JPS6387873A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、固体撮像装置に関するもので、例えば、超
スロースキャンによる撮影を可能にした固体撮像装置に
利用して有効な技術に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、フォトダイオードとスイッチＭ　Ｏ５ＦＥＴ
との組み合わせからなる固体撮像装置が公知である。こ
のような固体撮像装置に関しては、例えば特開昭５６−
１５２３８２号公報がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記固体撮像装置により、超スロースキャンによ、り撮
影を行うと、暗電流により映像信号が飽和してしまうた
め映像信号が得られない。このため、固体撮像装置を用
いた場合には、フィルム撮影におけるコマ落とし等と同
様な超スロースキャンによる撮影ができない。そこで、
上記固体撮像装置からの映像信号をいったん画像メモリ
に蓄積して、上記コマ落としと同様な画像処理によって
等価的に超スロースキャンによる映像信号を得ることが
できる。しかしながら、この場合には、画像メモリ等の
信号処理回路が必要なってシステムが大型化する。

この発明の目的は、超スロースキャンによる撮影を可能
にした固体撮像装置を提供することにある。

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は
、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。

すなわち、二次元状に配列された複数個の画素セルの信
号を時系列的に出力させる第１の走査回路と、上記第１
の走査回路による垂直走査方向の選択アドレスと独立し
たアドレスにより垂直走査方向の選択動作を行う第２の
走査回路とを含む固体撮像回路を用い、上記第１の走査
回路における垂直走査周期を通常の垂直走査周期に比べ
て十分長い周期により行わせるとともに、上記第１の走
査回路における垂直走査に先行させて第２の走査回路の
垂直走査を実行させるものである。

〔作　用〕

上記した手段によれば、先行する垂直走査によって暗電
流による画素セルの飽和をリセットすることによって、
この先行する垂直走査と実際の読み出しを行う垂直走査
との時間差が画素セルの蓄積時間となり、超スロースキ
ャンによる撮影が可能となる。

〔実施例〕

第１図には、この発明に係る固体撮像装置に用いられ、
その感度を可変にすることができるＴＳＬ　（Ｔｒａｎ
ｓｖｅｒｓａｌＳｉｇｎａｌ　Ｌｉｎｅ　）方式のＭＯ
３型固体撮像回路の一実施例の要部回路図が示されてい
る。同図の各回路素子は、公知の半導体集積回路の製造
技術によって、特に制限されないが、単結晶シリンコン
のような１個の半導体基板上において形成される。同図
における主要な回路ブロックは、半導体チップ上の実際
の幾何学的な配置に合わせて描かれている。

画素アレイＰＤは、４行、２列分が代表として例示的に
示されている。但し、図面が複雑化されてしまうのを防
ぐために、上記４行分のうち、２行分の画素セルに対し
てのみ回路記号が付加されている。１つの画素セルは、
フォトダイオードＤ１と垂直走査線ＶＬＩにそのゲート
が結合されたスイン＋Ｍｏ　Ｓ　Ｆ　ＥＴＱ　１　ト、
水平走査１ＨＬ１にそのゲートが結合されたスイッチＭ
Ｏ３ＦＥＴＱ２の直列回路から構成される。上記フォト
ダイオードＤ１及びスイッチＭＯ３ＦＥＴＱ１．Ｑ２か
らなる画素セルと同じ行（水平方向）に配置される他の
同様な画素セル（Ｄ２．Ｑ３．Ｑ４）等の出力ノードは
、同図において横方向に延長される水平信号ＶＡＨ８１
に結合される。他の行についても上記同様な画素セルが
同様に結合される。

例示的に示されている水平走査線ＨＬＩは、同図におい
て縦方向に延長され、同じ列に配置される画素セルのス
イッチＭＯ３ＦＥＴＱ２．Ｑ６等のゲートに共通に結合
される。他の列に配置される画素セルも上記同様に対応
する水平走査線ＨＬ２等に結合される。

この実施例では、上記画素アレイを構成する水平信号線
Ｈ３ＩないしＨ３４等の両端に、それぞれスイッチＭＯ
３ＦＥＴＱ８、Ｑ９及びＱ２６、Ｑ２Ｂが設けられる。

右端側に配置される上記スイッチＭＯ３ＦＥＴＱ８、Ｑ
９は、上記水平信号線Ｈ５Ｉ、Ｈ３２をそれぞれ縦方向
に延長される出力線ＶＳに結合させる。この出力線ＶＳ
は、端子Ｓに結合され、この端子Ｓを介して外部に設け
られるプリアンプの入力に読み出し信号が伝えられる。

また、左端側に配置される上記スイッチＭＯ３ＦＥＴＱ
２６、Ｑ２８は、上記水平信号線Ｈ３ｌ、Ｈ３２をそれ
ぞれ縦方向に延長されるダミー（リセット）出力線Ｄ　
Ｖ　Ｓに結合させる。この出力線ＤＶＳは、特に制限さ
れないが、端子ＲＶに結合され、必要なら上記ダミー出
力線ＤＶＳの信号を外部に送出できるようにしている。

この実施例では、特に制限されないが、上記各行の水平
信号線Ｈ３ＩないしＨ３４には、端子ＲＰから水平帰線
期間において供給されるリセット信号によってオン状態
にされるスイッチＭＯ３ＦＥＴＱ２７、Ｑ２９等が設け
られる。これらのＭＯ３ＦＥＴＱ２７、Ｑ２９等のオン
状態によって、上記端子ＲＶからダミー出力線ＤＶＳを
介して一定のバイアス電圧が各水平信号線Ｈ３Ｉないし
Ｈ８４に与えられる。上記のようなリセット用ＭＯ３Ｆ
ＥＴＱ２７、Ｑ２９等が設けられる理由は、次の通りで
ある。上記水平信号線Ｈ３ＩないしＨ８４に結合される
スイッチＭＯ３ＦＥＴのドレイン等の半導体領域も感光
性を持つことがあり、このような寄生フォトダイオード
により形成される偽信号（スメア、ブルーミング）が、
非選択時にフローティング状態にされる水平信号線に蓄
積される。そこでこの実施例では、上述のように水平３
ｒ６線期間を利用して、全ての水平信号線Ｈ８１ないし
Ｈ３４を所定のバイアス電圧ＶＢにリセットするもので
ある。これにより、選択される水平信号線に関しては、
常に上記偽信号をリセットした状態から画素信号を取り
出すものであるため、出力される画像信号に含止れる偽
信号を大幅に低減できる。なお、上記偽信号（スメア、
ブルーミング）に関しては、例えば、特開昭５７−１７
２７６号公報に詳細に述べられている。

上記水平走査線ＨＬＩないしＨＬ　２等には、水平シフ
トレジスタＨ３Ｒにより形成された水平走査信号が供給
される。

上記画素アレイＰＤにおける垂直選択動作（水平走査動
作）を行う走査回路は、次の各回路により構成される。

この実施例では、上記画素アレイＰＤの水平信号ｕＨ３
１ないしＨ３４等の両端に、一対のスイッチＭＯ３ＦＥ
ＴＱ８、Ｑ９等及びスイッチＭＯ３ＦＥＴＱ２６、Ｑ２
Ｂ等が設けられることに対応して一対の走査回路が設け
られる。

この実施例では、産業用途にも適用可能とするため、イ
ンクレースモードの他に選択的な２行同時走査、ノンイ
ンタレースモードでの走査を可能にしている。画素アレ
イＰＤの右側には、次のような走査回路が設けられる。

垂直シフトレジスタＶＳＲは、読み出し用に用いられる
出力信号Ｓｖ１、ＳＶ２等を形成する。これらの出力信
号Ｓｖ１、ＳＶ２等は、インクレースゲート回路ＩＴＧ
及び駆動回路ＶＤを介して上記垂直走査′ｇＡＶＬ１な
いしＶＬ４及びスイッチＭＯ３ＦＥＴＱ８．Ｑ９等のゲ
ートに供給される。

上記インクレースゲート回路ＩＴＧは、インタレースモ
ードでの垂直選択動作（水平走査動作）を行うため、第
１　（奇数）フィールドでは、垂直走査％１ＶＬ１ない
しＶＬ４には、隣接する垂直走査＆１ＶＬ１、ＶＬ２と
ＶＬ３の組み合わせで同時選択される。すなわち、奇数
フィールド信号ＦＡによって制御されるスイッチＭＯ３
ＦＥＴＱＩ　８により、垂直シフトレジスタＶＳＲの出
力信号ＳＶ１は、水平信号線Ｈ３Ｉを選択する垂直走査
線ＶＬＩに出力される。同様に、信号ＦＡによって制御
されるスイッチＭＯ３ＦＥＴＱ２０とＱ２２によって、
垂直シフトレジスタＶＳＲの出力信号ＳＶ２は、水平信
号線Ｈ３２とＨ３３を同時選択するよう垂直走査線ＶＬ
２とＶＬ３に出力される。

以下同様な順序の組み合わせからなる一対の水平信号線
の選択信号が形成される。

また、第２（偶数）フィールドでは、垂直走査線ＶＬＩ
ないしＶＬ４には、隣接する垂直走査線ＶＬＩとＶＬ２
及びＶＬ３とＶＬ４（７）１．１１み合わせて同時選択
される。すなわち、偶数フィールド信号ＦＢによって制
御されるスイッチＭＯＳ　Ｆ　ＥＴＱ１９とＱ２１によ
り、垂直シフトレジスタ■ｓＲの出力信号ＳＶｔは、水
平信号線Ｈ３ＩとＨＳ２を選択する垂直走査線ＶＬＩと
ＶＬ２に出力される、同様に、信号ＦＢによって制御さ
れるスイン＋ＭＯ３ＦＥＴＱ２３とＱ２５によッテ、垂
直シフトレジスタＶＳＲの出力信号ＳＶ２は、水平信号
線Ｈ３３とＨ３４を同時選択するよう垂直走査ＮＩＡＶ
Ｌ３とＶＬ４に出力される。以下同様な順序の組み合わ
せからなる一対の水平信号線の選択信号が形成される。

上記のようなインクレースゲート回路ＩＴＧと、次の駆
動回路ＤＶとによって、以下に説明するような複数種類
の水平走査動作が実現される。

上記１つの垂直走査線ＶＬＩに対応されたインクレース
ゲート回路ＩＴＧからの出力信号は、スイッチＭＯ３Ｆ
ＥＴＱＩ　４とＱｌ５のゲートに供給される。これらの
スイッチＭＯ３ＦＥＴＱ１４とＱｌ５の共通化されたド
レイン電極は、端子■３に結合される。上記スイッチＭ
Ｏ３ＦＥＴＱＩ４は、端子ｖ３から供給される信号を上
記垂直走査線ＶＬＩに供給する。また、スイッチＭＯ３
ＦＥＴＱ１５は、上記端子■３から供給される。信号を
水平信号線Ｈ３Ｉを出力線ＶＳに結合されるスイッチＭ
Ｏ３ＦＦＴ０．８のゲートに供給される。

また、出力信号のハイレベルがスイッチＭＯ３ＦＥＴＱ
１４、Ｑｌ５によるしきい値電圧分だけ低下してしまう
のを防止するため、特に制限されないが、ＭＯ３ＦＥＴ
Ｑ１４のゲートと、Ｍ　ＯＳ　ＦＥＴＱ１５の出力側（
ソース側）との間にキャパシタＣ１が設けられる。これ
によって、インタレースゲート回路ＩＴＧからの出力信
号がハイレベルにされるとき、端子■３の電位をロウレ
ベルにしておいてキャパシタＣ１にプリチャージを行う
。

この後、端子ｖ３の電位をハイレベルにすると、キャパ
シタＣ１によるブートストラップ作用によって上記ＭＯ
３ＦＥＴＱＩ　４及びＱｌ５のゲート電圧を昇圧させる
ことができる。

上記垂直走査ｖＡＶＬ１に隣接する垂直走査線■Ｌ２に
対応されたインタレースゲート回路ＩＴＧからの出力信
号は、スイッチＭＯ３ＦＥＴＱ１６とＱｌ７のゲートに
供給される。これらのスイッチＭＯ３ＦＥＴＱＩ　６と
Ｑｌ　７（７）共通化されたドレイン電極は、端子ｖ４
に結合される。上記スイッチＭＯ３ＦＥＴＱＩ　６は、
端子■４から供給される信号を上記垂直走査線ＶＬ２に
供給する。また、スイッチＭＯ３ＦＥＴＱＩ　７は、上
記端子Ｖ４から供給される信号を水平信号線Ｈ３２を出
力線ｖＳに結合されるスイッチＭＯＳ　Ｆ　ＥＴＱ　９
のゲートに供給される。また、出力信号のハイレベルが
スイッチＭＯ３ＦＥＴＱＩ　６、Ｑｌ７によるしきい値
電圧分だけ低下してしまうのを防止するため、特に制限
されないが、ＭＯ３ＦＥＴＱＩ　６のゲートと、ＭＯ３
ＦＥＴＱ１７の出力側（ソース側）との間にキャパシタ
Ｃ２が設けられる。これによって、上記同様なタイミン
グで端子ｖ４の電位を変化させることによりキャパシタ
Ｃ２によるブートストラップ作用によって上記ＭＯ３Ｆ
ＥＴＱ１６及びＱｌ７のゲート電圧を昇圧させることが
できる。

上記端子Ｖ３は、奇数番目の垂直走査線（水平信号線）
に対応した駆動用のスイッチＭＯ３ＦＥＴに対して共通
に設けられ、端子ｖ４は偶数番目の垂直走査線（水平信
号線）に対して共通に設けられる。

以上のことから理解されるように、端子■３とｖ４に択
一的にタイミング信号を供給すること及び上記インタレ
ースゲート回路ＩＴＧによる２行同時選択動作との組み
合わせによって、インタレースモードによる読み出し動
作が可能になる。例えば、奇数フィールドＦＡのとき、
端子ｖ４をロウレベルにしておいて、端子Ｖ３に上記垂
直シフトレジスタＶＳＲの動作と同期したタイミング信
号を供給することによって、垂直走査線（水平信号ｖＡ
）をＶＬＩ　　（Ｈ３Ｉ）、ＶＬ３　（Ｈ３３）（７）
順に選択することができる。また、偶数フィールドＦＢ
のとき、端子ｖ３をロウレベルにしておいて、端子■４
に上記垂直シフトレジスタＶＳＲの動作と同期したタイ
ミング信号を供給することによって、垂直走査線（水平
信号線）をＶＬ２（ＨＳ２）　、ＶＬ４　（Ｈ３４）の
順に選択することができる。

一方、上記端子Ｖ３とｖ４を同時に上記同様にハイレベ
ルにすれば、上記インクレースゲート回路ＩＴＧからの
出力信号に応じて、２行同時走査を行うことができる。

この場合、上記のように２つのフィールド信号ＦＡとＦ
Ｂによる２つの画面毎に出力される２つの行の組み合わ
せが１行分上下にシフトされるることにより、空間的重
心の上下シフト、言い換えるならば、等価的なインタレ
ースモードが実現される。

さらに、例えばＦＢ（８号のみをハイレベルにして、１
つの垂直走査タイミングで、水平シフトレジスタＨ３Ｒ
を２回動作させて、それに同期して端子ｖ３と■４をハ
イレベルにさせることによって、ＶＬＩ、ＶＬ、２．Ｖ
Ｌ３．ＶＬ４の順のようにノンインタレースモードでの
選択動作を実現できる。この場合、より高画質とするた
めに、水平シフトレジスタＨ３Ｒ及び垂直シフトレジス
タ■ＳＲに供給されるクロックが２倍の周波数にされる
ことが望ましい、すなわち、端子Ｈ１とＨ２及び端子Ｖ
１とｖ２から水平シフトレジスタＨ３Ｒ及び垂直シフト
レジスタＶＳＲに供給されるクロック信号の周波数を２
倍の高い周波数にすることによって、１秒間に６０枚の
画像をノンインタレース方式により読み出すことができ
る。なお、端子ＨＩＮ及びＶＩＮは、上記シフトレジス
タＨ３Ｒ，ＶＳＲによってそれぞれシフトされる入力信
号を供給する端子であり、入力信号が供給された時点か
らシフトレジスタのシフトが開始される。

このため、上記インタレースゲート回路ＩＴＧ及び入力
端子Ｖ３．Ｖ４に供給される入力信号の組み合わせによ
って、上記２行同時読み出し、インタレース走査、ノン
インタレース走査等を行う場合には、出力信号の垂直方
向の上下関係が逆転せぬよう、上記シフトレジスタＶＳ
Ｒの入力信号の供給の際にタイミング的な配慮が必要で
ある。

また、上記各垂直走査線ＶＬＩ及びそれに対応したスイ
ッチＭＯ３ＦＥＴＱ８のゲートと回路の接地電位点との
間には、リセット用ＭＯＳ　Ｆ　ＥＴＱＩＯとＱｌｌが
設けられる。これらのリセット用ＭＯ３ＦＥＴＱＩ　Ｏ
とＱｌｌは、他の垂直走査線及びスイッチＭＯＳ　Ｆ　
ＥＴに対応して設けられるリセット用ＭＯ３ＦＥＴと共
通に端子■２から供給されるクロック信号を受けて、上
記選択状態の垂直走査線及びスイッチＭＯＳ　Ｆ　ＥＴ
のゲート電位を高速にロウレベルに引き抜くものである
。

この実施例では、感度可変機能を付加するために、感度
制御用の垂直シフトレジスタＶ　Ｓ　ＲＥ。

インタレースゲート回路ＩＴＧＥ及び駆動回路ＤＶＥが
設けられる。これらの感度制御用の各回路は、特に制限
されないが、上記画素アレイＰＤに対して、左側に配置
される。これらの垂直シフトレジスタＶＳＲＥ、インタ
レースゲート回路ｆＴＧ及び駆動回路ＤＶＥは、上記読
み出し用の垂直シフトレジスタＶＳＲ，インタレースゲ
ート回路ＩＴＧ及び駆動回路ＤＶと同様な回路により構
成される。端子ＶＩＥないしＶ４Ｅ及びＶＩＮＥ並びに
ＦＡＥ、ＡＢＥからそれぞれ上記同様なタイミング信号
が供給される。この場合、上記読み出し用の垂直シフト
レジスタＶＳＲと上記感度可変用の垂直シフトレジスタ
ＶＳＲＥとを同期したタイミングでのシフト動作を行わ
せるため、特に制限されないが、端子ｖＩＥとＶｌ及び
Ｖ２ＥとＶ２には、同じクロック信号が供給される。し
たがって、上記端子ＶＩＥと■１及びＶ２Ｅとｖ２とは
、内部回路により共通化するものであってもよい、上記
のように独自の端子ＶＩＥ及びＶ２Ｅを設けた理由は、
この固体撮像装置を手動絞りや従来の機械的絞り機能を
持つテレビジョンカメラに適用可能にするためのもので
ある。このように感度可変動作を行わない場合、上記端
子ＶＩＥ及びＶ２Ｂを回路の接地電位のようなロウレベ
ルにすること等によって、上記垂直シフトレジスタｖＳ
ＲＥの無駄な消費電力の発生をおさえるよう配慮されて
いる。

第２図には、上記固体撮像回路を用いた、超スロースキ
ャンによる撮影を可能にした固体描像装置の一実施例の
ブロック図が示されている。

固体撮像装置ＭＩＤは、上記第１図に示したような感度
可変機能を持つものである。この実施例では、超スロー
スキャンによる撮影を可能にするため、駆動回路により
形成される垂直走査タイミング信号ＶＩＮ及び■１の周
期は、上記６０Ｈｚ又は３０Ｈｚのような比較的短い周
期から、例えばＩＨｚ等のような長い周期を持つように
切り換えられ機能を持つ。上記固体撮像装置ＭＩＤから
出力される読み出し信号は、プリアンプによって増幅さ
れる。この増幅信号Ｖｏｕｔは、一方において図示しな
い信号処理回路に供給され、例えばテレビジョン用の画
像信号とされる。上記増幅信号Ｖｏｕｔは、他方におい
て自動絞り制御用に利用される。すなわち、上記増幅信
号Ｖｏｕｔは、ロウバスフィルタＬＰＦに供給され、そ
の平均的な信号レベルに変換される。この信号は、特に
制限されないが、検波回路ＤＥＴに供給され、ここで直
流信号化される。感度制御回路は、上記検波回路ＤＥＴ
の出力信号を受けて、所望の絞り量とを比較して、最適
絞り量に対応した制御信号を形成する。

すなわち、感度制御回路は、固体撮像装置ＭＩＤに前述
のような走査タイミングを制御するクロック信号を供給
する駆動回路からの信号Ｖ　Ｉ　Ｎ、及び■１等を受け
て、固体撮像装置ＭＩＤの読み出しタイミングを参照し
て、それに実質的に先行する信号Ｖ　Ｉ　Ｎ　Ｅを形成
する。すなわち、上記タイミング信号ＶＩＮを基準にし
て、必要な絞り量（感度）に対応した先行するタイミン
グ信号ＶＩＮＢを形成するものであるため、実際には上
記タイミング信号ＶＩＮに遅れて信号ＶＩＮＥが形成さ
れる。しかしながら、繰り返し走査が行われるため、上
記信号ＶＩＮＥからみると、次の画面の走査では信号Ｖ
ＩＮが遅れるものとされる。すなわち、タイミング信号
ＶＩＮに対して１行分遅れてタイミング信号ＶＩＮＥを
発生すると、次の走査画面では、タイミング信号ＶＩＮ
Ｅは、タイミング信号ＶＩＮに対して５２４行分先行す
るタイミング信号とみなされる。上記タイミング信号Ｖ
ＩＮ及びＶＩＮＥによって、各垂直シフトレジスタＶＳ
Ｒ及びＶＳＲＥのシフト動作が開始されるから、前述の
ような感度可変動作が行われる。

感度制御回路は、例えば電圧比較回路によって所望の絞
り量に相当する基準電圧と、上記検波回路ＤＥＴからの
出力電圧とを比較して、その大小に応じて、１段階づつ
絞り量を変化させる。または、応答性を高くするために
、上記５２５段階の絞り量を２値化信号に対応させてお
いて、その最上位ビア）から上記電圧比較回路の出力信
号に応じて決定する０例えば、約１／２の絞りＭ（感度
２５６）を基準にして、検波回路ＤＥＴの信号が基準電
圧より大きいときには１／４（感度１２８）に、小さい
ときには３／４（感度３８４）とし、以下、それぞれの
半分づつの絞り足を決定する。これによって、感度５２
５段階の中から１つの最適絞り量を１０回の設定動作に
よって得ることができる。上記絞り量の設定動作、言い
換えるならば、感度制御用の垂直シフトレジスタＶＳＲ
Ｅの初期設定動作（ＶＩＮＥ）を垂直帰線期間において
行うものとすると、１０枚分の画面からの読み出し信号
動作に応じて最適絞り世の設定を行うことができる。

次に、この実施例の固体撮像回路における超スロースキ
ャンによる撮形での感度制御動作を説明する。

説明を節単にするために、上記ノンインクレースモード
による垂直走査動作を例にして、以下説明する。例えば
、感度制御用の垂直シフトレジスタＶＳＲＥ、インタレ
ースゲート回路ＩＴＧＥ及び駆動回路ＤＶＥによって、
読み出し用の垂直シフトレジスタＶＳＲ，インクレース
ゲート回路ＩＴＧ及び駆動回路ＤＶによる第１行目（垂
直走査線ＶＬ１、水平信号線Ｈ３１）の読み出しに並行
して、第４行目（垂直走査線ＶＬ４、水平信号線Ｈ３４
）の選択動作を行わせる。これによって、水平シフトレ
ジスタＨ３Ｒにより形成される水平走査線ＨＬ１．ＨＬ
２等の選択動作に同期して、出力信号線ｖＳには第１行
目におけるフォトダイオードＤ１、Ｄ２等に蓄積された
光信号が時系列的に読み出される。この読み出し動作は
、端子Ｓから負荷抵抗を介した上記光信号に対応した電
流の供給によって行われ、読み出し動作と同時にプリチ
ャージ（リセット）動作が行われる。同様な動作が、第
４行目におけるフォトダイオードにおいても行われる。

このため、上記垂直スキャン周期が長されることによっ
て飽和したフォトダイオ−ドがリセットされる。すなわ
ち、上記のような感度可変用の走査回路（ＶＳＲＥ、Ｉ
ＴＧＥ、ＤＶＥ）によって、第４行目の読み出し動作は
、ダミー出力線ＤＶＳに対して行われる。上記飽和した
フォトダイオードをリセットするため、端子ＲＶには端
子Ｓと同じバイアス電圧が与えられている。これによっ
て、第４行目の各画素セルにおいて暗電流による飽和信
号の掃き出しが行われる。

したがって、上記垂直走査動作によって、読み出し用の
垂直シフトレジスタＶＳＲ，インタレースゲート回路Ｉ
ＴＧ及び駆動回路ＤＶによる第４行目（垂直走査線ＶＬ
４、水平信号線）（Ｓ４）の読み出し動作は、上記第１
行ないし第３行の読み出し動作の後に行われるから、第
４行目に配置される画素セルのフォトダイオードの蓄積
時間は、固体撮像回路が５２５行分の水平信号線を持つ
にもかかわらず３行分の走査時間に設定することができ
る。このような読み出しにおいても、フォトダイオード
の蓄積時間が長く、部分的にフォトダイオードに飽和が
生じるならば、例えば先行する感度制御用の垂直シフト
レジスタＶＳＲＥ、インタレースゲート回路ＩＴＧＥ及
び駆動回路ＤＶＥによって、読み出し用の垂直シフトレ
ジスタＶＳＲ。

インタレースゲート回路ＩＴＧ及び駆動回路ＤＶによる
第１行目（垂直走査線ＶＬＩ、水平信号線Ｈ３１）の読
み出しに並行して、第３行目（垂直走査ｖＡｖＬ３、水
平信号線Ｈ３３）の選択動作を行わせる。これによって
、水平シフトレジスタＨ３Ｒにより形成される水平走査
線ＨＬＩ、ＨＬ２等の選択動作に同期して、出力信号線
ＶＳには第１行目におけるフォトダイオードＤ１、Ｄ２
等に蓄積された光信号が時系列的に読み出される。この
読み出し動作は、端子Ｓから負荷抵抗を介した上記光信
号に対応・した電流の供給によって行われ、読み出し動
作と同時にプリチャージ（リセット）動作が行われる。

同様な動作が、第３行目におけるフォトダイオードにお
いても行われる。これに　　′よって、上記第１行目の
読み出し動作と並行して第３行目の各画素セルに既に蓄
積された暗電流を含む光信号の掃き出し動作が行われる
。したがって、上記垂直走査動作によって、読み出し用
の垂直シフトレジスタＶＳＲ，インタレースゲート回路
ＩＴＧ及び駆動回路ＤＶによる第３行目（垂直走査線Ｖ
Ｌ３、水平信号線Ｈ３３）の読み出し動作は、上記第２
行分の垂直走査後に行われるから、。

第３行目に配置される画素セルのフォトダイオードの蓄
積時間は、２行分の垂直走査周期となる。

これによって、上記の場合に比べて、フォトダイオード
の実質的な蓄積時間を２／３に減少させること、言い換
えるならば、感度を２／３に低くできろ。このように先
行する感度制御用の垂直走査タイミングの設定は、上記
ロウパスフィルタＬＰＦ及び検波回路ＤＥＴ及び感度制
御回路からなる制御回路によっては、超スロースキャン
による出力信号Ｖ　ｏｕ　ｔのレベルが所望のレベルに
なるように自動的に行われる。

上述のように、固体撮像回路の感度の設定は、先行する
垂直走査動作によってその行の画素セルをリセットさせ
るものあり、そのリセット動作から上記読み出し用の走
査回路による実際の読み出しが行われるまでの時間を制
御することによって行われる。したがって、５２５行か
らなる画素アレイにあっては、その最大態度による通常
の垂直走査周波数による撮影が可能な映像信号に対して
、約１１５２５の超スロースキャンによる撮影まで可能
になる。常にこのような超スロースキャンによる撮影を
可能にするためには、そのレンズに機械的な絞り機構を
設けるもとすればよい。

この実施例の損傷装置では、暗電流の影響を得ることな
り、超スロースキャンによる映像信号を得ることができ
るから、その出力信号を直接的に磁気テープ等に記録す
ること、又は［画面分の画素信号をメモリにいったん記
憶させた後、磁気テープ等に記録すること等の簡華な措
成によって超スロースキャンによる映像信号の再生を行
うことができる。

また、この実施例では上記のように固体撮像回路自体が
、超スロースキャンによる映像信号を形成するものであ
るため、撮影画面中において比較的速い動きで動く物体
を撮影しない。このことは、例えば、植物の開花状態を
撮影するとき等において撮影画面に入る昆虫等を実質的
に消すことができる。すなわち、上記昆虫等の映像は、
平均化されてしまうため、その背景である目的の植物等
のみしか撮影されない。

上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りであ
る。

（１）二次元状に配列された複数個の画素セルの信号を
時系列的に出力させる第１の走査回路と、上記第１の走
査回路による垂直走査方向の選択アドレスと独立したア
ドレスにより垂直走査方向の選択動作を行う第２の走査
回路とを含む固体撮像回路を用い、上記第１の走査回路
における垂直走査周期を通常の垂直走査周期に比べて十
分長い周期により行わせるとともに、上記第１の走査回
路における垂直走査に先行させて第２の走査回路の垂直
走査を実行させることによって、この先行する垂直走査
によって暗電流による画素セルの飽和をリセットするこ
とができるから、超スロースキャンによる撮影が可能と
なる。

（２）固体撮像回路の垂直走査周期を長くすることによ
って、直接的に超スロースキャンによる画像信号を得る
ものであるため、撮影画面中に速い動きを行う物を写ら
なくすることができるという効果が得られる。これによ
−、て、超スロースキャンによる目的の映像信号のみを
自動的に形成することができる。

（３）固体撮像回路の垂直走査周期を長くすることによ
って、直接的に超スロースキャンによる画像信号を得る
ものであるため、その再往のための装置を筒素化できろ
という効果が得られる。

（４）電気的に行われる固体撮像回路の感度可変機能を
利用して、超スロースキャンすり影が可能であるため、
その駆動周波数を切り換えるという簡単な構成によって
、通常スキャンによる撮影もできる。

これによって、広い用途の固体撮像装置を得ることがで
きろという効果が得られろ。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されろも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない０例えば、第１図の実施例
回路において、インクレースゲート回路や駆動回路は、
その走査方式に応じて種々の実施形態を採ることができ
る。また、水平期間期間を利用して、感度設定用の中間
走査動作を行うようにするものであってもよい。

この発明は、超スロースキャンによる撮影ができること
から、通常のテレビジョン用カメラの他、比較的遅い動
きの物体を撮影するための監視カメラやＦＡ（ファクト
リ−・オートメイション）用カメラ等に用いられる固体
撮像装置に広（利用できるものである。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。すなわち、二次元状に配列された複数個の画素セルの
信号を時系列的に出力させる第１の走査回路と、上記第
１の走査回路による垂直走査方向の選択アドレスと独立
したアドレスにより垂直走査方向の選択動作を行う第２
の走査回路とを含む固体撮像回路を用い、上記第１の走
査回路における垂直走査周期を通常の垂直走査周期に比
べて十分長い周期により行わせるとともに、上記第１の
走査回路における垂直走査に先行させて第２の走査回路
の垂直走査を実行させることによって、この先行する垂
直走査によって暗電流による画素セルの飽和をリセット
することができるから、超スロースキャンによる撮影が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に用いられる感度可変機能を持つ固
体撮像回路の一実施例を示す要因回路図、第２図は、こ
の発明に係る固体撮像装置の一実施例を示すブロック図
である。 ＰＤ・・画素アレイ、ＶＳＲ・・読み出し用垂直シフト
レジスタ、ＩＴＧ・・読み出し用インクレースゲート回
路、ＤＶ・・読み出し用駆動回路、ＶＳＲＥ・・感度設
定用垂直シフトレジスタ、ＩＴＧＥ・・感度設定用イン
クレースゲート回路、ＤＶＥ・・悪魔設定用駆動回路、
Ｈ３Ｐ・・水平シフトレジスタ、ＭＩＤ・・固体撮像回
路、ＬＰＦ・・ロウバスフィルタ、ＤＥＴ・・検波回路
筒　２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、二次元状に配列された複数個の画素セルの信号を時
   系列的に出力させる第１の走査回路と、上記第１の走査
   回路による垂直走査方向の選択アドレスと独立したアド
   レスにより垂直走査方向の選択動作を行う第２の走査回
   路とを含む固体撮像回路と、上記第１の走査回路におけ
   る垂直走査周期を通常の垂直走査周期に比べて十分長い
   周期により行わせるとともに、上記第１の走査回路にお
   ける垂直走査に先行させて第２の走査回路の垂直走査を
   実行させる制御回路とを含むことを特徴とする固体撮像
   装置。 ２、上記固体撮像回路を構成する上記二次元状に配置さ
   れる画素セルは、光電変換素子と垂直走査線にその制御
   端子が結合されるスイッチ素子及び水平走査線にその制
   御端子が結合されるスイッチ素子からなり、同じ行に配
   置された画素セルの出力ノードが水平信号線に結合され
   、上記垂直走査線にはその制御端子が結合され、上記水
   平信号線を一対の出力信号線に結合させる一対のスイッ
   チ素子が設けられ、上記第１の走査回路を構成する垂直
   シフトレジスタと上記第２の走査回路を構成する垂直シ
   フトレジスタとは、上記垂直走査線の両端に上記一対の
   スイッチ素子に対応してそれぞれ配置されるものである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固体撮像
   装置。