JP2002281397A - 撮像装置 - Google Patents
撮像装置Info
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- JP2002281397A JP2002281397A JP2001075913A JP2001075913A JP2002281397A JP 2002281397 A JP2002281397 A JP 2002281397A JP 2001075913 A JP2001075913 A JP 2001075913A JP 2001075913 A JP2001075913 A JP 2001075913A JP 2002281397 A JP2002281397 A JP 2002281397A
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- clamp circuit
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 撮像素子の転送路で発生した固定パターンノ
イズによる悪影響を受けることなく電源投入時のクラン
プ回路が安定するまでの時間を早めることが可能な撮像
装置を提供すること。 【解決手段】 受けた被写体からの反射光を信号電荷に
変換する二次元配列された光電変換部２と、前記光電変
換部に蓄積された電荷の読み出しを行う読出部６と、前
記読出部を介して前記光電変換部に蓄積された電荷を転
送する転送路（３、４）とを有する撮像素子１０と、前
記撮像素子の出力信号のダークレベルを所定の基準電圧
に収束させるためのアクティブ状態と、一定電圧に保持
する非アクティブ状態に切換可能なクランプ回路４１
と、前記撮像素子の前記ゲートを閉じた状態で前記転送
路の電荷を転送しながら前記クランプ回路をアクティブ
状態に保持する制御回路３０とを備えた。
イズによる悪影響を受けることなく電源投入時のクラン
プ回路が安定するまでの時間を早めることが可能な撮像
装置を提供すること。 【解決手段】 受けた被写体からの反射光を信号電荷に
変換する二次元配列された光電変換部２と、前記光電変
換部に蓄積された電荷の読み出しを行う読出部６と、前
記読出部を介して前記光電変換部に蓄積された電荷を転
送する転送路（３、４）とを有する撮像素子１０と、前
記撮像素子の出力信号のダークレベルを所定の基準電圧
に収束させるためのアクティブ状態と、一定電圧に保持
する非アクティブ状態に切換可能なクランプ回路４１
と、前記撮像素子の前記ゲートを閉じた状態で前記転送
路の電荷を転送しながら前記クランプ回路をアクティブ
状態に保持する制御回路３０とを備えた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＣＣＤなどの撮像素
子を用いた撮像装置に関する。
子を用いた撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】撮像素子の光信号に依存する信号電荷を
除去したダークレベルは、生産ロットや環境温度等によ
りばらつくため、このダークレベルを何らかの方法で除
去する必要がある。このダークレベルを補償する回路と
して一般にクランプ回路が用いられる。このクランプ回
路は撮像素子の出力信号のダークレベルを所定の基準電
圧に収束させるための回路であり、ダークレベルを基準
電圧に収束させた後に、この基準電圧を基準に撮像素子
の出力信号のＡ／Ｄ変換を行うことにより、撮像素子の
出力からダーク信号のレベルを除去した有効な信号成分
のみがデジタル信号として得られることになる。このダ
ークレベルは、撮像素子の光電変換領域以外に一部遮光
領域（以下「ＯＢ（オプチカルブラック）部」という）
を設けるのが一般的である。
除去したダークレベルは、生産ロットや環境温度等によ
りばらつくため、このダークレベルを何らかの方法で除
去する必要がある。このダークレベルを補償する回路と
して一般にクランプ回路が用いられる。このクランプ回
路は撮像素子の出力信号のダークレベルを所定の基準電
圧に収束させるための回路であり、ダークレベルを基準
電圧に収束させた後に、この基準電圧を基準に撮像素子
の出力信号のＡ／Ｄ変換を行うことにより、撮像素子の
出力からダーク信号のレベルを除去した有効な信号成分
のみがデジタル信号として得られることになる。このダ
ークレベルは、撮像素子の光電変換領域以外に一部遮光
領域（以下「ＯＢ（オプチカルブラック）部」という）
を設けるのが一般的である。
【０００３】しかしながら、ＯＢ部だけの信号を用いた
クランプ回路は、ＯＢ領域が狭いため電源投入直後等に
おいて回路が安定し適正レベルにクランプするまでには
相当の時間がかかるため、特に即応性が要求される電子
スチルカメラにおいては問題になっていた。
クランプ回路は、ＯＢ領域が狭いため電源投入直後等に
おいて回路が安定し適正レベルにクランプするまでには
相当の時間がかかるため、特に即応性が要求される電子
スチルカメラにおいては問題になっていた。
【０００４】特開平１０−１６４４４０号公報に記載の
固体撮像装置は、上述のような問題点を解決するため
に、入射光を受光し光電変換によって生じた電荷を蓄積
する受光部と、この受光部の電荷を第１の方向に順次転
送する第１転送路と、この第１転送路によって転送され
てきた電荷を第２の方向に順次転送する第２転送路と、
この第２転送路によって転送された電荷を出力する出力
部とを備えた固体撮像装置であって、第１転送路の駆動
を所定の期間停止させる制御を行う転送路駆動制御手段
と、第１転送路の駆動停止期間中に、出力部からの出力
信号をクランプするクランプ手段とを備えている。転送
路駆動制御手段は、使用可能な有効画像信号を出力する
際よりも速い周波数で第１転送路を駆動して受光部の電
荷の掃き捨て動作を行った直後、または装置電源投入直
後に、第１転送路の駆動を所定の期間停止させるように
制御を行うよう構成されている。
固体撮像装置は、上述のような問題点を解決するため
に、入射光を受光し光電変換によって生じた電荷を蓄積
する受光部と、この受光部の電荷を第１の方向に順次転
送する第１転送路と、この第１転送路によって転送され
てきた電荷を第２の方向に順次転送する第２転送路と、
この第２転送路によって転送された電荷を出力する出力
部とを備えた固体撮像装置であって、第１転送路の駆動
を所定の期間停止させる制御を行う転送路駆動制御手段
と、第１転送路の駆動停止期間中に、出力部からの出力
信号をクランプするクランプ手段とを備えている。転送
路駆動制御手段は、使用可能な有効画像信号を出力する
際よりも速い周波数で第１転送路を駆動して受光部の電
荷の掃き捨て動作を行った直後、または装置電源投入直
後に、第１転送路の駆動を所定の期間停止させるように
制御を行うよう構成されている。
【０００５】この固体撮像装置では、受光部の電荷掃き
捨て動作期間または装置電源投入の直後に、第１転送路
の駆動が所定の期間だけ停止されると共に、この第１転
送路の駆動停止期間中において、出力部からの出力信号
に対してクランプ動作が行われ、第１転送路の駆動停止
期間中における出力部からの信号は光学的黒の画素の信
号と同等であることから、この駆動停止期間中に十分な
長さのクランプ期間を設けることが可能であり、画像信
号の適正レベルへのクランプを短時間で十分に行うこと
ができるとされている。
捨て動作期間または装置電源投入の直後に、第１転送路
の駆動が所定の期間だけ停止されると共に、この第１転
送路の駆動停止期間中において、出力部からの出力信号
に対してクランプ動作が行われ、第１転送路の駆動停止
期間中における出力部からの信号は光学的黒の画素の信
号と同等であることから、この駆動停止期間中に十分な
長さのクランプ期間を設けることが可能であり、画像信
号の適正レベルへのクランプを短時間で十分に行うこと
ができるとされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の特開平１０−１
６４４４０号公報においては、垂直転送路における垂直
転送停止期間に撮像素子の出力信号のクランプを行って
おり、クランプ動作時間は短くなっている。しかし、ク
ランプ回路が安定するまでには画素数の増加に伴って時
間が長くなり、例えば１フレーム期間以上の長時間に及
ぶことが多くなることが知られており、このような長時
間にわたって垂直転送停止を行うと、垂直転送している
間に垂直転送路で固定化された欠陥画素のノイズが、垂
直転送停止後の画像信号にノイズとして現れるという問
題があった。また、垂直転送している間に、次のフレー
ムの電荷転送が開始されると、二重露光となり停止直後
の画像に悪影響を与えるという問題があった。
６４４４０号公報においては、垂直転送路における垂直
転送停止期間に撮像素子の出力信号のクランプを行って
おり、クランプ動作時間は短くなっている。しかし、ク
ランプ回路が安定するまでには画素数の増加に伴って時
間が長くなり、例えば１フレーム期間以上の長時間に及
ぶことが多くなることが知られており、このような長時
間にわたって垂直転送停止を行うと、垂直転送している
間に垂直転送路で固定化された欠陥画素のノイズが、垂
直転送停止後の画像信号にノイズとして現れるという問
題があった。また、垂直転送している間に、次のフレー
ムの電荷転送が開始されると、二重露光となり停止直後
の画像に悪影響を与えるという問題があった。
【０００７】クランプ回路をＯＢ部だけのアクティブ状
態に切り換えた直後も、クランプ回路がアクティブ状態
にあるときに撮像素子の転送路で発生した固定パターン
ノイズによる悪影響を受けることなく電源投入時のクラ
ンプ回路が安定するまでの時間を早めることが可能な撮
像装置を提供することを目的とする。
態に切り換えた直後も、クランプ回路がアクティブ状態
にあるときに撮像素子の転送路で発生した固定パターン
ノイズによる悪影響を受けることなく電源投入時のクラ
ンプ回路が安定するまでの時間を早めることが可能な撮
像装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために次のような手段を講じた。
解決するために次のような手段を講じた。
【０００９】撮像素子の信号電荷の転送を、クランプ回
路の出力が安定するまでの一定期間禁止することによ
り、クランプ回路が安定するまでの時間を高速化する。
路の出力が安定するまでの一定期間禁止することによ
り、クランプ回路が安定するまでの時間を高速化する。
【００１０】本発明の電子カメラは、受けた被写体から
の反射光を信号電荷に変換する二次元配列された光電変
換部と、前記光電変換部に蓄積された電荷の読み出しを
行う読出部と、前記読出部を介して前記光電変換部に蓄
積された電荷を転送する転送路とを有する撮像素子と、
前記撮像素子の出力信号のダークレベルを所定の基準電
圧に収束させるためのアクティブ状態と、一定電圧に保
持する非アクティブ状態に切換可能なクランプ回路と、
前記撮像素子の前記ゲートを閉じた状態で前記転送路の
電荷を転送しながら前記クランプ回路をアクティブ状態
に保持する制御回路とを備えたことを特徴とする。
の反射光を信号電荷に変換する二次元配列された光電変
換部と、前記光電変換部に蓄積された電荷の読み出しを
行う読出部と、前記読出部を介して前記光電変換部に蓄
積された電荷を転送する転送路とを有する撮像素子と、
前記撮像素子の出力信号のダークレベルを所定の基準電
圧に収束させるためのアクティブ状態と、一定電圧に保
持する非アクティブ状態に切換可能なクランプ回路と、
前記撮像素子の前記ゲートを閉じた状態で前記転送路の
電荷を転送しながら前記クランプ回路をアクティブ状態
に保持する制御回路とを備えたことを特徴とする。
【００１１】本発明の他の電子カメラは、受けた被写体
の反射光を信号電荷に変換する二次元配列された光電変
換部と、前記光電変換部に蓄積された電荷をリセットす
るリセット手段と、前記光電変換部に蓄積された電荷を
読み出す読出部とを有する撮像素子と、前記撮像素子の
出力信号のダークレベルを所定の基準電圧に収束させる
ためのアクティブ状態と、一定電圧に保持する非アクテ
ィブ状態に切換可能なクランプ回路と、前記撮像素子の
前記リセット手段により前記光電変換部に蓄積された電
荷をリセットしながら又はリセット直後に、一定期間前
記クランプ回路をアクティブ状態に保持する制御回路と
を備えたことを特徴とする。
の反射光を信号電荷に変換する二次元配列された光電変
換部と、前記光電変換部に蓄積された電荷をリセットす
るリセット手段と、前記光電変換部に蓄積された電荷を
読み出す読出部とを有する撮像素子と、前記撮像素子の
出力信号のダークレベルを所定の基準電圧に収束させる
ためのアクティブ状態と、一定電圧に保持する非アクテ
ィブ状態に切換可能なクランプ回路と、前記撮像素子の
前記リセット手段により前記光電変換部に蓄積された電
荷をリセットしながら又はリセット直後に、一定期間前
記クランプ回路をアクティブ状態に保持する制御回路と
を備えたことを特徴とする。
【００１２】本発明の更に他の電子カメラは、受けた被
写体の反射光を信号電荷に変換する二次元配列された光
電変換部と、前記光電変換部の電荷蓄積時間を電気的に
制御する素子シャッタと、前記光電変換部に蓄積された
電荷を読み出す読出部とを有する撮像素子と、前記撮像
素子の出力信号のダークレベルを所定の基準電圧に収束
させるためのアクティブ状態と、一定電圧に保持する非
アクティブ状態に切換可能なクランプ回路と、電源投入
後前記撮像素子の前記素子シャッタを動作させながら又
は前記素子シャッタを動作させた直後、一定期間前記ク
ランプ回路をアクティブ状態に保持する制御回路とを備
えたことを特徴とする。
写体の反射光を信号電荷に変換する二次元配列された光
電変換部と、前記光電変換部の電荷蓄積時間を電気的に
制御する素子シャッタと、前記光電変換部に蓄積された
電荷を読み出す読出部とを有する撮像素子と、前記撮像
素子の出力信号のダークレベルを所定の基準電圧に収束
させるためのアクティブ状態と、一定電圧に保持する非
アクティブ状態に切換可能なクランプ回路と、電源投入
後前記撮像素子の前記素子シャッタを動作させながら又
は前記素子シャッタを動作させた直後、一定期間前記ク
ランプ回路をアクティブ状態に保持する制御回路とを備
えたことを特徴とする。
【００１３】本発明の更に他の電子カメラは、受けた被
写体の反射光を信号電荷に変換する二次元配列された光
電変換部と、前記光電変換部に蓄積された電荷を垂直方
向に転送する垂直転送路と、前記垂直転送路の電荷を水
平方向に転送する水平転送路を有する撮像素子と、前記
撮像素子の出力信号のダークレベルを所定の基準電圧に
収束させるためのアクティブ状態と、一定電圧に保持す
る非アクティブ状態に切換可能なクランプ回路と、前記
垂直転送路の電荷を転送しながら前記クランプ回路をア
クティブ状態に保持する制御回路とを備えたことを特徴
とする。
写体の反射光を信号電荷に変換する二次元配列された光
電変換部と、前記光電変換部に蓄積された電荷を垂直方
向に転送する垂直転送路と、前記垂直転送路の電荷を水
平方向に転送する水平転送路を有する撮像素子と、前記
撮像素子の出力信号のダークレベルを所定の基準電圧に
収束させるためのアクティブ状態と、一定電圧に保持す
る非アクティブ状態に切換可能なクランプ回路と、前記
垂直転送路の電荷を転送しながら前記クランプ回路をア
クティブ状態に保持する制御回路とを備えたことを特徴
とする。
【００１４】本発明の更に他の電子カメラは、撮影レン
ズと、前記撮影レンズの結像位置に配置された撮像素子
と、前記撮像素子に入射する光線を遮光する遮光手段
と、前記撮像素子の出力信号のダークレベルを所定の基
準電圧に収束させるためのアクティブ状態と、一定電圧
に保持する非アクティブ状態に切換可能なクランプ回路
と、前記遮光手段により前記撮像素子に入射する光線を
遮光した状態で、電源投入後の一定期間、前記クランプ
回路をアクティブ状態に保持する制御回路とを備えたこ
とを特徴とする。
ズと、前記撮影レンズの結像位置に配置された撮像素子
と、前記撮像素子に入射する光線を遮光する遮光手段
と、前記撮像素子の出力信号のダークレベルを所定の基
準電圧に収束させるためのアクティブ状態と、一定電圧
に保持する非アクティブ状態に切換可能なクランプ回路
と、前記遮光手段により前記撮像素子に入射する光線を
遮光した状態で、電源投入後の一定期間、前記クランプ
回路をアクティブ状態に保持する制御回路とを備えたこ
とを特徴とする。
【００１５】なお、上記の各電子カメラの特徴は、単独
で電子カメラに適用しても良いし、適宜組み合わせて適
用しても良い。
で電子カメラに適用しても良いし、適宜組み合わせて適
用しても良い。
【００１６】
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形
態を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る固
体撮像装置の概略構成を示す図である。本装置は、図示
しない光電変換部やドライバなどからなる撮像素子１０
と、垂直同期信号ＶＤおよび水平同期信号ＨＤ等の同期
信号を発生する同期信号発生回路２０と、この同期信号
発生回路２０から出力される垂直同期信号ＶＤおよび水
平同期信号ＨＤに基づいて各種の撮像素子駆動用パルス
信号１１０を作成して撮像素子１０のドライバに供給す
るタイミング発生回路３０と、タイミング発生回路３０
から供給されるアナログ信号処理用パルス１２０に従っ
て撮像素子１０からの出力信号に対して所定のアナログ
信号処理を行うアナログ信号処理回路４０と、タイミン
グ発生回路３０から供給されるＡ／Ｄ変換パルス１３０
に従ってアナログ信号処理回路４０からのアナログ出力
信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５０と、
タイミング発生回路３０から供給されるディジタル信号
処理用パルス１４０に従ってＡ／Ｄ変換器５０から出力
されるディジタル信号に対して所定のディジタル信号処
理を行うディジタル信号処理回路６０とを備えている。
なお、アナログ信号処理回路４０はダークレベルを補償
するためのクランプ回路４１を有している。
態を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る固
体撮像装置の概略構成を示す図である。本装置は、図示
しない光電変換部やドライバなどからなる撮像素子１０
と、垂直同期信号ＶＤおよび水平同期信号ＨＤ等の同期
信号を発生する同期信号発生回路２０と、この同期信号
発生回路２０から出力される垂直同期信号ＶＤおよび水
平同期信号ＨＤに基づいて各種の撮像素子駆動用パルス
信号１１０を作成して撮像素子１０のドライバに供給す
るタイミング発生回路３０と、タイミング発生回路３０
から供給されるアナログ信号処理用パルス１２０に従っ
て撮像素子１０からの出力信号に対して所定のアナログ
信号処理を行うアナログ信号処理回路４０と、タイミン
グ発生回路３０から供給されるＡ／Ｄ変換パルス１３０
に従ってアナログ信号処理回路４０からのアナログ出力
信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５０と、
タイミング発生回路３０から供給されるディジタル信号
処理用パルス１４０に従ってＡ／Ｄ変換器５０から出力
されるディジタル信号に対して所定のディジタル信号処
理を行うディジタル信号処理回路６０とを備えている。
なお、アナログ信号処理回路４０はダークレベルを補償
するためのクランプ回路４１を有している。
【００１７】ここに、撮像素子駆動用パルス信号１１０
としては、垂直転送路の電荷転送のタイミング信号であ
る垂直転送信号（垂直転送路用駆動パルス）ＰＶ、水平
転送路の電荷転送のタイミング信号である水平転送信号
（水平転送路用駆動パルス）ＰＨ、撮像素子１０におけ
る読み出しタイミングを示すゲートパルスＰＳＧ、およ
び電子シャッタ機能において信号電荷掃き捨てを指示す
るための電荷掃き捨て信号ＰＳＵＢ（電子シャッタ信
号）等が含まれる。
としては、垂直転送路の電荷転送のタイミング信号であ
る垂直転送信号（垂直転送路用駆動パルス）ＰＶ、水平
転送路の電荷転送のタイミング信号である水平転送信号
（水平転送路用駆動パルス）ＰＨ、撮像素子１０におけ
る読み出しタイミングを示すゲートパルスＰＳＧ、およ
び電子シャッタ機能において信号電荷掃き捨てを指示す
るための電荷掃き捨て信号ＰＳＵＢ（電子シャッタ信
号）等が含まれる。
【００１８】なお、本実施の形態では、信号電荷の掃き
捨ては、水平同期信号ＨＤと同じ周期で図示しないＣＣ
Ｄイメージセンサの基板に印加される電荷掃き捨て基板
電圧クロックに基づき、使用可能な有効画像信号の出力
周波数と同じ周波数で行うようにしているが、本発明は
これに限定されることはなく、より速い周波数で電荷掃
き捨て動作を行うようにしてもよい。
捨ては、水平同期信号ＨＤと同じ周期で図示しないＣＣ
Ｄイメージセンサの基板に印加される電荷掃き捨て基板
電圧クロックに基づき、使用可能な有効画像信号の出力
周波数と同じ周波数で行うようにしているが、本発明は
これに限定されることはなく、より速い周波数で電荷掃
き捨て動作を行うようにしてもよい。
【００１９】タイミング発生回路３０は、図示しない
が、電荷掃き捨て信号ＰＳＵＢを発生する電荷掃き捨て
信号発生部と、センサゲートパルスＰＳＧを発生するセ
ンサゲートパルス発生部と、垂直転送信号ＰＶを発生す
る垂直転送信号発生部と、水平転送信号ＰＨを発生する
水平転送信号発生部と、タイミング発生回路３０の動作
制御を行う動作制御部とを備えている。これらの各部に
は、同期信号発生回路２０から出力される垂直同期信号
ＶＤおよび水平同期信号ＨＤが入力されるようになって
いる。なお、タイミング発生回路３０は、必要に応じ
て、リセットゲートパルス等のタイミングパルスを、直
接、撮像素子１０に与えるようになっている。
が、電荷掃き捨て信号ＰＳＵＢを発生する電荷掃き捨て
信号発生部と、センサゲートパルスＰＳＧを発生するセ
ンサゲートパルス発生部と、垂直転送信号ＰＶを発生す
る垂直転送信号発生部と、水平転送信号ＰＨを発生する
水平転送信号発生部と、タイミング発生回路３０の動作
制御を行う動作制御部とを備えている。これらの各部に
は、同期信号発生回路２０から出力される垂直同期信号
ＶＤおよび水平同期信号ＨＤが入力されるようになって
いる。なお、タイミング発生回路３０は、必要に応じ
て、リセットゲートパルス等のタイミングパルスを、直
接、撮像素子１０に与えるようになっている。
【００２０】図２は、図１の撮像素子１０における光電
変換部の一構成例を示す図である。この光電変換部１１
は、例えばインタライン・トランスファ（ＩＴ）方式の
ＣＣＤであり、行列状に配列された複数の受光部２と、
それぞれ１列分の受光部２に対して読み出しゲート６を
介して接続された複数の垂直転送路３と、この垂直転送
路３の下端に接続された水平転送路４と、この水平転送
路４の一端に接続された出力部５とを備えている。
変換部の一構成例を示す図である。この光電変換部１１
は、例えばインタライン・トランスファ（ＩＴ）方式の
ＣＣＤであり、行列状に配列された複数の受光部２と、
それぞれ１列分の受光部２に対して読み出しゲート６を
介して接続された複数の垂直転送路３と、この垂直転送
路３の下端に接続された水平転送路４と、この水平転送
路４の一端に接続された出力部５とを備えている。
【００２１】図示しないが、この光電変換部では、例え
ば、Ｎ型半導体基板に、Ｐ−層からなるオーバーフロー
バリアが形成され、このオーバーフローバリア上に、受
光部２を構成するＮ＋層からなる電荷蓄積部と、垂直転
送路３を構成するＮ＋層からなる転送チャネルとが形成
されている。電荷蓄積部と転送チャネルとの間には、読
み出しゲート６が形成されている。隣接する画素間に
は、Ｐ＋層からなるチャネルストップが形成されてい
る。更に、電荷蓄積部上には、Ｐ＋層からなるバーチャ
ルゲートが形成されている。この光電変換部１１では、
基板に対して、電荷掃き捨て基板電圧クロックを印加す
ることで、電荷蓄積部に蓄積された信号電荷が基板に掃
き捨てられ、電子シャッタ機能が実現されるようになっ
ている。この電子シャッタの機能については、公知であ
るので詳細な説明は省略する。
ば、Ｎ型半導体基板に、Ｐ−層からなるオーバーフロー
バリアが形成され、このオーバーフローバリア上に、受
光部２を構成するＮ＋層からなる電荷蓄積部と、垂直転
送路３を構成するＮ＋層からなる転送チャネルとが形成
されている。電荷蓄積部と転送チャネルとの間には、読
み出しゲート６が形成されている。隣接する画素間に
は、Ｐ＋層からなるチャネルストップが形成されてい
る。更に、電荷蓄積部上には、Ｐ＋層からなるバーチャ
ルゲートが形成されている。この光電変換部１１では、
基板に対して、電荷掃き捨て基板電圧クロックを印加す
ることで、電荷蓄積部に蓄積された信号電荷が基板に掃
き捨てられ、電子シャッタ機能が実現されるようになっ
ている。この電子シャッタの機能については、公知であ
るので詳細な説明は省略する。
【００２２】図３を参照して、本発明の第１の実施の形
態に係る撮像装置の動作を説明する。図３は、本発明の
第１の実施形態を説明するための図である。なお、以下
の説明において、便宜上、電源オン時におけるクランプ
回路４１のアクティブ動作について説明するが、このア
クティブ動作については、電源オン時のみでなく、電圧
がクランプレベルからずれた場合にも行われる。本発明
の第１の実施形態では、クランプ回路４１が安定するま
での期間は、素子から垂直転送路への電荷転送を停止す
ること（すなわち、センサゲートパルスＰＳＧをオフに
して、読み出しゲート６を閉じておくこと）を特徴とし
ている。図３に示すように、電源オン時（時刻Ｔ０）に
は、クランプ電圧は、オフになっている。ここで、クラ
ンプパルスが立ち上がると（時刻Ｔ１）、クランプ回路
４１は、クランプ電圧が基準電圧に収束するように、動
作する（時刻Ｔ２）。この間、通常の回路では、受光部
２からの電荷が垂直転送路３へ転送されるように動作す
る。本発明では、クランプ電圧が安定するまでの時刻Ｔ
１からＴ２までの間ゲート６を閉じておくことにより、
垂直転送路３への電荷供給を停止することを特徴として
いる。従って、時刻Ｔ３より記録が可能になるので、時
刻Ｔ３からゲート６を介して垂直転送路３に電荷が供給
される。
態に係る撮像装置の動作を説明する。図３は、本発明の
第１の実施形態を説明するための図である。なお、以下
の説明において、便宜上、電源オン時におけるクランプ
回路４１のアクティブ動作について説明するが、このア
クティブ動作については、電源オン時のみでなく、電圧
がクランプレベルからずれた場合にも行われる。本発明
の第１の実施形態では、クランプ回路４１が安定するま
での期間は、素子から垂直転送路への電荷転送を停止す
ること（すなわち、センサゲートパルスＰＳＧをオフに
して、読み出しゲート６を閉じておくこと）を特徴とし
ている。図３に示すように、電源オン時（時刻Ｔ０）に
は、クランプ電圧は、オフになっている。ここで、クラ
ンプパルスが立ち上がると（時刻Ｔ１）、クランプ回路
４１は、クランプ電圧が基準電圧に収束するように、動
作する（時刻Ｔ２）。この間、通常の回路では、受光部
２からの電荷が垂直転送路３へ転送されるように動作す
る。本発明では、クランプ電圧が安定するまでの時刻Ｔ
１からＴ２までの間ゲート６を閉じておくことにより、
垂直転送路３への電荷供給を停止することを特徴として
いる。従って、時刻Ｔ３より記録が可能になるので、時
刻Ｔ３からゲート６を介して垂直転送路３に電荷が供給
される。
【００２３】上記のように、本発明の第１の実施の形態
においては、クランプ回路４１のアクティブ時にゲート
６を閉じておくことにより、垂直転送路３に受光部２か
らの電荷が転送されないようにしているので、高速にク
ランプ電圧が安定化する。更に、垂直転送路３は動作さ
せているので、垂直転送路３で固定化された欠陥画素ノ
イズが画像信号にノイズとして現れるという問題が生じ
ない。
においては、クランプ回路４１のアクティブ時にゲート
６を閉じておくことにより、垂直転送路３に受光部２か
らの電荷が転送されないようにしているので、高速にク
ランプ電圧が安定化する。更に、垂直転送路３は動作さ
せているので、垂直転送路３で固定化された欠陥画素ノ
イズが画像信号にノイズとして現れるという問題が生じ
ない。
【００２４】次に、図４を参照して本発明の第２の実施
形態に係る撮像装置の動作を説明する。図４は、本発明
の第２の実施形態を説明するための図である。なお、図
４のタイミングチャートは、図３と同じ信号について記
載しているので、詳細な説明は省略する。
形態に係る撮像装置の動作を説明する。図４は、本発明
の第２の実施形態を説明するための図である。なお、図
４のタイミングチャートは、図３と同じ信号について記
載しているので、詳細な説明は省略する。
【００２５】第２の実施形態は、クランプ電圧が安定す
るまで、素子シャッタをオンにして、余分な電荷が垂直
転送路３へ行かないようにして、安定化動作を速くした
ものである。すなわち、図４においては、素子シャッタ
を垂直転送パルスと同期させてオンさせている。電荷の
転送は通常垂直転送パルスとほぼ同じタイミングでオン
になるので、クランプ電圧が安定するまで、垂直転送パ
ルスと同期して素子シャッタをオンにすれば、垂直転送
路に転送される電荷量は通常の場合より少なくなり、ク
ランプ電圧の安定化に寄与することになる。このこと
は、ＣＭＯＳセンサ等の増幅型素子で電荷をリセットす
る場合にも同様である。なお、本実施形態においては、
クランプ回路がアクティブ状態のときに、素子シャッタ
を垂直転送パルスと同期してオンにしたり、受光部２の
電荷をリセットするようにしたが、クランプ回路４１が
アクティブ状態になる直前に、素子シャッタをオンにし
たり、素子リセットをかけるようにしても良い。また、
クランプ回路４１がアクティブ状態の時に、素子シャッ
タをオンにしたり、リセットしたりするタイミングは、
必ずしも上記の実施の形態のように、垂直転送パルスと
同期していなくても構わず、ゲートパルスＰＳＧより短
い周期を有する他の信号（パルス）と動作させても良い
し、タイミング発生回路３０で所望のパルスを設定して
も良い。
るまで、素子シャッタをオンにして、余分な電荷が垂直
転送路３へ行かないようにして、安定化動作を速くした
ものである。すなわち、図４においては、素子シャッタ
を垂直転送パルスと同期させてオンさせている。電荷の
転送は通常垂直転送パルスとほぼ同じタイミングでオン
になるので、クランプ電圧が安定するまで、垂直転送パ
ルスと同期して素子シャッタをオンにすれば、垂直転送
路に転送される電荷量は通常の場合より少なくなり、ク
ランプ電圧の安定化に寄与することになる。このこと
は、ＣＭＯＳセンサ等の増幅型素子で電荷をリセットす
る場合にも同様である。なお、本実施形態においては、
クランプ回路がアクティブ状態のときに、素子シャッタ
を垂直転送パルスと同期してオンにしたり、受光部２の
電荷をリセットするようにしたが、クランプ回路４１が
アクティブ状態になる直前に、素子シャッタをオンにし
たり、素子リセットをかけるようにしても良い。また、
クランプ回路４１がアクティブ状態の時に、素子シャッ
タをオンにしたり、リセットしたりするタイミングは、
必ずしも上記の実施の形態のように、垂直転送パルスと
同期していなくても構わず、ゲートパルスＰＳＧより短
い周期を有する他の信号（パルス）と動作させても良い
し、タイミング発生回路３０で所望のパルスを設定して
も良い。
【００２６】次に、図５を参照して本発明の第３の実施
形態に係る撮像装置の動作を説明する。図５は、本発明
の第３の実施形態を説明するための図である。第３の実
施形態は、クランプ電圧が安定するまで、水平転送路４
を閉じておくようにしている。なお、図５のタイミング
チャートは、図３と同じ信号について記載しているの
で、詳細な説明は省略する。このような構成にしても、
クランプ電圧が安定するまでの時間が短縮すると共に、
垂直転送路３はオンになっているので、垂直転送路３を
閉じた時のような垂直転送路３で固定化された欠陥画素
のノイズが画像信号にノイズとして現れることが防止で
きる。
形態に係る撮像装置の動作を説明する。図５は、本発明
の第３の実施形態を説明するための図である。第３の実
施形態は、クランプ電圧が安定するまで、水平転送路４
を閉じておくようにしている。なお、図５のタイミング
チャートは、図３と同じ信号について記載しているの
で、詳細な説明は省略する。このような構成にしても、
クランプ電圧が安定するまでの時間が短縮すると共に、
垂直転送路３はオンになっているので、垂直転送路３を
閉じた時のような垂直転送路３で固定化された欠陥画素
のノイズが画像信号にノイズとして現れることが防止で
きる。
【００２７】次に、図６を参照して本発明の第４の実施
形態に係る撮像装置の動作を説明する。図６は、本発明
の第４の実施形態を説明するための図である。なお、図
６のタイミングチャートは、図３と同じ信号について記
載しているので、詳細な説明は省略する。第１から第３
の実施形態では、メカシャッタを開いた状態としている
が、第４の実施形態は、クランプ電圧が安定するまで、
メカシャッタを閉じるようにしている。このような構成
により、垂直転送路３には、受光部２からの暗電流分に
係る電荷のみが転送されることになるので、メカシャッ
タがオンの場合よりも垂直転送路３に移送される電荷量
は少なくなるので、この方法によっても、クランプ電圧
が安定するまでの時間を短縮することができる。
形態に係る撮像装置の動作を説明する。図６は、本発明
の第４の実施形態を説明するための図である。なお、図
６のタイミングチャートは、図３と同じ信号について記
載しているので、詳細な説明は省略する。第１から第３
の実施形態では、メカシャッタを開いた状態としている
が、第４の実施形態は、クランプ電圧が安定するまで、
メカシャッタを閉じるようにしている。このような構成
により、垂直転送路３には、受光部２からの暗電流分に
係る電荷のみが転送されることになるので、メカシャッ
タがオンの場合よりも垂直転送路３に移送される電荷量
は少なくなるので、この方法によっても、クランプ電圧
が安定するまでの時間を短縮することができる。
【００２８】本発明は、上記の発明の実施の形態に限定
されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で
種々変形して実施できるのは勿論である。
されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で
種々変形して実施できるのは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば次のような効果が得られ
る。
る。
【００３０】クランプ回路をＯＢ部だけのアクティブ状
態に切り換えた直後も、クランプ回路がアクティブ状態
にあるときに撮像素子の垂直転送路で発生した固定パタ
ーンノイズによる悪影響を受けることなく電源投入時の
クランプ回路が安定するまでの時間を早めることができ
る。
態に切り換えた直後も、クランプ回路がアクティブ状態
にあるときに撮像素子の垂直転送路で発生した固定パタ
ーンノイズによる悪影響を受けることなく電源投入時の
クランプ回路が安定するまでの時間を早めることができ
る。
【図１】 本発明の一実施の形態に係る固体撮像装置の
概略構成を示す図。
概略構成を示す図。
【図２】 図１の撮像素子１０における光電変換部の一
構成例を示す図。
構成例を示す図。
【図３】 本発明の第１の実施形態を説明するための
図。
図。
【図４】 本発明の第２の実施形態を説明するための
図。
図。
【図５】 本発明の第３の実施形態を説明するための
図。
図。
【図６】 本発明の第４の実施形態を説明するための
図。
図。
２…受光部 ３…垂直転送路 ４…水平転送路 ５…出力部 ６…ゲート １０…撮像素子 １１…光電変換部 ２０…同期信号発生回路 ３０…タイミング発生回路 ４０…アナログ信号処理回路 ４１…クランプ回路 ５０…Ａ／Ｄ変換器 ６０…ディジタル信号処理回路 １２０…アナログ信号処理用パルス １３０…Ａ／Ｄ変換パルス １４０…ディジタル信号処理用パルス
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C021 PA13 SA16 XA41 XA42 XA48 XA49 XA56 5C022 AB31 AB51 AB54 AC42 5C024 CX31 CX32 GY01 GY21 HX09 HX10 HX15 JX41
Claims (5)
- 【請求項１】 受けた被写体からの反射光を信号電荷に
変換する二次元配列された光電変換部と、前記光電変換
部に蓄積された電荷の読み出しを行う読出部と、前記読
出部を介して前記光電変換部に蓄積された電荷を転送す
る転送路とを有する撮像素子と、 前記撮像素子の出力信号のダークレベルを所定の基準電
圧に収束させるためのアクティブ状態と、一定電圧に保
持する非アクティブ状態に切換可能なクランプ回路と、 前記撮像素子の前記ゲートを閉じた状態で前記転送路の
電荷を転送しながら前記クランプ回路をアクティブ状態
に保持する制御回路とを備えたことを特徴とする撮像装
置。 - 【請求項２】 受けた被写体の反射光を信号電荷に変換
する二次元配列された光電変換部と、前記光電変換部に
蓄積された電荷をリセットするリセット手段と、前記光
電変換部に蓄積された電荷を読み出す読出部とを有する
撮像素子と、 前記撮像素子の出力信号のダークレベルを所定の基準電
圧に収束させるためのアクティブ状態と、一定電圧に保
持する非アクティブ状態に切換可能なクランプ回路と、 前記撮像素子の前記リセット手段により前記光電変換部
に蓄積された電荷をリセットしながら又はリセット直後
に、一定期間前記クランプ回路をアクティブ状態に保持
する制御回路とを備えたことを特徴とする撮像装置。 - 【請求項３】 受けた被写体の反射光を信号電荷に変換
する二次元配列された光電変換部と、前記光電変換部の
電荷蓄積時間を電気的に制御する素子シャッタと、前記
光電変換部に蓄積された電荷を読み出す読出部とを有す
る撮像素子と、 前記撮像素子の出力信号のダークレベルを所定の基準電
圧に収束させるためのアクティブ状態と、一定電圧に保
持する非アクティブ状態に切換可能なクランプ回路と、 電源投入後前記撮像素子の前記素子シャッタを動作させ
ながら又は前記素子シャッタを動作させた直後、一定期
間前記クランプ回路をアクティブ状態に保持する制御回
路とを備えたことを特徴とする撮像装置。 - 【請求項４】 受けた被写体の反射光を信号電荷に変換
する二次元配列された光電変換部と、前記光電変換部に
蓄積された電荷を垂直方向に転送する垂直転送路と、前
記垂直転送路の電荷を水平方向に転送する水平転送路を
有する撮像素子と、 前記撮像素子の出力信号のダークレベルを所定の基準電
圧に収束させるためのアクティブ状態と、一定電圧に保
持する非アクティブ状態に切換可能なクランプ回路と、 前記垂直転送路の電荷を転送しながら前記クランプ回路
をアクティブ状態に保持する制御回路とを備えたことを
特徴とする撮像装置。 - 【請求項５】 撮影レンズと、 前記撮影レンズの結像位置に配置された撮像素子と、 前記撮像素子に入射する光線を遮光する遮光手段と、 前記撮像素子の出力信号のダークレベルを所定の基準電
圧に収束させるためのアクティブ状態と、一定電圧に保
持する非アクティブ状態に切換可能なクランプ回路と、 前記遮光手段により前記撮像素子に入射する光線を遮光
した状態で、電源投入後の一定期間、前記クランプ回路
をアクティブ状態に保持する制御回路とを備えたことを
特徴とする撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001075913A JP2002281397A (ja) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | 撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001075913A JP2002281397A (ja) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | 撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002281397A true JP2002281397A (ja) | 2002-09-27 |
Family
ID=18932926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001075913A Withdrawn JP2002281397A (ja) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | 撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002281397A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006314039A (ja) * | 2005-05-09 | 2006-11-16 | Ricoh Co Ltd | 画像処理装置、画像読み取り装置、画像形成装置、コンピュータプログラム及び記録媒体 |
| JP2007019764A (ja) * | 2005-07-06 | 2007-01-25 | Ricoh Co Ltd | 画像読み取り装置および画像読み取り方法 |
-
2001
- 2001-03-16 JP JP2001075913A patent/JP2002281397A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006314039A (ja) * | 2005-05-09 | 2006-11-16 | Ricoh Co Ltd | 画像処理装置、画像読み取り装置、画像形成装置、コンピュータプログラム及び記録媒体 |
| JP4607657B2 (ja) * | 2005-05-09 | 2011-01-05 | 株式会社リコー | 画像処理装置、画像読み取り装置、画像形成装置、コンピュータプログラム、記録媒体及びアナログ信号処理回路 |
| JP2007019764A (ja) * | 2005-07-06 | 2007-01-25 | Ricoh Co Ltd | 画像読み取り装置および画像読み取り方法 |
| JP4675698B2 (ja) * | 2005-07-06 | 2011-04-27 | 株式会社リコー | 画像読み取り装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080603 |