JPH0998349A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPH0998349A
JPH0998349A JP7253399A JP25339995A JPH0998349A JP H0998349 A JPH0998349 A JP H0998349A JP 7253399 A JP7253399 A JP 7253399A JP 25339995 A JP25339995 A JP 25339995A JP H0998349 A JPH0998349 A JP H0998349A
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JP
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signal
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shift
pixels
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JP7253399A
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English (en)
Inventor
Koichi Sekine
根 弘 一 関
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 解像度の向上及びモアレ減少の低減。 【構成】 被写体の1ラインの信号出力に対応して発生
した画素列130,160に蓄積された信号画素列を隣
接画素列140,170へ転送し、ここで被写体の同じ
ラインの信号出力に対応した光電変換を行わせる。その
後、この画素列140,170に蓄積された信号画素列
を隣接画素列150,180へ転送し、同様に光電変換
を行わせる。その後、画素列150,180の電荷をメ
モリ列260,270に転送させ、ここからシフトレジ
スタ30へ転送する。そして、シフトレジスタ30によ
り出力回路31を介して外部へシリアル出力させる。こ
のようなシフトレジスタ30への画素列一本化により第
1、第2の画素列が互いに補間し合うようになる。 【効果】 解像度の向上及びモアレ現象の低減を図るこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はリニアセンサを構成する
半導体装置に関するもので、特にTDI(Time Delay In
tegration)モードのリニアセンサに使用されるものであ
る。
【0002】
【従来の技術】まず、リニアセンサの基本原理について
説明する。図3はこのリニアセンサの構成を示すもので
ある。同図において、このリニアセンサは画素11〜1
4からなる画素列10とシフト電極21〜24からなる
電極列20とCCDシフトレジスタ3と出力回路4とを
備えている。画素11〜14は水平方向に一次元配列さ
れ、シフト電極21〜24は画素11〜14に対設さ
れ、CCDシフトレジスタ3はシフト電極21〜24に
沿うように配置され、出力回路4はCCDシフトレジス
タ3の出力端に配置されている。
【0003】光電変換により蓄積された画素11〜14
の電荷はシフト電極21〜24によってCCDシフトレ
ジスタ3へ転送され、CCDシフトレジスタ3の電荷は
出力回路4から外部へ転送される。このCCDシフトレ
ジスタ3における1ライン分の電荷転送動作の最中に次
のラインの電荷蓄積を画素11〜14において行なうよ
うになっている。
【0004】ところで、この種のセンサには画素列を複
数列設け感度向上を図ったTDIモードと呼ばれるもの
がある。図4はその構造を示すものである。同図に示す
ものは、画素51〜54からなる画素列50と画素71
〜74からなる画素列70と画素91〜94からなる画
素列90とCCDシフトレジスタ11と出力回路12と
画素51〜54の電荷を画素71〜74へ転送するシフ
ト電極61〜64からなる電極列60と画素71〜74
の電荷を画素91〜94へ転送するシフト電極81〜8
4からなる電極列80と画素91〜94の電荷をCCD
シフトレジスタ11へ転送するシフト電極101〜10
4からなる電極列100とCCDシフトレジスタ11の
電荷を外部へ転送する出力回路12とを備えている。
【0005】このような構成における実際の動作は、シ
フト電極101〜104を開き、一ラインの信号の読出
しが完了したCCDシフトレジスタ11へ画素91〜9
4の信号電荷列を転送し、次にシフト電極101〜10
4を閉じた後にシフト電極81〜84を開き、画素71
〜74の信号電荷列を画素91〜94へ転送し、しかる
後にシフト電極81〜84を閉じてシフト電極61〜6
4を開き、画素51〜54の信号電荷列を画素71〜7
4へ転送した後にシフト電極61〜64を閉じ、各画素
列にて光電変換を行わせる。
【0006】TDIモードのリニアセンサは以上のよう
な動作によって光電変換期間を画素列の本数分である3
倍だけ長くとることができ、感度を増やすことができる
こととなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のTDIモードのラインセンサは次のような問題があ
る。
【0008】まず、水平方向のピッチPh0は画素幅Wh
、素子分離幅Gh の和になる。すなわち、 Ph0=Wh +Gh となる。
【0009】したがって、素子分離幅Gh だけ無効領域
ができる。これはTDI方式の場合、垂直方向のピッチ
が垂直方向の画素幅Gv0で決まるのに対し、水平方向の
解像度がこの素子分離分だけ低くなることを意味する。
【0010】また、各画素列を構成する画素は互いに独
立しているため、画素列に結像された際に画素ピッチと
同程度の縦縞の被写体が入射されると、被写体像と画素
列との間でモアレ現像を生じ、濃淡がビード状の繰返し
パターンとなり画質を劣化させることにもなる。
【0011】本発明は上記従来技術の有する問題点に鑑
みてなされたもので、その目的とするところは、水平方
向の素子分離領域による集積度劣化を防止し、かつ、モ
アレ現象を低減させるTDIモードのリニアセンサを構
成する固体撮像装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、複数の画素からなる第1の画素列と、該第1の画素
列に対し水平方向及び垂直方向に半ピッチずらされて配
置された複数の画素からなる第2の画素列と、信号処理
手段へ転送する信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、前記
第1の画素列の信号電荷を前記第2の画素列に転送する
第1のシフト電極と、前記第2の画素列の信号電荷を前
記電荷蓄積部に転送する第2のシフト電極とを備えてい
ることを特徴とする。
【0013】電荷蓄積部は、第1、第2の画素列両方の
信号電荷全てを蓄積するように構成することができる。
【0014】また電荷蓄積部は、それぞれ第1の画素列
を構成する各画素に対応する信号電荷を蓄積する第1の
メモリと、それぞれ第2の画素列を構成する各画素に対
応する信号電荷を蓄積する第2のメモリとを備える構成
とすることができる。
【0015】さらに電荷蓄積部は、第1、第2のメモリ
の信号電荷を蓄積するCCDシフトレジスタを備える構
成とすることができる。
【0016】次に信号処理手段は、第1の画素列及び第
2の画素列の一方の信号出力にて他方の信号出力を補間
する補間手段を備えるのが望ましい。
【0017】
【実施例】以下に本発明の実施例について図面を参照し
つつ説明する。図1は本発明の一実施例に係る固体撮像
装置の構造を示すものである。同図に示すものは、画素
131,132,…からなる画素列130と画素14
1,142,…からなる画素列140と画素151,1
52,…からなる画素列150とが第1の画素列に相当
し、画素161,162,…からなる画素列160と画
素171,172,…からなる画素列170と画素18
1,182,…からなる画素列180とが第2の画素列
に相当する。第1、第2の画素列は水平方向及び垂直方
向に半ピッチずらされて配置されている。
【0018】画素列130と画素列160との間には、
シフト電極191,192,…からなるシフト電極列1
90が設けられ、前者から後者への電荷転送を担うよう
になっている。同様に画素列160と画素列140との
間には、シフト電極201,202,…からなるシフト
電極列200が設けられ、画素列140と画素列170
との間には、シフト電極211,212,…からなるシ
フト電極列210が設けられ、画素列170と画素列1
50との間には、シフト電極221,222,…からな
るシフト電極列220が設けられ、画素列150と画素
列180との間には、シフト電極231,232,…か
らなるシフト電極列190が設けられ、それぞれの画素
列の組において前者から後者への電荷転送を担うように
なっている。
【0019】画素列180の出力側にはメモリ261,
262,…からなるメモリ列260とメモリ271,2
72,…からなるメモリ列270とが配置され、画素列
180を構成する画素181,182,…それぞれに、
2つのメモリ列260,270を構成するメモリが一つ
ずつ割当てられている。画素列180とメモリ列260
との間にはシフト電極241,242,…からなるシフ
ト電極列240が設けられ、この電極により前者から後
者への電荷転送がなされるようになっている。画素列1
80とメモリ列270との間にはシフト電極251,2
52,…からなるシフト電極列250が設けられ、この
電極により前者から後者への電荷転送がなされるように
なっている。メモリ列260,270の出力側にはシフ
トレジスタ30が配置され、メモリ列260とシフトレ
ジスタ30との間にはシフト電極281,282,…か
らなるシフト電極列280が配置され、メモリ列270
とシフトレジスタ30との間にはシフト電極291,2
92,…からなるシフト電極列290が配置されてい
る。メモリ列260,270の電荷はこのシフト電極列
280,290によりシフトレジスタ30へ転送され
る。このシフトレジスタ30の出力側には出力回路31
が配置され、この出力回路31によってシフトレジスタ
30の電荷が外部の信号処理回路へシリアル出力される
ようになっている。この信号処理手段は第1の画素列及
び第2の画素列の一方の信号出力にて他方の信号出力を
補間する補間回路を含む。この補間回路は、例えば、第
1の画素列140の出力を第2の画素列160,170
の出力によって補間するもので、このとき、画素142
に注目した場合、例えばこれの周辺であって一点鎖線で
囲まれる領域Aがその補間対象領域になる。この場合、
画素142の4辺に隣接する各第2の画素161,16
2,172,171の信号を使用し、画素142の信号
の不十分を補うことになる。
【0020】次に、以上説明したように構成されたTD
Iモードのリニアセンサの動作について説明する。被写
体の1ラインの信号出力に対応して発生した画素列13
0,画素列160に蓄積された信号画素列を隣接する画
素列140,170へ転送し、ここで被写体の同じライ
ンの信号出力に対応した光電変換を行わせる。その後、
この画素列140,170に蓄積された信号画素列を隣
接する画素列150,180へ転送し、ここで被写体の
同じラインの信号出力に対応した光電変換を行わせるこ
ととなる。しかる後に、画素列150,180の電荷を
メモリ列260,270に転送させ、続いてこのメモリ
列260,270からシフトレジスタ30へ転送する。
そして、このシフトレジスタ30を作動させ、電荷を出
力回路31より外部へシリアル出力させる。このような
シフトレジスタ30への画素列一本化により第1、第2
の画素列が互いに補間し合って、水平方向の解像度を向
上させることができるようになる。
【0021】通常のTDIと同様に本発明の構造のTD
Iモードのリニアセンサでも実際の動作としては制御電
極281,291を開き、メモリ電極列261,271
の信号電荷列を一ラインの信号の読出しが完了したCC
Dシフトレジスタへ転送した後、制御電極281,29
1を閉じ、シフト電極241を閉じた状態でシフト電極
251を開き画素列181の信号電荷列をメモリ電極列
261,271下に転送し、次に、シフト電極251を
閉じ、シフト電極241,231を開き、画素列151
の信号電荷列をメモリ電極列271下へ転送する。次に
シフト電極241を閉じた後にシフト電極231,22
1を開き、画素列171の信号電荷列を画素列181へ
転送し、以下同様に画素列141から画素列151へ、
画素列161から画素列171へ、画素列131から画
素列141への信号電荷の転送を行い、それぞれの対応
する画素列へ被写体の像の移動を行って、次の光電変換
を行う。
【0022】以降、順に上記動作を繰返し、TDIモー
ドの転送を行う。
【0023】以上説明した本実施例による利点を下記に
示す。
【0024】一つの画素列の画素間の素子分離領域の情
報を隣接する第2の画素列にて拾うことができ、解像度
が向上する。
【0025】図3はその効果を説明するためのもので、
この図において、Ph0は従来の水平方向解像度ピッチ、
Pv0は従来の垂直方向解像度ピッチ、Ph1は本発明の水
平方向解像度ピッチ、Pv1は本発明の垂直方向解像度ピ
ッチである。同図(A)に示すように、従来の画素配置
では、画素がずれていないため、画素間の情報を読み取
ることができない、これに対し、同図(B)に示す本発
明においては画素間の情報を隣接する画素列で拾うこと
ができ、被写体の走査速度と同期させることにより従来
の解像度を2倍に上げることができる。
【0026】そして、垂直方向の解像度についても隣接
画素列が半ピッチずれているため、垂直方向についても
従来の解像度を2倍近くに上げることができる。
【0027】また、本発明において、画素列間の転送の
際に蛇行状の転送になるため、隣接画素列での滞留時間
を長くすることにより、画素の感度分布の水平方向の幅
を拡大することができる。このため、各画素間の感度の
裾野の重なりを生じ、モアレを低減することができる。
【0028】本発明はいくつかの変形例が可能である。
以下、変形例につき説明する。 (1) 上記説明では画素列151,181の信号電荷
列はCCDシフトレジスタ30へ転送し、これを出力回
路より一本の時系列的な信号電荷列として取出し、画素
列150の画素間を画素列180の画素にて補間する方
式であるが、本発明は画素列150,画素列180を独
立した信号電荷列として用いてもよい。即ち、画素列1
50,180にて一本の信号電荷列とせず、別個の二本
の信号電荷列として用い、画素配置に対応して記録させ
ても良い。この場合でも画素列150の間は画素列18
0にて補間しており、水平方向の解像度は高いままであ
る。かつ、垂直方向の解像度も独立して読出し記録する
ことにより劣化させなくて済む。 (2) 水平CCDシフトレジスタを各画素列と転送段
数を揃えることにより、各画素列毎に読出しを行ない、
メモリ電極、制御電極を省略してもよい。 (3) 第1の画素列、第2の画素列は上記説明ではそ
れぞれ3列にて説明したがこの数は任意に取れ、各々一
つでも良い。 (4) 画素列とシフト電極の組み合わせはCCDの転
送電極構造でよい。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、画
面中における第1の画素列及び第2の画素列それぞれに
よってはカバーできない箇所、すなわち水平方向及び垂
直方向に関する素子分離領域に対応する箇所の信号不足
分を相互に補償するようになるため、解像度の向上を図
ることができるとともに、画素列間の転送は蛇行状の転
送になるため、モアレ現象の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る固体撮像装置の構造を
示す模式図。
【図2】本発明の効果を示す模式図。
【図3】従来の画素一列の固体撮像装置の構造を示す模
式図。
【図4】従来の画素複数列のTDIモード固体撮像装置
の構造を示す模式図。
【符号の説明】
130〜150 第1の画素列 160〜180 第2の画素列 190〜250,280,290 シフト電極 260,270 メモリ 30 シフトレジスタ 31 出力回路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の画素からなる第1の画素列と、 該第1の画素列に対し水平方向及び垂直方向に半ピッチ
    ずらされて配置された複数の画素からなる第2の画素列
    と、 信号処理手段へ転送する信号電荷を蓄積する電荷蓄積部
    と、 前記第1の画素列の信号電荷を前記第2の画素列に転送
    する第1のシフト電極と、 前記第2の画素列の信号電荷を前記電荷蓄積部に転送す
    る第2のシフト電極とを備えていることを特徴とする固
    体撮像装置。
  2. 【請求項2】電荷蓄積部は、 第1、第2の画素列両方の信号電荷全てを蓄積すること
    を特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
  3. 【請求項3】電荷蓄積部は、 それぞれ第1の画素列を構成する各画素に対応する信号
    電荷を蓄積する第1のメモリと、 それぞれ第2の画素列を構成する各画素に対応する信号
    電荷を蓄積する第2のメモリとを備えていることを特徴
    とする請求項1記載の固体撮像装置。
  4. 【請求項4】電荷蓄積部は、 第1、第2のメモリの信号電荷を蓄積するCCDシフト
    レジスタを備えていることを特徴とする請求項1〜3の
    うちいずれか1項記載の固体撮像装置。
  5. 【請求項5】信号処理手段は、 第1の画素列及び第2の画素列の一方の信号出力にて他
    方の信号出力を補間する補間手段を備えていることを特
    徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項記載の固体撮
    像装置。
JP7253399A 1995-09-29 1995-09-29 固体撮像装置 Abandoned JPH0998349A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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