JPH09168118A

JPH09168118A - 固体撮像装置

Info

Publication number: JPH09168118A
Application number: JP7326922A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yadokoro; 昌宏八所; Kenji Ishii; 健二石井
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-12-15
Filing date: 1995-12-15
Publication date: 1997-06-24

Abstract

(57)【要約】【課題】ノイズの発生を抑制し長時間露光による高感
度化の性能を向上させた固体撮像装置を得る。【解決手段】パルス発生回路６が生成する信号電荷読
み出しパルス・駆動パルス・リセットパルスを、パルス
制御回路７の制御の下にゲート回路８、９、１０が選択
的に伝達する。ドライバ１１、１２、１３が、信号電荷
読み出しパルスを供給することにより信号電荷の読み出
しを開始させ、駆動パルスを供給することにより信号電
荷を水平および垂直方向に走査させ、リセットパルスを
供給することにより検出をリセットする。露光期間中で
あって信号電荷が読み出される時以外の期間にはパルス
の供給を停止することにより、水平および垂直レジスタ
および電荷検出の駆動が停止される。レジスタおよび電
荷検出器３の無駄な駆動による余分な発熱が抑えられ、
暗電流が低減し、Ｓ／Ｎ比が改善される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置に関
し、特に、高感度駆動時の撮像性能を高めた固体撮像装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、固体撮像装置の高感度化では、一
般的に各フォトダイオードから信号電荷を読み出す信号
電荷読み出しパルスを制御して、長時間露光（電荷蓄
積）を行い実現している。この長時間露光の期間中、固
体撮像装置の水平および垂直レジスタと電荷検出器は、
装置本体の駆動の簡素化のために連続約に動作させてい
る。

【０００３】本願発明と技術分野が類似する先願発明と
して、特公平１−３５５４８号「固体撮像装置」があ
る。本特許公報記載の発明は、固体撮像素子の雑音の大
きな要因であるリセットノイズと１／ｆノイズが撮像素
子出力信号の、１画素周期で信号のないノイズ期間と、
ノイズと信号の期間に分離する駆動を行い、ノイズのみ
信号周波数を２倍に変調させ、このノイズを例えば信号
周波数のみ通過するＬＰＦで除去することにより、信号
成分のみを得るノイズ抑圧回路を備えた固体撮像装置に
関する。

【０００４】さらに、特開昭６２−５７３８５号「固体
撮像装置」では、水平信号線数を行数以下にして光電変
換素子の開口面積を大きくとることにより、サンプリン
グによる色分離、１Ｈ遅延線による線順次処理が不要
で、カメラ全体の規模、消費電力を低減させ、色雑音と
折返し歪みが少なく、解像度に優れ且つ感度を高くする
ことができる、としている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の固体撮像装置では、いずれも予め定められた所定時
間よりも長い露光時でも常に水平および垂直レジス夕と
電荷検出器を動作させている。このため、配線等の抵抗
成分により熱が発生し、素子の温度を上昇させ、フォト
ダイオードや水平および垂直レジスタ内の暗電流を増加
させる。さらには暗電流のショットノイズによってＳ／
Ｎの劣化を引き起こす、等の問題点を伴う。

【０００６】本発明は、ノイズの発生を抑制し長時間露
光による高感度化の性能を向上させ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】かかる目的を達成するた
め、本発明の固体撮像装置は、光電変換素子に蓄積され
た信号電荷の、読み出し開始用の信号電荷読み出しパル
ス・走査開始用の駆動パルス・検出リセット用のリセッ
トパルスのそれぞれを生成するパルス発生手段と、信号
電荷読み出しパルスを供給することにより信号電荷の読
み出しを開始させ、駆動パルスを供給することにより信
号電荷を水平および垂直方向に走査させ、リセットパル
スを供給することにより検出をリセットする駆動手段
と、この駆動手段への信号電荷読み出しパルスと、駆動
パルスおよびリセットパルスの供給の有無を制御する制
御手段とを具備し、信号電荷読み出しパルスの供給に対
応して駆動パルスおよびリセットパルスのパルス発生手
段から駆動手段への供給の有無を制御可能としたことを
特徴としている。

【０００８】また、上記の制御手段は、信号電荷読み出
しパルスと駆動パルスとリセットパルスのそれぞれの伝
達を開閉するゲート手段と、このゲート手段の開閉を制
御するパルス制御手段とにより構成するとよい。

【０００９】さらに、上記の制御は、光電変換素子の蓄
積時間を所定の時間より長くし、信号電荷が読み出され
る時以外の期間においては、パルス発生手段から駆動手
段への駆動パルスおよびリセットパルスの供給を停止さ
せるとよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よる固体撮像装置の実施の形態を詳細に説明する。図１
を参照すると本発明の固体撮像装置の一実施形態が示さ
れている。図１は、一実施形態を示すブロック図であ
る。また、図２〜図５は動作を説明するためのタイミン
グチャートであり、図２および図３が通常時、図４およ
び図５が本実施形態における動作時である。

【００１１】本実施形態の固体撮像装置は、撮像領域１
と、不図示の垂直レジスタおよび水平レジスタ２と、信
号電荷の検出を行う電荷検出器３と、所定の映像信号に
変換する映像信号処理回路４と、映像信号を一時蓄積し
て所定のタイミングで外部へ出力するビデオメモリ回路
５と、信号電荷の読み出しを行うためのパルスを発生す
るパルス発生回路６と、予め定められた所定時間よりも
長い露光に必要な各種タイミングを生成するパルス制御
回路７と、パルス制御回路７の制御によりパルス発生回
路６からの水平駆動パルス・垂直駆動パルス・リセット
パルスをそれぞれに遮断するゲート回路８、９、１０
と、リセットドライバ１１と、水平ドライバ１２と、垂
直ドライバ１３と、から構成される。

【００１２】上記によって構成される各部において、撮
像領域１は二次元状に配列されたフォトダイオード（図
示せず）より構成され、この像領域１の各垂直ラインに
沿って不図示の垂直レジスタが配列され、水平レジスタ
２は垂直レジスタの一端へ電気的に接続され、水平レジ
スタ２の一端と接続された電荷検出器３が信号電荷の検
出を行う。

【００１３】映像信号処理回路４は、電荷検出器３から
受信した振幅変調信号の雑音除去を行うと同時に、所定
の映像信号へ変換を行う。ビデオメモリ回路５は、映像
信号処理回路４から受信した映像信号を一時蓄積し、所
定のタイミングで外部へ出力するメモリである。パルス
発生回路６は、信号電荷の読み出しを行うためのパルス
を生成する回路である。

【００１４】パルス制御回路７は、予め定められた所定
時間よりも長い露光に必要な各種タイミングパルスを生
成する回路である。ゲート回路８、９、１０は、パルス
発生回路６からの水平駆動パルス、垂直駆動パルス、リ
セットパルスのそれぞれを、パルス制御回路７の制御信
号に基づき遮断または伝達する回路である。

【００１５】リセットドライバ１１、水平ドライバ１
２、垂直ドライバ１３の各ドライバは、ゲート回路８、
９、１０を通過した信号に基づきドライブ信号を出力す
る回路である。

【００１６】上述したように構成される本実施形態の固
体撮像装置の動作について以下に説明する。図２および
図３は、通常駆動時の固体撮像装置のタイミングチャー
トであり、１フレームを１／３０抄、１フィールドを１
／６０秒とした場合を示す。図２に示すように、通常駆
動時には、各フィールド毎の垂直ブランキング信号Ｖ−
ＢＬＫに同期した信号電荷読み出しパルス１４、垂直駆
動パルスφＶ、水平駆動パルスφＨおよびリセットパル
スφＲが印加されることにより、連続した映像信号が出
力される。また図３は、図２のＡ部の部分拡大図であ
り、水平走査単位の垂直駆動パルスφＶ、水平駆動パル
スφＨ、リセットパルスφＲと、ＣＣＤ出力の映像信号
との出力タイミングを示している。

【００１７】上記図２および図３の通常時の動作タイミ
ングに対し、図４および図５は、所定時間より長い露光
時の動作のタイミングを表している。本実施形態では、
電荷蓄積時間が１／３０秒の場合、即ち感度が通常駆動
時の２倍におけるタイミングチャートである。

【００１８】本実施形態においては、図４に示すよう
に、予め定められた所定時間よりも長い露光時には、信
号電荷読み出しパルス１５の間隔を広げてフォトダイオ
ード中に信号電荷を長時間蓄積させ、高感度化が図られ
ている。よって、垂直駆動パルスφＶ、水平駆動パルス
φＨ、リセットパルスφＲおよびＣＣＤ出力信号は、図
２と比較して１／２となっている。また図５は、図４の
Ｂ部の部分拡大図であり、垂直駆動パルスφＶ、水平駆
動パルスφＨおよびリセットパルスφＲは出力されず、
ＣＣＤ出力の映像信号も無出力の状態となる。

【００１９】よって、信号電荷が読み出される時以外の
期間、例えば期間Ｂでは、ゲート回路８、９、１０によ
り、パルス発生回路６と水平ドライバ１１、垂直ドライ
バ１２、リセットドライバ１３との間の信号伝達が遮断
され、パルス発生６から水平ドライバ１１、垂直ドライ
バ１２、リセットドライバ１３へのパルスの供給が停止
される。それにより、水平ドライバ１１における水平駆
動パルスφＨ、垂直ドライバ１２における垂直駆動パル
スφＶおよびリセットドライバ１３におけるリセットパ
ルスφＨは発生しない。

【００２０】しかし、信号電荷を読み出す期間には、パ
ルス制御回路７の制御によりパルス発生回路６からゲー
ト回路８、９、１０を介して水平ドライバ１１、垂直ド
ライバ１２、リセットドライバ１３へパルスの供給が行
れれ、ＣＣＤ出力の映像信号の読出しが実行される。

【００２１】上記の実施形態によれば、予め定められた
所定時間よりも長い露光であっても、信号電荷が読み出
される時以外の期間において、パルス制御回路がパルス
発生回路から駆動パルスおよびリセットパルスの供給を
停止させる。このため、レジスタおよび電荷検出器の無
駄な駆動による余分な発熱を抑えることができる。さら
には、暗電流が低減し、暗電流のショットノイズによる
Ｓ／Ｎの低下を抑制することが可能となる。これによ
り、固体撮像装置の高感度化駆動時の性能を高めること
ができる。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明より明かなように、本発明の
固体撮像装置は、光電変換素子に蓄積された信号電荷
の、読み出し開始用の信号電荷読み出しパルス・走査開
始用の駆動パルス・検出リセット用のリセットパルスの
それぞれを生成し、信号電荷読み出しパルスを供給する
ことにより信号電荷の読み出しを開始させ、駆動パルス
を供給することにより信号電荷を水平および垂直方向に
走査させ、リセットパルスを供給することにより検出を
リセットする。これらの信号電荷読み出しパルスと、駆
動パルスおよびリセットパルスの供給の有無を制御する
ことにより、信号電荷読み出しパルスの供給に対応して
駆動パルスおよびリセットパルスの供給の有無を制御可
能としている。

【００２３】故に、露光期間中であって信号電荷が読み
出される時以外の期間には、水平および垂直レジスタお
よび電荷検出の駆動を停止することができる。このた
め、レジスタおよび電荷検出器の無駄な駆動による余分
な発熱が抑えられ、ひいては暗電流が低減し、暗電流の
ショットノイズによるＳ／Ｎの低下が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固体撮像装置の一実施形態を示すブロ
ック図である。

【図２】電荷蓄積時間が通常の場合の固体撮像素子のタ
イミングチャートである。

【図３】図２のＡ部を拡大して示したタイミングチャー
トである。

【図４】電荷蓄積時間が通常の２倍の場合の固体撮像素
子のタイミングチャートである。

【図５】図４のＢ部を拡大して示したタイミングチャー
トである。

【符号の説明】

１撮像領域２水平レジスタ３電荷検出器４映像信号処理回路５ビデオメモリ回路８パルス発生回路７パルス制御回路８、９、１０ゲート回路１１リセットドライバ１２水平ドライバ１３垂直ドライバ１４、１５信号電荷読み出しパルス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光電変換素子に蓄積された信号電荷の、
読み出し開始用の信号電荷読み出しパルス・走査開始用
の駆動パルス・検出リセット用のリセットパルスのそれ
ぞれを生成するパルス発生手段と、前記信号電荷読み出しパルスを供給することにより前記
信号電荷の読み出しを開始させ、前記駆動パルスを供給
することにより前記信号電荷を水平および垂直方向に走
査させ、前記リセットパルスを供給することにより前記
検出をリセットする駆動手段と、該駆動手段への前記信号電荷読み出しパルスと、前記駆
動パルスおよび前記リセットパルスの供給の有無を制御
する制御手段とを具備し、前記信号電荷読み出しパルスの供給に対応して前記駆動
パルスおよびリセットパルスの前記パルス発生手段から
前記駆動手段への供給の有無を制御可能としたことを特
徴とする固体撮像装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記信号電荷読み出し
パルスと駆動パルスとリセットパルスのそれぞれの伝達
を開閉するゲート手段と、該ゲート手段の開閉を制御す
るパルス制御手段とにより構成されることを特徴とする
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】前記制御は、前記光電変換素子の蓄積時
間を所定の時間より長くし、前記信号電荷が読み出され
る時以外の期間においては、前記パルス発生手段から前
記駆動手段への前記駆動パルスおよびリセットパルスの
供給を停止させることを特徴とする請求項１または２記
載の固体撮像装置。