JPH02246479A - 電荷転送型固体撮像装置 - Google Patents

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、撮像領域、蓄積領域、読み出し領域を有する
電荷転送型固体Ｉｌ像装置に関するものである。

従来の技術 第３図は撮像領域１、蓄積領域２、読み出し領域３を有
する従来の電荷転送型固体撮像装置の構成図を示す、゛
撮像領域１は電荷転送素子列４および光電変換素子列５
により構成されている。！横領域２は電荷転送素子列で
構成されており、撮像領域１の電荷転送素子列４と１対
１で対応するようになっている。光電変換素子列５で光
電変換された信号電荷は一定の集積期間の後、撮像領域
１の電荷転送素子列４に移され、蓄積領域の電荷転送素
子列へ転送される。蓄積領域２へ転送された信号電荷は
１ライン毎に読み出し領域３へ移され、出力部６より読
み出される。蓄積領域２の信号電荷が読み出されている
間、光電変換素子列５では光電変換と電荷の集積がおこ
なわれている。

第４図は撮像領域１および蓄積領域２に加えられる転送
パルスΦＡｌ＋Φ。およびΦ８３．Φ、２の従来例を示
す、光電変換素子列５から隣接の電荷転送素子列４へ信
号電荷はＴ１期間内に転送パルス７によって移され、電
荷転送素子列４へ移された信号電荷は速い転送周波数で
蓄積領域２ヘフレーム転送される（７２期間）。蓄積領
域２へ移された信号電荷は転送パルス８により、１ライ
ン毎に読み出し領域３に移され、読み出される（７３期
間）、Ｔ１期間、Ｔ２期間は画像に影響しないよう垂直
ブランキング期間におこなわれ、読み出し領域３への１
ライン毎のシフトは水平ブランキング期間内でおこなわ
れる。

発明が解決しようとする課題 撮像領域に光電変換素子列、電荷転送素子列を持つ電荷
転送型固体撮像装置においては、光電変換素子列、電荷
転送素子列の面積をどのようにとるかにより、感度、取
り扱い電荷量が決まってくる。しかし、光学レンズによ
り決まってしまう撮像面積に、光電変換素子列と電荷転
送素子列を並べて配列する電荷転送型固体撮像装置にお
いては、両者を満足させるのは厳めて器しい状況にある
。

感度を高くするためには光電変換素子列の面積を大きく
する必要があるが、逆に電荷転送素子列の面積が小さく
なり、電荷転送素子列の取り扱い電荷量が少なくなると
いうことになる。特に、光電変換素子列の数が多い高画
素撮像装置においては、深刻な問題となってきており、
実用上必要な感度を持ち、取り扱い電荷量も確保できる
ことが強く望まれている。

本発明は上記問題を解決するもので、光電変換素子列の
面積を必要な感度が確保できる面積にとることのできる
電荷転送型固体撮像装置を提供することを目的とするも
のである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明の電荷転送型固体撮
像装置は、撮像領域の電荷転送素子列１列に対応して、
蓄積領域の電荷転送素子列２列を設け、光電変換素子列
からの信号電荷を１垂直ブランキング期間内に２回に分
けて読み出す手段と、読み出された信号電荷をそれぞれ
蓄積領域の２列の電荷転送素子列に分けて蓄積する手段
と、読み出し領域で信号を読み出す時には再び加え合わ
して１つの信号電荷とする手段とを設けたものである。

作用 撮像領域には水平方向に光電変換素子列、電荷転送素子
列が一組と、なって配列されているため、蓄積領域に２
列の電荷転送素子列を設けることができ、この構成によ
り蓄積領域の電荷転送素子列は撮像領域の電荷転送素子
列に比べ２倍の能力を持つことになり、取り扱える電荷
量も２倍あることになる。このことは光電変換素子列の
信号電荷を２回に分けて読み出し、最初に読み出した信
号電荷を蓄積領域の２列の電荷転送素子列の一方に、次
に読み出した信号電荷をもう一方の電荷転送素子列に蓄
積することが可能となる。したがって、光電変換素子列
の面積を必要な感度が確保できる面積にとった場合、隣
接の電荷転送素子列の取り扱い電荷量が不足しても、転
送を２回に分けておこなうこと−により光電変換素子列
の信号電荷を転送することが可能となる。そして蓄積領
域の電荷転送素子列に２列に分けて蓄積された信号電荷
は読み出↓領域では足し合わされた信号電荷として取り
出されるため、得られる信号は光電変換素子列に対応し
た元の信号となっている。

実施例 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例の電荷転送型固体撮像装置の
構成図を示し、光電変換素子列の数（画素数）が垂直４
９０個、水平１２００個で、撮像領域が２７３吋サイズ
の例を示した。第１図において、撮像領域１１は電荷転
送素子列１４および光電変換素子列１５により構成され
ている。蓄積領域１２は撮像領域１１の電荷転送素子列
１４の１列に対応して２列の電荷転送素子列１７．１８
が設けられている。１６は読み出し領域１３の出力部で
ある。

また、ｍ像領域１１と蓄積領域の間には、撮像領域１１
の電荷転送素子列１４からの信号電荷を、蓄積領域１２
対応した２列の電荷転送素子列１７．１８のどちらに転
送するかを決める選択ゲート領域１９が設けられている
。蓄積領域１２の２列の電荷転送素子列１７．１８には
、個別に駆動できる転送電極が接続されており、転送パ
ルスΦ、１．Φ、２およびΦ、１Φ、２′が印加される
。また蓄積領域１２と読み出し領域１３の間には２列の
電荷転送素子列１７．１８に蓄積された信号電極を合成
する合成ゲート領域２０が設けられている。

なお、Φ６０．ΦＡ２は撮像領域１１の転送パルス、Φ
Ｃ１，Φｃ２は読み出し領域１３の転送パルス、Φ０は
選択ゲート領域１９の転送パルス、Φヨは合成ゲート領
域２０の転送パルスである。

第２図は転送パルスΦ、３．Φ０およびΦ８１゜Φ８２
．Φ、′、Φ８２′の波形図を示す。撮像領域１１の転
送電極は光電変換素子列１５の信号電荷を隣接の電荷転
送素子列１４へ移すゲート電極と共通になっており、蓄
積領域１２へ信号電荷を転送する転送パルス電圧より高
いパルス電圧が印加される。

まず、垂直ブランキング期間内のＴｌ１期間に光電変換
素子列１５から隣接の電荷転送素子列１４へ信号電荷の
一部を移し、この信号電荷をＴ□期間に選択ゲート領域
１９を通して蓄積領域１２の一方の電荷転送素子列１７
にフレーム転送する０次に、光電変換素子列１５に残さ
れた信号電荷はＴｌ２期間に１回目の読み出し転送パル
ス電圧より高い電圧で隣接の電荷転送素子列１４へ移さ
れ、この信号電荷は１回目と同じ動作でＴ２□期間に蓄
積領域１２のもう一方の電荷転送素子列１８ヘフレーム
転送される。

これにより、光電変換素子列１５の信号電荷は蓄積領域
１２の２列の電荷転送素子列１７．１８に分けて蓄積さ
れる。この後、光電変換素子列は次の信号電荷読み出し
まで、光電変換、電荷集積を続ける。

蓄積領域１２の２列の電荷転送素子列１７．１８に蓄積
された信号電荷はＴ、の期間に合成ゲート領域２０を通
して１ライン毎に足し合わされ、読み出し領域１３に移
され、読み出し領域１３に移された信号電荷は転送パル
スにより出力部１６へ転送され、出力される。

なお１．蓄積領域１２の２列の電荷転送素子列１７゜１
８に蓄積された信号電荷の合成は、合成ゲート領域２０
によらないで、読み出し領域１３でおこなうことも可能
である。

従来の電荷転送型固体撮像装置においては、レンズ絞り
Ｆ５．６、照度２０００ＡＸで４６ｄＢの感度であった
が、本実施例ではレンズ絞りＦ５．６、照度１５００ρ
×で４６ｄＢと感度を大幅に向上させることができな、
またこの状態から撮像装置の飽和まで、従来ではレンズ
絞りで２絞りしかなかったのが、本実施例で４絞りと向
上し、グイナミナックレンジも顕著な向上を示した。

発明の効果 以上のように本発明によれば、撮像装置の光電変換素子
列の信号電荷を１垂直ブランキング期間内に２回に分け
て読み出すので、電荷転送素子列の取り扱い電荷量の面
積が小さくても、光電変換素子列の信号電荷に対する取
り扱いは確保でき、光電変換素子列の面積を大きくして
実用上必要な感度を持たせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電荷転送型固体撮像装置の
構成図、第２図は同電荷転送型固体撮像装置に使用する
転送パルスの波形図、第３図は従来の電荷転送型固体撮
像装置の構成図、第４図はその転送パルスの波形図であ
る。 １１・・・ｔｉｔ像領域、１２・・・蓄積領域、１３・
・・読み出し領域、１４・・・電荷転送素子列、１５・
・・光電変換素子列、１６・・・出力部、１７．１８・
・・蓄積領域の電荷転送素子列、１９・・・選択ゲート
領域、２０・・・合成ゲート領域、Φ□。 Φ、・・・撮像領域の印加転送パルス、Φ８１．Φ８２
゜Φ、１′、Φ、２′・・・蓄積領域の印加転送パルス
。 代理人　　　森　　本　　義　　弘 第１図 ｎ−・撮像傾城 ／Ｚ−・１饋槓緘 １３、・誂み出しｆｊ域 ／４　　電荷教送素手引 ｌり、光１！！愛校１斗ヶ１ １乙・帽力部 ／７．　／＆−・・１様領域の１２廣転送素卆列／’ｌ
　・・　望千↓（ゲ―トタ貢城 ２０−−−０成作卜幀感 第３ 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、光電変換素子列および電荷転送素子列を有する撮像
   領域と、前記撮像領域の電荷転送素子列１列に対し、２
   列の電荷転送素子列を有する蓄積領域と、読み出し領域
   とを備え、前記光電変換素子列の信号電荷を１垂直ブラ
   ンキング期間内に２回に分けて読み出す手段と、読み出
   された信号電荷をそれぞれ前記蓄積領域の２列の電荷転
   送素子列に蓄積する手段と、前記読み出し領域において
   再び合成して元の信号電荷を得る手段とを設けた電荷転
   送型固体撮像装置。