JP2003198948A - 固体撮像装置および固体撮像装置の駆動方法 - Google Patents

固体撮像装置および固体撮像装置の駆動方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光検出におけるダイナミックレンジを柔軟に
拡大する。 【解決手段】 Ｖ選択手段７によって選択行２２と第１
シャッタ行２３と第２シャッタ行２４を選択し、１フレ
ームを任意に３分割し、そのうち２期間の信号を独立に
出力する。１フレームを５００行期間で構成した場合、
第１シャッタ行から第２シャッタ行までの間を４００
行、第２シャッタ行から選択行までの間を５行とする
と、第１シャッタ行から第２シャッタ行までの間の出力
１は蓄積期間の長い、低照度の領域を鮮明に撮った画像
となり、第２シャッタ行から選択行までの間の出力２は
蓄積期間の短い、ダイナミックレンジが８０倍にわたる
高照度の領域を飽和せずに映した画像となる。これらの
出力１と出力２の各画像を合成することにより、広ダイ
ナミックレンジの画像を得る。

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および
固体撮像装置の駆動方法に関し、特に光検出におけるダ
イナミックレンジの拡大を図った固体撮像装置および固
体撮像装置の駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図９は従来の固体撮像装置を示す構成
図、図１０は図９の固体撮像装置を構成する１つの画素
周辺を示す回路図、図１１は図１０に示した回路の動作
を示すタイミングチャートである。図９に示した固体撮
像装置１０２は、具体的にはＣＭＯＳ光センサーであ
り、半導体基板上に形成された画素部１０４、Ｖ選択手
段１０６、Ｈ選択手段１０８、タイミングジェネレータ
１１０（ＴＧ）、Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ部１１２、定電流部１
１４Ａなどを含んでいる。画素部１０４には、多数の画
素がマトリクス状に配列され、各画素が光を検出して生
成した電気信号が、タイミングジェネレータ１１０から
のタイミングパルスにもとづきＶ選択手段１０６および
Ｈ選択手段１０８により順次選択され、水平信号線１１
６から出力部１１８を通じて出力される構成となってい
る。
【０００３】図１０に示したように、画素１２０は、フ
ォトダイオード１２２、電荷量に応じた大きさの電圧を
生成する電荷電圧変換手段であるフローティングディフ
ュージョン部１２４（ＦＤ部１２４）、転送パルスが供
給されたときフォトダイオード１２２をＦＤ部１２４に
接続する転送ゲート１２６、リセットパルスが供給され
たときＦＤ部１２４を電源Ｖｄｄに接続するリセットゲ
ート１２８、ＦＤ部１２４の電圧を出力する増幅トラン
ジスタ１３０を含んで構成されている。
【０００４】フォトダイオード１２２は、アノードがグ
ランドに接続され、カソードは、転送ゲート１２６を構
成するＮ型のＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ電界効果トランジス
タ）のソースに接続されている。同ＭＯＳＦＥＴのドレ
インはＦＤ部１２４に接続され、またゲートにはＶ選択
手段１０６より転送パルス１３２が供給される。リセッ
トゲート１２８もＮ型のＭＯＳＦＥＴにより構成され、
そのソースはＦＤ部１２４に、ドレインは電源Ｖｄｄに
それぞれ接続され、ゲートにはＶ選択手段１０６よりリ
セットパルス１３４が供給される。
【０００５】増幅トランジスタ１３０を構成するＮ型の
ＭＯＳＦＥＴのゲートはＦＤ部１２４に接続され、ドレ
インは電源Ｖｄｄに接続されている。増幅トランジスタ
１３０と垂直信号線１３６との間には、Ｎ型のＭＯＳＦ
ＥＴから成るアドレスゲート１３８が介在し、そのゲー
トにはＶ選択手段１０６からアドレスパルス１４０が供
給される。そして、増幅トランジスタ１３０のソースは
アドレスゲート１３８のドレインに接続され、アドレス
ゲート１３８のソースは垂直信号線１３６に接続されて
いる。
【０００６】垂直信号線１３６は、マトリクス状に配列
された画素１２０の各列ごとに設けられ、同一の列に属
する画素１２０のアドレスゲート１３８のソースはすべ
て対応する垂直信号線１３６に接続されている。垂直信
号線１３６の一端は、画素部１０４の外に配置された定
電流部１１４Ａにおいて定電流源１１４に接続され、こ
の定電流源１１４により垂直信号線１３６に一定の電流
が流されている。垂直信号線１３６の他端は、画素部１
０４の外に配置されたＳ／Ｈ・ＣＤＳ部１１２に接続さ
れている。
【０００７】Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ部１１２には、各垂直信号
線１３６ごとにＳ／Ｈ・ＣＤＳ回路１４６が設けられて
いる。各Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ回路にはタイミングジェネレー
タ１１０から第１および第２のサンプリングパルス１４
８、１５０が供給されており、Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ回路１４
６は、これらのサンプリングパルスにもとづき、増幅ト
ランジスタ１３０が垂直信号線１３６に出力した、フォ
トダイオード１２２からの信号電荷によりＦＤ部１２４
が生成した電圧（光検出電圧）、およびリセット時のＦ
Ｄ部１２４の電圧（オフセット電圧）をそれぞれ保持す
るとともに、２つの電圧の差に対応する電圧を出力す
る。なお、Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ回路１４６にオフセット電圧
を保持させる場合は第１および第２のサンプリングパル
ス１４８、１５０が同時に供給され、光検出電圧を保持
させる場合は第２のサンプリングパルス１５０のみが供
給される。
【０００８】各垂直信号線１３６ごとのＳ／Ｈ・ＣＤＳ
回路１４６の出力信号は、タイミングジェネレータ１１
０からのタイミング信号にもとづいて動作するＨ選択手
段１０８により順次選択されて水平信号線１１６に出力
され、出力部１１８を通じて出力される。出力部１１８
は詳しくは増幅回路、ＡＧＣ回路、Ａ／Ｄ変換器などに
より構成されている。
【０００９】次に、このように構成された固体撮像装置
１０２の動作について、図１１をも参照しつつ、画素１
２０における動作を中心に説明する。Ｖ選択手段１０６
はタイミングジェネレータ１１０からのタイミングパル
スにもとづき動作して、画素部１０４の行を選択し、選
択した行に属する画素１２０に対し、タイミングＴ１で
アドレスパルス１４０（ハイレベル）を出力する。この
アドレスパルス１４０は、各画素１２０においてアドレ
スゲート１３８に供給され、その結果、アドレスゲート
１３８がオンして増幅トランジスタ１３０が垂直信号線
１３６に接続される。
【００１０】次に、Ｖ選択手段１０６はタイミングＴ２
においてリセットパルス１３４を出力し、これによりリ
セットゲート１２８がオンしてＦＤ部１２４は電源Ｖｄ
ｄに接続され、ＦＤ部１２４に蓄積している電荷（電
子）が排除される。そして、このリセット状態のＦＤ部
１２４の電圧が増幅トランジスタ１３０により垂直信号
線１３６に出力される。なお、増幅トランジスタ１３０
は、アドレスゲート１３８がオンしているときは、定電
流源１１４とともにソースフォロワー回路を形成するの
で、ゲート電圧、すなわちＦＤ部１２４の電圧に追従し
た電圧が増幅トランジスタ１３０から垂直信号線１３６
に低インピーダンスで出力される。
【００１１】つづいて、タイミングＴ３において、タイ
ミングジェネレータ１１０は垂直信号線１３６ごとに設
けられた各Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ回路１４６に第１および第２
のサンプリングパルス１４８、１５０を出力し、増幅ト
ランジスタ１３０により垂直信号線１３６に出力された
オフセット電圧を保持させる。
【００１２】その後、タイミングＴ４において、Ｖ選択
手段１０６は転送パルス１３２を出力し、転送ゲート１
２６をオンさせてフォトダイオード１２２がタイミング
Ｔ４までに受光して蓄積した電荷（電子）をＦＤ部１２
４に転送させる。ＦＤ部１２４は転送された電荷量に応
じた電圧を生成し、増幅トランジスタ１３０はその電圧
を、低インピーダンスで垂直信号線１３６に出力する。
【００１３】そして、タイミングジェネレータ１１０は
タイミングＴ５で、垂直信号線１３６ごとに設けられた
各Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ回路１４６に第２のサンプリングパル
ス１５０を出力する。このとき、各Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ回路
１４６は、増幅トランジスタ１３０が垂直信号線１３６
に出力している電圧を保持するとともに、先に保持して
いるオフセット電圧と、新たに保持した光検出電圧との
差を算出して、オフセット分を除去した、フォトダイオ
ード１２２への入射光量に対応する大きさの電圧を出力
する。なお、上記オフセット分は画素１２０ごとに大き
さが異なるため、このようにＳ／Ｈ・ＣＤＳ回路１４６
によりオフセット分を除去することで、オフセットのバ
ラツキによるノイズを除去することができる。
【００１４】各垂直信号線１３６ごとのＳ／Ｈ・ＣＤＳ
回路１４６の出力信号は、タイミングジェネレータ１１
０からのタイミングパルスにもとづきＨ選択手段１０８
により順次選択されて水平信号線１１６に出力され、出
力部１１８を通じ画像信号として出力される。その後、
Ｖ選択手段１０６はタイミングＴ６においてアドレスパ
ルス１４０をローレベルに戻し、その結果、アドレスゲ
ート１３８がオフして増幅トランジスタ１３０が垂直信
号線１３６から切り離され、１行分の画素１２０に関す
る動作が完了する。
【００１５】以降、Ｖ選択手段１０６は、タイミングジ
ェネレータ１１０からのタイミングパルスにもとづき動
作して、画素１２０の各行を順次選択する。そして、各
行ごとに上述のような動作が行われ、Ｖ選択手段１０６
がすべての行を選択したところで、すべての画素１２０
により生成された画像１枚分の画像信号が出力されるこ
とになる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような固
体撮像装置１０２では、フォトダイオード１２２が生成
した電荷がオーバーフローするまでの範囲、すなわちフ
ォトダイオード１２２の飽和レベルまでの範囲の光量し
か検出することができず、光量が飽和レベルを越えた場
合には、ＦＤ部１２４には一定量の信号電荷しか転送さ
れないため、ＦＤ部１２４が生成する電圧は一定とな
り、飽和状態となってしまう。したがって、たとえば被
写体の暗い部分に絞りやシャッタ速度を合わせた場合に
は、被写体の明るい部分は、フォトダイオード１２２が
飽和してしまうことから、たとえば真っ白に撮影されて
しまい、映像を得ることができないといった問題が生じ
ていた。
【００１７】この問題の解決を図るべく、特開平１１−
３１３２５７号公報には、入射光量の対数に対応した信
号を出力するようにしてダイナミックレンジを拡大した
固体撮影素子が開示されている。しかし、この固体撮影
素子では、コンデンサーを使用していることから、その
充放電に時間がかかり、残像が生じるという欠点があ
る。また、構造的に、雑音が少ないという長所を有して
いる埋め込みフォトダイオード（フォトダイオード表面
の絶縁膜とフォトダイオードとの間にたとえばＰ＋層が
形成されている）を使用できないため、画質が劣るとい
う問題がある。そして、画素回路の構成要素が多いた
め、小型化が困難である。
【００１８】また、シャッタ速度、したがってフォトダ
イオード１２２における電荷蓄積時間を変え、フォトダ
イオード１２２が飽和しないような短い時間と、充分に
長い時間とで撮影して、各撮影画像を合成することでダ
イナミックレンジを拡大するといった手法も知られてい
るが、この方法では、ラインメモリーやフレームメモリ
ーが必要なために装置が大型化し、またコスト高となっ
てしまう。そして、感光期間の異なる２つの信号を合成
するので、動く被写体への適用が困難である。さらに、
画素部の隣接行間で電荷蓄積時間を変えることにより、
メモリーを不要にする技術も知られているが、この技術
では画素の隣接行間での演算処理が必要であるため、装
置が大型化し、また構成が複雑となる。さらに、２画素
で１つの信号を生成するので解像度が劣化する。
【００１９】そこで、本件出願人は、これらの問題を解
決すべく、特願２００１−２０１６０１号、特願２００
１−２７６５２９号、及び特願２００１−２８６４５７
号（以下、先行出願という）において、さまざまな撮影
条件に柔軟に対応して常に良好な広ダイナミックレンジ
の撮影を行うことができる固体撮像装置および固体撮像
装置の駆動方法について提案した。これらの発明は、通
常の光信号に加え、広ダイナミックレンジの光信号を出
力することを内容としている。
【００２０】しかしながら、これらの発明においては、
フォトダイオード（ＰＤ）から電荷が溢れるほど入射光
が強いときに、初めて広ダイナミックレンジ信号が発生
するので、入射光が弱いときには、光量に比例しないと
いう課題がある。したがって、通常信号と広ダイナミッ
クレンジ信号から正確な光強度を算出することが容易で
なく、監視カメラ等の用途では、それほど問題がない
が、マシンビジョンや計測器などの光量を正確に知りた
い用途には適用しにくい。また、カラー化した場合に、
光強度が不正確だと、色の合成が不正確になり、色が不
自然になるという課題もある。さらに、ＦＤ部は、コン
タクトを落とすため、暗電流が大きい。ここに電荷を蓄
積するので、広ダイナミックレンジ信号に大きな暗電流
が乗り、Ｓ／Ｎが悪くなるという課題もある。
【００２１】そこで本発明の目的は、さまざまな撮影条
件に柔軟に対応して広ダイナミックレンジの撮影を高精
度に行うことができ、かつ小型、低コスト、高性能の固
体撮像装置を提供することにある。また、本発明の目的
は、さまざまな撮影条件に柔軟に対応して広ダイナミッ
クレンジの撮影を高精度に行うことを可能とし、かつ小
型、低コスト、高性能の固体撮像装置を実現する固体撮
像装置の駆動方法を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、複数の画素がマトリクス状に配列された画素
部と、前記画素部の水平方向の各画素行を垂直方向に選
択する垂直選択手段と、前記垂直選択手段によって選択
された各画素の信号を信号処理する信号処理手段とを有
する固体撮像装置において、前記垂直選択手段は、前記
画素部の少なくとも２つの画素行を選択し、順次シフト
させていく機能を備え、前記信号処理手段は、前記垂直
選択手段によって選択された２つの画素行の各画素の信
号を独立して読み出す機能を備えたことを特徴とする。
【００２３】本発明の固体撮像装置では、垂直選択手段
によって２つの画素行を選択し、この２つの画素行の各
画素の信号を独立して信号処理手段によって読み出すこ
とから、上述した先行出願のように光電変換素子から溢
れた信号を用いることなく、２つの期間の入射光量に対
してリニアな画素信号を得ることができ、この画素信号
から広ダイナミックレンジ撮像用の信号を得ることが可
能となる。また、特別な回路の追加を施すことなく実現
できる。したがって、さまざまな撮影条件に柔軟に対応
して広ダイナミックレンジの撮影を高精度に行うことが
でき、かつ小型、低コスト、高性能の固体撮像装置を提
供するが可能となる。
【００２４】また、本発明は、複数の画素がマトリクス
状に配列された画素部と、前記画素部の水平方向の各画
素行を垂直方向に選択する垂直選択手段と、前記垂直選
択手段によって選択された各画素の信号を信号処理する
信号処理手段とを有する固体撮像装置の駆動方法におい
て、前記垂直選択手段によって前記画素部の少なくとも
２つの画素行を選択し、順次シフトさせていき、前記信
号処理手段によって前記垂直選択手段で選択された２つ
の画素行の各画素の信号を独立して読み出すことを特徴
とする。
【００２５】本発明の駆動方法では、垂直選択手段によ
って２つの画素行を選択し、この２つの画素行の各画素
の信号を独立して信号処理手段によって読み出すことか
ら、上述した先行出願のように光電変換素子から溢れた
信号を用いることなく、２つの期間の入射光量に対して
リニアな画素信号を得ることができ、この画素信号から
広ダイナミックレンジ撮像用の信号を得ることが可能と
なる。また、特別な回路の追加を施すことなく実現でき
る。したがって、さまざまな撮影条件に柔軟に対応して
広ダイナミックレンジの撮影を高精度に行うことがで
き、かつ小型、低コスト、高性能の固体撮像装置を実現
できる駆動方法を提供するが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態例につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明による固体撮
像装置の一例を示す構成図、図２は図１の固体撮像装置
を構成する画素周辺を示す回路図、図３は図１の固体撮
像装置に係わるＦＤ電子シャッタ行と選択行との関係を
示す説明図、図４は図２の画素に係わる動作を示すタイ
ミングチャートである。図１、図２において図９、図１
０と同一の要素には同一の符号が付されており、それら
に関する詳しい説明はここでは省略する。以下では、こ
れらの図面を参照して本発明による固体撮像装置の一例
について説明し、同時に本発明による固体撮像装置の駆
動方法の実施の形態例について説明する。
【００２７】図１、図２に示したように、実施の形態例
の固体撮像装置２では、マトリックス状に画素１２０が
並べられた画素部１０４の各画素列に対して、Ｓ／Ｈ・
ＣＤＳ回路４（図２）が新たに設けられている。Ｓ／Ｈ
・ＣＤＳ回路４は、タイミングジェネレータ６（図１）
からのサンプリングパルス１４８、１５０’にもとづい
て、垂直信号線１３６に出力されている電圧を保持し、
異なるタイミングで保持した２つの電圧の差を算出し、
オフセット分を除去して信号成分を出力する。なお、Ｓ
／Ｈ・ＣＤＳ回路４は、図１に示したＳ／Ｈ・ＣＤＳ部
１０に配置されている。
【００２８】また、本実施の形態例では、図１に示した
ように、Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ部１０とともにＨ選択手段１２
が新たに設けられ、Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ部１０のＳ／Ｈ・Ｃ
ＤＳ回路４の出力信号は、Ｈ選択手段１２により順次選
択され水平信号線１４を通じ出力部１６から出力され
る。ここで出力部１６は本実施の形態例では可変利得増
幅回路及びＡ／Ｄ変換器等により構成されており、ま
た、水平信号線１１６からの信号を出力する出力部１１
８も可変利得増幅回路及びＡ／Ｄ変換器等により構成さ
れている。
【００２９】タイミングジェネレータ６は、従来同様、
Ｖ選択手段７、Ｈ選択手段１０８、Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ部１
１２にタイミングパルスを供給するとともに、上記Ｓ／
Ｈ・ＣＤＳ部１０およびＨ選択手段１２にタイミングパ
ルスを供給する。定電流源１１４（図２）は、詳しく
は、一例として閾値電圧Ｖｔｈが０．４５ＶのＭＯＳト
ランジスタ１１４Ｂにより構成され、そのゲートは０．
８Ｖの電源線１１４Ｃに、ソースはグランドにそれぞれ
接続され、垂直信号線１３６が０．４Ｖ以上の場合、約
１０μＡの定電流を垂直信号線１３６に流す。Ｓ／Ｈ・
ＣＤＳ回路４、１４６の入力部にはコンデンサーが直列
に挿入されているので、Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ回路４、１４６
側に直流電流が流れることはない。
【００３０】以上の構成は、上述した先行出願（特願２
００１−２０１６０１号、特願２００１−２７６５２９
号、特願２００１−２９６４５７号）に示す構成とほぼ
同様のものであり、図２において、Ｖ選択手段７によっ
て各画素１２０のアドレスゲート１３８に対するアドレ
スパルス１４０をオンすることにより、増幅トランジス
タ１３０と画素部外の定電流源１１４がソースフォロア
を組むので、垂直信号線１３６の電位が増幅トランジス
タ１３０のゲート電圧すなわちＦＤ部１２４の電位に追
従した値となることも同様である。しかし、本実施の形
態例で上述した先行出願と異なる点は、その駆動タイミ
ングである。
【００３１】以下、本実施の形態例の固体撮像装置２の
駆動タイミングについて、図３および図４をも参照しつ
つ説明する。本実施の形態例の固体撮像装置２におい
て、Ｖ選択手段７は、選択行と第１シャッタ行と第２シ
ャッタ行を選択し、対応する画素配線を駆動する。図３
に示すように、この選択行２２と第１シャッタ行２３と
第２シャッタ行２４は、一定の間隔をおいて矢印Ａで示
す方向に１行ずつ順次シフトさせつつ進んでいく。Ｖ選
択手段７がすべての行を選択したところで、すべての画
素１２０により生成された１枚分の画像信号が出力され
ることになる。
【００３２】図４は、第１シャッタ行と第２シャッタ行
と選択行とそれ以外の行の駆動タイミングを示してお
り、１行期間のうち、画像を駆動するところを記載して
いる。実際には、タイミングＴ０で示すように、画素を
駆動しない期間が大部分を占めている。まず、図４
（Ａ）に示すように、画素に第１シャッタ行が来ると、
タイミングＴ９でＦＤ部１２４がリセットされ、タイミ
ングＴ１１でフォトダイオード１２２の光電荷がＦＤ部
１２４に転送される。よって、ここで一旦フォトダイオ
ード１２２が空になるが、ここからまたフォトダイオー
ド１２２への光電荷の蓄積が始まる。
【００３３】次に、図４（Ｂ）に示すように、第２シャ
ッタ行が来る。画素は、タイミングＴ８でアドレスがオ
ンし、垂直信号線１３６の電位が第２シャッタ行のＦＤ
部１２４の電位に追随するようになる。ここで、タイミ
ングＴ９でＦＤ部１２４がリセットされ、タイミングＴ
１０のときの垂直信号線１３６の電位をＳ／Ｈ・ＣＤＳ
回路１４６に入力する。次に、タイミングＴ１１でフォ
トダイオード１２２の光電荷がＦＤ部１２４に転送さ
れ、タイミングＴ１２のときの垂直信号線１３６の電位
をＳ／Ｈ・ＣＤＳ回路１４６に入力する。Ｓ／Ｈ・ＣＤ
Ｓ回路１４６は、これら２つの信号の差分を取り、保持
する。この差分信号は、第１シャッタ行から第２シャッ
タ行までの間にフォトダイオード１２２に入った光信号
である。この後、タイミングＴ１３でアドレスがオフす
る。
【００３４】次に、図４（Ｃ）に示すように、選択行が
来る。画素は、タイミングＴ１からタイミングＴ７の期
間に駆動される。駆動方法は第２シャッタ行と同じであ
る。タイミングＴ４とタイミングＴ６の垂直信号線１３
６の電位をＳ／Ｈ・ＣＤＳ回路４に入力し、Ｓ／Ｈ・Ｃ
ＤＳ回路４は、これら２つの信号の差分を取り、保持す
る。この差分信号は、第２シャッタ行から選択行までの
間にフォトダイオード１２２に入った光信号である。次
に、Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ回路１４６とＳ／Ｈ・ＣＤＳ回路４
に保持した信号は、それぞれＨ選択手段１０８、１２に
よって順番に水平信号線１１６、１４に読み出され、出
力部１１８、１６を通して出力される。よって、出力部
１１８からの出力信号（出力１）は第１シャッタ行から
第２シャッタ行までの間の光信号、出力部１６からの出
力信号（出力２）は第２シャッタ行から選択行までの間
の光信号である。このようにして、１フレームを任意に
３分割し、うち２期間の信号を独立に出力することがで
きる。
【００３５】これを用いて次のように広ダイナミックレ
ンジ化することができる。例えば、１フレームを５００
行期間で構成した場合、第１シャッタ行から第２シャッ
タ行までの間を４００行、第２シャッタ行から選択行ま
での間を５行とすると、出力部１１８からの出力信号
（出力１）は蓄積期間の長い、低照度の領域を鮮明に撮
った画像となり、出力部１６からの出力信号（出力２）
は蓄積期間の短い、ダイナミックレンジが８０倍にわた
る高照度の領域を飽和せずに映した画像となる。２つの
出力信号とも、入射光量に対してリニアな信号であり、
その比はシャッタ行の位置から明確に計算できる。２つ
のシャッタ行の位置を調節することで、２つの出力信号
の感度は独立に可変である。これらの出力信号を合成す
ることにより、広ダイナミックレンジの映像信号を得る
ことができる。ここで、出力部１１８からの出力信号
（出力１）は第２シャッタ行の画素の信号、出力部１６
からの出力信号（出力２）は選択行の画素の信号なの
で、どちらかを遅延素子によって遅延またはメモリに格
納して信号を合成する。
【００３６】また、第１シャッタ行を単純に使わないよ
うにすることも可能である。その場合は、出力部１１８
からの出力信号（出力１）が前の選択行から第２シャッ
タ行までの光信号となる。例えば、図４では、第１シャ
ッタ行と第２シャッタ行を同じ期間に駆動した。この方
法では、駆動時間の短縮ができ、駆動パルスを作った
り、各行に入れるための設計が簡単になる。しかし、こ
れを別の期間としてもよい。例えば、時間的条件が許す
場合には、選択行と第１シャッタ行と第２シャッタ行の
全ての駆動パルスを図４の選択行のパルスと同形にし
て、単純にずらして駆動することが好ましい。その他に
も、上記と同じ結果を得るのに駆動パルスのバリエーシ
ョンは種々採用できるものであり、これに限定されるも
のではない。
【００３７】以上のような実施の形態では、１フレーム
を３分割し、そのうち２つの期間の信号を得ることがで
き、信号処理の自由度を増すことができ、ダイナミック
レンジの広い固体撮像装置を得ることが可能であり、さ
らに以下のような利点を有する。 （１）２つの期間の出力とも、入射光量に対してリニア
な信号であり、その感度比はシャッタ行の位置から明確
に計算できる。 （２）２つのシャッタ行の位置を調節することで、２つ
の出力の感度を独立して可変調整することが可能であ
る。 （３）雑音の少ない埋め込みフォトダイオードを用いる
ことができるので、Ｓ／Ｎがよい。もともとフォトダイ
オードに蓄積された光信号だけを転送して読み取るの
で、ＦＤ部の暗電流の影響を受けず、信号の精度が高
い。したがって、色再現性が良いことになる。 （４）各信号を同時に２系統から出力できるので、後段
の信号処理が容易できる。 （５）画素に新たな構成要素を加えないので、画素の大
型化を招くことなく実現できる。
【００３８】次に、本発明の第２の実施の形態例につい
て説明する。本発明の第１の実施の形態例においては、
出力部１１８からの出力信号（出力１）は第２シャッタ
行の画素の信号、出力部１６からの出力信号（出力２）
は選択行の画素の信号であり、異なる行の信号が出力さ
れているので、どちらかを遅延素子によって遅延または
メモリに格納しておいてから合成しないと、広ダイナミ
ックレンジ信号を得ることができない。しかし、以下に
説明する本発明の第２の実施の形態例を用いることによ
り、同一の画素からの２つの信号を同時に出力すること
が可能である。つまり、遅延素子やメモリが不要であ
り、そのまま合成可能となる。なお、本発明の第２の実
施の形態例による固体撮像装置の構成は例えば図１と同
じであり、画素の構造も図２に示す例と同じである。ま
た、第１、第２シャッタ行、選択行のシフト動作も図３
に示す例と同じであり、各行の画素における駆動タイミ
ングも図４の例と同様であるが、Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ回路１
４６、４に入力するタイミングが異なる。以下、これら
の図１、図２、図３、図４を前提として本発明の第２の
実施の形態例による固体撮像装置の動作について説明す
る。
【００３９】図５は、本発明の第２の実施の形態例にお
けるフォトダイオード１２２とＦＤ部１２４とのポテン
シャルの遷移を示す説明図である。まず、フォトダイオ
ード１２２に入射する光により、フォトダイオード１２
２に光電荷が蓄積されている。図４に示すタイミングＴ
０の部分は、画素駆動パルスの入らない部分であり、実
際には１行の走査期間のほとんどの時間を占めている。
そして、図４（Ａ）に示すように、画素に第１シャッタ
行が来ると、その画素は、タイミングＴ９でＦＤ部１２
４がリセットされ、タイミングＴ１１でフォトダイオー
ド１２２の光電荷がＦＤ部１２４に転送される。その直
後のタイミングＴ１２でのポテンシャルは図５（Ａ）に
示すようになっている。ここからフォトダイオード１２
２への光電荷の蓄積が始まる。
【００４０】次に、図４（Ｂ）に示すように、第２シャ
ッタ行が来る。その画素のフォトダイオード１２２に
は、第１シャッタ行からの光電荷が蓄積されている。タ
イミングＴ８でアドレスがオンして垂直信号線１３６の
電位が第２シャッタ行のＦＤ部１２４の電位に追随する
ようになり、タイミングＴ９でＦＤ部１２４がリセット
される。そして、続くタイミングＴ１０では、図５
（Ｂ）に示すようなポテンシャル図になっているが、こ
こで、Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ回路１４６は何も動作を行わな
い。ここが第１の実施の形態例と異なる部分である（す
なわち、第１の実施の形態例では、タイミングＴ１０で
垂直信号線１３６の電位をＳ／Ｈ・ＣＤＳ回路１４６に
入力していたが、第２の実施の形態例ではこの動作を行
わない）。この後、タイミングＴ１１では、第１シャッ
タ行以降にフォトダイオード１２２に蓄積された光電荷
をＦＤ部１２４に転送する。そして、続くタイミングＴ
１２では、図５（Ｃ）に示すようなポテンシャル図にな
るが、Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ回路１４６は何も動作を行わな
い。ここが第１の実施の形態例と異なる部分である（す
なわち、第１の実施の形態例では、タイミングＴ１２で
垂直信号線１３６の電位をＳ／Ｈ・ＣＤＳ回路１４６に
入力していたが、第２の実施の形態例ではこの動作を行
わない）。次に、タイミングＴ１３でアドレスがオフす
る。
【００４１】次に、図４（Ｃ）に示すように、選択行が
来る。画素のフォトダイオード１２２には第２シャッタ
行以降の光電荷が蓄積されている。タイミングＴ１でア
ドレスがオンして垂直信号線１３６の電位が選択行のＦ
Ｄ部１２４の電位に追随するようになる。タイミングＴ
２で、この期間のポテンシャルは、フォトダイオード１
２２に溜った光電荷で図５（Ｄ）に示すようになってい
る。この時点で、垂直信号線１３６の電位（第１レベ
ル）をＳ／Ｈ・ＣＤＳ回路１４６に取り込む。この第１
レベルは、図５（Ｄ）のＦＤ部１２４のレベル、すなわ
ち、第１シャッタ行から第２シャッタ行までの間にフォ
トダイオード１２２に蓄積された光電荷の信号である。
この後、タイミングＴ３でＦＤ部１２４をリセットす
る。
【００４２】次に、タイミングＴ４の期間のポテンシャ
ルは、図５（Ｅ）に示すようになり、この時点で、垂直
信号線１３６の電位（リセットレベル）をＳ／Ｈ・ＣＤ
Ｓ回路１４６とＳ／Ｈ・ＣＤＳ回路４に取り込む。次
に、タイミングＴ５で、フォトダイオード１２２からＦ
Ｄ部１２４に光電荷を転送する。次に、タイミングＴ６
の期間のポテンシャルは、図５（Ｆ）に示すようにな
り、この時点で、垂直信号線１３６の電位（第２レベ
ル）をＳ／Ｈ・ＣＤＳ回路４に取り込む。この第２レベ
ルは、図５（Ｅ）のＦＤ部１２４のレベル、すなわち、
第２シャッタ行から選択行までの間にフォトダイオード
１２２に蓄積された光電荷の信号である。
【００４３】ここで、Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ回路１４６は、第
１レベルとリセットレベルの差分を取り、保持する。ま
た、Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ回路４は、第２レベルとリセットレ
ベルの差分を取り、保持する。よって、Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ
回路１４６には、第１シャッタ行から第２シャッタ行ま
での光信号が保持され、Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ回路４には、第
２シャッタ行から選択行までの光信号が保持される。こ
れらの差分信号がそれぞれＨ選択手段１０８、１２によ
って順番に水平信号線１１６、１４に読み出され、出力
部１１８、１６を通して出力される。このようにして、
１フレームのフォトダイオード１２２の信号を任意に３
分割し、そのうち２期間の信号を同一行から出力するこ
とができる。第１の実施の形態例と異なり、２つの出力
信号とも選択行の画素の信号である。したがって、合成
に際して遅延素子やメモリを用いることが必要ないとい
う利点がある。
【００４４】なお、広ダイナミックレンジ化は、第１の
実施の形態と同様に実現できるが、第２の実施の形態で
は、以下のような注意点がある。まず、第１シャッタ行
から第２シャッタ行までの間隔をｍ行とし、第２シャッ
タ行から選択行までの間隔をｎ行とする。例えば、１フ
レームを５００行期間で構成した場合、ｍ＋ｎ≦５００
の範囲で自由に選べる。ｍ＝４００、ｎ＝５とすると、
出力部１１８からの出力信号（出力１）には４００行分
の蓄積時間の信号が出力され、出力部１６からの出力信
号（出力２）には５行分の蓄積時間の信号が出力され
る。よって、出力１は暗いところを鮮明に撮った映像と
なり、出力２は８０倍低感度な代わりに８０倍明るいと
ころまでダイナミックレンジを広げた映像となる。２つ
の出力とも、入射光量に対してリニアな信号であり、そ
の比は、シャッタ行の位置から明確に計算できる。ｍと
ｎを調節することで、２つの出力の感度は独立に可変で
きる。これらの信号を合成することにより、広ダイナミ
ックレンジな信号を得ることができる。
【００４５】なお、上述した第１の実施の形態例では、
ｍとｎの大小関係は特に制限がなかったが、この第２の
実施の形態例では、以上の例のようにｍ＞ｎとするのが
望ましい。なぜなら、第１レベルの方はｎ行の期間、Ｆ
Ｄ部１２４に保存された光電荷であるが、入射光が強く
て、このｎ行の期間にフォトダイオード１２２から光電
荷が溢れてくると第１レベルが正確な信号でなくなって
しまう。よって、ｎを短く、ｍを長くするのが望まし
い。また、ｎを短く、ｍを長くすることは、次の効果も
ある。ＦＤ部１２４はコンタクトを落とすことから、フ
ォトダイオード１２２よりも暗電流の値が大きい。第１
レベルはｎ行の期間、ＦＤ部１２４に保持される光電荷
であるので、その期間にＦＤ部１２４の大きい暗電流が
流入する。したがって、ｎを１行や１０行などと短くす
ると、その影響をほとんど排除することができ、Ｓ／Ｎ
の悪化がなくなる。また、第２レベルの方は、フォトダ
イオード１２２からＦＤ部１２４に転送されて、すぐに
信号を出力するので、ＦＤ部１２４の暗電流の影響は無
視できる。
【００４６】また、この第２の実施の形態例でも、上述
した第１の実施の形態例と同様に、２つの出力信号と
も、入射光量に対してリニアな信号であり、その比はシ
ャッタ行の位置から明確に計算できる。２つのシャッタ
行の位置を調節することで、２つの出力信号の感度は独
立に可変である。これらの出力信号を合成することによ
り、広ダイナミックレンジの映像信号を得ることができ
る。また、第１シャッタ行を単純に使わないようにする
ことも可能である。その場合は、出力部１１８からの出
力信号（出力１）が前の選択行から第２シャッタ行まで
の光信号となる。その他にも、上記と同じ結果を得るの
に駆動パルスのバリエーションは種々採用できるもので
あり、これに限定されるものではない。
【００４７】次に、本発明の第３の実施の形態例につい
て説明する。図６は本発明による固体撮像装置の他の例
を示す構成図である。図６に示す固体撮像装置３４は、
その駆動モードを制御するための外部信号を受信する通
信部５４を設けたものである。このような通信部５４を
用いて上述した第１、第２の実施の形態例の動作を実現
する駆動モードを選択することが可能である。なお、図
６では、Ｈ選択手段１０８、１２をまとめて１つのＨ選
択手段１６８とし、Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ回路１４６、４や出
力部１１８、１６をまとめてＣＤＳ・ＡＧＣ部１６０、
１６２とし、その信号を合成する信号合成・Ａ／Ｄ部１
６４、その合成信号をデジタル出力として出力するバス
ライン１６６等を表しているが、本質的には図１に示す
固体撮像装置３と同様であるため説明は省略する。
【００４８】また、上述した実施の形態例で説明したＳ
／Ｈ・ＣＤＳ回路１４６、４については、従来より用い
られている各種の形態のもの用いることが可能である。
例えば図７及び図８はＳ／Ｈ・ＣＤＳ回路１４６、４の
具体例を示す回路図である。図７の例は別々に構成され
たＳ／Ｈ・ＣＤＳ回路１４６、４を画素１２０に接続し
た状態を示している。各Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ回路１４６、４
は、互いに共通の構成を有しており、共通の符号を用い
て説明すると、それぞれトランジスタ５６、５８、コン
デンサ６０、６２、ならびに水平選択トランジスタ６４
を含んで構成されている。トランジスタ５６のドレイン
は垂直信号線１３６に、ソースはコンデンサ６０の一端
にそれぞれ接続されており、トランジスタ５６のゲート
にはタイミングジェネレータ６より第２のサンプリング
パルス１５０、１５０’が供給される。
【００４９】また、トランジスタ５８のドレインはバイ
アス電圧源Ｖｂに、ソースはコンデンサ６０の他端にそ
れぞれ接続されており、ゲートにはタイミングジェネレ
ータ６より第１のサンプリングパルス１４８が供給され
る。コンデンサ６０の上記他端とグランドとの間にはコ
ンデンサ６２が接続され、コンデンサ６０の上記他端に
はさらに水平選択トランジスタ６４のドレインが接続さ
れている。水平選択トランジスタ６４のソースは水平信
号線１１６、１４に接続されており、ゲートにはＨ選択
手段１０８、１２より選択パルスが各Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ回
路１４６、４ごとに個別に供給される。
【００５０】一方、図８は、２つのＳ／Ｈ・ＣＤＳ回路
１４６、４を１つの回路（以下、Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ回路１
４６／４という）にまとめて構成した例を示している。
このＳ／Ｈ・ＣＤＳ回路１４６／４は、差動増幅回路５
５Ａ、５５Ｂ、トランジスタ５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、
コンデンサ６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、ならびに水平選択
トランジスタ６４Ａ、６４Ｂを含んで構成されている。
トランジスタ５６、５６Ｂ、５６Ｃのドレインは垂直信
号線１３６に接続されている。また、トランジスタ５６
Ａ、５６Ｃのソースは差動増幅回路５５Ａ、５５Ｂの反
転入力端子、およびコンデンサ６２Ａ、６２Ｃの一端に
接続されており、トランジスタ５６Ａ、５６Ｃのゲート
にはタイミングジェネレータ６より第２のサンプリング
パルス１５０、１５０’が供給される。
【００５１】また、トランジスタ５６Ｂのソースは差動
増幅回路５５Ａ、５５Ｂの非反転入力端子、およびコン
デンサ６２Ｂの一端に接続され、トランジスタ５６Ｂの
ゲートにはタイミングジェネレータ６より第１のサンプ
リングパルス１４８が供給される。差動増幅回路５５
Ａ、５５Ｂの出力端子は、水平選択トランジスタ６４
Ａ、６４Ｂのドレインに接続され、水平選択トランジス
タ６４Ａ、６４Ｂのソースは水平信号線１１６、１４に
接続されており、ゲートにはＨ選択手段１０８、１２よ
り選択パルスが各水平選択トランジスタ６４Ａ、６４Ｂ
ごとに供給される（図８では１本の信号線で示してい
る）。
【００５２】なお、これらのＳ／Ｈ・ＣＤＳ回路は、そ
れぞれ公知であり、またこれ以外の構成を有するＳ／Ｈ
・ＣＤＳ回路を用いることも可能であるので詳細な説明
は省略する。本発明では、このような各種のＳ／Ｈ・Ｃ
ＤＳ回路を用いた固体撮像装置に広く適用できるもので
ある。
【００５３】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこれらの実施の形態例に限定されるもの
ではなく、種々の変形か可能である。たとえば、上述し
た各実施の形態例では、電子がキャリアであるとした
が、各ゲートなどを構成するＭＯＳＦＥＴとしてＰ型の
ＭＯＳＦＥＴを用い、正孔をキャリアとした場合にも、
基本的な動作は変わらず、同様の作用効果が得られる。
また、ここでは光電変換素子としてフォトダイオードを
用いたが、フォトゲートなど、他の光電変換素子を用い
ることも無論可能である。
【００５４】以上説明した、本発明の実施の形態例は、
上述した先行出願（特願２００１−２０１６０１号、特
願２００１−２７６５２９号、特願２００１−２９６４
５７号）に示す構成に対して、固体撮像装置の構成や２
つの信号を出力することは類似しているが、フォトダイ
オードから溢れた電荷を使わないという点で相違してい
る。すなわち、光電荷の蓄積期間中にＦＤ部に入る光電
荷は利用せず、フォトダイオードに蓄積された光電荷の
みをＦＤ部に転送して利用しており、これは本質的な相
違点である。そして、一方の信号のもう一方の信号に対
する感度比はｍとｎの設定によって明確に求まる。ま
た、ｎを小さくとれば、ＦＤ部に光電荷が保存される時
間がわずかであり、この結果、ＦＤ部の暗電流の影響で
Ｓ／Ｎが悪化することもほとんどない。このような点
で、上述した先行出願と全く異なる特徴を有するもので
ある。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように本発明の固体撮像装
置によれば、垂直選択手段によって２つの画素行を選択
し、この２つの画素行の各画素の信号を独立して信号処
理手段によって読み出すことから、上述した先行出願の
ように光電変換素子から溢れた信号を用いることなく、
２つの期間の入射光量に対してリニアな画素信号を得る
ことができ、この画素信号から広ダイナミックレンジ撮
像用の信号を得ることが可能となり、また、特別な回路
の追加を施すことなく実現できる。したがって、さまざ
まな撮影条件に柔軟に対応して広ダイナミックレンジの
撮影を高精度に行うことができ、かつ小型、低コスト、
高性能の固体撮像装置を提供するが可能となる。
【００５６】また、本発明の固体撮像装置の駆動方法に
よれば、垂直選択手段によって２つの画素行を選択し、
この２つの画素行の各画素の信号を独立して信号処理手
段によって読み出すことから、上述した先行出願のよう
に光電変換素子から溢れた信号を用いることなく、２つ
の期間の入射光量に対してリニアな画素信号を得ること
ができ、この画素信号から広ダイナミックレンジ撮像用
の信号を得ることが可能となり、また、特別な回路の追
加を施すことなく実現できる。したがって、さまざまな
撮影条件に柔軟に対応して広ダイナミックレンジの撮影
を高精度に行うことができ、かつ小型、低コスト、高性
能の固体撮像装置を実現できる駆動方法を提供するが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１、第２の実施の形態例における固
体撮像装置の全体を示す構成図である。
【図２】図１に示す固体撮像装置の画素周辺を示す回路
図である。
【図３】図１に示す固体撮像装置のＦＤ電子シャッター
行と選択行との関係を示す説明図である。
【図４】図２に示す画素に係わる動作を示すタイミング
チャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態例におけるフォトダ
イオードとＦＤ部とのポテンシャルの遷移を示す説明図
である。
【図６】本発明の第３の実施の形態例における固体撮像
装置の全体を示す構成図である。
【図７】Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ回路の一例を示す回路図であ
る。
【図８】Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ回路の他の例を示す回路図であ
る。
【図９】従来の固体撮像装置を示す構成図である。
【図１０】図９の固体撮像装置を構成する１つの画素周
辺を示す回路図である。
【図１１】図１０に示した回路の動作を示すタイミング
チャートである。
【符号の説明】
２、３４……固体撮像装置、４、１４６……Ｓ／Ｈ・Ｃ
ＤＳ回路、６……タイミングジェネレータ、７……Ｖ選
択手段、１０、１１２……Ｓ／Ｈ・ＣＤＳ部、１２、１
０８……Ｈ選択手段、１４、１１６……水平信号線、１
６、１１８……出力部、１０４……画素部、２２……選
択行、２３……第１シャッタ行、２４……第２シャッタ
行、１２０……画素、１３６……垂直信号線。

Claims (36)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の画素がマトリクス状に配列された
    画素部と、前記画素部の水平方向の各画素行を垂直方向
    に選択する垂直選択手段と、前記垂直選択手段によって
    選択された各画素の信号を信号処理する信号処理手段と
    を有する固体撮像装置において、 前記垂直選択手段は、前記画素部の少なくとも２つの画
    素行を選択し、順次シフトさせていく機能を備え、 前記信号処理手段は、前記垂直選択手段によって選択さ
    れた２つの画素行の各画素の信号を独立して読み出す機
    能を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
  2. 【請求項２】 前記画素部の各画素が、光電変換素子
    と、前記光電変換素子が変換して蓄積した信号電荷をフ
    ローティングディフュージョン部に転送する転送手段
    と、前記フローティングディフュージョン部の電位をリ
    セットするリセット手段と、前記フローティングディフ
    ュージョン部の電位に対応する出力を出力する増幅手段
    と、前記水平選択手段による読み出し画素の選択動作に
    応じて前記増幅手段の出力を出力信号線に接続するアド
    レス手段とを具備したことを特徴とする請求項１記載の
    固体撮像装置。
  3. 【請求項３】 前記２つの画素行のうち先の画素行をシ
    ャッタ行、後の画素行を選択行とすることを特徴とする
    請求項２記載の固体撮像装置。
  4. 【請求項４】 前記信号処理手段は、前記垂直選択手段
    によって選択された２つの画素行について、前記リセッ
    ト手段に対するリセットパルス直後と前記転送手段に対
    する転送パルス直後にそれぞれ画素信号を取り込み、そ
    の差分を取って撮像信号を得ることを特徴とする請求項
    ３記載の固体撮像装置。
  5. 【請求項５】 前記垂直選択手段は、前記２つの画素行
    に先行する画素行を選択する機能を有し、先頭の画素行
    を第１シャッタ行、２番目の画素行を第２シャッタ行、
    最後の画素行を選択行とすることを特徴とする請求項４
    記載の固体撮像装置。
  6. 【請求項６】 前記第１シャッタ行は信号の取り込みを
    行わず、前記光電変換素子のリセットを行うことを特徴
    とする請求項５記載の固体撮像装置。
  7. 【請求項７】 前記第１シャッタ行の駆動パルスは、前
    記選択行または第２シャッタ行の駆動パルスのうちアド
    レスパルスを除くリセットパルス及び転送パルスと同一
    のリセットパルス及び転送パルスよりなることを特徴と
    する請求項５記載の固体撮像装置。
  8. 【請求項８】 前記第１シャッタ行、第２シャッタ行、
    及び選択行の駆動パルスは全て同一形状で、時間だけが
    ずれたパルスであることを特徴とする請求項５記載の固
    体撮像装置。
  9. 【請求項９】 前記信号処理手段は、前記垂直選択手段
    によって選択された２つの画素行について、シャッタ行
    ではフローティングディフュージョン部のリセットと光
    電変換素子からフローティングディフュージョン部への
    光電荷の転送を行うが画素信号の取り込みは行わず、選
    択行は、アドレスパルスのアクティブ後、リセットパル
    ス前の画素信号とリセットパルス及び転送パルス後の画
    素信号を取り込み、その差分を取って撮像信号を得るこ
    とを特徴とする請求項３記載の固体撮像装置。
  10. 【請求項１０】 前記垂直選択手段は、前記２つの画素
    行に先行する画素行を選択する機能を有し、先頭の画素
    行を第１シャッタ行、２番目の画素行を第２シャッタ
    行、最後の画素行を選択行とすることを特徴とする請求
    項９記載の固体撮像装置。
  11. 【請求項１１】 前記第１シャッタ行は信号の取り込み
    を行わず、前記光電変換素子のリセットを行うことを特
    徴とする請求項１０記載の固体撮像装置。
  12. 【請求項１２】 前記第１シャッタ行の駆動パルスは、
    前記選択行または第２シャッタ行の駆動パルスのうちア
    ドレスパルスを除くリセットパルス及び転送パルスと同
    一のリセットパルス及び転送パルスよりなることを特徴
    とする請求項１０記載の固体撮像装置。
  13. 【請求項１３】 前記第１シャッタ行、第２シャッタ
    行、及び選択行の駆動パルスは全て同一形状で、時間だ
    けがずれたパルスであることを特徴とする請求項１０記
    載の固体撮像装置。
  14. 【請求項１４】 前記信号処理手段は、前記垂直選択手
    段によって選択された２つの画素行について、シャッタ
    行ではフローティングディフュージョン部のリセットと
    光電変換素子からフローティングディフュージョン部へ
    の光電荷の転送を行うが画素信号の取り込みは行わず、
    選択行は、アドレスパルスのアクティブ後、リセットパ
    ルス前の画素信号とリセットパルス後の画素信号と転送
    パルス後の画素信号を取り込み、リセットパルス前の画
    素信号とリセットパルス後の画素信号との差分、及びリ
    セットパルス後の画素信号と転送パルス後の画素信号の
    差分を取って撮像信号を得ることを特徴とする請求項３
    記載の固体撮像装置。
  15. 【請求項１５】 前記垂直選択手段は、前記２つの画素
    行に先行する画素行を選択する機能を有し、先頭の画素
    行を第１シャッタ行、２番目の画素行を第２シャッタ
    行、最後の画素行を選択行とすることを特徴とする請求
    項１４記載の固体撮像装置。
  16. 【請求項１６】 前記第１シャッタ行は信号の取り込み
    を行わず、前記光電変換素子のリセットを行うことを特
    徴とする請求項１５記載の固体撮像装置。
  17. 【請求項１７】 前記第１シャッタ行の駆動パルスは、
    前記選択行または第２シャッタ行の駆動パルスのうちア
    ドレスパルスを除くリセットパルス及び転送パルスと同
    一のリセットパルス及び転送パルスよりなることを特徴
    とする請求項１５記載の固体撮像装置。
  18. 【請求項１８】 前記第１シャッタ行、第２シャッタ
    行、及び選択行の駆動パルスは全て同一形状で、時間だ
    けがずれたパルスであることを特徴とする請求項１５記
    載の固体撮像装置。
  19. 【請求項１９】 複数の画素がマトリクス状に配列され
    た画素部と、前記画素部の水平方向の各画素行を垂直方
    向に選択する垂直選択手段と、前記垂直選択手段によっ
    て選択された各画素の信号を信号処理する信号処理手段
    とを有する固体撮像装置の駆動方法において、 前記垂直選択手段によって前記画素部の少なくとも２つ
    の画素行を選択し、順次シフトさせていき、 前記信号処理手段によって前記垂直選択手段で選択され
    た２つの画素行の各画素の信号を独立して読み出すこと
    を特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
  20. 【請求項２０】 前記固体撮像装置の画素部の各画素
    が、光電変換素子と、前記光電変換素子が変換して蓄積
    した信号電荷をフローティングディフュージョン部に転
    送する転送手段と、前記フローティングディフュージョ
    ン部の電位をリセットするリセット手段と、前記フロー
    ティングディフュージョン部の電位に対応する出力を出
    力する増幅手段と、前記水平選択手段による読み出し画
    素の選択動作に応じて前記増幅手段の出力を出力信号線
    に接続するアドレス手段とを具備したことを特徴とする
    請求項１９記載の固体撮像装置の駆動方法。
  21. 【請求項２１】 前記２つの画素行のうち先の画素行を
    シャッタ行、後の画素行を選択行とすることを特徴とす
    る請求項２０記載の固体撮像装置の駆動方法。
  22. 【請求項２２】 前記信号処理手段によって前記垂直選
    択手段で選択された２つの画素行について、前記リセッ
    ト手段に対するリセットパルス直後と前記転送手段に対
    する転送パルス直後にそれぞれ画素信号を取り込み、そ
    の差分を取って撮像信号を得ることを特徴とする請求項
    ２１記載の固体撮像装置の駆動方法。
  23. 【請求項２３】 前記垂直選択手段によって前記２つの
    画素行に先行する画素行を選択し、先頭の画素行を第１
    シャッタ行、２番目の画素行を第２シャッタ行、最後の
    画素行を選択行とすることを特徴とする請求項２２記載
    の固体撮像装置の駆動方法。
  24. 【請求項２４】 前記第１シャッタ行は信号の取り込み
    を行わず、前記光電変換素子のリセットを行うことを特
    徴とする請求項２３記載の固体撮像装置の駆動方法。
  25. 【請求項２５】 前記第１シャッタ行の駆動パルスは、
    前記選択行または第２シャッタ行の駆動パルスのうちア
    ドレスパルスを除くリセットパルス及び転送パルスと同
    一のリセットパルス及び転送パルスよりなることを特徴
    とする請求項２３記載の固体撮像装置の駆動方法。
  26. 【請求項２６】 前記第１シャッタ行、第２シャッタ
    行、及び選択行の駆動パルスは全て同一形状で、時間だ
    けがずれたパルスであることを特徴とする請求項２３記
    載の固体撮像装置の駆動方法。
  27. 【請求項２７】 前記信号処理手段によって前記垂直選
    択手段で選択された２つの画素行について、シャッタ行
    ではフローティングディフュージョン部のリセットと光
    電変換素子からフローティングディフュージョン部への
    光電荷の転送を行うが画素信号の取り込みは行わず、選
    択行は、アドレスパルスのアクティブ後、リセットパル
    ス前の画素信号とリセットパルス及び転送パルス後の画
    素信号を取り込み、その差分を取って撮像信号を得るこ
    とを特徴とする請求項２１記載の固体撮像装置の駆動方
    法。
  28. 【請求項２８】 前記垂直選択手段によって前記２つの
    画素行に先行する画素行を選択し、先頭の画素行を第１
    シャッタ行、２番目の画素行を第２シャッタ行、最後の
    画素行を選択行とすることを特徴とする請求項２７記載
    の固体撮像装置の駆動方法。
  29. 【請求項２９】 前記第１シャッタ行は信号の取り込み
    を行わず、前記光電変換素子のリセットを行うことを特
    徴とする請求項２８記載の固体撮像装置の駆動方法。
  30. 【請求項３０】 前記第１シャッタ行の駆動パルスは、
    前記選択行または第２シャッタ行の駆動パルスのうちア
    ドレスパルスを除くリセットパルス及び転送パルスと同
    一のリセットパルス及び転送パルスよりなることを特徴
    とする請求項２８記載の固体撮像装置の駆動方法。
  31. 【請求項３１】 前記第１シャッタ行、第２シャッタ
    行、及び選択行の駆動パルスは全て同一形状で、時間だ
    けがずれたパルスであることを特徴とする請求項２８記
    載の固体撮像装置の駆動方法。
  32. 【請求項３２】 前記信号処理手段によって前記垂直選
    択手段で選択された２つの画素行について、シャッタ行
    ではフローティングディフュージョン部のリセットと光
    電変換素子からフローティングディフュージョン部への
    光電荷の転送を行うが画素信号の取り込みは行わず、選
    択行は、アドレスパルスのアクティブ後、リセットパル
    ス前の画素信号とリセットパルス後の画素信号と転送パ
    ルス後の画素信号を取り込み、リセットパルス前の画素
    信号とリセットパルス後の画素信号との差分、及びリセ
    ットパルス後の画素信号と転送パルス後の画素信号の差
    分を取って撮像信号を得ることを特徴とする請求項２１
    記載の固体撮像装置の駆動方法。
  33. 【請求項３３】 前記垂直選択手段によって前記２つの
    画素行に先行する画素行を選択し、先頭の画素行を第１
    シャッタ行、２番目の画素行を第２シャッタ行、最後の
    画素行を選択行とすることを特徴とする請求項３２記載
    の固体撮像装置の駆動方法。
  34. 【請求項３４】 前記第１シャッタ行は信号の取り込み
    を行わず、前記光電変換素子のリセットを行うことを特
    徴とする請求項３３記載の固体撮像装置の駆動方法。
  35. 【請求項３５】 前記第１シャッタ行の駆動パルスは、
    前記選択行または第２シャッタ行の駆動パルスのうちア
    ドレスパルスを除くリセットパルス及び転送パルスと同
    一のリセットパルス及び転送パルスよりなることを特徴
    とする請求項３３記載の固体撮像装置の駆動方法。
  36. 【請求項３６】 前記第１シャッタ行、第２シャッタ
    行、及び選択行の駆動パルスは全て同一形状で、時間だ
    けがずれたパルスであることを特徴とする請求項３３記
    載の固体撮像装置の駆動方法。
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