JP2004096546A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004096546A JP2004096546A JP2002256693A JP2002256693A JP2004096546A JP 2004096546 A JP2004096546 A JP 2004096546A JP 2002256693 A JP2002256693 A JP 2002256693A JP 2002256693 A JP2002256693 A JP 2002256693A JP 2004096546 A JP2004096546 A JP 2004096546A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light receiving
- output
- unit
- charges
- receiving unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 39
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
【課題】高速ドラフトモード時にスミアやブルーミングの現象を抑制することができる固体撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像部と水平転送部と出力部とを備える固体撮像素子を使用した固体撮像装置において、第１の受光部から垂直転送部へ電荷が転送され、水平転送部を介して出力部より出力された第１の受光部に蓄積された電荷を含む出力電荷と、第１の受光部の近傍に設けられた読み出しを行わない第２の受光部の空パケットの出力電荷との出力差を検出する検出手段を備える。
【選択図】 図３
【解決手段】撮像部と水平転送部と出力部とを備える固体撮像素子を使用した固体撮像装置において、第１の受光部から垂直転送部へ電荷が転送され、水平転送部を介して出力部より出力された第１の受光部に蓄積された電荷を含む出力電荷と、第１の受光部の近傍に設けられた読み出しを行わない第２の受光部の空パケットの出力電荷との出力差を検出する検出手段を備える。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固体撮像装置に関する。詳しくは、デジタルスチールカメラ等に用いられる固体撮像装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
２次元イメージセンサを備えデジタルスチールカメラに用いられる固体撮像素子を使用した固体撮像装置では、受光部として光電変換を行う受光素子の列方向（縦方向）の配列にそれぞれ隣接対応して、読み出された電荷の垂直方向の転送を行う垂直転送部が配置され、これら複数の垂直転送部には、電荷を水平方向に転送する水平転送部が接続配置されており、受光部から垂直転送部に読み出され、水平転送部に転送された電荷は、１フィールドごとに水平転送部によって転送され、受光信号として読み出される。
【０００３】
以下、図面を用いて固体撮像素子について説明する。
図６は固体撮像素子の水平転送部から電荷電圧変換（以下、ＦＤと言う）部１０１までの電位模式図であり、水平電極（１）（以下、Ｈφ１と言う）１０２と水平電極（２）（以下、Ｈφ２と言う）１０３に水平転送部を駆動するためのパルス、即ち水平転送クロックパルスを与えることによって電荷の転送を行い、Ｈφ１がオフの状態になった時に水平転送部からＦＤ部に電荷が転送される。
なお、電荷がＦＤ部に転送された後にリセットゲート（以下、φＲＧと言う）１０４をオンの状態にすることでＦＤ部に蓄積された電荷のリセットを行う。
【０００４】
図７は各パルスの動作タイミングを示す模式図であり、図７中符号ＡはＨφ１の駆動パルスの動作タイミング、図７中符号ＢはＨφ２の駆動パルスの動作タイミング、図７中符号ＣはφＲＧの駆動パルスの動作タイミング、図７中符号Ｄは後述するサンプルホールドｐｒｅ−ｃｈａｒｇｅｄ相（以下、ＳＨＰと言う）のクランプパルスの動作タイミング、図７中符号Ｅは後述するサンプルホールドｄａｔａ相（以下、ＳＨＤと言う）のクランプパルスの動作タイミングを示している。
【０００５】
また、図８はＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）の出力波形模式図を示したものであり、図７中符号Ａ及び符号Ｂで示すタイミングでＨφ１及びＨφ２に駆動パルスを与えると共に、図７中符号Ｃで示すタイミングでφＲＧに駆動パルスを与えることによって図８中符号Ｆで示すＣＣＤの出力波形が得られ、このＣＣＤ出力を図９に示す様な相関２重サンプリング（以下、ＣＤＳと言う）回路に入力し、図７中符号Ｄ及び符号Ｅで示すタイミングでＳＨＰ及びＳＨＤにクランプパルスを与えることによって図８中符号Ｇで示すＣＣＤの出力（ＣＤＳ後）波形が得られる。
【０００６】
即ち、ＣＤＳ回路はＣＣＤ出力のうちＳＨＰのクランプパルスでサンプリングされ基準として用いられるｐｒｅ−ｃｈａｒｇｅｄ相（以下、Ｐ相と言う）１０５と、ＣＣＤの出力のうちＳＨＤのクランプパルスでサンプリングされるそれぞれの画素のデータの出力であるｄａｔａ相（以下、Ｄ相と言う）１０６との差を差動アンプによって減算処理を行うことによってＣＣＤの出力波形を整形しているものである。
【０００７】
さて、デジタルスチールカメラで撮影を行う際には、先ずデジタルスチールカメラに取り付けられた液晶画面に撮像対象となり得る映像を例えば読み出し速度（以下、フレームレートと言う）３０ｆｒａｍｅ／ｓｅｃ．で表示を行う高速ドラフトモードにより撮像したい映像を決定する。続いて、高速ドラフトモードで決定し、デジタルスチールカメラで撮影した映像の情報をフレーム読み出しモードにより固体撮像装置の全画素から読み出すことによって撮影を行う。
【０００８】
図１０はデジタルスチールカメラにおける高速ドラフトモード及びフレーム読み出しモードを説明するための電極構成模式図を示しており、図１０中の符号（１０１）〜（１４８）は受光部を示し、図１０中の「Ｇ」、「Ｒ」及び「Ｂ」の記号はカラーフィルターの「グリーン」、「レッド」及び「ブルー」を示している。
ここで、デジタルスチールカメラでは、垂直電極（１Ａ）１０７に図１１中符号Ｈで示す駆動パルスを与え、垂直電極（１Ｂ）１０８に図１１中符号Ｉで示す駆動パルスを与え、垂直電極（２）１０９に図１１中符号Ｊで示す駆動パルスを与え、垂直電極（３Ａ）１１０に図１１中符号Ｋで示す駆動パルスを与え、垂直電極（３Ｂ）１１１に図１１中符号Ｌで示す駆動パルスを与え、垂直電極（４）１１２に図１１中符号Ｍで示す駆動パルスを与えることにより高速ドラフトモード及びフレーム読み出しモードを使い分けている。
【０００９】
即ち、図１１中符号Ｎで示す高速ドラフトモードの際には、垂直電極（１Ｂ）及び（３Ｂ）には読出し電圧を印加せず、垂直電極（１Ａ）及び垂直電極（３Ａ）のみに読出し電圧を印加することにより符号（１０１）〜（１０６）及び符号（１１９）〜（１２４）で示す受光部に蓄積された電荷が垂直転送部に読み出される。垂直転送部に読み出された電荷は水平転送部に転送され、水平転送クロックパルスによって順次水平転送部から出力部へ転送され出力されることによって、８ライン中の２ラインの信号電荷を読み出し、垂直方向の画素を４画素のうち１画素しか読み出さない、即ち、垂直方向を画素を読み出す割合である圧縮率１／４で圧縮を行い、フレームレートの向上を図っている。
【００１０】
また、図１１中符号Ｏで示すフレーム読み出しモードの際には、デジタルスチールカメラに取り付けられた機械的なシャッターであるメカニカルシャッターを閉じることにより固体撮像装置に入射する光を遮断した後に、先ず、垂直電極（１Ａ）及び垂直電極（１Ｂ）のみに読み出し電圧を印加することにより符号（１０７）〜（１１２）、符号（１１９）〜（１２４）、符号（１３１）〜（１３６）及び符号（１４３）〜（１４８）で示す受光部に蓄積された電荷が垂直転送部に読み出される。垂直転送部に読み出された電荷は水平転送部に転送され、水平転送クロックパルスによって順次水平転送部から出力部へ転送され出力される。その後、垂直電極（３Ａ）及び垂直電極（３Ｂ）のみに読み出し電圧を印加することにより符号（１０１）〜（１０６）、符号（１１３）〜（１１８）、符号（１２５）〜（１３０）及び符号（１３７）〜（１４２）で示す受光部に蓄積された電荷が垂直転送部に読み出される。垂直転送部に読み出された電荷は水平転送部に転送され、水平転送クロックパルスによって順次水平転送部から出力部へ転送され出力される。この様にして２回に分けて読み出した信号を重ね合わせることにより固体撮像装置の全画素から電荷を読み出して１つの映像を得ている。
【００１１】
ここで、フレーム読み出しモードにおける露光中に発生する、高輝度の被写体を撮影した時に受光部だけではなく垂直転送部にも信号電荷が入りこみ、出力画面上で高輝度の被写体の上下に縦線が発生する現象であるスミアや通常は受光部から基板へ排出される受光部に蓄積することができない過剰電荷が基板側ではなく垂直転送部へ漏れ込み、出力画面上でスミア同様に高輝度被写体の上下に縦線が発生する現象であるブルーミングの成分であるスミア信号やブルーミング信号、また、熱励起によって発生する暗信号等の不要電荷は、メカニカルシャッターを閉じた後受光部から電荷を読み出すまでの間に、垂直転送部の高速掃き出し転送による１フィールド分以上の空送りを設けることにより掃き出される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高速ドラフトモードでは、垂直転送部に蓄積された不要電荷の除去動作がないために、スミアやブルーミングの現象が出力画面上に発生してしまうという不都合がある。
しかも、高速ドラフトモードではフレームレートの向上を図るべく圧縮を行っているために電荷の読み出しを行う受光部は一部であるのに対し、スミア信号やブルーミング信号は全ての垂直転送部に存在しているために、非常に強調された状態で出力画面上にスミアやブルーミングの現象が発生してしまう。即ち、図１０を用いて説明すると、垂直方向に並んだ８列の受光部のうち２列の受光部に蓄積された電荷を読み出しているが、スミア信号やブルーミング信号は８列全ての垂直転送部内に存在しているために、１列の受光部に蓄積された電荷の中に４列分の垂直転送部内に存在するスミア信号やブルーミング信号が含まれて出力されることになり、非常に強調された状態で出力画面上にスミアやブルーミングの現象が発生してしまうという不都合があった。
なお、固体撮像装置の画素数が増加すればするほど、高速ドラフトモードの際に、全ラインに占める電荷の読み出しを行う受光部のラインの割合が小さくなるために、画素数の増加に伴ってスミアやブルーミングの現象が顕著になってくる。
【００１３】
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであって、高速ドラフトモード時にスミアやブルーミングの現象を抑制することできる固体撮像装置の駆動方法及び固体撮像装置を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、複数の受光部がマトリクス状に配列され、前記受光部の垂直列毎に設けられた各受光部から電荷を転送する垂直転送部を有する撮像部と、前記垂直転送部より電荷が転送され、転送された電荷を水平方向に転送する水平転送部と、該水平転送部より電荷が転送され、転送された電荷を出力する出力部とを備える固体撮像素子を使用した固体撮像装置において、第１の受光部から垂直転送部へ電荷が転送され、水平転送部を介して出力部より出力された前記第１の受光部に蓄積された電荷を含む出力電荷と、前記第１の受光部の近傍に設けられた読み出しを行わない第２の受光部の空パケットの出力電荷との出力差を検出する検出手段を備える。
【００１５】
ここで、第１の受光部から垂直転送部へ電荷が転送され、水平転送部を介して出力部より出力された第１の受光部に蓄積された電荷を含む出力電荷と、第１の受光部の近傍に設けられた読み出しを行わない第２の受光部の空パケットの出力電荷との出力差を検出する検出手段によって、垂直転送部に蓄積された不要電荷を除去することができる。
【００１６】
また、本発明に係る固体撮像装置は、複数の受光部がマトリクス状に配列され、前記受光部の垂直列毎に設けられた各受光部から電荷を転送する垂直転送部を有する撮像部と、前記垂直転送部より電荷が転送され、転送された電荷を水平方向に転送する水平転送部と、該水平転送部より電荷が転送され、転送された電荷を出力する出力部とを備え、前記受光部から前記垂直転送部への電荷の転送を第１の電極及び第２の電極で行う如き構成とした固体撮像素子を使用した固体撮像装置において、前記第１の電極に対応した第１の受光部から垂直転送部へ電荷が転送され、水平転送部を介して出力部より出力された前記第１の受光部に蓄積された電荷を含む出力電荷と、前記第１の受光部の近傍に設けられると共に前記第２の電極に対応した第２の受光部の空パケットの出力電荷との出力差を検出する検出手段を備える。
【００１７】
ここで、第１の電極に対応した第１の受光部から垂直転送部へ電荷が転送され、水平転送部を介して出力部より出力された第１の受光部に蓄積された電荷を含む出力電荷と、第１の受光部の近傍に設けられると共に第２の電極に対応した第２の受光部の空パケットの出力電荷との出力差を検出する検出手段によって、垂直転送部に蓄積された不要電荷を除去することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
【００１９】
図１に本発明を適用した固体撮像装置の一例に印加する垂直転送クロックパルスの動作タイミングを示す。
ここで、図１中符号ａは垂直電極（１Ａ）に与える駆動パルスの動作タイミングを示し、図１中符号ｂは垂直電極（１Ｂ）に与える駆動パルスの動作タイミングを示し、図１中符号ｃは垂直電極（２）に与える駆動パルスの動作タイミングを示し、図１中符号ｄは垂直電極（３Ａ）に与える駆動パルスの動作タイミングを示し、図１中符号ｅは垂直電極（３Ｂ）に与える駆動パルスの動作タイミングを示し、図１中符号ｆは垂直電極（４）に与える駆動パルスの動作タイミングを示しており、図１中符号ｇは水平ブランキング期間を示している。
【００２０】
上記した図１０に示す垂直電極に図１に示す様なタイミングで駆動パルスを与えることにより、図１０中符号（１０１）〜（１０６）及び符号（１１９）〜（１２４）で示す受光部に蓄積された電荷が垂直転送部から水平転送部へと転送される。
即ち、図１中符号ａで示す垂直転送クロックパルスに読出し電圧（１）１を加えることによって、図１０中符号（１１９）〜（１２４）で示す受光部に蓄積された電荷が垂直転送部へ読み出される。次に、図１中符号ｄで示す垂直転送クロックパルスに読出し電圧（２）２を加えることによって、図１０中符号（１０１）〜（１０６）で示す受光部に蓄積された電荷が垂直転送部へ読み出される。図１０中符号（１０１）〜（１０６）及び符号（１１９）〜（１２４）で示す受光部に蓄積され読み出された電荷は、垂直転送クロックパルスによって順次垂直転送部から水平転送部へ転送される。
【００２１】
ここで、垂直電極に与えられる駆動パルスは、図１０中符号（１０１）〜（１０６）及び符号（１１９）〜（１２４）で示す受光部に蓄積された電荷を垂直転送部に読み出せる様に図１中符号ａ及び符号ｄで示す駆動パルスに読出し電圧を加えると共に、受光部から読み出された電荷を順次垂直転送部から水平転送部を介して出力部より出力することができれば充分であり、必ずしも図１に示す様な動作タイミングには限定されない。
【００２２】
さて、図１０に示す様に構成された垂直電極に図１に示す様な駆動パルスを与えると共に、従来と同様のタイミングでＨφ１、Ｈφ２及びφＲＧに駆動パルスを与え、従来と同様のタイミングでＳＨＰ及びＳＨＤにクランプパルスを与えることによって図２に示す様なＣＣＤの出力波形が得られる。
【００２３】
ここで、図２中符号ｈは図１０中符号（１１９）〜（１２４）で示す受光部に蓄積された電荷が垂直転送部に読み出され、垂直転送部から水平転送部へと転送された電荷に図７中符号Ａ及び符号Ｂで示すタイミングでＨφ１及びＨφ２に駆動パルスを与えると共に図７中符号Ｃで示すタイミングでφＲＧに駆動パルスを与えることによって得られるＣＣＤの出力波形を示しており、図２中符号ｉは図１０中符号（１１３）〜（１１８）で示す受光部の空パケットのＣＣＤの出力波形を示している。
【００２４】
また、図２中符号ｊは符号ｈで示すＣＣＤ出力をＣＤＳ回路に入力し、図７中符号Ｄ及び符号Ｅで示すタイミングでＳＨＰ及びＳＨＤにクランプパルスを与えることによって得られるＣＣＤの出力波形（ＣＤＳ後）を示しており、図２中符号ｋは符号ｉで示すＣＣＤ出力をＣＤＳ回路に入力し、図７中符号Ｄ及び符号Ｅで示すタイミングでＳＨＰ及びＳＨＤにクランプパルスを与えることによって得られるＣＣＤの出力波形（ＣＤＳ後）を示している。
【００２５】
なお、図２中符号３は図１０中符号（１１９）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形を示し、図２中符号４は図１０中符号（１２０）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形を示し、図２中符号５は図１０中符号（１２１）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形を示し、図２中符号６は図１０中符号（１２２）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形を示し、図２中符号７は図１０中符号（１２３）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形を示し、図２中符号８は図１０中符号（１２４）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形を示している。
更に、図２中符号９は図１０中符号（１１３）で示す受光部の空パケットの出力波形を示し、図２中符号１０は図１０中符号（１１４）で示す受光部の空パケットの出力波形を示し、図２中符号１１は図１０中符号（１１５）で示す受光部の空パケットの出力波形を示し、図２中符号１２は図１０中符号（１１６）で示す受光部の空パケットの出力波形を示し、図２中符号１３は図１０中符号（１１７）で示す受光部の空パケットの出力波形を示し、図２中符号１４は図１０中符号（１１８）で示す受光部の空パケットの出力波形を示している。
【００２６】
また、図２中符号１５は図１０中符号（１１９）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）を示し、図２中符号１６は図１０中符号（１２０）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）を示し、図２中符号１７は図１０中符号（１２１）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）を示し、図２中符号１８は図１０中符号（１２２）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）を示し、図２中符号１９は図１０中符号（１２３）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）を示し、図２中符号２０は図１０中符号（１２４）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）を示しており、図２中符号２１は図１０中符号（１１３）〜（１１８）で示す受光部の空パケットの出力波形（ＣＤＳ後）を示している。
なお、図２中符号ｌで示す破線は、Ｐ相とＤ相の差が無い場合におけるＣＣＤの出力波形（ＣＤＳ後）、即ち、垂直転送部に不要電荷が無いとした場合における空パケットのＣＣＤの出力波形（ＣＤＳ後）を示している。
【００２７】
本発明を適用した固体撮像装置では、不要電荷を含んだ受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）から垂直転送部に蓄積された不要電荷のみの出力波形（ＣＤＳ後）を減算処理することによって垂直転送部に蓄積された不要電荷の影響の無い出力波形（ＣＤＳ後）を得ることができる。
即ち、図２中符号ｊで示すＣＣＤの出力（ＣＤＳ後）を記憶装置でメモリーしておき、図２中符号ｋで示すＣＣＤの出力（ＣＤＳ後）との差分をとることによって、図２中符号ｍで示す垂直転送部に蓄積された不要電荷の影響の無い出力波形（ＣＤＳ後）を得ることができる。
【００２８】
図３は、本発明を適用した固体撮像装置の他の一例を説明するための電極構成模式図を示したものである。
ここで、本発明を適用した固体撮像装置の他の一例についても上記した図１に示す様な駆動パルスを与える。即ち、垂直電極（１Ａ−１）２２に図１中符号ａで示す動作タイミングで駆動パルスを与え、垂直電極（１Ａ−２）２３及び垂直電極（１Ｂ）２４に図１中符号ｂで示す動作タイミングで駆動パルスを与え、垂直電極（２）２５に図１中符号ｃで示す動作タイミングで駆動パルスを与え、垂直電極（３Ａ−１）２６に図１中符号ｄで示す動作タイミングで駆動パルスを与え、垂直電極（３Ａ−２）２７及び垂直電極（３Ｂ）２８に図１中符号ｅで示す動作タイミングで駆動パルスを与え、垂直電極（４）２９に図１中符号ｆで示す動作タイミングで駆動パルスを与える。
なお、図３中符号（１）〜（４８）は受光部を示し、図３中の「Ｇ」、「Ｒ」及び「Ｂ」の記号はカラーフィルターの「グリーン」、「レッド」及び「ブルー」を示している。
【００２９】
ここで、垂直電極（１Ａ−１）は図３中符号（２１）及び（２２）で示す受光部に蓄積された電荷を読み出すべく形成され、垂直電極（３Ａ−１）は図３中符号（３）及び（４）で示す受光部に蓄積された電荷を読み出すべく形成されているが、垂直電極（１Ａ−１）及び垂直電極（３Ａ−１）は、カラーフィルターの配置を考慮した上で、垂直方向を圧縮率１／４で圧縮を行うと共に、水平方向を圧縮率１／２で圧縮を行うことができるのであれば必ずしも図３中符号（２１）及び（２２）で示す受光部に蓄積された電荷を読み出す様に垂直電極（１Ａ−１）を形成する必要は無く、同様に必ずしも図３中符号（３）及び（４）で示す受光部に蓄積された電荷を読み出す様に垂直電極（３Ａ−１）を形成する必要は無く、例えば垂直電極（１Ａ−１）及び垂直電極（３Ａ−１）によって図３中符号（３３）、（３４）及び符号（１５）、（１６）で示す受光部に蓄積された電荷を読み出す様に形成しても良いし、垂直電極（１Ａ−１）及び垂直電極（３Ａ−１）によって図５中符号（４３）、（４４）、（４７）、（４８）及び符号（２５）、（２６）、（２９）、（３０）で示す受光部に蓄積された電荷を読み出す様に形成しても良い。
【００３０】
上記の様に構成された垂直電極に図１に示す様な駆動パルスを与えることにより、図３中符号（３）、（４）及び符号（２１）、（２２）で示す受光部に蓄積された電荷が垂直転送部へ読み出され、読み出された電荷は垂直転送部から水平転送部へと転送される。
即ち、図１中符号ａで示す垂直転送クロックパルスに読出し電圧（１）１を加えることによって、図３中符号（２１）及び（２２）で示す受光部に蓄積された電荷が垂直転送部へ読み出される。次に、図１中符号ｄで示す垂直転送クロックパルスに読出し電圧（２）２を加えることによって、図３中符号（３）及び（４）で示す受光部に蓄積された電荷が垂直転送部へ読み出される。図３中符号（３）、（４）及び符号（２１）、（２２）で示す受光部に蓄積され読み出された電荷は、垂直転送クロックパルスによって順次垂直転送部から水平転送部へ転送される。
【００３１】
ここで、垂直電極に与える駆動パルスは、図３中符号（３）、（４）及び符号（２１）、（２２）で示す受光部に蓄積された電荷を垂直転送部に読み出せる様に図１中符号ａ及び符号ｄで示す駆動パルスに読出し電圧を加えると共に、受光部から読み出された電荷を順次垂直転送部から水平転送部を介して出力部より出力することができれば充分であり、必ずしも図１に示す様な動作タイミングには限定されない点は、上記した本発明を適用した固体撮像装置の一例と同様である。
【００３２】
図４は各パルスの動作タイミングを示す模式図であり、図４中符号ｎはＨφ１の駆動パルスの動作タイミング、図４中符号ｏはＨφ２の駆動パルスの動作タイミング、図４中符号ｐはφＲＧの駆動パルスの動作タイミング、図４中符号ｑはＳＨＰのクランプパルスの動作タイミング、図４中符号ｒはＳＨＤのクランプパルスの動作タイミングを示している。
なお、本発明を適用した固体撮像装置の他の一例では、ＳＨＰのクランプパルスで空パケットのＣＣＤの出力のＤ相のサンプリングを行い、ＳＨＤのクランプパルスで不要電荷を含んだ受光部に蓄積された電荷のＣＣＤの出力のＤ相のサンプリングを行えるタイミングでＳＨＰ及びＳＨＤにクランプパルスを与えている。
【００３３】
さて、図３に示す様に構成された垂直電極に図１に示す様な駆動パルスを与えると共に、図４で示すタイミングでＨφ１、Ｈφ２及びφＲＧに駆動パルスを与え、ＳＨＰ及びＳＨＤにクランプパルスを与えることによって図５で示す様なＣＣＤの出力波形が得られる。
【００３４】
ここで、図５中符号ｓは図３中符号（２１）及び（２２）で示す受光部で蓄積された電荷が垂直転送部に読み出され、垂直転送部から水平転送部へと転送された電荷に図４中符号ｎ及び符号ｏで示すタイミングでＨφ１及びＨφ２に駆動パルスを与えると共に図４中符号ｐで示すタイミングでφＲＧに駆動パルスを与えることによって得られるＣＣＤの出力波形及び図３中符号（１９）、（２０）、（２３）及び（２４）で示す受光部の空パケットのＣＣＤの出力波形を示している。
【００３５】
また、図５中符号ｔは符号ｓで示すＣＣＤ出力をＣＤＳ回路に入力し、図４中符号ｑ及び符号ｒで示すタイミングでＳＨＰ及びＳＨＤにクランプパルスを与えることによって得られるＣＣＤの出力波形（ＣＤＳ後）を示している。
【００３６】
なお、図５中符号３０は図３中符号（１９）で示す受光部の空パケットの出力波形を示し、図５中符号３１は図３中符号（２０）で示す受光部の空パケットの出力波形を示し、図５中符号３２は図３中符号（２１）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形を示し、図５中符号３３は図３中符号（２２）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形を示し、図５中符号３４は図３中符号（２３）で示す受光部の空パケットの出力波形を示し、図５中符号３５は図３中符号（２４）で示す受光部の空パケットの出力波形を示している。
【００３７】
また、図５中符号３６は図３中符号（２１）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）を示し、図５中符号３７は図３中符号（２２）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）を示している。
【００３８】
本発明を適用した固体撮像装置では、垂直転送部に蓄積された不要電荷のみのＣＣＤの出力波形のＤ相をＳＨＰのクランプパルスでサンプリングを行い、不要電荷を含んだ受光部に蓄積された電荷のＣＣＤの出力波形のＤ相をＳＨＤのクランプパルスでサンプリングを行い、ＣＤＳ回路で減算処理を行うことによって図５中符号ｔで示す様な垂直転送部に蓄積された不要電荷の影響の無い出力波形（ＣＤＳ後）を得ることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上述べてきた如く、本発明の固体撮像装置によれば、高速ドラフトモード時にスミアやブルーミングの現象を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した固体撮像装置の一例に印加する垂直転送クロックパルスの動作タイミングを示す模式図である。
【図２】本発明を適用した固体撮像装置の一例におけるＣＣＤの出力波形模式図である。
【図３】本発明を適用した固体撮像装置の他の一例を説明するための電極構成模式図である。
【図４】本発明を適用した固体撮像装置の他の一例における各パルスの動作タイミングを示す模式図である。
【図５】図４に示すタイミングで各パルスを印加した場合におけるＣＣＤの出力波形模式図である。
【図６】固体撮像素子の水平転送部からＦＤ部までの電位模式図である。
【図７】各パルスの動作タイミングを示す模式図である。
【図８】ＣＣＤの出力波形模式図である。
【図９】ＣＤＳ回路の回路図である。
【図１０】デジタルスチールカメラにおける高速ドラフトモード及びフレーム読み出しモードを説明するための電極構成模式図である。
【図１１】高速ドラフトモード及びフレーム読出しモードの際に印加する各パルスの動作タイミングを示す模式図である。
【符号の説明】
１ 読み出し電圧（１）
２ 読み出し電圧（２）
３ 図１０中符号（１１９）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形
４ 図１０中符号（１２０）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形
５ 図１０中符号（１２１）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形
６ 図１０中符号（１２２）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形
７ 図１０中符号（１２３）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形
８ 図１０中符号（１２４）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形
９ 図１０中符号（１１３）で示す受光部の空パケットの出力波形
１０ 図１０中符号（１１４）で示す受光部の空パケットの出力波形
１１ 図１０中符号（１１５）で示す受光部の空パケットの出力波形
１２ 図１０中符号（１１６）で示す受光部の空パケットの出力波形
１３ 図１０中符号（１１７）で示す受光部の空パケットの出力波形
１４ 図１０中符号（１１８）で示す受光部の空パケットの出力波形
１５ 図１０中符号（１１９）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）
１６ 図１０中符号（１２０）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）
１７ 図１０中符号（１２１）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）
１８ 図１０中符号（１２２）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）
１９ 図１０中符号（１２３）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）
２０ 図１０中符号（１２４）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）
２１ 図１０中符号（１１３）〜（１１８）で示す受光部の空パケットの出力波形（ＣＤＳ後）
２２ 垂直電極（１Ａ−１）
２３ 垂直電極（１Ａ−２）
２４ 垂直電極（１Ｂ）
２５ 垂直電極（２）
２６ 垂直電極（３Ａ−１）
２７ 垂直電極（３Ａ−２）
２８ 垂直電極（３Ｂ）
２９ 垂直電極（４）
３０ 図３中符号（１９）で示す受光部の空パケットの出力波形
３１ 図３中符号（２０）で示す受光部の空パケットの出力波形
３２ 図３中符号（２１）で示す受光部の空パケットの出力波形
３３ 図３中符号（２２）で示す受光部の空パケットの出力波形
３４ 図３中符号（２３）で示す受光部の空パケットの出力波形
３５ 図３中符号（２４）で示す受光部の空パケットの出力波形
３６ 図３中符号（２１）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）
３７ 図３中符号（２２）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）
【発明の属する技術分野】
本発明は固体撮像装置に関する。詳しくは、デジタルスチールカメラ等に用いられる固体撮像装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
２次元イメージセンサを備えデジタルスチールカメラに用いられる固体撮像素子を使用した固体撮像装置では、受光部として光電変換を行う受光素子の列方向（縦方向）の配列にそれぞれ隣接対応して、読み出された電荷の垂直方向の転送を行う垂直転送部が配置され、これら複数の垂直転送部には、電荷を水平方向に転送する水平転送部が接続配置されており、受光部から垂直転送部に読み出され、水平転送部に転送された電荷は、１フィールドごとに水平転送部によって転送され、受光信号として読み出される。
【０００３】
以下、図面を用いて固体撮像素子について説明する。
図６は固体撮像素子の水平転送部から電荷電圧変換（以下、ＦＤと言う）部１０１までの電位模式図であり、水平電極（１）（以下、Ｈφ１と言う）１０２と水平電極（２）（以下、Ｈφ２と言う）１０３に水平転送部を駆動するためのパルス、即ち水平転送クロックパルスを与えることによって電荷の転送を行い、Ｈφ１がオフの状態になった時に水平転送部からＦＤ部に電荷が転送される。
なお、電荷がＦＤ部に転送された後にリセットゲート（以下、φＲＧと言う）１０４をオンの状態にすることでＦＤ部に蓄積された電荷のリセットを行う。
【０００４】
図７は各パルスの動作タイミングを示す模式図であり、図７中符号ＡはＨφ１の駆動パルスの動作タイミング、図７中符号ＢはＨφ２の駆動パルスの動作タイミング、図７中符号ＣはφＲＧの駆動パルスの動作タイミング、図７中符号Ｄは後述するサンプルホールドｐｒｅ−ｃｈａｒｇｅｄ相（以下、ＳＨＰと言う）のクランプパルスの動作タイミング、図７中符号Ｅは後述するサンプルホールドｄａｔａ相（以下、ＳＨＤと言う）のクランプパルスの動作タイミングを示している。
【０００５】
また、図８はＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）の出力波形模式図を示したものであり、図７中符号Ａ及び符号Ｂで示すタイミングでＨφ１及びＨφ２に駆動パルスを与えると共に、図７中符号Ｃで示すタイミングでφＲＧに駆動パルスを与えることによって図８中符号Ｆで示すＣＣＤの出力波形が得られ、このＣＣＤ出力を図９に示す様な相関２重サンプリング（以下、ＣＤＳと言う）回路に入力し、図７中符号Ｄ及び符号Ｅで示すタイミングでＳＨＰ及びＳＨＤにクランプパルスを与えることによって図８中符号Ｇで示すＣＣＤの出力（ＣＤＳ後）波形が得られる。
【０００６】
即ち、ＣＤＳ回路はＣＣＤ出力のうちＳＨＰのクランプパルスでサンプリングされ基準として用いられるｐｒｅ−ｃｈａｒｇｅｄ相（以下、Ｐ相と言う）１０５と、ＣＣＤの出力のうちＳＨＤのクランプパルスでサンプリングされるそれぞれの画素のデータの出力であるｄａｔａ相（以下、Ｄ相と言う）１０６との差を差動アンプによって減算処理を行うことによってＣＣＤの出力波形を整形しているものである。
【０００７】
さて、デジタルスチールカメラで撮影を行う際には、先ずデジタルスチールカメラに取り付けられた液晶画面に撮像対象となり得る映像を例えば読み出し速度（以下、フレームレートと言う）３０ｆｒａｍｅ／ｓｅｃ．で表示を行う高速ドラフトモードにより撮像したい映像を決定する。続いて、高速ドラフトモードで決定し、デジタルスチールカメラで撮影した映像の情報をフレーム読み出しモードにより固体撮像装置の全画素から読み出すことによって撮影を行う。
【０００８】
図１０はデジタルスチールカメラにおける高速ドラフトモード及びフレーム読み出しモードを説明するための電極構成模式図を示しており、図１０中の符号（１０１）〜（１４８）は受光部を示し、図１０中の「Ｇ」、「Ｒ」及び「Ｂ」の記号はカラーフィルターの「グリーン」、「レッド」及び「ブルー」を示している。
ここで、デジタルスチールカメラでは、垂直電極（１Ａ）１０７に図１１中符号Ｈで示す駆動パルスを与え、垂直電極（１Ｂ）１０８に図１１中符号Ｉで示す駆動パルスを与え、垂直電極（２）１０９に図１１中符号Ｊで示す駆動パルスを与え、垂直電極（３Ａ）１１０に図１１中符号Ｋで示す駆動パルスを与え、垂直電極（３Ｂ）１１１に図１１中符号Ｌで示す駆動パルスを与え、垂直電極（４）１１２に図１１中符号Ｍで示す駆動パルスを与えることにより高速ドラフトモード及びフレーム読み出しモードを使い分けている。
【０００９】
即ち、図１１中符号Ｎで示す高速ドラフトモードの際には、垂直電極（１Ｂ）及び（３Ｂ）には読出し電圧を印加せず、垂直電極（１Ａ）及び垂直電極（３Ａ）のみに読出し電圧を印加することにより符号（１０１）〜（１０６）及び符号（１１９）〜（１２４）で示す受光部に蓄積された電荷が垂直転送部に読み出される。垂直転送部に読み出された電荷は水平転送部に転送され、水平転送クロックパルスによって順次水平転送部から出力部へ転送され出力されることによって、８ライン中の２ラインの信号電荷を読み出し、垂直方向の画素を４画素のうち１画素しか読み出さない、即ち、垂直方向を画素を読み出す割合である圧縮率１／４で圧縮を行い、フレームレートの向上を図っている。
【００１０】
また、図１１中符号Ｏで示すフレーム読み出しモードの際には、デジタルスチールカメラに取り付けられた機械的なシャッターであるメカニカルシャッターを閉じることにより固体撮像装置に入射する光を遮断した後に、先ず、垂直電極（１Ａ）及び垂直電極（１Ｂ）のみに読み出し電圧を印加することにより符号（１０７）〜（１１２）、符号（１１９）〜（１２４）、符号（１３１）〜（１３６）及び符号（１４３）〜（１４８）で示す受光部に蓄積された電荷が垂直転送部に読み出される。垂直転送部に読み出された電荷は水平転送部に転送され、水平転送クロックパルスによって順次水平転送部から出力部へ転送され出力される。その後、垂直電極（３Ａ）及び垂直電極（３Ｂ）のみに読み出し電圧を印加することにより符号（１０１）〜（１０６）、符号（１１３）〜（１１８）、符号（１２５）〜（１３０）及び符号（１３７）〜（１４２）で示す受光部に蓄積された電荷が垂直転送部に読み出される。垂直転送部に読み出された電荷は水平転送部に転送され、水平転送クロックパルスによって順次水平転送部から出力部へ転送され出力される。この様にして２回に分けて読み出した信号を重ね合わせることにより固体撮像装置の全画素から電荷を読み出して１つの映像を得ている。
【００１１】
ここで、フレーム読み出しモードにおける露光中に発生する、高輝度の被写体を撮影した時に受光部だけではなく垂直転送部にも信号電荷が入りこみ、出力画面上で高輝度の被写体の上下に縦線が発生する現象であるスミアや通常は受光部から基板へ排出される受光部に蓄積することができない過剰電荷が基板側ではなく垂直転送部へ漏れ込み、出力画面上でスミア同様に高輝度被写体の上下に縦線が発生する現象であるブルーミングの成分であるスミア信号やブルーミング信号、また、熱励起によって発生する暗信号等の不要電荷は、メカニカルシャッターを閉じた後受光部から電荷を読み出すまでの間に、垂直転送部の高速掃き出し転送による１フィールド分以上の空送りを設けることにより掃き出される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高速ドラフトモードでは、垂直転送部に蓄積された不要電荷の除去動作がないために、スミアやブルーミングの現象が出力画面上に発生してしまうという不都合がある。
しかも、高速ドラフトモードではフレームレートの向上を図るべく圧縮を行っているために電荷の読み出しを行う受光部は一部であるのに対し、スミア信号やブルーミング信号は全ての垂直転送部に存在しているために、非常に強調された状態で出力画面上にスミアやブルーミングの現象が発生してしまう。即ち、図１０を用いて説明すると、垂直方向に並んだ８列の受光部のうち２列の受光部に蓄積された電荷を読み出しているが、スミア信号やブルーミング信号は８列全ての垂直転送部内に存在しているために、１列の受光部に蓄積された電荷の中に４列分の垂直転送部内に存在するスミア信号やブルーミング信号が含まれて出力されることになり、非常に強調された状態で出力画面上にスミアやブルーミングの現象が発生してしまうという不都合があった。
なお、固体撮像装置の画素数が増加すればするほど、高速ドラフトモードの際に、全ラインに占める電荷の読み出しを行う受光部のラインの割合が小さくなるために、画素数の増加に伴ってスミアやブルーミングの現象が顕著になってくる。
【００１３】
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであって、高速ドラフトモード時にスミアやブルーミングの現象を抑制することできる固体撮像装置の駆動方法及び固体撮像装置を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、複数の受光部がマトリクス状に配列され、前記受光部の垂直列毎に設けられた各受光部から電荷を転送する垂直転送部を有する撮像部と、前記垂直転送部より電荷が転送され、転送された電荷を水平方向に転送する水平転送部と、該水平転送部より電荷が転送され、転送された電荷を出力する出力部とを備える固体撮像素子を使用した固体撮像装置において、第１の受光部から垂直転送部へ電荷が転送され、水平転送部を介して出力部より出力された前記第１の受光部に蓄積された電荷を含む出力電荷と、前記第１の受光部の近傍に設けられた読み出しを行わない第２の受光部の空パケットの出力電荷との出力差を検出する検出手段を備える。
【００１５】
ここで、第１の受光部から垂直転送部へ電荷が転送され、水平転送部を介して出力部より出力された第１の受光部に蓄積された電荷を含む出力電荷と、第１の受光部の近傍に設けられた読み出しを行わない第２の受光部の空パケットの出力電荷との出力差を検出する検出手段によって、垂直転送部に蓄積された不要電荷を除去することができる。
【００１６】
また、本発明に係る固体撮像装置は、複数の受光部がマトリクス状に配列され、前記受光部の垂直列毎に設けられた各受光部から電荷を転送する垂直転送部を有する撮像部と、前記垂直転送部より電荷が転送され、転送された電荷を水平方向に転送する水平転送部と、該水平転送部より電荷が転送され、転送された電荷を出力する出力部とを備え、前記受光部から前記垂直転送部への電荷の転送を第１の電極及び第２の電極で行う如き構成とした固体撮像素子を使用した固体撮像装置において、前記第１の電極に対応した第１の受光部から垂直転送部へ電荷が転送され、水平転送部を介して出力部より出力された前記第１の受光部に蓄積された電荷を含む出力電荷と、前記第１の受光部の近傍に設けられると共に前記第２の電極に対応した第２の受光部の空パケットの出力電荷との出力差を検出する検出手段を備える。
【００１７】
ここで、第１の電極に対応した第１の受光部から垂直転送部へ電荷が転送され、水平転送部を介して出力部より出力された第１の受光部に蓄積された電荷を含む出力電荷と、第１の受光部の近傍に設けられると共に第２の電極に対応した第２の受光部の空パケットの出力電荷との出力差を検出する検出手段によって、垂直転送部に蓄積された不要電荷を除去することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
【００１９】
図１に本発明を適用した固体撮像装置の一例に印加する垂直転送クロックパルスの動作タイミングを示す。
ここで、図１中符号ａは垂直電極（１Ａ）に与える駆動パルスの動作タイミングを示し、図１中符号ｂは垂直電極（１Ｂ）に与える駆動パルスの動作タイミングを示し、図１中符号ｃは垂直電極（２）に与える駆動パルスの動作タイミングを示し、図１中符号ｄは垂直電極（３Ａ）に与える駆動パルスの動作タイミングを示し、図１中符号ｅは垂直電極（３Ｂ）に与える駆動パルスの動作タイミングを示し、図１中符号ｆは垂直電極（４）に与える駆動パルスの動作タイミングを示しており、図１中符号ｇは水平ブランキング期間を示している。
【００２０】
上記した図１０に示す垂直電極に図１に示す様なタイミングで駆動パルスを与えることにより、図１０中符号（１０１）〜（１０６）及び符号（１１９）〜（１２４）で示す受光部に蓄積された電荷が垂直転送部から水平転送部へと転送される。
即ち、図１中符号ａで示す垂直転送クロックパルスに読出し電圧（１）１を加えることによって、図１０中符号（１１９）〜（１２４）で示す受光部に蓄積された電荷が垂直転送部へ読み出される。次に、図１中符号ｄで示す垂直転送クロックパルスに読出し電圧（２）２を加えることによって、図１０中符号（１０１）〜（１０６）で示す受光部に蓄積された電荷が垂直転送部へ読み出される。図１０中符号（１０１）〜（１０６）及び符号（１１９）〜（１２４）で示す受光部に蓄積され読み出された電荷は、垂直転送クロックパルスによって順次垂直転送部から水平転送部へ転送される。
【００２１】
ここで、垂直電極に与えられる駆動パルスは、図１０中符号（１０１）〜（１０６）及び符号（１１９）〜（１２４）で示す受光部に蓄積された電荷を垂直転送部に読み出せる様に図１中符号ａ及び符号ｄで示す駆動パルスに読出し電圧を加えると共に、受光部から読み出された電荷を順次垂直転送部から水平転送部を介して出力部より出力することができれば充分であり、必ずしも図１に示す様な動作タイミングには限定されない。
【００２２】
さて、図１０に示す様に構成された垂直電極に図１に示す様な駆動パルスを与えると共に、従来と同様のタイミングでＨφ１、Ｈφ２及びφＲＧに駆動パルスを与え、従来と同様のタイミングでＳＨＰ及びＳＨＤにクランプパルスを与えることによって図２に示す様なＣＣＤの出力波形が得られる。
【００２３】
ここで、図２中符号ｈは図１０中符号（１１９）〜（１２４）で示す受光部に蓄積された電荷が垂直転送部に読み出され、垂直転送部から水平転送部へと転送された電荷に図７中符号Ａ及び符号Ｂで示すタイミングでＨφ１及びＨφ２に駆動パルスを与えると共に図７中符号Ｃで示すタイミングでφＲＧに駆動パルスを与えることによって得られるＣＣＤの出力波形を示しており、図２中符号ｉは図１０中符号（１１３）〜（１１８）で示す受光部の空パケットのＣＣＤの出力波形を示している。
【００２４】
また、図２中符号ｊは符号ｈで示すＣＣＤ出力をＣＤＳ回路に入力し、図７中符号Ｄ及び符号Ｅで示すタイミングでＳＨＰ及びＳＨＤにクランプパルスを与えることによって得られるＣＣＤの出力波形（ＣＤＳ後）を示しており、図２中符号ｋは符号ｉで示すＣＣＤ出力をＣＤＳ回路に入力し、図７中符号Ｄ及び符号Ｅで示すタイミングでＳＨＰ及びＳＨＤにクランプパルスを与えることによって得られるＣＣＤの出力波形（ＣＤＳ後）を示している。
【００２５】
なお、図２中符号３は図１０中符号（１１９）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形を示し、図２中符号４は図１０中符号（１２０）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形を示し、図２中符号５は図１０中符号（１２１）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形を示し、図２中符号６は図１０中符号（１２２）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形を示し、図２中符号７は図１０中符号（１２３）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形を示し、図２中符号８は図１０中符号（１２４）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形を示している。
更に、図２中符号９は図１０中符号（１１３）で示す受光部の空パケットの出力波形を示し、図２中符号１０は図１０中符号（１１４）で示す受光部の空パケットの出力波形を示し、図２中符号１１は図１０中符号（１１５）で示す受光部の空パケットの出力波形を示し、図２中符号１２は図１０中符号（１１６）で示す受光部の空パケットの出力波形を示し、図２中符号１３は図１０中符号（１１７）で示す受光部の空パケットの出力波形を示し、図２中符号１４は図１０中符号（１１８）で示す受光部の空パケットの出力波形を示している。
【００２６】
また、図２中符号１５は図１０中符号（１１９）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）を示し、図２中符号１６は図１０中符号（１２０）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）を示し、図２中符号１７は図１０中符号（１２１）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）を示し、図２中符号１８は図１０中符号（１２２）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）を示し、図２中符号１９は図１０中符号（１２３）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）を示し、図２中符号２０は図１０中符号（１２４）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）を示しており、図２中符号２１は図１０中符号（１１３）〜（１１８）で示す受光部の空パケットの出力波形（ＣＤＳ後）を示している。
なお、図２中符号ｌで示す破線は、Ｐ相とＤ相の差が無い場合におけるＣＣＤの出力波形（ＣＤＳ後）、即ち、垂直転送部に不要電荷が無いとした場合における空パケットのＣＣＤの出力波形（ＣＤＳ後）を示している。
【００２７】
本発明を適用した固体撮像装置では、不要電荷を含んだ受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）から垂直転送部に蓄積された不要電荷のみの出力波形（ＣＤＳ後）を減算処理することによって垂直転送部に蓄積された不要電荷の影響の無い出力波形（ＣＤＳ後）を得ることができる。
即ち、図２中符号ｊで示すＣＣＤの出力（ＣＤＳ後）を記憶装置でメモリーしておき、図２中符号ｋで示すＣＣＤの出力（ＣＤＳ後）との差分をとることによって、図２中符号ｍで示す垂直転送部に蓄積された不要電荷の影響の無い出力波形（ＣＤＳ後）を得ることができる。
【００２８】
図３は、本発明を適用した固体撮像装置の他の一例を説明するための電極構成模式図を示したものである。
ここで、本発明を適用した固体撮像装置の他の一例についても上記した図１に示す様な駆動パルスを与える。即ち、垂直電極（１Ａ−１）２２に図１中符号ａで示す動作タイミングで駆動パルスを与え、垂直電極（１Ａ−２）２３及び垂直電極（１Ｂ）２４に図１中符号ｂで示す動作タイミングで駆動パルスを与え、垂直電極（２）２５に図１中符号ｃで示す動作タイミングで駆動パルスを与え、垂直電極（３Ａ−１）２６に図１中符号ｄで示す動作タイミングで駆動パルスを与え、垂直電極（３Ａ−２）２７及び垂直電極（３Ｂ）２８に図１中符号ｅで示す動作タイミングで駆動パルスを与え、垂直電極（４）２９に図１中符号ｆで示す動作タイミングで駆動パルスを与える。
なお、図３中符号（１）〜（４８）は受光部を示し、図３中の「Ｇ」、「Ｒ」及び「Ｂ」の記号はカラーフィルターの「グリーン」、「レッド」及び「ブルー」を示している。
【００２９】
ここで、垂直電極（１Ａ−１）は図３中符号（２１）及び（２２）で示す受光部に蓄積された電荷を読み出すべく形成され、垂直電極（３Ａ−１）は図３中符号（３）及び（４）で示す受光部に蓄積された電荷を読み出すべく形成されているが、垂直電極（１Ａ−１）及び垂直電極（３Ａ−１）は、カラーフィルターの配置を考慮した上で、垂直方向を圧縮率１／４で圧縮を行うと共に、水平方向を圧縮率１／２で圧縮を行うことができるのであれば必ずしも図３中符号（２１）及び（２２）で示す受光部に蓄積された電荷を読み出す様に垂直電極（１Ａ−１）を形成する必要は無く、同様に必ずしも図３中符号（３）及び（４）で示す受光部に蓄積された電荷を読み出す様に垂直電極（３Ａ−１）を形成する必要は無く、例えば垂直電極（１Ａ−１）及び垂直電極（３Ａ−１）によって図３中符号（３３）、（３４）及び符号（１５）、（１６）で示す受光部に蓄積された電荷を読み出す様に形成しても良いし、垂直電極（１Ａ−１）及び垂直電極（３Ａ−１）によって図５中符号（４３）、（４４）、（４７）、（４８）及び符号（２５）、（２６）、（２９）、（３０）で示す受光部に蓄積された電荷を読み出す様に形成しても良い。
【００３０】
上記の様に構成された垂直電極に図１に示す様な駆動パルスを与えることにより、図３中符号（３）、（４）及び符号（２１）、（２２）で示す受光部に蓄積された電荷が垂直転送部へ読み出され、読み出された電荷は垂直転送部から水平転送部へと転送される。
即ち、図１中符号ａで示す垂直転送クロックパルスに読出し電圧（１）１を加えることによって、図３中符号（２１）及び（２２）で示す受光部に蓄積された電荷が垂直転送部へ読み出される。次に、図１中符号ｄで示す垂直転送クロックパルスに読出し電圧（２）２を加えることによって、図３中符号（３）及び（４）で示す受光部に蓄積された電荷が垂直転送部へ読み出される。図３中符号（３）、（４）及び符号（２１）、（２２）で示す受光部に蓄積され読み出された電荷は、垂直転送クロックパルスによって順次垂直転送部から水平転送部へ転送される。
【００３１】
ここで、垂直電極に与える駆動パルスは、図３中符号（３）、（４）及び符号（２１）、（２２）で示す受光部に蓄積された電荷を垂直転送部に読み出せる様に図１中符号ａ及び符号ｄで示す駆動パルスに読出し電圧を加えると共に、受光部から読み出された電荷を順次垂直転送部から水平転送部を介して出力部より出力することができれば充分であり、必ずしも図１に示す様な動作タイミングには限定されない点は、上記した本発明を適用した固体撮像装置の一例と同様である。
【００３２】
図４は各パルスの動作タイミングを示す模式図であり、図４中符号ｎはＨφ１の駆動パルスの動作タイミング、図４中符号ｏはＨφ２の駆動パルスの動作タイミング、図４中符号ｐはφＲＧの駆動パルスの動作タイミング、図４中符号ｑはＳＨＰのクランプパルスの動作タイミング、図４中符号ｒはＳＨＤのクランプパルスの動作タイミングを示している。
なお、本発明を適用した固体撮像装置の他の一例では、ＳＨＰのクランプパルスで空パケットのＣＣＤの出力のＤ相のサンプリングを行い、ＳＨＤのクランプパルスで不要電荷を含んだ受光部に蓄積された電荷のＣＣＤの出力のＤ相のサンプリングを行えるタイミングでＳＨＰ及びＳＨＤにクランプパルスを与えている。
【００３３】
さて、図３に示す様に構成された垂直電極に図１に示す様な駆動パルスを与えると共に、図４で示すタイミングでＨφ１、Ｈφ２及びφＲＧに駆動パルスを与え、ＳＨＰ及びＳＨＤにクランプパルスを与えることによって図５で示す様なＣＣＤの出力波形が得られる。
【００３４】
ここで、図５中符号ｓは図３中符号（２１）及び（２２）で示す受光部で蓄積された電荷が垂直転送部に読み出され、垂直転送部から水平転送部へと転送された電荷に図４中符号ｎ及び符号ｏで示すタイミングでＨφ１及びＨφ２に駆動パルスを与えると共に図４中符号ｐで示すタイミングでφＲＧに駆動パルスを与えることによって得られるＣＣＤの出力波形及び図３中符号（１９）、（２０）、（２３）及び（２４）で示す受光部の空パケットのＣＣＤの出力波形を示している。
【００３５】
また、図５中符号ｔは符号ｓで示すＣＣＤ出力をＣＤＳ回路に入力し、図４中符号ｑ及び符号ｒで示すタイミングでＳＨＰ及びＳＨＤにクランプパルスを与えることによって得られるＣＣＤの出力波形（ＣＤＳ後）を示している。
【００３６】
なお、図５中符号３０は図３中符号（１９）で示す受光部の空パケットの出力波形を示し、図５中符号３１は図３中符号（２０）で示す受光部の空パケットの出力波形を示し、図５中符号３２は図３中符号（２１）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形を示し、図５中符号３３は図３中符号（２２）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形を示し、図５中符号３４は図３中符号（２３）で示す受光部の空パケットの出力波形を示し、図５中符号３５は図３中符号（２４）で示す受光部の空パケットの出力波形を示している。
【００３７】
また、図５中符号３６は図３中符号（２１）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）を示し、図５中符号３７は図３中符号（２２）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）を示している。
【００３８】
本発明を適用した固体撮像装置では、垂直転送部に蓄積された不要電荷のみのＣＣＤの出力波形のＤ相をＳＨＰのクランプパルスでサンプリングを行い、不要電荷を含んだ受光部に蓄積された電荷のＣＣＤの出力波形のＤ相をＳＨＤのクランプパルスでサンプリングを行い、ＣＤＳ回路で減算処理を行うことによって図５中符号ｔで示す様な垂直転送部に蓄積された不要電荷の影響の無い出力波形（ＣＤＳ後）を得ることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上述べてきた如く、本発明の固体撮像装置によれば、高速ドラフトモード時にスミアやブルーミングの現象を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した固体撮像装置の一例に印加する垂直転送クロックパルスの動作タイミングを示す模式図である。
【図２】本発明を適用した固体撮像装置の一例におけるＣＣＤの出力波形模式図である。
【図３】本発明を適用した固体撮像装置の他の一例を説明するための電極構成模式図である。
【図４】本発明を適用した固体撮像装置の他の一例における各パルスの動作タイミングを示す模式図である。
【図５】図４に示すタイミングで各パルスを印加した場合におけるＣＣＤの出力波形模式図である。
【図６】固体撮像素子の水平転送部からＦＤ部までの電位模式図である。
【図７】各パルスの動作タイミングを示す模式図である。
【図８】ＣＣＤの出力波形模式図である。
【図９】ＣＤＳ回路の回路図である。
【図１０】デジタルスチールカメラにおける高速ドラフトモード及びフレーム読み出しモードを説明するための電極構成模式図である。
【図１１】高速ドラフトモード及びフレーム読出しモードの際に印加する各パルスの動作タイミングを示す模式図である。
【符号の説明】
１ 読み出し電圧（１）
２ 読み出し電圧（２）
３ 図１０中符号（１１９）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形
４ 図１０中符号（１２０）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形
５ 図１０中符号（１２１）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形
６ 図１０中符号（１２２）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形
７ 図１０中符号（１２３）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形
８ 図１０中符号（１２４）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形
９ 図１０中符号（１１３）で示す受光部の空パケットの出力波形
１０ 図１０中符号（１１４）で示す受光部の空パケットの出力波形
１１ 図１０中符号（１１５）で示す受光部の空パケットの出力波形
１２ 図１０中符号（１１６）で示す受光部の空パケットの出力波形
１３ 図１０中符号（１１７）で示す受光部の空パケットの出力波形
１４ 図１０中符号（１１８）で示す受光部の空パケットの出力波形
１５ 図１０中符号（１１９）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）
１６ 図１０中符号（１２０）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）
１７ 図１０中符号（１２１）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）
１８ 図１０中符号（１２２）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）
１９ 図１０中符号（１２３）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）
２０ 図１０中符号（１２４）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）
２１ 図１０中符号（１１３）〜（１１８）で示す受光部の空パケットの出力波形（ＣＤＳ後）
２２ 垂直電極（１Ａ−１）
２３ 垂直電極（１Ａ−２）
２４ 垂直電極（１Ｂ）
２５ 垂直電極（２）
２６ 垂直電極（３Ａ−１）
２７ 垂直電極（３Ａ−２）
２８ 垂直電極（３Ｂ）
２９ 垂直電極（４）
３０ 図３中符号（１９）で示す受光部の空パケットの出力波形
３１ 図３中符号（２０）で示す受光部の空パケットの出力波形
３２ 図３中符号（２１）で示す受光部の空パケットの出力波形
３３ 図３中符号（２２）で示す受光部の空パケットの出力波形
３４ 図３中符号（２３）で示す受光部の空パケットの出力波形
３５ 図３中符号（２４）で示す受光部の空パケットの出力波形
３６ 図３中符号（２１）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）
３７ 図３中符号（２２）で示す受光部に蓄積された電荷の出力波形（ＣＤＳ後）
Claims (4)
- 複数の受光部がマトリクス状に配列され、前記受光部の垂直列毎に設けられた各受光部から電荷を転送する垂直転送部を有する撮像部と、
前記垂直転送部より電荷が転送され、転送された電荷を水平方向に転送する水平転送部と、
該水平転送部より電荷が転送され、転送された電荷を出力する出力部とを備える固体撮像素子を使用した固体撮像装置において、
第１の受光部から垂直転送部へ電荷が転送され、水平転送部を介して出力部より出力された前記第１の受光部に蓄積された電荷を含む出力電荷と、前記第１の受光部の近傍に設けられた読み出しを行わない第２の受光部の空パケットの出力電荷との出力差を検出する検出手段を備える
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 複数の受光部がマトリクス状に配列され、前記受光部の垂直列毎に設けられた各受光部から電荷を転送する垂直転送部を有する撮像部と、
前記垂直転送部より電荷が転送され、転送された電荷を水平方向に転送する水平転送部と、
該水平転送部より電荷が転送され、転送された電荷を出力する出力部とを備え、
前記受光部から前記垂直転送部への電荷の転送を第１の電極及び第２の電極で行う如き構成とした固体撮像素子を使用した固体撮像装置において、
前記第１の電極に対応した第１の受光部から垂直転送部へ電荷が転送され、水平転送部を介して出力部より出力された前記第１の受光部に蓄積された電荷を含む出力電荷と、前記第１の受光部の近傍に設けられると共に前記第２の電極に対応した第２の受光部の空パケットの出力電荷との出力差を検出する検出手段を備える
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記検出手段は、出力部より出力された前記第１の受光部に蓄積された電荷を含む出力電荷と、前記第１の受光部の水平方向に隣接された読み出しを行わない前記第２の受光部の空パケットの出力電荷との出力差を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。 - 前記検出手段は、出力部より出力された前記第１の受光部に蓄積された電荷を含む出力電荷と、前記第１の受光部の垂直方向に隣接された読み出しを行わない前記第２の受光部の空パケットの出力電荷との出力差を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002256693A JP2004096546A (ja) | 2002-09-02 | 2002-09-02 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002256693A JP2004096546A (ja) | 2002-09-02 | 2002-09-02 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004096546A true JP2004096546A (ja) | 2004-03-25 |
Family
ID=32061852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002256693A Pending JP2004096546A (ja) | 2002-09-02 | 2002-09-02 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004096546A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005328212A (ja) * | 2004-05-13 | 2005-11-24 | Sony Corp | 固体撮像装置および固体撮像装置の駆動方法 |
| US7907197B2 (en) | 2007-01-30 | 2011-03-15 | Sony Corporation | Solid-state imaging device and solid-state imaging apparatus |
| US8023028B2 (en) | 2007-01-22 | 2011-09-20 | Sony Corporation | Solid-state imaging device |
-
2002
- 2002-09-02 JP JP2002256693A patent/JP2004096546A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005328212A (ja) * | 2004-05-13 | 2005-11-24 | Sony Corp | 固体撮像装置および固体撮像装置の駆動方法 |
| JP4513415B2 (ja) * | 2004-05-13 | 2010-07-28 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置および固体撮像装置の駆動方法 |
| US8023028B2 (en) | 2007-01-22 | 2011-09-20 | Sony Corporation | Solid-state imaging device |
| US7907197B2 (en) | 2007-01-30 | 2011-03-15 | Sony Corporation | Solid-state imaging device and solid-state imaging apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4951440B2 (ja) | 撮像装置及び固体撮像素子の駆動方法 | |
| TW201108734A (en) | Solid-state imaging device, signal processing method thereof and image capturing apparatus | |
| JPH09172645A (ja) | カラースナップ写真カメラ用の電子イメージセンサ | |
| JP2007295230A (ja) | 固体撮像装置およびその駆動方法、カメラ | |
| JP2007135200A (ja) | 撮像方法および撮像装置並びに駆動装置 | |
| EP3756342B1 (en) | Cmos sensor architecture for temporal dithered sampling | |
| JP2000299817A (ja) | 固体撮像素子およびその駆動方法並びにカメラシステム | |
| JP2000106678A (ja) | 撮像装置 | |
| JP2007325026A (ja) | 撮像装置、その駆動方法およびその信号処理方法、電子情報機器 | |
| JP2006108889A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP2004096546A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP4333144B2 (ja) | 固体撮像素子の駆動方法 | |
| US20050225657A1 (en) | Image capture apparatus configured to divisionally read out accumulated charges with a plurality of fields using interlaced scanning | |
| JP2006238205A (ja) | 撮像装置及び撮像方法 | |
| JP2008199419A (ja) | 固体撮像装置、その駆動方法およびカメラ | |
| JP2010081422A (ja) | 撮影装置 | |
| JP4696426B2 (ja) | 固体撮像素子及びその電荷掃き捨て方法 | |
| JP2010124277A (ja) | 撮像装置 | |
| JP2001320632A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP2003169253A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP2002152597A (ja) | 固体撮像デバイスおよび固体撮像装置 | |
| JPH11234572A (ja) | 撮像装置およびその駆動方法 | |
| JP2008124886A (ja) | スミア低減機能付き撮像装置およびそのスミア低減方法 | |
| JP5159387B2 (ja) | 撮像装置および撮像素子の駆動方法 | |
| JPH0965213A (ja) | 撮像装置 |