JP2000092396A - 増幅型固体撮像素子を用いた撮像装置 - Google Patents
増幅型固体撮像素子を用いた撮像装置Info
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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
- H04N25/78—Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回路規模が小さく低コストで広ダイナミック
レンジ合成画像の生成可能な増幅型固体撮像素子を用い
た撮像装置を提供する。 【解決手段】 フォトダイオード11に並列接続した第１
の蓄積容量Ｃ1 ，該蓄積容量の信号電荷を転送トランジ
スタ12を介して蓄積する第２の蓄積容量Ｃ2 ，第２の蓄
積容量をリセットするトランジスタ13，増幅トランジス
タ14，読み出しトランジスタ15を有する画素を複数個配
列してなる画素アレイを備え、第２の蓄積容量をリセッ
トした後短時間積分させて第１の蓄積容量の信号電荷を
第２の蓄積容量へ移し、次に長時間積分させた後第２の
蓄積容量の短時間積分の信号電荷を読み出し、次いで第
１の蓄積容量の信号電荷を第２の蓄積容量へ転送させ、
長時間積分の信号電荷を読み出し、第２の蓄積容量を、
短時間積分による信号電荷を最長１フレーム期間保持す
るアナログメモリとして利用し、画素アレイ端部のメモ
リ領域を不要にする。
レンジ合成画像の生成可能な増幅型固体撮像素子を用い
た撮像装置を提供する。 【解決手段】 フォトダイオード11に並列接続した第１
の蓄積容量Ｃ1 ，該蓄積容量の信号電荷を転送トランジ
スタ12を介して蓄積する第２の蓄積容量Ｃ2 ，第２の蓄
積容量をリセットするトランジスタ13，増幅トランジス
タ14，読み出しトランジスタ15を有する画素を複数個配
列してなる画素アレイを備え、第２の蓄積容量をリセッ
トした後短時間積分させて第１の蓄積容量の信号電荷を
第２の蓄積容量へ移し、次に長時間積分させた後第２の
蓄積容量の短時間積分の信号電荷を読み出し、次いで第
１の蓄積容量の信号電荷を第２の蓄積容量へ転送させ、
長時間積分の信号電荷を読み出し、第２の蓄積容量を、
短時間積分による信号電荷を最長１フレーム期間保持す
るアナログメモリとして利用し、画素アレイ端部のメモ
リ領域を不要にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、増幅型固体撮像
素子から露光量の異なる複数画面分の画像信号を出力さ
せ合成処理を行うことにより、広ダイナミックレンジ合
成画像信号を得るようにした撮像装置に関する。
素子から露光量の異なる複数画面分の画像信号を出力さ
せ合成処理を行うことにより、広ダイナミックレンジ合
成画像信号を得るようにした撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、テレビカメラ、ビデオカメラ、
電子カメラ等の撮像装置においては、撮像素子として固
体撮像素子が用いられているが、固体撮像素子のダイナ
ミックレンジは銀塩写真フィルムに比べて極めて狭いと
いう問題点がある。
電子カメラ等の撮像装置においては、撮像素子として固
体撮像素子が用いられているが、固体撮像素子のダイナ
ミックレンジは銀塩写真フィルムに比べて極めて狭いと
いう問題点がある。
【０００３】従来、この問題点を解消するため、単一の
撮像素子から露光量の異なる２画面分の画像信号を読み
出し、合成を行うことによって拡大されたダイナミック
レンジを有する画像を得る手法が用いられている。図４
は、かかる広ダイナミックレンジ合成画像を生成するた
めの従来の合成処理部の構成を示す概略ブロック構成図
で、その概略動作を説明すると、次のとおりである。す
なわち、撮像素子101で撮影された同一被写体の短時間
露光画像信号は、Ａ／Ｄ変換器102 でＡ／Ｄ変換された
のち短時間露光画像データ用メモリ103 に一旦記憶さ
れ、また長時間露光画像信号は同じくＡ／Ｄ変換器102
でＡ／Ｄ変換されたのち長時間露光画像データ用メモリ
104 に一旦記憶される。次いで、両メモリ103 ，104 か
ら画像データを読み出し、合成回路105 で合成処理を行
い、圧縮回路106 で圧縮処理して広ダイナミックレンジ
合成画像データを出力するようになっている。
撮像素子から露光量の異なる２画面分の画像信号を読み
出し、合成を行うことによって拡大されたダイナミック
レンジを有する画像を得る手法が用いられている。図４
は、かかる広ダイナミックレンジ合成画像を生成するた
めの従来の合成処理部の構成を示す概略ブロック構成図
で、その概略動作を説明すると、次のとおりである。す
なわち、撮像素子101で撮影された同一被写体の短時間
露光画像信号は、Ａ／Ｄ変換器102 でＡ／Ｄ変換された
のち短時間露光画像データ用メモリ103 に一旦記憶さ
れ、また長時間露光画像信号は同じくＡ／Ｄ変換器102
でＡ／Ｄ変換されたのち長時間露光画像データ用メモリ
104 に一旦記憶される。次いで、両メモリ103 ，104 か
ら画像データを読み出し、合成回路105 で合成処理を行
い、圧縮回路106 で圧縮処理して広ダイナミックレンジ
合成画像データを出力するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の広ダ
イナミックレンジ合成画像を生成する撮像装置は、上記
のように、２つの画像メモリを設けて短時間露光画像デ
ータと長時間露光画像データとを一旦記憶させ、合成処
理を行うように構成されているので、回路規模が大き
く、コストが高くなるという問題点がある。
イナミックレンジ合成画像を生成する撮像装置は、上記
のように、２つの画像メモリを設けて短時間露光画像デ
ータと長時間露光画像データとを一旦記憶させ、合成処
理を行うように構成されているので、回路規模が大き
く、コストが高くなるという問題点がある。
【０００５】本発明は、従来の広ダイナミックレンジ合
成画像の生成処理機能を備えた撮像装置の上記問題点を
解消するためになされたもので、回路規模が小さく低コ
ストで広ダイナミックレンジ合成画像の生成可能な、増
幅型固体撮像素子を用いた撮像装置を提供することを目
的とする。
成画像の生成処理機能を備えた撮像装置の上記問題点を
解消するためになされたもので、回路規模が小さく低コ
ストで広ダイナミックレンジ合成画像の生成可能な、増
幅型固体撮像素子を用いた撮像装置を提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明は、光電変換部と、該光電変換部で生成され
た信号電荷を蓄積する第１の蓄積部と、該第１の蓄積部
から転送された信号電荷を蓄積する遮光された第２の蓄
積部と、第１の蓄積部から第２の蓄積部へ信号電荷を転
送する転送部と、第１及び第２の蓄積部を初期化する初
期化手段と、第２の蓄積部の信号電荷を増幅して読み出
す信号読み出し部とからなる画素を複数個配列してなる
画素アレイと、前記画素の第１及び第２の蓄積部の初期
化を解除してから第１の所定時間後に転送部を動作させ
て第１の蓄積部の信号電荷を第２の蓄積部へ転送させ、
前記初期化解除から第１の所定時間より長い第２の所定
時間後に読み出し部により第２の蓄積部の第１の信号電
荷を増幅して読み出し、次いで転送部を再度動作させて
第１の蓄積部の信号電荷を第２の蓄積部へ転送させたの
ち、読み出し部により第２の蓄積部の第２の信号電荷を
増幅して読み出す駆動制御手段と、読み出された前記第
１の信号電荷に基づく画像信号と第２の信号電荷に基づ
く画像信号とを合成して広いダイナミックレンジ画像信
号を生成する合成手段とで、増幅型固体撮像素子を用い
た撮像装置を構成するものである。
め、本発明は、光電変換部と、該光電変換部で生成され
た信号電荷を蓄積する第１の蓄積部と、該第１の蓄積部
から転送された信号電荷を蓄積する遮光された第２の蓄
積部と、第１の蓄積部から第２の蓄積部へ信号電荷を転
送する転送部と、第１及び第２の蓄積部を初期化する初
期化手段と、第２の蓄積部の信号電荷を増幅して読み出
す信号読み出し部とからなる画素を複数個配列してなる
画素アレイと、前記画素の第１及び第２の蓄積部の初期
化を解除してから第１の所定時間後に転送部を動作させ
て第１の蓄積部の信号電荷を第２の蓄積部へ転送させ、
前記初期化解除から第１の所定時間より長い第２の所定
時間後に読み出し部により第２の蓄積部の第１の信号電
荷を増幅して読み出し、次いで転送部を再度動作させて
第１の蓄積部の信号電荷を第２の蓄積部へ転送させたの
ち、読み出し部により第２の蓄積部の第２の信号電荷を
増幅して読み出す駆動制御手段と、読み出された前記第
１の信号電荷に基づく画像信号と第２の信号電荷に基づ
く画像信号とを合成して広いダイナミックレンジ画像信
号を生成する合成手段とで、増幅型固体撮像素子を用い
た撮像装置を構成するものである。
【０００７】このような構成の画素アレイと駆動制御手
段を設け、画素内の第２の蓄積部を、短時間の第１の所
定時間の露光に対する信号電荷を最長１フレーム期間保
持するアナログメモリとして利用することにより、画素
アレイの端部に設けるメモリ領域、あるいはオフチップ
のメモリやディレイラインを必要とせずに、広ダイナミ
ックレンジ合成画像の生成可能な増幅型固体撮像素子を
用いた撮像装置を実現することができる。
段を設け、画素内の第２の蓄積部を、短時間の第１の所
定時間の露光に対する信号電荷を最長１フレーム期間保
持するアナログメモリとして利用することにより、画素
アレイの端部に設けるメモリ領域、あるいはオフチップ
のメモリやディレイラインを必要とせずに、広ダイナミ
ックレンジ合成画像の生成可能な増幅型固体撮像素子を
用いた撮像装置を実現することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に、実施の形態について説明す
る。図１は、本発明に係る増幅型固体撮像素子を用いた
撮像装置の実施の形態を示す概略ブロック構成図であ
る。図１において、１は増幅型固体撮像素子、２は増幅
型固体撮像素子１を駆動するタイミングパルスを発生す
るタイミングジェネレータ、３は増幅型固体撮像素子１
から出力される短時間露光画像信号及び長時間露光画像
信号を合成処理して広ダイナミックレンジ合成画像を生
成するための合成回路、４は各部の制御を行うＣＰＵで
ある。
る。図１は、本発明に係る増幅型固体撮像素子を用いた
撮像装置の実施の形態を示す概略ブロック構成図であ
る。図１において、１は増幅型固体撮像素子、２は増幅
型固体撮像素子１を駆動するタイミングパルスを発生す
るタイミングジェネレータ、３は増幅型固体撮像素子１
から出力される短時間露光画像信号及び長時間露光画像
信号を合成処理して広ダイナミックレンジ合成画像を生
成するための合成回路、４は各部の制御を行うＣＰＵで
ある。
【０００９】図２は、増幅型固体撮像素子の画素アレイ
の単一画素及びＦＰＮ（固定パターンノイズ）抑圧読み
出し回路部分の構成を示す回路構成図である。図２にお
いて、11はフォトダイオード、Ｃ1 は該フォトダイオー
ド11で生成された信号電荷を蓄積する第１の蓄積容量
（フォトダイオードの寄生容量）、Ｃ2 は第１の蓄積容
量Ｃ1 から転送される信号電荷を蓄積する遮光された第
２の蓄積容量、12は第１の蓄積容量Ｃ1 から第２の蓄積
容量Ｃ2 へ信号電荷を転送するパルスφTXで駆動される
転送用ＭＯＳトランジスタ、13は第２の蓄積容量Ｃ2 を
初期化するパルスφRSで駆動されるリセット用ＭＯＳト
ランジスタ、14は第２の蓄積容量Ｃ2 に蓄積された信号
電荷を増幅する増幅用ＭＯＳトランジスタ、15は増幅さ
れた信号電荷を垂直信号線16に読み出すパルスφRDで駆
動される読み出し用ＭＯＳトランジスタで、これらの素
子で画素を構成しており、この構成の画素をマトリクス
状に配列して画素アレイを構成している。
の単一画素及びＦＰＮ（固定パターンノイズ）抑圧読み
出し回路部分の構成を示す回路構成図である。図２にお
いて、11はフォトダイオード、Ｃ1 は該フォトダイオー
ド11で生成された信号電荷を蓄積する第１の蓄積容量
（フォトダイオードの寄生容量）、Ｃ2 は第１の蓄積容
量Ｃ1 から転送される信号電荷を蓄積する遮光された第
２の蓄積容量、12は第１の蓄積容量Ｃ1 から第２の蓄積
容量Ｃ2 へ信号電荷を転送するパルスφTXで駆動される
転送用ＭＯＳトランジスタ、13は第２の蓄積容量Ｃ2 を
初期化するパルスφRSで駆動されるリセット用ＭＯＳト
ランジスタ、14は第２の蓄積容量Ｃ2 に蓄積された信号
電荷を増幅する増幅用ＭＯＳトランジスタ、15は増幅さ
れた信号電荷を垂直信号線16に読み出すパルスφRDで駆
動される読み出し用ＭＯＳトランジスタで、これらの素
子で画素を構成しており、この構成の画素をマトリクス
状に配列して画素アレイを構成している。
【００１０】また図２において、21−１は垂直信号線16
に読み出された信号を第１のクランプ容量ＣC1に転送す
る第１の転送スイッチ、22−１はクランプパルスφCL1
で駆動される第１のクランプトランジスタ、23−１はサ
ンプルホールドパルスφSH1で駆動される第１のサンプ
ルホールドスイッチ、ＣH1は第１のホールド容量、24−
１は水平選択パルスφH で駆動される第１の水平選択ス
イッチで、これらの素子で短時間露光画像信号のＦＰＮ
抑圧読み出し回路を構成している。また、21−２は同じ
く垂直信号線16に読み出された信号を第２のクランプ容
量ＣC2に転送する第２の転送スイッチ、22−２はクラン
プパルスφCL2 で駆動される第２のクランプトランジス
タ、23−２はサンプルホールドパルスφSH2 で駆動され
る第２のサンプルホールドスイッチ、ＣH2は第２のホー
ルド容量、24−２は水平選択パルスφH で駆動される第
２の水平選択スイッチで、これらの素子で長時間露光画
像信号のＦＰＮ抑圧読み出し回路を構成している。そし
て、これらの短時間露光画像信号のＦＰＮ抑圧読み出し
回路及び長時間露光画像信号のＦＰＮ抑圧読み出し回路
は、それぞれ画素アレイの列毎に設けられている。な
お、図２において、25は垂直信号線16に接続されている
電流源であり、画素内の増幅用ＭＯＳトランジスタ14と
読み出し用ＭＯＳトランジスタ15を介してソースフォロ
ア回路を構成している。
に読み出された信号を第１のクランプ容量ＣC1に転送す
る第１の転送スイッチ、22−１はクランプパルスφCL1
で駆動される第１のクランプトランジスタ、23−１はサ
ンプルホールドパルスφSH1で駆動される第１のサンプ
ルホールドスイッチ、ＣH1は第１のホールド容量、24−
１は水平選択パルスφH で駆動される第１の水平選択ス
イッチで、これらの素子で短時間露光画像信号のＦＰＮ
抑圧読み出し回路を構成している。また、21−２は同じ
く垂直信号線16に読み出された信号を第２のクランプ容
量ＣC2に転送する第２の転送スイッチ、22−２はクラン
プパルスφCL2 で駆動される第２のクランプトランジス
タ、23−２はサンプルホールドパルスφSH2 で駆動され
る第２のサンプルホールドスイッチ、ＣH2は第２のホー
ルド容量、24−２は水平選択パルスφH で駆動される第
２の水平選択スイッチで、これらの素子で長時間露光画
像信号のＦＰＮ抑圧読み出し回路を構成している。そし
て、これらの短時間露光画像信号のＦＰＮ抑圧読み出し
回路及び長時間露光画像信号のＦＰＮ抑圧読み出し回路
は、それぞれ画素アレイの列毎に設けられている。な
お、図２において、25は垂直信号線16に接続されている
電流源であり、画素内の増幅用ＭＯＳトランジスタ14と
読み出し用ＭＯＳトランジスタ15を介してソースフォロ
ア回路を構成している。
【００１１】次に、このように構成されている画素及び
ＦＰＮ抑圧読み出し回路の動作を、図３に示すタイミン
グチャートを参照しながら説明する。まず、水平ブラン
キング期間のタイミングにおいて、読み出しパルスφ
RD，転送パルスφT1，クランプパルスφCL1 ，サンプル
ホールドパルスφSH1 をＯＮすることにより、画素の第
２の蓄積容量Ｃ2 に蓄積された積分時間Ｔ1 （短時間露
光）に対する信号ＶT1を読み出す。第１のクランプ容量
ＣC1の一端はＶT1に、他端はクランプ電圧ＶCLにチャー
ジされる。また第１のホールド容量ＣH1もクランプ電圧
ＶCLにチャージされる。次いで、タイミングにおい
て、リセットパルスφRSをＯＮとして、画素の第２の蓄
積容量Ｃ2 ，すなわち増幅用ＭＯＳトランジスタ15の入
力端をリセットする。次いで、タイミングにおいて、
読み出しパルスφRD，転送パルスφT1，サンプルホール
ドパルスφSH1 をＯＮとして、画素のリセット直後のオ
フセット電圧ＶOFF を読み出す。このとき、第１のホー
ルド容量ＣH1には、ＦＰＮの除去された積分時間Ｔ
1 （短時間露光）に対する信号〔ＶCL−α（ＶT1−Ｖ
OFF）〕が保持される。ここで、αはほぼクランプ容量
ＣC ，ホールド容量ＣH で決まる係数である。また、こ
のタイミングにおいては、同時に転送パルスφT2，ク
ランプパルスφCL2 ，サンプルホールドパルスφSH2 を
ＯＮとして、画素のオフセット電圧ＶOFF を第２のクラ
ンプ容量ＣC2の一端に伝え、第 2のホールド容量ＣH2を
クランプ電圧ＶCLにチャージする。
ＦＰＮ抑圧読み出し回路の動作を、図３に示すタイミン
グチャートを参照しながら説明する。まず、水平ブラン
キング期間のタイミングにおいて、読み出しパルスφ
RD，転送パルスφT1，クランプパルスφCL1 ，サンプル
ホールドパルスφSH1 をＯＮすることにより、画素の第
２の蓄積容量Ｃ2 に蓄積された積分時間Ｔ1 （短時間露
光）に対する信号ＶT1を読み出す。第１のクランプ容量
ＣC1の一端はＶT1に、他端はクランプ電圧ＶCLにチャー
ジされる。また第１のホールド容量ＣH1もクランプ電圧
ＶCLにチャージされる。次いで、タイミングにおい
て、リセットパルスφRSをＯＮとして、画素の第２の蓄
積容量Ｃ2 ，すなわち増幅用ＭＯＳトランジスタ15の入
力端をリセットする。次いで、タイミングにおいて、
読み出しパルスφRD，転送パルスφT1，サンプルホール
ドパルスφSH1 をＯＮとして、画素のリセット直後のオ
フセット電圧ＶOFF を読み出す。このとき、第１のホー
ルド容量ＣH1には、ＦＰＮの除去された積分時間Ｔ
1 （短時間露光）に対する信号〔ＶCL−α（ＶT1−Ｖ
OFF）〕が保持される。ここで、αはほぼクランプ容量
ＣC ，ホールド容量ＣH で決まる係数である。また、こ
のタイミングにおいては、同時に転送パルスφT2，ク
ランプパルスφCL2 ，サンプルホールドパルスφSH2 を
ＯＮとして、画素のオフセット電圧ＶOFF を第２のクラ
ンプ容量ＣC2の一端に伝え、第 2のホールド容量ＣH2を
クランプ電圧ＶCLにチャージする。
【００１２】次に、タイミングにおいて、転送パルス
φTXをＯＮとして、画素において第１の蓄積容量Ｃ1 に
蓄積された積分時間（Ｔ2 −Ｔ1 ）（長時間露光）に対
する信号を第２の蓄積容量Ｃ2 に転送する。ついで、タ
イミングにおいて、読み出しパルスφRD，転送パルス
φT2，サンプルホールドパルスφSH2 をＯＮとして、画
素において第２の蓄積容量Ｃ2 に転送された積分時間
（Ｔ2 −Ｔ1 ）に対する信号ＶT2を読み出す。このと
き、第２のホールド容量ＣH2には、ＦＰＮの除去された
積分時間（Ｔ2 −Ｔ1 ）に対する信号〔ＶCL−α（Ｖ
OFF −ＶT2）〕が保持される。次いで、タイミングに
おいて、転送パルスφTX及びリセットパルスφRSをＯＮ
として、画素をリセットする。
φTXをＯＮとして、画素において第１の蓄積容量Ｃ1 に
蓄積された積分時間（Ｔ2 −Ｔ1 ）（長時間露光）に対
する信号を第２の蓄積容量Ｃ2 に転送する。ついで、タ
イミングにおいて、読み出しパルスφRD，転送パルス
φT2，サンプルホールドパルスφSH2 をＯＮとして、画
素において第２の蓄積容量Ｃ2 に転送された積分時間
（Ｔ2 −Ｔ1 ）に対する信号ＶT2を読み出す。このと
き、第２のホールド容量ＣH2には、ＦＰＮの除去された
積分時間（Ｔ2 −Ｔ1 ）に対する信号〔ＶCL−α（Ｖ
OFF −ＶT2）〕が保持される。次いで、タイミングに
おいて、転送パルスφTX及びリセットパルスφRSをＯＮ
として、画素をリセットする。
【００１３】次に、水平走査期間のタイミングにおい
て、画素の積分期間Ｔ1 に入り、タイミングにおい
て、転送パルスφTXをＯＮにして、積分期間Ｔ1 におい
て第１の蓄積容量Ｃ1 に蓄積された信号電荷を第２の蓄
積容量Ｃ2 に転送する。タイミングの直前にリセット
パルスφRSを印加し、第２の蓄積容量Ｃ2 を再度リセッ
トしてもよい。また、この水平走査期間においては、第
１及び第２のホールド容量ＣH1，ＣH2に保持されている
ＦＰＮの除去されている積分期間Ｔ1 （短時間露光）に
対する信号と、同じくＦＰＮの除去されている積分期間
（Ｔ2 −Ｔ1 ）（長時間露光）に対する信号とを、第１
及び第２の水平選択スイッチ24−１，24−２を水平選択
パルスφH で同時にＯＮとして、同時に読み出し、合成
回路３で合成処理して広ダイナミックレンジ画像信号の
生成を開始させるようになっている。
て、画素の積分期間Ｔ1 に入り、タイミングにおい
て、転送パルスφTXをＯＮにして、積分期間Ｔ1 におい
て第１の蓄積容量Ｃ1 に蓄積された信号電荷を第２の蓄
積容量Ｃ2 に転送する。タイミングの直前にリセット
パルスφRSを印加し、第２の蓄積容量Ｃ2 を再度リセッ
トしてもよい。また、この水平走査期間においては、第
１及び第２のホールド容量ＣH1，ＣH2に保持されている
ＦＰＮの除去されている積分期間Ｔ1 （短時間露光）に
対する信号と、同じくＦＰＮの除去されている積分期間
（Ｔ2 −Ｔ1 ）（長時間露光）に対する信号とを、第１
及び第２の水平選択スイッチ24−１，24−２を水平選択
パルスφH で同時にＯＮとして、同時に読み出し、合成
回路３で合成処理して広ダイナミックレンジ画像信号の
生成を開始させるようになっている。
【００１４】なお、上記実施の形態においては、画素構
造及びＦＰＮ抑圧読み出し回路として図２に示す構成の
ものを例示したが、本発明においては図２に例示したも
のに限らず、同様な効果が得られるものであれば、他の
構成のものも用いることができる。
造及びＦＰＮ抑圧読み出し回路として図２に示す構成の
ものを例示したが、本発明においては図２に例示したも
のに限らず、同様な効果が得られるものであれば、他の
構成のものも用いることができる。
【００１５】
【発明の効果】以上実施の形態に基づいて説明したよう
に、本発明によれば、画素内の第２の蓄積部を、短時間
の第１の所定時間の露光に対する信号電荷を最長１フレ
ーム期間保持するアナログメモリとして利用しているの
で、画素アレイの端部にメモリ領域を設けたり、あるい
はオフチップのメモリやディレイラインを設けたりする
必要がなく、回路規模が小さくコストの低減を図ること
の可能な広ダイナミックレンジ合成画像の生成機能を備
えた、増幅型固体撮像素子を用いた撮像装置を提供する
ことができる。
に、本発明によれば、画素内の第２の蓄積部を、短時間
の第１の所定時間の露光に対する信号電荷を最長１フレ
ーム期間保持するアナログメモリとして利用しているの
で、画素アレイの端部にメモリ領域を設けたり、あるい
はオフチップのメモリやディレイラインを設けたりする
必要がなく、回路規模が小さくコストの低減を図ること
の可能な広ダイナミックレンジ合成画像の生成機能を備
えた、増幅型固体撮像素子を用いた撮像装置を提供する
ことができる。
【図１】本発明に係る増幅型固体撮像素子を用いた撮像
装置の実施の形態を示す概略ブロック構成図である。
装置の実施の形態を示す概略ブロック構成図である。
【図２】図１に示した実施の形態における増幅型固体撮
像素子の画素アレイの単一画素及びＦＰＮ抑圧読み出し
回路部分の構成を示す回路構成図である。
像素子の画素アレイの単一画素及びＦＰＮ抑圧読み出し
回路部分の構成を示す回路構成図である。
【図３】図２に示した画素及びＦＰＮ抑圧読み出し回路
の動作を説明するためのタイミングチャートである。
の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】従来の広ダイナミックレンジ合成画像を生成す
るための合成処理部の構成を示す概略ブロック構成図で
ある。
るための合成処理部の構成を示す概略ブロック構成図で
ある。
１ 増幅型固体撮像素子 ２ タイミングジェネレータ ３ 合成回路 ４ ＣＰＵ 11 フォトダイオード 12 転送用ＭＯＳトランジスタ 13 リセット用ＭＯＳトランジスタ 14 増幅用ＭＯＳトランジスタ 15 読み出し用ＭＯＳトランジスタ 16 垂直信号線 21−１ 第１の転送スイッチ 21−２ 第２の転送スイッチ 22−１ 第１のクランプ用ＭＯＳトランジスタ 22−２ 第２のクランプ用ＭＯＳトランジスタ 23−１ 第１のサンプルホールドスイッチ 23−２ 第２のサンプルホールドスイッチ 24−１ 第１の水平選択スイッチ 24−２ 第２の水平選択スイッチ
Claims (2)
- 【請求項１】 光電変換部と、該光電変換部で生成され
た信号電荷を蓄積する第１の蓄積部と、該第１の蓄積部
から転送された信号電荷を蓄積する遮光された第２の蓄
積部と、第１の蓄積部から第２の蓄積部へ信号電荷を転
送する転送部と、第１及び第２の蓄積部を初期化する初
期化手段と、第２の蓄積部の信号電荷を増幅して読み出
す信号読み出し部とからなる画素を複数個配列してなる
画素アレイと、前記画素の第１及び第２の蓄積部の初期
化を解除してから第１の所定時間後に転送部を動作させ
て第１の蓄積部の信号電荷を第２の蓄積部へ転送させ、
前記初期化解除から第１の所定時間より長い第２の所定
時間後に読み出し部により第２の蓄積部の第１の信号電
荷を増幅して読み出し、次いで転送部を再度動作させて
第１の蓄積部の信号電荷を第２の蓄積部へ転送させたの
ち、読み出し部により第２の蓄積部の第２の信号電荷を
増幅して読み出す駆動制御手段と、読み出された前記第
１の信号電荷に基づく画像信号と第２の信号電荷に基づ
く画像信号とを合成して広いダイナミックレンジ画像信
号を生成する合成手段とを備えていることを特徴とする
増幅型固体撮像素子を用いた撮像装置。 - 【請求項２】 前記画素内の遮光されている第２の蓄積
部の前記第１の信号電荷を増幅して読み出し、次に第２
の蓄積部をリセットして信号電荷がない場合のオフセッ
ト信号を読み出し、これら２つの信号の差分を取るよう
に構成した、前記画素アレイの各列毎に設けられている
第１のオフセット信号除去手段と、前記第２の蓄積部を
リセットした後の信号電荷がない場合のオフセット信号
を読み出し、次いで第２の蓄積部の前記第２の信号電荷
を増幅して読み出し、これら２つの信号の差分を取るよ
うに構成した、前記画素アレイの各列毎に設けられてい
る第２のオフセット信号除去手段を備えたことを特徴と
する請求項１に係る増幅型固体撮像素子を用いた撮像装
置。
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|---|---|---|---|
| JP27931498A JP4081188B2 (ja) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | 増幅型固体撮像素子を用いた撮像装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP4081188B2 JP4081188B2 (ja) | 2008-04-23 |
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ID=17609451
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27931498A Expired - Fee Related JP4081188B2 (ja) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | 増幅型固体撮像素子を用いた撮像装置 |
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- 1998-09-16 JP JP27931498A patent/JP4081188B2/ja not_active Expired - Fee Related
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