(57)【要約】【課題】フレームレートの顕著な低下を起こす事なく、また専用の演算処理を必要とする事なく、ノイズ成分の着色現象を緩和させることが可能な固体撮像装置の駆動方法を提供する。【解決手段】本発明の固体撮像装置の駆動方法は、異なる波長領域の光を透過させるＲのおよびＢのフィルを備え、Ｒのフィルタが配置されたＲの画素で入射光が光電変換されることにより得られたＲの信号電荷からＲの信号を生成し、Ｂのフィルタが配置されたＢの画素で入射光が光電変換されることにより得られたＢの信号電荷からＢの信号を生成する固体撮像装置の駆動方法であって、固体撮像装置は、ＲおよびＢの信号に対して、独立に設定されたゲインをかける処理を行うカメラに備えられ、ＲおよびＢの信号電荷に対して、ＲおよびＢの信号電荷を転送する際に生じたノイズ電荷をゲインの値に応じた量だけ重畳してＲおよびＢの信号を生成する。【選択図】図３Ａ
2011146876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる波長領域の光を透過させる第１フィルタおよび第２フィルタを備え、前記第１フィルタが配置された第１画素で入射光が光電変換されることにより得られた第１信号電荷から第１信号を生成し、前記第２フィルタが配置された第２画素で入射光が光電変換されることにより得られた第２信号電荷から第２信号を生成する固体撮像装置の駆動方法であって、
前記固体撮像装置は、前記第１信号および第２信号に対して、独立に設定されたゲインをかける処理を行うカメラに備えられ、撮像面内に発生するノイズ電荷を前記第１信号電荷及び第２信号電荷とは独立して転送し、
前記第１信号電荷および第２信号電荷に対して、前記ノイズ電荷を前記ゲインの値に応じた量だけ重畳して前記第１信号および第２信号を生成する
固体撮像装置の駆動方法。
【請求項２】
前記固体撮像装置は、さらに、前記第１画素で得られた信号電荷を含む第１信号パケットと、前記第２画素で得られた信号電荷を含む第２信号パケットと、前記信号電荷を含まず、前記ノイズ電荷を含む空パケットとを転送する垂直転送部を備え、
前記第２信号に設定されたゲインの値が前記第１信号に設定されたゲインの値よりも低いとき、前記第２信号パケットに対して前記第１信号パケットに重畳されるよりも多くの前記空パケットを重畳することで前記第２信号を生成する
請求項１に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項３】
前記第１フィルタは、赤色光を透過させる色フィルタであり、
前記第２フィルタは、緑色光を透過させる色フィルタであり、
前記固体撮像装置は、さらに、青色光を透過させる色フィルタである第３フィルタを備え、前記第３フィルタが配置された第３画素で入射光が光電変換されることにより得られた第３信号電荷から第３信号を生成し、
前記固体撮像装置は、前記第１信号、第２信号および第３信号に対して独立に設定されたゲインをかける処理を行うカメラに備えられ、
前記垂直転送部は、前記第３画素で得られた信号電荷を含む第３信号パケットを転送し、
前記空パケットは、前記第１画素、第２画素および第３画素で得られた信号電荷を含まず、転送中に該空パケットで生じたノイズ電荷を含み、
前記第１信号に設定されたゲインの値がＧａであり、前記第２信号に設定されたゲインの値がＧｂであり、前記第３信号に設定されたゲインの値がＧｃであり、かつ、前記第１信号パケットに重畳される信号パケット及び空パケットの数がＰａであり、前記第２信号パケットに重畳される信号パケット及び空パケットの数がＰｂであり、前記第３信号パケットに重畳される信号パケット及び空パケットの数がＰｃであるとしたとき、（Ｇａ×Ｐａ）、（Ｇｂ×Ｐｂ）および（Ｇｃ×Ｐｃ）が実質的に等しくなるようにＰａ、ＰｂおよびＰｃを決定する
請求項２に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項４】
前記第１フィルタは、赤色光を透過させる色フィルタであり、
前記第２フィルタは、青色光を透過させる色フィルタであり、
前記第１信号に設定されたゲインの値がＧａであり、前記第２信号に設定されたゲインの値がＧｂであり、かつ、前記第１信号パケットに重畳されるパケットの数がＰａであり、前記第２信号パケットに重畳されるパケットの数がＰｂであるとしたとき、（Ｇａ×Ｐａ）＜（Ｇｂ×Ｐｂ）となるようにＰａおよびＰｂを決定する
請求項２に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項５】
異なる波長領域の光を透過させる第１フィルタおよび第２フィルタを備え、前記第１フィルタが配置された第１画素で入射光が光電変換されることにより得られた第１信号電荷から第１信号を生成し、前記第２フィルタが配置された第２画素で入射光が光電変換されることにより得られた第２信号電荷から第２信号を生成するカメラの駆動方法であって、
前記第１信号および第２信号に対して、独立に設定されたゲインをかける処理を行い、撮像面内に発生するノイズ電荷を前記第１信号電荷及び第２信号電荷とは独立して転送し、
前記第１信号電荷および第２信号電荷に対して、前記ノイズ電荷を前記ゲインの値に応じた量だけ重畳して前記第１信号および第２信号を生成する
カメラの駆動方法。
【請求項６】
異なる波長領域の光を透過させる第１フィルタおよび第２フィルタを備え、前記第１フィルタが配置された第１画素で入射光が光電変換されることにより得られた第１信号電荷から第１信号を生成し、前記第２フィルタが配置された第２画素で入射光が光電変換されることにより得られた第２信号電荷から第２信号を生成する固体撮像装置であって、
前記固体撮像装置は、前記第１信号および第２信号に対して、独立に設定されたゲインをかける処理を行うカメラに備えられ、撮像面内に発生するノイズ電荷を前記第１信号電荷及び第２信号電荷とは独立して転送し、
前記第１信号電荷および第２信号電荷に対して、前記ノイズ電荷を前記ゲインの値に応じた量だけ重畳して前記第１信号および第２信号を生成する
固体撮像装置。
【請求項７】
異なる波長領域の光を透過させる第１フィルタおよび第２フィルタを備え、前記第１フィルタが配置された第１画素で入射光が光電変換されることにより得られた第１信号電荷から第１信号を生成し、前記第２フィルタが配置された第２画素で入射光が光電変換されることにより得られた第２信号電荷から第２信号を生成するカメラであって、
前記第１信号および第２信号に対して、独立に設定されたゲインをかける処理を行う画像処理部と、
撮像面内に発生するノイズ電荷を前記第１信号電荷及び第２信号電荷とは独立で制御し、前記第１信号電荷および第２信号電荷に対して、前記ノイズ電荷を前記ゲインの値に応じた量だけ重畳されて前記第１信号および第２信号が生成されるように電荷転送部を制御するドライバ部とを備える
カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置の駆動方法、固体撮像装置、カメラの駆動方法およびカメラに関し、特に画素がマトリックス状に配置されたＣＣＤ型の固体撮像装置の駆動方法、固体撮像装置、カメラの駆動方法およびカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示された固体撮像装置のスミア特性を改善するための従来技術について説明する。
【０００３】
ＣＣＤ型の固体撮像装置においては、連続したポテンシャルウェルをポテンシャルバリアで区切り、転送する電荷を格納する機能を持つパケットが垂直転送部（ＶＣＣＤ）により垂直方向に転送され、水平転送部（ＨＣＣＤ）により水平方向に転送される。垂直方向に転送されるパケットの加算方法に関し、これまではスミア等を起こすノイズ電荷を持つパケットは全て信号パケット（画素の信号電荷を持つパケット）に重畳されていた。
【０００４】
これに対し、特許文献１の固体撮像装置は、画素の信号電荷を伴わずノイズ電荷のみからなる空パケットを擬似的な信号パケットとして出力させる事で、本来の信号電荷を含むパケットに重畳させるノイズ電荷を少なくする事を目的としている。ノイズ電荷を持つパケットを信号として単独出力させるために、画素の信号電荷が存在せず水平方向に転送されるＨＣＣＤ内のパケットにＶＣＣＤ内の空パケット内のノイズ電荷を出力させる事で本来の信号電荷とノイズ電荷とを分離させて出力させることができる。
【０００５】
また、特許文献１は、ノイズ電荷のみからなる信号出力をカメラ内で補正用信号として用い、信号電荷を含む撮像信号内に含まれるノイズ成分を算術演算により除去する技術も開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２９５２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、スミア特性の指標について抑圧レベルに対する数値の提示はあるが、発生するスミアのもつ彩度等の色に関する対策は示されていない。
【０００８】
また、特許文献１に開示された従来技術では、理論的には算術演算による補正で撮像信号に含まれるスミア等を起こすノイズ成分まで除去する事が可能であるが、ノイズ成分を単独の信号として固体撮像装置から出力させる必要がある。従って、フレームレートの低下が顕著であり、かつ補正のための算術演算を行う機構がカメラに必要となる課題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、これらの課題に鑑み、フレームレートの顕著な低下を起こす事なく、また専用の演算処理を必要とする事なく、ノイズ成分の着色現象を緩和することが可能な固体撮像装置の駆動方法、固体撮像装置、カメラ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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る固体撮像装置の駆動方法は、異なる波長領域の光を透過させる第１フィルタおよび第２フィルタを備え、前記第１フィルタが配置された第１画素で入射光が光電変換されることにより得られた第１信号電荷から第１信号を生成し、前記第２フィルタが配置された第２画素で入射光が光電変換されることにより得られた第２信号電荷から第２信号を生成する固体撮像装置の駆動方法であって、前記固体撮像装置は、前記第１信号および第２信号に対して、独立に設定されたゲインをかける処理を行うカメラに備えられ、撮像面内に発生するノイズ電荷を前記第１信号電荷及び第２信号電荷とは独立して転送し、前記第１信号電荷および第２信号電荷に対して、前記ノイズ電荷を前記ゲインの値に応じた量だけ重畳して前記第１信号および第２信号を生成することを特徴とする。
【００１１】
本態様によれば、複数の色フィルタを持つ固体撮像装置が出力する複数の色毎の信号の生成に関して、カメラの画像処理部で各色の信号で独立に設定されたゲインの値に応じて固体撮像装置のノイズ信号を各色の信号電荷に重畳（配分）する制御を行うことができる。スミア等の着色現象として表れるノイズ信号が、カメラのゲイン設定により各色の信号間でほぼ固定的な比率を持つ点を解消する効果を得ることができる。その結果、フレームレートの顕著な低下を起こす事なく、また専用の演算処理を必要とする事なく、デジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）においてメカシャッタを開放した状態で動画像を撮影する際にカメラのゲイン設定が各色の信号毎に異なる事より複合的に発生するノイズ成分の着色現象を緩和させ、視覚的に良好な画像を得ることができる。
【００１２】
ここで、前記固体撮像装置は、さらに、前記第１画素で得られた信号電荷を含む第１信号パケットと、前記第２画素で得られた信号電荷を含む第２信号パケットと、前記信号電荷を含まず、前記ノイズ電荷を含む空パケットとを転送する垂直転送部を備え、前記第２信号に設定されたゲインの値が前記第１信号に設定されたゲインの値よりも低いとき、前記第２信号パケットに対して前記第１信号パケットに重畳されるよりも多くの前記空パケットを重畳することで前記第２信号を生成してもよい。
【００１３】
本態様によれば、ＶＣＣＤ内に転送可能なパケット、つまり信号電荷を持たずにノイズ電荷を含む複数の空パケットと、第１の色成分の信号電荷を持つ複数の第１信号パケットと、第２の色成分の信号電荷を持つ複数の第２信号パケットと、第Ｎ（Ｎは自然数）の色成分の信号電荷を持つ複数の第Ｎ信号パケットを生成することができる。例えば、カメラで各色の信号に対して独立にゲインが設定された状態において、第２の色の信号のゲイン値が最も低い場合に、第２信号パケットに対して重畳する空パケットの数を最も多くする制御を行うことができる。これにより、カメラのゲイン設定が相対的に低い色の信号にノイズ成分を配分し、ノイズ成分の視覚的影響を抑える効果を得ることができる。
【００１４】
また、前記第１フィルタは、赤色光を透過させる色フィルタであり、前記第２フィルタは、緑色光を透過させる色フィルタであり、前記固体撮像装置は、さらに、青色光を透過させる色フィルタである第３フィルタを備え、前記第３フィルタが配置された第３画素で入射光が光電変換されることにより得られた第３信号電荷から第３信号を生成し、前記固体撮像装置は、前記第１信号、第２信号および第３信号に対して独立に設定されたゲインをかける処理を行うカメラに備えられ、前記垂直転送部は、前記第３画素で得られた信号電荷を含む第３信号パケットを転送し、前記空パケットは、前記第１画素、第２画素および第３画素で得られた信号電荷を含まず、転送中に該空パケットで生じたノイズ電荷を含み、前記第１信号に設定されたゲインの値がＧａであり、前記第２信号に設定されたゲインの値がＧｂであり、前記第３信号に設定されたゲインの値がＧｃであり、かつ、前記第１信号パケットに重畳される信号パケット及び空パケットの数がＰａであり、前記第２信号パケットに重畳される信号パケット及び空パケットの数がＰｂであり、前記第３信号パケットに重畳される信号パケット及び空パケットの数がＰｃであるとしたとき、（Ｇａ×Ｐａ）、（Ｇｂ×Ｐｂ）および（Ｇｃ×Ｐｃ）が実質的に等しくなるようにＰａ、ＰｂおよびＰｃを決定してもよい。
【００１５】
本態様によれば、固体撮像装置からの出力信号は少なくとも波長６２０ｎｍ近辺を主成分とする光から得る第１の色の信号と、波長５３０ｎｍ近辺を主成分とする光から得る第２の色の信号と、波長４６０ｎｍ近辺を主成分とする光から得る第３の色の信号とを含む。そして、カメラで各色の信号で独立に設定されたゲインの値は、第１の色の信号についてゲインＧａ、第２の色の信号についてゲインＧｂ、第３の色の信号についてゲインＧｃであり、かつ第１の色の信号を構成する際に重畳する信号パケット及び空パケットの数をＰａ、第２の色の信号を構成する際に重畳する信号パケット及び空パケットの数をＰｂ、第３の色の信号を構成する際に重畳する信号パケット及び空パケットの数をＰｃとしたときに、（Ｇｂ×Ｐｂ）、（Ｇａ×Ｐａ）および（Ｇｃ×Ｐｃ）がほぼ等しくなるようＰａ、ＰｂおよびＰｃを調整する制御を行うことができる。これにより、カメラの表示系に出力した画像におけるノイズ成分を白色系に近い低彩度な信号として表示させる効果を得ることができる。
【００１６】
また、前記第１フィルタは、赤色光を透過させる色フィルタであり、前記第２フィルタは、青色光を透過させる色フィルタであり、前記第１信号に設定されたゲインの値がＧａであり、前記第２信号に設定されたゲインの値がＧｂであり、かつ、前記第１信号パケットに重畳されるパケットの数がＰａであり、前記第２信号パケットに重畳されるパケットの数がＰｂであるとしたとき、（Ｇａ×Ｐａ）＜（Ｇｂ×Ｐｂ）となるようにＰａおよびＰｂを決定してもよい。
【００１７】
本態様によれば、固体撮像装置からの出力信号は少なくとも波長６２０ｎｍ近辺を主成分とする第１の色の信号と、波長４６０ｎｍ近辺を主成分とする第２の色の信号とを含む。そして、カメラで各色の信号で独立に設定されたゲインの値は、第１の色の信号についてゲインＧａ、第２の色の信号についてゲインＧｂであり、かつ第１の色の信号を構成する際に重畳する信号パケット及び空パケットの数をＰａ、第２の色の信号を構成する際に重畳する信号パケット及び空パケットの数をＰｃとしたときに（Ｇａ×Ｐａ）＜（Ｇｃ×Ｐｃ）の関係になるようＰａおよびＰｃを調整する制御を行うことができる。これにより、固体撮像装置内の空パケットをゲイン設定にしたがって配分する際に、望ましい配分比率に対して空パケットに余りもしくは不足が生じた場合でも、カメラの表示系に出力した画像におけるノイズ成分を視覚的に不快感が起きにくくする効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、スルー画像撮影時にスミアを主体として引き起こす撮像ノイズ成分が視覚的に与える影響を抑制し、色ノイズの少ない画像を得ることが可能な固体撮像装置の駆動方法、固体撮像装置、カメラの駆動方法およびカメラを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】色フィルタのベイヤパターンの配置を示す図である。
【図３Ａ】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の詳細な構成、ならびにＶＣＣＤおよびＨＣＣＤでの信号電荷およびノイズ電荷の転送動作を説明するための図である。
【図３Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の詳細な構成、ならびにＶＣＣＤおよびＨＣＣＤでの信号電荷およびノイズ電荷の転送動作を説明するための図である。
【図３Ｃ】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の詳細な構成、ならびにＶＣＣＤおよびＨＣＣＤでの信号電荷およびノイズ電荷の転送動作を説明するための図である。
【図３Ｄ】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の詳細な構成、ならびにＶＣＣＤおよびＨＣＣＤでの信号電荷およびノイズ電荷の転送動作を説明するための図である。
【図３Ｅ】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の詳細な構成、ならびにＶＣＣＤおよびＨＣＣＤでの信号電荷およびノイズ電荷の転送動作を説明するための図である。
【図３Ｆ】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の詳細な構成、ならびにＶＣＣＤおよびＨＣＣＤでの信号電荷およびノイズ電荷の転送動作を説明するための図である。
【図４Ａ】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図４Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図４Ｃ】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の出力信号の詳細を説明するための図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るカメラの構成を示す図である。
【図６】図４Ｃの各色の信号に対してゲインをかけて得られた信号を説明するための図である。
【図７】各色温度におけるＲ光、Ｇ光およびＢ光の強度比率を、Ｇ光強度を基準として表した図である。
【図８Ａ】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の詳細な構成、ならびにＶＣＣＤおよびＨＣＣＤでの信号電荷およびノイズ電荷の転送動作を説明するための図である。
【図８Ｂ】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の詳細な構成、ならびにＶＣＣＤおよびＨＣＣＤでの信号電荷およびノイズ電荷の転送動作を説明するための図である。
【図８Ｃ】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の詳細な構成、ならびにＶＣＣＤおよびＨＣＣＤでの信号電荷およびノイズ電荷の転送動作を説明するための図である。
【図８Ｄ】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の詳細な構成、ならびにＶＣＣＤおよびＨＣＣＤでの信号電荷およびノイズ電荷の転送動作を説明するための図である。
【図８Ｅ】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の詳細な構成、ならびにＶＣＣＤおよびＨＣＣＤでの信号電荷およびノイズ電荷の転送動作を説明するための図である。
【図８Ｆ】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の詳細な構成、ならびにＶＣＣＤおよびＨＣＣＤでの信号電荷およびノイズ電荷の転送動作を説明するための図である。
【図８Ｇ】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の詳細な構成、ならびにＶＣＣＤおよびＨＣＣＤでの信号電荷およびノイズ電荷の転送動作を説明するための図である。
【図８Ｈ】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の詳細な構成、ならびにＶＣＣＤおよびＨＣＣＤでの信号電荷およびノイズ電荷の転送動作を説明するための図である。
【図８Ｉ】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の詳細な構成、ならびにＶＣＣＤおよびＨＣＣＤでの信号電荷およびノイズ電荷の転送動作を説明するための図である。
【図８Ｊ】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の詳細な構成、ならびにＶＣＣＤおよびＨＣＣＤでの信号電荷およびノイズ電荷の転送動作を説明するための図である。
【図８Ｋ】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の詳細な構成、ならびにＶＣＣＤおよびＨＣＣＤでの信号電荷およびノイズ電荷の転送動作を説明するための図である。
【図８Ｌ】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の詳細な構成、ならびにＶＣＣＤおよびＨＣＣＤでの信号電荷およびノイズ電荷の転送動作を説明するための図である。
【図８Ｍ】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の詳細な構成、ならびにＶＣＣＤおよびＨＣＣＤでの信号電荷およびノイズ電荷の転送動作を説明するための図である。
【図８Ｎ】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の詳細な構成、ならびにＶＣＣＤおよびＨＣＣＤでの信号電荷およびノイズ電荷の転送動作を説明するための図である。
【図８Ｏ】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の詳細な構成、ならびにＶＣＣＤおよびＨＣＣＤでの信号電荷およびノイズ電荷の転送動作を説明するための図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図１０Ａ】本発明の実施形態の比較例に係る固体撮像装置の出力信号の詳細を説明するための図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａの各色の信号に対してゲインをかけて得られた信号を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態における固体撮像装置の駆動方法、固体撮像装置、カメラの駆動方法およびカメラについて、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の全体構成を概略的に示す図である。
【００２２】
本実施形態に係るＣＣＤ型の固体撮像装置では、図１に示されるように、複数のフォトダイオード（ＰＤ）１００と、複数の垂直転送部（ＶＣＣＤ）１０１と、１つの水平転送部（ＨＣＣＤ）１０９と、１つの出力部（ＡＭＰ部）１１０とが半導体基板上に形成されている。固体撮像装置は、ＰＤ１００に対応して設けられ、異なる波長領域の光を透過させる複数の色フィルタ（図外）を備える。
【００２３】
ＰＤ１００は、２次元的（マトリックス状）に配列され、それぞれ光電変換機能と電荷蓄積機能を有する画素（単位画素）を色フィルタと共に構成するものであり、受光量に応じた信号電荷を生成し、蓄積するものである。
【００２４】
ＶＣＣＤ１０１は、ＰＤ１００の各列に沿って配置され、各ＰＤ１００から読み出した信号電荷を垂直方向の一方向（矢印ｖ方向）に転送するものである。
【００２５】
ＨＣＣＤ１０９は、ＶＣＣＤ１０１の最終転送段に隣接して水平方向に設けられ、各ＶＣＣＤ１０１によって転送された信号電荷を水平方向（矢印ｈ方向）に転送するものである。
【００２６】
出力部１１０は、ＨＣＣＤ１０９によって転送された信号電荷を撮像信号に変換して出力するものであり、信号電荷を取り出すためのフローティングデフュージョン（ＦＤ）部およびアンプ回路によって構成されている。
【００２７】
ＰＤ１００の上方には、Ｒ（レッド）光を透過させるＲの色フィルタ、Ｇｒ（グリーン）光を透過させるＧｒおよびＧｂの色フィルタおよびＢ（ブルー）光を透過させるＢの色フィルタがベイヤパターンと呼ばれる図２の様な配置で形成されている。各画素はそれぞれＰＤ１００上方に配置された色フィルタに従い、被写体からのＲ光、Ｇ光およびＢ光（入射光）を光電変換してＰＤ１００内に信号電荷を生成する。
【００２８】
固体撮像装置は、Ｒの色フィルタが配置されたＲの画素で入射光が光電変換されることにより得られたＲの信号電荷からＲの信号を生成して出力する。同様に、固体撮像装置は、Ｇｒの色フィルタが配置されたＧｒの画素で入射光が光電変換されることにより得られたＧｒの信号電荷からＧの信号を生成して出力し、Ｇｂの色フィルタが配置されたＧｂの画素で入射光が光電変換されることにより得られたＧｂの信号電荷からＧｂの信号を生成して出力し、Ｂの色フィルタが配置されたＢの画素で入射光が光電変換されることにより得られたＢの信号電荷からＢの信号を生成して出力する。また、固体撮像装置は、撮像面内に発生するノイズ電荷をＲ、Ｇｒ、ＧｂおよびＢの信号電荷とは独立して転送する。ＨＣＣＤ１０９では、Ｒ、Ｇｒ、ＧｂおよびＢの信号電荷に対して、信号電荷の転送中に撮像面内に生じるノイズ電荷を、後段の画像処理部で各色の信号に掛けられるゲインの値に応じた量だけ重畳してＲ、Ｇｒ、ＧｂおよびＢの信号が生成される。
【００２９】
ここでＲ光は６００〜６５０ｎｍ、Ｇ光は５００〜５７０ｎｍ、Ｂ光は４３０〜４８０ｎｍあたりの波長の幅を持つ光を指しているが、以降の実施形態では明言しない場合は光源側、受光側ともに、Ｒ光を６２０ｎｍ、Ｇ光を５３０ｎｍ、Ｂ光を４６０ｎｍの波長をそれぞれ持つ光として扱うものとする。
【００３０】
図３Ａ〜図３Ｆは、本実施形態に係る固体撮像装置の詳細な構成、ならびにＶＣＣＤ１０１およびＨＣＣＤ１０９での信号電荷およびノイズ電荷の転送動作を説明するための図である。図３Ａ〜図３Ｆは、時間経過と共に信号電荷およびノイズ電荷が転送される様子を示している。
【００３１】
本実施形態に係る固体撮像装置は、図３Ａ〜図３Ｆに示されるように、マトリックス状に配置されたＰＤ１００の上方にＲ、ＧおよびＢのベイヤパターンの色フィルタを配置して構成された画素部１３０と、独立の駆動パルスＶ１〜Ｖ６が印加可能で６相駆動による垂直方向への電荷転送を行うＶＣＣＤ１０１と、３列のＶＣＣＤ１０１を１単位として各単位を構成する各列のＶＣＣＤ１０１に独立の駆動パルスＳ１〜３が印加可能で、更に電荷を蓄積可能な容量を持つ選択的蓄積制御ゲート部１０２と、３列のＶＣＣＤ１０１を１単位として各単位を構成する各列のＶＣＣＤ１０１に独立の駆動パルスＢ１〜３が印加可能な選択的バリア制御ゲート部１０３と、並行した３列のＶＣＣＤ１０１の電荷を単一の転送路に合流させる駆動パルスＧＵが印加可能なＶＣＣＤ合流部１０４と、ＶＣＣＤ１０１とＨＣＣＤ１０９との境界部に位置し駆動パルスＶＦが印加可能な最終バリアゲート部１０５と、ＶＣＣＤ合流部１０４と最終バリアゲート部１０５との間に位置し各合流列（３列のＶＣＣＤ１０１が合流してなるＶＣＣＤの列）に独立の駆動パルスＶＤ１〜２が印加可能な振り分けゲート部１０６と、電荷を基板に排出すためのＤＣバイアスＡＤが印加されるドレイン部１０７と、振り分けゲート部１０６とドレイン部１０７との間に位置し各合流列に独立の駆動パルスＣＤ１〜２が印加可能なドレインパス生成ゲート部１０８と、合流前のＶＣＣＤ１０１の３列分の水平方向の長さを単位転送路長とした水平転送パケット（水平方向に転送されるパケット）１１３が水平方向に複数並んで形成されるＨＣＣＤ１０９と、ＨＣＣＤ１０９から転送された水平転送パケット１１３内の電荷を電圧信号に変換する出力部１１０とから構成されている。
【００３２】
ＶＣＣＤ１０１には駆動パルスＶ１〜Ｖ６が印加される駆動電極が垂直方向に複数配置され、駆動パルスＶ１〜Ｖ６は同行の全列の駆動電極に対して同じものが印加される。例えばＲの画素の信号電荷を読み出す際には、その画素と同行のＧｒの画素の信号電荷も同時に読み出され、Ｒ−Ｇｒ系水平ラインの信号電荷がＶＣＣＤ１０１内の垂直転送パケット（垂直方向に転送されるパケット）に蓄積される。また、Ｂの画素の信号電荷を読み出す際には、その画素と同行のＧｂの画素の信号電荷も同時に読み出され、Ｇｂ−Ｂ系水平ラインの信号電荷がＶＣＣＤ１０１内の垂直転送パケットに蓄積される。
【００３３】
なお、垂直方向に間引き読出しを行う場合は、駆動パルスＶ１を駆動パルスＶ１ＡおよびＶ１Ｂといった複数のパルスに分ける事が一般的に行われているが、本実施形態ではＰＤ１００から読み出した電荷の転送に関する説明ができれば良い。従って、図３Ａ〜図３Ｆにおいてパルスは記載を分けずに単に駆動パルスＶ１として表現している。
【００３４】
また、ＶＣＣＤ１０１と、選択的蓄積制御ゲート部１０２と、選択的バリア制御ゲート部１０３と、ＶＣＣＤ合流部１０４と、最終バリアゲート部１０５と、振り分けゲート部１０６と、ドレイン部１０７と、ドレインパス生成ゲート部１０８と、ＨＣＣＤ１０９とは、本発明の電荷転送を行う電荷転送部の一例である。
【００３５】
図３Ａ〜図３Ｆにおいて、ＶＣＣＤ１０１内の各信号パケット１１１は、ＰＤ１００から読み出された信号電荷を含む垂直転送パケットを示している。そして、点状のハッチングが表された信号パケット１１１はＢの色フィルタが配置されたＰＤ１００から読み出されたＢの信号電荷を含むことを示している。同様に、斜め線状、縦線状および横線状のハッチングが表された各信号パケット１１１は色フィルタＲ、ＧｒおよびＧｂが配置されたＰＤ１００から読み出されたＲ、ＧｒおよびＧｂの信号電荷をそれぞれ含んでいる事を示している。
【００３６】
また、図３Ａ〜図３Ｆにおいて、ＶＣＣＤ１０１内の空パケット（ハッチングが表されていないパケット）１１２は、ＰＤ１００から読み出された信号電荷を含まない垂直転送パケットを示している。そして、破線で表された空パケット１１２はＢの信号電荷を含む信号パケット１１１後続の該信号パケット１１１転送中に空パケット１１２内に混入するノイズ電荷を含む。同様に、一点破線、実線および二点破線で表された各空パケット１１２は、色フィルタＲ、ＧｒおよびＧｂの信号電荷を含む信号パケット１１１後続の対応する信号パケット１１１転送中に空パケット１１２内に混入するノイズ電荷をそれぞれ含んでいる。
【００３７】
ＶＣＣＤ１０１は、Ｒ、Ｇｒ、ＧｂおよびＢの信号電荷をそれぞれが含む複数の信号パケット１１１と、Ｒ、Ｇｒ、ＧｂおよびＢの信号電荷を含まず、かつＲ、Ｇｒ、ＧｂおよびＢの信号電荷を含む信号パケット１１１後続の空パケット１１２内に混入するノイズ電荷（Ｒ、Ｇｒ、ＧｂおよびＢで入射光の光電変換以外の方法で生じた電荷）を含む複数の空パケット１１２とを転送する。
【００３８】
なお、垂直転送パケット内の信号の有無により、信号パケット１１１および空パケット１１２と区別しているが、いずれかを区別せずに双方を指す場合には単に垂直転送パケットと記載する。
【００３９】
まず、図３Ａに示されるように、ＶＣＣＤ１０１内で信号パケット１１１および空パケット１１２が転送される。このとき、ＶＣＣＤ１０１ではＢの信号電荷を持つ信号パケット１１１に対して電荷転送方向の上流側に空パケット１１２がある。同様に、Ｒの信号電荷を持つ信号パケット１１１に対して電荷転送方向の上流側に空パケット１１２がある。また、Ｇｂの信号電荷を持つ信号パケット１１１に対して電荷転送方向の上流側に空パケット１１２がある。さらに、Ｇｒの信号電荷を持つ信号パケット１１１に対して電荷転送方向の上流側に空パケット１１２がある。
【００４０】
図３Ａ〜図３Ｆの電荷転送においては水平ライン出力数を垂直方向に１／６に間引いた駆動が行われており、１つのＶＣＣＤ１０１内では信号パケット１１１と空パケット１１２とが交互に存在している。
【００４１】
次に、図３Ｂに示されるように、図３Ａの状態からＲ−Ｇｒ系水平ラインの信号電荷が選択的蓄積制御ゲート部１０２に転送された後、選択的蓄積制御ゲート部１０２のＳ２パルスが印加される列の信号電荷（Ｒ又はＧｒの信号電荷を持つ信号パケット１１１）がＨＣＣＤ１０９に出力される。
【００４２】
次に、図３Ｃに示されるように、図３Ｂの状態からＨＣＣＤ１０９の水平転送パケット１１３が水平方向にシフトされた後、選択的蓄積制御ゲート部１０２のＳ１およびＳ３パルスが印加される列の信号電荷（Ｒ又はＧｒの信号電荷を持つ信号パケット１１１）がＨＣＣＤ１０９に出力される。これにより、１つの水平転送パケット１１３内に３つのＲの信号電荷を持つ信号パケット１１１又は３つのＧｒの信号電荷を持つ信号パケット１１１が含まれることになり、水平方向に並ぶ同色３列の信号電荷の重畳（加算）が完了する。その後、Ｒの信号電荷を持つ１つの水平転送パケット１１３は出力部１１０により電圧変換されてＲの信号として出力され、Ｇｒの信号電荷を持つ１つの水平転送パケット１１３は出力部１１０により電圧変換されてＧｒの信号として出力される。
【００４３】
次に、図３Ｄに示されるように、図３Ｃの状態から撮像領域（複数のＰＤ１００およびＶＣＣＤ１０１により構成される領域）内のＶＣＣＤ１０１内の垂直転送パケットが全てシフトされ、選択的蓄積制御ゲート部１０２には先のＲ−Ｇｒ系水平ラインの信号電荷に続く空パケット１１２が格納される。
【００４４】
次に、図３Ｅに示されるように、図３Ｄの状態からＲおよびＧｒの信号電荷に対して、ＲおよびＧｒの信号に掛けられるゲインの値に応じた量だけノイズ電荷が重畳される。具体的には、Ｇｒの信号電荷を持つ水平転送パケット１１３に対応する選択的蓄積制御ゲート部１０２の空パケット１１２のみがＨＣＣＤ１０９に転送される。これにより、ＨＣＣＤ１０９の水平転送パケット１１３のうちＧｒの信号電荷を持つ水平転送パケット１１３に対して、選択的蓄積制御ゲート部１０２に格納されていた３列分の空パケット１１２が加えられ、Ｇｒの信号電荷を持つ信号パケット１１１に３列分の空パケット１１２が重畳される。一方、残りのＲの信号電荷を持つ水平転送パケット１１３に対応する選択的蓄積制御ゲート部１０２の空パケット１１２は、振り分けゲート部１０６の駆動パルスＶＤ１およびドレインパス生成ゲート部１０８の駆動パルスＣＤ１を制御して、基板側に排出される。これにより、ＨＣＣＤ１０９の水平転送パケット１１３のうちＲの信号電荷を持つ水平転送パケット１１３に対しては、選択的蓄積制御ゲート部１０２に格納されていた３列分の空パケット１１２は加えられない。
【００４５】
このとき、図３Ｅに示されるＶＣＣＤ１０１内の垂直転送パケットの状態は図３Ａの状態と比較して信号パケット１１１と空パケット１１２の配置は同じであるが、信号パケット１１１内に含まれる信号電荷が図３ＡではＲ−Ｇｒ系水平ラインの信号電荷成分であるのに対して、図３ＥではＧｂ−Ｂ系水平ラインの信号電荷成分である事が異なる。
【００４６】
次に、図３Ｆに示されるように、図３Ａ〜図３Ｅと同様の転送動作が行われ、図３Ｅの状態から水平方向に並ぶ同色３列の信号電荷の重畳が完了した後に、信号パケット１１１の後続である空パケット１１２に対してＨＣＣＤ１０９への転送およびドレイン部１０７への廃棄が実施される。すなわち、Ｇｂ−Ｂ系水平ラインの信号電荷を持つ水平転送パケット１１３に対する空パケット１１２の転送および空パケット１１２のドレイン部１０７への廃棄が行われ、ＢおよびＧｂの信号電荷に対して、ＢおよびＧｂの信号に掛けられるゲインの値に応じた量だけノイズ電荷が重畳される。このとき、水平転送パケット１１３のうちＧｂの信号電荷を持つ水平転送パケット１１３に対しては、３列分の空パケット１１２が加えられる。一方、Ｂの信号電荷を持つ水平転送パケット１１３に対しては、振り分けゲート部１０６の駆動パルスＶＤ２、ドレインパス生成ゲート部１０８の駆動パルスＣＤ２を制御して、３列分の空パケット１１２は加えられず、後続の空パケット１１２に存在するノイズ電荷はドレイン部１０７を介して基板側に排出される。その後、Ｂの信号電荷を持つ１つの水平転送パケット１１３は出力部１１０により電圧変換されてＢの信号として出力され、Ｇｂの信号電荷を持つ１つの水平転送パケット１１３は出力部１１０により電圧変換されてＧｂの信号として出力される。
【００４７】
なお、図３Ａ〜図３ＦにおいてはＶＣＣＤ１０１の駆動相数を６相とした例を挙げているが、これは特に６相に限るものでなく、ＶＣＣＤ１０１内の垂直転送パケットに空パケット１１２が設けられてさえいれば何相であってもよい。
【００４８】
また、図３Ａ〜図３Ｆにおいては水平方向に並ぶ３列のＶＣＣＤ１０１に対してこれを集合させる転送路が設けられているが、これは近年の固体撮像装置２の構造を例示してあるものであり、この構造に限られない。
【００４９】
また、図３Ａ〜図３Ｆにおいてはドレイン部１０７の構成を持つ固体撮像装置を示しているが、ドレイン部１０７は特に設けられなくてもよい。固体撮像装置の駆動方法を工夫（第２の実施形態に後述）する事でドレイン部を持たない固体撮像装置においてもドレイン部１０７を持つ固体撮像装置と同様の効果を得る事が可能である。ドレイン部１０７を持つ固体撮像装置では垂直転送パケット内のノイズ成分をどの信号にも重畳させずに基板側に排出する事が可能であり、ドレイン部１０７を備えない固体撮像装置と比較して空パケット１１２の色別重畳数を調節する自由度を高くすることができる。しかしこの反面、固体撮像装置にドレイン部１０７を設ける必要や、場合によりドレイン部１０７を制御するための端子を設ける必要があるため、これらを考慮した上でドレイン部１０７有無の構造を選択すればよい。
【００５０】
図４Ａおよび図４Ｂは、本実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法を説明するための固体撮像装置の各駆動電極に印加される駆動パルスを示すタイミングチャートである。
【００５１】
なお、各駆動電極に印加される駆動パルスは電位の高いＶＭレベル、およびＶＭレベルに対して電位の低いＶＬレベルより構成されている。ＶＭレベルの駆動パルスは印加された際に駆動電極下のＶＣＣＤ１０１が電荷蓄積可能なウエル状態となる印加レベルであり、ＶＬレベルの駆動パルスは印加された際に駆動電極下のＶＣＣＤ１０１が電荷蓄積不可能なバリア状態となる印加レベルである。
【００５２】
図４ＡはＲ−Ｇｒ系水平ラインの信号電荷を出力する時の制御タイミング（駆動パルスの時間変化）を示すものであり、図４ＢはＧｂ−Ｂ系水平ラインの信号電荷を出力する時の制御タイミングを示すものである。図４Ａおよび図４Ｂにおけるハッチングが施されたウエルは信号電荷が存在するウエルを示すものであり、ＶＭレベルの駆動パルスが印加された駆動電極下に信号電荷が存在する事を示している。図４ＡのハッチングはＨＣＣＤ１０９に出力されるＲ−Ｇｒ系水平ラインの信号電荷を、また図４ＢのハッチングはＨＣＣＤ１０９に出力されるＧｂ−Ｂ系水平ラインの信号電荷を示している。図４Ａおよび図４Ｂにおけるハッチングが施されていないウエルは信号電荷が存在しないウエルを示すものであり、ＶＭレベルの駆動パルスが印加された駆動電極下に信号電荷が存在していない空パケットが存在している事を示している。
【００５３】
ドレイン部１０７の電極には直流レベルでのバイアス印加、つまりＤＣバイアスＡＤ印加がなされており、ドレイン部１０７は電荷を基板側に排出する機能を有している。ドレインパス生成ゲート部１０８の駆動電極にＶＭレベルの駆動パルスＣＤ１が印加されると（図４Ａのｔ１０）、振り分けゲート部１０６の駆動電極下に存在していた電荷をドレイン部１０７に導く転送路が形成される。振り分けゲート部１０６の駆動電極にＶＬレベルの駆動パルスＶＤ１を印加し（図４Ａのｔ１１）、続いてドレインパス生成ゲート部１０８の駆動電極にＶＬレベルの駆動パルスＣＤ１を印加する（図４Ａのｔ１２）ことで、振り分けゲート部１０６の駆動電極下に存在する電荷はドレイン部１０７に転送され基板側に排出される。この時排出される電荷は空パケット１１２内のノイズ電荷であり、主にはＶＣＣＤ１０１内で垂直転送パケットを転送する際に発生するＶＣＣＤ１０１の暗電流成分や、高輝度被写体を撮影する際に混入するスミア成分より構成されている。
【００５４】
ここで、本実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法では、駆動パルスＶＤ１およびＣＤ１が印加される合流列でドレイン部１０７を介した基板への電荷排出が行われる際（ｔ１０〜ｔ１２）は、駆動パルスＶＤ２およびＣＤ２が印加される合流列では垂直転送は停止されており、ＶＣＣＤ１０１とＨＣＣＤ１０９とのつなぎ部分の最終バリアゲート部１０５の駆動電極にはＶＬレベルの駆動パルスＶＦが印加されている。本実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法では、基板への電荷排出が完了した（図４Ａのｔ１２）後、最終バリアゲート部１０５の駆動電極にＶＭパルスの駆動パルスＶＦが印加されて垂直転送が再開される。
【００５５】
また、図４Ａおよび図４Ｂの上部に記載したφＨの部分はＨＣＣＤ１０９に対する駆動パルスの変化の有無を示している。具体的に、ハッチングを施した部分１１５はＨＣＣＤ１０９の駆動パルスφＨが変化されて水平方向に１パケット分の水平転送パケット１１３のシフトが実施されている期間を示し、ハッチングを施した部分１１６はＨＣＣＤ１０９から出力部１１０を介して固体撮像装置外部に信号が出力されている期間を示している。そして、ハッチングを施していない部分はＨＣＣＤ１０９の駆動パルスφＨが変化されていない期間を示している。ＨＣＣＤ１０９に構成する駆動電極の種類は、本実施形態では特に明記していないが電荷転送を行うに足りる２本以上あればよい。
【００５６】
図４Ａおよび図４Ｂと図３Ａ〜図３Ｆとの関係は、図４Ａのｔ１は図３Ａ、図４Ａのｔ２は図３Ｂ、図４Ａのｔ３は図３Ｃ、図４Ａのｔ４は図３Ｄ、図４Ａのｔ５は図３Ｅにそれぞれ対応するタイミングであり、図４Ｂのｔ５は図３Ｆに対応するタイミングである。図４Ｂに関して詳細な説明を割愛するが、固体撮像装置の駆動の手順は図４Ａと同様であり、駆動パルスＶＤ１、ＶＤ２、ＣＤ１およびＣＤ２のみ異なっている。これはＧｒが存在する列とＧｂが存在する列が異なるためであり、固体撮像装置がベイヤパターンの色フィルタを持つ事に起因するため、例えば全行に亘りＧｒが存在する列とＧｂが存在する列が等しいようなパターンの色フィルタを持つ固体撮像装置では図４Ａおよび図４Ｂは１パターンに統一できる。
【００５７】
以上の駆動方法により出力部１１０より得られる撮像信号は、ＲおよびＢの信号に関しては重畳対象となった水平３パケット分の信号パケット１１１が持つ電荷が電圧変換された信号となる。そして、ＧｒおよびＧｂの信号に関しては重畳対象となった水平３パケット分の信号パケット１１１と後続の空パケット１１２との合計６パケットが持つ電荷が電圧変換された信号となる。
【００５８】
図４Ｃは、本実施形態に係る固体撮像装置の出力信号の詳細を説明するための図である。なお、図４Ｃでは、簡単のためＲ、Ｂ、ＧｒおよびＧｂの信号における電荷状態での信号成分が全て等しいレベルであるものとして図が記載されている。
【００５９】
図４Ｃは、１パケット分の信号パケット１１１に含まれる信号電荷１２３、信号パケット１１１をＶＣＣＤ１０１で転送している際に１パケット分の信号パケット１１１に混入したスミア電荷をはじめとするノイズ電荷１２４、および１パケット分の空パケット１１２に含まれるノイズ電荷１２２を表している。従って、信号成分１２０はＲ、Ｂ、ＧｒおよびＧｂの信号を構成する水平３パケット分の電荷に含まれる信号電荷１２３を表し、ノイズ成分１２１はＲ、Ｂ、ＧｒおよびＧｂの信号を構成する水平３パケット分の電荷に含まれるノイズ電荷１２２および１２４を表している。
【００６０】
図４Ｃから分かるように、ＲおよびＢの信号を構成する水平３パケット分の信号パケット１１１の電荷は、水平３パケット分の信号電荷１２３およびノイズ電荷１２４から構成されている。一方、ＧｒおよびＧｂの信号を構成する水平３パケット分の信号パケット１１１と後続の空パケット１１２との合計６パケット分の電荷は、水平３パケット分の信号電荷１２３ならびにノイズ電荷１２２および１２４から構成されている。
【００６１】
図５は本実施形態に係るカメラ（撮像装置）の構成を示す図である。
本実施形態に係るカメラは、レンズ、絞りおよびシャッタを含む鏡筒部１と、固体撮像装置２と、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路４、ゲインコントロールアンプ（ＧＣＡ）回路２３およびＡ／Ｄ変換器５を含むアナログフロントエンド（ＡＦＥ）部３と、メモリ部６と、システム制御部７と、画像処理部８と、タイミングジェネレータ（ＴＧ）部９と、ドライバ部１０と、映像表示部２４とを主な構成として備えている。
【００６２】
鏡筒部１を通じて固体撮像装置２に入射された撮像光１１は固体撮像装置２で光電変換され、画素毎に信号１３が出力される。信号１３は一般的に、固体撮像装置２内の出力部１１０に存在する浮遊拡散層（ＦＤ）に対してリセットパルスが印加される期間の信号と、ＦＤのリセット後の電位レベルが出力される第一の出力期間の信号と、ＦＤへ信号電荷が流入された後のＦＤ電位レベルが出力される第二の出力期間の信号とからなる波形を持つ。
【００６３】
ＣＤＳ回路４は、信号１３の第一の出力期間での出力レベルと第二の出力期間での出力レベルとから差分信号を生成してＧＣＡ回路２３に出力する。
【００６４】
ＧＣＡ回路２３は、システム制御部７からのゲイン設定信号入力（ＡＦＥ制御信号）２２に従いＣＤＳ回路４より出力された信号に対して信号の増幅を行い、Ａ／Ｄ変換器５に出力する。
【００６５】
Ａ／Ｄ変換器５は、ＧＣＡ回路２３の出力信号をＡ／Ｄ変換して出力する事で、固体撮像装置２の各画素の出力をデジタル変換した信号１４を得る。
【００６６】
メモリ部６は、システム制御部７からのメモリ制御信号１７に従い、ＡＦＥ部３から出力される信号１４もしくは画像処理部８で画像処理を行った後の信号１６を記憶する。
【００６７】
画像処理部８は、システム制御部７からの制御信号１９により、メモリ部６との間での画像処理前後の信号１６の受け渡し、および映像表示部２４への表示信号２１の出力などの入出力や、ＹＣ処理、ノイズ除去、補正および画像圧縮などの処理を行う。なお、本実施形態で述べる、Ｒ、Ｂ、ＧｒおよびＧｂの信号に対して色別に独立に設定されたゲインを掛ける処理は、この画像処理部８において実施される。
【００６８】
ＴＧ部９は、システム制御部７より入力されたＴＧ制御信号１８に基づいて固体撮像装置２の駆動パルス１２の論理信号２０の生成と、ＡＦＥ部３の制御信号１５の生成とを行う。
【００６９】
ドライバ部１０は、ＴＧ部９より入力された論理信号２０に対して主に電圧変換と波形調整を行い、ＶＣＣＤ１０１を駆動する駆動パルス１２およびＨＣＣＤ１０９を駆動する駆動パルス１２を生成し、固体撮像装置２に駆動パルス１２を出力する。ドライバ部１０は、撮像面内に発生するノイズ電荷の転送をＲ、Ｂ、ＧｒおよびＧｂの信号電荷の転送とは独立で制御する。ドライバ部１０は、駆動パルス１２によりＲ、Ｂ、ＧｒおよびＧｂの信号電荷のそれぞれに各色の信号で独立に設定されたゲインの値（画像処理部８で設定されたゲインの値）に応じた量だけノイズ電荷が重畳されるように、電荷転送部の電荷転送つまりＶＣＣＤ１０１およびＨＣＣＤ１０９を制御する。
【００７０】
システム制御部７は、ＴＧ部９、画像処理部８およびメモリ部６に対して逐次必要な制御信号を発行している。
【００７１】
ここで、被写体から鏡筒部１を通じて固体撮像装置２に投影される光のＲ、ＧおよびＢ成分の比率に対して固体撮像装置２から出力される信号は、特にＲおよびＢの信号に関してはＧの信号に対して相対的に低い出力となる。そのため、固体撮像装置２から出力されるＲ、ＧおよびＢの各信号に対しては、画像処理を実施する際に各信号別に独立したゲインがかけられている。この際、Ｒ、ＧおよびＢの各信号に対して設定するゲイン値で、Ｇの信号に設定される値を基準とした相対的な比率をＲ：Ｇ：Ｂ≒２：１：２の設定とした場合、図４Ｃに示した信号は図６のような信号比率として画像処理が行われる。これは図４Ｃに示したＲおよびＢの各信号に含まれるノイズ成分１２１と、ＧｒおよびＧｂの各信号に含まれるノイズ成分１２１とが、画像処理時のゲイン適用後に全て同レベルに揃える事ができた事を示している。
【００７２】
また、本実施形態の固体撮像装置２では、駆動パルスの印加方法を変える事で空パケット１１２を有効な信号パケット１１１に重畳する数は調整可能である。図３Ａ〜図３Ｆにおいては空パケット１１２を重畳する数をＲ：Ｇ：Ｂ＝０：３：０とし、パケット数に依存するノイズ成分比率をＲ：Ｇ：Ｂ＝３：６：３の比率として固体撮像装置２より信号が出力される。出力された信号には、画像処理部８でゲインがかけられてＲ：Ｇ：Ｂ＝６：６：６のノイズ成分比率の信号が構成される。しかし、この比率は画像処理部８の色別ゲインの設定値の逆数比に依存し、更に画像処理部８の色別ゲインの設定値比率は固体撮像装置２のＲの画素、Ｇの画素およびＢの画素の感度特性の比率（感度比Ｒ／Ｇ、Ｂ／Ｇ）に依存する。そのため、固体撮像装置２の感度特性やカメラにおける色別のゲイン設定に応じて、空パケット１１２を有効信号に重畳する数を変え柔軟に対応させる事が可能である。
【００７３】
次に、スミアの着色による特性劣化の詳細について説明する。
図７は各色温度におけるＲ光、Ｇ光およびＢ光の強度比率をＧ光強度に対するＲおよびＢ光の相対強度としてプロットしたものである。例えば色温度５５００ＫにおいてはＲ光、Ｇ光およびＢ光ともほぼ同等の強度を持つのに対して、色温度２６００ＫにおいてＲ光はＧ光に対して約２倍、Ｂ光はＧ光に対して約半分の強度をもつ光信号となっている。
【００７４】
光源側の強度に関して、Ｇ光を基準とした場合のＲおよびＢ光の大まかな比は、例えば、色温度が約３２００ＫにおいてはＲ：Ｇ：Ｂ＝１．５：１：０．６程度となる。一般的に３２００Ｋの光を受けた際の固体撮像装置２の信号出力（約６６０ｎｍ以上の波長をカットする赤外カットフィルタを装着した場合の信号出力）はＲ：Ｇ：Ｂ＝０．６：１：０．４程度である。Ｒ、ＧおよびＢ光が同一強度である光に対する固体撮像装置２のＲ、ＧおよびＢの画素の感度の特性は、光源のＧ光に対する固体撮像装置２のＧの信号レベルを１．０÷１．０＝１．０とすると、光源のＲ光に対する固体撮像装置２のＲの信号レベルは０．６÷１．５＝０．４、光源のＢ光に対する固体撮像装置２のＢの信号レベルは０．４÷０．６≒０．６７程度である。よって、固体撮像装置２の信号出力においてはＧの信号に対するＲおよびＢの信号は、本来の望ましいレベルに対して十分に得られていないと言える。このようにＲおよびＢの信号レベルが低い点に関しては、カメラで画像処理を行う際には固体撮像装置２のＲおよびＢの信号に対してＧの信号よりもゲインを大きく設定する事で望ましい色信号出力比率を得るように対応する場合もある。
【００７５】
色温度５５００Ｋ程度の撮像状況下においては、白色基準を構成する被写体側のＲ、ＧおよびＢ光の相対的な強度比率はおよそＲ：Ｇ：Ｂ＝１：１：１であり、本実施形態の駆動方法により画像処理時のノイズ成分を色毎に同レベルに揃える事でスミア等のノイズ成分が白色信号として得られ、着色を防ぐ事ができる。
【００７６】
ＤＳＣには静止画撮像前のスルー画像表示機能があり、スルー画像表示時の色調整はＲ、ＧおよびＢ光の強度比率がほぼ同レベルとなる色温度５５００Ｋ程度を想定した状態で設定される。これは昼間の屋外撮影を想定した場合の太陽光の色温度は一般的に５５００Ｋ〜６５００Ｋ程度といわれているからである。従って、この状況下での撮影を基準とし、Ｒ、ＧおよびＢの信号に設定される各ゲイン値でＧの信号への設定ゲインを基準とした相対値はおよそＲ：Ｇ：Ｂ＝２：１：２程度、つまりＧの信号に６ｄＢのゲインがかけられる際にはＲおよびＢの信号には各１２ｄＢ程度のゲインがかけられる。以降はこのゲイン比率（Ｒ：Ｇ：Ｂ＝２：１：２）を例として説明してゆく。
【００７７】
ここで、スルー画像表示の際はカメラのメカニカルシャッタは開いたままの状態で用いられるが、映像表示部２４においては一般的にはＶＧＡ（６４０×４８０画素）程度の表示画素が要求される。これらの表示画素数は３０万画素程度であり、近年のＤＳＣが保有する１０００万以上の画素数と比べると非常に少ない事がわかる。スルー画像表示では３０フレーム／秒もしくは６０フレーム／秒（以下、ｆｐｓ）のフレームレートが要求されるために、固体撮像装置２においては画素から出力される信号の間引きおよび信号の加算を行う事で出力信号量を減らす手法が用いられている。この出力信号量を減らす為に垂直方向にライン間引き（行単位での間引き）を行った際は、ＶＣＣＤ１０１内の垂直転送パケットの全てに信号電荷が格納されていない場合があり、信号電荷が格納された信号パケットと信号電荷が格納されていない空パケットの２種類が存在している。
【００７８】
また、固体撮像装置２がスルー画像撮影用のモードとして制御されている際、特に高輝度被写体の撮像においてスミア電荷と呼ばれるＣＣＤ特有のノイズ電荷が表れる。これはＰＤ１００に入射しない光が直接ＶＣＣＤ１０１に入射して光電変換がなされたり、ＰＤ１００の形成領域外で光電変換がなされたりして生成されたノイズ電荷がＶＣＣＤ１０１内の信号電荷に混入しノイズとして表れるもので、ＶＣＣＤ１０１に沿った方向に関してはほぼ一様なレベルで表れる。
【００７９】
また、ＤＳＣの静止画撮影時には露光後にメカニカルシャッタが閉じられ、遮光された状態でＶＣＣＤ１０１内のスミア電荷を排出してＰＤ１００からの信号を読み出し、固体撮像装置２より信号出力が行われるため、スミア電荷が静止画に対して影響を及ぼす事はない。しかし、スルー画像撮影時にはメカニカルシャッタは開放した状態で固体撮像装置２が用いられるため、スミア電荷は基本的にはＣＣＤを用いた固体撮像装置においては抑制不可能なノイズ成分となる。スルー画像表示でのスミア電荷によるノイズ成分の表れかたの程度はデバイスのスミア抑圧能力の違いや、間引き読み出しにおける画素の使用率（信号読み出しの対象となる画素の数）などが影響し、画素の使用率が低くなるとスミア電荷によるノイズ成分は顕著に悪化する。
【００８０】
上述したように、画像処理が行われる際にはＲおよびＢの信号に対してＧの信号よりも相対的に高いゲインがかけられる。結果としてＲおよびＢの信号に混入したスミア電荷に対してＧの信号に混入したスミア電荷より高いゲインがかけられる事となる。よって、固体撮像装置２内部で各色の信号にほぼ同レベルで混入したスミア電荷は画像処理を行う時点ではＲおよびＢが強調されたマゼンダ（Ｍｇ）系の色を持つノイズ信号として表示される。スミア電荷は表示画像において殆ど見えない状況が望ましく、仮に見えるとしてもＭｇのような特定彩度を持つ傾向を示すよりは彩度の低い白色に近い方が見栄えとして好ましいと考えられている。しかし、Ｍｇ系の着色されたノイズ信号としてスミア電荷が表れる事は多画素化（画素の微細化）が進んだ近年のコンパクトＤＳＣにおいてよく見られるようになってきている。
【００８１】
これに対し、本実施形態に係る固体撮像装置２は、カメラで各色の信号別に独立に設定されるゲインの値に対応するようにＶＣＣＤ１０１の空パケット１１２の重畳数を調整する事ができる。従って、固体撮像装置２内で発生するノイズ電荷が電圧変換され、更にゲインをかけられた結果としてノイズ成分が各色の信号において同等もしくは近しいレベルになるように固体撮像装置２の信号出力を制御する事ができる。その結果、各色の信号別に設定されたゲインの違いに起因するノイズ信号の着色を抑え込んでノイズ信号を白色に近いものにすることができる。
【００８２】
言い換えれば、ＶＣＣＤ１０１に空パケット１１２を形成することに伴う固体撮像装置２の駆動制御において、有効な信号パケット１１１に重畳させる空パケット１１２の数を、各色の信号毎に独立に設定されたゲインの値に従い各色の信号パケット１１１に対して最適な比率に配分する事が可能となる。従って、設定ゲインの高い色の信号よりも設定ゲインの低い色の信号パケット１１１に対する空パケット１１２の重畳数を相対的に多く設定することができる。例えば、Ｇの信号に設定されたゲインの値がＲおよびＢの信号に設定されたゲインの値よりも低いとき、Ｇの信号電荷を含む信号パケット１１１に対してＲおよびＢの信号電荷を含む信号パケット１１１に重畳されるよりも多くの空パケット１１２を重畳し、該重畳されたＧの信号電荷を含む信号パケット１１１をＧの信号として出力させることができる。その結果、各色の信号毎に独立設定されたゲインがかけられても、パケット数に依存するＲ、ＧおよびＢのノイズ成分を同レベルに揃える事が可能となる。これによりスミアをはじめとするノイズ信号の着色現象を抑制したカメラを実現できる。
【００８３】
例えば、Ｒの信号に設定されたゲインの値がＧａであり、ＧｒおよびＧｂの信号に設定されたゲインの値がＧｂであり、Ｂの信号に設定されたゲインの値がＧｃであり、かつ、Ｒの画素の信号電荷を含む信号パケット１１１及びこれに重畳される空パケット１１２の合計数がＰａであり、ＧｒおよびＧｂの信号電荷を含む信号パケット１１１及びこれに重畳される空パケット１１２の合計数がＰｂであり、Ｂの画素の信号電荷を含む信号パケット１１１及びこれに重畳される空パケット１１２の数がＰｃであるとしたとき、（Ｇａ×Ｐａ）、（Ｇｂ×Ｐｂ）および（Ｇｃ×Ｐｃ）が実質的に等しくなるようにＰａ、ＰｂおよびＰｃが決定される。
【００８４】
また、例えばノイズ信号の赤系の着色を回避する場合においては、Ｒの信号に設定されたゲインの値がＧａであり、Ｂの信号に設定されたゲインの値がＧｂであり、かつ、Ｒの画素の信号電荷を含む信号パケット１１１に重畳される空パケットの数がＰａであり、Ｂの画素の信号電荷を含む信号パケット１１１に重畳される空パケットの数がＰｂであるとしたとき、（Ｇａ×Ｐａ）＜（Ｇｂ×Ｐｂ）となるようにＰａおよびＰｂが決定される。
【００８５】
（第２の実施形態）
図８Ａ〜図８Ｏは、本実施形態に係る固体撮像装置の詳細な構成、ならびにＶＣＣＤ１０１およびＨＣＣＤ１０９での信号電荷およびノイズ電荷の転送動作を説明するための図である。図８Ａ〜図８Ｏは、時間経過と共に信号電荷およびノイズ電荷が転送される様子を示している。
【００８６】
図８Ａ〜図８Ｏの固体撮像装置は、ＶＣＣＤ１０１から基板方向に電荷を排出するドレイン部１０７を持たないデバイスの一例である。以下、図８Ａ〜図８Ｏの固体撮像装置の構成と図３Ａ〜図３Ｆの固体撮像装置の構成とで異なる点と同様な点とを列挙する。
【００８７】
すなわち、図８Ａ〜図８Ｏの固体撮像装置は、ドレイン部１０７に関わる振り分けゲート部１０６、ドレイン部１０７およびドレインパス生成ゲート部１０８の構成を持たない点で図３Ａ〜図３Ｆの固体撮像装置と異なる。
【００８８】
また、図８Ａ〜図８Ｏの固体撮像装置は、選択的蓄積制御ゲート部１０２と選択的バリア制御ゲート部１０３とをそれぞれ４種類、つまり駆動パルスＳ１〜Ｓ４が印加される選択的蓄積制御ゲート部１０２と駆動パルスＢ１〜Ｂ４が印加される選択的バリア制御ゲート部１０３とを備え、水平方向に８列分のＶＣＣＤ１０１を一単位とする構成を有する点で図３Ａ〜図３Ｆの固体撮像装置と異なる。
【００８９】
また、図８Ａ〜図８Ｏの固体撮像装置では、ＨＣＣＤ１０９に形成される水平転送パケット１１３がＶＣＣＤ１０１の２列分の水平方向の長さを一単位とした大きさ（転送路長）を有する点で図３Ａ〜図３Ｆの固体撮像装置と異なる。
【００９０】
また、図８Ａ〜図８Ｏの固体撮像装置は、駆動パルスＧＵが印加可能なＶＣＣＤ合流部１０４で並行した２列のＶＣＣＤ１０１が電荷を単一の転送路に合流する構成を有する点で図３Ａ〜図３Ｆの固体撮像装置と異なる。
【００９１】
一方、図８Ａ〜図８Ｏの固体撮像装置は、撮像領域における構造について図３Ａ〜図３Ｆの固体撮像装置と同様の構造を有する。
【００９２】
図９は、本実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法を説明するための固体撮像装置の各駆動電極に印加される駆動パルスを示すタイミングチャートである。具体的には、上記構造を持つ固体撮像装置に対し、隣接する水平方向４列分の同色の信号を重畳してＨＣＣＤ１０９から出力させるためにＶＣＣＤ１０１に印加される駆動パルスのタイミングチャートである。
【００９３】
なお、各駆動電極に印加される駆動パルスは電位の高いＶＭレベル、およびＶＭレベルに対して電位の低いＶＬレベルより構成されている。ＶＭレベルの駆動パルスは印加された際に駆動電極下のＶＣＣＤ１０１が電荷蓄積可能なウエル状態となる印加レベルであり、ＶＬレベルの駆動パルスは印加された際に駆動電極下のＶＣＣＤ１０１が電荷蓄積不可能なバリア状態となる印加レベルである。
【００９４】
図９におけるハッチングが施されたウエルは信号電荷が存在するウエルを示すものであり、ＶＭレベルの駆動パルスが印加された駆動電極下に信号電荷が存在する事を示している。図９におけるｔａ〜ｔｅ期間のハッチング（斜線状のハッチング）はＲ−Ｇｒ系水平ラインの信号電荷を示し、またｔｅ〜ｔｌ期間のハッチング（点状のハッチング）はＧｂ−Ｂ系水平ラインの信号電荷をそれぞれ示している。図９におけるハッチングが施されていないウエルは信号電荷が存在しないウエルを示すものであり、ＶＭレベルの駆動パルスが印加された駆動電極下に信号電荷が存在していない垂直転送パケット、つまり空パケットが存在している事を示している。
【００９５】
また、図９の上部に記載したφＨの部分はＨＣＣＤ１０９に対する駆動パルスの変化の有無を示している。図９のφＨのハッチングを施した部分１１５はＨＣＣＤ１０９の駆動パルスφＨが変化されて水平方向に水平転送パケット１１３のシフトが実施されている期間を示し、ハッチングを施した部分１１５に付記した記号ｈ１は水平方向に１パケット分の水平転送パケット１１３のシフトが行われる事を示し、記号ｈ２は水平方向に２パケット分の水平転送パケット１１３のシフトが行われる事を示している。図９のφＨのハッチングを施していない部分はＨＣＣＤ１０９の駆動パルスφＨが変化されず、水平転送パケット１１３の転送が停止している期間を示している。
【００９６】
以下に、図８Ａ〜図８Ｏおよび図９を併せて本実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法を説明していく。
【００９７】
まず、図８Ａに示されるように、駆動パルスＶ１〜Ｖ６を変化させることよりＶＣＣＤ１０１内で信号パケット１１１および空パケット１１２が垂直転送される（図９のｔａ）。
【００９８】
次に、図８Ｂに示されるように、図８Ａの状態から駆動パルスＶ１〜Ｖ６、Ｓ１〜Ｓ４、Ｂ１、ＢＵおよびＶＦを変化させることにより、撮像領域のＶＣＣＤ１０１内の信号パケット１１１が選択的蓄積制御ゲート部１０２に転送され、更に選択的蓄積制御ゲート部１０２の駆動パルスＳ１が印加される電極下の信号パケット１１１がＨＣＣＤ１０９に選択的に出力される（図９のｔｂ）。
【００９９】
次に、図８Ｃに示されるように、図８Ｂの状態から駆動パルスＳ２、Ｂ２、ＧＵおよびＶＦを変化させることにより、選択的蓄積制御ゲート部１０２の駆動パルスＳ２が印加される電極下の信号パケット１１１が選択的にＨＣＣＤ１０９に出力される（図９のｔｃ）。
【０１００】
次に、図８Ｄに示されるように、図８Ｃの状態から駆動パルスＳ３、Ｂ３、ＧＵおよびＶＦを変化させることにより、選択的蓄積制御ゲート部１０２の駆動パルスＳ３が印加される電極下の信号パケット１１１が選択的にＨＣＣＤ１０９に出力される（図９のｔｄ）。
【０１０１】
次に、図８Ｅに示されるように、図８Ｄの状態から駆動パルスＳ４、Ｂ４、ＧＵおよびＶＦを変化させることにより、選択的蓄積制御ゲート部１０２の駆動パルスＳ４が印加される電極下の信号パケット１１１が選択的にＨＣＣＤ１０９に出力される。更に、駆動パルスＶ１〜Ｖ６、およびＳ１〜Ｓ４を変化させることにより、撮像領域のＶＣＣＤ１０１内の信号パケット１１１および空パケット１１２が垂直転送される（図９のｔｅ）。
【０１０２】
この時、Ｒ−Ｇｒ系水平ラインの信号パケット１１１を水平方向に４列分重畳する制御が完了しており、ＨＣＣＤ１０９の水平転送パケット１１３には重畳された信号パケット１１１が格納されている。ＨＣＣＤ１０９の１つの水平転送パケット１１３はＶＣＣＤ１０１の２列分の大きさであるため、Ｒ−Ｇｒ系水平ラインの水平方向に４列分の信号パケット１１１の重畳終了時にはＨＣＣＤ１０９の全水平転送パケット１１３のうちの半数のパケットに重畳終了後の信号電荷が存在している。
【０１０３】
次に、図８Ｆに示されるように、図８Ｅの状態から駆動パルスＳ３、Ｓ４、Ｂ３、Ｂ４、ＧＵおよびＶＦを変化させることにより、選択的蓄積制御ゲート部１０２の駆動パルスＳ３およびＳ４が印加される電極下の空パケット１１２が選択的にＨＣＣＤ１０９に出力される（図９のｔｆ）。
【０１０４】
次に、図８Ｇに示されるように、図８Ｆの状態から駆動パルスＳ１、Ｂ１、ＢＵおよびＶＦを変化させることにより、選択的蓄積制御ゲート部１０２の駆動パルスＳ１が印加される電極下の空パケット１１２が選択的にＨＣＣＤ１０９に出力される（図９のｔｇ）。
【０１０５】
次に、図８Ｈに示されるように、図８Ｇの状態から駆動パルスＳ２、Ｂ２、ＢＵおよびＶＦを変化させることにより、選択的蓄積制御ゲート部１０２の駆動パルスＳ２が印加される電極下の空パケット１１２が選択的にＨＣＣＤ１０９に出力される。更に、駆動パルスＶ１〜Ｖ６およびＳ１〜Ｓ４を変化させることにより、撮像領域のＶＣＣＤ１０１内の信号パケット１１１および空パケット１１２が垂直転送される。
【０１０６】
この時、ＶＣＣＤ１０１内でＲ−Ｇｒ系水平ラインの信号パケット１１１の後（垂直転送方向の上流側）にあった空パケット１１２はＨＣＣＤ１０９内の連続する４つの水平転送パケット１１３内に、それぞれ０、１、４および３パケット分格納されている。空パケット１１２の１つ分のノイズ電荷はＨＣＣＤ１０９内でＲ−Ｇｒ系水平ラインのＲの信号電荷と重畳され、空パケット１１２の４つ分のノイズ電荷はＨＣＣＤ１０９内でＲ−Ｇｒ系水平ラインのＧｒの信号電荷と重畳され、空パケット１１２の３つ分のノイズ電荷はＨＣＣＤ１０９内で信号電荷と重畳されない。
【０１０７】
次に、図８Ｉ〜図８Ｏに示されるように、Ｇｂ−Ｂ系水平ラインの信号パケット１１１の水平方向に４列分の重畳、およびＶＣＣＤ１０１内でＧｂ−Ｂ系水平ラインの信号パケット１１１の後にある空パケット１１２のＨＣＣＤ１０９への出力が行われる。このとき、図８Ｈは図９のｔｈ時の、図８Ｉは図９のｔｉ時の、図８Ｊは図９のｔｊ時の、図８Ｋは図９のｔｋ時の、図８Ｌは図９のｔｌ時の、図８Ｍは図９のｔｍ時の、図８Ｎは図９のｔｎ時の、図８Ｏは図９のｔｏ時の各状態に対応する。
【０１０８】
最終的に得られた図８Ｏの状態は、ＨＣＣＤ１０９内において、Ｒ−Ｇｒ系水平ラインの信号パケット１１１およびＧｂ−Ｂ系水平ラインの信号パケット１１１をそれぞれ水平方向に４列分重畳した信号が４つの水平転送パケット１１３のそれぞれに格納された状態である。このとき、Ｒの信号電荷が混合された水平転送パケット１１３、Ｇｒの信号電荷が混合された水平転送パケット１１３、Ｇｂの信号電荷が混合された水平転送パケット１１３、およびＢの信号電荷が混合された水平転送パケット１１３が順次並んで構成された４つの連続する水平転送パケット１１３を一単位として複数の水平転送パケット１１３が配置されている。１単位を構成する４つの水平転送パケット１１３内にはＶＣＣＤ１０１内の空パケット１１２がそれぞれ１つ、７つ、７つ、および１つ分格納されている。つまりＲおよびＢの信号電荷を含む水平転送パケット１１３のそれぞれには空パケット１１２の１つ分のノイズ電荷が格納され、ＧｒおよびＧｂの信号電荷を含む水平転送パケット１１３のそれぞれには空パケット１１２の７つ分のノイズ電荷が格納されている。
【０１０９】
このとき、空パケット１１２をＨＣＣＤ１０９に出力する際、つまり図９のｔｅ〜ｔｈおよびｔｌ〜ｔｏの期間では駆動パルスの時間変化の状態が異なる。しかし、これは最終的にノイズ電荷の配分を、ＲおよびＢの信号電荷を含む水平転送パケット１１３に空パケット１１２の１つ分のノイズ電荷が格納され、ＧｒおよびＧｂの信号電荷を含む水平転送パケット１１３に空パケット１１２の７つ分のノイズ電荷が格納されるようにしたものである。
【０１１０】
図８Ｏにおいて、Ｒ、Ｇｒ、ＧｂおよびＢの信号電荷に対してＲ、Ｇｒ、ＧｂおよびＢの信号に掛けられるゲインの値に応じた量だけノイズ電荷が重畳されており、１つの水平転送パケット１１３で重畳される垂直転送パケット数に依存するノイズ電荷の比は、Ｒ：Ｇｒ：Ｇｂ：Ｂ＝５：１１：１１：５である。これは、カメラにおいて各色の信号で独立設定されるゲインの比率がＲ：Ｇ：Ｂ＝２：１：２である前提では、固体撮像装置の出力信号に対してゲインがかけられた後に各色信号の垂直転送パケット数依存のノイズ成分比がＲ：Ｇｒ：Ｇｂ：Ｂ＝１０：１１：１１：１０となる事を意味している。よって、各色の信号間でノイズ信号の成分比率がほぼ同レベルに揃えられ、スミア電荷をはじめとするノイズ信号の彩度が抑えられ、ノイズにほとんど着色現象が発生しない画像が得られる。
【０１１１】
以上、図８Ａ〜図８Ｏおよび図９に関する説明を行ったが、駆動パルスの時間変化の状態つまり信号パケット１１１および空パケット１１２についての各色間の重畳比率の最適解は、カメラの各色の信号で独立に設定されるゲインの比率に従って異なる可能性がある。しかし、その場合は各色の信号で設定されるゲインの比率と重畳される垂直転送パケット数との積算値から決定されるノイズ成分の各色の信号間の比率がほぼ同レベルになるような垂直転送パケットの重畳数を選択し、それを実現するように駆動パルスが印加されればよい。
【０１１２】
また、ＲおよびＢの信号に対して垂直転送パケットの重畳数とゲインの比率との積算値が均等にできないような場合では、Ｒの信号よりはむしろＢの信号について多めに垂直転送パケットの重畳を行う事が望ましいと考えられる。理由としては、ＲＧＢ信号からＹＣ信号を生成する際のＲおよびＢの信号にかけられる各係数からも判るようにＲの信号の影響がＢの信号の影響よりも画像において視覚的に目立ちやすい、というのが第一点である。その他の理由として、スミアが目立つ撮像環境で最も想定されやすいのが屋外での撮影であり、背景に空がある場合ではスミア電荷などのノイズ成分が赤色信号として得られるよりは青色信号として得られた方が視覚的に目立ちにくい、というのが第二点である。
【０１１３】
また、信号パケットの重畳は水平方向に２列分の重畳、水平方向に３列分の重畳、および水平方向に４列分の重畳が行われてもよく、重畳数は特に制限されない。
【０１１４】
本実施形態に係る固体撮像装置によれば、ＶＣＣＤ１０１に空パケット１１２を伴い、電荷の排出機構がない固体撮像装置の制御において、有効な信号パケット１１１に重畳させる空パケット１１２の数の各色間の比率を、各色の信号毎に独立に設定されたゲインの値に従い望ましい比率とする事が可能である。従って、ゲインの高い色よりもゲインの低い色に対する空パケット１１２の重畳数を相対的に多く設定し、垂直転送パケットの重畳数に依存するノイズ成分をＲ、ＧおよびＢの信号でほぼ同レベルに揃える事が可能となる。これによりスミアを電荷はじめとするノイズ成分の着色現象を抑制したカメラを実現できる。
【０１１５】
（比較例）
以下、本発明の実施形態の比較例に係る固体撮像装置について説明する。
【０１１６】
本比較例に係る固体撮像装置では、Ｒ、Ｂ、ＧｒおよびＧｂの各信号が水平方向に３列分重畳される。そして、ＶＣＣＤ内の垂直転送パケットの１つにＲ、Ｂ、ＧｒおよびＧｂのいずれかの信号電荷が含まれ、垂直方向に信号パケット１つと空パケット１つとが重畳され、かつ重畳されたものが更に水平方向に３列分重畳される。このような固体撮像装置では、固体撮像装置から出力された時点の信号を構成する信号電荷とノイズ電荷は図１０Ａに示すようになる。
【０１１７】
図１０Ａは簡単のため固体撮像装置からの出力信号におけるＲ、Ｂ、ＧｒおよびＧｂの電荷状態での信号成分が全て同レベルとした前提で、１パケット分の信号パケットに含まれる信号電荷１２３、１パケット分の信号パケットに混入したノイズ電荷１２４および１パケット分の空パケットに含まれるノイズ電荷１２２を表している。従って、信号成分１２０は各色の信号を構成する水平３パケット分の電荷に含まれる信号電荷１２３を表し、ノイズ成分１２１は各色の信号を構成する水平３パケット分の電荷に含まれるノイズ電荷１２２および１２４を表している。各色の信号成分１２０は固体撮像装置が被写体から受ける信号強度によりレベルが変わり、Ｒの信号とＢの信号との相対的なレベル差、およびＧｒの信号とＧｂの信号との相対的なレベル差は被写体の色により変わる。また、ノイズ成分１２１は固体撮像装置が被写体から受ける信号強度により絶対的なレベルは変わるが、Ｒ、Ｂ、ＧｒおよびＧｂの各信号の各ノイズ成分１２１に関しては各色間で相対的な差は殆どない。
【０１１８】
この固体撮像装置の信号出力に対してカメラ内で各色の信号で独立に設定されたゲイン（Ｒ：Ｇ：Ｂ＝２：１：２の比）を適用すると、図１０Ａでの信号成分１２０は図１０Ｂのような信号成分１２６として画像処理部で扱われる。図１０Ａでは各色の信号に混ざった状態で出力されるＲ、Ｂ、ＧｒおよびＧｂの信号内の各ノイズ成分１２１は全て等しいレベルであったものが、画像処理時に各色の信号で独立に設定されたゲイン処理がなされる事により、ＲおよびＢの信号内のノイズ成分１２５はＧｒおよびＧｂの信号内のノイズ成分１２５に比べて２倍に増幅されてしまい、その結果としてノイズ起因の着色現象が発生する。
【０１１９】
これに対し、本発明の実施形態に係る固体撮像装置では、カメラで各色の信号別に独立に設定されるゲインの値に対応するように固体撮像装置内のＶＣＣＤの空パケットの重畳数が調整される。これにより、固体撮像装置内で発生するノイズ電荷が電圧変換され、更にゲインをかけられた結果としてノイズ成分が各色の信号において同等もしくは近しいレベルになるように固体撮像装置の出力を制御する事ができる。その結果、各色の信号別に設定されたゲインの違いに起因するノイズ成分の着色を抑え込んでノイズ成分を白色に近い出力として得ることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明は、ＣＣＤ型固体撮像装置を備えるカメラに有用であり、特にスルー画像撮影用のモードを有するカメラに有用である。
【符号の説明】
【０１２１】
１    鏡筒部
２    固体撮像装置
３    ＡＦＥ部
４    ＣＤＳ回路
５    Ａ／Ｄ変換器
６    メモリ部
７    システム制御部
８    画像処理部
９    ＴＧ部
１０    ドライバ部
１１    撮像光
１２    駆動パルス
１３、１４、１６    信号
１５    制御信号
１７    メモリ制御信号
１８    ＴＧ制御信号
１９    制御信号
２０    論理信号
２１    表示信号
２２    ＡＦＥ制御信号
２３    ＧＣＡ回路
２４    映像表示部
１００    ＰＤ
１０１    ＶＣＣＤ
１０２    選択的蓄積制御ゲート部
１０３    選択的バリア制御ゲート部
１０４    ＶＣＣＤ合流部
１０５    最終バリアゲート部
１０６    振り分けゲート部
１０７    ドレイン部
１０８    ドレインパス生成ゲート部
１０９    ＨＣＣＤ
１１０    出力部
１１１    信号パケット
１１２    空パケット
１１３    水平転送パケット
１１５、１１６    ハッチングを施した部分
１２０、１２６    信号成分
１２１、１２５    ノイズ成分
１２２、１２４    ノイズ電荷
１２３    信号電荷
１３０    画素部
【図１】
2011146876.tif 000003
【図２】
2011146876.tif 000004
【図３Ａ】
2011146876.tif 000005
【図３Ｂ】
2011146876.tif 000006
【図３Ｃ】
2011146876.tif 000007
【図３Ｄ】
2011146876.tif 000008
【図３Ｅ】
2011146876.tif 000009
【図３Ｆ】
2011146876.tif 000010
【図４Ａ】
2011146876.tif 000011
【図４Ｂ】
2011146876.tif 000012
【図４Ｃ】
2011146876.tif 000013
【図５】
2011146876.tif 000014
【図６】
2011146876.tif 000015
【図７】
2011146876.tif 000016
【図８Ａ】
2011146876.tif 000017
【図８Ｂ】
2011146876.tif 000018
【図８Ｃ】
2011146876.tif 000019
【図８Ｄ】
2011146876.tif 000020
【図８Ｅ】
2011146876.tif 000021
【図８Ｆ】
2011146876.tif 000022
【図８Ｇ】
2011146876.tif 000023
【図８Ｈ】
2011146876.tif 000024
【図８Ｉ】
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【図８Ｊ】
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【図８Ｋ】
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【図８Ｌ】
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【図８Ｍ】
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【図８Ｎ】
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【図８Ｏ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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