JPH04342382A - 固体撮像素子及び固体撮像素子の駆動方法 - Google Patents

固体撮像素子及び固体撮像素子の駆動方法

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JPH04342382A
JPH04342382A JP3115021A JP11502191A JPH04342382A JP H04342382 A JPH04342382 A JP H04342382A JP 3115021 A JP3115021 A JP 3115021A JP 11502191 A JP11502191 A JP 11502191A JP H04342382 A JPH04342382 A JP H04342382A
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gate
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哲也 飯塚
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、垂直レジスタが4相駆
動で、各ゲートに印加されるクロック信号が3値(読出
しレベル,高レベル,低レベル)のCCD固体撮像素子
に関し、特に、上記クロック信号のタイミングの改善に
関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、垂直レジスタが4相駆動とされ
たCCD固体撮像素子におけるフィールド読出しにおい
ては、図7に示すように、第1の駆動パルスφV1 及
び第3の駆動パルスφV3 が夫々印加される第1のゲ
ートG1 及び第3のゲートG3 に、読出し期間にお
いて、夫々読出しパルス(15V)を与えることにより
、例えば奇数フィールドにおいては、n行とn+1行に
関する各受光部からの信号電荷を、夫々第1及び第3の
ゲートG1 及びG3 下に独立して形成されたポテン
シャル井戸に転送し、その後、第2のゲートG2 下の
ポテンシャル障壁を下げることにより、第1〜第3のゲ
ートG1 〜G3 下にポテンシャル井戸を連続形成し
て、上記n行とn+1行に関する各受光部の信号電荷を
該ポテンシャル井戸にて混合するようにしている。尚、
図において、信号電荷を斜線で示す。
【0003】一方、偶数フィールドにおいては、n+1
行とn+2行に関する各受光部からの信号電荷を、夫々
第1及び第3のゲートG1 及びG3 下に独立して形
成されたポテンシャル井戸に転送し、その後、第4のゲ
ートG4 下のポテンシャル障壁を下げることにより、
第3,第4及び第1のゲートG3 ,G4 及びG1 
下にポテンシャル井戸を連続形成して、上記n+1行と
n+2行に関する各受光部の信号電荷を該ポテンシャル
井戸にて混合するようにしている。
【0004】上記例は受光部からの信号電荷についての
説明であるが、垂直レジスタ内に発生するスミア電荷や
暗信号電荷についても上記と同じ転送を行う。
【0005】次に、上記スミア電荷及び暗信号電荷の動
きについて図8〜図11を参照しながら説明する。ここ
で、図8及び図9は、奇数フィールドでの垂直レジスタ
に対する駆動パルスの出力タイミングを示すタイムチャ
ート及びその動作概念図であり、図10及び図11は、
偶数フィールドでの垂直レジスタに対する駆動パルスの
出力タイミングを示すタイムチャート及びその動作概念
図である。尚、図9及び図11において、○はスミア電
荷や暗信号電荷(以下、単にスミア電荷等と記す)を示
す。
【0006】まず奇数フィールドについてみると、t0
 時において、例えば第1組における第1及び第2のゲ
ートG1 及びG2 下にあったスミア電荷等は、t8
 時において、第2組における第1及び第2のゲートG
1 及びG2 下に転送される。このt8 時において
は、第1及び第2の駆動パルスφV1 及びφV2 が
夫々高レベル(0V)、第3及び第4の駆動パルスφV
3 及びφV4 が夫々低レベル(−9V)となってい
る。そして、次のt9 時において、第3の駆動パルス
φV3 が高レベルになることから、スミア電荷等は第
1〜第3のゲートG1 〜G3 下に転送・蓄積され、
次のt10時において、第2の駆動パルスφV2 が低
レベルになることから、スミア電荷等は第1のゲートG
1下及び第3のゲートG3 下に振り分けられる。
【0007】そして、次のt11時において、再び第2
の駆動パルスφV2 が高レベルになることから、スミ
ア電荷等は再び第1〜第3のゲートG1 〜G3 下に
転送・蓄積される。尚、t10時後の読出し期間Tにお
いて、第1及び第3のゲートG1 及びG3 に読出し
パルスpが印加されることから、各受光部からの信号電
荷(図9において、斜線で示す)は、次のt11時にお
いて、第1〜第3のゲートG1 〜G3 下に転送・蓄
積される。
【0008】次に、偶数フィールドについてみると、t
0時において、例えば第1組における第1及び第2のゲ
ートG1 及びG2 下にあったスミア電荷等は、t8
 時において、上記奇数フィールドの場合と同様に、第
2組における第1及び第2のゲートG1 及びG2 下
に転送される。そして、次のt9 時において、第3の
駆動パルスφV3 が高レベルになることから、スミア
電荷等は第1〜第3のゲートG1 〜G3 下に転送・
蓄積され、次のt10時において、第2の駆動パルスφ
V2 が低レベルになることから、スミア電荷等は第1
のゲートG1 下及び第3のゲートG3 下に振り分け
られる。
【0009】そして、次のt11時において、第4の駆
動パルスφV4 が高レベルになることから、スミア電
荷等は第3,第4及び第1のゲートG3 ,G4 及び
G1 下に転送・蓄積される。尚、t10時後の読出し
期間Tにおいて、第1及び第3のゲートG1 及びG3
 に読出しパルスpが印加されることから、各受光部か
らの信号電荷(図11において、斜線で示す)は、次の
t11時において、第3,第4及び第1のゲートG3 
,G4 及びG1 下に転送・蓄積される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
CCD固体撮像素子においては、偶数フィールドの転送
において以下のような不都合が生じる。
【0011】即ち、t10時において、第2の駆動パル
スφV2 が低レベルとなって、第2のゲート下にポテ
ンシャル障壁が形成されることから、スミア電荷等は第
1及び第3のゲートG1 及びG3 下に夫々振り分け
られる。 このスミア電荷等の振り分けは、場所によって不均一と
なる。しかし、次のt11時において、第2のゲートG
2 下のポテンシャル障壁はそのまま維持され、第4の
駆動パルスφV4 が高レベルとなって、第4のゲート
G4 下にポテンシャル井戸が形成されるため、スミア
電荷等は不均一に振り分けられた状態のまま夫々第3,
第4及び第1のゲートG3 ,G4 及びG1 下に連
続形成されたポテンシャル井戸に信号電荷と共に転送・
蓄積される。従って、画像として表示した場合、あばた
状のノイズが画面上に現れ、画質を著しく劣化させる。
【0012】尚、奇数フィールドについては、t10時
で振り分けられたスミア電荷等が次のt11時において
、再び元のポテンシャル井戸(第1〜第3のゲートG1
 〜G3 下に連続形成されたポテンシャル井戸)に転
送・蓄積されるため、上記のようなあばた状のノイズは
生じない。
【0013】本発明は、このような課題に鑑み成された
もので、その目的とするところは、各ゲートに印加する
駆動パルスの出力タイミングを改善することで、スミア
電荷等の不均一な振り分けに伴うあばた状ノイズ(分配
雑音)を完全に除去することができるCCD固体撮像素
子を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、垂直レジスタ
の各ゲートG1 〜G4 中、読出し期間Tに、2つの
ゲートG1 及びG3 を高レベルにし、他の2つのゲ
ートG2 及びG4 を低レベルとするクロックタイミ
ングを有する4相駆動のCCD固体撮像素子において、
読出し期間T直後に低レベルから高レベルに変化するゲ
ートと、読出し期間T直前に高レベルから低レベルに変
化するゲートとを同一にして構成する。
【0015】例えば、フィールド読出し方式の場合、特
に偶数フィールドにおいて、読出し期間T直後に低レベ
ルから高レベルに変化するゲートと、読出し期間T直前
に高レベルから低レベルに変化するゲートを第4のゲー
トG4 に設定する。また、フレーム読出し方式の場合
、奇数フィールドにおいては、上記ゲートを第2のゲー
トG2 に設定し、偶数フィールドにおいては、上記ゲ
ートを第4のゲートG4 に設定する。
【0016】
【作用】上述の本発明の構成によれば、読出し期間T直
前に振り分けられたスミア電荷等を、奇数フィールドの
場合と同様に、読出し期間T直後に再び元のポテンシャ
ル井戸に転送蓄積することができるため、読出し期間T
直前におけるスミア電荷等の不均一な振り分けに伴うあ
ばた状ノイズ(分配雑音)を完全に除去することができ
、画質の向上を図ることができる。
【0017】
【実施例】以下、図1〜図6を参照しながら本発明の実
施例を説明する。図1は、本実施例に係るCCD固体撮
像素子の特に偶数フィールドでの垂直レジスタに対する
駆動パルスの出力タイミングを示すタイムチャート、図
2はその動作概念図である。尚、奇数フィールドについ
ては、図8及び図9で示す動作と同一であるため、その
説明は省略する。
【0018】図1において、t0 〜t6 までは、ラ
インシフト(垂直走査)のためのクロックタイミングで
あり、通常の4相駆動タイミングである。しかして、本
例においては、読出し期間直後(t9 時)に低レベル
から高レベルに変化するゲートと、読出し期間直前(t
8 時)に高レベルから低レベルに変化するゲートとを
同一にして構成する。以下、図1に基づくスミア電荷や
暗信号電荷(以下、単にスミア電荷等と記す)の転送状
態を図2を参照しながら順次説明する。尚、図2におい
て、○はスミア電荷等を示す。
【0019】まず、t0 時において、第1及び第2の
駆動パルスφV1 及びφV2 が夫々高レベル(0V
)、第3及び第4の駆動パルスφV3 及びφV4 が
夫々低レベル(−9V)であることから、第1及び第2
のゲートG1 およびG2 下にポテンシャル井戸が連
続形成され、スミア電荷等は該ポテンシャル井戸に転送
・蓄積される。
【0020】次に、t1 時において、第3の駆動パル
スφV3 が高レベルになることから、第3のゲートG
3 下にもポテンシャル井戸が形成され、スミア電荷等
は、第1〜第3のゲートG1 〜G3 下に連続形成さ
れたポテンシャル井戸に転送・蓄積される。
【0021】次に、t2 時において、第1の駆動パル
スφV1 が低レベルになることから、第1のゲートG
1 下にポテンシャル障壁が形成され、スミア電荷等は
、第2及び第3のゲートG2 及びG3 下に連続形成
されたポテンシャル井戸に転送・蓄積される。
【0022】次に、t3 時において、第4の駆動パル
スφV4 が高レベルになることから、第4のゲートG
4 下にポテンシャル井戸が形成され、スミア電荷等は
、第2〜第4のゲートG2 〜G4 下に連続形成され
たポテンシャル井戸に転送・蓄積される。
【0023】次に、t4 時において、第2の駆動パル
スφV2 が低レベルになることから、第2のゲートG
2 下にポテンシャル障壁が形成され、スミア電荷等は
、第3及び第4のゲートG3 及びG4 下に連続形成
されたポテンシャル井戸に転送・蓄積される。
【0024】次に、t5 時において、第1の駆動パル
スφV1 が高レベルになることから、第1のゲートG
1 下にポテンシャル井戸が形成され、スミア電荷等は
、第3,第4及び第1のゲートG3 ,G4 及びG1
 下に連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積さ
れる。
【0025】次に、t6 時において、第3の駆動パル
スφV3 が低レベルになることから、第3のゲートG
3 下にポテンシャル障壁が形成され、スミア電荷等は
、第4及び第1のゲートG4 及びG1 下に連続形成
されたポテンシャル井戸に転送・蓄積される。
【0026】次に、t7 時において、第3の駆動パル
スφV3 が高レベルになることから、第3のゲートG
3 下にポテンシャル井戸が形成され、スミア電荷等は
、第3,第4及び第1のゲートG3 ,G4 及びG1
 下に連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積さ
れる。即ち、上記t5 時と同じ電荷蓄積状態となる。
【0027】次に、読出し期間T直前のt8 時におい
て、第4の駆動パルスφV4 が低レベルになることか
ら、第4のゲートG4 下にポテンシャル障壁が形成さ
れ、スミア電荷等は、夫々独立に形成された第3及び第
1のゲートG3 及びG1 下のポテンシャル井戸に振
り分けられる。この振り分け状態、即ちスミア電荷等の
分配のされ方は場所により不均一である。
【0028】その後、次の読出し期間Tのta 時及び
tb 時において、第1及び第3のゲートG1 及びG
3 に順次読出しパルスp(15V)が印加され、例え
ばn+1行及びn+2行に関する各受光部の信号電荷が
夫々対応する第1及び第3のゲートG1 及びG3 下
のポテンシャル井戸に転送・蓄積される。尚、図2にお
いて、信号電荷を斜線で示す。
【0029】次に、読出し期間T直後のt9 時におい
て、第4の駆動パルスφV4 が再び高レベルになるこ
とから、第4のゲートG4下に再度ポテンシャル井戸が
形成され、スミア電荷等は、再び第3,第4及び第1の
ゲートG3 ,G4 及びG1 下に連続形成されたポ
テンシャル井戸に転送・蓄積される。即ち、上記t7 
時と同じ電荷蓄積状態となる。信号電荷も第3,第4及
び第1のゲートG3 ,G4 及びG1 下のポテンシ
ャル井戸に転送・蓄積される。
【0030】その後は、各ゲートG1 〜G4 に夫々
位相の異なる4相の駆動パルスφV1 〜φV4 が印
加されて、信号電荷を水平レジスタ側へ順次転送する。
【0031】上述のように、本例によれば、t7 時に
おいて、第3,第4及び第1のゲートG3 ,G4 及
びG1 下に連続形成されたポテンシャル井戸に転送・
蓄積されていたスミア電荷等が、読出し期間T直前のt
8 時において、夫々独立して形成された第1及び第3
のゲートG1 及びG3 下のポテンシャル井戸に不均
一に振り分けられたとしても、奇数フィールドの場合と
同様に、読出し期間T直後のt9 時において、再び元
のポテンシャル井戸、即ちt7 時と同じ第3,第4及
び第1のゲートG3 ,G4 及びG1 下のポテンシ
ャル井戸に転送蓄積することができる。従って、従来発
生していた読出し期間T直前におけるスミア電荷等の不
均一な振り分けに伴うあばた状ノイズ(分配雑音)を完
全に除去することができ、画質の向上を図ることができ
る。
【0032】上記実施例は、フィールド読出しの場合を
示したが、フレーム読出しのCCD固体撮像素子にも適
用することができる。
【0033】次に、フレーム読出しに適用した他の実施
例について、図3〜図6を参照しながら説明する。ここ
で、図3は、奇数フィールドでの垂直レジスタに対する
駆動パルスの出力タイミングを示すタイムチャート、図
4はその動作概念図である。また、図5は、偶数フィー
ルドでの垂直レジスタに対する駆動パルスの出力タイミ
ングを示すタイムチャート、図6はその動作概念図であ
る。
【0034】まず、奇数フィールドについて説明すると
、t0 時において、例えば第1組における第1及び第
2のゲートG1 及びG2下にあったスミア電荷等は、
t8 時において、第2組における第1及び第2のゲー
トG1 及びG2 下に転送・蓄積される。このt8 
時においては、第1及び第2の駆動パルスφV1 及び
φV2 が夫々高レベル、第3及び第4の駆動パルスφ
V3 及びφV4 が夫々低レベルとなっている。
【0035】次に、t9 時において、第3の駆動パル
スφV3 が高レベルになることから、スミア電荷等は
、第1〜第3のゲートG1〜G3 下に連続形成された
ポテンシャル井戸に転送・蓄積される。
【0036】次に、読出し期間T直前のt10時におい
て、第2の駆動パルスφV2 が低レベルになることか
ら、スミア電荷等は、夫々独立に形成された第1及び第
3のゲートG1 及びG3 下のポテンシャル井戸に振
り分けられる。この振り分け状態、即ちスミア電荷等の
分配のされ方は場所により不均一である。
【0037】その後、次の読出し期間Tのta 時にお
いて、第1のゲートG1 に読出しパルスpが印加され
、例えば奇数行に関する各受光部の信号電荷が各第1の
ゲートG1 下のポテンシャル井戸に転送・蓄積される
。尚、図4において、信号電荷を斜線で示す。
【0038】次に、読出し期間T直後のt11時におい
て、第2の駆動パルスφV2 が再び高レベルになるこ
とから、第2のゲートG2下に再度ポテンシャル井戸が
形成され、スミア電荷等は、再び第1〜第3のゲートG
1 〜G3 下に連続形成されたポテンシャル井戸に転
送・蓄積される。即ち、上記t9 時と同じ電荷蓄積状
態となる。信号電荷も第1〜第3のゲートG1 〜G3
 下のポテンシャル井戸に転送・蓄積される。
【0039】その後は、各ゲートG1 〜G4 に夫々
位相の異なる4相の駆動パルスφV1 〜φV4 が印
加されて、奇数行の受光部に関する信号電荷を水平レジ
スタ側へ順次転送する。
【0040】次に、偶数フィールドについて説明すると
、t0 時において、例えば第1組における第1及び第
2のゲートG1 及びG2下にあったスミア電荷等は、
t6 時において、第1組における第4のゲートG4 
下及び第2組の第1のゲートG1 下に連続形成された
ポテンシャル井戸に転送・蓄積される。このt6 時に
おいては、第1及び第4の駆動パルスφV1 及びφV
4 が夫々高レベル、第2及び第3の駆動パルスφV2
 及びφV3 が夫々低レベルとなっている。
【0041】次に、t7 時において、第3の駆動パル
スφV3 が高レベルになることから、スミア電荷等は
、第3,第4及び第1のゲートG3 ,G4 及びG1
 下に連続形成されたポテンシャル井戸に転送・蓄積さ
れる。
【0042】次に、読出し期間T直前のt8 時におい
て、第4の駆動パルスφV4 が低レベルになることか
ら、スミア電荷等は、夫々独立に形成された第3及び第
1のゲートG3 及びG1 下のポテンシャル井戸に振
り分けられる。この振り分け状態、即ちスミア電荷等の
分配のされ方は場所により不均一である。
【0043】その後、次の読出し期間Tのta 時にお
いて、第3のゲートG3 に読出しパルスpが印加され
、例えば偶数行に関する各受光部の信号電荷が各第3の
ゲートG3 下のポテンシャル井戸に転送・蓄積される
【0044】次に、読出し期間T直後のt9 時におい
て、第4の駆動パルスφV4 が再び高レベルになるこ
とから、第4のゲートG4下に再度ポテンシャル井戸が
形成され、スミア電荷等は、再び第3,第4及び第1の
ゲートG3 ,G4 及びG1 下に連続形成されたポ
テンシャル井戸に転送・蓄積される。即ち、上記t7 
時と同じ電荷蓄積状態となる。信号電荷も第3,第4及
び第1のゲートG3 ,G4 及びG1 下のポテンシ
ャル井戸に転送・蓄積される。
【0045】その後は、各ゲートG1 〜G4 に夫々
位相の異なる4相の駆動パルスφV1 〜φV4 が印
加されて、偶数行の受光部に関する信号電荷を水平レジ
スタ側へ順次転送する。
【0046】この他の実施例によれば、まず、奇数フィ
ールド読出しの場合、t9 時において、第1〜第3の
ゲートG1 〜G3 下に連続形成されたポテンシャル
井戸に転送・蓄積されていたスミア電荷等が、読出し期
間T直前のt10時において、夫々独立して形成された
第1及び第3のゲートG1 及びG3 下のポテンシャ
ル井戸に不均一に振り分けられたとしても、読出し期間
T直後のt11時において、再び元のポテンシャル井戸
、即ちt9 時と同じ第1〜第3のゲートG1 〜G3
 下に連続形成されたポテンシャル井戸に転送蓄積する
ことができる。
【0047】また、偶数フィールド読出しの場合、t7
 時において、第3,第4及び第1のゲートG3 ,G
4 及びG1 下に連続形成されたポテンシャル井戸に
転送・蓄積されていたスミア電荷等が、読出し期間T直
前のt8 時において、夫々独立して形成された第1及
び第3のゲートG1 及びG3 下のポテンシャル井戸
に不均一に振り分けられたとしても、上記奇数フィール
ドの場合と同様に、読出し期間T直後のt9 時におい
て、再び元のポテンシャル井戸、即ちt7 時と同じ第
3,第4及び第1のゲートG3 ,G4 及びG1 下
のポテンシャル井戸に転送蓄積することができる。
【0048】従って、このフレーム読出し方式の場合に
おいても、従来発生していた読出し期間T直前における
スミア電荷等の不均一な振り分けに伴うあばた状ノイズ
(分配雑音)を完全に除去することができ、画質の向上
を図ることができる。
【0049】
【発明の効果】本発明に係るCCD固体撮像素子によれ
ば、各ゲートに印加する駆動パルスの出力タイミングを
改善することで、簡単にスミア電荷等の不均一な振り分
けに伴うあばた状ノイズ(分配雑音)を完全に除去する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例に係るフィールド読出し方式のCCD
固体撮像素子における偶数フィールドでの垂直レジスタ
に対する駆動パルスの出力タイミングを示すタイムチャ
ート。
【図2】本実施例に係るフィールド読出し方式のCCD
固体撮像素子における偶数フィールドでの垂直レジスタ
の電荷転送動作を示す動作概念図。
【図3】他の実施例に係るフレーム読出し方式のCCD
固体撮像素子における奇数フィールドでの垂直レジスタ
に対する駆動パルスの出力タイミングを示すタイムチャ
ート。
【図4】他の実施例に係るフレーム読出し方式のCCD
固体撮像素子における奇数フィールドでの垂直レジスタ
の電荷転送動作を示す動作概念図。
【図5】他の実施例に係るフレーム読出し方式のCCD
固体撮像素子における偶数フィールドでの垂直レジスタ
に対する駆動パルスの出力タイミングを示すタイムチャ
ート。
【図6】他の実施例に係るフレーム読出し方式のCCD
固体撮像素子における偶数フィールドでの垂直レジスタ
の電荷転送動作を示す動作概念図。
【図7】フィールド読出し方式のCCD固体撮像素子に
おける奇数フィールド及び偶数フィールドでの垂直レジ
スタの動きを示す動作概念図。
【図8】従来例に係るフィールド読出し方式のCCD固
体撮像素子における奇数フィールドでの垂直レジスタに
対する駆動パルスの出力タイミングを示すタイムチャー
ト。
【図9】従来例に係るフィールド読出し方式のCCD固
体撮像素子における奇数フィールドでの垂直レジスタの
電荷転送動作を示す動作概念図。
【図10】従来例に係るフィールド読出し方式のCCD
固体撮像素子における偶数フィールドでの垂直レジスタ
に対する駆動パルスの出力タイミングを示すタイムチャ
ート。
【図11】従来例に係るフィールド読出し方式のCCD
固体撮像素子における偶数フィールドでの垂直レジスタ
の電荷転送動作を示す動作概念図。
【符号の説明】
φV1   第1の駆動パルス φV2   第2の駆動パルス φV3   第3の駆動パルス φV4   第4の駆動パルス G1   第1のゲート G2   第2のゲート G3   第3のゲート G4   第4のゲート T  読出し期間 p  読出しパルス

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  垂直レジスタの各ゲート中、読出し期
    間に、2つのゲートを高レベルにし、他の2つのゲート
    を低レベルとするクロックタイミングを有する4相駆動
    のCCD固体撮像素子において、読出し期間直後に低レ
    ベルから高レベルに変化するゲートが、読出し期間直前
    に高レベルから低レベルに変化するゲートと同一である
    ことを特徴とするCCD固体撮像素子。
JP3115021A 1991-05-20 1991-05-20 固体撮像素子及び固体撮像素子の駆動方法 Expired - Lifetime JP3024255B2 (ja)

Priority Applications (1)

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