JPS61128566A - 高ダイナミツクレンジｃｃｄデイテクタ・イメージヤ - Google Patents
高ダイナミツクレンジｃｃｄデイテクタ・イメージヤInfo
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- JPS61128566A JPS61128566A JP60257519A JP25751985A JPS61128566A JP S61128566 A JPS61128566 A JP S61128566A JP 60257519 A JP60257519 A JP 60257519A JP 25751985 A JP25751985 A JP 25751985A JP S61128566 A JPS61128566 A JP S61128566A
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- Japan
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- charge
- transfer gate
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- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 6
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/73—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors using interline transfer [IT]
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、出力シフトレジスタへの電荷のリアルタイム
転送とともに、高ダイナミツクレンジ。
転送とともに、高ダイナミツクレンジ。
高速度及び高密度記録を可能にする高ダイナミツクレン
ジＣＯＤディテクタ・イメージヤに関するものである。
ジＣＯＤディテクタ・イメージヤに関するものである。
ｔｒＦ１結合素子は、ファクシミリ装置、プリンタ及び
テレビシコンシステムのような走査装置において使用す
るための光電或いは光励起（ｐｈｏｔｏｇｅｎｅ−ｒａ
Ｌｅｄ）イメージディテクタとして過去使用されてき
た。増加された密度及びより速い応答時間は、現状の技
術の電荷結合素子を使用する設計者の関心を常に引く、
現状の技術の電荷結合素子（ＣＯＤ）の応答時間は本質
的に停滞期に達し、それ以上の改良は、どのような量子
の時勢軸ｕａｎｔｕｍ ｍｏ−νｅｅｂｅｎ ｔ）にお
いても出現するようには思われなかった。
テレビシコンシステムのような走査装置において使用す
るための光電或いは光励起（ｐｈｏｔｏｇｅｎｅ−ｒａ
Ｌｅｄ）イメージディテクタとして過去使用されてき
た。増加された密度及びより速い応答時間は、現状の技
術の電荷結合素子を使用する設計者の関心を常に引く、
現状の技術の電荷結合素子（ＣＯＤ）の応答時間は本質
的に停滞期に達し、それ以上の改良は、どのような量子
の時勢軸ｕａｎｔｕｍ ｍｏ−νｅｅｂｅｎ ｔ）にお
いても出現するようには思われなかった。
本発明によれば、光電検出された電荷を、受光部（ｐｈ
ｏｔｏｓｉｔｅ） ｊＩ域から出力シフトレジスタに、
直接注入することにより、速い応答時間で、高密度、大
ダイナミックレンジ記録を提供するために。
ｏｔｏｓｉｔｅ） ｊＩ域から出力シフトレジスタに、
直接注入することにより、速い応答時間で、高密度、大
ダイナミックレンジ記録を提供するために。
独特の電荷結合素子イメージヤが使用される。従って、
本質的には、従来技術のＣＯＤ映像化検知システムにお
ける、注入された電荷の蓄積のために使用される受光部
の下方の領域は、実際、リアルタイムの出力シフトレジ
スタである。
本質的には、従来技術のＣＯＤ映像化検知システムにお
ける、注入された電荷の蓄積のために使用される受光部
の下方の領域は、実際、リアルタイムの出力シフトレジ
スタである。
本発明のより完全な理解のために、以下の図面に関連し
て、次に述べる発明の詳細な説明が参照される。
て、次に述べる発明の詳細な説明が参照される。
第１図は従来技術において使用された形式の電荷結合素
子の概略図、第２図は本発明の原理を使用し、組み込ん
だ電荷結合素子の概略図、第３図は、第２図に関連して
説明されたイメージヤ・ディテクタの２個の受光部、２
個の転送ゲート及び２個のシフトレジスタの平面図であ
る。
子の概略図、第２図は本発明の原理を使用し、組み込ん
だ電荷結合素子の概略図、第３図は、第２図に関連して
説明されたイメージヤ・ディテクタの２個の受光部、２
個の転送ゲート及び２個のシフトレジスタの平面図であ
る。
第１図は、受光部領域が用紙の中に水平方向に入る従来
の電荷結合素子イメージ中・ディテクタの概略側面図で
ある。動作中は、それから、受光部において受け止めら
れた光の量に応じて注入された電子を隔離するために、
電圧ＶＴは、Ｖｌのような値になる。受光部の下方の井
戸（ｗｅｌｌ）が、システムのクロック周波数で決定さ
れるレベルまで満ちたとき、ＶＴは他の方向の値（ｖ２
）に変化し、受光部の下方の井戸に蓄積された総電子は
、それから転送ゲートを介してシフトレジスタに転送さ
れ、そこにおいて、いまは電圧レベルｖ３である電圧Ｖ
Ｒが、受光部から転送ゲートを介してソフトレジスタ内
へ電子を引きつける。それから、電圧ＶＴは電圧レベル
ｖ１に移り、予め決められたクロック率においてシフト
レジスタを受光部から隔離し、シフトレジスタの下方で
受け止められた電荷は、後続段の使用及び電荷結合素子
からの蓄積の除去のために、用紙の中に或いは外に移動
される。どのような数の受光部及び転送ゲート及びシフ
トレジスタの組み合わせも、典型的な集積回路上の１７
００から６０００の受光部のどこにおいても従来技術の
典型的な例で使用することができる。
の電荷結合素子イメージ中・ディテクタの概略側面図で
ある。動作中は、それから、受光部において受け止めら
れた光の量に応じて注入された電子を隔離するために、
電圧ＶＴは、Ｖｌのような値になる。受光部の下方の井
戸（ｗｅｌｌ）が、システムのクロック周波数で決定さ
れるレベルまで満ちたとき、ＶＴは他の方向の値（ｖ２
）に変化し、受光部の下方の井戸に蓄積された総電子は
、それから転送ゲートを介してシフトレジスタに転送さ
れ、そこにおいて、いまは電圧レベルｖ３である電圧Ｖ
Ｒが、受光部から転送ゲートを介してソフトレジスタ内
へ電子を引きつける。それから、電圧ＶＴは電圧レベル
ｖ１に移り、予め決められたクロック率においてシフト
レジスタを受光部から隔離し、シフトレジスタの下方で
受け止められた電荷は、後続段の使用及び電荷結合素子
からの蓄積の除去のために、用紙の中に或いは外に移動
される。どのような数の受光部及び転送ゲート及びシフ
トレジスタの組み合わせも、典型的な集積回路上の１７
００から６０００の受光部のどこにおいても従来技術の
典型的な例で使用することができる。
本出願の第２図は、出願人の発明に関連する本発明の原
理を示す、この特定の例においては、転送ゲートの下方
の電圧は、受光部の下方に現れるものより低い電圧値に
保たれるので、電荷電子が集積回路基板上の受光部の下
方の井戸に注入されたとき、そこで生成された電子は、
直ちに受光部領域から転送ゲーＨ１域を介して、電圧が
端子ＶＲに印加されたときに電圧Ｐ３が存在するシフト
レジスタ領域に転送される。このように、受光部に印加
された光の量に応じて、受光部井戸において電子が生成
されると、リアルタイムで電子がシフトレジスタに蓄積
される。シフトレジスタへの電子のｍ続的な蓄積及び転
送のために、第３図に示される受光部領域を、第１図に
示される従来技術の装置の受光部領域に比較して非常に
小さくすることができる。それは、電子が直ちにシフト
レジスタに転送されるためであり、そして、このような
受光部領域の下方への継続的な電子の注入は決して満た
されることはなく、直ちにシフトレジスタに転送され、
そこで受光部に印加された光の量に応じて満ち始める。
理を示す、この特定の例においては、転送ゲートの下方
の電圧は、受光部の下方に現れるものより低い電圧値に
保たれるので、電荷電子が集積回路基板上の受光部の下
方の井戸に注入されたとき、そこで生成された電子は、
直ちに受光部領域から転送ゲーＨ１域を介して、電圧が
端子ＶＲに印加されたときに電圧Ｐ３が存在するシフト
レジスタ領域に転送される。このように、受光部に印加
された光の量に応じて、受光部井戸において電子が生成
されると、リアルタイムで電子がシフトレジスタに蓄積
される。シフトレジスタへの電子のｍ続的な蓄積及び転
送のために、第３図に示される受光部領域を、第１図に
示される従来技術の装置の受光部領域に比較して非常に
小さくすることができる。それは、電子が直ちにシフト
レジスタに転送されるためであり、そして、このような
受光部領域の下方への継続的な電子の注入は決して満た
されることはなく、直ちにシフトレジスタに転送され、
そこで受光部に印加された光の量に応じて満ち始める。
受光部領域からシフトレジスタに転送された４８を子を
止めるために、転送ゲート電圧ＶＴが続いて電圧レベル
Ｐ４に上げられたときには、シフトレジスタ領域におい
て蓄積された総電子を第２図を含む用紙の表面に関して
、直ちにシフトアップ或いはシフトダウンして、高速動
作をさせることができる。第２図に示されるような、こ
のような装置は、非常に高密度、高解像の映像検出を可
能にする。これは、第２図に示される受光部領域を、第
２図のシフトレジスタに関して、またこの点では、第１
図に典型的に示される従来の受光部に関しても、小さく
することができるからである。
止めるために、転送ゲート電圧ＶＴが続いて電圧レベル
Ｐ４に上げられたときには、シフトレジスタ領域におい
て蓄積された総電子を第２図を含む用紙の表面に関して
、直ちにシフトアップ或いはシフトダウンして、高速動
作をさせることができる。第２図に示されるような、こ
のような装置は、非常に高密度、高解像の映像検出を可
能にする。これは、第２図に示される受光部領域を、第
２図のシフトレジスタに関して、またこの点では、第１
図に典型的に示される従来の受光部に関しても、小さく
することができるからである。
換言すれば、受光部領域の下方の井戸が、光入力に応じ
て生成された電子を含んでいるので、第２図或いは第３
図の受光部領域は、従来技術の装置に比較して大きい必
要はないが、そこへの中間蓄積のために、直ちにシフト
レジスタに転送される。転送ゲート上の電圧をＰ４のレ
ベルに変えることにより、シフトレジスタは、光入力か
ら直ちにｊｉＩ離されるので、本発明の速度は非常に高
められ、受光部上の光入力に応じた電荷の量を示す或い
は表す電子は既にシフトレジスタにあり、第１図に示さ
れる典型的な従来技術のＣＯＤ装置の場合のように、そ
こにシフトされる必要はない、さらに、シフトレジスタ
におけるＭ積領域を、長いが非常に狭く （第３図参照
）することができ、このように一方のシフトレジスタか
ら他方への移動の寸法は速い転送を意味する狭い方向な
ので、ソフトレジスタの長さのために電荷の量を大きく
することができる一方、装置の速度は高められる。
て生成された電子を含んでいるので、第２図或いは第３
図の受光部領域は、従来技術の装置に比較して大きい必
要はないが、そこへの中間蓄積のために、直ちにシフト
レジスタに転送される。転送ゲート上の電圧をＰ４のレ
ベルに変えることにより、シフトレジスタは、光入力か
ら直ちにｊｉＩ離されるので、本発明の速度は非常に高
められ、受光部上の光入力に応じた電荷の量を示す或い
は表す電子は既にシフトレジスタにあり、第１図に示さ
れる典型的な従来技術のＣＯＤ装置の場合のように、そ
こにシフトされる必要はない、さらに、シフトレジスタ
におけるＭ積領域を、長いが非常に狭く （第３図参照
）することができ、このように一方のシフトレジスタか
ら他方への移動の寸法は速い転送を意味する狭い方向な
ので、ソフトレジスタの長さのために電荷の量を大きく
することができる一方、装置の速度は高められる。
この装置は、また、光入力の受光部へのリアルタイムの
印加及びそれに伴う受光部領域からシフトレジスタへの
転送ゲートを介してのリアルタイムの電子の転送のため
に、高ダイナミツクレンジの特性を有する。この装置は
、また、転送ゲートの電圧ＶＴを電圧レベルＰ２から電
圧レベルＰ４へ非常に急速に移すことができるので、非
常に速い応答時間を有し、このように受光部領域をシフ
トレジスタから隔離し、それにより、信号の強調或いは
修正のために、シフトレジスタにＭ積された電子の他の
領域への急速な移動を可能にする。この移動プロセスが
進行する間、必要とされる装置の型式、動作の速度等に
応してパイリニアアレイ（ｂｉ−１ｉｎｅａｒ ａｒｒ
ａｙ）或いはクオドリリニア（ｑｕａｄｒ’−４１ｉｎ
ｅａｒ）或いはその他の型式のシフトレジスタ装置を準
備するために、同様な転送ゲート及びシフトレジスタ配
置が受光部領域の他方の側に用意される。
印加及びそれに伴う受光部領域からシフトレジスタへの
転送ゲートを介してのリアルタイムの電子の転送のため
に、高ダイナミツクレンジの特性を有する。この装置は
、また、転送ゲートの電圧ＶＴを電圧レベルＰ２から電
圧レベルＰ４へ非常に急速に移すことができるので、非
常に速い応答時間を有し、このように受光部領域をシフ
トレジスタから隔離し、それにより、信号の強調或いは
修正のために、シフトレジスタにＭ積された電子の他の
領域への急速な移動を可能にする。この移動プロセスが
進行する間、必要とされる装置の型式、動作の速度等に
応してパイリニアアレイ（ｂｉ−１ｉｎｅａｒ ａｒｒ
ａｙ）或いはクオドリリニア（ｑｕａｄｒ’−４１ｉｎ
ｅａｒ）或いはその他の型式のシフトレジスタ装置を準
備するために、同様な転送ゲート及びシフトレジスタ配
置が受光部領域の他方の側に用意される。
現在の集積回路製造技術によれば、１ミクロン×１ミク
ロンの受光部領域が可能な領域の範囲内であり、さらに
、受光部領域からシフトレジスタへのリアルタイムの電
子転送状態により、本発明の改善された状態を用意する
。勿論、より小さな受光部領域、及び付随する転送ゲー
トの狭い寸法、及び付随するシフトレジスタにより、装
置の解像度は、従来技術の装置に比べて非常に改善され
る。
ロンの受光部領域が可能な領域の範囲内であり、さらに
、受光部領域からシフトレジスタへのリアルタイムの電
子転送状態により、本発明の改善された状態を用意する
。勿論、より小さな受光部領域、及び付随する転送ゲー
トの狭い寸法、及び付随するシフトレジスタにより、装
置の解像度は、従来技術の装置に比べて非常に改善され
る。
第１図に示される従来技術装置の二重（ｄｕａ Ｉ）転
送時間作用、すなわち、受光部からシフトレジスタへの
電子の転送の最初の段階、及びそれに次ぐ、付随する蓄
積部へシフトレジスタ蓄積を出力する第２段階の動作の
ために、このような装置はマイクロ秒の範囲で動作する
。しかし、受光部領域への注入の直後のシフトレジスタ
の下方の電子の即座の蓄積のために、後続する回路への
電荷の転送の単一段のタイミングのみが必要であり、こ
のように、本出願の動作の範囲はピコ秒の範囲である。
送時間作用、すなわち、受光部からシフトレジスタへの
電子の転送の最初の段階、及びそれに次ぐ、付随する蓄
積部へシフトレジスタ蓄積を出力する第２段階の動作の
ために、このような装置はマイクロ秒の範囲で動作する
。しかし、受光部領域への注入の直後のシフトレジスタ
の下方の電子の即座の蓄積のために、後続する回路への
電荷の転送の単一段のタイミングのみが必要であり、こ
のように、本出願の動作の範囲はピコ秒の範囲である。
本発明は特定の実施例を参照して記述されたが、当業者
にとって種々の変形がなされ、本発明の精神及び範囲か
ら逸脱することなく、その要素を均等物で置換できるこ
とは理解されるであろう、さらに、本発明の本質的な教
示から逸脱することなく種々の変形をなしうる。
にとって種々の変形がなされ、本発明の精神及び範囲か
ら逸脱することなく、その要素を均等物で置換できるこ
とは理解されるであろう、さらに、本発明の本質的な教
示から逸脱することなく種々の変形をなしうる。
第１図は従来技術において使用された形式の電荷結合素
子の概略図、第２図は本発明の原理を使用し、組み込ん
だ電荷結合素子の概略図、第３図は、第２図に関連して
説明されたイメージヤ・ディテクタの２個の受光部、２
個の転送ゲート及び２個のシフトレジスタの平面図であ
る。
子の概略図、第２図は本発明の原理を使用し、組み込ん
だ電荷結合素子の概略図、第３図は、第２図に関連して
説明されたイメージヤ・ディテクタの２個の受光部、２
個の転送ゲート及び２個のシフトレジスタの平面図であ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、複数の受光部領域と、付随した転送ゲートと、付随
したシフトレジスタ蓄積領域とを包含する電荷結合素子
ディテクタ・イメージャにおいて、 検出されるべき光照射により上記受光部領域を選択的に
照射し、 光誘起された電子の電荷が直ちに上記受光部領域から排
出されるように、第１の電圧電位を上記転送ゲートに印
加し、そして 上記受光部領域に注入され、直ちにそこから排出される
上記誘起された電子の電荷を受け止めるために、第１の
電圧電位を上記シフトレジスタ蓄積領域に印加すること
を含む電荷検出方法。 ２、複数の受光部領域と、関連した転送ゲートと、関連
したシフトレジスタ蓄積領域とを包含し、 上記受光部領域を照射する光に応じて誘起されたどのよ
うな電子の電荷も、上記受光部領域から引き出すために
、第１の電圧を上記転送ゲートに印加する第１の手段と
、 上記転送ゲートにおいて受け止められたどのような誘起
された電子の電荷も、上記転送ゲートから引き出すため
に、第１の電圧を上記シフトレジスタに印加する第２の
手段とを含む改良であって、上記誘起された電子は、上
記受光部領域から上記シフトレジスタにリアルタイムに
転送される電荷結合素子ディテクタ・イメージヤ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/674,371 US4623928A (en) | 1984-11-23 | 1984-11-23 | High dynamic range CCD detector/imager |
| US674371 | 1984-11-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61128566A true JPS61128566A (ja) | 1986-06-16 |
Family
ID=24706316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60257519A Pending JPS61128566A (ja) | 1984-11-23 | 1985-11-16 | 高ダイナミツクレンジｃｃｄデイテクタ・イメージヤ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4623928A (ja) |
| JP (1) | JPS61128566A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5786852A (en) | 1994-06-20 | 1998-07-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Image pick-up apparatus having an image sensing device including a photoelectric conversion part and a vertical transfer part |
| US6864916B1 (en) | 1999-06-04 | 2005-03-08 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Apparatus and method for high dynamic range imaging using spatially varying exposures |
| US7084905B1 (en) | 2000-02-23 | 2006-08-01 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Method and apparatus for obtaining high dynamic range images |
| US6868138B2 (en) | 2002-05-29 | 2005-03-15 | The Regents Of The University Of Michigan | Method, processor and computed tomography (CT) machine for generating images utilizing high and low sensitivity data collected from a flat panel detector having an extended dynamic range |
| WO2011053678A1 (en) | 2009-10-28 | 2011-05-05 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Methods and systems for coded rolling shutter |
-
1984
- 1984-11-23 US US06/674,371 patent/US4623928A/en not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-11-16 JP JP60257519A patent/JPS61128566A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4623928A (en) | 1986-11-18 |
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