JPH118805A - 動き検出用固体撮像装置 - Google Patents
動き検出用固体撮像装置Info
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- JPH118805A JPH118805A JP9158342A JP15834297A JPH118805A JP H118805 A JPH118805 A JP H118805A JP 9158342 A JP9158342 A JP 9158342A JP 15834297 A JP15834297 A JP 15834297A JP H118805 A JPH118805 A JP H118805A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 被写体の動体の部分のみを検出する構造を、
固体撮像装置内に設け、動体を表す信号と、そのときの
ビデオ信号とを同時に出力できるようにする。 【解決手段】 マトリックス状に配列された画素1,1
…は、列毎に垂直読み出し線2a,2bに接続される。
垂直読み出し線2a,2bには行を選択して画素1,1
…からの電気信号を当該垂直読み出し線2a,2bに転
送する垂直走査回路6が接続される。垂直読み出し線2
a,2bには、信号比較回路20とビデオ信号生成回路
30とが配置される。信号比較回路20は、直前のフレ
ームに対する電気信号を記憶し、次に現在のフレームに
対する電気信号が入力されたときにこれを記憶した値と
比較して異値信号生成し、シフトレジスタ12に送る。
ビデオ信号生成回路30は、画素1,1…からの現在の
フレームに対する電気信号に基づいてビデオ信号を生成
し、水平走査回路35に送る。
固体撮像装置内に設け、動体を表す信号と、そのときの
ビデオ信号とを同時に出力できるようにする。 【解決手段】 マトリックス状に配列された画素1,1
…は、列毎に垂直読み出し線2a,2bに接続される。
垂直読み出し線2a,2bには行を選択して画素1,1
…からの電気信号を当該垂直読み出し線2a,2bに転
送する垂直走査回路6が接続される。垂直読み出し線2
a,2bには、信号比較回路20とビデオ信号生成回路
30とが配置される。信号比較回路20は、直前のフレ
ームに対する電気信号を記憶し、次に現在のフレームに
対する電気信号が入力されたときにこれを記憶した値と
比較して異値信号生成し、シフトレジスタ12に送る。
ビデオ信号生成回路30は、画素1,1…からの現在の
フレームに対する電気信号に基づいてビデオ信号を生成
し、水平走査回路35に送る。
Description
【0001】
【0002】
【従来の技術】従来より、マトリックス状に配置された
多数の画素にて画像データを得、この画像データを直前
のフレームでの値として記憶し、次いで現在のフレーム
での値を検出し、これらを互いに比較して、被写体のう
ち動体の部分を検出するようにした動き検出用画像処理
装置が公知である。
多数の画素にて画像データを得、この画像データを直前
のフレームでの値として記憶し、次いで現在のフレーム
での値を検出し、これらを互いに比較して、被写体のう
ち動体の部分を検出するようにした動き検出用画像処理
装置が公知である。
【0003】図8は、従来の動き検出用画像処理装置1
00を示す。この動き検出用画像処理装置100は、固
体撮像装置101と、該固体撮像装置101によって得
られた画像データをあらわす映像信号(アナログ信号)
をディジタル信号に変換するAD変換回路102と、該
AD変換回路102からのディジタル信号を保存する画
像メモリ(第1の画像メモリ)103及び画像メモリ
(第2の画像メモリ)104と、該画像メモリ103,
104に保存されているディジタルの画像データを互い
に比較して動きをあらわす画像データを得る画像処理回
路105とで構成されている。
00を示す。この動き検出用画像処理装置100は、固
体撮像装置101と、該固体撮像装置101によって得
られた画像データをあらわす映像信号(アナログ信号)
をディジタル信号に変換するAD変換回路102と、該
AD変換回路102からのディジタル信号を保存する画
像メモリ(第1の画像メモリ)103及び画像メモリ
(第2の画像メモリ)104と、該画像メモリ103,
104に保存されているディジタルの画像データを互い
に比較して動きをあらわす画像データを得る画像処理回
路105とで構成されている。
【0004】即ち、この動き検出用画像処理装置100
では、先ず、固体撮像装置101で得られた第1のフレ
ームにおける映像信号(アナログ信号)がAD変換回路
102でディジタル信号に変換された後、直前のフレー
ムでの映像信号として前記第1の画像メモリ103に保
存される。次に、第1のフレーム(直前のフレーム)に
連続する第2のフレームで、固体撮像装置101によっ
て得られた映像信号(アナログ信号)がAD変換回路1
02でディジタル信号に変換された後、現在のフレーム
での映像信号として第2の画像メモリ104に保存され
る。
では、先ず、固体撮像装置101で得られた第1のフレ
ームにおける映像信号(アナログ信号)がAD変換回路
102でディジタル信号に変換された後、直前のフレー
ムでの映像信号として前記第1の画像メモリ103に保
存される。次に、第1のフレーム(直前のフレーム)に
連続する第2のフレームで、固体撮像装置101によっ
て得られた映像信号(アナログ信号)がAD変換回路1
02でディジタル信号に変換された後、現在のフレーム
での映像信号として第2の画像メモリ104に保存され
る。
【0005】そして、画像処理回路105で第1の画像
メモリ103に保存されているディジタル信号と、第2
の画像メモリ104に保存されているディジタル信号の
大きさが各画素毎に比較され、第1のフレーム(直前の
フレーム)と第2のフレーム(現在のフレーム)とで比
較されたディジタル信号の差が所定値以上となった画素
が検出される。
メモリ103に保存されているディジタル信号と、第2
の画像メモリ104に保存されているディジタル信号の
大きさが各画素毎に比較され、第1のフレーム(直前の
フレーム)と第2のフレーム(現在のフレーム)とで比
較されたディジタル信号の差が所定値以上となった画素
が検出される。
【0006】この場合、第1のフレームと第2のフレー
ムは連続し、また、前記第1の画像メモリ103に保存
されているディジタル信号は第1のフレームにおける固
体撮像装置101の各画素の輝度信号に対応し、前記第
2の画像メモリ104に保存されているディジタル信号
は、第2のフレームにおける固体撮像装置101の各画
素の輝度信号に対応している。
ムは連続し、また、前記第1の画像メモリ103に保存
されているディジタル信号は第1のフレームにおける固
体撮像装置101の各画素の輝度信号に対応し、前記第
2の画像メモリ104に保存されているディジタル信号
は、第2のフレームにおける固体撮像装置101の各画
素の輝度信号に対応している。
【0007】従って、固体撮像装置101の同一の画素
から各フレーム毎に出力される2つのディジタル信号を
比較することで連続した2フレーム間(直前のフレーム
と現在のフレーム)の輝度信号の差を検出し(固体撮像
装置101の外部での2値化)、被写体の中から動体の
みを検出することができる。そして、上記動作を繰り返
すことにより、連続して動体検出を行うことができる。
から各フレーム毎に出力される2つのディジタル信号を
比較することで連続した2フレーム間(直前のフレーム
と現在のフレーム)の輝度信号の差を検出し(固体撮像
装置101の外部での2値化)、被写体の中から動体の
みを検出することができる。そして、上記動作を繰り返
すことにより、連続して動体検出を行うことができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の動き検出用画像処理装置100を用いて動体の検出
を行う場合、固体撮像装置101から映像信号(アナロ
グ信号)を出力した後、AD変換回路102でディジタ
ル信号に変換し、その後、一旦、画像メモリ103,1
04に当該ディジタル信号を保存し、更に、斯く保存し
たディジタル信号を用いて前記固体撮像装置101の外
部にある前記画像処理回路105で動体の検出処理(直
前のフレームと現在のフレームでのディジタル信号の比
較)を行っているため、固体撮像装置101の周辺回路
が複雑で、動き検出用画像処理装置100全体として、
高価になるという不具合がある。
来の動き検出用画像処理装置100を用いて動体の検出
を行う場合、固体撮像装置101から映像信号(アナロ
グ信号)を出力した後、AD変換回路102でディジタ
ル信号に変換し、その後、一旦、画像メモリ103,1
04に当該ディジタル信号を保存し、更に、斯く保存し
たディジタル信号を用いて前記固体撮像装置101の外
部にある前記画像処理回路105で動体の検出処理(直
前のフレームと現在のフレームでのディジタル信号の比
較)を行っているため、固体撮像装置101の周辺回路
が複雑で、動き検出用画像処理装置100全体として、
高価になるという不具合がある。
【0009】また、固体撮像装置101の各画素(図示
省略)で生成された入射光に応じた信号はアナログ信号
であり、その後、アナログ信号のままAD変換器102
に出力されるようになっていたため、雑音の影響を受け
やすかった。さらに、上記従来の動き検出用画像処理装
置100では、映像信号(アナログ信号)の有効範囲、
すなわちダイナミックレンジが、上記したAD変換回路
102の入力で制限される。しかして、AD変換回路1
02の入力ダイナミックレンジは、固体撮像装置101
のダイナミックレンジより狭いため、動体の検出処理の
過程で固体撮像装置101の広いダイナミックレンジが
有効に利用できないという不具合もあった。
省略)で生成された入射光に応じた信号はアナログ信号
であり、その後、アナログ信号のままAD変換器102
に出力されるようになっていたため、雑音の影響を受け
やすかった。さらに、上記従来の動き検出用画像処理装
置100では、映像信号(アナログ信号)の有効範囲、
すなわちダイナミックレンジが、上記したAD変換回路
102の入力で制限される。しかして、AD変換回路1
02の入力ダイナミックレンジは、固体撮像装置101
のダイナミックレンジより狭いため、動体の検出処理の
過程で固体撮像装置101の広いダイナミックレンジが
有効に利用できないという不具合もあった。
【0010】上記の不具合を避けるために、上記した固
体撮像装置101の各画素毎に直前のフレームと現在の
フレームでの映像信号を記憶するためのメモリを設け、
更に画素毎にこのメモリに記憶された映像信号を比較す
る回路を設けて、各画素毎に動体をあらわす信号を生成
することも考えられるが、このような手法を用いると、
各画素の構造が複雑になり、固体撮像装置101の開口
率の低下や、解像度の低下を引き起こし、多画素化に応
えられないという不具合があった。
体撮像装置101の各画素毎に直前のフレームと現在の
フレームでの映像信号を記憶するためのメモリを設け、
更に画素毎にこのメモリに記憶された映像信号を比較す
る回路を設けて、各画素毎に動体をあらわす信号を生成
することも考えられるが、このような手法を用いると、
各画素の構造が複雑になり、固体撮像装置101の開口
率の低下や、解像度の低下を引き起こし、多画素化に応
えられないという不具合があった。
【0011】またこの場合、各画素からは動体を表す信
号のみが出力されるようになっているため、固体撮像装
置において、元来出力されるビデオ信号を、同時に得ら
れないという不具合もあった。本発明は、上記不具合に
鑑みてなされたものであり、動体を検出するに当り、外
部における画像処理(2値化処理)が不要で、且つ簡単
な構成で高性能な動体の検出を可能とし、しかも、動体
を検出した結果(異値信号)と、そのときのビデオ信号
とを同時に出力可能な動き検出用固体撮像装置を提供す
ることを目的とする。
号のみが出力されるようになっているため、固体撮像装
置において、元来出力されるビデオ信号を、同時に得ら
れないという不具合もあった。本発明は、上記不具合に
鑑みてなされたものであり、動体を検出するに当り、外
部における画像処理(2値化処理)が不要で、且つ簡単
な構成で高性能な動体の検出を可能とし、しかも、動体
を検出した結果(異値信号)と、そのときのビデオ信号
とを同時に出力可能な動き検出用固体撮像装置を提供す
ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の動き検出用固体撮像装置は、マト
リックス状に配列され入射光に応じた電気信号を出力す
る複数の画素と、前記複数の画素の列毎に設けられた複
数の垂直読み出し線と、前記複数の画素の特定の行を選
択して当該画素からの電気信号を一定のタイミングで、
当該垂直読み出し線に転送する垂直走査手段と、一定の
タイミングで画素から前記垂直読み出し線に出力された
電気信号を直前のフレームに対する電気信号として記憶
すると共に該記憶した電気信号と次の一定タイミングで
当該画素から出力された現在のフレームに対する電気信
号とを比較してこれら比較した結果をあらわす信号を出
力する信号比較手段と、一定のタイミングで当該画素か
ら前記垂直読み出し線に出力される現在のフレームに対
する電気信号に基づいてビデオ信号を生成し出力するビ
デオ信号生成手段と、前記信号比較手段から前記複数の
垂直読み出し線の各々に対応して出力される前記比較し
た結果をあらわす信号を、順次、第1の水平読み出し線
に転送する第1の信号転送手段と、前記ビデオ信号生成
手段から前記複数の垂直読み出し線の各々に対応して出
力される前記ビデオ信号を、順次、第2の水平読み出し
線に転送する第2の信号転送手段とを備えたものであ
る。
め、請求項1に記載の動き検出用固体撮像装置は、マト
リックス状に配列され入射光に応じた電気信号を出力す
る複数の画素と、前記複数の画素の列毎に設けられた複
数の垂直読み出し線と、前記複数の画素の特定の行を選
択して当該画素からの電気信号を一定のタイミングで、
当該垂直読み出し線に転送する垂直走査手段と、一定の
タイミングで画素から前記垂直読み出し線に出力された
電気信号を直前のフレームに対する電気信号として記憶
すると共に該記憶した電気信号と次の一定タイミングで
当該画素から出力された現在のフレームに対する電気信
号とを比較してこれら比較した結果をあらわす信号を出
力する信号比較手段と、一定のタイミングで当該画素か
ら前記垂直読み出し線に出力される現在のフレームに対
する電気信号に基づいてビデオ信号を生成し出力するビ
デオ信号生成手段と、前記信号比較手段から前記複数の
垂直読み出し線の各々に対応して出力される前記比較し
た結果をあらわす信号を、順次、第1の水平読み出し線
に転送する第1の信号転送手段と、前記ビデオ信号生成
手段から前記複数の垂直読み出し線の各々に対応して出
力される前記ビデオ信号を、順次、第2の水平読み出し
線に転送する第2の信号転送手段とを備えたものであ
る。
【0013】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載の動き検出用固体撮像装置において、前記信号比
較手段が前記複数の垂直読み出し線上に各々配置される
複数の信号比較部にて構成され、前記ビデオ信号生成手
段が前記複数の垂直読み出し線上に各々配置される複数
のビデオ信号生成部にて構成されるものである。また、
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記
載の動き検出用固体撮像装置において、前記ビデオ信号
生成手段と前記第2の水平読み出し線との間に、前記第
2の信号転送手段からの制御信号に基づいて動作するス
イッチ手段が配置されたものである。
に記載の動き検出用固体撮像装置において、前記信号比
較手段が前記複数の垂直読み出し線上に各々配置される
複数の信号比較部にて構成され、前記ビデオ信号生成手
段が前記複数の垂直読み出し線上に各々配置される複数
のビデオ信号生成部にて構成されるものである。また、
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記
載の動き検出用固体撮像装置において、前記ビデオ信号
生成手段と前記第2の水平読み出し線との間に、前記第
2の信号転送手段からの制御信号に基づいて動作するス
イッチ手段が配置されたものである。
【0014】また、請求項4に記載の発明は、請求項1
から請求項3に記載の動き検出用固体撮像装置におい
て、前記画素が、入射光に応じた電荷を生成・蓄積する
光検出手段と、該光検出手段から電気的に分離され当該
光検出手段からの入射光に応じた電荷が転送されてこれ
を保持する電荷保持部と、該電荷保持部に保持された電
荷に応じた電気信号を生成する信号生成部と、当該画素
の前記信号生成部と前記垂直読み出し線とを接続/分離
する接続分離手段とを備えているものであるまた、請求
項5に記載の発明は、請求項4に記載の動き検出用固体
撮像装置において、前記光検出手段が、入射光に応じた
電荷を生成・蓄積する光電変換素子からなり、該光電変
換素子の出力側に画素の増幅手段が接続され、該増幅手
段は、前記電荷保持部に前記入射光に応じた電荷が保持
されているときに該電荷に応じた電気信号を出力するも
のである。
から請求項3に記載の動き検出用固体撮像装置におい
て、前記画素が、入射光に応じた電荷を生成・蓄積する
光検出手段と、該光検出手段から電気的に分離され当該
光検出手段からの入射光に応じた電荷が転送されてこれ
を保持する電荷保持部と、該電荷保持部に保持された電
荷に応じた電気信号を生成する信号生成部と、当該画素
の前記信号生成部と前記垂直読み出し線とを接続/分離
する接続分離手段とを備えているものであるまた、請求
項5に記載の発明は、請求項4に記載の動き検出用固体
撮像装置において、前記光検出手段が、入射光に応じた
電荷を生成・蓄積する光電変換素子からなり、該光電変
換素子の出力側に画素の増幅手段が接続され、該増幅手
段は、前記電荷保持部に前記入射光に応じた電荷が保持
されているときに該電荷に応じた電気信号を出力するも
のである。
【0015】また、請求項6に記載の発明は、請求項5
に記載の動き検出用固体撮像装置において、前記画素
が、前記光電変換素子で生成された電荷を増幅手段の制
御領域に直接転送する転送手段と、前記増幅手段の制御
領域に蓄積された電荷を画素の外部に放出するリセット
手段とを備え、前記接続分離手段にて、当該画素の前記
増幅手段と前記垂直読み出し線とを接続/分離するもの
である。
に記載の動き検出用固体撮像装置において、前記画素
が、前記光電変換素子で生成された電荷を増幅手段の制
御領域に直接転送する転送手段と、前記増幅手段の制御
領域に蓄積された電荷を画素の外部に放出するリセット
手段とを備え、前記接続分離手段にて、当該画素の前記
増幅手段と前記垂直読み出し線とを接続/分離するもの
である。
【0016】また、請求項7に記載の発明は、請求項5
または請求項6に記載の動き検出用固体撮像装置におい
て、前記増幅手段が、接合型電界効果トランジスタにて
構成され、前記入射光に応じた電荷が、当該ゲートに、
直接転送され、もって、当該ソース・ドレイン間の電流
が前記電荷に応じた値に制御されるものである。また、
請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の動き検出用
固体撮像装置において、前記接続分離手段が、前記接合
型電界効果トランジスタのソースと垂直読み出し線との
間に介在されたスイッチ用MOSトランジスタにて構成
されているものである。
または請求項6に記載の動き検出用固体撮像装置におい
て、前記増幅手段が、接合型電界効果トランジスタにて
構成され、前記入射光に応じた電荷が、当該ゲートに、
直接転送され、もって、当該ソース・ドレイン間の電流
が前記電荷に応じた値に制御されるものである。また、
請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の動き検出用
固体撮像装置において、前記接続分離手段が、前記接合
型電界効果トランジスタのソースと垂直読み出し線との
間に介在されたスイッチ用MOSトランジスタにて構成
されているものである。
【0017】また、請求項9に記載の発明は、請求項7
に記載の動き検出用固体撮像装置において、前記接続分
離手段が前記接合型電界効果トランジスタのゲートに接
続されたコンデンサにて構成され、該コンデンサの一方
の端子に接続/分離用の信号を加えることにより前記増
幅手段と前記垂直読み出し線との接続/分離が行われる
ものである。
に記載の動き検出用固体撮像装置において、前記接続分
離手段が前記接合型電界効果トランジスタのゲートに接
続されたコンデンサにて構成され、該コンデンサの一方
の端子に接続/分離用の信号を加えることにより前記増
幅手段と前記垂直読み出し線との接続/分離が行われる
ものである。
【0018】また、請求項10に記載の発明は、請求項
1から請求項9の何れかに記載の動き検出用固体撮像装
置において、前記信号比較手段が、前記現在のフレーム
に対する電気信号の値と前記直前のフレームに対する電
気信号の値との差分の大きさが所定値以上のときに、論
理ローレベルまたは論理ハイレベルを示す信号を出力す
るものである。
1から請求項9の何れかに記載の動き検出用固体撮像装
置において、前記信号比較手段が、前記現在のフレーム
に対する電気信号の値と前記直前のフレームに対する電
気信号の値との差分の大きさが所定値以上のときに、論
理ローレベルまたは論理ハイレベルを示す信号を出力す
るものである。
【0019】また、請求項11に記載の発明は、請求項
1から請求項10の動き検出用固体撮像装置において、
前記信号比較手段が、前記直前のフレームに対する電気
信号を記憶する第1の電荷蓄積手段と、前記現在のフレ
ームに対する電気信号を記憶する第2の電荷蓄積手段と
を備え、前記第1の電荷蓄積手段に記憶された前記直前
のフレームに対する電気信号と前記第2の電荷蓄積手段
に記憶された前記現在のフレームに対する電気信号との
差分の大きさが所定値以上のときに、論理ローレベルま
たは論理ハイレベルを示す信号を出力するものである。
1から請求項10の動き検出用固体撮像装置において、
前記信号比較手段が、前記直前のフレームに対する電気
信号を記憶する第1の電荷蓄積手段と、前記現在のフレ
ームに対する電気信号を記憶する第2の電荷蓄積手段と
を備え、前記第1の電荷蓄積手段に記憶された前記直前
のフレームに対する電気信号と前記第2の電荷蓄積手段
に記憶された前記現在のフレームに対する電気信号との
差分の大きさが所定値以上のときに、論理ローレベルま
たは論理ハイレベルを示す信号を出力するものである。
【0020】また、請求項12に記載の発明は、請求項
11に記載の動き検出用固体撮像装置において、前記垂
直読み出し線と前記第1の電荷蓄積手段との間に第1の
スイッチ手段が、前記垂直読み出し線と前記第2の電荷
蓄積手段との間に第2のスイッチ手段が各々配置され、
これら第1のスイッチ手段及び第2のスイッチ手段に電
荷蓄積制御手段が接続され、前記垂直走査手段が、特定
の行を選択したときに、前記接続分離手段を用いて当該
画素の増幅手段の制御領域に蓄積されている電荷に応じ
た電気信号を直前のフレームに対する電気信号として前
記垂直読み出し線に転送させた後、前記リセット手段を
用いて前記増幅手段の制御領域に蓄積されている電荷を
当該画素の外部に放出させ、その後、前記転送手段を用
いて前記光電変換素子にて生成・蓄積された電荷を新た
に前記増幅手段の制御領域に転送させた後、該制御領域
に転送された電荷に応じた電気信号を現在のフレームに
対する電気信号として前記垂直読み出し線に転送させ、
前記電荷蓄積制御手段が、前記直前のフレームに対する
電気信号が前記垂直読み出し線に電荷として現れるタイ
ミングで前記第1のスイッチ手段をオンして当該電荷を
前記第1の電荷蓄積手段に蓄積させ、前記現在のフレー
ムに対する電気信号が前記垂直読み出し線に電荷として
現れるタイミングで前記第2のスイッチ手段をオンして
当該電荷を前記第2の電荷蓄積手段に蓄積させるもので
ある。
11に記載の動き検出用固体撮像装置において、前記垂
直読み出し線と前記第1の電荷蓄積手段との間に第1の
スイッチ手段が、前記垂直読み出し線と前記第2の電荷
蓄積手段との間に第2のスイッチ手段が各々配置され、
これら第1のスイッチ手段及び第2のスイッチ手段に電
荷蓄積制御手段が接続され、前記垂直走査手段が、特定
の行を選択したときに、前記接続分離手段を用いて当該
画素の増幅手段の制御領域に蓄積されている電荷に応じ
た電気信号を直前のフレームに対する電気信号として前
記垂直読み出し線に転送させた後、前記リセット手段を
用いて前記増幅手段の制御領域に蓄積されている電荷を
当該画素の外部に放出させ、その後、前記転送手段を用
いて前記光電変換素子にて生成・蓄積された電荷を新た
に前記増幅手段の制御領域に転送させた後、該制御領域
に転送された電荷に応じた電気信号を現在のフレームに
対する電気信号として前記垂直読み出し線に転送させ、
前記電荷蓄積制御手段が、前記直前のフレームに対する
電気信号が前記垂直読み出し線に電荷として現れるタイ
ミングで前記第1のスイッチ手段をオンして当該電荷を
前記第1の電荷蓄積手段に蓄積させ、前記現在のフレー
ムに対する電気信号が前記垂直読み出し線に電荷として
現れるタイミングで前記第2のスイッチ手段をオンして
当該電荷を前記第2の電荷蓄積手段に蓄積させるもので
ある。
【0021】また、請求項13に記載の発明は、請求項
1から請求項10の動き検出用固体撮像装置において、
前記信号比較手段が、2つの入力端子を有する2値化手
段と、該2値化手段の一方の入力端子に接続された第1
のサンプルホールド回路と、該2値化手段の他方の入力
端子に接続された第2のサンプルホールド回路とを備
え、前記第1のサンプルホールド回路を用いて、前記現
在のフレームに対する電気信号の値と前記直前のフレー
ムに対する電気信号の値とに対する差分が第1の所定値
より高いときに論理ハイレベルまたは論理ローレベルを
示す信号を出力し、前記第2のサンプルホールド回路を
用いて、前記現在のフレームに対する電気信号の値と前
記直前のフレームに対する電気信号の値とに対する差分
が第2の所定値より高いときに論理ハイレベルまたは論
理ローレベルを示す信号を出力すものである。
1から請求項10の動き検出用固体撮像装置において、
前記信号比較手段が、2つの入力端子を有する2値化手
段と、該2値化手段の一方の入力端子に接続された第1
のサンプルホールド回路と、該2値化手段の他方の入力
端子に接続された第2のサンプルホールド回路とを備
え、前記第1のサンプルホールド回路を用いて、前記現
在のフレームに対する電気信号の値と前記直前のフレー
ムに対する電気信号の値とに対する差分が第1の所定値
より高いときに論理ハイレベルまたは論理ローレベルを
示す信号を出力し、前記第2のサンプルホールド回路を
用いて、前記現在のフレームに対する電気信号の値と前
記直前のフレームに対する電気信号の値とに対する差分
が第2の所定値より高いときに論理ハイレベルまたは論
理ローレベルを示す信号を出力すものである。
【0022】また、請求項14に記載の発明は、請求項
6に記載の動き検出用固体撮像装置において、前記ビデ
オ信号生成手段が、前記リセット手段により前記制御領
域が定電圧源に接続されてリセット動作が行われたとき
に該定電圧源より当該制御領域に印加される電圧に応じ
て出力される暗出力信号と、前記リセット動作後前記転
送手段により前記光電変換素子からの電荷が前記制御領
域に転送させたときに画素より出力される電気信号との
差を、現在のフレームにおける差分ビデオ信号として生
成するものである。
6に記載の動き検出用固体撮像装置において、前記ビデ
オ信号生成手段が、前記リセット手段により前記制御領
域が定電圧源に接続されてリセット動作が行われたとき
に該定電圧源より当該制御領域に印加される電圧に応じ
て出力される暗出力信号と、前記リセット動作後前記転
送手段により前記光電変換素子からの電荷が前記制御領
域に転送させたときに画素より出力される電気信号との
差を、現在のフレームにおける差分ビデオ信号として生
成するものである。
【0023】また、請求項15に記載の発明は、請求項
14に記載の動き検出用固体撮像装置において、前記ビ
デオ信号生成手段が、該ビデオ信号生成手段の入力端子
と出力端子の間に接続されたホールド容量と、前記出力
端子とアースを接続/遮断させるサンプルホールド切り
替え用スイッチとによって構成され、前記サンプルホー
ルド切り替えスイッチによる接続/遮断のタイミングが
外部からの制御信号に基づいて制御されることによっ
て、前記暗出力信号と前記現在のフレームで生成された
電気信号との差に応じた前記差分ビデオ信号を出力する
ものである。
14に記載の動き検出用固体撮像装置において、前記ビ
デオ信号生成手段が、該ビデオ信号生成手段の入力端子
と出力端子の間に接続されたホールド容量と、前記出力
端子とアースを接続/遮断させるサンプルホールド切り
替え用スイッチとによって構成され、前記サンプルホー
ルド切り替えスイッチによる接続/遮断のタイミングが
外部からの制御信号に基づいて制御されることによっ
て、前記暗出力信号と前記現在のフレームで生成された
電気信号との差に応じた前記差分ビデオ信号を出力する
ものである。
【0024】また、請求項16に記載の発明は、請求項
1から請求項15の何れかに記載の動き検出用固体撮像
装置において、前記画素が、入射光に応じた電荷を生成
する光検出手段として、埋め込みフォトダイオードを具
えているものである。
1から請求項15の何れかに記載の動き検出用固体撮像
装置において、前記画素が、入射光に応じた電荷を生成
する光検出手段として、埋め込みフォトダイオードを具
えているものである。
【0025】(作用)請求項1に記載の動き検出用固体
撮像装置によれば、垂直読み出し線に設けられた信号比
較手段にて、直前のフレームに対する電気信号と現在の
フレームに対する電気信号とを比較しているので、被写
体の動作変化を表す異値信号を簡易に生成でき、更に、
該生成された異値信号が2値化されて、垂直読み出し線
から水平読み出し線を介して出力端子まで伝わることに
なるので、水平読み出し線を伝わるときにこの2値化さ
れた異値信号に雑音が乗っても、アナログ信号の場合に
比べて、雑音の影響が小さくなる。
撮像装置によれば、垂直読み出し線に設けられた信号比
較手段にて、直前のフレームに対する電気信号と現在の
フレームに対する電気信号とを比較しているので、被写
体の動作変化を表す異値信号を簡易に生成でき、更に、
該生成された異値信号が2値化されて、垂直読み出し線
から水平読み出し線を介して出力端子まで伝わることに
なるので、水平読み出し線を伝わるときにこの2値化さ
れた異値信号に雑音が乗っても、アナログ信号の場合に
比べて、雑音の影響が小さくなる。
【0026】また、この請求項1に記載の動き検出用固
体撮像装置には、その垂直読み出し線にビデオ信号生成
手段が設けられているので、前記異値信号と同時にビデ
オ信号を外部に出力することができる。また、請求項2
に記載の動き検出用固体撮像装置によれば、前記信号比
較手段が、前記複数の垂直読み出し線に各々配置された
信号比較部からなり、前記ビデオ信号生成手段が、前記
複数の垂直読み出し線に各々配置されたビデオ信号生成
部からなるので、マトリックス状に配置された複数の画
素の各列毎に、動作変化を表す異値信号と、ビデオ信号
を、各々、簡易に生成できる。
体撮像装置には、その垂直読み出し線にビデオ信号生成
手段が設けられているので、前記異値信号と同時にビデ
オ信号を外部に出力することができる。また、請求項2
に記載の動き検出用固体撮像装置によれば、前記信号比
較手段が、前記複数の垂直読み出し線に各々配置された
信号比較部からなり、前記ビデオ信号生成手段が、前記
複数の垂直読み出し線に各々配置されたビデオ信号生成
部からなるので、マトリックス状に配置された複数の画
素の各列毎に、動作変化を表す異値信号と、ビデオ信号
を、各々、簡易に生成できる。
【0027】また、請求項3に記載の動き検出用固体撮
像装置によれば、前記ビデオ信号生成手段からのビデオ
信号を、第2の信号転送手段からの制御信号に基づい
て、適宜、第2の水平読み出し線に転送することができ
る。また、請求項4に記載の動き検出用固体撮像装置に
よれば、1つのフレームの間に光検出手段にて生成・蓄
積された入射光に応じた電荷が、該光検出手段と電気的
に分離された電荷保持部に転送された後保持され、該保
持された電荷に基づいて、直前のフレームに対する電気
信号と現在のフレームに対する電気信号の2つの信号を
得ることができる。
像装置によれば、前記ビデオ信号生成手段からのビデオ
信号を、第2の信号転送手段からの制御信号に基づい
て、適宜、第2の水平読み出し線に転送することができ
る。また、請求項4に記載の動き検出用固体撮像装置に
よれば、1つのフレームの間に光検出手段にて生成・蓄
積された入射光に応じた電荷が、該光検出手段と電気的
に分離された電荷保持部に転送された後保持され、該保
持された電荷に基づいて、直前のフレームに対する電気
信号と現在のフレームに対する電気信号の2つの信号を
得ることができる。
【0028】また、請求項5に記載の動き検出用固体撮
像装置によれば、1つのフレームの間に光電変換素子に
て生成・蓄積された電荷が前記電荷保持部に保持され、
増幅手段によって、この保持された電荷に基づいて、直
前のフレームに対する電気信号と現在のフレームに対す
る電気信号の2つの信号とを生成することができる。ま
た、請求項6に記載の動き検出用固体撮像装置によれ
ば、増幅手段の制御領域に、光電変換素子で生成・蓄積
された電荷を直接的にかつ簡易に供給できるので、電荷
を信号線を介して制御領域に転送する場合に比べて、転
送する過程で電荷配分による信号の劣化が少なくなる。
また、リセット手段によって、適宜、当該制御領域に保
持された電荷を排出することができる。
像装置によれば、1つのフレームの間に光電変換素子に
て生成・蓄積された電荷が前記電荷保持部に保持され、
増幅手段によって、この保持された電荷に基づいて、直
前のフレームに対する電気信号と現在のフレームに対す
る電気信号の2つの信号とを生成することができる。ま
た、請求項6に記載の動き検出用固体撮像装置によれ
ば、増幅手段の制御領域に、光電変換素子で生成・蓄積
された電荷を直接的にかつ簡易に供給できるので、電荷
を信号線を介して制御領域に転送する場合に比べて、転
送する過程で電荷配分による信号の劣化が少なくなる。
また、リセット手段によって、適宜、当該制御領域に保
持された電荷を排出することができる。
【0029】また、請求項7に記載の動き検出用固体撮
像装置によれば、接合型電界効果トランジスタの制御領
域に、光電変換素子で生成・蓄積された電荷を直接的に
供給するだけで、ゲートに供給された電荷に応じた電気
信号を、直前のフレームに対する電気信号と現在のフレ
ームに対する電気信号の2つの信号として出力すること
ができる。この場合にも、ゲートに電荷を直接転送する
ことで、信号線を介して転送する場合に比べて電荷配分
による信号の劣化を抑えることができる。
像装置によれば、接合型電界効果トランジスタの制御領
域に、光電変換素子で生成・蓄積された電荷を直接的に
供給するだけで、ゲートに供給された電荷に応じた電気
信号を、直前のフレームに対する電気信号と現在のフレ
ームに対する電気信号の2つの信号として出力すること
ができる。この場合にも、ゲートに電荷を直接転送する
ことで、信号線を介して転送する場合に比べて電荷配分
による信号の劣化を抑えることができる。
【0030】また、請求項8に記載の動き検出用固体撮
像装置によれば、画素と垂直読み出し線との接続/分離
が簡易に行われる。また、請求項9に記載の動き検出用
固体撮像装置によれば、画素と垂直読み出し線との接続
/分離を容量結合によって行う分、MOSトランジスタ
等を用いる場合に比べて、構成が簡易になり、画素全体
の大きさを小さくすることができる。
像装置によれば、画素と垂直読み出し線との接続/分離
が簡易に行われる。また、請求項9に記載の動き検出用
固体撮像装置によれば、画素と垂直読み出し線との接続
/分離を容量結合によって行う分、MOSトランジスタ
等を用いる場合に比べて、構成が簡易になり、画素全体
の大きさを小さくすることができる。
【0031】また、請求項10に記載の動き検出用固体
撮像装置によれば、異値信号の生成に当たって、検出す
る動体の動きに合わせて、信号比較手段の当該所定値を
設定することで、所望の動き検出が可能になる。また、
請求項11に記載の動き検出用固体撮像装置によれば、
当該画素からの順次出力される電気信号を、直前のフレ
ームに対する電気信号、現在のフレームに対する電気信
号として、垂直読み出し線上に配置された第1の電荷蓄
積手段、第2の電荷蓄積手段に各々記憶させ、該記憶さ
せた信号を互いに比較するだけで動体を表す異値信号を
得ることができる。
撮像装置によれば、異値信号の生成に当たって、検出す
る動体の動きに合わせて、信号比較手段の当該所定値を
設定することで、所望の動き検出が可能になる。また、
請求項11に記載の動き検出用固体撮像装置によれば、
当該画素からの順次出力される電気信号を、直前のフレ
ームに対する電気信号、現在のフレームに対する電気信
号として、垂直読み出し線上に配置された第1の電荷蓄
積手段、第2の電荷蓄積手段に各々記憶させ、該記憶さ
せた信号を互いに比較するだけで動体を表す異値信号を
得ることができる。
【0032】また、請求項12に記載の動き検出用固体
撮像装置によれば、一定のタイミングで画素から出力さ
れた電気信号を所望のタイミングで第1の電荷蓄積手段
に記憶してこれを直前のフレームに対する電気信号と
し、次の一定タイミングで同じ画素から出力された電気
信号を所望のタイミングで第2の電荷蓄積手段に記憶し
てこれを現在のフレームに対する電気信号として適宜記
憶させることができる。
撮像装置によれば、一定のタイミングで画素から出力さ
れた電気信号を所望のタイミングで第1の電荷蓄積手段
に記憶してこれを直前のフレームに対する電気信号と
し、次の一定タイミングで同じ画素から出力された電気
信号を所望のタイミングで第2の電荷蓄積手段に記憶し
てこれを現在のフレームに対する電気信号として適宜記
憶させることができる。
【0033】また、請求項13に記載の動き検出用固体
撮像装置によれば、第1のサンプルホールド回路にホー
ルドされる値を直前のフレームに対する電気信号と第1
の所定値とし、第2のサンプルホールド回路にホールド
される値を直前のフレームに対する電気信号と第2の所
定値に変更できるので、現在のフレームに対する電気信
号と直前のフレームに対する電気信号との大小関係の判
別に用いる閾値を自在に設定できる。
撮像装置によれば、第1のサンプルホールド回路にホー
ルドされる値を直前のフレームに対する電気信号と第1
の所定値とし、第2のサンプルホールド回路にホールド
される値を直前のフレームに対する電気信号と第2の所
定値に変更できるので、現在のフレームに対する電気信
号と直前のフレームに対する電気信号との大小関係の判
別に用いる閾値を自在に設定できる。
【0034】また、請求項14に記載の動き検出用固体
撮像装置によれば、当該画素をリセットした後の暗出力
と、該暗出力を含んだ現在のフレームに対する電気信号
の差分ビデオ信号を出力するので、当該暗出力を除去し
たビデオ信号を出力することができる。また、請求項1
5に記載の動き検出用固体撮像装置によれば、簡易な手
段により差分ビデオ信号を得ることができる。
撮像装置によれば、当該画素をリセットした後の暗出力
と、該暗出力を含んだ現在のフレームに対する電気信号
の差分ビデオ信号を出力するので、当該暗出力を除去し
たビデオ信号を出力することができる。また、請求項1
5に記載の動き検出用固体撮像装置によれば、簡易な手
段により差分ビデオ信号を得ることができる。
【0035】また、請求項16に記載の動き検出用固体
撮像装置によれば、各画素の光電変換素子において、当
該埋め込みフォトダイオードのpn接合部に生じる空乏
層が、画素表面に達しないため、暗電流が抑制される。
撮像装置によれば、各画素の光電変換素子において、当
該埋め込みフォトダイオードのpn接合部に生じる空乏
層が、画素表面に達しないため、暗電流が抑制される。
【0036】
(第1の実施形態)以下、本発明の第1の実施形態につ
いて、図1〜図5を用いて説明する。尚、この第1の実
施形態は、請求項1から請求項12、及び請求項14か
ら請求項16に対応する。
いて、図1〜図5を用いて説明する。尚、この第1の実
施形態は、請求項1から請求項12、及び請求項14か
ら請求項16に対応する。
【0037】図1は、第1の実施形態の動き検出用固体
撮像装置10の概略構成を示す模式回路図である。尚、
図1には、説明を簡単にするために、4つの画素1,
1,1,1がマトリクス状に配置された動き検出用固体
撮像装置10を示している。
撮像装置10の概略構成を示す模式回路図である。尚、
図1には、説明を簡単にするために、4つの画素1,
1,1,1がマトリクス状に配置された動き検出用固体
撮像装置10を示している。
【0038】先ず、この動き検出用固体撮像装置10の
概略について説明する。動き検出用固体撮像装置10
は、上記のように画素1,1,1,1がマトリックス状
に配列され、各列の画素1,1…が対応する垂直読み出
し線2a,2bに接続されている。また、画素1,1…
には、特定の行を選択して、当該画素1,1,…からの
入射光に応じた電気信号を一定のタイミングで、対応す
る垂直読み出し線2a,2bに転送するための垂直走査
回路6が、クロックライン3a,3b,4a,4b,5
a,5b等を介して接続されている。なお、これら垂直
走査回路6、クロックライン3a,3b,4a,4b,
5a,5b等によって垂直走査手段が構成されている。
概略について説明する。動き検出用固体撮像装置10
は、上記のように画素1,1,1,1がマトリックス状
に配列され、各列の画素1,1…が対応する垂直読み出
し線2a,2bに接続されている。また、画素1,1…
には、特定の行を選択して、当該画素1,1,…からの
入射光に応じた電気信号を一定のタイミングで、対応す
る垂直読み出し線2a,2bに転送するための垂直走査
回路6が、クロックライン3a,3b,4a,4b,5
a,5b等を介して接続されている。なお、これら垂直
走査回路6、クロックライン3a,3b,4a,4b,
5a,5b等によって垂直走査手段が構成されている。
【0039】また、各列毎に設けられた前記垂直読み出
し線2a,2bには、異値検出回路20を介してシフト
レジスタ13が接続されると共に、ビデオ信号生成回路
30を介して水平走査回路35が接続されている。この
うち異値検出回路(信号比較手段)20は、各垂直読み
出し線2a,2bに各々配置された回路部(信号比較
部)20A,20B(図2)によって構成されている。
この異値検出回路20は、一定のタイミングで各画素
1,1…から各々の垂直読み出し線2a,2bに入射光
に応じた電気信号が出力されたとき、その電気信号を直
前のフレームに対する電気信号として記憶すると共に、
該記憶した電気信号と、次の一定タイミングで同じ画素
1,1…から出力された現在のフレームに対する電気信
号とを比較し、これら比較した結果をあらわす信号(異
値信号)を出力するものである。
し線2a,2bには、異値検出回路20を介してシフト
レジスタ13が接続されると共に、ビデオ信号生成回路
30を介して水平走査回路35が接続されている。この
うち異値検出回路(信号比較手段)20は、各垂直読み
出し線2a,2bに各々配置された回路部(信号比較
部)20A,20B(図2)によって構成されている。
この異値検出回路20は、一定のタイミングで各画素
1,1…から各々の垂直読み出し線2a,2bに入射光
に応じた電気信号が出力されたとき、その電気信号を直
前のフレームに対する電気信号として記憶すると共に、
該記憶した電気信号と、次の一定タイミングで同じ画素
1,1…から出力された現在のフレームに対する電気信
号とを比較し、これら比較した結果をあらわす信号(異
値信号)を出力するものである。
【0040】この異値検出回路20から出力された異値
信号は、シフトレジスタ(第1の信号転送手段)13の
働きによって、順次、水平読み出し線(第1の水平読み
出し線)12に転送され、その後、出力端子VOから出
力される。また、ビデオ信号生成回路(ビデオ信号生成
手段)30は、各垂直読み出し線2a,2bに各々配置
された回路部(ビデオ信号生成部)30A,30Bとに
よって構成されている。このビデオ信号生成回路30
は、一定のタイミングで各画素1,1…から各々の垂直
読み出し線2a,2bに入射光に応じた電気信号が出力
されたとき、その電気信号から暗電流成分を差し引いた
信号を現在のフレームにおけるビデオ信号として出力す
るものである。
信号は、シフトレジスタ(第1の信号転送手段)13の
働きによって、順次、水平読み出し線(第1の水平読み
出し線)12に転送され、その後、出力端子VOから出
力される。また、ビデオ信号生成回路(ビデオ信号生成
手段)30は、各垂直読み出し線2a,2bに各々配置
された回路部(ビデオ信号生成部)30A,30Bとに
よって構成されている。このビデオ信号生成回路30
は、一定のタイミングで各画素1,1…から各々の垂直
読み出し線2a,2bに入射光に応じた電気信号が出力
されたとき、その電気信号から暗電流成分を差し引いた
信号を現在のフレームにおけるビデオ信号として出力す
るものである。
【0041】このビデオ信号生成回路60から出力され
たビデオ信号は、水平走査回路(第2の信号転送手段)
35の働きによって、順次、水平読み出し線(第2の水
平読み出し線)34に転送され、その後、出力バッファ
アンプ37を介して出力端子Aoから出力される。次
に、動き検出用固体撮像装置10の各画素1,1,1,
1の具体的な回路構成、並びに垂直読み出し線2a,2
b、クロックライン3a,3b,…等との接続関係につ
いて、図1を参照しながら説明する。
たビデオ信号は、水平走査回路(第2の信号転送手段)
35の働きによって、順次、水平読み出し線(第2の水
平読み出し線)34に転送され、その後、出力バッファ
アンプ37を介して出力端子Aoから出力される。次
に、動き検出用固体撮像装置10の各画素1,1,1,
1の具体的な回路構成、並びに垂直読み出し線2a,2
b、クロックライン3a,3b,…等との接続関係につ
いて、図1を参照しながら説明する。
【0042】図1に示すように、画素1は、入射光に応
じた電荷を生成・蓄積するフォトダイオード(光検出手
段;光電変換素子)PDと、制御領域(ゲート;電荷保
持部)に供給された電荷に応じてそのソース・ドレイン
間に入射光に応じたアナログ信号を出力する増幅用トラ
ンジスタ(増幅手段と信号生成部;本実施形態では、n
チャネル型の接合型電界効果トランジスタJFET)Q
Aと、前記フォトダイオードPDで生成・蓄積された電
荷を増幅用トランジスタQAの制御領域に直接かつ選択
的に転送するためのpチャネル型の転送用MOSトラン
ジスタ(転送手段)QTと、前記増幅用トランジスタQ
Aの制御領域の電荷をリセットするためのpチャネル型
のリセット用MOSトランジスタ(リセット手段)QP
と、増幅用トランジスタQAと当該垂直読み出し線2
a,2bの間に設けられて増幅用トランジスタQAのソ
ースと当該垂直読み出し線2aまたは2bを分離/接続
するpチャネル型の画素分離用MOSトランジスタ(接
続分離手段;スイッチ用MOSトランジスタ)QXとに
よって構成されている。
じた電荷を生成・蓄積するフォトダイオード(光検出手
段;光電変換素子)PDと、制御領域(ゲート;電荷保
持部)に供給された電荷に応じてそのソース・ドレイン
間に入射光に応じたアナログ信号を出力する増幅用トラ
ンジスタ(増幅手段と信号生成部;本実施形態では、n
チャネル型の接合型電界効果トランジスタJFET)Q
Aと、前記フォトダイオードPDで生成・蓄積された電
荷を増幅用トランジスタQAの制御領域に直接かつ選択
的に転送するためのpチャネル型の転送用MOSトラン
ジスタ(転送手段)QTと、前記増幅用トランジスタQ
Aの制御領域の電荷をリセットするためのpチャネル型
のリセット用MOSトランジスタ(リセット手段)QP
と、増幅用トランジスタQAと当該垂直読み出し線2
a,2bの間に設けられて増幅用トランジスタQAのソ
ースと当該垂直読み出し線2aまたは2bを分離/接続
するpチャネル型の画素分離用MOSトランジスタ(接
続分離手段;スイッチ用MOSトランジスタ)QXとに
よって構成されている。
【0043】このように構成された画素1においては、
フォトダイオードPDからの入射光に応じた信号(信号
電荷)が増幅用トランジスタQAのゲート(制御領域)
に供給されてそのソースホロワ動作によって電流増幅さ
れ、その後、この電気信号が、各々対応する垂直読み出
し線2a,2bに読み出される。特に、前記した増幅用
トランジスタQAは、その制御領域(電荷保持部)が前
記フォトダイオードPDから電気的に分離されているの
で、一旦、この電荷保持部に転送され蓄積された電荷
(電気信号)は、その転送動作の終了の後あらたにフォ
トダイオードPDにて生成される電荷と混ざりあうこと
がない。
フォトダイオードPDからの入射光に応じた信号(信号
電荷)が増幅用トランジスタQAのゲート(制御領域)
に供給されてそのソースホロワ動作によって電流増幅さ
れ、その後、この電気信号が、各々対応する垂直読み出
し線2a,2bに読み出される。特に、前記した増幅用
トランジスタQAは、その制御領域(電荷保持部)が前
記フォトダイオードPDから電気的に分離されているの
で、一旦、この電荷保持部に転送され蓄積された電荷
(電気信号)は、その転送動作の終了の後あらたにフォ
トダイオードPDにて生成される電荷と混ざりあうこと
がない。
【0044】また、画素1では、上記した各増幅用トラ
ンジスタQAのソースは、画素分離用MOSトランジス
タQXを介して、各列毎に配置された垂直読み出し線2
aまたは2bに共通に接続されている。また、各増幅用
トランジスタQAのドレイン及びフォトダイオードPD
のカソード側には電源電圧VD(正)が印加されてい
る。また、フォトダイオードPDのアノード側と当該増
幅用トランジスタQAのゲート(制御領域)には、転送
用MOSトランジスタQTのソース・ドレインが接続さ
れている。また、転送用MOSトランジスタQTの転送
用ゲートは、各行毎に配置されたクロックライン3a,
3bに共通接続されている。また、リセット用MOSト
ランジスタQPのドレインには、電源電圧VRDが接続
されている。また、リセット用MOSトランジスタQP
のゲートは、各行毎に配置されたクロックライン4a,
4bに共通に接続され、そのソースは、転送用MOSト
ランジスタQTのドレインと共有になっている。また、
画素分離用MOSトランジスタQXのゲートは、各行毎
に配置されたクロックライン5a,5bに共通接続され
ている。
ンジスタQAのソースは、画素分離用MOSトランジス
タQXを介して、各列毎に配置された垂直読み出し線2
aまたは2bに共通に接続されている。また、各増幅用
トランジスタQAのドレイン及びフォトダイオードPD
のカソード側には電源電圧VD(正)が印加されてい
る。また、フォトダイオードPDのアノード側と当該増
幅用トランジスタQAのゲート(制御領域)には、転送
用MOSトランジスタQTのソース・ドレインが接続さ
れている。また、転送用MOSトランジスタQTの転送
用ゲートは、各行毎に配置されたクロックライン3a,
3bに共通接続されている。また、リセット用MOSト
ランジスタQPのドレインには、電源電圧VRDが接続
されている。また、リセット用MOSトランジスタQP
のゲートは、各行毎に配置されたクロックライン4a,
4bに共通に接続され、そのソースは、転送用MOSト
ランジスタQTのドレインと共有になっている。また、
画素分離用MOSトランジスタQXのゲートは、各行毎
に配置されたクロックライン5a,5bに共通接続され
ている。
【0045】このように各要素が互いに接続された画素
1では、クロックライン3a,3bに接続された垂直走
査回路6から送出される駆動パルスφTG1,φTG2
が与えられると、駆動パルスφTG1,φTG2のレベ
ルに応じて、転送用MOSトランジスタQTが各行毎に
順次動作する。また、前記リセット用MOSトランジス
タQPは、そのゲートに前記垂直走査回路6から駆動パ
ルスφRG1,φRG2が与えられると、この駆動パル
スφRG1,φRG2のレベルに応じて動作する。
1では、クロックライン3a,3bに接続された垂直走
査回路6から送出される駆動パルスφTG1,φTG2
が与えられると、駆動パルスφTG1,φTG2のレベ
ルに応じて、転送用MOSトランジスタQTが各行毎に
順次動作する。また、前記リセット用MOSトランジス
タQPは、そのゲートに前記垂直走査回路6から駆動パ
ルスφRG1,φRG2が与えられると、この駆動パル
スφRG1,φRG2のレベルに応じて動作する。
【0046】また、画素分離用MOSトランジスタQX
は、そのゲートに与えられる前記垂直走査回路6からの
駆動パルスφPX1,φPX2のレベルに応じて、各行
毎に順次動作する。なお、上記転送用MOSトランジス
タQTの働きによって、フォトダイオードPDで生成さ
れた電荷を、増幅用トランジスタQAのゲート(制御領
域)に直接転送することで、他の信号線を介して電荷を
転送する場合に比べて転送時の電荷配分による信号の劣
化が抑えられ、動き検出用固体撮像装置10からの出力
によって得られる画像におけるS/N比が向上する。
は、そのゲートに与えられる前記垂直走査回路6からの
駆動パルスφPX1,φPX2のレベルに応じて、各行
毎に順次動作する。なお、上記転送用MOSトランジス
タQTの働きによって、フォトダイオードPDで生成さ
れた電荷を、増幅用トランジスタQAのゲート(制御領
域)に直接転送することで、他の信号線を介して電荷を
転送する場合に比べて転送時の電荷配分による信号の劣
化が抑えられ、動き検出用固体撮像装置10からの出力
によって得られる画像におけるS/N比が向上する。
【0047】次に、前記垂直読み出し線2a,2bの途
中に、各列毎に配置された異値検出回路(信号比較手
段)20とシフトレジスタ(第1の信号転送手段)13
との関係、及び、ビデオ信号生成回路(ビデオ信号生成
手段)30と水平走査回路(第2の信号転送手段)35
について、図1を用いて説明する。異値検出回路20
は、前述したように各垂直読み出し線2a,2b毎に配
置された回路部20A,20Bとによって構成され、各
回路部20A,20Bの出力は、各列毎にそれぞれシフ
トレジスタ(記憶手段/信号転送手段)13の対応する
ビットのレジスタ(図1には現れていない。)に接続さ
れている。尚、レジスタは例えばフリップフロップ回路
によって構成される。
中に、各列毎に配置された異値検出回路(信号比較手
段)20とシフトレジスタ(第1の信号転送手段)13
との関係、及び、ビデオ信号生成回路(ビデオ信号生成
手段)30と水平走査回路(第2の信号転送手段)35
について、図1を用いて説明する。異値検出回路20
は、前述したように各垂直読み出し線2a,2b毎に配
置された回路部20A,20Bとによって構成され、各
回路部20A,20Bの出力は、各列毎にそれぞれシフ
トレジスタ(記憶手段/信号転送手段)13の対応する
ビットのレジスタ(図1には現れていない。)に接続さ
れている。尚、レジスタは例えばフリップフロップ回路
によって構成される。
【0048】この場合、異値検出回路20の第1列目
(垂直読み出し線2a上)の回路部20Aの出力は、選
択信号ライン14aを介してシフトレジスタ13の第1
ビット目のレジスタのデータ入力端子Q1に接続され、
第2列目(垂直読み出し線2b上)の回路部20Bの出
力は、選択信号ライン14bを介してシフトレジスタ1
3の第2ビット目のレジスタのデータ入力端子Q2に接
続されている。
(垂直読み出し線2a上)の回路部20Aの出力は、選
択信号ライン14aを介してシフトレジスタ13の第1
ビット目のレジスタのデータ入力端子Q1に接続され、
第2列目(垂直読み出し線2b上)の回路部20Bの出
力は、選択信号ライン14bを介してシフトレジスタ1
3の第2ビット目のレジスタのデータ入力端子Q2に接
続されている。
【0049】この異値検出回路20は、各列毎に共通
に、クロックライン8a及びクロックライン9aを介し
て、駆動パルス発生回路(図示省略)側のノード8及び
9にそれぞれ接続され、駆動パルス発生回路から供給さ
れる駆動パルスφSA、φSBのレベルが変化するタイ
ミングに応じて、異値信号(ディジタル信号)を出力す
る。
に、クロックライン8a及びクロックライン9aを介し
て、駆動パルス発生回路(図示省略)側のノード8及び
9にそれぞれ接続され、駆動パルス発生回路から供給さ
れる駆動パルスφSA、φSBのレベルが変化するタイ
ミングに応じて、異値信号(ディジタル信号)を出力す
る。
【0050】また、シフトレジスタ13は、そのロード
信号入力端子LDが、クロックライン11aを介して駆
動パルス発生回路(図示省略)側のノード11に接続さ
れている。また、そのクロック信号入力端子CKは、ク
ロックライン15aを介して駆動パルス発生回路(図示
省略)側のノード15に接続されている。また、シフト
レジスタ13の出力は、水平読み出し線12を介して出
力端子VOに接続されている。
信号入力端子LDが、クロックライン11aを介して駆
動パルス発生回路(図示省略)側のノード11に接続さ
れている。また、そのクロック信号入力端子CKは、ク
ロックライン15aを介して駆動パルス発生回路(図示
省略)側のノード15に接続されている。また、シフト
レジスタ13の出力は、水平読み出し線12を介して出
力端子VOに接続されている。
【0051】このシフトレジスタ13は、そのロード信
号入力端子LDに入力される駆動パルスφLDに応じた
タイミングで、前記異値検出回路20から各データ入力
端子Q1,Q2に入力される信号(異値信号)が、それ
ぞれ対応するレジスタに記憶される。そして、シフトレ
ジスタ13のクロック信号入力端子CKに入力されるク
ロックパルスφCKのレベルに応じて各ビットのレジス
タに記憶されているデータが、それぞれ1ビットずつ隣
のレジスタにシフトされ、その後、読み出し線12を介
して、出力端子VOから順次出力される。
号入力端子LDに入力される駆動パルスφLDに応じた
タイミングで、前記異値検出回路20から各データ入力
端子Q1,Q2に入力される信号(異値信号)が、それ
ぞれ対応するレジスタに記憶される。そして、シフトレ
ジスタ13のクロック信号入力端子CKに入力されるク
ロックパルスφCKのレベルに応じて各ビットのレジス
タに記憶されているデータが、それぞれ1ビットずつ隣
のレジスタにシフトされ、その後、読み出し線12を介
して、出力端子VOから順次出力される。
【0052】このときシフトレジスタ13から出力され
た信号は、各レジスタに記憶された信号(位置検出回路
20で生成された異値信号に基づいてディジタル化され
た信号)である。また、ビデオ信号生成回路(ビデオ信
号生成手段)30は、前述したように各垂直読み出し線
2a,2b毎に配置された回路部30A,30Bとによ
って構成され、各回路部30A,30Bの出力は、選択
信号ライン38a,38b、更には、nチャンネル型の
水平読み出しスイッチ用MOSトランジスタ(スイッチ
手段)QH1,QH2を介して第2の水平読み出し線3
4に接続されている。
た信号は、各レジスタに記憶された信号(位置検出回路
20で生成された異値信号に基づいてディジタル化され
た信号)である。また、ビデオ信号生成回路(ビデオ信
号生成手段)30は、前述したように各垂直読み出し線
2a,2b毎に配置された回路部30A,30Bとによ
って構成され、各回路部30A,30Bの出力は、選択
信号ライン38a,38b、更には、nチャンネル型の
水平読み出しスイッチ用MOSトランジスタ(スイッチ
手段)QH1,QH2を介して第2の水平読み出し線3
4に接続されている。
【0053】このビデオ信号生成回路30は、クロック
ライン32aを介して、駆動パルス発生回路(図示省
略)側のノード32に共通接続され、駆動パルス発生回
路からクロックライン32aを介して供給される駆動パ
ルスφVのレベルに応じて、その出力信号としてビデオ
信号(アナログ信号)が出力されるようになっている。
このビデオ信号生成回路30から出力されるビデオ信号
は、暗電流により生じる暗出力信号と画素1で入射光に
応じて生成された電気信号との差、すなわち差分ビデオ
信号である。
ライン32aを介して、駆動パルス発生回路(図示省
略)側のノード32に共通接続され、駆動パルス発生回
路からクロックライン32aを介して供給される駆動パ
ルスφVのレベルに応じて、その出力信号としてビデオ
信号(アナログ信号)が出力されるようになっている。
このビデオ信号生成回路30から出力されるビデオ信号
は、暗電流により生じる暗出力信号と画素1で入射光に
応じて生成された電気信号との差、すなわち差分ビデオ
信号である。
【0054】このビデオ信号生成回路30は、その出力
が、水平読み出しスイッチ用MOSトランジスタQH
1,QH2を介して、各列毎に水平走査回路(第2の信
号転送手段)35に接続されている。そして、水平読み
出しスイッチ用MOSトランジスタQH1,QH2の各
ゲートに、水平選択信号ライン33a,33bを介して
水平走査回路35から駆動パルスφH1,φH2が供給
されると、これら駆動パルスφH1,φH2のレベルに
応じて、ビデオ信号生成回路30で生成されたビデオ信
号が第2の水平読み出し線34に転送される(水平読み
出し制御)。このとき、第2の水平読み出し線34に読
み出されたビデオ信号は、出力バッファアンプ37を介
して、出力端子Aoから順次出力される。
が、水平読み出しスイッチ用MOSトランジスタQH
1,QH2を介して、各列毎に水平走査回路(第2の信
号転送手段)35に接続されている。そして、水平読み
出しスイッチ用MOSトランジスタQH1,QH2の各
ゲートに、水平選択信号ライン33a,33bを介して
水平走査回路35から駆動パルスφH1,φH2が供給
されると、これら駆動パルスφH1,φH2のレベルに
応じて、ビデオ信号生成回路30で生成されたビデオ信
号が第2の水平読み出し線34に転送される(水平読み
出し制御)。このとき、第2の水平読み出し線34に読
み出されたビデオ信号は、出力バッファアンプ37を介
して、出力端子Aoから順次出力される。
【0055】なお、第2の水平読み出し線34には、ソ
ースが接地されたリセットスイッチ用MOSトランジス
タ(nチャンネル型)QRSHのドレインが接続されて
いる。そして、該リセットスイッチ用MOSトランジス
タQRSHのゲートに、ノード36よりクロックライン
36aを介して、駆動パルス発生回路(図示省略)から
リセット用の駆動パルスφRSHが出力されたとき、第
2の水平読み出し線34に残留した電荷の排出(リセッ
ト)動作が行われる。
ースが接地されたリセットスイッチ用MOSトランジス
タ(nチャンネル型)QRSHのドレインが接続されて
いる。そして、該リセットスイッチ用MOSトランジス
タQRSHのゲートに、ノード36よりクロックライン
36aを介して、駆動パルス発生回路(図示省略)から
リセット用の駆動パルスφRSHが出力されたとき、第
2の水平読み出し線34に残留した電荷の排出(リセッ
ト)動作が行われる。
【0056】上記のように、異値検出回路20とビデオ
信号生成回路30が配置された垂直読み出し線2a,2
bには、更に、各列毎に、リセットスイッチ用MOSト
ランジスタ(nチャネル型)QRSV1,QRSV2の
ドレインと、各定電流源17a,17bとが接続されて
いる。この場合、リセットスイッチ用MOSトランジス
タQRSV1,QRSV2のソースは接地され、各定電
流源17a,17bには電源電圧VC(負)が供給され
ている。
信号生成回路30が配置された垂直読み出し線2a,2
bには、更に、各列毎に、リセットスイッチ用MOSト
ランジスタ(nチャネル型)QRSV1,QRSV2の
ドレインと、各定電流源17a,17bとが接続されて
いる。この場合、リセットスイッチ用MOSトランジス
タQRSV1,QRSV2のソースは接地され、各定電
流源17a,17bには電源電圧VC(負)が供給され
ている。
【0057】そして、前記リセットスイッチ用MOSト
ランジスタQRSV1,QRSV2のゲートに、ノード
16及びクロックライン16aを介して、駆動パルス発
生回路(図示省略)から供給される駆動パルスφRSV
のレベルに応じて、これらリセットスイッチ用MOSト
ランジスタQRSV1,QRSV2が動作するようにな
っている。
ランジスタQRSV1,QRSV2のゲートに、ノード
16及びクロックライン16aを介して、駆動パルス発
生回路(図示省略)から供給される駆動パルスφRSV
のレベルに応じて、これらリセットスイッチ用MOSト
ランジスタQRSV1,QRSV2が動作するようにな
っている。
【0058】次に、上記した異値検出回路20の具体的
な構成について、図2を用いて説明する。尚、図2は、
図1に示す異値検出回路20のうち、垂直読み出し線2
aに接続された回路部20Aを示す回路図である。この
実施形態では、異値検出器XAが異値信号を出力する。
すなわち、異値検出部XAは、同図に示すように、垂直
読み出し線2aから分岐された読み出し線2a−1,2
a−2に各々配置された2つの電圧比較器AP1,AP
2と、論理和演算器ORとによって構成されている。
な構成について、図2を用いて説明する。尚、図2は、
図1に示す異値検出回路20のうち、垂直読み出し線2
aに接続された回路部20Aを示す回路図である。この
実施形態では、異値検出器XAが異値信号を出力する。
すなわち、異値検出部XAは、同図に示すように、垂直
読み出し線2aから分岐された読み出し線2a−1,2
a−2に各々配置された2つの電圧比較器AP1,AP
2と、論理和演算器ORとによって構成されている。
【0059】ここで、前記電圧比較器AP1は、その非
反転入力端子に、読み出し線2a−1及びこれに接続さ
れた前記第1の信号蓄積用コンデンサ(第1の電荷蓄積
手段)CRの一方の端子が接続され、その反転入力端子
に、前記した読み出し線2a−2及びこれに接続された
前記第2の信号蓄積用コンデンサ(第2の電荷蓄積手
段)CSの一方の端子が接続されている。
反転入力端子に、読み出し線2a−1及びこれに接続さ
れた前記第1の信号蓄積用コンデンサ(第1の電荷蓄積
手段)CRの一方の端子が接続され、その反転入力端子
に、前記した読み出し線2a−2及びこれに接続された
前記第2の信号蓄積用コンデンサ(第2の電荷蓄積手
段)CSの一方の端子が接続されている。
【0060】また、前記電圧比較器AP2は、その非反
転入力端子に、読み出し線2a−2及びこれに接続され
た前記第2の信号蓄積用コンデンサCSの一方の端子が
接続され、その反転入力端子に、前記した読み出し線2
a−1及びこれに接続された前記第1の信号蓄積用コン
デンサCRの一方の端子が接続されている。そして、前
記した2つの電圧比較器AP1,AP2の出力は、共
に、論理和演算器ORの2つの入力端子に接続され、該
論理和演算器ORの出力が異値検出回路20の出力とな
って、選択信号ライン14aに接続されている。
転入力端子に、読み出し線2a−2及びこれに接続され
た前記第2の信号蓄積用コンデンサCSの一方の端子が
接続され、その反転入力端子に、前記した読み出し線2
a−1及びこれに接続された前記第1の信号蓄積用コン
デンサCRの一方の端子が接続されている。そして、前
記した2つの電圧比較器AP1,AP2の出力は、共
に、論理和演算器ORの2つの入力端子に接続され、該
論理和演算器ORの出力が異値検出回路20の出力とな
って、選択信号ライン14aに接続されている。
【0061】また、読み出し線2a−1,2a−2に
は、各々、スイッチ用MOSトランジスタ(第1のスイ
ッチ手段)QR,スイッチ用MOSトランジスタ(第2
のスイッチ手段)QSが配置され、これらスイッチ用M
OSトランジスタQR,QSのゲートに、図外の駆動パ
ルス発生回路(電荷蓄積制御手段)から前記クロックラ
イン8a及びクロックライン9aを介して、駆動パルス
φSA、φSBが供給される。従って、この駆動パルス
φSA、φSBのレベルが変化するタイミングに応じ
て、各画素1,1…からの入射光に応じた電気信号(信
号電荷)が、異なるタイミングで、第1の信号蓄積用コ
ンデンサCR、第2の信号蓄積用コンデンサCSに各々
蓄積される。
は、各々、スイッチ用MOSトランジスタ(第1のスイ
ッチ手段)QR,スイッチ用MOSトランジスタ(第2
のスイッチ手段)QSが配置され、これらスイッチ用M
OSトランジスタQR,QSのゲートに、図外の駆動パ
ルス発生回路(電荷蓄積制御手段)から前記クロックラ
イン8a及びクロックライン9aを介して、駆動パルス
φSA、φSBが供給される。従って、この駆動パルス
φSA、φSBのレベルが変化するタイミングに応じ
て、各画素1,1…からの入射光に応じた電気信号(信
号電荷)が、異なるタイミングで、第1の信号蓄積用コ
ンデンサCR、第2の信号蓄積用コンデンサCSに各々
蓄積される。
【0062】次に、垂直読み出し線2a,2bに配置さ
れたビデオ信号生成回路30の構成について、図3を用
いて説明する。尚、図3は、図1に示すビデオ信号生成
回路30のうち、垂直読み出し線2aに接続された回路
部30Aを示す回路図である。ビデオ信号生成回路30
は、同図に示すように、ホールド容量CVと、サンプル
ホールド切り替え用のスイッチ用MOSトランジスタ
(nチャネル型)QVによって構成されている。
れたビデオ信号生成回路30の構成について、図3を用
いて説明する。尚、図3は、図1に示すビデオ信号生成
回路30のうち、垂直読み出し線2aに接続された回路
部30Aを示す回路図である。ビデオ信号生成回路30
は、同図に示すように、ホールド容量CVと、サンプル
ホールド切り替え用のスイッチ用MOSトランジスタ
(nチャネル型)QVによって構成されている。
【0063】ホール容量CVの一方の電極CVAは、垂
直読み出し線2aに接続され、他方の電極CVBはスイ
ッチ用MOSトランジスタQVを介して接地されると共
に、ビデオ信号生成回路30の出力となっている。この
場合、スイッチ用MOSトランジスタQVのゲートに
は、クロックライン32aが接続されている。また、ビ
デオ信号生成回路30の出力となる電極CVBは、選択
信号ライン38a、更には水平読み出しスイッチ用MO
SトランジスタQH1を介して、第2の水平読み出し線
34に接続されている。
直読み出し線2aに接続され、他方の電極CVBはスイ
ッチ用MOSトランジスタQVを介して接地されると共
に、ビデオ信号生成回路30の出力となっている。この
場合、スイッチ用MOSトランジスタQVのゲートに
は、クロックライン32aが接続されている。また、ビ
デオ信号生成回路30の出力となる電極CVBは、選択
信号ライン38a、更には水平読み出しスイッチ用MO
SトランジスタQH1を介して、第2の水平読み出し線
34に接続されている。
【0064】このように構成されたビデオ信号生成回路
30では、クロックライン32aを介して、サンプルホ
ールド切り替え用のスイッチ用MOSトランジスタQV
のゲートに駆動パルスφVが供給されたとき、該駆動パ
ルスφVが変化するタイミングに応じて、ビデオ信号
(アナログ信号)が出力される。
30では、クロックライン32aを介して、サンプルホ
ールド切り替え用のスイッチ用MOSトランジスタQV
のゲートに駆動パルスφVが供給されたとき、該駆動パ
ルスφVが変化するタイミングに応じて、ビデオ信号
(アナログ信号)が出力される。
【0065】次に、上記構成の動き検出用固体撮像装置
10の動作について、図4に示すタイミングチャートに
従って説明する。尚、図4には、一定のタイミング毎に
入射光を検知する1つの画素1が、連続した2フレー
ム、即ち第N−1フレーム(直前のフレーム)、第Nフ
レーム(現在のフレーム)で入射光を検出して、その読
み出し動作を行う場合を示している。
10の動作について、図4に示すタイミングチャートに
従って説明する。尚、図4には、一定のタイミング毎に
入射光を検知する1つの画素1が、連続した2フレー
ム、即ち第N−1フレーム(直前のフレーム)、第Nフ
レーム(現在のフレーム)で入射光を検出して、その読
み出し動作を行う場合を示している。
【0066】また、マトリックス状に配置された画素
1,1,1,1のうち同一の行の画素1,1の読み出し
動作は同じである。ここで、図4の第N−1フレームま
たは第Nフレームの期間t10〜t16が第1行目の画
素1の読み出し動作を、期間t20〜t26が、第2行
目の画素1の読み出し動作を各々示している。以下、第
Nフレーム(現在のフレーム)における第1行目の画素
1の読み出し動作を中心に説明する。従って、図4のタ
イミングチャートの第Nフレームの期間t10に至った
ときから説明する。尚、第N−1フレームにおける読み
出し動作は、以下に説明する第Nフレームにおける読み
出し動作と同じである。
1,1,1,1のうち同一の行の画素1,1の読み出し
動作は同じである。ここで、図4の第N−1フレームま
たは第Nフレームの期間t10〜t16が第1行目の画
素1の読み出し動作を、期間t20〜t26が、第2行
目の画素1の読み出し動作を各々示している。以下、第
Nフレーム(現在のフレーム)における第1行目の画素
1の読み出し動作を中心に説明する。従って、図4のタ
イミングチャートの第Nフレームの期間t10に至った
ときから説明する。尚、第N−1フレームにおける読み
出し動作は、以下に説明する第Nフレームにおける読み
出し動作と同じである。
【0067】第Nフレームでの期間t10に至る前(第
N−1フレームの期間t26)、駆動パルスφTG1,
TG2更には駆動パルスφPX1,φPX2はハイレベ
ルに保持されている。また、駆動パルスφRG1,φR
G2は共にハイレベルに保持されている。また、駆動パ
ルスφRSV,駆動パルスφSA,φSB、駆動パルス
φLD,φCKはローレベルに保持されている。
N−1フレームの期間t26)、駆動パルスφTG1,
TG2更には駆動パルスφPX1,φPX2はハイレベ
ルに保持されている。また、駆動パルスφRG1,φR
G2は共にハイレベルに保持されている。また、駆動パ
ルスφRSV,駆動パルスφSA,φSB、駆動パルス
φLD,φCKはローレベルに保持されている。
【0068】また、駆動パルスφV、駆動パルスφH
1,φH2、及び駆動パルスφRSHもローレベルに保
持されている。特に、期間t10に至る前、駆動パルス
φTG1,φTG2がハイレベルのため各画素1,1…
の転送用MOSトランジスタQTはオフとなり、駆動パ
ルスφRG1,φRG2がハイレベルのため各画素1,
1…のリセット用MOSトランジスタQPはオフとなっ
ている。
1,φH2、及び駆動パルスφRSHもローレベルに保
持されている。特に、期間t10に至る前、駆動パルス
φTG1,φTG2がハイレベルのため各画素1,1…
の転送用MOSトランジスタQTはオフとなり、駆動パ
ルスφRG1,φRG2がハイレベルのため各画素1,
1…のリセット用MOSトランジスタQPはオフとなっ
ている。
【0069】従って、このとき増幅用トランジスタQA
のゲート(制御領域)はフローティング状態とされる
が、寄生容量の効果により、すでに直前の第N−1フレ
ームで転送用MOSトランジスタQTを介して各増幅用
トランジスタQAのゲート(制御領域)に転送された入
射光に応じた電荷(第1の信号電荷)は、当該転送用M
OSトランジスタQTがオフとなった後も各増幅用トラ
ンジスタQAのゲート(制御領域)に保持された状態と
なっている。このとき増幅用トランジスタQAは、その
ゲート(制御領域)に蓄積された電荷が残っている間
(リセットされるまで)、ソースホロワ動作によりその
ゲート電圧に応じた電気信号を出力する。
のゲート(制御領域)はフローティング状態とされる
が、寄生容量の効果により、すでに直前の第N−1フレ
ームで転送用MOSトランジスタQTを介して各増幅用
トランジスタQAのゲート(制御領域)に転送された入
射光に応じた電荷(第1の信号電荷)は、当該転送用M
OSトランジスタQTがオフとなった後も各増幅用トラ
ンジスタQAのゲート(制御領域)に保持された状態と
なっている。このとき増幅用トランジスタQAは、その
ゲート(制御領域)に蓄積された電荷が残っている間
(リセットされるまで)、ソースホロワ動作によりその
ゲート電圧に応じた電気信号を出力する。
【0070】尚、転送用MOSトランジスタQTがオフ
となった後は、各フォトダイオードPDでは、新たに入
射光に応じた電荷(第2の信号電荷)が生成・蓄積され
る。このときの第1の信号電荷が、フォトダイオードP
Dにて生成・蓄積された第N−1フレーム(直前のフレ
ーム)における入射光に応じた電荷であり、第2の信号
電荷がフォトダイオードPDにて生成・蓄積された第N
フレーム(現在のフレーム)における入射光に応じた電
荷となる。
となった後は、各フォトダイオードPDでは、新たに入
射光に応じた電荷(第2の信号電荷)が生成・蓄積され
る。このときの第1の信号電荷が、フォトダイオードP
Dにて生成・蓄積された第N−1フレーム(直前のフレ
ーム)における入射光に応じた電荷であり、第2の信号
電荷がフォトダイオードPDにて生成・蓄積された第N
フレーム(現在のフレーム)における入射光に応じた電
荷となる。
【0071】また、期間t10に至る前、駆動パルスφ
PX1,φPX2が共にハイレベルのため第1行目,第
2行目の画素分離用MOSトランジスタQXは共にオフ
となっており、画素1,…はすべて垂直読み出し線2
a,2bから分離された状態となっている。またこのと
き、駆動パルスφRSVがローレベルのためリセットス
イッチ用MOSトランジスタQRSV1,QRSV2は
共にオフとなっている。
PX1,φPX2が共にハイレベルのため第1行目,第
2行目の画素分離用MOSトランジスタQXは共にオフ
となっており、画素1,…はすべて垂直読み出し線2
a,2bから分離された状態となっている。またこのと
き、駆動パルスφRSVがローレベルのためリセットス
イッチ用MOSトランジスタQRSV1,QRSV2は
共にオフとなっている。
【0072】また、駆動パルスφSA,φSBが共にロ
ーレベルのため異値検出回路20内のスイッチ用MOS
トランジスタQR,QSは共にオフとなって、垂直読み
出し線2a,2b上の電気信号が、第1,第2の信号蓄
積用コンデンサCR,CSに供給されないようになって
いる(図2)。
ーレベルのため異値検出回路20内のスイッチ用MOS
トランジスタQR,QSは共にオフとなって、垂直読み
出し線2a,2b上の電気信号が、第1,第2の信号蓄
積用コンデンサCR,CSに供給されないようになって
いる(図2)。
【0073】また、駆動パルスφLDがローレベルのた
め、シフトレジスタ13の各ビットに対応したレジスタ
には信号が入力されないようになっている。次に、期間
t10に至ると、駆動パルスφRSVがローレベルから
ハイレベルに反転される。このとき、リセットスイッチ
用MOSトランジスタQRSV1,QRSV2がオンと
なって、垂直読み出し線2a,2bに各々残留していた
電荷が排出される。
め、シフトレジスタ13の各ビットに対応したレジスタ
には信号が入力されないようになっている。次に、期間
t10に至ると、駆動パルスφRSVがローレベルから
ハイレベルに反転される。このとき、リセットスイッチ
用MOSトランジスタQRSV1,QRSV2がオンと
なって、垂直読み出し線2a,2bに各々残留していた
電荷が排出される。
【0074】そして、期間t10の終了時、即ち、期間
t11の開始時、駆動パルスφRSVがローレベルに反
転され、駆動パルスφSAがハイレベルに反転される。
このとき駆動パルスφRSVの反転によりリセットスイ
ッチ用MOSトランジスタQRSV1,QRSV2がオ
フとなり、駆動パルスφSAがハイレベルに反転するこ
とによってスイッチ用MOSトランジスタQRがオンと
なる。なお、このときスイッチ用MOSトランジスタQ
Sはオフのままとなっている。
t11の開始時、駆動パルスφRSVがローレベルに反
転され、駆動パルスφSAがハイレベルに反転される。
このとき駆動パルスφRSVの反転によりリセットスイ
ッチ用MOSトランジスタQRSV1,QRSV2がオ
フとなり、駆動パルスφSAがハイレベルに反転するこ
とによってスイッチ用MOSトランジスタQRがオンと
なる。なお、このときスイッチ用MOSトランジスタQ
Sはオフのままとなっている。
【0075】また、この期間t11では、駆動パルスφ
PX1がローレベルに反転される。この駆動パルスφP
X1の反転によって、第1行目の各画素1の画素分離用
MOSトランジスタQXがオンとなって、当該増幅用ト
ランジスタQAは、ソースが当該垂直読み出し線2a,
2bに接続され、オン(選択)となる。このとき、第1
行目の各画素1の増幅用トランジスタQAのゲート(制
御領域)には、すでに直前のフレームにおいて(第N−
1のフレームの期間t14において)入射光に応じた第
1の信号電荷が転送され、該転送用MOSトランジスタ
QTがオフとなった後も第1の信号電荷がそのまま保持
されているので、この保持された第1の信号電荷に応じ
た電気信号が垂直読み出し線2a,2bに出力される。
PX1がローレベルに反転される。この駆動パルスφP
X1の反転によって、第1行目の各画素1の画素分離用
MOSトランジスタQXがオンとなって、当該増幅用ト
ランジスタQAは、ソースが当該垂直読み出し線2a,
2bに接続され、オン(選択)となる。このとき、第1
行目の各画素1の増幅用トランジスタQAのゲート(制
御領域)には、すでに直前のフレームにおいて(第N−
1のフレームの期間t14において)入射光に応じた第
1の信号電荷が転送され、該転送用MOSトランジスタ
QTがオフとなった後も第1の信号電荷がそのまま保持
されているので、この保持された第1の信号電荷に応じ
た電気信号が垂直読み出し線2a,2bに出力される。
【0076】また、上記したように期間t11では、リ
セットスイッチ用MOSトランジスタQRSV1,QR
SV2がオフとなっているので、この期間t11におい
て選択されている第1行目の各増幅用トランジスタQA
がソースホロワ動作をしたとき、そのソースの電位は、
ソース・ドレイン間に流れる電流(ドレイン電流)が、
IB(定電流源17a,17bに流れる電流値)になる
まで上昇する。
セットスイッチ用MOSトランジスタQRSV1,QR
SV2がオフとなっているので、この期間t11におい
て選択されている第1行目の各増幅用トランジスタQA
がソースホロワ動作をしたとき、そのソースの電位は、
ソース・ドレイン間に流れる電流(ドレイン電流)が、
IB(定電流源17a,17bに流れる電流値)になる
まで上昇する。
【0077】このとき、この第1行目の各増幅用トラン
ジスタQAは、上記したように、そのゲート(制御領
域)に、直前のフレーム(第N−1フレームの期間t1
4)において第1の信号電荷が転送され、転送終了後
(転送用MOSトランジスタQTがオフ)もそのゲート
電圧を保持しているため、ソースホロワ動作によって第
1の信号電荷に応じた第1の出力信号(第1の電気信
号)を出力する。この第1の出力信号は、この期間t1
1でオンとなったスイッチ用MOSトランジスタQRを
介して、第1の信号蓄積用コンデンサCRに充電され
る。
ジスタQAは、上記したように、そのゲート(制御領
域)に、直前のフレーム(第N−1フレームの期間t1
4)において第1の信号電荷が転送され、転送終了後
(転送用MOSトランジスタQTがオフ)もそのゲート
電圧を保持しているため、ソースホロワ動作によって第
1の信号電荷に応じた第1の出力信号(第1の電気信
号)を出力する。この第1の出力信号は、この期間t1
1でオンとなったスイッチ用MOSトランジスタQRを
介して、第1の信号蓄積用コンデンサCRに充電され
る。
【0078】尚、このとき第2行目の各増幅用トランジ
スタQAに関しては、駆動パルスφPX2が依然ハイレ
ベルであるために、第2行目の各画素分離用MOSトラ
ンジスタQXがオフとなっており、第2行目の各増幅用
トランジスタQAのソースは各々対応する垂直読み出し
線2a,2bに接続されない状態になっている(非選
択)。
スタQAに関しては、駆動パルスφPX2が依然ハイレ
ベルであるために、第2行目の各画素分離用MOSトラ
ンジスタQXがオフとなっており、第2行目の各増幅用
トランジスタQAのソースは各々対応する垂直読み出し
線2a,2bに接続されない状態になっている(非選
択)。
【0079】そして、期間t11の終了時、即ち、期間
t12に至ると、駆動パルスφSAがローレベルに反転
され、駆動パルスφRG1がローレベルに反転される。
上記駆動パルスφSAがローレベルになることにより、
スイッチ用MOSトランジスタQRがオフとなり、第1
の信号蓄積用コンデンサCRは、フローティング状態と
されて第1の出力信号をそのまま保持する。
t12に至ると、駆動パルスφSAがローレベルに反転
され、駆動パルスφRG1がローレベルに反転される。
上記駆動パルスφSAがローレベルになることにより、
スイッチ用MOSトランジスタQRがオフとなり、第1
の信号蓄積用コンデンサCRは、フローティング状態と
されて第1の出力信号をそのまま保持する。
【0080】ところで、上記したように、この期間t1
1で、第1の信号蓄積用コンデンサCRに保持されてい
る第1の出力信号は、直前のフレーム(第N−1フレー
ムの期間t14)で転送用MOSトランジスタQTを介
して第1の信号電荷が転送され該転送用MOSトランジ
スタQTがオフされた後にもゲート(制御領域)に第1
の信号電荷が保持される増幅用トランジスタQAの出力
(ソースホロワ動作によってソース・ドレイン間に流れ
る電流がIBになったときの該増幅用トランジスタQA
の出力信号)である。
1で、第1の信号蓄積用コンデンサCRに保持されてい
る第1の出力信号は、直前のフレーム(第N−1フレー
ムの期間t14)で転送用MOSトランジスタQTを介
して第1の信号電荷が転送され該転送用MOSトランジ
スタQTがオフされた後にもゲート(制御領域)に第1
の信号電荷が保持される増幅用トランジスタQAの出力
(ソースホロワ動作によってソース・ドレイン間に流れ
る電流がIBになったときの該増幅用トランジスタQA
の出力信号)である。
【0081】この第1の出力信号をVSS1とすると、
VSS1の値は、次式(1)に示される値となる。 VSS1=VRD+VS1−VT …(1) ここで、VRDは第N−1フレームでリセット用MOS
トランジスタQPがオンのときに供給された電源電圧、
VS1は第N−1フレームにおける第1の信号電荷に応
じた増幅用トランジスタQAのゲート電位の上昇分、V
Tは増幅用トランジスタQAのドレイン電流がIBのと
きのゲート・ソース間の電圧である。尚、VS1の値
は、(入射光に応じた第1の信号電荷/ゲート容量)で
求められる。
VSS1の値は、次式(1)に示される値となる。 VSS1=VRD+VS1−VT …(1) ここで、VRDは第N−1フレームでリセット用MOS
トランジスタQPがオンのときに供給された電源電圧、
VS1は第N−1フレームにおける第1の信号電荷に応
じた増幅用トランジスタQAのゲート電位の上昇分、V
Tは増幅用トランジスタQAのドレイン電流がIBのと
きのゲート・ソース間の電圧である。尚、VS1の値
は、(入射光に応じた第1の信号電荷/ゲート容量)で
求められる。
【0082】しかして、期間t11では、駆動パルスφ
SAがハイレベルであるため(スイッチ用MOSトラン
ジスタQRがオン)、第1の信号蓄積用コンデンサCR
の両端は、当該期間t11で充電された前記式(1)で
表される電位VSS1となる。尚、この電位VSS1
は、期間t11の終了時(期間t12の開始時)に前記
駆動パルスφSAがローレベルに反転されてスイッチ用
MOSトランジスタQRがオフとなる時点までに、第1
の信号蓄積用コンデンサCRに充電され、その値VSS
1が保持される。
SAがハイレベルであるため(スイッチ用MOSトラン
ジスタQRがオン)、第1の信号蓄積用コンデンサCR
の両端は、当該期間t11で充電された前記式(1)で
表される電位VSS1となる。尚、この電位VSS1
は、期間t11の終了時(期間t12の開始時)に前記
駆動パルスφSAがローレベルに反転されてスイッチ用
MOSトランジスタQRがオフとなる時点までに、第1
の信号蓄積用コンデンサCRに充電され、その値VSS
1が保持される。
【0083】図2の説明に戻り、期間t12において、
駆動パルスφRG1がローレベルになることによって、
第1行目の各リセット用MOSトランジスタQPがオン
となり、電源電圧VRD(読み出しレベル)が第1行目
の各増幅用トランジスタQAのゲート(制御領域)に伝
わる(リセット)。このリセット用MOSトランジスタ
QPのオンにより、前記増幅用トランジスタQAのゲー
ト(制御領域)から前記第1の信号電荷が排出されると
共に、該増幅用トランジスタQAのゲート(制御領域)
が上記した電源電圧VRD(読み出しレベル)にバイア
スされる。
駆動パルスφRG1がローレベルになることによって、
第1行目の各リセット用MOSトランジスタQPがオン
となり、電源電圧VRD(読み出しレベル)が第1行目
の各増幅用トランジスタQAのゲート(制御領域)に伝
わる(リセット)。このリセット用MOSトランジスタ
QPのオンにより、前記増幅用トランジスタQAのゲー
ト(制御領域)から前記第1の信号電荷が排出されると
共に、該増幅用トランジスタQAのゲート(制御領域)
が上記した電源電圧VRD(読み出しレベル)にバイア
スされる。
【0084】期間t12の終了時、即ち、期間t13に
至ると、駆動パルスφRG1がハイレベルに反転され、
駆動パルスφVがハイレベルに反転される。前記駆動パ
ルスφRG1がハイレベルとなることにより、第1行目
の各リセット用MOSトランジスタQPが再びオフとな
り、第1行目の増幅用トランジスタQAのゲート(制御
領域)はフローティング状態とされるが、その寄生容量
の効果によって、当該ゲートは、前記電源電圧VRD
(読み出しレベル)にバイアスされたままの状態が保持
される。
至ると、駆動パルスφRG1がハイレベルに反転され、
駆動パルスφVがハイレベルに反転される。前記駆動パ
ルスφRG1がハイレベルとなることにより、第1行目
の各リセット用MOSトランジスタQPが再びオフとな
り、第1行目の増幅用トランジスタQAのゲート(制御
領域)はフローティング状態とされるが、その寄生容量
の効果によって、当該ゲートは、前記電源電圧VRD
(読み出しレベル)にバイアスされたままの状態が保持
される。
【0085】一方、駆動パルスφVがハイレベルに反転
することによって、ビデオ信号生成回路30(図3)の
スイッチ用MOSトランジスタQVがオンして、ホール
ド容量CVの電極CVBが接地され、詳細は後述するよ
うにホールド容量CVの両端(電極CVAと電極CVB
間)の電位差が暗出力信号VDと等しくなる。尚、上記
暗出力信号VDは、駆動パルスφVがローレベルに反転
されてスイッチ用MOSトランジスタQVがオフになる
時点までに、ホールド容量CVに充電される。
することによって、ビデオ信号生成回路30(図3)の
スイッチ用MOSトランジスタQVがオンして、ホール
ド容量CVの電極CVBが接地され、詳細は後述するよ
うにホールド容量CVの両端(電極CVAと電極CVB
間)の電位差が暗出力信号VDと等しくなる。尚、上記
暗出力信号VDは、駆動パルスφVがローレベルに反転
されてスイッチ用MOSトランジスタQVがオフになる
時点までに、ホールド容量CVに充電される。
【0086】期間t13の終了時、即ち、期間t14に
至ると、駆動パルスφVが再びローレベルに反転され、
今度は、駆動パルスφTG1がローレベルに反転され
る。この駆動パルスφTG1がローレベルとなることに
より、第1行目の各画素1の転送用MOSトランジスタ
QTがオンとなり、第1行目の各画素1のフォトダイオ
ードにおいて生成・蓄積された入射光に応じた電荷(第
2の信号電荷)が、第1行目の各画素1の増幅用トラン
ジスタQAのゲート(制御領域)に直接転送される。こ
の第2の信号電荷が、第Nフレームにおける入射光に応
じた信号電荷となる。
至ると、駆動パルスφVが再びローレベルに反転され、
今度は、駆動パルスφTG1がローレベルに反転され
る。この駆動パルスφTG1がローレベルとなることに
より、第1行目の各画素1の転送用MOSトランジスタ
QTがオンとなり、第1行目の各画素1のフォトダイオ
ードにおいて生成・蓄積された入射光に応じた電荷(第
2の信号電荷)が、第1行目の各画素1の増幅用トラン
ジスタQAのゲート(制御領域)に直接転送される。こ
の第2の信号電荷が、第Nフレームにおける入射光に応
じた信号電荷となる。
【0087】このように増幅用トランジスタQAのゲー
ト(制御領域)に、第Nフレーム(現在のフレーム)に
おける入射光に応じた電荷(第2の信号電荷)が転送さ
れると、各増幅用トランジスタQAのゲート電位は、転
送された電荷の分だけ上昇するので、第1行目の増幅用
MOSトランジスタQAがソースホロワ動作をし、当該
増幅用トランジスタQAのソースの電位は、前記ゲート
電位の上昇分だけ上昇する。
ト(制御領域)に、第Nフレーム(現在のフレーム)に
おける入射光に応じた電荷(第2の信号電荷)が転送さ
れると、各増幅用トランジスタQAのゲート電位は、転
送された電荷の分だけ上昇するので、第1行目の増幅用
MOSトランジスタQAがソースホロワ動作をし、当該
増幅用トランジスタQAのソースの電位は、前記ゲート
電位の上昇分だけ上昇する。
【0088】この場合、ソースホロワ動作をする第1行
目の各増幅用トランジスタQAからは第2の信号電荷に
応じた第2の出力信号(第2の電気信号)が、このとき
オンとなっている画素分離用MOSトランジスタQXを
介して、垂直読み出し線2a,2bに出力される。期間
t14の終了時、即ち、期間t15の開始時には駆動パ
ルスφTG1がハイレベルに反転され、駆動パルスφS
B、駆動パルスφLDがハイレベルに反転される。
目の各増幅用トランジスタQAからは第2の信号電荷に
応じた第2の出力信号(第2の電気信号)が、このとき
オンとなっている画素分離用MOSトランジスタQXを
介して、垂直読み出し線2a,2bに出力される。期間
t14の終了時、即ち、期間t15の開始時には駆動パ
ルスφTG1がハイレベルに反転され、駆動パルスφS
B、駆動パルスφLDがハイレベルに反転される。
【0089】前記駆動パルスφTG1がハイレベルとな
ることにより、第1行目の各転送用MOSトランジスタ
QTがオフとなり、第1行目の画素1のフォトダイオー
ドPDにおいて生成・蓄積された入射光に応じた電荷
(第2の信号電荷)の増幅用トランジスタQAのゲート
(制御領域)への転送が終了し、該増幅用トランジスタ
QAのゲート(制御領域)は再びフローティング状態と
されるが、その寄生容量の効果によって、転送された電
荷(第2の信号電荷)の分だけ該ゲートの電位が上昇し
たままその状態が保持される。
ることにより、第1行目の各転送用MOSトランジスタ
QTがオフとなり、第1行目の画素1のフォトダイオー
ドPDにおいて生成・蓄積された入射光に応じた電荷
(第2の信号電荷)の増幅用トランジスタQAのゲート
(制御領域)への転送が終了し、該増幅用トランジスタ
QAのゲート(制御領域)は再びフローティング状態と
されるが、その寄生容量の効果によって、転送された電
荷(第2の信号電荷)の分だけ該ゲートの電位が上昇し
たままその状態が保持される。
【0090】ついでながら、この第Nフレームで、現在
のフレームに対する第2の信号電荷として当該ゲート
(制御領域)に転送された電荷は、次の第N+1フレー
ム(図示省略)でこのゲートがリセットされるまで(リ
セット用MOSトランジスタQPがオンとなるまで)保
持される。この結果、このときゲートに蓄積されている
電荷が、第N+1フレームでは第1の信号電荷(直前の
フレームに対する電荷)として用いられる。
のフレームに対する第2の信号電荷として当該ゲート
(制御領域)に転送された電荷は、次の第N+1フレー
ム(図示省略)でこのゲートがリセットされるまで(リ
セット用MOSトランジスタQPがオンとなるまで)保
持される。この結果、このときゲートに蓄積されている
電荷が、第N+1フレームでは第1の信号電荷(直前の
フレームに対する電荷)として用いられる。
【0091】このように転送用MOSトランジスタQT
がオンとなって第2の信号電荷が、増幅用トランジスタ
QAのゲート(制御領域)に一旦転送され、その後、転
送用MOSトランジスタQTがオフとなっても、当該第
2の信号電荷がゲート(制御量領域)に保持されるの
で、増幅用トランジスタQAからは、その後ゲートがリ
セットされるまでのソースホロワ動作で(期間t14以
降)、ゲートに蓄積された電荷(第2の信号電荷)に応
じた信号(電圧信号)が出力されることとなる。
がオンとなって第2の信号電荷が、増幅用トランジスタ
QAのゲート(制御領域)に一旦転送され、その後、転
送用MOSトランジスタQTがオフとなっても、当該第
2の信号電荷がゲート(制御量領域)に保持されるの
で、増幅用トランジスタQAからは、その後ゲートがリ
セットされるまでのソースホロワ動作で(期間t14以
降)、ゲートに蓄積された電荷(第2の信号電荷)に応
じた信号(電圧信号)が出力されることとなる。
【0092】この駆動パルスφSBがハイレベルとなる
ことにより、スイッチ用MOSトランジスタQSがオン
し、そのソースホロワ動作によってゲートに第2の信号
電荷が蓄積されている第1行目の各増幅用トランジスタ
QAから出力された第2の出力信号が、オン状態となっ
ている画素分離用MOSトランジスタQX、垂直読み出
し線2a,2bを介して、第2の信号蓄積用コンデンサ
CSに充電される。
ことにより、スイッチ用MOSトランジスタQSがオン
し、そのソースホロワ動作によってゲートに第2の信号
電荷が蓄積されている第1行目の各増幅用トランジスタ
QAから出力された第2の出力信号が、オン状態となっ
ている画素分離用MOSトランジスタQX、垂直読み出
し線2a,2bを介して、第2の信号蓄積用コンデンサ
CSに充電される。
【0093】この期間t15において、ソースホロワ動
作によってソース・ドレイン間に流れる電流がIBにな
ったとき、増幅用トランジスタQAのソースの電位(第
2の出力信号;VSS2と表記する。)VSS2の値
は、次式(2)に示される値になる。 VSS2=VRD+VS2−VT …(2) ここで、VS2は第2の信号電荷に応じた増幅用トラン
ジスタQAのゲート電位の上昇分である。尚、VS2の
値は、前記したVS1と同様に、(入射光に応じた第2
の信号電荷/ゲート容量)としてあらわされる。
作によってソース・ドレイン間に流れる電流がIBにな
ったとき、増幅用トランジスタQAのソースの電位(第
2の出力信号;VSS2と表記する。)VSS2の値
は、次式(2)に示される値になる。 VSS2=VRD+VS2−VT …(2) ここで、VS2は第2の信号電荷に応じた増幅用トラン
ジスタQAのゲート電位の上昇分である。尚、VS2の
値は、前記したVS1と同様に、(入射光に応じた第2
の信号電荷/ゲート容量)としてあらわされる。
【0094】しかして、この期間t15では、駆動パル
スφSBがハイレベルであるため(スイッチ用MOSト
ランジスタQSがオン)、第2の信号蓄積用コンデンサ
CSの両端は、当該期間t15で充電された前記式
(2)で表される電位VSS2となる。尚、この電位V
SS2は、期間t15の終了時(期間t16の開始時)
に前記駆動パルスφSBがローレベルに反転されてスイ
ッチ用MOSトランジスタQSがオフとなる時点までに
は、第2の信号蓄積用コンデンサCSに充電される。
スφSBがハイレベルであるため(スイッチ用MOSト
ランジスタQSがオン)、第2の信号蓄積用コンデンサ
CSの両端は、当該期間t15で充電された前記式
(2)で表される電位VSS2となる。尚、この電位V
SS2は、期間t15の終了時(期間t16の開始時)
に前記駆動パルスφSBがローレベルに反転されてスイ
ッチ用MOSトランジスタQSがオフとなる時点までに
は、第2の信号蓄積用コンデンサCSに充電される。
【0095】このように、第2の信号蓄積用コンデンサ
CSには、式(2)で表される第2の出力信号(電圧信
号)が記憶保持されるが、一方で、第1の信号蓄積用コ
ンデンサCRには、上記したように式(1)で表される
第1の出力信号(電圧信号)が記憶保持される。そし
て、これら記憶された第2の出力信号(電圧信号)、第
1の出力信号(電圧信号)が異値検出器XAに入力され
るようになっている。
CSには、式(2)で表される第2の出力信号(電圧信
号)が記憶保持されるが、一方で、第1の信号蓄積用コ
ンデンサCRには、上記したように式(1)で表される
第1の出力信号(電圧信号)が記憶保持される。そし
て、これら記憶された第2の出力信号(電圧信号)、第
1の出力信号(電圧信号)が異値検出器XAに入力され
るようになっている。
【0096】そして、異値検出器XAからは、詳細は後
述するように、第1の出力信号(アナログ信号)と第2
の出力信号(アナログ信号)との差分の大きさが所定値
以上の場合にのみ出力がハイレベル(論理レベルのハイ
レベル)もしくはローレベル(論理レベルのローレベ
ル)の異値信号(ディジタル信号)が出力されるように
なっている。
述するように、第1の出力信号(アナログ信号)と第2
の出力信号(アナログ信号)との差分の大きさが所定値
以上の場合にのみ出力がハイレベル(論理レベルのハイ
レベル)もしくはローレベル(論理レベルのローレベ
ル)の異値信号(ディジタル信号)が出力されるように
なっている。
【0097】また、駆動パルスφLDがハイレベルとな
ることにより、シフトレジスタ13の各ビットに対応し
たレジスタに、データ入力端子Q1,Q2を介して異値
信号(ディジタル信号)が記憶される。期間t15の終
了時、即ち、期間t16の開始時には、駆動パルスφL
D、駆動パルスφSBが再びローレベルに戻される。こ
のとき駆動パルスφSBがローレベルとなって、スイッ
チ用MOSトランジスタQSがオフとなる。
ることにより、シフトレジスタ13の各ビットに対応し
たレジスタに、データ入力端子Q1,Q2を介して異値
信号(ディジタル信号)が記憶される。期間t15の終
了時、即ち、期間t16の開始時には、駆動パルスφL
D、駆動パルスφSBが再びローレベルに戻される。こ
のとき駆動パルスφSBがローレベルとなって、スイッ
チ用MOSトランジスタQSがオフとなる。
【0098】また、期間t16中、駆動パルスφH1,
φH2が、一定期間、順次立ち上げられて、水平読み出
しスイッチ用MOSトランジスタQH1,QH2が、所
定のタイミングで、交互にオンする。この水平読み出し
スイッチ用MOSトランジスタQH1,QH2のオンに
よって、前記ビデオ信号生成回路30にて生成されたビ
デオ信号が第2の水平読み出し線34に転送される。
φH2が、一定期間、順次立ち上げられて、水平読み出
しスイッチ用MOSトランジスタQH1,QH2が、所
定のタイミングで、交互にオンする。この水平読み出し
スイッチ用MOSトランジスタQH1,QH2のオンに
よって、前記ビデオ信号生成回路30にて生成されたビ
デオ信号が第2の水平読み出し線34に転送される。
【0099】また、この期間16中、リセット用の駆動
パルスφRSHが、所定のタイミングでハイレベルに立
ち上げられる。そして、この駆動パルスφRSHがハイ
レベルとなるタイミングで、リセットスイッチ用MOS
トランジスタQRSHがオンし、第2の水平読み出し線
34に残留した電荷の排出(リセット)動作が行われ
る。
パルスφRSHが、所定のタイミングでハイレベルに立
ち上げられる。そして、この駆動パルスφRSHがハイ
レベルとなるタイミングで、リセットスイッチ用MOS
トランジスタQRSHがオンし、第2の水平読み出し線
34に残留した電荷の排出(リセット)動作が行われ
る。
【0100】また、期間t16中、すなわち、期間t2
0に至る前に駆動パルスφPX1がハイレベルに戻さ
れ、第1行目の画素1,1が垂直読み出し線2a,2b
から分離される。そして、期間t16の終了時、即ち、
期間t20の開始時には、駆動パルスφRSVがハイレ
ベルに反転される。駆動パルスφRSVがハイレベルと
なることにより、垂直読み出し線2a,2bのリセット
動作が開始される。
0に至る前に駆動パルスφPX1がハイレベルに戻さ
れ、第1行目の画素1,1が垂直読み出し線2a,2b
から分離される。そして、期間t16の終了時、即ち、
期間t20の開始時には、駆動パルスφRSVがハイレ
ベルに反転される。駆動パルスφRSVがハイレベルと
なることにより、垂直読み出し線2a,2bのリセット
動作が開始される。
【0101】尚、期間t20の開始までに、当該期間t
16において、シフトレジスタ13にクロックパルスφ
CKが入力されると、各ビットに対応するレジスタに保
持されている前記異値信号(ディジタル信号)は、順次
水平読み出し線12に読み出され、出力端子VOに出力
される。尚、本実施形態では、水平読み出し線12に現
れる電気信号(異値信号)は2値化(ディジタル化)さ
れている。一般によく知られているように、ディジタル
信号はアナログ信号と比べて高速に読み出すことが可能
であり、読み出し動作の高速化が図られる。また、水平
読み出し線12に読み出される信号がディジタル信号な
ので、雑音の影響を受けずに信号を出力することができ
る。
16において、シフトレジスタ13にクロックパルスφ
CKが入力されると、各ビットに対応するレジスタに保
持されている前記異値信号(ディジタル信号)は、順次
水平読み出し線12に読み出され、出力端子VOに出力
される。尚、本実施形態では、水平読み出し線12に現
れる電気信号(異値信号)は2値化(ディジタル化)さ
れている。一般によく知られているように、ディジタル
信号はアナログ信号と比べて高速に読み出すことが可能
であり、読み出し動作の高速化が図られる。また、水平
読み出し線12に読み出される信号がディジタル信号な
ので、雑音の影響を受けずに信号を出力することができ
る。
【0102】続く期間t20〜t26においては、第2
行目の画素1,1に対して、上記した期間t10〜t1
6における第1行目の画素1,1の読み出し動作と同様
の動作が繰り返して行われ、この第2行目の画素1,1
から当該第Nフレームにおける異値信号(ディジタル信
号)が、順次出力端子VOから出力される。以上説明し
たように、連続した2フレーム(第N−1フレームと第
Nフレーム)間において各々得られた、入射光に応じて
出力される各画素1,1,1,1からのアナログ信号
(輝度をあらわす電気信号)が、各々比較されて、その
差分の大きさが一定値以上のときに、当該画素1,1,
1,1から信号(異値信号)が出力される。
行目の画素1,1に対して、上記した期間t10〜t1
6における第1行目の画素1,1の読み出し動作と同様
の動作が繰り返して行われ、この第2行目の画素1,1
から当該第Nフレームにおける異値信号(ディジタル信
号)が、順次出力端子VOから出力される。以上説明し
たように、連続した2フレーム(第N−1フレームと第
Nフレーム)間において各々得られた、入射光に応じて
出力される各画素1,1,1,1からのアナログ信号
(輝度をあらわす電気信号)が、各々比較されて、その
差分の大きさが一定値以上のときに、当該画素1,1,
1,1から信号(異値信号)が出力される。
【0103】このように、連続した2フレーム(第N−
1フレームと第Nフレーム)間で得られた電気信号(輝
度信号)の差分の大きさが異なった画素を検出すること
で、動体検出を行うことができる。
1フレームと第Nフレーム)間で得られた電気信号(輝
度信号)の差分の大きさが異なった画素を検出すること
で、動体検出を行うことができる。
【0104】そして、上記動作を繰り返して行うことに
より、更に連続した2またはそれ以上のフレーム間でそ
の動体検出を行うことができるようになる。次に、異値
検出回路20にのみ着目して、その具体的な動作つい
て、再び図4を用いて説明する。前述したように、図4
に示す第Nフレームの期間t10では、画素分離用MO
SトランジスタQXがオフとなっているので(駆動パル
スφPX1がハイレベル)、各画素1,1,1,1は、
垂直読み出し線2a,2bから分離されている。
より、更に連続した2またはそれ以上のフレーム間でそ
の動体検出を行うことができるようになる。次に、異値
検出回路20にのみ着目して、その具体的な動作つい
て、再び図4を用いて説明する。前述したように、図4
に示す第Nフレームの期間t10では、画素分離用MO
SトランジスタQXがオフとなっているので(駆動パル
スφPX1がハイレベル)、各画素1,1,1,1は、
垂直読み出し線2a,2bから分離されている。
【0105】そして、この期間t10では、上記したよ
うにリセットスイッチ用MOSトランジスタQRSV
1,QRSV2がオンして、垂直読み出し線2a,2b
の電荷が排除される(初期状態)。次の期間t11で
は、増幅用トランジスタQAからの電気信号が第1の信
号蓄積用コンデンサCRに保持される(第1の出力信号
VSS1)。すなわち、直前のフレームに対する電気信
号の読み出しが行われる。
うにリセットスイッチ用MOSトランジスタQRSV
1,QRSV2がオンして、垂直読み出し線2a,2b
の電荷が排除される(初期状態)。次の期間t11で
は、増幅用トランジスタQAからの電気信号が第1の信
号蓄積用コンデンサCRに保持される(第1の出力信号
VSS1)。すなわち、直前のフレームに対する電気信
号の読み出しが行われる。
【0106】また、期間t12では、上記したように増
幅用トランジスタQAのゲートに蓄えられていた電気信
号がリセットされる。また、期間t13では、暗出力信
号の読み出しが行われる(ホールド容量CVの充電)。
そして、期間t14では、新たにフォトダイオードPD
で生成・蓄積されていた信号電荷が増幅用トランジスタ
QAのゲート(制御領域)に転送され、その信号電荷に
応じた電気信号が、当該画素1から垂直読み出し線2
a,2bに転送される。すなわち、現在のフレームに対
する信号電荷の転送である。
幅用トランジスタQAのゲートに蓄えられていた電気信
号がリセットされる。また、期間t13では、暗出力信
号の読み出しが行われる(ホールド容量CVの充電)。
そして、期間t14では、新たにフォトダイオードPD
で生成・蓄積されていた信号電荷が増幅用トランジスタ
QAのゲート(制御領域)に転送され、その信号電荷に
応じた電気信号が、当該画素1から垂直読み出し線2
a,2bに転送される。すなわち、現在のフレームに対
する信号電荷の転送である。
【0107】このように垂直読み出し線2a,2bに転
送された電気信号は、次の期間t15において、スイッ
チ用MOSトランジスタQS(このときオン)を介し
て、第2の信号蓄積用コンデンサCSに蓄えられる(第
2の出力信号VSS2)。すなわち、この期間t15で
現在のフレームに対する電気信号の読み出しが行われ
る。
送された電気信号は、次の期間t15において、スイッ
チ用MOSトランジスタQS(このときオン)を介し
て、第2の信号蓄積用コンデンサCSに蓄えられる(第
2の出力信号VSS2)。すなわち、この期間t15で
現在のフレームに対する電気信号の読み出しが行われ
る。
【0108】そして、期間t16で、水平読み出し線1
2への異値信号の出力と、水平読み出し線34へのビデ
オ信号の出力が行われる。ところで上記した期間t15
では、上記したように第1の信号蓄積用コンデンサCR
には、すでに第1の出力信号VSS1が蓄積・保持さ
れ、該第1の出力信号VSS1は、電圧比較器AP1の
非反転入力端子と、電圧比較器AP2の反転入力端子に
供給されている。
2への異値信号の出力と、水平読み出し線34へのビデ
オ信号の出力が行われる。ところで上記した期間t15
では、上記したように第1の信号蓄積用コンデンサCR
には、すでに第1の出力信号VSS1が蓄積・保持さ
れ、該第1の出力信号VSS1は、電圧比較器AP1の
非反転入力端子と、電圧比較器AP2の反転入力端子に
供給されている。
【0109】そして、この期間t15において、あらた
に第2の出力信号VSS2が第2の信号蓄積用コンデン
サCRに蓄積・保持されると、該第2の出力信号VSS
2が、電圧比較器AP2の非反転入力端子と、電圧比較
器AP1の反転入力端子に入力される。この結果、異値
検出回路20では、電圧比較器AP1と、電圧比較器A
P2とで、別々に、第1の出力信号VSS1と第2の出
力信号VSS2の大きさが比較されることとなる。
に第2の出力信号VSS2が第2の信号蓄積用コンデン
サCRに蓄積・保持されると、該第2の出力信号VSS
2が、電圧比較器AP2の非反転入力端子と、電圧比較
器AP1の反転入力端子に入力される。この結果、異値
検出回路20では、電圧比較器AP1と、電圧比較器A
P2とで、別々に、第1の出力信号VSS1と第2の出
力信号VSS2の大きさが比較されることとなる。
【0110】このときの第1の出力信号VSS1は、前
記した式(1)であらわされ、第2の出力信号VSS2
は前記した式(2)であらわされる。従って、電圧比較
器AP1と電圧比較器AP2では、次式(3)に示す、
第1の出力信号VSS1と第2の出力信号VSS2との
大きさの比較が行われる。 VSS1−VSS2=(VRD+VS1−VT) −(VRD+VS2−VT) =VS1−VS2 …(3) このように、第1の出力信号VSS1と第2の出力信号
VSS2の2つの信号の大きさを比較することは、特定
の画素1における第N−1フレームでの入射光の輝度
(VS1に相当)から第Nフレームにおける入射光の輝
度(VS2)への変化、即ち、連続した2フレーム間に
おける輝度の変化を検知することと同義である。
記した式(1)であらわされ、第2の出力信号VSS2
は前記した式(2)であらわされる。従って、電圧比較
器AP1と電圧比較器AP2では、次式(3)に示す、
第1の出力信号VSS1と第2の出力信号VSS2との
大きさの比較が行われる。 VSS1−VSS2=(VRD+VS1−VT) −(VRD+VS2−VT) =VS1−VS2 …(3) このように、第1の出力信号VSS1と第2の出力信号
VSS2の2つの信号の大きさを比較することは、特定
の画素1における第N−1フレームでの入射光の輝度
(VS1に相当)から第Nフレームにおける入射光の輝
度(VS2)への変化、即ち、連続した2フレーム間に
おける輝度の変化を検知することと同義である。
【0111】ところで、上記式(3)に示す値を比較す
る電圧比較器AP1と、電圧比較器AP2は、共に、非
反転入力端子に入力される信号が、反転入力端子に入力
される信号より大きい場合には、電源電圧レベル(ハイ
レベル)を出力し、非反転入力端子に入力される信号
が、反転入力端子に入力される信号と等しい場合あるい
は小さい場合には、接地レベル(ローレベル)を出力す
る。
る電圧比較器AP1と、電圧比較器AP2は、共に、非
反転入力端子に入力される信号が、反転入力端子に入力
される信号より大きい場合には、電源電圧レベル(ハイ
レベル)を出力し、非反転入力端子に入力される信号
が、反転入力端子に入力される信号と等しい場合あるい
は小さい場合には、接地レベル(ローレベル)を出力す
る。
【0112】従って、第1の出力信号VSS1が第2の
出力信号VSS2より大きい場合には、電圧比較器AP
1の出力が電源電圧レベル(ハイレベル)になり、逆
に、第2の出力信号VSS2が第1の出力信号VSS1
より大きい場合には、電圧比較器AP2の出力が電源電
圧レベル(ハイレベル)となる。また、第1の出力信号
VSS1と第2の出力信号VSS2が等しい場合には、
電圧比較器AP1,AP2の出力は共に接地レベル(ロ
ーレベル)となる。
出力信号VSS2より大きい場合には、電圧比較器AP
1の出力が電源電圧レベル(ハイレベル)になり、逆
に、第2の出力信号VSS2が第1の出力信号VSS1
より大きい場合には、電圧比較器AP2の出力が電源電
圧レベル(ハイレベル)となる。また、第1の出力信号
VSS1と第2の出力信号VSS2が等しい場合には、
電圧比較器AP1,AP2の出力は共に接地レベル(ロ
ーレベル)となる。
【0113】このようにして得られた電圧比較器AP
1,AP2の出力は、共に論理和演算器ORに入力され
論理和演算が行われる。この場合、第1の出力信号VS
S1と第2の出力信号VSS2の大きさが異なる(どち
らか一方が他方より大きい、もしくは、小さい)場合の
み、論理和演算器ORすなわち異値検出器XAの出力は
ハイレベル(論理レベルのハイレベル)となる。
1,AP2の出力は、共に論理和演算器ORに入力され
論理和演算が行われる。この場合、第1の出力信号VS
S1と第2の出力信号VSS2の大きさが異なる(どち
らか一方が他方より大きい、もしくは、小さい)場合の
み、論理和演算器ORすなわち異値検出器XAの出力は
ハイレベル(論理レベルのハイレベル)となる。
【0114】そして、第1の出力信号VSS1と第2の
出力信号VSS2の大きさが等しい場合には、論理和演
算器ORすなわち異値検出器XAの出力はローレベル
(論理レベルのローレベル)となる。尚、前述した式
(1),(2)のVT(ゲート・ソース間電圧)の値
は、各増幅用トランジスタQA毎にばらついて、いわゆ
る固定パターン雑音の要因となることが知られている。
しかして、前述の式(3)で示したように、異値検出を
行う際、即ち、第1の出力信号VSS1と第2の出力信
号VSS2との大きさの比較を行う場合、異値信号はV
T値の影響を受けないので、固定パターン雑音の影響を
受けずに異値検出(動体検出)を行うことができる。
出力信号VSS2の大きさが等しい場合には、論理和演
算器ORすなわち異値検出器XAの出力はローレベル
(論理レベルのローレベル)となる。尚、前述した式
(1),(2)のVT(ゲート・ソース間電圧)の値
は、各増幅用トランジスタQA毎にばらついて、いわゆ
る固定パターン雑音の要因となることが知られている。
しかして、前述の式(3)で示したように、異値検出を
行う際、即ち、第1の出力信号VSS1と第2の出力信
号VSS2との大きさの比較を行う場合、異値信号はV
T値の影響を受けないので、固定パターン雑音の影響を
受けずに異値検出(動体検出)を行うことができる。
【0115】また、前記した第1の出力信号VSS1と
第2の出力信号VSS2は、通常、前記固定パターン雑
音の成分とは別に、ランダム雑音の成分を含んでいるこ
とが知られている。従って、異値検出を行う際、これら
のランダム雑音の成分により誤信号が発生する場合が考
えられる。しかし、本実施形態では、上記した電圧比較
器AP1、電圧比較器AP2を、このランダム雑音の成
分による誤信号の発生を防止すべく、非反転入力端子に
入力される信号電圧と反転入力端子に入力される信号電
圧の差が或る一定の閾値電圧以上になったとき出力が反
転するような特性としている。
第2の出力信号VSS2は、通常、前記固定パターン雑
音の成分とは別に、ランダム雑音の成分を含んでいるこ
とが知られている。従って、異値検出を行う際、これら
のランダム雑音の成分により誤信号が発生する場合が考
えられる。しかし、本実施形態では、上記した電圧比較
器AP1、電圧比較器AP2を、このランダム雑音の成
分による誤信号の発生を防止すべく、非反転入力端子に
入力される信号電圧と反転入力端子に入力される信号電
圧の差が或る一定の閾値電圧以上になったとき出力が反
転するような特性としている。
【0116】図5は、本実施形態の異値検出器XAを構
成する電圧比較器AP1,AP2の入出力特性の一例を
示す特性図である。この図5において、電圧ΔHは閾値
電圧で、通常のランダム雑音の成分の大きさと比べて十
分大きくなるように設定される。また、V1は電圧比較
器AP1,AP2の非反転入力端子に入力される入力電
圧値を、V2は反転入力端子に入力される入力電圧値
を、Voutは出力電圧値を示す。
成する電圧比較器AP1,AP2の入出力特性の一例を
示す特性図である。この図5において、電圧ΔHは閾値
電圧で、通常のランダム雑音の成分の大きさと比べて十
分大きくなるように設定される。また、V1は電圧比較
器AP1,AP2の非反転入力端子に入力される入力電
圧値を、V2は反転入力端子に入力される入力電圧値
を、Voutは出力電圧値を示す。
【0117】この場合、(V1−V2)の値が、閾値電
圧ΔHより大きくなると、出力Voutが反転(ローレ
ベルからハイレベルに反転)する。このように、異値検
出器XAを構成する電圧比較器AP1,AP2を、上記
の特性とすることで、特に、閾値電圧ΔHをランダム雑
音の成分の大きさに比べて十分大きく設定することで、
電圧比較器AP1は、第1の出力信号電圧VSS1と第
2の出力信号電圧VSS2との差が閾値電圧ΔHより大
きい場合(VSS1−VSS2>ΔH)、その出力が電
源電圧レベル(ハイレベル)になる。
圧ΔHより大きくなると、出力Voutが反転(ローレ
ベルからハイレベルに反転)する。このように、異値検
出器XAを構成する電圧比較器AP1,AP2を、上記
の特性とすることで、特に、閾値電圧ΔHをランダム雑
音の成分の大きさに比べて十分大きく設定することで、
電圧比較器AP1は、第1の出力信号電圧VSS1と第
2の出力信号電圧VSS2との差が閾値電圧ΔHより大
きい場合(VSS1−VSS2>ΔH)、その出力が電
源電圧レベル(ハイレベル)になる。
【0118】同様に、電圧比較器AP2は、第2の出力
信号電圧VSS2と第1の出力信号電圧VSS1との差
が閾値電圧ΔHより大きい場合(VSS2−VSS1>
ΔH)、その出力が電源電圧レベル(ハイレベル)にな
る。換言すれば、第1の出力信号VSS1と、第2の出
力信号VSS2との差分の大きさ、即ち絶対値|VSS
1−VSS2|が、閾値電圧ΔHより大きい場合のみ、
電圧比較器AP1、電圧比較器AP2の何れかの出力が
電源電圧レベル(ハイレベル)となり、ランダム雑音の
成分による誤信号を発生することなく、異値検出(動体
検出)を行うことができる。
信号電圧VSS2と第1の出力信号電圧VSS1との差
が閾値電圧ΔHより大きい場合(VSS2−VSS1>
ΔH)、その出力が電源電圧レベル(ハイレベル)にな
る。換言すれば、第1の出力信号VSS1と、第2の出
力信号VSS2との差分の大きさ、即ち絶対値|VSS
1−VSS2|が、閾値電圧ΔHより大きい場合のみ、
電圧比較器AP1、電圧比較器AP2の何れかの出力が
電源電圧レベル(ハイレベル)となり、ランダム雑音の
成分による誤信号を発生することなく、異値検出(動体
検出)を行うことができる。
【0119】次に、ビデオ信号生成回路30にのみ着目
して、その具体的な動作ついて、再び図4を用いて説明
する。なお、以下では、特に第Nフレームの期間t10
から期間t16(第1行目の画素1,1の動作)につい
て説明する。第Nフレームの期間t10に至る前(第N
−1フレームの期間t26)、駆動パルスφPX1,P
X2、駆動パルスφTG1、駆動パルスφRG1はハイ
レベル、駆動パルスφVはローレベルに保持されてい
る。なお、前記駆動パルスφPX2は、期間t21に至
るまでハイレベルに保持され続け、第Nフレームの期間
t10から期間t16では、第2行目の画素1,1は垂
直読み出し線2a,2bから分離されてる(非選択)。
して、その具体的な動作ついて、再び図4を用いて説明
する。なお、以下では、特に第Nフレームの期間t10
から期間t16(第1行目の画素1,1の動作)につい
て説明する。第Nフレームの期間t10に至る前(第N
−1フレームの期間t26)、駆動パルスφPX1,P
X2、駆動パルスφTG1、駆動パルスφRG1はハイ
レベル、駆動パルスφVはローレベルに保持されてい
る。なお、前記駆動パルスφPX2は、期間t21に至
るまでハイレベルに保持され続け、第Nフレームの期間
t10から期間t16では、第2行目の画素1,1は垂
直読み出し線2a,2bから分離されてる(非選択)。
【0120】期間t10に至る前は、駆動パルスφTG
1がハイレベルのため転送用MOSトランジスタQTは
オフ、駆動パルスφRG1がハイレベルのためリセット
用MOSトランジスタQPもオフとなっている。このと
き増幅用トランジスタQAのゲート(制御領域)はフロ
ーティング状態となるが、寄生容量の効果によりこの時
点ですでにゲート(制御領域)に転送されている信号電
荷、即ち、直前のフレームでの入射光に応じた電荷(第
1の信号電荷)に応じた電圧がバイアスされた状態に保
持されている。
1がハイレベルのため転送用MOSトランジスタQTは
オフ、駆動パルスφRG1がハイレベルのためリセット
用MOSトランジスタQPもオフとなっている。このと
き増幅用トランジスタQAのゲート(制御領域)はフロ
ーティング状態となるが、寄生容量の効果によりこの時
点ですでにゲート(制御領域)に転送されている信号電
荷、即ち、直前のフレームでの入射光に応じた電荷(第
1の信号電荷)に応じた電圧がバイアスされた状態に保
持されている。
【0121】一方、フォトダイオードPD側では、現在
のフレームでの入射光に応じた電荷(第2の信号電荷)
が生成・蓄積されている。その後、期間t11に至る
と、駆動パルスφPX1がハイレベルからローレベルに
反転する。前記駆動パルスφPX1がローレベルとなる
ことで、すでに第N−1フレームで増幅用トランジスタ
QAのゲート(制御領域)に転送され、そのままゲート
に保持されている電荷(第1の信号電荷)に応じた電気
信号(電圧信号)が、そのソースホロワ動作によって垂
直読み出し線2aに供給される(選択)。
のフレームでの入射光に応じた電荷(第2の信号電荷)
が生成・蓄積されている。その後、期間t11に至る
と、駆動パルスφPX1がハイレベルからローレベルに
反転する。前記駆動パルスφPX1がローレベルとなる
ことで、すでに第N−1フレームで増幅用トランジスタ
QAのゲート(制御領域)に転送され、そのままゲート
に保持されている電荷(第1の信号電荷)に応じた電気
信号(電圧信号)が、そのソースホロワ動作によって垂
直読み出し線2aに供給される(選択)。
【0122】そして、期間t11の終了時、即ち、期間
t12の開始時には、駆動パルスφRG1がローレベル
に反転される。駆動パルスφRG1がローレベルとなる
ことによりリセット用MOSトランジスタ(pチャネル
型)QPがオンとなって、増幅用トランジスタQAのゲ
ート(制御領域)に蓄えられていた電荷が排出される
(リセット)。
t12の開始時には、駆動パルスφRG1がローレベル
に反転される。駆動パルスφRG1がローレベルとなる
ことによりリセット用MOSトランジスタ(pチャネル
型)QPがオンとなって、増幅用トランジスタQAのゲ
ート(制御領域)に蓄えられていた電荷が排出される
(リセット)。
【0123】そして、期間t12の終了時、即ち、期間
t13に至ると、駆動パルスφRG1が再びハイレベル
に反転され、一方で、駆動パルスφVがハイレベルに反
転される。駆動パルスφRG1がハイレベルとなること
によって上記リセットが解除され、増幅用トランジスタ
QAのゲート(制御領域)はフローティング状態となる
が、寄生容量の効果により、リセットされたときのバイ
アス状態が保持され、そのバイアス状態に応じた電気信
号(以下暗出力信号VDと称する)が、増幅用トランジ
スタQAがソースフォロワ動作を行うことにより、ホー
ルド容量CVの一方の電極CVAに供給される。
t13に至ると、駆動パルスφRG1が再びハイレベル
に反転され、一方で、駆動パルスφVがハイレベルに反
転される。駆動パルスφRG1がハイレベルとなること
によって上記リセットが解除され、増幅用トランジスタ
QAのゲート(制御領域)はフローティング状態となる
が、寄生容量の効果により、リセットされたときのバイ
アス状態が保持され、そのバイアス状態に応じた電気信
号(以下暗出力信号VDと称する)が、増幅用トランジ
スタQAがソースフォロワ動作を行うことにより、ホー
ルド容量CVの一方の電極CVAに供給される。
【0124】また、駆動パルスφVがハイレベルになる
ことにより、スイッチ用MOSトランジスタQVがオン
となり、ホールド容量CVの他方の電極CVBは接地さ
れる。これらの動作によって、前述したようにホールド
容量CVの両端の電位差が、暗出力信号VDと等しくな
る。そして、期間t13の終了時、即ち、期間t14に
至ると、駆動パルスφVが再びローレベルに反転され、
駆動パルスφTG1がローレベルに反転される。尚、こ
の暗出力信号VDは、期間t13の終了時(期間t14
の開始時)に前記駆動パルスφVがローレベルに反転さ
れてスイッチ用MOSトランジスタQVがオフになる時
点までに、ホールド容量CVに充電される。
ことにより、スイッチ用MOSトランジスタQVがオン
となり、ホールド容量CVの他方の電極CVBは接地さ
れる。これらの動作によって、前述したようにホールド
容量CVの両端の電位差が、暗出力信号VDと等しくな
る。そして、期間t13の終了時、即ち、期間t14に
至ると、駆動パルスφVが再びローレベルに反転され、
駆動パルスφTG1がローレベルに反転される。尚、こ
の暗出力信号VDは、期間t13の終了時(期間t14
の開始時)に前記駆動パルスφVがローレベルに反転さ
れてスイッチ用MOSトランジスタQVがオフになる時
点までに、ホールド容量CVに充電される。
【0125】駆動パルスφTG1がローレベルになるこ
とにより、転送用MOSトランジスタQTがオンとな
り、この時点までにフォトダイオードPDにおいて生成
・蓄積された入射光に応じた電荷(現在のフレームに対
する電荷=第2の信号電荷)が、新たに増幅用トランジ
スタQAのゲート(制御領域)に転送用MOSトランジ
スタQTを介して直接転送される。
とにより、転送用MOSトランジスタQTがオンとな
り、この時点までにフォトダイオードPDにおいて生成
・蓄積された入射光に応じた電荷(現在のフレームに対
する電荷=第2の信号電荷)が、新たに増幅用トランジ
スタQAのゲート(制御領域)に転送用MOSトランジ
スタQTを介して直接転送される。
【0126】この場合、増幅用トランジスタQAはソー
スホロワ動作をして、第2の信号電荷に応じた第2の出
力信号(現在のフレームに対する電気信号=第2の電気
信号)が垂直読み出し線2aに転送される。そして、期
間t14の終了時、即ち、期間t15の開始時には駆動
パルスφTG1がハイレベルに反転され、転送用MOS
トランジスタQTがオフとなって、フォトダイオードP
Dにおいて生成・蓄積された入射光に応じた電荷(現在
のフレームに対する電荷=第2の信号電荷)の増幅用ト
ランジスタQAのゲート(制御領域)への転送が終了す
る。
スホロワ動作をして、第2の信号電荷に応じた第2の出
力信号(現在のフレームに対する電気信号=第2の電気
信号)が垂直読み出し線2aに転送される。そして、期
間t14の終了時、即ち、期間t15の開始時には駆動
パルスφTG1がハイレベルに反転され、転送用MOS
トランジスタQTがオフとなって、フォトダイオードP
Dにおいて生成・蓄積された入射光に応じた電荷(現在
のフレームに対する電荷=第2の信号電荷)の増幅用ト
ランジスタQAのゲート(制御領域)への転送が終了す
る。
【0127】このとき、増幅用トランジスタQAのゲー
ト(制御領域)は再びフローティング状態となるが、そ
の寄生容量の効果によって、転送された電荷(現在のフ
レームに対する電荷=第2の信号電荷)の分だけ該ゲー
トの電圧が上昇したままその状態が保持される。この場
合、増幅用トランジスタQAからはそのソースホロワ動
作によって、電荷の転送後ゲートに蓄積されたままの電
荷(現在のフレームに対する電荷=第2の信号電荷)に
応じた電気信号(現在のフレームに対する電気信号=第
2の電気信号、以下VBと表記する)が、ホールド容量
CVの一方の電極CVAに出力される。
ト(制御領域)は再びフローティング状態となるが、そ
の寄生容量の効果によって、転送された電荷(現在のフ
レームに対する電荷=第2の信号電荷)の分だけ該ゲー
トの電圧が上昇したままその状態が保持される。この場
合、増幅用トランジスタQAからはそのソースホロワ動
作によって、電荷の転送後ゲートに蓄積されたままの電
荷(現在のフレームに対する電荷=第2の信号電荷)に
応じた電気信号(現在のフレームに対する電気信号=第
2の電気信号、以下VBと表記する)が、ホールド容量
CVの一方の電極CVAに出力される。
【0128】ところで、この第Nフレーム(現在のフレ
ーム)で得られた電荷(現在のフレームに対する電荷=
第2の信号電荷)に応じた電気信号VBが、ホールド容
量CVの一方の電極CVAに出力される時点では、この
ホールド容量CVの両端には、上記したように暗出力信
号VDが蓄えられている。
ーム)で得られた電荷(現在のフレームに対する電荷=
第2の信号電荷)に応じた電気信号VBが、ホールド容
量CVの一方の電極CVAに出力される時点では、この
ホールド容量CVの両端には、上記したように暗出力信
号VDが蓄えられている。
【0129】そしてホールド容量CVの一方の電極CV
Aに、新たに第Nフレームで得られた電気信号VBが供
給されると、ホールド容量CVの他方の電極CVBの電
位は(VB−VD)となる。ここで、電気信号VBは、
暗出力信号VDと第Nフレーム(現在のフレーム)で得
られた電荷(現在のフレームに対する電荷=第2の信号
電荷)による増幅用トランジスタQAのゲート電位の上
昇分に対する信号(以下、光信号VSと称する)の和と
考えられる。即ち、 VB=VD+VS …(4) 従って、期間t15において増幅用トランジスタQAが
ソースフォロワ動作を行うことによって、ビデオ信号生
成回路30の出力は、 (VB−VD)=(VD+VS−VD)=VS …(5) となり、光信号VS(差分ビデオ信号)のみが得られる
こになる。
Aに、新たに第Nフレームで得られた電気信号VBが供
給されると、ホールド容量CVの他方の電極CVBの電
位は(VB−VD)となる。ここで、電気信号VBは、
暗出力信号VDと第Nフレーム(現在のフレーム)で得
られた電荷(現在のフレームに対する電荷=第2の信号
電荷)による増幅用トランジスタQAのゲート電位の上
昇分に対する信号(以下、光信号VSと称する)の和と
考えられる。即ち、 VB=VD+VS …(4) 従って、期間t15において増幅用トランジスタQAが
ソースフォロワ動作を行うことによって、ビデオ信号生
成回路30の出力は、 (VB−VD)=(VD+VS−VD)=VS …(5) となり、光信号VS(差分ビデオ信号)のみが得られる
こになる。
【0130】ところで、暗出力信号VDには、固定パタ
ーン雑音の原因となる増幅用トランジスタQAのゲート
・ソース間電圧のばらつきや、ランダム雑音の原因とな
る増幅用トランジスタQAのゲートをリセットした直後
のリセット雑音などが含まれていることがよく知られて
おり、結局、前記ビデオ信号生成回路30により、固定
パターン雑音やランダム雑音を除去した差分ビデオ信号
を得ることができる。
ーン雑音の原因となる増幅用トランジスタQAのゲート
・ソース間電圧のばらつきや、ランダム雑音の原因とな
る増幅用トランジスタQAのゲートをリセットした直後
のリセット雑音などが含まれていることがよく知られて
おり、結局、前記ビデオ信号生成回路30により、固定
パターン雑音やランダム雑音を除去した差分ビデオ信号
を得ることができる。
【0131】なお、第Nフレームで増幅用トランジスタ
QAのゲートに転送された電荷は、該第Nフレームでは
第2の信号電荷として扱われるが、次の第N+1フレー
ム(図示省略)では、第1の信号電荷として扱われるこ
とになる。また、すでに説明したように期間t15にお
いては、異値検出回路50から異値信号が出力されるの
で、動き検出(異値信号の生成)とビデオ信号の生成を
同時に行うことができる。
QAのゲートに転送された電荷は、該第Nフレームでは
第2の信号電荷として扱われるが、次の第N+1フレー
ム(図示省略)では、第1の信号電荷として扱われるこ
とになる。また、すでに説明したように期間t15にお
いては、異値検出回路50から異値信号が出力されるの
で、動き検出(異値信号の生成)とビデオ信号の生成を
同時に行うことができる。
【0132】なお、この第1の実施形態の画素1,1,
1,1は、埋め込みフォトダイオードPDであり、この
埋め込みフォトダイオード自体は、n型シリコン層(n
+)表面からp型シリコン基板(p−Sub)に向かっ
て、npnp型の縦型オーバーフロー構造の埋め込みフ
ォトダイオードを形成される。この場合、npnによっ
て埋め込みフォトダイオードが構成され、pnpによっ
てオーバーフロー構造が構成される。
1,1は、埋め込みフォトダイオードPDであり、この
埋め込みフォトダイオード自体は、n型シリコン層(n
+)表面からp型シリコン基板(p−Sub)に向かっ
て、npnp型の縦型オーバーフロー構造の埋め込みフ
ォトダイオードを形成される。この場合、npnによっ
て埋め込みフォトダイオードが構成され、pnpによっ
てオーバーフロー構造が構成される。
【0133】かかる構成によって、ブルーミング、スミ
ア等のにじみの現象を抑制することができる。また、こ
の埋め込みフォトダイオードPDでは、pn接合部に生
じる空乏層を表面に達しないようにできるため、暗電流
を抑制し、また、信号電荷が転送された後にフォトダイ
オードPDに電荷を残らないようにして、残像、リセッ
トノイズを抑えた理想的な特性を得ることができる。
ア等のにじみの現象を抑制することができる。また、こ
の埋め込みフォトダイオードPDでは、pn接合部に生
じる空乏層を表面に達しないようにできるため、暗電流
を抑制し、また、信号電荷が転送された後にフォトダイ
オードPDに電荷を残らないようにして、残像、リセッ
トノイズを抑えた理想的な特性を得ることができる。
【0134】以上説明した動き検出用固体撮像装置10
によれば、連続した2フレームの輝度差を、異値検出回
路20の働きによって、容易に生成することができる。
この場合、異値信号は、水平読み出し線12に転送する
時点で2値化されているので、シフトレジスタ13を用
いて、異値信号を出力端子VOから高速に出力できる。
また、動き検出用固体撮像装置10の異値検出回路20
によって異値信号が生成されるとともに、他方では、ビ
デオ信号生成回路30によってビデオ信号が生成される
ようになっている。
によれば、連続した2フレームの輝度差を、異値検出回
路20の働きによって、容易に生成することができる。
この場合、異値信号は、水平読み出し線12に転送する
時点で2値化されているので、シフトレジスタ13を用
いて、異値信号を出力端子VOから高速に出力できる。
また、動き検出用固体撮像装置10の異値検出回路20
によって異値信号が生成されるとともに、他方では、ビ
デオ信号生成回路30によってビデオ信号が生成される
ようになっている。
【0135】このように1つの動き検出用固体撮像装置
10で、異値信号と、ビデオ信号を同時に生成して、表
示装置等で、選択的に表示することが可能になると、動
き検出用固体撮像装置10を用いた画像処理の利用分野
が著しく拡大する。例えば、監視システム等に動き検出
用固体撮像装置10を使用するのであれば、以下のよう
な用途が考えられる。すなわち、動き検出用固体撮像装
置10に接続される表示装置(CRT等)に、常時は異
値信号に基づいた動体の表示をさせ、他方で、ビデオ信
号を記録装置に記録しておく。このように、常時は、異
値信号で動体のみを表示させることで被写体の動きのみ
を抽出して監視し、必要に応じてビデオ信号を再生し
て、その画像を出力することで、効率のよい監視が可能
になる。
10で、異値信号と、ビデオ信号を同時に生成して、表
示装置等で、選択的に表示することが可能になると、動
き検出用固体撮像装置10を用いた画像処理の利用分野
が著しく拡大する。例えば、監視システム等に動き検出
用固体撮像装置10を使用するのであれば、以下のよう
な用途が考えられる。すなわち、動き検出用固体撮像装
置10に接続される表示装置(CRT等)に、常時は異
値信号に基づいた動体の表示をさせ、他方で、ビデオ信
号を記録装置に記録しておく。このように、常時は、異
値信号で動体のみを表示させることで被写体の動きのみ
を抽出して監視し、必要に応じてビデオ信号を再生し
て、その画像を出力することで、効率のよい監視が可能
になる。
【0136】また、この実施形態の動き検出用固体撮像
装置10を、実際に監視システムに用いるに当って、例
えば、昼間、人の往来の激しい場所で人間(動体)の監
視を行う場合にはアナログ信号(ビデオ信号)を用いた
アナログ画像を生成してこれを基に監視を行い、夜間、
人の往来が途絶えたときにその監視を行う場合には異値
信号(2値化信号)を用いた2値画像を生成してこれを
基に監視を行うことが考えられる。
装置10を、実際に監視システムに用いるに当って、例
えば、昼間、人の往来の激しい場所で人間(動体)の監
視を行う場合にはアナログ信号(ビデオ信号)を用いた
アナログ画像を生成してこれを基に監視を行い、夜間、
人の往来が途絶えたときにその監視を行う場合には異値
信号(2値化信号)を用いた2値画像を生成してこれを
基に監視を行うことが考えられる。
【0137】この昼間のアナログ画像(ビデオ信号)に
よる監視と、夜間の2値画像(異値信号)による監視を
行うにあたっては、動き検出用固体撮像装置10の駆動
タイミングを変更する必要がなく、容易にしかも、適
宜、画像を切り替えることで各々の監視を行うことがで
きる。すなわち、状況に応じて、適宜、アナログ画像と
2値画像の両方若しくは一方を用いた最適な監視を行う
ことができる。
よる監視と、夜間の2値画像(異値信号)による監視を
行うにあたっては、動き検出用固体撮像装置10の駆動
タイミングを変更する必要がなく、容易にしかも、適
宜、画像を切り替えることで各々の監視を行うことがで
きる。すなわち、状況に応じて、適宜、アナログ画像と
2値画像の両方若しくは一方を用いた最適な監視を行う
ことができる。
【0138】なお、アナログ画像を用いた監視(例えば
昼間)と2値画像を用いた監視(夜間)との切替(例え
ば、モニタ画面上での再生)は、例えば、タイマ、時計
等を用いて自動的に、しかも容易に行うことができる。
さらに、アナログ画像を用いた監視と2値画像を用いた
監視の切替は、例えば、2値化信号の変化の様子を検出
し、2値化信号の変化が、ある値以上のときにアナログ
信号(ビデオ信号)を用いた監視に、ある値以下のとき
に当該2値化信号(異値信号)を用いた監視に自動的に
切り替えるようにしてもよい。
昼間)と2値画像を用いた監視(夜間)との切替(例え
ば、モニタ画面上での再生)は、例えば、タイマ、時計
等を用いて自動的に、しかも容易に行うことができる。
さらに、アナログ画像を用いた監視と2値画像を用いた
監視の切替は、例えば、2値化信号の変化の様子を検出
し、2値化信号の変化が、ある値以上のときにアナログ
信号(ビデオ信号)を用いた監視に、ある値以下のとき
に当該2値化信号(異値信号)を用いた監視に自動的に
切り替えるようにしてもよい。
【0139】(第2の実施形態)次に、本発明の第2の
実施形態について、図6及び図7を用いて説明する。
尚、この第2の実施形態は、請求項1から請求項10、
請求項13から請求項16に対応する。この第2の実施
形態は、2つの連続したフレーム(第N−1フレーム,
第Nフレーム)間の電気信号を比較して異値信号を出力
する異値検出回路(信号比較手段)50の構成のみが、
上記した第1の実施形態の動き検出用固体撮像装置10
と異なっている。
実施形態について、図6及び図7を用いて説明する。
尚、この第2の実施形態は、請求項1から請求項10、
請求項13から請求項16に対応する。この第2の実施
形態は、2つの連続したフレーム(第N−1フレーム,
第Nフレーム)間の電気信号を比較して異値信号を出力
する異値検出回路(信号比較手段)50の構成のみが、
上記した第1の実施形態の動き検出用固体撮像装置10
と異なっている。
【0140】尚、図6では、説明を簡単にするために、
複数の垂直読み出し線(2a,2b)のうち、1つの列
に係る垂直読み出し線2aに配置された異値検出回路5
0のみを示す。なお、この第2の実施形態では、その画
素1は、第1の実施形態の画素1,1,1,1と同一で
あるため、その詳細な説明は省略する。
複数の垂直読み出し線(2a,2b)のうち、1つの列
に係る垂直読み出し線2aに配置された異値検出回路5
0のみを示す。なお、この第2の実施形態では、その画
素1は、第1の実施形態の画素1,1,1,1と同一で
あるため、その詳細な説明は省略する。
【0141】以下、垂直読み出し線2aに配置された異
値検出回路(信号比較手段)50について説明する。異
値検出回路50は、同図に示すように、2つのコンデン
サCCA,CCBと、5つのインバータINV1〜IN
V5と、4つのスイッチ用MOSトランジスタQB1〜
QB4と、論理和回路ORとによって構成されている。
値検出回路(信号比較手段)50について説明する。異
値検出回路50は、同図に示すように、2つのコンデン
サCCA,CCBと、5つのインバータINV1〜IN
V5と、4つのスイッチ用MOSトランジスタQB1〜
QB4と、論理和回路ORとによって構成されている。
【0142】このうち、コンデンサCCAとスイッチ用
MOSトランジスタQB1とによって第1のサンプルホ
ールド回路50Aが構成され、コンデンサCCBとスイ
ッチ用MOSトランジスタQB2とによって第2のサン
プルホールド回路50Bが構成されている。この場合、
コンデンサCCA,CCBの一方の電極は、垂直読み出
し線2aに接続されている。
MOSトランジスタQB1とによって第1のサンプルホ
ールド回路50Aが構成され、コンデンサCCBとスイ
ッチ用MOSトランジスタQB2とによって第2のサン
プルホールド回路50Bが構成されている。この場合、
コンデンサCCA,CCBの一方の電極は、垂直読み出
し線2aに接続されている。
【0143】また、コンデンサCCA,CCBの他方の
電極は、各々、インバータINV1,INV2(2値化
手段)の入力端子に接続されると共に、スイッチ用MO
SトランジスタQB1,QB2のドレインに各々接続さ
れている。また、スイッチ用MOSトランジスタQB
1,QB2のソースには、図示省略の定電圧電源VR
1、VR2が各々接続されている。
電極は、各々、インバータINV1,INV2(2値化
手段)の入力端子に接続されると共に、スイッチ用MO
SトランジスタQB1,QB2のドレインに各々接続さ
れている。また、スイッチ用MOSトランジスタQB
1,QB2のソースには、図示省略の定電圧電源VR
1、VR2が各々接続されている。
【0144】この場合、スイッチ用MOSトランジスタ
QB1,QB2のゲートには、クロックライン56が共
通に接続され、該クロックライン56を介して各々のゲ
ートに駆動パルスφSAが供給されるようになってい
る。また、前記インバータINV1の出力端子には、イ
ンバータINV3,INV5を介して前記論理和回路O
Rの一方の入力端子が接続されている。
QB1,QB2のゲートには、クロックライン56が共
通に接続され、該クロックライン56を介して各々のゲ
ートに駆動パルスφSAが供給されるようになってい
る。また、前記インバータINV1の出力端子には、イ
ンバータINV3,INV5を介して前記論理和回路O
Rの一方の入力端子が接続されている。
【0145】一方、前記インバータINV2の出力端子
には、インバータINV4を介して前記論理和回路OR
の他方の入力端子が接続されている。そして、インバー
タINV3の出力端子はインバータINV1の入力端子
に接続されて閉ループを構成し、インバータINV4の
出力端子はインバータINV2の入力端子に接続されて
閉ループを構成している。
には、インバータINV4を介して前記論理和回路OR
の他方の入力端子が接続されている。そして、インバー
タINV3の出力端子はインバータINV1の入力端子
に接続されて閉ループを構成し、インバータINV4の
出力端子はインバータINV2の入力端子に接続されて
閉ループを構成している。
【0146】また、インバータINV3の出力端子から
インバータINV1の入力端子に至る信号線上にはスイ
ッチ用MOSトランジスタQB3が、インバータINV
4の出力端子からインバータINV2の入力端子に至る
信号線上にはスイッチ用MOSトランジスタQB4が各
々設けられている。この場合、スイッチ用MOSトラン
ジスタQB3、スイッチ用MOSトランジスタQB4の
ゲートには、クロックライン57を介して駆動パルスφ
SBが供給されるようになっている。
インバータINV1の入力端子に至る信号線上にはスイ
ッチ用MOSトランジスタQB3が、インバータINV
4の出力端子からインバータINV2の入力端子に至る
信号線上にはスイッチ用MOSトランジスタQB4が各
々設けられている。この場合、スイッチ用MOSトラン
ジスタQB3、スイッチ用MOSトランジスタQB4の
ゲートには、クロックライン57を介して駆動パルスφ
SBが供給されるようになっている。
【0147】この異値検出回路50では、図には現れて
いないが、第1の実施形態の異値検出回路20と同様
に、その出力(論理和回路ORの出力)が、シフトレジ
スタ(信号転送手段)の対応するビットのレジスタ(記
憶手段)のデータ入力端子に接続されている。そして、
シフトレジスタ(第1の信号転送手段)の出力が水平読
み出し線に接続されている。
いないが、第1の実施形態の異値検出回路20と同様
に、その出力(論理和回路ORの出力)が、シフトレジ
スタ(信号転送手段)の対応するビットのレジスタ(記
憶手段)のデータ入力端子に接続されている。そして、
シフトレジスタ(第1の信号転送手段)の出力が水平読
み出し線に接続されている。
【0148】しかして、異値検出回路50の出力信号
(直前のフレームと現在のフレームの電気信号の差をあ
らわす異値信号)は、所定のタイミングで該シフトレジ
スタの対応するレジスタに記憶され、シフトレジスタに
入力されるクロックパルスφCKに応じて、当該シフト
レジスタの出力端子から順次出力されるようになってい
る。
(直前のフレームと現在のフレームの電気信号の差をあ
らわす異値信号)は、所定のタイミングで該シフトレジ
スタの対応するレジスタに記憶され、シフトレジスタに
入力されるクロックパルスφCKに応じて、当該シフト
レジスタの出力端子から順次出力されるようになってい
る。
【0149】次に、上記構成の異値検出回路50が設け
られた動き検出用固体撮像装置10の動作について、図
7に示すタイミングチャートを用いて説明する。図7
は、図4と同様に、一定のタイミング毎に入射光を検知
する1つの画素1が、連続した2フレーム(第N−1フ
レーム、第Nフレーム)で入射光を検出して、その読み
出し動作を行う場合を示している。尚、以下では、異値
検出回路50の動作に関連する駆動パルスについて説明
する。
られた動き検出用固体撮像装置10の動作について、図
7に示すタイミングチャートを用いて説明する。図7
は、図4と同様に、一定のタイミング毎に入射光を検知
する1つの画素1が、連続した2フレーム(第N−1フ
レーム、第Nフレーム)で入射光を検出して、その読み
出し動作を行う場合を示している。尚、以下では、異値
検出回路50の動作に関連する駆動パルスについて説明
する。
【0150】また、第Nフレームにおける第1行目の画
素1の読み出し動作を、図7の第Nフレームの期間t1
0の直前の動作から説明する。この第Nフレームの期間
t10に至る前(第N−1フレームの期間t26)、駆
動パルスφTG1、駆動パルスφPX1、駆動パルスφ
RG1はハイレベルに保持され、駆動パルスφSAはロ
ーレベルに、駆動パルスφSBはハイレベル保持されて
いる。
素1の読み出し動作を、図7の第Nフレームの期間t1
0の直前の動作から説明する。この第Nフレームの期間
t10に至る前(第N−1フレームの期間t26)、駆
動パルスφTG1、駆動パルスφPX1、駆動パルスφ
RG1はハイレベルに保持され、駆動パルスφSAはロ
ーレベルに、駆動パルスφSBはハイレベル保持されて
いる。
【0151】従って、期間t10に至る前は、駆動パル
スφTG1がハイレベルのため転送用MOSトランジス
タQTはオフ、駆動パルスφRG1がハイレベルのため
リセット用MOSトランジスタQPもオフとなってい
る。このとき増幅用トランジスタQAのゲート(制御領
域)はフローティング状態となるが、寄生容量の効果に
よりこの時点ですでにゲート(制御領域)に転送されて
いる信号電荷、即ち、直前のフレーム(第N−1フレー
ム)で入射光に応じて生成された電荷(第1の信号電
荷)に応じた電圧がバイアスされた状態に保持されてい
る。
スφTG1がハイレベルのため転送用MOSトランジス
タQTはオフ、駆動パルスφRG1がハイレベルのため
リセット用MOSトランジスタQPもオフとなってい
る。このとき増幅用トランジスタQAのゲート(制御領
域)はフローティング状態となるが、寄生容量の効果に
よりこの時点ですでにゲート(制御領域)に転送されて
いる信号電荷、即ち、直前のフレーム(第N−1フレー
ム)で入射光に応じて生成された電荷(第1の信号電
荷)に応じた電圧がバイアスされた状態に保持されてい
る。
【0152】一方、フォトダイオードPD側では、現在
のフレーム(第Nフレーム)での入射光に応じた電荷
(第2の信号電荷)が生成・蓄積されている。先ず、期
間t10では、それまでハイレベルに保持されていた駆
動パルスφSBが、ローレベルに反転される。
のフレーム(第Nフレーム)での入射光に応じた電荷
(第2の信号電荷)が生成・蓄積されている。先ず、期
間t10では、それまでハイレベルに保持されていた駆
動パルスφSBが、ローレベルに反転される。
【0153】次の期間t11に至ると、駆動パルスφP
X1がハイレベルからローレベルに反転し、駆動パルス
φSAがローレベルからハイレベルに反転する。前記駆
動パルスφPX1がローレベルとなることによって、す
でに第N−1フレームで増幅用トランジスタQAのゲー
ト(制御領域)に転送され、そのままゲートに保持され
ている電荷(第1の信号電荷)に応じた電気信号(電圧
信号)が、そのソースホロワ動作によって、2つのコン
デンサCCA、CCBの一方の電極CCA1,CCB1
に供給される。
X1がハイレベルからローレベルに反転し、駆動パルス
φSAがローレベルからハイレベルに反転する。前記駆
動パルスφPX1がローレベルとなることによって、す
でに第N−1フレームで増幅用トランジスタQAのゲー
ト(制御領域)に転送され、そのままゲートに保持され
ている電荷(第1の信号電荷)に応じた電気信号(電圧
信号)が、そのソースホロワ動作によって、2つのコン
デンサCCA、CCBの一方の電極CCA1,CCB1
に供給される。
【0154】また、駆動パルスφSAがハイレベルとな
ることによって、スイッチ用MOSトランジスタQB
1,QB2がオンとなって、2つのコンデンサCCA、
CCBの他方の電極CCA2,CCB2に、一定電圧V
R1(=VT−Vth),VR2(=VT+Vth)が
各々供給される。またこのとき、駆動パルスφSBがロ
ーレベルのままであるため、インバータINV3の出力
端子からインバータINV1の入力端子への経路、及
び、インバータINV4の出力端子からインバータIN
V2の入力端子への経路が遮断される。
ることによって、スイッチ用MOSトランジスタQB
1,QB2がオンとなって、2つのコンデンサCCA、
CCBの他方の電極CCA2,CCB2に、一定電圧V
R1(=VT−Vth),VR2(=VT+Vth)が
各々供給される。またこのとき、駆動パルスφSBがロ
ーレベルのままであるため、インバータINV3の出力
端子からインバータINV1の入力端子への経路、及
び、インバータINV4の出力端子からインバータIN
V2の入力端子への経路が遮断される。
【0155】これらの動作によって、コンデンサCCA
の両端の電位差が第N−1フレームにおける入射光に応
じた電気信号(VAと表記する)と一定電圧VR1(=
VT−Vth;ここではVthが第1の所定値)との差
分となる。一方、コンデンサCCBでは、その両端の電
位差が第N−1フレームにおける電気信号VAと一定電
圧VR2(=VT+Vth;ここではVthが第2の所
定値)との差分となる。
の両端の電位差が第N−1フレームにおける入射光に応
じた電気信号(VAと表記する)と一定電圧VR1(=
VT−Vth;ここではVthが第1の所定値)との差
分となる。一方、コンデンサCCBでは、その両端の電
位差が第N−1フレームにおける電気信号VAと一定電
圧VR2(=VT+Vth;ここではVthが第2の所
定値)との差分となる。
【0156】そして、期間t12に至ると、駆動パルス
φSA、駆動パルスφRG1が共にローレベルに反転さ
れる。駆動パルスφSAがローレベルに反転されると、
コンデンサCCAの両端にそのまま第N−1フレームに
おける電気信号VAと一定電圧VR1(=VT−Vt
h)との差分が蓄えられ、コンデンサCCBの両端にそ
のまま第N−1フレームにおける電気信号VAと一定電
圧VR2(=VT+Vth)との差分がそのまま蓄えら
れる。
φSA、駆動パルスφRG1が共にローレベルに反転さ
れる。駆動パルスφSAがローレベルに反転されると、
コンデンサCCAの両端にそのまま第N−1フレームに
おける電気信号VAと一定電圧VR1(=VT−Vt
h)との差分が蓄えられ、コンデンサCCBの両端にそ
のまま第N−1フレームにおける電気信号VAと一定電
圧VR2(=VT+Vth)との差分がそのまま蓄えら
れる。
【0157】また、駆動パルスφRG1がローレベルと
なることによりリセット用MOSトランジスタ(pチャ
ネル型)QPがオンとなって、増幅用トランジスタQA
のゲート(制御領域)に蓄えられていた電荷が排出され
る(リセット)。期間t13に至ると駆動パルスφRG
1が再びハイレベルに反転される。この駆動パルスφR
G1がハイレベルとなることによって上記リセットが解
除される。
なることによりリセット用MOSトランジスタ(pチャ
ネル型)QPがオンとなって、増幅用トランジスタQA
のゲート(制御領域)に蓄えられていた電荷が排出され
る(リセット)。期間t13に至ると駆動パルスφRG
1が再びハイレベルに反転される。この駆動パルスφR
G1がハイレベルとなることによって上記リセットが解
除される。
【0158】期間t14に至ると、今度は駆動パルスφ
TG1がローレベルに反転される。駆動パルスφTG1
がローレベルになることにより、転送用MOSトランジ
スタQTがオンとなり、この時点までにフォトダイオー
ドPDにおいて生成・蓄積された入射光に応じた電荷
(第2の信号電荷)が、新たに増幅用トランジスタQA
のゲート(制御領域)に転送用MOSトランジスタQT
を介して直接転送される。この場合、増幅用トランジス
タQAはソースホロワ動作をして、第2の信号電荷に応
じた第2の出力信号(第2の電気信号)が垂直読み出し
線2aに転送される。
TG1がローレベルに反転される。駆動パルスφTG1
がローレベルになることにより、転送用MOSトランジ
スタQTがオンとなり、この時点までにフォトダイオー
ドPDにおいて生成・蓄積された入射光に応じた電荷
(第2の信号電荷)が、新たに増幅用トランジスタQA
のゲート(制御領域)に転送用MOSトランジスタQT
を介して直接転送される。この場合、増幅用トランジス
タQAはソースホロワ動作をして、第2の信号電荷に応
じた第2の出力信号(第2の電気信号)が垂直読み出し
線2aに転送される。
【0159】期間t15に至ると、駆動パルスφTG1
がハイレベルに戻され、駆動パルスφLDがハイレベル
に反転される。駆動パルスφTG1がハイレベルとなる
ことで転送用MOSトランジスタQTがオフとなって、
フォトダイオードPDにおいて生成・蓄積された入射光
に応じた電荷(第2の信号電荷)の増幅用トランジスタ
QAのゲート(制御領域)への転送が終了する。
がハイレベルに戻され、駆動パルスφLDがハイレベル
に反転される。駆動パルスφTG1がハイレベルとなる
ことで転送用MOSトランジスタQTがオフとなって、
フォトダイオードPDにおいて生成・蓄積された入射光
に応じた電荷(第2の信号電荷)の増幅用トランジスタ
QAのゲート(制御領域)への転送が終了する。
【0160】このとき、増幅用トランジスタQAのゲー
ト(制御領域)は再びフローティング状態となるが、そ
の寄生容量の効果によって、転送された電荷(第2の信
号電荷)の分だけ該ゲートの電圧が上昇したままその状
態が保持される。この場合、増幅用トランジスタQAか
らはそのソースホロワ動作によって、電荷の転送後ゲー
トに蓄積されたままの電荷(第2の信号電荷)に応じた
電気信号(VBと表記する)が、2つのコンデンサCC
A、CCBの一方の電極CCA1,CCB1に出力され
る。
ト(制御領域)は再びフローティング状態となるが、そ
の寄生容量の効果によって、転送された電荷(第2の信
号電荷)の分だけ該ゲートの電圧が上昇したままその状
態が保持される。この場合、増幅用トランジスタQAか
らはそのソースホロワ動作によって、電荷の転送後ゲー
トに蓄積されたままの電荷(第2の信号電荷)に応じた
電気信号(VBと表記する)が、2つのコンデンサCC
A、CCBの一方の電極CCA1,CCB1に出力され
る。
【0161】ところで、この第Nフレーム(現在のフレ
ーム)で得られた電荷(第2の信号電荷)に応じた電気
信号VBが、コンデンサCCA、CCBの一方の電極C
CA1,CCB1に出力される時点では、これら2つの
コンデンサCCA、CCBの両端には、上記したように
第N−1フレームにおける電気信号VAと一定電圧VR
1(=VT−Vth)との差分、同様に電気信号VAと
一定電圧VR2(=VT+Vth)との差分が蓄えられ
ている。
ーム)で得られた電荷(第2の信号電荷)に応じた電気
信号VBが、コンデンサCCA、CCBの一方の電極C
CA1,CCB1に出力される時点では、これら2つの
コンデンサCCA、CCBの両端には、上記したように
第N−1フレームにおける電気信号VAと一定電圧VR
1(=VT−Vth)との差分、同様に電気信号VAと
一定電圧VR2(=VT+Vth)との差分が蓄えられ
ている。
【0162】そしてコンデンサCCAに関しては、その
一方の電極CCA1に、新たに第Nフレームで得られた
電気信号VBが供給されると、コンデンサCCAの他方
の電極CCA2の電位は(VB+VR1−VA)とな
る。一方、コンデンサCCBに関しては、その一方の電
極CCB1に電気信号VBが供給されると、他方の電極
CCB2の電位は(VB+VR2−VA)となる。
一方の電極CCA1に、新たに第Nフレームで得られた
電気信号VBが供給されると、コンデンサCCAの他方
の電極CCA2の電位は(VB+VR1−VA)とな
る。一方、コンデンサCCBに関しては、その一方の電
極CCB1に電気信号VBが供給されると、他方の電極
CCB2の電位は(VB+VR2−VA)となる。
【0163】ここで、VR1(=VT−Vth),VR
2(=VT+Vth)を決定する値のうちVTを、イン
バータINV1、インバータINV2の閾値電圧とした
場合を考える。このとき、インバータINV1は、その
入力側の電位(この場合、VB+VR1−VA)がVT
より大きくなったとき(VB+VR1−VA>VT)、
ローレベルの信号を出力するのであるから、現在のフレ
ームで得られた電気信号VBが、VT+VA−VR1よ
り大きくなったときに、ローレベルの信号を出力する。
2(=VT+Vth)を決定する値のうちVTを、イン
バータINV1、インバータINV2の閾値電圧とした
場合を考える。このとき、インバータINV1は、その
入力側の電位(この場合、VB+VR1−VA)がVT
より大きくなったとき(VB+VR1−VA>VT)、
ローレベルの信号を出力するのであるから、現在のフレ
ームで得られた電気信号VBが、VT+VA−VR1よ
り大きくなったときに、ローレベルの信号を出力する。
【0164】ここで、VR1は(VT−Vth)である
から、結果として、インバータINV1は、VBが(V
A+Vth)より大きくなったときローレベルの信号
を、VBが(VA+Vth)より小さくなったときハイ
レベルの信号を出力する。また、インバータINV2に
関しては、その入力側の電位(この場合、VB+VR2
−VA)がVTより大きくなったとき(VB+VR2−
VA>VT)、ローレベルの信号を出力するのであるか
ら、現在のフレームで得られた電気信号VBが、VT+
VA−VR2より大きくなったときに、ローレベルの信
号を出力する。
から、結果として、インバータINV1は、VBが(V
A+Vth)より大きくなったときローレベルの信号
を、VBが(VA+Vth)より小さくなったときハイ
レベルの信号を出力する。また、インバータINV2に
関しては、その入力側の電位(この場合、VB+VR2
−VA)がVTより大きくなったとき(VB+VR2−
VA>VT)、ローレベルの信号を出力するのであるか
ら、現在のフレームで得られた電気信号VBが、VT+
VA−VR2より大きくなったときに、ローレベルの信
号を出力する。
【0165】ここで、VR2は(VT+Vth)である
から、結果として、インバータINV2は、VBが(V
A−Vth)より大きくなったときローレベルの信号
を、VBが(VA−Vth)より小さくなったときハイ
レベルの信号を出力する。上記したインバータINV1
の出力信号は、インバータINV3、インバータINV
5でそれぞれ反転された後、論理和回路ORの一方の入
力端子に転送され、インバータINV2の出力信号は、
インバータINV4によって反転された後、論理和回路
ORの他方の入力端子に転送される。
から、結果として、インバータINV2は、VBが(V
A−Vth)より大きくなったときローレベルの信号
を、VBが(VA−Vth)より小さくなったときハイ
レベルの信号を出力する。上記したインバータINV1
の出力信号は、インバータINV3、インバータINV
5でそれぞれ反転された後、論理和回路ORの一方の入
力端子に転送され、インバータINV2の出力信号は、
インバータINV4によって反転された後、論理和回路
ORの他方の入力端子に転送される。
【0166】図7の説明に戻り、この期間t15で、駆
動パルスφLDがハイレベルとなることで、このとき出
力された信号(異値信号)が、シフトレジスタ13のレ
ジスタに記憶される。そして、次の期間t16では、駆
動パルスφSBがハイレベルに反転されるとともに、ク
ロックパルスφCKが、一定間隔で複数回、ハイレベル
に立ち上げられる。
動パルスφLDがハイレベルとなることで、このとき出
力された信号(異値信号)が、シフトレジスタ13のレ
ジスタに記憶される。そして、次の期間t16では、駆
動パルスφSBがハイレベルに反転されるとともに、ク
ロックパルスφCKが、一定間隔で複数回、ハイレベル
に立ち上げられる。
【0167】駆動パルスφSBがハイレベルとなること
で、インバータINV3の出力端子とインバータINV
1の入力端子が接続されて閉ループが形成され、一方
で、インバータINV4の出力端子とインバータINV
2の入力端子が接続されて閉ループが形成される。この
ようにインバータINV3とインバータINV1との間
で閉ループが形成されると、インバータINV1の出力
が固定化され、同様に、インバータINV4とインバー
タINV2との間で閉ループが形成されることによっ
て、インバータINV2の出力が固定化される。このイ
ンバータINV1,2の出力の固定化は、駆動パルスφ
SBがローレベルに反転されるまで(期間t20)行わ
れる。
で、インバータINV3の出力端子とインバータINV
1の入力端子が接続されて閉ループが形成され、一方
で、インバータINV4の出力端子とインバータINV
2の入力端子が接続されて閉ループが形成される。この
ようにインバータINV3とインバータINV1との間
で閉ループが形成されると、インバータINV1の出力
が固定化され、同様に、インバータINV4とインバー
タINV2との間で閉ループが形成されることによっ
て、インバータINV2の出力が固定化される。このイ
ンバータINV1,2の出力の固定化は、駆動パルスφ
SBがローレベルに反転されるまで(期間t20)行わ
れる。
【0168】また、この期間t16においては、クロッ
クパルスφCKが立ち上がる毎に、水平読み出し線12
に、各レジスタに記憶された異値信号が、順次出力され
る。この場合、水平読み出し線(図示省略)に供給され
る電圧信号(異値信号)は、当該異値検出回路50によ
ってすでに2値化(ディジタル化)されているため、そ
の読み出し動作の高速化が図られる。また、水平読み出
し線に読み出される信号がディジタル信号なので、雑音
の影響を受けずに信号を出力することができる。
クパルスφCKが立ち上がる毎に、水平読み出し線12
に、各レジスタに記憶された異値信号が、順次出力され
る。この場合、水平読み出し線(図示省略)に供給され
る電圧信号(異値信号)は、当該異値検出回路50によ
ってすでに2値化(ディジタル化)されているため、そ
の読み出し動作の高速化が図られる。また、水平読み出
し線に読み出される信号がディジタル信号なので、雑音
の影響を受けずに信号を出力することができる。
【0169】以上のように、異値検出回路50の出力
(論理和回路ORの出力)は、(1) VBが(VA+
Vth)より大きくなったとき、即ち、(VB−VA)
がVthより大きくなったとき、(2) VBが(VA
−Vth)より小さくなったとき、即ち、(VA−V
B)がVthより大きくなったときの何れかの条件が満
たされたとき論理ハイレベルの信号を出力する。
(論理和回路ORの出力)は、(1) VBが(VA+
Vth)より大きくなったとき、即ち、(VB−VA)
がVthより大きくなったとき、(2) VBが(VA
−Vth)より小さくなったとき、即ち、(VA−V
B)がVthより大きくなったときの何れかの条件が満
たされたとき論理ハイレベルの信号を出力する。
【0170】なお、第Nフレームで増幅用トランジスタ
QAのゲートに転送された電荷は、該第Nフレームでは
第2の信号電荷として扱われるが、次の第N+1フレー
ム(図示省略)では、第1の信号電荷として扱われるこ
とになる。以上説明した第2の実施形態でも、異値信号
と、ビデオ信号を同時に生成して、表示装置等で、選択
的に表示することが可能になるので、第1の実施形態と
同様に、画像処理の利用分野が著しく拡大する。
QAのゲートに転送された電荷は、該第Nフレームでは
第2の信号電荷として扱われるが、次の第N+1フレー
ム(図示省略)では、第1の信号電荷として扱われるこ
とになる。以上説明した第2の実施形態でも、異値信号
と、ビデオ信号を同時に生成して、表示装置等で、選択
的に表示することが可能になるので、第1の実施形態と
同様に、画像処理の利用分野が著しく拡大する。
【0171】なお、上記した第1及び第2の実施形態で
は、画素1,1…と、垂直読み出し線2a,2bを接続
・分離する接続分離手段として画素分離用MOSトラン
ジスタQXを用いた例をあげて説明したが、これに限る
ことなく、例えば、画素1,1…の増幅用トランジスタ
QAのゲート(制御領域)にコンデンサの一方の電極を
接続し、他方の電極印加される電圧を制御して、その接
続・分離を行うようにしても良い。
は、画素1,1…と、垂直読み出し線2a,2bを接続
・分離する接続分離手段として画素分離用MOSトラン
ジスタQXを用いた例をあげて説明したが、これに限る
ことなく、例えば、画素1,1…の増幅用トランジスタ
QAのゲート(制御領域)にコンデンサの一方の電極を
接続し、他方の電極印加される電圧を制御して、その接
続・分離を行うようにしても良い。
【0172】また、上記第1および第2の実施形態で、
画素1,1…の増幅部(増幅用トランジスタQA)をJ
FETとして用いた場合を説明したが、光電変換素子に
よって生成された電荷を保持するための電荷保持部が、
当該光電変換素子から電気的に分離されている構成であ
れば、本発明はこれに限定されるものではなく、MOS
トランジスタや、バイポーラトランジスタ等の他の素子
を用いることもできる。この場合、ゲートやベースなど
の制御電極の電圧でドレインあるいはコレクタ、ソース
あるいはエミッタなどの出力電圧・電流を制御できるよ
うにすることで、増幅用トランジスタQAに代用でき
る。また、これらの素子を混在して使用しても良い。
画素1,1…の増幅部(増幅用トランジスタQA)をJ
FETとして用いた場合を説明したが、光電変換素子に
よって生成された電荷を保持するための電荷保持部が、
当該光電変換素子から電気的に分離されている構成であ
れば、本発明はこれに限定されるものではなく、MOS
トランジスタや、バイポーラトランジスタ等の他の素子
を用いることもできる。この場合、ゲートやベースなど
の制御電極の電圧でドレインあるいはコレクタ、ソース
あるいはエミッタなどの出力電圧・電流を制御できるよ
うにすることで、増幅用トランジスタQAに代用でき
る。また、これらの素子を混在して使用しても良い。
【0173】また、上記第1および第2の実施形態で
は、光電変換素子で生成した入射光に応じた電荷を、増
幅素子の制御領域に直接転送する場合を説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、入射光に応じた
電荷を拡散領域に転送し保持した後、その電位を信号線
を介してMOSトランジスタなどの増幅素子のゲートで
検出する場合にも同様に適用できる。本発明が適用可能
な画素の例としては、例えば、文献『Active Pixel Sen
sors:Are CCD's Dinosaurs?』,Fossum E.R.,Proceeding
of SPIE: Charge-Coupled Device and Solid State Op
tical SensorsIII、Vol.1900,pp2-14(1993)に記された
ものがある。
は、光電変換素子で生成した入射光に応じた電荷を、増
幅素子の制御領域に直接転送する場合を説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、入射光に応じた
電荷を拡散領域に転送し保持した後、その電位を信号線
を介してMOSトランジスタなどの増幅素子のゲートで
検出する場合にも同様に適用できる。本発明が適用可能
な画素の例としては、例えば、文献『Active Pixel Sen
sors:Are CCD's Dinosaurs?』,Fossum E.R.,Proceeding
of SPIE: Charge-Coupled Device and Solid State Op
tical SensorsIII、Vol.1900,pp2-14(1993)に記された
ものがある。
【0174】さらに、上記第1および第2の実施形態で
は、画素1,1…が2次元マトリックス上に配列されて
いる場合を説明したが、1次元上に配列される場合にお
いても、本発明は、同様に適用できるのは勿論である。
は、画素1,1…が2次元マトリックス上に配列されて
いる場合を説明したが、1次元上に配列される場合にお
いても、本発明は、同様に適用できるのは勿論である。
【0175】
【発明の効果】請求項1から請求項16に記載の発明に
よれば、連続した2フレームの輝度差を、水平読み出し
線に転送する時点で2値化して出力できるので、動き検
出用固体撮像装置内での動体画像処理が可能になり、そ
の外部に、AD変換回路、画像メモリや画像処理回路な
どの周辺回路を設ける必要がなくなって、装置全体とし
てコストの低減が図られる。更に、動体の検出(異値信
号の生成)と、ビデオ信号の生成とを同時に行うことが
できるので、これら異値信号、ビデオ信号を用いた画像
表示のバリエーションが増えて、動き検出用固体撮像装
置の用途が著しく広がる。特に、異値信号が動き検出用
固体撮像装置内で生成されているために、従来、動き検
出用固体撮像装置の外部に必要であったAD変換回路が
不要になる。従って、このAD変換回路の特性によって
ダイナミックレンジが制限されることもなくなり、動き
検出用固体撮像装置自体の広いダイナミックレンジで、
その信号処理を行うことができる。また、画素毎に異値
信号を生成するための回路(信号比較手段)を設ける場
合に比べても、開口率の向上、解像度の向上が図られ
る。また、画素から出力された電気信号を、直前のフレ
ームに対する電気信号と現在のフレームに対する電気信
号として用いて、異値信号を生成しているので、増幅用
トランジスタ毎の固定パターン雑音や、ランダム雑音の
影響を受けずに、動体検出処理を行なうことができ、精
度の高い、安定した動体検出処理が可能になる。また、
第1の水平読み出し線に読み出される時点で、異値信号
が2値化信号となっているため、シフトレジスタ等を用
いた信号処理の高速化が図られる。
よれば、連続した2フレームの輝度差を、水平読み出し
線に転送する時点で2値化して出力できるので、動き検
出用固体撮像装置内での動体画像処理が可能になり、そ
の外部に、AD変換回路、画像メモリや画像処理回路な
どの周辺回路を設ける必要がなくなって、装置全体とし
てコストの低減が図られる。更に、動体の検出(異値信
号の生成)と、ビデオ信号の生成とを同時に行うことが
できるので、これら異値信号、ビデオ信号を用いた画像
表示のバリエーションが増えて、動き検出用固体撮像装
置の用途が著しく広がる。特に、異値信号が動き検出用
固体撮像装置内で生成されているために、従来、動き検
出用固体撮像装置の外部に必要であったAD変換回路が
不要になる。従って、このAD変換回路の特性によって
ダイナミックレンジが制限されることもなくなり、動き
検出用固体撮像装置自体の広いダイナミックレンジで、
その信号処理を行うことができる。また、画素毎に異値
信号を生成するための回路(信号比較手段)を設ける場
合に比べても、開口率の向上、解像度の向上が図られ
る。また、画素から出力された電気信号を、直前のフレ
ームに対する電気信号と現在のフレームに対する電気信
号として用いて、異値信号を生成しているので、増幅用
トランジスタ毎の固定パターン雑音や、ランダム雑音の
影響を受けずに、動体検出処理を行なうことができ、精
度の高い、安定した動体検出処理が可能になる。また、
第1の水平読み出し線に読み出される時点で、異値信号
が2値化信号となっているため、シフトレジスタ等を用
いた信号処理の高速化が図られる。
【0176】また、請求項6に記載の発明によれば、各
画素において、光電変換素子で発生・蓄積された電荷が
増幅手段の制御領域に直接転送されるので、他の信号線
を用いて電荷を転送する場合に比べて電荷分配などによ
る信号の劣化が抑えられ、画像S/N比の向上が図られ
る。また、請求項16に記載の発明によれば、電荷蓄積
部に、溢れ出るキャリアを吸収するオーバーフロー構造
が形成されているため、ブルーミング、スミア等のにじ
みの現象を抑制することができる。また、埋め込みフォ
トダイオードにおいてはpn接合部に生じる空乏層が表
面に達しない構造とすることができるため、暗電流を抑
制することができる。また、信号電荷が転送された後に
光電変換素子に電荷を残さなくすることができるため、
残像、動き検出用固体撮像装置において、リセットノイ
ズを抑えた理想的な特性を得ることができる。
画素において、光電変換素子で発生・蓄積された電荷が
増幅手段の制御領域に直接転送されるので、他の信号線
を用いて電荷を転送する場合に比べて電荷分配などによ
る信号の劣化が抑えられ、画像S/N比の向上が図られ
る。また、請求項16に記載の発明によれば、電荷蓄積
部に、溢れ出るキャリアを吸収するオーバーフロー構造
が形成されているため、ブルーミング、スミア等のにじ
みの現象を抑制することができる。また、埋め込みフォ
トダイオードにおいてはpn接合部に生じる空乏層が表
面に達しない構造とすることができるため、暗電流を抑
制することができる。また、信号電荷が転送された後に
光電変換素子に電荷を残さなくすることができるため、
残像、動き検出用固体撮像装置において、リセットノイ
ズを抑えた理想的な特性を得ることができる。
【図1】本発明の第1の実施形態の動き検出用固体撮像
装置10の概略構成を示す模式回路図である。
装置10の概略構成を示す模式回路図である。
【図2】動き検出用固体撮像装置10の異値検出回路2
0の内部構成を示す回路図である。
0の内部構成を示す回路図である。
【図3】動き検出用固体撮像装置10のビデオ信号生成
回路30の内部構成を示す回路図である。
回路30の内部構成を示す回路図である。
【図4】動き検出用固体撮像装置10の動作を説明する
タイミングチャートである。
タイミングチャートである。
【図5】異値検出回路20内の異値検出器XAの入出力
特性の一例を示す特性図である。
特性の一例を示す特性図である。
【図6】本発明の第2の実施形態の異値検出回路50を
示す模式回路図である。
示す模式回路図である。
【図7】第2の実施形態の異値検出回路50の動作を説
明するためのタイミングチャートである。
明するためのタイミングチャートである。
【図8】従来の異値信号の生成するための画像処理装置
100を示すブロック図である。
100を示すブロック図である。
1 画素 2a,2b 垂直読み出し線 6 垂直走査回路(垂直走査手段) 10 動き検出用固体撮像装置 12 水平読み出し線(第1の水平読み出し線) 13 シフトレジスタ(第1の信号転送手段) 20,50 異値検出回路(信号比較手段) 30 ビデオ信号生成回路(ビデオ信号生成手段) 34 水平読み出し線(第2の水平読み出し線) 35 水平走査回路(第2の信号転送手段) PD フォトダイオード(光検出手段:光電変換素子) QA 増幅用トランジスタ(接合型電界効果トランジス
タ:増幅手段) QT 転送用MOSトランジスタ(転送手段) QP リセット用MOSトランジスタ(リセット手段) QX 画素分離用MOSトランジスタ(接続分離手段) QR スイッチ用MOSトランジスタ(第1のスイッチ
手段) QS スイッチ用MOSトランジスタ(第2のスイッチ
手段) CR 信号蓄積用コンデンサ(第1の電荷蓄積手段) CS 信号蓄積用コンデンサ(第2の電荷蓄積手段) XA 異値検出器 INV1,INV2 インバータ(2値化手段) CCA コンデンサ(第1のサンプルホールド回路) CCB コンデンサ(第2のサンプルホールド回路) CV ホールド容量 QV スイッチ用MOSトランジスタ
タ:増幅手段) QT 転送用MOSトランジスタ(転送手段) QP リセット用MOSトランジスタ(リセット手段) QX 画素分離用MOSトランジスタ(接続分離手段) QR スイッチ用MOSトランジスタ(第1のスイッチ
手段) QS スイッチ用MOSトランジスタ(第2のスイッチ
手段) CR 信号蓄積用コンデンサ(第1の電荷蓄積手段) CS 信号蓄積用コンデンサ(第2の電荷蓄積手段) XA 異値検出器 INV1,INV2 インバータ(2値化手段) CCA コンデンサ(第1のサンプルホールド回路) CCB コンデンサ(第2のサンプルホールド回路) CV ホールド容量 QV スイッチ用MOSトランジスタ
Claims (16)
- 【請求項1】 マトリックス状に配列され、入射光に応
じた電気信号を出力する複数の画素と、 前記複数の画素の列毎に設けられた複数の垂直読み出し
線と、 前記複数の画素の特定の行を選択して、当該画素からの
電気信号を一定のタイミングで、当該垂直読み出し線に
転送する垂直走査手段と、 一定のタイミングで画素から前記垂直読み出し線に出力
された電気信号を直前のフレームに対する電気信号とし
て記憶すると共に、該記憶した電気信号と、次の一定タ
イミングで当該画素から出力された現在のフレームに対
する電気信号とを比較してこれら比較した結果をあらわ
す信号を出力する信号比較手段と、 一定のタイミングで当該画素から前記垂直読み出し線に
出力される現在のフレームに対する電気信号に基づいて
ビデオ信号を生成し、出力するビデオ信号生成手段と、 前記信号比較手段から、前記複数の垂直読み出し線の各
々に対応して出力される前記比較した結果をあらわす信
号を、順次、第1の水平読み出し線に転送する第1の信
号転送手段と、 前記ビデオ信号生成手段から、前記複数の垂直読み出し
線の各々に対応して出力される前記ビデオ信号を、順
次、第2の水平読み出し線に転送する第2の信号転送手
段とを備えていることを特徴とする動き検出用固体撮像
装置。 - 【請求項2】 前記信号比較手段は、前記複数の垂直読
み出し線上に各々配置される複数の信号比較部からな
り、 前記ビデオ信号生成手段は、前記複数の垂直読み出し線
上に各々配置される複数のビデオ信号生成部からなるこ
とを特徴とする請求項1に記載の動き検出用固体撮像装
置。 - 【請求項3】 前記ビデオ信号生成手段と前記第2の水
平読み出し線との間には、前記第2の信号転送手段から
の制御信号に基づいて動作するスイッチ手段が配置され
ていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載
の動き検出用固体撮像装置。 - 【請求項4】 前記画素は、 入射光に応じた電荷を生成・蓄積する光検出手段と、 該光検出手段から電気的に分離され、当該光検出手段か
らの入射光に応じた電荷が転送されてこれを保持する電
荷保持部と、 該電荷保持部に保持された電荷に応じた電気信号を生成
する信号生成部と、 当該画素の前記信号生成部と、前記垂直読み出し線とを
接続/分離する接続分離手段とを備えていることを特徴
とする請求項1から請求項3の何れかに記載の動き検出
用固体撮像装置。 - 【請求項5】 前記光検出手段は、入射光に応じた電荷
を生成・蓄積する光電変換素子からなり、 該光電変換素子の出力側には、画素の増幅手段が接続さ
れ、 該増幅手段は、前記電荷保持部に前記入射光に応じた電
荷が保持されているときに、該電荷に応じた電気信号を
出力することを特徴とする請求項4に記載の動き検出用
固体撮像装置。 - 【請求項6】 前記画素は、 前記光電変換素子で生成された電荷を増幅手段の制御領
域に直接転送する転送手段と、 前記増幅手段の制御領域に蓄積された電荷を画素の外部
に放出するリセット手段とを備え、 前記接続分離手段が、当該画素の前記増幅手段と前記垂
直読み出し線とを接続/分離することを特徴とする請求
項5に記載の動き検出用固体撮像装置。 - 【請求項7】 前記増幅手段は、接合型電界効果トラン
ジスタにて構成され、前記入射光に応じた電荷が、当該
ゲートに、直接転送されて、当該ソース・ドレイン間の
電流が前記電荷に応じた値に制御されることを特徴とす
る請求項5または請求項6に記載の動き検出用固体撮像
装置。 - 【請求項8】 前記接続分離手段は、前記接合型電界効
果トランジスタのソースと垂直読み出し線との間に介在
されたスイッチ用MOSトランジスタにて構成されてい
ることを特徴とする請求項7に記載の動き検出用固体撮
像装置。 - 【請求項9】 前記接続分離手段は、前記接合型電界効
果トランジスタのゲートに接続されたコンデンサにて構
成され、 該コンデンサの一方の端子に接続/分離用の信号を加え
ることにより前記増幅手段と前記垂直読み出し線との接
続/分離が行われることを特徴とする請求項7に記載の
動き検出用固体撮像装置。 - 【請求項10】 前記信号比較手段は、 前記現在のフレームに対する電気信号の値と前記直前の
フレームに対する電気信号の値との差分の大きさが所定
値以上のときに、論理ローレベルまたは論理ハイレベル
を示す信号を出力することを特徴とする請求項1から請
求項9の何れかに記載の動き検出用固体撮像装置。 - 【請求項11】 前記信号比較手段は、 前記直前のフレームに対する電気信号を記憶する第1の
電荷蓄積手段と、 前記現在のフレームに対する電気信号を記憶する第2の
電荷蓄積手段とを備え、 前記第1の電荷蓄積手段に記憶された前記直前のフレー
ムに対する電気信号と前記第2の電荷蓄積手段に記憶さ
れた前記現在のフレームに対する電気信号との差分の大
きさが所定値以上のときに、論理ローレベルまたは論理
ハイレベルを示す信号を出力することを特徴とする請求
項1から請求項10の何れかに記載の動き検出用固体撮
像装置。 - 【請求項12】 前記垂直読み出し線と前記第1の電荷
蓄積手段との間には第1のスイッチ手段が、前記垂直読
み出し線と前記第2の電荷蓄積手段との間には第2のス
イッチ手段が各々配置されると共に、これら第1のスイ
ッチ手段及び第2のスイッチ手段には電荷蓄積制御手段
が接続され、 前記垂直走査手段は、特定の行を選択したときに、 前記接続分離手段を用いて当該画素の増幅手段の制御領
域に蓄積されている電荷に応じた電気信号を直前のフレ
ームに対する電気信号として前記垂直読み出し線に転送
させた後、前記リセット手段を用いて前記増幅手段の制
御領域に蓄積されている電荷を当該画素の外部に放出さ
せ、その後、前記転送手段を用いて前記光電変換素子に
て生成・蓄積された電荷を新たに前記増幅手段の制御領
域に転送させた後、該制御領域に転送された電荷に応じ
た電気信号を現在のフレームに対する電気信号として前
記垂直読み出し線に転送させ、 前記電荷蓄積制御手段は、前記直前のフレームに対する
電気信号が前記垂直読み出し線に電荷として現れるタイ
ミングで前記第1のスイッチ手段をオンして当該電荷を
前記第1の電荷蓄積手段に蓄積させ、前記現在のフレー
ムに対する電気信号が前記垂直読み出し線に電荷として
現れるタイミングで前記第2のスイッチ手段をオンして
当該電荷を前記第2の電荷蓄積手段に蓄積させることを
特徴とする請求項11に記載の動き検出用固体撮像装
置。 - 【請求項13】 前記信号比較手段は、 2つの入力端子を有する2値化手段と、 該2値化手段の一方の入力端子に接続された第1のサン
プルホールド回路と、 該2値化手段の他方の入力端子に接続された第2のサン
プルホールド回路とを備え、 前記第1のサンプルホールド回路を用いて、前記現在の
フレームに対する電気信号の値と前記直前のフレームに
対する電気信号の値とに対する差分が、第1の所定値よ
り高いときに論理ハイレベルまたは論理ローレベルを示
す信号を出力し、 前記第2のサンプルホールド回路を
用いて、前記現在のフレームに対する電気信号の値と前
記直前のフレームに対する電気信号の値とに対する差分
が、第2の所定値より高いときに論理ハイレベルまたは
論理ローレベルを示す信号を出力することを特徴とする
請求項1から請求項10の何れかに記載の動き検出用固
体撮像装置。 - 【請求項14】 前記ビデオ信号生成手段は、 前記リセット手段により前記制御領域が定電圧源に接続
されてリセット動作が行われたときに該定電圧源より当
該制御領域に印加される電圧に応じて出力される暗出力
信号と、前記リセット動作後前記転送手段により前記光
電変換素子からの電荷が前記制御領域に転送させたとき
に画素より出力される電気信号との差を、現在のフレー
ムにおける差分ビデオ信号として生成することを特徴と
する請求項6に記載の動き検出用固体撮像装置。 - 【請求項15】 前記ビデオ信号生成手段は、 該ビデオ信号生成手段の入力端子と出力端子の間に接続
されたホールド容量と、前記出力端子とアースを接続/
遮断させるサンプルホールド切り替え用スイッチとによ
って構成され、 前記サンプルホールド切り替えスイッチによる接続/遮
断のタイミングが外部からの制御信号に基づいて制御さ
れることによって、 前記暗出力信号と前記現在のフレームで生成された電気
信号との差に応じた前記差分ビデオ信号を出力すること
を特徴とする請求項14に記載の動き検出用固体撮像装
置。 - 【請求項16】 前記画素は、入射光に応じた電荷を生
成する光検出手段として、埋め込みフォトダイオードを
具えていることを特徴とする請求項1から請求項15の
何れかに記載の動き検出用固体撮像装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9158342A JPH118805A (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | 動き検出用固体撮像装置 |
DE69817901T DE69817901T2 (de) | 1997-03-10 | 1998-03-10 | Bildsensor mit integrierter Signaldigitalisierung für Bewegungserfassung |
EP98104282A EP0871326B1 (en) | 1997-03-10 | 1998-03-10 | Motion-detecting image sensor incorporating signal digitization |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9158342A JPH118805A (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | 動き検出用固体撮像装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH118805A true JPH118805A (ja) | 1999-01-12 |
Family
ID=15669553
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9158342A Pending JPH118805A (ja) | 1997-03-10 | 1997-06-16 | 動き検出用固体撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH118805A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6410900B1 (en) | 1999-05-06 | 2002-06-25 | Nec Corporation | Solid-state image sensor and method of driving the same |
US7800526B2 (en) | 2004-07-16 | 2010-09-21 | Sony Corporation | Data processing method, semiconductor device for detecting physical quantity distribution, and electronic apparatus |
JP2017212711A (ja) * | 2015-06-23 | 2017-11-30 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 撮像装置および電子機器 |
JP2021036669A (ja) * | 2015-05-04 | 2021-03-04 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
-
1997
- 1997-06-16 JP JP9158342A patent/JPH118805A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6410900B1 (en) | 1999-05-06 | 2002-06-25 | Nec Corporation | Solid-state image sensor and method of driving the same |
US7800526B2 (en) | 2004-07-16 | 2010-09-21 | Sony Corporation | Data processing method, semiconductor device for detecting physical quantity distribution, and electronic apparatus |
JP2021036669A (ja) * | 2015-05-04 | 2021-03-04 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
JP2017212711A (ja) * | 2015-06-23 | 2017-11-30 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 撮像装置および電子機器 |
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