JPS61127275A - 電荷結合形撮像素子の駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、フレーム・イノターライン式電荷結合形撮像
素子の駆動方法の改良に関する。

〔発明の背景〕

まず、フレーム・インターライン式撮像素子（以下Ｆ・
工・Ｔと略す）について述べる。

Ｆ・工・Ｔは、テレビジョン学会１９８２年金国大会予
稿集Ｆ・工・Ｔ−ＣＯＤ撮像素子（黒田他）ｐ３５，３
６にある様に、第１図に示す様な構造になっており、光
ダイオード（１，１，１〜ｌ。

ｍ、ｎ）に蓄積した信号電荷を、垂直ブランキング内に
、垂直ＣＯＤ　（２，１〜２．ｍ）へ読みだし、結合部
３．１を通して、蓄積部４へ高速転送する。そして映像
期間に蓄積部４より結合部３，２水平ＣＣＤ５を通・し
て出力部６より映像信号として出力する。

このＦ−Ｉ−Ｔは他の撮像方式に比べ、スメアという固
体撮像素子特有の偽信号の発生が著しく小さくなるとい
う大きな利点がある。

Ｆ・工・Ｔにおいてもインターレース走査は通常と同様
の方式が行われ奇数フィールドで、奇数行の光ダイオー
ドの信号電荷を読み出し、偶数フィールドで偶数行の元
ダイオードの信号電荷を読み出す。このインターレース
の方法をフレーム蓄積と言い、取り扱いうる信号電荷量
が小さい、すなわち、ダイナミックレンジが小さい、フ
ィールド残漬と呼ばれる大きな残像現象が生じるなどの
欠点がある。これらの欠点を解消する方法に、フィール
ド蓄積がある。Ｆ・工・Ｔ素子においてフィールド蓄積
を実現すればスメア、フィールド残漬のカい極めて性能
の高い素子となる。フィールド蓄積を実現する構成とし
て２行の光ダイオードの電荷を読み出し垂直ＣＣＤ内で
混合する方式と、特開昭５９−３２２６４号に記載され
ているような、２行同時読み出し方式がある。前者の混
合式は信号処理が複雑になる解像度が悪化する、色フィ
ルタ配列に制約があるなどの欠点がある。一方、後者の
２行同時読み出し方式は混合式の様な欠点はなく非常に
秀れた方式と考えられる。しかしながら垂直ＣＯＤの数
が増え、その増えたＣＯＤの面積だけ、光ダイオード部
の面積が減少する、すなわち開口率が減少し、感度が低
下する。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、垂直ＣＣＤの数を増さず開口率の低下
をきたさない、すカわち感度低下を招くことなく、Ｆ・
工・Ｔ素子にフィールド蓄積動作を行なわせる駆動方法
を提供することにおる。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するため、本発明では複数個の蓄積領
域を設は垂直プランヤング期間内の前半に１奇（偶）数
行の元ダイオードの信号電荷を垂直ＣＯＤを通して一方
の蓄積部へ転送し、垂直ブランキング期間後半に、偶（
奇）数行の光ダイオードの信号電荷を垂直ＣＯＤを通し
て他方の蓄積部へ転送し、映像期間内に、これらの電荷
を水平ＣＯＤよシ読み出す。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第２図から第１１図を用いて
説明する。これは、たて５００、横４００画素のＦ＠Ｉ
−ＴＫ本発明を適用した例である。

２１−１．２１−２．２１−３．２１−４・・・・・・
２１−４００は、光電変換部、２２−１−１゜２２−１
−２．２２−２−１．２２−２−２゜２２−３−１．２
２−３−２．２’２−４−１゜２２−４−２．・・・・
・・２２−４００−１．２２−４００−２は、全画素分
の信号電荷を蓄積する蓄積部、２０−１．２０−２．２
０−３．２０−４゜・・・・・・２０−４００は、光電
変換部で得られ九信号電荷を、蓄積部へ転送するための
垂直転送用ＣＯＤである。２３（２４）は、蓄積部の信
号電荷を、１水平走査ずつ順次出力アンプ２５（２６）
、出力２７　（２８）へ転送するための水平転送用ＣＯ
Ｄである。

３０−１〜３０−４００は、垂直転送ＣＣＤから蓄積部
へ効率よく、電荷をふり分は転送する結合部である。３
１−１〜３１−４００は、蓄積部から水平ＣＯＤへ効率
よく、電荷を転送する結合部である。

次に、光電変換部で得られた信号電荷が出力部へ導びか
れる過程を第２図から第１１図をもって説明する。

今、第２＠において、光電変換部２１−３の斜線部に光
が照射されているものとする。すなわち、第３図に示す
様に１　この部分の光ダイオードには、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ
という電荷がそれぞれ蓄積されている。これらの電荷は
、第４図に示すタイミングで、読み出し転送される。以
下、順を追ってこれを説明する。

期間５０（第４図）・・・奇数ラインの光ダイオードの
電荷（今の例では、ＡとＣ）を垂直転送用ＣＯＤ　（今
の例では２Ｏ−３）へ読み出す（第５図）。

期間５１・・・・・・垂直転送用ＣＯＤへ読み出した電
荷を結合部３０−３を通して奇数列の蓄積部へ転送する
（第６図）。

期間５２・・・・・・偶数ラインの光ダイオードの電荷
（今の例では、ＢとＤ）を垂直転送用ＣＯＤ　（今の例
では、２Ｏ−３）へ読み出す（第７図）。

期間５３・・・・・・垂直転送用ＣＯＤへ読み出した電
荷を結合部３０−３を通して、偶数列の蓄積部へ転送す
る（第８図）。この時、先に、奇数列蓄積部へ転送した
電荷を保持しておくため、奇数列蓄積部ＣＯＤの転送を
止めておく必要がある。この実現方法の１例を第９図に
掲げる。第９図は蓄積部の構成図である。図中の黒丸印
はコンタクトで、電極と配線の抵抗性接触（導通）をと
るための穿孔の位置を示す。６５−１〜６５−５００は
、ＣＣＤ埋め込みチャネルである。６０−１−１〜６０
−５００−４００は転送用ゲートである。

７０−１〜７０−５００は、奇数列ＣＣＤ転送用ゲート
制御線、７１−１〜７１−５００は、偶数列ＣＯＤ転送
用ゲート制御線である。先の様に、偶数列ＣＯＤのみを
転送させ、奇数列ＣＯＤを止めておきたい時は、奇数列
ＣＯＤ転送用ゲート制御練７１−１０〜７１−５００の
ゲートパルスを停止させ、偶数列ＣＯＤ転送用ゲート制
御線７０−１〜７０−５００に、転送用ゲートパルスを
与−えればよい。

映像期間・・・・・・奇数列の蓄積部の電荷は、上側水
平ＣＣＤ２３によシ、偶数列の蓄積部の電荷は、下側水
平Ｃ０Ｄ２４によりそれぞれ出力アンプ２５．２７へ転
送される。本例では、第１０図。

第１１図の様ＫＣ，人の電荷は、上側水平ＣＣＤ２３に
よ、り、Ｄ、Ｂの電荷は、下側水平Ｃ０Ｄ２４により出
力部へ転送される。

通常のビデオカメラは、インターレス走査をしている。

本発明においてもインターレス走査を簡単に実現できる
。その例を次に説明する。

奇数フィールドでは、前実施例のごとくＣとり。

ＡとＢを１組の信号電荷として読み出す。

偶数フィールドでは、蓄積部から水平ＣＯＤへ電荷転送
する際、奇数列蓄積部電荷の水平ＣＣＤ部への読み出し
を偶数列よシ１画素分遅らせることにより、（奇数フィ
ールドでは、Ｃとり１人とＢを１組の信号電荷として読
み出したが）ＢとＣを１組の信号電荷として読み出す。

これにより、奇数フィールドと偶数フィールドにおける
読み出し電荷の画素の重心が１画素分変わり、インター
レス走査を実現できる。

以上の実施例では水平転゛送用ＣＣＤを２本使用する構
成を記載した。一般ＫＮ相駆動ＣＣＤは動作条件を選ぶ
ことにより最大（Ｎ−１）個の情報を送ることができる
。従って例えば３相の水平ＣＯＤを使用し７２個の信号
を送るようにすれば１本の水平ＣＯＤにより２列の信号
電荷を送ることが可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来方式の半分の本数の垂直ＣＯＤで
、多くの利点を持つフィールド蓄積を実現できるため、
その分、光ダイオード面積を大きくでき、従来に比べて
、約１．５〜２倍の感度向上が簡単に実現でき、その効
果は極めて太きい、

【図面の簡単な説明】

第１図はＦ＠Ｉ−Ｔの構成図、第２図、第３図。 第５図、第６図、第７図、第８図、第１０図および第１
１図はそれぞれ本発明のＦ・工・Ｔの構造と信号フロー
の説明図、第４図は本発明の駆動説明のためのタイムチ
ャート、第９図は蓄積部の構成図の１例である。 １．１．ｌ〜ｌ、ｍ、ｎ−光ダイオード、２．１〜２　
、　ｍ−垂直転送用ＣＯＤ、３，１．３．２−・・結合
部、４・・・蓄積部、５・・・水平転送用ＣＯＤ、６・
・・出力アンプ、２０−１〜２０−４００・・・垂直転
送用ＣＯＤ、２１−１〜２１−４００・・・光ダイオー
ド、３０−１〜３０−４００・・・結合部、２２−１−
１〜２２−４００−１・・・蓄積部、２２−１−２〜２
２−４００−２・・・蓄積部、３１−１〜３１−４００
・・・結合部、２３．２４・・・水平転送用ＣＣＤ１２
５．２７・・・出力アンプ、６０−１−１〜６〇−５０
０−４００・・・転送用ゲート、６５−１〜６５−５０
０・・・ＣＣＤ埋め込みチャネル、７０−１〜７０−５
００・・・奇数列ＣＯＤ転送用ゲート制御線、７１−１
〜７１−５００・・・偶数列ＣＯＤ転送用ゲ第　２　口 ”［下２４ 第　３　図 第　５　口　第６図　　第７国 口＝トロ＝）４０＝］哨 第８目　　第１Ｏ図　　第１１図 口二Ｆ２４　イＩコ１壬■］慣

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、２次元的に配列された光ダイオード等静電容量を持
   つ複数個の光電変換素子群と該光電変換素子群に蓄積さ
   れた信号電荷を垂直方向に転送する複数の電荷結合素子
   から成る撮像部と該撮像部で検出した信号電荷を所定の
   時間蓄積する蓄積部と蓄積部に転送した信号電荷を水平
   方向に読み出す電荷結合素子部から構成されるフレーム
   ・インターライン・トランスファ式電荷結合形撮像素子
   の駆動方法において、該蓄積部を複数種の蓄積領域によ
   り形成し、全画素の信号電荷を垂直ブランキング期間に
   複数回に分けて蓄積領域に転送することにより所定の行
   の信号電荷を所定の蓄積領域に、前記とは異なる所定の
   行の信号電荷を前記とは異なる所定の蓄積領域に送り込
   み、これらの信号電荷を続く映像期間内に単一又は、複
   数の水平電荷結合素子を用いて出力部へ転送することを
   特徴とする電荷結合形撮像素子の駆動方法。