JP3003313B2 - 固体撮像装置及びその駆動方法 - Google Patents
固体撮像装置及びその駆動方法Info
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- JP3003313B2 JP3003313B2 JP3222196A JP22219691A JP3003313B2 JP 3003313 B2 JP3003313 B2 JP 3003313B2 JP 3222196 A JP3222196 A JP 3222196A JP 22219691 A JP22219691 A JP 22219691A JP 3003313 B2 JP3003313 B2 JP 3003313B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置及びその
駆動方法に関し、特に複数の水平転送部を備えた固体撮
像装置及びその駆動方法に関する。
駆動方法に関し、特に複数の水平転送部を備えた固体撮
像装置及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体撮像装置、例えばＣＣＤ固体撮像素
子を用いた撮像装置において、高感度化や高Ｓ／Ｎ化を
実現する技術として、従来より、画素毎にマイクロレ
ンズを配するいわゆるオンチップマイクロレンズによる
等価的な開口率の増大電荷検出部の高効率化ＣＤＳ
（相関二重サンプリング法）等の外部回路による低雑音
化等の技術が知られている。
子を用いた撮像装置において、高感度化や高Ｓ／Ｎ化を
実現する技術として、従来より、画素毎にマイクロレ
ンズを配するいわゆるオンチップマイクロレンズによる
等価的な開口率の増大電荷検出部の高効率化ＣＤＳ
（相関二重サンプリング法）等の外部回路による低雑音
化等の技術が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
いずれの技術を用いたとしても、高Ｓ／Ｎ化への要求は
限りがなく、まだ十分とは言えないのが現状であり、ま
た特に低照度時における高感度化の要求もある。
いずれの技術を用いたとしても、高Ｓ／Ｎ化への要求は
限りがなく、まだ十分とは言えないのが現状であり、ま
た特に低照度時における高感度化の要求もある。
【０００４】ところで、近年、ＣＣＤ固体撮像装置にお
ける水平転送部のパターンルールの緩和や動作周波数の
低減のために、複数（例えば、２本）の水平転送部を持
つＣＣＤ固体撮像装置が実用化に向けて研究されている
（例えば、特開昭６３−１１７５７７号公報参照）。
ける水平転送部のパターンルールの緩和や動作周波数の
低減のために、複数（例えば、２本）の水平転送部を持
つＣＣＤ固体撮像装置が実用化に向けて研究されている
（例えば、特開昭６３−１１７５７７号公報参照）。
【０００５】そこで、本発明は、複数の水平転送部を持
つ構造のものにおいて、高感度化及び高Ｓ／Ｎ化を可能
とした固体撮像装置及びその駆動方法を提供することを
目的とする。
つ構造のものにおいて、高感度化及び高Ｓ／Ｎ化を可能
とした固体撮像装置及びその駆動方法を提供することを
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による固体撮像装置は、入射光を画素単位で
信号電荷に変換して蓄積する受光部と、この受光部から
垂直列毎に読み出された信号電荷を垂直方向に転送する
垂直転送部と、この垂直転送部から移された信号電荷を
各々水平方向に転送する複数（ｎ本）の水平転送部と、
これら水平転送部のうち垂直転送部側の第１の水平転送
部に移された信号電荷の一部を他の水平転送部に選択的
に転送する転送ゲートと、第１，第２の動作モードを択
一的に設定する動作モード設定手段と、この動作モード
設定手段による第１の動作モードの設定時は、第１の水
平転送部から前記他の水平転送部への信号電荷の転送を
禁止するとともに、第１の水平転送部において隣り合う
ｎ画素分の信号電荷を混合して水平転送すべく転送ゲー
ト及び第１の水平転送部を駆動し、第２の動作モードの
設定時は、受光部の所定の垂直列の信号電荷に対して転
送ゲートによる転送動作を行い、しかる後複数の水平転
送部の各々において画素単位で信号電荷を水平転送すべ
く転送ゲート及び第１，第２の水平転送部を駆動する駆
動手段と、第１の水平転送部での転送電荷に基づく出力
信号を処理する第１の信号処理系と他の水平転送部での
転送電荷に基づく出力信号を処理する第２の信号処理系
とを有し、第１の動作モードの設定時は第２の信号処理
系を他の水平転送部の出力側から切り離して第１の信号
処理系を経た信号のみを出力し、第２の動作モードの設
定時は第１，第２の信号処理系を経た各信号を合成して
出力する信号処理手段ととを備えている。
に、本発明による固体撮像装置は、入射光を画素単位で
信号電荷に変換して蓄積する受光部と、この受光部から
垂直列毎に読み出された信号電荷を垂直方向に転送する
垂直転送部と、この垂直転送部から移された信号電荷を
各々水平方向に転送する複数（ｎ本）の水平転送部と、
これら水平転送部のうち垂直転送部側の第１の水平転送
部に移された信号電荷の一部を他の水平転送部に選択的
に転送する転送ゲートと、第１，第２の動作モードを択
一的に設定する動作モード設定手段と、この動作モード
設定手段による第１の動作モードの設定時は、第１の水
平転送部から前記他の水平転送部への信号電荷の転送を
禁止するとともに、第１の水平転送部において隣り合う
ｎ画素分の信号電荷を混合して水平転送すべく転送ゲー
ト及び第１の水平転送部を駆動し、第２の動作モードの
設定時は、受光部の所定の垂直列の信号電荷に対して転
送ゲートによる転送動作を行い、しかる後複数の水平転
送部の各々において画素単位で信号電荷を水平転送すべ
く転送ゲート及び第１，第２の水平転送部を駆動する駆
動手段と、第１の水平転送部での転送電荷に基づく出力
信号を処理する第１の信号処理系と他の水平転送部での
転送電荷に基づく出力信号を処理する第２の信号処理系
とを有し、第１の動作モードの設定時は第２の信号処理
系を他の水平転送部の出力側から切り離して第１の信号
処理系を経た信号のみを出力し、第２の動作モードの設
定時は第１，第２の信号処理系を経た各信号を合成して
出力する信号処理手段ととを備えている。
【０００７】また、本発明による固体撮像装置の駆動方
法は、入射光を画素単位で信号電荷に変換して蓄積する
受光部と、この受光部から垂直列毎に読み出された信号
電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、この垂直転送
部から移された信号電荷を各々水平方向に転送する複数
（ｎ本）の水平転送部と、これら水平転送部のうち垂直
転送部側の第１の水平転送部に移された信号電荷の一部
を他の水平転送部に選択的に転送する転送ゲートと、第
１の水平転送部での転送電荷に基づく出力信号を処理す
る第１の信号処理系と他の水平転送部での転送電荷に基
づく出力信号を処理する第２の信号処理系とを有する信
号処理手段とを備えた固体撮像装置において、第１の動
作モードの設定時は、第１の水平転送部から他の水平転
送部への信号電荷の転送を禁止するとともに、第１の水
平転送部において隣り合うｎ画素分の信号電荷を混合し
て水平転送し、第２の信号処理系を他の水平転送部の出
力側から切り離して第１の信号処理系を経た信号のみを
出力し、第２の動作モードの設定時は、受光部の所定の
垂直列の信号電荷に対して転送ゲートによる転送動作を
行い、しかる後複数の水平転送部の各々において画素単
位で信号電荷を水平転送し、第１，第２の信号処理系を
経た各信号を合成して出力するようにする。
法は、入射光を画素単位で信号電荷に変換して蓄積する
受光部と、この受光部から垂直列毎に読み出された信号
電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、この垂直転送
部から移された信号電荷を各々水平方向に転送する複数
（ｎ本）の水平転送部と、これら水平転送部のうち垂直
転送部側の第１の水平転送部に移された信号電荷の一部
を他の水平転送部に選択的に転送する転送ゲートと、第
１の水平転送部での転送電荷に基づく出力信号を処理す
る第１の信号処理系と他の水平転送部での転送電荷に基
づく出力信号を処理する第２の信号処理系とを有する信
号処理手段とを備えた固体撮像装置において、第１の動
作モードの設定時は、第１の水平転送部から他の水平転
送部への信号電荷の転送を禁止するとともに、第１の水
平転送部において隣り合うｎ画素分の信号電荷を混合し
て水平転送し、第２の信号処理系を他の水平転送部の出
力側から切り離して第１の信号処理系を経た信号のみを
出力し、第２の動作モードの設定時は、受光部の所定の
垂直列の信号電荷に対して転送ゲートによる転送動作を
行い、しかる後複数の水平転送部の各々において画素単
位で信号電荷を水平転送し、第１，第２の信号処理系を
経た各信号を合成して出力するようにする。
【０００８】
【作用】上記構成の固体撮像装置及びその駆動方法にお
いて、第１の動作モードの設定時は、第１の水平転送部
から他の水平転送部への転送ゲートによる信号電荷の転
送を禁止するとともに、第１の水平転送部で隣り合うｎ
画素分の信号電荷を混合して水平転送することにより、
受光セル面積が等価的に大きくなって信号量が増えるた
め、また他の水平転送部の出力信号を処理する信号処理
系については他の水平転送部の出力側から切り離すこと
により、他の水平転送部の出力側からのノイズが出力信
号に乗らないため、高感度化及び高Ｓ／Ｎ化が図れる。
いて、第１の動作モードの設定時は、第１の水平転送部
から他の水平転送部への転送ゲートによる信号電荷の転
送を禁止するとともに、第１の水平転送部で隣り合うｎ
画素分の信号電荷を混合して水平転送することにより、
受光セル面積が等価的に大きくなって信号量が増えるた
め、また他の水平転送部の出力信号を処理する信号処理
系については他の水平転送部の出力側から切り離すこと
により、他の水平転送部の出力側からのノイズが出力信
号に乗らないため、高感度化及び高Ｓ／Ｎ化が図れる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、本発明の一実施例を示す構成図で
ある。図において、入射光を画素単位で信号電荷に変換
して蓄積する受光部を形成すべく画素単位で２次元配列
された複数個のフォトセンサ１と、これらフォトセンサ
１から垂直列毎に読み出された信号電荷を垂直方向に転
送する垂直ＣＣＤ（垂直転送部）２とによって撮像領域
３が構成されている。垂直ＣＣＤ２は、垂直走査に相当
する動作を受け持っており、垂直転送クロックφＶ１〜
φＶ４によって４相駆動される。
に説明する。図１は、本発明の一実施例を示す構成図で
ある。図において、入射光を画素単位で信号電荷に変換
して蓄積する受光部を形成すべく画素単位で２次元配列
された複数個のフォトセンサ１と、これらフォトセンサ
１から垂直列毎に読み出された信号電荷を垂直方向に転
送する垂直ＣＣＤ（垂直転送部）２とによって撮像領域
３が構成されている。垂直ＣＣＤ２は、垂直走査に相当
する動作を受け持っており、垂直転送クロックφＶ１〜
φＶ４によって４相駆動される。
【００１０】垂直ＣＣＤ２の出力側には、垂直ＣＣＤ２
から移された信号電荷を各々水平方向に転送する例えば
２本の第１，第２の水平ＣＣＤ（水平転送部）４，５が
併置されている。これら水平ＣＣＤ４，５は、水平走査
に相当する動作を受け持っており、水平転送クロックφ
Ｈ１，φＨ２により２相駆動される。水平ＣＣＤ４，５
の各出力側には、転送されてきた信号電荷を検出して電
圧信号に変換するフローティングディフュージョンアン
プ６，７が設けられている。これらフローティングディ
フュージョンアンプ６，７で変換された電圧信号は、出
力アンプ８，９を経て出力信号ＶＯ１，ＶＯ２として外
部へ導出される。
から移された信号電荷を各々水平方向に転送する例えば
２本の第１，第２の水平ＣＣＤ（水平転送部）４，５が
併置されている。これら水平ＣＣＤ４，５は、水平走査
に相当する動作を受け持っており、水平転送クロックφ
Ｈ１，φＨ２により２相駆動される。水平ＣＣＤ４，５
の各出力側には、転送されてきた信号電荷を検出して電
圧信号に変換するフローティングディフュージョンアン
プ６，７が設けられている。これらフローティングディ
フュージョンアンプ６，７で変換された電圧信号は、出
力アンプ８，９を経て出力信号ＶＯ１，ＶＯ２として外
部へ導出される。
【００１１】第１，第２の水平ＣＣＤ４，５間には、垂
直ＣＣＤ２から転送されてきた信号電荷を１垂直列おき
に両水平ＣＣＤ４，５に振り分ける振分け転送ゲート１
０が配されている。すなわち、垂直ＣＣＤ２から第１の
水平ＣＣＤ４に転送された信号電荷は、図２から明らか
なように、振分け転送ゲート１０によって制御されるチ
ャネル領域１１を通って第２の水平ＣＣＤ５に送られる
構造となっている。振分け転送ゲート１０はゲートパル
スφＨＨＧによって開閉駆動される。チャネル領域１１
の両側にはチャネルストップ１２が形成され、それに対
応する第１の水平ＣＣＤ４から第２の水平ＣＣＤ５への
電荷転送を阻止している。
直ＣＣＤ２から転送されてきた信号電荷を１垂直列おき
に両水平ＣＣＤ４，５に振り分ける振分け転送ゲート１
０が配されている。すなわち、垂直ＣＣＤ２から第１の
水平ＣＣＤ４に転送された信号電荷は、図２から明らか
なように、振分け転送ゲート１０によって制御されるチ
ャネル領域１１を通って第２の水平ＣＣＤ５に送られる
構造となっている。振分け転送ゲート１０はゲートパル
スφＨＨＧによって開閉駆動される。チャネル領域１１
の両側にはチャネルストップ１２が形成され、それに対
応する第１の水平ＣＣＤ４から第２の水平ＣＣＤ５への
電荷転送を阻止している。
【００１２】再び図１において、タイミングジェネレー
タ１３からは、垂直ＣＣＤ２を４相駆動する垂直転送ク
ロックφＶ１〜φＶ４、第１，第２の水平ＣＣＤ４，５
を２相駆動する水平転送クロックφＨ１，φＨ２及び振
分け転送ゲート１０を開閉駆動するゲートパルスφＨＨ
Ｇ等の各種のタイミング信号が発生される。発生された
各種タイミング信号のうち、水平転送クロックφＨ１，
φＨ２及びゲートパルスφＨＨＧは水平ドライバ１４を
介して第１，第２の水平ＣＣＤ４，５及び振分け転送ゲ
ート１０に印加される。
タ１３からは、垂直ＣＣＤ２を４相駆動する垂直転送ク
ロックφＶ１〜φＶ４、第１，第２の水平ＣＣＤ４，５
を２相駆動する水平転送クロックφＨ１，φＨ２及び振
分け転送ゲート１０を開閉駆動するゲートパルスφＨＨ
Ｇ等の各種のタイミング信号が発生される。発生された
各種タイミング信号のうち、水平転送クロックφＨ１，
φＨ２及びゲートパルスφＨＨＧは水平ドライバ１４を
介して第１，第２の水平ＣＣＤ４，５及び振分け転送ゲ
ート１０に印加される。
【００１３】動作モード設定回路１５は、信号電荷の水
平転送に関し後述する高Ｓ／Ｎ動作モード（第１の動作
モード）と通常動作モード（第２の動作モード）の２つ
の動作モードのいずれか一方を択一的に設定するための
ものであり、例えば、スイッチの切換え等によっていず
れかの動作モードを設定し得る構成となっている。この
設定モード情報はタイミングジェネレータ１３に供給さ
れる。タイミングジェネレータ１３は、設定モード情報
に応じて第１，第２の水平ＣＣＤ４，５及び振分け転送
ゲート１０への水平転送クロックφＨ１，φＨ２及びゲ
ートパルスφＨＨＧの印加タイミングを制御する。
平転送に関し後述する高Ｓ／Ｎ動作モード（第１の動作
モード）と通常動作モード（第２の動作モード）の２つ
の動作モードのいずれか一方を択一的に設定するための
ものであり、例えば、スイッチの切換え等によっていず
れかの動作モードを設定し得る構成となっている。この
設定モード情報はタイミングジェネレータ１３に供給さ
れる。タイミングジェネレータ１３は、設定モード情報
に応じて第１，第２の水平ＣＣＤ４，５及び振分け転送
ゲート１０への水平転送クロックφＨ１，φＨ２及びゲ
ートパルスφＨＨＧの印加タイミングを制御する。
【００１４】以下、信号電荷の水平転送の動作について
説明する。先ず、動作モード設定回路１５にて通常動作
モードが設定された場合の転送動作について図２を参照
しつつ説明する。
説明する。先ず、動作モード設定回路１５にて通常動作
モードが設定された場合の転送動作について図２を参照
しつつ説明する。
【００１５】水平方向にて隣り合う信号電荷ＳＣ１，Ｓ
Ｃ２は共に垂直ＣＣＤ２より第１の水平ＣＣＤ４に転送
される（ａ）。このとき、振分け転送ゲート１０は閉状
態にある。この状態では、信号電荷ＳＣ１，ＳＣ２に対
応する第１の水平ＣＣＤ４のゲート電極に印加される水
平転送クロックφＨ１，φＨ２は同レベルにあり、信号
電荷ＳＣ１，ＳＣ２が第１の水平ＣＣＤ４内で混合され
ることはない。
Ｃ２は共に垂直ＣＣＤ２より第１の水平ＣＣＤ４に転送
される（ａ）。このとき、振分け転送ゲート１０は閉状
態にある。この状態では、信号電荷ＳＣ１，ＳＣ２に対
応する第１の水平ＣＣＤ４のゲート電極に印加される水
平転送クロックφＨ１，φＨ２は同レベルにあり、信号
電荷ＳＣ１，ＳＣ２が第１の水平ＣＣＤ４内で混合され
ることはない。
【００１６】そして、次の動作タイミングでは、振分け
転送ゲート１０が開駆動されることにより、信号電荷Ｓ
Ｃ１，ＳＣ２のうち、信号電荷ＳＣ２がチャネル領域１
１を介して第２の水平ＣＣＤ５に転送される一方、信号
電荷ＳＣ１はチャネルストップ１２によって第２の水平
ＣＣＤ５への転送が阻止されるため、第１の水平ＣＣＤ
４内に留まる（ｂ）。
転送ゲート１０が開駆動されることにより、信号電荷Ｓ
Ｃ１，ＳＣ２のうち、信号電荷ＳＣ２がチャネル領域１
１を介して第２の水平ＣＣＤ５に転送される一方、信号
電荷ＳＣ１はチャネルストップ１２によって第２の水平
ＣＣＤ５への転送が阻止されるため、第１の水平ＣＣＤ
４内に留まる（ｂ）。
【００１７】以上の動作により、第１の水平ＣＣＤ４と
第２の水平ＣＣＤ５への信号電荷ＳＣ１，ＳＣ２の振り
分けが完了する。この振り分け完了後、両水平ＣＣＤ
４，５において信号電荷ＳＣ１，ＳＣ２の水平転送が行
われ（ｃ）、これら信号電荷ＳＣ１，ＳＣ２は出力アン
プ８，９からそれぞれ出力信号ＶＯ１，ＶＯ２として導
出される。
第２の水平ＣＣＤ５への信号電荷ＳＣ１，ＳＣ２の振り
分けが完了する。この振り分け完了後、両水平ＣＣＤ
４，５において信号電荷ＳＣ１，ＳＣ２の水平転送が行
われ（ｃ）、これら信号電荷ＳＣ１，ＳＣ２は出力アン
プ８，９からそれぞれ出力信号ＶＯ１，ＶＯ２として導
出される。
【００１８】次に、動作モード設定回路１５にて高Ｓ／
Ｎ動作モードが設定された場合の転送動作について図３
を参照しつつ説明する。なお、この動作モードでは、第
１の水平ＣＣＤ４から第２の水平ＣＣＤ５への信号電荷
の転送が行われないように、水平ドライバ１４によって
振分け転送ゲート１０が常時閉状態に維持されるものと
する。
Ｎ動作モードが設定された場合の転送動作について図３
を参照しつつ説明する。なお、この動作モードでは、第
１の水平ＣＣＤ４から第２の水平ＣＣＤ５への信号電荷
の転送が行われないように、水平ドライバ１４によって
振分け転送ゲート１０が常時閉状態に維持されるものと
する。
【００１９】信号電荷ＳＣ１，ＳＣ２は共に垂直ＣＣＤ
２より第１の水平ＣＣＤ４に転送され、このうち信号電
荷ＳＣ１はチャネルストップ１２によって第２の水平Ｃ
ＣＤ５への転送が阻止されるため第１の水平ＣＣＤ４内
に留まり、又信号電荷ＳＣ２は振分け転送ゲート１０が
閉状態にあるため第２の水平ＣＣＤ５に転送されること
なく、信号電荷ＳＣ１と同様に、第１の水平ＣＣＤ４内
に留まる（ａ）。
２より第１の水平ＣＣＤ４に転送され、このうち信号電
荷ＳＣ１はチャネルストップ１２によって第２の水平Ｃ
ＣＤ５への転送が阻止されるため第１の水平ＣＣＤ４内
に留まり、又信号電荷ＳＣ２は振分け転送ゲート１０が
閉状態にあるため第２の水平ＣＣＤ５に転送されること
なく、信号電荷ＳＣ１と同様に、第１の水平ＣＣＤ４内
に留まる（ａ）。
【００２０】次に、図４のタイミングチャートに示すよ
うに、信号電荷ＳＣ１，ＳＣ２に対応する第１の水平Ｃ
ＣＤ４のゲート電極に印加される水平転送クロックφＨ
１，φＨ２のバランスを崩すことにより、第１の水平Ｃ
ＣＤ４内で信号電荷ＳＣ１，ＳＣ２を混合する（ｂ）。
しかる後、第１の水平ＣＣＤ４において水平転送が行わ
れ（ｃ）、この信号電荷ＳＣ１＋ＳＣ２は出力アンプ８
から出力信号ＶＯ１として導出される。
うに、信号電荷ＳＣ１，ＳＣ２に対応する第１の水平Ｃ
ＣＤ４のゲート電極に印加される水平転送クロックφＨ
１，φＨ２のバランスを崩すことにより、第１の水平Ｃ
ＣＤ４内で信号電荷ＳＣ１，ＳＣ２を混合する（ｂ）。
しかる後、第１の水平ＣＣＤ４において水平転送が行わ
れ（ｃ）、この信号電荷ＳＣ１＋ＳＣ２は出力アンプ８
から出力信号ＶＯ１として導出される。
【００２１】この水平転送動作において、第１の水平Ｃ
ＣＤ４で転送される信号電荷は、通常動作モードでは信
号電荷ＳＣ１のみであるのに対し、高Ｓ／Ｎ動作モード
では２画素混合による信号電荷ＳＣ１＋ＳＣ２であるた
め、第１の水平ＣＣＤ４に対応する出力アンプ８から
は、通常動作モードの２倍の出力信号を導出できること
になる。一方、第２の水平ＣＣＤ５内には信号電荷が存
在しないため、第２の水平ＣＣＤ５に対応する出力アン
プ９からは出力信号は導出されない。
ＣＤ４で転送される信号電荷は、通常動作モードでは信
号電荷ＳＣ１のみであるのに対し、高Ｓ／Ｎ動作モード
では２画素混合による信号電荷ＳＣ１＋ＳＣ２であるた
め、第１の水平ＣＣＤ４に対応する出力アンプ８から
は、通常動作モードの２倍の出力信号を導出できること
になる。一方、第２の水平ＣＣＤ５内には信号電荷が存
在しないため、第２の水平ＣＣＤ５に対応する出力アン
プ９からは出力信号は導出されない。
【００２２】ここで、通常動作モードの場合と高Ｓ／Ｎ
動作モードの場合のＳ／Ｎについての比較を行う。先
ず、通常動作モードでは、図５（Ａ）に示すように、２
本の水平ＣＣＤ４，５に対応する出力ＶＯ１，ＶＯ２
は、第１，第２の信号処理系であるＳ／Ｈ（又はＣＤ
Ｓ）回路１６，１７を経た後、加算器１８で単純に加算
されて画像信号として導出されるものとする。これは、
Ｓ／Ｎの面では優れた合成方法である。
動作モードの場合のＳ／Ｎについての比較を行う。先
ず、通常動作モードでは、図５（Ａ）に示すように、２
本の水平ＣＣＤ４，５に対応する出力ＶＯ１，ＶＯ２
は、第１，第２の信号処理系であるＳ／Ｈ（又はＣＤ
Ｓ）回路１６，１７を経た後、加算器１８で単純に加算
されて画像信号として導出されるものとする。これは、
Ｓ／Ｎの面では優れた合成方法である。
【００２３】今、出力ＶＯ１，ＶＯ２のサンプルホール
ド後における信号電圧をＳ、ノイズ電圧をＮとすると、
合成後の信号電圧は２Ｓとなる。一方、ノイズに関して
は、出力アンプ８，９で発生するノイズ成分が支配的で
あり、出力ＶＯ１とＶＯ２のノイズ間に相関関係が無い
ため、合成後は２1/2 Ｎとなる。従って、Ｓ／Ｎとして
は、
ド後における信号電圧をＳ、ノイズ電圧をＮとすると、
合成後の信号電圧は２Ｓとなる。一方、ノイズに関して
は、出力アンプ８，９で発生するノイズ成分が支配的で
あり、出力ＶＯ１とＶＯ２のノイズ間に相関関係が無い
ため、合成後は２1/2 Ｎとなる。従って、Ｓ／Ｎとして
は、
【数１】 （Ｓ／Ｎ）1 ＝２０ｌｏｇ（２1/2 Ｓ／Ｎ） ……（１） となる。
【００２４】一方、高Ｓ／Ｎ動作モードでは、図５
（Ｂ）に示すように、出力信号が導出されないＶＯ２系
統（信号処理系）を本線信号系統から切り離すことによ
り、出力アンプ８でのノイズ成分が支配的となり、ＶＯ
１系統にＶＯ２系統からのノイズが加わることが無い。
また、出力ＶＯ１のサンプルホールド後の信号電圧とし
ては、通常動作モードの２倍がえられるため２Ｓとなる
一方、ノイズ電圧はＮのままである。従って、Ｓ／Ｎと
しては、
（Ｂ）に示すように、出力信号が導出されないＶＯ２系
統（信号処理系）を本線信号系統から切り離すことによ
り、出力アンプ８でのノイズ成分が支配的となり、ＶＯ
１系統にＶＯ２系統からのノイズが加わることが無い。
また、出力ＶＯ１のサンプルホールド後の信号電圧とし
ては、通常動作モードの２倍がえられるため２Ｓとなる
一方、ノイズ電圧はＮのままである。従って、Ｓ／Ｎと
しては、
【数２】 （Ｓ／Ｎ）2 ＝２０ｌｏｇ（２Ｓ／Ｎ） ……（２） となる。
【００２５】すなわち、上記（１），（２）式から明ら
かなように、高Ｓ／Ｎ動作モードによれば、通常動作モ
ードの場合に比べてＳ／Ｎが３ｄＢ（２０ｌｏｇ
２1/2 ）だけ向上できることになる。また、この高Ｓ／
Ｎ動作モードは、水平方向の画素信号を合成するため、
通常動作モードに比べて水平解像度が犠牲になるもの
の、高感度化及び高Ｓ／Ｎ化が図れるため、特に低照度
時の感度及びＳ／Ｎの改善に有効な手段となる。
かなように、高Ｓ／Ｎ動作モードによれば、通常動作モ
ードの場合に比べてＳ／Ｎが３ｄＢ（２０ｌｏｇ
２1/2 ）だけ向上できることになる。また、この高Ｓ／
Ｎ動作モードは、水平方向の画素信号を合成するため、
通常動作モードに比べて水平解像度が犠牲になるもの
の、高感度化及び高Ｓ／Ｎ化が図れるため、特に低照度
時の感度及びＳ／Ｎの改善に有効な手段となる。
【００２６】従って、本ＣＣＤ固体撮像装置をカメラに
応用する場合、普段は通常動作モードを設定し、低照度
時で水平解像度を犠牲にしても感度を優先させたいとき
に補助的に高Ｓ／Ｎ動作モードを設定するように使用す
れば良い。
応用する場合、普段は通常動作モードを設定し、低照度
時で水平解像度を犠牲にしても感度を優先させたいとき
に補助的に高Ｓ／Ｎ動作モードを設定するように使用す
れば良い。
【００２７】なお、上記実施例では、通常動作モードと
高Ｓ／Ｎ動作モードの２つの動作モードを切換え可能に
構成した場合について説明したが、高感度化及び高Ｓ／
Ｎ化のみを主体に考えた場合、高Ｓ／Ｎ動作モードのみ
を有する固体撮像装置であっても良いことは勿論であ
る。
高Ｓ／Ｎ動作モードの２つの動作モードを切換え可能に
構成した場合について説明したが、高感度化及び高Ｓ／
Ｎ化のみを主体に考えた場合、高Ｓ／Ｎ動作モードのみ
を有する固体撮像装置であっても良いことは勿論であ
る。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数（ｎ本）の水平転送部を備えた固体撮像装置におい
て、垂直転送部側の第１の水平転送部から他の水平転送
部への信号電荷の転送を禁止するとともに、第１の水平
転送部で隣り合うｎ画素分の信号電荷を混合して水平転
送する構成としたことにより、受光セル面積が等価的に
大きくなって信号量が増えるため、また他の水平転送部
の出力信号を処理する信号処理系については他の水平転
送部の出力側から切り離すようにしたことで、他の水平
転送部の出力側からのノイズが出力信号に乗らないた
め、高感度化及び高Ｓ／Ｎ化が図れる効果がある。
複数（ｎ本）の水平転送部を備えた固体撮像装置におい
て、垂直転送部側の第１の水平転送部から他の水平転送
部への信号電荷の転送を禁止するとともに、第１の水平
転送部で隣り合うｎ画素分の信号電荷を混合して水平転
送する構成としたことにより、受光セル面積が等価的に
大きくなって信号量が増えるため、また他の水平転送部
の出力信号を処理する信号処理系については他の水平転
送部の出力側から切り離すようにしたことで、他の水平
転送部の出力側からのノイズが出力信号に乗らないた
め、高感度化及び高Ｓ／Ｎ化が図れる効果がある。
【００２９】また、高Ｓ／Ｎ動作モードと通常動作モー
ドの２つの動作モードを択一的に設定できるようにした
ことにより、特に低照度時のように水平解像度を犠牲に
しても高感度化及び高Ｓ／Ｎ化を図りたい場合に、高Ｓ
／Ｎ動作モードを設定するというような使い方ができ
る。
ドの２つの動作モードを択一的に設定できるようにした
ことにより、特に低照度時のように水平解像度を犠牲に
しても高感度化及び高Ｓ／Ｎ化を図りたい場合に、高Ｓ
／Ｎ動作モードを設定するというような使い方ができ
る。
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】水平転送部の平面構造図である。
【図３】高Ｓ／Ｎ動作モード時の動作説明図である。
【図４】高Ｓ／Ｎ動作モード時のタイミングチャートで
ある。
ある。
【図５】通常動作モード時（Ａ）と高Ｓ／Ｎ動作モード
時（Ｂ）の信号処理系の構成を示すブロック図である。
時（Ｂ）の信号処理系の構成を示すブロック図である。
１ フォトセンサ ２ 垂直ＣＣＤ ４ 第１の水平ＣＣＤ ５ 第２の水平ＣＣＤ ８，９ 出力アンプ １０ 振分け転送ゲート １１ チャネル領域 １３ タイミングジェネレータ １４ 水平ドライバ １５ 動作モード設定回路
Claims (2)
- 【請求項１】 入射光を画素単位で信号電荷に変換して
蓄積する受光部と、 前記受光部から垂直列毎に読み出された信号電荷を垂直
方向に転送する垂直転送部と、 前記垂直転送部から移された信号電荷を各々水平方向に
転送する複数（ｎ本）の水平転送部と、 前記複数の水平転送部のうち前記垂直転送部側の第１の
水平転送部に移された信号電荷の一部を他の水平転送部
に選択的に転送する転送ゲートと、第１，第２の動作モードを択一的に設定する動作モード
設定手段と、 前記動作モード設定手段による第１の動作モードの設定
時は、 前記第１の水平転送部から前記他の水平転送部へ
の信号電荷の転送を禁止するとともに、前記第１の水平
転送部において隣り合うｎ画素分の信号電荷を混合して
水平転送すべく前記転送ゲート及び前記第１の水平転送
部を駆動し、第２の動作モードの設定時は、前記受光部
の所定の垂直列の信号電荷に対して前記転送ゲートによ
る転送動作を行い、しかる後前記複数の水平転送部の各
々において画素単位で信号電荷を水平転送すべく前記転
送ゲート及び前記第１，第２の水平転送部を駆動する駆
動手段と、前記第１の水平転送部での転送電荷に基づく出力信号を
処理する第１の信号処理系と前記他の水平転送部での転
送電荷に基づく出力信号を処理する第２の信号処理系と
を有し、前記第１の動作モードの設定時は前記第２の信
号処理系を前記他の水平転送部の出力側から切り離して
前記第１の信号処理系を経た信号のみを出力し、前記第
２の動作モードの設定時は前記第１，第２の信号処理系
を経た各信号を合成して出力する信号処理手段と を備え
たことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 入射光を画素単位で信号電荷に変換して
蓄積する受光部と、前記受光部から垂直列毎に読み出さ
れた信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、前記
垂直転送部から移された信号電荷を各々水平方向に転送
する複数（ｎ本）の水平転送部と、前記複数の水平転送
部のうち前記垂直転送部側の第１ の水平転送部に移され
た信号電荷の一部を他の水平転送部に選択的に転送する
転送ゲートと、前記第１の水平転送部での転送電荷に基
づく出力信号を処理する第１の信号処理系と前記他の水
平転送部での転送電荷に基づく出力信号を処理する第２
の信号処理系とを有する信号処理手段とを備えた固体撮
像装置の駆動方法であって、 第１の動作モードの設定時は、 前記第１の水平転送部か
ら前記他の水平転送部への信号電荷の転送を禁止すると
ともに、前記第１の水平転送部において隣り合うｎ画素
分の信号電荷を混合して水平転送し、前記第２の信号処
理系を前記他の水平転送部の出力側から切り離して前記
第１の信号処理系を経た信号のみを出力し、 第２の動作モードの設定時は、前記受光部の所定の垂直
列の信号電荷に対して 前記転送ゲートによる転送動作を
行い、しかる後前記複数の水平転送部の各々において画
素単位で信号電荷を水平転送し、前記第１，第２の信号
処理系を経た各信号を合成して出力することを特徴とす
る固体撮像装置の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3222196A JP3003313B2 (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 固体撮像装置及びその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3222196A JP3003313B2 (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 固体撮像装置及びその駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0541835A JPH0541835A (ja) | 1993-02-19 |
| JP3003313B2 true JP3003313B2 (ja) | 2000-01-24 |
Family
ID=16778653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3222196A Expired - Fee Related JP3003313B2 (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 固体撮像装置及びその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3003313B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH099149A (ja) * | 1995-06-22 | 1997-01-10 | Nec Corp | Ｃｃｄ撮像信号処理回路 |
| US7385638B2 (en) * | 2004-04-28 | 2008-06-10 | Eastman Kodak Company | Image sensor for still or video photography |
| JP2008244738A (ja) | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Fujifilm Corp | 撮像装置および撮像素子の駆動制御方法 |
-
1991
- 1991-08-06 JP JP3222196A patent/JP3003313B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0541835A (ja) | 1993-02-19 |
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