(57)【要約】【課題】光電変換に起因する信号成分の影響を受けることなく固定パターンノイズの除去を行う。【解決手段】二次元配置された光電変換素子１２１で光電変換を行うことにより得られた電荷を垂直転送部１２２で垂直方向に転送する。水平転送部１２４は、垂直転送部１２２で垂直方向に転送された電荷を水平方向に順次転送して撮像信号に変換する。この水平転送部１２４で生成された撮像信号Ｓaを用いて補正信号の生成を行い、補正信号によって、その後に水平転送部１２４から出力される撮像信号の補正を行う。駆動部１２５は、転送制御ゲート部１２３によって垂直転送部１２２から水平転送部１２４への電荷転送を停止する処理を行う。この垂直転送部１２２から水平転送部１２４への電荷転送が停止されているときに水平転送部１２４から出力される撮像信号Ｓaを用いて、補正信号を生成する。【選択図】        図２
2008005328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元配置された光電変換素子で生成される電荷を、ライン毎に水平方向に転送して撮像信号に変換する水平転送部と、
前記水平転送部に対して、前記電荷の供給を制御する転送制御ゲート部と、
前記水平転送部と前記転送制御ゲート部を駆動する駆動部と、
前記水平転送部から出力される前記撮像信号を用いて補正信号の生成を行い、該補正信号によって、その後に前記水平転送部から出力される撮像信号の補正を行う信号補正部を有し、
前記駆動部は、前記転送制御ゲート部によって前記水平転送部への電荷の供給を停止する処理を行い、
前記信号補正部は、前記水平転送部への電荷の供給が停止されているときに前記水平転送部から出力される撮像信号を用いて前記補正信号を生成する
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記駆動部は、垂直ブランキング期間中に、前記水平転送部への電荷転送を停止する
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記信号補正部は、１フレーム内あるいは複数フレームから複数ライン分の撮像信号を用いて、前記補正信号を生成する
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
前記光電変換素子で生成される電荷を垂直方向に転送する垂直転送部を設け、
前記駆動部は垂直転送部の駆動を行い、
前記転送制御ゲート部は、前記水平転送部に対して、前記垂直転送部で垂直方向に転送された電荷の供給を制御する
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項５】
二次元配置された光電変換素子で生成される電荷を、ライン毎に水平方向に転送して撮像信号に変換する水平転送部と、前記水平転送部に対して前記電荷の供給を制御する転送制御ゲート部を駆動する駆動回路において、
前記水平転送部から出力される前記撮像信号を用いて補正信号の生成を行い、該補正信号によって、その後に前記水平転送部から出力される撮像信号の補正を行う場合、前記駆動回路は、前記補正信号の生成に用いる撮像信号を前記水平転送部から出力するときに、前記転送制御ゲート部によって前記水平転送部への電荷の供給を停止させる
ことを特徴とする駆動回路。
【請求項６】
二次元配置された光電変換素子で生成される電荷を、ライン毎に水平転送部で水平方向に転送して撮像信号に変換する水平転送ステップと、
前記撮像信号を用いて補正信号の生成を行い、該補正信号によって、その後に出力される撮像信号の補正を行う信号補正ステップと、
前記補正信号の生成に用いる撮像信号を出力するときに、前記水平転送部に対して前記電荷の供給を停止する電荷転送停止ステップを設けた
ことを特徴とする撮像信号補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、撮像装置と駆動回路および撮像信号補正方法に関する。詳しくは、水平転送部から出力される撮像信号を用いて補正信号の生成を行い、この補正信号によって、その後に水平転送部から出力される撮像信号の補正を行う場合、補正信号の生成に用いる撮像信号を水平転送部から出力するときは、水平転送部への電荷の供給を停止させることで、光電変換に起因する信号成分を含むことのない補正信号を生成するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体撮像デバイスを用いた撮像装置では、二次元配置された光電変換素子で生成される電荷を垂直方向に転送したのち水平方向に転送して撮像信号に変換したのち出力することが行われている。また、垂直ブランキング期間の撮像信号を補正信号として用いて、補正信号を有効映像期間における各ラインの撮像信号から減算することで、撮像信号から固定パターンノイズであるシェーディング成分を除去する黒シェーディング補正処理が行われている。
【０００３】
ここで、図１１を用いて従来の信号補正動作を説明する。垂直ブランキング期間の撮像信号を補正信号として用いる場合、この補正信号には、光電変換に起因する信号成分と水平方向の転送動作に起因する信号成分が含まれたものとなる。
【０００４】
水平ブランキング期間では、固体撮像素子で光電変換を行うことにより得られた１ライン分の電荷を水平転送レジスタに転送して、この転送した電荷を水平ブランキング期間終了後に順次読み出すことが行われている。このため、水平ブランキング期間中は水平転送レジスタの転送動作が停止されており、水平ブランキング期間が終了すると水平転送レジスタの転送動作が開始される。例えば、転送動作の開始時に過渡的に電圧変動等を生じると、この電圧変動等による影響は、水平方向の転送動作に起因する信号成分として撮像信号に加算される。このため、例えば図１１Ａに示すように、撮像信号Ｓa'は、各ラインの先頭部分で電圧変動等による信号レベル変化Ｅhを生じたものとなる場合がある。
【０００５】
また、高輝度の被写体が撮像範囲に含まれてスミアが生じると、このスミアは、光電変換に起因する信号成分として撮像信号に加算される。このため、撮像信号Ｓa'は、図１１Ｂに示すように、スミアによる信号レベル変化Ｅsがさらに重畳されたものとなる。
【０００６】
有効映像期間における撮像信号において、光電変換に起因する信号成分は、撮像画像の信号成分と、垂直方向の電荷転送時に光電変換によって生じた電荷に基づく信号成分が含まれている。一方、垂直ブランキング期間における撮像信号において、光電変換に起因する信号成分は、垂直方向の電荷転送時に光電変換によって生じた電荷に基づく信号成分となる。また、有効映像期間と垂直ブランキング期間における撮像信号は、水平方向の転送動作に起因する信号成分がともに含まれている。なお、光電変換素子で生じた暗電流は、光電変換に起因する信号成分として、有効映像期間と垂直ブランキング期間における撮像信号に含まれる。
【０００７】
このため、垂直ブランキング期間ＴＷ-bkの撮像信号Ｓa'を補正信号Ｓh'として、この補正信号Ｓh'を有効映像期間ＴＷ-avにおける撮像信号Ｓa'から減算すれば、図１１Ｃに示すように、水平方向の転送動作に起因する信号成分と撮像画像がないときの光電変換に起因する信号成分が除去された撮像信号Ｓb'、すなわち固定パターンノイズが除去されている撮像画像の撮像信号Ｓb'を得ることができる。
【０００８】
また、固定パターンノイズを除去する方法では、特許文献１に示されているように、切り出し方式の手ぶれ補正システムを採用した場合であっても固定パターンノイズを除去できるように、高速転送処理を一時停止して空送り領域部や垂直ＯＢ(オプティカルブラック)部に対する読み出しを行い、空送り領域部や垂直ＯＢ部の信号を読み出した後に、高速転送処理を再開して切り出しエリアまでの任意のライン数の信号を掃き出してから、垂直ＯＢ部の信号を用いた補正処理が行われている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１９１９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、撮像信号の補正処理によって固定パターンノイズを除去する場合、光電変換に起因する信号成分が補正信号に含まれることによって、画質の低下を招いてしまうおそれがある。例えば、撮像範囲に高輝度の被写体が含まれており、この被写体の動きが水平方向の動き成分を有していると、スミアの位置は時間の経過とともに水平に移動する。このため、スミアの位置が水平に移動しているときの撮像信号を補正信号として用いると、補正信号におけるスミアの位置と有効映像期間における撮像信号のスミアの位置は一致しないものとなる。すなわち、撮像信号Ｓa'において、スミアによる信号レベル変化Ｅsの位置が図１１Ｄに示すように順次水平方向に移動する場合、補正信号Ｓh'において生じたスミアによる信号レベル変化Ｅsの位置と、有効映像期間ＴＷ-avにおける撮像信号Ｓa'において生じたスミアによる信号レベル変化Ｅsの位置は、水平方向において一致しないものとなる。したがって、補正後の撮像信号Ｓb'は、図１１Ｅに示すように、スミアの成分を除去できないだけでなく、補正によってスミアの部分で輝度の低下を招いてしまう。
【００１１】
そこで、この発明では光電変換に起因する信号成分の影響を受けることなく固定パターンノイズの除去を行うことができる撮像装置と駆動回路および撮像信号補正を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の概念は、二次元配置された光電変換素子で生成される電荷をライン毎に水平方向に順次転送して撮像信号に変換する処理を繰り返し行い、この撮像信号を用いて生成した補正信号によって、その後に生成される撮像信号の補正を行う場合、光電変換に起因する信号成分を除去した補正信号を生成することにある。また、光電変換に起因する信号成分とは、光電変換素子における光電変換に基づいた信号成分だけでなく、垂直方向の電荷転送において光電変換によって生じた電荷に基づく信号成分や暗電流の信号成分等も含むものである。
【００１３】
この発明における撮像装置は、二次元配置された光電変換素子と、光電変換素子で生成される電荷をライン毎に水平方向に転送して撮像信号に変換する水平転送部と、水平転送部に対して電荷の供給を制御する転送制御ゲート部と、水平転送部と転送制御ゲート部を駆動する駆動部と、水平転送部から出力される撮像信号を用いて補正信号の生成を行い、該補正信号によって、その後に水平転送部から出力される撮像信号の補正を行う信号補正部を有し、駆動部は、転送制御ゲート部によって水平転送部への電荷の供給を停止する処理を行い、信号補正部は、水平転送部への電荷の供給が停止されているときに水平転送部から出力される撮像信号を用いて補正信号を生成するものである。
【００１４】
駆動部は、転送制御ゲート部によって水平転送部への電荷の供給を停止する処理を行う。このため、水平転送部への電荷の供給が停止しているときに生成される撮像信号は、光電変換に起因する信号成分が除去された信号となる。信号補正部は、水平転送部への電荷の供給が停止されているときに水平転送部から出力される撮像信号を用いて補正信号を生成することから、光電変換に起因する信号成分を除去した補正信号を生成できる。この補正信号を用いてその後に生成される撮像信号の補正を行う。例えば、垂直ブランキング期間において、水平転送部への電荷の供給を停止する処理を行って補正信号の生成を行い、この補正信号を用いて有効映像期間の撮像信号の補正を行う。
【００１５】
また、この発明における駆動回路や撮像信号補正方法も、上述のようにして光電変換に起因する信号成分を除去した補正信号を生成するものである。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、水平転送部への電荷の供給が停止されているときに水平転送部から出力される撮像信号を用いて補正信号が生成される。このため、補正信号には、光電変換に起因する信号成分が含まれないので、スミア等の影響を受けることなく固定パターンノイズを撮像画像から除去できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図を参照しながら、この発明の実施の一形態について説明する。図１は撮像装置の構成を示している。撮像装置１０において、撮像レンズ１１を通して入射された光は、撮像部１２に照射されて、撮像面上に被写体画像が結像される。撮像部１２は、固体撮像デバイス例えばＣＣＤを用いて構成されており、被写体画像に応じた撮像信号Ｓaを生成して出力する。
【００１８】
信号補正部１３は、撮像信号Ｓaにおける所定ラインの信号を用いて補正信号Ｓhの生成を行い、その後に撮像部１２から出力される撮像信号Ｓaを、生成した補正信号Ｓhを用いて補正することにより、撮像信号Ｓaから固定パターンノイズが除去された撮像信号Ｓbを生成する。
【００１９】
撮像信号処理部１４は、信号補正部１３で生成された撮像信号Ｓbに対して、例えばγ補正やニー補正，色補正等の処理を行い、所定のフォーマットの映像信号Ｖoutとして出力する。
【００２０】
基準信号生成部１５は、クロック信号や水平同期信号および垂直同期信号等で構成される基準信号ＣＫＳを生成して、撮像部１２や信号補正部１３および撮像信号処理部１４に供給して、各部の動作を同期させて行わせる。なお、基準信号ＣＫＳは、撮像部１２から撮像信号Ｓaと同期させて信号補正部１３に供給したり、信号補正部１３から撮像信号Ｓbと同期させて撮像信号処理部１４に供給するものとしてもよい。
【００２１】
制御部１６には、ユーザインタフェース部１７が接続されている。ユーザインタフェース部１７は、ユーザ操作に応じた操作信号ＰＳを生成して制御部１６に供給する。また、ユーザインタフェース部１７は、外部に設けられているカメラコントロール装置（図示せず）との接続を行い、カメラコントロール装置からの外部制御信号を操作信号ＰＳとして制御部１６に供給する処理等も行う。
【００２２】
制御部１６は、操作信号ＰＳに基づいてカメラ制御信号ＣＴを生成して各部に供給することで、撮像装置１０の動作がユーザ操作に応じた動作やカメラコントロール装置によって指示された動作となるように制御する。
【００２３】
このように構成された撮像装置１０において、撮像部１２は、垂直ブランキング期間中に、光電変換に起因する信号成分を含まない撮像信号を生成する。また、信号補正部１３は、光電変換に起因する信号成分を含まない撮像信号を用いて補正信号の生成を行う。さらに、信号補正部１３は、生成した補正信号を用いて有効映像期間の撮像信号の補正を行い、撮像信号Ｓaから固定パターンノイズを除去した撮像信号Ｓbを生成する。
【００２４】
図２は、撮像部の構成を示しており、例えばインターライントランスファ方式のＣＣＤ固体撮像デバイスを用いた場合である。撮像部１２は、複数の光電変換素子１２１が二次元配置されている。また、光電変換素子１２１の列方向に、垂直転送部１２２が光電変換素子１２１の列毎に形成されている。垂直転送部１２２は、いわゆる垂直転送レジスタであり、光電変換素子１２１から読み出した電荷を垂直方向に転送するためにＣＣＤ構造とされている。
【００２５】
垂直転送部１２２の最終段と、後述する水平転送レジスタ１２４aとの間には、転送制御ゲート部１２３が設けられている。この転送制御ゲート部１２３は、ゲート１２３a，１２３bで構成されており、垂直転送部１２２から水平転送レジスタ１２４aに対しての電荷の転送を制御するものである。
【００２６】
水平転送部１２４は、水平転送レジスタ１２４aと出力部１２４bで構成されている。水平転送レジスタ１２４aは、転送制御ゲート部１２３を介して垂直転送部１２２から転送された電荷を水平方向に転送する。出力部１２４bは、水平転送レジスタ１２４aの最終段から出力される電荷を電圧信号に変換して撮像信号Ｓaとする。
【００２７】
また、撮像部１２には、垂直転送部１２２と転送制御ゲート部１２３と水平転送部１２４を駆動するための駆動部（駆動回路）１２５が設けられている。駆動部１２５は、基準信号生成部１５から供給された基準信号ＣＫＳを用いて、垂直転送部１２２を駆動するための垂直転送クロック信号Ｖφ1〜Ｖφ2や転送制御ゲート部１２３を駆動するための転送制御クロック信号ＶＨφ1，ＶＨφ2および水平転送部１２４を駆動するための水平転送クロック信号Ｈφ1，Ｈφ2を生成する。
【００２８】
この駆動部１２５は、垂直ブランキング期間中に、垂直転送部１２２から水平転送部１２４への電荷転送を、転送制御ゲート部１２３によって停止させる処理を行う。
【００２９】
図３は、タイミングチャートであり、転送制御ゲート部１２３によって、垂直転送部１２２から水平転送部１２４への電荷転送を停止するタイミングを示している。図３Ａは垂直同期信号ＶＤ、図３Ｂは水平同期信号ＨＤ、図３Ｃ〜図３Ｆは垂直転送部１２２を駆動するための垂直転送クロック信号Ｖφ1〜Ｖφ4をそれぞれ示している。図３Ｇ〜図３Ｊは転送制御ゲート部１２３を駆動するための転送制御クロック信号ＶＨφ1，ＶＨφ2を示している。図３Ｇ，３Ｈは、垂直転送部１２２から水平転送部１２４への電荷転送を停止しない場合を参考に示しており、図３Ｉ，３Ｊは、垂直転送部１２２から水平転送部１２４への電荷転送を停止する場合を示している。
【００３０】
ここで、垂直ブランキング期間ＴＷ-bkの１ライン分の撮像信号を補正信号として、この補正信号を用いて有効映像期間ＴＷ-avの撮像信号を補正する場合、補正信号として用いた撮像信号の信号レベルがランダムなノイズ等の影響によって変動してしまうと、補正後の撮像信号は、ランダムなノイズ等の影響を受けてしまう。そこで、ノイズ等に対してロバストな補正を行うことができるように、例えば垂直ブランキング期間中の複数ライン分の撮像信号を用いて補正信号の生成を行う。
【００３１】
このため、例えば、垂直ブランキング期間中の２２ライン目から２９ライン目までの撮像信号を用いて補正信号を生成するものとして、駆動部１２５は、図３Ｉ，３Ｊに示すように、２２ライン目から２９ライン目までの期間は、垂直転送部１２２から水平転送部１２４の水平転送レジスタ１２４aに電荷転送が行われないように、転送制御クロック信号ＶＨφ1〜ＶＨφ2の信号レベルを設定する。
【００３２】
次に、垂直転送部１２２から水平転送部１２４への電荷転送動作を説明する。図４は、クロック信号のタイミングチャート、図５は、垂直方向の電荷転送動作を説明するためのものである。なお、図５では、垂直転送部１２２の最終段と転送制御ゲート部１２３と水平転送レジスタ１２４aのポテンシャルの変化を示している。
【００３３】
垂直転送部１２２と転送制御ゲート部１２３および水平転送レジスタ１２４aは、図５Ａに示すように、半導体層２００上に絶縁膜２０１を介して転送電極を設けた構造とされている。なお、図５Ａでは、垂直転送部１２２の最終段を構成する転送電極２２２eと、転送制御ゲート部１２３のゲート１２３aを構成する転送電極２２３aとゲート１２３bを構成する転送電極２２３bと、水平転送レジスタ１２４aを構成する転送電極２２４aのみを図示している。
【００３４】
転送電極２２２eには垂直転送クロック信号Ｖφ4、転送電極２２３aには転送制御クロック信号ＶＨφ1、転送電極２２３bには転送制御クロック信号ＶＨφ2、転送電極２２４aには水平転送クロック信号Ｈφ1をそれぞれ印加する。各転送電極下の電位は、印加されたクロック信号の信号レベルに応じて高低差を生じる。したがって、各クロック信号によって転送電極間の電位差を制御することで、電荷転送を行うことができる。
【００３５】
例えば、図４に示す時点ｔ1のように、垂直転送クロック信号Ｖφ4と転送制御クロック信号ＶＨφ1をハイレベル「Ｈ」、転送制御クロック信号ＶＨφ2の信号レベルをローレベル「Ｌ」とする。なお、水平転送クロック信号Ｈφ1（図示せず）の信号レベルは、１ラインの電荷を垂直転送部１２２から水平転送レジスタ１２４aに転送する処理期間中はハイレベル「Ｈ」とする。その後、水平ブランキング期間が終了したときは、水平転送クロック信号Ｈφ1，Ｈφ2の信号レベルを制御して、水平方向の電荷転送を行う。
【００３６】
ここで、時点ｔ1のように各クロック信号の信号レベルを設定したときは、図５Ｂに示すように、転送電極２２２eの位置と転送電極２２３aの位置と転送電極２２４aの位置にポテンシャルの井戸が発生して、転送電極２２３bの位置は障壁となる。したがって、光電変換素子１２１から読み出した電荷は、図５Ｂの斜線部で示すように、垂直転送部１２２の最終段のレジスタと転送制御ゲート部１２３のゲート１２３aで保持されることとなる。なお、以下に示す図５Ｃ〜図５Ｈおよび図７Ｂ〜図７Ｈにおいても、電荷が保持されている位置を斜線部で示す。
【００３７】
次に、図４に示す時点ｔ2で、転送制御クロック信号ＶＨφ2の信号レベルをローレベル「Ｌ」からハイレベル「Ｈ」に切り替える。このとき、転送電極２２３bの位置は、図５Ｃに示すように、ポテンシャルの井戸となり、光電変換素子１２１から読み出した電荷は水平転送レジスタ１２４aに供給される。
【００３８】
図４に示す時点ｔ3で、垂直転送クロック信号Ｖφ4の信号レベルをハイレベル「Ｈ」からローレベル「Ｌ」に切り替えると、図５Ｄに示すように、転送電極２２２eの位置は障壁となる。したがって、転送制御ゲート部１２３と水平転送レジスタ１２４aで電荷が保持されることとなる。
【００３９】
図４に示す時点ｔ4で、転送制御クロック信号ＶＨφ1の信号レベルをハイレベル「Ｈ」からローレベル「Ｌ」に切り替えると、図５Ｅに示すように、転送電極２２３aの位置は障壁となる。したがって、転送制御ゲート部１２３のゲート１２３bと水平転送レジスタ１２４aで電荷が保持されることとなる。
【００４０】
図４に示す時点ｔ5で、転送制御クロック信号ＶＨφ2の信号レベルをハイレベル「Ｈ」からローレベル「Ｌ」に切り替えると、図５Ｆに示すように、転送電極２２３bの位置は障壁となる。したがって、水平転送レジスタ１２４aで電荷が保持されることとなる。
【００４１】
すなわち、時点ｔ1〜時点ｔ5に示すように、クロック信号の信号レベルを切り替えることで、光電変換素子１２１から読み出した電荷を垂直転送部１２２から水平転送レジスタ１２４aに転送することができる。
【００４２】
その後、図４に示す時点ｔ6で、転送制御クロック信号ＶＨφ1の信号レベルをローレベル「Ｌ」からハイレベル「Ｈ」に切り替えると、図５Ｇに示すように、転送電極２２３aの位置にポテンシャルの井戸が発生する。また、図４に示す時点ｔ7で、垂直転送クロック信号Ｖφ4の信号レベルをローレベル「Ｌ」からハイレベル「Ｈ」に切り替えると、図５Ｈに示すように、転送電極２２２eの位置にポテンシャルの井戸が発生する。したがって、垂直転送部１２２の最終段のレジスタと転送制御ゲート部１２３のゲート１２３aで、次のラインの電荷を保持することができる。また、転送制御ゲート部１２３のゲート１２３bの位置は障壁となっているので、図示せずも、水平転送クロック信号Ｈφ1，Ｈφ2によって水平転送レジスタ１２４aを駆動すれば、水平転送レジスタ１２４aに転送された電荷を出力部１２４bに順次転送することができる。
【００４３】
次に、図３Ｉと図３Ｊに示すように、転送制御クロック信号ＶＨφ1，ＶＨφ2を設定して、垂直転送部１２２から水平転送部１２４への電荷転送を停止する場合の動作について説明する。図６は、クロック信号のタイミングチャート、図７は、垂直方向の電荷転送動作を説明するための図である。なお、図７において、図５と対応する部分は同一符号を示し、詳細な説明は省略する。また、図４の時点ｔ1〜時点ｔ7と図６の時点ｔ1〜時点ｔ7は、等しいタイミングである。
【００４４】
図６に示す時点ｔ1において、各クロック信号の信号レベルは図４に示す時点ｔ1と等しい。したがって、図７Ｂに示すように、垂直転送部１２２の最終段のレジスタと転送制御ゲート部１２３のゲート１２３aで電荷が保持されることとなる。
【００４５】
次に、図６に示す時点ｔ2では、転送制御クロック信号ＶＨφ２の信号レベルをローレベル「Ｌ」からハイレベル「Ｈ」に切り替えることなく、ローレベル「Ｌ」の状態を保持する（破線は、水平転送部１２４に電荷を転送する場合の信号レベルを参考として示している）。このため、ポテンシャルの井戸や障壁の位置の変化がないことから、図７Ｃに示すように、垂直転送部１２２の最終段のレジスタと転送制御ゲート部１２３のゲート１２３aで電荷が引き続き保持されることとなる。
【００４６】
図６に示す時点ｔ3で、垂直転送クロック信号Ｖφ4の信号レベルをハイレベル「Ｈ」からローレベル「Ｌ」に切り替えると、図７Ｄに示すように、転送電極２２２eの位置は障壁となる。したがって、転送制御ゲート部１２３のゲート１２３aで電荷が保持されることとなる。
【００４７】
図６に示す時点ｔ4では、転送制御クロック信号ＶＨφ1の信号レベルをハイレベル「Ｈ」からローレベル「Ｌ」に切り替えることなく、ハイレベル「Ｈ」の状態を保持する。このため、ポテンシャルの井戸や障壁の位置の変化がないことから、図７Ｅに示すように、転送制御ゲート部１２３のゲート１２３aで電荷が引き続き保持されることとなる。
【００４８】
図６に示す時点ｔ5〜6では、各クロック信号の信号レベルが、時点ｔ4の状態で保持される。したがって、図７Ｆ，Ｇに示すように、転送制御ゲート部１２３のゲート１２３aで電荷が引き続き保持されることとなる。
【００４９】
その後、図６に示す時点ｔ7で、垂直転送クロック信号Ｖφ4の信号レベルをローレベル「Ｌ」からハイレベル「Ｈ」に切り替えると、図７Ｈに示すように、転送電極２２２eの位置にポテンシャルの井戸が発生する。
【００５０】
このように、転送制御クロック信号ＶＨφ1，ＶＨφ2の信号レベルを変化させないものとすると、光電変換素子１２１から読み出した電荷は、垂直転送部１２２から水平転送レジスタ１２４aに転送されることがない。
【００５１】
なお、図７Ｈでは、転送されない電荷が垂直転送部１２２の最終段のレジスタと転送制御ゲート部１２３のゲート１２３aで保持されているが、この電荷と次のラインの電荷を垂直ブランキング期間中に、水平転送レジスタに転送して読み出すものとすれば、有効映像期間の撮像信号に影響を与えることがない。また、保持されている電荷と次のラインの電荷を読み出すことにより生成された撮像信号は、補正信号の生成に用いられることがないので補正動作に影響を与えることもない。
【００５２】
このように、垂直転送部１２２から水平転送レジスタ１２４aへの電荷転送を停止して、水平転送レジスタ１２４aで水平転送動作を行うことにより、出力部１２４bから出力される撮像信号Ｓaは、水平方向の転送動作に起因する信号成分のみを含む信号となり、光電変換に起因する信号成分、すなわち垂直方向の電荷転送時に光電変換によって生じた電荷に基づく信号成分や暗電流等の信号成分等が除去された信号となる。
【００５３】
ところで、上述の動作では、垂直転送部１２２の電荷を掃き出すための高速掃き出し期間後に垂直転送部１２２から水平転送レジスタ１２４aへの電荷転送を所定ラインだけ停止するものとしたが、高速掃き出し期間に、垂直転送部１２２から水平転送レジスタ１２４aへの電荷転送を所定ラインだけ停止するものとしてもよい。例えば図８に示すように、８ライン目から１５ライン目までの期間で、垂直転送部１２２から水平転送レジスタ１２４aへの電荷転送が停止されるように転送制御クロック信号ＶＨφ1，ＶＨφ2を設定する。なお、高速掃き出し期間の終了タイミングを図３に示す場合と一致させるときには、例えば１７ライン目から２１ライン目までの期間で垂直転送部１２２の電荷を掃き出す処理を行うものとする。
【００５４】
なお、撮像部１２は、上述のインターライントランスファ方式のＣＣＤ固体撮像デバイスを用いた場合に限られるものではなく、フレームインターライントランスファ方式のＣＣＤ固体撮像デバイス等であってもよい。また、水平転送部への電荷を停止して光電変換に起因する信号成分を除去した撮像信号を生成できる撮像デバイスであれば、ＣＣＤ固体撮像デバイスに限られるものではない。例えばＣＭＯＳ固体撮像デバイスのように、光電変換素子の選択をライン単位で行い、選択した光電変換素子から読み出した電荷を水平転送部に供給して水平方向に転送することで撮像信号を生成するデバイスも使用できる。
【００５５】
図９は、信号補正部の構成を示している。信号補正部１３の撮像信号抽出部１３１は、垂直転送部１２２から水平転送レジスタ１２４aへの電荷転送が停止されているときに水平転送部１２４から出力される撮像信号Ｓaを抽出して平均化処理部１３２に供給する。例えば、図３に示すように、垂直転送部１２２から水平転送レジスタ１２４aへの電荷転送が、２２ライン目から２９ライン目まで停止されているとき、撮像信号抽出部１３１は、基準信号ＣＫＳに基づき撮像信号Ｓaが何ライン目の信号であるか判別して、２２目から２９ライン目までの撮像信号を平均化処理部１３２に供給する。
【００５６】
平均化処理部１３２は、撮像信号抽出部１３１で抽出された撮像信号の平均化処理を行って補正信号Ｓhを生成する。例えば、撮像信号抽出部１３１で抽出された各撮像信号を水平方向の画素毎に加算して、画素毎に得られた加算値をライン数で除算して補正信号Ｓhを生成する。このように、１フレーム期間内の複数ラインの撮像信号を用いて補正信号Ｓhを生成することで、例えば複数ラインの撮像信号におけるいずれかのラインで信号レベルの異常が生じても、補正信号の変動を抑えることができる。また、撮像信号抽出部１３１で抽出された複数フレーム期間分の撮像信号を平均化して補正信号Ｓhを生成するものとしてもよい。この場合、複数フレームのいずれかのフレームで信号レベルの異常が生じても、補正信号の変動を抑えることができるので、さらに安定した補正信号を生成できる。このようにして。いずれのさらに平均化処理部１３２は、生成した補正信号Ｓhを繰り返し減算部１３３に供給する。減算部１３３は、撮像部１２から供給された撮像信号Ｓaから補正信号Ｓhを減算して、撮像信号Ｓbとして出力する。なお、撮像部１２あるいは信号補正部１３でＡ／Ｄ変換を行い、補正信号の生成や撮像信号からの補正信号の減算をディジタル処理とすれば、構成が簡単で処理も容易となる。
【００５７】
図１０は、信号補正動作を示している。補正前の撮像信号Ｓaにおいて、図１０Ａに示すように、水平方向の転送動作に起因する信号成分としての信号レベル変化Ｅhが生じている場合、信号補正部１３では、垂直転送部１２２から水平転送レジスタ１２４aへの電荷転送が停止されているときに生成された複数ラインの撮像信号を用いて図１０Ｂに示す補正信号Ｓhが生成される。このため、補正後の撮像信号Ｓbは、図１０Ｃに示すように信号レベル変化Ｅhが除去された信号となる。
【００５８】
また、補正前の撮像信号Ｓaにおいて、スミアによる信号レベル変化Ｅsの位置が図１０Ｄに示すように順次水平方向に移動する場合であっても、補正信号Ｓhは図１０Ｂに示す信号となる。なぜなら、補正信号Ｓhは、垂直転送部１２２から水平転送レジスタ１２４aへの電荷転送が停止されているときに生成された撮像信号に基づくものだからである。したがって、補正後の撮像信号Ｓbは、図１０Ｅに示すように、水平方向の転送動作に起因する信号成分すなわち信号レベル変化Ｅhのみが除去された信号となり、スミアの部分で輝度の低下を招いてしまうことがない。
【００５９】
このように、撮像部１２では、垂直転送部１２２から水平転送部１２４の水平転送レジスタ１２４aへの電荷転送を停止して撮像信号の生成を行い、信号補正部１３では、垂直転送部１２２から水平転送レジスタ１２４aへの電荷転送が停止されているときに生成された撮像信号を用いて補正信号Ｓhの生成を行い、生成した補正信号Ｓhで撮像信号Ｓaが補正されて撮像信号Ｓbが生成される。
【００６０】
このため、補正信号Ｓhは、光電変換に起因する信号成分が除去された信号となり、撮像信号Ｓaから補正信号Ｓhを減算する補正処理を行うことで、水平方向の転送動作に起因する信号成分の影響が除去された撮像信号Ｓbを生成できる。例えば、周期性ノイズである水平方向のブラックシェーディングが除去された撮像信号Ｓbを生成できる。
【００６１】
また、信号レベル変化Ｅhの変化量が穏やかに変動する場合であっても、この変動の周期が、補正信号の生成に用いる撮像信号のフレーム数分よりも長い場合、この変動に追従した補正動作を行うことができる。例えば、温度変化によって、信号レベル変化Ｅhの変化量が穏やかに変動した場合、温度変化に追従した補正動作を行うことができる。また、感度切り替えによって信号レベル変化Ｅhの変化量が切り替えられた場合、例えば水平転送部１２４の出力部１２４bの利得が切り替えられて、信号レベル変化Ｅhの変化量が異なるものとなった場合でも、この感度切り替えに追従した補正動作を行うことができる。
【００６２】
さらに、制御部１６は、操作信号ＰＳに応じて撮像部１２や信号補正部１３を制御して、補正信号を生成するときに用いる撮像信号のライン数やフレーム数を変更する。このようにすれば、ユーザは、補正動作の追従性を自由に設定することができる。
【００６３】
また、信号補正部１３は、垂直転送部１２２から水平転送レジスタ１２４aへの電荷転送が停止されているときに生成された撮像信号を用いて補正信号Ｓhを生成するだけでなく、従来と同様に、垂直転送部１２２から水平転送レジスタ１２４aへの電荷転送が行われているときに生成された撮像信号を用いて補正信号Ｓh'の生成を行い、スミアの発生状況に応じて、補正信号Ｓhと補正信号Ｓh'のいずれか一方を選択的に用いるものとしてもよい。例えば垂直ブランキング期間の撮像信号の信号レベルを検出してスミアの検出を行い、検出したスミアの位置が水平方向に移動しているときは補正信号Ｓhを用いるものとして、水平方向に移動していないときは従来と同様な補正信号Ｓh'を用いるものとする。このようにすれば、水平方向の動きがないスミアを撮像画像から除去できる。また、スミアが検出されていないときに、従来と同様な補正信号Ｓh'を用いるものとして、スミアが検出されたときに、補正信号Ｓhとを用いるものとしても良い。この場合、スミアが検出されていないときには、水平方向の転送動作に起因する信号成分に基づいた固定パターンノイズと、光電変換に起因する信号成分に基づいた固定パターンノイズを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】撮像装置の構成を示す図である。
【図２】撮像部の構成を示す図である。
【図３】電荷転送を停止するタイミングを示したタイミングチャートである。
【図４】クロック信号のタイミングチャート（水平転送部に電荷を転送する場合）である。
【図５】電荷転送動作（水平転送部に電荷を転送する場合）を示す図である。
【図６】クロック信号のタイミングチャート（水平転送部に電荷を転送しない場合）である。
【図７】電荷伝送動作（水平転送部に電荷を転送しない場合）を示す図である。
【図８】電荷転送を停止するタイミングが異なるものとしたときのタイミングチャートである。
【図９】信号補正部の構成を示す図である。
【図１０】信号補正動作を示す図である。
【図１１】従来の信号補正動作を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０・・・撮像装置、１１・・・撮像レンズ、１２・・・撮像部、１３・・・信号補正部、１４・・・撮像信号処理部、１５・・・基準信号生成部、１６・・・制御部、１７・・・ユーザインタフェース部、１２１・・・光電変換素子、１２２・・・垂直転送部、１２３・・・転送制御ゲート部、１２３a，１２３b・・・ゲート、１２４・・・水平転送部、１２４a・・・水平転送レジスタ、１２４b・・・出力部、１２５・・・駆動部、１３１・・・撮像信号抽出部、１３２・・・平均化処理部、１３３・・・減算部、２００・・・半導体層、２０１・・・絶縁膜、２２２e，２２３a，２２３b，２２４a・・・転送電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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