KR100426907B1 - 고체 촬상 시스템 - Google Patents

Abstract

고체 촬상 장치의 구성을 복잡화하지 않고, 판독행마다 다이나믹 범위를 확대한다.

증폭형 고체 촬상 장치(10)로부터 촬상 영역에서의 판독행의 단위 셀 Pij의 신호 출력을 순차 판독한 후에, 상기 행의 단위 셀의 평균 출력 레벨을 검출하여 메모리(42)에 일시 기억해 놓고, 촬상 영역에서의 각 행의 단위 셀의 포토 다이오드(1)의 적분 시간을 1 프레임전의 상기 행의 평균 출력 레벨에 기초하여 설정하고, 촬상 영역의 행 단위로 다이나믹 범위를 확대시키는 고체 촬상 장치.

Description

고체 촬상 시스템{SOLID-STATE IMAGE PICKUP SYSTEM}

본 발명은 고체 촬상 장치를 이용한 고체 촬상 시스템에 관한 것으로, 특히 화소마다 전하 검출 회로를 설치한 증폭형 고체 촬상 장치를 이용한 고체 촬상 시스템에 관한 것으로, 예를 들면 비디오 카메라나 전자 스틸 카메라 등에 사용되는 것이다.

고체 촬상 장치에는 해상도를 추구하는 전하 결합 소자(CCD)형 고체 촬상 장치나, 화소마다 전하 검출 회로를 설치한 증폭형 고체 촬상 장치라고 칭하는 것들이 있는데, 다이나믹 범위를 확대하기 위해서 크게 나눠 두개의 접근 방법을 취할 수 있다. 하나는 광전 변환 특성이 비선형성을 갖게 하는 방법, 또 하나는 프레임 레이트(즉, 1 프레임을 판독하는데 필요한 시간)보다도 짧은 시간에 적분 시간을 설정하는 동작 (소위, 전자 셔터 기능)에 따른 방법이다.

종래의 CCD형 고체 촬상 장치에서는 화소 개구율 개선을 위해 종형(縱型) 오버플로우 드레인을 이용한 전자 셔터 동작이 행해지는 경우가 많다. 이러한 전자 셔터 동작에서는 촬상면의 화소에 대해 상이한 적분 시간을 설정하는 것은 구조적으로 매우 곤란하며, 촬상면의 전 화소에 대해 일괄적으로 적분 시간을 설정하는 경우가 많다. 그 때문에, 예를 들면 화면 상 가장 밝은 화소가 포화(飽和)되지 않도록 적분 시간을 설정하게 되지만, 그 경우에는 어두운 빛이 닿는 화소로부터의 출력은 적분 시간이 부족하므로 잡음 성분에 파묻히고, 화상 전체의 S/N을 반드시 보장할 수 없다고 하는 문제점이 있었다.

이에 대해, 증폭형 고체 촬상 장치는 CCD형 고체 촬상 장치에 비교하여 전하 전송 동작을 포토다이오드 주변에서만 행하면 되므로, 전하 전송 동작에 요구되는 전력·전압이 불필요하게 되어 전지(電池) 등으로 구동되는 모바일(mobile) 용도로는 유리하다.

도 8은 종래의 증폭형 고체 촬상 장치의 개략 구성을 도시하고 있다. 여기서는, 하나의 단위 셀 중 하나의 포토다이오드를 배치하여 이루어지는 방식을 예로 들어 나타내고 있다.

반도체 기판 상의 촬상 영역에는 단위 셀 Pij은 이차원적으로 수직으로 m개, 수평으로 n개 배열되어 있고, 첨자 i는 1∼m, 첨자 j는 1∼n이다. 이 단위 셀 Pij의 각 화소 행에 대응하여, 수평 방향으로 어드레스 펄스 라인 LADi, 판독 펄스 라인 LRi, 및 리세트 펄스 라인 LRSi가 설치되어 있다. 이들 각 단위 셀 Pij는 수직 구동 수단으로서의 펄스 발생부(20)로부터 3개의 펄스 라인(어드레스 펄스 라인 LADi, 판독 펄스 라인 LRi 및 리세트 펄스 라인 LRSi)을 통해 어드레스 펄스 φADi, 판독 펄스 φRi 및 리세트 펄스 φRSi가 공급된다. 또한, 상기 단위 셀 Pij의 열마다 대응하여, 수직 방향으로 수직 신호선 Sj가 설치되어 있고, 각 단위 셀 Pij는 출력 라인(8)을 통해 수직 신호선 Sj에 접속되어 있다.

각 수직 신호선 Sj는 일단과 접지점 사이에 전류원 Ij가 설치되어 있고, 타단에는 시프트 트랜지스터(시프트 게이트) SHj의 전류 통로의 일단이 접속되어 있다. 각 시프트 트랜지스터 SHj의 게이트는 시프트 펄스 라인 LSH에 공통 접속된다.

각 시프트 트랜지스터 SHj의 전류 통로의 타단에는 결합용 캐패시터(용량) CAj의 한쪽 전극이 접속되며, 각 캐패시터 CAj의 다른 전극과 수평 신호선(24)의 사이에는 수평 판독 수단으로서의 수평 판독 트랜지스터(수평 판독 게이트) Hj의 전류 통로가 접속된다. 각 수평 판독 트랜지스터 Hj의 게이트는 수평 판독 펄스 라인 LHj에 접속되어 있다. 상기 수평 신호선(24)에는 캐패시터(25)로 등가적으로 나타내는 용량이 부수하고 있다.

또한, 상기 각 캐패시터 CAj의 다른 전극과 접지점 사이에는 전하 축적용 캐패시터 CBj가 접속된다. 그리고, 상기 캐패시터 CAj와 CBj의 접속점과 클램프용 직류 전원(23)의 정극(正極) 사이에는 오프셋 제거를 위한 클램프 동작용 트랜지스터(클램프 동작용 게이트) CLPj의 전류 통로가 접속된다. 각 트랜지스터 CLPj의 게이트는 각각 클램프 펄스 라인 LCLP에 접속되어 있다.

상기 시프트 트랜지스터 SHj, 상기 캐패시터 CAj, CBj 및 클램프 동작용 트랜지스터 CLPj에 의해 신호 처리 수단으로서의 노이즈 캔슬러 회로가 구성된다.

펄스 발생부(21)는 상기 시프트 펄스 라인 LSH를 통해 각 시프트 트랜지스터 SHj의 게이트에 시프트 펄스 φSH를 공급하고, 상기 클램프 펄스 라인 LCLP를 통해 각 클램프 동작용 트랜지스터 CLPj의 게이트에 클램프 펄스 φCLP를 공급하여 동작을 제어한다.

또한, 수평 구동 수단으로서의 수평 펄스 발생부(22)는 상기 수평 판독 펄스라인 LHj를 통해 수평 판독 트랜지스터 Hj의 게이트에 수평 판독 펄스 φHj를 공급함과 함께 클리어 펄스 라인 LCR을 통해 전위 리세트용 트랜지스터(전위 리세트용 게이트 : 28)의 게이트에 클리어 펄스 φCR을 공급한다. 이 전위 리세트용 트랜지스터(28)는 캐패시터(25)의 전위를 리세트하기 위한 것으로, 전류 통로의 일단에 리세트 시의 전위 발생용 직류 전원(29)의 정극이 접속되며, 전류 통로의 타단은 수평 신호선(24)에 접속되어 있다. 상기 직류 전원(29)의 전압치(이 값을 Vb로 함)는 출력 버퍼 회로(26)의 특성을 고려하여 설계되며, 트랜지스터(28)의 게이트에는 각각의 수평 판독 펄스 φHj에 앞서 클리어 펄스 φCR이 공급되고, 캐패시터(25)를 전위 Vb로 설정하도록 되어 있다.

또한, 상기 수평 신호선(24)에는 이 수평 신호선(24)의 전위를 검출하고, 임피던스 변환하여 외부로 출력하는 출력 수단으로서의 출력 버퍼 회로(26)의 입력단이 접속된다. 그리고, 이 출력 버퍼 회로(26)의 출력단에는 출력 노드(27)가 접속되어 있다.

이어서, 상기 각 단위 셀 Pij의 내부 구조에 대해 설명한다.

각 단위 셀 Pij는 광전 변환 축적 수단으로서의 포토다이오드(1), 전하 판독 수단으로서의 판독 트랜지스터(판독 게이트 : 2), 포토 다이오드로부터 판독된 전하가 일시 축적되는 축적 노드(전하 검출부 : 3), 리세트 수단으로서의 리세트 트랜지스터(리세트 게이트 : 4), 축적 노드(3)에 접속된 전위를 검출하는 수단으로서의 전위 검출 트랜지스터(전위 검출 게이트 : 5) 및 상기 셀의 전위 판독을 활성화하는 어드레스 수단으로서의 어드레스 트랜지스터(어드레스 게이트 : 6), 전원 노드(7)에 접속된 전원 라인(표시를 간단화하기 위해 도시하지 않음), 셀의 출력 라인(8)을 포함하고 있다.

상기 포토다이오드(1)의 애노드는 접지되고, 캐소드는 판독 트랜지스터(2)의 전류 통로의 일단에 접속된다. 이 판독 트랜지스터(2)의 전류 통로의 타단은 상기포토다이오드(1)로부터 판독된 전하가 일시 축적되는 축적 노드(3)에 접속되고, 게이트는 판독 펄스 라인 LRi에 접속된다. 상기 축적 노드(3)와 전원 노드(7) 사이에는 리세트 트랜지스터(4)가 접속되며, 이 리세트 트랜지스터(4)의 게이트는 리세트 펄스 라인 LRSi에 접속된다. 전위 검출 트랜지스터(5)의 전류 통로의 일단은 상기 단위 셀 Pij의 출력 라인(8)을 통해 수직 신호선 Sj에 접속되며, 게이트는 축적 노드(3)에 접속된다. 이 전위 검출 트랜지스터(5)는 축적 노드(3)로 이송된 전하를 검출하고, 이 전하량에 대응하는 전위를 출력 라인(8)을 통해 수직 신호선 Sj로 전달한다. 어드레스 트랜지스터(6)의 전류 통로는 상기 전위 검출 트랜지스터(5)의 전류 통로의 타단과 전원 노드(7) 사이에 접속되며, 게이트는 어드레스 펄스 라인 LADi에 접속된다. 이 어드레스 트랜지스터(6)는 상기 단위 셀 Pij의 전위 판독을 활성화하는 것이다.

도 9는, 도 8의 고체 촬상 장치를 넌-인터레이스(non-interlaced) 주사에 의한 촬상 방식으로 구동하는 종래의 펄스 신호의 타이밍을 나타내고 있다.

도 9에서, HBLK는 수평 동기 펄스를 나타내고 있고, 하이 레벨의 기간이 수평 주사선 귀선(歸線) 기간이다. 이 수평 동기 펄스 HBLK가 로우 레벨의 기간이 수평 유효 주사 기간이고, 이 기간에 수평 판독 펄스 φHj가 발생하고 있다. 상기 수평 주사선 귀선 기간과 상기 수평 유효 주사 기간에 1 수평 주사 기간(1H)을 구성한다. 이 수평 주사 기간에서 각각의 단위 셀에서의 신호 판독은 수평 주사선 귀선 기간에 행해지며, 캐패시터 CBj에 전하의 형식으로 일시적으로 보존된다. 그 후, 수평 유효 주사 기간에 수평 판독 트랜지스터 Hj를 순차 온시켜 가고, 캐패시터(25)와 신호 처리용 캐패시터 CAj, CBj를 병렬화함으로써, 상기 축적된 신호 전하를 판독한다.

이어서, 도 8의 단위 셀 Pij 중의 판독 동작에 대해 도 9에 나타내는 타이밍차트를 참조하여 상세히 설명한다.

포토다이오드(1)에 입사한 광이 광전 변환되어 생성된 전하는 판독 트랜지스터(2)가 온할 때까지 포토다이오드(1)에 축적된다. 수평 주사선 귀선 기간에는 우선, 시각 t=t0에서 어드레스 펄스 φADi를 하이 레벨로 하여 어드레스 트랜지스터(6)를 온시키며, 전위 검출 트랜지스터(5)에서 축적 노드(3)의 전하를 검출할 수 있도록 수직 신호선 Sj, 전류원 Ij 및 전위 검출 트랜지스터(5)로 소스 폴로워 회로를 구성한다. 이에 따라, 축적 노드(3)의 전하량에 대응하는 전위 검출 트랜지스터(5)의 게이트 전위로 결정되는 전위만이 수직 신호선 Sj로 전달된다.

또한, 수평 주사선 귀선 기간의 개시와 함께 리세트 펄스 φRSi를 하이 레벨로 하여 리세트 트랜지스터(4)를 온시킴으로써, 수평 귀선 기간의 개시와 함께 축적 노드(3)에 축적된 암 전류(dark current) 적분치가 배출(排出)된다. 이에 따라 축적 노드(3)는 전원 전압치(이것을 Vdd라고 함)로 설정된다.

상기 포토다이오드(1)로부터 축적 노드(3)로 전하 Qij가 이송되었을 때, 이축적 노드(3)의 용량을 Cij로 하면, 축적 노드(3)의 전위 V3ij는

로 된다. 여기서, Vdd는 전원 전압이다. 이 전위 V3ij가 전위 검출 트랜지스터(5)로 검출되어, 출력 라인(8)의 전위 V8ij는

로 된다. 여기서 m은 트랜지스터(게이트)의 변조도, Voij는 전위 검출 트랜지스터(5)의 임계치 전압과 전류원 Ij의 변동으로 결정되는 오프셋 전압이다.

현재의 제조 기술에서는, 변조도 m은 웨이퍼 전면에 대해 적은 변동으로 형성할 수 있지만, 오프셋 전압 Voij는 반드시 그렇지는 않고 각 수직 신호선 Sj에 의해 변동된다. 따라서, 변조도 m은 거의 일정하다고 간주해도 좋으며, 오프셋 전압 Voij의 보정을 행할 필요가 있어, 이 보정을 행하기 위한 동작이 계속해서 행해진다.

지금, 직류 전원(23)의 전위를 Vref로 하고, 출력 라인(8)의 전위 V8ij와 노이즈 캔슬러 회로 내에서의 캐패시터 CAj와 CBj의 접속점인 노드 Aj의 전위 VAj를 생각해 간다. 리세트 직후의 t=t1일 때,

로 둔다. 이 후, 클램프 펄스 φCLP의 인가 직후의 t=t2에서는 출력 라인(8)의 전위 V8ij는 V1인 상태이지만, VAj는

로 된다. 즉, 캐패시터 CAj의 양단에는 Vref-V1의 전위차가 발생하고 있다. 또, 캐패시터 CBj의 접지되어 있는 전극과 반대측의 전극은 Vref의 전위이다. 이어서, 판독 펄스 φRi를 하이 레벨로 하여, 판독 트랜지스터(2)를 온시켜 포토다이오드(1)에 축적되어 있던 전하 Qij를 축적 노드(3)로 옮긴다. 이 결과, i=t3에서는

로 된다. 따라서, 노드 Aj의 전위 VAj는

되는 전압으로 설정된 것이 된다.

이 후, 시프트 펄스 φSH를 로우 레벨로 설정하여 시프트 트랜지스터 SHj를 오프시켜 수직 신호선 Sj를 분리하고, 수평 동기 펄스 HBLK를 로우 레벨로 설정한다. 이 상태(t=t4)에서, 캐패시터(25)와 캐패시터 CBj에 축적되어 있는 전하를 각각 Q1, Q2j로 하면, 캐패시터(25)의 용량을 CH, 직류 전원(29)의 전압치를 Vb로 나타낸 경우,

가 된다.

이 후, 수평 동기 펄스 HBLK가 로우 레벨의 기간에 있어서, 클리어 펄스 φCR를 하이 레벨로 한 후에 수평 판독 펄스 φHj를 하이 레벨로 설정하고, 수평 판독 트랜지스터 Hj를 온시키면, 용량이 병렬이 됨으로써 수평 신호선(24)의 전위는,

가 된다. 수학식 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 수평 신호선(24)의 전위는 각 라인에서 변동시킬 수 있는 량으로서 캐패시터 CAj, CBj, 또한 단위 셀마다 변동시킬수 있는 량으로서 Cij를 포함하고 있는 다른 모든 단일의 구성 요소로 되어 있다. 즉, 수학식 3으로 나타낸 임계치 전압 등으로 변동될 우려가 있는 Voij는 포함하지 않고, 수학식 4로 나타낸 출력 라인(8)의 전위 V8j의 값으로부터 유효하게 보정이 행해지고 있다.

또한, 수학식 9를 상세히 보면, mQij/Cij의 항을 제외하여 전체 용량의 절대치가 아니고, 그 비로 결정되는 것을 알 수 있다. 이것은, 출력 전압은 게이트 산화막 등의 절대치가 아니고, 캐패시터 패턴의 기하학적인 크기의 비에 따라 결정되는 것을 나타내며, 변동의 저감이 현행의 제조 기술로 비교적 용이하게 달성할 수 있는 것을 뜻한다. 또한, 트랜지스터의 변조도 m은 비교적 용이하게 제어할 수 있는 변수이고, 상술된 바와 같이 변동을 적게 형성할 수 있고, 거의 일정하다고 간주해도 되므로, 최종적으로는 셀마다 변동시킬 수 있는 량으로서의 Cij만이 약간 효과가 있다는 것에 지나지 않는다.

즉, 수평 동기 펄스 HBLK가 로우 레벨의 기간에 클리어 펄스 φCR를 하이 레벨로 한 후에 수평 판독 펄스 φH1, φH2, φH3, …를 순차적으로 하이 레벨로 하여 수평 신호선(24)의 전위를 변화시켜 판독을 행함으로써, 출력 노드(27)로부터 수평 라인의 신호가 시계열적으로 얻어진다.

그러나, 종래 증폭형 고체 촬상 장치의 판독 행마다 다이나믹 범위를 확대하는 방법은 구체적으로 제시되지 않는다.

본 발명은 상기된 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 고체 촬상 장치의 구성을 복잡화하지 않고, 판독 행마다 다이나믹 범위를 확대할 수 있는 고체 촬상 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 판독행마다 다이나믹 범위의 확대 및 콘트라스트의 충실성의 양립을 도모할 수 있는 고체 촬상 시스템을 제공하는 데에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 판독행마다 피사체 화상의 밝기의 변화에 추종하여 출력 신호 레벨을 제어하고, 화면의 깜빡임을 억제할 수 있는 고체 촬상 시스템을 제공하는 데에 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 고체 촬상 시스템을 나타내는 회로도.

도 2는 도 1의 고체 촬상 시스템 동작의 일례를 나타내는 플로우 차트.

도 3은 도 1의 고체 촬상 시스템 동작의 다른 예를 나타내는 플로우 차트.

도 4는 도 3의 플로우차트로 나타내는 동작을 행할 때의 타이밍 차트.

도 5는 도 1의 고체 촬상 시스템 동작의 또 다른 예를 나타내는 플로우 차트.

도 6은 도 1 내의 고체 촬상 장치의 동작의 일례를 설명하기 위해 각종 펄스 신호를 나타내는 타이밍 차트.

도 7은 도 1 내의 고체 촬상 장치의 각 행의 적분 시간의 제어 동작의 일례를 설명하기 위해 각종 펄스 신호를 나타내는 타이밍 차트.

도 8은 종래의 증폭형 고체 촬상 장치의 구성을 나타내는 회로도.

도 9는 도 8의 고체 촬상 장치를 비 인터레이스(non-interlaced) 주사에 의한 촬상 방식으로 구동하는 종래의 펄스 신호를 나타내는 타이밍 차트.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

l : 포토다이오드(광전 변환 축적 수단)

2 : 판독 트랜지스터(전하 판독 수단)

3 : 축적 노드(전하 검출부)

4 : 리세트 트랜지스터(리세트 수단)

5 : 전위 검출 트랜지스터(전위 검출 수단)

6 : 어드레스 트랜지스터(어드레스 수단)

7 : 전원

8 : 출력 라인

20 : 펄스 발생부(수직 구동 수단)

21 : 펄스 발생부

22a : 펄스 발생부(수평 구동 수단)

23, 29 : 직류 전원

24 : 수평 신호선

25 : 캐패시터(용량)

26 : 출력 버퍼 회로(출력 수단)

27 : 출력 노드

28 : 전위 리세트용 트랜지스터

Pij : 단위 셀

Sj : 수직 신호선

Ij : 전류원

SHj : 시프트 트랜지스터

CAj, CBj : 캐패시터

CLPj : 클램프 동작용 트랜지스터

본 발명의 제1 고체 촬상 시스템은, 입사광을 광전 변환하여 발생한 전하를 축적하는 광전 변환 축적 수단, 상기 광전 변환 축적 수단에 축적된 전하를 전하 검출부로 이송하는 전하 판독 수단, 상기 전하 검출부로 이송된 전하를 검출하여 그 전하량에 따른 전위를 발생시켜 수직 신호선으로 전달하는 전위 검출 수단, 및 상기 전위 검출 수단을 선택적으로 활성화시키는 어드레스 수단을 포함하는 단위 셀을 반도체 기판 상에 이차원적으로 배열하여 이루어지는 촬상 영역과, 각 단위 셀의 전하 판독 수단 및 어드레스 수단을 각각 상기 촬상 영역의 각 화소 행에 대응한 소정의 타이밍으로 구동하는 수직 구동 수단과, 상기 단위 셀의 열마다 설치된 수직 신호선의 각각에 부가되어 필요한 신호 처리를 실시하는 신호 처리 수단과, 상기 수직 신호선의 각각에 대응하는 상기 신호 처리 수단의 출력 신호의 수평 신호선에의 전송을 제어하는 수평 판독용 스위치 수단과, 상기 수평 판독용 스위치 수단을 소정의 타이밍으로 제어하는 수평 구동 수단과, 상기 수평 구동 수단에 의한 상기 수평 판독용 스위치 수단의 제어에 의해 상기 수평 신호선에 판독된 상기 신호 처리 수단의 출력 신호를 출력하는 출력 수단을 포함하고, 상기 수평 구동 수단은 상기 수평 판독용 스위치 수단을 복수의 수직 신호선에 대응하여 실질적으로 동시에 온시킴으로써, 이들 복수의 수직 신호선에 대응하는 상기 신호 처리 수단의 출력 신호를 상기 수평 신호선에 판독하여 평균화하고 상기 출력 수단으로부터 출력하는 모드를 갖는 고체 촬상 장치를 포함하고, 상기 고체 촬상 장치에서의 각 행의 단위 셀의 광전 변환 축적 수단의 적분 시간 혹은 각 행마다의 상기 출력 수단으로부터의 출력에 대한 증폭 이득을 상기 모드 시의 평균화 출력 레벨에 기초하여 각 행마다 독립적으로 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2 고체 촬상 시스템은, 입사광을 광전 변환하여 발생한 전하를 축적하는 광전 변환 축적 수단, 상기 광전 변환 축적 수단에 축적된 전하를 전하 검출부로 이송하는 전하 판독 수단, 상기 전하 검출부로 이송된 전하를 검출하여 그 전하량에 따른 전위를 발생시켜 수직 신호선으로 전달하는 전위 검출 수단 및 상기 전위 검출 수단을 선택적으로 활성화시키는 어드레스 수단을 포함하는 단위 셀을 반도체 기판 상에 이차원적으로 배열하여 이루어지는 촬상 영역과, 각 단위 셀의 전하 판독 수단 및 어드레스 수단을 각각 상기 촬상 영역의 각 화소 행에 대응한 소정의 타이밍으로 구동하는 수직 구동 수단과, 상기 단위 셀의 열마다 설치된 수직 신호선의 각각에 부가되어 필요한 신호 처리를 실시하는 신호 처리 수단과, 상기 수직 신호선의 각각에 대응하는 상기 신호 처리 수단의 출력 신호의 수평 신호선에의 전송을 제어하는 수평 판독용 스위치 수단과, 상기 수평 판독용 스위치수단을 소정의 타이밍으로 제어하는 수평 구동 수단과, 상기 수평 구동 수단에 의한 상기 수평 판독용 스위치 수단의 제어에 의해 상기 수평 신호선에 판독된 상기 신호 처리 수단의 출력 신호를 출력하는 출력 수단을 포함하고, 상기 수평 구동 수단은 수평 기간 내의 유효 주사 기간에 상기 수평 판독용 스위치 수단을 수직 신호선의 각각에 대응하여 순차 온시킴으로써 각 수직 신호선에 대응하는 상기 신호 처리 수단의 출력 신호를 상기 수평 신호선을 통해 상기 출력 수단으로부터 순차 출력하는 제1 동작 모드와, 상기 유효 주사 기간 후의 귀선 기간에 상기 수평 판독용 스위치 수단을 복수의 수직 신호선에 대응하여 실질적으로 동시에 온시킴으로써 이들 복수의 수직 신호선에 대응하는 상기 신호 처리 수단의 출력 신호를 상기 수평 신호선에 판독하여 평균화하고 상기 출력 수단으로부터 출력하는 제2 동작 모드를 갖는 고체 촬상 장치와; 상기 고체 촬상 장치의 출력 수단으로부터의 상기 제2 동작 모드 시의 평균화 출력 레벨의 데이터를 일시 기억하는 기억 수단을 포함하고, 상기 고체 촬상 장치에서의 각 행의 단위 셀의 광전 변환 축적 수단의 적분 시간을 상기 제2 동작 모드 시의 평균화 출력 레벨에 기초하여 각 행마다 독립적으로 설정하는 것을 특징으로 한다.

상기 고체 촬상 장치에서의 각 행마다의 적분 시간을 독립적으로 설정하는 수단은 어떤 행의 판독이 행해지는 화상보다 1 프레임 기간 전의 화상의 상기 행의 상기 제2 동작 모드에서의 평균화 출력 레벨에 기초하여 상기 행의 적분 시간을 설정하는 수단을 들 수 있다.

본 발명의 제3 고체 촬상 시스템은, 입사광을 광전 변환하여 발생한 전하를축적하는 광전 변환 축적 수단, 상기 광전 변환 축적 수단에 축적된 전하를 전하 검출부로 이송하는 전하 판독 수단, 상기 전하 검출부로 이송된 전하를 검출하여 그 전하량에 따른 전위를 발생시켜 수직 신호선으로 전달하는 전위 검출 수단, 및 상기 전위 검출 수단을 선택적으로 활성화시키는 어드레스 수단을 포함하는 단위 셀을 반도체 기판 상에 이차원적으로 배열하여 이루어지는 촬상 영역과, 각 단위 셀의 전하 판독 수단 및 어드레스 수단을 각각 상기 촬상 영역의 각 화소 행에 대응한 소정의 타이밍으로 구동하는 수직 구동 수단과, 상기 단위 셀의 열마다 설치된 수직 신호선의 각각에 부가되어 필요한 신호 처리를 실시하는 신호 처리 수단과, 상기 수직 신호선의 각각에 대응하는 상기 신호 처리 수단의 출력 신호의 수평 신호선으로의 전송을 제어하는 수평 판독용 스위치 수단과, 상기 수평 판독용 스위치 수단을 소정의 타이밍으로 제어하는 수평 구동 수단과, 상기 수평 구동 수단에 의한 상기 수평 판독용 스위치 수단의 제어에 의해 상기 수평 신호선에 판독된 상기 신호 처리 수단의 출력 신호를 출력하는 출력 수단을 포함하고, 상기 수평 구동 수단은 통상의 화상 프레임의 기간에서는 촬상 영역의 각 행마다 수평 기간 내의 유효 주사 기간에 상기 수평 판독용 스위치 수단을 수직 신호선의 각각에 대응하여 순차 온시킴으로써, 각 수직 신호선에 대응하는 상기 신호 처리 수단의 출력 신호를 상기 수평 신호선을 통해 상기 출력 수단으로부터 순차 출력하는 제1 동작 모드를 갖고, 예비의 화상 프레임의 기간에서는 촬상 영역의 각 행마다 상기 수평 판독용 스위치 수단을 복수의 수직 신호선에 대응하여 실질적으로 동시에 온시킴으로써, 이들 복수의 수직 신호선에 대응하는 상기 신호 처리 수단의 출력 신호를 상기수평 신호선에 판독하여 평균화하고 상기 출력 수단으로부터 출력하는 제2 동작 모드를 갖는 고체 촬상 장치와; 상기 고체 촬상 장치의 출력 수단으로부터의 상기 제2 동작 모드 시의 평균화 출력 레벨의 데이터를 일시 기억하는 기억 수단을 포함하고, 상기 고체 촬상 장치에서의 각 행의 단위 셀의 광전 변환 축적 수단의 적분 시간을 상기 행의 판독이 행해지는 통상의 화상 프레임보다 전의 예비 화상 프레임에 있어서의 상기 행의 상기 제2 동작 모드에서의 평균화 출력 레벨에 기초하여 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제4 고체 촬상 시스템은, 입사광을 광전 변환하여 발생한 전하를 축적하는 광전 변환 축적 수단, 상기 광전 변환 축적 수단에 축적된 전하를 전하 검출부로 이송하는 전하 판독 수단, 상기 전하 검출부로 이송된 전하를 검출하여 그 전하량에 따른 전위를 발생하여 수직 신호선으로 전달하는 전위 검출 수단, 및 상기 전위 검출 수단을 선택적으로 활성화시키는 어드레스 수단을 포함하는 단위 셀을 반도체 기판 상에 이차원적으로 배열하여 이루어지는 촬상 영역과, 각 단위 셀의 전하 판독 수단 및 어드레스 수단을 각각 상기 촬상 영역의 각 화소 행에 대응한 소정의 타이밍으로 구동하는 수직 구동 수단과, 상기 단위 셀의 열마다 설치된 수직 신호선의 각각에 부가되어 필요한 신호 처리를 실시하는 신호 처리 수단과, 상기 수직 신호선의 각각에 대응하는 상기 신호 처리 수단의 출력 신호의 수평 신호선으로의 전송을 제어하는 수평 판독용 스위치 수단과, 상기 수평 판독용 스위치 수단을 소정의 타이밍으로 제어하는 수평 구동 수단과, 상기 수평 구동 수단에 의한 상기 수평 판독용 스위치 수단의 제어에 의해 상기 수평 신호선에 판독된 상기 신호 처리 수단의 출력 신호를 출력하는 출력 수단을 포함하고, 상기 수평 구동 수단은 수평 기간 내의 유효 주사 기간에 상기 수평 판독용 스위치 수단을 수직 신호선의 각각에 대응하여 순차 온시킴으로써 각 수직 신호선에 대응하는 상기 신호 처리 수단의 출력 신호를 상기 수평 신호선을 통해 상기 출력 수단으로부터 순차 출력하는 제1 동작 모드와, 상기 수평 판독용 스위치 수단을 복수의 수직 신호선에 대응하여 실질적으로 동시에 온시킴으로써, 이들 복수의 수직 신호선에 대응하는 상기 신호 처리 수단의 출력 신호를 상기 수평 신호선에 판독하여 평균화하고, 상기 출력 수단으로부터 출력하는 제2 동작 모드를 갖는 고체 촬상 장치와; 상기 고체 촬상 장치의 출력 수단으로부터의 상기 제1 동작 모드 시의 출력 신호를 증폭시키는 증폭기와; 상기 고체 촬상 장치의 출력 수단으로부터의 상기 제2 동작 모드 시의 평균화 출력 레벨의 데이터를 일시 기억하는 기억 수단을 포함하고, 상기 증폭기에 있어서의 출력 신호의 증폭 이득을 상기 제2 동작 모드 시의 평균화 출력 레벨에 기초하여 각 행마다 독립적으로 설정하는 것을 특징으로 한다.

<발명의 실시 형태>

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 상세히 설명한다.

[제1 실시 형태]

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 고체 촬상 시스템을 나타내고 있다.

도 1에 도시되는 고체 촬상 장치(10)는 도 8을 참조하여 상술한 종래의 고체 촬상 장치와 비교하여, 기본적으로는 동일한 구성을 갖으므로, 도 8에서와 동일한 부호를 붙이고 있지만, φHj, φCR을 발생시키는 수평 펄스 발생부(22a)에 의한 구동 방식이 다르다.

즉, 도 1에 있어서, Sj는 수직 신호선, Ij는 전류원, SHj는 시프트 게이트, CAj와 CBj는 신호 처리용 용량, CLPj는 오프셋 제거를 위한 클램프 동작용 게이트, Hj는 수평의 판독 게이트이다. LHj는 수평 판독 펄스 라인, φHj는 수평 판독 펄스, LADi는 어드레스 펄스 라인, φADi는 어드레스 펄스, LRi는 판독 펄스 라인, φRi는 판독 펄스, LRSi는 리세트 펄스 라인, φRSi는 리세트 펄스, LSH는 시프트 펄스 라인, φSH는 시프트 펄스, φLCLP는 클램프 펄스 라인, φCLP은 클램프 펄스, LCR은 클리어 펄스 라인, φCR은 클리어 펄스이다.

또한, 참조 번호(20)는 φADi, φRi, φRSi를 발생시키는 펄스 발생부, 참조 번호(21)는 φSH, φCLP를 발생시키는 펄스 발생부, 참조 번호(23)는 클램프용 직류 전원, 참조 번호(24)는 수평 신호선, 참조 번호(25)는 수평 신호선(24)에 부가되어 있는 용량, 참조 번호(26)는 수평 신호선의 전위를 검출하여 임피던스 변환하여 외부로 출력하는 출력 버퍼 회로, 참조 번호(27)는 출력 노드이다. 참조 번호(28)는 용량(25)의 전위를 리세트하기 위한 게이트, 참조 번호(29)는 리세트 시의 전위 발생용 전원이다. 이 전원(29)의 값(이 값을 Vb로 함)은 출력 버퍼 회로(26)의 특성을 고려하여 설정되며, 상기 게이트(28)에는 각각의 수평 판독 펄스 φHj에 앞서 클리어 펄스 φCR이 인가되고, 상기 용량(25)을 전위 Vb로 설정한다.

상기 수평 펄스 발생부(22a)는 φHj, φCR을 발생시키는 것으로, 도 6에 도시된 바와 같이 각 수평 주사 기간(1H) 내에 통상의 수평 라인 판독 동작(제1 동작 모드) 및 상기 라인의 평균치 출력을 취하기 위한 판독 동작(제2 동작 모드)을 행하도록 구동한다.

상기 제1 동작 모드는 도 9에 나타낸 타이밍차트를 참조하여 상술한 것과 동일한 동작을 행하므로, 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.

이에 대해, 상기 제2 동작 모드에서는 어느 행에 대해 통상의 수평 라인 판독 동작을 행한 수평 유효 주사 기간에 계속되는 수평 주사선 귀선 기간 내에 상기 라인의 평균치 출력을 취하기 위한 판독 동작을 실행한다. 이 경우, 모든 수평 판독 트랜지스터 Hj를 실질적으로 동시에 온시켰을 때, 모든 수직 신호선 Sj의 판독 신호의 평균치에 대응한 전위의 신호가 수평 신호선(24)에 얻어지는 것에 주목하고, 상기 수평 라인의 평균치 출력을 취해 노드(27)로 출력하는 동작을 행하는 것으로, 그 상세한 내용에 대해서는 도 5를 참조하여 후술하겠다.

또, 도 1의 고체 촬상 장치(10)에는 전자 셔터 기능이 탑재되어 있다. 이러한 전자 셔터 동작이 가능한 고체 촬상 장치에서는, 통상 도 1에 도시된 바와 같은 판독용 펄스 발생부(20, 21, 22a)와는 별도로, 전자 셔터용 펄스 발생부(30)가 설치되어 있다. 이 전자 셔터용 펄스 발생부(30)는 수직 구동 수단으로서의 펄스 발생부(20)와 마찬가지로, 소정의 타이밍으로 선택 대상의 단위 셀 행을 주사하도록 여러 펄스 신호를 출력한다. 이들의 수직 구동 수단으로서의 펄스 발생부(20) 및 전자 셔터용 펄스 발생부(30)는 각각 예를 들면 시프트 레지스터를 이용하여 구성되어 있다. 수직 구동 수단으로서의 펄스 발생부(20)와 전자 셔터용 펄스 발생부(30)에 의해 1 필드 기간 내에 2회의 타이밍으로 특정한 선택 대상 행을 선택 제어하도록 되어 있다.

그리고, 수직 구동 수단으로서의 펄스 발생부(20)가 선택 대상 행을 선택 제어하여 화소 신호를 수직 신호선 Sj에 판독하는 것보다 전에, 전자 셔터용 펄스 발생부(30)가 선택 대상 행을 선택 제어하여 화소 신호의 축적을 개시함으로써, 등가적으로 수광 시간(축적 시간)을 제어하는 전자 셔터 동작이 가능해진다. 단, 전자 셔터는 주지의 기술이므로, 여기서는 그 기본적인 구성이나 동작에 대한 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 실시의 형태에서는 예를 들면 고체 촬상 장치(10)와 동일한 반도체 기판 상 혹은 별도의 반도체 기판 상에서, 고체 촬상 장치(10)의 제1 동작 모드 시의 출력 신호를 증폭시키는 증폭기(41)와, 고체 촬상 장치(10)의 제2 동작 모드 시의 평균화 출력 레벨의 데이터를 일시 기억하는 기억 수단(반도체 메모리 : 42)을 포함한다.

그리고, 고체 촬상 장치(10)에서의 촬상 영역의 각 행마다 독립적으로 상기 제2 동작 모드 시의 평균화 출력 레벨에 기초하여 각 행의 단위 셀의 광전 변환 축적 수단의 적분 시간 혹은 상기 증폭기(41)의 증폭 이득을 제어할 수 있도록 구성되어 있다. 이 경우, 촬상 출력이 일정 이상의 밝기의 경우에는 고체 촬상 장치(10)의 출력 신호 레벨을 억제하고, 다이나믹 범위를 확대하도록 구성되어 있다.

또, 어떤 프레임 기간에서의 각 행마다의 적분 시간을 설정할 때에는 그 이전의 프레임 기간에서의 상기 행의 평균화 출력 레벨뿐만 아니라, 상기 프레임 기간에서의 상기 행보다 먼저 판독된 행의 평균화 출력 레벨의 양방을 참조하면서 행하도록 해도 좋다.

마찬가지로, 어떤 프레임 기간에서의 각 행마다의 증폭 이득을 설정할 때에는 상기 프레임 기간에서의 상기 행보다 먼저 판독된 행의 평균화 출력 레벨뿐 아니라, 그 이전의 프레임 기간에서의 상기 행 혹은 그것보다 먼저 판독된 행의 평균화 출력 레벨의 양방을 참조하면서 행하도록 해도 좋다.

또한, 각 행의 평균치 출력을 그대로 사용하여 적분 시간 혹은 증폭 이득을 설정하는 것은 아니고, 라인마다의 적분 시간 혹은 증폭 이득의 설정이 완만하게 변화한다는 상태로 설정하는 것이 바람직한 경우가 있다.

예를 들면 이전의 라인의 적분 시간을 T로 하고, 소정의 비율 설정치를 예를 들면 20%으로 한 경우, 0.8T로부터 1.2T의 범위에서 적분 시간을 설정함으로써, 바꾸어 말하면 제2 동작 모드에서의 평균화 출력 레벨의 크기를 소정의 압축 특성에 따라 보정한 값에 기초하여 상기 각 행마다의 적분 시간을 설정함으로써, 다이나믹 범위의 확대와 콘트라스트의 충실성을 양립시킬 수 있다.

도 2는 상기 고체 촬상 장치에서의 각 행마다의 적분 시간을 설정하는 구체적인 수법의 일례를 나타내는 플로우차트이다.

이 플로우차트에서는 어느 한 프레임 기간에서 어느 한 라인을 판독한 후에 상기 라인의 평균치 출력을 기억해 두고, 이 평균치 출력에 기초하여 다음의 프레임 기간의 대응하는 상기 라인의 적분 시간을 설정한다. 이 때, 판독 펄스 φRi를 프레임 판독의 시간 간격 이하로 설정한다.

바꾸어 말하면, 어떤 화상의 1라인의 판독이 행해질 때에 1프레임 기간 전의화상의 상기 행의 제2 동작 모드에서의 평균화 출력 레벨의 기억 데이터에 기초하여 적분 시간을 설정하고, 일정 이상의 밝기인 경우에 출력 레벨을 억제한다.

이와 같이 각 행마다의 적분 시간을 1 프레임 기간전의 상기 행의 평균화 출력 레벨에 기초하여 독립적으로 설정함으로써, 고체 촬상 장치(10)의 구성을 복잡화하지 않고, 행 단위로 다이나믹 범위를 확대시킬 수 있다.

또, 각 행마다의 적분 시간을 대신하여 상기된 1프레임 기간 전의 상기 행의 평균화 출력 레벨에 기초하여 증폭 이득을 독립적으로 설정하는 것도 가능하다.

[제2 실시 형태]

상기 제1 실시 형태에서는 화상 프레임 기간 내의 각 수평 주사 기간에서 수평 라인의 통상의 판독 동작(제1 동작 모드) 및 상기 라인의 평균치 출력을 취하기 위한 판독 동작(제2 동작 모드)을 행하는 것으로, 이러한 화상 프레임 기간을 반복한다.

제2 실시 형태에서는 (a) 촬상 영역의 각 행마다 통상의 화상 판독을 행하는 통상의 화상 프레임 기간과, (b) 촬상 영역의 각 행마다 평균치 출력의 판독을 행하는 예비의 화상 프레임 기간을 갖는다.

도 3, 도 4는 제2 실시 형태에서 고체 촬상 장치에서의 각 행마다의 적분 시간을 설정하는 구체적인 방법의 일례를 나타내는 플로우차트 및 타이밍차트이다.

통상의 화상 프레임 기간에서는 각 수평 기간 내의 유효 주사 기간에 있어서, 수평 구동 수단에 의해 수평 판독용 스위치 수단을 수직 신호선의 각각에 대응하여 순차 온시킴으로써, 각 수직 신호선에 대응하는 신호 처리 수단의 출력 신호를 수평 신호선을 통해 출력 수단으로부터 순차 출력하는 제1 동작 모드를 실행시키는 것이다. 이 경우, 제2 동작 모드를 실행시킬 필요는 없고, 이 통상의 화상 프레임 기간의 동작은 종래예와 동일하다.

이에 대해 예비의 화상 프레임 기간에서는 촬상 영역의 각 행마다 수평 구동 수단에 의해 수평 판독용 스위치 수단을 복수의 수직 신호선에 대응하여 실질적으로 동시에 온시킴으로써, 이들 복수의 수직 신호선에 대응하는 신호 처리 수단의 출력 신호를 수평 신호선에 판독하여 평균화하고, 출력 수단으로부터 출력하는 제2 동작 모드를 실행시키는 것이다. 이 경우, 제1 동작 모드를 실행시킬 필요는 없고, 이러한 예비의 화상 프레임 기간은 상기 통상의 화상 프레임 기간보다도 대폭 단축하여 설정하는 것이 가능하다.

그리고, 통상의 화상 프레임 기간에서의 각 행의 단위 셀의 광전 변환 축적 수단의 적분 시간의 설정을, 그 이전의 예비의 화상 프레임 기간에서의 상기 행의 제2 동작 모드로 검출된 평균화 출력 레벨에 기초하여 행한다.

이 경우, 예비의 화상 프레임 기간은 통상의 화상 신호를 얻을 수 없으므로 통상의 화상 프레임이 제거되게 되지만, 예비의 화상 프레임 기간 후에 통상의 화상 프레임 기간을 복수회 반복함에 따라, 예비의 화상 프레임 기간의 삽입에 기인하는 통상의 화상 프레임의 제거에 대한 영향은 거의 무시할 수 있다. 또한, 예를 들면 감시 카메라와 같이 비교적 천천히 변화하는 화상을 촬상하는 시스템에서는 예비 화상 프레임 기간과 통상의 화상 프레임 기간을 교대로 반복하도록 해도 거의 문제는 생기지 않는다.

이와 같이 고체 촬상 장치에서의 촬상 영역의 행 단위로, 각 행마다의 적분 시간을 k(k는 1 이상의 정수) 프레임 기간 전의 상기 행의 평균화 출력 레벨에 기초하여 독립적으로 설정함으로써, 고체 촬상 장치(10)의 구성을 복잡화하지 않고, 행 단위로 다이나믹 범위를 확대시킬 수 있다.

또, 각 행마다의 적분 시간을 대신하여 각 행마다의 증폭 이득을 상기한 k 프레임 기간 전의 상기 행의 평균화 출력 레벨에 기초하여 독립적으로 설정하는 것도 가능하다.

[제3 실시 형태]

도 5는, 도 1 내의 증폭기(41)에서의 증폭 이득을 각 행마다 독립적으로 설정하는 구체적인 수법의 일례를 나타내는 플로우차트이다.

이 플로우차트에서는 제1 동작 모드에서의 출력 신호를 증폭기(41)에서 증폭시킬 때, 고체 촬상 장치(10)에서 제1 동작 모드에 의한 판독이 행해지는 화상 프레임 기간 내의 상기 판독행보다 1행 이전의 인접 라인의 제2 동작 모드에서의 평균화 출력 레벨의 기억 데이터에 기초하여 증폭기(41)의 증폭 이득을 제어하여 일정 이상의 밝기인 경우에 출력 레벨을 억제한다.

이와 같이, 각 행마다 인접 라인의 피사체(被寫體) 화상의 밝기를 검출하여, 일정 이상의 밝기인 경우에 행 단위로 증폭기(41)의 증폭 이득(카메라의 조리개에 상당함)을 각 행마다 독립적으로 거의 리얼 타임으로 설정함으로써, 촬상 출력 화면의 깜빡임(플리커)을 억제하는 것이 가능해진다.

또, 증폭기(41)의 증폭 이득의 제어를 대신하여 출력 버퍼(26)의 이득 혹은용량(25)의 값을 가변으로 하여 설정하도록 해도 좋다.

도 6은, 도 1 내의 고체 촬상 장치(10)의 동작 예를 설명하기 위해 선택되는 행(예를 들면 2행째의 수평 라인 : 2)을 주로 주목하여 각종 펄스 신호의 타이밍을 나타내고 있다.

도 7은, 도 1 내의 고체 촬상 장치(10)의 각 행의 적분 시간의 제어 동작의 일례를 설명하기 위해 각종 펄스 신호의 타이밍을 나타내고 있다.

도 6에 나타내는 타이밍차트에 있어서, 제1 동작 모드를 행하는 기간에는 어떤 수평 라인(2)으로부터 신호 판독 동작을 행한다. 이 경우, 주사선 귀선 기간에서 수평 라인(2)의 각 화소의 전하를 수직 신호선 Sj로 전달하고, 수평 유효 주사 기간에서 수평 라인(2)의 각 화소의 전하를 순차적으로 출력 노드(27)로 출력한다.

그리고, 상기 수평 유효 주사 기간에 계속되는 주사선 귀선 기간 내에 상기 수평 라인(2)의 평균치 출력(수평 라인(2)의 촬상면 조도)을 검출하는 제2 동작 모드를 행한다. 이 제2 동작 모드에 의해 검출한 수평 라인(2)의 평균치 출력은 상술된 바와 같이 이후의 프레임 기간 내에서의 상기 수평 라인(2)에 대한 적정한 축적 시간(셔터 속도) 혹은 상기 프레임 내에서의 인접하는 다음 수평 라인에 대한 적정한 조리개를 결정하기 위해 기억된다.

이어서, 도 6 및 도 7에 나타낸 타이밍차트를 참조하면서, 도 1 내의 고체 촬상 장치(10)의 동작에 대해 상세히 설명한다.

도 1 내의 고체 촬상 장치(10)의 각 단위 셀에서, 포토다이오드(1)에 입사한 광이 광전 변환되어 생성된 전하는 판독 트랜지스터(2)가 온할 때까지 포토다이오드(1)에 축적된다.

우선, 수평 주사선 귀선 기간에서의 수평 라인(2)에 관한 동작을 설명한다.

시각 t=t10에서 어드레스 펄스 φAD2를 하이 레벨로 하여 어드레스 트랜지스터(6)를 온시키고, 시프트 펄스 φSH를 하이 레벨로 하여 시프트 트랜지스터 SHj를 온시킨다. 이에 의해, 수직 신호선 Sj, 전류원 Ij 및 전위 검출 트랜지스터(5)로 소스 팔로워 회로가 구성되며, 축적 노드(3)의 전하량에 대응하는 전위 검출 트랜지스터(5)의 게이트 전위로 결정되는 전위만이 수직 신호선 Sj로 전달된다.

또한, 상기 시각 t=t10에서 리세트 펄스 φRS2를 하이 레벨로 하여 리세트 트랜지스터(4)를 온시킴으로써, 그 이전에 축적 노드(3)에 축적된 암(暗) 전류 적분값이 배출된다. 이에 의해, 축적 노드(3)는 전원 전압치(이것을 Vdd라고 함)로 설정된다. 이 고전위가 전위 검출 트랜지스터(5)에 의해 검지되며, 수직 신호선 Sj의 전위는 전원 Vdd에 대응하는 고전위가 된다.

이어서, 어드레스 펄스 φAD2 및 시프트 펄스 φSH의 하이 레벨을 유지하면서, 리세트 펄스 φRS2를 로우 레벨로 하여, 리세트 동작을 종료한다. 이 때, 리세트 트랜지스터(4)가 오프하여, 축적 노드(3)가 전원 노드(7)로부터 분리되고, 커플링에 의해 수직 신호선 Sj의 전위가 저하한다.

이어서, 클램프 펄스 φCLP를 하이 레벨로 하여 클램프 동작용 트랜지스터 CLPj를 온시키고, 캐패시터 CAj, CBj의 한쪽 전극에 직류 전원(23)으로부터 소정의 전압을 제공함에 따라 오프셋을 제거한다.

이어서, 판독 펄스 φR2를 하이 레벨로 하여, 판독 트랜지스터(2)를 온시켜포토다이오드(1)에 축적되어 있던 전하 Qij를 축적 노드(3)로 옮긴다. 이에 따라, 수직 신호선 Sj를 통해 노이즈 캔슬러 회로 내의 노드 Aj가 화소 신호에 따른 전위가 된다.

이 후, 상기 시프트 펄스 φSH를 로우 레벨로 설정하여, 모든 시프트 트랜지스터 SHj를 오프시켜 수직 신호선 Sj 및 각 단위 셀 Pij를 분리한다.

이어서, 상기 수평 주사선 귀선 기간에서의 수평 라인(2)에 관한 동작에 계속되는 수평 유효 주사 기간에서의 수평 라인(2)에 관한 동작을 설명한다.

펄스 발생부(22a)로부터 발생하는 클리어 펄스 φCR을 하이 레벨로 설정하여 전위 리세트용 트랜지스터(28)를 온시킨다. 이 때, 모든 수평 판독 펄스 φHj가 로우 레벨이므로, 모든 수평 판독 트랜지스터 Hj는 오프하고, 수평 신호선(24)의 전위는 직류 전원(29)의 전압으로 결정되는 값이 된다. 따라서, 출력 노드(27)의 전위도 상기 수평 신호선(24)의 전위에 대응하는 전위가 된다. 이 후, 상기 클리어 펄스 φCR을 로우 레벨로 설정하여 전위 리세트용 트랜지스터(28)를 오프시키고, 수평 신호선(24)으로부터 직류 전원(29)을 분리한다.

이어서, 수평 판독 펄스 φH1, φH2, φH3, …를 클리어 펄스 φCR을 일단 하이 레벨로 하는 동작을 사이에 둔 후에 순차적으로 하이 레벨로 하여 수평 판독 트랜지스터 H1, H2, H3, …을 순차적으로 택일적으로 온시키고, 수평 신호선(24)의 전위를 변화시켜 판독을 행함으로써, 출력 노드(27)로부터 수평 라인(2)의 신호를 시계열적으로 얻을 수 있다.

이어서, 상기 수평 유효 주사 기간에서의 수평 라인(2)에 관한 동작에 계속되는 다음 수평 기간 H의 수평 주사선 귀선 기간에서의 동작을 설명한다.

우선, 출력 라인(8)의 전위를 기준 값으로 설정하기 위해 그 이전에 신호의 판독을 완료하고 있는 수평 라인(1)(1행째)을 이용하여 다음 처리를 행한다. 즉, 시프트 펄스 φSH를 하이 레벨로 하여 시프트 트랜지스터 SHj를 온시킴과 함께 리세트 펄스 φRS1을 하이 레벨로 하여 리세트 트랜지스터(4)를 온시킴으로써, 축적 노드(3)에 축적된 암전류 적분치가 배출된다. 동시에, 어드레스 펄스 φAD1을 일정 기간만 하이 레벨로 하여 어드레스 트랜지스터(6)를 온시킨다. 이에 따라, 수직 신호선 Sj, 전류원 Ij 및 전위 검출 트랜지스터(5)로 소스 팔로워 회로가 구성되며, 축적 노드(3)의 전하량에 대응하는 전위 검출 트랜지스터(5)의 게이트 전위로 결정되는 전위만이 수직 신호선 Sj로 전달된다.

이어서, 클램프 펄스 φCLP를 하이 레벨로 하여 클램프 동작용 트랜지스터 CLPj를 온시키고, 캐패시터 CAj, CBj의 한쪽 전극에 직류 전원(23)으로부터 소정의 전압을 제공한다.

또한, 상기 시프트 펄스 φSH를 하이 레벨로 하는 것과 동시에, 클리어 펄스 φCR을 하이 레벨로 설정하여 전위 리세트용 트랜지스터(28)를 온시킨다. 이 때, 모든 수평 판독 펄스 φHj가 로우 레벨이므로, 모든 수평 판독 트랜지스터 Hj는 오프하고, 수평 신호선(24)의 전위는 직류 전원(29)의 전압으로 결정되는 값이 된다. 따라서, 출력 노드(27)의 전위도 상기 수평 신호선(24)의 전위에 대응하는 전위가 된다.

이어서, 상기한 수평 라인(2)의 평균치 출력을 검출하는 동작을 행한다.즉, 어드레스 펄스 φAD2를 다시 일정 기간만 하이 레벨로 하여 어드레스 트랜지스터(6)를 온시키고, 수평 라인(2)의 단위 셀 Pij에서의 축적 노드(3)에 판독된 후 유지되고 있던 전하 Qij의 량에 대응한 전위를 다시 출력 라인(8), 수직 신호선 Sj를 통해 노드 Aj로 전달한다. 이 상태에서, 클리어 펄스 φCR을 로우 레벨로 설정하여 전위 리세트용 트랜지스터(28)를 오프시키고, 수평 신호선(24)으로부터 직류 전원(29)을 분리한다. 그 후, 모든 수평 판독 펄스 φH1, φH2, φH3, …을 하이 레벨로 설정하면, 모든 수평 판독 트랜지스터 H1, H2, H3, …가 온하고, 각 캐패시터 CAj, CBj에 축적된 전하가 수평 판독선(24)으로 전송되며, 이 수평 판독선(24)의 전위가 상기 캐패시터 CAj, CBj에 축적된 전하의 평균치에 대응하여 ΔA만 변화하고, 수평 라인(2)의 평균치 출력이 출력 노드(27)로 출력된다.

상기된 바와 같이 함으로써 얻은 평균 조도의 데이터를 기억해 두고, 이 데이터에 기초하여 다음 프레임의 수평 라인(2)의 축적 시간 설정(혹은 조리개 설정)을 행하도록 한다.

이어서, 인접 라인(3)(3행째)의 신호를 시계열적으로 출력하는 통상 판독 동작(제1 동작 모드)으로 옮긴다.

또한, 수평 주사선 귀선 기간 내에 상기된 바와 같은 제2 동작 모드를 추가하면, 수평 주사선 귀선 기간은 종래보다도 약간 길어지지만, 동작 클럭을 높히면 수평 주사선 귀선 기간을 종래와 같은 정도로 하는 것이 가능해진다.

즉, 상기된 각 실시 형태에 따른 고체 촬상 시스템에서는 고체 촬상 장치(10)에서의 모든 수직 신호선 Sj를 실질적으로 동시에 선택하는 간단한 구동방식에 의해, 수직 신호선 Sj의 각각에 부가된 신호 처리 수단의 출력 신호를 직접 수평 신호선(24)에 판독하여 신호의 평균(판독행마다의 평균 조도)을 취할 수 있다. 그리고, 이 평균치 출력을 이용하여 다음 프레임에서 판독하는 상기 행의 적분 시간 혹은 다음에 판독하는 인접 라인의 증폭 이득을 제어하는 것이다.

따라서, 화소마다 적분 시간을 결정하는 회로를 설치하는 방식과 비교하여, 고체 촬상 장치(10)의 회로 구성을 복잡화하지 않고, 보다 높은 집적도를 실현하면서 다이나믹 범위를 확대하는 것이 가능하게 된다.

이어서, 상술된 제2 동작 모드에서 판독행의 평균치 신호를 얻을 수 있는 이유에 대해 도 1 및 도 6을 참조하면서 상세히 설명한다.

지금, 수평 라인(2)에 대응하는 수평 유효 주사 기간에서 단위 셀 P21, P22, …P2n을 다 판독한다. 계속되는 수평 주사선 귀선 기간에서 수평 라인(1)의 φAD1을 하이 레벨로 하여 어드레스 게이트(6)를 개방하고, 수평 라인(1)의 φRS1을 하이 레벨로 하여 리세트 게이트(4)를 개방한 직후(t=t5)에는 수직 신호선 Sj의 전위 vsj는

가 된다. 여기서, m은 트랜지스터의 변조도, Vo1j는 트랜지스터(5)의 임계치 전압 및 전류원 Ij의 변동으로 결정되는 오프셋 전압을 나타내고 있다.

이 상태에서, φCLP를 하이 레벨로 하여 클램프 게이트 CLPj를 개방하면 용량 CAj의 양단에는

Vref-(mVdd+Vo1j)

의 전위차가 발생한다. 또한, 용량 CBj의 접지 노드와는 반대측은 Vref의 전위에 있다(t=t6).

이어서, 수평 라인(2)에 제어를 복귀시키고, φAD2를 하이 레벨로 하여 어드레스 게이트(6)를 개방하면(t=t7), 수직 신호선 Sj의 전위 Vsj는

로 된다. 따라서, VAj는

되는 전압이 설정되게 된다. 이 후, 시프트 게이트 SHj를 폐쇄하여 수직 신호선 Sj를 분리한 상태(t=t8)에서 용량(25)과 용량 CBj에 축적되어 있는 전하를 각각 Q1, Q2j로 하면

가 된다.

이어서, 모든 수평 판독 게이트 Hj를 공통으로 개방함에 따라 수평 신호선(24)의 전위 V24는(t=t9)

가 된다. 여기서, Σ는 j=1로부터 n이다.

수학식 15 중 용량의 비는, 이미 설명한 바와 같이 기하학적인 형상비에 귀착하고, 잘 제어할 수 있는 량이므로 이것을 상정하여 CAj, CBj로부터 j의 첨자를 누락시키면

이 된다. 즉, 일정량(CH·Vb+nVref·CB)/(CH+nCB)에 평균 신호 출력의 상수배가가해진 신호로 되어 있다. 지금, nCB는 CH에 비교하여 충분히 크다고 하면,

가 된다. 또한, Vo2j-Volj는 인접하는 셀 때문에 충분히 작고, 또한 가산에 있어서 상쇄하는 경향에 있기 때문에, 이것을 무시하면

이 되고, 도 6에 나타내는 타이밍에서 평균치(1/n)ΣmQ2j/C2j가 출력되는 것을 알 수 있다. 이것은 수학식 9에서 CH=0으로 하고, mQij/Cij를 일행에 걸치는 평균치(1/n)ΣmQ2j/C2j로 치환한 것에 상당한다.

또한, 종래의 고체 촬상 장치에서 복수의 수직 신호선으로부터 판독한 신호를 평균화하여 출력하는 구조로서, 동일 행에 있는 개개의 포토다이오드 출력을 단독으로 순차 수평 주사하여 출력하는 동작(고해상도 모드)과, 인접하는 두개의 포토다이오드의 평균 출력을 순차 수평 주사하여 출력하는 동작(고속 구동 모드)을 행하게 하는 예가 일본 특개평10-4520호 공보에 기재되어 있다.

상기 공보의 도 5 및 도 2에는 라인마다의 임피던스 변환, 클램프, 샘플 홀드 후에, 재차 버퍼 증폭기(2511, 2512)를 통한 후, 스위칭 트랜지스터(2521, 2522)를 통해 고해상도 모드 대응의 출력 단자 VO2k-1, VO2k 단자와 용량 결합함과 함께, 스위칭 트랜지스터(2531, 2532)를 통해 고속 구동 모드 대응의 출력 단자VOk에 용량 결합함으로써, 필요에 따라 이들을 순차 주사하여 두개의 동작 모드로 화상을 얻는 기술이 개시되어 있다.

상기 공지의 기술과 비교하여, 본 실시의 형태에서는 모든 수직 신호선의 평균 출력을 발생시킨다는 점 및 구체적인 실현 수단에서 상위(相違)하다. 즉, 본 실시의 형태에서의 수평 판독용 스위치 수단은 전류 통로의 일단에 각각 상기 수직 신호선의 각각에 대응하는 상기 신호 처리 수단의 출력이 공급되며, 전류 통로의 타단이 상기 수평 신호선에 공통 접속되며, 게이트에 상기 수평 구동 수단의 출력 신호가 공급되며, 상기 제1 동작 모드에서는 순차 온하고, 상기 제2 동작 모드에서는 복수가 실질적으로 동시에 온하도록 제어되는 트랜지스터군으로 이루어진다. 따라서, 본 실시의 형태의 고체 촬상 장치는 상기 공보에 기재되어 있는 고체 촬상 장치와 비교하여, 기존의 수평 판독용 스위치 수단을 그대로 사용하여 제2 동작 모드를 실행할 수 있으므로, 구성의 복잡화를 초래하지 않고, 구성이 간단하게 끝난다고 하는 이점이 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 고체 촬상 시스템에 의하면, 고체 촬상 장치의 구성을 복잡화하지 않고, 판독행마다 다이나믹 범위를 확대할 수 있다.

또한, 본 발명의 고체 촬상 시스템에 의하면, 판독 행마다 다이나믹 범위의 확대 및 콘트라스트의 충실성의 양립을 도모할 수 있다.

Claims (9)

1. 고체 촬상 시스템에 있어서,

   입사광을 광전 변환하여 축적한 전하를 이송하는 전하 검출부와,

   상기 전하 검출부에서 이송된 전하량에 따른 전위를 발생하여 수직 신호선에 전달하는 전위 검출부, 및 상기 전위 검출부를 선택적으로 활성화시키는 어드레스부를 갖는 단위 셀을 반도체 기판 상에 이차원적으로 배열하여 이루어지는 촬상 영역부와,

   상기 촬상 영역부의 각 화소 행에 대응한 소정의 타이밍에서 상기 단위 셀의 전하 판독부 및 어드레스부를 각각 구동하는 수직 구동부와,

   상기 단위 셀의 열마다 설치된 수직 신호선의 각각에 필요한 신호 처리를 실시하는 신호 처리부와,

   상기 신호 처리부 출력 신호의 수평 신호선으로의 전송 제어를 하는 수평 판독용 스위치와,

   상기 수평 판독용 스위치를 소정의 타이밍에서 제어하는 수평 구동부와,

   상기 수평 구동부에 의해서 상기 수평 신호선을 통해 판독된 상기 신호 처리부 출력 신호를 출력하는 모드를 갖는 출력부

   를 포함하고,

   상기 수평 구동부에 의해, 상기 수평 판독용 스위치를 복수의 수직 신호선에 대응하여 실질적으로 동시에 온(on)시키는 것에 의해, 이들 복수의 수직 신호선에 대응하는 상기 신호 처리부 출력 신호를 상기 수평 신호선을 통해 판독하여 평균화하고,

   상기 촬상 영역부에서의 각 행의 단위 셀의 광전 변환 축적부의 적분 시간 또는 각 행마다의 상기 출력부로부터의 출력에 대한 증폭 이득을 상기 모드 시의 평균화 출력 레벨에 기초하여 각 행마다 독립적으로 설정하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 시스템.
2. 고체 촬상 시스템에 있어서,

   1) 1-1) 입사광을 광전 변환하여 발생한 전하를 축적하는 광전 변환 축적 수단, 상기 광전 변환 축적 수단에 축적된 전하를 전하 검출부로 이송하는 전하 판독 수단, 상기 전하 검출부로 이송된 전하를 검출하여 그 전하량에 따른 전위를 발생시켜 수직 신호선으로 전달하는 전위 검출 수단 및 상기 전위 검출 수단을 선택적으로 활성화시키는 어드레스 수단을 포함하는 단위 셀을 반도체 기판 상에 이차원적으로 배열하여 이루어지는 촬상 영역과,

   1-2) 각 단위 셀의 전하 판독 수단 및 어드레스 수단을 각각 상기 촬상 영역의 각 화소 행에 대응한 소정의 타이밍으로 구동하는 수직 구동 수단과,

   1-3) 상기 단위 셀의 열마다 설치된 수직 신호선의 각각에 부가되어 필요한 신호 처리를 실시하는 신호 처리 수단과,

   1-4) 상기 수직 신호선의 각각에 대응하는 상기 신호 처리 수단의 출력 신호의 수평 신호선으로의 전송을 제어하는 수평 판독용 스위치 수단과,

   1-5) 상기 수평 판독용 스위치 수단을 소정의 타이밍으로 제어하는 수평 구동 수단과,

   1-6) 상기 수평 구동 수단에 의한 상기 수평 판독용 스위치 수단의 제어에 의해 상기 수평 신호선에 판독된 상기 신호 처리 수단의 출력 신호를 출력하는 출력 수단

   을 포함하고,

   상기 수평 구동 수단은 수평 기간 내의 유효 주사(走査) 기간에 상기 수평 판독용 스위치 수단을 수직 신호선의 각각에 대응하여 순차 온시킴으로써, 각 수직 신호선에 대응하는 상기 신호 처리 수단의 출력 신호를 상기 수평 신호선을 통해 상기 출력 수단으로부터 순차 출력하는 제1 동작 모드와, 상기 유효 주사 기간 후의 귀선 기간에 상기 수평 판독용 스위치 수단을 복수의 수직 신호선에 대응하여 실질적으로 동시에 온시킴으로써, 이들 복수의 수직 신호선에 대응하는 상기 신호 처리 수단의 출력 신호를 상기 수평 신호선에 판독하여 평균화하고, 상기 출력 수단으로부터 출력하는 제2 동작 모드를 갖는

   고체 촬상 장치와,

   2) 상기 고체 촬상 장치의 출력 수단으로부터의 상기 제2 동작 모드 시의 평균화 출력 레벨의 데이터를 일시 기억하는 기억 수단

   을 포함하고,

   상기 고체 촬상 장치에서의 각 행의 단위 셀의 광전 변환 축적 수단의 적분 시간을 상기 제2 동작 모드 시의 평균화 출력 레벨에 기초하여 각 행마다 독립적으로 설정하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 시스템.
3. 제2항에 있어서,

   상기 고체 촬상 장치에서의 각 행마다의 적분 시간을, 1 프레임 기간 전에 있어서의 상기 각 행의 상기 제2 동작 모드에서의 평균화 출력 레벨에 기초하여 설정하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 시스템.
4. 고체 촬상 시스템에 있어서,

   1) 1-1) 입사광을 광전 변환하여 발생한 전하를 축적하는 광전 변환 축적 수단, 상기 광전 변환 축적 수단에 축적된 전하를 전하 검출부로 이송하는 전하 판독 수단, 상기 전하 검출부로 이송된 전하를 검출하여 그 전하량에 따른 전위를 발생시켜 수직 신호선으로 전달하는 전위 검출 수단, 및 상기 전위 검출 수단을 선택적으로 활성화시키는 어드레스 수단을 포함하는 단위 셀을 반도체 기판 상에 이차원적으로 배열하여 이루어지는 촬상 영역과,

   1-2) 각 단위 셀의 전하 판독 수단 및 어드레스 수단을 각각 상기 촬상 영역의 각 화소 행에 대응한 소정의 타이밍으로 구동하는 수직 구동 수단과,

   1-3) 상기 단위 셀의 열마다 설치된 수직 신호선의 각각에 부가되어 필요한 신호 처리를 실시하는 신호 처리 수단과,

   1-4) 상기 수직 신호선의 각각에 대응하는 상기 신호 처리 수단의 출력 신호의 수평 신호선으로의 전송을 제어하는 수평 판독용 스위치 수단과,

   1-5) 상기 수평 판독용 스위치 수단을 소정의 타이밍으로 제어하는 수평 구동 수단과,

   1-6) 상기 수평 구동 수단에 의한 상기 수평 판독용 스위치 수단의 제어에 의해 상기 수평 신호선에 판독된 상기 신호 처리 수단의 출력 신호를 출력하는 출력 수단을 포함하고,

   상기 수평 구동 수단은 통상의 화상 프레임의 기간에서는 촬상 영역의 각 행마다 수평 기간 내의 유효 주사 기간에 상기 수평 판독용 스위치 수단을 수직 신호선의 각각에 대응하여 순차 온시킴으로써, 각 수직 신호선에 대응하는 상기 신호 처리 수단의 출력 신호를 상기 수평 신호선을 통해 상기 출력 수단으로부터 순차 출력하는 제1 동작 모드를 갖고, 예비 화상 프레임의 기간에서는 촬상 영역의 각 행마다 상기 수평 판독용 스위치 수단을 복수의 수직 신호선에 대응하여 실질적으로 동시에 온시킴으로써, 이들 복수의 수직 신호선에 대응하는 상기 신호 처리 수단의 출력 신호를 상기 수평 신호선에 판독하여 평균화하고 상기 출력 수단으로부터 출력하는 제2 동작 모드를 갖는

   고체 촬상 장치와,

   2) 상기 고체 촬상 장치의 출력 수단으로부터의 상기 제2 동작 모드 시의 평균화 출력 레벨의 데이터를 일시 기억하는 기억 수단

   을 포함하고,

   상기 고체 촬상 장치에 있어서의 각 행의 단위 셀의 광전 변환 축적 수단의 적분 시간을, 상기 각 행의 판독이 행해지는 통상의 화상 프레임보다 전의 예비의 화상 프레임에 있어서의 상기 각 행의 상기 제2 동작 모드에서의 평균화 출력 레벨에 기초하여 설정하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 시스템.
5. 제4항에 있어서,

   상기 예비의 화상 프레임의 기간은 상기 통상의 화상 프레임의 기간보다도 짧게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 시스템.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제2 동작 모드에서의 평균화 출력 레벨의 크기를 소정의 압축(壓縮) 특성에 따라 보정한 값에 기초하여 상기 각 행마다의 적분 시간을 설정하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 시스템.
7. 고체 촬상 시스템에 있어서,

   1) 1-1) 입사광을 광전 변환하여 발생한 전하를 축적하는 광전 변환 축적 수단, 상기 광전 변환 축적 수단에 축적된 전하를 전하 검출부로 이송하는 전하 판독 수단, 상기 전하 검출부로 이송된 전하를 검출하여 그 전하량에 따른 전위를 발생하여 수직 신호선으로 전달하는 전위 검출 수단, 및 상기 전위 검출 수단을 선택적으로 활성화시키는 어드레스 수단을 포함하는 단위 셀을 반도체 기판 상에 이차원적으로 배열하여 이루어지는 촬상 영역과,

   1-2) 각 단위 셀의 전하 판독 수단 및 어드레스 수단을 각각 상기 촬상 영역의 각 화소 행에 대응한 소정의 타이밍으로 구동하는 수직 구동 수단과,

   1-3) 상기 단위 셀의 열마다 설치된 수직 신호선의 각각에 부가되어 필요한 신호 처리를 실시하는 신호 처리 수단과,

   1-4) 상기 수직 신호선의 각각에 대응하는 상기 신호 처리 수단의 출력 신호의 수평 신호선으로의 전송을 제어하는 수평 판독용 스위치 수단과,

   1-5) 상기 수평 판독용 스위치 수단을 소정의 타이밍으로 제어하는 수평 구동 수단과,

   1-6) 상기 수평 구동 수단에 의한 상기 수평 판독용 스위치 수단의 제어에 따라 상기 수평 신호선에 판독된 상기 신호 처리 수단의 출력 신호를 출력하는 출력 수단을 포함하며,

   상기 수평 구동 수단은 수평 기간 내의 유효 주사 기간에 상기 수평 판독용 스위치 수단을 수직 신호선의 각각에 대응하여 순차 온시킴으로써, 각 수직 신호선에 대응하는 상기 신호 처리 수단의 출력 신호를 상기 수평 신호선을 통해 상기 출력 수단으로부터 순차 출력하는 제1 동작 모드와, 상기 수평 판독용 스위치 수단을 복수의 수직 신호선에 대응하여 실질적으로 동시에 온시킴으로써, 이들 복수의 수직 신호선에 대응하는 상기 신호 처리 수단의 출력 신호를 상기 수평 신호선에 판독하여 평균화하고, 상기 출력 수단으로부터 출력하는 제2 동작 모드를 갖는

   고체 촬상 장치와,

   2) 상기 고체 촬상 장치의 출력 수단으로부터의 상기 제1 동작 모드 시의 출력 신호를 증폭시키는 증폭기와,

   3) 상기 고체 촬상 장치의 출력 수단으로부터의 상기 제2 동작 모드 시의 평균화 출력 레벨의 데이터를 일시 기억하는 기억 수단

   을 포함하고,

   상기 증폭기에 있어서의 출력 신호의 증폭 이득을 상기 제2 동작 모드 시의 평균화 출력 레벨에 기초하여 각 행마다 독립적으로 설정하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 시스템.
8. 제7항에 있어서,

   상기 수평 구동 수단은 상기 유효 주사 기간 후의 귀선(歸線) 기간에 상기 제2 동작 모드를 갖고, 상기 출력 수단으로부터의 상기 제1 동작 모드 시의 출력 신호를 각 행마다 상기 증폭기로 증폭할 때, 동일 프레임 기간 내에서의 1행 전(前)의 인접한 행의 상기 제2 동작 모드에서의 평균화 출력 레벨에 기초하여 증폭 이득을 제어하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 시스템.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,

   상기 제2 동작 모드에서의 평균화 출력 레벨의 크기를 소정의 압축 특성에 따라 보정한 값에 기초하여 상기 각 행마다의 증폭 이득을 설정하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 시스템.