JP3154284B2 - 撮像装置 - Google Patents
撮像装置Info
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- JP3154284B2 JP3154284B2 JP25761292A JP25761292A JP3154284B2 JP 3154284 B2 JP3154284 B2 JP 3154284B2 JP 25761292 A JP25761292 A JP 25761292A JP 25761292 A JP25761292 A JP 25761292A JP 3154284 B2 JP3154284 B2 JP 3154284B2
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、撮像装置に係り、特に
光学的黒領域（以下ＯＢ部という）を有する、撮像装置
に関する。
光学的黒領域（以下ＯＢ部という）を有する、撮像装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＯＢ部は有効画素と同一構成の画素上に
遮光層を設けたものであり、撮像装置の出力信号に含ま
れる暗電流を検出して、暗電流の変化による映像信号の
黒レベルの変化を抑えるために設けられたものであり、
通常垂直ＯＢ部、水平ＯＢ部が設けられる。なお、かか
るＯＢ部を有する撮像装置の画素については、後述す
る。
遮光層を設けたものであり、撮像装置の出力信号に含ま
れる暗電流を検出して、暗電流の変化による映像信号の
黒レベルの変化を抑えるために設けられたものであり、
通常垂直ＯＢ部、水平ＯＢ部が設けられる。なお、かか
るＯＢ部を有する撮像装置の画素については、後述す
る。
【０００３】図１０及び図１１は上記ＯＢ部を有し、且
つゲイン切り換え機能を有する撮像装置の駆動パルス及
び信号出力を示すタイミングチャートである。
つゲイン切り換え機能を有する撮像装置の駆動パルス及
び信号出力を示すタイミングチャートである。
【０００４】Ｓ１は垂直ＯＢ部の出力、Ｓ２は水平ＯＢ
部の出力、Ｓ３は有効画素部の出力を示す。また、Ｓ４
は垂直ＯＢ用のクランプパルス、Ｓ５は水平ＯＢ用のク
ランプパルスである。更に、Ｓ６は１水平期間を示し、
Ｓ７は１フィールド期間を示している。
部の出力、Ｓ３は有効画素部の出力を示す。また、Ｓ４
は垂直ＯＢ用のクランプパルス、Ｓ５は水平ＯＢ用のク
ランプパルスである。更に、Ｓ６は１水平期間を示し、
Ｓ７は１フィールド期間を示している。
【０００５】このような撮像装置において、図１１のＳ
１１に示すような数フィールドの無信号期間が存在し、
例えば図１２に示すようにセンサ出力をＡＣ結合し、ク
ランプを行っている場合には、そのクランプ後の出力
は、図１１，１２に示されるｔ，ＩB ，Ｃの定数を用い
て△Ｖ＝ＩB ／Ｃ・△ｔ分低下する（図１１のＳ１
２）。なお、図１２において、８ａ，８ｂはｎｐｎトラ
ンジスタ、９はコンデンサ（容量Ｃ）、１０ａ，１０ｂ
は抵抗、１１はクランプ回路である。
１１に示すような数フィールドの無信号期間が存在し、
例えば図１２に示すようにセンサ出力をＡＣ結合し、ク
ランプを行っている場合には、そのクランプ後の出力
は、図１１，１２に示されるｔ，ＩB ，Ｃの定数を用い
て△Ｖ＝ＩB ／Ｃ・△ｔ分低下する（図１１のＳ１
２）。なお、図１２において、８ａ，８ｂはｎｐｎトラ
ンジスタ、９はコンデンサ（容量Ｃ）、１０ａ，１０ｂ
は抵抗、１１はクランプ回路である。
【０００６】こうしたクランプ後の出力の低下は、図１
３に示すように垂直ＯＢ部をクランプしない場合、Ｓ１
３で示されるように数フィールドにわたり垂直方向の出
力にシェーディングを生じる。従って、従来は、無信号
期間以外の全てのフィールドについて垂直ＯＢ部の出力
Ｓ１をクランプパルスＳ４によってクランプすることに
より、垂直ＯＢ期間Ｓ１４内に出力の安定化を図り、垂
直シェーディングを抑制している。
３に示すように垂直ＯＢ部をクランプしない場合、Ｓ１
３で示されるように数フィールドにわたり垂直方向の出
力にシェーディングを生じる。従って、従来は、無信号
期間以外の全てのフィールドについて垂直ＯＢ部の出力
Ｓ１をクランプパルスＳ４によってクランプすることに
より、垂直ＯＢ期間Ｓ１４内に出力の安定化を図り、垂
直シェーディングを抑制している。
【０００７】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、こ
のような垂直ＯＢ部と水平ＯＢ部の両方を有する撮像装
置において、撮像素子の特性上の問題から、本来は一致
するはずの両者に図１４のＶdif １６で示すような電位
差が存在する場合がある。両者のＯＢ部からの信号と
も、クランプによりＯＢクランプレベルＶOB１５に近づ
けられる。このため、垂直ＯＢ部からの信号のクランプ
を行うと結果的にクランプ後の信号、出力には１７，１
８で示されるような垂直シェーディングが１フィールド
の最初に現れてしまい、画面の上部を黒沈みさせてしま
うことになる。従来例においては、このようなシェーデ
ィングが全てのフィールドに現れてしまう欠点があっ
た。
のような垂直ＯＢ部と水平ＯＢ部の両方を有する撮像装
置において、撮像素子の特性上の問題から、本来は一致
するはずの両者に図１４のＶdif １６で示すような電位
差が存在する場合がある。両者のＯＢ部からの信号と
も、クランプによりＯＢクランプレベルＶOB１５に近づ
けられる。このため、垂直ＯＢ部からの信号のクランプ
を行うと結果的にクランプ後の信号、出力には１７，１
８で示されるような垂直シェーディングが１フィールド
の最初に現れてしまい、画面の上部を黒沈みさせてしま
うことになる。従来例においては、このようなシェーデ
ィングが全てのフィールドに現れてしまう欠点があっ
た。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の撮像装置は、垂
直光学的黒領域および水平光学的黒領域を有する撮像素
子と、無信号期間に続く所定数のフィールドにおいて前
記垂直光学的黒領域および水平光学的黒領域からの信号
をクランプし、前記所定数のフィールド以降のフィール
ドにおいて前記水平光学的黒領域からの信号のみをクラ
ンプするクランプ回路と、を備えることを特徴とする。
直光学的黒領域および水平光学的黒領域を有する撮像素
子と、無信号期間に続く所定数のフィールドにおいて前
記垂直光学的黒領域および水平光学的黒領域からの信号
をクランプし、前記所定数のフィールド以降のフィール
ドにおいて前記水平光学的黒領域からの信号のみをクラ
ンプするクランプ回路と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
【作 用】本発明は、垂直ＯＢ部からの信号のクランプ
をＯＮとするフィールドを無信号期間の数フィールドに
続く数フィールドのみに限定し、必要としないフィール
ドは、垂直ＯＢクランプをＯＦＦに切り換えることによ
り、垂直シェーディングの生じるフィールドを最小限に
抑えた撮像装置を実現するものである。
をＯＮとするフィールドを無信号期間の数フィールドに
続く数フィールドのみに限定し、必要としないフィール
ドは、垂直ＯＢクランプをＯＦＦに切り換えることによ
り、垂直シェーディングの生じるフィールドを最小限に
抑えた撮像装置を実現するものである。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１１】まず、ＯＢ部を有する撮像装置の画素構成
及び信号読み出し回路の構成について説明する。
及び信号読み出し回路の構成について説明する。
【００１２】図５は撮像装置の画素の平面図、図６は図
５のＸＸ′断面図、図７は図５のＹＹ′断面図である。
５のＸＸ′断面図、図７は図５のＹＹ′断面図である。
【００１３】図５〜図７に示すように、画素はバイポー
ラトランジスタと同様な構成となっており、基板１上に
設けられたエピタキシャル層２、高濃度半導体層３、ゲ
ート酸化膜４、各画素間を分離しているＰＭＯＳトラン
ジスタのポリシリコンからなるゲート５、表面保護膜
６、エミッタ９に接続されたＡＬからなる垂直出力線
７、水平ＯＢ部の遮光層８、垂直ＯＢ部の遮光層１２を
備えている。
ラトランジスタと同様な構成となっており、基板１上に
設けられたエピタキシャル層２、高濃度半導体層３、ゲ
ート酸化膜４、各画素間を分離しているＰＭＯＳトラン
ジスタのポリシリコンからなるゲート５、表面保護膜
６、エミッタ９に接続されたＡＬからなる垂直出力線
７、水平ＯＢ部の遮光層８、垂直ＯＢ部の遮光層１２を
備えている。
【００１４】高濃度半導体層３には、ｎ型のエミッタ
９、ｐ型のベース１０、水平方向画素間を分離している
ｎ型のウエル１１、垂直方向画素間を分離しているｎ層
１３が形成されている。有効画素のｐ型ベース領域１０
に入射した光により、ｐ型ベース領域１０に電荷が蓄積
され、水平駆動線の一部のＣOX部によってｐ型ベース領
域１０の電位が制御され、ｐ型ベース領域１０に蓄積さ
れた電荷に対応する信号がエミッタ９から出力される。
９、ｐ型のベース１０、水平方向画素間を分離している
ｎ型のウエル１１、垂直方向画素間を分離しているｎ層
１３が形成されている。有効画素のｐ型ベース領域１０
に入射した光により、ｐ型ベース領域１０に電荷が蓄積
され、水平駆動線の一部のＣOX部によってｐ型ベース領
域１０の電位が制御され、ｐ型ベース領域１０に蓄積さ
れた電荷に対応する信号がエミッタ９から出力される。
【００１５】図８は上記ＯＢ部を有する撮像装置の信号
読出し回路を示す回路図である。なお、ここでは画素列
は一列のみ示している。
読出し回路を示す回路図である。なお、ここでは画素列
は一列のみ示している。
【００１６】同図において、２１はＯＢ画素領域、２２
は光が照射される有効画素、２３はセンサ画素部のリセ
ット及び読出しを行うリセット信号φR が入力される端
子、２４はリセット信号φVCに従ってセンサをリセット
するＭＯＳトランジスタ、２８はセンサ出力信号を容量
ＣT に転送するＭＯＳトランジスタ、３０は水平シフト
レジスタ、３１は水平シフトレジスタ３０により選択さ
れた画素信号を容量ＣT から、水平信号線３２へ転送す
るＭＯＳトランジスタ、３３は水平信号線３２をリセッ
トするＭＯＳトランジスタ、３４は出力アンプである。
は光が照射される有効画素、２３はセンサ画素部のリセ
ット及び読出しを行うリセット信号φR が入力される端
子、２４はリセット信号φVCに従ってセンサをリセット
するＭＯＳトランジスタ、２８はセンサ出力信号を容量
ＣT に転送するＭＯＳトランジスタ、３０は水平シフト
レジスタ、３１は水平シフトレジスタ３０により選択さ
れた画素信号を容量ＣT から、水平信号線３２へ転送す
るＭＯＳトランジスタ、３３は水平信号線３２をリセッ
トするＭＯＳトランジスタ、３４は出力アンプである。
【００１７】図８の回路の駆動タイミングを図９に示
す。図９において、期間Ｔ１は第１のリセット期間、期
間Ｔ２は第２のリセット期間、期間Ｔ３は蓄積期間、期
間Ｔ４は容量ＣT をリセットする期間、期間Ｔ５は画素
部の信号を容量ＣT へ読み出す期間であり、以上のタイ
ミングを周期Ｔで繰り返す。
す。図９において、期間Ｔ１は第１のリセット期間、期
間Ｔ２は第２のリセット期間、期間Ｔ３は蓄積期間、期
間Ｔ４は容量ＣT をリセットする期間、期間Ｔ５は画素
部の信号を容量ＣT へ読み出す期間であり、以上のタイ
ミングを周期Ｔで繰り返す。
【００１８】次に本発明の特徴部分となる上記撮像装置
の信号処理について説明する。
の信号処理について説明する。
【００１９】図１および図２は、本発明の撮像装置の第
１実施例の駆動パルスと出力のタイミングチャートであ
る。なお、図１０〜図１４と同一部分については同一符
号を付する。
１実施例の駆動パルスと出力のタイミングチャートであ
る。なお、図１０〜図１４と同一部分については同一符
号を付する。
【００２０】Ｓ１は垂直ＯＢ部の出力、Ｓ２は水平ＯＢ
部の出力、Ｓ３は有効画素部の出力をそれぞれ表す。ま
た、Ｓ４は垂直ＯＢクランプ用パルス、Ｓ５は水平ＯＢ
クランプ用パルスである。Ｓ６は１水平期間を表し、Ｓ
７は１フィールド期間、Ｓ１１は無信号期間を表してい
る。
部の出力、Ｓ３は有効画素部の出力をそれぞれ表す。ま
た、Ｓ４は垂直ＯＢクランプ用パルス、Ｓ５は水平ＯＢ
クランプ用パルスである。Ｓ６は１水平期間を表し、Ｓ
７は１フィールド期間、Ｓ１１は無信号期間を表してい
る。
【００２１】本実施例においては、無信号期間２フィー
ルドにつづく１フィールドをＧＡＩＮ切り換え信号をＧ
ＡＩＮ ＵＰ（ＧＡＩＮ大）とし、残りのフィールドを
ＧＡＩＮ ＮＯＲＭＡＬ（ＧＡＩＮ小）としており、そ
の際、垂直ＯＢクランプパルスは、無信号期間後のＧＡ
ＩＮ ＵＰのフィールドのみに印加している。
ルドにつづく１フィールドをＧＡＩＮ切り換え信号をＧ
ＡＩＮ ＵＰ（ＧＡＩＮ大）とし、残りのフィールドを
ＧＡＩＮ ＮＯＲＭＡＬ（ＧＡＩＮ小）としており、そ
の際、垂直ＯＢクランプパルスは、無信号期間後のＧＡ
ＩＮ ＵＰのフィールドのみに印加している。
【００２２】これにより、無信号期間に生じた△Ｖの電
位の低下は、ＧＡＩＮ ＵＰ時の垂直ＯＢクランプでＳ
１４の期間内で補正を行い、その一方で、ＧＡＩＮ Ｎ
ＯＲＭＡＬの残りのフィールドにおいては、垂直ＯＢク
ランプを行わないため図１４に示されるようなフィール
ド前半部のシェーディングが生じない（図３）良好な画
質を実現している。
位の低下は、ＧＡＩＮ ＵＰ時の垂直ＯＢクランプでＳ
１４の期間内で補正を行い、その一方で、ＧＡＩＮ Ｎ
ＯＲＭＡＬの残りのフィールドにおいては、垂直ＯＢク
ランプを行わないため図１４に示されるようなフィール
ド前半部のシェーディングが生じない（図３）良好な画
質を実現している。
【００２３】図４は本発明の撮像装置の第２実施例の駆
動パルスと出力のタイミングチャートである。基本的な
構成、パルスのタイミングは、第１実施例（図１，図
２）と同じであるが、ここでは無信号期間Ｓ１１に続く
１フィールドのみＡＧＣ（AutoGain Control ）をＯＦ
Ｆとし、残りのフィールドをＡＧＣ ＯＮとしている。
垂直ＯＢ部のクランプパルスは、無信号期間後のＡＧＣ
ＯＦＦ時のみ印加され、無信号時の電位低下を補正し
ている。特に、ダーク出力状態でＡＧＣがＯＮしている
時には、図１４のようなＯＢ段差による黒沈みはより大
きく増幅されてしまうため、本実施例のようにＡＧＣ
ＯＮ時には垂直ＯＢ部クランプをＯＦＦとすることが画
質上有効となる。
動パルスと出力のタイミングチャートである。基本的な
構成、パルスのタイミングは、第１実施例（図１，図
２）と同じであるが、ここでは無信号期間Ｓ１１に続く
１フィールドのみＡＧＣ（AutoGain Control ）をＯＦ
Ｆとし、残りのフィールドをＡＧＣ ＯＮとしている。
垂直ＯＢ部のクランプパルスは、無信号期間後のＡＧＣ
ＯＦＦ時のみ印加され、無信号時の電位低下を補正し
ている。特に、ダーク出力状態でＡＧＣがＯＮしている
時には、図１４のようなＯＢ段差による黒沈みはより大
きく増幅されてしまうため、本実施例のようにＡＧＣ
ＯＮ時には垂直ＯＢ部クランプをＯＦＦとすることが画
質上有効となる。
【００２４】なお、以上説明した第１，２実施例におい
ては、無信号期間後の垂直ＯＢクランプを行うフィール
ド数を１フィールドとしているが、数フィールドであっ
ても何ら本質的には変わるところはない。
ては、無信号期間後の垂直ＯＢクランプを行うフィール
ド数を１フィールドとしているが、数フィールドであっ
ても何ら本質的には変わるところはない。
【００２５】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
垂直ＯＢ部を有する撮像装置において、無信号期間につ
づく所定のフィールドのみ、垂直ＯＢ部をクランプする
ことにより、垂直ＯＢ部からの信号と水平ＯＢ部からの
信号の段差により生じる画質上の劣下を必要最小限に抑
えることが可能となる。また、これにより、垂直ＯＢ部
と水平ＯＢ部間の電位差の許容量が拡大するため、エリ
アセンサの歩留りの向上につながり、低コスト化が可能
となる。
垂直ＯＢ部を有する撮像装置において、無信号期間につ
づく所定のフィールドのみ、垂直ＯＢ部をクランプする
ことにより、垂直ＯＢ部からの信号と水平ＯＢ部からの
信号の段差により生じる画質上の劣下を必要最小限に抑
えることが可能となる。また、これにより、垂直ＯＢ部
と水平ＯＢ部間の電位差の許容量が拡大するため、エリ
アセンサの歩留りの向上につながり、低コスト化が可能
となる。
【図１】本発明の撮像装置の第１実施例の駆動パルスと
出力のタイミングチャートである。
出力のタイミングチャートである。
【図２】本発明の撮像装置の第１実施例の駆動パルスと
出力のタイミングチャートである。
出力のタイミングチャートである。
【図３】改善点を示すための駆動パルスと出力のタイミ
ングチャートである。
ングチャートである。
【図４】本発明の撮像装置の第２実施例の駆動パルスと
出力のタイミングチャートである。
出力のタイミングチャートである。
【図５】撮像装置の画素の平面図である。
【図６】図５のＸＸ′断面図である。
【図７】図５のＹＹ′断面図である。
【図８】ＯＢ部を有する撮像装置の信号読出し回路を示
す回路図である。
す回路図である。
【図９】図８の信号読出し回路の動作を説明するための
タイミングチャートである。
タイミングチャートである。
【図１０】従来例における駆動パルスと出力のタイミン
グ図である。
グ図である。
【図１１】従来例における駆動パルスと出力のタイミン
グ図である。
グ図である。
【図１２】ＯＢ部をクランプする回路部である。
【図１３】垂直ＯＢをクランプしないときの駆動パルス
と出力のタイミング図である。
と出力のタイミング図である。
【図１４】問題点を示すための駆動パルスと出力のタイ
ミング図である。
ミング図である。
Ｓ１ 垂直ＯＢ部の出力 Ｓ２ 水平ＯＢ部の出力 Ｓ３ 有効画素部の出力 Ｓ４ 垂直ＯＢクランプ用パルス Ｓ５ 水平ＯＢクランプ用パルス Ｓ６ １水平期間 Ｓ７ １フィールド期間 Ｓ１１ 無信号期間
Claims (3)
- 【請求項１】 垂直光学的黒領域および水平光学的黒領
域を有する撮像素子と、 無信号期間に続く所定数のフィールドにおいて前記垂直
光学的黒領域および水平光学的黒領域からの信号をクラ
ンプし、前記所定数のフィールド以降のフィールドにお
いて前記水平光学的黒領域からの信号のみをクランプす
るクランプ回路と、 を備えることを特徴とする撮像装置。 - 【請求項２】 さらに、前記撮像素子から出力される信
号の前記所定数のフィールド期間のゲインを、前記所定
数のフィールド以降のフィールド期間のゲインよりも大
きくするゲイン切り換え機能を備えることを特徴とする
請求項１記載の撮像装置。 - 【請求項３】 さらに、前記撮像素子から出力される信
号のゲインを自動的に制御するＡＧＣ機能を備え、前記
所定数のフィールド期間のみ前記ＡＧＣ機能をＯＦＦに
制御する手段を備えることを特徴とする請求項１記載の
撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25761292A JP3154284B2 (ja) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | 撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25761292A JP3154284B2 (ja) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | 撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0686184A JPH0686184A (ja) | 1994-03-25 |
| JP3154284B2 true JP3154284B2 (ja) | 2001-04-09 |
Family
ID=17308686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25761292A Expired - Fee Related JP3154284B2 (ja) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | 撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3154284B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4533176B2 (ja) * | 2005-02-14 | 2010-09-01 | キヤノン株式会社 | 撮像装置、クランプ制御方法、及びプログラム |
-
1992
- 1992-09-02 JP JP25761292A patent/JP3154284B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0686184A (ja) | 1994-03-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080202 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090202 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |