JPH11331484A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH11331484A JPH11331484A JP10128370A JP12837098A JPH11331484A JP H11331484 A JPH11331484 A JP H11331484A JP 10128370 A JP10128370 A JP 10128370A JP 12837098 A JP12837098 A JP 12837098A JP H11331484 A JPH11331484 A JP H11331484A
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
- H04N25/7795—Circuitry for generating timing or clock signals
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Abstract
しくはフローティングレベルに固定すること。 【解決手段】 本発明の固体撮像装置は、複数の画素S
が列状に並ぶ光電変換部1と、光電変換部1で発生した
電荷を所定の駆動パルスφ1、φ2によって転送するC
CDアナログシフトレジスタ2と、CCDアナログシフ
トレジスタ2へ与える駆動パルスφ1、φ2を発生する
タイミング発生部と、タイミング発生部から出力されC
CDアナログシフトレジスタ2へ与えられる駆動パルス
φ1、φ2と所定の固定電位もしくはフローティングレ
ベルとを切り換えるスイッチ回路SW1、SW2とを備
えているものである。
Description
電荷を所定の駆動パルスで転送し、所定の電圧に変換し
て出力する固体撮像装置に関する。
複数列の光電変換部が設けられ、ここで得た電荷を電荷
電圧変換部まで転送して信号出力している。
ロックパルスが用いられている。転送に必要なクロック
パルスとしては、以下のようなものがある。
Device )レジスタへの読み出しゲートパルス、光電
変換された電荷を電荷電圧変換部へ転送するための転送
パルス、電荷電圧変換部直前の最終段転送パルス、
電荷電圧変換部のリセットパルス。
装置置に外部から供給される場合もあれば、あるクロッ
クのみ供給されて装置内部のタイミングジェネレータと
ドライバとを介して作られる場合もある。
うな固体撮像装置において、使用者がその固体撮像装置
の使用条件の範囲内で別のタイミングによって駆動した
い場合や、複数の光電変換部のうち一部のみを使用した
い場合、外部からクロックパルスを供給して外部回路の
変更が必要となったり、内部のタイミングジェネレータ
で作られる他のクロックパルスへの動作に影響が生じて
しまう。
使用したい場合にも、全ての光電変換部にクロックパル
スが与えられてしまい、特に転送パルスの負荷容量は全
CCDレジスタ分の負荷容量となることから高速転送を
目的とした場合の物理的な制約が生じてしまう。
題を解決するために成された固体撮像装置である。すな
わち、本発明は、複数の画素が列状に並ぶ光電変換部
と、光電変換部で発生した電荷を所定の駆動パルスによ
って転送する電荷転送部と、電荷転送部へ与える駆動パ
ルスを発生するタイミング発生部と、タイミング発生部
から出力され電荷転送部へ与えられる駆動パルスと所定
の固定電位もしくはフローティングレベルとを切り換え
るスイッチ回路とを備えているものである。
って、電荷転送部へ与えられる駆動パルスと所定の固定
電位もしくはフローティングレベルとの切り換えを行う
ことから、外部から別の駆動パルスを用いる場合には、
タイミング発生部から電荷転送部へ与える電位を所定の
固定電位もしくはフローティングレベルにしておくこと
で、駆動パルスに影響を受けることなく外部からの別の
駆動パルスを的確に使用できるようになる。
と、光電変換部で発生した電荷を読み出すための信号パ
ルスや光電変換部で発生した電荷を掃き出す信号パルス
を発生するタイミング発生部と、タイミング発生部から
出力される信号パルスと所定の固定電圧もしくはフロー
ティングレベルとを切り換えるスイッチ回路とを備えて
いる固体撮像装置でもある。
って、タイミング発生部から出力される信号パルスと所
定の固定電位もしくはフローティングレベルとの切り換
えを行うことから、外部から別の信号パルスを用いる場
合には、タイミング発生部から出力される信号パルスを
使用せず、所定の固定電位もしくはフローティングレベ
ルにしておくことで、その信号パルスに影響を受けるこ
となく外部からの別の信号パルスを的確に使用できるよ
うになる。
と、光電変換部で発生した電荷を転送する電荷転送部
と、電荷転送部で転送された電荷を電圧に変換する電荷
電圧変換部と、電荷電圧変換部に転送された電荷を排出
するための信号パルスを発生するタイミング発生部と、
タイミング発生部から出力される信号パルスと所定の固
定電圧もしくはフローティングレベルとを切り換えるス
イッチ回路とを備えている固体撮像装置でもある。
って、電荷電圧変換部へ与えられる信号パルスと所定の
固定電位もしくはフローティングレベルとの切り換えを
行うことから、外部から別の信号パルスを用いる場合に
は、タイミング発生部から電荷電圧変換部へ与える電位
を所定の固定電位もしくはフローティングレベルにして
おくことで、信号パルスに影響を受けることなく外部か
らの別の信号パルスを的確に使用できるようになる。
光電変換部と、この複数の光電変換部の各画素列で発生
した電荷を所定の駆動パルスによって転送する複数の電
荷転送部と、複数の電荷転送部へ与える駆動パルスを発
生するタイミング発生部と、タイミング発生部から出力
され複数の電荷転送部のうち少なくとも1つへ与えられ
る駆動パルスと所定の固定電位もしくはフローティング
レベルとを切り換えるスイッチ回路とを備えている固体
撮像装置でもある。
って、タイミング発生部から複数の電荷転送部のうち少
なくとも1つへ与えられる駆動パルスと所定の固定電位
もしくはフローティングレベルとの切り換えを行うこと
から、複数の電荷転送部のうち一部を用いる場合、使用
しない電荷転送部へ与える電位を所定の固定電位もしく
はフローティングレベルにしておくことで、全体の負荷
容量を小さくすることができ、高速転送を行うことがで
きるようになる。
おける実施の形態を図に基づいて説明する。図1は、第
1実施形態における固体撮像装置を説明する構成図であ
る。すなわち、この固体撮像装置は、複数の画素Sが列
状に並ぶ光電変換部1と、光電変換部1で発生した電荷
を所定の駆動パルスφ1、φ2によって転送する電荷転
送部であるCCDアナログシフトレジスタ2と、駆動パ
ルスφ1、φ2等を発生するタイミング発生部(図示せ
ず)と、CCDアナログシフトレジスタ2へ与える駆動
パルスφ1、φ2のレベルを切り換えるスイッチ回路S
W1、SW2とを備えている。
φ2のほか、リードアウトゲートへ与えられるパルスR
OG、CCDアナログシフトレジスタ2の最終段2nに
与えられるパルスφLH、リセットゲートRGへ与えら
れるパルスφRS、駆動パルスφ1、φ2とは異なる周
期の駆動パルスφ1’、φ2’が与えられるようになっ
ている。なお、図中○印は基板に設けられた端子を示し
ている。
明を行う。なお、以下の説明ではスイッチ回路SW1を
例にするが、スイッチ回路SW2も同じ構成である。
図で、(a)はφinと所定の電位Vcとを選択するス
イッチ回路、(b)はφinとフローティングレベルと
を選択するスイッチ回路を示している。
ッチ回路SW1が2つのMOSトランジスタTrA、B
と1つのインバータとから構成されている。図3は、図
2(a)に示すスイッチ回路におけるスイッチパルス
(SWパルス)とφin、φoutとの関係を示すタイ
ミングチャートである。
は、SWパルスがHighレベルの場合、MOSトラン
ジスタTrAのゲートへはそのままHighレベルが印
加され、MOSトランジスタTrBのゲートへはインバ
ータで反転したLowレベルが印加される。その結果、
MOSトランジスタTrAは閉状態、MOSトランジス
タTrBは開状態となり、φinがそのままφoutと
して出力される。
MOSトランジスタTrAのゲートへはそのままLow
レベルが印加され、MOSトランジスタTrBのゲート
へはインバータで反転したHighレベルが印加され
る。その結果、MOSトランジスタTrAは開状態、M
OSトランジスタTrBは閉状態となり、MOSトラン
ジスタTrBのソースに印加される所定の電位Vcがφ
outとして出力される。
1は1つのMOSトランジスタTrから構成されてい
る。このスイッチ回路SW1では、HighレベルのS
WパルスがMOSトランジスタTrのゲートに印加され
るとMOSトランジスタTrが閉状態となり、φinが
そのままφoutとして出力され、LowレベルのSW
パルスがMOSトランジスタTrのゲートに印加される
とMOSトランジスタTrが開状態となり、φinは遮
断されてφoutがフローティングレベルとなる。
図1に示す駆動パルスφ1、φ2の端子からCCDアナ
ログシフトレジスタ2までの間に設けることで、CCD
アナログシフトレジスタ2へ与える駆動パルスφ1、φ
2と所定の電圧もしくはフローティングレベルとを選択
できるようになる。
電荷の転送を行う場合はスイッチ回路SW1、SW2を
閉状態にする。これによってCCDアナログシフトレジ
スタ2には駆動パルスφ1、φ2が印加できるように構
成される。
れた電荷はリードアウトゲートに印加されるパルスRO
GによってCCDアナログシフトレジスタ2に転送さ
れ、駆動パルスφ1、φ2によって順次図中左方向へ転
送されていく。
されることで1画素毎の電荷が電荷電圧変換部であるフ
ローティングディフュージョンFDに送られ、電荷量に
応じた電圧に変換される。この電圧は出力アンプを介し
て出力端子Vout から出力される。また、フローティン
グディフュージョンFDに送られた電荷はリセットゲー
トRGにパルスφRSが印加されることでリセットドレ
インRDへ排出される。
送および出力電圧の取り出しを行うことができる。
したくない場合はスイッチ回路SW1、SW2を任意の
期間だけ開状態にする。これによって、図2で示したよ
うに、スイッチ回路の出力としては所定の電位Vcもし
くはフローティングレベルとなり、任意の期間だけCC
Dアナログシフトレジスタ2に駆動パルスφ1’、φ
2’を印加できるように構成される。
には駆動パルスφ1、φ2に影響を受けることなく他の
駆動パルスφ1’、φ2’を印加し、先と同様なパルス
印加によって電荷の転送および出力を行うことが可能と
なる。
では、スイッチ回路SW1、SW2によって電位の切り
換えを容易に行うことができ、他の駆動パルスφ1’、
φ2’を使用する場合にも駆動パルスφ1、φ2の影響
をなくすことが可能となる。また、駆動パルスφ1、φ
2を生成するタイミング発生部(図示せず)の構成は全
く変更する必要がないため、新たな回路の設計を行う必
要もない。
φ1、φ2のラインにスイッチ回路SW1、SW2を設
けて駆動パルスφ1、φ2と所定の電位Vcもしくはフ
ローティングレベルとを切り換える例を説明したが、他
のパルスのラインにスイッチ回路を設けて、そのパルス
と電位Vcもしくはフローティングレベルとを切り換え
るようにしてもよい。
ルスROGのラインにスイッチ回路を設けることで、他
のタイミングでリードアウトを行うことができるように
なる。同様に、パルスφLHのラインにスイッチ回路を
設けることで、他のタイミングでフローティングディフ
ュージョンFDの電荷転送を行うことができるようにな
る。
イッチ回路を設けることで、他のタイミングで電荷の排
出を行うことができるようになる。さらに、光電変換部
1へ印加する図示しない掃き出しゲートパルス(シャッ
ターパルス)のラインにスイッチ回路を設けることで、
他のタイミングで電荷の掃き出しを行うことが可能とな
る。
を行う。第2実施形態における固体撮像装置は、複数の
画素列から構成される複数の光電変換部1b、1g、1
r、1wと、各光電変換部1b、1g、1r、1wで発
生した電荷を所定の駆動パルスφ1、φ2によって転送
する複数のCCDアナログシフトレジスタ2b、2g、
2r、2wと、駆動パルスφ1、φ2等を発生するタイ
ミング発生部(図示せず)と、1部のCCDアナログシ
フトレジスタへ与える駆動パルスφ1、φ2のレベルを
切り換えるスイッチ回路SW1、SW2とを備えてい
る。
並び、青色のフィルタ(図示せず)がコーティングされ
て青色に対応する電荷を得ている。また、光電変換部1
gは複数の画素Sgが列状に並び、緑色のフィルタ(図
示せず)がコーティングされて緑色に対応する電荷を得
ている。さらに、光電変換部1rは複数の画素Srが列
状に並び、赤色のフィルタ(図示せず)がコーティング
されて赤色に対応する電荷を得ている。また、光電変換
部1wは複数の画素Swが列状に並ぶもので、カラーフ
ィルタがコーティングされずに白黒センサとして電荷を
転送する。
φ1、φ2のラインを、青、緑、赤に対応するCCDア
ナログシフトレジスタ2b、2g、2rに与えるライン
と、白黒センサに対応するCCDアナログシフトレジス
タ2wに与えるラインとに分岐し、このうち青、緑、赤
に対応するCCDアナログシフトレジスタ2b、2g、
2rに与える駆動パルスφ1、φ2のラインにのみスイ
ッチ回路SW1、SW2を設けている。このスイッチ回
路SW1、SW2の構成としては、第1実施形態で説明
したものと同様である(図2、図3参照)。
ンサ(青、緑、赤の光電変換部1b、1g、1r)を使
用する場合(通常、青、緑、赤の各出力1MHz〜5M
Hz)、スイッチ回路SW1、SW2を閉状態にする。
これによって、全てのCCDアナログシフトレジスタ2
b、2g、2r、2wに駆動パルスφ1、φ2が印加で
きる構成となる。
シフトレジスタ2b、2g、2r、2wの負荷が駆動パ
ルスの負荷容量となるが、カラーセンサを用いた電荷の
転送では上記のように比較的動作周波数が低いことから
十分対応できる。
1wの各画素Sb、Sg、Sr、Swで蓄積された電荷
はリードアウトゲートに印加されるパルスROGによっ
てCCDアナログシフトレジスタ2b、2g、2r、2
wに各々転送され、駆動パルスφ1、φ2によって順次
図中左方向へ転送されていく。
されることで各色に対応した1画素毎の電荷が電荷電圧
変換部であるフローティングディフュージョンFDに送
られ、各色の電荷量に応じた電圧に変換される。この電
圧は各出力アンプを介して出力端子Vout-B 、Vout-G
、Vout-R 、Vout-W から出力される。また、フロー
ティングディフュージョンFDに送られた電荷はリセッ
トゲートRGにパルスφRSが印加されることでリセッ
トドレインRDへ排出される。なお、カラー画像の出力
を得る場合は、出力端子Vout-W から出力される白黒に
対応した信号は使用しないようにする。
素毎の電荷の転送および出力電圧の取り出しを行うこと
ができる。
(光電変換部1w)を使用する場合(通常、5MHz以
上)、スイッチ回路SW1、SW2を開状態にする。こ
れによって、カラーセンサに対応するCCDアナログシ
フトレジスタ2b、2g、2rには駆動パルスφ1、φ
2が印加されずに所定の電圧Vc(図2参照)またはフ
ローティングレベルとなり、CCDアナログシフトレジ
スタ2wにのみ駆動パルスφ1、φ2が印加できる構成
となる。
アナログシフトレジスタ2wの負荷だけが駆動パルスの
負荷容量となり、高速転送を目的とした白黒の電荷の転
送に十分対応できるようになる。
1wの各画素Sb、Sg、Sr、Swで蓄積された電荷
はリードアウトゲートに印加されるパルスROGによっ
てCCDアナログシフトレジスタ2b、2g、2r、2
wに各々転送されるが、駆動パルスφ1、φ2が印加さ
れるCCDアナログシフトレジスタ2wに転送された電
荷のみが順次図中左方向へ転送されていく。
されることで白黒に対応した1画素毎の電荷が電荷電圧
変換部であるフローティングディフュージョンFDに送
られ、白黒の電荷量に応じた電圧に変換される。この電
圧は出力アンプを介して出力端子Vout-W から出力され
る。また、フローティングディフュージョンFDに送ら
れた電荷はリセットゲートRGにパルスφRSが印加さ
れることでリセットドレインRDへ排出される。
素毎の電荷の転送および出力電圧の取り出しを行うこと
ができる。つまり、白黒に対応した信号を高速で得るこ
とが可能となる。
青、緑、赤および白に対応した4本の光電変換部1b、
1g、1r、1wとCCDアナログシフトレジスタ2
b、2g、2r、2wを備える例を説明したが、本発明
はこれに限定されず他の本数の光電変換部を持つもので
あっても適用可能である。
変換部およびCCDアナログシフトレジスタを備え、カ
ラー画像を得る場合にはこれら全てのCCDアナログシ
フトレジスタへ駆動パルスを与えるようにし、白黒画像
を得る場合には、例えばそのうちの緑に対応したCCD
アナログシフトレジスタにだけ駆動パルスを与えるよう
にするようスイッチ回路を構成する。これによって、カ
ラーセンサだけの構成でカラー画像を得ることができる
とともに、高速に白黒画像をも得ることが可能となる。
装置によれば次のような効果がある。すなわち、使用者
が別のタイミングで駆動したい場合、スイッチ回路によ
って通常の駆動パルスを所定の電位もしくはフローティ
ングレベルに容易に切り換えることができ、別のタイミ
ングで的確に動作をさせることが可能となる。また、不
要なパルス信号を止めることができ、出力波形にそのパ
ルス信号がかぶるノイズ成分の発生を抑制することが可
能となる。
定することで、ドライバ動作を停止することができ、低
消費電力化を図ることが可能となる。さらに、複数の光
電変換部の一部のみを使用した場合にも、使用しない光
電変換部に対応するパルス信号を停止させることで、電
荷転送部の負荷容量を少なくすることができ、高速転送
にも対応することが可能となる。
構成図である。
チャートである。
構成図である。
S…画素、SW1…スイッチ回路、SW2…スイッチ回
路
Claims (4)
- 【請求項1】 複数の画素が列状に並ぶ光電変換部と、 前記光電変換部で発生した電荷を所定の駆動パルスによ
って転送する電荷転送部と、 前記電荷転送部へ与える駆動パルスを発生するタイミン
グ発生部と、 前記タイミング発生部から出力され前記電荷転送部へ与
えられる駆動パルスと所定の固定電位もしくはフローテ
ィングレベルとを切り換えるスイッチ回路とを備えてい
ることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項2】 複数の画素が列状に並ぶ光電変換部と、 前記光電変換部で発生した電荷を読み出すための信号パ
ルスや前記光電変換部で発生した電荷を掃き出す信号パ
ルスを発生するタイミング発生部と、 前記タイミング発生部から出力される信号パルスと所定
の固定電圧もしくはフローティングレベルとを切り換え
るスイッチ回路とを備えていることを特徴とする固体撮
像装置。 - 【請求項3】 複数の画素が列状に並ぶ光電変換部と、 前記光電変換部で発生した電荷を転送する電荷転送部
と、 前記電荷転送部で転送された電荷を電圧に変換する電荷
電圧変換部と、 前記電荷電圧変換部に転送された電荷を排出するための
信号パルスを発生するタイミング発生部と、 前記タイミング発生部から出力される信号パルスと所定
の固定電圧もしくはフローティングレベルとを切り換え
るスイッチ回路とを備えていることを特徴とする固体撮
像装置。 - 【請求項4】 複数の画素列から構成される複数の光電
変換部と、 前記複数の光電変換部の各画素列で発生した電荷を所定
の駆動パルスによって転送する複数の電荷転送部と、 前記複数の電荷転送部へ与える駆動パルスを発生するタ
イミング発生部と、 前記タイミング発生部から出力され前記複数の電荷転送
部のうち少なくとも1つへ与えられる駆動パルスと所定
の固定電位もしくはフローティングレベルとを切り換え
るスイッチ回路とを備えていることを特徴とする固体撮
像装置。
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