JPH044682A - 光電変換装置 - Google Patents

光電変換装置

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JPH044682A
JPH044682A JP2105190A JP10519090A JPH044682A JP H044682 A JPH044682 A JP H044682A JP 2105190 A JP2105190 A JP 2105190A JP 10519090 A JP10519090 A JP 10519090A JP H044682 A JPH044682 A JP H044682A
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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] 本発明の光電変換装置に係り、特に信号読出部内で信号
を加算して読出すことが可能な光電変換装置に関するも
のである。
[従来の技術] 近年、ビデオカメラの小型・軽量化が著しく進み、需要
も増大しつつある。従来からカラービデオカメラのカラ
ー化の方式としては単板カラ一方式が主流を占めてきた
単板カラ一方式では、イメージセンサにカラーフィルタ
ーを貼り、イメージセンサ−出力を信号処理回路で画像
を作っていた。
このような単板カラ一方式において、カラーフィルター
には、いろいろな方式があるが、色解像度の点から、フ
ィールド毎に1行ずらして2行を加算することにより信
号を得る信号読み出し方法が一般的に用いられていた。
例えば、第1フイールドでは、1行目と2行目、3行目
と4行目、第2フイールドでは2行目と3行目、4行目
と5行目を加算してインターレース動作を行なっていた
第8図は従来のイメージセンサ−の回路構成図である。
同図において、1は水平シフトレジスタ、2〜5はベー
スに電荷を蓄積し、エミッタから信号を読み出すバイポ
ーラ型のセンサ(以下センサーバイポーラという)、1
0〜13はセンサーバイポーラ2〜5のベースに蓄積し
た信号を読み出すための容量COX、18〜21はセン
サーバイポーラ2〜5のベースをリセット電圧■2にリ
セットするためのベースリセット用のpMOSトランジ
スタ、26はセンサーバイポーラ2,4の信号を出力す
る垂直信号線、28はセンサーバイポーラ3.5の信号
を出力する垂直信号線、30.32は垂直信号1126
.28をリセット電圧V vcにリセットするための垂
直リセット用のMOSトランジスタ、38.40は信号
を一時蓄えておく蓄積容量Cア、34.36は垂直信号
線26.28に出力された信号を蓄積容量CT 38.
40へ転送するための転送用のMOSトランジスタ、4
6は水平信号線、42.44は蓄積容量CT38゜40
に蓄えられた信号を水平信号線46へ出力するための水
平転送用のMOSトランジスタ、47は水平信号線46
をリセット電圧■HCにリセットするため水平リセット
用のMOSトランジスタ、48はバッファ・アンプ、4
9は出力端子である。
上記構成のイメージセンサにおける通常の動作は、第9
図のタイミング・チャートによって示される。
同図に示すように、まず、時刻t31において、パルス
φ8.をミドルレベルからハイレベルとして、ベース電
位をC3X10,11を通して持ち上げると、センサバ
イポーラ2,3のベースに蓄えられていた信号がエミッ
タへ読み出される。同時にパルスφアをハイレベルとし
て、垂直出力線26.28へ出力されていた信号を蓄積
容量Cア38.40へ転送する。
次に、時刻t32において、パルスφ8.をハイレベル
として、蓄積容量C工38へ蓄えられていた信号を水平
出力線46に読み出す。
次に、時刻tsiにおいて、パルスφHeをハイレベル
として、水平出力線46をリセット電圧V Hcにリセ
ットする。
次に、時刻tx<において、パルスφH2をハイレベル
として、蓄積容量Cア40に蓄えられていた信号を水平
出力線46へ読み出す。
次に、時刻t’sにおいて、パルスφHCをハイレベル
として、水平出力線46をリセット電圧■8゜にリセッ
トする。
次に、時刻ts6において、センサーバイポーラ2.3
のエミッタと蓄積容量CT :3s; 40がリセット
電圧Vvcにリセットされる。
次に、時刻tsyにおいて、センサーバイポーラ4.5
の信号が蓄積容量Ct38,40に読み出され、以下上
述した動作と同様な動作で水平出力線46に出力される
[発明が解決しようとしている課題] しかしながら、上記従来のイメージセンサでは、2行分
の信号を加算する場合にイメージセンサの外部で加算処
理をやらねばならず、システム全体の大型化を招き、又
、外部回路の調整も必要でコスト高となる問題点があっ
た。
[課題を解決するための手段〕 本発明の光電変換装置は、複数の光電変換要素から出力
される信号をそれぞれ蓄積する複数の蓄積手段と、 この複数の蓄積手段に共通接続された信号出力線とを有
し、 前記複数の蓄積手段に蓄積されたそれぞれの信号を前記
信号出力線に読み出し、前記信号出力線上で信号の加算
処理を行うことを特徴とする。
なお、本願において、加算処理とは、二つの信号レベル
を加算したものに、ある係数をかけた処理をいう。
[作 用] 本発明は、複数の蓄積手段に蓄積されたそれぞれの信号
を前記信号出力線に読み出し、前記信号出力線上で信号
の加算処理を行うことにより、信号読出部から信号を読
み出す時点で加算された出力を得られるようにしたもの
である。
以下、本発明における加算処理動作について図面を用い
て説明する。
第6図(A)は本発明の光電変換装置における加算処理
動作を説明するための説明図、第6図(B)は従来の光
電変換装置における加算処理動作を説明するための説明
図である。
第6図(B)に示すように、従来の光電変換装置におい
ては、画素S ++からの信号と画素S21からの信号
とを加算する場合、画素S ++からの信号を蓄積手段
Cア、(容量をCTとする)に蓄積しく信号電圧V++
)、この信号を水平出力線SL(寄生容量をCHとする
)に出力した後に、画素S 2+からの信号を蓄積手段
Ct+に蓄積しく信号電圧Vz+)、この信号を水平出
力線SLに出力し、外部回路で次のような加算処理を行
う。 一方、第6図(A)に示すように、本発明の光電
変換装置においては、画素S ++からの信号と画素S
 21からの信号とを加算する場合、画素Szからの信
号を蓄積手段Cア、(容量をCTとする)に蓄積しく信
号電圧V、、)、画素S21からの信号を蓄積手段Cア
2(容量をCアとする)に蓄積しく信号電圧V、、) 
、両信号を水平出力線SL(寄生容量をCHとする)に
出力して、次のような加算処理を行う。
このように、本発明においても信号電圧の加算値(V 
+ + + V 21 )に所定の係数をかけた処理、
すなわち加算処理が行われる。
[実施例] 以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
第1図は、本発明の光電変換装置の第1実施例の回路構
成図である。
なお、第8図に示した構成部材と同一構成部材について
は、同一符号を付するものとする。
同図において、1は水平シフトレジスタ、2〜9は、ベ
ース領域に光信号を蓄積し、エミッタへ出力する各々が
1画素に相当するセンサーバイポーラ、10〜17は、
センサーバイポーラ2〜9のベースに蓄積された信号を
エミッタへ読み出すための容量C8X、18〜25は、
センサーバイポーラのベースをリセット電圧■2にリセ
ットするためのpMO3)ランジスタ、26.27及び
28.29は各々互い違いに垂直方向に1つおきのエミ
ッタに接続している垂直信号線、30〜33は垂直信号
線26〜29をリセット電圧Vveにリセットするため
のnMO5)ランジスタ、38〜41は信号を一時蓄え
てお(ためめ蓄積容量Cア、34〜37はそれぞれ垂直
信号線26〜29に出力された信号を蓄積容量Cア38
〜41へ移すための転送用のMOSトランジスタ、46
は水平信号線、42〜45はそれぞれ蓄積容量Cア38
〜41に蓄えられた信号を水平信号線46に読み出すた
めの水平転送用のMOSトランジスタ、47は水平信号
線をリセット電圧■Hcにリセットするための水平リセ
ット用のMOSトランジスタ、48はバッファアンプ、
49は出力端子である。
上記構成の光電変換装置における回路動作を第2図のタ
イミングチャートを用いて以下に説明する。
まず、時刻t1において、パルスφl11. φR2を
ミドルレベルからハイレベルにすると、センサーバイポ
ーラ2〜5のベース電位が、容量C6,10〜13を通
して持ち上がるため、エミッタから信号が出力される。
同時にパルスφアをハイレベルとすると、垂直信号線2
6.28に読み出された信号は蓄積容量Cア38.40
へ、垂直信号線27.29に読み出された信号は蓄積容
量CT39.40へ転送される。
次に、時刻t2において、パルスφア、φR1゜φ82
をロウレベルとすると、信号の読み出しは終り、ベース
リセット用のpMO8)ランジスタ18〜21がON状
態となるのでセンサーバイポーラ2〜5のベースはベー
スリセット電圧■2にリセットされる。
次に、時刻t3において、パルスφH1をハイレベルに
すると、MOSトランジスタ42.43がON状態とな
り、蓄積容量Cア38と蓄積容量CT39に蓄えられて
いたセンサバイポーラ2゜4に対応する信号が加算され
て水平出力線46に出力される。
次に、時刻t4において、パルスφHCをハイレベルに
すると、MOSトランジスタ47がON状態となり、水
平出力線46がリセット電圧V Heにリセットされる
次に、時刻t6において、時刻t3のときと同様にして
センサーバイポーラ3.5に対応する信号が水平出力線
46に出力される。以下時刻t6〜時刻t、まで、順次
パルスφR1とパルスφ112によって読み出される行
の信号が、2行加算されて水平信号線46に出力される
次に、時刻t6において、パルスφ83.φ8□。
をロウレベルからハイレベル、パルスφvcをハイレベ
ルにすると、ベースリセット用のpMOs)ランジスタ
18〜21がOFF状態となるとともに、容量COx1
O〜13を通してセンサーバイポーラ2〜5のベース電
位が持ち上げられ、同時にリセット用のMOS)ランジ
スタ26〜29がON状態となるため、エミッタはMO
Sl−ランジスタ26〜29を通して垂直リセット電圧
V vcにリセットされ、ベースに残留した電荷もリフ
レッシュされる。この時パルスφ7をハイレベルとする
と転送用のMOSトランジスタ34〜37も0   °
′N状態となり、蓄積容量Cア38〜41がリセットさ
れる。
次に、時刻t、において、パルスφ8..φ8□をハイ
レベルからミドルレベルとすると、センサーバイポーラ
2〜5はベース電位が低下して逆バイアス状態となり、
光信号の蓄積が始まる。
次に、時刻t、。において、今度はパルスφR3+φ+
14をミドルレベルからハイレベルにするとセンサーバ
イポーラ6〜9のベースに蓄えられていた光信号が蓄積
容量CT38〜41に読み出される。パルスφ83.φ
R2が加えられるラインと同様に、パルスφR3,φR
4が加えられるラインもセンサバイポーラ6.8、セン
サバイポーラ7.9というように2行分が順次加算され
水平出力線46に出力される。
以下、同様動作を続けることにより、2行ずつ信号が加
算され出力される。以上の動作は第1行目のセンサバイ
ポーラからの信号と第2行目のセンサバイポーラからの
信号とを加算するものであるが、この動作を第1フイー
ルドとする。
次に第2フイールドの回路動作について、第3図のタイ
ミングチャートを用いて説明する。
第2フイールドの動作は、第2行目のセンサバイポーラ
からの信号と第3行目のセンサバイポーラからの信号と
を加算するものである。
まず、時刻t11において、パルスφ8□、φ。をミド
ルレベルからハイレベルにすると、センサーバイポーラ
4〜7のベース電位が持ち上げられ、エミッタに信号が
出力される。このときパルスφアもハイレベルになって
いるのでセンサーバイポーラ4の信号は蓄積容量Cア3
9に転送され、センサーバイポーラ6の信号は蓄積容量
Cア38に転送される。以下、第1フイールドの場合と
同様に蓄積容量C138と蓄積容量CT39の信号は加
算されて水平出力線46に出力され、順次第2行と第3
行の信号が加算されて水平出力線46に出力される。
同様にして時刻t1□において、第4行目のセンサバイ
ポーラからの信号と第5行目のセンサバイポーラからの
信号が蓄積容量CTへ読み出され、以下順次加算されて
、水平出力線46に出力される。
このように本発明の光電変換装置を用いれば、フィール
ド毎に1行ずらして2行加算が出力できるので、カラー
フィルターを貼ったイメージセンサ−のインターレース
動作が容易に実現でき、後の信号処理も簡易化できる。
また2画素加算して読み出すので、固定パターンノイズ
も減らすことができる効果がある。
第4図は、本発明の光電変換装置の第2実施例の部分回
路構成図である。
第5図は、上記光電変換装置の動作を説明するためのタ
イミングチャートである。
本実施例の光電変換装置の特徴とするところは、第4図
に示すように、第1図に示した第1実施例に加えて、切
換用のn M OS トランジスタ50、pMO3t−
ランジスタ51が設けられていることである。なお、他
の構成部材については第1図に示した構成部材と同じな
ので図示及び説明を略すものとする。
以下、第5図のタイミングチャートに従って動作を説明
する。
なお、時刻t2゜までは、第2図に示したタイミングチ
ャートと同じ動作であり、センサーバイポーラ2〜5の
信号を蓄積容量Cア38〜41へ読み出し、センサーバ
イポーラのベースをリセット電位■2にリセットする動
作が行われる。
次に、時刻t2゜において、パルスφ8.をロウレベル
からハイレベルとし、パルスφ2をハイレベルとすると
、pMO3)ランジスタ51がOFF状態、nMOsM
OSトランジスタ50状態となって、水平転送用のMO
Sトランジスタ42〜45がON状態となるので、蓄積
容量Cア38〜41に蓄えられていた信号が加算されて
水平出力線46に出力される。
次に、時刻t2+において、パルスφHCをハイレベル
として、MOSトランジスタ47をON状態として、水
平出力線46をリセット電圧VHCにリセットする。
次に、時刻ta2において、パルスφ8□をロウレベル
からハイレベルとしても、MOSトランジスタ51がO
FF状態であるため、水平転送は行なわれない。
次に、時刻tzsにおいて、1行目と2行目センサーバ
イポーラ2〜5のエミッタ及び蓄積容量CTがリセット
される。
以下同様の動作で、時刻t24からは、センサーバイポ
ーラ6〜9の信号が蓄積容量Cア38〜41へ読み出さ
れ、4信号が加算されて水平出力線46に出力される。
このような動作によって画素数を1/4にした場合と同
じ出力が取り出せる。
以上説明したように、本実施例においては、センサー内
部で加算処理が行なわれ、感度が向上するので、低照度
時には解像度を落してS/N比を上げることができる。
第7図は、本発明を適用した固体撮像装置の概略的構成
図である。
同図において、光センサがエリア状に配列された撮像素
子201は、垂直走査部202及び水平走査部203に
よってテレビジョン走査が行なわれる。
水平走査部203から出力された信号は、処理回路20
4を通して標準テレビジョン信号としてaカされる。
垂直および水平走査部202及び203の駆動パルスφ
MM、  φ旧1 φ82. φvSI φV l +
  φV2等はドライバ205によって供給される。ま
たドライバ205はコントローラ206によって制限さ
れる。
[発明の効果] 以上詳細に説明したように、本発明の光電変換装置によ
れば、複数の蓄積手段に蓄積されたそれぞれの信号を前
記信号出力線に読み出し、前記信号出力線上で信号の加
算処理を行うことにより、信号読出部から信号を読み出
す時点で加算処理が行なえるようになったので、カラー
化された光電変換装置における外部の信号処理回路を簡
易にし、感度アップなどの機能を持たせることができる
という効果がある。
【図面の簡単な説明】 第1図は、本発明の光電変換装置の第1実施例の回路構
成図である。 第2図及び第3図は、上記光電変換装置の動作を説明す
るためのタイミングチャートである。 第4図は、本発明の光電変換装置の第2実施例の部分回
路構成図である。 第5図は、上記光電変換装置の動作を説明するためのタ
イミングチャートである。 第6図(A)は本発明の光電変換装置における加算処理
動作を説明するための説明図、第6図(B)は従来の光
電変換装置における加算処理動作を説明するための説明
図である。 第7図は、本発明を適用した固体撮像装置の概略的構成
図である。 第8図は従来のイメージセンサ−の回路構成図である。 第9図は、従来のイメージセンサ−の動作を説明するた
めのタイミングチャートである。 1:水平シフトレジスタ、2〜9:センサーバイポーラ
、10〜17:容量C8x、18〜25:pMOSトラ
ンジスタ、26〜29:垂直信号線、30〜33:nM
OSトランジスタ、38〜41、蓄積容量CT、34〜
37:転送用のMOSト転送受スタ、46:水平信号線
、42〜45:水平転送用のMOSトランジスタ、47
:水平リセット用のMOSトランジスタ、48:バッフ
ァアンプ、49:出力端子。    。 代理人 弁理士  山 下 積 子 弟1図 第2図 第3図 tl、     す劃−一一門す 第4図 第5図 第6図 第7図 第8図 第9図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数の光電変換要素から出力される信号をそれぞ
    れ蓄積する複数の蓄積手段と、 この複数の蓄積手段に共通接続された信号出力線とを有
    し、 前記複数の蓄積手段に蓄積されたそれぞれの信号を前記
    信号出力線に読み出し、前記信号出力線上で信号の加算
    処理を行うことを特徴とする光電変換装置。
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