JPH04301982A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPH04301982A JPH04301982A JP3065979A JP6597991A JPH04301982A JP H04301982 A JPH04301982 A JP H04301982A JP 3065979 A JP3065979 A JP 3065979A JP 6597991 A JP6597991 A JP 6597991A JP H04301982 A JPH04301982 A JP H04301982A
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- JP
- Japan
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- solid
- scanning
- state image
- image sensor
- pixel cells
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- Pending
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、固体撮像装置に関す
るもので、例えば、暗視撮影等のような長時間露光モー
ドを持つものに利用して有効な技術に関するものである
。
るもので、例えば、暗視撮影等のような長時間露光モー
ドを持つものに利用して有効な技術に関するものである
。
【０００２】
【従来の技術】ＴＳＬ方式のＭＯＳ形固体撮像素子が公
知である。この固体撮像素子では、走査エリアの周辺端
部に形成されたフォトダイオード部を遮光したオプチカ
ルブラックが設けられる。このオプチカルブラック部の
走査により得られる読み出し信号を基準電位として直流
再生を行う。このようなＴＳＬ方式のＭＯＳ型固体撮像
素子に関しては、特開昭６３−３７７８１号公報がある
。
知である。この固体撮像素子では、走査エリアの周辺端
部に形成されたフォトダイオード部を遮光したオプチカ
ルブラックが設けられる。このオプチカルブラック部の
走査により得られる読み出し信号を基準電位として直流
再生を行う。このようなＴＳＬ方式のＭＯＳ型固体撮像
素子に関しては、特開昭６３−３７７８１号公報がある
。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本願発明者においては
、上記固体撮像素子のフィールド又はフレームの境での
走査を一時的に停止させることにより長時間露光を行っ
て高感度の撮影を行うことを考えた。この場合には、遮
光された画素セルにより構成された水平オプチカルブラ
ック部の期間が極く短く、正確な直流再生が行えないと
いう問題の生じることを見い出した。この発明の目的は
、長時間露光モードを行いつつ、良好な直流再生を可能
にした固体撮像装置を提供することにある。この発明の
前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書
の記述および添付図面から明らかになるであろう。
、上記固体撮像素子のフィールド又はフレームの境での
走査を一時的に停止させることにより長時間露光を行っ
て高感度の撮影を行うことを考えた。この場合には、遮
光された画素セルにより構成された水平オプチカルブラ
ック部の期間が極く短く、正確な直流再生が行えないと
いう問題の生じることを見い出した。この発明の目的は
、長時間露光モードを行いつつ、良好な直流再生を可能
にした固体撮像装置を提供することにある。この発明の
前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書
の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、二次元状に配列された複数
個の画素セルの信号を時系列的に出力させる走査回路を
備えた固体撮像素子を用い、長時間露光モードのときに
は垂直オプチカルブラック部に形成された画素セルの先
に走査動作を行った後に走査エリアからの映像信号を時
系列的に出力させる。
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、二次元状に配列された複数
個の画素セルの信号を時系列的に出力させる走査回路を
備えた固体撮像素子を用い、長時間露光モードのときに
は垂直オプチカルブラック部に形成された画素セルの先
に走査動作を行った後に走査エリアからの映像信号を時
系列的に出力させる。
【０００５】
【作用】上記した手段によれば、垂直オプチカルブラッ
ク部の走査により、比較的長い時間にわたって遮光され
た画素からの信号出力が行われるから、クランプ回路に
よる良好な直流再生が可能になる。
ク部の走査により、比較的長い時間にわたって遮光され
た画素からの信号出力が行われるから、クランプ回路に
よる良好な直流再生が可能になる。
【０００６】図１には、この発明に係る固体撮像装置の
一実施例のブロック図が示されている。固体撮像素子Ｍ
ＩＤは、特に制限されないが、ＭＯＳ形固体撮像素子と
される。この固体撮像素子ＭＩＤから出力される読み出
し信号は、プリアンプによって増幅される。この増幅信
号は、ロウパスフィルタＬＰＦによりスイッチングノイ
ズが除去されて、直流再生を行うクランプ回路に入力さ
れる。このクランプ回路を通した映像信号ＶＤは、図外
の信号処理回路により必要な信号処理が行われて例えば
テレビジョン用の画像信号とされる。
一実施例のブロック図が示されている。固体撮像素子Ｍ
ＩＤは、特に制限されないが、ＭＯＳ形固体撮像素子と
される。この固体撮像素子ＭＩＤから出力される読み出
し信号は、プリアンプによって増幅される。この増幅信
号は、ロウパスフィルタＬＰＦによりスイッチングノイ
ズが除去されて、直流再生を行うクランプ回路に入力さ
れる。このクランプ回路を通した映像信号ＶＤは、図外
の信号処理回路により必要な信号処理が行われて例えば
テレビジョン用の画像信号とされる。
【０００７】図２に示すように、固体撮像素子の撮像面
を構成する二次元配置された画素セルのうち、同図で斜
線を付した部分の画素セルにはその表面にアルミニュウ
ム膜等からなる遮光膜を設けてオプチカルブラック部を
形成する。上記遮光された画素セルにおいては、光電変
換動作が行わないからリセットレベル（黒レベル）がそ
のまま出力される。オプチカルブラック部の画素セルか
らの読み出し信号を黒レベルとして直流再生が行われる
。
を構成する二次元配置された画素セルのうち、同図で斜
線を付した部分の画素セルにはその表面にアルミニュウ
ム膜等からなる遮光膜を設けてオプチカルブラック部を
形成する。上記遮光された画素セルにおいては、光電変
換動作が行わないからリセットレベル（黒レベル）がそ
のまま出力される。オプチカルブラック部の画素セルか
らの読み出し信号を黒レベルとして直流再生が行われる
。
【０００８】この実施例では、固体撮像素子の長時間露
光モードを実現するために、次のような走査動作が行わ
れる。駆動回路は、固体撮像素子ＭＩＤに対して、水平
走査動作や垂直走査動作を一時停止させる機能が付加さ
れる。具体的には、垂直走査パルスや水平走査パルスを
一定の箇所で停止させ、その間を画素セルの蓄積時間と
して加算し、長時間露光モードを実現する。これにより
、例えば照明光を利用できない顕微鏡撮影等の暗視撮影
が実現できる。
光モードを実現するために、次のような走査動作が行わ
れる。駆動回路は、固体撮像素子ＭＩＤに対して、水平
走査動作や垂直走査動作を一時停止させる機能が付加さ
れる。具体的には、垂直走査パルスや水平走査パルスを
一定の箇所で停止させ、その間を画素セルの蓄積時間と
して加算し、長時間露光モードを実現する。これにより
、例えば照明光を利用できない顕微鏡撮影等の暗視撮影
が実現できる。
【０００９】上記のような長時間露光モードにおいて、
撮影面の先頭Ａから走査を開始すると、水平オプチカル
ブラック部からの極く短い時間しか遮光された画素セル
からの読み出しが行われない。直流再生を行うクランプ
回路は、次のような構成にされる。図１に示されている
ように、上記オプチカルブラック部の走査期間に対応し
て発生されるクランプパルスによりトランジスタＱ２が
オン状態にされる。このトランジスタＱ２のオン状態に
よって、キャパシタＣの他方の電極には、基準電圧（一
定の直流電圧ＶＲ）が与える。キャパシタＣの一方の電
極には、上記ロウパスフィルタＬＰＦを通して出力され
映像信号がキャパシタＣの一方の電極に伝えられる。し
たがって、上記オプチカルブック部の走査期間中に固体
撮像素子ＭＩＤから出力される黒レベルがキャパシタＣ
の充電に用いられる。言い換えるならば、画素セルから
の黒レベルと基準電圧ＶＲの差分の直流電圧がキャパシ
タＣに蓄積されることになる。キャパシタＣに保持され
た直流電圧は、長時間露光モードのときに走査が停止さ
せられているから、リーク電流等により比較的大きく変
化してしまう。したがって、上記のように水平オプチカ
ルブラック部からの極く短い時間しか黒レベルが供給さ
れないから上記直流再生ができなくなってしまうもので
ある。
撮影面の先頭Ａから走査を開始すると、水平オプチカル
ブラック部からの極く短い時間しか遮光された画素セル
からの読み出しが行われない。直流再生を行うクランプ
回路は、次のような構成にされる。図１に示されている
ように、上記オプチカルブラック部の走査期間に対応し
て発生されるクランプパルスによりトランジスタＱ２が
オン状態にされる。このトランジスタＱ２のオン状態に
よって、キャパシタＣの他方の電極には、基準電圧（一
定の直流電圧ＶＲ）が与える。キャパシタＣの一方の電
極には、上記ロウパスフィルタＬＰＦを通して出力され
映像信号がキャパシタＣの一方の電極に伝えられる。し
たがって、上記オプチカルブック部の走査期間中に固体
撮像素子ＭＩＤから出力される黒レベルがキャパシタＣ
の充電に用いられる。言い換えるならば、画素セルから
の黒レベルと基準電圧ＶＲの差分の直流電圧がキャパシ
タＣに蓄積されることになる。キャパシタＣに保持され
た直流電圧は、長時間露光モードのときに走査が停止さ
せられているから、リーク電流等により比較的大きく変
化してしまう。したがって、上記のように水平オプチカ
ルブラック部からの極く短い時間しか黒レベルが供給さ
れないから上記直流再生ができなくなってしまうもので
ある。
【００１０】この実施例では、長時間露光モードのとき
には、図２に示すように走査エリア中の画素セルの読み
出しが終了したＢ点から１Ｈ下の左端Ｄ点で、水平及び
垂直走査を一時的に休止させる。この休止時間を含む長
時間露光により、画素セルが高感度の光電変換動作を行
うものとなる。そして、その読み出しを行うときには、
上記走査動作が一時的に休止させられたＤ点から再開す
る。すなわち、点Ｄから垂直オプチカルブラック部の最
終Ｅまでの走査の間、遮光された画素セルからの黒レベ
ルが出力される。これにより、クランプ回路のキャパシ
タＣの容量値を比較的大きくした場合でも、黒レベルと
直流電圧ＶＲとの差電圧に対応した直流電圧がキャパシ
タＣにセットできる。
には、図２に示すように走査エリア中の画素セルの読み
出しが終了したＢ点から１Ｈ下の左端Ｄ点で、水平及び
垂直走査を一時的に休止させる。この休止時間を含む長
時間露光により、画素セルが高感度の光電変換動作を行
うものとなる。そして、その読み出しを行うときには、
上記走査動作が一時的に休止させられたＤ点から再開す
る。すなわち、点Ｄから垂直オプチカルブラック部の最
終Ｅまでの走査の間、遮光された画素セルからの黒レベ
ルが出力される。これにより、クランプ回路のキャパシ
タＣの容量値を比較的大きくした場合でも、黒レベルと
直流電圧ＶＲとの差電圧に対応した直流電圧がキャパシ
タＣにセットできる。
【００１１】そして、駆動回路は、撮影面の先頭Ａに戻
って走査を行って走査エリアの画素セルからの読み出し
を行うとともに、それに同期してクランプパルスをロウ
レベルにして上記トランジスタＱ２をオフ状態にさせる
。上記走査エリアの走査動作により、画素セルのフォト
ダイオードによって形成された光電変換信号に対応した
映像信号が、上記キャパシタＣに蓄積された直流電圧に
重畳されて、クランプ回路のエミッタフォロワ出力トラ
ンジスタＱ１を通して出力される。１Ｈ読み出し後には
、再び水平オプチカルブラック部からの黒レベルが読み
出され、１Ｈ走査期間でのキャパシタＣのリーク等を補
正するものである。このような走査期間中のクランプ動
作は、１Ｈ期間中のリーク等を補正するものであるから
、極く短い黒レベルの読み出しでも十分である。
って走査を行って走査エリアの画素セルからの読み出し
を行うとともに、それに同期してクランプパルスをロウ
レベルにして上記トランジスタＱ２をオフ状態にさせる
。上記走査エリアの走査動作により、画素セルのフォト
ダイオードによって形成された光電変換信号に対応した
映像信号が、上記キャパシタＣに蓄積された直流電圧に
重畳されて、クランプ回路のエミッタフォロワ出力トラ
ンジスタＱ１を通して出力される。１Ｈ読み出し後には
、再び水平オプチカルブラック部からの黒レベルが読み
出され、１Ｈ走査期間でのキャパシタＣのリーク等を補
正するものである。このような走査期間中のクランプ動
作は、１Ｈ期間中のリーク等を補正するものであるから
、極く短い黒レベルの読み出しでも十分である。
【００１２】図３には、この実施例における長時間露光
モードでの読み出し信号の一例の概略波形図が示されて
いる。走査エリア中の画素セルからの読み出しが終了す
ると、その時点で走査が停止させられる。これにより、
この間は固体撮像素子からは同図に点線で示すように何
も出力されない。そして、上記次のフレーム又はフィー
ルドでの走査は、点Ｄにからの点Ｅ（Ａ）に至るまでの
間の走査開始に対応してオプチカルブラックが出力され
る。このオプチカルブラックの出力により、クランプ回
路のキャパシタにそれに対応した直流電圧が与えられる
。したがって、次に出力される映像信号は、上記オプチ
カルブラックを基準にした直流電圧を含む映像信号とし
て出力される。
モードでの読み出し信号の一例の概略波形図が示されて
いる。走査エリア中の画素セルからの読み出しが終了す
ると、その時点で走査が停止させられる。これにより、
この間は固体撮像素子からは同図に点線で示すように何
も出力されない。そして、上記次のフレーム又はフィー
ルドでの走査は、点Ｄにからの点Ｅ（Ａ）に至るまでの
間の走査開始に対応してオプチカルブラックが出力され
る。このオプチカルブラックの出力により、クランプ回
路のキャパシタにそれに対応した直流電圧が与えられる
。したがって、次に出力される映像信号は、上記オプチ
カルブラックを基準にした直流電圧を含む映像信号とし
て出力される。
【００１３】上記の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。 （１） 二次元状に配列された複数個の画素セルの信
号を時系列的に出力させる走査回路を備えた固体撮像素
子を用い、長時間露光モードのときには垂直オプチカル
ブラック部に形成された画素セルの先に走査動作を行っ
た後に走査エリアからの映像信号を時系列的に出力させ
ることにより、長時間露光モードを行いつつ、比較的長
い時間にわたって遮光された画素からの信号出力が行わ
れるからクランプ回路による良好な直流再生が可能にな
るという効果が得られる。 （２） 上記（１）により、固体撮像素子そのものの
構成を変えることなく、駆動回路による駆動方法により
長時間露光モードと直流再生が可能となる。したがって
、通常の撮影モードと上記長時間露光モードとを合わせ
持つ固体撮像装置を得ることができるとう効果が得られ
る。
記の通りである。 （１） 二次元状に配列された複数個の画素セルの信
号を時系列的に出力させる走査回路を備えた固体撮像素
子を用い、長時間露光モードのときには垂直オプチカル
ブラック部に形成された画素セルの先に走査動作を行っ
た後に走査エリアからの映像信号を時系列的に出力させ
ることにより、長時間露光モードを行いつつ、比較的長
い時間にわたって遮光された画素からの信号出力が行わ
れるからクランプ回路による良好な直流再生が可能にな
るという効果が得られる。 （２） 上記（１）により、固体撮像素子そのものの
構成を変えることなく、駆動回路による駆動方法により
長時間露光モードと直流再生が可能となる。したがって
、通常の撮影モードと上記長時間露光モードとを合わせ
持つ固体撮像装置を得ることができるとう効果が得られ
る。
【００１４】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、水
平及び垂直シフトレジスタは、完全に動作が停止させら
れるもの他、その走査パルスの周波数が通常に比べて十
分遅くされることによって、実質的に休止状態とみなさ
れるようなものであってもよい。固体撮像素子は、ＭＯ
Ｓ形の他、前記のように遮光された画素セルからの黒レ
ベルを出力させて直流再生に用いるものであれば何であ
ってもよい。この発明は、上記のような固体撮像素子を
用いた固体撮像装置に広く利用できる。
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、水
平及び垂直シフトレジスタは、完全に動作が停止させら
れるもの他、その走査パルスの周波数が通常に比べて十
分遅くされることによって、実質的に休止状態とみなさ
れるようなものであってもよい。固体撮像素子は、ＭＯ
Ｓ形の他、前記のように遮光された画素セルからの黒レ
ベルを出力させて直流再生に用いるものであれば何であ
ってもよい。この発明は、上記のような固体撮像素子を
用いた固体撮像装置に広く利用できる。
【００１５】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、二次元状に配列された複数
個の画素セルの信号を時系列的に出力させる走査回路を
備えた固体撮像素子を用い、長時間露光モードのときに
は垂直オプチカルブラック部に形成された画素セルの先
に走査動作を行った後に走査エリアからの映像信号を時
系列的に出力させることにより、長時間露光モードを行
いつつ、比較的長い時間にわたって遮光された画素から
の信号出力が行われるからクランプ回路による良好な直
流再生が可能になる。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、二次元状に配列された複数
個の画素セルの信号を時系列的に出力させる走査回路を
備えた固体撮像素子を用い、長時間露光モードのときに
は垂直オプチカルブラック部に形成された画素セルの先
に走査動作を行った後に走査エリアからの映像信号を時
系列的に出力させることにより、長時間露光モードを行
いつつ、比較的長い時間にわたって遮光された画素から
の信号出力が行われるからクランプ回路による良好な直
流再生が可能になる。
【図１】この発明に係る固体撮像装置の一実施例を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】図１に示した固体撮像装置の読み出し動作の一
例を説明するための画面構成図である。
例を説明するための画面構成図である。
【図３】この発明に用いられる固体撮像素子からの読み
出し信号の一例を示す概略波形図である。
出し信号の一例を示す概略波形図である。
ＭＩＤ…固体撮像素子、ＬＰＦ…ロウパスフィルタ、Ｐ
Ｄ…画素アレイ、ＶＳＲ…垂直シフトレジスタ、ＩＴＧ
…インタレースゲート回路、ＤＶ…駆動回路、ＨＳＲ…
水平シフトレジスタ。
Ｄ…画素アレイ、ＶＳＲ…垂直シフトレジスタ、ＩＴＧ
…インタレースゲート回路、ＤＶ…駆動回路、ＨＳＲ…
水平シフトレジスタ。
Claims (2)
- 【請求項１】 二次元状に配列された複数個の画素セ
ルの信号を時系列的に出力させる走査回路を備えた固体
撮像素子と、長時間露光モードにおいては垂直オプチカ
ルブラック部に形成された画素セルの走査動作を行った
後に走査エリアからの映像信号を時系列的に出力させる
駆動パルスを形成する機能を持つ駆動回路とを備えてな
ることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 上記駆動回路は、長時間露光モードの
ときに固体撮像素子の走査エリアの画素セルを走査を終
了した直後の一定の箇所で走査動作を停止させ、次のフ
ィールド又はフレームでの走査動作の開始を上記停止さ
れた箇所から行うことによって上記垂直オプチカルブラ
ック部の画素セルの走査が行われるものであることを特
徴とする請求項１の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3065979A JPH04301982A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3065979A JPH04301982A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04301982A true JPH04301982A (ja) | 1992-10-26 |
Family
ID=13302632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3065979A Pending JPH04301982A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04301982A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007300558A (ja) * | 2006-05-02 | 2007-11-15 | Canon Inc | 撮像装置及び撮像方法 |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP3065979A patent/JPH04301982A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007300558A (ja) * | 2006-05-02 | 2007-11-15 | Canon Inc | 撮像装置及び撮像方法 |
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