JPH10224692A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速カメラに適した高速出力ができる固体撮
像装置を提供する。 【解決手段】 列，行に配列された多数のフォトダイオ
ード１で発生した信号電荷は列毎に取り出され、複数の
垂直電荷転送部２によりそれぞれ垂直方向に転送され
る。複数の垂直電荷転送部２は二組に分割されており、
それぞれの組毎に垂直電荷転送部２により転送された電
荷は第１，第２の水平電荷転送部３，５によりそれぞれ
水平方向に転送され、第１，第２の電荷出力部４，６で
出力される。この際、第２の水平電荷転送部５の位置を
第１の水平電荷転送部３の幅以上にずらせておき、各水
平電荷転送部３，５の信号電荷転送方向を同一とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一体型ビデオカメラ
のイメージセンサ等に用いられる固体撮像装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、固体撮像装置は一体型ビデオカメ
ラの撮像部等に広く用いられており、特に、ノイズ特性
に優れたＣＣＤ(Ｃharge Ｃoupled Ｄevice)型固体撮像
装置が最も多く用いられている。また、高速度の現象を
とらえる高速カメラの開発が盛んに進められている。

【０００３】図２は、ＣＣＤの第１の従来例を示したも
のである。図２において、11は撮像素子の受光領域、１
は受光領域11で列，行に配列された多数の受光素子とし
てのフォトダイオードで、入射した光を電気信号に変換
する。２はフォトダイオード１で発生した信号電荷を列
毎に取り出し、垂直方向に転送する複数の垂直電荷転送
部、３は垂直電荷転送部２により転送された信号電荷を
水平方向に転送する水平電荷転送部、４は水平電荷転送
部３で転送された信号電荷Ｑを信号電圧Ｖに変換して出
力する電荷出力部である。

【０００４】以上のように構成された第１の従来例で
は、まず、光入力がフォトダイオード１に照射され信号
電荷が発生し、次に、その信号電荷は垂直電荷転送部２
により垂直方向に転送される。次いで、水平電荷転送部
３により信号電荷は水平方向に転送され、電荷出力部４
により信号電荷Ｑを信号電圧Ｖに変換して出力する。こ
のようにして、一画面の情報を出力することができる。

【０００５】図３は、ＣＣＤの第２の従来例を示したも
のである。図３において、図２と同一符号のものは同一
のものを表しており、また、５は信号電荷を水平方向に
転送する第２の水平電荷転送部、６は水平電荷転送部５
で転送された信号電荷Ｑを信号電圧Ｖに変換して出力す
る第２の電荷出力部である。図２と異なる部分は、(第
１の)水平電荷転送部３と(第１の)電荷出力部４の外
に、第２の水平電荷転送部５と第２の電荷出力部６が付
加された点である。

【０００６】以上のように構成された第２の従来例の動
作は次の通りである。光入力がフォトダイオード１に照
射されると信号電荷が発生し、その信号電荷は垂直電荷
転送部２により垂直方向に転送される。そこでまず、偶
数行の信号電荷を第１の水平電荷転送部３により水平方
向に転送し、第１の電荷出力部４により信号電荷Ｑを信
号電圧Ｖに変換して出力する。続いて、奇数行の信号電
荷を第２の水平電荷転送部５により水平方向に転送し、
第２の電荷出力部６により信号電荷Ｑを信号電圧Ｖに変
換して出力する。以上の動作で一画面の情報を出力する
ことができる。

【０００７】図４は、ＣＣＤの第３の従来例を示したも
ので、図３と同一符号のものは同一のものを表してお
り、また、７は信号電荷を水平方向に転送する第３の水
平電荷転送部、８は信号電荷Ｑを信号電圧Ｖに変換して
出力する第３の電荷出力部、９は信号電荷を水平方向に
転送する第４の水平電荷転送部、10は信号電荷Ｑを信号
電圧Ｖに変換して出力する第４の電荷出力部である。こ
こで、図３と異なるところは、第３の水平電荷転送部７
と第３の電荷出力部８、第４の水平電荷転送部９と第４
の電荷出力部10が付加された点である。

【０００８】以上のように構成された第３の従来例の動
作は次の通りである。まず、光入力がフォトダイオード
１に照射されると信号電荷が発生し、その信号電荷は垂
直電荷転送部２により垂直方向に転送される。次に、受
光部左下半分の信号電荷は第１の水平電荷転送部３によ
り水平方向に転送され、第１の電荷出力部４により信号
電荷Ｑを信号電圧Ｖに変換して出力する。また、受光部
右下半分の信号電荷は第２の水平電荷転送部５により水
平方向に転送され、第２の電荷出力部６により信号電荷
Ｑを信号電圧Ｖに変換して出力する。

【０００９】次に、受光部左上半分の信号電荷は第３の
水平電荷転送部７により水平方向に転送され、第３の電
荷出力部８により信号電荷Ｑを信号電圧Ｖに変換して出
力する。また、受光部右上半分の信号電荷は第４の水平
電荷転送部９により水平方向に転送され、第４の電荷出
力部10により信号電荷Ｑを信号電圧Ｖに変換して出力す
る。このようにして一画面の情報を出力することができ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
１の従来例の構成では、一画面の情報を出力する電荷出
力部４が一箇所しかないため、一画面の情報を出力する
ための時間として通常約16ｍ秒が必要になる。これは全
フォトダイオードの数と出力部の駆動周波数により決定
される。そのため、高速度カメラで必要とされる毎秒10
00枚〜１万枚の撮像ができないという問題がある。

【００１１】また、第２の従来例の構成では、一画面の
情報を出力する電荷出力部４及び６の２箇所になってお
り、２倍のフレームレートにて読み出すことが可能であ
るが、第１の水平電荷転送部から第２の水平電荷転送部
への転送が困難であることに起因する固定パターンノイ
ズが発生するという問題がある。

【００１２】また、第３の従来例の構成では、一画面の
情報を出力する電荷出力部が４，６，８，10の４箇所に
なっているため、４倍のフレームレートにて読み出すこ
とが可能であるが、第１の水平電荷転送部３、第２の水
平電荷転送部５、第３の水平電荷転送部７、第４の水平
電荷転送部９の転送方向がそれぞれ異なるため、４分割
されたそれぞれの画像が入力画像とは異なることにな
る。具体的に、第１の水平電荷転送部３から出力された
画像を基準に、第２の水平電荷転送部５から出力された
信号は左右にミラー反転される。また第３の水平電荷転
送部７から出力された信号は上下にミラー反転される。
また第４の水平電荷転送部９から出力された信号は上下
と左右に反転されることになる。以上のように入力画像
に対して反転された画像情報を再構成するためには、フ
レームメモリ等を大量に用いた外部回路によって画像を
入力画像と同じ配列にする必要がある。

【００１３】本発明は、上記のような実情に鑑みてなさ
れたものであって、固定パターンノイズがなく、外部回
路による画像再構成の必要もない高速カメラに適した固
体撮像装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の固体撮像装置は、受光領域で列、行に配列
された多数の受光素子と、前記受光素子で発生した信号
電荷を列毎に取り出しそれぞれ垂直方向に転送する複数
の垂直電荷転送部と、前記複数の垂直電荷転送部を２以
上の組に分割し、分割された組毎に前記垂直電荷転送部
により転送された電荷をそれぞれ水平方向に転送する複
数の水平電荷転送部と、前記水平電荷転送部により転送
された電荷をそれぞれ出力する複数の電荷出力部とを備
え、前記各水平電荷転送部の信号電荷を転送する方向を
同一としたものである。

【００１５】この構成によれば、垂直電荷転送部を２以
上の組に分割し、分割された組毎に水平電荷転送部で転
送するので、分割した数の倍数のフレームレートにて読
み出すことが可能であり、従って、それだけ高速出力が
できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の
一実施の形態におけるＣＣＤの構成を示したもので、11
は撮像素子の受光領域、１は受光領域11で列，行に配列
された多数の受光素子としてのフォトダイオードで、入
射した光を電気信号に変換する。２は、フォトダイオー
ド１で発生した信号電荷を列毎に取り出し、それぞれ垂
直方向に転送する複数の垂直電荷転送部である。ここ
で、複数の垂直電荷転送部２は２以上の組(ここでは二
組)に分割される。

【００１７】３は分割された第１の組の垂直電荷転送部
２により転送された電荷を水平方向に転送する第１の水
平電荷転送部、４は第１の水平電荷転送部３により転送
された信号電荷Ｑを信号電圧Ｖに変換して出力する第１
の電荷出力部である。また、５は分割された第２の組の
垂直電荷転送部２により転送された電荷を水平方向に転
送する第２の水平電荷転送部、６は第２の水平電荷転送
部５により転送された信号電荷Ｑを信号電圧Ｖに変換し
て出力する第２の電荷出力部である。

【００１８】そして、前記第１及び第２の水平電荷転送
部３，５の信号電荷を転送する方向を同一とする。この
場合、第１の組の垂直電荷転送部２の長さより第２の組
の垂直電荷転送部の長さを、水平電荷転送部３の垂直方
向の幅以上に長くし、第１及び第２の水平電荷転送部
３，５が重ならないようにその位置をずらせている。

【００１９】次に、本実施の形態における動作について
説明する。まず、光入力がフォトダイオード１に照射さ
れ信号電荷が発生する。その信号電荷はフォトダイオー
ド１の列毎に取り出され、それぞれ垂直電荷転送部２に
より垂直方向に転送される。次に、受光領域11の左半分
の信号電荷は第１の水平電荷転送部３により水平方向に
転送され、第１の電荷出力部４により信号電荷Ｑが信号
電圧Ｖに変換されて出力される。また、受光領域11の右
半分の信号電荷は第２の水平電荷転送部５により水平方
向に転送され、そして第２の電荷出力部６により信号電
荷Ｑが信号電圧Ｖに変換されて出力される。

【００２０】上記のような構成であると、第２の水平電
荷転送部５に電荷を転送する場合においても第１の水平
電荷転送部３を通す必要がなく、また、電荷を転送する
方向が同一であるので、数ラインの遅延線等の簡単な外
部回路を設けるのみで画像の再構成が容易にできる。

【００２１】なお、上記実施の形態では、水平電荷転送
部を２個とした例を示したが、水平電荷転送部の個数を
増加することによって、より高速な動作が可能になる。
また本発明の固体撮像装置は、２次元のメージセンサに
限らず、１次元のものにも適用することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
装置によれば、多数の受光素子を複数の組に分割し、そ
れぞれの組の信号電荷を、複数の水平電荷転送部で同一
方向に転送する構成を採ることにより、高速カメラに適
した高速出力を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における固体撮像装置の
平面的模式図である。

【図２】第１の従来例の平面的模式図である。

【図３】第２の従来例の平面的模式図である。

【図４】第３の従来例の平面的模式図である。

【符号の説明】

１…フォトダイオード、 ２…垂直電荷転送部、 ３…
第１の水平電荷転送部、４…第１の電荷出力部、 ５…
第２の水平電荷転送部、 ６…第２の電荷出力部、 11
…受光領域。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受光領域で列、行に配列された多数の受
   光素子と、前記受光素子で発生した信号電荷を列毎に取
   り出しそれぞれ垂直方向に転送する複数の垂直電荷転送
   部と、前記複数の垂直電荷転送部を２以上の組に分割
   し、分割された組毎に前記垂直電荷転送部により転送さ
   れた電荷をそれぞれ水平方向に転送する複数の水平電荷
   転送部と、前記水平電荷転送部により転送された電荷を
   それぞれ出力する複数の電荷出力部とを備え、前記各水
   平電荷転送部の信号電荷を転送する方向を同一としたこ
   とを特徴をする固体撮像装置。
2. 【請求項２】 前の組の垂直電荷転送部の長さより後の
   組の垂直電荷転送部の長さを、順次、水平電荷転送部の
   垂直方向の幅以上に変化させ、各組の水平電荷転送部が
   重ならないようにその位置をずらせたことを特徴とする
   請求項１記載の固体撮像装置。