JPS585084A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPS585084A
JPS585084A JP56101233A JP10123381A JPS585084A JP S585084 A JPS585084 A JP S585084A JP 56101233 A JP56101233 A JP 56101233A JP 10123381 A JP10123381 A JP 10123381A JP S585084 A JPS585084 A JP S585084A
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JP
Japan
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signal
period
vertical
output
solid
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Pending
Application number
JP56101233A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Takahashi
健二 高橋
Naoki Ozawa
直樹 小沢
Shusaku Nagahara
長原 脩策
Kayao Takemoto
一八男 竹本
Tsutomu Fujita
努 藤田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS585084A publication Critical patent/JPS585084A/ja
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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
    • H04N25/63Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current
    • H04N25/633Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current by using optical black pixels

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は撮像装置に関し、さらに詳しくは固体撮像素子
の暗電流変化・垂直スメアに起因した黒レベルの変動の
抑圧に関するものである。
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。固体撮像素子を用
いることによって撮像管式のものよりも撮像装置の小型
化・高信頼性化・長寿命化がはかれる。
ところで、一般に光電変換装置では温度に依存して増減
する暗電流が発生するが、こnが信号電流に重量するこ
とによってビデオ信号の黒レベルが変動してしまうこと
がある。
これを抑圧するために従来、光電変換部の一部をおおっ
て光の入射をさまたける第1図に示すような黒マスクが
用いられている。図において1は光電変換部のうちビデ
オ信号の映像期間に走査する部分であり、光学的に露出
している。また2は光電変換部のうちビデオ信号の水平
ブランキング期間の一部に走査する部分であり、光学的
にマスクされている。このような光電変換部を走査した
とき得られる信号の一例を第2図に示す。図において3
で示す期間はビデオ信号の1水平走査期間、4で示す期
間は水平ブランキング期間、5で示す期間は黒マスクで
おおわn九元電変換部を走査する期間、6で示す期間は
光学的に銀山した通常の光電変換部を走査する映像期間
、7で示す期間は光電変換部を走査しない期間でるる。
5.6で示す期間は共に光電変換部を走査するので、こ
こで得られる信号には光電変換部で発生する暗電流が含
まれるが、一方、7で示す期間で得られる信号には含ま
れない。すなわち光電変換部で発生する暗電流をI4、
被写体像に対応した信号電流を工、とおくと、7.s、
6で示される各期間で得られる信号Iy= Is、 I
・はそれぞれ次のとおりである。
■、=0                 ・・・0
)I s ” I−・・・(2) 工・”’ I a + I −・・・(3)映像信号は
周知のように直流分を持っており、これを再生しなけれ
ば明暗の正しい再生画が得られない。通常、直流分を再
生するためにパルスクランプ回路が用いられる。パルス
クランプ回路は広く一般に用いられているので詳細な説
明は省略するが、パルスが入力した期間の映像信号の直
流レベルを基準値に固定することによって直流再生を行
なっている。通常、パルスの位置は水平ブランキング期
間内におくが、これを第2図の5で示す期間に選べば暗
電流I4が基準の直流レベルに固定される。この結果、
映像期間の基準に対する直流レベルは信号電流1.たけ
で決まるので、ビデオ信号の黒レベルは暗電流の影響を
受けることはない。
固体撮像素子においても従来、水平の絵素列のうち走査
の始めに対応した位置にある教練μを黒マスクによって
光学的におおう仁とにより、同様の効果を得ている。黒
マスクを付けた固体撮像素子の構成の一例を、MOS形
を例にとって第3図に示す。図において垂直走査回路(
シフトレジスタ)9から信号線16に出力された垂直走
査パルスによってMOS)ランジスタ12が開閉され、
フォトダイオードIIK蓄積された光電荷重、とフォト
ダイオードで発生する暗電流I4.は垂直信号線13に
移される。こnに垂直信号線で発生する暗電流I4vが
加わり、水平走査回路(シフトレジスタ)8から出力さ
nた水平走査ノくルスでMOSトランジスタ14が開閉
されることによって順次水平出力線15に込り出され、
ここで水平出力線で発生する暗電流l4IKが加えられ
て出力端子17から出力される。10で示した部分は光
学的におおわれた黒マスクの部分を示す。出力端子17
から得られる信号の一例を#g4図に示す。第2図と同
様、3は一水平走査期間、4は水平ブランキング期間、
5は黒マスクでおおわれた絵素を走査する期間、6は通
常の絵素を走査する期間、7は絵素を走査しない期間で
ある。?、 5.6の各期間に得られる信号LqZ  
II’+ 1./はそれぞれ次のとおりである。
Iy’=Ia菫                  
             −(4)I、’=I−菖+
I a−+ I am               
     ・・・缶)Is””Ia冨+I a−+ I
直、+■、               ・・・(6
)ここでパルスクランプ回路のパルス位置を第4図中5
で示す期間に選べば、暗電流Iam+Iav+Iipが
基準の直流レベルに固定さnる。こnによって基準に対
する映像期間の直流レベルは(5)、 (6)式の比較
で容易にわかるとおり信号電流1.だけで決まり、ビデ
オ信号の無レベルは暗電流の影響を受けることはない。
然るに固体撮像素子では暗電流の他に、ビデオ信号の黒
レベルを変動させる要因が存在する。次にこれについて
説明する。
固体撮像素子では感光性を待つ部分が纂3図に示すフォ
トダイオード11の部分のみで11/)ことが望ましい
が、実際にはフォトダイオードの周辺部、たとえはMO
S )ランジスタ12のドレインも感光性を持つことが
める。ドレインで発生した光電荷はMOS)ランジスタ
のオン、オフにかかわりなく垂直信号線13に移される
が、無電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、各々の
トランジスタ上に投影さrt九光情報扛垂直信号線に混
合加算されて蓄積される。すなわち、各垂直信号線には
投影された被写体像の一厘方向の積分光量に対応した信
号電流が蓄積することKなる。
との信号は各水平走査期間ごとに通常の信号電流に重量
して出てくるのでたとえば第5図(a) K示すような
明るい部分のめる被写体像を撮像すると、再生画面上で
は第5図中)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。垂直スメアの存在に
よってもビデオ信号の黒レベルは被写体の垂直方向の積
分光量につれて縦線状の変化をする。
垂直スメアを除去するために考案された当社の先a(実
開昭56−11968号)では、垂直スメアが発生過程
から明らかなように各水平走査期間で等しいので、垂直
ブランキング期間内に1水平走査期間分の垂直スメアに
対応する信号t−IHメモリ(l水平走査期間の信号を
記録できるメモリ)に普き込んでおき、これを各水平走
査期間に得らnた映像信号から減算して除去することを
提案した。先願の実施例を第6図に示す。図において固
体連像素子18から出力された信号はプリアンプ19、
低域3波器20t−経て減算回路23、メモ+721に
加えらf’L6゜このときメモリには同期回路22から
の制御信号によって垂直ブランキング期間に1水平走査
期間の垂直スメアが記録される。
記録された信号は通常の水平走査期間に読み出されて減
算回路23に加えらn1低域3波器からの信号よりさし
引かれる。ここで第3図に示す垂直信号線13に11積
された垂直スメアに対応する信号を得るにあたり、第3
図に示すMOS)ランジスタ12をオフにしておけば信
号が混入することはないが、フォトダイオードで発生す
る暗電流I4.も含まれない。この結果メモリに葺き込
まnる水平ブランキング期間および垂直信号線を走査す
る期間に得られる信号”M41 IMsはそれぞれIi
z4xI4M               ・・・(
7)IM6− Iam+Ia−+I−−・・・(8)と
なる。ここでLsは垂直スメアに対応した信号でるる。
一方、通常の走査を行なう水平走査期間に得られる信号
の一例t−第7図に示す。図中、3で示す期間は水平走
査期間、4で示す期間は水平ブランキング期間、6で示
す期間は絵素を走査する期間でるる。4.6で示す各期
間で得られる信号14#、 1.#は次のとおりである
工、’=I4g               ・・・
(9)I@“=I−冨+Ia−+Iす+1.、+1. 
     ・・・舖したがってIa’ e I@’より
IM41 IM6をさし引いた出力電流IO4e Io
sは次のとおりでおる。
l04−0               ・・・II
os=Iip+Ia            ・・・a
コミの結果、上式から明らかなように垂直スメアに対応
した信号は出力電流から除去される。ここでパルスクラ
ンプ回路のノ(ルス位置を第7図中4で示す期間に選べ
ば、零レベルが基準の直流レベルに固定されるが、絵素
を走査する期間にフォトダイオードで発生する暗電流、
I−2が混入するのでビデオ信号の島レベルが影響を受
ける。
そこで本発明の目的は、固体Ilkl素像を用いた撮像
装置において、愚レベルの暗電流にも垂直スミアにも影
響されない安定な装置を提供することにおる。
以下本発明の実施例を用いて詳細に説明する。
本発明の実施例に使用する撮像素子上の黒マスクの位置
についてまず説明する。本発明では、第8図に示すよう
に基準となる黒レベルを得るための黒マスクを撮像素子
の感光部81のうち垂直走査が始まる部分または終りの
部分の数本の走査線に対応した部分82に施す。83は
水平シフトレジスタ、84絋垂直シフトレジスタである
。このように黒マスクを設けると、撮像素子の出力信号
には、第9図に示すような信号が得られる。すなわち、
第9図91の期間は黒マスクでおおわれた部分であり、
出力信号Io Fi  Io=Lt+Ia−+I=+I
amが現われる。第9図92の期間は信号期間でありI
oに加えて信号1.が加算されることは言うまでもない
次に、第10図には本発明の一実施例を示す。
撮像素子101の出力はプリアンプ102で増幅された
後、低域通過フィルタ103で不要なりロック成分等を
除かれ映像信号となる。この映像信号の一方はクランプ
回路104に導かれ直流再生が行なわれる。仁の際、基
準レベルとして用いられる期間は水平のブランキング期
間とする。すなわち、クランプすることにより水平信号
線の暗電流In+は取り除かれる。このクランプされた
映像信号から第6図で述べたように垂直帰線期間に得ら
れる垂直スミア信号を1ラインメモリ105に書き込む
。これらのタイミングコントロールパルスは同期発生器
106で作られる。メモリ105に垂直走査周期に1回
誉き込まれた垂直スミア信号はそのフィールド周期のう
ちは各水平走査周期ごとに同一波形が読み出さ九、低域
通過フィルタの出力との差を引き算回路107で求める
ここでもう一度メモリ105に誉き込まnる信号成分に
ついて詳しく述べる。前述したように垂直帰線期間から
は垂直スミア成分1.、と垂直信号線の暗電流Iavが
得られる。すなわち、メモリ105に薔き込まれる信号
IIは 工区= Ia−+ I− でおる。よって引き算回路106の出力には黒マスクを
施した期間はIo  Itとなり映像期間はI−+IO
IIとなる。すなわち、 Io  Ix=Iap+Li l−+IOIK=I−+14.+I411となり、垂直
信号線の暗電流成分Lvと垂直スミア成分Lmは除かれ
る。上式かられかるように黙マスクを施した走査線の映
像期間の電位で直流再生ができれば、出力には等測的に
暗電流も垂直スミアも減算され、信号成分工、のみが得
られることがわかる。よって引き算回路107の出力を
上記の直流再生回路(以下垂直クランプ回路と称する)
108で直流再生を行なえば本発明の目的は達せられる
。次に垂直クランプ回路について簡単に説明する。第1
1図に垂直クランプ回路の1例を示す。入力ビデオ信号
111はまず通常のパルスクランプ回路112に加えら
扛、水平ブランキング期間で直流再生が行なわれる。ク
ランプパルス113波形を第11図(b)に示す。直流
再生された信号は、次にサンプルホールド回路115に
導かれる。ここではスイッチ116が第11図(b)の
117に示す波形、すなわち垂直周期に数本施した黒レ
ベルの信号とサンプルするパルスで開閉され黒レベルの
信号を保持コンデンサ118に1垂直周期期間ホールド
する゛動作を行なう。この1垂直周期期間保持されてい
る黒レベルの電位と基準電位119を差動増幅器120
で比較し、この出力をクラ/グ回路112のクランプ電
位へ負帰還するように彦す。以上のようになすと出力端
子114には垂直方向に挿入した黒レベルに信号をクラ
ンプした出力が得られる。
以上のように垂直スミア補正回路を垂直クランプ回路を
組み合わせることにより、黒レベルを変動させるすべて
の要因をとり除く仁とができ、安定した画質を得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の暗電流補正用の熊マスクの位置を説明す
る図、第2図は第1図の黒マスクによって得られる出力
信号の波形図、第3図は固体撮像素子の構成の1例を示
す図、第4図は固体撮像素子の信号および暗電流の説明
図、第5図は垂直スミアを説明する図、第6図は従来の
垂直スミア補正回路のブロック説明図、第7図は1水平
走査期間の信号の説明図、第8図は本発明に用いる黒マ
スクの位置を説明する図、第9図は第8図の撮像素子か
ら得られる信号を表わす図、第10図は本発明の1実施
例を示す図、第11図は垂直クラ/¥72 目 ′fJ3  タ ′fJ4−Q f75 区 Cυン                      
      tb)=59 第 4 目 2 第 7 区 1 図 83 ご1 %9  目 第 7D口 第 lI  圀 σ) 〃2

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、水平、垂直方向に感光素子をアレイ状に配列し、各
    感光素子を順次走査することにより映像信号を得るよう
    にした固体撮像装置において、゛上記固体撮像素子の水
    平方向絵素列のうち1列もしくは複数列を光学的にじゃ
    へいする手段と、上記固体撮像素子の出力信号を水平周
    期でクランプする手段と、垂直側線期間から得られるl
    水平走査期間の信号をメモリする手段と、上記水平周期
    でクランプさnた信号とメモリに蓄積された信号を減算
    する手段と、前記減算信号を再び上記の光学的にしやへ
    いされた部分の信号レベルにクランプする手段を設けた
    ことを特徴とする固体撮像装置。−
JP56101233A 1981-07-01 1981-07-01 固体撮像装置 Pending JPS585084A (ja)

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JP56101233A JPS585084A (ja) 1981-07-01 1981-07-01 固体撮像装置

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JP56101233A JPS585084A (ja) 1981-07-01 1981-07-01 固体撮像装置

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JPS585084A true JPS585084A (ja) 1983-01-12

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ID=14295176

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JP56101233A Pending JPS585084A (ja) 1981-07-01 1981-07-01 固体撮像装置

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JP (1) JPS585084A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0646338A (ja) * 1985-01-10 1994-02-18 Rca Corp テレビジョン・カメラ
JPH08102893A (ja) * 1994-09-30 1996-04-16 Nec Corp 撮像装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0646338A (ja) * 1985-01-10 1994-02-18 Rca Corp テレビジョン・カメラ
JPH08102893A (ja) * 1994-09-30 1996-04-16 Nec Corp 撮像装置

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