JPS606146B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPS606146B2
JPS606146B2 JP54164060A JP16406079A JPS606146B2 JP S606146 B2 JPS606146 B2 JP S606146B2 JP 54164060 A JP54164060 A JP 54164060A JP 16406079 A JP16406079 A JP 16406079A JP S606146 B2 JPS606146 B2 JP S606146B2
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JP
Japan
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gate
vertical scanning
circuit
imaging device
vertical
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JP54164060A
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JPS5687985A (en
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治久 安藤
信彌 大場
正和 青木
一八男 竹本
健二 高橋
宅哉 今出
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、間体撮像装層のフリッカ現象を防止できる信
号続み取り方式に関するものである。
第1図は従来の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(M
OS型FET)を用いたMOS型二次元固体撮像装置の
原理図である。図において、マトリックス状に配列され
た多数のホトダィオード1からなる感光部と、ホトダィ
オード1に蓄積された光信号を続み出すための垂直読み
出しスイッチ用MOS型FET2および水平読み出しス
イッチ用MOS型FET3と、それぞれのスイッチを順
序よく切換えるための垂直走査回路のシフトレジスタ4
および水平走査回路のシフトレジスタ5とからなり、6
は垂直走査線(同一行のMOSFET2のゲートを結ぶ
垂直走査パルスの印加線)、7は垂直出力線(同一例M
OSFET2のドレィンを結ぶ信号引出し線)、8は水
平走査線(水平走査パルスの印加線)、9は水平出力線
(水平スイッチMOS3のドレィンを結ぶ信号引出し線
)、10は出力端、11は出力負荷抵抗、12はビデオ
電圧源である。垂直、水平の切換えスイッチ用MOS型
FETはシフトレジスタによってそれらのゲート電圧を
制御し、スイッチ動作を得ている。ところで、このよう
な撮像装置では、垂直方向の解像度(分解能を向上させ
るために、従釆からィンタレース方式という駆動方式が
採用されている。その一例は、たとえば垂直走査線6を
図中下の方からV,,V2,………,Vi,Vi十・,
………Vnというふうに番号をつけると、まず第1のフ
ィールド期間でV,十V2,V3十V4,V5十V6,
……・・・Vi‐・十Vi,・・……・というように信
号を読み出し、次の第2のフィールド期間では、V,,
V2十V3,V4十V5,………Vi十Vi+,………
というように読む方式が考えられている(参考文献;I
SSCC7玖PI92、N、KoiKeetal)。
第1図において、13は垂直シフトレジスタ4の出力パ
ルスをフィールド(以下F,,F2と表わす)によりタ
イミングを切り換える回路である。従来の回路は、たと
えば第2図に示すようになっている。第2図において、
20はフィールド切替パルスF,の入力端子、21はフ
ィールド切替パルスF2の入力端子、22はフィールド
切替用のスイッチ(MOS型FET)である。
この図では、第1のフィールドF,の期間では、A+B
,C十D,E十F,・・・・・・…という順序で各垂直
走査線6にパルスが印放され、同時に2行の走査線の信
号が水平走査により読み出される。次のフィールドF2
では、A,B十C,D+E,………とパルスが印加され
、信号が読み出され、ィンタレースされることになる。
第2図の各パルスのタイミングと各垂直走査線6に印加
される走査パルスのタイミングを第3図に示してある。
しかし、このような読み取り方式では、フィールドが変
わるたびにビデオ信号電圧の直流レベルが変化し「テレ
ビモニタ上では画面のチラつきとなって現われる(フリ
ッカ現象という)。
ここで、フリッカ現象の発生機構を、第4図、第5図を
用いて説明する。第4図は、第1のホトダィオード部を
示したものである。図中、ホトダィオード41の電位、
vsに着目すると、垂直走査線◎の電位が高レベルにな
るとvsはビデオバイアス、Vvになるが、再び低レベ
ルになると、垂直走査線とホトダィオード間に寄生的に
存在する容量結合の度合いによってvsは低下する。容
量結合の度合いはフィールド‘こよって異なる。この様
子を、ホトダイオード41の電位vsに着目して説明す
る。ホトダイオード41の電位は、垂直スイッチトラン
ジスタ42のゲート(すなわち垂直走査線◎)電圧が高
電位になると同トランジスタ42が非飽和動作をするの
で、垂直出力線7の電位と等しくなる。続いて、同ゲー
ト電圧が下降し丁度トランジスタ42のしきし、電圧V
thになるまで、ホトダィオード41の電位vsは垂直
出力線電位と等しい状態に保たれる。さらに、同ゲート
電圧がしきし、電圧Vth以下に下降すると、トランジ
スタ42は遮断状態になり、結合容量Cd◎およびCu
■により電位vsが影響を受ける。第5図に示したよう
に、フィールドF,の時には垂直走査線◎および◎が選
択されるが、垂直走査線■は選択されない。したがって
、ホトダィオード41の電位vsには、結合容量Cd◎
のみによる電位変化△vsが起き、その量は次式で与え
られる。△vS=Cd◎・(Vth−V,)/Cゞ….
01ここで、Cd◎:ホトダィオード41と垂直走査線
◎との結合容量。
V比:トランジスタ42のしさし、電圧。
V,:垂直走査線■に印加される低レベル電圧。
Cs:ホトダイオード41の容量。
フィールドF2の時には、垂直走査線■および◎が選択
される。
したがって、ホトダイオード41の電位の変化△vsは
、結合容量Cu■とCd◎の両方の影響を受け、その大
きさは,.,7△VSニ(Cu■+Cd■)●(V瓜・
VI)/CS,..(2)ここで、Cu■:ホトダィオ
ード41と垂直走査線■との結合容量。
となり「{11式とは異なる値になる。
フィールドF・とF2とで△vsが異る様子を第5図の
vsに示した。
このようにホトダィオードのリセツト電圧がフィールド
ごとに変わる。このことは、フィールドごとにビデオバ
イアス電源からホトダイオードに充電する電荷量(ビデ
オ信号)が変わること、つまり、フィールドが変わるた
びにビデオ信号電圧の直流レベルが変化することを意味
する。このことはテレビモニタには画面のチラッキ(フ
リッカ)となって現われる。本発明は、上述の従来の固
体撮像装置におけるィンタレース走査方式の欠点を解決
する固体撮像装置を提供することを目的とする。すなわ
ち、本発明の目的は、フリツカ現象が防止されたィンタ
レース走査機構を有する固体撮像装置を提供することに
ある。本発明の固体撮像装置では、ィンタレース走査に
おいて、複数個の垂直走査線を選択するとき、選択され
る垂直走査線を同一時刻で選択しないことにより、フリ
ツカ現象を防止する。
なお、垂直走査パルスを水平帰線期間に印加し、光信号
を垂直信号出力線容量に移した後「垂直走査パルスを水
平走査期間に印放して光信号を読み出す走査方式を取る
ことが多い。したがって、1水平婦線期間中の非同一時
刻に複数の垂直走査線を選択する。すなわちタイミング
のずれ‐t垂直走査パルスを複数の垂直走査線に印加す
ることにより、フリッカ現象を防止することができる。
以下、実施例により本発明の固体撮像装置を詳細に説明
する。
第6図は本発明の固体撮像装置の実施例に用いるィンタ
レース機構を示す。
第6図において「 4は第1図に示した垂直走査回路、
V,,V2・……・・は垂直走査回路から出力される出
力パルス、20,21はフィールド切替パルスF,,F
2の印加端子、22はゲートへのフィールド切替パルス
の印加によってオン・オフし、インタレース走査におけ
る垂直走査線6の組合わせを、フィールド毎に切り替え
るためのMOSFETである。
すなわち回路13は第1図に示したインタレース走査回
路と同じものである。14は、インタレース回路13と
垂直走査線6の間に介在されたゲート回路である。
ゲート回路14を構成するMOSFET60は、タイミ
ングの異なるパルスD,,D2によって(パルス入力端
子61,62)駆動され、ィンタレース回路からの出力
パルスがゲートへ印加される。したがって、MOSFE
T60は、インタレース回路の出力パルスがゲートに入
力された時、駆動パルスD,,○2を出力するゲート用
MOSFETである。D,,D2のパルスを第7図のよ
うに、垂直走査回路の出力パルスV,,V2,…・・・
…の出力期間に出力させることにより、垂直走査線6(
■,■,◎………)には、互いに重なることのないイン
ターレース走査用のパルスが印加でき、第4図、第5図
に示したように寄生容量による結合の度合いがフィール
ドごとに変わることはない。
したがってフリッカ現象は起きない。回路14としては
、上記の動作をするものであれば何でもよい。
すなわち、MOSFET60のドレイン(ソ−ス)をイ
ンタレース回路13に接続し、D.,D2をMOSFE
T60のゲートに印加しても良い。
なお、インタレース回路13においても、F,,F2を
MOSFET22のソース(ドレイン)に印加し、ゲー
トには垂直レジスタ4の出力パルスを印加することがで
きる。
他には次のような実施例も考えられる。第8図は別の実
施例を示したものであり、第6図の14の回路に、ブー
トストラップ容量80を設けたものである。
この容量80の鰯らきは、垂直走査線に印加される電圧
をクロツク・パルスD,,D2と等しくすることができ
、また充電時定数を小さくすることにも効果がある。ま
た第7図において、垂直走査線BとCではパルスの順序
がフィールドごとに異なるが、第9図に示したようにパ
ルスD,,D2の位相をフィールドごとに変える事によ
り、位相を同一にする事が出来る。
なお、本発明は、第1図に示したMOS型団体撮像装置
の他にも、CTD(電荷移送素子)を1部もしくは全体
に用いた固体撮像装置にも適用できることは明らかであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の固体撮像装置の概略を示す略回路図、第
2図は従来のィンタレース回路を示す回路図、第3図は
インターレース走査方式における各パルスを示すパルス
タイミングチャート、第4図はフリッカ現象を説明する
ための固体撮像装置の部分回路図、第5図は第4図とと
もにフリッカ現象を説明するパルスタイミングチャート
、第6図は本発明の固体撮像装置の実施例に係わるィン
タレース機構を示す回路図、第7図は第6図における各
パルスを示すパルスタイミングチャート、第8図は本発
明の固体撮擬装層の他の実施例に係わるィンタレース機
構を示す回路図、第9図はパルスD,,D2の他の例を
示すパルスタイミングチャートである。 1…・・・ホトダイオード、2・・・・・・垂直スイッ
チ用MOSFET、3・・・・・・水平スイッチ用MO
BFET、4…・・・垂直走査回路、5・・…・水平走
査回路、6・…・・垂直走査線(V,,V2,………V
i+,,A,B,C,0,E,F………)、7……垂直
信号出力線、8……水平走査線、9……水平信号出力線
、10…・・・信号出力端子、11…・・・出力負荷抵
抗、12・・・・・・ビデオ電圧源、22……フィール
ド功替用MOSFET、60・・…・ゲート用MOSF
ET、80……ブートストラツプ容量、F,,F2……
フィールド切替パルス、V,,V2,V3,V4・・…
・垂直走査回路出力パルス、D,,D2・・・・・・ゲ
ート用MOSFETの駆動パルス。 東ー図 鰭2図 兼3図 繁子図 髪ゞ図 衆6図 粥つ図 衆8図 兼?図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 同一半導体基体に二次元状に配列された複数個のホ
    トダイオードと、該ホトダイオードの選択を行なう水平
    スイツチ素子群、垂直スイツチ素子群と、水平スイツチ
    素子および垂直スイツチ素子のそれぞれに走査パルスを
    印加するための水平走査回路と垂直走査回路とを有し、
    複数本の垂直走査線を選択して複数行の走査線の水平走
    査を同時に行うインタレース走査機構を有する固体撮像
    装置において、前記インタレース走査機構は、選択され
    るべき複数本の垂直走査線のそれぞれに、水平帰線期間
    にタイミングの異なる垂直走査パルスを印加する手段を
    有してなることを特徴とする固体撮像装置。 2 上記インタレース走査機構は、各フイールド毎に選
    択する垂直走査線の組み合わせを切替えるインタレース
    回路と、該インタレース回路からの出力信号をゲート入
    力とし、垂直走査回路の出力パルスと同期した互いに重
    なり合わない複数相の駆動パルスによつて駆動される各
    垂直走査線毎に設けられたゲート素子群からなるゲート
    回路とを有してなることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の固体撮像装置。 3 上記インタレース機構は、同時に2行の走査線の水
    平走査を行い、上記インタレース回路は、上記垂直走査
    回路を構成する単位回路の各段の出力に第1乃至第4の
    スイツチ素子を接続し、該第1、第2のスイツチ素子の
    組、および第3、第4のスイツチ素子の組みにそれぞれ
    第1および第2のフイールド切換パルスを印加し、第1
    フイールドでは第1および第2のスイツチ素子、第2フ
    イールドでは第3および第4のスイツチ素子を、上記垂
    直走査回路から時間順次に出力するパルスと上記フイー
    ルド切換パルスを用いて動作させ、上記ゲート素子のゲ
    ート入力用パルスを発生することを特徴とする特許請求
    の範囲第2項記載の固体撮像装置。 4 上記第1乃至第4のスイツチ素子、ゲート素子、お
    よび垂直スイツチ素子をMOS電界効果トランジスタで
    構成したことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の
    固体撮像装置。 5 上記第1乃至第4のスイツチ素子のそれぞれのソー
    ス(ドレイン)を垂直走査回路を構成する単位回路のそ
    れぞれ各段の出力に接続し、上記第1のスイツチ素子の
    ドレイン(ソース)、第2、第3のスイツチ素子のドレ
    イン(ソース)を、第4のスイツチ素子のドレイン(ソ
    ース)を、上記単位回路の各段に対応するそれぞれ第1
    行目、第2行目、第3行目の垂直スイツチ素子群のゲー
    トに接続された垂直走査線の各ゲート素子のゲートに接
    続し、上記第1乃至第4のスイツチ素子のゲートに前記
    フイールド切換パルスを印加したことを特徴とする特許
    請求の範囲第4項記載の固体撮像装置。 6 上記ゲート素子のドレイン(ソース)を駆動パルス
    入力端子に接続し、ソース(ドレイン)を垂直走査線に
    接続してなることを特徴とする特許請求の範囲第5項記
    載の固体撮像装置。 7 上記ゲート素子のうち、奇数行の垂直走査線に接続
    されたゲート素子のドレイン(ソース)は第1の駆動パ
    ルス入力端子に接続され、偶数行の垂直走査線に接続さ
    れたゲート素子のドレイン(ソース)は第2の駆動パル
    ス入力端子に接続されてなり、前記第1、第2の駆動パ
    ルスは互いに重なり合わないタイミングで入力すること
    を特徴とする特許請求の範囲第6項記載の固体撮像装置
JP54164060A 1979-12-19 1979-12-19 固体撮像装置 Expired JPS606146B2 (ja)

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JPS5687985A JPS5687985A (en) 1981-07-17
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