JP2003110942A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電荷の蓄積時間によらず黒段差を一定値以下
に抑えることが可能であり、長時間蓄積を行った場合で
あっても黒浮きと言われる現象を抑制することができる
固体撮像装置を提供する。 【解決手段】 撮像部、水平転送部及び出力部を備える
固体撮像素子を使用した固体撮像装置において、黒レベ
ルの基準となる光学的黒部の電荷を電荷電圧変換部で加
算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタルスチール
カメラやビデオカメラ等に用いられる固体撮像装置に関
する。詳しくは、有効画素領域と光学的黒部（以下、Ｏ
Ｂ部と言う）を有する固体撮像素子を使用した固体撮像
装置において、有効画素領域で発生した電荷を蓄積する
一方、ＯＢ部で発生した電荷は半導体基板に掃き出す様
な構造である固体撮像素子を使用した固体撮像装置に係
るものである。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像素子は、有効画素領域で蓄積し
た電荷を垂直転送部、水平転送部を介して出力部より電
気信号として取り出され、取り出された電気信号はビデ
オ等に記録されたり、あるいは直接伝送されて受信側に
置かれたテレビ等に再現される。ここで、出力部より取
り出される電気信号は、ディスプレイの輝度の黒等、即
ち黒レベルの基準としてＯＢ部の出力レベルが採用され
ている。即ち、出力部より取り出される電気信号はＯＢ
部の出力レベルが基準とされ、ＯＢ部と有効画素領域と
の出力レベルの差（以下、黒段差と言う）によって有効
画素領域の輝度が決定されている。

【０００３】以下、図面を用いて固体撮像素子について
説明する。図４は固体撮像素子の水平転送部から電荷電
圧変換（以下、ＦＤと言う）部１０１までの電位模式図
であり、電極（１）（以下、Ｈφ１と言う）１０２と電
極（２）（以下、Ｈφ２と言う）１０３に駆動パルスを
与えることによって電荷の転送を行い、Ｈφ１がオフの
状態になった時に水平転送部からＦＤ部に電荷が転送さ
れる。なお、電荷がＦＤ部に転送された後にリセットゲ
ート（以下、φＲＧと言う）１０４をオンの状態にする
ことでＦＤ部に蓄積された電荷のリセットを行う。

【０００４】図５は各パルスの動作タイミングを示す模
式図であり、図５中符号ＡはＨφ１の駆動パルスの動作
タイミング、図５中符号ＢはＨφ２の駆動パルスの動作
タイミング、図５中符号ＣはφＲＧの駆動パルスの動作
タイミング、図５中符号Ｄは後述するサンプルホールド
pre-charged相（以下、ＳＨＰと言う）のクランプパル
スの動作タイミング、図５中符号Ｅは後述するサンプル
ホールドdata相（以下、ＳＨＤと言う）のクランプパル
スの動作タイミングを示している。

【０００５】また、図６はＣＣＤ（charge coupled dev
ice）の出力波形模式図を示したものであり、図５中符
号Ａ及び符号Ｂで示すタイミングでＨφ１及びＨφ２に
駆動パルスを与えることによって図６中符号Ｆで示すＣ
ＣＤの出力波形が得られ、このＣＣＤ出力を図７に示す
様な相関２重サンプリング（以下、ＣＤＳと言う）回路
に入力し、図５中符号Ｃで示すタイミングでφＲＧに駆
動パルスを与えると共に、図５中符号Ｄ及び符号Ｅで示
すタイミングでＳＨＰ及びＳＨＤにクランプパルスを与
えることによって図６中符号Ｇで示すＣＣＤの出力（Ｃ
ＤＳ後）波形が得られる。即ち、ＣＤＳ回路はＣＣＤ出
力のうちＳＨＰのクランプパルスでサンプリングされ基
準として用いられるpre-charged相（以下、Ｐ相と言
う）１０５と、ＣＣＤの出力のうちＳＨＤのクランプパ
ルスでサンプリングされるそれぞれの画素のデータの出
力であるdata相（以下、Ｄ相と言う）１０６との差を差
動アンプによって減算処理を行うことによってＣＣＤの
出力波形を整形しているものである。

【０００６】ここで、従来の固体撮像素子は、例えば特
開平３−２４０３７９号公報に示すように、有効画素領
域で発生した電荷を蓄積する一方、ＯＢ部で発生した電
荷は半導体基板に掃き出す様な構造としていた。即ち、
ＯＢ部の遮光膜に透過光を生ずるような欠陥がある場合
に、その透過光により発生した電荷が、光を遮断した状
態であっても時間の経過とともに蓄積される電荷、即ち
暗電流成分に加わることになり、黒レベルの基準が透過
光によって変動し、その影響を受けてＯＢ部が正確な黒
レベルの基準となり難かったために、ＯＢで発生した電
荷を半導体基板に掃き出すことによって、遮光膜を透過
する光が発生したときであっても黒レベルの基準を担保
していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＯＢ部
で発生した電荷を半導体基板に掃き出す様な構造の固体
撮像素子では、蓄積時間に応じて有効画素領域のみに暗
電流成分が増加し、暗電流成分によって有効画素領域の
出力レベルが大きくなってしまい、電荷の長時間蓄積を
行った場合に黒段差が大きくなり、本来黒であるところ
が明るくなる黒浮きと言われる現象が発生する。

【０００８】図８は固体撮像素子の暗時における水平走
査線１本分の出力をＣＤＳ回路に入力することによって
得られた出力波形模式図を示しており、図８中符号Ｈは
短時間蓄積を行った際の有効画素領域１０７の出力レベ
ルを示しており、図８中符号Ｉは長時間蓄積を行った際
の有効画素領域１０７の出力レベルを示している。ここ
で、有効画素領域１０７に暗電流成分が時間の経過とと
もに蓄積するために、長時間蓄積を行った際の有効画素
領域１０７とＯＢ部１０８との出力レベルの差（長時間
蓄積時黒段差）１０９は、短時間蓄積を行った際の有効
画素領域１０７とＯＢ部１０８との出力レベルの差（短
時間蓄積時黒段差）１１０と比較すると大きくなってい
る。即ち、電荷の蓄積時間と黒段差との関係は図９に示
すように蓄積時間が大きくなるにつれて黒段差が大きく
なるために、長時間蓄積を行った場合には、本来黒であ
るところが明るくなる黒浮きと言われる現象が発生する
のである。

【０００９】本発明は、以上の点に鑑みて創案されたも
のであって、電荷の蓄積時間によらず黒段差を一定値以
下に抑えることが可能であるために、長時間蓄積を行っ
た場合であっても黒浮きと言われる現象を抑制すること
ができる固体撮像装置を提供することを目的とするもの
である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る固体撮像装置は、複数の受光部がマ
トリクス上に配列され、前記受光部の垂直列毎に設けら
れた各受光部から電荷を転送する垂直転送部を有する撮
像部と、前記垂直転送部より電荷が転送され、転送され
た電荷を水平方向に転送する水平転送部と、該水平転送
部より電荷が転送され、転送された電荷を出力する出力
部とを備える固体撮像素子を使用した固体撮像装置にお
いて、黒レベルの基準となる光学的黒部の電荷を電荷電
圧変換部で加算する。

【００１１】ここで、黒レベルの基準となる光学的黒部
の電荷を電荷電圧変換部で加算することによって、光学
的黒部の出力レベルが大きくなり、黒段差を小さくする
ことができる。

【００１２】また、本発明に係る固体撮像装置は、複数
の受光部がマトリクス上に配列され、前記受光部の垂直
列毎に設けられた各受光部から電荷を転送する垂直転送
部を有する撮像部と、前記垂直転送部より電荷が転送さ
れ、転送された電荷を水平方向に転送する水平転送部
と、該水平転送部より電荷が転送され、転送された電荷
を出力する出力部とを備える固体撮像素子を使用した固
体撮像装置において、黒レベルの基準となる光学的黒部
の電荷を電荷電圧変換部で電荷の蓄積時間に応じて加算
する。

【００１３】ここで、黒レベルの基準となる光学的黒部
の電荷を電荷電圧変換部で電荷の蓄積時間に応じて加算
することによって、電荷の蓄積時間に応じて光学的黒部
の出力レベルが大きくなり、黒段差を小さくすることが
できる。

【００１４】更に、本発明に係る固体撮像装置は、複数
の受光部がマトリクス上に配列され、前記受光部の垂直
列毎に設けられた各受光部から電荷を転送する垂直転送
部を有する撮像部と、前記垂直転送部より電荷が転送さ
れ、転送された電荷を水平方向に転送する水平転送部
と、該水平転送部より電荷が転送され、転送された電荷
を出力する出力部とを備える固体撮像素子を使用した固
体撮像装置において、黒レベルの基準となる光学的黒部
の電荷を電荷電圧変換部で加算すると共に、相関２重サ
ンプリング回路のサンプルホールドＰ相のクランプパル
ス及びサンプルホールドＤ相のクランプパルスの少なく
ともいずれか一方を所定期間停止する。

【００１５】ここで、黒レベルの基準となる光学的黒部
の電荷を電荷電圧変換部で加算することによって、光学
的黒部の出力レベルが大きくなり、黒段差を小さくする
ことができる。また、相関２重サンプリング回路のサン
プルホールドＰ相のクランプパルス及びサンプルホール
ドＤ相のクランプパルスの少なくともいずれか一方を停
止することによって、電荷を電荷電圧変換部で加算した
光学的黒部のデータをクランプすることができる。

【００１６】また、本発明に係る固体撮像装置は、複数
の受光部がマトリクス上に配列され、前記受光部の垂直
列毎に設けられた各受光部から電荷を転送する垂直転送
部を有する撮像部と、前記垂直転送部より電荷が転送さ
れ、転送された電荷を水平方向に転送する水平転送部
と、該水平転送部より電荷が転送され、転送された電荷
を出力する出力部とを備える固体撮像素子を使用した固
体撮像装置において、黒レベルの基準となる光学的黒部
の電荷を電荷電圧変換部で電荷の蓄積時間に応じて加算
すると共に、相関２重サンプリング回路のサンプルホー
ルドＰ相のクランプパルス及びサンプルホールドＤ相の
クランプパルスの少なくともいずれか一方を所定期間停
止する。

【００１７】ここで、黒レベルの基準となる光学的黒部
の電荷を電荷電圧変換部で電荷の蓄積時間に応じて加算
することによって、電荷の蓄積時間に応じて光学的黒部
の出力レベルが大きくなり、黒段差を小さくすることが
できる。また、相関２重サンプリング回路のサンプルホ
ールドＰ相のクランプパルス及びサンプルホールドＤ相
のクランプパルスの少なくともいずれか一方を所定期間
停止することによって、電荷の蓄積時間に応じて電荷を
電荷電圧変換部で加算した光学的黒部のデータをクラン
プすることができる。

【００１８】また、本発明に係る固体撮像装置は、複数
の受光部がマトリクス上に配列され、前記受光部の垂直
列毎に設けられた各受光部から電荷を転送する垂直転送
部を有する撮像部と、前記垂直転送部より電荷が転送さ
れ、転送された電荷を水平方向に転送する水平転送部
と、該水平転送部より電荷が転送され、転送された電荷
を出力する出力部とを備える固体撮像素子を使用した固
体撮像装置において、リセットゲートを停止することに
より黒レベルの基準となる光学的黒部の電荷を電荷電圧
変換部で加算すると共に、相関２重サンプリング回路の
サンプルホールドＰ相のクランプパルス及びサンプルホ
ールドＤ相のクランプパルスの少なくともいずれか一方
を所定期間停止する。

【００１９】ここで、リセットゲートを停止することに
より黒レベルの基準となる光学的黒部の電荷を電荷電圧
変換部で加算することによって、光学的黒部の出力レベ
ルが大きくなり、黒段差を小さくすることができる。ま
た、相関２重サンプリング回路のサンプルホールドＰ相
のクランプパルス及びサンプルホールドＤ相のクランプ
パルスの少なくともいずれか一方を所定期間停止するこ
とによって、リセットゲートを停止することにより電荷
を電荷電圧変換部で加算した光学的黒部のデータをクラ
ンプすることができる。

【００２０】また、本発明に係る固体撮像装置は、複数
の受光部がマトリクス上に配列され、前記受光部の垂直
列毎に設けられた各受光部から電荷を転送する垂直転送
部を有する撮像部と、前記垂直転送部より電荷が転送さ
れ、転送された電荷を水平方向に転送する水平転送部
と、該水平転送部より電荷が転送され、転送された電荷
を出力する出力部とを備える固体撮像素子を使用した固
体撮像装置において、リセットゲートを停止することに
より黒レベルの基準となる光学的黒部の電荷を電荷電圧
変換部で電荷の蓄積時間に応じて加算すると共に、相関
２重サンプリング回路のサンプルホールドＰ相のクラン
プパルス及びサンプルホールドＤ相のクランプパルスの
少なくともいずれか一方を所定期間停止する。

【００２１】ここで、リセットゲートを停止することに
より黒レベルの基準となる光学的黒部の電荷を電荷電圧
変換部で電荷の蓄積時間に応じて加算することによっ
て、電荷の蓄積時間に応じて光学的黒部の出力レベルが
大きくなり、黒段差を小さくすることができる。また、
相関２重サンプリング回路のサンプルホールドＰ相のク
ランプパルス及びサンプルホールドＤ相のクランプパル
スの少なくともいずれか一方を所定期間停止することに
よって、リセットゲートを停止することにより電荷の蓄
積時間に応じて電荷を電荷電圧変換部で加算した光学的
黒部のデータをクランプすることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参酌しながら説明し、本発明の理解に供する。

【００２３】図１は、本発明を適用した固体撮像装置の
一例を説明するための各パルスの動作タイミング及びＣ
ＣＤの出力波形模式図を示したものであり、図１中符号
ＪはＨφ１の駆動パルスの動作タイミング、図１中符号
ＫはＨφ２の駆動パルスの動作タイミング、図１中符合
ＬはφＲＧの駆動パルスの動作タイミング、図１中符号
Ｍは符号Ｊ及び符号Ｋで示すタイミングでＨφ１及びＨ
φ２に駆動パルスを与えることによって得られるＣＣＤ
の出力波形、図１中符号ＮはＳＨＰのクランプパルスの
動作タイミング、図１中符号ＯはＳＨＤのクランプパル
スの動作タイミング、図１中符号Ｐは符号Ｍで示すＣＣ
Ｄ出力をＣＤＳ回路に入力し、符号Ｌで示すタイミング
でφＲＧに駆動パルスを与えると共に、符号Ｎ及び符号
Ｏで示すタイミングでＳＨＰ及びＳＨＤにクランプパル
スを与えることによって得られるＣＣＤの出力（ＣＤＳ
後）波形であり、図１中符号Ｑは黒レベルの基準となる
水平後ＯＢ部の出力レベルをクランプするクランプパル
スの動作タイミングを示している。また、図１中符号Ｒ
は長時間蓄積を行った際の有効画素領域１の出力レベル
を示しており、図１中符号Ｓは短時間蓄積を行った際の
有効画素領域の出力レベルを示している。なお、符号
（１）〜（２０）は本発明の実施の形態の説明の便宜を
考慮し水平後ＯＢ部の画素に１画素毎に付したものであ
る。

【００２４】ここで、長時間蓄積を行った際の有効画素
領域１と水平後ＯＢ部２との出力レベルの差（長時間蓄
積時黒段差）３は、短時間蓄積を行った際の有効画素領
域１と水平後ＯＢ部２との出力レベルの差（短時間蓄積
時黒段差）４と比較すると大きくなっている。一方、長
時間蓄積を行った場合であっても、φＲＧの駆動パルス
を停止した後にＳＨＰのクランプパルスを停止し、その
後にＳＨＤのクランプパルスを停止した場合における長
時間蓄積時黒段差（ＦＤ蓄積有り）５は短時間蓄積時黒
段差４と比較するとほぼ同一出力となっている。

【００２５】即ち、本発明を適用した固体撮像装置の一
例では、φＲＧの駆動パルスを停止しＦＤ部に水平後Ｏ
Ｂ部の電荷を蓄積し、（２）で示すタイミングでＳＨＰ
のクランプパルスを停止することによりＳＨＤのクラン
プパルスを停止し水平後ＯＢ部の出力のＤ相をサンプリ
ングする際の基準となる水平後ＯＢ部の出力のＰ相を決
定し、Ｐ相との関係において所望の水平後ＯＢ部の出力
レベルを得るべく（５）で示すタイミングでＳＨＤのク
ランプパルスを停止し４画素分の水平後ＯＢ部の電荷を
ＦＤ部に加算したデータをその後も保持し、（１３）〜
（２０）で示すタイミングで水平後ＯＢ部の出力レベル
をクランプするクランプパルスで４画素分の水平後ＯＢ
部の電荷をＦＤ部に加算したデータをクランプする。

【００２６】ここで、φＲＧの駆動パルスを停止するの
は、ＦＤ部に蓄積された電荷のリセットを停止し、ＦＤ
部に水平後ＯＢ部の電荷を蓄積し、所定の電荷がＦＤ部
に加算された後にＳＨＤのクランプパルスで水平後ＯＢ
部の出力のＤ相をサンプリングすることにより、長時間
蓄積をした場合であっても短時間蓄積時黒段差４とほぼ
同一の水平後ＯＢ部の出力レベルを得るためであって、
φＲＧの駆動パルスの停止のタイミングはＳＨＰ及びＳ
ＨＤのクランプパルスの停止のタイミングとの関係にお
いて所望の水平後ＯＢ部の出力レベルが得られるのであ
れば、必ずしも（２）で示すタイミングでφＲＧの駆動
パルスを停止する必要はなく、例えば（４）で示すタイ
ミングや（５）で示すタイミングでφＲＧの駆動パルス
を停止しても良いことは勿論である。また、上記と同様
に、φＲＧの駆動パルスを停止するのは、所定の電荷が
ＦＤ部に加算された後にＳＨＤのクランプパルスで水平
後ＯＢ部の出力のＤ相をサンプリングするためであっ
て、必ずしも（２）で示すタイミングで停止した後、
（１１）で示すタイミングで駆動パルスを発生させる必
要は無いのであって、（２）で示すタイミングでφＲＧ
の駆動パルスを停止した後に駆動パルスを発生させなく
ても良い。更に、（５）で示すタイミングでＳＨＤのク
ランプパルスで水平後ＯＢ部の出力のＤ相をサンプリン
グした後であればφＲＧの駆動パルスを発生させるタイ
ミングはどのタイミングであっても良い。即ち、（２）
で示すタイミングで停止し、ＳＨＤのクランプパルスで
水平後ＯＢ部の出力のＤ相をサンプリングする（５）で
示すタイミングの間φＲＧの駆動パルスが停止していれ
ば、それ以後のφＲＧの駆動パルスはいかなる動作タイ
ミングであっても構わない。

【００２７】また、ＳＨＰのクランプパルスを停止する
のは、ＳＨＤのクランプパルスを停止することにより水
平後ＯＢ部の出力のＤ相をサンプリングする際の基準と
なる水平後ＯＢ部の出力のＰ相を決定するためであり、
水平後ＯＢ部の出力のＤ相をサンプリングする際の基準
となる水平後ＯＢ部の出力のＰ相を決定することができ
るのであれば必ずしも（２）で示すタイミングでＳＨＰ
のクランプパルスを停止する必要は無いのであって、例
えば（３）で示すタイミングや（４）で示すタイミング
でＳＨＰのクランプパルスを停止しても良い。更に、Ｐ
相はＤ相との関係において所望の水平後ＯＢ部の出力レ
ベルを得ることができれば充分であるから、所望の水平
後ＯＢ部の出力レベルを得ることができ、（１３）〜
（２０）で示すタイミングで水平後ＯＢ部の出力レベル
をクランプパルスでクランプした後のＳＨＰのクランプ
パルスはいかなる動作タイミングであっても構わない。

【００２８】また、ＳＨＤのクランプパルスを停止する
のは、上記した様に、ＳＨＰのクランプパルスを停止し
て決定された水平後ＯＢ部の出力のＰ相との関係におい
て、所望の水平後ＯＢ部の出力レベルを得るためであ
り、所望の水平後ＯＢ部の出力レベルを得ることができ
るのであれば、必ずしも（５）で示すタイミングでＳＨ
Ｄのクランプパルスを停止する必要は無く、例えば
（４）で示すタイミングや（６）で示すタイミングでＳ
ＨＤのクランプパルスを停止しても良い。更に、Ｄ相は
Ｐ相との関係において所望の水平後ＯＢ部の出力レベル
を得ることができれば充分であるから、所望の水平後Ｏ
Ｂ部の出力レベルを得ることができ、（１３）〜（２
０）で示すタイミングで水平後ＯＢ部の出力レベルをク
ランプパルスでクランプした後のＳＨＤのクランプパル
スはいかなる動作タイミングであっても構わない。ま
た、ＳＨＤのクランプパルスは所望の水平後ＯＢ部の出
力レベルを得ることができるタイミング、即ち（５）で
示すタイミングで水平後ＯＢ部の出力のＤ相をサンプリ
ングすることができれば充分であり、水平後ＯＢ部に関
して（５）以外のタイミングについてはＳＨＤのクラン
プパルスは必ずしも必要なものでは無い。

【００２９】また、（１３）〜（２０）で示すタイミン
グでクランプパルスにより水平後ＯＢ部の出力レベルを
クランプするのは、水平後ＯＢ部が所望の出力レベルに
なった後にクランプするためであり、本発明を適用した
固体撮像装置の一例では、ＣＤＳ回路の回路規模を考慮
しサンプルホールドでのデータの保持時間を短縮すべく
（１３）〜（２０）で示すタイミングでクランプを行っ
ているが、クランプのタイミングは水平後ＯＢ部が所望
の出力レベルになった後であれば必ずしも（１３）〜
（２０）で示すタイミングでなくても良く、例えば
（７）〜（１５）で示すタイミングでクランプを行って
も良い。なお、サンプルホールドはＣＤＳ回路を構成す
るコンデンサの容量によっても異なるが、データの保持
時間が決まっているので、サンプルホールドを行ってか
らクランプするまでの時間は短い方が好ましい。更に、
クランプパルスでの水平後ＯＢ部のクランプは所望の出
力レベルとなった水平後ＯＢ部の出力レベルをクランプ
することができれば充分であって、例えば（１３）で示
すタイミングといったように、あるタイミングでクラン
プを行っても良く、必ずしも（１３）〜（２０）で示す
タイミングでクランプするといった様にクランプのタイ
ミングに幅をもたせる必要は無いが、クランプの精度向
上を図るべく、クランプのタイミングに幅をもたせる方
が好ましい。

【００３０】本発明を適用した固体撮像装置では、図２
に示す様に水平後ＯＢ部に電荷を加算していない場合に
おける電荷の蓄積時間と黒段差との関係６と比較する
と、水平後ＯＢ部に電荷を加算した場合における電荷の
蓄積時間と黒段差の関係７は、電荷を長時間蓄積した場
合であっても黒段差を一定値以下に抑えることができ
る。また、電荷の蓄積時間によって有効画素領域の暗電
流成分は変化するが、電荷の蓄積時間に応じでＳＨＤの
クランプパルスを停止するタイミングを変化させること
によって、電荷の蓄積時間によらず、黒段差を一定値以
下に抑えることができる。

【００３１】図３は、本発明を適用した固体撮像装置の
他の一例を説明するための各パルスの動作タイミング及
びＣＣＤの出力波形模式図を示したものである。即ち、
本発明を適用した固体撮像装置の他の一例では、φＲＧ
の駆動パルスを停止しＦＤ部に水平後ＯＢ部の電荷を蓄
積し、予め定められた（１１）で示すタイミングでＳＨ
Ｄのクランプパルスを停止しサンプリングする水平後Ｏ
Ｂ部の出力のＤ相との関係において所望の水平後ＯＢ部
の出力レベルを得るべく（８）で示すタイミングでＳＨ
Ｐのクランプパルスを停止することにより水平後ＯＢ部
の出力のＰ相を決定し、予め定められた（１１）で示す
タイミングでＳＨＤのクランプパルスを停止し４画素分
の水平後ＯＢ部の電荷をＦＤ部に加算したデータをその
後も保持し、（１３）〜（２０）で示すタイミングで水
平後ＯＢ部の出力レベルをクランプするクランプパルス
で４画素分の水平後ＯＢ部の電荷をＦＤ部に加算したデ
ータをクランプする。

【００３２】ここで、φＲＧの駆動パルスを停止するの
は、上記した本発明を適用した固体撮像装置の一例と同
様に、所定の電荷がＦＤ部に加算された後にＳＨＰ及び
ＳＨＤのクランプパルスで水平後ＯＢ部の出力のＰ相及
びＤ相をサンプリングするためであって、φＲＧの駆動
パルスの停止のタイミングはＳＨＰ及びＳＨＤのクラン
プパルスの停止のタイミングとの関係において所望の水
平後ＯＢ部の出力レベルが得られるのであれば、必ずし
も（２）で示すタイミングでφＲＧの駆動パルスを停止
する必要はなく、例えば（４）で示すタイミングや
（５）で示すタイミングでφＲＧの駆動パルスを停止し
ても良いことは勿論である。また、上記と同様に、φＲ
Ｇの駆動パルスを停止するのは、所定の電荷がＦＤ部に
加算された後にＳＨＰ及びＳＨＤのクランプパルスで水
平後ＯＢ部の出力のＰ相及びＤ相をサンプリングするた
めであり、必ずしも（２）で示すタイミングで停止した
後、（１１）で示すタイミングで駆動パルスを発生させ
る必要は無いのであって、（２）で示すタイミングでφ
ＲＧの駆動パルスを停止した後に駆動パルスを発生させ
なくても良い。更に、（１１）で示すタイミングでＳＨ
Ｄのクランプパルスで水平後ＯＢ部の出力のＤ相をサン
プリングした後であればφＲＧの駆動パルスを発生させ
るタイミングはどのタイミングであっても良い。即ち、
（２）で示すタイミングで停止し、ＳＨＤのクランプパ
ルスで水平後ＯＢ部の出力のＤ相をサンプリングする
（１１）で示すタイミングの間φＲＧの駆動パルスが停
止していれば、それ以後のφＲＧの駆動パルスはいかな
る動作タイミングであっても構わない。

【００３３】また、ＳＨＰのクランプパルスを停止する
のは、予め定められた（１１）で示すタイミングで停止
するＳＨＤのクランプパルスによってサンプリングする
水平後ＯＢ部の出力のＤ相との関係において所望の水平
後ＯＢ部の出力レベルを得るためであり、所望の水平後
ＯＢ部の出力レベルを得ることができるのであれば、必
ずしも（８）でしめすタイミングでＳＨＰのクランプパ
ルスを停止する必要は無いのであって、例えば（７）で
示すタイミングや（９）で示すタイミングでクランプパ
ルスを停止しても良い。更に、ＳＨＰのクランプパルス
は所望の水平後ＯＢ部の出力レベルを得ることができる
タイミング、即ち（８）で示すタイミングで水平後ＯＢ
部の出力のＰ相をサンプリングすることができれば充分
であり、水平後ＯＢ部に関して（８）以外のタイミング
についてはＳＨＰのクランプパルスは必ずしも必要なも
のでは無い。なお、（１３）〜（２０）で示すタイミン
グで水平後ＯＢ部の出力レベルをクランプパルスでクラ
ンプした後のＳＨＰのクランプパルスはいかなる動作タ
イミングであっても構わない点は上記した本発明を適用
した固体撮像装置の一例と同様である。

【００３４】また、予め定めるＳＨＤのクランプパルス
を停止するタイミングは、Ｐ相との関係において所望の
水平後ＯＢ部の出力レベルを得ることができれば充分で
あるから、必ずしも（１１）で示すタイミングである必
要は無いのであって、例えば（１０）で示すタイミング
や（１２）で示すタイミングであっても構わない。な
お、（１３）〜（２０）で示すタイミングで水平後ＯＢ
部の出力レベルをクランプパルスでクランプした後のＳ
ＨＤのクランプパルスはいかなる動作タイミングであっ
ても構わない点及び水平後ＯＢ部に関して（１１）で示
すタイミング以外のタイミングについてはＳＨＤのクラ
ンプパルスは必ずしも必要なものでは無い点は上記した
本発明を適用した固体撮像装置の一例と同様である。

【００３５】本発明を適用した固体撮像装置では、電荷
を長時間蓄積した場合であっても黒段差を一定値以下に
抑えることができる。また、電荷の蓄積時間に応じてＳ
ＨＰのクランプパルスを停止させるタイミングを変化さ
せることによって、電荷の蓄積時間によらず、黒段差を
一定値以下に抑えることができる。更に、ＳＨＤのクラ
ンプパルスを停止するタイミング予め決定することがで
きるために、サンプルホールドを行ってからクランプす
るまでの時間を短縮することができるように、ＳＨＤの
クランプパルスを停止するタイミングを決定することが
可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上述べてきた如く、本発明の固体撮像
装置によれば、電荷の蓄積時間によらず黒段差を一定値
以下に抑えることが可能となり、長時間蓄積を行った場
合であっても黒浮きと言われる現象を抑制することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した固体撮像装置の一例を説明す
るための各パルスの動作タイミング及びＣＣＤの出力波
形模式図である。

【図２】電荷の蓄積時間と黒段差との関係を示すグラフ
である。

【図３】本発明を適用した固体撮像装置の他の一例を説
明するための各パルスの動作タイミング及びＣＣＤの出
力波形模式図である。

【図４】固体撮像素子の水平転送部からＦＤ部までの電
位模式図である。

【図５】各パルスの動作タイミングを示す模式図であ
る。

【図６】ＣＣＤの出力波形模式図である。

【図７】ＣＤＳ回路の回路図である。

【図８】固体撮像素子の暗時における水平走査線１本分
の出力をＣＤＳ回路に入力することによって得られた出
力波形模式図である。

【図９】電荷の蓄積時間と黒段差との関係を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１ 有効画素領域 ２ 水平後ＯＢ部 ３ 長時間蓄積時黒段差 ４ 短時間蓄積時黒段差 ５ 長時間蓄積時黒段差（ＦＤ蓄積有り） ６ 水平後ＯＢ部に電荷を加算していない場合に
おける電荷の蓄積時間と黒段差との関係 ７ 水平後ＯＢ部に電荷を加算した場合における
電荷の蓄積時間と黒段差の関係 １０１ ＦＤ部 １０２ 電極（１） １０３ 電極（２） １０４ リセットゲート １０５ pre-charged相 １０６ data相 １０７ 有効画素領域 １０８ ＯＢ部 １０９ 長時間蓄積時黒段差 １１０ 短時間蓄積時黒段差

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の受光部がマトリクス上に配列さ
   れ、前記受光部の垂直列毎に設けられた各受光部から電
   荷を転送する垂直転送部を有する撮像部と、 前記垂直転送部より電荷が転送され、転送された電荷を
   水平方向に転送する水平転送部と、 該水平転送部より電荷が転送され、転送された電荷を出
   力する出力部とを備える固体撮像素子を使用した固体撮
   像装置において、 黒レベルの基準となる光学的黒部の電荷を電荷電圧変換
   部で加算することを特徴とする固体撮像装置。
2. 【請求項２】 複数の受光部がマトリクス上に配列さ
   れ、前記受光部の垂直列毎に設けられた各受光部から電
   荷を転送する垂直転送部を有する撮像部と、 前記垂直転送部より電荷が転送され、転送された電荷を
   水平方向に転送する水平転送部と、 該水平転送部より電荷が転送され、転送された電荷を出
   力する出力部とを備える固体撮像素子を使用した固体撮
   像装置において、 黒レベルの基準となる光学的黒部の電荷を電荷電圧変換
   部で電荷の蓄積時間に応じて加算することを特徴とする
   固体撮像装置。
3. 【請求項３】 複数の受光部がマトリクス上に配列さ
   れ、前記受光部の垂直列毎に設けられた各受光部から電
   荷を転送する垂直転送部を有する撮像部と、 前記垂直転送部より電荷が転送され、転送された電荷を
   水平方向に転送する水平転送部と、 該水平転送部より電荷が転送され、転送された電荷を出
   力する出力部とを備える固体撮像素子を使用した固体撮
   像装置において、 黒レベルの基準となる光学的黒部の電荷を電荷電圧変換
   部で加算すると共に、 相関２重サンプリング回路のサンプルホールドＰ相のク
   ランプパルス及びサンプルホールドＤ相のクランプパル
   スの少なくともいずれか一方を所定期間停止することを
   特徴とする固体撮像装置。
4. 【請求項４】 複数の受光部がマトリクス上に配列さ
   れ、前記受光部の垂直列毎に設けられた各受光部から電
   荷を転送する垂直転送部を有する撮像部と、 前記垂直転送部より電荷が転送され、転送された電荷を
   水平方向に転送する水平転送部と、 該水平転送部より電荷が転送され、転送された電荷を出
   力する出力部とを備える固体撮像素子を使用した固体撮
   像装置において、 黒レベルの基準となる光学的黒部の電荷を電荷電圧変換
   部で電荷の蓄積時間に応じて加算すると共に、 相関２重サンプリング回路のサンプルホールドＰ相のク
   ランプパルス及びサンプルホールドＤ相のクランプパル
   スの少なくともいずれか一方を所定期間停止することを
   特徴とする固体撮像装置。
5. 【請求項５】 複数の受光部がマトリクス上に配列さ
   れ、前記受光部の垂直列毎に設けられた各受光部から電
   荷を転送する垂直転送部を有する撮像部と、 前記垂直転送部より電荷が転送され、転送された電荷を
   水平方向に転送する水平転送部と、 該水平転送部より電荷が転送され、転送された電荷を出
   力する出力部とを備える固体撮像素子を使用した固体撮
   像装置において、 リセットゲートを停止することにより黒レベルの基準と
   なる光学的黒部の電荷を電荷電圧変換部で加算すると共
   に、 相関２重サンプリング回路のサンプルホールドＰ相のク
   ランプパルス及びサンプルホールドＤ相のクランプパル
   スの少なくともいずれか一方を所定期間停止することを
   特徴とする固体撮像装置。
6. 【請求項６】 複数の受光部がマトリクス上に配列さ
   れ、前記受光部の垂直列毎に設けられた各受光部から電
   荷を転送する垂直転送部を有する撮像部と、 前記垂直転送部より電荷が転送され、転送された電荷を
   水平方向に転送する水平転送部と、 該水平転送部より電荷が転送され、転送された電荷を出
   力する出力部とを備える固体撮像素子を使用した固体撮
   像装置において、 リセットゲートを停止することにより黒レベルの基準と
   なる光学的黒部の電荷を電荷電圧変換部で電荷の蓄積時
   間に応じて加算すると共に、 相関２重サンプリング回路のサンプルホールドＰ相のク
   ランプパルス及びサンプルホールドＤ相のクランプパル
   スの少なくともいずれか一方を所定期間停止することを
   特徴とする固体撮像装置。