JP3340482B2 - 撮像素子の不要電荷掃き出し方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばスチルビデオカ
メラに設けられ、撮像素子に残留している不要電荷を掃
き出す方法およびこの方法を実施するための装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばスチルビデオカメラ等に
は、光学系により得られた被写体像を電気的な映像信号
に変換するため、ＣＣＤ（固体撮像素子）が設けられて
いる。ＣＣＤは、各画素に対応させてフォトダイオード
を有しており、露光によってフォトダイオードに蓄積さ
れた電荷は、遮光後、垂直転送ＣＣＤおよび水平転送Ｃ
ＣＤを介して外部に出力される。

【０００３】ところが露光期間中、フォトダイオードに
入射した光量が多過ぎて過剰な電荷が発生した場合、フ
ォトダイオードから垂直転送ＣＣＤに過剰電荷が漏れ込
み、この過剰電荷がフォトダイオードに蓄積されていた
信号電荷と混ざり、これによりスミア等が発生して画質
が低下する。また、ＣＣＤに生じた熱の影響により暗電
流が発生し、垂直転送ＣＣＤに不要電荷が生じている場
合も同様に、画質が低下する。このような画質の低下を
防止するため、従来、垂直転送ＣＣＤに残留している過
剰電荷を水平転送ＣＣＤに高速で掃き出す構成が提案さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、垂直転送ＣＣ
Ｄに残留している電荷を高速で掃き出そうとすると、過
剰電荷が水平転送ＣＣＤから溢れたり、あるいは過剰電
荷の転送動作のタイミングにミスが発生することがあ
り、水平転送ＣＣＤの周辺のフォトダイオードに過剰電
荷が漏れて、この部分の画質が低下するという問題があ
る。また垂直転送ＣＣＤを高速駆動するためには、駆動
回路の能力を高める必要があることから、消費電力が増
加するという問題もある。

【０００５】本発明は、高速駆動のための回路を設ける
ことなく、垂直転送ＣＣＤに残留している不要電荷を確
実に外部に掃き出すことができる不要電荷掃き出し方法
およびこの方法を実施するための装置を提供することを
目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る撮像素子の
不要電荷掃き出し方法は、映像信号の１水平走査線分の
読み出し期間のうち、水平転送ＣＣＤが実質的に有効画
素数分の電荷を水平転送するのに必要な期間を除いた期
間中、水平転送ＣＣＤにポテンシャルの井戸を形成する
とともに、映像信号の読み出し時と同じ周期の駆動信号
１周期分による垂直転送ＣＣＤの１段分転送動作を複数
回行なって、電荷を水平転送ＣＣＤ側に掃き出し、次い
で水平転送ＣＣＤを実質的に有効画素数分だけ駆動して
電荷を外部に掃き出すことを特徴としている。

【０００７】また本発明に係る撮像素子の不要電荷掃き
出し装置は、映像信号の１水平走査線分の読み出し期間
のうち、水平転送ＣＣＤが実質的に有効画素数分の電荷
を水平転送するのに必要な期間を除いた期間中、水平転
送ＣＣＤにポテンシャルの井戸を形成する手段と、映像
信号の読み出し時と同じ周期の駆動信号１周期分による
垂直転送ＣＣＤの１段分転送動作を複数回行なって、電
荷を水平転送ＣＣＤ側に掃き出す手段と、水平転送ＣＣ
Ｄを実質的に有効画素数分だけ駆動して電荷を外部に掃
き出す手段とを備えたことを特徴としている。

【０００８】

【実施例】以下図示実施例により本発明を説明する。図
１は、本発明の一実施例である撮像素子駆動装置を備え
たスチルビデオカメラのブロック図である。

【０００９】システムコントロール回路１０はマイクロ
コンピュータであり、本スチルビデオカメラの全体の制
御を行う。

【００１０】撮像光学系はレンズ１１と絞り１２と光学
フィルタ１３を備え、この撮像光学系を通った光線はＣ
ＣＤ１４に導かれる。ＣＣＤ１４は駆動回路１５によっ
て駆動され、これにより、ＣＣＤ１４上に結像された被
写体像に対応した映像信号がＣＣＤ１４から出力され、
相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路１６に供給され
る。なお駆動回路１５は、後述するように、Ｖドライ
バ、Ｈドライバ、ゲート回路および遅延回路等から構成
される。

【００１１】ＣＤＳ回路１６に入力された映像信号は、
リセット雑音を除去された後、図示しないプリプロセス
回路においてガンマ補正等の所定の処理を施される。そ
してこの映像信号は、Ａ／Ｄ変換器２１においてデジタ
ル信号に変換され、画像メモリ２２に格納される。映像
信号が格納される画像メモリ２２のアドレスは、システ
ムコントロール回路１０およびアドレス制御回路２３を
介して制御される。なお、ＣＤＳ回路１６およびＡ／Ｄ
変換器２１の動作は、タイミング発生回路１７から出力
されるパルス信号によって制御される。

【００１２】画像処理回路２４は、画像メモリ２２に格
納された画像信号に対して、所定の処理を施し、これに
よりＲ信号、Ｇ信号およびＢ信号が出力される。これら
のＲ信号、Ｇ信号およびＢ信号は、記録装置２５に入力
され、ＩＣメモリカード等の記録媒体に記録される。

【００１３】システムコントロール回路１０に接続され
たマニュアルスイッチ群２６は、本スチルビデオカメラ
を操作するため、また表示素子２７は、マニュアルスイ
ッチ群２６の各種スイッチによる操作の内容等を表示す
るために、それぞれ設けられる。

【００１４】次に、図１および図２を参照して、ＣＣＤ
１４の構成およびＣＣＤ１４を駆動するための構成を説
明する。

【００１５】フォトダイオード３１は各画素に対応して
設けられており、フォトダイオード３１では入射光量に
応じて信号電荷が形成される。垂直転送ＣＣＤ３２は、
フォトダイオード３１に隣接して垂直方向（図の縦方
向）に沿って設けられており、フォトダイオード３１に
おいて生成された電荷を水平転送ＣＣＤ３３に転送す
る。水平転送ＣＣＤ３３にはＦＤＡ（フローティングデ
ィフュージョンアンプ）３４が接続されており、このＦ
ＤＡ３４では、水平転送ＣＣＤ３３によって転送されて
きた電荷が電圧に変換され、外部に出力される。

【００１６】駆動回路１５には、タイミング発生回路１
７から／Ｖ１信号（符号／は極性が反転していることを
意味する）等が、またシステムコントロール回路１０か
ら／Ｖsub 信号がそれぞれ入力され、これらの電圧信号
に対応した駆動信号がＣＣＤ１４に対して出力される。
例えば、／Ｖ１信号〜／Ｖ４信号が“Ｌ”（ロー）であ
る時、φＶ１信号〜φＶ４信号（駆動信号）が“Ｈ”
（ハイ）として出力される。／Ｖsub 信号についても同
様に、反対の極性を有するφＶsub 信号が出力される。
なお本実施例において、／Ｖ１信号〜／Ｖ４信号の電圧
は、“Ｈ”の時５Ｖ、“Ｌ”の時０Ｖである。また、φ
Ｖ１信号〜φＶ４信号の電圧は、“Ｈ”の時０Ｖ、
“Ｌ”の時−７Ｖである。

【００１７】同期信号発生回路４１では、タイミング発
生回路１７から出力されたクロック信号fck に基づい
て、システムコントロール回路１０の制御により垂直同
期信号ＶＤおよび水平同期信号ＨＤが生成される。タイ
ミング発生回路１７では、水平同期信号ＨＤ等に基づい
て、／Ｖ１信号〜／Ｖ４信号、Ｈ１信号、Ｈ２信号、／
ＴＧ１信号および／ＴＧ２信号が生成され、これらの信
号は駆動回路１５に入力される。駆動回路１５には、こ
れらの信号の他、システムコントロール回路１０から／
Ｖsub 信号およびＧ（ゲート）信号が入力される。

【００１８】ＣＣＤ１４では、駆動回路１５のＶドライ
バから出力される駆動信号によって電荷の垂直転送が行
われ、駆動回路１５のＨドライバから出力される駆動信
号によって電荷の水平転送が行われる。すなわち垂直転
送ＣＣＤ３２では、駆動回路１５から端子３５ａ〜３５
ｄを介して供給される４相のφＶ１〜φＶ４信号（駆動
信号）によって、垂直方向の電荷の転送が行われる。水
平転送ＣＣＤ３３では、駆動回路１５から端子３６ａ、
３６ｂを介して供給されるφＨ１およびφＨ２信号（駆
動信号）によって、水平方向の電荷の転送が行われる。
駆動回路１５から端子３７を介して供給されるφＶsub
信号は、フォトダイオード３１に蓄積されている不要電
荷を、露光期間の直前にＣＣＤ１４の基板の方向に掃き
出すためのものである。これらの信号により、信号電荷
の転送、信号電荷の蓄積時間、電子シャッタ速度の決
定、および過剰電荷の掃き出し等の制御が行われる。

【００１９】次に図３〜図５を参照して、駆動回路１５
によるＣＣＤ１４の駆動制御を説明する。なお図３は、
ＣＣＤ１４によって検出された映像信号を、ＣＣＤ１４
から出力する動作を示す。また図４は各駆動信号の時間
的変化を示し、図５は、垂直転送ＣＣＤ３２および水平
転送ＣＣＤ３３におけるポテンシャルの井戸の変化を示
す。

【００２０】図３において、露光期間の前、絞り１２は
開口されている（符号Ｆ１）。ＦＬＤ信号は画像のフィ
ールドを示しており、フィールドに応じて“Ｈ”と
“Ｌ”が切り換わる。すなわち、第１フィールドの時
“Ｈ”となり、第２フィールドの時“Ｌ”となる。／Ｖ
sub 信号は通常“Ｈ”であるが、マニュアルスイッチ群
２６中のレリーズスイッチ（図示せず）の操作に基づく
所定のタイミングで“Ｌ”とされる。この／Ｖsub 信号
が“Ｌ”になると、すなわちφＶsub 信号（図２参照）
が“Ｈ”になると、それまでフォトダイオード３１に蓄
積されていた不要電荷が基板の方向に掃き出される。こ
の掃き出し期間中にフォトダイオードに発生する電荷は
全て掃き出されるので、この掃き出し動作が終了した時
点からフォトダイオードの電荷蓄積が開始され、その
後、この掃き出しが行われたフィールドの次のフィール
ドの略中央において、絞り１２が閉じ（符号Ｆ２）、露
光が完了する。不要電荷の掃き出しが終了してから絞り
１２が閉じるまでが露光期間であり、この間に、ＣＣＤ
１４のフォトダイオード３１には被写体像に対応した電
荷が蓄積される。

【００２１】一方、／Ｖ１信号〜／Ｖ４信号は、常に所
定のタイミングでオンオフを繰り返している。すなわ
ち、垂直転送ＣＣＤ３２の第１〜第４の電極に印加され
るφＶ１信号〜φＶ４信号は、常に所定のタイミングで
“Ｈ”、“Ｌ”を繰り返している。このφＶ１信号〜φ
Ｖ４信号は、垂直転送ＣＣＤ３２において電荷の垂直転
送を行う駆動信号である。

【００２２】さて露光期間が終了した後の１／２フィー
ルドの期間（掃き出し期間）、垂直転送および水平転送
が行われ、垂直転送ＣＣＤ３２に残留している電荷が水
平転送ＣＣＤ３３を介して外部に掃き出される。この垂
直転送ＣＣＤ３２に残留している電荷は、フォトダイオ
ード３１から漏れ込んだ過剰電荷、あるいは暗電流によ
るものである。この掃き出し動作については、後述す
る。

【００２３】不要電荷の掃き出しが完了すると、ＦＬＤ
信号の切り換わりの直後に／ＴＧ１信号および／ＴＧ２
信号が出力される。これにより、フォトダイオード３１
に蓄積されていた第１および第２フィールドの画像に対
応した電荷、すなわち露光によってフォトダイオード３
１に蓄積された電荷が垂直転送ＣＣＤ３２に転送され
る。なお本実施例では、／ＴＧ１信号および／ＴＧ２信
号を同じ水平ブランキング期間中に出力してフィールド
記録を行う構成となっている。

【００２４】フォトダイオード３１から垂直転送ＣＣＤ
３２に転送された電荷は、／Ｖ１信号〜／Ｖ４信号すな
わちφＶ１信号〜φＶ４信号の作用によって水平転送Ｃ
ＣＤ３３側に２画素分だけ転送され、その後、φＨ１信
号およびφＨ２信号の作用によって水平転送ＣＣＤ３３
にある１水平走査線分の信号がＦＤＡ３４（図２）に転
送される。このようにして、フォトダイオード３１に蓄
積された電荷（映像信号）が垂直転送ＣＣＤ３２および
水平転送ＣＣＤ３３を介して１水平走査線ずつＣＣＤ１
４から出力される（符号Ｃ１）。

【００２５】この掃き出し動作を図４および図５を参照
して説明する。

【００２６】時間ｔ１より前は水平転送期間であり、電
荷の垂直転送は行われず、水平転送のみが行われてい
る。すなわち、φＨ１信号が所定のタイミングでオンオ
フしており、φＶ１信号およびφＶ２信号は“Ｈ”（＝
０Ｖ）、φＶ３信号およびφＶ４信号は“Ｌ”（＝−７
Ｖ）である。したがって垂直転送ＣＣＤ３２において、
電極Ｖ１、Ｖ２に対応した部分にはポテンシャルの井戸
が形成されているが、電極Ｖ３、Ｖ４に対応した部分に
はポテンシャルの井戸は形成されておらず、垂直転送Ｃ
ＣＤ３２のポテンシャルの井戸は水平転送ＣＣＤ３３か
ら遮断されている。

【００２７】時間ｔ２になると、φＨ１信号は“Ｈ”と
なり、これにより水平転送ＣＣＤ３３にはポテンシャル
の井戸が形成される。また、φＶ１信号およびφＶ２信
号に加えてφＶ３信号も“Ｈ”となり、このため垂直転
送ＣＣＤ３２では、電極Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３に対応した部
分にポテンシャルの井戸が形成されることとなる。時間
ｔ３では、φＶ１信号が“Ｌ”に変化し、これにより垂
直転送ＣＣＤ３２におけるポテンシャルの井戸は、電極
Ｖ２、Ｖ３に対応した部分に形成される。すなわちポテ
ンシャルの井戸は、時間ｔ１と比べて１電極分だけ水平
転送ＣＣＤ３２側に移動している。

【００２８】次いで時間ｔ４では、φＶ４信号が“Ｈ”
になり、この結果垂直転送ＣＣＤ３２では、電極Ｖ２、
Ｖ３、Ｖ４に対応した部分にポテンシャルの井戸が形成
される。したがって垂直転送ＣＣＤ３２の複数の電極の
うち最も水平転送ＣＣＤ３３に近い電極Ｖ４に対応した
部分のポテンシャルの井戸が、最終電極ＶＬに対応した
部分を介して、水平転送ＣＣＤ３３のポテンシャルの井
戸に接続することとなる。なお本実施例では、電極ＶＬ
には、φＶ４すなわち電極Ｖ４と同じ駆動信号が印加さ
れる。

【００２９】次に時間ｔ５では、φＶ２信号が“Ｌ”に
変化し、これにより垂直転送ＣＣＤ３２におけるポテン
シャルの井戸は、電極Ｖ３、Ｖ４に対応した部分だけと
なる。時間ｔ６では、φＶ１信号が“Ｈ”となり、これ
により垂直転送ＣＣＤ３２では、電極Ｖ３、Ｖ４、Ｖ１
に対応した部分にポテンシャルの井戸が形成されること
となる。そして時間ｔ７では、φＶ３信号が“Ｌ”に変
化し、これにより垂直転送ＣＣＤ３２におけるポテンシ
ャルの井戸は、電極Ｖ４、Ｖ１に対応した部分だけとな
る。時間ｔ８になると、φＶ２信号が“Ｈ”に変化し、
これにより垂直転送ＣＣＤ３２におけるポテンシャルの
井戸は、電極Ｖ４、Ｖ１、Ｖ２に対応した部分に形成さ
れる。

【００３０】時間ｔ４〜ｔ８の間、電極Ｖ４に対応した
部分にポテンシャルの井戸が形成されているので、この
間、これらのポテンシャルの井戸のうち最も水平転送Ｃ
ＣＤ３３に近い井戸は、最終電極ＶＬに対応した部分を
介して、水平転送ＣＣＤ３３のポテンシャルの井戸に接
続している。

【００３１】時間ｔ９では、φＶ４信号が“Ｌ”に変化
し、この結果垂直転送ＣＣＤ３２において、電極Ｖ４に
対応した部分のポテンシャルの井戸は消滅する。したが
って、水平転送ＣＣＤ３３のポテンシャルの井戸は垂直
転送ＣＣＤ３２から遮断される。

【００３２】このような時間ｔ１〜ｔ９の垂直転送動作
により、垂直転送ＣＣＤ３２の各電極に対応した部分に
残留している電荷が４電極分だけ（フォトダイオードで
数えると２画素分だけ）水平転送ＣＣＤ３３側に移動す
る。また、垂直転送ＣＣＤ３２において、最も水平転送
ＣＣＤ３３に近い部位に設けられた電極Ｖ１〜Ｖ４に対
応した部分に残留している不要電荷が水平転送ＣＣＤ３
３に掃き出される。なお、時間ｔ１〜ｔ９の所要時間Ｈ
６を、ここでは便宜的に１段垂直転送時間と定義する。

【００３３】上述したφＶ１信号〜φＶ４信号の制御す
なわち１段垂直転送動作は、詳細は後述するが、水平転
送ＣＣＤ３３にポテンシャルの井戸が形成されている間
に２度行われる。このように２度の掃き出し動作を行う
ため、本実施例では、１回目の掃き出し動作が完了した
後、Ｇ信号が“Ｌ”から“Ｈ”に切り換わり、これによ
りφＨ１信号が“Ｈ”に固定される。すなわち水平転送
ＣＣＤ３３には、引続きポテンシャルの井戸が形成され
ることとなる。この状態で、上述したようなφＶ１信号
〜φＶ４信号の制御がもう一度行われ、垂直転送動作が
行われる。すなわち、１水平転送動作と次の１水平転送
動作の間に２段分の垂直動作動作が行われる。

【００３４】次に、掃き出し動作における垂直転送動作
の時間と水平転送動作の時間について、図４および図６
を参照して説明する。

【００３５】図６は、ＣＣＤ１４の受光面４４と水平転
送ＣＣＤ３３を示している。受光面４４は、実際に光が
照射される有効画素領域４４ａと、この有効画素領域４
４ａの周囲に形成されるオプティカルブラック領域４４
ｂとから成る。オプティカルブラック領域４４ｂは、光
が照射されない部分、すなわち有効な信号電荷が形成さ
れない部分である。

【００３６】水平転送ＣＣＤ３３における水平転送動作
は、映像信号の読み出し動作では、水平転送ＣＣＤ３３
の長さ分だけ行われる。すなわち、映像信号の読み出し
時において、１水平走査期間に水平転送ＣＣＤ３３から
出力される画素数は、フォトダイオードが配設された受
光面４４からはみ出した部分Ｐ１（１５画素分）と、有
効画素領域４４ａの左側に位置するオプティカルブラッ
ク領域４４ｂの部分Ｐ２（５画素分）と、有効画素領域
４４ａの部分Ｐ３（７６８画素分）と、有効画素領域４
４ａの右側に位置するオプティカルブラック領域４４ｂ
の部分Ｐ４（５０画素分）との合計画素数（すなわち８
３８画素）分である。

【００３７】これに対し、垂直転送ＣＣＤ３２の不要電
荷の掃き出し動作では、水平転送動作は、水平転送ＣＣ
Ｄ３３の全長よりも短くてよい。すなわち水平転送ＣＣ
Ｄ３３では、垂直転送ＣＣＤ３２の有効画素領域４４ａ
に対応した部分から転送された電荷が存在する部分（符
号Ｑで示され、７６８画素分の長さを有している）のみ
を、水平方向に掃き出せばよい。つまり、垂直転送ＣＣ
Ｄ３２の不要電荷は、ほとんど有効画素領域４４ａに対
応した部分に存在し、オプティカルブラック領域４４ｂ
に対応した部分にはほとんど存在していないため、この
部分に対しては、不要電荷掃き出しのための水平方向へ
の電荷転送動作は必要ない。

【００３８】すなわち本実施例の不要電荷の掃き出し動
作において、水平転送ＣＣＤ３３の水平転送動作は、図
４に示すように符号Ｐ３部分の読み出し期間Ｈ３（有効
画素領域４４ａの信号読み出しに対応した期間）だけ行
われ、受光面からのはみ出し部分Ｐ１、オプティカルブ
ラック領域部分Ｐ２、Ｐ４の読み出し時間を合計した期
間Ｈ５（符号Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ４で表された期間）は水平
転送動作は行われない。これにより、垂直転送動作が可
能な期間が期間Ｈ７（＝Ｈ６＋Ｈ５）に延長される。本
実施例においては、期間Ｈ５は、前述のＨ６よりも若干
長く設定可能であるので、１段垂直転送動作は２度行わ
れている。この垂直転送動作の延長は、Ｇ信号を“Ｈ”
に定めることにより得られる。

【００３９】このように、１水平転送動作で２段分の垂
直転送ＣＣＤ上に存在する不要電荷を掃き出せるので、
有効画素領域４４ａ全体にわたる垂直転送ＣＣＤの不要
電荷掃き出しは、通常の１画面分の映像信号の読み出し
に要する時間の半分の時間で行うことができる。

【００４０】図７は、駆動回路１５の構成の一例を示す
ものである。駆動回路１５は、制御回路１５１とＶドラ
イバ５４とＨドライバ７２とから構成され、制御回路１
５１は遅延回路５２等とＡＮＤ回路５３等とＯＲ回路５
１等とインバータ６４等とから構成される。／Ｖ１信
号、／Ｖ２信号、／Ｖ３信号、／Ｖ４信号、Ｈ１信号お
よびＨ２信号は、タイミング発生回路１７（図１）から
入力され、駆動回路１５では、これらの信号に基づい
て、駆動信号が生成される。

【００４１】／Ｖ１信号はＯＲ回路５１と遅延回路５２
に入力される。遅延回路５２によって所定時間だけ遅延
された／Ｖ１信号は、ＡＮＤ回路５３に入力される。Ａ
ＮＤ回路５３には、遅延された／Ｖ１信号とともに、シ
ステムコントロール回路１０からＧ信号が入力されるよ
うになっており、したがってＧ信号が“Ｈ”の間だけ、
ＡＮＤ回路５３から遅延された／Ｖ１信号の“Ｈ”が出
力される。この信号は、タイミング発生回路１７から直
接入力された／Ｖ１信号とともに、ＯＲ回路５１に入力
される。すなわちＯＲ回路５１からは、タイミング発生
回路１７から入力された／Ｖ１信号が“Ｈ”の時、
“Ｈ”が出力され、またＧ信号が“Ｈ”の間、所定時間
だけ遅延された／Ｖ１信号の“Ｈ”が出力される。ＯＲ
回路５１の出力信号は、Ｖドライバ５４によって極性を
反転され、φＶ１信号としてＣＣＤ１４に出力される。
図４に示す例では、垂直転送期間の間、Ｇ信号の作用に
より、φＶ１信号が２度“Ｌ”になっている。

【００４２】／Ｖ２信号はＯＲ回路５５と遅延回路５６
に入力され、遅延回路５６によって所定時間だけ遅延さ
れた／Ｖ２信号は、ＡＮＤ回路５７に入力される。ＡＮ
Ｄ回路５７には、ＡＮＤ回路５３と同様にＧ信号が入力
されるようになっている。したがってＯＲ回路５５から
は、タイミング発生回路１７から入力された／Ｖ２信号
が“Ｈ”の時、“Ｈ”が出力され、またＧ信号が“Ｈ”
の間、所定時間だけ遅延された／Ｖ２信号の“Ｈ”が出
力される。ＯＲ回路５５の出力信号はＶドライバ５４に
よって極性を反転され、φＶ２信号としてＣＣＤ１４に
出力される。

【００４３】／Ｖ３信号はＡＮＤ回路６１と遅延回路６
２に入力され、遅延回路６２によって所定時間だけ遅延
された／Ｖ３信号は、ＯＲ回路６３に入力される。ＯＲ
回路６３には、遅延された／Ｖ３信号の他、Ｇ信号がイ
ンバータ６４を介して入力されるようになっている。し
たがってＯＲ回路６３からは、Ｇ信号が“Ｈ”であり、
かつ遅延回路６２から“Ｌ”の／Ｖ３信号が入力されて
いる間だけ、“Ｌ”が出力される。この出力は、タイミ
ング発生回路１７から直接入力された／Ｖ３信号ととも
に、ＡＮＤ回路６１に入力される。したがってＡＮＤ回
路６１からは、タイミング発生回路１７から入力された
／Ｖ３信号が“Ｌ”の時、“Ｌ”が出力され、またＧ信
号が“Ｈ”の間、所定時間だけ遅延された／Ｖ３信号の
“Ｌ”が出力される。ＡＮＤ回路６１の出力信号は、Ｖ
ドライバ５４によって極性を反転され、φＶ３信号とし
てＣＣＤ１４に出力される。図４に示す例では、垂直転
送期間の間、Ｇ信号の作用によりφＶ３信号が２度
“Ｈ”になっている。

【００４４】／Ｖ４信号はＡＮＤ回路６５と遅延回路６
６に入力され、遅延回路６６によって所定時間だけ遅延
された／Ｖ４信号は、ＯＲ回路６７に入力される。ＯＲ
回路６７には、ＯＲ回路６３と同様に、インバータ６８
を介してＧ信号が入力されるようになっている。したが
ってＡＮＤ回路６５からは、タイミング発生回路１７か
ら入力された／Ｖ４信号が“Ｈ”の時、“Ｈ”が出力さ
れ、またＧ信号が“Ｈ”の間、所定時間だけ遅延された
／Ｖ４信号の“Ｈ”が出力される。／Ｖ４信号は、Ｖド
ライバ５４によって極性を反転され、φＶ４信号として
ＣＣＤ１４に出力される。

【００４５】Ｈ１信号は、Ｇ信号とともにＯＲ回路７１
に入力される。したがってＯＲ回路７１からは、Ｈ１信
号またはＧ信号が“Ｈ”の時、“Ｈ”が出力される。こ
のＯＲ回路７１の出力信号は、Ｈドライバ７２を介して
φＨ１信号としてＣＣＤ１４に出力される。図４に示す
ように、φＨ１信号は、垂直転送動作が２度行われる
間、“Ｈ”に固定されており、これにより水平転送ＣＣ
Ｄ３３にポテンシャルの井戸が形成される。

【００４６】Ｈ２信号は、ＡＮＤ回路７３に入力され、
またこのＡＮＤ回路７３には、Ｇ信号がインバータ回路
７４を介して入力される。したがってＡＮＤ回路７３か
らは、Ｇ信号が“Ｌ”であり、かつＨ２信号が“Ｈ”の
時、“Ｈ”が出力される。ＡＮＤ回路７３の出力信号
は、Ｈドライバ７２を介してφＨ２信号としてＣＣＤ１
４に出力される。このようにφＨ２信号は、Ｇ信号の作
用によるポテンシャルの井戸の形成には寄与しない。

【００４７】以上のように本実施例では、露光期間後、
フォトダイオード３１に蓄積された電荷を読み出す前
に、垂直転送ＣＣＤ３２に残留している電荷を水平転送
ＣＣＤ３３を介して外部に掃き出すように構成されてい
る。したがって、露光期間中にフォトダイオードから垂
直転送ＣＣＤに過剰電荷が漏れ込んだり、あるいは暗電
流が発生した場合であっても、この過剰電荷等がフォト
ダイオードに蓄積されていた信号電荷と混ざることはな
く、スミア等の発生すなわち画質の低下が防止される。
さらに本実施例は、従来のように垂直転送ＣＣＤ３２内
の過剰電荷を高速で掃き出すものではなく、映像信号の
読み出し動作と同じ駆動信号を利用して、掃き出し動作
を行うものであるので、転送ミスが発生することはな
く、また高速駆動するための回路を設ける必要がない。

【００４８】また本実施例では、水平転送ＣＣＤ３３に
おいて、有効画素領域４４ａに接続された部分の電荷の
みを掃き出してから、垂直転送ＣＣＤ３２の不要電荷を
２度にわたって水平転送ＣＣＤ３３に掃き出すように構
成されているので、掃き出し動作を迅速に行うことがで
きる。さらに本実施例では、垂直転送ＣＣＤ３２の不要
電荷の掃き出し動作は、１／２フィールドの読み出し期
間で完了するので、１フィールドの期間に掃き出しを行
う場合と比較し、掃き出し期間において、フォトダイオ
ード３１に発生する暗電流が１／２に減少する。また本
実施例は、図７に示すように、基本的には遅延回路とゲ
ート回路を組み合わせるだけの回路で構成され、複雑な
回路は必要としない。

【００４９】なお、図７の回路は単なる一例であり、他
の回路によっても垂直転送動作を２度行うことは可能で
ある。

【００５０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、高速駆動
のための回路を設けることなく、垂直転送ＣＣＤに残留
している不要電荷を確実に外部に掃き出すことができる
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を適用したスチルビデオカメ
ラの回路構成を示すブロック図である。

【図２】ＣＣＤの構成を示す図である。

【図３】本発明の一実施例におけるＣＣＤの動作のタイ
ミングチャートである。

【図４】垂直転送ＣＣＤの不要電荷の掃き出し動作のタ
イミングチャートである。

【図５】垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤにおける
ポテンシャルの井戸の変化を示す図である。

【図６】ＣＣＤの有効画素領域とオプティカルブラック
領域を示す図である。

【図７】駆動回路の回路構成を示す図である。

【符号の説明】

１４ ＣＣＤ ３１ フォトダイオード ３２ 垂直転送ＣＣＤ ３３ 水平転送ＣＣＤ ４４ 受光面 ４４ａ 有効画素領域 ４４ｂ オプティカルブラック領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/335

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 映像信号の１水平走査線分の読み出し期
   間のうち、水平転送ＣＣＤが実質的に有効画素数分の電
   荷を水平転送するのに必要な期間を除いた期間中、水平
   転送ＣＣＤにポテンシャルの井戸を形成するとともに、
   映像信号の読み出し時と同じ周期の駆動信号１周期分に
   よる垂直転送ＣＣＤの１段分転送動作を複数回行なっ
   て、電荷を水平転送ＣＣＤ側に掃き出し、次いで水平転
   送ＣＣＤを実質的に有効画素数分だけ駆動して電荷を外
   部に掃き出すことを特徴とする撮像素子の不要電荷掃き
   出し方法。
2. 【請求項２】 映像信号の１水平走査線分の読み出し期
   間のうち、水平転送ＣＣＤが実質的に有効画素数分の電
   荷を水平転送するのに必要な期間を除いた期間中、水平
   転送ＣＣＤにポテンシャルの井戸を形成する手段と、映像信号の読み出し時と同じ周期の駆動信号１周期分に
   よる垂直転送ＣＣＤの１段分転送動作を複数回行なっ
   て 、電荷を水平転送ＣＣＤ側に掃き出す手段と、 水平転送ＣＣＤを実質的に有効画素数分だけ駆動して電
   荷を外部に掃き出す手段と を備えることを特徴とする撮
   像素子の不要電荷掃き出し装置。
3. 【請求項３】 前記各手段が、遅延回路とゲート回路を
   有する制御回路と、映像信号の電荷の垂直転送を行うＶ
   ドライバと、映像信号の水平転送を行うＨドライバとに
   よって構成されることを特徴とする請求項２の撮像素子
   の不要電荷掃き出し装置。