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発明の名称 固体撮像装置及びカメラ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−142776(P2007−142776A)
公開日 平成19年6月7日(2007.6.7)
出願番号 特願2005−333322(P2005−333322)
出願日 平成17年11月17日(2005.11.17)
代理人 【識別番号】100077931
【弁理士】
【氏名又は名称】前田 弘
発明者 山口 琢己 / 村田 隆彦 / 春日 繁孝 / 山田 隆善 / 松長 誠之 / 宮川 良平
要約 課題
行メモリへの信号の蓄積及び行メモリからの信号の読み出しを安定して行うことが可能な高画質の固体撮像装置を実現できるようにする。

解決手段
固体撮像装置は、光電変換部11を有し、選択状態において入射光の輝度に応じた信号を出力する複数の第1画素21A及び複数の第2画素21Bをそれぞれマトリックス状に配置した撮像領域10と、それぞれが複数の第1画素21Aのうちの選択状態の第1画素21Aの信号を蓄積する複数の第1メモリ23と、それぞれが各第1メモリ23と並列に接続され且つ複数の第2画素21Bのうちの選択状態の第2画素21Bの信号を蓄積する複数の第2メモリ24とを備えている。各第1メモリ23に蓄積された信号及び各第2メモリ24に蓄積された信号は、それぞれ順次読み水平信号線に読み出される。
特許請求の範囲
【請求項1】
光電変換部を有し、選択状態において入射光の輝度に応じた信号を出力する複数の第1画素及び複数の第2画素をそれぞれマトリックス状に配置した撮像領域と、
それぞれが前記複数の第1画素のうちの選択状態の第1画素の信号を蓄積する複数の第1メモリと、
それぞれが前記各第1メモリと並列に接続され且つ前記複数の第2画素のうちの選択状態の第2画素の信号を蓄積する複数の第2メモリと、
前記各第1メモリに蓄積された信号及び前記各第2メモリに蓄積された信号がそれぞれ順次読み出される水平信号線と、
前記水平信号線と接続された出力アンプとを備え、
前記各第1メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作と、前記複数の第2画素のうちの選択状態の第2画素の信号を前記各第2メモリにそれぞれ蓄積する動作とは、少なくとも一部が並行して行われ、
前記各第2メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作と、前記複数の第1画素のうちの選択状態の第1画素の信号を前記各第1メモリにそれぞれ蓄積する動作とは、少なくとも一部が並行して行われることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項2】
前記複数の第1画素は、前記撮像領域の奇数行にそれぞれ配置され、
前記複数の第2画素は、前記撮像領域の偶数行にそれぞれ配置され、
前記複数の第1メモリ及び複数の第2メモリは、前記撮像領域の列ごとにそれぞれ配置されており、
前記複数の第1画素のうちの一の前記奇数行に配置された第1画素は、同時に選択状態とし、
前記複数の第2画素のうちの一の前記偶数行に配置された第2画素は、同時に選択状態とし、
前記各第1メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作と、前記各第2メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作とは、交互に行われることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
【請求項3】
前記各第1の画素及び各第2の画素を駆動する複数の駆動パルス線をさらに備え、
前記複数の駆動パルス線のうちの少なくとも1つに駆動パルスが印加されている場合には、前記各第1メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作の少なくとも一方又は前記各第2メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作の少なくとも一方を停止することを特徴とする請求項1又は2に記載の固体撮像装置。
【請求項4】
前記各第1の画素及び各第2の画素のうちの少なくとも1つに印加される駆動パルスの立ち上がり時及び立ち下がり時において、前記各第1メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作の少なくとも一方又は前記各第2メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作の少なくとも一方を停止することを特徴とする請求項1又は2に記載の固体撮像装置。
【請求項5】
前記各第1メモリに蓄積された信号及び前記各第2メモリに蓄積された信号の前記水平信号線への読み出しを制御する水平シフトレジスタをさらに備え、
前記各第1メモリに蓄積された信号又は前記各第2メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作を停止する場合には、前記水平シフトレジスタ及び前記出力アンプの少なくとも一方の動作を停止することを特徴とする請求項3又は4に記載の固体撮像装置。
【請求項6】
それぞれが、列ごとに配置された前記複数の第1画素及び複数の第2画素と、列ごとに配置された前記第1メモリ及び第2メモリとを接続する複数の垂直信号線をさらに備え、
前記各第1画素及び各第2画素は、それぞれ前記光電変換部の電荷を読み出すフローティングディフュージョン部と、前記光電変換部と前記フローティングディフュージョン部との間に接続された読み出しトランジスタと、前記フローティングディフュージョン部の状態を初期化するリセットトランジスタと、前記フローティングディフュージョン部と前記垂直信号線との間に接続された検出トランジスタとを有し、
前記複数の駆動パルス線は、前記撮像領域の行ごとに前記読み出しトランジスタのゲートと接続された複数の読み出しパルス線と、前記撮像領域の行ごとに前記リセットトランジスタのゲートと接続された複数のリセットパルス線と、前記複数のリセットトランジスタ及び複数の検出トランジスタのそれぞれと接続された電源線とを含むことを特徴とする請求項3から5のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
【請求項7】
前記複数の第1画素のうちの選択状態の第1画素の信号を前記各第1メモリにそれぞれ蓄積する動作及び前記複数の第2画素のうちの選択状態の第2画素の信号を前記各第2メモリにそれぞれ蓄積する動作は、いずれも水平ブランキング期間と垂直ブランキング期間外で且つ水平ブランキング期間外の期間である水平有効期間とにわたって行われることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
【請求項8】
前記各第1メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作の少なくとも一部及び前記複数の第2画素のうちの選択状態の第2画素の信号を前記各第2メモリに蓄積する動作の少なくとも一部は、一の水平ブランキング期間において並行して行われ、
前記各第2メモリに蓄積された信号を前記水平信号線に読み出す動作及び前記出力アンプから出力する動作の少なくとも一部及び前記複数の第1画素のうちの選択状態の第1画素の信号を前記各第1メモリに蓄積する動作の少なくとも一部は、他の水平ブランキング期間において並行して行われることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
【請求項9】
前記第1のメモリ及び第2のメモリからの信号を受け、該信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部をさらに備えていることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
【請求項10】
請求項1から9のいずれか1項に記載の固体撮像装置を備えていることを特徴とするカメラ。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、固体撮像装置及びカメラに関し、特に、ハイビジョンカメラ等に使用する固体撮像装置及びそれを用いたカメラに関する。
【背景技術】
【0002】
図7は従来のMOSトランジスタで構成された固体撮像装置の一例を示している。図7に示すように固体撮像装置は、複数の増幅型単位画素が二次元的に配列された撮像領域110を備えている。各増幅型単位画素は、半導体基板上に形成された、フォトダイオード(PD)部111と、読み出しトランジスタ112を介してPD部111と接続され、PD部111の電荷が読み出され蓄積されるフローティングディフュージョン(FD)部117と、FD部117の状態を初期化するリセットトランジスタ113と、FD部117と接続され画素の信号出力を制御する検出トランジスタ114とを有している。
【0003】
タイミング発生回路140から送られた駆動タイミングパルスにより動作する垂直シフトレジスタ141が増幅型単位画素を行ごとに選択する。選択された各行の増幅型単位画素の信号は、行メモリ123に蓄積される。その後に、タイミング発生回路140から送られた駆動するタイミングパルスにより水平シフトレジスタ142が駆動され、行メモリ123に蓄積された画素の信号が、水平信号線126を経由して順次出力アンプ127から素子信号として出力される。
【0004】
図8は従来の固体撮像装置における垂直ブランキング期間外の水平駆動期間のタイミングを示している。水平駆動期間は、水平ブランキング期間と水平有効期間とから構成されている。タイミングT1にて水平ブランキング期間が開始され、タイミングT2にてVDD電源116の電圧がハイ(“H”)の状態においてn行目(但しnは正の整数である。)のリセットパルス線132にリセットパルスが印加され、FD部117がリセットされると同時にn行目の検出トランジスタ114が選択状態となる。その後、タイミングT3にて読み出しパルス線131に読み出しパルスを印加し、PD部111の電荷をFD117に読み出す。読み出された電荷による信号が検出トランジスタ114を介して行メモリ113に蓄積される。その後、タイミングT5にてVDD電源116の電圧がロー(“L”)の状態においてn行目のリセットパルス線132にリセットパルスを印加して、FD部117の電位を“L”状態とし、n行目の検出トランジスタ114を非選択状態とする。行メモリ123に蓄積された信号は、水平有効期間の間に水平シフトレジスタ142の操作により、順次固体撮像素装置から出力される。
【0005】
このように、1本の水平信号線126に対して1行分の行メモリを持つ固体撮像装置の場合には、垂直ブランキング期間を除く水平駆動期間のうちの水平ブランキング期間内にて、画素から信号を読み出してメモリに蓄積し、垂直ブランキング期間を除く水平駆動期間のうちの水平有効期間に行メモリから信号をすることにより、画像を出画するのが一般的である(例えば、特許文献1及び2を参照。)。
【0006】
もしも、従来の固体撮像装置において垂直ブランキング期間を除く水平駆動期間のうちの水平有効期間内に画素の信号の読み出し及び読み出された信号の行メモリへの蓄積を行うと、n行目の画素の信号が行メモリ123に残存している間に、n+1行目の画素の信号が上書きされてしまうこととなるため、正確な画像を得ることができず、画像の劣化が発生してしまうことになる。
【0007】
なお、垂直ブランキング期間外の水平駆動期間の場合について説明したが、例外として、垂直ブランキング期間内では、基本的に画像の出画をしないため、水平駆動期間の水平有効期間に画素の信号の読み出し及び読み出された信号の行メモリへの蓄積が行われる場合もある。
【特許文献1】特開平9−163234号公報
【特許文献2】特開平4−877号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、高精細なハイビジョン用の固体撮像装置を駆動する場合には、水平ブランキング期間と、水平有効期間と、水平ブランキング期間及び水平有効期間を合計した水平駆動期間との3つの期間のすべてが、従来よりも、極端に短くなる。このため、ハイビジョン用の固体撮像装置においては画素からの信号の読み出してメモリへ信号を蓄積する動作及び行メモリから信号を出力する動作を高速で行う必要がある。従って、行メモリに蓄積された信号が不安定な値を示し、行メモリから読み出された信号により作成される画像の画質が大幅に劣化するという問題が生じる。
【0009】
本発明は、前記従来の問題を解決し、行メモリへの信号の蓄積及び行メモリからの信号の読み出しを安定して行うことが可能な高画質の固体撮像装置を実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記の目的を達成するため、本発明は固体撮像装置を並列に設けられた2つの行メモリを備えた構成とする。
【0011】
具体的に本発明に係る固体撮像装置は、光電変換部を有し、選択状態において入射光の輝度に応じた信号を出力する複数の第1画素及び複数の第2画素をそれぞれマトリックス状に配置した撮像領域と、それぞれが複数の第1画素のうちの選択状態の第1画素の信号を蓄積する複数の第1メモリと、それぞれが各第1メモリと並列に接続され且つ複数の第2画素のうちの選択状態の第2画素の信号を蓄積する複数の第2メモリと、各第1メモリに蓄積された信号及び各第2メモリに蓄積された信号がそれぞれ順次読み出される水平信号線と、水平信号線と接続された出力アンプとを備え、各第1メモリに蓄積された信号を水平信号線に読み出す動作及び出力アンプから出力する動作と、複数の第2画素のうちの選択状態の第2画素の信号を各第2メモリにそれぞれ蓄積する動作とは、少なくとも一部が並行して行われ、各第2メモリに蓄積された信号を水平信号線に読み出す動作及び出力アンプから出力する動作と、複数の第1画素のうちの選択状態の第1画素の信号を各第1メモリにそれぞれ蓄積する動作とは、少なくとも一部が並行して行われることを特徴とする。
【0012】
本発明の固体撮像装置によれば、それぞれが複数の第1画素のうちの選択状態の第1画素の信号を蓄積する複数の第1メモリと、それぞれが各第1メモリと並列に接続され且つ複数の第2画素のうちの選択状態の第2画素の信号を蓄積する複数の第2メモリとを備えているため、画素から信号を読み出しメモリに蓄積する動作と、メモリに蓄積された信号を出力する動作とを並行して行うことが可能となる。従って、画素から信号を読み出しメモリに蓄積する動作を垂直ブランキング期間外の水平駆動期間において、水平ブランキング期間内に終了させる必要がないので、信号をメモリへ蓄積する時間を十分確保することができる。その結果、メモリへの信号の蓄積及びメモリからの信号の読み出しを安定して行うことができる固体撮像装置を実現することが可能となる。
【0013】
本発明の固体撮像装置において、複数の第1画素は、撮像領域の奇数行にそれぞれ配置され、複数の第2画素は、撮像領域の偶数行にそれぞれ配置され、複数の第1メモリ及び複数の第2メモリは、撮像領域の列ごとにそれぞれ配置されており、複数の第1画素のうちの一の奇数行に配置された第1画素は、同時に選択状態とし、複数の第2画素のうちの一の偶数行に配置された第2画素は、同時に選択状態とし、各第1メモリに蓄積された信号を水平信号線に読み出す動作及び出力アンプから出力する動作と、各第2メモリに蓄積された信号を水平信号線に読み出す動作及び出力アンプから出力する動作とは、交互に行われることが好ましい。
【0014】
本発明の固体撮像装置は、各第1の画素及び各第2の画素を駆動する複数の駆動パルス線をさらに備え、複数の駆動パルス線のうちの少なくとも1つに駆動パルスが印加されている場合には、各第1メモリに蓄積された信号を水平信号線に読み出す動作及び出力アンプから出力する動作の少なくとも一方又は各第2メモリに蓄積された信号を水平信号線に読み出す動作及び出力アンプから出力する動作の少なくとも一方を停止することが好ましい。このような構成とすることにより、駆動パルスに起因するノイズがメモリから出力される信号に重畳し、画質が劣化することを抑えることができる。
【0015】
また、各第1の画素及び各第2の画素のうちの少なくとも1つに印加される駆動パルスの立ち上がり及び立ち下がりにおいて、各第1メモリに蓄積された信号を水平信号線に読み出す動作及び出力アンプから出力する動作の少なくとも一方又は各第2メモリに蓄積された信号を水平信号線に読み出す動作及び出力アンプから出力する動作の少なくとも一方を停止することが好ましい。このような構成とすることにより、駆動パルスに起因するノイズがメモリから出力される信号に重畳することを防止できると共に、メモリから信号を出力する時間の増大を抑えることができる。
【0016】
これらの場合において、各第1メモリに蓄積された信号及び各第2メモリに蓄積された信号の水平信号線への読み出しを制御する水平シフトレジスタをさらに備え、各第1メモリに蓄積された信号又は各第2メモリに蓄積された信号を水平信号線に読み出す動作を停止する場合には、水平シフトレジスタ及び出力アンプの少なくとも一方の動作を停止することが好ましい。
【0017】
本発明の固体撮像装置において、それぞれが、列ごとに配置された複数の第1画素及び複数の第2画素と、列ごとに配置された第1メモリ及び第2メモリとを接続する複数の垂直信号線をさらに備え、各第1画素及び各第2画素は、それぞれ光電変換部の電荷を読み出すフローティングディフュージョン部と、光電変換部とフローティングディフュージョン部との間に接続された読み出しトランジスタと、フローティングディフュージョン部の状態を初期化するリセットトランジスタと、フローティングディフュージョン部と垂直信号線との間に接続された検出トランジスタとを有し、複数の駆動パルス線は、撮像領域の行ごとに読み出しトランジスタのゲートと接続された複数の読み出しパルス線と、撮像領域の行ごとにリセットトランジスタのゲートと接続された複数のリセットパルス線と、複数のリセットトランジスタ及び複数の検出トランジスタのそれぞれと接続された電源線とを含むことが好ましい。
【0018】
本発明の固体撮像装置において、複数の第1画素のうちの選択状態の第1画素の信号を各第1メモリにそれぞれ蓄積する動作及び複数の第2画素のうちの選択状態の第2画素の信号を各第2メモリにそれぞれ蓄積する動作は、いずれも水平ブランキング期間と垂直ブランキング期間外で且つ水平ブランキング期間外の期間である水平有効期間とにわたって行われることが好ましい。このような構成とすることにより、水平ブランキング期間が短い場合にも、画素から信号を読み出す動作の時間を十分確保することができるため、画質を大幅に向上することが可能となる。
【0019】
本発明の固体撮像装置において、各第1メモリに蓄積された信号を水平信号線に読み出す動作及び出力アンプから出力する動作の少なくとも一部及び複数の第2画素のうちの選択状態の第2画素の信号を各第2メモリに蓄積する動作の少なくとも一部は、一の水平ブランキング期間において並行して行われ、各第2メモリに蓄積された信号を水平信号線に読み出す動作及び出力アンプから出力する動作の少なくとも一部及び複数の第1画素のうちの選択状態の第1画素の信号を各第1メモリに蓄積する動作の少なくとも一部は、他の水平ブランキング期間において並行して行われることが好ましい。このような構成とすることにより、水平駆動期間が短い場合にも、画素から信号を読み出す動作の時間を十分確保することができるため、画質を大幅に向上することが可能となる。
【0020】
本発明の固体撮像装置は、第1のメモリ及び第2のメモリからの信号を受け、該信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部をさらに備えていることが好ましい。
【0021】
本発明のカメラは、本発明の固体撮像装置を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0022】
本発明に係る固体撮像装置によれば、行メモリへの信号の蓄積及び行メモリからの信号の読み出しを安定して行うことが可能な高画質の固体撮像装置を実現できる
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
(一実施形態)
本発明の第一実施形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態に係る固体撮像装置の回路構成を示している。図1に示すように本実施形態の固体撮像装置は、複数の増幅型単位画素21がマトリックス状に配列された撮像領域10を備えている。図には撮像領域10が2行3列の場合を示しているが、行数及び列数は任意に設定してよい。
【0024】
各画素21は、半導体基板上に形成された、フォトダイオードからなる光電変換部(PD)部11と、読み出しトランジスタ12を介在させてPD部11と接続され、PD部11の電荷を蓄積するフローティングディフュージョン(FD)部17とを有している。FD部17は、リセットトランジスタ13を介在させてVDD電源16と接続されると共に、検出トランジスタ14を介在させて垂直信号線15と接続されている。
【0025】
読み出しトランジスタ12のゲートは、読み出しパルス線31と接続され、リセットトランジスタ13のゲートは、リセットパルス線32と接続されている。読み出しパルス線31及びリセットパルス線32は、行ごとに設けられており、垂直信号線15は列ごとに設けられている。
【0026】
垂直信号線15には、1行分の信号を蓄積する行メモリである第1メモリ23と第2メモリ24とが接続されており、第1メモリ23と第2メモリ24とは並列に接続されている。第1メモリ23及び第2メモリ24の出力端子は、共に水平制御トランジスタ25を介在させて水平信号線26と接続されており、水平信号線26は出力アンプ27と接続されている。
【0027】
読み出しトランジスタ12及びリセットトランジスタ13は、それぞれ垂直シフトレジスタ41によって駆動され、水平制御トランジスタ25は、水平シフトレジスタ42によって駆動される。垂直シフトレジスタ41及び水平シフトレジスタ42は、タイミング発生器40によって駆動される。
【0028】
以下に、本実施形態の固体撮像装置の動作について説明する。図2は本実施形態の固体撮像装置における垂直ブランキング期間外の水平駆動期間のタイミングを示している。なお、図にはn+1(但しnは、正の整数である。)行目を駆動するタイミングについて示しているが、n行目を駆動する場合には、信号を蓄積するメモリ及び信号を出力するメモリが逆になるだけで同一である。
【0029】
水平駆動期間は、水平ブランキング期間と水平有効期間とからなる。タイミングT1から水平ブランキング期間が開始され、n+1行目に配置された各画素21Bから信号を読み出して第2メモリ24へ蓄積する動作が開始される。n+1行目の画素信号の読み出し動作は、n+1行目の各画素21Bを選択状態とする動作、FD部17をリセットする動作、PD部11の電荷を読み出す動作、PD部11の電荷を増幅する動作及びn+1行目の各画素21Bを非選択状態とする動作等を含む一連の動作からなる。
【0030】
タイミングT2においてVDD電源16にハイ(“H”)レベルの電圧が印加された状態において、リセットパルス線32にリセットパルスが印加される。これにより、リセットトランジスタ13がオン状態となりFD部17がリセットされると同時に検出トランジスタ14が選択状態となる。
【0031】
次に、タイミングT3において読み出しパルス線31に読み出しパルスが印加され、読み出しトランジスタ12がオン状態となる。これにより、PD部11の電荷がFD部17に読み出され、PD部11から読み出された電荷による信号が検出トランジスタ14を介して垂直信号線15に出力される。垂直信号線15に出力された信号は、第2メモリ24に蓄積される。
【0032】
次に、タイミングT4において水平ブランキング期間が終了した後、VDD電源16の電圧をロー(“L”)レベルとし、続いて、タイミングT5においてリセットパルス線32に再びリセットパルスを印加する。これによりFD部17の電位が“L”レベルとなるため、検出トランジスタ14が非選択状態となる。次に、タイミングT7においてVDD電源16の電圧を“H”レベルとし、これによりn+1行目の各画素21Bから信号を読み出して第2メモリ24に蓄積する動作が終了する。
【0033】
一方、タイミングT4において水平ブランキング期間が終了した後、既に第1メモリ23に蓄積されていたn行目の各画素21Aの信号を水平信号線26に読み出す動作が開始され、水平信号線26に読み出された信号は出力アンプ27から順次出力される。これにより、水平ブランキング期間終了後の水平有効期間においてn+1行目の画素21Bの信号を読み出して第2メモリ24に蓄積する動作の一部と、第1メモリ23に蓄積されたn行目の画素21Aの信号を出力する動作とが並行して行われる。
【0034】
従来の固体撮像装置においては画素から信号を読み出してメモリに蓄積する動作とメモリから信号を読み出す動作とを分離しなければならないため、水平ブランキング期間内に、画素から信号を読み出してメモリに蓄積する動作を終了させなけらばならない。しかし、高精細なハイビジョン用の固体撮像装置においては、水平ブランキング期間は4μ秒以下となるため、水平ブランキング期間内に、画素から信号を読み出してメモリに蓄積する動作を終了させることは困難である。
【0035】
一方、本実施形態の固体撮像装置においては、画素から信号を読み出してメモリに蓄積する動作とメモリから信号を読み出す動作とを並行して行うことができるため、画素から信号を読み出してメモリに蓄積する動作の一部を水平ブランキング期間外の水平有効期間に行うことができる。従って、画素から信号を読み出してメモリに蓄積する動作に時間的な余裕を持たせることができるので、メモリに安定した信号を蓄積することができ、その結果、固体撮像装置の画質を大幅に向上させることができる。
【0036】
なお、n行目の画素21Aの信号を第1メモリ23に蓄積しn+1行目の画素21Bの信号を第2メモリ24に蓄積する例を示したが、メモリへの信号の蓄積は交互に行われればよく、n行目の画素21Aの信号を第2メモリ24に蓄積しn+1行目の画素21Bの信号を第1メモリ23に蓄積してもよい。
【0037】
(一実施形態の第1変形例)
図3は一実施形態の第1変形例に係る固体撮像装置における垂直ブランキング期間外の水平駆動期間のタイミングを示している。本変形例の固体撮像装置は、一実施形態の固体撮像装置と同じ回路構成を有している。本変形例の固体撮像装置においては、リセットパルス線32にリセットパルスが印加されている場合に、水平シフトレジスタ42の動作及び出力アンプ27からの信号の出力動作を停止している。
【0038】
n+1行目の各画素21Bから信号を読み出して各第2メモリ24に蓄積する動作と、各第1メモリ23からn行目の各画素21Aの信号を出力する動作とを並行して行う場合には、n+1行目の各画素21Bに対してリセットパルス線32からリセットパルスが印加された際に、リセットパルスの飛び込み波形が第1メモリ23から出力されるn行目の画素21Aの信号にノイズとなって重畳する恐れがある。ノイズが発生した場合には、最終的に出力アンプ27から出力される信号にノイズが含まれる、作成した画像に著しい画質の劣化が生じてしまう。
【0039】
本変形例の固体撮像装置においては、リセットパルス線32に駆動パルスが印加されている際に、水平シフトレジスタ42の動作を停止させ、第1メモリ23に蓄積されたn行目の画素21Aの信号を水平信号線26に読み出す動作及び水平信号線26に読み出された信号を出力アンプ27から出力する動作を停止している。このため、出力アンプ27から出力される信号にリセットパルスに起因したノイズが発生することはないので、高画質の画像を得ることが可能となる。
【0040】
なお、n行目の画素21Aの信号を第1メモリ23から読み出す動作について説明したが、n+1行目の画素21Bの信号を第2メモリ24から読み出す際にも同様に水平シフトレジスタ42の動作を停止している。
【0041】
また、リセットパルス線以外に水平有効期間において駆動パルスが印加される他の駆動パルス線を備えている場合には、他の駆動パルス線に駆動パルスが印加された場合に、水平シフトレジスタの動作を停止させてもよい。
【0042】
本変形例においては、信号の出力動作を水平シフトレジスタを停止することにより行ったが、出力アンプの動作を停止することにより行ってもよい。
【0043】
(一実施形態の第2変形例)
図4は一実施形態の第2変形例に係る固体撮像装置における垂直ブランキング期間外の水平駆動期間のタイミングを示している。本変形例の固体撮像装置は、一実施形態の固体撮像装置と同じ回路構成を有している。本変形例の固体撮像装置においては、リセットパルス線32等の駆動パルス線における駆動パルスの立ち上がり及び立ち下がりの際に、水平シフトレジスタ42の動作及び出力アンプ27からの信号出力を停止している。
【0044】
駆動パルスによるノイズが発生しやすいのは、駆動パルスの立ち上がり及び立ち下がりの際である。従って、駆動パルスが立ち上がる際及び立ち下がる際にメモリからの信号の読み出しを停止することにより、駆動パルスに起因するノイズがほとんどない信号を得られると共に、出力の停止時間を短くすることができる。
【0045】
その結果、メモリに蓄積された信号を水平信号線に読み出す動作を余裕を持って行うことが可能となり、画像を正確に出力することができ、高画質化することができる。また、読み出し動作の時間を短くすることにより、水平有効期間を短くし、一行の信号を読み出す時間を短くすることも可能である。このようにすれば、単位時間内に出力できるフレーム数を増やすことができるので、画像出力を高速化することができる。
【0046】
なお、本変形例においては、リセットパルス線32の立ち上がり及び立ち下がりだけでなく、VDD電源16の立ち上がりにおいても出力を停止しているため、VDD電源16に起因するノイズの発生を抑えることもできる。
【0047】
(一実施形態の第3変形例)
図5は一実施形態の第3変形例に係る固体撮像装置における垂直ブランキング期間外の水平駆動期間のタイミングを示している。本変形例の固体撮像装置は、一実施形態の固体撮像装置と同じ回路構成を有している。本変形例の固体撮像装置においては、水平ブランキング期間においてn+1行目の画素21Bの信号を読み出して第2メモリ24に蓄積する動作と並行して第1メモリ23に蓄積されたn行目の画素21Aの信号を出力する動作を行っている。
【0048】
これにより、水平ブランキング期間と水平有効期間を合わせた水平駆動期間が短いハイビジョン用カメラ等の場合にも、メモリからの信号の読み出し期間を十分に確保することが可能となるため、メモリからの信号の読み出しを容易にすることができ、画質を大幅に向上することができる。
【0049】
(一実施形態の第4変形例)
図6は本発明の第一実施形態の第4変形例に係る固体撮像装置の回路構成を示している。図6において図1と同一の構成要素には、同一の符号を附すことにより説明を省略する。図6に示すように、本変形例の固体撮像装置は、水平制御トランジスタ25の出力と接続されたAD(アナログデジタル)変換部28を備えている。これにより、各画素からの信号は、デジタル信号に変換されて各ビットごとに水平信号線26及び出力アンプ27を介在させて出力される。
【0050】
このようなデジタル出力の固体撮像装置においても、行メモリを並列に2つ設けることにより、高速に駆動することが可能となる。なお、駆動のタイミングは一実施形態及び第1変形例〜第3変形例に示したようにすればよい。
【0051】
本発明の一実施形態及び各変形例に係る固体撮像装置は高速で駆動できるため、本実施形態の固体撮像装置を用いたカメラは、高画質で且つ高速に動作させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【0052】
本発明に係る固体撮像装置は、行メモリへの信号の蓄積及び行メモリからの信号の読み出しを安定して行うことが可能な高画質の固体撮像装置を実現でき、ハイビジョンカメラ等に使用する固体撮像装置及びそれを用いたカメラ等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【0053】
【図1】本発明の一実施形態に係る固体撮像装置を示す回路図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る固体撮像装置における垂直ブランキング期間外の水平駆動期間を示すタイミングチャートである。
【図3】本発明の一実施形態の第1変形例に係る固体撮像装置の駆動状態を示すタイミングチャートである。
【図4】本発明の一実施形態の第2変形例に係る固体撮像装置駆動状態を示すタイミングチャートである。
【図5】本発明の一実施形態の第3変形例に係る固体撮像装置駆動状態を示すタイミングチャートである。
【図6】本発明の一実施形態の第4変形例に係る固体撮像装置を示す回路図である。
【図7】従来例に係る固体撮像装置を示す回路図である。
【図8】従来例に係る固体撮像装置の駆動状態を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【0054】
10 撮像領域
11 光電変換(PD)部
12 読み出しトランジスタ
13 リセットトランジスタ
14 検出トランジスタ
15 垂直信号線
16 VDD電源
17 フローティングディフュージョン(FD)部
21 画素
21A 画素(n行目)
21B 画素(n+1行目)
23 第1メモリ
24 第2メモリ
25 水平制御トランジスタ
26 水平信号線
27 出力アンプ
28 AD変換部
31 読み出しパルス線
32 リセットパルス線
40 タイミング発生回路
41 垂直シフトレジスタ
42 水平シフトレジスタ




 

 


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