JPH11266403A - 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 - Google Patents
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Info
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- JPH11266403A JPH11266403A JP10067966A JP6796698A JPH11266403A JP H11266403 A JPH11266403 A JP H11266403A JP 10067966 A JP10067966 A JP 10067966A JP 6796698 A JP6796698 A JP 6796698A JP H11266403 A JPH11266403 A JP H11266403A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 長時間蓄積信号を１ライン分出力した後、短
時間蓄積信号を１ライン分出力すると、水平映像期間中
に垂直読み出し走査パルスが立ち上がったり、２回の水
平走査で得られる長時間蓄積信号と短時間蓄積信号の間
にインターバルが生じたりし、これらが画面の中央付近
に縦筋状システムノイズとして現れる。 【解決手段】 ＣＭＯＳ撮像素子２０において、１フィ
ールドまたは１フレームの中で長時間蓄積信号と短時間
蓄積信号を信号線を通して出力し、広ダイナミックレン
ジ撮像を実現するに当り、画素が信号を出力する出力系
として２系統の出力系、即ち垂直信号線２４-1、水平選
択トランジスタ２５-1および水平信号線２６-1と、垂直
信号線２４-2、水平選択トランジスタ２５-2および水平
信号線２６-2を設け、長時間蓄積信号と短時間蓄積信号
とを別々の出力端子２９-1，２９-2から出力するように
する。
時間蓄積信号を１ライン分出力すると、水平映像期間中
に垂直読み出し走査パルスが立ち上がったり、２回の水
平走査で得られる長時間蓄積信号と短時間蓄積信号の間
にインターバルが生じたりし、これらが画面の中央付近
に縦筋状システムノイズとして現れる。 【解決手段】 ＣＭＯＳ撮像素子２０において、１フィ
ールドまたは１フレームの中で長時間蓄積信号と短時間
蓄積信号を信号線を通して出力し、広ダイナミックレン
ジ撮像を実現するに当り、画素が信号を出力する出力系
として２系統の出力系、即ち垂直信号線２４-1、水平選
択トランジスタ２５-1および水平信号線２６-1と、垂直
信号線２４-2、水平選択トランジスタ２５-2および水平
信号線２６-2を設け、長時間蓄積信号と短時間蓄積信号
とを別々の出力端子２９-1，２９-2から出力するように
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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に関し、特に画
素信号を信号線を通して出力するＣＭＯＳ撮像素子など
のＸ‐Ｙアドレス型固体撮像素子およびその駆動方法、
並びにこれらを用いたカメラシステムに関する。
びその駆動方法、並びにカメラシステムに関し、特に画
素信号を信号線を通して出力するＣＭＯＳ撮像素子など
のＸ‐Ｙアドレス型固体撮像素子およびその駆動方法、
並びにこれらを用いたカメラシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＭＯＳ撮像素子などのＸ‐Ｙアドレス
型固体撮像素子では、光電変換によって単位画素に蓄積
された電荷量に対してほぼ線形な出力信号が得られ、単
位画素に蓄積できる電荷量によって撮像素子のダイナミ
ックレンジが決定される。図６に、撮像素子の入射光量
と出力信号量の関係を示す。この入出力特性図から明ら
かなように、撮像素子のダイナミックレンジは、画素の
飽和信号量とノイズレベルで決まることになる。
型固体撮像素子では、光電変換によって単位画素に蓄積
された電荷量に対してほぼ線形な出力信号が得られ、単
位画素に蓄積できる電荷量によって撮像素子のダイナミ
ックレンジが決定される。図６に、撮像素子の入射光量
と出力信号量の関係を示す。この入出力特性図から明ら
かなように、撮像素子のダイナミックレンジは、画素の
飽和信号量とノイズレベルで決まることになる。
【０００３】このように、単位画素に蓄積可能な電荷量
にはその画素のサイズに応じて限界があることから、こ
の種のＸ‐Ｙアドレス型固体撮像素子を撮像デバイスと
して用いたカメラシステムにおいて、例えば、低輝度の
被写体にカメラレンズの絞りを合わせると高輝度の被写
体の信号が飽和してしまい、逆に高輝度の被写体にカメ
ラレンズの絞りを合わせると低輝度の被写体の信号がノ
イズに埋もれてしまうため、画像認識等に要求される広
ダイナミックレンジを得ることができないことになる。
にはその画素のサイズに応じて限界があることから、こ
の種のＸ‐Ｙアドレス型固体撮像素子を撮像デバイスと
して用いたカメラシステムにおいて、例えば、低輝度の
被写体にカメラレンズの絞りを合わせると高輝度の被写
体の信号が飽和してしまい、逆に高輝度の被写体にカメ
ラレンズの絞りを合わせると低輝度の被写体の信号がノ
イズに埋もれてしまうため、画像認識等に要求される広
ダイナミックレンジを得ることができないことになる。
【０００４】このため、１フィールドまたは１フレーム
の中で長時間蓄積信号と短時間蓄積信号とを出力し、こ
れらの信号に基づいて非常に広い範囲の入射光量に対し
てコントラストのある映像信号を得るようにすることに
より、広ダイナミックレンジ撮像を可能としたＸ‐Ｙア
ドレス型固体撮像素子が提案されている。ここに、長時
間蓄積信号とは長時間蓄積による信号電荷に基づく信号
のことを言い、短時間蓄積信号とは短時間蓄積による信
号電荷に基づく信号のことを言う。
の中で長時間蓄積信号と短時間蓄積信号とを出力し、こ
れらの信号に基づいて非常に広い範囲の入射光量に対し
てコントラストのある映像信号を得るようにすることに
より、広ダイナミックレンジ撮像を可能としたＸ‐Ｙア
ドレス型固体撮像素子が提案されている。ここに、長時
間蓄積信号とは長時間蓄積による信号電荷に基づく信号
のことを言い、短時間蓄積信号とは短時間蓄積による信
号電荷に基づく信号のことを言う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
Ｘ‐Ｙアドレス型固体撮像素子では、図７のタイミング
チャートに示すように、長時間蓄積信号を１ライン分出
力した後、短時間蓄積信号を１ライン分出力するように
していたので、水平映像期間中に垂直読み出し走査パル
スφＶが立ち上がったり、１水平走査期間中に水平走査
回路が２回走査することになることから、その２回の水
平走査で得られる長時間蓄積信号と短時間蓄積信号の間
にインターバル（不連続期間）が生じたりし、これらが
カメラ信号処理回路に回り込んで、画面の中央付近に縦
筋状のシステムノイズとして現れるという問題があっ
た。
Ｘ‐Ｙアドレス型固体撮像素子では、図７のタイミング
チャートに示すように、長時間蓄積信号を１ライン分出
力した後、短時間蓄積信号を１ライン分出力するように
していたので、水平映像期間中に垂直読み出し走査パル
スφＶが立ち上がったり、１水平走査期間中に水平走査
回路が２回走査することになることから、その２回の水
平走査で得られる長時間蓄積信号と短時間蓄積信号の間
にインターバル（不連続期間）が生じたりし、これらが
カメラ信号処理回路に回り込んで、画面の中央付近に縦
筋状のシステムノイズとして現れるという問題があっ
た。
【０００６】また、同じ水平走査期間中に長時間蓄積信
号と短時間蓄積信号とを共通の信号線を通して１個の出
力端子から出力するようにしていることから、広ダイナ
ミックレンジ撮像動作を行わない撮像素子に対して、出
力信号周波数がほぼ２倍となるため、消費電力が増大し
たり、ＳＮ比が劣化するなどの問題もあった。
号と短時間蓄積信号とを共通の信号線を通して１個の出
力端子から出力するようにしていることから、広ダイナ
ミックレンジ撮像動作を行わない撮像素子に対して、出
力信号周波数がほぼ２倍となるため、消費電力が増大し
たり、ＳＮ比が劣化するなどの問題もあった。
【０００７】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、縦筋状のシステムノ
イズを原理的に解消することができるとともに、消費電
力の増大やＳＮ比の劣化を防止し得る固体撮像素子およ
びその駆動方法、並びにカメラシステムを提供すること
にある。
であり、その目的とするところは、縦筋状のシステムノ
イズを原理的に解消することができるとともに、消費電
力の増大やＳＮ比の劣化を防止し得る固体撮像素子およ
びその駆動方法、並びにカメラシステムを提供すること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像素
子は、行列状に２次元配置された複数の画素と、これら
画素の各々に対して長時間蓄積および短時間蓄積の各モ
ードを設定しつつ行方向の走査をなす第１の走査手段
と、この第１の走査手段による走査により複数の画素の
各々から長時間蓄積に基づく信号が出力される第１の信
号線と、第１の走査手段による走査により複数の画素の
各々から短時間蓄積に基づく信号が出力される第２の信
号線と、第１，第２の信号線に出力された長時間蓄積に
基づく信号および短時間蓄積に基づく信号に対して列方
向の走査をなす第２の走査手段とを備えた構成となって
いる。
子は、行列状に２次元配置された複数の画素と、これら
画素の各々に対して長時間蓄積および短時間蓄積の各モ
ードを設定しつつ行方向の走査をなす第１の走査手段
と、この第１の走査手段による走査により複数の画素の
各々から長時間蓄積に基づく信号が出力される第１の信
号線と、第１の走査手段による走査により複数の画素の
各々から短時間蓄積に基づく信号が出力される第２の信
号線と、第１，第２の信号線に出力された長時間蓄積に
基づく信号および短時間蓄積に基づく信号に対して列方
向の走査をなす第２の走査手段とを備えた構成となって
いる。
【０００９】上記構成の固体撮像素子において、１フィ
ールドまたは１フレームの中で長時間蓄積に基づく信号
と短時間蓄積に基づく信号を信号線を通して出力し、広
ダイナミックレンジ撮像を実現するに当り、長時間蓄積
に基づく信号と短時間蓄積に基づく信号とを第１，第２
の信号線を通して別々に出力する。これにより、出力信
号周波数、即ち撮像素子の駆動周波数を、広ダイナミッ
クレンジ撮像動作を行わない撮像素子と同じにできる。
ールドまたは１フレームの中で長時間蓄積に基づく信号
と短時間蓄積に基づく信号を信号線を通して出力し、広
ダイナミックレンジ撮像を実現するに当り、長時間蓄積
に基づく信号と短時間蓄積に基づく信号とを第１，第２
の信号線を通して別々に出力する。これにより、出力信
号周波数、即ち撮像素子の駆動周波数を、広ダイナミッ
クレンジ撮像動作を行わない撮像素子と同じにできる。
【００１０】本発明による固体撮像素子の駆動方法は、
行列状に２次元配置された複数の画素の各々に対して、
長時間蓄積および短時間蓄積の各モードを設定し、１フ
ィールドまたは１フレームの中で長時間蓄積に基づく信
号および短時間蓄積に基づく信号を信号線を通して出力
する固体撮像素子において、長時間蓄積に基づく信号と
短時間蓄積に基づく信号とを各列ごとに交互に出力する
ようにする。
行列状に２次元配置された複数の画素の各々に対して、
長時間蓄積および短時間蓄積の各モードを設定し、１フ
ィールドまたは１フレームの中で長時間蓄積に基づく信
号および短時間蓄積に基づく信号を信号線を通して出力
する固体撮像素子において、長時間蓄積に基づく信号と
短時間蓄積に基づく信号とを各列ごとに交互に出力する
ようにする。
【００１１】本発明による他の駆動方法は、行列状に２
次元配置された複数の画素の各々に対して、長時間蓄積
および短時間蓄積の各モードを設定し、１フィールドま
たは１フレームの中で長時間蓄積に基づく信号および短
時間蓄積に基づく信号を信号線を通して出力する固体撮
像素子において、長時間蓄積に基づく信号と短時間蓄積
に基づく信号とを別々の信号線を通して出力するように
する。
次元配置された複数の画素の各々に対して、長時間蓄積
および短時間蓄積の各モードを設定し、１フィールドま
たは１フレームの中で長時間蓄積に基づく信号および短
時間蓄積に基づく信号を信号線を通して出力する固体撮
像素子において、長時間蓄積に基づく信号と短時間蓄積
に基づく信号とを別々の信号線を通して出力するように
する。
【００１２】本発明によるカメラシステムは、行列状に
２次元配置された複数の画素の各々に対して、長時間蓄
積および短時間蓄積の各モードを設定し、１フィールド
または１フレームの中で長時間蓄積に基づく信号と短時
間蓄積に基づく信号とを各列ごとに交互に信号線を通し
て出力する固体撮像素子を撮像デバイスとして用いた構
成となっている。
２次元配置された複数の画素の各々に対して、長時間蓄
積および短時間蓄積の各モードを設定し、１フィールド
または１フレームの中で長時間蓄積に基づく信号と短時
間蓄積に基づく信号とを各列ごとに交互に信号線を通し
て出力する固体撮像素子を撮像デバイスとして用いた構
成となっている。
【００１３】本発明による他のカメラシステムは、行列
状に２次元配置された複数の画素の各々に対して、長時
間蓄積および短時間蓄積の各モードを設定し、１フィー
ルドまたは１フレームの中で長時間蓄積に基づく信号と
短時間蓄積に基づく信号とを別々の信号線を通して出力
する固体撮像素子を撮像デバイスとして用いた構成とな
っている。
状に２次元配置された複数の画素の各々に対して、長時
間蓄積および短時間蓄積の各モードを設定し、１フィー
ルドまたは１フレームの中で長時間蓄積に基づく信号と
短時間蓄積に基づく信号とを別々の信号線を通して出力
する固体撮像素子を撮像デバイスとして用いた構成とな
っている。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、Ｘ‐Ｙアドレス型固体撮像素子である例えばＣＭＯ
Ｓ撮像素子に適用された場合を例に採って図面を参照し
つつ詳細に説明する。
て、Ｘ‐Ｙアドレス型固体撮像素子である例えばＣＭＯ
Ｓ撮像素子に適用された場合を例に採って図面を参照し
つつ詳細に説明する。
【００１５】図１は、本発明の第１実施形態に係るＣＭ
ＯＳ撮像素子を示す概略構成図である。図１において、
第１実施形態に係るＣＭＯＳ撮像素子１０は、行列状に
２次元配置された単位画素１１、垂直走査線１２、垂直
読み出し走査線１３、垂直信号線１４、水平選択トラン
ジスタ１５、水平信号線１６、垂直走査回路１７および
水平走査回路１８を有する構成となっている。
ＯＳ撮像素子を示す概略構成図である。図１において、
第１実施形態に係るＣＭＯＳ撮像素子１０は、行列状に
２次元配置された単位画素１１、垂直走査線１２、垂直
読み出し走査線１３、垂直信号線１４、水平選択トラン
ジスタ１５、水平信号線１６、垂直走査回路１７および
水平走査回路１８を有する構成となっている。
【００１６】単位画素１１は、フォトダイオード１１
１、読み出しトランジスタ１１２、フローティングディ
フュージョン（ＦＤ）１１３、増幅トランジスタ１１
４、垂直選択トランジスタ１１５および画素リセットト
ランジスタ１１６によって構成されている。読み出しト
ランジスタ１１２は、ソース電極がフォトダイオード１
１１に、ドレイン電極がフローティングディフュージョ
ン１１３に、ゲート電極が垂直読み出し走査線１３にそ
れぞれ接続されている。
１、読み出しトランジスタ１１２、フローティングディ
フュージョン（ＦＤ）１１３、増幅トランジスタ１１
４、垂直選択トランジスタ１１５および画素リセットト
ランジスタ１１６によって構成されている。読み出しト
ランジスタ１１２は、ソース電極がフォトダイオード１
１１に、ドレイン電極がフローティングディフュージョ
ン１１３に、ゲート電極が垂直読み出し走査線１３にそ
れぞれ接続されている。
【００１７】増幅トランジスタ１１４は、ゲート電極が
フローティングディフュージョン１１３に、ドレイン電
極が電源ＶＤＤに、ソース電極が垂直選択トランジスタ
１１５のドレイン電極にそれぞれ接続されている。垂直
選択トランジスタ１１５は、ゲート電極が垂直走査線１
２に、ソース電極が垂直信号線１４にそれぞれ接続され
ている。リセットトランジスタ１１６は、ゲート電極が
１行前の垂直読み出し走査線１３に、ドレイン電極が電
源ＶＤＤに、ソース電極がフローティングディフュージ
ョン１１３にそれぞれ接続されている。
フローティングディフュージョン１１３に、ドレイン電
極が電源ＶＤＤに、ソース電極が垂直選択トランジスタ
１１５のドレイン電極にそれぞれ接続されている。垂直
選択トランジスタ１１５は、ゲート電極が垂直走査線１
２に、ソース電極が垂直信号線１４にそれぞれ接続され
ている。リセットトランジスタ１１６は、ゲート電極が
１行前の垂直読み出し走査線１３に、ドレイン電極が電
源ＶＤＤに、ソース電極がフローティングディフュージ
ョン１１３にそれぞれ接続されている。
【００１８】垂直走査線１２は、垂直走査回路１７の対
応する行の垂直走査パルスφＶの出力端に接続されてい
る。垂直読み出し走査線１３は、垂直走査回路１７の対
応する行の垂直読み出し走査パルスφＶＲの出力端に接
続されている。垂直信号線１４は、水平選択トランジス
タ１５のドレイン電極に接続されている。水平選択トラ
ンジスタ１５は、ゲート電極が水平走査回路１８の対応
する列の水平走査パルスφＨの出力端に、ソース電極が
水平信号線１６にそれぞれ接続されている。水平信号線
１６の端部には、出力端子１９が接続されている。
応する行の垂直走査パルスφＶの出力端に接続されてい
る。垂直読み出し走査線１３は、垂直走査回路１７の対
応する行の垂直読み出し走査パルスφＶＲの出力端に接
続されている。垂直信号線１４は、水平選択トランジス
タ１５のドレイン電極に接続されている。水平選択トラ
ンジスタ１５は、ゲート電極が水平走査回路１８の対応
する列の水平走査パルスφＨの出力端に、ソース電極が
水平信号線１６にそれぞれ接続されている。水平信号線
１６の端部には、出力端子１９が接続されている。
【００１９】次に、上記構成のＣＭＯＳ撮像素子１０の
基本動作について説明する。先ず、光電変換によりフォ
トダイオード１１１には信号電荷が蓄積される。この信
号電荷は、垂直走査回路１７から垂直読み出し走査線１
３に垂直読み出し走査パルスφＶＲ（φＶＲ1 ，…，φ
ＶＲm ，…φＶＲM ）が印加され、読み出しトランジス
タ１１２が導通することにより、この読み出しトランジ
スタ１１２を通してフローティングディフュージョン１
１３に読み出される。その結果、フローティングディフ
ュージョン１１３の電位が変化する。
基本動作について説明する。先ず、光電変換によりフォ
トダイオード１１１には信号電荷が蓄積される。この信
号電荷は、垂直走査回路１７から垂直読み出し走査線１
３に垂直読み出し走査パルスφＶＲ（φＶＲ1 ，…，φ
ＶＲm ，…φＶＲM ）が印加され、読み出しトランジス
タ１１２が導通することにより、この読み出しトランジ
スタ１１２を通してフローティングディフュージョン１
１３に読み出される。その結果、フローティングディフ
ュージョン１１３の電位が変化する。
【００２０】フローティングディフュージョン１１３の
電位変化は、増幅トランジスタ１１４のゲート電極に伝
えられる。これにより、増幅トランジスタ１１４には、
ゲート電極の電位変化に応じたドレイン電流が信号電流
として流れる。そして、この信号電流は、垂直走査回路
１７から垂直走査線１２に垂直走査パルスφＶ（φ
Ｖ1 ，…，φＶm ，…φＶM ）が印加され、垂直選択ト
ランジスタ１１５が導通することにより、この垂直選択
トランジスタ１１５を通して垂直信号線１４に出力され
る。
電位変化は、増幅トランジスタ１１４のゲート電極に伝
えられる。これにより、増幅トランジスタ１１４には、
ゲート電極の電位変化に応じたドレイン電流が信号電流
として流れる。そして、この信号電流は、垂直走査回路
１７から垂直走査線１２に垂直走査パルスφＶ（φ
Ｖ1 ，…，φＶm ，…φＶM ）が印加され、垂直選択ト
ランジスタ１１５が導通することにより、この垂直選択
トランジスタ１１５を通して垂直信号線１４に出力され
る。
【００２１】垂直信号線１４に出力された信号電流は、
水平走査回路１８から水平走査パルスφＨ（φＨ1 ，
…，φＨn ，…φＨN ）が順次出力され、水平選択トラ
ンジスタ１５が順に導通することにより、この水平選択
トランジスタ１５を通して水平信号線１６に出力され、
さらにこの水平信号線１６を通して出力端子１９から外
部へ出力される。
水平走査回路１８から水平走査パルスφＨ（φＨ1 ，
…，φＨn ，…φＨN ）が順次出力され、水平選択トラ
ンジスタ１５が順に導通することにより、この水平選択
トランジスタ１５を通して水平信号線１６に出力され、
さらにこの水平信号線１６を通して出力端子１９から外
部へ出力される。
【００２２】続いて、第１実施形態に係るＣＭＯＳ撮像
素子１０における広ダイナミックレンジ撮像動作につい
て、図２のタイミングチャートを用いて説明する。
素子１０における広ダイナミックレンジ撮像動作につい
て、図２のタイミングチャートを用いて説明する。
【００２３】ある水平走査期間について、その最初にあ
る水平ブランキング期間に、垂直走査回路１７からｍ行
目とｋ行目の各垂直読み出し走査線１３にｍ行目とｋ行
目の垂直読み出し走査パルスφＶＲm ，φＶＲk が印加
され、ｍ行目とｋ行目の画素の各読み出しトランジスタ
１１２が導通することにより、これら読み出しトランジ
スタ１１２を通してｍ行目とｋ行目の画素のフォトダイ
オード１１１からフローティングディフュージョン１１
３に信号電荷が読み出される。すると、フローティング
ディフュージョン１１３には、フォトダイオード１１１
での蓄積時間と入射光量に依存した信号電荷に相当する
電位変化が現れる。
る水平ブランキング期間に、垂直走査回路１７からｍ行
目とｋ行目の各垂直読み出し走査線１３にｍ行目とｋ行
目の垂直読み出し走査パルスφＶＲm ，φＶＲk が印加
され、ｍ行目とｋ行目の画素の各読み出しトランジスタ
１１２が導通することにより、これら読み出しトランジ
スタ１１２を通してｍ行目とｋ行目の画素のフォトダイ
オード１１１からフローティングディフュージョン１１
３に信号電荷が読み出される。すると、フローティング
ディフュージョン１１３には、フォトダイオード１１１
での蓄積時間と入射光量に依存した信号電荷に相当する
電位変化が現れる。
【００２４】次に水平映像期間に入ると、水平走査回路
１８から水平走査パルスφＨが順次出力されることによ
って各列の水平選択トランジスタ１５が順に選択され
る。そして、ある列の水平選択トランジスタ１５が選択
されている期間内に、垂直走査回路１７からｍ行目とｋ
行目の各垂直走査線１２にｍ行目とｋ行目の垂直走査パ
ルスφＶm ，φＶk が印加され、ｍ行目とｋ行目の画素
の各垂直選択トランジスタ１１５が導通することによ
り、これら垂直選択トランジスタ１１５を通してｍ行目
とｋ行目の画素の増幅トランジスタ１１４から垂直信号
線１４へ、さらに水平走査パルスφＨによって導通状態
になった水平選択トランジスタ１５および水平信号線１
６を通して出力端子１９から信号電流Ｉｏｕｔが出力さ
れる。
１８から水平走査パルスφＨが順次出力されることによ
って各列の水平選択トランジスタ１５が順に選択され
る。そして、ある列の水平選択トランジスタ１５が選択
されている期間内に、垂直走査回路１７からｍ行目とｋ
行目の各垂直走査線１２にｍ行目とｋ行目の垂直走査パ
ルスφＶm ，φＶk が印加され、ｍ行目とｋ行目の画素
の各垂直選択トランジスタ１１５が導通することによ
り、これら垂直選択トランジスタ１１５を通してｍ行目
とｋ行目の画素の増幅トランジスタ１１４から垂直信号
線１４へ、さらに水平走査パルスφＨによって導通状態
になった水平選択トランジスタ１５および水平信号線１
６を通して出力端子１９から信号電流Ｉｏｕｔが出力さ
れる。
【００２５】言い換えると、ｎ列目が選択されていると
きに、その前半にｍ行目の画素の蓄積電荷に基づく信号
電流が出力され、その後半にｋ行目の画素の蓄積電荷に
基づく信号電流が出力される。このような動作が、１列
目からＮ列目（列の最後）まで繰り返されることで、１
水平走査期間中にｍ行目の長時間蓄積信号とｋ行目の短
時間蓄積信号が交互に出力される。
きに、その前半にｍ行目の画素の蓄積電荷に基づく信号
電流が出力され、その後半にｋ行目の画素の蓄積電荷に
基づく信号電流が出力される。このような動作が、１列
目からＮ列目（列の最後）まで繰り返されることで、１
水平走査期間中にｍ行目の長時間蓄積信号とｋ行目の短
時間蓄積信号が交互に出力される。
【００２６】上述したように、第１実施形態に係るＣＭ
ＯＳ撮像素子１０においては、１フィールドまたは１フ
レームの中で長時間蓄積信号と短時間蓄積信号を信号線
を通して出力し、広ダイナミックレンジ撮像を実現する
際に、ある列の信号が出力されるときに、長時間蓄積信
号と短時間蓄積信号を交互に出力するようにしたことに
より、図２のタイミングチャートから明らかなように、
水平映像期間中に不連続なタイミングパルスが立ち上が
ったり、時間蓄積信号と短時間蓄積信号の間にインター
バルが生じたりすることがないため、これらに起因する
縦筋状のシステムノイズが発生しなくなる。
ＯＳ撮像素子１０においては、１フィールドまたは１フ
レームの中で長時間蓄積信号と短時間蓄積信号を信号線
を通して出力し、広ダイナミックレンジ撮像を実現する
際に、ある列の信号が出力されるときに、長時間蓄積信
号と短時間蓄積信号を交互に出力するようにしたことに
より、図２のタイミングチャートから明らかなように、
水平映像期間中に不連続なタイミングパルスが立ち上が
ったり、時間蓄積信号と短時間蓄積信号の間にインター
バルが生じたりすることがないため、これらに起因する
縦筋状のシステムノイズが発生しなくなる。
【００２７】図３は、本発明の第２実施形態に係るＣＭ
ＯＳ撮像素子を示す概略構成図である。図３において、
第２実施形態に係るＣＭＯＳ撮像素子２０は、行列状に
２次元配置された単位画素２１、２本の垂直走査線２２
-1，２２-2、垂直読み出し走査線２３、２本の垂直信号
線２４-1，２４-2、２つの水平選択トランジスタ２５-
1，２５-2、２本の水平信号線２６-1，２６-2、垂直走
査回路２７および２つの水平走査回路２８-1，２８-2を
有する構成となっている。
ＯＳ撮像素子を示す概略構成図である。図３において、
第２実施形態に係るＣＭＯＳ撮像素子２０は、行列状に
２次元配置された単位画素２１、２本の垂直走査線２２
-1，２２-2、垂直読み出し走査線２３、２本の垂直信号
線２４-1，２４-2、２つの水平選択トランジスタ２５-
1，２５-2、２本の水平信号線２６-1，２６-2、垂直走
査回路２７および２つの水平走査回路２８-1，２８-2を
有する構成となっている。
【００２８】単位画素２１は、フォトダイオード２１
１、読み出しトランジスタ２１２、フローティングディ
フュージョン（ＦＤ）２１３、増幅トランジスタ２１
４、２つの垂直選択トランジスタ２１５-1，２１５-2お
よび画素リセットトランジスタ２１６によって構成され
ている。読み出しトランジスタ２１２は、ソース電極が
フォトダイオード２１１に、ドレイン電極がフローティ
ングディフュージョン２１３に、ゲート電極が垂直読み
出し走査線２３にそれぞれ接続されている。
１、読み出しトランジスタ２１２、フローティングディ
フュージョン（ＦＤ）２１３、増幅トランジスタ２１
４、２つの垂直選択トランジスタ２１５-1，２１５-2お
よび画素リセットトランジスタ２１６によって構成され
ている。読み出しトランジスタ２１２は、ソース電極が
フォトダイオード２１１に、ドレイン電極がフローティ
ングディフュージョン２１３に、ゲート電極が垂直読み
出し走査線２３にそれぞれ接続されている。
【００２９】増幅トランジスタ２１４は、ゲート電極が
フローティングディフュージョン２１３に、ドレイン電
極が電源ＶＤＤに、ソース電極が垂直選択トランジスタ
２１５-1，２１５-2の各ドレイン電極にそれぞれ接続さ
れている。垂直選択トランジスタ２１５-1，２１５-2
は、各ゲート電極が垂直走査線２２-1，２２-2に、各ソ
ース電極が垂直信号線２４-1，２４-2にそれぞれ接続さ
れている。リセットトランジスタ２１６は、ゲート電極
が１行前の垂直読み出し走査線２３に、ドレイン電極が
電源ＶＤＤに、ソース電極がフローティングディフュー
ジョン２１３にそれぞれ接続されている。
フローティングディフュージョン２１３に、ドレイン電
極が電源ＶＤＤに、ソース電極が垂直選択トランジスタ
２１５-1，２１５-2の各ドレイン電極にそれぞれ接続さ
れている。垂直選択トランジスタ２１５-1，２１５-2
は、各ゲート電極が垂直走査線２２-1，２２-2に、各ソ
ース電極が垂直信号線２４-1，２４-2にそれぞれ接続さ
れている。リセットトランジスタ２１６は、ゲート電極
が１行前の垂直読み出し走査線２３に、ドレイン電極が
電源ＶＤＤに、ソース電極がフローティングディフュー
ジョン２１３にそれぞれ接続されている。
【００３０】垂直走査線２２-1，２２-2は、垂直走査回
路２７の対応する行の垂直走査パルスφＶＬ，φＶＳの
各出力端に接続されている。ここに、垂直走査パルスφ
ＶＬは長時間蓄積信号のための走査パルス、垂直走査パ
ルスφＶＳは短時間蓄積信号のための走査パルスであ
る。垂直読み出し走査線２３は、垂直走査回路２７の対
応する行の垂直読み出し走査パルスφＶＲの出力端に接
続されている。
路２７の対応する行の垂直走査パルスφＶＬ，φＶＳの
各出力端に接続されている。ここに、垂直走査パルスφ
ＶＬは長時間蓄積信号のための走査パルス、垂直走査パ
ルスφＶＳは短時間蓄積信号のための走査パルスであ
る。垂直読み出し走査線２３は、垂直走査回路２７の対
応する行の垂直読み出し走査パルスφＶＲの出力端に接
続されている。
【００３１】垂直信号線２４-1，２４-2は、水平選択ト
ランジスタ２５-1，２５-2の各ドレイン電極に接続され
ている。水平選択トランジスタ２５-1，２５-2は、各ゲ
ート電極が水平走査回路２８-1，２８-2の対応する列の
水平走査パルスφＨの各出力端に、各ソース電極が水平
信号線２６-1，２６-2にそれぞれ接続されている。水平
信号線２６-1，２６-2の各端部には、出力端子２９-1，
２９-2がそれぞれ接続されている。
ランジスタ２５-1，２５-2の各ドレイン電極に接続され
ている。水平選択トランジスタ２５-1，２５-2は、各ゲ
ート電極が水平走査回路２８-1，２８-2の対応する列の
水平走査パルスφＨの各出力端に、各ソース電極が水平
信号線２６-1，２６-2にそれぞれ接続されている。水平
信号線２６-1，２６-2の各端部には、出力端子２９-1，
２９-2がそれぞれ接続されている。
【００３２】上記構成の第２実施形態に係るＣＭＯＳ撮
像素子２０の基本動作については、第１実施形態に係る
ＣＭＯＳ撮像素子１０の場合と基本的には同じであるの
で、ここではその説明を省略する。
像素子２０の基本動作については、第１実施形態に係る
ＣＭＯＳ撮像素子１０の場合と基本的には同じであるの
で、ここではその説明を省略する。
【００３３】次に、第２実施形態に係るＣＭＯＳ撮像素
子２０における広ダイナミックレンジ撮像動作につい
て、図４のタイミングチャートを用いて説明する。
子２０における広ダイナミックレンジ撮像動作につい
て、図４のタイミングチャートを用いて説明する。
【００３４】ある水平ブランキング期間中に、垂直走査
回路２７からｍ行目の垂直読み出し走査線２３に長時間
蓄積信号を出力するｍ行の垂直読み出し走査パルスφＶ
Ｒmが印加され、ｋ行目の垂直読み出し走査線２３に短
時間蓄積信号を出力するｋ行の垂直読み出し走査パルス
φＶＲk が印加され、ｍ行目とｋ行目の画素の各読み出
しトランジスタ２１２が導通する。
回路２７からｍ行目の垂直読み出し走査線２３に長時間
蓄積信号を出力するｍ行の垂直読み出し走査パルスφＶ
Ｒmが印加され、ｋ行目の垂直読み出し走査線２３に短
時間蓄積信号を出力するｋ行の垂直読み出し走査パルス
φＶＲk が印加され、ｍ行目とｋ行目の画素の各読み出
しトランジスタ２１２が導通する。
【００３５】これにより、これら読み出しトランジスタ
２１２を通して、ｍ行目の画素のフォトダイオード２１
１からは長時間蓄積による信号電荷がフローティングデ
ィフュージョン２１３に、ｋ行目の画素のフォトダイオ
ード２１１からは短時間蓄積による信号電荷がフローテ
ィングディフュージョン２１３にそれぞれ読み出され
る。その結果、ｍ行目の画素のフローティングディフュ
ージョン２１３には長時間蓄積による信号電荷に相当す
る電位変化が、ｋ行目の画素のフローティングディフュ
ージョン２１３には短時間蓄積による信号電荷に相当す
る電位変化がそれぞれ現れる。
２１２を通して、ｍ行目の画素のフォトダイオード２１
１からは長時間蓄積による信号電荷がフローティングデ
ィフュージョン２１３に、ｋ行目の画素のフォトダイオ
ード２１１からは短時間蓄積による信号電荷がフローテ
ィングディフュージョン２１３にそれぞれ読み出され
る。その結果、ｍ行目の画素のフローティングディフュ
ージョン２１３には長時間蓄積による信号電荷に相当す
る電位変化が、ｋ行目の画素のフローティングディフュ
ージョン２１３には短時間蓄積による信号電荷に相当す
る電位変化がそれぞれ現れる。
【００３６】次に水平映像期間に入ると、水平走査回路
２８-1，２８-2の各々から水平走査パルスφＨが順次出
力されることにより、各列の水平選択トランジスタ２５
-1，２５-2が順に選択される。そして、ある列の水平選
択トランジスタ２５-1，２５-2が選択されている期間
に、垂直走査回路２７からｍ行目の垂直走査線２２-1に
長時間蓄積信号用の垂直走査パルスφＶＬm が印加さ
れ、ｋ行目の垂直走査線２２-2に短時間蓄積信号用の垂
直走査パルスφＶＳk が印加されると、ｍ行目の画素の
垂直選択トランジスタ２１５-1とｋ行目の画素の垂直選
択トランジスタ２１５-2が導通する。
２８-1，２８-2の各々から水平走査パルスφＨが順次出
力されることにより、各列の水平選択トランジスタ２５
-1，２５-2が順に選択される。そして、ある列の水平選
択トランジスタ２５-1，２５-2が選択されている期間
に、垂直走査回路２７からｍ行目の垂直走査線２２-1に
長時間蓄積信号用の垂直走査パルスφＶＬm が印加さ
れ、ｋ行目の垂直走査線２２-2に短時間蓄積信号用の垂
直走査パルスφＶＳk が印加されると、ｍ行目の画素の
垂直選択トランジスタ２１５-1とｋ行目の画素の垂直選
択トランジスタ２１５-2が導通する。
【００３７】これにより、垂直選択トランジスタ２１５
-1を通してｍ行目の長時間蓄積信号（信号電流）が垂直
信号線２４-1に、垂直選択トランジスタ２１５-2を通し
てｋ行目の短時間蓄積信号（信号電流）が垂直信号線２
４-2にそれぞれ出力される。さらに、ｍ行目の長時間蓄
積信号は水平走査パルスφＨによって導通状態になった
垂直選択スイッチ２５-1および水平信号線２６-1を通し
て出力端子２９-1から信号出力Ｉｏｕｔ１として、ｋ行
目の短時間蓄積信号は水平走査パルスφＨによって導通
状態になった垂直選択スイッチ２５-2および水平信号線
２６-2を通して出力端子２９-2から信号出力Ｉｏｕｔ２
としてそれぞれ出力される。
-1を通してｍ行目の長時間蓄積信号（信号電流）が垂直
信号線２４-1に、垂直選択トランジスタ２１５-2を通し
てｋ行目の短時間蓄積信号（信号電流）が垂直信号線２
４-2にそれぞれ出力される。さらに、ｍ行目の長時間蓄
積信号は水平走査パルスφＨによって導通状態になった
垂直選択スイッチ２５-1および水平信号線２６-1を通し
て出力端子２９-1から信号出力Ｉｏｕｔ１として、ｋ行
目の短時間蓄積信号は水平走査パルスφＨによって導通
状態になった垂直選択スイッチ２５-2および水平信号線
２６-2を通して出力端子２９-2から信号出力Ｉｏｕｔ２
としてそれぞれ出力される。
【００３８】すなわち、水平映像期間に入り、垂直走査
回路２７から長時間蓄積信号用の垂直走査パルスφＶＬ
m および短時間蓄積信号用の垂直走査パルスφＶＳk が
出力され、また水平走査回路２８-1，２８-2から水平走
査パルスφＨが順次出力されることにより、ｍ行ｎ列の
長時間蓄積信号が垂直信号線２４-1、水平選択トランジ
スタ２５-1および水平信号線２６-1を通して出力端子２
９-1から信号出力Ｉｏｕｔ１として出力され、ｋ行ｎ列
の短時間蓄積信号が垂直信号線２４-2、水平選択トラン
ジスタ２５-2および水平信号線２６-2を通して出力端子
２９-2から信号出力Ｉｏｕｔ２として出力される。
回路２７から長時間蓄積信号用の垂直走査パルスφＶＬ
m および短時間蓄積信号用の垂直走査パルスφＶＳk が
出力され、また水平走査回路２８-1，２８-2から水平走
査パルスφＨが順次出力されることにより、ｍ行ｎ列の
長時間蓄積信号が垂直信号線２４-1、水平選択トランジ
スタ２５-1および水平信号線２６-1を通して出力端子２
９-1から信号出力Ｉｏｕｔ１として出力され、ｋ行ｎ列
の短時間蓄積信号が垂直信号線２４-2、水平選択トラン
ジスタ２５-2および水平信号線２６-2を通して出力端子
２９-2から信号出力Ｉｏｕｔ２として出力される。
【００３９】このような動作を、垂直走査回路２７によ
る垂直走査、水平走査回路２８-1，２８-2による水平走
査によって繰り返すことにより、信号出力Ｉｏｕｔ１と
して長時間蓄積信号が、信号出力Ｉｏｕｔ２として短時
間蓄積信号が別々の出力端子２９-1，２９-2から同時に
得られる。このとき、それぞれの出力端子２９-1，２９
-2から出力される各信号は、広ダイナミックレンジ撮像
動作を行わない撮像素子と同じ出力信号周波数になる。
る垂直走査、水平走査回路２８-1，２８-2による水平走
査によって繰り返すことにより、信号出力Ｉｏｕｔ１と
して長時間蓄積信号が、信号出力Ｉｏｕｔ２として短時
間蓄積信号が別々の出力端子２９-1，２９-2から同時に
得られる。このとき、それぞれの出力端子２９-1，２９
-2から出力される各信号は、広ダイナミックレンジ撮像
動作を行わない撮像素子と同じ出力信号周波数になる。
【００４０】上述したように、第２実施形態に係るＣＭ
ＯＳ撮像素子２０においては、１フィールドまたは１フ
レームの中で長時間蓄積信号と短時間蓄積信号を信号線
を通して出力し、広ダイナミックレンジ撮像を実現する
に当り、画素が信号を出力する信号線を２系統設け、長
時間蓄積信号と短時間蓄積信号とを別々の出力端子２９
-1，２９-2から出力するようにしたことにより、撮像素
子の駆動周波数、即ち信号出力周波数を広ダイナミック
レンジ撮像動作を行わない撮像素子と同じにできるた
め、消費電力の増大やＳＮ比の劣化を防ぐことができ
る。
ＯＳ撮像素子２０においては、１フィールドまたは１フ
レームの中で長時間蓄積信号と短時間蓄積信号を信号線
を通して出力し、広ダイナミックレンジ撮像を実現する
に当り、画素が信号を出力する信号線を２系統設け、長
時間蓄積信号と短時間蓄積信号とを別々の出力端子２９
-1，２９-2から出力するようにしたことにより、撮像素
子の駆動周波数、即ち信号出力周波数を広ダイナミック
レンジ撮像動作を行わない撮像素子と同じにできるた
め、消費電力の増大やＳＮ比の劣化を防ぐことができ
る。
【００４１】また、図４のタイミングチャートから明ら
かなように、水平映像期間中に不連続なタイミングパル
スが立ち上がったり、時間蓄積信号と短時間蓄積信号の
間にインターバルが生じたりすることがないため、第１
実施形態の場合と同様に、これらに起因する縦筋状のシ
ステムノイズが発生しなくなるという作用効果も得られ
る。
かなように、水平映像期間中に不連続なタイミングパル
スが立ち上がったり、時間蓄積信号と短時間蓄積信号の
間にインターバルが生じたりすることがないため、第１
実施形態の場合と同様に、これらに起因する縦筋状のシ
ステムノイズが発生しなくなるという作用効果も得られ
る。
【００４２】なお、上記第２実施形態に係るＣＭＯＳ撮
像素子２０においては、上述した説明から明らかなよう
に、同時に出力される長時間蓄積信号と短時間蓄積信号
が違う行の信号であるために、同じ行の長時間蓄積信号
と短時間蓄積信号を同時化する必要がある。それを実現
するための信号処理系を備えた本発明に係るカメラシス
テムを図５に示す。
像素子２０においては、上述した説明から明らかなよう
に、同時に出力される長時間蓄積信号と短時間蓄積信号
が違う行の信号であるために、同じ行の長時間蓄積信号
と短時間蓄積信号を同時化する必要がある。それを実現
するための信号処理系を備えた本発明に係るカメラシス
テムを図５に示す。
【００４３】図５から明らかなように、本発明に係るカ
メラシステムは、第２実施形態に係るＣＭＯＳ撮像素子
２０、レンズ３１および信号処理回路３２を有する構成
となっている。このカメラシステムにおいて、レンズ３
１は被写体（図示せず）からの像光をＣＭＯＳ撮像素子
２０の撮像面上に結像させる。ＣＭＯＳ撮像素子２０
は、撮像面上に結像された像光に基づいて先述した長時
間蓄積信号を出力Ｉｏｕｔ１として、短時間蓄積信号を
出力Ｉｏｕｔ２として出力する。
メラシステムは、第２実施形態に係るＣＭＯＳ撮像素子
２０、レンズ３１および信号処理回路３２を有する構成
となっている。このカメラシステムにおいて、レンズ３
１は被写体（図示せず）からの像光をＣＭＯＳ撮像素子
２０の撮像面上に結像させる。ＣＭＯＳ撮像素子２０
は、撮像面上に結像された像光に基づいて先述した長時
間蓄積信号を出力Ｉｏｕｔ１として、短時間蓄積信号を
出力Ｉｏｕｔ２として出力する。
【００４４】信号処理回路３２は、同じ行の長時間蓄積
信号と短時間蓄積信号を同時化するためのラインメモリ
３２１と、このラインメモリ３２１によって同時化され
た長時間蓄積信号と短時間蓄積信号を加算する加算器３
２２とを有している。ラインメモリ３２１は、ＦＩＦＯ
(First In First Out)メモリであり、ＣＭＯＳ撮像素子
２０から同時に出力される長時間蓄積信号と短時間蓄積
信号がそれぞれ、ｍ行目の画素からのものとｋ行目の画
素からのものであれば、（ｍ−ｋ）ライン分のメモリ容
量を持つ。
信号と短時間蓄積信号を同時化するためのラインメモリ
３２１と、このラインメモリ３２１によって同時化され
た長時間蓄積信号と短時間蓄積信号を加算する加算器３
２２とを有している。ラインメモリ３２１は、ＦＩＦＯ
(First In First Out)メモリであり、ＣＭＯＳ撮像素子
２０から同時に出力される長時間蓄積信号と短時間蓄積
信号がそれぞれ、ｍ行目の画素からのものとｋ行目の画
素からのものであれば、（ｍ−ｋ）ライン分のメモリ容
量を持つ。
【００４５】すなわち、ｍ行目の画素からの長時間蓄積
信号Ｉｏｕｔ１をラインメモリ３２１を通すことによ
り、この長時間蓄積信号Ｉｏｕｔ１と同一の行で、かつ
（ｍ−ｋ）ライン相当の時間の後にｋ行目の画素からの
長時間蓄積信号と同時に出力される短時間蓄積信号Ｉｏ
ｕｔ２に時間を合わせる（同時化する）ことができる。
そして、この同時化された同一の行の長時間蓄積信号と
短時間蓄積信号を加算器で加算して映像信号ＯＵＴとし
て出力する。
信号Ｉｏｕｔ１をラインメモリ３２１を通すことによ
り、この長時間蓄積信号Ｉｏｕｔ１と同一の行で、かつ
（ｍ−ｋ）ライン相当の時間の後にｋ行目の画素からの
長時間蓄積信号と同時に出力される短時間蓄積信号Ｉｏ
ｕｔ２に時間を合わせる（同時化する）ことができる。
そして、この同時化された同一の行の長時間蓄積信号と
短時間蓄積信号を加算器で加算して映像信号ＯＵＴとし
て出力する。
【００４６】なお、本例では、第２実施形態に係るＣＭ
ＯＳ撮像素子２０を撮像デバイスとして用いた構成のカ
メラシステムについて説明したが、第１実施形態に係る
ＣＭＯＳ撮像素子１０を撮像デバイスとして用いたカメ
ラシステムとすることも可能である。この場合には、Ｃ
ＭＯＳ撮像素子１０の信号出力系は１系統であり、図２
のタイミングチャートから明らかなように、垂直走査パ
ルスφＶの１／２周期で長時間蓄積信号と短時間蓄積信
号が交互に出力されることから、これらを分離しかつそ
の一方を垂直走査パルスφＶの１／２周期相当の遅延時
間を持つ遅延回路を通すことで同時化できる。
ＯＳ撮像素子２０を撮像デバイスとして用いた構成のカ
メラシステムについて説明したが、第１実施形態に係る
ＣＭＯＳ撮像素子１０を撮像デバイスとして用いたカメ
ラシステムとすることも可能である。この場合には、Ｃ
ＭＯＳ撮像素子１０の信号出力系は１系統であり、図２
のタイミングチャートから明らかなように、垂直走査パ
ルスφＶの１／２周期で長時間蓄積信号と短時間蓄積信
号が交互に出力されることから、これらを分離しかつそ
の一方を垂直走査パルスφＶの１／２周期相当の遅延時
間を持つ遅延回路を通すことで同時化できる。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
１フィールドまたは１フレームの中で長時間蓄積信号と
短時間蓄積信号を信号線を通して出力し、広ダイナミッ
クレンジ撮像を実現する際に、ある列の信号が出力され
るときに、長時間蓄積信号と短時間蓄積信号を交互に出
力するようにしたことにより、水平映像期間中に不連続
なタイミングパルスが立ち上がったり、時間蓄積信号と
短時間蓄積信号の間にインターバルが生じたりすること
がないため、これらに起因する縦筋状のシステムノイズ
が発生しなくなる。
１フィールドまたは１フレームの中で長時間蓄積信号と
短時間蓄積信号を信号線を通して出力し、広ダイナミッ
クレンジ撮像を実現する際に、ある列の信号が出力され
るときに、長時間蓄積信号と短時間蓄積信号を交互に出
力するようにしたことにより、水平映像期間中に不連続
なタイミングパルスが立ち上がったり、時間蓄積信号と
短時間蓄積信号の間にインターバルが生じたりすること
がないため、これらに起因する縦筋状のシステムノイズ
が発生しなくなる。
【００４８】また、１フィールドまたは１フレームの中
で長時間蓄積信号と短時間蓄積信号を信号線を通して出
力し、広ダイナミックレンジ撮像を実現するに当り、画
素が信号を出力する信号線を２系統設け、長時間蓄積信
号と短時間蓄積信号とを別々に出力するようにしたこと
により、撮像素子の駆動周波数、即ち信号出力周波数を
広ダイナミックレンジ撮像動作を行わない撮像素子と同
じにできるため、消費電力の増大やＳＮ比の劣化を防ぐ
ことができる。
で長時間蓄積信号と短時間蓄積信号を信号線を通して出
力し、広ダイナミックレンジ撮像を実現するに当り、画
素が信号を出力する信号線を２系統設け、長時間蓄積信
号と短時間蓄積信号とを別々に出力するようにしたこと
により、撮像素子の駆動周波数、即ち信号出力周波数を
広ダイナミックレンジ撮像動作を行わない撮像素子と同
じにできるため、消費電力の増大やＳＮ比の劣化を防ぐ
ことができる。
【図１】本発明の第１実施形態を示す概略構成図であ
る。
る。
【図２】第１実施形態の動作説明のためのタイミングチ
ャートである。
ャートである。
【図３】本発明の第２実施形態を示す概略構成図であ
る。
る。
【図４】第２実施形態の動作説明のためのタイミングチ
ャートである。
ャートである。
【図５】本発明の係るカメラシステムを示す概略構成図
である。
である。
【図６】撮像素子の入射光量と出力信号量の関係を示す
入出力特性図である。
入出力特性図である。
【図７】従来例の動作説明のためのタイミングチャート
である。
である。
１０，２０…ＣＭＯＳ撮像素子、１１，２１…単位画
素、１２，２２-1，２２-2…垂直走査線、１４，２４-
1，２４-2…垂直信号線、１５，２５-1，２５-2…水平
選択トランジスタ、１６，２６-1，２６-2…水平信号
線、１７，２７…垂直走査回路、１８，２８-1，２８-2
…水平走査回路、１１１，２１１…フォトダイオード、
１１２，２１２…読み出しトランジスタ、１１３，２１
３…フローティングディフュージョン（ＦＤ）、１１
４，２１４…増幅トランジスタ、１１５，２１５-1，２
１５-2…垂直選択トランジスタ、１１６，２１６…画素
リセットトランジスタ
素、１２，２２-1，２２-2…垂直走査線、１４，２４-
1，２４-2…垂直信号線、１５，２５-1，２５-2…水平
選択トランジスタ、１６，２６-1，２６-2…水平信号
線、１７，２７…垂直走査回路、１８，２８-1，２８-2
…水平走査回路、１１１，２１１…フォトダイオード、
１１２，２１２…読み出しトランジスタ、１１３，２１
３…フローティングディフュージョン（ＦＤ）、１１
４，２１４…増幅トランジスタ、１１５，２１５-1，２
１５-2…垂直選択トランジスタ、１１６，２１６…画素
リセットトランジスタ
Claims (8)
- 【請求項１】 行列状に２次元配置された複数の画素
と、 前記複数の画素の各々に対して長時間蓄積および短時間
蓄積の各モードを設定しつつ行方向の走査をなす第１の
走査手段と、 前記第１の走査手段による走査により前記複数の画素の
各々から前記長時間蓄積に基づく信号が出力される第１
の信号線と、 前記第１の走査手段による走査により前記複数の画素の
各々から前記短時間蓄積に基づく信号が出力される第２
の信号線と、 前記第１，第２の信号線に出力された前記長時間蓄積に
基づく信号および前記短時間蓄積に基づく信号に対して
列方向の走査をなす第２の走査手段とを備えたことを特
徴とする固体撮像素子。 - 【請求項２】 行列状に２次元配置された複数の画素の
各々に対して、長時間蓄積および短時間蓄積の各モード
を設定し、１フィールドまたは１フレームの中で前記長
時間蓄積に基づく信号および前記短時間蓄積に基づく信
号を信号線を通して出力する固体撮像素子において、 前記長時間蓄積に基づく信号と前記短時間蓄積に基づく
信号とを各列ごとに交互に出力することを特徴とする固
体撮像素子の駆動方法。 - 【請求項３】 行列状に２次元配置された複数の画素の
各々に対して、長時間蓄積および短時間蓄積の各モード
を設定し、１フィールドまたは１フレームの中で前記長
時間蓄積に基づく信号および前記短時間蓄積に基づく信
号を信号線を通して出力する固体撮像素子において、 前記長時間蓄積に基づく信号と前記短時間蓄積に基づく
信号とを別々の信号線を通して出力することを特徴とす
る固体撮像素子の駆動方法。 - 【請求項４】 前記別々の信号線を通して出力される同
じ行の前記長時間蓄積に基づく信号と前記短時間蓄積に
基づく信号とを同時化することを特徴とする請求項３記
載の固体撮像素子の駆動方法。 - 【請求項５】 行列状に２次元配置された複数の画素の
各々に対して、長時間蓄積および短時間蓄積の各モード
を設定し、１フィールドまたは１フレームの中で前記長
時間蓄積に基づく信号と前記短時間蓄積に基づく信号と
を各列ごとに交互に信号線を通して出力する固体撮像素
子を撮像デバイスとして用いたことを特徴とするカメラ
システム。 - 【請求項６】 行列状に２次元配置された複数の画素の
各々に対して、長時間蓄積および短時間蓄積の各モード
を設定し、１フィールドまたは１フレームの中で前記長
時間蓄積に基づく信号と前記短時間蓄積に基づく信号と
を別々の信号線を通して出力する固体撮像素子を撮像デ
バイスとして用いたことを特徴とするカメラシステム。 - 【請求項７】 前記固体撮像素子から出力される同じ行
の前記長時間蓄積に基づく信号と前記短時間蓄積に基づ
く信号とを同時化する信号処理回路を有することを特徴
とする請求項６記載のカメラシステム。 - 【請求項８】 前記信号処理回路は、同時化した同じ行
の前記長時間蓄積に基づく信号と前記短時間蓄積に基づ
く信号とを加算することを特徴とする請求項７記載のカ
メラシステム。
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| JP06796698A JP4356121B2 (ja) | 1998-03-18 | 1998-03-18 | 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 |
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| JP06796698A JP4356121B2 (ja) | 1998-03-18 | 1998-03-18 | 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 |
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