JPH0951476A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH0951476A JPH0951476A JP7318611A JP31861195A JPH0951476A JP H0951476 A JPH0951476 A JP H0951476A JP 7318611 A JP7318611 A JP 7318611A JP 31861195 A JP31861195 A JP 31861195A JP H0951476 A JPH0951476 A JP H0951476A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
-
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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- H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
- H04N25/772—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising A/D, V/T, V/F, I/T or I/F converters
-
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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- H04N25/78—Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters
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- Light Receiving Elements (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高ＳＮ比で撮像ができる固体撮像装置を提供
する。 【構成】 リセット指示信号Ｒを非有意に設定して２２
０積分回路での積分動作を開始後、受光素子１２０を選
択して蓄積された電荷を放出させ、積分回路２２０で積
分後の積分信号の値を比較回路２３０で基準値と比較す
る。比較結果に応じて、容量制御機構２４０は、積分回
路２２０の可変容量部２２２に容量指示信号を通知す
る。こうして、積分回路２２０−比較回路２３０−容量
制御機構２４０−積分回路２２０のフィードバックルー
プが形成され、最終的に積分信号の値が分解能の範囲内
で基準値と分解能の範囲で一致すると、容量制御機構２
４０は、容量指示信号に応じた値を出力し、水平読み出
し部２５０を介して、順次読み出される。
する。 【構成】 リセット指示信号Ｒを非有意に設定して２２
０積分回路での積分動作を開始後、受光素子１２０を選
択して蓄積された電荷を放出させ、積分回路２２０で積
分後の積分信号の値を比較回路２３０で基準値と比較す
る。比較結果に応じて、容量制御機構２４０は、積分回
路２２０の可変容量部２２２に容量指示信号を通知す
る。こうして、積分回路２２０−比較回路２３０−容量
制御機構２４０−積分回路２２０のフィードバックルー
プが形成され、最終的に積分信号の値が分解能の範囲内
で基準値と分解能の範囲で一致すると、容量制御機構２
４０は、容量指示信号に応じた値を出力し、水平読み出
し部２５０を介して、順次読み出される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、入力した２次元光像を
撮像する固体撮像装置に関するものである。
撮像する固体撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電荷結合素子（ＣＣＤ）に代表される固
体撮像素子を使用した撮像装置は、家庭用ビデオをはじ
め様々な分野で使用されている。しかし、ＣＣＤでは電
荷転送効率が低いので、例えば、比較的大きな受光面積
を有するフォトダイオード電荷を取り扱う場合には、電
荷の転送をしきれないという問題を生じる。そこで、特
定の分野では、固体撮像装置の内で、電荷転送効率の問
題が生じないＭＯＳ型イメージセンサが使用される。
体撮像素子を使用した撮像装置は、家庭用ビデオをはじ
め様々な分野で使用されている。しかし、ＣＣＤでは電
荷転送効率が低いので、例えば、比較的大きな受光面積
を有するフォトダイオード電荷を取り扱う場合には、電
荷の転送をしきれないという問題を生じる。そこで、特
定の分野では、固体撮像装置の内で、電荷転送効率の問
題が生じないＭＯＳ型イメージセンサが使用される。
【０００３】ＭＯＳ型イメージセンサでは、２次元光像
を撮像するものは、２次元の配列されたフォトダイオー
ドアレイに対して、１つのディスクリート増幅器を設置
し、各フォトダイオードでの光検出信号を増幅後に取り
出すという方式が従来から採用されてきた。近年、ＭＯ
Ｓ型イメージセンサの長所を活かしつつ、光検出信号の
Ｓ／Ｎの向上および装置の小型化を目指して、読み出し
回路を光検出器と同一チップ上に搭載するとともに、回
路構成方式の変更をしようという試みが提案されてい
る。
を撮像するものは、２次元の配列されたフォトダイオー
ドアレイに対して、１つのディスクリート増幅器を設置
し、各フォトダイオードでの光検出信号を増幅後に取り
出すという方式が従来から採用されてきた。近年、ＭＯ
Ｓ型イメージセンサの長所を活かしつつ、光検出信号の
Ｓ／Ｎの向上および装置の小型化を目指して、読み出し
回路を光検出器と同一チップ上に搭載するとともに、回
路構成方式の変更をしようという試みが提案されてい
る。
【０００４】こうした提案の代表的な例が特開平４−３
５８８号に記載の固体撮像装置である。図６は、この装
置の回路構成図である。図６に示すように、この装置
は、（ａ）光電変換素子９１１とスイッチ素子９１２と
を１組の受光素子９１０として垂直にＮ１個だけ配列さ
れ、共通出力線で接続された垂直受光部９２０が水平方
向にＮ２個だけ配列された受光部９３０と、（ｂ）垂直
受光部９２０ごとに配置され、垂直受光部９２０の出力
を夫々積分する、電荷増幅器９４１を備えた積分回路９
４０と、（ｃ）積分回路９４０ごとに出力された信号を
サンプル／ホールドするサンプルホールド回路９５０
と、（ｄ）サンプルホールド回路９５０の外部への出力
／非出力を行うスイッチ９６０と、（ｅ）光検出結果を
読み出す受光素子の垂直方向の位置を指示する垂直シフ
トレジスタ９７１と、（ｆ）光検出結果を読み出す受光
素子の水平方向の位置を指示する水平シフトレジスタ９
７２とを備える。
５８８号に記載の固体撮像装置である。図６は、この装
置の回路構成図である。図６に示すように、この装置
は、（ａ）光電変換素子９１１とスイッチ素子９１２と
を１組の受光素子９１０として垂直にＮ１個だけ配列さ
れ、共通出力線で接続された垂直受光部９２０が水平方
向にＮ２個だけ配列された受光部９３０と、（ｂ）垂直
受光部９２０ごとに配置され、垂直受光部９２０の出力
を夫々積分する、電荷増幅器９４１を備えた積分回路９
４０と、（ｃ）積分回路９４０ごとに出力された信号を
サンプル／ホールドするサンプルホールド回路９５０
と、（ｄ）サンプルホールド回路９５０の外部への出力
／非出力を行うスイッチ９６０と、（ｅ）光検出結果を
読み出す受光素子の垂直方向の位置を指示する垂直シフ
トレジスタ９７１と、（ｆ）光検出結果を読み出す受光
素子の水平方向の位置を指示する水平シフトレジスタ９
７２とを備える。
【０００５】そして、ビデオ信号配線９８０を経由し
て、各受光素子で検出した光量に応じた光検出信号が出
力された後、バッファ回路９９０でインピーダンス変換
がなされる。
て、各受光素子で検出した光量に応じた光検出信号が出
力された後、バッファ回路９９０でインピーダンス変換
がなされる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の固体撮像装置は
上記のように構成され、サンプルホールド回路９５０の
出力信号がスイッチ９６０を介して、直接にビデオ信号
配線９８０へ出力されるので、ビデオ信号配線９８０の
容量による分圧が発生し、著しくＳＮ比が劣化してしま
うという問題点があった。
上記のように構成され、サンプルホールド回路９５０の
出力信号がスイッチ９６０を介して、直接にビデオ信号
配線９８０へ出力されるので、ビデオ信号配線９８０の
容量による分圧が発生し、著しくＳＮ比が劣化してしま
うという問題点があった。
【０００７】この問題点を解消しようとして、バッファ
回路９９０で使用する増幅器の能力を高めると、増幅器
の部分が局所的に発熱が大きくなるので、暗電流分布が
均一でなくなるという新たな問題点が発生することにな
る。
回路９９０で使用する増幅器の能力を高めると、増幅器
の部分が局所的に発熱が大きくなるので、暗電流分布が
均一でなくなるという新たな問題点が発生することにな
る。
【０００８】また、各積分回路には、必ず各々固有のオ
フセットばらつきが存在するが、上記の従来技術ではば
らつきの抑制がなされないので、画像構成時にフィクス
トパターンノイズが発生する。このフィクストパターン
ノイズを外部回路により補正するには、ハードウエアの
規模の増大もさることながら、高速動作が必至である。
フセットばらつきが存在するが、上記の従来技術ではば
らつきの抑制がなされないので、画像構成時にフィクス
トパターンノイズが発生する。このフィクストパターン
ノイズを外部回路により補正するには、ハードウエアの
規模の増大もさることながら、高速動作が必至である。
【０００９】上記の問題点の解消のため、各垂直ライン
ごとにアナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）を配置
することが考えられる。こうしたＡ／Ｄ変換器として
は、アレイ状に並べられるため、 ハードウエア規模が小さい 消費電力が少ない 高速動作可能 などを満足することが必要となる。こうした要請を満た
すＡ／Ｄ変換器の代表的な例として、特開昭６３−２４
６０８５号に記載のＡ／Ｄ変換器がある。
ごとにアナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）を配置
することが考えられる。こうしたＡ／Ｄ変換器として
は、アレイ状に並べられるため、 ハードウエア規模が小さい 消費電力が少ない 高速動作可能 などを満足することが必要となる。こうした要請を満た
すＡ／Ｄ変換器の代表的な例として、特開昭６３−２４
６０８５号に記載のＡ／Ｄ変換器がある。
【００１０】このＡ／Ｄ変換器は、受光素子での受光に
よって発生する電流の時間積分値である電荷量Ｑを直接
入力する、２のベキ乗倍の容量比（１：２：４：…：２
N-1）のＮ個のキャパシタ（容量＝Ｃ、２Ｃ、４Ｃ、
…、２N-1 Ｃ）で構成されるキャパシタアレイと、各キ
ャパシタが合成容量を構成するか否かを制御するスイッ
チアレイと、スイッチアレイの各スイッチのＯＮ／ＯＦ
Ｆを制御するコンパレータとを備える。このＡ／Ｄ変換
器では、 Ｑ＝ＣＸ・Ｖｒｅｆ ここで、Ｖｒｅｆ：基準電圧 を満たすＣＸの値をキャパシタアレイのキャパシタの組
合わせより探し出す。
よって発生する電流の時間積分値である電荷量Ｑを直接
入力する、２のベキ乗倍の容量比（１：２：４：…：２
N-1）のＮ個のキャパシタ（容量＝Ｃ、２Ｃ、４Ｃ、
…、２N-1 Ｃ）で構成されるキャパシタアレイと、各キ
ャパシタが合成容量を構成するか否かを制御するスイッ
チアレイと、スイッチアレイの各スイッチのＯＮ／ＯＦ
Ｆを制御するコンパレータとを備える。このＡ／Ｄ変換
器では、 Ｑ＝ＣＸ・Ｖｒｅｆ ここで、Ｖｒｅｆ：基準電圧 を満たすＣＸの値をキャパシタアレイのキャパシタの組
合わせより探し出す。
【００１１】すなわち、 ＣＸ＝Ｌ1 ・Ｃ＋…＋ＬN ・２N-1 Ｃ ここで、Ｌ1 、…、ＬN ：０または１ を満たす（Ｌ1 、…、ＬN ）をデジタルコードとしてア
ナログデジタル変換値として得る。
ナログデジタル変換値として得る。
【００１２】しかし、上記のＡ／Ｄ変換器の採用には以
下のような問題点がある。
下のような問題点がある。
【００１３】（１）精度の問題 一般に、２次元イメージセンサの画素面積は小さく、ま
た動画像収集を目的とする場合には電流の積分時間も短
くなる。したがって、電荷量Ｑは小さいので、キャパシ
タアレイの各キャパシタの容量を極力小さくする必要が
ある。一方、複数のキャパシタアレイの相互間での製造
上のばらつきを考慮すると、キャパシタの容量の低減に
は限界があり、低い基準電圧を使用することになる。と
ころが、基準電圧を低くすると、キャパシタアレイにお
ける合成キャパシタ構成を変化する際のスイッチのＯＮ
／ＯＦＦ動作の度に発生するノイズに対するＳ／Ｎが劣
化する。
た動画像収集を目的とする場合には電流の積分時間も短
くなる。したがって、電荷量Ｑは小さいので、キャパシ
タアレイの各キャパシタの容量を極力小さくする必要が
ある。一方、複数のキャパシタアレイの相互間での製造
上のばらつきを考慮すると、キャパシタの容量の低減に
は限界があり、低い基準電圧を使用することになる。と
ころが、基準電圧を低くすると、キャパシタアレイにお
ける合成キャパシタ構成を変化する際のスイッチのＯＮ
／ＯＦＦ動作の度に発生するノイズに対するＳ／Ｎが劣
化する。
【００１４】（２）寄生容量などの問題 特開昭６３−２４６０８５号の技術では、電荷の容量分
割が主眼であることから、各キャパシタの容量値は精度
が要求される。しかし、配線に伴う寄生容量やスイッチ
での接合容量が付随することは避けられない。こうした
余分な容量成分をΔＣとすると、 Ｑ＝（ＣＸ＋ΔＣ）・Ｖｒｅｆ となる。ΔＣは、ＩＣ化するとキャパシタアレイの基本
容量に匹敵する値となることが予想され、ＩＣ化後に精
度の高いＡ／Ｄ変換器の実現が困難である。
割が主眼であることから、各キャパシタの容量値は精度
が要求される。しかし、配線に伴う寄生容量やスイッチ
での接合容量が付随することは避けられない。こうした
余分な容量成分をΔＣとすると、 Ｑ＝（ＣＸ＋ΔＣ）・Ｖｒｅｆ となる。ΔＣは、ＩＣ化するとキャパシタアレイの基本
容量に匹敵する値となることが予想され、ＩＣ化後に精
度の高いＡ／Ｄ変換器の実現が困難である。
【００１５】本発明は、上記を鑑みてなされたものであ
り、高ＳＮ比で撮像ができる固体撮像装置を提供するこ
とを目的とする。
り、高ＳＮ比で撮像ができる固体撮像装置を提供するこ
とを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】請求項１の固体撮像装置
は、入力した２次元光像を撮像する固体撮像装置であっ
て、（ａ）入力光信号を電流信号に変換する光電変換素
子と、光電変換素子の信号出力端子に第１の端子が接続
され、垂直走査信号に応じて第２の端子から光電変換素
子で発生した電荷を流出させるスイッチ素子とを１組の
受光素子として、第１の方向に沿って第１の数だけ配列
されるとともに、夫々の前記スイッチ素子の第２の端子
と互いに電気的に接続された信号出力端子を有する垂直
受光部が、第２の方向に沿って第２の数だけ配列された
受光部と、（ｂ）夫々の垂直受光部からの出力信号を夫
々個別に入力し、リセット指示信号に応じて、垂直受光
部から出力された電流信号を入出力端子間に接続され、
容量指示信号に応じて容量値が変化する可変容量部に積
分または非積分の動作をする第２の数の積分回路と、
（ｃ）夫々の積分回路から出力された積分信号の値を夫
々基準値と比較して、比較結果を出力する第２の数の比
較回路と、（ｄ）夫々の比較回路から出力された比較結
果信号を入力し、比較結果信号の値から可変容量に通知
する容量指示信号を出力するとともに、比較結果信号か
ら積分信号の値と基準値とが所定の分解能で一致してい
ると判断した場合には、容量指示信号に応じた第１のデ
ジタル信号を出力する第２の数の容量制御機構と、
（ｅ）夫々の容量制御機構から出力された第１のデジタ
ル信号を夫々入力し、水平走査信号に応じて、第２のデ
ジタル信号を出力する第２の数の水平読み出し部と、を
備えることを特徴とする。
は、入力した２次元光像を撮像する固体撮像装置であっ
て、（ａ）入力光信号を電流信号に変換する光電変換素
子と、光電変換素子の信号出力端子に第１の端子が接続
され、垂直走査信号に応じて第２の端子から光電変換素
子で発生した電荷を流出させるスイッチ素子とを１組の
受光素子として、第１の方向に沿って第１の数だけ配列
されるとともに、夫々の前記スイッチ素子の第２の端子
と互いに電気的に接続された信号出力端子を有する垂直
受光部が、第２の方向に沿って第２の数だけ配列された
受光部と、（ｂ）夫々の垂直受光部からの出力信号を夫
々個別に入力し、リセット指示信号に応じて、垂直受光
部から出力された電流信号を入出力端子間に接続され、
容量指示信号に応じて容量値が変化する可変容量部に積
分または非積分の動作をする第２の数の積分回路と、
（ｃ）夫々の積分回路から出力された積分信号の値を夫
々基準値と比較して、比較結果を出力する第２の数の比
較回路と、（ｄ）夫々の比較回路から出力された比較結
果信号を入力し、比較結果信号の値から可変容量に通知
する容量指示信号を出力するとともに、比較結果信号か
ら積分信号の値と基準値とが所定の分解能で一致してい
ると判断した場合には、容量指示信号に応じた第１のデ
ジタル信号を出力する第２の数の容量制御機構と、
（ｅ）夫々の容量制御機構から出力された第１のデジタ
ル信号を夫々入力し、水平走査信号に応じて、第２のデ
ジタル信号を出力する第２の数の水平読み出し部と、を
備えることを特徴とする。
【００１７】ここで、第１のデジタル信号の値と前記第
２のデジタル信号の値とは同一とすることが回路構成上
から簡便である。
２のデジタル信号の値とは同一とすることが回路構成上
から簡便である。
【００１８】また、水平読み出し部は、容量制御機構か
ら出力された第１のデジタル信号を入力し、データ変換
して第２のデジタル信号を出力するデータ変換機構を更
に備えることを特徴としてもよい。ここで、データ変換
はオフセット除去に適用できる。また、データ変換機構
は、アドレス入力端子に第１のデジタル信号を入力し、
記憶部に書き込まれたデータに基づいてデータ変換を行
い、データ出力端子から第２のデジタル信号を出力する
読み出し専用記憶素子を備えることを特徴としてもよ
い。
ら出力された第１のデジタル信号を入力し、データ変換
して第２のデジタル信号を出力するデータ変換機構を更
に備えることを特徴としてもよい。ここで、データ変換
はオフセット除去に適用できる。また、データ変換機構
は、アドレス入力端子に第１のデジタル信号を入力し、
記憶部に書き込まれたデータに基づいてデータ変換を行
い、データ出力端子から第２のデジタル信号を出力する
読み出し専用記憶素子を備えることを特徴としてもよ
い。
【００１９】請求項６の固体撮像装置は、入力した２次
元光像を撮像する固体撮像装置であって、（ａ）入力光
信号を電流信号に変換する光電変換素子と、光電変換素
子の信号出力端子に第１の端子が接続され、垂直走査信
号に応じて第２の端子から光電変換素子で発生した電流
信号を流出するスイッチ素子とを１組の受光素子とし
て、第１の方向に沿って第１の数だけ配列されるととも
に、夫々のスイッチ素子の第２の端子と互いに電気的に
接続された信号出力端子を有する垂直受光部が、第２の
方向に沿って第２の数だけ配列された受光部と、（ｂ）
夫々の垂直受光部からの出力信号を夫々個別に入力し、
リセット指示信号に応じて、垂直受光部から出力された
電流信号を、電荷増幅器の入出力端子間に接続され、容
量指示信号に応じて容量値が変化する可変容量部に積分
または非積分の動作をする第２の数の積分回路と、
（ｃ）夫々の積分回路の可変容量の容量値の変化ごと
に、夫々の積分回路から出力された積分信号の値を夫々
基準値と比較して、比較結果を第１のシリアルデジタル
信号として出力する第２の数の比較回路と、（ｄ）夫々
の比較回路から出力された比較結果信号を入力し、比較
結果信号の値から可変容量に通知する容量指示信号を出
力する第２の数の容量制御機構と、（ｅ）夫々の比較回
路から出力された第１のシリアルデジタルデータを順次
入力し、入力順とは逆の順序で第２のシリアルデジタル
データとして出力する第２の数のファーストインラスト
アウト（ＦＩＬＯ）レジスタと、（ｆ）夫々のＦＩＬＯ
レジスタから順次第２のシリアルデジタルデータを入力
し、パラレル化して第１のパラレルデジタル信号を出力
する第２の数の処理ユニットと、（ｇ）夫々の処理ユニ
ットから出力された信号を夫々入力し、水平走査信号に
応じて出力する第２の数の水平読み出し部とを備えるこ
とを特徴とする。
元光像を撮像する固体撮像装置であって、（ａ）入力光
信号を電流信号に変換する光電変換素子と、光電変換素
子の信号出力端子に第１の端子が接続され、垂直走査信
号に応じて第２の端子から光電変換素子で発生した電流
信号を流出するスイッチ素子とを１組の受光素子とし
て、第１の方向に沿って第１の数だけ配列されるととも
に、夫々のスイッチ素子の第２の端子と互いに電気的に
接続された信号出力端子を有する垂直受光部が、第２の
方向に沿って第２の数だけ配列された受光部と、（ｂ）
夫々の垂直受光部からの出力信号を夫々個別に入力し、
リセット指示信号に応じて、垂直受光部から出力された
電流信号を、電荷増幅器の入出力端子間に接続され、容
量指示信号に応じて容量値が変化する可変容量部に積分
または非積分の動作をする第２の数の積分回路と、
（ｃ）夫々の積分回路の可変容量の容量値の変化ごと
に、夫々の積分回路から出力された積分信号の値を夫々
基準値と比較して、比較結果を第１のシリアルデジタル
信号として出力する第２の数の比較回路と、（ｄ）夫々
の比較回路から出力された比較結果信号を入力し、比較
結果信号の値から可変容量に通知する容量指示信号を出
力する第２の数の容量制御機構と、（ｅ）夫々の比較回
路から出力された第１のシリアルデジタルデータを順次
入力し、入力順とは逆の順序で第２のシリアルデジタル
データとして出力する第２の数のファーストインラスト
アウト（ＦＩＬＯ）レジスタと、（ｆ）夫々のＦＩＬＯ
レジスタから順次第２のシリアルデジタルデータを入力
し、パラレル化して第１のパラレルデジタル信号を出力
する第２の数の処理ユニットと、（ｇ）夫々の処理ユニ
ットから出力された信号を夫々入力し、水平走査信号に
応じて出力する第２の数の水平読み出し部とを備えるこ
とを特徴とする。
【００２０】ここで、処理ユニットは、隣接する垂直受
光部に応じたＦＩＬＯレジスタ出力される第２のシリア
ルデジタルデータを更に入力し、隣接する画素同士につ
いて演算を行って第２のパラレルデジタルデータを水平
読み出し部へ向けて出力することを特徴としてもよい。
光部に応じたＦＩＬＯレジスタ出力される第２のシリア
ルデジタルデータを更に入力し、隣接する画素同士につ
いて演算を行って第２のパラレルデジタルデータを水平
読み出し部へ向けて出力することを特徴としてもよい。
【００２１】請求項１または請求項６の固体撮像装置で
は、積分回路は、垂直受光部からの出力信号を入力し、
増幅して出力する電荷増幅器を備えるとともに、可変容
量は、第３の数の容量素子と、夫々の容量素子の他
方の端子と一方の端子が接続され、他方の端子が前記電
荷増幅器の出力端子と接続され、容量指示信号の値に応
じて開閉する第３の数の第１のスイッチ素子と、夫々
の容量素子の他方の端子と一方の端子が接続され、他方
の端子が基準電位レベル端子と接続され、容量指示信号
の値に応じて開閉する第３の数の第２のスイッチ素子と
を備えることを特徴としてもよい。
は、積分回路は、垂直受光部からの出力信号を入力し、
増幅して出力する電荷増幅器を備えるとともに、可変容
量は、第３の数の容量素子と、夫々の容量素子の他
方の端子と一方の端子が接続され、他方の端子が前記電
荷増幅器の出力端子と接続され、容量指示信号の値に応
じて開閉する第３の数の第１のスイッチ素子と、夫々
の容量素子の他方の端子と一方の端子が接続され、他方
の端子が基準電位レベル端子と接続され、容量指示信号
の値に応じて開閉する第３の数の第２のスイッチ素子と
を備えることを特徴としてもよい。
【００２２】ここで、分解能は、基準値の１／２
(第3の数-1)であり、第３の数の容量素子の夫々の容量
値相互は、 Ｃ1 ＝２Ｃ2 ＝…＝２N-1 ＣN …（１） ここで、Ｎ：第３の数 の関係を満たすことを特徴としてもよい。
(第3の数-1)であり、第３の数の容量素子の夫々の容量
値相互は、 Ｃ1 ＝２Ｃ2 ＝…＝２N-1 ＣN …（１） ここで、Ｎ：第３の数 の関係を満たすことを特徴としてもよい。
【００２３】請求項１の固体撮像装置では、まず、リセ
ット指示信号を有意に、垂直走査信号をいずれの受光素
子も出力選択しない状態に設定する。この状態で、リセ
ット指示信号Ｒを非有意に設定して各積分回路での積分
動作を開始させる。
ット指示信号を有意に、垂直走査信号をいずれの受光素
子も出力選択しない状態に設定する。この状態で、リセ
ット指示信号Ｒを非有意に設定して各積分回路での積分
動作を開始させる。
【００２４】容量制御機構は、比較結果信号の値から、
積分回路の出力信号の値が基準値と略等しくなるように
容量指示信号を生成し、積分回路の可変容量部に通知す
る。容量指示を受けた可変容量部は、指示に従って容量
を変化させる。可変容量部の容量変化によって積分信号
の値が変化し、変化後の積分信号が比較回路に再び入力
する。こうして、積分回路−比較回路−容量制御機構−
積分回路のフィードバックループが形成され、最終的に
積分信号の値が分解能の範囲内で基準値と一致する。
積分回路の出力信号の値が基準値と略等しくなるように
容量指示信号を生成し、積分回路の可変容量部に通知す
る。容量指示を受けた可変容量部は、指示に従って容量
を変化させる。可変容量部の容量変化によって積分信号
の値が変化し、変化後の積分信号が比較回路に再び入力
する。こうして、積分回路−比較回路−容量制御機構−
積分回路のフィードバックループが形成され、最終的に
積分信号の値が分解能の範囲内で基準値と一致する。
【００２５】次に、各垂直受光部の垂直走査における第
１番目の受光素子のスイッチ素子のみを「ＯＮ」とする
垂直走査信号を出力する。スイッチ素子が「ＯＮ」とな
ると、それまでの受光によって光電変換素子に蓄積され
た電荷が電流信号となって受光部から出力される。そし
て、初期値の容量値に設定された可変容量部に電荷が流
入し、積分回路によって積分された結果の積分信号が比
較回路に入力されて、積分信号の値が基準値と比較さ
れ、比較結果が２値の１ビットデジタル信号として容量
制御機構に入力する。一方、比較結果１ビットデジタル
信号はＦＩＬＯレジスタに第１のシリアルデジタルデー
タとして入力して格納される。ここで、可変容量部は電
荷増幅器の入力端および出力端に接続されているので、
容量値として精度上充分な値と設定することができるの
で、耐ノイズ性を向上することが可能である。
１番目の受光素子のスイッチ素子のみを「ＯＮ」とする
垂直走査信号を出力する。スイッチ素子が「ＯＮ」とな
ると、それまでの受光によって光電変換素子に蓄積され
た電荷が電流信号となって受光部から出力される。そし
て、初期値の容量値に設定された可変容量部に電荷が流
入し、積分回路によって積分された結果の積分信号が比
較回路に入力されて、積分信号の値が基準値と比較さ
れ、比較結果が２値の１ビットデジタル信号として容量
制御機構に入力する。一方、比較結果１ビットデジタル
信号はＦＩＬＯレジスタに第１のシリアルデジタルデー
タとして入力して格納される。ここで、可変容量部は電
荷増幅器の入力端および出力端に接続されているので、
容量値として精度上充分な値と設定することができるの
で、耐ノイズ性を向上することが可能である。
【００２６】容量制御機構は、積分信号の値が分解能の
範囲内で基準値と一致したときの容量指示信号に応じた
値を有する第１のデジタル信号を出力する。容量制御機
構から出力された第１のデジタル信号は、水平読み出し
部に入力し、水平走査信号の設定により夫々の第１のデ
ジタル信号に応じた第２のデジタル信号が順次、択一的
に選択されて、各垂直受光部の垂直走査における第１番
目の受光素子に応じた検出信号として順次読み出され
る。
範囲内で基準値と一致したときの容量指示信号に応じた
値を有する第１のデジタル信号を出力する。容量制御機
構から出力された第１のデジタル信号は、水平読み出し
部に入力し、水平走査信号の設定により夫々の第１のデ
ジタル信号に応じた第２のデジタル信号が順次、択一的
に選択されて、各垂直受光部の垂直走査における第１番
目の受光素子に応じた検出信号として順次読み出され
る。
【００２７】なお、垂直走査信号は、垂直走査における
第１番目の受光素子の光電変換素子が蓄積した電荷を放
出しきったと推定される時間を見計らって、いずれの受
光素子も選択しない設定とされる。
第１番目の受光素子の光電変換素子が蓄積した電荷を放
出しきったと推定される時間を見計らって、いずれの受
光素子も選択しない設定とされる。
【００２８】垂直走査における垂直受光部の第１番目の
受光素子に応じた検出信号の順次読み出しが終了する
と、リセット指示信号を有意とする。
受光素子に応じた検出信号の順次読み出しが終了する
と、リセット指示信号を有意とする。
【００２９】次に、リセット指示信号を再び非有意、可
変容量部の容量値を初期値とした後、各垂直受光部の垂
直走査における第２番目の受光素子のスイッチ素子のみ
を「ＯＮ」状態とする垂直走査信号を出力する。スイッ
チ素子が「ＯＮ」となると、それまでの受光によって光
電変換素子に蓄積された電荷が電流信号となって受光部
から出力される。
変容量部の容量値を初期値とした後、各垂直受光部の垂
直走査における第２番目の受光素子のスイッチ素子のみ
を「ＯＮ」状態とする垂直走査信号を出力する。スイッ
チ素子が「ＯＮ」となると、それまでの受光によって光
電変換素子に蓄積された電荷が電流信号となって受光部
から出力される。
【００３０】以後、垂直走査における垂直受光部の第１
番目の受光素子と同様にして、垂直走査における垂直受
光部の第２番目の受光素子に応じた検出信号を順次読み
出す。
番目の受光素子と同様にして、垂直走査における垂直受
光部の第２番目の受光素子に応じた検出信号を順次読み
出す。
【００３１】引き続き、各垂直受光部の受光素子を順次
指定しながら、各垂直受光部の垂直走査における第１番
目の受光素子の場合と同様にして、各垂直受光部の受光
素子に応じた検出信号を順次読み出すことにより、受光
部に入力した光像の撮像データを収集する。
指定しながら、各垂直受光部の垂直走査における第１番
目の受光素子の場合と同様にして、各垂直受光部の受光
素子に応じた検出信号を順次読み出すことにより、受光
部に入力した光像の撮像データを収集する。
【００３２】第１のデジタル信号を水平読み出し部が直
接出力することとすれば、第２のデジタル信号と第１の
デジタル信号とはデータ値が一致することとなる。この
方式を採用すると水平読み出し部の回路がスイッチ素子
のみで構成することができ、簡便となる。
接出力することとすれば、第２のデジタル信号と第１の
デジタル信号とはデータ値が一致することとなる。この
方式を採用すると水平読み出し部の回路がスイッチ素子
のみで構成することができ、簡便となる。
【００３３】また、水平読み出し部に、容量制御機構か
ら出力された第１のデジタル信号を入力し、データ変換
して第２のデジタル信号を出力するデータ変換機構を更
に備えることとすれば第１のデジタル信号のデータ値を
適当に加工して出力データ値を有する第２のデジタル信
号とすることができる。例えば、データ変換をオフセッ
ト除去とすることにより、オフセットを除去した精度の
良いデータを得ることができる。こうしたデータ変換機
構としては、アドレス入力端子に第１のデジタル信号を
入力し、記憶部に書き込まれたデータに基づいてデータ
変換を行い、データ出力端子から第２のデジタル信号を
出力する読み出し専用記憶素子（ＲＯＭ）を使用するこ
とが好適である。この結果、オフセット値が除去された
第２のデジタル信号を得ることができる。
ら出力された第１のデジタル信号を入力し、データ変換
して第２のデジタル信号を出力するデータ変換機構を更
に備えることとすれば第１のデジタル信号のデータ値を
適当に加工して出力データ値を有する第２のデジタル信
号とすることができる。例えば、データ変換をオフセッ
ト除去とすることにより、オフセットを除去した精度の
良いデータを得ることができる。こうしたデータ変換機
構としては、アドレス入力端子に第１のデジタル信号を
入力し、記憶部に書き込まれたデータに基づいてデータ
変換を行い、データ出力端子から第２のデジタル信号を
出力する読み出し専用記憶素子（ＲＯＭ）を使用するこ
とが好適である。この結果、オフセット値が除去された
第２のデジタル信号を得ることができる。
【００３４】また、積分回路は、垂直受光部からの出力
信号を入力し、増幅して出力する電荷増幅器を備えると
ともに、可変容量部を電荷増幅器の垂直受光部からの
出力信号の入力端子と夫々の一方の端子が接続された第
３の数の容量素子と、夫々の容量素子の他方の端子と
一方の端子が接続され、他方の端子が前記電荷増幅器の
出力端子と接続され、容量指示信号の値に応じて開閉す
る第３の数と第１のスイッチ素子と、夫々の容量素子
の他方の端子と一方の端子が接続され、他方の端子が基
準電位レベル端子と接続され、容量指示信号の値に応じ
て開閉する第３の数の第２のスイッチ素子とを備える構
成とすることが可能である。
信号を入力し、増幅して出力する電荷増幅器を備えると
ともに、可変容量部を電荷増幅器の垂直受光部からの
出力信号の入力端子と夫々の一方の端子が接続された第
３の数の容量素子と、夫々の容量素子の他方の端子と
一方の端子が接続され、他方の端子が前記電荷増幅器の
出力端子と接続され、容量指示信号の値に応じて開閉す
る第３の数と第１のスイッチ素子と、夫々の容量素子
の他方の端子と一方の端子が接続され、他方の端子が基
準電位レベル端子と接続され、容量指示信号の値に応じ
て開閉する第３の数の第２のスイッチ素子とを備える構
成とすることが可能である。
【００３５】この場合、容量制御機構は、第１のスイッ
チ素子と第２のスイッチ素子の開閉を制御する信号を出
力することになる。そして、第１のスイッチ素子と第２
のスイッチ素子の開閉を制御することにより可変容量部
の容量値を制御する。
チ素子と第２のスイッチ素子の開閉を制御する信号を出
力することになる。そして、第１のスイッチ素子と第２
のスイッチ素子の開閉を制御することにより可変容量部
の容量値を制御する。
【００３６】なお、分解能を、基準値の１／２
(第3の数-1)とするには、第３の数の容量素子の夫々の
容量値相互は、 Ｃ1 ＝２Ｃ2 ＝…＝２N-1 ＣN …（１） ここで、Ｎ：第３の数 の関係を満たすことが好適である。この構成によれば、
容量制御機構が容量値の大きな容量素子から第１および
第２のスイッチ素子を開閉制御し、順次積分信号の値と
基準値との比較を比較回路で行うこととすると、第３の
数の回数の容量指示で、１／２N の分解能の精度測定を
行うことができる。
(第3の数-1)とするには、第３の数の容量素子の夫々の
容量値相互は、 Ｃ1 ＝２Ｃ2 ＝…＝２N-1 ＣN …（１） ここで、Ｎ：第３の数 の関係を満たすことが好適である。この構成によれば、
容量制御機構が容量値の大きな容量素子から第１および
第２のスイッチ素子を開閉制御し、順次積分信号の値と
基準値との比較を比較回路で行うこととすると、第３の
数の回数の容量指示で、１／２N の分解能の精度測定を
行うことができる。
【００３７】請求項６の固体撮像装置では、まず、リセ
ット指示信号を有意に、垂直走査信号をいずれの受光素
子も出力選択しない状態に設定する。この状態で、リセ
ット指示信号Ｒを非有意に設定して各積分回路での積分
動作を開始させる。
ット指示信号を有意に、垂直走査信号をいずれの受光素
子も出力選択しない状態に設定する。この状態で、リセ
ット指示信号Ｒを非有意に設定して各積分回路での積分
動作を開始させる。
【００３８】次に、各垂直受光部の垂直走査における第
１番目の受光素子のスイッチ素子のみを「ＯＮ」とする
垂直走査信号を出力する。スイッチ素子が「ＯＮ」とな
ると、それまでの受光によって光電変換素子に蓄積され
た電荷が電流信号となって受光部から出力される。そし
て、初期値の容量値に設定された可変容量部に電荷が流
入し、積分回路によって積分された結果の積分信号が比
較回路に入力されて、積分信号の値が基準値と比較さ
れ、比較結果信号が容量制御機構に入力する。ここで、
可変容量部は電荷増幅器の入力端および出力端に接続さ
れているので、容量値として精度上充分な値と設定する
ことができるので、耐ノイズ性を向上することが可能で
ある。
１番目の受光素子のスイッチ素子のみを「ＯＮ」とする
垂直走査信号を出力する。スイッチ素子が「ＯＮ」とな
ると、それまでの受光によって光電変換素子に蓄積され
た電荷が電流信号となって受光部から出力される。そし
て、初期値の容量値に設定された可変容量部に電荷が流
入し、積分回路によって積分された結果の積分信号が比
較回路に入力されて、積分信号の値が基準値と比較さ
れ、比較結果信号が容量制御機構に入力する。ここで、
可変容量部は電荷増幅器の入力端および出力端に接続さ
れているので、容量値として精度上充分な値と設定する
ことができるので、耐ノイズ性を向上することが可能で
ある。
【００３９】容量制御機構は、比較結果信号の値から、
積分回路の出力信号の値が基準値と略等しくなるように
容量指示信号を生成し、積分回路の可変容量部に通知す
る。容量指示を受けた可変容量部は、指示に従って容量
を変化させる。可変容量部の容量変化によって積分信号
の値が変化し、変化後の積分信号が比較回路に再び入力
する。そして、可変容量部の容量値の変化の度に、比較
回路から第１のシリアルデジタルデータが順次ＦＩＬＯ
レジスタに入力し格納される。
積分回路の出力信号の値が基準値と略等しくなるように
容量指示信号を生成し、積分回路の可変容量部に通知す
る。容量指示を受けた可変容量部は、指示に従って容量
を変化させる。可変容量部の容量変化によって積分信号
の値が変化し、変化後の積分信号が比較回路に再び入力
する。そして、可変容量部の容量値の変化の度に、比較
回路から第１のシリアルデジタルデータが順次ＦＩＬＯ
レジスタに入力し格納される。
【００４０】こうして、積分回路−比較回路−容量制御
機構−積分回路のフィードバックループが形成され、最
終的に積分信号の値が分解能の範囲内で基準値と一致す
る。
機構−積分回路のフィードバックループが形成され、最
終的に積分信号の値が分解能の範囲内で基準値と一致す
る。
【００４１】なお、可変容量部が、（１）式で示される
関係の容量値の容量で構成される場合には、容量制御機
構によって、最大の容量値（Ｃ1 ）の容量の合成容量へ
の寄与／非寄与から順次決定されることが好適である。
こうした場合には、比較回路からは、ＭＳＢ（Most Sig
nificant Bit) から順次ＬＳＢ（Least SignificantBi
t)までが第１のシリアルデジタルデータとして出力され
る。
関係の容量値の容量で構成される場合には、容量制御機
構によって、最大の容量値（Ｃ1 ）の容量の合成容量へ
の寄与／非寄与から順次決定されることが好適である。
こうした場合には、比較回路からは、ＭＳＢ（Most Sig
nificant Bit) から順次ＬＳＢ（Least SignificantBi
t)までが第１のシリアルデジタルデータとして出力され
る。
【００４２】積分信号の値が分解能の範囲内で基準値と
一致したとき、処理ユニットは第１のシリアルデジタル
データのビット順序とは逆の順序の第２のシリアルデジ
タルデータをＦＩＬＯレジスタから読み出し、第１のパ
ラレルデジタルデータとして出力する。処理ユニットか
ら出力された第１のパラレルデジタル信号は、水平読み
出し部に入力し、水平走査信号の設定により夫々の第１
のデジタル信号に応じた第２のデジタル信号が順次、択
一的に選択されて、各垂直受光部の垂直走査における第
１番目の受光素子に応じた検出信号として順次読み出さ
れる。
一致したとき、処理ユニットは第１のシリアルデジタル
データのビット順序とは逆の順序の第２のシリアルデジ
タルデータをＦＩＬＯレジスタから読み出し、第１のパ
ラレルデジタルデータとして出力する。処理ユニットか
ら出力された第１のパラレルデジタル信号は、水平読み
出し部に入力し、水平走査信号の設定により夫々の第１
のデジタル信号に応じた第２のデジタル信号が順次、択
一的に選択されて、各垂直受光部の垂直走査における第
１番目の受光素子に応じた検出信号として順次読み出さ
れる。
【００４３】なお、垂直走査信号は、垂直走査における
第１番目の受光素子の光電変換素子が蓄積した電荷を放
出しきったと推定される時間を見計らって、いずれの受
光素子も選択しない設定とされる。
第１番目の受光素子の光電変換素子が蓄積した電荷を放
出しきったと推定される時間を見計らって、いずれの受
光素子も選択しない設定とされる。
【００４４】垂直走査における垂直受光部の第１番目の
受光素子に応じた検出信号の順次読み出しが終了する
と、リセット指示信号を有意とする。
受光素子に応じた検出信号の順次読み出しが終了する
と、リセット指示信号を有意とする。
【００４５】次に、リセット指示信号を再び非有意、可
変容量部の容量値を初期値とした後、各垂直受光部の垂
直走査における第２番目の受光素子のスイッチ素子のみ
を「ＯＮ」状態とする垂直走査信号を出力する。スイッ
チ素子が「ＯＮ」となると、それまでの受光によって光
電変換素子に蓄積された電荷が電流信号となって受光部
から出力される。
変容量部の容量値を初期値とした後、各垂直受光部の垂
直走査における第２番目の受光素子のスイッチ素子のみ
を「ＯＮ」状態とする垂直走査信号を出力する。スイッ
チ素子が「ＯＮ」となると、それまでの受光によって光
電変換素子に蓄積された電荷が電流信号となって受光部
から出力される。
【００４６】以後、垂直走査における垂直受光部の第１
番目の受光素子と同様にして、垂直走査における垂直受
光部の第２番目の受光素子に応じた検出信号を順次読み
出す。
番目の受光素子と同様にして、垂直走査における垂直受
光部の第２番目の受光素子に応じた検出信号を順次読み
出す。
【００４７】引き続き、各垂直受光部の受光素子を順次
指定しながら、各垂直受光部の垂直走査における第１番
目の受光素子の場合と同様にして、各垂直受光部の受光
素子に応じた検出信号を順次読み出すことにより、受光
部に入力した光像の撮像データを収集する。
指定しながら、各垂直受光部の垂直走査における第１番
目の受光素子の場合と同様にして、各垂直受光部の受光
素子に応じた検出信号を順次読み出すことにより、受光
部に入力した光像の撮像データを収集する。
【００４８】ここで、処理ユニットが、隣接する垂直受
光部に応じたＦＩＬＯレジスタ出力される第２のシリア
ルデジタルデータを更に入力し、隣接する画素同士につ
いて演算、例えば動画像等の輪郭抽出演算などを行って
第２のパラレルデジタルデータを水平読み出し部へ向け
て出力することが可能である。
光部に応じたＦＩＬＯレジスタ出力される第２のシリア
ルデジタルデータを更に入力し、隣接する画素同士につ
いて演算、例えば動画像等の輪郭抽出演算などを行って
第２のパラレルデジタルデータを水平読み出し部へ向け
て出力することが可能である。
【００４９】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の固体撮像装置の実施の形態を説明する。なお、図面の
説明にあたって同一の要素には同一の符号を付し、重複
する説明を省略する。
の固体撮像装置の実施の形態を説明する。なお、図面の
説明にあたって同一の要素には同一の符号を付し、重複
する説明を省略する。
【００５０】（第１実施形態）図１は、本発明の第１実
施形態の固体撮像装置の回路構成図である。図１に示す
ように、この装置は、（ａ）入力光信号を電流信号に変
換する光電変換素子１３０と、光電変換素子１３０の信
号出力端子に接続され、垂直走査信号Ｖi （ｉ＝１〜Ｎ
１）に応じて光電変換素子１３０で発生した電流信号を
流出するスイッチ素子１４０とを１組の受光素子１２０
として、第１の方向（以後、垂直方向と呼ぶ）に沿って
Ｎ１個配列され、夫々のスイッチ素子１４０の信号出力
端子が電気的に接続された垂直受光部１１０が、第２の
方向（以後、水平方向と呼ぶ）に沿ってＮ２個配列され
た受光部１００と、（ｂ）垂直受光部１１０j （ｊ＝１
〜Ｎ２）からの出力信号を夫々個別に入力し、信号処理
後に水平走査信号（Ｈj ）に応じて択一的に信号を出力
する水平信号処理部２１０j を備える信号処理部２００
と、（ｃ）受光部１００および信号処理部２００に動作
タイミングの指示信号を通知するタイミング制御部３０
０とを備える。
施形態の固体撮像装置の回路構成図である。図１に示す
ように、この装置は、（ａ）入力光信号を電流信号に変
換する光電変換素子１３０と、光電変換素子１３０の信
号出力端子に接続され、垂直走査信号Ｖi （ｉ＝１〜Ｎ
１）に応じて光電変換素子１３０で発生した電流信号を
流出するスイッチ素子１４０とを１組の受光素子１２０
として、第１の方向（以後、垂直方向と呼ぶ）に沿って
Ｎ１個配列され、夫々のスイッチ素子１４０の信号出力
端子が電気的に接続された垂直受光部１１０が、第２の
方向（以後、水平方向と呼ぶ）に沿ってＮ２個配列され
た受光部１００と、（ｂ）垂直受光部１１０j （ｊ＝１
〜Ｎ２）からの出力信号を夫々個別に入力し、信号処理
後に水平走査信号（Ｈj ）に応じて択一的に信号を出力
する水平信号処理部２１０j を備える信号処理部２００
と、（ｃ）受光部１００および信号処理部２００に動作
タイミングの指示信号を通知するタイミング制御部３０
０とを備える。
【００５１】水平信号処理部２１０j は、垂直受光部
１１０j からの出力信号を入力し、リセット指示信号Ｒ
に応じて垂直受光部１１０j から出力された電流信号を
入出力端子間に接続された、可変容量部２２２に積分
（リセット指示信号Ｒ＝非有意の場合）、または非積分
（リセット指示信号Ｒ＝有意の場合）の動作をする積分
回路２２０と、積分回路２２０から出力された積分信
号ＶS の値を夫々基準値ＶREF と比較して、比較結果を
出力する比較回路２３０と、比較回路２３０から出力
された比較結果信号ＶC を入力し、比較結果信号ＶC の
値から可変容量部２２２に通知する容量指示信号Ｃを出
力するとともに、比較結果信号ＶC から積分信号ＶS の
値と基準値ＶREF とが所定の分解能で一致していると判
断した場合には、容量指示信号Ｃに応じたデジタル信号
Ｄ１を出力する容量制御機構２４０と、容量制御機構
２４０から出力されたデジタル信号Ｄ１を入力し、デジ
タル信号Ｄ１が示すデータ値から予め設定されたオフセ
ット値を除去したデータ値を示すデジタル信号Ｄ２を生
成後、水平走査信号Ｈj に応じて、デジタル信号Ｄ２を
出力する水平読み出し部２５０とを備える。
１１０j からの出力信号を入力し、リセット指示信号Ｒ
に応じて垂直受光部１１０j から出力された電流信号を
入出力端子間に接続された、可変容量部２２２に積分
（リセット指示信号Ｒ＝非有意の場合）、または非積分
（リセット指示信号Ｒ＝有意の場合）の動作をする積分
回路２２０と、積分回路２２０から出力された積分信
号ＶS の値を夫々基準値ＶREF と比較して、比較結果を
出力する比較回路２３０と、比較回路２３０から出力
された比較結果信号ＶC を入力し、比較結果信号ＶC の
値から可変容量部２２２に通知する容量指示信号Ｃを出
力するとともに、比較結果信号ＶC から積分信号ＶS の
値と基準値ＶREF とが所定の分解能で一致していると判
断した場合には、容量指示信号Ｃに応じたデジタル信号
Ｄ１を出力する容量制御機構２４０と、容量制御機構
２４０から出力されたデジタル信号Ｄ１を入力し、デジ
タル信号Ｄ１が示すデータ値から予め設定されたオフセ
ット値を除去したデータ値を示すデジタル信号Ｄ２を生
成後、水平走査信号Ｈj に応じて、デジタル信号Ｄ２を
出力する水平読み出し部２５０とを備える。
【００５２】積分回路２２０は、垂直受光部１１０j
からの出力信号を入力し、入力した電流信号の電荷を増
幅する電荷増幅器２２１と、電荷増幅器２２１の入力
端子に一方の端子が接続され、電荷増幅器２２１の出力
端子に他方の端子が接続された可変容量部２２２と、
電荷増幅器２２１の入力端子に一方の端子が接続され、
電荷増幅器２２１の出力端子に第２の端子が接続され、
リセット指示信号Ｒ＝有意の場合には「ＯＮ」状態とな
り、リセット指示信号Ｒ＝非有意の場合には「ＯＦＦ」
状態となるスイッチ素子２２３とを備える。
からの出力信号を入力し、入力した電流信号の電荷を増
幅する電荷増幅器２２１と、電荷増幅器２２１の入力
端子に一方の端子が接続され、電荷増幅器２２１の出力
端子に他方の端子が接続された可変容量部２２２と、
電荷増幅器２２１の入力端子に一方の端子が接続され、
電荷増幅器２２１の出力端子に第２の端子が接続され、
リセット指示信号Ｒ＝有意の場合には「ＯＮ」状態とな
り、リセット指示信号Ｒ＝非有意の場合には「ＯＦＦ」
状態となるスイッチ素子２２３とを備える。
【００５３】図２は、積分回路２２０の回路構成図であ
り、特に可変容量部２２２の詳細回路構成を示す。な
お、図２では、１／２3 ＝１／８の分解能を有するアナ
ログデジタル変換機能を備える積分回路の例を示し、以
下、この回路構成で説明する。
り、特に可変容量部２２２の詳細回路構成を示す。な
お、図２では、１／２3 ＝１／８の分解能を有するアナ
ログデジタル変換機能を備える積分回路の例を示し、以
下、この回路構成で説明する。
【００５４】図２に示すように、可変容量部２２２は、
電荷増幅器２２１の垂直受光部１１０j からの出力信
号の入力端子と夫々の一方の端子が接続された容量素子
Ｃ１〜Ｃ４と、夫々の容量素子Ｃ１〜Ｃ４の他方の端
子と一方の端子が接続され、他方の端子が電荷増幅器２
２１の出力端子と接続され、容量指示信号ＣのＣ11〜Ｃ
14の値に応じて開閉するスイッチ素子ＳＷ１１〜ＳＷ１
４と、夫々の容量素子Ｃ１〜Ｃ４の他方の端子と一方
の端子が接続され、他方の端子がＧＮＤレベルと接続さ
れ、容量指示信号ＣのＣ21〜Ｃ24の値に応じて開閉する
スイッチ素子ＳＷ２１〜ＳＷ２４とを備える。なお、容
量素子Ｃ１〜Ｃ４の容量値Ｃ1 〜Ｃ4 は、 Ｃ1 ＝２Ｃ2 ＝４Ｃ3 ＝８Ｃ4 …（２） Ｃ1 ＋Ｃ2 ＋Ｃ3 ＋Ｃ4 ＝Ｃ0 …（３） の関係を満たす。
電荷増幅器２２１の垂直受光部１１０j からの出力信
号の入力端子と夫々の一方の端子が接続された容量素子
Ｃ１〜Ｃ４と、夫々の容量素子Ｃ１〜Ｃ４の他方の端
子と一方の端子が接続され、他方の端子が電荷増幅器２
２１の出力端子と接続され、容量指示信号ＣのＣ11〜Ｃ
14の値に応じて開閉するスイッチ素子ＳＷ１１〜ＳＷ１
４と、夫々の容量素子Ｃ１〜Ｃ４の他方の端子と一方
の端子が接続され、他方の端子がＧＮＤレベルと接続さ
れ、容量指示信号ＣのＣ21〜Ｃ24の値に応じて開閉する
スイッチ素子ＳＷ２１〜ＳＷ２４とを備える。なお、容
量素子Ｃ１〜Ｃ４の容量値Ｃ1 〜Ｃ4 は、 Ｃ1 ＝２Ｃ2 ＝４Ｃ3 ＝８Ｃ4 …（２） Ｃ1 ＋Ｃ2 ＋Ｃ3 ＋Ｃ4 ＝Ｃ0 …（３） の関係を満たす。
【００５５】水平読み出し部２５０は、容量制御機構
２４０から出力されたデジタル信号Ｄ１をアドレス入力
端子に入力し、記憶部に書き込まれたデータに基づいて
データ変換を行い、データ出力端子からデジタル信号Ｄ
２を出力する読み出し専用記憶素子（ＲＯＭ）２５１
と、ＲＯＭ２５１から出力されたデジタル信号Ｄ２を
一方の端子で入力し、水平走査信号Ｈj の指定に応じて
「ＯＮ」状態と「ＯＦＦ」状態とが切り替わるスイッチ
素子２５２とを備える。
２４０から出力されたデジタル信号Ｄ１をアドレス入力
端子に入力し、記憶部に書き込まれたデータに基づいて
データ変換を行い、データ出力端子からデジタル信号Ｄ
２を出力する読み出し専用記憶素子（ＲＯＭ）２５１
と、ＲＯＭ２５１から出力されたデジタル信号Ｄ２を
一方の端子で入力し、水平走査信号Ｈj の指定に応じて
「ＯＮ」状態と「ＯＦＦ」状態とが切り替わるスイッチ
素子２５２とを備える。
【００５６】タイミング制御部３００は、基本タイミ
ング信号を発生する基本タイミング部３１０と、基本
タイミング部３１０から通知された垂直走査指示に従っ
て、垂直走査信号Ｖi を発生する垂直シフトレジスタ３
２０と、基本タイミング部３１０から通知された水平
走査指示に従って、水平走査信号Ｈj を発生する水平シ
フトレジスタ３３０と、基本タイミング部３１０から
通知された基本タイミングに従って、リセット指示信号
Ｒを発生する制御信号部３４０とを備える。
ング信号を発生する基本タイミング部３１０と、基本
タイミング部３１０から通知された垂直走査指示に従っ
て、垂直走査信号Ｖi を発生する垂直シフトレジスタ３
２０と、基本タイミング部３１０から通知された水平
走査指示に従って、水平走査信号Ｈj を発生する水平シ
フトレジスタ３３０と、基本タイミング部３１０から
通知された基本タイミングに従って、リセット指示信号
Ｒを発生する制御信号部３４０とを備える。
【００５７】本実施形態の装置は、以下のようにして、
受光部１００に入力した光像データを収集する。図３
は、本実施形態の装置の動作説明図である。
受光部１００に入力した光像データを収集する。図３
は、本実施形態の装置の動作説明図である。
【００５８】本実施形態の固体撮像装置では、まず、リ
セット指示信号Ｒを有意に、ＳＷ１１〜ＳＷ１４を全て
「ＯＮ」状態とし、ＳＷ２１〜ＳＷ２４を全て「ＯＦ
Ｆ」状態として電荷増幅器２２１の入力端子と出力端子
との間の容量値をＣ0 に設定するとともに、垂直走査信
号Ｖi をいずれの受光素子１２０i,j も選択しない状態
（すなわち、すべてのスイッチ素子１４０は「ＯＦＦ」
状態）に設定する。この状態で、リセット指示信号Ｒを
非有意に設定して各積分回路２２０での積分動作を開始
させる。
セット指示信号Ｒを有意に、ＳＷ１１〜ＳＷ１４を全て
「ＯＮ」状態とし、ＳＷ２１〜ＳＷ２４を全て「ＯＦ
Ｆ」状態として電荷増幅器２２１の入力端子と出力端子
との間の容量値をＣ0 に設定するとともに、垂直走査信
号Ｖi をいずれの受光素子１２０i,j も選択しない状態
（すなわち、すべてのスイッチ素子１４０は「ＯＦＦ」
状態）に設定する。この状態で、リセット指示信号Ｒを
非有意に設定して各積分回路２２０での積分動作を開始
させる。
【００５９】次に、各垂直受光部１１０j の垂直走査に
おける第１番目の受光素子１２０1,j のスイッチ素子１
４０のみを「ＯＮ」とする垂直走査信号Ｖ1 を出力す
る。スイッチ素子１４０が「ＯＮ」となると、それまで
の受光によって光電変換素子１３０に蓄積された電荷が
電流信号となって受光部１００から出力される。そし
て、初期値の容量値Ｃ0 に設定された可変容量部２２２
に電荷Ｑが流入する（図３（ａ）参照）。
おける第１番目の受光素子１２０1,j のスイッチ素子１
４０のみを「ＯＮ」とする垂直走査信号Ｖ1 を出力す
る。スイッチ素子１４０が「ＯＮ」となると、それまで
の受光によって光電変換素子１３０に蓄積された電荷が
電流信号となって受光部１００から出力される。そし
て、初期値の容量値Ｃ0 に設定された可変容量部２２２
に電荷Ｑが流入する（図３（ａ）参照）。
【００６０】引き続き、容量制御機構２４０は、ＳＷ１
２〜ＳＷ１３を開放した後、ＳＷ２２〜ＳＷ２４を閉じ
る（図３（ｂ）参照）。この結果、積分信号ＶS は、 ＶS ＝Ｑ／Ｃ1 という電圧値を出力する。この電圧値は、比較回路２３
０に入力し、基準電圧値ＶREF と比較される。
２〜ＳＷ１３を開放した後、ＳＷ２２〜ＳＷ２４を閉じ
る（図３（ｂ）参照）。この結果、積分信号ＶS は、 ＶS ＝Ｑ／Ｃ1 という電圧値を出力する。この電圧値は、比較回路２３
０に入力し、基準電圧値ＶREF と比較される。
【００６１】ＶS ＞ＶREF であれば、この比較結果を受
けて容量制御機構２４０は、更に、ＳＷ２２を開放した
後にＳＷ１２を閉じる（図３（ｃ）参照）。この結果、
積分信号ＶS は、 ＶS ＝Ｑ／（Ｃ1 ＋Ｃ2 ） という電圧値を出力する。この電圧値は、比較回路２３
０に入力し、基準電圧値ＶREF と比較される。
けて容量制御機構２４０は、更に、ＳＷ２２を開放した
後にＳＷ１２を閉じる（図３（ｃ）参照）。この結果、
積分信号ＶS は、 ＶS ＝Ｑ／（Ｃ1 ＋Ｃ2 ） という電圧値を出力する。この電圧値は、比較回路２３
０に入力し、基準電圧値ＶREF と比較される。
【００６２】また、ＶS ＜ＶREF であれば、この比較結
果を受けて容量制御機構２４０は、更に、ＳＷ１１およ
びＳＷ２２を開放した後にＳＷ１２およびＳＷ２１を閉
じる（図４（ｂ）参照）。この結果、積分信号ＶS は、 ＶS ＝Ｑ／Ｃ2 という電圧値を出力する。この電圧値は、比較回路２３
０に入力し、基準電圧値ＶREF と比較される。
果を受けて容量制御機構２４０は、更に、ＳＷ１１およ
びＳＷ２２を開放した後にＳＷ１２およびＳＷ２１を閉
じる（図４（ｂ）参照）。この結果、積分信号ＶS は、 ＶS ＝Ｑ／Ｃ2 という電圧値を出力する。この電圧値は、比較回路２３
０に入力し、基準電圧値ＶREF と比較される。
【００６３】以後、同様にして、積分回路２２０−比較
回路２３０−容量制御機構２４０−積分回路２２０のフ
ィードバックループによって、比較および容量設定（Ｓ
Ｗ１１〜ＳＷ１４、ＳＷ２１〜ＳＷ２４の「ＯＮ／ＯＦ
Ｆ」制御）を順次繰り返して、容量素子Ｃ４までに関す
る容量制御を行う。こうして、容量素子Ｃ１〜Ｃ４の全
てについて容量制御を終了すると、容量制御機構２４０
は最終的な容量設定に応じたデジタル信号Ｄ１を水平読
み出し部２５０へ向けて出力する。
回路２３０−容量制御機構２４０−積分回路２２０のフ
ィードバックループによって、比較および容量設定（Ｓ
Ｗ１１〜ＳＷ１４、ＳＷ２１〜ＳＷ２４の「ＯＮ／ＯＦ
Ｆ」制御）を順次繰り返して、容量素子Ｃ４までに関す
る容量制御を行う。こうして、容量素子Ｃ１〜Ｃ４の全
てについて容量制御を終了すると、容量制御機構２４０
は最終的な容量設定に応じたデジタル信号Ｄ１を水平読
み出し部２５０へ向けて出力する。
【００６４】水平読み出し部２５０では、デジタル信号
Ｄ１をＲＯＭ２５１のアドレス入力端子に入力し、記憶
部に書き込まれたデータに基づいてデータ変換を行い、
データ出力端子からデジタル信号Ｄ２を出力する。ＲＯ
Ｍ２５１から出力されたデジタル信号Ｄ２はスイッチ素
子２５２に入力する。引き続き、水平走査信号Ｈj の設
定により夫々のＲＯＭ２５１の出力を順次、択一的に選
択して、各垂直受光部１１０j の垂直走査における第１
番目の受光素子１２０1,j に応じた検出信号を順次読み
出す。
Ｄ１をＲＯＭ２５１のアドレス入力端子に入力し、記憶
部に書き込まれたデータに基づいてデータ変換を行い、
データ出力端子からデジタル信号Ｄ２を出力する。ＲＯ
Ｍ２５１から出力されたデジタル信号Ｄ２はスイッチ素
子２５２に入力する。引き続き、水平走査信号Ｈj の設
定により夫々のＲＯＭ２５１の出力を順次、択一的に選
択して、各垂直受光部１１０j の垂直走査における第１
番目の受光素子１２０1,j に応じた検出信号を順次読み
出す。
【００６５】この結果、スイッチ素子２５２からはデジ
タル信号Ｄ２が出力されるので、ビデオ信号配線４００
の容量による分圧によってアナログ信号の場合のような
影響を受けない。また、従来は必要であった外付けのア
ナログデジタル変換器が不要となる。
タル信号Ｄ２が出力されるので、ビデオ信号配線４００
の容量による分圧によってアナログ信号の場合のような
影響を受けない。また、従来は必要であった外付けのア
ナログデジタル変換器が不要となる。
【００６６】なお、垂直走査信号Ｖ1 は、垂直走査にお
ける第１番目の受光素子の光電変換素子が蓄積した電荷
を放出しきったと推定される時間を見計らって、受光素
子を選択しない設定とされる。
ける第１番目の受光素子の光電変換素子が蓄積した電荷
を放出しきったと推定される時間を見計らって、受光素
子を選択しない設定とされる。
【００６７】垂直走査における垂直受光部１１０j の第
１番目の受光素子１２０1,j に応じた検出信号の順次読
み出しが終了すると、リセット指示信号Ｒを有意とす
る。
１番目の受光素子１２０1,j に応じた検出信号の順次読
み出しが終了すると、リセット指示信号Ｒを有意とす
る。
【００６８】次に、リセット指示信号Ｒを再び非有意、
可変容量部２２２の容量値を初期値Ｃ0 とした後、各垂
直受光部１１０j の垂直走査における第２番目の受光素
子１２０2,j のスイッチ素子１４０のみを「ＯＮ」状態
とする垂直走査信号Ｖ2 を出力する。スイッチ素子が
「ＯＮ」となると、それまでの受光によって光電変換素
子１３０に蓄積された電荷が電流信号となって受光部か
ら出力される。
可変容量部２２２の容量値を初期値Ｃ0 とした後、各垂
直受光部１１０j の垂直走査における第２番目の受光素
子１２０2,j のスイッチ素子１４０のみを「ＯＮ」状態
とする垂直走査信号Ｖ2 を出力する。スイッチ素子が
「ＯＮ」となると、それまでの受光によって光電変換素
子１３０に蓄積された電荷が電流信号となって受光部か
ら出力される。
【００６９】以後、垂直走査における垂直受光部１１０
j の第１番目の受光素子１２０1,jと同様にして、垂直
走査における垂直受光部１１０j の第２番目の受光素子
１２０2,j に応じた検出信号を順次読み出す。
j の第１番目の受光素子１２０1,jと同様にして、垂直
走査における垂直受光部１１０j の第２番目の受光素子
１２０2,j に応じた検出信号を順次読み出す。
【００７０】引き続き、各垂直受光部１１０j の受光素
子１２０i,j を順次指定しながら、各垂直受光部１１０
j の垂直走査における第１番目の受光素子１２０1,j の
場合と同様にして、各垂直受光部１１０j の受光素子１
２０i,j に応じた検出信号を順次読み出すことにより、
受光部に入力した光像の撮像データを収集する。
子１２０i,j を順次指定しながら、各垂直受光部１１０
j の垂直走査における第１番目の受光素子１２０1,j の
場合と同様にして、各垂直受光部１１０j の受光素子１
２０i,j に応じた検出信号を順次読み出すことにより、
受光部に入力した光像の撮像データを収集する。
【００７１】（第２実施形態）本実施形態の装置は、第
１実施形態の装置における積分回路２２０を別の回路構
成としたものであり、光電変換素子１３０に蓄積された
電荷が極微小の場合にもＳＮ比を確保する固体撮像装置
である。
１実施形態の装置における積分回路２２０を別の回路構
成としたものであり、光電変換素子１３０に蓄積された
電荷が極微小の場合にもＳＮ比を確保する固体撮像装置
である。
【００７２】図４は、本実施形態の積分回路２９０の回
路構成図である。図４に示すように、積分回路２９０
は、垂直受光部１１０j からの出力信号を入力し、入
力した電流信号の電荷を増幅する電荷増幅器２２１と、
電荷増幅器２２１の入力端子に一方の端子が接続さ
れ、電荷増幅器２２１の出力端子に他方の端子が接続さ
れた可変容量部２２９と、電荷増幅器２２１の入力端
子に一方の端子が接続され、電荷増幅器２２１の出力端
子に第２の端子が接続され、リセット指示信号Ｒ＝有意
の場合には「ＯＮ」状態となり、リセット指示信号Ｒ＝
非有意の場合には「ＯＦＦ」状態となるスイッチ素子２
２３とを備える。
路構成図である。図４に示すように、積分回路２９０
は、垂直受光部１１０j からの出力信号を入力し、入
力した電流信号の電荷を増幅する電荷増幅器２２１と、
電荷増幅器２２１の入力端子に一方の端子が接続さ
れ、電荷増幅器２２１の出力端子に他方の端子が接続さ
れた可変容量部２２９と、電荷増幅器２２１の入力端
子に一方の端子が接続され、電荷増幅器２２１の出力端
子に第２の端子が接続され、リセット指示信号Ｒ＝有意
の場合には「ＯＮ」状態となり、リセット指示信号Ｒ＝
非有意の場合には「ＯＦＦ」状態となるスイッチ素子２
２３とを備える。
【００７３】可変容量部２２９は、可変容量部２２２に
加えて、容量素子Ｃ１〜Ｃ３の電荷増幅器２２１の入
力端子側の端子と夫々一方の端子が接続され、他方の端
子が電荷増幅器２２１の垂直受光部１１０j からの出力
信号の入力端子と接続されたスイッチ素子ＳＷ３１〜Ｓ
Ｗ３３と、容量素子Ｃ１〜Ｃ３の電荷増幅器２２１の
入力端子側の端子と夫々一方の端子が接続され、他方の
端子がＧＮＤレベルと接続されたスイッチ素子ＳＷ４１
〜ＳＷ４３と、を更に備える。そして、容量制御機構２
４０からは、スイッチ素子ＳＷ３１〜３３およびスイッ
チ素子ＳＷ４１〜４３のＯＮ／ＯＦＦ制御をする信号Ｃ
31〜Ｃ33、Ｃ41〜Ｃ43が更に供給される。
加えて、容量素子Ｃ１〜Ｃ３の電荷増幅器２２１の入
力端子側の端子と夫々一方の端子が接続され、他方の端
子が電荷増幅器２２１の垂直受光部１１０j からの出力
信号の入力端子と接続されたスイッチ素子ＳＷ３１〜Ｓ
Ｗ３３と、容量素子Ｃ１〜Ｃ３の電荷増幅器２２１の
入力端子側の端子と夫々一方の端子が接続され、他方の
端子がＧＮＤレベルと接続されたスイッチ素子ＳＷ４１
〜ＳＷ４３と、を更に備える。そして、容量制御機構２
４０からは、スイッチ素子ＳＷ３１〜３３およびスイッ
チ素子ＳＷ４１〜４３のＯＮ／ＯＦＦ制御をする信号Ｃ
31〜Ｃ33、Ｃ41〜Ｃ43が更に供給される。
【００７４】本実施形態の装置は、以下のようにして、
受光部１００に入力した光像データを収集する。
受光部１００に入力した光像データを収集する。
【００７５】本実施形態の固体撮像装置では、まず、リ
セット指示信号Ｒを有意に、ＳＷ１１〜ＳＷ１４、ＳＷ
４１〜４３を全て「ＯＮ」状態とし、ＳＷ２１〜ＳＷ２
４、ＳＷ３１〜３３を全て「ＯＦＦ」状態として電荷増
幅器２２１の入力端子と出力端子との間の容量値をＣ4
に設定するとともに、垂直走査信号Ｖi をいずれの受光
素子１２０i,j も選択しない状態（すなわち、すべての
スイッチ素子１４０は「ＯＦＦ」状態）に設定する。こ
の状態で、リセット指示信号Ｒを非有意に設定して各積
分回路２２０での積分動作を開始させる。
セット指示信号Ｒを有意に、ＳＷ１１〜ＳＷ１４、ＳＷ
４１〜４３を全て「ＯＮ」状態とし、ＳＷ２１〜ＳＷ２
４、ＳＷ３１〜３３を全て「ＯＦＦ」状態として電荷増
幅器２２１の入力端子と出力端子との間の容量値をＣ4
に設定するとともに、垂直走査信号Ｖi をいずれの受光
素子１２０i,j も選択しない状態（すなわち、すべての
スイッチ素子１４０は「ＯＦＦ」状態）に設定する。こ
の状態で、リセット指示信号Ｒを非有意に設定して各積
分回路２２０での積分動作を開始させる。
【００７６】次に、各垂直受光部１１０j の垂直走査に
おける第１番目の受光素子１２０1,j のスイッチ素子１
４０のみを「ＯＮ」とする垂直走査信号Ｖ1 を出力す
る。スイッチ素子１４０が「ＯＮ」となると、それまで
の受光によって光電変換素子１３０に蓄積された電荷が
電流信号となって受光部１００から出力される。そし
て、初期値の容量値Ｃ4 設定された可変容量部２２９に
電荷Ｑが流入する。
おける第１番目の受光素子１２０1,j のスイッチ素子１
４０のみを「ＯＮ」とする垂直走査信号Ｖ1 を出力す
る。スイッチ素子１４０が「ＯＮ」となると、それまで
の受光によって光電変換素子１３０に蓄積された電荷が
電流信号となって受光部１００から出力される。そし
て、初期値の容量値Ｃ4 設定された可変容量部２２９に
電荷Ｑが流入する。
【００７７】このとき、積分信号ＶS は、 ＶS ＝Ｑ／Ｃ4 という電圧値を出力する。
【００７８】次に、ＳＷ４１〜ＳＷ４３をＯＦＦとした
後、ＳＷ３１〜ＳＷ３３をＯＮとする。このように変化
しても容量素子Ｃ１〜Ｃ３の両端の電圧関係は変化しな
いので、ＶS の値には変化がないので、容量素子Ｃ１〜
Ｃ４に発生する電荷の総計は、 Ｑ′＝Ｑ・（Ｃ0 ／Ｃ4 ） となる。すなわち、第１の実施形態に比べて（Ｃ0 ／Ｃ
4 ）倍の電荷が蓄積されることになる。
後、ＳＷ３１〜ＳＷ３３をＯＮとする。このように変化
しても容量素子Ｃ１〜Ｃ３の両端の電圧関係は変化しな
いので、ＶS の値には変化がないので、容量素子Ｃ１〜
Ｃ４に発生する電荷の総計は、 Ｑ′＝Ｑ・（Ｃ0 ／Ｃ4 ） となる。すなわち、第１の実施形態に比べて（Ｃ0 ／Ｃ
4 ）倍の電荷が蓄積されることになる。
【００７９】以後、第１実施形態と同様にして、受光部
１００に入力した光像データを収集される。したがっ
て、光電変換素子１３０に蓄積された電荷が極微小の場
合にもＳ／Ｎを確保することができる。
１００に入力した光像データを収集される。したがっ
て、光電変換素子１３０に蓄積された電荷が極微小の場
合にもＳ／Ｎを確保することができる。
【００８０】（第３実施形態）図５は、本発明の第３実
施形態の固体撮像装置の回路構成図である。図５に示す
ように、この装置は、（ａ）入力光信号を電流信号に変
換する光電変換素子１３０と、光電変換素子１３０の信
号出力端子に接続され、垂直走査信号Ｖi （ｉ＝１〜Ｎ
１）に応じて光電変換素子１３０で発生した電流信号を
流出するスイッチ素子１４０とを１組の受光素子１２０
として、第１の方向（以後、垂直方向と呼ぶ）に沿って
Ｎ１個配列され、夫々のスイッチ素子１４０の信号出力
端子が電気的に接続された垂直受光部１１０が、第２の
方向（以後、水平方向と呼ぶ）に沿ってＮ２個配列され
た受光部１００と、（ｂ）垂直受光部１１０j （ｊ＝１
〜Ｎ２）からの出力信号を夫々個別に入力し、信号処理
後に水平走査信号（Ｈj ）に応じて択一的に信号を出力
する水平信号処理部５１０j を備える信号処理部５００
と、（ｃ）受光部１００および信号処理部５００に動作
タイミングの指示信号を通知するタイミング制御部３０
０とを備える。
施形態の固体撮像装置の回路構成図である。図５に示す
ように、この装置は、（ａ）入力光信号を電流信号に変
換する光電変換素子１３０と、光電変換素子１３０の信
号出力端子に接続され、垂直走査信号Ｖi （ｉ＝１〜Ｎ
１）に応じて光電変換素子１３０で発生した電流信号を
流出するスイッチ素子１４０とを１組の受光素子１２０
として、第１の方向（以後、垂直方向と呼ぶ）に沿って
Ｎ１個配列され、夫々のスイッチ素子１４０の信号出力
端子が電気的に接続された垂直受光部１１０が、第２の
方向（以後、水平方向と呼ぶ）に沿ってＮ２個配列され
た受光部１００と、（ｂ）垂直受光部１１０j （ｊ＝１
〜Ｎ２）からの出力信号を夫々個別に入力し、信号処理
後に水平走査信号（Ｈj ）に応じて択一的に信号を出力
する水平信号処理部５１０j を備える信号処理部５００
と、（ｃ）受光部１００および信号処理部５００に動作
タイミングの指示信号を通知するタイミング制御部３０
０とを備える。
【００８１】水平信号処理部５１０j は、垂直受光部
１１０j からの出力信号を入力し、リセット指示信号Ｒ
に応じて垂直受光部１１０j から出力された電流信号を
入出力端子間に接続された、可変容量部２２２に積分
（リセット指示信号Ｒ＝非有意の場合）、または非積分
（リセット指示信号Ｒ＝有意の場合）の動作をする積分
回路２２０と、積分回路２２０から出力された信号Ｖ
S ’へ重畳するノイズを除去するクランプ回路５２１
と、クランプ回路５２１から出力された積分信号ＶS
の値を夫々基準値ＶREF と比較して、比較結果を出力す
る比較回路２３０と、比較回路２３０から出力された
１ビット２レベル信号である比較結果信号ＶC を入力
し、比較結果信号ＶC の値から可変容量部２２２に通知
する容量指示信号Ｃを出力する容量制御機構２４０と、
比較回路２３０から出力された比較結果信号ＶC をシ
リアルデジタルデータとして順次入力し、入力順とは逆
の順序のシリアルデジタルデータを出力するＦＩＬＯレ
ジスタ５２２と、自系のＦＩＬＯレジスタ５２２から
出力されるシリアルデジタルデータと隣接系のＦＩＬＯ
レジスタ５２２から出力されるシリアルデジタルデータ
とを順次入力して演算後にパラレル化して第１のパラレ
ルデジタル信号を出力する処理ユニット５２３と、処
理ユニット５２３パラレルデジタル信号を入力し、水平
走査信号Ｈj に応じて、デジタル信号を出力する水平読
み出しスイッチ２５２とを備える。
１１０j からの出力信号を入力し、リセット指示信号Ｒ
に応じて垂直受光部１１０j から出力された電流信号を
入出力端子間に接続された、可変容量部２２２に積分
（リセット指示信号Ｒ＝非有意の場合）、または非積分
（リセット指示信号Ｒ＝有意の場合）の動作をする積分
回路２２０と、積分回路２２０から出力された信号Ｖ
S ’へ重畳するノイズを除去するクランプ回路５２１
と、クランプ回路５２１から出力された積分信号ＶS
の値を夫々基準値ＶREF と比較して、比較結果を出力す
る比較回路２３０と、比較回路２３０から出力された
１ビット２レベル信号である比較結果信号ＶC を入力
し、比較結果信号ＶC の値から可変容量部２２２に通知
する容量指示信号Ｃを出力する容量制御機構２４０と、
比較回路２３０から出力された比較結果信号ＶC をシ
リアルデジタルデータとして順次入力し、入力順とは逆
の順序のシリアルデジタルデータを出力するＦＩＬＯレ
ジスタ５２２と、自系のＦＩＬＯレジスタ５２２から
出力されるシリアルデジタルデータと隣接系のＦＩＬＯ
レジスタ５２２から出力されるシリアルデジタルデータ
とを順次入力して演算後にパラレル化して第１のパラレ
ルデジタル信号を出力する処理ユニット５２３と、処
理ユニット５２３パラレルデジタル信号を入力し、水平
走査信号Ｈj に応じて、デジタル信号を出力する水平読
み出しスイッチ２５２とを備える。
【００８２】本実施形態の装置は、以下のようにして、
受光部１００に入力した光像データを収集する。
受光部１００に入力した光像データを収集する。
【００８３】本実施形態の装置は、以下のようにして、
受光部１００に入力した光像データを収集する。
受光部１００に入力した光像データを収集する。
【００８４】本実施形態の固体撮像装置では、第１実施
形態と同様に、まず、リセット指示信号Ｒを有意に、Ｓ
Ｗ１１〜ＳＷ１４を全て「ＯＮ」状態とし、ＳＷ２１〜
ＳＷ２４を全て「ＯＦＦ」状態として電荷増幅器２２１
の入力端子と出力端子との間の容量値をＣ0 に設定する
とともに、垂直走査信号Ｖi をいずれの受光素子１２０
i,j も選択しない状態（すなわち、すべてのスイッチ素
子１４０は「ＯＦＦ」状態）に設定する。この状態で、
リセット指示信号Ｒを非有意に設定して各積分回路２２
０での積分動作を開始させる。
形態と同様に、まず、リセット指示信号Ｒを有意に、Ｓ
Ｗ１１〜ＳＷ１４を全て「ＯＮ」状態とし、ＳＷ２１〜
ＳＷ２４を全て「ＯＦＦ」状態として電荷増幅器２２１
の入力端子と出力端子との間の容量値をＣ0 に設定する
とともに、垂直走査信号Ｖi をいずれの受光素子１２０
i,j も選択しない状態（すなわち、すべてのスイッチ素
子１４０は「ＯＦＦ」状態）に設定する。この状態で、
リセット指示信号Ｒを非有意に設定して各積分回路２２
０での積分動作を開始させる。
【００８５】次に、第１実施形態と同様に、各垂直受光
部１１０j の垂直走査における第１番目の受光素子１２
０1,j のスイッチ素子１４０のみを「ＯＮ」とする垂直
走査信号Ｖ1 を出力する。スイッチ素子１４０が「Ｏ
Ｎ」となると、それまでの受光によって光電変換素子１
３０に蓄積された電荷が電流信号となって受光部１００
から出力される。そして、初期値の容量値Ｃ0 に設定さ
れた可変容量部２２２に電荷Ｑが流入する。
部１１０j の垂直走査における第１番目の受光素子１２
０1,j のスイッチ素子１４０のみを「ＯＮ」とする垂直
走査信号Ｖ1 を出力する。スイッチ素子１４０が「Ｏ
Ｎ」となると、それまでの受光によって光電変換素子１
３０に蓄積された電荷が電流信号となって受光部１００
から出力される。そして、初期値の容量値Ｃ0 に設定さ
れた可変容量部２２２に電荷Ｑが流入する。
【００８６】引き続き、第１実施形態と同様に、容量制
御機構２４０は、ＳＷ１２〜ＳＷ１３を開放した後、Ｓ
Ｗ２２〜ＳＷ２４を閉じる。この結果、積分信号Ｖ
S は、 ＶS ＝Ｑ／Ｃ1 という電圧値を出力する。この電圧値は、比較回路２３
０に入力し、基準電圧値ＶREF と比較される。
御機構２４０は、ＳＷ１２〜ＳＷ１３を開放した後、Ｓ
Ｗ２２〜ＳＷ２４を閉じる。この結果、積分信号Ｖ
S は、 ＶS ＝Ｑ／Ｃ1 という電圧値を出力する。この電圧値は、比較回路２３
０に入力し、基準電圧値ＶREF と比較される。
【００８７】ＶS ＞ＶREF であれば、この比較結果を受
けて容量制御機構２４０は、更に、ＳＷ２２を開放した
後にＳＷ１２を閉じる。この結果、積分信号ＶS は、 ＶS ＝Ｑ／（Ｃ1 ＋Ｃ2 ） という電圧値を出力する。この電圧値は、比較回路２３
０に入力し、基準電圧値ＶREF と比較される。
けて容量制御機構２４０は、更に、ＳＷ２２を開放した
後にＳＷ１２を閉じる。この結果、積分信号ＶS は、 ＶS ＝Ｑ／（Ｃ1 ＋Ｃ2 ） という電圧値を出力する。この電圧値は、比較回路２３
０に入力し、基準電圧値ＶREF と比較される。
【００８８】また、ＶS ＜ＶREF であれば、この比較結
果を受けて容量制御機構２４０は、更に、ＳＷ１１およ
びＳＷ２２を開放した後にＳＷ１２およびＳＷ２１を閉
じる。この結果、積分信号ＶS は、 ＶS ＝Ｑ／Ｃ2 という電圧値を出力する。この電圧値は、比較回路２３
０に入力し、基準電圧値ＶREF と比較される。そして、
可変容量部２２２の容量値の変化の度に、ＭＳＢからＬ
ＳＢへ向けて、順次、比較回路２３０からシリアルデジ
タルデータが順次ＦＩＬＯレジスタ５２２に入力し格納
される。
果を受けて容量制御機構２４０は、更に、ＳＷ１１およ
びＳＷ２２を開放した後にＳＷ１２およびＳＷ２１を閉
じる。この結果、積分信号ＶS は、 ＶS ＝Ｑ／Ｃ2 という電圧値を出力する。この電圧値は、比較回路２３
０に入力し、基準電圧値ＶREF と比較される。そして、
可変容量部２２２の容量値の変化の度に、ＭＳＢからＬ
ＳＢへ向けて、順次、比較回路２３０からシリアルデジ
タルデータが順次ＦＩＬＯレジスタ５２２に入力し格納
される。
【００８９】以後、同様にして、積分回路２２０−比較
回路２３０−容量制御機構２４０−積分回路２２０のフ
ィードバックループによって、比較および容量設定（Ｓ
Ｗ１１〜ＳＷ１４、ＳＷ２１〜ＳＷ２４の「ＯＮ／ＯＦ
Ｆ」制御を順次繰り返して、容量素子Ｃ４までに関する
容量制御を行う。こうして、容量素子Ｃ１〜Ｃ４の全て
について容量制御を終了すると、比較回路２３０は、シ
リアルデジタルデータのＬＳＢまでの出力容量を終了
し、ＦＩＬＯレジスタ５２２は、自系の１画素分のデー
タの入力を終了する。
回路２３０−容量制御機構２４０−積分回路２２０のフ
ィードバックループによって、比較および容量設定（Ｓ
Ｗ１１〜ＳＷ１４、ＳＷ２１〜ＳＷ２４の「ＯＮ／ＯＦ
Ｆ」制御を順次繰り返して、容量素子Ｃ４までに関する
容量制御を行う。こうして、容量素子Ｃ１〜Ｃ４の全て
について容量制御を終了すると、比較回路２３０は、シ
リアルデジタルデータのＬＳＢまでの出力容量を終了
し、ＦＩＬＯレジスタ５２２は、自系の１画素分のデー
タの入力を終了する。
【００９０】処理ユニット５２３は、自系のＦＩＬＯレ
ジスタ５２２からシリアルデジタルデータをＬＳＢから
ＭＳＢへのビット順序で入力するとともに、隣接する系
のＦＩＬＯレジスタ５２２からシリアルデジタルデータ
をＬＳＢからＭＳＢへのビット順序で入力する。そし
て、輪郭抽出の演算後、演算結果をパラレルデジタルデ
ータ信号として水平読み出しスイッチ２５２へ向けて出
力する。
ジスタ５２２からシリアルデジタルデータをＬＳＢから
ＭＳＢへのビット順序で入力するとともに、隣接する系
のＦＩＬＯレジスタ５２２からシリアルデジタルデータ
をＬＳＢからＭＳＢへのビット順序で入力する。そし
て、輪郭抽出の演算後、演算結果をパラレルデジタルデ
ータ信号として水平読み出しスイッチ２５２へ向けて出
力する。
【００９１】水平読み出し部２５０では、処理ユニット
５２３から出力されたパラレルデジタルデータ信号を入
力し、水平走査信号Ｈj に基づいて各垂直受光部１１０
j の垂直走査における第１番目の受光素子１２０1,j に
応じた検出信号を順次出力する。
５２３から出力されたパラレルデジタルデータ信号を入
力し、水平走査信号Ｈj に基づいて各垂直受光部１１０
j の垂直走査における第１番目の受光素子１２０1,j に
応じた検出信号を順次出力する。
【００９２】この結果、水平読み出しスイッチ２５２か
らはデジタル信号が出力されるので、ビデオ信号配線４
００の容量による分圧によってアナログ信号の場合のよ
うな影響を受けない。また、従来は必要であった外付け
のアナログデジタル変換器が不要となる。
らはデジタル信号が出力されるので、ビデオ信号配線４
００の容量による分圧によってアナログ信号の場合のよ
うな影響を受けない。また、従来は必要であった外付け
のアナログデジタル変換器が不要となる。
【００９３】なお、垂直走査信号Ｖ1 は、垂直走査にお
ける第１番目の受光素子の光電変換素子が蓄積した電荷
を放出しきったと推定される時間を見計らって、受光素
子を選択しない設定とされる。
ける第１番目の受光素子の光電変換素子が蓄積した電荷
を放出しきったと推定される時間を見計らって、受光素
子を選択しない設定とされる。
【００９４】垂直走査における垂直受光部１１０j の第
１番目の受光素子１２０1,j に応じた検出信号の順次読
み出しが終了すると、リセット指示信号Ｒを有意とす
る。
１番目の受光素子１２０1,j に応じた検出信号の順次読
み出しが終了すると、リセット指示信号Ｒを有意とす
る。
【００９５】次に、リセット指示信号Ｒを再び非有意、
可変容量部２２２の容量値を初期値Ｃ0 とした後、各垂
直受光部１１０j の垂直走査における第２番目の受光素
子１２０2,j のスイッチ素子１４０のみを「ＯＮ」状態
とする垂直走査信号Ｖ2 を出力する。スイッチ素子が
「ＯＮ」となると、それまでの受光によって光電変換素
子１３０に蓄積された電荷が電流信号となって受光部か
ら出力される。
可変容量部２２２の容量値を初期値Ｃ0 とした後、各垂
直受光部１１０j の垂直走査における第２番目の受光素
子１２０2,j のスイッチ素子１４０のみを「ＯＮ」状態
とする垂直走査信号Ｖ2 を出力する。スイッチ素子が
「ＯＮ」となると、それまでの受光によって光電変換素
子１３０に蓄積された電荷が電流信号となって受光部か
ら出力される。
【００９６】以後、垂直走査における垂直受光部１１０
j の第１番目の受光素子１２０1,jと同様にして、垂直
走査における垂直受光部１１０j の第２番目の受光素子
１２０2,j に応じた検出信号を順次読み出す。
j の第１番目の受光素子１２０1,jと同様にして、垂直
走査における垂直受光部１１０j の第２番目の受光素子
１２０2,j に応じた検出信号を順次読み出す。
【００９７】引き続き、各垂直受光部１１０j の受光素
子１２０i,j を順次指定しながら、各垂直受光部１１０
j の垂直走査における第１番目の受光素子１２０1,j の
場合と同様にして、各垂直受光部１１０j の受光素子１
２０i,j に応じた検出信号を順次読み出すことにより、
受光部に入力した光像の撮像データを収集する。
子１２０i,j を順次指定しながら、各垂直受光部１１０
j の垂直走査における第１番目の受光素子１２０1,j の
場合と同様にして、各垂直受光部１１０j の受光素子１
２０i,j に応じた検出信号を順次読み出すことにより、
受光部に入力した光像の撮像データを収集する。
【００９８】なお、本実施形態においても、第１実施形
態に対する第２実施形態と同様の変形が可能である。
態に対する第２実施形態と同様の変形が可能である。
【００９９】本発明は、上記の実施形態に限定されるも
のではなく変形が可能である。例えば、第１実施形態に
おいて、水平読み出し部をスイッチ素子２５２のみの構
成として、簡便な回路構成を採用することが可能であ
る。但し、この場合には、水平処理部ごとのオフセット
値の補償ができないので、上記の実施形態よりも測定精
度の劣化が予想される。
のではなく変形が可能である。例えば、第１実施形態に
おいて、水平読み出し部をスイッチ素子２５２のみの構
成として、簡便な回路構成を採用することが可能であ
る。但し、この場合には、水平処理部ごとのオフセット
値の補償ができないので、上記の実施形態よりも測定精
度の劣化が予想される。
【０１００】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の固
体撮像装置によれば、電荷増幅器を含む簡易な回路構成
で、デジタル化した後に水平読み出し部から光検出信号
を出力することとしたので、ビデオ信号配線の容量に伴
う分圧がアナログ信号の場合のように精度に実質的に影
響しなくなるので、精度良く受光部に入力した光像の撮
像データを収集することができる。
体撮像装置によれば、電荷増幅器を含む簡易な回路構成
で、デジタル化した後に水平読み出し部から光検出信号
を出力することとしたので、ビデオ信号配線の容量に伴
う分圧がアナログ信号の場合のように精度に実質的に影
響しなくなるので、精度良く受光部に入力した光像の撮
像データを収集することができる。
【０１０１】また、デジタル化を水平読み出しの前に実
施するので、外付けのアナログデジタル変換器が不要と
なり、装置として簡易に構成できる。
施するので、外付けのアナログデジタル変換器が不要と
なり、装置として簡易に構成できる。
【図１】本発明の第１実施形態の固体撮像装置の回路構
成図である。
成図である。
【図２】本発明の第１実施形態の固体撮像装置の積分回
路の回路構成図である。
路の回路構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態の固体撮像装置の動作説
明図である。
明図である。
【図４】本発明の第２実施形態の固体撮像装置の積分回
路の回路構成図である。
路の回路構成図である。
【図５】本発明の第３実施形態の固体撮像装置の回路構
成図である。
成図である。
【図６】従来の固体撮像装置の回路構成図である。
１００…受光部、１１０…垂直受光部、１２０…受光素
子、１３０…光電変換素子、１４０…スイッチ素子、２
００…信号処理部、２１０…水平信号処理部、２２０，
２９０…積分回路、２２１…電荷増幅器、２２２，２２
９…容量素子、２２３…スイッチ素子、２３０…比較回
路、２４０…容量制御機構、２５０…水平読み出し部、
２５１…ＲＯＭ、２５２…スイッチ素子、３００…タイ
ミング制御部、３１０…基本タイミング部、３２０…垂
直シフトレジスタ、３３０…水平シフトレジスタ、３４
０…制御信号部、４００…ヒデオ信号配線、５２１…ク
ランプ回路、５２２…ＦＩＬＯレジスタ、５２３…処理
ユニット。
子、１３０…光電変換素子、１４０…スイッチ素子、２
００…信号処理部、２１０…水平信号処理部、２２０，
２９０…積分回路、２２１…電荷増幅器、２２２，２２
９…容量素子、２２３…スイッチ素子、２３０…比較回
路、２４０…容量制御機構、２５０…水平読み出し部、
２５１…ＲＯＭ、２５２…スイッチ素子、３００…タイ
ミング制御部、３１０…基本タイミング部、３２０…垂
直シフトレジスタ、３３０…水平シフトレジスタ、３４
０…制御信号部、４００…ヒデオ信号配線、５２１…ク
ランプ回路、５２２…ＦＩＬＯレジスタ、５２３…処理
ユニット。
Claims (9)
- 【請求項１】 入力した２次元光像を撮像する固体撮像
装置であって、 入力光信号を電流信号に変換する光電変換素子と、前記
光電変換素子の信号出力端子に第１の端子が接続され、
垂直走査信号に応じて第２の端子から前記光電変換素子
で発生した電流信号を流出するスイッチ素子とを１組の
受光素子として、第１の方向に沿って第１の数だけ配列
されるとともに、夫々の前記スイッチ素子の第２の端子
と互いに電気的に接続された信号出力端子を有する垂直
受光部が、第２の方向に沿って第２の数だけ配列された
受光部と、 夫々の前記垂直受光部からの出力信号を夫々個別に入力
し、リセット指示信号に応じて、前記垂直受光部から出
力された電流信号を、電荷増幅器の入出力端子間に接続
され、容量指示信号に応じて容量値が変化する可変容量
部に積分または非積分の動作をする第２の数の積分回路
と、 夫々の前記積分回路から出力された積分信号の値を夫々
基準値と比較して、比較結果を出力する第２の数の比較
回路と、 夫々の比較回路から出力された比較結果信号を入力し、
比較結果信号の値から前記可変容量に通知する前記容量
指示信号を出力するとともに、比較結果信号から前記積
分信号の値と前記基準値とが所定の分解能で一致してい
ると判断した場合には、前記容量指示信号に応じた第１
のデジタル信号を出力する第２の数の容量制御機構と、 夫々の前記容量制御機構から出力された前記第１のデジ
タル信号を夫々入力し、水平走査信号に応じて、第２の
デジタル信号を出力する第２の数の水平読み出し部と、 を備えることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 前記第１のデジタル信号の値と前記第２
のデジタル信号の値とは同一である、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】 前記水平読み出し部は、前記容量制御機
構から出力された前記第１のデジタル信号を入力し、デ
ータ変換して前記第２のデジタル信号を出力するデータ
変換機構を更に備える、ことを特徴とする請求項１記載
の固体撮像装置。 - 【請求項４】 前記データ変換はオフセット除去であ
る、ことを特徴とする請求項３記載の固体撮像装置。 - 【請求項５】 前記データ変換機構は、アドレス入力端
子に前記第１のデジタル信号を入力し、記憶部に書き込
まれたデータに基づいてデータ変換を行い、データ出力
端子から前記第２のデジタル信号を出力する読み出し専
用記憶素子を備える、ことを特徴とする請求項３記載の
固体撮像装置。 - 【請求項６】 入力した２次元光像を撮像する固体撮像
装置であって、 入力光信号を電流信号に変換する光電変換素子と、前記
光電変換素子の信号出力端子に第１の端子が接続され、
垂直走査信号に応じて第２の端子から前記光電変換素子
で発生した電流信号を流出するスイッチ素子とを１組の
受光素子として、第１の方向に沿って第１の数だけ配列
されるとともに、夫々の前記スイッチ素子の第２の端子
と互いに電気的に接続された信号出力端子を有する垂直
受光部が、第２の方向に沿って第２の数だけ配列された
受光部と、 夫々の前記垂直受光部からの出力信号を夫々個別に入力
し、リセット指示信号に応じて、前記垂直受光部から出
力された電流信号を、電荷増幅器の入出力端子間に接続
され、容量指示信号に応じて容量値が変化する可変容量
部に積分または非積分の動作をする第２の数の積分回路
と、 夫々の前記積分回路の前記可変容量の容量値の変化ごと
に、夫々の前記積分回路から出力された積分信号の値を
夫々基準値と比較して、比較結果を第１のシリアルデジ
タル信号として出力する第２の数の比較回路と、 夫々の比較回路から出力された比較結果信号を入力し、
比較結果信号の値から前記可変容量に通知する前記容量
指示信号を出力する第２の数の容量制御機構と、 夫々の前記比較回路から出力された第１のシリアルデジ
タルデータを順次入力し、入力順とは逆の順序で第２の
シリアルデジタルデータとして出力する第２の数のファ
ーストインラストアウトレジスタと、 夫々の前記ファーストインラストアウトレジスタから順
次前記第２のシリアルデジタルデータを入力し、パラレ
ル化して第１のパラレルデジタル信号を出力する第２の
数の処理ユニットと、 夫々の前記処理ユニットから出力された信号を夫々入力
し、水平走査信号に応じて出力する第２の数の水平読み
出し部と、 を備えることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項７】 前記処理ユニットは、隣接する前記垂直
受光部に応じた前記前記ファーストインラストアウトレ
ジスタ出力される前記第２のシリアルデジタルデータを
更に入力し、隣接する画素同士について演算を行って第
２のパラレルデジタルデータを前記水平読み出し部へ向
けて出力する、ことを特徴とする請求項６記載の固体撮
像装置。 - 【請求項８】 前記積分回路は、前記垂直受光部からの
出力信号を入力し、増幅して出力する前記電荷増幅器を
備え、 前記可変容量は、 前記第３の数の容量素子と、 夫々の容量素子の一方の端子と一方の端子が接続され、
他方の端子が前記電荷増幅器の出力端子と接続され、前
記容量指示信号の値に応じて開閉する第３の数の第１の
スイッチ素子と、 夫々の容量素子の他方の端子と一方の端子が接続され、
他方の端子が基準電位レベル端子と接続され、前記容量
指示信号の値に応じて開閉する第３の数の第２のスイッ
チ素子と、 を備えることを特徴とする請求項１または６記載の固体
撮像装置。 - 【請求項９】 前記分解能は、前記基準値の２の（第３
の数−１）乗分の１であり、前記第３の数の容量素子の
夫々の容量値相互は、 Ｃ1 ＝２Ｃ2 ＝…＝２N-1 ＣN ここで、Ｎ：第３の数 の関係を満たすことを特徴とする請求項８記載の固体撮
像装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31861195A JP3308146B2 (ja) | 1995-06-02 | 1995-11-13 | 固体撮像装置 |
| US08/757,423 US6201573B1 (en) | 1995-11-13 | 1996-11-27 | Solid state imaging apparatus for imaging a two dimensional optical image having a number of integration circuits |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13683995 | 1995-06-02 | ||
| JP7-136839 | 1995-06-02 | ||
| JP31861195A JP3308146B2 (ja) | 1995-06-02 | 1995-11-13 | 固体撮像装置 |
| US08/757,423 US6201573B1 (en) | 1995-11-13 | 1996-11-27 | Solid state imaging apparatus for imaging a two dimensional optical image having a number of integration circuits |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0951476A true JPH0951476A (ja) | 1997-02-18 |
| JP3308146B2 JP3308146B2 (ja) | 2002-07-29 |
Family
ID=27317351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31861195A Expired - Lifetime JP3308146B2 (ja) | 1995-06-02 | 1995-11-13 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3308146B2 (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0911620A2 (de) * | 1997-09-12 | 1999-04-28 | Bodenseewerk Perkin-Elmer Gmbh | Detektoreinrichtung zur Verwendung in der Atomabsorptionsspektroskopie |
| WO2000002434A1 (fr) * | 1998-07-08 | 2000-01-20 | Hamamatsu Photonics K.K. | Imageur transistorise |
| WO2000033038A1 (fr) * | 1998-12-02 | 2000-06-08 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photodetecteur |
| JP2001320606A (ja) * | 2000-05-02 | 2001-11-16 | Hamamatsu Photonics Kk | 信号処理回路 |
| WO2002012845A1 (fr) * | 2000-08-03 | 2002-02-14 | Hamamatsu Photonics K.K. | Detecteur optique |
| JP2002124877A (ja) * | 2000-10-12 | 2002-04-26 | Hamamatsu Photonics Kk | Ａ／ｄ変換装置および固体撮像装置 |
| JP2002340670A (ja) * | 2001-05-14 | 2002-11-27 | Hamamatsu Photonics Kk | 光検出装置 |
| WO2003006937A1 (fr) | 2001-07-13 | 2003-01-23 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photodetecteur |
| WO2004056093A1 (ja) * | 2002-12-16 | 2004-07-01 | Hamamatsu Photonics K.K. | 光検出装置 |
| WO2004056094A1 (ja) * | 2002-12-16 | 2004-07-01 | Hamamatsu Photonics K.K. | 光検出装置 |
| WO2005109864A1 (ja) | 2004-05-10 | 2005-11-17 | Hamamatsu Photonics K.K. | センサ装置 |
| CN100380934C (zh) * | 2003-01-30 | 2008-04-09 | 松下电器产业株式会社 | 固体摄像装置 |
| JP2008517541A (ja) * | 2004-10-20 | 2008-05-22 | サイモン フレーザー ユニバーシティー | 高利得デジタル画像システム |
| JP2008187744A (ja) * | 2003-10-15 | 2008-08-14 | Sony Corp | 固体撮像装置、画素信号処理方法、アナログ信号転送装置、アナログ信号転送方法 |
| US7508433B2 (en) | 2003-10-15 | 2009-03-24 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, pixel-signal processing method, analog-signal transferring device, and analog-signal transferring method |
| US8199236B2 (en) | 2007-09-11 | 2012-06-12 | Simon Fraser University/Industry Liason Office | Device and pixel architecture for high resolution digital |
-
1995
- 1995-11-13 JP JP31861195A patent/JP3308146B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0911620A2 (de) * | 1997-09-12 | 1999-04-28 | Bodenseewerk Perkin-Elmer Gmbh | Detektoreinrichtung zur Verwendung in der Atomabsorptionsspektroskopie |
| US6455837B2 (en) | 1998-02-12 | 2002-09-24 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photodetector apparatus |
| WO2000002434A1 (fr) * | 1998-07-08 | 2000-01-20 | Hamamatsu Photonics K.K. | Imageur transistorise |
| EP1154483A1 (en) * | 1998-07-08 | 2001-11-14 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid-state imaging device |
| US6977682B2 (en) | 1998-07-08 | 2005-12-20 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid-state imaging device |
| EP1154483A4 (en) * | 1998-07-08 | 2002-07-10 | Hamamatsu Photonics Kk | SOLID STATE IMAGE CONVERTER |
| WO2000033038A1 (fr) * | 1998-12-02 | 2000-06-08 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photodetecteur |
| JP2001320606A (ja) * | 2000-05-02 | 2001-11-16 | Hamamatsu Photonics Kk | 信号処理回路 |
| WO2002012845A1 (fr) * | 2000-08-03 | 2002-02-14 | Hamamatsu Photonics K.K. | Detecteur optique |
| US7969491B2 (en) | 2000-08-03 | 2011-06-28 | Hamamatsu Photonics K.K. | Light detection apparatus |
| JP5197907B2 (ja) * | 2000-08-03 | 2013-05-15 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光検出装置 |
| US7286172B2 (en) | 2000-08-03 | 2007-10-23 | Hamamatsu Photonics K.K. | Optical sensor |
| JP2002124877A (ja) * | 2000-10-12 | 2002-04-26 | Hamamatsu Photonics Kk | Ａ／ｄ変換装置および固体撮像装置 |
| JP2002340670A (ja) * | 2001-05-14 | 2002-11-27 | Hamamatsu Photonics Kk | 光検出装置 |
| JP4628586B2 (ja) * | 2001-05-14 | 2011-02-09 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光検出装置 |
| WO2003006937A1 (fr) | 2001-07-13 | 2003-01-23 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photodetecteur |
| JP2003028713A (ja) * | 2001-07-13 | 2003-01-29 | Hamamatsu Photonics Kk | 光検出装置 |
| US7034275B2 (en) | 2001-07-13 | 2006-04-25 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photodetector for detecting a quantity of light using a counting circuit and an integrating circuit |
| WO2004056093A1 (ja) * | 2002-12-16 | 2004-07-01 | Hamamatsu Photonics K.K. | 光検出装置 |
| US7612815B2 (en) | 2002-12-16 | 2009-11-03 | Hamamatsu Photonics K.K. | Optical sensor |
| WO2004056094A1 (ja) * | 2002-12-16 | 2004-07-01 | Hamamatsu Photonics K.K. | 光検出装置 |
| US7612814B2 (en) | 2002-12-16 | 2009-11-03 | Hamamatsu Photonics K.K. | Optical sensor |
| CN100380934C (zh) * | 2003-01-30 | 2008-04-09 | 松下电器产业株式会社 | 固体摄像装置 |
| JP2008187744A (ja) * | 2003-10-15 | 2008-08-14 | Sony Corp | 固体撮像装置、画素信号処理方法、アナログ信号転送装置、アナログ信号転送方法 |
| US8004590B2 (en) | 2003-10-15 | 2011-08-23 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, pixel-signal processing method, analog-signal transferring device, and analog-signal transferring method |
| JP2008199668A (ja) * | 2003-10-15 | 2008-08-28 | Sony Corp | 固体撮像装置、画素信号処理方法 |
| JP2008187743A (ja) * | 2003-10-15 | 2008-08-14 | Sony Corp | 固体撮像装置、画素信号処理方法 |
| US7719586B2 (en) | 2003-10-15 | 2010-05-18 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, pixel-signal processing method, analog-signal transferring device, and analog-signal transferring method |
| US7742092B2 (en) | 2003-10-15 | 2010-06-22 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, pixel-signal processing method, analog-signal transferring device, and analog-signal transferring method |
| US7508433B2 (en) | 2003-10-15 | 2009-03-24 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, pixel-signal processing method, analog-signal transferring device, and analog-signal transferring method |
| EP2037675A1 (en) | 2004-05-10 | 2009-03-18 | Hamamatsu Photonics K. K. | Sensor apparatus |
| US7956917B2 (en) | 2004-05-10 | 2011-06-07 | Hamamatsu Photonics K.K. | Sensor apparatus |
| US8379128B2 (en) | 2004-05-10 | 2013-02-19 | Hamamatsu Photonics K.K. | Sensor apparatus |
| WO2005109864A1 (ja) | 2004-05-10 | 2005-11-17 | Hamamatsu Photonics K.K. | センサ装置 |
| US7995113B2 (en) | 2004-10-20 | 2011-08-09 | Simon Fraser University | High gain digital imaging system |
| JP2008517541A (ja) * | 2004-10-20 | 2008-05-22 | サイモン フレーザー ユニバーシティー | 高利得デジタル画像システム |
| US8199236B2 (en) | 2007-09-11 | 2012-06-12 | Simon Fraser University/Industry Liason Office | Device and pixel architecture for high resolution digital |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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