JPH10174001A - 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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Abstract
て、有効信号期間の内外に拘らずシャッタ動作を可能に
し、実効的な蓄積時間の可変範囲の広大を図る。 【解決手段】 センサ部と電荷転送レジスタを備え、電
荷電圧変換部のリセット期間TRSに同期してシャッタ動
作させる手段を有する。
Description
アセンサ、CCDエリアセンサ等の固体撮像素子及びそ
の駆動方法に関する。
ーCCDリニアセンサにおいて、シャッタ機能をもた
せ、このシャッタ機能によって複数のセンサラインから
の出力信号振幅を制御し得るように構成したものが提案
されている。
(赤),G(緑)及びB(青)の3センサラインのカラ
ーリニアセンサを例に挙げると、R,G,B各々の出力
電圧のホワイトバランスの調節である。同じ蓄積時間と
したとき、R,G,Bの出力電圧は各々の感度に応じて
大小の差が生じる。これは、すなわち、R,G,Bの各
々のダイナミックレンジが異なることにつながる。
において、R,G,B個別にゲインを変えて出力レベル
を揃えるという補正を行うが、より高画質を追求する場
合には、ゲイン補正前、すなほち、CCD出力でR,
G,Bの出力レベルを揃えることが要求される。
る時点から次の読み出しゲートパルスが印加される時点
までの期間をτROG とすると、このτROG をセンサ部へ
の電荷蓄積期間(1H期間と定義する)に設定した上
で、R,G,B各々の実効的な蓄積時間をシャッタパル
ス入力で可変する方法がとられる。
ち、有効信号期間と、その後の空転送期間とによって構
成される。
たり、有効信号期間外のいわゆる空転送期間でシャッタ
パルスの入力(例えばシャッタパルスをオフすること)
が設定されていた。即ち、シャッタパルスの入力時期と
して、例えば有効信号期間とした場合には、シャッタパ
ルスの入力に起因して半導体基板側での共通の半導体ウ
エル領域の電位がゆらぐことから、シャッタパルスのカ
ップリングの影響を受けて出力信号波形がゆらぎ、画質
に影響を与えてしまう。このため、従来は、シャッタパ
ルスの入力時点を有効信号期間外のいわゆる空転送期間
に設定されていた。
パルス入力時点を有効信号期間外の空転送期間内に設定
した場合には、シャッタ動作した残りの期間が信号電荷
蓄積時間となるため、信号電荷蓄積時間の可変範囲が限
定され、余裕がなくなる。実効的な蓄積時間を長く設定
するためには、τROG を長めに設定して空転送期間を長
くしなければならず、このときには、セット上での信号
処理時間が増加するという不都合が生じる。
の内外に拘らずシャッタ動作を可能にした固体撮像素子
及びその駆動方法を提供するものである。
部のリセット期間に同期してシャッタ動作させるように
する。
時点が電荷電圧変換部のリセット期間に同期するため、
シャッタパルスのカップリングが出力信号波形に影響を
与えない。従って、有効信号期間の内外に拘らずシャッ
タ動作させることができ、実効的な蓄積時間の可変範囲
が広くなる。
ンサ部と、電荷転送レジスタを備え、電荷電圧変換部の
リセット期間に同期してシャッタ動作させる手段を有す
る構成とする。
サラインを有し、シャッタ機能によって複数のセンサラ
インからの出力信号振幅を制御し得るリニアセンサであ
って、各センサラインにおいて、電荷電圧変換部のリセ
ット期間と同期してシャッタ動作させる手段を有した構
成とする。
電荷電圧変換部のリセット期間に同期してシャッタ動作
させる。
明する。
サに適用した場合の実施例である。図1において、1は
カラーCCDリニアセンサを全体として示す。このカラ
ーCCDリニアセンサ1は、複数のセンサライン、本例
では3本のセンサラインを構成する単一リニアセンサ
(撮像素子)、即ちR(赤)リニアセンサ2R、G
(緑)リニアセンサ2G及びB(青)リニアセンサ2B
により構成される。
G及びBリニアセンサ2Bは、夫々複数のセンサ部3か
らなるRセンサ列3r、Gセンサ列3g、Bセンサ列3
bを有し、各センサ列3r,3g,3bの一側に読み出
しゲート部5r,5g,5bを介して例えば2相駆動の
CCDによる電荷転送レジスタ(以下CCDレジスタと
いう)4r,4g,4bが設けられ、各センサ列3r,
3g,3bの他側にシャッタゲート部6r,6g,6b
を介してシャッタドレイン領域7r,7g,7bが設け
られる。
に隣接して、出力ゲート部11、電荷電圧変換部となる
フローティングディフュージョン領域12が形成され、
さらにフローティングディフュージョン領域12に隣接
するようにリセットゲート部13及びリセットドレイン
14が形成される。フローティングディフュージョン領
域12には出力回路15が接続される。
み出しゲートパルスφROG が印加され、リセットゲート
部13にはリセットパルスφRSが印加され出力ゲート部
11には固定電圧が印加される。
相の駆動クロックパルスφ1 及びφ2 が印加され、特に
最終段の転送部にはφ1 と同じ駆動クロックパルスφLH
が印加される(図2参照)。
とシャッタドレイン領域7r,7g,7bとによってシ
ャッタ手段が構成され、シャッタゲート部5r,5g,
5bに夫々シャッタパルスφSHUT-R,φSHUT-G,φ
SHUT-B(図2参照)を印加することにより、それまで各
センサ列3r,3g,3bに蓄積された信号電荷がシャ
ッタゲート部6r,6g,6bを介してシャッタドレイ
ン領域7r,7g,7bに排出されるようになされる。
2に示すように、読み出しゲートパルスφROG が印加さ
れた時点から、次の読み出しゲートパルスφROG が印加
された時点までの期間をτROG とし、このτROG をセン
サ部3への電荷蓄積期間(1H期間と定義する)に設定
する。この1H期間は信号電荷を転送して出力する有効
信号期間TA と、その後の空転送期間TB とによって構
成される。
各センサ列3r,3g,3bに光電変換されて蓄積され
た信号電荷が読み出しゲート部5r,5g,5gに読み
出しゲートパルスφROG が印加されることによって各C
CDレジスタ4r,4g,4bに同時に読み出される。
CCDレジスタ4r,4g,4bに2相駆動クロックパ
ルスφ1 ,φ2 及びφLHが与えられて、図2の有効信号
期間TA 中に電荷転送され、1画素(センサ部)毎の信
号電荷がフローティングディフュージョン領域12を通
じて出力回路15より出力信号として読み出される。フ
ローティングディフュージョン領域12は1画素毎にリ
セットゲート部13にリセットパルスφRSが与えられる
ことによりリセットされる。有効信号期間TA の終了
後、次の読み出しゲートパルスφROG が印加されるまで
の空転送期間TB は空送り状態となる。
タパルスφSHUT-R,φSHUT-G,φSHUT-Bの入力を1H期
間中の任意の時点、即ち有効信号期間TA 及び空転送期
間TB を問わず、いずれの時点においても行えるように
する。その際、シャッタパルスφSHUT-R,φSHUT-G,φ
SHUT-Bを電荷電圧変換部であるフローティングディフュ
ージョン領域12のリセット期間TRSに同期して入力さ
せる。即ちリセットパルスφRSのリセット期間TRS中に
シャッタ動作を行うようにする。
内において、そのリセットパルスφRSが印加されている
期間TRSにシャッタパルスφSHUTをオフさせる。或いは
図4の例では、有効信号期間内TA において、そのリセ
ットパルスφRSが印加されている期間TRSにシャッタパ
ルスφSHUTを印加する。
Gリニアセンサ2G,Bリニアセンサ2Bの中で最も感
度の低いRリニアセンサ2Rではシャッタパルスφ
SHUT-Rを入力せず、Gリニアセンサ2GとBリニアセン
サ2Bに夫々シャッタパルスφSHUT-G,φSHUT-Bを入力
している。この場合、Rリニアセンサ2R,Gリニアセ
ンサ2G及びBリニアセンサ2Bの各々の実効的な蓄積
時間はtR ,tG ,tB となる。
ャッタパルスφSHUT(φSHUT-G,φSHUT-B)を入力する
と、カップリングの影響は、図4,図5の出力波形V
out においてリセット相Reに生じるのみで、ノイズ除
去の相関2重サンプリング回路(CDS)で必要とされ
るプリチャージ相P及びデータ相Dに対してはカップリ
ングの影響は生じない。
SHUT(φSHUT-R,φSHUT-G,φSHUT-B)の入力時点は、
有効信号期間TA の内外を問わず1H期間の中で任意の
時点に設定することができ、シャッタ制御による各色の
実効的な蓄積時間tR ,tG ,tB の可変範囲を従来よ
り広く設定することができる。なおかつ、シャッタパル
スφSHUTのカップリングの出力信号波形への影響を押さ
えることができる。
ィングディフュージョン領域を用いたが、その他フロー
ティングゲートを用いた場合にも同様に適用できる。
一リニアセンサ2R,2G,2BからなるカラーCCD
にリニアセンサ1に適用したが、その他、3本以外の複
数本の単一リニアセンサからなるカラーCCDリニアセ
ンサにも適用できる。また、単色ニリアセンサにも適用
できる。更に、本発明はCCDエリアセンサにも適用で
きる。この場合のシャッタ動作は、水平転送レジスタに
接続される電荷電圧変換部のリセット期間に同期して行
なわれる。
カップリングの影響を出力信号波形に及ぼすことなく、
信号を読み出ししている期間を含めたいずれの期間にお
いても、シャッタの動作を行わせることができる。従っ
て、シャッタ制御による実効的な蓄積時間の可変範囲を
従来より広く設定することができる。
図である。
パルスタイミングチャートである。
ルスφSHUT及び出力波形Voutの一例を示すタイミング
チャートである。
ルスφSHUT及び出力波形Voutの他の例を示すタイミン
グチャートである。
R,G,Bの単一リニアセンサ、3r,3g,3b
R,G,Bのセンサ列、4r,4g,4b R,G,B
のCCDレジスタ、5r,5g,5b 読み出しゲート
部、6r,6g,6b シャッタゲート部、7r,7
g,7b シャッタドレイン、11 出力ゲート部、φ
RS リセットパルス、φSHUT(φSHUT-R,φSHUT-G,φ
SHUT-B) シャッタパルス、Vout 出力信号
Claims (2)
- 【請求項1】 センサ部と、電荷転送レジスタを備え、
電荷電圧変換部のリセット期間に同期してシャッタ動作
させる手段を有することを特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項2】 電荷電圧変換部のリセット期間に同期し
てシャッタ動作させることを特徴とする固体撮像素子の
駆動方法。
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