JP2526565B2 - Solid-state imaging device - Google Patents
Solid-state imaging deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子シャッタ機構を有した固体撮像装置に関
する。The present invention relates to a solid-state imaging device having an electronic shutter mechanism.
〔発明の概要〕 本発明は電子シャッタ機構を有した固体撮像装置であ
って、垂直ブランキング期間内に、それまでの露光で蓄
積された電荷を不要電荷として掃き出し、この垂直ブラ
ンキング期間内におけるその後の露光で蓄積される電荷
を信号電荷として読み出すと共にこの垂直ブランキン期
間内に垂直方向の光学的黒信号を読み出す様にした固体
撮像装置において、信号電荷読み出し用高速転送手段を
設けこの垂直方向の光学的黒信号を高速転送して読み出
す様にしたことにより、電子シャッタ動作時、有効映像
画面に何等影響を与えることなく、また出力信号の光学
的センターと映像信号としての有効センター(垂直同期
信号に対するセンター)とをずらすこともなく、露光時
間を長くし、感度の向上を図ることができる様にしたも
のである。[Outline of the Invention] The present invention is a solid-state imaging device having an electronic shutter mechanism, in which charges accumulated by exposure up to that time are swept out as unnecessary charges during a vertical blanking period, In the solid-state imaging device in which the charges accumulated in the subsequent exposure are read out as signal charges and the optical black signal in the vertical direction is read out within the vertical blanking period, a high-speed transfer means for reading signal charges is provided. Since the optical black signal is transferred and read at high speed, the effective image screen is not affected at all when the electronic shutter is operated, and the optical center of the output signal and the effective center of the image signal (vertical synchronization signal The exposure time can be extended and the sensitivity can be improved without shifting the center). is there.
〔従来の技術〕 従来、電子シャッタ機構を有した固体撮像装置として
第3図にその平面構造を概略的に示す様なものが提案さ
れている。[Prior Art] Conventionally, as a solid-state imaging device having an electronic shutter mechanism, there has been proposed a solid-state imaging device whose plane structure is schematically shown in FIG.
この第3図において、(1)は半導体基板を示し、こ
の固体撮像装置においては、インターライン転送方式が
採用され、この半導体基板(1)にホトダイオードから
なる受光(2)(2)‥‥(2),電荷結合素子(CC
D)からなる垂直レジスタ部(3)(3)‥‥(3),
同じ電荷結合素子(CCD)からなる水平レジスタ部
(4)及びフローティング・ディフュージョン・アンプ
リファイヤ(floating diffusion amplifier)よりなる
電荷検出部(5)が設けられ、受光部(2)(2)‥‥
(2)に蓄積された信号電荷を垂直レジスタ部(3)
(3)‥‥(3)及び水平レジスタ部(4)を介して電
荷検出部(5)に転送し、この電荷検出部(5)におい
て、この信号電荷を検出し、出力端子(6)に映像信号
を得ることができる様になされている。この場合、垂直
レジスタ部(3)(3)‥‥(3)の転送電極(図示せ
ず)には同期信号発生回路(7)から所定の同期信号の
供給を受けて駆動するタイミング・ジェネレータ(8)
において発生される4相駆動パルス信号φV1,φV2,φV3
及びφV4が端子(9A1)(9A2)(9A3)及び(9A4)を介
して供給されると共に水平レジスタ部(4)の転送電極
(図示せず)にはタイミング・ジェネレータ(8)にお
いて発生される2相駆動パルス信号φH1及びφH2が端子
(10A1)及び(10A2)を介して供給される。またホトダ
イオードからなる受光部(2)(2)‥‥(2)は縦横
に行列的に504(V)×540(H)個配設されるが、各水
平ラインの左端の30ビット及び垂直方向下端の12水平ラ
インの各受光部(第3図において実線による斜線を施し
た受光部)については、その上方に遮光層が形成され、
これらの受光部から所謂光学的黒信号が得られる様にな
されている。尚、(11)及び(12)は夫々受光部(2)
から垂直レジスタ部(3)に信号電荷を転送させる通路
をなす読み出しゲート部及び水平レジスタ部(4)から
電荷検出部(5)に信号電荷を転送させる通路をなす読
み出しゲート部を示し、また(13)は後述する様に不要
電荷を掃き出す電荷掃出領域を示す。In FIG. 3, (1) shows a semiconductor substrate. In this solid-state imaging device, an interline transfer system is adopted, and light receiving (2) (2) ... 2), charge coupled device (CC
Vertical register section consisting of D) (3) (3) ... (3),
A horizontal register section (4) composed of the same charge coupled device (CCD) and a charge detection section (5) composed of a floating diffusion amplifier are provided, and light receiving sections (2) (2).
The signal charge accumulated in (2) is applied to the vertical register section (3).
(3) ... Transferred to the charge detection unit (5) via the horizontal register unit (4) and the charge detection unit (5) detects this signal charge and outputs it to the output terminal (6). It is designed so that a video signal can be obtained. In this case, a timing generator (which drives the transfer electrodes (not shown) of the vertical register sections (3), (3), ... (3) by receiving a predetermined synchronization signal from the synchronization signal generating circuit (7). 8)
Drive pulse signals φ V1 , φ V2 , φ V3 generated in
And φ V4 are supplied through terminals (9A 1 ) (9A 2 ) (9A 3 ) and (9A 4 ), and a timing generator (8) is provided to a transfer electrode (not shown) of the horizontal register section (4). The two-phase drive pulse signals φ H1 and φ H2 generated in ( 1 ) are supplied via terminals (10A 1 ) and (10A 2 ). Further, the light receiving parts (2) (2) ... (2) consisting of photodiodes are arranged in a matrix in a matrix of 504 (V) x 540 (H), and the leftmost 30 bits of each horizontal line and the vertical direction. A light shielding layer is formed above each of the light receiving portions of the 12 horizontal lines at the lower end (light receiving portions shaded by solid lines in FIG. 3),
A so-called optical black signal is obtained from these light receiving portions. Incidentally, (11) and (12) are respectively the light receiving section (2).
Shows a read gate portion forming a passage for transferring a signal charge from the vertical register portion (3) to the vertical register portion (3) and a read gate portion forming a passage for transferring a signal charge from the horizontal register portion (4) to the charge detection portion (5), and ( 13) shows a charge sweeping area for sweeping unnecessary charges as described later.
また、この固体撮像装置は、露光時間を1フィールド
期間とし、1フィールド期間の間に受光部(2)(2)
‥‥(2)に蓄積される電荷をすべて信号電荷として1
フィールド期間毎に読み出すことができる外、電子シャ
ッタ機構を有し、露光時間を垂直ブランキング期間内に
設定することができる様になされている。この場合に
は、第4図Aに示す様に垂直ブランキング期間になる
と、第4図Cに示す様に、不要電荷読み出しパルスP1が
タイミング・ジェネレータ(8)から読み出しゲート部
(11)に供給され、それまでに受光部(2)(2)‥‥
(2)に蓄積された電荷が垂直レジスタ部(3)(3)
‥‥(3)に読み出される。続いて、第4図Eに示す様
にタイミング・ジェネレータ(8)から垂直レジスタ部
(3)(3)‥‥(3)に、この垂直レジスタ部(3)
(3)‥‥(3)に読み出された電荷を電荷掃出領域
(13)(13)‥‥(13)に高速で転送し得る様にこの垂
直レジスタ部(3)(3)‥‥(3)を駆動し得る例え
ば600KHzの4相駆動パルスφV1′,φV2′,φV3′及び
φV4′(第4図EではφV1′のみを記載する)が供給さ
れ、不要電荷読み出しパルスP1によって垂直レジスタ部
(3)(3)‥‥(3)に読み出された電荷は不要電荷
として電荷掃出領域(13)(13)‥‥(13)に掃き出さ
れる。その後、第4図Dに示す様に、垂直ブランキング
期間内における所要時間が経過すると、タイミング・ジ
ェネレータ(8)から読み出しゲート部(11)に信号電
荷読み出しパルスP2が供給され、その所要時間の間に受
光部(2)(2)‥‥(2)に蓄積された電荷が信号電
荷として垂直レジスタ部(3)(3)‥‥(3)に読み
出される。続いて第4図Eに示す様にタイミング・ジェ
ネレータ(8)から垂直レジスタ部(3)(3)‥‥
(3)に、この読み出した信号電荷を1フィールド期間
内に水平レジスタ部(4)に転送し得る様にこの垂直レ
ジスタ部(3)(3)‥‥(3)を駆動し得る例えば1
5.75KHzの4相駆動パルスφV1,φV2,φV3及びφV4が供
給され、受光部(2)(2)‥‥(2)から垂直レジス
タ部(3)(3)‥‥(3)に読み出された信号電荷は
水平レジスタ部(4)に転送される。以後、この信号電
荷は水平レジスタ部(4)から電荷検出部(5)に転送
されて、この電荷検出部(5)で検出される。この様に
してこの固体撮像装置においては、垂直ブランキング期
間内に設定した露出時間において得られる電荷に基づい
た映像信号が得られる。Further, in this solid-state imaging device, the exposure time is set to one field period, and the light receiving sections (2) and (2) are set during the one field period.
(1) All charges accumulated in (2) are used as signal charges
In addition to reading out for each field period, an electronic shutter mechanism is provided so that the exposure time can be set within the vertical blanking period. In this case, in the vertical blanking period as shown in FIG. 4A, as shown in FIG. 4C, the unnecessary charge read pulse P 1 is transferred from the timing generator (8) to the read gate section (11). It is supplied, and the light receiving parts (2) (2)
The electric charge accumulated in (2) is the vertical register section (3) (3)
It is read in (3). Then, as shown in FIG. 4E, the timing generator (8) changes to the vertical register sections (3), (3), ... (3).
(3) The vertical register sections (3), (3), ... so that the charges read out to (3) can be transferred at high speed to the charge sweeping areas (13), (13), ... (13). four-phase drive pulses (3) capable of driving example 600KHz φ V1 ', φ V2' , ( described only in FIG. 4 E φ V1 ') φ V3' and phi V4 'is supplied, unnecessary charge read The charges read to the vertical register sections (3) (3) (3) by the pulse P 1 are swept out to the charge sweep regions (13) (13) (13) as unnecessary charges. After that, as shown in FIG. 4D, when the required time in the vertical blanking period elapses, the signal charge read pulse P 2 is supplied from the timing generator (8) to the read gate unit (11), and the required time The electric charges accumulated in the light receiving portions (2) (2) ... (2) during this period are read out to the vertical register portions (3) (3). Then, as shown in FIG. 4E, from the timing generator (8) to the vertical register sections (3) (3).
(3) can drive the vertical register sections (3) (3) ... (3) so that the read signal charges can be transferred to the horizontal register section (4) within one field period, for example, 1
4.75KHz 4-phase drive pulses φ V1 , φ V2 , φ V3 and φ V4 are supplied, and the light receiving sections (2) (2) ... (2) to the vertical register sections (3) (3) ... (3) The signal charges read out to are transferred to the horizontal register section (4). Thereafter, this signal charge is transferred from the horizontal register section (4) to the charge detection section (5) and detected by the charge detection section (5). In this way, in this solid-state imaging device, a video signal based on the charges obtained during the exposure time set within the vertical blanking period can be obtained.
また、この固体撮像装置においては、各受光部(2)
(2)‥‥(2)に蓄積される電荷はインタレースによ
って読み出され、この場合、第4図Fに示す様に6水平
ラインの垂直方向光学的黒信号SB1,SB2‥‥‥SB6とこれ
に続く3水平ラインの有効映像信号S01,S02,S03とがブ
ランキング期間内に読み出される様になされている。
尚、第4図Bは水平同期信号を示す。In addition, in this solid-state imaging device, each light receiving unit (2)
(2) The charges accumulated in (2) are read out by interlacing, and in this case, as shown in FIG. 4F, the vertical optical black signals S B1 , S B2 of 6 horizontal lines. S B6 and the effective video signals S 01 , S 02 and S 03 of the three horizontal lines following it are read out within the blanking period.
Incidentally, FIG. 4B shows a horizontal synchronizing signal.
この様に斯る従来の固体撮像装置においては、6水平
ラインの光学的黒信号SB1,SB2‥‥‥SB6とこれに続く3
水平ラインの有効映像信号S01,S02,S03とが垂直ブラン
キング期間に読み出されるが、この場合、垂直レジスタ
部(3)(3)‥‥(3)は、タイミング・ジェネレー
タ(8)から15.75KHzの4相駆動パルスφV1,φV2,φV3
及びφV4の供給を受け、受光部(2)(2)‥‥(2)
から読み出された信号電荷を1フィールド期間内に水平
レジスタ部(4)に転送する様に駆動されるため、斯る
固体撮像装置においては、不要電荷読み出しパルスP1と
信号電荷読み出しパルスP2との時間的間隔、即ち露光時
間は最大限とれたとしても、1/1800秒を越えることがで
きない。斯る固体撮像装置は、垂直方向光学的黒信号を
必ず必要とする電子スチルカメラに適用するには好適で
あるが、垂直方向光学的黒信号を必ずしも必要としない
ビデオカメラにおいては、1/1800秒という露光時間は充
分な露光時間とはいえず、実用上必要とされる感度を得
ることができないという問題点があり、その対策が要請
されていた。In the conventional solid-state imaging device斯Ru in this manner, the optical black signal S B1 of 6 horizontal line, S B2 ‥‥‥ S B6 and subsequent 3
The effective video signals S 01 , S 02 , S 03 of the horizontal line are read during the vertical blanking period. In this case, the vertical register units (3) (3) (3) ... To 15.75KHz 4-phase drive pulse φ V1 , φ V2 , φ V3
And φ V4 supply, the light receiving section (2) (2) (2)
Since the signal charges read out from are driven so as to be transferred to the horizontal register section (4) within one field period, in such a solid-state imaging device, the unnecessary charge read pulse P 1 and the signal charge read pulse P 2 Even if the time interval between, and exposure time is maximized, it cannot exceed 1 / 1,800 seconds. Such a solid-state image pickup device is suitable for application to an electronic still camera that necessarily requires a vertical optical black signal, but is 1/1800 in a video camera that does not necessarily require a vertical optical black signal. The exposure time of seconds cannot be said to be a sufficient exposure time, and there is a problem in that the sensitivity required for practical use cannot be obtained, and measures against it have been demanded.
尚、この場合、第4図Gに示す様に信号電荷読み出し
パルスP2の供給を遅延させて露光時間の拡大を図ろうと
すると、斯る従来の固体撮像装置においては、第4図H
に示す様に垂直方向光学的黒信号が有効映像期間にはみ
出すばかりでなく、出力信号の光学的センターと映像信
号としての有効センター(垂直同期信号に対するセンタ
ー)とがずれてしまうという不都合があった。In this case, if the supply of the signal charge read pulse P 2 is delayed to increase the exposure time as shown in FIG. 4G, in such a conventional solid-state imaging device, FIG.
As shown in Fig. 3, not only the vertical optical black signal protrudes during the effective video period, but also the optical center of the output signal and the effective center (center for the vertical synchronizing signal) as the video signal are deviated. .
本発明は、斯る点に鑑み、斯る不都合なく、露光時間
を長くし、感度の向上を図ることができる様にした固体
撮像装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a solid-state imaging device capable of increasing the exposure time and improving the sensitivity without such inconvenience.
本発明に依る固体撮像装置は、例えば第1図及び第2
図に示す様に、垂直ブランキング期間内に、それまでの
露光で蓄積された電荷を不要電荷として掃き出し、この
垂直ブランキング期間内におけるその後の露光で蓄積さ
れる電荷を信号電荷として読み出すと共にこの垂直ブラ
ンキング期間内に垂直方向光学的黒信号を読みだす様に
した固体撮像装置において、信号電荷読み出し用の高速
転送手段を設けこの垂直方向光学的黒信号を高速転送し
て読み出す様にしたものである。A solid-state imaging device according to the present invention is, for example, shown in FIGS.
As shown in the figure, in the vertical blanking period, the charges accumulated in the previous exposures are swept out as unnecessary charges, and the charges accumulated in the subsequent exposures in the vertical blanking period are read out as signal charges and A solid-state image pickup device which reads out a vertical optical black signal within a vertical blanking period, and which is provided with a high-speed transfer means for reading out a signal charge so that the vertical optical black signal is transferred and read at a high speed. Is.
斯る本発明においては、信号電荷読み出し用の高速転
送手段を設け、垂直方向の光学的黒信号を高速転送して
読み出すことができる様にされているので、垂直方向光
学的黒信号の読み出し時間を短縮し、垂直方向光学的黒
信号を有効映像期間にはみ出させることもなく、且つ出
力信号の光学的センターと映像信号としての有効センタ
ーとをずらすこともなく、露出時間を長くし、感度の向
上を図ることができる。In the present invention, since the high-speed transfer means for reading the signal charge is provided so that the optical black signal in the vertical direction can be transferred and read at high speed, the read time of the optical black signal in the vertical direction can be read. The vertical optical black signal is not extended in the effective image period, and the optical center of the output signal and the effective center of the image signal are not displaced, thereby increasing the exposure time and increasing the sensitivity. It is possible to improve.
以下、第1図及を第2図を参照して、本発明固体撮像
装置の一実施例につき説明しよう。この第1図及び第2
図において第3図及び第4図に対応する部分には同一符
号を付し、その詳細説明は省略する。An embodiment of the solid-state image pickup device of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. This Figure 1 and 2
In the figure, parts corresponding to those in FIGS. 3 and 4 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
本例においても、同期信号発生回路(7)から所定の
同期信号の供給を受けて駆動するタイミング・ジェネレ
ータ(14)を設けるが、本例のタイミング・ジェネレー
タ(14)は、読み出しゲート部(11)に供給して受光部
(2)(2)‥‥(2)に蓄積された電荷を不要電荷と
して或いは信号電荷として垂直レジスタ部(3)(3)
‥‥(3)に読み出すための不要電荷読み出しパルスP1
及び信号電荷読み出しパルスP2と、垂直レジスタ部
(3)(3)‥‥(3)に供給して電荷を水平レジスタ
部(4)側に通常速度で転送し得る様にこの垂直レジス
タ部(3)(3)‥‥(3)を駆動するための15.75KHz
の4相駆動パルスφV1,φV2,φV3及びφV4と、電荷を電
荷掃出領域(13)側に高速で転送し得る様にこの垂直レ
ジスタ部(3)(3)‥‥(3)を駆動するための600K
Hzの4相駆動パルスφV1′,φV2′,φV3′及びφV4′
と、電荷を水平レジスタ部(4)側に高速で転送し得る
様にこの垂直レジスタ部(3)(3)‥‥(3)を駆動
するための120KHzの4相駆動パルスφV1″,φV2″,φ
V3″及びφV4″と、水平レジスタ部(4)に供給して電
荷を電荷検出部(5)に転送し得る様にこの水平レジス
タ部(4)を駆動するための9.5MHzの2相駆動パルスφ
H1及びφH2とを発生させる様に構成する。その他につい
ては第3図従来例と同様に構成する。In this example as well, a timing generator (14) for driving by receiving a supply of a predetermined synchronization signal from the synchronization signal generation circuit (7) is provided, but the timing generator (14) of this example has a read gate section (11). ), And charges accumulated in the light receiving portions (2) (2) ... (2) as unnecessary charges or signal charges are added to the vertical register portions (3) (3).
(3) Unnecessary charge read pulse P 1 for reading (3)
And the signal charge read pulse P 2 and the vertical register section (3) (3) ... (3) so that the charge can be transferred to the horizontal register section (4) side at a normal speed. 3) (3) ... 15.75KHz for driving (3)
4 phase drive pulses φ V1 , φ V2 , φ V3 and φ V4 and the vertical register sections (3) (3) (3) so that the charges can be transferred at high speed to the charge sweep area (13) side. ) 600K for driving
Hz 4-phase drive pulse φ V1 ′, φ V2 ′, φ V3 ′ and φ V4 ′
And a 120 KHz four-phase drive pulse φ V1 ″, φ for driving the vertical register sections (3) (3) (3) so that charges can be transferred to the horizontal register section (4) side at high speed. V2 ″, φ
V3 ″ and φ V4 ″ and a 9.5 MHz two-phase drive for driving the horizontal register unit (4) so that the charges can be transferred to the horizontal register unit (4) and transferred to the charge detection unit (5). Pulse φ
It is configured to generate H1 and φ H2 . Others are similar to those of the conventional example shown in FIG.
そして、本例の固体撮像装置においては、このタイミ
ング・ジェネレータ(14)を次の様に動作させる。Then, in the solid-state imaging device of this example, the timing generator (14) is operated as follows.
先ず、この固体撮像装置を通常のモード、即ち、露光
時間を1フィールド期間とし、この1フィールド期間の
間に受光部(2)(2)‥‥(2)に蓄積される電荷を
すべて信号電荷として読み出そうとする場合には、第2
図Cに示す様に、垂直ブランキング期間内の所要時点で
信号電荷読み出しパルスP2を読み出しゲート部(11)に
供給し、受光部(2)(2)‥‥(2)に蓄積された電
荷を垂直レジスタ部(3)(3)‥‥(3)に読み出
す。続いて第2図Dに示す様に15.75KHzの4相駆動パル
スφV1,φV2,φV3及びφV4を垂直レジスタ部(3)
(3)‥‥(3)に供給すると共に9.5MHzの2相駆動パ
ルス(図示せず)を水平レジスタ部(4)に供給し、受
光部(2)(2)‥‥(2)から垂直レジスタ部(3)
(3)‥‥(3)に読み出された電荷をこの垂直レジス
タ部(3)(3)‥‥(3)及び水平レジスタ部(4)
を介して電荷検出部(5)に転送させる。この様にする
と、第2図Eに示す様に出力端子(6)に出力信号SB1,
SB2‥‥S01,S02‥‥S0246を得ることができる。この場
合、信号電荷読み出しパルスP2は垂直ブランキング期間
内に6水平ラインの光学的黒信号SB1,SB2‥‥‥SB6とこ
れに続く3水平ラインの有効映像信号S01,S02,S03とが
読み出させるタイミングで供給する様にする。First, this solid-state imaging device is set in a normal mode, that is, the exposure time is set to one field period, and all the charges accumulated in the light receiving portions (2), (2) ... If you try to read as
As shown in FIG. C, the signal charge read pulse P 2 is supplied to the read gate section (11) at a required time point within the vertical blanking period, and is accumulated in the light receiving sections (2) (2) ... (2). The electric charges are read out to the vertical register sections (3) (3) ... (3). Then, as shown in FIG. 2D, four-phase drive pulses φ V1 , φ V2 , φ V3 and φ V4 of 15.75 KHz are applied to the vertical register section (3).
(3) --- (3) and a 2-phase drive pulse (not shown) of 9.5 MHz are supplied to the horizontal register section (4), and the light receiving sections (2), (2) ... (2) vertically Register part (3)
(3) The charges read out to (3) are transferred to the vertical register sections (3) (3) (3) and the horizontal register section (4).
To the charge detection unit (5) via. By doing so, as shown in FIG. 2E , the output signal S B1 ,
S B2・ ・ ・ S 01 , S 02・ ・ ・ S 0246 can be obtained. In this case, the signal charge read pulse P 2 is the optical black signals S B1 , S B2, ..., S B6 of 6 horizontal lines and the effective video signals S 01 , S 02 of 3 horizontal lines subsequent thereto in the vertical blanking period. , S 03 and so on are supplied at the timing of reading.
また、この固体撮像装置を電子シャッタモード、即
ち、垂直ブランキング期間内に露光時間を設定し、この
露光時間内に受光部(2)(2)‥‥(2)に蓄積され
る電荷を信号電荷として読み出そうとする場合には、第
2図Fに示す様に垂直ブランキング期間になったときに
不要電荷読み出しパルスP1を読み出しゲート部(11)に
供給して、それまでに受光部(2)(2)‥‥(2)に
蓄積された電荷を垂直レジスタ部(3)(3)‥‥
(3)に読み出させる。続いて、第2図Hに示す様に、
この垂直レジスタ部(3)(3)‥‥(3)に対し電荷
を電荷掃出領域(13)(13)‥‥(13)に高速で転送す
るための600KHzの4相駆動パルスφV1′,φV2′,
φV3′及びφV4′を供給して、不要電荷読み出しパルス
P1によって読み出した電荷を不要電荷として7水平期間
内に電荷掃出領域(13)(13)‥‥(13)に掃き出させ
る。次に、第2図Gに示す様に、この垂直ブランキング
期間内における所要時間経過後に信号電荷読み出しパル
スP2を読み出しゲート部(11)に供給し、この所要時
間、即ち、露光時間の間に受光部(2)(2)‥‥
(2)に蓄積された電荷を垂直レジスタ部(3)(3)
‥‥(3)に読み出させる。続いて、第2図Hに示す様
に、120KHz(15.75KHz×8)の4相駆動パルスφV1″,
φV2″,φV3″及びφV4″を垂直レジスタ部(3)
(3)‥‥(3)に供給すると共に9.5MHzの2相駆動パ
ルス(図示せず)を水平レジスタ部(4)に供給する。
この場合、この120KHzの4相駆動パルスφV1″,
φV2″,φV3″及びφV4″は1水平期間の間のみ供給
し、その後は、15.75KHzの通常の4相駆動パルスφV1,
φV2,φV3及びφV4を供給する様にする。この様にする
と、第2図Iに示す様に、6水平ラインの垂直方向光学
的黒信号SB1,SB2‥‥‥SB6とこれに続く2水平ラインの
有効映像信号S01,S02は1水平ラインに圧縮されて出力
されることになる。この場合、このタイミング・ジェネ
レータ(14)と垂直レジスタ部(3)(3)‥‥(3)
とは信号電荷読み出し用の高速転送手段を構成する。そ
こで、本例においては、信号電荷読み出しパルスP2は、
6水平ラインの垂直方向光学的黒信号SB1,SB2‥‥‥SB6
及びこれに続く2水平ラインS01,S02の有効映像信号の
8水平ラインの信号が圧縮されてなる1水平ラインの信
号とこれに続く1水平ラインの有効映像信号S03とが垂
直ブランキング期間内に読み出されるタイミングで供給
する様にする。この様にすると、第2図Iに示す様に、
有効映像期間については、第3図従来例と同様のタイミ
ングで、有効映像信号を出力させることができる。尚、
第2図A及び第2図Bは夫々垂直同期信号及び水平同期
信号を示す。Also, this solid-state image pickup device is set in the electronic shutter mode, that is, the exposure time is set within the vertical blanking period, and the electric charges accumulated in the light receiving portions (2) (2). When the charge is read out, the unnecessary charge read pulse P 1 is supplied to the read gate section (11) at the vertical blanking period as shown in FIG. Charges accumulated in the parts (2), (2), ... (2) are transferred to the vertical register parts (3), (3) ,.
(3) Read out. Then, as shown in FIG. 2H,
Four-phase drive pulse φ V1 ′ of 600 KHz for transferring charges to the charge sweep regions (13) (13) (13) at high speed with respect to the vertical register sections (3) (3) (3) , Φ V2 ′,
Supply φ V3 ′ and φ V4 ′ to read unnecessary charge pulse
The charges read by P 1 are swept to the charge sweep regions (13), (13), ... (13) within 7 horizontal periods as unnecessary charges. Next, as shown in FIG. 2G, the signal charge read pulse P 2 is supplied to the read gate section (11) after the required time in this vertical blanking period elapses, and during this required time, that is, the exposure time. Light receiving part (2) (2)
The electric charge accumulated in (2) is applied to the vertical register section (3) (3)
(3) Read it. Then, as shown in FIG. 2H, a 4-phase drive pulse φ V1 ″ of 120 KHz (15.75 KHz × 8),
φ V2 ″, φ V3 ″ and φ V4 ″ are vertical registers (3)
(3) ... Supplying (3) and a 2-phase drive pulse (not shown) of 9.5 MHz to the horizontal register section (4).
In this case, this 120KHz 4-phase drive pulse φ V1 ″,
φ V2 ″, φ V3 ″, and φ V4 ″ are supplied only for one horizontal period, after which the normal four-phase drive pulse φ V1 of 15.75 KHz,
Supply φ V2 , φ V3 and φ V4 . By doing so, as shown in FIG. 2I, the vertical optical black signals S B1 , S B2, ..., S B6 of 6 horizontal lines and the effective video signals S 01 , S 02 of 2 horizontal lines subsequent thereto. Will be compressed into one horizontal line and output. In this case, this timing generator (14) and vertical register section (3) (3) (3)
And constitute a high-speed transfer means for reading signal charges. Therefore, in this example, the signal charge read pulse P 2 is
Vertical optical black signals of 6 horizontal lines S B1 , S B2 ‥‥‥ S B6
And two horizontal lines S 01 subsequent, S 8 effective video signal S 03 and a vertical blanking horizontal line 1 of the horizontal line signal signal is formed by compression of the one horizontal line followed by the effective video signal of 02 It is supplied at the timing of being read within the period. In this way, as shown in FIG. 2I,
In the effective video period, the effective video signal can be output at the same timing as in the conventional example of FIG. still,
2A and 2B show a vertical synchronizing signal and a horizontal synchronizing signal, respectively.
この様に斯る本例の固体撮像装置においては、露光時
間を1フィールド期間とし、1フィールド期間の間に受
光部(2)(2)‥‥(2)に蓄積される電荷を1フィ
ールド期間毎に読み出すことができる外、露光時間を垂
直ブランキング期間内に設定し、この露光時間の間に受
光部(2)(2)‥‥(2)に蓄積される電荷を信号電
荷として読み出すこともできる。As described above, in the solid-state imaging device of this example, the exposure time is defined as one field period, and the charge accumulated in the light receiving portions (2), (2) ... In addition to being able to read every time, the exposure time is set within the vertical blanking period, and the charges accumulated in the light receiving portions (2), (2), ... (2) during this exposure time are read as signal charges. You can also
この場合、本例の固体撮像装置においては、本来垂直
ブランキング期間内に読み出すべき信号、即ち、6水平
ラインの垂直方向光学的黒信号SB1,SB2‥‥‥SB6及びこ
れに続く3水平ラインの有効映像信号S01,S02,S03のう
ち6水平ラインの垂直方向光学的黒信号SB1,SB2‥‥‥S
B6及びこれに続く2水平ラインの有効映像信号S01,S02
とを1水平ラインとして圧縮して読み出す様になされて
いるので、垂直方向の光学的黒信号SB1,SB2‥‥‥SB6及
びこれに続く3水平ラインの有効映像信号S01,S02,S03
を読み出す時間を第3図従来例に比し7水平期間短縮す
ることができる。In this case, in the solid-state imaging device of the present example, the signal to be read in the original vertical blanking period, i.e., following the vertical optical black signal S B1, S B2 ‥‥‥ S B6 and its 6 horizontal line 3 Of the effective video signals S 01 , S 02 , S 03 of the horizontal line, 6 vertical optical black signals of the horizontal line S B1 , S B2
Effective video signal of B6 and two horizontal lines subsequent S 01, S 02
And are compressed and read as one horizontal line, so that the vertical optical black signals S B1 , S B2, ..., S B6 and the effective video signals S 01 , S 02 of the following three horizontal lines are obtained. , S 03
It is possible to shorten the time for reading out by 7 horizontal periods as compared with the conventional example of FIG.
従って、本例の固体撮像装置においては、垂直方向光
学的黒信号をはみ出されることなく、且つ、出力信号の
光学的センターと映像信号としての有効センターとをず
らすこともなく、露出時間を長くでき、例えば約1/1000
秒とすることができ、感度の向上を図ることができる。Therefore, in the solid-state imaging device of this example, the vertical optical black signal is not squeezed out, and the optical center of the output signal and the effective center of the video signal are not displaced, and the exposure time is extended. Yes, for example about 1/1000
It can be set to seconds, and the sensitivity can be improved.
また本例の固体撮像装置に依れば、垂直方向光学的黒
信号を得るための受光部を有する固体撮像素子、即ち、
一般に電子スチルカメラに適用するために開発された固
体撮像素子を垂直方向光学的黒信号を必ずしも必要とし
ないビデオカメラにも適用できるという利益がある。Further, according to the solid-state imaging device of the present example, a solid-state imaging device having a light receiving unit for obtaining a vertical optical black signal, that is,
There is an advantage that the solid-state image sensor generally developed for application to an electronic still camera can be applied to a video camera that does not necessarily require a vertical optical black signal.
尚、本発明は、上述実施例に限らず、本発明の要旨を
逸脱することなく、その他種々の構成が取り得ることが
勿論である。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various other configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
本発明に依れば、垂直方向の光学的黒信号を高速転送
して読み出す様になされているので、垂直方向の光学的
黒信号の読み出し時間を短縮でき、垂直方向の光学的黒
信号を有効映像期間にはみ出さず、映像画面に何等影響
を与えることもなく、また出力信号の光学的センターと
映像信号としての有効センターとをずらすこともなく、
露出時間を長くでき、感度の向上を図ることができると
いう利益がある。According to the present invention, since the vertical optical black signal is transferred and read at high speed, the read time of the vertical optical black signal can be shortened and the vertical optical black signal can be effectively used. It does not protrude in the video period, does not affect the video screen at all, and does not shift the optical center of the output signal and the effective center as the video signal.
There is an advantage that the exposure time can be extended and the sensitivity can be improved.
また本発明に依れば、垂直方向光学的黒信号を得るた
めの受光部を有する固体撮像素子を垂直方向光学的黒信
号が必ずしも必要としないビデオカメラにも適用できる
という利益がある。Further, according to the present invention, there is an advantage that the solid-state image pickup device having the light receiving portion for obtaining the vertical optical black signal can be applied to the video camera which does not necessarily require the vertical optical black signal.
第1図は本発明固体撮像装置の一実施例の平面構造を概
略的に示す線図、第2図は第1図例の説明に供する線
図、第3図は従来の固体撮像装置の平面構造を概略的に
示す線図、第4図は第3図例の説明に供する線図であ
る。 (1)は半導体基板、(2)は受光部、(3)は垂直レ
ジスタ部、(4)は水平レジスタ部、(5)は電荷検出
部、(6)は出力端子、(7)は同期信号発生回路、
(11)は読み出しゲート部、(13)は電荷掃出領域、
(14)はタイミング・ジェネレータである。FIG. 1 is a diagram schematically showing a planar structure of an embodiment of the solid-state image pickup device of the present invention, FIG. 2 is a diagram used for explaining the example of FIG. 1, and FIG. 3 is a plane view of a conventional solid-state image pickup device. FIG. 4 is a diagram schematically showing the structure, and FIG. 4 is a diagram used for explaining the example of FIG. (1) is a semiconductor substrate, (2) is a light receiving part, (3) is a vertical register part, (4) is a horizontal register part, (5) is a charge detection part, (6) is an output terminal, and (7) is synchronous. Signal generation circuit,
(11) is a read gate section, (13) is a charge sweep area,
(14) is a timing generator.
Claims (1)
光で蓄積された電荷を不要電荷として掃き出し、上記ブ
ランキング期間内におけるその後の露光で蓄積される電
荷を信号電荷として読み出すと共に上記垂直ブランキン
グ期間内に垂直方向光学的黒信号を読み出す様にした固
体撮像装置において、 信号電荷読み出し用高速転送手段を設け、上記垂直方向
光学的黒信号を高速転送して読み出す様にしたことを特
徴とする固体撮像装置。1. The vertical blanking period sweeps out the charges accumulated by the previous exposures as unnecessary charges, reads the charges accumulated by the subsequent exposures during the blanking period as signal charges, and at the same time the vertical blanking period. In a solid-state image pickup device that reads out a vertical optical black signal within a ranking period, a high-speed transfer means for signal charge reading is provided, and the vertical optical black signal is transferred at a high speed and read out. Solid-state imaging device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62031112A JP2526565B2 (en) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | Solid-state imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62031112A JP2526565B2 (en) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | Solid-state imaging device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63199582A JPS63199582A (en) | 1988-08-18 |
| JP2526565B2 true JP2526565B2 (en) | 1996-08-21 |
Family
ID=12322317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62031112A Expired - Fee Related JP2526565B2 (en) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | Solid-state imaging device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2526565B2 (en) |
-
1987
- 1987-02-13 JP JP62031112A patent/JP2526565B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63199582A (en) | 1988-08-18 |
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