JP2977056B2 - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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- JP2977056B2 JP2977056B2 JP3301258A JP30125891A JP2977056B2 JP 2977056 B2 JP2977056 B2 JP 2977056B2 JP 3301258 A JP3301258 A JP 3301258A JP 30125891 A JP30125891 A JP 30125891A JP 2977056 B2 JP2977056 B2 JP 2977056B2
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- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 13
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
Landscapes
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、テレビカメラ等に用
いられるＸ−Ｙアドレス方式の固体撮像素子に関し、特
に垂直方向の各画素列にオプティカル・ブラック（以
下、ＯＢと略称する）画素部を有するタイプのものにお
いて、ＯＢ画素部へのブルーミングによる影響を抑制す
るようにした固体撮像素子に関する。
いられるＸ−Ｙアドレス方式の固体撮像素子に関し、特
に垂直方向の各画素列にオプティカル・ブラック（以
下、ＯＢと略称する）画素部を有するタイプのものにお
いて、ＯＢ画素部へのブルーミングによる影響を抑制す
るようにした固体撮像素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、Ｘ−Ｙアドレス方式の固体撮像
素子は、図４に示すように、多数の画素をマトリクス状
に配列した画素アレイ１０１を備えている。そして一画
素は一つのフォトダイオードで構成され、このダイオー
ドに与えるバイアス電圧を垂直シフトレジスタ（垂直走
査回路）１０２からのパルスにより制御することによっ
て光信号に基づく画素信号を取り込み、その後水平シフ
トレジスタ（水平走査回路）１０３により水平走査スイ
ッチ１０４を開閉させ、出力ライン１０５に映像信号を
送出するようになっている。そして画素アレイ１０１
は、受光画素部１０１−１の他に、受光画素に遮光膜を
被せたＯＢ画素部１０１−２とに分かれて形成されてお
り、ＯＢ画素部１０１−２は後段の電子回路で基準映像
黒レベルを作り出すための光学的黒部となっている。
素子は、図４に示すように、多数の画素をマトリクス状
に配列した画素アレイ１０１を備えている。そして一画
素は一つのフォトダイオードで構成され、このダイオー
ドに与えるバイアス電圧を垂直シフトレジスタ（垂直走
査回路）１０２からのパルスにより制御することによっ
て光信号に基づく画素信号を取り込み、その後水平シフ
トレジスタ（水平走査回路）１０３により水平走査スイ
ッチ１０４を開閉させ、出力ライン１０５に映像信号を
送出するようになっている。そして画素アレイ１０１
は、受光画素部１０１−１の他に、受光画素に遮光膜を
被せたＯＢ画素部１０１−２とに分かれて形成されてお
り、ＯＢ画素部１０１−２は後段の電子回路で基準映像
黒レベルを作り出すための光学的黒部となっている。
【０００３】通常このＯＢ画素部101-2 は、図４に示す
ように、垂直シフトレジスタ102 と平行に配置し、水平
の読み出し周期毎にＯＢ画素部を読み取るようになって
いるが、高速カメラなど速い駆動周波数で画素読み出し
を行わなければならない場合、水平周期が短いためＯＢ
画素部の読み出し期間が短くなり、回路上で使いづらい
という欠点がある。
ように、垂直シフトレジスタ102 と平行に配置し、水平
の読み出し周期毎にＯＢ画素部を読み取るようになって
いるが、高速カメラなど速い駆動周波数で画素読み出し
を行わなければならない場合、水平周期が短いためＯＢ
画素部の読み出し期間が短くなり、回路上で使いづらい
という欠点がある。
【０００４】すなわちＯＢ画素からの信号は、回路上で
クランプ処理された後、基準黒レベルとなるが、クラン
プに要する期間は一般に１μｓ以上で、したがってＯＢ
画素部の読み出し時間は２μｓ程度は必要となり、図４
に示すようにＯＢ画素部を垂直シフトレジスタに平行に
配置した場合、これを１フィールドで256 本読み出す場
合、ＯＢ画素部の読み出し必要時間は、トータルで２×
256 ＝512 μｓとなる。仮に10倍速の高速で読み出しを
行ったとすると、１フィールド＝１÷（60×10）≒1670
μｓで、結局 512÷1670≒0.31となり、画素アレイ全体
の31％をＯＢ画素部に割り当てなければ、十分なクラン
プができないことになる。
クランプ処理された後、基準黒レベルとなるが、クラン
プに要する期間は一般に１μｓ以上で、したがってＯＢ
画素部の読み出し時間は２μｓ程度は必要となり、図４
に示すようにＯＢ画素部を垂直シフトレジスタに平行に
配置した場合、これを１フィールドで256 本読み出す場
合、ＯＢ画素部の読み出し必要時間は、トータルで２×
256 ＝512 μｓとなる。仮に10倍速の高速で読み出しを
行ったとすると、１フィールド＝１÷（60×10）≒1670
μｓで、結局 512÷1670≒0.31となり、画素アレイ全体
の31％をＯＢ画素部に割り当てなければ、十分なクラン
プができないことになる。
【０００５】その打開策として、図５に示すように、Ｏ
Ｂ画素部101-2 を水平シフトレジスタ103 と平行に設け
る構造が考えられている。この構成にした場合、１水平
走査期間中（1670÷256 ＝6.５μｓ）には十分なクラン
プ期間があるため、ＯＢ画素部は水平１ラインでもよ
く、画素アレイ全体に占めるＯＢ画素の割合は、１÷25
6 ≒0.004 、すなわち僅か0.５％未満でよい計算とな
り、ＯＢ画素を水平シフトレジスタに平行に配置したタ
イプは高速読み出しに有効であるといえる。
Ｂ画素部101-2 を水平シフトレジスタ103 と平行に設け
る構造が考えられている。この構成にした場合、１水平
走査期間中（1670÷256 ＝6.５μｓ）には十分なクラン
プ期間があるため、ＯＢ画素部は水平１ラインでもよ
く、画素アレイ全体に占めるＯＢ画素の割合は、１÷25
6 ≒0.004 、すなわち僅か0.５％未満でよい計算とな
り、ＯＢ画素を水平シフトレジスタに平行に配置したタ
イプは高速読み出しに有効であるといえる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示したＯＢ画素部の配置構成の場合、大光量の入射光に
よる受光画素からの過剰電流が垂直方向の共通ラインを
経て他の受光画素に侵入し、それが図６に示すようにブ
ルーミングとなって、映像信号上に図７に示すようなキ
ズＰを生ずる。
示したＯＢ画素部の配置構成の場合、大光量の入射光に
よる受光画素からの過剰電流が垂直方向の共通ラインを
経て他の受光画素に侵入し、それが図６に示すようにブ
ルーミングとなって、映像信号上に図７に示すようなキ
ズＰを生ずる。
【０００７】このキズＰがＯＢ画素部に混入すると基準
黒レベルが乱されることになり、ミスクランプの原因と
なって映像信号全体を乱してしまう。すなわち、一般に
ＯＢ画素信号のクランプ処理回路は、図８に示すよう
に、映像信号ラインに設けられたバッファ111 の出力側
に直列コンデンサ112 を接続し、コンデンサ112 の出力
側に基準黒レベルａに対応する直流電源をスイッチ113
を介して接続するように構成されており、スイッチ113
を図９に示すクランプパルスにより一定周期でオン・オ
フし、オンしている期間の映像信号ライン上の平均電位
を基準黒レベルとするため、図９に示すようなブルーミ
ングによるキズ成分があると、クランプ電位が本来の基
準黒レベルａとは異なるレベルｂとなり、ミスクランプ
状態となって画面全体の黒レベルが変動する。
黒レベルが乱されることになり、ミスクランプの原因と
なって映像信号全体を乱してしまう。すなわち、一般に
ＯＢ画素信号のクランプ処理回路は、図８に示すよう
に、映像信号ラインに設けられたバッファ111 の出力側
に直列コンデンサ112 を接続し、コンデンサ112 の出力
側に基準黒レベルａに対応する直流電源をスイッチ113
を介して接続するように構成されており、スイッチ113
を図９に示すクランプパルスにより一定周期でオン・オ
フし、オンしている期間の映像信号ライン上の平均電位
を基準黒レベルとするため、図９に示すようなブルーミ
ングによるキズ成分があると、クランプ電位が本来の基
準黒レベルａとは異なるレベルｂとなり、ミスクランプ
状態となって画面全体の黒レベルが変動する。
【０００８】本発明は、従来のＯＢ画素部を垂直方向の
各画素列に備えたＸ−Ｙアドレス方式の固体撮像素子に
おける上記問題点を解消するためになされたもので、ミ
スクランプの原因となるＯＢ画素部へのブルーミングの
混入をなくすようにした固体撮像素子を提供することを
目的とする。
各画素列に備えたＸ−Ｙアドレス方式の固体撮像素子に
おける上記問題点を解消するためになされたもので、ミ
スクランプの原因となるＯＢ画素部へのブルーミングの
混入をなくすようにした固体撮像素子を提供することを
目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、本発明は、図１の概念図に示すように、受
光画素部及びオプティカル・ブラック画素部を有する垂
直方向の各画素列を垂直方向の各共通ラインで接続し、
該共通ラインを経て画素信号を読み出すようにしたＸ−
Ｙアドレス方式の固体撮像素子において、受光画素部Ａ
の共通ラインＣとオプティカル・ブラック画素部Ｂの共
通ラインＤとを分離させて構成するものである。
決するため、本発明は、図１の概念図に示すように、受
光画素部及びオプティカル・ブラック画素部を有する垂
直方向の各画素列を垂直方向の各共通ラインで接続し、
該共通ラインを経て画素信号を読み出すようにしたＸ−
Ｙアドレス方式の固体撮像素子において、受光画素部Ａ
の共通ラインＣとオプティカル・ブラック画素部Ｂの共
通ラインＤとを分離させて構成するものである。
【００１０】このように構成した固体撮像素子において
は、垂直方向の共通ラインＣ，Ｄを受光画素部ＡとＯＢ
画素部Ｂとで分離しているので、大光量の入射光による
受光画素部Ａの過剰電流のＯＢ画素部Ｂへの侵入が阻止
され、キズのない基準黒レベルを得ることが可能とな
る。
は、垂直方向の共通ラインＣ，Ｄを受光画素部ＡとＯＢ
画素部Ｂとで分離しているので、大光量の入射光による
受光画素部Ａの過剰電流のＯＢ画素部Ｂへの侵入が阻止
され、キズのない基準黒レベルを得ることが可能とな
る。
【００１１】
【実施例】次に実施例について説明する。図２は本発明
にかかる固体撮像素子の第１実施例を示す回路構成図で
ある。図において、１は受光画素をマトリクス状に配置
した受光画素部であり、２は画素部に遮光膜を被せて構
成したＯＢ画素部で、受光画素部１と完全に分離されて
形成されている。受光画素部１及びＯＢ画素部２の水平
方向に配列されている画素列は、共通に垂直選択線３-
1，３-2，・・・ ３-5及び４-1，４-2にそれぞれ接続さ
れ、垂直シフトレジスタ５より垂直選択パルスが供給さ
れるようになっている。
にかかる固体撮像素子の第１実施例を示す回路構成図で
ある。図において、１は受光画素をマトリクス状に配置
した受光画素部であり、２は画素部に遮光膜を被せて構
成したＯＢ画素部で、受光画素部１と完全に分離されて
形成されている。受光画素部１及びＯＢ画素部２の水平
方向に配列されている画素列は、共通に垂直選択線３-
1，３-2，・・・ ３-5及び４-1，４-2にそれぞれ接続さ
れ、垂直シフトレジスタ５より垂直選択パルスが供給さ
れるようになっている。
【００１２】また受光画素部１の垂直方向に配列されて
いる画素列は、信号線６-1，６-2，・・・ ６-6に共通に接
続され、各信号線は水平シフトレジスタ７で駆動される
水平走査スイッチ８を介して受光画素出力ライン９に接
続されている。一方、ＯＢ画素部２の垂直方向に配列さ
れている画素列には信号線10-1，10-2，・・・ 10-6が共通
に接続され、各信号線は水平シフトレジスタ７で駆動さ
れる水平走査スイッチ11を介して、ＯＢ画素出力ライン
12に接続されている。
いる画素列は、信号線６-1，６-2，・・・ ６-6に共通に接
続され、各信号線は水平シフトレジスタ７で駆動される
水平走査スイッチ８を介して受光画素出力ライン９に接
続されている。一方、ＯＢ画素部２の垂直方向に配列さ
れている画素列には信号線10-1，10-2，・・・ 10-6が共通
に接続され、各信号線は水平シフトレジスタ７で駆動さ
れる水平走査スイッチ11を介して、ＯＢ画素出力ライン
12に接続されている。
【００１３】そして各出力ライン９，12は、垂直シフト
レジスタ５からの制御信号で制御される切換スイッチ13
を介して、共通出力ライン14に接続されるようになって
いる。
レジスタ５からの制御信号で制御される切換スイッチ13
を介して、共通出力ライン14に接続されるようになって
いる。
【００１４】この実施例では、完全に分離した受光画素
部１とＯＢ画素部２を、１つの水平シフトレジスタ７で
駆動される２系統の水平走査スイッチ８，11により制御
するようになっており、そして受光画素部１からの過剰
電流の侵入を防止するため、受光画素部１とＯＢ画素部
２とで別個に設けた各出力ライン９，12を、垂直シフト
レジスタ５で制御する切換スイッチ13により、ＯＢ画素
出力ライン12を読み出す時にはＯＢ出力側に、受光画素
出力ライン９を読み出す時には受光出力側に接続するよ
うに制御される。これにより、受光画素部１よりＯＢ画
素部２への過剰電流の侵入を防止し、キズのない基準黒
レベルを得ることができる。
部１とＯＢ画素部２を、１つの水平シフトレジスタ７で
駆動される２系統の水平走査スイッチ８，11により制御
するようになっており、そして受光画素部１からの過剰
電流の侵入を防止するため、受光画素部１とＯＢ画素部
２とで別個に設けた各出力ライン９，12を、垂直シフト
レジスタ５で制御する切換スイッチ13により、ＯＢ画素
出力ライン12を読み出す時にはＯＢ出力側に、受光画素
出力ライン９を読み出す時には受光出力側に接続するよ
うに制御される。これにより、受光画素部１よりＯＢ画
素部２への過剰電流の侵入を防止し、キズのない基準黒
レベルを得ることができる。
【００１５】図３は、本発明の第２実施例を示す回路構
成図であり、図２に示した第１実施例と同一又は対応す
る部材には同一符号を付して示している。この実施例
は、２つの水平シフトレジスタ７-1，７-2を設け、受光
画素部側水平走査スイッチ８とＯＢ画素部側水平走査ス
イッチ11を、別個の水平シフトレジスタ７-1，７-2でそ
れぞれ駆動するように構成したものである。この実施例
においては、各出力ライン９，12を切り換え接続するた
めの切換スイッチは不要となる。
成図であり、図２に示した第１実施例と同一又は対応す
る部材には同一符号を付して示している。この実施例
は、２つの水平シフトレジスタ７-1，７-2を設け、受光
画素部側水平走査スイッチ８とＯＢ画素部側水平走査ス
イッチ11を、別個の水平シフトレジスタ７-1，７-2でそ
れぞれ駆動するように構成したものである。この実施例
においては、各出力ライン９，12を切り換え接続するた
めの切換スイッチは不要となる。
【００１６】
【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
本発明によれば、受光画素部の共通ラインとＯＢ画素部
の共通ラインを分離させたので、ＯＢ画素部へのブルー
ミングの混入を阻止し、高速読み出し時等においても、
ミスクランプのない基準黒レベルを得ることができる。
本発明によれば、受光画素部の共通ラインとＯＢ画素部
の共通ラインを分離させたので、ＯＢ画素部へのブルー
ミングの混入を阻止し、高速読み出し時等においても、
ミスクランプのない基準黒レベルを得ることができる。
【図１】本発明に係る固体撮像素子を説明するための概
念図である。
念図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す回路構成図である。
【図３】第２実施例を示す回路構成図である。
【図４】従来のＸ−Ｙアドレス方式の固体撮像素子の構
成例を示す回路構成図である。
成例を示す回路構成図である。
【図５】従来のＸ−Ｙアドレス方式の固体撮像素子の他
の構成例を示す回路構成図である。
の構成例を示す回路構成図である。
【図６】ブルーミングの発生態様を示す図である。
【図７】ブルーミングによるキズの発生した映像信号を
示す図である。
示す図である。
【図８】ＯＢ信号のクランプ処理回路を示す図である。
【図９】図８に示したクランプ処理回路の動作を説明す
るための信号波形図である。
るための信号波形図である。
１ 受光画素部 ２ ＯＢ画素部 ３-1，・・・ ，４-1，・・・ 垂直選択線 ５ 垂直シフトレジスタ ６-1，・・・ 信号線 ７ 水平シフトレジスタ ８ 水平走査スイッチ ９ 受光画素出力ライン 10-1，・・・ 信号線 11 水平走査スイッチ 12 ＯＢ画素出力ライン 13 切換スイッチ
Claims (4)
- 【請求項１】 受光画素部及びオプティカル・ブラック
画素部を有する垂直方向の各画素列を垂直方向の各共通
ラインで接続し、該共通ラインを経て画素信号を読み出
すようにしたＸ−Ｙアドレス方式の固体撮像素子におい
て、受光画素部の共通ラインとオプティカル・ブラック
画素部の共通ラインとを分離させたことを特徴とする固
体撮像素子。 - 【請求項２】 前記受光画素部及び前記オブティカル・
ブラック画素部の共通ラインは、それぞれ水平走査回路
により制御される第１及び第２のスイッチを介して、各
々受光画素出力ライン及びオプティカル・ブラック画素
出力ラインに接続され、該受光画素出力ライン及び該オ
プティカル・ブラック画素出力ラインは第３のスイッチ
を介して共通出力ラインに接続されることを特徴とする
請求項１記載の固体撮像素子。 - 【請求項３】 前記第３のスイッチは垂直走査回路によ
り制御されることを特徴とする請求項２記載の固体撮像
素子。 - 【請求項４】 前記受光画素部及び前記オプティカル・
ブラック画素部の共通ラインは、それぞれ第１及び第２
の水平走査回路により制御される第１及び第２のスイッ
チを介して、各々受光画素出力ライン及びオプティカル
・ブラック画素出力ラインに接続され、該受光画素出力
ライン及び該オプティカル・ブラック画素出力ラインは
共通接続されることを特徴とする請求項１記載の固体撮
像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3301258A JP2977056B2 (ja) | 1991-10-22 | 1991-10-22 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3301258A JP2977056B2 (ja) | 1991-10-22 | 1991-10-22 | 固体撮像素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05115047A JPH05115047A (ja) | 1993-05-07 |
| JP2977056B2 true JP2977056B2 (ja) | 1999-11-10 |
Family
ID=17894658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3301258A Expired - Fee Related JP2977056B2 (ja) | 1991-10-22 | 1991-10-22 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2977056B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006032688A (ja) | 2004-07-16 | 2006-02-02 | Fujitsu Ltd | 固体撮像装置 |
-
1991
- 1991-10-22 JP JP3301258A patent/JP2977056B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05115047A (ja) | 1993-05-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990824 |
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