JPS63240274A - Ccdセンサ - Google Patents

Ccdセンサ

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JPS63240274A
JPS63240274A JP63053866A JP5386688A JPS63240274A JP S63240274 A JPS63240274 A JP S63240274A JP 63053866 A JP63053866 A JP 63053866A JP 5386688 A JP5386688 A JP 5386688A JP S63240274 A JPS63240274 A JP S63240274A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor
ccd sensor
output
detectors
transmission
Prior art date
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Pending
Application number
JP63053866A
Other languages
English (en)
Inventor
ロナルド・ウオルター・ジョン・マンフオード
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rank Cintel Ltd
Original Assignee
Rank Cintel Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS63240274A publication Critical patent/JPS63240274A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/762Charge transfer devices
    • H01L29/765Charge-coupled devices
    • H01L29/768Charge-coupled devices with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/76816Output structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/148Charge coupled imagers
    • H01L27/14825Linear CCD imagers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/701Line sensors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] ′ 本発明は複数のフォトサイトおよび少なくともいくつか
のセンサフォトサイトが使用中放電するような少なくと
も1つの伝送レジスタを含む改良型CCD (電荷結合
装置)に関するものである。
特に、本発明は高解像度テレビジョンに適切なCCDセ
ンサに関するものである。
[従来の技術] 高解像度テレビジョン用に提案された規格は以下の基準
に述べられている。
ライン基準     1125 フィールド速度   60Hz。
インターレース アスペクト比    IBX9  (1,77: 1 
)ライン能動数    1035 ライン当りの    1920 能動サンプル これらの基準から、高解像度テレビジョン画像を生成す
るためのテレシネ装置において用いるのに適切なCCD
直線配列センサについての明細を得ることが可能である
この明細はまず、CCDセンサを用いるビデオ信号へ変
換されるフィルムのタイプに依存する。
一般に以下の3つのタイプがある。
(1)アスペクト比1.85:1を有する非アナモフィ
ックである一般にレリーズ、即ちワイドスクリーンプリ
ント; (2)アスペクト比2.35:1を有するアナモフィッ
ク画像を伴う劇場的なレリーズプリント:(3)アスペ
クト比1.3’7:1を有するアナモフィック画像を伴
うドキュメンタリタイププリント。
ここでは、例えば、アスペクト比2.35:1を有する
劇場的レリーズプリントは高解像なディスプレイフォー
マット上に表示され、フィルム画像の端部で生じる活動
が所望されるなら表示されるように画像の全領域がモニ
タされることを可能にするためのステップがとられる。
図面の第1図は、高解像度ディスプレイ3がアナモフィ
ックフォーマット2の全ての高さを覆うような方法で高
解像度ディスプレイフォーマット3を有する劇場的レリ
ーズアナモフィックフォーマット2を示す。
フィルム画像の端部で生じる活動をカバーする能力を持
続するため、全てのフィルム画像は走査されなければな
らす、画像の領域を所望されたとき選択される高解像度
フォーマット中に現われさせるための手段が備えられな
ければならない。この技術はエレクトロニックパン(p
anning )として知られている。
高解像度テレビジョンのため提案された規格に基づいて
存在する1920サンプルの全解像を維持するため、フ
ィルムは以下の式によって与えられる数即ちNの能動画
素を有する線形センサアレイまたは光検出器を用いて線
毎に走査されなければならない。
従って、一般的使用において全ての3つのフィルムフォ
ーマットから高解像度テレビジョン信号を生じるのに用
いるのに適切なCCDセンサへ組込まれることのできる
光検出器の最小数は2538である。
非アナモフィックワイドスクリーンフィルムプリントに
おいて、隣接するフレームの間に大きな未使用領域があ
る。これは上述のように1.85:1のアスペクト比の
ためである。典型的に、フレーム間の距離は約11.2
mmのみ用いる垂直情報を伴った19mmである。この
フォーマットは、それ故、全ての3つのフィルムフォー
マットに用いることのできるセンサに必要な最も速いク
ロック速度を生じる。
毎秒24フレームのフィルム速度のため、センサによっ
て走査される各フレームの能動部分のため有効な時間T
は以下の式によって与えられる。
高解像度テレビジョン信号のため提案された規格が10
35の能動ラインを必要とするので、各ラインを走査す
るために有効な時間tは、しかしながら、このセンサは
またビデオブランキング、クランピング回路およびフォ
トサイト伝送時間を考慮に入れる時間を必要とする。′
これらの必要条件のため総計3秒を許容することが正当
であり、それゆえ各ラインを走査するために有効な最大
時間は20.73秒である。結果的に、一般的に使用に
おいて全ての3つのフィルムフォーマットから高解像度
テレビジョン信号を生じることのできるCCDセンサは
20.53秒以下において少なくとも2538電荷パケ
ツトを送ることが可能でなければならない。従って、お
よそ122MHzのクロック速度が必要とされる。
テレシネ装置に用いられるタイプの現行のCCDセンサ
技術は第2図に概略的に示されている。センサ10は2
つの伝送レジスタ14と16へ放電する複数のフォトサ
イト12を含む。フォトサイト12の別のものは2つの
伝送レジスタ14とIBの各々へ放電する。このレジス
タは出力検出と増幅器段階によって課された制限のため
およそ15MHzで動作する。
明らかに、このようなセンサは上述された高解像度セン
サの必要条件を満たすことができな(1゜この問題を解
決するための1つの提案が第3図に示されている。この
装置において、2つの伝送レジスタの各々が2つの分離
したレジスタ14aと14bおよび18aと18bへ分
割される。各々の対のレジスタは並列であるが反対方向
にクロ・ツクされ、従って伝送レジスタからデータを抽
出するため必要とされる時間を半減する。所望される1
22MHzクロック速度を得るため、4つのレジスタ1
4a 、 14b 、 leaおよびL8bの各々は3
0.5MHzでクロックされる必要がある。このクロ・
ツク速度はまだ高く、この装置は、)く−スされ、伝送
レジスタからのビデオ信号の半分が反転され最終出力信
号を供給するため更に操作を必要とする付加的欠点を有
する。
[発明の解決すべき課題] 本発明は上記のような欠点のない高い動作速度のCCD
センサを提供することを目的とする。
[課題解決のための手段] 本発明のCCDセンサは、伝送レジスタからの連続した
電荷パケットが順次複数の検出器の各々の1つへ選択的
に通されるように複数の検出器が伝送レジスタへ結合さ
れることを特徴とする。
[実施例] 本発明に従ったCCDセンサを、例示のみではあるが、
添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明のCCDセンサは第2図のそれと広く似ており、
フォトサイトの線形アレイの交互の1つが移送ゲートを
経て放電する2つのレジスタが存在する。伝送レジスタ
それ自身の速度制限は理論上用いられたシリコン材料中
の電子移動度によってのみ制限される。現在の埋設チャ
ンネル技術を用いる装置において、非常に高い伝送周波
数が可能である。実際、1ギガヘルツまでの周波数はい
くつかの装置のために要求された。
本発明者は、動作の速度における実際の制限が伝送レジ
スタによる出力における電荷パケットの検出において生
じることを認識した。これらの制限を克服するために、
伝送レジスタからの電荷パケットが複数の検出器の1つ
へ送られるセンサを提供することを提案する。
第4図は第2図に示された一般型のCCDセンサ、即ち
フォトサイトの交互のものが2個の伝送レジスタの1つ
へ放電するセンサの伝送レジスタ40の1つを示す。電
荷パケットはラベルB、CおよびDによって識別される
3個の検出器42の1つへ連続して導かれる。各検出器
は出力回路44を備えている。
第4図に示されるように、各伝送レジスタ40は3個の
余分な伝送ウェルB、CおよびDと関連する。電荷パケ
ットは3個のウェルB、CおよびDへ順次導かれそれか
ら出力検出ダイオードn+へゲートされる。2個の伝送
レジスタを有するセンサはそれ故合計6個の検出器を有
する。結果的に、所望されるクロック速度122MHz
を達成するため、各検出器は122 / 6 M Hz
 、即ちおおよそ20 M Hzで動作しなければなら
ない。
32MHzまでで検出可能なセンサが既に存在しており
、それ故20MHzクロック速度はその能力範囲である
第4図の装置の動作は以下の通りである。クロック信号
φ1およびφ2は補足的な方法でその出力端部Aへ伝送
レジスタ40に沿って電荷のパケットを伝送するためス
イッチされる。電荷パケットがAに到達しφ2がその低
い状態であるとき、電荷パケットは伝送レジスタ40の
他の部分のそれらと同様の電位ウェルB、CおよびDに
よって検出器n+(42B、 42Cまたは42D)の
任意の1つへ送られることができる。制御クロックφ。
ol、φo。□およびφ。。、は、各クロック信号φB
、φCおよびφDを供給することによって3つの検出器
42B、 42Cおよび42Dの間の電荷パケットのス
イッチングを制御するため与えられる。これらは、クロ
ック信号φ2が低いとき、クロック信号φ8.φCおよ
びφ。が高いように第5図に示さ− 1〇 − れるようなシーケンスで配列される。φ2が高いときA
は高く、φBは低く、一方φCおよびφBは高いままで
ある。このサイクルは順次低くなるφCおよびφBによ
って更に2回繰返す。
第5図かられかるように、クロック信号φB。
φCおよびφBの間の時間Tは、電荷パケットが各検出
器42B、 42Cおよび42Dの出力ダイオードN+
で検出されることができるかなり延長された転送時間を
与える。Bでの電荷は出力ダイオードN+へφ。olを
経てゲートされ、このダイオードN十は出力回路44B
によって供給された信号φR1によってリセットされる
。出力ゲートは時間間隔Tの開信号をパスするが期間T
oの間オープンまたはオフされる。出力装置N+は期間
T。
の間リセットされる。検出器42Cおよび42Dおよび
それらの関連する出力回路44Cおよび44Dの動作は
同様である。
各伝送レジスタから電荷パケットを受取る3個の出力回
路44からのビデオ出力信号の位相が再サンプルされる
ことなく一緒に加えられることができないこと、または
周波数特性が減少されることが明らかとなる。また、′
オン チップ−増幅器の速度が電力消費の必要条件から
生じる設計上の制限により遅いため、速い外部増幅器に
よって再びサンプリングされることが必要である。
第6図は6個の検出器42の出力および可能なサンプリ
ング位置Sを示す。サンプリングパルスの幅はクロック
信号φ2サイクルの間隔の半分を超えてはならない。
第7図はCCDセンサの6個の検出器42がらの出力を
結合するのに適切な出力回路7oのブロック図である。
6個の出力信号は各々6個のサンプリンク回路S、−S
6の各々へ供給される。このサンプリング回路5l−8
6は第6図で示されるように順次オンにされる。出力は
最終出力段によってバッファされる前に保持キャパシタ
72によって積分される。
従って、本発明は通常用いる様々なフィルムフォーマッ
トから高解像度テレビジョンのためのビデオ信号を供給
するのに用いるのに適切なCCDセンサを提供する。
【図面の簡単な説明】
第1図は劇場的レリーズアナモフィックフォーマットを
示す。 第2図はテレシネ装置に用いられるタイプの現行のCC
Dセンサ技術を示す。 第3図は第2図の技術の問題点を解決した別のCCDセ
ンサ技術を示す。 第4図は本発明に従ったCCDセンサの断片的な概略図
である。 第5図は第4図のセンサの出力段へ供給されるクロック
信号のタイミングを示す。 第6図は出力段からの出力および可能なサンプリング位
置を示す。 第7図は第4図のセンサのため結合された出力回路のブ
ロック図である。 2・・・アナモフィックフォーマット、3・・・高解像
度ディスプレイ、10・・・センサ、12・・・フォト
サイト、14、18.40・・・伝送レジスタ、44・
・・出力回路。 出願人代理人  弁理士 鈴江武彦 Fta、5 Ftcy、6 Fta、7

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数のフォトサイトと、少なくともいくつかのセ
    ンサフォトサイトが使用中に放電する少なくとも1つの
    伝送レジスタを含むCCDセンサにおいて、 複数の検出器が、前記レジスタからの連続した電荷パケ
    ットが順次複数の検出器の各々へ選択的に送られるよう
    に伝送レジスタへ結合されることを特徴とするCCDセ
    ンサ。
  2. (2)出力信号を供給するためサンプルを結合する前に
    複数の検出器の出力信号を再びサンプリングするための
    手段が設けられることを特徴とする請求項1記載のセン
    サ。
JP63053866A 1987-03-10 1988-03-09 Ccdセンサ Pending JPS63240274A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8705614 1987-03-10
GB8705614A GB2203916B (en) 1987-03-10 1987-03-10 Improved ccd sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63240274A true JPS63240274A (ja) 1988-10-05

Family

ID=10613666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63053866A Pending JPS63240274A (ja) 1987-03-10 1988-03-09 Ccdセンサ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4949182A (ja)
EP (1) EP0282150A3 (ja)
JP (1) JPS63240274A (ja)
GB (1) GB2203916B (ja)

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Also Published As

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US4949182A (en) 1990-08-14
EP0282150A2 (en) 1988-09-14
GB8705614D0 (en) 1987-04-15
GB2203916A (en) 1988-10-26
GB2203916B (en) 1991-02-06
EP0282150A3 (en) 1990-01-17

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