(57)【要約】【課題】スミアが生じたときに補間をして実質的にスミアを確実に除去できるようにする。【解決手段】各受光素子６上に色フィルタアレイＲ、Ｇ、Ｂを形成した撮像領域４の上下にそれぞれ水平転送レジスタ１４１、１４２を設け、色フィルタアレイの水平方向における基本単位を構成する複数の受光素子垂直列の信号電荷を転送する各レジスタ組１２１、１２２、１２３、・・・の垂直転送レジスタ８１、８２は、その信号電荷の転送先が、一つの組が上下の水平転送レジスタの一方に、その次の組が上下の水平転送レジスタの他方にと、隣接する各組が交互に逆にされている。そして、スミアの影響を受けた受光素子の信号については、その受光素子と同じ色フィルタを有する受光素子の中での水平方向に隣接する受光素子からの信号を用いて補間することとする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向及び垂直方向に受光素子を配設した撮像領域内に、各受光素子垂直列に対応してその受光素子垂直列の各受光素子からの信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送レジスタを設け、
上記撮像領域の上下にそれぞれ水平転送レジスタを設け、
隣接する垂直転送レジスタの信号電荷の転送先は、一方の垂直転送レジスタが上下の水平転送レジスタの一方に、他方の垂直転送レジスタが上下の水平転送レジスタの他方にと、転送方向が互いに逆の垂直転送レジスタを交互に配置し、
上記各受光素子垂直列の少なくとも転送先と反対側の端部の受光素子がオプチカルブラック領域とされてなる
ことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
水平方向及び垂直方向に受光素子を配設し各受光素子上に形成した色フィルタからなる色フィルタアレイを有する撮像領域内に、各受光素子垂直列に対応してその受光素子垂直列の各受光素子からの信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送レジスタを設け、
上記撮像領域の上下にそれぞれ水平転送レジスタを設け、
上記色フィルタアレイの水平方向における基本単位を構成する複数の受光素子垂直列の信号電荷を転送する各レジスタ組の垂直転送レジスタは、その信号電荷の転送先が、一つの上記レジスタ組が上下の水平転送レジスタの一方に、その次のレジスタ組が上下の水平転送レジスタの他方にと、隣接する各レジスタ組の垂直転送レジスタの転送方向が互いに逆にされてなる
ことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項３】
前記各受光素子垂直列の少なくとも転送先と反対側の端部の受光素子がオプチカルブラック領域とされた
ことを特徴とする請求項２記載の固体撮像素子。
【請求項４】
水平方向及び垂直方向に受光素子を配設した撮像領域内に、各受光素子垂直列に対応してその受光素子垂直列の各受光素子からの信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送レジスタを設け、上記撮像領域の上下にそれぞれ水平転送レジスタを設け、隣接する垂直転送レジスタの信号電荷の転送先が、一方の垂直転送レジスタが上下の水平転送レジスタの一方に、他方の垂直転送レジスタが上下の水平転送レジスタの他方にと、転送方向が互いに逆の垂直転送レジスタを交互に配置してなる固体撮像素子と、
上記各受光素子垂直列毎に、スミアの有無を検出し、スミアが生じたときに、そのスミアが生じた画素と水平方向に隣接する画素からの信号を以て補間するスミア除去手段と、
を少なくとも有することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】
水平方向及び垂直方向に受光素子を配設し各受光素子上に形成した色フィルタからなる色フィルタアレイを有する撮像領域内に、各受光素子垂直列に対応してその受光素子垂直列の各受光素子からの信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送レジスタを設け、上記撮像領域の上下にそれぞれ水平転送レジスタを設け、上記色フィルタアレイの水平方向における基本単位を構成する複数の受光素子垂直列からの信号電荷を転送する各レジスタ組の垂直転送レジスタの信号電荷の転送先が、一つの上記レジスタ組が上下の水平転送レジスタの一方に、その次の組が上下の水平転送レジスタの他方にと、隣接する各レジスタ組の垂直転送レジスタの転送方向が互いに逆にされてなる固体撮像素子と、
上記各受光素子垂直列毎に、スミアの有無を検出し、スミアが生じたときに、そのスミアが生じた受光素子が属する組と隣接する組の同じ色フィルタの受光素子かの信号電荷を用いて補間するスミア除去手段と、
を少なくとも有することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項６】
前記固体撮像素子の各受光素子垂直列の両端の受光素子がオプチカルブラック領域とされ、
上記オプチカルブラック領域の受光素子からの信号電荷量が予め設定された基準以上のときにその受光素子垂直列にスミアがあると判定することによってスミアを検出するようにしてなる
ことを特徴とする請求項４又は５記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スミアが生じたときにそれを確実に補間することにより実質的に除去できる固体撮像素子と、それを用いた固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤ固体撮像素子は、一般に、水平方向及び垂直方向にマトリックス状に受光素子を配設し、受光素子の各受光素子垂直列と対応して、その受光素子垂直列の各受光素子からの信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送レジスタを設けた撮像領域の上下いずれか一方の側、例えば下側に、水平転送レジスタを設け、上記各受光素子垂直列の各受光素子の信号電荷を上記各垂直転送レジスタに読み出し、更に該垂直転送レジスタにより上記水平転送レジスタに垂直転送し、該水平転送レジスタにより水平転送して信号電荷を取り出すようにされていた（例えば特開平８−１９１４１７号公報）。
【０００３】
ところで、上述した一般のＣＣＤ固体撮像素子によれば、撮像領域のある部分においてスミアが生じたときには、そのスミアが複数の受光素子垂直列に渡る場合が普通である。また、一つの受光素子垂直列のスミアが発生すると、そのスミア成分が隣接する受光素子垂直列に強く影響する場合が多い。
従って、スミアが生じたときに、そのスミアを除去するために、その受光素子垂直列と隣接する受光素子垂直列からの信号電荷により補間するということは不可能である。
【０００４】
そのため、スミアが生じたときには、スミア成分を小さくすべく、ＡＧＣ（Ａｕｔｏ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｏｒｏｌ）により入射光を抑制するという方法によりスミアによる画質劣化を軽減することが行われた。
しかし、これは必然的に、Ｓ（信号）／Ｎ（雑音）［信号対雑音比）］の低下をもたらす。
従って、実質的に良好なスミア除去は難しかった。
【０００５】
また、撮像手段としてＣＣＤ固体撮像素子を用いメカニカルシャッタを用いたカメラにおいては、スミアが生じたときに高速掃き出し動作を行ってスミアを除去し、その後、メカニカルシャッタを綴じるというスミア除去手段が講じられていた。この技術はＤＳＣ（：Ｄｉｓｉｔａｌ  Ｓｔｉｌｌ  Ｃａｍｅｒａ）系のカメラにおいて一般的な技術であるといえる。
また、特許第２６４５９０１号公報に紹介されたように、固体撮像素子の出力を、受光部の飽和レベルと等しい基準と比較し、比較結果を示す信号を専用レジスタにより受光素子信号と共に転送し、飽和レベルと判定された受光素子からの信号電荷に対しては、スミア成分を減算することによりスミアを除去するスミア除去技術があった。
【０００６】
また、特開平１１−８８７７７号公報には、同一の被写体を走査方向が互いに反対側になる二つのＣＣＤ固体撮像素子により撮像することとし、その二つのＣＣＤ固体撮像素子により得られた二つの画像の、スミアによる影響を受けない部分同士を合成してスミアのない画像を得るという技術が紹介されている。
この技術は、スミアが生じると、高輝度部分下側のスミアは両方のＣＣＤ固体撮像素子による二つの画像に現れるも、一方の画像は被写体が上下逆さになっているためにスミアにより影響される箇所が二つの画像で異なることから二つの画像のスミアによる影響されない部分どうしを合成してスミアの現れない一つの画像を得るという原理を有している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の従来の各スミア除去技術にはそれぞれ看過できない下記のような欠点があった。
先ず、高速掃き出し動作でスミアを除去し、直ぐメカニカルシャッタを綴じるというスミア除去手段には、メカニカルシャッタを用いるタイプのカメラにしか適用できないという致命的欠陥を有している。なぜならば、現在、撮像手段として固体撮像素子を用いた例えばカメラ等は、殆どが電子シャッター方式を採っており、メカニカルシャッタ方式のものは極めて少ないからである。
【０００８】
というのは、第１に、メカニカルシャッタ方式のものは、転送中にはメカニカルシャッタがクローズになるので、動画への対応が不可能であるという欠点を有するからである。近年は、主としてスチルカメラとして用いることを念頭としつつも、動画も撮影できるようにしたものが現れており、動画撮像できないのは致命的とも言えるのである。勿論、動画用カメラ（ビデオカメラ）には使用することは当然に不可能である。
【０００９】
第２に、メカニカルシャッタを設けることはカメラの製造コストの低減を阻む要因になり、また、故障を少なくすることの制約になり、更に、カメラの小型化が阻まれ、また、メカニカルシャッタの駆動に消費電力が増大し、電池の消耗を激しくする要因となるという諸欠点がある。
また、上記の特許第２６４５９０１号公報に記載されたところの、飽和レベルと判定された受光素子からの信号電荷に対しては、スミア成分を減算することによりスミアを除去するというスミア除去技術には、サチレーション（飽和）を起こしているスミア成分（基準を超えているスミア成分）は除去ができないという問題があった。
【００１０】
また、特開平１１−８８７７７号公報に記載された上記技術には、カメラの心臓部を為す固体撮像素子を２個必要とし、カメラが高価格化するという問題があり、更に、二つの固体撮像素子の特性に差がある場合、それが画像の品位を低める要因になるという問題もあった。
【００１１】
本発明はこのような問題点を解決すべく為されたものであり、上述した諸問題を伴うことなく、スミアが生じたときに補間をして実質的にスミアを確実に除去できる固体撮像素子及びそれを用いた固体撮像装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の固体撮像素子は、撮像領域の上下にそれぞれ水平転送レジスタを設け、隣接する垂直転送レジスタの信号電荷の転送先は、一つの垂直転送レジスタが上下の水平転送レジスタの一方に、それと隣接する垂直転送レジスタが上下の水平転送レジスタの他方にと、交互に逆にされ、上記各受光素子垂直列の少なくとも転送先と反対側の端部の受光素子がオプチカルブラック領域とされてなることを特徴とする。
【００１３】
従って、請求項１の固体撮像素子によれば、或る受光素子からの信号がスミアによる影響を受けた場合、それと水平方向に隣接する画素はスミアにより影響を受けない。
依って、スミアによる影響を受けた受光素子からの信号については、必ず水平方向に隣接する受光素子からの信号で補間することが可能となる。
また、上記各受光素子垂直列の少なくとも転送先と反対側の端部の受光素子がオプチカルブラック領域とされているので、このオプチカルブラック領域からの信号を基準値と比較することによりその受光素子垂直列にスミアが発生したか否かを容易に判定し得る。
【００１４】
請求項２の固体撮像素子は、色フィルタアレイのある撮像領域の上下にそれぞれ水平転送レジスタを設け、上記色フィルタアレイの水平方向における基本単位を構成する複数の受光素子垂直列の信号電荷を転送する各レジスタ組の垂直転送レジスタは、その信号電荷の転送先が、一つのレジスタ組が上下の水平転送レジスタの一方に、その次のレジスタ組が上下の水平転送レジスタの他方にと、隣接する各レジスタ組を成す垂直転送レジスタの垂直転送方向が互いに逆にされてなることを特徴とする。
【００１５】
従って、請求項２の固体撮像素子によれば、隣接する各垂直転送レジスタ組の垂直転送方向が交互に逆にされているので、一つの受光素子からの信号がスミアにより影響された場合、同じ色フィルタの受光素子のうちの水平方向に隣接する受光素子からの信号はスミアによる影響を受けない。
依って、スミアによる影響を受けた受光素子からの信号の補間に、同じ色フィルタの受光素子のうちの水平方向に隣接する受光素子からの信号を用いることが可能になり、スミアを色再現性を損なうことなく補間することにより除去することが可能となる。
【００１６】
請求項４の固体撮像装置は、撮像領域の上下にそれぞれ水平転送レジスタを設け、転送方向が互いに逆の垂直転送レジスタを交互に配置してなる固体撮像素子と、各受光素子垂直列毎に、スミアの有無を検出し、スミアが生じたときに、そのスミアが生じた画素の信号を水平方向に隣接する画素からの信号を以て補間する補間手段と、を少なくとも有することを特徴とする。
従って、請求項４の固体撮像装置によれば、請求項２の固体撮像素子と、上記補間手段を有するので、該補間手段により各受光素子垂直列毎に、スミアの有無を検出し、スミアが生じたときに、そのスミアが生じた画素の信号を水平方向に隣接する画素からの信号を以て補間するので、補間によりスミアの除去を行うことができる。
【００１７】
請求項５の固体撮像装置は、請求項２の固体撮像素子と、各受光素子垂直列毎に、スミアの有無を検出し、スミアが生じたときに、そのスミアが生じた受光素子垂直列が属する組と隣接する組の受光素子垂直列の各受光素子からの信号電荷を以て補間するスミア除去手段を有することを特徴とする。
従って、請求項５の固体撮像装置によれば、固体撮像素子として、一つの受光素子からの信号がスミアにより影響された場合に同じ色フィルタの受光素子のうちの水平方向に隣接する画素からの信号はスミアによる影響を受けない上記請求項２の固体撮像素子を用いており、そして、そのスミアが生じた受光素子垂直列が属する組と隣接する組の受光素子垂直列の各受光素子からの信号電荷を以て補間するスミア除去手段を有するので、スミアの影響を受けた受光素子からの信号については、同じ色フィルタで水平方向に隣接する受光素子からの信号によって色再現性を損なうことなく補間することができる。依って、スミアを色再現性を損なうことなく除去できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明は、白黒の固体撮像素子、固体撮像装置に適用することができるし、カラーの固体撮像素子、固体撮像装置にも適用することができる。請求項１の固体撮像素子、請求項４の固体撮像装置は、本発明を白黒の固体撮像素子、固体撮像装置に適用したものであり、請求項２、３の固体撮像素子、請求項５、６の固体撮像装置は本発明をカラーの固体撮像素子、固体撮像装置に適用したものである。
白黒の固体撮像素子は、カラーフィルタアレイがないので、垂直転送レジスタの転送方向は交互に逆にし、スミアによる影響を受けた画素からの信号についてはその画素と水平方向に隣接する隣の画素からの信号を使用して補間するようにすればよい。
【００１９】
それに対して、カラーの固体撮像素子については、カラーフィルタがあり、一つの画素はそれと同じ画素の信号を以て補間する必要がある。さもないと、正常な色再現を伴わない補間が行われてしまうからである。
従って、スミアによる影響を受けた画素からの信号については、その画素と同じ色フィルタの画素のうちの水平方向に隣接する画素からの信号を使用して補間する必要がある。
依って、垂直転送レジスタは、色フィルタアレイの水平方向における基本単位を構成する複数の受光素子垂直列の垂直転送レジスタでレジスタ組を構成し、隣接するレジスタ組の垂直転送レジスタの転送方向を互いに逆にするのである。
【００２０】
尚、補間にはスミアの影響を受けた画素の両側の画素からの信号の和の平均値を求めてそれで補間するという態様もあれば、一方の側（例えばスミアの影響を受けた画素の右側の画素）からの信号をそのまま補間に用いる態様もあり得る。
撮像領域の上下にある二つの水平転送レジスタは、各垂直転送レジスタの転送方向が互いに逆なので、水平転送レジスタの出力信号を、撮像領域内の画素の配列に対応した配置になるように合成する必要がある。その必要の応えることができればどのような合成手段を用いても良い。
その合成手段の一例としては、一つの画像メモリを用い、上の水平転送レジスタからの信号については上の行から、下の水平転送レジスタからの信号については下の行から書き込みを行うこととし、読み出しは全て例えば下の行から行うようにするものが挙げられる。
【００２１】
補間はスミアが生じたときに行うものであり、スミアが発生したか否かは受光素子垂直列単位で検出すると良い。そして、各受光素子垂直列にスミアが発生したか否かは、各受光素子垂直列の端部の受光素子をオプチカルブラック領域とし、そのオプチカルブラック領域からの信号が、オプチカルブラック領域からの信号として本来の信号量を顕著に越えるか否かを判定することによって行うことができる。尚、オプチカルブラック領域は受光素子垂直列の上下両端部に設けて良いが、それは必ずしも必要ではなく、垂直転送レジスタの転送先側と反対側の端部のみに設けるようにしても良い。
また、補間は、スミアが発生した受光素子垂直列の全部の受光素子に対して行う必要はなく、スミア発生源よりも後ろ側（反転送先側）のビット全部に対して行えばよい。従って、スミア発生源が受光素子垂直列のうちのどの場所（ビット）かを判定する必要がある。それは、受光素子垂直列の上下に隣接する受光素子からの信号の差分を検出し、それが顕著に大きいか否かを予め設定した基準値を超えたか否かによって判定することにより実現できる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明を図示実施例に従って詳細に説明する。
図１（Ａ）、（Ｂ）は本発明固体撮像装置の第１の実施例を示すもので、（Ａ）は固体撮像素子の模式平面図、（Ｂ）は固体撮像装置の回路構成を示す回路ブロック図である。先ず、図１（Ａ）を参照して固体撮像素子について説明する。
図面において、２はカラー固体撮像素子、４、・・・は矩形状の撮像領域、６、６、・・・は該撮像領域４内において水平方向及び垂直方向にマトリックス状に配設されたフォトダイオードからなる受光素子で、各画素の中核を成す。
【００２３】
該各受光素子６、６、・・・上には各々色フィルタが形成されている。該色フィルタは、本実施例においては、水平方向には奇数行については右から左にＧ（緑）、Ｂ（青）、Ｇ（緑）、（Ｂ）、・・・という順で、偶数行については同じく右から左にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、・・・という順で配設されている。
また、垂直方向には、奇数列については上から下へ、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）、・・・という順で、偶数列については同じく上から下へ、Ｂ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（赤）、Ｇ（緑）、・・・という順で配設されている。従って、本実施例においては、横にＧ（緑）、Ｂ（青）と並んだ行と、その下にて横にＲ（赤）、Ｇ（緑）と並んだ行からなる４個の色フィルタを基本単位ＦＡＵとする色フィルタアレイが形成されていると言えるのである。
【００２４】
８、８、・・・は各受光素子垂直列に対応して設けられた垂直転送レジスタで、各々、自己と対応する受光素子垂直列の各受光素子６、６、・・・からの信号電荷を垂直方向に転送する。
ところで、色フィルタアレイの水平方向における基本単位ＦＡＵを構成する受光素子垂直列数は２列（因みに水平行数は２行）であり、この基本単位ＦＡＵを水平方向に構成する各２列の受光素子垂直列１０１、・１０２、１０１、・１０２、・・・と対応する各二つの垂直転送レジスタ８１、・８２、８１、・８２、・・・によってレジスタ組１２１、１２２、・・・を構成するようになっている。
【００２５】
このようにするのは、或る垂直列の受光素子６でスミアが生じたときに、その直ぐ隣の受光素子からの信号で補間をすると、色が異なるので色再現性がなくなることから、同じ色フィルタの受光素子であって隣り合う受光素子からの信号により補間する必要があるからである。
そこで、色フィルタアレイの水平方向における基本単位ＦＡＵを単位として補間して正常な色再生を伴うような補間をするためである。尚、カラーフィルタを必要としない白黒固体撮像素子の場合には、色再生が必要ではないので直ぐ隣の受光素子からの信号で補間するようにして良い。尚、白黒固体撮像素子の場合については後述する。
【００２６】
上記各受光素子垂直列１０の上端及び下端の受光素子はオプチカルブラック領域ＯＰＢとされている。これは各列においてスミアの有無を検出できるようにするためである。即ち、スミアが発生しない垂直列の場合、そのオプチカルブラックの受光素子からの信号レベルは極めて低いレベルであるが、スミアが生じたときにはそのスミアが生じた列におけるオプチカルブラックＯＰＢからの信号レベルはスミアにより上昇するので、オプチカルブラック本来のレベルより相当に高いレベルになる。従って、各垂直列のオプチカルブラックＯＰＢからの信号レベルを検出することにより、各垂直列毎にスミアの有無を検出し、補間の必要性の有無を検出することができるのである。
【００２７】
１４１は上記撮像領域４の上側に設けられた第１の水平転送レジスタ、１４２は該撮像領域４の下側に設けられた第２の水平転送レジスタである。このように本発明の固体撮像素子２には、撮像領域４の上側と、下側の両方に水平転送レジスタ１４１、１４２を有する。
そして、第１、第３、第５、・・・というように左側から数えて奇数番目の各レジスタ組１２１、１２３、１２５・・・の各垂直転送レジスタ８１、８２については、対応する受光素子列１０１、・１０２の各受光素子６、６、・・からの信号電荷の転送先が上記第２の水平転送レジスタ１４２とされている。
【００２８】
それに対して、  第２、第４、第６というように左側から数えて偶数番目の各レジスタ組１２２、１２４、１２６・・・の各垂直転送レジスタ８１、８２については、対応する受光素子列１０１、・１０２の各受光素子６、６、・・からの信号電荷の転送先が上記第１の水平転送レジスタ１４１とされている。このように、隣り合うレジスタ組１２・１２の垂直転送レジスタ８１、８２の垂直転送方向が互いに逆の方向になるようにされている。
因みに、通常の固体撮像素子は、各垂直転送レジスタの転送方向が同じであり、全垂直転送レジスタの垂直転送電極に一つの例えば４相垂直転送パルスを一斉に加えることにより垂直転送するようにされており、列により垂直転送電極が分離されるということはない。
【００２９】
しかし、本発明に係る固体撮像素子は、奇数番目のレジスタ組１２１、１２３、１２５・・・の各垂直転送レジスタ８１、８２を駆動する垂直転送電極と、偶数番目の各レジスタ組１２２、１２４、１２６・・・の各垂直転送レジスタ８１、８２を駆動する垂直転送電極とは、互いに電気的に分離され独立的に形成されている。そして、奇数番目のレジスタ組１２１、１２３、１２５・・・に対してと、偶数番目の各レジスタ組１２２、１２４、１２６・・・に対してとで、垂直転送レジスタ８の信号電荷の転送方向が逆になるように、垂直転送電極に加える４相垂直パルスを異ならせるのである。
【００３０】
尚、撮像装置４の左右両側或いは一方の端の受光素子垂直列をオプチカルブラック領域とし、そのオプチカルブラック領域からの信号をノイズ成分とし、普通の受光素子からの信号からノイズ成分を除去するようにしても良い。
１６１は第１の水平転送レジスタ１４１の出力を取り出すＦＤ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）アンプ、１６２は第２の水平転送レジスタ１４２の出力を取り出すＦＤ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）アンプである。
【００３１】
図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示した固体撮像素子２を用いた固体撮像装置の回路構成を示す回路ブロック図である。同図において、２０１は第１の水平転送レジスタ１４１の出力を取り出すＦＤアンプ１６１からの出力信号（出力１ｃｈ）を処理する１ｃｈ用処理回路、２０２は第２の水平転送レジスタ１４２の出力を取り出すＦＤアンプ１６２からの出力信号（出力２ｃｈ）を処理する２ｃｈ用処理回路である。これら処理回路２０１、２０２は出力信号の増幅、Ａ／Ｄ変換等を行う。
【００３２】
２２はスミア除去回路で、上記二つのチャンネルの出力信号を合成し、且つスミアがある場合に補間を行ってスミア除去を行う。該スミア除去回路２２は二つのチャンネルの出力信号を合成して一つの画像を得る合成回路２４、スミアを検出するスミア検出回路２６、スミア発生が検出された場合にそのスミアの発生位置を検出するスミア発生位置検波回路２８及びスミアが発生した場合に補間を行うスミア補間回路３０と、これ等の回路を制御する制御部３２からなる。該制御部３２はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、該ＣＰＵに実行させるプログラムを等を記憶するＲＯＭ（（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）及び必要な一時的な記憶をするＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を内蔵する。
【００３３】
図２（Ａ）〜（Ｅ）は合成回路２４の一例について構成及び動作を説明するものである。本例の合成回路２４は、固体撮像素子２の各受光素子６、６、・・・からの信号をその受光素子６、６、・・・の配列に対応した配列にするためのものである。そして、該合成回路２４は、図２に示す画像メモリ２４ａからなり、該画像メモリ２４ａは図１（Ａ）に示す固体撮像素子２の撮像領域４と同じ行、列分の各画素の画像信号（数ビットのディジタル信号）を記憶できるようになっている。
【００３４】
本画素メモリ２４ａの動作を説明すると、先ず、図２（Ａ）に示すように、先ず、第１の水平転送レジスタ１４１からの１ｃｈの出力信号については画像メモリ２４ａの第１行（上から第１行）に、第２の水平転送レジスタ１４２からの出力信号については画像メモリ２４ａの下から第１行に書き込む。
次に、図２（Ｂ）に示すように、第１の水平転送レジスタ１４１からの１ｃｈの次の行の出力信号については画像メモリ２４ａの第２行に、第２の水平転送レジスタ１４２からの次の行の出力信号については画像メモリ２４ａの下から第２行に書き込む。次に、図２（Ｃ）に示すように、第１の水平転送レジスタ１４１からの１ｃｈの更に次の行の出力信号については画像メモリ２４ａの第３行に、第２の水平転送レジスタ１４２からの更に次の行の出力信号については画像メモリ２４ａの下から第３行に書き込む。
【００３５】
次に、図２（Ｄ）に示すように、第１の水平転送レジスタ１４１からの１ｃｈの更に次の行の出力信号については画像メモリ２４ａの第４行に、第２の水平転送レジスタ１４２からの更に次の行の出力信号については画像メモリ２４ａの下から第４行に書き込む。尚、図２において、第１の水平転送レジスタ１４１からのデータについては○で、第２の水平転送レジスタ１４２からのデータについては△で示した。
【００３６】
このように、水平転送レジスタ１４１、１４２から１行ずつ信号電荷が読み出される毎に、撮像領域４の上側に設けられた第１の水平転送レジスタ１４１にからの信号については上の行から、撮像領域４の下側に設けられた第１の水平転送レジスタ１４１にからの信号については下の行から書き込まれる。そして、図２（Ｅ）に示すように、最後の行が書き込まれた場合、撮像された画像通りに画像メモリ２４ａに画像データが記憶された状態になる。
そして、読み出すときは、上又は下から１行ずつ読み出せば、きちんとした画像の読み出しができる。
【００３７】
図３はスミアが発生した場合、スミア除去回路２２によりどのように補間処理が行われるかについての説明をするための撮像領域４の平面図である。便宜上各画素にはその色フィルタと画素番号が付されている。
仮に、図３に示すように、Ｇ１４、Ｂ２４、Ｇ３４、Ｂ４４、Ｇ５４の各画素がスミアをもたらす高輝度になり、更に、Ｇ５４の画素の過剰な信号電荷が、その隣の受光素子垂直列と対応する垂直転送レジスタにまで食み出したものとする。
【００３８】
このようにスミアをもたらす高輝度が発生したとすると、それは垂直転送レジスタ８、８、・・・に読み出され、垂直転送レジスタ８、８、・・・の読み出されたビットのみならず、後続するビットにその信号電荷の他に過剰な信号電荷が加わり、スミアとなる。後続するビットとは、当該ビットに対して転送先と反対側のビットという意味である。
そして、垂直転送レジスタ８の垂直転送方向はそれが属するレジスタ組１２によって異なるので、過剰な信号電荷が流れ込んだ部分の上側が後続するビットになったり、下側が後続するビットになったりする。
【００３９】
具体的には、第１のレジスタ組１２１に属する垂直転送レジスタ８１、８２の場合、画素Ｇ１４、Ｂ２４から高輝度の過剰信号電荷が流れ込む。これら垂直転送レジスタ８１、８２の転送方向は下向きなので、垂直転送で過剰信号電荷が読み出された部分を通過することのないそれより下側のビットの信号電荷は影響を受けない。
しかし、垂直転送で過剰信号電荷が読み出された部分を通過するところの、その部分より上のビットの信号電荷はスミア成分が加わってスミアとなるのである。垂直転送レジスタ８１、８２の梨地の部分はスミアとなった部分で、補間すべき部分である。このことは、第１のレジスタ組１２１に限らず、奇数番目のレジスタ組１２１、１２３、１２５・・・の全体に当てはまる。
【００４０】
それに対して、偶数番目のレジスタ組１２２、１２４、１２６・・・の場合には、奇数番目のレジスタ組１２１、１２３、１２５・・・とは垂直転送方向が逆なので、過剰電荷が流れ込んだ部分より下側のビットが過剰電荷による影響を受けてスミアが発生する。例えば第２のレジスタ組１２２に属する垂直転送レジスタ８１、８２の場合、画素Ｇ３４、Ｂ４４から高輝度の過剰信号電荷が流れ込む。これら垂直転送レジスタ８１、８２の転送方向は上向きなので、垂直転送で過剰信号電荷が読み出された部分を通過することのないそれより上側のビットの信号電荷は影響を受けない。
しかし、垂直転送で過剰信号電荷が読み出された部分を垂直転送で通過するところの、その部分より下のビットの信号電荷はスミア成分が加わってスミアとなるのである。垂直転送レジスタ８１、８２の梨地の部分はスミアとなった部分で、補間すべき部分である。
【００４１】
以上のことから明らかなように、互いに隣接するレジスタ組１２どうし、例えば１２１と１２２、１２２と１２３、１２３と１２４とは、垂直転送レジスタ８１、８２の転送方向が逆なので、スミアが発生しても補間すべき部分と正常な部分が水平方向（横）に並ぶので、補間すべき部分をそれと隣接するレジスタ組１２のその補間すべき部分と並んだ部分の信号により補間することが可能である。そして、補間を行うのである。
本実施例において、補間は、補間すべき受光素子、例えばＲ３５と同色であって隣り合う受光素子、例えばＲ１５、Ｒ５５の信号電荷ＳＲ１５及びＳＲ５５の平均値（ＳＲ１５＋ＳＲ５５）／２を以てその補間すべき画素（Ｒ３５）の信号ＳＲ３５とすることにより行うこととしている。即ち、例えば画素Ｒ３５からの信号電荷を補間する場合には、画素Ｒ３５の信号ＳＲ３５を求める下記の演算を行う。
ＳＲ３５＝（ＳＲ１５＋ＳＲ５５）／２
【００４２】
但し、これは飽くまで補間の一例に過ぎず、例えば、補間すべき画素と同色の所定の側（例えば右側、或いは左側）の画素の信号Ｓを以て補間をするという態様もあり得る。
このような補間は、当然にスミアが発生したことが検知された受光素子垂直列１０に対してのみ行います。また、スミアが発生したことを検知された受光素子垂直列１０があっても、その列全部の画素に対して行うのではなく、垂直転送のときそのスミア発生源を通過することとなるビットの信号に対してのみ行えば良い。
【００４３】
次に、具体的に動作説明をします。
１．固体撮像素子２の動作
（１）  各画素の受光素子６、６、・・・が受光した信号電荷を各垂直転送レジスタ８、８、・・・に一斉に読み出す場合、それに先だって各垂直転送レジスタ８、８、・・・内の電荷を高速に掃き捨てるスミア除去動作を行う。
しかし、このスミア除去動作によっては信号電荷の転送中に生じるスミアを除去することはできない。従って、本発明によるスミア除去が必要となるのである。
（２）次に、各画素の受光素子６、６、・・・が受光した信号電荷を各垂直転送レジスタ８、８、・・・に一斉に読み出す。この場合、各受光素子垂直列１０、１０、・・・の両端にあるオプチカルブラック領域ＯＰＢの受光素子からの信号電荷も読み出される。
【００４４】
（３）そして、各垂直転送レジスタ８、８、・・・・は属するレジスタ組１２の違いに応じた転送方向に信号電荷を１ビット垂直方向に転送する。すると、二つの水平転送レジスタ１４１、１４２は受けた信号電荷を水平転送する。このような垂直転送及び水平転送を繰り返す。そして、水平転送された信号電荷はＦＤアンプ１６１、１６２により電圧に変換され、固体撮像素子２から出力され、信号処理回路２０１、２０２により、増幅、Ａ／Ｄ（アナログディジタル）変換される。
【００４５】
２．メモリ除去回路２２の動作
（１）２チャンネル合成
上記信号処理回路２０１、２０２からの２チャンネルの画像信号を、例えば図２に示す画像メモリ２４ａからなる合成回路２４により合成する。合成方法の一例は既に図２Ａ）〜（Ｅ）を参照して説明済みなので、ここでは説明を省略する。（２）スミアの検出
上記合成回路２４から読み出した信号から各受光素子垂直列１０、１０、・・・毎にスミアの有無をスミア検出回路２６により行う。スミアの有無は、各受光素子垂直列１０の上端部及び下端部のオプチカルブラックＯＰＢからの信号が予め設定した基準値より大きいか否かにより検出する。
【００４６】
即ち、オプチカルブラックＯＰＢの受光素子の受光量は０なので、そこで生じる信号電荷量は極めて小さい。しかし、スミアがあるとそのオプチカルブラックＯＰＢの受光素子からの信号量は大きくなる。そこで、適宜な基準値を設定し、その基準値を超えるときその受光素子垂直列１０にはスミアがあると認識するようにするのである。
（３）スミア発生位置検出
上記スミア検出回路２６によりスミアがあると検出された受光素子垂直列１０について、そのうちのどこの受光素子６からの信号にスミアがあるかをスミア発生位置検波回路２８により検出する。この検出は、列方向に隣接するビットの信号の差分を検出し、それに大きな変化があった場合、その変化があったところを以てスミア発生位置と検出するのである。
【００４７】
これは、スミアの影響を受けていないビットの信号と、受けている信号とでは顕著に違い、受けている方が信号が大きく、従って、信号が大きく変化するところがスミアを受けているところと受けていないところの境界になるからである。これは、固体撮像素子２において各受光素子６、６、・・・から各垂直転送レジスタ１０、１０、・・・へ信号電荷を読み出す前に、該各レジスタ１０、１０、・・・を一斉高速掃き出しによりスミアを除去した画素とその一斉高速掃き出しによりスミアを除去できなかった画素との判別を行っているとも言える。
【００４８】
（４）補間
補間はスミア補間回路３０により行うが、その補間の内容は、既に図２を参照して説明したように、補間すべき画素（例えばＲ３５）と同色の両側の画素（例えばＲ１５、Ｒ５５）の信号電荷ＳＲ１５及びＳＲ５５の平均値（ＳＲ１５＋ＳＲ５５）／２を求め、これを以てその補間すべき画素（Ｒ３５）の信号ＳＲ３５とするというものである。そして、このスミア補間回路３０の出力がスミア除去をした画像信号として外部へ送出される。
【００４９】
３．スミア補間処理のフローチャート
図４はスミア補間処理のフローチャートであり、この図を参照してスミア補間処理のフローを説明する。
（１）「２チャンネル合成」
プログラムがスタートすると、上記信号処理回路２０１、２０２からの２チャンネルの画像信号を、合成回路２４により合成して、固体撮像素子２の各受光素子６、６、・・・からの信号をその受光素子６、６、・・・の配列に対応した配列にする。具体的な合成方法は既に説明済みなのでここでは説明をしない。
【００５０】
（２）「参照列の設定（ｉ＝１）」
スミアの有無を検出する受光素子垂直列の番号ｉを初期値、例えば１に設定する。
（３）「スミア検出？」
上記ｉ番目の受光素子垂直列についてスミアが検出されたか否かをスミア検出回路２６により判定する。
（４）「スミア発生位置検波」
スミア検出回路２６によりスミアが検出された場合、その受光素子垂直列（ｉ番目の受光素子垂直列）のどの受光素子からスミアが発生しているかを検出する。
【００５１】
（５）「スミア補間」
上記ステップ（４）のスミア発生位置検波が終わると、スミア補間回路３０により補間処理を行う。
（６）「ｉ＝ｉ＋１」
上記ステップ（３）のスミア検出の有無の判定結果が、検出なしであった場合又はステップ（５）のスミア補間が終わると、スミアの有無を検出する受光素子垂直列の番号ｉをインクリメント（ｉ＝ｉ＋１）する。
（７）「ｉ＞Ｘ？」
ステップ（６）が終わると、スミアの有無を検出する受光素子垂直列の番号ｉが受光素子垂直列数（：水平画素数）Ｘより大きいか否かを判定する。
そして、判定結果がＮ（：Ｎｏ）の場合には、ステップ（３）に戻る。判定結果がＹ（：Ｙｅｓ）の場合には、その１画像分の補間処理のステップが終わったことになる。
【００５２】
以上に述べたところから明らかなように、図１に示した固体撮像素子２を用いた固体撮像装置によれば、スミアが生じた場合、その生じた画素からの信号を、同じ色の両隣りの画素からの信号の和の平均値によって補間するすることができ、スミアが除去された品位の高い画像信号を得ることができる。
【００５３】
図５は本発明固体撮像素子の第２の実施例を示す平面図である。
本実施例は本発明を白黒固体撮像素子に適用したものであり、白黒固体撮像素子であるから当然に色フィルタは形成されていないので、必然的にカラーの固体撮像素子におけるように色フィルタアレイの基本単位を水平方向に構成する受光素子垂直列数と同数の垂直転送レジスタでレジスタ組を構成し、隣接する組どうしで垂直転送方向を逆にするということは、行わない。
本実施例では、隣接する垂直転送レジスタ８どうしで垂直転送方向を逆にするということを行っている。例えば、左から数えて奇数番目の垂直転送レジスタ８１、８３、８５、・・・については下側へ垂直転送するようにされ、偶数番目の垂直転送レジスタ８２、８４、８６、・・・については上側へ垂直転送するようにされている。
【００５４】
本実施例と、第１の実施例とは、以上の点では異なるが、他の点では、固体撮像素子、スミア除去回路の構成、動作、スミア除去原理上において全く同じであり、第１の実施例の場合と同様にスミアを除去できる。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１の固体撮像素子によれば、スミアが発生した場合において、或る受光素子からの信号がスミアによる影響を受けても、それと水平方向に隣接する画素はスミアにより影響を受けない。
従って、スミアによる影響を受けた受光素子の信号については、必ず水平方向に隣接する受光素子からの信号で補間することが可能となる。
また、上記各受光素子垂直列の少なくとも転送先と反対側の端部の受光素子がオプチカルブラック領域とされているので、このオプチカルブラック領域からの信号を基準値と比較することによりその受光素子垂直列にスミアが発生したか否かの判定を容易に為し得る。
【００５６】
請求項２の固体撮像素子によれば、隣接する各レジスタ組の垂直転送レジスタの垂直転送方向が交互に逆にされているので、一つの受光素子からの信号がスミアにより影響された場合、同じ色フィルタの受光素子のうちの水平方向に隣接する受光素子からの信号はスミアによる影響を受けない。
従って、スミアによる影響を受けた受光素子からの信号の補間に、同じ色フィルタの画素のうちの水平方向に隣接する画素からの信号を用いることが可能になり、スミアを色再現性が損なわれることなく補間することにより除去することができる。
【００５７】
請求項３の固体撮像素子によれば、請求項２記載の固体撮像素子において、各受光素子垂直列の少なくとも転送先と反対側の端部の受光素子がオプチカルブラック領域とされたので、そのオプチカルブラック領域からの信号が、本来の微弱な信号レベルを顕著に越えるレベルか否かによって当該受光素子垂直列にスミアが発生しているか否か、換言すれば補間処理をすべきか否かを検出することができる。
【００５８】
請求項４の固体撮像装置によれば、請求項２の固体撮像素子と、上記補間手段を有するので、該補間手段により各受光素子垂直列毎に、スミアの有無を検出し、スミアが生じたときに、そのスミアが生じた画素の信号を水平方向に隣接する画素からの信号を以て色再現性を損なうことなく補間することができるので、その補間によりスミアの除去を行うことができる。
【００５９】
請求項５の固体撮像装置によれば、一つの画素からの信号がスミアにより影響された場合に同じ色フィルタの画素のうちの水平方向に隣接する画素からの信号はスミアによる影響を受けない上記請求項２の固体撮像素子と、そのスミアが生じた受光素子垂直列が属する組と隣接する組の受光素子垂直列の各受光素子からの信号電荷を以て補間する補間手段を有するので、スミアの影響を受けた画素については、同じ色で水平方向に隣接する画素からの信号によって色再現性を損なうことなく補間することができる。
【００６０】
請求項６の固体撮像装置によれば、請求項４又は５記載の固体撮像装置において、固体撮像素子の各受光素子垂直列の両端の受光素子がオプチカルブラック領域とされ、上記オプチカルブラック領域の受光素子からの信号電荷量が予め設定された基準以上のときにその受光素子垂直列にスミアがあると判定することによってスミアを検出するようにしてなるので、各受光素子垂直列のうちスミアが生じ、補間の必要がある列を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）は本発明固体撮像装置の第１の実施例を示すもので、（Ａ）は固体撮像素子の模式平面図、（Ｂ）は固体撮像装置の回路構成を示す回路ブロック図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｅ）は図２に示した固体撮像装置の合成手段（合成回路）の一例の動作を説明する動作説明図である。
【図３】スミアが発生した場合の補間原理を説明するための固体撮像素子の撮像領域を示す平面図である。
【図４】図２に示した固体撮像装置の補間動作のフローを示すフローチャートである。
【図５】本発明固体撮像素子の第２の実施例を示す平面図である。
【符号の説明】
２・・・固体撮像素子、４・・・撮像領域、６・・・受光素子、８・・・垂直転送レジスタ、８１、８２・・・レジスタ組を成す垂直転送レジスタ、１０・・・受光素子垂直列、１２・・・レジスタ組、１４１、１４２・・・水平転送レジスタ、２２・・・スミア除去回路、２４・・・合成回路、２６・・・スミア検出回路、２８・・・スミア発生位置検波回路、３０・・・スミア補間回路、ＯＰＢ・・・オプチカルブラック領域、Ｒ、Ｇ、Ｂ・・・色フィルタ、ＦＡＵ・・・色フィルタアレイ基本単位。
【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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