JP3064657B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JP3064657B2
JP3064657B2 JP4093387A JP9338792A JP3064657B2 JP 3064657 B2 JP3064657 B2 JP 3064657B2 JP 4093387 A JP4093387 A JP 4093387A JP 9338792 A JP9338792 A JP 9338792A JP 3064657 B2 JP3064657 B2 JP 3064657B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置に関し、
特にリニアセンサや2次元イメージセンサとして用いて
好適な固体撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】リニアセンサとしては、カラーイメージ
スキャナやデジタルカラー複写機等の画像情報入力部で
用いられている複数ライン、例えば3ラインをオンチッ
プしたリニアセンサが周知である。この3ラインのリニ
アセンサでは、各ラインの出力信号を1箇所から導出し
た方が、信号処理系を簡略化する上で、各ライン毎に3
箇所から出力信号を導出するよりも有利である。
【0003】図4に、3ラインの各出力信号を1箇所か
ら導出するようにしたリニアセンサの従来例を示す。同
図において、3本のアナログシフトレジスタ21〜23
出力側には、各ライン毎に切替えスイッチSW1〜SW
3が配置されており、これら切替えスイッチSW1〜S
W3が順番に切替え制御されることにより、各ラインの
信号が順次導出されるようになっている。
【0004】図5に、2相の水平転送クロックφ1,φ
2、各シフトゲート31〜33の読出しパルスφrog1
〜φrog3及び出力信号Voutのタイミング関係を
示す。なお、期間tintは、各ライン毎の信号電荷の蓄
積時間である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、各ラ
インの出力信号を1箇所から導出するようにした従来の
3ラインリニアセンサでは、黒レベル補正として、図4
にハッチングで示すように、各ラインの端の数〜数十画
素を光学的黒(OPB;optical black)になるように遮
光し、そのOPB画素部分の出力でクランプをかける方
法が採られていたので、各ラインの画素数が多い場合や
転送スピードが遅い場合には、アナログシフトレジスタ
1 〜2 3 での暗電流成分が問題となり、この暗電流成分
に起因して水平方向においてOPB画素部分から遠い
程、画素信号のS/Nが悪くなるという欠点があった。
【0006】本発明は、上述した点に鑑みてなされたも
のであり、画素信号のS/Nの向上を可能とした固体撮
像装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像装
置は、1次元に配列された所定数の画素からなるセンサ
列、このセンサ列の各画素に蓄積された信号電荷を読み
出すシフトゲート及びこのシフトゲートを介して各画素
から読み出された信号電荷を画素配列方向に転送する水
平転送レジスタを有し、画素配列方向に対して垂直な方
向に複数ライン分並べられた複数のリニアセンサエレメ
ントを備え、これらリニアセンサエレメント中の少なく
とも1つのリニアセンサエレメントのセンサ列が光学的
に遮光された構成となっている。
【0008】
【作用】複数ライン分のリニアセンサエレメントを有
し、これらリニアセンサエレメントの出力信号を1箇所
から導出するようにした固体撮像装置において、これら
リニアセンサエレメント中の少なくとも1つのリニアセ
ンサエレメントのセンサ列を光学的に遮光することで、
少なくとも1ライン分の光学的黒の信号が出力される。
そして、この光学的黒の信号に基づいて黒レベル補正を
行うことで、黒信号には黒ラインの水平方向における右
側か左側かの画素位置に伴う転送時間の違いに比例した
暗電流成分が重畳されて出力されるため、有効な画素信
号の水平方向の左右の転送時間に違いによる暗電流成分
の違いを、より正確に補正できる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
【0010】図1は、本発明の一実施例を示す構成図で
あり、ある基本となる大きさの正方形領域で見るとき、
水平方向画素数が垂直方向画素数よりも、例えば2倍以
上になるように画素単位で2次元配列されたセンサ構造
を有する固体撮像装置、例えば3ラインのリニアセンサ
に適用した場合を示す。
【0011】図において、本発明に係るセンサ構造は、
水平方向(H方向)に1次元に配列された所定数の画素
からなり、垂直方向(V方向)に4ライン分だけ並べら
れたセンサ列10〜13と、信号電荷をH方向に転送する
CCD(Charge Coupled Device) からなるアナログシフ
トレジスタ(以下、HCCDと称する)20〜23と、セ
ンサ列 0 〜13の各画素に蓄積された信号電荷をHCC
D20〜23にそれぞれ転送するシフトゲート30〜33
を有する3本のリニアセンサエレメントからなる構成と
なっている
【0012】HCCD20〜23の電荷転送方向の一端側
には、HCCD20〜23によって転送されてきた信号電
荷をV方向に順次転送するCCDアナログシフトレジス
タ(以下、VCCDと称する)4が設けられている。こ
のVCCD4によって転送された信号電荷は、VCCD
4の出力側に設けられた例えばフローティング・ディフ
ュージョン・アンプ構成の電荷/電圧変換部5によって
電圧に変換(あるいは、リセット)される。この電荷/
電圧変換部5の出力電圧は、4ライン分のセンサ出力V
out として外部に導出される。
【0013】4ライン分のセンサ列10〜13において、
そのうちのVCCD4の出力側の1ラインのセンサ列1
0は、Al 遮光膜等によって光学的に遮光されて黒ライ
ンを構成している。そして、この黒ラインの画素信号が
黒レベル補正に用いられるようになっている。なお、本
例では、黒ラインとして1ラインだけ設けた構成となっ
ているが、複数ライン設けるようにしても良いことは勿
論である。
【0014】また、HCCD20〜23、シフトゲート3
0〜33及びVCCD4を駆動するために、タイミングジ
ェネレータ(図示せず)を含む駆動回路6が設けられて
いる。この駆動回路6は、3列のHCCD20〜23に対
して全列とも共通に複数相(本例では、2相)の水平転
送クロックφH1,φH2を、4列のシフトゲート30
〜33に対して共通の読出しゲートパルスφROGを、
VCCD4に対して複数相(本例では、2相)の垂直転
送クロックφV1,φV2をそれぞれ供給する。ここ
で、垂直転送クロックφV1,φV2の周波数は、水平
転送クロックφH1,φH2よりも高くなるように設定
されている。
【0015】次に、1ライン分の黒ラインを黒レベル補
正用として有する上記構成の3ラインのリニアセンサの
動作につき、図2のタイミングチャートを参照しつつ説
明する。
【0016】先ず、黒ラインのセンサ列10の信号電荷
及び3列のセンサ列11〜13の各画素に蓄積された信号
電荷は、読出しパルスφROGの発生により、その立下
がりタイミングでシフトゲート30〜33によってHCC
D20〜23に一斉に転送される。これにより、黒ライン
を含む4ライン分の全画素の信号電荷が2次元的に同時
刻でサンプリングされる。
【0017】HCCD20〜23への信号電荷の一斉転送
が終了すると、その信号電荷は2相の水平転送クロック
φH1,φH2によるHCCD20〜23の転送駆動によ
って水平転送されてVCCD4へ順次転送され、さら
に、水平転送クロックφH1,φH2よりも高い周波数
の2相の垂直転送クロックφV1,φV2によるVCC
D4の転送駆動によって垂直転送される。
【0018】そして、電荷/電圧変換部5で電圧に変換
されることにより、出力Vout として、例えば、先ず黒
ラインの左側の画素(黒1)の信号が出力され、次に1
ライン目の左端の画素(D1-1)の信号が出力され、次に
2ライン目の左端の画素(D2-1)の信号が出力され、そ
の次に3ライン目の左端の画素(D3-1)の信号が出力さ
れる。
【0019】続いて、黒ラインの左から2番目の画素
(黒2)の信号が出力され、次に1ライン目の左から2
番目の画素(D1-2)の信号が出力され、次に2ライン目
の左から2番目の画素(D2-2)の信号が出力され、その
次に3ライン目の左から2番目の画素(D3-2)の信号が
出力される。以下、同様にして、各ラインの垂直方向に
並ぶ画素の信号が順に繰り返して出力されることにな
る。
【0020】上述したように、4列のHCCD20〜23
の一端側にVCCD4を設け、4列のセンサ列10〜13
の各画素の信号電荷を、読出しパルスφROGの立下が
りタイミングでシフトゲート30〜33によってHCCD
0〜23に一斉に読み出すことにより、4列のセンサ列
0〜13の各々のV方向に並ぶ各画素を同時サンプリン
グできるので、4ライン分の全画素の信号電荷を2次元
的に同時刻でサンプリングできる。
【0021】また、VCCD4の出力側に電荷/電圧変
換部5を設け、この電荷/電圧変換部5を各ラインに対
して共用化するようにしたことにより、従来例(図4参
照)のようにライン毎に電荷/電圧変換部51〜53を設
ける必要がなくなるため、電荷/電圧変換部間の特性の
バラツキに起因するライン間の信号レベルのバラツキを
少なくすることができる。
【0022】さらに、光学的に遮光されたセンサ列10
をVCCD4の出力側に配置したことにより、図2の出
力Vout の波形から明かなように、各ラインの垂直方向
の並ぶ画素の信号の出力に先立って黒ラインの信号が出
力されるので、この黒信号に基づいて黒レベル補正を行
うことができる。
【0023】この黒ラインの信号を導出する際には、各
黒信号は黒ラインの右側か左側かの転送時間の違いによ
る暗電流成分が違う(右の方が転送時間が長いため、暗
電流成分が大)ため、各画素毎に出力される黒信号をク
ランプすることにより、黒レベル補正をより正確に行う
ことができ、画素信号のS/Nを向上できる。
【0024】なお、黒レベル補正用のクランプは、セン
サチップ内で行うようにしても、外部で行うようにして
も、いずれであっても良い。
【0025】図3は、本発明の他の実施例を示す構成図
である。本実施例においては、上記実施例の場合と同様
に、H方向に1次元に配列された所定数の画素からな
り、V方向に4ライン分だけ並べられたセンサ列10
3と、信号電荷をH方向に転送するHCCD20〜23
と、センサ列11〜13の各画素に蓄積された信号電荷を
HCCD20〜23にそれぞれ転送するシフトゲート30
〜33とを有するセンサ構造となっており、4ライン分
のセンサ列10〜13のうち、例えば、図中1番上の1ラ
インのセンサ列10が光学的に遮光されて黒レベル補正
用の黒ラインを構成している。
【0026】各ラインにおいて、HCCD20〜23によ
って転送された信号電荷は、HCCD20〜23の各出力
側に設けられた電荷/電圧変換部50〜53によって電圧
に変換され、さらに切替えスイッチSW0〜SW3によ
るスイッチングによって各ラインの信号が順次出力Vou
t として導出されるようになっている。
【0027】この構成によれば、1ライン分の黒信号を
導出できるので、出力後の各ライン間の垂直方向の画素
の対応関係をもって各画素毎に黒出力をクランプして黒
レベル補正を行うことにより、上記実施例の場合と同様
に、水平方向の転送時間の違いによる暗電流成分の違い
があっても、黒レベル補正をより正確に行うことができ
るので、画素信号のS/Nを向上できる。
【0028】本実施例においては、黒ラインを1ライン
だけ設けたが、黒ラインとして複数ライン設けても良い
ことは勿論であり、また黒ラインを図中一番上に配置し
た構成としたが、その配置は画像情報を得る3ライン間
の位置であっても良い。ただし、黒信号の出力に関して
は、黒レベル補正の基準となるものであるから、他の3
ラインの出力に先立って出力するように切替えスイッチ
SW0〜SW3をスイッチング制御する必要がある。
【0029】なお、上記各実施例では、3ラインのリニ
アセンサに適用した場合について説明したが、これに限
定されるものではなく、カラーイメージスキャナやデジ
タルカラー複写機の画像情報入力部など、水平方向画素
数が垂直方向画素数よりも多くなるように画素単位で2
次元配列されたセンサ構造を有する固体撮像装置全般に
適用し得るものである。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数ライン分のリニアセンサエレメントを有し、これら
リニアセンサエレメントの出力信号を1箇所から導出す
るようにした固体撮像装置において、これらリニアセン
サエレメント中の少なくとも1本のリニアセンサエレメ
ントのセンサ列を光学的に遮光する構成としたことによ
り、この光学的黒の信号には黒ラインの右側か左側かの
転送時間の違いに比例した暗電流成分が重畳されて出力
されるため、黒信号に基づく黒レベル補正では、各黒信
号が有効な画素信号の水平方向の左右の転送時間に違い
による暗電流成分の違いをより正確に補正でき、画素信
号のS/Nを向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図であり、例えば
3ラインのリニアセンサに適用した場合を示す。
【図2】本発明の動作説明のタイミングチャートであ
る。
【図3】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図4】従来例を示す構成図である。
【図5】従来例の動作説明のタイミングチャートであ
る。
【符号の説明】
0〜13 センサ列 20〜23 水平転送用CCDアナログシフトレジスタ 30〜33 シフトゲート 4 垂直転送用CCDアナログシフトレジスタ 5,50〜53 電荷/電圧変換部 6 駆動回路 SW0〜SW3 切替えスイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−16087(JP,A) 特公 昭50−4515(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 1/028

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1次元に配列された所定数の画素からな
    るセンサ列、このセンサ列の各画素に蓄積された信号電
    荷を読み出すシフトゲート及びこのシフトゲートを介し
    て各画素から読み出された信号電荷を画素配列方向に転
    送する水平転送レジスタを有し、画素配列方向に対して
    垂直な方向に複数ライン分並べられた複数のリニアセン
    サエレメントを備え、 前記複数のリニアセンサエレメント中の少なくとも1つ
    のリニアセンサエレメントのセンサ列が 光学的に遮光さ
    れていることを特徴とする固体撮像装置。
  2. 【請求項2】 前記複数のリニアセンサエレメントの一
    端側に設けられて前記複数のリニアセンサエレメントの
    各水平転送レジスタから転送される信号電荷を該垂直な
    方向に順次転送する垂直転送レジスタと、 前記垂直転送レジスタの出力側に設けられた電荷/電圧
    変換部と、 前記複数のリニアセンサエレメントにおけるセンサ列の
    各々の該垂直な方向に並ぶ各画素を略同時サンプリング
    すべく前記複数のリニアセンサエレメントの各シフトゲ
    ート及び水平転送レジスタ並びに前記垂直転送レジス
    タを駆動する駆動回路とをさらに備え、 前記複数のリニアセンサエレメント中の前記垂直転送レ
    ジスタの出力側の少なくとも1つのリニアセンサエレメ
    ントのセンサ列が光学的に遮光されていることを特徴と
    する請求項1記載の固体撮像装置。
JP4093387A 1992-03-19 1992-03-19 固体撮像装置 Expired - Lifetime JP3064657B2 (ja)

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US08/033,364 US5539536A (en) 1992-03-19 1993-03-18 Linear imaging sensor having improved charged transfer circuitry
US08/677,471 US5801850A (en) 1992-03-19 1996-07-10 Linear sensor having a plurality of sensor rows

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JPH05268525A JPH05268525A (ja) 1993-10-15
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