JPH11196332A - 固体撮像装置 - Google Patents
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- JPH11196332A JPH11196332A JP9361090A JP36109097A JPH11196332A JP H11196332 A JPH11196332 A JP H11196332A JP 9361090 A JP9361090 A JP 9361090A JP 36109097 A JP36109097 A JP 36109097A JP H11196332 A JPH11196332 A JP H11196332A
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- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Facsimile Heads (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＭＯＳセンサの特質であるブロック読み出
しの際にも雑音の低減を達成し、ビデオカメラやデジタ
ルカメラに最適なオートフォーカスやオート露光方式を
提供することを課題とする。 【解決手段】 複数個の光電変換素子を有し前記光電変
換素子は、基準信号を出力するための基準信号出力用光
電変換素子群と、複数の有効信号出力用光電変換素子群
とを構成し、前記光電変換素子からの信号を順次読み出
すための走査手段を有し、前記複数の光電変換素子群の
うち任意の素子群を選択的に読み出す選択手段を有する
固体撮像装置において、前記基準信号出力用光電変換素
子群と前記有効信号出力用光電変換素子群内の選択手段
によって選択された素子群を共に読み出すことを特徴と
する。
しの際にも雑音の低減を達成し、ビデオカメラやデジタ
ルカメラに最適なオートフォーカスやオート露光方式を
提供することを課題とする。 【解決手段】 複数個の光電変換素子を有し前記光電変
換素子は、基準信号を出力するための基準信号出力用光
電変換素子群と、複数の有効信号出力用光電変換素子群
とを構成し、前記光電変換素子からの信号を順次読み出
すための走査手段を有し、前記複数の光電変換素子群の
うち任意の素子群を選択的に読み出す選択手段を有する
固体撮像装置において、前記基準信号出力用光電変換素
子群と前記有効信号出力用光電変換素子群内の選択手段
によって選択された素子群を共に読み出すことを特徴と
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光電変換する固体
撮像装置に関し、とくにブロック読み出し及びスキップ
読み出しを可能とする固体撮像装置に関するものであ
る。
撮像装置に関し、とくにブロック読み出し及びスキップ
読み出しを可能とする固体撮像装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、画像表示に関する情報の取得が盛
んになり、特にマルチメディアの多様性に合致して、表
示画像の表示方式の多様性も益々発展している。
んになり、特にマルチメディアの多様性に合致して、表
示画像の表示方式の多様性も益々発展している。
【０００３】従来、ハイビジョン（２００万画素）を越
える高解像度撮像素子にＣＣＤを用いたものがあるが、
これらは殆どが実質的に静止画対応であり、１フレーム
の画像を取り込むのに数秒を要していた。例えば、デジ
タルスチルカメラの場合、この高解像度撮像素子を用い
たカメラでは、カメラ機能として不可欠な画角合わせ
（フレーミング）や焦点調節（フォーカシング）がリア
ルタイムに行えないというデメリットがあった。また、
フレームレートが低いので、信号電荷の蓄積時間が長く
なり、信号電荷とともに蓄積される暗電荷による画質劣
化も問題となり、暗電荷の発生を抑圧するために素子を
冷却する方法も採用されているがシステム全体の消費電
力が増大するという問題も生じている。
える高解像度撮像素子にＣＣＤを用いたものがあるが、
これらは殆どが実質的に静止画対応であり、１フレーム
の画像を取り込むのに数秒を要していた。例えば、デジ
タルスチルカメラの場合、この高解像度撮像素子を用い
たカメラでは、カメラ機能として不可欠な画角合わせ
（フレーミング）や焦点調節（フォーカシング）がリア
ルタイムに行えないというデメリットがあった。また、
フレームレートが低いので、信号電荷の蓄積時間が長く
なり、信号電荷とともに蓄積される暗電荷による画質劣
化も問題となり、暗電荷の発生を抑圧するために素子を
冷却する方法も採用されているがシステム全体の消費電
力が増大するという問題も生じている。
【０００４】かかる問題を解決するものとして、細貝等
の発表報告に「４００万画素ＣＭＤイメージセンサ」：
映像情報メディア学会技術報告：ITE Technical Report
Vol.21,No.21,pp.37-42; IPU 97-15, ce'97-7(Mar,199
7)がある。この報告には、４端子のＣＭＯＳデバイスの
ＣＭＤ装置で、ゲート以外の３端子はＤＣデバイスさ
れ、ＣＭＤの動作制御はゲート電位を変化させ、ＣＭＤ
のソース電流を出力信号として扱われている。また、全
画素読み出し（Full mode）、間引き読み出し（Skip mo
de）及び任意範囲読み出し（Block mode）中、任意範囲
読み出し（Blockmode）は、任意指定範囲の全ての画像
情報を読み出す走査方法である。Block modeを実現する
ため、２段階のプロセスを要しており、読み出し開始位
置を設定するプロセスと実際に任意範囲を読み出すプロ
セスである。走査用シフトレジスタを順次オン／オフし
てマトリクス状に配置されたＣＭＤ素子を読み出すこと
を示している。
の発表報告に「４００万画素ＣＭＤイメージセンサ」：
映像情報メディア学会技術報告：ITE Technical Report
Vol.21,No.21,pp.37-42; IPU 97-15, ce'97-7(Mar,199
7)がある。この報告には、４端子のＣＭＯＳデバイスの
ＣＭＤ装置で、ゲート以外の３端子はＤＣデバイスさ
れ、ＣＭＤの動作制御はゲート電位を変化させ、ＣＭＤ
のソース電流を出力信号として扱われている。また、全
画素読み出し（Full mode）、間引き読み出し（Skip mo
de）及び任意範囲読み出し（Block mode）中、任意範囲
読み出し（Blockmode）は、任意指定範囲の全ての画像
情報を読み出す走査方法である。Block modeを実現する
ため、２段階のプロセスを要しており、読み出し開始位
置を設定するプロセスと実際に任意範囲を読み出すプロ
セスである。走査用シフトレジスタを順次オン／オフし
てマトリクス状に配置されたＣＭＤ素子を読み出すこと
を示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｃ
ＭＯＳデバイスのＣＭＤ装置では、ＣＭＤ素子の任意範
囲読み出しについては記載されているが、ＣＭＤ素子自
体のノイズの読み出しについては記載されていない。特
にＣＭＯＳプロセスで形成されたＣＭＯＳセンサの場合
には、ＣＣＤセンサと比較してＳ／Ｎが小さいという問
題を有しているだけに、ブロック読み出しの際にもＳ／
Ｎの向上が求められる。
ＭＯＳデバイスのＣＭＤ装置では、ＣＭＤ素子の任意範
囲読み出しについては記載されているが、ＣＭＤ素子自
体のノイズの読み出しについては記載されていない。特
にＣＭＯＳプロセスで形成されたＣＭＯＳセンサの場合
には、ＣＣＤセンサと比較してＳ／Ｎが小さいという問
題を有しているだけに、ブロック読み出しの際にもＳ／
Ｎの向上が求められる。
【０００６】また、ＣＭＯＳ型固体撮像素子に生じる雑
音には、ランダム雑音と固定パターン雑音があり、ラン
ダム雑音に対してはＣＭＯＳ型固体撮像素子の各画素毎
に増幅器を載せることで低減でき、固定パターン雑音に
対しては取り込んだ画像データから雑音データを差し引
く技術で低減することができるということはよく知られ
たことであるが、具体的にどんな手法で解決するのが適
切であるのかは知られていないという問題も有してい
た。
音には、ランダム雑音と固定パターン雑音があり、ラン
ダム雑音に対してはＣＭＯＳ型固体撮像素子の各画素毎
に増幅器を載せることで低減でき、固定パターン雑音に
対しては取り込んだ画像データから雑音データを差し引
く技術で低減することができるということはよく知られ
たことであるが、具体的にどんな手法で解決するのが適
切であるのかは知られていないという問題も有してい
た。
【０００７】本発明者らは、当該問題を解決するべく、
ＣＭＯＳセンサの特質であるブロック読み出しの際にも
雑音の低減を達成し、ビデオカメラやデジタルカメラに
最適なオートフォーカスやオート露光方式を提供するこ
とを目的とする。
ＣＭＯＳセンサの特質であるブロック読み出しの際にも
雑音の低減を達成し、ビデオカメラやデジタルカメラに
最適なオートフォーカスやオート露光方式を提供するこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、基準信号を出
力するための基準信号出力用光電変換素子群と、複数の
有効信号出力用光電変換素子群とからなる複数個の光電
変換素子を有する光電変換装置と、前記光電変換素子か
らの信号を順次読み出すための走査手段と、前記複数の
有効信号出力用光電変換素子群のうち任意の素子群を選
択的に読み出す選択手段とを有する固体撮像装置におい
て、前記基準信号出力用光電変換素子群と前記有効信号
出力用光電変換素子群内の選択手段によって選択された
素子群を共に読み出すことを特徴とする。
力するための基準信号出力用光電変換素子群と、複数の
有効信号出力用光電変換素子群とからなる複数個の光電
変換素子を有する光電変換装置と、前記光電変換素子か
らの信号を順次読み出すための走査手段と、前記複数の
有効信号出力用光電変換素子群のうち任意の素子群を選
択的に読み出す選択手段とを有する固体撮像装置におい
て、前記基準信号出力用光電変換素子群と前記有効信号
出力用光電変換素子群内の選択手段によって選択された
素子群を共に読み出すことを特徴とする。
【０００９】また、上記固体撮像装置において、前記基
準信号出力用光電変換素子群が遮光された複数の光電変
換素子であることを特徴とする。また、上記固体撮像装
置において、前記走査手段がシフトレジスタであり、前
記選択手段がシフトレジスタのスタート位置切り替え手
段であることを特徴とする。さらに、上記固体撮像装置
において、前記走査手段がデコーダであることを特徴と
する。また、上記固体撮像装置において、前記基準信号
出力用光電変換素子群からの信号を前記有効信号出力用
光電変換素子群からの信号より先に出力することを特徴
とする。
準信号出力用光電変換素子群が遮光された複数の光電変
換素子であることを特徴とする。また、上記固体撮像装
置において、前記走査手段がシフトレジスタであり、前
記選択手段がシフトレジスタのスタート位置切り替え手
段であることを特徴とする。さらに、上記固体撮像装置
において、前記走査手段がデコーダであることを特徴と
する。また、上記固体撮像装置において、前記基準信号
出力用光電変換素子群からの信号を前記有効信号出力用
光電変換素子群からの信号より先に出力することを特徴
とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
面を参照しつつ詳細に説明する。
面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１１】［第１の実施形態］図１に２素子からなる
ＣＭＯＳセンサの駆動回路図を示して説明する。ＰＮ接
合のフォトダイオードＰＤ１１〜ＰＤ２２…と、そのア
ノードに接続され転送ＭＯＳトランジスタＳＴ１１〜Ｓ
Ｔ２２…とで光電変換素子を構成している。垂直選択回
路ＶＳＲにより順次出力Ｖ１〜Ｖ８…をハイ出力して、
順次垂直選択線ＨＬ１，ＨＬ２…を活性化すると共に、
水平選択回路ＨＳＲの出力Ｈ１〜Ｈ８…を順次ハイとし
て、各水平転送スイッチＭＯＳトランジスタＨＴ１〜Ｈ
Ｔ８…をオンして、各垂直出力線ＨＶ１〜ＨＶ８…から
各画素に蓄積された画像電荷を出力線ＨＯＬに時系列的
に順次読み出し、アンプＡＭＰを介して出力される。
ＣＭＯＳセンサの駆動回路図を示して説明する。ＰＮ接
合のフォトダイオードＰＤ１１〜ＰＤ２２…と、そのア
ノードに接続され転送ＭＯＳトランジスタＳＴ１１〜Ｓ
Ｔ２２…とで光電変換素子を構成している。垂直選択回
路ＶＳＲにより順次出力Ｖ１〜Ｖ８…をハイ出力して、
順次垂直選択線ＨＬ１，ＨＬ２…を活性化すると共に、
水平選択回路ＨＳＲの出力Ｈ１〜Ｈ８…を順次ハイとし
て、各水平転送スイッチＭＯＳトランジスタＨＴ１〜Ｈ
Ｔ８…をオンして、各垂直出力線ＨＶ１〜ＨＶ８…から
各画素に蓄積された画像電荷を出力線ＨＯＬに時系列的
に順次読み出し、アンプＡＭＰを介して出力される。
【００１２】また、リセットＭＯＳトランジスタＲＥＳ
は出力線ＨＯＬをオンして画素電荷の出力毎に出力線Ｈ
ＯＬをリセットする。さらに、フォトダイオードＰＤ１
１〜ＰＤ２２…中垂直出力線ＨＶ１〜ＨＶ８…の垂直出
力線ＨＶ１，ＨＶ２に接続されているフォトダイオード
ＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，ＰＤ２２，ＰＤ３１…
は暗電荷の抽出用としてアノード側を遮光されている。
は出力線ＨＯＬをオンして画素電荷の出力毎に出力線Ｈ
ＯＬをリセットする。さらに、フォトダイオードＰＤ１
１〜ＰＤ２２…中垂直出力線ＨＶ１〜ＨＶ８…の垂直出
力線ＨＶ１，ＨＶ２に接続されているフォトダイオード
ＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，ＰＤ２２，ＰＤ３１…
は暗電荷の抽出用としてアノード側を遮光されている。
【００１３】ここで、ＣＭＯＳセンサと画素の光電変換
素子はＰＮ接合部に光子を当てると、電子と正孔が発生
して空乏層に電子又は正孔が蓄積されて転送ＭＯＳトラ
ンジスタＳＴ１１…から電子又は正孔を取り出す作用で
電荷を読み出すものであるが、該ＣＭＯＳセンサは水
平、垂直選択回路を含めて、ＣＭＯＳプロセスによって
作成されることから、ＣＭＯＳセンサと称している。
素子はＰＮ接合部に光子を当てると、電子と正孔が発生
して空乏層に電子又は正孔が蓄積されて転送ＭＯＳトラ
ンジスタＳＴ１１…から電子又は正孔を取り出す作用で
電荷を読み出すものであるが、該ＣＭＯＳセンサは水
平、垂直選択回路を含めて、ＣＭＯＳプロセスによって
作成されることから、ＣＭＯＳセンサと称している。
【００１４】なお、上記光電変換装置の各画素をパッシ
ブ型ＭＯＳセンサとした例を示したが、各画素に増幅型
のＡＭＩ（増幅型ＭＯＳセンサ）を用いてもよく、また
ＣＭＤ（電荷変調型ＭＯＳセンサ）でもよい。また、Ａ
ＰＳ（Active Pixel Sensor）でもよい。
ブ型ＭＯＳセンサとした例を示したが、各画素に増幅型
のＡＭＩ（増幅型ＭＯＳセンサ）を用いてもよく、また
ＣＭＤ（電荷変調型ＭＯＳセンサ）でもよい。また、Ａ
ＰＳ（Active Pixel Sensor）でもよい。
【００１５】図２に上記エリアセンサとしての固体撮像
装置の読み出し方法の概念図を示している。図２（ａ）
は全画素読み出しの例で、基準信号出力用光電変換素子
群を図上左側の２画素を遮光し、画素で発生する暗電荷
の基準信号電圧を検出する。また、有効信号出力用光電
変換素子として、対象物の光量を有効に読み出す範囲の
光電荷の有効信号電圧を読み出す。また、図２（ｂ）
は、ブロック読み出しの例で、図上左側の２画素を基準
信号出力用光電変換素子群として遮光し、２画素を読み
飛ばされる範囲とし、続く２画素を有効信号出力用光電
変換素子群として光電荷を読み出す。図２（ｃ）はスキ
ップ読み出しの概念図で、図上左側の２画素を基準信号
出力用光電変換素子群として遮光し、画素の１画素毎に
有効信号出力用光電変換素子と読み飛ばされる画素とし
て示している。
装置の読み出し方法の概念図を示している。図２（ａ）
は全画素読み出しの例で、基準信号出力用光電変換素子
群を図上左側の２画素を遮光し、画素で発生する暗電荷
の基準信号電圧を検出する。また、有効信号出力用光電
変換素子として、対象物の光量を有効に読み出す範囲の
光電荷の有効信号電圧を読み出す。また、図２（ｂ）
は、ブロック読み出しの例で、図上左側の２画素を基準
信号出力用光電変換素子群として遮光し、２画素を読み
飛ばされる範囲とし、続く２画素を有効信号出力用光電
変換素子群として光電荷を読み出す。図２（ｃ）はスキ
ップ読み出しの概念図で、図上左側の２画素を基準信号
出力用光電変換素子群として遮光し、画素の１画素毎に
有効信号出力用光電変換素子と読み飛ばされる画素とし
て示している。
【００１６】つぎに、全画素読み出しの場合の動作を図
３のタイミングチャートを参考にして説明する。まず、
垂直選択回路ＶＳＲにより出力Ｖ１をハイとし、順次垂
直選択線ＨＬ１，ＨＬ２…を活性化すると共に、水平選
択回路ＨＳＲの出力Ｈ１〜Ｈ８を順次ハイとして、水平
転送スイッチＭＯＳトランジスタＨＴ１〜ＨＴ８をオン
して、各垂直出力線ＨＶ１〜ＨＶ８…から各画素に蓄積
された画像電荷を出力線ＨＯＬに時系列的に順次読み出
し、アンプＡＭＰを介して出力される。その際、水平選
択回路ＨＳＲの出力Ｈ１〜Ｈ８を順次ハイとした後にリ
セットＭＯＳトランジスタＲＥＳをオンして各画素電荷
を読み出す毎に出力線ＨＯＬ及び対応する光電変換素子
をリセットして、隣接画素の影響を無くしている。アン
プＡＭＰの出力は、図３に示すとおり、ハイ信号に対し
て画素のフォトダイオードＰＤ１１〜ＰＤ１８の電荷に
応じてロー電位側レベルとして出力される。この後垂直
選択回路ＶＳＲにより出力Ｖ２をハイとし、順次繰り返
される。
３のタイミングチャートを参考にして説明する。まず、
垂直選択回路ＶＳＲにより出力Ｖ１をハイとし、順次垂
直選択線ＨＬ１，ＨＬ２…を活性化すると共に、水平選
択回路ＨＳＲの出力Ｈ１〜Ｈ８を順次ハイとして、水平
転送スイッチＭＯＳトランジスタＨＴ１〜ＨＴ８をオン
して、各垂直出力線ＨＶ１〜ＨＶ８…から各画素に蓄積
された画像電荷を出力線ＨＯＬに時系列的に順次読み出
し、アンプＡＭＰを介して出力される。その際、水平選
択回路ＨＳＲの出力Ｈ１〜Ｈ８を順次ハイとした後にリ
セットＭＯＳトランジスタＲＥＳをオンして各画素電荷
を読み出す毎に出力線ＨＯＬ及び対応する光電変換素子
をリセットして、隣接画素の影響を無くしている。アン
プＡＭＰの出力は、図３に示すとおり、ハイ信号に対し
て画素のフォトダイオードＰＤ１１〜ＰＤ１８の電荷に
応じてロー電位側レベルとして出力される。この後垂直
選択回路ＶＳＲにより出力Ｖ２をハイとし、順次繰り返
される。
【００１７】また、遮光されて暗電荷の検出用とした基
準信号出力用光電変換素子群として画素のフォトダイオ
ードＰＤ１１とＰＤ１２を当て、第１の有効信号出力用
光電変換素子群を画素のフォトダイオードＰＤ１３とＰ
Ｄ１４をペアとして出力し、同様にフォトダイオードＰ
Ｄ１５とＰＤ１６、フォトダイオードＰＤ１７とＰＤ１
８として出力する。続いて順次基準信号出力用光電変換
素子群として画素のフォトダイオードＰＤ２１とＰＤ２
２の暗電荷を読み出され、マトリクス状の素子画素の全
電荷が読み出される。
準信号出力用光電変換素子群として画素のフォトダイオ
ードＰＤ１１とＰＤ１２を当て、第１の有効信号出力用
光電変換素子群を画素のフォトダイオードＰＤ１３とＰ
Ｄ１４をペアとして出力し、同様にフォトダイオードＰ
Ｄ１５とＰＤ１６、フォトダイオードＰＤ１７とＰＤ１
８として出力する。続いて順次基準信号出力用光電変換
素子群として画素のフォトダイオードＰＤ２１とＰＤ２
２の暗電荷を読み出され、マトリクス状の素子画素の全
電荷が読み出される。
【００１８】図４には、図２（ｂ）に示す固体撮像装置
のブロック読み出しのタイミングチャートを示してい
る。読み出しに指定されたブロックは、画素のフォトダ
イオードＰＤ１５とＰＤ１６であるとする。
のブロック読み出しのタイミングチャートを示してい
る。読み出しに指定されたブロックは、画素のフォトダ
イオードＰＤ１５とＰＤ１６であるとする。
【００１９】まず、垂直選択回路ＶＳＲにより出力Ｖ１
をハイとし、順次垂直選択線ＨＬ１，ＨＬ２…をハイと
すると共に、水平選択回路ＨＳＲの出力Ｈ１，Ｈ２，Ｈ
５，Ｈ６を順次ハイとして、水平転送スイッチＭＯＳト
ランジスタＨＴ１，ＨＴ２，ＨＴ５，ＨＴ６をオンし
て、各垂直出力線ＨＶ１，ＨＶ２，ＨＶ５，ＨＶ６から
各画素に蓄積された画像電荷を出力線ＨＯＬに時系列的
に順次読み出し、アンプＡＭＰを介して出力する。
をハイとし、順次垂直選択線ＨＬ１，ＨＬ２…をハイと
すると共に、水平選択回路ＨＳＲの出力Ｈ１，Ｈ２，Ｈ
５，Ｈ６を順次ハイとして、水平転送スイッチＭＯＳト
ランジスタＨＴ１，ＨＴ２，ＨＴ５，ＨＴ６をオンし
て、各垂直出力線ＨＶ１，ＨＶ２，ＨＶ５，ＨＶ６から
各画素に蓄積された画像電荷を出力線ＨＯＬに時系列的
に順次読み出し、アンプＡＭＰを介して出力する。
【００２０】その際、水平選択回路ＨＳＲの出力Ｈ１，
Ｈ２，Ｈ５，Ｈ６を順次ハイとした後にリセットＭＯＳ
トランジスタＲＥＳをオンして各画素電荷を読み出す毎
に出力線ＨＯＬをリセットして、隣接画素の影響を無く
している。アンプＡＭＰの出力は、図４に示すとおり、
ハイ信号に対して画素のフォトダイオードＰＤ１１とＰ
Ｄ１２の基準信号出力用光電変換素子群，ＰＤ１５とＰ
Ｄ１６の第１の有効信号出力用光電変換素子群の電荷に
応じてロー電位側レベルとして出力される。
Ｈ２，Ｈ５，Ｈ６を順次ハイとした後にリセットＭＯＳ
トランジスタＲＥＳをオンして各画素電荷を読み出す毎
に出力線ＨＯＬをリセットして、隣接画素の影響を無く
している。アンプＡＭＰの出力は、図４に示すとおり、
ハイ信号に対して画素のフォトダイオードＰＤ１１とＰ
Ｄ１２の基準信号出力用光電変換素子群，ＰＤ１５とＰ
Ｄ１６の第１の有効信号出力用光電変換素子群の電荷に
応じてロー電位側レベルとして出力される。
【００２１】図５には、図２（ｃ）に示す固体撮像装置
のスキップ読み出しのタイミングチャートを示してい
る。読み出し画素を有効信号範囲の光電変換素子の水平
垂直並びで隣接画素を１個ずつ飛んで読み出される。
のスキップ読み出しのタイミングチャートを示してい
る。読み出し画素を有効信号範囲の光電変換素子の水平
垂直並びで隣接画素を１個ずつ飛んで読み出される。
【００２２】まず、垂直選択回路ＶＳＲにより出力Ｖ１
をハイとし、順次垂直選択線ＨＬ１，ＨＬ３，ＨＬ５，
…をハイとする。続いて水平選択回路ＨＳＲの出力Ｈ
１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ５，Ｈ７…を順次ハイとして、水平
転送スイッチＭＯＳトランジスタＨＴ１，ＨＴ２，ＨＴ
３，ＨＴ５，ＨＴ７…をオンして、各垂直出力線ＨＶ
１，ＨＶ２，ＨＶ３，ＨＶ５，ＨＶ７…から各画素に蓄
積された画像電荷を出力線ＨＯＬに時系列的に順次読み
出し、アンプＡＭＰを介して出力する。
をハイとし、順次垂直選択線ＨＬ１，ＨＬ３，ＨＬ５，
…をハイとする。続いて水平選択回路ＨＳＲの出力Ｈ
１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ５，Ｈ７…を順次ハイとして、水平
転送スイッチＭＯＳトランジスタＨＴ１，ＨＴ２，ＨＴ
３，ＨＴ５，ＨＴ７…をオンして、各垂直出力線ＨＶ
１，ＨＶ２，ＨＶ３，ＨＶ５，ＨＶ７…から各画素に蓄
積された画像電荷を出力線ＨＯＬに時系列的に順次読み
出し、アンプＡＭＰを介して出力する。
【００２３】その際、水平選択回路ＨＳＲの出力Ｈ１，
Ｈ２，Ｈ３，Ｈ５，Ｈ７…を順次ハイとした後にリセッ
トＭＯＳトランジスタＲＥＳをオンして各画素電荷を読
み出す毎に出力線ＨＯＬをリセットして、隣接画素の影
響を無くしている。アンプＡＭＰの出力は、図４に示す
とおり、ハイ信号に対して画素のフォトダイオードＰＤ
１１とＰＤ１２の基準信号出力用光電変換素子群，ＰＤ
１３とＰＤ１５，ＰＤ１７の第１の有効信号出力用光電
変換素子群の電荷に応じてロー電位側レベルとして出力
される。
Ｈ２，Ｈ３，Ｈ５，Ｈ７…を順次ハイとした後にリセッ
トＭＯＳトランジスタＲＥＳをオンして各画素電荷を読
み出す毎に出力線ＨＯＬをリセットして、隣接画素の影
響を無くしている。アンプＡＭＰの出力は、図４に示す
とおり、ハイ信号に対して画素のフォトダイオードＰＤ
１１とＰＤ１２の基準信号出力用光電変換素子群，ＰＤ
１３とＰＤ１５，ＰＤ１７の第１の有効信号出力用光電
変換素子群の電荷に応じてロー電位側レベルとして出力
される。
【００２４】また、図６は全画素読み出しのタイミング
チャートであるが、図３の場合と異なり、第１の有効信
号出力用光電変換素子群をＰＤ１３，ＰＤ１５，ＰＤ１
７の奇数番目の画素とし、第２の有効信号出力用光電変
換素子群をＰＤ１４，ＰＤ１６，ＰＤ１８の偶数番目の
画素とし、読み出すことができる。この場合、水平選択
回路ＨＳＲと垂直選択回路ＶＳＲとは動作的に同一であ
る。
チャートであるが、図３の場合と異なり、第１の有効信
号出力用光電変換素子群をＰＤ１３，ＰＤ１５，ＰＤ１
７の奇数番目の画素とし、第２の有効信号出力用光電変
換素子群をＰＤ１４，ＰＤ１６，ＰＤ１８の偶数番目の
画素とし、読み出すことができる。この場合、水平選択
回路ＨＳＲと垂直選択回路ＶＳＲとは動作的に同一であ
る。
【００２５】次に、図７は、上記図３乃至図６で読み出
された画像信号を処理する画像信号処理回路について説
明する。図７（ａ）において、光電変換素子をマトリク
ス配置した光電変換装置１０は、垂直選択回路ＶＳＲ１
１により各水平ラインが活性化され、水平選択回路ＨＳ
Ｒ１２により順次基準信号出力用光電変換素子群及び有
効信号出力用光電変換素子群の画像信号をアンプＡＭＰ
を介して出力する。該固体撮像装置の出力は、基準信号
出力用光電変換素子群の出力期間に基準電圧発生器１４
に入力され、基準電圧を発生する。この場合、基準信号
出力用光電変換素子群が２画素の場合は、例えばその平
均値を基準電圧とする。次に有効信号出力用光電変換素
子群の出力期間にはクランプ回路１３に入力され、当該
基準電圧発生器１４の基準電圧にクランプされて、有効
信号出力用光電変換素子群の光電荷電圧は、光電変換装
置の同一水平ラインの暗電荷に応じた基準電圧を差し引
かれ、光電荷に応じた画像信号を得る。この場合、基準
電圧発生器１４の基準電圧は、１水平ラインを読み出さ
れた後、リセットされ、改めて水平ラインの読み出しの
基準信号出力用光電変換素子群によって基準電圧を発生
し、有効信号出力用光電変換素子群の光電荷電圧から差
を取られて、実質的な画像信号を出力する。
された画像信号を処理する画像信号処理回路について説
明する。図７（ａ）において、光電変換素子をマトリク
ス配置した光電変換装置１０は、垂直選択回路ＶＳＲ１
１により各水平ラインが活性化され、水平選択回路ＨＳ
Ｒ１２により順次基準信号出力用光電変換素子群及び有
効信号出力用光電変換素子群の画像信号をアンプＡＭＰ
を介して出力する。該固体撮像装置の出力は、基準信号
出力用光電変換素子群の出力期間に基準電圧発生器１４
に入力され、基準電圧を発生する。この場合、基準信号
出力用光電変換素子群が２画素の場合は、例えばその平
均値を基準電圧とする。次に有効信号出力用光電変換素
子群の出力期間にはクランプ回路１３に入力され、当該
基準電圧発生器１４の基準電圧にクランプされて、有効
信号出力用光電変換素子群の光電荷電圧は、光電変換装
置の同一水平ラインの暗電荷に応じた基準電圧を差し引
かれ、光電荷に応じた画像信号を得る。この場合、基準
電圧発生器１４の基準電圧は、１水平ラインを読み出さ
れた後、リセットされ、改めて水平ラインの読み出しの
基準信号出力用光電変換素子群によって基準電圧を発生
し、有効信号出力用光電変換素子群の光電荷電圧から差
を取られて、実質的な画像信号を出力する。
【００２６】また、クランプ回路１３の出力は、Ａ／Ｄ
変換器１５でデジタル画像信号に変換され、不図示の信
号処理回路にてシェーディング補正やγ補正等の信号処
理が施される。本実施形態では、基準信号出力用光電変
換素子群が、２画素の場合を例に説明したが、これに限
るものではなく、最適なクランプが行える画素数分の素
子を設ければよい。
変換器１５でデジタル画像信号に変換され、不図示の信
号処理回路にてシェーディング補正やγ補正等の信号処
理が施される。本実施形態では、基準信号出力用光電変
換素子群が、２画素の場合を例に説明したが、これに限
るものではなく、最適なクランプが行える画素数分の素
子を設ければよい。
【００２７】また、図７（ｂ）は、他の信号処理回路を
示すブロック図である。アンプＡＭＰからの画像信号
は、サンプルホールド回路を介してＡ／Ｄ変換回路１６
に入力され、デジタル画像信号に変換され、デジタル信
号処理回路１７でタイミング的に基準信号出力用光電変
換素子群の読み出し期間の暗画素電荷レベルの平均値を
演算して基準電圧とし、同一水平ラインの有効信号出力
用光電変換素子群の読み出し期間の各画素電荷レベルか
ら該基準電圧を差し引き、有効信号出力用光電変換素子
群のノイズ成分を削除する。ノイズ成分を削除された有
効画像信号は、その後シェーディング補正やγ補正等の
信号処理が施される。本信号処理の場合、ＣＭＯＳプロ
セスで形成した光電変換装置と同一チップで組み込むこ
とができるので、これらを含めて固体撮像装置として形
成できる。
示すブロック図である。アンプＡＭＰからの画像信号
は、サンプルホールド回路を介してＡ／Ｄ変換回路１６
に入力され、デジタル画像信号に変換され、デジタル信
号処理回路１７でタイミング的に基準信号出力用光電変
換素子群の読み出し期間の暗画素電荷レベルの平均値を
演算して基準電圧とし、同一水平ラインの有効信号出力
用光電変換素子群の読み出し期間の各画素電荷レベルか
ら該基準電圧を差し引き、有効信号出力用光電変換素子
群のノイズ成分を削除する。ノイズ成分を削除された有
効画像信号は、その後シェーディング補正やγ補正等の
信号処理が施される。本信号処理の場合、ＣＭＯＳプロ
セスで形成した光電変換装置と同一チップで組み込むこ
とができるので、これらを含めて固体撮像装置として形
成できる。
【００２８】上記図１に記載の水平選択回路ＨＳＲの出
力部の回路図を、そのデコーダ回路として構成した例
を、図８に示して説明する。水平選択回路ＨＳＲの出力
部で必要なのは、全画素読み出しの場合を代表として、
水平転送スイッチＭＯＳトランジスタＨＴ１〜ＨＴ８を
オンして各垂直出力線ＨＶ１〜ＨＶ８に接続された画素
電荷を取り出すために、水平選択回路ＨＳＲの出力Ｈ１
〜Ｈ８を順次ハイとすることである。そのため、図８
（ｂ）の論理表に示す動作を行うため、パルス信号源Ｓ
１〜Ｓ３の出力と、インバータＩＮ９〜ＩＮ１１を介し
て生成されたＳ１〜Ｓ３の各反転信号出力が、所定の接
続端子に接続した論理積ＮＡＮＤ１〜ＮＡＮＤ８と、各
論理積ＮＡＮＤ１〜ＮＡＮＤ８にそれぞれ接続されたイ
ンバータＩＮ１〜ＩＮ８とで、順次出力Ｈ１〜Ｈ８の出
力をハイとすることができる。この走査を繰り返すこと
でエリアセンサのマトリクス全体を走査できる。この関
係は、垂直選択回路ＶＳＲの場合も繰り返し周波数は大
きくなるが、同様に動作させることで、垂直選択線ＨＬ
１〜ＨＬ８を順次ハイとなし得る。
力部の回路図を、そのデコーダ回路として構成した例
を、図８に示して説明する。水平選択回路ＨＳＲの出力
部で必要なのは、全画素読み出しの場合を代表として、
水平転送スイッチＭＯＳトランジスタＨＴ１〜ＨＴ８を
オンして各垂直出力線ＨＶ１〜ＨＶ８に接続された画素
電荷を取り出すために、水平選択回路ＨＳＲの出力Ｈ１
〜Ｈ８を順次ハイとすることである。そのため、図８
（ｂ）の論理表に示す動作を行うため、パルス信号源Ｓ
１〜Ｓ３の出力と、インバータＩＮ９〜ＩＮ１１を介し
て生成されたＳ１〜Ｓ３の各反転信号出力が、所定の接
続端子に接続した論理積ＮＡＮＤ１〜ＮＡＮＤ８と、各
論理積ＮＡＮＤ１〜ＮＡＮＤ８にそれぞれ接続されたイ
ンバータＩＮ１〜ＩＮ８とで、順次出力Ｈ１〜Ｈ８の出
力をハイとすることができる。この走査を繰り返すこと
でエリアセンサのマトリクス全体を走査できる。この関
係は、垂直選択回路ＶＳＲの場合も繰り返し周波数は大
きくなるが、同様に動作させることで、垂直選択線ＨＬ
１〜ＨＬ８を順次ハイとなし得る。
【００２９】この水平選択回路ＨＳＲの出力部で、ブロ
ック読み出しの場合は、図４の例として、出力Ｈ１，Ｈ
２，Ｈ５，Ｈ６とを順次ハイとするパルス信号源Ｓ１〜
Ｓ３を供給する。また、スキップ読み出しの場合には、
図５の例として、出力Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ５…とを順
次ハイとし、次の水平ラインではＨ１，Ｈ２，Ｈ４，Ｈ
６…とを順次ハイとしてスキップ読み出しを可能とす
る。また、上記動作は、垂直選択回路の場合も同様であ
る。
ック読み出しの場合は、図４の例として、出力Ｈ１，Ｈ
２，Ｈ５，Ｈ６とを順次ハイとするパルス信号源Ｓ１〜
Ｓ３を供給する。また、スキップ読み出しの場合には、
図５の例として、出力Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ５…とを順
次ハイとし、次の水平ラインではＨ１，Ｈ２，Ｈ４，Ｈ
６…とを順次ハイとしてスキップ読み出しを可能とす
る。また、上記動作は、垂直選択回路の場合も同様であ
る。
【００３０】また、この水平選択回路ＨＳＲの出力部
は、ＣＭＯＳプロセスで専有面積／体積を小さくして形
成できるので、光電変換装置と同一チップ上に形成で
き、ＣＣＤセンサと比較した場合、製造上極めて小工程
で作成できる。
は、ＣＭＯＳプロセスで専有面積／体積を小さくして形
成できるので、光電変換装置と同一チップ上に形成で
き、ＣＣＤセンサと比較した場合、製造上極めて小工程
で作成できる。
【００３１】次に、水平選択回路ＨＳＲをシフトレジス
タで構成した例を、図９に示して説明する。図９（ａ）
において、ＰＨ１Ｂ及びＢＬＫＢは、同回路に入力され
るクロックであり、それぞれクロックＰＨ１，ＢＬＫの
論理反転信号である。まず全画素読み出し時のタイミン
グを図９（ｂ）のタイミング図を用いて説明する。同図
において、クロックＰＨ１ＢおよびＢＬＫＢは省略して
ある。
タで構成した例を、図９に示して説明する。図９（ａ）
において、ＰＨ１Ｂ及びＢＬＫＢは、同回路に入力され
るクロックであり、それぞれクロックＰＨ１，ＢＬＫの
論理反転信号である。まず全画素読み出し時のタイミン
グを図９（ｂ）のタイミング図を用いて説明する。同図
において、クロックＰＨ１ＢおよびＢＬＫＢは省略して
ある。
【００３２】まずスタートパルスＰＨＳＴのハイレベル
が入力されると、その信号が初段のフリップフロップ回
路にラッチされ、ＯＵＴ１には同図のタイミングでシフ
トパルスが出力される。ラッチされたハイレベルはクロ
ックパルスＰＨ１，ＰＨ２により後段のフリップフロッ
プ回路に順次転送され、それに応じてＯＵＴ２，ＯＵＴ
３…と順次シフトパルスが前記の出力Ｈ１，Ｈ２…とし
て出力されるものである。
が入力されると、その信号が初段のフリップフロップ回
路にラッチされ、ＯＵＴ１には同図のタイミングでシフ
トパルスが出力される。ラッチされたハイレベルはクロ
ックパルスＰＨ１，ＰＨ２により後段のフリップフロッ
プ回路に順次転送され、それに応じてＯＵＴ２，ＯＵＴ
３…と順次シフトパルスが前記の出力Ｈ１，Ｈ２…とし
て出力されるものである。
【００３３】また、ブロック読み出し、またはスキップ
読み出しの場合のタイミング図を図９（ｃ）にしめす。
ブロック読み出し、またはスキップ読み出しの場合は、
クロックＢＬＫをハイレベルに設定することにより、Ｏ
ＵＴ２を出力するフリップフロップ回路を経由せずに、
スタートパルスＰＨＳＴのハイレベルを後段のフリツプ
フロップ回路に順次転送することで、図７にて説明した
出力と同様の出力パルスを得ることができる。
読み出しの場合のタイミング図を図９（ｃ）にしめす。
ブロック読み出し、またはスキップ読み出しの場合は、
クロックＢＬＫをハイレベルに設定することにより、Ｏ
ＵＴ２を出力するフリップフロップ回路を経由せずに、
スタートパルスＰＨＳＴのハイレベルを後段のフリツプ
フロップ回路に順次転送することで、図７にて説明した
出力と同様の出力パルスを得ることができる。
【００３４】以上のように、本実施形態により、ブロッ
ク読み出しの場合でも、暗電荷によって、有効光電変換
素子の読み出し時に暗電荷を削減した画像信号を得るこ
とができるので、Ｓ／Ｎのよい高品質な任意選定範囲の
画像信号を得ることができる。このことより、暗い画像
でのオートフォーカスやオート露光の場合等に正確な動
作を保障できる。
ク読み出しの場合でも、暗電荷によって、有効光電変換
素子の読み出し時に暗電荷を削減した画像信号を得るこ
とができるので、Ｓ／Ｎのよい高品質な任意選定範囲の
画像信号を得ることができる。このことより、暗い画像
でのオートフォーカスやオート露光の場合等に正確な動
作を保障できる。
【００３５】なお、上記実施形態では、基準信号出力用
光電変換素子群からの暗電荷の画像信号を有効信号出力
用光電変換素子群からの信号より前に読み出す例を示し
たが、この基準信号出力用光電変換素子群からの読み出
しは有効信号出力用光電変換素子群からの信号より後に
出力することとしても上述と同様の動作で達成でき、高
Ｓ／Ｎを得ることができる。この場合は、図２に示した
暗電荷を読み出す遮光部分を図上右側に配置すれば、水
平選択回路の動作をそのままとして、クランプ回路に１
水平ライン分のメモリを備えておいて、基準信号発生器
による基準信号を発生後にクランプすることになる。
光電変換素子群からの暗電荷の画像信号を有効信号出力
用光電変換素子群からの信号より前に読み出す例を示し
たが、この基準信号出力用光電変換素子群からの読み出
しは有効信号出力用光電変換素子群からの信号より後に
出力することとしても上述と同様の動作で達成でき、高
Ｓ／Ｎを得ることができる。この場合は、図２に示した
暗電荷を読み出す遮光部分を図上右側に配置すれば、水
平選択回路の動作をそのままとして、クランプ回路に１
水平ライン分のメモリを備えておいて、基準信号発生器
による基準信号を発生後にクランプすることになる。
【００３６】さらに、基準信号出力用光電変換素子群か
らの信号を有効信号出力用光電変換素子群からの信号の
前後に出力したとしても同様な効果を奏し得る。この場
合には、暗電荷の取得部分をエリアセンサの１ラインの
センター部分に配置することで、その配置からの基準信
号発生器による基準信号生成時に暗電荷を取得するタイ
ミングを合わせることで達成できる。
らの信号を有効信号出力用光電変換素子群からの信号の
前後に出力したとしても同様な効果を奏し得る。この場
合には、暗電荷の取得部分をエリアセンサの１ラインの
センター部分に配置することで、その配置からの基準信
号発生器による基準信号生成時に暗電荷を取得するタイ
ミングを合わせることで達成できる。
【００３７】［第２の実施形態］多画素のセンサ（特に
エリアセンサ）において、ブロック読み出しやスキップ
読み出し等の一部の画素領域を選択的に読み出すこと
で、さまざまな機能を付加することができる。
エリアセンサ）において、ブロック読み出しやスキップ
読み出し等の一部の画素領域を選択的に読み出すこと
で、さまざまな機能を付加することができる。
【００３８】（１）オ一トフォーカスセンサ レンズの焦点距離を変えた画像を時系列的に複数枚撮像
して、最も像のコントラストのついた時を焦点が合った
状態と判定する。この時、焦点を判定するには全画素分
の信号は必要なく、画像のピントを合わせたい物体近傍
の信号のみがあればよく、この部分のみを選択的に出力
できれば高速なオートフォーカス動作が可能となる。
して、最も像のコントラストのついた時を焦点が合った
状態と判定する。この時、焦点を判定するには全画素分
の信号は必要なく、画像のピントを合わせたい物体近傍
の信号のみがあればよく、この部分のみを選択的に出力
できれば高速なオートフォーカス動作が可能となる。
【００３９】即ち、ブロック読み出しの活用で、ピント
を合わせたい物体近傍がエリアセンサーの中心に合った
場合、ブロック読み出しのブロック個所をエリアセンサ
の中心に指定して、該ブロックの光電変換素子の画像信
号と中心ラインの基準信号用光電変換素子の暗電荷の画
像信号とを読み出し、該ブロックの光電変換素子の画像
信号からノイズ成分を削減して、正確な画像信号を読み
出し、フォーカス位置を複数回調節して、その画像信号
の例えば輪郭がクリアで有れば、焦点が合致していると
判断して、オートフォーカス動作を終了して、本撮影に
入る。この場合、所定の狭い範囲のブロックを読み出す
ので、高速短時間にフォーカスを合わせることができ
る。
を合わせたい物体近傍がエリアセンサーの中心に合った
場合、ブロック読み出しのブロック個所をエリアセンサ
の中心に指定して、該ブロックの光電変換素子の画像信
号と中心ラインの基準信号用光電変換素子の暗電荷の画
像信号とを読み出し、該ブロックの光電変換素子の画像
信号からノイズ成分を削減して、正確な画像信号を読み
出し、フォーカス位置を複数回調節して、その画像信号
の例えば輪郭がクリアで有れば、焦点が合致していると
判断して、オートフォーカス動作を終了して、本撮影に
入る。この場合、所定の狭い範囲のブロックを読み出す
ので、高速短時間にフォーカスを合わせることができ
る。
【００４０】（２）ＡＥ（自動露出）センサ 露出時間を変えて撮像し、その信号から本撮影時の露出
時間を決定する。オートフォーカスセンサと同様に全画
素分の信号は必要なく、露出を合わせたい物体近傍の信
号のみがあればよく、この部分のみを選択的に出力でき
れば高速なＡＥが可能となる。
時間を決定する。オートフォーカスセンサと同様に全画
素分の信号は必要なく、露出を合わせたい物体近傍の信
号のみがあればよく、この部分のみを選択的に出力でき
れば高速なＡＥが可能となる。
【００４１】静止画カメラの場合、露出時間は画角の中
心部分の光量に応じて露出時間を決定する。従って、オ
ートフォーカスの場合と同様に中心部分をブロックとし
て、ブロック読み出しを行い、ノイズ成分を除去するこ
とで、高速に正確な露出時間を決定することができる。
また、動画を撮影するビデオカメラの場合でも、絶えず
変化する対象物の光量が変化するので、その変化を高速
にブロック読み出しで検出し、最適な露出時間に対応す
る絞りの度合いを、ブロック読み出しの画像出力レベル
から決定して、露出ポイントのエリアセンサへの光量を
絞って、リニアな特性光量に設定する。こうして、高感
度の画像信号を得ることができる。
心部分の光量に応じて露出時間を決定する。従って、オ
ートフォーカスの場合と同様に中心部分をブロックとし
て、ブロック読み出しを行い、ノイズ成分を除去するこ
とで、高速に正確な露出時間を決定することができる。
また、動画を撮影するビデオカメラの場合でも、絶えず
変化する対象物の光量が変化するので、その変化を高速
にブロック読み出しで検出し、最適な露出時間に対応す
る絞りの度合いを、ブロック読み出しの画像出力レベル
から決定して、露出ポイントのエリアセンサへの光量を
絞って、リニアな特性光量に設定する。こうして、高感
度の画像信号を得ることができる。
【００４２】（３）トリミング 画像の一部だけを切り出すことにより電子ズームが可能
となる。また、画像を間引いて出力することにより、例
えばデジタルカメラヘの応用の場合、データサイズは大
きいが高精細な画像出力と、画質は劣るがデータサイズ
の小さい画像出力とを切り替えて出力することができ
る。
となる。また、画像を間引いて出力することにより、例
えばデジタルカメラヘの応用の場合、データサイズは大
きいが高精細な画像出力と、画質は劣るがデータサイズ
の小さい画像出力とを切り替えて出力することができ
る。
【００４３】（４）静止画と動画の切り替え機能 例えば、１４０万画素のセンサで静止画の撮像をし、そ
の１／４の３５万画素の信号を読み出すことで、ＮＴＳ
Ｃの動画を出力する。１４０万画素のままだとデータレ
ートが速すぎ、かつＮＴＳＣの規格の例えば５２５×４
６０の解像度に合わない。従って、静止画の場合には、
全画素読み取りモードで動作させ、各ラインの暗電荷に
よる基準信号出力用光電変換素子群との差を取り、高Ｓ
／Ｎの画像信号を得ることができ、また、動画の場合に
ＮＴＳＣ方式の画像表示用としたならば、約１／４の画
素数の読み出しでよいので、スキップ読み出しモードで
高速に動画画像信号を読み出すことができ、両者の切り
換えスイッチでＳ／Ｎのよい満足する画像信号を得るこ
とができる。
の１／４の３５万画素の信号を読み出すことで、ＮＴＳ
Ｃの動画を出力する。１４０万画素のままだとデータレ
ートが速すぎ、かつＮＴＳＣの規格の例えば５２５×４
６０の解像度に合わない。従って、静止画の場合には、
全画素読み取りモードで動作させ、各ラインの暗電荷に
よる基準信号出力用光電変換素子群との差を取り、高Ｓ
／Ｎの画像信号を得ることができ、また、動画の場合に
ＮＴＳＣ方式の画像表示用としたならば、約１／４の画
素数の読み出しでよいので、スキップ読み出しモードで
高速に動画画像信号を読み出すことができ、両者の切り
換えスイッチでＳ／Ｎのよい満足する画像信号を得るこ
とができる。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、ＣＭＯＳセンサの特質
であるブロック読み出しの際にも雑音の低減を達成し、
ビデオカメラやデジタルカメラに最適なオートフォーカ
スやオート露光方式を提供することができる。
であるブロック読み出しの際にも雑音の低減を達成し、
ビデオカメラやデジタルカメラに最適なオートフォーカ
スやオート露光方式を提供することができる。
【００４５】また、ブロック読み出しモードでも、スキ
ップ読み出しモードでも、暗電荷との差を取った画像信
号を得ることができるので、高速動作は勿論、高品質の
ブロック画像信号を得ることができる。
ップ読み出しモードでも、暗電荷との差を取った画像信
号を得ることができるので、高速動作は勿論、高品質の
ブロック画像信号を得ることができる。
【図１】本発明の実施形態による固体撮像装置の回路ブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】本発明の実施形態による固体撮像装置の各読み
出しモードの概念図である。
出しモードの概念図である。
【図３】本発明の実施形態による全画素読み出しモード
のタイミングチャートである。
のタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施形態によるブロック読み出しモー
ドのタイミングチャートである。
ドのタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施形態によるスキップ読み出しモー
ドのタイミングチャートである。
ドのタイミングチャートである。
【図６】本発明の実施形態による全画素読み出しモード
のタイミングチャートである。
のタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施形態による各読み出しモードの信
号処理回路のブロック図である。
号処理回路のブロック図である。
【図８】本発明の実施形態による選択回路の回路図であ
る。
る。
【図９】本発明の実施形態による選択回路の回路図であ
る。
る。
ＰＤ１１〜ＰＤ２２ フォトダイオード ＳＴ１１〜ＳＴ２２ 転送ＭＯＳトランジスタ ＶＳＲ 垂直選択回路 ＨＳＲ 水平選択回路 ＨＬ１，ＨＬ２ 垂直選択線 Ｈ１〜Ｈ８ 水平選択回路ＨＳＲの出力 ＨＴ１〜ＨＴ８ 転送スイッチＭＯＳトランジスタ ＨＶ１〜ＨＶ８ 垂直出力線 ＨＯＬ 出力線 ＡＭＰ アンプ １０ 光電変換装置 １１ 垂直選択回路 １２ 水平選択回路 １３ クランプ回路 １４ 基準電圧発生器 １５，１６ Ａ／Ｄ変換器 １７ デジタル信号処理回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樋山 拓己 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 小川 勝久 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 桜井 克仁 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 須川 成利 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内
Claims (10)
- 【請求項１】 基準信号を出力するための基準信号出力
用光電変換素子群と、複数の有効信号出力用光電変換素
子群とからなる複数個の光電変換素子を有する光電変換
装置と、前記光電変換素子からの信号を順次読み出すた
めの走査手段と、前記複数の有効信号出力用光電変換素
子群のうち任意の素子群を選択的に読み出す選択手段と
を有する固体撮像装置において、 前記基準信号出力用光電変換素子群と前記有効信号出力
用光電変換素子群内の選択手段によって選択された素子
群を共に読み出すことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の固体撮像装置におい
て、前記基準信号出力用光電変換素子群が遮光された複
数の光電変換素子であることを特徴とする固体撮像装
置。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の固体撮像装置に
おいて、前記走査手段がシフトレジスタであり、前記選
択手段がシフトレジスタのクロック経路切り替え手段で
あることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
固体撮像装置において、前記走査手段がデコーダである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
固体撮像装置において、前記基準信号出力用光電変換素
子群からの信号を前記有効信号出力用光電変換素子群か
らの信号より先に出力することを特徴とする固体撮像装
置。 - 【請求項６】 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
固体撮像装置において、前記基準信号出力用光電変換素
子群からの信号を前記有効信号出力用光電変換素子群か
らの信号より後に出力することを特徴とする固体撮像装
置。 - 【請求項７】 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
固体撮像装置において、前記基準信号出力用光電変換素
子群からの信号を前記有効信号出力用光電変換素子群か
らの信号の前後に出力することを特徴とする固体撮像装
置。 - 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の
固体撮像装置において、前記複数の有効信号出力用光電
変換素子群をそれぞれ構成する光電変換素子が互いに交
互に配置されていることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項９】 請求項１に記載の固体撮像装置におい
て、前記基準信号出力用光電変換素子群が遮光された光
電変換素子からなることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項１０】 複数の光電変換素子をマトリクス状に
配置して１ライン中に遮光した基準信号を出力するため
の基準信号出力用光電変換素子群と、複数の有効信号出
力用光電変換素子群とからなる光電変換装置と、前記光
電変換素子からの信号を順次読み出すための走査手段
と、前記複数の有効信号出力用光電変換素子群のうち任
意の素子群を選択的に読み出す選択手段とを有する固体
撮像装置において、 前記基準信号出力用光電変換素子群と前記有効信号出力
用光電変換素子群の少なくともひとつを連続して読み出
し、前記有効信号出力用光電変換素子群の光電荷成分か
ら前記基準信号出力用光電変換素子群の光電荷成分の差
を取ること特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (4)
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