JPS6255352B2 - - Google Patents
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- JPS6255352B2 JPS6255352B2 JP54155307A JP15530779A JPS6255352B2 JP S6255352 B2 JPS6255352 B2 JP S6255352B2 JP 54155307 A JP54155307 A JP 54155307A JP 15530779 A JP15530779 A JP 15530779A JP S6255352 B2 JPS6255352 B2 JP S6255352B2
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- Japan
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- gate
- solid
- image sensor
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 18
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000001444 catalytic combustion detection Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
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)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は固体撮像素子、例えばCCD（チヤー
ジ・カツプルド・デバイス）の駆動回路に関する
ものである。
ジ・カツプルド・デバイス）の駆動回路に関する
ものである。
CCDの如き固体撮像素子は近年各方面で利用
されており、例えばテレビジヨンカメラにおける
撮像管の代りに用いられる２次元撮像素子や、フ
アクシミリや画像処理等に用いる１次元CCDセ
ンサー等が光電変換デバイスとして多くの技術分
野で利用されるようになつて来た。特にCCDは
その光電変換、蓄積機能および自己転送機能を利
用して各絵素に蓄積された像電荷を一方向に順次
転送しながら画像信号を取り出すことができるの
で、その小型軽量、低電圧、低消費電力等の特性
を利用して近年増々その応用範囲が広くなりつつ
あるものである。
されており、例えばテレビジヨンカメラにおける
撮像管の代りに用いられる２次元撮像素子や、フ
アクシミリや画像処理等に用いる１次元CCDセ
ンサー等が光電変換デバイスとして多くの技術分
野で利用されるようになつて来た。特にCCDは
その光電変換、蓄積機能および自己転送機能を利
用して各絵素に蓄積された像電荷を一方向に順次
転送しながら画像信号を取り出すことができるの
で、その小型軽量、低電圧、低消費電力等の特性
を利用して近年増々その応用範囲が広くなりつつ
あるものである。
本発明は上記の如き固体撮像素子の駆動回路に
関するもので、CCDにおける特に低照度におけ
る出力特性の非直線性を極力少なくするための駆
動回路を提供することを目的とするものである。
関するもので、CCDにおける特に低照度におけ
る出力特性の非直線性を極力少なくするための駆
動回路を提供することを目的とするものである。
以下図面によつて本発明を詳細に説明する。
固体撮像素子の出力電圧は照度に対して直線的
に比例するものであるため、ダイナミツクレンジ
が狭く、これを広い範囲の入射光に応動させるた
めに、光電変換部への光電荷の蓄積時間を切換え
てダイナミツクレンジを拡大する方法が用いられ
ている。第１図は横軸に固体撮像素子の受光素子
面照度Ｉの対数を、また縦軸に撮像素子の出力電
圧Ｖの対数をとつて画いた特性曲線図である。図
示の照度−出力特性曲線は、固体撮像素子の光電
変換部を遮光した時の信号出力レベルを基準とす
ると、理想的にはγ＝１の直線となる。固体撮像
素子の光電変換部に生じた不必要電荷を、電荷移
送パルスにより電荷転送用アナログシフトレジス
タに移し、このアナログシフトレジスタを空送り
することによりリセツトし、必要な電荷のみを蓄
積し、これを読み出して出力信号を得る通常の駆
動方式では、第１図の破線で示すように、蓄積時
間に関係なくγ＝１のほぼ理想的な特性が得られ
るものである。しかるにこのような駆動方式で
は、光電変換部に生じた電荷をすべて読み出すた
めに必要な時間よりも蓄積時間を短かくすること
は出来ないことになる。これを改善して短かい蓄
積時間で駆動するために、積分クリアゲートを設
け、これで前記不必要電荷を瞬時にリセツト可能
とした固体撮像素子、例えばレテイコン社の
CCPDが製造されている。このような方式の固体
撮像素子は第１図に実線で示すような特性を有す
るものであり、特に低照度おいて照度−出力特性
が非直線を生ずるものである。この非直線性は駆
動パルスの電気的誘導や界面準位のため起きる現
象であり、低照度の場合にはこの現象が大きくな
る傾向がある。
に比例するものであるため、ダイナミツクレンジ
が狭く、これを広い範囲の入射光に応動させるた
めに、光電変換部への光電荷の蓄積時間を切換え
てダイナミツクレンジを拡大する方法が用いられ
ている。第１図は横軸に固体撮像素子の受光素子
面照度Ｉの対数を、また縦軸に撮像素子の出力電
圧Ｖの対数をとつて画いた特性曲線図である。図
示の照度−出力特性曲線は、固体撮像素子の光電
変換部を遮光した時の信号出力レベルを基準とす
ると、理想的にはγ＝１の直線となる。固体撮像
素子の光電変換部に生じた不必要電荷を、電荷移
送パルスにより電荷転送用アナログシフトレジス
タに移し、このアナログシフトレジスタを空送り
することによりリセツトし、必要な電荷のみを蓄
積し、これを読み出して出力信号を得る通常の駆
動方式では、第１図の破線で示すように、蓄積時
間に関係なくγ＝１のほぼ理想的な特性が得られ
るものである。しかるにこのような駆動方式で
は、光電変換部に生じた電荷をすべて読み出すた
めに必要な時間よりも蓄積時間を短かくすること
は出来ないことになる。これを改善して短かい蓄
積時間で駆動するために、積分クリアゲートを設
け、これで前記不必要電荷を瞬時にリセツト可能
とした固体撮像素子、例えばレテイコン社の
CCPDが製造されている。このような方式の固体
撮像素子は第１図に実線で示すような特性を有す
るものであり、特に低照度おいて照度−出力特性
が非直線を生ずるものである。この非直線性は駆
動パルスの電気的誘導や界面準位のため起きる現
象であり、低照度の場合にはこの現象が大きくな
る傾向がある。
本発明は上記の如き固体撮像素子における照度
−出力特性の非直線性を出来るだけ少なくするた
めの駆動回路で、高照度時においては積分クリア
ゲートにより光電変換部の蓄積時間を制御し、低
照度時には電荷移送ゲートにより蓄積時間の制御
をするようにした駆動回路である。
−出力特性の非直線性を出来るだけ少なくするた
めの駆動回路で、高照度時においては積分クリア
ゲートにより光電変換部の蓄積時間を制御し、低
照度時には電荷移送ゲートにより蓄積時間の制御
をするようにした駆動回路である。
第２図は本発明による固体撮像素子の駆動回路
の一実施例を示す回路接続図で、１次元固体撮像
素子を用いたものを示す。図において、破線で囲
んだSPが固体撮像素子で、光電変換部S1〜Sm、
積分クリアゲートFA1〜FAm-1；FB1〜FBm-1、
電荷移送ゲートFA2〜FAm、FB2〜FBmおよび
電荷転送用アナログシフトレジスタCA1〜CAn，
CB1〜CBnを備えている。上記光電変換部は、入
射光を受光して光電変換する。積分クリアゲート
は光電変換部に蓄積された電荷をリセツト信号
（ICG(F)）により瞬時にリセツトする。また、電
荷移送ゲートは光電変換部に蓄えられた被写体輝
度に応じた電荷を、電荷転送用アナログシフトレ
ジスタへ移送するものである。
の一実施例を示す回路接続図で、１次元固体撮像
素子を用いたものを示す。図において、破線で囲
んだSPが固体撮像素子で、光電変換部S1〜Sm、
積分クリアゲートFA1〜FAm-1；FB1〜FBm-1、
電荷移送ゲートFA2〜FAm、FB2〜FBmおよび
電荷転送用アナログシフトレジスタCA1〜CAn，
CB1〜CBnを備えている。上記光電変換部は、入
射光を受光して光電変換する。積分クリアゲート
は光電変換部に蓄積された電荷をリセツト信号
（ICG(F)）により瞬時にリセツトする。また、電
荷移送ゲートは光電変換部に蓄えられた被写体輝
度に応じた電荷を、電荷転送用アナログシフトレ
ジスタへ移送するものである。
アナログシフトレジスタからの出力は抵抗R1
〜R3，FET，FC１，FC２よりなる電荷電圧変
換回路で電圧情報ＶFに変換して読み出される。
抵抗R4〜R6よりなる分圧回路は基準電圧Vmax，
Vminを発生する。コンパレーターCP1，CP2、イ
ンバーターIN1、ORゲートOR1、ANDゲート
AN1、エクスクルーシブORゲートEX1およびア
ツプダウンカウンターADCよりなる論理回路は
蓄積時間指定回路であり、固体撮像素子SPの出
力VFが、適当な電圧範囲Vmax＞VF＞Vminに入
るように、コンパレーターCP1，CP2の出力でア
ツプダウンカウンターADCをダウン又はアツプ
カウントして蓄積時間を指定する。
〜R3，FET，FC１，FC２よりなる電荷電圧変
換回路で電圧情報ＶFに変換して読み出される。
抵抗R4〜R6よりなる分圧回路は基準電圧Vmax，
Vminを発生する。コンパレーターCP1，CP2、イ
ンバーターIN1、ORゲートOR1、ANDゲート
AN1、エクスクルーシブORゲートEX1およびア
ツプダウンカウンターADCよりなる論理回路は
蓄積時間指定回路であり、固体撮像素子SPの出
力VFが、適当な電圧範囲Vmax＞VF＞Vminに入
るように、コンパレーターCP1，CP2の出力でア
ツプダウンカウンターADCをダウン又はアツプ
カウントして蓄積時間を指定する。
第３図はアツプダウンカウンターの入力と各出
力信号の波形を示すタイミングチヤートで、蓄積
時間t1〜t8を指定する。エクスクルーシブORゲー
トEX1は蓄積時間がt1又はt8に設定され、さらに
これにより短時間又は長時間側へのシフト情報が
来た場合に、ADCのリセツトを防止して蓄積時
間を固定するための論理回路である。
力信号の波形を示すタイミングチヤートで、蓄積
時間t1〜t8を指定する。エクスクルーシブORゲー
トEX1は蓄積時間がt1又はt8に設定され、さらに
これにより短時間又は長時間側へのシフト情報が
来た場合に、ADCのリセツトを防止して蓄積時
間を固定するための論理回路である。
第４図はパルス制御回路PGCにより発生され
る各制御パルスのタイミングチヤートである。第
２図示のPGCにおける、CLRはアツプダウンカ
ウンターADCのリセツトパルス、ACは蓄積時間
制御パルスで、固体撮像素子の出力信号を１回読
み出すごとに１パルスを発生する。AGはアナロ
グゲートAG1を介して固体撮像素子の前記１回読
み出しごとに必要な画像信号VFをメモリーコン
デンサーC1へ蓄積するための画像制御パルスで
ある。またICGは積分クリアゲート制御パルス、
SHは電荷移送ゲート制御パルス、RSは電荷・電
圧変換回路のゲートリセツトパルス、φ１および
φ２はアナログシフトレジスタの電荷転送用パル
スである。
る各制御パルスのタイミングチヤートである。第
２図示のPGCにおける、CLRはアツプダウンカ
ウンターADCのリセツトパルス、ACは蓄積時間
制御パルスで、固体撮像素子の出力信号を１回読
み出すごとに１パルスを発生する。AGはアナロ
グゲートAG1を介して固体撮像素子の前記１回読
み出しごとに必要な画像信号VFをメモリーコン
デンサーC1へ蓄積するための画像制御パルスで
ある。またICGは積分クリアゲート制御パルス、
SHは電荷移送ゲート制御パルス、RSは電荷・電
圧変換回路のゲートリセツトパルス、φ１および
φ２はアナログシフトレジスタの電荷転送用パル
スである。
パルス制御回路PGCの出力ICGおよびSHは
ANDゲートAN2，AN3、インバーターIN2，IN3、
ORゲートOR2およびワンシヨツトマルチバイブ
レーターOHから成る蓄積時間制御方式の切換回
路を通して、固体撮像素子SPの積分クリアゲー
ト、電荷移送ゲートへ入力される。アツプダウン
カウンターADCのQ1端子は、第３図に示すよう
に、時間t1〜t4の比較的短かい蓄積時間の時はＬ
レベルであり、これがインバーター２N2を介し
してANDゲートAN2をオンさせ、その出力ICG(F)
がSPの積分クリアゲートへ印加され、これで第
４図示のように蓄積時間が制御される。
ANDゲートAN2，AN3、インバーターIN2，IN3、
ORゲートOR2およびワンシヨツトマルチバイブ
レーターOHから成る蓄積時間制御方式の切換回
路を通して、固体撮像素子SPの積分クリアゲー
ト、電荷移送ゲートへ入力される。アツプダウン
カウンターADCのQ1端子は、第３図に示すよう
に、時間t1〜t4の比較的短かい蓄積時間の時はＬ
レベルであり、これがインバーター２N2を介し
してANDゲートAN2をオンさせ、その出力ICG(F)
がSPの積分クリアゲートへ印加され、これで第
４図示のように蓄積時間が制御される。
つぎにSPの入射光が暗い場合は、アツプダウ
ンカウンターADCのQ1端子は、第３図に示すよ
うに時間t5〜t8の間、Ｈレベルになるので、切換
回路のANDゲートAN2がオフされIDG(F)信号は
SPの積分クリアゲートへは印加されない。一方
ICGパルスの立下り位相に同期してワンシヨツト
マルチバイブレーターOHが作動し、その出力パ
ルスとインバーターIN3、ANDゲートAN3、ORゲ
ートOR2を介して出力パルスが電荷移送ゲートに
印加され、SPの光電変換部の不必要電荷の読み
出しが行なわれると共に、第４図示の如く次の
SH(F)パルスの立下りまでの期間に、新たに光電
変換部への信号電荷の蓄積が行なわれる。
ンカウンターADCのQ1端子は、第３図に示すよ
うに時間t5〜t8の間、Ｈレベルになるので、切換
回路のANDゲートAN2がオフされIDG(F)信号は
SPの積分クリアゲートへは印加されない。一方
ICGパルスの立下り位相に同期してワンシヨツト
マルチバイブレーターOHが作動し、その出力パ
ルスとインバーターIN3、ANDゲートAN3、ORゲ
ートOR2を介して出力パルスが電荷移送ゲートに
印加され、SPの光電変換部の不必要電荷の読み
出しが行なわれると共に、第４図示の如く次の
SH(F)パルスの立下りまでの期間に、新たに光電
変換部への信号電荷の蓄積が行なわれる。
以上のように本発明の駆動回路によれば、比較
的非直線特性となり易い低照度時においては電荷
移送ゲートにより蓄積時間の制御を行なつて直線
性をよくし、また非直線特性の生じない高照度時
には不必要電荷を瞬時にリセツトする積分クリア
ゲートにより蓄積時間を制御するようにして、低
照度から高照度まで広いダイナミツクレンジに渡
つた直線性の良い光電出力を得ることが出来るも
のであるから、各種の光電変換用としてその効果
は大なるものであり、その利用範囲を拡大し得る
ものである。
的非直線特性となり易い低照度時においては電荷
移送ゲートにより蓄積時間の制御を行なつて直線
性をよくし、また非直線特性の生じない高照度時
には不必要電荷を瞬時にリセツトする積分クリア
ゲートにより蓄積時間を制御するようにして、低
照度から高照度まで広いダイナミツクレンジに渡
つた直線性の良い光電出力を得ることが出来るも
のであるから、各種の光電変換用としてその効果
は大なるものであり、その利用範囲を拡大し得る
ものである。
なお上記実施例では、低照度と高照度の判別は
蓄積時間指定回路の出力で行なつているが、照度
判別を別に設けた照度検出用受光素子により行な
い、この受光素子の出力を第２図のインバーター
IN2へ印加してやる方法もある。このようにして
も上記実施例と同様に照度に応じた蓄積時間制御
方式の切換えを行ない得ることはいうまでもな
い。
蓄積時間指定回路の出力で行なつているが、照度
判別を別に設けた照度検出用受光素子により行な
い、この受光素子の出力を第２図のインバーター
IN2へ印加してやる方法もある。このようにして
も上記実施例と同様に照度に応じた蓄積時間制御
方式の切換えを行ない得ることはいうまでもな
い。
第１図は本発明の固体撮像素子の受光面照度と
出力電圧との関係を示す特性曲線図、第２図は本
発明による固体撮像素子の駆動回路の一実施例を
示す回路接続図、第３図は第２図におけるアツプ
ダウンカウンターの入力および各出力信号の波形
を示すタイミングチヤート、第４図は第２図にお
けるパルス制御回路により発生する各制御パルス
と固体撮像素子の出力信号の波形を示すタイミン
グチヤートである。 SP……固体撮像素子、E1……電源、ADC……
アツプ・ダウンカウンター、PGC……パルス制
御回路、CP1，CP2……コンパレーター、IN1，
IN2，IN3……インバーター、AN1，AN2，AN3…
…ANDゲート、OR1，OR2……ORゲート、EX1
……エクスクルーシブORゲート、AG1……アナ
ログゲート、C1……記憶用キヤパシター、OH…
…ワンシヨツトマルチバイブレーター。
出力電圧との関係を示す特性曲線図、第２図は本
発明による固体撮像素子の駆動回路の一実施例を
示す回路接続図、第３図は第２図におけるアツプ
ダウンカウンターの入力および各出力信号の波形
を示すタイミングチヤート、第４図は第２図にお
けるパルス制御回路により発生する各制御パルス
と固体撮像素子の出力信号の波形を示すタイミン
グチヤートである。 SP……固体撮像素子、E1……電源、ADC……
アツプ・ダウンカウンター、PGC……パルス制
御回路、CP1，CP2……コンパレーター、IN1，
IN2，IN3……インバーター、AN1，AN2，AN3…
…ANDゲート、OR1，OR2……ORゲート、EX1
……エクスクルーシブORゲート、AG1……アナ
ログゲート、C1……記憶用キヤパシター、OH…
…ワンシヨツトマルチバイブレーター。
Claims (1)
- １ 複数の受光部を有する光電変換蓄積部にて各
受光部での受光状態に応じた各電荷を蓄積し、該
蓄積終了後に各蓄積電荷を電荷移送ゲートを介し
て電荷自己転送部に転送し、該転送部に転送され
た各電荷を時系列信号として順次読み出す固体撮
像素子の駆動回路において、前記光電変換蓄積部
にて蓄積された電荷を消去する積分クリアーゲー
トを設け、前記固体撮像素子への入射光量が予め
設定された輝度より低輝度の時前記電荷移送ゲー
トを介して前記光電変換部に蓄積された電荷を前
記転送部に転送し、各電荷を時系列信号として読
み出すことで消去し、一方前記入射光量が前記輝
度より高輝度の時前記積分クリアゲートを作動さ
せ、前記光電変換部に蓄積された電荷を消去した
ことを特徴とする固体撮像素子の駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15530779A JPS5678279A (en) | 1979-11-30 | 1979-11-30 | Drive system for solid-state image pickup device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15530779A JPS5678279A (en) | 1979-11-30 | 1979-11-30 | Drive system for solid-state image pickup device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5678279A JPS5678279A (en) | 1981-06-27 |
| JPS6255352B2 true JPS6255352B2 (ja) | 1987-11-19 |
Family
ID=15603032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15530779A Granted JPS5678279A (en) | 1979-11-30 | 1979-11-30 | Drive system for solid-state image pickup device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5678279A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0412636U (ja) * | 1990-05-24 | 1992-01-31 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57131178A (en) * | 1981-02-06 | 1982-08-13 | Asahi Optical Co Ltd | Photoelectric converting device |
| JPS5887977A (ja) * | 1981-11-19 | 1983-05-25 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | イメ−ジセンサにおける出力信号制御方法 |
| JPS61120570A (ja) * | 1984-11-16 | 1986-06-07 | Ricoh Co Ltd | 画像読取装置 |
| US4905033A (en) * | 1987-01-06 | 1990-02-27 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Image sensing system |
| US5227834A (en) * | 1987-01-06 | 1993-07-13 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Image sensing system having a one chip solid state image device |
| US4985774A (en) * | 1988-01-20 | 1991-01-15 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Image sensing device having direct drainage of unwanted charges |
-
1979
- 1979-11-30 JP JP15530779A patent/JPS5678279A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0412636U (ja) * | 1990-05-24 | 1992-01-31 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5678279A (en) | 1981-06-27 |
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