JPS6352583A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

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Publication number
JPS6352583A
JPS6352583A JP61197518A JP19751886A JPS6352583A JP S6352583 A JPS6352583 A JP S6352583A JP 61197518 A JP61197518 A JP 61197518A JP 19751886 A JP19751886 A JP 19751886A JP S6352583 A JPS6352583 A JP S6352583A
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JP
Japan
Prior art keywords
solid
charge
photoelectric conversion
signal
mos switch
Prior art date
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Pending
Application number
JP61197518A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiya Fujii
俊哉 藤井
Tadashi Nagai
正 永井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPS6352583A publication Critical patent/JPS6352583A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To attain an optional high speed electronic shutter operation and to improve the sensitivity of a solid-state image pickup by providing a MOS switch whose source is connected to each photoelectric conversion element and controlling a gate potential of the MOS switch so as to control the storage time of the signal charge of a photoelectric conversion element electronically at an optional time. CONSTITUTION:An optical signal through an optical lens 101 is stored in a photoelectric conversion element 201 as a signal charge by allowing a solid-state image pickup element drive circuit 104 to apply normal operation to a solid-state image pickup element 102. Then the charge is transferred sequentially by a vertical transfer stage 202 and a horizontal transfer stage 203. In this case, an undesired charge discharging MOS switch 205 is activated by inputting a gate pulse from a gate pulse input section 207. Then the stored undesired electric charge is discharged from an undesired charge discharge section 206. Moreover, the adverse effect onto the screen is avoided by generating the gate pulse within the horizontal blanking period.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はビデオカメラなどに使用できる固体撮像装置に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device that can be used in video cameras and the like.

従来の技術 近年、ビデオテープレコーダにおいては、静止、コマ送
りやスロー再生等の機能が採用されている。
2. Description of the Related Art In recent years, video tape recorders have adopted functions such as still playback, frame-by-frame forwarding, and slow playback.

しかしビデオテープレコーダにおいて1フイ一ルド分の
NTSC方式ビデオ信号は、フィルムのカメラでは1/
6o秒又は1/30秒のシャッタースピードに相当する
期間の信号であるため、速く動く被写体に対しては、ビ
デオテープレコーダを静止状態等にした場合、映像のプ
レが発生する。
However, the NTSC video signal for one field in a video tape recorder is 1/1/2 in a film camera.
Since the signal has a period corresponding to a shutter speed of 60 seconds or 1/30 seconds, if the video tape recorder is kept in a stationary state for a fast-moving subject, a pre-image will occur.

固体撮像装置を用いたビデオカメラにおいてはフィルム
カメラのシャッタスピードに相当する光電変換時間を電
気的にコントロールし1/60秒よりも速くすることが
可能である。(以下、固体撮像装置の光電変換時間を電
気的にコントロールすることを電子シャッタと略称す。
In a video camera using a solid-state imaging device, the photoelectric conversion time, which corresponds to the shutter speed of a film camera, can be electrically controlled to be faster than 1/60 second. (Hereinafter, electrically controlling the photoelectric conversion time of a solid-state imaging device will be abbreviated as an electronic shutter.

) 以下図面を参照しながら上述した電子シJ−7りを実現
するための固体撮像装置の駆動方法について説明する。
) A method of driving a solid-state imaging device for realizing the above-described electronic system J-7 will be described below with reference to the drawings.

固体撮像装置の基本的な構造は第4図に示すようK、光
電変換部41、垂直転送部42、水平転送部43、信号
電荷検出部44から成る。矢印は通常の信号電荷の転送
方向を示す。第4図において45は垂直転送部42の水
平転送部3側と逆方向の一端に設けられた排出部である
The basic structure of the solid-state imaging device is shown in FIG. 4, and consists of a photoelectric conversion section 41, a vertical transfer section 42, a horizontal transfer section 43, and a signal charge detection section 44. The arrow indicates the direction of normal signal charge transfer. In FIG. 4, reference numeral 45 denotes a discharge section provided at one end of the vertical transfer section 42 in the direction opposite to the horizontal transfer section 3 side.

第5図は電子シャッタ動作時の固体撮像装置の代表的な
駆動パルスと出力の一例である。第5図において、(a
)は複合帰線消去信号、0:I)は光電変換部の信号電
荷を垂直転送部へ移す転送パルス(以下チャージパルス
と略す)、(C)は垂直転送部の信号電荷を水平転送部
へ順次移すための転送パルス(以下垂直転送パルスと略
す。)(d)は水平転送部の信号電荷を信号電荷検出部
へ移す伝送パルス(以下水平転送パルスと略す。非常に
高周波のパルス信号のため図においてはパルスの数を減
らして記載している。)(e)は固体撮像装置でからの
信号出力である。
FIG. 5 shows an example of typical drive pulses and outputs of a solid-state imaging device during electronic shutter operation. In Figure 5, (a
) is a composite blanking signal, 0:I) is a transfer pulse (hereinafter abbreviated as charge pulse) that transfers the signal charge of the photoelectric conversion section to the vertical transfer section, and (C) is a transfer pulse that transfers the signal charge of the vertical transfer section to the horizontal transfer section. The transfer pulse (hereinafter abbreviated as vertical transfer pulse) for sequential transfer (hereinafter abbreviated as vertical transfer pulse) (d) is the transfer pulse (hereinafter abbreviated as horizontal transfer pulse) that transfers the signal charge in the horizontal transfer section to the signal charge detection section.Because it is a very high frequency pulse signal, In the figure, the number of pulses is reduced.) (e) is the signal output from the solid-state imaging device.

垂直帰線期間中に第1のチャージパルス51を用いてそ
れまでに光電変換部に期間54において蓄積された映像
信号として用いない不要信号電荷を垂直転送部52へ転
送する。次に垂直転送部52を期間53の間に、第4図
の矢印と反対方向に駆動し、垂直転送部42中の信号電
荷を全て水平転送部側と逆方向の一端に設けられた排出
部45へ転送する。排出部45では、転送された信号電
荷を全てすててしまう。
During the vertical retrace period, the first charge pulse 51 is used to transfer unnecessary signal charges that are not used as a video signal and have been accumulated in the photoelectric conversion section in the period 54 to the vertical transfer section 52 . Next, the vertical transfer section 52 is driven in the direction opposite to the arrow in FIG. Transfer to 45. The discharge section 45 discards all the transferred signal charges.

その後筒2のチャージパルス52によシ第1のチャージ
パルス61の後に光電変換部41に期間63において蓄
積された信号電荷を垂直転送部62へ転送する。これ以
後次のチャージパルス61までの垂直走査期間は電子シ
ャッタを用いない場合と同様に、1水平期間毎に垂直転
送パルスによって垂直転送部42から水平転送部43へ
1水平ライン分の信号電荷が順次転送され、水平転送パ
ルスによって水平転送部43から信号電荷検出部44を
通して信号が直列に出力される。
Thereafter, the charge pulse 52 of the tube 2 transfers the signal charge accumulated in the photoelectric conversion section 41 during the period 63 after the first charge pulse 61 to the vertical transfer section 62 . After this, during the vertical scanning period until the next charge pulse 61, the signal charge for one horizontal line is transferred from the vertical transfer section 42 to the horizontal transfer section 43 by the vertical transfer pulse every horizontal period, as in the case where the electronic shutter is not used. The signals are sequentially transferred, and signals are output in series from the horizontal transfer section 43 through the signal charge detection section 44 in response to horizontal transfer pulses.

この結果、垂直走査期間中に固体撮像装置から出力され
る信号は、第6図の期間53において光電変換された信
号電荷のみであシ、1フイ一ルド期間(1/60秒)に
対し1/10〜1/2oの期間とできる。つまりこの時
間はフィルムカメラの1/600〜1/1200秒のシ
ャッタスピード:・′C相当する。
As a result, the signal output from the solid-state imaging device during the vertical scanning period is only the signal charge photoelectrically converted during the period 53 in FIG. The period can be from /10 to 1/2 o. In other words, this time corresponds to a shutter speed of 1/600 to 1/1200 seconds of a film camera.

以上の電子シャッタを用いることにより、シャッタスピ
ードが速くなった分だけのビデオカメラの感度低下が発
生するがビデオテープレコーダ再生時に、静止、コマ送
り、スロー等をおこなっても動画像に対する映像のプレ
を少なくすることができる。
By using the above-mentioned electronic shutter, the sensitivity of the video camera will be reduced by the increase in shutter speed, but even if you freeze, frame advance, slow, etc. during playback on a video tape recorder, the image will not change as compared to the moving image. can be reduced.

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、第1のチャージパ
ルス51と第2のチャージパルス52は共に垂直帰線期
間中に存在するだめ、光電変換期間53を垂直帰線期間
より長くすることはできない。
Problems to be Solved by the Invention However, in the above configuration, since both the first charge pulse 51 and the second charge pulse 52 exist during the vertical retrace period, the photoelectric conversion period 53 is separated from the vertical retrace period. It cannot be made longer.

つまり、従来例においてはシャッタスピードは垂直帰線
期間によって制限されており、1/600〜1/60秒
のシャッタスピードを実現することができないという欠
点があった。
That is, in the conventional example, the shutter speed is limited by the vertical retrace period, and there is a drawback that a shutter speed of 1/600 to 1/60 seconds cannot be achieved.

本発明は上記問題点に着目し、各光電変換素子にソース
を接続したMOSスイッチを設け、前記光電変換素子の
信号電荷の蓄積時間を任意に変化させることを目的とし
たものである。
The present invention has focused on the above-mentioned problems, and aims to provide a MOS switch whose source is connected to each photoelectric conversion element, and to arbitrarily change the signal charge accumulation time of the photoelectric conversion element.

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明は2次元的に配列
されだ光電変換素子を有する固体撮像装置において、前
記各光電変換素子にソースを接続したMOSスイッチを
設け、前記MOSスイッチのゲート電位を制御すること
により、前記光電変換素子の信号電荷の蓄積時間を電子
的に任意の時間に制御する制御手段を設けたものである
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention provides a solid-state imaging device having two-dimensionally arranged photoelectric conversion elements, including a MOS switch having a source connected to each of the photoelectric conversion elements. A control means is provided for electronically controlling the signal charge accumulation time of the photoelectric conversion element to a desired time by controlling the gate potential of the MOS switch.

作  用 本発明は上記構成により、任意の高速度電子シャッタ動
作を可能とするとともに、固体撮像素子の感度の向上が
実現されるものである。
Operation The present invention enables arbitrary high-speed electronic shutter operation and improves the sensitivity of the solid-state image sensor with the above configuration.

実施例 以下、本発明の実施例の固体撮像装置について図面を参
照しながら説明をする。
Embodiments Hereinafter, solid-state imaging devices according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の実施例の全体ブロック図を示すもので
ある。第1図において、101は光学しンズ、102は
インターライン型COD (チャージ・カップルド・デ
バイス)、103は信号処理部、104は前記インター
ライン型CODを、駆動させるための固体撮像素子駆動
回路、105は信号処理を行うためのパルス発生回路で
ある。
FIG. 1 shows an overall block diagram of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 101 is an optical lens, 102 is an interline type COD (charge coupled device), 103 is a signal processing section, and 104 is a solid-state image sensor driving circuit for driving the interline type COD. , 105 is a pulse generation circuit for signal processing.

以上のような構成のインターライン型CODを用いた固
体撮像装置について、以下第1図、第2図、第3図を用
いてその動作を説明する。
The operation of the solid-state imaging device using the interline COD configured as described above will be described below with reference to FIGS. 1, 2, and 3.

まず第1図の102に示す固体撮像素子(インターライ
ン型C0D)の内部構成を第2図を用いて簡単に説明す
る。201は光電変換素子(電荷蓄積部)、202は垂
直転送部、203は水平転送部、204は信号出力部、
205は不要電荷排出用のMOSスイッチ、206は不
要電荷排出部、207は不要電荷排出用のMOSスイッ
チのゲートパルス(HG)の入力部である。
First, the internal configuration of the solid-state image sensing device (interline type C0D) shown at 102 in FIG. 1 will be briefly explained using FIG. 2. 201 is a photoelectric conversion element (charge storage section), 202 is a vertical transfer section, 203 is a horizontal transfer section, 204 is a signal output section,
205 is a MOS switch for discharging unnecessary charges, 206 is an unnecessary charge discharging section, and 207 is a gate pulse (HG) input section of the MOS switch for discharging unnecessary charges.

第1図の101に示す光学レンズを通った光信号は、第
1図の102に示す固体撮像素子を第1図の104に示
す固体撮像素子駆動回路を通常動作させることにより、
第2図の201に示す光電変換素子に信号電荷として蓄
積され、第2図の202に示す垂直転送段及び、第2図
の203に示す水平転送段により順次転送され、第2図
の204に示す出力部より、TV信号として得る。
The optical signal that has passed through the optical lens 101 in FIG. 1 is transmitted through the solid-state image sensor shown at 102 in FIG. 1 by normally operating the solid-state image sensor drive circuit shown at 104 in FIG.
The signal charges are accumulated in the photoelectric conversion element 201 in FIG. 2, and are sequentially transferred by the vertical transfer stage 202 in FIG. 2 and the horizontal transfer stage 203 in FIG. A TV signal is obtained from the output section shown.

このとき第2図の205に示す不要電荷排出用MOSス
イッチを、第2図の207に示すゲートパルス入力部よ
り、第3図の304に示すタイミングでHG1パルスを
入力することにより動作させる。よって第3図の306
に示すaの期間に蓄積された不要電荷は、第3図の30
6に示すCのタイミングで、第2図の206に示す不要
電荷排出部より排出される。
At this time, the unnecessary charge discharge MOS switch shown at 205 in FIG. 2 is operated by inputting the HG1 pulse at the timing shown at 304 in FIG. 3 from the gate pulse input section shown at 207 in FIG. Therefore, 306 in Figure 3
The unnecessary charge accumulated during the period a shown in Fig. 3 is 30 in Fig. 3.
At timing C shown in 6, the unnecessary charge is discharged from the unnecessary charge discharge section 206 in FIG.

また、第3図の308に示すように前記HG1パルスを
水平帰線期間内に発生させることにより、画面への悪影
響を回避することができる。
Furthermore, by generating the HG1 pulse during the horizontal retrace period as shown at 308 in FIG. 3, it is possible to avoid adverse effects on the screen.

さらに第3図の306に示すbの期間に蓄積された信号
電荷は、第3図の30らに示すdのタイミングで、第2
図202に示す垂直転送段に読み出され順次転送され、
さらに第2図203に示す水平転送段により順次転送さ
れ、第2図の204に示す出力部より、高速度のTV信
号として得る。
Furthermore, the signal charges accumulated during the period b shown at 306 in FIG.
are read out and sequentially transferred to the vertical transfer stage shown in FIG. 202,
Further, the signal is sequentially transferred by the horizontal transfer stage shown at 203 in FIG. 2, and obtained as a high-speed TV signal from the output section shown at 204 in FIG.

その後、前記TV信号を、第1図の103に示す信号処
理部において、信号処理を行い高速度のNTSC信号を
得る。
Thereafter, the TV signal is subjected to signal processing in a signal processing unit shown at 103 in FIG. 1 to obtain a high-speed NTSC signal.

ここで第3図の304に示すHG1パルスを任意のタイ
ミングに可変させることにより、TV信号として得られ
る信号電荷の蓄積時間を任意の時間に制御することがで
き、高感度の高速度撮像が容易に行われることとなる。
By varying the HG1 pulse shown at 304 in FIG. 3 to an arbitrary timing, the accumulation time of the signal charge obtained as a TV signal can be controlled to an arbitrary time, making it easy to perform high-speed imaging with high sensitivity. It will be held on.

また、前記HGパルスを第3図の305に示すHG2の
タイミングで入力することにより、第3図の306に示
すaの期間に、前記光電変換素子により発生する不要電
荷を蓄積せずに順次第2図206に示す不要電荷排出部
より排出し、第3図306に示すbの期間に、前記光電
変換素子に蓄積された信号電荷を、第3図306に示す
dのタイミングで、第2図の202に示す垂直転送段に
読み出す手段を用いても、同様の効果を得ることができ
る。
In addition, by inputting the HG pulse at the timing of HG2 shown at 305 in FIG. 3, unnecessary charges generated by the photoelectric conversion element are not accumulated during the period a shown at 306 in FIG. The signal charges accumulated in the photoelectric conversion element during the period b shown in FIG. 3 306 are discharged from the unnecessary charge discharge section shown in FIG. A similar effect can be obtained by using the reading means shown in 202 in the vertical transfer stage.

発明の効果 以上のように本発明によれば、高速度の固体撮像装置の
高感度化というすぐれた効果を得ることができる。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an excellent effect of increasing the sensitivity of a high-speed solid-state imaging device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例の全体ブロック図、第2図は本
実施例の固体撮像素子の構成図、第3図は本発明の実施
例のタイミング図、第4図は従来の固体撮像素子の内部
のブロック図、第5図は従来の固体撮像素子を電子シャ
ッタで動作させる手段を説明するだめのタイミング図で
ある。 101・・・・・・光学レンズ、102・・・・・・固
体撮像素子(インターライン型CCD )、103・・
・・・・信号処理部、104・・・・・・固体撮像素子
駆動回路、105・・・・・・パルス発生回路、201
・・・・・・光電変換素子、202・・・・・・垂直転
送部、203・・・・・・水平転送部、204・・・・
・・出力部、205・・・・・・不要電荷排出用MOS
スイッチ、208・・・・・・不要電荷排出部、207
・・・・・・HG広パルス力部。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名41
−充電変換部 42−−一 噛r & 車五送 壱声 43− 木平転を飾 44=−(t−y電FT検出姉 4− 排  出  部 第4図
Fig. 1 is an overall block diagram of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a configuration diagram of a solid-state imaging device of this embodiment, Fig. 3 is a timing diagram of an embodiment of the invention, and Fig. 4 is a conventional solid-state imaging device. FIG. 5, which is a block diagram of the inside of the device, is a timing chart for explaining means for operating a conventional solid-state image pickup device using an electronic shutter. 101... Optical lens, 102... Solid-state image sensor (interline type CCD), 103...
... Signal processing unit, 104 ... Solid-state image sensor drive circuit, 105 ... Pulse generation circuit, 201
...Photoelectric conversion element, 202...Vertical transfer section, 203...Horizontal transfer section, 204...
...Output section, 205...MOS for discharging unnecessary charge
Switch, 208...Unnecessary charge discharge section, 207
...HG wide pulse force section. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person 41
- Charging converter section 42 - - 1 bit r & car 5 transmission 1 voice 43 - Decorating the rotation of the tree 44 = - (ty electric FT detection sister 4 - Ejection part Fig. 4

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)2次元的に配列された光電変換素子を有する固体
撮像装置であって、前記各光電変換素子にソースを接続
したMOSスイッチを設け、前記MOSスイッチのゲー
ト電位を制御することにより、前記光電変換素子の信号
電荷の蓄積時間を電子的に任意の時間に制御する制御手
段を有することを特徴とする固体撮像装置。
(1) A solid-state imaging device having photoelectric conversion elements arranged two-dimensionally, wherein a MOS switch is provided with a source connected to each of the photoelectric conversion elements, and the gate potential of the MOS switch is controlled. A solid-state imaging device characterized by having a control means for electronically controlling the accumulation time of signal charges of a photoelectric conversion element to an arbitrary time.
(2)MOSスイッチのゲート電位を水平帰線期間内に
変化させるように構成したことを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の固体撮像装置。
(2) The solid-state imaging device according to claim 1, characterized in that the gate potential of the MOS switch is changed within a horizontal retrace period.
(3)MOSスイッチを、光電変換素子に信号電荷を蓄
積すべき期間において遮断し、前記以外の期間では導通
させるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の固体撮像装置。
(3) The MOS switch is cut off during a period in which signal charges are to be accumulated in the photoelectric conversion element, and is made conductive during periods other than the above.
The solid-state imaging device described in .
JP61197518A 1986-08-22 1986-08-22 Solid-state image pickup device Pending JPS6352583A (en)

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ID=16375797

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