(57)【要約】【課題】デジタルカメラにおいて、ＣＣＤの不要電荷を掃き捨てる動作と、安定したＣＤＳ回路のクランプ動作との両立。【解決手段】撮像素子の蓄積期間中に１．垂直ＣＣＤは高速転送、あるいは、すべてＬＯＷ側の電圧に固定する。２．水平ＣＣＤを停止させる。３．フローティングディフュージョンアンプのリセットパルスは停止しない。４．ＣＤＳ回路に与えるクランプパルスは、常に出しておく。とすることで、この間は、フローティングディフュージョンアンプの基準レベルをクランプするように構成する。そのため、蓄積期間中に安定したクランプ動作が行える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換素子が二次元的に配列された光電変換部と、前記光電変換部に蓄積された信号電荷を水平帰線期間内に発生する垂直転送用パルスに従って垂直方向に転送する垂直転送部と、前記垂直転送部から転送された信号電荷を水平転送用パルスに従って水平方向に転送する水平転送部と、前記水平転送部から転送された信号電荷を信号電圧または信号電流に変換する電荷検出部とを有する固体撮像素子と、前記固体撮像素子の出力信号に対して直流再生動作を行う信号処理回路を用いた固体撮像装置において、前記固体撮像素子の垂直転送部で発生する不要電荷を掃き捨てる第一の駆動と、前記光電変化部で蓄積された信号電荷を読み出す第二の駆動を有し、前記固体撮像素子の水平転送部の垂直方向の延長上に水平ドレインを有し、不要電荷が、前記水平転送部で所定量以上になった場合、前記水平ドレインに排出する様に構成された、前記第一の駆動においては、水平転送部を停止し電荷検出部の基準レベルを用いて直流再生を行う事を特徴とした固体撮像装置。
【請求項２】
前記第一の駆動が垂直転送部を高速に駆動することによって実現している請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第一の駆動が垂直転送部の電位を同電位にする事によって実現している請求項１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】
本発明は固体撮像装置、特に電子スチルカメラ等における固体撮像素子の駆動と信号処理方法の特に直流再生動作に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子スチルカメラ等に用いられる撮像素子には主にインターライン型ＣＣＤが用いられる。図５にインターライン型ＣＣＤの構成図を示す。インターライン型ＣＣＤは２次元に配列されたフォトダイオード１と、このフォトダイオード１に蓄積された信号電荷を読み出すための読み出しゲート２と、読み出しゲート２を介して読み出された信号電荷を垂直方向に転送するための垂直転送部３、垂直方向に転送され信号電荷を水平方向に転送する水平転送部４、水平転送部４の水平方向の転送端に、周知のフローティングディフュージョンアンプを用いた電荷検出部６より構成される。フォトダイオード１以外の部分はアルミニウム等により遮光されている。また、一部のフォトダイオードは遮光され、暗電流成分のみを出力する水平オプティカルブラック領域７が形成されている。従来の駆動タイミングを図６に示す。蓄積期間中は、フォトダイオード１に入射した光は光電変換され蓄積される。また、蓄積期間中は、４相の高速垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４により、垂直転送部３を高速に駆動し、垂直転送部３で発生する不要電荷を電荷検出部６介して排出する。時刻ｔ２でフォトダイオード１に蓄積された信号電荷はφＶ１に重畳された信号読み出しパルスにより、ゲート２を介して垂直転送部のφＶ１電極下に読み出される。垂直転送部３に読み出された信号電荷は、４相の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４により、１水平走査毎に１行ずつ水平転送部４に転送される。水平転送部４に転送された信号電荷は２相の水平転送パルスφＨ１、φＨ２により順次、電荷検出部６転送され、信号電荷が信号電圧に変換されて固体撮像素子から外部に出力される。出力された信号は、ＯＢクランプ動作が行われた後、各種の処理が行われる。ＯＢクランプ回路の構成を図７に示す。撮像素子より出力された信号は、コンデンサ８０１により信号処理回路８０２と交流結合される。ＯＢクランプ動作は、この交流結合された信号の直流成分を撮像素子の水平オプティカルブラック領域７の出力信号（ＯＢ信号）を基準に再生する動作である。ＯＢ信号が出力されている期間、φＯＢパルスにより、スイッチ８０３をＯＮし、基準電圧を出力する基準電源８０４を接続することにより、コンデンサ８０１の信号処理回路側を基準電圧と同電圧にする。撮影された画像信号が出力されている期間は、スイッチ８０３をＯＦＦする事によってＯＢ信号を基準とした画像信号を生成する。その後、各種処理が行われ、最終的な画像信号となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来においては、蓄積期間中に垂直転送部の不要電荷排出を行っているために、本来、黒レベルの基準信号である水平オプティカルブラック領域の画素出力（ＯＢ信号）にも固体撮像素子から不要電荷による信号が出力されてしまう。この不要電荷による信号出力によりＯＢクランプが誤動作してしまう現象が発生する。この誤動作を防止するため蓄積期間中にＯＢクランプパルスを停止、あるいはブランキングパルスを用いて、クランプ回路に入力しないようにしている。その間、入力信号を基準電圧に保持するコンデンサは内部抵抗等により放電が行われ、本来の画像信号が入力されてもすぐに安定したＯＢクランプ動作が出来ない。このＯＢクランプ動作の不安定性があっても画像信号が回路のダイナミックレンジの下に沈まないように、もともとの基準電圧を高めに設定しており、ダイナミックレンジを犠牲にしている。
【０００４】
本発明の目的は、固体撮像素子の不要電荷排出の動作と安定したＯＢクランプ動作を両立出来る撮像装置を提供する事である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、固体撮像素子から排出された不要電荷が水平転送部で所定量以上になった場合、電荷が排出される水平ドレイン有し、蓄積中すなわち不要電荷排出中においては水平転送部の駆動を停止し、且つ、フローティングディフュージョンアンプのリセットは、通常動作と同様に実施する。また、蓄積期間中、ＯＢクランプパルスを定期的、あるいは連続的に入力することにより、基準電圧を保持するコンデンサの放電を防止し、安定したＯＢクランプを行う。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明第１の実施例の撮像素子を図１に示す。この撮像素子はインターライン型ＣＣＤである。インターライン型ＣＣＤは２次元に配列されたフォトダイオード１と、このフォトダイオード１に蓄積された信号電荷を読み出すための読み出しゲート２と、読み出しゲート２を介して読み出された信号電荷を垂直方向に転送するための垂直転送部３、垂直方向に転送され信号電荷を水平方向に転送する水平転送部４、水平転送部４から溢れた電荷を捨てるための水平ドレイン５、周知のフローティングディフュージョンアンプを用いた電荷検出部６より構成される。電荷検出部６では、φＲにパルスが印加されることにより、一画素の信号が出力される毎にフローティングディフュージョンアンプがリセットされ、画素の電荷に対応した電圧が出力される。一部のフォトダイオードは遮光され、暗電流成分のみを出力する水平オプティカルブラック領域７が形成されている。ＯＢクランプ回路の構成は従来と同様、図７であり、その説明を省略する。本発明第１の実施例の駆動タイミングを図２に示す。蓄積期間中、フォトダイオード１に入射した光は光電変換され蓄積される。また、蓄積期間中は、４相の高速垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４により、垂直転送部３を高速に駆動し、垂直転送部３で発生する不要電荷を水平転送部４に転送する。この時、水平転送部４を駆動するφＨ１およびφＨ２にはパルスが印加されず、所定の電位に固定される。したがって、水平転送部４の許容量以上に転送された不要電荷は、水平ドレイン５に排出される。また、この蓄積期間中においても、φＲは印加され、フローティングディフュージョンアンプのリセットは通常通り行われる。したがって、蓄積期間中においては、撮像素子からは、リセットされたフローティングディフュージョンアンプの電位に相当する電圧が出力される。ＯＢクランプ回路には、通常の信号出力時と同様、水平ＯＢ出力に相当する期間がＨｉｇｈになるφＯＢパルスが印加され、スイッチ７０２が制御される。本実施例においては、φＯＢがＨｉｇｈの期間、スイッチ７０２がＯＮする。すなわち、蓄積期間中においては、ＯＢクランプ回路により、リセットされたフローティングディフュージョンアンプの電位に相当する電圧を基準電圧とする電圧にクランプされている。このリセットされたフローティングディフュージョンアンプの電位に相当する電圧は、フォトダイオードの暗電流が無い時の出力電圧に相当し、したがって、撮像素子の出力で想定される最小の出力電圧であり、この電圧を基準とする場合においても撮像装置のダイナミックレンジを圧迫することは無い。時刻ｔ２でフォトダイオード１に蓄積された信号電荷はφＶ１に重畳された信号読み出しパルスにより、ゲート２を介して垂直転送部３のφＶ１電極下に読み出される。垂直転送部３に読み出された信号電荷は、４相の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４により、１水平走査毎に１行ずつ水平転送部４に転送される。水平転送部４に転送された信号電荷は２相の水平転送パルスφＨ１、φＨ２により順次、電荷検出部６転送され、信号電荷が信号電圧に変換されて固体撮像素子から外部に出力される。出力された信号は、ＯＢ信号を基準電圧とするＯＢクランプ動作が行われた後、各種の処理が行われ��最終的な画像信号となる。
【０００７】
本実施例においては、蓄積期間中に垂直転送部３を高速に駆動することで、不要電荷を排出しているが、図３に示すように垂直転送部３を同電位にする事で不要電荷の排出を実現しても良い。図３では、垂直転送部３を低電圧、すなわち、高ポテンシャル状態にしている。
【０００８】
また、蓄積期間中おいても、通常の信号出力時と同様のＯＢクランプパルス（φＯＢ）が印加されているが、図４に示すように、蓄積期間中、常にＨｉｇｈとなる、すなわち、蓄積期間中、常にクランプ動作を行うように駆動しても良い。さらに、図５に示すように、蓄積期間中と通常の信号出力時とで異なる周波数のφＯＢパルスを印加しても本発明は有効である。
【０００９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば撮像素子の不要電荷の排出と安定したＯＢクランプ動作を両立することが可能となり、良好な画像信号が得られる。また、蓄積期間中、水平転送部の駆動パルスを停止することにより省電力化が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の撮像素子の構成図である。
【図２】本発明の第１の実施例の撮像装置の駆動タイミング図である。
【図３】本発明の第２の実施例の撮像装置の駆動タイミング図である。
【図４】本発明の第３の実施例の撮像装置の駆動タイミング図である。
【図５】本発明の第４の実施例の撮像装置の駆動タイミング図である。
【図６】従来の撮像素子の構成図である。
【図７】従来の撮像装置の駆動タイミング図である。
【図８】従来の撮像装置の信号処理回路の構成図である。
【符号の説明】
１  フォトダイオード
２  読み出しゲート
３  垂直転送部
４  水平転送部
５  水平ドレイン
６  電荷検出部
７  オプティカルブラック領域
８０１  コンデンサ
８０２  信号処理回路
８０３  スイッチ
８０４  基準電源
【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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