JP2660594B2

JP2660594B2 - 電子スチルカメラ

Info

Publication number: JP2660594B2
Application number: JP2040937A
Authority: JP
Inventors: 和也小田; 芳樹河岡; 正弘小西
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1990-02-23
Filing date: 1990-02-23
Publication date: 1997-10-08
Anticipated expiration: 2012-10-08
Also published as: JPH03245685A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、電荷結合型固体撮像デバイスを使用して静
止画像を撮像する電子スチルカメラに関し、特に、電荷
結合型固体撮像デバイスにおいて発生するスメア及び暗
電流の影響を低減した高精細の静止画像を撮像するため
の電子スチルカメラに関する。

〔従来の技術〕

従来の電子スチルカメラは、例えば走査線数が525本
のNTSC方式等の標準テレビジョン方式に準拠する程度の
垂直解像度を有する電荷結合型固体撮像デバイスを使用
していた。

しかし、NTSC方式のテレビジョンシステムと比較して
約２倍の垂直解像度を有する高品位のテレビジョンシス
テム等に適用することができる様な高解像度の撮像を行
うためには、従来の固体撮像デバイスでは垂直解像度が
不足し、このことから、より画素数の多い固体撮像デバ
イスを使用した電子スチルカメラの開発が望まれてい
た。

そこで、本願発明者は、垂直方向の画素数を従来に較
べて約２倍とし、４回のフィールド走査読出しによって
全画素の画素信号を読み出すインターライントランスフ
ァ方式の電荷結合型固体撮像デバイスを使用した電子ス
チルカメラを研究・開発した。

かかる固体撮像デバイスの構造を第９図に基づいて述
べると、同図において、垂直方向Ｘに1000行、水平方向
Ｙに800列の合計80万画素分に相当するフォトダイオー
ドA1,B1,A2,B2をマトリクス状に形成し、各列毎に配列
するフォトダイオード群に隣接して垂直電荷転送路１
〜lmを形成すると共に、垂直電荷転送路１〜lmの終端
部に水平電荷転送路H CCDを形成し、水平電荷転送路H C
CDの終端部に形成された出力アンプAMPを介して各画素
信号を点順次走査のタイミングに同期して時系列的に読
み出す構成となっている。

更に、第4n−３行目（但し、ｎは自然数）に配列する
フォトダイオードA1を第１フィールド、第4n−２行目に
配列するフォトダイオードB1を第２フィールド、第4n−
１行目に配列するフォトダイオードA2を第３フィール
ド、そして、第4n行目に配列するフォトダイオードB2を
第４フィールドに該当するものと定義し、順番に４回の
フィールド走査読出しを行うことによって、１画像分の
全画素信号を読み出すように作動する。

露光から画素信号の走査読出しまでの一連の撮像動作
を第10図のタイミングチャートに基づいて説明すると、
固体撮像デバイスは、夫々のフィールド走査期間（1V）
を表す垂直同期信号VDに同期して各フィールド走査読出
しを行うようになっている。即ち、第10図において、垂
直同期信号VDが“H"レベルに反転するのに同期して、各
フィールド毎のフィールドシフト動作を行い（図中のFS
1,FS2,FS3,FS4が“H"レベルとなるときが各フィールド
のフィールドシフト期間である）、次の垂直同期信号VD
が“H"レベルとなるまでの1V期間中に各フィールドに該
当する画素信号を読み出す。

例えば、第10図に示すように、第２フィールド走査期
間（時点t₀〜t₂の間）のある時点t₁において、カメラの
シャッターレリーズボタンを押圧して所定のシャッター
期間（図中の“H"で示す期間）だけ露光を行ったとする
と、その露光終了直後のフィールド走査読出しから画素
信号の読出しを開始する。即ち、最初に、第３フィール
ドに該当するフォトダイオードA2に発生した画素信号q
_A2を時点t₂からFS3が“H"となる期間に垂直電荷転送路
側へフィールドシフトし、次に、所定の駆動信号に同期
して垂直電荷転送路１〜lm及び水平電荷転送路H CCD
が画素信号q_A2を時系列的に読み出すことによって、時
点t₂〜t₃の期間で第３フィールドの走査読出しを行う。

次に、第４フィールドに該当するフォトダイオードB2
に発生した画素信号q_B2を時点t₃からFS4が“H"となる期
間に垂直電荷転送路側へフィールドシフトし、次に、所
定の駆動信号に同期して垂直電荷転送路１〜lm及び水
平電荷転送路H CCDが画素信号q_B2を時系列的に読み出す
ことによって、時点t₃〜t₄の期間で第４フィールドの走
査読出しを行う。

次に、第１フィールドに該当するフォトダイオードA1
に発生した画素信号q_A1を時点t₄からFS1が“H"となる期
間に垂直電荷転送路側へフィールドシフトし、次に、所
定の駆動信号に同期して垂直電荷転送路１〜lm及び水
平電荷転送路H CCDが画素信号q_A1を時系列的に読み出す
ことによって、時点t₄〜t₅の期間で第１フィールドの走
査読出しを行う。

次に、第２フィールドに該当するフォトダイオードB1
に発生した画素信号q_B1を時点t₅からFS2が“H"となる期
間に垂直電荷転送路側へフィールドシフトし、次に、所
定の駆動信号に同期して垂直電荷転送路１〜lm及び水
平電荷転送路H CCDが画素信号q_B1を時系列的に読み出す
ことによって、時点t₅〜t₆の期間で第２フィールドの走
査読出しを行う。

このように、露光直後から４回のフィールド走査読出
しを行うことによって、１画像分の画素信号を全て読み
出すようにしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第10図に示すようなタイミングで画素
信号を走査読出しすると、露光直後に最初に走査読出し
されるフィールドに該当するフォトダイオードの画素信
号にスメア成分が最も多く混入することとなり、画像を
再生したときに、フィールドフリッカが発生して画質悪
化を将来する問題があった。例えば、第10図のタイミン
グによれば、最初に走査読出しが行われる第３フィール
ドに該当する画素信号q_A2にスメアが最も多く混入し、
その後に走査読出しされる第4,第1,第２のフィールドに
該当する画素信号へのスメアの混入は殆ど問題とならな
いことから、第３フィールドに該当するフィールド画の
輝度だけが高くなったり、色むらを発生することとな
り、これが画質悪化の原因となっていた。

ところで、このようなスメアを画素信号に混入させな
い手法として、露光終了後に、まず垂直電荷転送路１
〜lmと水平電荷転送路H CCDに走査読出しを行わせるこ
とによってスメアの原因となる不要電荷を外部へ排出
し、その次に、通常のフィールド走査読出しを行うこと
によって、全フィールドの画素信号へスメアが混入しな
いようにすることが考えられる。

即ち、第11図のタイミングチャートに基づいてその手
法を説明すれば、ある時点t₄において露光を行ったとす
ると、その露光終了後の最初のフィールドシフト動作
（即ち、第３フィールドにおけるフィールドシフト動
作）をマスキングする（図中の期間T_MS）ことによっ
て、フォトダイオードから垂直電荷転送路への画素信号
の転送を禁止し、本来第３フィールドの走査読出しを行
う期間（時点t₅〜t₆の期間）においては、所謂空読み状
態で垂直電荷転送路及び水平電荷転送路に走査読出しの
動作を行わせ、この期間（時点t₅〜t₆の期間）で読み出
されるものは画素信号としないで廃棄する。その結果、
垂直電荷転送路及び水平電荷転送路中のスメア成分が除
去される。そして、時点t₆から第４フィールドの走査読
出しを開始し、第1,第2,第３フィールドの走査読出しを
順番に行うことによって、４フィールド分の画素信号を
全て読み出す。

ところが、第11図のようなタイミングの走査読出しに
よるとスメアの問題は改善されるが、暗電流の影響が無
視できなくなる。即ち、暗電流は半導体基板やフォトダ
イオードの表面部分から定常的に発生するノイズ成分で
あり、最初にフィールド走査読出しが行われる画素信号
（第11図では第４フィールドに該当する画素信号q_B2）
はフォトダイオードに滞在する時間が短いので暗電流の
影響が少なく、最後のフィールド走査読出し（第11図で
は第３フィールドに該当する画素信号q_A2）は滞在時間
が長いので暗電流の影響を受ける。即ち、第11図の場合
には、第４フィールドに該当する画素信号q_B2は、時点t
₁〜t₆までの4V期間に比例した暗電流（4Iとする）が混
入し、第１フィールドに該当する画素信号q_A1は、時点t
₂〜t₇までの4V期間に比例した暗電流（4Iとする）が混
入し、第２フィールドに該当する画素信号は、時点t₃〜
t₉までの4V期間に比例した暗電流（4Iとする）が混入
し、そして、第３フィールドに該当する画素信号は、時
点t₅におけるフィールドシフトが禁止されることから、
時点t₀〜t₉までの8V期間に比例した暗電流（8Iとする）
が混入することとなり、明らかに、第３フィールドに該
当する画素信号への暗電流の混入量が他と較べて多くな
る。そして、このように読み出された画素信号に基づい
て画像を再生すると、各フィールド毎の暗電流の混入量
の違いに応じて、輝度むらや色むらを生じ、画質悪化を
招来することとなる。

本発明はこのような課題に鑑みて成されたものであ
り、画素数の多い電荷結合型固体撮像デバイスを使用
し、且つ再生画像に対しフリッカ等の画質悪化を生じさ
せないように撮像を行うことができる電子スチルカメラ
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〕

このような目的を達成するための本発明は、画素に相
当する複数の光電変換素子を行方向及び列方向に沿って
マトリック状に形成し、各列に配列する上記光電変換素
子に沿って、垂直電荷転送路を形成すると共に、これら
の垂直電荷転送路の終端部に接続する水平電荷転送路を
形成して成るインターライントランスファ方式の電荷結
合型固体撮像デバイスによって撮像を行う電子スチルカ
メラにおいて、前記光電変換素子群をｋ（ｋは自然数）
フィールドに区分けし、各フィールドに配列される光電
変換素子に発生する画素信号を所定のフィールド走査読
出し期間毎に順番にｋ回の走査読出しを行うことによっ
て、全画素信号を読み出すように制御すると共に、撮像
の際には、露光後の最初のフィールド走査読出し期間に
おいて画素信号をフィールドシフトすることなく転送路
に空読み動作を行わせ、該に空読み動作を終了した後、
上記フィールドシフトを行わなかったフィールドに対す
る走査読出しから再開して順番に残余のフィールドに該
当する画素信号を走査読出しすることとした。

〔作用〕

このような構成を有する本発明の電子スチルカメラに
よれば、露光後に、１回のフィールド走査読出し期間に
おいて空読出しを行ってから、画素信号をフィールド走
査読出しするのでスメア成分を排除することができると
共に、該空読出し終了後に上記フィールドシフトを行わ
なかったフィールドに対する走査読出しから再開して順
番に残余のフィールドに該当する画素信号を走査読出し
するので、各フィールドの画素信号に対する暗電流の影
響を均一化することができ、画像を再生したときにフィ
ールド毎の輝度むら等によるフリッカの発生を防止する
ことができる。

又、空読出し完了直後のフィールド走査読出しから画
素信号の走査読出しを行うことで、画素信号が暗電流か
ら影響を受ける期間をより短縮化することとなり、ダイ
ナミックレンジの向上及び再生画像の画質向上を図るこ
とができる。

尚、フィールド数ｋは適宜の数であり、本発明は何れ
のフィールド数に区分けした場合についても適用し得る
ものである。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面と共に説明する。

まず、第１図に基づいて電子スチルカメラの全体構成
を説明すると、１は撮像レンズ、２は絞り機構、３はビ
ームスプリッタ、４はシャッター機構、５はインターラ
イントランスファ方式の電荷結合型固体撮像デバイスで
あり、夫々が光軸上に沿って順番に配列されている。

６は受光素子であり、ビームスプリッタ３からの光を
測光して、被写体輝度を表す測定信号を露光制御回路７
へ入力する。そして、露光制御回路７が測定信号に基づ
いて絞り機構２の絞り値とシャッター機構４のシャッタ
ー速度を自動的に設定する。

８は信号発生回路であり、電荷結合型固体撮像デバイ
ス５の走査読出しタイミングを制御するための駆動信
号、即ち垂直電荷転送路を駆動するための駆動信号
φ_Ｖ、水平電荷転送路を駆動するための駆動信号φ_Ｈ、
各フィールド走査読出しにおいてフィールドシフト動作
を行わせるためのフィールドシフト同期信号FS等を発生
すると共に、電荷結合型固体撮像デバイス５の走査読出
しと露光制御回路７の動作を同期させるための同期信号
を発生させ、これらの信号は駆動回路９を介して電荷結
合型固体撮像デバイス５及び露光制御回路７へ供給す
る。

10はカメラ全体の動作タイミングを制御するためのシ
ステムコントローラであり、シャッターレリーズボタン
11の押圧タイミングに同期した同期信号をレリーズ操作
検出回路12から受信すると、露光制御回路７と駆動回路
９の動作を該同期信号に同期して動作させたり、電荷結
合型固体撮像デバイス５から読み出された画素信号を信
号処理して記録媒体に記録させるためのタイミングを制
御する。

13は映像信号処理回路であり、電荷結合型固体撮像デ
バイス５から所定タイミングで読み出された画素信号に
対して白バランス調整やγ補正等の処理を行うと共に、
所定の変調処理等を行って、記録可能な映像信号を形成
する。

14はバッファ回路であり、映像信号処理回路13から出
力される映像信号を増幅して記録装置15へ転送する。

16は記録制御回路であり、システムコントローラ10か
らのタイミング制御信号に従って、バッファ回路14及び
記録装置15の動作を制御し、記録装置15に対して、磁気
記録媒体やメモリカードの半導体メモリへのに映像信号
の記録を行わせる。

次に、電荷結合型固体撮像デバイス５の構造を第２図
に基づいて説明する。この撮像デバイスは、所定濃度の
不純物の半導体基板に半導体集積回路技術によって製造
される電荷結合型固体撮像デバイスであり、受光領域に
は、垂直方向Ｘに対して1000行、水平方向Ｙに対して80
0列の合計80万画素分のフォトダイオードA1,B1,A2,B2が
マトリクス状に設けられ、垂直方向Ｘに沿って配列され
たフォトダイオード群の間に800本の垂直電荷転送路
１〜lmが形成されている。そして、夫々の垂直電荷転送
路１〜lmの上面には、第4n−３行目（ｎは自然数）に
配列するフォトダイオードA1に対してゲートに電極VA
1、第4n−２行目に配列するフォトダイオードB1に対し
てゲート電極VB1、第4n−１行目に配列するフォトダイ
オードA2に対してゲート電極VA2、第4n行目に配列する
フォトダイオードB2に対してゲート電極VB2が設けら
れ、更に、ゲート電極VA1とVB1の間とゲート電極VA2とV
B2の間にゲート電極V2が設けられ、ゲート電極VB1とVA2
の間とゲート電極VB2とVA1の間にゲート電極V4が設けら
れている。

そして、夫々の同一行のゲート電極は共通のポリシリ
コン層で形成され、ゲート電極VA1には駆動信号φ_A1、
ゲート電極V2には駆動信号φ_２、ゲート電極VB1には駆
動信号φ_B1、ゲート電極V4には駆動信号φ_４、ゲート電
極VA2には駆動信号φ_A2、ゲート電極VB2には駆動信号φ
_B2が印加され、これらの駆動信号φ_A1，φ_２，φ_B1，φ
_４，φ_A2，φ_B2の印加電圧に応じたポテンシャルレベル
のポテンシャル井戸（以下、ポテンシャル井戸の部分を
転送エレメントという）及びポテンシャル障壁を垂直電
荷転送路１〜lmに発生させることによって、信号電荷
を転送するようになっている。尚、第１図中に示す駆動
信号φ_Ｖがこれらの駆動信号φ_A1，φ_２，φ_B1，φ_４，
φ_A2，φ_B2を代表して示している。

又、垂直電荷転送路１〜lmの終端部に水平電荷転送
路H CCDが形成され、その出力端に出力アンプAMPが形成
されている。尚、水平電荷転送路H CCDは４相駆動方式
の駆動信号φ_H1，φ_H2，φ_H3，φ_H4に同期して画素信号
を水平方向へ転送し、その転送周期即ち点順次のタイミ
ングに同期して出力アンプAMPから画素信号を読み出
す。

尚、第１図中に示す駆動信号φ_Ｈがこれらの駆動信号
φ_H1，φ_H2，φ_H3，φ_H4を代表して示している。

又、水平電荷転送路１〜lmの内、水平電荷転送路H
CCDに接続する部分VVは、その隣りに位置するゲート電
極VB2の下に形成される転送エレメントと水平電荷転送
路H CCDとの間の接続を制御するためのゲート部であ
り、所定タイミングのゲート信号（図示せず）に同期し
て導通又は非導通となる。

更に、夫々のフォトダイオードA1,B1,A2,B2と垂直電
荷転送路のそれに対応するゲート電極VA1,VB1,VA2,VB2
下の転送エレメントの間にトランスファゲート（図中の
Tgで代表する）が形成されており、夫々のトランスファ
ゲートは、トランスファゲート上にオーバーラップして
積層されるゲート電極VA1,VB1,VA2,VB2にフィールドシ
フト同期信号FSに同期して所定の高電圧の駆動信号を印
加してトランスファゲートを導通にすることにより、フ
ィールドシフト動作を行う。

そして、これらのフォトダイオードA1,B1,A2,B2と、
トランスファゲートと、垂直電荷転送路１〜lm及び水
平電荷転送路H CCDの周囲に形成した所定濃度の不純物
領域がチャンネルストップとなっている。

又、フォトダイオードA1が第１フィールド、フォトダ
イオードB1が第２フィールド、フォトダイオードA2が第
３フィールド、フォトダイオードB2が第４フィールドに
配列されるものと定義している。

次に、かかる電子スチルカメラの撮像動作を説明す
る。

この電子スチルカメラは、電荷結合型固体撮像デバイ
ス５に形成されたフォトダイオードA1,B1,A2,B2に発生
した画素信号を上記定義したフィールド毎に順次にフィ
ールド走査読出しすることで画素信号を読み出し、第３
図中のタイミング信号VDが“H"となる周期（1V）が各フ
ィールド走査期間となっている。そして、垂直同期信号
VDに同期して、各フィールド走査読出しにおけるフィー
ルドシフトが順番に行われる。尚、図中のFS1が“H"と
なるときに第１フィールド走査読出し期間におけるフィ
ールドシフトが行われ、他のFS2,FS3,FS4も同様に、
“H"となるときに第2,第3,第４フィールド走査読出し期
間における各フィールドシフトを行う。尚、第１図中に
は、これらの信号FS1〜FS4を信号FSで代表して示してい
る。

第３図中のある時点t₄においてシャッターレリーズボ
タン11を押圧して露光が行われたとすると、システムコ
ントローラ10を駆動回路９に対して、時点t₄からフィー
ルド走査読出し期間（1V）とほぼ等しい期間T_MSにわた
って論理値“H"となるマスク信号MSを発生することによ
り、次の周期で発生すべきフィールドシフト信号（第３
図では、FS3）の発生を禁止する。

したがって、時点t₅において、フィールドシフト動作
が行われず、画素信号は各フィールドに該当するフォト
ダイオードA1,B1,A2,B2にそのまま保持される。そし
て、垂直電荷転送路１〜lm及び水平電荷転送路H CCD
が時点t₅〜t₆の期間において１回の走査読出しを行い、
この期間中に読出した信号は全て廃棄する。

このように、画素信号を夫々所定のフォトダイオード
に保持したままで、転送路だけに所謂空読み動作を行わ
せることで、スメアの原因となる不要電荷が廃棄され
る。

又、図示するように、システムコントローラ10が信号
発生回路８に対して、時点t₅に同期したある時点で論理
値“H"となるリセット信号RSを供給する。これにより、
信号発生回路８は次の同期信号VDが“H"となる時点t₆に
おいて、先の時点t₅でマスクしたフィールドシフト動作
（第３図中ではFS3）を再開させ、その後は予め設定さ
れている順番でフィールドシフト動作を繰り返す。

即ち、時点t₆から所定期間においてFS3が“H"となる
間に第３フィールドに該当するフォトダイオードq_A2を
垂直電荷転送路１〜lmの所定の転送エレメントへフィ
ールドシフトし、次に、所定タイミングの駆動信号
φ_A1，φ_２，φ_B1，φ_４，φ_A2，φ_B2，φ_H1，φ_H2，φ
_H3，φ_H4に同期して読み出すことによって、時点t₆〜t₇
の間に第３フィールドに該当する画素信号q_A2を全て読
み出す。

次に、時点t₇において、第４フィールドに該当するフ
ォトダイオードB2の画素信号q_B2を垂直電荷転送路１
〜lmの所定の転送エレメントへフィールドシフトし、次
に、所定タイミングの駆動信号φ_A1，φ_２，φ_B1，
φ_４，φ_A2，φ_B2，φ_H1，φ_H2，φ_H3，φ_H4に同期して
読み出すことによって、時点t₇〜t₈の間に第４フィール
ドに該当する画素信号q_B2を全て読み出す。

次に、時点t₈において、第１フィールドに該当するフ
ォトダイオードA1の画素信号q_A1を垂直電荷転送路１
〜lmの所定の転送エレメントへフィールドシフトし、次
に、所定タイミングの駆動信号φ_A1，φ_２，φ_B1，
φ_４，φ_A2，φ_B2，φ_H1，φ_H2，φ_H3，φ_H4に同期して
読み出すことによって、時点t₈〜t₉の間に第１フィール
ドに該当する画素信号q_A1を全て読み出す。

そして最後に、時点t₉において、第２フィールドに該
当するフォトダイオードB1の画素信号q_B1を垂直電荷転
送路１〜lmの所定の転送エレメントへフィールドシフ
トし、次に、所定タイミングへの駆動信号φ_A1，φ_２，
φ_B1，φ_４，φ_A2，φ_B2，φ_H1，φ_H2，φ_H3，φ_H4に同
期して読み出すことによって、時点t₉〜t₁₀の間に第２
フィールドに該当する画素信号q_B1を全て読み出す。

尚、それぞれ読み出された画素信号は、最終的に記録
装置15において所定の記録媒体に記録される。

このように、露光完了の直後のフィールドシフト動作
を１回停止することによって画素信号を各フィールドに
該当するフォトダイオード中に保持させ、その保持期間
中に垂直電荷転送路１〜lm及び水平電荷転送路H CCD
に所定の走査読出しを行わせることにより所謂空読みを
行うことで、これらの転送路中に存在するスメア成分を
廃棄することができる。

更に、スメア成分の廃棄後、再び垂直同期信号VDの周
期に同期して、上記の停止されたフィールドシフト動作
から順番に各フィールドの走査読出しを行うことによっ
て、各フィールドに該当する画素信号に対する暗電流の
影響が均一化される。即ち、時点t₆〜t₇の期間において
読み出される画素信号q_A2には、時点t₀〜t₆までの5Vの
期間にわたってフォトダイオードA2に影響した暗電流
（5Iとする）が混入することとなり、時点t₇〜t₈の期間
において読み出される画素信号q_B2には、時点t₁〜t₇ま
での5Vの期間にわたってフォトダイオードB2に影響した
暗電流（5Iとする）が混入することとなり、時点t₈〜t₉
の期間において読み出される画素信号q_A1には、時点t₂
〜t₈までの5Vの期間にわたってフォトダイオードA1に影
響した暗電流（5Iとする）が混入することとなり、そし
て、時点t₉〜t₁₀の期間において読み出される画素信号q
_B1には、時点t₃〜t₉までの5Vの期間にわたってフォトダ
イオードB1に影響した暗電流（5Iとする）が混入するこ
ととなる。このように、全てのフィールドに該当する画
素信号に対して一律の暗電流5Iが混入することとなるの
で、画像を再生したときに各フィールド毎の輝度差に起
因するフリッカが生じない。尚、上述したように、時点
t₅からt₆の間ではスメア成分が廃棄されるので、スメア
によるフリッカも生じない。

更に、露光後の１フィールド走査読出し期間でスメア
成分の廃棄を行った後、直ちに所望の画素信号を走査読
出しするので、暗電流の画素信号への混入量の絶対量を
少なくすることができ、ダイナミックレンジの向上や画
質の向上等の効果がある。

次に、垂直解像度を向上させるために画素数を増加し
たことに対応して、各フィールド走査読出しを第４図〜
第８図に示すタイミングで行っている。尚、第４図は第
１フィールドに該当するフォトダイオードA1から画素信
号を読み出すための第１フィールド走査読出しタイミン
グ、第５図は第２フィールドに該当するフォトダイオー
ドB1から画素信号を読み出すための第２フィールド走査
読出しタイミング、第６図は第３フィールドに該当する
フォトダイオードA2から画素信号を読み出すための第３
フィールド走査読出しタイミング、第７図は第４フィー
ルドに該当するフォトダイオードB2から画素信号を読み
出すための第４フィールド走査読出しタイミングを示
し、第８図は第４図〜第７図中の期間τにおけるフィー
ルドシフト動作のタイミングを拡大して示している。
尚、各図中の期間T_FA1，T_FB1，T_FA2，T_FB2が各フィール
ド走査読出しの期間（1V）に対応し、夫々1/60秒に設定
されている。又、期間T_fs1，T_fs2，T_fs3，T_fs4は第３図
中のFS1,FS2,FS3,FS4が“H"となるフィールドシフト期
間に相当し、期間T_outがフィールドシフト動作後に継続
する走査読出しの期間である。

まず、第４図に基づいて、第１フィールド走査読出し
の動作を説明すると、フィールドシフト期間T_fs1におい
て図示するように、駆動信号φ_A1，φ_B1，φ_A2，φ_B2，
φ_２，φ_４の論理値レベルが変化し、図中の時点S1にお
いて駆動信号φ_A1がトランスゲートTgを導通状態にする
のに十分な高電圧となることによって、第１フィールド
に該当するフォトダイオードA1の画素信号q_A1をゲート
電極VA1下の転送エレメントへフィールドシフトする。
このフィールドシフトが終了すると、次に期間τ（時点
S2〜S3の間）の動作を行うことによって、垂直電荷転送
路１〜lmにおいて画素信号q_A1を全体的に１ライン分
だけ水平電荷転送路H CCD側へ転送する。即ち、期間τ
における夫々の駆動信号は２周期分の矩形信号から成
り、第８図に示すように、駆動信号φ_A1が“H"→“L"→
“H"→“L"→“H"に変化するのに対して、駆動信号φ_２
がそれより所定の位相Δだけ遅れた同じ波形に設定さ
れ、駆動信号φ_B1が更に駆動信号φ_２より位相Δだけ遅
れた同じ波形に設定され、駆動信号φ_４が更に駆動信号
φ_B1より位相Δだけ遅れた同じ波形に設定され、駆動信
号φ_A2が更に駆動信号φ_４より位相Δだけ遅れた同じ波
形に設定され、駆動信号φ_B2が更に駆動信号φ_A2より位
相Δだけ遅れた同じ波形に設定されている。そして、こ
のようなタイミングの駆動信号によって垂直電荷転送路
１〜lmを駆動すると、最も水平電荷転送路H CCDに近
接した１行分の画素信号q_A1が水平電荷転送路H CCDの所
定の転送エレメントに転送される。

次に、時点S3〜S4の期間において、水平電荷転送路H
CCDが駆動信号φ_H1〜φ_H4に同期して１行分の画素信号q
_A1を水平転送し、夫々の画素信号を時系列的に読み出
す。

そして、上記した時点S2〜S4と同じ動作を残りの全て
の画素信号q_A1を読み出すまで繰り返すことによって、
第１フィールドに該当する全ての画素信号の走査読出し
を完了する。尚、第４図において、時点S5で読出しが完
了するものとする。

次に、第２フィールドに該当するフォトダイオードB1
に対するフィールド走査読出しを第５図に基づいて説明
する。フィールドシフト期間T_fs2において図示するよう
に、駆動信号φ_A1，φ_B1，φ_A2，φ_B2，φ_２，φ_４の論
理値レベルが変化し、図中の時点S6において駆動信号φ
_B1がトランスゲートTgを導通状態にするのに十分な高電
圧となることによって、第２フィールドに該当するフォ
トダイオードB1の画素信号q_B1をゲート電極VB1下の転送
エレメントへフィールドシフトする。このフィールドシ
フトが終了すると、次に、第４図中の期間T_outと同じ電
荷転送のための動作を行い、図中の時点S7で第２フィー
ルドに該当するフォトダイオードB1からの全ての画素信
号q_B1の読み出しを完了する。

次に、第３フィールドに該当するフォトダイオードA2
に対するフィールド走査読出しを第６図に基づいて説明
する。フィールドシフト期間T_fs3において図示するよう
に、駆動信号φ_A1，φ_B1，φ_A2，φ_B2，φ_２，φ_４の論
理値レベルが変化し、図中の時点S8において駆動信号φ
_A2がトランスゲートTgを導通状態にするのに十分な高電
圧となることによって、第３フィールドに該当するフォ
トダイオードA2の画素信号q_A2をゲート電極VA2下の転送
エレメントへフィールドシフトする。このフィールドシ
フトが終了すると、次に、第４図中の期間T_outと同じ電
荷転送のための動作を行い、図中の時点S9で第３フィー
ルドに該当するフォトダイオードA2からの全ての画素信
号q_A2の読み出しを完了する。

次に、第４フィールドに該当するフォトダイオードB2
に対するフィールド走査読出しを第７図に基づいて説明
する。フィールドシフト期間T_fs4において図示するよう
に、駆動信号φ_A1，φ_B1，φ_A2，φ_B2，φ_２，φ_４の論
理値レベルが変化し、図中の時点S10において駆動信号
φ_B2がトランスゲートTgを導通状態にするのに十分な高
電圧となることによって、第４フィールドに該当するフ
ォトダイオードB2の画素信号q_B2をゲート電極VB2下の転
送エレメントへフィールドシフトする。このフィールド
シフトが終了すると、次に、第４図中の期間T_outと同じ
電荷転送のための動作を行い、図中の時点S11で第４フ
ィールドに該当するフォトダイオードB2からの全ての画
素信号q_B2の読み出しを完了する。

尚、第４図ないし第７図に示した夫々のフィールドシ
フト動作は、上述したように、マスキング期間において
は停止されるので、画素信号はフォトダイオードに保持
されたままととなり、期間T_outに示す転送動作によって
空読出しが行なわれる事となる。

このように、垂直電荷転送路１〜lmを６相の駆動信
号φ_A1，φ_B1，φ_A2，φ_B2，φ_２，φ_４によって駆動さ
せると、駆動信号の種類が少なくて済むので、撮像デバ
イス駆動回路８の構成を簡略化したり、配線を簡素化す
ることができる等の効果が得られる。因みに、従来一般
的に行われていた２相駆動方式の考え方を垂直解像度を
２倍にした本実施例の撮像デバイスに適用すると仮定し
た場合には、８相駆動方式を適用する事となり、８種類
の駆動信号が必要となる。これに対して、この実施例で
は６相駆動方式によるので、上述したような効果が得ら
れる。

更に、この実施例では、画素に相当するフォトダイオ
ードの配列を４フィールドに区分けした場合に対するフ
リッカ除去のための走査読出しについて説明したが、一
般的に、ｋ（ｋは自然数）フィールドに区分けするもの
に対しても適用することができ、スメアの除去及び暗電
流の均一化を図ることができ、フリッカ発生を防止する
効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、画素に相当す
る光電変換素子をｋフィールドに区分けして、夫々のフ
ィールドに該当する光電変換素子の画素信号をｋ回のフ
ィールド走査読出しによって全画素信号を読出す電荷結
合型固体撮像デバイスを適用した電子スチルカメラにお
いて、露光直後の走査読み出しではフィールドシフト動
作を停止することによって画素信号を読み出すことな
く、単に水平及び垂直電荷転送路に空読み動作を行わ
せ、その後に、フィールドシフト動作が停止されたフィ
ールドに該当する画素信号からフィールド走査読出しを
再開するようにしたので、上記空読み期間でスメア成分
を排除し、且つ夫々のフィールドに該当する画素信号へ
の暗電流の影響を均一化することができ、再生画像のフ
リッカ発生を防止することができる。又、垂直解像度を
向上させるために画素数を増加した電荷結合型固体撮像
デバイスを適用する電子スチルカメラの実現に極めて有
効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略構成を示すブロック
図、第２図は一実施例に適用する電荷結合型固体撮像デバイ
スの構成を示す構成図、第３図は撮像時における電子スチルカメラの作動を説明
するためのタイミングチャート、第４図は一実施例における第１フィールド走査読出しタ
イミングを示すタイミングチャート、第５図は一実施例における第２フィールド走査読出しタ
イミングを示すタイミングチャート、第６図は一実施例における第３フィールド走査読出しタ
イミングを示すタイミングチャート、第７図は一実施例における第４フィールド走査読出しタ
イミングを示すタイミングチャート、第８図は第４図ないし第７図における期間τのタイミン
グを拡大して示すタイミングチャート、第９図は従来の電子スチルカメラに適用した電荷結合型
固体撮像デバイスの問題点を説明するための説明図、第10図は従来の電子スチルカメラにおけるスメア混入の
問題点を説明するためのタイミングチャート、第11図は従来の電子スチルカメラにおける暗電流混入の
問題点を説明するためのタイミングチャートである。図中の符号： 1;撮像レンズ 2;絞り機構 3;ビームスプリッタ 4;シャッター機構 5;電荷結合型固体撮像デバイス 6;受光素子 7;露光制御回路 8;信号発生回路 9;駆動回路 10;システムコントローラ 11;シャッターレリーズボタン 12;レリーズ操作検出回路 13;映像信号処理回路 14;バッファ回路 15;記録装置 16;記録制御回路 A1,B1,A2,B2;フォトダイオード VA1,VB1,VA2,VB2;ゲート電極１〜lm;垂直電荷転送路 H CCD;水平電荷転送路 AMP;出力アンプ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画素に相当する複数の光電変換素子を行方
向及び列方向に沿ってマトリック状に形成し、各列に配
列する上記光電変換素子に沿って垂直電荷転送路を形成
すると共に、これらの垂直電荷転送路の終端部に接続す
る水平電荷転送路を形成して成るインターライントラン
スファ方式の電荷結合型固体撮像デバイスによって撮像
を行う電子スチルカメラにおいて、前記光電変換素子群をｋ（ｋは自然数）フィールドに区
分けし、各フィールドに配列される光電変換素子に発生
する画素信号を所定のフィールド走査読出し期間毎に順
番にｋ回の走査読出しを行うことによって全画素信号を
読み出すように制御すると共に、撮像の際に、露光後の
最初のフィールド走査読出し期間において画素信号のフ
ィールドシフトを停止して前記垂直及び水平電荷転送路
に空読み動作を行わせ、該に空読み動作を終了した後、
上記フィールドシフトを停止したフィールドに対する走
査読出しから再開して順番に残余のフィールドに該当す
る画素信号を走査読出しさせる制御手段を備えたことを
特徴とする電子スチルカメラ。