JPH04330877A - 固体撮像装置とその駆動方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スミア抑圧型固体撮像
装置、特に垂直転送レジスタによりスミア成分を含む信
号成分とスミア成分とを分離して垂直転送するようにし
、水平転送レジスタとして信号電荷を水平転送する信号
電荷転送用水平転送レジスタのほかにスミア電荷転送用
水平転送レジスタを有し、上記信号電荷転送用水平転送
レジスタから出力されたスミア成分を含む信号成分から
上記スミア電荷転送用水平転送レジスタから出力された
スミア成分を減算して信号成分を得るようにしたスミア
抑圧型固体撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像装置において要求される性能の
一つとしてスミアが小さいことが挙げられる。そして、
スミアを小さくするものとしてスミア成分のみを空転送
して信号とは別に取り出し、そのスミア成分を含んだ信
号成分からスミア成分を差し引くスミア抑圧型の固定撮
像素子がある。このようなスミア抑圧型固体撮像装置は
、垂直転送レジスタとして各ビットを転送方向に２分割
し、その片方に信号成分とスミア成分が、即ちスミア成
分を含んだ信号成分が入り、他方にスミアが入るように
したものを用い、この垂直転送レジスタによりスミア成
分を含む信号成分とスミア成分とを分離して垂直転送す
るようにし、更に水平転送レジスタとして信号電荷を水
平転送する信号電荷転送用水平転送レジスタのほかにス
ミア電荷転送用水平転送レジスタを設け、上記信号電荷
転送用水平転送レジスタから出力されたスミア成分を含
む信号成分から上記スミア電荷転送用水平転送レジスタ
から出力されたスミア成分を減算して信号成分を得るよ
うになっている（特開昭６３−１１７５７７号公報、特
願平１−１６３７５８）。

【０００３】このようなスミア抑圧型固体撮像装置によ
れば、信号電荷転送用水平転送レジスタから出力された
スミア成分を含む信号成分からスミア電荷転送用水平転
送レジスタから出力されたスミア成分を減算するので、
スミア成分のない、あるいはスミア成分のきわめて少な
い信号を得ることができる。その点で優れているといえ
る。

【発明が解決しようとする課題】

【０００４】しかしながら、このような従来のスミア抑
圧型固体撮像装置には、被写体に高輝度過ぎる部分があ
るとスミア成分の減算量が過剰になり過ぎるという問題
があった。その問題点について詳しく説明すると次の通
りである。被写体に高輝度の部分があり、それによって
垂直転送レジスタの最大取り扱い電荷量を越える電荷が
受光素子において発生する場合がある。このような場合
、多量の電荷が同時に垂直転送レジスタに転送されると
、垂直転送レジスタが飽和し、過剰の電荷は転送方向に
おける前後の、特に後の垂直転送レジスタに溢れスミア
成分と混ざることになる。殊に、スミア抑圧型固体撮像
装置においては垂直転送レジスタが各ビットともに転送
方向に２分割されているので、最大取り扱い電荷量が２
分の１になっている。従って、飽和し易くなるので過剰
電荷がスミア成分の入る部分に溢れる、即ち、オーバー
フローするということは起き易いのである。

【０００５】ところで、上述した従来の固体撮像装置で
は、このような場合にも上述したスミア成分を除去する
作用をするが、これが問題なのである。というのは、こ
のような場合、スミア電荷転送用水平転送レジスタによ
ってスミア成分だけでなく上述したように過剰になって
溢れ流れ込んだ過剰電荷、即ちオーバーフロー成分まで
が水平転送されるのに対して、信号電荷転送用水平転送
レジスタによって水平転送されるのは垂直転送レジスタ
の最大取り扱い電荷量分だけである。そのため、信号電
荷転送用水平転送レジスタの出力からスミア電荷転送用
水平転送レジスタの出力を減算すると、スミア成分以上
の値を減算してしまうことになり、スミア抑圧過剰とな
ってしまうのである。

【０００６】従って、高輝度でオーバーフローした場合
、飽和分よりもオーバーフロー成分の分低い信号が出力
され、場合によっては飽和していない画素からの信号よ
りもレベルの低い信号が出力されてしまうことになる。 そして、明るい程暗くなる度合が大きくなる。そのため
、本来最も明るいところがそれよりも暗いところよりも
暗くなるという現象が生じる。カラー固体撮像装置の場
合には色ずれが生じることになる。これは画質を著しく
低下させる要因となるので無視できない問題となる。

【０００７】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、スミア抑圧型型固体撮像装置の高輝
度部分に対してのスミア成分の過剰抑圧を防止すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明固体撮像装置は、
信号電荷転送用水平転送レジスタの出力信号が所定の基
準値を越えた場合には、その出力信号を、それからスミ
ア電荷転送用水平転送レジスタの出力信号を減算するこ
となく、そのまま出力するようにしたことを特徴とする
。

【０００９】

【実施例】以下、本発明固体撮像装置を図示実施例に従
って詳細に説明する。図１は本発明固体撮像装置の一つ
の実施例を示す回路ブロック図である。図面において、
１は垂直転送レジスタで、その各ビットは受光素子２で
発生した信号電荷Ｑｓｉｇ　からの信号を受ける部分３
と、スミア成分Ｑｓｍｅ　を確保する部分４とに転送方
向に二分割されている。しかして、該垂直転送レジスタ
１は信号電荷Ｑｓｉｇ　とスミア成分Ｑｓｅｍ　とを加
えたところのスミア成分を含む信号成分Ｑｓｓ（Ｑｓｓ
＝Ｑｓｉｇ　＋Ｑｓｍｅ　）と、スミア成分Ｑｓｍとを
分離しながら水平転送レジスタの方へ垂直方向に転送す
るのである。

【００１０】５は普通のＣＣＤ型固体撮像装置にはすべ
てある信号電荷転送用水平転送レジスタであり、スミア
成分を含む信号成分Ｑｓｓを転送する。６はスミア電荷
転送用水平転送レジスタで、スミア成分Ｑｓｍｅ　のみ
を転送するもので、スミア成分抑圧をするために設けら
れたものであり、普通の固体撮像装置には設けられてい
なかったものである。

【００１１】７は上記信号電荷転送用水平転送レジスタ
５の出力信号を受けるＣＤＳ（相関二重サンプリング回
路）、８は上記スミア電荷転送用水平転送レジスタ６の
出力回路を受けるＣＤＳである。９はＣＤＳ７から出力
された信号を非反転入力端子に受け、ＣＤＳ８から出力
された信号を反転入力端子に受ける差動アンプであり、
スミア成分を抑圧した、換言すればスミア成分を含まな
い信号を出力する。即ち、スミア成分を含んだ信号成分
からスミア信号を減算する役割を果す。

【００１２】１０はアナログスイッチで、一方の入力端
子にＣＤＳ７の出力信号、即ちスミア成分を含む信号成
分を受け、他方の入力端子にＣＤＳ８の出力信号、即ち
スミア成分を受け、比較回路１１の出力信号により制御
される。

【００１３】上記比較回路１１は差動アンプからなり、
非反転入力端子に基準電圧Ｖｒｅｆ　を受け、反転入力
端子にＣＤＳ７の出力信号、即ちスミア成分を受け、そ
して、出力によって上記アナログスイッチ１０を切換制
御する。上記基準電圧Ｖｒｅｆ　は、例えば垂直転送レ
ジスタ１の最大取り扱い電荷量に相当する値あるいはそ
れに近似した値に設定されている。即ち、垂直転送レジ
スタ１の最大取り扱い電荷量の信号電荷が搬送されてＣ
ＤＳ７から信号が出力されたときの電圧値と略同じ値か
、それに近い値が基準電圧Ｖｒｅｆ　として選ばれてい
るのである。

【００１４】そして、比較回路１１が反転入力端子に受
けるところのＣＤＳ７の出力信号が基準電圧Ｖｒｅｆ　
よりも小さいとき、謂わば通常のときは、比較回路１１
の出力が、アナログスイッチ１０を、差動アンプ９の出
力信号を入力する切換状態にする。逆にＣＤＳ７の出力
信号が基準電圧Ｖｒｅｆ　を越えるとき、謂わば高輝度
信号出力時には、比較回路１１の出力が、アナログスイ
ッチ１０を、ＣＤＳ７の出力信号を入力する切換状態に
する。１２はアナログスイッチ１０から出力された信号
を処理する信号処理回路である。

【００１５】このようなスミア抑圧型固体撮像装置にお
いては、ＣＤＳ７から出力される信号、即ちスミア成分
を含む信号成分が予め設定した基準電圧Ｖｒｅｆ　を越
えない通常時には、差動アンプ９の出力信号がアナログ
スイッチ１０により信号処理回路１２へ出力される。即
ち、スミア成分を含む信号成分からスミア成分を差し引
いた真の信号成分あるいはそれに近い信号が映像信号と
して信号処理回路１２へ出力される。従って、低スミア
化を図ることができるのである。

【００１６】そして、ＣＤＳ７から出力された信号、即
ちスミア成分を含む信号成分が予め設定した基準電圧Ｖ
ｒｅｆ　を越えたときには、ＣＤＳ７の出力信号がアナ
ログスイッチ１０を通って信号処理回路１２へ送出され
る。 従って、スミア成分を含む信号成分から、スミア成分に
オーバーフロー分を加えたところのスミア成分を大きく
越えた値を減算した値の信号が差動アンプ９からアナロ
グスイッチ１０を通して信号処理回路１２へ送出される
ことを防止することができる。即ち、スミアの過剰抑圧
を防止することができる。

【００１７】図２は本発明スミア抑圧型固体撮像装置の
別の実施例の要部を示す回路ブロック図であり、固体撮
像素子部分の図示は省略した。１３はＣＤＳ７の出力信
号をＯＰＢレベル（黒レベル）がクランプ電圧Ｖｃｌａ
になるようにクランプするクランプ回路、１４はＣＤＳ
８の出力信号をＯＰＢレベルがＶｃｌａ　になるように
クランプするクランプ回路である。ＣＤＳ７の出力信号
、即ちスミア成分を含む信号成分はクランプ回路１３を
介して差動アンプ９の非反転入力端子に入力される。

【００１８】一方、ＣＤＳ８の出力信号、すなわちスミ
ア成分はクランプ回路１４及びアナログスイッチ１０を
介して差動アンプ９の反転入力端子に入力される。そし
て、差動アンプ９の出力信号、即ち、スミア成分を含む
信号成分からスミア成分を差し引いたところの謂わば真
の信号成分、換言すればスミアを抑圧した信号が信号処
理回路に入力されるようになっている。但し、これは通
常時（高輝度時でないという意味）においてである。

【００１９】差動アンプからなる比較回路１１は図１に
示す実施例の場合と同様に基準電圧Ｖｒｅｆ　と、ＣＤ
Ｓ７からのスミア成分を含む信号成分（但し、図１に実
施例と異なり、クランプされている）とを比較する。そ
して、そのスミア成分を含む信号成分が基準電圧Ｖｒｅ
ｆ　よりも小さいときは、即ち通常時には、上記アナロ
グスイッチ１０はクランプ回路１４の出力信号を選択し
て差動アンプ９へ送出する状態に切換えられる。

【００２０】それに対して、スミア成分を含む信号成分
が基準電圧Ｖｒｅｆ　よりも大きいときは、即ち高輝度
時には、アナログスイッチ１０は、クランプ回路１４の
クランプ電圧であるオプチカルブラックレベルの電圧を
選択して差動アンプ９へ送出する状態に切換えられる。 従って、このときは、スミア成分を含む信号成分から減
算する信号はスミア成分から強制的に実質的な０に切換
えられ、スミア成分を含む信号成分がそのまま信号処理
回路１２に入力される。

【００２１】このように、本発明スミア抑圧型固体撮像
装置はクランプ回路を備えた固体撮像装置に対しては図
２に示す態様で実施することができる。しかし、図１に
示すスミア抑圧型固体撮像装置の単にＣＤＳ７、８の次
段にクランプ回路を設けるような態様においてでも実施
することができることはいうまでもない。また、スミア
の抑圧をしたりあるいは過剰抑圧を防止したりするスミ
ア抑圧回路は固体撮像素子の内部に設けても良いし、固
体撮像素子の外部に設けても良いことはいうまでもない
。このように、本発明は種々の態様で実施することがで
きる。

【００２２】

【発明の効果】本発明スミア抑圧型固体撮像装置は、垂
直転送レジスタによりスミア成分を含む信号成分とスミ
ア成分とを分離して垂直転送するようにし、水平転送レ
ジスタとして信号電荷を水平転送する信号電荷転送用水
平転送レジスタのほかにスミア電荷転送用水平転送レジ
スタを設け、上記信号電荷転送用水平転送レジスタから
出力されたスミア成分を含む信号成分から上記スミア電
荷転送用水平転送レジスタから出力されたスミア成分を
減算して信号成分を得るようにしたスミア抑圧型固体撮
像装置において、上記信号電荷転送用水平転送レジスタ
から出力されたスミア成分を含む信号成分が所定基準値
を越えたか否かを判定する判定手段を有し、該判定手段
の判定結果に応じてスミア成分を含む信号成分が上記基
準値を越えないときのみ上記減算により得た信号成分を
出力し、スミア成分を含む信号成分が上記基準値を越え
たときはそのスミア成分を含む信号成分をそのまま出力
するようにしたことを特徴とするものである。従って、
本発明スミア抑圧型固体撮像装置によれば、信号電荷転
送用水平転送レジスタから出力されたスミア成分を含む
信号成分が所定の基準値を越えたか否かを判定手段によ
って判定し、越えたときはスミア成分を含む信号成分か
らスミア電荷転送用水平転送レジスタにより転送された
スミア成分を差し引く動作を停止してスミア成分を含む
信号成分をそのまま出力するので、スミアの過剰抑圧を
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明固体撮像装置の一つの実施例を示す回路
ブロック図である。

【図２】本発明固体撮像装置の他の実施例の要部を示す
回路ブロック図である。

【符号の説明】

１　　垂直転送レジスタ ５　　信号電荷転送用水平転送レジスタ６　　スミア電
荷転送用水平転送レジスタ９　　差動アンプ １０　　アナログスイッチ １１　　判定手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　垂直転送レジスタによりスミア成分を
   含む信号成分とスミア成分とを分離して垂直転送するよ
   うにし、水平転送レジスタとして信号電荷を水平転送す
   る信号電荷転送用水平転送レジスタのほかにスミア電荷
   転送用水平転送レジスタを設け、上記信号電荷転送用水
   平転送レジスタから出力されたスミア成分を含む信号成
   分から上記スミア電荷転送用水平転送レジスタから出力
   されたスミア成分を減算して信号成分を得るようにした
   スミア抑圧型固体撮像装置において、上記信号電荷転送
   用水平転送レジスタから出力されたスミア成分を含む信
   号成分が所定基準値を越えるか否かを判定する判定手段
   を有し、上記判定手段の判定結果に応じてスミア成分を
   含む信号成分が上記基準値を越えないときのみ上記減算
   により得た信号成分を出力し、スミア成分を含む信号成
   分が上記基準値を越えたときはそのスミア成分を含む信
   号成分をそのまま出力するようにしてなることを特徴と
   するスミア抑圧型固体撮像装置。