JPH01165270A - Mos型固体撮像装置 - Google Patents

Mos型固体撮像装置

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JPH01165270A
JPH01165270A JP62322844A JP32284487A JPH01165270A JP H01165270 A JPH01165270 A JP H01165270A JP 62322844 A JP62322844 A JP 62322844A JP 32284487 A JP32284487 A JP 32284487A JP H01165270 A JPH01165270 A JP H01165270A
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JP
Japan
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signal
period
deltagamma
transferred
photodiode
Prior art date
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Pending
Application number
JP62322844A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Murayama
任 村山
Ryuji Kondo
近藤 隆二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
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Priority to US07/288,068 priority patent/US4974093A/en
Publication of JPH01165270A publication Critical patent/JPH01165270A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はMOS型固体過像装置に関し、光強度の高い被
写体を飽和することなく受光することができるようにダ
イナミック・レンジを拡張したMO8型固体撮像装置に
関する。
(従来例) 従来、MO5型固体撮像装置は第3図に示すものがある
。同図に基づいて構成を述べると、複数のフォト・ダイ
オードPD、、−PD、、がマトリックス状に配列され
、縦方向に延びる複数の信号読出線L1〜L1及び横方
向に延びる制御信号線C1〜Cnが各フォト・ダイオー
ドの位置で交叉するように配線され、更に図示するよう
に、所定の制御信号線よりの走査信号によって導通とな
ると各フォト・ダイオードの信号電荷を所定の信号読出
線へ転送するMOS型スイッチング素子M I I ’
= M n mが設けられている。各信号読出線り、〜
L、の終端はMOS型スイッチング素子G1〜GIIを
介して出力信号線Qに接続し、各スイッチング素子G。
〜GI11は水平シフト・レジスタ1の出力端子より供
給される水平走査信号H,−H,により導通・非導通の
制御が成される。一方、各制御信号線C1〜Cnの終端
は垂直シフト・レジスタ2の各出力端子に接続され、垂
直走査信号■1〜■7が供給される。
次に、かかる固体撮像装置の作動を第4図と共に説明す
ると、まず、垂直シフト・レジスタ2にスタート信号C
KVを供給しく同図の時点1+)、所定周期の同期信号
φイ、、φ8□に同期して該信号CKVを順次に転送す
ることにより、所定周期τ毎に垂直走査信号H,=Hn
を発生させる。一方、水平シフト・レジスタ1はスター
ト信号CK)1を所定周期の同期信号φvl、  φν
2に同期して順次に転送することにより、各周期τの間
にm個の水平走査信号H1〜Hmを発生させる。
これらの走査信号■1〜Vn 、H,=Hmに同期して
各スイッチング素子M、、xMnm、01%cmは所定
のタイミングで導通・非導通の制御がされ、各フォト・
ダイオードに発生した信号電荷は所謂水平・垂直走査に
より出力端子3に時系列信号となって出力される。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来のMOS型固体撮像装置
にあっては、光強度の高い被写体を撮影する場合に、フ
ォト・ダイオードが飽和してしまい、所謂ダイナミック
・レンジを十分広くすることができないという問題点が
あった。
(問題点を解決するための手段) 本発明はこのような問題点に鑑みて成されたものであり
、ダイナミック・レンジが広く、光強度の高、い被写体
を撮影することのできるMOS型固体撮像装置を提供す
ることを目的とする。
この目的を達成するため本発明は、各画素の構成を少な
くとも1個のフォト・ダイオードと発生した信号電荷を
それぞれ別個の信号読出線に出力するための別経路の切
換え回路で構成し、該一方の切換え回路を導通にすると
一方の信号読出線へ、他方の切換え回路を導通にすると
他方の信号読出線へそれぞれ排他的に転送させるように
して、受光期間を適宜に複数分割することによりそれぞ
れの分割期間における受光量をフォト・ダイオードが飽
和しない範囲に設定して、実質的にダイナミック・レン
ジを拡大することを可能にしたことを技術的要点とする
(実施例) 以下、本発明によるMOS型固体撮像装置の一実施例を
図面と共に説明する。
第1図は全体の構成を概略的に示すブロック図であり、
まず第3図との相違点について説明すると、各画素は1
個のフォト・ダイオードと一対のMOS型スイッチング
素子で構成される。図示する画素SE、、を代表してそ
の構成を説明すると、フォト・ダイオードPDzの出力
接点に一対のスイッチング素子M1,1とMIlkの一
方のノードが接続されている。垂直方向に延設される信
号読出線は垂直方向に配列されるフォト・ダイオード群
に対して2本づつ配線され、画素SE、、については、
一方のスイッチング素子M、1.の他方のノードが一方
の信号読出線Ll1mに、他方のスイッチング素子MI
Ibのノードが他方の信号読出線L lbに接続してい
る。水平方向に延設される制御信号線も同様に水平方向
に配列される画素列毎に2本づつ配線され、画素5EI
Iについては、一方のスイッチング素子M I 1.の
ゲートに一方の制御信号線Cam、他方のスイッチング
素子M 11 bのゲートに他方の信号読出線C1が接
続している。これにより、制御信号線Cnaに“°H“
レベルの信号が印加されるとフォト・ダイオードPDz
に発生した信号電荷が信号読出線L 1mに転送され、
制御B信号線C,1bに°゛H°゛H°゛レベル印加さ
れるとフォト・ダイオードPDzに発生した信号電荷が
信号読出線L Ibに転送される。一方の信号読出線L
laの終端はMOS型スイッチング素子G11を介して
信号読出線Q、に接続し、他方の信号読出線L1bの終
端はMOS型スイッチング素子Cylbを介して信号出
力線Q2に接続している。これらのスイッチング素子Q
、、Q、のゲート接点は共に水平シフト・レジスタ4の
所定の出力端子に接続し、水平走査信号H1が供給され
るようになっている。制御信号線C7,の終端は同図左
側に位置する第1の垂直シフト・レジスタ5の所定の出
力端子に接続し、一方の制御信号線Cfibは右側に位
置する第2の垂直シフト・レジスタ6の所定の出力端子
に接続している。水平走査信号H0が“H11レベルと
なるとスイッチング素子GIMとGlbは同時に導通状
態となるので、信号読出線L lll+  Ltbに転
送されている信号電荷が所定の信号出力線Q、、Q、を
介してそれぞれ所定の出力端子7.8に出力される。
尚、水平シフト・レジスタ4は第3図のシフト・レジス
タ1と同様の構成及び作用を有し、垂直シフト・レジス
タ5.6も共に第3図の垂直シフト・レジスタ2と同様
の構成であるが、それぞれの垂直走査信号の出力タイミ
ングが後述するように従来例とは異なっている。又、画
素SE、、を代表して構成を説明したが、他の画素も同
様の構成であり、図示するように所定の一対の信号読出
線L zm、  L zm−L ram、  L DB
と一対の制御信号線CI□00〜Cアー111+ c、
、−、bに接続している。
次にかかる構成の固体撮像装置の作動を第2図のタイミ
ング・チャートに基づいて説明する。
例えば、時点1.において第1.第2の垂直シフト・レ
ジスタ5,6にスタート信号CKVを印加すると、第1
のシフト・レジスタ5が先ず最初のビット端子より垂直
走査信号VLIを出力し、所定時間の遅延△τの後に第
2のシフト・レジスタの最初のビット端子より垂直走査
信号■□を出力する(時点L2)。そして、更に所定間
の後t。
から通常の水平走査信号H1〜H1が水平シフト・レジ
スタ4より出力する。この時間1.ないしt3の作動で
、まず、垂直走査信号Vt+によりフォト・ダイオード
M1.〜M n m bが導通となり、一方の信号読出
線L1.〜L asに各フォト・ダイオードの信号電荷
が転送され(時点1.I)、時点1.1では垂直走査信
号vRIによりスイッチング素子Mfi、、〜M n 
!Il bが導通となり、一方の信号読出線L+b”’
L□に各フォト・ダイオードの信号電荷が転送され、時
点も、から通常の水平走査と同様に信号電荷が出力端子
7.8へ出力される。そして、水平方向に配列される1
列分の読出しく同図中の期間τ゛)が完了すると次の列
の信号読出が行われ、この動作を全列の画素について繰
り返すことで全部の画素の信号電荷を出力することがで
きる。
尚、同図中の期間T゛は全画素の読出し期間(1フレー
ム読出し期間)を示す。そして、この期間T゛の作動を
更に繰り返すことで、複数の電子スチール画や動画を得
ることができる。
このような続出走査を行うと、第1の垂直シフト・レジ
スタ5と第2の垂直シフト・レジスタ6の垂直走査信号
の位相差に相当する期間(第2図のΔτに相当する)に
各フォト・ダイオードが受光した分の信号電荷は添字a
で示す信号読出線L4〜L、、を介して出力端子7へ転
送され、1フレーム読出し期間T゛からこの期間Δτを
引いた期間(T“−Δτ)に受光した分の信号電荷は添
字すで示す信号読出線L lb””LMI+を介して出
力端子8へ転送される。
もし、第3図に示すような従来のような固体撮像装置に
おいて、フォト・ダイオードが飽和する程に入射光が強
い場合であっても、この実施例では上記Δτを適宜に設
定して出力端子7より信号電荷を読み取ることにより飽
和しない状態でのフォト・ダイオードの信号電荷を検出
することができ、実質的なダイナミック・レンジの拡大
を実現することができる。一方、入射光が弱い場合には
、Δτを零ないし適宜の小さな値にして、出力端子8よ
り信号電荷を読み取ることにより同様に飽和しない状態
での信号を検出することができる。
以上説明したように、この実施例によれば、それぞれ相
互に所定の位相ずれをもって垂直走査信号を出力する垂
直シフト・レジスタを備え、該位相のズレを適宜に設定
することにより各フォト・ダイオードの最大受光量を飽
和しないで設定することができ、実質的なダイナミック
・レンジの拡大を図ることができる。又、上記の2段階
の受光は時間的なズレが無いため、再出力端子7,8よ
り出力される信号にズレがなく、これらの信号に基づい
て画像を再生した場合にも再生画像のズレを生じない効
果を有する。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、各フォト・ダイ
オードの受光期間を適宜に設定することができるので、
入射光が強い場合でも弱い場合でも最適のダイナミック
・レンジを適宜に設定することが可能であり、民生用あ
るいは産業用と極めて広い分野に適用することができる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるMOSO3型面体製像装置実施例
の構成を示すブロック図、第2図は第1図に示す装置の
作動を説明するためのタイミングチャート、第3図は従
来のMOS型固体撮像装置の一例を示すブロック図、第
4図は第3図の装置の作動を説明するためのタイミング
チャートである。 4:水平シフト・レジスタ 5:第1の垂直シフト・レジスタ 6:第2の垂直シフト・レジスタ PD、、〜PD、、:フォト・ダイオードM11.〜M
 I’1lla + M、、、、〜Mfi□ニスイツチ
ング素子

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  各画素に発生した信号電荷を水平・垂直走査によって
    読み出すMOS型固体撮像装置において、前記各画素を
    少なくとも1個のフォト・ダイオードと該フォト・ダイ
    オードに発生した信号電荷をそれぞれ別個の信号読出線
    に出力するための別経路の複数の切換え回路で構成し、 一方の切換え回路を導通にすることにより一方の信号読
    出線へ信号電荷を転送する垂直走査信号と、他方の切換
    え回路を導通にすることにより他方の信号読出線へ転送
    する他の垂直走査信号とを相互に所定の位相ズレをもっ
    て発生する垂直走査手段を具備したことを特徴とするM
    OS型固体撮像装置。
JP62322844A 1987-12-22 1987-12-22 Mos型固体撮像装置 Pending JPH01165270A (ja)

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