JP2002232788A - 固体撮像装置の駆動方法及びそれを用いたカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固体撮像装置の駆動方法において、１水平走
査期間以下の電荷蓄積時間制御を実現し、１０万分の１
秒など超高速な電子シャッタを実現する。 【解決手段】 複数の画素が２次元行列配置されてなる
撮像部１０と、各々前記撮像部の各行又は各列に対して
設けられたレジスタを含む複数のレジスタが直列接続さ
れてなり、供給された駆動用信号をクロック毎に順次伝
達するシフトレジスタ１１と、各々前記撮像部の各行又
は各列に対して設けられた行数又は列数と同数の選択回
路からなり、前記シフトレジスタを構成するレジスタの
出力に応じて選択した行又は列の画素に対し、読み出し
動作又はリセット動作を実行する駆動部１２とを備えた
固体撮像装置の駆動方法において、前記シフトレジスタ
１１のクロックＣＬＫが１クロック期間供給される間に
複数回リセットの動作を実行するように電子シャッタ用
リセットパルスＣＲＳを生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置の駆
動方法及びそれを用いたカメラに関し、特に固体撮像装
置の電子シャッタ機能を実現するための駆動技術に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像装置の電子シャッタ機能とは、
撮像部の電荷蓄積時間をその駆動によって調整し、物理
的な絞り（アイリス）機能に代わって、電子的に露光時
間を制御するものである。具体的には、各画素に蓄積さ
れた信号電荷を、画素信号読み出しとは異なる所定のタ
イミングで排出（リセット）することによって、電子シ
ャッタ機能は実現される。

【０００３】従来の固体撮像装置の１つが特開平１１−
２２０６６３号公報に開示されている。これは、複数の
画素が２次元行列配置されてなる撮像部と、各々前記撮
像部の各行に対して設けられたレジスタを含む複数のレ
ジスタが直列接続されてなり、供給された駆動用信号を
クロック毎に順次伝達するシフトレジスタと、各々前記
撮像部の各行に対して設けられた行数と同数の選択回路
からなり、前記シフトレジスタを構成するレジスタの出
力に応じて選択した行の画素に対し、読み出し動作又は
リセット動作を実行する駆動部とを備えた固体撮像装置
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
固体撮像装置では選択回路のクロックが１水平走査期間
毎に出力されるため、電子シャッタの蓄積時間が１水平
走査期間毎にしか制御できないという課題があった。

【０００５】例えばテレビジョンシステムのＮＴＳＣの
場合、１水平走査期間が約１万６千分の１秒となる。電
子シャッタの主な用途である電子絞り機能においては、
蓄積時間の約５０分の１刻みで制御すると違和感のない
制御が行える。８百分の１秒以下の蓄積時間を制御する
場合、１万６千分の１秒毎では約２０分の１刻みとな
り、制御幅が大きくなってしまう。また、高速電子シャ
ッタの最高速も１万６千分の１秒が最大となる。

【０００６】行選択と列選択のシフトレジスタの駆動部
制御構成を同じにすることで上記課題は解決可能だが、
列選択のシフトレジスタが１０ＭＨｚ以上の高速に動作
する場合が多く設計マージンが少ない。また、回路規模
が大きくなり、行・列選択の両シフトレジスタの入力パ
ルス制御が複雑になるといった問題がある。

【０００７】本発明の目的は、電子シャッタモードにお
ける１水平走査期間以下の細かな電荷蓄積時間制御を実
現することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み、本発明
は、固体撮像装置の駆動方法において、リセット信号を
１水平走査期間内に映像期間中を含め複数回印加するこ
とによって、１水平走査期間以下の細かな電荷蓄積時間
制御を実現し、以て１０万分の１秒など超高速な電子シ
ャッタをも実現可能とするものである。

【０００９】具体的に説明すると、請求項１の発明が講
じた解決手段は、複数の画素が２次元行列配置されてな
る撮像部と、各々前記撮像部の各行又は各列に対して設
けられたレジスタを含む複数のレジスタが直列接続され
てなり、供給された駆動用信号をクロック毎に順次伝達
するシフトレジスタと、各々前記撮像部の各行又は各列
に対して設けられた行数又は列数と同数の選択回路から
なり、前記シフトレジスタを構成するレジスタの出力に
応じて選択した行又は列の画素に対し、読み出し動作又
はリセット動作を実行する駆動部とを備えた固体撮像装
置の駆動方法において、前記シフトレジスタのクロック
が１クロック期間供給される間に、複数回リセットの動
作を実行することとしたものである。

【００１０】また、請求項２の発明が講じた解決手段
は、複数の画素が２次元行列配置されてなる撮像部と、
各々前記撮像部の各行又は各列に対して設けられたレジ
スタを含む複数のレジスタが直列接続されてなり、供給
された駆動用信号をクロック毎に順次伝達するシフトレ
ジスタと、各々前記撮像部の各行又は各列に対して設け
られた行数又は列数と同数の選択回路からなり、前記シ
フトレジスタを構成するレジスタの出力に応じて選択し
た行又は列の画素に対し読み出し動作を実行する駆動部
と、各々前記撮像部の各行又は各列に対して設けられた
行数又は列数と同数の選択回路からなり、前記シフトレ
ジスタを構成するレジスタの出力に応じて選択した行又
は列の画素に対しリセット動作を実行する駆動部とを備
えた固体撮像装置の駆動方法において、前記シフトレジ
スタのクロックが１クロック期間供給される間に、複数
回リセットの動作を実行することとしたものである。

【００１１】また、請求項３の発明が講じた解決手段
は、複数の画素が２次元行列配置されてなる撮像部と、
各々前記撮像部の各行又は各列に対して設けられたレジ
スタを含む複数のレジスタが直列接続されてなり、供給
された駆動用信号をクロック毎に順次伝達するシフトレ
ジスタと、各々前記撮像部の各行又は各列に対して設け
られた行数又は列数と同数の選択回路からなり、前記シ
フトレジスタを構成するレジスタの出力に応じて選択し
た行又は列の画素に対し、読み出し動作又はリセット動
作を実行する駆動部とを備え、かつ、前記列のシフトレ
ジスタのクロックに従って前記画素毎の信号が出力され
る固体撮像装置の駆動方法において、前記行のシフトレ
ジスタのクロックが１クロック期間供給される間に、複
数回リセットの動作を実行することとしたものである。

【００１２】上記請求項１〜３の発明によれば、リセッ
ト信号を１水平走査期間内に複数回印加することによっ
て、１水平走査期間以下の電荷蓄積時間制御を実現し、
１０万分の１秒など超高速な電子シャッタを実現するこ
とができる。ただし、映像期間中に固体撮像装置内のカ
ウンタで計数し、複数回リセット信号を出力させた場
合、カウントダウンノイズやパルスの論理変化などによ
る固定パターンノイズが発生し、映像に悪影響を及ぼす
おそれがある。

【００１３】そこで、請求項４の発明に係るカメラで
は、上記請求項３の発明に係る固体撮像装置の駆動方法
を用いることとし、かつ、前記複数回リセット動作のタ
イミング情報に従い、前記画素毎の出力を信号処理回路
で補正するように構成した。

【００１４】また、請求項５の発明が講じた解決手段
は、複数の画素が２次元行列配置されてなる撮像部と、
各々前記撮像部の各行又は各列に対して設けられたレジ
スタを含む複数のレジスタが直列接続されてなり、供給
された駆動用信号をクロック毎に順次伝達するシフトレ
ジスタと、各々前記撮像部の各行又は各列に対して設け
られた行数又は列数と同数の選択回路からなり、前記シ
フトレジスタを構成するレジスタの出力に応じて選択し
た行又は列の画素に対し、読み出し動作又はリセット動
作を実行する駆動部とを備え、かつ、前記列のシフトレ
ジスタのクロックに従って前記画素毎の信号が出力され
る固体撮像装置の駆動方法において、前記行のシフトレ
ジスタのクロックが１クロック期間供給される間に、前
記行のシフトレジスタに供給される駆動用信号の論理変
化位置に従い複数回リセットの動作を実行することとし
たものである。このため、従来使用している駆動用信号
を用いてリセットパルス列を生成でき、信号線の数を増
やさずに上記課題を解決することができる。

【００１５】請求項６の発明では、上記請求項５の発明
に係る固体撮像装置の駆動方法において、前記行のシフ
トレジスタに供給される駆動用信号の論理変化位置をグ
レイコードカウンタを利用して検知し、前記グレイコー
ドカウンタの出力を使用して前記複数回リセットの動作
を実行することとした。クロック変化数が均一なグレイ
コードカウンタの採用により、ノイズの発生を抑制でき
る。

【００１６】請求項７の発明に係るカメラでは、上記請
求項５又は６の発明に係る固体撮像装置の駆動方法を用
いることとし、かつ、前記複数回リセット動作のタイミ
ング情報に従い、前記画素毎の出力を信号処理回路で補
正するように構成した。

【００１７】また、請求項８の発明が講じた解決手段
は、複数の画素が２次元行列配置されてなる撮像部と、
各々前記撮像部の各行又は各列に対して設けられたレジ
スタを含む複数のレジスタが直列接続されてなり、供給
された駆動用信号をクロック毎に順次伝達するシフトレ
ジスタと、各々前記撮像部の各行又は各列に対して設け
られた行数又は列数と同数の選択回路からなり、前記シ
フトレジスタを構成するレジスタの出力に応じて選択し
た行又は列の画素に対し、読み出し動作又はリセット動
作を実行する駆動部とを備え、かつ、前記列のシフトレ
ジスタのクロックに従って前記画素毎の信号が出力され
る固体撮像装置の駆動方法において、前記固体撮像装置
外部より入力されるシリアルデータに従い、前記行のシ
フトレジスタのクロックが１クロック期間供給される間
に、複数回リセットの動作を実行することとしたもので
ある。このため、信号線の数は増えるものの、リセット
パルス列の生成の際のノイズ発生を防止しつつ上記課題
を解決することができる。

【００１８】請求項９の発明では、上記請求項８の発明
に係る固体撮像装置の駆動方法において、前記固体撮像
装置外部より入力した前記シリアルデータと、グレイコ
ードカウンタの出力との比較結果に従い、前記複数回リ
セットの動作を実行することとした。

【００１９】請求項１０の発明では、上記請求項８又は
９の発明に係る固体撮像装置の駆動方法において、前記
撮像部の信号が出力されない間に、前記固体撮像装置外
部より前記シリアルデータを入力することとした。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００２１】図１は本発明の一実施形態に係る固体撮像
装置の概略構成を示すブロック図である。図１におい
て、１０は複数の画素１が２次元行列配置（図１では３
行３列に配置）されてなる撮像部、１１は複数（図１で
は５個）のレジスタ（Ｒ）１１ａ〜１１ｅが直列接続さ
れてなり、制御部３１から供給された駆動用信号ＳＤを
順次伝達するシフトレジスタとしての行選択用シフトレ
ジスタ、１２は各々撮像部１０の各行に対して設けられ
た選択回路１２ａ〜１２ｃからなり、行選択用シフトレ
ジスタ１１の出力に応じて選択した行の画素１に対し、
読み出し動作又はリセット動作を行う駆動部としての選
択行駆動部である。

【００２２】また２１は撮像部１０における列選択のた
めの列選択シフトレジスタ、２２は撮像部１０と列選択
シフトレジスタ２１との間に設けられ、選択された画素
１に蓄積された信号電荷による電位を画素信号として読
み出す選択列駆動部である。列選択シフトレジスタ２１
及び選択列駆動部２２は従来と同様の構成からなり、本
発明の構成に大きな影響を与えないので、本実施形態で
は詳細な説明を省略する。

【００２３】行選択用シフトレジスタ１１において、第
２段〜第４段のレジスタ１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、撮
像部１０の各行にそれぞれ対応している。各選択回路１
２ａ，１２ｂ，１２ｃは、対応する行の画素１に対し、
シフトレジスタ１１を構成するレジスタ１１ａ〜１１ｅ
のうち当該行に対して設けられた１つのレジスタから駆
動用信号ＳＤが出力されたとき、シフトレジスタ１１に
おいて前記レジスタ１１ａ〜１１ｅのうち１つのレジス
タの前段及び後段に位置するレジスタの出力に従って、
読み出し又はリセットのいずれかの動作を選択実行す
る。例えば、撮像部１０の第１行に対して設けられた選
択回路１２ａは、第１行に対して設けられた第２段レジ
スタ１１ｂから駆動用信号ＳＤが出力されたとき、第１
段及び第３段レジスタ１１ａ，１１ｃの出力に従って、
第１行の画素１に対して読み出し又はリセットのいずれ
かの動作を選択実行する。

【００２４】図２は画素１の回路構成の一例を示す図で
あり、光電素子と検出部とを別に設けたＭＯＳ型アクテ
ィブ方式の画素の回路構成を示す図である。図２に示す
ように、光電素子３は転送ゲート４を介して検出部５に
接続されており、検出部５は２個のトランジスタ６ａ，
６ｂからなる選択部６を介して信号出力線８と接続され
ている。また検出部５はリセットゲート７を介して電源
ＶＤＤに接続されている。

【００２５】図３はシフトレジスタ１１及び選択行駆動
部１２の具体的な構成の一例を示す回路図である。図３
に示すように、各選択回路１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、
１個の３入力ＮＯＲゲート１３と、３個の２入力ＮＡＮ
Ｄゲート１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び４個のインバータ
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄとによってそれぞれ構
成されている。なお、ＳＩＮはスタートパルス信号、Ｃ
ＬＫはクロックであり、ともに制御部３１から供給され
る。制御部３１はスタートパルス信号ＳＩＮをクロック
ＣＬＫの立ち上り時に“Ｈ”にすることによって、論理
レベル“Ｈ”を駆動用信号ＳＤとしてシフトレジスタ１
１に供給する。

【００２６】各選択回路１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、対
応する行の画素１に対し、選択信号ＳＬｉ、転送信号Ｔ
Ｒｉ及びリセット信号ＲＳｉ（ｉは行番号を表す、本実
施形態ではｉ＝１〜３）を出力して、読み出し動作とリ
セット動作とを実行する。読み出し動作時には、各選択
回路１２ａ〜１２ｃは選択信号ＳＬｉ及び転送信号ＴＲ
ｉを“Ｈ”にする。転送信号ＴＲｉが“Ｈ”になると、
画素１において光電素子３に蓄積された信号電荷は転送
ゲート４を経て検出部５に移動し、選択信号ＳＬｉが
“Ｈ”なので検出部５の電位が選択部６を介して信号出
力線８に出力される。その後リセット信号ＲＳｉを
“Ｈ”にして検出部５に蓄積された信号電荷を除去す
る。一方、リセット動作時には、選択信号ＳＬｉを
“Ｌ”にしたままリセット信号ＲＳｉを“Ｈ”にして、
検出部５に蓄積された信号電荷を除去する。

【００２７】図３に示す各選択回路１２ａ，１２ｂ，１
２ｃの回路構成及び動作を、撮像部１０の第２行に対し
て設けられた選択回路１２ｂを例にとって説明する。

【００２８】選択回路１２ｂにおいて、３入力ＮＯＲゲ
ート１３は、インバータ１５ｄによって反転された第３
段レジスタ１１ｃの出力ＳＧ２と、第２段及び第４段レ
ジスタ１１ｂ，１１ｄの出力ＳＧ１，ＳＧ３とを入力と
する。すなわち、３入力ＮＯＲゲート１３の出力は、撮
像部１０の第２行に対して設けられた第３段レジスタ１
１ｃの出力ＳＧ２が“Ｈ”であり（すなわち第３段レジ
スタ１１ｃから駆動用信号ＳＤが出力され）、かつ、シ
フトレジスタ１１において第３段レジスタ１１ｃの前段
及び後段に位置する第２段及び第４段レジスタ１１ｂ，
１１ｄの出力ＳＧ１，ＳＧ３がともに“Ｌ”のとき（す
なわち第２段及び第４段レジスタ１１ｂ，１１ｄから駆
動用信号ＳＤが出力されないとき）、“Ｈ”になり、こ
れ以外のときは“Ｌ”になる。

【００２９】２入力ＮＡＮＤゲート１４ａは３入力ＮＯ
Ｒゲート１３の出力と選択同期信号ＣＳＬとを入力と
し、その出力はインバータ１５ａを介して選択信号ＳＬ
２として出力される。このため、３入力ＮＯＲゲート１
３の出力が“Ｈ”のとき、すなわち第３段レジスタ１１
ｃの出力ＳＧ２が“Ｈ”であり、かつ、第２段及び第４
段レジスタ１１ｂ，１１ｄの出力ＳＧ１及びＳＧ３がと
もに“Ｌ”のとき、選択同期信号ＣＳＬに同期して、選
択信号ＳＬ２は“Ｈ”になる。

【００３０】一方、２入力ＮＡＮＤゲート１４ｂは第３
段レジスタ１１ｃの出力ＳＧ２と転送同期信号ＣＴＲと
を入力とし、その出力はインバータ１５ｂを介して転送
信号ＴＲ２として出力される。また２入力ＮＡＮＤゲー
ト１４ｃは第３段レジスタ１１ｃの出力ＳＧ２とリセッ
ト同期信号ＣＲＳとを入力とし、その出力はインバータ
１５ｃを介してリセット信号ＲＳ２として出力される。
このため転送信号ＴＲ２は、第３段レジスタ１１ｃの出
力ＳＧ２が“Ｈ”のとき、転送同期信号ＣＴＲに同期し
て“Ｈ”になり、リセット信号ＲＳ２もまた、第３段レ
ジスタ１１ｃの出力ＳＧ２が“Ｈ”のとき、リセット同
期信号ＣＲＳに同期して“Ｈ”になる。

【００３１】選択回路１２ａ，１２ｃも、選択回路１２
ｂと同様に動作する。すなわち、第１行に対応する選択
回路１２ａは、第１行に対して設けられた第２段レジス
タ１１ｂの出力ＳＧ１が“Ｈ”であり、かつ、シフトレ
ジスタ１１において第２段レジスタ１１ｂの前段及び後
段に位置する第１段及び第３段レジスタ１１ａ，１１ｃ
の出力ＳＧＳ，ＳＧ２がともに“Ｌ”のとき、選択同期
信号ＣＳＬに同期して、選択信号ＳＬ１を“Ｈ”にし、
また第２段レジスタ１１ｂの出力ＳＧ１が“Ｈ”のと
き、転送信号ＴＲ１を転送同期信号ＣＴＲに同期して
“Ｈ”にするとともに、リセット信号ＲＳ１をリセット
同期信号ＣＲＳに同期して“Ｈ”にする。

【００３２】同様に、第３行に対応する選択回路１２ｃ
は、第３行に対して設けられた第４段レジスタ１１ｄの
出力ＳＧ３が“Ｈ”であり、かつ、シフトレジスタ１１
において第４段レジスタ１１ｄの前段及び後段に位置す
る第３段及び第５段レジスタ１１ｃ，１１ｅの出力ＳＧ
２，ＳＧＥがともに“Ｌ”のとき、選択同期信号ＣＳＬ
に同期して、選択信号ＳＬ３を“Ｈ”にし、また、第４
段レジスタ１１ｄの出力ＳＧ３が“Ｈ”のとき、転送信
号ＴＲ３を転送同期信号ＣＴＲに同期して“Ｈ”にする
とともに、リセット信号ＲＳ３をリセット同期信号ＣＲ
Ｓに同期して“Ｈ”にする。

【００３３】図４は、図３に示すシフトレジスタ１１及
び選択行駆動部１２の、画素信号読み出しを行う通常モ
ードにおける動作を示すタイミングチャートである。

【００３４】図４に示す通常モードにおいては、制御部
３１は、シフトレジスタ１１に駆動用信号ＳＤすなわち
信号“Ｈ”が１クロック期間のみ入力されるよう、スタ
ートパルス信号ＳＩＮを設定する。シフトレジスタ１１
はクロックＣＬＫに同期して信号“Ｈ”を順次伝達し、
これにより、各レジスタ１１ａ〜１１ｅの出力ＳＧＳ，
ＳＧ１，ＳＧ２，ＳＧ３，ＳＧＥは順に立ち上り、それ
ぞれ１クロック期間の間“Ｈ”になる。

【００３５】この場合（ａ１）に示すように、第２段レ
ジスタ１１ｂの出力ＳＧ１が“Ｈ”のとき、その前段及
び後段の第１段及び第３段レジスタ１１ａ，１１ｂの出
力ＳＧＳ，ＳＧ２はともに“Ｌ”であるので、選択信号
ＳＬ１は選択同期信号ＣＳＬのタイミングで“Ｈ”にな
る。これとともに転送信号ＴＲ１も転送同期信号ＣＴＲ
のタイミングで“Ｈ”になる。選択信号ＳＬ１及び転送
信号ＴＲ１がともに“Ｈ”になることによって、第１行
の画素１に対し、読み出し動作が実行される。その後、
リセット信号ＲＳ１がリセット同期信号ＣＲＳのタイミ
ングで“Ｈ”になり、第１行の画素１から信号電荷が除
去される。

【００３６】同様に（ａ２）に示すように、第３段レジ
スタ１１ｃの出力ＳＧ２が“Ｈ”のとき、その前段及び
後段の第２段及び第４段レジスタ１１ｂ，１１ｄの出力
ＳＧ１，ＳＧ３はともに“Ｌ”であるので、選択信号Ｓ
Ｌ２は選択同期信号ＣＳＬのタイミングで“Ｈ”にな
り、転送信号ＴＲ２も転送同期信号ＣＴＲのタイミング
で“Ｈ”になる。また（ａ３）に示すように、第４段レ
ジスタ１１ｄの出力ＳＧ３が“Ｈ”のとき、その前段及
び後段の第３段及び第５段レジスタ１１ｃ，１１ｅの出
力ＳＧ２，ＳＧ４はともに“Ｌ”であるので、選択信号
ＳＬ３は選択同期信号ＣＳＬのタイミングで“Ｈ”にな
り、転送信号ＴＲ３も転送同期信号ＣＴＲのタイミング
で“Ｈ”になる。このような動作によって、撮像部１０
に対し、各行毎に読み出し動作が行われる。

【００３７】図５は、図３に示すシフトレジスタ１１及
び選択行駆動部１２の、電子シャッタモードにおける動
作を示すタイミングチャートである。また、図６は電子
シャッタ用リセットパルス（リセット同期信号）ＣＲＳ
を印加する部分の拡大図である。

【００３８】図５及び図６に示す電子シャッタモードに
おいては、制御部３１は、シフトレジスタ１１に駆動用
信号ＳＤすなわち信号“Ｈ”が２クロック期間連続して
入力されるよう、スタートパルス信号ＳＩＮを設定す
る。これにより、各レジスタ１１ａ〜１１ｅの出力ＳＧ
Ｓ，ＳＧ１，ＳＧ２，ＳＧ３，ＳＧＥは順に立ち上り、
それぞれ２クロック期間の間“Ｈ”になる。すなわち、
レジスタ１１ａ〜１１ｅのうち１つのレジスタの出力が
“Ｈ”のときは、その前段及び後段のレジスタのいずれ
かの出力が“Ｈ”になっている。

【００３９】この場合（ｂ１）に示すように、第２段レ
ジスタ１１ｂの出力ＳＧ１が“Ｈ”のとき、前半はその
前段の第１段レジスタ１１ａの出力ＳＧＳが“Ｈ”であ
り、後半はその後段の第３段レジスタ１１ｃの出力ＳＧ
２が“Ｈ”であるので、選択信号ＳＬ１は“Ｈ”になら
ず“Ｌ”のままである。一方、転送信号ＴＲ１及びリセ
ット信号ＲＳ１はともに“Ｈ”になる。また、この時、
リセット同期信号ＣＲＳには１水平走査期間に複数回の
パルスが印加されているためリセット信号ＲＳ１は合計
４回“Ｈ”になる。選択信号ＳＬ１が“Ｈ”にならず
“Ｌ”のままで転送信号ＴＲ１及びリセット信号ＲＳ１
が“Ｈ”になることによって、第１行の画素１に対し、
リセット動作が４回実行される。

【００４０】同様に（ｂ２）に示すように、第３段レジ
スタ１１ｃの出力ＳＧ２が“Ｈ”のとき、その前段及び
後段の第２段及び第４段レジスタ１１ｂ，１１ｄの出力
ＳＧ１，ＳＧ３のいずれかが“Ｈ”であるので、選択信
号ＳＬ２は“Ｈ”にならず“Ｌ”のままで、転送信号Ｔ
Ｒ２が２回“Ｈ”になり、リセット信号ＲＳ２が４回
“Ｈ”になる。また（ｂ３）に示すように、第４段レジ
スタ１１ｄの出力ＳＧ３が“Ｈ”のとき、その前段及び
後段の第３段及び第５段レジスタ１１ｃ，１１ｅの出力
ＳＧ２，ＳＧ４のいずれかが“Ｈ”であるので、選択信
号ＳＬ３は“Ｈ”にならず“Ｌ”のままで、転送信号Ｔ
Ｒ３が２回“Ｈ”になり、リセット信号ＲＳ２が４回
“Ｈ”になる。このような動作によって、撮像部１０に
対して、各行毎にリセットが４回行われ、各行一番最後
にリセットされた時間から蓄積時間が開始する。したが
って１水平走査期間よりも蓄積時間の短い制御が可能と
なり、また、高速な電子シャッタ機能も実現される。

【００４１】なお、信号読み出しとリセットが同じシフ
トレジスタを使って実施される構成について説明した
が、読み出し用とリセット（電子シャッタ）用がそれぞ
れ別のシフトレジスタになっていてもかまわない。

【００４２】ここで、図５及び図６中の電子シャッタリ
セットパルス（リセット同期信号）ＣＲＳの生成方法に
ついて説明する。

【００４３】図７は、１水平走査期間中の２個目のＣＲ
Ｓパルスの生成に、スタートパルス信号ＳＩＮの立ち下
がりエッジを用いる例を示している。図７によれば、カ
ウンタにより１６分の１水平走査期間の精度でスタート
パルス信号ＳＩＮの立ち下がり位置を検出する。そし
て、検出した立ち下がり位置を表すタイミングデータを
保持しておき、このデータをクロックＣＬＫの１サイク
ル毎に利用して、２個目のＣＲＳパルスを生成する。１
個目のＣＲＳパルスは、通常モードの場合のリセット同
期信号ＣＲＳを用いる。

【００４４】図８は、図７のＣＲＳパルス列生成方法を
実現するための制御部３１の構成例を示している。図８
において、４１は立ち下がりエッジ検出器、４２はカウ
ンタ、４３はデータ保持回路、４４はＯＲ回路である。
図８によれば、スタートパルス信号ＳＩＮの立ち下がり
位置を検出器４１及びカウンタ４２で検出し、１水平走
査期間中におけるタイミングデータをデータ保持回路４
３に保持して、毎水平走査期間に出力する。そして、Ｏ
Ｒ回路４４で保持データと通常ＣＲＳパルスとの論理和
をとり、その結果を表すＣＲＳパルス列を選択回路１２
に印加する。

【００４５】図９は、図７のＣＲＳパルス列生成方法を
実現するための制御部３１の他の構成例を示している。
図９の例では、カウントダウンノイズが均一となるグレ
イコードカウンタ４５を利用して予め１水平走査期間を
等分しておき、スタートパルス信号ＳＩＮの立ち下がり
位置を検出して、ＣＲＳパルス列を出力するようになっ
ている。制御部３１を撮像部１０と同一基板上に構成す
る場合は、図８の構成ではカウンタ４２のカウントダウ
ンノイズなどにより映像信号に縦筋などの影響を与える
可能性がある。ところが、図９の構成では、カウントダ
ウンノイズが均一なカウンタ（グレイコードカウンタ４
５に代えてリングカウンタなどでもよい。）を利用して
１水平走査期間分動作させ、図７のように１６分の１水
平走査期間毎にスタートパルス信号ＳＩＮの立ち下がり
エッジ検出を実施することで、この問題を回避できる。

【００４６】図１０は、スタートパルス信号ＳＩＮによ
り１水平走査期間以下の蓄積時間を制御するのではな
く、当該固体撮像装置の外部から入力されるシリアルデ
ータと１水平走査期間を等分するカウンタ出力との一致
に従って、１水平走査期間中の２個目のＣＲＳパルスを
生成する例を示している。

【００４７】図１１は、図１０のＣＲＳパルス列生成方
法を実現するための制御部３１の構成例を示している。
図１１において、５１はシリアルデータデコーダ、５２
はグレイコードカウンタ、５３はデータ保持回路、５４
はＯＲ回路である。データクロックＤＣＬＫに同期した
シリアルデータＤＡＴＡがシリアルデータデコーダ５１
に与えられるようになっている。図１１によれば、制御
部３１にシリアル通信の機能を設けて、１水平走査期間
以下の蓄積時間制御については、シリアルデータＤＡＴ
Ａのデコード値と１水平走査期間を計数するグレイコー
ドカウンタ５２の出力とを比較し、一致すればＣＲＳパ
ルスを水平走査期間中に出力することで実施する。これ
により、撮像部１０と制御部３１とを同一基板上に構成
する場合でも映像に影響を与えることはない。また、垂
直や水平の帰線消去期間内にシリアル通信を実施するこ
とで、映像への悪影響を回避できる。

【００４８】図１２は、本発明の固体撮像装置を使用し
たカメラのブロック図である。図１２において、６１は
ＣＭＯＳセンサ、６２は前処理ＩＣ、６３は信号処理Ｉ
Ｃである。このカメラでは、縦筋状のキズが生じる可能
性のある映像中の位置をＣＲＳパルス列のタイミング情
報に従って特定し、ＣＭＯＳセンサ６１の出力を信号処
理ＩＣ６３内で補正する。補正方法には、暗時のデータ
をいったんキズデータとしてメモリなどに蓄積して、映
像信号からキズデータを差し引いたりするなどがある。
例えば図７〜図９の構成では、スタートパルス信号ＳＩ
Ｎの立ち下がり位置情報がＣＲＳパルス列のタイミング
情報として利用可能である。

【００４９】なお、本実施形態では、図２に示すような
ＭＯＳ型アクティブ方式の画素を前提として説明した
が、他の方式の画素に対しても、本発明は容易に適用可
能である。

【００５０】また、本実施形態では、１水平走査期間に
２回で、合計２水平走査期間に４回のリセットパルスを
印加する電子シャッタ方式について説明したが、１水平
走査期間に印加されるリセットパルスは、３回以上でも
かまわない。また、印加される期間は３水平走査期間以
上でもかまわない。

【００５１】また、本実施形態では、撮像部１０は、画
素１が３行３列に配置されてなるものとしたが、行数及
び列数が任意の撮像部に対しても、本発明は容易に適用
可能である。例えば、ｎ行（ｎは正の整数）の撮像部に
対しては、各行に対応するｎ個のレジスタを含む（ｎ＋
２）個のレジスタからなる行選択用シフトレジスタと、
各行に対応するｎ個の選択回路とを設け、各選択回路に
は、当該行に対応するレジスタの出力とその前段及び後
段に位置するレジスタの出力とを入力とすればよい。

【００５２】また、説明の中で正論理記述された論理演
算（論理和）が出てくるが、負論理で制御するなど同等
の機能を実現する論理回路であればかまわない。

【００５３】更に、本実施形態に係る固体撮像装置にお
いて、撮像部１０の行と列とを入れ替えて構成してもか
まわない。

【００５４】また、本実施形態では、選択回路は、読み
出し又はリセットのいずれかの動作を選択するために、
当該行に対応するレジスタ１１ａ〜１１ｅのうち１つの
レジスタの前段及び後段に位置するレジスタの出力を用
いるものとしたが、本発明はこれに限られるものではな
く、前記一のレジスタから所定段数離れたレジスタの出
力に従って、読み出し又はリセットのいずれかの動作を
選択するようにしてもかまわない。

【００５５】通常モードと電子シャッタモードとを入れ
替えて、通常モードにおいては、シフトレジスタに駆動
用信号が２クロック期間連続して供給され、電子シャッ
タモードにおいては、シフトレジスタに駆動用信号が１
クロック期間のみ供給されるように、制御してもかまわ
ない。この場合には、各選択回路の構成を変更する必要
があるが、例えば、ＮＯＲゲート１３の出力を反転すれ
ばよい。

【００５６】

【発明の効果】以上のように本発明によると、電子シャ
ッタモードにおいて１水平走査期間以下での蓄積時間制
御が可能となる。したがって、固体撮像装置において、
電子絞り機能で１水平走査期間以下の細かい蓄積時間制
御ができ、電子シャッタモードで１０万分の１秒など高
速電子シャッタを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る固体撮像装置の概略
構成を示すブロック図である。

【図２】図１中の画素の具体的な構成の一例を示す回路
図である。

【図３】図１中の行選択用シフトレジスタ及び選択行駆
動部の具体的な構成の一例を示す回路図である。

【図４】図３の回路の通常モードにおける動作を示すタ
イミングチャート図である。

【図５】図３の回路の電子シャッタモードにおける動作
を示すタイミングチャート図である。

【図６】図５の部分拡大図である。

【図７】図５及び図６中のＣＲＳパルス列の生成方法の
一例を示す図である。

【図８】図７のＣＲＳパルス列生成方法を実現するため
の制御部の構成例を示すブロック図である。

【図９】図７のＣＲＳパルス列生成方法を実現するため
の制御部の他の構成例を示すブロック図である。

【図１０】図５及び図６中のＣＲＳパルス列の生成方法
の他の例を示す図である。

【図１１】図１０のＣＲＳパルス列生成方法を実現する
ための制御部の構成例を示すブロック図である。

【図１２】本発明の固体撮像素子の駆動方法を利用した
カメラの構成図である。

【符号の説明】

１ 画素 １０ 撮像部 １１ 行選択用シフトレジスタ １１ａ〜１１ｅ レジスタ １２ 選択行駆動部 １２ａ〜１２ｃ 選択回路 １３ ３入力ＮＯＲゲート ３１ 制御部 ４１ 立ち下がりエッジ検出器 ４２ カウンタ ４３，５３ データ保持回路 ４４，５４ ＯＲ回路 ４５，５２ グレイコードカウンタ ５１ シリアルデータデコーダ ６１ 固体撮像装置（ＣＭＯＳセンサ） ６２ 前処理ＩＣ ６３ 信号処理ＩＣ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の画素が２次元行列配置されてなる
   撮像部と、 各々前記撮像部の各行又は各列に対して設けられたレジ
   スタを含む複数のレジスタが直列接続されてなり、供給
   された駆動用信号をクロック毎に順次伝達するシフトレ
   ジスタと、 各々前記撮像部の各行又は各列に対して設けられた行数
   又は列数と同数の選択回路からなり、前記シフトレジス
   タを構成するレジスタの出力に応じて選択した行又は列
   の画素に対し、読み出し動作又はリセット動作を実行す
   る駆動部とを備えた固体撮像装置の駆動方法であって、 前記シフトレジスタのクロックが１クロック期間供給さ
   れる間に、複数回リセットの動作を実行することを特徴
   とする固体撮像装置の駆動方法。
2. 【請求項２】 複数の画素が２次元行列配置されてなる
   撮像部と、 各々前記撮像部の各行又は各列に対して設けられたレジ
   スタを含む複数のレジスタが直列接続されてなり、供給
   された駆動用信号をクロック毎に順次伝達するシフトレ
   ジスタと、 各々前記撮像部の各行又は各列に対して設けられた行数
   又は列数と同数の選択回路からなり、前記シフトレジス
   タを構成するレジスタの出力に応じて選択した行又は列
   の画素に対し読み出し動作を実行する駆動部と、 各々前記撮像部の各行又は各列に対して設けられた行数
   又は列数と同数の選択回路からなり、前記シフトレジス
   タを構成するレジスタの出力に応じて選択した行又は列
   の画素に対しリセット動作を実行する駆動部とを備えた
   固体撮像装置の駆動方法であって、 前記シフトレジスタのクロックが１クロック期間供給さ
   れる間に、複数回リセットの動作を実行することを特徴
   とする固体撮像装置の駆動方法。
3. 【請求項３】 複数の画素が２次元行列配置されてなる
   撮像部と、 各々前記撮像部の各行又は各列に対して設けられたレジ
   スタを含む複数のレジスタが直列接続されてなり、供給
   された駆動用信号をクロック毎に順次伝達するシフトレ
   ジスタと、 各々前記撮像部の各行又は各列に対して設けられた行数
   又は列数と同数の選択回路からなり、前記シフトレジス
   タを構成するレジスタの出力に応じて選択した行又は列
   の画素に対し、読み出し動作又はリセット動作を実行す
   る駆動部とを備え、かつ、 前記列のシフトレジスタのクロックに従って前記画素毎
   の信号が出力される固体撮像装置の駆動方法であって、 前記行のシフトレジスタのクロックが１クロック期間供
   給される間に、複数回リセットの動作を実行することを
   特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の固体撮像装置の駆動方法
   を用いたカメラであって、 前記複数回リセット動作のタイミング情報に従い、前記
   画素毎の出力を信号処理回路で補正するように構成され
   たことを特徴とするカメラ。
5. 【請求項５】 複数の画素が２次元行列配置されてなる
   撮像部と、 各々前記撮像部の各行又は各列に対して設けられたレジ
   スタを含む複数のレジスタが直列接続されてなり、供給
   された駆動用信号をクロック毎に順次伝達するシフトレ
   ジスタと、 各々前記撮像部の各行又は各列に対して設けられた行数
   又は列数と同数の選択回路からなり、前記シフトレジス
   タを構成するレジスタの出力に応じて選択した行又は列
   の画素に対し、読み出し動作又はリセット動作を実行す
   る駆動部とを備え、かつ、 前記列のシフトレジスタのクロックに従って前記画素毎
   の信号が出力される固体撮像装置の駆動方法であって、 前記行のシフトレジスタのクロックが１クロック期間供
   給される間に、前記行のシフトレジスタに供給される駆
   動用信号の論理変化位置に従い複数回リセットの動作を
   実行することを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
6. 【請求項６】 請求項５記載の固体撮像装置の駆動方法
   において、 前記行のシフトレジスタに供給される駆動用信号の論理
   変化位置をグレイコードカウンタを利用して検知し、前
   記グレイコードカウンタの出力を使用して前記複数回リ
   セットの動作を実行することを特徴とする固体撮像装置
   の駆動方法。
7. 【請求項７】 請求項５又は６に記載の固体撮像装置の
   駆動方法を用いたカメラであって、 前記複数回リセット動作のタイミング情報に従い、前記
   画素毎の出力を信号処理回路で補正するように構成され
   たことを特徴とするカメラ。
8. 【請求項８】 複数の画素が２次元行列配置されてなる
   撮像部と、 各々前記撮像部の各行又は各列に対して設けられたレジ
   スタを含む複数のレジスタが直列接続されてなり、供給
   された駆動用信号をクロック毎に順次伝達するシフトレ
   ジスタと、 各々前記撮像部の各行又は各列に対して設けられた行数
   又は列数と同数の選択回路からなり、前記シフトレジス
   タを構成するレジスタの出力に応じて選択した行又は列
   の画素に対し、読み出し動作又はリセット動作を実行す
   る駆動部とを備え、かつ、 前記列のシフトレジスタのクロックに従って前記画素毎
   の信号が出力される固体撮像装置の駆動方法であって、 前記固体撮像装置外部より入力されるシリアルデータに
   従い、前記行のシフトレジスタのクロックが１クロック
   期間供給される間に、複数回リセットの動作を実行する
   ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
9. 【請求項９】 請求項８記載の固体撮像装置の駆動方法
   において、 前記固体撮像装置外部より入力した前記シリアルデータ
   と、グレイコードカウンタの出力との比較結果に従い、
   前記複数回リセットの動作を実行することを特徴とする
   固体撮像装置の駆動方法。
10. 【請求項１０】 請求項８又は９に記載の固体撮像装置
    の駆動方法において、 前記撮像部の信号が出力されない間に、前記固体撮像装
    置外部より前記シリアルデータを入力することを特徴と
    する固体撮像装置の駆動方法。