JPH03283778A - 固体撮像素子及びそれの駆動方式 - Google Patents
固体撮像素子及びそれの駆動方式Info
- Publication number
- JPH03283778A JPH03283778A JP2084363A JP8436390A JPH03283778A JP H03283778 A JPH03283778 A JP H03283778A JP 2084363 A JP2084363 A JP 2084363A JP 8436390 A JP8436390 A JP 8436390A JP H03283778 A JPH03283778 A JP H03283778A
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- Japan
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- 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。
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〉
本発明はビデオカメラの特徴機能に有効なＣＣＤ固体撮
像素子及びそれの駆動方式に関する。
像素子及びそれの駆動方式に関する。
〈従来の技術〉
ビデオカメラの高感度化対応のためには、各種の方法が
提案・実施されている。
提案・実施されている。
例えばその一つに固体撮像素子の光学像蓄積時間を変え
る方式として、フィールド蓄積方式とフレーム蓄積方式
がある。さらに蓄積時間を長くし高感度を進めるにため
には、現行の放送システムに合わせる必要があり、従っ
て、Ａ／Ｄ 、 Ｄ／Ａ変換器とディジタルフィールド
メモリ等を必要とするすなわち、一般的には固体撮像素
子で高感度化を図るためにとり得る蓄積時間は、フィー
ルド蓄積方式で１７６０秒、フレーム蓄積方式でも１／
３０であり、これをさらに２倍に感度を上げるために、
蓄積時間を２倍に延長すると、テレビの１画面分が欠除
するため、これを補うかめの信号源として、フィールド
メモリが必要となる。
る方式として、フィールド蓄積方式とフレーム蓄積方式
がある。さらに蓄積時間を長くし高感度を進めるにため
には、現行の放送システムに合わせる必要があり、従っ
て、Ａ／Ｄ 、 Ｄ／Ａ変換器とディジタルフィールド
メモリ等を必要とするすなわち、一般的には固体撮像素
子で高感度化を図るためにとり得る蓄積時間は、フィー
ルド蓄積方式で１７６０秒、フレーム蓄積方式でも１／
３０であり、これをさらに２倍に感度を上げるために、
蓄積時間を２倍に延長すると、テレビの１画面分が欠除
するため、これを補うかめの信号源として、フィールド
メモリが必要となる。
〈発明が解決しようとする課題〉
従来技術において、固体撮像素子を用いて蓄積時間を利
用した高感度化を実施する場合には、前述の理由によっ
てフィールドメモリを必要とするが、そのためにアナロ
グからディジタルへ信号を変換した後、メモリに読み込
み、一方メモリから読み出しをするには、ディジタルか
らアナログへの変換が必要となり、システム全体として
回路規模が大きくなるという欠点がある。
用した高感度化を実施する場合には、前述の理由によっ
てフィールドメモリを必要とするが、そのためにアナロ
グからディジタルへ信号を変換した後、メモリに読み込
み、一方メモリから読み出しをするには、ディジタルか
らアナログへの変換が必要となり、システム全体として
回路規模が大きくなるという欠点がある。
本発明は上記事情に鑑みて創案されたもので、前記のよ
うな特別なメモリを追加することなりＣＣＤ固体撮像素
子の光学像の蓄積時間を延長できるようにした新規な固
体撮像素子及びそれの駆動方式を提供することを目的と
している。
うな特別なメモリを追加することなりＣＣＤ固体撮像素
子の光学像の蓄積時間を延長できるようにした新規な固
体撮像素子及びそれの駆動方式を提供することを目的と
している。
〈実施例〉
以下、図面を参照して本発明に係る一実施例を説明する
。
。
第１図は本発明に係るＣＣＤ固体撮像素子（ＣＣＤイメ
ージセンサ）の構成模式図、第２図は本考案に係る固体
撮像素子を用いた増感度応用回路のブロック図、第３図
は第２図の各部の波形図、第４図は固体撮像素子のタイ
ミングチャート、第５図はディジタルメモリを使用した
増感度方式のブロック図である。
ージセンサ）の構成模式図、第２図は本考案に係る固体
撮像素子を用いた増感度応用回路のブロック図、第３図
は第２図の各部の波形図、第４図は固体撮像素子のタイ
ミングチャート、第５図はディジタルメモリを使用した
増感度方式のブロック図である。
第１図において、１は受光部、２は垂直レジスタ部、３
はトランスファーゲート、４は第１水平レジスタ部、５
は第２水平レジスタ部、６は垂直レジスタ入力ゲート、
７は第１出力部、８は第２出力部、９は第１入力部、ｌ
Ｏは第２入力部である。
はトランスファーゲート、４は第１水平レジスタ部、５
は第２水平レジスタ部、６は垂直レジスタ入力ゲート、
７は第１出力部、８は第２出力部、９は第１入力部、ｌ
Ｏは第２入力部である。
２二で第２水平レジスタ部５、垂直レジスタ入力ゲート
６、第２出力部８、第２入力部１０を除く固体撮像素子
の動作については従来技術のものと同様である。第３図
の波形図を用いて本発明の詳細な説明する。
６、第２出力部８、第２入力部１０を除く固体撮像素子
の動作については従来技術のものと同様である。第３図
の波形図を用いて本発明の詳細な説明する。
ａ、ｂは固体撮像素子の第１水平レジスタ駆動パルス及
び第２水平レジスタ駆動パルスである。
び第２水平レジスタ駆動パルスである。
Ｃは第１出力部７、第２出力部８０図示しない電荷／電
圧変換用容量を充電するためのリセットパルスである。
圧変換用容量を充電するためのリセットパルスである。
従って、固体撮像素子の出力信号はｄのようになり、受
光部１の受光量に比例して信号がＳ３、Ｓ２、Ｓ、のよ
うになる。
光部１の受光量に比例して信号がＳ３、Ｓ２、Ｓ、のよ
うになる。
１１はサンプルホールド回路であり、固体撮像素子の出
力信号ｄをパルスｅでサンプルホールドすることにより
、サンプルホールド出力波形ｆを得る。この出力波形ｆ
は２分割される。すなわち、一つは信号処理回路１２に
入力され、ビデオ信号に処理される。他の一つは固体撮
像素子の第２入力部１０に入力される。
力信号ｄをパルスｅでサンプルホールドすることにより
、サンプルホールド出力波形ｆを得る。この出力波形ｆ
は２分割される。すなわち、一つは信号処理回路１２に
入力され、ビデオ信号に処理される。他の一つは固体撮
像素子の第２入力部１０に入力される。
第２入力部１０では、前記サンプルホールド出力波形ｆ
を電荷に変換し、後に続く第２水平レジスタ部５がこの
電荷を順次水平方向に転送する。
を電荷に変換し、後に続く第２水平レジスタ部５がこの
電荷を順次水平方向に転送する。
垂直レジスタ部２の１段分を転送し終えると、水平ブラ
ンキング期間中に垂直レジスタ部２の次の段に保持され
た電荷を第１水平レジスタ部４へ転送するが、このとき
第２水平レジスタ部５の電荷は垂直レジスタ部２へ転送
される。
ンキング期間中に垂直レジスタ部２の次の段に保持され
た電荷を第１水平レジスタ部４へ転送するが、このとき
第２水平レジスタ部５の電荷は垂直レジスタ部２へ転送
される。
増感度を２倍とする場合について説明する。
一般的には、１フイールドの画面を構成するには、垂直
レジスタ部２の信号電荷を全て読み出すためには、２４
３段すなわち、垂直レジスタ部２から第１水平レジスタ
部４へ２４３回の転送を行い、その後受光部ｌの電荷を
垂直レジスタ部２へ転送するために、トランスファーゲ
ート３を開けばよい。従って、増悪度動作をしない場合
は、トランスファーゲート３は１／６０秒ごとに開き、
垂直レジスタ部２へは、その都度受光部１から新たな信
号電荷が転送される６ 第４図のｇ ＝ｊにこの時の状態を示している９ｇは受
光部ｌに信号電荷が蓄積されてゆく様子を示している。
レジスタ部２の信号電荷を全て読み出すためには、２４
３段すなわち、垂直レジスタ部２から第１水平レジスタ
部４へ２４３回の転送を行い、その後受光部ｌの電荷を
垂直レジスタ部２へ転送するために、トランスファーゲ
ート３を開けばよい。従って、増悪度動作をしない場合
は、トランスファーゲート３は１／６０秒ごとに開き、
垂直レジスタ部２へは、その都度受光部１から新たな信
号電荷が転送される６ 第４図のｇ ＝ｊにこの時の状態を示している９ｇは受
光部ｌに信号電荷が蓄積されてゆく様子を示している。
ｈはトランスファーゲート３を開くためのパルスであっ
て、時刻ｔ０．１．−１．においてハイレベルとなり、
このとき受光部１の電荷が垂直レジスタ部２へ転送され
る。ｉは垂直レジスタ部２の電荷状態を示しており、２
４３段転送を行うと全レジスタ内の電荷が０となり、ト
ランスファーゲート３が開いた直後は全レジスタに電荷
が入っていることを示している。ｊはＣＣＤセンサの出
力信号を示すが、受光部１がｔ０〜ｔ１期間で受けた光
情報はｔＩ”’Ｌｘの期間にＣＣＤセンサより出力され
る。すなわち、光情報は１フイールド遅れて電気信号と
して出力される。
て、時刻ｔ０．１．−１．においてハイレベルとなり、
このとき受光部１の電荷が垂直レジスタ部２へ転送され
る。ｉは垂直レジスタ部２の電荷状態を示しており、２
４３段転送を行うと全レジスタ内の電荷が０となり、ト
ランスファーゲート３が開いた直後は全レジスタに電荷
が入っていることを示している。ｊはＣＣＤセンサの出
力信号を示すが、受光部１がｔ０〜ｔ１期間で受けた光
情報はｔＩ”’Ｌｘの期間にＣＣＤセンサより出力され
る。すなわち、光情報は１フイールド遅れて電気信号と
して出力される。
増感度を２倍とする駆動方式では、受光部１での受光時
間を２倍とするために、トランスファーゲート３をｌ／
３０秒ごとに開くように駆動する。１フイールドの画面
を構成するために、垂直レジスタ部２の２４３段の電荷
を全て読み出すための時間はｌ／６０秒であり、一方受
光部１からは更にｌ／６０秒経過後でなければ信号電荷
が得られない。すなわち、受光部１からは必要な画面数
の半分の画面数しか得られない、そこで、不足の画面に
ついては、前画面情報を垂直レジスタ部２を通して巡回
させることにより得る。すなわち、垂直レジスタ部２に
受光部１から電荷が転送されて後、第１水平レジスタ部
４へ垂直レジスタ部２の１段目が転送される。次に、第
１水平レジスタ部４内の電荷が第１出力部７へ転送され
ると同時に第２入力部ｌＯから第２水平レジスタ部５へ
信号電荷を転送する。
間を２倍とするために、トランスファーゲート３をｌ／
３０秒ごとに開くように駆動する。１フイールドの画面
を構成するために、垂直レジスタ部２の２４３段の電荷
を全て読み出すための時間はｌ／６０秒であり、一方受
光部１からは更にｌ／６０秒経過後でなければ信号電荷
が得られない。すなわち、受光部１からは必要な画面数
の半分の画面数しか得られない、そこで、不足の画面に
ついては、前画面情報を垂直レジスタ部２を通して巡回
させることにより得る。すなわち、垂直レジスタ部２に
受光部１から電荷が転送されて後、第１水平レジスタ部
４へ垂直レジスタ部２の１段目が転送される。次に、第
１水平レジスタ部４内の電荷が第１出力部７へ転送され
ると同時に第２入力部ｌＯから第２水平レジスタ部５へ
信号電荷を転送する。
従って、第１水平レジスタ部４が空になるのと、第２水
平レジスタ部５が全て満たされるのは同時である。次に
水平ブランキング期間中に垂直レジスタ部から第１水平
レジスタ部４へ電荷が転送される時、同時に第２水平レ
ジスタ部５から垂直レジスタ部２へ電荷が転送される。
平レジスタ部５が全て満たされるのは同時である。次に
水平ブランキング期間中に垂直レジスタ部から第１水平
レジスタ部４へ電荷が転送される時、同時に第２水平レ
ジスタ部５から垂直レジスタ部２へ電荷が転送される。
これを２４３回繰り返すことで画面１枚分の情報が２度
使用することができることになる。
使用することができることになる。
第４図のに＝ｏにこのときの状態を示している。
ｋは受光部１に信号電荷が蓄積されてゆ（状況を示して
いる。ｇに比べて２倍の蓄積時間があり、従って受光部
１に入射する光量が半分でもトランスファーゲート３が
開゛くときには、同じ出力レベルが得られる。ｌはトラ
ンスファーゲート３が開くためのパルスで、Ｌ６％ Ｆ
、ｔ４、ｔ６とｈに比べて倍の周期となっている。麟は
垂直レジスタ入力ゲート６を開くためのゲートパルスで
、トランスファーゲート３を開けるためのパルス！に引
き続いて垂直レジスタ部２の転送に同期したパルス■が
発生する。口は垂直レジスタ部２の電荷状態を示してい
る。ｔ２、ｔｌ、ｔ、では、それぞれ１７３０秒の間に
受光部１で蓄積された信号電荷がトランスファーゲート
３を開けるパルスｉによって垂直レジスタ部２へ転送さ
れる。ｔ８〜ｔ８、ｔ４〜ｔ、における垂直レジスタ部
２の電荷が読み出されることにより減少する状態を実線
ｎで示す、一方読み出された信号は２分割され、そのう
ちの一方は第２入力部１０、第２水平レジスタ部５を通
って再度垂直レジスタ部２へ転送されてくる。この状態
をｔｔ−ｗｔ、、ｔ４〜ｔＳに点線ｎで示す、ｔ、〜ｔ
４、ｔｓ−ｔｉの実線ｎは点線ｎが順次読み出されて垂
直レジスタ部２の信号電荷が減少してゆく状態を示す。
いる。ｇに比べて２倍の蓄積時間があり、従って受光部
１に入射する光量が半分でもトランスファーゲート３が
開゛くときには、同じ出力レベルが得られる。ｌはトラ
ンスファーゲート３が開くためのパルスで、Ｌ６％ Ｆ
、ｔ４、ｔ６とｈに比べて倍の周期となっている。麟は
垂直レジスタ入力ゲート６を開くためのゲートパルスで
、トランスファーゲート３を開けるためのパルス！に引
き続いて垂直レジスタ部２の転送に同期したパルス■が
発生する。口は垂直レジスタ部２の電荷状態を示してい
る。ｔ２、ｔｌ、ｔ、では、それぞれ１７３０秒の間に
受光部１で蓄積された信号電荷がトランスファーゲート
３を開けるパルスｉによって垂直レジスタ部２へ転送さ
れる。ｔ８〜ｔ８、ｔ４〜ｔ、における垂直レジスタ部
２の電荷が読み出されることにより減少する状態を実線
ｎで示す、一方読み出された信号は２分割され、そのう
ちの一方は第２入力部１０、第２水平レジスタ部５を通
って再度垂直レジスタ部２へ転送されてくる。この状態
をｔｔ−ｗｔ、、ｔ４〜ｔＳに点線ｎで示す、ｔ、〜ｔ
４、ｔｓ−ｔｉの実線ｎは点線ｎが順次読み出されて垂
直レジスタ部２の信号電荷が減少してゆく状態を示す。
１４．１．で垂直レジスタ部２内の電荷がｒＱ Ｊにな
ると、トランスファーゲート３が開いて、新しい信号電
荷が受光部１から垂直レジスタ部２へ転送される。すな
わち、受光部ｌで受けた光情報は１フイールド遅れて電
気信号として出力され、さらに次のフィールドにも同じ
信号が出力される。
ると、トランスファーゲート３が開いて、新しい信号電
荷が受光部１から垂直レジスタ部２へ転送される。すな
わち、受光部ｌで受けた光情報は１フイールド遅れて電
気信号として出力され、さらに次のフィールドにも同じ
信号が出力される。
０はＣＣＤセンサの出力を示すが、ｔ！〜ｔ１、ｔ、〜
ｔ。
ｔ。
は同一信号であり、ｔ４〜ｔ、とｔ ｓ ”’ ｔ ｂ
も同一信号となる。
も同一信号となる。
実施例では垂直レジスタ部２への信号の巡回回数を１回
としたが、２回、３回と増すことも可能である。ただし
巡回回数を増すごとにＳ／Ｈの劣化や画面の動きの連続
性に欠けることになる。
としたが、２回、３回と増すことも可能である。ただし
巡回回数を増すごとにＳ／Ｈの劣化や画面の動きの連続
性に欠けることになる。
〈発明の効果〉
本発明に係る固体撮像素子及びこれの駆動方式は以上説
明したように構成しであるので、従来、固体撮像素子の
光学像の蓄積時間を利用してビデオカメラの高感度化を
実施するためには、ディジタル変換とディジタルメモリ
を必要とし、その回路構成も複雑なものであったが、本
発明によれば特別にメモリを追加することなく、固体撮
像素子の垂直レジスタ部をアナログメモリとして利用で
きる。従って、前記のような特別なメモリを追加するこ
となく固体撮像素子の光学像の蓄積時間を延長できる。
明したように構成しであるので、従来、固体撮像素子の
光学像の蓄積時間を利用してビデオカメラの高感度化を
実施するためには、ディジタル変換とディジタルメモリ
を必要とし、その回路構成も複雑なものであったが、本
発明によれば特別にメモリを追加することなく、固体撮
像素子の垂直レジスタ部をアナログメモリとして利用で
きる。従って、前記のような特別なメモリを追加するこ
となく固体撮像素子の光学像の蓄積時間を延長できる。
第１図は本発明に係るＣＣＤ固体撮像素子（ＣＣＤイメ
ージセンサ）の構成模式図、第２図は本発明に係る固体
撮像素子を用いた増感変心用回路のブロック図、第３図
は第２図の各部の波形図、第４図は固体撮像素子のタイ
ミングチャート、第５図はディジタルメモリを使用した
増感度方式のブロック図である。 受光部 垂直レジスタ部 トランスファーゲート 第１水平レジスタ部 第２水平レジスタ部 垂直レジスタ入力ゲート ７ ・・・・第１出力部 ８ ・・・・第２出力部 ９ ・・・・第１入力部 １０・・・・第２入力部 １１・・・・サンプルホールド回路 １２・・・・信号処理回路 １３・・・・色分離回路 １４・・・・色信号処理回路 １５・・・・Ａ／Ｄ変換回路 １６・・・・ディジタルフィールドメモリ１７・・・・
Ｄ／Ａ変換回路 ａ ・・・・第１、第２水平レジスタ駆動パルスｂ ・
・・・第１、第２水平レジスタ駆動パルス・Ｃ・・・・
第１、第２出力部へ供給するリセツパルス ｄ ・・・・固体撮像素子の出力信号 ｅ ・・・・サンプルホールド用パルスｆ ・・・・サ
ンプルホールド出力波形ｇ ・・・・受光部の信号電荷
蓄積状態ｈ ・・・・トランスファーゲート用パルスト ｉ ・・・・垂直レジスタ部内の信号電荷の蓄積状態 ｊ ・・・・ＣＣＤセンサの出力信号 ｋ ・・・・受光部の信号電荷蓄積状態ｌ・・・・トラ
ンスファーゲート用パルス層 ・・・・垂直レジスタ入
力ゲート用パルスｎ ・・・・垂直レジスタ部内の信号
電荷蓄積状態０ ・・・・ＣＣＤセンサの出力信号
ージセンサ）の構成模式図、第２図は本発明に係る固体
撮像素子を用いた増感変心用回路のブロック図、第３図
は第２図の各部の波形図、第４図は固体撮像素子のタイ
ミングチャート、第５図はディジタルメモリを使用した
増感度方式のブロック図である。 受光部 垂直レジスタ部 トランスファーゲート 第１水平レジスタ部 第２水平レジスタ部 垂直レジスタ入力ゲート ７ ・・・・第１出力部 ８ ・・・・第２出力部 ９ ・・・・第１入力部 １０・・・・第２入力部 １１・・・・サンプルホールド回路 １２・・・・信号処理回路 １３・・・・色分離回路 １４・・・・色信号処理回路 １５・・・・Ａ／Ｄ変換回路 １６・・・・ディジタルフィールドメモリ１７・・・・
Ｄ／Ａ変換回路 ａ ・・・・第１、第２水平レジスタ駆動パルスｂ ・
・・・第１、第２水平レジスタ駆動パルス・Ｃ・・・・
第１、第２出力部へ供給するリセツパルス ｄ ・・・・固体撮像素子の出力信号 ｅ ・・・・サンプルホールド用パルスｆ ・・・・サ
ンプルホールド出力波形ｇ ・・・・受光部の信号電荷
蓄積状態ｈ ・・・・トランスファーゲート用パルスト ｉ ・・・・垂直レジスタ部内の信号電荷の蓄積状態 ｊ ・・・・ＣＣＤセンサの出力信号 ｋ ・・・・受光部の信号電荷蓄積状態ｌ・・・・トラ
ンスファーゲート用パルス層 ・・・・垂直レジスタ入
力ゲート用パルスｎ ・・・・垂直レジスタ部内の信号
電荷蓄積状態０ ・・・・ＣＣＤセンサの出力信号
Claims (2)
- （１）光電変換機能を有する複数の受光部と、受光部の
信号電荷を垂直方向に転送する垂直レジスタ部と、前記
受光部の信号電荷を垂直レジスタ部へ移すために受光部
と垂直レジスタ部の間に設けられたトランスファーゲー
トと、垂直レジスタ部の信号電荷を第１出力部へ転送す
るための第１水平レジスタ部と、垂直レジスタ部の第１
水平レジスタ部と反対の側に設けられた第２水平レジス
タ部と、第２水平レジスタ部と垂直レジスタ部との間に
設けた垂直レジスタ入力ゲートと、第２水平レジスタ部
の前後にそれぞれ第２入力部と第２出力部を設けたこと
を特徴とする固体撮像素子。 - （２）固体撮像素子の全受光部の信号電荷を垂直レジス
タ部へ移すための第１の読み出しパルスと、第１の読み
出しパルスにより受光部から垂直レジスタ部へ移された
信号電荷を水平同期信号に同期して垂直方向へ１段づつ
第１水平レジスタ部へ信号電荷を移す垂直転送パルスと
、第１水平レジスタ部へ信号電荷が移って後、信号電荷
を電圧に変換するための第１出力部へ信号電荷を移すた
めの水平転送パルスであって、前記水平転送パルスは第
２水平レジスタ部をも同時に駆動するパルスと、垂直レ
ジスタ入力ゲートを制御して第２水平レジスタ部の信号
電荷を垂直レジスタ部へ移す第２の読み出しパルスとか
らなることを特徴とする固体撮像素子の駆動方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2084363A JPH03283778A (ja) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | 固体撮像素子及びそれの駆動方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2084363A JPH03283778A (ja) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | 固体撮像素子及びそれの駆動方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03283778A true JPH03283778A (ja) | 1991-12-13 |
Family
ID=13828440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2084363A Pending JPH03283778A (ja) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | 固体撮像素子及びそれの駆動方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03283778A (ja) |
-
1990
- 1990-03-29 JP JP2084363A patent/JPH03283778A/ja active Pending
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