JPS5863276A - 固体撮像装置の駆動方法 - Google Patents
固体撮像装置の駆動方法Info
- Publication number
- JPS5863276A JPS5863276A JP56163263A JP16326381A JPS5863276A JP S5863276 A JPS5863276 A JP S5863276A JP 56163263 A JP56163263 A JP 56163263A JP 16326381 A JP16326381 A JP 16326381A JP S5863276 A JPS5863276 A JP S5863276A
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- JP
- Japan
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- element array
- charge
- region
- charges
- solid
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
- H04N23/76—Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing the image signals
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は固体撮像装置の駆動方法に関するものである。
近年ビデオカメラ用固体撮像装置だけでなく、スチルカ
メラ用固体撮像装置への関心が高まりつつある。特にス
チルカメラ用固体撮像装置として強く待望されているの
がシャッター機能を持つ固体撮像装置である。
メラ用固体撮像装置への関心が高まりつつある。特にス
チルカメラ用固体撮像装置として強く待望されているの
がシャッター機能を持つ固体撮像装置である。
現在スチルカノラのシャッターとしてはメカニカルシャ
ッターが使用されている。しかしメカニカルシャッター
では1/1ooo秒以上の速いシャッタースピードを得
ることは極めて困難々状況にある。一部の高級メカニカ
ルシャッターにおいてさえ1/1ooo秒のシャッター
スピードを安定性よく達成することは維しい状況にある
。
ッターが使用されている。しかしメカニカルシャッター
では1/1ooo秒以上の速いシャッタースピードを得
ることは極めて困難々状況にある。一部の高級メカニカ
ルシャッターにおいてさえ1/1ooo秒のシャッター
スピードを安定性よく達成することは維しい状況にある
。
一方メカニカルシャッターの寿命を考えた場合、保証さ
れているのが10万回程度で、家庭用としては充分であ
るが、産業用としては械めて不充分である。たとえば1
日1万回の撮影をおこなう場合10日で交す得する必要
が生じ、保修の点でも、コスト的にも大きな問題となっ
ている。
れているのが10万回程度で、家庭用としては充分であ
るが、産業用としては械めて不充分である。たとえば1
日1万回の撮影をおこなう場合10日で交す得する必要
が生じ、保修の点でも、コスト的にも大きな問題となっ
ている。
本発明はかかる従来の欠点を改善するため固体撮像装置
自体にシャッター機能をもたせ、このシャッター機能を
固体撮像装置と同じように半永久的に4tll’lでき
るようにすることを目的とする。
自体にシャッター機能をもたせ、このシャッター機能を
固体撮像装置と同じように半永久的に4tll’lでき
るようにすることを目的とする。
以下、本発明の実施例につき説明する。
第1図(alは電荷転送型固体撮像装置の1例の構成図
で第1図(bJは本発明の固体撮像装置の駆動方法を説
明するための印加クロック、Cレスの1例である。
で第1図(bJは本発明の固体撮像装置の駆動方法を説
明するための印加クロック、Cレスの1例である。
第1図f&)において1は光電変換素子列、2は光電変
換された信号電荷を垂直方向へ転送する電荷転送素子列
である。光電変換素子列1と電荷転送素子列2間には、
光電変換素子列1内の信号電荷を電荷転送素子列2内へ
転送するだめの転送電極3がある。4は電荷転送素子列
2から送られてきた信号電荷を一時蓄積する蓄積領域で
あり電荷転送素子で構成さ扛ている。電荷転送素子列2
と蓄積領域4との間には選択ゲート領域があり、信号電
荷の蓄積領域の転送に対しては蓄積領域4へ開く転送ゲ
ート電極6:と掃き出し電荷の掃き出しに対しては電荷
吸い取り領域6に開くゲート電極7が設けてあり、所定
の印加パルスが加えられる。
換された信号電荷を垂直方向へ転送する電荷転送素子列
である。光電変換素子列1と電荷転送素子列2間には、
光電変換素子列1内の信号電荷を電荷転送素子列2内へ
転送するだめの転送電極3がある。4は電荷転送素子列
2から送られてきた信号電荷を一時蓄積する蓄積領域で
あり電荷転送素子で構成さ扛ている。電荷転送素子列2
と蓄積領域4との間には選択ゲート領域があり、信号電
荷の蓄積領域の転送に対しては蓄積領域4へ開く転送ゲ
ート電極6:と掃き出し電荷の掃き出しに対しては電荷
吸い取り領域6に開くゲート電極7が設けてあり、所定
の印加パルスが加えられる。
8は蓄積領域からの信号電荷を1ライン毎に読み出す読
み出し領域で出力部9を含んでいる。
み出し領域で出力部9を含んでいる。
前記構成の固体撮像装置の動作を説明すると光電変換素
子列1に入射した光によって半導体基板中に発生した電
荷は一定期間集積され、隣接した電荷転送素子列2へ転
送される。電荷転送素子列2へ移された信号電荷は短い
時間内に、蓄積領域4内の対応した電荷転送素子列へフ
レーム転送される。蓄積領域4へ転送された信号電荷は
1う、イン毎に読み出し領域8を通って読み出される。
子列1に入射した光によって半導体基板中に発生した電
荷は一定期間集積され、隣接した電荷転送素子列2へ転
送される。電荷転送素子列2へ移された信号電荷は短い
時間内に、蓄積領域4内の対応した電荷転送素子列へフ
レーム転送される。蓄積領域4へ転送された信号電荷は
1う、イン毎に読み出し領域8を通って読み出される。
本固体撮像装置にシャッター機能(電子シャッター)を
持たせるためにはシャッターを切るまでは光電変換素子
列1内に電荷が存在しない状態にしておく必要がある。
持たせるためにはシャッターを切るまでは光電変換素子
列1内に電荷が存在しない状態にしておく必要がある。
信号電荷集積時間のみ、光電変換素子列1内に信号電荷
を集積して読み出すことが必要であり、読み出し時の入
射光による電荷と信号電荷と混じるのを抑える必要があ
る。従−)てシャッター期間外では光電変換素子列1内
の光誘起電荷を吸収してしまう必要がある。
を集積して読み出すことが必要であり、読み出し時の入
射光による電荷と信号電荷と混じるのを抑える必要があ
る。従−)てシャッター期間外では光電変換素子列1内
の光誘起電荷を吸収してしまう必要がある。
光電変換素子列1内の光誘起電荷を撮像をおこなわない
ときは所定の電荷吸い取り領域へ転送しておき、信号電
荷集積時間(シャッター開放時間r<相当)のみ光電変
換素子列内に集積し、この信号を読み出す動作をおこな
うことが必要である。
ときは所定の電荷吸い取り領域へ転送しておき、信号電
荷集積時間(シャッター開放時間r<相当)のみ光電変
換素子列内に集積し、この信号を読み出す動作をおこな
うことが必要である。
第1図(b)はこのような機能を持たすだめのクロック
パルスの例である。
パルスの例である。
第1図(b)において、φ71.φv2は撮像領域の電
荷転送素子列20転送電極に加えられる・ζルス電圧、
φ84.φs2は蓄積領域4の電荷転送素子列の転送電
極に加えられるパルス電圧、φPTは転送電極3に加え
られるパルス電圧、φVTは転送ゲート5に加えられる
パルス電圧、φSTはゲート電極7に加えられるパルス
電圧である。撮像をおこなわない時′間1.においては
、光電変換素子列1には光が入射しているため半導体基
板に電荷を生じる。
荷転送素子列20転送電極に加えられる・ζルス電圧、
φ84.φs2は蓄積領域4の電荷転送素子列の転送電
極に加えられるパルス電圧、φPTは転送電極3に加え
られるパルス電圧、φVTは転送ゲート5に加えられる
パルス電圧、φSTはゲート電極7に加えられるパルス
電圧である。撮像をおこなわない時′間1.においては
、光電変換素子列1には光が入射しているため半導体基
板に電荷を生じる。
光電変換素子列1の電荷を電荷転送素子列2へ転送する
転送電極3は開いているため電荷転送素子列2に電荷が
移る。電荷転送素子列2内の電荷は電荷吸い取り領域6
へ転送するためのクロックパルスが印加されている。こ
のとき転送ゲート電極6は電荷が蓄積領へ入りこむこと
のないよう閉じているが、ゲート電極7は電荷吸い取り
領域へ吸い取られるよう開いている。このため時間t、
内に光電変換素子列1に発生した電荷は電荷吸い取り領
域6へ入る。戸開t2は信号電荷集積期間であり、シャ
ッター開放時間に相当する。光電変換素子列1内に信号
電荷を一定時間集積するため、転送電極3は閉じ、電荷
転送素子列2には光電変換素子列1から電荷は入ってと
ない。信号電荷集積期間t2内に、電荷転送素子列2内
に残存している電荷は電荷吸い取シ領域へ掃き出される
。この時間内に蓄積領域の電荷転送素子列4内の不要電
荷も読み出し領域8から出力部9へ掃き出される。時間
t3は、光電変換素子列1に集積された信号電荷を隣接
した電荷転送素子列2に転送する期間である。
転送電極3は開いているため電荷転送素子列2に電荷が
移る。電荷転送素子列2内の電荷は電荷吸い取り領域6
へ転送するためのクロックパルスが印加されている。こ
のとき転送ゲート電極6は電荷が蓄積領へ入りこむこと
のないよう閉じているが、ゲート電極7は電荷吸い取り
領域へ吸い取られるよう開いている。このため時間t、
内に光電変換素子列1に発生した電荷は電荷吸い取り領
域6へ入る。戸開t2は信号電荷集積期間であり、シャ
ッター開放時間に相当する。光電変換素子列1内に信号
電荷を一定時間集積するため、転送電極3は閉じ、電荷
転送素子列2には光電変換素子列1から電荷は入ってと
ない。信号電荷集積期間t2内に、電荷転送素子列2内
に残存している電荷は電荷吸い取シ領域へ掃き出される
。この時間内に蓄積領域の電荷転送素子列4内の不要電
荷も読み出し領域8から出力部9へ掃き出される。時間
t3は、光電変換素子列1に集積された信号電荷を隣接
した電荷転送素子列2に転送する期間である。
引き続いて時間t4において電荷転送素子列2に移され
た信号電荷は速い周波数で蓄積領域4へ送られる。この
時、転送電極5は電荷転送素子列2がら蓄積領域の決め
られた電荷転送素子列4へ転送できるようクロックパル
スが印加される。このと゛ きゲート電極7は電荷吸い
取シ領域6へ信号電荷 −が入らないよう閉じている。
た信号電荷は速い周波数で蓄積領域4へ送られる。この
時、転送電極5は電荷転送素子列2がら蓄積領域の決め
られた電荷転送素子列4へ転送できるようクロックパル
スが印加される。このと゛ きゲート電極7は電荷吸い
取シ領域6へ信号電荷 −が入らないよう閉じている。
蓄積領域へ移された信号電荷は1ライン毎に読み出し領
域8へ移され順次出力部9から読み出される(時間ts
)。
域8へ移され順次出力部9から読み出される(時間ts
)。
信号電荷が蓄積領域へ移された後、転送電極3は再び開
き、光電変換素子列1に入射した光によって生じた電荷
を電荷転送素子列2から、電荷吸い取シ領域6へ掃き出
すため、時間t1と同種のクロックパルスが印加される
。
き、光電変換素子列1に入射した光によって生じた電荷
を電荷転送素子列2から、電荷吸い取シ領域6へ掃き出
すため、時間t1と同種のクロックパルスが印加される
。
シャッタースピードは信号電荷集積時間t2によって決
められ、この時間を変えることによりシャッタースピー
ドを変えることができる。シャッタースピードをあげる
には信号電荷集積時間t2を短くする必要があるが、電
荷転送素子列2内の電荷を電荷吸い取シ領域6へ、どれ
だけ短時間に掃き出せるかによって最終的に決まる。掃
き出し時間を短くするには転送周波数を高くする。こと
が必要となるが、あiり転送周波数を高くすると転送効
率が落ちるためこれには限界がある。
められ、この時間を変えることによりシャッタースピー
ドを変えることができる。シャッタースピードをあげる
には信号電荷集積時間t2を短くする必要があるが、電
荷転送素子列2内の電荷を電荷吸い取シ領域6へ、どれ
だけ短時間に掃き出せるかによって最終的に決まる。掃
き出し時間を短くするには転送周波数を高くする。こと
が必要となるが、あiり転送周波数を高くすると転送効
率が落ちるためこれには限界がある。
転送効率の劣化がなく、安定よく転送できる周波数は現
状2MHz程度である。垂直転送段数SOO段を持つ電
荷転送装置で2 MHz の掃き出し周波数では掃き
出し時間は0.2511S8Qとなり、これはンヤノタ
ースピードに直すと1/4oooとなり、極めてVいシ
ャッタースピードが得られることになる。
状2MHz程度である。垂直転送段数SOO段を持つ電
荷転送装置で2 MHz の掃き出し周波数では掃き
出し時間は0.2511S8Qとなり、これはンヤノタ
ースピードに直すと1/4oooとなり、極めてVいシ
ャッタースピードが得られることになる。
本発明の効果を確認するため、画素1soo(垂直)X
660(水平)を持つ電荷転送型同体撮像装置を試作し
、シャッター機能を調べた。信号電荷集積時間0.3
m5ec 1掃き出し周波数1.5MH2で極めて安定
したシャッター動作を示すことを確認した。
660(水平)を持つ電荷転送型同体撮像装置を試作し
、シャッター機能を調べた。信号電荷集積時間0.3
m5ec 1掃き出し周波数1.5MH2で極めて安定
したシャッター動作を示すことを確認した。
これはシャッタースピードにして1/30゜。に相当す
ることになる。また光電変換素子列内の光誘起電荷の転
送動作時間(第1図(b)の時間1+)および撮像領域
の電荷転送素子列中の残存電荷の掃き出し時間(第1図
(b)の時間tz)において、撮像領域の電荷転送素子
列に印加するパルス電圧を信号 −電荷転送時間(第
1図(blの時間t4)のパルス電圧よりも高くする方
が優れた画一が得られる。
ることになる。また光電変換素子列内の光誘起電荷の転
送動作時間(第1図(b)の時間1+)および撮像領域
の電荷転送素子列中の残存電荷の掃き出し時間(第1図
(b)の時間tz)において、撮像領域の電荷転送素子
列に印加するパルス電圧を信号 −電荷転送時間(第
1図(blの時間t4)のパルス電圧よりも高くする方
が優れた画一が得られる。
丑た光電変換素子列の光誘起電荷の掃き出しにおいて、
蓄積領域の信号電荷を読み出している期10・ 間中は撮像領域の電荷転送素子列に加えるクロックパル
スの周波数を止めるか蓄積領域の信号電荷、を1ライン
毎に読み出し領域へ移す周波数に選ぶ方がよい画質が得
られた。
蓄積領域の信号電荷を読み出している期10・ 間中は撮像領域の電荷転送素子列に加えるクロックパル
スの周波数を止めるか蓄積領域の信号電荷、を1ライン
毎に読み出し領域へ移す周波数に選ぶ方がよい画質が得
られた。
第2図は本発明を実施するだめの駆動パルス電圧の実施
例である。同駆動パルス電圧によシ光電変換素子列内の
電荷掃き出しを一定周期でおこなう駆動方法を実行でき
る。この動作においても、前に述べた例と同じシャッタ
ースピードを得た。
例である。同駆動パルス電圧によシ光電変換素子列内の
電荷掃き出しを一定周期でおこなう駆動方法を実行でき
る。この動作においても、前に述べた例と同じシャッタ
ースピードを得た。
以上説明したように本発明の固体撮像装置の駆動方法は
、シャッタースピードを従来のメカニカルシャッターの
スピードよシも格段に大きくでき、しかもシャッター機
能の寿命は固体撮像装置の寿命と同じく半永久的であり
、工業上の利用価値が極めて高い。
、シャッタースピードを従来のメカニカルシャッターの
スピードよシも格段に大きくでき、しかもシャッター機
能の寿命は固体撮像装置の寿命と同じく半永久的であり
、工業上の利用価値が極めて高い。
第1図(IL)は本発明を実施するだめの電荷転送型固
体撮像装置の構成図、第1図(blは本発明の一実施例
における駆動方法を実施するための印加パルス図、第2
図は本発明の他の実施例における駆動方法を実施するた
めの印加パルス図である。 1・・・・・・光電変換素子列、2・・曲電荷転送素子
列、3・・・・・・転送電極、4・・曲蓄積領域、6・
・・・・、転送ゲート電極、6・・・・・・電荷吸い取
シ領域、7・・・・・・ゲート電極、8・・・・・・読
み出し領域。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 (α)
体撮像装置の構成図、第1図(blは本発明の一実施例
における駆動方法を実施するための印加パルス図、第2
図は本発明の他の実施例における駆動方法を実施するた
めの印加パルス図である。 1・・・・・・光電変換素子列、2・・曲電荷転送素子
列、3・・・・・・転送電極、4・・曲蓄積領域、6・
・・・・、転送ゲート電極、6・・・・・・電荷吸い取
シ領域、7・・・・・・ゲート電極、8・・・・・・読
み出し領域。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 (α)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)同一半導体基板上に撮像領域、蓄積領域、読み出
し領域を備え、前記撮像領域が光電変換素子例および電
荷転送素子列を有している固体撮像装置であって、信号
電荷集積期間前においては前記光電変換素子列内の不要
電荷を所定の電荷吸い取り領域へ転送する動作をおこな
い、前記信号電荷集積期間内に前記電荷転送素子列内の
電荷を所定の電荷吸い取シ領域へ掃き出す動作をおこな
い、前記信号電荷集積期間後、前記光電変換素子列内の
信号電荷を、前記電荷転送素子列内へ転送し、引き続い
て前記蓄積領域へ、前記信号電荷を転送する動作をおこ
なった後において、前記光電変換素子列内の不要電荷を
所定の1E荷吸い取り領域へ転送する動作をおこなうこ
とを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。 舜)蓄積領域の信号電荷が読み出される期間 光、? 電変換素子列内の不要電荷転送に伴う印加クロックパル
ス周波数が一定電圧あるいは、蓄積領域の読み出し領域
へのi送局波数と同じ周波数であることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の看肴餐構半固体撮像装置の駆
動方法。 ((9)光電変換素子列内の信号電荷を蓄積領域へ転送
する期間外において、撮像領域の電荷転送素子列に印加
するクロックパルス電圧が、蓄積領域へ信号電荷を転送
するクロックパルス電圧より高く々る期間を有すること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の噌荷餐襟看固
体撮像装置の駆動方法。 (4)光電変換素子列内の信号電荷を蓄積領域へ転送す
る前に、蓄積領域内の電荷を掃き出す動作をおこなうこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のキ荷餐≠拳
固体撮像装置の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56163263A JPS5863276A (ja) | 1981-10-13 | 1981-10-13 | 固体撮像装置の駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56163263A JPS5863276A (ja) | 1981-10-13 | 1981-10-13 | 固体撮像装置の駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5863276A true JPS5863276A (ja) | 1983-04-15 |
Family
ID=15770477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56163263A Pending JPS5863276A (ja) | 1981-10-13 | 1981-10-13 | 固体撮像装置の駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5863276A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62188571A (ja) * | 1986-02-14 | 1987-08-18 | Matsushita Electronics Corp | 固体撮像装置の駆動方法 |
| US5031048A (en) * | 1988-08-09 | 1991-07-09 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Electric shutter control device for use in a still video camera, for example, and a method of controlling same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5772473A (en) * | 1980-10-22 | 1982-05-06 | Nec Corp | Driving method for charge transfer image pickup device |
-
1981
- 1981-10-13 JP JP56163263A patent/JPS5863276A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5772473A (en) * | 1980-10-22 | 1982-05-06 | Nec Corp | Driving method for charge transfer image pickup device |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62188571A (ja) * | 1986-02-14 | 1987-08-18 | Matsushita Electronics Corp | 固体撮像装置の駆動方法 |
| US5031048A (en) * | 1988-08-09 | 1991-07-09 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Electric shutter control device for use in a still video camera, for example, and a method of controlling same |
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