JPH10108081A - 固体撮像装置およびその信号処理方法並びにカメラ - Google Patents
固体撮像装置およびその信号処理方法並びにカメラInfo
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- JPH10108081A JPH10108081A JP8261501A JP26150196A JPH10108081A JP H10108081 A JPH10108081 A JP H10108081A JP 8261501 A JP8261501 A JP 8261501A JP 26150196 A JP26150196 A JP 26150196A JP H10108081 A JPH10108081 A JP H10108081A
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- H04N25/50—Control of the SSIS exposure
- H04N25/57—Control of the dynamic range
- H04N25/58—Control of the dynamic range involving two or more exposures
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の広ダイナミックレンジＣＣＤ固体撮像
素子を用いた固体撮像装置では、「蓄積時間の長い信
号」と「蓄積時間の長い信号と蓄積時間の短い信号との
加算信号」のいずれか一方しか出力できず、これらを同
時に出力することはできなかった。 【解決手段】 「長時間蓄積信号」と「長時間蓄積信号
と短時間蓄積信号との加算信号」の２つの信号を交互に
出力するＣＣＤ固体撮像素子１０と、このＣＣＤ固体撮
像素子１０の出力端子に接続された２つのサンプリング
回路１１，１２とを備え、これらサンプリング回路１
１，１２に位相の異なるサンプルパルスφＳＨ１，φＳ
Ｈ２を与える。
素子を用いた固体撮像装置では、「蓄積時間の長い信
号」と「蓄積時間の長い信号と蓄積時間の短い信号との
加算信号」のいずれか一方しか出力できず、これらを同
時に出力することはできなかった。 【解決手段】 「長時間蓄積信号」と「長時間蓄積信号
と短時間蓄積信号との加算信号」の２つの信号を交互に
出力するＣＣＤ固体撮像素子１０と、このＣＣＤ固体撮
像素子１０の出力端子に接続された２つのサンプリング
回路１１，１２とを備え、これらサンプリング回路１
１，１２に位相の異なるサンプルパルスφＳＨ１，φＳ
Ｈ２を与える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置およ
びその信号処理方法並びにカメラに関し、特に広ダイナ
ミックレンジＣＣＤ(Charge Coupled Device) 固体撮像
素子を用いた固体撮像装置およびその信号処理方法並び
にカメラに関する。
びその信号処理方法並びにカメラに関し、特に広ダイナ
ミックレンジＣＣＤ(Charge Coupled Device) 固体撮像
素子を用いた固体撮像装置およびその信号処理方法並び
にカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】通常のＣＣＤ固体撮像素子では、各画素
で光電変換されて得られる信号電荷が画素から溢れた後
は信号出力が一定となるため、それ以上の入射光量に対
する信号出力が得られなく、したがって光入力に対する
ダイナミックレンジが狭い。このため、同一の画素から
蓄積時間の長い信号電荷と蓄積時間の短い信号電荷とを
得るとともに、蓄積時間の長い信号電荷に基づく信号
と、蓄積時間の長い信号電荷と短い信号電荷とを加算し
て得られる加算信号とを順次出力し、大光量入力時には
加算信号を利用することにより、ダイナミックレンジの
拡大を図ったＣＣＤ固体撮像素子が知られている。
で光電変換されて得られる信号電荷が画素から溢れた後
は信号出力が一定となるため、それ以上の入射光量に対
する信号出力が得られなく、したがって光入力に対する
ダイナミックレンジが狭い。このため、同一の画素から
蓄積時間の長い信号電荷と蓄積時間の短い信号電荷とを
得るとともに、蓄積時間の長い信号電荷に基づく信号
と、蓄積時間の長い信号電荷と短い信号電荷とを加算し
て得られる加算信号とを順次出力し、大光量入力時には
加算信号を利用することにより、ダイナミックレンジの
拡大を図ったＣＣＤ固体撮像素子が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した広ダイナミッ
クレンジＣＣＤ固体撮像素子では、その後段に単一のサ
ンプリング回路を設け、このサンプリング回路によって
「蓄積時間の長い信号」と「蓄積時間の長い信号と蓄積
時間の短い信号との加算信号」とのいずれか一方をサン
プリングするようにしていたので、「蓄積時間の長い信
号」と「蓄積時間の長い信号と蓄積時間の短い信号との
加算信号」のどちらかしか出力することができず、これ
らを同時に出力することはできなかった。
クレンジＣＣＤ固体撮像素子では、その後段に単一のサ
ンプリング回路を設け、このサンプリング回路によって
「蓄積時間の長い信号」と「蓄積時間の長い信号と蓄積
時間の短い信号との加算信号」とのいずれか一方をサン
プリングするようにしていたので、「蓄積時間の長い信
号」と「蓄積時間の長い信号と蓄積時間の短い信号との
加算信号」のどちらかしか出力することができず、これ
らを同時に出力することはできなかった。
【０００４】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、同一の画素について
大きさの異なる複数の信号を同一の出力端子から順次出
力する固体撮像素子を用いた場合において、必要な信号
を固体撮像素子の構成や動作を全く変えることなく任意
に取り出すことが可能な固体撮像装置およびその信号処
理方法並びにカメラを提供することにある。
であり、その目的とするところは、同一の画素について
大きさの異なる複数の信号を同一の出力端子から順次出
力する固体撮像素子を用いた場合において、必要な信号
を固体撮像素子の構成や動作を全く変えることなく任意
に取り出すことが可能な固体撮像装置およびその信号処
理方法並びにカメラを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像装
置は、同一の画素について大きさの異なる複数の信号を
同一の出力端子から順次出力する固体撮像素子と、この
固体撮像素子から順次出力される複数の信号をサンプリ
ングして出力する信号処理回路とを備えた構成となって
いる。
置は、同一の画素について大きさの異なる複数の信号を
同一の出力端子から順次出力する固体撮像素子と、この
固体撮像素子から順次出力される複数の信号をサンプリ
ングして出力する信号処理回路とを備えた構成となって
いる。
【０００６】また、本発明による信号処理方法では、同
一の画素について大きさの異なる複数の信号を同一の出
力端子から順次出力する固体撮像素子を用いた固体撮像
装置において、固体撮像素子から順次出力される複数の
信号の各々をサンプリングして出力する。
一の画素について大きさの異なる複数の信号を同一の出
力端子から順次出力する固体撮像素子を用いた固体撮像
装置において、固体撮像素子から順次出力される複数の
信号の各々をサンプリングして出力する。
【０００７】本発明によるカメラは、同一の画素につい
て大きさの異なる複数の信号を同一の出力端子から順次
出力する固体撮像素子と、被写体からの光を固体撮像素
子の受光面上に導く光学系と、固体撮像素子から順次出
力される複数の信号の各々をサンプリングして出力する
信号処理回路とを備えた構成となっている。
て大きさの異なる複数の信号を同一の出力端子から順次
出力する固体撮像素子と、被写体からの光を固体撮像素
子の受光面上に導く光学系と、固体撮像素子から順次出
力される複数の信号の各々をサンプリングして出力する
信号処理回路とを備えた構成となっている。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ詳細に説明する。
て図面を参照しつつ詳細に説明する。
【０００９】図１は、ダイナミックレンジを見かけ上拡
大するいわゆる広ダイナミックレンジＣＣＤ固体撮像素
子の一例を示す概略構成図である。図１において、入射
光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に変換して蓄積
する例えばフォトダイオードからなる複数個のセンサ部
１が行方向（垂直方向）および列方向（水平方向）にマ
トリクス状に配置されている。これらセンサ部１に対し
て、その垂直列ごとに垂直ＣＣＤ２が配されている。
大するいわゆる広ダイナミックレンジＣＣＤ固体撮像素
子の一例を示す概略構成図である。図１において、入射
光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に変換して蓄積
する例えばフォトダイオードからなる複数個のセンサ部
１が行方向（垂直方向）および列方向（水平方向）にマ
トリクス状に配置されている。これらセンサ部１に対し
て、その垂直列ごとに垂直ＣＣＤ２が配されている。
【００１０】垂直ＣＣＤ２は、例えば３層電極３相駆動
の構成となっている。すなわち、垂直転送方向に順に繰
り返して配された３層構造の３つの転送電極２-1〜２-3
が組をなし、これらの転送電極２-1〜２-3に垂直転送ク
ロックφＶ１〜φＶ３が印加されることで、センサ部１
から読み出された信号電荷を３相駆動にて垂直転送する
ようになっている。そして、１個のセンサ部１と、垂直
ＣＣＤ２のセンサ部１に対応する１組の転送電極２-1〜
２-3の部分とにより、単位画素３が構成されている。
の構成となっている。すなわち、垂直転送方向に順に繰
り返して配された３層構造の３つの転送電極２-1〜２-3
が組をなし、これらの転送電極２-1〜２-3に垂直転送ク
ロックφＶ１〜φＶ３が印加されることで、センサ部１
から読み出された信号電荷を３相駆動にて垂直転送する
ようになっている。そして、１個のセンサ部１と、垂直
ＣＣＤ２のセンサ部１に対応する１組の転送電極２-1〜
２-3の部分とにより、単位画素３が構成されている。
【００１１】この垂直ＣＣＤ２において、３つの転送電
極２-1〜２-3のうち、例えば２相目の垂直転送クロック
φＶ２が印加される転送電極２-2は、センサ部１から信
号電荷を読み出す読み出しゲート電極を兼ねている。し
たがって、２相目の垂直転送クロックφＶ２は、低レベ
ル（以下、“Ｌ”レベルと称する）、中間レベル（以
下、“Ｍ”レベルと称する）および高レベル（以下、
“Ｈ”レベルと称する）の３値をとる。
極２-1〜２-3のうち、例えば２相目の垂直転送クロック
φＶ２が印加される転送電極２-2は、センサ部１から信
号電荷を読み出す読み出しゲート電極を兼ねている。し
たがって、２相目の垂直転送クロックφＶ２は、低レベ
ル（以下、“Ｌ”レベルと称する）、中間レベル（以
下、“Ｍ”レベルと称する）および高レベル（以下、
“Ｈ”レベルと称する）の３値をとる。
【００１２】すなわち、２相目の垂直転送クロックφＶ
２の３値目のパルスが読み出しパルスとなり、この読み
出しパルスが転送電極２-2に印加されることにより、転
送電極２-2の下のポテンシャルが深くなるため、この転
送電極２-2の下へセンサ部１から信号電荷が読み出され
る。また、奇数行目の単位画素３ｏと偶数行目の単位画
素３ｅで信号電荷の読み出しを独立に制御するために、
転送電極２-2には奇数行目と偶数行目とで別々の垂直転
送クロックφＶ２ａ，φＶ２ｂが印加されるようになっ
ている。
２の３値目のパルスが読み出しパルスとなり、この読み
出しパルスが転送電極２-2に印加されることにより、転
送電極２-2の下のポテンシャルが深くなるため、この転
送電極２-2の下へセンサ部１から信号電荷が読み出され
る。また、奇数行目の単位画素３ｏと偶数行目の単位画
素３ｅで信号電荷の読み出しを独立に制御するために、
転送電極２-2には奇数行目と偶数行目とで別々の垂直転
送クロックφＶ２ａ，φＶ２ｂが印加されるようになっ
ている。
【００１３】垂直ＣＣＤ２の例えば図の下側には、垂直
ＣＣＤ２の配列方向（水平方向）に沿って水平ＣＣＤ４
が配されている。水平ＣＣＤ４は、水平１画素当たり２
段の転送電極が配された構成となっており、これらの転
送電極に水平転送クロックφＨ１，φＨ２が印加される
ことで、垂直ＣＣＤ２から移された１ライン（１水平走
査線）に相当する信号電荷を２相駆動にて順に水平転送
する。
ＣＣＤ２の配列方向（水平方向）に沿って水平ＣＣＤ４
が配されている。水平ＣＣＤ４は、水平１画素当たり２
段の転送電極が配された構成となっており、これらの転
送電極に水平転送クロックφＨ１，φＨ２が印加される
ことで、垂直ＣＣＤ２から移された１ライン（１水平走
査線）に相当する信号電荷を２相駆動にて順に水平転送
する。
【００１４】水平ＣＣＤ４の転送先の端部には、水平Ｃ
ＣＤ４によって転送されてきた信号電荷を検出して電圧
信号に変換する例えばフローティング・ディフュージョ
ン・アンプ構成の電荷検出部５が設けられている。電荷
検出部５は、水平ＣＣＤ４から信号電荷が注入されるフ
ローティング・ディフュージョン６と、リセットパルス
φＲＧが印加されるリセットゲート７と、このリセット
ゲート７を介して電荷が捨てられるリセットドレイン８
とから構成されている。
ＣＤ４によって転送されてきた信号電荷を検出して電圧
信号に変換する例えばフローティング・ディフュージョ
ン・アンプ構成の電荷検出部５が設けられている。電荷
検出部５は、水平ＣＣＤ４から信号電荷が注入されるフ
ローティング・ディフュージョン６と、リセットパルス
φＲＧが印加されるリセットゲート７と、このリセット
ゲート７を介して電荷が捨てられるリセットドレイン８
とから構成されている。
【００１５】電荷検出部５のフローティング・ディフュ
ージョン６において信号電荷から変換されて得られる信
号電圧は、ソースフォロワなどからなる出力回路９を経
てＣＣＤ出力ＯＵＴとして外部に導出される。以上によ
り、インターライン転送方式のＣＣＤ固体撮像素子１０
が構成されている。このＣＣＤ固体撮像素子１０におい
ては、光入力に対するダイナミックレンジを広げるため
に、１つのセンサ部１で長時間蓄積と短時間蓄積が行わ
れるようになっている。以下、長時間蓄積によって得ら
れる信号電荷を長時間蓄積信号と称し、短時間蓄積によ
って得られる信号電荷を短時間蓄積信号と称するものと
する。
ージョン６において信号電荷から変換されて得られる信
号電圧は、ソースフォロワなどからなる出力回路９を経
てＣＣＤ出力ＯＵＴとして外部に導出される。以上によ
り、インターライン転送方式のＣＣＤ固体撮像素子１０
が構成されている。このＣＣＤ固体撮像素子１０におい
ては、光入力に対するダイナミックレンジを広げるため
に、１つのセンサ部１で長時間蓄積と短時間蓄積が行わ
れるようになっている。以下、長時間蓄積によって得ら
れる信号電荷を長時間蓄積信号と称し、短時間蓄積によ
って得られる信号電荷を短時間蓄積信号と称するものと
する。
【００１６】次に、長時間蓄積信号および短時間蓄積信
号の読み出し動作について、図２の概念図を参照しつつ
図３のタイミングチャートにしたがって説明する。な
お、図２は、長時間蓄積信号と短時間蓄積信号の読み出
しの様子を、ある列の垂直ＣＣＤについて示した図であ
る。
号の読み出し動作について、図２の概念図を参照しつつ
図３のタイミングチャートにしたがって説明する。な
お、図２は、長時間蓄積信号と短時間蓄積信号の読み出
しの様子を、ある列の垂直ＣＣＤについて示した図であ
る。
【００１７】先ず、ｔ＝ｔ１では、垂直転送クロックφ
Ｖ１，φＶ３が“Ｌ”レベル、φＶ２ａ，φＶ２ｂが
“Ｍ”レベルの状態にあり、長い蓄積時間で光電変換さ
れた信号電荷，，……，がセンサ部１に蓄積され
る。この蓄積状態から、奇数行の２相目の垂直転送クロ
ックφＶ２ａが“Ｈ”レベルとなる読み出しパルスが立
つことで、奇数行のセンサ部１に長時間蓄積された信号
電荷，，が垂直ＣＣＤ２に読み出される（ｔ＝ｔ
２）。
Ｖ１，φＶ３が“Ｌ”レベル、φＶ２ａ，φＶ２ｂが
“Ｍ”レベルの状態にあり、長い蓄積時間で光電変換さ
れた信号電荷，，……，がセンサ部１に蓄積され
る。この蓄積状態から、奇数行の２相目の垂直転送クロ
ックφＶ２ａが“Ｈ”レベルとなる読み出しパルスが立
つことで、奇数行のセンサ部１に長時間蓄積された信号
電荷，，が垂直ＣＣＤ２に読み出される（ｔ＝ｔ
２）。
【００１８】そして、フィールド読み出しするために、
ラインシフト期間において３相駆動によって信号電荷
，，が偶数行の画素まで転送される（ｔ＝ｔ
３）。続いて、偶数行の２相目の垂直転送クロックφＶ
２ｂが“Ｈ”レベルとなる読み出しパルスが立つこと
で、偶数行のセンサ部１に長時間蓄積された信号電荷
，，が垂直ＣＣＤ２に読み出され、その前に読み
出された信号電荷，，と混合される（ｔ＝ｔ
４）。この結果、偶数行の画素位置にフィールド読み出
しを行った蓄積時間の長い信号電荷（＋，＋，
＋）が蓄積される。
ラインシフト期間において３相駆動によって信号電荷
，，が偶数行の画素まで転送される（ｔ＝ｔ
３）。続いて、偶数行の２相目の垂直転送クロックφＶ
２ｂが“Ｈ”レベルとなる読み出しパルスが立つこと
で、偶数行のセンサ部１に長時間蓄積された信号電荷
，，が垂直ＣＣＤ２に読み出され、その前に読み
出された信号電荷，，と混合される（ｔ＝ｔ
４）。この結果、偶数行の画素位置にフィールド読み出
しを行った蓄積時間の長い信号電荷（＋，＋，
＋）が蓄積される。
【００１９】このあと、短い蓄積時間を経て、この短い
蓄積時間で光電変換された信号電荷[11]，[12]，……，
[16]（図２中では、数字を□で囲んで示す）がセンサ部
１に蓄積される（ｔ＝ｔ５）。この蓄積状態から、奇数
行の２相目の垂直転送クロックφＶ２ａが“Ｈ”レベル
となる読み出しパルスが立つことで、奇数行のセンサ部
１に短時間蓄積された信号電荷[11]，[13]，[15]が垂直
ＣＣＤ２に読み出される（ｔ＝ｔ６）。そして、フィー
ルド読み出しするために、ラインシフト期間において３
相駆動によって信号電荷[11]，[13]，[15]が偶数行の画
素まで転送される（ｔ＝ｔ７）。
蓄積時間で光電変換された信号電荷[11]，[12]，……，
[16]（図２中では、数字を□で囲んで示す）がセンサ部
１に蓄積される（ｔ＝ｔ５）。この蓄積状態から、奇数
行の２相目の垂直転送クロックφＶ２ａが“Ｈ”レベル
となる読み出しパルスが立つことで、奇数行のセンサ部
１に短時間蓄積された信号電荷[11]，[13]，[15]が垂直
ＣＣＤ２に読み出される（ｔ＝ｔ６）。そして、フィー
ルド読み出しするために、ラインシフト期間において３
相駆動によって信号電荷[11]，[13]，[15]が偶数行の画
素まで転送される（ｔ＝ｔ７）。
【００２０】続いて、偶数行の２相目の垂直転送クロッ
クφＶ２ｂが“Ｈ”レベルとなる読み出しパルスが立つ
ことにより、偶数行のセンサ部１に短時間蓄積された信
号電荷[12]，[14]，[16]が垂直ＣＣＤ２に読み出され、
その前に読み出された信号電荷[11]，[13]，[15]と混合
される（ｔ＝ｔ８）。この結果、奇数行の画素の位置に
フィールド読み出しを行った蓄積時間の長い信号電荷
（＋，＋，＋）が蓄積され、偶数行の画素
の位置にフィールド読み出しを行った蓄積時間の短い信
号電荷（[11]＋[12]，[13]＋[14]，[15]＋[16]）が蓄積
される。
クφＶ２ｂが“Ｈ”レベルとなる読み出しパルスが立つ
ことにより、偶数行のセンサ部１に短時間蓄積された信
号電荷[12]，[14]，[16]が垂直ＣＣＤ２に読み出され、
その前に読み出された信号電荷[11]，[13]，[15]と混合
される（ｔ＝ｔ８）。この結果、奇数行の画素の位置に
フィールド読み出しを行った蓄積時間の長い信号電荷
（＋，＋，＋）が蓄積され、偶数行の画素
の位置にフィールド読み出しを行った蓄積時間の短い信
号電荷（[11]＋[12]，[13]＋[14]，[15]＋[16]）が蓄積
される。
【００２１】このような動作を経て、垂直方向にて隣り
合う奇数行と偶数行の２画素の信号電荷を混合するフィ
ールド読み出しによる蓄積時間の長い信号電荷（＋
，＋，＋）と短い信号電荷（[11]＋[12]，[1
3]＋[14]，[15]＋[16]）とが垂直ＣＣＤ２中に交互に置
かれた状態が実現される。そして、通常は、これらの信
号電荷を長い蓄積時間中、即ち垂直映像期間中に、垂直
ＣＣＤ２による垂直転送と水平ＣＣＤ４による水平転送
とを行うことにより、映像信号が得られる。
合う奇数行と偶数行の２画素の信号電荷を混合するフィ
ールド読み出しによる蓄積時間の長い信号電荷（＋
，＋，＋）と短い信号電荷（[11]＋[12]，[1
3]＋[14]，[15]＋[16]）とが垂直ＣＣＤ２中に交互に置
かれた状態が実現される。そして、通常は、これらの信
号電荷を長い蓄積時間中、即ち垂直映像期間中に、垂直
ＣＣＤ２による垂直転送と水平ＣＣＤ４による水平転送
とを行うことにより、映像信号が得られる。
【００２２】次に、図２のｔ＝ｔ８で示したような状
態、即ち蓄積時間の長い信号電荷と短い信号電荷とが垂
直ＣＣＤ２中に交互に置かれた状態から、それらの信号
電荷を水平ＣＣＤ４に移し、かつ順次水平転送すること
により、フローティング・ディフュージョン６から蓄積
時間の長い信号電荷と短い信号電荷とが交互に出力され
る様子を、図４の概念図を参照しつつ図５のタイミング
チャートにしたがって説明する。なお、図４は、水平Ｃ
ＣＤ４およびフローティング・ディフュージョン６の付
近を詳しく示した図である。また、図４において、蓄積
時間の長い信号電荷をＳ１、蓄積時間の短い信号電荷を
Ｓ２として示す。
態、即ち蓄積時間の長い信号電荷と短い信号電荷とが垂
直ＣＣＤ２中に交互に置かれた状態から、それらの信号
電荷を水平ＣＣＤ４に移し、かつ順次水平転送すること
により、フローティング・ディフュージョン６から蓄積
時間の長い信号電荷と短い信号電荷とが交互に出力され
る様子を、図４の概念図を参照しつつ図５のタイミング
チャートにしたがって説明する。なお、図４は、水平Ｃ
ＣＤ４およびフローティング・ディフュージョン６の付
近を詳しく示した図である。また、図４において、蓄積
時間の長い信号電荷をＳ１、蓄積時間の短い信号電荷を
Ｓ２として示す。
【００２３】蓄積時間の長い信号電荷Ｓ１は、垂直ＣＣ
Ｄ２の２相目の垂直転送クロックφＶ２ｂが印加される
転送電極２-2の下に蓄積され（ｔ＝ｔ８）、この蓄積状
態から水平ＣＣＤ４のφＨ１電極のストレージ部に転送
される（ｔ＝ｔ９）。次に、水平ＣＣＤ４に転送された
蓄積時間の長い信号電荷Ｓ１を水平ＣＣＤ４で１段だけ
転送し（ｔ＝ｔ１０）、それと同じ画素からの蓄積時間
の短い信号電荷Ｓ２も水平ＣＣＤ４に転送する（ｔ＝ｔ
１１）。
Ｄ２の２相目の垂直転送クロックφＶ２ｂが印加される
転送電極２-2の下に蓄積され（ｔ＝ｔ８）、この蓄積状
態から水平ＣＣＤ４のφＨ１電極のストレージ部に転送
される（ｔ＝ｔ９）。次に、水平ＣＣＤ４に転送された
蓄積時間の長い信号電荷Ｓ１を水平ＣＣＤ４で１段だけ
転送し（ｔ＝ｔ１０）、それと同じ画素からの蓄積時間
の短い信号電荷Ｓ２も水平ＣＣＤ４に転送する（ｔ＝ｔ
１１）。
【００２４】すると、同じ画素行に属する蓄積時間の長
い信号電荷Ｓ１と蓄積時間の短い信号電荷Ｓ２とが水平
ＣＣＤ４中に交互に並ぶ。そして、これらを水平映像期
間中に水平転送し、同じ画素の蓄積時間の長い信号電荷
Ｓ１と蓄積時間の短い信号電荷Ｓ２がフローティング・
ディフュージョン６に転送されるたびに、リセットゲー
ト７にリセットパルスφＲＧを印加する動作を行う。
い信号電荷Ｓ１と蓄積時間の短い信号電荷Ｓ２とが水平
ＣＣＤ４中に交互に並ぶ。そして、これらを水平映像期
間中に水平転送し、同じ画素の蓄積時間の長い信号電荷
Ｓ１と蓄積時間の短い信号電荷Ｓ２がフローティング・
ディフュージョン６に転送されるたびに、リセットゲー
ト７にリセットパルスφＲＧを印加する動作を行う。
【００２５】言い換えると、水平ＣＣＤ４の水平転送ク
ロックφＨ１，φＨ２の半分の周波数、即ち２倍の周期
でフローティング・ディフュージョン６をリセットする
ためのリセットパルスφＲＧを発生させる。これによ
り、リセットパルスφＲＧの間に、「長時間蓄積信号」
Ｓ１１と「長時間蓄積信号と短時間蓄積信号との加算信
号」Ｓ１２の２つの信号が交互に出力される。
ロックφＨ１，φＨ２の半分の周波数、即ち２倍の周期
でフローティング・ディフュージョン６をリセットする
ためのリセットパルスφＲＧを発生させる。これによ
り、リセットパルスφＲＧの間に、「長時間蓄積信号」
Ｓ１１と「長時間蓄積信号と短時間蓄積信号との加算信
号」Ｓ１２の２つの信号が交互に出力される。
【００２６】図６は、上述した広ダイナミックレンジＣ
ＣＤ固体撮像素子１０に適用された本発明の第１実施形
態を示すブロック図である。図６において、「長時間蓄
積信号」と「長時間蓄積信号と短時間蓄積信号との加算
信号」の２つの信号を交互に出力する広ダイナミックレ
ンジＣＣＤ固体撮像素子１０の出力端子には、２つのサ
ンプリング（Ｓ／Ｈ）回路１１，１２が接続されてい
る。この２つのサンプリング回路１１，１２には、位相
の異なるサンプルパルスφＳＨ１，φＳＨ２が与えられ
る。これにより、サンプリング回路１１，１２からは、
別々のサンプリング出力ＳＨＯ１，ＳＨＯ２が出力され
る。
ＣＤ固体撮像素子１０に適用された本発明の第１実施形
態を示すブロック図である。図６において、「長時間蓄
積信号」と「長時間蓄積信号と短時間蓄積信号との加算
信号」の２つの信号を交互に出力する広ダイナミックレ
ンジＣＣＤ固体撮像素子１０の出力端子には、２つのサ
ンプリング（Ｓ／Ｈ）回路１１，１２が接続されてい
る。この２つのサンプリング回路１１，１２には、位相
の異なるサンプルパルスφＳＨ１，φＳＨ２が与えられ
る。これにより、サンプリング回路１１，１２からは、
別々のサンプリング出力ＳＨＯ１，ＳＨＯ２が出力され
る。
【００２７】図７に、ＣＣＤ固体撮像素子１０のＣＣＤ
出力ＯＵＴ、サンプルパルスφＳＨ１，φＳＨ２および
サンプリング出力ＳＨＯ１，ＳＨＯ２のタイミング波形
を示す。サンプリング出力ＳＨＯ１の位相は、ＣＣＤ固
体撮像素子１０のＣＣＤ出力ＯＵＴの「長時間蓄積信
号」Ｓ１１に合わせられているので、サンプリング回路
１１からは、蓄積時間の長い信号のみが波形整形されて
サンプリング出力ＳＨＯ１として出力される。
出力ＯＵＴ、サンプルパルスφＳＨ１，φＳＨ２および
サンプリング出力ＳＨＯ１，ＳＨＯ２のタイミング波形
を示す。サンプリング出力ＳＨＯ１の位相は、ＣＣＤ固
体撮像素子１０のＣＣＤ出力ＯＵＴの「長時間蓄積信
号」Ｓ１１に合わせられているので、サンプリング回路
１１からは、蓄積時間の長い信号のみが波形整形されて
サンプリング出力ＳＨＯ１として出力される。
【００２８】一方、サンプリング出力ＳＨＯ２の位相
は、ＣＣＤ固体撮像素子１０のＣＣＤ出力ＯＵＴの「長
時間蓄積信号と短時間蓄積信号との加算信号」Ｓ１２に
合わせられているので、サンプリング回路１２からは、
蓄積時間の長い信号と蓄積時間の短い信号の加算信号の
みが波形整形されてサンプリング出力ＳＨＯ２として出
力される。よって、ＣＣＤ固体撮像素子１０から交互に
出力される「長時間蓄積信号」と「長時間蓄積信号と短
時間蓄積信号との加算信号」とは、別々のサンプリング
回路１１，１２によって分離される。
は、ＣＣＤ固体撮像素子１０のＣＣＤ出力ＯＵＴの「長
時間蓄積信号と短時間蓄積信号との加算信号」Ｓ１２に
合わせられているので、サンプリング回路１２からは、
蓄積時間の長い信号と蓄積時間の短い信号の加算信号の
みが波形整形されてサンプリング出力ＳＨＯ２として出
力される。よって、ＣＣＤ固体撮像素子１０から交互に
出力される「長時間蓄積信号」と「長時間蓄積信号と短
時間蓄積信号との加算信号」とは、別々のサンプリング
回路１１，１２によって分離される。
【００２９】上述したように、「長時間蓄積信号」と
「長時間蓄積信号と短時間蓄積信号との加算信号」の２
つの信号を交互に出力するＣＣＤ固体撮像素子１０の出
力端子に２つのサンプリング回路１１，１２を接続し、
これらサンプリング回路１１，１２に位相の異なるサン
プルパルスφＳＨ１，φＳＨ２を与えることにより、サ
ンプリングのタイミング等を変更することなく、「長時
間蓄積信号」と「長時間蓄積信号と短時間蓄積信号との
加算信号」とを分離して同時に出力することができる。
「長時間蓄積信号と短時間蓄積信号との加算信号」の２
つの信号を交互に出力するＣＣＤ固体撮像素子１０の出
力端子に２つのサンプリング回路１１，１２を接続し、
これらサンプリング回路１１，１２に位相の異なるサン
プルパルスφＳＨ１，φＳＨ２を与えることにより、サ
ンプリングのタイミング等を変更することなく、「長時
間蓄積信号」と「長時間蓄積信号と短時間蓄積信号との
加算信号」とを分離して同時に出力することができる。
【００３０】図８は、広ダイナミックレンジＣＣＤ固体
撮像素子１０に適用された本発明の第２実施形態を示す
ブロック図である。図８において、ＣＣＤ固体撮像素子
１０の出力端子には、３つの相関２重サンプリング（Ｃ
ＤＳ）回路２１，２２，２３が接続されている。３つの
相関２重サンプリング回路２１，２２，２３には、クラ
ンプパルスφＣ１，φＣ２，φＣ３およびサンプルパル
スφＳ１，φＳ２，φＳ３が与えられる。これにより、
サンプリング回路１１，１２からは、別々のサンプリン
グ出力ＳＨＯ１，ＳＨＯ２が出力される。
撮像素子１０に適用された本発明の第２実施形態を示す
ブロック図である。図８において、ＣＣＤ固体撮像素子
１０の出力端子には、３つの相関２重サンプリング（Ｃ
ＤＳ）回路２１，２２，２３が接続されている。３つの
相関２重サンプリング回路２１，２２，２３には、クラ
ンプパルスφＣ１，φＣ２，φＣ３およびサンプルパル
スφＳ１，φＳ２，φＳ３が与えられる。これにより、
サンプリング回路１１，１２からは、別々のサンプリン
グ出力ＳＨＯ１，ＳＨＯ２が出力される。
【００３１】相関２重サンプリング回路２１，２２，２
３の回路構成としてはいくつか挙げられるが、ここで
は、一例として、図９に示す回路構成のものを用いるも
のとする。図９において、入力信号ＣＤＳＩが印加され
る回路入力端子２４には、クランプ容量Ｃclp の一端が
接続されている。このクランプ容量Ｃclp の他端には、
ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１のドレインおよびＮ
チャネルＭＯＳトランジスタＱ２のゲートがそれぞれ接
続されている。
３の回路構成としてはいくつか挙げられるが、ここで
は、一例として、図９に示す回路構成のものを用いるも
のとする。図９において、入力信号ＣＤＳＩが印加され
る回路入力端子２４には、クランプ容量Ｃclp の一端が
接続されている。このクランプ容量Ｃclp の他端には、
ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ１のドレインおよびＮ
チャネルＭＯＳトランジスタＱ２のゲートがそれぞれ接
続されている。
【００３２】ＭＯＳトランジスタＱ１のゲートにはクラ
ンプパルスφＣが、ソースにはクランプ電圧Ｖclp がそ
れぞれ印加される。ＭＯＳトランジスタＱ２のドレイン
は電源Ｖｄｄに接続され、そのソースは抵抗Ｒ１を介し
て接地されている。ＭＯＳトランジスタＱ２のソースに
は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ３のドレインが接
続されている。ＭＯＳトランジスタＱ３のゲートには、
サンプルパルスφＳが印加される。
ンプパルスφＣが、ソースにはクランプ電圧Ｖclp がそ
れぞれ印加される。ＭＯＳトランジスタＱ２のドレイン
は電源Ｖｄｄに接続され、そのソースは抵抗Ｒ１を介し
て接地されている。ＭＯＳトランジスタＱ２のソースに
は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＱ３のドレインが接
続されている。ＭＯＳトランジスタＱ３のゲートには、
サンプルパルスφＳが印加される。
【００３３】ＭＯＳトランジスタＱ３のソースには、サ
ンプル容量Ｃshの一端およびＮチャネルＭＯＳトランジ
スタＱ４のゲートがそれぞれ接続されている。サンプル
容量Ｃshの他端は接地されている。ＭＯＳトランジスタ
Ｑ４のドレインは電源Ｖｄｄに接続され、そのソースは
抵抗Ｒ２を介して接地されている。そして、ＭＯＳトラ
ンジスタＱ４のソースから、回路出力端子２５を介して
出力信号ＣＤＳＯが導出される。
ンプル容量Ｃshの一端およびＮチャネルＭＯＳトランジ
スタＱ４のゲートがそれぞれ接続されている。サンプル
容量Ｃshの他端は接地されている。ＭＯＳトランジスタ
Ｑ４のドレインは電源Ｖｄｄに接続され、そのソースは
抵抗Ｒ２を介して接地されている。そして、ＭＯＳトラ
ンジスタＱ４のソースから、回路出力端子２５を介して
出力信号ＣＤＳＯが導出される。
【００３４】図１０に、ＣＣＤ固体撮像素子１０のＣＣ
Ｄ出力ＯＵＴ、クランプパルスφＣ１，φＣ２，φＣ
３、サンプルパルスφＳ１，φＳ２，φＳ３およびＣＤ
Ｓ出力ＣＤＳＯ１，ＣＤＳＯ２，ＣＤＳＯ３のタイミン
グ波形を示す。このタイミング波形図を参照しつつ第２
実施形態に係る固体撮像装置の回路動作について説明す
る。先ず、相関２重サンプリング回路２１では、ＣＣＤ
固体撮像素子１０のＣＣＤ出力ＯＵＴの基準レベルＲｅ
ｆ．をクランプパルスφＣ１でクランプし、かつサンプ
ルパルスφＳ１でサンプリングすることで、ＣＤＳ出力
ＣＤＳＯ１として「長時間蓄積信号」Ｓ１１を出力す
る。
Ｄ出力ＯＵＴ、クランプパルスφＣ１，φＣ２，φＣ
３、サンプルパルスφＳ１，φＳ２，φＳ３およびＣＤ
Ｓ出力ＣＤＳＯ１，ＣＤＳＯ２，ＣＤＳＯ３のタイミン
グ波形を示す。このタイミング波形図を参照しつつ第２
実施形態に係る固体撮像装置の回路動作について説明す
る。先ず、相関２重サンプリング回路２１では、ＣＣＤ
固体撮像素子１０のＣＣＤ出力ＯＵＴの基準レベルＲｅ
ｆ．をクランプパルスφＣ１でクランプし、かつサンプ
ルパルスφＳ１でサンプリングすることで、ＣＤＳ出力
ＣＤＳＯ１として「長時間蓄積信号」Ｓ１１を出力す
る。
【００３５】相関２重サンプリング回路２２では、ＣＣ
Ｄ出力ＯＵＴの基準レベルＲｅｆ．をクランプパルスφ
Ｃ２でクランプし、かつサンプルパルスφＳ２でサンプ
リングすることで、ＣＤＳ出力ＣＤＳＯ２として「長時
間蓄積信号と短時間蓄積信号との加算信号」Ｓ１２を出
力する。相関２重サンプリング回路２３においては、Ｃ
ＣＤ出力ＯＵＴの基準レベルＲｅｆ．をクランプパルス
φＣ３でクランプし、かつサンプルパルスφＳ３でサン
プリングすることで、ＣＤＳ出力ＣＤＳＯ３として「短
時間蓄積信号」Ｓ１３を出力する。
Ｄ出力ＯＵＴの基準レベルＲｅｆ．をクランプパルスφ
Ｃ２でクランプし、かつサンプルパルスφＳ２でサンプ
リングすることで、ＣＤＳ出力ＣＤＳＯ２として「長時
間蓄積信号と短時間蓄積信号との加算信号」Ｓ１２を出
力する。相関２重サンプリング回路２３においては、Ｃ
ＣＤ出力ＯＵＴの基準レベルＲｅｆ．をクランプパルス
φＣ３でクランプし、かつサンプルパルスφＳ３でサン
プリングすることで、ＣＤＳ出力ＣＤＳＯ３として「短
時間蓄積信号」Ｓ１３を出力する。
【００３６】上述したように、「長時間蓄積信号」と
「長時間蓄積信号と短時間蓄積信号との加算信号」の２
つの信号を交互に出力するＣＣＤ固体撮像素子１０の出
力端子に３つの相関２重サンプリング回路２１，２２，
２３を接続し、これら相関２重サンプリング回路２１，
２２，２３に対して所定の位相関係にあるクランプパル
スφＣ１，φＣ２，φＣ３およびサンプルパルスφＳ
１，φＳ２，φＳ３を与えることにより、サンプリング
のタイミング等を変更することなく、「長時間蓄積信
号」Ｓ１１と「長時間蓄積信号と短時間蓄積信号との加
算信号」Ｓ１２と「短時間蓄積信号」Ｓ１３とを分離し
て同時に出力することができる。
「長時間蓄積信号と短時間蓄積信号との加算信号」の２
つの信号を交互に出力するＣＣＤ固体撮像素子１０の出
力端子に３つの相関２重サンプリング回路２１，２２，
２３を接続し、これら相関２重サンプリング回路２１，
２２，２３に対して所定の位相関係にあるクランプパル
スφＣ１，φＣ２，φＣ３およびサンプルパルスφＳ
１，φＳ２，φＳ３を与えることにより、サンプリング
のタイミング等を変更することなく、「長時間蓄積信
号」Ｓ１１と「長時間蓄積信号と短時間蓄積信号との加
算信号」Ｓ１２と「短時間蓄積信号」Ｓ１３とを分離し
て同時に出力することができる。
【００３７】図１１は、本発明の第３実施形態を示すブ
ロック図である。図１１において、ＣＣＤ固体撮像装置
１０の出力端子には、相関２重サンプリング（ＣＳＤ）
回路３１が１つだけ接続されている。相関２重サンプリ
ング回路３１には、位相制御回路３２において外部から
与えられるモード信号に応じて適宜位相が制御されたク
ランプパルスφＣおよびサンプルパルスφＳが与えられ
る。相関２重サンプリング回路３１として、例えば図９
に示す回路構成のものが用いられる。
ロック図である。図１１において、ＣＣＤ固体撮像装置
１０の出力端子には、相関２重サンプリング（ＣＳＤ）
回路３１が１つだけ接続されている。相関２重サンプリ
ング回路３１には、位相制御回路３２において外部から
与えられるモード信号に応じて適宜位相が制御されたク
ランプパルスφＣおよびサンプルパルスφＳが与えられ
る。相関２重サンプリング回路３１として、例えば図９
に示す回路構成のものが用いられる。
【００３８】図１２に、ＣＣＤ出力ＯＵＴとともに、各
モード，，ごとのクランプパルスφＣ、サンプル
パルスφＳおよびＣＤＳ出力ＣＤＳＯのタイミング波形
を示す。このタイミング波形を参照しつつ第３実施形態
に係る固体撮像装置の回路動作について説明する。先
ず、モードの場合は、クランプパルスφＣの位相がＣ
ＣＤ出力ＯＵＴの基準レベルに合わされ、サンプルパル
スφＳの位相が「長時間蓄積信号」Ｓ１１に合わされて
いるので、ＣＤＳ出力ＣＤＳＯとして「長時間蓄積信
号」Ｓ１１が得られる。
モード，，ごとのクランプパルスφＣ、サンプル
パルスφＳおよびＣＤＳ出力ＣＤＳＯのタイミング波形
を示す。このタイミング波形を参照しつつ第３実施形態
に係る固体撮像装置の回路動作について説明する。先
ず、モードの場合は、クランプパルスφＣの位相がＣ
ＣＤ出力ＯＵＴの基準レベルに合わされ、サンプルパル
スφＳの位相が「長時間蓄積信号」Ｓ１１に合わされて
いるので、ＣＤＳ出力ＣＤＳＯとして「長時間蓄積信
号」Ｓ１１が得られる。
【００３９】モードの場合は、クランプパルスφＣの
位相がＣＣＤ出力ＯＵＴの基準レベルに合わされ、サン
プルパルスφＳの位相が「長時間蓄積信号と短時間蓄積
信号との加算信号」Ｓ１２に合わされているので、ＣＤ
Ｓ出力ＣＤＳＯとして「長時間蓄積信号と短時間蓄積信
号との加算信号」Ｓ１２が得られる。モードの場合
は、クランプパルスφＣの位相が「長時間蓄積信号」Ｓ
１１に合わされ、サンプルパルスφＳの位相が「長時間
蓄積信号と短時間蓄積信号との加算信号」Ｓ１２に合わ
されているので、ＣＤＳ出力ＣＤＳＯとして「短時間蓄
積信号」Ｓ１３が得られる。
位相がＣＣＤ出力ＯＵＴの基準レベルに合わされ、サン
プルパルスφＳの位相が「長時間蓄積信号と短時間蓄積
信号との加算信号」Ｓ１２に合わされているので、ＣＤ
Ｓ出力ＣＤＳＯとして「長時間蓄積信号と短時間蓄積信
号との加算信号」Ｓ１２が得られる。モードの場合
は、クランプパルスφＣの位相が「長時間蓄積信号」Ｓ
１１に合わされ、サンプルパルスφＳの位相が「長時間
蓄積信号と短時間蓄積信号との加算信号」Ｓ１２に合わ
されているので、ＣＤＳ出力ＣＤＳＯとして「短時間蓄
積信号」Ｓ１３が得られる。
【００４０】上述したように、「長時間蓄積信号」と
「長時間蓄積信号と短時間蓄積信号との加算信号」の２
つの信号を交互に出力するＣＣＤ固体撮像素子１０の出
力端子に単一の相関２重サンプリング回路３１を接続
し、この相関２重サンプリング回路３１に与えるクラン
プパルスφＣおよびサンプルパルスφＳの位相を適宜変
えることにより、ＣＣＤ固体撮像素子１０の動作タイミ
ングや回路構成を変更しなくても、クランプパルスφＣ
およびサンプルパルスφＳの位相制御によって「長時間
蓄積信号」Ｓ１１、「長時間蓄積信号と短時間蓄積信号
との加算信号」Ｓ１２および「短時間蓄積信号」Ｓ１３
のいずれか１つを選択的に出力することができる。
「長時間蓄積信号と短時間蓄積信号との加算信号」の２
つの信号を交互に出力するＣＣＤ固体撮像素子１０の出
力端子に単一の相関２重サンプリング回路３１を接続
し、この相関２重サンプリング回路３１に与えるクラン
プパルスφＣおよびサンプルパルスφＳの位相を適宜変
えることにより、ＣＣＤ固体撮像素子１０の動作タイミ
ングや回路構成を変更しなくても、クランプパルスφＣ
およびサンプルパルスφＳの位相制御によって「長時間
蓄積信号」Ｓ１１、「長時間蓄積信号と短時間蓄積信号
との加算信号」Ｓ１２および「短時間蓄積信号」Ｓ１３
のいずれか１つを選択的に出力することができる。
【００４１】なお、上記各実施形態では、同一の画素か
ら得られる大信号と小信号として、蓄積時間の長い信号
と蓄積時間の短い信号との組み合わせを例に採って説明
したが、必ずしも信号成分同士の組み合わせである必要
はなく、例えば、通常の信号読み出しによって得られる
信号成分を大信号、信号電荷を読み出さない状態（空パ
ケット）で垂直転送することによって得られるスミア成
分を小信号とした組み合わせであっても良い。これによ
れば、スミア成分を単独で抽出することができるので、
この抽出したスミア成分を信号成分から減ずる処理を行
うことによってスミアの低減を図ることができる。
ら得られる大信号と小信号として、蓄積時間の長い信号
と蓄積時間の短い信号との組み合わせを例に採って説明
したが、必ずしも信号成分同士の組み合わせである必要
はなく、例えば、通常の信号読み出しによって得られる
信号成分を大信号、信号電荷を読み出さない状態（空パ
ケット）で垂直転送することによって得られるスミア成
分を小信号とした組み合わせであっても良い。これによ
れば、スミア成分を単独で抽出することができるので、
この抽出したスミア成分を信号成分から減ずる処理を行
うことによってスミアの低減を図ることができる。
【００４２】また、上記実施形態においては、同一の画
素から得られる大きさの異なる複数の信号を、大信号で
ある「長時間蓄積信号」と小信号である「短時間蓄積信
号」の２つの信号としたが、２つの信号に限定されるも
のではなく、大きさの異なる３つ以上の信号であっても
良い。図１３に、例えば蓄積時間の異なる大，中，小の
３つの信号とした場合のＣＣＤ出力ＯＵＴのタイミング
波形を示す。図１３において、×印は「長時間蓄積信
号」を、□印は「長時間蓄積信号と中時間蓄積信号との
加算信号」、△印は「長時間蓄積信号と中時間蓄積信号
と短時間蓄積信号との加算信号」をそれぞれ示してい
る。
素から得られる大きさの異なる複数の信号を、大信号で
ある「長時間蓄積信号」と小信号である「短時間蓄積信
号」の２つの信号としたが、２つの信号に限定されるも
のではなく、大きさの異なる３つ以上の信号であっても
良い。図１３に、例えば蓄積時間の異なる大，中，小の
３つの信号とした場合のＣＣＤ出力ＯＵＴのタイミング
波形を示す。図１３において、×印は「長時間蓄積信
号」を、□印は「長時間蓄積信号と中時間蓄積信号との
加算信号」、△印は「長時間蓄積信号と中時間蓄積信号
と短時間蓄積信号との加算信号」をそれぞれ示してい
る。
【００４３】このように、同一の画素から得られる大き
さの異なる複数の信号が３つの場合には、例えば図８に
おいて、ＣＣＤ固体撮像素子１０の出力端子に４つの相
関２重サンプリング回路を接続し、これら相関２重サン
プリング回路にクランプパルスφＣ１，φＣ２，φＣ
３，φＣ４およびサンプルパルスφＳ１，φＳ２，φＳ
３，φＳ４を与える構成とすれば良い。そして、クラン
プパルスφＣ１〜φＣ４およびサンプルパルスφＳ１〜
φＳ４の各タイミング関係を適宜設定することにより、
「長時間蓄積信号」、「中時間蓄積信号」、「短時間蓄
積信号」およびそれらの加算信号を出力することができ
る。
さの異なる複数の信号が３つの場合には、例えば図８に
おいて、ＣＣＤ固体撮像素子１０の出力端子に４つの相
関２重サンプリング回路を接続し、これら相関２重サン
プリング回路にクランプパルスφＣ１，φＣ２，φＣ
３，φＣ４およびサンプルパルスφＳ１，φＳ２，φＳ
３，φＳ４を与える構成とすれば良い。そして、クラン
プパルスφＣ１〜φＣ４およびサンプルパルスφＳ１〜
φＳ４の各タイミング関係を適宜設定することにより、
「長時間蓄積信号」、「中時間蓄積信号」、「短時間蓄
積信号」およびそれらの加算信号を出力することができ
る。
【００４４】すなわち、図１３において、ＣＣＤ出力Ｏ
ＵＴの基準レベルＲｅｆ．をクランプパルスφＣ１でク
ランプし、かつサンプルパルスφＳ１で「長時間蓄積信
号」×をサンプリングすることで、「長時間蓄積信号」
Ｓ２１が得られる。次に、クランプパルスφＣ２で「長
時間蓄積信号」×をクランプし、かつサンプルパルスφ
Ｓ２で「長時間蓄積信号と中時間蓄積信号との加算信
号」□をサンプリングすることで、「中時間蓄積信号」
Ｓ２２が得られる。
ＵＴの基準レベルＲｅｆ．をクランプパルスφＣ１でク
ランプし、かつサンプルパルスφＳ１で「長時間蓄積信
号」×をサンプリングすることで、「長時間蓄積信号」
Ｓ２１が得られる。次に、クランプパルスφＣ２で「長
時間蓄積信号」×をクランプし、かつサンプルパルスφ
Ｓ２で「長時間蓄積信号と中時間蓄積信号との加算信
号」□をサンプリングすることで、「中時間蓄積信号」
Ｓ２２が得られる。
【００４５】次に、クランプパルスφＣ３で「長時間蓄
積信号と中時間蓄積信号との加算信号」□をクランプ
し、かつサンプルパルスφＳ３で「長時間蓄積信号と中
時間蓄積信号と短時間蓄積信号との加算信号」△をサン
プリングすることで、「小時間蓄積信号」Ｓ２３が得ら
れる。そして、クランプパルスφＣ４でＣＣＤ出力ＯＵ
Ｔの基準レベルＲｅｆ．をクランプし、かつサンプルパ
ルスφＳ４で「長時間蓄積信号と中時間蓄積信号と短時
間蓄積信号との加算信号」△をサンプリングすること
で、「長時間蓄積信号と中時間蓄積信号と小時間蓄積信
号との加算信号」Ｓ２４が得られる。
積信号と中時間蓄積信号との加算信号」□をクランプ
し、かつサンプルパルスφＳ３で「長時間蓄積信号と中
時間蓄積信号と短時間蓄積信号との加算信号」△をサン
プリングすることで、「小時間蓄積信号」Ｓ２３が得ら
れる。そして、クランプパルスφＣ４でＣＣＤ出力ＯＵ
Ｔの基準レベルＲｅｆ．をクランプし、かつサンプルパ
ルスφＳ４で「長時間蓄積信号と中時間蓄積信号と短時
間蓄積信号との加算信号」△をサンプリングすること
で、「長時間蓄積信号と中時間蓄積信号と小時間蓄積信
号との加算信号」Ｓ２４が得られる。
【００４６】図１４は、本発明に係るカメラの概略構成
図である。図１４において、被写体からの光はレンズ４
１などを含む光学系によってＣＣＤ固体撮像素子４２の
受光面上に導かれる。ＣＣＤ固体撮像素子４２は、同一
の画素について大きさの異なる複数の信号を出力する広
ダイナミックレンジ構成となっている。このＣＣＤ固体
撮像素子４２の駆動は、タイミングジェネレータ４３か
ら出力される各種のタイミング信号に基づいて駆動回路
４４によって行われる。
図である。図１４において、被写体からの光はレンズ４
１などを含む光学系によってＣＣＤ固体撮像素子４２の
受光面上に導かれる。ＣＣＤ固体撮像素子４２は、同一
の画素について大きさの異なる複数の信号を出力する広
ダイナミックレンジ構成となっている。このＣＣＤ固体
撮像素子４２の駆動は、タイミングジェネレータ４３か
ら出力される各種のタイミング信号に基づいて駆動回路
４４によって行われる。
【００４７】ＣＣＤ固体撮像素子４２のＣＣＤ出力ＯＵ
Ｔは、次段の信号処理回路４５に供給される。この信号
処理回路４５として、先述した第１，第２あるいは第３
実施形態に係る回路が用いられる。例えば、「長時間蓄
積信号」と「長時間蓄積信号と短時間蓄積信号との加算
信号」の２つの信号を交互に出力する広ダイナミックレ
ンジＣＣＤ固体撮像素子４２において、信号処理回路４
５として第１実施形態に係る回路、即ち２つのサンプリ
ング回路１１，１２を用いた場合は、「長時間蓄積信
号」と「長時間蓄積信号と短時間蓄積信号との加算信
号」とを分離して同時に出力することができる。
Ｔは、次段の信号処理回路４５に供給される。この信号
処理回路４５として、先述した第１，第２あるいは第３
実施形態に係る回路が用いられる。例えば、「長時間蓄
積信号」と「長時間蓄積信号と短時間蓄積信号との加算
信号」の２つの信号を交互に出力する広ダイナミックレ
ンジＣＣＤ固体撮像素子４２において、信号処理回路４
５として第１実施形態に係る回路、即ち２つのサンプリ
ング回路１１，１２を用いた場合は、「長時間蓄積信
号」と「長時間蓄積信号と短時間蓄積信号との加算信
号」とを分離して同時に出力することができる。
【００４８】また、信号処理回路４５として第２実施形
態に係る回路、即ち３つの相関２重サンプリング回路２
１，２２，２３を用いた場合は、「長時間蓄積信号」と
「長時間蓄積信号と短時間蓄積信号との加算信号」と
「短時間蓄積信号」とを分離して同時に出力することが
できる。さらに、信号処理回路４５として第３実施形態
に係る回路、即ち単一の相関２重サンプリング回路３１
を用いた場合は、「長時間蓄積信号」、「長時間蓄積信
号と短時間蓄積信号との加算信号」および「短時間蓄積
信号」のいずれか１つを選択的に出力することができ
る。
態に係る回路、即ち３つの相関２重サンプリング回路２
１，２２，２３を用いた場合は、「長時間蓄積信号」と
「長時間蓄積信号と短時間蓄積信号との加算信号」と
「短時間蓄積信号」とを分離して同時に出力することが
できる。さらに、信号処理回路４５として第３実施形態
に係る回路、即ち単一の相関２重サンプリング回路３１
を用いた場合は、「長時間蓄積信号」、「長時間蓄積信
号と短時間蓄積信号との加算信号」および「短時間蓄積
信号」のいずれか１つを選択的に出力することができ
る。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
同一の画素について大きさの異なる複数の信号を同一の
出力端子から順次出力する固体撮像素子を用いた固体撮
像装置において、固体撮像素子から順次出力される複数
の信号の各々をサンプリングして出力するようにしたこ
とにより、固体撮像素子の構成や動作を全く変えること
なく、サンプリングタイミングや複数のサンプリング回
路を用いることで、任意の信号を取り出すことができる
ことになる。
同一の画素について大きさの異なる複数の信号を同一の
出力端子から順次出力する固体撮像素子を用いた固体撮
像装置において、固体撮像素子から順次出力される複数
の信号の各々をサンプリングして出力するようにしたこ
とにより、固体撮像素子の構成や動作を全く変えること
なく、サンプリングタイミングや複数のサンプリング回
路を用いることで、任意の信号を取り出すことができる
ことになる。
【図１】インターライン転送方式ＣＣＤ固体撮像素子の
構成図である。
構成図である。
【図２】長時間蓄積信号および短時間蓄積信号の読み出
し動作の概念図である。
し動作の概念図である。
【図３】長時間蓄積信号および短時間蓄積信号の読み出
し動作時のタイミングチャートである。
し動作時のタイミングチャートである。
【図４】長時間蓄積信号および短時間蓄積信号の水平転
送動作の概念図である。
送動作の概念図である。
【図５】長時間蓄積信号および短時間蓄積信号の水平転
送動作時のタイミングチャートである。
送動作時のタイミングチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態を示すブロック図であ
る。
る。
【図７】第１実施形態に係るタイミング波形図である。
【図８】本発明の第２実施形態を示すブロック図であ
る。
る。
【図９】ＣＤＳ回路の回路構成の一例を示す回路図であ
る。
る。
【図１０】第２実施形態に係るタイミング波形図であ
る。
る。
【図１１】本発明の第３実施形態を示すブロック図であ
る。
る。
【図１２】第３実施形態に係るタイミング波形図であ
る。
る。
【図１３】本発明の変形例に係るタイミング波形図であ
る。
る。
【図１４】本発明に係るカメラの概略構成図である。
１ センサ部 ２ 垂直ＣＣＤ ３ 単位画素
４ 水平ＣＣＤ ５ 電荷検出部 ６ フローティング・ディフュージ
ョン １０，４２ ＣＣＤ固体撮像素子 １１，１２ サン
プリング回路 ２１〜２３，３１ 相関２重サンプリング（ＣＤＳ）回
路 ４１ レンズ ４３ タイミングジェネレータ ４
５ 信号処理回路
４ 水平ＣＣＤ ５ 電荷検出部 ６ フローティング・ディフュージ
ョン １０，４２ ＣＣＤ固体撮像素子 １１，１２ サン
プリング回路 ２１〜２３，３１ 相関２重サンプリング（ＣＤＳ）回
路 ４１ レンズ ４３ タイミングジェネレータ ４
５ 信号処理回路
Claims (12)
- 【請求項１】 同一の画素について大きさの異なる複数
の信号を同一の出力端子から順次出力する固体撮像素子
と、 前記固体撮像素子から順次出力される前記複数の信号を
サンプリングして出力する信号処理回路とを備えたこと
を特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 前記信号処理回路は、前記固体撮像素子
から順次出力される前記複数の信号の各々をサンプリン
グする複数のサンプリング回路からなることを特徴とす
る請求項１記載の固体撮像装置。 - 【請求項３】 前記信号処理回路は、前記固体撮像素子
から順次出力される前記複数の信号の各々を相関２重サ
ンプリングする複数の相関２重サンプリング回路からな
ることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。 - 【請求項４】 前記信号処理回路は、前記固体撮像素子
から順次出力される前記複数の信号を相関２重サンプリ
ングして順次出力する単一の相関２重サンプリング回路
と、前記相関２重サンプリング回路に与えるクランプパ
ルスおよびサンプルパルスの位相を制御する位相制御回
路とからなることを特徴とする請求項１記載の固体撮像
装置。 - 【請求項５】 前記複数の信号は、単一の画素において
長時間蓄積されて得られる長時間蓄積信号と、短時間蓄
積されて得られる短時間蓄積信号と前記長時間蓄積信号
との加算信号であることを特徴とする請求項１記載の固
体撮像装置。 - 【請求項６】 前記短時間蓄積信号と前記長時間蓄積信
号との加算を、信号電荷を検出して電気信号に変換する
電荷検出部にて行うことを特徴とする請求項５記載の固
体撮像装置。 - 【請求項７】 前記複数の信号は、単一の画素から得ら
れる信号成分とスミア成分であることを特徴とする請求
項１記載の固体撮像装置。 - 【請求項８】 同一の画素について大きさの異なる複数
の信号を同一の出力端子から順次出力する固体撮像素子
を用いた固体撮像装置において、 前記固体撮像素子から順次出力される前記複数の信号の
各々をサンプリングして出力することを特徴とする信号
処理方法。 - 【請求項９】 前記固体撮像素子から順次出力される前
記複数の信号の各々を相関２重サンプリングして出力す
ることを特徴とする請求項８記載の信号処理方法。 - 【請求項１０】 前記複数の信号は、単一の画素に長時
間蓄積されて得られる長時間蓄積信号と、短時間蓄積さ
れて得られる短時間蓄積信号と前記長時間蓄積信号との
加算信号であることを特徴とする請求項８記載の信号処
理方法。 - 【請求項１１】 前記複数の信号は、単一の画素から得
られる信号成分とスミア成分であることを特徴とする請
求項８記載の信号処理方法。 - 【請求項１２】 同一の画素について大きさの異なる複
数の信号を同一の出力端子から順次出力する固体撮像素
子と、 被写体からの光を前記固体撮像素子の受光面上に導く光
学系と、 前記固体撮像素子から順次出力される前記複数の信号の
各々をサンプリングして出力する信号処理回路とを備え
たことを特徴とするカメラ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8261501A JPH10108081A (ja) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | 固体撮像装置およびその信号処理方法並びにカメラ |
| US08/941,058 US6441851B1 (en) | 1996-10-02 | 1997-09-30 | Solid state image pickup device, signal processing method and camera therefor |
| KR1019970050743A KR19980032462A (ko) | 1996-10-02 | 1997-10-01 | 고체 촬상 장치, 그 신호 처리 방법 및 카메라 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8261501A JPH10108081A (ja) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | 固体撮像装置およびその信号処理方法並びにカメラ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10108081A true JPH10108081A (ja) | 1998-04-24 |
Family
ID=17362791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8261501A Pending JPH10108081A (ja) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | 固体撮像装置およびその信号処理方法並びにカメラ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6441851B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10108081A (ja) |
| KR (1) | KR19980032462A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005321313A (ja) * | 2004-05-10 | 2005-11-17 | Hamamatsu Photonics Kk | 光検出装置 |
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| US6903770B1 (en) * | 1998-07-27 | 2005-06-07 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Digital camera which produces a single image based on two exposures |
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| JP3819631B2 (ja) * | 1999-03-18 | 2006-09-13 | 三洋電機株式会社 | 固体撮像装置 |
| US8310577B1 (en) | 1999-08-19 | 2012-11-13 | Youliza, Gehts B.V. Limited Liability Company | Method and apparatus for color compensation |
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-
1996
- 1996-10-02 JP JP8261501A patent/JPH10108081A/ja active Pending
-
1997
- 1997-09-30 US US08/941,058 patent/US6441851B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-10-01 KR KR1019970050743A patent/KR19980032462A/ko not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6441851B1 (en) | 2002-08-27 |
| KR19980032462A (ko) | 1998-07-25 |
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