JPH11341363A - 固体撮像素子及び固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像素子及び固体撮像装置Info
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- JPH11341363A JPH11341363A JP10145869A JP14586998A JPH11341363A JP H11341363 A JPH11341363 A JP H11341363A JP 10145869 A JP10145869 A JP 10145869A JP 14586998 A JP14586998 A JP 14586998A JP H11341363 A JPH11341363 A JP H11341363A
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/62—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels
- H04N25/625—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels for the control of smear
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- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/709—Circuitry for control of the power supply
-
- 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
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/74—Circuitry for scanning or addressing the pixel array
-
- 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
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速シャッタ方式でも、スミアの無い信号を
出力する固体撮像素子を提供する。 【解決手段】 受光した光より光電変換により電荷を発
生する手段、光電変換手段で発生した電荷を転送する手
段、転送された電荷を記憶する手段、第１の記憶手段に
発生した電位を時分割で出力する手段、第１の記憶手段
の電圧を所定値に初期化する手段を備える複数の画素セ
ルと、複数の画素セルの第１の転送手段を同時に動作さ
せる手段、複数の画素セルの初期化手段を同時に動作さ
せる手段、列毎に画素セルの出力を受ける複数の第１の
出力線、複数の画素セルのうち有効な画素セルに１対１
に対応した記憶手段、列毎に複数の第１の出力線の各々
の信号を複数の第２の記憶手段の各々に選択的に転送す
る手段、第１の転送手段と出力手段と複数の第２の転送
手段とを制御する手段を備える。
出力する固体撮像素子を提供する。 【解決手段】 受光した光より光電変換により電荷を発
生する手段、光電変換手段で発生した電荷を転送する手
段、転送された電荷を記憶する手段、第１の記憶手段に
発生した電位を時分割で出力する手段、第１の記憶手段
の電圧を所定値に初期化する手段を備える複数の画素セ
ルと、複数の画素セルの第１の転送手段を同時に動作さ
せる手段、複数の画素セルの初期化手段を同時に動作さ
せる手段、列毎に画素セルの出力を受ける複数の第１の
出力線、複数の画素セルのうち有効な画素セルに１対１
に対応した記憶手段、列毎に複数の第１の出力線の各々
の信号を複数の第２の記憶手段の各々に選択的に転送す
る手段、第１の転送手段と出力手段と複数の第２の転送
手段とを制御する手段を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、入射した映像光の
信号を出力する固体撮像素子、及びそれを用いた固体撮
像装置に関する。固体撮像装置は、ビデオカメラなどに
使用される。
信号を出力する固体撮像素子、及びそれを用いた固体撮
像装置に関する。固体撮像装置は、ビデオカメラなどに
使用される。
【０００２】
【従来の技術】まず、従来例１による固体撮像素子につ
いて説明する。
いて説明する。
【０００３】図６は、従来例１による固体撮像素子の回
路ブロック図である。図を参照すると、１０１は入射し
た光により電荷を発生する光検出素子としてのフォトダ
イオード、１０２は浮遊拡散領域、１０３はフォトダイ
オード１０１で発生した電荷を浮遊拡散領域１０２に転
送するための転送用トランジスタ、１０４は浮遊拡散領
域１０２で蓄積した電荷を放電するためのリセット用ト
ランジスタ、１０５、１０６、１０７はアンプ用トラン
ジスタ、１０８はリセット時に浮遊拡散領域に発生した
電圧を記憶するためのコンデンサ、１０９は動作時に浮
遊拡散領域に発生した電圧を記憶するためのコンデン
サ、１１０はアンプとコンデンサ１０８とを接続するス
イッチ用トランジスタ、１１１はアンプとコンデンサ１
０９とを接続するスイッチ用トランジスタ、１１２はコ
ンデンサ１０８、１０９を放電させるためのコンデンサ
放電用トランジスタ、１１３、１１４はバッファ、１１
５、１１６は各々コンデンサ１０８、１０９の電圧を他
の列のコンデンサと切り換えてバッファ１１３、１１４
へ供給するためのスイッチ用トランジスタ、１１７、１
１８は各々バッファ１１３、１１４の入力電圧をリセッ
トするためのリセット用トランジスタ、１１９、１２０
は水平出力線、１２１は垂直走査回路、１２２は水平走
査回路である。なお、トランジスタ１０５、１０６、１
０７より構成されるアンプは、トランジスタ１０６、１
０７がＯＮであるときにのみソースフォロワ型のアンプ
として働く。また、フォトダイオード１０１、拡散浮遊
領域１０２、トランジスタ１０３、１０４、１０５、１
０６は１つの画素を形成する。
路ブロック図である。図を参照すると、１０１は入射し
た光により電荷を発生する光検出素子としてのフォトダ
イオード、１０２は浮遊拡散領域、１０３はフォトダイ
オード１０１で発生した電荷を浮遊拡散領域１０２に転
送するための転送用トランジスタ、１０４は浮遊拡散領
域１０２で蓄積した電荷を放電するためのリセット用ト
ランジスタ、１０５、１０６、１０７はアンプ用トラン
ジスタ、１０８はリセット時に浮遊拡散領域に発生した
電圧を記憶するためのコンデンサ、１０９は動作時に浮
遊拡散領域に発生した電圧を記憶するためのコンデン
サ、１１０はアンプとコンデンサ１０８とを接続するス
イッチ用トランジスタ、１１１はアンプとコンデンサ１
０９とを接続するスイッチ用トランジスタ、１１２はコ
ンデンサ１０８、１０９を放電させるためのコンデンサ
放電用トランジスタ、１１３、１１４はバッファ、１１
５、１１６は各々コンデンサ１０８、１０９の電圧を他
の列のコンデンサと切り換えてバッファ１１３、１１４
へ供給するためのスイッチ用トランジスタ、１１７、１
１８は各々バッファ１１３、１１４の入力電圧をリセッ
トするためのリセット用トランジスタ、１１９、１２０
は水平出力線、１２１は垂直走査回路、１２２は水平走
査回路である。なお、トランジスタ１０５、１０６、１
０７より構成されるアンプは、トランジスタ１０６、１
０７がＯＮであるときにのみソースフォロワ型のアンプ
として働く。また、フォトダイオード１０１、拡散浮遊
領域１０２、トランジスタ１０３、１０４、１０５、１
０６は１つの画素を形成する。
【０００４】図７は、図６に示す固体撮像素子の動作タ
イミングチャートである。図６、７を参照しながら、図
６に示す固体撮像素子の動作を説明する。
イミングチャートである。図６、７を参照しながら、図
６に示す固体撮像素子の動作を説明する。
【０００５】まず、時刻Ｔ８０１において、端子２に垂
直走査スタートパルスが入力され、端子３に垂直走査パ
ルスが入力されることにより第１行が選択され、信号２
０ａがＨＩＧＨになる（不図示）。また、端子８にはＨ
ＩＧＨパルスが入力され浮遊拡散領域１０２がリセット
される。更に、端子１１、１２、１３が同時にＨＩＧＨ
になり、コンデンサ１０８、１０９がリセットされる。
時刻Ｔ８０２において、端子８のリセットパルスがＬＯ
Ｗに変化することにより、浮遊拡散領域１０２が電気的
に浮遊状態になる。時刻Ｔ８０３において、端子１０に
ＨＩＧＨパルスが加わり、同時に端子１２にもＨＩＧＨ
パルスが加わり、コンデンサ１０８に浮遊拡散領域１０
２のリセット直後の電圧（リセット電圧）が読み出され
る。時刻Ｔ８０４において、端子９にＨＩＧＨパルスが
加わり、フォトダイオード１０１で発生した電荷が浮遊
拡散領域１０２に転送される。時刻Ｔ８０５において、
端子１０と端子１３にＨＩＧＨパルスが加わり、浮遊拡
散領域１０２の電圧（信号電圧＋リセット電圧）がコン
デンサ１０９に読み出される。時刻Ｔ８０６において、
端子１４の電圧がＨＩＧＨからＬＯＷに変化し、水平出
力線１１９、１２０がリセットされる。同時に、端子５
に水平走査スタートパルスが入力され、端子６に水平走
査パルスが入力され、各列のコンデンサよりなるライン
メモリからの信号の読み出しが開始する。端子１４への
入力信号レベルを水平走査パルスと逆相で動かすのは、
各列のコンデンサの干渉を防止するためである。端子１
６からは各列のリセット電圧が順次出力され、端子１７
からは各列の信号電圧とリセット電圧との和が順次出力
される。両出力の差を後段に備えられる差分手段でとる
ことにより、画素間でばらつくリセット電圧が取り除か
れた信号電圧を得ることができる。従って、リセット電
圧のばらつきによるノイズ成分が取り除かれたＳ／Ｎの
良い出力を得ることができる。
直走査スタートパルスが入力され、端子３に垂直走査パ
ルスが入力されることにより第１行が選択され、信号２
０ａがＨＩＧＨになる（不図示）。また、端子８にはＨ
ＩＧＨパルスが入力され浮遊拡散領域１０２がリセット
される。更に、端子１１、１２、１３が同時にＨＩＧＨ
になり、コンデンサ１０８、１０９がリセットされる。
時刻Ｔ８０２において、端子８のリセットパルスがＬＯ
Ｗに変化することにより、浮遊拡散領域１０２が電気的
に浮遊状態になる。時刻Ｔ８０３において、端子１０に
ＨＩＧＨパルスが加わり、同時に端子１２にもＨＩＧＨ
パルスが加わり、コンデンサ１０８に浮遊拡散領域１０
２のリセット直後の電圧（リセット電圧）が読み出され
る。時刻Ｔ８０４において、端子９にＨＩＧＨパルスが
加わり、フォトダイオード１０１で発生した電荷が浮遊
拡散領域１０２に転送される。時刻Ｔ８０５において、
端子１０と端子１３にＨＩＧＨパルスが加わり、浮遊拡
散領域１０２の電圧（信号電圧＋リセット電圧）がコン
デンサ１０９に読み出される。時刻Ｔ８０６において、
端子１４の電圧がＨＩＧＨからＬＯＷに変化し、水平出
力線１１９、１２０がリセットされる。同時に、端子５
に水平走査スタートパルスが入力され、端子６に水平走
査パルスが入力され、各列のコンデンサよりなるライン
メモリからの信号の読み出しが開始する。端子１４への
入力信号レベルを水平走査パルスと逆相で動かすのは、
各列のコンデンサの干渉を防止するためである。端子１
６からは各列のリセット電圧が順次出力され、端子１７
からは各列の信号電圧とリセット電圧との和が順次出力
される。両出力の差を後段に備えられる差分手段でとる
ことにより、画素間でばらつくリセット電圧が取り除か
れた信号電圧を得ることができる。従って、リセット電
圧のばらつきによるノイズ成分が取り除かれたＳ／Ｎの
良い出力を得ることができる。
【０００６】フォトダイオード１０１は、時刻Ｔ８０４
においてフォトダイオード１０１から浮遊拡散領域１０
２への電荷の転送が行われた時点でリセットされ、端子
９の信号レベルがＬＯＷになって転送が終了した時点
で、そのリセットが終了し、入射する光による電荷の蓄
積を再開する。この蓄積は次のフレーム周期に時刻Ｔ８
０４になるまで継続する。
においてフォトダイオード１０１から浮遊拡散領域１０
２への電荷の転送が行われた時点でリセットされ、端子
９の信号レベルがＬＯＷになって転送が終了した時点
で、そのリセットが終了し、入射する光による電荷の蓄
積を再開する。この蓄積は次のフレーム周期に時刻Ｔ８
０４になるまで継続する。
【０００７】端子３、８、９、１０、１１、１２、１
３、５、６、１４に入力される信号は、時刻Ｔ８０１か
ら時刻Ｔ８０１Ｂまでのパターンを時刻Ｔ８０１Ｂ以降
も繰り返す。また、図８も参照すると、垂直走査回路１
２１の動作により、第１ライン期間のみに信号２０ａが
ＨＩＧＨであり、順次、第２ライン期間のみに信号２０
ｂがＨＩＧＨ、第３ライン期間のみに信号２０ｃがＨＩ
ＧＨとなる。従って、ゲート群１２３の介在により、端
子８、９、１０に供給される信号は、第１ライン期間で
は第１ラインのみに有効となり、第２ライン期間では第
２ラインのみに有効となり、第３ライン期間では第３ラ
インのみに有効となり、以下同様に続く。
３、５、６、１４に入力される信号は、時刻Ｔ８０１か
ら時刻Ｔ８０１Ｂまでのパターンを時刻Ｔ８０１Ｂ以降
も繰り返す。また、図８も参照すると、垂直走査回路１
２１の動作により、第１ライン期間のみに信号２０ａが
ＨＩＧＨであり、順次、第２ライン期間のみに信号２０
ｂがＨＩＧＨ、第３ライン期間のみに信号２０ｃがＨＩ
ＧＨとなる。従って、ゲート群１２３の介在により、端
子８、９、１０に供給される信号は、第１ライン期間で
は第１ラインのみに有効となり、第２ライン期間では第
２ラインのみに有効となり、第３ライン期間では第３ラ
インのみに有効となり、以下同様に続く。
【０００８】従って、出力端子１６、１７から出力され
る信号は、ライン毎に順次シフトしていくタイミングで
フォトダイオードに蓄積されたとものとなる。この方式
をローリングシャッタ方式という。
る信号は、ライン毎に順次シフトしていくタイミングで
フォトダイオードに蓄積されたとものとなる。この方式
をローリングシャッタ方式という。
【０００９】また、浮遊拡散領域１０２はフォトダイオ
ード１０１から電荷の転送を受けてからリセットされる
までの間、転送された電荷を保持するのでメモりとして
機能する。
ード１０１から電荷の転送を受けてからリセットされる
までの間、転送された電荷を保持するのでメモりとして
機能する。
【００１０】次に、従来例２について説明する。
【００１１】図９は、従来例２による固体撮像素子の回
路ブロック図である。図６に示す従来例１と同一の部分
には同一の番号を付して重複する説明は省略する。な
お、ゲート群１２３は異なった記号で表しているが同一
のものである。従来例２においては、端子９からの信号
を受けるゲート群１２３の要素の出力端子と転送用トラ
ンジスタ１０３のゲートとの間に論理和ゲート１２４が
挿入される。
路ブロック図である。図６に示す従来例１と同一の部分
には同一の番号を付して重複する説明は省略する。な
お、ゲート群１２３は異なった記号で表しているが同一
のものである。従来例２においては、端子９からの信号
を受けるゲート群１２３の要素の出力端子と転送用トラ
ンジスタ１０３のゲートとの間に論理和ゲート１２４が
挿入される。
【００１２】図１０は、図９に示す固体撮像素子の動作
タイミングチャートである。図９、１０を参照しなが
ら、図９に示す固体撮像素子の動作を説明する。
タイミングチャートである。図９、１０を参照しなが
ら、図９に示す固体撮像素子の動作を説明する。
【００１３】時刻Ｔ８０１において、端子８と端子１９
にＨＩＧＨパルスが印加され、全画素の浮遊拡散領域１
０２がリセットされるとともに、全画素のフォトダイオ
ード１０１がリセットされる。リセットの終了後に、全
画素のフォトダイオード１０１の入射光による電荷の蓄
積動作が開始する。時刻Ｔ８０２において、再び端子１
９にＨＩＧＨパルスが印可され、全画素のフォトダイオ
ード１０１で蓄積された電荷が浮遊拡散領域１０２に転
送される。このＨＩＧＨパルスがＬＯＷになった後に
は、浮遊拡散領域１０２に転送された電荷は保持され
る。時刻Ｔ８０３において、端子２に垂直走査スタート
パルスが入力され、端子３に垂直走査パルスが入力され
ることにより第１行が選択され、信号２０ａがＨＩＧＨ
になる（不図示）。また、時刻Ｔ９０３において、端子
１１、１２、１３にＨＩＧＨパルスが印加され、コンデ
ンサ１０８、１０９がリセットされる。時刻Ｔ９０４に
おいて、端子１０と端子１２にＨＩＧＨパルスが印加さ
れ、浮遊拡散領域１０２のフォトダイオードから（信号
電圧＋リセット電圧）がコンデンサ１１０に読み出され
る。時刻Ｔ９０５において、端子８にＨＩＧＨパルスが
印加され、浮遊拡散領域１０２がリセットされる。時刻
Ｔ９０６において、端子１０と端子１３にＨＩＧＨパル
スが印加され、浮遊拡散領域１０２のリセット電圧がコ
ンデンサ１０９に読み出される。時刻Ｔ９０６におい
て、端子１４の電圧がＨＩＧＨからＬＯＷに変化し、水
平出力線１１９、１２０がリセットされる。同時に、端
子５に水平走査スタートパルスが入力され、端子６に水
平走査パルスが入力され、各列のコンデンサよりなるラ
インメモリからの信号の読み出しが開始する。端子１４
への入力信号レベルを水平走査パルスと逆相で動かすの
は、各列のコンデンサの干渉を防止するためである。端
子１６からは各列のリセット電圧が順次出力され、端子
１７からは各列の信号電圧とリセット電圧との和が順次
出力される。両出力の差を後段に備えられる差分手段で
とることにより、画素間でばらつくリセット電圧が取り
除かれた信号電圧を得ることができる。従って、リセッ
ト電圧のばらつきによるノイズ成分が取り除かれたＳ／
Ｎの良い出力を得ることができる。
にＨＩＧＨパルスが印加され、全画素の浮遊拡散領域１
０２がリセットされるとともに、全画素のフォトダイオ
ード１０１がリセットされる。リセットの終了後に、全
画素のフォトダイオード１０１の入射光による電荷の蓄
積動作が開始する。時刻Ｔ８０２において、再び端子１
９にＨＩＧＨパルスが印可され、全画素のフォトダイオ
ード１０１で蓄積された電荷が浮遊拡散領域１０２に転
送される。このＨＩＧＨパルスがＬＯＷになった後に
は、浮遊拡散領域１０２に転送された電荷は保持され
る。時刻Ｔ８０３において、端子２に垂直走査スタート
パルスが入力され、端子３に垂直走査パルスが入力され
ることにより第１行が選択され、信号２０ａがＨＩＧＨ
になる（不図示）。また、時刻Ｔ９０３において、端子
１１、１２、１３にＨＩＧＨパルスが印加され、コンデ
ンサ１０８、１０９がリセットされる。時刻Ｔ９０４に
おいて、端子１０と端子１２にＨＩＧＨパルスが印加さ
れ、浮遊拡散領域１０２のフォトダイオードから（信号
電圧＋リセット電圧）がコンデンサ１１０に読み出され
る。時刻Ｔ９０５において、端子８にＨＩＧＨパルスが
印加され、浮遊拡散領域１０２がリセットされる。時刻
Ｔ９０６において、端子１０と端子１３にＨＩＧＨパル
スが印加され、浮遊拡散領域１０２のリセット電圧がコ
ンデンサ１０９に読み出される。時刻Ｔ９０６におい
て、端子１４の電圧がＨＩＧＨからＬＯＷに変化し、水
平出力線１１９、１２０がリセットされる。同時に、端
子５に水平走査スタートパルスが入力され、端子６に水
平走査パルスが入力され、各列のコンデンサよりなるラ
インメモリからの信号の読み出しが開始する。端子１４
への入力信号レベルを水平走査パルスと逆相で動かすの
は、各列のコンデンサの干渉を防止するためである。端
子１６からは各列のリセット電圧が順次出力され、端子
１７からは各列の信号電圧とリセット電圧との和が順次
出力される。両出力の差を後段に備えられる差分手段で
とることにより、画素間でばらつくリセット電圧が取り
除かれた信号電圧を得ることができる。従って、リセッ
ト電圧のばらつきによるノイズ成分が取り除かれたＳ／
Ｎの良い出力を得ることができる。
【００１４】時刻Ｔ９０３から時刻Ｔ９０３Ｂの間の期
間における第１ラインについての動作は、従来例１と同
様に、時刻Ｔ９０３Ｂ以降も順次第２ライン以降につい
て行われ、出力端子１６、１７からは、各ラインの信号
が順次出力される。
間における第１ラインについての動作は、従来例１と同
様に、時刻Ｔ９０３Ｂ以降も順次第２ライン以降につい
て行われ、出力端子１６、１７からは、各ラインの信号
が順次出力される。
【００１５】なお、従来例２の方式を、高速シャッタ方
式という。
式という。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】従来例１では、被写体
が高速に移動する場合に、画像の上部の内容と画面の下
部の内容がずれてしまい、画像が歪んでしまうという問
題がある。また、被写体にストロボ光を照射して、スト
ロボ撮影をしようとする際には、画面の上部と画面の下
部とで被写体の明度が異なってしまうという問題があ
る。
が高速に移動する場合に、画像の上部の内容と画面の下
部の内容がずれてしまい、画像が歪んでしまうという問
題がある。また、被写体にストロボ光を照射して、スト
ロボ撮影をしようとする際には、画面の上部と画面の下
部とで被写体の明度が異なってしまうという問題があ
る。
【００１７】従来例２は、全画素の信号を時刻３０１か
ら時刻３０２の間にフォトダイオード１０１で蓄積され
た電荷によるものとすることにより、従来例１の上記の
２つの問題を解決するものであるが、以下に述べるよう
な問題点を持つ。
ら時刻３０２の間にフォトダイオード１０１で蓄積され
た電荷によるものとすることにより、従来例１の上記の
２つの問題を解決するものであるが、以下に述べるよう
な問題点を持つ。
【００１８】図１１は各画素の断面図である。図におい
て、１０１は図９に示すフォトダイオード、１０２は図
９に示す浮遊拡散領域、１０３は図９に示す転送用トラ
ンジスタ、１３０はウェル、１３１は遮蔽板である。ｈ
νは光である。画素に入射する光のなかには、図示する
ように、斜め方向から入射してフォトダイオード１０１
の浮遊拡散領域１０２の近傍や浮遊拡散領域１０２に達
するものがある。フォトダイオード１０１の浮遊拡散領
域１０２の近傍で入射する光により発生した電荷の一部
は転送用トランジスタ１０３を迂回して浮遊拡散領域１
０２に移動する。また、浮遊拡散領域１０２に入射する
光により電荷が発生する。従って、時刻３０３において
フォトダイオード１０１から浮遊拡散領域１０２に電荷
を転送した後でも、時間の経過とともに浮遊拡散領域１
０２の電荷は増加していく。従って、浮遊拡散領域１０
２の蓄積電荷を上方のラインの画素から下方のラインの
画素の順序で１フレーム時間にわたり読み出す従来例２
では、上記の原因によるノイズ信号は、下方のラインに
進むに従って大きくなり、このことにより出力する画像
信号にスミアが発生していた。
て、１０１は図９に示すフォトダイオード、１０２は図
９に示す浮遊拡散領域、１０３は図９に示す転送用トラ
ンジスタ、１３０はウェル、１３１は遮蔽板である。ｈ
νは光である。画素に入射する光のなかには、図示する
ように、斜め方向から入射してフォトダイオード１０１
の浮遊拡散領域１０２の近傍や浮遊拡散領域１０２に達
するものがある。フォトダイオード１０１の浮遊拡散領
域１０２の近傍で入射する光により発生した電荷の一部
は転送用トランジスタ１０３を迂回して浮遊拡散領域１
０２に移動する。また、浮遊拡散領域１０２に入射する
光により電荷が発生する。従って、時刻３０３において
フォトダイオード１０１から浮遊拡散領域１０２に電荷
を転送した後でも、時間の経過とともに浮遊拡散領域１
０２の電荷は増加していく。従って、浮遊拡散領域１０
２の蓄積電荷を上方のラインの画素から下方のラインの
画素の順序で１フレーム時間にわたり読み出す従来例２
では、上記の原因によるノイズ信号は、下方のラインに
進むに従って大きくなり、このことにより出力する画像
信号にスミアが発生していた。
【００１９】本発明は上記の問題を解決するもので、被
写体が高速に移動する場合でも、画像の上部の内容と画
面の下部の内容がずれない固体撮像素子を提供すること
を目的とする。
写体が高速に移動する場合でも、画像の上部の内容と画
面の下部の内容がずれない固体撮像素子を提供すること
を目的とする。
【００２０】また、本発明は、ストロボ撮影する場合で
も、画面の上部の明度が下画面の部の明度と異なってし
まうことがない固体撮像素子を提供することを目的とす
る。
も、画面の上部の明度が下画面の部の明度と異なってし
まうことがない固体撮像素子を提供することを目的とす
る。
【００２１】更に、本発明は、フォトダイオードの電荷
の転送を受けた後の浮遊拡散領域の電荷の変動によるス
ミアの無い信号を出力する固体撮像素子を提供すること
を目的とする。
の転送を受けた後の浮遊拡散領域の電荷の変動によるス
ミアの無い信号を出力する固体撮像素子を提供すること
を目的とする。
【００２２】更に、本発明は、ストロボ光の受光のみに
よる被写体の画像信号が得られる固体撮像装置を提供す
ることを目的とする。
よる被写体の画像信号が得られる固体撮像装置を提供す
ることを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像素
子は、受光した光より光電変換により電荷を発生する光
電変換手段と、前記光電変換手段で発生した前記電荷を
転送する第１の転送手段と、転送された前記電荷を記憶
する第１の記憶手段と、前記第１の記憶手段に発生した
電位を時分割で出力する第１の出力手段と、前記第１の
記憶手段の電圧を所定値に初期化する初期化手段とを備
える複数の画素セルと、前記複数の画素セルの前記第１
の転送手段を同時に動作させる手段と、前記複数の画素
セルの前記初期化手段を同時に動作させる手段と、列毎
に前記画素セルの出力を受ける複数の第１の出力線と、
前記複数の画素セルのうち有効な画素セルに１対１に対
応した複数の第２の記憶手段と、列毎に前記複数の第１
の出力線の各々の信号を前記複数の第２の記憶手段の各
々に選択的に転送する複数の第２の転送手段と、前記第
１の転送手段と前記出力手段と前記複数の第２の転送手
段とを制御する制御手段と、を備えることを特徴とす
る。
子は、受光した光より光電変換により電荷を発生する光
電変換手段と、前記光電変換手段で発生した前記電荷を
転送する第１の転送手段と、転送された前記電荷を記憶
する第１の記憶手段と、前記第１の記憶手段に発生した
電位を時分割で出力する第１の出力手段と、前記第１の
記憶手段の電圧を所定値に初期化する初期化手段とを備
える複数の画素セルと、前記複数の画素セルの前記第１
の転送手段を同時に動作させる手段と、前記複数の画素
セルの前記初期化手段を同時に動作させる手段と、列毎
に前記画素セルの出力を受ける複数の第１の出力線と、
前記複数の画素セルのうち有効な画素セルに１対１に対
応した複数の第２の記憶手段と、列毎に前記複数の第１
の出力線の各々の信号を前記複数の第２の記憶手段の各
々に選択的に転送する複数の第２の転送手段と、前記第
１の転送手段と前記出力手段と前記複数の第２の転送手
段とを制御する制御手段と、を備えることを特徴とす
る。
【００２４】また、本発明による固体撮像素子は、上記
の固体撮像素子において、前記第１の転送手段と前記初
期化手段は、連動して前記光電変換手段の電荷を初期化
することを特徴とする。
の固体撮像素子において、前記第１の転送手段と前記初
期化手段は、連動して前記光電変換手段の電荷を初期化
することを特徴とする。
【００２５】更に、本発明による固体撮像素子は、上記
の固体撮像素子において、前記複数の第２の記憶手段の
電位を時分割で出力する複数の第２の出力手段と、列毎
に前記複数の第２の出力手段の出力を受ける複数の第２
の出力線と、を更に備え、前記制御手段は前記複数の第
２の出力手段を更に制御することを特徴とする。
の固体撮像素子において、前記複数の第２の記憶手段の
電位を時分割で出力する複数の第２の出力手段と、列毎
に前記複数の第２の出力手段の出力を受ける複数の第２
の出力線と、を更に備え、前記制御手段は前記複数の第
２の出力手段を更に制御することを特徴とする。
【００２６】更に、本発明による固体撮像素子は、上記
の固体撮像素子において、前記複数の第２の出力線の信
号を記憶する複数の第３の記憶手段と、該複数の第３の
記憶手段の電位を時分割で出力する複数の第３の出力手
段と、該複数の第３の出力手段の出力を受ける第３の出
力線と、を備えることを特徴とする。
の固体撮像素子において、前記複数の第２の出力線の信
号を記憶する複数の第３の記憶手段と、該複数の第３の
記憶手段の電位を時分割で出力する複数の第３の出力手
段と、該複数の第３の出力手段の出力を受ける第３の出
力線と、を備えることを特徴とする。
【００２７】更に、本発明による固体撮像素子は、上記
の固体撮像素子において、前記第３の記憶手段と、前記
第３の出力手段とが同一列に複数あり、前記第３の出力
線が複数あり、前記複数の第２の出力線の信号の各々を
前記複数の第３の記憶手段の各々に選択的に転送する複
数の第３の転送手段を更に備え、前記制御手段は前記複
数の第３の転送手段を更に制御することを特徴とする。
の固体撮像素子において、前記第３の記憶手段と、前記
第３の出力手段とが同一列に複数あり、前記第３の出力
線が複数あり、前記複数の第２の出力線の信号の各々を
前記複数の第３の記憶手段の各々に選択的に転送する複
数の第３の転送手段を更に備え、前記制御手段は前記複
数の第３の転送手段を更に制御することを特徴とする。
【００２８】更に、本発明による固体撮像素子は、上記
の固体撮像素子において、前記複数の第３の出力線の信
号の差分をとる差分手段を更に備えることを特徴とす
る。
の固体撮像素子において、前記複数の第３の出力線の信
号の差分をとる差分手段を更に備えることを特徴とす
る。
【００２９】本発明による固体撮像装置は、上記の固体
撮像素子と、ストロボ発光手段とを備えることを特徴と
する。
撮像素子と、ストロボ発光手段とを備えることを特徴と
する。
【００３０】また、本発明による読み取り固体撮像装置
は、光電変換画素が複数行に配列されたセンサ部と、複
数行の前記光電変換画素からの信号を蓄積する蓄積手段
を複数行配列したメモリ部と、前記センサ部からの信号
を前記メモリ部に転送する転送手段と、前記メモリ部内
の任意のブロックの蓄積手段から前記光電変換画素から
の画像信号が出力されるとともに、前記任意のブロック
の蓄積手段に対応する前記光電変換画素のノイズ信号を
出力させる制御手段と、前記画像信号からの前記ノイズ
信号を除去する除去手段と、を有することを特徴とす
る。
は、光電変換画素が複数行に配列されたセンサ部と、複
数行の前記光電変換画素からの信号を蓄積する蓄積手段
を複数行配列したメモリ部と、前記センサ部からの信号
を前記メモリ部に転送する転送手段と、前記メモリ部内
の任意のブロックの蓄積手段から前記光電変換画素から
の画像信号が出力されるとともに、前記任意のブロック
の蓄積手段に対応する前記光電変換画素のノイズ信号を
出力させる制御手段と、前記画像信号からの前記ノイズ
信号を除去する除去手段と、を有することを特徴とす
る。
【００３１】
【発明の実施の形態】［実施形態１］図１は、実施形態
１による固体撮像素子の回路ブロック図である。図を参
照すると、１０１は入射した光により電荷を発生する光
検出素子としてのフォトダイオード、１０２は浮遊拡散
領域、１０３はフォトダイオード１０１で発生した電荷
を浮遊拡散領域１０２に転送するための転送用トランジ
スタ、１０４は浮遊拡散領域１０２で蓄積した電荷を放
電するためのリセット用トランジスタ、１０５、１０
６、１０７はアンプ用トランジスタ、１０８Ｂは浮遊拡
散領域に発生した電圧を記憶するための第１のコンデン
サ、１０９Ｂは浮遊拡散領域に発生した電圧を記憶する
ための第２のコンデンサ、１１０はアンプとコンデンサ
１０８Ｂとを接続するスイッチ用トランジスタ、１１１
はアンプとコンデンサ１０９Ｂとを接続するスイッチ用
トランジスタ、１１２はコンデンサ１０８Ｂ、１０９Ｂ
を放電させるためのコンデンサ放電用トランジスタ、１
１３、１１４はバッファ、１１５、１１６は各々コンデ
ンサ１０８Ｂ、１０９Ｂの電圧を他の列のコンデンサと
切り換えてバッファ１１３、１１４へ供給するためのス
イッチ用トランジスタ、１１７、１１８は各々バッファ
１１３、１１４の入力電圧をリセットするためのリセッ
ト用トランジスタ、１１９、１２０は水平出力線、１２
１は垂直走査回路、１２２は第１の水平走査回路であ
る。なお、トランジスタ１０５、１０６、１０７より構
成されるアンプは、トランジスタ１０６、１０７がＯＮ
であるときにのみソースフォロワ型のアンプとして働
く。また、フォトダイオード１０１、拡散浮遊領域１０
２、トランジスタ１０３、１０４、１０５、１０６は１
つの画素を形成する。
１による固体撮像素子の回路ブロック図である。図を参
照すると、１０１は入射した光により電荷を発生する光
検出素子としてのフォトダイオード、１０２は浮遊拡散
領域、１０３はフォトダイオード１０１で発生した電荷
を浮遊拡散領域１０２に転送するための転送用トランジ
スタ、１０４は浮遊拡散領域１０２で蓄積した電荷を放
電するためのリセット用トランジスタ、１０５、１０
６、１０７はアンプ用トランジスタ、１０８Ｂは浮遊拡
散領域に発生した電圧を記憶するための第１のコンデン
サ、１０９Ｂは浮遊拡散領域に発生した電圧を記憶する
ための第２のコンデンサ、１１０はアンプとコンデンサ
１０８Ｂとを接続するスイッチ用トランジスタ、１１１
はアンプとコンデンサ１０９Ｂとを接続するスイッチ用
トランジスタ、１１２はコンデンサ１０８Ｂ、１０９Ｂ
を放電させるためのコンデンサ放電用トランジスタ、１
１３、１１４はバッファ、１１５、１１６は各々コンデ
ンサ１０８Ｂ、１０９Ｂの電圧を他の列のコンデンサと
切り換えてバッファ１１３、１１４へ供給するためのス
イッチ用トランジスタ、１１７、１１８は各々バッファ
１１３、１１４の入力電圧をリセットするためのリセッ
ト用トランジスタ、１１９、１２０は水平出力線、１２
１は垂直走査回路、１２２は第１の水平走査回路であ
る。なお、トランジスタ１０５、１０６、１０７より構
成されるアンプは、トランジスタ１０６、１０７がＯＮ
であるときにのみソースフォロワ型のアンプとして働
く。また、フォトダイオード１０１、拡散浮遊領域１０
２、トランジスタ１０３、１０４、１０５、１０６は１
つの画素を形成する。
【００３２】また、本実施形態においては、従来例２と
同様に、端子９からの信号を受けるゲート群１２３の要
素の出力端子と転送用トランジスタ１０３のゲートとの
間に論理和ゲート１２４が挿入される。
同様に、端子９からの信号を受けるゲート群１２３の要
素の出力端子と転送用トランジスタ１０３のゲートとの
間に論理和ゲート１２４が挿入される。
【００３３】更に、本実施形態においては、端子８から
の信号を受けるゲート群１２３の要素の出力端子とリセ
ット用トランジスタ１０４のゲートとの間に論理和ゲー
ト１２５が挿入される。
の信号を受けるゲート群１２３の要素の出力端子とリセ
ット用トランジスタ１０４のゲートとの間に論理和ゲー
ト１２５が挿入される。
【００３４】更に、本実施形態においては、転送トラン
ジスタ用１４０、出力イネーブルコントロール付きのバ
ッファ１４１、第２の垂直走査回路１４２、第２のゲー
ト群１４３が追加される。そして、転送トランジスタ１
４０とバッファ１４１との間には全画素のメモリとして
の拡散浮遊領域１４４が形成される。
ジスタ用１４０、出力イネーブルコントロール付きのバ
ッファ１４１、第２の垂直走査回路１４２、第２のゲー
ト群１４３が追加される。そして、転送トランジスタ１
４０とバッファ１４１との間には全画素のメモリとして
の拡散浮遊領域１４４が形成される。
【００３５】図２は本実施形態による固体撮像素子の構
成を示すブロック図である。図１に示す固体撮像素子の
構成を示すブロック図に比べ、バッファ１４１の構成を
具体的に示した点が異なる。図２において、バッファ１
４１はトランジスタ１４１ａとトランジスタ１４１ｂよ
り構成される。
成を示すブロック図である。図１に示す固体撮像素子の
構成を示すブロック図に比べ、バッファ１４１の構成を
具体的に示した点が異なる。図２において、バッファ１
４１はトランジスタ１４１ａとトランジスタ１４１ｂよ
り構成される。
【００３６】図３は、図１に示す固体撮像素子の動作タ
イミングチャートである。図１、３を参照しながら、図
１に示す固体撮像素子の動作を説明する。
イミングチャートである。図１、３を参照しながら、図
１に示す固体撮像素子の動作を説明する。
【００３７】時刻Ｔ１０１において、端子１９と端子２
６にＨＩＧＨパルスが印加され、全画素の浮遊拡散領域
１０２がリセットされるとともに、全画素のフォトダイ
オード１０１がリセットされる。リセットの終了後に、
全画素のフォトダイオード１０１の入射光による電荷の
蓄積動作が開始する。時刻Ｔ１０２において、再び端子
１９にＨＩＧＨパルスが印可され、全画素のフォトダイ
オード１０１で蓄積された電荷が浮遊拡散領域１０２に
転送される。時刻Ｔ１０３において、端子２と端子２５
に垂直走査スタートパルスが入力され、端子３と端子２
１に垂直走査パルスが入力されることにより第１行が選
択され、信号２０ａ、２６ａがＨＩＧＨになる（不図
示）。時刻Ｔ１０４において、端子１０と端子２４にＨ
ＩＧＨパルスが印加され、保持されている第１ラインに
つての拡散浮遊容量１０２の電圧が拡散浮遊容量１４３
に転送される。時刻Ｔ１０５からは、信号２０ｂと信号
２６ｂがＨＩＧＨとなり、第２ラインについての拡散浮
遊容量１０２から拡散領域１４３への電圧の転送が行わ
れ、時刻Ｔ１０６からは、信号２０ｃと信号２６ｃがＨ
ＩＧＨとなり、第３ラインについての拡散浮遊容量１０
２から拡散領域１４３への電圧の転送が行われる。
６にＨＩＧＨパルスが印加され、全画素の浮遊拡散領域
１０２がリセットされるとともに、全画素のフォトダイ
オード１０１がリセットされる。リセットの終了後に、
全画素のフォトダイオード１０１の入射光による電荷の
蓄積動作が開始する。時刻Ｔ１０２において、再び端子
１９にＨＩＧＨパルスが印可され、全画素のフォトダイ
オード１０１で蓄積された電荷が浮遊拡散領域１０２に
転送される。時刻Ｔ１０３において、端子２と端子２５
に垂直走査スタートパルスが入力され、端子３と端子２
１に垂直走査パルスが入力されることにより第１行が選
択され、信号２０ａ、２６ａがＨＩＧＨになる（不図
示）。時刻Ｔ１０４において、端子１０と端子２４にＨ
ＩＧＨパルスが印加され、保持されている第１ラインに
つての拡散浮遊容量１０２の電圧が拡散浮遊容量１４３
に転送される。時刻Ｔ１０５からは、信号２０ｂと信号
２６ｂがＨＩＧＨとなり、第２ラインについての拡散浮
遊容量１０２から拡散領域１４３への電圧の転送が行わ
れ、時刻Ｔ１０６からは、信号２０ｃと信号２６ｃがＨ
ＩＧＨとなり、第３ラインについての拡散浮遊容量１０
２から拡散領域１４３への電圧の転送が行われる。
【００３８】この転送が終了した時点で、全画素につい
ての拡散浮遊容量１０２から拡散浮遊容量１４３への電
圧の転送が終了する。また、この転送は端子１６、１７
から出力信号を出すための水平方向の転送を伴わないの
で短時間で実行される。
ての拡散浮遊容量１０２から拡散浮遊容量１４３への電
圧の転送が終了する。また、この転送は端子１６、１７
から出力信号を出すための水平方向の転送を伴わないの
で短時間で実行される。
【００３９】次に、時刻Ｔ１０７において、端子２と端
子２５に垂直走査スタートパルスが入力され、端子３と
端子２１に垂直走査パルスが入力されることにより第１
行が選択され、信号２０ａ、２６ａがＨＩＧＨになる
（不図示）。同時に、端子８にＨＩＧＨパルスが印可さ
れ、第１ラインの浮遊拡散領域１０２がリセットされ
る。時刻Ｔ１０８において、端子１１、１２、１３にＨ
ＩＧＨパルスが印加され、第１のコンデンサ１０８Ｂと
第２のコンデンサ１０９とがリセットされる。時刻Ｔ１
０９において、端子１２、２３にＨＩＧＨパルスが印加
され、第１のコンデンサ１０８Ｂに浮遊拡散領域１４４
の電圧、即ち、信号電圧にリセット電圧を加えた電圧、
が読み出される。時刻１１０において、端子１０、２４
にＨＩＧＨパルスが印加され、浮遊拡散領域１０２の電
圧が浮遊拡散領域１４４に転送される。このときの浮遊
拡散領域１０２の電圧はリセット後間もないためスミア
が殆ど混入していないリセット電圧である。時刻１１１
において、端子１３、２３にＨＩＧＨパルスが印加さ
れ、第２のコンデンサ１０９Ｂに浮遊拡散領域１４４の
電圧、即ち、リセット電圧、が読み出される。時刻Ｔ１
１２において、端子１４の電圧がＨＩＧＨからＬＯＷに
変化し、水平出力線１１９、１２０がリセットされる。
同時に、端子５に水平走査スタートパルスが入力され、
端子６に水平走査パルスが入力され、各列のコンデンサ
よりなるラインメモリからの信号の読み出しが開始す
る。端子１４への入力信号レベルを水平走査パルスと逆
相で動かすのは、各列のコンデンサの干渉を防止するた
めである。端子１６からは各列の信号電圧とリセット電
圧との和が順次出力され、端子１７からは各列のリセッ
ト電圧が順次出力される。両出力の差を後段に備えられ
る差分手段１２６でとることにより、画素間でばらつく
リセット電圧が取り除かれた信号電圧を得ることができ
る。従って、リセット電圧のばらつきによるノイズ成分
が取り除かれたＳ／Ｎの良い出力を得ることができる。
子２５に垂直走査スタートパルスが入力され、端子３と
端子２１に垂直走査パルスが入力されることにより第１
行が選択され、信号２０ａ、２６ａがＨＩＧＨになる
（不図示）。同時に、端子８にＨＩＧＨパルスが印可さ
れ、第１ラインの浮遊拡散領域１０２がリセットされ
る。時刻Ｔ１０８において、端子１１、１２、１３にＨ
ＩＧＨパルスが印加され、第１のコンデンサ１０８Ｂと
第２のコンデンサ１０９とがリセットされる。時刻Ｔ１
０９において、端子１２、２３にＨＩＧＨパルスが印加
され、第１のコンデンサ１０８Ｂに浮遊拡散領域１４４
の電圧、即ち、信号電圧にリセット電圧を加えた電圧、
が読み出される。時刻１１０において、端子１０、２４
にＨＩＧＨパルスが印加され、浮遊拡散領域１０２の電
圧が浮遊拡散領域１４４に転送される。このときの浮遊
拡散領域１０２の電圧はリセット後間もないためスミア
が殆ど混入していないリセット電圧である。時刻１１１
において、端子１３、２３にＨＩＧＨパルスが印加さ
れ、第２のコンデンサ１０９Ｂに浮遊拡散領域１４４の
電圧、即ち、リセット電圧、が読み出される。時刻Ｔ１
１２において、端子１４の電圧がＨＩＧＨからＬＯＷに
変化し、水平出力線１１９、１２０がリセットされる。
同時に、端子５に水平走査スタートパルスが入力され、
端子６に水平走査パルスが入力され、各列のコンデンサ
よりなるラインメモリからの信号の読み出しが開始す
る。端子１４への入力信号レベルを水平走査パルスと逆
相で動かすのは、各列のコンデンサの干渉を防止するた
めである。端子１６からは各列の信号電圧とリセット電
圧との和が順次出力され、端子１７からは各列のリセッ
ト電圧が順次出力される。両出力の差を後段に備えられ
る差分手段１２６でとることにより、画素間でばらつく
リセット電圧が取り除かれた信号電圧を得ることができ
る。従って、リセット電圧のばらつきによるノイズ成分
が取り除かれたＳ／Ｎの良い出力を得ることができる。
【００４０】時刻Ｔ１０７Ｂ以降は、順次、信号２０ｂ
と２６ｂ、信号２０ｃと２６ｃがＨＩＧＨになり、ゲー
ト群１２３とゲート群１４３の動作により、第１ライン
についておこなわれた時刻Ｔ１０７から時刻１０７Ｂま
での動作が、第２ライン、第３ラインについて引き続き
行われる。
と２６ｂ、信号２０ｃと２６ｃがＨＩＧＨになり、ゲー
ト群１２３とゲート群１４３の動作により、第１ライン
についておこなわれた時刻Ｔ１０７から時刻１０７Ｂま
での動作が、第２ライン、第３ラインについて引き続き
行われる。
【００４１】第１ラインの信号を端子１６、１７から出
力するのを開始してから、第３ラインの信号を端子１
６、１７から出力するのが終了するまでは、通常のフレ
ーム読み出しと同一の時間がかかるが、浮遊拡散領域１
４４には光が漏れ込まず、また、浮遊拡散領域１４４は
フォトダイオード１０１とは別のウエルに形成されるの
で、浮遊拡散領域１４４の電圧は、変動せずに保持され
る。従って、端子１６からはスミアが含まれない信号が
出力される。
力するのを開始してから、第３ラインの信号を端子１
６、１７から出力するのが終了するまでは、通常のフレ
ーム読み出しと同一の時間がかかるが、浮遊拡散領域１
４４には光が漏れ込まず、また、浮遊拡散領域１４４は
フォトダイオード１０１とは別のウエルに形成されるの
で、浮遊拡散領域１４４の電圧は、変動せずに保持され
る。従って、端子１６からはスミアが含まれない信号が
出力される。
【００４２】また、各ラインの画素のリセット電圧も、
ライン毎に浮遊拡散領域１０２をリセットした直後に浮
遊拡散領域１４４に転送されてから水平方向に読み出さ
れるので、端子１７からはスミアが含まれない信号が出
力される。
ライン毎に浮遊拡散領域１０２をリセットした直後に浮
遊拡散領域１４４に転送されてから水平方向に読み出さ
れるので、端子１７からはスミアが含まれない信号が出
力される。
【００４３】端子１６からの出力信号と端子１７からの
出力信号とは差動回路（不図示）に入力される。従っ
て、差動回路の出力端子からは画素間でばらつくリセッ
ト電圧が無くなり、スミアが含まれない画像出力信号を
得ることができる。
出力信号とは差動回路（不図示）に入力される。従っ
て、差動回路の出力端子からは画素間でばらつくリセッ
ト電圧が無くなり、スミアが含まれない画像出力信号を
得ることができる。
【００４４】なお、浮遊拡散領域１４４の信号の読み出
し方法は本実施形態のラインメモリを使用して１ライン
づつ読み出す方法以外にも、例えば縦２画素×横２画素
の２次元ブロック単位で読み出す方法などの他の方法も
ある。
し方法は本実施形態のラインメモリを使用して１ライン
づつ読み出す方法以外にも、例えば縦２画素×横２画素
の２次元ブロック単位で読み出す方法などの他の方法も
ある。
【００４５】［実施形態２］実施形態２における固体撮
像素子の構成は図１に示す実施形態１における固体撮像
素子の構成と同一である。実施形態２は、実施形態１と
用途及び動作タイミングが異なる。
像素子の構成は図１に示す実施形態１における固体撮像
素子の構成と同一である。実施形態２は、実施形態１と
用途及び動作タイミングが異なる。
【００４６】図４は、本実施形態における固体撮像素子
の動作タイミングを表すタイミング図である。本実施形
態の時刻Ｔ２０１から時刻２０６までの動作は、実施形
態１の時刻Ｔ１０１から時刻１０６までの動作と同一で
あるので重複する説明は省略する。但し、時刻Ｔ２０１
から時刻２０２までの間に撮像される被写体を第１の被
写体とする。
の動作タイミングを表すタイミング図である。本実施形
態の時刻Ｔ２０１から時刻２０６までの動作は、実施形
態１の時刻Ｔ１０１から時刻１０６までの動作と同一で
あるので重複する説明は省略する。但し、時刻Ｔ２０１
から時刻２０２までの間に撮像される被写体を第１の被
写体とする。
【００４７】時刻Ｔ２０７から時刻Ｔ２０８までの間
は、撮像素子は第２の被写体を撮像する。即ち、時刻Ｔ
２０７において、端子１９と端子２６にＨＩＧＨパルス
が印加され、浮遊拡散領域１０２とフォトダイオード１
０１がリセットされ、時刻２０８において、端子１９に
ＨＩＧＨパルスが印加され、時刻Ｔ２０７から時刻２０
８までの間に撮像した画像による信号が浮遊拡散領域１
０２に転送される。
は、撮像素子は第２の被写体を撮像する。即ち、時刻Ｔ
２０７において、端子１９と端子２６にＨＩＧＨパルス
が印加され、浮遊拡散領域１０２とフォトダイオード１
０１がリセットされ、時刻２０８において、端子１９に
ＨＩＧＨパルスが印加され、時刻Ｔ２０７から時刻２０
８までの間に撮像した画像による信号が浮遊拡散領域１
０２に転送される。
【００４８】次に、時刻Ｔ２０９において、端子２と端
子２５に垂直走査スタートパルスが入力され、端子３と
端子２１に垂直走査パルスが入力されることにより第１
行が選択され、信号２０ａ、２６ａがＨＩＧＨになる
（不図示）。時刻Ｔ２１０において、端子１１、１２、
１３にＨＩＧＨパルスが印加され、第１のコンデンサ１
０８Ｂと第２のコンデンサ１０９とがリセットされる。
時刻Ｔ２１１において、端子１２、２３にＨＩＧＨパル
スが印加され、第１のコンデンサ１０８Ｂに浮遊拡散領
域１４４の電圧、即ち、第１の被写体による信号電圧に
リセット電圧を加えた電圧、が読み出される。時刻２１
２において、端子１０、２４にＨＩＧＨパルスが印加さ
れ、浮遊拡散領域１０２の電圧が浮遊拡散領域１４４に
転送される。このときの浮遊拡散領域１０２の電圧はリ
セット後間もないためスミアが殆ど混入していない第２
の被写体による信号電圧にリセット電圧を加えた電圧で
ある。時刻２１３において、端子１３、２３にＨＩＧＨ
パルスが印加され、第２のコンデンサ１０９Ｂに浮遊拡
散領域１４４の電圧、即ち、スミアが殆ど混入していな
い第２の被写体による信号電圧にリセット電圧を加えた
電圧、が読み出される。時刻Ｔ２１４において、端子１
４の電圧がＨＩＧＨからＬＯＷに変化し、水平出力線１
１９、１２０がリセットされる。同時に、端子５に水平
走査スタートパルスが入力され、端子６に水平走査パル
スが入力され、各列のコンデンサよりなるラインメモリ
からの信号の読み出しが開始する。端子１４への入力信
号レベルを水平走査パルスと逆相で動かすのは、各列の
コンデンサの干渉を防止するためである。端子１６から
は各列の第１の被写体による信号電圧にリセット電圧を
加えた電圧が順次出力され、端子１７からは各列の第２
の被写体による信号電圧にリセット電圧を加えた電圧が
順次出力される。両出力の差を後段に備えられる差分手
段１２６でとることにより、第１の被写体による信号電
圧から第２の被写体による信号電圧を差し引いた信号電
圧を得ることができる。また、差分手段１２６の極性を
反転することにより第２の被写体による信号電圧から第
１の被写体による信号電圧を差し引いた信号電圧を得る
ことができる。従って、リセット電圧のばらつきによる
ノイズ成分が取り除かれたＳ／Ｎの良い出力を得ること
ができる。
子２５に垂直走査スタートパルスが入力され、端子３と
端子２１に垂直走査パルスが入力されることにより第１
行が選択され、信号２０ａ、２６ａがＨＩＧＨになる
（不図示）。時刻Ｔ２１０において、端子１１、１２、
１３にＨＩＧＨパルスが印加され、第１のコンデンサ１
０８Ｂと第２のコンデンサ１０９とがリセットされる。
時刻Ｔ２１１において、端子１２、２３にＨＩＧＨパル
スが印加され、第１のコンデンサ１０８Ｂに浮遊拡散領
域１４４の電圧、即ち、第１の被写体による信号電圧に
リセット電圧を加えた電圧、が読み出される。時刻２１
２において、端子１０、２４にＨＩＧＨパルスが印加さ
れ、浮遊拡散領域１０２の電圧が浮遊拡散領域１４４に
転送される。このときの浮遊拡散領域１０２の電圧はリ
セット後間もないためスミアが殆ど混入していない第２
の被写体による信号電圧にリセット電圧を加えた電圧で
ある。時刻２１３において、端子１３、２３にＨＩＧＨ
パルスが印加され、第２のコンデンサ１０９Ｂに浮遊拡
散領域１４４の電圧、即ち、スミアが殆ど混入していな
い第２の被写体による信号電圧にリセット電圧を加えた
電圧、が読み出される。時刻Ｔ２１４において、端子１
４の電圧がＨＩＧＨからＬＯＷに変化し、水平出力線１
１９、１２０がリセットされる。同時に、端子５に水平
走査スタートパルスが入力され、端子６に水平走査パル
スが入力され、各列のコンデンサよりなるラインメモリ
からの信号の読み出しが開始する。端子１４への入力信
号レベルを水平走査パルスと逆相で動かすのは、各列の
コンデンサの干渉を防止するためである。端子１６から
は各列の第１の被写体による信号電圧にリセット電圧を
加えた電圧が順次出力され、端子１７からは各列の第２
の被写体による信号電圧にリセット電圧を加えた電圧が
順次出力される。両出力の差を後段に備えられる差分手
段１２６でとることにより、第１の被写体による信号電
圧から第２の被写体による信号電圧を差し引いた信号電
圧を得ることができる。また、差分手段１２６の極性を
反転することにより第２の被写体による信号電圧から第
１の被写体による信号電圧を差し引いた信号電圧を得る
ことができる。従って、リセット電圧のばらつきによる
ノイズ成分が取り除かれたＳ／Ｎの良い出力を得ること
ができる。
【００４９】時刻Ｔ２０９Ｂ以降は、順次、信号２０ｂ
と２６ｂ、信号２０ｃと２６ｃがＨＩＧＨになり、ゲー
ト群１２３とゲート群１４３の動作により、第１ライン
についておこなわれた時刻Ｔ２０９から時刻２０９Ｂま
での動作が、第２ライン、第３ラインについて引き続き
行われる。
と２６ｂ、信号２０ｃと２６ｃがＨＩＧＨになり、ゲー
ト群１２３とゲート群１４３の動作により、第１ライン
についておこなわれた時刻Ｔ２０９から時刻２０９Ｂま
での動作が、第２ライン、第３ラインについて引き続き
行われる。
【００５０】本実施形態による固体撮像素子を備えた撮
像装置が、ストロボを備え、第１の被写体を撮影すると
きにストロボ発光をして、差分手段１２６により第１の
被写体の信号から第２の被写体の信号を差し引くことに
より、ストロボ撮影した被写体の明度から外光撮影した
被写体の明度を差し引いた画像信号を得ることができ
る。この画像信号はリセット電圧のばらつきが相殺され
て、リセット電圧のばらつきによるノイズが混入してい
ないものとなる。
像装置が、ストロボを備え、第１の被写体を撮影すると
きにストロボ発光をして、差分手段１２６により第１の
被写体の信号から第２の被写体の信号を差し引くことに
より、ストロボ撮影した被写体の明度から外光撮影した
被写体の明度を差し引いた画像信号を得ることができ
る。この画像信号はリセット電圧のばらつきが相殺され
て、リセット電圧のばらつきによるノイズが混入してい
ないものとなる。
【００５１】また、本実施形態による固体撮像素子を備
えた撮像装置が、ストロボを備え、第２の被写体を撮影
するときにストロボ発光をして、差分手段１２６により
第２の被写体の信号から第１の被写体の信号を差し引く
ことにより、ストロボ撮影した被写体の明度から外光撮
影した被写体の明度を差し引いた画像信号を得ることが
できる。この画像信号はリセット電圧のばらつきが相殺
されて、リセット電圧のばらつきによるノイズが混入し
ていないものとなる。
えた撮像装置が、ストロボを備え、第２の被写体を撮影
するときにストロボ発光をして、差分手段１２６により
第２の被写体の信号から第１の被写体の信号を差し引く
ことにより、ストロボ撮影した被写体の明度から外光撮
影した被写体の明度を差し引いた画像信号を得ることが
できる。この画像信号はリセット電圧のばらつきが相殺
されて、リセット電圧のばらつきによるノイズが混入し
ていないものとなる。
【００５２】［実施形態３］実施形態３は固体撮像素子
の各画素の構成の種々の実施形態を示すものである。図
５は、実施形態３による画素の構成を示す等価回路図で
ある。
の各画素の構成の種々の実施形態を示すものである。図
５は、実施形態３による画素の構成を示す等価回路図で
ある。
【００５３】図５（ａ）に示す画素は、実施形態１、２
による画素と同一である。この画素のフォトダイオード
と全てのトランジスタがＮ−ＭＯＳタイプである。
による画素と同一である。この画素のフォトダイオード
と全てのトランジスタがＮ−ＭＯＳタイプである。
【００５４】図５（ｂ）に示す画素は、トランジスタ１
０６がトランジスタ１０５ｂに置き換えられたものであ
る。これは、図５（ａ）の画素と同じ動作をする。
０６がトランジスタ１０５ｂに置き換えられたものであ
る。これは、図５（ａ）の画素と同じ動作をする。
【００５５】図５（ｃ）に示す画素は、トランジスタ１
０４が削除されたものである。この画素の場合には、メ
モリとしての浮遊拡散領域が形成されない。
０４が削除されたものである。この画素の場合には、メ
モリとしての浮遊拡散領域が形成されない。
【００５６】図５（ｄ）に示す画素のフォトダイオード
と全てのトランジスタはＰ−ＭＯＳタイプである。これ
は、図５（ａ）に示す画素の極性が反転したものとして
みることができる。
と全てのトランジスタはＰ−ＭＯＳタイプである。これ
は、図５（ａ）に示す画素の極性が反転したものとして
みることができる。
【００５７】図５（ｅ）に示す画素は、図５（ａ）に示
す画素のフォトダイオードをフォトゲートに置き換えた
ものである。フォトゲートのフォトキャリア（電荷）の
蓄積／読み出しはゲート電圧により制御される。
す画素のフォトダイオードをフォトゲートに置き換えた
ものである。フォトゲートのフォトキャリア（電荷）の
蓄積／読み出しはゲート電圧により制御される。
【００５８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、全
画素が同一の時間に受光した光より画像信号を形成して
いるので、被写体が高速に移動する場合でも、画像の上
部の内容と画面の下部の内容がずれない。
画素が同一の時間に受光した光より画像信号を形成して
いるので、被写体が高速に移動する場合でも、画像の上
部の内容と画面の下部の内容がずれない。
【００５９】また、本発明によれば、全画素が同一の時
間に受光した光より画像信号を形成しているので、スト
ロボ撮影する場合でも、画面の上部の明度が下画面の部
の明度と異なってしまうことがない。
間に受光した光より画像信号を形成しているので、スト
ロボ撮影する場合でも、画面の上部の明度が下画面の部
の明度と異なってしまうことがない。
【００６０】更に、本発明によれば、フォトダイオード
に隣接する浮遊拡散領域に転送されたフォトダイオード
の電荷は、画像信号を出力する前に高速にメモリに転送
されるので、フォトダイオードの電荷の転送を受けた後
の浮遊拡散領域の電荷の変動によるスミアの無い信号を
出力することができる。
に隣接する浮遊拡散領域に転送されたフォトダイオード
の電荷は、画像信号を出力する前に高速にメモリに転送
されるので、フォトダイオードの電荷の転送を受けた後
の浮遊拡散領域の電荷の変動によるスミアの無い信号を
出力することができる。
【００６１】更に、本発明によれば、外光に加えてスト
ロボ光を受けている時の被写体の画像信号から外光のみ
を受けているときの被写体の画像信号を差し引いた画像
信号が得られるので、ストロボ光のみの受光よる被写体
の画像信号が得られる。
ロボ光を受けている時の被写体の画像信号から外光のみ
を受けているときの被写体の画像信号を差し引いた画像
信号が得られるので、ストロボ光のみの受光よる被写体
の画像信号が得られる。
【図１】本発明の実施形態１による固体撮像素子の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態１による固体撮像素子の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態１による固体撮像素子の動作
タイミングを示すタイミングチャートである。
タイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施形態２による固体撮像素子の動作
タイミングを示すタイミングチャートである。
タイミングを示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施形態３による固体撮像素子の画素
の等価回路図である。
の等価回路図である。
【図６】従来例１による固体撮像素子の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図７】従来例１による固体撮像素子の動作タイミング
を示す第１のタイミングチャートである。
を示す第１のタイミングチャートである。
【図８】従来例１による固体撮像素子の動作タイミング
を示す第２のタイミングチャートである。
を示す第２のタイミングチャートである。
【図９】従来例２による固体撮像素子の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図１０】従来例２による固体撮像素子の動作タイミン
グを示すタイミングチャートである。
グを示すタイミングチャートである。
【図１１】本発明及び従来例における画素の一部の断面
図である。
図である。
１０１ フォトダイオード １０２、１４４ 浮遊拡散領域 １０３ 転送用トランジスタ １０４ リセット用トランジスタ １０５、１０６、１０７アンプ用トランジスタ １０８Ｂ、１０９Ｂ コンデンサ １１０、１１１ スイッチ用トランジスタ １１２ コンデンサ放電用トランジスタ １１３、１１４ バッファ １１５、１１６ スイッチ用トランジスタ １１７、１１８ リセット用トランジスタ １１９、１２０ 水平出力線 １２１，１４２ 垂直走査回路 １２２ 水平走査回路 １２３、１４３ ゲート群 １４０ 転送用トランジスタ １４１ バッファ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小泉 徹 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 光地 哲伸 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 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 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 (8)
- 【請求項１】 受光した光より光電変換により電荷を発
生する光電変換手段と、前記光電変換手段で発生した前
記電荷を転送する第１の転送手段と、転送された前記電
荷を記憶する第１の記憶手段と、前記第１の記憶手段に
発生した電位を時分割で出力する第１の出力手段と、前
記第１の記憶手段の電圧を所定値に初期化する初期化手
段とを備える複数の画素セルと、 前記複数の画素セルの前記第１の転送手段を同時に動作
させる手段と、 前記複数の画素セルの前記初期化手段を同時に動作させ
る手段と、 列毎に前記画素セルの出力を受ける複数の第１の出力線
と、 前記複数の画素セルのうち有効な画素セルに１対１に対
応した複数の第２の記憶手段と、 列毎に前記複数の第１の出力線の各々の信号を前記複数
の第２の記憶手段の各々に選択的に転送する複数の第２
の転送手段と、 前記第１の転送手段と前記出力手段と前記複数の第２の
転送手段とを制御する制御手段と、 を備えることを特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項２】 請求項１に記載の固体撮像素子におい
て、前記第１の転送手段と前記初期化手段は、連動して
前記光電変換手段の電荷を初期化することを特徴とする
光電変換素子。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の固体撮像素子に
おいて、 前記複数の第２の記憶手段の電位を時分割で出力する複
数の第２の出力手段と、 列毎に前記複数の第２の出力手段の出力を受ける複数の
第２の出力線と、 を更に備え、 前記制御手段は前記複数の第２の出力手段を更に制御す
ることを特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項４】 請求項３に記載の固体撮像素子におい
て、 前記複数の第２の出力線の信号を記憶する複数の第３の
記憶手段と、 該複数の第３の記憶手段の電位を時分割で出力する複数
の第３の出力手段と、 該複数の第３の出力手段の出力を受ける第３の出力線
と、 を備えることを特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項５】 請求項４に記載の固体撮像素子におい
て、前記第３の記憶手段と、前記第３の出力手段とが同
一列に複数あり、前記第３の出力線が複数あり、前記複
数の第２の出力線の信号の各々を前記複数の第３の記憶
手段の各々に選択的に転送する複数の第３の転送手段を
更に備え、前記制御手段は前記複数の第３の転送手段を
更に制御することを特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項６】 請求項５に記載の固体撮像素子におい
て、前記複数の第３の出力線の信号の差分をとる差分手
段を更に備えることを特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項７】 請求項６に記載の固体撮像素子と、スト
ロボ発光手段とを備えることを特徴とする固体撮像装
置。 - 【請求項８】 光電変換画素が複数行に配列されたセン
サ部と、 複数行の前記光電変換画素からの信号を蓄積する蓄積手
段を複数行配列したメモリ部と、 前記センサ部からの信号を前記メモリ部に転送する転送
手段と、 前記メモリ部内の任意のブロックの蓄積手段から前記光
電変換画素からの画像信号が出力されるとともに、前記
任意のブロックの蓄積手段に対応する前記光電変換画素
のノイズ信号を出力させる制御手段と、 前記画像信号からの前記ノイズ信号を除去する除去手段
と、 を有することを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14586998A JP3792894B2 (ja) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | 固体撮像素子及び固体撮像装置 |
| US09/316,947 US6831685B1 (en) | 1998-05-27 | 1999-05-24 | Solid-state image pickup element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14586998A JP3792894B2 (ja) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | 固体撮像素子及び固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11341363A true JPH11341363A (ja) | 1999-12-10 |
| JP3792894B2 JP3792894B2 (ja) | 2006-07-05 |
Family
ID=15394946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14586998A Expired - Fee Related JP3792894B2 (ja) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | 固体撮像素子及び固体撮像装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6831685B1 (ja) |
| JP (1) | JP3792894B2 (ja) |
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| CN101729205A (zh) | 2003-11-12 | 2010-06-09 | 高通股份有限公司 | 具有改进链路控制的高数据速率接口 |
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| JP4902355B2 (ja) | 2003-12-08 | 2012-03-21 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | 改良されたリンク同期を備えた高速データレートインタフェース |
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