JPH04304788A - 固体撮像装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体光電変換素子
を用いた固体撮像装置に係わり、詳しくは多数回読み出
しにより出力信号のダイナミックレンジの向上を図った
固体撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光電変換素子として固体撮像素子
が広く用いられるようになり、その用途は、いわゆるビ
デオムービー（動画）に限らず、銀塩写真の分野と競合
するスチルビデオのほか、以前はガラスファイバーによ
り光学イメージ伝送を行っていた内視鏡の先端に、固体
撮像素子を組み込んで構成した電子内視鏡など、広い領
域に及んでいる。しかしながら現状の固体撮像素子を用
いた機器では、固体撮像素子の光量のダイナミックレン
ジが狭いため、広いラチチュードの画像信号が得られな
いという問題点がある。この傾向は、解像度の高い画像
信号を得るために、固体撮像素子が多画素化され画素面
積が縮小されるにつれて、ますます大きな問題点となっ
てきた。

【０００３】このような問題点に対して、本件出願人は
先に特願平２−１１７１９号において、次に述べるよう
なダイナミックレンジを拡大させるようにした固体撮像
装置を提案した。すなわち、高速駆動可能な増幅型固体
撮像素子と、該固体撮像素子を駆動制御する制御回路と
、プリアンプ，Ａ／Ｄ変換器，Ｄ／Ａ変換器とからなる
ディジタル信号処理回路を有する固体撮像装置において
、前記制御回路を、１フィールド撮像期間をｎ（整数）
等分し、そのｎ等分した撮像期間に前記撮像素子の全画
素もしくは全画素の一部分を読み出しリセットを行い、
この撮像動作を１フィールド撮像期間にｎ回連続して行
うように構成し、更に前記ｎ回の連続撮像動作で得られ
るｎ個のフィールド画像データを順次加算し、その結果
を保持するための加算器及び第１のフレームメモリと、
該第１のフレームメモリから転送されたＡ，Ｂフィール
ド画像データを所定の周期で送り出すのに用いる第２の
フレームメモリとを設けて構成した固体撮像装置を提案
した。

【０００４】この方式の固体撮像装置に好適な高速駆動
可能な増幅型固体撮像素子としては、本件出願人が特開
昭６４−８６６７７号で開示し、またオリンパス光学工
業（株）の森田等がテレビジョン学会技術報告Ｖｏｌ．
　１１，　Ｎｏ．　２８，　ｐｐ．　７〜１２　（１９
８７）で開示しているような、走査クロックをイメージ
センサチップ内で生成するタイプのセンサがある。この
方式のセンサでは、一般的にシステムクロックとなる高
周波数の基本クロックとフィールド識別情報を有するク
ロックがセンサへの入力クロックとなる。そしてセンサ
内のクロック発生回路では、フィールド識別情報を有す
るクロックのハイレベルからローレベル、もしくはロー
レベルからハイレベルへの状態遷移を、高周波数の基本
クロックに同期して取り出し、これをセンサのイニシャ
ライズ信号として、該イニシャライズ信号よりカウンタ
動作により、水平走査及び垂直走査を開始するタイミン
グを決定している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】次にこのような構成の
センサを用いて上述のダイナミックレンジを広くとれる
固体撮像装置を構成した場合の動作について説明する。 センサの走査を開始するためには、フィールド識別情報
を有するクロックのレベルをハイからロー、もしくはロ
ーからハイへ状態遷移させなければならない。このため
例えば２個のフィールド画像信号を加算して１フィール
ド相当の画像信号を合成する場合を考えると、図３に示
すように、カメラ出力Ａフィールドの信号はセンサ出力
信号の２つのＡ′出力から合成される。このセンサから
の２つのＡ′出力が得られる間には、カメラ出力Ｂフィ
ールドの信号の一部となるＢ′信号がセンサから出力さ
れる。したがってカメラ出力の１フィールドは、この場
合、１／１２０　秒×３の時間幅を有するサンプリング
となり、カメラ出力のＡフィールドとＢフィールドの出
力では、時間的な画像情報のサンプリング幅が一部オー
バーラップすることになる。このため、上記の方式によ
って得られた画像信号は、ダイナミックレンジこそ拡大
されるものの、いわゆるフレーム残像に類似した症状を
呈し、画像品質が劣化することになる。

【０００６】本発明は、従来の増幅型撮像素子を用いて
多数回読み出しによりカメラ出力のダイナミックレンジ
を拡大するようにした固体撮像装置における上記問題点
を解消するためになされたものであり、ダイナミックレ
ンジを拡大する効果は維持し、なお且ついわゆるフレー
ム残像に類似した画像品質の劣化を防止できるようにし
た固体撮像装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するために、本発明は、マトリックス状に配置した半
導体光電変換素子と、外部より入力されるフィールド識
別情報と基準クロックのみから前記半導体光電変換素子
の駆動走査に必要な各種パルスを生成する駆動用パルス
発生回路とを同一半導体基板に形成し、１フィールド撮
像期間に複数回読み出し合成してダイナミックレンジを
拡大させるようにした固体撮像装置において、前記駆動
用パルス発生回路を、フィールド識別情報を入力としフ
ィールド識別情報のレベル遷移を検出する回路と、レベ
ル遷移検出信号を入力としレベル遷移状態の終了を検出
する回路とで構成するものである。

【０００８】このように構成した固体撮像装置において
は、駆動用パルス発生回路のレベル遷移状態終了検出信
号から、一方のフィールドに対応する走査開始信号を連
続して発生させることができ、これにより合成されたフ
ィールド信号は１／６０秒の時間幅を有するサンプリン
グとなり、他フィールドの信号のサンプリング時間がオ
ーバーラップしないため、動解像度を著しく向上した画
像信号が得られる。

【０００９】

【実施例】次に実施例について説明する。図１は本発明
に係る固体撮像装置の一実施例における固体撮像素子駆
動用のクロック発生回路のブロック構成図であり、図２
はクロック発生回路の動作を説明するためのタイミング
図である。以下両図を参照しながら、その構成を動作と
共に説明する。フィールド識別情報を有するクロックＦ
ＤＸは基本クロックＦＣＫが入力される第１のＤ−フリ
ップフロップ１に入力され、その出力ＦＤＸ１は第２の
Ｄ−フリップフロップ２に入力されている。また第１の
Ｄ−フリップフロップ１及び第２のＤ−フリップフロッ
プ２の出力ＦＤＸ１及びＦＤＸ２は、排他的ＯＲゲート
３に入力され両者の排他論理和ＩＦＤとなり、前記フィ
ールド識別情報を有するクロックＦＤＸのレベル遷移を
検出する信号となる。

【００１０】更に前記排他論理和ＩＦＤは第３のＤ−フ
リップフロップ４に入力され、その出力ＩＦＤ１は第４
のＤ−フリップフロップ５に入力される。また第３のＤ
−フリップフロップ４の出力ＩＦＤ１及び第４のＤ−フ
リップフロップ５の反転出力＊ＩＦＤ２は負論理入力の
ＡＮＤゲート（ＮＯＲゲート）６に入力されて、フィー
ルド識別情報を有するクロックＦＤＸのレベル遷移検出
信号ＩＦＤの立ち下がりに同期したフィールド走査開始
信号ＦＴＤを出力する。

【００１１】したがって、この図１に示した構成のクロ
ック発生回路を用いることにより、例えばフィールド識
別情報がハイレベルの状態で、連続して走査開始信号Ｆ
ＴＤを発生させることが可能となり、固体撮像素子から
一方のフィールドに相当する信号を連続して得ることが
可能となる。このため、合成されたカメラ出力のフィー
ルド信号は１／６０秒の時間幅を有するサンプリングと
なり、他フィールドの信号のサンプリング時間がオーバ
ーラップしないため、従来例に比べ動解像度の著しく向
上した画像信号が得られることになる。

【００１２】以上のように、このクロック発生回路の要
点は、フィールド識別情報を有するクロックＦＤＸを入
力とし、そのレベル遷移を検出する第１の回路ブロック
と、該回路ブロックの出力を入力としレベル遷移の終了
を検出し出力する第２の回路ブロックとが縦列接続され
て構成されている点にある。したがって図１に示した実
施例においては、各ブロックの構成要素として、Ｄ−フ
リップフロップと排他的ＯＲゲート及びＮＯＲゲートを
用いたものを示したが、回路構成要素としてはこれに限
定されるものではなく、例えばダイナミックタイプのシ
フトレジスタ等を用いて同様な動作を行うクロック発生
回路を構成できることは言うまでもない。

【００１３】

【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
本発明に係る固体撮像装置によれば、その駆動用クロッ
ク発生回路を、フィールド識別情報のレベル遷移を検出
する回路と、該検出回路出力を入力としレベル遷移状態
の終了を検出する回路とで構成したので、該遷移状態の
終了検出回路の出力より一方のフィールドに対応する走
査開始信号を連続して発生させることができ、他フィー
ルドの信号のサンプリング時間がオーバーラップしない
ため、動解像度の優れた画像信号を得ることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る固体撮像装置の一実施例における
クロック発生回路を示すブロック構成図である。

【図２】図１に示したクロック発生回路の動作を説明す
るための各部の信号波形を示すタイミング図である。

【図３】従来のダイナミックレンジを拡大させるように
した固体撮像装置における動作を説明するための信号波
形図である。

【符号の説明】

１　　Ｄ−フリップフロップ ２　　Ｄ−フリップフロップ ３　　排他的ＯＲゲート ４　　Ｄ−フリップフロップ ５　　Ｄ−フリップフロップ ６　　負論理入力ＡＮＤゲート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　マトリックス状に配置した半導体光電
   変換素子と、外部より入力されるフィールド識別情報と
   基準クロックのみから前記半導体光電変換素子の駆動走
   査に必要な各種パルスを生成する駆動用パルス発生回路
   とを同一半導体基板に形成し、１フィールド撮像期間に
   複数回読み出し合成してダイナミックレンジを拡大させ
   るようにした固体撮像装置において、前記駆動用パルス
   発生回路を、フィールド識別情報を入力としフィールド
   識別情報のレベル遷移を検出する回路と、レベル遷移検
   出信号を入力としレベル遷移状態の終了を検出する回路
   とで構成し、レベル遷移状態終了検出信号から一方のフ
   ィールドに対応する走査開始信号を連続して生成するよ
   うにしたことを特徴とする固体撮像装置。