JPH08331461A - 固体撮像装置の駆動方法 - Google Patents
固体撮像装置の駆動方法Info
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- JPH08331461A JPH08331461A JP7136376A JP13637695A JPH08331461A JP H08331461 A JPH08331461 A JP H08331461A JP 7136376 A JP7136376 A JP 7136376A JP 13637695 A JP13637695 A JP 13637695A JP H08331461 A JPH08331461 A JP H08331461A
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- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 14
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N3/00—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages
- H04N3/10—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical
- H04N3/14—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical by means of electrically scanned solid-state devices
- H04N3/15—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical by means of electrically scanned solid-state devices for picture signal generation
- H04N3/155—Control of the image-sensor operation, e.g. image processing within the image-sensor
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- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
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- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/50—Control of the SSIS exposure
- H04N25/57—Control of the dynamic range
- H04N25/58—Control of the dynamic range involving two or more exposures
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- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/73—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors using interline transfer [IT]
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 特に高速で動いている被写体の撮像時にも再
生画に不自然さを生ずることなく、高ダイナミックレン
ジ読み出しを実現可能な固体撮像装置の駆動方法を提供
する。 【構成】 垂直ブランキング期間で先ず、垂直方向奇
数ラインの画素（センサ部１）の主信号電荷Ｑ１をＣＣ
Ｄ垂直転送レジスタ２に読み出しかつその直後にＣＣＤ
垂直転送レジスタ２を１画素分だけシフトし、次に垂
直方向偶数ラインの画素の主信号電荷Ｑ２をＣＣＤ垂直
転送レジスタ２に読み出す。そして、所定の露光時間が
経過した後に、垂直方向奇数ラインの画素の副信号電
荷Ｑ１′をＣＣＤ垂直転送レジスタ２の空のパケット２
１ａに読み出し、かつその直後にＣＣＤ垂直転送レジス
タ２を１画素分だけシフトし、しかる後、垂直方向偶
数ラインの画素の副信号電荷Ｑ２′をＣＣＤ垂直転送レ
ジスタ２に読み出す。
生画に不自然さを生ずることなく、高ダイナミックレン
ジ読み出しを実現可能な固体撮像装置の駆動方法を提供
する。 【構成】 垂直ブランキング期間で先ず、垂直方向奇
数ラインの画素（センサ部１）の主信号電荷Ｑ１をＣＣ
Ｄ垂直転送レジスタ２に読み出しかつその直後にＣＣＤ
垂直転送レジスタ２を１画素分だけシフトし、次に垂
直方向偶数ラインの画素の主信号電荷Ｑ２をＣＣＤ垂直
転送レジスタ２に読み出す。そして、所定の露光時間が
経過した後に、垂直方向奇数ラインの画素の副信号電
荷Ｑ１′をＣＣＤ垂直転送レジスタ２の空のパケット２
１ａに読み出し、かつその直後にＣＣＤ垂直転送レジス
タ２を１画素分だけシフトし、しかる後、垂直方向偶
数ラインの画素の副信号電荷Ｑ２′をＣＣＤ垂直転送レ
ジスタ２に読み出す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置の駆動方
法に関し、特に画素が２次元配列されるとともに、画素
の垂直列ごとに配された垂直転送レジスタが各画素ごと
に対応して設けられたパケットの集合からなり、全画素
の信号電荷を独立に読み出すことが可能ないわゆる全画
素読み出し方式固体撮像装置の駆動方法に関する。
法に関し、特に画素が２次元配列されるとともに、画素
の垂直列ごとに配された垂直転送レジスタが各画素ごと
に対応して設けられたパケットの集合からなり、全画素
の信号電荷を独立に読み出すことが可能ないわゆる全画
素読み出し方式固体撮像装置の駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、水平画素数の多画素化および小型
化により高性能の固体撮像装置が開発されている。とこ
ろが、垂直解像度は、ＮＴＳＣ放送方式に対応したフィ
ールド蓄積読み出し方式で３５０ＴＶ本、機械式シャッ
タを使用しない静止画で２４０ＴＶ本しか得られない。
これは、２６２．５本の走査線からなる２つのフィール
ドを２：１インターレースさせて１つのフレームを作る
ＮＴＳＣ放送方式に対応する必要があり、かつ垂直解像
度よりも被写体の動きが滑らかに見えることを重視した
ため、従来、図７（Ａ）に示すように、隣りあった垂直
２ラインの各センサ部（画素）７１の信号電荷Ｑ１，Ｑ
２を、垂直転送レジスタ７２に２画素に対して１つずつ
設けられたパケット７３中に読み出すことによって混合
し、次のフィールドでは異なる２ラインの組合せによっ
て信号電荷Ｑ２，Ｑ１を混合し、１フィールドあたり、
即ち１回の露光で２６２．５本の信号を出力するように
設計されているからである。図７（Ｂ）に、センサ部７
１内の電荷量の変化の様子を示す。
化により高性能の固体撮像装置が開発されている。とこ
ろが、垂直解像度は、ＮＴＳＣ放送方式に対応したフィ
ールド蓄積読み出し方式で３５０ＴＶ本、機械式シャッ
タを使用しない静止画で２４０ＴＶ本しか得られない。
これは、２６２．５本の走査線からなる２つのフィール
ドを２：１インターレースさせて１つのフレームを作る
ＮＴＳＣ放送方式に対応する必要があり、かつ垂直解像
度よりも被写体の動きが滑らかに見えることを重視した
ため、従来、図７（Ａ）に示すように、隣りあった垂直
２ラインの各センサ部（画素）７１の信号電荷Ｑ１，Ｑ
２を、垂直転送レジスタ７２に２画素に対して１つずつ
設けられたパケット７３中に読み出すことによって混合
し、次のフィールドでは異なる２ラインの組合せによっ
て信号電荷Ｑ２，Ｑ１を混合し、１フィールドあたり、
即ち１回の露光で２６２．５本の信号を出力するように
設計されているからである。図７（Ｂ）に、センサ部７
１内の電荷量の変化の様子を示す。
【０００３】しかし、ノンインターレース方式や静止画
の分野で用いるには、水平解像度に比べて垂直解像度が
不十分である。これらの分野では、水平解像度並みの垂
直解像度が１回の露光で得られることが必要である。こ
の解決策として、図８（Ａ）に示すように、垂直転送レ
ジスタ８２に各画素（センサ部８１）に対して１：１の
関係でパケット８３を設けることにより、各画素から読
み出した信号電荷を垂直転送レジスタ８２中で混合する
ことなく、全画素独立に読み出すようにした全画素読み
出し方式の固体撮像装置がある。ところが、この全画素
読み出し方式固体撮像装置では、各センサ部８１で光電
変換され、かつ蓄積された信号電荷がセンサ部８１から
溢れた後は信号出力が一定となるため、それ以上の入射
光量に対応する信号出力が得られなく、光入力に対する
ダイナミックレンジが狭いという問題があった。このこ
とは、図７に示したフィールド蓄積読み出し方式の固体
撮像装置の場合にも言える。図８（Ｂ）に、センサ部８
１内の電荷量の変化の様子を示す。
の分野で用いるには、水平解像度に比べて垂直解像度が
不十分である。これらの分野では、水平解像度並みの垂
直解像度が１回の露光で得られることが必要である。こ
の解決策として、図８（Ａ）に示すように、垂直転送レ
ジスタ８２に各画素（センサ部８１）に対して１：１の
関係でパケット８３を設けることにより、各画素から読
み出した信号電荷を垂直転送レジスタ８２中で混合する
ことなく、全画素独立に読み出すようにした全画素読み
出し方式の固体撮像装置がある。ところが、この全画素
読み出し方式固体撮像装置では、各センサ部８１で光電
変換され、かつ蓄積された信号電荷がセンサ部８１から
溢れた後は信号出力が一定となるため、それ以上の入射
光量に対応する信号出力が得られなく、光入力に対する
ダイナミックレンジが狭いという問題があった。このこ
とは、図７に示したフィールド蓄積読み出し方式の固体
撮像装置の場合にも言える。図８（Ｂ）に、センサ部８
１内の電荷量の変化の様子を示す。
【０００４】これに対し、垂直転送レジスタに各画素と
１：１の関係でパケットを設け、全画素読み出しを可能
とした構成の固体撮像装置において、垂直方向の有効期
間の信号電荷を読み出した後、垂直ブランキング期間内
にもう一度短い露光期間を設けて光電変換し、この信号
電荷を再度読み出し、各露光時間の長い方の信号電荷と
短い方の信号電荷の各信号出力を信号処理系で加算する
ことによって光入力に対するダイナミックレンジを広げ
たいわゆる高ダイナミックレンジ読み出し方式の固体撮
像装置が知られている。
１：１の関係でパケットを設け、全画素読み出しを可能
とした構成の固体撮像装置において、垂直方向の有効期
間の信号電荷を読み出した後、垂直ブランキング期間内
にもう一度短い露光期間を設けて光電変換し、この信号
電荷を再度読み出し、各露光時間の長い方の信号電荷と
短い方の信号電荷の各信号出力を信号処理系で加算する
ことによって光入力に対するダイナミックレンジを広げ
たいわゆる高ダイナミックレンジ読み出し方式の固体撮
像装置が知られている。
【０００５】この高ダイナミックレンジ読み出し方式固
体撮像装置においては、図９（Ａ）に示すように、先
ず、奇数ラインの画素（センサ部９１）の主信号電荷
Ｑ１を読み出しかつその直後に垂直転送レジスタ９２を
１画素分だけシフトし、次に奇数ラインの画素に再び短
い露光期間にて副信号電荷Ｑ１′を蓄積した後、偶数
ラインの画素の主信号電荷Ｑ２を副信号電荷Ｑ１′と同
時に読み出す。これにより、主信号電荷Ｑ２は主信号電
荷Ｑ１と混合され、副信号電荷Ｑ１′は空のパケット９
３に読み出される。続いて、垂直転送レジスタ９２を１
画素分だけシフトし、次いで偶数ラインの画素に再び短
い露光期間にて副信号電荷Ｑ２′を蓄積した後、この
副信号電荷Ｑ２′を読み出す。これにより、副信号電荷
Ｑ２′は副信号電荷Ｑ１′と混合される。図９（Ｂ）
に、センサ部９１内の電荷量の変化の様子を示す。
体撮像装置においては、図９（Ａ）に示すように、先
ず、奇数ラインの画素（センサ部９１）の主信号電荷
Ｑ１を読み出しかつその直後に垂直転送レジスタ９２を
１画素分だけシフトし、次に奇数ラインの画素に再び短
い露光期間にて副信号電荷Ｑ１′を蓄積した後、偶数
ラインの画素の主信号電荷Ｑ２を副信号電荷Ｑ１′と同
時に読み出す。これにより、主信号電荷Ｑ２は主信号電
荷Ｑ１と混合され、副信号電荷Ｑ１′は空のパケット９
３に読み出される。続いて、垂直転送レジスタ９２を１
画素分だけシフトし、次いで偶数ラインの画素に再び短
い露光期間にて副信号電荷Ｑ２′を蓄積した後、この
副信号電荷Ｑ２′を読み出す。これにより、副信号電荷
Ｑ２′は副信号電荷Ｑ１′と混合される。図９（Ｂ）
に、センサ部９１内の電荷量の変化の様子を示す。
【０００６】このように、高ダイナミックレンジ読み出
し方式の固体撮像装置では、フィールド蓄積読み出し方
式の固体撮像装置の場合と同様に、信号電荷を垂直転送
レジスタ中で混合するが、露光時間の長い方の主信号電
荷Ｑ１，Ｑ２と短い方の副信号電荷Ｑ１′，Ｑ２′とで
垂直転送レジスタ９２を半々に使用することになる。そ
して、（Ｑ１＋Ｑ２）の主信号電荷に基づく信号出力
と、（Ｑ１′＋Ｑ２′）の副信号電荷に基づく信号出力
とが信号処理系で加算される。その結果、図６に示す入
射光量‐信号出力の特性から明らかなように、センサ部
で信号電荷が溢れた後も入射光量に対する信号出力を得
ることができるため、光入力に対するダイナミックレン
ジを広げることができる。
し方式の固体撮像装置では、フィールド蓄積読み出し方
式の固体撮像装置の場合と同様に、信号電荷を垂直転送
レジスタ中で混合するが、露光時間の長い方の主信号電
荷Ｑ１，Ｑ２と短い方の副信号電荷Ｑ１′，Ｑ２′とで
垂直転送レジスタ９２を半々に使用することになる。そ
して、（Ｑ１＋Ｑ２）の主信号電荷に基づく信号出力
と、（Ｑ１′＋Ｑ２′）の副信号電荷に基づく信号出力
とが信号処理系で加算される。その結果、図６に示す入
射光量‐信号出力の特性から明らかなように、センサ部
で信号電荷が溢れた後も入射光量に対する信号出力を得
ることができるため、光入力に対するダイナミックレン
ジを広げることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の高ダイナミックレンジ読み出し方式の固体撮像装置
では、副信号電荷Ｑ１′の蓄積期間が経過した後に主信
号電荷Ｑ２を読み出し、その後に副信号電荷Ｑ２′の蓄
積を行うようにしていることから、副信号電荷Ｑ１′の
読み出しタイミングと副信号電荷Ｑ２′の読み出しタイ
ミングとに垂直ブランキング期間の約半分の時間ずれが
生じる。副信号電荷Ｑ１′，Ｑ２′の露光時間は主信号
電荷Ｑ１，Ｑ２の露光時間に比べて極めて短いことか
ら、副信号電荷Ｑ１′，Ｑ２′の読み出しタイミングに
垂直ブランキング期間の約半分の時間ずれがあると、特
に高速で動いている被写体の撮像時には、副信号電荷Ｑ
１′，Ｑ２′はそれぞれ違う像に関する情報となるた
め、副信号電荷（Ｑ１＋Ｑ２′）に基づく再生画は不自
然なものになるという問題があった。
成の高ダイナミックレンジ読み出し方式の固体撮像装置
では、副信号電荷Ｑ１′の蓄積期間が経過した後に主信
号電荷Ｑ２を読み出し、その後に副信号電荷Ｑ２′の蓄
積を行うようにしていることから、副信号電荷Ｑ１′の
読み出しタイミングと副信号電荷Ｑ２′の読み出しタイ
ミングとに垂直ブランキング期間の約半分の時間ずれが
生じる。副信号電荷Ｑ１′，Ｑ２′の露光時間は主信号
電荷Ｑ１，Ｑ２の露光時間に比べて極めて短いことか
ら、副信号電荷Ｑ１′，Ｑ２′の読み出しタイミングに
垂直ブランキング期間の約半分の時間ずれがあると、特
に高速で動いている被写体の撮像時には、副信号電荷Ｑ
１′，Ｑ２′はそれぞれ違う像に関する情報となるた
め、副信号電荷（Ｑ１＋Ｑ２′）に基づく再生画は不自
然なものになるという問題があった。
【０００８】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、特に高速で動いてい
る被写体の撮像時にも再生画に不自然さを生ずることな
く、高ダイナミックレンジ読み出しを実現可能とした固
体撮像装置の駆動方法を提供することにある。
であり、その目的とするところは、特に高速で動いてい
る被写体の撮像時にも再生画に不自然さを生ずることな
く、高ダイナミックレンジ読み出しを実現可能とした固
体撮像装置の駆動方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、画素が２次元配列されるとともに、画
素の垂直列ごとに配された垂直転送レジスタが各画素ご
とに対応して設けられたパケットの集合からなり、全画
素の信号電荷を独立に読み出すことが可能な固体撮像装
置において、垂直ブランキング期間で先ず、垂直方向に
おける２ラインのうちの一方のラインの画素の主信号電
荷を垂直転送レジスタに読み出しかつその直後に垂直転
送レジスタを１画素分だけシフトし、次いで２ラインの
うちの他方のラインの画素の主信号電荷を垂直転送レジ
スタに読み出し、続いて所定の露光時間が経過した後に
一方のラインの画素の副信号電荷を垂直転送レジスタの
空のパケットに読み出し、かつその直後に垂直転送レジ
スタを１画素分だけシフトし、しかる後他方のラインの
画素の副信号電荷を垂直転送レジスタに読み出すように
している。ここに、各画素に蓄積される信号電荷のう
ち、露光時間の長い方の信号電荷を主信号電荷、露光時
間の短い方の信号電荷を副信号電荷と称するものとし、
以下同様とする。
に、本発明では、画素が２次元配列されるとともに、画
素の垂直列ごとに配された垂直転送レジスタが各画素ご
とに対応して設けられたパケットの集合からなり、全画
素の信号電荷を独立に読み出すことが可能な固体撮像装
置において、垂直ブランキング期間で先ず、垂直方向に
おける２ラインのうちの一方のラインの画素の主信号電
荷を垂直転送レジスタに読み出しかつその直後に垂直転
送レジスタを１画素分だけシフトし、次いで２ラインの
うちの他方のラインの画素の主信号電荷を垂直転送レジ
スタに読み出し、続いて所定の露光時間が経過した後に
一方のラインの画素の副信号電荷を垂直転送レジスタの
空のパケットに読み出し、かつその直後に垂直転送レジ
スタを１画素分だけシフトし、しかる後他方のラインの
画素の副信号電荷を垂直転送レジスタに読み出すように
している。ここに、各画素に蓄積される信号電荷のう
ち、露光時間の長い方の信号電荷を主信号電荷、露光時
間の短い方の信号電荷を副信号電荷と称するものとし、
以下同様とする。
【００１０】
【作用】全画素読み出し可能な構成の固体撮像装置にお
いて、垂直ブランキング期間で先ず、垂直２ラインのう
ちの一方のラインの画素の主信号電荷を垂直転送レジス
タに読み出し、その直後に垂直転送レジスタを１画素分
だけシフトし、続いて他方のラインの画素の主信号電荷
を垂直転送レジスタに読み出すことで、垂直方向におい
て隣り合う２つの画素の主信号電荷を混合する。次い
で、所定の露光時間が経た後、一方のラインの画素の副
信号電荷を垂直転送レジスタの空のパケットに読み出
し、その直後に垂直転送レジスタを１画素分だけシフト
する。そして、他方のラインの画素の副信号電荷を垂直
転送レジスタに読み出すことで、垂直方向において隣り
合う２つの画素の副信号電荷を混合する。
いて、垂直ブランキング期間で先ず、垂直２ラインのう
ちの一方のラインの画素の主信号電荷を垂直転送レジス
タに読み出し、その直後に垂直転送レジスタを１画素分
だけシフトし、続いて他方のラインの画素の主信号電荷
を垂直転送レジスタに読み出すことで、垂直方向におい
て隣り合う２つの画素の主信号電荷を混合する。次い
で、所定の露光時間が経た後、一方のラインの画素の副
信号電荷を垂直転送レジスタの空のパケットに読み出
し、その直後に垂直転送レジスタを１画素分だけシフト
する。そして、他方のラインの画素の副信号電荷を垂直
転送レジスタに読み出すことで、垂直方向において隣り
合う２つの画素の副信号電荷を混合する。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。図１は、本発明に係る高ダイナミ
ックレンジ読み出し方式固体撮像装置の一実施例を示す
構成図である。図１において、入射光をその光量に応じ
た電荷量の信号電荷に変換して蓄積する複数個のセンサ
部（画素）１が垂直方向および水平方向にマトリクス状
に配列されている。これらのセンサ部１に対し、その垂
直列ごとにＣＣＤ垂直転送レジスタ２が配されている。
このＣＣＤ垂直転送レジスタ２は、図２に示すように、
各センサ部１に対して１：１の関係をもって設けられた
パケット２１の集合からなり、各センサ部１から画素単
位で読み出された信号電荷を、水平ブランキング期間の
一部にて１画素分ずつ順にシフトしつつ垂直方向に転送
する。
つつ詳細に説明する。図１は、本発明に係る高ダイナミ
ックレンジ読み出し方式固体撮像装置の一実施例を示す
構成図である。図１において、入射光をその光量に応じ
た電荷量の信号電荷に変換して蓄積する複数個のセンサ
部（画素）１が垂直方向および水平方向にマトリクス状
に配列されている。これらのセンサ部１に対し、その垂
直列ごとにＣＣＤ垂直転送レジスタ２が配されている。
このＣＣＤ垂直転送レジスタ２は、図２に示すように、
各センサ部１に対して１：１の関係をもって設けられた
パケット２１の集合からなり、各センサ部１から画素単
位で読み出された信号電荷を、水平ブランキング期間の
一部にて１画素分ずつ順にシフトしつつ垂直方向に転送
する。
【００１２】ＣＣＤ垂直転送レジスタ２によって垂直転
送された信号電荷は、１ライン分ずつ順にＣＣＤ水平転
送レジスタ３に移される。ＣＣＤ水平転送レジスタ３
は、この１ライン分の信号電荷を水平ブランキング期間
後の水平走査期間において順次水平方向に転送する。Ｃ
ＣＤ水平転送レジスタ３の転送先の端部には、例えばフ
ローティング・ディフュージョン・アンプ（ＦＤＡ;Flo
ating Diffusion Amplifier)構成の電荷検出部４が設け
られている。この電荷検出部４は、ＣＣＤ水平転送レジ
スタ３にて水平転送された信号電荷を検出して信号電圧
に変換する。この信号電圧は、ソースフォロワ回路など
からなる出力回路５を経た後、出力端子６を介してＣＣ
Ｄ出力信号として導出される。以上により、ＣＣＤ固体
撮像素子１０が構成されている。
送された信号電荷は、１ライン分ずつ順にＣＣＤ水平転
送レジスタ３に移される。ＣＣＤ水平転送レジスタ３
は、この１ライン分の信号電荷を水平ブランキング期間
後の水平走査期間において順次水平方向に転送する。Ｃ
ＣＤ水平転送レジスタ３の転送先の端部には、例えばフ
ローティング・ディフュージョン・アンプ（ＦＤＡ;Flo
ating Diffusion Amplifier)構成の電荷検出部４が設け
られている。この電荷検出部４は、ＣＣＤ水平転送レジ
スタ３にて水平転送された信号電荷を検出して信号電圧
に変換する。この信号電圧は、ソースフォロワ回路など
からなる出力回路５を経た後、出力端子６を介してＣＣ
Ｄ出力信号として導出される。以上により、ＣＣＤ固体
撮像素子１０が構成されている。
【００１３】なお、本例では、一例として、図２に示す
ように、ＣＣＤ垂直転送レジスタ２の各パケット２１上
には３個ずつ転送電極が配置され、隣り合う２つのパケ
ット２１，２１上の６個の転送電極２２1 〜２２3 ，２
３1 〜２３3 に対して垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ６
が印加されることによってＣＣＤ垂直転送レジスタ２が
６相にて駆動され、さらに垂直転送クロックＶφ１〜Ｖ
φ６のうちのＶφ１，Ｖφ２およびＶφ４，Ｖφ５が３
値をとり、その３値目のレベルでセンサ部１から垂直転
送レジスタ２のパケット２１に信号電荷が読み出される
ものとする。ただし、垂直転送時は、後述するタイミン
グ波形から明らかなように３相駆動となる。また、ＣＣ
Ｄ水平転送レジスタ３は、例えば水平転送クロックＨφ
１，Ｈφ２によって２相にて駆動されるものとする。垂
直転送クロックＶφ１〜Ｖφ６および水平転送クロック
Ｈφ１，Ｈφ２は、他の各種のタイミング信号などと共
にタイミングジェネレータ１１で生成される。
ように、ＣＣＤ垂直転送レジスタ２の各パケット２１上
には３個ずつ転送電極が配置され、隣り合う２つのパケ
ット２１，２１上の６個の転送電極２２1 〜２２3 ，２
３1 〜２３3 に対して垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ６
が印加されることによってＣＣＤ垂直転送レジスタ２が
６相にて駆動され、さらに垂直転送クロックＶφ１〜Ｖ
φ６のうちのＶφ１，Ｖφ２およびＶφ４，Ｖφ５が３
値をとり、その３値目のレベルでセンサ部１から垂直転
送レジスタ２のパケット２１に信号電荷が読み出される
ものとする。ただし、垂直転送時は、後述するタイミン
グ波形から明らかなように３相駆動となる。また、ＣＣ
Ｄ水平転送レジスタ３は、例えば水平転送クロックＨφ
１，Ｈφ２によって２相にて駆動されるものとする。垂
直転送クロックＶφ１〜Ｖφ６および水平転送クロック
Ｈφ１，Ｈφ２は、他の各種のタイミング信号などと共
にタイミングジェネレータ１１で生成される。
【００１４】次に、上記構成のＣＣＤ固体撮像素子１０
において、各センサ部１に信号電荷を蓄積し、これをＣ
ＣＤ垂直転送レジスタ２に読み出しかつ転送する際の駆
動方法について、図２の要部拡大図を参照しつつ図３の
タイミングチャートに基づいて説明する。
において、各センサ部１に信号電荷を蓄積し、これをＣ
ＣＤ垂直転送レジスタ２に読み出しかつ転送する際の駆
動方法について、図２の要部拡大図を参照しつつ図３の
タイミングチャートに基づいて説明する。
【００１５】先ず、ＣＣＤ垂直転送レジスタ２におい
て、水平ブランキング期間では、垂直転送クロックＶφ
１〜Ｖφ３，Ｖφ４〜Ｖφ６がマスタクロックＭＣＫに
同期して順に“Ｈ”レベル（Ｖφ１，Ｖφ２，Ｖφ４，
Ｖφ５の場合には、３値の中間レベル）になることで各
パケット２１の信号電荷が１パケット（画素）分だけシ
フトされる。そして、時刻ｔ１で垂直転送クロックＶφ
１，Ｖφ２が３値目のレベルをとることで、垂直方向奇
数ラインのセンサ部１に蓄積された主信号電荷Ｑ１が転
送電極２２1 ，２２2 の下のパケット２１に読み出され
る。この読み出された主信号電荷Ｑ１は、時点ｔ２で垂
直転送クロックＶφ３が“Ｈ”レベルになり、以降垂直
転送クロックＶφ４，Ｖφ５がマスタクロックＭＣＫに
同期して順に“Ｈ”レベル（３値の中間レベル）になる
ことで、１画素分だけシフトされて次のラインのパケッ
ト２１に垂直転送される。
て、水平ブランキング期間では、垂直転送クロックＶφ
１〜Ｖφ３，Ｖφ４〜Ｖφ６がマスタクロックＭＣＫに
同期して順に“Ｈ”レベル（Ｖφ１，Ｖφ２，Ｖφ４，
Ｖφ５の場合には、３値の中間レベル）になることで各
パケット２１の信号電荷が１パケット（画素）分だけシ
フトされる。そして、時刻ｔ１で垂直転送クロックＶφ
１，Ｖφ２が３値目のレベルをとることで、垂直方向奇
数ラインのセンサ部１に蓄積された主信号電荷Ｑ１が転
送電極２２1 ，２２2 の下のパケット２１に読み出され
る。この読み出された主信号電荷Ｑ１は、時点ｔ２で垂
直転送クロックＶφ３が“Ｈ”レベルになり、以降垂直
転送クロックＶφ４，Ｖφ５がマスタクロックＭＣＫに
同期して順に“Ｈ”レベル（３値の中間レベル）になる
ことで、１画素分だけシフトされて次のラインのパケッ
ト２１に垂直転送される。
【００１６】次いで、時点ｔ３で垂直転送クロックＶφ
４，Ｖφ５が３値目のレベルをとることで、垂直方向偶
数ラインのセンサ部１に蓄積された主信号電荷Ｑ２が転
送電極２３1 ，２３2 の下のパケット２１に読み出され
る。これにより、奇数ラインの画素の主信号電荷Ｑ１
と、偶数ラインの画素の副信号電荷Ｑ２とが混合される
（Ｑ１＋Ｑ２）。その後、所定の短い露光時間を設定す
る。そして、この短い露光時間が経過した後、時刻ｔ４
で垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ２が３値目のレベルを
とることで、垂直方向奇数ラインのセンサ部１に蓄積さ
れた副信号電荷Ｑ１′が転送電極２２1 ，２２2 の下の
空のパケット２１に読み出される。
４，Ｖφ５が３値目のレベルをとることで、垂直方向偶
数ラインのセンサ部１に蓄積された主信号電荷Ｑ２が転
送電極２３1 ，２３2 の下のパケット２１に読み出され
る。これにより、奇数ラインの画素の主信号電荷Ｑ１
と、偶数ラインの画素の副信号電荷Ｑ２とが混合される
（Ｑ１＋Ｑ２）。その後、所定の短い露光時間を設定す
る。そして、この短い露光時間が経過した後、時刻ｔ４
で垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ２が３値目のレベルを
とることで、垂直方向奇数ラインのセンサ部１に蓄積さ
れた副信号電荷Ｑ１′が転送電極２２1 ，２２2 の下の
空のパケット２１に読み出される。
【００１７】この読み出された副信号電荷Ｑ１′および
次のラインの主信号電荷（Ｑ１＋Ｑ２）は、時点ｔ５で
垂直転送クロックＶφ３，Ｖφ５が“Ｈ”レベルにな
り、以降垂直転送クロックＶφ４，Ｖφ５およびＶφ
１，Ｖφ２がマスタクロックＭＣＫに同期して順に
“Ｈ”レベル（３値の中間レベル）になることで、１画
素分だけシフトされてそれぞれ次のラインのパケット２
１に垂直転送される。次いで、時点ｔ６で垂直転送クロ
ックＶφ４，Ｖφ５が３値目のレベルをとることで、垂
直方向偶数ラインのセンサ部１に蓄積された副信号電荷
Ｑ２′が転送電極２３1，２３2 の下のパケット２１に
読み出される。これにより、奇数ラインの画素に蓄積さ
れた副信号電荷Ｑ１′と偶数ラインの画素に蓄積された
副信号電荷Ｑ２′とが混合される（Ｑ１′＋Ｑ２′）。
次のラインの主信号電荷（Ｑ１＋Ｑ２）は、時点ｔ５で
垂直転送クロックＶφ３，Ｖφ５が“Ｈ”レベルにな
り、以降垂直転送クロックＶφ４，Ｖφ５およびＶφ
１，Ｖφ２がマスタクロックＭＣＫに同期して順に
“Ｈ”レベル（３値の中間レベル）になることで、１画
素分だけシフトされてそれぞれ次のラインのパケット２
１に垂直転送される。次いで、時点ｔ６で垂直転送クロ
ックＶφ４，Ｖφ５が３値目のレベルをとることで、垂
直方向偶数ラインのセンサ部１に蓄積された副信号電荷
Ｑ２′が転送電極２３1，２３2 の下のパケット２１に
読み出される。これにより、奇数ラインの画素に蓄積さ
れた副信号電荷Ｑ１′と偶数ラインの画素に蓄積された
副信号電荷Ｑ２′とが混合される（Ｑ１′＋Ｑ２′）。
【００１８】以上の動作を繰り返すことにより、長い露
光時間の主信号電荷Ｑ１，Ｑ２および短い露光時間の副
信号電荷Ｑ１′，Ｑ２′の読み出し、混合および垂直転
送が行われる。その概念図を図４に示す。図４におい
て、は主信号電荷Ｑ１の読み出し時を、は主信号電
荷Ｑ２の読み出し時を、は副信号電荷Ｑ１′の読み出
し時を、は副信号電荷Ｑ２′の読み出し時をそれぞれ
示している。
光時間の主信号電荷Ｑ１，Ｑ２および短い露光時間の副
信号電荷Ｑ１′，Ｑ２′の読み出し、混合および垂直転
送が行われる。その概念図を図４に示す。図４におい
て、は主信号電荷Ｑ１の読み出し時を、は主信号電
荷Ｑ２の読み出し時を、は副信号電荷Ｑ１′の読み出
し時を、は副信号電荷Ｑ２′の読み出し時をそれぞれ
示している。
【００１９】このように、垂直ブランキング期間におい
て先ず、垂直方向奇数ラインの画素の主信号電荷Ｑ１を
ＣＣＤ垂直転送レジスタ２に読み出しかつその直後にＣ
ＣＤ垂直転送レジスタ２を１画素分だけシフトし、次に
垂直方向偶数ラインの画素の主信号電荷Ｑ２をＣＣＤ垂
直転送レジスタ２に読み出し、続いて所定の露光時間が
経過した後に垂直方向奇数ラインの画素の副信号電荷Ｑ
１′をＣＣＤ垂直転送レジスタ２の空のパケット２１ａ
に読み出し、かつその直後にＣＣＤ垂直転送レジスタ２
を１画素分だけシフトし、しかる後垂直方向偶数ライン
の画素の副信号電荷Ｑ２′をＣＣＤ垂直転送レジスタ２
に読み出すことにより、主信号電荷Ｑ１とＱ２および副
信号電荷Ｑ１′とＱ２′の読み出しタイミングのずれ
を、短い方の露光時間とは関係なく設定できるので、大
幅な短縮が可能となる。
て先ず、垂直方向奇数ラインの画素の主信号電荷Ｑ１を
ＣＣＤ垂直転送レジスタ２に読み出しかつその直後にＣ
ＣＤ垂直転送レジスタ２を１画素分だけシフトし、次に
垂直方向偶数ラインの画素の主信号電荷Ｑ２をＣＣＤ垂
直転送レジスタ２に読み出し、続いて所定の露光時間が
経過した後に垂直方向奇数ラインの画素の副信号電荷Ｑ
１′をＣＣＤ垂直転送レジスタ２の空のパケット２１ａ
に読み出し、かつその直後にＣＣＤ垂直転送レジスタ２
を１画素分だけシフトし、しかる後垂直方向偶数ライン
の画素の副信号電荷Ｑ２′をＣＣＤ垂直転送レジスタ２
に読み出すことにより、主信号電荷Ｑ１とＱ２および副
信号電荷Ｑ１′とＱ２′の読み出しタイミングのずれ
を、短い方の露光時間とは関係なく設定できるので、大
幅な短縮が可能となる。
【００２０】すなわち、先述した従来技術では、副信号
電荷Ｑ１′の蓄積期間が経過した後に主信号電荷Ｑ２を
読み出し、その後に副信号電荷Ｑ２′の蓄積を行うよう
にしていることから、副信号電荷Ｑ１′の読み出しタイ
ミングと副信号電荷Ｑ２′の読み出しタイミングとに、
信号電荷Ｑ２′の露光時間（垂直ブランキング期間の半
分）の時間ずれが生じていたのに対し、本実施例では、
図５に示すように、ＣＣＤ垂直転送レジスタ２を１画素
分だけシフトする時間まで短縮できる。具体的には、マ
スタクロックＭＣＫの周期を０．５μsec.〜０．８μse
c.程度と仮定すると、本実施例の場合、ＣＣＤ垂直転送
レジスタ２を１画素分だけシフトするのに、９クロック
が必要となることから、４．５μsec.〜７．２μsec.程
度まで主信号電荷Ｑ１とＱ２および副信号電荷Ｑ１′と
Ｑ２′の読み出しタイミングのずれを短縮できる。
電荷Ｑ１′の蓄積期間が経過した後に主信号電荷Ｑ２を
読み出し、その後に副信号電荷Ｑ２′の蓄積を行うよう
にしていることから、副信号電荷Ｑ１′の読み出しタイ
ミングと副信号電荷Ｑ２′の読み出しタイミングとに、
信号電荷Ｑ２′の露光時間（垂直ブランキング期間の半
分）の時間ずれが生じていたのに対し、本実施例では、
図５に示すように、ＣＣＤ垂直転送レジスタ２を１画素
分だけシフトする時間まで短縮できる。具体的には、マ
スタクロックＭＣＫの周期を０．５μsec.〜０．８μse
c.程度と仮定すると、本実施例の場合、ＣＣＤ垂直転送
レジスタ２を１画素分だけシフトするのに、９クロック
が必要となることから、４．５μsec.〜７．２μsec.程
度まで主信号電荷Ｑ１とＱ２および副信号電荷Ｑ１′と
Ｑ２′の読み出しタイミングのずれを短縮できる。
【００２１】さらに、短い方の露光時間の設定範囲に対
して自由度を向上できることにもなる。すなわち、従来
技術の場合には、副信号電荷Ｑ１′の蓄積期間が経過し
た後に主信号電荷Ｑ２を読み出し、その後に副信号電荷
Ｑ２′の蓄積を行うようにしていることから、短い方の
露光時間を垂直ブランキング期間の半分までしか設定で
きなかったのに対し、本実施例の場合には、垂直ブラン
キング期間の範囲内で任意に設定できることになる。実
際には、主信号電荷Ｑ１，Ｑ２と副信号電荷Ｑ１′，Ｑ
２′との電荷量の比をどのように設定するかによって短
い方の露光時間が決まる。
して自由度を向上できることにもなる。すなわち、従来
技術の場合には、副信号電荷Ｑ１′の蓄積期間が経過し
た後に主信号電荷Ｑ２を読み出し、その後に副信号電荷
Ｑ２′の蓄積を行うようにしていることから、短い方の
露光時間を垂直ブランキング期間の半分までしか設定で
きなかったのに対し、本実施例の場合には、垂直ブラン
キング期間の範囲内で任意に設定できることになる。実
際には、主信号電荷Ｑ１，Ｑ２と副信号電荷Ｑ１′，Ｑ
２′との電荷量の比をどのように設定するかによって短
い方の露光時間が決まる。
【００２２】具体的には、ＮＴＳＣ放送方式の場合は、
走査線が５２５本、そのうち有効走査線が４８５本であ
ることから、無効走査線は４０本となる。インターレー
スが行われていることから、走査線が２６２．５本、有
効走査線が２４２．５本、無効走査線が２０本となる。
主信号電荷Ｑ１，Ｑ２と副信号電荷Ｑ１′，Ｑ２′と
は、有効走査期間と無効走査期間とにそれぞれ対応する
ことから、その比は２４２．５：２０、即ちほぼ１２：
１となり、これが最大比である。一例として、２０：１
に設定する場合には、短い方の露光時間を１２ライン分
に相当する時間、即ち１Ｈ（１水平走査期間）が６３．
５μsec.であることから、約７６２μsec.（＝６３．５
μsec.×１２）に設定すれば良い。
走査線が５２５本、そのうち有効走査線が４８５本であ
ることから、無効走査線は４０本となる。インターレー
スが行われていることから、走査線が２６２．５本、有
効走査線が２４２．５本、無効走査線が２０本となる。
主信号電荷Ｑ１，Ｑ２と副信号電荷Ｑ１′，Ｑ２′と
は、有効走査期間と無効走査期間とにそれぞれ対応する
ことから、その比は２４２．５：２０、即ちほぼ１２：
１となり、これが最大比である。一例として、２０：１
に設定する場合には、短い方の露光時間を１２ライン分
に相当する時間、即ち１Ｈ（１水平走査期間）が６３．
５μsec.であることから、約７６２μsec.（＝６３．５
μsec.×１２）に設定すれば良い。
【００２３】主信号電荷（Ｑ１＋Ｑ２）および副信号電
荷（Ｑ１′＋Ｑ２′）は、ＣＣＤ垂直転送レジスタ２か
らＣＣＤ水平転送レジスタ３に１ラインずつ移され、さ
らにＣＣＤ水平転送レジスタ３で水平方向に順次転送さ
れ、かつ電荷検出部４で信号電圧に変換された後、出力
回路５を経て出力端子６からＣＣＤ出力信号として出力
される。このＣＣＤ出力信号は、以下に説明する信号処
理回路１２で信号処理される。
荷（Ｑ１′＋Ｑ２′）は、ＣＣＤ垂直転送レジスタ２か
らＣＣＤ水平転送レジスタ３に１ラインずつ移され、さ
らにＣＣＤ水平転送レジスタ３で水平方向に順次転送さ
れ、かつ電荷検出部４で信号電圧に変換された後、出力
回路５を経て出力端子６からＣＣＤ出力信号として出力
される。このＣＣＤ出力信号は、以下に説明する信号処
理回路１２で信号処理される。
【００２４】図１において、信号処理回路１２は、ＣＣ
Ｄ出力信号をサンプルホールドするサンプルホールド
（Ｓ／Ｈ）回路１３と、このサンプルホールド回路１３
の出力信号をライン単位で交互に分離して出力する信号
分離回路１４と、一方のラインの出力信号を１Ｈ（１ラ
イン）分だけ遅延させる１Ｈ遅延回路１５と、この１Ｈ
遅延回路１５の出力信号に対して所定レベル以上の信号
波形を切り取る（クリッピング）処理を行うクリップ回
路１６と、このクリップ回路１６でクリッピングされた
一方のラインの出力信号と他方のラインの出力信号とを
加算して映像信号として出力する加算回路１７とから構
成されている。
Ｄ出力信号をサンプルホールドするサンプルホールド
（Ｓ／Ｈ）回路１３と、このサンプルホールド回路１３
の出力信号をライン単位で交互に分離して出力する信号
分離回路１４と、一方のラインの出力信号を１Ｈ（１ラ
イン）分だけ遅延させる１Ｈ遅延回路１５と、この１Ｈ
遅延回路１５の出力信号に対して所定レベル以上の信号
波形を切り取る（クリッピング）処理を行うクリップ回
路１６と、このクリップ回路１６でクリッピングされた
一方のラインの出力信号と他方のラインの出力信号とを
加算して映像信号として出力する加算回路１７とから構
成されている。
【００２５】この信号処理回路１２において、ＣＣＤ固
体撮像素子１０から出力されるＣＣＤ出力信号は、サン
プルホールド回路１３でサンプルホールドされた後、信
号分離回路１３に供給される。このＣＣＤ出力信号は、
先述したことから明らかなように、主信号電荷（Ｑ１＋
Ｑ２）に基づく信号と副信号電荷（Ｑ１′＋Ｑ２′）に
基づく信号とがライン単位で交互に連なる信号である。
したがって、信号分離回路１４においては、主信号電荷
（Ｑ１＋Ｑ２）に基づく出力信号と副信号電荷（Ｑ１′
＋Ｑ２′）に基づく出力信号とに振り分けられる。主信
号電荷（Ｑ１＋Ｑ２）に基づく出力信号は、１Ｈ遅延回
路１５を経た後クリップ回路１６に与えられる。このク
リップ回路１６では、主信号電荷（Ｑ１＋Ｑ２）の飽和
レベルよりも僅かに低い所定レベル以上の信号波形を切
り取ることで、オーバーフローむらを除去する処理が行
われる。
体撮像素子１０から出力されるＣＣＤ出力信号は、サン
プルホールド回路１３でサンプルホールドされた後、信
号分離回路１３に供給される。このＣＣＤ出力信号は、
先述したことから明らかなように、主信号電荷（Ｑ１＋
Ｑ２）に基づく信号と副信号電荷（Ｑ１′＋Ｑ２′）に
基づく信号とがライン単位で交互に連なる信号である。
したがって、信号分離回路１４においては、主信号電荷
（Ｑ１＋Ｑ２）に基づく出力信号と副信号電荷（Ｑ１′
＋Ｑ２′）に基づく出力信号とに振り分けられる。主信
号電荷（Ｑ１＋Ｑ２）に基づく出力信号は、１Ｈ遅延回
路１５を経た後クリップ回路１６に与えられる。このク
リップ回路１６では、主信号電荷（Ｑ１＋Ｑ２）の飽和
レベルよりも僅かに低い所定レベル以上の信号波形を切
り取ることで、オーバーフローむらを除去する処理が行
われる。
【００２６】そして、オーバーフローむらが除去された
主信号電荷（Ｑ１＋Ｑ２）に基づく出力信号に対して、
副信号電荷（Ｑ１′＋Ｑ２′）に基づく出力信号が加算
回路１７で加算されることで、最終的に映像信号が得ら
れる。この映像信号出力の入射光量に対する特性を図６
に示す。この特性から明らかなように、長い露光時間の
主信号電荷Ｑ１，Ｑ２を得た後に、短い所定の露光時間
を設定して副信号電荷Ｑ１′，Ｑ２′を得、主信号電荷
（Ｑ１＋Ｑ２）に基づく出力信号に対して副信号電荷
（Ｑ１′＋Ｑ２′）に基づく出力信号を加算するように
したことにより、センサ部１で信号電荷が溢れた後も入
射光量に対する信号出力を得ることができるため、光入
力に対するダイナミックレンジを広げることができる。
以上により、主信号電荷Ｑ１とＱ２および副信号電荷Ｑ
１′とＱ２′の読み出しタイミングのずれが少なく、し
かも高ダイナミックレンジ読み出しが可能なＣＣＤ固体
撮像装置を実現できることになる。
主信号電荷（Ｑ１＋Ｑ２）に基づく出力信号に対して、
副信号電荷（Ｑ１′＋Ｑ２′）に基づく出力信号が加算
回路１７で加算されることで、最終的に映像信号が得ら
れる。この映像信号出力の入射光量に対する特性を図６
に示す。この特性から明らかなように、長い露光時間の
主信号電荷Ｑ１，Ｑ２を得た後に、短い所定の露光時間
を設定して副信号電荷Ｑ１′，Ｑ２′を得、主信号電荷
（Ｑ１＋Ｑ２）に基づく出力信号に対して副信号電荷
（Ｑ１′＋Ｑ２′）に基づく出力信号を加算するように
したことにより、センサ部１で信号電荷が溢れた後も入
射光量に対する信号出力を得ることができるため、光入
力に対するダイナミックレンジを広げることができる。
以上により、主信号電荷Ｑ１とＱ２および副信号電荷Ｑ
１′とＱ２′の読み出しタイミングのずれが少なく、し
かも高ダイナミックレンジ読み出しが可能なＣＣＤ固体
撮像装置を実現できることになる。
【００２７】なお、上記実施例では、ＣＣＤ垂直転送レ
ジスタ２において、各パケット上に３つずつ転送電極を
配し、垂直転送時には３相駆動、読み出し・混合時には
６相駆動の場合について説明したが、これに限定される
ものではなく、例えば各パケット上に４つずつ転送電極
を配し、垂直転送時には４相駆動、読み出し・混合時に
は８相駆動の駆動方式を採ることも可能である。
ジスタ２において、各パケット上に３つずつ転送電極を
配し、垂直転送時には３相駆動、読み出し・混合時には
６相駆動の場合について説明したが、これに限定される
ものではなく、例えば各パケット上に４つずつ転送電極
を配し、垂直転送時には４相駆動、読み出し・混合時に
は８相駆動の駆動方式を採ることも可能である。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
全画素読み出しが可能な構成の固体撮像装置において、
垂直ブランキング期間で先ず、垂直方向において隣り合
う２ラインのうちの一方のラインの画素の主信号電荷を
垂直転送レジスタに読み出しかつその直後に垂直転送レ
ジスタを１画素分だけシフトし、次いで２ラインのうち
の他方のラインの画素の主信号電荷を垂直転送レジスタ
に読み出し、続いて所定の露光時間が経過した後に一方
のラインの画素の副信号電荷を垂直転送レジスタの空の
パケットに読み出しかつその直後に垂直転送レジスタを
１画素分だけシフトし、しかる後他方のラインの画素の
副信号電荷を垂直転送レジスタに読み出すようにしたこ
とにより、垂直方向において隣り合う２ラインの各画素
の主信号電荷相互間および副信号電荷相互間の読み出し
タイミングのずれを大幅に短縮できるので、特に高速で
動いている被写体の撮像時にも再生画に不自然さを生ず
ることなく、高ダイナミックレンジ読み出しを実現でき
ることになる。
全画素読み出しが可能な構成の固体撮像装置において、
垂直ブランキング期間で先ず、垂直方向において隣り合
う２ラインのうちの一方のラインの画素の主信号電荷を
垂直転送レジスタに読み出しかつその直後に垂直転送レ
ジスタを１画素分だけシフトし、次いで２ラインのうち
の他方のラインの画素の主信号電荷を垂直転送レジスタ
に読み出し、続いて所定の露光時間が経過した後に一方
のラインの画素の副信号電荷を垂直転送レジスタの空の
パケットに読み出しかつその直後に垂直転送レジスタを
１画素分だけシフトし、しかる後他方のラインの画素の
副信号電荷を垂直転送レジスタに読み出すようにしたこ
とにより、垂直方向において隣り合う２ラインの各画素
の主信号電荷相互間および副信号電荷相互間の読み出し
タイミングのずれを大幅に短縮できるので、特に高速で
動いている被写体の撮像時にも再生画に不自然さを生ず
ることなく、高ダイナミックレンジ読み出しを実現でき
ることになる。
【図１】本発明に係る高ダイナミックレンジ読み出し方
式固体撮像装置の一実施例を示す構成図である。
式固体撮像装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】図１の要部の拡大図である。
【図３】信号電荷の読み出し、混合の動作説明のための
タイミングチャートである。
タイミングチャートである。
【図４】信号電荷の読み出し、混合の動作説明のための
概念図である。
概念図である。
【図５】センサ部内の電荷量の変化の様子を示す図であ
る。
る。
【図６】入力光量‐信号出力の特性図である。
【図７】フィールド読み出し方式の説明図である。
【図８】全画素読み出し方式の説明図である。
【図９】高ダイナミックレンジ読み出し方式の説明図で
ある。
ある。
１ センサ部 ２ ＣＣＤ垂直転送レジスタ ３ ＣＣＤ水平転送レジスタ ４ 電荷検出部 １０ ＣＣＤ固体撮像素子 １１ タイミングジェネレータ １２ 信号処理回路
Claims (2)
- 【請求項１】 画素が２次元配列されるとともに、画素
の垂直列ごとに配された垂直転送レジスタが各画素ごと
に対応して設けられたパケットの集合からなり、全画素
の信号電荷を独立に読み出すことが可能な固体撮像装置
において、 垂直ブランキング期間で先ず、垂直方向において隣り合
う２ラインのうちの一方のラインの画素の主信号電荷を
垂直転送レジスタに読み出しかつその直後に垂直転送レ
ジスタを１画素分だけシフトし、 次いで、前記２ラインのうちの他方のラインの画素の主
信号電荷を垂直転送レジスタに読み出し、 続いて、所定の露光時間が経過した後に前記一方のライ
ンの画素の副信号電荷を垂直転送レジスタの空のパケッ
トに読み出しかつその直後に垂直転送レジスタを１画素
分だけシフトし、 しかる後、前記他方のラインの画素の副信号電荷を垂直
転送レジスタに読み出すようにしたことを特徴とする固
体撮像装置の駆動方法。 - 【請求項２】 前記垂直転送レジスタから水平転送レジ
スタに移され、さらにこの水平転送レジスタで水平転送
して得られる信号電荷に基づく出力信号をライン単位で
分離し、 主信号電荷に基づく信号を１ライン相当時間だけ遅延し
た後所定のレベルでクリッピングし、 このクリッピングされた主信号電荷に基づく出力信号を
副信号電荷に基づく出力信号と加算して映像信号として
出力することを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置
の駆動方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7136376A JPH08331461A (ja) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | 固体撮像装置の駆動方法 |
| KR1019960019525A KR100388000B1 (ko) | 1995-06-02 | 1996-06-01 | 고체촬상장치의구동방법 |
| US08/659,078 US5990952A (en) | 1995-06-02 | 1996-06-03 | Driving method of solid-state image pickup device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7136376A JPH08331461A (ja) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | 固体撮像装置の駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08331461A true JPH08331461A (ja) | 1996-12-13 |
Family
ID=15173721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6583818B1 (en) | 1997-12-01 | 2003-06-24 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Solid state image sensor with readout modes having different drive phases |
| US6903770B1 (en) | 1998-07-27 | 2005-06-07 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Digital camera which produces a single image based on two exposures |
| US7084905B1 (en) | 2000-02-23 | 2006-08-01 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Method and apparatus for obtaining high dynamic range images |
| US7154552B1 (en) | 1999-03-18 | 2006-12-26 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Solid-state image pickup apparatus for generating an image signal by adding outputs corresponding to two types of light receiving pixels having different storage time of information charges |
| US7719573B2 (en) | 2000-10-03 | 2010-05-18 | Sony Corporation | Device and method for processing photographic image data |
| US7847829B2 (en) | 2001-01-09 | 2010-12-07 | Sony Corporation | Image processing apparatus restoring color image signals |
| US7924321B2 (en) | 1999-06-04 | 2011-04-12 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Apparatus and method for high dynamic range imaging using spatially varying exposures |
| US9100514B2 (en) | 2009-10-28 | 2015-08-04 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Methods and systems for coded rolling shutter |
Families Citing this family (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020057349A1 (en) * | 1996-03-06 | 2002-05-16 | Masanori Yamaguchi | Image pickup apparatus and solid state image pickup device |
| JPH10136244A (ja) * | 1996-11-01 | 1998-05-22 | Olympus Optical Co Ltd | 電子的撮像装置 |
| KR100222664B1 (ko) * | 1997-02-17 | 1999-10-01 | 이계철 | 배율에 따른 래스터형 지도 디스플레이 방법 |
| US6292169B1 (en) * | 1998-02-13 | 2001-09-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Information input apparatus |
| JP3557102B2 (ja) * | 1998-08-26 | 2004-08-25 | シャープ株式会社 | インターライン転送型固体撮像装置 |
| US6707499B1 (en) * | 1998-12-08 | 2004-03-16 | Industrial Technology Research Institute | Technique to increase dynamic range of a CCD image sensor |
| US7038723B1 (en) * | 1999-04-26 | 2006-05-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Solid state imaging device, method for driving the same and camera using the same |
| EP1101438B1 (en) * | 1999-11-18 | 2006-10-18 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Method and apparatus for acquiring fluorescence images |
| US7030915B2 (en) * | 2000-03-02 | 2006-04-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Signal processing apparatus |
| JP3667214B2 (ja) * | 2000-08-25 | 2005-07-06 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置およびその駆動方法 |
| US7012644B1 (en) * | 2000-09-06 | 2006-03-14 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Multiple output node charge coupled device |
| DE10153377B4 (de) * | 2000-10-31 | 2007-06-28 | Hewlett-Packard Development Co., L.P., Houston | Photosensorarray mit verminderter Abtastzeit für verringerte optische Abtastraten |
| JP3607866B2 (ja) * | 2000-12-12 | 2005-01-05 | オリンパス株式会社 | 撮像装置 |
| JP2002209146A (ja) * | 2001-01-09 | 2002-07-26 | Sanyo Electric Co Ltd | 固体撮像素子の駆動方法 |
| KR100374647B1 (ko) * | 2001-03-26 | 2003-03-03 | 삼성전자주식회사 | 촬상 소자의 고속 촬상 방법 및 고속 촬상 제어 장치 |
| TWI233207B (en) * | 2002-06-12 | 2005-05-21 | Sony Corp | Solid-state imaging device, method for driving solid-state imaging device, imaging method, and imager |
| JP3621400B2 (ja) * | 2003-03-03 | 2005-02-16 | 松下電器産業株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| US7538794B2 (en) * | 2005-01-31 | 2009-05-26 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method and apparatus for motion estimation in a digital imaging device |
| JP2007288131A (ja) * | 2006-03-23 | 2007-11-01 | Fujifilm Corp | 固体撮像素子、固体撮像装置およびその駆動方法 |
| JP5100066B2 (ja) * | 2006-09-06 | 2012-12-19 | パナソニック株式会社 | 撮像装置および撮像方法 |
| US8169519B1 (en) * | 2007-12-26 | 2012-05-01 | Google Inc. | System and method for reducing motion blur using CCD charge shifting |
| US8279316B2 (en) * | 2009-09-30 | 2012-10-02 | Truesense Imaging, Inc. | Methods for capturing and reading out images from an image sensor |
| US8194166B2 (en) * | 2009-09-30 | 2012-06-05 | Truesense Imaging, Inc. | Methods for capturing and reading out images from an image sensor |
| US8314873B2 (en) * | 2009-09-30 | 2012-11-20 | Truesense Imaging, Inc. | Methods for capturing and reading out images from an image sensor |
| US8294803B2 (en) * | 2009-09-30 | 2012-10-23 | Truesense Imaging, Inc. | Methods for capturing and reading out images from an image sensor |
| US8279317B2 (en) * | 2009-09-30 | 2012-10-02 | Truesense Imaging, Inc. | Methods for capturing and reading out images from an image sensor |
| US20110074997A1 (en) * | 2009-09-30 | 2011-03-31 | Border John N | Methods for capturing and reading out images from an image sensor |
| US20110074980A1 (en) * | 2009-09-30 | 2011-03-31 | Border John N | Methods for capturing and reading out images from an image sensor |
| US8194165B2 (en) * | 2009-09-30 | 2012-06-05 | Truesense Imaging, Inc. | Methods for capturing and reading out images from an image sensor |
| US8194164B2 (en) * | 2009-09-30 | 2012-06-05 | Truesense Imaging, Inc. | Methods for capturing and reading out images from an image sensor |
| JP5432799B2 (ja) * | 2010-03-30 | 2014-03-05 | オリンパスイメージング株式会社 | 撮像装置、撮像システム、撮像方法 |
| US8772731B2 (en) * | 2012-04-15 | 2014-07-08 | Kla-Tencor Corporation | Apparatus and method for synchronizing sample stage motion with a time delay integration charge-couple device in a semiconductor inspection tool |
| DE102012112118B4 (de) * | 2012-12-11 | 2014-12-04 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Verwendung eines Bildsensors zur Aufzeichnung schnell aufeinander folgender Bilder |
| US8878255B2 (en) | 2013-01-07 | 2014-11-04 | Semiconductor Components Industries, Llc | Image sensors with multiple output structures |
| US8878256B2 (en) | 2013-01-07 | 2014-11-04 | Semiconductor Components Industries, Llc | Image sensors with multiple output structures |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4656518A (en) * | 1985-12-11 | 1987-04-07 | Rca Corporation | Field-transfer CCD imagers with poly-phase image registers, operated to provide pseudo line interlace on alternate fields |
| US5606366A (en) * | 1991-10-28 | 1997-02-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Image sensor driving apparatus wherein photoelectric conversion operations are performed a plurality of times |
| EP0561633B1 (en) * | 1992-03-18 | 1998-05-13 | Sony Corporation | Solid-state imaging apparatus |
| US5572256A (en) * | 1993-07-20 | 1996-11-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid-state imaging apparatus |
-
1995
- 1995-06-02 JP JP7136376A patent/JPH08331461A/ja active Pending
-
1996
- 1996-06-01 KR KR1019960019525A patent/KR100388000B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1996-06-03 US US08/659,078 patent/US5990952A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6583818B1 (en) | 1997-12-01 | 2003-06-24 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Solid state image sensor with readout modes having different drive phases |
| US6903770B1 (en) | 1998-07-27 | 2005-06-07 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Digital camera which produces a single image based on two exposures |
| US7154552B1 (en) | 1999-03-18 | 2006-12-26 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Solid-state image pickup apparatus for generating an image signal by adding outputs corresponding to two types of light receiving pixels having different storage time of information charges |
| US9363447B2 (en) | 1999-06-04 | 2016-06-07 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Apparatus and method for high dynamic range imaging using spatially varying exposures |
| US7924321B2 (en) | 1999-06-04 | 2011-04-12 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Apparatus and method for high dynamic range imaging using spatially varying exposures |
| US8934029B2 (en) | 1999-06-04 | 2015-01-13 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Apparatus and method for high dynamic range imaging using spatially varying exposures |
| US8610789B1 (en) | 2000-02-23 | 2013-12-17 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Method and apparatus for obtaining high dynamic range images |
| US7084905B1 (en) | 2000-02-23 | 2006-08-01 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Method and apparatus for obtaining high dynamic range images |
| EP2290950A2 (en) | 2000-02-23 | 2011-03-02 | The Trustees of Columbia University of the City of New York | Method and apparatus for obtaining high dynamic range images |
| US7999858B2 (en) | 2000-02-23 | 2011-08-16 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Method and apparatus for obtaining high dynamic range images |
| US7719573B2 (en) | 2000-10-03 | 2010-05-18 | Sony Corporation | Device and method for processing photographic image data |
| US7986360B2 (en) | 2001-01-09 | 2011-07-26 | Sony Corporation | Image processing apparatus and method for generating a restoration image |
| EP2768223A2 (en) | 2001-01-09 | 2014-08-20 | Sony Corporation | Image pick up device |
| EP2381688A2 (en) | 2001-01-09 | 2011-10-26 | Sony Corporation | Image pick up device |
| US7847829B2 (en) | 2001-01-09 | 2010-12-07 | Sony Corporation | Image processing apparatus restoring color image signals |
| USRE46557E1 (en) | 2001-01-09 | 2017-09-19 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Image processing apparatus and method for generating a restoration image |
| USRE47062E1 (en) | 2001-01-09 | 2018-09-25 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Image processing apparatus and method for generating a restoration image |
| US9100514B2 (en) | 2009-10-28 | 2015-08-04 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Methods and systems for coded rolling shutter |
| US9736425B2 (en) | 2009-10-28 | 2017-08-15 | Sony Corporation | Methods and systems for coded rolling shutter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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