JPS61288682A

JPS61288682A - 固体撮像素子の駆動装置

Info

Publication number: JPS61288682A
Application number: JP60129817A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Kinugasa; 敏郎衣笠; Takuya Imaide; 宅哉今出
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-06-17
Filing date: 1985-06-17
Publication date: 1986-12-18

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、電荷転送素子によって信号電荷を水平転送す
るようにした固体撮像１素子の駆動装置に関する。

〔発明の背景〕

従来、カラービデオカメラにおいては、撮像・ζ素子と
して、ビジコンなどの撮像管が用いられていたが、半導
体基板上に光’ａ箒換累子をてレイ状に設けて集積イ些
した固体撮像素子が、撮像管に比べ、小型、軽量で消費
電力が少なく、シかも、焼付け、残像、寿命、安定性な
どの点で有利であることから、近年、大いに用いられる
ようになり、カラービデオカメラとしても、数種類の色
フィルタを備えた単一の固体撮像素子を用いた。、いわ
ゆる単板式カラービデオカメラが主流をなしている。　
　　　　　　　　　　−この単板式カラービデオカメラ
に用いられる固体撮像素子では、異なる色フィルタが所
定の順序で交互に、しかも、光電変換素子毎に１つずつ
対向にするように配置されており、固体撮像素子からは
、色フィルタの組み合わせに応じて色信号が得られる。

すなわち、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）。

Ｂ（青）の色フィルタを用いることにより、ＲｌＱ　、
　Ｂの原色信号が得られ、また、Ｗ（透明）。

Ｙｅ（黄）−Ｃｙ（シアン、）、Ｑなど緑をペースとし
たフィルタ、を用いることにより、補色信号力１得られ
るし、その他色フィルタに応じた色信号が得られる。

ところで、色フィルタの分光透過率や光電変換素子の分
光感度特性は色毎に異なるために、入射光量に対する感
度が異なる。そこで、光電変換素子の相対感度は対向す
る色フィルタの種類に応じて異なり、この結果、各光電
変換素子の信号電荷の飽和量は変わりはないが、光電変
換素子の信号電荷が飽和するに要する受光量、すなわち
飽和光量は、対向する色フィルタの種ｌ“。

類に応じて異なりでくる。

このように、各光電変換素子の飽和特性が異なると、Ｒ
，Ｇ、Ｂの色フィルタを用いて直接Ｒ２Ｇ、Ｂの原色信
号を取り出すようにした固体撮像素子を用いる場合には
問題とはならないが、こ１・れとは色フィルタの組み合
わせが異なる固体撮像素子を用いる場合には、この固体
撮像素子から得られた色信号を演算や復調などの処理に
よってＲ，Ｇ、Ｈの原色信号を得、さらに、所定の処理
をなして輝度信号や色度信号を形成してい・・・ること
から、受光量が飽和光量以上となったとき、色度信号の
アンバランスが生じて白バランスが著しくずれるという
問題が生ずる。

そこで、Ｗ、Ｙｅ、Ｃ，、Ｇ　のフィルタを用いた場合
について、この問題点をさらに詳しく説明する。

いま、色フィルタＷ、Ｙ、、Ｃ，，Ｇが対向した光電変
換素子から得られる信号量を夫々ｗ、ｙ、。

ｇとし、几、Ｇ、Ｈの原色信号な１２ｇ、ｂとすると、で表わされる。

一方、先に述べたように、光電変換素子の飽和特性は、
対向する色フィルタの種類に応じて異なり、対向する色
フイルタ毎の光電変換素子による信号レベルは、入射光
量に応じて第１０図に示すように変化する。なお、同図
において、・・Ｗｅ　ｙｅ　ｓ　’ｙ　ｔ　ｇは夫々Ｗ
、Ｙ、、Ｃｙ、Ｇの色フィルタが対向した光電変換素子
からの信号レベルの変化を表わしている。同図から明ら
かなように、各光電変換素子からの信号の飽和レベルは
等しいが、飽和光量は対向する色フィルタの種類によっ
て異なる。

そこで、いま、夫々の光電変換素子の受光量り、が飽和
光量以下とし、このときのｗ、ｙ、、ｃ、。

Ｇの色フィルタが対向した光電変換素子から得られる信
号レベルを夫々Ｗ’　ｅ　Ｙｅｓ　ｔ　Ｃｙ”ｐ　ｇ＋
とする１・・と、このときの輝度信号Ｙ１赤色信号Ｒ３
，青色信号Ｂ１は、式（１）を用いて次のように表わさ
れる。

Ｙ＋＝Ｗ＋＋ｙ６＋＋Ｃｙｔ十ｇ＋＝２（ｒ＋２ｇ＋ｂ
　）ＲＩ”Ｗｌ＋　ｙ６＋　　Ｃｙ＋　　ｇｌ”　２　
ｒＢ、＝Ｗ、　　Ｙｅ＋＋Ｃｙ、−ｇ＋＝２ｂ　　　　
　　　　　　ｌ。

なお、輝度信号は、一般に０．３ｒ＋０．５９ｇ＋０．
１１ｂで表わされるが、通常、撮像素子における青色信
号の感度は低いために、近似的に上記のＹｌで代用する
ことができ、したがって、３原色信号のもとになる輝度
信号Ｙ３．赤色信号Ｒ８，青色信、１゜号Ｂ、が得られ
る。

これに対し、全ての光電変換素子の受光量が飽和光量以
上のｆｊｌである場合、このときのＷ。

Ｙｃｌ、Ｃ，劃のフィルタが対向した光電変換素子から
の信号量をＷｅ　ｅ　ｙｅｔ　＃　Ｃ７＊　ｅ　ｇ富と
すると、Ｗ雪＝）’ａｍ＝　ｃｙ＊＝　ｇｓとなるから
、このときの輝度信号Ｙ１赤色信号Ｒ１ｇ　、青色信号
Ｂ、は次のようになる。

Ｙｍ＝ｗｍ＋）’ｅｔ十Ｃｙｌ十ｇｍ＝　４ｗ＊Ｒ＊　
＝　Ｗｍ　＋　’ｆ□−ｃ、、−ｇ、＝ＱＢ章”’　Ｗ
ｅ−ｙ６．　＋　Ｃｙ、　　ｇｓ　”　Ｏ”□そこで、
カラービデオカメラがかかる信号にもとづくカラー映像
信号を出力すると、カラーテレビジョン受像機で得られ
る三原色信号Ｒ８゜Ｇ、、Ｂ、は、Ｒ＊＝ｏ、Ｇ富＝Ｙ審＝４ｗｓ、Ｂ諺＝　０となり、緑
色信号Ｇ、だけが生じて再生画面は白バランスがづれて
緑色となる。すなわち、ノ１イライトグリーンの現象が
生じて画質が著しく劣化する。

ところで、現在市販されている固体撮像素子・、は、Ｍ
ＯＳ形、ＣＰＩ）形、ＣＣＤ形の３種類があるが、光電
変換素子の信号電荷を対向する色フィルタの種類毎に分
けて読み出すようにしたＭＯ８形固体撮像素子において
は、外部から電圧を印加して色フィルタの種類に応じて
光電変″換素子のバイアス電圧を異ならせることにより
、色フィルタの種類にかかわらず全ての光電変換素子の
飽和光量を等しくシ、色フィルタの種類に応じて光電変
換素子の飽和信号電荷量を異ならせ、受光量が飽和光量
以上になったときのハ１“□イライトグリーン現象を防
止することができる（特開昭５７−５５４９２号公報）
。

しかし、異なる種類の色フィルタが対向した光電変換素
子からの信号電荷を所定の順序で電荷転送素子（例えば
、埋め込みチャンネルＣＣ１・Ｄ）で順次水平転送する
ようにしたＣＰＤ形固り形固体撮像素子（例えば、テレ
ビジョン学会り・外部から色フィルタの種類に応じた電
圧を光電変換素子に印カロするようなことは不可能であ
り、したがって、ＭＯ８形固体撮像素子における上記の
手法を用いてハイライトグリーン現象を防゛止すること
はできない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除き、比較的簡
単な手法でもって高照度時の白バランスのずれを抑圧す
ることができるようにした固゛″体撮像素子の駆動装置
を提供するにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために、本発明は、信号電荷を水平
転送して出力する電荷転送素子の出力部のダイナミック
レンジを、該出力部に現に・転送された信号電荷を生じ
た光電変換素子に対向する色フィルタの種類に応じて異
ならせ、色フィルタのａｔ類にかかわらず、全ての光電
変換素子の飽和光量を等制約に等しくするようにした点
に特徴かある。

−７・上記電荷転送素子の出力部のダイナミックレンジを変化
させると、この出力部から得られる最大の信号レベルは
変化する。そこで、この出力部に取り込まれた信号電荷
がいかなる種類の色フィルタが対向した光電変換素子か
ら取り出゛されたものであるかに応じて、該出力部のダ
イナミックレンジを適宜変えてやることにより、第１１
図に示すように、全ての光電変換素子の飽和光量を等し
くすることができる。仁の場合、受光量が飽和光量以上
となったときの色フィル１′□りの種類毎の信号量ｗｅ
　Ｙｅ　＋　ｃｙ＋ｇは互いに異なる。

そこ宅、受光量が飽和光量以上のＬ３であるときの夫々
の信号量をｗｔ’、ｙら、０４９ｇり　とすると、輝度
信号Ｙ、／、赤色信号１＜、青色信号Ｂ７は次のように
なる。　　　　　　　　　　　　　　　　１′Ｙｉ＝Ｗ
！＋　’ｊ：、＋　Ｃｉ、＋　　ｇＳ−２（ｒ　＋　２
ｇ＋ｂ　　）’ｆＬｃ　＝　Ｗ：　十ｙｊ、　　Ｃ；、
　−ｇ：　＝　２　ｒＢｊ＝ｗｒ−ｙシ＋弓、　−ｇＥ
　＝’　２　ｂしたがって、高照度時においてもｋＬ、
Ｈ、Ｂ、＜、が得られ、ハイライトグリーン現象は生じ
ない。　り本発明は以上の点に鑑みてなされたものであ
る。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面について説明する。

第１図は本発明による固体撮像素子の駆動装置の一実施
例を示す構成図であって、１はｎ形基板、２はｐ形つェ
ル、３＋、３富はゲート、４はｎ形拡散層、５，６はＭ
ＯＳ）ランジスタ、７は抵抗、８は出力ゲート、９は出
力端子、１ｏは電′□゛圧印加端子である。

同図は２相埋込みチャンネル電荷転送素子を例とし、こ
の電荷転送素子の出力部近傍を示すものであって、ｎ形
基板１上にｐ形つェル２が形成され、このｐ形つェル２
Ｊｃに例えばボリン１′リコンからなるゲート３＋　、
　３１が交互に配列されて水平転送部を構成している。

この場合、各グ）　３ｒ　、　５＊は、これらの間に隙
間が生じて不所′望なポテンシャルが生じないように、
互いに一部が１なり合っており、また、隣り合う２つの
・・ゲート５Ｉ、５寓が対となり、一方の１つおきの対
には、駆動パルスφ、が、他方の１つおきの対には、駆
動パルスφ、とは位相が異なる駆動パルスφ、が供給さ
れる。

ｐ形つェル２の端部には、ｎ形波散層４が形成され、こ
のｎ形波散層４と水平転送部の終段のゲート６！との間
に、一定電圧■。ｇが印加された出力ゲート８が設けら
れている。ｎ形波散層４には、ＭＯＳトランジスタ５の
ソースとＭＯＳトランジスタ６のゲートとが接続されて
おり、°□゛これらＭＯＳ）ランジスタ５．６のドレイ
ンには、電圧印加端子１０からリセット電圧ＲＤが印加
されている。また、ＭＯＳトランジスタ６のソースには
抵抗７が接続され、これらＭＯＳ）ランジスタロと抵抗
７とでソースホロワ形出力増幅ｉ器を構成しており、こ
のＭＯＳトランジスタ６のソースから出力端子９を介し
てビデオ信号が出力される。

以上のｎ形波散層４．ＭＯＳ）ランジスタ５゜６、抵抗
７で電荷転送素子の出力部を構成しており、リセット電
圧■ＬＤの電圧値ｖｒは一定であって、ＭＯＳトランジ
スタ６のバイアス電圧となるとともに、Ｍ、Ｏ８）ラン
ジスタのゲートにリセットゲートパルスＲＧが供給され
ると、このリセット電圧■ＤはＭＯＳ）ランジスタ５を
介し、ｎ形波散層４とＭＯＳ）ランジスタロのソース側
との浮遊容量の合成浮遊容量（以下、出力容量という）
（０の電位をリセットする。

第２図は第１図の駆動パルスφ、、φ寓とリセットゲー
トパルスＲＧのタイミング関係を示すり□イミングチヤ
ードである。駆動パルスφ１．φ雪は高レベルでＶ、（
ｖ）、低レベルで零（ｖ）であり、リセットゲートパル
スＲ（）は高レベルでＶ、（ｖ）　、　低レベルではＶ
、（ｖ）　、　Ｖ、（ｖ）　、　Ｖ＝（ｖ）　、　Ｖ−
（ｖ）の４つの値を取り、ここでは、■−＜■・＜　Ｖ
、　＜　Ｖ−としている６第３図は第２図の時刻ｔ、〜
ｔ、における第１図の各部のポテンシャル状態を示し、
■１．はゲート６、の閾値電圧、Ｖｔ２はゲート３曹の
閾値電圧、Ｖ　（ｓはＭＯＳトランジスタ５の閾値電圧
であり、また、第１図の各部分のポテンシャルを明確に
するために、これら各部分を表わす符号を記すとともに
、ゲート６３，６１については供給される駆動パルスφ
１．φ、も同時に記している。さらに、この実施例では
、Ｗ、Ｙｅ、Ｃ，、Ｇの色フィルタが使用されているも
のとし、これらの色フィルタが対向した光電変換素子か
ら取り出された信号電荷を夫々Ｗｍ　、Ｊｅｗ　、　Ｃ
Ｙｔ　ｔ　ｇｍと表示している。

いま、各光電変換素子の受光量が飽和光量以上とすると
（第１０図のり、）、信号電荷Ｗｓ　ｇ　）’ｅｓ　ｅ
Ｃｙ＊　ｙ　ｇｍの電荷量は互いに等しい。　　　　　
　゛まず、時刻ｔ１において、駆動パルスφ凰、φ暑は
低レベルであす、ケ−ト３．，３．０ポテンシャルハ夫
’ｒ　　Ｖｂ　、　　Ｖｂ　（但シ、　Ｖ　ｂ＞　−Ｖ
ｂ　テアッテ、以下、各部のポテンシャルは夫々に生ず
る電圧で表わす）と高く、駆動パルスφ、が供給される
・順次のグー）　３ｚに出力ゲート８側からＷ諺Ｈｃｙ
、　１ｇｔ　ｌ　Ｙｅｓ　ｅ　”ｌ　ｒ・・・・・・の
順に信号電荷が保持されているものとする。

マタ、リセットゲートパルスＲＧは高レベルとなってい
るから、ＭＯＳトランジスタ５のボ５テンシャルは−ｖ
ｔ、よりも■婁だけ低くなる。このために、Ｖｔ　　Ｖ
ｌｇ　＜’Ｖｒとすると、電圧印加端子１０側のポテン
シャル■ｒよりも低くなり、電圧印加端子１０からＭＯ
８ト７トランジスタ介して出力部ｆＣ−に電荷が流れ込
み、出力容量ＣｏはＶｒにリセットされる。

次に、時刻【■で駆動パルスφ８が高レベル、リセット
ゲートパルδＲＧが電圧値Ｖ、（ｖ）の低レベルとなる
と、駆動パルスφＩが供給されるゲート３＋　、　６ｍ
のポテンシャルがＶ、たけ低くなり、駆動パルスφ１か
供給されるゲート３重に保持されている信号電荷”　ｙ
　ＣＹｘ　、ｇ禽ｅ　Ｙｅｓは夫々、矢印で示すように
出力グー）−８側の駆動パルスφ寓が供給されるゲート
３１に転送され、また、ＭＯＳトランジスタ５のポテン
シャルは（Ｖ＝　−Ｖｔ、　）となり、（Ｖ−Ｖｂ　）
　＞Ｖｒに設定されていることから、ポテンシャル■ｒ
よりも高くなる。

次に、時刻ｔ、で駆動パルスφ■は高レベルとなり、駆
動パルス−口が供給されるグー）　３！、３１のポテン
シャルは上昇し、このゲート６□のボテンシャルは出力
ゲート８のポテンシャルよりも高くなる。この結果、終
段のゲート３禽に転送された信号電荷剪は、さらに、出
力ゲート８を介して出力容量Ｃ０に転送される。このと
き、リセットゲートパルス几Ｇの電圧値Ｖ、　（ｖ）は
、ＭＯＳ）、’ランラスタ５のポテンシャルによって信
号電荷ｗ、が出力容量Ｃ・に全て保持される程度に設定
される。

この信号電荷Ｗ、による出力容量ｃｏの電圧はＭＯＳト
ランジスタ乙のゲートに印加され、この″□電圧に応じ
た信号ｆＷｍが出力端子９に得られる。

次に、第２図に示すように、駆動パルスφ、が高レベル
となり、この駆動パルスφ、が供給されるグー）３＋、
３ｍのポテンシャルが低下して４［号電荷は１段出力ゲ
ート８側のゲート３麿＆Ｃ転送ｌされる。そして、駆動
パルスφ、が低レベルになり、さらに、リセットゲート
パルス′ｆＬＧが高レベルとなると、第３図の時刻１．
のときと同じ状態となる。但し、この場合、図示の信号
電荷ｗｌ。

ｃｙ、が保持されていたゲート６１には夫々Ｃｙ＊　ｅ
　ｇ＊が保持され、以Ｆｓ　１つおきのゲート６、に順
次ｙ□、Ｗ１．・・・・−が保持される。

これ以降は、駆動パルスφ１．リセットゲートパルス几
Ｇにより、信号電荷Ｗ３に対する時刻ｔＩ。

ｈ　、　ｂでのポテンシャル変化が生じて信号電荷の転
送が行なわれるが、時刻１．において、駆動パルスφ３
．φ、カ低レベル、リセットゲートパルスＲＧが電圧値
Ｖ、　（ｖ）の低レベルに設定されると、Ｖｓ　＜　Ｖ
４であるから、ＭＯＳトランジスタ５のポテンシャル（
Ｖ４Ｖｔａ　）は時刻Ｌｍでのボテフシ１′ヤル（Ｖ＝
　−Ｖｔ、　）よりも低い。

一方、信号電荷Ｃｙ、の電荷量は信号電荷Ｗ璽の電荷量
に等しいから、出力容量Ｃ・のポテンシャルは転送され
た信号電荷Ｃｙ１によってＭＯＳ）ランジスタ５のポテ
ンシャル（Ｖ４−Ｖｔ、　）　よリモ高□くなる。この
ために、信号電荷Ｃｙ、の一部はＭＯＳ）ランジスタ５
を介して電圧印加端子１０側に漏れ、結局、出力容ｔＣ
０のポテンシャルはＭＯＳ）ランジスタ５のポテンシャ
ル（Ｖ−−Ｖｔ、　）に等しくなる。

出力端子９には、このようにポテンシャルが設定された
出力容量Ｃ，の電位に応じたレベルの信号が得られ、こ
の信号ｃｙ、のレベルは先の信号Ｗ、のレベルより吃低
くなる。

このことは、信号電荷Ｃｙを生ずる光電変倹素゛子の飽
和電荷量を減少させた仁とに相当する。

そこで、電圧値Ｖ＝　（ｖ）に対して電圧値Ｖ、　（ｖ
）を適宜設定することにより、受光量が信号電荷Ｗを生
ずる光電変換素子で飽和光量となったときに、信号電荷
Ｃｙによる出力容量ｃｏのポテンシャルが□″ＭＯ８）
ランジスタ５のポテンシャル（Ｖ、−Ｖ、、）に等しく
することができる。これによってＷ。

Ｃ，の色フィルタが対向した夫々の光電変換素子の飽和
光量が等価的に等しくなる。

同様にして、信号電荷ｇマが出力容量Ｃ０に転送゛□さ
れるときには（時刻ｔ１）、リセットゲートパルスＲＧ
を電圧値Ｖ、　（ｖ）の低レベルとしてＭＯＳトランジ
スタ５のポテンシャルヲ（Ｖ−−Ｖｔ、）Ｋ設定し、ま
た、信号電荷Ｙｅｓが出力容量ｃｏに転送されるときに
は（時刻ｔ−）、リセットゲートパルスＫＧを電圧値Ｖ
・（Ｖ）の低レベルとしてＭＯＳトランジスタ５のポテ
ンシャルヲ（■６−■ｔ、）に設定し、信号電荷ｇ”＋
ＶｅｔのうちのＭＯＳトランジスタ５のポテンシャルを
越える量を除くことにより、Ｇ、Ｙｅの色フィルタが対
向した夫々の光電変換素子の飽和光量なＷのフィルタが
対向した光電変換素子の飽和光量と等しくすることがで
きる。

このようにして、この実施例では、全ての光電変換素子
の飽和光量を等価的に等しくすることができ、この結果
、出力端子９から得られる信号Ｗ　、　Ｃｙ　、　ｇ　
、　ｙｃの入量光量に対するレベル変化は、先の第１１
図に示すようになり、高照度時におけるハイライトグリ
ーン現象は生じない。

なお、この実施例では、信号電荷の転送には、さらにバ
イアス電荷を必要とするが、すなわち、第３図において
、実際には、各信号電荷Ｗｔ　、　Ｃｙｌ　ｔｇ”　ｙ
　ｙｅｔはバイアス電荷とともに転送されるが、本発明
にとっては本質的なものではないから、バイアス電荷は
省略している。

第４図は第２図に示したリセットゲートパルスＲＧの発
生回路の一具体例を示す回路図であって、１１〜１５は
入力端子、１６〜２０はコンデンサ、２１〜２５はｐｎ
ｐ形のトランジスタ、２６〜３０はダイオード、３１〜
３５は直流電圧源。

３６は出力端子である。

第５図は第４図の各部のパルスを示す波形図であって、
第４図に対応するパルスには同一符号をつけている。

第４図および第５図において、各トランジス１り２１〜
２５は、夫々入力端子１１〜１５からコンデンサ１６〜
２０を介してパルスψ鳳〜ψ―が供給される。各トラン
ジスタ２１〜２５のエミッタ、ベース間にはダイオード
２６〜３０が接続され、また、夫々のエミッタには直流
電圧源５１〜３５が□接続されており、さらに、夫々の
コレクタは出力端子３６に接続されている。直流電圧源
５１の電圧値は第２図に示したリセットゲートパルスＲ
ＱＯ高レベルの電圧値Ｖ、（ｖ）に設定され、以下同様
に、直流電源３２はＶ、（ｖ）に、直流電圧源５３・・
はＶ、（ｖ）に、直流電圧源３４はＶ、　（ｖ）に、直
流電圧源３５は■・（ｖ）に夫々設定されている。また
、トランジスタ２１〜２５はそのベースに供給されるパ
ルスψ１〜ψ―が低レベルとなると導通状態となるが、
トランジスタ２１〜２５のいずれか１つでも導通状態と
なると、他は全て非導通状態となる。

パルスψ１は、第２図に示したリセットゲートパルスＫ
Ｇの高レベルの周期に等しい周期であって、かつ、低レ
ベルの期間がリセットゲートパルス′ＩＬＧの高レベル
の期間に等しい。筐た、ハルスψ雪、ψ烏、ψ番、ψ寥
はパルスψ鳳のＭＩＸＱ（７）４倍の周期であって、順
次このパルスψ１の周期に等しい位相差を有し、かつ、
夫々の低レベルの期間はパルスψ、の高レベルの期間に
等しい。このた□めに、任意の時刻でパルスψ１〜ψ１
のいずれか１つが、しかも１つのみが低レベルである。

そこで、まず、パルスψ、が低レベルとナルト、トラン
ジスタ２１のみが導通状態となり、直流電圧源６１の電
圧Ｖ、（Ｖ）（厳密には、電圧Ｖ−（ｖ）から・・トラ
ンジスタ２１のエミッターコレクタ間飽和電圧を差引い
た電圧であるが、これは本質的なものではないから、説
明上上記の飽和電圧は省略する。以下同じ）が出力端子
３６に現われる。次には、パルスψ諺カ低しベルトナリ
、トランジス□り２２のみが導通状態となって直流電圧
源３２の電圧Ｖ、（ｖ）が出力端子５６に表われる。以
下、パルスψ１．ψ１．ψ１．ψ番、ψ飄、ψ―、ψ２
．・・・・・・の順に低レベルとなり、出力端子３６に
は、直流電圧源３１の電圧■。

（Ｖ）、直流電圧源３３の電圧■・（Ｖ）、直流電圧源
３１″′の電圧Ｖ、（ｖ）、直流電圧源６４の電圧Ｖ、
（ｖ）、直流電圧源３１の電圧Ｖ、（ｖ）、直流電圧源
３５の電圧■・（Ｖ）、直流電圧源３１の電圧■、（ｖ
）、・・・・・・の順に現われ、リセットゲートパルス
ＲＧが得られる。

以上は、Ｍ０８トランジスタ５（第１図）に１供給する
リセットゲートパルスＲＧの低レベルを変化させるもの
であったが、次に、リセット電圧比Ｄ（第１図）のレベ
ルを変化させるようにした本発明による固体撮像素子の
駆動装置の他の実施例を第１図、第６図および１ｇ７図
を用□゛′いて説明する。なお、第６図は第１図におけ
る駆動ハルスφ１．φ１リセットゲートパルスＲＧ。

リセット電圧ＨＤのタイミングチャートであり、第７図
は第６図の各時刻における第１図の要部のポテンシャル
図である。また、第６図および第７図における各レベル
や信号電荷のうち、第２図、第３図に対応するものは同
一符号をつけている。

第６図において、リセットゲートパルスＲＧは、駆動パ
ルスφ、φ、に対するタイミング関係１が第２図の場合
と同じであるが、低レベルは一定の電圧値Ｖ、（ｖ）に
保持される。？：、れに対して、リセット電圧ＲＤは、
一定ではなく、少なくともリセットゲートパルスＲＧが
高レベルとなって出力容量ｃｏがリセットされる期間毎
に、電圧□値がＶｒ（ｖ）　、　Ｖ”ｒ（Ｖ）　、　Ｖ
’ｒ（ｖ）　、　Ｖ’ｒ’（ｖ）　（’）順に繰す返シ
変化され、（但し、ｖｒ’　＜　Ｖ’ｒ　＜　Ｖ’ｒ’
　＜　Ｌ　）その他の期間では、電圧値Ｖ、（ｖ）に保
持されてＭＯ８トランジスタ６（第１図）に正常な動作
を行なわせる。

次に、第１図、第６図および第７図を用いてこの実施例
の動作を説明する。

出力ゲート８側から５番目のゲート３禦に信号電荷町が
保持されているときに、リセットゲートパルスが電圧値
Ｖ、　（ｖ）の高レベルになると（時刻ｔマ）、リセッ
ト電圧ＲＤは、電圧Ｖ　、（ｖ）であり、ＭＯ８）ラン
ジスタ５のポテンシャルは（Ｖ、−Ｖｚ、）となって出
力容量Ｃ１１はポテンシャルＶｒにリセットされる。そ
して、リセットゲートパルスＲＧが電圧値Ｖ、　（ｖ）
の低レベルとなってＭＯＳ’□゛トランジスタ５のポテ
ンシャル（Ｖ＝　−Ｖｔ、　）がポテンシャル７１以上
となり、駆動パルスφ、が電圧値Ｖ、（ｖ）の高レベル
になると、信号電荷ｗｔはグ）５１．出力ゲート８を通
して出力容量ｃｏに転送され、駆動パルスφ８が電圧値
零（Ｖ）の低レベル１ルになる時刻ｔ・で、ポテンシャ
ル■ｒの出力容量Ｃ・に転送された全ての信号電荷Ｗ、
が保持される。

そこで、出力端子９には、この信号電荷ｗ寓に応じたレ
ベルの信号Ｗ８が得られる。

次に、出力ゲート８から５番目のゲート６宿に、。

信号電荷ｃｙ、が保持されているときに、リセットゲー
トパルスＲＧが高レベルになると（時刻ｔｏ）。

リセット電圧ＲＤはＶ′ｒ（ｖ）となり、出力部ｆＣＯ
はポテンシャルｖｒよりも高いポテンシャルＶ’ｒにリ
セットされる。リセットゲートパルスＲＧが低レベルと
なった後、この出力部ｔＣ・に信号電荷Ｃｙ、が転送さ
れると（時刻１．０）、出力容量Ｃ・のリセットポテン
シャルが（Ｖ’、−Ｖｒ）だけ上昇した分だけ、信号電
荷ｃｙ、がＭＯ８）ランジスタ５を介して電圧印加端子
１０側に漏れ、したが□って、出力部ｔＣ・に保持され
る信号電荷ｃｙ、の量は、リセットポテンシャルか上昇
した分、信号電荷ｗ、の童よりも少なくなる。このため
に、出力端子９に得られる信号Ｃｙ、のレベルも、信号
Ｗ０のレベルよりも低くなる。　　　　　　　　・以下
同様に【−て、出力ゲート８側から３番目のゲート３Ｉ
に信号電荷ｇ、があるときには、出力容量Ｃ０はポテン
シャルＶ？　（但し、ポテンシャル■？＜ポテンシャル
Ｖ′：）にリセットされ（時刻１＋＋）、このポテンシ
ャルｖ２にリセットされた出力部−ＪｉＣ，に信号電荷
ｇ寓が保持されるしく時刻ｔｕ　）　、また、出力ゲー
ト８側から３１１目のゲート６！に信号電荷Ｙｅｓがあ
るときには、出力容量Ｃ０はポテンシャルｖ′：′（但
し、ポテンシャル■ｒくポテンシャルＶ／：／＜ポテン
シャルＶ；）ニリセットされ（時刻ｉｔｓ　）　、この
ポテンシャル■γ′にリセットされた出力部ｆｔｃ・に
信号電荷Ｙｅｓが保持される（時刻１１４　）。

このように、夫々の色フィルタに対する光電変換素子の
飽和電荷量を減少させることができ、したがって、リセ
ット電圧Ｒ，Ｄの電圧値Ｖｒ、Ｖ’ｒ。

ＶＩＬ　、　Ｖ／、／／を適当に設定することにより、
対向する色フィルタにかかわらず、全ての光電変換素子
の飽和光量を等しくすることができる。

かかるリセット電圧ＲＤを発生する手段とし１ては、第
８図に示すように、第４図に示したリセットゲートパル
ス８Ｇの発生回路と同様の回路構成とすることができる
。なお、第８図において、６７〜４０は入力端子、４１
〜４４はコンデンサ、４５〜４８はｐｎｐ形のトランジ
スタ、　４９　”〜５２はダイオード、５６〜５６は直
流電圧源、５７は出力端子である。

第８図において、直流電圧源５５　、５４　、５５　、
５６の電圧値は、夫々、第６図に示したｖ、、ｖ’ｒ、
ｖγ。

■７′に設定され、入力端子５７．．５Ｂ、５９．４０
からは、夫々、第９図でリセットゲートパルスＲＧに関
するタイミングで示したパルスψ１．ψ１．ψ易、ψ番
が供給される。かかるパルスψ’＋９’ｌ＋９”＋９４
によってトランジスタ４５，４６，４７．４８が、第４
図に示したトランジスタ２１．２２，２３，２４．２５
と同様に動作し、出力端子５７に第６図に示した所望の
リセット電圧ＲＩ）が得られる。

以上のようにして、対向する色フィルタにかかわらず、
全ての光電変換素子の飽和光量を等しくすることができ
、高照度時の白バランスを□抑圧できてハイライトグリ
ーン現象を防止できる。

以上の実施例においては、１つの水平転送部で分光感度
の異なる信号（例えばＷｅＹｅｒ０７ｍｇ）を転送し、
同一出力部から出力しているか、分光感度の異なる信号
夫々に水平転送部及び出力部を設けた場合にも同様な手
段で飽和光量を揃えることができる。以下、これにつき
説明する。

第１２図（ａ）〜（ａ）は分光感度の異なる信号に夫々
出力部を配した例であり、第１図の記号に添字１〜４を
つけている。こζで添字１はＷ信号用、２はＣｙ倍信号
、６はｇ信号用、４は’ｊｅ信号信号表わし、出力９１
からはＷ信号、出力９震からはＣｙ倍信号出力９ｍから
はｇ信号、出力９番からはｙｅ倍信号出力される。なお
、コンデンサ５８は１′第１図における拡散層４の容量
を表わす。

第１２図の出力部において、ＲＧを変えた実施例を第１
５図に示す。第１３図のＲＧ、〜ＲＧ、のローレベルは
それぞれ第２図における時刻１ａ〜ｔ、の■、〜■、に
設定しており、これにより信号１ｗ　、　ｙｅ、　Ｃｙ
、　ｇの飽和光量を等しくできることは第２図、及び第
３図で説明した通りである。

次に、第１２図の出力部において、ＲＤを変えた実施例
を第１４図に示す。第１４図のＲＤ、−ＲＤ。

のローレベルはそれぞれ第６図における時刻ｔ←ｔｏ　
、　ｔｓ　ノＶ’ｒ　、　Ｖｒ　、　Ｖ’ｒ’に設定し
ており、これにより信号Ｗ、　ｙｅ、　Ｃｙ　、　ｇの
飽和光量を等しくできることは第６図、及び第７図で説
明した通りである０なお、第１６図、第１４図において、ＩＬＧ、ＲＤは駆
動パルスφ１．φ、と同一周期のパルスとしているが、
分光感度の異なる信号毎に水平転送部を設けると信号の
続出し周期（出力９から信号が出力される周期）は長く
なるので、ＲＧ、あるいは■もＤのパルス周期を長くす
ることもで□きる。

なお、上記夫々の実施例では、ｗ、ｙｅ、ｃｙ。

Ｇの色フィルタを用いた場合について説明したが、色フ
ィルタの他の組み合わせについても同様であることはい
うまでもない。また、第４図−第８図は央々リセットゲ
ートパルスｌ（Ｇ、ＩＪセット電圧ＲＤの発生回路の一
例を示したにすき゛ない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、対向・・する色
フィルタにかかわらず、全ての光電変換索子の飽和光量
を等制約に等しくすることかでき、高照度時の白バラン
スずれを抑圧することがでさて良好な画質の再生画像を
得ることができ、上記従来技術の問題点を解消して優れ
た機能の固体撮像素子の駆動装置を提供することができ
る０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による固体撮像素子の駆動装置の一実施
例を示す要部構成図、第２図は第１図の駆動パルスおよ
びリセットゲートパルスのタイミングチャート図、第３
図は第２図の各パルスによる第１図の各部のポテンシャ
ル図、第４図は第２図に示したリセットゲートパルスの
発生回路の一具体例を示す回路図、第５図は第４図の谷
部のパルスのタイミングチャート図、第６図は本発明に
よる固体撮像索子の駆動装置の他の実施例における駆動
パルス、リセットゲートパルスおよびリセット電圧のタ
イミングチャート図、第７図は第６図の各パルスおよび
リセット電圧による第１図の各部のボテンンヤル図、第
８図は第６図に示したリセット電圧の発生回路の一具体
例を示す回路図、第９図は第８図の各部のパルスのタイ
ミングチャート図、第１０図は従来の固体撮像素子の駆
動装置による入□射光量と信号レベルとの関係を示す特
性図、第１１図は本発明による固体撮像素子の駆動装置
の原理を説明するための入射光量と信号レベルとの関係
を示す特性図、第１２図は本発明の他の一実施例の要部
を示す回路図、第１３図および第１４１′□図は第１２
図の回路の動作を説明するためのタイミングチャート図
である。１・・・ｎ形基板、　　　　　２・・・ｐ形つェル、５
１、５宜・・ゲート、　　　　４・・・ｎ膨拡散層、５
．６・・・ＭＯＳ）ランジスタ、　　　　　　　　　゛
７・・・抵抗、　　　　　　　８・・・出力ゲート、９
・・・出力端子、１０・・・電圧印加端子、φ３．φ１
−・駆動パルス、　　ＲＤ・・・リセット電圧、・ＲＧ
・・・リセットケートパルス。代理人弁理士　小　川　勝　帽宍″ く−一幀一　　　　〜　　　ぐΣ て；　　　−Ｌ　　　Ｑ＜ハ、〆１ｄ　　　　　、ｏ（Ｊ第４図第５図第２　図一→時句第７図１０１ｓｌ　ｃｏ　１８１３２５−ミ鼻−−Ｌミ艮− 凡＼　＼＼第７０図？２革ｌＩ　国 →、ｘＩＮｉｔ第１２図

Claims

【特許請求の範囲】

分光感度特性が異なる光電変換素子で得られた信号電荷
を順次電荷転送素子によつて転送し、該電荷転送素子の
出力部から出力するようにした固体撮像素子の駆動装置
において、該電荷転送素子の該出力部のダイナミックレ
ンジを異なる分光感度特性の光電変換素子で得られた信
号電荷毎に異ならせる手段を設け、全ての前記光電変換
素子の飽和光量を等しくすることができるように構成し
たことを特徴とする固体撮像素子の駆動装置。