JPH0771232B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPH0771232B2
JPH0771232B2 JP59106366A JP10636684A JPH0771232B2 JP H0771232 B2 JPH0771232 B2 JP H0771232B2 JP 59106366 A JP59106366 A JP 59106366A JP 10636684 A JP10636684 A JP 10636684A JP H0771232 B2 JPH0771232 B2 JP H0771232B2
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俊之 秋山
紀雄 小池
健治 伊藤
武 荻野
脩策 長原
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • HELECTRICITY
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    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、光ダイオード等で発生した信号電荷を蓄積し
ておく静電容量列からなる信号電荷蓄積部とそれにつな
がる電荷転送素子を有する固体撮像装置の構造とその駆
動方法に関するものである。
〔発明の背景〕
電荷結合素子(CCD)を用いた、光ダイオードからなる
光電変換部を有するフレームトランスフア=インターラ
イン型固体撮像装置(F.I.T.)の一例を第1図に示す
(テレビジヨン学会1983年全国大会予稿集3−10)。
400は受光部で、入射光を信号電荷に変換し蓄積する光
電変換素子群600と、各々光電変換素子部に蓄積した電
荷を垂直方向の矢印の方向に転送するための電荷結合素
子(CCD)101,102……10Nおよび光電変換素子から電荷
結合素子に信号電荷を移すスイツチ用MOS・FET(以下ス
イツチMOSTと略記する)206から成る。
以下ここでは一般のCCDにおける2行同時読み出し法
(テレビジヨン学会技術報告ED691)により、2行の信
号電荷を同時に読み出す場合についてその駆動方法を概
説する。光電変換素子群600に蓄積した信号電荷(以下
l行目のダイオードにある信号電荷をSlと書く)は端子
200に加えるパルスφVOによってON状態になつたスイツ
チMOST206を通して電荷結合素子101,102……10Nに移
す。そして隣り合う2行(例えば1行目と2行目,3行目
と4行目……)の光ダイオードにあつた信号電荷(S1
S2,S3とS4,……)を互に混ぜ、端子201〜204に加える
パルスφv1〜φv4によつて順次矢印方向に転送して蓄積
部700に蓄積する。以上の操作をテレビ信号の垂直帰線
期間内に行ない、映像期間においては端子301〜304に加
えるパルスφM1〜φM4によつて蓄積部700内の信号電荷
を水平帰線期間ごとに順次水平方向の電荷結合素子300
に移し、水平映像期間に端子207に加えるパルスφHによ
つて出力回路500を通して出力端子205からビデオ信号と
して出力する。
ところで第1図の装置では垂直方向のCCDを4つの電極
(光電変換素子群1行当り2電極)からなる4相タイプ
のCCDで構成しているため信号電荷は4電極当りに1つ
しか転送できない。そのため隣り合う2行の信号電荷を
各独立に転送できないため1つにまとめて転送してい
る。
この影響は第1図の装置を使用して単板カラー撮像装置
を構成するとき、解像度の劣化やモワレとなつて現われ
る。従つて1フイールドごとに全ての光電変換素子群の
信号電荷を互に独立に読み出す必要がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、この様な従来の欠点を改善するため、
受光部内にある垂直方向のCCDの段数あるいは本数を増
すことなく、全ての画素(光電変換素子)の信号電荷を
独立に読み出すことができ、合わせて垂直方向のCCDの
ダイナミツクレンジを増大することができるフレームト
ランスフア=インターライン型固体撮像装置とその駆動
方法を提供することにある。
〔発明の概要〕
上記の目的を達成するための本発明は、光電変換素子か
ら垂直方向のCCDに信号電荷を移すスイツチMOST206を各
行ごとにシフトレジスタによつて独立に動作できる構造
を設けたこと、受光面400を挾んで上側および下側に各
々光電変換素子数の半分あるいはそれ以上の信号電荷を
蓄積できる蓄積部とその信号電荷を読み出す水平方向の
CCDを設けること、および下側の蓄積部に転送した信号
電荷も上側の蓄積部の信号電荷同様に番号の若い行(受
光部上部の行)から読み出せるように番号の若い行を水
平方向のCCDに近い位置に蓄積するようにする駆動方法
に特徴がある。
〔発明の実施例〕
以下実施例により、本発明を詳細に説明する。第2図は
本発明による固体撮像装置の構造を示す図である。100
は一行おきのスイツチMOSTのゲート(例えば奇数行)を
順次独立に開閉するための垂直シフトレジスタであり端
子212に加えるパルスφVTを選択して各行のスイツチMOS
Tのゲートに加える。一方残りの行(例えば偶数行)の
スイツチMOSTのゲートには端子200にパルスφV0を加
え、一斉に開閉できるようにする。700,700′はともに
受光部の垂直方向のCCDと同様の構造を持つ蓄積部、ま
た300,300′は水平方向のCCD、500,500′は出力回路で
ある。
第2図において光ダイオード内の信号電荷はテレビ信号
の垂直帰線期間の間に、上下蓄積部に示す。すなわちφ
V0パルスで制御するスイツチMOSTにつながる偶数行の光
ダイオード信号電荷は上側の蓄積部700に、φVTパルス
で制御するスイツチMOSにつながる奇数行の光ダイオー
ド信号電荷を下側の蓄積部700′に移す。しかる後テレ
ビ信号の映像期間に上下蓄積部にある信号電荷を番号の
若い行の信号電荷から順に読み出しビデオ信号として取
り出す。
第3図に上記操作を行なうための駆動方法の一例を示
す。まず垂直帰線期間に入つたとき、端子201,202をOFF
状態に保つ一方端子203,204にφV3パルス401,φV4パル
ス402を加えてON状態にし、端子203,204につながる垂直
方向のCCDの電極下のみに電荷蓄積可能な状態にする。
そして端子200にφV0パルス403を加え偶数行の光ダイオ
ードの信号電荷を垂直方向のCCDに移す。その後端子201
〜204にφV1〜φV4パルス404を加えると同時に端子301
〜304にφV1〜φV4と同じφM1〜φM4パルス405を加え、
上側の蓄積部700に転送する。ただし蓄積部は偶数行の
信号電荷(従つて光ダイオード数の半分あるいはそれ以
上の数)を全て蓄積できるようにしておく。そして端子
301,302をON状態に保ちこれにつながる電極下に偶数行
の信号電荷を蓄積する。
次に奇数行の光ダイオードの信号電荷の転送はシフトレ
ジスタ100を使用して行なう。すなわちまず端子207にφ
inパルス406を加えると同時に端子211にシフトレジスタ
のクロツクφvsパルス417を加え信号電荷を読み出す行
を決めるスイツチMOST221をON状態にする。そして端子2
01,202がφV1,φV2パルス411,412によつてON状態にあ
る時、端子212にφVTパルス413を加えて1行目の光ダイ
オードにある信号電荷S1のみ垂直方向のCCDに取り出
す。この時の状態を第4図(b)に模式的に示す。第4
図は1本の垂直方向のCCD10Nのみ取り上げて示したもの
で各段は垂直方向のCCD内の端子201〜204につながる各
電極下の領域を示す。また図中(×)印で示す領域はそ
の上の領域の電極がON状態にあり電荷を蓄積できる状態
にあるがその中にまだ電荷が無い状態を示している。パ
ルス413を加えた後φV1〜φV4パルス414を加えて信号電
荷S1を下方に8段転送する。この時端子211にφVSパル
ス427を加えてシフトレジスタ100を1段進めた後φVT
ルス423を加えて3行目の光ダイオードの信号電荷S3
電荷S1より上の領域に取り出す(第4図(C))。そし
て再びパルス424によつて下方に8段転送する。以下同
様に奇数行にある光ダイオードの信号電荷S1,S3,S5
……を取り出す。また同時に端子301′〜304′にはφV1
〜φV4パルスと同じφM1′〜φM4′パルス415を加え下
側の蓄積部700′に転送する。そして端子303′,304′を
ON状態に保ちこれにつながる電極下に奇数行の信号電荷
を水平方向のCCD300′に近い方からS1,S3,S5……と順
に蓄積する。
すなわち以上の操作によつて奇数行の信号電荷は蓄積部
700′内において1行目,3行目,5行目……の順に水平方
向のCCD300′に近い位置に、偶数ラインの信号電荷は蓄
積部700内において2行目,4行目,6行目……の順に水平
方向のCCD300に近い位置に蓄積されるため、番号の若い
行の信号電荷から順次読み出すことができる。この後垂
直映像期間内において水平帰線期間ごとに蓄積部内の信
号電荷を上下各々1行ずつ水平方向のCCD300,300′に移
すとともに水平映像期間に読み出すことにより、2行の
信号電荷を各々独立に読み出すことができる。
また本発明によれば第1図の従来装置の駆動方法のよう
に2行分の信号電荷をまとめることなく、1行ごとに別
々の領域に蓄積して転送するため実質的な垂直方向のCC
Dダイナミツクレンジが従来方式よりほぼ2倍に増大さ
れる。
なお以上垂直方向のCCDが4相タイプの場合についての
み述べたが、垂直方向のCCDは3相タイプなど一般に上
下両方向転送可能な電荷結合素子であればよい。また信
号の転送順序は偶数行,奇数行のいずれを先に読み出し
てもよい。
ところで第4図(×)印で示した領域には光ダイオード
部で発生した電荷の一部がスイツチMOST206を通らず直
接垂直方向のCCDにもれむことによつて発生するスメア
電荷が蓄積する。この電荷は信号電荷に混入して読み出
され画面縦方向に白い帯状に表われ画質を劣化させる
(従来装置においても同様にして生じる。)。
上記の実施例では奇数行の信号電荷を取り出し初める
(第3図パルス413を加える前)直前、垂直方向のCCDの
2電極をON状態に保ち、スメア電極を保持する場合につ
いて示した。しかしパルス413を加える前に一度垂直方
向のCCDの4本の電極を同時にOFF状態にして電荷を保持
できない状態にする、あるいは垂直方向のCCDを下方に
1度高速駆動してスメア電荷を除去しておくことによつ
てさらにスメアを低減することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したごとく、本発明によれば受光部内の垂直方
向のCCDの段数あるいは本数を増ことなく、全画素(光
電変換素子)の信号電荷をフイールドごとに読み出すこ
とができ、合わせて垂直方向のCCDのダイナミツクレン
ジを従来のフレームトランスフア=インターライン型固
体撮像装置よりほぼ2倍に増大することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のフレームトランスフア=インターライン
型固体撮像装置の構成図、第2図は本発明によるフレー
ムトランスフア=インターライン型固体撮像装置の構成
図、第3図はその駆動方向を示す図、第4図はその駆動
方法における電荷転送の様子を説明するための図であ
る。 100……垂直シフトレジスタ、101,102,10N……垂直方向
のCCD、206……スイツチ用MOS・FET、300,300′……水
平方向のCCD、600……光ダイオード。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荻野 武 茨城県勝田市大字稲田1410番地 株式会社 日立製作所東海工場内 (72)発明者 長原 脩策 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−89456(JP,A) 特開 昭58−97971(JP,A) 特開 昭57−132481(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2次元的に配列された複数個の光電変換素
    子群と、該光電変換素子群に蓄積された信号電荷を垂直
    方向に転送する複数の電荷転送素子と、該光電変換素子
    群から該垂直方向の電荷転送素子に信号電荷を移すため
    のスイッチ用ゲート群と、該光電変換素子群から取り出
    した信号電荷を一時蓄積しておくための蓄積部と、該蓄
    積部の信号電荷を1水平期間ごとに1行ずつ読み出す電
    荷転送素子とからなる固体撮像装置において、1行おき
    のスイッチ用ゲートを行ごとに独立に駆動できる水平方
    向の配線と該配線に所定の順序でパルス電圧を加えるた
    めの垂直方向のシフトレジスタと、該光電変換素子群と
    該垂直方向の電荷転送素子からなる受光部の上方と下方
    に各々蓄積部と水平方向に転送するための電荷転送素子
    を設け、上記光電変換素子群からの電荷の読み出しを画
    面上方のラインから順に読み出せるように、偶数ライン
    の読み出しタイミングでは各光電変換素子群から上記垂
    直方向の電荷転送素子にそのまま電荷の読み出しをおこ
    ない、奇数ラインの読み出しタイミングでは画面上方の
    光電変換素子からの電荷を読み出した後、下方の蓄積部
    の方向へ4ライン分転送したし、順次の下方の光電変換
    素子からの電荷を読み出すことによって、上記各蓄積部
    には画面上方のラインの電荷がインターレースした形で
    読み出せるようにしたことを特徴とする固体撮像装置。
JP59106366A 1984-05-28 1984-05-28 固体撮像装置 Expired - Lifetime JPH0771232B2 (ja)

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JPS60250787A JPS60250787A (ja) 1985-12-11
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2532583B2 (ja) * 1988-06-09 1996-09-11 松下電子工業株式会社 固体撮像装置
JP2693684B2 (ja) * 1992-03-24 1997-12-24 池上通信機株式会社 テレビジョンカメラ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5897971A (ja) * 1981-12-04 1983-06-10 Sanyo Electric Co Ltd 固体撮像装置
JPS5989456A (ja) * 1982-11-15 1984-05-23 Toshiba Corp 固体撮像装置

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