JP3920085B2 - 固体撮像装置とそのスミア補正方法並びにデジタルスチルカメラ - Google Patents

固体撮像装置とそのスミア補正方法並びにデジタルスチルカメラ Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子シャッタ機能を持つデジタルスチルカメラに係り、更に詳細には、固体撮像装置の画素数に応じた画像解像度を劣化させることなくスミア補正を行う固体撮像装置とそのスミア補正方法並びにデジタルスチルカメラに関する。
【0002】
【従来の技術】
図9(a)は、本出願人が先に提案した特開平10―136391号公報に記載された従来の固体撮像装置の概略平面図である。この固体撮像装置10は、青色フィルタが装着された受光素子11bと赤色フィルタが装着された受光素子11rとが交互に横一列に配列された受光素子群と、緑色フィルタが装着された受光素子11gが横一列に配列された受光素子群とが1/2ピッチずらして交互に縦方向に配列されている。
【0003】
図面上、各受光素子11r,11g,11bを45度傾けた正方形で表示しているが、この固体撮像装置では、各受光素子11r,11g,11bの各正方形の各辺に沿って転送電極16が設けられており、これら転送電極の横一列H1は、各受光素子対応にチャネルストップで区分けされているが、横一列の電極群H1に同一タイミングで同一電位が印加されるようになっている。
【0004】
この従来例は4相駆動であるため、各横一列の電極群は、H3,H4,H1,H2の繰り返しとなっており、電極群H1には電極端子21が接続され、電極群H2には電極端子22が接続され、電極群H3には電極端子23が接続され、電極群H4には電極端子24が接続される。
【0005】
各受光素子11r,11g,11bの周りに設けられた転送電極16は、縦方向にも整列し、縦方向に並んだ転送電極群12(一列のみ点線で図示)が垂直レジスタ12を構成する。この固体撮像装置が撮像した画像信号(各受光素子11r,11g,11bの受光電荷)を読み出すべく図示しない読出ゲートに読出電位が印加されたとき、各受光素子11r,11g,11bの受光電荷(信号電荷)は、各受光素子11r,11g,11b上に図示した矢印に示す様に、垂直レジスタ12の転送電極に読み出される。
【0006】
そして、各電極端子21〜24に順次転送電位(転送パルス)が印加されることで、この受光電荷が垂直方向(図示の例では下方向)に転送され、転送電極17を通って最下段に設けられた水平レジスタ13に信号電荷が転送される。この信号電荷は、電極端子25,26に転送パルスが印加されることで水平方向に転送され、水平レジスタ13の出力部14から矢印27に示す様に出力される。
【0007】
図9(b)は、垂直レジスタ12の転送状態を説明する図である。図中の○付き数字は、電極端子21〜24の符号下一桁を表し(図9(a)の横一列の電極群H1〜H4の数字1〜4に対応する)、各電極端子に転送電位(例えば、ハイレベル0V、ローレベル−8Vのパルス)を巡回的に印加することで、電位井戸を垂直レジスタ12に沿って移動させ、画像信号を構成する信号電荷Qi,Qi-1,…等を水平レジスタ13まで転送する。
【0008】
この転送は、図示の状態から、▲1▼電極端子21にハイレベル電位を印加して電位井戸を3電極分に広げ、次に▲3▼電極端子23の電位をローレベル電位とすることで井戸を2電極分に狭め、次に▲2▼電極端子22の電位をハイレベル電位にすることで電位井戸を3電極分に広げ、……という制御を繰り返すことで行う。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
固体撮像装置を搭載したデジタルスチルカメラで高速のシャッタ速度により撮像を行う場合、メカニカルシャッタではなく電子シャッタが使用される。即ち、信号電荷を垂直レジスタ12で転送しているとき、受光素子はメカニカルシャッタで遮光されない状態となっている。
【0010】
このため、信号電荷を垂直レジスタ12で転送している最中に、各受光素子11r,11g,11bから垂直レジスタ12に光や電子が漏れ込み、本来の信号電荷Qi,Qi-1,…の他に、スミア(太陽等を撮影したときに画像中に現れる縦方向の輝線等)の原因となるスミア電荷qi,qi-1,…が電位井戸に入り、信号電荷と一緒に転送されてしまう。図9(b)の様にスミア電荷と画像信号の信号電荷とが一緒になってしまうと、両者を区別することができず、画質を劣化させてしまうという問題が生じる。
【0011】
転送されてきた電荷のうち、スミア電荷がどの程度あるかを検出できれば、転送されて来た電荷量を補正することで、スミアを減少させることが可能である。図9(b)に示す転送例はプログレッシブ走査型であるため、スミア電荷を信号電荷と区別することができないが、インタレース走査型であれば、スミア電荷を信号電荷と区別することができる。
【0012】
図10(a)はインタレース走査型の固体撮像装置20の概略平面図である。図9(a)に示す固体撮像装置10とは、電極21〜24とその接続構成が異なるだけである。この固体撮像装置20では、水平に並んだ電極群H3aを電極端子3aに接続し、電極群H4を電極端子4に接続し、電極群H1bを電極端子1bに接続し、電極群H2を電極端子2に接続し、電極群H3bを電極端子3bに接続し、電極群H1aを電極端子1aに接続している。
【0013】
図10(b)は、インタレース走査型の転送説明図である。インタレース走査型では、プログレッシブ走査と異なり、受光素子群の受光した信号電荷を一水平ライン置きに読み出し、垂直レジスタ12で転送するため、1水平ライン置きに空井戸が転送されることになる。この空井戸には、信号電荷は入らないが、スミア電荷は入り込み、転送される。このため、空井戸中のスミア電荷量qi+1,qi-1を検出することで、信号電荷Qiと一緒に転送されるスミア電荷qiがどの程度であるかを、例えばスミア電荷量qi+1,qi-1を加算平均するなどして推定することができる。
【0014】
このように、インタレース走査型では、画像信号中のスミア電荷量を推定することができるため、スミア補正を行うことでスミアの少ない画像を生成することが可能となる。しかし、インタレース走査のため、画像の垂直解像度が画素数に比べて半分に劣化してしまうという問題がある。
【0015】
本発明の目的は、画素数に応じた画像解像度を劣化させることなく、プログレッシブ走査型でスミア補正を行うことができる固体撮像装置とそのスミア補正方法並びにデジタルスチルカメラを提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、行方向とこれに直交する列方向に配列された画素配列と、各画素が受光することで発生した信号電荷が読み出され転送パルスを受けて前記列方向に前記信号電荷を順次転送する複数の転送電極で成る垂直レジスタと、該垂直レジスタによって転送されてきた前記信号電荷を受け取り水平方向に転送する水平レジスタと、該水平レジスタにより転送されてきた前記信号電荷を出力する出力部とを備える固体撮像装置において、前記転送パルスを前記各転送電極に巡回的に送る電極端子として、前記転送パルスを受けて前記垂直レジスタ内に連続するK個(Kは2以上の整数)の信号電荷用電位井戸を生成する電極端子の他に該K個の信号電荷用電位井戸の後に1個のスミア電荷用電位井戸を生成する電極端子を設けたことで、達成される。
【0017】
この構成により、垂直レジスタを多相駆動する数だけ設けた電極端子に巡回的に転送パルスを印加し、受光素子が受光した信号電荷をプログレッシブに転送する電位井戸の他にスミア電荷だけを転送する空井戸を設けることができるようになり、このため、このスミア電荷量から信号電荷中に含まれるスミア成分を推測可能となり、信号電荷を補正してスミアを低減した画像を生成することが可能となる。
【0018】
好適には、上記において、前記スミア電荷用電位井戸を生成して前記信号電荷を前記垂直レジスタで転送する第1モードと、前記スミア電荷用電位井戸を生成せずに前記信号電荷を前記垂直レジスタで転送する第2モードとを切り換える選択手段を設けたことを特徴とする。この構成により、スミア補正が不要な場合にはスミア電荷用電位井戸を設けずに信号電荷を転送するため、高速転送が可能となる。
【0019】
好適には、上記において、前記固体撮像装置がインタライン転送形CCDエリアイメージセンサまたはフレームインタライン転送形CCDエリアイメージセンサであることを特徴とし、また、前記画素配列は、正方格子状またはハニカム状に配列されていることを特徴とする。本発明は、CCDイメージセンサの種類に関わらず適用可能である。
【0020】
上記目的は、上記の固体撮像装置のスミア補正方法であって、前記スミア電荷用電位井戸により転送されてきたスミア電荷量から前記信号電荷用電位井戸により転送されてきた信号電荷の中のスミア成分を推定し該信号電荷を補正することで、達成される。好適には、上記において、2つのスミア電荷用電位井戸の間に挟まれる前記K個の連続する前記信号電荷用電位井戸の各信号電荷を、前記2つのスミア電荷用電位井戸の各スミア電荷量の加重平均を用いて補正することを特徴とする。この構成により、スミア補正を精度良く行うことができ、良好な画像を得ることが可能となる。
【0021】
上記目的を達成するデジタルスチルカメラは、上記の固体撮像装置と、被写体像を前記固体撮像装置に結像する光学系と、前記固体撮像装置の前記出力部から出力されてくる信号を処理し画像を生成する信号処理部と、生成された画像を記録するメモリ部と、上記のスミア補正方法により前記信号電荷を補正するスミア補正処理部とを備えることを特徴とする。この構成により、高速シッャタを電子シャッタで切ったときでもスミアの低減した良好な画像を得ることができる。
【0022】
上記目的を達成するデジタルスチルカメラは、上記の固体撮像装置と、被写体像を前記固体撮像装置に結像する光学系と、該光学系を遮光するメカニカルシャッタと、前記固体撮像装置の前記出力部から出力されてくる信号を処理し画像を生成する信号処理部と、生成された画像を記録するメモリ部と、上記のスミア補正方法により前記信号電荷を補正してから前記信号処理部に画像を生成させるスミア補正処理部と、前記メカニカルシャッタを用いて遮光したときに得られる信号電荷に対しては前記スミア補正処理部を通さずに該信号電荷から前記信号処理部に画像を生成させ前記メカニカルシャッタを用いずに電子シャッタで前記信号電荷を得たときは該信号電荷を前記スミア補正処理部でスミア補正してから前記信号処理部で画像を生成させる制御手段を備えることを特徴とする。この構成により、電子シャッタで高速シャッタを切ったときはスミア補正を行い、メカニカルシャッタを切ったときはスミア補正が不要なためスミア補正を行わずに画像生成をすることができる。
【0023】
好適には、上記において、上記の固体撮像装置の前記垂直レジスタを構成する前記転送電極に、前記信号電荷を前記画素配列から読み出す直前に該垂直レジスタ内の不要信号電荷を高速に掃き出す転送パルスを出力する制御手段を備えることを特徴とする。掃き出し用の高速の転送パルスを転送電極に送ることで、信号電荷中の不要成分をより低減可能となる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【0025】
図1は、本発明の第1実施形態に係るデジタルスチルカメラの概略構成図である。このデジタルスチルカメラは、CCDで成る固体撮像装置100と、この固体撮像装置100から読み出されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するAD変換部31と、デジタル画像信号を信号処理する信号処理部32と、画像信号を格納するメモリ部33と、信号処理された画像信号を圧縮したり表示したりする圧縮表示処理部34と、これらを制御する制御部35とを備え、信号処理部32は、スミア補正処理部36と、静止画処理部37とを備える。
【0026】
デジタルスチルカメラには、スミア補正前のデジタル画像信号をメモリ部33に格納したり、スミア補正処理後であって静止画処理前のデジタル画像信号をメモリ部33に格納したり、静止画処理後のデジタル画像信号をメモリ部33に格納したりする各種のタイプが存在する。固体撮像装置100の前段には、被写体像を固体撮像装置100に結像する光学系が設けられ、またここにメカニカルシャッタを設けることもできる。
【0027】
図2は、図1に示す固体撮像装置の概略平面図である。この固体撮像装置100は、図9(a)で説明した固体撮像装置10と略同じであり、転送電位(転送パルス)を印加する電極端子数とその接続構成が異なるだけである。
【0028】
本実施形態では、垂直レジスタ12を16相駆動するために、垂直レジスタ12に転送電位を印加する16個の電極端子101〜116を設け、夫々が、水平ラインの電極群H1〜H16に接続される。各電極端子101〜116は、各電極端子の符号(数字)下2桁が「H」の後の数字と一致する電極群H1〜H16に接続される。
【0029】
各受光素子11r,11g,11bは、横方向にx=1〜2M個配列され、縦方向はNブロックに分割され、各ブロック内は縦方向にy=8N〜8N−7の8個が配列される。
【0030】
図3は、デジタルスチルカメラで高速連写を行う場合のタイミング説明図である。デジタルスチルカメラでは、高速シャッタをメカニカルシャッタで切ることができないため、高速連写の様に高速シャッタを切る場合には、電子シャッタが使用される。シッャタボタンがレリーズされていない状態では、カメラ背面のLCD表示部(図示せず)に撮像画像(動画)を表示しファインダ代わりとするため、例えば垂直ブランキングパルスが1/30〜1/60秒間隔で発生され、1/30〜1/60秒毎に撮像画像の信号が取り込まれている。
【0031】
ここで、シャッタボタンがレリーズ(ON)されると、その直後の垂直ブランキングパルスA1から次の垂直ブランキングパルスA2までの時間間隔が例えば1/10秒となり、この垂直ブランキングパルスA1,A2,A3,…中に発生される取込パルスB1,B2,B3,…で夫々静止画の取り込みが行われる。
【0032】
このとき、最初の取込パルスB1で取り込まれた画像信号はダミー出力として破棄され、次の取込パルスB2で取り込まれた画像信号が静止画の画像信号として出力される。図3では、取込パルスB2が発生した時点がt6であり、静止画が出力されるタイミングがt7で、ダミー出力の終了タイミングがt5となっている。図中のクロスハッチした部分は、垂直レジスタ12の第1相転送パルスのオンオフ状態を省略して図示したものである。
【0033】
図4は、図1に示す固体撮像装置100の電荷読出と転送を説明するタイミングチャートである。図3に示す時刻t6の直前t=t6−Δ1の時点(図3中の拡大図参照)では、各空井戸にはスミア電荷qsmrしか入っていない。図4に示す空井戸は、赤色用及び青色用の受光素子11r,11bの信号電荷転送用(上段)と、緑色用の受光素子11gの信号電荷転送用(下段)の2列を図示している。
【0034】
時刻t6直後のt=t6+Δ2の時点で、例えば+16Vの読出パルスが図4の▲1▼電極と▲5▼電極と共用する図示しない読出ゲートに印加され、画素(2m,8i),画素(2m,8i-2)の受光電荷Q(2m,8i),Q(2m,8i-2)が読み出され、該当する電位井戸にこの信号電荷が移される。即ち、図2に示す各受光素子11r,11g,11bのうち、横方向の偶数番目の受光素子(赤色用と青色用)であって各ブロックの縦方向0番目と2番目の受光素子の信号電荷が空井戸に移される。
【0035】
次に1電極分だけ垂直レジスタ12の転送が行われる。この転送は後で説明するアコーディオン転送である。電極端子101(図4で▲1▼電極)に−8Vのパルスb2(図3の拡大図参照)が印加された状態となる。これにより、▲1▼電極位置での電位井戸はなくなった状態(図4の符号Cの状態)となる。
【0036】
そして、時刻t=t6+Δ3の時点(図3の拡大図参照)で、例えば+16Vの読出しパルスを▲9▼電極と(13)電極に印加することにより横方向の偶数番目の受光素子(赤色用と青色用)であって各ブロックの縦方向4番目の画素(2m,8i-4)と6番目の画素(2m,8i-6)の信号電荷Q(2m,8i-4),Q(2m,8i-6)が空井戸に移される。
【0037】
次に1電極分だけ垂直レジスタ12の転送が行われ、時刻t=t6+Δ4の時点で、今度は、読出しパルスを▲3▼電極と▲7▼電極に印加することにより画素(2m-1,8i-1),画素(2m-1,8i-3)の受光電荷Q(2m-1,8i-1),Q(2m-1,8i-3)が読み出され、電位井戸に移される。即ち、図2に示す各受光素子11r,11g,11bのうち、横方向の奇数番目の受光素子(緑色用)であって各ブロックの縦方向の1番目と3番目の受光素子の信号電荷が、空井戸に移される。
【0038】
同様にして、時刻t=t6+Δ5の時点で、読出しパルスを(11)電極と(15)電極に印加することにより画素(2m-1,8i-5)と画素(2m-1,8i-7)の信号電荷Q(2m-1,8i-5),Q(2m-1,8i-7)が電位井戸に移される。
【0039】
この様にして、水平一ラインの電極群に、赤,青,緑の2ライン分の受光素子群の信号電荷が移され、垂直レジスタ12に沿って転送される。また、電位井戸のうち、信号電荷が蓄積される電位井戸を挟んで4つ置きにスミア電荷だけが蓄積される空井戸が設けられており、スミア電荷だけを転送することで、このスミア電荷量により、信号電荷のスミア補正を行うことが可能となる。
【0040】
図5は、信号電荷及びスミア電荷をアコーデオン転送する手順を示すタイミングチャートである。尚、図4では、赤色及び青色の信号電荷の転送を行う電位井戸と、緑色の信号電荷の転送を行う電位井戸の両方を図示したが、この図5では、転送手順だけを示すため、一方の電位井戸だけを図示している。この図5でも、ローレベルの電位(例えば−8V)が基準電位であり、電極電位をハイレベルの電位(例えば0V)にしたとき、該当電極部分に電位井戸が形成される。
【0041】
先ず、状態E1に示す状態で、▲6▼電極にハイレベル電位を印加すると、電荷Qb3を蓄積した電位井戸が3電極分に広がって状態E2となる。次に▲4▼電極をローレベルにして電荷Qb3が蓄積された電位井戸を2電極分に縮めると共に、▲3▼電極をハイレベル電位にすることで、電荷Qb4が蓄積された電位井戸を3電極分に広げる、という転送制御を順次行うことで、各信号電荷Qを水平レジスタ13の方向に転送していく。
【0042】
これと同様に、スミア電荷qsmrが蓄積された電位井戸も、状態E5から(16)電極にハイレベル電位を印加して3電極分に広げ(状態E6)、次に(14)電極をローレベル電位とすることで2電極分に縮めるという転送制御を繰り返すことで、スミア電荷だけを転送していく。これにより、スミア電荷量だけを検出することが可能となり、このスミア電荷量で、信号電荷に混入したスミア成分を補正し、スミアの少ない信号電荷量を求めることが可能となる。
【0043】
次に、スミア補正の一例を説明する。転送されてきた空井戸内のスミア電荷量を検出するが、このスミア電荷量は空井戸に現れる電圧として検出される。今、画素(x,y)の下流に位置している最も近いx列のスミア出力信号電圧をsi(x)とし(図5の最下段参照)、画素(x,y)の上流に位置している最も近いx列のスミア出力信号電圧をsj(x)としたとき、両者間に挟まる任意位置の信号電荷に混入しているスミア電荷量の推定値S1(x,y)を次式で推定する。
【0044】
S1(x,y)={a×si(x)+b×sj(x)}/(a+b)
ここで、aは画素(x,y)の信号電荷電位井戸からsj(x)の電位井戸までの電位井戸数であり、bは画素(x,y)の信号電荷電位井戸からsi(x)の電位井戸までの電位井戸数である。
【0045】
図5の最下段に示す信号電荷Qb1に混入しているスミア推定値S1(x,y)は、a=4,b=1であるため、
S1(x,y)={4×si(x)+1×sj(x) }/5
となる。
【0046】
尚、スミア推定値S1(x,y)に上限値Sth2と下限値Sth1を設け、スミア推定値S1(x,y)が下限値Sth1以下になった場合には、スミア推定値をゼロとする。この様に、スミア推定値を上下限値で制限することにより、スミア推定値で補正された画像が不自然にならないようにすることができる。
【0047】
次に、画素(x,y)の出力すなわち画像出力信号電圧(例えば図5最下段の電荷Qb1の出力電圧)Vsig(x,y)をスミア推定値S1(x,y)で補正する。補正後の画像信号電圧をVsig’(x,y)とすると、
Vsig’(x,y)=Vsig(x,y)−S1(x,y)
としてスミア補正を行うことで、スミアの影響を受けない画像信号を生成可能となる。
【0048】
尚、上述したスミア補正の方法は一例にすぎず、他の方法でスミア補正することも可能である。例えば、
Vsig’(x,y)=Vth1 …(Vsig(x,y)≧Vth2 の場合)
Vsig’(x,y)=Vsig(x,y)−S1(x,y) …(他の場合)
とすることも可能である。ここで、Vth1は画素の飽和電圧に近い値、Vth2は垂直レジスタの飽和電圧に近い値でVth1<Vth2とする。また、Vsig’(x,y)が負値となったときはゼロとする。
【0049】
図6は、本発明の第2実施形態に係る固体撮像装置の概略平面図である。この固体撮像装置200は、第1実施形態の固体撮像装置100(図2)と略同じであり、転送電位を印加する電極端子数とその接続構成が異なるだけである。
【0050】
本実施形態では、垂直レジスタ12を12相駆動するために、垂直レジスタ12に転送電位を印加する12個の電極端子201〜212を設け、夫々が、水平ラインの電極群H1〜H12に接続される。各電極端子201〜212は、各電極端子の符号(数字)下2桁が「H」の後の数字と一致する電極群H1〜H12に接続される。
【0051】
各受光素子11r,11g,11bは、横方向にx=1〜2M個配列され、縦方向はNブロックに分割され、各ブロック内は縦方向にy=6N〜6N−5の6個が配列される。
【0052】
図7は、16相駆動の図4に相当する12相駆動の電荷読出と転送を説明するタイミングチャートであり、図8は、16相駆動の図5に相当する転送手順を説明するタイミングチャートである。12相駆動の基本的な動作は16相駆動と同じであるため、その説明は省略する。
【0053】
第1実施形態の16相駆動では、図5の最下段に示すように、1ラインのスミア信号に対して、4ラインの画像信号が転送されるが、12相駆動では、図8の最下段に示すように、1ラインのスミア信号に対して、3ラインの画像信号が転送される点が異なるだけであり、基本的な転送手順やスミア補正の考え方は同じである。この第2実施形態では、16相駆動の第1実施形態に比べ、転送パルス数と電極端子数を減らすことができ、制御が簡単になるという利点がある。
【0054】
上述した様に、電子シャッタで高速シャッタを切る場合には、メカニカルシャッタが開いた状態で垂直レジスタの転送が行われるため、スミア補正を行う必要が生じる。しかし、低速シャッタをメカニカルシャッタで切った場合には、メカニカルシャッタが閉じた状態で垂直レジスタの転送が行われるので、固体撮像装置100,200表面が外光に晒されることがなく、スミア補正を行う必要がない。
【0055】
このため、デジタルスチルカメラに、上述した実施形態のスミア補正を行うモードと、スミア補正を行わないモードを選択可能としておき、いずれかのモードを選択して被写体像を撮像できる様にする構成とすることもできる。この場合、モードの選択は、手動による選択でも、また、メカニカルシャッタの動作に連動して自動的に選択される様にすることでもよい。
【0056】
以上述べた各実施形態によれば、スミア電荷が入った空井戸だけを垂直CCDレジスタに転送してスミア電荷を検出できるため、信号電荷に混入したスミア成分を容易に補正することが可能となり、スミアが低減された良好な画像を得ることができる。
【0057】
尚、上述した実施形態では、静止画用の信号電荷を画素配列から垂直CCDレジスタに読み出す直前に通常行われている高速掃き出し動作を省略したが、高速掃き出し動作を行っても良いことはいうまでもない。この高速掃き出しは、例えば図3の時刻t5と時刻t6との間、時刻t8と時刻t9との間に行う。この高速掃き出しは、転送パルス(第1実施形態では16相の転送パルス、第2実施形態では12相の転送パルス)をこれらの時刻間に高速に送ることで行う。
【0058】
また、上述した実施形態では、高速シッャタを切る場合や高速連写を行う場合として説明したが、静止画撮影ばかりでなく、動画の撮影にも本発明を適用可能であり、また、スチルカメラばかりでなく、ビデオカメラや監視カメラにも適用可能である。
【0059】
更に、上述した実施形態では、プログレッシブ走査型CCDエリアイメージセンサを例に説明したが、インタレース走査型にも適用可能である。この場合、高速連写時の垂直方向の読出ライン数は、通常読出の1フィールドの読出ライン数となる。また、実施形態では、所謂ハニカム型と云われる画素配列を有するCCDイメージセンサに本発明を適用したが、画素配列が正方格子配列のCCDエリアイメージセンサにも本発明を適用することができる。
【0060】
更にまた、上述した実施形態では、インタライン転送形CCDエリアイメージセンサを例に説明したが、フレームインターライン転送形のCCDエリアイメージセンサにも本発明を適用可能である。この場合、感光部の垂直CCDレジスタが16相駆動または12相駆動となり、蓄積部(メモリ部)の垂直CCDレジスタは4相駆動でよい。
【0061】
また、実施形態では、基本構成として4相駆動垂直CCDレジスタを多相駆動(16相、12相)したものであるが、基本構成を3相駆動垂直CCDレジスタとし、これを多相駆動(12相や9相)させることで、スミア電荷だけを空井戸に入れて転送することが可能となる。
【0062】
【発明の効果】
本発明によれば、スミア電荷だけを検出可能となるため、信号電荷に混入したスミア成分を容易に補正することが可能となり、スミアが低減された良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るデジタルスチルカメラの構成図である。
【図2】図1に示す固体撮像装置の概略平面図である。
【図3】図1に示すデジタルスチルカメラで高速連写を行う場合のタイミング説明図である。
【図4】図1に示す固体撮像装置の電荷読出と転送を説明するタイミングチャートである。
【図5】図1に示す固体撮像装置の信号電荷及びスミア電荷の転送順序を示すタイミングチャートである。
【図6】本発明の第2実施形態に係る固体撮像装置の概略平面図である。
【図7】図6に示す固体撮像装置における電荷読出と転送を示すタイミングチャートである。
【図8】図6に示す固体撮像装置における信号電荷及びスミア電荷の転送順序を示すタイミングチャートである。
【図9】(a)は従来の固体撮像装置の概略平面図である。
(b)は従来の固体撮像装置における転送状態説明図である。
【図10】(a)は従来のインタレース走査形の固体撮像装置の概略平面図である。
(b)は同図(a)における転送状態説明図である。
【符号の説明】
11r 赤色用の受光素子(画素)
11g 緑色用の受光素子(画素)
11b 青色用の受光素子(画素)
12 垂直CCDレジスタ
13 水平CCDレジスタ
14 出力部
16 転送用の電極
100,200 固体撮像装置
101〜116 16相駆動用の転送パルスを印加する電極端子
201〜212 12相駆動用の転送パルスを印加する電極端子

Claims (9)

  1. 行方向とこれに直交する列方向に配列された画素配列と、各画素が受光することで発生した信号電荷が読み出され転送パルスを受けて前記列方向に前記信号電荷を順次転送する複数の転送電極で成る垂直レジスタと、該垂直レジスタによって転送されてきた前記信号電荷を受け取り水平方向に転送する水平レジスタと、該水平レジスタにより転送されてきた前記信号電荷を出力する出力部とを備える固体撮像装置において、前記転送パルスを前記各転送電極に巡回的に送る電極端子として、前記転送パルスを受けて前記垂直レジスタ内に連続するK個(Kは2以上の整数)の信号電荷用電位井戸を生成する電極端子の他に該K個の信号電荷用電位井戸の後に1個のスミア電荷用電位井戸を生成する電極端子を設けたことを特徴とする固体撮像装置。
  2. 前記スミア電荷用電位井戸を生成して前記信号電荷を前記垂直レジスタで転送する第1モードと、前記スミア電荷用電位井戸を生成せずに前記信号電荷を前記垂直レジスタで転送する第2モードとを切り換える選択手段を設けたことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
  3. 前記固体撮像装置がインタライン転送形CCDエリアイメージセンサまたはフレームインタライン転送形CCDエリアイメージセンサであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の固体撮像装置。
  4. 前記画素配列は、正方格子状またはハニカム状に配列されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の固体撮像装置。
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の固体撮像装置のスミア補正方法であって、前記スミア電荷用電位井戸により転送されてきたスミア電荷量から前記信号電荷用電位井戸により転送されてきた信号電荷の中のスミア成分を推定し該信号電荷を補正することを特徴とする固体撮像装置のスミア補正方法。
  6. 2つのスミア電荷用電位井戸の間に挟まれる前記K個の連続する前記信号電荷用電位井戸の各信号電荷を、前記2つのスミア電荷用電位井戸の各スミア電荷量の加重平均を用いて補正することを特徴とする請求項5に記載の固体撮像装置のスミア補正方法。
  7. 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の固体撮像装置と、被写体像を前記固体撮像装置に結像する光学系と、前記固体撮像装置の前記出力部から出力されてくる信号を処理し画像を生成する信号処理部と、生成された画像を記録するメモリ部と、請求項5または請求項6に記載のスミア補正方法により前記信号電荷を補正するスミア補正処理部とを備えることを特徴とするデジタルスチルカメラ。
  8. 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の固体撮像装置と、被写体像を前記固体撮像装置に結像する光学系と、該光学系を遮光するメカニカルシャッタと、前記固体撮像装置の前記出力部から出力されてくる信号を処理し画像を生成する信号処理部と、生成された画像を記録するメモリ部と、請求項5または請求項6に記載のスミア補正方法により前記信号電荷を補正してから前記信号処理部に画像を生成させるスミア補正処理部と、前記メカニカルシャッタを用いて遮光したときに得られる信号電荷に対しては前記スミア補正処理部を通さずに該信号電荷から前記信号処理部に画像を生成させ前記メカニカルシャッタを用いずに電子シャッタで前記信号電荷を得たときは該信号電荷を前記スミア補正処理部でスミア補正してから前記信号処理部で画像を生成させる制御手段を備えることを特徴とするデジタルスチルカメラ。
  9. 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の固体撮像装置の前記垂直レジスタを構成する前記転送電極に、前記信号電荷を前記画素配列から読み出す直前に該垂直レジスタ内の不要信号電荷を高速に掃き出す転送パルスを出力する制御手段を備えることを特徴とする請求項7または請求項8に記載のデジタルスチルカメラ。
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4137442B2 (ja) * 2001-12-28 2008-08-20 富士フイルム株式会社 固体撮像装置とそのスミア電荷除去方法並びにデジタルスチルカメラ
US7218351B2 (en) * 2002-04-05 2007-05-15 Victor Company Of Japan, Limited Image-sensing apparatus for compensating video signal of a plurality of channels
JP2004260699A (ja) * 2003-02-27 2004-09-16 Canon Inc 撮像装置、撮像方法、及びプログラム
KR101072095B1 (ko) * 2005-01-03 2011-10-10 엘지전자 주식회사 씨씨디 카메라의 스미어 현상 보정장치 및 방법
US20060152606A1 (en) * 2005-01-07 2006-07-13 Nucore Technology, Inc. Displaying a smear leakage icon on the display of a digital camera
US7586527B2 (en) * 2005-01-07 2009-09-08 Mediatek Usa Inc Detecting smear leakage in an image sensor exposed to a bright light source
JP2008028645A (ja) * 2006-07-20 2008-02-07 Fujifilm Corp 固体撮像装置及びその駆動方法
JP2008060726A (ja) * 2006-08-29 2008-03-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置
JP2008311970A (ja) * 2007-06-14 2008-12-25 Panasonic Corp 固体撮像装置の駆動方法、固体撮像装置
US8300130B2 (en) 2007-12-17 2012-10-30 Panasonic Corporation Method of driving solid-state imaging device
JP2009253315A (ja) * 2008-04-01 2009-10-29 Panasonic Corp 固体撮像装置、スミア補正方法、撮像機器
US20100280320A1 (en) 2009-04-29 2010-11-04 Hansen Medical, Inc. Flexible and steerable elongate instruments with shape control and support elements
TW201106681A (en) * 2009-08-10 2011-02-16 Altek Corp An image data processing method for reducing dynamic smear in the image data
JP5497874B2 (ja) * 2011-12-22 2014-05-21 富士フイルム株式会社 放射線画像検出器、放射線画像撮像装置、及び放射線画像撮像システム
EP3064244B1 (en) 2012-11-28 2020-10-28 Auris Health, Inc. Catheter having unirail pullwire architecture
JPWO2016125587A1 (ja) * 2015-02-03 2017-11-09 ソニー株式会社 電力制御装置、電力制御方法、プログラム
JP5941209B1 (ja) * 2015-10-15 2016-06-29 株式会社シーアイエス 撮像装置
CN112911088B (zh) * 2021-02-01 2022-08-12 重庆大学 一种ct用全帧ccd探测器感兴趣区域读取及拖影校正方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4602289A (en) * 1982-05-31 1986-07-22 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Solid state image pick-up device
GB2150390B (en) * 1983-10-18 1987-04-29 Hitachi Ltd Reducing vertical smears generated in solid state image sensors
US5282041A (en) * 1988-12-15 1994-01-25 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Apparatus for driving image pick-up device
JP3830590B2 (ja) 1996-10-30 2006-10-04 株式会社東芝 固体撮像装置
US6356305B1 (en) * 1997-01-30 2002-03-12 Nikon Corporation Image-pickup apparatus and method for reading accumulated signal changes through transfer lines
JPH11164206A (ja) * 1997-12-01 1999-06-18 Fuji Film Microdevices Co Ltd 固体撮像素子及び電荷転送方法
JP4195169B2 (ja) * 2000-03-14 2008-12-10 富士フイルム株式会社 固体撮像装置および信号処理方法
US6798450B2 (en) * 2001-06-08 2004-09-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Apparatus and method for reducing smear in digital images captured using frame-transfer CCD sensor

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