(57)【要約】【課題】フレームを間引く動画撮像モードにおいて水平電荷転送部から複数の垂直電荷転送部への電荷の逆転送を防止し、画質劣化を防止する固体撮像装置を提供する。【解決手段】タイミング制御部１０６は、動画撮像モードにおいて、少なくとも１つの映像出力フィールド期間と少なくとも１つの映像禁止フィールド期間とを繰り返すように前記複数の垂直電荷転送部および前記水平電荷転送部を駆動し、前記映像出力フィールド期間では、前記読み出しパルス信号、前記垂直転送パルス信号および前記水平転送パルス信号を前記複数の垂直電荷転送部および前記水平電荷転送部に供給し、前記映像禁止フィールド期間では、前記水平転送パルス信号の供給を停止し、且つ、読み出しパルス信号の供給を停止する。【選択図】図３
2011160112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に配置された複数の光電変換部と、
前記複数の光電変換部の列毎に設けられ、対応する前記光電変換部の列から読み出された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直電荷転送部と、
前記複数の垂直転送部から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部と、
前記複数の光電変換部から前記複数の垂直電荷転送部に信号電荷を読み出すための読み出しパルス信号と、前記複数の垂直電荷転送部において信号電荷を転送するための垂直転送パルス信号と、前記水平電荷転送部において信号電荷を転送するための水平転送パルス信号とを供給することにより、前記複数の垂直電荷転送部および前記水平電荷転送部を駆動するタイミング制御部とを備え、
前記タイミング制御部は、
動画撮像モードにおいて、少なくとも１つの映像出力フィールド期間と少なくとも１つの映像禁止フィールド期間とを繰り返すように前記複数の垂直電荷転送部および前記水平電荷転送部を駆動し、
前記映像出力フィールド期間では、前記読み出しパルス信号、前記垂直転送パルス信号および前記水平転送パルス信号を前記複数の垂直電荷転送部および前記水平電荷転送部に供給し、
前記映像禁止フィールド期間では、前記水平転送パルス信号の供給を停止し、且つ、読み出しパルス信号の供給を停止する
固体撮像装置。
【請求項２】
前記タイミング制御部は、前記動画撮像モードの前記映像禁止フィールド期間では、前記映像出力フィールド期間に印加されるのと同一のタイミングにて前記垂直転送パルス信号を前記複数の垂直電荷転送部に供給する
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記固体撮像装置は、
前記複数の光電変換部が形成された半導体基板に電子シャッターパルスを供給することにより、前記複数の光電変換部の信号電荷を前記半導体基板に掃き出させる電子シャッター部を有し、
前記タイミング制御部は、
前記映像出力フィールド期間と前記映像禁止フィールド期間の繰り返しの１単位期間中に、前記電子シャッターパルスの供給終了時点から前記読み出しパルスの供給時点までを露光時間とし、読み出しパルス信号のパルスのタイミングから次の読み出しパルス信号のパルスのタイミングまでの間に、前記電子シャッターパルスの供給を終了するよう前記電子シャッター部を制御する
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記タイミング制御部は、さらに、
前記映像出力フィールド期間において前記読み出しパルス信号を供給する直前にパルス信号、少なくとも１ライン分の水平転送を行うように、前記水平電荷転送部に水平転送パルス信号を供給する
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記固体撮像装置は、さらに、
前記複数の垂直電荷転送部のそれぞれと前記水平電荷転送部との間に、前記垂直電荷転送部から転送される信号電荷を掃き捨てる複数の電荷排出部を備え、
前記タイミング制御部は、前記映像禁止フィールド期間において前記電荷排出部を動作させる掃き捨て電圧信号を供給し、前記映像出力フィールド期間において前記電荷排出部に前記掃き捨て電圧信号の供給を停止する
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記タイミング制御部は、さらに、
前記映像出力フィールド期間において前記読み出しパルス信号を供給する直前にパルス信号、少なくとも１ライン分の水平転送を行うように、前記水平電荷転送部に水平転送パルス信号を供給する
請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
行列状に配置された複数の光電変換部と、
前記複数の光電変換部の列毎に設けられ、対応する前記光電変換部の列から読み出された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直電荷転送部と、
前記複数の垂直転送部から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部と、
前記複数の光電変換部から前記複数の垂直電荷転送部に信号電荷を読み出すための読み出しパルス信号と、前記複数の垂直電荷転送部において信号電荷を転送するための垂直転送パルス信号と、前記水平電荷転送部において信号電荷を転送するための水平転送パルス信号とを供給することにより、前記複数の垂直電荷転送部および前記水平電荷転送部を駆動するタイミング制御部とを備え、
前記タイミング制御部は、
動画撮像モードにおいて、少なくとも１つの映像出力フィールド期間と少なくとも１つの映像禁止フィールド期間とを繰り返すように前記複数の垂直電荷転送部および前記水平電荷転送部を駆動し、
前記映像出力フィールド期間では、前記読み出しパルス信号、前記垂直転送パルス信号および前記水平転送パルス信号を前記複数の垂直電荷転送部および前記水平電荷転送部に供給し、
前記映像禁止フィールド期間では、前記水平転送パルス信号の供給を停止し、
前記映像出力フィールド期間において前記読み出しパルス信号を供給する直前にパルス信号、少なくとも１ライン分の水平転送を行うように、前記水平電荷転送部に水平転送パルス信号を供給する
固体撮像装置。
【請求項８】
行列状に配置された複数の光電変換部と、
前記複数の光電変換部の列毎に設けられ、対応する前記光電変換部の列から読み出された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直電荷転送部と、
前記複数の垂直転送部から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部と、
前記複数の垂直電荷転送部のそれぞれと前記水平電荷転送部との間に、前記垂直電荷転送部から転送される信号電荷を掃き捨てる複数の電荷排出部と、
前記複数の光電変換部から前記複数の垂直電荷転送部に信号電荷を読み出すための読み出しパルス信号と、前記複数の垂直電荷転送部において信号電荷を転送するための垂直転送パルス信号と、前記水平電荷転送部において信号電荷を転送するための水平転送パルス信号と、前記電荷排出部を動作させる掃き捨て電圧信号とを供給することにより、前記複数の垂直電荷転送部、前記水平電荷転送部および前記電荷排出部を駆動するタイミング制御部とを備え、
前記タイミング制御部は、
動画撮像モードにおいて、少なくとも１つの映像出力フィールド期間と少なくとも１つの映像禁止フィールド期間とを繰り返すように前記複数の垂直電荷転送部および前記水平電荷転送部を駆動し、
前記映像出力フィールド期間では、前記読み出しパルス信号、前記垂直転送パルス信号および前記水平転送パルス信号を前記複数の垂直電荷転送部および前記水平電荷転送部に供給し、前記掃き捨て電圧信号の供給を停止し、
前記映像禁止フィールド期間では、前記水平転送パルス信号の供給を停止し、前記掃き捨て電圧信号を前記電荷排出部に供給する
固体撮像装置。
【請求項９】
請求項１に記載の固体撮像装置を備えることを特徴とするカメラ。
【請求項１０】
固体撮像装置の駆動方法であって、
前記固体撮像装置は、
行列状に配置された複数の光電変換部と、
前記複数の光電変換部の列毎に設けられ、対応する前記光電変換部の列から読み出された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直電荷転送部と、
前記複数の垂直転送部から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部とを備え、
前記固体撮像装置の駆動方法は、
動画撮像モードにおいて、少なくとも１つの映像出力フィールド期間と少なくとも１つの映像禁止フィールド期間とを繰り返すように前記複数の垂直電荷転送部および前記水平電荷転送部を駆動し、
前記映像出力フィールド期間では、前記複数の光電変換部から前記複数の垂直電荷転送部に信号電荷を読み出すための読み出しパルス信号、前記複数の垂直電荷転送部において信号電荷を転送するための垂直転送パルス信号および前記水平電荷転送部において信号電荷を転送するための水平転送パルス信号を前記複数の垂直電荷転送部および前記水平電荷転送部に供給し、
前記映像禁止フィールド期間では、前記水平転送パルス信号の供給を停止し、且つ、読み出しパルス信号の供給を停止する
固体撮像装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置、その駆動方法およびカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサに代表される固体撮像素子を用いたＤＳＣ（Digital Still Camera）では、固体撮像素子によって撮像された画像データは、構図確認用にＬＣＤ（Liquid Crystal Display）に出力される。ユーザーはＬＣＤに表示される動画像を見ることで被写体の構図を確認し撮像を行う。
【０００３】
近年、ＤＳＣでは長時間の使用を可能にするために消費電力の低減が要望されている。そのため、固体撮像素子の消費電力の低減が求められている。
【０００４】
特許文献１に示されるように、使用頻度の高い駆動モードにおいて駆動周波数を下げて消費電力を低減する手法が実用化されている。固体撮像素子において最も使用頻度の高い駆動モードは、構図確認用にＬＣＤに動画像を表示させる駆動モードである。よって、この駆動モードにおける消費電力低減の手法として、本来の駆動周波数では６０ｆｐｓ（flame per second）で出力可能な駆動を、半分の駆動周波数に落として用いている。これにより、フレームレートは従来の半分である３０ｆｐｓになるが、消費電力の低減が可能となる。
【０００５】
現在のＤＳＣに用いられる固体撮像素子では特許文献１に示されるように、消費電力低減のため、駆動周波数を下げた省電力駆動モードがある。しかしながら、駆動周波数を下げフレームレートを低下させると、電荷転送時間が従来よりも長くなるため、電荷転送中に混入する暗電流成分やスミア成分などのノイズが増加し、結果的にＳＮ比が低下するという課題がある。
【０００６】
そこで消費電力を低減し且つＳＮ比の低下を防ぐ技術が特許文献２に記載されている。
【０００７】
特許文献２によれば、駆動周波数を変化させずにフレームレートを下げ、消費電力を削減する技術が開示されている。しかしながら、これについても画質の劣化、ＶＣＣＤキズやスミア補正ができないといった問題が生じる。
【０００８】
詳細を以下に説明する。
【０００９】
図１７は特許文献２に記載される固体撮像素子の駆動方法を示したものである。ＣＣＤイメージセンサではマトリクス状に並んだ光電変換部（フォトダイオード）と、光電変換部で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送路（ＶＣＣＤ）とＶＣＣＤによって転送された電荷を水平方向に転送する水平電荷転送路（ＨＣＣＤ）によって構成される。ＨＣＣＤによって転送された電荷は電荷電圧変換部（ＦＤ：Floating Diffusion）によって電圧信号に変換され出力される。
【００１０】
特許文献２によれば、図１７における出力許可の期間ではＶＣＣＤとＨＣＣＤを通常動作させ映像信号を出力する。出力禁止の期間では、ＶＣＣＤのみ動作させＨＣＣＤは停止させるため信号出力が無い。このような異なる駆動の出力許可期間と出力禁止期間を繰り返すことで駆動周波数は変化させずにフレームレートを低下させる。画像信号が出力されない出力禁止期間ではＨＣＣＤ動作が止まっているため消費電力削減となる。さらに、駆動周波数は変更していないため、出力信号に混入される暗電流などのノイズ成分も特許文献１の手法と比較して低減できる。
【００１１】
また、特許文献２によれば、各期間にフォトダイオードからＶＣＣＤへの電荷読み出しパルスＶＨ（ＳＧ成分）が印加されている。出力禁止期間はＨＣＣＤが停止しているために、ＨＣＣＤのパケットには出力禁止期間にＶＣＣＤから転送されるフォトダイオードの信号電荷とＶＣＣＤで発生した暗電流やスミア等のノイズが蓄積される。ＶＣＣＤから転送されてくる信号にはフォトダイオードの電荷が含まれるため、複数回のＶＣＣＤ転送がされることでＨＣＣＤパケットから電荷が溢れる。ＨＣＣＤパケットから電荷が溢れてもなお、ＶＣＣＤから電荷が転送されてくる場合、隣接するＨＣＣＤに電荷が溢れるだけでなく、ＶＣＣＤへ電荷が戻される逆転送現象が発生する。逆転送電荷の増加に伴い、ＨＣＣＤに近いＶＣＣＤパケットから順番に逆転送電荷で満たされていく。
【００１２】
次に、出力許可期間へ移行する。
出力許可期間へ移行すると、フォトダイオードからＶＣＣＤへの電荷読み出しパルスＶＨ（ＳＧ成分）が印加される。ＨＣＣＤに近いＶＣＣＤパケットには、電荷が読み出される前から逆転送電荷が蓄積されているため、複数段にわたり読み出された信号電荷（ＰＤ１、ＰＤ２・・・）と逆転送電荷が蓄積される。その後、ＶＣＣＤ転送、次いでＨＣＣＤ転送が行われる。その結果、出力許可期間の初期に出力される数ラインの出力電荷には本来の信号電荷と逆転送電荷が含まれることになる。
【００１３】
このように、フレーム間引きによりフレームレートを低下させる場合でも、出力禁止期間において読み出しパルスＶＨ（ＳＧパルス）を印加すれば、信号電荷にノイズ信号（逆転送電荷）が重なり画質の劣化を招くという課題が生じる。
【００１４】
また、ＣＣＤイメージセンサでは図１に示すようにＨＣＣＤ側に近い画素部にフォトダイオードが遮光されたＯＢ（Optical Black）画素を設け、ＯＢ画素出力を黒レベル基準として用いたり、有効画素出力から差分することで垂直方向のノイズを除去することが信号処理部で行われる。特許文献２の手法において、上記ＯＢ画素が存在する場合、逆転送電荷は複数行あるＯＢ画素の出力に混入することになる。よって、ＯＢ画素だけの信号出力を得ることができず、後段の信号処理部によりノイズ除去が不可能となる。この場合、ノイズ除去を行うためにはさらに多くのＯＢ画素を用意し、逆転送電荷の含まれないＯＢ画素出力を得なければならない。しかしながら、デバイスの小型化が要望される中で、ＯＢ画素の増加はチップサイズの増加に繋がり課題となる。
【００１５】
以上より、フレーム間引きにより低消費電力化を実現させることはＳＮ比の観点から考えても有用であるが、出力禁止期間にフォトダイオードの電荷読み出しを行うことで、画質の劣化やＶＣＣＤキズ、スミア補正ができず、画質が劣化するという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開昭６４−１３８７７号公報
【特許文献２】特開２００６−７４１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、フレームを間引く動画撮像モードにおいて水平電荷転送部から複数の垂直電荷転送部への電荷の逆転送を防止することにより画質の劣化を低減する固体撮像装置、その駆動方法およびカメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために本発明の一形態における固体撮像装置は、行列状に配置された複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部の列毎に設けられ、対応する前記光電変換部の列から読み出された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直電荷転送部と、前記複数の垂直転送部から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部と、前記複数の光電変換部から前記複数の垂直電荷転送部に信号電荷を読み出すための読み出しパルス信号と、前記複数の垂直電荷転送部において信号電荷を転送するための垂直転送パルス信号と、前記水平電荷転送部において信号電荷を転送するための水平転送パルス信号とを供給することにより、前記複数の垂直電荷転送部および前記水平電荷転送部を駆動するタイミング制御部とを備え、前記タイミング制御部は、動画撮像モードにおいて、少なくとも１つの映像出力フィールド期間と少なくとも１つの映像禁止フィールド期間とを繰り返すように前記複数の垂直電荷転送部および前記水平電荷転送部を駆動し、前記映像出力フィールド期間では、前記読み出しパルス信号、前記垂直転送パルス信号および前記水平転送パルス信号を前記複数の垂直電荷転送部および前記水平電荷転送部に供給し、前記映像禁止フィールド期間では、前記水平転送パルス信号の供給を停止し、且つ、読み出しパルス信号の供給を停止する。
【００１９】
この構成よれば、前記映像禁止フィールド期間では、前記読み出しパルス信号の供給を停止することにより、前記複数の垂直電荷転送部から光電変換部の信号電荷を排除する。前記複数の垂直電荷転送部には、光電変換部の信号電荷よりもはるかに少ない、暗電流等などに起因するノイズ成分が存在するのみである。それゆえ、水平電荷転送部で信号電荷がオーバフローすることも、水平電荷転送部から複数の垂直電荷転送部に信号電荷が逆流することも防止することができる。その結果、水平電荷転送部から複数の垂直電荷転送部に逆流を防止することができる。つまり、黒レベルが誤ったレベルに化けること、および、垂直電荷転送部の信号電荷が誤ったレベルに化けることを防止し、画質の劣化を低減することができる。
【００２０】
ここで、前記タイミング制御部は、前記動画撮像モードの前記映像禁止フィールド期間では、前記映像出力フィールド期間に印加されるのと同一のタイミングにて前記垂直転送パルス信号を前記複数の垂直電荷転送部に供給するようにしてもよい。
【００２１】
この構成によれば、前記映像禁止フィールド期間において複数の垂直電荷転送部に発生するノイズ成分は、映像出力フィールド期間において複数の垂直電荷転送部に発生するノイズ成分と同じ量にすることでき、ＳＮ比の劣化を低減することができる。
【００２２】
ここで、前記固体撮像装置は、前記複数の光電変換部が形成された半導体基板に電子シャッターパルスを供給することにより、前記複数の光電変換部の信号電荷を前記半導体基板に掃き出させる電子シャッター部を有し、前記タイミング制御部は、前記映像出力フィールド期間と前記映像禁止フィールド期間の繰り返しの１単位期間中に、前記電子シャッターパルスの供給終了時点から前記読み出しパルスの供給時点までを露光時間とし、読み出しパルス信号のパルスのタイミングから次の読み出しパルス信号のパルスのタイミングまでの間に、前記電子シャッターパルスの供給を終了するよう前記電子シャッター部を制御するようにしてもよい。
【００２３】
この構成によれば、最大露光時間は、読み出しパルス信号のパルスのタイミングから次の読み出しパルス信号のパルスのタイミングまでの期間、つまり、映像出力フィールド期間から次の映像出力フィールド期間までの期間になる。前記映像禁止フィールド期間において読み出しパルスを印加する従来技術と比べて、最大露光時間を少なくとも２倍にすることができるので、電子シャッターによる露光時間の自由度を大きくすることができ、感度を向上させることができる。
【００２４】
ここで、前記タイミング制御部は、さらに、前記映像出力フィールド期間において前記読み出しパルス信号を供給する直前に、少なくとも１ライン分の水平転送を行うように、前記水平電荷転送部に水平転送パルス信号を供給するようにしてもよい。
【００２５】
この構成によれば、前記映像出力フィールド期間における前記読み出しパルス信号が供給される直前に、水平電荷転送部の掃き出しを行うので、前記読み出しパルス信号が供給されるときには、水平電荷転送部を空にすることができる。水平電荷転送部で信号電荷がオーバフローすることも、水平電荷転送部から複数の垂直電荷転送部に信号電荷が逆流することも確実に防止することができる。
【００２６】
ここで、前記固体撮像装置は、さらに、前記複数の垂直電荷転送部のそれぞれと前記水平電荷転送部との間に、前記垂直電荷転送部から転送される信号電荷を掃き捨てる複数の電荷排出部を備え、前記タイミング制御部は、前記映像禁止フィールド期間において前記電荷排出部を動作させる掃き捨て電圧信号を供給し、前記映像出力フィールド期間において前記電荷排出部に前記掃き捨て電圧信号の供給を停止するようにしてもよい。
【００２７】
この構成によれば、映像禁止フィールド期間において複数の垂直電荷転送部から水平電荷転送部へノイズ成分が転送される場合であっても、前記垂直電荷転送部から転送される信号電荷は全て掃き捨てられる。その結果、水平電荷転送部で信号電荷がオーバフローすることも、水平電荷転送部から複数の垂直電荷転送部に信号電荷が逆流することも確実に防止することができる。
【００２８】
ここで、前記タイミング制御部は、さらに、前記映像出力フィールド期間において前記読み出しパルス信号を供給する直前にパルス信号、少なくとも１ライン分の水平転送を行うように、前記水平電荷転送部に水平転送パルス信号を供給するようにしてもよい。
【００２９】
本発明の他の一形態における固体撮像装置は、行列状に配置された複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部の列毎に設けられ、対応する前記光電変換部の列から読み出された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直電荷転送部と、前記複数の垂直転送部から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部と、前記複数の光電変換部から前記複数の垂直電荷転送部に信号電荷を読み出すための読み出しパルス信号と、前記複数の垂直電荷転送部において信号電荷を転送するための垂直転送パルス信号と、前記水平電荷転送部において信号電荷を転送するための水平転送パルス信号とを供給することにより、前記複数の垂直電荷転送部および前記水平電荷転送部を駆動するタイミング制御部とを備え、前記タイミング制御部は、動画撮像モードにおいて、少なくとも１つの映像出力フィールド期間と少なくとも１つの映像禁止フィールド期間とを繰り返すように前記複数の垂直電荷転送部および前記水平電荷転送部を駆動し、前記映像出力フィールド期間では、前記読み出しパルス信号、前記垂直転送パルス信号および前記水平転送パルス信号を前記複数の垂直電荷転送部および前記水平電荷転送部に供給し、前記映像禁止フィールド期間では、前記水平転送パルス信号の供給を停止し、前記映像出力フィールド期間において前記読み出しパルス信号を供給する直前に、少なくとも１ライン分の水平転送を行うように、前記水平電荷転送部に水平転送パルス信号を供給する。
【００３０】
本発明のさらに他の一形態における、固体撮像装置は、行列状に配置された複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部の列毎に設けられ、対応する前記光電変換部の列から読み出された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直電荷転送部と、前記複数の垂直転送部から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部と、前記複数の垂直電荷転送部のそれぞれと前記水平電荷転送部との間に、前記垂直電荷転送部から転送される信号電荷を掃き捨てる複数の電荷排出部と、前記複数の光電変換部から前記複数の垂直電荷転送部に信号電荷を読み出すための読み出しパルス信号と、前記複数の垂直電荷転送部において信号電荷を転送するための垂直転送パルス信号と、前記水平電荷転送部において信号電荷を転送するための水平転送パルス信号と、前記電荷排出部を動作させる掃き捨て電圧信号とを供給することにより、前記複数の垂直電荷転送部、前記水平電荷転送部および前記電荷排出部を駆動するタイミング制御部とを備え、前記タイミング制御部は、動画撮像モードにおいて、少なくとも１つの映像出力フィールド期間と少なくとも１つの映像禁止フィールド期間とを繰り返すように前記複数の垂直電荷転送部および前記水平電荷転送部を駆動し、前記映像出力フィールド期間では、前記読み出しパルス信号、前記垂直転送パルス信号および前記水平転送パルス信号を前記複数の垂直電荷転送部および前記水平電荷転送部に供給し、前記掃き捨て電圧信号の供給を停止し、前記映像禁止フィールド期間では、前記水平転送パルス信号の供給を停止し、前記掃き捨て電圧信号を前記電荷排出部に供給する。
【００３１】
本発明の一形態におけるカメラは、上記の固体撮像装置を備える。
【００３２】
本発明の一形態における固体撮像装置の駆動方法は、動画撮像モードにおいて、少なくとも１つの映像出力フィールド期間と少なくとも１つの映像禁止フィールド期間とを繰り返すように前記複数の垂直電荷転送部および前記水平電荷転送部を駆動し、前記映像出力フィールド期間では、前記複数の光電変換部から前記複数の垂直電荷転送部に信号電荷を読み出すための読み出しパルス信号、前記複数の垂直電荷転送部において信号電荷を転送するための垂直転送パルス信号および前記水平電荷転送部において信号電荷を転送するための水平転送パルス信号を前記複数の垂直電荷転送部および前記水平電荷転送部に供給し、前記映像禁止フィールド期間では、前記水平転送パルス信号の供給を停止し、且つ、読み出しパルス信号の供給を停止する。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、フレームを間引く動画撮像モードにおいて水平電荷転送部から複数の垂直電荷転送部への電荷の逆転送を防止することができ、画質の劣化を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施の形態１における固体撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１中の領域１１０を拡大した図である。
【図３】実施の形態１における固体撮像装置の概略動作を示すタイミングチャートである。
【図４】実施の形態１における固体撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】図３中のB部、Ｂ'部の動作を拡大した図である。
【図６Ａ】（Ａ−１）タイミングにおける電荷転送を示す模式図である。
【図６Ｂ】（Ａ−２）タイミングにおける電荷転送を示す模式図である。
【図６Ｃ】（Ａ−３）タイミングにおける電荷転送を示す模式図である。
【図６Ｄ】（Ａ−４）タイミングにおける電荷転送を示す模式図である。
【図６Ｅ】（Ａ−５）タイミングにおける電荷転送を示す模式図である。
【図７】読み出すパルスを印加する比較参照例の動作を示すタイミングチャートである。
【図８Ａ】（Ｄ−１）タイミングにおける電荷転送を示す模式図である。
【図８Ｂ】（Ｄ−２）タイミングにおける電荷転送を示す模式図である。
【図８Ｃ】（Ｄ−３）タイミングにおける電荷転送を示す模式図である。
【図８Ｄ】（Ｄ−４）タイミングにおける電荷転送を示す模式図である。
【図８Ｅ】（Ｄ−５）タイミングにおける電荷転送を示す模式図である。
【図９】実施の形態２における固体撮像装置の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１０】図６中のＢ部、Ｂ'部の動作を拡大した図である。
【図１１Ａ】（Ｂ−１）タイミングにおける電荷転送を示す模式図である。
【図１１Ｂ】（Ｂ−２）タイミングにおける電荷転送を示す模式図である。
【図１１Ｃ】（Ｂ−３）タイミングにおける電荷転送を示す模式図である。
【図１１Ｄ】（Ｂ−４）タイミングにおける電荷転送を示す模式図である。
【図１１Ｅ】（Ｂ−５）タイミングにおける電荷転送を示す模式図である。
【図１１Ｆ】（Ｂ−６）タイミングにおける電荷転送を示す模式図である。
【図１２】実施の形態３における固体撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図１３】図１２中の領域１１１を拡大した図である。
【図１４】ＶＣＣＤドレインの動作を説明するためのポテンシャル図である。
【図１５】実施の形態３における固体撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図１６】図１５のＢ部、Ｂ'部の区間を拡大した図である。
【図１７】従来技術における固体撮像装置の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明の各実施の形態における固体撮像装置は、ある特定の期間垂直電荷転送部ＶＣＣＤを動作させ水平電荷転送部ＨＣＣＤの動作を止めることで、フレーム間引きを行う動画撮像モードにおいて、画像を出力させない期間（映像禁止フィールド期間）で、ＶＣＣＤから信号電荷を極力排除することを特徴とする。ＶＣＣＤから信号電荷が排除されるので、水平電荷転送部から複数の垂直電荷転送部への電荷の逆転送を防止することができ、画質劣化を低減することができる。
【００３６】
これにより、映像禁止フィールド期間にＨＣＣＤに蓄積される電荷をＶＣＣＤ暗電流やスミアなどのノイズ成分のみとする。映像禁止フィールド期間にＨＣＣＤに蓄積する電荷を低減させることで、ＨＣＣＤからＶＣＣＤへの電荷の逆転送を防ぐことが可能となる。逆転送が生じないため、垂直ＯＢ部のみの信号を得ることができる。垂直ＯＢ部の情報により有効画素部のＶＣＣＤキズやスミア補正が可能となり、画質劣化を低減できる。
【００３７】
以下の実施の形態１〜３では、映像禁止フィールド期間においてＶＣＣＤから信号電荷を排除する構成例として、次の３つを順に説明する。（１）映像禁止フィールド期間ではフォトダイオードからＶＣＣＤへの電荷読み出しを行わない、（２）映像禁止フィールド期間の終わり（または映像出力フィールド期間の読み出しパルス印加の直前）のタイミングで、ＨＣＣＤに掃き出し動作（少なくとも１ライン分の転送動作）をさせる、（３）複数のＶＣＣＤとＨＣＣＤの間に、映像禁止フィールド期間においてＶＣＣＤから転送される信号電荷を掃き捨てる複数の電荷排出部を備える。（１）はＶＣＣＤの最上流で電荷を排除する構成、（２）はＶＣＣＤの最下流でＨＣＣＤを利用して電荷を排除する構成、（３）はＶＣＣＤの最下流でＨＣＣＤを利用しないで電荷を排除する構成である。
【００３８】
（実施の形態１）
本実施の形態では、映像禁止フィールド期間ではフォトダイオードからＶＣＣＤへの電荷読み出しを行わない固体撮像装置の構成について説明する。
【００３９】
図１は、実施の形態１における固体撮像装置の構成例を示すブロック図である。この固体撮像装置は、例えば、インターライン方式ＣＣＤイメージセンサであり、行列状に配置された複数の光電変換部（以下、フォトダイオードと記載する）１０１と、複数の垂直電荷転送部（図中の垂直電荷転送路、以下、ＶＣＣＤと記載する）１０２と、水平電荷転送部（図中の水平電荷転送路、以下、ＨＣＣＤと記載する）１０４と、電荷電圧変換部１０５と、タイミング制御部１０６と、電子シャッター部３００と、信号処理部１０７とを備える。
【００４０】
複数のＶＣＣＤ１０２は、複数のフォトダイオード１０１の列毎に設けられ、対応するフォトダイオード１０１の列から読み出された信号電荷を垂直方向に転送する。
【００４１】
ＨＣＣＤ１０４は、複数のＶＣＣＤ１０２から転送された信号電荷を水平方向に転送する。
【００４２】
電荷電圧変換部１０５は、ＨＣＣＤ１０４から出力される信号電荷を電圧に変換するアンプ回路である。
【００４３】
タイミング制御部１０６は、複数のフォトダイオード１０１から複数のＶＣＣＤ１０２に信号電荷を読み出すための読み出しパルス信号と、複数のＶＣＣＤ１０２において信号電荷を転送するための垂直転送パルス信号と、ＨＣＣＤ１０４において信号電荷を転送するための水平転送パルス信号とを供給することにより、複数のＶＣＣＤ１０２およびＨＣＣＤ１０４を駆動する。
【００４４】
フォトダイオード１０１では、入射光量に応じた電荷が発生する。フォトダイオード１０１で発生した電荷は垂直方向のＶＣＣＤ１０２に読み出され、垂直方向に転送される。図中に示すように、本実施の形態ではＶＣＣＤ１０２は６相（φＶ１〜φＶ６）駆動である。図２は図１の領域１１０を拡大した図である。同図では、１画素に対してＶＣＣＤ電極１０３が２つある一画素二電極の構造を例示している。タイミング制御部１０６より奇数電極（Ｖ１、Ｖ３、Ｖ５）にはＶＨ（読み出し電圧：ハイレベル）、ＶＭ（蓄積電圧：ミドルレベル）、ＶＬ（バリア電圧：ローレベル）の３値の電圧が給電され、偶数電極にはＶＭ、ＶＬの２値の電圧が供給される。ＶＨは、フォトダイオード１０１からＶＣＣＤ１０２に電荷を読み出す際に印加される読み出しパルス信号であり、ＶＭ、ＶＬは読み出された電荷を転送する際に印加される垂直転送パルス信号である。このように、偶数電極は、転送電極であり、垂直転送パルス信号が印加される。奇数電極（Ｖ１、Ｖ３、Ｖ５）は、転送電極と読み出しゲート電極とを兼用しており、垂直転送パルス信号と、読み出しパルス信号とが印加される。
【００４５】
ＶＣＣＤ１０２によって転送された電荷はＨＣＣＤ１０４により水平方向に転送される。本実施の形態では、ＨＣＣＤ１０４は２相駆動でありＨ１とＨ２にそれぞれ位相の反転した電圧パルスを供給することにより電荷転送を行う。ＨＣＣＤ１０４により転送された電荷は電荷電圧変換部１０５により電荷量が電圧値に変換され出力される。
【００４６】
また、信号処理部１０７により制御された駆動方法に基づき、タイミング制御部１０６によりＶＣＣＤ１０２やＨＣＣＤ１０４の各電極へ駆動モードに応じた電圧パルスが印加される。
【００４７】
複数の画素部には有効画素部とフォトダイオード１０１が遮光されたＯＢ（Optical Black）部が存在する。有効画素部には、フォトダイオード１０１が垂直方向にｎ列あり、ＯＢ部（垂直ＯＢ部）はＨＣＣＤ側に４列設けている。
【００４８】
電子シャッター部３００は、フォトダイオード１０１、ＶＣＣＤ１０２、ＨＣＣＤ１０４等が形成される半導体基板に、タイミング制御部１０６の制御の下でｓｕｂパルス（電子シャッターパルス）を印加する。電子シャッターパルスの印加により、全フォトダイオード１０１の信号電荷は半導体基板の裏面側に引き抜かれる。つまり、全フォトダイオード１０１が空になる。なお、電子シャッター部３００はタイミング制御部１０６に属していてもよい。
【００４９】
次に、本実施の形態の駆動モードについて述べる。
【００５０】
図３は、実施の形態１における固体撮像装置の概略動作を示すタイミングチャートである。同図のように、タイミング制御部１０６は、映像出力フィールド期間では、読み出しパルス信号ＶＨ、垂直転送パルス信号（ＶＭ、ＶＬ）および水平転送パルス信号を複数のＶＣＣＤ１０２およびＨＣＣＤ１０４に供給し、映像禁止フィールド期間では、水平転送パルス信号の供給を停止し、且つ、読み出しパルス信号の供給を停止する。この読み出しパルス信号の供給停止によって、ＶＣＣＤ１０２の最上流で電荷を排除している。
【００５１】
図４は、実施の形態１における固体撮像装置の動作を示すより詳細なタイミングチャートである。また、図５は図４に示すＢ部、Ｂ’部の区間を拡大したものである。期間Ｔ１（映像出力フィールド期間）では読み出しパルスＶＨが電極Ｖ１、Ｖ３、Ｖ５に印加され、フォトダイオード１０１からＶＣＣＤ１０２へ電荷が読み出される。読み出された全ての電荷は期間Ｔ１の間にＶＣＣＤ１０２とＨＣＣＤ１０４によって転送される。図５に示すように、１ライン分の画像信号を出力する期間１ＨではＶＣＣＤ１０２から１ライン分の電荷がＨＣＣＤ１０４へ運ばれ、さらにＨＣＣＤ１０４により電荷が転送される。転送された電荷は電荷電圧変換部１０５により電圧値に変換され、さらに信号処理部により信号処理され出力信号となる。このような動作が期間Ｔ１の間に画素部のライン数ｎ＋４回行われることで、一枚の画像が完成する。
【００５２】
一方、期間Ｔ２（映像禁止フィールド期間）ではタイミング制御部１０６よりＶＣＣＤ１０２のみ駆動信号が与えられＨＣＣＤ１０４は停止する。そのため、期間Ｔ２では画像信号が出力されない。また、期間Ｔ２ではフォトダイオード１０１からの電荷読み出しは行わない。
【００５３】
期間Ｔ２が終わり期間Ｔ１に入ると、タイミング制御部１０６よりＶＣＣＤ１０２とＨＣＣＤ１０４に駆動信号が与えられ、再び画像信号が出力される。期間Ｔ１とＴ２を交互に繰り返すことでフレーム間引きを行うことができる。
【００５４】
また、期間Ｔ２では、ＨＣＣＤ動作を止めているため消費電力が低減される。
【００５５】
以上示したように、本発明の特徴は、期間Ｔ２においてフォトダイオード１０１からの電荷の読み出しを行わないことである。
【００５６】
以下にその効果について説明する。
【００５７】
図６Ａ〜図６Ｅは、図５に示すＢ部（期間Ｔ２からＴ１への移行）のＡ−１、Ａ−２、Ａ−３、Ａ−４、Ａ−５のタイミングにおける電荷転送の様子を模式的に表しており、図１の領域１０９に示すＶＣＣＤ１０２とＨＣＣＤ１０４の繋ぎ部での電荷転送の様子である。
【００５８】
期間Ｔ２ではＨＣＣＤ転送は行われず、ＶＣＣＤ転送のみ行われる。そのため、期間Ｔ２からＴ１に切り替わる直前（図６Ａ、図５中Ａ−１）のＨＣＣＤパケット５０１には期間Ｔ２の間にＶＣＣＤ１０２から転送されてきた、ＶＣＣＤ暗電流やスミアといったノイズ成分（以下、Ｔ２ノイズと呼ぶ）が蓄積される。この期間中にＨＣＣＤ１０４に蓄積されるＴ２ノイズは複数ライン分のノイズ成分の総和となるが、ＨＣＣＤ１０４の容量は十分大きいためＴ２ノイズでＨＣＣＤパケット５０１が満たされることは無い。
【００５９】
次いで、期間Ｔ２が終わり期間Ｔ１へ移行する。
【００６０】
期間Ｔ１ではまずフォトダイオード１０１からＶＣＣＤ１０２への電荷読み出しが行われる（図６Ｂ、図５中Ａ−２）。その後、ＶＣＣＤ１０２の１ライン分の電荷がＨＣＣＤ１０４へ転送され、ＨＣＣＤパケット５０１内でＴ２ノイズとフォトダイオード１０１から読み出された信号電荷が混合される（図６Ｃ、図５中Ａ−３）。本実施の形態ではＨＣＣＤ側に４ラインＯＢ部を設けている。そのため、出力される１ライン目の信号はＴ２ノイズとＯＢ１の信号となる。この１ラインをＨＣＣＤ転送する（図６Ｄ、図５中Ａ−４）ことで、ＨＣＣＤ１０４に蓄積されたＴ２ノイズを完全に掃き捨てることが可能である。よって、これ以降にＶＣＣＤ１０２からＨＣＣＤ１０４へ転送される電荷にはＴ２ノイズは混入されない（図６Ｅ、図５中Ａ−５）。
【００６１】
上記の駆動を用いることで、少なくとも水平１ライン転送によりＴ２ノイズの除去が可能となる。特許文献２では、Ｔ２ノイズを掃き出すために複数ライン分のＨＣＣＤ転送が必要であったため、垂直ＯＢ部の信号のみを得ることができず、有効画素部のノイズ除去ができなかった。
【００６２】
図５、図６Ａ〜図６Ｅに示した本実施の形態における固体撮像装置の動作と対比するために、図７、図８Ａ〜図８Ｅに示す比較参照例について説明する。
【００６３】
図７は、本実施の形態とは異なり期間Ｔ２において読み出すパルスを印加する比較参照例の動作を示すタイミングチャートである。図８Ａ〜図８Ｅは、図７に示すＢ部（期間Ｔ２からＴ１への移行）のＤ−１、Ｄ−２、Ｄ−３、Ｄ−４、Ｄ−５のタイミングにおける電荷転送の様子を模式的に示している。
【００６４】
図７の期間Ｔ２はＨＣＣＤ１０４が停止しているために、ＨＣＣＤパケット５０１には期間Ｔ２にＶＣＣＤ１０２から転送されるフォトダイオード１０１の信号電荷とＶＣＣＤ１０２で発生した暗電流やスミア等のノイズが蓄積される。ＶＣＣＤ１０２から転送されてくる信号にはフォトダイオード１０１の電荷が含まれるため、複数回のＶＣＣＤ転送がされることでＨＣＣＤパケット５０１から電荷が溢れる（図８Ａ、図７中Ｄ−１）。ＨＣＣＤパケット５０１から電荷が溢れてもなお、ＶＣＣＤ１０２から電荷が転送されてくる場合、隣接するＨＣＣＤ１０４に電荷が溢れるだけでなく、ＶＣＣＤ１０２へ電荷が戻される逆転送現象が発生する（図８Ｂ、図７中Ｄ−２）。逆転送電荷の増加に伴い、ＨＣＣＤ１０４に近いＶＣＣＤパケット５０２から順番に逆転送電荷で満たされていく。
【００６５】
次に、映像出力フィールド期間である期間Ｔ１へ移行する。
期間Ｔ１へ移行すると、フォトダイオード１０１からＶＣＣＤ１０２への電荷読み出しパルスＶＨが印加される。ＨＣＣＤ１０４に近いＶＣＣＤパケット５０２には、電荷が読み出される前から逆転送電荷が蓄積されているため、複数段にわたり読み出された信号電荷（ＰＤ１、ＰＤ２・・・）と逆転送電荷が蓄積される（図８Ｃ、図７中Ｄ−３）。その後、ＶＣＣＤ転送（図８Ｄ、図７中Ｄ−４）、次いでＨＣＣＤ転送（図８Ｅ、図７中Ｄ−５）が行われる。その結果、期間Ｔ１の初期に出力される数ラインの出力電荷には本来の信号電荷と逆転送電荷が含まれることになる。
【００６６】
このように、フレーム間引きによりフレームレートを低下させる場合でも、映像禁止フィールド期間（期間Ｔ２）において読み出しパルスＶＨを印加すれば、信号電荷にノイズ信号（逆転送電荷）が重なり画質の劣化を招くことになる。
【００６７】
一方、本実施の形態では、図６Ｄに示したように、水平１ライン転送でＴ２ノイズを掃き出すことが可能である。よって、後段の信号処理によりＯＢ２−ＯＢ４までの３ｂｉｔのＯＢ信号を用いてノイズ値を検出し、有効画素部信号から差分することでノイズ除去が可能となり、画質の劣化を低減できる。
【００６８】
また、ノイズ除去の演算を行わない場合でも、このＯＢ信号を黒レベル基準として用いることができる。
【００６９】
なお、本発明の実施の形態において、有効画素部を水平転送部の間にはＯＢ部が４ビット存在する例を記載されているが、その数はこれに限らない。また、ＯＢ部ではなく垂直ダミーであっても垂直転送部のノイズは同様であり、演算によるノイズ除去に使用することができる。
【００７０】
また、ＶＣＣＤ１０２の転送タイミングは、期間Ｔ１やＴ２に関わらず一定である。よって、ＶＣＣＤ１０２の転送中にＶＣＣＤパケット５０２に蓄積されるノイズ成分は、ＶＣＣＤパケット５０２によらず一定である。このようにノイズが垂直方向の画素信号に一様に混入されているため、ノイズ除去演算した結果、出力された画像の垂直方向でのシェーディングや過補正などの不具合が生じない。
【００７１】
補足すると、  期間Ｔ１にて読出パルスを印加するときのＶＣＣＤ１０２のノイズ成分は、前フィールドである期間Ｔ２においてのＶＣＣＤ転送時に各ＶＣＣＤ転送ゲートに蓄積される。
【００７２】
従って、期間Ｔ２におけるＶＣＣＤ転送タイミングを同一にすることで、期間Ｔ１、期間Ｔ２ともにそのノイズ成分も同一になるため、ノイズ補正を行うことができる。
【００７３】
期間Ｔ２のＶＣＣＤ転送周波数を上げたり、期間Ｔ２のＶＣＣＤ印加電圧をピンニング状態になる電圧で保持したりすると、期間Ｔ１にて読出パルスを印加した時点でのＶＣＣＤ内のノイズ成分は減少するが、その期間のＶＣＣＤ転送中にＶＣＣＤ内のノイズは転送段数に従って増加していくために、ノイズが画面上下で異なってしまい画質を損なったり、ノイズ補正をするにしても、一定補正値では補正不可能になる。
【００７４】
なお、マイナス電圧を印加することでＶＣＣＤ１０２をピンニング状態にさせると、その状態ではゲート絶縁膜界面にてホールが供給され、再結合によりノイズ電子が減少する。
【００７５】
本実施の形態では、図４に示すようにｓｕｂパルス（電子シャッターパルス）を基板に与えることでフォトダイオード１０１に蓄積した電荷を基板方向へ掃き捨てる動作を行う。また、電子シャッターパルス３０１が印加された時から読み出しパルスＶＨが印加されるまでが露光時間となる。そのため、前回の映像出力フィールド用の読み出しパルス印加から、次の映像出力フィールド用の読み出しパルス印加までの２フィールド期間内で電子シャッターパルス３０１を印加するタイミングを調整することで、２フィールド分の露光時間を調整することができるため、感度向上が図れる。
【００７６】
特許文献２では、期間Ｔ１とＴ２でそれぞれ読み出しパルスＶＨが印加される。よって、露光時間の最大は期間Ｔ２の時間である。一方、本実施の形態では、期間Ｔ２内では読み出しパルスＶＨが印加されないため、最大の露光時間は期間Ｔ１と期間Ｔ２の２フィールド分となる。特許文献２と本実施の形態の駆動周波数が同じ且つ期間Ｔ１とＴ２が同じ場合、本実施の形態の最大の露光時間は特許文献２の２倍となる。露光時間が２倍となる一方、駆動周波数が同じであるため信号電荷に含まれるノイズ成分は同等である。よって、露光時間を長くして撮像するような低照度撮像の場合は、本実施の形態を用いることでＳＮ比が向上する。
【００７７】
なお、本発明の実施の形態においては露光調整の電子シャッターパルスの印加は、前の映像出力フィールド用の読み出しパルス印加から１水平期間ごとに連続して印加されているが、この基板掃出パルスは、次の映像出力フィールド用の読み出しパルスに最も近い少なくとも１本のパルスが存在すれば、露光調整が可能となる。
【００７８】
さらに、電子シャッターパルスはブルーミング対策となる。
【００７９】
本実施の形態では、期間Ｔ２においてフォトダイオード１０１から電荷の読み出しを行わない。よって、露光時間が長くなりフォトダイオード１０１からＶＣＣＤ１０２への電荷が溢れだすブルーミングと呼ばれる現象が生じる可能性がある。ブルーミングにより溢れ出した電荷はＶＣＣＤ１０２の転送中に信号電荷が混入し出力されるため、画質劣化を招く。
【００８０】
そのブルーミング対策として、図４に示すように電子シャッターパルスを基板に与えることで、フォトダイオード１０１に蓄積した電荷を基板裏面方向へ掃き出す動作を行う。これにより、ブルーミングの発生を抑制できる。
【００８１】
（実施の形態２）
本実施の形態では、映像禁止フィールド期間においてＶＣＣＤから信号電荷を排除する構成例として、映像禁止フィールド期間の終わり（または映像出力フィールド期間の読み出しパルス印加の直前）のタイミングで、ＨＣＣＤに掃き出し動作（少なくとも１ライン分の転送動作）をさせる固体撮像装置について説明する。
【００８２】
図９は実施の形態２の駆動を示している。
【００８３】
また、図１０は図９に示すＢの区間、Ｂ’の区間を拡大したものである。実施の形態１との違いは期間Ｔ２の最後にＴ２ノイズを除去するためのＨＣＣＤ１０４の１ライン分転送Ｐ１が存在することである。
【００８４】
図１１Ａ〜図１１Ｆは図１０示すＢ部のＢ−１、Ｂ−２、Ｂ−３、Ｂ−４、Ｂ−５、Ｂ−６のタイミングにおける電荷転送の様子を模式的に表している。また、図１の領域１０９に示すＶＣＣＤ１０２とＨＣＣＤ１０４の繋ぎ部の電荷転送を示している。
【００８５】
実施の形態１と同様に、期間Ｔ２ではＨＣＣＤパケット５０１にＴ２ノイズが蓄積される（図１１Ａ、図１０中Ｂ−１）。実施の形態２では、期間Ｔ２が終わる直前にＨＣＣＤ１０４を１ライン転送する（図１１Ｂ、図１０中Ｂ−２）。この動作によりＴ２ノイズは掃き捨てられる。その後、期間Ｔ１に入りフォトダイオード１０１からＶＣＣＤ１０２への電荷読み出し（図１１Ｃ、図１０中Ｂ−３）、ＶＣＣＤ転送（図１１Ｄ、図１０中Ｂ−４）、ＨＣＣＤ転送（図１１Ｅ、図１０中Ｂ−５）を行うことで、ＨＣＣＤ側に最も近いＯＢ１ビット目にもＴ２ノイズは混入されない。これに続くＶＣＣＤ転送（図１１Ｆ、図１０中Ｂ−６）による、ＨＣＣＤパケット５０１内のＯＢ２ビット目にもＴ２ノイズは混入されない。ＯＢ３ビット目、ＯＢ４ビット目も同様である。
【００８６】
本実施の形態では、ＨＣＣＤ側にＯＢ部４ライン備えている。この４ラインの全てのＯＢ信号をＶＣＣＤキズ補正やスミア補正などに用いることが可能となる。
【００８７】
つまり、実施の形態２を用いることで、ＯＢ部を１ラインのみ備える場合や、万が一Ｔ２ノイズによりＨＣＣＤに溢れる場合においても、ＯＢ部の情報を最大限に活用できる。
【００８８】
以上より、所定期間ＨＣＣＤを動作／停止させることで、映像出力フィールド期間Ｔ１／映像禁止フィールド期間Ｔ２の切り替えを行うフレーム間引き駆動において、映像禁止フィールド期間Ｔ２でフォトダイオード１０１からの読み出しを行わないことで、固体撮像装置の消費電力の低減とＳＮ比の向上の両立とともに、限られたＯＢ部の信号を有効画素部のノイズ除去に用いることができる。
【００８９】
（実施の形態３）
本実施の形態では、映像禁止フィールド期間Ｔ２においてＶＣＣＤ１０２から信号電荷を排除する構成例として、複数のＶＣＣＤ１０２とＨＣＣＤ１０４の間に、映像禁止フィールド期間においてＶＣＣＤ１０２から転送される信号電荷を掃き捨てる複数の電荷排出部を備える固体撮像装置について説明する。
【００９０】
図１２は、実施の形態３における固体撮像装置の構成例を示すブロック図である。同図の固体撮像装置は、図１と比べて、複数のＶＣＣＤ１０２とＨＣＣＤ１０４の繋ぎ部にＶＣＣＤ１０２により転送された電荷を排出する電荷排出部（電荷掃き捨て部、ＶＣＣＤドレインとも呼ぶ）１３１が追加されている点が異なっている。
【００９１】
図１３は、図１２中の領域１１１を拡大した図である。ＶＣＣＤ１０２の最終段の電極位置において、ＶＣＣＤ１０２から少し離れた領域にＶＣＣＤドレイン１３１が設けられている。
【００９２】
ＶＣＣＤドレイン１３１はＶＤｒゲート電極１３２とドレイン部１３３により構成され、それぞれ配線１３４、１３５により給電される。
【００９３】
図１４は、ＶＣＣＤドレイン１３１の動作を説明するためのポテンシャル図であり、図１３のＥ−Ｅ’間のポテンシャルを示す。ＶＣＣＤ１０２とＶＣＣＤドレイン１３１の間にはＶＤｒゲート電極１３２が設けられ、ＶＤｒゲート電極１３２にタイミング制御部１０６により配線１３４を介してφＶＤｒが印加されたとき、ＶＣＣＤドレイン１３１が動作する。ＶＣＣＤドレイン１３１が動作することでＶＣＣＤ１０２の最終段を通過する電荷は、ＨＣＣＤ１０４へは転送されず、配線１３５から高電圧VHが印加されたＶＣＣＤドレイン１３１に排出される。配線１３５からＶＣＣＤドレイン１３１に印加される高電圧は、電荷を排出するのに十分高い電圧（例えば読み出しパルスのハイレベル相当かそれ以上）が印加される。配線１３４からＶＤｒゲート電極１３２に印加されるφＶＤは、パルス信号でもよいし、ＤＣ信号（直流信号）でもよい。
【００９４】
ＶＣＣＤドレイン１３１を備えることにより、映像禁止フィールド期間に読み出しパルスが印加されているフレーム間引き動作においても、ＯＢ部の信号によりＶＣＣＤキズやスミアなどのノイズ補正を行うことができる。以下にその詳細を示す。
【００９５】
図１５は、実施の形態３における固体撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。図１６は、図１５のＢ部、Ｂ’部の区間を拡大した図である。
【００９６】
実施の形態１と異なり、期間Ｔ２（映像禁止フィールド期間）においても読み出しパルスが印加されている。
【００９７】
期間Ｔ１（映像出力フィールド期間）では、タイミング制御部１０６によりＶＣＣＤ１０２とＨＣＣＤ１０４のみ駆動信号が与えられ、ＶＣＣＤドレイン１３１は動作しない。よって、フォトダイオード１０１から読み出された電荷はＶＣＣＤ１０２とＨＣＣＤ１０４により転送され画像出力となる。
【００９８】
期間Ｔ２（映像禁止フィールド期間）では、タイミング制御部１０６によりＶＣＣＤ１０２とＶＣＣＤドレイン１３１に駆動信号が与えられ、ＨＣＣＤ１０４は停止する。読み出しパルスは期間Ｔ１と同様に印加される。また、ＨＣＣＤ１０４が停止しているため期間Ｔ２では画像信号が出力されない。
【００９９】
もし、ＶＣＣＤドレイン１３１が備えられていない、あるいは、期間Ｔ２において、ＶＣＣＤドレイン１３１が動作していないと仮定すると、特許文献２と同様に、フォトダイオード１０１から読み出された電荷とノイズ成分とが、停止しているＨＣＣＤパケット５０１に蓄積される。そのため、ＨＣＣＤ１０４が溢れ、溢れた電荷がＶＣＣＤ１０２に逆転送される。よって、期間Ｔ１で出力されるＯＢ部出力には逆転送電荷が含まれるため、ＯＢ部の情報を有効画素部のノイズ除去に用いることができない。
【０１００】
実施の形態３では、期間Ｔ２でＶＣＣＤドレイン１３１を動作させることを特徴としている。ＶＣＣＤドレイン１３１を動作させることで、ＶＣＣＤ１０２により転送される電荷は、ＨＣＣＤ１０４へ転送されずにＶＣＣＤドレイン１３１に掃き捨てられるため、期間Ｔ２でＨＣＣＤ１０４が溢れ出すことなく、ＶＣＣＤ１０２への電荷逆転送が生じない。そのため、期間Ｔ１においてＯＢ部の信号が化けることなく有効画素部のノイズ除去に用いることができる。
【０１０１】
つまり、期間Ｔ２において読み出しパルスが印加されている場合であってもＶＣＣＤドレイン１３１を動作させることで、ＯＢ部の信号を有効画素部のノイズ除去に用いることができる。期間Ｔ２に読み出しパルスを印加することで、ＶＣＣＤ１０２の動作は、期間Ｔ１、Ｔ２に関わらず一定となるためタイミング制御部１０６によるＶＣＣＤ１０２制御を簡素化することが可能である。
【０１０２】
なお、本実施の形態では、期間Ｔ２においてＨＣＣＤ１０４の動作を停止しているがＶＣＣＤ１０２と同様に期間Ｔ１、Ｔ２に関わらずＨＣＣＤ１０４を動作させても、期間Ｔ２でＶＣＣＤドレイン１３１を動作させることでフレームを間引くことが可能である。そうすることでタイミング制御部１０６によるＨＣＣＤ１０４制御の簡素化を図れるが、消費電力の観点から期間Ｔ２では、ＨＣＣＤ１０４を停止する方が望ましい。
【０１０３】
なお、実施の形態１と２、２と３、３と１、１と２と３をそれぞれ組み合わせた構成としてもよい。
【０１０４】
また、本実施の形態では、映像出力フィールド期間と映像禁止フィールド期間が１対1の割合で構成されているが、この割合が１対多であっても同様である。
【０１０５】
この場合は、単位時間あたりの映像枚数は減少するがトータルとしての消費電力はより低減できる。
【０１０６】
また、本発明のカメラは、上記の固体撮像装置を備えることにより、画質劣化を低減した良好な画像をえることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明の固体撮像装置は、撮像装置としてのカメラ、例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯電話機、監視カメラ等に適している。
【符号の説明】
【０１０８】
１０１  フォトダイオード
１０２  ＶＣＣＤ
１０３  ＶＣＣＤ電極
１０４  ＨＣＣＤ
１０５  電荷電圧変換部
１０６  タイミング制御部
１０７  信号処理部
１０９、１１０、１１１  領域
１３１  ＶＣＣＤドレイン（電荷排出部）
１３２  ＶＤｒゲート電極
１３３  ＶＣＣＤドレイン部
１３４、１３５  配線
３００  電子シャッター部
３０１  電子シャッターパルス
５０１  ＨＣＣＤパケット
【図１】
2011160112.tif 000003
【図２】
2011160112.tif 000004
【図３】
2011160112.tif 000005
【図４】
2011160112.tif 000006
【図５】
2011160112.tif 000007
【図６Ａ】
2011160112.tif 000008
【図６Ｂ】
2011160112.tif 000009
【図６Ｃ】
2011160112.tif 000010
【図６Ｄ】
2011160112.tif 000011
【図６Ｅ】
2011160112.tif 000012
【図７】
2011160112.tif 000013
【図８Ａ】
2011160112.tif 000014
【図８Ｂ】
2011160112.tif 000015
【図８Ｃ】
2011160112.tif 000016
【図８Ｄ】
2011160112.tif 000017
【図８Ｅ】
2011160112.tif 000018
【図９】
2011160112.tif 000019
【図１０】
2011160112.tif 000020
【図１１Ａ】
2011160112.tif 000021
【図１１Ｂ】
2011160112.tif 000022
【図１１Ｃ】
2011160112.tif 000023
【図１１Ｄ】
2011160112.tif 000024
【図１１Ｅ】
2011160112.tif 000025
【図１１Ｆ】
2011160112.tif 000026
【図１２】
2011160112.tif 000027
【図１３】
2011160112.tif 000028
【図１４】
2011160112.tif 000029
【図１５】
2011160112.tif 000030
【図１６】
2011160112.tif 000031
【図１７】
2011160112.tif 000032