JPH06350922A - 撮像装置の信号読み出しシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】撮像素子を変更することなく、高Ｓ／Ｎを実現
する２線混合読み出し方式と、解像度良好な１線読み出
し方式とを切り換え自在とすること。 【構成】固体撮像素子７は光照射により生成され蓄積さ
れた電荷を保持した状態で非破壊的な信号読み出しが可
能な素子を２次元アレイ状に配列したもので、垂直走査
回路３は連続する２水平行を単位として順次シフトして
選択し、水平走査回路１は上記垂直走査回路３により選
択された２水平行混合の信号を１画素毎に順次読み出
し、スイッチ５は上記２水平行を選択する。そして、上
記スイッチ５により選択された２水平行上に蓄積された
電荷を排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は非破壊読み出しが可能な
固体撮像素子の２線混合読み出し方式を採用する撮像装
置の信号読み出しシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、２線混合読み出し方式では２つの
水平行を同時に読み出すことで、読み出しユニットの構
造を簡単にすると共にＳ／Ｎの向上を図っている。そし
て、例えば特公平２−４７９１３号公報では、２次元に
配されたフォトダイオードなどの光電変換部で光電変換
された信号電荷を垂直方向に隣接する水平２ライン間で
加算し、この加算された信号電荷を垂直転送ラインと水
平転送ラインで順次読み出し、次のフィールドでは異な
る隣接する水平２ライン間で加算し、前期同様に読み出
す構成とし、隣接する水平２ライン間で信号電荷を加算
することにより、各光電変換部の蓄積時間を１フィール
ド期間とし、フレーム残像をなくした固体撮像素子に関
する技術が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た２線混合読み出し方式にはＳ／Ｎを向上させるといっ
た利点がある反面、垂直方向の解像度が１線読み出しに
比べ低下するという欠点があるため、撮像目的により撮
像素子の交換が必要であった。

【０００４】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、撮影目的により撮像素子
を変更することなく、高Ｓ／Ｎを実現する２線混合読み
出し方式と解像度の良好な１線読み出し方式とを切り換
え自在とする撮像装置の読み出しシステムを提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の撮像装置の信号読み出しシステムは、光照
射により生成され蓄積された電荷を保持した状態で非破
壊的な信号読み出しが可能な素子を２次元アレイ状に配
列した固体撮像手段と、連続する２水平行を単位として
順次シフトして選択する垂直走査手段と、上記垂直走査
手段により選択された２水平行混合の信号を１画素毎に
順次読み出す水平走査手段と、上記２水平行を選択する
選択手段とを具備し、上記選択手段により選択された２
水平行上に蓄積された電荷を排出することを特徴とす
る。

【０００６】

【作用】即ち、本発明の撮像装置の信号読み出しシステ
ムでは、固体撮像手段は光照射により生成され蓄積され
た電荷を保持した状態で非破壊的な信号読み出しが可能
な素子を２次元アレイ状に配列したもので、垂直走査手
段は連続する２水平行を単位として順次シフトして選択
し、水平走査手段は上記垂直走査手段により選択された
２水平行混合の信号を１画素毎に順次読み出し、選択手
段は上記２水平行を選択する。そして、上記選択手段に
より選択された２水平行上に蓄積された電荷を排出す
る。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明の撮像装置の信号読み出しシ
ステムの基本的な構成を示す図である。図１において、
水平走査回路１には複数の列線２が接続されており、画
素クロックＰＣＫに同期して選択されている水平行のデ
ータを１画素毎に読み出すことができる。そして、垂直
走査回路３には複数の行線４が接続されており、任意の
行線４の選択が可能となっており、垂直走査回路３のシ
フト信号ＶＣＫに同期して順次選択する行線４の位置を
ずらしていく。そして、これら行線４には外部からの選
択信号ＳＷにより切り換え自在なスイッチ５がそれぞれ
接続されており、選択信号ＳＷの極性によりスイッチ５
は、 （１） ２×（ｎ−１）水平線と２×ｎ−１水平線の加
算 （２） ２×ｎ−１水平線と２×ｎ水平線の加算（ｎ＝
１，２，３…） のいずれかの組み合わせを選択するようになっている。
また、電荷排出信号ＲＥＳＥＴは行線４のうち垂直走査
回路３により選択されている水平行の電荷を排出する。

【０００８】以下、図２のタイミングチャートを参照し
て、本実施例による２線混合読み出しのシーケンスにつ
いて説明する。本実施例では、先ず電荷変調素子（CMD;
Charge Modulation Device) 等の非破壊型の固体撮像素
子７に蓄積された電荷のうち垂直走査回路３によって選
択された行線４に接続している２水平（０＋１水平線
分）の電荷を加算し水平走査回路１へ転送する。そし
て、水平走査回路１は画像クロックＰＣＫに同期して加
算された電荷を１画素毎に読み出す（０＋１行の出力水
平データ）。そして、加算された混合１水平画素分の電
荷が読み出されると、スイッチ切り替え信号ＳＷに同期
して選択スイッチ５を反転させ、先に読み出された２水
平を１水平だけずらした２水平（１＋２水平線）を選択
し、新たな２水平（１＋２水平線分）の電荷を加算し水
平走査回路１に転送する。そして、水平走査回路１は画
像クロックＰＣＫに同期して加算された電荷を１画素毎
に読み出す（１＋２行の出力水平データ）。

【０００９】さらに、加算された混合１水平画素分の電
荷が読み出されると、再びスイッチ切り替え信号ＳＷに
同期して選択スイッチ５を反転させ、電荷排出信号ＲＥ
ＳＥＴに同期して最初に選択している行線４に接続して
いる２水平（０＋１水平線分）の電荷を排出し、シフト
信号ＶＣＫに同期して垂直走査回路３が選択している行
線４の位置を１つずつずらすことにより選択する２水平
の位置を移動させる。そして、再び選択された新たな２
水平（２＋３水平線分）の電荷を加算し水平走査回路１
に転送する。そして、水平走査回路１は画像クロックＰ
ＣＫに同期して加算された電荷を１画素毎に読み出す
（２＋３行の出力水平データ）。

【００１０】そして、加算された混合１水平画素分の電
荷が読み出されると、再びスイッチ切り替え信号ＳＷに
同期して選択スイッチ５を反転させ、シフト信号ＶＣＫ
に同期して垂直走査回路３の選択している行線４の位置
を１つずつずらすことにより選択する２水平の位置を移
動させる。そして、新たな２水平（３＋４水平線分）の
電荷を加算し、水平走査回路１に転送する。そして、水
平走査回路１は画像クロックに同期して加算された電荷
を１画素毎に読み出す（３＋４行の出力水平データ）。

【００１１】そして、再びスイッチ切り替え信号ＳＷに
同期して選択スイッチ５を反転させ、電荷排出信号ＲＥ
ＳＥＴに同期して２水平（２＋３水平線分）の電荷を排
出し、シフト信号ＶＣＫに同期して垂直走査回路３が選
択している行線４の位置を１つずつずらすことにより選
択する２水平の位置を移動させ、前述したような動作を
繰り返す。以上のように制御することで２線混合データ
が読み出されることになる。

【００１２】次に、図３のタイミングチャートを参照し
て１線読み出し方式のシーケンスについて説明する。本
実施例では、固体撮像素子７に蓄積された電荷のうち垂
直走査回路３により選択された行線４に接続している２
水平（０＋１水平線分）の電荷を加算し水平走査回路１
へ転送する。そして、水平走査回路１は画像クロックＰ
ＣＫに同期して加算された電荷を１画素毎に読み出す
（１行目の出力水平データ）。

【００１３】そして、この加算された混合１水平画素分
の電荷が読み出されると、電荷排出信号ＲＥＳＥＴに同
期して選択されている２水平（０＋１水平線分）の電荷
が排出される。そして、スイッチ切り替え信号ＳＷに同
期して選択スイッチ５を反転させ、先に読み出された２
水平（０＋１水平線分）を１水平だけずらした２水平
（１＋２水平線分）を選択すると、新たな２水平の電荷
が加算され水平走査回路１へ転送される。水平走査回路
１は画像クロックＰＣＫに同期して加算された電荷を１
画素毎に読み出す（２行目の出力水平データ）。

【００１４】さらに、この加算された混合１水平画素分
の電荷が読み出されると、電荷排出信号ＲＥＳＥＴに同
期して選択されている２水平（１＋２水平線分）の電荷
が排出される。さらに、再びスイッチ切り替え信号ＳＷ
に同期して選択スイッチ５を反転させ、シフト信号ＶＣ
Ｋに同期して垂直走査回路３の選択している行線４の位
置を１つずつずらすことにより２水平（２＋３水平線
分）を選択すると、新たな２水平の電荷が加算され水平
走査回路１へ転送される。そして、水平走査回路１は画
像クロックＰＣＫに同期して加算された電荷を１画素毎
に読み出す（３行目の出力水平データ）。

【００１５】そして、この加算された混合１水平画素分
の電荷が読み出されると、電荷排出信号ＲＥＳＥＴに同
期して選択されている２水平（３＋４水平線分）の電荷
が排出される。そして、再びスイッチ切り替え信号ＳＷ
に同期して選択スイッチ５を反転させ、シフト信号ＶＣ
Ｋに同期して垂直走査回路１の選択している行線の位置
を１つずつずらすことにより２水平（３＋４水平線）を
選択すると、新たな２水平の電荷が加算され水平走査回
路１へ転送される。そして、水平走査回路１は画像クロ
ックＰＣＫに同期して加算された電荷を１画素毎に読み
出す（４行目の出力水平データ）。

【００１６】さらに、この加算された混合１水平画素分
の電荷が読み出されると、電荷排出信号ＲＥＳＥＴに同
期して選択されている２水平（２＋３水平線分）の電荷
が排出される。以下、同様にスイッチ切り替え信号ＳＷ
に同期して選択スイッチ５を反転させ、シフト信号ＶＣ
Ｋに同期して垂直走査回路１の選択している行線の位置
を１つずつずらすことにより選択する２水平の位置をず
らし上記動作を繰り返す。このように制御することで２
線混合読み出し構造による１線読み出しが可能となる。

【００１７】以上、ノン・インタレース（順次走査）の
場合における実施例の動作を説明したが、インタレース
（飛び越し走査）の場合にも選択スイッチの切り換えを
フィールド毎に切り換えることで対応が可能であること
は勿論である。

【００１８】次に、図１に示した本発明の撮像装置の信
号読み出しシステムにおいて適用される駆動回路の実施
例について説明する。尚、水平走査に関する回路は周知
の動作なので説明は省略し、垂直走査回路３のシフトク
ロックＶＣＫと電荷排出信号ＲＥＳＥＴと選択スイッチ
制御信号ＳＷの駆動に関して説明する。

【００１９】先ず図４は駆動回路の第１の実施例の構成
を示す図である。図４において、バイナリカウンタ４１
は１水平クロックＣＫに同期してカウントアップを行
い、セレクタ４２は読み出しモード信号により２線混合
読み出しのシーケンスと１線読み出しのシーケンスを選
択する。即ち、そのハイレベル“Ｈ”，ローレベル
“Ｌ”に基づいて入力１Ａ，Ｂ乃至４Ａ，Ｂのうちの
Ａ，Ｂが選択されるようになっている。尚、図中、符号
４３乃至４５はインバータ、４６はＡＮＤ回路である。
そして、セレクタ４２にはバイナリカウンタ４１の出力
に同期した２線混合読み出しのシーケンス若しくは１線
読み出しのシーケンスが入力されているため、先に示し
た図２、図３のタイミングが実現できる。

【００２０】そして、図５は駆動回路の第２の実施例の
構成を示す図である。図５において、ＣＰＵ５１から書
き込み可能なパラレル−シリアル変換シフトレジスタ５
２乃至５７はそれぞれシリアル出力がシリアル入力に接
続されており、１水平クロックＣＫに同期してシリアル
データが循環して出力される。そして、上記ＣＰＵ５１
から２線混合読み出しのシーケンスもしくは１線読み出
しシーケンスを記憶させておく。さらに、パラレル−シ
リアル変換シフトレジスタ５２乃至５７のシリアル出力
はセレクタ５８に接続されており、読み出しモード信号
により先に示した図２、図３のタイミングが実現でき
る。

【００２１】さらに、図６は駆動回路の第３の実施例の
構成を示す図である。図６において、ＣＰＵ６１により
予めメモリ６４に２線混合読み出しのシーケンスと１線
読み出しのシーケンスを記憶させておく。そして、メモ
リ６４のアドレスをセレクタ６３により、１水平クロッ
クＣＫに同期してカウントアップするカウンタ６２の出
力と読み出しモード信号を切り換えることで、先に示し
た図２、図３のタイミングが実現できる。

【００２２】また、図７は駆動回路の第４の実施例の構
成を示す図である。図７において、ＣＰＵ７１により予
めＦＩＦＯ７３に２線混合読み出しのシーケンスもしく
は１線読み出しのシーケンスを記憶させておく。そし
て、セレクタ７２を介してＦＩＦＯ７３は出力が入力に
接続されているため、読み出した信号が再び入力となり
繰り返しのパターン発生が可能である。また、ＦＩＦＯ
７３のリード及びライト信号は１水平クロックＣＫに同
期しているため先に示した図２、図３のタイミングが実
現できる。

【００２３】以上詳述したように、本発明の撮像装置の
信号読み出しシステムでは、光照射により生成され蓄積
された電荷を保持したまま非破壊的な信号読み出しが可
能な素子を２次元アレイ状に配列した固体撮像素子の連
続した２水平行の信号の混合読み出しを行う固体撮像装
置において、ＣＭＤ等の非破壊読み出しが可能な撮像素
子を用いて蓄積された電荷の排出タイミングを制御する
ことにより、２線混合読み出しによる高Ｓ／Ｎ読み出し
と１線読み出しによる高解像度読み出しの切り換えが素
子の変更を行うことなく可能となる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、撮影目的により撮像素
子を変更することなく、高Ｓ／Ｎを実現する２線混合読
み出し方式と、解像度の良好な１線読み出し方式とを切
り換え自在とする撮像装置の信号読み出しシステムを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の撮像装置の信号読み出しシステムの基
本的な構成を示す図である。

【図２】実施例による２線混合読み出し方式のタイミン
グチャートである。

【図３】実施例による１線読み出し方式のタイミングチ
ャートである。

【図４】本発明に適用される駆動回路の第１の実施例の
構成を示す図である。

【図５】本発明に適用される駆動回路の第２の実施例の
構成を示す図である。

【図６】本発明に適用される駆動回路の第３の実施例の
構成を示す図である。

【図７】本発明に適用される駆動回路の第４の実施例の
構成を示す図である。

【符号の説明】

１…水平走査回路、２…列線、３…垂直走査回路、４，
６…行線、５…スイッチ、７…固体撮像素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光照射により生成され蓄積された電荷を
   保持した状態で非破壊的な信号読み出しが可能な素子を
   ２次元アレイ状に配列した固体撮像手段と、 連続する２水平行を単位として順次シフトして選択する
   垂直走査手段と、 上記垂直走査手段により選択された２水平行混合の信号
   を１画素毎に順次読み出す水平走査手段と、 上記２水平行を選択する選択手段と、 を具備し、上記選択手段により選択された２水平行上に
   蓄積された電荷を排出することを特徴とする撮像装置の
   信号読み出しシステム。