JPS60125078A - 固体撮像素子の駆動方法 - Google Patents

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】 本発明は固体撮像素子の駆動方法に関するものである。

第１図に固体撮像素子の一例として２ライン同時読出し
方式のＭＯ８形撮像素子の構造を示す。

本撮像素子はＸ位置選択用の水平走査回路１．　Ｙ位置
選択用垂直走査回路２．フォトダイオード３と、ＭＯＳ
　）ランジスタ（以下ＭＯ８Ｔと略す）スイッチ４とを
マトリクス状に配置した撮像部５かもなる。ＭＯ８Ｔス
イッチ４は水平信号線６に出力された垂直走査パルスに
よって開閉される垂直スイッチを構成しており、Ｙ方向
に並んだ各ＭＯＳＴスイッチ４のドレインは垂直信号出
力線７，８によってそれぞれ共通接続され、水平走査パ
ルスで開閉される水平用ＭＯ３Ｔスイッチ９，１０を介
して２本の信号出力線１１．１２にそれぞれ接続されて
いる。各フォトダイオード（画素）は水平解像度の上昇
をはかるため、１ライン毎に水平画素ピッチの半分（％
ＰＨ）ずつ互いにずれた位置に配置されており。

ＭＯ８’ｌ”スイッチ４．９．１０を順次切り換える゛
と、奇数ライン目のフォトダイオードからの信号は信号
出力線１１から、これと％ＰＨ水平方向にずれた位置に
配置されている偶数ライン目のフォトダイオードからの
信号は信号出力線１２から次々と読出される。従って連
続する２本ごとの水平信号線６に同時に走査パルスを加
え、この２ラインごとのフォトダイオードからの信号を
同時に読みだすと、映像信号の水平方向サンプリング周
波数が２倍になる。よって信号出力線１１．１２から得
られる出力を各々プリアンプ１３．１４で増幅した後、
プリアンプ１４の出力に前述した％指の水平位置ずれに
相当する分の時間補正を遅延回路１５で施こし、加算回
路１６でプリアンプ１３の出力に加えると、この出力か
らは通常の画素配置の固体撮像素子に比べ約２倍の水平
解像度をもつ映像信号１７が得られる。

ところで固体撮像素子の欠点として垂直スミア現象があ
る。これは感光性のあるエリアがフォトダイオードの部
分のみであるべきなのが、実際の素子では以下に述べる
ようにフォトダイオードの周辺部にも感光性領域が存在
することによる。

第２図は上記固体撮像素子の１画素分を拡大して示した
図であり、１画素はフォトダイオード６０とその一部を
ソース電極としたＭＯＳ　’ｌ’スイッチ６１（第１図
の４の対応）とからなる。６１ＧはＭＯＳＴスイッチ６
１のゲート電極、６２はＭＯ８Ｔスイッチ６１のドレイ
ン電極６１Ｄに接続された垂直信号線（第１図７，８に
対応）である。ゲート電！６１Ｇと垂直信号線６２は多
層配線されており、互に絶縁されている。

感光領域は本来フォトダイオード形成領域のみであるこ
とが望ましいが、ＭＯ８Ｔスイッチ６１のドレイン６１
Ｄも感光性を持つ。また、ドレイン６１Ｄの周辺に発生
したキャリアもドレイン６１Ｄに集められるため１周辺
部も感光性を持つ。垂直信号線６２には、上下に並んだ
数百のＭＯＳ　Ｔスイッチ６１のすべてのドレイン６１
Ｄが接続されているので、夫々のトランジスタ上および
その周辺に投影された光情報は、垂直信号線６２に混合
加算されて蓄積される。すなわち、各垂直信号線６２に
は投影された絵柄の垂直方向の積分値に比例した電荷が
蓄積することになる。

このため９例えば第３図（ａ）に示すような黒地に白色
部のある絵柄を撮像すると、モニタ画面上では第３図（
ｂ）のように白色部の上下方向にうすい尾引き現象を生
じ９画質を損う結果となる。このような固体撮像素子に
固有のノイズ成分を垂直スミア成分（又はライン感光成
分）と呼んでいる。この垂直スミア成分は、上述したタ
イプの固体撮像素子のみならず、水平走査回路（シフト
レジスタ）１のかわりにＣＣＤなどの電荷転送型素子を
用いた固体撮像素子においても発生し、固体撮像装置の
大きな欠点になっていた。

通常前述の２ライン同時読出し形固体撮像素子では、連
続する２ラインの画素からの信号をペアにして順次対応
する２本の水平信号線６に同時に走査パルスを加えるこ
とにより読出し、このペアを第１フィールドでは１と２
ライン目、３と４ライン目、・・・・・・ｎ−１とルラ
イン目、第２フィールドでは２と３ライン目、４と５ラ
イン目、・・・・・・ルとル＋１ライン目、というよう
に組換えてインタレース走査を行なう。これを第１フイ
ールドで１．３．５・・・・・・と奇数ライ；ノ目を、
第２フイールドで２．４．６・・・・・・と偶数ライン
目の信号を順次対応−ｇｆｂ１本の水平信号線６に走査
パルスを加えることにより読出す１ライン読出しの通常
のインタレース法に変えることも勿論可能である。この
場合走査パルスが加えられることによって読出される前
述の垂直スミア成分を含む各ラインの映像信号は、第１
フイールドでは信号出力線１１から奇数ラインの映像信
号が、第２フイールドでは信号出力線１２から偶数ライ
ンの映像信号が順次得られる。ところで前述の様に垂直
スミア成分はフォトダイオードからの信号の有無に係わ
りなく対応する垂直信号線７゜８に投影された絵柄の垂
直方向の積分値電荷として蓄積されるので、走査パルス
を加えなかったラインからの出力として、この蓄積され
た垂直スミア成分がもう一方の信号出力線、即ち、第１
フイールドでは信号出力線１２より、第２フイールドで
は信号出力線１１から出力される。例えば第３図（ａ）
のような被写体を撮像すると、第１フイールドではプリ
アンプ１３の出力からは第４図に示す垂直スミア成分を
含む映像信号７０が、プリアンプ１４からは垂直スミア
成分７１のみが得られ、第２フイールドでは同様にプリ
アンプ１４から垂直スミア成分を含む映像信号７０が、
プリアンプ１３より垂直スミア成分７、■が得られる。

従って第５図に示すように。

プリアンプ１３の出力と遅延回路１５で遅延時間補正を
施こした後のプリアンプ１４の出力をフィールドパルス
７９で駆動さ庇るスイッチ７３．７４でフィールドごと
に切換え、差動増幅器７５の正入力端子７６に常に垂直
スミア成分を含む映像信号７０が、負入力端子７７に垂
直スミア成分７１のみが加わるようにすれば差動増幅器
７５で垂直スミア成分が相殺され出カフ８からは垂直ス
ミア成分のない映像信号７２が得られる。

ところで信号出力線１１と１２から得られる映像信号は
、各々本来圧いに半画素ピッチ水平方向にずれて配置さ
れた画素からのものであるが、第１図に示すように、　
ＭＯ８’ｌ’スイッチ９，１０のゲートは共通接続され
ているので９両映像信号の水平同期パルス加に対する位
相は、第６図に示すように等しくなる。従って第１図、
第５図に示す従来の信号処理回路ではプリアンプ１３．
　Ｍで増幅した信号のうち、光学的に遅れた位置にある
画素からの信号であるプリアンプ１４の出力を、半画素
ピッチに相等する３Ａ’Ｉ’ｄだげ遅延させた信号とす
るため、遅延回路１５が必要であり９回路規模の増大と
コスト増を招いていた。

本発明の目的は前述構成の固体撮像素子において垂直ス
ミャ除去を施した場合に、撮像素子の駆動パルスを操作
することで第１フイールドの映像信号出力と、第２フイ
ールドの映像信号出力間に。

水平同期信号に対して所定の位相差をもたせ信号処理回
路の簡易化をはかることにある。

第７図は本発明における水平走査回路駆動用水平クロッ
クパルス２１．２２の水平同期信号２０に対する位相を
示す図である。本発明では第２フイールドにおける水平
クロックパルス２２０位相を、第１フイールドにおける
水平クロックパルス２１に対し１８０度遅れさせて発生
している。前述固体撮像素子の信号出力線１１．１２　
の出力映像信号の発生タイミングは水平クロックパルス
と同期しているので第７図の水平クロックパルスによれ
ば、第２フイールドにおける映像信号出力、ずなわち空
間的に％画素ピッチ遅れた位置にある画素（偶数ライン
目）からの映像信号出力は、第１フイールドにおける映
像信号出力（奇数ライン目からの映像信号出力）に対し
、水平同期パルス２０を基準としたタイミングで空間的
位置ずれ分に相等する％′ｍだけ遅れる。従って信号処
理回路では、第８図に示すように従来必要であった遅延
回路が不要となる。

ここで、前述第７図に示す第１フイールド、第２フイー
ルドにおける水平クロックパルスの発生は。

フィールドパルスに同期させて、第１図の水平走査回路
１内で既存の回路によって所定のタイミング発生させれ
ばよい。

以上説明したごとく９本発明を用いれば、従来必要であ
った遅延−回路が不要となるため２回路規模の縮小、コ
ストダウンが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は２ライン同時読出し形固体撮像素子の構造を示
す図、第２図は固体撮像素子の１画素の構成図、第３図
は垂直スミャ現象を説明する図。 第４図は１ライン読出しを行なった際の各信号波形図、
第５図は従来の垂直スミャ補正回路のブロック図、第６
図は従来の駆動方法による信号出力のタイムチャート、
第７図は本発明における水平クロツク２パルス位相を示
すタイムチャート、第８図は本発明における信号処理回
路のブロック図である。 １：水平走査回路、２：垂直走査回路、３；フォトダイ
オード、４．９，１０：ＭＯＳトランジスタスイッチ、
　ｌＬ１２：信号出力線、１３，１４：プリアンプ、　
２１，２２：水平クロックパルス、７３．７４：フィー
ルド切換えスイッチ、７５：差動増幅器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の画素（フォトダイオード）ラインを水平１ライン
   毎に％水平画素ピッチずつ互にずらして配置し、連続す
   る水平２ラインごとの信号を順次同時に取出す２本の信
   号出力線を有する固体撮像素子をインタレース走査する
   ことにより、上記２本の信号出力線のうちの一方の信号
   出力線から取出される垂直スミャ成分を含む映像信号よ
   り、上記他方の信号出力線から出力される走査によらな
   い垂直スミャ成分のみを差し引き、垂直スミャのない映
   像信号を辱る手段を有する固体撮像装置において、上記
   １ライン毎の画素の空間配置ずれに相等する第１フイー
   ルドと第２フイールドにおける映像信号出力に位相差を
   もたせるため、水平走査回路の駆動パルスの水平同期信
   号に対する位相を。 第１フイールドと第２フイールドで１８０度ずらしたパ
   ルスで駆動することを特徴とする固体撮像素子の駆動方
   法。