[go: up one dir, main page]

JP2001148808A - 固体撮像装置及び固体撮像素子 - Google Patents

固体撮像装置及び固体撮像素子

Info

Publication number
JP2001148808A
JP2001148808A JP32840099A JP32840099A JP2001148808A JP 2001148808 A JP2001148808 A JP 2001148808A JP 32840099 A JP32840099 A JP 32840099A JP 32840099 A JP32840099 A JP 32840099A JP 2001148808 A JP2001148808 A JP 2001148808A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
solid
state imaging
imaging device
ccd
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP32840099A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4377013B2 (ja
Inventor
Kokukan Watanabe
國寛 渡辺
Takeshi Yamamoto
猛 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP32840099A priority Critical patent/JP4377013B2/ja
Priority to TW089124103A priority patent/TW503653B/zh
Priority to EP00124907A priority patent/EP1102324A1/en
Priority to US09/715,629 priority patent/US7023481B1/en
Priority to CNB001283464A priority patent/CN1212669C/zh
Publication of JP2001148808A publication Critical patent/JP2001148808A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4377013B2 publication Critical patent/JP4377013B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10544—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation by scanning of the records by radiation in the optical part of the electromagnetic spectrum
    • G06K7/10821—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation by scanning of the records by radiation in the optical part of the electromagnetic spectrum further details of bar or optical code scanning devices
    • G06K7/10841—Particularities of the light-sensitive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/62—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels
    • 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
    • H04N25/701—Line sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10—Integrated devices
    • H10F39/12—Image sensors
    • H10F39/15—Charge-coupled device [CCD] image sensors
    • H10F39/151—Geometry or disposition of pixel elements, address lines or gate electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10—Integrated devices
    • H10F39/12—Image sensors
    • H10F39/15—Charge-coupled device [CCD] image sensors
    • H10F39/152—One-dimensional array CCD image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F55/00—Radiation-sensitive semiconductor devices covered by groups H10F10/00, H10F19/00 or H10F30/00 being structurally associated with electric light sources and electrically or optically coupled thereto
    • 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
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 背景光による影響（逆光、過剰露出など）を
排除して所望の被写体像を明瞭に撮影する。 【解決手段】 一個のホトダイオード３３０に対し二個
の電荷加算蓄積用ＣＣＤを設け、発光部の点灯時の受光
電荷を第１ＣＣＤ３３６ａに加算蓄積する一方、消灯時
の受光電荷を第２ＣＣＤ３３６ｂに加算蓄積する。そし
て、加算蓄積モード終了後に一括して電荷移送用のＣＣ
Ｄレジスタ３３３ａ、３３３ｂに取り込み、同期してシ
フト動作させ、両ＣＣＤレジスタ３３３ａ、３３３ｂの
シリアル出力を差分増幅器３３４に入力し差分信号を出
力させる。これにより、点灯時及び消灯時にほぼ同等に
ホトダイオード３３０に入射する背景光の影響は相殺さ
れ、発光部からの照射光による被写体像に対応する画像
のみを取り出すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤリニアセン
サやＣＣＤイメージセンサ等の固体撮像素子と、固体撮
像素子を含んで構成される固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、固体撮像素子としては、ＣＣＤリ
ニアセンサ、ＣＣＤイメージセンサなどと呼ばれるＣＣ
Ｄ型撮像素子が広く使用されている。一般的なインター
ライン型ＣＣＤイメージセンサでは、受光素子であるホ
トダイオードが水平及び垂直方向に配列され、垂直方向
に並んだホトダイオード列にそれぞれ隣接平行して垂直
走査用ＣＣＤシフトレジスタが設けられ、各垂直走査用
ＣＣＤシフトレジスタのシリアル出力は水平走査用ＣＣ
Ｄシフトレジスタの各ＣＣＤに入力されるようになって
いる。ホトダイオードにより光電変換され蓄積された電
荷は所定のタイミングで隣接する垂直走査用ＣＣＤに一
括して転送され、所定のシフトクロックが入力される毎
に垂直走査用ＣＣＤを順送り転送される。更に、垂直方
向の１ライン毎に水平走査用ＣＣＤシフトレジスタに送
出され、水平走査用ＣＣＤシフトレジスタを順送りされ
て時系列アナログ信号として取り出される。
【０００３】このような固体撮像素子を用いたデジタル
カメラ等の固体撮像装置では、固体撮像素子への光の入
射を制御する機械的又は電気的なシャッタが設けられて
おり、このシャッタが開放された間だけ固体撮像素子の
ホトダイオードに外光が入射し、それによる受光電荷を
蓄積するようになっている。入射光としては、太陽光線
などによる自然光や、蛍光灯、電灯などの照明光が被写
体で反射して到来する光、或いはそれらの直接入射光な
どがある。また、ストロボ等の撮影用補助光源を利用す
る場合には、この補助光源から発した光による反射光も
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来知られているよう
に、太陽光などの背景光の光強度が大き過ぎると、いわ
ゆる逆光状態となり、露出を絞り過ぎて所望の被写体像
が暗く不鮮明になる。また、被写体像と背景画像との境
界も不明瞭となる。例えば或る種の用途では、目的とす
る被写体の背後に写る背景画像は全く不要であって、所
望の被写体像のみを鮮明に描出したいということがあ
る。このような被写体画像の切出しはコンピュータを用
いた画像処理などにより可能ではあるが、上述のように
被写体像と背景画像との境界が不明瞭であると、適切な
切出しも行えなくなる。
【０００５】本発明はこのような課題に鑑みて成された
ものであり、その主たる目的は、周囲の、つまり太陽
光、室内灯光などの背景光による妨害を除去又は低減し
て、撮影者が所望する被写体像を鮮明に撮影することが
できる固体撮像装置及び固体撮像素子を提供することで
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段、及び発明の実施の形態】
上記課題を解決するために成された本発明の固体撮像装
置は、 a)一個又は複数の光電変換素子から成る受光手段と、 b)各光電変換素子に対応してそれぞれ一つずつ設けられ
る一個又は複数の電荷蓄積素子から成り、各光電変換素
子による受光電荷を第１の制御信号に応じて取り込んで
蓄積する第１の蓄積手段と、 c)各光電変換素子に対応してそれぞれ一つずつ設けられ
る一個又は複数の電荷蓄積素子から成り、各光電変換素
子による受光電荷を第２の制御信号に応じて取り込んで
蓄積する第２の蓄積手段と、 d)第１及び第２の蓄積手段に蓄積された信号電荷をそれ
ぞれ所定の順序で直列に移送する第１及び第２の移送手
段と、 e)被写体に向けて光強度が変化する光を照射する発光手
段と、 f)該発光手段の光強度の変化に応じて前記第１又は第２
の蓄積手段の何れかを選択して前記受光手段による受光
電荷を蓄積させるべく第１及び第２の制御信号を出力す
る制御手段と、 g)第１及び第２の移送手段からそれぞれ順次出力される
信号電荷の差分を算出して時系列的に出力する演算手段
と、を備えることを特徴としている。
【０００７】また、本発明の固体撮像素子は、上記固体
撮像装置に利用し得る固体撮像素子であって、 a)一個又は複数の光電変換素子から成る受光手段と、 b)各光電変換素子に対応してそれぞれ一つずつ設けられ
る一個又は複数の電荷蓄積素子から成り、各光電変換素
子による受光電荷を第１の制御信号に応じて取り込んで
蓄積する第１の蓄積手段と、 c)各光電変換素子に対応してそれぞれ一つずつ設けられ
る一個又は複数の電荷蓄積素子から成り、各光電変換素
子による受光電荷を第２の制御信号に応じて取り込んで
蓄積する第２の蓄積手段と、 d)第１及び第２の蓄積手段に蓄積された信号電荷をそれ
ぞれ所定の順序で直列に移送する第１及び第２の移送手
段と、 e)前記第１又は第２の蓄積手段の何れかを選択して前記
受光手段による受光電荷を蓄積させるべく第１及び第２
の制御信号を出力する制御手段と、 f)第１及び第２の移送手段からそれぞれ順次出力される
信号電荷の差分を算出して時系列的に出力する演算手段
と、を備えることを特徴としている。
【０００８】ここで、上記発光手段の光強度の変化とは
少なくとも強弱の二状態に変化するものであって、典型
的にはその二状態は点灯と消灯とである。このように光
強度が変化する場合、上記制御手段は該発光手段の点灯
時において第１の蓄積手段に受光電荷を蓄積するように
第１の制御信号を出力し、消灯時において第２の蓄積手
段に受光電荷を蓄積するように第２の制御信号を出力す
る構成とすることができる。
【０００９】従来の固体撮像装置及び固体撮像素子で
は、光電変換素子（例えばホトダイオード）と電荷移送
用素子（例えばＣＣＤ）とは一対であって、或る光電変
換素子で光電変換されて得られる受光電荷は或る唯一の
電荷移送用素子に転送されるようになっている。これに
対し、本発明に係る固体撮像装置及び固体撮像素子で
は、或る一個の光電変換素子に対して少なくとも二個の
電荷蓄積用素子が設けられ、その光電変換素子で光電変
換されて得られた受光電荷は何れかの電荷蓄積用素子に
選択的に転送される。制御手段の制御により、例えば発
光手段の点灯時に受光手段で得られた受光電荷は第１の
蓄積手段に蓄積され、消灯時に受光手段で得られた受光
電荷は第２の蓄積手段に蓄積される。このようにして蓄
積された信号電荷が第１及び第２の移送手段により直列
に移送されて演算手段に与えられると、演算手段は同一
の光電変換素子において点灯時と消灯時とに得られた信
号電荷の差分を順次出力する。
【００１０】背景光（太陽光や照明光など）及び背景光
の反射光は、発光手段の点灯時及び消灯時にほぼ同程度
の強度でもって光電変換素子に入射する。一方、発光手
段により光を照射（照明）された物体（以下「目的物
体」と称する）からの反射光は、発光手段が点灯してい
る期間にのみ入射する。従って、上述のようにして差分
を求めると、背景光の反射光による信号は相殺され、発
光手段による目的物体からの反射光による信号のみが残
る。このような信号を基に画像を形成すれば、目的物体
のみが明瞭化された画像を得ることができる。
【００１１】本発明に係る固体撮像装置及び固体撮像素
子は、上記記載の範囲で様々な形態をとり得る。具体的
な実施態様として、例えば、第１の蓄積手段は第１の移
送手段を、第２の蓄積手段は第２の移送手段をそれぞれ
兼ねる構成とし、受光電荷の蓄積動作と蓄積した信号電
荷の移送動作とを時間的に分割して行う構成とすること
ができる。この構成によれば、連続的に受光信号を取り
込むことはできないものの、素子の数が少なくてすむた
め、例えばこの固体撮像素子を一つの半導体チップ上に
構成する場合にチップ面積が小さくなる。或いは、同一
チップ面積であれば、光電変換素子の搭載密度を向上さ
せることができる。
【００１２】また、他の実施態様として、第１及び第２
の蓄積手段に蓄積した信号電荷を一括して第１及び第２
の移送手段に転送し、第１及び第２の移送手段が直列に
信号電荷を移送すると同時に、第１及び第２の蓄積手段
は受光電荷の蓄積を行う構成とすることができる。この
構成によれば、殆ど連続的に受光信号を取り込むことが
できる。
【００１３】また、この発明に係る固体撮像装置及び固
体撮像素子では、光電変換素子は一次元状又は二次元状
に配列された構成とすることができる。このように一次
元（二次元状配置の場合はその一方の方向）に配列され
た素子列に対して第１、第２の蓄積手段、第１、第２の
移送手段をどのように配列するかという観点からみて
も、幾つかの実施態様があり得る。即ち、一つの実施態
様としては、光電変換素子列の隣接両側にそれぞれ第
１、第２の蓄積手段（第１、第２の移送手段を兼ねる）
を配設する構成である。この構成では、電荷蓄積素子を
配設するために広い面積を占有するため、同一の光電変
換素子数を得るために固体撮像素子が大きくなるもの
の、構造が簡単であって製造コストも安価で済むという
利点がある。また、他の実施態様としては、光電変換素
子列の隣接片側に第１、第２の蓄積手段の電荷蓄積素子
を交互に縦列する構成としてもよい。この構成では、電
荷蓄積素子を小型化しなければならないものの、固体撮
像素子自体を小型化できるという利点がある。
【００１４】また、上述したように光電変換素子を二次
元的に配列する場合、垂直方向の電荷移送時に差分演算
を行って差分信号を一列に設けた水平方向の移送手段に
順送りする構成とすればよい。また、垂直方向の電荷移
送時には差分演算を行わず、二列に設けた水平方向の移
送手段に順送りしてその両者の出力を差分演算する構成
としてもよい。
【００１５】ところで、この固体撮像装置において上述
のように背景光の影響を相殺するためには、発光手段の
点灯時と消灯時とで背景光の反射光がほぼ同程度の強度
でもって光電変換素子に入射することが必要である。し
かしながら、背景光によってはその強度が時間的に（比
較的短時間の間であっても）変動することがある。具体
的な例としては、背景光が蛍光灯である場合にはその発
光強度は５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用電源の周波数で変
動する。従って、発光手段の点滅周期又は点灯時の露光
周期（光電変換素子に外光を入射させる周期）がこの背
景光の光強度変動周期と一致又は近接すると、背景光の
影響を相殺することが困難になる。そこで、本発明に係
る固体撮像装置では、少なくとも第１の蓄積手段は断続
的に転送される受光電荷を加算的に蓄積可能な手段であ
って、発光手段が複数回点灯する際に断続的に得られる
受光電荷を加算蓄積したあとに移送する構成とすること
が好ましい。即ち、この構成では、例えば背景光の光強
度の変動周期よりも高い周波数で発光手段を点滅させ、
点灯時に受光手段を露光させて得た受光電荷を断続的に
第１の蓄積手段に加算蓄積する。或いは、発光手段が点
灯している期間中の露光周期を背景光の光強度の変動周
期よりも短くしてもよい。これにより、背景光の光強度
変動の影響を回避又は軽減することができる。
【００１６】また、この固体撮像装置では、光電変換素
子に露光飽和が生じない範囲で、できる限り発光手段の
点灯時の光強度が大きいことが望ましい。しかしなが
ら、ＬＥＤや半導体レーザでは、素子の性質上、単位時
間当たりに消費可能な電力が限られているため、無制限
に光強度を大きくすることができない。そこで、上述し
たように発光手段を複数回点灯させる際に、その点灯期
間のデューティ比が１／２よりも小さくなるようにして
おけば、デューティ比が１／２のときに比べて発光強度
を大きくすることができる。このようにして一回の点灯
時の光強度を大きくすれば、背景光による信号電荷と発
光手段からの照射光による信号電荷との相対比が大きく
なるので、被写体像を一層明瞭化することができる。な
お、消灯時には上述のような制限は関係ないので、一回
の露光時間を或る程度長くとっても問題はない。
【００１７】また、本発明に係る固体撮像装置では、原
理的には、点灯時に光電変換素子に光が入射する時間
（以下「点灯時露光時間」という）と消灯時に光電変換
素子に光が入射する時間（以下「消灯時露光時間」とい
う）とを同一とすれば、背景光による影響が相殺される
筈である。しかしながら、各素子の特性のばらつき等に
よって点灯時に対応する信号電荷が消灯時に対応する信
号電荷よりも大きくなると、差分を算出した際に背景光
による影響が完全には相殺されずにオフセット電圧とし
て残る。そこで、これを回避するには、消灯時露光時間
を点灯時露光時間よりも適宜の割合だけ長く設定してお
くとよい。
【００１８】また、本発明の固体撮像装置は、或る波長
を有する単色光源を用いて明暗の画像情報を得ることも
できるが、複数の波長を有する光源を用いて色成分の情
報を有する画像を得るようにすることもできる。
【００１９】なお、本発明の固体撮像装置及び固体撮像
素子は、いわゆるＣＣＤ型撮像素子のみならずＭＯＳ型
撮像素子にも適用し得る。
【００２０】
【発明の効果】本発明に係る固体撮像装置及び固体撮像
素子によれば、背景光の直接的影響や所望の被写体以外
の物体からの反射光の影響を排除又は低減して、所望の
被写体像を明瞭に画像化することができる。従って、こ
の固体撮像装置及び固体撮像素子を利用することによ
り、例えば被写体の識別や認識が従来よりも格段に正確
に行える。
【００２１】
【実施例】以下、本発明に係る固体撮像装置及び固体撮
像素子に関し、複数の例を挙げて詳細に説明する。図１
は本発明の一実施例による固体撮像装置１０を利用した
バーコードリーダの略構成図、図２は図１中のＣＣＤリ
ニアセンサ１３の要部の構成図である。
【００２２】図１に示すバーコードリーダは固体撮像装
置１０と信号処理部１５とから成り、固体撮像装置１０
は、到来する光を集光するレンズ光学系１１と、被写体
（バーコード）１に向けて補助光Ｌ２を照射する発光部
１２と、光信号を電気信号に変換するＣＣＤリニアセン
サ１３と、発光部１２及びＣＣＤリニアセンサ１３の動
作を制御するタイミング制御部１４と、を備えている。
発光部１２は、高速で点滅が可能であるように例えばＬ
ＥＤが用いられる。
【００２３】図２に示すように、ＣＣＤリニアセンサ１
３は、一次元状に配列された多数のホトダイオード１３
０から成る受光部１３１と、受光部１３１の両側にそれ
ぞれ配設された、蓄積手段と移送手段とを兼ねた第１、
第２ＣＣＤシフトレジスタ１３３ａ、１３３ｂと、受光
部１３１と第１、第２ＣＣＤシフトレジスタ１３３ａ、
１３３ｂとの間に設けられた第１、第２転送ゲート部１
３２ａ、１３２ｂと、第１、第２ＣＣＤシフトレジスタ
１３３ａ、１３３ｂのシリアル出力（アナログ電圧）の
差分演算を行う差分増幅器１３４と、を含んで構成され
ている。第１、第２ＣＣＤシフトレジスタ１３３ａ、１
３３ｂはそれぞれ複数のＣＣＤが縦列接続された構成を
有し、一個のホトダイオード１３０の出力は第１、第２
転送ゲート部１３２ａ、１３２ｂを介して第１、第２Ｃ
ＣＤシフトレジスタ１３３ａ、１３３ｂの各ＣＣＤに接
続されている。なお、図２には記載していないが、受光
部１３１には電気的なシャッタが付設されており、その
シャッタが開放されている期間にのみ受光部１３１は露
光されるようになっている。即ち、露光時間はシャッタ
の開閉により制御される。
【００２４】図１に示したバーコードリーダの読取り動
作を図３のタイミング図を参照しながら説明する。ＣＣ
Ｄリニアセンサ１３では上述のように蓄積手段が移送手
段をを兼用しているため、後述のような断続的な電荷蓄
積と信号読出しとを同時に行うことができない。そこ
で、図３（ａ）に示した電荷加算蓄積モードにおいて、
受光部１３１での受光により得られる信号電荷を第１、
第２ＣＣＤシフトレジスタ１３３ａ、１３３ｂを構成す
る各ＣＣＤに蓄積し、引き続く信号読出しモードにおい
て、第１、第２ＣＣＤシフトレジスタ１３３ａ、１３３
ｂの信号電荷をそれぞれ順次シフトさせて時系列の信号
電圧として読み出す。
【００２５】タイミング制御部１４は発光部１２に対
し、図３（ｂ）に示す点滅制御信号を送る。発光部１２
は、点滅制御信号が「１」であるときに点灯し「０」で
ある（図３（ｅ）、（ｆ）参照）ときに消灯する。ま
た、電荷加算蓄積モードでは、タイミング制御部１４は
上記点滅動作に同期した転送タイミングＴＧ１、ＴＧ２
（図３（ｅ）、（ｆ）参照）を第１、第２転送ゲート部
１３２ａ、１３２ｂに与える。転送タイミングＴＧ１、
ＴＧ２がそれぞれ「１」であるときに、各ホトダイオー
ド１３０による受光電荷は第１、第２転送ゲート部１３
２ａ、１３２ｂを介して対応するＣＣＤに転送され、加
算的に蓄積される。これにより、第１、第２ＣＣＤシフ
トレジスタ１３３ａ、１３３ｂの各ＣＣＤには、図３
（ｃ）、（ｄ）に示すように断続的な露光に対応して得
られた受光電荷が加算的に蓄積される。
【００２６】図１に示すように、被写体１には照明光等
の背景光Ｌ１が当たり、その反射光Ｌ１Ｒがレンズ光学
系１１を通してＣＣＤリニアセンサ１３に入射する。こ
れに加えて発光部１２が点灯している期間には、発光部
１２からの照射光Ｌ２が被写体１に当たり、その反射光
Ｌ２ＲもＣＣＤリニアセンサ１３に入射する。なお、反
射光Ｌ１Ｒには、背景光Ｌ1が直接的にＣＣＤリニアセ
ンサ１３に入射するものも含むものとする。
【００２７】而して、第１ＣＣＤシフトレジスタ１３３
ａの各ＣＣＤには、点灯時露光期間中に各ホトダイオー
ド１３０で得られるＬ１Ｒ＋Ｌ２Ｒなる入射光に対する
受光電荷が加算蓄積される。一方、第２ＣＣＤシフトレ
ジスタ１３３ｂの各ＣＣＤには、消灯時露光期間中に各
ホトダイオード１３０で得られるＬ１Ｒなる入射光に対
する受光電荷が加算蓄積される。
【００２８】信号読出しモードになると、タイミング制
御部１４は図３（ｇ）に示すような信号読出しタイミン
グＳＣＫを第１、第２ＣＣＤシフトレジスタ１３３ａ、
１３３ｂに入力する。このとき、第１、第２転送ゲート
部１３２ａ、１３２ｂは転送動作をしないので、受光部
１３１の受光電荷は第１、第２ＣＣＤシフトレジスタ１
３３ａ、１３３ｂには転送されず、信号読出しタイミン
グＳＣＫ毎に各ＣＣＤの蓄積電荷は一つずつシフトされ
て差分増幅器１３４に入力される。ここで、信号読出し
タイミングＳＣＫは、複数（２〜４）クロックで各ＣＣ
Ｄの蓄積電荷を一つシフトするように生成されるのが一
般的である。
【００２９】差分増幅器１３４は、各ホトダイオード１
３０に対応して点灯時露光期間と消灯時露光期間とにそ
れぞれ加算蓄積された信号電荷の差信号を出力する。図
４に示すように、入射光Ｌ１Ｒによる信号電荷は第１、
第２ＣＣＤシフトレジスタ１３３ａ、１３３ｂに共通で
あるので、両者で相違する入射光Ｌ２Ｒによる信号電荷
が差信号として得られる。従って、上記固体撮像装置１
０によれば、背景光Ｌ１による反射の影響が相殺され、
所定の発光強度を有する発光部１２からの照射光Ｌ２に
対応した受光信号のみが時系列的に得られる。信号処理
部１５はこのような信号を基に所定のデータ処理を行う
ので、背景光の影響を受けることなく所望の被写体像が
明瞭に画像化される。従って、図１に示したバーコード
リーダでは、バーコードの認識確率が大幅に向上する。
【００３０】次いで、上述したようなＣＣＤリニアセン
サの変形例を説明する。図５は他の実施例によるＣＣＤ
リニアセンサ２３の構成図、図６はこのＣＣＤリニアセ
ンサ２３を搭載した固体撮像装置の動作時のタイミング
図である。
【００３１】図５に示すように、このＣＣＤリニアセン
サ２３では、受光部２３１の片側に、一個のホトダイオ
ード２３０に二個のＣＣＤが対応付けられたＣＣＤシフ
トレジスタ２３３が配列されている。転送ゲート部２３
２は、ホトダイオード２３０による受光電荷をａ又はｂ
なる二個のＣＣＤに選択的に転送する。即ち、電荷加算
蓄積モードでは、転送タイミングＴＧ１、ＴＧ２により
ａ又はｂなるＣＣＤに交互に受光電荷を転送して加算蓄
積する。
【００３２】信号読出しモードでは、上記実施例による
信号読出しタイミングの約２倍のレートを持つ読出しタ
イミングをＣＣＤシフトレジスタ２３３に入力する（図
６（ａ）参照）。この読出しタイミングによりＣＣＤシ
フトレジスタ２３３の各ＣＣＤで順次電荷がシフトされ
ると、最終段のＣＣＤ２３３ｂとその手前のＣＣＤ２３
３ａの出力には図６（ｃ）、（ｂ）に示すような信号が
現れ、図６（ｄ）に示すように、二つの信号読出しタイ
ミング毎に差分増幅器２３４の出力には所望の差分信号
が得られる。このＣＣＤリニアセンサ２３の構成では、
転送ゲート部２３２及びＣＣＤシフトレジスタ２３３が
受光部２３１の片側に配設されるので、素子のチップ面
積が小さくて済むという利点がある。
【００３３】図７は更に他のＣＣＤリニアセンサ３３の
構成図、図８はこのＣＣＤリニアセンサ３３を搭載した
固体撮像装置の動作時のタイミング図である。上記ＣＣ
Ｄリニアセンサ１３、２３では、電荷加算蓄積モードと
信号読出しモードとが時間的に分けられている。それに
対し、このＣＣＤリニアセンサ３３では、ほぼ連続的に
画像を取り込むことができるように、蓄積手段（第１、
第２ＣＣＤレジスタ３３６ａ、３３６ｂ）と移送手段
（第１、第２ＣＣＤシフトレジスタ３３３ａ、３３３
ｂ）とを独立に設け、その間に第１、第２信号読出しゲ
ート部３３７ａ、３３７ｂを配設している。
【００３４】即ち、上記実施例と同様にして、発光部１
２の点灯及び消灯に対応してそれぞれ第１、第２ＣＣＤ
レジスタ３３６ａ、３３６ｂに繰り返し信号電荷が加算
蓄積されたあと、第１、第２信号読出しゲート部３３７
ａ、３３７ｂに読出ゲート転送タイミングＲＧが与えら
れると、第１、第２信号読出しゲート部３３７ａ、３３
７ｂを通して第１、第２ＣＣＤシフトレジスタ３３３
ａ、３３３ｂに蓄積電荷は一括転送される。転送後、第
１、第２ＣＣＤレジスタ３３６ａ、３３６ｂは再び加算
蓄積を開始する。一方、第１、第２ＣＣＤシフトレジス
タ３３３ａ、３３３ｂは信号読出しタイミングＳＣＫに
より信号を順次シフトさせる。
【００３５】これにより、このＣＣＤリニアセンサ３３
を搭載した固体撮像装置によれば、ほぼ連続的に画像を
取り込むことができ、画像取込みの空白期間（図３にお
ける信号読出し期間）が殆ど生じない。
【００３６】上記各実施例は、本発明の固体撮像装置に
含まれる固体撮像素子としてリニアセンサを用いた例で
あるが、当然のことながら固体撮像素子としてはイメー
ジセンサでもよい。図９はこのようなＣＣＤイメージセ
ンサ４３の要部の構成図である。図９では煩雑さを避け
るため制御のための信号線は記載を省略している。
【００３７】図９に示すように、ＣＣＤイメージセンサ
４３は、垂直方向（図９中の縦方向）及び水平方向（図
９中の横方向）に配設された多数のホトダイオード４３
０から成る受光部４３１を有する。図２に示したリニア
センサの構成と同様に、垂直方向に配列されたホトダイ
オード列の両側に、第１、第２転送ゲート部４３２ａ、
４３２ｂと第１、第２ＣＣＤシフトレジスタ（以下「垂
直シフトレジスタ」という）４３３ａ、４３３ｂが配設
され、更に、各列の第１ＣＣＤ垂直シフトレジスタ４３
３ａのシリアル出力は第１ＣＣＤ水平シフトレジスタ４
３４ａを構成する各ＣＣＤに、各列の第２ＣＣＤ垂直シ
フトレジスタ４３３ｂのシリアル出力は第２ＣＣＤ水平
シフトレジスタ４３４ｂを構成する各ＣＣＤに入力さ
れ、第１、第２ＣＣＤ水平シフトレジスタ４３４ａ、４
３４ｂの出力が差分増幅器４３５に与えられる。
【００３８】ＣＣＤイメージセンサ４３において、垂直
方向に配列された受光部４３１、第１、第２転送ゲート
部４３２ａ、４３２ｂ、第１、第２ＣＣＤ垂直シフトレ
ジスタ４３３ａ、４３３ｂの動作は基本的に、図２に示
したＣＣＤリニアセンサ１３の動作と同じである。即
ち、電荷加算蓄積モードでは、点灯時露光期間及び消灯
時露光期間にそれぞれホトダイオード４３０で得られた
受光電荷を、第１、第２転送ゲート部４３２ａ、４３２
ｂを通して第１、第２ＣＣＤ垂直シフトレジスタ４３３
ａ、４３３ｂの各ＣＣＤに転送して加算蓄積する。
【００３９】信号読出しモードでは、水平方向に並んだ
第１、第２ＣＣＤ垂直シフトレジスタ４３３ａ、４３３
ｂに順次信号読出しタイミングを供給し、各ＣＣＤに蓄
積されている信号電荷を第１、第２ＣＣＤ水平シフトレ
ジスタ４３４ａ、４３４ｂに送り、更に第１、第２ＣＣ
Ｄ水平シフトレジスタ４３４ａ、４３４ｂを通して差分
増幅器４３５に送り、差分信号を時系列的に取り出す。
【００４０】図１０は、上記ＣＣＤイメージセンサ４３
を含む固体撮像装置４０を備えたカメラの略構成図、図
１１はこのカメラでの撮影画像を模式的に示した図であ
る。このカメラの構成は基本的には先のバーコードリー
ダと同様であって、固体撮像装置４０で得られた画素信
号を画像処理部４５で処理して画像を形成するものであ
る。図１１（ａ）は点灯時露光期間に対応する信号電荷
のみに基づいて画像５ａを作成した場合、図１１（ｂ）
は消灯時露光期間に対応する信号電荷のみに基づいて画
像５ｂを作成した場合の例である（但し、実際の装置で
はこのような画像は作成されない）。発光部４２から照
射される光Ｌ２の到達距離は比較的短いため、近距離に
存在する被写体２には光が到達するものの、遠方の物体
３までは光が到達しない（到達したとしても極めて微弱
である）。そのため、被写体２から反射してくる光Ｌ２
Ｒのみが点灯時と消灯時とで相違し、ＣＣＤイメージセ
ンサ４３から出力される信号に基づいて得られる画像５
ｃでは、図１１（ｃ）に示すように背景の物体による像
３ｂは殆ど現れず、被写体の像２ｃのみが鮮明に得られ
る。
【００４１】勿論、上記ＣＣＤイメージセンサの構成
も、ＣＣＤリニアセンサの構成と同様に様々に変形する
ことができる。図１２はＣＣＤイメージセンサの変形例
の一例である。この例では、一つの垂直ライン（つま
り、第１、第２ＣＣＤ垂直シフトレジスタ５３３ａ、５
３３ｂ）毎にそれぞれ差分増幅器５３５を設け、それら
差分増幅器４３５の出力電圧を水平方向ＣＣＤシフトレ
ジスタ５３４で順次取り出すようにしている。また、図
５、図７に示したＣＣＤリニアセンサの構成をＣＣＤイ
メージセンサに適用することも容易に考え得ることであ
る。
【００４２】ところで、例えば図１に示した固体撮像装
置では、発光部１２の光強度が大きいほど被写体像が明
瞭に再現されることになる。発光強度は入力される電力
に依存するが、発光部１２としてＬＥＤや半導体レーザ
を利用する場合、単位時間当たりの消費電力には限界が
ある。つまり、単位時間内で発光時間を長くするほど発
光強度を低下させざるをえない。上記各実施例では発光
部１２、４２を点滅させる際の点灯期間のデューティ比
を５０％としているが、このデューティ比を５０％より
も小さくすれば（つまり点灯時間を消灯時間よりも短く
すれば）、点灯期間中の発光強度を大きくすることがで
きる。
【００４３】図１４は点灯期間のデューティ比を５０％
とした場合（（ａ）〜（ｃ））と２５％とした場合
（（ｄ）〜（ｆ））のタイミングの相違を示す図であ
る。図１４（ａ）に示すようにデューティ比が５０％で
ある場合、点灯期間及び消灯期間のそれぞれにおいて、
その期間のほぼ全体に亘って露光期間を定めることが好
ましい。それに対し、図１４（ｄ）に示すようにデュー
ティ比が２５％である場合、露光効率の点から考えて、
点灯期間においてはその期間のほぼ全体に亘って露光期
間を定めることが好ましいが、消灯期間においては、そ
の期間の一部を露光期間として定める。一般的には、点
灯時露光期間と消灯時露光期間とが同一となるようにす
る。このようにデューティ比を小さくした場合、点灯時
の発光強度はデューティ比を小さくした分だけ大きくす
る。このように発光強度を大きくすれば、点灯時露光期
間中の背景光による受光電荷量に対して照射光による受
光電荷量を相対的に大きくすることができる。即ち、背
景光の影響を雑音であると看做せば、Ｓ／Ｎ比が改善さ
れることになる。
【００４４】上記各実施例では、点灯時露光と消灯時露
光とを交互に行うようにしている。点灯時露光は上記理
由により断続的に行う必要があるが、消灯時露光は必ず
しも断続的に行う必要はなく、まとめて行うようにする
こともできる。図１３はその場合のタイミング図であ
る。即ち、一回の電荷加算蓄積期間において所定時間だ
け点灯と消灯とを繰り返し（図１３（ａ）、（ｂ）参
照）、その点灯時に得られた受光電荷を加算蓄積する
（図１３（ｃ）、（ｅ）参照）。そのあと消灯期間に消
灯時露光を行う（図１３（ｄ）、（ｆ）参照）。この
際、点灯時露光の累積時間と消灯時露光時間とは同一と
なるように設定する。
【００４５】ところで、受光素子やＣＣＤは一枚の半導
体チップ上に形成されるため、特性は比較的揃ったもの
が得られる。しかしながら、その特性のばらつきなどに
よっては、上述のように点灯時露光時間と消灯時露光時
間とが同一であったとしても、背景光による信号電荷
（図４中の入射光Ｌ１Ｒによる信号電荷）が第１ＣＣＤ
シフトレジスタと第２ＣＣＤシフトレジスタとで相違す
ることがあり得る。その場合、差分増幅器の出力信号で
は背景光による受光信号が完全にはキャンセルされず、
その差が残ることになり被写体像の識別性を劣化させる
恐れがある。そこで、このようなばらつきを考慮する
と、消灯時露光時間は点灯時露光時間よりも若干（例え
ば数％程度）長くしておくとよい。これによれば、点灯
側の効率が消灯側効率よりも若干勝っていた場合でも、
背景光の影響が完全にキャンセルされる。
【００４６】また、本発明の固体撮像装置では、点灯時
と消灯時の差分信号を取り出すのみでなく、必要に応じ
て通常の背景光による撮影も可能な構成とすることも可
能である。例えば、図２の構成において、消灯側の蓄積
電荷を零とするように消灯側の転送タイミングＴＧ２の
入力を禁止したり、差分増幅器を加算動作に切替可能と
すれば、上述したような差分信号の取り出しと通常撮影
信号の取り出しとを容易に切り替えることができる。
【００４７】図１や図９に示した構成において、発光部
が白色光源であれば、ＣＣＤリニアセンサ又はＣＣＤイ
メージセンサでは白黒画像データが得られる。また、
赤、青等の単色光を放射する光源であれば、その色に対
する反射光の画像データが得られる。従って、本発明の
固体撮像装置をカラー対応とする場合でも、電荷の蓄積
手段及び移送手段（又はその二つの手段を兼用した手
段）を光の三原色（赤、青、緑）の各色に対応させて備
える等、適宜の変形を行うだけでよい。
【００４８】具体的には、カラー化の方法として二つの
方法が考え得る。その方法を図１、図２に示した固体撮
像装置に適用した場合について説明する。第１の方法で
は、発光部１２として光の三原色である赤、青、緑の光
源（例えばＬＥＤ）を用意すると共に、一つの受光部１
３１に対し各光源の点灯時及び消灯時の受光電荷を蓄積
するための三対のＣＣＤシフトレジスタを設ける。三色
の光源を順次点灯させ、その点灯タイミングに合わせて
それぞれに対応させたＣＣＤシフトレジスタに受光電荷
を加算蓄積すると共に、全ての光源が消灯した際の受光
電荷も、それぞれ対応する別のＣＣＤシフトレジスタに
加算蓄積する。そして、各色毎に点灯時と消灯時の差分
をとることにより、三原色の画像信号をそれぞれ得るこ
とができる。この場合のホワイトバランス調整は、各色
毎に駆動電流を調整する、或いは各色毎に露光時間を調
整すればよい。なお、消灯時の受光電荷は各色に関係な
く共通に利用することができるから、例えば受光部１３
１による一回の露光に対応して三系統の電荷蓄積用のＣ
ＣＤシフトレジスタを切り換えてもよいし、また一回の
露光に対応して一系統のＣＣＤシフトレジスタに加算蓄
積した受光電荷を各色毎の差分演算時に共通に利用する
構成としてもよい。
【００４９】第２の方法はカラーフィルタ付きのＣＣＤ
を用いるもので、発光部１２として同時に点灯する赤、
青、緑の三色の光源又はこれら三色に対応する波長光を
含む白色光源を用意し、この光源からの照射光を露光さ
せることにより受光部１３１で発生した受光電荷を、各
色に対応して設けたカラーフィルタ付きのＣＣＤシフト
レジスタにそれぞれ転送する。この場合、上記第１の方
法とは異なり同時露光でよく、ホワイトバランス調整は
光源の色温度を調整する、具体的には、例えば、三原色
ＬＥＤによる光を合成して白色光を作る場合、各ＬＥＤ
の駆動電流値を調整するか、それぞれの露光時間を調整
すればよい。
【００５０】なお、画像認識を目的とする場合（例えば
後述のような自動車のナンバープレートの読取りを目的
とする場合）には、完全なフルカラーでなくても、例え
ば波長の異なる二つ以上の光源を用いて上述のような処
理を行いさえすれば、被写体（目的物）の複数の色情報
を得ることができ、これにより、明暗だけでなく（つま
り白黒でなく）色情報に基づいた画像認識が可能とな
る。このような処理は、画像認識率の向上に有効であ
る。
【００５１】本発明の固体撮像装置の具体的な応用例と
しては、自動車のナンバープレート読取装置がある。太
陽光線に直接照らされた車体に対してナンバープレート
近傍が暗い場合、或いは、ヘッドライト等の自動車に設
置された光源に対してナンバープレート近傍が暗い場
合、従来の固体撮像装置の露光調整では全体の露光量を
少なくするように制御を行ってしまうため、ナンバープ
レートの文字が認識困難であるような暗い画像しか得ら
れないことが多い。それに対し、本発明の固体撮像装置
を利用した場合には、露光調整は背景光の最大強度時に
オバーフローしないように調整し、ナンバープレートが
影にならないように発光部からの光照射を行うようにし
ておけばよい。これによれば、太陽光による影響や自動
車の光源からの直接光の影響などが除去され、ナンバー
プレートが鮮明に画像化される。このため、ナンバーの
誤認識が大幅に低減できる。
【００５２】勿論、本発明の固体撮像装置はそのほかの
各種装置に利用することができる。例えば、テレビジョ
ン画像のような周期性を有する画像に同期して露光タイ
ミングを制御することにより、画面の画像のみを抽出す
ることができる。
【００５３】また、従来、一眼レフカメラなどのＣＣＤ
センサを用いたピント検知式オートフォーカスでは白壁
などに対して焦点が合いにくいが、本発明の固体撮像装
置を利用して、昼間、背景光が強い状況であってもその
背景光の影響をキャンセルすれば、所望の被写体に焦点
が合いやすくなる。
【００５４】図１５は固体撮像装置において光学系の構
成を変形した例である。この構成では、ハーフミラー４
７を用いることにより、外部からの光を取り込んでＣＣ
Ｄイメージセンサ４３に集光するためのレンズと、発光
部４２から発した光を被写体２に照射するためのレンズ
とを共用している。これにより、被写体２に対して正面
から、つまり光を取り込むのと略同一線上から光が照射
されるので、被写体の影は撮影されず、鮮明な被写体像
を得るのに有利である。
【００５５】なお、上記各実施例は一例であって、本発
明の趣旨の範囲で適宜変形や修正を行えることは明らか
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例による固体撮像装置を利用
したバーコードリーダの略構成図。
【図２】 図１中のＣＣＤリニアセンサの要部の構成
図。
【図３】 図１の固体撮像装置の動作を示すタイミング
図。
【図４】 図１の固体撮像装置の動作を示す模式図。
【図５】 本発明の他の実施例におけるＣＣＤリニアセ
ンサの構成図。
【図６】 図５のＣＣＤリニアセンサを搭載した固体撮
像装置の動作時のタイミング図。
【図７】 本発明の他の実施例におけるＣＣＤリニアセ
ンサの構成図。
【図８】 図７のＣＣＤリニアセンサを搭載した固体撮
像装置の動作時のタイミング図。
【図９】 本発明の固体撮像装置におけるＣＣＤイメー
ジセンサの一例の構成図。
【図１０】 図９のＣＣＤイメージセンサを搭載した固
体撮像装置を利用したカメラの構成図。
【図１１】 図１０に示したカメラでの撮影画像を模式
的に示した図。
【図１２】 本発明の固体撮像装置におけるＣＣＤイメ
ージセンサの他の例の構成図。
【図１３】 本発明の固体撮像装置の他の実施例におけ
るタイミング図。
【図１４】 発光部の点灯期間のデューティ比を変える
場合のタイミング図。
【図１５】 本発明の固体撮像装置における光学系の構
成の変形例。
【符号の説明】
１、２…被写体 １０、４０…固体撮像装置 １１、４１…レンズ光学系 １２、４２…発光部 １３、２３、３３…ＣＣＤリニアセンサ １３０、２３０、３３０、４３０、５３０…ホトダイオ
ード １３１、２３１、３３１、４３１、５３１…受光部 １３２ａ、４３２ａ…第１転送ゲート部 １３２ｂ、４３２ｂ…第２転送ゲート部 １３３ａ…第１ＣＣＤシフトレジスタ １３３ｂ…第２ＣＣＤシフトレジスタ １３４、２３４、３３４、４３５、５３５…差分増幅器 １４、４４…タイミング制御部 ２３２…転送ゲート部 ２３３…ＣＣＤシフトレジスタ ３３３ａ、３３３ｂ…ＣＣＤシフトレジスタ ３３６ａ、３３６ｂ…ＣＣＤレジスタ ４３…ＣＣＤイメージセンサ ４３３ａ…第１ＣＣＤ垂直シフトレジスタ ４３３ｂ…第２ＣＣＤ垂直シフトレジスタ ４３４ａ…第１ＣＣＤ水平シフトレジスタ ４３４ｂ…第２ＣＣＤ水平シフトレジスタ ５３３ａ…第２ＣＣＤ垂直シフトレジスタ ５３４…水平方向ＣＣＤシフトレジスタ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 a)一個又は複数の光電変換素子から成る
    受光手段と、 b)各光電変換素子に対応してそれぞれ一つずつ設けられ
    る一個又は複数の電荷蓄積素子から成り、各光電変換素
    子による受光電荷を第１の制御信号に応じて取り込んで
    蓄積する第１の蓄積手段と、 c)各光電変換素子に対応してそれぞれ一つずつ設けられ
    る一個又は複数の電荷蓄積素子から成り、各光電変換素
    子による受光電荷を第２の制御信号に応じて取り込んで
    蓄積する第２の蓄積手段と、 d)第１及び第２の蓄積手段に蓄積された信号電荷をそれ
    ぞれ所定の順序で直列に移送する第１及び第２の移送手
    段と、 e)被写体に向けて光強度が変化する光を照射する発光手
    段と、 f)該発光手段の光強度の変化に応じて前記第１又は第２
    の蓄積手段の何れかを選択して前記受光手段による受光
    電荷を蓄積させるべく第１及び第２の制御信号を出力す
    る制御手段と、 g)第１及び第２の移送手段からそれぞれ順次出力される
    信号電荷の差分を算出して時系列的に出力する演算手段
    と、 を備えることを特徴とする固体撮像装置。
  2. 【請求項２】 a)一個又は複数の光電変換素子から成る
    受光手段と、 b)各光電変換素子に対応してそれぞれ一つずつ設けられ
    る一個又は複数の電荷蓄積素子から成り、各光電変換素
    子による受光電荷を第１の制御信号に応じて取り込んで
    蓄積する第１の蓄積手段と、 c)各光電変換素子に対応してそれぞれ一つずつ設けられ
    る一個又は複数の電荷蓄積素子から成り、各光電変換素
    子による受光電荷を第２の制御信号に応じて取り込んで
    蓄積する第２の蓄積手段と、 d)第１及び第２の蓄積手段に蓄積された信号電荷をそれ
    ぞれ所定の順序で直列に移送する第１及び第２の移送手
    段と、 e)前記第１又は第２の蓄積手段の何れかを選択して前記
    受光手段による受光電荷を蓄積させるべく第１及び第２
    の制御信号を出力する制御手段と、 f)第１及び第２の移送手段からそれぞれ順次出力される
    信号電荷の差分を算出して時系列的に出力する演算手段
    と、 を備えることを特徴とする固体撮像素子。
  3. 【請求項３】 前記発光手段は点滅するものであって、
    前記制御手段は該発光手段の点灯時において第１の蓄積
    手段に受光電荷を蓄積するように第１の制御信号を出力
    し、消灯時において第２の蓄積手段に受光電荷を蓄積す
    るように第２の制御信号を出力することを特徴とする請
    求項１に記載の固体撮像装置。
  4. 【請求項４】 第１の蓄積手段は第１の移送手段を、第
    ２の蓄積手段は第２の移送手段をそれぞれ兼ねる構成と
    し、受光電荷の蓄積動作と蓄積した信号電荷の移送動作
    とを時間的に分割して行う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又は固体撮像素子。
  5. 【請求項５】 第１及び第２の蓄積手段に蓄積した信号
    電荷を一括して第１及び第２の移送手段に転送し、第１
    及び第２の移送手段が直列に信号電荷を移送すると同時
    に、第１及び第２の蓄積手段は受光電荷の蓄積を行うこ
    とを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置又
    は固体撮像素子。
  6. 【請求項６】 少なくとも第１の蓄積手段は断続的に転
    送される受光電荷を加算的に蓄積可能な手段であって、
    前記発光手段が複数回点灯する際に断続的に得られる受
    光電荷を加算蓄積したあとに移送することを特徴とする
    請求項３に記載の固体撮像装置。
JP32840099A 1999-11-18 1999-11-18 固体撮像装置及び固体撮像素子 Expired - Lifetime JP4377013B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32840099A JP4377013B2 (ja) 1999-11-18 1999-11-18 固体撮像装置及び固体撮像素子
TW089124103A TW503653B (en) 1999-11-18 2000-11-14 Solid-state image pickup device and solid-state image pickup element
EP00124907A EP1102324A1 (en) 1999-11-18 2000-11-15 Solid state imaging device using differential detection method
US09/715,629 US7023481B1 (en) 1999-11-18 2000-11-18 Solid state imaging device for alleviating the effect of background light and imaging apparatus including same
CNB001283464A CN1212669C (zh) 1999-11-18 2000-11-20 固体摄像装置及固体摄像元件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32840099A JP4377013B2 (ja) 1999-11-18 1999-11-18 固体撮像装置及び固体撮像素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001148808A true JP2001148808A (ja) 2001-05-29
JP4377013B2 JP4377013B2 (ja) 2009-12-02

Family

ID=18209842

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP32840099A Expired - Lifetime JP4377013B2 (ja) 1999-11-18 1999-11-18 固体撮像装置及び固体撮像素子

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7023481B1 (ja)
EP (1) EP1102324A1 (ja)
JP (1) JP4377013B2 (ja)
CN (1) CN1212669C (ja)
TW (1) TW503653B (ja)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004294420A (ja) * 2003-02-03 2004-10-21 Shoji Kawahito 距離画像センサ
WO2006046519A1 (ja) * 2004-10-25 2006-05-04 Matsushita Electric Works, Ltd. 空間情報検出装置
JP2007180725A (ja) * 2005-12-27 2007-07-12 Funai Electric Co Ltd 画像センサおよび撮像装置
JP2008147896A (ja) * 2006-12-08 2008-06-26 Fujitsu Ltd 撮影制御装置、撮影装置、撮影制御プログラム、撮影制御方法
JP2008175538A (ja) * 2007-01-16 2008-07-31 Fujifilm Corp 撮影装置および方法並びにプログラム
JP2008198124A (ja) * 2007-02-15 2008-08-28 Matsushita Electric Works Ltd 警戒センサ
JP2009188760A (ja) * 2008-02-06 2009-08-20 Panasonic Electric Works Co Ltd 撮像装置
JP2009211527A (ja) * 2008-03-05 2009-09-17 Lg Display Co Ltd 光センサ内蔵液晶表示装置
JP2012531686A (ja) * 2009-07-03 2012-12-10 シェンジェン タイシャン オンライン テクノロジー カンパニー リミテッド 目標検出方法及び機器並びに画像収集装置
JP2014158247A (ja) * 2013-01-16 2014-08-28 Nec Corp 画像入力装置、及び画像入力方法
JP2018522454A (ja) * 2015-05-18 2018-08-09 アナログ ディヴァイスィズ インク インターライン電荷結合素子
JP2019531489A (ja) * 2016-10-03 2019-10-31 ゼノマティクス ナムローゼ フェンノートシャップ イメージング・アレイ内のピクセルの露出値から背景光を差し引くための方法、及び、この方法における使用のためのピクセル
WO2020026626A1 (ja) * 2018-08-01 2020-02-06 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 計測装置

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4046267B2 (ja) 2002-03-26 2008-02-13 株式会社半導体エネルギー研究所 表示装置
US7256833B2 (en) * 2002-05-22 2007-08-14 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Method and apparatus for automatically optimizing optical contrast in automated equipment
EP1804295A4 (en) * 2004-10-07 2010-04-21 Shimadzu Corp IMAGE DEFINITION DEVICE, IMAGING APPARATUS THEREWITH AND METHOD FOR PRODUCING AN IMAGE FACING DEVICE
JP4800045B2 (ja) * 2006-01-30 2011-10-26 浜松ホトニクス株式会社 固体撮像装置
US7813545B2 (en) * 2006-08-31 2010-10-12 Aptina Imaging Corporation Backlit subject detection in an image
JP5142749B2 (ja) * 2008-02-14 2013-02-13 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像装置の制御方法及び撮像システム
CN101937505B (zh) * 2009-07-03 2013-03-27 深圳泰山在线科技有限公司 一种目标检测方法和设备及其使用的图像采集装置
CN101968597B (zh) * 2010-08-24 2012-01-04 云南金隆伟业电子有限公司 一种改变图片局部曝光量的方法
CN104270582B (zh) * 2011-03-03 2017-08-22 原相科技股份有限公司 图像传感器
TWI486063B (zh) * 2012-03-09 2015-05-21 Altek Corp 車牌攝像裝置及其影像白平衡調整方法
CN103310500A (zh) * 2012-03-09 2013-09-18 华晶科技股份有限公司 车牌摄像装置及其影像白平衡调整方法
TWI517092B (zh) * 2013-01-07 2016-01-11 義明科技股份有限公司 ３ｄ影像感測裝置與３ｄ影像感測的方法
US9667883B2 (en) * 2013-01-07 2017-05-30 Eminent Electronic Technology Corp. Ltd. Three-dimensional image sensing device and method of sensing three-dimensional images
US9907902B2 (en) 2013-12-20 2018-03-06 Maxim Integrated Products, Inc. Precise accurate measurement of the administration of drugs using the injection method by means of ultrasonic pulse-echo principles
CN104731310B (zh) * 2013-12-23 2018-03-30 原相科技股份有限公司 光学式对象追踪方法及其相关光学式追踪系统
CN105807541B (zh) * 2014-12-30 2019-01-15 联想(北京)有限公司 成像方法和成像装置
WO2018198502A1 (ja) * 2017-04-25 2018-11-01 シャープ株式会社 照度センサ、近接センサ、電子機器、および監視システム
CN112560835A (zh) * 2019-09-26 2021-03-26 苏州立创致恒电子科技有限公司 一种屏蔽环境光干扰的成像组件及图像成像方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3940602A (en) * 1974-09-23 1976-02-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Signal processing imager array using charge transfer concepts
DE2936703A1 (de) * 1979-09-11 1981-03-26 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Monolithisch integrierte schaltung mit einem zweidimensionalen bildsensor
US4490036A (en) * 1982-08-18 1984-12-25 Eastman Kodak Company Image sensor and rangefinder device having background subtraction with paired analog shift registers
JPH0693768B2 (ja) * 1988-12-27 1994-11-16 日本電気株式会社 撮像信号処理装置
US5153731A (en) * 1989-12-18 1992-10-06 Olympus Optical Co., Ltd. Solid state image pick-up device and apparatus capable of providing filtering output with direct and real time manner
EP0553544A1 (en) * 1992-01-31 1993-08-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Multiplexed noise suppression signal recovery for multiphase readout of charge coupled device arrays
JP3482689B2 (ja) * 1994-05-27 2003-12-22 ソニー株式会社 固体撮像装置及びこれを用いたバーコード読取り装置
US5585652A (en) * 1994-10-25 1996-12-17 Dalsa, Inc. Method and apparatus for real-time background illumination subtraction
JP3840671B2 (ja) * 1995-03-24 2006-11-01 ソニー株式会社 撮像装置
US6278490B1 (en) * 1996-05-23 2001-08-21 Olympus Optical Co., Ltd. Exposure control for an image pickup apparatus that uses an electronic flash
US5946102A (en) * 1997-07-28 1999-08-31 Mmr Technologies, Inc. Method and apparatus for parameter difference imaging of a sample surface

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004294420A (ja) * 2003-02-03 2004-10-21 Shoji Kawahito 距離画像センサ
US7645975B2 (en) 2004-10-25 2010-01-12 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Spatial information detecting device
WO2006046519A1 (ja) * 2004-10-25 2006-05-04 Matsushita Electric Works, Ltd. 空間情報検出装置
JP2007180725A (ja) * 2005-12-27 2007-07-12 Funai Electric Co Ltd 画像センサおよび撮像装置
JP2008147896A (ja) * 2006-12-08 2008-06-26 Fujitsu Ltd 撮影制御装置、撮影装置、撮影制御プログラム、撮影制御方法
JP2008175538A (ja) * 2007-01-16 2008-07-31 Fujifilm Corp 撮影装置および方法並びにプログラム
JP2008198124A (ja) * 2007-02-15 2008-08-28 Matsushita Electric Works Ltd 警戒センサ
JP2009188760A (ja) * 2008-02-06 2009-08-20 Panasonic Electric Works Co Ltd 撮像装置
JP2009211527A (ja) * 2008-03-05 2009-09-17 Lg Display Co Ltd 光センサ内蔵液晶表示装置
JP2012531686A (ja) * 2009-07-03 2012-12-10 シェンジェン タイシャン オンライン テクノロジー カンパニー リミテッド 目標検出方法及び機器並びに画像収集装置
JP2014158247A (ja) * 2013-01-16 2014-08-28 Nec Corp 画像入力装置、及び画像入力方法
JP2018522454A (ja) * 2015-05-18 2018-08-09 アナログ ディヴァイスィズ インク インターライン電荷結合素子
JP2019531489A (ja) * 2016-10-03 2019-10-31 ゼノマティクス ナムローゼ フェンノートシャップ イメージング・アレイ内のピクセルの露出値から背景光を差し引くための方法、及び、この方法における使用のためのピクセル
JP7105782B2 (ja) 2016-10-03 2022-07-25 ゼノマティクス ナムローゼ フェンノートシャップ イメージング・アレイ内のピクセルの露出値から背景光を差し引くための方法、及び、この方法における使用のためのピクセル
WO2020026626A1 (ja) * 2018-08-01 2020-02-06 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 計測装置
US11523099B2 (en) 2018-08-01 2022-12-06 Sony Semiconductor Solutions Corporation Measurement device

Also Published As

Publication number Publication date
TW503653B (en) 2002-09-21
CN1212669C (zh) 2005-07-27
CN1297257A (zh) 2001-05-30
US7023481B1 (en) 2006-04-04
JP4377013B2 (ja) 2009-12-02
EP1102324A1 (en) 2001-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4377013B2 (ja) 固体撮像装置及び固体撮像素子
US6256067B1 (en) Electronic camera for selectively photographing a subject illuminated by an artificial light source
US7223956B2 (en) Electronic imaging system
EP1263215B1 (en) Control of flashlight in a digital camera
US7745771B2 (en) Synchronous imaging using segmented illumination
EP2380038B1 (en) Cmos imager
KR100864464B1 (ko) Ｘｙ 어드레스형 고체 촬상 장치의 플리커 노이즈 저감 방법
US7088395B2 (en) Image-capturing apparatus
US8964083B2 (en) CMOS image sensor, timing control method and exposure method thereof
US12219270B2 (en) Image sensing device
JP2010527457A (ja) 移動物体を撮像するための撮像方法及び撮像装置
US20240381005A1 (en) Imaging element and imaging device
US20250193548A1 (en) Imaging element and imaging device
CN113891006B (zh) 对焦控制方法、装置、图像传感器、电子设备和计算机可读存储介质
JP2019140696A (ja) 固体撮像装置
JP3899859B2 (ja) 固体撮像素子およびその駆動方法、並びにカメラシステム
RU2418382C2 (ru) Управление вспышкой на светодиоде
JP2017038311A (ja) 固体撮像装置
JP2004064468A (ja) 撮像装置
JP2000316067A (ja) 画像読み取り装置
JPH11155106A (ja) 露光量調整装置、露光量調整方法及び露光量調整装置の制御プログラムを記録した媒体
JP2011160133A (ja) 広ダイナミックレンジ撮像装置
Miller et al. Camera performance considerations for automotive applications
JP3429646B2 (ja) 画像信号処理装置と画像信号処理方法
JPH0746370A (ja) イメージセンサ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060621

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081210

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081224

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090223

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090728

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090910

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4377013

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120918

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130918

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term