JPS6046175A - Ｃｃｄフレ−ム転送画像感知器 - Google Patents

Ｃｃｄフレ−ム転送画像感知器

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JPS6046175A
JPS6046175A JP59105648A JP10564884A JPS6046175A JP S6046175 A JPS6046175 A JP S6046175A JP 59105648 A JP59105648 A JP 59105648A JP 10564884 A JP10564884 A JP 10564884A JP S6046175 A JPS6046175 A JP S6046175A
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JP
Japan
Prior art keywords
charge
image sensor
frame transfer
transfer image
ccd
Prior art date
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Application number
JP59105648A
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English (en)
Inventor
トーマス ベル レイモンド
クリストフアー　ジヨン　モーカム
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General Electric Company PLC
Original Assignee
General Electric Company PLC
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Publication date
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    • 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
    • H10F39/158—Charge-coupled device [CCD] image sensors having arrangements for blooming suppression
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/72—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors using frame transfer [FT]
    • 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
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    • H10F39/12—Image sensors
    • H10F39/15—Charge-coupled device [CCD] image sensors
    • H10F39/153—Two-dimensional or three-dimensional array CCD image sensors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (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。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の技術分野 本発明は画像感知器に関するものであり、よシ詳細に述
べれば、本発明は電荷結合装置（ＣＣＤ）フレーム転送
画像感知器に感するものでおる。
（２）先行技術についての説明 ＣＣＤフレーム転送画像感知器において、画像を表わす
光は、ＣＣＤチャンネルのアレーの画像部分を構成する
第１の光学的感知部に焦点づけ　□られる。例えば、光
を遮蔽するなどして非光学的感知状態にある前記ＣＣＤ
チャンネルのアレーの第２の部分はｌｉ４億部外部分成
している。前記記憶部分に隣接して線読出し部分がある
。画像部分で光学的に発生された電荷のフレームは、画
像部分および記憶部分双方の制御電極にクロックパルス
を印加することによって、記憶部分に転送され、次いで
、記憶および線読出し部分双方の制御電極にクロックパ
ルスを印加することによって逐次的に線毎に読み出され
る。通常、電荷のフレームは、別のフレームが画像部分
に収集されている時、記憶部分から読み出されなどする
。従って、通常、光学的に発生された電荷のフレームが
感知器の画像部分に収集される「積分期間」は、記憶部
分から前の電荷のフレームを読み出すのにかかる時間よ
シも短かいということはあり得ない。読出し時間は、例
えば従来の５２５７６２５本のテレビ受像機の所定の出
力規準に一致するように決められている場合が多く、い
ずれにせよ該装置の構造体の物理的制約、例えば電荷転
送速度、によって制限される。
次いで、このことによって、機械的非信頼性についての
その全ての何語的問題により機械的シャッターが感知器
の前に使用されないと、速く移動する対象物の結像など
への応用、または高発光状態において望ましい特徴とな
りうる非常に短かい積分期間の使用が妨げられてしまう
。
（３）発明の概要 実効積分期間が電気的手段によって短縮されるＣＣＤフ
レーム転送画像感知器を提供するのが本発明の目的であ
る。
本発明によれば、ＣＣＤフレーム転送画像感知器は、Ｃ
ＣＤチャンネルのアレーの光学的感知部分を構成する画
像部分と、前記ＣＣＤチャンネルのアレーの非光学的感
知部分を構成する記憶部分と、前記記憶部分に隣接する
線読出し部分と、前記画像、記憶ならびに読出し部分と
に関連する制御電極構造体と、電荷シンク構造体と、お
よび前記チャンネルに沿って画像部分で発生された電荷
を記憶部分に転送し、かつ前記読出し部分を介して前記
記憶部分に記憶された電荷を読み出すように前記制御電
極構造体に電位を印加し、四に、チャンネルに沿って画
像部分で発生された電荷を電荷シンク構造体に転送する
ように制御電極構造体に印加された電位を制御し、そわ
によって電荷が記憶部分への転送前に画像部分に収集さ
れる期間を制御するよう構成された手段とから構成され
ている。
本発明に」：るある特定の感知器では、前記電荷シンク
構造体は、感知器の記憶部分から離隔した前ｉ！ｉ、：
　ＣＣＴ’）チャンネルの端部に置かれており、前記Ｃ
ＣＤチャンネルのアレーの画像部分およびその関連する
電極は、電荷が前記チャンネルに沿ういずれの方向にも
転送されるように構成されており、かつ１１１極に印加
された電位を制御する前記手段は、前記電位を制御して
前記シンク構造体に向かう方向、またはそこから離れる
方向にＣＣＤチャンネルに沿って電荷を転送するように
する手段から構成されている。
前記電荷シンク構造体にはｐ−ｎ接続が適合する。
以下本発明によるあるＣ　ＣＤフレーム転送画像感知器
について添付の図面を参照しながら説明するが、該感知
器はほんの−ｆｉｌにすぎないことを理解されたい。
（４）良好な実施例についての説明 まず第１図において、本発明による感知器には、並列構
成による５つの電荷転送ＣＣＤチャンネルを有するアレ
ー１が備えられている。前記アレーはシリコーン基板上
に周知の態様で組立てられており、隣接するチャンネル
は、第１図の点線で表わされた前記基板のチャンネル停
止領域３によって互いに隔絶されている。各チャンネル
１内の電荷記憶素子は三相電極構造体５゜７によって定
められ、チャンネル内の記憶素子は電荷記憶素子の矩形
アレーを形成するよう整列している。前記アレーの半分
、すなわち第１図の上半分は、入射光に対して開放され
ており、感知器の画像部分９を形成していると共にアレ
　・−のもう一方の半分、すなわち第１図の下半分は、
光から遮蔽されており、感知器の記憶部分１１を形成し
ている。記憶部分１１の一方の端部、すなわち第１図の
下方端部には線読出し部分１５がある。感知器は、また
、画像、記憶および読出し部分の電極構造体にクロック
パルスを印加するのに効果的なりロックパルス発生手段
１８も備えている。
使用に際し、光学的画像は感知器の画像部分９に焦点づ
けられ（集束され）、前記画像に対応する電荷パターン
は前記画像を形成する記憶素子の光電効果によって発生
される。通常の感知器では、このように一定の期間、す
なわち積分期間に渡って画像部分９の電荷記憶素子で発
生された電荷のフレームは、クロックぶルス■φｌ＋Ｉ
φｘ＋　Ｉφ１を電極構造体５に印加し、かつクロック
パルスＳφ１．Ｓφ２およびＳφ３　を電極構造体７に
印加することによって、記憶部分１１に速やかに転送さ
れ、次いで、別のクロックパルスＳφ１．Ｓφ２＋Ｓφ
３を記憶部分電極構造体７に印加し、かつクロックパル
スＲφ１．Ｒφ雪、Ｒφｓを読出し部分電極構造体に印
加することによって線読出し部分１３を介して逐次的に
線毎に読み出される。
従って、第３図（ａ）に図示の形式から成る出力信号が
得られるが、前記出力信号には、電荷の線が記憶部分か
ら読出し部分へと転送される各期間中連続する線に対す
る信号間に帰線消去期間として知られる零出力期間と、
および電荷のフレームが画像部分から記憶部分へと転送
される期間、すなわちフレーム転送期間が生ずる各期間
中連続的フレームに対する信号間にフレーム消去期間と
して知られる零出力期間とがある。
各電荷フレームに対して電荷発生のために利用可能な時
間、すなわち積分期間とは第３図（ｂｌに図示の如く連
続したフレーム転送期間の間の期間（周期）であること
が判る。従来のＣＣＤ画像感知器において、前記積分期
間にはこの利用可能な期間のほぼ全てが含まれる。
さて、第２図に関して説明すると、本発明によって、該
感知器には、更に、電荷シンク構造体が備えられている
が、前記電荷シンク構造体はチャンネル１の端部記憶素
子に隣接する記憶部分から良に先のアレーの画像部分端
部においてｐ−ｎ接続を形成する適当にドープされた層
を構成している。電荷シンク構造体１５に設けられた電
極１７と電極構造体５の第１の電極との間の基板面に置
かれているのは付加電極１９である。更に、クロックパ
ルス発生手段１８は、通常の積分期間中は逆のシーケン
スで、およびフレーム転送期間中は正常な順方向シーケ
ンスで、画像部分の電極構造体５をクロックできるよう
に構成されている。電極構造体が逆にクロックされる際
、ｐ−ｎ接続１５が十分な逆バイアス（ＶＤ）に保持さ
れている場合、画像部分９で光学的に発生された電荷は
、画像部分の上方に転送され電荷シンク構造体１５によ
って形成された前記シンクに落とされるか、または逆ク
ロッキングが停止すると、実効積分期間は、第３図（ｃ
ｌに図示の如く、記憶部分１１へのフレーム転送が行々
われる前の通常の積分期間の残りとなる。従って、実効
積分時間の制御は、逆クロッキングが停止する時間を選
択することによって達成される。電極１９は定バイアス
ＶＧに保持されて、電荷ダンピングを必要としない場合
、ＣＣＤからシンクを隔絶する。
以上述べた逆クロッキングシーケンスによって本発明の
原則がほぼ説明されたことになるが、この態様で本発明
を実行することによって実際的な問題を解決する。逆ク
ロッキングの周波数が感知器の出力帯域幅内にある場合
、出力信号の疑似パターン化は、出力信号の逆クロッキ
ング波形の寄生振動の検出を通して殆んど避けられない
。第５図（ｄｉによって帰線消去期間中にのみ逆クロッ
キングパルスを印加することによってこの問題を解決す
る態様が示されている。この期間中はいかなる信号出力
も発生しないので、疑似検出の問題は避けられる。前記
問題を解決する別の態様が第３図（ｅｌに図示されてい
るが、この態様では、逆クロッキングは、十分なパルス
によって全電荷が画像部分９からシンクへ取り込まれる
よう出力信号帯域幅外の周波数で生ずる。逆クロッキン
グは積分期間の開始直前に発生するのが好捷しいが、逆
クロッキングを一つ印加することによってクリアされ得
ない画像部分９の電荷が形成されるのを避けるためには
、第３図（ｅｌの点線内に図示の如く、初期において逆
クロッキングを同様に印加することが必要とされること
もある。クロックパルスを発生する電子回路の電力消散
は周波数に比例するので、高周波数でのクロッキングに
よって過度の電力消散を伴う問題が起こりえるが、逆ク
ロッキングは比較的にまれにしか起こらないので、この
余分な電力消散は最小限度に押えられる。第５図（ｄｌ
および第３図（ｅｌに関して以上述べたクロックパルス
シーケンスを結合する別の可能性が第３図（ｆ）に図示
されている。
以上述べた本発明による感知器には５つの電荷転送チャ
ンネル１と鮮明さを与えるための一定数の素子とが備え
られているのみであるが、実際の感知器、例えば６２５
本の互換性のあるテレビカメラに使用されるような感知
器には３８５−×５７６個の素子から成るアレーが備え
られているのが判る。そのような感知器では、２０ミリ
秒から１ミリ秒以下までの種々の積分期間が実証された
。
第１図の２０に図示の如き適切な感知回路が、感知器、
および前記画像部分の逆クロッキングが停止する時間を
制御するよう設定された制御ループ、の出力信号の平均
またはピークレベルを感知するのに使用された場合、フ
ィルムカメラでは自動露出制御と称する出力を一定の平
均レベルに保つために積分期間が連続的ベースで達成さ
れうる。
本発明による感知器の特徴は、電荷収集に利用可能な画
像部分の一部を甚だしく低減させずに、積分期間が得ら
れることである。
４、簡単な図面の説明 第１図は本発明による感知器を図示したものであシ、第
２図は前記感知器の画像部分のＣＣＤチャンネルのうち
の一つの長さの部分に沿う断面図であシ、第３図（ａｔ
は前記感知器の記憶部分の読出し信号を表わす図であり
、第５図（ｂｌは従来の感知器の画像部分のＣＣＤチャ
ンネルに応用されるクロラギング信月を辰わす図であり
、第３図（ｃｌから第３図（ｆｌは本発明による感知器
の画像部分のＣＣＤチャンネルに応用されたクロッキン
グ信号の第１、第２、第３および第４の例を夫々表わす
図である。
図中、１けＣＣＤチャンネルのアレー、６はチャンネル
停止領域、５および７は三相電極構造体、９は画ｆ象部
分、１１は記憶部分、１３は読出し部分、１５は電荷シ
ンク構造体、１７は電極、１８はクロックパルス発生手
段、１９は付加電極、２０は感知回路、を夫々示す。
特許出願人　ザ　ゼネラル　エレクトリック　カンパニ
ー。
昭和５９年９月千日 特願昭５９−１０５６４８号 ２、　発明の名称 ＣＣＤフレーム転送画像感知譬 ３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　ザ　ゼネラル　エレクトリック　カンパニー。
ピー、エル、シー。
４、代　理　人 住　所　〒１００東京都千代田区丸の内２丁目４番１号
丸ノ内ビルヂング　７５２区 電話　２０１−３４９７．２１４−６８９２氏　名　弁
理士（７９９８）　飯　１）　伸　行５　補正命令の日
付　昭和５９年８月８日（発送日　昭和５９年８月２８
日） ６、補正の対象 図　面 ７、補正の内容

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）　ＣＣＤフレーム転送画像感知器であって、前記
    装置はＣＣＤチャンネルのアレー（１）の光学的感知部
    分を構成する画像部分（９）と、前記ＣＣＤチャンネル
    のアレー（１）の非光学的感知部分を構成する記憶部分
    αｈと、前記記憶部分に隣接する線読出し部分Ｑ３と、
    前記画像部分（９）、記憶部分０１）、および読出し部
    分０３とに関連する制御電極（５，７）構造体と、電荷
    シンク構造体００と、および前記制御電極構造体に電位
    を印加して前記チャンネルに沿って画像部分（９）で発
    生された電荷を記憶部分０１）に転送し、かつ前記読出
    し部分（２）を介して前記記憶部分ａηに記憶された電
    荷を読み出すようにし、更に制御電極構造体に印加され
    た電位を制御してチャンネルに沿って画像部分（９）で
    発生された電荷を電荷シンク構造体ＯＱに転送するよう
    にし、それによって電荷が記憶部分への転送前に画像部
    分で収集される期間を制御するよう構成された手段（至
    ）とから構成されていることを特徴とする上記ＣＣＤフ
    レーム転送画像感知器。 （２、特許請求の範囲第１項記載のＣＣＤフレーム転送
    画像感知器において、前記電荷シンク構造体０６は前記
    感知器の記憶部分αηから離れた前記ＣＣＤチャンネル
    の端に配置されており、ＣＣＤチャンネルのアレー（１
    ）の画像部分（９）およびその関連する電極（５）は電
    荷が前記チャンネルに沿っていずれの方向にも転送され
    るように構成されており、かつ前記電極（５）に印加さ
    れた電位を制御する前記手段（至）は電位を制御してＭ
    前記シンク構造体０６に向かう、または前記シンク構造
    体α均から離れる方向に前記ＣＣＤチャンネルに沿って
    電荷を転送するようにする手段から構成されていること
    を特徴とする上記ＣＣＤフレーム転送画像感知器。 （３）特許請求の範囲の前記いずれか一項に記載のＣＣ
    Ｄフレーム転送画像感知器において、前記電荷シンク構
    造体０υはｐ−ｎ接続であることを特徴とする上記ＣＣ
    Ｄフレーム転送画像感知器。 （４）特許請求の範囲いずれか一項に記載のＣＣＤフレ
    ーム転送画像感知器において、前記電荷を前記電荷シン
    ク構造体００に転送するよう印加された前記電位は帰線
    消去期間中に印加されることを特徴とする上記ＣＣＤフ
    レーム転送画像感知器。 （５）特許請求の範囲の前記いずれか一項に記載のＣＣ
    Ｄフレーム転送画像感知器において、前記電荷を前記電
    荷シンク構造体（ト）に転送するよう印加された前記電
    位は前記感知器の出力信号の帯域幅外の周波数になって
    いることを特徴とする上記ＣＣＤフレーム転送画像感知
    器。 （６）特許請求の範囲の前記いずれか一項に記載のＣＣ
    Ｄフレーム転送画像感知器において、前記電位を制御す
    る前記手段（至）は、前記電荷シンクに電荷を転送１〜
    、それによって実効電荷積分時間を変ｙするよう前記電
    位が印加される期間を制御する手段を備えていることを
    特徴とする上記ＣＣＤフレーム転送画像感知器。 （７）特許請求の範囲第６項記載のＣＣＤフレーム転送
    画像感知器において、前記期間を制御する前記手段は前
    記感知器の出力信号のレベルを感知する手段（イ）と、
    および前記出力信号のレベルに基づいて前記期間を制御
    してそれによって前記レベルをほぼ一定に維持するよう
    になっている手段とから構成されていることを特徴とす
    る上記ＣＣＤフレーム転送画像感知器。
JP59105648A 1983-05-24 1984-05-24 Ｃｃｄフレ−ム転送画像感知器 Pending JPS6046175A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8314300 1983-05-24
GB838314300A GB8314300D0 (en) 1983-05-24 1983-05-24 Image sensors

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JPS6046175A true JPS6046175A (ja) 1985-03-12

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ID=10543244

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JP59105648A Pending JPS6046175A (ja) 1983-05-24 1984-05-24 Ｃｃｄフレ−ム転送画像感知器

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US (1) US4651215A (ja)
EP (1) EP0127363B1 (ja)
JP (1) JPS6046175A (ja)
DE (1) DE3473095D1 (ja)
GB (2) GB8314300D0 (ja)

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