(57)【要約】【課題】本発明は、受光領域の境目におけるノイズを低減してなめらかな映像信号を得ることができ、サンプルホールドパルスや後続回路の影響で発生する画質劣化を低減できる撮像装置を提供することを目的とする。【解決手段】複数の受光領域それぞれから映像信号を出力する固体撮像素子２０と、各受光領域から出力される映像信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路２４と、固体撮像素子の水平電荷転送回路を駆動する駆動パルスとこれに合わせたサンプルホールドパルスを発生する駆動回路２２とを有し、各受光領域の最初と最後の画素の少なくともいずれか一方の信号を出力したのち水平電荷転送回路及びサンプルホールド回路を間欠駆動させることにより、受光領域の境目におけるノイズを低減してなめらかな映像信号を得ることができ、後続回路の影響で発生する画質劣化を低減できる。【選択図】　　　　図１
2004032212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受光領域それぞれから映像信号を出力する固体撮像素子と、
前記複数の受光領域それぞれから出力される映像信号それぞれをサンプルホールドするサンプルホールド回路と、
前記固体撮像素子の各受光領域の水平電荷転送回路を駆動する駆動パルスと前記駆動パルスのタイミングに合わせた前記サンプルホールド回路を駆動するサンプルホールドパルスを発生する駆動回路とを有し、
前記各受光領域の最初と最後の画素の少なくともいずれか一方の信号を出力したのち前記水平電荷転送回路及び前記サンプルホールド回路を間欠駆動させることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の撮像装置において、
前記駆動回路は、前記各受光領域の最初と最後の画素の少なくともいずれか一方の画素の信号を出力したのち、１画素分の水平電荷転送周期又はそれ以上の所定期間だけ前記水平電荷転送回路及び前記サンプルホールド回路の動作を停止させ間欠駆動させることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の撮像装置において、
前記サンプルホールド回路から出力される各受光領域の映像信号それぞれを常時一定周期でサンプルホールドする第２サンプルホールド回路を設けたことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか記載の撮像装置において、
前記サンプルホールド回路又は前記第２サンプルホールド回路それぞれに供給するサンプルホールドパルスを、前記固体撮像素子から読み出した映像信号の雑音除去を行う相関二重サンプリング回路で用いるパルス信号から生成することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像装置に関し、特に、受光領域が複数に分割され複数の受光領域それぞれから映像出力を行う固体撮像素子を用いた撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）撮像素子の構成例を示す。図６（Ａ）に示す構成例は、受光領域１０が分割されていない。受光領域１０から水平電荷転送ＣＣＤ１２に垂直転送された各画素の信号電荷は水平電荷転送ＣＣＤ１２を水平転送され、出力アンプ１４で増幅され、１つの映像出力端子１６から出力される。
【０００３】
水平電荷転送ＣＣＤ１２の段数は受光領域１０の１水平ラインの有効画素数よりも数画素から数十画素分多く作成されており、有効画素の映像出力が開始される前に、水平電荷転送ＣＣＤ１２や出力アンプ１４を安定させる期間が設けられている。これは水平ブランキング期間に停止していた水平電荷転送ＣＣＤ１２や出力アンプ１４が駆動開始時の初期駆動特性が安定時駆動特性より悪く、この初期駆動特性が有効画素の映像出力に影響を与えないようにするためである。
【０００４】
図６（Ｂ）に示す構成例は、撮像素子の出力信号のデータレートを向上させるため、受光領域が３つに分割されている。受光領域１０ａ，１０ｂ，１０ｃから水平電荷転送ＣＣＤ１２ａ，１２ｂ，１２ｃにそれぞれ垂直転送された各画素の信号電荷は水平電荷転送ＣＣＤ１２ａ，１２ｂ，１２ｃそれぞれを水平転送され、出力アンプ１４ａ，１４ｂ，１４ｃで増幅され、３つの映像出力端子１６ａ，１６ｂ，１６ｃから出力される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図６（Ｂ）に示すような撮像素子では、それぞれの受光領域１０ａ，１０ｂ，１０ｃが隙間なく並んでいるために、水平電荷転送ＣＣＤ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは有効画素数よりも多くの段数を作ることが困難であり、水平電荷転送ＣＣＤ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの駆動開始時には、いきなり映像出力端子１６ａ，１６ｂ，１６ｃから映像出力が行われる。このため、水平電荷転送ＣＣＤ１２ａ，１２ｂ，１２ｃや出力アンプ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの初期駆動特性の影響が映像信号に現れ、水平有効映像期間の開始直後の映像信号にリンギングや傷が現れる。
【０００６】
また、撮像素子の出力信号は後段の映像信号処理回路のローパスフィルタやアンプ回路により帯域制限を受けるため、有効映像期間開始後、直ちに正確な第１画素の信号レベルを得ることが困難であった。このため、受光領域を分割され出力された映像信号を再び合成し、１枚の画像に戻した場合、その繋ぎ目部分、つまり、各受光領域の境目に縦筋状のノイズが発生し、なめらかな映像信号を得ることが難しいという問題があった。
【０００７】
受光領域を分割された撮像素子において、上記の問題点を軽減するために素子構造を工夫したものが提案されている（参考文献１：森中他，”８チャンネル並列読み出しＣＣＤの開発”，映像情報メディア学会技術報告　Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．３，ｐｐ７−１１（２００１））。
【０００８】
また、水平有効映像期間の開始直後に発生するリンギングや傷を後処理にて補正する方法も提案されている（参考文献２：三谷他，”超高精細カラー撮像実験装置の検討”，映像情報メディア学会　２０００年冬季大会，４−１，ｐｐ７１）。
【０００９】
しかし、これらの方法を用いても各受光領域の境目部分の映像信号はサンプルホールドパルスや後続回路等により影響を受け、これらの影響は非線形要素が顕著であるため、補正が困難であるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、受光領域の境目におけるノイズを低減してなめらかな映像信号を得ることができ、サンプルホールドパルスや後続回路の影響で発生する画質劣化を低減できる撮像装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、複数の受光領域それぞれから映像信号を出力する固体撮像素子と、
前記複数の受光領域それぞれから出力される映像信号それぞれをサンプルホールドするサンプルホールド回路と、
前記固体撮像素子の各受光領域の水平電荷転送回路を駆動する駆動パルスと前記駆動パルスのタイミングに合わせた前記サンプルホールド回路を駆動するサンプルホールドパルスを発生する駆動回路とを有し、
前記各受光領域の最初と最後の画素の少なくともいずれか一方の信号を出力したのち前記水平電荷転送回路及び前記サンプルホールド回路を間欠駆動させることにより、
受光領域の境目におけるノイズを低減してなめらかな映像信号を得ることができ、後続回路の影響で発生する画質劣化を低減できる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、前記駆動回路は、前記各受光領域の最初と最後の画素の少なくともいずれか一方の画素の信号を出力したのち、１画素分の水平電荷転送周期又はそれ以上の所定期間だけ前記水平電荷転送回路及び前記サンプルホールド回路の動作を停止させ間欠駆動させることにより、
受光領域の境目におけるノイズを低減してなめらかな映像信号を得ることができ、後続回路の影響で発生する画質劣化を低減できる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記サンプルホールド回路から出力される各受光領域の映像信号それぞれを常時一定周期でサンプルホールドする第２サンプルホールド回路を設けたことにより、
映像信号にサンプルホールドパルスが漏れ込んだ傷の影響で発生する画質劣化を低減できる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記サンプルホールド回路又は前記第２サンプルホールド回路それぞれに供給するサンプルホールドパルスを、前記固体撮像素子から読み出した映像信号の雑音除去を行う相関二重サンプリング回路で用いるパルス信号から生成することにより、
駆動回路の構成を簡単にすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明撮像装置の第１実施例のブロック構成図を示す。同図中、撮像素子２０は、図６（Ｂ）に示すものと同様な領域分割型の撮像素子である。撮像素子２０はＮ個の受光領域に分割されており、Ｎ個の水平電荷転送ＣＣＤ及び出力アンプを有している。駆動回路２２は撮像素子２０に駆動パルスを供給してＮ系統の映像信号を出力させる。
【００１６】
このＮ系統の映像信号はサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）２４に供給され、駆動回路２２から供給されるサンプルホールドパルスによってサンプルホールドされた後、映像出力端子２６からＮ系統の映像信号が出力される。
【００１７】
図２及び図３は、図１に示す撮像装置の駆動タイミングチャートを示す。通常、１ライン内の水平ブランキング期間、つまり、図２（Ａ）に示す水平ブランキングパルスがローレベルの期間は、各受光領域の垂直電荷転送ＣＣＤからＮ個の水平電荷転送ＣＣＤに電荷を転送する期間であるため、駆動パルスとしての水平電荷転送パルスは図２（Ｂ）に示すようにローレベルの状態とし、水平電荷転送ＣＣＤの転送動作を停止している。
【００１８】
一方、リセット動作は、その初期駆動特性が大きく出力映像信号に影響するため一定動作を続けることが好ましく、水平ブランキング期間にも撮像素子２０内のＮ個の出力アンプには図２（Ｃ）に示すように一定周期のリセットパルスが加えられ、リセット動作が続けられている。
【００１９】
そこで、有効映像期間の開始後、図２（Ｂ）に示すように水平電荷転送パルスを１クロックだけ駆動し、図２（Ｄ）に示すように各受光領域における最初の第１画素の信号のみを出力する。その後、水平電荷転送休止期間（図では水平電荷転送パルスの２クロック周期）を設け、再び水平電荷転送パルスを加えることによって、第２、第３画素信号を順に読み出す。なお、水平電荷転送休止期間は１クロック周期以上であれば、任意に設定することができる。
【００２０】
Ｎ個の出力アンプから出力される映像信号は図２（Ｄ）に示すように第１画素の信号が１画素期間（１クロック周期）出力された後、水平電荷転送休止期間に対応する２クロック周期の期間だけ無信号期間があり、続いて第２、第３画素と１受光領域分の映像信号が出力される。上記Ｎ系統の映像信号はサンプルホールド回路２４に供給される。
【００２１】
サンプルホールド回路２４は駆動回路２２で生成される水平電荷転送パルスに同期したサンプリングパルスによって制御される。このサンプルホールドパルスは図２（Ｅ）に示すように第１画素の信号をサンプルホールドした後、２クロック周期だけ停止し、サンプルホールド回路２４に第２画素の信号が入力されるまで第１画素の信号をホールドする。また、同様に有効映像期間の最後において各受光領域における最後の第ｎ画素の信号をサンプルホールドした後、ある一定期間（２クロック周期）だけホールド状態にする。
【００２２】
これにより、サンプルホールド回路２４から得られる１ラインの有効映像信号は、図２（Ｆ）及び図３（Ａ）に示すように最初の第１画素、及び最後の第ｎ画素の信号が１画素期間より２クロック周期だけ長くされ出力されることになる。図３（Ａ）に示す信号が得られれば、後段のアンプ回路やローパスフィルタ等で帯域制限されても、図３（Ｂ）に示すように第１画素の信号の立ち上がりや第ｎ画素の信号の立ち下がり特性が鈍るだけであり、図３（Ｃ）に示すタイミングのパルスを用いて、第１画素の信号の立ち上がりや第ｎ画素の信号の立ち下がりをさけて適当な部分をサンプルホールド、またはＡＤ変換することにより、図３（Ｄ）に示すように第１画素、第ｎ画素の出力レベルが正確なものとなることは明らかである。この結果、領域分割された撮像素子の出力信号を１つに合成した際に、その繋ぎ目部分、つまり、受光領域の境目におけるノイズを低減してなめらかな映像信号を得ることができる。
【００２３】
図４は、本発明撮像装置の第２実施例のブロック構成図を示す。同図中、図１と同一部分には同一符号を付す。図４において、撮像素子２０は、図６（Ｂ）に示すものと同様な領域分割型の撮像素子である。撮像素子２０はＮ個の受光領域に分割されており、Ｎ個の水平電荷転送ＣＣＤ及び出力アンプを有している。駆動回路２８は撮像素子２０に駆動パルスを供給してＮ系統の映像信号を出力させる。
【００２４】
このＮ系統の映像信号はサンプルホールド回路２４に供給され、駆動回路２８から供給されるサンプルホールドパルスによってサンプルホールドされた後、サンプルホールド回路３０に供給され、駆動回路２８から供給されるサンプルホールドパルスによってサンプルホールドされ、映像出力端子３２からＮ系統の映像信号が出力される。
【００２５】
図５は、図４に示す撮像装置の駆動タイミングチャートを示す。駆動回路２８は駆動回路２２と同一の駆動パルス及びサンプルホールドパルスを生成して撮像素子２０及びサンプルホールド回路２４を第１実施例と同一動作を行わせる。
【００２６】
即ち、図５（Ａ）に示す水平ブランキングパルスがローレベルの期間は、各受光領域の垂直電荷転送ＣＣＤからＮ個の水平電荷転送ＣＣＤに電荷を転送する期間であるため、駆動パルスとしての水平電荷転送パルスは図５（Ｂ）に示すようにローレベルの状態とし、水平電荷転送ＣＣＤの転送動作を停止している。
【００２７】
一方、リセット動作は、その初期駆動特性が出力映像信号に大きく影響するため一定動作を続けることが好ましく、水平ブランキング期間にも撮像素子２０内のＮ個の出力アンプには図５（Ｃ）に示すように一定周期のリセットパルスが加えられ、リセット動作が続けられている。
【００２８】
そこで、有効映像期間の開始後、図５（Ｂ）に示すように水平電荷転送パルスを１クロックだけ駆動し、図５（Ｄ）に示すように各受光領域における最初の第１画素の信号のみを出力する。その後、水平電荷転送休止期間（図では水平電荷転送パルスの２クロック周期）を設け、再び水平電荷転送パルスを加えることによって、第２、第３画素信号を順に読み出す。なお、水平電荷転送休止期間は１クロック周期以上であれば、任意に設定することができる。
【００２９】
Ｎ個の出力アンプから出力される映像信号は図５（Ｄ）に示すように第１画素の信号が１画素期間（１クロック周期）出力された後、水平電荷転送休止期間に対応する２クロック周期の期間だけ無信号期間があり、続いて第２、第３画素と１受光領域分の映像信号が出力される。上記Ｎ系統の映像信号はサンプルホールド回路２４に供給される。
【００３０】
サンプルホールド回路２４は駆動回路２８で生成される素子駆動パルスに同期したサンプリングパルスによって制御される。このサンプルホールドパルスは図５（Ｅ）に示すように第１画素の信号をサンプルホールドした後、２クロック周期だけ停止し、サンプルホールド回路２４に第２画素の信号が入力されるまで第１画素の信号をホールドする。また、同様に有効映像期間の最後において各受光領域における最後の第ｎ画素の信号をサンプルホールドした後、ある一定期間（２クロック周期）だけホールド状態にする。
【００３１】
これにより、サンプルホールド回路２４から得られる１受光領域の有効映像信号は、図５（Ｆ）に示すように最初の第１画素、及び最後の第ｎ画素の信号が１画素期間より２クロック周期だけ長くされ出力されることになる。
【００３２】
サンプルホールド回路２４の出力時点での映像信号には、図５（Ｉ）の拡大図に示すように、画素信号サンプル時にサンプルホールドパルスが映像信号に漏れ込んで傷が発生する。傷の発生頻度が各画素において不均一であれば、傷の成分がノイズ成分となり画質劣化につながる恐れがある。特に高感度の撮像装置においては、後続回路での増幅度が大きくなるため、上記の傷による劣化が目立ちやすくなる。
【００３３】
そのため、本実施例ではサンプルホールド回路３０を追加し、図５（Ｇ）に示すように周期が均一なサンプルホールドパルスを使ってサンプルホールド回路２４の出力信号を再度サンプルホールドする。なお、サンプルホールド回路３０のサンプルホールドパルスは、サンプルホールド回路３０のサンプルホールドパルスに対して位相を例えば１８０度ずらしている。これによって、サンプルホールド回路３０の出力信号は、図５（Ｈ）及び図５（Ｊ）の拡大図に示すように、サンプルホールドパルスの漏れ込みが時間的に均一化され、高倍率での増幅後もサンプルホールドパルスによる劣化を低減することができる。
【００３４】
なお、固体撮像素子から読み出した映像信号の雑音除去を行う後続回路の相関二重サンプリング（ＣＳＤ）回路で用いるパルス信号を駆動回路２２，２８に供給し、駆動回路２２，２８は、このパルス信号を基にサンプルホールド回路２４，３０それぞれに供給するサンプルホールドパルスを生成する構成としても良い。この場合には駆動回路２２，２８の構成が簡単になる。
【００３５】
なお、サンプルホールド回路３０が請求項記載の第２サンプルホールド回路に対応する。
【００３６】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１に記載の発明は、各受光領域の最初と最後の画素の少なくともいずれか一方の信号を出力したのち水平電荷転送回路及びサンプルホールド回路を間欠駆動させることにより、受光領域の境目におけるノイズを低減してなめらかな映像信号を得ることができ、後続回路の影響で発生する画質劣化を低減できる。
【００３７】
また、請求項２に記載の発明では、各受光領域の最初と最後の画素の少なくともいずれか一方の画素の信号を出力したのち、１画素分の水平電荷転送周期又はそれ以上の所定期間だけ水平電荷転送回路及びサンプルホールド回路の動作を停止させ間欠駆動させることにより、受光領域の境目におけるノイズを低減してなめらかな映像信号を得ることができ、後続回路の影響で発生する画質劣化を低減できる。
【００３８】
また、請求項３に記載の発明は、サンプルホールド回路から出力される各受光領域の映像信号それぞれを常時一定周期でサンプルホールドする第２サンプルホールド回路を設けたことにより、映像信号にサンプルホールドパルスが漏れ込んだ傷の影響で発生する画質劣化を低減できる。
【００３９】
また、請求項４に記載の発明は、サンプルホールド回路又は第２サンプルホールド回路それぞれに供給するサンプルホールドパルスを、固体撮像素子から読み出した映像信号の雑音除去を行う相関二重サンプリング回路で用いるパルス信号から生成することにより、駆動回路の構成を簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明撮像装置の第１実施例のブロック構成図である。
【図２】図１に示す撮像装置の駆動タイミングチャートである。
【図３】図１に示す撮像装置の駆動タイミングチャートである。
【図４】本発明撮像装置の第２実施例のブロック構成図である。
【図５】図４に示す撮像装置の駆動タイミングチャートである。
【図６】ＣＣＤ撮像素子の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ　受光領域
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ　水平電荷転送ＣＣＤ
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ　出力アンプ
２０　撮像素子
２２，２８　駆動回路
２４，３０　サンプルホールド回路
２６，３２　映像出力端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004032212.tif 000006
【図５】
2004032212.tif 000007
【図６】
2004032212.tif 000008