JPH04256364A - 固体撮像装置の信号読み出し方法 - Google Patents
固体撮像装置の信号読み出し方法Info
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- JPH04256364A JPH04256364A JP9117491A JP1749191A JPH04256364A JP H04256364 A JPH04256364 A JP H04256364A JP 9117491 A JP9117491 A JP 9117491A JP 1749191 A JP1749191 A JP 1749191A JP H04256364 A JPH04256364 A JP H04256364A
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- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 37
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 15
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 10
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- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- 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
- H04N25/44—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by partially reading an SSIS array
- H04N25/441—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by partially reading an SSIS array by reading contiguous pixels from selected rows or columns of the array, e.g. interlaced scanning
-
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- 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]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Signal Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (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
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ビデオカメラや画像
入力装置等に使用される固体撮像装置の信号読み出し方
法に関する。
入力装置等に使用される固体撮像装置の信号読み出し方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】電荷転送手段を用いた2次元固体撮像装
置は現在広く放送用/家庭用ビデオカメラ等に使用され
ている。この2次元固体撮像装置によってテレビジョン
の走査方式に準じて撮像する場合には、テレビジョンに
用いられるような各フレーム周期を2フィールドで表示
する2:1のインターレース方式に対応して、2次元固
体撮像装置側においても2:1インターレース動作を実
施しなければならない。以下、このような2次元固体撮
像装置における2:1インターレース動作をフィールド
蓄積方式によって実現する固体撮像装置の信号読み出し
方法について説明する。図6は、フィールド蓄積方式に
よって2:1インターレース動作を実現する2次元固体
撮像装置の一例としてのインターライン転送方式CCD
(電荷結合デバイス)エリア・イメージセンサの構成模
式図である。テレビジョンの画素に対応して格子状に配
列されたホトダイオードやMOSトランジスタ等で構成
された複数の光電変換部1,1,…によって光の強さに
応じて生成された電荷は、垂直ブランキング期間にトラ
ンスファゲート2へゲートパルスが入力されると、垂直
方向に配列された光電変換部1,1,…の列の間に垂直
方向に配置されたCCDからなる垂直転送部3の対応す
る蓄積部3a,3a,…に一斉に転送される。その後、
光電変換部1,1,…では再び光電変換が行われて光の
強さに応じた信号電荷が蓄積される。上記垂直転送部3
の各蓄積部3a,3a,…に転送された各光電変換部1
,1,…からの信号電荷は、水平ブランキング期間に、
CCDから成る水平転送部4の対応する蓄積部(図示せ
ず)に矢印(A)のように1走査線分ずつ順送りに転送
される。さらに、水平転送部4に転送された1走査線分
の信号電荷は、図8のような駆動タイミングに従って矢
印(B)のように最終段の転送ゲート6に向かって転送
される。そして、最終転送ゲートからの1フィールド分
の信号電荷が1走査線分ずつ順次電荷検出部5に出力さ
れ、増幅器7によって検出された信号が増幅されて標準
の画像信号が得られるのである。図7は図6における水
平転送部4,転送ゲート6,電荷検出部5の断面図に各
部のポテンシャルを付記した図である。
置は現在広く放送用/家庭用ビデオカメラ等に使用され
ている。この2次元固体撮像装置によってテレビジョン
の走査方式に準じて撮像する場合には、テレビジョンに
用いられるような各フレーム周期を2フィールドで表示
する2:1のインターレース方式に対応して、2次元固
体撮像装置側においても2:1インターレース動作を実
施しなければならない。以下、このような2次元固体撮
像装置における2:1インターレース動作をフィールド
蓄積方式によって実現する固体撮像装置の信号読み出し
方法について説明する。図6は、フィールド蓄積方式に
よって2:1インターレース動作を実現する2次元固体
撮像装置の一例としてのインターライン転送方式CCD
(電荷結合デバイス)エリア・イメージセンサの構成模
式図である。テレビジョンの画素に対応して格子状に配
列されたホトダイオードやMOSトランジスタ等で構成
された複数の光電変換部1,1,…によって光の強さに
応じて生成された電荷は、垂直ブランキング期間にトラ
ンスファゲート2へゲートパルスが入力されると、垂直
方向に配列された光電変換部1,1,…の列の間に垂直
方向に配置されたCCDからなる垂直転送部3の対応す
る蓄積部3a,3a,…に一斉に転送される。その後、
光電変換部1,1,…では再び光電変換が行われて光の
強さに応じた信号電荷が蓄積される。上記垂直転送部3
の各蓄積部3a,3a,…に転送された各光電変換部1
,1,…からの信号電荷は、水平ブランキング期間に、
CCDから成る水平転送部4の対応する蓄積部(図示せ
ず)に矢印(A)のように1走査線分ずつ順送りに転送
される。さらに、水平転送部4に転送された1走査線分
の信号電荷は、図8のような駆動タイミングに従って矢
印(B)のように最終段の転送ゲート6に向かって転送
される。そして、最終転送ゲートからの1フィールド分
の信号電荷が1走査線分ずつ順次電荷検出部5に出力さ
れ、増幅器7によって検出された信号が増幅されて標準
の画像信号が得られるのである。図7は図6における水
平転送部4,転送ゲート6,電荷検出部5の断面図に各
部のポテンシャルを付記した図である。
【0003】ここで、上記フィールド蓄積方式による信
号の読み出しにおける2:1インターレース動作とは次
のような動作である。すなわち、フィールド蓄積方式に
おいては、1回の走査で1フレームを構成する総ての光
電変換部(以下、受光画素と言う)1,1,…に発生し
た信号電荷を読み出すために、図6に示す垂直方向に隣
接する2個の受光画素1a,1bの組(以下、単に受光
画素組と言う)からの信号電荷を加算して垂直転送部3
を構成する1つの蓄積部3aに読み出すのである。その
際に、例えば奇数フィールドの場合には受光画素1a1
と受光画素1b1からの信号電荷を加算して垂直転送部
3のある1つの蓄積部3a1に転送する(図6における
実線の矢印)一方、偶数フィールドの場合には1受光画
素分だけ垂直方向にずらした受光画素1b1と受光画素
1a2からの信号電荷を加算して上記蓄積部3a1に転
送する(図6における破線の矢印)のである。このため
、奇数フィールドにおける見掛け上の空間サンプリング
点は、図9において細実線で囲まれた各領域31におけ
る各受光画素組を構成する垂直方向に隣接する2個の受
光画素1a,1bの中間点(○の中に“1”と記載)と
なるのである。一方、偶数フィールドにおける見掛け上
の空間サンプリング点は、細破線で囲まれた各領域32
における各受光画素組を構成する垂直方向に隣接する2
個の受光画素1b,1aの中間点(□の中に“2”と記
載)となるのである。こうして、総ての空間サンプリン
グ点の配列は、図9に示すように各受光画素1,1,…
の配列と同じ間隔を有する格子状となるのである。
号の読み出しにおける2:1インターレース動作とは次
のような動作である。すなわち、フィールド蓄積方式に
おいては、1回の走査で1フレームを構成する総ての光
電変換部(以下、受光画素と言う)1,1,…に発生し
た信号電荷を読み出すために、図6に示す垂直方向に隣
接する2個の受光画素1a,1bの組(以下、単に受光
画素組と言う)からの信号電荷を加算して垂直転送部3
を構成する1つの蓄積部3aに読み出すのである。その
際に、例えば奇数フィールドの場合には受光画素1a1
と受光画素1b1からの信号電荷を加算して垂直転送部
3のある1つの蓄積部3a1に転送する(図6における
実線の矢印)一方、偶数フィールドの場合には1受光画
素分だけ垂直方向にずらした受光画素1b1と受光画素
1a2からの信号電荷を加算して上記蓄積部3a1に転
送する(図6における破線の矢印)のである。このため
、奇数フィールドにおける見掛け上の空間サンプリング
点は、図9において細実線で囲まれた各領域31におけ
る各受光画素組を構成する垂直方向に隣接する2個の受
光画素1a,1bの中間点(○の中に“1”と記載)と
なるのである。一方、偶数フィールドにおける見掛け上
の空間サンプリング点は、細破線で囲まれた各領域32
における各受光画素組を構成する垂直方向に隣接する2
個の受光画素1b,1aの中間点(□の中に“2”と記
載)となるのである。こうして、総ての空間サンプリン
グ点の配列は、図9に示すように各受光画素1,1,…
の配列と同じ間隔を有する格子状となるのである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図8に示すように、上
記固体撮像装置の信号読み出し方法においては、最終ゲ
ート転送パルスφH1’およびリセットパルスφRのタ
イミングを水平CCD駆動パルスφH1および水平CC
D駆動パルスφH2と同周期で同期したパルスに設定し
ている。 そのため、総ての空間サンプリング点の配列は各受光画
素組を構成する垂直方向に隣接する2個の受光画素の中
間点となる。すなわち、1空間サンプリング点において
得られる信号電荷は、垂直方向に隣接する2個の受光画
素に係る信号電荷を加算したものである。ところで、近
年、固体撮像装置の多受光画素化および光学系サイズの
縮小化が進んで単位受光画素面積が微細になるに従って
、低照度時における光電変換素子の感度特性が理論上光
電変換に伴うショット雑音が支配的になる限界に近付き
つつある。そこで、上述の固体撮像装置の信号読み出し
方法のように、垂直方向に隣接する2個の受光画素1,
1に係る信号電荷を加算して1空間サンプリング点の信
号電荷を得ていたのでは1空間サンプリング点当たりの
絶対信号電荷量が少なく、低照度時におけるS/N比が
低くなって感度特性が悪くなるという問題がある。
記固体撮像装置の信号読み出し方法においては、最終ゲ
ート転送パルスφH1’およびリセットパルスφRのタ
イミングを水平CCD駆動パルスφH1および水平CC
D駆動パルスφH2と同周期で同期したパルスに設定し
ている。 そのため、総ての空間サンプリング点の配列は各受光画
素組を構成する垂直方向に隣接する2個の受光画素の中
間点となる。すなわち、1空間サンプリング点において
得られる信号電荷は、垂直方向に隣接する2個の受光画
素に係る信号電荷を加算したものである。ところで、近
年、固体撮像装置の多受光画素化および光学系サイズの
縮小化が進んで単位受光画素面積が微細になるに従って
、低照度時における光電変換素子の感度特性が理論上光
電変換に伴うショット雑音が支配的になる限界に近付き
つつある。そこで、上述の固体撮像装置の信号読み出し
方法のように、垂直方向に隣接する2個の受光画素1,
1に係る信号電荷を加算して1空間サンプリング点の信
号電荷を得ていたのでは1空間サンプリング点当たりの
絶対信号電荷量が少なく、低照度時におけるS/N比が
低くなって感度特性が悪くなるという問題がある。
【0005】そこで、この発明の目的は、固体撮像装置
の構成を変更したり外部装置を付加することなく、低照
度時における感度を容易にかつ安価に高めることができ
る固体撮像装置の信号読み出し方法を提供することにあ
る。
の構成を変更したり外部装置を付加することなく、低照
度時における感度を容易にかつ安価に高めることができ
る固体撮像装置の信号読み出し方法を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、第1の発明は、各受光画素を構成する光電変換手段に
よって光電変換して得られた信号電荷を電荷転送手段を
用いて転送して読み出す固体撮像装置の信号読み出し方
法において、上記各受光画素に係る信号電荷を読み出す
際に、水平方向に隣接する複数個の受光画素に係る信号
電荷を加算して読み出すことを特徴としている。また、
第2の発明は、上記第1の発明の固体撮像装置の信号読
み出し方法において、信号電荷を加算する際における水
平方向に隣接する複数個の受光画素の組み合わせを周期
的に変化させることによって、見掛け上の空間サンプリ
ング点の配列を周期的に移動させることを特徴としてい
る。
、第1の発明は、各受光画素を構成する光電変換手段に
よって光電変換して得られた信号電荷を電荷転送手段を
用いて転送して読み出す固体撮像装置の信号読み出し方
法において、上記各受光画素に係る信号電荷を読み出す
際に、水平方向に隣接する複数個の受光画素に係る信号
電荷を加算して読み出すことを特徴としている。また、
第2の発明は、上記第1の発明の固体撮像装置の信号読
み出し方法において、信号電荷を加算する際における水
平方向に隣接する複数個の受光画素の組み合わせを周期
的に変化させることによって、見掛け上の空間サンプリ
ング点の配列を周期的に移動させることを特徴としてい
る。
【0007】
【実施例】以下、この発明を図示の実施例により詳細に
説明する。図1は図6における水平転送部4の本実施例
における駆動タイミングチャートである。さらに、図1
(A)は奇数フィールドに係る駆動タイミングチャート
であり、図1(B)は偶数フィールドに係る駆動タイミ
ングチャートである。以下、図1,図6および図7に従
って本実施例における信号読み出し方法について詳細に
説明する。本実施例においては、図1における水平転送
部4の駆動タイミングチャートに示すように、転送ゲー
ト6の最終転送電極14に印加される最終ゲート転送パ
ルスφH1’およびリセットトランジスタ22に印加さ
れるリセットパルスφRのタイミングを、水平CCD駆
動パルスφH1および水平CCD駆動パルスφH2の2
倍の周期で同期したパルスに設定するのである。そうす
ると、図1(A)の時点(イ)において、水平CCD駆
動パルスφH1のレベルが“L”となる一方水平CCD
駆動パルスφH2のレベルが“H”のときに、最終ゲー
ト転送パルスφH1’のレベルが“L”となって領域1
8(図7参照)のポテンシャルが細破線のようになる。 したがって、領域18に保持されていた直前の受光画素
組に係る信号電荷が電荷検出部5の浮遊拡散層21に転
送されて電圧変換され、増幅器7を通して出力されるの
である。次に、時点(ロ)において、最終ゲート転送パ
ルスφH1’のレベルが“H”になって細実線で示すよ
うに領域18のポテンシャルが領域20のポテンシャル
よりも高くなり、領域18に転送された信号電荷が浮遊
拡散層21に転送されないようになる。それと同時に、
水平CCD駆動パルスφH1のレベルが“H”となる一
方水平CCD駆動パルスφH2のレベルが“L”となっ
て、各電極10,11,12,13の領域のポテンシャ
ルが太実線のようになり、領域16に保持されていた1
組の受光画素組からの信号電荷と領域15に保持されて
いた他の1組の受光画素組からの信号電荷とが夫々領域
18と領域17に転送される。 こうして、上記1組の受光画素組からの信号電荷が領域
18に保持されるのである。次に、時点(ハ)において
、水平CCD駆動パルスφH1のレベルが“L”となる
一方水平CCD駆動パルスφH2のレベルが“H”とな
って各電極10,11,12,13の領域のポテンシャ
ルが太破線のようになり、時点(ロ)のときに領域17
に保持されていた上記他の1組の受光画素組からの信号
電荷が領域16に転送される。その際に、最終ゲート転
送パルスφH1’のレベルは“H”のままであるから、
時点(ロ)において領域18に転送された上記1組の受
光画素組からの信号電荷は領域18に保持されたままで
ある。次に、時点(ニ)において、再度水平CCD駆動
パルスφH1のレベルが“H”となる一方水平CCD駆
動パルスφH2のレベルが“L”となって、時点(ハ)
のときに領域16に保持されていた上記他の1組の受光
画素組からの信号電荷が領域18に転送される。こうし
て、既に時点(ロ)から領域18に保持されている上記
1組の受光画素組からの信号電荷に、水平方向に隣接す
る上記他の1組の受光画素組からの信号電荷が加算され
るのである。それと同時に、リセットパルスφRのレベ
ルが“H”となって、電荷検出部5における浮遊拡散層
21の電位が基準電位にリセットされる。その後、時点
(ホ)において、最終ゲート転送パルスφH1’のレベ
ルが“L”となり、領域18に保持されていた2組の受
光画素組からの信号電荷が加算された信号電荷が、電荷
検出部5の浮遊拡散層21に転送されて電圧変換される
。そして、4個の受光画素1の信号電荷を合計した信号
電荷に基づく電位と基準電位との電位差を表す出力信号
OSが出力される。それと同時に、水平CCD駆動パル
スφH1のレベルが“H”となる一方水平CCD駆動パ
ルスφH2のレベルが“L”となって、次の水平方向に
隣接する2組の受光画素組に係る信号電荷の転送動作に
入るのである。
説明する。図1は図6における水平転送部4の本実施例
における駆動タイミングチャートである。さらに、図1
(A)は奇数フィールドに係る駆動タイミングチャート
であり、図1(B)は偶数フィールドに係る駆動タイミ
ングチャートである。以下、図1,図6および図7に従
って本実施例における信号読み出し方法について詳細に
説明する。本実施例においては、図1における水平転送
部4の駆動タイミングチャートに示すように、転送ゲー
ト6の最終転送電極14に印加される最終ゲート転送パ
ルスφH1’およびリセットトランジスタ22に印加さ
れるリセットパルスφRのタイミングを、水平CCD駆
動パルスφH1および水平CCD駆動パルスφH2の2
倍の周期で同期したパルスに設定するのである。そうす
ると、図1(A)の時点(イ)において、水平CCD駆
動パルスφH1のレベルが“L”となる一方水平CCD
駆動パルスφH2のレベルが“H”のときに、最終ゲー
ト転送パルスφH1’のレベルが“L”となって領域1
8(図7参照)のポテンシャルが細破線のようになる。 したがって、領域18に保持されていた直前の受光画素
組に係る信号電荷が電荷検出部5の浮遊拡散層21に転
送されて電圧変換され、増幅器7を通して出力されるの
である。次に、時点(ロ)において、最終ゲート転送パ
ルスφH1’のレベルが“H”になって細実線で示すよ
うに領域18のポテンシャルが領域20のポテンシャル
よりも高くなり、領域18に転送された信号電荷が浮遊
拡散層21に転送されないようになる。それと同時に、
水平CCD駆動パルスφH1のレベルが“H”となる一
方水平CCD駆動パルスφH2のレベルが“L”となっ
て、各電極10,11,12,13の領域のポテンシャ
ルが太実線のようになり、領域16に保持されていた1
組の受光画素組からの信号電荷と領域15に保持されて
いた他の1組の受光画素組からの信号電荷とが夫々領域
18と領域17に転送される。 こうして、上記1組の受光画素組からの信号電荷が領域
18に保持されるのである。次に、時点(ハ)において
、水平CCD駆動パルスφH1のレベルが“L”となる
一方水平CCD駆動パルスφH2のレベルが“H”とな
って各電極10,11,12,13の領域のポテンシャ
ルが太破線のようになり、時点(ロ)のときに領域17
に保持されていた上記他の1組の受光画素組からの信号
電荷が領域16に転送される。その際に、最終ゲート転
送パルスφH1’のレベルは“H”のままであるから、
時点(ロ)において領域18に転送された上記1組の受
光画素組からの信号電荷は領域18に保持されたままで
ある。次に、時点(ニ)において、再度水平CCD駆動
パルスφH1のレベルが“H”となる一方水平CCD駆
動パルスφH2のレベルが“L”となって、時点(ハ)
のときに領域16に保持されていた上記他の1組の受光
画素組からの信号電荷が領域18に転送される。こうし
て、既に時点(ロ)から領域18に保持されている上記
1組の受光画素組からの信号電荷に、水平方向に隣接す
る上記他の1組の受光画素組からの信号電荷が加算され
るのである。それと同時に、リセットパルスφRのレベ
ルが“H”となって、電荷検出部5における浮遊拡散層
21の電位が基準電位にリセットされる。その後、時点
(ホ)において、最終ゲート転送パルスφH1’のレベ
ルが“L”となり、領域18に保持されていた2組の受
光画素組からの信号電荷が加算された信号電荷が、電荷
検出部5の浮遊拡散層21に転送されて電圧変換される
。そして、4個の受光画素1の信号電荷を合計した信号
電荷に基づく電位と基準電位との電位差を表す出力信号
OSが出力される。それと同時に、水平CCD駆動パル
スφH1のレベルが“H”となる一方水平CCD駆動パ
ルスφH2のレベルが“L”となって、次の水平方向に
隣接する2組の受光画素組に係る信号電荷の転送動作に
入るのである。
【0008】その結果、上記受光画素組を水平方向に2
組組み合わせた4個の受光画素1からの信号電荷が加算
されて、1空間サンプリング点に係る信号電荷が得られ
る。つまり、本実施例においては、図2に示すように、
奇数フィールドにおける空間サンプリング点は、細実線
で囲まれた各領域41における垂直方向および水平方向
に隣接する4個の受光画素1,1,…の中間点(○の中
に“1”と記載)となる。一方、偶数フィールドにおけ
る空間サンプリング点は、細破線で囲まれた各領域42
における垂直方向および水平方向に隣接する4個の受光
画素1,1,…の中間点(□の中に“2”と記載)とな
るのである。その際に、図1(A)と図1(B)とを比
較することによって分かるように、偶数フィールド時に
おいて最終ゲート転送パルスφH1’のレベルを“L”
にするタイミングとリセットパルスφRのレベルを“H
”にするタイミングとを、奇数フィールドの場合よりも
水平CCD駆動パルスφH1,φH2における1周期分
だけ遅らせるのである。このように、信号電荷を加算す
る際における水平方向に隣接する2組の受光画素組の組
み合わせを奇数フィールドの場合と偶数フィールドの場
合とで1受光画素分ずつ水平方向にずらすことによって
、見掛け上の空間サンプリング点の配置を図2に示すよ
うに斜方格子状にすることができる。こうすることによ
って、空間サンプリング点の配置を図3に示すように単
純な格子状にするよりも変調用変成機能(MTF)特性
の劣化を抑制できるのである。このようにして、4受光
画素分の信号電荷を加算して1空間サンプリング点に係
る信号電荷を得ることによって、1空間サンプリング点
における受光領域が広くなった分だけ信号電荷量を多く
してS/N比を向上できる。すなわち、低照度時の場合
に、画像の解像度をある程度犠牲にすることによって高
い感度を得ることができるのである。
組組み合わせた4個の受光画素1からの信号電荷が加算
されて、1空間サンプリング点に係る信号電荷が得られ
る。つまり、本実施例においては、図2に示すように、
奇数フィールドにおける空間サンプリング点は、細実線
で囲まれた各領域41における垂直方向および水平方向
に隣接する4個の受光画素1,1,…の中間点(○の中
に“1”と記載)となる。一方、偶数フィールドにおけ
る空間サンプリング点は、細破線で囲まれた各領域42
における垂直方向および水平方向に隣接する4個の受光
画素1,1,…の中間点(□の中に“2”と記載)とな
るのである。その際に、図1(A)と図1(B)とを比
較することによって分かるように、偶数フィールド時に
おいて最終ゲート転送パルスφH1’のレベルを“L”
にするタイミングとリセットパルスφRのレベルを“H
”にするタイミングとを、奇数フィールドの場合よりも
水平CCD駆動パルスφH1,φH2における1周期分
だけ遅らせるのである。このように、信号電荷を加算す
る際における水平方向に隣接する2組の受光画素組の組
み合わせを奇数フィールドの場合と偶数フィールドの場
合とで1受光画素分ずつ水平方向にずらすことによって
、見掛け上の空間サンプリング点の配置を図2に示すよ
うに斜方格子状にすることができる。こうすることによ
って、空間サンプリング点の配置を図3に示すように単
純な格子状にするよりも変調用変成機能(MTF)特性
の劣化を抑制できるのである。このようにして、4受光
画素分の信号電荷を加算して1空間サンプリング点に係
る信号電荷を得ることによって、1空間サンプリング点
における受光領域が広くなった分だけ信号電荷量を多く
してS/N比を向上できる。すなわち、低照度時の場合
に、画像の解像度をある程度犠牲にすることによって高
い感度を得ることができるのである。
【0009】図2および図3は同一フィールド内の各走
査線上における各走査毎の空間サンプリング点の配列を
常に同じにした場合の空間サンプリング点配列図である
が、図4および図5は同一フィールド内の各走査線上に
おける空間サンプリング点の配列を各走査毎にずらした
場合の空間サンプリング点配列図である。但し、図中の
番号は走査番号を表す。ここで、図4は同一フィールド
内における空間サンプリング点の配列を同じにした場合
であり、図5は同一フィールド内における空間サンプリ
ング点の配列を隣接する走査線毎に水平方向に1受光画
素分だけずらした場合である。いずれの場合も、1フレ
ームにおける総ての空間サンプリング点の配列は受光画
素1の配列と同じ間隔の格子状となるので、図2や図3
に示す空間サンプリング点の配列の場合に生ずる水平方
向の解像度の劣化を少なくすることができるのである。 ただし、ある一つの空間サンプリング点、例えば奇数フ
ィールドにおける走査番号“1”の空間サンプリング点
43,44に係る信号電荷がサンプリングされてから、
同じ空間サンプリング点43,44に係る信号電荷がサ
ンプリングされるまで4フィールドに相当する時間を必
要とするので、動きの大きな被写体の場合には解像度が
やや劣化する。
査線上における各走査毎の空間サンプリング点の配列を
常に同じにした場合の空間サンプリング点配列図である
が、図4および図5は同一フィールド内の各走査線上に
おける空間サンプリング点の配列を各走査毎にずらした
場合の空間サンプリング点配列図である。但し、図中の
番号は走査番号を表す。ここで、図4は同一フィールド
内における空間サンプリング点の配列を同じにした場合
であり、図5は同一フィールド内における空間サンプリ
ング点の配列を隣接する走査線毎に水平方向に1受光画
素分だけずらした場合である。いずれの場合も、1フレ
ームにおける総ての空間サンプリング点の配列は受光画
素1の配列と同じ間隔の格子状となるので、図2や図3
に示す空間サンプリング点の配列の場合に生ずる水平方
向の解像度の劣化を少なくすることができるのである。 ただし、ある一つの空間サンプリング点、例えば奇数フ
ィールドにおける走査番号“1”の空間サンプリング点
43,44に係る信号電荷がサンプリングされてから、
同じ空間サンプリング点43,44に係る信号電荷がサ
ンプリングされるまで4フィールドに相当する時間を必
要とするので、動きの大きな被写体の場合には解像度が
やや劣化する。
【0010】上述のように、本実施例においては、2次
元固体撮像装置であるインターライン転送方式CCDエ
リア・イメージセンサにおける各受光画素組からの信号
電荷をサンプリングする際に、水平転送部4の駆動タイ
ミングチャートにおける最終ゲート転送パルスφH1’
およびリセットパルスφRのタイミングを水平CCD駆
動パルスφH1および水平CCD駆動パルスφH2の2
倍の周期で同期したパルスに設定している。したがって
、出力端子8から出力される出力信号OSは水平方向に
隣接する2組の受光画像組からの信号電荷を加算した信
号電荷に基づく信号となる。このように、2組の受光画
素組からの信号電荷を加算することによって、輝度信号
成分のS/N比を向上(例えば、2組の受光画素組から
の信号電荷を加算すればショット雑音は3dB改善され
る)して低照度時においても高感度を得ることができる
のである。 但し、この場合、1空間サンプリング点における受光領
域が広くなった分だけ水平解像度は減少するので、解像
度をある程度犠牲にしなければならない。ところが、人
間の眼も低照度時には解像度が低下するという特性を有
するので、この場合は余り問題とはならないのである。 さらに、本実施例においては、上記受光画素組を構成す
る垂直方向に隣接する2個の受光画素1の組み合わせを
奇数フィールドと偶数フィールドとで垂直方向にずらし
て2:1インターレース方式による映像信号を得る際に
、信号電荷を加算する水平方向に隣接する2組の受光画
像組の組み合わせを各フィールド間または各フィールド
内における隣接走査線間で周期的に変化させるようにし
ている。換言すれば、各フィールド間における見掛け上
の空間サンプリング点の配列、あるいは、各フィールド
内の隣接走査線間における見掛け上の空間サンプリング
点の配列を周期的に移動させるようにしている。したが
って、MTF特性の劣化を抑制することができる。すな
わち、本実施例によれば、インターライン転送方式CC
Dエリア・イメージセンサの構成を変更したり外部装置
を付加したりすることなく、低照度時における感度を容
易にかつ安価に高めることができると共に、MTF特性
の劣化を抑制できるのである。
元固体撮像装置であるインターライン転送方式CCDエ
リア・イメージセンサにおける各受光画素組からの信号
電荷をサンプリングする際に、水平転送部4の駆動タイ
ミングチャートにおける最終ゲート転送パルスφH1’
およびリセットパルスφRのタイミングを水平CCD駆
動パルスφH1および水平CCD駆動パルスφH2の2
倍の周期で同期したパルスに設定している。したがって
、出力端子8から出力される出力信号OSは水平方向に
隣接する2組の受光画像組からの信号電荷を加算した信
号電荷に基づく信号となる。このように、2組の受光画
素組からの信号電荷を加算することによって、輝度信号
成分のS/N比を向上(例えば、2組の受光画素組から
の信号電荷を加算すればショット雑音は3dB改善され
る)して低照度時においても高感度を得ることができる
のである。 但し、この場合、1空間サンプリング点における受光領
域が広くなった分だけ水平解像度は減少するので、解像
度をある程度犠牲にしなければならない。ところが、人
間の眼も低照度時には解像度が低下するという特性を有
するので、この場合は余り問題とはならないのである。 さらに、本実施例においては、上記受光画素組を構成す
る垂直方向に隣接する2個の受光画素1の組み合わせを
奇数フィールドと偶数フィールドとで垂直方向にずらし
て2:1インターレース方式による映像信号を得る際に
、信号電荷を加算する水平方向に隣接する2組の受光画
像組の組み合わせを各フィールド間または各フィールド
内における隣接走査線間で周期的に変化させるようにし
ている。換言すれば、各フィールド間における見掛け上
の空間サンプリング点の配列、あるいは、各フィールド
内の隣接走査線間における見掛け上の空間サンプリング
点の配列を周期的に移動させるようにしている。したが
って、MTF特性の劣化を抑制することができる。すな
わち、本実施例によれば、インターライン転送方式CC
Dエリア・イメージセンサの構成を変更したり外部装置
を付加したりすることなく、低照度時における感度を容
易にかつ安価に高めることができると共に、MTF特性
の劣化を抑制できるのである。
【0011】上記実施例においては最終ゲート転送パル
スφH’およびリセットパルスφRのタイミングを水平
CCD駆動パルスφH1および水平CCD駆動パルスφ
H2の2倍の周期で同期したパルスにして、水平方向に
隣接する2組の受光画素組の信号電荷を図7における領
域18に蓄積するようにしている。しかしながら、この
発明はこれに限定されるものではなく、リセットパルス
φRのタイミングのみを水平CCD駆動パルスφH1お
よび水平CCD駆動パルスφH2の2倍の周期で同期し
たパルスにして、より簡単に感度向上を図ってもよい。 上記実施例においては、最終ゲート転送パルスφH1’
およびリセットパルスφRのタイミングを水平CCD駆
動パルスφH1および水平CCD駆動パルスφH2の2
倍の周期で同期したパルスに設定することによって、水
平方向に隣接する2組の受光画像組からの信号電荷を加
算するようにしている。しかしながら、この発明はこれ
に限定されるものではなく、最終ゲート転送パルスφH
1’およびリセットパルスφRのタイミングを水平CC
D駆動パルスφH1および水平CCD駆動パルスφH2
の3倍以上の周期で同期したパルスに設定することによ
って、水平方向に隣接する3組以上の受光画像組からの
信号電荷を加算するようにしても何等差し支えない。上
記実施例においては、水平転送部4を2電極セルCCD
として説明しているが、この発明はこれに限定されるも
のではない。上記実施例においては、インターライン転
送方式CCDエリア・イメージセンサを例に説明してい
るが、この発明に係る固体撮像装置はこれに限定される
ものではない。
スφH’およびリセットパルスφRのタイミングを水平
CCD駆動パルスφH1および水平CCD駆動パルスφ
H2の2倍の周期で同期したパルスにして、水平方向に
隣接する2組の受光画素組の信号電荷を図7における領
域18に蓄積するようにしている。しかしながら、この
発明はこれに限定されるものではなく、リセットパルス
φRのタイミングのみを水平CCD駆動パルスφH1お
よび水平CCD駆動パルスφH2の2倍の周期で同期し
たパルスにして、より簡単に感度向上を図ってもよい。 上記実施例においては、最終ゲート転送パルスφH1’
およびリセットパルスφRのタイミングを水平CCD駆
動パルスφH1および水平CCD駆動パルスφH2の2
倍の周期で同期したパルスに設定することによって、水
平方向に隣接する2組の受光画像組からの信号電荷を加
算するようにしている。しかしながら、この発明はこれ
に限定されるものではなく、最終ゲート転送パルスφH
1’およびリセットパルスφRのタイミングを水平CC
D駆動パルスφH1および水平CCD駆動パルスφH2
の3倍以上の周期で同期したパルスに設定することによ
って、水平方向に隣接する3組以上の受光画像組からの
信号電荷を加算するようにしても何等差し支えない。上
記実施例においては、水平転送部4を2電極セルCCD
として説明しているが、この発明はこれに限定されるも
のではない。上記実施例においては、インターライン転
送方式CCDエリア・イメージセンサを例に説明してい
るが、この発明に係る固体撮像装置はこれに限定される
ものではない。
【0012】
【発明の効果】以上より明らかなように、第1の発明の
固体撮像装置の信号読み出し方法は、各受光画素を構成
する光電変換手段によって光電変換して得られた信号電
荷を読み出す際に、水平方向に隣接する複数個の受光画
素に係る信号電荷を加算して読み出すので、固体撮像装
置の構成を変更したり外部装置を付加したりすることな
く、低照度時における感度を容易にかつ安価に高めるこ
とができる。また、第2の発明の固体撮像装置の信号読
み出し方法は、第1の発明の固体撮像装置の信号読み出
し方法において、信号電荷を加算する際における水平方
向に隣接する複数個の受光画素の組み合わせを周期的に
変化させるようにしたので、見掛け上の空間サンプリン
グ点の配列を周期的に移動させることができ、第1の発
明の効果に加えてMTF特性の劣化を抑制できる。
固体撮像装置の信号読み出し方法は、各受光画素を構成
する光電変換手段によって光電変換して得られた信号電
荷を読み出す際に、水平方向に隣接する複数個の受光画
素に係る信号電荷を加算して読み出すので、固体撮像装
置の構成を変更したり外部装置を付加したりすることな
く、低照度時における感度を容易にかつ安価に高めるこ
とができる。また、第2の発明の固体撮像装置の信号読
み出し方法は、第1の発明の固体撮像装置の信号読み出
し方法において、信号電荷を加算する際における水平方
向に隣接する複数個の受光画素の組み合わせを周期的に
変化させるようにしたので、見掛け上の空間サンプリン
グ点の配列を周期的に移動させることができ、第1の発
明の効果に加えてMTF特性の劣化を抑制できる。
【図1】この発明の固体撮像装置の信号読み出し方法に
係る水平転送部の駆動タイミングチャートの一例を示す
図である。
係る水平転送部の駆動タイミングチャートの一例を示す
図である。
【図2】図1に示す駆動タイミングチャートによって得
られる各フィールドにおける空間サンプリング点の配列
を示す図である。
られる各フィールドにおける空間サンプリング点の配列
を示す図である。
【図3】図2と異なる空間サンプリング点の配列を示す
図である。
図である。
【図4】図2および図3と異なる空間サンプリング点の
配列を示す図である。
配列を示す図である。
【図5】図2,図3および図4と異なる空間サンプリン
グ点の配列を示す図である。
グ点の配列を示す図である。
【図6】固体撮像装置の一例としてのインターライン転
送方式CCDエリア・イメージセンサの構成模式図であ
る。
送方式CCDエリア・イメージセンサの構成模式図であ
る。
【図7】図6に示すインターライン転送方式CCDエリ
ア・イメージセンサにおける水平転送部の転送ゲート付
近の断面図である。
ア・イメージセンサにおける水平転送部の転送ゲート付
近の断面図である。
【図8】従来の固体撮像装置の信号読み出し方法に係る
水平転送部の駆動タイミングチャートを示す図である。
水平転送部の駆動タイミングチャートを示す図である。
【図9】図8に示す駆動タイミングチャートによって得
られる空間サンプリング点の配列を示す図である。
られる空間サンプリング点の配列を示す図である。
1…受光画素(光電変換部)、 3…垂
直転送部、4…水平転送部、
5…電荷検出部、10,11,12,13
…電極、 14…最終転送電極、21…浮
遊拡散層、 22…リセッ
トトランジスタ、41…奇数フィールド領域、
42…偶数フィールド領域。
直転送部、4…水平転送部、
5…電荷検出部、10,11,12,13
…電極、 14…最終転送電極、21…浮
遊拡散層、 22…リセッ
トトランジスタ、41…奇数フィールド領域、
42…偶数フィールド領域。
Claims (2)
- 【請求項1】 各受光画素を構成する光電変換手段に
よって光電変換して得られた信号電荷を電荷転送手段を
用いて転送して読み出す固体撮像装置の信号読み出し方
法において、上記各受光画素に係る信号電荷を読み出す
際に、水平方向に隣接する複数個の受光画素に係る信号
電荷を加算して読み出すことを特徴とする固体撮像装置
の信号読み出し方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載された固体撮像装置の
信号読み出し方法において、信号電荷を加算する際にお
ける水平方向に隣接する複数個の受光画素の組み合わせ
を周期的に変化させることによって、見掛け上の空間サ
ンプリング点の配列を周期的に移動させることを特徴と
する固体撮像装置の信号読み出し方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9117491A JPH04256364A (ja) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | 固体撮像装置の信号読み出し方法 |
EP92301041A EP0498662B1 (en) | 1991-02-08 | 1992-02-07 | A method of reading out signals for a solid-state imaging device |
DE69218990T DE69218990T2 (de) | 1991-02-08 | 1992-02-07 | Ein Verfahren zum Auslesen von Signalen aus einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung |
KR1019920001807A KR960003207B1 (ko) | 1991-02-08 | 1992-02-08 | 고체촬상장치의 신호판독방법 |
US08/439,445 US5592219A (en) | 1991-02-08 | 1995-05-11 | Method of reading out signals for a solid-state imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9117491A JPH04256364A (ja) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | 固体撮像装置の信号読み出し方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04256364A true JPH04256364A (ja) | 1992-09-11 |
Family
ID=11945477
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9117491A Pending JPH04256364A (ja) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | 固体撮像装置の信号読み出し方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5592219A (ja) |
EP (1) | EP0498662B1 (ja) |
JP (1) | JPH04256364A (ja) |
KR (1) | KR960003207B1 (ja) |
DE (1) | DE69218990T2 (ja) |
Cited By (2)
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US6355949B1 (en) | 1998-12-10 | 2002-03-12 | Nec Corporation | Solid state imaging apparatus with horizontal charge transfer register which can transfer signal charge faster |
JP2010225157A (ja) * | 2010-04-05 | 2010-10-07 | Sony Corp | 画像表示装置および画像表示装置の駆動方法 |
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EP0583844B1 (en) * | 1992-08-18 | 1999-07-28 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | X-ray examination apparatus with light concentration means and plural image sensors |
JP3036250B2 (ja) * | 1992-08-27 | 2000-04-24 | ソニー株式会社 | Ccd素子 |
JP2956544B2 (ja) * | 1995-09-13 | 1999-10-04 | 日本電気株式会社 | 電荷転送固体撮像装置及びその駆動方法 |
JPH11234569A (ja) | 1998-02-13 | 1999-08-27 | Sony Corp | 固体撮像装置の駆動方法及び固体撮像素子、並びにカメラ |
US6693670B1 (en) * | 1999-07-29 | 2004-02-17 | Vision - Sciences, Inc. | Multi-photodetector unit cell |
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 |
WO2002003675A2 (en) * | 2000-07-05 | 2002-01-10 | Vision - Sciences Inc. | Dynamic range compression method |
EP1356665A4 (en) * | 2000-11-27 | 2006-10-04 | Vision Sciences Inc | CMOS IMAGE SENSOR WITH PROGRAMMABLE RESOLUTION |
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JPH01309579A (ja) * | 1988-06-08 | 1989-12-13 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 固体撮像装置 |
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US4805026A (en) * | 1986-02-18 | 1989-02-14 | Nec Corporation | Method for driving a CCD area image sensor in a non-interlace scanning and a structure of the CCD area image sensor for driving in the same method |
FR2604320B1 (fr) * | 1986-09-19 | 1988-11-04 | Thomson Csf | Systeme de prise de vues en videographie rapide utilisant un capteur optique matriciel a transfert de charges |
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-
1991
- 1991-02-08 JP JP9117491A patent/JPH04256364A/ja active Pending
-
1992
- 1992-02-07 EP EP92301041A patent/EP0498662B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-02-07 DE DE69218990T patent/DE69218990T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-02-08 KR KR1019920001807A patent/KR960003207B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1995
- 1995-05-11 US US08/439,445 patent/US5592219A/en not_active Expired - Fee Related
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JPH01309579A (ja) * | 1988-06-08 | 1989-12-13 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 固体撮像装置 |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5592219A (en) | 1997-01-07 |
EP0498662B1 (en) | 1997-04-16 |
EP0498662A3 (en) | 1992-09-23 |
DE69218990T2 (de) | 1997-10-23 |
DE69218990D1 (de) | 1997-05-22 |
EP0498662A2 (en) | 1992-08-12 |
KR960003207B1 (ko) | 1996-03-06 |
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