JPS6314578A - 固体撮像装置の駆動方法 - Google Patents

固体撮像装置の駆動方法

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JPS6314578A
JPS6314578A JP61157801A JP15780186A JPS6314578A JP S6314578 A JPS6314578 A JP S6314578A JP 61157801 A JP61157801 A JP 61157801A JP 15780186 A JP15780186 A JP 15780186A JP S6314578 A JPS6314578 A JP S6314578A
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三村 到
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はMO8型固体撮像装置の駆動方法に係シ5%に
信号の読み残しを少なくできる固体撮像装置の駆動方法
に関する。
〔従来の技術〕
現在、実用化されている固体撮像素子はMOS形とCC
D形がある(特開昭54−43615号公報)。
第2図1c M OS形素子の模式図を示す。M OS
形撮像素子は半導体基板上の水平、垂直(X、Y)方向
に多数の受光素子1(例えばフォトダイオード)を形成
し、水平シフトレジスタと水平MOSトランジスタによ
りx方向の、垂直7フトレジスタと垂直MOSトランジ
スタによりY方向の座標位置を指定し信号を読み出す。
信号はフォトダイオード1から上述の垂直MO8)ラン
ジスタ2、垂直信号線6、水平MO8)ランジスタ3、
出力信号線7を経由して外部のプリアンプ8へ導かれる
〔発明が解決しようとする問題へ〕
この信号読み出し回路の等節回路を第3図に示す。固体
撮像素子は内部に種々の8量がるり、図中Coはフォト
ダイオードの寄生容量を、C1は垂直信号線6の容量を
、C2は出力信号@7の容量とプリアンプ8の入力容量
の和を表わす。また、垂直、水平MOSトランジスタ2
,3は導通状態で抵抗があり、このオン抵抗をそれぞれ
几0.几lと表わした。
光の入射したフォトダイオードIKは光強度に応じた信
号シ流が流几、Coに信号電荷Qoが充電すれる。垂直
シフトレジスタ4ば1水平走査期間にパルスを1個出力
し、垂直MO8)ランジスタ2を導通状、西にする。こ
のとき稈遣CoK蓄積した信号電荷Qoをオン抵抗R,
Iを介し容量C1に転送する。この信号読み出し回路は
容量Co、オン抵抗几1からなる放電回路である。容i
 Ct(約3pF)は容量Co  (約0.19F’)
に比較して十分大きく、オン抵抗Roは5にΩ程度であ
るので放電の時定数τは几。xCo中0.5rlxとな
る。垂直MO8)ランジスタ2の導通時間(約2μ5e
c)はこの時定数τよシ十分長くなる。そのためQoの
大部分は容量分割の形で容量C1に移る。
次に水平シフトレジスタ5の走査パルスによシ水千M0
8トランジスタ3を導通させ、容量Ctにらる信号電荷
を出力信号線7に転送する。このとさの容’i’ Cr
の信号電荷の時間的変化はプリアンプ8の入力インピー
ダンスZ r mを純抵抗性とすると次式で与えられる
。読み出し開始からの経過時間をtとして X [(E+D−3t)exp(sl・t )−(’E
+D 32)exp(S 2 ・t))・・・(1) 但し A = Ct・C3・几、・Zl、       ・・
・(4)B = Ct・几1+C2・Z + t 十C
1・Zl、   ・・(5)D = Cz几t ’ Z
 t m         ・・・(6)E−几1 +
Z+m            ・・・(7)となる。
C1=3 pF * Cz =20 pF +  几l
=5にΩ、Z+−=500Ωとするとこの放電回路の放
電特性は第4図のようになり、時定数τ1は約151(
6)となる。一方、従来の素子駆動方法における水平M
O8)ランジスタ3の導通時間は1水平走査期間(NT
SCでは63.55μ:玖)を水平方向の画素数で除し
た値のほぼ半分となわ、精細度を高く撮像するために画
素数を増すと水平MOSトランジスタ3の導通時間は短
くなる。例えば水平方向の画素数を1000とすると、
水平MO8)ランジスタ3の導通時間は約30nsee
となり、τ1と比較して長いとは言えなくなる。短い導
通時間では容1k Ctの電荷は完全に放電されず垂直
信号線6に読み残される。この信号電荷は次の走青線上
の画素の信号と混合し、残像、混色。
垂直解像度の低下を引き起す。またフレーム周波数を増
すなどの理由により水平シフトレジスタ5の駆動周波数
を高めた場合も同様な問題が発生する。
本発明の目的は、高速でMO8形一体撮像装置を駆動す
る際、重重信号線に読み残す雷号電荷を少なくし、残像
、混色、垂直解i象度の低下?防止できる固体撮像素子
の駆動方法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために本発明の固体撮像装置の駆
動方法では完全に放電を行えるように水平シフトレジス
タ5のパルス幅をシフトレジスタの駆動クロックの複数
倍とし放電回路の時定数より十分長くなるようにし、水
平MO8)ランジスタ3の導通時間を十分とる。この際
、走査パルス同志の重なりを許し、1水平走査期間内に
全ての水平MO8)ランジスタが1回は導通す乙ように
する。信号はパルスと同様に複数画素のものが重なって
得られるので周波数特性補正回路により高域信号を補償
する。
〔作用〕
本発明の固体撮像装置は、垂直信号線からの信号を読み
出す時間を長くすることができる。それによって、信号
電荷読み出し時の信号の読み残しを減少せしめ、残像混
色、垂直解像の低下を防止することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の詳細な説明する。第1図に本発明による
固体撮像装置の駆動パルスのタイミングを示す。10d
垂直シフトレジスタ4からの垂直走査ハルス乞、11は
水平シフトレジスタ5の駆動クロックを、12〜17は
水平シフトレジスタ5により発生した水平MOSトラン
ジスタ2を導通させるパルスヲ表わしている。以下、こ
れらのパルスによる信号の読み出し方法を説明する。
1ずフォトダイオード1にある旧号成荷を垂直シフトレ
ジスタ4の走査パルス10により垂直信号線6に転送す
る。水平シフトレジスタ5により発生する水平走置パル
ス(12〜17)によシ水千MOSトランジスタ3を次
々に導通させ、垂直信号線6にある信号電荷を出力信号
線7に順次読み出す。本実施例では水平方向に384画
素が配置され之固体撮像装置を駆動する場合を説明する
ため水平シフトレジスタは384段のもので、これは3
84個のパルスを出力する。この走査パルスは第2図の
オン抵抗几l容ft C1からなる放電回路の時定数τ
】より十分長くなるように設定する。
第1図の水平走置パルス(ておいて1番目の水平MOS
トランジスタ3をオンすふパルス12Ug1番目のクロ
ックのリーディングエツジで立ち上がり、第3番目のク
ロックの立ち上がりまで導通状態を保つ。2番目の水平
MOSトランジスタ3のオンパルス13は2番目のクロ
ックから4番目のクロックまで導通状態を保つ。以下、
第3番目以降384番目の画素まで同じ動作により水平
走査を行う。
1水平走査期間にすべての画素から信号を読み出すには
パルス12とパルス13の関係のように隣り合う水平M
OSトランジスタ3をともに導通状態にする期間が必要
となり本発明の主旨もこの点にある。本実施例では水平
MOSトランジスタ3を導通させるパルスの幅はクロッ
クの2周期分としたが、これは2同期以上であるならい
かなる倍数でも本発明の主旨を満足する。ただし、放電
特性は第4図に示すもので、放電時間を長くしてもその
効果はだんだんと少なくなる。故に水平走査パルス幅は
クロック周期の2倍から数倍の範囲に設定することが好
ましい。本発明の駆動方法によれば垂直方向の画素間の
信号は混合せず、水平方向の画素の信号が混合するよう
に得られる。垂直方向に信号が混合し画質が劣化した場
合は1画質を改善するのに水平走査期間の何倍かの遅延
回路を必要とし、補正回路の規模は大きくなる。一方、
水平方向に混合した場合は周波数特性の高域を補償する
小規模な回路で十分である。
第5図に本発明によシ駆動した固体撮像装置から得た信
号の処理回路を示す。24は固体撮像装置全、25は周
波数特性の補償回路、26はテレビカメラの信号処理回
路を表わす。固体撮像装置からの信号は走査パルスが重
なり合った時刻では2本の垂直信号線から第6図にある
ように重なって得られる。この信号は幅広い読み出しパ
ルスにより高周波成分の劣化した信号であるので周波数
特性補正回路25により信号の高域成分の強調を行う。
続いて信号処理回路により処理し、ビデオ信号として出
力端子27から得る。また高域補償を行わなくともビデ
オ信号が得られることは言うまでもない。
本発明を実施できる他の固体撮像装置の模式図を第7図
に示す。この装置では2本の出力信号線7−1.7−2
に水平MOJ トランジスタ3を交互に接続しである。
そのため隣り合う画素の信号は別々の出力信号線から取
り出せ重ならずに得られる。第8図に走査パルスと信号
の関係を示す。
走査パルス11.12により出力信号線7−1からは信
号28が、信号線7−2からは信号29が混合せずに得
られる。これらの信号を積分しサンプリングすれば、信
号の高域補償を行わずに信号が得られ、S/Nの良い映
像信号が得られる。前述のように複数の出力信号線を用
いても本発明を実施することができる。
〔発明の効果〕
以上1本楯明の固体撮像装置の、駆動方法によれば垂直
信号線から信号を読み出す時間を長くすることができ、
信号の読み残しを減少せしめ、残像。
混色、垂直解像の低下を防止できる。よって画素数を増
した撮像素子を使用した際、フレーム周波数等全増し固
体撮像索子を高速動作させる際に画質良く撮像でさ、効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施νりの駆動方法を示す波形図、
第2図は本発明を適用するに好適なM OS形固体撮像
装置の模式図、第3図は第1図の読み出し部分の等価回
路図、第4図は信号読み出し回路の時間応答を示す図、
第5図は本発明の信号処理回路のブロック図、第6図は
第1図の駆動方法によって得らnる信号の波形図、第7
図は本発明の駆動方法を実施するための別のMO8形固
体撮像素子を示す図、第8図は第7図の実、7市例の水
平走査パルスと信号の仮形図。 1・・・受光素子(フォトダイオード)、2・・・垂直
MOSトランジスタ、3・・・水平MOSトランジスタ
、4・・・垂直シフトレジスタ、5・・・水平シフトレ
ジスタ、6・・・垂直信号線、7・・・出力信号線、8
・・・プリアンプ、9・・・信号出力端子、10・・・
垂直走置ハ/l/ ス、11・・・水平シフトレジスタ
駆動クロック、12〜17・・・水平MO8)ランジス
タのオンパルス、18〜23・・・水平MOSトランジ
スタ、24・・・固体撮像装置、25・・・周波数特性
補償回路、26・・・信号処理回路、27・・・ビデオ
信号出力端子、%Z  図 罵 3 父 百 4 図 善  遺均二   日〒1  間    (*5.2c
)冨 5  図 −D  乙  図 2g 晃 7  回

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、マトリクス状に配置された複数個の光電変換素子と
    、この光電変換素子に蓄積された信号を読み出すための
    スイッチングトランジスタ群と、上記スイッチングトラ
    ンジスタ群を順序よく開閉させるためのシフトレジスタ
    を備えた固体撮像装置において、水平スイッチングトラ
    ンジスタを導通させる水平シフトレジスタの出力パルス
    幅を前記水平シフトレジスタを駆動するためのクロック
    パルス幅の複数倍に設定し、複数の水平スイッチングト
    ランジスタを同時に導通状態となるように設定すること
    を特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
JP61157801A 1986-07-07 1986-07-07 固体撮像装置の駆動方法 Expired - Lifetime JPH07114469B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0425449U (ja) * 1990-06-25 1992-02-28

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