JPH0983872A - 電荷転送固体撮像装置及びその駆動方法 - Google Patents

電荷転送固体撮像装置及びその駆動方法

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JPH0983872A
JPH0983872A JP7234550A JP23455095A JPH0983872A JP H0983872 A JPH0983872 A JP H0983872A JP 7234550 A JP7234550 A JP 7234550A JP 23455095 A JP23455095 A JP 23455095A JP H0983872 A JPH0983872 A JP H0983872A
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    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/617Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise for reducing electromagnetic interference, e.g. clocking noise
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    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 2次元配置され入射光量に応じた電荷を蓄積
する受光素子群の出力を保持する垂直レジスタから導出
される出力を保持しこの保持出力を水平クロックパルス
の印加に応答して導出しかつ出力最終段の最終電極が独
立分離して構成された水平レジスタを含む固体撮像装置
において、出力信号のサンプル/ホールド(S/H)後
の出力レベルの低下を防ぐ。 【解決手段】 クロックパルスφH1、φH2の印加が
停止される水平ブランキング期間Tにおいても、パルス
φH1、φH2と繰返し周波数及び位相が夫々同一のク
ロックパルスφH1Last、φH2Lastを夫々の最終電極
に印加し、水平映像出力期間中及び水平ブランキング期
間T中におけるノイズを等しくする。この出力信号をS
/Hすれば、S/H後の信号出力に段差がなくなり、画
面両端が沈むシェーディングがなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電荷転送固体撮像装
置及びその駆動方法に関し、特に業務用カメラの受光素
子として利用される電荷転送固体撮像装置及びその駆動
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体集積回路の急速な発展を背
景に、電荷転送固体撮像装置(2次元CCD(Char
ge Coupled Device)イメージセン
サ)は家庭用ビデオカメラの分野で商用化されている。
さらに、電荷転送固体撮像装置は、放送用のENG(E
lectronic News Gathering)
カメラに用いられるものとして撮像管を凌駕している。
最近では、さらに高性能化を目指した2次元CCDイメ
ージセンサの商品開発が進んでいる。
【0003】その一例として、特公平3―22055号
公報に記載されているものがある。同公報には、水平レ
ジスタの最終電極が分離独立して構成されたインタライ
ン転送型電荷転送固体撮像装置が記載されている。水平
レジスタの最終電極を分離独立して設けた電荷転送固体
撮像装置について図6を参照して説明する。
【0004】図6はインタライン転送型電荷転送固体撮
像装置のレイアウトを示す平面図である。図において、
インタライン転送型の電荷転送固体撮像装置は、2次元
配置され入射光に応じた電荷を蓄積するホトダイオード
1と、このホトダイオード1に隣接して設けられホトダ
イオード1の出力を保持する垂直レジスタ2と、この垂
直レジスタ2から信号電荷を受取る水平レジスタ3と、
この水平レジスタ3からの信号電荷を検出する信号電荷
検出部4とを含んで構成されている。
【0005】また、同図の電荷転送固体撮像装置は、水
平レジスタ3を駆動するクロックパルスφH1、クロッ
クパルスφH2を夫々印加するためのパッド11、パッ
ド11と、これらパッドに印加されるクロックパルスφ
H1、クロックパルスφH2を伝達するための配線パタ
ーン110、配線パターン120とを含んで構成されて
いる。
【0006】さらにまた、同図の電荷転送固体撮像装置
は、特に水平レジスタのうち最終電極5は分離独立して
設けられている。そして、この最終電極5はクロックパ
ルスφH1と同一のクロックパルスφH1Lastが専用の
駆動回路によって駆動される。このため、クロックパル
スφH1Lastを印加するためのパッド13と、このパッ
ド13に印加されるクロックパルスφH1Lastを伝達す
るための配線パターン130とが設けられている。
【0007】このように最終電極を分離する理由は、最
終電極を分離することにより、クロックパルスφH1の
負荷が小さくなる共に、最終電極5に印加される水平ク
ロックパルスφH1Lastの波形の立下り時間が短くな
り、出力信号CCDout の信号出力のホールド期間が広
くとれるという利点があるからである。これについて、
図7を参照して説明する。
【0008】出力信号CCDout は、図7に示されてい
るように、波形のリセット部分の後の中間レベルを基準
とし、この基準レベルから最大振幅部分までが信号出力
Aとなる。そして、この信号出力Aをサンプル/ホール
ド(S/H)パルスの立上りタイミングで検出するので
ある。
【0009】同図(a)には最終電極を分離していない
水平レジスタの出力信号CCDoutが示されている。最
終電極が分離されていないため、クロックパルスの立下
り時間が大きくなり、図示されているように出力信号C
CDout の信号出力期間は立下り期間tR が長くなる。
よって、ホールド期間tH が短く(狭く)なる。
【0010】一方、同図(b)には最終電極を分離した
水平レジスタの出力信号CCDoutが示されている。最
終電極が分離されているため、クロックパルスの立下り
時間が小さくなり、図示されているように出力信号CC
Dout の信号出力期間は立下り期間tR が短くなる。よ
って、ホールド期間tH が長く(広く)なる。つまり、
最終電極の分離により、最終電極に印加される水平クロ
ックパルスの波形の立下り時間が短くなって高速動作が
保たれ、信号出力のホールド期間が広くとれるのであ
る。
【0011】次に、図6に戻り、電荷転送固体撮像装置
の撮像動作について説明する。
【0012】ホトダイオード1で光電変換された信号電
荷は、ホトダイオード1に隣接する垂直レジスタ2に読
出され、順次垂直レジスタ2によって転送され、水平レ
ジスタ3へ転送される。さらに信号電荷は、順次水平レ
ジスタ3によって転送され、水平レジスタの最終電極5
を経て信号電荷検出部4で信号電荷から信号電圧に変換
される。
【0013】この動作について、図8のタイミングチャ
ートを参照して詳述する。同図には、水平レジスタ3に
印加される水平クロックパルスφH1及びφH2、最終
電極5に印加されるクロックパルスφH1Lastと、出力
信号CCDout 、この出力信号CCDout をサンプル/
ホールド(S/H)するためのS/Hパルス及びサンプ
ル/ホールド後の信号出力の各波形が示されている。
【0014】水平クロックパルスφH1及びφH2が水
平レジスタ3に印加され、これによって信号電荷が信号
電荷検出部4の方向に順次転送される。この電荷の転送
が行われる期間が転送期間である。
【0015】クロックパルスφH1とクロックパルスφ
H2とは、図示されているように互いに位相が逆である
相補パルスである。最終電極5に印加されるクロックパ
ルスφH1LastはクロックパルスφH1と同一のパルス
である。これらクロックパルスによって順次転送される
信号電荷は、信号電荷検出部4において信号電圧に変換
され、出力信号CCDout として送出される。そして、
この出力信号CCDout がサンプル/ホールドパルスの
立上りタイミングでサンプル/ホールドされるのであ
る。
【0016】水平ブランキング期間Tにおいてはクロッ
クパルスφH1及びφH2はゲート回路(図示せず)に
よって入力が抑止され、このブランキング期間Tにおい
て垂直レジスタ2内の信号電荷が水平レジスタ3へ転送
されるのである。このとき、クロックパルスφH1と共
に、クロックパルスφH1Lastも停止する。
【0017】ところで、図中の時刻t1において、電荷
転送固体撮像装置の出力信号CCDout は水平クロック
パルスφH1、φH2及びφH1Lastのカップリングに
よるノイズ(インピーダンス不整合によるノイズ)が重
畳される。この場合、クロックパルスφH2の立下り時
に出力信号レベルは下がり(図中のN2)、クロックパ
ルスφH1及びφH1Lastの立下り時に出力信号レベル
が持上がる(図中のN1)。
【0018】また、同図の時刻t2において、水平ブラ
ンキング期間T中、垂直レジスタ2からの信号電荷を受
取るための水平クロックパルスφH1はハイレベルで停
止し、水平クロックパルスφH2はロウレベルで停止す
る。そして、水平レジスタの最終電極5のクロックパル
スφH1Lastもハイレベルで停止する。このため、水平
ブランキング期間T中の出力信号CCDout は、水平ク
ロックパルスφH1、φH2及びφH1Lastのカップリ
ングによるノイズの影響を受けない。よって、水平ブラ
ンキング期間Tの出力信号CCDout のサンプル/ホー
ルド(S/H)後の信号出力は、転送期間中のサンプル
/ホールド後の出力よりレベルが下がる。
【0019】さらに、同図の時刻t3において、水平ブ
ランキング期間T後においても、出力信号CCDout に
は上記と同様にノイズが重畳され、クロックパルスφH
2の立下り時に出力信号レベルは下がり、クロックパル
スφH1及びφH1Lastの立下り時に出力信号レベルが
持上がる。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】電荷転送固体撮像装置
の出力は電荷転送中において、水平クロックパルスφH
1、φH2及びφH1Lastのカップリングによる影響を
受けてレベルが上がり、水平ブランキング期間内ではカ
ップリングによる影響を受けずレベルが下がる。つま
り、図8の時刻t2及びt3のようにサンプル/ホール
ド後の信号出力には段差ができてしまう。
【0021】このカップリングによる影響は、大信号出
力時、すなわち図7中の信号出力Aが大きい場合には、
それほど問題とならない。しかしながら、小信号出力
時、すなわち図7中の信号出力Aが小さい場合には、こ
の影響が問題となる。すなわち、水平ブランキング期間
に出力信号のサンプル/ホールド後の出力が転送期間中
の出力信号のサンプル/ホールド後の出力よりレベルが
下がり、画面上の両端(つまり水平ブランキング期間T
の前後の部分)が沈むシェーディング(shadin
g)が生じる。
【0022】本発明は上述した従来技術の欠点を解決す
るためになされたものであり、その目的はこの水平ブラ
ンキング期間における出力信号のサンプル/ホールド後
の出力レベルの低下を防ぐことのできる電荷転送固体撮
像装置及びその駆動方法を提供することである。
【0023】
【課題を解決するための手段】本発明による電荷転送固
体撮像装置は、2次元配置され入射光量に応じた電荷を
蓄積する受光素子群の出力を保持する垂直レジスタから
導出される出力を保持しこの保持出力を水平クロックパ
ルスの印加に応答して導出しかつ出力最終段の最終電極
が独立分離して構成された水平レジスタを含む電荷転送
固体撮像装置であって、前記最終電極は前記水平クロッ
クパルスの印加が停止される水平ブランキング期間にお
いても該パルスと繰返し周波数及び位相が同一の駆動パ
ルスが印加されることを特徴とする。
【0024】本発明による電荷転送固体撮像装置の駆動
方法は、2次元配置され入射光量に応じた電荷を蓄積す
る受光素子群の出力を保持する垂直レジスタから導出さ
れる出力を保持しこの保持出力を水平クロックパルスの
印加に応答して導出しかつ出力最終段の最終電極が独立
分離して構成された水平レジスタを含む電荷転送固体撮
像装置の駆動方法であって、前記水平クロックパルスの
印加が停止される水平ブランキング期間においても該パ
ルスと繰返し周波数及び位相が同一の駆動パルスを前記
最終電極に印加することを特徴とする。
【0025】
【発明の実施の形態】本発明の作用は以下の通りであ
る。
【0026】2次元配置され入射光量に応じた電荷を蓄
積する受光素子群の出力を保持する垂直レジスタから導
出される出力を保持しこの保持出力を水平クロックパル
スの印加に応答して導出する水平レジスタにおいて、出
力最終段の最終電極を独立分離して構成する。水平クロ
ックパルスの印加が停止される水平ブランキング期間に
おいても、この最終電極に水平クロックパルスと繰返し
周波数及び位相が同一の駆動パルスを印加する。
【0027】次に、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。
【0028】図1は本発明の第1の実施例による電荷転
送固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートで
あり、図8と同等部分は同一符号により示されている。
本実施例では、電荷転送固体撮像装置のレイアウトは図
6のものと同様とし、その駆動方法を図8とは異なるも
のとしているのである。
【0029】本実施例の駆動方法では、水平ブランキン
グ期間Tにおいても、クロックパルスφH1Lastを最終
電極に印加し続け、これによってサンプル/ホールド後
の信号出力の段差をなくすのである。つまり、図示せぬ
ゲートで抑止せずに、クロックパルスφH1と繰返し周
波数及び位相が同一のクロックパルスφH1Lastを最終
電極に印加し続ければ良いのである。
【0030】図1において、時刻t1のとき、電荷転送
固体撮像装置の出力信号CCDoutはクロックパルスφ
H1、φH2及びφH1Lastのカップリングによりノイ
ズが重畳される。クロックパルスφH2の立上り時に出
力信号CCDout の出力レベルが下がり(N2)、クロ
ックパルスφH1及びφH1Lastの立下り時に出力信号
CCDout の出力レベルが上がる(N1)。
【0031】時刻t2のとき、水平ブランキング期間T
では、クロックパルスφH1及びφH2は停止し、クロ
ックパルスφH1Lastのみが印加されて動作する。この
とき、出力信号CCDout にはクロックパルスφH1La
stのカップリングによるノイズのみが重畳されることに
なる。
【0032】このため、出力信号CCDout はクロック
パルスφH1Lastの立下り時に出力レベルが上がる(N
3)。したがって、出力信号CCDout については、水
平ブランキング期間Tにおいてカップリングによって変
調されたノイズが、転送期間におけるノイズとほぼ同等
なものとなる。よって、本実施例の駆動方法によれば、
出力信号CCDout をサンプル/ホールドした信号には
段差がほとんどないこととなり、水平ブランキング期間
における出力信号のサンプル/ホールド後の出力レベル
の低下を防ぐことができるのである。
【0033】以上のように本実施例によれば、少ないレ
イアウト設計変更で段差をほとんどなくすことができる
という効果が得られるのである。
【0034】次に、第2の実施例について説明する。図
2は本発明の第2の実施例による電荷転送固体撮像装置
のレイアウトを示す平面図であり、図6と同等部分は同
一符号により示されている。同図に示されているよう
に、本実施例ではクロックパルスφH1が印加される最
終電極のみならず、クロックパルスφH1と互いに位相
が逆である相補型のクロックパルスφH2が印加される
最終電極をも分離させている。つまり、駆動回路を追加
し(図示せず)、クロックパルスφH1、φH2と繰返
し周波数及び位相が夫々同一のクロックパルスφH1La
st、φH2Lastを最終電極5、6に常に印加し続けるの
である。このため、クロックパルスφH1Last、φH2
Lastを印加するためのパッド13、14が必要であり、
また配線パターン130、140も必要となる。
【0035】この第2の実施例による電荷転送固体撮像
装置の駆動方法について図3を参照して説明する。図3
は本発明の第2の実施例による電荷転送固体撮像装置の
駆動方法を示すタイミングチャートであり、図1及び図
8と同等部分は同一符号により示されている。
【0036】図3において、本例ではクロックパルスφ
H1、φH2と繰返し周波数及び位相が夫々同一のクロ
ックパルスφH1Last、φH2Lastを夫々の最終電極に
独立に印加している。そして、これらクロックパルスφ
H1Last及びφH2Lastは、水平ブランキング期間Tに
おいても停止させずに印加して連続駆動するのである。
【0037】よって、水平ブランキング期間Tではクロ
ックパルスφH1及びφH2が停止し、クロックパルス
φH1Last及びφH2Lastによる動作となる。このた
め、時刻t2のとき、出力信号CCDout にはクロック
パルスφH1Last及びφH2Lastのカップリングによる
ノイズが重畳されることになる。これにより、出力信号
CCDout はクロックパルスφH2Lastの立上り時に出
力レベルが低下し(N4)、クロックパルスφH1Last
の立下り時に出力レベルが上がる(N3)。
【0038】したがって、出力信号CCDout について
は、水平ブランキング期間Tにおいてカップリングによ
り変調されたノイズが、転送期間におけるノイズと同等
なものとなる。よって、本実施例の駆動方法によれば、
出力信号CCDout をサンプル/ホールドした信号には
段差がでないこととなり、水平ブランキング期間Tにお
ける出力信号のサンプル/ホールド後の出力レベルの低
下を防ぐことができるのである。
【0039】以上のように本実施例によれば、駆動回路
やパッド、配線パターンを追加するレイアウト設計変更
が必要であるが、水平ブランキング期間Tにおいても転
送期間と同様のノイズを重畳でき、出力信号CCDout
をサンプル/ホールドした信号の段差をなくすことがで
きるという効果が得られるのである。そして、最終電極
5、6に対して別々の駆動回路からクロックパルスを印
加するため、信号出力のホールド期間を広くとることが
できるのである。
【0040】次に、第3の実施例について説明する。図
4は本発明の第2の実施例による電荷転送固体撮像装置
のレイアウトを示す平面図であり、図2及び図6と同等
部分は同一符号により示されている。同図に示されてい
るように、本実施例では、電荷転送固体固体撮像装置の
水平レジスタの垂直レジスタから電荷を受取る部分と、
水平レジスタの信号電荷を受取る部分から電荷検出部に
至るまでのダミーの水平レジスタとを分離させている。
【0041】すなわち、水平レジスタの必要最小限は垂
直レジスタから信号電荷を受取る数だけあれば良い。こ
れが画面上にでる水平期間となる。この必要最小限の水
平レジスタ3以外に出力増幅回路(図示せず)に接続す
るための水平レジスタがダミーの(有効外の)水平レジ
スタ7であり、これを分離しているのである。このた
め、大幅なレイアウト設計変更が必要になる。
【0042】この第3の実施例による電荷転送固体撮像
装置の駆動方法について図5を参照して説明する。図5
は本発明の第2の実施例による電荷転送固体撮像装置の
駆動方法を示すタイミングチャートであり、図1、図3
及び図8と同等部分は同一符号により示されている。
【0043】図5において、本例ではクロックパルスφ
H1のみならず、クロックパルスφH1と互いに位相が
逆である相補型のクロックパルスφH2を印加する電極
をも分離してパルス駆動を行い、同時に水平ブランキン
グ期間Tにおいても停止させずにクロックパルスφH1
´及びφH2´を印加するのである。出力信号CCDou
t はカップリングするクロックパルスがφH1´及びφ
H2´となる。
【0044】よって、水平ブランキング期間Tではクロ
ックパルスφH1及びφH2が停止し、クロックパルス
φH1´及びφH2´による動作となる。このため、時
刻t2のとき、出力信号CCDout にはクロックパルス
φH1´及びφH2´のカップリングによるノイズが重
畳されることになる。これにより、出力信号CCDout
はクロックパルスφH2´の立上り時に出力レベルが低
下し(N4)、クロックパルスφH1´の立下り時に出
力レベルが上がる(N3)。
【0045】したがって、出力信号CCDout について
は、水平ブランキング期間Tにおいてカップリングによ
り変調されたノイズが、転送期間におけるノイズと同等
なものとなる。よって、本実施例の駆動方法によれば、
出力信号CCDout をサンプル/ホールドした信号には
段差がでないこととなり、水平ブランキング期間Tにお
ける出力信号のサンプル/ホールド後の出力レベルの低
下を防ぐことができるのである。
【0046】以上のように本実施例によれば、大幅なレ
イアウト設計変更が必要であるが、水平ブランキング期
間Tにおいても転送期間と同様のノイズを重畳でき、出
力信号CCDout をサンプル/ホールドした信号の段差
をなくすことができるという効果が得られるのである。
【0047】要するに、上述したいずれの実施例におい
ても、水平レジスタの最終電極が分離されている電荷転
送固体撮像装置において、水平ブランキング期間中にお
いても、水平レジスタの最終電極にクロックパルスを印
加することにより、水平映像出力期間中におけるノイズ
と水平ブランキング期間中におけるノイズとを等しくし
ているのである。よって、この出力信号をサンプル/ホ
ールドすれば、サンプル/ホールド後の信号出力の段差
がなくなり、画面両端が沈むシェーディングがなくなる
のである。
【0048】また、水平レジスタの出力最終段の2電極
を分離し、これらに相補型クロックパルスを印加するこ
とにより、水平映像出力期間中におけるノイズと水平ブ
ランキング期間中におけるノイズとが等しくなる。よっ
て、この出力信号をサンプル/ホールドすれば、出力信
号の段差が完全になくなり、画面両端が沈むシェーディ
ングが完全になくなるのである。
【0049】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、水平クロ
ックパルスの印加が停止される水平ブランキング期間に
おいてもそのパルスと繰返し周波数及び位相が同一の駆
動パルスを最終電極に印加することにより、水平映像出
力期間中及び水平ブランキング期間中におけるノイズを
等しくし、この出力信号をサンプル/ホールドすれば、
サンプル/ホールド後の信号出力の段差がなくなり画面
両端が沈むシェーディングがなくなるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例による電荷転送固体撮像
装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図2】本発明の第2の実施例による電荷転送固体撮像
装置のレイアウトを示す平面図である。
【図3】本発明の第2の実施例による電荷転送固体撮像
装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図4】本発明の第3の実施例による電荷転送固体撮像
装置のレイアウトを示す平面図である。
【図5】本発明の第3の実施例による電荷転送固体撮像
装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図6】従来の電荷転送固体撮像装置のレイアウトを示
す平面図である。
【図7】電荷転送固体撮像装置の出力信号を示す波形図
であり、(a)は最終電極を分離しない場合の波形、
(b)は最終電極を分離した場合の波形である。
【図8】従来の電荷転送固体撮像装置の駆動方法を示す
タイミングチャートである。
【符号の説明】
1 ホトダイオード 2 垂直レジスタ 3 水平レジスタ 4 信号電荷検出部 5、6 最終電極 7 ダミーの水平レジスタ 11〜14 パッド 110〜140 配線パターン

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2次元配置され入射光量に応じた電荷を
    蓄積する受光素子群の出力を保持する垂直レジスタから
    導出される出力を保持しこの保持出力を水平クロックパ
    ルスの印加に応答して導出しかつ出力最終段の最終電極
    が独立分離して構成された水平レジスタを含む電荷転送
    固体撮像装置であって、前記最終電極は前記水平クロッ
    クパルスの印加が停止される水平ブランキング期間にお
    いても該パルスと繰返し周波数及び位相が同一の駆動パ
    ルスが印加されることを特徴とする電荷転送固体撮像装
    置。
  2. 【請求項2】 前記駆動パルスは、互いに位相が逆であ
    る相補パルスであることを特徴とする請求項1記載の電
    荷転送固体撮像装置。
  3. 【請求項3】 前記最終電極は第1及び第2の電極から
    なり、前記水平ブランキング期間においてこれら第1及
    び第2の電極に互いに位相が逆である相補パルスが印加
    されることを特徴とする請求項1記載の電荷転送固体撮
    像装置。
  4. 【請求項4】 2次元配置され入射光量に応じた電荷を
    蓄積する受光素子群の出力を保持する垂直レジスタから
    導出される出力を保持しこの保持出力を水平クロックパ
    ルスの印加に応答して導出しかつ出力最終段の最終電極
    が独立分離して構成された水平レジスタを含む電荷転送
    固体撮像装置の駆動方法であって、前記水平クロックパ
    ルスの印加が停止される水平ブランキング期間において
    も該パルスと繰返し周波数及び位相が同一の駆動パルス
    を前記最終電極に印加することを特徴とする駆動方法。
  5. 【請求項5】 前記駆動パルスは、互いに位相が逆であ
    る相補パルスであることを特徴とする請求項4記載の駆
    動方法。
  6. 【請求項6】 前記最終電極は第1及び第2の電極から
    なり、前記水平ブランキング期間においてこれら第1及
    び第2の電極に互いに位相が逆である相補パルスを印加
    することを特徴とする請求項4記載の駆動方法。
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