JP2007202044A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 垂直転送期間に起因する画像読み出し時間の遅延を抑制する。
【解決手段】 本発明の撮像装置は、複数の画素部、垂直転送部、第1保持部、第2保持部、および水平転送部を備える。複数の画素部は、受光面に配列され、画素単位に受光光束を光電変換し、画素出力を出力する。垂直転送部は、複数の画素部の画素出力を垂直転送する。第1保持部および第2保持部は、垂直転送される画素出力を交互に保持する。水平転送部は、第1保持部の画素出力と、第2保持部の画素出力とを、交互に水平転送する。
【選択図】 図2
【解決手段】 本発明の撮像装置は、複数の画素部、垂直転送部、第1保持部、第2保持部、および水平転送部を備える。複数の画素部は、受光面に配列され、画素単位に受光光束を光電変換し、画素出力を出力する。垂直転送部は、複数の画素部の画素出力を垂直転送する。第1保持部および第2保持部は、垂直転送される画素出力を交互に保持する。水平転送部は、第1保持部の画素出力と、第2保持部の画素出力とを、交互に水平転送する。
【選択図】 図2
Description
本発明は、撮像装置に関する。
従来の撮像装置としては、下記の特許文献1,2に開示されるものがよく知られている。
この種の撮像装置は、次の転送期間を経て、画素出力の走査読み出しを行う。
(1)垂直転送期間・・画素配列の水平行を選択し、その水平1ライン分の画素出力をパラレルに垂直転送する。垂直転送された画素出力は、水平1ライン分の蓄積容量に保持される。
(2)水平転送期間・・水平1ライン分の蓄積容量を水平読み出し線に順次接続することによって、水平1ライン分の画素出力をシリアルに転送する。
この水平1ライン分の読み出し動作を画素配列の各行について繰り返すことにより、1画面分の画素出力を読み出すことができる。
特開平8−214217号公報
特開平9−46596号公報
この種の撮像装置は、次の転送期間を経て、画素出力の走査読み出しを行う。
(1)垂直転送期間・・画素配列の水平行を選択し、その水平1ライン分の画素出力をパラレルに垂直転送する。垂直転送された画素出力は、水平1ライン分の蓄積容量に保持される。
(2)水平転送期間・・水平1ライン分の蓄積容量を水平読み出し線に順次接続することによって、水平1ライン分の画素出力をシリアルに転送する。
この水平1ライン分の読み出し動作を画素配列の各行について繰り返すことにより、1画面分の画素出力を読み出すことができる。
ところで、垂直転送期間には、水平1ライン分がパラレルに一括して転送される。一方、水平転送期間に際しては、この水平1ライン分を画素1つ1つの単位でシリアルに転送する。そのため、水平転送期間の方が、垂直転送期間に比較して顕著に長かった。
そこで、水平読み出し線を複数ch化することにより、水平転送期間を短縮する試みがなされている。例えば、水平読み出し線を4ch化することにより、1ch分の水平読み出し線の転送画素数(以下、水平転送単位という)を1/4に削減できる。その結果、水平転送期間を1/4程度まで短縮することが可能になる。
そこで、水平読み出し線を複数ch化することにより、水平転送期間を短縮する試みがなされている。例えば、水平読み出し線を4ch化することにより、1ch分の水平読み出し線の転送画素数(以下、水平転送単位という)を1/4に削減できる。その結果、水平転送期間を1/4程度まで短縮することが可能になる。
近年、このように水平転送期間が短縮されることにより、垂直転送期間が画像読み出し時間に占める割合が相対的に大きくなった。そのため、更なる高速化においては、垂直転送に起因する画像読み出し時間が無視できなくなる。
そこで、本発明では、垂直転送に起因する画像読み出しの遅延を抑制する技術を提供することを目的とする。
そこで、本発明では、垂直転送に起因する画像読み出しの遅延を抑制する技術を提供することを目的とする。
《1》 本発明の撮像装置は、複数の画素部、垂直転送部、第1保持部、第2保持部、および水平転送部を備える。
複数の画素部は、受光面に配列され、画素単位に受光光束を光電変換し、画素出力を出力する。
垂直転送部は、複数の画素部の画素出力を垂直転送する。
第1保持部および第2保持部は、垂直転送される画素出力を交互に保持する。
水平転送部は、第1保持部の画素出力と、第2保持部の画素出力とを、交互に水平転送する。
《2》 また好ましくは、水平転送部は、第1保持部の前記画素出力を水平転送する動作と、第2保持部の前記画素出力を水平転送する動作とを切り換える切換回路を有する。
《3》 なお好ましくは、垂直転送部は、水平転送部が第1保持部の画素出力を水平転送している期間中に、画素部の画素出力を垂直転送して第2保持部に与える。かつ、垂直転送部は、水平転送部が第2保持部の画素出力を水平転送している期間中に、画素部の画素出力を垂直転送して第1保持部に与える。
《4》 また好ましくは、画素部は、リセット後の画素出力(以下、ノイズ出力)、および光電蓄積後の画素出力(以下、信号出力)を出力する。第1保持部は、これらの信号出力およびノイズ出力をそれぞれ保持する機能を有する。第2保持部も、これらの信号出力およびノイズ出力をそれぞれ保持する機能を有する。この構成において、垂直転送部は、水平転送部が第1保持部の信号出力およびノイズ出力を水平転送している期間中に、画素部の信号出力およびノイズ出力を垂直転送して第2保持部に与える。さらに、垂直転送部は、水平転送部が第2保持部の信号出力およびノイズ出力を水平転送している期間中に、画素部の信号出力およびノイズ出力を垂直転送して第1保持部に与える。
《5》 なお好ましくは、画素部は、リセット後の画素出力(以下、ノイズ出力)、および光電蓄積後の画素出力(以下、信号出力)を出力する。第1保持部は、この信号出力からノイズ出力の成分を除去した差分を保持する機能を有する。第2保持部も、この信号出力からノイズ出力の成分を除去した差分を保持する機能を有する。この構成において、垂直転送部は、水平転送部が第1保持部の上記差分を水平転送している期間中に、画素部の信号出力およびノイズ出力を垂直転送して第2保持部に与える。さらに、水平転送部が第2保持部の上記差分を水平転送している期間中に、画素部の信号出力およびノイズ出力を垂直転送して第1保持部に与える。
複数の画素部は、受光面に配列され、画素単位に受光光束を光電変換し、画素出力を出力する。
垂直転送部は、複数の画素部の画素出力を垂直転送する。
第1保持部および第2保持部は、垂直転送される画素出力を交互に保持する。
水平転送部は、第1保持部の画素出力と、第2保持部の画素出力とを、交互に水平転送する。
《2》 また好ましくは、水平転送部は、第1保持部の前記画素出力を水平転送する動作と、第2保持部の前記画素出力を水平転送する動作とを切り換える切換回路を有する。
《3》 なお好ましくは、垂直転送部は、水平転送部が第1保持部の画素出力を水平転送している期間中に、画素部の画素出力を垂直転送して第2保持部に与える。かつ、垂直転送部は、水平転送部が第2保持部の画素出力を水平転送している期間中に、画素部の画素出力を垂直転送して第1保持部に与える。
《4》 また好ましくは、画素部は、リセット後の画素出力(以下、ノイズ出力)、および光電蓄積後の画素出力(以下、信号出力)を出力する。第1保持部は、これらの信号出力およびノイズ出力をそれぞれ保持する機能を有する。第2保持部も、これらの信号出力およびノイズ出力をそれぞれ保持する機能を有する。この構成において、垂直転送部は、水平転送部が第1保持部の信号出力およびノイズ出力を水平転送している期間中に、画素部の信号出力およびノイズ出力を垂直転送して第2保持部に与える。さらに、垂直転送部は、水平転送部が第2保持部の信号出力およびノイズ出力を水平転送している期間中に、画素部の信号出力およびノイズ出力を垂直転送して第1保持部に与える。
《5》 なお好ましくは、画素部は、リセット後の画素出力(以下、ノイズ出力)、および光電蓄積後の画素出力(以下、信号出力)を出力する。第1保持部は、この信号出力からノイズ出力の成分を除去した差分を保持する機能を有する。第2保持部も、この信号出力からノイズ出力の成分を除去した差分を保持する機能を有する。この構成において、垂直転送部は、水平転送部が第1保持部の上記差分を水平転送している期間中に、画素部の信号出力およびノイズ出力を垂直転送して第2保持部に与える。さらに、水平転送部が第2保持部の上記差分を水平転送している期間中に、画素部の信号出力およびノイズ出力を垂直転送して第1保持部に与える。
本発明では、画素出力を垂直転送して片方の保持部に保持する動作と同時並行して、もう片方の保持部に保持済みの画素出力を水平転送できる。その結果、垂直転送にかかる待ち時間を低減し、画像読み出しを高速化することが可能になる。
《第1実施形態》
図1は、撮像装置11の構成を示す図である。この図1において、撮像装置11は、下記の構成要素を備える。
図1は、撮像装置11の構成を示す図である。この図1において、撮像装置11は、下記の構成要素を備える。
(1)複数の画素部12・・フォトダイオードPD、増幅素子QA、および行選択用MOSスイッチQSを備える。これら画素部12は、受光面に配列され、画素単位に受光光束を光電変換して画素出力を出力する。画素部12の出力端子は、画素配列の垂直列ごとに、垂直読み出し線10に共通接続される。
(2)垂直転送部13・・画素部12に対して垂直転送信号L1〜L4を供給する。
(3)第1保持部14A・・コンデンサCT1A〜CT3A、およびMOSスイッチQT1A〜QT3Aを備える。MOSスイッチQT1A〜QT3Aのゲートには、垂直転送部13などから制御信号CAが供給される。
(4)第2保持部14B・・コンデンサCT1B〜CT3B、およびMOSスイッチQT1B〜QT3Bを備える。MOSスイッチQT1B〜QT3Bのゲートには、垂直転送部13などから制御信号CBが供給される。
(5)水平転送部17・・水平読み出し線15、シフトレジスタ16、アンド回路A1〜A3、アンド回路B1〜B3、MOSスイッチQH1A〜QH3A、およびMOSスイッチQH1B〜QH3Bを備える。アンド回路A1〜A3には、シフトレジスタ16の制御信号C1〜C3と、垂直転送部13などから与えられる制御信号HAが入力され、アンド出力C1A〜C3Aをそれぞれ出力する。これらアンド出力C1A〜C3Aは、MOSスイッチQH1A〜QH3Aのゲートにそれぞれ供給される。同様にして、アンド回路B1〜B3には、シフトレジスタ16の制御信号C1〜C3と、垂直転送部13などから与えられる制御信号HBが入力され、アンド出力C1B〜C3Bをそれぞれ出力する。これらアンド出力C1B〜C3Bは、MOSスイッチQH1B〜QH3Bのゲートにそれぞれ供給される。
[第1実施形態の動作説明]
図2は、撮像装置11の画像読み出し動作のタイミングチャートである。以下、図2に示す期間T1〜T3に区切って、撮像装置11の画像読み出し動作を説明する。
図2は、撮像装置11の画像読み出し動作のタイミングチャートである。以下、図2に示す期間T1〜T3に区切って、撮像装置11の画像読み出し動作を説明する。
(期間T1) まず、垂直転送部13は、垂直転送信号L1を用いて、1行目の行選択用MOSスイッチQSを一時的に導通させる。この動作により、1行目の画素出力が、垂直読み出し線10を介して垂直転送される。
この動作に合わせて、垂直転送部13は、制御信号CAを用いて、MOSスイッチQT1A〜QT3Aを一時的に導通させる。その結果、第1保持部14A内のコンデンサCT1A〜CT3Aは、1行目の画素出力を保持する。
この動作に合わせて、垂直転送部13は、制御信号CAを用いて、MOSスイッチQT1A〜QT3Aを一時的に導通させる。その結果、第1保持部14A内のコンデンサCT1A〜CT3Aは、1行目の画素出力を保持する。
(期間T2) 水平転送部17は、制御信号C1〜C3を順番にハイレベルに切り換える。この期間中は、制御信号HAがハイレベルに維持されるため、アンド回路A1〜A3側がアクティブ状態にあり、アンド出力C1A〜C3Aが順番にハイレベルに切り換わる。その結果、MOSスイッチQH1A〜QH3Aが順に導通し、第1保持部14Aに保持された1行目の画素出力は、水平読み出し線15を介して順次に水平転送される。
この1行目を水平転送している期間中に、垂直転送部13は、垂直転送信号L2を用いて、2行目の行選択用MOSスイッチQSを一時的に導通させる。この動作により、2行目の画素出力が、垂直読み出し線10を介して垂直転送される。
この動作に合わせて、垂直転送部13は、制御信号CBを用いて、MOSスイッチQT1B〜QT3Bを一時的に導通させる。その結果、第2保持部14B内のコンデンサCT1B〜CT3Bは、2行目の画素出力を保持する。
この1行目を水平転送している期間中に、垂直転送部13は、垂直転送信号L2を用いて、2行目の行選択用MOSスイッチQSを一時的に導通させる。この動作により、2行目の画素出力が、垂直読み出し線10を介して垂直転送される。
この動作に合わせて、垂直転送部13は、制御信号CBを用いて、MOSスイッチQT1B〜QT3Bを一時的に導通させる。その結果、第2保持部14B内のコンデンサCT1B〜CT3Bは、2行目の画素出力を保持する。
(期間T3) 水平転送部17は、制御信号C1〜C3を順番にハイレベルに切り換える。この期間中は、制御信号HBがハイレベルに維持されるため、アンド回路B1〜B3側がアクティブ状態にあり、アンド出力C1B〜C3Bが順番にハイレベルに切り換わる。その結果、MOSスイッチQH1B〜QH3Bが順に導通し、第2保持部14Bに保持された2行目の画素出力は、水平読み出し線15を介して順次に水平転送される。
この2行目を水平転送している期間中に、垂直転送部13は、垂直転送信号L3を用いて、3行目の行選択用MOSスイッチQSを一時的に導通させる。この動作により、3行目の画素出力が、垂直読み出し線10を介して垂直転送される。
この動作に合わせて、垂直転送部13は、制御信号CAを用いて、MOSスイッチQT1A〜QT3Aを一時的に導通させる。その結果、第1保持部14A内のコンデンサCT1A〜CT3Aは、3行目の画素出力を保持する。
この2行目を水平転送している期間中に、垂直転送部13は、垂直転送信号L3を用いて、3行目の行選択用MOSスイッチQSを一時的に導通させる。この動作により、3行目の画素出力が、垂直読み出し線10を介して垂直転送される。
この動作に合わせて、垂直転送部13は、制御信号CAを用いて、MOSスイッチQT1A〜QT3Aを一時的に導通させる。その結果、第1保持部14A内のコンデンサCT1A〜CT3Aは、3行目の画素出力を保持する。
上述した動作を、行選択の位置をずらしながら交互に繰り返すことにより、1画面分の画像信号を読み出すことができる。
[第1実施形態の効果など]
以上説明したように、第1実施形態では、第1保持部14Aおよび第2保持部Bは、垂直転送される画素出力を交互に保持する。一方、水平転送部17は、第1保持部14Aの画素出力と、第2保持部14Bの画素出力とを、交互に水平転送する。その結果、ある行を水平転送している期間中に、別の行の垂直転送を先行開始することが可能になる。その結果、垂直転送の待ち時間を見かけ上ゼロに近づけることが可能になり、撮像装置11の画像読み出しを高速化できる。
以上説明したように、第1実施形態では、第1保持部14Aおよび第2保持部Bは、垂直転送される画素出力を交互に保持する。一方、水平転送部17は、第1保持部14Aの画素出力と、第2保持部14Bの画素出力とを、交互に水平転送する。その結果、ある行を水平転送している期間中に、別の行の垂直転送を先行開始することが可能になる。その結果、垂直転送の待ち時間を見かけ上ゼロに近づけることが可能になり、撮像装置11の画像読み出しを高速化できる。
ところで、従来のように水平転送動作を複数ch化した場合、水平読み出し線や出力アンプの個数がch数の分だけ倍々に増えてしまう。しかしながら、第1実施形態では、2系統のコンデンサCT1A〜CT3A、CT1B〜CT3Bを、MOSスイッチを介して、1系統の水平読み出し線15に接続する。そのため、水平転送動作を複数ch化する場合に比べ、水平読み出し線や出力アンプの個数を少なく抑えることができる。したがって、撮像装置11の構成では、回路占有面積や消費電力を削減することが容易になる。
《第2実施形態》
図3は、撮像装置11aの構成を示す図である。この撮像装置11aの構成上の特徴は次の点である。
図3は、撮像装置11aの構成を示す図である。この撮像装置11aの構成上の特徴は次の点である。
(1)画素部12は、画素出力をリセットするためのMOSスイッチQRを備える。このMOSスイッチQRのドレイン側は定電圧Vccに接続される。垂直転送部13は、画素部12に対して、リセット信号R1〜R4を供給する。
(2)第1保持部14Aは、ノイズ出力を保持するためのコンデンサCT1AN〜CT3AN、およびMOSスイッチQTANを備える。画素列ごとのMOSスイッチQTANのゲートには、垂直転送部13から制御信号CANが供給される。さらに、第1保持部14Aは、信号出力を保持するためのコンデンサCT1AS〜CT3AS、およびMOSスイッチQTASを備える。画素列ごとのMOSスイッチQTASのゲートには、垂直転送部13から制御信号CASが供給される。
(3)第2保持部14Bは、ノイズ出力を保持するためのコンデンサCT1BN〜CT3BN、およびMOSスイッチQTBNを備える。画素列ごとのMOSスイッチQTBNのゲートには、垂直転送部13から制御信号CBNが供給される。さらに、第2保持部14Bは、信号出力を保持するためのコンデンサCT1BS〜CT3BS、およびMOSスイッチQTBSを備える。画素列ごとのMOSスイッチQTBSのゲートには、垂直転送部13から制御信号CBSが供給される。
(4)水平転送部17は、ノイズ出力を水平転送するための経路である水平読み出し線15Nと、信号出力を水平転送するための経路である水平読み出し線15Sとを備える。この水平読み出し線15Nは、MOSスイッチQH1AN〜QH3ANを介して、コンデンサCT1AN〜CT3ANにそれぞれ接続される。さらに、水平読み出し線15Nは、MOSスイッチQH1BN〜QH3BNを介して、コンデンサCT1BN〜CT3BNにそれぞれ接続される。一方、水平読み出し線15Sは、MOSスイッチQH1AS〜QH3ASを介して、コンデンサCT1AS〜CT3ASにそれぞれ接続される。さらに、水平読み出し線15Sは、MOSスイッチQH1BS〜QH3BSを介して、コンデンサCT1BS〜CT3BSにそれぞれ接続される。なお、アンド出力C1Aは、MOSスイッチQH1AN,QH1ASのゲートに供給される。アンド出力C2Aは、MOSスイッチQH2AN,QH2ASのゲートに供給される。アンド出力C3Aは、MOSスイッチQH3AN,QH3ASのゲートに供給される。同様に、アンド出力C1Bは、MOSスイッチQH1BN,QH1BSのゲートに供給される。アンド出力C2Bは、MOSスイッチQH2BN,QH2BSのゲートに供給される。アンド出力C3Bは、MOSスイッチQH3BN,QH3BSのゲートに供給される。
なお、その他の構成については、第1実施形態(図1)と同じため、ここでの説明を省略する。
なお、その他の構成については、第1実施形態(図1)と同じため、ここでの説明を省略する。
[第2実施形態の動作説明]
図4は、撮像装置11aの画像読み出し動作のタイミングチャートである。以下、図4に示す期間T11〜T13に区切って、撮像装置11aの画像読み出し動作を順に説明する。
図4は、撮像装置11aの画像読み出し動作のタイミングチャートである。以下、図4に示す期間T11〜T13に区切って、撮像装置11aの画像読み出し動作を順に説明する。
(期間T11) 画素部12の光電蓄積後に、垂直転送部13は、垂直転送信号L1を用いて行選択用MOSスイッチQSを一時的に導通させる。その結果、1行目の画素部12は、光電蓄積後の信号出力Sを垂直読み出し線10に出力する。この状態で、垂直転送部13は、制御信号CASを用いてMOSスイッチQTASを一時的に導通させ、第1保持部14A内のコンデンサCT1AS〜CT3ASに、1行目の信号出力Sを保持させる。
続いて、垂直転送部13は、リセット信号R1を用いてMOSスイッチQRを一時的に導通させ、1行目の画素部12の信号出力Sをリセットする。このリセット後における画素部12の画素出力は、光電蓄積の開始時の出力バラツキ、すなわちノイズ出力Nを示す。垂直転送部13は、制御信号CANを用いてMOSスイッチQTANを一時的に導通させ、第1保持部14A内のコンデンサCT1AN〜CT3ANに、1行目のノイズ出力Nを保持させる。
続いて、垂直転送部13は、リセット信号R1を用いてMOSスイッチQRを一時的に導通させ、1行目の画素部12の信号出力Sをリセットする。このリセット後における画素部12の画素出力は、光電蓄積の開始時の出力バラツキ、すなわちノイズ出力Nを示す。垂直転送部13は、制御信号CANを用いてMOSスイッチQTANを一時的に導通させ、第1保持部14A内のコンデンサCT1AN〜CT3ANに、1行目のノイズ出力Nを保持させる。
(期間T12) 水平転送部17は、制御信号C1〜C3を順番にハイレベルに切り換える。この期間中は、制御信号HAがハイレベルに維持されるため、アンド回路A1〜A3側がアクティブ状態にあり、アンド出力C1A〜C3Aが順番にハイレベルに切り換わる。その結果、第1保持部14A内に保持される1行目の信号出力Sおよびノイズ出力Nは、水平読み出し線15S,15Nを介して同時並行に水平転送される。
この1行目を水平転送している期間中に、垂直転送部13は、垂直転送信号L2を用いて行選択用MOSスイッチQSを一時的に導通させる。その結果、2行目の画素部12の信号出力Sは垂直読み出し線10に出力される。この状態で、垂直転送部13は、制御信号CBSを用いてMOSスイッチQTBSを一時的に導通させ、第2保持部14B内のコンデンサCT1BS〜CT3BSに、2行目の信号出力Sを保持させる。
続いて、垂直転送部13は、リセット信号R2を用いてMOSスイッチQRを一時的に導通させる。その結果、2行目の画素部12は、ノイズ出力Nを垂直読み出し線10に出力する。この状態で、垂直転送部13は、制御信号CBNを用いてMOSスイッチQTBNを一時的に導通させ、第2保持部14B内のコンデンサCT1BN〜CT3BNに、2行目のノイズ出力Nを保持させる。
この1行目を水平転送している期間中に、垂直転送部13は、垂直転送信号L2を用いて行選択用MOSスイッチQSを一時的に導通させる。その結果、2行目の画素部12の信号出力Sは垂直読み出し線10に出力される。この状態で、垂直転送部13は、制御信号CBSを用いてMOSスイッチQTBSを一時的に導通させ、第2保持部14B内のコンデンサCT1BS〜CT3BSに、2行目の信号出力Sを保持させる。
続いて、垂直転送部13は、リセット信号R2を用いてMOSスイッチQRを一時的に導通させる。その結果、2行目の画素部12は、ノイズ出力Nを垂直読み出し線10に出力する。この状態で、垂直転送部13は、制御信号CBNを用いてMOSスイッチQTBNを一時的に導通させ、第2保持部14B内のコンデンサCT1BN〜CT3BNに、2行目のノイズ出力Nを保持させる。
(期間T13) 水平転送部17は、制御信号C1〜C3を順番にハイレベルに切り換える。この期間中は、制御信号HBがハイレベルに維持されるため、アンド回路B1〜B3側がアクティブ状態にあり、アンド出力C1B〜C3Bが順番にハイレベルに切り換わる。その結果、第2保持部14B内に保持される2行目の信号出力Sおよびノイズ出力Nは、水平読み出し線15S,15Nを介して同時並行に水平転送される。
この2行目を水平転送している期間中に、垂直転送部13は、垂直転送信号L3を用いて行選択用MOSスイッチQSを一時的に導通させる。その結果、3行目の画素部12の信号出力Sは垂直読み出し線10に出力される。この状態で、垂直転送部13は、制御信号CASを用いてMOSスイッチQTASを一時的に導通させ、第1保持部14A内のコンデンサCT1AS〜CT3ASに、3行目の信号出力Sを保持させる。
続いて、垂直転送部13は、リセット信号R3を用いてMOSスイッチQRを一時的に導通させる。その結果、3行目の画素部12は、ノイズ出力Nを垂直読み出し線10に出力する。この状態で、垂直転送部13は、制御信号CANを用いてMOSスイッチQTANを一時的に導通させ、第1保持部14A内のコンデンサCT1AN〜CT3ANに、3行目のノイズ出力Nを保持させる。
この2行目を水平転送している期間中に、垂直転送部13は、垂直転送信号L3を用いて行選択用MOSスイッチQSを一時的に導通させる。その結果、3行目の画素部12の信号出力Sは垂直読み出し線10に出力される。この状態で、垂直転送部13は、制御信号CASを用いてMOSスイッチQTASを一時的に導通させ、第1保持部14A内のコンデンサCT1AS〜CT3ASに、3行目の信号出力Sを保持させる。
続いて、垂直転送部13は、リセット信号R3を用いてMOSスイッチQRを一時的に導通させる。その結果、3行目の画素部12は、ノイズ出力Nを垂直読み出し線10に出力する。この状態で、垂直転送部13は、制御信号CANを用いてMOSスイッチQTANを一時的に導通させ、第1保持部14A内のコンデンサCT1AN〜CT3ANに、3行目のノイズ出力Nを保持させる。
上述した画像読み出し動作を、行選択の位置をずらしながら続けることにより、1画面分の信号出力Sおよびノイズ出力Nを同時並行に読み出すことができる。これら信号出力Sとノイズ出力Nの差分を求めることにより、ノイズ分を除去した真の画像信号を求めることができる。
[第2実施形態の効果など]
以上説明したように、第2実施形態では、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
特に、第2実施形態では、信号出力Sとノイズ出力Nを時分割に垂直転送する。そのため、第1実施形態に比べて、2倍程度の垂直転送期間が必要となる。
しかしながら、この第2実施形態においても、ある行を水平転送している期間に、別の行の垂直転送を先行して実施する。したがって、第2実施形態においても、垂直転送の待ち時間を見かけ上ゼロに近づけることができる。
以上説明したように、第2実施形態では、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
特に、第2実施形態では、信号出力Sとノイズ出力Nを時分割に垂直転送する。そのため、第1実施形態に比べて、2倍程度の垂直転送期間が必要となる。
しかしながら、この第2実施形態においても、ある行を水平転送している期間に、別の行の垂直転送を先行して実施する。したがって、第2実施形態においても、垂直転送の待ち時間を見かけ上ゼロに近づけることができる。
《第3実施形態》
図5は、撮像装置11bの構成を示す図である。
この撮像装置11bでは、第1保持部14Aが、FPN除去回路DA1〜DA3によって構成される。また、第2保持部14Bは、FPN除去回路DB1〜DB3によって構成される。なお、その他の構成については、第1実施形態(図1)および第2実施形態(図3)と同様のため、ここでの説明を省略する。
図5は、撮像装置11bの構成を示す図である。
この撮像装置11bでは、第1保持部14Aが、FPN除去回路DA1〜DA3によって構成される。また、第2保持部14Bは、FPN除去回路DB1〜DB3によって構成される。なお、その他の構成については、第1実施形態(図1)および第2実施形態(図3)と同様のため、ここでの説明を省略する。
第3実施形態の動作上の特徴は、これらのFPN除去回路DA1〜DA3およびFPN除去回路DB1〜DB3が、垂直転送の段階で信号出力Sとノイズ出力Nの差分を取って保持する点である。この差分の生成動作により、水平転送を行う前に真の画素出力を得ることができる。そのため、第2実施形態とは異なり、単線の水平読み出し線15を用いて画素出力を水平転送できる。なお、その他の転送シーケンスについては、第2実施形態(図4)と同様のため、ここでの説明を省略する。
この第3実施形態においても、第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
この第3実施形態においても、第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
《実施形態の補足事項》
なお、上述した実施形態では、水平行を1行目から昇順に水平転送している。しかしながら、転送の順番はこれに限定されるものではない。例えば、水平行を任意の順番で水平転送することが可能である。この場合、ある行の水平転送中に、次に水平転送する水平行について垂直転送を先行実施すればよい。この動作により、垂直転送の待ち時間を見かけ上ゼロに近づけることができる。
なお、上述した実施形態では、水平行を1行目から昇順に水平転送している。しかしながら、転送の順番はこれに限定されるものではない。例えば、水平行を任意の順番で水平転送することが可能である。この場合、ある行の水平転送中に、次に水平転送する水平行について垂直転送を先行実施すればよい。この動作により、垂直転送の待ち時間を見かけ上ゼロに近づけることができる。
また、上述した実施形態では、1chの水平転送動作について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。水平転送動作を複数ch化してもよい。この場合、各chごとに本発明を適用することが可能である。
また、上述した実施形態では、説明を簡明にするため、撮像装置の縦横画素数を2〜3画素程度に簡略化している。しかしながら、実施形態はこれに限定されず、縦横画素数を必要に応じて変更することが可能である。
なお、上述した第2および第3実施形態では、画素部12から信号出力・ノイズ出力の順番で読み出すケースについて説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、画素部12からノイズ出力・信号出力といった逆の順番で読み出しもよい。
以上説明したように、本発明は、撮像装置などに利用可能な技術である。
10…垂直読み出し線,11…撮像装置,11a…撮像装置,,11b…撮像装置,12…画素部,13…垂直転送部,14A…第1保持部,14B…第2保持部,15…水平読み出し線,15S…水平読み出し線,15N…水平読み出し線,16…シフトレジスタ,17…水平転送部,PD…フォトダイオード,QA…増幅素子,QS…行選択用MOSスイッチ,A1〜A3…アンド回路,B1〜B3…アンド回路
Claims (5)
- 受光面に配列され、画素単位に受光光束を光電変換し、画素出力を出力する複数の画素部と、
複数の前記画素部の画素出力を垂直転送する垂直転送部と、
垂直転送される前記画素出力を交互に保持する第1保持部および第2保持部と、
前記第1保持部の前記画素出力と、前記第2保持部の前記画素出力とを、交互に水平転送する水平転送部と
を備えたことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置において、
前記水平転送部は、前記第1保持部の前記画素出力を水平転送する動作と、前記第2保持部の前記画素出力を水平転送する動作とを切り換える切換回路を有する
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1または請求項2に記載の撮像装置において、
前記垂直転送部は、
前記水平転送部が前記第1保持部の前記画素出力を水平転送している期間中に、前記画素部の前記画素出力を垂直転送して前記第2保持部に与え、
前記水平転送部が前記第2保持部の前記画素出力を水平転送している期間中に、前記画素部の前記画素出力を垂直転送して前記第1保持部に与える
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1または請求項2に記載の撮像装置において、
前記画素部は、リセット後の画素出力(以下、ノイズ出力)、および光電蓄積後の画素出力(以下、信号出力)を出力し、
前記第1保持部は、前記画素部の前記信号出力および前記ノイズ出力をそれぞれ保持する機能を有し、
前記第2保持部は、前記画素部の前記信号出力および前記ノイズ出力をそれぞれ保持する機能を有し、
前記垂直転送部は、
前記水平転送部が前記第1保持部の前記信号出力および前記ノイズ出力を水平転送している期間中に、前記画素部の前記信号出力および前記ノイズ出力を垂直転送して前記第2保持部に与え、
前記水平転送部が前記第2保持部の前記信号出力および前記ノイズ出力を水平転送している期間中に、前記画素部の前記信号出力および前記ノイズ出力を垂直転送して前記第1保持部に与える
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1または請求項2に記載の撮像装置において、
前記画素部は、リセット後の画素出力(以下、ノイズ出力)、および光電蓄積後の画素出力(以下、信号出力)を出力し、
前記第1保持部は、前記信号出力から前記ノイズ出力の成分を除去した差分を保持する機能を有し、
前記第2保持部は、前記信号出力から前記ノイズ出力の成分を除去した差分を保持する機能を有し、
前記垂直転送部は、
前記水平転送部が前記第1保持部の前記差分を水平転送している期間中に、前記画素部の前記信号出力および前記ノイズ出力を垂直転送して前記第2保持部に与え、
前記水平転送部が前記第2保持部の前記差分を水平転送している期間中に、前記画素部の前記信号出力および前記ノイズ出力を垂直転送して前記第1保持部に与える
ことを特徴とする撮像装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| JP2006020829A JP2007202044A (ja) | 2006-01-30 | 2006-01-30 | 撮像装置 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2006020829A Pending JP2007202044A (ja) | 2006-01-30 | 2006-01-30 | 撮像装置 |
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- 2006-01-30 JP JP2006020829A patent/JP2007202044A/ja active Pending
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