JPH0446034B2 - - Google Patents

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JPH0446034B2
JPH0446034B2 JP57164498A JP16449882A JPH0446034B2 JP H0446034 B2 JPH0446034 B2 JP H0446034B2 JP 57164498 A JP57164498 A JP 57164498A JP 16449882 A JP16449882 A JP 16449882A JP H0446034 B2 JPH0446034 B2 JP H0446034B2
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Shusaku Nagahara
Kenji Takahashi
Kayao Takemoto
Shigeki Nishizawa
Masanori Sato
Satoshi Suzuki
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/62Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels
    • H04N25/625Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels for the control of smear
    • HELECTRICITY
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    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/78Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は固体撮像装置に係り、特にスメア対策
を施した固体撮像装置に関するものである。
〔従来技術〕
画像を電気信号に変換する撮像装置において、
最近では、光電変換装置として半導体集積回路技
術により得られる固体撮像素子が用いられてきて
いる。固定撮像素子を用いることによつて、撮像
管式のものよりも撮像装置の小型化・高信頼化・
軽量化・長寿命化がはかれる。
然るに、第1図に示すような固体撮像素子にお
いては、感光性を持つ部分がフオトダイオード1
の部分のみであることが望ましいが、実際には、
フオトダイオードの周辺部例えばMOSトランジ
スタ2のドレインも感光性を持つことがある。
ドレインで発生した光電荷は、MOSトランジ
スタのオン・オフにかかわりなく垂直信号線3に
移されるが、垂直信号線には上下に並んだ数百の
MOSトランジスタのすべてのドレインが接続さ
れているので、垂直信号線3には、すべてのドレ
インで発生した光電荷が混合加算されて蓄積され
る。すなわち、投影された被写体像の垂直方向の
積分光量に対応した信号電荷が各垂直信号線に蓄
積される。
この信号電荷は、各水平走査期間ごとに、フオ
トダイオード1で発生した通常の信号電荷に重量
して出てくるので、例えば第2図aに示すような
明るい部分のある被写体像を撮像すると、再生画
面上では第2図bに示すように、上下方向に尾引
き状の、にせ信号が発生する。
このような固体撮像素子に特有のノイズ成分を
垂直スメアと呼んでいる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記の如き従来の問題を改善
し、簡単な構成により垂直スメアの発生しない固
体撮像装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するため、本発明の固体撮像装
置は、奇数行目の画素の信号を外部へ出力するた
めの第1の経路と、偶数行目の画素の信号を外部
へ出力するための第2の経路とが区別されてお
り、奇数行目の画素の信号の第1の経路への転送
を制御する第1のゲートと、偶数行目の画素の信
号の該第2の経路への転送を制御する第2のゲー
トが別個に制御可能な固体撮像装置において、一
方の期間では第1のゲートのみを開閉し、他方の
期間では第2のゲートのみを開閉するように制御
する制御回路と、第1の経路の出力から第2の経
路の出力の減算信号を得る第1の減算回路と、第
2の経路の出力から第1の経路の出力の減算信号
を得る第2の減算回路と、制御回路の制御信号に
同期して第1の減算回路の出力と第2の減算回路
の出力を選択する第3のゲート回路とを設けたこ
とに特徴がある。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を詳細に説明するが、その前に、
本発明を適用するMOS形固体撮像素子のインタ
レース動作について述べておく。
第1図に示すMOS形固体撮像素子では、垂直
シフトレジスタ4の出力線51,52,…,5n
順次送られた出力パルスは、インタレース回路6
に加えられ、奇数フイールドでは、出力線71
よび72,73および74…,72n-1およ9び72n
2本ずつに対して同時に順次送られる。これによ
つて、例えば最初の水平走査期間では、2行の
MOSトランジスタ21-1,21-2,21-3…,21-o
および22-1,22-2,22-3,…22-oがすべてオン
状態になるので、第1行目のフオトダイオード1
1-1,11-2,11-3…,11-oで得られた光信号が、
それぞれ垂直信号線32,34,36,…,32oに移
され、第2行目のフオトダイオード12-1,1
2-2,12-3,…,12-oの光信号がそれぞれ垂直信
号線31,33,35,…,32o-1に移される。
一方、水平走査期間に水平シフトレジスタ8か
ら出力線91,92,93,…,9oに順次送られる
出力パルスは、同時に2つの水平スイツチトラン
ジスタ101、および102,103および10,
…,102o-1および102oを順次オン状態にし、
それぞれに接続された垂直信号線上の信号を信号
出力線111,112から出力する。ここで、垂直
信号線31,33,35,…,32o-1に接続された水
平スイツチトランジスタ101,103,105
…,102o-1は信号出力線112に接続されてお
り、垂直信号線32,34,36,…,32oに接続さ
れた水平スイツチトランジスタ102,104,1
6,…,102oは信号出力線111に接続されて
いる。
この結果、信号出力線111からは第1行目の
フオトダイオードの信号が得られ、また、信号出
力線112からは第2行目のフオトダイオードの
信号が同時に得られる。
また、数フイールドでは、垂直シフトレジスタ
から加えらえたパルスで同時に出力パルスが得ら
れるインタレース回路の2本の出力線の組み合わ
せをずらす。すなわち、垂直シフトレジスタ4の
出力線51,52,53,…,5nに順次送られた出
力パルスがインタレース回路6に加えられると、
出力線72および73,74および75,…72n-2
よび72n-1の2本ずつに対して同時に順次出力パ
ルスが送られる。これによつて、例えば最初の水
平走査期間には第2行目のフオトダイオード1
2-1,12-2,…,12-oの光信号が、それぞれ垂直
信号線31,33,…,32o-1に移され、第3行目
のフオトダイオード13-1,13-2,…13-oの光信
号がそれぞれ垂直信号線32,34,…,32oに移
される。この結果、水平走査期間に信号出力線1
2からは第2行目のフオトダイオードの光信号
が得られ、信号出力線111からは第3行目のフ
オトダイオードの光信号が同時に得られる。
以上述べた動作により、信号出力線111およ
び112から得られる信号を加算した信号は、空
間的な位置の重みがフイールドごとにフオトダイ
オードの1行分だけ上下に移動するのでインタレ
ース動作が実現される。
このようなインタレース動作によれば、すべて
の行のフオトダイオードで得られる光信号が各フ
イールドごとに信号出力端子から出力されるの
で、被写体が動いたときフオトダイオードに残る
残像の長さは1フイールド期間(1/60秒)に動い
た距離に対応した量となる。
ここで、フオトダイオードにのこる残像の長さ
を、1フレーム期間(1/30秒)すなわち、2フイ
ールド期間に動いた距離に対応した量まで許容す
れば、次に述べるインタレース動作が可能であ
る。
1フレーム期間分の残像を許容する場合の
MOS形固体撮像素子を第3図に示す。第1図の
MOS形固体撮像素子と異なる点は、インタレー
ス回路6と出力線71,72,…,7nの間にゲー
ト回路121,122,…,122nを設けたことで
ある。ゲート回路の制御入力は、ひとつおきに
別々の制御端子131,132に接続されている。
ここで、奇数フイールドで制御端子131にオ
ン信号を加え、制御端子132にオフ信号を加え
れば、たとえば最初の水平走査期間にインタレー
ス回路からゲート回路121及び122に出力パル
スが加えられても出力パルスは出力線71のみに
伝えられる。この結果、第1行目のフオトダイオ
ード11-1,11-2,…,11-oの光信号のみが垂直
信号線32,34,…,32oに移される。一方、垂
直スメア信号はMOSトランジスタ2のオン・オ
フにかかわりなく垂直信号線3に蓄積される。こ
の結果、奇数フイールドの各水平走査期間には、
信号出力線111からは奇数行目のフオトダイオ
ードの光信号S0と、垂直信号線32,34,…32o
に蓄積された垂直スメア信号Veとが得られ、信
号出力線112からは垂直信号線31,33,…32o
−1に蓄積された垂直スメア信号V0が得られる。
また同様に、偶数フイールドでは制御端子13
にオフ信号を加え制御端子132にオン信号を加
えれば、たとえば最初の水平走査期間には出力パ
ルスは出力線72だけに伝えられ、フオトダイオ
ード12-1,12-2,…,12-oの光信号のみが垂直
信号線31,33,…,32o-1に移される。この結
果、偶数フイールドの各水平走査期間には、信号
出力線112からは偶数行目のフオトダイオード
の光信号Seと垂直信号線31,33,…32o-1に蓄
積された垂直スメア信号V0とが得られ、信号出
力線111からは垂直信号線32、34、…32oに蓄
積された垂直スメア信号Veが得られる。
次に本発明を実施例を用いて説明する。
第4図は本発明の一実施例を示す。14は第3
図で示したMOS形固体撮像素子である。
14の信号出力線111から得られた信号は、
プリアンプ151を通して減算回路161の正側入
力端子と減算回路162の負側入力端子に加えら
れる。一方、信号出力線112から得られた信号
は、プリアンプ152を通して減算回路161の負
側入力端子と減算回路162の正側入力端子に加
えられる。減算回路161,162の出力信号はそ
れぞれゲート回路171,172加えられてゲート
された後、加算回路18に加えられる。ここで、
ゲート回路171は、同期回路19よりMOS形固
体撮像素子14の制御端子131に加えられる信
号に同期して、奇数フイールドにのみ入力信号を
出力へ伝える。またゲート回路172は、制御端
子132に加えられる信号に同期して、偶数フイ
ールドにのみ入力信号を出力へ伝える。
前述のように、奇数フイールドには信号出力線
111により奇数行目のフオトダイオードの光信
号S0と垂直信号線32,34,…,32oの垂直スメ
アVeが得られ、信号出力線112より垂直信号線
1,33,…,32o-1の垂直スメアV0が得られ
る。
ここで、垂直信号線32と33,34と35,…,
2o-2と32o-1のような空間的位置関係が近い2
本の垂直信号線の垂直スメアがほぼ等しいことを
考えると V0=Ve ……(1) であるので、奇数フイールドに減算回路161
らゲート回路171を通つて加算回路18に加え
られる信号Sput1は Sput1=(S0+Ve)−V0 ……(2) =S0 ……(3) となる。
同様に、偶数フイールドには信号出力線112
より偶数行目のフオトダイオードの光信号Seと垂
直信号線31,32,…,32o-1の垂直スメアV0
が得られ、信号出力線111より垂直信号線32
4,…,32oの垂直スメアVeが得られるので、
偶数フイールドに減算回路162からゲート回路
172を通つて加算回路18に加えられる信号
Sput2は Sput2=(Se+V0)−Ve ……(4) =Se ……(5) となる。
この結果、奇数フイールド・偶数フイールドと
も、発生した垂直スメアが除去されて、加算回路
18からは、フオトダイオードの光信号のみが得
られる。
本発明は第5図に示す実施例においても実現可
能である。第5図の実施例が第4図の実施例と異
なる点は、減算回路162の出力を反転回路20
に加え、反転回路20の出力をゲート回路171
に加えている点である。反転回路20の出力が、
第4図にに示す実施例の減算回路161の出力と
等しいことは明らかであり、第5図の実施例によ
れば減算回路161が省略できる。
また、本発明は、MOS形固体撮像素子だけで
なく、インタレース動作において、奇数行目の画
素の信号を外部へ出力するための経路と、偶数行
目の画素の信号を外部へ出力するための経路とが
区別されており、両方の経路からの信号を同時に
出力できるすべての固体撮像素子に適用できる。
たとえば、第6図に示すインターライン形
CCDでは、奇数行目のフオトダイオード211-1
211-2…,213-1,213-2,…の光信号と偶数
行目のフオトダイオード212-1,212-2,…2
4-1,214-2…の光信号を垂直CCD221、2
2…および水平CCD23上で分離して移送する
ことができる。ここで、駆動回路24より垂直転
送ゲート231,233に加えるパルスを、制御入
力端子251,252によつて制御し、奇数フイー
ルドには奇数行目のフオトダイオードの信号のみ
が垂直CCDに移され、偶数フイールドには偶数
行目のフオトダイオードの信号のみが垂直CCD
に移されるようにする。このとき、フオトダイオ
ードの信号が移されなかつた垂直CCDの部分に
は垂直スメアのみが蓄積されるので、水平CCD
からは、たとえば奇数フイールドでは奇数行目の
フオトダイオードの光信号と垂直スメアの和信
号、あるいは垂直スメア信号のみが交互に得られ
る。これを分離回路261,262によつて交互に
分離すれば、第3図に示すMOS形固体撮像素子
の出力信号線111,112から得られる信号と同
様の信号が得られる。
〔発明の効果〕
上述の如く、本発明によれば、簡単な回路を付
加するのみで、スメアの発生しない固体撮像装置
が実現でき、画質を高めることができる。また、
画素信号の読み出しと垂直スメアの読み出しを1
つの経路で兼用させるので、差信号を得る回路の
出力が期間により正の画素信号になつたり、逆極
性の画素信号になつたりする現像を確実に補正す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はMOS形固体撮像素子の構成を示す図、
第2図は垂直スメアを説明するための図、第3図
は本発明が適用可能なMOS形固体撮像素子の構
成の一例を示す図、第4、第5図は本発明の一実
施例を示す図、第6図は本発明の適用が可能なイ
ンターライン形CCDの構成の一例を示す図であ
る。 111,112:固体撮像素子の信号出力線、1
1,132:ゲート回路制御端子、14:固体撮
像素子、15:プリアンプ、161,162:減算
回路、17:減算回路出力を切り換えるためのゲ
ート回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 奇数行目の画素の信号を外部へ出力するため
    の第1の経路と、偶数行目の画素の信号を外部へ
    出力するための第2の経路とが区別されており、
    該奇数行目の画素の信号の該第1の経路への転送
    を制御する第1のゲートと、該偶数行目の画素の
    信号の該第2の経路への転送を制御する第2のゲ
    ートが別個に制御可能な固体撮像装置において、
    一方の期間では上記第1のゲートのみを開閉し、
    他方の期間では上記第2のゲートのみを開閉する
    ように制御する制御回路と、該第1の経路の出力
    から該第2の経路の出力の減算信号を得る第1の
    減算回路と、該第2の経路の出力から該第1の経
    路の出力の減算信号を得る第2の減算回路と、上
    記制御回路の制御信号に同期して上記第1の減算
    回路の出力と上記第2の減算回路の出力を選択す
    る第3のゲート回路とを設けたことを特徴とする
    固体撮像装置。
JP57164498A 1982-09-20 1982-09-20 固体撮像装置 Granted JPS5952974A (ja)

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EP83107562A EP0106042B1 (en) 1982-09-20 1983-08-01 Solid-state imaging device
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