JPH11220663A - 固体撮像装置およびその駆動方法 - Google Patents

固体撮像装置およびその駆動方法

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JPH11220663A
JPH11220663A JP10021682A JP2168298A JPH11220663A JP H11220663 A JPH11220663 A JP H11220663A JP 10021682 A JP10021682 A JP 10021682A JP 2168298 A JP2168298 A JP 2168298A JP H11220663 A JPH11220663 A JP H11220663A
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solid
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JP10021682A
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Takao Kuroda
隆男 黒田
Masayuki Masuyama
雅之 桝山
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Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50Control of the SSIS exposure
    • H04N25/53Control of the integration time
    • H04N25/531Control of the integration time by controlling rolling shutters in CMOS SSIS
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/745Circuitry for generating timing or clock signals
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固体撮像装置において、単一のシフトレジス
タを用いて、通常の画素信号読み出し機能と電子シャッ
ター機能とを併せて実現する 【解決手段】 シフトレジスタ11は制御部31から供
給された駆動用信号SDを順次伝達する。各々撮像部1
0の各行に対して設けられた選択回路12a〜12c
は、対応する行の画素1に対し、当該行に対応する一の
レジスタから駆動用信号SDが出力されたとき、その前
後のレジスタの出力に従って、読み出しおよびリセット
のいずれかの動作を選択実行する。駆動用信号SDの供
給を、通常モードと電子シャッターモードとで、一のレ
ジスタの駆動用信号SD出力時におけるその前後のレジ
スタの出力が異なるように設定変更することによって、
撮像部10に対し、通常モードにおいては読み出し動作
を、電子シャッターモードにおいてはリセット動作を選
択実行することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置の駆
動技術に属するものであり、特に、固体撮像装置の電子
シャッター機能を実現するための駆動技術に属する。
【0002】
【従来の技術】固体撮像装置の電子シャッター機能と
は、撮像部の電荷蓄積時間をその駆動によって調整し、
物理的な絞り機能の代わりに、電子的に露光時間を制御
するものである。具体的には、各画素に蓄積された信号
電荷を、画素信号読み出しとは異なる所定のタイミング
で排出(リセット)することによって、電子シャッター
機能は実現される。
【0003】すなわち、固体撮像装置において電子シャ
ッター機能を実現するためには、撮像部に対して、画素
信号読み出しのためのアクセスとは独立のタイミングで
リセットのためのアクセスができるように、周辺回路部
を構成する必要がある。このため、従来の固体撮像装置
では、画素信号読み出しのための行選択用シフトレジス
タとは別に、電子シャッター機能のための行選択用シフ
トレジスタを別途設けて、撮像部に対して、この別途設
けた行選択用シフトレジスタを用いてリセットのための
アクセスを行うことによって、電子シャッター機能を実
現していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記の従来
の電子シャッター機能を有する固体撮像装置には、次の
ような問題があった。
【0005】シフトレジスタは、固体撮像装置のレイア
ウト上、比較的大きな面積を占めるので、前記従来の固
体撮像装置のように、行選択用シフトレジスタを2個も
設けることは、装置の小型化や低価格化に対して大きな
妨げになる。また2個のシフトレジスタを独立に駆動す
るため、その分、消費する電力も大きくなるので、装置
の低消費電力化の面でも好ましくない。
【0006】前記の問題に鑑み、本発明は、固体撮像装
置において、単一のシフトレジスタを用いて、通常の画
素信号読み出しと電子シャッター機能とを併せて実現す
ることを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項1の発明が講じた解決手段は、固体撮像装
置として、複数の画素が2次元行列配置されてなる撮像
部と、各々前記撮像部の各行または各列に対して設けら
れたレジスタを含む複数のレジスタが直列接続されてな
り、供給された駆動用信号をクロック毎に順次伝達する
シフトレジスタと、各々前記撮像部の各行または各列に
対して設けられた行数または列数と同数の選択回路から
なり、前記シフトレジスタを構成するレジスタの出力に
応じて選択した行または列の画素に対し、読み出し動作
またはリセット動作を実行する駆動部とを備え、前記各
選択回路は、前記シフトレジスタを構成するレジスタの
うち、当該選択回路に対応する行または列に対して設け
られた一のレジスタと、前記シフトレジスタにおいて前
記一のレジスタから所定段数離れた他のレジスタとの出
力を入力とし、前記一のレジスタから駆動用信号が出力
されたとき、対応する行または列の画素に対し、前記他
のレジスタの出力に従って、読み出しまたはリセットの
いずれかの動作を選択実行するものである。
【0008】請求項1の発明によると、撮像部の各行ま
たは各列に対して設けられた選択回路は、シフトレジス
タを構成するレジスタのうち当該行または列に対して設
けられた一のレジスタから駆動用信号が出力されたと
き、対応する行または列の画素に対し、前記シフトレジ
スタにおいて前記一のレジスタから所定段数離れた他の
レジスタの出力に従って、読み出しまたはリセットのい
ずれかの動作を選択実行する。このため、画素信号読み
出しを行う通常モードと電子シャッターモードとにおい
て、一のレジスタの駆動用信号出力時における他のレジ
スタの出力が異なるようにシフトレジスタへの駆動用信
号供給を設定変更することによって、撮像部に対し、通
常モードにおいては読み出し動作を、電子シャッターモ
ードにおいてはリセット動作を、選択実行させることが
できる。したがって、単一のシフトレジスタを用いて、
通常の画素信号読み出しと電子シャッター機能とを併せ
て実現することができる。
【0009】そして、請求項2の発明では、前記請求項
1の固体撮像装置における他のレジスタは、前記シフト
レジスタにおいて前記一のレジスタの前段または後段の
少なくとも一方に位置するものとする。
【0010】請求項2の発明によると、各選択回路の入
力は、当該選択回路に対応する行または列に対して設け
られた一のレジスタ、およびこの一のレジスタの前段ま
たは後段の少なくとも一方に位置する他のレジスタすな
わち2段または3段のレジスタの出力となるので、駆動
部の構成が容易になる。
【0011】さらに、請求項3の発明では、前記請求項
1または2の固体撮像装置は前記シフトレジスタに対す
る前記駆動用信号の供給を制御する制御部を備え、この
制御部は、画素信号読み出しを行う通常モードおよび電
子シャッターモードのうち、一方のモードが指定された
ときは、前記シフトレジスタに前記駆動用信号が1クロ
ック期間供給されるよう制御する一方、他方のモードが
指定されたときは、前記シフトレジスタに前記駆動用信
号が少なくとも2クロック期間以上供給されるよう制御
するものとする。
【0012】請求項3の発明によると、駆動用信号は、
通常モードおよび電子シャッターモードのうち、一方の
モードではシフトレジスタに1クロック期間供給される
一方、他方のモードでは少なくとも2クロック期間以上
供給されるので、一のレジスタの駆動用信号出力時にお
いて、前記一方のモードでは他のレジスタから駆動用信
号は出力されず、前記他方のモードでは他のレジスタの
いずれかから駆動用信号は出力される。このため、各選
択回路は、読み出しおよびリセットのいずれかの動作
を、他のレジスタの駆動用信号の出力の有無によって容
易に選択実行することができる。
【0013】そして、請求項4の発明では、前記請求項
3の固体撮像装置における各選択回路は、前記一のレジ
スタの出力と、前記一のレジスタの前段および後段に位
置する他のレジスタの出力とを入力とする組合せ回路を
備え、前記一のレジスタから駆動用信号が出力された場
合に、前記他のレジスタのいずれかから駆動用信号が出
力されたときは、読み出し動作およびリセット動作のう
ちいずれか一方の動作を行う一方、前記他のレジスタの
いずれからも駆動用信号が出力されないときは、他方の
動作を行うものとする。
【0014】また、請求項5の発明では、前記請求項3
の固体撮像装置において、前記駆動用信号は、論理レベ
ルの“H”であり、前記各選択回路は、前記一のレジス
タの反転出力と、前記一のレジスタの前段および後段に
位置する他のレジスタの出力とを入力とする3入力NO
Rゲートを備え、前記一のレジスタの出力が“H”の場
合に、前記3入力NORゲートの出力が“H”のとき
は、読み出し動作およびリセット動作のうちいずれか一
方の動作を行う一方、前記3入力NORゲートの出力が
“L”のときは、他方の動作を行うものとする。
【0015】また、請求項6の発明では、前記請求項1
〜5のうちいずれか1項の固体撮像装置における画素
は、アクティブ型のMOS型素子であるものとする。
【0016】また、請求項7の発明が講じた解決手段
は、複数の画素が2次元行列配置されてなる撮像部と、
各々前記撮像部の各行または各列に対して設けられたレ
ジスタを含む複数のレジスタが直列接続されてなるシフ
トレジスタとを有する固体撮像装置の駆動方法として、
前記シフトレジスタに駆動用信号を供給する第1のステ
ップと、前記シフトレジスタを構成するレジスタのう
ち、前記駆動用信号を出力するレジスタを検知する第2
のステップと、前記第2のステップにおいて一のレジス
タからの前記駆動用信号の出力を検知したとき、この一
のレジスタに対応する行または列の画素に対し、前記シ
フトレジスタにおいて前記一のレジスタから所定段数離
れた他のレジスタの出力に従って、読み出しまたはリセ
ットのいずれかの動作を選択実行する第3のステップと
を備えているものである。
【0017】請求項7の発明によると、一のレジスタか
らの駆動用信号出力を検知したとき、対応する行または
列の画素に対し、前記シフトレジスタにおいて前記一の
レジスタから所定段数離れた他のレジスタの出力に従っ
て、読み出しおよびリセットのいずれかの動作を選択実
行する。このため、画素信号読み出しを行う通常モード
と電子シャッターモードとにおいて、一のレジスタの駆
動用信号出力時における他のレジスタの出力が異なるよ
うにシフトレジスタへの駆動用信号供給を設定変更する
ことによって、撮像部に対し、通常モードにおいては読
み出し動作を、電子シャッターモードにおいてはリセッ
ト動作を、選択実行することができる。したがって、単
一のシフトレジスタを用いて、通常の画素信号読み出し
と電子シャッター機能とを併せて実現することができ
る。
【0018】そして、請求項8の発明では、前記請求項
7の固体撮像装置の駆動方法における他のレジスタは、
前記シフトレジスタにおいて前記一のレジスタの前段ま
たは後段の少なくとも一方に位置するものとする。
【0019】さらに、請求項9の発明では、前記請求項
7または8の固体撮像装置の駆動方法における第1のス
テップは、画素信号読み出しを行う通常モードおよび電
子シャッターモードのうち、一方のモードが指定された
ときは、前記シフトレジスタに前記駆動用信号を1クロ
ック期間供給する一方、他方のモードが指定されたとき
は、前記シフトレジスタに前記駆動用信号を少なくとも
2クロック期間以上供給するものとする。
【0020】請求項9の発明によると、駆動用信号は、
通常モードおよび電子シャッターモードのうち、一方の
モードではシフトレジスタに1クロック期間供給される
一方、他方のモードではシフトレジスタに少なくとも2
クロック期間以上供給されるので、一のレジスタの駆動
用信号出力時において、前記一方のモードでは他のレジ
スタから駆動用信号は出力されず、前記他方のモードで
は他のレジスタのいずれかから駆動用信号は出力され
る。このため、読み出しおよびリセットの動作選択を、
他のレジスタの駆動用信号の出力の有無によって容易に
実行することができる。
【0021】また、請求項10の発明では、前記請求項
7〜9うちいずれか1項の固体撮像装置の駆動方法にお
ける画素は、アクティブ型のMOS型素子であるものと
する。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
【0023】図1は本発明の一実施形態に係る固体撮像
装置の概略構成を示すブロック図である。図1におい
て、10は複数の画素1が2次元行列配置(図1では3
行3列に配置)されてなる撮像部、11は複数(図1で
は5個)のレジスタ(R)11a〜11eが直列接続さ
れてなり、制御部31から供給された駆動用信号SDを
順次伝達するシフトレジスタとしての行選択用シフトレ
ジスタ、12は各々撮像部10の各行に対して設けられ
た選択回路12a〜12cからなり、行選択用シフトレ
ジスタ11の出力に応じて選択した行の画素1に対し、
読み出し動作またはリセット動作を行う駆動部としての
選択行駆動部である。
【0024】また21は撮像部10における列選択のた
めの列選択シフトレジスタ、22は撮像部10と列選択
シフトレジスタ21との間に設けられ、選択された画素
1に蓄積された信号電荷による電位を画素信号として読
み出す選択列駆動部である。列選択シフトレジスタ21
および選択列駆動部22は従来と同様の構成からなるの
で、本実施形態では詳細な説明を省略する。
【0025】行選択用シフトレジスタ11において、第
2段〜第4段のレジスタ11b,11c,11dは、撮
像部10の各行にそれぞれ対応している。各選択回路1
2a,12b,12cは、対応する行の画素1に対し、
シフトレジスタ11を構成するレジスタ11a〜11e
のうち当該行に対して設けられた一のレジスタから駆動
用信号SDが出力されたとき、シフトレジスタ11にお
いて前記一のレジスタの前段および後段に位置するレジ
スタの出力に従って、読み出しおよびリセットのいずれ
かの動作を選択実行する。例えば、撮像部10の第1行
に対して設けられた選択回路12aは、第1行に対して
設けられた第2段レジスタ11bから駆動用信号SDが
出力されたとき、第1段および第3段レジスタ11a,
11cの出力に従って、第1行の画素1に対して読み出
しおよびリセットのいずれかの動作を選択実行する。
【0026】図2は画素1の回路構成の一例を示す図で
あり、光電素子と検出部とを別に設けたMOS型アクテ
ィブ方式の画素の回路構成を示す図である。図2に示す
ように、光電素子3は転送ゲート4を介して検出部5に
接続されており、検出部5は2個のトランジスタ6a,
6bからなる選択部6を介して信号出力線8と接続され
ている。また検出部5はリセットゲート7を介して電源
VDDに接続されている。
【0027】図3はシフトレジスタ11および選択行駆
動部12の具体的な構成の一例を示す回路図である。図
3に示すように、各選択回路12a,12b,12c
は、1個の3入力NORゲートと、3個の2入力NAN
Dゲートおよび4個のインバータとによってそれぞれ構
成されている。なお、SINはスタートパルス信号、C
LKはクロックであり、ともに制御部31から供給され
る。制御部31はスタートパルス信号SINをクロック
CLKの立上り時に“H”にすることによって、論理レ
ベル“H”を駆動用信号SDとしてシフトレジスタ11
に供給する。
【0028】各選択回路12a,12b,12cは、対
応する行の画素1に対し、選択信号SLi、転送信号T
Riおよびリセット信号RSi(iは行番号を表す、本
実施形態ではi=1〜3)を出力して、読み出し動作お
よびリセット動作を実行する。読み出し動作時には、各
選択回路12a〜12cは選択信号SLiおよび転送信
号TRiを“H”にする。転送信号TRiが“H”にな
ると、画素1において光電素子3に蓄積された信号電荷
は転送ゲート4を経て検出部5に移動し、選択信号SL
iが“H”なので検出部5の電位が選択部6を介して信
号出力線8に出力される。その後リセット信号RSiを
“H”にして検出部5に蓄積された信号電荷を除去す
る。一方、リセット動作時には、選択信号SLiを
“L”にしたままリセット信号RSiを“H”にして、
検出部5に蓄積された信号電荷を除去する。
【0029】図3に示す各選択回路12a,12b,1
2cの回路構成および動作を、撮像部10の第2行に対
して設けられた選択回路12bを例にとって説明する。
【0030】選択回路12bにおいて、3入力NORゲ
ート13は、インバータ15dによって反転された第3
段レジスタ11cの出力SG2と、第2段および第4段
レジスタ11b,11dの出力SG1,SG3とを入力
とする。すなわち、3入力NORゲート13の出力は、
撮像部10の第2行に対して設けられた第3段レジスタ
11cの出力SG2が“H”であり(すなわち第3段レ
ジスタ11cから駆動用信号SDが出力され)、かつ、
シフトレジスタ11において第3段レジスタ11cの前
段および後段に位置する第2段および第4段レジスタ1
1b,11dの出力SG1,SG3がともに“L”のと
き(すなわち第2段および第4段レジスタ11b,11
dから駆動用信号SDが出力されないとき)、“H”に
なり、これ以外のときは“L”になる。
【0031】2入力NANDゲート14aは3入力NO
Rゲート13の出力と選択同期信号CSLとを入力と
し、その出力はインバータ15aを介して選択信号SL
2として出力される。このため、3入力NORゲート1
3の出力が“H”のとき、すなわち第3段レジスタ11
cの出力SG2が“H”であり、かつ、第2段および第
4段レジスタ11b,11dの出力SG1およびSG3
がともに“L”のとき、選択同期信号CSLに同期し
て、選択信号SL2は“H”になる。
【0032】一方、2入力NANDゲート14bは第3
段レジスタ11cの出力SG2と転送同期信号CTRと
を入力とし、その出力はインバータ15bを介して転送
信号TR2として出力される。また2入力NANDゲー
ト14cは第3段レジスタ11cの出力SG2とリセッ
ト同期信号CRSとを入力とし、その出力はインバータ
15cを介してリセット信号RS2として出力される。
このため転送信号TR2は、第3段レジスタ11cの出
力SG2が“H”のとき、転送同期信号CTRに同期し
て“H”になり、リセット信号RS2もまた、第3段レ
ジスタ11cの出力SG2が“H”のとき、リセット同
期信号CRSに同期して“H”になる。
【0033】選択回路12a,12cも、選択回路12
bと同様に動作する。すなわち、第1行に対応する選択
回路12aは、第1行に対して設けられた第2段レジス
タ11bの出力SG1が“H”であり、かつ、シフトレ
ジスタ11において第2段レジスタ11bの前段および
後段に位置する第1段および第3段レジスタ11a,1
1cの出力SGS,SG2がともに“L”のとき、選択
同期信号CSLに同期して、選択信号SL1を“H”に
し、また第2段レジスタ11bの出力SG1が“H”の
とき、転送信号TR1を転送同期信号CTRに同期して
“H”にするとともに、リセット信号RS1をリセット
同期信号CRSに同期して“H”にする。
【0034】同様に、第3行に対応する選択回路12c
は、第3行に対して設けられた第4段レジスタ11dの
出力SG3が“H”であり、かつ、シフトレジスタ11
において第4段レジスタ11dの前段および後段に位置
する第3段および第5段レジスタ11c,11eの出力
SG2,SGEがともに“L”のとき、選択同期信号C
SLに同期して、選択信号SL3を“H”にし、また、
第4段レジスタ11dの出力SG3が“H”のとき、転
送信号TR3を転送同期信号CTRに同期して“H”に
するとともに、リセット信号RS3をリセット同期信号
CRSに同期して“H”にする。
【0035】図4および図5は図3に示すシフトレジス
タ11および選択行駆動部12の動作を示すタイミング
チャートであり、図4は画素信号読み出しを行う通常モ
ードにおける動作を示す図、図5は電子シャッターモー
ドにおける動作を示す図である。
【0036】まず図4に示すように、通常モードにおい
ては、制御部31は、シフトレジスタ11に駆動用信号
SDすなわち信号“H”が1クロック期間のみ入力され
るよう、スタートパルス信号SINを設定する。シフト
レジスタ11はクロックCLKに同期して信号“H”を
順次伝達し、これにより、各レジスタ11a〜11eの
出力SGS,SG1,SG2,SG3,SGEは順に立
上り、それぞれ1クロック期間の間“H”になる。
【0037】この場合(a1)に示すように、第2段レ
ジスタ11bの出力SG1が“H”のとき、その前段お
よび後段の第1段および第3段レジスタ11a,11b
の出力SGS,SG2はともに“L”であるので、選択
信号SL1は選択同期信号CSLのタイミングで“H”
になる。これとともに転送信号TR1も転送同期信号C
TRのタイミングで“H”になる。選択信号SL1およ
び転送信号TR1がともに“H”になることによって、
第1行の画素1に対し、読み出し動作が実行される。そ
の後、リセット信号RS1がリセット同期信号CRSの
タイミングで“H”になり、第1行の画素1から信号電
荷が除去される。
【0038】同様に(a2)に示すように、第3段レジ
スタ11cの出力SG2が“H”のとき、その前段およ
び後段の第2段および第4段レジスタ11b,11dの
出力SG1,SG3はともに“L”であるので、選択信
号SL2は選択同期信号CSLのタイミングで“H”に
なり、転送信号TR2も転送同期信号CTRのタイミン
グで“H”になる。また(a3)に示すように、第4段
レジスタ11dの出力SG3が“H”のとき、その前段
および後段の第3段および第5段レジスタ11c,11
eの出力SG2,SG4はともに“L”であるので、選
択信号SL3は選択同期信号CSLのタイミングで
“H”になり、転送信号TR3も転送同期信号CTRの
タイミングで“H”になる。このような動作によって、
撮像部10に対し、各行毎に読み出し動作が行われる。
【0039】一方、図5に示すように、電子シャッター
モードにおいては、制御部31は、シフトレジスタ11
に駆動用信号SDすなわち信号“H”が2クロック期間
連続して入力されるよう、スタートパルス信号SIN
を、設定する。これにより、各レジスタ11a〜11e
の出力SGS,SG1,SG2,SG3,SGEは順に
立上り、それぞれ2クロック期間の間“H”になる。す
なわち、一のレジスタの出力が“H”のときは、その前
段および後段のレジスタのいずれかの出力が“H”にな
っている。
【0040】この場合(b1)に示すように、第2段レ
ジスタ11bの出力SG1が“H”のとき、前半はその
前段の第1段レジスタ11aの出力SGSが“H”であ
り、後半はその後段の第3段レジスタ11cの出力SG
2が“H”であるので、選択信号SL1は“H”になら
ず“L”のままである。一方、転送信号TR1およびリ
セット信号RS1はともに“H”になる。選択信号SL
1が“H”にならず“L”のままで転送信号TR1およ
びリセット信号SR1が“H”になることによって、第
1行の画素1に対し、リセット動作が実行される。
【0041】同様に(b2)に示すように、第3段レジ
スタ11cの出力SG2が“H”のとき、その前段およ
び後段の第2段および第4段レジスタ11b,11dの
出力SG1,SG3のいずれかが“H”であるので、選
択信号SL2は“H”にならず“L”のままで、転送信
号TR2およびリセット信号RS2が“H”になる。ま
た(b3)に示すように、第4段レジスタ11dの出力
SG3が“H”のとき、その前段および後段の第3段お
よび第5段レジスタ11c,11eの出力SG2,SG
4のいずれかが“H”であるので、選択信号SL3は
“H”にならず“L”のままで、転送信号TR3および
リセット信号RS3が“H”になる。このような動作に
よって、撮像部10に対して、各行毎に、リセットが行
われ、したがって電子シャッター機能が実現される。
【0042】以上説明したように、本実施形態に係る固
体撮像装置によると、各選択回路は、対応する行の画素
に対し、当該行に対応する一のレジスタから駆動用信号
が出力されたとき、シフトレジスタにおいて前記一のレ
ジスタの前段および後段に位置するレジスタの出力に従
って、読み出しおよびリセットのいずれかの動作を選択
実行する。これにより、通常モードにおいては、シフト
レジスタに駆動用信号が1クロック期間のみ供給され、
電子シャッターモードにおいては、シフトレジスタに駆
動用信号が2クロック期間連続して供給されるように制
御することによって、単一のシフトレジスタを用いて、
通常の画素信号読み出しと電子シャッター機能とを併せ
て実現することができる。
【0043】なお、本実施形態では、撮像部10は、画
素1が3行3列に配置されてなるものとしたが、行数お
よび列数が任意の撮像部に対しても、本発明は容易に適
用可能である。例えば、n行(nは正の整数)の撮像部
に対しては、各行に対応するn個のレジスタを含む(n
+2)個のレジスタからなる行選択用シフトレジスタ
と、各行に対応するn個の選択回路とを設け、各選択回
路には、当該行に対応するレジスタの出力とその前段お
よび後段に位置するレジスタの出力とを入力とすればよ
い。
【0044】さらに、本実施形態に係る固体撮像装置に
おいて、撮像部10の行と列とを入れ替えて構成しても
かまわない。
【0045】また、図3に示す回路構成は本発明を実現
するための一例であり、当該行に対応する一のレジスタ
の前段および後段に位置するレジスタの出力に従って、
読み出しおよびリセットのいずれかの動作を選択実行す
るものであれば、別の回路構成であってもかまわない。
【0046】また、当該行に対応する一のレジスタの前
段および後段のいずれか一方に位置するレジスタの出力
に従って、読み出しおよびリセットのいずれかの動作を
選択実行させる構成も、容易に実現可能である。例えば
各選択回路の入力を、当該行に対応する一のレジスタお
よびその前段のレジスタの出力とし、一のレジスタの駆
動用信号出力時に、その前段のレジスタの出力が“L”
のときは選択信号を“H”にする一方、その前段のレジ
スタの出力が“H”のときは選択信号を2クロック期間
以上の間強制的に“L”にすることによって、本実施形
態と同様の動作を実現することができる。
【0047】また、本実施形態では、選択回路は、読み
出しおよびリセットのいずれかの動作を選択するため
に、当該行に対応する一のレジスタの前段および後段に
位置するレジスタの出力を用いるものとしたが、本発明
はこれに限られるものではなく、前記一のレジスタから
所定段数離れたレジスタの出力に従って、読み出しおよ
びリセットのいずれかの動作を選択するようにしてもか
まわない。
【0048】例えば、当該行に対するレジスタから2段
離れたレジスタの出力に従って動作選択を行うように構
成する場合には、図3に示す選択回路12bの3入力N
ORゲート13の入力を、第2段および第4段レジスタ
11b,11dの出力SG1,SG3に代えて、第1段
および第5段レジスタ11a,11eの出力SGS,S
GEとすればよい。この場合には、電子シャッターモー
ドにおいて、シフトレジスタ11に駆動用信号SDが、
1クロック期間供給され、かつ、1クロック期間おいて
再び1クロック期間供給されるように、スタートパルス
信号SINを設定すればよい。なおこのとき、選択回路
12a,12cについても同様に3入力NORゲートの
入力を変更するために、シフトレジスタ11の先頭およ
び後尾にレジスタをそれぞれ1個ずつ追加する必要があ
る。
【0049】また、本実施形態では、図2に示すような
MOS型アクティブ方式の画素を前提として説明した
が、他の方式の画素に対しても、本発明は容易に適用可
能である。
【0050】図6(a)は撮像部10を構成する他の画
素1Aの回路構成を示す図であり、光電素子と検出部と
を兼ねた構成のMOS型アクティブ方式の画素1Aの回
路構成を示す図である。図6(a)に示すように、MO
S型アクティブ方式の画素1Aでは、光電素子3自体が
2個のトランジスタ6a,6bからなる選択部6を介し
て信号出力線8と接続されており、選択信号SLiが
“H”のとき、光電素子3の電位が選択部6を介して信
号出力線8に出力される。
【0051】図6(b)は図6(a)に示すMOS型ア
クティブ方式の画素1Aに対し、本発明を適用するため
の選択回路の構成例を示す回路図である。図6(b)に
おいて、選択回路12iは、1個の3入力NORゲート
16と、2個の2入力NANDゲート17a,17bお
よび3個のインバータ18a,18b,18cとによっ
て構成されている。3入力NORゲート16は、インバ
ータ18cによって反転されたレジスタ11gの出力S
G(i)と、レジスタ11f,11hの出力SG(i−
1)およびSG(i+1)とを入力とするので、3入力
NORゲート16の出力が“H”のとき、すなわちレジ
スタ11gの出力SG(i)が“H”であり、かつ、レ
ジスタ11f,11hの出力SG(i−1)およびSG
(i+1)がともに“L”のときにのみ、選択同期信号
CSLに同期して、選択信号SLiは“H”になる。
【0052】図6(b)に示すような選択回路12iを
撮像部10の行毎に設けることによって、図6(a)に
示すようなMOS型アクティブ方式の画素1Aからなる
撮像部10に対しても、本実施形態と同様に、単一のシ
フトレジスタを用いて、通常の画素信号読み出しと電子
シャッター機能とを併せて実現することができる。
【0053】また、本実施形態では、駆動部を、各々撮
像部の各行に対して設けられた複数の選択回路によって
構成したが、本発明はこれに限られるものではない。す
なわち、駆動部は、シフトレジスタを構成するレジスタ
のうち駆動用信号を出力するレジスタを検知し、検知し
た一のレジスタに対応する行または列の画素に対し、シ
フトレジスタにおいて一のレジスタから所定段数離れた
他のレジスタの出力に従って読み出しおよびリセットの
いずれかの動作を選択実行する機能を有するものであれ
ば、いかなる構成であってもかまわない。
【0054】なお、通常モードと電子シャッターモード
とを入れ替えて、通常モードにおいては、シフトレジス
タに駆動用信号が2クロック期間連続して供給され、電
子シャッターモードにおいては、シフトレジスタに駆動
用信号が1クロック期間のみ供給されるように、制御し
てもかまわない。この場合には、各選択回路の構成を変
更する必要があるが、例えば、NORゲート13の出力
を反転すればよい。
【0055】
【発明の効果】以上のように本発明によると、画素信号
読み出しを行う通常モードと電子シャッターモードとに
おいて、一のレジスタの駆動用信号出力時における他の
レジスタの出力が異なるようにシフトレジスタへの駆動
用信号の供給を設定変更することによって、撮像部に対
し、通常モードにおいては読み出し動作を、電子シャッ
ターモードにおいてはリセット動作を選択実行すること
ができる。したがって、固体撮像装置において、単一の
シフトレジスタを用いて、通常の画素信号読み出しと電
子シャッター機能とを併せて実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る固体撮像装置の概略
構成を示すブロック図である。
【図2】MOS型アクティブ方式の画素の回路構成を示
す図である。
【図3】シフトレジスタ11および選択行駆動部12の
具体的な構成の一例を示す回路図である。
【図4】図3に示すシフトレジスタ11および選択行駆
動部12の動作を示すタイミングチャートであって、画
素信号読み出しを行う通常モードにおける動作を示す図
である。
【図5】図3に示すシフトレジスタ11および選択行駆
動部12の動作を示すタイミングチャートであって、電
子シャッターモードにおける動作を示す図である。
【図6】(a)はMOS型アクティブ方式の画素1Aの
回路構成を示す図であり、(b)は(a)に示す画素1
Aに対し、本発明を適用するための選択回路の構成例を
示す回路図である。
【符号の説明】
1,1A 画素 10 撮像部 11,11A 行選択用シフトレジスタ(シフトレジス
タ) 11a〜11e,11f〜11h レジスタ 12 選択行駆動部(駆動部) 12a〜12c,12i 選択回路 13 3入力NORゲート 30 制御部 SD 駆動用信号

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の画素が2次元行列配置されてなる
    撮像部と、 各々前記撮像部の各行または各列に対して設けられたレ
    ジスタを含む複数のレジスタが直列接続されてなり、供
    給された駆動用信号をクロック毎に順次伝達するシフト
    レジスタと、 各々前記撮像部の各行または各列に対して設けられた行
    数または列数と同数の選択回路からなり、前記シフトレ
    ジスタを構成するレジスタの出力に応じて選択した行ま
    たは列の画素に対し、読み出し動作またはリセット動作
    を実行する駆動部とを備え、 前記各選択回路は、前記シフトレジスタを構成するレジ
    スタのうち、当該選択回路に対応する行または列に対し
    て設けられた一のレジスタと、前記シフトレジスタにお
    いて前記一のレジスタから所定段数離れた他のレジスタ
    との出力を入力とし、前記一のレジスタから駆動用信号
    が出力されたとき、対応する行または列の画素に対し、
    前記他のレジスタの出力に従って、読み出しまたはリセ
    ットのいずれかの動作を選択実行するものであることを
    特徴とする固体撮像装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の固体撮像装置において、 前記他のレジスタは、前記シフトレジスタにおいて前記
    一のレジスタの前段または後段の少なくとも一方に位置
    するものであることを特徴とする固体撮像装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の固体撮像装置に
    おいて、 前記シフトレジスタに対する前記駆動用信号の供給を制
    御する制御部を備え、 前記制御部は、画素信号読み出しを行う通常モードおよ
    び電子シャッターモードのうち、一方のモードが指定さ
    れたときは、前記シフトレジスタに前記駆動用信号が1
    クロック期間供給されるよう制御する一方、他方のモー
    ドが指定されたときは、前記シフトレジスタに前記駆動
    用信号が少なくとも2クロック期間以上供給されるよう
    制御するものであることを特徴とする固体撮像装置。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の固体撮像装置において、 前記各選択回路は、前記一のレジスタの出力と、前記一
    のレジスタの前段および後段に位置する他のレジスタの
    出力とを入力とする組合せ回路を備え、前記一のレジス
    タから駆動用信号が出力された場合に、前記他のレジス
    タのいずれかから駆動用信号が出力されたときは、読み
    出し動作およびリセット動作のうちいずれか一方の動作
    を行う一方、前記他のレジスタのいずれからも駆動用信
    号が出力されないときは、他方の動作を行うものである
    ことを特徴とする固体撮像装置。
  5. 【請求項5】 請求項3記載の固体撮像装置において、 前記駆動用信号は、論理レベルの“H”であり、 前記各選択回路は、前記一のレジスタの反転出力と、前
    記一のレジスタの前段および後段に位置する他のレジス
    タの出力とを入力とする3入力NORゲートを備え、前
    記一のレジスタの出力が“H”の場合に、前記3入力N
    ORゲートの出力が“H”のときは、読み出し動作およ
    びリセット動作のうちいずれか一方の動作を行う一方、
    前記3入力NORゲートの出力が“L”のときは、他方
    の動作を行うものであることを特徴とする固体撮像装
    置。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のうちいずれか1項に記載
    の固体撮像装置において、 前記画素は、アクティブ型のMOS型素子であることを
    特徴とする固体撮像装置。
  7. 【請求項7】 複数の画素が2次元行列配置されてなる
    撮像部と、各々前記撮像部の各行または各列に対して設
    けられたレジスタを含む複数のレジスタが直列接続され
    てなるシフトレジスタとを有する固体撮像装置の駆動方
    法であって、 前記シフトレジスタに、駆動用信号を供給する第1のス
    テップと、 前記シフトレジスタを構成するレジスタのうち、前記駆
    動用信号を出力するレジスタを検知する第2のステップ
    と、 前記第2のステップにおいて一のレジスタからの前記駆
    動用信号の出力を検知したとき、この一のレジスタに対
    応する行または列の画素に対し、前記シフトレジスタに
    おいて前記一のレジスタから所定段数離れた他のレジス
    タの出力に従って、読み出しまたはリセットのいずれか
    の動作を選択実行する第3のステップとを備えているこ
    とを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
  8. 【請求項8】 請求項7記載の固体撮像装置の駆動方法
    において、 前記他のレジスタは、前記シフトレジスタにおいて前記
    一のレジスタの前段または後段の少なくとも一方に位置
    するものであることを特徴とする固体撮像装置の駆動方
    法。
  9. 【請求項9】 請求項7または8記載の固体撮像装置の
    駆動方法において、 前記第1のステップは、画素信号読み出しを行う通常モ
    ードおよび電子シャッターモードのうち、一方のモード
    が指定されたときは、前記シフトレジスタに前記駆動用
    信号を1クロック期間供給する一方、他方のモードが指
    定されたときは、前記シフトレジスタに前記駆動用信号
    を少なくとも2クロック期間以上供給するものであるこ
    とを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
  10. 【請求項10】 請求項7〜9のうちいずれか1項に記
    載の固体撮像装置の駆動方法において、 前記画素は、アクティブ型のMOS型素子であることを
    特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
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