JPS6384275A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPS6384275A JPS6384275A JP61228131A JP22813186A JPS6384275A JP S6384275 A JPS6384275 A JP S6384275A JP 61228131 A JP61228131 A JP 61228131A JP 22813186 A JP22813186 A JP 22813186A JP S6384275 A JPS6384275 A JP S6384275A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- row
- reset
- vertical
- time
- scanning circuit
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- Pending
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- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はシャッタ機能付固体撮像装置に係り、特に、M
O8形撮像素子に好適な信号読出方式に関する。
O8形撮像素子に好適な信号読出方式に関する。
固体撮像素子(以下センサと略す)を用いた固体撮像装
置として、すでにビデオカメラが製品化されており、更
に、製品展開を進めるため、センサの高性能化、高付加
機能化の研究が活発に行われている。センナの高付加機
能化の例として、シャッタ機能付CCDセンサがあり、
例えば、特開昭56−44271号公報に述べられてい
る。これはオーバフロードレインを用いて絵素の信号電
荷を捨てるリセット操作と、垂直CCDへの絵素の信号
電荷の転送を組合せたものであり、CCDC上形サに限
定される。
置として、すでにビデオカメラが製品化されており、更
に、製品展開を進めるため、センサの高性能化、高付加
機能化の研究が活発に行われている。センナの高付加機
能化の例として、シャッタ機能付CCDセンサがあり、
例えば、特開昭56−44271号公報に述べられてい
る。これはオーバフロードレインを用いて絵素の信号電
荷を捨てるリセット操作と、垂直CCDへの絵素の信号
電荷の転送を組合せたものであり、CCDC上形サに限
定される。
一方、MO3O3形サにおいては、例えば特開昭59−
144278号公報、特にその第5図に示されているリ
セットトランジスタにより、絵素信号のリセット操作は
行える。しかしながら、垂直CODに相当するメモリ部
、すなわち、信号電荷を一担蓄える部分がないので、C
CD形センサと同様な手段ではシャッタ機能を付加する
ことはできなかった。
144278号公報、特にその第5図に示されているリ
セットトランジスタにより、絵素信号のリセット操作は
行える。しかしながら、垂直CODに相当するメモリ部
、すなわち、信号電荷を一担蓄える部分がないので、C
CD形センサと同様な手段ではシャッタ機能を付加する
ことはできなかった。
MO8形センサは垂直CCDによる絵素信号電荷の転送
は行わず、XY方向に配列されたスイッチMO8)ラン
ジスタを通して直接信号電荷を読出す。したがって、リ
セット操作と続出操作をタイミングをずらせて行うこと
により、衆知の35+uカメラの縦走りフォーカルプレ
ンシャッタと同様なシャッタ機能を付加することができ
るのであるが、この時、上記機械的シャッタとは異なる
ことに起因する問題が生じる。
は行わず、XY方向に配列されたスイッチMO8)ラン
ジスタを通して直接信号電荷を読出す。したがって、リ
セット操作と続出操作をタイミングをずらせて行うこと
により、衆知の35+uカメラの縦走りフォーカルプレ
ンシャッタと同様なシャッタ機能を付加することができ
るのであるが、この時、上記機械的シャッタとは異なる
ことに起因する問題が生じる。
まず、リセット操作と読出操作とのタイミングをずらせ
ることによる醍走りフォーカルプレンシャッタの動作原
理を説明し、次に問題点を説明する。
ることによる醍走りフォーカルプレンシャッタの動作原
理を説明し、次に問題点を説明する。
機械的なフォーカルプレンシャッタの動作については、
例えば写真工業7月号(1983) 35頁〜41頁に
日中らによって説明されているように、受光部の前に設
置した横長のスリットを縦方向に高速で移動させるもの
であり、その動作原理を第2図。
例えば写真工業7月号(1983) 35頁〜41頁に
日中らによって説明されているように、受光部の前に設
置した横長のスリットを縦方向に高速で移動させるもの
であり、その動作原理を第2図。
第3図を用いて説明する。
第2図において1は受光部への入射光を遮る遮蔽板であ
り、2板の遮蔽板11 + 12はΔyの間隔を保ちな
がら縦方向(Y方向)に移動する。すなわち、受光部上
を幅Δyのスリットが移動することになる。
り、2板の遮蔽板11 + 12はΔyの間隔を保ちな
がら縦方向(Y方向)に移動する。すなわち、受光部上
を幅Δyのスリットが移動することになる。
遮蔽板11の上辺の位置なPl 、遮蔽板12の下辺の
位置なP2とすると、Pl、P2のそれぞれの動きは第
3図のように表される。例えば受光部上にある’10の
位置を、Plは時刻tp1で通過し、P2は時刻tP2
で通過するので、受光部のいわゆる露光時間はTM (
TM= tp2 tpt )となる。
位置なP2とすると、Pl、P2のそれぞれの動きは第
3図のように表される。例えば受光部上にある’10の
位置を、Plは時刻tp1で通過し、P2は時刻tP2
で通過するので、受光部のいわゆる露光時間はTM (
TM= tp2 tpt )となる。
次に、上記したシャッタと同様のシャッタ繍能を付加さ
せた時のMO8形センナの動作原理を説明する。第4図
はMO5形センサの絵素配列を示すものである。同図に
おいて、2はMO8形センサであり、X方向にN個、Y
方向にM個の絵素が並んでいるものとする。絵素はY方
向に第1行。
せた時のMO8形センナの動作原理を説明する。第4図
はMO5形センサの絵素配列を示すものである。同図に
おいて、2はMO8形センサであり、X方向にN個、Y
方向にM個の絵素が並んでいるものとする。絵素はY方
向に第1行。
第2行、・・・・・・の順で選択され、それぞれの行の
選択時にX方向に選択される。説明を簡単にするため、
行の選択に着目する。
選択時にX方向に選択される。説明を簡単にするため、
行の選択に着目する。
第5図(al〜(d)にそれぞれの時刻におけるリセッ
ト行(絵素の信号電荷をリセットする行。第5図に斜線
で示し、位置なQlで示す。)と、読出性(絵素の信号
電荷を読出す行。位置なQzで示す。)を示している。
ト行(絵素の信号電荷をリセットする行。第5図に斜線
で示し、位置なQlで示す。)と、読出性(絵素の信号
電荷を読出す行。位置なQzで示す。)を示している。
時刻t1で第1行をリセッ) # hで第2行をリセッ
ト、・・・・・・と順にリセットを行い、時刻t2ff
i−1では第(2m−1)行をリセットすると同時に第
1行を読出す。次下、時刻t2.で第2m行をリセット
すると同時に第2行を読出すという手順を進める。
ト、・・・・・・と順にリセットを行い、時刻t2ff
i−1では第(2m−1)行をリセットすると同時に第
1行を読出す。次下、時刻t2.で第2m行をリセット
すると同時に第2行を読出すという手順を進める。
リセット行の位置Q1と読出性の位置Q2の時間変化を
第6図に示す。同図においてTsはX方向に絵素信号電
荷を読出すのに要する時間、Δyは第5図に示す行間隔
(絵素ピッチ)である。この時、リセット時刻から読出
時刻までの時間T、が露光時間となる。このシャッタ機
能と前出の機械的シャッタを対応させると、リセット行
と読出性の間が機械的シャッタのスリットに対応するこ
とになる。
第6図に示す。同図においてTsはX方向に絵素信号電
荷を読出すのに要する時間、Δyは第5図に示す行間隔
(絵素ピッチ)である。この時、リセット時刻から読出
時刻までの時間T、が露光時間となる。このシャッタ機
能と前出の機械的シャッタを対応させると、リセット行
と読出性の間が機械的シャッタのスリットに対応するこ
とになる。
ところで、カラー信号を得るためには通常、3色か4色
の色フィルタな絵素上に形成し、隣接する2行の信号を
同時に読出す。例えば第(2m−1)行と第2m行(m
” 1 e 2 t・・・)を同時に読出す。
の色フィルタな絵素上に形成し、隣接する2行の信号を
同時に読出す。例えば第(2m−1)行と第2m行(m
” 1 e 2 t・・・)を同時に読出す。
この時、読出性の位置はQz−ムとQz−8の2種類と
なり、この時間変化を示すと第7図のようになる。
なり、この時間変化を示すと第7図のようになる。
ここで注目すべきは、同一時刻においてQz−AとQz
−!Iの位置が異なることであり、リセット行の位置を
5まく設定しなければ、第(2m−1)行の絵素の露光
時間’I’m−Bと第2m行の絵素の露光時間TE−A
が異なってしまう。露光時間TE−BとTI−Aが異な
れば、平面的に均一な入射光に対して、第(2m−1)
行の信号と第2m行の信号量が異なり、画質を劣化させ
る。
−!Iの位置が異なることであり、リセット行の位置を
5まく設定しなければ、第(2m−1)行の絵素の露光
時間’I’m−Bと第2m行の絵素の露光時間TE−A
が異なってしまう。露光時間TE−BとTI−Aが異な
れば、平面的に均一な入射光に対して、第(2m−1)
行の信号と第2m行の信号量が異なり、画質を劣化させ
る。
もう一つの問題にフリッカがあり、以下に説明する。第
8図は特開昭59−144278号公報に記載されてい
るのと同様のMO8形センサであって、フリッカを説明
しやすくするために、垂直走査回路。
8図は特開昭59−144278号公報に記載されてい
るのと同様のMO8形センサであって、フリッカを説明
しやすくするために、垂直走査回路。
水平走査回路および水平ゲート線等を省略したものであ
る。
る。
同図において、FDは絵素を構成するホトダイオードを
示し、添字のm 、 nは該ホトダイオードの配列位置
、すなわち行・列を示す。したがって、例えばF D、
n、 、は第m行第n列のホトダイオードということに
なる。Sは水平信号線を示し、添字のmは該水平信号線
の行を示す。また、各行には水平信号線が2本設けられ
ているので、これらを1または2の添字として示す。し
たがって、例えばS工、!およびsm、zは、第m行の
2本の水平信号線ということになる。
示し、添字のm 、 nは該ホトダイオードの配列位置
、すなわち行・列を示す。したがって、例えばF D、
n、 、は第m行第n列のホトダイオードということに
なる。Sは水平信号線を示し、添字のmは該水平信号線
の行を示す。また、各行には水平信号線が2本設けられ
ているので、これらを1または2の添字として示す。し
たがって、例えばS工、!およびsm、zは、第m行の
2本の水平信号線ということになる。
また、3は垂直スイッチング用MOSトランジスタ(以
下、垂直MO8スイッチという)、4は垂直ゲート線、
5.6は行選択用スイッチ、7〜10は信号出力端子、
11は垂直ゲート線とホトダイオードとのカップリング
容量を示す。φはホトダイオードを選択する選択パルス
であって、添字mは該選択パルスの行を示す。したがっ
て、例えば輻は第m行のホトダイオードを選択する選択
パルスということになる。
下、垂直MO8スイッチという)、4は垂直ゲート線、
5.6は行選択用スイッチ、7〜10は信号出力端子、
11は垂直ゲート線とホトダイオードとのカップリング
容量を示す。φはホトダイオードを選択する選択パルス
であって、添字mは該選択パルスの行を示す。したがっ
て、例えば輻は第m行のホトダイオードを選択する選択
パルスということになる。
第8図の動作は特開昭59−144278号公報に詳し
く記載されているのと同様であるのでここでは省略する
。
く記載されているのと同様であるのでここでは省略する
。
さて、第m+1行と第m + 2行の信号読出しを例に
とり、第9図および第10図を参照して、フリッカの発
生を説明する。
とり、第9図および第10図を参照して、フリッカの発
生を説明する。
あるフィールド(Aフィールドと呼ぶ)で第m行と第m
+1行とが同時に選択されたとすると、次のフィールド
(Bフィールドと呼ぶ)では第m行は第m−1行と同時
に、第m+1行は第m + 2行と同時に選択されると
いう状態でインタレース走査が行われる。したがって、
このようなインタレース走査を行う選択パルスd’m
r +1’m+1 + <’mHzは第9図に示すよう
な波形となる。そこで、カップリング容量11を介して
第9図の時刻t1〜t4に示すような電荷のやりとりが
行われる。
+1行とが同時に選択されたとすると、次のフィールド
(Bフィールドと呼ぶ)では第m行は第m−1行と同時
に、第m+1行は第m + 2行と同時に選択されると
いう状態でインタレース走査が行われる。したがって、
このようなインタレース走査を行う選択パルスd’m
r +1’m+1 + <’mHzは第9図に示すよう
な波形となる。そこで、カップリング容量11を介して
第9図の時刻t1〜t4に示すような電荷のやりとりが
行われる。
まず、第m+1行のホトダイオードPDm+1に着目す
ると、第9図から明らかなように、時刻1゜において選
択パルスφ。の立ち上りにより蓄積電荷がΔだけ増加す
る(+Δと記す)。この+Δは期間TIにおいて2本の
水平信号線Sm+1を通じて出力端子9.10から読出
される。これにともなって、ホトタイオートPDm+1
の蓄積電荷はリセットされる(0と記す)。
ると、第9図から明らかなように、時刻1゜において選
択パルスφ。の立ち上りにより蓄積電荷がΔだけ増加す
る(+Δと記す)。この+Δは期間TIにおいて2本の
水平信号線Sm+1を通じて出力端子9.10から読出
される。これにともなって、ホトタイオートPDm+1
の蓄積電荷はリセットされる(0と記す)。
次の時刻t2においては逆に選択パルスφ□の立ち下り
によりホトダイオードPDm+1の蓄積電荷はΔだけ減
少する(−Δと記す)。この−ΔはBフィールドにおけ
るホトダイオードPDr!l+1の読出し期間T4の直
前(時刻t3)まで保持される。期間T4においてはホ
トダイオードPDn1−4−tに蓄積されていた一Δの
電荷は、水平信号線Sns+1を通じて出力端子9,1
0から出力される。これにともなって、ホトダイオード
PDm+1の蓄積電荷はリセットされる。なお、前記し
たインタレース走査を行っているために、Bフィールド
においてはホトダイオードPDm+1は選択パルスφ□
の影響を受けない。
によりホトダイオードPDm+1の蓄積電荷はΔだけ減
少する(−Δと記す)。この−ΔはBフィールドにおけ
るホトダイオードPDr!l+1の読出し期間T4の直
前(時刻t3)まで保持される。期間T4においてはホ
トダイオードPDn1−4−tに蓄積されていた一Δの
電荷は、水平信号線Sns+1を通じて出力端子9,1
0から出力される。これにともなって、ホトダイオード
PDm+1の蓄積電荷はリセットされる。なお、前記し
たインタレース走査を行っているために、Bフィールド
においてはホトダイオードPDm+1は選択パルスφ□
の影響を受けない。
更に次のAフィールドにおいては、前記したよ−うに、
+Δの蓄積電荷が読出される。このように、ホトダイオ
ードPDm+1からはフィールド毎に+Δ。
+Δの蓄積電荷が読出される。このように、ホトダイオ
ードPDm+1からはフィールド毎に+Δ。
−Δの蓄積電荷が交互に読出されることになる。
次に、ホトダイオードPDm+2に着目すると、第9図
から明らかなように、Bフィールドにおける選択パルス
φ。+1の立ち上り、立ち下りの影響により、ホトダイ
オードPDm+1とは逆に、Aフィールドでは一Δ、B
フィールドでは+Δの蓄積電荷が読出されることが判る
。
から明らかなように、Bフィールドにおける選択パルス
φ。+1の立ち上り、立ち下りの影響により、ホトダイ
オードPDm+1とは逆に、Aフィールドでは一Δ、B
フィールドでは+Δの蓄積電荷が読出されることが判る
。
したがって、第8図に示すように、各ホトダイオードに
色フィルタ透明m、fR色(Ye)、シアン(Cy)、
緑(Gを配したMO8形センサを例にとると、それぞれ
の色フィルタに対応する読出し信号wr Ye + C
y+ gは第10図に示すような波形となる(但し、入
射光なしとする)。なお、第10図におけるΔW、Δy
e 、ΔCy 、Δgは各色フィルタW 、 Ye 、
Cy。
色フィルタ透明m、fR色(Ye)、シアン(Cy)、
緑(Gを配したMO8形センサを例にとると、それぞれ
の色フィルタに対応する読出し信号wr Ye + C
y+ gは第10図に示すような波形となる(但し、入
射光なしとする)。なお、第10図におけるΔW、Δy
e 、ΔCy 、Δgは各色フィルタW 、 Ye 、
Cy。
Gが配されたホトダイオードそれぞれの上記した電荷変
動を表している。ここで、前記読出し信号W’ r y
e* CY r gを式で表すと次のようになる。
動を表している。ここで、前記読出し信号W’ r y
e* CY r gを式で表すと次のようになる。
(1)Aフィールド
(il) Bフィールド
なお、(1)式および(2)式におけるw’ 、 ye
”、 cy’ 、 g’はそれぞれ読出し信号we Y
ee CY w gの正規の信。
”、 cy’ 、 g’はそれぞれ読出し信号we Y
ee CY w gの正規の信。
号電荷を表す。
+11 、 (21式より輝度信号Y11信号赤■、青
Q3+は次のようになる。
Q3+は次のようになる。
(1)Aフィールド
Y = aIw+a2ye+a3cy+a4g= at
W+ a2ye + a3cy + a4g−(312
w−32Δye−a3Δcy+a4Δg)=Y−δY ・・・・・・・・・(3) R= b1w+b2ye−bscy−b4g= bl
w + b2 ye −b3 cy b4 g−(b
1Δw b2Δye + b@Δcy−b4Δg)=
R−δR ・・・・・・・・・(4) B = COW −c2ye + cscy −C4g
= CIW−c2ye+cscy−cag(csΔW+
C2Δye−03ΔC)’−c4Δg)二B−δB ・・・・・・・・・(5) (ii) Bフィールド y=y’+δY ・・・・・・・・
・(6)R=R+δR・・・・・・・・・(7)B=B
+δB ・・・・・・・・・(8)但
し、(3)式ないしく8)式におけるY、R,Bおよび
δY 、 aR、δBは、(9)式および(10)式に
示す通りであり、y’ 、 R′、 n’はそれぞれ輝
度信号Y22信号RおよびBの正規の信号電荷を、a1
〜a411)1〜b4 rc1〜c4はマトリクス係数
な我す。
W+ a2ye + a3cy + a4g−(312
w−32Δye−a3Δcy+a4Δg)=Y−δY ・・・・・・・・・(3) R= b1w+b2ye−bscy−b4g= bl
w + b2 ye −b3 cy b4 g−(b
1Δw b2Δye + b@Δcy−b4Δg)=
R−δR ・・・・・・・・・(4) B = COW −c2ye + cscy −C4g
= CIW−c2ye+cscy−cag(csΔW+
C2Δye−03ΔC)’−c4Δg)二B−δB ・・・・・・・・・(5) (ii) Bフィールド y=y’+δY ・・・・・・・・
・(6)R=R+δR・・・・・・・・・(7)B=B
+δB ・・・・・・・・・(8)但
し、(3)式ないしく8)式におけるY、R,Bおよび
δY 、 aR、δBは、(9)式および(10)式に
示す通りであり、y’ 、 R′、 n’はそれぞれ輝
度信号Y22信号RおよびBの正規の信号電荷を、a1
〜a411)1〜b4 rc1〜c4はマトリクス係数
な我す。
以上の説明から明らかなように、第8図のMO8形セン
サから得られる輝度信号Y、色信号RおよびBは、それ
ぞれフィールド毎にδY、δR1δBだけ信号レベルが
変化する、いわゆるフリッカが生じることが解る。この
結果、画質を著しく劣化させることになる。
サから得られる輝度信号Y、色信号RおよびBは、それ
ぞれフィールド毎にδY、δR1δBだけ信号レベルが
変化する、いわゆるフリッカが生じることが解る。この
結果、画質を著しく劣化させることになる。
ただし、MO8形センサは、第8図に示すように、ホト
ダイオードおよび垂直ゲート線のバタンか規則的に並ぶ
ものであるから、ΔW=Δye=Δcy=Δgとみなす
ことができる。したがって、マトリクス゛係数をつぎの
(n)式ないしく13)式とすれば、δY=δR=δB
=Qとなり、フリッカは生じないことになる。
ダイオードおよび垂直ゲート線のバタンか規則的に並ぶ
ものであるから、ΔW=Δye=Δcy=Δgとみなす
ことができる。したがって、マトリクス゛係数をつぎの
(n)式ないしく13)式とすれば、δY=δR=δB
=Qとなり、フリッカは生じないことになる。
al= ag = as = 34 +
++++・+ (ttlbl= b2 = b、 =
b、 ・・・・・・・・・(+21C1
= c2 = cB = C4°−°°−−−−(la
lしかし、(11)式の条件では、志賀他2名[高解像
度MO8形単板カラーカメラのモワレ検討J 1984
年テレビジ薦ン学会全国大会予稿集4−9に述べられて
いるモワレ最小の条件からずれることになる。また、(
123および(13)式の条件では、通常適正な色再現
ができない。したがって、結果的には(11)式ないし
く13)式の条件を満足させることは難しく、故に、フ
リッカの発生を避けることができない。
++++・+ (ttlbl= b2 = b、 =
b、 ・・・・・・・・・(+21C1
= c2 = cB = C4°−°°−−−−(la
lしかし、(11)式の条件では、志賀他2名[高解像
度MO8形単板カラーカメラのモワレ検討J 1984
年テレビジ薦ン学会全国大会予稿集4−9に述べられて
いるモワレ最小の条件からずれることになる。また、(
123および(13)式の条件では、通常適正な色再現
ができない。したがって、結果的には(11)式ないし
く13)式の条件を満足させることは難しく、故に、フ
リッカの発生を避けることができない。
本発明の目的は、MO8形センサにシャッタ機能を付加
する際に、上記した行方向の露光時間の差異が発生せず
、フリッカも発生しない信号読出方式を提供することに
ある。
する際に、上記した行方向の露光時間の差異が発生せず
、フリッカも発生しない信号読出方式を提供することに
ある。
上記目的は、以下の信号読出方式により達成される。す
なわち、読出性を表すのに文字mを、リセット行を表す
のに文字mを用いるとすると、(1)m<mの時 読出性として!(2m−1)行と第2m行(m=1.2
.・・・)を選択する時、同時に第(2m’−1)行と
第2m’行(m’=1.2.・・・・・・2m′へm)
をリセット行として選択する。(リセット行と読出性の
間の行数を偶数行とする) (il)m > mの時 読出性として第(2m−1)行と第2m行を選択する時
、同時に第2m行と第(2m+1)行をリセット行とし
て選択する。(リセット行と読出性の間の行数を奇数行
とする) (1) 、 (filはともに、リセット行として選択
した行の組合せで、リセット後、時間を隔てて読出性と
して選択することを意味する。
なわち、読出性を表すのに文字mを、リセット行を表す
のに文字mを用いるとすると、(1)m<mの時 読出性として!(2m−1)行と第2m行(m=1.2
.・・・)を選択する時、同時に第(2m’−1)行と
第2m’行(m’=1.2.・・・・・・2m′へm)
をリセット行として選択する。(リセット行と読出性の
間の行数を偶数行とする) (il)m > mの時 読出性として第(2m−1)行と第2m行を選択する時
、同時に第2m行と第(2m+1)行をリセット行とし
て選択する。(リセット行と読出性の間の行数を奇数行
とする) (1) 、 (filはともに、リセット行として選択
した行の組合せで、リセット後、時間を隔てて読出性と
して選択することを意味する。
上記読出方式により、行方向の露光時間が均一に′なる
ことをまず説明する。
ことをまず説明する。
第11図にはm (m’の場合、すなわ−ち読出性とし
て第(2m−1)行と第2m行(m=1.2・・・・・
・)を選択する時、同時に第(2m−1)行と第2m行
(m=1.2.・・・・・・9m←m)をリセット行と
して選択した場合の信号読出の様子を示している。同図
において斜線部がリセット行であり、Ql−A t Q
t−nは2つのリセット行それぞれの位置、Q2−A
I Q2−Bは2つの読出性それぞれの位置を示す。こ
れらの位置Ql−A I Ql−B I Q2−A f
Q2−Bの時間変化を第12図に示す。第(2m−1
)行すなわち奇数行は第12図に実線で示すリセット位
置Ql−Aから読出位置Q2−Aまでの時間差TE−A
が露光時間に相当し、第2m行すなわち偶数行は第12
図に破線で示すリセット位置Q1−Bから読出位置Q2
−Bまでの時間差’rE−Bが露光時間に相当する。リ
セット行と読出性の間の行数を偶数行とすれば、Q□−
A、Q□−Bの時間変化は第12図においてQ2−A
I Q2−Bの時間変化を時間軸方向に平行移動したも
のとなり、原理的に露光時間は1’B−A”TE−Bと
なる。リセット行は第(2m−1)行と第2m行という
具合に、2行である必要はなく、第(2m−1)行、第
2m行、第(2m+ 1 )行、・・・・・・という具
合に3行以上でも良いが、その次のリセット行は第(2
m+1)行、第(2m+ 2 )行・・・・・・とする
必要があるのは説明するまでもない。
て第(2m−1)行と第2m行(m=1.2・・・・・
・)を選択する時、同時に第(2m−1)行と第2m行
(m=1.2.・・・・・・9m←m)をリセット行と
して選択した場合の信号読出の様子を示している。同図
において斜線部がリセット行であり、Ql−A t Q
t−nは2つのリセット行それぞれの位置、Q2−A
I Q2−Bは2つの読出性それぞれの位置を示す。こ
れらの位置Ql−A I Ql−B I Q2−A f
Q2−Bの時間変化を第12図に示す。第(2m−1
)行すなわち奇数行は第12図に実線で示すリセット位
置Ql−Aから読出位置Q2−Aまでの時間差TE−A
が露光時間に相当し、第2m行すなわち偶数行は第12
図に破線で示すリセット位置Q1−Bから読出位置Q2
−Bまでの時間差’rE−Bが露光時間に相当する。リ
セット行と読出性の間の行数を偶数行とすれば、Q□−
A、Q□−Bの時間変化は第12図においてQ2−A
I Q2−Bの時間変化を時間軸方向に平行移動したも
のとなり、原理的に露光時間は1’B−A”TE−Bと
なる。リセット行は第(2m−1)行と第2m行という
具合に、2行である必要はなく、第(2m−1)行、第
2m行、第(2m+ 1 )行、・・・・・・という具
合に3行以上でも良いが、その次のリセット行は第(2
m+1)行、第(2m+ 2 )行・・・・・・とする
必要があるのは説明するまでもない。
次に、フリッカが発生しないことを説明する。
第8図に示すホトダイオード部の構成を例にとり、第9
図で行ったのと同様の方法で第13図を用いて説明する
。@13図においてφ′はリセット用の選択パルス、φ
は読出用の選択パルスであり、例えばφ釉、φ釉はホト
ダイオードPDzmを選択する。
図で行ったのと同様の方法で第13図を用いて説明する
。@13図においてφ′はリセット用の選択パルス、φ
は読出用の選択パルスであり、例えばφ釉、φ釉はホト
ダイオードPDzmを選択する。
さて、選択パルスφ、φは、リセット行と読出性の間を
偶数行とすること、及びインタレース走査を行うことに
より、第13図に示すタイミングとなる。ここでホトダ
イオードPD2m−1に着目すると。
偶数行とすること、及びインタレース走査を行うことに
より、第13図に示すタイミングとなる。ここでホトダ
イオードPD2m−1に着目すると。
Aフィールドではリセット期間T2で−Δの不要電荷が
捨てられ、読出期間T4では不要電荷は読出されない。
捨てられ、読出期間T4では不要電荷は読出されない。
またBフィールドではリセット期間T6で+Δの不要電
荷が捨てられ、続出期間T9では不要電荷は読出されな
い。また、ホトダイオードPD2rfiに着目しても、
リセット期間T2.T7でそれぞれ+Δ。
荷が捨てられ、続出期間T9では不要電荷は読出されな
い。また、ホトダイオードPD2rfiに着目しても、
リセット期間T2.T7でそれぞれ+Δ。
−Δの不要電荷が読出されてしまい、読出期間T4゜T
IOでは不要電荷が読出されない。
IOでは不要電荷が読出されない。
これは吹下の理由による。すなわち、リセット行と読出
性の間を偶数行とすることは、選択パルスφ、φが同一
モード(あるフィールドで同時に選択するホトダイオー
ドの組合せがφとφで同じ)となることに他ならなく、
同一モードでホトダイオードを2度選択すると、2度目
の選択時には不要電荷士Δが丁度打消し合って、読出さ
れることがない。
性の間を偶数行とすることは、選択パルスφ、φが同一
モード(あるフィールドで同時に選択するホトダイオー
ドの組合せがφとφで同じ)となることに他ならなく、
同一モードでホトダイオードを2度選択すると、2度目
の選択時には不要電荷士Δが丁度打消し合って、読出さ
れることがない。
次に、m > mの場合の信号読出の様子も含めて第1
4図に示す。読出位置Q2−AとQ2−Bは同図(a)
〜(d)に示すように第1行と第2行、第3行と第4行
。
4図に示す。読出位置Q2−AとQ2−Bは同図(a)
〜(d)に示すように第1行と第2行、第3行と第4行
。
・・・・・・と順次移動し、第M行までのすべての行を
選択し終る。次のフィールドではインタレースを行うた
め同図(el〜(f)に示すように、読出位置Q2−え
とQ2−Bは第1行、第2行と第3行、・・・・・・と
組合せを変えて順次移動する。第14図(c)〜(d)
がm > m’の場合であり、他はm (mの場合であ
る。したがって同図(cl〜(diにおいてはリセット
行と読出性の間の行数を奇数行とし、他は偶数行として
いる。さて、例えば第2行と第3行に着目すると、時刻
t = t2で同時にリセットされ、その後、時刻t
: t2L+2で同時に読出される。このように、リセ
ット後、そのリセットの選択モードと同一のモードで続
出すので前述したようにフリッカは読出されない。
選択し終る。次のフィールドではインタレースを行うた
め同図(el〜(f)に示すように、読出位置Q2−え
とQ2−Bは第1行、第2行と第3行、・・・・・・と
組合せを変えて順次移動する。第14図(c)〜(d)
がm > m’の場合であり、他はm (mの場合であ
る。したがって同図(cl〜(diにおいてはリセット
行と読出性の間の行数を奇数行とし、他は偶数行として
いる。さて、例えば第2行と第3行に着目すると、時刻
t = t2で同時にリセットされ、その後、時刻t
: t2L+2で同時に読出される。このように、リセ
ット後、そのリセットの選択モードと同一のモードで続
出すので前述したようにフリッカは読出されない。
また、同時に読出す2行の露光時間は明らかに等しくな
る。
る。
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。第1
図(atにおいて、12はホトダイオード、垂直MOS
スイッチなどで構成される受光部、13は水平走査回路
、14はリセット用垂直走査回路、15は読出用垂直走
査回路である。また、ψ、φ、φはそれぞれ、水平選択
パルス、読出用垂直選択パルス、リセット用垂直選択パ
ルスであり、そのタイミングチャートの一例を同図(b
l 、 (c)に示している。ここで、φおよびφの添
字は、選択されるホトダイオードの行番号を表し、ψの
添字は選択されるホトダイオードの列番号を表している
。
図(atにおいて、12はホトダイオード、垂直MOS
スイッチなどで構成される受光部、13は水平走査回路
、14はリセット用垂直走査回路、15は読出用垂直走
査回路である。また、ψ、φ、φはそれぞれ、水平選択
パルス、読出用垂直選択パルス、リセット用垂直選択パ
ルスであり、そのタイミングチャートの一例を同図(b
l 、 (c)に示している。ここで、φおよびφの添
字は、選択されるホトダイオードの行番号を表し、ψの
添字は選択されるホトダイオードの列番号を表している
。
本実施例は、従来の続出用垂直走査回路15に加え、リ
セット用垂直走査回路14を設けて、り七ット用垂直選
択パルスφを読出用垂直選択パルスφとは時間のずれた
同一モードのパルス(すなわち、リセット行と読出性の
間が偶数行)としている。
セット用垂直走査回路14を設けて、り七ット用垂直選
択パルスφを読出用垂直選択パルスφとは時間のずれた
同一モードのパルス(すなわち、リセット行と読出性の
間が偶数行)としている。
垂直走査回路14および15の具体例を第15図に示す
。
。
同図において16はスイッチ、17は衆知のシフトレジ
スタであり、これを2組用いて、それぞれ読出用、リセ
ット用として用いる。本具体例の動作を第16図のタイ
ミングチャートを用いて説明する。
スタであり、これを2組用いて、それぞれ読出用、リセ
ット用として用いる。本具体例の動作を第16図のタイ
ミングチャートを用いて説明する。
シフトレジスタ17(′はリセット用の意味を表す)は
、スタートパルスΦtをもとに、位相が互いに異なるパ
ルス列Φ;、Φ;、Φ;・・・・・・を生成する。
、スタートパルスΦtをもとに、位相が互いに異なるパ
ルス列Φ;、Φ;、Φ;・・・・・・を生成する。
第16図における時刻t′lにおいてスイッチ16′を
実線側にすると、リセット用垂直選択パルスφ1.φ2
゜φ;・・・・・・は第16図に示すように生成される
。次にスタートパルスΦ二からTEだけずれたスタート
パルスΦSをもとに、パルス列φ1.Φ2.Φ3・・・
・・・を生成する。
実線側にすると、リセット用垂直選択パルスφ1.φ2
゜φ;・・・・・・は第16図に示すように生成される
。次にスタートパルスΦ二からTEだけずれたスタート
パルスΦSをもとに、パルス列φ1.Φ2.Φ3・・・
・・・を生成する。
この時、時刻tlにおいてスイッチ16を実線側にして
おくと、読出用垂直選択パルスφ1.φ2.φ3・・・
・・・は第16図に示すように生成される。また、時刻
t2t2におい℃それぞれスイッチ16′、スイッチ1
6を破線側にすることにより、第16図に示すようにイ
ンタレース走査を行うことができる。インタレース走査
を行わせる必要のない時は、スイッチ16 、16をど
ちらも実線側、あるいは破線側にしておけばよい。
おくと、読出用垂直選択パルスφ1.φ2.φ3・・・
・・・は第16図に示すように生成される。また、時刻
t2t2におい℃それぞれスイッチ16′、スイッチ1
6を破線側にすることにより、第16図に示すようにイ
ンタレース走査を行うことができる。インタレース走査
を行わせる必要のない時は、スイッチ16 、16をど
ちらも実線側、あるいは破線側にしておけばよい。
次にホトダイオード部12の具体例を第17図に示す。
同図において18 、19 、20は行選択用MOSス
イッチ、21は列選択用MOSスイッチ、22ないし2
5は読出用端子、26はリセット用端子、27はバッフ
ァ、30は読出用垂直信号線、31はリセット用垂直信
号線である。また、PDはホトダイオードであり添字は
行1列番号を表す。Sは水平信号線であり、S、、jの
添字i、jは第1行目の第j番目の信号線であることを
示す。■は垂直ゲート線、Uは続出用垂直ゲート線、R
はリセット用垂直ゲート線であり、添字は行番号を表す
。
イッチ、21は列選択用MOSスイッチ、22ないし2
5は読出用端子、26はリセット用端子、27はバッフ
ァ、30は読出用垂直信号線、31はリセット用垂直信
号線である。また、PDはホトダイオードであり添字は
行1列番号を表す。Sは水平信号線であり、S、、jの
添字i、jは第1行目の第j番目の信号線であることを
示す。■は垂直ゲート線、Uは続出用垂直ゲート線、R
はリセット用垂直ゲート線であり、添字は行番号を表す
。
続出用選択パルスφ、リセット用選択パルスφはそれぞ
れバッファ27で2系統に分れ、垂直ゲート線V、読出
用垂直ゲート線u、リセット用垂直ゲート線Rに供給さ
れる。したがって、リセット時にはホトダイオードPD
の電荷はリセット用端子26に読出され、読出時にはホ
トダイオードPDの電荷は読出用端子22ないし25に
読出される。
れバッファ27で2系統に分れ、垂直ゲート線V、読出
用垂直ゲート線u、リセット用垂直ゲート線Rに供給さ
れる。したがって、リセット時にはホトダイオードPD
の電荷はリセット用端子26に読出され、読出時にはホ
トダイオードPDの電荷は読出用端子22ないし25に
読出される。
第17図において、リセット用垂直信号線31は読出用
垂直信号線30と同じように複数本としても良〜)。
垂直信号線30と同じように複数本としても良〜)。
また、続出用垂直信号線30は、ホトダイオード上に形
成される色フィルタの種類が39.類(本実施例では4
種類を対象にしている)であれば3本でよいし、色フィ
ルタのない場合、1本でよいなど自由度がある。
成される色フィルタの種類が39.類(本実施例では4
種類を対象にしている)であれば3本でよいし、色フィ
ルタのない場合、1本でよいなど自由度がある。
バッファ27の一興体例を第18図に示す。同図におい
て28は抵抗、29はNPN トランジスタ、VDDは
電源である。読出用垂直ゲートRu、あるいはリセット
用垂直ゲート!@Hにはそれぞれ読出用選択パルスφ、
リセット用選択パルスφが直接供給されるが、垂直ゲー
ト線には、トランジスタ29で構成したバッファを介し
て供給される。これは、読出用選択パルスφとリセット
用選択パルスφを、こ直結した場合、例えばφがノ・イ
レペル、φ′がローレベルの時に、過大電流が流れてし
まうからである。本具体例により、過大電流は防止でき
る。
て28は抵抗、29はNPN トランジスタ、VDDは
電源である。読出用垂直ゲートRu、あるいはリセット
用垂直ゲート!@Hにはそれぞれ読出用選択パルスφ、
リセット用選択パルスφが直接供給されるが、垂直ゲー
ト線には、トランジスタ29で構成したバッファを介し
て供給される。これは、読出用選択パルスφとリセット
用選択パルスφを、こ直結した場合、例えばφがノ・イ
レペル、φ′がローレベルの時に、過大電流が流れてし
まうからである。本具体例により、過大電流は防止でき
る。
本発明によれば、行方向の露光時間の差異が発、生ぜず
、フリッカも発生しないので、画質の良いシャッタ機能
付固体撮像装置を提供することができる。
、フリッカも発生しないので、画質の良いシャッタ機能
付固体撮像装置を提供することができる。
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図及び動作波
形図、第2図〜第10図は従来技術の問題点を説明する
ための図であって、第2図は従来の機械式シャッタの説
明図、@3図はその動作説明のための特性図、第4図は
MO3形センサの絵素配列の例を示す説明図、第5図は
動作を示す説明1図、第6図及び第7図は動作説明のた
めの特性図、第8図はMOSセンサの例を示す構成図、
第9図及び第10図は動作説明のための波形図、第11
図及び第12図は本発明の実施例の作用のうち、蓄積電
荷量が均一になることを説明する説明図、第13図1は
本発明の実施例の作用のうち、フリッカが発生しないこ
とを説明する説明図、第14図はインタレース操作を説
明するための説明図、第15図は第1図に示した垂直走
査回路の一具体例を示す回路構成図、第16図は第15
図の動作を説明するためのタイミングチャート、第17
図及び第18図は第1図の受光部の一具体例を示す回路
構成図である。 Ql・・・リセット行の位置、 Q2・・・読出性の位置、 TE・・・露光時間、1
4 、15・・・垂直走査回路、 φ・・・続出用垂直選択パルス、 φ・・・リセット用垂直選択パルス。 、メツ\
形図、第2図〜第10図は従来技術の問題点を説明する
ための図であって、第2図は従来の機械式シャッタの説
明図、@3図はその動作説明のための特性図、第4図は
MO3形センサの絵素配列の例を示す説明図、第5図は
動作を示す説明1図、第6図及び第7図は動作説明のた
めの特性図、第8図はMOSセンサの例を示す構成図、
第9図及び第10図は動作説明のための波形図、第11
図及び第12図は本発明の実施例の作用のうち、蓄積電
荷量が均一になることを説明する説明図、第13図1は
本発明の実施例の作用のうち、フリッカが発生しないこ
とを説明する説明図、第14図はインタレース操作を説
明するための説明図、第15図は第1図に示した垂直走
査回路の一具体例を示す回路構成図、第16図は第15
図の動作を説明するためのタイミングチャート、第17
図及び第18図は第1図の受光部の一具体例を示す回路
構成図である。 Ql・・・リセット行の位置、 Q2・・・読出性の位置、 TE・・・露光時間、1
4 、15・・・垂直走査回路、 φ・・・続出用垂直選択パルス、 φ・・・リセット用垂直選択パルス。 、メツ\
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、光電変換素子およびスイッチ素子からなる画素のア
レーと、該画素のアレーを順次選択走査する水平走査回
路、第1の垂直走査回路、および第2の垂直走査回路を
有し、前記光電変換素子は前記スイッチ素子を介して水
平信号線に接続され、更に、該水平信号線は上記第1の
垂直走査回路で駆動される別のスイッチ素子を介して第
1の垂直信号線に接続され、かつ、上記第2の垂直走査
回路で駆動される更に別のスイッチ素子を介して第2の
垂直信号線に接続される固体撮像装置において、 前記第1の垂直走査回路で垂直方向に隣接する光電変換
素子を同時に2行選択し、かつ、前記2行の光電変換素
子を前記第1の垂直走査回路で選択する時刻よりも1フ
ィールド期間以内の先だった時刻で前記第2の垂直走査
回路で前記2行の光電変換素子を同時に選択することを
特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61228131A JPS6384275A (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | 固体撮像装置 |
| US07/099,738 US4835617A (en) | 1986-09-22 | 1987-09-22 | Image pickup device for television cameras having a shutter function for a photodiode matrix operated using MOS switches |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61228131A JPS6384275A (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6384275A true JPS6384275A (ja) | 1988-04-14 |
Family
ID=16871699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61228131A Pending JPS6384275A (ja) | 1986-09-22 | 1986-09-29 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6384275A (ja) |
-
1986
- 1986-09-29 JP JP61228131A patent/JPS6384275A/ja active Pending
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