JPS6019182B2 - 固体撮像装置の雑音除去方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は固体撮像装置に関し、特に映像画面に生ずる固
体撮像素子に固有のノイズ成分を除去するための雑音除
去方法に関する。

従来の間体撮像装置、たとえば、フオトダィオードとＭ
ＯＳトランジスタ（以下ＭＯＳＴと記す）を用いた固体
撮像装置を第１図に示す。

同図に示すように、固体撮像装置は×位置選択用の水平
走査回路（シフトレジスタ）１，Ｙ位置選択用垂直走査
回路（シフトレジスタ）２，フオトダィオード４とＭＯ
ＳＴスイッチ５とをアレイ状に配置した撮後部３からな
る。ＭＯＳＴスイッチ５は、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方向に並んだ各垂直スイッチのドレィンは垂直
信号出力線７によって共通接続され、水平走査パルスで
開閉される水平スイッチ用ＭＯＳＴ８を介して出力信号
線９に接続されている。従って、二次元状に配列された
フオトダイオード４からの信号は、水平垂直の２つの走
査回路１，２から出力されるパルスで、ＭＯＳＴスイッ
チ５，８を順次開閉することにより、出力端子１０に次
々と読み出される。然るに、上記形式の固体撮像素子で
は、感光性をもつエリアがフオトダィオード４の部分の
みであることが望ましいが、実際に作られた素子では以
下に述べるように、フオトダイオードの周辺部にも感光
領域が存在する。第２図は上記固体撮像素子３の１画素
分を拡大して示した図であり、１画素はフオトダィオー
ド４とその一部をソース電極としたＭＯＳＴスイッチ５
とからなる。

５ＧはＭＯＳＴスイッチ５のゲート電極、７はＭＯＳＴ
スイッチ５のドレイン電極５０に接続された垂直信号線
である。

ゲート電極５Ｇと垂直信号線７は多層配線されており、
互に絶縁されている。感光領域は本来フオトダィオード
形成領域４のみであることが望ましいが、ＭＯＳＴスイ
ッチ５のドレィン５Ｄも感光性を持つ。

また、ドレィン５Ｄの周辺に発生したキャリアもドレィ
ン５Ｄに集められれるため、周辺部も感光性を持つ。垂
直信号線７には、上下に並んだ数百のＭＯＳＴスイッチ
のすべてのドレィン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７に混合加算されて蓄積される。すなわち、各垂
直信号線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、例えば第３
図ａに示すような絵柄を撮像すると、モニタ画面上では
第３図ｂのように上下方向にうすし、尾引き現象を生じ
、画質を損う結結果となる。

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、水平シフトレジスターのかわりにＣＣＤなどの電荷
転送型素子を用いた固体撮像素子、あるいはＣＣＤ型固
体撮像素子においても発生する。この垂直スミア成分を
を除去するため、例えば、特開昭５２−６４２１９号に
記載された方法がある。

該公報に記載された発明では、フレームトランスファー
型のＣＣＤ型固体固体撮像素子における垂直スミア成分
を除去するために、ラインメモリと減算回路とを用いる
。第４図に、持開昭５２一６４２１計号の発明の構成を
示す。

フレームトランスファー型のＣＣＤ型の固体糠像素子は
、感光領域３０、蓄積領域３１、及び水平転送領域３２
からなる。蓄積領域３１と水平転送領域３２は光遮蔽膜
３３でおおわれており、さらに感光領域３０の最初の一
水平ラインも光遮蔽膜３３′におおわれている。光遮蔽
膜３３′におおわれた部分の信号は、詳細には説明しな
いが垂直スミア成分に対応している。この垂直スミア成
分に対応する信号は蓄積領域３１、水平転送領域３２を
通って、ラインメモリ３４に蓄積される。光遮蔽膜３３
′におおわれない部分の信号（映像信号）が蓄積領域３
１、水平転送領域３２を介して読み出されるとき、減算
回路３５で、ライン・メモリ３４の垂直スミア成分を差
し引く。なお、同図において、３６，３７はスイッチ、
３８はライン・メモリ３４の再生ループである。なお、
ライン・メモリ３４は１フィーレド毎（１／６の砂毎）
に書きかえられる。この構成により、固体撮像素子の出
力信号から垂直スミア成分の影響を原理的には大幅に減
少させることができる。

しかしながら、実際には垂直スミア成分は映像信号の数
十〜数百分の１程度と小さいので、固体撮像素子自身や
プリアンプ等から発生するランダム雑音の影響を受ける
。第５図にこの様子を示す。

この図は第１図に示すＭＯＳ型固体撮像素子を使用した
ＴＶカメラの雑音の例を示している。同図において、５
１はランダム雑音、５２は垂直スミア成分である。ＴＶ
カメラを構成する園体撮像素子およびプリアンプのラン
ダム雑音はいわゆる三角雑音であり、雑音量は高周波に
なるにしたがって増加する。

現在ランダム雑音は約狐〜ｍｓ程度であるが、一般に三
角雑音では尖頭値は実効値にくるべて約１紅Ｂ高いレベ
ルにあるといわれている。すなわち狐Ａｖｍｓのランダ
ム雑音は１２．節Ａｐｐとなる。垂直スミアの量も信号
レベル４０仇公ｐｐに対し約５比旧低いレベルにあるの
で約１．３Ａｐｐとなり雑音の影響を大きく受ける。上
記の構成において、このランダム雑音が再生像にどのよ
うに影響するかを考えてみる。

上述したように、垂直スミア成分は１／６現砂毎に書き
かえられる。そのとき、ランダム雑音の波形も当然書き
換えれる。よって、垂直スミア成分が補正された画面で
は、１／６の砂毎にランダム雑音の影響が異なる。１フ
ィールド期間、同じメモリ内容を用いて補正するため、
ランダム雑音はーフィールドで見れば、固定パターンと
同様に濃淡の縦筋となる。

この縦筋がフィールド毎にランダムに変化し、あたかも
再生像に雨が降っているかのようにみえ、非常に見苦し
い画面となる。よって、垂直スミア成分を蓄積する際、
何らかの形でランダム雑音の影響を軽減することが必須
となる。本発明の目的は、上述した従釆技術における間
体撮像装置における欠点を解消し、垂直スミア成分なら
びにランダム雑音を低減した固体撮像装置を提供するこ
とにある。

上記目的を達成するため、本発明においては、垂直スミ
ア成分をラインメモリに取り込む際、垂直婦線期間の複
数の水平走査期間蓄積されたた垂直スミァ成分を取り込
む。

好適には、２１日の垂直婦線期間の最後のＩＨで２皿分
の垂直スミァ成分を取り込むとよい。

このような構成をとることにより、ランダム雑音の影響
、ならびに垂直スミア成分の影響をズか陣に低減した固
体撮像装置をうろことができる。以下、本発明を実施例
を用いて説明する。第６図は本発明の一実施例を説明す
るためのブロック図である。固体撮像素子４０からの出
力をプリアンプ４３で増幅したのち、クロツク雑音成分
を低域炉波器４４で除き映像信号を得る。ラインメモリ
４１は一水平期間の垂直スミア成分に相当する信号を垂
直婦線期間に記憶する。そして、各水平走査毎に上記ラ
インメモリ４１から信号を読み出し、減算回路４２にお
いて映像信号から差し引くことにより、垂直スミア成分
を除去した信号を得る。同期信号発生回路４５は、固体
撮像素子４０を駆動するためのパルス、およびラインメ
モリ４１の読み出し、書き込みを制御するための同期信
号を発生する。固体撮像素子４０において、垂直スミア
成分は垂直婦線期間にも常に発生し、垂直信号線７（第
２図）に蓄積されているので、本発明においてはこれを
読み出すために固体撮像素子の水平シフトレジスタを垂
直婦線期間にも動作させ、この時得られる信号をライン
メモリ４１に書き込む。

しかし、先に述べたように、垂直スミア成分は映像信号
の数十〜数百分の１程度と小さいので、ランダム雑音の
影響を受ける。この対策として、本発明においては、第
７図のタイミングチャート図に示す雑音除去方法をとる
。

同図ａは華直帰線期間を示す波形、同図ｂはぬき取りパ
ルスを示す波形、同図ｃは水平シフトレジス夕のスター
トパルスを示す波形である。同図から明らかなとおり、
垂直帰線期間の最後の一水平走査期間に水平シフトレジ
ススター（第１図）を動作させ、その出力信号を抜き取
り、ラインメモリ４１に記憶する。このように駆動する
ことにより、垂直スミア成分の信号蓄積時間を通常の垂
直帰線期間（２１Ｈ）の大部分をしめる２０日の期間と
することができ１ライン分の垂直スミア成分の約２Ｍ音
の出力信号を得ることができ、プリアンプ４３等で発生
するランダム雑音の影響を大幅に改善することができる
。

もちろん、この記憶された垂直スミア成分を映像信号か
ら差し引く際には、２０分の１に減衰してから差し引く
ことはいうまでもない。又、上述した実施例において、
メモリ４１はアナグロ、ディジタルのどちらのメモリを
用いても良い。

又、対象となる固体糠像素子はモノクロ用、カラー用ど
ちらであっても本発明を適用できる。以上詳述したよう
に、本発明によれば、従来問題となった再生画面上の垂
直スミア成分を、ランダム雑音の影響を受けることなく
消去することが可能であり、画像の品位を大幅に向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は固体撮像装置の一例を示す図、第２図は上記固
体糠像装置における一画素子形成領域の拡大図、第３図
ａ，ｂは撮像対象物と実際に得られる映像との関係を説
明するための図、第４図は従来の垂直スミア成分除去回
路を説明するためのブロック図、第５図は垂直スミア成
分とランダム雑音との関係を示す波形図、第６図は本発
明の一実施例を説明するためのブロック図、第７図は第
６図の動作を説明するための波形図である。 図において、４０は固体撮像素子、４１はラインメモリ
、４２・は減算回路、４３はプリアンブ、４４は低域炉
波器、４５は同期信号発生回路を示す。緒１図 解２図 繁３碑 第千函 努ゞ図 葵〆図 努７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水平、垂直方向に感光素子を配列し、各感光素子か
   ら所定の順序で映像信号を得る固体撮像素子から得られ
   る１水平走査期間相当分の雑音成分を記憶し、前記固体
   撮像素子から出力される各水平走査線の映像信号から前
   記記憶された雑音成分を差し引く固体撮像装置の雑音除
   去方法において、垂直方向の同じ列に配置された感光素
   子の映像信号を取り出すための出力線を設けてこの出力
   線に雑音成分が蓄積されるように前記固体撮像素子を形
   成し、前記雑音成分を垂直帰線期間内の複数の水平走査
   期間前記出力線に蓄積した後、記憶のために読み出すこ
   とを特徴とする固体撮像装置の雑音除去方法。 ２ 蓄積された雑音成分を垂直帰線期間の最後の１水平
   走査期間に読み出すことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の固体撮像装置の雑音除去方法。 ３ 垂直線期間のうち、前記最後の１水平走査期間を除
   く期間雑音成分を蓄積することを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の固体撮像装置の雑音除去方法。