JPH0546150B2 - - Google Patents

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JPH0546150B2
JPH0546150B2 JP57021694A JP2169482A JPH0546150B2 JP H0546150 B2 JPH0546150 B2 JP H0546150B2 JP 57021694 A JP57021694 A JP 57021694A JP 2169482 A JP2169482 A JP 2169482A JP H0546150 B2 JPH0546150 B2 JP H0546150B2
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JP
Japan
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JP57021694A
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JPS58139463A (ja
Inventor
Mitsuaki Takeshita
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPS58139463A publication Critical patent/JPS58139463A/ja
Publication of JPH0546150B2 publication Critical patent/JPH0546150B2/ja
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10—Integrated devices
    • H10F39/12—Image sensors
    • H10F39/15—Charge-coupled device [CCD] image sensors
    • H10F39/153—Two-dimensional or three-dimensional array CCD image sensors

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電荷転送素子が配されて構成された固
体撮像面を有し、機械的シヤツター機構を用いる
ことなく静止画撮像出力信号を得ることができる
固体撮像装置に関する。
電荷転送素子、例えば、電荷結合素子(チヤー
ジ・カツプルド・デイバイス、以下、CCDとい
う)を利用して構成された固体撮像面を有する撮
像装置、即ち、固体撮像装置が、小形・軽量化さ
れ、低消費電力化されたテレビジヨン・カメラを
構成するものとして実用化されている。この固体
撮像装置には、フレーム転送形、インターライン
転送形、ハイブリツド転送形等と称されるいくつ
かのタイプがあるが、いずれのものも、撮像面に
多数配された受光素子の受光にもとずく光電変換
により得られる信号電荷を、CCDの動作を利用
して所定の順序で出力部へ転送することにより、
撮像出力信号を得るようにされる。
斯かる固体撮像装置で静止画撮像出力信号を得
る場合、即ち、いわゆるステイル・カメラを構成
する場合には、その撮像面の前方に、開閉可能と
された機械的シヤツターが設けられる。この機械
的シヤツターは、通常閉状態にあつて撮像時にの
み短時間開状態とされ、閉状態にあるときには撮
像面への入射光が遮られ、開状態とされたときの
み撮像面が入射光を受けて、受光素子に入射光に
応じた信号電荷が得られる。そして、このように
して得られた信号電荷の転送がなされて、そのと
きの被写体像にもとずく撮像信号が静止画撮像出
力信号として得られるようにされるのである。
しかしながら、従来の斯かる機械的シヤツター
が設けられて静止画撮像出力が得られる固体撮像
装置は、設けられるシヤツター機構が複雑になつ
て高価格となる、長期間の使用により機械精度が
劣化してシヤツターの信頼性が低下してしまう、
シヤツター機構がステイル・カメラ全体の小形化
に支障をきたす等々種々の問題点を生ぜしめてい
た。
本発明は上述の問題点に鑑み、機械的シヤツタ
ーを設けることなく静止画撮像出力信号を得るこ
とができ、しかも、その出力信号がスミアーやブ
ルーミング現象を生ずる劣化を受けないものとな
るようにされた、新規な固体撮像装置を提供する
ものである。以下、本発明の実施例について図面
を参照して説明する。
第1図は本発明に係る固体撮像装置の一例の要
部の概略構成を示す。第1図に於いて、P1及び
P2は受光素子部であり、撮像面に水平列及び垂
直列を形成して配されている。そして、受光素子
部P1は各垂直列に於ける奇数番目のものであり、
受光素子部P2は各垂直列に於ける偶数番目のも
のである。これら受光素子部P1及びP2は、入射
光を受けたときその入射光に応じた光電変換を行
つて電荷を発生せしめ、必要に応じた電荷の蓄積
を行う。受光素子部P1及びP2が形成する各垂直
列に沿つて垂直転送部3が配され、受光素子部
P1と垂直転送部3との間及び受光素子部P2と垂
直転送部3との間には、夫々、読出しゲート部
R1及びR2が形成されている。これら読出しゲー
ト部R1及びR2は、所定の電位とされるとき、受
光素子部P1及びP2の電荷を垂直転送部3へ読み
出す作用をなす。また、垂直転送部3はCCD群
で形成されており、供給される駆動信号に応じ
て、受光素子部P1及びP2からの電荷を受光素子
部P1及びP2が形成する各垂直列に沿つて転送し、
電荷の垂直転送を行う。これら、受光素子部P1
及びP2、読出しゲート部R1及びR2、垂直転送部
3等を含んで受光・垂直転送部4が構成されてお
り、この受光・垂直転送部4からは、読出しゲー
ト部R1及びR2を所定の電位にするためのゲート
電圧端子r1及びr2が導出され、さらに、垂直転送
部3に駆動信号(例えば、2相の駆動信号)を供
給するための垂直駆動信号端子v1及びv2が導出さ
れている。そして、受光・垂直転送部4の一側部
には、各垂直転送部3の一端が連結した電荷吸収
部5が配されている。
受光・垂直転送部4の電荷吸収部5側と反対側
には、各垂直転送部3の他端に隣接する、CCD
群で形成された、第一の記憶部6が配され、ま
た、第一の記憶部6に隣接して、同じくCCD群
で形成された、第二の記憶部7が配されている。
これら第一及び第二の記憶部6及び7には、例え
ば、2相の駆動信号が供給される駆動信号端子s1
及びs2、及び、t1及びt2が設けられている。さら
に、第二の記憶部7に隣接して水平転送部8が配
され、この水平転送部8の端部に出力部9が配さ
れている。そして、水平転送部8からは駆動信号
(例えば、2相の駆動信号)を供給するための水
平駆動信号端子h1及びh2が導出され、また、出力
部9から信号出力端子10が導出されている。第
一及び第二の記憶部6及び7は、供給される駆動
信号にもとずいて、垂直転送部3から転送される
電荷を所定の記憶位置まで転送して貯蔵し、ま
た、貯蔵した電荷を水平転送部8へ転送する動作
をなし、水平転送部8は、供給される駆動信号に
もとずいて、第二の記憶部7から転送される電荷
を出力部9へと転送し、電荷の水平転送を行う。
出力部9は水平転送部8から転送されてくる電荷
に応じた撮像出力信号を発生し、これが信号出力
端子10に得られる。
次に、上述の如くに構成された本発明に係る固
体撮像装置の一例により、静止画撮像出力信号が
得られる場合の動作について説明する。この場
合、受光・垂直転送部4のゲート電圧端子r1及び
r2には、夫々、ゲート電圧Vr1及びVr2が、また、
垂直駆動信号端子v1及びv2には2相の垂直駆動信
号φv1及びφv2が供給され、第一の記憶部6の駆
動信号端子s1及びs2には2相の駆動信号φ1′及び
φ2′が供給され、第二の記憶部7の駆動信号端子
t1及びt2には、同じく、2相の駆動信号φ1′及び
φ2′が選択的に供給され、さらに、水平転送部8
の水平駆動信号端子h1及びh2には2相の水平駆動
信号φh1及びφh2が供給される。
先ず、静止画撮像が行われる前の期間、即ち、
スタンバイ期間tcに於いては、第2図A及びBに
示される如く、ゲート電圧Vr1及びVr2が高レベ
ルとされ、これにより、読出しゲート部R1及び
R2は共に開状態とされる。このため、このスタ
ンバイ期間tcに受光素子部P1及びP2に得られる電
荷は、読出しゲート部R1及びR2を介して垂直転
送部3に流出される。また、このとき、第2図C
及びDに示される如く、垂直駆動信号φv1及びφv2
は夫々一定の高レベル及び低レベルをとる定常状
態とされる。従つて、垂直転送部3に於ける転送
動作は行われず、垂直転送部3はオーバーフロ
ー・ドレイン的な役目を果し、過剰な流入電荷は
電荷吸収部5へ伝わり吸収される。次に、静止画
撮像が開始されると、その初期期間tdで、第2図
C及びDに示される如く、垂直駆動信号φv1及び
φv2は、夫々、逆転送パルスd1及びd2とされ、
これにもとずき、垂直転送部3は電荷を、第一の
記憶部6とは逆方向の、電荷吸収部5へと高速転
送する。これにより、垂直転送部3の電荷が電荷
吸収部5へと掃き出される掃出し転送がなされ、
垂直転送部3内の不要電荷が一掃される。これと
ともに初期期間tdの開始時点で、第2図A及びB
に示される如く、ゲート電圧Vr1及びVr2が低レ
ベルとされ、これにより、読出しゲート部R1及
びR2は共に閉状態とされて、受光期間tsに入る。
受光期間tsに於いては、受光素子部P1及びP2に、
入射光に応じて得られる電荷が信号電荷として蓄
積される。なお、受光期間ts全体に亘つて上述の
掃出し転送が行われてもよく、その場合には、受
光期間tsに過剰の信号電荷が生じた場合に、これ
を垂直転送部3へ流出させて排除するようにする
ことができる。
所定の受光期間tsが終了すると、第一の読出し
期間tr1に入り、この期間tr1で第2図Aに示され
る如く、ゲート電圧Vr1が高レベルとされる。こ
れにより読出しゲート部R1が開状態とされて、
受光素子部P1に蓄積された信号電荷が垂直転送
部3へ読み出される。このとき、垂直駆動信号
φv1及びφv2は定常状態とされ、垂直転送部3は転
送動作を行わない。受光素子部P1は、受光素子
部P1及びP2が形成する各垂直列に於ける奇数番
目のものであつて、映像信号に於ける第一フイー
ルドの信号を形成するグループをなすものとさ
れ、従つて、第一の読出し期間tr1には、第一フ
イールドの信号を作るべき信号電荷が垂直転送部
3に読み出されることになる。続く第一の垂直転
送期間tv1には、ゲート電圧Vr1は、再び、ゲート
電圧Vr2とともに低レベルとされて読出しゲート
部R1及びR2は閉状態とされる。そして、この期
間tv1には、第2図C及びDに示される如く、垂
直駆動信号φv1及びφv2が正転送パルスt1及びt2
とされ、また、第2図E及びFに示される如く、
この期間になるまで夫々定常状態とされていた駆
動信号φ1′及びφ2′が転送パルス1′及び2′とさ
れ
て、第一の記憶部6の駆動信号端子s1及びs2に供
給される。これにより、垂直転送部3に第一の読
出し期間tr1で読み出された信号電荷が、垂直転
送部3の垂直転送動作及び第一の記憶部6の転送
動作により、第一の記憶部6へ高速転送されて、
その各水平列に貯蔵される。
次に、第二の読出し期間tr2に入り、この期間
tr2では、第2図Bに示される如く、ゲート電圧
Vr2が高レベルとされる。これにより読出しゲー
ト部R2が開状態とされて、受光素子部P2に蓄積
された信号電荷が垂直転送部3へ読み出される。
このとき、垂直駆動信号φv1及びφv2、及び、駆動
信号φ1′及びφ2′はいずれも定常状態とされ、垂直
転送部3及び第一の記憶部6は転送動作を行わな
い。受光素子部P2は、受光素子部P1及びP2が形
成する各垂直列に於ける偶数番目のものであつ
て、映像信号に於ける第二フイールドの信号を形
成するグループをなすものとされ、従つて、第二
の読出し期間tr2には、第二フイールドの信号を
作るべき信号電荷が垂直転送部に読み出されるこ
とになる。続く第二の垂直転送期間tv2には、ゲ
ート電圧Vr2は、再び、ゲート電圧Vr1とともに
低レベルとされて読出しゲート部R2及びR1は閉
状態とされる。この期間tv2には、第2図C及び
Dに示される如く、垂直駆動信号φv1及びφv2が再
度、正転送パルスt1及びt2とされ、また、第2
図E及びFに示される如く、駆動信号φ1′及び
φ2′が、再び、転送パルス1′及び2′とされて、
第
一の記憶部6の駆動信号端子s1及びs2と第二の記
憶部7の駆動信号端子t1及びt2の両者に供給され
る。これにより、第一の記憶部6に貯蔵されてい
た信号電荷が、第一及び第二の記憶部6及び7の
転送動作により、第二の記憶部7へ高速転送され
て、その各水平列に貯蔵されるとともに、垂直転
送部3に第二の読出し期間tr2で読み出された信
号電荷が、垂直転送部3の垂直転送動作及び第一
の記憶部6の転送動作により、第一の記憶部6へ
高速転送されて、その各水平列に貯蔵される。
以上の動作により、受光期間tsに於いて受光素
子部P1に得られた信号電荷が、第一フイールド
の信号を作るべき信号電荷として、第二の記憶部
7に一時的に貯蔵され、また、受光期間tsに於い
て受光素子部P2に得られた信号電荷が、第二フ
イールドの信号を作るべき信号電荷として、第一
の記憶部6に一時的に貯蔵されるのである。
そして、第二の垂直転送期間tv2後の期間には、
ゲート電圧Vr1及びVr2と垂直駆動信号φv1及びφv2
は、夫々、前述のスタンバイ期間tcと同じ定常状
態とされる。一方、駆動信号φ1′及びφ2′は、
夫々、映像信号の1水平期間の周期を有し、水平
ブランキング期間に対応する幅以下の幅を有す
る、互いに逆相のパルス(図示せず)とされて、
第一及び第二の記憶部6及び7の駆動信号端子s1
及びs2、及び、t1及びt2に供給され、第二及び第
一の記憶部7及び6に一時的に貯蔵された信号電
荷が、各水平ブランキング期間内に相当する期間
毎に両記憶部7及び6の1水平列ずつ、順次、水
平転送部8へ転送される。そして、水平転送部8
に設けられた水平駆動信号端子h1及びh2には、互
いに逆相の高周波数の転送パルス(図示せず)と
された水平駆動信号φh1及びφh2が供給されて、第
二及び第一の記憶部7及び6から水平転送部8へ
転送される両記憶部7及び6の各水平列の信号電
荷が、各水平映像期間に相当する期間に出力部9
へ転送され、信号出力端子10に第一フイールド
及び第二フイールドの信号が、順次、得られる。
この信号は、前述の受光期間tsに於いて、受光・
垂直転送部4に入射する光にもとずく2フイール
ド、即ち、1フレームの信号であつて、受光期間
tsが適切な長さに選定されることにより、1フレ
ームの静止画撮像出力信号となる。なお、上述に
於いて、受光素子部P2から読み出される信号電
荷は、受光素子部P1から読み出される信号電荷
に比して、第一の読出し期間tr1及び第一の垂直
転送期間tv1だけ長期間蓄積されたものとなるが、
これらの期間tr1及びtv1は極めて短期間であるの
で、実質的な悪影響を及ぼすものではない。
このようにして、静止画撮像出力信号が得ら
れ、受光期間tsの長さが調整されれば、機械的シ
ヤツター機構が用いられた場合のシヤツター速度
調整と同様の効果が得られることとなる。
以上説明した如く、本発明に係る固体撮像装置
によれば、機械的シヤツターを用いることなく画
静止撮像出力信号を得ることができ、ステイル・
カメラに於けるシヤツター機構に起因する諸問題
を解消することができる。また、本発明に係る固
体撮像装置により得られる静止画撮像出力信号
は、多数の受光素子部に得られる信号電荷を、フ
イールド・インターレース方式で読み出して作ら
れる第一フイールドの信号及び第二フイールドの
信号により形成されるので、垂直解像度が高いも
のとなる。さらに、これら第一フイールド及び第
二フイールドの信号を作る信号電荷は、受光素子
部から垂直転送部へ読み出された後、記憶部へ高
速で転送されて記憶部に貯蔵され、また、これら
必要な信号電荷の蓄積、転送に際して、不要電荷
や過剰電荷は垂直転送部を通じて排除されるの
で、スミアー現象やブルーミング現象として現わ
れる劣化が極めて軽減されたものとなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る固体撮像装置の一例の要
部を示す概略構成図、第2図は第1図に示される
例により静止画撮像出力信号が得られる場合の動
作説明に供される波形図である。 図中、P1及びP2は受光素子部、R1及びR2は読
出しゲート部、r1及びr2はゲート電圧端子、v1及
びv2は垂直駆動信号端子、s1,s2,t1及びt2は駆
動信号端子、h1及びh2は水平駆動信号端子、3は
垂直転送部、4は受光・垂直転送部、5は電荷吸
収部、6は第一の記憶部、7は第二の記憶部、8
は水平転送部、9は出力部、10は信号出力端子
である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 複数の水平列及び複数の垂直列を形成して配
    され、受光により信号電荷を蓄積する複数の受光
    素子部、該受光素子部が形成する複数の垂直列の
    夫々に沿つて伸び、信号電荷を転送する垂直転送
    部、上記複数の垂直列の夫々を形成する受光素子
    部のうちの奇数番目のものに蓄積された信号電荷
    を上記垂直転送部に読み出す第一のゲート部、及
    び、上記複数の垂直列の夫々を形成する受光素子
    部のうちの偶数番目のものに蓄積された信号電荷
    を上記垂直転送部に読み出す第二のゲート部を含
    む受光・垂直転送部と、 上記垂直転送部の夫々の一端側に隣接する電荷
    吸収部と、 上記垂直転送部の夫々の他端側に隣接する第一
    の記憶部と、 該第一の記憶部に隣接する第二の記憶部と、 該第二の記憶部に隣接して上記複数の水平列の
    夫々に沿つて伸びる水平転送部と、 該水平転送部に隣接し、転送されてくる信号電
    荷を撮像出力信号に変換する出力部と、 上記受光・垂直転送部及び上記第一及び第二の
    記憶部に設けられ、スタンバイ期間において、上
    記第一及び第二のゲート部に、上記受光素子部の
    夫々に得られた電荷を上記垂直転送部に流出させ
    る動作を行わせ、続く受光期間において、上記垂
    直転送部に、そこにおける電荷を上記電荷吸収部
    に転送する動作を行わせ、その後の第一の読出し
    及び垂直転送期間において、上記垂直転送部及び
    上記第一の記憶部に、上記第一のゲート部を通じ
    て上記垂直転送部に読み出された信号電荷を、上
    記第一の記憶部に転送して貯蔵する動作を行わ
    せ、続いて第二の読出し及び垂直転送期間におい
    て、上記垂直転送部及び上記第一及び第二の記憶
    部に、上記第二のゲートを通じて上記垂直転送部
    に読み出された信号電荷を、上記第一の記憶部に
    転送して貯蔵するとともに、上記第一の記憶部に
    貯蔵されていた信号電荷を上記第二の記憶部に転
    送して貯蔵する動作を行わせ、さらに、各水平ブ
    ランキング期間内に相当する期間毎に、上記第一
    及び第二の記憶部に、それらに貯蔵された信号電
    荷を、上記複数の水平列のうちの奇数番目もしく
    は偶数番目のものの夫々を形成する受光素子部に
    蓄積された信号電荷に対応する分ずつ順次上記水
    平転送部に転送する動作を行わせる駆動信号が供
    給される第一の端子群と、 上記水平転送部に設けられ、各水平映像期間に
    相当する期間において、上記水平転送部に上記第
    二の記憶部からの信号電荷を上記出力部に転送す
    る動作を行わせる駆動信号が供給される第二の端
    子群と、 を備えて構成される固体撮像装置。
JP57021694A 1982-02-13 1982-02-13 固体撮像装置 Granted JPS58139463A (ja)

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