JP3156503B2 - 固体撮像装置の駆動方法及び固体撮像装置の信号処理回路 - Google Patents
固体撮像装置の駆動方法及び固体撮像装置の信号処理回路Info
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Description
られる固体撮像装置及び固体撮像装置の信号処理回路に
関するものである。
信号処理回路は性能が向上し家庭用のビデオカメラなど
に用いられる。
置の信号処理回路について図面を参照しながら説明す
る。従来の固体撮像装置としては特開平02−0876
85があげられる。この従来の固体撮像装置では2次元
状に配置された光電変換部と前記光電変換部より読み出
した電荷を垂直方向に転送可能な垂直電荷転送部を有
し、1画面分の画像を撮像する期間内に複数回の読み出
し動作を行い、垂直電荷転送部において読み出した電荷
を加算し出力している。
の読み出し動作で読み出される電荷Q1の蓄積時間t1
と2回目の読み出し動作で読み出される電荷Q2の蓄積
時間t2とを異ならせたた場合を考える。(図18)は
従来の固体撮像装置の光電変換特性を表すグラフであ
る。(図18)において横軸は光強度、縦軸は出力電荷
量である。1回目の読み出し動作で読み出される電荷Q
1の光電変換特性を実線で、2回目の読み出し動作で読
み出される電荷Q2の光電変換特性を破線で、加算後の
電荷Q3の光電変換特性を一点鎖線で示す。1回目の読
み出し動作で読み出される電荷Q1は光強度Bで光電変
換部が飽和し、2回目の読み出し動作で読み出される電
荷Q2は光強度Dで光電変換部が飽和する。2回目の読
み出し動作で読み出される電荷Q2はダイナミックレン
ジが広いが、低照度時は信号量が小さいためにSN比が
低い。1回目の読み出し動作で読み出される電荷Q1は
ダイナミックレンジは狭いが、信号量が大きいためにS
N比が高い。加算後の電荷Q3は低照度時のSN比が高
くダイナミックレンジも広くなる。
ような構成では、垂直電荷転送部において読み出した電
荷を加算し出力しているが、画素ごとに光電変換部の飽
和レベルにばらつきがあり、(図)のQ3における光電
変換特性の編曲点であるニーポイントが画素ごとにばら
つく。これは映像では高輝度部の固定パターンノイズと
なり画質が著しく劣化するという問題がある。
して単一の固体撮像装置でカラー化を行うことを考えた
場合、光電変換部でニー特性を持つために色分離ができ
ないという問題がある。
置された光電変換部と前記光電変換部より読み出した電
荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部と前記垂直電荷
転送部の電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部とを
有する固体撮像装置を駆動する際に、1画面分の画像を
撮像する期間内に蓄積時間の異なる読み出し動作を複数
回行い、前回複数回の読み出し動作のうち少なくとも1
回の読み出し動作において、前記光電変換部に蓄積され
たすべての画素の電荷を前記垂直電荷転送部に読み出
し、前記複数回の読み出し動作によりそれぞれ読み出さ
れた露光量の異なる電荷を、それぞれ独立に前記垂直電
荷転送部に保持し、順次前記水平電荷転送部を通して転
送することを特徴とするものである。
をそれぞれ独立に転送することにより、光電変換部の飽
和レベルのばらつきによる画質劣化をなくすことができ
る。
した固体撮像装置を用いた場合は色分離が可能であり、
単一の固体撮像装置を用いてカラー画像を得ることがで
きる。
像装置及び固体撮像装置の信号処理回路について、図面
を参照しながら説明する。
数回の読み出し動作により読み出された電荷をそれぞれ
独立に転送することにより、光電変換部の飽和レベルの
ばらつきによる画質劣化をなくすことである。
回とするが、垂直電荷転送部の構造を変更すれば、3回
以上の読み出し動作でも実現できる。
像装置の構造を表す構造図である。(図1)において1
は光電変換部、2は垂直電荷転送部、3は駆動パルス入
力端子、4は水平電荷転送部、5は出力増幅器、6は出
力端子である。
電変換部1に対して垂直電荷転送部2は3段の転送ゲー
ト構成になっている。また、光電変換部1は2段で1つ
の組をなし、垂直電荷転送部2a〜2fは6段6相の組
をなしている。垂直電荷転送部2a〜2fの6段の転送
ゲートはそれぞれ駆動パルス入力端子3a〜3fと接続
されている。
イミングを示す。(図2)において、φV1〜φV6
は、それぞれ駆動パルス入力端子3a〜3fに入力され
る駆動パルスである。φV1〜φV6のうち、φV2で
奇数段、φV5で偶数段の光電変換部1の電荷が読み出
される。(図2)で拡大表示している部分はフィールド
期間の1ラインの転送における駆動パルスである。
により電荷が蓄積される。蓄積された電荷はテレビ方式
の垂直ブランキング時に第1の読み出し動作により駆動
パルス入力端子3eに”ハイ”の電圧が加えられ、転送
ゲート2eを通じて偶数段の光電変換部1の電荷Q1が
垂直電荷転送部2に読み出される。第1の読み出し動作
終了後直ちに光電変換部1の電荷はすべて固体撮像装置
の基板に掃き出され、光電変換部1の電荷はゼロにな
る。
垂直ブランキング期間内に第2の読み出し動作により、
駆動パルス入力端子3bに”ハイ”の電圧が加えられ、
転送ゲート2bを通じて奇数段の光電変換部1より垂直
電荷転送部2に電荷Q2が読み出されるが、この時の電
荷は第1の読み出し動作で読み出された電荷とは独立に
垂直電荷転送部2に読み出される。
み出しによる電荷Q1と第2の読み出しによる電荷Q2
は、次のフィールド期間に順次水平電荷転送部4aおよ
び4bにそれぞれ転送されて、出力増幅器5、出力端子
6より出力信号S1、S2として出力される。
のタイミングと光電変換部1における蓄積電荷の関係を
表すグラフを示す。(図2)のグラフにおいて、横軸は
時間、縦軸は蓄積電荷量である。(図2)ではA,B,
Cの3種類の光強度における様子をそれぞれ実線、波
線、一点鎖線で示す。
置の信号処理回路について説明する。(図3)は本発明
の第1の実施例の固体撮像装置の信号処理回路を表すブ
ロック図である。(図3)において7は入力端子、8は
クリップ回路、9は加算回路である。
に入力された第1の読み出し動作による信号S1は、ク
リップ回路8に入力され、基準電圧Vth以上の信号が
クリップされて出力される。この基準電圧Vthは、固
体撮像装置の飽和電荷量Qsatに対応する飽和信号レ
ベルVsatよりわずかに小さい値に設定する。このク
リップ回路8により光電変換部1の飽和電荷量Qsat
のばらつきによる影響をなくすことができる。
回路9で入力端子7bに入力された第2の読み出し動作
による信号S2と加算され、出力端子6より出力信号S
3として出力される。以上のようにして得られる第1の
読み出し動作による信号S1と第2の読み出し動作によ
る信号S2と光強度の関係を表す光電変換特性図を(図
4)に示す。(図4)において横軸は光強度、縦軸は出
力電圧であり、第1の読み出し動作による信号S1を実
線で、第2の読み出し動作による信号S2を波線で、第
1の読み出し動作による信号と第2の読み出し動作によ
る信号を加算した信号S3を一点鎖線で示す。
1による信号S1は光強度Bで光電変換部が飽和し、第
2の読み出し動作で読み出される電荷Q2による信号S
2は光強度Dで光電変換部が飽和する。第2の読み出し
動作で読み出される電荷Q2による信号S2はダイナミ
ックレンジが広いが、低照度時は信号量が小さいために
SN比が低い。第1の読み出し動作で読み出される電荷
Q1による信号S1はダイナミックレンジは狭いが、信
号量が大きいためにSN比が高い。加算後の信号S3は
低照度時のSN比が高くダイナミックレンジも広くな
る。
電荷Q1の蓄積時間をt1、第2の読み出し動作で読み
出される電荷Q2の蓄積時間をt2とすると、S1に対
してS3はダイナミックレンジがt2/t1倍となる。
数回の読み出し動作により読み出された電荷をそれぞれ
独立に転送することにより、信号処理回路で飽和した信
号をクリップすることにより飽和信号レベルのばらつき
による影響をなくすことができるので、光電変換部の飽
和レベルのばらつきによる画質劣化をなくすことができ
る。
例の固体撮像装置の駆動方法について図面を参照しなが
ら説明する。
回とするが、垂直電荷転送部の構造を変更すれば、3回
以上の読み出し動作でも実現できる。
示した第1の実施例と同じものを用いる。
イミングを示す。(図5)においてφV1〜φV6は駆
動パルス入力端子3a〜3fに加えられる駆動パルスで
ある。
により電荷が蓄積される。蓄積された電荷はテレビ方式
の垂直ブランキング時に第1の読み出し動作により駆動
パルス入力端子3b、3eに”ハイ”の電圧が加えら
れ、転送ゲート2b、2eを通じて、奇数段と偶数段の
光電変換部1の電荷Q1が垂直電荷転送部2に読み出さ
れる。垂直電荷転送部2では、読み出された電荷が垂直
方向の2画素ごとに画素混合される。
垂直ブランキング期間内に第2の読み出し動作により駆
動パルス入力端子3b、3eに”ハイ”の電圧が加えら
れ、転送ゲート2b、2eを通じて、光電変換部1より
再び垂直電荷転送部2に電荷Q2が読み出されるが、こ
の時の電荷は第1の読み出し動作で読み出された電荷Q
1とは独立に垂直電荷転送部2に読み出され、第1の読
み出し動作の時と同様に垂直方向の2画素ごとに画素混
合される。
み出しによる電荷Q1と第2の読み出しによる電荷Q2
は、次のフィールド期間に順次水平電荷転送部4aおよ
び4bにそれぞれ転送されて、出力増幅器5、出力端子
6より出力される。
1における蓄積電荷の関係を表すグラフを(図5)に示
す。(図5)のグラフにおいて、横軸は時間、縦軸は蓄
積電荷量である。(図5)ではA,B,Cの3種類の光
強度における様子をそれぞれ実線、波線、一点鎖線で示
す。
るのでここでは省略する。ダイナミックレンジは第1の
実施例と同様に拡大される。
合が行われているために、第1の実施例に対して同じ光
強度でも電荷量が2倍となっている。本発明の効果は垂
直電荷転送部2内で画素混合を行うために、同じ光強度
でも電荷量が2倍となり感度を向上させることができる
というものである。
の読み出し動作を垂直ブランキング期間内に行っている
が、第1の読み出し動作を有効走査期間内に行うことも
可能である。ただし、この場合は読み出し動作を有効走
査期間内に行うために、電荷蓄積部を持たないインター
ライントランスファ型固体撮像装置では実現できず、電
荷蓄積部を伴うフレームインタライントランスファ型の
固体撮像装置あるいは外部のフレームメモリを必要とす
る。本発明の別の効果は、複数回の読み出し動作を垂直
ブランキング期間内に行うことにより、固体撮像装置の
構造を単純にし、フレームメモリを不要とするものであ
る。
施例の固体撮像装置及び固体撮像装置の信号処理回路に
ついて、図面を参照しながら説明する。
うち、少なくとも1回の読み出し動作により読み出され
た電荷ごとに前記垂直電荷転送部内で画素混合し、その
他の読み出し動作により読み出された電荷は前記垂直電
荷転送部内で画素混合せずに垂直転送することにより、
ダイナミックレンジを拡大することと同時に垂直方向の
解像度も向上しようと言うものである。
像装置の構造を表す構造図である。(図6)において1
は光電変換部、2は垂直電荷転送部、3は駆動パルス入
力端子、4は水平電荷転送部、5は出力増幅器、6は出
力端子である。
電変換部1に対して垂直電荷転送部2は4段の転送ゲー
ト構成になっている。また、光電変換部1は4段で1つ
の組をなし、垂直電荷転送部2a〜2pは16段16相
の組をなしている。垂直電荷転送部2a〜2pの16段
の転送ゲートはそれぞれ駆動パルス入力端子3a〜3p
と接続されている。
動作と第2の読み出し動作の時の駆動波形を示す。(図
7)においてφV1〜φV16は駆動パルス入力端子3
a〜3pに加えられる駆動パルスである。
により電荷が蓄積される。蓄積された4段で1組の電荷
はテレビ方式の垂直ブランキング時に第1の読み出し動
作により駆動パルス入力端子3a、3e、3i、3m
に”ハイ”の電圧が加えられて転送ゲート2a、2e、
2i、2mを通して垂直電荷転送部2に読み出される。
垂直電荷転送部2では、読み出された電荷をそれぞれ独
立に保持する。
垂直ブランキング期間内に第2の読み出し動作により駆
動パルス入力端子3a、3eに”ハイ”の電圧が加えら
れて転送ゲート2a、2eを通して光電変換部1の4段
の組のうち上部の2段より再び垂直電荷転送部2に電荷
Q2が読み出されるが、この時の電荷は第1の読み出し
動作で読み出された電荷Q1とは独立に垂直電荷転送部
2に読み出され、読み出された電荷Q2が垂直方向の2
段ごとに転送ゲート2a〜2eで画素混合される。その
後直ちに光電変換部1内に残された電荷は基板内部に掃
き出される。
み出しによる電荷Q1と第2の読み出しによる電荷Q2
は、次のフィールド期間に順次水平電荷転送部4a、4
bおよび4cにそれぞれ転送されて、出力増幅器5、出
力端子6より出力される。
ち、第1の読み出し動作で読み出された電荷Q1に基づ
く信号S1は、垂直電荷転送部2内で画素混合されてい
ないので、垂直方向の解像度の高い信号が得られる。第
2の読み出し動作で読み出された電荷Q2に基づく信号
S2は、垂直電荷転送部2内で画素混合されているので
垂直方向の解像度は低いが、高輝度部の階調が再現でき
る信号が得られる。
うち、少なくとも1回の読み出し動作により読み出され
た電荷ごとに前記垂直電荷転送部内で画素混合し、その
他の読み出し動作により読み出された電荷は前記垂直電
荷転送部内で画素混合せずに垂直転送することにより、
ダイナミックレンジを拡大することと同時に垂直方向の
解像度も向上することができる。
例の固体撮像装置の駆動方法について図面を参照しなが
ら説明する。
回とするが、垂直電荷転送部の構造を変更すれば、3回
以上の読み出し動作でも実現できる。
を(図8)に示す。(図8)の固体撮像装置の構造は
(図1)のものと同じであるが、光電変換部1上にマゼ
ンタ(Mg)、グリーン(G)、イェロー(Ye)、シ
アン(Cy)の4種類の分光特性の異なる色フィルタが
配置されている。この色フィルタの分光特性はテレビジ
ョン学会技術報告TEBS87−6,ED694で報告
されている従来の色差線順次方式の色フィルタ配列と同
様である。駆動方法は第2の実施例に準じるのでここで
は省略するが、インターレースのためには第1フィール
ドと第2フィールドで画素混合する組は1段ずらす必要
がある。
示す。(図9)において10は色分離回路、11は増幅
回路、12は比較回路、13はマルチプレクサである。
装置の出力信号(Mg+Ye,Mg+Cy,G+Ye,
G+Cy)を入力し、原色信号(R,G,B)を出力す
る。
動作による電荷に基づく信号S1は色分離回路10aに
入力され、R1、G1、B1の原色信号に分離される。
入力端子7bに入力された第2の読み出し動作による電
荷に基づく信号S2は色分離回路10bに入力され、R
2、G2、B2の原色信号に分離される。原色信号R
2、G2、B2は増幅回路11で増幅され、原色信号R
1、G1、B1とともにマルチプレクサ13に入力され
る。このとき、第1の読み出し動作による電荷Q1の蓄
積時間をt1、第2の読み出し動作による電荷Q2の蓄
積時間をt2とすると、増幅回路11の増幅率はt1/
t2倍とする。また、原色信号R1、G1、B1は比較
回路12a、12b、12cに入力され、標準信号レベ
ルR0、G0、B0と比較され、制御信号が出力され
る。マルチプレクサ13a、13b、13cは比較回路
12a、12b、12cの制御信号を入力し、原色信号
R1、G1、B1が標準信号レベルR0、G0、B0よ
り大きい場合は増幅された原色信号R2、G2、B2が
選択され、原色信号R1、G1、B1が標準信号レベル
R0、G0、B0より小さい場合は原色信号R1、G
1、B1が選択され、原色信号R3、G3、B3として
出力端子6a、6b、6cより出力される。
G、Bの光電変換特性を示す。原色信号R3、G3、B
3は原色信号R1、G1、B1に比べてダイナミックレ
ンジが拡大されている。
異なる色フィルタを配置し、1画面分の画像を撮像する
期間内に読み出し動作を複数回行い、読み出された電荷
をそれぞれ独立に転送し、それらの電荷に基づく出力信
号を複数の色分離回路でそれぞれ色分離し、合成回路で
合成して出力することにより、ダイナミックレンジの広
いカラーの画像を単一の固体撮像装置を用いて得ること
ができる。
例の固体撮像装置の駆動方法について図面を参照しなが
ら説明する。本発明の目的は分光特性の異なる色フィル
タを配置した固体撮像装置において複数回の読み出し動
作により独立に読み出された電荷に基づく出力信号を合
成して色分離を行うことにより、第4の実施例で複数用
いた色分離回路を1つにすることである。
回とするが、垂直電荷転送部の構造を変更すれば、3回
以上の読み出し動作でも実現できる。
の実施例のものと同様であり、動作も同様なので説明は
省略する。ここでは信号処理回路について詳しく説明す
る。
の信号処理回路を表すブロック図である。(図11)に
おいて7は入力端子、8はクリップ回路、9は加算回
路、10は色分離回路、14は階調再現補正回路であ
る。
に入力された第1の読み出し動作による信号S1は、ク
リップ回路8に入力され、基準電圧Vth以上の信号が
クリップされて出力される。この基準電圧Vthは、色
分離可能なキャリア飽和信号レベルVsatに設定す
る。クリップ回路8から出力された信号は加算回路9で
入力端子7bに入力された第2の読み出し動作による信
号S2と加算され、加算信号S3として階調再現補正回
路14に入力される。(図12)に第5の実施例の階調
再現補正回路14の特性を表す光電変換特性図を示す。
階調再現補正回路14は入力信号に対して光電変換特性
が直線的になるように階調再現補正を施し出力信号S4
を出力する。階調再現補正回路14としてはビデオカメ
ラで用いられるようなガンマ補正回路と同等の構成のも
の、あるいはデジタル信号処理ではROMテーブルを用
いることができる。
分離回路10で色分離されてダイナミックレンジの広い
原色色信号R、G、Bが出力端子6より出力される。
タを配置した固体撮像装置において複数回の読み出し動
作により独立に読み出された電荷に基づく出力信号を合
成して色分離を行うことにより、第4の実施例で複数用
いた色分離回路を1つにすることができる。
例の固体撮像装置の駆動方法について図面を参照しなが
ら説明する。本発明の目的は分光特性の異なる色フィル
タを配置した固体撮像装置において複数回の読み出し動
作により独立に読み出された電荷に基づく出力信号をそ
れぞれ一定の増幅率で増幅して選択する合成回路で合成
して色分離を行うことにより、第4の実施例で複数用い
た色分離回路を1つにすることである。
回とするが、垂直電荷転送部の構造を変更すれば、3回
以上の読み出し動作でも実現できる。
の実施例のものと同様であり、動作も同様なので説明は
省略する。ここでは信号処理回路について詳しく説明す
る。
の信号処理回路を表すブロック図である。(図13)に
おいて7は入力端子、10は色分離回路、11は増幅回
路、12は比較回路13はマルチプレクサである。
動作による電荷に基づく信号S2は増幅回路11で増幅
され、入力端子7aに入力された第1の読み出し動作に
よる電荷に基づく信号S1とともにマルチプレクサ13
に入力される。このとき、第1の読み出し動作による電
荷Q1の蓄積時間をt1、第2の読み出し動作による電
荷Q2の蓄積時間をt2とすると、増幅回路11の増幅
率はt1/t2倍とする。また、S1は比較回路12に
入力され、標準信号レベルS0と比較され、制御信号が
出力される。マルチプレクサ13は比較回路12の制御
信号を入力し、S1が標準信号レベルS0より大きい場
合は増幅された信号S2が選択され、S1が標準信号レ
ベルS0より小さい場合はS1が選択され、S3として
色分離回路10に入力され、色分離されて原色信号R、
G、Bとして出力端子6a、6b、6cより出力され
る。
タを配置した固体撮像装置において複数回の読み出し動
作により独立に読み出された電荷に基づく出力信号をそ
れぞれ一定の増幅率で増幅して選択する合成回路で合成
して色分離を行うことにより、第4の実施例で複数用い
た色分離回路を1つにすることができる。
例の固体撮像装置の駆動方法について図面を参照しなが
ら説明する。本発明の目的は固体撮像装置において複数
回の読み出し動作により独立に読み出された電荷に基づ
く出力信号を減算回路で減算し、一定の増幅率で増幅
し、増幅回路の出力信号のうちいずれかを選択すること
により、スミアのない信号を得ることである。
回とするが、垂直電荷転送部の構造を変更すれば、3回
以上の読み出し動作でも実現できる。
の実施例のものと同様であり、動作も同様なので説明は
省略する。ここでは信号処理回路について詳しく説明す
る。
の信号処理回路を表すブロック図である。(図14)に
おいて7は入力端子、10は色分離回路、11は増幅回
路、12は比較回路15は減算回路である。
動作による電荷に基づく信号S2は減算回路15で入力
端子7aに入力された第1の読み出し動作による電荷に
基づく信号S1から減算され出力される。減算回路15
の出力信号は、増幅回路11で増幅された信号S2とと
もにマルチプレクサ13に入力される。このとき、第1
の読み出し動作による電荷Q1の蓄積時間をt1、第2
の読み出し動作による電荷Q2の蓄積時間をt2とする
と、増幅回路11の増幅率は(t1−t2)/t2倍と
する。また、S1は比較回路12に入力され、標準信号
レベルS0と比較され、制御信号が出力される。マルチ
プレクサ13は比較回路12の制御信号を入力し、S1
が標準信号レベルS0より大きい場合は増幅された信号
S2が選択され、S1が標準信号レベルS0より小さい
場合は増幅回路11aの出力信号が選択され、S3とし
て色分離回路10に入力され、色分離されて原色信号
R、G、Bとして出力端子6a、6b、6cより出力さ
れる。S1、S2、S3の光電変換特性を(図15)に
示す。
は垂直転送部内に漏れ込む光などの影響で、垂直方向に
白い線が現れるスミアという現象が発生する。スミア成
分は垂直方向に並んだ画素に対しては蓄積時間に関わり
なく一定である。本発明の効果は固体撮像装置において
複数回の読み出し動作により独立に読み出された電荷に
基づく出力信号を減算回路で減算し、一定の増幅率で増
幅し、増幅回路の出力信号のうちいずれかを選択するこ
とにより、スミアのない信号を得ることができるという
ものである。
施例の固体撮像装置及び固体撮像装置の信号処理回路に
ついて、図面を参照しながら説明する。
異なるカラーフィルタを配した固体撮像装置において、
複数回の読み出し動作のうち、少なくとも1回の読み出
し動作により読み出された電荷ごとに前記垂直電荷転送
部内で画素混合し、その他の読み出し動作により読み出
された電荷は前記垂直電荷転送部内で画素混合せずに垂
直転送することにより、単一の固体撮像装置でカラー化
し、ダイナミックレンジを拡大することと同時に垂直方
向の解像度も向上しようと言うものである。
を(図16)に示す。(図16)の固体撮像装置の構造
は(図6)のものと同じであるが、光電変換部1上にマ
ゼンタ(Mg)、グリーン(G)、イェロー(Ye)、
シアン(Cy)の4種類の分光特性の異なる色フィルタ
が配置されている。この色フィルタの分光特性は従来の
色差線順次方式の色フィルタ配列と同様である。駆動方
法は第3の実施例に準じるのでここでは省略するが、イ
ンターレースのためには第1フィールドと第2フィール
ドで画素混合する組は変更する必要がある。
を示す。(図17)において10は色分離回路、11は
増幅回路、12は比較回路、13はマルチプレクサであ
る。
像装置の出力信号(Mg+Ye,Mg+Cy,G+Y
e,G+Cy)を入力し、原色信号(R2,G2,B
2)を出力するが、色分離回路10aは画素混合されな
いで出力された固体撮像装置の出力信号(Mg,G,C
y,Ye)を入力し、原色信号(R1,G1,B1)を
出力する。
み出し動作による電荷に基づく信号S1は色分離回路1
0aに入力され、R1、G1、B1の原色信号に分離さ
れる。入力端子7cに入力された第2の読み出し動作に
よる電荷に基づく信号S2は色分離回路10bに入力さ
れ、R2、G2、B2の原色信号に分離される。その後
の処理は第4の実施例と同様なので省略する。
ていない垂直解像度の高い信号を用いて色分離するの
で、垂直解像度の高い信号を出力することができる。
異なるカラーフィルタを配した固体撮像装置において、
複数回の読み出し動作のうち、少なくとも1回の読み出
し動作により読み出された電荷ごとに前記垂直電荷転送
部内で画素混合し、その他の読み出し動作により読み出
された電荷は前記垂直電荷転送部内で画素混合せずに垂
直転送することにより、単一の固体撮像装置でカラー化
し、ダイナミックレンジを拡大することと同時に垂直方
向の解像度も向上することができる。
複数回の読み出し動作により読み出された電荷をそれぞ
れ独立に転送することにより、信号処理回路で飽和した
信号をクリップすることにより飽和信号レベルのばらつ
きによる影響をなくすことができるので、光電変換部の
飽和レベルのばらつきによる画質劣化をなくすことがで
きるというものである。
で画素混合を行うために、同じ光強度でも電荷量が2倍
となり感度を向上させることができるというものであ
る。
出し動作を垂直ブランキング期間内に行うことにより、
固体撮像装置の構造を単純にし、フレームメモリを不要
とするものである。
出し動作のうち、少なくとも1回の読み出し動作により
読み出された電荷ごとに前記垂直電荷転送部内で画素混
合し、その他の読み出し動作により読み出された電荷は
前記垂直電荷転送部内で画素混合せずに垂直転送するこ
とにより、ダイナミックレンジを拡大することと同時に
垂直方向の解像度も向上することができるというもので
ある。
分光特性の異なる色フィルタを配置し、1画面分の画像
を撮像する期間内に読み出し動作を複数回行い、読み出
された電荷をそれぞれ独立に転送し、それらの電荷に基
づく出力信号を複数の色分離回路でそれぞれ色分離し、
合成回路で合成して出力することにより、ダイナミック
レンジの広いカラーの画像を単一のの固体撮像装置を用
いて得ることができるというものである。
る色フィルタを配置した固体撮像装置において複数回の
読み出し動作により独立に読み出された電荷に基づく出
力信号を合成して色分離を行うことにより、色分離回路
を1つにすることができるというものである。
おいて複数回の読み出し動作により独立に読み出された
電荷に基づく出力信号を減算回路で減算し、一定の増幅
率で増幅し、増幅回路の出力信号のうちいずれかを選択
することにより、スミアのない信号を得ることができる
というものである。
分光特性の異なるカラーフィルタを配した固体撮像装置
において、複数回の読み出し動作のうち、少なくとも1
回の読み出し動作により読み出された電荷ごとに前記垂
直電荷転送部内で画素混合し、その他の読み出し動作に
より読み出された電荷は前記垂直電荷転送部内で画素混
合せずに垂直転送することにより、単一の固体撮像装置
でカラー化し、ダイナミックレンジを拡大することと同
時に垂直方向の解像度も向上することができるというも
のである。
図
と光電変換部1における蓄積電荷の関係を表すグラフ
表すブロック図
S1と第2の読み出し動作による信号S2と光強度の関
係を表す光電変換特性図
光電変換部1における蓄積電荷の関係を表すグラフ
図
み出し動作の時の駆動波形図
表すブロック図
換特性図
を表すブロック図
す光電変換特性図
を表すブロック図
を表すブロック図
図
造図
を表すブロック図
ラフ
Claims (14)
- 【請求項1】 2次元状に配置された光電変換部と前記
光電変換部より読み出した電荷を垂直方向に転送する垂
直電荷転送部と前記垂直電荷転送部の電荷を水平方向に
転送する水平電荷転送部とを有する固体撮像装置を駆動
する際に、1画面分の画像を撮像する期間内に蓄積時間
の異なる読み出し動作を複数回行い、前記複数回の読み
出し動作のうち少なくとも1回の読み出し動作におい
て、前記光電変換部に蓄積されたすべての画素の電荷を
前記垂直電荷転送部に読み出し、前記複数回の読み出し
動作によりそれぞれ読み出された露光量の異なる電荷
を、それぞれ独立に前記垂直電荷転送部に保持し、順次
前記水平電荷転送部を通して転送することを特徴とする
固体撮像装置の駆動方法。 - 【請求項2】 2次元状に配置された光電変換部と前記
光電変換部より読み出した電荷を垂直方向に転送する垂
直電荷転送部と前記垂直電荷転送部の電荷を水平方向に
転送する水平電荷転送部とを有する固体撮像装置を駆動
する際に、1画面分の画像を撮像する期間内に蓄積時間
の異なる読み出し動作を複数回行い、前記複数回の読み
出し動作のうち少なくとも1回の読み出し動作におい
て、前記光電変換部に蓄積された電荷のうちの一部の画
素の電荷のみを前記垂直電荷転送部に読み出して他の画
素の電荷は掃き出し、前記複数回の読み出し動作により
それぞれ読み出された露光量の異なる電荷を、それぞれ
独立に前記垂直電荷転送部に保持し、順次前記水平電荷
転送部を通して転送することを特徴とする固体撮像装置
の駆動方法。 - 【請求項3】 前記複数回の読み出し動作のうち各々の
読み出し動作において、前記光電変換部に蓄積されたす
べての画素の電荷を前記垂直電荷転送部に読み出すこと
を特徴とする請求項1記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 【請求項4】 前記複数回の読み出し動作のうち各々の
読み出し動作において、所定数の画素ごとに前記垂直電
荷転送部内で画素混合することを特徴とする請求項1記
載の固体撮像装置の駆動方法。 - 【請求項5】 前記複数回の読み出し動作のうち、少な
くとも1回の読み出し動作において、所定数の画素ごと
に前記垂直電荷転送部内で画素混合し、その他の読み出
し動作においては、前記垂直電荷転送部内で画素混合し
ないことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置の駆
動方法。 - 【請求項6】 前記固体撮像装置は分光特性の異なる色
フィルタを前記光電変換部上に配置したことを特徴とす
る請求項1または2記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 【請求項7】 前記1画面分の画像を撮像する期間は、
テレビジョン方式における1フィールド期間であること
を特徴とする請求項1または2記載の固体撮像装置の駆
動方法。 - 【請求項8】 前記複数回の読み出し動作はテレビジョ
ン方式における垂直ブランキング期間内に行うことを特
徴とする請求項1または2記載の固体撮像装置の駆動方
法。 - 【請求項9】 分光特性の異なる色フィルタを配置した
光電変換部と前記光電変換部より読み出した電荷を垂直
方向に転送する垂直電荷転送部と前記垂直電荷転送部の
電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部とを有し、1
画面分の画像を撮像する期間内に蓄積時間の異なる読み
出し動作を複数回行い、前記複数回の読み出し動作のう
ち少なくとも1回の読み出し動作において、前記光電変
換部に蓄積されたすべての画素の電荷を前記垂直電荷転
送部に読み出し、前記垂直電荷転送部は前記複数回の読
み出し動作によりそれぞれ読み出された露光量の異なる
電荷を、それぞれ独立に前記垂直電荷転送部に保持し、
順次前記水平電荷転送部を通して転送する固体撮像装置
と、複数の色分離回路と合成回路を有し、前記固体撮像
装置において前記複数回の読み出し動作により独立に読
み出された露光量の異なる電荷に基づく出力信号を前記
複数の色分離回路でそれぞれ色分離し、当該それぞれ色
分離された信号を前記合成回路で合成して出力すること
を特徴とする固体撮像装置の信号処理回路。 - 【請求項10】 分光特性の異なる色フィルタを配置し
た光電変換部と前記光電変換部より読み出した電荷を垂
直方向に転送する垂直電荷転送部と前記垂直電荷転送部
の電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部とを有し、
1画面分の画像を撮像する期間内に蓄積時間の異なる読
み出し動作を複数回行い、前記複数回の読み出し動作の
うち少なくとも1回の読み出し動作において、前記光電
変換部に蓄積されたすべての画素の電荷を前記垂直電荷
転送部に読み出し、前記垂直電荷転送部は前記複数回の
読み出し動作によりそれぞれ読み出された露光量の異な
る電荷を、それぞれ独立に前記垂直電荷転送部に保持
し、順次前記水平電荷転送部を通して転送する固体撮像
装置と、合成回路と色分離回路とを有し、前記固体撮像
装置において前記複数回の読み出し動作によりそれぞれ
独立に読み出された露光量の異なる電荷に基づく出力信
号を前記合成回路で合成し、当該合成された信号を前記
色分離回路で色分離して出力することを特徴とする固体
撮像装置の信号処理回路。 - 【請求項11】 前記合成回路は、前記固体撮像装置に
おいて前記複数回の読み出し動作により独立に読み出さ
れた電荷に基づく複数の出力信号を入力し、当該入力さ
れた信号に対して光電変換特性がリニア特性になる補正
処理を施して、当該補正が成された信号を出力すること
を特徴とする請求項9または10記載の固体撮像装置の
信号処理回路。 - 【請求項12】 前記合成回路は、前記固体撮像装置に
おいて前記複数回の読み出し動作により独立に読み出さ
れた電荷に基づく複数の出力信号を入力し、前記複数の
出力信号のうち少なくとも蓄積時間の長い出力信号に対
し所定のレベル以上の信号をクリップする複数のクリッ
プ回路と、前記複数の出力信号のうち蓄積時間の最も短
い出力信号と前記クリップ回路の出力信号を加算する加
算回路と前記加算回路の出力信号を入力し、階調再現特
性を補正する階調再現補正回路で構成される請求項11
記載の固体撮像装置の信号処理回路。 - 【請求項13】 前記合成回路は、前記固体撮像装置に
おいて前記複数回の読み出し動作により独立に読み出さ
れた電荷に基づく複数の出力信号を入力し、前記複数の
出力信号のうち少なくとも蓄積時間の短い出力信号に対
し一定の増幅率で増幅する複数の増幅回路と、前記複数
の出力信号のうち少なくとも蓄積時間の長い出力信号を
基準の信号量と比較する複数の比較回路と、前記複数の
比較回路の出力に応じて前記複数の出力信号のうち少な
くとも蓄積時間の長い出力信号と前記増幅回路の出力信
号のうちいずれかを選択する選択回路で構成される請求
項11記載の固体撮像装置の信号処理回路。 - 【請求項14】 前記合成回路は、前記固体撮像装置に
おいて前記複数回の読み出し動作により独立に読み出さ
れた電荷に基づく複数の出力信号を入力し、減算を行う
複数の減算回路と、前記複数の出力信号のうち少なくと
も蓄積時間の短い出力信号に対し一定の増幅率で増幅す
る複数の増幅回路と、前記複数の出力信号のうち少なく
とも蓄積時間の長い出力信号を基準の信号量と比較する
複数の比較回路と、前記複数の比較回路の出力に応じて
前記複数の増幅回路の出力信号のうちいずれかを選択す
る選択回路で構成される請求項11記載の固体撮像装置
の信号処理回路。
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