JPH089259A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPH089259A JPH089259A JP6137484A JP13748494A JPH089259A JP H089259 A JPH089259 A JP H089259A JP 6137484 A JP6137484 A JP 6137484A JP 13748494 A JP13748494 A JP 13748494A JP H089259 A JPH089259 A JP H089259A
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- JP
- Japan
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- solid
- ccd solid
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 オーバーフロードレイン電圧を１垂直走査期
間内で非線形に変化させることにより、ＣＣＤ固体撮像
素子の出力が飽和レベルとならないようにしてダイナミ
ックレンジを広げることを目的とする。 【構成】 入射光を光電変換し映像信号として出力する
カメラシステムにおいて、入射光を信号電荷に光電変換
するＣＣＤ固体撮像素子７と、ＣＣＤ固体撮像素子７を
駆動するためのタイミング信号発生器１と、このタイミ
ング信号発生器１が発生するＣＣＤ固体撮像素子７に対
する読み出しパルスを検出する検出部２と、この検出部
２が検出した読み出しパルスの１垂直走査期間内で非線
形に変化する電圧波形を発生させ、ＣＣＤ固体撮像素子
７に印加するオーバーフロードレイン電圧発生部６とを
備えて構成される。
間内で非線形に変化させることにより、ＣＣＤ固体撮像
素子の出力が飽和レベルとならないようにしてダイナミ
ックレンジを広げることを目的とする。 【構成】 入射光を光電変換し映像信号として出力する
カメラシステムにおいて、入射光を信号電荷に光電変換
するＣＣＤ固体撮像素子７と、ＣＣＤ固体撮像素子７を
駆動するためのタイミング信号発生器１と、このタイミ
ング信号発生器１が発生するＣＣＤ固体撮像素子７に対
する読み出しパルスを検出する検出部２と、この検出部
２が検出した読み出しパルスの１垂直走査期間内で非線
形に変化する電圧波形を発生させ、ＣＣＤ固体撮像素子
７に印加するオーバーフロードレイン電圧発生部６とを
備えて構成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置に関し、
特にＣＣＤ（電荷結合素子）を用いた固体撮像素子のダ
イナミックレンジに関する。
特にＣＣＤ（電荷結合素子）を用いた固体撮像素子のダ
イナミックレンジに関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、インターライン転送方式のＣＣ
Ｄ固体撮像素子のブロック図であり、同図に示すよう
に、画素単位で２次元配列され、入射光を信号電荷に光
電変換して蓄積するフォトセンサ（受光部）２１と、こ
れらフォトセンサ２１の垂直列毎に配設され、かつ読出
しゲート２２を介して読み出された信号電荷を垂直転送
する垂直レジスタ（垂直電荷転送部）２３とによって撮
像領域２４が構成されている。垂直レジスタ２３は、フ
ォトセンサ２１から読み出された信号電荷を１水平走査
期間の周期で水平レジスタ（水平電荷転送部）２５へ転
送し、水平レジスタ２５は、垂直レジスタ２３から転送
された１走査線分の信号電荷を水平転送する。水平レジ
スタ２５の出力端には、例えばフローティング・ディフ
ュージョン・アンプからなる電荷検出部２６が配置され
ており、この電荷検出部２６は水平レジスタ２５によっ
て転送された信号電荷を検出して信号電圧に変換し、各
フォトセンサ２１に蓄積された信号電荷に対応した画素
信号を時系列的に出力する。
Ｄ固体撮像素子のブロック図であり、同図に示すよう
に、画素単位で２次元配列され、入射光を信号電荷に光
電変換して蓄積するフォトセンサ（受光部）２１と、こ
れらフォトセンサ２１の垂直列毎に配設され、かつ読出
しゲート２２を介して読み出された信号電荷を垂直転送
する垂直レジスタ（垂直電荷転送部）２３とによって撮
像領域２４が構成されている。垂直レジスタ２３は、フ
ォトセンサ２１から読み出された信号電荷を１水平走査
期間の周期で水平レジスタ（水平電荷転送部）２５へ転
送し、水平レジスタ２５は、垂直レジスタ２３から転送
された１走査線分の信号電荷を水平転送する。水平レジ
スタ２５の出力端には、例えばフローティング・ディフ
ュージョン・アンプからなる電荷検出部２６が配置され
ており、この電荷検出部２６は水平レジスタ２５によっ
て転送された信号電荷を検出して信号電圧に変換し、各
フォトセンサ２１に蓄積された信号電荷に対応した画素
信号を時系列的に出力する。
【０００３】上述のＣＣＤ固体撮像素子において、その
ダイナミックレンジはフォトセンサ２１に蓄積可能な電
荷量で決定されるが、各フォトセンサ２１に蓄積可能な
最大電荷量にはばらつきがあり、限界以上の光量が入射
された場合は、素子むらが画面に発生する。このため、
各フォトセンサ２１の取扱電荷量を等しくするため、フ
ォトセンサ２１に過剰な電荷を排出するオーバーフロー
ドレイン（ＯＦＤ）電圧を印加し、ＯＦＤ電圧値を変え
ることでフォトセンサ２１に蓄積される電荷の飽和レベ
ルＱを適正値に決めている。従って、図５に示すよう
に、フォトセンサ２１の飽和レベル（ＣＣＤの飽和レベ
ル）Ｑを超える光量ａ及びｂが入射した場合、蓄積電荷
量は飽和し、飽和レベルＱを超えない光量ｃ及びｄが入
射した場合はそれに対応する電荷量が読み出される。
ダイナミックレンジはフォトセンサ２１に蓄積可能な電
荷量で決定されるが、各フォトセンサ２１に蓄積可能な
最大電荷量にはばらつきがあり、限界以上の光量が入射
された場合は、素子むらが画面に発生する。このため、
各フォトセンサ２１の取扱電荷量を等しくするため、フ
ォトセンサ２１に過剰な電荷を排出するオーバーフロー
ドレイン（ＯＦＤ）電圧を印加し、ＯＦＤ電圧値を変え
ることでフォトセンサ２１に蓄積される電荷の飽和レベ
ルＱを適正値に決めている。従って、図５に示すよう
に、フォトセンサ２１の飽和レベル（ＣＣＤの飽和レベ
ル）Ｑを超える光量ａ及びｂが入射した場合、蓄積電荷
量は飽和し、飽和レベルＱを超えない光量ｃ及びｄが入
射した場合はそれに対応する電荷量が読み出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、所定以上の光
量がフォトセンサ２１に入光した場合、信号電荷を飽和
させてしまうため、光量ａ及びｂの信号電荷はａ１及び
ｂ１として同じレベルで読み出されるため、ダイナミッ
クレンジが狭くなるといった問題点があった。本発明
は、本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、オー
バーフロードレイン電圧を１垂直走査期間内で非線形に
変化させることにより、ＣＣＤ固体撮像素子の出力が飽
和しないようにしてダイナミックレンジを広げることを
目的とする。
量がフォトセンサ２１に入光した場合、信号電荷を飽和
させてしまうため、光量ａ及びｂの信号電荷はａ１及び
ｂ１として同じレベルで読み出されるため、ダイナミッ
クレンジが狭くなるといった問題点があった。本発明
は、本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、オー
バーフロードレイン電圧を１垂直走査期間内で非線形に
変化させることにより、ＣＣＤ固体撮像素子の出力が飽
和しないようにしてダイナミックレンジを広げることを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本願第１の発明の固体撮
像装置は、入射光を光電変換し映像信号として出力する
カメラシステムにおいて、入射光を信号電荷に光電変換
するＣＣＤ固体撮像素子と、前記ＣＣＤ固体撮像素子を
駆動するためのタイミング信号発生器と、このタイミン
グ信号発生器が発生する前記ＣＣＤ固体撮像素子に対す
る読み出しパルスを検出する検出部と、この検出部が検
出した読み出しパルスの１垂直走査期間内で非線形に変
化する電圧波形を発生させて、前記ＣＣＤ固体撮像素子
に印加するオーバーフロードレイン電圧発生部とを備え
たことを特徴とする。本願第２の発明の固体撮像装置
は、前記オーバーフロードレイン電圧発生部が、１垂直
走査期間に対応した電圧を発生する電圧発生部と、この
電圧発生部からの電圧波形を非線形に整形して出力する
電圧出力部とからなり、前記検出部からの信号を前記電
圧発生部に入力し、この電圧発生部で発生させた電圧に
基づき非線形のオーバーフロードレイン電圧を発生させ
ることを特徴とする。本願第３の発明の固体撮像装置
は、前記オーバーフロードレイン電圧発生部が、１垂直
走査期間に対応した非線形の電圧データを予め記憶させ
たメモリと、このメモリから読み出した電圧データをア
ナログ信号に変換する電圧出力部とからなり、前記検出
部からの信号を前記メモリに入力し、読み出された非線
形の電圧データに基づき非線形のオーバーフロードレイ
ン電圧を発生させることを特徴とする。
像装置は、入射光を光電変換し映像信号として出力する
カメラシステムにおいて、入射光を信号電荷に光電変換
するＣＣＤ固体撮像素子と、前記ＣＣＤ固体撮像素子を
駆動するためのタイミング信号発生器と、このタイミン
グ信号発生器が発生する前記ＣＣＤ固体撮像素子に対す
る読み出しパルスを検出する検出部と、この検出部が検
出した読み出しパルスの１垂直走査期間内で非線形に変
化する電圧波形を発生させて、前記ＣＣＤ固体撮像素子
に印加するオーバーフロードレイン電圧発生部とを備え
たことを特徴とする。本願第２の発明の固体撮像装置
は、前記オーバーフロードレイン電圧発生部が、１垂直
走査期間に対応した電圧を発生する電圧発生部と、この
電圧発生部からの電圧波形を非線形に整形して出力する
電圧出力部とからなり、前記検出部からの信号を前記電
圧発生部に入力し、この電圧発生部で発生させた電圧に
基づき非線形のオーバーフロードレイン電圧を発生させ
ることを特徴とする。本願第３の発明の固体撮像装置
は、前記オーバーフロードレイン電圧発生部が、１垂直
走査期間に対応した非線形の電圧データを予め記憶させ
たメモリと、このメモリから読み出した電圧データをア
ナログ信号に変換する電圧出力部とからなり、前記検出
部からの信号を前記メモリに入力し、読み出された非線
形の電圧データに基づき非線形のオーバーフロードレイ
ン電圧を発生させることを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明は上記した構成により、検出部で検出さ
れたタイミング信号発生器からの読み出しパルスに基づ
き、オーバーフロードレイン電圧発生部で１垂直走査期
間内において、非線形に変化するオーバーフロードレイ
ン電圧を生成しＣＣＤ固体撮像素子に印加するようにし
ており、従って、入射光に応じた信号電荷をＣＣＤ固体
撮像素子から出力することができ、ダイナミックレンジ
を広げることができる。
れたタイミング信号発生器からの読み出しパルスに基づ
き、オーバーフロードレイン電圧発生部で１垂直走査期
間内において、非線形に変化するオーバーフロードレイ
ン電圧を生成しＣＣＤ固体撮像素子に印加するようにし
ており、従って、入射光に応じた信号電荷をＣＣＤ固体
撮像素子から出力することができ、ダイナミックレンジ
を広げることができる。
【０００７】
【実施例】図１は、本発明の固体撮像装置の一実施例を
示すブロック図である。タイミング信号発生器１で、カ
メラのＣＣＤ固体撮像素子７を駆動するための信号を生
成し、検出部２で、タイミング信号発生器１で生成した
読み出しパルスを検出してＯＦＤ電圧発生部６に入力す
る。ＯＦＤ電圧発生部６では検出部２が検出した１垂直
走査期間に非線形に変化するオーバーフロードレイン電
圧を生成し、ＣＣＤ固体撮像素子７に印加し、ＣＣＤ固
体撮像素子７は入射光８を信号電荷に光電変換し出力す
る。ＯＦＤ電圧発生部６は、１垂直走査期間に対応した
電圧、例えば三角波あるいは方形波状の電圧を発生する
電圧発生部３と、この電圧発生部３からの電圧波形を、
例えば抵抗器及びコンデンサを用いた時定数回路で非線
形に整形して出力する電圧波形整形部４と、電圧波形整
形部４で波形整形した電圧レベルを調整して出力する電
圧出力部５とで構成し、検出部２からの入力により電圧
発生部３で電圧を発生させ、この電圧に基づき非線形の
オーバーフロードレイン電圧を発生させる。
示すブロック図である。タイミング信号発生器１で、カ
メラのＣＣＤ固体撮像素子７を駆動するための信号を生
成し、検出部２で、タイミング信号発生器１で生成した
読み出しパルスを検出してＯＦＤ電圧発生部６に入力す
る。ＯＦＤ電圧発生部６では検出部２が検出した１垂直
走査期間に非線形に変化するオーバーフロードレイン電
圧を生成し、ＣＣＤ固体撮像素子７に印加し、ＣＣＤ固
体撮像素子７は入射光８を信号電荷に光電変換し出力す
る。ＯＦＤ電圧発生部６は、１垂直走査期間に対応した
電圧、例えば三角波あるいは方形波状の電圧を発生する
電圧発生部３と、この電圧発生部３からの電圧波形を、
例えば抵抗器及びコンデンサを用いた時定数回路で非線
形に整形して出力する電圧波形整形部４と、電圧波形整
形部４で波形整形した電圧レベルを調整して出力する電
圧出力部５とで構成し、検出部２からの入力により電圧
発生部３で電圧を発生させ、この電圧に基づき非線形の
オーバーフロードレイン電圧を発生させる。
【０００８】図２は、ＯＦＤ電圧発生部の他の実施例を
示すブロック図である。ＯＦＤ電圧発生部６は、１垂直
走査期間に対応した非線形の電圧データを予め記憶させ
たメモリ９と、このメモリ９から読み出した電圧データ
をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器１０と、Ｄ／Ａ
変換器１０からの電圧レベルを調整して出力する電圧出
力部１１とで構成し、検出部２からの入力によりメモリ
９から読み出された非線形の電圧データに基づき非線形
のオーバーフロードレイン電圧を発生させるようにして
も良い。
示すブロック図である。ＯＦＤ電圧発生部６は、１垂直
走査期間に対応した非線形の電圧データを予め記憶させ
たメモリ９と、このメモリ９から読み出した電圧データ
をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器１０と、Ｄ／Ａ
変換器１０からの電圧レベルを調整して出力する電圧出
力部１１とで構成し、検出部２からの入力によりメモリ
９から読み出された非線形の電圧データに基づき非線形
のオーバーフロードレイン電圧を発生させるようにして
も良い。
【０００９】図３は、本発明に係わる固体撮像装置の蓄
積電荷の説明図である。図３（Ａ）はＣＣＤ固体撮像素
子７を駆動する垂直同期信号であり、タイミング信号発
生部１から入力される垂直同期信号に基づいて、検出部
２では図３（Ｂ）に示すような読出パルスを発生させ、
図４に示すフォトセンサ２１に蓄積した信号電荷を読み
出すタイミング信号としてＣＣＤ固体撮像素子７に印加
し、ＯＦＤ電圧発生部６では図３（Ｃ）に示すような非
線形のオーバーフロードレイン電圧を発生させ、ＣＣＤ
固体撮像素子７に印加してフォトセンサ２１の飽和レベ
ルを決める。従って、図３（Ｄ）に示すようにＣＣＤ固
体撮像素子７は非線形のＯＦＤ特性で飽和するようにな
り、フォトセンサ２１の蓄積電荷量は、例えば入射光８
を強さの順にａ，ｂ，ｃ，ｄとすれば、これらの入射光
８はＣＣＤ固体撮像素子７で光電変換されフォトセンサ
に蓄積電荷ａ２，ｂ２，ｃ２及びｄ２として蓄積され
る。
積電荷の説明図である。図３（Ａ）はＣＣＤ固体撮像素
子７を駆動する垂直同期信号であり、タイミング信号発
生部１から入力される垂直同期信号に基づいて、検出部
２では図３（Ｂ）に示すような読出パルスを発生させ、
図４に示すフォトセンサ２１に蓄積した信号電荷を読み
出すタイミング信号としてＣＣＤ固体撮像素子７に印加
し、ＯＦＤ電圧発生部６では図３（Ｃ）に示すような非
線形のオーバーフロードレイン電圧を発生させ、ＣＣＤ
固体撮像素子７に印加してフォトセンサ２１の飽和レベ
ルを決める。従って、図３（Ｄ）に示すようにＣＣＤ固
体撮像素子７は非線形のＯＦＤ特性で飽和するようにな
り、フォトセンサ２１の蓄積電荷量は、例えば入射光８
を強さの順にａ，ｂ，ｃ，ｄとすれば、これらの入射光
８はＣＣＤ固体撮像素子７で光電変換されフォトセンサ
に蓄積電荷ａ２，ｂ２，ｃ２及びｄ２として蓄積され
る。
【００１０】各蓄積電荷ａ２，ｂ２，ｃ２及びｄ２は垂
直走査期間の中間では非線型としたＯＦＤ特性により飽
和する部分も発生するが、垂直走査期間の終わりの方で
は各蓄積電荷ａ２，ｂ２，ｃ２及びｄ２は略直線的に変
化するのに対して、ＯＦＤ特性は非線型としているた
め、垂直走査期間の終わりの読出タイミングの位置で
は、各々の入射光８の強さに応じた蓄積電荷ａ２，ｂ
２，ｃ２及びｄ２が異なったレベルで得られるため、ダ
イナミックレンジを広げることが可能となる。ＣＣＤ固
体撮像素子７からの蓄積電荷の転送は、図４に示す従来
例と同じであるため説明を省略する。
直走査期間の中間では非線型としたＯＦＤ特性により飽
和する部分も発生するが、垂直走査期間の終わりの方で
は各蓄積電荷ａ２，ｂ２，ｃ２及びｄ２は略直線的に変
化するのに対して、ＯＦＤ特性は非線型としているた
め、垂直走査期間の終わりの読出タイミングの位置で
は、各々の入射光８の強さに応じた蓄積電荷ａ２，ｂ
２，ｃ２及びｄ２が異なったレベルで得られるため、ダ
イナミックレンジを広げることが可能となる。ＣＣＤ固
体撮像素子７からの蓄積電荷の転送は、図４に示す従来
例と同じであるため説明を省略する。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＣＣＤ固体撮像素子に印加するオーバーフロードレイン
電圧を１垂直走査期間内で非線型に変化させるようにし
ているため、垂直走査期間の終わりの読出タイミングの
位置では、各々の入射光の強さに応じた蓄積電荷を出力
することができるため、ＣＣＤ固体撮像素子のダイナミ
ックレンジを広くしたＣＣＤ固体撮像装置を提供するこ
とができる。
ＣＣＤ固体撮像素子に印加するオーバーフロードレイン
電圧を１垂直走査期間内で非線型に変化させるようにし
ているため、垂直走査期間の終わりの読出タイミングの
位置では、各々の入射光の強さに応じた蓄積電荷を出力
することができるため、ＣＣＤ固体撮像素子のダイナミ
ックレンジを広くしたＣＣＤ固体撮像装置を提供するこ
とができる。
【図１】本発明の固体撮像装置の一実施例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】図１のＯＦＤ電圧発生部の他の実施例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図３】本発明に係わる固体撮像装置の蓄積電荷の説明
図である。
図である。
【図４】本発明に係わるＣＣＤ固体撮像素子のブロック
図である。
図である。
【図５】従来のフォトセンサの蓄積電荷量の図である。
１ タイミング信号発生器 ２ 検出部 ３ 電圧発生部 ４ 電圧波形整形部 ５ 電圧出力部 ６ ＯＦＤ電圧発生部 ７ ＣＣＤ固体撮像素子 ８ 入射光 ９ メモリ １０ Ｄ／Ａ変換器 １１ 電圧出力部
Claims (3)
- 【請求項１】 入射光を光電変換し映像信号として出力
するカメラシステムにおいて、入射光を信号電荷に光電
変換するＣＣＤ固体撮像素子と、前記ＣＣＤ固体撮像素
子を駆動するためのタイミング信号発生器と、このタイ
ミング信号発生器が発生する前記ＣＣＤ固体撮像素子に
対する読み出しパルスを検出する検出部と、この検出部
が検出した読み出しパルスの１垂直走査期間内で非線形
に変化する電圧波形を発生させて、前記ＣＣＤ固体撮像
素子に印加するオーバーフロードレイン電圧発生部とを
備えたことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 前記オーバーフロードレイン電圧発生部
が、１垂直走査期間に対応した電圧を発生する電圧発生
部と、この電圧発生部からの電圧波形を非線形に整形し
て出力する電圧出力部とからなり、前記検出部からの信
号を前記電圧発生部に入力し、この電圧発生部で発生さ
せた電圧に基づき非線形のオーバーフロードレイン電圧
を発生させることを特徴とする請求項１記載の固体撮像
装置。 - 【請求項３】 前記オーバーフロードレイン電圧発生部
が、１垂直走査期間に対応した非線形の電圧データを予
め記憶させたメモリと、このメモリから読み出した電圧
データをアナログ信号に変換する電圧出力部とからな
り、前記検出部からの信号を前記メモリに入力し、読み
出された非線形の電圧データに基づき非線形のオーバー
フロードレイン電圧を発生させることを特徴とする請求
項１記載の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6137484A JPH089259A (ja) | 1994-06-20 | 1994-06-20 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6137484A JPH089259A (ja) | 1994-06-20 | 1994-06-20 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH089259A true JPH089259A (ja) | 1996-01-12 |
Family
ID=15199719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6137484A Pending JPH089259A (ja) | 1994-06-20 | 1994-06-20 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH089259A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH026178A (ja) * | 1988-06-24 | 1990-01-10 | Kanzaki Paper Mfg Co Ltd | 改竄防止用感圧複写シート |
| US6486460B1 (en) | 1998-09-11 | 2002-11-26 | Nec Corporation | Solid-state image sensing device and method of driving the same |
-
1994
- 1994-06-20 JP JP6137484A patent/JPH089259A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH026178A (ja) * | 1988-06-24 | 1990-01-10 | Kanzaki Paper Mfg Co Ltd | 改竄防止用感圧複写シート |
| US6486460B1 (en) | 1998-09-11 | 2002-11-26 | Nec Corporation | Solid-state image sensing device and method of driving the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |