JP2000050165A

JP2000050165A - 固体撮像装置

Info

Publication number: JP2000050165A
Application number: JP10211143A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Tanizoe; 幸広谷添; Shigeo Sakagami; 茂生阪上; Yuzo Umagami; 裕三馬上
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-07-27
Filing date: 1998-07-27
Publication date: 2000-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】スミア補正パターンに含まれるランダムノイ
ズ等による副作用が無く、好適なスミア補正が可能な固
体撮像装置を提供すること。【解決手段】スミアパターン記憶用のラインメモリ３
を設け、タイミング発生器４Ａの書込信号ＷＥにより、
固体撮像素子１のダミー領域の信号を記憶させる。ライ
ンメモリ３と加算器８と除算器９とをローパスフィルタ
として機能させる。そしてＡ／Ｄ変換器２の出力から除
算器９の出力を減算すると、スミアを除去した画素信号
を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、垂直転送レジスタ
部と水平転送レジスタ部とを介して出力される電荷信号
において、スミア成分を除去する機能を有する固体撮像
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在広く用いられている固体撮像素子で
は、マトリクス状に配設された光電変換素子で発生した
信号電荷を、垂直転送レジスタを用いて垂直方向に転送
し、垂直転送レジスタで転送された信号電荷を、水平転
送レジスタに入力して水平方向に転送し、画素信号を線
順次に読み出すようにしている。そのような固体撮像素
子で、高輝度の被写体を撮像した場合、信号電荷の垂直
転送中に垂直転送レジスタに光が漏れ込み、この漏れ込
んだ光が光電変換されて、縦筋状のノイズであるスミア
が発生してしまうという問題がある。

【０００３】図１０は、上記のスミアを除去するため
に、スミア補正装置を持つ従来の固体撮像装置の構成例
を示すブロック図である。図１０に示すように、この固
体撮像装置は、固体撮像素子１、Ａ／Ｄ変換器２、ライ
ンメモリ３、タイミング発生回路４、減算器５、駆動回
路７を含んで構成される。

【０００４】固体撮像素子１は図２（ａ）に示すよう
に、被写体の像を光電変換する光電変換部と光電変換部
の信号電荷を垂直方向に転送する転送部とを含む撮像部
４１と、撮像部４１の周辺に形成されて光電変換素子４
０を遮光するＯＢ領域４２（遮光光電変換部）と、ＯＢ
領域４２の上部及び下部に形成されたダミー領域４３
と、撮像部４１で生成した信号電荷を水平方向に転送す
る水平転送レジスタ（水平転送ＣＣＤ）４４とを有して
いる。図２（ｂ）は撮像部４１の部分拡大図である。撮
像部４１には、列方向に複数の光電変換素子４０が形成
された光電変換素子列４５ａ，４５ｂ・・・と、光電変
換素子列で発生した信号電荷を夫々垂直方向に転送する
垂直転送レジスタ（垂直転送ＣＣＤ）４６ａ，４６ｂ・
・・とを有している。

【０００５】図１０のラインメモリ３は、Ａ／Ｄ変換さ
れた１ライン分の画素信号を一時記憶するメモリであ
り、記録信号ＷＥ（以下、信号ＷＥという）が与えられ
たとき、書き込みクロックに同期して入力信号を書き込
む。また書き込み済みの信号を読み出しクロックに同期
して出力する。タイミング発生回路４は、駆動回路７に
対して水平同期信号（ＨＤ）及び垂直同期信号（ＶＤ）
を発生すると共に、特定の１ラインの期間にラインメモ
リ３に対して信号ＷＥを発生する回路である。減算器５
は、Ａ／Ｄ変換器２が出力する１ラインの画素信号か
ら、ラインメモリ３に保持された１ラインの画素信号を
減算する回路である。減算器５での減算結果は出力端子
６を介して外部に出力される。

【０００６】このような構成の固体撮像装置の動作につ
いて説明する。図２に示すように、光電変換素子４０が
マトリクス状に配置された撮像部４１に、被写体の像が
結像される。夫々の光電変換素子列４５で発生した信号
電荷は、垂直転送ＣＣＤ４６に読み出された後、垂直方
向に転送される。そして各垂直転送ＣＣＤ４６ａ，４６
ｂ・・・から出力された信号電荷は、１ライン毎に水平
転送ＣＣＤ４４に出力される。

【０００７】図２（ａ）に示すように、光電変換素子４
０は撮像部４１とＯＢ領域４２とに存在する。またダミ
ー領域４３には、対応する光電変換素子のない垂直転送
ＣＣＤ４６が存在する。これらの領域も含めて、垂直転
送ＣＣＤ４６は一定の速度で電荷を順次に垂直方向に転
送する。そして水平転送ＣＣＤ４４から撮像部４１以外
の領域を含めて画素信号が線順次に出力される。これを
繰り返すことによって、動画信号が得られる。

【０００８】さて、被写体に非常に明るい部分があった
場合、垂直転送ＣＣＤ４６に光がもれ込むことがある。
この場合、縦筋状のノイズ、即ちスミアが発生する。垂
直転送ＣＣＤ４６における電荷の転送速度が一定であ
り、かつ、被写体に大きな動きがない場合、スミアは垂
直転送ＣＣＤ４６の１列中で一定のレベルで発生する。
ここで、撮像面上下のＯＢ領域４２、又はダミー領域４
３に対応する垂直転送ＣＣＤ４６上には、被写体による
信号電荷が存在しないので、スミア成分のみが発生する
ことになる。従って、画面上下のＯＢ領域４２、又はダ
ミー領域４３の信号を固体撮像素子１の出力信号から減
算することにより、スミアの除去された画素信号を得る
ことができる。

【０００９】図１１は、図１０の固体撮像装置における
固体撮像素子１と、タイミング発生回路４との出力信号
の波形を模式的に示したタイムチャートである。図１１
（ａ）に示す垂直同期信号（ＶＤ）と、（ｂ）に示す水
平同期信号（ＨＤ）に同期して、固体撮像素子１から画
素信号が（ｃ）のように出力される。図１１（ｄ）に示
すように、固体撮像素子１のダミー領域４３に相当する
１ライン期間だけ、タイミング発生回路４の信号ＷＥが
Ｈレベルになる。図１０のラインメモリ３は、信号ＷＥ
がＨレベルの場合のみ、Ａ／Ｄ変換器２を介して出力さ
れた画素信号を記憶する。こうして固体撮像素子１の出
力信号のうち、ダミー領域４３に相当する出力信号が所
謂ダミー信号としてラインメモリ３に保持される。ライ
ンメモリ３に保持されたダミー信号は、ライン毎に読み
出され、減算器５において、撮像素子１の画素信号から
減算される。以上のような動作によって、出力端子６か
らスミアの除去された画素信号を得ることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した従
来の固体撮像装置では、ＯＢ領域４２又はダミー領域４
３の１ラインの信号を画面全体から常時減算するため、
ＯＢ領域４２又はダミー領域４３の信号にスミア以外の
不要信号、即ち暗電流やランダムノイズ等が混入したと
き、固体撮像素子１にスミアが発生していないときに
も、縦筋状のノイズが発生してしまう副作用があるとい
う問題点があった（第１の課題）。

【００１１】また、被写体が動いている場合、即ち、垂
直転送ＣＣＤ４６における信号電荷の転送中に、光源の
位置が移動する場合には、スミアが完全な縦筋にならな
いないことが起こる。このような場合にも、ラインメモ
リ３の信号を全画面の画素信号から減算してしまうと、
不正な補正をしてしまうという問題点があった（第２の
課題）。

【００１２】更に、固体撮像素子１の画素信号の出力レ
ベルが既に飽和してしまっているとき、この画素信号か
らラインメモリ３の信号を減算してしまうと、本来飽和
しているべき明るい部分が、暗く見えてしまうという問
題点があった（第３の課題）。

【００１３】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、上記第１〜第３の課題を解決
し、副作用の少ない、良好なスミア補正ができる固体撮
像装置を実現することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、マトリクス状に光電変換素子が配設されて被写体の
撮像光を光電変換する光電変換部、複数ラインの光電変
換素子が遮光された遮光光電変換部、前記光電変換部及
び前記遮光光電変換部からの撮像電荷を垂直方向に転送
する垂直転送レジスタ部、前記垂直転送レジスタ部から
垂直転送された撮像電荷を線順次に水平方向に転送する
水平転送レジスタ部を有する固体撮像素子を用いて、前
記垂直転送レジスタ部及び前記水平転送レジスタ部を介
して出力される画素信号のうち、被写体の画素光以外の
信号成分を除去する固体撮像装置であって、前記固体撮
像素子の出力信号のうち、前記遮光光電変換部に位置す
る複数ラインから発生するダミー信号を記憶するライン
メモリと、前記ラインメモリに保持された信号を用い
て、前記遮光光電変換部に位置する複数ラインのダミー
信号を加算平均する加算平均手段と、前記固体撮像素子
の出力信号から、前記加算平均手段の出力信号を減算す
る減算手段と、を具備することを特徴とするものであ
る。

【００１５】本願の請求項２の発明は、請求項１の固体
撮像装置において、前記ラインメモリは、前記遮光光電
変換部で生成された同一フィールドのダミー信号をライ
ン毎に累積して記憶し、前記ダミー信号の累積加算値を
出力することを特徴とするものである。

【００１６】本願の請求項３の発明は、マトリクス状に
光電変換素子が配設されて被写体の撮像光を光電変換す
る光電変換部、複数ラインの光電変換素子が遮光された
遮光光電変換部、前記光電変換部及び前記遮光光電変換
部からの撮像電荷を垂直方向に転送する垂直転送レジス
タ部、前記垂直転送レジスタ部から垂直転送された撮像
電荷を線順次に水平方向に転送する水平転送レジスタ部
を有する固体撮像素子を用いて、前記垂直転送レジスタ
部及び前記水平転送レジスタ部を介して出力される画素
信号のうち、被写体の画素光以外の信号成分を除去する
固体撮像装置であって、前記固体撮像素子の出力信号の
うち、前記遮光光電変換部に位置するラインから発生す
るダミー信号を記憶するラインメモリと、前記遮光光電
変換部に位置するラインの左端又は右端のダミー信号を
記憶するＯＢ領域記憶手段と、前記固体撮像素子の出力
信号から、前記ＯＢ領域記憶手段の出力信号を減算する
第１の減算手段と、前記第１の減算手段の出力信号のレ
ベルが閾値未満か以上かを監視するレベル監視手段と、
前記レベル監視手段での監視結果において、信号レベル
が閾値以上の場合、前記ラインメモリの信号を出力し、
監視結果が閾値未満の場合、０信号を出力する切替手段
と、前記固体撮像素子の出力信号から、前記切替手段の
出力信号を減算する第２の減算手段と、を具備すること
を特徴とするものである。

【００１７】本願の請求項４の発明は、請求項３の固体
撮像装置において、前記レベル監視手段は、前記遮光光
電変換部に位置するラインの左端又は右端のダミー信号
と前記ラインの左端又は右端以外のダミー信号とのレベ
ルを比較して監視結果を出力することを特徴とするもの
である。

【００１８】本願の請求項５の発明は、マトリクス状に
光電変換素子が配設されて被写体の撮像光を光電変換す
る光電変換部、複数ラインの光電変換素子が遮光された
遮光光電変換部、前記光電変換部及び前記遮光光電変換
部からの撮像電荷を垂直方向に転送する垂直転送レジス
タ部、前記垂直転送レジスタ部から垂直転送された撮像
電荷を線順次に水平方向に転送する水平転送レジスタ部
を有する固体撮像素子を用いて、前記垂直転送レジスタ
部及び前記水平転送レジスタ部を介して出力される画素
信号のうち、被写体の画素光以外の信号成分を除去する
固体撮像装置であって、前記固体撮像素子の出力信号の
うち、前記遮光光電変換部に位置するラインから発生す
るダミー信号を記憶するラインメモリと、前記ラインメ
モリに保持された特定フィールドのダミー信号と前記特
定フィールドに続くフィールドにおける前記固体撮像素
子の出力信号との差分値に基づいて被写体の動きの有無
を検出する動き検出手段と、前記動き検出手段が動き有
りと検出した場合に０信号を出力し、動き無しと検出し
た場合に前記ラインメモリの信号を出力する切替手段
と、前記固体撮像素子の出力信号から、前記切替手段の
出力信号を減算する減算手段と、を具備することを特徴
とするものである。

【００１９】本願の請求項６の発明は、請求項５の固体
撮像装置において、前記動き検出手段は、異なるフィー
ド間において同一遮光ラインのダミー信号を比較し、フ
ィールド間差分値が所定値以上であれば、被写体に動き
ありと判定することを特徴とするものである。

【００２０】本願の請求項７の発明は、マトリクス状に
光電変換素子が配設されて被写体の撮像光を光電変換す
る光電変換部、複数ラインの光電変換素子が遮光された
遮光光電変換部、前記光電変換部及び前記遮光光電変換
部からの撮像電荷を垂直方向に転送する垂直転送レジス
タ部、前記垂直転送レジスタ部から垂直転送された撮像
電荷を線順次に水平方向に転送する水平転送レジスタ部
を有する固体撮像素子を用いて、前記垂直転送レジスタ
部及び前記水平転送レジスタ部を介して出力される画素
信号のうち、被写体の画素光以外の信号成分を除去する
固体撮像装置であって、前記固体撮像素子の出力信号の
うち、前記遮光光電変換部に位置するラインから発生す
るダミー信号を記憶するラインメモリと、前記固体撮像
素子の出力レベルが増加すると、所定値から小さくなる
係数を発生する係数発生手段と、前記係数発生手段の出
力と前記ラインメモリの出力とを乗算する乗算器と、前
記固体撮像素子の出力信号から前記乗算器の出力を減算
する減算手段と、を具備することを特徴とするものであ
る。

【００２１】本願の請求項８の発明は、請求項７の固体
撮像装置において、前記係数発生手段は、ａ，ｂをａ＜
ｂなる定数とするとき、前記ラインメモリの出力する画
素値ｘが０≦ｘ＜ａのときに係数１を出力し、画素値ｘ
がａ＜ｘ≦ｂのときに係数（ｘ−ｂ）／（ａ−ｂ）を出
力し、ｂ＜ｘのときに係数０を出力することを特徴とす
るものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）本発明の実施の
形態１における固体撮像装置について図１〜図３を用い
て説明する。図１は本実施の形態における固体撮像装置
の構成を示すブロック図である。この固体撮像装置に
は、図１０の場合と同様に、固体撮像素子１に対して、
Ａ／Ｄ変換器２、ラインメモリ３、タイミング発生回路
４Ａ、減算器５、駆動回路７が設けられている。これら
に加えてこの固体撮像装置は、加算器８、除算器９、ス
イッチ１０を設けて、ローパスフィルタの機能を付加
し、前記第１の課題を解決することを目的としたもので
ある。尚、従来例と同一符号のブロックは、構成と機能
が同一であるので、説明は省略する。

【００２３】図１において加算器８は、Ａ／Ｄ変換器２
から出力される画素信号と、ラインメモリ３に保持され
た画素信号、即ちダミー信号とを加算するもので、光電
変換素子４０の同一行内の各画素位置と対応するように
画素信号を加算する。スイッチ１０は、タイミング発生
回路４Ａの信号ＳＷがＬレベルのとき、加算器８の出力
信号をラインメモリ３に与え、信号ＳＷがＨレベルのと
き、ラインメモリ３の入力端を０にクランプするスイッ
チである。除算器９はラインメモリ３から読み出された
信号レベルを１／２倍に変換する加算平均手段である。
減算器５は、Ａ／Ｄ変換器２より出力された画素信号か
ら、除算器９の出力信号を減算する減算手段であり、減
算結果は出力端子６を介して出力される。

【００２４】図３は、本実施の形態における固体撮像装
置の動作を示す説明図であり、固体撮像素子１の出力信
号と、タイミング発生回路４Ａの出力信号波形とを示し
た模式図である。尚、図３（ｃ）に示す信号において、
スパイク状のパルスはスミア信号とする。以下、図１及
び図３を用いて固体撮像装置の動作を説明する。図３
（ａ）に示す垂直同期信号（ＶＤ）の立ち上がり直後の
１Ｈ期間で、タイミング発生回路４Ａの出力信号ＷＥと
ＳＷが共にＨレベルになる。この状態を図３（ｄ），
（ｅ）に示す。信号ＳＷがＨレベルになると、スイッチ
１０は破線側に接続され、ラインメモリ３に振幅０の信
号が記録される。その後の２Ｈ期間、信号ＷＥはＨレベ
ルに、信号ＳＷはＬレベルに保たれ、固体撮像素子１か
らはダミー領域４３に対応する信号が出力される。その
結果、加算器８によって、ダミー領域４３の２ラインの
信号が加算され、ラインメモリ３に記録される。この
後、ラインメモリ３に保持された信号は毎ラインに読み
出され、除算器９に与えられる。除算器９は入力信号を
２で除算し、ダミー領域における信号を平均化してダミ
ー信号を生成する。減算器５は固体撮像素子１の画素信
号からダミー信号を減算し、出力端子６からスミアの除
去された画素信号を出力する。

【００２５】以上のような動作によって、スミアの除去
された画素信号が得られる。この場合、固体撮像素子１
の出力信号から減算される信号は、垂直方向にローパス
フィルタ処理された信号なので、ランダムノイズ成分が
抑圧された信号になっている。そのため、ランダムノイ
ズによる副作用の少ないスミア補正ができる。また、図
１の構成によれば、スミア信号を記録しておくラインメ
モリと、垂直ローパスフィルタに使用するラインメモリ
を共用した構成となっているため、回路の増加も最小限
ですむ。なお、本実施の形態においては、２ラインのダ
ミー領域４３に対応する信号の加算平均値を用いるもの
として説明したが、３ライン以上の信号の加算平均値を
とっても良い。ライン数が多い程、ランダムノイズの抑
圧効果は高くなり、垂直ローパスフィルタの機能が達成
される。

【００２６】（実施の形態２）本発明の実施の形態２に
おける固体撮像装置について図４及び図５を用いて説明
する。図４は本実施の形態における固体撮像装置の構成
を示すブロック図である。この固体撮像装置には、図１
０の場合と同様に、固体撮像素子１に対して、Ａ／Ｄ変
換器２、ラインメモリ３、タイミング発生回路４Ｂ、減
算器５、駆動回路７が設けられている。これらに加えて
この固体撮像装置は、第１のＤフリップフロップ（Ｄ−
ＦＦ）２１、減算器２２、比較器２３、定数発生器２
４、ＡＮＤゲート２５、ＯＲゲート２６、第２のＤフリ
ップフロップ２７、切替スイッチ２８を設けて、スミア
の発生の有無により画素信号の処理方法を変化させるよ
うにしている。尚、従来例と同一符号のブロックは、構
成と機能が図１０と同一であるので、説明を省略する。

【００２７】タイミング発生回路４Ｂは、実施の形態１
のものと同様に、駆動回路７に対して垂直同期信号（Ｖ
Ｄ）、水平同期信号（ＨＤ）を出力し、ラインメモリ３
に対して信号ＷＥを出力する。更に第１のＤ−ＦＦ２１
に対してロード信号Ｌを出力し、第２のＤ−ＦＦ２７に
対してリセット信号Ｒを出力するものである。このロー
ド信号Ｌは、図２のＯＢ領域４２又はダミー領域４３の
右又は左端部を走査するときに出力されるものである。
Ｄ−ＦＦ２１はロード信号Ｌの入力時にＡ／Ｄ変換器２
の出力信号をラッチするＯＢ領域記憶手段である。減算
器２２は、Ａ／Ｄ変換器２の出力信号からＤ−ＦＦ２１
に保持された信号を減算する第１の減算手段である。比
較器２３は減算器２２の出力レベルＢと、定数発生器２
４の定数Ａとを比較し、Ｂ＞ＡならＨレベルを出力し、
Ｂ≦ＡならＬレベルを出力する回路である。ＡＮＤゲー
ト２５は、タイミング発生回路４Ｂの信号ＷＥがＨレベ
ルのときに、比較器２３の出力をセット信号としてＯＲ
ゲート２６を介してＤ−ＦＦ２７に与えるゲートであ
る。Ｄ−ＦＦ２７は、ＯＲゲート２６の出力でセットさ
れ、タイミング発生回路４Ｂの信号Ｒでリセットされる
フリップフロップである。切替スイッチ２８はＤ−ＦＦ
２７のＱ出力がＨレベルのとき、ラインメモリ３の信号
を減算器５に与え、Ｄ−ＦＦ２７がＬレベルのとき、減
算器５の減算入力端を０にクランプするスイッチであ
る。減算器５は、Ａ／Ｄ変換器２の出力信号から切替ス
イッチ２８の出力信号を減算し、減算結果を出力端子６
を介して出力する第２の減算手段である。

【００２８】ここで比較器２３、定数発生器２４、ＡＮ
Ｄゲート２５、ＯＲゲート２６、Ｄ−ＦＦ２７は、第１
の減算手段の出力信号のレベルが閾値未満か以上かを監
視するレベル監視手段の機能を有している。

【００２９】このような構成の固体撮像装置の動作につ
いて図５を用いて説明する。固体撮像素子１がダミーラ
インを出力するタイミングでは、図５（ｅ）に示すよう
に、タイミング発生回路４ＢからＤ−ＦＦ２１のロード
端子に対してにロードパルスＬが出力される。このとき
固体撮像素子１のダミーラインの先頭部分、即ちダミー
領域４３の右端部で何らかの信号が発生していれば、そ
の信号がＤ−ＦＦ２１に記憶される。ダミー領域４３の
右端部又は左端部は、光電変換素子４０がなく、垂直転
送ＣＣＤ４６が光学的に遮蔽されているので、スミアは
発生しない。つまりこの領域で発生する信号は、暗電流
等のようにＤＣ成分を持つノイズである。

【００３０】次に図５（ｄ）に示すように、タイミング
発生回路４ＢからＤ−ＦＦ２７に対してリセット信号Ｒ
が出力されるので、Ｄ−ＦＦ２７はリセットされてＱ出
力がＬレベルとなる。このため切替スイッチ２８が破線
側に切り替られる。一方、減算器９は、固体撮像素子１
の出力からＤ−ＦＦ２１の出力を減算し、信号の差分値
を出力する。この差分値は、暗電流等によるＤＣ成分を
除去し、スミア成分のみを検出するようにした信号であ
る。この差分値は比較器２３に入力され、定数Ａと比較
される。図５（ｄ）に示すように、タイミング発生回路
４Ｂの信号ＷＥは、ダミー領域４３を走査している期間
はＨレベルとなる。Ｄ−ＦＦ２１に保持された信号と大
きな差のある信号が撮像素子１から出力されれば、それ
はスミアであると考えられる。その場合のみ、次のフィ
ールド期間において、Ｄ−ＦＦ２７に対してＡＮＤゲー
ト２５とＯＲゲート２６とを介してセット信号が入力さ
れ、Ｑ出力がＨレベルとなる。このため切替スイッチ２
８が実線側に切り替えられる。

【００３１】こうして、実施の形態１の場合と同様にし
て固体撮像素子１の出力を、ラインメモリ３の出力で減
算することにより、次のフィールドからスミア成分が除
去された画素信号が出力端子６から出力される。これに
対してスミアが発生しない場合、減算器２２の出力はレ
ベルは低い状態を続ける。このため比較器２３の出力は
Ｌレベルとなり、Ｄ−ＦＦ２７はタイミング発生回路４
Ｂによりリセットされたままとなる。このため切替スイ
ッチ２８は点線側に保持され、ラインメモリ３に保持さ
れた画素信号は出力されない。従って減算器５は、Ａ／
Ｄ変換器２から出力された画素信号をそのまま出力す
る。こうすることによって、スミアが発生していない場
合に、副作用の無い画素信号を出力することができる。
よって第１の課題を解決した固体撮像装置が実現でき
る。

【００３２】（実施の形態３)次に本発明の実施の形態
３における固体撮像装置について図６及び図７を用いて
説明する。図６は本実施の形態における固体撮像装置の
構成を示すブロック図である。この固体撮像装置には、
実施の形態２と同様に、固体撮像素子１に対して、Ａ／
Ｄ変換器２、ラインメモリ３、タイミング発生回路４
Ｃ、減算器５、駆動回路７、減算器２２、比較器２３、
定数発生器２４、ＡＮＤゲート２５、ＯＲゲート２６、
Ｄフリップフロップ２７、切替スイッチ２８を設けてい
る。実施の形態２と異なる部分は、減算器２２がライン
メモリ３に保持された信号から、現在の信号を減算する
ものとし、絶対値回路２９を減算器２２の後段に設けた
ことである。また切替スイッチ２８の切替制御を実施の
形態２と逆にするべく、Ｄ−ＦＦ２７のＱ出力端に反転
回路３０を設けている。図４と同一符号のブロックは、
構成と機能が同一であるので説明を省略する。

【００３３】ここで、定数発生器２４、絶対値回路２
９、比較器２３、ＡＮＤゲート２５、ＯＲゲート２６、
Ｄフリップフロップ２７は、ラインメモリ３に保持され
た特定フィールドのダミー信号と、特定フィールドに続
くフィールドにおける固体撮像素子１の出力信号との差
分値に基づいて、被写体の動きの有無を検出する動き検
出手段の機能を有している。

【００３４】このような構成の固体撮像装置の動作を図
７を用いて説明する。固体撮像素子１がダミーラインを
出力するタイミングにおいて、タイミング発生回路４Ｃ
から図７（ｅ）に示すようなリセット信号Ｒが出力され
る。このリセット信号でＤ−ＦＦ２７はリセットされ、
Ｑ出力はＬレベルとなる。この状態では、切替スイッチ
２８は実線で示す状態となる。図７（ｄ）に示すよう
に、タイミング発生回路４Ｃの信号ＷＥは、各フィール
ドのダミー領域４３を走査する期間にＨレベルとなる。
この期間に固体撮像素子１から読み出された信号は、ラ
インメモリ３に記録され、１フィールドの間保持され
る。

【００３５】やがてダミー領域４３の走査が終わり、撮
像部４１の走査に移行すると、減算器２２はラインメモ
リ３に保持された信号から、現在走査中の画素信号を減
算する。この減算値は絶対値回路２９に与えられ、差分
値に変換される。図７（ｃ）のスパイクパルスで示すよ
うに、各水平走査ラインのスミア発生位置が変化しなけ
れば、この差分値は小さくなり、定数Ａ以下となる。こ
の場合は比較器２３の出力はＬレベルとなる。しかし次
のフィールド期間に至るまでは、信号ＷＥは出力されて
ない。

【００３６】高輝度の被写体が静止している場合は、ス
ミアの発生位置はフィールド間で変化しない。そこで次
のフィールド期間に入ると、タイミング発生回路４Ｃか
ら新たに信号ＷＥが出力される。このタイミングで新規
のフィールドのダミー領域４３における信号がラインメ
モリ３に入力される。そして入力と同時に前フィールド
で取り込まれた信号がラインメモリ３から読み出され、
減算器２２に出力される。この場合も絶対値回路２９の
出力する差分値は小さくなり、定数Ａ未満となる。この
場合も、比較器２３の出力はＬレベルとなる。今、信号
ＷＥはＨレベルであるので、比較器２３の出力はＡＮＤ
ゲート２５，ＯＲゲート２６を介してＤ−ＦＦ２７に出
力される。この場合も比較器２３の出力はＬレベルであ
るので、Ｄ−ＦＦ２７はセットされない。この場合切替
スイッチ２８は、ラインメモリ３に保持された画素信号
を選択して減算器５に出力する。減算器５は、Ａ／Ｄ変
換器２より出力される画素信号から、ラインメモリ３の
画素信号を減算して出力する。このようにスミアの発生
位置が変化しないとき、出力端子６からスミアの除去さ
れた画素信号が出力される。このように高輝度の被写体
が静止している場合、スミアの発生位置はフィールド間
で変化しないことを利用して、スミアの除去された画素
信号を出力することができる。

【００３７】次に高輝度の被写体が移動いている場合に
ついて考える。この場合はスミアの発生位置は各水平走
査ライン又はフィールド間で変化する。このためライン
メモリ３に保持される信号はフィールド間で変化する。
絶対値回路２９の出力レベルは、いずれかの水平走査ラ
イン中に大きくなり、このレベルが定数Ａを越えると、
比較器２３はＨレベルの信号を出力する。次のフィール
ドで信号ＷＥがＨレベルとなると、比較器２３のＨ出力
はＡＮＤゲート２５，ＯＲゲート２６を介してＤ−ＦＦ
２７に出力される。この場合はＤ−ＦＦ２７はセットさ
れ、Ｑ出力はＨレベルとなる。このとき、切替スイッチ
２８は、破線で示す接続状態となり、減算器５はＡ／Ｄ
変換器２の画素信号に信号処理を施さないで出力する。
このように被写体に動きがある場合に、スミア補正によ
る副作用の発生を抑止する。こうして副作用のない画素
信号を出力することができる。

【００３８】以上のように、異なるフィールドにおける
ダミー信号を比較することにより、被写体の動きを検出
し、動きが検出された場合にはラインメモリ３の出力を
固体撮像素子１の出力から減算しないようにすることよ
り、第２の課題を解決することができる。

【００３９】（実施の形態４)次に本発明の実施の形態
４における固体撮像装置について図８及び図９を用いて
説明する。図８は本実施の形態における固体撮像装置の
構成を示すブロック図である。この固体撮像装置には、
実施の形態２と同様に、固体撮像素子１に対して、Ａ／
Ｄ変換器２、ラインメモリ３、タイミング発生回路４
Ｄ、減算器５、駆動回路７を有している。実施の形態２
と異なる部分は、係数発生手段として係数発生器３１を
設け、乗算器３２がラインメモリ３に保持された信号
と、係数発生器３１の出力する係数とを乗算し、乗算結
果を減算器５に与えるようにしたことである。尚、これ
までの実施の形態と同一符号のブロックは、その構成と
機能が同一であるので説明を省略する。係数発生器３１
の入出力信号の関係を図９に示す。固体撮像素子１の出
力レベルがａ未満のときに係数１を出力し、ａ以上の場
合に、その超過量に比例して１から０に向けて減少する
係数を出力し、ｂを超えたとき係数０を出力するもので
ある。

【００４０】このような構成の固体撮像素子の動作につ
いて説明する。撮像素子１の出力レベルがａ未満の場
合、画素信号のレベルは飽和状態でないと判断し、係数
発生器３１は係数１を出力する。一方、ラインメモリ３
は、図１０と同様にタイミング発生回路４Ｄから信号Ｗ
Ｅが出力される毎に、Ａ／Ｄ変換器２を介して固体撮像
素子１から出力される画素信号をライン単位で記録し、
この記録と同時に前フィールドに記録された画素信号を
出力する。従って現在走査中のラインにおける画素信号
のレベルが飽和していない場合、乗算器３２を介してラ
インメモリ３に保持され特定ラインの画素信号が減算器
５に与えられる。減算器５は現在Ａ／Ｄ変換器２より出
力される画素信号から、乗算器３２の出力信号を減算す
る。従ってスミア成分が定位置に発生している場合、ス
ミアの除去された画素信号が出力端子６から出力され
る。

【００４１】被写体又は画面全体が明るく、撮像素子１
の出力する画素信号のレベルが飽和状態とし、少なくと
も図９のａのレベルを越え、例えばｂのレベル以上にな
ると、係数発生器３１から係数０が出力される。そして
乗算器３２では、ラインメモリ３の出力に対して０を乗
算する。この場合、固体撮像素子１の出力がそのまま出
力端子６から出力され、スミア補正しない画素信号が生
成される。即ち、出力輝度が飽和しているので、実質的
にはスミアは観測されない。

【００４２】こうして固体撮像素子１の出力レベルに応
じた係数を、ラインメモリ３の出力に乗算することによ
り、固体撮像素子１の出力が飽和している部分からスミ
ア成分を減算することを防ぐことができる。このためス
ミア補正による副作用の発生のない画素信号が得られ、
第３の課題を解決することができる。

【００４３】

【発明の効果】以上の請求項１〜４記載の発明によれ
ば、固体撮像素子１にスミアが発生したとき、縦筋状の
ノイズを除去することができる。

【００４４】また、請求項５，６記載の発明によれば、
被写体が動いている場合は、スミアが完全な縦筋になら
ないことが起こる。このような場合は不正な補正をしな
いように動作できる。

【００４５】また、請求項７，８記載の発明によれば、
固体撮像素子１の画素信号の出力レベルが既に飽和して
しまっているとき、本来飽和しているべき明るい部分
が、スミア補正により暗く見えてしまうという問題点が
解消される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における固体撮像装置の
構成図である。

【図２】各実施の形態に用いられる固体撮像素子の構成
図である。

【図３】実施の形態１の固体撮像装置の動作を示すタイ
ミング図である。

【図４】本発明の実施の形態２における固体撮像装置の
構成図である。

【図５】実施の形態２の固体撮像装置の動作を示すタイ
ミング図である。

【図６】本発明の実施の形態３における固体撮像装置の
構成図である。

【図７】実施の形態３の固体撮像装置の動作を示すタイ
ミング図である。

【図８】本発明の実施の形態４における固体撮像装置の
構成図である。

【図９】実施の形態４の固体撮像装置に用いられる係数
発生器の特性図である。

【図１０】従来例における固体撮像装置の構成図であ
る。

【図１１】従来例の固体撮像装置の動作を示すタイミン
グ図である。

【符号の説明】

１固体撮像素子２Ａ／Ｄ変換器３ラインメモリ４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄタイミング発生回路５，２２減算器６出力端子７駆動回路８加算器９除算器１０スイッチ２１，２７Ｄ−ＦＦ２３比較器２４定数発生器２５ＡＮＤゲート２６ＯＲゲート２８切替スイッチ２９絶対値回路３０反転回路３１係数発生器３２乗算器４０光電変換素子４１撮像部４２ＯＢ領域４３ダミー領域４４水平転送ＣＣＤ４５光電変換素子列４６垂直転送ＣＣＤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者馬上裕三大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5C021 PA52 PA58 PA66 PA67 PA78 PA85 PA92 RA01 YA09 5C024 AA01 CA04 FA01 FA11 GA52 HA02 HA03 HA12 HA14 HA17 HA18 HA20 HA23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マトリクス状に光電変換素子が配設され
て被写体の撮像光を光電変換する光電変換部、複数ライ
ンの光電変換素子が遮光された遮光光電変換部、前記光
電変換部及び前記遮光光電変換部からの撮像電荷を垂直
方向に転送する垂直転送レジスタ部、前記垂直転送レジ
スタ部から垂直転送された撮像電荷を線順次に水平方向
に転送する水平転送レジスタ部を有する固体撮像素子を
用いて、前記垂直転送レジスタ部及び前記水平転送レジ
スタ部を介して出力される画素信号のうち、被写体の画
素光以外の信号成分を除去する固体撮像装置であって、前記固体撮像素子の出力信号のうち、前記遮光光電変換
部に位置する複数ラインから発生するダミー信号を記憶
するラインメモリと、前記ラインメモリに保持された信号を用いて、前記遮光
光電変換部に位置する複数ラインのダミー信号を加算平
均する加算平均手段と、前記固体撮像素子の出力信号から、前記加算平均手段の
出力信号を減算する減算手段と、を具備することを特徴
とする固体撮像装置。
【請求項２】前記ラインメモリは、前記遮光光電変換部で生成された同一フィールドのダミ
ー信号をライン毎に累積して記憶し、前記ダミー信号の
累積加算値を出力す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】マトリクス状に光電変換素子が配設され
て被写体の撮像光を光電変換する光電変換部、複数ライ
ンの光電変換素子が遮光された遮光光電変換部、前記光
電変換部及び前記遮光光電変換部からの撮像電荷を垂直
方向に転送する垂直転送レジスタ部、前記垂直転送レジ
スタ部から垂直転送された撮像電荷を線順次に水平方向
に転送する水平転送レジスタ部を有する固体撮像素子を
用いて、前記垂直転送レジスタ部及び前記水平転送レジ
スタ部を介して出力される画素信号のうち、被写体の画
素光以外の信号成分を除去する固体撮像装置であって、前記固体撮像素子の出力信号のうち、前記遮光光電変換
部に位置するラインから発生するダミー信号を記憶する
ラインメモリと、前記遮光光電変換部に位置するラインの左端又は右端の
ダミー信号を記憶するＯＢ領域記憶手段と、前記固体撮像素子の出力信号から、前記ＯＢ領域記憶手
段の出力信号を減算する第１の減算手段と、前記第１の減算手段の出力信号のレベルが閾値未満か以
上かを監視するレベル監視手段と、前記レベル監視手段での監視結果において、信号レベル
が閾値以上の場合、前記ラインメモリの信号を出力し、
監視結果が閾値未満の場合、０信号を出力する切替手段
と、前記固体撮像素子の出力信号から、前記切替手段の出力
信号を減算する第２の減算手段と、を具備することを特
徴とする固体撮像装置。
【請求項４】前記レベル監視手段は、前記遮光光電変換部に位置するラインの左端又は右端の
ダミー信号と前記ラインの左端又は右端以外のダミー信
号とのレベルを比較して監視結果を出力することを特徴
とする請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項５】マトリクス状に光電変換素子が配設され
て被写体の撮像光を光電変換する光電変換部、複数ライ
ンの光電変換素子が遮光された遮光光電変換部、前記光
電変換部及び前記遮光光電変換部からの撮像電荷を垂直
方向に転送する垂直転送レジスタ部、前記垂直転送レジ
スタ部から垂直転送された撮像電荷を線順次に水平方向
に転送する水平転送レジスタ部を有する固体撮像素子を
用いて、前記垂直転送レジスタ部及び前記水平転送レジ
スタ部を介して出力される画素信号のうち、被写体の画
素光以外の信号成分を除去する固体撮像装置であって、前記固体撮像素子の出力信号のうち、前記遮光光電変換
部に位置するラインから発生するダミー信号を記憶する
ラインメモリと、前記ラインメモリに保持された特定フィールドのダミー
信号と前記特定フィールドに続くフィールドにおける前
記固体撮像素子の出力信号との差分値に基づいて被写体
の動きの有無を検出する動き検出手段と、前記動き検出手段が動き有りと検出した場合に０信号を
出力し、動き無しと検出した場合に前記ラインメモリの
信号を出力する切替手段と、前記固体撮像素子の出力信号から、前記切替手段の出力
信号を減算する減算手段と、を具備することを特徴とす
る固体撮像装置。
【請求項６】前記動き検出手段は、異なるフィード間において同一遮光ラインのダミー信号
を比較し、フィールド間差分値が所定値以上であれば、
被写体に動きありと判定する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】マトリクス状に光電変換素子が配設され
て被写体の撮像光を光電変換する光電変換部、複数ライ
ンの光電変換素子が遮光された遮光光電変換部、前記光
電変換部及び前記遮光光電変換部からの撮像電荷を垂直
方向に転送する垂直転送レジスタ部、前記垂直転送レジ
スタ部から垂直転送された撮像電荷を線順次に水平方向
に転送する水平転送レジスタ部を有する固体撮像素子を
用いて、前記垂直転送レジスタ部及び前記水平転送レジ
スタ部を介して出力される画素信号のうち、被写体の画
素光以外の信号成分を除去する固体撮像装置であって、前記固体撮像素子の出力信号のうち、前記遮光光電変換
部に位置するラインから発生するダミー信号を記憶する
ラインメモリと、前記固体撮像素子の出力レベルが増加すると、所定値か
ら小さくなる係数を発生する係数発生手段と、前記係数発生手段の出力と前記ラインメモリの出力とを
乗算する乗算器と、前記固体撮像素子の出力信号から前記乗算器の出力を減
算する減算手段と、を具備することを特徴とする固体撮
像装置。
【請求項８】前記係数発生手段は、ａ，ｂをａ＜ｂなる定数とするとき、前記ラインメモリ
の出力する画素値ｘが０≦ｘ＜ａのときに係数１を出力
し、画素値ｘがａ＜ｘ≦ｂのときに係数（ｘ−ｂ）／
（ａ−ｂ）を出力し、ｂ＜ｘのときに係数０を出力する
ことを特徴とする請求項７記載の固体撮像装置。