(57)【要約】【課題】  水平ＣＣＤ内のスミア成分電荷が支配的な場合に対応した効率的なスミア成分の低減を可能とする固体撮像装置の駆動方法を提供する。【解決手段】  読み出しゲート１１３に読み出しパルスＣＨ１が印加されず、かつ、垂直ＣＣＤ１１４に駆動パルスＶ１〜Ｖ５、Ｖ３Ｌ、Ｖ３Ｒ、Ｖ５ＬおよびＶ５Ｒが印加されない時間ｔ１〜ｔ２における水平ＣＣＤ１１５への駆動パルスＨ１およびＨ２の印加し、その後は、読み出しゲート１１３への読み出しパルスＣＨ１の印加、垂直ＣＣＤ１１４への駆動パルスＶ１〜Ｖ５、Ｖ３Ｌ、Ｖ３Ｒ、Ｖ５ＬおよびＶ５Ｒの印加を繰り返す固体撮像装置の駆動方法。【選択図】        図２
2005184356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元状に配置され、信号電荷を生成する受光部と、前記受光部から信号電荷を読み出し、電荷を列方向に転送する複数の垂直転送部と、前記垂直転送部から電荷を読み出し、電荷を行方向に転送する水平転送部とを備える固体撮像装置の駆動方法であって、
前記受光部の信号電荷を前記垂直転送部に読み出させず、かつ、前記垂直転送部の電荷を前記水平転送部に読み出させず、前記水平転送部の１ライン分の電荷を空転送する空転送ステップを含む
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【請求項２】
前記固体撮像装置の駆動方法は、さらに、前記水平転送部の不要電荷を掃き捨てる掃き捨てステップを前記空転送ステップの前に含み、
前記空転送ステップは、当該固体撮像装置を露光しながらおこなわれる
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項３】
前記固体撮像装置は、さらに、記憶部と減算器部とを備え、
前記固体撮像装置の駆動方法は、さらに、前記空転送ステップにおける空転送により得られた第１の信号を前記記憶部に記憶させる記憶ステップと、
前記垂直転送部および水平転送部により前記受光部の信号電荷を転送して得られた第２の信号を前記減算器部に入力し、前記第２の信号から第１の信号を減算する減算ステップとを含む
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項４】
前記固体撮像装置と、請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体撮像装置の駆動方法に含まれるステップを実行する制御回路とを備える
ことを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受けた光を電気信号に変換し、映像信号として出力する固体撮像装置の駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、受けた光を電気信号に変換し、映像信号として出力するＣＣＤ等の固体撮像装置が知られており、この固体撮像装置から得た画像信号を静止画像として表示するデジタルスチルカメラ等のカメラが知られている。この映像信号に含まれるノイズとしては、光の漏れ込みにより明るい筋状の線が発生するスミアが知られている。
このような映像信号に含まれるスミア成分の低減は、次の１〜３のステップを固体撮像装置に実行させる固体撮像装置の駆動方法（例えば、特許文献１）により実現される。１、光電変換部から転送路へ信号電荷を読み出さずに転送路を駆動し、転送路内のスミア成分電荷のみを転送して、記憶部にスミア成分の信号を記憶させる。２、光電変換部から転送路へ信号電荷を読み出させた後、転送路を駆動し、転送路内のスミア成分電荷を含む信号電荷を転送して、スミア成分の信号を含む映像信号を演算部に供給させる。３、演算部により、スミア成分の信号を含む映像信号から記憶部に記憶されたスミア成分の信号を減算させる。
【０００３】
これによって、スミア成分が除去された映像信号が得られる。
【特許文献１】特開平１１−５５５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、固体撮像装置において、信号電荷の転送路は、２次元状に配列された光電変換部に対応して列毎に配設され、光電変換部の信号電荷を列方向に転送する複数の垂直ＣＣＤと、垂直ＣＣＤから信号電荷を受け取り、行方向に信号電荷を転送する１つの水平ＣＣＤとから構成され、スミア成分電荷は、垂直ＣＣＤおよび水平ＣＣＤへ進入した光を原因として発生する。そして、従来の固体撮像装置の駆動方法では、上記１で示されるステップにおいて、垂直ＣＣＤおよび水平ＣＣＤを駆動させて垂直ＣＣＤおよび水平ＣＣＤ内のスミア成分電荷を転送し、一律に１フレーム、つまり全ての行についてのスミア成分電荷の転送をおこなう。よって、水平ＣＣＤ内のスミア成分電荷が全スミア成分電荷の中で支配的である場合では、上記３で示されるステップにおいて、スミア成分の信号を含む映像信号から水平ＣＣＤ内のスミア成分の信号を減算するだけでほとんどのスミア成分の信号を除去できるにも関わらず、水平ＣＣＤ内のスミア成分電荷が支配的な場合でも、上記１で示されるステップにおいて、垂直ＣＣＤを駆動させて垂直ＣＣＤ内のスミア成分電荷を転送する。すなわち、従来の固体撮像装置の駆動方法では、本来省略可能な転送のための時間が加わってしまい、水平ＣＣＤ内のスミア成分電荷が支配的な場合に対応した効率的なスミア成分の低減をおこなうことができないという問題がある。
【０００５】
ここで、水平ＣＣＤ内のスミア成分電荷が支配的となる固体撮像装置として、例えば特願２００２−３２８８６８号に記載の固体撮像装置がある。この固体撮像装置では、垂直ＣＣＤが複数の独立電極を具備するために、水平ＣＣＤ上に独立電極と接続される配線を形成する必要が生じ、水平ＣＣＤの遮光が垂直ＣＣＤよりも不十分となって、水平ＣＣＤ内のスミア成分電荷が支配的となる。なお、特願２００２−３２８８６８号は本願出願時において未公開である。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、水平ＣＣＤ内のスミア成分電荷が支配的な場合に対応した効率的なスミア成分の低減を可能とする固体撮像装置の駆動方法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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の固体撮像装置の駆動方法は、２次元状に配置され、信号電荷を生成する受光部と、前記受光部から信号電荷を読み出し、電荷を列方向に転送する複数の垂直転送部と、前記垂直転送部から電荷を読み出し、電荷を行方向に転送する水平転送部とを備える固体撮像装置の駆動方法であって、前記受光部の信号電荷を前記垂直転送部に読み出させず、かつ、前記垂直転送部の電荷を前記水平転送部に読み出させず、前記水平転送部の１ライン分の電荷を空転送する空転送ステップを含むことを特徴とする。
【０００８】
これによって、水平転送部内で発生したスミア成分電荷が支配的な場合に、垂直転送部を駆動させること無く、水平転送部だけを駆動させてスミア成分電荷を転送することができるので、水平転送部内で発生したスミア成分電荷が支配的な場合に対応した効率的なスミア成分の低減を可能とする固体撮像装置の駆動方法を実現することができる。
ここで、前記固体撮像装置の駆動方法は、さらに、前記水平転送部の不要電荷を掃き捨てる掃き捨てステップを前記空転送ステップの前に含み、前記空転送ステップは、当該固体撮像装置を露光しながらおこなわれてもよい。
【０００９】
これによって、スミア成分の信号を高精度に得ることができるので、高画質化を可能にする固体撮像装置の駆動方法を実現することができる。
また、前記固体撮像装置は、さらに、記憶部と減算器部とを備え、前記固体撮像装置の駆動方法は、さらに、前記空転送ステップにおける空転送により得られた第１の信号を前記記憶部に記憶させる記憶ステップと、前記垂直転送部および水平転送部により前記受光部の信号電荷を転送して得られた第２の信号を前記減算器部に入力し、前記第２の信号から第１の信号を減算する減算ステップとを含んでもよい。
【００１０】
これによって、水平転送部内のスミア成分電荷の信号を画像信号から減算してスミア成分の低減をおこなうことができるので、映像信号に含まれるスミア成分を低減できる固体撮像装置の駆動方法を実現することができる。
また、本発明は、前記固体撮像装置と、請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体撮像装置の駆動方法に含まれるステップを実行する制御回路とを備えることを特徴とするカメラであってもよい。
【００１１】
これによって、固体撮像装置から高速にデータが出力されるので、高速動作が可能であり、かつ、画質に優れたカメラを実現することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る固体撮像装置の駆動方法によれば、水平ＣＣＤ内で発生したスミア成分電荷が支配的な場合に対応した効率的なスミア成分の低減を可能とする固体撮像装置の駆動方法を実現できる。また、高画質化を可能にする固体撮像装置の駆動方法を実現することができる。
よって、本発明により、水平ＣＣＤ内で発生したスミア成分電荷が支配的な場合に対応した効率的なスミア成分の低減を可能とする固体撮像装置を提供することが可能となり、高速動作が可能であり、かつ、画質に優れたカメラを実現することができ、実用的価値は極めて高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態における固体撮像装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、第１の実施の形態の固体撮像装置の構成を示す図である。
本実施の形態の固体撮像装置は、水平ＣＣＤ内のスミア成分電荷が支配的な場合に対応した効率的なスミア成分の低減を可能とする固体撮像装置を実現することを目的とするものであって、固体撮像素子１００と、サンプルホールド回路１１０と、ローパスフィルタ回路（ＬＰＦ）１２０と、アナログ／デジタル変換回路（Ａ／Ｄ）１３０と、固体撮像素子１００の水平ＣＣＤ１１５内のスミア成分の信号を記憶する記憶部（フィールドメモリ）１４０と、スミア成分の信号を含む映像信号から水平ＣＣＤ１１５内のスミア成分の信号を減算する減算回路１５０と、制御回路１６０と、信号処理回路１７０と、デジタル／アナログ変換回路（Ｄ／Ａ）１８０とから構成される。
【００１４】
ここで、固体撮像素子１００は、単位画素１１１に対応して２次元状に配列された光電変換部であるフォトダイオード１１２と、フォトダイオード１１２の信号電荷の垂直ＣＣＤ１１４への読み出しを制御する読み出しゲート１１３と、フォトダイオード１１２に対応して列毎に配設され、フォトダイオード１１２から読み出した信号電荷を列方向に転送する複数の垂直ＣＣＤ１１４と、複数のフォトダイオード１１２、読み出しゲート１１３および垂直ＣＣＤ１１４からなる撮像領域１１６と隣接し、垂直ＣＣＤ１１４から信号電荷を読み出し、読み出した信号電荷を行方向に転送する１つの水平ＣＣＤ１１５とから構成される。
【００１５】
図２は、固体撮像素子１００の動作を示すタイミングチャートである。
図２に示されるように、固体撮像素子１００は、読み出しゲート１１３に読み出しパルスＣＨ１が印加されず、かつ、垂直ＣＣＤ１１４に駆動パルスＶ１〜Ｖ５、Ｖ３Ｌ、Ｖ３Ｒ、Ｖ５ＬおよびＶ５Ｒが印加されない時間ｔ１〜ｔ２における水平ＣＣＤ１１５への駆動パルスＨ１およびＨ２の印加に応じて、水平ＣＣＤ１１５内のスミア成分電荷を転送し、その後は、読み出しゲート１１３への読み出しパルスＣＨ１の印加、垂直ＣＣＤ１１４への駆動パルスＶ１〜Ｖ５、Ｖ３Ｌ、Ｖ３Ｒ、Ｖ５ＬおよびＶ５Ｒの印加の繰り返しに応じて、垂直ＣＣＤ１１４内および水平ＣＣＤ１１５内のスミア成分電荷を含む信号電荷を転送する。なお、時間ｔ１、ｔ２は、信号電荷を読み出す前であればいつでもよい。
【００１６】
以上のような構成を有する固体撮像装置の動作（映像信号に含まれるスミア成分の低減の動作）について、図３に示されるフローチャートに沿って順に説明する。
まず、水平ＣＣＤ１１５内のスミア成分の信号をサンプルホールド回路１１０、ローパスフィルタ回路１２０、アナログ／デジタル変換回路１３０を経て記憶部１４０に記憶させる（ステップＳ３００）。
【００１７】
次に、この水平ＣＣＤ１１５内のスミア成分の信号と垂直ＣＣＤ１１４内および水平ＣＣＤ１１５内のスミア成分を含む画像信号とを減算回路１５０に供給し、減算処理する（ステップＳ３１０）。つまり、垂直ＣＣＤ１１４内および水平ＣＣＤ１１５内のスミア成分を含む画像信号から水平ＣＣＤ１１５内のスミア成分の信号を差し引く処理をおこなう。
【００１８】
次に、減算処理で得られた、水平ＣＣＤ１１５内のスミア成分が相殺された画像信号を出力する（ステップＳ３２０）。ここで、この画像信号は、信号処理回路１７０およびデジタル／アナログ変換回路１８０を経て出力される。また、記憶部１４０と減算回路１５０に対しては、制御回路１６０からのクロック信号が与えられて、減算回路１５０において水平ＣＣＤ内のスミア成分の信号と、スミア成分を含む画像信号との同期がとられる。
【００１９】
以上のように本実施の形態の固体撮像装置によれば、フォトダイオード１１２の信号電荷を垂直ＣＣＤ１１４に読み出させず、かつ、垂直ＣＣＤ１１４の電荷を水平ＣＣＤ１１５に読み出させず、水平ＣＣＤ１１５の１ライン分の電荷を空転送し、その空転送によって得られたスミア成分の信号を記憶し、画像信号から減算する。よって、水平ＣＣＤ内で発生したスミア成分電荷が支配的な場合に、垂直ＣＣＤを駆動させること無く、水平ＣＣＤだけを駆動させてスミア成分電荷を転送し、そのスミア成分電荷の信号を画像信号から減算してスミア成分の低減をおこなうことができるので、本実施の形態の固体撮像装置は、水平ＣＣＤ内で発生したスミア成分電荷が支配的な場合に対応した効率的なスミア成分の低減を可能とする固体撮像装置を実現することができる。つまり、短時間のスミア成分の低減を可能にするので、高速かつ高画質の固体撮像装置を実現することができる。
【００２０】
なお、本実施の形態の固体撮像装置において、フォトダイオード１１２の信号電荷を垂直ＣＣＤ１１４に読み出させず、かつ、垂直ＣＣＤ１１４の電荷を水平ＣＣＤ１１５に読み出させず、水平ＣＣＤ１１５の１ライン分の電荷を空転送した。しかし、フォトダイオード１１２の信号電荷を垂直ＣＣＤ１１４に読み出させず、垂直ＣＣＤ１１４および水平ＣＣＤ１１５の電荷を空転送してもよい。これによって、スミア成分を含む画像信号から垂直ＣＣＤおよび水平ＣＣＤ内のスミア成分の信号を減算するので、スミア成分の大幅な低減を可能とする固体撮像装置を実現することができる。
【００２１】
また、本実施の形態の固体撮像装置の固体撮像素子１００は、水平ＣＣＤ内の不要電荷を掃き捨てた後に、固体撮像装置を露光させながら水平ＣＣＤ内のスミア成分電荷を転送してもよい。これによって、スミア成分の信号を高精度に得ることができるので、高画質の固体撮像装置を実現することができる。
また、本実施の形態の固体撮像装置の駆動パルスＶ３、Ｖ３Ｒ、Ｖ３Ｌ、Ｖ５、Ｖ５ＲおよびＶ５Ｌが印加される垂直ＣＣＤの駆動電極Ｖ３、Ｖ３Ｒ、Ｖ３Ｌ、Ｖ５、Ｖ５ＲおよびＶ５Ｌは、各列において島状に分離した独立電極であり、その独立電極Ｖ５、Ｖ５ＲおよびＶ５Ｌと接続される配線は、水平ＣＣＤ上に形成されてもよい。
【００２２】
（第２の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態における固体撮像装置を搭載したカメラについて、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図４は、第２の実施の形態のカメラのブロック図である。
図４に示されるように、カメラは、レンズ４００と、固体撮像装置４１０と、駆動回路４２０と、信号処理部４３０と、外部インターフェイス部４４０とからなる。
上記構成を有するカメラにおいて、外部に信号が出力されるまでの処理は以下のような順序に沿っておこなわれる。
（１）レンズ４００を光が通過し、固体撮像装置４１０に入る。
（２）信号処理部４３０は、駆動回路４２０を通して固体撮像装置４１０を駆動し、固体撮像装置４１０からの出力信号を取り込む。
（３）信号処理部４３０で処理した信号を、外部インターフェイス部４４０を通して外部に出力する。
【００２４】
以上のように本実施の形態のカメラによれば、固体撮像装置から高速にデータが出力される。よって、本実施の形態のカメラは、高速動作が可能であり、かつ、画質に優れたカメラを実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、固体撮像装置の駆動方法に利用でき、特にデジタルスチルカメラ等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施の形態の固体撮像装置の構成を示す図である。
【図２】同実施の形態の固体撮像装置の固体撮像素子１００の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】同実施の形態の固体撮像装置の動作（映像信号に含まれるスミア成分の低減の動作）を説明するためのフローチャートである。
【図４】第２の実施の形態のカメラのブロック図である。
【符号の説明】
【００２７】
１００    固体撮像素子
１１０    サンプルホールド回路
１１１    単位画素
１１２    フォトダイオード
１１３    読み出しゲート
１１４    垂直ＣＣＤ
１１５    水平ＣＣＤ
１１６    撮像領域
１２０    ローパスフィルタ回路
１３０    アナログ／デジタル変換回路
１４０    記憶部
１５０    減算回路
１６０    制御回路
１７０    信号処理回路
１８０    デジタル／アナログ変換回路
４００    レンズ
４１０    固体撮像装置
４２０    駆動回路
４３０    信号処理部
４４０    外部インターフェイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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