JPH11261899A

JPH11261899A - 固体撮像装置

Info

Publication number: JPH11261899A
Application number: JP10061232A
Authority: JP
Inventors: Katsuhisa Ogawa; 勝久小川; Toshitake Ueno; 勇武上野; Shigetoshi Sugawa; 成利須川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 1999-09-24

Abstract

(57)【要約】【課題】センサの蓄積動作と読み出し動作が完全に独
立している中、１枚の画像を一括して蓄積して出力する
時間を全画素同一条件とすることを課題とする。【解決手段】光電変換素子と、前記光電変換素子に蓄
積された光電荷をゲートに受け、ソース端子から読み出
すソースフォロア手段と、前記光電変換素子に蓄積され
た前記光電荷を前記ソースフォロア手段に転送する為の
転送スイッチ手段と、前記ソースフォロア手段のゲート
端子をリセットする為のリセット手段とを１画素として
２次元状に複数画素配置した光電変換装置と、当該光電
変換装置の複数画素を一括してリセットする一括リセッ
ト手段と、前記複数画素に一括して被写体の光電荷を蓄
積する一括蓄積手段とを備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光電変換装置を有
する固体撮像装置に関し、特にデジタルカメラ等のイメ
ージ入力装置に用いられる光電変換装置を一括リセッ
ト、一括蓄積することが可能な固体撮像装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、撮像装置やビデオカメラ等におい
て、高解像化のため、微細化プロセスを用いた光電変換
素子のセルサイズ縮小が精力的に行われる一方、光電変
換信号出力が低下することなどから、光電変換信号を増
幅して出力することが可能な増幅型の光電変換装置が注
目されている。

【０００３】このような増幅型光電変換装置には、ＢＡ
ＳＩＳ、ＭＯＳ型、ＳＩＴ、ＡＭＩ、ＣＭＤ等のＸＹア
ドレス型センサの２次元固体撮像装置がある。

【０００４】図５は、ＸＹアドレス方式型２次元固体撮
像装置のブロック図である。図において、Ｂ１１，Ｂ１
２，……，Ｂ３３は光電変換部を２次元的に配置したエ
リアセンサの受光部である。ここでは説明の便宜上３×
３の画素配列について図示しているが、これに限ったも
のではない。出力垂直ラインＶｓｉｇ１にはＢ１１，Ｂ
２１，Ｂ３１が、出力垂直ラインＶｓｉｇ２にはＢ１
２，Ｂ２２，Ｂ３２の出力が、出力垂直ラインＶｓｉｇ
３にはＢ１３，Ｂ２３，Ｂ３３の出力がそれぞれ接続さ
れている。

【０００５】垂直走査回路２０は２次元センサ部の第一
ライン、第二ライン、第三ラインと順次水平方向に位置
する画素領域をアクティブにして、同じ水平ラインに位
置する画素セルを読み出した後、次のラインの水平方向
の画素領域を読みだす。最初の走査で該垂直走査回路２
０は２次元エリアセンサの第一ラインを選択する為、選
択線ＶＳＥＬ１のみをアクティブにし、選択線ＶＳＥＬ
２，ＶＳＥＬ３はノンアクティブとする。この状態では
ＶＳＥＬ１に接続されている第一ライン目の該画素セル
Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ１３の該光電変換部に蓄積されてい
た光電変換信号を、該画素セルＢ１１はＶｓｉｇ１に、
Ｂ１２はＶｓｉｇ２に、Ｂ１３はＶｓｉｇ３にそれぞれ
の画素セルで光電変換された画像情報として、一括して
出力する。この信号は該出力垂直ラインＶｓｉｇ１，Ｖ
ｓｉｇ２，Ｖｓｉｇ３のおのおのに接続された信号保持
手段２１−１，２１−２，２１−３に保持される。該信
号保持手段２１−１，２１−２，２１−３の出力は順次
オン／オフされる水平転送手段２２−１，２２−２，２
２−３を介して、水平出力線ＶＨに共通接続され、電圧
バッファアンプ２３を介してＶｏｕｔとして出力され
る。

【０００６】水平走査回路２４からの制御信号により該
水平転送手段２２−１，２２−２，２２−３を順番にオ
ンさせることにより、該信号保持手段２１−１，２１−
２，２１−３に貯えられた第一画素目の画像情報から順
次時系列に読み出すことで水平スキャン動作を実現し、
出力Ｖｏｕｔより画像情報を得る。第一ライン目の走査
が終了すると、該垂直走査回路２０は第二ライン目の読
み出しを行う為、ＶＳＥＬ２をアクティブにし第二ライ
ン目の該画素セルＢ２１，Ｂ２２，Ｂ２３を選択し、該
信号保持手段２１−１，２１−２，２１−３に信号を書
き込み、該水平走査回路２４の水平スキャン動作によ
り、出力Ｖｏｕｔより時系列な画像情報を読み出す。第
三ライン目の該画素セルＢ３１，Ｂ３２，Ｂ３３に対し
ても同様の動作を行う。

【０００７】つぎに、図６が図５に示すＸＹアドレス方
式型２次元固体撮像装置の第１の従来例の読み出しタイ
ミング図である。時間Ｔ１０が第一ライン目の画素セル
Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ１３が選択され光電変換部Ｂ１１，
Ｂ１２，Ｂ１３に蓄積された光電変換信号を該信号保持
手段２１−１，２１−２，２１−３に転送する時間であ
る。該信号保持手段２１−１，２１−２，２１−３に該
光電変換信号を転送時に、該画素セルＢ１１，Ｂ１２，
Ｂ１３の該光電変換部はリセットされ、該信号保持手段
２１−１，２１−２，２１−３に該光電変換信号が転送
され、Ｔ１０の終了と同時に、新たに光信号の蓄積動作
を開始する。

【０００８】また、Ｔ１１は信号保持手段２１−１，２
１−２，２１−３に転送され保持された第一ライン目の
各画素セルの該光電変換信号を該水平転送手段２２−
１，２２−２，２２−３が第一ライン目の画像情報か
ら、順次時系列に読み出す水平スキャン動作を実行して
いる時間である。該信号保持手段２１−１，２１−２，
２１−３が全て読み出された時点で、時間Ｔ１２のタイ
ミングで、第二ライン目の画素に蓄積された光電荷を該
信号保持手段２１−１，２１−２，２１−３に転送し、
時間Ｔ１３のタイミングで水平スキャンにより順次時系
列に読み出す。第二ライン目の次の光電荷蓄積の開始は
Ｔ１２終了と同時に行われる。この為、第一ラインの光
電荷蓄積開始時点よりＴＡだけ遅れて、第二ラインの光
電荷蓄積がスタートすることになる。

【０００９】第三ライン目も同様に、時間Ｔ１４で蓄積
された光電荷を該信号保持手段２１−１，２１−２，２
１−３に転送し、時間Ｔ１５で該信号保持手段２１−
１，２１−２，２１−３から水平スキャンにより順次時
系列に読み出す。第三ライン目の蓄積は、第二ラインの
蓄積開始点よりさらにＴＡだけずれた時点から開始され
る。各ラインの蓄積の終了は、おのおののラインの画素
セルが次に選択された時であり、結果的に各ラインの蓄
積時間Ｔ１６，Ｔ１７，Ｔ１８の長さは同じであるが、
蓄積開始点が各ライン毎でＴＡだけ遅れて始まる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従って、このタイミン
グで動く被写体を静止画として出力した場合、画面の上
下で時間的に同一時点ではなくて流れた像になり、画質
の劣化を避けることができない。この傾向は動画として
読み取る場合に、動きが高速になる程、視覚的には感じ
にくいが画質の劣化は著しい。

【００１１】この蓄積開始点のずれを防止したのが、第
２の従来例の読み出し方式である。そのタイミングを図
７に示す。各ライン間の蓄積時間をそろえる為、時間Ｔ
１９間で一括して各ライン間の全画素をリセットする。
その後、全画素一定時間Ｔ２０だけ蓄積時間をとり、各
画素セルＢ１１〜Ｂ３３に設けられた光電変換信号を貯
えるバッファに、蓄積時間Ｔ２０終了と同時に転送す
る。読み出しは第一ライン目はＴ２１で、第二ライン目
はＴ２３で、第三ライン目はＴ２５で各画素部の各バッ
ファから該信号転送手段に転送後、出力される。

【００１２】この場合、蓄積時間は一定になり、第１の
従来例で問題となったライン毎の蓄積時間のずれから生
じる画像劣化は生じない。

【００１３】しかし、ライン毎に一括転送して読み出す
為、後の読み出しラインに行く程、各画素セルＢ１１〜
Ｂ３３に設けられた光電変換信号を貯える該バッファに
保持している時間は長くなる。

【００１４】すなわち、第二ラインはＴ２２、第三ライ
ンはＴ２４だけ第一ラインより該バッファの蓄積時間が
長くなる。該バッファが信号を保持している間、画素セ
ル内の該光電変換部には光は入光されており、この為該
バッファに近接している該光電変換部から光電変換され
たキャリアが該バッファに流れ込み、後で読み出す程、
このリーク量が増加し画像を劣化させる。いわゆるブル
ーミングの現象が発生する。

【００１５】係る問題を解決するための手段としてカメ
ラの機械的なシャッター（以後、メカシャッターと略
す）を用いる方法が考えられる。この方式のタイミング
を第３の従来例として図８に示す。センサの読み出し動
作は図６に示す第１の従来例と変わらず説明は略す。各
画素セルの蓄積開始はＴ２４のタイミングでカメラのメ
カシャッターを開け、各画素セルによるセンサの光電変
換受光部に光を照射させることから始まる。一定時間蓄
積Ｔ２６した後、Ｔ２５のタイミングでメカシャッター
を閉じて光電変換受光部への光を遮断し、その後、ライ
ン毎に一括転送して読み出す。全てのラインが読み出さ
れたら、各ライン毎にリセット時間を含むＴ１０，Ｔ１
２，Ｔ１４の期間にリセットし、再度メカシャッターを
開け蓄積をスタートする。

【００１６】この方法ではセンサの蓄積動作と読み出し
動作が完全に独立している為、１枚の画像を蓄積して出
力するまでの時間は長くなる。特に高密度多画素のエリ
アセンサになる程、このタイムラグは大きくなるという
問題点がある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決する為に構成されたもので、光電変換素子と、前記
光電変換素子に蓄積された光電荷をゲートに受け、ソー
ス端子から読み出すソースフォロア手段と、前記光電変
換素子に蓄積された前記光電荷を前記ソースフォロア手
段に転送する為の転送スイッチ手段と、前記ソースフォ
ロア手段のゲート端子をリセットする為のリセット手段
とを１画素として２次元状に複数画素配置した光電変換
装置と、当該光電変換装置の複数画素を一括してリセッ
トする一括リセット手段と、前記複数画素に一括して被
写体の光電荷を蓄積する一括蓄積手段とを備えたことを
特徴とする。

【００１８】また、本発明は、前記光電変換素子の受光
面への光遮断手段を有し、光信号の蓄積開始は前記光電
変換手段へのリセット動作によって制御し、前記光信号
の蓄積終了は前記光遮断手段によって制御することを特
徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】［実施形態１］図１に本発明によ
る実施形態１のタイミング図を示す。本実施形態による
固体撮像装置の構成は上述した図５と同様のＸＹアドレ
ス方式の固体撮像装置であるので、重複する説明は省略
する。

【００２０】図１において、１は１ライン目の動作タイ
ミング、２は第二ライン目の動作タイミング、３は第三
ライン目の動作タイミングである。各ラインに設けられ
た画素セル内のリセット手段によりセンサ２５を構成す
る画素セル内の光電変換部は垂直走査回路２０からのラ
イン選択線電圧ＶＳＥＬ１，ＶＳＥＬ２等を一括してハ
イとして、４のタイミングでリセットされ、９のポイン
トで一括してセンサ２５の各画素への蓄積を開始する。
１１がメカシャッター開閉のタイミングで、この時リセ
ット手段が動作している時を含めてメカシャッターは開
いており、光学系を通してセンサ２５に光信号が入光さ
れる。

【００２１】該９のポイントから一定時間過ぎた後に１
０のポイントでメカシャッターを閉じ光を遮断する。す
なわち蓄積時間５は全ての画素で一定になり、開始点及
び終了点が同じになる。この時点での各画素に蓄積され
た光電変換信号は、各画素内にある光電変換保持手段で
ホールドされる。

【００２２】読み出しは各ライン毎に順に読み出され
る。該第一ライン１の読み出し期間が６で、該第二ライ
ン２の読み出し期間が７で、該第三ライン３の読み出し
期間が８で以下順次時系列によみだす。この方式を採用
することによって第１の従来例で問題となった各ライン
毎に蓄積時間がシフトすることはなく、動く被写体を１
フレームとなる静止画として出力した場合でも、画面の
上下で流れた像になることは無く、画質劣化が生じな
い。

【００２３】且つ本実施形態では、蓄積終了をメカシャ
ッターで光を遮断することで終了する為、第２の従来例
の様に蓄積終了後に、光リークによるブルーミングによ
る画質劣化を防止することができる。

【００２４】本実施形態を用いることで、多画素のエリ
アセンサを用いて高速度で変化する動画ばかりでなく静
止画等を撮像する場合、１フレーム分を一括して同一の
受光期間で受光して順次時系列的に読み出すことで、高
画質の画像を再生することができる。また、メカシャッ
ターが開いている時間は、センサ２５の一括リセット時
点からセンサ２５の各画素の一括蓄積期間５までであ
り、その後１フレームの最終ラインの読み出しが終了し
た時点まで閉じており、次に再びメカシャッターが開く
こととなる。

【００２５】尚、本実施形態で用いるメカシャッターに
ついては、本光電変換装置の走査回路と同期を取りつ
つ、シャッターのオン／オフができればよく、例えば光
電変換装置と対物レンズの間に一部に画像光線を入力す
る開口を設けたシャッター膜を回転するロータリーシャ
ッターであることが好ましく、その他の横走りシャッタ
ー形式や機械式・電子式制御のハイブリッドシャッター
構成であっても、一般のカメラ用シャッターでもよい。

【００２６】［実施形態２］図２に本発明の実施形態２
で用いるＣＭＯＳ型エリアセンサの構成図を示す。図２
は２×２画素の２次元センサの構成図であるが、画素数
はこれに限ったものではない。

【００２７】図２に示す固体撮像装置の画素部構成を説
明する。画素内にはフォトダイオード９０１、転送スイ
ッチ９１１、リセットスイッチ９０２、画素アンプ９０
３、行選択スイッチ９０４が設けてあり、これらが図５
の画素セルＢ１１〜Ｂ３３のそれぞれに該当し、転送ス
イッチ９１１のゲートは垂直走査回路９１０からのΦＴ
Ｘ（ｎ，ｎ＋１）に接続され、リセットスイッチ９０２
のゲートは垂直走査回路９１０からのΦＲＥＳ（ｎ，ｎ
＋１）に接続され、行選択スイッチ９０４のゲートは垂
直走査回路９１０からのΦＳＥＬ（ｎ，ｎ＋１）に接続
されている。

【００２８】光電変換は該フォトダイオード９０１でお
こなわれ、光量電荷の蓄積期間中は転送スイッチ９１１
はオフ状態であり、画素アンプを構成するソースフォロ
ア９０３のゲートにはこのフォトダイオード９０１で光
電変換された電荷は転送されない。該画素アンプを構成
するソースフォロア９０３のゲートは、蓄積開始前に該
リセットスイッチ９０２がオンし、適当な電圧に初期化
されている。すなわちこれがダークレベルとなる。次に
又は同時に行選択スイッチ９０４がオンになると、負荷
電流源９０５と該画素アンプ９０３で構成されるソース
・フォロワー回路が動作状態になり、ここで該転送スイ
ッチ９１１をオンさせることで該フォトダイオード９０
１に蓄積されていた電荷は、該画素アンプを構成するソ
ースフォロア９０３のゲートに転送される。

【００２９】ここで、選択行の出力が垂直出力線９０６
上に発生する。この出力は転送ゲート９０９ａ，９０９
ｂを介して、信号蓄積部９０７に蓄積される。信号蓄積
部９０７に一時記憶された出力は水平走査回路９０８に
よって順次出力部Ｖ０へ読み出される。

【００３０】図３が本実施形態２のタイミング図であ
る。全画素リセット期間Ｔ１のタイミングで、ΦＴＸ
（ｎ），ΦＴＸ（ｎ＋１）がアクティブになり、全画素
の該フォトダイオード９０１の電荷は、該転送スイッチ
９１１を介して該ソースフォロア９０３のゲートに転送
され、該フォトダイオード９０１はリセットされる。こ
の状態はフォトダイオード９０１のカソード電荷がソー
スフォロア９０３のゲートに移って平均化された状態で
あるが、ソースフォロア９０３のゲートのキャパシタ成
分を大きくすることで、フォトダイオード９０１のカソ
ードをリセットしたレベルと同様になる。

【００３１】この時メカシャッター１１は開いておりＴ
１の終了と同時に、全画素同時に蓄積を開始する。該メ
カシャッター１１はＴ３の期間を開いたままで、この間
がフォトダイオード９０１の蓄積期間となる。

【００３２】Ｔ３時間経過後、Ｔ４のタイミングでメカ
シャッターは閉じ、該フォトダイオード９０１の光電荷
の蓄積が終了する。この状態では該フォトダイオード９
０１に電荷が蓄積されている。次に各ライン毎に読み出
しがスタートする。すなわち、Ｎ−１行目を読み出して
からＮ行目を読み出す。

【００３３】Ｔ５の期間ΦＳＥＬ（ｎ）がアクティブに
なり該行選択スイッチ９０４がオンし、ｎ行目につなが
っている全ての画素の該画素アンプ９０３で構成される
ソース・フォロワー回路が動作状態になる。ここで、該
画素アンプ９０３で構成されるソース・フォロワーのゲ
ートはＴ２期間でΦＲＥＳ（ｎ）がアクティブになり、
該ソースフォロア９０３のゲートは初期化される。すな
わち、該垂直出力線９０６にはこのダークレベルの信号
が出力される。

【００３４】次にΦＴＮ（ｎ）がアクティブになり、転
送ゲート９０９ｂがオンし、該信号蓄積部９０７に保持
される。この動作は、Ｎ行につながっている全ての画素
に対して同時並列に実行される。ダークレベルの該信号
蓄積部９０７の転送が終了した時点で、該ホトダイオー
ド９０１に蓄積されていた信号電荷をΦＴＸ（ｎ）をオ
ンすることで、該画素アンプ９０３で構成されるソース
・フォロワーのゲートに転送する。この時、該画素アン
プ９０３で構成されるソース・フォロワーのゲートは転
送されてきた信号電荷に見合う分だけリセットレベルか
ら電位が変動し信号レベルが確定する。

【００３５】ここで、ΦＴＳがアクティブになり、転送
ゲート９０９ａがオンし、信号レベルが該信号蓄積部９
０７に保持される。この動作は、Ｎ行につながっている
全ての画素に対して同時並列に実行される。ここで該信
号蓄積部９０７には、Ｎ行につながっている全ての画素
のダークレベルと信号レベルを保持しており、各画素間
でのダークレベルと信号レベルの差をとることでソース
・フォロワーのスレシホールド電圧Ｖｔｈバラツキによ
る固定パターンノイズ（ＦＰＮ）や該リセットスイッチ
９０２がリセット時に発生するＫＴＣノイズをキャンセ
ルし、Ｓ／Ｎの高いノイズ成分を除去された信号が得ら
れる。

【００３６】この信号を該水平走査回路９０８によっ
て、該信号蓄積部９０７に蓄積されたダークレベルと信
号レベルの差信号を水平走査し、時系列的に、Ｔ７のタ
イミングで出力される。これでＮ行の出力は終了であ
る。同様に、ΦＳＥＬ（ｎ＋１），ΦＲＥＳ（ｎ＋
１），ΦＴＸ（ｎ＋１），ΦＴＮ，ΦＴＳを図３に示す
様にＮ行目と同様に駆動することで、Ｎ＋１行目の信号
を読み出すことができる。

【００３７】この方式を採用することによって第１の従
来例で問題となった各ライン毎に蓄積時間がシフトする
ことはなく、動く被写体を複数のフレームを積み重ねた
ものと想定してそのフレーム単位で静止画として出力し
た場合でも、画面の上下で流れた像になることは無く、
画質劣化が生じない。

【００３８】かつ本実施形態では、蓄積終了をメカシャ
ッターで光を遮断することで終了する為、第２の従来例
の様に蓄積終了後に、光リークによるブルーミングによ
る画質劣化を防止することができる。

【００３９】また本実施形態の様にダークレベルと信号
レベルの差を出力とする為、高Ｓ／Ｎ化が実現でき、高
画質の画像が撮像できる。また本実施形態の固体撮像素
子はＣＭＯＳコンパチブルなプロセスで実現できる為、
周辺回路とのワンチップ化が可能であるため、低コスト
化、高機能化が実現できる。

【００４０】［実施形態３］本発明における実施形態３
のタイミング図を図４にしめす。本実施形態で用いるＣ
ＭＯＳ型エリアセンサは実施形態２と同様に図２に示す
回路構成で駆動されるセンサである。

【００４１】本実施形態では、実施形態２とは読み出し
にシーケンスのみが違い、リセットのシーケンスは同様
である。図４において、Ｔ１のタイミングで全画素の該
フォトダイオード９０１の電荷をリセットする為、ΦＴ
Ｘ（ｎ），ΦＴＸ（ｎ＋１）がアクティブになり、該全
画素の該フォトダイオード９０１に電荷のない状態とな
る。この時、該メカシャッター１１は開いており、全画
素同時に蓄積を開始する。該メカシャッター１１はＴ３
の期間に開いたままで、この間がフォトダイオード９０
１の蓄積期間となる。

【００４２】Ｔ３時間経過後、Ｔ４のタイミングでメカ
シャッターは閉じ、該フォトダイオード９０１の光電荷
の蓄積が終了する。この状態では該フォトダイオード９
０１に電荷が蓄積されている。Ｔ２期間でΦＲＥＳ
（ｎ），ΦＲＥＳ（ｎ＋１）がアクティブになり、全ラ
インのソースフォロア９０３のゲートは一定電位に初期
化される。

【００４３】ここで、読み出し動作を行う前に、ΦＴＸ
（ｎ），ΦＴＸ（ｎ＋１）をＴ８の期間アクティブに
し、全画素の該フォトダイオード部９０１に蓄積された
電荷を全画素セル内の該転送スイッチ９１１をオンさ
せ、該画素アンプ９０３で構成されるソース・フォロワ
ーのゲートに転送する。この時、該画素アンプ９０３で
構成されるソース・フォロワーのゲートは転送されてき
た信号電荷に見合う分だけリセットレベルから電位が変
動し、信号レベルが確定する。すなわち全画素セルの画
素アンプ９０３で構成されるソース・フォロワーのゲー
トで信号レベルを保持し読み出しを待つ。

【００４４】次に各ライン毎に読み出しがスタートす
る。すなわち、Ｎ行目を読み出してからＮ＋１行目を読
み出す。

【００４５】期間Ｔ８が終了した時点からスタートする
Ｔ５の期間、ΦＳＥＬ（ｎ）がアクティブになり、該行
選択スイッチ９０４がオンし、Ｎ行目につながっている
全ての画素の該画素アンプ９０３で構成されるソース・
フォロワー回路が動作状態になる。該画素アンプ９０３
で構成されるソース・フォロワー回路のゲートにはすで
に蓄積信号が保持されており、該画素アンプ９０３で構
成されるソース・フォロワー回路の出力すなわち該垂直
出力９０６には、光電変換された信号レベルが現れる。

【００４６】ここで、ΦＴＳがアクティブになり、転送
ゲート９０９ａがオンし、該信号蓄積部９０７に信号レ
ベルを保持される。この動作は、Ｎ行につながっている
全ての画素に対して同時並列に実行される。この信号を
該水平走査回路９０８によって、該信号蓄積部９０７に
蓄積された信号レベルを水平走査し、時系列的に、Ｔ７
のタイミングで出力される。これでＮ行の出力は終了で
ある。

【００４７】続いて、Ｎ＋１行目について、同様に、Φ
ＳＥＬ（ｎ＋１），ΦＴＳを図４に示す様にＮ行目と同
様に駆動することで、Ｎ＋１行目の信号を読み出すこと
ができる。以後、１フレーム分の画像が時系列的に読み
出され、順次フレーム画像が読み続けられて、動き画像
が形成される。

【００４８】本実施形態では、実施形態２における画素
アンプ９０３のゲート電位のノイズ成分を読み出してい
ないが、その分センサ２５の高速読み出しを可能とし、
高速な動き画像に対しては、本方式が適している。

【００４９】この方式を採用することによって第１の従
来例で問題となった各ライン毎に蓄積時間がシフトする
ことはなく同一時間であり、動く被写体をフレーム毎に
静止画として出力した場合でも、画面の上下で流れた像
になることは無く、画質劣化が生じない。

【００５０】また、本実施形態では、フォトダイオード
の蓄積終了をメカシャッターで光を遮断することで終了
する為、隣接する画素セルの電荷移動を防止し、第２の
従来例の様に蓄積終了後に、光リークによるブルーミン
グによる画質劣化を防止することができる。

【００５１】また、本実施形態では該メカシャッター１
１を閉じた後、該フォトダイオード部９０１で電荷を保
持せず、該画素アンプ９０３で構成されるソース・フォ
ロワー回路のゲートで保持する為、受光面積の広い該フ
ォトダイオード部９０１で発生する暗電流が蓄積電荷に
リークすることがなく、保持時間の長いセル（１フレー
ム中の後の方で読まれるラインの画素セル）の信号劣化
を防止する。これにより暗電流による画質の劣化を防止
し、高画質の画像が撮像できる。

【００５２】また本実施形態の固体撮像素子はＣＭＯＳ
コンパチブルなプロセスで実現できる為、周辺回路との
ワンチップ化が可能であるため、低コスト化、高機能化
が実現できる。

【００５３】上記実施形態では、メカシャッターの開閉
で、フォトダイオード部９０１のリセット時間と蓄積時
間とを設定し、読み出し時間に閉として、ブルーミング
を防止する等の問題点を解決する例を示したが、ブルー
ミングを防止するために、電気的に各画素セルの読み出
しレベルを監視しておいて、読み出しレベルが所定のい
きい値レベルよりも大きくなった場合に、各画素セルへ
の蓄積時間を短くして、隣接画素セルへのリークを防止
することも可能であり、メカシャッターによる機械的に
センサへの入射を防止する方法に代わって他の方法でも
よい。

【００５４】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、受
光面への光遮断手段を有する固体撮像装置の駆動方式に
おいて、光信号の蓄積開始は前記固体撮像装置のリセッ
ト動作によって制御し、蓄積終了は前記光遮断手段によ
って制御することによって、従来問題となった各ライン
毎に蓄積時間がシフトすることはなく、動く被写体を静
止画として出力した場合でも、画面の上下で流れた像に
なることは無く、画質劣化が生じない。

【００５５】かつ本発明によれば、蓄積終了をメカシャ
ッターで光を遮断することで実現する為、従来の様に蓄
積終了後に、光リークによるブルーミングによる画質劣
化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における実施形態１のタイミング図であ
る。

【図２】本発明における実施形態２で用いるＣＭＯＳ型
エリアセンサの構成図である。

【図３】本発明における実施形態２のタイミング図であ
る。

【図４】本発明における実施形態３のタイミング図であ
る。

【図５】ＸＹアドレス方式型２次元固体撮像装置のブロ
ック図である。

【図６】第１の従来例の読み出しタイミング図である。

【図７】第２の従来例の読み出しタイミング図である。

【図８】第３の従来例の読み出しタイミング図である。

【符号の説明】

１１ライン目の動作タイミング２２ライン目の動作タイミング３３ライン目の動作タイミング４リセット期間５蓄積時間６１ライン目の読み出し期間７２ライン目の読み出し期間８３ライン目の読み出し期間９蓄積開始点１０蓄積終了点Ｔ１フォトダイオードリセット期間Ｔ５１ライン一括読み出し時間Ｔ７１ラインの時系列的読み出し期間Ｔ８ソースフォロワーのゲートリセット期間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光電変換素子と、前記光電変換素子に蓄
積された光電荷をゲートに受け、ソース端子から読み出
すソースフォロア手段と、前記光電変換素子に蓄積され
た前記光電荷を前記ソースフォロア手段に転送する為の
転送スイッチ手段と、前記ソースフォロア手段のゲート
端子をリセットする為のリセット手段とを１画素として
２次元状に複数画素配置した光電変換装置と、当該光電
変換装置の複数画素を一括してリセットする一括リセッ
ト手段と、前記複数画素に一括して被写体の光電荷を蓄
積する一括蓄積手段とを備えたことを特徴とする固体撮
像装置。
【請求項２】さらに、前記一括蓄積手段後に当該光電
変換装置への光入射を遮断する光遮断手段を配置したこ
とを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】さらに、前記一括蓄積手段後に当該光電
変換装置の各画素のダークレベルを検出した後に前記各
画素の光電荷を読み出す読み出し手段とを備えたことを
特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】さらに、前記一括蓄積手段後に前記ソー
スフォロア手段のゲートを一括してリセットするゲート
一括リセット手段と、その後前記ソースフォロア手段の
ゲートへ前記複数画素内の各光電変換素子から一括して
光電荷を転送する一括転送手段とを備えたことを特徴と
する請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項５】請求項１又は２に記載の固体撮像装置に
おいて、前記光電変換素子の受光面への光遮断手段を有し、光信号の蓄積開始は前記光電変換手段へのリセット動作
によって制御し、前記光信号の蓄積終了は前記光遮断手
段によって制御することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項６】前記光電変換手段へのリセット手段を複
数画素一括でリセットすることを特徴とする請求項５に
記載の固体撮像装置。
【請求項７】前記光遮断手段がメカシャッターである
ことを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項８】前記固体撮像装置の駆動方式がＸＹアド
レス方式であることを特徴とする請求項５に記載の固体
撮像装置。