、電
荷読み出し電極φＶ1、φＶ3に読み出しパルスが印加さ
れる。なお、電荷読み出し電極として兼用される垂直転
送電極φＶ1、φＶ3に印加される読み出しパルスは、実
際には図９に示すように、垂直転送パルスに重畳された
信号波形にて供給される。
【００２２】垂直方向に隣接する２つの受光部Ｐ1とＰ3
は一組とされ、電荷読み出し電極φＶ1とφＶ3にそれぞ
れ接続されており、電荷読み出し電極φＶ1、φＶ3にそ
れぞれ読み出しパルスがタイミングｔ1、ｔ2で印加され
た時に、受光部Ｐ3、Ｐ1にて受光した電荷が垂直転送部
５２にそれぞれ転送される。
は一組とされ、電荷読み出し電極φＶ1とφＶ3にそれぞ
れ接続されており、電荷読み出し電極φＶ1、φＶ3にそ
れぞれ読み出しパルスがタイミングｔ1、ｔ2で印加され
た時に、受光部Ｐ3、Ｐ1にて受光した電荷が垂直転送部
５２にそれぞれ転送される。
【００２３】図７を参照して、垂直転送部５２の電荷の
状態として、例えば図示ａは、電荷読み出し電極φＶ3
に時刻ｔ1にて読み出しパルスが印加され受光部Ｐ3から
垂直転送部５２に読み出された電荷の状態を表してい
る。なお、斜線部は、垂直転送電極に垂直転送パルスを
印加したとき、その電極の下に形成されるポテンシャル
井戸（平面配置）を表している。
状態として、例えば図示ａは、電荷読み出し電極φＶ3
に時刻ｔ1にて読み出しパルスが印加され受光部Ｐ3から
垂直転送部５２に読み出された電荷の状態を表してい
る。なお、斜線部は、垂直転送電極に垂直転送パルスを
印加したとき、その電極の下に形成されるポテンシャル
井戸（平面配置）を表している。
【００２４】電荷読み出し電極φＶ3に印加された読み
出しパルスで受光部Ｐ3から読み出された電荷は、次の
垂直転送電極φＶ4の垂直転送パルスで電極φＶ4に移さ
れる（図示ｂ参照）。次に、垂直転送電極φＶ2が切れ
て、垂直転送電極φＶ3、φＶ4の下に電荷が蓄積され
（図示ｃ参照）、さらに時刻ｔ2にて電極φＶ1に印加さ
れる読み出しパルスで受光部Ｐ1の電荷が読み出され、
垂直転送電極φＶ1の下までポテンシャル井戸が転送さ
れた電極φＶ3、φＶ4の下に蓄積されていた電荷（図示
ｄ参照）と合成され、電極φＶ3が切れた時、２つの画
素Ｐ1、Ｐ3の合成電荷が生成される（図示ｅ参照）。図
７において、網掛線で示す電荷の状態は、２画素分の電
荷に対応するポテンシャル井戸を表す。
出しパルスで受光部Ｐ3から読み出された電荷は、次の
垂直転送電極φＶ4の垂直転送パルスで電極φＶ4に移さ
れる（図示ｂ参照）。次に、垂直転送電極φＶ2が切れ
て、垂直転送電極φＶ3、φＶ4の下に電荷が蓄積され
（図示ｃ参照）、さらに時刻ｔ2にて電極φＶ1に印加さ
れる読み出しパルスで受光部Ｐ1の電荷が読み出され、
垂直転送電極φＶ1の下までポテンシャル井戸が転送さ
れた電極φＶ3、φＶ4の下に蓄積されていた電荷（図示
ｄ参照）と合成され、電極φＶ3が切れた時、２つの画
素Ｐ1、Ｐ3の合成電荷が生成される（図示ｅ参照）。図
７において、網掛線で示す電荷の状態は、２画素分の電
荷に対応するポテンシャル井戸を表す。
【００２５】図７に示すように、垂直方向に隣接する受
光部のＰ1、Ｐ3の組と、受光部Ｐ1′、Ｐ3´の組では、
電極の配置が全く同一となるため、受光部の各組から同
時刻に蓄積された電荷が同時に読み出されることにな
る。
光部のＰ1、Ｐ3の組と、受光部Ｐ1′、Ｐ3´の組では、
電極の配置が全く同一となるため、受光部の各組から同
時刻に蓄積された電荷が同時に読み出されることにな
る。
【００２６】すなわち、水平転送部５３で混合される電
荷は、受光部のＰ1、Ｐ3の組と、受光部Ｐ1′、Ｐ3´の
組に蓄積された電荷となり、受光部のＰ1、Ｐ3の組と、
Ｐ1′、Ｐ3´の組について、フィールド毎にそれぞれ別
々に電荷を読み出すことができなくなるため、１組の受
光部（複数の受光部）を１画素とするフレーム蓄積モー
ドを実現することは不可能となる。
荷は、受光部のＰ1、Ｐ3の組と、受光部Ｐ1′、Ｐ3´の
組に蓄積された電荷となり、受光部のＰ1、Ｐ3の組と、
Ｐ1′、Ｐ3´の組について、フィールド毎にそれぞれ別
々に電荷を読み出すことができなくなるため、１組の受
光部（複数の受光部）を１画素とするフレーム蓄積モー
ドを実現することは不可能となる。
【００２７】従って、本発明は、前記問題点を解消し、
垂直方向の画素数が従来の整数倍とされる固体撮像素子
において、従来の固体撮像素子と互換のフレーム蓄積駆
動モードを実現可能とする固体撮像素子及びその駆動方
法を提供することを目的とする。
垂直方向の画素数が従来の整数倍とされる固体撮像素子
において、従来の固体撮像素子と互換のフレーム蓄積駆
動モードを実現可能とする固体撮像素子及びその駆動方
法を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、マトリクス状に配置され、垂直方向にテ
レビジョンフォーマットで規定される走査線数のｎ倍
（ｎは整数）の画素数が配置された受光部と、前記受光
部の垂直列毎に配置され前記受光部で光電変換された電
荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、前記垂直転送部
から転送されてくる電荷を水平方向に転送する水平転送
部と、を備え、前記受光部の垂直方向に連続するｎ個の
受光部を１組とし、前記受光部から前記垂直転送部に１
組おきに独立して蓄積電荷を読み出すように構成された
電極構造を有する固体撮像素子を提供する。
め、本発明は、マトリクス状に配置され、垂直方向にテ
レビジョンフォーマットで規定される走査線数のｎ倍
（ｎは整数）の画素数が配置された受光部と、前記受光
部の垂直列毎に配置され前記受光部で光電変換された電
荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、前記垂直転送部
から転送されてくる電荷を水平方向に転送する水平転送
部と、を備え、前記受光部の垂直方向に連続するｎ個の
受光部を１組とし、前記受光部から前記垂直転送部に１
組おきに独立して蓄積電荷を読み出すように構成された
電極構造を有する固体撮像素子を提供する。
【００２９】本発明の固体撮像素子においては、好まし
くは受光部の垂直方向の奇数番目と偶数番目で蓄積電荷
を別々に読み出せるような電極配置とされる。
くは受光部の垂直方向の奇数番目と偶数番目で蓄積電荷
を別々に読み出せるような電極配置とされる。
【００３０】また、本発明の固体撮像素子においては、
好ましい電極構造として、垂直転送部における電荷の転
送を駆動する垂直転送電極のうち前記受光部から前記垂
直転送部への電荷の読み出しを制御する電荷読み出し電
極が前記垂直方向に連続するｎ個の受光部から成る組毎
に別駆動とされるように構成される。本発明において
は、例えば垂直方向に連続する２個の受光部を１組とし
た場合、好ましくは、垂直転送電極のうち電荷読み出し
電極を垂直方向に２受光部毎に別駆動となるようにした
６相駆動とされ、受光部の組毎電荷を独立に読み出され
るように構成される。
好ましい電極構造として、垂直転送部における電荷の転
送を駆動する垂直転送電極のうち前記受光部から前記垂
直転送部への電荷の読み出しを制御する電荷読み出し電
極が前記垂直方向に連続するｎ個の受光部から成る組毎
に別駆動とされるように構成される。本発明において
は、例えば垂直方向に連続する２個の受光部を１組とし
た場合、好ましくは、垂直転送電極のうち電荷読み出し
電極を垂直方向に２受光部毎に別駆動となるようにした
６相駆動とされ、受光部の組毎電荷を独立に読み出され
るように構成される。
【００３１】さらに、本発明においては、好ましくは、
２：１インタレース駆動の第１フィールドでは、前記受
光部の組を１組おきに前記受光部の組に対して設けられ
た電荷読み出し電極に読み出しパルスが印加され、第２
フィールドでは前記第１フィールドにおいて前記読み出
しパルスが印加されなかった受光部の組に対して設けら
れた電荷読み出し電極に読み出しパルスが印加されるこ
とを特徴とする。
２：１インタレース駆動の第１フィールドでは、前記受
光部の組を１組おきに前記受光部の組に対して設けられ
た電荷読み出し電極に読み出しパルスが印加され、第２
フィールドでは前記第１フィールドにおいて前記読み出
しパルスが印加されなかった受光部の組に対して設けら
れた電荷読み出し電極に読み出しパルスが印加されるこ
とを特徴とする。
【００３２】さらにまた、本発明においては、水平ブラ
ンキング期間にｎ個の垂直転送パルスが前記垂直転送部
の前記垂直転送電極に印加され、前記受光部から読み出
された電荷が１水平期間に垂直方向にｎ段分転送される
ことを特徴とする。
ンキング期間にｎ個の垂直転送パルスが前記垂直転送部
の前記垂直転送電極に印加され、前記受光部から読み出
された電荷が１水平期間に垂直方向にｎ段分転送される
ことを特徴とする。
【００３３】そして、本発明は、マトリクス状に配置さ
れ、垂直方向にテレビジョンフォーマットで規定される
走査線数のｎ倍（ｎは整数）の画素数分配置された受光
部と、前記受光部の垂直列毎に配置され前記受光部で光
電変換された電荷を垂直方向へ転送する垂直転送部と、
前記垂直転送部から転送されてくる電荷を水平方向に転
送する水平転送部と、を備え、前記受光部の垂直方向に
連続したｎ個の受光部を１組とし、前記受光部から前記
垂直転送部に１組おきに独立して蓄積電荷を読み出すよ
うに構成された固体撮像素子の駆動方法であって、２：
１インタレース駆動における第１フィールドでは、前記
受光部の組を１組おきに、前記受光部の組に対応した電
荷読み出し電極に読み出しパルスを印加し、第２フィー
ルドでは前記第１フィールドで読み出しパルスを印加し
なかった方の組の電荷読み出し電極だけに読み出しパル
スを印加することを特徴とする固体撮像素子の駆動方法
を提供する。
れ、垂直方向にテレビジョンフォーマットで規定される
走査線数のｎ倍（ｎは整数）の画素数分配置された受光
部と、前記受光部の垂直列毎に配置され前記受光部で光
電変換された電荷を垂直方向へ転送する垂直転送部と、
前記垂直転送部から転送されてくる電荷を水平方向に転
送する水平転送部と、を備え、前記受光部の垂直方向に
連続したｎ個の受光部を１組とし、前記受光部から前記
垂直転送部に１組おきに独立して蓄積電荷を読み出すよ
うに構成された固体撮像素子の駆動方法であって、２：
１インタレース駆動における第１フィールドでは、前記
受光部の組を１組おきに、前記受光部の組に対応した電
荷読み出し電極に読み出しパルスを印加し、第２フィー
ルドでは前記第１フィールドで読み出しパルスを印加し
なかった方の組の電荷読み出し電極だけに読み出しパル
スを印加することを特徴とする固体撮像素子の駆動方法
を提供する。
【００３４】
【作用】本発明によれば、垂直方向に連続したｎ個の受
光部を１組として、その受光部の組の１組おきに独立し
て蓄積電荷を読み出すような電極配置とし、２：１イン
タレース駆動における第１フィールドでは、受光部の組
の１組おきに、各受光部に対応した読み出し電極に電荷
読み出しパルスを印加し、第２フィールドでは第１フィ
ールドで電荷読み出しパルスを印加しなかった方の組の
読み出し電極のみに電荷読み出しパルスを印加するよう
な構成としたことにより、垂直方向の画素数が従来のｎ
倍になっても、従来のテレビフォーマットと互換性のあ
るフレーム蓄積駆動が可能とされ、また、本発明によれ
ば、受光部の垂直方向の奇数番目と偶数番目とで蓄積電
荷を別々に読み出せるような電極配置とされているた
め、垂直方向にｎ倍画素の高解像度のデバイスとしても
使用可能である。
光部を１組として、その受光部の組の１組おきに独立し
て蓄積電荷を読み出すような電極配置とし、２：１イン
タレース駆動における第１フィールドでは、受光部の組
の１組おきに、各受光部に対応した読み出し電極に電荷
読み出しパルスを印加し、第２フィールドでは第１フィ
ールドで電荷読み出しパルスを印加しなかった方の組の
読み出し電極のみに電荷読み出しパルスを印加するよう
な構成としたことにより、垂直方向の画素数が従来のｎ
倍になっても、従来のテレビフォーマットと互換性のあ
るフレーム蓄積駆動が可能とされ、また、本発明によれ
ば、受光部の垂直方向の奇数番目と偶数番目とで蓄積電
荷を別々に読み出せるような電極配置とされているた
め、垂直方向にｎ倍画素の高解像度のデバイスとしても
使用可能である。
【００３５】
【実施例】図面を参照して、本発明の実施例を以下に説
明する。
明する。
【００３６】
【実施例１】図１は、本発明の一実施例の固体撮像素子
のブロック図である。図１に示すように、受光部１１に
隣接して垂直転送部１２が設けてあり、垂直転送部１２
は６種類の独立な垂直転送電極φＶ1A、φＶ1B、φＶ
2、φＶ3A、φＶ3B、φＶ4を備えている。
のブロック図である。図１に示すように、受光部１１に
隣接して垂直転送部１２が設けてあり、垂直転送部１２
は６種類の独立な垂直転送電極φＶ1A、φＶ1B、φＶ
2、φＶ3A、φＶ3B、φＶ4を備えている。
【００３７】このうち垂直転送電極φＶ1A、φＶ1B、φ
Ｖ3A、φＶ3Bは、受光部１１から垂直転送部１２への電
荷読み出し電極を兼ねている。なお、以下では、電極φ
Ｖ1A、φＶ1B、φＶ3A、φＶ3Bは垂直転送電極という。
Ｖ3A、φＶ3Bは、受光部１１から垂直転送部１２への電
荷読み出し電極を兼ねている。なお、以下では、電極φ
Ｖ1A、φＶ1B、φＶ3A、φＶ3Bは垂直転送電極という。
【００３８】図３は、本実施例における、垂直転送電極
の配置と電荷の読み出し手順の一例を示したものであ
る。図３に示すように、垂直転送電極は水平転送部へ向
かって、φＶ1A、φＶ2、φＶ3B、φＶ4、φＶ1B、φＶ
2、φＶ3A、φＶ4の順に繰り返し並んでおり、φＶ4と
φＶ1A、φＶ4とφＶ1B、φＶ2とφＶ3A、φＶ2とφＶ3
B、が互いに対になって、受光部Ｐ1A、Ｐ1B、Ｐ3A、Ｐ3
Bにそれぞれ対応して配置されている。
の配置と電荷の読み出し手順の一例を示したものであ
る。図３に示すように、垂直転送電極は水平転送部へ向
かって、φＶ1A、φＶ2、φＶ3B、φＶ4、φＶ1B、φＶ
2、φＶ3A、φＶ4の順に繰り返し並んでおり、φＶ4と
φＶ1A、φＶ4とφＶ1B、φＶ2とφＶ3A、φＶ2とφＶ3
B、が互いに対になって、受光部Ｐ1A、Ｐ1B、Ｐ3A、Ｐ3
Bにそれぞれ対応して配置されている。
【００３９】このような電極構成とされた固体撮像素子
におけるフレーム蓄積駆動の動作は、図２に示すような
読み出しパルスを垂直転送電極φＶ1A、φＶ1B、φＶ3
A、φＶ3Bに印加することにより実現される。
におけるフレーム蓄積駆動の動作は、図２に示すような
読み出しパルスを垂直転送電極φＶ1A、φＶ1B、φＶ3
A、φＶ3Bに印加することにより実現される。
【００４０】まず、第１フィールドにおいて、時刻ｔ1
に垂直転送電極φＶ3Bに読み出しパルスを印加すること
により、受光部Ｐ3Bから垂直転送部１２へ読み出された
電荷は、受光部１つ分だけ水平転送部１３の方向に転送
された後、時刻ｔ2に垂直転送電極φＶ1Bに読み出しパ
ルスを印加することにより、受光部Ｐ1Bから読み出され
た電荷と混合される。
に垂直転送電極φＶ3Bに読み出しパルスを印加すること
により、受光部Ｐ3Bから垂直転送部１２へ読み出された
電荷は、受光部１つ分だけ水平転送部１３の方向に転送
された後、時刻ｔ2に垂直転送電極φＶ1Bに読み出しパ
ルスを印加することにより、受光部Ｐ1Bから読み出され
た電荷と混合される。
【００４１】時刻ｔ1、ｔ2では、垂直転送電極φＶ1A、
φＶ3Aには読み出しパルスが印加されないので受光部Ｐ
1A、Ｐ3Aの電荷は読み出されない。
φＶ3Aには読み出しパルスが印加されないので受光部Ｐ
1A、Ｐ3Aの電荷は読み出されない。
【００４２】このため、水平転送部１３で混合される電
荷は、受光部Ｐ1B、Ｐ3Bに蓄積された電荷のみとなる。
荷は、受光部Ｐ1B、Ｐ3Bに蓄積された電荷のみとなる。
【００４３】第２フィールドでは、時刻ｔ3に垂直転送
電極φＶ3Aに読み出しパルスを印加することにより受光
部Ｐ3Aから垂直転送部１２へ読み出された電荷は、受光
部１つ分だけ水平転送部１３方向に転送された後、時刻
ｔ4にφＶ1Aパルスを印加することにより受光部Ｐ1Aか
ら読み出された電荷と混合される。
電極φＶ3Aに読み出しパルスを印加することにより受光
部Ｐ3Aから垂直転送部１２へ読み出された電荷は、受光
部１つ分だけ水平転送部１３方向に転送された後、時刻
ｔ4にφＶ1Aパルスを印加することにより受光部Ｐ1Aか
ら読み出された電荷と混合される。
【００４４】時刻ｔ3、ｔ4では、垂直転送電極φＶ1B、
φＶ3Bには読み出しパルスが印加されないので受光部Ｐ
1B、Ｐ3Bの電荷は読み出されない。
φＶ3Bには読み出しパルスが印加されないので受光部Ｐ
1B、Ｐ3Bの電荷は読み出されない。
【００４５】このため、水平転送部１３で混合される電
荷は、受光部Ｐ1A、Ｐ3Aに蓄積された電荷のみとなる。
荷は、受光部Ｐ1A、Ｐ3Aに蓄積された電荷のみとなる。
【００４６】以上のようにして、受光部Ｐ1A、Ｐ3Aに蓄
積された電荷と、受光部Ｐ1B、Ｐ3Bに蓄積された電荷を
フィールド毎に別々に読み出すことにより、垂直方向の
画素数が従来の２倍の固体撮像素子における、従来の固
体撮像素子と互換のフレーム蓄積駆動が可能となる。
積された電荷と、受光部Ｐ1B、Ｐ3Bに蓄積された電荷を
フィールド毎に別々に読み出すことにより、垂直方向の
画素数が従来の２倍の固体撮像素子における、従来の固
体撮像素子と互換のフレーム蓄積駆動が可能となる。
【００４７】
【実施例２】図４は、本発明の他の実施例の垂直転送電
極の配置と電荷読み出しの手順を示したものである。
極の配置と電荷読み出しの手順を示したものである。
【００４８】図４に示すように、本実施例では、受光部
が垂直方向にさらに増え、３倍となった場合を示してい
る。本実施例においては、垂直方向に隣接する３つの受
光部を１つの組とすると、従来の固体撮像素子と同様の
画素構成とみなすことができる。
が垂直方向にさらに増え、３倍となった場合を示してい
る。本実施例においては、垂直方向に隣接する３つの受
光部を１つの組とすると、従来の固体撮像素子と同様の
画素構成とみなすことができる。
【００４９】図４に示す画素構成においても、図２と同
様な読み出しパルスを垂直転送電極φＶ1A、φＶ1B、φ
Ｖ3A、φＶ3Bに印加することにより、フレーム蓄積駆動
が可能となる。
様な読み出しパルスを垂直転送電極φＶ1A、φＶ1B、φ
Ｖ3A、φＶ3Bに印加することにより、フレーム蓄積駆動
が可能となる。
【００５０】第１フィールドでは、時刻ｔ1に垂直転送
電極φＶ3Bに読み出しパルスを印加することにより受光
部Ｐ3Bから垂直転送部１２へ読み出された電荷は、受光
部１つ分だけ水平転送部１３の方向に転送された後、時
刻ｔ2に垂直転送電極φＶ1Bに読み出しパルスを印加す
ることにより受光部Ｐ1Bから読み出された電荷と混合さ
れる。
電極φＶ3Bに読み出しパルスを印加することにより受光
部Ｐ3Bから垂直転送部１２へ読み出された電荷は、受光
部１つ分だけ水平転送部１３の方向に転送された後、時
刻ｔ2に垂直転送電極φＶ1Bに読み出しパルスを印加す
ることにより受光部Ｐ1Bから読み出された電荷と混合さ
れる。
【００５１】また、時刻ｔ1では垂直転送電極φＶ3Bに
印加した読み出しパルスにより受光部Ｐ3B′から電荷が
読み出されるが、時刻ｔ2では垂直転送電極φＶ1Aに読
み出しパルスが印加されないので受光部Ｐ1Aの電荷とは
混合されない。
印加した読み出しパルスにより受光部Ｐ3B′から電荷が
読み出されるが、時刻ｔ2では垂直転送電極φＶ1Aに読
み出しパルスが印加されないので受光部Ｐ1Aの電荷とは
混合されない。
【００５２】時刻ｔ1では垂直転送電極φＶ1Aの読み出
しパルスも印加されないので、受光部Ｐ3A、Ｐ1A′の電
荷は読み出されない。
しパルスも印加されないので、受光部Ｐ3A、Ｐ1A′の電
荷は読み出されない。
【００５３】これらの電荷は、垂直転送部１２の垂直転
送パルスを水平ブランキング期間に３回印加することに
より水平転送部１３で混合される。
送パルスを水平ブランキング期間に３回印加することに
より水平転送部１３で混合される。
【００５４】第１フィールドでは、結局、垂直方向に連
続する３つの受光部Ｐ3B、Ｐ1B、Ｐ3B′の混合電荷が出
力されることになる。
続する３つの受光部Ｐ3B、Ｐ1B、Ｐ3B′の混合電荷が出
力されることになる。
【００５５】第２フィールドでは、時刻ｔ3に垂直転送
電極φＶ3Aに読み出しパルスを印加することにより、受
光部Ｐ3Aから垂直転送部１２へ読み出された電荷は、受
光部１つ分だけ水平転送部１３の方向に転送された後、
時刻ｔ4に垂直転送電極φＶ1Aに読み出しパルスを印加
することにより受光部Ｐ1A´から読み出された電荷と混
合される。
電極φＶ3Aに読み出しパルスを印加することにより、受
光部Ｐ3Aから垂直転送部１２へ読み出された電荷は、受
光部１つ分だけ水平転送部１３の方向に転送された後、
時刻ｔ4に垂直転送電極φＶ1Aに読み出しパルスを印加
することにより受光部Ｐ1A´から読み出された電荷と混
合される。
【００５６】また時刻ｔ3では電荷読み出し電極φＶ3B
に読み出しパルスが印加されず、時刻ｔ4で電荷読み出
し電極φＶ1Aに読み出しパルスが印加されるだけなの
で、受光部Ｐ1Aの電荷のみが読み出され受光部Ｐ3B′の
電荷とは混合されない。
に読み出しパルスが印加されず、時刻ｔ4で電荷読み出
し電極φＶ1Aに読み出しパルスが印加されるだけなの
で、受光部Ｐ1Aの電荷のみが読み出され受光部Ｐ3B′の
電荷とは混合されない。
【００５７】時刻ｔ4では、電極φＶ1Bの読み出しパル
スも印加されないので受光部Ｐ1B、Ｐ3Bの電荷は読み出
されない。
スも印加されないので受光部Ｐ1B、Ｐ3Bの電荷は読み出
されない。
【００５８】第２フィールドでは、結局、受光部Ｐ1A、
Ｐ3A、Ｐ1A′の電荷が水平転送部１３で混合され出力さ
れることになる。
Ｐ3A、Ｐ1A′の電荷が水平転送部１３で混合され出力さ
れることになる。
【００５９】このようにして３つの受光部を１つの画素
としたフレーム蓄積駆動が実現される。
としたフレーム蓄積駆動が実現される。
【００６０】以上、上記実施例では、垂直方向に２倍、
３倍の画素を含む例をもとに本発明を説明したが、垂直
画素数がさらにｎ倍（ｎは整数）となった場合でも同様
に、ｎ個の受光部を１つの画素として電荷を読み出すよ
うに、読み出し電極を配置することによりフレーム蓄積
駆動が可能である。
３倍の画素を含む例をもとに本発明を説明したが、垂直
画素数がさらにｎ倍（ｎは整数）となった場合でも同様
に、ｎ個の受光部を１つの画素として電荷を読み出すよ
うに、読み出し電極を配置することによりフレーム蓄積
駆動が可能である。
【００６１】また、上記実施例においては、受光部の垂
直方向の奇数番目と偶数番目とで蓄積電荷を別々に読み
出せるような電極配置とされ、このため、垂直ｎ倍画素
の高解像度のデバイスとしても使用可能である。
直方向の奇数番目と偶数番目とで蓄積電荷を別々に読み
出せるような電極配置とされ、このため、垂直ｎ倍画素
の高解像度のデバイスとしても使用可能である。
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、垂直方向
にテレビジョンフォーマットで規定される走査線数のｎ
倍（ｎは整数）の受光部を有する固体撮像素子におい
て、垂直方向に連続したｎ個の受光部を１組として、そ
の受光部の組の１組おきに独立して蓄積電荷を読み出す
ような電極配置にし、２：１インタレース駆動における
第１フィールドでは、受光部の組の１組おきに、各受光
部に対応した読み出し電極に電荷読み出しパルスを印加
し、第２フィールドでは第１フィールドで電荷読み出し
パルスを印加しなかった方の組の読み出し電極のみに電
荷読み出しパルスを印加することにより、垂直方向の画
素数が従来のｎ倍になっても、従来のテレビフォーマッ
トと互換性のあるフレーム蓄積駆動が可能となる。
にテレビジョンフォーマットで規定される走査線数のｎ
倍（ｎは整数）の受光部を有する固体撮像素子におい
て、垂直方向に連続したｎ個の受光部を１組として、そ
の受光部の組の１組おきに独立して蓄積電荷を読み出す
ような電極配置にし、２：１インタレース駆動における
第１フィールドでは、受光部の組の１組おきに、各受光
部に対応した読み出し電極に電荷読み出しパルスを印加
し、第２フィールドでは第１フィールドで電荷読み出し
パルスを印加しなかった方の組の読み出し電極のみに電
荷読み出しパルスを印加することにより、垂直方向の画
素数が従来のｎ倍になっても、従来のテレビフォーマッ
トと互換性のあるフレーム蓄積駆動が可能となる。
【００６３】また、本発明によれば、受光部の垂直方向
の奇数番目と偶数番目とで蓄積電荷を別々に読み出せる
ような電極配置になっているので、垂直方向にｎ倍画素
の高解像度のデバイスとしても使用可能である。
の奇数番目と偶数番目とで蓄積電荷を別々に読み出せる
ような電極配置になっているので、垂直方向にｎ倍画素
の高解像度のデバイスとしても使用可能である。
【００６４】そして、本発明の固体撮像素子の駆動方法
によれば、垂直方向の画素数が従来のｎ倍とされた固体
撮像素子において、従来のテレビフォーマットと互換性
のあるフレーム蓄積駆動が可能となる。
によれば、垂直方向の画素数が従来のｎ倍とされた固体
撮像素子において、従来のテレビフォーマットと互換性
のあるフレーム蓄積駆動が可能となる。
【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】本発明の固体撮像素子における読み出しパルス
のタイミングチャートを示す図である。
のタイミングチャートを示す図である。
【図３】本発明の一実施例における垂直転送電極の配置
と電荷読み出しを説明する説明図である。
と電荷読み出しを説明する説明図である。
【図４】本発明の別の実施例における垂直転送電極の配
置と電荷読み出しを説明する説明図である。
置と電荷読み出しを説明する説明図である。
【図５】従来の固体撮像素子の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図６】従来の固体撮像素子における読み出しパルスの
タイミングチャートを示す図である。
タイミングチャートを示す図である。
【図７】従来の固体撮像素子の垂直転送電極の配置と電
荷読み出しを説明する説明図である。
荷読み出しを説明する説明図である。
【図８】(A) 垂直２段転送時の駆動パルスを示す図で
ある。 (B) 垂直１段転送時の駆動パルスを示す図である。
ある。 (B) 垂直１段転送時の駆動パルスを示す図である。
【図９】垂直転送電極に印加される読み出しパルスと垂
直転送パルスの信号波形の関係を示す図である。
直転送パルスの信号波形の関係を示す図である。
１１、５１ 受光部 １２、５２ 垂直転送部 １３、５３ 水平転送部 １４、５４ 出力部 φＶ1A、φＶ3A、φＶ1B、φＶ3B、φＶ1〜φＶ4 垂直
転送電極 Ｐ1A、Ｐ3A、Ｐ1B、Ｐ3B、Ｐ1A′、Ｐ3B′ 受光部 Ｐ1、Ｐ3、Ｐ1′、Ｐ3′ 受光部
転送電極 Ｐ1A、Ｐ3A、Ｐ1B、Ｐ3B、Ｐ1A′、Ｐ3B′ 受光部 Ｐ1、Ｐ3、Ｐ1′、Ｐ3′ 受光部
Claims (6)
- 【請求項１】マトリクス状に配置され、垂直方向にテレ
ビジョンフォーマットで規定される走査線数のｎ倍（ｎ
は整数）の画素数が配置された受光部と、 前記受光部の垂直列毎に配置され前記受光部で光電変換
された電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、 前記垂直転送部から転送されてくる電荷を水平方向に転
送する水平転送部と、 を備え、 前記受光部の垂直方向に連続するｎ個の受光部を１組と
し、前記受光部から前記垂直転送部に１組おきに独立し
て蓄積電荷を読み出すように構成された電極構造を有す
る固体撮像素子。 - 【請求項２】前記受光部の垂直方向の奇数番目と偶数番
目で蓄積電荷を別々に読み出せるような電極配置とした
請求項１記載の固体撮像素子。 - 【請求項３】前記垂直転送部における電荷の転送を駆動
する垂直転送電極のうち前記受光部から前記垂直転送部
への電荷の読み出しを制御する電荷読み出し電極が前記
垂直方向に連続するｎ個の受光部から成る組毎に別駆動
とされるように構成された請求項１記載の固体撮像素
子。 - 【請求項４】２：１インタレース駆動の第１フィールド
では、前記受光部の組を１組おきに前記受光部の組に対
して設けられた電荷読み出し電極に読み出しパルスが印
加され、第２フィールドでは前記第１フィールドにおい
て前記読み出しパルスが印加されなかった受光部の組に
対して設けられた電荷読み出し電極に読み出しパルスが
印加されることを特徴とする請求項３記載の固体撮像素
子。 - 【請求項５】水平ブランキング期間にｎ個の垂直転送パ
ルスが前記垂直転送部の前記垂直転送電極に印加され、
前記受光部から読み出された電荷が１水平期間に垂直方
向にｎ段分転送されることを特徴とする請求項４記載の
固体撮像素子。 - 【請求項６】マトリクス状に配置され、垂直方向にテレ
ビジョンフォーマットで規定される走査線数のｎ倍（ｎ
は整数）の画素数が配置された受光部と、前記受光部の
垂直列毎に配置され前記受光部で光電変換された電荷を
垂直方向に転送する垂直転送部と、前記垂直転送部から
転送されてくる電荷を水平方向に転送する水平転送部
と、を備え、 前記受光部の垂直方向に連続したｎ個の受光部を１組と
し、前記受光部から前記垂直転送部に１組おきに独立し
て蓄積電荷を読み出すように構成された固体撮像素子の
駆動方法であって、 ２：１インタレース駆動における第１フィールドでは、
前記受光部の組を１組おきに、前記受光部の組に対応し
た電荷読み出し電極に読み出しパルスを印加し、第２フ
ィールドでは前記第１フィールドで読み出しパルスを印
加しなかった方の組の電荷読み出し電極だけに読み出し
パルスを印加する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 |
|---|---|---|---|
| JP6209332A JPH0856312A (ja) | 1994-08-11 | 1994-08-11 | 固体撮像素子及びその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6209332A JPH0856312A (ja) | 1994-08-11 | 1994-08-11 | 固体撮像素子及びその駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0856312A true JPH0856312A (ja) | 1996-02-27 |
Family
ID=16571198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6209332A Pending JPH0856312A (ja) | 1994-08-11 | 1994-08-11 | 固体撮像素子及びその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0856312A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009159635A (ja) * | 2009-04-13 | 2009-07-16 | Sony Corp | 固体撮像装置およびその駆動方法並びにカメラシステム |
| JP2009159634A (ja) * | 2009-04-13 | 2009-07-16 | Sony Corp | 固体撮像装置およびその駆動方法並びにカメラシステム |
| JP2011155702A (ja) * | 2011-05-02 | 2011-08-11 | Sony Corp | 固体撮像装置およびその駆動方法並びにカメラシステム |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63114377A (ja) * | 1986-10-30 | 1988-05-19 | Nec Corp | 電荷転送撮像装置の駆動方法 |
| JPH0591417A (ja) * | 1991-09-25 | 1993-04-09 | Fuji Photo Film Co Ltd | 固体撮像装置の駆動方法と固体撮像装置 |
| JPH06153083A (ja) * | 1992-11-10 | 1994-05-31 | Fuji Film Micro Device Kk | 固体撮像装置とその駆動方法 |
-
1994
- 1994-08-11 JP JP6209332A patent/JPH0856312A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63114377A (ja) * | 1986-10-30 | 1988-05-19 | Nec Corp | 電荷転送撮像装置の駆動方法 |
| JPH0591417A (ja) * | 1991-09-25 | 1993-04-09 | Fuji Photo Film Co Ltd | 固体撮像装置の駆動方法と固体撮像装置 |
| JPH06153083A (ja) * | 1992-11-10 | 1994-05-31 | Fuji Film Micro Device Kk | 固体撮像装置とその駆動方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009159635A (ja) * | 2009-04-13 | 2009-07-16 | Sony Corp | 固体撮像装置およびその駆動方法並びにカメラシステム |
| JP2009159634A (ja) * | 2009-04-13 | 2009-07-16 | Sony Corp | 固体撮像装置およびその駆動方法並びにカメラシステム |
| JP2011155702A (ja) * | 2011-05-02 | 2011-08-11 | Sony Corp | 固体撮像装置およびその駆動方法並びにカメラシステム |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19971216 |