JPH10294949A - カラー方式固体撮像装置 - Google Patents
カラー方式固体撮像装置Info
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- JPH10294949A JPH10294949A JP10022870A JP2287098A JPH10294949A JP H10294949 A JPH10294949 A JP H10294949A JP 10022870 A JP10022870 A JP 10022870A JP 2287098 A JP2287098 A JP 2287098A JP H10294949 A JPH10294949 A JP H10294949A
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- signal
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 各受光部の飽和電荷量Qsのムラが大きいこ
とによって画像に固定パターンノイズが発生していた。 【解決手段】 撮像部10から高感度受光部11の信号
電荷と低感度受光部12の信号電荷とを読み出し、垂直
転送レジスタ13を介して点順次信号になるように水平
転送レジスタ14に転送した後、クリップ部16におい
て大光量時の高感度受光部11の信号電荷に対して各色
ごとに異なるクリップレベルでクリッピングをかけ、し
かる後高感度受光部11の信号電荷と低感度受光部12
の信号電荷とを電荷検出部22のフローティング・ディ
フュージョン部23で混合し、かつ信号電圧に変換して
信号出力OUTとして導出するようにする。
とによって画像に固定パターンノイズが発生していた。 【解決手段】 撮像部10から高感度受光部11の信号
電荷と低感度受光部12の信号電荷とを読み出し、垂直
転送レジスタ13を介して点順次信号になるように水平
転送レジスタ14に転送した後、クリップ部16におい
て大光量時の高感度受光部11の信号電荷に対して各色
ごとに異なるクリップレベルでクリッピングをかけ、し
かる後高感度受光部11の信号電荷と低感度受光部12
の信号電荷とを電荷検出部22のフローティング・ディ
フュージョン部23で混合し、かつ信号電圧に変換して
信号出力OUTとして導出するようにする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラー方式固体撮
像装置に関し、特に光入力に対するダイナミックレンジ
が広いいわゆる広ダイナミックレンジのカラー方式CC
D(Charge Coupled Device) 固体撮像装置に関する。
像装置に関し、特に光入力に対するダイナミックレンジ
が広いいわゆる広ダイナミックレンジのカラー方式CC
D(Charge Coupled Device) 固体撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】CCD固体撮像装置では、マトリクス状
に2次元配置された各受光部(画素)において光電変換
されかつ蓄積された信号電荷が受光部から溢れた後は、
この信号電荷に基づく信号出力が一定となるため、受光
部の飽和レベル以上の入射光量に対応する信号出力が得
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。
に2次元配置された各受光部(画素)において光電変換
されかつ蓄積された信号電荷が受光部から溢れた後は、
この信号電荷に基づく信号出力が一定となるため、受光
部の飽和レベル以上の入射光量に対応する信号出力が得
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。
【0003】このダイナミックレンジを拡大するため
に、図14に示すように、感度の異なる2種類の受光
部、例えば高感度受光部101と低感度受光部102と
を垂直方向において隣接して交互に配置し、高感度受光
部101の信号電荷については受光部内でリミッタを掛
けてから垂直転送レジスタ103に読み出し、当該レジ
スタ103内で高感度受光部101の信号電荷と低感度
受光部102の信号電荷とを混合した後垂直転送し、さ
らに水平転送レジスタ104にて水平転送して電荷検出
部105に供給し、ここで電気信号に変換した後バッフ
ァ106を介して出力するようにした構成の固体撮像装
置がある(例えば、特開平3−117281号公報参
照)。
に、図14に示すように、感度の異なる2種類の受光
部、例えば高感度受光部101と低感度受光部102と
を垂直方向において隣接して交互に配置し、高感度受光
部101の信号電荷については受光部内でリミッタを掛
けてから垂直転送レジスタ103に読み出し、当該レジ
スタ103内で高感度受光部101の信号電荷と低感度
受光部102の信号電荷とを混合した後垂直転送し、さ
らに水平転送レジスタ104にて水平転送して電荷検出
部105に供給し、ここで電気信号に変換した後バッフ
ァ106を介して出力するようにした構成の固体撮像装
置がある(例えば、特開平3−117281号公報参
照)。
【0004】かかるCCD固体撮像装置においては、入
射光量がある一定量以上になると、高感度受光部101
の信号電荷にリミッタが掛かるため、この高感度受光部
101の信号電荷と低感度受光部102の信号電荷とを
混合することで、図15に示すところの折れ線近似の入
出力特性が得られ、これによって広ダイナミックレンジ
化が実現される。なお、図15において、一点鎖線は高
感度受光部101の入出力特性を、点線は低感度受光部
102の入出力特性を、実線は混合後の入出力特性をそ
れぞれ示している。
射光量がある一定量以上になると、高感度受光部101
の信号電荷にリミッタが掛かるため、この高感度受光部
101の信号電荷と低感度受光部102の信号電荷とを
混合することで、図15に示すところの折れ線近似の入
出力特性が得られ、これによって広ダイナミックレンジ
化が実現される。なお、図15において、一点鎖線は高
感度受光部101の入出力特性を、点線は低感度受光部
102の入出力特性を、実線は混合後の入出力特性をそ
れぞれ示している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高感度
受光部101において、各受光部ごとにリミッタを掛け
るようにした上記構成の従来のCCD固体撮像装置で
は、現実には、受光部ごとにオーバーフロー特性がばら
つき、各受光部の飽和電荷量Qsのムラが大きいため、
図16に示すように、折れ線近似の入出力特性にオフセ
ットが生じる。したがって、高感度受光部101が飽和
するような大光量の場合、各受光部の飽和電荷量Qsの
ムラが大きいことによって画像に固定パターンのムラ、
即ち固定パターンノイズが発生するという問題があっ
た。また、カラー方式の固体撮像装置の場合には、各色
の感度が異なると、全ての領域でホワイトバランスをと
ることができなくなる。
受光部101において、各受光部ごとにリミッタを掛け
るようにした上記構成の従来のCCD固体撮像装置で
は、現実には、受光部ごとにオーバーフロー特性がばら
つき、各受光部の飽和電荷量Qsのムラが大きいため、
図16に示すように、折れ線近似の入出力特性にオフセ
ットが生じる。したがって、高感度受光部101が飽和
するような大光量の場合、各受光部の飽和電荷量Qsの
ムラが大きいことによって画像に固定パターンのムラ、
即ち固定パターンノイズが発生するという問題があっ
た。また、カラー方式の固体撮像装置の場合には、各色
の感度が異なると、全ての領域でホワイトバランスをと
ることができなくなる。
【0006】そこで、本発明は、各受光部の飽和電荷量
Qsのムラに起因する固定パターンノイズを発生するこ
となく、ダイナミックレンジの拡大を可能にするととも
に、全ての領域でホワイトバランスをとることを可能と
したカラー方式固体撮像装置を提供することを目的とす
る。
Qsのムラに起因する固定パターンノイズを発生するこ
となく、ダイナミックレンジの拡大を可能にするととも
に、全ての領域でホワイトバランスをとることを可能と
したカラー方式固体撮像装置を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によるカラー方式
固体撮像装置は、色フィルタを有し、この色フィルタの
各色ごとに感度の異なる2種類以上の信号電荷を得る撮
像部と、この撮像部から移送された感度の異なる信号電
荷を点順次信号として転送する電荷転送部と、この電荷
転送部によって転送された信号電荷のうち、少なくとも
最小感度の信号電荷以外の信号電荷に対して各色ごとに
異なるクリップレベルでクリッピング処理するクリップ
部と、このクリップ部でクリッピングされた信号電荷と
他の感度の信号電荷とを混合して電気信号に変換する電
荷検出部とを備えた構成となっている。
固体撮像装置は、色フィルタを有し、この色フィルタの
各色ごとに感度の異なる2種類以上の信号電荷を得る撮
像部と、この撮像部から移送された感度の異なる信号電
荷を点順次信号として転送する電荷転送部と、この電荷
転送部によって転送された信号電荷のうち、少なくとも
最小感度の信号電荷以外の信号電荷に対して各色ごとに
異なるクリップレベルでクリッピング処理するクリップ
部と、このクリップ部でクリッピングされた信号電荷と
他の感度の信号電荷とを混合して電気信号に変換する電
荷検出部とを備えた構成となっている。
【0008】上記構成のカラー方式固体撮像装置におい
て、撮像部から色フィルタの各色ごとに感度の異なる2
種類以上の信号電荷が電荷転送部に移送されると、電荷
転送部はこれら感度の異なる信号電荷を点順次になるよ
うにして転送する。この電荷転送部の出力部において、
クリップ部は大光量時に感度の高い信号電荷に対し、各
色ごとに異なるレベルで設定されたクリップレベルによ
ってクリッピング処理を施し、しかる後電荷検出部に供
給する。電荷検出部は、このクリッピングされた信号電
荷と他の感度の信号電荷とを色単位で混合し、かつ電気
信号に変換して出力する。
て、撮像部から色フィルタの各色ごとに感度の異なる2
種類以上の信号電荷が電荷転送部に移送されると、電荷
転送部はこれら感度の異なる信号電荷を点順次になるよ
うにして転送する。この電荷転送部の出力部において、
クリップ部は大光量時に感度の高い信号電荷に対し、各
色ごとに異なるレベルで設定されたクリップレベルによ
ってクリッピング処理を施し、しかる後電荷検出部に供
給する。電荷検出部は、このクリッピングされた信号電
荷と他の感度の信号電荷とを色単位で混合し、かつ電気
信号に変換して出力する。
【0009】本発明による他のカラー方式固体撮像装置
は、色フィルタを有し、この色フィルタの各色ごとに感
度の異なる2種類以上の信号電荷を得る撮像部と、この
撮像部から移送された感度の異なる信号電荷を点順次信
号として転送する電荷転送部と、この電荷転送部によっ
て転送された信号電荷のうち、少なくとも最小感度の信
号電荷以外の信号電荷に対して所定のクリップレベルで
クリッピング処理するクリップ部と、このクリップ部で
クリッピングされた信号電荷と他の感度の信号電荷とを
混合して各色ごとに異なる変換効率で電気信号に変換す
る電荷検出部とを備えた構成となっている。
は、色フィルタを有し、この色フィルタの各色ごとに感
度の異なる2種類以上の信号電荷を得る撮像部と、この
撮像部から移送された感度の異なる信号電荷を点順次信
号として転送する電荷転送部と、この電荷転送部によっ
て転送された信号電荷のうち、少なくとも最小感度の信
号電荷以外の信号電荷に対して所定のクリップレベルで
クリッピング処理するクリップ部と、このクリップ部で
クリッピングされた信号電荷と他の感度の信号電荷とを
混合して各色ごとに異なる変換効率で電気信号に変換す
る電荷検出部とを備えた構成となっている。
【0010】上記構成の他のカラー方式固体撮像装置に
おいて、撮像部から色フィルタの各色ごとに感度の異な
る2種類以上の信号電荷が電荷転送部に移送されると、
電荷転送部はこれら感度の異なる信号電荷を点順次にな
るようにして転送する。この電荷転送部の出力部におい
て、クリップ部は大光量時に感度の高い信号電荷に対
し、各色共通に設定されたクリップレベルによってクリ
ッピング処理を施し、しかる後電荷検出部に供給する。
電荷検出部は、このクリッピングされた信号電荷と他の
感度の信号電荷とを色単位で混合し、かつ各色ごとに異
なる変換効率で電気信号に変換して出力する。
おいて、撮像部から色フィルタの各色ごとに感度の異な
る2種類以上の信号電荷が電荷転送部に移送されると、
電荷転送部はこれら感度の異なる信号電荷を点順次にな
るようにして転送する。この電荷転送部の出力部におい
て、クリップ部は大光量時に感度の高い信号電荷に対
し、各色共通に設定されたクリップレベルによってクリ
ッピング処理を施し、しかる後電荷検出部に供給する。
電荷検出部は、このクリッピングされた信号電荷と他の
感度の信号電荷とを色単位で混合し、かつ各色ごとに異
なる変換効率で電気信号に変換して出力する。
【0011】
【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。
【0012】図1は、本発明の第1実施形態を示す概略
構成図である。図1において、撮像部10には感度が異
なる例えば2種類の受光部、即ち高感度受光部11およ
び低感度受光部12が列単位で水平方向(図の左右方
向)において交互にストライプ状に配置されている。こ
れら受光部11,12の上方には、例えばG(緑)市松
の色フィルタ(図示せず)が配されている。そして、隣
り合う高感度受光部11および低感度受光部12を対と
し、この一対の高感度受光部11および低感度受光部1
2が色フィルタの単位画素(各色単位)と対応付けられ
ている。
構成図である。図1において、撮像部10には感度が異
なる例えば2種類の受光部、即ち高感度受光部11およ
び低感度受光部12が列単位で水平方向(図の左右方
向)において交互にストライプ状に配置されている。こ
れら受光部11,12の上方には、例えばG(緑)市松
の色フィルタ(図示せず)が配されている。そして、隣
り合う高感度受光部11および低感度受光部12を対と
し、この一対の高感度受光部11および低感度受光部1
2が色フィルタの単位画素(各色単位)と対応付けられ
ている。
【0013】なお、受光部11,12の感度を違える方
法としては、受光部11,12の開口面積を違える、
オンチップレンズの倍率を違える、受光部11,1
2の各々に透過率の異なるフィルタを付ける、信号電
荷の蓄積時間を違えるなどの方法が考えられる。また、
図面上では、高感度受光部11を面積の大きな□、低感
度受光部12を面積の小さな□で模式的に示している。
以下、第2,第3実施形態においても同様とする。
法としては、受光部11,12の開口面積を違える、
オンチップレンズの倍率を違える、受光部11,1
2の各々に透過率の異なるフィルタを付ける、信号電
荷の蓄積時間を違えるなどの方法が考えられる。また、
図面上では、高感度受光部11を面積の大きな□、低感
度受光部12を面積の小さな□で模式的に示している。
以下、第2,第3実施形態においても同様とする。
【0014】高感度受光部11および低感度受光部12
は、例えばフォトダイオードによって構成され、入射光
を光電変換しかつその光量に応じた電荷量の信号電荷を
蓄積する。また、高感度受光部11および低感度受光部
12の各垂直列ごとに垂直転送レジスタ13が配されて
いる。垂直転送レジスタ13は、各受光部の信号電荷を
独立に転送できるパケット群からなる。これにより、全
受光部の信号電荷を独立に読み出し、かつ垂直転送レジ
スタ13内で混合することなく転送するいわゆる全画素
読み出しが可能となる。
は、例えばフォトダイオードによって構成され、入射光
を光電変換しかつその光量に応じた電荷量の信号電荷を
蓄積する。また、高感度受光部11および低感度受光部
12の各垂直列ごとに垂直転送レジスタ13が配されて
いる。垂直転送レジスタ13は、各受光部の信号電荷を
独立に転送できるパケット群からなる。これにより、全
受光部の信号電荷を独立に読み出し、かつ垂直転送レジ
スタ13内で混合することなく転送するいわゆる全画素
読み出しが可能となる。
【0015】撮像部10の図の下側には、水平転送レジ
スタ14が配されている。この水平転送レジスタ14
は、例えば2相の水平転送パルスφH1,φH2によっ
て駆動され、撮像部10からライン単位で移された信号
電荷を順に水平転送する。この水平転送レジスタ14に
おいて、その最終転送段と出力ゲート部(HOG)15
との間には、順に転送されてきた信号電荷に対し、各色
ごとに異なるレベルに設定されるクリップレベルを越え
た分の信号電荷を掃き捨てるクリッピング処理を施すク
リップ部16が設けられている。
スタ14が配されている。この水平転送レジスタ14
は、例えば2相の水平転送パルスφH1,φH2によっ
て駆動され、撮像部10からライン単位で移された信号
電荷を順に水平転送する。この水平転送レジスタ14に
おいて、その最終転送段と出力ゲート部(HOG)15
との間には、順に転送されてきた信号電荷に対し、各色
ごとに異なるレベルに設定されるクリップレベルを越え
た分の信号電荷を掃き捨てるクリッピング処理を施すク
リップ部16が設けられている。
【0016】このクリップ部16は、水平転送レジスタ
14の側方(図の下側)に設けられた信号電荷を排出す
るためのドレイン部17と、水平転送レジスタ14とド
レイン部17との間に設けられたクリップゲート部18
とから構成されている。クリップ部16の具体的な構造
については後述する。クリップゲート部18には、バイ
アス発生回路19g,19r,19bで生成される互い
に異なるレベルの直流バイアス電圧Eg,Er,Eb
が、3入力1出力のスイッチ20を介して択一的に与え
られる。
14の側方(図の下側)に設けられた信号電荷を排出す
るためのドレイン部17と、水平転送レジスタ14とド
レイン部17との間に設けられたクリップゲート部18
とから構成されている。クリップ部16の具体的な構造
については後述する。クリップゲート部18には、バイ
アス発生回路19g,19r,19bで生成される互い
に異なるレベルの直流バイアス電圧Eg,Er,Eb
が、3入力1出力のスイッチ20を介して択一的に与え
られる。
【0017】スイッチ20は、スイッチ制御回路21に
より、色フィルタの色配列の順に各色の信号電荷がクリ
ップ部16に転送されるタイミングに同期して各色に対
応した直流バイアス電圧Eg,Er,Ebをクリップゲ
ート部18に与えるべく切換え制御される。バイアス発
生回路19g,19r,19bは、例えば水平転送パル
スφH1(又は、φH2)に基づいて互いに異なるレベ
ルの直流バイアス電圧Eg,Er,Ebを生成する。
より、色フィルタの色配列の順に各色の信号電荷がクリ
ップ部16に転送されるタイミングに同期して各色に対
応した直流バイアス電圧Eg,Er,Ebをクリップゲ
ート部18に与えるべく切換え制御される。バイアス発
生回路19g,19r,19bは、例えば水平転送パル
スφH1(又は、φH2)に基づいて互いに異なるレベ
ルの直流バイアス電圧Eg,Er,Ebを生成する。
【0018】直流バイアス電圧Eg,Er,Ebは、色
フィルタの各画素の色、即ち本例の場合はG(緑),R
(赤),B(青)の各色ごとのクリップレベルに対応し
て設定される。バイアス発生回路19g,19r,19
bの具体的な回路構成については後述する。
フィルタの各画素の色、即ち本例の場合はG(緑),R
(赤),B(青)の各色ごとのクリップレベルに対応し
て設定される。バイアス発生回路19g,19r,19
bの具体的な回路構成については後述する。
【0019】出力ゲート部15の後段には、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22が設けられている。この電荷検出部22は、フロ
ーティング・ディフュージョン部22、リセットゲート
部23およびリセットドレイン部24から構成され、リ
セットドレイン部24には所定のリセットドレイン電圧
Vrdが印加され、リセットゲート部23にはリセット
ゲートパルスφRGが印加される。
ーティング・ディフュージョン・アンプ構成の電荷検出
部22が設けられている。この電荷検出部22は、フロ
ーティング・ディフュージョン部22、リセットゲート
部23およびリセットドレイン部24から構成され、リ
セットドレイン部24には所定のリセットドレイン電圧
Vrdが印加され、リセットゲート部23にはリセット
ゲートパルスφRGが印加される。
【0020】そして、水平転送レジスタ14から出力ゲ
ート部15を介して供給される信号電荷は、フローティ
ング・ディフュージョン部23で信号電圧に変換されて
信号出力OUTとして導出される。ここで、リセットゲ
ートパルスφRGの周波数、即ち電荷検出部22のリセ
ット周波数は、水平転送パルスφH1,φH2の周波
数、即ち水平転送レジスタ14の駆動周波数の1/2に
設定されている。
ート部15を介して供給される信号電荷は、フローティ
ング・ディフュージョン部23で信号電圧に変換されて
信号出力OUTとして導出される。ここで、リセットゲ
ートパルスφRGの周波数、即ち電荷検出部22のリセ
ット周波数は、水平転送パルスφH1,φH2の周波
数、即ち水平転送レジスタ14の駆動周波数の1/2に
設定されている。
【0021】クリップ部16の具体的な構造の一例を、
図1のX‐X′矢視断面にて図2に示す。図2におい
て、P型ウェル(又は、P型基板)26の表面側にはN
型の水平CCDチャネル27が形成され、その上にゲー
ト絶縁膜28を介して転送電極29が配されることで水
平転送レジスタ14が構成されている。この水平転送レ
ジスタ14に隣接してN- 型のオーバーフローバリア部
30が形成されている。このオーバーフローバリア部3
0は、その上方にゲート絶縁膜28を介して配されたゲ
ート電極31と共にクリップゲート部18を構成してい
る。
図1のX‐X′矢視断面にて図2に示す。図2におい
て、P型ウェル(又は、P型基板)26の表面側にはN
型の水平CCDチャネル27が形成され、その上にゲー
ト絶縁膜28を介して転送電極29が配されることで水
平転送レジスタ14が構成されている。この水平転送レ
ジスタ14に隣接してN- 型のオーバーフローバリア部
30が形成されている。このオーバーフローバリア部3
0は、その上方にゲート絶縁膜28を介して配されたゲ
ート電極31と共にクリップゲート部18を構成してい
る。
【0022】このクリップゲート部18に隣接して、N
+ 型不純物層からなるドレイン部17が形成されてい
る。このドレイン部17には、所定のドレイン電圧Vd
が印加されている。クリップゲート部18のゲート電極
31には、先述したように、バイアス発生回路19g,
19r,19bで生成された互いに異なるレベルの直流
バイアス電圧Eg,Er,Ebが適宜与えられる。
+ 型不純物層からなるドレイン部17が形成されてい
る。このドレイン部17には、所定のドレイン電圧Vd
が印加されている。クリップゲート部18のゲート電極
31には、先述したように、バイアス発生回路19g,
19r,19bで生成された互いに異なるレベルの直流
バイアス電圧Eg,Er,Ebが適宜与えられる。
【0023】図3は、バイアス発生回路19g,19
r,19bの回路構成の一例を示す回路図である。図3
において、アノードに水平転送パルスφH1が印加され
るダイオードDと、このダイオードDのカソードとグラ
ンドとの間に接続されたコンデンサCと、ダイオードD
のカソードにゲートが接続されかつドレインが接地され
たPチャネルMOSトランジスタQと、このMOSトラ
ンジスタQのソースと電源Vddとの間に接続された電
流源Iとにより、バイアス発生回路19g,19r,1
9bの各々が構成されている。
r,19bの回路構成の一例を示す回路図である。図3
において、アノードに水平転送パルスφH1が印加され
るダイオードDと、このダイオードDのカソードとグラ
ンドとの間に接続されたコンデンサCと、ダイオードD
のカソードにゲートが接続されかつドレインが接地され
たPチャネルMOSトランジスタQと、このMOSトラ
ンジスタQのソースと電源Vddとの間に接続された電
流源Iとにより、バイアス発生回路19g,19r,1
9bの各々が構成されている。
【0024】上記構成のバイアス発生回路19g,19
r,19bにおいて、水平転送パルスφH1がダイオー
ドDで整流され、その整流出力によってコンデンサCが
充電される。このコンデンサCの充電電圧は、水平転送
パルスφH1の高レベルの電位にほぼ等しくなる。ここ
で、水平転送パルスφH1の高レベルを例えば5V、P
チャネルMOSトランジスタQの閾値電圧をVthとす
ると、ほぼ(5V+Vth)の電圧が当該MOSトラン
ジスタQのソース電圧として導出される。
r,19bにおいて、水平転送パルスφH1がダイオー
ドDで整流され、その整流出力によってコンデンサCが
充電される。このコンデンサCの充電電圧は、水平転送
パルスφH1の高レベルの電位にほぼ等しくなる。ここ
で、水平転送パルスφH1の高レベルを例えば5V、P
チャネルMOSトランジスタQの閾値電圧をVthとす
ると、ほぼ(5V+Vth)の電圧が当該MOSトラン
ジスタQのソース電圧として導出される。
【0025】このMOSトランジスタQのソース電圧が
直流バイアス電圧Eg,Er,Ebとしてクリップゲー
ト部18のゲート電極31に与えられる。ここで、バイ
アス発生回路19g,19r,19bにおいて、例えば
MOSトランジスタQの閾値電圧Vthを各回路ごとに
異なる値に設定することで、直流バイアス電圧Eg,E
r,Ebの各レベルを各色ごとに異ならせることができ
る。これにより、クリップ部16におけるクリップレベ
ルを、各色ごとに異なるレベルに設定可能となる。
直流バイアス電圧Eg,Er,Ebとしてクリップゲー
ト部18のゲート電極31に与えられる。ここで、バイ
アス発生回路19g,19r,19bにおいて、例えば
MOSトランジスタQの閾値電圧Vthを各回路ごとに
異なる値に設定することで、直流バイアス電圧Eg,E
r,Ebの各レベルを各色ごとに異ならせることができ
る。これにより、クリップ部16におけるクリップレベ
ルを、各色ごとに異なるレベルに設定可能となる。
【0026】具体的には、色フィルタにおいて、Gの感
度が一番高く、Bの感度が一番低いことから、その感度
に対応してバイアス発生回路19g,19r,19bに
おけるMOSトランジスタQの閾値電圧Vthg,Vt
hr,Vthbを、Vthg<Vthr<Vthbの関
係に設定する。これにより、直流バイアス電圧Eg,E
r,Ebも、Eg<Er<Ebの関係となる。その結
果、クリップ部16において、Gの信号電荷に対するク
リップレベルが一番低く、Bの信号電荷に対するクリッ
プレベルが一番高く設定される。
度が一番高く、Bの感度が一番低いことから、その感度
に対応してバイアス発生回路19g,19r,19bに
おけるMOSトランジスタQの閾値電圧Vthg,Vt
hr,Vthbを、Vthg<Vthr<Vthbの関
係に設定する。これにより、直流バイアス電圧Eg,E
r,Ebも、Eg<Er<Ebの関係となる。その結
果、クリップ部16において、Gの信号電荷に対するク
リップレベルが一番低く、Bの信号電荷に対するクリッ
プレベルが一番高く設定される。
【0027】次に、上記構成の第1実施形態に係る全画
素読み出し方式のカラーCCD固体撮像装置における信
号電荷の読み出し動作および転送動作について説明す
る。
素読み出し方式のカラーCCD固体撮像装置における信
号電荷の読み出し動作および転送動作について説明す
る。
【0028】先ず撮像部10において、高感度受光部1
1および低感度受光部12で光電変換されて得られる信
号電荷は垂直転送レジスタ13に読み出され、この垂直
転送レジスタ13から水平転送レジスタ14へ各列ごと
に順に移される。このとき、水平転送レジスタ14に
は、高感度受光部11の信号電荷と低感度受光部12の
信号電荷とが交互に配置され、隣り合う高感度受光部1
1および低感度受光部12の信号電荷の対が色フィルタ
の単位画素に対応し、色フィルタの一行の色配列に対応
した配列となる。
1および低感度受光部12で光電変換されて得られる信
号電荷は垂直転送レジスタ13に読み出され、この垂直
転送レジスタ13から水平転送レジスタ14へ各列ごと
に順に移される。このとき、水平転送レジスタ14に
は、高感度受光部11の信号電荷と低感度受光部12の
信号電荷とが交互に配置され、隣り合う高感度受光部1
1および低感度受光部12の信号電荷の対が色フィルタ
の単位画素に対応し、色フィルタの一行の色配列に対応
した配列となる。
【0029】水平転送レジスタ14において、水平転送
パルスφH1,φH2による転送駆動により、高感度受
光部11および低感度受光部12の各信号電荷が点順次
で順に転送され、その最終転送段と出力ゲート部15の
間のクリップ部16に至る。このクリップ部16におい
て、そのクリップゲート部18にはバイアス発生回路1
9g,19r,19bで生成された直流バイアス電圧E
g,Er,Ebが、色フィルタの一行の色配列に対応し
て順にスイッチ20を介して印加される。これにより、
クリップ部16のクリップレベルは、色フィルタの一行
の色配列に対応して順に変化する。
パルスφH1,φH2による転送駆動により、高感度受
光部11および低感度受光部12の各信号電荷が点順次
で順に転送され、その最終転送段と出力ゲート部15の
間のクリップ部16に至る。このクリップ部16におい
て、そのクリップゲート部18にはバイアス発生回路1
9g,19r,19bで生成された直流バイアス電圧E
g,Er,Ebが、色フィルタの一行の色配列に対応し
て順にスイッチ20を介して印加される。これにより、
クリップ部16のクリップレベルは、色フィルタの一行
の色配列に対応して順に変化する。
【0030】今、クリップ部16に転送された高感度受
光部11の信号電荷が、大光量時のものであることによ
ってその電荷量がクリップ部16のクリップレベルを越
える場合には、その越えた分の信号電荷がドレイン部1
7に流れ込み、ここに捨てられる。すなわち、このクリ
ップ部16において、大光量時の高感度受光部11の信
号電荷に対するクリッピング処理が行われる。
光部11の信号電荷が、大光量時のものであることによ
ってその電荷量がクリップ部16のクリップレベルを越
える場合には、その越えた分の信号電荷がドレイン部1
7に流れ込み、ここに捨てられる。すなわち、このクリ
ップ部16において、大光量時の高感度受光部11の信
号電荷に対するクリッピング処理が行われる。
【0031】なお、クリップ部16のクリップレベル
は、図2において、クリップゲート部18のゲート電極
31に印加される直流バイアス電圧Eg,Er,Ebの
各電圧値や、ゲート電極31の下のオーバーフローバリ
ア部30の不純物濃度などによって決まる。
は、図2において、クリップゲート部18のゲート電極
31に印加される直流バイアス電圧Eg,Er,Ebの
各電圧値や、ゲート電極31の下のオーバーフローバリ
ア部30の不純物濃度などによって決まる。
【0032】次に、電荷検出部22における高感度受光
部11および低感度受光部12の各信号電荷の混合処理
の動作について、図4のタイミングチャートを参照しつ
つ説明する。
部11および低感度受光部12の各信号電荷の混合処理
の動作について、図4のタイミングチャートを参照しつ
つ説明する。
【0033】電荷検出部22では、リセットゲートパル
スφRGが高レベル(例えば、15V程度)になること
で、リセットゲート部24の下のポテンシャルが深くな
り、フローティング・ディフュージョン部23に蓄積さ
れている電荷はリセットゲート部24を介してリセット
ドレイン部25に掃き捨てられる(t=t1)。そし
て、リセットゲートパルスφRGが低レベルに遷移する
と(t=t2)、リセットゲート部24の下のポテンシ
ャルが浅くなり、フローティング・ディフュージョン部
23への信号電荷の注入待ちとなる。
スφRGが高レベル(例えば、15V程度)になること
で、リセットゲート部24の下のポテンシャルが深くな
り、フローティング・ディフュージョン部23に蓄積さ
れている電荷はリセットゲート部24を介してリセット
ドレイン部25に掃き捨てられる(t=t1)。そし
て、リセットゲートパルスφRGが低レベルに遷移する
と(t=t2)、リセットゲート部24の下のポテンシ
ャルが浅くなり、フローティング・ディフュージョン部
23への信号電荷の注入待ちとなる。
【0034】次に、水平転送パルスφH1が低レベル、
水平転送パルスφH2が高レベルに遷移すると(t=t
3)、クリップ部16の転送チャネルのポテンシャルが
浅くなる。すると、クリッピング処理後にこのクリップ
部16の転送チャネルに蓄積されていた高感度受光部1
1の信号電荷が出力ゲート部15を介して電荷検出部2
2のフローティング・ディフュージョン部23に転送さ
れる。続いて、水平転送パルスφH1が高レベル、水平
転送パルスφH2が低レベルに遷移すると(t=t
4)、クリップ部16の転送チャネルには低感度受光部
12の信号電荷が転送され、そのまま蓄積される。
水平転送パルスφH2が高レベルに遷移すると(t=t
3)、クリップ部16の転送チャネルのポテンシャルが
浅くなる。すると、クリッピング処理後にこのクリップ
部16の転送チャネルに蓄積されていた高感度受光部1
1の信号電荷が出力ゲート部15を介して電荷検出部2
2のフローティング・ディフュージョン部23に転送さ
れる。続いて、水平転送パルスφH1が高レベル、水平
転送パルスφH2が低レベルに遷移すると(t=t
4)、クリップ部16の転送チャネルには低感度受光部
12の信号電荷が転送され、そのまま蓄積される。
【0035】このとき、リセットゲートパルスφRGの
周波数は水平転送パルスφH1,φH2の周波数の1/
2に設定されていることから、電荷検出部22のフロー
ティング・ディフュージョン部23のリセット動作が1
回間引かれる。したがって、先にフローティング・ディ
フュージョン部23に転送されていた高感度受光部11
の信号電荷は、リセットされることなくそのままフロー
ティング・ディフュージョン部23に蓄積された状態に
ある。
周波数は水平転送パルスφH1,φH2の周波数の1/
2に設定されていることから、電荷検出部22のフロー
ティング・ディフュージョン部23のリセット動作が1
回間引かれる。したがって、先にフローティング・ディ
フュージョン部23に転送されていた高感度受光部11
の信号電荷は、リセットされることなくそのままフロー
ティング・ディフュージョン部23に蓄積された状態に
ある。
【0036】続いて、水平転送パルスφH1が低レベ
ル、水平転送パルスφH2が高レベルに遷移すると(t
=t5)、クリップ部16の転送チャネルのポテンシャ
ルが浅くなるため、低感度受光部12の信号電荷が出力
ゲート部15を介して電荷検出部22のフローティング
・ディフュージョン部23に転送され、それまでフロー
ティング・ディフュージョン部23に蓄積されていた高
感度受光部11の信号電荷と混合される。この混合され
た信号電荷は信号電圧に変換され、信号出力OUTとし
て導出される。以降、上述した一連の処理が繰り返して
実行される。
ル、水平転送パルスφH2が高レベルに遷移すると(t
=t5)、クリップ部16の転送チャネルのポテンシャ
ルが浅くなるため、低感度受光部12の信号電荷が出力
ゲート部15を介して電荷検出部22のフローティング
・ディフュージョン部23に転送され、それまでフロー
ティング・ディフュージョン部23に蓄積されていた高
感度受光部11の信号電荷と混合される。この混合され
た信号電荷は信号電圧に変換され、信号出力OUTとし
て導出される。以降、上述した一連の処理が繰り返して
実行される。
【0037】このように、高感度受光部11の信号電荷
と低感度受光部12の信号電荷とを点順次信号になるよ
うに水平転送レジスタ14に転送した後、クリップ部1
6において大光量時の高感度受光部11の信号電荷に対
して各色ごとに設定されたクリップレベルでクリッピン
グをかけ、しかる後高感度受光部11の信号電荷と低感
度受光部12の信号電荷とを電荷検出部22のフローテ
ィング・ディフュージョン部23で混合するようにした
ことで、同じ色の高感度受光部11の信号電荷に対して
共通のクリップレベルでクリッピングをかけられるの
で、受光部間の特性バラツキに起因して画像に固定パタ
ーンのムラが発生するのを抑制できる。
と低感度受光部12の信号電荷とを点順次信号になるよ
うに水平転送レジスタ14に転送した後、クリップ部1
6において大光量時の高感度受光部11の信号電荷に対
して各色ごとに設定されたクリップレベルでクリッピン
グをかけ、しかる後高感度受光部11の信号電荷と低感
度受光部12の信号電荷とを電荷検出部22のフローテ
ィング・ディフュージョン部23で混合するようにした
ことで、同じ色の高感度受光部11の信号電荷に対して
共通のクリップレベルでクリッピングをかけられるの
で、受光部間の特性バラツキに起因して画像に固定パタ
ーンのムラが発生するのを抑制できる。
【0038】しかも、クリップレベルを各色ごとに異な
るレベルに設定したので、カラーCCD固体撮像装置に
おいて、各色の感度が異なっても全ての領域でホワイト
バランスをとることができる。例えば、図5(A)に示
すように、画素1の高感度受光部11の感度をa、画素
2の高感度受光部11の感度をb、双方の感度比をkと
した場合に、それぞれ異なるクリップレベルでクリッピ
ング処理を行い、図5(B)に示すように、電荷検出部
22で低感度受光部の信号電荷と混合(加算)して信号
電圧に変換した後、外部で画素2の信号出力をa/b倍
すれば、各色の信号出力の感度が一定となるため、全て
の領域でホワイトバランスをとることができる。
るレベルに設定したので、カラーCCD固体撮像装置に
おいて、各色の感度が異なっても全ての領域でホワイト
バランスをとることができる。例えば、図5(A)に示
すように、画素1の高感度受光部11の感度をa、画素
2の高感度受光部11の感度をb、双方の感度比をkと
した場合に、それぞれ異なるクリップレベルでクリッピ
ング処理を行い、図5(B)に示すように、電荷検出部
22で低感度受光部の信号電荷と混合(加算)して信号
電圧に変換した後、外部で画素2の信号出力をa/b倍
すれば、各色の信号出力の感度が一定となるため、全て
の領域でホワイトバランスをとることができる。
【0039】図6は、本発明の第2実施形態を示す概略
構成図である。図6において、撮像部50には感度が異
なる例えば2種類の受光部、即ち高感度受光部51およ
び低感度受光部52が列単位で水平方向(図の左右方
向)において交互にストライプ状に配置されている。こ
れら受光部51,52の上方には、例えばG(緑)市松
の色フィルタ(図示せず)が配されている。そして、隣
り合う高感度受光部51および低感度受光部52を対と
し、この一対の高感度受光部51および低感度受光部5
2が色フィルタの単位画素(各色単位)と対応付けられ
ている。
構成図である。図6において、撮像部50には感度が異
なる例えば2種類の受光部、即ち高感度受光部51およ
び低感度受光部52が列単位で水平方向(図の左右方
向)において交互にストライプ状に配置されている。こ
れら受光部51,52の上方には、例えばG(緑)市松
の色フィルタ(図示せず)が配されている。そして、隣
り合う高感度受光部51および低感度受光部52を対と
し、この一対の高感度受光部51および低感度受光部5
2が色フィルタの単位画素(各色単位)と対応付けられ
ている。
【0040】高感度受光部51および低感度受光部52
は、例えばフォトダイオードによって構成され、入射光
を光電変換しかつその光量に応じた電荷量の信号電荷を
蓄積する。また、高感度受光部51および低感度受光部
52の各垂直列ごとに垂直転送レジスタ53が配されて
いる。垂直転送レジスタ53は、各受光部の信号電荷を
独立に転送できるパケット群からなる。これにより、全
受光部の信号電荷を独立に読み出し、かつ垂直転送レジ
スタ53内で混合することなく転送するいわゆる全画素
読み出しが可能となる。
は、例えばフォトダイオードによって構成され、入射光
を光電変換しかつその光量に応じた電荷量の信号電荷を
蓄積する。また、高感度受光部51および低感度受光部
52の各垂直列ごとに垂直転送レジスタ53が配されて
いる。垂直転送レジスタ53は、各受光部の信号電荷を
独立に転送できるパケット群からなる。これにより、全
受光部の信号電荷を独立に読み出し、かつ垂直転送レジ
スタ53内で混合することなく転送するいわゆる全画素
読み出しが可能となる。
【0041】撮像部50の図の下側には、水平転送レジ
スタ54が配されている。この水平転送レジスタ54
は、例えば2相の水平転送パルスφH1,φH2によっ
て駆動され、撮像部50からライン単位で移された信号
電荷を順に水平転送する。この水平転送レジスタ54に
よって転送された信号電荷は、出力ゲート部(HOG)
55を介して電荷検出部56に順に供給される。出力ゲ
ート部55には、バイアス発生回路57g,57r,5
7bで生成される互いに異なるレベルの直流バイアス電
圧Eg,Er,Ebが、3入力1出力のスイッチ58を
介して択一的に与えられる。
スタ54が配されている。この水平転送レジスタ54
は、例えば2相の水平転送パルスφH1,φH2によっ
て駆動され、撮像部50からライン単位で移された信号
電荷を順に水平転送する。この水平転送レジスタ54に
よって転送された信号電荷は、出力ゲート部(HOG)
55を介して電荷検出部56に順に供給される。出力ゲ
ート部55には、バイアス発生回路57g,57r,5
7bで生成される互いに異なるレベルの直流バイアス電
圧Eg,Er,Ebが、3入力1出力のスイッチ58を
介して択一的に与えられる。
【0042】スイッチ58は、スイッチ制御回路59に
より、色フィルタの色配列の順に各色の信号電荷が出力
ゲート部55に転送されるタイミングに同期して各色に
対応した直流バイアス電圧Eg,Er,Ebを出力ゲー
ト部55に与えるべく切換え制御される。バイアス発生
回路57g,57r,57bは、例えば水平転送パルス
φH1(又は、φH2)に基づいて互いに異なるレベル
の直流バイアス電圧Eg,Er,Ebを生成する。この
バイアス発生回路57g,57r,57bとしては、第
1実施形態と同様に、図3に示す回路構成のものが用い
られる。
より、色フィルタの色配列の順に各色の信号電荷が出力
ゲート部55に転送されるタイミングに同期して各色に
対応した直流バイアス電圧Eg,Er,Ebを出力ゲー
ト部55に与えるべく切換え制御される。バイアス発生
回路57g,57r,57bは、例えば水平転送パルス
φH1(又は、φH2)に基づいて互いに異なるレベル
の直流バイアス電圧Eg,Er,Ebを生成する。この
バイアス発生回路57g,57r,57bとしては、第
1実施形態と同様に、図3に示す回路構成のものが用い
られる。
【0043】電荷検出部56は、例えば、フローティン
グ・ディフュージョン部60、リセットゲート部61お
よびリセットドレイン部62からなるフローティング・
ディフュージョン・アンプ構成となっており、リセット
ドレイン部62には所定のリセットドレイン電圧Vrd
が印加され、リセットゲート部61にはリセットゲート
パルスφRGが印加される。
グ・ディフュージョン部60、リセットゲート部61お
よびリセットドレイン部62からなるフローティング・
ディフュージョン・アンプ構成となっており、リセット
ドレイン部62には所定のリセットドレイン電圧Vrd
が印加され、リセットゲート部61にはリセットゲート
パルスφRGが印加される。
【0044】そして、水平転送レジスタ54から出力ゲ
ート部55を介して供給される信号電荷は、フローティ
ング・ディフュージョン部60で信号電圧に変換されて
信号出力OUTとして導出される。ここで、リセットゲ
ートパルスφRGの周波数、即ち電荷検出部56のリセ
ット周波数は、水平転送パルスφH1,φH2の周波
数、即ち水平転送レジスタ54の駆動周波数の1/2に
設定されている。
ート部55を介して供給される信号電荷は、フローティ
ング・ディフュージョン部60で信号電圧に変換されて
信号出力OUTとして導出される。ここで、リセットゲ
ートパルスφRGの周波数、即ち電荷検出部56のリセ
ット周波数は、水平転送パルスφH1,φH2の周波
数、即ち水平転送レジスタ54の駆動周波数の1/2に
設定されている。
【0045】次に、上記構成の第2実施形態に係る全画
素読み出し方式のカラーCCD固体撮像装置における信
号電荷の読み出し動作および転送動作について説明す
る。
素読み出し方式のカラーCCD固体撮像装置における信
号電荷の読み出し動作および転送動作について説明す
る。
【0046】撮像部50において、高感度受光部51お
よび低感度受光部52で光電変換されて得られる信号電
荷は垂直転送レジスタ53に読み出され、この垂直転送
レジスタ53から水平転送レジスタ54へ各列ごとに順
に移される。このとき、水平転送レジスタ54には、高
感度受光部51の信号電荷と低感度受光部52の信号電
荷とが交互に配置され、隣り合う高感度受光部51およ
び低感度受光部52の信号電荷の対が色フィルタの単位
画素に対応し、色フィルタの一行の色配列に対応した配
列となる。
よび低感度受光部52で光電変換されて得られる信号電
荷は垂直転送レジスタ53に読み出され、この垂直転送
レジスタ53から水平転送レジスタ54へ各列ごとに順
に移される。このとき、水平転送レジスタ54には、高
感度受光部51の信号電荷と低感度受光部52の信号電
荷とが交互に配置され、隣り合う高感度受光部51およ
び低感度受光部52の信号電荷の対が色フィルタの単位
画素に対応し、色フィルタの一行の色配列に対応した配
列となる。
【0047】続いて、水平転送レジスタ54の出力ゲー
ト部55における大光量時の高感度受光部51の信号電
荷に対するクリッピング処理および電荷検出部56にお
ける高感度受光部51および低感度受光部52の各信号
電荷の混合処理の各動作について、図7のタイミングチ
ャートを参照しつつ図8のポテンシャル図を用いて説明
する。なお、図中、高感度受光部51の信号電荷を○
印、低感度受光部52の信号電荷を×印でそれぞれ模式
的に示すものとする。
ト部55における大光量時の高感度受光部51の信号電
荷に対するクリッピング処理および電荷検出部56にお
ける高感度受光部51および低感度受光部52の各信号
電荷の混合処理の各動作について、図7のタイミングチ
ャートを参照しつつ図8のポテンシャル図を用いて説明
する。なお、図中、高感度受光部51の信号電荷を○
印、低感度受光部52の信号電荷を×印でそれぞれ模式
的に示すものとする。
【0048】水平転送レジスタ54において、水平転送
パルスφH1,φH2による転送駆動により、高感度受
光部51の信号電荷○および低感度受光部52の信号電
荷×が点順次で順に転送される。出力ゲート部(HO
G)56には、バイアス発生回路57g,57r,57
bで生成された直流バイアス電圧Eg,Er,Ebが、
色フィルタの一行の色配列に対応して順にスイッチ58
を介して印加される。これにより、出力ゲート部56の
クリップレベルは、色フィルタの一行の色配列に対応し
て順に変化する。
パルスφH1,φH2による転送駆動により、高感度受
光部51の信号電荷○および低感度受光部52の信号電
荷×が点順次で順に転送される。出力ゲート部(HO
G)56には、バイアス発生回路57g,57r,57
bで生成された直流バイアス電圧Eg,Er,Ebが、
色フィルタの一行の色配列に対応して順にスイッチ58
を介して印加される。これにより、出力ゲート部56の
クリップレベルは、色フィルタの一行の色配列に対応し
て順に変化する。
【0049】高感度受光部51の信号電荷○が最終転送
段(LH)に転送されたとき、即ち水平転送パルスφH
1が高レベル、水平転送パルスφH2が低レベルにそれ
ぞれ遷移したとき(t=t1)、その信号電荷○が大光
量時のものであることによってその電荷量が出力ゲート
部56の転送チャネルのポテンシャルを越える場合に
は、その越えた分の信号電荷が電荷検出部56のフロー
ティング・ディフュージョン部60に流れ込む。
段(LH)に転送されたとき、即ち水平転送パルスφH
1が高レベル、水平転送パルスφH2が低レベルにそれ
ぞれ遷移したとき(t=t1)、その信号電荷○が大光
量時のものであることによってその電荷量が出力ゲート
部56の転送チャネルのポテンシャルを越える場合に
は、その越えた分の信号電荷が電荷検出部56のフロー
ティング・ディフュージョン部60に流れ込む。
【0050】これにより、出力ゲート部56において、
大光量時の高感度受光部51の信号電荷○に対するクリ
ッピング処理が行われる。ここで、出力ゲート部56の
クリップレベル、即ち出力ゲート部56の転送チャネル
のポテンシャルは、出力ゲート部56に印加される直流
バイアス電圧Eg,Er,Ebの各電圧値や、出力ゲー
ト部56の転送チャネル中の不純物濃度などによって決
まる。
大光量時の高感度受光部51の信号電荷○に対するクリ
ッピング処理が行われる。ここで、出力ゲート部56の
クリップレベル、即ち出力ゲート部56の転送チャネル
のポテンシャルは、出力ゲート部56に印加される直流
バイアス電圧Eg,Er,Ebの各電圧値や、出力ゲー
ト部56の転送チャネル中の不純物濃度などによって決
まる。
【0051】このクリッピング処理時には、電荷検出部
56のリセットゲート部61に印加されるリセットゲー
トパルスφRGが高レベル(例えば、15V程度)にあ
り、リセットゲート部61のポテンシャルが深い状態に
ある。したがって、出力ゲート部56のクリップレベル
を越えてフローティング・ディフュージョン部60に流
れ込んだ信号電荷は、リセットゲート部61を介してリ
セットドレイン部62に捨てられる。
56のリセットゲート部61に印加されるリセットゲー
トパルスφRGが高レベル(例えば、15V程度)にあ
り、リセットゲート部61のポテンシャルが深い状態に
ある。したがって、出力ゲート部56のクリップレベル
を越えてフローティング・ディフュージョン部60に流
れ込んだ信号電荷は、リセットゲート部61を介してリ
セットドレイン部62に捨てられる。
【0052】次に、リセットゲートパルスφRGが低レ
ベルに遷移する(t=t2)。これにより、リセットゲ
ート部61のポテンシャルが浅くなる。続いて、水平転
送パルスφH1が低レベル、水平転送パルスφH2が高
レベルにそれぞれ遷移すると(t=t3)、水平転送レ
ジスタ54の最終転送段(LH)のポテンシャルが浅く
なる。すると、クリッピング処理後に最終転送段に蓄積
されていた高感度受光部51の信号電荷○が、出力ゲー
ト部55を介して電荷検出部56のフローティング・デ
ィフュージョン部60に供給される。
ベルに遷移する(t=t2)。これにより、リセットゲ
ート部61のポテンシャルが浅くなる。続いて、水平転
送パルスφH1が低レベル、水平転送パルスφH2が高
レベルにそれぞれ遷移すると(t=t3)、水平転送レ
ジスタ54の最終転送段(LH)のポテンシャルが浅く
なる。すると、クリッピング処理後に最終転送段に蓄積
されていた高感度受光部51の信号電荷○が、出力ゲー
ト部55を介して電荷検出部56のフローティング・デ
ィフュージョン部60に供給される。
【0053】次に、水平転送パルスφH1が高レベル、
水平転送パルスφH2が低レベルにそれぞれ遷移すると
(t=t4)、水平転送レジスタ54の最終転送段には
低感度受光部52の信号電荷×が転送され、そのままこ
こに蓄積される。このとき、リセットゲートパルスφR
Gの周波数は水平転送パルスφH1,φH2の周波数の
1/2に設定されていることから、電荷検出部56のフ
ローティング・ディフュージョン部60のリセット動作
が1回間引かれる。したがって、先にフローティング・
ディフュージョン部60に転送されていた高感度受光部
51の信号電荷○は、リセットされることなくそのまま
蓄積状態を維持する。
水平転送パルスφH2が低レベルにそれぞれ遷移すると
(t=t4)、水平転送レジスタ54の最終転送段には
低感度受光部52の信号電荷×が転送され、そのままこ
こに蓄積される。このとき、リセットゲートパルスφR
Gの周波数は水平転送パルスφH1,φH2の周波数の
1/2に設定されていることから、電荷検出部56のフ
ローティング・ディフュージョン部60のリセット動作
が1回間引かれる。したがって、先にフローティング・
ディフュージョン部60に転送されていた高感度受光部
51の信号電荷○は、リセットされることなくそのまま
蓄積状態を維持する。
【0054】続いて、水平転送パルスφH1が低レベ
ル、水平転送パルスφH2が高レベルにそれぞれ遷移す
ると(t=t5)、水平転送レジスタ54の最終転送段
のポテンシャルが浅くなるため、低感度受光部52の信
号電荷×が出力ゲート部55を介して電荷検出部56の
フローティング・ディフュージョン部60に転送され、
それまでフローティング・ディフュージョン部60に蓄
積されていた高感度受光部51の信号電荷○と混合され
る。この混合された信号電荷は信号電圧に変換され、信
号出力OUTとして導出される。以降、上述した一連の
処理が繰り返して実行される。
ル、水平転送パルスφH2が高レベルにそれぞれ遷移す
ると(t=t5)、水平転送レジスタ54の最終転送段
のポテンシャルが浅くなるため、低感度受光部52の信
号電荷×が出力ゲート部55を介して電荷検出部56の
フローティング・ディフュージョン部60に転送され、
それまでフローティング・ディフュージョン部60に蓄
積されていた高感度受光部51の信号電荷○と混合され
る。この混合された信号電荷は信号電圧に変換され、信
号出力OUTとして導出される。以降、上述した一連の
処理が繰り返して実行される。
【0055】このように、高感度受光部51の信号電荷
と低感度受光部52の信号電荷とを点順次信号になるよ
うに水平転送レジスタ54に転送した後、出力ゲート部
55において大光量時の高感度受光部51の信号電荷○
に対して各色ごとに設定されたクリップレベルでクリッ
ピングをかけ、しかる後高感度受光部51の信号電荷○
と低感度受光部52の信号電荷×とを電荷検出部56の
フローティング・ディフュージョン部60で混合するよ
うにしたことで、同じ色の高感度受光部51の信号電荷
○に対して共通のクリップレベルでクリッピングをかけ
られるので、受光部間の特性バラツキに起因して画像に
固定パターンのムラが発生するのを抑制できる。
と低感度受光部52の信号電荷とを点順次信号になるよ
うに水平転送レジスタ54に転送した後、出力ゲート部
55において大光量時の高感度受光部51の信号電荷○
に対して各色ごとに設定されたクリップレベルでクリッ
ピングをかけ、しかる後高感度受光部51の信号電荷○
と低感度受光部52の信号電荷×とを電荷検出部56の
フローティング・ディフュージョン部60で混合するよ
うにしたことで、同じ色の高感度受光部51の信号電荷
○に対して共通のクリップレベルでクリッピングをかけ
られるので、受光部間の特性バラツキに起因して画像に
固定パターンのムラが発生するのを抑制できる。
【0056】しかも、クリップレベルを各色ごとに異な
るレベルに設定したことで、カラーCCD固体撮像装置
において、各色の感度が異なっていても、第1実施形態
の場合と同様に、信号出力OUTに対して感度比倍の信
号処理を施すことにより、各色の信号出力の感度が一定
となるため、全ての領域でホワイトバランスをとること
ができる。
るレベルに設定したことで、カラーCCD固体撮像装置
において、各色の感度が異なっていても、第1実施形態
の場合と同様に、信号出力OUTに対して感度比倍の信
号処理を施すことにより、各色の信号出力の感度が一定
となるため、全ての領域でホワイトバランスをとること
ができる。
【0057】図9は、本発明の第3実施形態を示す概略
構成図である。図9において、撮像部70には感度が異
なる例えば2種類の受光部、即ち高感度受光部71およ
び低感度受光部72が列単位で水平方向(図の左右方
向)において交互にストライプ状に配置されている。こ
れら受光部71,72の上方には、例えばG(緑)市松
の色フィルタ(図示せず)が配されている。そして、隣
り合う高感度受光部71および低感度受光部72を対と
し、この一対の高感度受光部71および低感度受光部7
2が色フィルタの単位画素(各色単位)と対応付けられ
ている。
構成図である。図9において、撮像部70には感度が異
なる例えば2種類の受光部、即ち高感度受光部71およ
び低感度受光部72が列単位で水平方向(図の左右方
向)において交互にストライプ状に配置されている。こ
れら受光部71,72の上方には、例えばG(緑)市松
の色フィルタ(図示せず)が配されている。そして、隣
り合う高感度受光部71および低感度受光部72を対と
し、この一対の高感度受光部71および低感度受光部7
2が色フィルタの単位画素(各色単位)と対応付けられ
ている。
【0058】高感度受光部71および低感度受光部72
は、例えばフォトダイオードによって構成され、入射光
を光電変換しかつその光量に応じた電荷量の信号電荷を
蓄積する。また、高感度受光部71および低感度受光部
72の各垂直列ごとに垂直転送レジスタ73が配されて
いる。垂直転送レジスタ73は、各受光部の信号電荷を
独立に転送できるパケット群からなる。これにより、全
受光部の信号電荷を独立に読み出し、かつ垂直転送レジ
スタ73内で混合することなく転送するいわゆる全画素
読み出しが可能となる。
は、例えばフォトダイオードによって構成され、入射光
を光電変換しかつその光量に応じた電荷量の信号電荷を
蓄積する。また、高感度受光部71および低感度受光部
72の各垂直列ごとに垂直転送レジスタ73が配されて
いる。垂直転送レジスタ73は、各受光部の信号電荷を
独立に転送できるパケット群からなる。これにより、全
受光部の信号電荷を独立に読み出し、かつ垂直転送レジ
スタ73内で混合することなく転送するいわゆる全画素
読み出しが可能となる。
【0059】撮像部70の下側には、水平転送レジスタ
74が配されている。この水平転送レジスタ74は、例
えば2相の水平転送パルスφH1,φH2によって駆動
され、撮像部70からライン単位で移された信号電荷を
順に水平転送する。この水平転送レジスタ74によって
転送された信号電荷は、出力ゲート部(HOG)75を
介して電荷検出部76に順に供給される。
74が配されている。この水平転送レジスタ74は、例
えば2相の水平転送パルスφH1,φH2によって駆動
され、撮像部70からライン単位で移された信号電荷を
順に水平転送する。この水平転送レジスタ74によって
転送された信号電荷は、出力ゲート部(HOG)75を
介して電荷検出部76に順に供給される。
【0060】電荷検出部76は、例えば、フローティン
グ・ディフュージョン部78、リセットゲート部79お
よびリセットドレイン部80からなるフローティング・
ディフュージョン・アンプ構成となっており、リセット
ドレイン部80には所定のリセットドレイン電圧Vrd
が印加され、リセットゲート部79にはリセットゲート
パルスφRGが印加される。
グ・ディフュージョン部78、リセットゲート部79お
よびリセットドレイン部80からなるフローティング・
ディフュージョン・アンプ構成となっており、リセット
ドレイン部80には所定のリセットドレイン電圧Vrd
が印加され、リセットゲート部79にはリセットゲート
パルスφRGが印加される。
【0061】また、フローティング・ディフュージョン
部78には、可変容量ダイオードVCが並列に接続され
ている。この可変容量ダイオードVCの制御端子には、
制御電圧発生回路81g,81r,81bで生成される
互いに異なる電圧値の制御電圧Ecg,Ecr,Ecb
が、3入力1出力のスイッチ82を介して択一的に与え
られる。
部78には、可変容量ダイオードVCが並列に接続され
ている。この可変容量ダイオードVCの制御端子には、
制御電圧発生回路81g,81r,81bで生成される
互いに異なる電圧値の制御電圧Ecg,Ecr,Ecb
が、3入力1出力のスイッチ82を介して択一的に与え
られる。
【0062】スイッチ82は、スイッチ制御回路83に
より、色フィルタの色配列の順に各色の信号電荷がフロ
ーティング・ディフュージョン部78に転送されるタイ
ミングに同期して各色に対応した制御電圧Ecg,Ec
r,Ecbを可変容量ダイオードVCの制御端子に与え
るべく切換え制御される。制御電圧発生回路81g,8
1r,81bとしては、異なるレベルの制御電圧Ec
g,Ecr,Ecbを生成できる構成のものであれば良
く、例えば図3に示す回路構成のものを用いることも可
能である。
より、色フィルタの色配列の順に各色の信号電荷がフロ
ーティング・ディフュージョン部78に転送されるタイ
ミングに同期して各色に対応した制御電圧Ecg,Ec
r,Ecbを可変容量ダイオードVCの制御端子に与え
るべく切換え制御される。制御電圧発生回路81g,8
1r,81bとしては、異なるレベルの制御電圧Ec
g,Ecr,Ecbを生成できる構成のものであれば良
く、例えば図3に示す回路構成のものを用いることも可
能である。
【0063】この電荷検出部76において、水平転送レ
ジスタ74から出力ゲート部75を介して供給される信
号電荷は、フローティング・ディフュージョン部78で
信号電圧に変換されて信号出力OUTとして導出され
る。ここで、リセットゲートパルスφRGの周波数、即
ち電荷検出部76のリセット周波数は、水平転送パルス
φH1,φH2の周波数、即ち水平転送レジスタ74の
駆動周波数の1/2に設定されている。
ジスタ74から出力ゲート部75を介して供給される信
号電荷は、フローティング・ディフュージョン部78で
信号電圧に変換されて信号出力OUTとして導出され
る。ここで、リセットゲートパルスφRGの周波数、即
ち電荷検出部76のリセット周波数は、水平転送パルス
φH1,φH2の周波数、即ち水平転送レジスタ74の
駆動周波数の1/2に設定されている。
【0064】図10に、本実施形態に係る電荷検出部7
6の等価回路を示す。この電荷検出部76のフローティ
ング・ディフュージョン部(FD)78に対して並列に
接続された可変容量ダイオードVCの制御端子に制御電
圧Ecg,Ecr,Ecbを印加することにより、その
電圧値が低くなるにしたがってフローティング・ディフ
ュージョン部78の容量(以下、FD容量と称する)が
小さくなる方向に変化する。
6の等価回路を示す。この電荷検出部76のフローティ
ング・ディフュージョン部(FD)78に対して並列に
接続された可変容量ダイオードVCの制御端子に制御電
圧Ecg,Ecr,Ecbを印加することにより、その
電圧値が低くなるにしたがってフローティング・ディフ
ュージョン部78の容量(以下、FD容量と称する)が
小さくなる方向に変化する。
【0065】ここで、FD容量をC、フローティング・
ディフュージョン部78の信号電荷量をQとすると、信
号電圧Vsigは、 Vsig=Q/C で与えられることから、可変容量ダイオードVCに与え
る電圧値を制御し、FD容量Cを見かけ上変えることに
よって電荷検出部78の信号電荷から信号電圧への変換
効率を変えることができる。
ディフュージョン部78の信号電荷量をQとすると、信
号電圧Vsigは、 Vsig=Q/C で与えられることから、可変容量ダイオードVCに与え
る電圧値を制御し、FD容量Cを見かけ上変えることに
よって電荷検出部78の信号電荷から信号電圧への変換
効率を変えることができる。
【0066】可変容量ダイオードVCに与える制御電圧
Ecg,Ecr,Ecbの各電圧値は次の大小関係とな
るように設定される。すなわち、色フィルタにおいて、
Gの感度が一番高く、Bの感度が一番低いことから、そ
の感度に対応してEcg>Ecr>Ecbの関係に設定
する。これにより、Gの変換効率をηg,Rの変換効率
をηr,Bの変換効率をηbとすると、ηg<ηr<η
bの関係となる。
Ecg,Ecr,Ecbの各電圧値は次の大小関係とな
るように設定される。すなわち、色フィルタにおいて、
Gの感度が一番高く、Bの感度が一番低いことから、そ
の感度に対応してEcg>Ecr>Ecbの関係に設定
する。これにより、Gの変換効率をηg,Rの変換効率
をηr,Bの変換効率をηbとすると、ηg<ηr<η
bの関係となる。
【0067】次に、上記構成の第3実施形態に係る全画
素読み出し方式のカラーCCD固体撮像装置における信
号電荷の読み出し動作、転送動作および電荷電圧変換動
作について説明する。なお、信号電荷の読み出し動作お
よび転送動作については、基本的に、第2実施形態の場
合と同じである。異なるのは、出力ゲート部75に与え
るバイアス電圧Eoが、第2実施形態では各色ごとにそ
のレベルが可変であったのに対し、本実施形態では常に
固定である点だけであり、クリップを電荷検出部76の
リセットゲート部79で掛けることを除けば、基本的な
動作は何ら変わらない。
素読み出し方式のカラーCCD固体撮像装置における信
号電荷の読み出し動作、転送動作および電荷電圧変換動
作について説明する。なお、信号電荷の読み出し動作お
よび転送動作については、基本的に、第2実施形態の場
合と同じである。異なるのは、出力ゲート部75に与え
るバイアス電圧Eoが、第2実施形態では各色ごとにそ
のレベルが可変であったのに対し、本実施形態では常に
固定である点だけであり、クリップを電荷検出部76の
リセットゲート部79で掛けることを除けば、基本的な
動作は何ら変わらない。
【0068】続いて、電荷検出部76の電荷電圧変換動
作について、図11のタイミングチャートを用いて説明
する。電荷検出部76において、フローティング・ディ
フュージョン部78に出力ゲート部75を介してGの高
感度受光部71の信号電荷が供給される。このとき、リ
セットゲートパルスφRGは中間レベルにあり、高感度
受光部71の信号電荷はこのリセットゲート部79の中
間レベルでクリッピング処理される。
作について、図11のタイミングチャートを用いて説明
する。電荷検出部76において、フローティング・ディ
フュージョン部78に出力ゲート部75を介してGの高
感度受光部71の信号電荷が供給される。このとき、リ
セットゲートパルスφRGは中間レベルにあり、高感度
受光部71の信号電荷はこのリセットゲート部79の中
間レベルでクリッピング処理される。
【0069】次に、リセットゲートパルスφRGが低レ
ベルとなり、Gの低感度受光部72の信号電荷がフロー
ティング・ディフュージョン部78に供給され、このフ
ローティング・ディフュージョン部78でクリッピング
処理された高感度受光部71の信号電荷と混合される。
このとき、フローティング・ディフュージョン部78に
並列に接続された可変容量ダイオードVCの制御端子に
は、制御電圧発生回路81gで生成された制御電圧Ec
gがスイッチ82を介して印加される。すると、フロー
ティング・ディフュージョン部78で混合されたGの信
号電荷は、制御電圧Ecgに対応した変換効率ηgで信
号電圧に変換されて出力される。
ベルとなり、Gの低感度受光部72の信号電荷がフロー
ティング・ディフュージョン部78に供給され、このフ
ローティング・ディフュージョン部78でクリッピング
処理された高感度受光部71の信号電荷と混合される。
このとき、フローティング・ディフュージョン部78に
並列に接続された可変容量ダイオードVCの制御端子に
は、制御電圧発生回路81gで生成された制御電圧Ec
gがスイッチ82を介して印加される。すると、フロー
ティング・ディフュージョン部78で混合されたGの信
号電荷は、制御電圧Ecgに対応した変換効率ηgで信
号電圧に変換されて出力される。
【0070】同様にして、フローティング・ディフュー
ジョン部78にRの高感度受光部71および低感度受光
部72の各信号電荷が順に供給されるときには、制御電
圧発生回路81rで生成された制御電圧Ecrが、Bの
高感度受光部71および低感度受光部72の各信号電荷
が順に供給されるときには、制御電圧発生回路81bで
生成された制御電圧Ecbがそれぞれ可変容量ダイオー
ドVCの制御端子に印加される。そして、フローティン
グ・ディフュージョン部78で混合されたRの信号電荷
は制御電圧Ecrに対応した変換効率ηrで、Bの信号
電荷は制御電圧Ecbに対応した変換効率ηbでそれぞ
れ信号電圧に変換される。
ジョン部78にRの高感度受光部71および低感度受光
部72の各信号電荷が順に供給されるときには、制御電
圧発生回路81rで生成された制御電圧Ecrが、Bの
高感度受光部71および低感度受光部72の各信号電荷
が順に供給されるときには、制御電圧発生回路81bで
生成された制御電圧Ecbがそれぞれ可変容量ダイオー
ドVCの制御端子に印加される。そして、フローティン
グ・ディフュージョン部78で混合されたRの信号電荷
は制御電圧Ecrに対応した変換効率ηrで、Bの信号
電荷は制御電圧Ecbに対応した変換効率ηbでそれぞ
れ信号電圧に変換される。
【0071】このように、高感度受光部71の信号電荷
と低感度受光部72の信号電荷とを点順次信号になるよ
うに水平転送レジスタ74に転送した後、大光量時の高
感度受光部71の信号電荷に対してリセットゲート部7
9でクリッピングをかけ、しかる後高感度受光部71お
よび低感度受光部72の各信号電荷を電荷検出部76の
フローティング・ディフュージョン部78で混合するよ
うにしたことで、高感度受光部71の信号電荷に対して
各画素に共通のクリップレベルでクリッピングをかけら
れるので、受光部間の特性バラツキに起因して画像に固
定パターンのムラが発生するのを抑制できる。
と低感度受光部72の信号電荷とを点順次信号になるよ
うに水平転送レジスタ74に転送した後、大光量時の高
感度受光部71の信号電荷に対してリセットゲート部7
9でクリッピングをかけ、しかる後高感度受光部71お
よび低感度受光部72の各信号電荷を電荷検出部76の
フローティング・ディフュージョン部78で混合するよ
うにしたことで、高感度受光部71の信号電荷に対して
各画素に共通のクリップレベルでクリッピングをかけら
れるので、受光部間の特性バラツキに起因して画像に固
定パターンのムラが発生するのを抑制できる。
【0072】また、電荷検出部76では、色フィルタの
色配列に対応してフローティング・ディフュージョン部
78に対して並列に接続された可変容量ダイオードVC
の制御端子に与える制御電圧Ecg,Ecr,Ecbを
変えることにより、撮像部70において感度の一番高い
Gの画素の信号電荷に対しては一番低い変換効率ηg
を、感度の一番低いBの画素の信号電荷に対しては一番
高い変換効率ηbを設定するようにしたことで、色フィ
ルタの各色に対応して各画素の感度が異なっても、信号
電圧に変換後の感度は一定となる。これにより、全ての
領域でホワイトバランスをとることができる。
色配列に対応してフローティング・ディフュージョン部
78に対して並列に接続された可変容量ダイオードVC
の制御端子に与える制御電圧Ecg,Ecr,Ecbを
変えることにより、撮像部70において感度の一番高い
Gの画素の信号電荷に対しては一番低い変換効率ηg
を、感度の一番低いBの画素の信号電荷に対しては一番
高い変換効率ηbを設定するようにしたことで、色フィ
ルタの各色に対応して各画素の感度が異なっても、信号
電圧に変換後の感度は一定となる。これにより、全ての
領域でホワイトバランスをとることができる。
【0073】なお、上記各実施形態では、色フィルタと
してG市松の原色フィルタを用いたカラーCCD固体撮
像装置に適用した場合について説明したが、これに限定
されるものではなく、補色フィルタを用いたカラーCC
D固体撮像装置にも同様に適用可能である。
してG市松の原色フィルタを用いたカラーCCD固体撮
像装置に適用した場合について説明したが、これに限定
されるものではなく、補色フィルタを用いたカラーCC
D固体撮像装置にも同様に適用可能である。
【0074】また、上記各実施形態では、感度の異なる
2種類の受光部の配列を縦ストライプ状としたが、これ
に限定されるものではなく、水平転送レジスタに転送さ
れた段階で高感度受光部の信号電荷と低感度受光部の信
号電荷とが点順次配列となっていれば良いことから、図
12に示すように、高感度受光部11と低感度受光部1
2とが市松模様に配列された構成のカラーCCD固体撮
像装置や、図13に示すように、高感度受光部11と低
感度受光部12とが横ストライプ状に配列された構成の
カラーCCD固体撮像装置が、他の例として挙げられ
る。
2種類の受光部の配列を縦ストライプ状としたが、これ
に限定されるものではなく、水平転送レジスタに転送さ
れた段階で高感度受光部の信号電荷と低感度受光部の信
号電荷とが点順次配列となっていれば良いことから、図
12に示すように、高感度受光部11と低感度受光部1
2とが市松模様に配列された構成のカラーCCD固体撮
像装置や、図13に示すように、高感度受光部11と低
感度受光部12とが横ストライプ状に配列された構成の
カラーCCD固体撮像装置が、他の例として挙げられ
る。
【0075】図12に示す市松配列の場合は、垂直転送
レジスタ13に読み出した高感度受光部11および低感
度受光部12の各信号電荷をそのまま順に1行(1ライ
ン)ずつ水平転送レジスタ14に転送することで、水平
転送レジスタ14には高感度受光部11の信号電荷と低
感度受光部12の信号電荷とが交互に配置され、点順次
信号となる。
レジスタ13に読み出した高感度受光部11および低感
度受光部12の各信号電荷をそのまま順に1行(1ライ
ン)ずつ水平転送レジスタ14に転送することで、水平
転送レジスタ14には高感度受光部11の信号電荷と低
感度受光部12の信号電荷とが交互に配置され、点順次
信号となる。
【0076】一方、図13に示す横ストライプ配列の場
合は、垂直転送レジスタ13に読み出した高感度受光部
11および低感度受光部12の各信号電荷を、先ず1行
(1ライン)分だけ水平転送レジスタ14に転送し、次
いでこの水平転送レジスタ14を1ビット分だけシフト
し、しかる後次の1行分の信号電荷を水平転送レジスタ
14に転送することによって点順次信号となる。この場
合には、水平転送レジスタ14のピッチは垂直転送レジ
スタ13の水平方向のピッチの2倍となる。
合は、垂直転送レジスタ13に読み出した高感度受光部
11および低感度受光部12の各信号電荷を、先ず1行
(1ライン)分だけ水平転送レジスタ14に転送し、次
いでこの水平転送レジスタ14を1ビット分だけシフト
し、しかる後次の1行分の信号電荷を水平転送レジスタ
14に転送することによって点順次信号となる。この場
合には、水平転送レジスタ14のピッチは垂直転送レジ
スタ13の水平方向のピッチの2倍となる。
【0077】また、上記各実施形態においては、各受光
部の感度を異ならしめることによって感度の異なる信号
電荷を得る構成の場合について説明したが、単一の受光
部において、信号電荷の蓄積時間を変えることによって
も感度の異なる信号電荷を得ることも可能であり、この
ようなカラーCCD固体撮像装置に対しても本発明は適
用可能である。
部の感度を異ならしめることによって感度の異なる信号
電荷を得る構成の場合について説明したが、単一の受光
部において、信号電荷の蓄積時間を変えることによって
も感度の異なる信号電荷を得ることも可能であり、この
ようなカラーCCD固体撮像装置に対しても本発明は適
用可能である。
【0078】さらに、上記各実施形態では、感度の異な
る受光部として高感度受光部と低感度受光部との2種類
を設ける構成としたが、この2種類に限定されるもので
はない。なお、3種類以上に設定した場合には、各受光
部の信号電荷を水平転送レジスタに転送した後少なくと
も最小感度の受光部以外の受光部の信号電荷に対してク
リッピングをかけ、しかる後各感度の受光部の信号電荷
を混合するようにすれば良い。
る受光部として高感度受光部と低感度受光部との2種類
を設ける構成としたが、この2種類に限定されるもので
はない。なお、3種類以上に設定した場合には、各受光
部の信号電荷を水平転送レジスタに転送した後少なくと
も最小感度の受光部以外の受光部の信号電荷に対してク
リッピングをかけ、しかる後各感度の受光部の信号電荷
を混合するようにすれば良い。
【0079】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
感度の異なる2種類以上の信号電荷を得ることが可能な
広ダイナミックレンジのカラー方式固体撮像装置におい
て、少なくとも最小感度の信号電荷以外の信号電荷を各
色ごとに異なるクリップレベルでクリッピングした後、
その信号電荷と他の感度の信号電荷とを混合するように
したことにより、高感度受光部が飽和するような大光量
の場合に、飽和する各信号電荷に対して各色ごとに共通
のクリップレベルにてクリッピングが行われるので、各
受光部の飽和電荷量Qsのムラに起因する固定パターン
ノイズを発生することなく、ダイナミックレンジを拡大
でき、しかも変換後の各色の信号出力の感度が一定とな
るため、全領域でホワイトバランスをとることが可能と
なる。
感度の異なる2種類以上の信号電荷を得ることが可能な
広ダイナミックレンジのカラー方式固体撮像装置におい
て、少なくとも最小感度の信号電荷以外の信号電荷を各
色ごとに異なるクリップレベルでクリッピングした後、
その信号電荷と他の感度の信号電荷とを混合するように
したことにより、高感度受光部が飽和するような大光量
の場合に、飽和する各信号電荷に対して各色ごとに共通
のクリップレベルにてクリッピングが行われるので、各
受光部の飽和電荷量Qsのムラに起因する固定パターン
ノイズを発生することなく、ダイナミックレンジを拡大
でき、しかも変換後の各色の信号出力の感度が一定とな
るため、全領域でホワイトバランスをとることが可能と
なる。
【0080】また、感度の異なる2種類以上の信号電荷
を得ることが可能な広ダイナミックレンジのカラー方式
固体撮像装置において、少なくとも最小感度の信号電荷
以外の信号電荷を所定のクリップレベルでクリッピング
した後、その信号電荷と他の感度の信号電荷とを混合
し、その混合した信号電荷を色ごとに異なる変換効率で
信号電圧に変換して出力するようにしたことにより、高
感度受光部が飽和するような大光量の場合に、飽和する
各信号電荷に対して共通のクリップレベルにてクリッピ
ングが行われるので、各受光部の飽和電荷量Qsのムラ
に起因する固定パターンノイズを発生することなく、ダ
イナミックレンジを拡大でき、しかも変換後の各色の信
号出力の感度を同じにできるので、全領域でホワイトバ
ランスをとることが可能となる。
を得ることが可能な広ダイナミックレンジのカラー方式
固体撮像装置において、少なくとも最小感度の信号電荷
以外の信号電荷を所定のクリップレベルでクリッピング
した後、その信号電荷と他の感度の信号電荷とを混合
し、その混合した信号電荷を色ごとに異なる変換効率で
信号電圧に変換して出力するようにしたことにより、高
感度受光部が飽和するような大光量の場合に、飽和する
各信号電荷に対して共通のクリップレベルにてクリッピ
ングが行われるので、各受光部の飽和電荷量Qsのムラ
に起因する固定パターンノイズを発生することなく、ダ
イナミックレンジを拡大でき、しかも変換後の各色の信
号出力の感度を同じにできるので、全領域でホワイトバ
ランスをとることが可能となる。
【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】クリップ部の構成の一例を示す断面図である。
【図3】バイアス発生回路の構成の一例を示す回路図で
ある。
ある。
【図4】第1実施形態に係る動作説明のためのタイミン
グチャートである。
グチャートである。
【図5】第1実施形態に係る入出力特性図である。
【図6】本発明の第2実施形態を示す概略構成図であ
る。
る。
【図7】第2実施形態に係る動作説明のためのタイミン
グチャートである。
グチャートである。
【図8】第2実施形態に係る各部のポテンシャル図であ
る。
る。
【図9】本発明の第3実施形態を示す概略構成図であ
る。
る。
【図10】第3実施形態に係る電荷検出部の等価回路図
である。
である。
【図11】第3実施形態に係る動作説明のためのタイミ
ングチャートである。
ングチャートである。
【図12】高感度受光部および低感度受光部の市松配列
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図13】高感度受光部および低感度受光部の横ストラ
イプ配列を示す構成図である。
イプ配列を示す構成図である。
【図14】従来例を示す概略構成図である。
【図15】折れ線近似の入出力特性図である。
【図16】オフセットが生じたときの入出力特性図であ
る。
る。
10,50,70…撮像部、11,51,71…高感度
受光部、12,52,72…低感度受光部、13,5
3,73…垂直転送レジスタ、14,54,74…水平
転送レジスタ、15,55,75…出力ゲート部、16
…クリップ部、17…ドレイン部、18…クリップゲー
ト部、19g,19r,19b,57g,57r,57
b,77…バイアス発生回路、21,59,83…スイ
ッチ制御回路、22,56,76…電荷検出部、23,
60,78…フローティング・ディフュージョン部、8
1g,81r,81b…制御電圧発生回路
受光部、12,52,72…低感度受光部、13,5
3,73…垂直転送レジスタ、14,54,74…水平
転送レジスタ、15,55,75…出力ゲート部、16
…クリップ部、17…ドレイン部、18…クリップゲー
ト部、19g,19r,19b,57g,57r,57
b,77…バイアス発生回路、21,59,83…スイ
ッチ制御回路、22,56,76…電荷検出部、23,
60,78…フローティング・ディフュージョン部、8
1g,81r,81b…制御電圧発生回路
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成10年4月17日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】出力ゲート部15の後段には、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22が設けられている。この電荷検出部22は、フロ
ーティング・ディフュージョン部23、リセットゲート
部24およびリセットドレイン部25から構成され、リ
セットドレイン部25には所定のリセットドレイン電圧
Vrdが印加され、リセットゲート部24にはリセット
ゲートパルスφRGが印加される。
ーティング・ディフュージョン・アンプ構成の電荷検出
部22が設けられている。この電荷検出部22は、フロ
ーティング・ディフュージョン部23、リセットゲート
部24およびリセットドレイン部25から構成され、リ
セットドレイン部25には所定のリセットドレイン電圧
Vrdが印加され、リセットゲート部24にはリセット
ゲートパルスφRGが印加される。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0048
【補正方法】変更
【補正内容】
【0048】水平転送レジスタ54において、水平転送
パルスφH1,φH2による転送駆動により、高感度受
光部51の信号電荷○および低感度受光部52の信号電
荷×が点順次で順に転送される。出力ゲート部(HO
G)55には、バイアス発生回路57g,57r,57
bで生成された直流バイアス電圧Eg,Er,Ebが、
色フィルタの一行の色配列に対応して順にスイッチ58
を介して印加される。これにより、出力ゲート部55の
クリップレベルは、色フィルタの一行の色配列に対応し
て順に変化する。
パルスφH1,φH2による転送駆動により、高感度受
光部51の信号電荷○および低感度受光部52の信号電
荷×が点順次で順に転送される。出力ゲート部(HO
G)55には、バイアス発生回路57g,57r,57
bで生成された直流バイアス電圧Eg,Er,Ebが、
色フィルタの一行の色配列に対応して順にスイッチ58
を介して印加される。これにより、出力ゲート部55の
クリップレベルは、色フィルタの一行の色配列に対応し
て順に変化する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0049
【補正方法】変更
【補正内容】
【0049】高感度受光部51の信号電荷○が最終転送
段(LH)に転送されたとき、即ち水平転送パルスφH
1が高レベル、水平転送パルスφH2が低レベルにそれ
ぞれ遷移したとき(t=t1)、その信号電荷○が大光
量時のものであることによってその電荷量が出力ゲート
部55の転送チャネルのポテンシャルを越える場合に
は、その越えた分の信号電荷が電荷検出部56のフロー
ティング・ディフュージョン部60に流れ込む。
段(LH)に転送されたとき、即ち水平転送パルスφH
1が高レベル、水平転送パルスφH2が低レベルにそれ
ぞれ遷移したとき(t=t1)、その信号電荷○が大光
量時のものであることによってその電荷量が出力ゲート
部55の転送チャネルのポテンシャルを越える場合に
は、その越えた分の信号電荷が電荷検出部56のフロー
ティング・ディフュージョン部60に流れ込む。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0050
【補正方法】変更
【補正内容】
【0050】これにより、出力ゲート部55において、
大光量時の高感度受光部51の信号電荷○に対するクリ
ッピング処理が行われる。ここで、出力ゲート部55の
クリップレベル、即ち出力ゲート部55の転送チャネル
のポテンシャルは、出力ゲート部55に印加される直流
バイアス電圧Eg,Er,Ebの各電圧値や、出力ゲー
ト部55の転送チャネル中の不純物濃度などによって決
まる。
大光量時の高感度受光部51の信号電荷○に対するクリ
ッピング処理が行われる。ここで、出力ゲート部55の
クリップレベル、即ち出力ゲート部55の転送チャネル
のポテンシャルは、出力ゲート部55に印加される直流
バイアス電圧Eg,Er,Ebの各電圧値や、出力ゲー
ト部55の転送チャネル中の不純物濃度などによって決
まる。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0051
【補正方法】変更
【補正内容】
【0051】このクリッピング処理時には、電荷検出部
56のリセットゲート部61に印加されるリセットゲー
トパルスφRGが高レベル(例えば、15V程度)にあ
り、リセットゲート部61のポテンシャルが深い状態に
ある。したがって、出力ゲート部55のクリップレベル
を越えてフローティング・ディフュージョン部60に流
れ込んだ信号電荷は、リセットゲート部61を介してリ
セットドレイン部62に捨てられる。
56のリセットゲート部61に印加されるリセットゲー
トパルスφRGが高レベル(例えば、15V程度)にあ
り、リセットゲート部61のポテンシャルが深い状態に
ある。したがって、出力ゲート部55のクリップレベル
を越えてフローティング・ディフュージョン部60に流
れ込んだ信号電荷は、リセットゲート部61を介してリ
セットドレイン部62に捨てられる。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【符号の説明】 10,50,70…撮像部、11,51,71…高感度
受光部、12,52,72…低感度受光部、13,5
3,73…垂直転送レジスタ、14,54,74…水平
転送レジスタ、15,55,75…出力ゲート部、16
…クリップ部、17…ドレイン部、18…クリップゲー
ト部、19g,19r,19b,57g,57r,57
b…バイアス発生回路、21,59,83…スイッチ制
御回路、22,56,76…電荷検出部、23,60,
78…フローティング・ディフュージョン部、81g,
81r,81b…制御電圧発生回路
受光部、12,52,72…低感度受光部、13,5
3,73…垂直転送レジスタ、14,54,74…水平
転送レジスタ、15,55,75…出力ゲート部、16
…クリップ部、17…ドレイン部、18…クリップゲー
ト部、19g,19r,19b,57g,57r,57
b…バイアス発生回路、21,59,83…スイッチ制
御回路、22,56,76…電荷検出部、23,60,
78…フローティング・ディフュージョン部、81g,
81r,81b…制御電圧発生回路
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図7
【補正方法】変更
【補正内容】
【図7】
Claims (7)
- 【請求項1】 色フィルタを有し、この色フィルタの各
色ごとに感度の異なるn種類(nは2以上の整数)の信
号電荷を得る撮像部と、 前記撮像部から移送された感度の異なる信号電荷を点順
次信号として転送する電荷転送部と、 前記電荷転送部によって転送された信号電荷のうち、少
なくとも最小感度の信号電荷以外の信号電荷に対して各
色ごとに異なるクリップレベルでクリッピング処理する
クリップ部と、 前記クリップ部でクリッピングされた信号電荷と他の感
度の信号電荷とを混合して電気信号に変換する電荷検出
部とを備えたことを特徴とするカラー方式固体撮像装
置。 - 【請求項2】 前記クリップ部は、前記電荷転送部の最
終転送段と出力ゲート部との間の転送チャネルの側方に
設けられたクリップゲート部およびドレイン部からな
り、前記クリップゲート部には各色ごとに異なるクリッ
プレベルに対応したバイアス電圧が与えられることを特
徴とする請求項1記載のカラー方式固体撮像装置。 - 【請求項3】 前記クリップ部は前記電荷転送部の出力
ゲート部からなり、該出力ゲート部には各色ごとに異な
るクリップレベルに対応したバイアス電圧が与えられる
ことを特徴とする請求項1記載のカラー方式固体撮像装
置。 - 【請求項4】 前記電荷検出部はフローティング・ディ
フュージョン・アンプからなり、そのリセット周波数が
前記電荷検出部の駆動周波数の1/nに設定されている
とともに、前記出力ゲート部からフローティング・ディ
フュージョン部に供給される前記クリップレベルを越え
る信号電荷をリセットドレイン部に掃き捨てることを特
徴とする請求項3記載のカラー方式固体撮像装置。 - 【請求項5】 色フィルタを有し、この色フィルタの各
色ごとに感度の異なるn種類(nは2以上の整数)の信
号電荷を得る撮像部と、 前記撮像部から移送された感度の異なる信号電荷を点順
次信号として転送する電荷転送部と、 前記電荷転送部によって転送された信号電荷のうち、少
なくとも最小感度の信号電荷以外の信号電荷に対して所
定のクリップレベルでクリッピング処理するクリップ部
と、 前記クリップ部でクリッピングされた信号電荷と他の感
度の信号電荷とを混合して各色ごとに異なる変換効率で
電気信号に変換する電荷検出部とを備えたことを特徴と
するカラー方式固体撮像装置。 - 【請求項6】 前記クリップ部は前記電荷転送部の出力
ゲート部からなり、該出力ゲート部には前記クリップレ
ベルに対応したバイアス電圧が与えられることを特徴と
する請求項5記載のカラー方式固体撮像装置。 - 【請求項7】 前記電荷検出部はフローティング・ディ
フュージョン・アンプからなり、そのフローティング・
ディフュージョン部に与えられる制御電圧に応じて変換
効率が変化することを特徴とする請求項5記載のカラー
方式固体撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10022870A JPH10294949A (ja) | 1997-02-19 | 1998-02-04 | カラー方式固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3452897 | 1997-02-19 | ||
JP9-34528 | 1997-02-19 | ||
JP10022870A JPH10294949A (ja) | 1997-02-19 | 1998-02-04 | カラー方式固体撮像装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10294949A true JPH10294949A (ja) | 1998-11-04 |
Family
ID=26360160
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10022870A Pending JPH10294949A (ja) | 1997-02-19 | 1998-02-04 | カラー方式固体撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10294949A (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002064754A (ja) * | 2000-07-13 | 2002-02-28 | Eastman Kodak Co | 撮像装置の有効ダイナミックレンジを拡張する方法及び装置 |
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JP2010193437A (ja) * | 2009-01-21 | 2010-09-02 | Canon Inc | 固体撮像装置 |
-
1998
- 1998-02-04 JP JP10022870A patent/JPH10294949A/ja active Pending
Cited By (18)
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---|---|---|---|---|
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US7986360B2 (en) | 2001-01-09 | 2011-07-26 | Sony Corporation | Image processing apparatus and method for generating a restoration image |
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JP2011087317A (ja) * | 2001-01-09 | 2011-04-28 | Sony Corp | 画像処理装置および方法 |
US7598986B2 (en) | 2003-01-10 | 2009-10-06 | Fujifilm Corporation | Image pick-up apparatus and white balance control method |
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JP2010193437A (ja) * | 2009-01-21 | 2010-09-02 | Canon Inc | 固体撮像装置 |
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