JP4154068B2 - 固体撮像装置及びそれを用いた撮像システム及び画像読取システム - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は光信号を電気信号に変換する光電変換部を有する固体撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、固体撮像装置は、フォトダイオード、フォトトランジスタなどの、フォトンを電子、正孔対に変換する光電変換手段を有しており、この電子または正孔を光信号としてCCD,MOSトランジスタ、バイポーラトランジスタなどの読み出し回路により出力するものである。この光電変換手段を一次元状に並べてリニアセンサとして、また、2次元状に並べてエリアセンサとして、ビデオカメラや複写機など、今後の映像時代にむけ、技術的にも社会的にもますますの発展が期待されている。
【0003】
かかる光電変換手段を用いた固体撮像装置、特にCCDにおいては、CCDのデバイス特性の向上により、フォトダイオードで光電変換された光信号は99.9...%の転送効率により、出力されるため、FPN(特に暗状態におけるFPN)はほとんど問題にならないレベルまで、到達している。一方、MOSトランジスタ、バイポーラトランジスタを用いた読み出し回路を有する固定撮像装置においては、画素毎で電荷を増幅する機能を有するため、APS(ActivePixel Sensor)として近年、脚光を浴びて来てはいるものの、上記トランジスタのVthやVbeなどの特性が画素毎でバラツくため、大きなFPNの原因となっている。
【0004】
近年、かかるFPNを低減すべく種々の提案がなされている。
【0005】
図17は特公平8−4127にて報告されているFPN補正回路であり、光電変換手段の読み出し信号を蓄積する第1の蓄積手段と光電変換手段をリセットした後の残存信号(FPN)を蓄積する第2の蓄積手段を設け、両者の差分処理を行うことによってFPNを補正するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上記図17では2つの蓄積手段を設けているが、これら蓄積手段からの信号読み出しは容量Chへ容量分割によって読み出すため、読み出しゲインの劣化をまねくことなく読み出すためには、容量Ctを容量Chに応じて、大きく設計する必要があり、チップサイズの増大につながっていた。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み本発明は、光電変換手段と、前記光電変換手段で生じた光電荷に基づく信号を増幅して出力線へ出力するための増幅トランジスタと、前記増幅トランジスタのゲートに、所定のリセットレベルを供給するためのリセットトランジスタと、を含む複数の画素を有する固体撮像装置であって、第1の入力端子、第2の入力端子及び出力端子とを有する複数の差動手段と、前記複数の差動手段の出力端子からの信号を選択して読み出す走査回路と、前記出力線と前記第1の入力端子との電気的接続を制御する第1のスイッチ手段と、前記第2の入力端子と基準電圧源との電気的接続を制御する第2のスイッチ手段と、前記第1の入力端子と前記出力端子との電気的接続を制御する第3のスイッチ手段と、前記出力線と前記第2の入力端子との電気的接続を制御する第4のスイッチ手段と、前記リセットトランジスタ、前記第1のスイッチ手段及び前記第2のスイッチ手段を導通させることにより、前記差動手段、前記リセットトランジスタ及び前記増幅トランジスタとでフィ−ドバックル−プを形成し、前記所定のリセットレベルは、前記ループ手段を介して前記差動手段の出力端子からの出力が前記リセットトランジスタのドレインへ供給された状態で、前記リセットトランジスタを導通させることにより供給されることを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0020】
(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態について、図1の回路図及び図2のタイミングチャ−トを用いて説明する。
【0021】
図1において、説明を簡略化するために縦2画素、横2画素からなる撮像装置として説明する。1画素は、光電変換手段であるフォトダイオ−ドD1、M1〜M4の4つのトランジスタ及びフロ−ティングディフュ−ジョン容量CP1からなる。ここで、M1はフォトダイオ−ドで発生した光電荷をフロ−ティングディフュ−ジョン容量に転送するための、転送手段である転送用MOSトランジスタ、M2はフロ−ティングディフュ−ジョン容量を所定電位にリセットするための電位を供給するための、リセット手段であるリセット用MOSトランジスタ、M4は画素内の信号を出力するための増幅用MOSトランジスタであり、定電流負荷52と出力手段であるソ−スフォロワ回路を構成する。M3は増幅用MOSトランジスタのドレインに電位を供給し、ソ−スフォロワ回路を選択的に駆動させるための、選択手段である選択用MOSトランジスタである。
【0022】
53は、AND回路であり、垂直走査回路130からのパルスと、端子101,102又は103からのパルスが同時に印加された場合に、トランジスタM1,M2又はM4をONにするパルスを出力するものである。
【0023】
50は、各画素からの信号を出力するための垂直出力線であり、M6は、端子113を差動手段であるオペアンプA1の正の入力端子に接続するためのスイッチ手段である接続用MOSトランジスタ、M8、M7は、垂直出力線50をオペアンプの正の入力端子、負の入力端子にそれぞれ接続するためのスイッチ手段である接続用MOSトランジスタ、M9は、オペアンプの負の入力端子とオペアンプの出力端子とを接続するためのスイッチ手段である接続用MOSトランジスタであり、端子111、112から入力されるパルスによって制御される。51はオペアンプの出力端子とリセット用MOSトランジスタのドレインとを接続するためのリセット線である。
【0024】
次に、本実施の形態の動作を図2のタイミングチャートを用いて説明する。
【0025】
まず、時刻t0において垂直走査回路から選択線131に信号が出力される。
【0026】
次に時刻t1において端子101、112にHighのパルスが印加されることにより、画素部のトランジスタM3がONし、その結果、トランジスタM4と定電流源I1がソースフォロア回路として動作を行う。また、この時、同時に、オペアンプ周辺のトランジスタM7、M6がONするため、オペアンプの+側の入力端子には端子113から与えられたリセット電圧Vresが、−側の入力端子には出力線50の電圧が入力される。従って、オペアンプはコンパレーター動作を行い、もし、+側の端子電圧が−側の端子電圧より高ければ、+の電圧(例えば電源電圧)を、低ければ−の電圧(例えばGND)を出力する。ここで、端子103はHigh状態であるため、画素部のリセットMOSトランジスタM2はON状態であるので、オペアンプ→リセット用MOSトランジスタ→画素部ソースフォロア回路→オペアンプのフィードバックループが形成されることにより、画素部フォローティングディフュージョン容量は
Vres+Vopamp+Vth+ΔVth
にリセットされることになる。
【0027】
ここで、
Vopamp:オペアンプのオフセット電圧
Vth :トランジスタM4の閾値電圧
ΔVth :トランジスタM4の閾値電圧の画素間のバラツキ
である。このフィードバックループはオペアンプの特性に大きく依存するが、最近の微細デバイス技術を用いることにより、一般的に1μsec以内で収束し、この時点で時刻t2において端子103のパルスを立ち下げ、リセット用MOSトランジスタM2をOFFし、時刻t3において端子112のパルスを立ち下げ、フィードバックループを開ける。
【0028】
次に、時刻t4において端子102のパルスを立ち上げ、フォトダイオードD1で光電変換された電荷をフローティングディフュージョン容量CP1に転送する。
【0029】
このとき、CP1の電圧は光量に応じて変化するため、フローティングディフュージョン容量CP1は、
Vres+Vopamp+Vth+ΔVth+Vlight
の電位になる。ここでVlightは容量CP1の電圧変化量である。そして、時刻t5以下で読み出す。
【0030】
ここで、転送用MOSトランジスタM1はフォトダイオードD1の電荷を容量CP1に完全に転送するため、転送が終了すると、フォトダイオードD1はリセットされ、次のフィールドの光電変換動作を開始する。
【0031】
次に、時刻t5において、再び端子101にHighレベルのパルスを印加し、選択用MOSトランジスタMJ3をON状態にすると同時に端子114も立ち上げ、スイッチM10通してOPアンプの出力と保持容量C1を接続する。ここで、フローティングディフュージョン容量の電圧は画素部ソースフォロア回路により、出力線50に読み出される。ここで、ソースフォロワ回路の入力部である増幅用MOSトランジスタM4のゲートの電位は、Vres+Vopamp+Vth+ΔVth+Vlightであるため、出力線50には、Vres+Vopamp+Vth+ΔVth+Vlight−(Vth+ΔVth)=Vres+Vopamp+Vlightの電位が出力される。そして、端子111にもHighのパルスを印加することで、今度は、出力線50はオペアンプA1の+側の入力端子に接続される。一方で、MOSトランジスタM9もON状態になるので、オペアンプA1は不帰還がかかり、ボルテージフォロアとして動作し、オペアンプの出力端子には+側の入力端子と同じ電圧が出力される。但し、オペアンプにはオフセット電圧Vopampがあるため、この電圧分だけ、シフトした電圧である。
【0032】
また、出力線50の接続が時刻t1の時と入れ替わっているため、今度は−Vopamp分の電圧がオフセットとなる。従って、OPアンプの出力端子には
Vres+Vopamp+Vlight−Vopamp=Vres+Vlight
となり、Vopampや、ΔVthといったオペアンプ間、画素間でばらつくことによりFPNの要因となる項は含まない電圧が出力される。
【0033】
保持容量への読み出しが終了した時点で、時刻t6において端子114のパルスを立ち下げ、MOSトランジスタM10をOFFし、時刻t7、t8においてそれぞれ端子101、111の端子のパルスを立ち下げ、画素ソースフォロア回路をOFF、オペアンプA1の不帰還ループを開ける。(すでに、画素からの光信号は保持容量C1に書き込まれ、オペアンプの出力とは切り離されているため、必ずしも、この時点でオペアンプの不帰還ループはOFFする必要がないことはいうまでもない。)上記、時刻t0〜t8の期間において1画素分の動作について説明したが、同じ行の画素はこれと全く同じ動作をする。
【0034】
上記動作により、1行分の光信号が保持容量C1に読み出された後、水平走査回路140により、時系列的に各画素の信号が読み出される。(時刻t9〜t12)
【0035】
また、時刻t12以降は垂直走査回路により、次の行を選択し、時刻t0〜t8までと全く同じ動作を行い、一連の動作を終了する。
【0036】
以上、述べたように、本実施例によると、画素のソースフォロアアンプを構成するMOSトランジスタM4のVthがバラツいたり、オペアンプのオフセット電圧が列毎で異なる場合でも、それらに依存しない、FPNのない出力が得られる。
【0037】
また、上記オペアンプは述べたように、高速動作の必要がないため(〜1μsec)、素子数の少ない、簡単な回路構成ですむため、チップサイズも小さくすることができる。
【0038】
(実施の形態2)
図2に本発明の第2の実施例の回路構成を示す。本実施の形態は第1の実施の形態を1次化したもので、動作などは第1の実施の形態は全く同じであるため、説明を省略する。
【0039】
(実施の形態3)
本発明の第3の実施の形態について、図4の回路図及び図5のタイミングチャートを用いて説明する。図4が図1と相違する点は、図4にはオペアンプA1からの信号を1時的に保持する容量C1と、容量C1へ信号を転送するためのMOSトランジスタM10がない点であり、その他の構成は同じである。以降、図5のタイミングチャートを用いて本実施の形態の動作を以下に説明する。図5において時刻t0〜t4までの期間、すなわち、画素のリセットと、フォトダイオードD1からフローティングディフュージョン容量CP1への光電荷の転送までの動作は、第1の実施の形態と全く同じなので省略する。光電荷の転送が終了し、時刻t5において端子101、111のパルスを立ち上げ画素ソースフォロア回路を動作させ、また、オペアンプA1の不帰還ループを閉じることにより、画素の光信号をオペアンプA1から出力する。この状態で時刻t6〜t9までの期間に水平走査回路140を動作させ、各画素の信号を時系列的に出力端子120に出力する。行方向の全画素の出力が終了した時点で、時刻t9、t10においてそれぞれ、不帰還ループを開け、画素ソースフォロア回路をOFFする。前述したように、不帰還ループを開けるタイミングはこれと異なるタイミングであっても全く問題ない。次に、時刻t11において垂直走査回路を1行分シフトし、時刻t0〜t10と全く同じ動作をt11以降で行い、2行目の画素の信号を出力して一連の動作を終了する。本実施の形態は第1の実施の形態に対して、保持容量C1及びMOSトランジスタM10を省略したもので、第1の実施の形態より、さらにチップサイズを小型化することができる。
【0040】
(実施の形態4)
本発明の第4の実施の形態について、図4の回路図及び図6のタイミングチャートを用いて説明する。以降、本実施の形態の動作を図7のタイミングチャートを用いて説明する。時刻t0〜t4までの、画素のリセット及び、フォトダイオードD1から容量PC1への転送は他の実施の形態と全く同様である。容量CP1に光電荷の転送が終了すると、時刻t5において端子101、111、118のパルスを立ち上げ画素ソースフォロア回路を動作させ、また、出力線50とオペアンプの+側入力端子を接続し、さらに、オペアンプA1の不帰還ループを閉じる。画素ソースフォロア回路の出力が終了すると、時刻t6において、端子111のパルスを立ち下げ、出力線50とオペアンプの+側入力端子の接続を切り離すことによって、画素の光信号をオペアンプA1の+側入力端子の寄生容量に保持する。ここで、寄生容量はトランジスタM8のドレインウエル間等の接合容量、オペアンプA1の+側入力端子の入力容量入力やその他、配線の寄生容量からなる。次に、時刻t7〜t10において、水平走査回路140を動作させ、1行目の各画素の信号を時系列的に出力端子に出力する。1行目の画素の信号出力が終了すると、時刻t11において端子118のパルスを立ち下げ、オペアンプA1の不帰還ループを開ける。次に時刻t12以降において、垂直走査回路130を1行分シフトし、2行目の画素に対して、時刻t0〜t11までと全く同じ動作を行い、2行目の画素の信号を出力することで、一連の動作を終了する。実施の形態4では、同行の画素を1画素ずつ出力する期間に於いて画素ソースフォロア回路がONしていたため、画素の位置によって、画素からの読み出し時間が異なる(行の最後の画素程、読み出し時間が長い)ため、各画素で出力値が異なる場合がある。これは、1画素毎の出力期間(時刻t7からt9)が短いほど、顕著になる。これに対して、本実施の形態では、画素ソースフォロア回路の出力信号を一旦、オペアンプの入力容量の保持した後、1画素ずつ読み出すため、同行画素の信号はその位置によらず、均一の出力が得られる。
【0041】
以上、述べた実施の形態ではいずれも、画素の構成は同一で、1つのフォトダイオードと4つのトランジスタから成るものであったが、その他の画素構成であっても全く問題ないことはいうまでもない。その一例を図7から図9に示す。図7は実施の形態1〜5で用いた画素の構成と比較すると、選択用MOSトランジスタの位置が異なるもので、図8は転送用MOSトランジスタが無いものである。また、図9は画素内のアンプとしてバイポーラートランジスタを用いたものである。
【0042】
以上、述べた様に、本発明によると、各画素は、Vres+Vopamp+Vth+ΔVthといった個々の画素に関係するデバイスの特性バラツキを含んだ電圧でリセットされ、光信号は、フォローティングディフュジージョン容量ではそのリセット電圧に重畳された電圧であるものの、ソースフォロアアンプ,オペアンプにより出力される際には、これら特性バラツキが相殺され、純粋な光信号電圧だけが得られる。
【0043】
従って、従来の方法ではフィルター処理等の目的で、各画素の信号を繰返し、用いる場合には、画素からの読出し信号を蓄積する第1の蓄積手段とリセット後の残存信号を蓄積する第2の蓄積手段を、その繰り返し回数だけ設ける必要があったが、本発明では、その必要がなく、チップサイズを増大させることなく、多様な信号処理が可能となる。
【0044】
(実施の形態5)
図10に基づいて前述の実施の形態で説明した2次元状に画素を配列した固体撮像装置をビデオカメラに適用した場合の一実施の形態について詳述する。
【0045】
図10は、本発明の固体撮像装置をビデオカメラに適用した場合を示すブロック図で、201は撮影レンズで焦点調節を行うためのフォーカスレンズ1A、ズーム動作を行うズームレンズ1B、結像用のレンズ1Cを備えている。
【0046】
202は絞り、203は撮像面に結像された被写体像を光電変換して電気的な撮像信号に変換する固体撮像装置、204は固体撮像装置203より出力された撮像信号をサンプルホールドし、さらに、レベルをアンプするサンプルホールド回路(S/H回路)であり、映像信号を出力する。
【0047】
205はサンプルホールド回路204から出力された映像信号にガンマ補正、色分離、ブランキング処理等の所定の処理を施すプロセス回路で、輝度信号Yおよびクロマ信号Cを出力する。
【0048】
プロセス回路205から出力されたクロマ信号Cは、色信号補正回路221で、ホワイトバランスおよび色バランスの補正がなされ、色差信号R−Y,B−Yとして出力される。
【0049】
また、プロセス回路205から出力された輝度信号Yと、色信号補正回路221から出力された色差信号R−Y,B−Yは、エンコーダ回路(ENC回路)224で変調され、標準テレビジョン信号として出力される。そして、図示しないビデオレコーダ、あるいは電子ビューファインダ等のモニタEVFへと供給される。
【0050】
次いで、206はアイリス制御回路であり、サンプルホールド回路204から供給される映像信号に基づいてアイリス駆動回路207を制御し、映像信号のレベルが所定レベルの一定値となるように、絞り202の開口量を制御すべくigメータ208を自動制御するものである。
【0051】
213、214は、サンプルホールド回路204から出力された映像信号中より合焦検出を行うために必要な高周波成分を抽出する異なった帯域制限のバンドパスフィルタ(BPF)である。第1のバンドパスフィルタ213(BPF1)、および第2のバンドパスフィルタ214(BPF2)から出力された信号は、ゲート回路215およびフォーカスゲート枠信号で各々でゲートされ、ピーク検出回路216でピーク値がホールドされて検出されるとともに、論理制御回路217に入力される。この信号を焦点電圧と呼び、この焦点電圧によってフォーカスを合わせている。
【0052】
また、218はフォーカスレンズ1Aの移動位置を検出するフォーカスエンコーダ、219はズームレンズ1Bの焦点距離を検出するズームエンコーダ、220は絞り202の開口量を検出するアイリスエンコーダである。これらのエンコーダの検出値は、システムコントロールを行う論理制御回路217へと供給される。
【0053】
論理制御回路217は、設定された合焦検出領域内に相当する映像信号に基づいて、被写体に対する合焦検出を行い焦点調節を行う。すなわち、各々のバンドパスフィルタ213、214より供給された高周波成分のピーク値情報を取り込み、高周波成分のピーク値が最大となる位置へとフォーカスレンズ1Aを駆動すべくフォーカス駆動回路209にフォーカスモータ210の回転方向、回転速度、回転/停止等の制御信号を供給し、これを制御する。
【0054】
(実施の形態6)
図11に基づいて、前述した実施形態で説明した2次元状に配列した固体撮像装置をスチルカメラに適用した場合の一実施例について詳述する。
【0055】
図11において、301はレンズのプロテクトとメインスイッチを兼ねるバリア、302は被写体の光学像を固定撮像装置304に結像させるレンズ、303はレンズ302を通った光量を可変するための絞り、304はレンズ302で結像された被写体を画像信号として取り込むための固体撮像素子、306は固体撮像装置304より出力される画像信号のアナログ−ディジタル変換を行うA/D変換器、307はA/D変換器306より出力された画像データに各種の補正を行ったりデータを圧縮する信号処理部、308は固体撮像素子304,撮像信号処理回路305,A/D変換器306,信号処理部7に、各種タイミング信号を出力するタイミング発生部、309は各種演算とスチルビデオカメラ全体を制御する全体制御・演算部、310は画像データを一時的に記憶するためのメモリ部、311は記録媒体に記録または読み出しを行うためのインターフェース部、312は画像データの記録または読み出しを行うための半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体、313は外部コンピュータ等と通信するためのインターフェース部である。
【0056】
次に、前述の構成における撮影時のスチルビデオカメラの動作について、説明する。
【0057】
バリア301がオープンされるとメイン電源がオンされ、次にコントロール系の電源がオンし、さらに、A/D変換器306などの撮像系回路の電源がオンされる。
【0058】
それから、露光量を制御するために、全体制御・演算部309は絞り303を開放にし、固体撮像装置304から出力された信号はA/D変換器306で変換された後、信号処理部307に入力される。そのデータを基に露出の演算を全体制御・演算部309で行う。
【0059】
この測光を行った結果により明るさを判断し、その結果に応じて全体制御・演算部309は絞りを制御する。
【0060】
次に、固体撮像装置304から出力された信号をもとに、高周波成分を取り出し被写体までの距離の演算を全体制御・演算部309で行う。その後、レンズを駆動して合焦か否かを判断し、合焦していないと判断したときは、再びレンズを駆動し測距を行う。
【0061】
そして、合焦が確認された後に本露光が始まる。露光が終了すると、固体撮像装置304から出力された画像信号はA/D変換器6でA/D変換され、信号処理部7を通り全体制御・演算309によりメモリ部に書き込まれる。その後、メモリ部10に蓄積されたデータは、全体制御・演算部309の制御により記録媒体制御I/F部を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体12に記録される。又外部I/F313を通り直接コンピュータ等に入力して画像の加工を行ってもよい。
【0062】
(実施の形態7)
図12,13に基づいて、前述した実施形態で説明した1次元状に画素が配列された固体撮像装置をシートフィード式の原稿画像読取装置に適用した場合の一実施の形態について詳述する。
【0063】
図12は、原稿画像を読み取る原稿画像読取装置の概略図である。401は密着型のイメージセンサ(以下“CIS”とも呼ぶ)であり、固体撮像装置402,セルフォックレンズ403,LEDアレイ404及びコンタクトガラス405から構成されている。搬送ローラ406は、CIS1の前後に配置されており、原稿を配置させるために使用される。コンタクトシート407は、原稿をCIS1に接触させるために使用される。410は制御回路であり、CIS401からの信号の処理等を行う。
【0064】
原稿検知レバー408は、原稿が差し込まれたことを検知するためのレバーであり、原稿が差し込まれたことを検知すると、原稿検知レバー408が傾くことにより、原稿検知センサ409の出力が変化することにより、その状態を制御回路410内のCPU515に伝達することにより、原稿が差し込まれたと判断して、原稿搬送ローラ406駆動用モータ(図示せず)を駆動させることにより、原稿搬送を開始させ読み取り動作を行う。
【0065】
図13は、図12の制御回路を詳細に説明するための電気的構成を示すブロック図である。以下に図13を用いて、その回路動作を説明する:
図13において、501はイメージセンサ(図12のCIS1)であり、光源である各色R,G,BのLED502も一体化されており、CIS1のコンタクトガラス405上を原稿を搬送させながら、LED制御(ドライブ)回路503にて1ライン毎に各色R,G,BのLED502を切り替えて点灯させることにより、R,G,B線順次のカラー画像を読み取ることが可能である。
【0066】
AMP504は、CIS501より出力された信号を増幅させる増幅器であり、505はこの増幅出力のA/D変換を行って、例えば8ビットのディジタル出力を得るA/D変換器である。シェーディングRAM506は、キャリブレーション用のシートを予め読み取ることにより、シェーディング補正用のデータが記憶されており、シェーディング補正回路507は、前記シェーディングRAM506のデータに基づいて読み取られた画像信号のシェーディング補正を行う。ピーク検知回路508は、読み取られた画像データにおけるピーク値を、ライン毎に検知する回路であり、原稿の先端を検知するために使用される。
【0067】
ガンマ変換回路509は、ホストコンピュータにより予め設定されたガンマカーブに従って読み取られた画像データのガンマ変換を行う。
【0068】
バッファRAM510は、実際の読み取り動作とホストコンピュータとの通信におけるタイミングを合わせるために、画像データを1次的に記憶させるためのRAMであり、パッキング/バッファRAM制御回路511は、ホストコンピュータより予め設定された画像出力モード(2値,4ビット多値,8ビット多値,24ビット多値)に従ったパッキング処理を行った後に、そのデータをバッファRAM510に書き込む処理と、インタフェース回路512にバッファRAM510から画像データを読み込んで出力させる。
【0069】
インタフェース回路512は、パーソナルコンピュータなどの本実施例に係る画像読取装置のホスト装置となる外部装置との間でコントロール信号の受容や画像信号の出力を行う。
【0070】
515は、例えばマイクロコンピュータ形態のCPUであり、処理手順を格納したROM515A及び作業用のRAM515Bを有し、ROM515Aに格納された手順に従って、各部の制御を行う。
【0071】
516は、例えば水晶発振器、514は、CPU515の設定に応じて発振器516の出力を分周して動作の基準となる各種タイミング信号を発生するタイミング信号発生回路である。513はインターフェース回路513を介して制御回路と接続される外部装置であり、外部装置の1例としてはパーソナルコンピュータ等が上げられる。
【0072】
(実施の形態8)
図14,15に基づいて、前述した実施形態で説明した1次元状に画素が配列された固体撮像装置を通信機能等を有する原稿画像読取装置に適用した場合の一実施例について詳述する。
【0073】
図14は画像読取装置の画像処理部の構成を示すブロック図である。図15において、リーダ部601は、不図示の原稿画像を読み取り、その原稿画像に応じた画像データをプリンタ部602及び画像入出力制御部603へ出力する。プリンタ部602はリーダ部601及び画像入出力制御部603からの画像データに応じた画像を記録紙上に記録する。
【0074】
画像入出力制御部603はリーダ部601に接続されており、ファクシミリ部604、ファイル部605、コンピュータインターフェイス部607、フォーマッタ部608、イメージメモリ609、コア部610等からなる。これらの内、ファクシミリ部604は、電話回線613を介して受信した圧縮画像データを伸長して伸長された画像データをコア部610へ転送し、またコア部610から転送された画像データを圧縮して圧縮された圧縮画像データを電話回線613を介して受信する。このファクシミリ部604にはハードディスク612が接続されており、受信した圧縮画像データを一時的に保存することができる。
【0075】
ファイル部605には光磁気ディスクドライブユニット606が接続されており、ファイル部605は、コア部610から転送された画像データを圧縮し、その画像データをそれを検索するためのキーワードとともに光磁気ディスクドライブユニット606にセットされた光磁気ディスクに記憶させる。また、ファイル部605は、コア部610を介して転送されたキーワードに基づいて、光磁気ディスクに記憶されている圧縮画像データを検索する。そして、検索された圧縮画像データを読み出して伸長し、伸長された画像データをコア部610へ転送する。
【0076】
コンピュータインターフェイス部607は、パーソナルコンピュータ又はワークステーション(PC/WS)611とコア部610との間のインターフェイスである。また、フォーマッタ部608は、PC/WS11から転送された画像を表わすコードデータをプリンタ部602で記録できる画像データに展開するものであり、イメージメモリ部609は、PC/WS611から転送されたデータを一時的に記憶するものである。
【0077】
コア部610は、リーダ部601、ファクシミリ部604、ファイル部605、コンピュータインターフェイス部607、フォーマッタ部608、イメージメモリ部609それぞれの間のデータの流れを制御する。
【0078】
図606は、図605のリーダ部601及びプリンタ部602の断面構成を示す図である。
【0079】
図5において、リーダ部601の原稿給送装置701は、不図示の原稿を最終ページから順に1枚ずつプラテンガラス702上へ給送し、原稿の読み取り動作終了後、プラテンガラス702上の原稿を排出するものである。また、原稿がプラテンガラス702上に搬送されると、ランプ703を点灯し、スキャナユニット704の移動を開始させて、原稿を露光走査する。
【0080】
この露光走査による原稿からの反射光は、ミラー705、706、707及びレンズ708によって、固体撮像装置109へ導かれる。このように、走査された原稿の画像は固体撮像装置709によって読み取られる。この固体撮像装置709から出力される画像データは、A/D変換、シェーディング補正等の処理が施された後、プリンタ部2又はコア部610へ転送される。
【0081】
プリンタ部602のレーザドライバ721は、レーザ発光部701を駆動し、リーダ部601から出力された画像データに応じたレーザ光をレーザ発光部701により発光させる。このレーザ光は感光ドラム702の異なる位置に照射され、感光ドラム702にはこれらのレーザ光に応じた潜像が形成される。
【0082】
この感光ドラム702の潜像の部分には、現像機703によって現像剤が付着される。そして、レーザ光の照射開始と同期したタイミングで、カセット704及びカセット705のいずれかから記録紙を給紙し、それを転写部706へ搬送し、感光ドラム702に付着された現像材をこの記録紙上に転写する。現像材の乗った記録紙は定着部707に搬送され、定着部707における熱と圧力により現像材が記録紙上に定着される。
【0083】
定着部707を通過した記録紙は排出ローラ208によって排出され、ソータ720は排出された記録紙をそれぞれのビンに収納して記録紙の仕分けを行う。尚、ソータ720は、仕分けが設定されていない場合には、排出ローラ708まで記録紙を搬送した後、排出ローラ708の回転方向を逆転させ、フラッパ709によってそれを再給紙搬送路710へ導く。
【0084】
また、多重記録が設定されている場合は、記録紙を排出ローラ708まで搬送しないように、フラッパ709によってそれを再給紙搬送路710へ導く。再給紙搬送路710へ導かれた記録紙は上述しタイミングと同じタイミングで転写部706へ給紙される。
【0085】
(実施の形態9)
図16に基づいて、前述した実施の形態で説明した2次元状に画素が配列された固体撮像装置を用いた例えば実施の形態5のビデオカメラを有するカメラ制御システムについて詳述する。
【0086】
本実施の形態では、実施の形態5のビデオカメラに限らず、実施形態6のスチルカメラであってもよい。
【0087】
図16は、カメラ制御システムを示す概略構成ブロック図である。810は映像データおよびカメラ制御情報(ステータス情報も含む)をデジタル伝送するネットワークであり、n台の映像送信端末812(812−1〜812−n)が接続している。
【0088】
各映像送信端末812(812−1〜812−n)には、カメラ制御装置814(814−1〜814−n)を介してカメラ816(816−1〜816−n)が接続されている。カメラ制御装置814(814−1〜814−n)は、映像送信端末812(812−1〜812−n)からの制御信号に従い、接続するビデオカメラ816(816−1〜816−n)のパン,チルト,ズーム,フォーカスおよび絞りなどを制御する。
【0089】
また、ビデオカメラ816(816−1〜816−n)は、カメラ制御装置814(814−1〜814−n)から電源が供給されており、カメラ制御装置814−(814−1〜814−n)は、外部からの制御信号に従い、ビデオカメラ816(816−1〜816−n)の電源のON/OFFが制御される。
【0090】
また、ネットワーク810には、映像送信端末812(812−1〜812−n)からネットワーク810に送出された映像情報を受信し、表示する映像受信端末818(818−1〜818−m)が接続されている。各映像受信端末818(818−1〜818−m)には、ビットマップディスプレイあるいはCRTなどで構成されるモニタ820(820−1〜820−m)が接続されている。
【0091】
ここで、ネットワーク810は、有線である必要はなく、無線LAN装置などを利用した無線ネットワークでもよい。この場合、映像受信端末818は、モニタ820と一体化して携帯型の映像受信端末装置とすることができる。
【0092】
映像送信端末812(812−1〜812−n)は、接続するカメラ816(816−1〜816−n)の出力映像信号をH.261などの所定の圧縮方式で圧縮し、ネットワーク810を介して、映像要求元の映像受信端末18またはすべての映像受信端末818に送信する。映像受信端末18は、ネットワーク810、映像送信端末812およびカメラ制御装置814を介して任意のカメラ816の種々のパラメータ(撮影方位、撮影倍率、フォーカスおよび絞りなど)とともに、電力供給のON/OFF制御が可能である。
【0093】
ここで、映像送信端末812は、モニタを接続し、圧縮映像を伸長する映像伸長装置を設けることで、映像受信端末として兼用することができる。一方、映像受信端末18は、カメラ制御装置814およびビデオカメラ816を接続し、映像圧縮装置を設けることで、映像送信端末として兼用することができる。これらの端末には、映像送信または映像受信に必要なソフトウエアを記憶するROMが備えられている。
【0094】
以上の構成によって、映像送信端末812は、ネットワーク810を経由して遠隔地の映像受信端末18に映像信号を伝送するとともに、映像受信端末818から伝送されるカメラ制御信号を受けて、カメラ816のパン,チルトなどの制御を実行する。
【0095】
また、映像受信端末818は、映像送信端末812にカメラ制御信号を発信し、カメラ制御信号を受信した映像送信端末812は、そのカメラ制御信号の内容に応じてカメラ816を制御するとともに、そのカメラ816の現在の状態を返送する。映像受信端末818は、映像送信端末812から送られてくる映像データを受信し、所定の処理を施してモニタ840の表示画面上に撮影映像をリアルタイムに表示する。
【0096】
【発明の効果】
本発明によれば、装置を増大化させることなく、ノイズを減少させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を説明するための図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態を説明するための図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態を説明するための図である。
【図4】本発明の第3又は第4の実施の形態を説明するための図である。
【図5】本発明の第3の実施の形態を説明するための図である。
【図6】本発明の第4の実施の形態を説明するための図である。
【図7】画素の構成を表す図である。
【図8】画素の構成を表す図である。
【図9】画素の構成を表す図である。
【図10】本発明の第5の実施の形態を説明するための図である。
【図11】本発明の第6の実施の形態を説明するための図である。
【図12】本発明の第7の実施の形態を説明するための図である。
【図13】本発明の第7の実施の形態を説明するための図である。
【図14】本発明の第8の実施の形態を説明するための図である。
【図15】本発明の第8の実施の形態を説明するための図である。
【図16】本発明の第9の実施の形態を説明するための図である。
【図17】従来例を説明するための図である。
【符号の説明】
D1 フォトダイオ−ド
M1 転送用MOSトランジスタ
M2 リセット用MOSトランジスタ
M3 選択用MOSトランジスタ
M4 増幅用MOSトランジスタ
50 垂直出力線
51 リセット線
52 定電流負荷
A1 オペアンプ
M6 接続用MOSトランジスタ
M7 接続用MOSトランジスタ
M8 接続用MOSトランジスタ
M9 接続用MOSトランジスタ

Claims (7)

  1. 光電変換手段と、
    前記光電変換手段で生じた光電荷に基づく信号を増幅して出力線へ出力するための増幅トランジスタと、
    前記増幅トランジスタのゲートに、所定のリセットレベルを供給するためのリセットトランジスタと、を含む複数の画素を有する固体撮像装置であって、
    第1の入力端子、第2の入力端子及び出力端子とを有する複数の差動手段と、
    前記複数の差動手段の出力端子からの信号を選択して読み出す走査回路と、
    前記出力線と前記第1の入力端子との電気的接続を制御する第1のスイッチ手段と、
    前記第2の入力端子と基準電圧源との電気的接続を制御する第2のスイッチ手段と、
    前記第1の入力端子と前記出力端子との電気的接続を制御する第3のスイッチ手段と、
    前記出力線と前記第2の入力端子との電気的接続を制御する第4のスイッチ手段と、
    前記リセットトランジスタ、前記第1のスイッチ手段及び前記第2のスイッチ手段を導通させることにより、前記差動手段、前記リセットトランジスタ及び前記増幅トランジスタとでフィ−ドバックル−プを形成し、
    前記所定のリセットレベルは、前記ループ手段を介して前記差動手段の出力端子からの出力が前記リセットトランジスタのドレインへ供給された状態で、前記リセットトランジスタを導通させることにより供給されることを特徴とする固体撮像装置。
  2. 請求項1において、前記増幅トランジスタのゲートの電位が前記所定のリセットレベルに設定された後に、前記リセットトランジスタを非導通とし、前記第1のスイッチ手段及び第2のスイッチ手段を非導通とすることにより、フィ−ドバックル−プを開くことを特徴とする固体撮像装置。
  3. 請求項2において、前記フィードバックループを開いた後に、前記光電変換手段で生じた光電荷に基づく信号を、前記増幅トランジスタを動作させることにより、前記出力線へ出力することを特徴とする固体撮像装置。
  4. 請求項3において、前記差動手段はオペアンプであり、
    前記増幅トランジスタを動作させることにより、前記光電変換手段で生じた光電荷に基づく信号を前記出力線へ出力した後に、前記第3のスイッチ手段及び第4のスイッチ手段を導通させることにより、前記オペアンプをボルテージフォロワ動作させることを特徴とする固体撮像装置。
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれか1項において、前記増幅トランジスタは定電流源とともにソ−スフォロワ回路を構成することを特徴とする固体撮像装置。
  6. 請求項1乃至請求項5のいずれか1項記載の固体撮像装置と、
    前記固体撮像装置からの信号に対して信号処理を行う信号処理手段と、
    前記固体撮像装置からの信号に基いてフォ−カス制御、ズ−ム制御又はアイリス制御を行う駆動手段と、
    前記固体撮像装置、前記信号処理手段及び前記駆動手段を制御する制御手段を有することを特徴をする撮像システム。
  7. 原稿を搬送する原稿搬送手段と、
    前記原稿搬送手段によって搬送された原稿に光を照射する光源と、
    原稿に照射された反射光を受光する請求項1乃至請求項5のいずれか1項記載の固体撮像装置と、
    前記固体撮像装置からの信号に基いて画像を形成する画像形成手段とを有することを特徴とする画像読取システム。
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