JPH07202151A - 固体撮像装置及びその読み出し方法 - Google Patents
固体撮像装置及びその読み出し方法Info
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- JPH07202151A JPH07202151A JP5349015A JP34901593A JPH07202151A JP H07202151 A JPH07202151 A JP H07202151A JP 5349015 A JP5349015 A JP 5349015A JP 34901593 A JP34901593 A JP 34901593A JP H07202151 A JPH07202151 A JP H07202151A
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- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 claims abstract 13
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 19
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
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- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 外部メモリを用いることなく２フレーム間の
画像信号の差分出力が得られるようにした固体撮像装置
及びその読み出し方法を提供する。 【構成】 フォトダイオード１と、フォトダイオード１
に一端を接続した第１及び第２転送スイッチ２，３と、
第１及び第２転送スイッチ２，３の他端に接続した非破
壊読読み出しの可能な第１及び第２出力アンプ４，５
と、第１及び第２出力アンプ４，５の入力端に一端を接
続した第１及び第２リセットスイッチ６，７と、第１及
び第２リセットスイッチ６，７の他端に共通に接続した
リセット電源８とで単位画素を構成し、該単位画素を用
いて固体撮像装置を構成する。
画像信号の差分出力が得られるようにした固体撮像装置
及びその読み出し方法を提供する。 【構成】 フォトダイオード１と、フォトダイオード１
に一端を接続した第１及び第２転送スイッチ２，３と、
第１及び第２転送スイッチ２，３の他端に接続した非破
壊読読み出しの可能な第１及び第２出力アンプ４，５
と、第１及び第２出力アンプ４，５の入力端に一端を接
続した第１及び第２リセットスイッチ６，７と、第１及
び第２リセットスイッチ６，７の他端に共通に接続した
リセット電源８とで単位画素を構成し、該単位画素を用
いて固体撮像装置を構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、２フレーム間の画像
信号の差分出力を得られるようにした固体撮像装置及び
その読み出し方法に関する。
信号の差分出力を得られるようにした固体撮像装置及び
その読み出し方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】２フレーム間の画像信号の差分出力を得
るためには、図９に示すように、撮像装置101 の出力を
増幅器102 で増幅した後、あるフレームの画像情報をフ
レームメモリ103 に記憶させ、フレームメモリ103 に記
憶された画像情報と撮像装置101 からの出力を増幅器10
2 で増幅した信号との差分をとることにより、フレーム
メモリ103 に記憶した時点での画像情報との差分出力を
得る方法が一般的である。
るためには、図９に示すように、撮像装置101 の出力を
増幅器102 で増幅した後、あるフレームの画像情報をフ
レームメモリ103 に記憶させ、フレームメモリ103 に記
憶された画像情報と撮像装置101 からの出力を増幅器10
2 で増幅した信号との差分をとることにより、フレーム
メモリ103 に記憶した時点での画像情報との差分出力を
得る方法が一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この２
フレーム間の差分出力を得る方法においては、フレーム
メモリに画像情報を記憶する際には、アナログ信号をデ
ジタル信号に変換してから行うのが一般的であり、シス
テムの規模が大きくなるといった問題点がある。
フレーム間の差分出力を得る方法においては、フレーム
メモリに画像情報を記憶する際には、アナログ信号をデ
ジタル信号に変換してから行うのが一般的であり、シス
テムの規模が大きくなるといった問題点がある。
【０００４】本発明は、従来のフレーム相関抽出用の撮
像装置における上記問題点を解決するためになされたも
のであり、固体撮像装置の単位画素内にアナログメモリ
としての機能を持たせ、外部にメモリを用意することな
く２フレーム間の画像信号の比較を可能にした固体撮像
装置及びその読み出し方法を提供することを目的とす
る。
像装置における上記問題点を解決するためになされたも
のであり、固体撮像装置の単位画素内にアナログメモリ
としての機能を持たせ、外部にメモリを用意することな
く２フレーム間の画像信号の比較を可能にした固体撮像
装置及びその読み出し方法を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、本発明は、フォトダイオードと、該フォト
ダイオードに蓄積された電荷を転送する第１及び第２の
電荷転送手段と、前記電荷を増幅する第１及び第２の非
破壊出力アンプと、前記非破壊出力アンプの電荷を独立
にリセットする手段とを有する単位画素を用いて固体撮
像装置を構成するものである。
決するため、本発明は、フォトダイオードと、該フォト
ダイオードに蓄積された電荷を転送する第１及び第２の
電荷転送手段と、前記電荷を増幅する第１及び第２の非
破壊出力アンプと、前記非破壊出力アンプの電荷を独立
にリセットする手段とを有する単位画素を用いて固体撮
像装置を構成するものである。
【０００６】このように構成した固体撮像装置において
は、フォトダイオードに蓄積された電荷を第１の電荷転
送手段を介して第１の非破壊出力アンプに入力してフォ
トダイオードをリセットする。次いで再びフォトダイオ
ードに蓄積された電荷を第２の電荷転送手段を介して、
第２の非破壊出力アンプに入力し、第１及び第２の出力
アンプの出力を同時に読み出して、その差分をとること
により、外部メモリを用いることなく、２フレーム間の
画像信号の差分出力を得ることが可能となる。
は、フォトダイオードに蓄積された電荷を第１の電荷転
送手段を介して第１の非破壊出力アンプに入力してフォ
トダイオードをリセットする。次いで再びフォトダイオ
ードに蓄積された電荷を第２の電荷転送手段を介して、
第２の非破壊出力アンプに入力し、第１及び第２の出力
アンプの出力を同時に読み出して、その差分をとること
により、外部メモリを用いることなく、２フレーム間の
画像信号の差分出力を得ることが可能となる。
【０００７】
【実施例】次に実施例について説明する。図１は、本発
明に係る固体撮像装置の基本的な実施例の単位画素を示
す回路構成図である。図１において、１はフォトダイオ
ード、２，３はフォトダイオード１にそれぞれ一端を接
続した第１転送スイッチ（ＴＡ）及び第２転送スイッチ
（ＴＢ）、４，５は第１転送スイッチ（ＴＡ）２及び第
２転送スイッチ（ＴＢ）３の他端に接続した第１出力ア
ンプ（ＱＡ）及び第２出力アンプ（ＱＢ）で、入力され
た電荷に応じた信号を電荷を破壊することなく読み出す
ことの可能なものである。また６，７は前記第１出力ア
ンプ（ＱＡ）４及び第２出力アンプ（ＱＢ）５の入力端
に一端を接続した第１リセットスイッチ（ＲＡ）及び第
２リセットスイッチ（ＲＢ）で、８は第１リセットスイ
ッチ（ＲＡ）６及び第２リセットスイッチ（ＲＢ）７の
他端に共通に接続されたリセット電源であり、以上の各
構成要素により単位画素を構成している。
明に係る固体撮像装置の基本的な実施例の単位画素を示
す回路構成図である。図１において、１はフォトダイオ
ード、２，３はフォトダイオード１にそれぞれ一端を接
続した第１転送スイッチ（ＴＡ）及び第２転送スイッチ
（ＴＢ）、４，５は第１転送スイッチ（ＴＡ）２及び第
２転送スイッチ（ＴＢ）３の他端に接続した第１出力ア
ンプ（ＱＡ）及び第２出力アンプ（ＱＢ）で、入力され
た電荷に応じた信号を電荷を破壊することなく読み出す
ことの可能なものである。また６，７は前記第１出力ア
ンプ（ＱＡ）４及び第２出力アンプ（ＱＢ）５の入力端
に一端を接続した第１リセットスイッチ（ＲＡ）及び第
２リセットスイッチ（ＲＢ）で、８は第１リセットスイ
ッチ（ＲＡ）６及び第２リセットスイッチ（ＲＢ）７の
他端に共通に接続されたリセット電源であり、以上の各
構成要素により単位画素を構成している。
【０００８】次に、上記構成の単位画素の基本的な動作
を図２に示すタイミングチャートを用いて説明する。ま
ず、時刻ｔ1 でフォトダイオード１に蓄積された入射光
により生成された電荷を、第１転送スイッチ（ＴＡ）２
を閉じて第１出力アンプ（ＱＡ）４に入力する。そして
フォトダイオード１は、蓄積していた電荷を第１出力ア
ンプ（ＱＡ）４に完全転送することによってリセットさ
れる。また、この時第１リセットスイッチ（ＲＡ）６は
開けられている。
を図２に示すタイミングチャートを用いて説明する。ま
ず、時刻ｔ1 でフォトダイオード１に蓄積された入射光
により生成された電荷を、第１転送スイッチ（ＴＡ）２
を閉じて第１出力アンプ（ＱＡ）４に入力する。そして
フォトダイオード１は、蓄積していた電荷を第１出力ア
ンプ（ＱＡ）４に完全転送することによってリセットさ
れる。また、この時第１リセットスイッチ（ＲＡ）６は
開けられている。
【０００９】次に、時刻ｔ2 において、再びフォトダイ
オード１に蓄積された電荷を、第２転送スイッチ（Ｔ
Ｂ）３を閉じることにより第２出力アンプ（ＱＢ）５に
入力する。また、この時第２リセットスイッチ（ＲＢ）
７は開けられている。この状態で、第１出力アンプ（Ｑ
Ａ）４及び第２出力アンプ（ＱＢ）５の出力は同時に読
み出すことが可能であり、同時に読み出すことによっ
て、時刻ｔ1 における情報と時刻ｔ2 における情報が同
時に出力される。したがって、これらの信号の差分をと
ることによって、時刻ｔ1 と時刻ｔ2 の間の情報の変化
分だけを抽出することが可能となる。
オード１に蓄積された電荷を、第２転送スイッチ（Ｔ
Ｂ）３を閉じることにより第２出力アンプ（ＱＢ）５に
入力する。また、この時第２リセットスイッチ（ＲＢ）
７は開けられている。この状態で、第１出力アンプ（Ｑ
Ａ）４及び第２出力アンプ（ＱＢ）５の出力は同時に読
み出すことが可能であり、同時に読み出すことによっ
て、時刻ｔ1 における情報と時刻ｔ2 における情報が同
時に出力される。したがって、これらの信号の差分をと
ることによって、時刻ｔ1 と時刻ｔ2 の間の情報の変化
分だけを抽出することが可能となる。
【００１０】次に、時刻ｔ3 において、第１リセットス
イッチ（ＲＡ）６を閉じ、第１出力アンプ（ＱＡ）４に
入力された電荷をリセットした後、第１リセットスイッ
チ（ＲＡ）６を開け、次いで第１転送スイッチ（ＴＡ）
２を閉じて、再びフォトダイオード１に蓄積された電荷
を第１出力アンプ（ＱＡ）４に入力する。この状態で第
１出力アンプ（ＱＡ）４及び第２出力アンプ（ＱＢ）５
の出力を同時に読み出すことによって、時刻ｔ2 及び時
刻ｔ3 における情報を同時に取り出すことが可能とな
る。
イッチ（ＲＡ）６を閉じ、第１出力アンプ（ＱＡ）４に
入力された電荷をリセットした後、第１リセットスイッ
チ（ＲＡ）６を開け、次いで第１転送スイッチ（ＴＡ）
２を閉じて、再びフォトダイオード１に蓄積された電荷
を第１出力アンプ（ＱＡ）４に入力する。この状態で第
１出力アンプ（ＱＡ）４及び第２出力アンプ（ＱＢ）５
の出力を同時に読み出すことによって、時刻ｔ2 及び時
刻ｔ3 における情報を同時に取り出すことが可能とな
る。
【００１１】更に、時刻ｔ4 において、第２リセットス
イッチ（ＲＢ）７を閉じて、第２出力アンプ（ＱＢ）５
に入力された電荷をリセットした後、第２リセットスイ
ッチ（ＲＢ）７を開け、第２転送スイッチ（ＴＢ）３を
閉じて、再びフォトダイオード１に蓄積された電荷を第
２出力アンプ（ＱＢ）５に入力する。この状態で第１出
力アンプ（ＱＡ）４及び第２出力アンプ（ＱＢ）５の出
力を同時に読み出すことによって、時刻ｔ3 及び時刻ｔ
4 における情報を同時に取り出すことが可能となる。以
上の動作を繰り返すことによって、常に２つの異なった
時刻の情報を同時に得ることができる。
イッチ（ＲＢ）７を閉じて、第２出力アンプ（ＱＢ）５
に入力された電荷をリセットした後、第２リセットスイ
ッチ（ＲＢ）７を開け、第２転送スイッチ（ＴＢ）３を
閉じて、再びフォトダイオード１に蓄積された電荷を第
２出力アンプ（ＱＢ）５に入力する。この状態で第１出
力アンプ（ＱＡ）４及び第２出力アンプ（ＱＢ）５の出
力を同時に読み出すことによって、時刻ｔ3 及び時刻ｔ
4 における情報を同時に取り出すことが可能となる。以
上の動作を繰り返すことによって、常に２つの異なった
時刻の情報を同時に得ることができる。
【００１２】以上、本発明の基本的な実施例における単
位画素の基本動作について説明したが、このような単位
画素を１次元又は２次元に並べて固体撮像装置を構成す
ることにより、２つの異なった時刻の１次元又は２次元
画像情報を同時に得ることができる。
位画素の基本動作について説明したが、このような単位
画素を１次元又は２次元に並べて固体撮像装置を構成す
ることにより、２つの異なった時刻の１次元又は２次元
画像情報を同時に得ることができる。
【００１３】次に、上記単位画素を２次元アレイ状に並
べて構成した本発明の具体的な実施例を、図３に基づい
て説明する。なお説明を簡単にするため、ここでは単位
画素を３×３のマトリクス状に並べた構成のものを示
し、また図１に示した単位画素と同一の構成要素には同
一の符号を付して示している。この実施例における単位
画素19には、図１に示した単位画素の構成要素に加え
て、水平方向の全画素に共通に配線される垂直走査回路
17の各段から出力される選択パルスΦVi（ｉ＝１〜３）
により開閉される第１選択スイッチ（ＳＡ）９、及び第
２選択スイッチ（ＳＢ）１０が付加されている。また、
第１転送スイッチ（ＴＡ）２、第２転送スイッチ（Ｔ
Ｂ）３、第１リセットスイッチ（ＲＡ）６、第２リセッ
トスイッチ（ＲＢ）７は全画素共通に駆動されるように
配線され、それぞれ第１転送パルスΦTA、第２転送パル
スΦTB、第１リセットパルスΦRA、第２リセットパルス
ΦRBにより駆動されるようになっている。また、第１信
号取り出し配線ＳAi、第２信号取り出し配線ＳBi（ｉ＝
１〜３）は、垂直方向の全画素に共通に配線され、水平
走査回路１８の各段から出力される選択パルスΦHi（ｉ
＝１〜３）により、第１信号選択スイッチ１１、１３、
１５及び第２信号選択スイッチ１２、１４、１６を介し
て、それぞれ信号線Sig Ａ、Sig Ｂに接続されている。
べて構成した本発明の具体的な実施例を、図３に基づい
て説明する。なお説明を簡単にするため、ここでは単位
画素を３×３のマトリクス状に並べた構成のものを示
し、また図１に示した単位画素と同一の構成要素には同
一の符号を付して示している。この実施例における単位
画素19には、図１に示した単位画素の構成要素に加え
て、水平方向の全画素に共通に配線される垂直走査回路
17の各段から出力される選択パルスΦVi（ｉ＝１〜３）
により開閉される第１選択スイッチ（ＳＡ）９、及び第
２選択スイッチ（ＳＢ）１０が付加されている。また、
第１転送スイッチ（ＴＡ）２、第２転送スイッチ（Ｔ
Ｂ）３、第１リセットスイッチ（ＲＡ）６、第２リセッ
トスイッチ（ＲＢ）７は全画素共通に駆動されるように
配線され、それぞれ第１転送パルスΦTA、第２転送パル
スΦTB、第１リセットパルスΦRA、第２リセットパルス
ΦRBにより駆動されるようになっている。また、第１信
号取り出し配線ＳAi、第２信号取り出し配線ＳBi（ｉ＝
１〜３）は、垂直方向の全画素に共通に配線され、水平
走査回路１８の各段から出力される選択パルスΦHi（ｉ
＝１〜３）により、第１信号選択スイッチ１１、１３、
１５及び第２信号選択スイッチ１２、１４、１６を介し
て、それぞれ信号線Sig Ａ、Sig Ｂに接続されている。
【００１４】次に、この実施例の動作を図４に示したタ
イミングチャートをもとに説明する。時刻ｔ1 におい
て、第２リセットパルスΦRBを“Ｈ”として第２リセッ
トスイッチ（ＲＢ）７を閉じ、第２出力アンプ（ＱＢ）
５の入力部にある電荷をリセットした後、第２リセット
パルスΦRBを“Ｌ”とし、次いで第２転送パルスΦTBを
“Ｈ”として第２転送スイッチ（ＴＢ）３を閉じ、フォ
トダイオード１に蓄積された入射光情報を持った電荷
を第２出力アンプ（ＱＢ）５に転送した後、第２転送パ
ルスΦTBを“Ｌ”とする。その後、水平走査回路１８お
よび垂直走査回路１７を走査し、３×３構成の各単位画
素１９の第２出力アンプ（ＱＢ）５より、入射光情報
に応じた信号を信号線Sig Ｂに取り出す。
イミングチャートをもとに説明する。時刻ｔ1 におい
て、第２リセットパルスΦRBを“Ｈ”として第２リセッ
トスイッチ（ＲＢ）７を閉じ、第２出力アンプ（ＱＢ）
５の入力部にある電荷をリセットした後、第２リセット
パルスΦRBを“Ｌ”とし、次いで第２転送パルスΦTBを
“Ｈ”として第２転送スイッチ（ＴＢ）３を閉じ、フォ
トダイオード１に蓄積された入射光情報を持った電荷
を第２出力アンプ（ＱＢ）５に転送した後、第２転送パ
ルスΦTBを“Ｌ”とする。その後、水平走査回路１８お
よび垂直走査回路１７を走査し、３×３構成の各単位画
素１９の第２出力アンプ（ＱＢ）５より、入射光情報
に応じた信号を信号線Sig Ｂに取り出す。
【００１５】次に時刻ｔ2 では、まず、第１リセットパ
ルスΦRAを“Ｈ”として第１リセットスイッチ（ＲＡ）
６を閉じ、第１出力アンプ（ＱＡ）４の入力部にある電
荷をリセットした後、第１リセットパルスΦRAを“Ｌ”
とし、次いで第１転送パルスΦTAを“Ｈ”として第１転
送スイッチ（ＴＡ）２を閉じて、フォトダイオード１に
蓄積された入射光情報を持った電荷を第１出力アンプ
（ＱＡ）４に転送した後、第１転送パルスΦTAを“Ｌ”
とする。その後、水平及び垂直走査回路１８、１７を走
査し、３×３構成の各単位画素１９の第１出力アンプ
（ＱＡ）４より、入射光情報に応じた信号を信号線Si
g Ａに取り出す。この時、信号線Sig Ｂには、入射光情
報に応じた信号が同時に取り出される。この動作を繰
り返すことによって、信号線Sig Ａ、Sig Ｂには常に連
続した２フレームの情報が出力されることになり、両者
の差分を取ることにより、簡単に連続した２フレーム間
の差情報、すなわち、被写体の変化情報を得ることがで
きる。この時、奇数フレーム及び偶数フレームに対応し
て、信号線Sig Ａ及びSig Ｂをそれぞれ選択して出力す
ることによって、通常の撮像動作が可能であることはい
うまでもない。
ルスΦRAを“Ｈ”として第１リセットスイッチ（ＲＡ）
６を閉じ、第１出力アンプ（ＱＡ）４の入力部にある電
荷をリセットした後、第１リセットパルスΦRAを“Ｌ”
とし、次いで第１転送パルスΦTAを“Ｈ”として第１転
送スイッチ（ＴＡ）２を閉じて、フォトダイオード１に
蓄積された入射光情報を持った電荷を第１出力アンプ
（ＱＡ）４に転送した後、第１転送パルスΦTAを“Ｌ”
とする。その後、水平及び垂直走査回路１８、１７を走
査し、３×３構成の各単位画素１９の第１出力アンプ
（ＱＡ）４より、入射光情報に応じた信号を信号線Si
g Ａに取り出す。この時、信号線Sig Ｂには、入射光情
報に応じた信号が同時に取り出される。この動作を繰
り返すことによって、信号線Sig Ａ、Sig Ｂには常に連
続した２フレームの情報が出力されることになり、両者
の差分を取ることにより、簡単に連続した２フレーム間
の差情報、すなわち、被写体の変化情報を得ることがで
きる。この時、奇数フレーム及び偶数フレームに対応し
て、信号線Sig Ａ及びSig Ｂをそれぞれ選択して出力す
ることによって、通常の撮像動作が可能であることはい
うまでもない。
【００１６】また、最新のフレーム情報から１つ前のフ
レーム情報を差し引くには、時刻ｔ2 から時刻ｔ3 まで
の間は、信号線Sig Ａの出力から信号線Sig Ｂの出力を
差し引き、時刻ｔ3 から時刻ｔ4 までの間は、信号線Si
g Ｂの出力から信号線Sig Ａの出力を差し引かなくては
ならない。従って、奇数フレームと偶数フレームでは、
差し引く方及び差し引かれる方を、それぞれ入れ換える
必要がある。この操作は、例えば図５の（Ａ）に示すよ
うな簡単な回路で実現可能である。すなわち図５に示す
ように、信号線Sig Ａ及びSig Ｂそれぞれの出力端に、
２つのスイッチ21Ａ、22Ａ及び21Ｂ、22Ｂを設け、２つ
のスイッチのうち一方のスイッチ21Ａ、21Ｂを奇数及び
偶数フレームで反転するフレームインデックスクロック
ΦＦで開閉させ、他方のスイッチ22Ａ、22Ｂをそのクロ
ックの反転クロック／ΦＦで開閉させるように構成す
る。そして信号線Sig Ａの出力端に接続されたクロック
ΦＦで開閉されるスイッチ21Ａの一端と、信号線Sig Ｂ
の出力端に接続された反転クロック／ΦＦで開閉される
スイッチ22Ｂの一端とを接続して出力線Sig Ｃとし、信
号線Sig Ａの出力端に接続された反転クロック／ΦＦで
開閉されるスイッチ22Ａの一端と、信号線Sig Ｂの出力
端に接続されたクロックΦＦで開閉されるスイッチ21Ｂ
の一端を接続して信号線Sig Ｄとする。
レーム情報を差し引くには、時刻ｔ2 から時刻ｔ3 まで
の間は、信号線Sig Ａの出力から信号線Sig Ｂの出力を
差し引き、時刻ｔ3 から時刻ｔ4 までの間は、信号線Si
g Ｂの出力から信号線Sig Ａの出力を差し引かなくては
ならない。従って、奇数フレームと偶数フレームでは、
差し引く方及び差し引かれる方を、それぞれ入れ換える
必要がある。この操作は、例えば図５の（Ａ）に示すよ
うな簡単な回路で実現可能である。すなわち図５に示す
ように、信号線Sig Ａ及びSig Ｂそれぞれの出力端に、
２つのスイッチ21Ａ、22Ａ及び21Ｂ、22Ｂを設け、２つ
のスイッチのうち一方のスイッチ21Ａ、21Ｂを奇数及び
偶数フレームで反転するフレームインデックスクロック
ΦＦで開閉させ、他方のスイッチ22Ａ、22Ｂをそのクロ
ックの反転クロック／ΦＦで開閉させるように構成す
る。そして信号線Sig Ａの出力端に接続されたクロック
ΦＦで開閉されるスイッチ21Ａの一端と、信号線Sig Ｂ
の出力端に接続された反転クロック／ΦＦで開閉される
スイッチ22Ｂの一端とを接続して出力線Sig Ｃとし、信
号線Sig Ａの出力端に接続された反転クロック／ΦＦで
開閉されるスイッチ22Ａの一端と、信号線Sig Ｂの出力
端に接続されたクロックΦＦで開閉されるスイッチ21Ｂ
の一端を接続して信号線Sig Ｄとする。
【００１７】このように構成した回路においては、図５
の（Ｂ）に示すようにフレームインデックスクロックΦ
Ｆが“Ｈ”の時には信号線Sig Ｃには信号線Sig Ａの信
号が出力され、信号線Sig Ｄには信号線Sig Ｂの信号が
出力される。一方、クロックΦＦが“Ｌ”の時には信号
線Sig Ｃには信号線Sig Ｂの信号が出力され、信号線Si
g Ｄには信号線Sig Ａの信号が出力される。従って、信
号線Sig Ｃ及びSig Ｄそれぞれには、常に最新のフレー
ム情報と、１つ前のフレーム情報が出力される。上記図
５の（Ａ）に示す回路は、殆ど面積の増大を招くことな
く固体撮像装置の中に作り込むことができる。
の（Ｂ）に示すようにフレームインデックスクロックΦ
Ｆが“Ｈ”の時には信号線Sig Ｃには信号線Sig Ａの信
号が出力され、信号線Sig Ｄには信号線Sig Ｂの信号が
出力される。一方、クロックΦＦが“Ｌ”の時には信号
線Sig Ｃには信号線Sig Ｂの信号が出力され、信号線Si
g Ｄには信号線Sig Ａの信号が出力される。従って、信
号線Sig Ｃ及びSig Ｄそれぞれには、常に最新のフレー
ム情報と、１つ前のフレーム情報が出力される。上記図
５の（Ａ）に示す回路は、殆ど面積の増大を招くことな
く固体撮像装置の中に作り込むことができる。
【００１８】本実施例においては、単位画素に含まれる
出力系は２系統としたものを示したが、出力系を３系統
以上設ければ、出力系の数と同じ数のフレーム情報が同
時に出力可能となることは明らかである。
出力系は２系統としたものを示したが、出力系を３系統
以上設ければ、出力系の数と同じ数のフレーム情報が同
時に出力可能となることは明らかである。
【００１９】上記図３に示した具体的な実施例では、第
１出力アンプ（ＱＡ）４及び第２出力アンプ（ＱＢ）５
に入力された電荷を２フレームに１回リセットし、フォ
トダイオード１から新たな電荷を転送することによっ
て、常に最新の２フレームの情報を同時に出力するよう
にしたものを示したが、例えば、図３に示した構成のま
まで、図６のタイミングチャートに示すような画素信号
の読み出しを行うことができる。すなわち、ある注目す
る時刻ｔ0 に第１リセットパルスΦRAを“Ｈ”とし第１
リセットスイッチ（ＲＡ）６を閉じ、第１出力アンプ
（ＱＡ）４の入力部にある電荷をリセットした後、第１
リセットパルスΦRAを“Ｌ”とし、次いで第１転送パル
スΦTAを“Ｈ”として第１転送スイッチ（ＴＡ）２を閉
じ、フォトダイオード１に蓄積された入射光情報◎を持
った電荷を第１出力アンプ（ＱＡ）４に転送した後、第
１転送パルスΦTAを“Ｌ”とする。その後は、第２出力
アンプ（ＱＢ）５側のみフレーム毎に電荷のリセット及
び転送を繰り返すことによって、信号線Sig Ａには入射
光情報◎に応じた信号が、信号線Sig Ｂには常に、最新
の入射光情報に応じた信号が同時に出力されることにな
る。これらの信号の差分をとることによって、ある注目
した時刻の情報からの変化情報を得ることができる。な
お、この注目した時刻のフレーム、すなわち基準フレー
ムは任意に変えて設定することができる。
１出力アンプ（ＱＡ）４及び第２出力アンプ（ＱＢ）５
に入力された電荷を２フレームに１回リセットし、フォ
トダイオード１から新たな電荷を転送することによっ
て、常に最新の２フレームの情報を同時に出力するよう
にしたものを示したが、例えば、図３に示した構成のま
まで、図６のタイミングチャートに示すような画素信号
の読み出しを行うことができる。すなわち、ある注目す
る時刻ｔ0 に第１リセットパルスΦRAを“Ｈ”とし第１
リセットスイッチ（ＲＡ）６を閉じ、第１出力アンプ
（ＱＡ）４の入力部にある電荷をリセットした後、第１
リセットパルスΦRAを“Ｌ”とし、次いで第１転送パル
スΦTAを“Ｈ”として第１転送スイッチ（ＴＡ）２を閉
じ、フォトダイオード１に蓄積された入射光情報◎を持
った電荷を第１出力アンプ（ＱＡ）４に転送した後、第
１転送パルスΦTAを“Ｌ”とする。その後は、第２出力
アンプ（ＱＢ）５側のみフレーム毎に電荷のリセット及
び転送を繰り返すことによって、信号線Sig Ａには入射
光情報◎に応じた信号が、信号線Sig Ｂには常に、最新
の入射光情報に応じた信号が同時に出力されることにな
る。これらの信号の差分をとることによって、ある注目
した時刻の情報からの変化情報を得ることができる。な
お、この注目した時刻のフレーム、すなわち基準フレー
ムは任意に変えて設定することができる。
【００２０】次に、図１に示した基本的な実施例におけ
る単位画素を１次元に並べて構成した実施例を図７に基
づいて説明する。なお、図７において、図１及び図３に
示した実施例と同一の構成要素には同一の符号を付して
示している。本実施例においては、図３に示した実施例
における単位画素19から選択スイッチ９、10を除き、第
１出力アンプ（ＱＡ）４及び第２出力アンプ（ＱＢ）５
の出力が常に信号読み出し線ＳAi、ＳBiに接続されるよ
うに構成される。
る単位画素を１次元に並べて構成した実施例を図７に基
づいて説明する。なお、図７において、図１及び図３に
示した実施例と同一の構成要素には同一の符号を付して
示している。本実施例においては、図３に示した実施例
における単位画素19から選択スイッチ９、10を除き、第
１出力アンプ（ＱＡ）４及び第２出力アンプ（ＱＢ）５
の出力が常に信号読み出し線ＳAi、ＳBiに接続されるよ
うに構成される。
【００２１】次に、本実施例の動作を図８に示したタイ
ミングチャートに基づいて説明する。まず、時刻ｔ0 で
第１リセットパルスΦRAを“Ｈ”とし、第１リセットス
イッチ（ＲＡ）６を閉じ、第１出力アンプ（ＱＡ）４の
入力部にある電荷をリセットした後、第１リセットパル
スΦRAを“Ｌ”とし、次いで第１転送パルスΦTAを
“Ｈ”として第１転送スイッチ（ＴＡ）２を閉じ、フォ
トダイオード１に蓄積された電荷を第１出力アンプ（Ｑ
Ａ）４に転送した後、第１転送パルスΦTAを“Ｌ”とす
る。次に、時刻ｔ1 で第２リセットパルスΦRBを“Ｈ”
として第２リセットスイッチ（ＲＢ）７を閉じ、第２出
力アンプ（ＱＢ）５の入力部にある電荷をリセットした
後、第２リセットパルスΦRBを“Ｌ”とし、次いで第２
転送パルスΦTBを“Ｈ”として第２転送スイッチ（Ｔ
Ｂ）３を閉じ、フォトダイオード１に蓄積された電荷を
第２出力アンプ（ＱＢ）５に転送した後、第２転送パル
スΦTBを“Ｌ”とする。以上の動作を繰り返すことによ
って、図３に示した実施例で述べたような連続する２蓄
積時間の１次元入射光情報を、同時に出力することがで
きる。
ミングチャートに基づいて説明する。まず、時刻ｔ0 で
第１リセットパルスΦRAを“Ｈ”とし、第１リセットス
イッチ（ＲＡ）６を閉じ、第１出力アンプ（ＱＡ）４の
入力部にある電荷をリセットした後、第１リセットパル
スΦRAを“Ｌ”とし、次いで第１転送パルスΦTAを
“Ｈ”として第１転送スイッチ（ＴＡ）２を閉じ、フォ
トダイオード１に蓄積された電荷を第１出力アンプ（Ｑ
Ａ）４に転送した後、第１転送パルスΦTAを“Ｌ”とす
る。次に、時刻ｔ1 で第２リセットパルスΦRBを“Ｈ”
として第２リセットスイッチ（ＲＢ）７を閉じ、第２出
力アンプ（ＱＢ）５の入力部にある電荷をリセットした
後、第２リセットパルスΦRBを“Ｌ”とし、次いで第２
転送パルスΦTBを“Ｈ”として第２転送スイッチ（Ｔ
Ｂ）３を閉じ、フォトダイオード１に蓄積された電荷を
第２出力アンプ（ＱＢ）５に転送した後、第２転送パル
スΦTBを“Ｌ”とする。以上の動作を繰り返すことによ
って、図３に示した実施例で述べたような連続する２蓄
積時間の１次元入射光情報を、同時に出力することがで
きる。
【００２２】この実施例による１次元固体撮像装置を、
画素が配列されている方向と９０度の方向に機械的もし
くは光学的に走査しながら動作させ、連続する２蓄積時
間の入射光情報の差をとることによって、外部記憶装置
を用いることなく被写体の機械的もしくは光学的走査方
向の微分出力を得ることができる。
画素が配列されている方向と９０度の方向に機械的もし
くは光学的に走査しながら動作させ、連続する２蓄積時
間の入射光情報の差をとることによって、外部記憶装置
を用いることなく被写体の機械的もしくは光学的走査方
向の微分出力を得ることができる。
【００２３】以上述べた全ての実施例において、第１出
力アンプ（ＱＡ）及び第２出力アンプ（ＱＢ）の構成に
は、非破壊読み出しが可能である素子であれば特に制限
はなく、例えば、ＣＭＤ等の増幅型固体撮像素子や通常
のＭＯＳトランジスタのゲートに電荷を入力し、ドレイ
ンを出力端子とする構成によって実現可能である。ま
た、リセット、転送、選択、信号選択の各スイッチも通
常のＭＯＳトランジスタで構成可能である。出力アンプ
及び各スイッチを通常のＭＯＳトランジスタで構成すれ
ば、通常のＭＯＳ製造プロセスで簡単に本発明に係る固
体撮像装置の実現が可能となる。
力アンプ（ＱＡ）及び第２出力アンプ（ＱＢ）の構成に
は、非破壊読み出しが可能である素子であれば特に制限
はなく、例えば、ＣＭＤ等の増幅型固体撮像素子や通常
のＭＯＳトランジスタのゲートに電荷を入力し、ドレイ
ンを出力端子とする構成によって実現可能である。ま
た、リセット、転送、選択、信号選択の各スイッチも通
常のＭＯＳトランジスタで構成可能である。出力アンプ
及び各スイッチを通常のＭＯＳトランジスタで構成すれ
ば、通常のＭＯＳ製造プロセスで簡単に本発明に係る固
体撮像装置の実現が可能となる。
【００２４】また、上記図３に示した実施例において
は、水平及び垂直方向の画素の選択は、走査回路より出
力される選択信号により行うようにしたものを示した
が、これらの選択信号は走査回路より出力されるものに
限定されず、たとえば、デコーダーにより発生されるも
のや、外部から直接入力されるものであっても問題はな
い。
は、水平及び垂直方向の画素の選択は、走査回路より出
力される選択信号により行うようにしたものを示した
が、これらの選択信号は走査回路より出力されるものに
限定されず、たとえば、デコーダーにより発生されるも
のや、外部から直接入力されるものであっても問題はな
い。
【００２５】
【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
本発明によれば、固体撮像装置の他に、記憶装置を用い
ることなく、２つの異なる時刻の画像信号を同時に取り
出すことが可能であり、これらの画像信号の差分をとる
ことによって、２つの異なる時刻間の画像の変化の情報
を簡単に得ることができる。
本発明によれば、固体撮像装置の他に、記憶装置を用い
ることなく、２つの異なる時刻の画像信号を同時に取り
出すことが可能であり、これらの画像信号の差分をとる
ことによって、２つの異なる時刻間の画像の変化の情報
を簡単に得ることができる。
【図１】本発明に係る固体撮像装置の基本的な実施例に
おける単位画素の構成を示す概略回路構成図である。
おける単位画素の構成を示す概略回路構成図である。
【図２】図１に示した単位画素の動作を説明するための
タイミングチャートである。
タイミングチャートである。
【図３】本発明に係る固体撮像装置の具体的な実施例を
示す概略回路構成図である。
示す概略回路構成図である。
【図４】図３に示した実施例の動作を説明するためのタ
イミングチャートである。
イミングチャートである。
【図５】図３に示した実施例に用いられる信号切り替え
回路の構成例を示す図、及びその動作を説明するための
タイミングチャートである。
回路の構成例を示す図、及びその動作を説明するための
タイミングチャートである。
【図６】図３に示した実施例の異なる信号読み出し方法
を説明するためのタイミングチャートである。
を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】本発明に係る固体撮像装置の具体的な他の実施
例を示す概略回路構成図である。
例を示す概略回路構成図である。
【図８】図７に示した実施例の動作を説明するためのタ
イミングチャートである。
イミングチャートである。
【図９】従来の２フレーム間の差分出力を得る手段を示
すブロック構成図である。
すブロック構成図である。
１ フォトダイオード ２ 第１転送スイッチ（ＴＡ） ３ 第２転送スイッチ（ＴＢ） ４ 第１出力アンプ（ＱＡ） ５ 第２出力アンプ（ＱＢ） ６ 第１リセットスイッチ（ＲＡ） ７ 第２リセットスイッチ（ＲＢ） ８ リセット電源
Claims (7)
- 【請求項１】 フォトダイオードと、該フォトダイオー
ドに蓄積された電荷を転送する第１及び第２の電荷転送
手段と、前記電荷を増幅する第１及び第２の非破壊出力
アンプと、前記非破壊出力アンプの電荷を独立にリセッ
トする手段とを有する単位画素を備えていることを特徴
とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 フォトダイオードと、該フォトダイオー
ドに蓄積された電荷を転送する第１及び第２の電荷転送
手段と、前記電荷を増幅する第１及び第２の非破壊出力
アンプと、前記非破壊出力アンプの電荷を独立にリセッ
トする手段とで単位画素を構成し、該単位画素を１次元
状に配列したことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項３】 フォトダイオードと、該フォトダイオー
ドに蓄積された電荷を転送する第１及び第２の電荷転送
手段と、前記電荷を増幅する第１及び第２の非破壊出力
アンプと、前記非破壊出力アンプの電荷を独立にリセッ
トする手段と、前記第１及び第２の非破壊出力アンプの
出力端子に接続した第１及び第２の選択スイッチとで単
位画素を構成し、該単位画素を２次元状に配列したこと
を特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項４】 前記第１及び第２の電荷転送手段並びに
前記第１及び第２の非破壊出力アンプの電荷リセット手
段とを、独立に全画素共通に駆動するように構成したこ
とを特徴とする請求項２又は３記載の固体撮像装置。 - 【請求項５】 フォトダイオードと、該フォトダイオー
ドに蓄積された電荷を転送する第１及び第２の電荷転送
手段と、前記電荷を増幅する第１及び第２の非破壊出力
アンプと、前記非破壊出力アンプの電荷を独立にリセッ
トする手段と、前記第１及び第２の非破壊出力アンプの
出力端子に接続した第１及び第２の選択スイッチとで単
位画素を構成し、該単位画素を２次元状に配列してなる
固体撮像装置の読み出し方法において、奇数フレームに
は前記第１の非破壊出力アンプの電荷をリセット後前記
フォトダイオードに蓄積された電荷を前記第１の電荷転
送手段を介して前記第１の非破壊出力アンプに転送し、
偶数フレームには前記第２の非破壊出力アンプの電荷を
リセット後前記フォトダイオードに蓄積された電荷を前
記第２の電荷転送手段を介して前記第２の非破壊出力ア
ンプに転送し、最新２フレーム分の光情報を前記第１及
び第２の非破壊出力アンプから同時に読み出すことを特
徴とする固体撮像装置の読み出し方法。 - 【請求項６】 フォトダイオードと、該フォトダイオー
ドに蓄積された電荷を転送する第１及び第２の電荷転送
手段と、前記電荷を増幅する第１及び第２の非破壊出力
アンプと、前記非破壊出力アンプの電荷を独立にリセッ
トする手段と、前記第１及び第２の非破壊出力アンプの
出力端子に接続した第１及び第２の選択スイッチとで単
位画素を構成し、該単位画素を２次元状に配列してなる
固体撮像装置の読み出し方法において、任意のフレーム
を基準フレームとして、該基準フレームには前記第１の
非破壊出力アンプの電荷をリセット後前記フォトダイオ
ードに蓄積された電荷を前記第１の電荷転送手段を介し
て前記第１の非破壊出力アンプに転送し、前記基準フレ
ーム以外のフレームには前記第２の非破壊出力アンプの
電荷をリセット後前記フォトダイオードに蓄積された電
荷を前記第２の電荷転送手段を介して前記第２の非破壊
出力アンプに転送し、基準フレームと最新フレームの光
情報を前記第１及び第２の非破壊出力アンプから同時に
読み出すことを特徴とする固体撮像装置の読み出し方
法。 - 【請求項７】 前記基準フレームは可変とすることを特
徴とする請求項６記載の固体撮像装置の読み出し方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34901593A JP3283133B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 固体撮像装置及びその読み出し方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34901593A JP3283133B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 固体撮像装置及びその読み出し方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07202151A true JPH07202151A (ja) | 1995-08-04 |
| JP3283133B2 JP3283133B2 (ja) | 2002-05-20 |
Family
ID=18400917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34901593A Expired - Fee Related JP3283133B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 固体撮像装置及びその読み出し方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3283133B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012068253A (ja) * | 2011-10-14 | 2012-04-05 | Canon Inc | 光電変換装置及び撮像装置 |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP34901593A patent/JP3283133B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012068253A (ja) * | 2011-10-14 | 2012-04-05 | Canon Inc | 光電変換装置及び撮像装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3283133B2 (ja) | 2002-05-20 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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