JPH10308900A - 固体撮像装置およびその応用システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】固体撮像装置の水平信号線上の信号電圧が低減
してＳ／Ｎが減少することを防ぐと共に、回路規模の増
大を防止すること。 【解決手段】半導体基板上にフォトダイオードを含む複
数のセルをアレイ状に配置してなる撮像部１と、列方向
に配置された複数の垂直信号線１６と、撮像部１の各セ
ルからの検出信号を垂直信号線１６に読み出す垂直レジ
スタ１５と、行方向に配置された複数の水平信号線７，
８と、垂直信号線１６に読み出された検出信号を水平信
号線７，８に順次読み出す複数の水平選択トランジスタ
Ｔｒ１〜Ｔｒｎと、水平選択トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ
ｎの駆動を制御する水平シフトレジスタ１２および水平
信号線７，８の各出力を所定の順序に従って選択して出
力する出力選択回路４を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＭＯＳ(met
al oxide semiconductor) 型の固体撮像素子を用いた固
体撮像装置に係り、特に信号線の寄生容量を低減し、Ｓ
／Ｎ（信号対雑音比）の良好な信号を得る固体撮像装置
およびその応用システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像素子はビデオカメラなどに応用
され、機器の小型軽量化に大きく貢献している。従来の
家庭用ビデオカメラでは、撮像素子としてＣＣＤセンサ
を用いているが、ＣＣＤセンサはデバイスの駆動に複数
種の電圧を必要とし、その電圧を電池電圧から発生する
ための電源回路を必要とする。これがビデオカメラの一
層の小型化を図る際の妨げとなり、また消費電力低減の
妨げの一因にもなっている。従って、ビデオカメラの小
型・軽量化には、低消費電力化・低電圧化した固体撮像
装置の実現が強く求められる。

【０００３】固体撮像素子の小型化と多画素化を図るに
は画素を微細化すれば良いが、単純に画素を微細化する
と画素当りの取り扱い信号電荷量が減り、ダイナミック
レンジが減少して、鮮明な解像度の良い映像を得ること
ができなくなる。また、特にＣＣＤセンサは単一電源で
駆動できず、複数種の駆動電圧を使用する必要があるた
め、携帯用カメラやパ−ソナルコンピュータ搭載用カメ
ラへの応用には適さない。

【０００４】低消費電力・低電圧化が可能で、単一電源
で駆動できる固体撮像素子として、増幅型ＭＯＳセンサ
の研究開発が進められている。この増幅型ＭＯＳセンサ
は、各セル内でフォトダイオードで検出した信号をトラ
ンジスタで増幅するものであり、高感度という特徴を持
つ。また、このＭＯＳセンサは特殊な製造プロセスを用
いるＣＣＤセンサとは異なり、ＤＲＡＭ等の半導体メモ
リ、プロセッサ等で多用されているＭＯＳプロセスによ
り生産されるため、半導体メモリやプロセッサと同一の
半導体チップ上に形成したり、半導体メモリやプロセッ
サと生産ラインを共有することが容易であるといった利
点があり、大いに注目されている。

【０００５】一般に、ＭＯＳ型の固体撮像素子は、垂直
信号線からの信号を水平選択トランジスタを介して水平
信号線に読み出して出力する構造を有している。このよ
うなＭＯＳ型の固体撮像素子においては、水平信号線を
介した読み出しの駆動速度の限界が問題となっていた。
すなわち、垂直信号線と水平信号線の接続点におけるコ
ンタクト容量Ｃと、水平選択トランジスタのオン抵抗Ｒ
からなるＣＲの時定数により、この読み出し速度が制限
されていた。

【０００６】そこで、例えば１９８６年テレビジョン学
会全国大会３−８“ＴＳＬ型固体撮像素子”（文献１）
では、色分離の精度向上のために、複数本の水平信号線
に分割して読み出した後、複数本のままでチップ外に出
力する固体撮像素子に関する技術が提案されている。

【０００７】図１９に、従来技術に係るＭＯＳ型の固体
撮像装置の構成の一例を示す。同図において、撮像領域
２０１内にはダイオード等を有する複数のセル２０３が
アレイ状に形成されており、各列毎に垂直信号線２０２
により結合されている。この撮像領域２０１の上端部に
は各セル内の駆動トランジスタと対をなして、ソースフ
ォロワとして動作するロードトランジスタ２１０が配置
されており、各列のロードトランジスタ２１０のソース
端はソース電圧２０９にバイアスされている。一方、垂
直信号線２０２の下端は各セルの出力信号のばらつきを
低減するノイズキャンセラ２０４に接続されている。ノ
イズキャンセラ２０４の出力は、水平シフトレジスタ２
０８より供給されたライン選択パルスを水平選択トラン
ジスタ２０５に印加することにより、水平選択トランジ
スタ２０５を介して水平信号線２０６へと出力される。
水平信号線２０６上の信号は信号検出アンプ２０７より
出力され、その後、水平リセットトランジスタ２１１に
よってドレイン電圧２１２にリセットされることにな
る。

【０００８】ここで、セル２０３の具体的な回路構成は
図２０に示される。同図において、フォトダイオード２
２３に入射した信号は光電変換された後、垂直レジスタ
２１３によって選択されたセル２０３の信号電荷とし
て、読み出しトランジスタ２２２を介してドライブトラ
ンジスタ２２５のゲートに入力される。この信号は、Ｏ
Ｎされたアドレストランジスタ２２４と、撮像領域２０
１外に配置されたロードトランジスタ２１０とが対とな
って形成するソースフォロワ回路を介して、垂直信号線
２０２に出力される。また、信号電荷はリセットトラン
ジスタ２２１をＯＮすることでドレイン２２０に排出さ
れる。

【０００９】さらに、キャンセラ２０４の具体的な回路
構成例は図２１に示される。同図において、垂直信号線
２０２の信号電圧は、サンプルホールド容量２３０、サ
ンプルホールドトランジスタ２３１をＯＮすることで、
リセットレベルをノイズキャンセラの内部配線２３７、
２３８上に固定する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術に係
る固体撮像装置では、図２２に示されるように、ノイズ
キャンセラ２０４より出力された信号は、水平選択トラ
ンジスタ２０５を通して水平信号線２０６に読み出され
るが、このとき信号は蓄積容量２３３と水平信号線２０
６の寄生容量Ｃｍの分割比に従って低減する。そして、
この低減する度合いは、寄生容量Ｃｍが大きい程、大き
くなる。

【００１１】実際のデバイスでは、水平選択トランジス
タ２０５は通常、数百本程度ある。このため、各水平選
択トランジスタ２０５の寄生容量Ｃ１〜Ｃｎが全て水平
信号線２０６の寄生容量として結合すると、水平信号線
２０６の寄生容量Ｃｍは非常に大きなものとなってしま
う。従って、前述したように信号は寄生容量Ｃｍが大き
いほど低減するので、Ｓ／Ｎも低減するいった問題が生
じていた。

【００１２】さらに、先に示した文献１に示された技術
では、色分離の精度は向上するものの、チップ内で４本
の水平信号線を１本にまとめていなかったので、装置の
回路規模が増大するといった問題があった。

【００１３】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、水平信号線の寄生容量を
小さくすることで、固体撮像装置の水平信号線上の信号
電圧が低減してＳ／Ｎが減少することを防ぐと共に、回
路規模の増大を防止することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の固体撮像装置は、半導体基板上にフォトダ
イオードを含む複数のセルを列方向および行方向にアレ
イ状に配置してなる撮像手段と、列方向に配置された複
数の垂直信号線と、前記撮像手段の各セルからの検出信
号を前記垂直信号線に読み出す垂直選択手段と、行方向
に配置された複数の水平信号線と、前記垂直信号線に読
み出された検出信号を前記水平信号線に順次読み出す複
数の水平選択手段と、前記水平信号線上の各信号を所定
の順序に従って選択して順次出力する出力選択手段とを
具備することを特徴とする。

【００１５】すなわち、本発明の固体撮像装置では、複
数の垂直信号線が各水平選択手段を介して複数の水平信
号線に分割して接続されるので、垂直信号線と信号線と
の接続端のコンタクト容量が低減される。

【００１６】さらに、出力選択手段の出力が水平信号線
の本数未満とされることにより、回路規模が縮小され
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。 （第１の実施形態）図１は、第１の実施形態に係る固体
撮像装置の構成を示す図である。図１において、撮像部
１は図１９と同様に半導体基板上に列方向および行方向
にアレイ状に配置されたフォトダイオードを含む複数の
セルからなっている。撮像部１には列方向に複数の垂直
信号線１６が配列されており、これらの垂直信号線１６
が垂直シフトレジスタ１５によって順次駆動されること
により、各セルからの検出信号が垂直信号線１６に読み
出される。

【００１８】垂直信号線１６に読み出された各セルから
の検出信号は、各セルからの検出信号のばらつきを低減
するためのキャンセラ部２に入力され、キャンセラ部２
の出力が複数の水平選択トランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎの
ソースに接続されている。

【００１９】水平選択トランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎのゲ
ートは水平シフトレジスタ１２に接続され、ドレインは
水平信号線７，８のいずれかに接続されている。すなわ
ち、水平選択トランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，…，Ｔｒｎ
−１（奇数列）のドレインは水平信号線７に接続されて
おり、水平選択用トランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，…，Ｔ
ｒｎ（偶数列）のドレインは水平信号線８に接続されて
いる。

【００２０】水平信号線７，８の一端は、リセット用ト
ランジスタ９，１０を介してリセットドレイン電圧１１
に接続されている。水平信号線７，８の他端は、信号検
出アンプ５，６をそれぞれ介して出力選択回路４に接続
されており、この出力選択回路４の出力は、最終出力ア
ンプ３を介して出力端子に接続されている。

【００２１】このような構成において、撮像部１の各セ
ルにおいて光電変換されて得られた検出信号はノイズキ
ャンセラ部２に入力され、ノイズキャンセラ部２によっ
てセルを構成するトランジスタのばらつきが補正され
る。

【００２２】この補正後の信号は、水平シフトレジスタ
１２により順次導通状態になる水平選択トランジスタＴ
ｒ１〜Ｔｒｎを介して、水平信号線７，８のいずれかに
出力される。そして、出力選択回路４により、予め決め
られた順序に従って、水平信号線７，８のいずれかが選
択され、選択された水平信号線上の信号が最終出力アン
プ３を介して出力される。その後、水平信号線７，８は
水平リセットトランジスタ９，１０によってリセットド
レイン電圧１１にリセットされる。

【００２３】このように、本実施形態では２本の水平信
号線７，８が設けられていることにより、水平選択用ト
ランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎの寄生容量が奇数列（Ｔｒ
１，Ｔｒ３，…，Ｔｒｎ−１のもの）と偶数列（Ｔｒ
２，Ｔｒ４，…，Ｔｒｎのもの）とで分けられるので、
水平信号線７，８の各寄生容量もそれぞれ半分に分けら
れることになる。

【００２４】従って、水平信号線７，８の各寄生容量を
低減することができるので、セルからの検出信号の読み
出し速度を向上させることができると共に、水平信号線
７，８上の信号電圧を大きくとることができ、これによ
りＳ／Ｎの良好な信号を得ることができる。

【００２５】また、上記の如く２本設けられた水平信号
線７，８は、出力選択回路４によりチップ内で１線にま
とめられているので、回路規模の増大させることもな
い。

【００２６】さらに、チップ内で水平信号線７，８の出
力信号を増幅しているので、よりＳ／Ｎが良好な信号を
得ることができる。

【００２７】（第２の実施形態）図２は、第２実施形態
に係る固体撮像装置の構成を示す図である。同図におい
て、撮像部１は先の実施形態と同様に半導体基板上に列
方向および行方向にアレイ状に配置されたフォトダイオ
ードを含む複数のセルからなっている。撮像部１には列
方向に複数の垂直信号線１６が配列されており、これら
の垂直信号線１６が垂直シフトレジスタ１５によって順
次駆動されることにより、各セルからの検出信号が垂直
信号線１６に読み出される。

【００２８】垂直信号線１６に読み出された各セルから
の検出信号は、各セルからの検出信号のばらつきを低減
するためのキャンセラ部２に入力され、キャンセラ部２
の出力が複数の水平選択トランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎの
ソースに接続されている。

【００２９】水平選択トランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎのゲ
ートは水平シフトレジスタ１２に接続され、ドレインは
水平信号線７，８のいずれかに接続されている。すなわ
ち、水平選択トランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，…，Ｔｒｎ
−１（奇数列）のドレインは水平信号線７に接続されて
おり、水平選択用トランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，…，Ｔ
ｒｎ（偶数列）のドレインは水平信号線８に接続されて
いる。

【００３０】水平信号線７，８の一端は、リセット用ト
ランジスタ９，１０を介してリセットドレイン電圧１１
に接続されている。水平信号線７，８の他端は、出力選
択回路を構成する水平信号線選択トランジスタ１３，１
４および最終出力アンプ３を介して出力端子に接続され
ている。

【００３１】このような構成において、撮像部１の各セ
ルにおいて光電変換されて得られた信号はノイズキャン
セラ部２に入力され、ノイズキャンセラ部２でセルを構
成するトランジスタのばらつきが補正される。

【００３２】この補正後の信号は、水平シフトレジスタ
１２により順次導通状態になる水平選択トランジスタＴ
ｒ１〜Ｔｒｎを介して、水平信号線７，８のいずれかに
出力される。すなわち、水平選択用トランジスタＴｒ
１，Ｔｒ３，…，Ｔｒｎ−１（奇数列）を介しての信号
は水平信号線７に出力され、水平選択用トランジスタＴ
ｒ２，Ｔｒ４，…，Ｔｒｎ（偶数列）を介しての信号は
水平信号線８に出力される。

【００３３】そして、水平信号線選択トランジスタ１
３，１４により、予め決められた順序に従って、水平信
号線７，８のいずれかが選択され、最終出力アンプ３を
介していずれか一方の信号電圧が出力される。その後、
水平リセットトランジスタ９，１０によってリセットド
レイン電圧１１にリセットされる。

【００３４】このように、本実施形態では水平選択用ト
ランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎの寄生容量が、奇数列（Ｔｒ
１，Ｔｒ３，…，Ｔｒｎ−１のもの）と偶数列（Ｔｒ
２，Ｔｒ４，…，Ｔｒｎのもの）で分けられるので、水
平信号線７，８の寄生容量もそれぞれ半分に分けられる
ことになる。従って、水平信号線の寄生容量を低減する
ことができるので、水平信号線の信号電圧を大きくとる
ことができ、これにより第１の実施形態と同様にＳ／Ｎ
の良好な信号を得ることができる。

【００３５】さらに、この構成では信号検出アンプが一
つしかないので、回路の消費電力も小さくすることがで
きる。なお、水平信号線の分割本数は色フィルタの配列
などに従い、３本以上であっても同じ効果が得られるこ
とは勿論である。

【００３６】（第３の実施形態）図３は、第３の実施形
態に係る固体撮像装置の構成を示す図である。同図に示
されるように、撮像部１の出力はキャンセラ部２に接続
されており、このキャンセラ部２の出力は複数の水平選
択用トランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎ，Ｔｒ１′〜Ｔｒｎ′
のソースに接続されている。そして、これら水平選択用
トランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎ，Ｔｒ１′〜Ｔｒｎ′のゲ
ートは水平シフトレジスタ１２に接続されている。

【００３７】すなわち、水平選択トランジスタＴｒ１、
Ｔｒ３，…，Ｔｒｎ−１（奇数列）のドレインは水平信
号線１８に接続され、水平選択トランジスタＴｒ２、Ｔ
ｒ４，…，Ｔｒｎ（偶数列）のドレインは水平信号線１
９に接続され、水平選択トランジスタＴｒ１′、Ｔｒ
３′，…，Ｔｒｎ−１′（奇数列）のドレインは水平信
号線２０に接続され、水平選択トランジスタＴｒ２′、
Ｔｒ４′，…，Ｔｒｎ′のドレインは水平信号線２１に
接続されている。

【００３８】水平信号線１８，１９は出力選択回路４
ａ、最終出力アンプ３を介してアナログ出力端子に接続
され、水平信号線２０，２１は出力選択回路４ｂ、Ａ／
Ｄコンバータ１７を介してディジタル出力端子に接続さ
れている。ここで、このアナログ出力端子とディジタル
出力端子は、相反する位置に設けられている。

【００３９】このような構成において、撮像部１の各セ
ルにおいて光電変換されて得られた信号は、ノイズキャ
ンセラ部２に入力され、ノイズキャンセラ部２でセルを
構成するトランジスタのばらつきが補正される。

【００４０】この補正後の信号は、水平シフトレジスタ
１２により順次導通状態になる水平選択トランジスタＴ
ｒ１〜Ｔｒｎ、Ｔｒ１′〜Ｔｒｎ′を介して、水平信号
線１８〜２１のいずれかに出力される。すなわち、水平
選択トランジスタＴｒ１、Ｔｒ３，…，Ｔｒｎ−１（奇
数列）を介しての出力は水平信号線１８に出力され、Ｔ
ｒ２，Ｔｒ４，…，Ｔｒｎ（偶数列）を介しての出力は
水平信号線１９に出力される。水平選択トランジスタＴ
ｒ１′、Ｔｒ３′，…，Ｔｒｎ−１′（奇数列）を介し
ての出力は水平信号線２０に出力され、水平選択トラン
ジスタＴｒ２′、Ｔｒ４′，…，Ｔｒｎ′（偶数列）を
介しての出力は水平信号線２１に出力される。

【００４１】そして、出力選択回路４ａにより、予め決
められた順序に従って水平信号線１８，１９のいずれか
が選択され、最終出力アンプ３を介していずれか一方の
信号電圧が出力される。同様に、出力選択回路４ｂによ
り、予め決められた順序に従って、水平信号線２０、２
１のいずれかが選択され、選択された信号線の電圧がＡ
／Ｄコンバータ１７でディジタル信号に変換された後に
出力される。

【００４２】このように本実施形態では、１本の垂直信
号線に２つの水平選択トランジスタを設け、同じ信号電
圧を２つ取り出すことができる。そして、一つは一線に
まとめられた後、最終出力アンプ３を介してアナログ信
号として出力され、他方は一線にまとめられた後、Ａ／
Ｄコンバータ１７を介してディジタル信号として出力さ
れる。このとき、アナログ出力端子をディジタル出力端
子とは反対の位置に配置しているので、ノイズの混入を
防止することができ、また、外付けの大きな回路なしで
ノイズが少なく、ディジタルとアナログの両方の出力を
得ることができる。

【００４３】（第４の実施形態）図４は、第４の実施形
態に係る固体撮像装置を利用したディジタルカメラの構
成を示す図である。同図に示されるように、このディジ
タルカメラでは、第３の実施形態に係る撮像装置を採用
している。そして、Ａ／Ｄコンバータ１７のディジタル
出力は号処理回路２２に接続されており、最終出力アン
プ３のアナログ出力は絞り制御回路２３に接続されてい
る。この絞り制御回路１３は、増幅器１５からのアナロ
グ出力信号に基づいて絞り２４を制御するものであり、
絞り２４の後方の所定位置には撮像レンズ２５が配置さ
れている。

【００４４】このような構成において、ディジタル出力
信号は信号処理回路２２で所定の処理が施された後に、
ビデオ信号として出力される。一方、アナログ出力信号
は絞り制御回路２３に入力され、光量制御のためのデー
タとして利用される。

【００４５】なお、最初に絞り２４を制御する時間だけ
アナログ出力信号が絞り制御回路２３に出力されるよう
にし、その後はディジタル出力信号だけが信号処理回路
２２に出力されるようにしておけば、消費電力を削減す
ることができる。

【００４６】以上説明したように、本発明の固体撮像装
置ではＭＯＳ撮像素子において画素の読み出し速度を上
げるために、水平信号線を複数本設け、１本当たりのコ
ンタクト容量を減らし、画素の読み出し速度を上げるこ
とができる。

【００４７】また、複数本のままチップ外に出力したの
では、パッケージが大きくなるほか、１線にするための
外付けの回路が増えるために、雑音が乗ってきたり、回
路規模が増大してしまうといった問題があったが、複数
本の水平信号線をチップ内で１線にまとめて出力するこ
とにより、これらの問題を避けることができる。

【００４８】さらに、アナログとディジタル両方の出力
を別々に得ることを可能として、動作制御の自由度を向
上させることができる。

【００４９】（応用システムについて）次に、本発明に
よる固体撮像装置の応用システムに関する実施形態につ
いてさらに詳細に説明する。固体撮像素子の基本的構成
は図５に示すように、入力部Ｉ、処理部IIおよび出力部
III からなる。入力部Ｉは受光部であり、画素を構成す
る複数個のフォトダイオードを二次元行列状に配列して
受光量に対応して各画素から電気信号を出力する。処理
部IIは各画素の信号を順に読み出すものであり、ここで
はノイズキャンセル機能を有するものとする。出力部II
I は、各画素から読み出された信号を出力する回路であ
る。

【００５０】ＣＣＤセンサの場合、複数種の駆動電源を
必要とするため省エネ化が難しく、また、電池駆動とす
る場合、複数種の電圧を作るために回路規模の大きな電
源回路を必要とする。本実施形態では、ＣＣＤセンサに
代えて、単一電源で駆動可能なＭＯＳセンサを用い、さ
らにＭＯＳセンサの問題となるＳ／Ｎの問題を処理部II
に読み出し制御の回路のほかにノイズキャンセラ回路を
設けることにより、省エネ化と小型化を図る。

【００５１】本実施形態で用いられるＭＯＳセンサは、
雑音成分のみを取り出すタイミングと、雑音成分の乗っ
た信号成分の取り出しのタイミングとに分けて信号を取
り出し、これより雑音成分をキャンセルすることで、雑
音の影響の無い信号成分を得ようとするものである。そ
して、ノイズキャンセラ回路は雑音成分のみの出力時
と、雑音成分と信号成分の出力時とでインピーダンスを
揃えることができるようにして、精度良くノイズをキャ
ンセルできるようにしている。このようなノイズキャン
セラ回路が備えられていることにより、本実施形態で用
いるＭＯＳセンサは実用化レベルに達した低ノイズで、
しかも高速にノイズキャンセルを行うことが可能とな
る。

【００５２】本実施形態のＭＯＳセンサを用いると、Ｍ
ＯＳセンサにおける光電変換を行うセンサ部と、その他
の回路（ＩＶ変換回路、ＡＧＣ回路、ＣＬＰ回路、ＡＤ
Ｃ回路）は、通常のＭＯＳプロセスを用いて製造するこ
とができる。そのため、これらの回路を同一半導体チッ
プ上に形成することが容易になる。また、これにより低
消費電力化が実現され、ビデオカメラ等においては単一
電圧で駆動可能になって電源回路が簡易化され、電池駆
動がし易くなる。

【００５３】まず、低消費電力・低電圧化を図り、しか
もＳ／Ｎが良く、単一電源化を図ったＭＯＳ型固体撮像
装置を適用した各種システムを説明する。図６に、画像
検出部としてＭＯＳセンサを用いた装置の一般的構成を
示す。図に示すように、光学系Ａ１、ＭＯＳセンサＡ
２、信号応用部Ａ３より構成されている。光学系Ａ１
は、ＭＯＳセンサＡ２に光学像を導く装置であり、具体
的にはレンズ、プリズム、ピンホール、ダイクロイック
ミラー、集光性光ファイバ、凹面鏡、凸面鏡、色フィル
タ、シャッタ機構、絞り機構等を、システムの用途に応
じて適宜組み合わせて構成される。

【００５４】ＭＯＳセンサＡ２は光学系Ａ１にて導かれ
た光学像をその光量対応に画像信号に変換すると共に、
ノイズキャンセル処理して雑音のない信号成分のみを出
力する装置である。ＭＯＳセンサＡ２の有するこのノイ
ズキャンセル処理の要素が、詳細は後述する重要な要素
の一つであるノイズキャンセラ回路である。

【００５５】信号応用部Ａ３はノイズキャンセル処理さ
れたＭＯＳセンサＡ２の出力をを、システムの形態に応
じて加工する装置である。例えば、システムとしてビデ
オカメラを想定した場合においては、信号応用部Ａ３は
ＭＯＳセンサＡ２から出力された画像信号をＰＡＬ方
式、あるいはＮＴＳＣ方式等の複合映像信号に変換する
などの応用機能部分である。

【００５６】ＭＯＳセンサＡ２は、単一電源で駆動可能
であり、また、光を電気信号に変換するための受光部と
してフォトダイオードを用いている。フォトダイオード
は画素に相当するものであり、複数個、マトリクス状に
配設してあるのは、従来と同じである。画素を微細化す
るために、フォトダイオードは面積が小さくなるが、そ
のため、出力は小さくなり、その小さな出力を増幅する
ために、画素に対応して増幅器（トランジスタ）を設け
てある。この増幅器（トランジスタ）を通すことで発生
する雑音（増幅トランジスタの特性上、避けられない雑
音成分）を、ＭＯＳセンサＡ２の有するフォトダイオー
ドの出力のリセット操作、このリセット操作時の増幅器
（トランジスタ）の出力信号（雑音成分）の保持、この
保持した出力信号（雑音成分）とリセット操作前、また
はリセット操作終了後の増幅器（トランジスタ）の出力
信号（“信号成分＋雑音成分”）を利用しての両者のキ
ャンセル処理といった処理操作を行うことで、ノイズキ
ャンセルして信号成分のみを抽出する。

【００５７】また、このＭＯＳセンサＡ２は後述する構
成にすることにより、出力信号の電圧振幅が１０ｍＶ程
度以下で、出力電流が１μＡ程度の以上の１／ｆ雑音の
無い出力を得ることができる。さらにこのＭＯＳセンサ
Ａ２の出力のダイナミックレンジはＣＣＤセンサと同程
度の７０ｄＢまたはそれ以上にまで向上し、適当な信号
処理を施すことにより、銀塩フィルムど同程度の９０ｄ
Ｂまで更に向上させることも可能である。

【００５８】この結果、単一電源で、高感度の増幅型Ｍ
ＯＳセンサを撮像デバイスとして用いた各種システムを
実現でき、低消費電力・低電圧化を図ると共に、しかも
Ｓ／Ｎの良い増幅型ＭＯＳ型固体撮像装置（増幅型ＭＯ
Ｓセンサ）の応用システムを提供できる。

【００５９】（第５の実施形態）まず、増幅型ＭＯＳセ
ンサのビデオカメラへの応用例について説明する。図７
に、本発明におけるＭＯＳセンサを用いたビデオカメラ
の実施形態を示す。

【００６０】本実施形態のビデオカメラ１００は、被写
体像を取り込む光学系であるレンズ１０１、この光学系
のフォーカス調整するためのフォーカス調整機構１０
２、光学系の入射光量を調整する絞り機構１１６やフォ
ーカス調整機構１０２を制御する絞り調整・フォーカス
調整回路１０３、レンズ１０１で結像された光学像を画
素単位でその光学像の光量に対応した電気信号に変換す
る撮像素子であるＭＯＳセンサ１０５、ＭＯＳセンサ１
０５の結像面側に設けられ、画素毎にＲＧＢのいずれか
のカラーフィルタ部を有するカラーフィルタアレイ１０
４、ＭＯＳセンサ１０５により得られた電気信号を電圧
信号に変換する電流電圧変換回路１０６、電流電圧変換
回路１０６を経て得られた電圧信号のレベルを調整する
ＡＧＣ回路１０７、ＡＧＣ回路１０７を経てレベルが揃
えられた電圧信号をクランプするクランプ回路（ＣＬ
Ｐ）１０８、ＣＬＰ１０８からの出力をレベル対応のデ
ィジタル信号に変換するアナログディジタル変換回路
（ＡＤＣ）１０９、システムの動作の基本となるタイミ
ングをとるタイミングパルス（クロック信号）を発生す
るタイミング制御回路１１０、このタイミング制御回路
１１０の出力するクロック信号に同期してＭＯＳセンサ
１０５の駆動制御をするＴＧ／ＳＧ回路１１１、ＡＤＣ
１０９からの出力であるディジタル信号をプロセス処理
するプロセス制御回路１１２、このプロセス制御回路１
１２によりプロセス処理された信号をエンコードするエ
ンコーダ回路１１３、エンコードされた信号を出力する
出力回路１１４、出力回路１１４を介して出力された信
号をアナログ信号に変換するディジタルアナログ変換回
路１１５よりなる。

【００６１】このような構成のビデオカメラ１００にお
いて、ＭＯＳセンサ１０５にレンズ１０１を通して入射
した被写体からの光は、光電変換によって電気信号に変
換され、電流値として出力される。ＭＯＳセンサ１０５
上には各画素に対応して赤、青、緑の色フィルタが規則
的に配列されたカラーフィルタアレイ１０４が形成され
ており、これにより、１個のＭＯＳセンサ１０５から３
原色に対応するカラー画像信号が電気信号として出力さ
れる。

【００６２】ＭＯＳセンサ１０５から出力された電気信
号は、電流電圧変換回路１０６、ＡＧＣ回路１０７、Ｃ
ＬＰ回路１０８を介してＡＤＣ回路１０９に供給され
る。

【００６３】ＡＤＣ回路１０９はＣＬＰ回路１０８から
の画像信号に基づいて、例えば１サンプル値が８ビット
からなるディジタルデータに変換し、このデータをプロ
セス制御回路１１２へ供給する。

【００６４】プロセス制御回路１１２は、例えば色分離
回路、クランプ回路、ガンマ補正回路、ホワイトクリッ
プ回路、ブラッククリップ回路、ニー回路等からなり、
供給された映像信号に対して必要に応じてプロセス処理
を施す。また必要に応じ、色バランス等の処理を施す。
このプロセス制御回路１１２により処理された信号は、
エンコーダ回路１１３に送られる。

【００６５】エンコーダ回路１１３では、送られてきた
信号を演算処理により輝度信号と色差信号に変換する。
また、ビデオカメラ出力をネットワーク等により通信す
る場合には、このエンコーダ回路１１３においてＰＡＬ
やＮＴＳＣ方式等への複合映像信号に変換する処理が施
される。

【００６６】また、ＭＯＳセンサ１０５、電流電圧変換
回路１０６は、ＴＧ／ＳＧ（タイミングジェネレータ／
シグナルジェネレータ）回路１１１から送られるタイミ
ング信号、同期信号によりタイミングが制御される。こ
のＴＧ／ＳＧ回路１１１の動作電源および出力電圧は、
ＭＯＳセンサ１０５に供給される電源レベルと同一であ
る。

【００６７】その後、映像信号は出力回路１１４を介し
てＤ／Ａ変換回路１１５に与えられ、このＤ／Ａ変換回
路１１５はこの入力された信号をアナログビデオ信号に
変換してカメラ信号として出力する。また、映像信号は
出力回路１１４を介して直接、ディジタルの信号として
の出力も可能である。そしてこれらのカメラ信号は、ビ
デオテープレコーダ等の記録装置やモニタ装置に供給さ
れる。

【００６８】本実施形態では、低消費電力・低電圧化を
図り、しかも、１秒間に３０フレームの画像を処理する
必要のあるビデオカメラにおいて、固定パターン雑音成
分を水平帰線期間内にキャンセルすることができて、Ｓ
／Ｎの良い高画質の画像信号を得ることのできるビデオ
カメラを提供できるようになる。

【００６９】なお、本実施形態においてはカラーフィル
タアレイ１０４と撮像デバイスであるＭＯＳセンサ１０
５は別体の構成のものを使用したが、近年においてはＣ
ＣＤデバイスを例に考えてみると、撮像デバイスとカラ
ーフィルタを一体にしたものも多い。そこで、カラーフ
ィルタアレー１０４とＭＯＳセンサ１０５を一体化した
構成のものを使用するようにすることもできる。

【００７０】図８に、カラーフィルタアレー１０４とＭ
ＯＳセンサ１０５を一体化した撮像デバイスの構成を示
す。すなわち、多数の微細なフォトダイオードＰＤがマ
トリクス状に配置されて形成された半導体基板Ｓｕｂの
各フォトダイオード受光面側に、各フォトダイオード受
光面の領域部分を開口させた遮光マスクである遮光膜Ｍ
stを例えばアルミニウムにより形成して、その上に透明
な平滑膜Ｍftを形成し、さらにその上にシアンフィルタ
ＦCy，マゼンタフィルタＦMg，イエローフィルタＦYeを
形成する。

【００７１】フォトダイオードＰＤは、マゼンタ像用Ｍ
ｇ、グリーン像用Ｇ、イエロー像用Ｙｅ、シアン像用Ｃ
ｙに分けてあり、シアンフィルタＦCyはグリーン像用と
シアン像用のフォトダイオードの受光面上に、また、マ
ゼンタフィルタＦMgはマゼンタ像用のフォトダイオード
の受光面上に、イエローフィルタＦYeはイエロー像用の
フォトダイオードの受光面上に、それぞれ位置するよう
に形成する。そして、上面に透明なオーバーコート層Ｏ
c を形成し、その上にマイクロレンズアレイＬmcを形成
する。マイクロレンズアレイＬmcは多数の微小なレンズ
を並べて形成したものであり、それぞれの微小なレンズ
部分はフォトダイオードＰＤの受光面上に、来るように
設計されている。このマイクロレンズアレイＬmcによ
り、フォトダイオードＰＤに対する光の入射量を確保
し、フォトダイオードＰＤの検出感度を高めている。

【００７２】このようなカラーフィルタ一体形成型の撮
像デバイスを単板式撮像系の撮像素子（ＭＯＳセンサ１
０５）として用いるようにすると、カラーフィルタを別
置きにする必要が無くなり、ＭＯＳセンサ１０５の受光
面における各画素に対するカラーフィルタの位置合わせ
を省くことができ、光学系の省スペース化を図ることが
できるようにもなる。

【００７３】（第６の実施形態）図９に、本発明におけ
るＭＯＳセンサを用いた別のビデオカメラの実施形態を
示す。図９に示す例は、図７が単板式撮像系であったの
に対して、撮像系をＲＧＢ（赤、緑、青）の３系統に分
けた３板式のビデオカメラの例である。図９に示すよう
に、本発明のビデオカメラ１００−２は、被写体像を取
り込む光学系であるレンズ１０１、この光学系のフォー
カス調整するためのフォーカス調整機構１０２、光学系
の入射光量を調整する絞り機構１１６やフォーカス調整
機構１０２を制御する絞り調整・フォーカス調整回路１
０３、レンズ１０１で取り込まれた光学像をＲＧＢの三
原色成分に分解する色分解プリズム２００Ｒ，２００
Ｇ，２００Ｂ、これら色分解プリズム２００Ｒ，２００
Ｇ，２００ＢによりＲＧＢの三原色成分に分解された画
像が結像されて画素単位でその光学像の光量対応の電気
信号に変換する撮像素子であるＲ成分用、Ｇ成分用、Ｂ
成分用のＭＯＳセンサ１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂ、
これらＭＯＳセンサ１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂによ
り得られた電気信号を電圧信号に変換するＲ成分系統
用、Ｇ成分系統用、Ｂ成分系統用の電流電圧変換回路１
０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂ、電流電圧変換回路１０６
Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂにて得られた電圧信号のレベル
を調整するＲ成分系統用、Ｇ成分系統用、Ｂ成分系統用
のＡＧＣ回路１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂ、ＡＧＣ回
路１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂを経てレベルが揃えら
れた電圧信号をクランプするＲ成分系統用、Ｇ成分系統
用、Ｂ成分系統用のクランプ回路（ＣＬＰ）１０８Ｒ，
１０８Ｇ，１０８Ｂ、クランプ回路１０８Ｒ，１０８
Ｇ，１０８Ｂからの出力をレベル対応のディジタル信号
に変換するＲ成分系統用、Ｇ成分系統用、Ｂ成分系統用
のアナログディジタル変換回路（ＡＤＣ）１０９Ｒ，１
０９Ｇ，１０９Ｂ、システムの動作の基本となるタイミ
ングをとるタイミングパルスを発生するタイミング制御
回路１１０、このタイミング制御回路１１０の出力する
タイミングパルスに同期してＭＯＳセンサ１０５の駆動
制御をするＲ成分系統用、Ｇ成分系統用、Ｂ成分系統用
のＴＧ／ＳＧ回路１１１、ＡＤＣ １０９Ｒ，１０９
Ｇ，１０９Ｂからの出力であるディジタル信号をプロセ
ス処理するプロセス制御回路１１２、このプロセス制御
回路１１２によりプロセス処理された信号をエンコード
するエンコーダ回路１１３、エンコードされた信号を入
出力制御する出力回路１１４、出力回路１１４を介して
出力された信号をアナログ信号に変換するディジタルア
ナログ変換回路１１５よりなる。

【００７４】このような構成のビデオカメラ１００−２
において、被写体からの光は、レンズ１０１を通り、色
分解プリズム２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂを通ってＭ
ＯＳセンサ１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５Ｂに結像され
る。

【００７５】これら色分解プリズム２００Ｒ，２００
Ｇ，２００Ｂは光学像をＲＧＢの三原色成分に分解する
ためのものであり、色分解プリズム２００Ｒ，２００
Ｇ，２００ＢによりＲＧＢの三原色成分に分解された画
像はそれぞれ成分別に該当のＭＯＳセンサ１０５Ｒ，１
０５Ｇ，１０５Ｂに結像される。

【００７６】ＭＯＳセンサ１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５
Ｂに結像されたＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の光学像は、こ
こで光電変換されて電流信号になり、明るさ対応の電流
値として出力される。

【００７７】ＭＯＳセンサ１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５
Ｂから出力された成分別の電気信号は、各成分別の電流
電圧変換回路１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂ、ＡＧＣ回
路１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂ、ＣＬＰ回路１０８
Ｒ，１０８Ｇ，１０８Ｂを介してＡＤＣ回路１０９Ｒ，
１０９Ｇ，１０９Ｂに供給される。

【００７８】各成分別のＡＤＣ回路１０９Ｒ，１０９
Ｇ，１０９ＢはＣＬＰ回路１０８からの画像信号に基づ
いて、例えば１サンプル値が８ビットからなるディジタ
ルデータに変換し、このデータをプロセス制御回路１１
２へ供給する。

【００７９】プロセス制御回路１１２は、例えばガンマ
補正回路、ホワイトクリップ回路、ブラッククリップ回
路、ニー回路等からなり、供給された映像信号に対して
必要に応じてプロセス処理を施す。また必要に応じ、色
バランス等の処理を施す。該プロセス制御回路１１２に
より処理された信号は、エンコーダ回路１１３に送られ
る。エンコーダ回路１１３では、送られてきた信号を演
算し、色バランス等の処理を施す。また、ビデオカメラ
出力をネットワーク等により通信する場合にはこのエン
コーダ回路１１３において、標準のカラーテレビジョン
放送方式であるＰＡＬ方式やＮＴＳＣ方式等への複合映
像信号に変換する処理が施される。

【００８０】また、ＭＯＳセンサ１０５Ｒ，１０５Ｇ，
１０５Ｂ、電流電圧変換回路１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０
６Ｂは、自系統対応のＴＧ／ＳＧ回路１１１から送られ
るタイミング信号、同期信号によりタイミングが制御さ
れる。このＴＧ／ＳＧ回路１１１の動作電源および出力
電圧は、ＭＯＳセンサ１０５に供給される電源レベルと
同一である。

【００８１】その後、映像信号は出力回路１１４を介し
てＤ／Ａ変換回路１１５に与えられ、このＤ／Ａ変換回
路１１５はこの入力された信号をアナログビデオ信号に
変換してカメラ信号として出力する。また、映像信号は
出力回路１１４を介して直接、ディジタルの信号として
の出力も可能である。そしてこれらのカメラ信号は、ビ
デオテープレコーダ等の記録装置やモニタ装置に供給さ
れる。

【００８２】本実施形態では、低消費電力・低電圧化を
図り、しかも、１秒間に３０フレームの画像を処理する
必要のあるビデオカメラにおいて、固定パターン雑音成
分を水平帰線期間内にキャンセルすることができて、Ｓ
／Ｎを確保して高画質の画像信号を得ることのできるビ
デオカメラを提供できる。

【００８３】以上の例は、光学像をＲＧＢの三原色成分
に分解するのに色分解プリズムを用いた構成であるが、
これはダイクロイックミラーにより、色分解する構成と
することもできる。例えば、赤反射、緑反射、青反射の
各ダイクロイックミラーにより、入射光を分離分配し、
それぞれＲＧＢの成分に光学像を分解する。その光学像
をＲ像用、Ｇ像用、Ｂ像用のＭＯＳセンサで撮像し、Ｒ
像、Ｇ像、Ｂ像の画像信号を得る。このようにすると、
プリズムを用いずとも、光学像を三原色の成分別にして
得ることができる構成となる。

【００８４】（第７の実施形態）次に、増幅型ＭＯＳセ
ンサのネットワークシステムでの応用例について説明す
る。図１０に上述のビデオカメラ１００，１００−２の
信号をネットワークを通してモニタ装置等に送るときの
システム構成例を示す。図１０において、３００はネッ
トワークであり、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワー
ク）や公衆回線（電話回線）、専用線といったものや、
インターネット、イントラネットなど、何でも良い。ビ
デオカメラ１００，１００−２は、このネットワーク３
００に対してインタフェース３０１を介して接続され
る。

【００８５】３１０はインテリジェント端末であり、パ
ーソナルコンピュータ或いはワークステーションなどが
相当する。インテリジェント端末３１０はプロセッサや
メインメモリ、クロックジェネレータなどを含むコンピ
ュータ本体３１１と、ネットワーク接続用のインタフェ
ース３１２と、画像表示用のメモリであるビデオＲＡＭ
３１３、プリンタインタフェース３１４、ＳＣＳＩ（Sm
all Computer SystemInterface ）などの標準バスイン
タフェース３１５，３１７、ビデオカメラ接続用のイン
タフェース３１６などを備えており、これらは内部バス
で接続されている。ビデオＲＡＭ３１３にはＣＲＴモニ
タや液晶ディスプレイなどのモニタ装置３１８が接続さ
れており、また、プリンタインタフェース３１４にはプ
リンタが接続されている。標準バスインタフェース３１
７には光ディスク装置やハードディスク装置或いはＤＶ
Ｄ（Digital Video Disc）などの大容量外部記憶装置３
２０が接続され、さらには標準バスインタフェース３１
７には例えば、ハードコピーからイメージ像を取り込む
イメージスキャナ３２１が接続されている。また、ビデ
オカメラ接続用のインタフェース３１６には例えば上述
の実施形態で説明した構成のビデオカメラ１００が接続
されている。

【００８６】このような構成において、ビデオカメラ１
００または１００−２において撮像されることにより得
られた被写体の画像は上述したように、エンコーダ回路
１１３によりビデオカメラ出力をネットワーク等により
通信するためにＭＰＥＧ方式で画像圧縮処理されたディ
ジタル信号に変換する処理が施される。そして、この複
合映像信号はディジタルデータとしてインタフェース３
０１を介してネットワークでの伝送フォーマットでネッ
トワーク３００へと出力される。ネットワーク３００に
はインタフェース３１２を介してインテリジェント端末
３１０が接続されており、ビデオカメラ１００または１
００−２からの伝送データが当該インテリジェント端末
３１０宛てのものであれば、当該インテリジェント端末
３１０のコンピュータ本体３１１はこの伝送データをイ
ンタフェース３１２を介してネットワーク３００から取
り込む。そして、コンピュータ本体３１１はこの伝送デ
ータから画像情報部分を抽出する。ビデオカメラ１００
または１００−２では画像を圧縮処理しているので、コ
ンピュータ本体３１１は前記画像を伸長処理し、元の画
像に復元する。そして、復元した画像のデータをビデオ
ＲＡＭ３１３に順次、書き込む。画像は動画であるから
ビデオＲＡＭ３１３の画像データは次々に更新する。こ
の結果、ビデオＲＡＭ３１３の画像データを画像として
表示するモニタ装置３１８にはビデオカメラ１００また
は１００−２から送られてきた動画が表示されることに
なる。

【００８７】ビデオカメラ１００において撮像されるこ
とにより得られた被写体の画像は、上述したように、エ
ンコーダ回路１１３により、ビデオカメラ出力をネット
ワーク等により通信するために、ＭＰＥＧ方式で画像圧
縮処理されたディジタルデータに変換された後、インタ
フェース３１６を介してコンピュータ本体３１１に出力
され、コンピュータ本体３１１はそれを伸長処理し、元
の画像に復元する。そして、復元した画像のデータをビ
デオＲＡＭ３１３に順次、書き込む。画像は動画である
からビデオＲＡＭ３１３の画像データは次々に更新す
る。このようにしてビデオＲＡＭ３１３の画像データを
画像として表示するモニタ装置３１８にはビデオカメラ
１００から送られてきた動画が表示される。

【００８８】また、コンピュータ本体３１１はインテリ
ジェント端末３１０に接続されている当該ビデオカメラ
１００の画像をネットワーク３００に伝送しようとする
場合、そのネットワークでの伝送フォーマットに編集
し、インタフェース３１２を介してネットワーク３００
へと出力する。

【００８９】（第８の実施形態）次に、増幅型ＭＯＳセ
ンサのスチルカメラへの応用例について説明する。図１
１に、本発明におけるＭＯＳセンサを用いたスチルカメ
ラの実施形態を示す。図１１に示すように、本発明のス
チルカメラ４００は、レンズ系や絞りを含み被写体像を
とりこむ光学系４１１、この光学系４１１に取り込まれ
た像が結像されるＭＯＳセンサ４１５、このＭＯＳセン
サ４１５の結像面と前記光学系４１１との間に位置して
その両者間の光路上に挿脱自在に配され、当該光路上に
挿入されている時は光学系４１１で取り込んだ被写体像
をファインダ４１４に分配すると共に光路外に脱出され
た時は光学系４１１で取り込んだ被写体像をＭＯＳセン
サ４１５の結像面に結像させるシャッタとしての機能を
有するミラー４１２、ミラー４１２の反射光をファイン
ダ４１４に導くためのミラー４１３、ＭＯＳセンサ４１
５から画像の信号を色成分別に読み出す撮像回路４１
６、その読み出した出力をディジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換器４１７、このＡ／Ｄ変換器４１７により変換
されたディジタル信号を画面単位で保持するフレームメ
モリ４１８、フレームメモリ４１８に保持されたディジ
タル信号を画面単位で圧縮処理する圧縮回路４１９、画
像データを記憶するメモリカード４２１、圧縮回路４１
９により圧縮処理されて得られた画像データをメモリカ
ード４２１に書き込むべく制御するカードコントロール
回路４２０から構成される。

【００９０】このような構成において、図示しないシャ
ッタボタンを操作することにより、光学系４１１のとら
えた被写体像はＭＯＳセンサ４１５に結像される。ＭＯ
Ｓセンサ４１５は本発明で用いられるノイズキャンセラ
回路を備えた固体撮像装置であり、光学系４１１で取り
込まれた光学像が結像されると画素単位で、その光学像
の光量対応の電気信号に変換する。カラー画像を撮影で
きるようにするために、ＭＯＳセンサ４１５はその結像
面側に画素毎にＲＧＢいずれかのカラーフィルタ部を有
するカラーフィルタアレイが設けてあり、撮像回路４１
６はＭＯＳセンサ４１５により得られた電気信号をＲＧ
Ｂの成分別に分離して出力する。そして、電流電圧変換
回路１０６は撮像回路４１６から出力された色成分別の
電気信号をディジタル信号に変換し、この変換されたデ
ィジタル信号はフレームメモリ４１８に画面単位で一時
保持される。

【００９１】フレームメモリ４１８に保持されたディジ
タル信号は圧縮回路４１９により画像単位で圧縮処理さ
れ、カードコントロール回路４２０に出力される。そし
て、カードコントロール回路４２０はこの圧縮処理され
た画像のデータをデータの記憶媒体であるメモリカード
４２１に記憶制御する。

【００９２】このようにして、メモリカード４２１に
は、シャッタボタンを操作する毎に撮影されたスチル画
像が、画面単位で圧縮されてメモリカード４２１に記憶
される。メモリカード４２１はカメラから着脱可能であ
り、メモリカード４２１に記憶された画像は、図示しな
い読取り再生装置に装着して、画像データを伸長して復
元し、モニタ装置に表示させたり、ビデオプリンタなど
のハードコピー装置に出力して観賞する。

【００９３】本実施形態では、低消費電力・低電圧化を
図り、しかも、１秒間に複数コマ連続撮影する高速連写
を高いＳ／Ｎを以て実現することが可能になり、コンパ
クトで、高機能、高性能なスチルカメラを得ることがで
きる。つまり、ＭＯＳセンサにおいて問題となっていた
固定パターン雑音成分を短時間でキャンセルすることが
できて、Ｓ／Ｎの良い従って高画質の写真を得ることの
できるスチルカメラを提供できる。

【００９４】（第９の実施形態）次に、増幅型ＭＯＳセ
ンサのファクシミリへの応用例について説明する。図１
２に、本発明におけるＭＯＳセンサを用いたファクシミ
リ装置の実施形態を示す。図は原理的な構成を示してお
り、紙に手書きあるいはプリントした原稿や、写真など
のようなシート状の原稿５０１を、図示しない主搬送機
構で主走査方向（矢印Ｂ方向）に搬送しつつ、定位置に
固定して原稿の横断方向に配されたＭＯＳセンサ５０２
にて原稿のイメージ情報を読み取る。５０３は光源、５
０４はＭＯＳセンサ５０２の受光面に原稿像を結像させ
るレンズである。

【００９５】ＭＯＳセンサ５０２は画素単位の受光部
（フォトダイーオード）を一次元配列したリニアセンサ
であり、本発明で用いられるノイズキャンセラ回路を備
えたモノクロームの固体撮像装置である。

【００９６】本ファクシミリ装置にシート状の原稿５０
１をセットすると、図示しない主搬送機構がこの原稿５
０１を主走査方向（矢印Ｂ方向）に搬送する。そして、
定位置に固定してあるＭＯＳセンサ５０２の受光面に、
原稿の画像が１ライン相当分ずつ、レンズを５０４を介
して結像される。ＭＯＳセンサ５０２はこの結像された
原稿のイメージ情報を読み取る。

【００９７】すなわち、これによりＭＯＳセンサ５０２
からは画素配列順に受光量対応の信号が画素単位で画像
信号として読み出されて出力されるので、増幅器５０５
でこれを出力順に増幅した後、この増幅された画像信号
をＡ／Ｄコンバータ５０６でディジタル信号に変換して
からモデム５０７で電話回線用に変調して電話回線へと
出力する。

【００９８】受信側ではこの受信した信号を復調し、主
走査方向に搬送される記録紙の横断方向に、受信順に信
号値対応の濃度で画素をプリントしてゆけば、画像がハ
ードコピーとして再生される。

【００９９】本実施形態では、低消費電力・低電圧化を
図り、しかも、高速読み取りを高いＳ／Ｎを以て実現す
ることが可能になり、コンパクトで、高機能、高性能な
ファクシミリ装置を得ることができる。つまり、ＭＯＳ
センサにおいて問題となっていた固定パターン雑音成分
を短時間でキャンセルすることができて、Ｓ／Ｎの良い
従って高画質のイメージを高速で送ることのできるファ
クシミリ装置を提供できる。

【０１００】なお、リニアセンサは近年の素子の場合、
原稿面に密着してイメージを読み取る密着型のもの出現
している。そこで、密着型とするには原稿像を導くレン
ズと、このレンズにより導かれた像が結像されて、その
光量対応の電気信号に変換する画素単位の受光部と、原
稿面に照明光を当てる発光素子とを一体的に組み込んだ
構成として実現でき、この様なものを用いるようにして
も良い。

【０１０１】（第１０の実施形態）次に、増幅型ＭＯＳ
センサの複写機への応用例について説明する。図１３
に、本発明におけるＭＯＳセンサを用いた電子複写機の
実施形態を示す。図は原理的な構成を示しており、箱型
の筐体６０１の上面部分に、透明ガラスなどによる原稿
置き台６０２が設けられており、この原稿置き台６０２
の上面に紙に手書きをしたあるいはプリントした原稿、
あるいは写真などのようなシート状の原稿６０３をおい
て押さえ蓋６０４で原稿を押さえる構成である。

【０１０２】筐体６０１内には、原稿置き台６０２の直
下位置近傍に、原稿置き台６０２の一方の端から他方の
端までの間を一定速度で反復移動できる光学系が設けて
ある。ここでではこの反復移動方向を主走査方向と呼ぶ
ことにする。光学系は棒状の光源６０５、ミラー６０
６、レンズ６０７からなり、光源６０５は主走査方向と
直交する方向（この方向を副走査方向と呼ぶことにす
る）に配する。

【０１０３】レンズ６０７の結像位置にはＭＯＳセンサ
６０８が設けてある。ＭＯＳセンサ６０８は画素単位の
受光部（フォトダイーオード）を一次元配列したリニア
センサであり、本発明で用いられるノイズキャンセラ回
路を備えたモノクロームの固体撮像装置である。

【０１０４】ＭＯＳセンサ６０８は副走査方向１ライン
分のイメージを結像されてこれを受光量対応の信号に変
換する。スキャナコントローラ６０９はＭＯＳセンサ６
０８からは画素配列順に受光量対応の信号が画素単位で
画像信号として読み出されて出力されるように、ＭＯＳ
センサ６０８を制御すると共に、主走査方向に順に光学
系が移動するように、当該光学系の主走査方向駆動移動
を制御する。システムコントローラ６１０はシステム全
体の制御を司るものであり、また、ＭＯＳセンサ６０８
から出力される受光量対応の信号に基づいてレーザ光源
６１１の出力を制御する。レーザ光源６１１はスポット
状のレーザビームを発生するものであり、このレーザ光
源６１１から発生されたレーザビームはレーザビームを
スキャンさせるための走査ミラーであるポリゴンミラー
６１２により反射されて円筒状の感光体ドラム６１３に
結像される。この結像位置が描画位置である。感光体ド
ラム６１３は所定速度で一方向に回転駆動される構成で
あり、感光体ドラム６１３は図示しない帯電装置によ
り、レーザビームの照射位置の上流位置（描画位置の上
流位置）で帯電される。

【０１０５】ポリゴンミラー６１２はシステムコントロ
ーラ６１０により制御されることにより、スポット状の
レーザビームを円筒状の感光体ドラム６１３表面にＭＯ
Ｓセンサ６０８からの信号の出力速度対応にスキャンさ
せる形となり、感光体ドラム６１３のドラム回転方向を
主走査方向とすると、当該回転方向と直交方法にレーザ
ビームをスキャンさせることでドラム表面にはレーザビ
ームの光量対応に電荷が失われて原稿のイメージ相当の
潜像が形成される。感光体ドラム６１３は、描画位置の
下流位置において潜像を可視像にする現像部６１４の配
置位置通過時にその位置にある潜像が、現像部６１４の
付与するトナーにより現像されて可視像化される。そし
て、このトナー像をコピー用紙の収納トレイ６１５より
一枚ずつ取り出されて感光体ドラム６１３の下面側位置
の搬送経路６１６に搬送されて来るコピー用紙に転写さ
れる。

【０１０６】コピー用紙の搬送速度と感光体ドラム６１
３の回転速度は同期しており、１ライン単位で逐次描画
されて感光体ドラム６１３表面に形成された潜像のトナ
ー像を転写させていくことにより、原稿と同一のイメー
ジのトナー像がコピー用紙上に残ることになる。搬送経
路６１６はこのトナー像が転写されたコピー用紙を排出
口側へと送る経路であり、搬送経路６１６に設けてある
搬送機構によりコピー用紙は排出口側へと送られるよう
にしてある。定着部６１７は排出口手前に設けたトナー
定着のための装置であり、トナー像が転写されたコピー
用紙はこの定着部６１７を通過する際に、トナーがコピ
ー用紙に定着され、排出口に排出される仕組みである。

【０１０７】このような構成において、コピーする時
は、原稿置き台６０２の上面にシート状の原稿６０３を
置き、押さえ蓋６０４で原稿を押さえる。原稿置き台６
０２の直下位置近傍には、原稿置き台６０２の一方の端
から他方の端までの間を一定速度で主走査方向に反復移
動できる光学系が設けてあるので、プリントスタート操
作するとこの光学系である光源６０５、ミラー６０６、
レンズ６０７は主走査方向に反復移動する構成となる。

【０１０８】主走査方向を縦方向としてみた場合に、原
稿置き台６０２の横方向を幅方向と定める。この場合、
光学系を構成する光源６０５は原稿置き台６０２の幅相
当分の範囲を照らし、光学系を構成するミラー６０６、
レンズ６０７はこの照らされた範囲の像をＭＯＳセンサ
６０８の受光面に結像する。ＭＯＳセンサ６０８は画素
単位の受光部（フォトダイーオード）を一次元配列した
リニアセンサであり、本発明で用いられるノイズキャン
セラ回路を備えたモノクロームの固体撮像装置である。

【０１０９】従って、ＭＯＳセンサ６０８は幅方向の１
ライン分（すなわち、副走査方向１ライン分）のイメー
ジが結像されてこれを受光量対応の信号に変換する。そ
して、ＭＯＳセンサ６０８からは画素配列順に受光量対
応の信号が画素単位で画像信号として読み出されて出力
されるように、スキャナコントローラ６０９は制御する
と共に、また、主走査方向に順に光学系が移動するよう
に、当該光学系の主走査方向駆動移動を制御する。その
ため、原稿置き台６０２の原稿６０３のイメージ像が主
走査方向順に、しかも、副走査方向１ライン単位で画素
順に受光量対応の信号が得られるようになる。

【０１１０】この信号はシステムコントローラ６１０に
与えられ、システムコントローラ６１０はこの信号対応
にレーザ光源６１１の出力を制御する。そのため、レー
ザ光源６１１はＭＯＳセンサ６０８から出力される受光
量対応の強さの光を発振することになる。

【０１１１】一方、システムコントローラ６１０はポリ
ゴンミラー６１２をＭＯＳセンサ６０８の読み出し速度
に同期させて首振り運動させるように駆動制御するの
で、ＭＯＳセンサ６０８の読み出し速度に同期させて、
しかも、１ライン分のイメージ対応分（すなわち、副走
査方向１ライン分）の光学像イメージがポリゴンミラー
６１２により感光体ドラム６１３上に描画されることに
なる。

【０１１２】感光体ドラム６１３は主走査速度に対応す
る周速度で一定方向に回転駆動されている。そして、感
光体ドラム６１３はその周面が、ポリゴンミラー６１２
によるレーザ光の描画位置に到達する段階では既に帯電
手段により帯電されている。そして、レーザ光を照射さ
れることにより、その照射を受けた部分の感光体ドラム
６１３は、電荷がその照射を受けた光量分、電荷が失わ
れている。そのため、感光体ドラム６１３上にはポリゴ
ンミラー６１２によるレーザ光の描画走査位置より回転
方向の下流領域に、原稿のイメージが潜像として残るこ
とになる。

【０１１３】この潜像は現像部６１４の位置を通過する
段階で、当該現像部６１４の付与するトナーにより現像
されて可視像化される。そして、このトナー像はコピー
用紙の収納トレイ６１５より一枚ずつ取り出されて感光
体ドラム６１３の下面側位置の搬送経路６１６に搬送さ
れて来るコピー用紙に転写される。コピー用紙の搬送速
度と感光体ドラム６１３の回転速度は同期しており、１
ライン単位で逐次描画されて感光体ドラム６１３表面に
形成された潜像のトナー像を転写させていくことによ
り、原稿と同一のイメージのトナー像がコピー用紙上に
残ることになる。このトナー像が転写されたコピー用紙
は搬送機構により搬送経路６１６を排出口側へと送ら
れ、排出口手前に設けた定着部６１７を通過する際に、
この定着部６１７によりトナーがコピー用紙に定着され
て排出される。

【０１１４】本実施形態では、低消費電力・低電圧化を
図り、しかも、高速読み取りを高いＳ／Ｎを以て実現す
ることが可能になり、コンパクトで、高機能、高性能な
電子複写機を得ることができるようになる。つまり、Ｍ
ＯＳセンサにおいて問題となっていた固定パターン雑音
成分を短時間でキャンセルすることができて、Ｓ／Ｎの
良い従って高画質のイメージを高速で読み取って高速で
複写することのできる電子複写機を提供できる。

【０１１５】なお、以上の複写機は原稿は位置固定と
し、光学系を主走査方向に移動させるようにした構成の
ものを示したが、光学系を位置固定とし、原稿を主走査
方向に搬送するようにした構成の装置として実現するこ
ともできる。また、以上の複写機はモノクロームの装置
を例に説明したが、光学系に３原色のカラーフィルター
を設けて、色分解し、色別に潜像を形成して、その色別
の潜像をその対応する色のトナーで現像することによ
り、カラーコピーを得ることができる複写機を実現でき
る。

【０１１６】（第１１の実施形態）次に、増幅型ＭＯＳ
センサのスキャナへの応用例について説明する。図１４
に、本発明におけるＭＯＳセンサを用いたハンディ形イ
メージスキャナの実施形態を示す。本発明のイメージス
キャナ７００は、図に示すように、筐体７０１内に、光
源であるＬＥＤアレイ７０２とミラー７０３、ローラ７
０４を取り付けて構成してある。ＬＥＤアレイ７０２は
筐体７０１のほぼ横幅全体近くに亙る長さであり、筐体
７０１の下方外部を照明する。また、ミラー７０３はＬ
ＥＤアレイ７０２の配置位置近傍に配されて、ＬＥＤア
レイ７０２で照明された原稿のイメージ像を筐体７０１
の下部に設けたスリット７０１ａを介して筐体７０１の
内部に取り込む。

【０１１７】図１４のハンディ形イメージスキャナは、
筐体７０１を原稿の上に置き、そのまま、原稿上を滑ら
せるかたちで手操作により移動走査する。その際に、ス
リット７０１ａから原稿のイメージを１ライン単位で取
り込むようにするため、そのライン位置の検出と読取り
の同期をとるために、ローラ７０４を設けてある。ロー
ラ７０４は原稿に接してその原稿との摩擦により、回転
できるようにするために、筐体７０１の下部から周面の
一部を露出させてある。この露出位置はスリット７０１
ａの近傍である。

【０１１８】筐体７０１の内部にはローラ７０４の回転
に同期してその回転方向と回転量を検出するエンコーダ
７０５が設けてあり、また、筐体７０１の内部にはＭＯ
Ｓセンサ７０６と、このＭＯＳセンサ７０６の受光面に
前記ミラー７０３により導いた原稿像を結像させるレン
ズ７０７が設けてある。

【０１１９】ＭＯＳセンサ７０６は画素単位の受光部
（フォトダイーオード）を一次元配列したリニアセンサ
であり、本発明で用いられるノイズキャンセラ回路を備
えたモノクロームの固体撮像装置である。リニアセンサ
は近年の素子の場合、原稿面に密着してイメージを読み
取る密着型のものが多い。そこで、密着型とするには原
稿像を導くレンズと、このレンズにより導かれた像が結
像されて、その光量対応の電気信号に変換する画素単位
の受光部と、原稿面に照明光を当てる発光素子とを一体
的に組み込んだ構成として実現できる。

【０１２０】ここでは原理的に示すために、図１４のよ
うな構成を示している。ＭＯＳセンサ７０６から読み出
された信号は、前記エンコーダ７０５の出力により、位
置の対応がとられ、また、読み出しタイミング制御に使
用される。

【０１２１】このような構成において、シート状の原稿
を平らな場所に置き、その上にこのハンディスキャナを
置いて、この原稿上をローラ７０４の回転可能な方向に
移動させる。この移動方向が主走査方向となる。このと
き、ＬＥＤアレイ７０２は原稿面を照明し、スリット７
０１ａを介して原稿のイメージがミラー７０３に入る。
そして、ミラー７０３で反射されてレンズ７０７によ
り、ＭＯＳセンサ７０６に結像される。

【０１２２】ＭＯＳセンサ７０６はラインイメージセン
サであり、固定してあるＭＯＳセンサ７０６の受光面
に、原稿の画像が１ライン相当分ずつ、レンズを７０７
を介して結像され、この結像された原稿のイメージ情報
を読み取る。

【０１２３】このように、本実施形態でのハンディ形イ
メージスキャナは、筐体７０１を原稿の上に置き、その
まま、原稿上を滑らせるかたちで手操作により移動走査
する。その際に、スリット７０１ａから原稿のイメージ
を１ライン単位で取り込むようにするため、そのライン
位置の検出と読取りの同期をとるローラ７０４が設けて
あり、このローラ７０４は原稿に接してその原稿との摩
擦により、回転される結果、エンコーダ７０５からこの
ローラ７０４の回転方向、回転量対応の検出信号が出力
される。そして、このエンコーダ７０５からの検出信号
を元に、図示しない制御手段により、ＭＯＳセンサ７０
６の出力信号を原稿の１ライン単位一致するように、制
御して出力させる。

【０１２４】本実施形態では、低消費電力・低電圧化を
図り、しかも、高速読み取りを高いＳ／Ｎを以て実現す
ることが可能になり、コンパクトで、高機能、高性能な
イメージスキャナ装置を得ることができる。つまり、Ｍ
ＯＳセンサにおいて問題となっていた固定パターン雑音
成分を短時間でキャンセルすることができて、Ｓ／Ｎの
良い従って高画質のイメージを高速で送ることのできる
イメージスキャナ装置を提供できる。

【０１２５】なお、この例ではハンディ形のイメージス
キャナを示したが、原稿を原稿置き台の上に置き、光学
系を主走査駆動させるようにしたディスクトップ形のイ
メージスキャナにも応用できる。また、光学系を位置固
定とし、原稿を主走査方向に搬送するようにした構成の
装置として実現することもできる。また、以上のイメー
ジスキャナはモノクロームの装置を例に説明したが、光
学系に３原色のカラーフィルターを設けて、色分解し、
色別に画像信号を得ることにより、カラー画像の信号を
得ることができるイメージスキャナを実現することがで
きる。さらには、光学系を凹面鏡を用いて形成して画像
をこの凹面鏡により、ＭＯＳセンサに導くようにした
り、光ファイバを束ねて構成したオプチカルファイバー
により、画像をＭＯＳセンサに導く構成するにするなど
種々の変形が可能である。

【０１２６】（第１２の実施形態）次に、ディスクトッ
プ形のカラーイメージスキャナへの応用例について説明
する。図１５に、ディスクトップ形のカラーイメージス
キャナに使用する光学系の構成を示す。ディスクトップ
形のカラーイメージスキャナでは光学系は定位置固定で
あり、原稿を主走査方向に走査する。この場合、図１５
に示すように光学系に３原色のカラーフィルタを設けて
色分解し、色別に画像信号を得る。

【０１２７】図１５において、画像信号を得るＭＯＳセ
ンサＳはラインセンサであり、画素を１ライン相当分、
直線的に並べて構成してある。ＭＯＳセンサＳの受光面
側にはカラーフィルタＦが配されている。カラーフィル
タＦは１ライン相当分の幅および長さをそれぞれ有する
Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色成分用の光学フィ
ルタ部が並列的に配された構成である。そして、ＭＯＳ
センサＳの受光面側は原稿ＤＰの光学像をレンズＬ、お
よびカラーフィルタＦを介して結像される構成である。
原稿ＤＰは、光源ＬＰにより照明される。

【０１２８】カラーフィルタＦは、Ｒ（赤），Ｇ
（緑），Ｂ（青）の各色成分用の光学フィルタ部をＭＯ
ＳセンサＳの受光面上に移動できるように駆動移動走査
機構ＤＲにより移動走査可能に支持されている。そし
て、赤像を受光する時はＲの色成分用の光学フィルタ部
を、緑像を受光する時はＧの色成分用の光学フィルタ部
を、そして、青像を受光する時はＢの色成分用の光学フ
ィルタ部をＭＯＳセンサＳの受光面上に位置させるよう
に、画像の収集タイミングと同期を取りながら駆動移動
制御させる。

【０１２９】これにより、ＭＯＳセンサＳからは、Ｒ
（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色成分用の光学像の画
像信号を得ることができる。

【０１３０】（第１３の実施形態）次に、増幅型ＭＯＳ
センサのフィルムスキャナ装置への応用例について説明
する。本発明の増幅型ＭＯＳセンサは、パソコンや画像
ディスプレイ装置等に、例えば、３５ｍｍロングフィル
ムの１コマ、１コマを読み込んで画像信号を得るフィル
ムスキャナ装置へのも応用できる。その構成例を図１６
に示す。

【０１３１】図１６に示すように、増幅型ＭＯＳセンサ
による密着形のラインセンサＳ、このラインセンサＳの
受光面側に配されるＳ現像済みの銀塩ロングフィルムＦ
Ｍ、この銀塩ロングフィルムＦＭをラインセンサＳの受
光面位置上で照明する光源ＬＰ、銀塩ロングフィルムＦ
を挟んで一方向に一定速度で搬送する一対の搬送ローラ
Ｃからなる。

【０１３２】このような構成によれば、搬送ローラＣで
銀塩ロングフィルムＦＭを挟み、この搬送ローラＣを一
定速度で回転駆動させる。これにより、銀塩ロングフィ
ルムＦＭは一方向に一定速度で搬送される。従って、密
着形のラインセンサＳで銀塩ロングフィルムＦＭの像
を、フィルム搬送速度に同期させながら読み出し制御し
て、受光量対応の信号を得る。この信号は雑音のキャン
セルが成されており、画像成分のみのフィルム像をライ
ン単位で電気信号に変換して出力することができる。

【０１３３】（第１４の実施形態）次に、オートフォー
カス機構への応用例について説明する。図１７に、本発
明におけるＭＯＳセンサを用いたオートフォーカス機構
付き一眼レフカメラの実施形態を示す。図１７において
本発明の一眼レフカメラ８００は、焦点位置調整機構付
きのレンズ８０１と、このレンズ８０１のとらえた光学
像が結像されて露光されるフィルム８０３、カメラ８０
０のファインダ８０２ａにレンズ８０１のとらえた光学
像を導くプリズム８０２ｂ、本発明のオートフォーカス
センサモジュール８０４、ハーフミラーで構成され、レ
ンズ８０１の光路上に配されて、シャッタ操作すること
で、前記光路から完全に外れるようにした跳ね上がり式
のファインダーミラー８０５と、このファインダーミラ
ー８０５の背面に取り付けられ、前記レンズ８０１の光
路上にこのファインダーミラー８０５が位置するとき
に、ファインダーミラー８０５の透過光学像をオートフ
ォーカスセンサモジュール８０３に結像させるサブミラ
ー８０６を備える。

【０１３４】オートフォーカスセンサモジュール８０４
は本発明で用いられるノイズキャンセラ回路を備えたＭ
ＯＳセンサを用いており、図１８に示すように、ＭＯＳ
センサ８０４ａ部分の受光面の前面にはセパレータレン
ズ８０４ｂが固定して設けてある。ＭＯＳセンサ８０４
ａとしては２次元配列の受光面を有するものを用いてい
る。セパレータレンズ８０４ｂは図１８に示すように、
一対の凸レンズが並べて配置されて構成であり、サブミ
ラー８０６で分配された光学像はこのセパレータレンズ
８０４ｂによりそれぞれＭＯＳセンサ８０４ａの受光面
の別の領域に結像される構成である。一対の凸レンズが
並べて配置された構成のセパレータレンズ８０４ｂでこ
のように光学像をＭＯＳセンサ８０４ａの受光面に導く
構成とすることで、上記受光面には異なる領域にそれぞ
れ像が結像されて、一対の像が得られることになる。

【０１３５】このような構成のカメラは、レンズ８０１
でとらえられる被写体像はファインダーミラー８０５に
よりプリズム８０２ｂとサブミラー８０６とに分配され
る。ファインダーミラー８０５に分配された被写体像は
プリズム８０２ｂを通ってファインダ８０２ａに結像さ
れ、カメラ８００のとらえている被写体像を観察可能に
する。

【０１３６】一方、サブミラー８０６に分配された被写
体像は、オートフォーカスセンサモジュール８０４に導
かれる。オートフォーカスセンサモジュール８０４はＭ
ＯＳセンサ８０４ａにより構成されており、ＭＯＳセン
サ８０４ａ部分の受光面の前面にはセパレータレンズ８
０４ｂが配置されている。そして、このセパレータレン
ズ８０４ｂはＭＯＳセンサ８０４ａの受光面にそれぞれ
別の領域に結像させる。ＭＯＳセンサ８０４ａでは受光
面を形成するそれぞれの画素対応のフォトダイオードに
結像された光学像の光量に対応する電気信号を発生する
ので、これを順に読み出す。

【０１３７】オートフォーカスセンサモジュール８０４
においては、セパレータレンズ８０４ｂにより、ＭＯＳ
センサ８０４ａ部分の受光面は２つの画像結像領域に事
実上、分割されている状態であり、２つの画像結像領域
にそれぞれ結像された被写体像は焦点が合焦（ピントが
合った状態）した場合には図１８（ａ）の８０６Ａのよ
うに、ＭＯＳセンサ８０４ａの出力としては各分割され
た画像結像領域の基準画素位置Ｐ０，Ｐ０′を中心に、
それぞれ同じ画像のものがあらわれる状態になる。

【０１３８】また、前ピン（ピント位置がフィルム面か
ら前位置にずれている状態）では図１８（ｂ）の８０６
Ｂのように、ＭＯＳセンサ８０４ａの出力としては各分
割された画像結像領域の基準画素位置Ｐ０，Ｐ０′より
互いに内側に近付いた位置に、それぞれ同じ画像のもの
があらわれる状態とになる。

【０１３９】また、後ピン（ピント位置がフィルム面よ
り後ろの位置にずれている状態）では図１８（ｃ）の８
０６Ｃのように、ＭＯＳセンサ８０４ａの出力としては
各分割された画像結像領域の基準画素位置Ｐ０，Ｐ０′
より互いに外側に離れる位置に、それぞれ同じ画像のも
のがあらわれる状態とになる。

【０１４０】したがって、このＭＯＳセンサ８０４ａの
出力から、当該ＭＯＳセンサ８０４ａの出力が前記各分
割された画像結像領域の基準画素位置Ｐ０，Ｐ０′を中
心に、それぞれ同じ画像のものがあらわれる状態になる
方向にレンズ８０１をピント調整するに必要な制御量を
求めてその制御量分、焦点位置調整機構を制御する。こ
れにより、レンズ８０１はフィルム面に対して合焦状態
になるように、ピント調整される。

【０１４１】シャッタ操作がされると、ファインダーミ
ラー８０５が跳ね上がり、光路から外れるので、レンズ
８０１でとらえた被写体像はフィルム面に結像され、フ
ィルムは露光されてピントの合った被写体像が撮影され
る。

【０１４２】本発明のオートフォーカス機構を備えたカ
メラは、ピントの状態検出を低消費電力・低電圧で実現
でき、しかも、高速読み取りを高いＳ／Ｎを以て実現す
ることが可能になり、早いシャッタ速度で撮影する場合
や、高速連写撮影においても、十分に追従してピント状
態の検出ができ、即座にピント合わせ制御をして鮮明な
画像を撮影することができるようになる。つまり、ＭＯ
Ｓセンサにおいて問題となっていた固定パターン雑音成
分を短時間でキャンセルすることができて、Ｓ／Ｎの良
い従って高画質のイメージを高速で読み取って高速でピ
ント状態の検出ができ、即座にピント合わせ制御ができ
て鮮明な画像を撮影することができるようになる。

【０１４３】なお、ここでは一眼レフカメラを例に説明
したが、オートフォーカス機構はレンズシャッタカメラ
や双眼鏡、光学顕微鏡などにも適用することが可能であ
る。

【０１４４】

【発明の効果】本発明によれば、水平信号線の寄生容量
を小さくすることで、固体撮像装置の水平信号線上の信
号電圧が低減してＳ／Ｎが減少することを防ぐと共に、
回路規模の増大を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の
構成を示す図

【図２】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の
構成を示す図

【図３】本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の
構成を示す図

【図４】本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置を
用いたカメラの構成を示す図

【図５】固体撮像素子の基本的構成を示す図

【図６】画像検出部としてＭＯＳセンサを用いた装置の
一般的構成を示す図

【図７】本発明の第５の実施形態を説明するためのＭＯ
Ｓセンサを用いたビデオカメラの構成図

【図８】カラーフィルタアレーとＭＯＳセンサを一体化
した構成のＭＯＳ撮像デバイスの一例を示す断面図

【図９】本発明の第６の実施形態を説明するためのＭＯ
Ｓセンサを用いた別のビデオカメラの構成図

【図１０】本発明の第７の実施例を説明するための増幅
型ＭＯＳセンサのネットワークシステムでの応用例を示
す図

【図１１】本発明の第８の実施形態を説明するための増
幅型ＭＯＳセンサのスチルカメラへの応用例を示す図

【図１２】本発明の第９の実施形態を説明するためのＭ
ＯＳセンサを用いたファクシミリ装置の構成図

【図１３】本発明の第１０の実施形態を説明するための
ＭＯＳセンサを用いた電子複写機の構成図

【図１４】本発明の第１１の実施形態を説明するための
ＭＯＳセンサを用いたハンディ形イメージスキャナの構
成図

【図１５】本発明の第１２の実施形態を説明するための
機械切り替え式のカラーフィルタを用いた増幅型ＭＯＳ
センサの構成図

【図１６】本発明の第１３の実施形態を説明するための
増幅型ＭＯＳセンサのフィルムスキャナ装置への応用例
を示す図

【図１７】本発明の第１４の実施形態を説明するための
ＭＯＳセンサを用いたオートフォーカス機構付き一眼レ
フカメラの構成図

【図１８】オートフォーカス機構の焦点合わせの原理を
説明するための図

【図１９】従来技術に係る固体撮像装置の構成を示す図

【図２０】図１９の固体撮像装置のセルの構成をより詳
細に示す図

【図２１】図１９の固体撮像装置のキャンセラ部の詳細
な構成を示す図

【図２２】従来技術に係る固体撮像装置の問題点を詳細
に示す図

【符号の説明】

１…撮像部 ２…キャンセラ部 ３…最終出力アンプ ４…出力選択回路 ５…信号検出アンプ ６…信号検出アンプ ７…水平信号線 ８…水平信号線 ９…水平リセットトランジスタ １０…水平リセットトランジスタ １１…リセットドレイン電圧 １２…水平シフトレジスタ １３…水平信号線選択トランジスタ １４…水平信号線選択トランジスタ １５…垂直レジスタ １６…垂直信号線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂口 夏絵 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 杉木 忠 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体基板上にフォトダイオードを含む複
   数のセルを列方向および行方向にアレイ状に配置してな
   る撮像手段と、 列方向に配置された複数の垂直信号線と、 前記撮像手段の各セルからの検出信号を前記垂直信号線
   に読み出す垂直選択手段と、 行方向に配置された複数の水平信号線と、 前記垂直信号線に読み出された検出信号を前記水平信号
   線に順次読み出す複数の水平選択手段と、 前記水平信号線上の各信号を所定の順序に従って選択し
   て順次出力する出力選択手段とを具備することを特徴と
   する固体撮像装置。
2. 【請求項２】前記複数の垂直信号線を前記水平選択手段
   をそれぞれ介して前記複数の水平信号線に分割して接続
   し、且つ前記出力選択手段の出力を前記水平信号線の本
   数未満とすることを特徴とする請求項１に記載の固体撮
   像装置。
3. 【請求項３】前記出力選択手段の後段に増幅手段を有
   し、当該出力選択手段により選択された信号を当該増幅
   手段により増幅した後に出力することを特徴とする請求
   項１に記載の固体撮像装置。
4. 【請求項４】前記出力選択手段は、前記水平信号線の各
   々に一端がそれぞれ接続され、他端が前記増幅手段に入
   力端子に共通に接続された複数のトランジスタスイッチ
   により構成されることを特徴とする請求項４に記載の固
   体撮像装置。
5. 【請求項５】前記出力選択手段は、前記水平信号線上の
   各信号をアナログ信号として出力する第１の出力選択手
   段と、前記水平信号線上の各信号をディジタル信号に変
   換して出力する第２の出力選択手段により構成されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
6. 【請求項６】前記第１の出力選択手段と第２の出力選択
   手段は、前記撮像手段の両側の対向する位置に配設され
   ることを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置。
7. 【請求項７】請求項１乃至６いずれか１項に記載の固体
   撮像装置と、 この固体撮像装置に光学像を導く光学系と、 前記固体撮像装置の出力信号を所定形態に加工する加工
   部とを具備することを特徴とする固体撮像装置応用シス
   テム。