JPS63196179A - 固体撮像素子の駆動方法 - Google Patents
固体撮像素子の駆動方法Info
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- JPS63196179A JPS63196179A JP62028509A JP2850987A JPS63196179A JP S63196179 A JPS63196179 A JP S63196179A JP 62028509 A JP62028509 A JP 62028509A JP 2850987 A JP2850987 A JP 2850987A JP S63196179 A JPS63196179 A JP S63196179A
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
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- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
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Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は転送手段として電荷転送型の転送レジスタを用
いた二次元固体撮像素子忙関し、特忙水平転送レジスタ
の駆動周波数を高めに設定して、水平転送レジスタのパ
ルス駆動停止期間を長くとることＫよシ素子の種々の駆
動を容易にすることに関する。
いた二次元固体撮像素子忙関し、特忙水平転送レジスタ
の駆動周波数を高めに設定して、水平転送レジスタのパ
ルス駆動停止期間を長くとることＫよシ素子の種々の駆
動を容易にすることに関する。
近年の固体撮像素子の進歩は目ざましく高密度化、高機
能化が進んでおシ、このためのさまざまな工夫が行われ
ている。たとえば水平方向の画素数を増大させた高密度
化に対して杜、水平転送レジスタを２列設けた構造（例
えば１９８６年テレビジｌン学会全国大会３−１４、超
高解像度イメージセンサ）や、高機能化に対しては光電
変換時間をその駆動方法によシミ気的に短くすることに
よりシャッター機能をもたせる（例えば１９８６年テレ
ビジョン学会全国大会４−１４、電子シャッター機能付
放送用ＣＯＤカメラ）といりたことが行われて込る。こ
れらはいづれも固体撮像素子、この場合は電荷結合型素
子（以下ＣＯＤと略す）である赤、その駆動、特に水平
転送レジスタのパルス駆動停止期間にそれぞれ独特の駆
動方法を用いている。
能化が進んでおシ、このためのさまざまな工夫が行われ
ている。たとえば水平方向の画素数を増大させた高密度
化に対して杜、水平転送レジスタを２列設けた構造（例
えば１９８６年テレビジｌン学会全国大会３−１４、超
高解像度イメージセンサ）や、高機能化に対しては光電
変換時間をその駆動方法によシミ気的に短くすることに
よりシャッター機能をもたせる（例えば１９８６年テレ
ビジョン学会全国大会４−１４、電子シャッター機能付
放送用ＣＯＤカメラ）といりたことが行われて込る。こ
れらはいづれも固体撮像素子、この場合は電荷結合型素
子（以下ＣＯＤと略す）である赤、その駆動、特に水平
転送レジスタのパルス駆動停止期間にそれぞれ独特の駆
動方法を用いている。
以下−例としてシャッター機能を持たせた場合について
説明する。第３図（ａ）は可変速のシャッター機能を実
現できるインターラインフレーム転送型ＣＯＤの平面構
造を示したものである。マトリクス状に配置されたフォ
トダイオード４０１の各列に読み出しゲート４０２を介
して垂直ＣＯＤレジスタ４０３を有し、垂直レジスタ４
０３はメモリ部４０９を介して水平ＣＯＤレジスタ４０
５に接続してお）、水平ＣＯＤレジスタ４０５からは出
力アンプ４０６を介して出力端子４０７に電気的出力が
取部出される。フォトダイオード４０１０反対側には電
荷を吸収するドレイン４１１を有している。′また、第
３図（ｂ）は同図（ａ）の撮像部垂直ＣＣＤ駆動電極４
０８及びメモリ部垂直ＣＯＤ駆動電極４０９に印加する
駆動パルスのタイミングチャート、同図（Ｃ）は同図（
ｂ） ｔ４ｔ ｔｓ間の拡大図である。
説明する。第３図（ａ）は可変速のシャッター機能を実
現できるインターラインフレーム転送型ＣＯＤの平面構
造を示したものである。マトリクス状に配置されたフォ
トダイオード４０１の各列に読み出しゲート４０２を介
して垂直ＣＯＤレジスタ４０３を有し、垂直レジスタ４
０３はメモリ部４０９を介して水平ＣＯＤレジスタ４０
５に接続してお）、水平ＣＯＤレジスタ４０５からは出
力アンプ４０６を介して出力端子４０７に電気的出力が
取部出される。フォトダイオード４０１０反対側には電
荷を吸収するドレイン４１１を有している。′また、第
３図（ｂ）は同図（ａ）の撮像部垂直ＣＣＤ駆動電極４
０８及びメモリ部垂直ＣＯＤ駆動電極４０９に印加する
駆動パルスのタイミングチャート、同図（Ｃ）は同図（
ｂ） ｔ４ｔ ｔｓ間の拡大図である。
シャッター動作は通常フォトダイオード４０１が１フイ
一ルド期間光電変換された電荷を蓄積、読出しを行うの
に対し、蓄積時間を短縮するために垂直ブランキング期
間の”ｌｙｂにフォトダイオード４０１に蓄積された電
荷を読出ゲー）４０２を通して撮像部垂直ＣＯＤレジス
タ４０３に読み出してフォトダイオード４０１をリセッ
トしたのち１１よシェフイールド期間を経過しないある
時点ｔ４＜おいて再びフォトダイオード４０１ ＩＣｔ
、、 ｔ４の間で蓄積された電荷を読み出し、これをド
レイン４１１に掃き出すことにより達成され、実効的に
１．．１．０間の次のフィールドの垂直ブランキング期
間にｔｓ、１２間で蓄積された電荷のみが信号として出
力されることｋなる。ここで１．．１３間では”ｌｙｂ
間で読み出した電荷と”４ｓｔＳ間で読み出した電荷が
混合しないように１撮像部垂直ＣＣＤレジスタ４０８と
メモリ部垂直ＣＯＤレジスタ４０９をともに高速で駆動
し、ｔｈ”雪間で読み出した電荷をメモリ部へ転送して
いる。また”１８＊”１間では”１ｓｔ！間に蓄えられ
た電荷をドレインへ掃きだすために、撮儂部垂直Ｃ，Ｃ
Ｄレジスタ４０８のみを逆方向に高速で転送している。
一ルド期間光電変換された電荷を蓄積、読出しを行うの
に対し、蓄積時間を短縮するために垂直ブランキング期
間の”ｌｙｂにフォトダイオード４０１に蓄積された電
荷を読出ゲー）４０２を通して撮像部垂直ＣＯＤレジス
タ４０３に読み出してフォトダイオード４０１をリセッ
トしたのち１１よシェフイールド期間を経過しないある
時点ｔ４＜おいて再びフォトダイオード４０１ ＩＣｔ
、、 ｔ４の間で蓄積された電荷を読み出し、これをド
レイン４１１に掃き出すことにより達成され、実効的に
１．．１．０間の次のフィールドの垂直ブランキング期
間にｔｓ、１２間で蓄積された電荷のみが信号として出
力されることｋなる。ここで１．．１３間では”ｌｙｂ
間で読み出した電荷と”４ｓｔＳ間で読み出した電荷が
混合しないように１撮像部垂直ＣＣＤレジスタ４０８と
メモリ部垂直ＣＯＤレジスタ４０９をともに高速で駆動
し、ｔｈ”雪間で読み出した電荷をメモリ部へ転送して
いる。また”１８＊”１間では”１ｓｔ！間に蓄えられ
た電荷をドレインへ掃きだすために、撮儂部垂直Ｃ，Ｃ
Ｄレジスタ４０８のみを逆方向に高速で転送している。
上述のように従来の駆動で杜、フォトダイオード４０１
の読み出しは画像へ雑音が混入しないように１通常映倫
出力期間は避けて行われる。例えば’１ｙ％間の読み出
しは垂直ブランキング期間でレジスタ駆動パルス５０９
，５１０の停止期間ｔｌｉｐ−間に完了する必要があり
、％に、垂直方向のモワレの発生を抑圧するため、上下
に隣接した２画素を混合する駆動方式では時間的な制約
が問題となってくる。このため、読み出しパルスを読み
出しゲート４０２へ印加する時間が短く、フォトダイオ
ード４０１から撮像部垂直ＣＣＤレジスタ４０３への電
荷の読み出しが不完全となシ、いわゆる残偉成分が存在
する。この読み残した電荷が２次元的に配置された各フ
ォトダイオード４０１０間でばらつきが存在すると、こ
れは”Ｓｖ ’７間の蓄積電荷に加算されるため光入射
時の画像ムラとして観測されるという欠点がある。
の読み出しは画像へ雑音が混入しないように１通常映倫
出力期間は避けて行われる。例えば’１ｙ％間の読み出
しは垂直ブランキング期間でレジスタ駆動パルス５０９
，５１０の停止期間ｔｌｉｐ−間に完了する必要があり
、％に、垂直方向のモワレの発生を抑圧するため、上下
に隣接した２画素を混合する駆動方式では時間的な制約
が問題となってくる。このため、読み出しパルスを読み
出しゲート４０２へ印加する時間が短く、フォトダイオ
ード４０１から撮像部垂直ＣＣＤレジスタ４０３への電
荷の読み出しが不完全となシ、いわゆる残偉成分が存在
する。この読み残した電荷が２次元的に配置された各フ
ォトダイオード４０１０間でばらつきが存在すると、こ
れは”Ｓｖ ’７間の蓄積電荷に加算されるため光入射
時の画像ムラとして観測されるという欠点がある。
本発明の固体撮像素子の駆動方法は、同一半導体基板上
に光電変換領域と、との光電変換領域で光電変換された
電荷を転送する電荷転送型の垂直転送レジスタと、光電
変換領域から垂直転送レジスタへ電荷を読み出すための
読み出し領域と、垂直転送レジスタから一水平走査期間
毎に転送される電荷を出力するための出力部及び電荷転
送型の水平転送レジスタを少なくとも具備する二次元の
固体撮像素子において、水平転送レジスタの駆動パルス
停止期間を一水平走査期間の２０％以上としている。
に光電変換領域と、との光電変換領域で光電変換された
電荷を転送する電荷転送型の垂直転送レジスタと、光電
変換領域から垂直転送レジスタへ電荷を読み出すための
読み出し領域と、垂直転送レジスタから一水平走査期間
毎に転送される電荷を出力するための出力部及び電荷転
送型の水平転送レジスタを少なくとも具備する二次元の
固体撮像素子において、水平転送レジスタの駆動パルス
停止期間を一水平走査期間の２０％以上としている。
次に本発ＦｊＡＫついて図面を参照して説明する。
第１図（Ｊｌ）は本発明の一実施例の構造図である。固
体撮像素子ＩＫはインターラインフレーム転送型の素子
であシ、撮像部２ではマトリクス状のフォトダイオード
の各列に読み出しゲートを介して垂直レジスタは撮像部
２からメモリ一部３に連続して設けられておシ、水平Ｃ
ＣＤレジスタ４に適している。フォトダイオードのマド
リスクの反対側にはドレイン５を有している。水平ＣＣ
Ｄレジスタ４の出力は分岐する切替ゲート８で２本のα
コレジスタロ及び７に分かれ、各ＣＣＤレジスタ６゜７
は出力部９，１０を有している。また水平ＣＣＤレジス
タ４と第１．第２のＣＣＤレジスタ６及び７、切替ゲー
）８にはそれぞれ独立にクロック発生器２２よシ駆動パ
ルスを印加できる構造となりておシ、固体撮像素子の２
個の出力端子１１．１２から得られる出力は同じくりａ
ツク発生器２２からの切替パルス１５で駆動される切替
スイッチ１３により合成されて出力端子１４より出力さ
れる。
体撮像素子ＩＫはインターラインフレーム転送型の素子
であシ、撮像部２ではマトリクス状のフォトダイオード
の各列に読み出しゲートを介して垂直レジスタは撮像部
２からメモリ一部３に連続して設けられておシ、水平Ｃ
ＣＤレジスタ４に適している。フォトダイオードのマド
リスクの反対側にはドレイン５を有している。水平ＣＣ
Ｄレジスタ４の出力は分岐する切替ゲート８で２本のα
コレジスタロ及び７に分かれ、各ＣＣＤレジスタ６゜７
は出力部９，１０を有している。また水平ＣＣＤレジス
タ４と第１．第２のＣＣＤレジスタ６及び７、切替ゲー
）８にはそれぞれ独立にクロック発生器２２よシ駆動パ
ルスを印加できる構造となりておシ、固体撮像素子の２
個の出力端子１１．１２から得られる出力は同じくりａ
ツク発生器２２からの切替パルス１５で駆動される切替
スイッチ１３により合成されて出力端子１４より出力さ
れる。
この固体撮像素子の駆動は撮像部２、メモリ部３の垂直
ＣＣＤレジスタ駆動パルスについては基本的に同じであ
るが、水平ＣＣＤレジスタ４０駆動パルス２０２，２０
３はそＯパルス停止期間が１水平走査期間の２０−以上
あシ、従って第３図（Ｃ）の垂直ＣＣＤレジスタ駆動パ
ルスはそのパルス幅を十分に確保することができる。従
って、シャッター機能を実現した場合でも撮像部２のフ
ォトダイオードの読み出しが不完全となることによる残
像は発生せず映像ムラは発生しない。しかしながら水平
ＣＣＤレジスタ４を通常よシ高い周波数で駆動するため
その出力信号による映像は歪を生ずる。このため出力信
号の周波数変換を行う必要がある。この動作はまず水平
ＣＣＤレジスタ４の出力を切替スイッチ８へ切替ゲート
パルス１９を加えることによシー水平走査期間毎に第１
０ＣＯＤレジスタ６、第２のＣＣＤレジスタ７へ交互に
水平ＣＣＤレジスタ駆動パルス１８と同じ周波数で転送
し、その次の一水平走査期間に映像歪を生じないように
正規の周波数で同じ第１．第２のＣＣＤレジスタ６．７
を駆動し、その出力１１．１２を外部の切替スイッチ１
３に切替ゲート１９とは逆のＣＣＤレジスタとデータの
転送が行われるように切替パルス１５を加えて連続した
出力信号２４が出力端子１４に得られることによシ達成
される。
ＣＣＤレジスタ駆動パルスについては基本的に同じであ
るが、水平ＣＣＤレジスタ４０駆動パルス２０２，２０
３はそＯパルス停止期間が１水平走査期間の２０−以上
あシ、従って第３図（Ｃ）の垂直ＣＣＤレジスタ駆動パ
ルスはそのパルス幅を十分に確保することができる。従
って、シャッター機能を実現した場合でも撮像部２のフ
ォトダイオードの読み出しが不完全となることによる残
像は発生せず映像ムラは発生しない。しかしながら水平
ＣＣＤレジスタ４を通常よシ高い周波数で駆動するため
その出力信号による映像は歪を生ずる。このため出力信
号の周波数変換を行う必要がある。この動作はまず水平
ＣＣＤレジスタ４の出力を切替スイッチ８へ切替ゲート
パルス１９を加えることによシー水平走査期間毎に第１
０ＣＯＤレジスタ６、第２のＣＣＤレジスタ７へ交互に
水平ＣＣＤレジスタ駆動パルス１８と同じ周波数で転送
し、その次の一水平走査期間に映像歪を生じないように
正規の周波数で同じ第１．第２のＣＣＤレジスタ６．７
を駆動し、その出力１１．１２を外部の切替スイッチ１
３に切替ゲート１９とは逆のＣＣＤレジスタとデータの
転送が行われるように切替パルス１５を加えて連続した
出力信号２４が出力端子１４に得られることによシ達成
される。
従って、シャッター機能を容易に実現するとともに映像
歪のない出力信号を得ることができる。
歪のない出力信号を得ることができる。
第２図線本発明の他の実施例の構造図である。
固体撮像素子３０１は第３図（ａ）のインターラインフ
レーム転送型素子と全く同じものであシ、マた撮像部３
０２、メモリ部３０３、水平ＣＣＤレジスタ３０４の駆
動拡第１図に示した一実施例と同じである。この実施例
で紘第１図に示した一実施例が２本のＣＣＤレジスタ６
．７によシ周波数変換を行っているのく対し、出力アン
プ３０５０出力が離散的であることを利用して、直接Ａ
／Ｄコンバータ３１６でデジタル信号に変換し２本のデ
ジタルラインメモリ３１８，３１９によシ周波数変換を
行っている。本例は第１図に示した一実施例に比較し、
外付部品の多い構成となっているが、ラインメモリの出
力をデジタルで合成するためオフセット電圧、位相調整
等が不要でＴｏり、同一の機能を安定に動作することが
できる。
レーム転送型素子と全く同じものであシ、マた撮像部３
０２、メモリ部３０３、水平ＣＣＤレジスタ３０４の駆
動拡第１図に示した一実施例と同じである。この実施例
で紘第１図に示した一実施例が２本のＣＣＤレジスタ６
．７によシ周波数変換を行っているのく対し、出力アン
プ３０５０出力が離散的であることを利用して、直接Ａ
／Ｄコンバータ３１６でデジタル信号に変換し２本のデ
ジタルラインメモリ３１８，３１９によシ周波数変換を
行っている。本例は第１図に示した一実施例に比較し、
外付部品の多い構成となっているが、ラインメモリの出
力をデジタルで合成するためオフセット電圧、位相調整
等が不要でＴｏり、同一の機能を安定に動作することが
できる。
以上説明したように本発明は、電荷転送型レジスタを用
いた２次元の固体撮像素子において、水平転送レジスタ
の駆動パルス停止期間を一水平走査期間の２０チ以上と
することによって、シャッター機能を容易に実現できる
他、種々の特殊駆動を容易に実現できる効果がある。
いた２次元の固体撮像素子において、水平転送レジスタ
の駆動パルス停止期間を一水平走査期間の２０チ以上と
することによって、シャッター機能を容易に実現できる
他、種々の特殊駆動を容易に実現できる効果がある。
第１図（ａ）ａ本発明の一実施例の構成ブμツク図、同
図（ｂ）ａそのタイミングチャート、第２図は本発明の
他の実施例の構成ブロック図、第３図（ａ）ａ従来のイ
ンターラインフレーム転送１１ｃｃＤの平面構成図、同
図（ｂ）および（Ｃ）はそのタイミングチャートである
。 ２．３０２・・・・・・撮像部、３，３０３・・・・・
・メモリ部、４．３０４，４０５・・・・・・水平転送
レジスタ、６，７・・・・・・ＣＣＤレジスタ、８・・
・・・・切替ゲート、９，１０゜３０５．４０６・・・
・・・出力アンプ、１３，３１７，３２０・・・・・・
切替スイッチ、２２，３１４・・・・・・クロック発生
器、２３，３１５・・・・・・発振器、３１６・・・・
・・Ａ／Ｄコンバーター、３２１・・・・・・Ｄ／Ａコ
ンバーター。 代理人 弁理士 内 原 晋、７矛、７絵、。 箭、３ 回 （Ｃ）
図（ｂ）ａそのタイミングチャート、第２図は本発明の
他の実施例の構成ブロック図、第３図（ａ）ａ従来のイ
ンターラインフレーム転送１１ｃｃＤの平面構成図、同
図（ｂ）および（Ｃ）はそのタイミングチャートである
。 ２．３０２・・・・・・撮像部、３，３０３・・・・・
・メモリ部、４．３０４，４０５・・・・・・水平転送
レジスタ、６，７・・・・・・ＣＣＤレジスタ、８・・
・・・・切替ゲート、９，１０゜３０５．４０６・・・
・・・出力アンプ、１３，３１７，３２０・・・・・・
切替スイッチ、２２，３１４・・・・・・クロック発生
器、２３，３１５・・・・・・発振器、３１６・・・・
・・Ａ／Ｄコンバーター、３２１・・・・・・Ｄ／Ａコ
ンバーター。 代理人 弁理士 内 原 晋、７矛、７絵、。 箭、３ 回 （Ｃ）
Claims (1)
- 同一半導体基板上に光電変換領域と、前記光電変換領域
で光電変換された電荷を転送する電荷転送型の垂直転送
レジスタと、前記光電変換領域から前記垂直転送レジス
タへ電荷を読み出すための読み出し領域と、前記垂直転
送レジスタから一水平走査期間毎に転送される電荷を出
力するための出力部及び電荷転送型の水平転送レジスタ
を少なくとも具備する二次元の固体撮像素子の駆動方法
において、前記水平転送レジスタの駆動パルス停止期間
を一水平走査期間の２０％以上としたことを特徴とする
固体撮像素子の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62028509A JPS63196179A (ja) | 1987-02-09 | 1987-02-09 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62028509A JPS63196179A (ja) | 1987-02-09 | 1987-02-09 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63196179A true JPS63196179A (ja) | 1988-08-15 |
Family
ID=12250649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62028509A Pending JPS63196179A (ja) | 1987-02-09 | 1987-02-09 | 固体撮像素子の駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63196179A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0723300A (ja) * | 1993-06-30 | 1995-01-24 | Nec Corp | 固体撮像装置 |
| EP0691785A1 (en) * | 1994-07-08 | 1996-01-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | CCD imager with modified scanning circuitry for increasing vertical field/frame transfer time |
-
1987
- 1987-02-09 JP JP62028509A patent/JPS63196179A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0723300A (ja) * | 1993-06-30 | 1995-01-24 | Nec Corp | 固体撮像装置 |
| EP0691785A1 (en) * | 1994-07-08 | 1996-01-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | CCD imager with modified scanning circuitry for increasing vertical field/frame transfer time |
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