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JPH04352577A - 固体撮像装置及び固体撮像素子の駆動方法 - Google Patents

固体撮像装置及び固体撮像素子の駆動方法

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Publication number
JPH04352577A
JPH04352577A JP3127832A JP12783291A JPH04352577A JP H04352577 A JPH04352577 A JP H04352577A JP 3127832 A JP3127832 A JP 3127832A JP 12783291 A JP12783291 A JP 12783291A JP H04352577 A JPH04352577 A JP H04352577A
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JP
Japan
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solid
output
imaging device
signal
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JP3127832A
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Hisanori Miura
久典 三浦
Tadakuni Narabe
忠邦 奈良部
Maki Sato
真木 佐藤
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＣＣＤ固体撮像装置に
関し、特に受光部における電荷蓄積時間を可変にしたＣ
ＣＤ固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＣＣＤ固体撮像装置、例えば多
数の受光部が一列に配列されて構成されたリニアセンサ
（１次元のイメージセンサ）は、例えばファクシミリ、
イメージスキャナ、デジタル複写機などの画像入力部に
多く用いられる。
【０００３】従来のリニアセンサは、図４に示すように
、フォトダイオードによる受光部２１を多数個一列に配
して構成されたセンサ列２２を有し、該センサ列２２の
一方の側に読出しゲート２３を介してＣＣＤからなる転
送レジスタ２４が形成されて構成されている。
【０００４】そして、読出し期間において、読出しゲー
ト２３に読出しパルスφｒを与えることによって、セン
サ列２２の各受光部２１に蓄積されている信号電荷を転
送レジスタ２４に上記読出しゲート２３を介して読出し
、その後の転送期間において、転送レジスタ２４に互い
に逆相である２相のクロックパルスφ１及びφ２を印加
することにより、各信号電荷を一方向（矢印の方向）に
転送して、後段のＦＤＡ（フローティング・ディフュー
ジュン・アンプ）２５並びにソースフォロア回路（図示
せず）を介して１つずつ電圧に変換して出力するという
動作を行う。
【０００５】尚、センサ列を多数列設けたビデオカメラ
装置の中には、例えば特開昭６２−１６６６６１号公報
に示すように、各センサ列の一方の側にオーバーフロー
ドレインとオーバーフローコントロールゲートを設けて
電子シャッタ機能を備えるようにしたものがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
リニアセンサにおいては、光源の明るさにより同じ被写
体に対して出力レベルが変動するという問題があった。 即ち、ファクシミリやデジタル複写機においては、被写
体を読み取るための光源として蛍光灯が多く用いられる
が、これは経時変化によって明るさが大きく変動すると
いう欠点を有している。そのため、同じ原稿を読み取っ
ても、ある程度月日を経た後だと、当初の出力レベルを
得ることができない。
【０００７】また、リニアセンサの被写体に対するスキ
ャンスピードが一定でないため、このスキャンスピード
によっても出力レベルが変動するという問題があった。
【０００８】上記問題を解決するために、リニアセンサ
に例えばＡＧＣ（自動利得制御回路）を組み込むことが
考えられるが、雑音成分が混入し易く、リニアセンサか
らの撮像信号のＳ／Ｎ比が劣化するという不都合がある
。
【０００９】本発明は、このような課題に鑑み成された
もので、その目的とするところは、撮像信号に関し、光
源の経時変化やスキャンスピードの変動に左右されるこ
となく一定の出力レベルを得ることができると共に、初
期状態と変わらないＳ／Ｎ比を得ることができるＣＣＤ
固体撮像装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のＣＣＤ固体撮像
装置は、受光部１を多数個一列に並べたセンサ列２の一
方の側に読出しゲート３及び転送レジスタ４が設けられ
、上記センサ列２の他方の側にドレインゲート５及びド
レイン領域６からなる電子シャッタ手段８が設けられた
ＣＣＤ固体撮像素子Ａを有し、所定のリファレンス信号
Ｓｒと上記ＣＣＤ固体撮像素子Ａからの撮像信号Ｓｏの
各出力レベルを比較する出力レベル比較部１１と、該出
力レベル比較部１１からの比較結果Ｓに基いて所定期間
（空送り期間ｔ２　）におけるシャッタパルスｐの出力
タイミングを作成し、その作成された出力タイミングに
てシャッタパルスｐを上記ＣＣＤ固体撮像素子Ａの電子
シャッタ手段８に供給するシャッタタイミング作成部１
２を設けて構成する。
【００１１】
【作用】上述の本発明の構成によれば、ＣＣＤ固体撮像
素子Ａからの撮像信号Ｓｏの出力レベルをリファレンス
信号Ｓｒの出力レベルと比較して、その比較結果Ｓに基
いて電子シャッタ手段８に印加するシャッタパルスｐの
出力タイミングを変化させることができる。これにより
、光源の明るさが強いとき、受光部１での電荷蓄積時間
ｔ３　を短くし、光源の明るさが弱いとき、受光部１で
の電荷蓄積時間ｔ３　を長くすることができる。従って
、光源の経時変化によって光源の明るさが弱くなったと
しても、撮像信号Ｓｏの出力レベルを当初の出力レベル
と同じにすることができる。
【００１２】また、リニアセンサの被写体に対するスキ
ャンスピードが変動しても、上記電荷蓄積時間ｔ３　の
調節により一定の出力レベルを得ることができる。
【００１３】
【実施例】以下、図１〜図３を参照しながら本発明の実
施例を説明する。図１は、本実施例に係るリニアセンサ
内に組み込まれるＣＣＤ固体撮像素子を示す構成図であ
る。
【００１４】このＣＣＤ固体撮像素子Ａは、例えばシリ
コン基板表面に形成された互いに導電型の異なる不純物
拡散領域によるＰＮ接合によって形成されたフォトダイ
オードによる受光部１を多数個一列に配して構成された
センサ列２を有し、該センサ列２の一方の側に上記受光
部１の配列方向に沿って連続に形成された読出しゲート
３が形成されると共に、この読出しゲート３の一方の側
にＣＣＤからなる転送レジスタ４が形成され、更に、上
記センサ列２の他方の側に、上記受光部１の配列方向に
沿って連続に形成されたドレインゲート５が形成される
と共に、このドレインゲート５の他方の側に幅広のドレ
イン領域６が形成されて構成されている。
【００１５】そして、図３で示す読出し期間Ｔｒにおい
て、読出しゲート３に読出しパルスφｒを与えることに
よって、センサ列２の各受光部１に蓄積されている信号
電荷を転送レジスタ４に上記読出しゲート３を介して読
出し、その後の転送期間Ｔｔにおいて、転送レジスタ４
に互いに逆相である２相のクロックパルスφ１及びφ２
を印加することにより、各信号電荷を一方向（矢印の方
向）に転送して、後段のＦＤＡ（フローティング・ディ
フュージュン・アンプ）７並びにソースフォロア回路（
図示せず）を介して１つずつ電圧に変換して撮像信号と
して出力する。
【００１６】このとき、有効画素出力期間ｔ１　にて有
効画素の出力が行われ、次の空送り期間ｔ２　にてダミ
ー出力が行われると共に、この転送期間Ｔｔにおいて、
受光部１に次の信号電荷が蓄積される。特に本例におい
ては、空送り期間ｔ２　内において、ドレインゲート５
にパルスｐが印加されることにより、いままで受光部１
に蓄積されていた信号電荷がドレインゲート５を通して
ドレイン領域６に排出され、上記パルスｐの立ち下がり
により、再び受光部１での電荷蓄積動作が行われる。こ
の蓄積動作は次の読出しパルスφｒが入力されるまで行
われる。
【００１７】従って、実際の電荷蓄積期間ｔ３　は、図
３に示すように、上記パルスｐの立ち下がりから次の読
出しパルスφｒの入力時までの期間となる。このことか
ら、上記ドレインゲート５及びドレイン領域６はこのＣ
ＣＤ固体撮像素子Ａにおける電子シャッタ手段８を構成
し、上記パルスｐは該電子シャッタ手段８に対するシャ
ッタパルスを構成する。
【００１８】しかして、本実施例のリニアセンサにおい
ては、図２に示すように、上記ＣＣＤ固体撮像素子Ａの
ほかに、出力レベル比較回路１１とシャッタタイミング
作成部１２が組み込まれて構成される。
【００１９】出力レベル比較部１１は、ＣＣＤ固体撮像
素子Ａからの撮像信号Ｓｏと別の入力経路からのリファ
レンス信号Ｓｒが入力され、各信号Ｓｏ及びＳｒの出力
レベルを比較し、その比較結果を比較信号Ｓとして出力
する。ここで、このリファレンス信号Ｓｒとしては、リ
ニアセンサからの出力として最適な値に設定しておく。 そして、この出力レベル比較部１１では、撮像信号Ｓｏ
の出力レベルがリファレンス信号Ｓｒの出力レベルより
も大きい場合、例えば高レベルの比較信号Ｓを出力し、
その逆であれば、低レベルの比較信号Ｓを出力する。
【００２０】シャッタタイミング作成部１２は、既知の
プログラマブル・カウンタが接続されており、このカウ
ンタは、メインクロックパルスφｃの入力毎にその値が
減算され、その値が０となったときにシャッタパルスｐ
を出力し、その後の読出しパルスφｒの入力により減算
前の設定値（初期値）に復帰するように構成されている
。従って、例えばこのリニアセンサの製造段階において
、予め上記カウンタ内に、ＣＣＤ固体撮像素子Ａの電子
シャッタ手段８に対する最適なシャッタパルスｐの出力
タイミングに対応した値が設定されている。
【００２１】このシャッタパルスｐの出力タイミングは
、図３のタイムチャートに示すように、転送期間Ｔｔに
おける有効画素出力期間ｔ１　と空送り期間ｔ２　のう
ち、空送り期間ｔ２　内に出力されるように設定される
。 そして、このリニアセンサにおいては、シャッタタイミ
ング作成部１２にて、上記出力レベル比較部１１からの
比較信号Ｓの入力に基いて、その出力タイミングを決定
する。
【００２２】即ち、出力レベル比較部１１からの比較信
号Ｓが高レベルである場合（例えば、光源の明るさが強
いことに基いて、ＣＣＤ固体撮像素子Ａからの撮像信号
Ｓｏの出力レベルがリファレンス信号Ｓｒのそれよりも
大きい場合）、カウンタ内の値をその設定値よりも大き
い値に設定する。こうすることにより、シャッタパルス
ｐの出力タイミングが次の読出し期間Ｔｒ側にずれて電
荷蓄積期間ｔ３　が短くなり、撮像信号Ｓｏの出力レベ
ルは小さくなる。
【００２３】反対に、出力レベル比較部１１からの比較
信号Ｓが低レベルである場合（例えば、光源の明るさが
経時変化によって弱くなり、ＣＣＤ固体撮像素子Ａから
の撮像信号Ｓｏの出力レベルがリファレンス信号Ｓｒの
それよりも小さくなった場合）、カウンタ内の値をその
設定値よりも小さい値に設定する。こうすることにより
、シャッタパルスｐの出力タイミングが有効画素出力期
間ｔ１側にずれて電荷蓄積期間ｔ３　が長くなり、撮像
信号Ｓｏの出力レベルは大きくなる。
【００２４】特に、上記撮像信号Ｓｏの出力レベルの調
節をリニアセンサのセット電源ＯＮ時に行うようにすれ
ば、光源の経時変化に伴う撮像信号Ｓｏの出力レベルの
低下を吸収することができ、リニアセンサの出力レベル
を常に一定の値の範囲内におさめることができる。また
、ＡＧＣを用いて撮像信号の振幅を制御する方法と異な
り、雑音成分は一定であり、Ｓ／Ｎ比を劣化させること
なく、リニアセンサの感度の補正が可能となる。
【００２５】上述のように、本例によれば、ＣＣＤ固体
撮像素子Ａからの撮像信号Ｓｏの出力レベルをリファレ
ンス信号Ｓｒの出力レベルと比較して、その比較結果Ｓ
に基いて電子シャッタ手段８に印加するシャッタパルス
ｐの出力タイミングを変化させることができるため、光
源の明るさが強いとき、受光部１での電荷蓄積時間ｔ３
　を短くし、光源の明るさが弱いとき、受光部１での電
荷蓄積時間ｔ３　を長くすることができる。従って、光
源の経時変化によって光源の明るさが弱くなったとして
も、撮像信号Ｓｏの出力レベルを当初の出力レベルと同
じにすることができる。
【００２６】また、リニアセンサの被写体に対するスキ
ャンスピードが変動しても、上記電荷蓄積時間ｔ３　の
調節により一定の出力レベルを得ることができる。
【００２７】
【発明の効果】本発明に係るＣＣＤ固体撮像装置によれ
ば、撮像信号に関し、光源の経時変化やスキャンスピー
ドの変動に左右されることなく一定の出力レベルを得る
ことができると共に、初期状態と変わらないＳ／Ｎ比を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例のリニアセンサに組み込まれるＣＣＤ
固体撮像素子を示す構成図。
【図２】本実施例に係るリニアセンサを示すブロック線
図。
【図３】本実施例に係るリニアセンサの動作を示すタイ
ムチャート
【図４】従来例のリニアセンサに組み込まれるＣＣＤ固
体撮像素子を示す構成図。
【符号の説明】
Ａ　　ＣＣＤ固体撮像素子１　　受光部２　　センサ列 ３　　読出しゲート ４　　転送レジスタ ５　　ドレインゲート ６　　ドレイン領域 ７　　ＦＤＡ ８　　電子シャッタ手段 １１　　出力レベル比較部 １２　　シャッタタイミング作成部 Ｓｏ　　撮像信号 Ｓｒ　　リファレンス信号 Ｓ　　比較信号 ｐ　　シャッタパルス

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　受光部を多数個一列に並べたセンサ列
    の一方の側に読出しゲート及び転送レジスタが設けられ
    、上記センサ列の他方の側にドレインゲート及びドレイ
    ン領域からなる電子シャッタ手段が設けられたＣＣＤ固
    体撮像素子を有し、所定のリファレンス信号と上記ＣＣ
    Ｄ固体撮像素子からの撮像信号の各出力レベルを比較す
    る出力レベル比較部と、該出力レベル比較部からの比較
    結果に基いて所定期間におけるシャッタパルスの出力タ
    イミングを作成し、その作成された出力タイミングにて
    シャッタパルスを上記ＣＣＤ固体撮像素子の電子シャッ
    タ手段に供給するシャッタタイミング作成部を有するこ
    とを特徴とするＣＣＤ固体撮像装置。
JP12783291A 1991-05-30 1991-05-30 固体撮像装置及び固体撮像素子の駆動方法 Expired - Lifetime JP3257802B2 (ja)

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