JPH0134508B2

JPH0134508B2 -

Info

Publication number: JPH0134508B2
Application number: JP58075838A
Authority: JP
Inventors: Shinji Sakai; Seiji Hashimoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1983-04-28
Filing date: 1983-04-28
Publication date: 1989-07-19
Also published as: JPS59201586A; DE3416058C2; US4644403A; DE3416058A1

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は正確なクランプ動作を得る事のできる
撮像装置に関する。

（従来技術）一般にCCD等の固体イメージセンサにおいて
はブルーミング防止の為に、受光面内にオーバ
ー・フロー・ドレインを設けたり、或いは特開昭
55―18064号公報に示される如く表面再結合を利
用して過剰キヤリアを消滅させ受光面内の蓄積状
態を制御するものが考えられている。

特に後者の方法によるものでは、受光面内の開
口率を犠性にする事がないので感度が高く、又集
積度を向上させる事ができるので水平解像度がア
ツプする、等の利点を有する。

第１図〜第３図はこのような表面再結合による
ブルーミング防止方法について説明する為の図
で、第１図は一般的なフレーム・トランスフアー
型CCDの正面図である。

図中１は受光部で、感光性を有する複数の垂直
転送レジスタから成る。

又、２は蓄積部で、遮光された複数の垂直転送
レジスタから成る。

３は水平転送レジスタであつて、蓄積部２の各
垂直転送レジスタ内の情報を同時に１ビツトシフ
トする事によりこの水平転送レジスタに取り込
み、次いでレジスタ３を水平転送動作させる事に
より出力アンプ４からビデオ信号を得る事ができ
る。OBは垂直方向に遮光された垂直転送レジス
タ部である。

一般に、受光部１の各垂直転送レジスタ内で形
成された情報は標準テレビジヨン方式における垂
直ブランキング期間内に、蓄積部２に垂直転送さ
れ、次の垂直走査期間内に水平転送レジスタ３よ
り順次１行ずつ読み出される。

尚、ここで受光部１、蓄積部２、水平転送レジ
スタ３は夫々２相駆動されるものとし、夫々の転
送電極をP₁，P₂，P₃，P₄，P₅，P₆とし、その転
送クロツクをφ_P1，φ_P2，φ_P3，φ_P4，φ_P5，φ_P6とす
る。

第２図はこのような転送電極P₁〜P₆下のポテ
ンシヤル・プロフイールを示す図であつて、例え
ばＰ型シリコン基板６に絶縁層５を介して設けら
れた各電極下には、イオン注入等によりポテンシ
ヤルの低い部分と高い部分とが形成されており、
例えば電極P₂，P₄，P₆にローレベルの電圧―V₁
を印加し、電極P₁，P₃，P₅にハイレベルの電圧
V₂を印加した時には、図中実線のようなポテン
シヤルが形成され、電極P₁，P₃，P₅にローレベ
ル電圧V₁を印加し、電極P₂，P₄，P₆にハイレベ
ル電圧V₂を印加した場合には図中破線のような
ポテンシヤルが形成される。

従つて電極P₁，P₃，P₅と電極P₂，P₄，P₆とに
交番電圧を互いに逆位相で印加する事によりキヤ
リアは−方向（図では右方向）に順次転送されて
いく。

又、図中一点鎖線は電極に大きな正の電圧V₃
を印加した場合のポテンシヤルを示し、このポテ
ンシヤルのウエルは反転状態となる為、所定量以
上の過剰なキヤリアは多数キヤリアと再結合し消
滅してしまう。

第３図はこのような電極電圧と内部のポテンシ
ヤルの形状を半導体基板６の厚さ方向について示
した図で、図のように電極電圧V₃に対してはポ
テンシヤル・ウエルは浅くなり、過剰キヤリアは
絶縁層との界面において多数キヤリアと再結合す
る第２の状態となる。

一方、電極電圧−V₁においては第１の状態と
してのアキユムレーシヨン状態となり、界面周辺
に多数キヤリアが集まり易くなり、例えば不図示
のチヤネル・ストツパー領域からこの多数キヤリ
アが供給される。

従つて例えば電極P₂に電圧−V₁を印加する事
によつてバリアを形成した状態で、電極P₁に電
圧−V₁とV₃とを交互に印加する事により、電極
P₁下に蓄積される少数キヤリアは所定量以下に
制限される。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、反面過剰なキヤリアを効果的に消滅さ
せる為には、蓄積期間中に半導体基板内にアキユ
ムレーシヨン状態と反転状態とを交互に、しかも
高速で形成してやらなくてはならない為、電力消
費が大きいという問題がある。又、このようなパ
ルス制御を高速で行うとこのパルスに起因するノ
イズが信号に混入するという問題がある。

第４図ａ，ｂはこのような問題を説明する為の
図である。図中１００は後述のドライバー回路の
一部であつてやはり後述のクロツクジエネレータ
からのパルスφ_abのタイミングに応じて所定のＰ
―Ｐレベル―V₁，V₃の駆動パルス（以下ABパル
スφ_ABと呼ぶ）を供給する。

１０１，１０９は微分用コンデンサ、１０２，
１０８はバイアス用ダイオード、１０４，１０７
はトランジスタ、１０３，１０６は平滑用コンデ
ンサ、１０５は電極P₁の電極間に形成された容
量である。

第４図ｂは各部の波形を示す図である。第４図
ｂに基づき第４図ａの動作を説明する。

同図ｂの如くパルスφ_abが入力されると、その
立ち上がりでトランジスタ１０７がONし、容量
１０５から電源−V₁に向かつて電流i_ABが流れ容
量１０５には電源−V₁が印加されて充電される。

又、パルスφ_abの立ち上がりではトランジスタ
１０４がONし電源＋V₃が容量Ｃに印加され、こ
の電圧V₃で充電される。この場合、電極間容量
１０５は等価的に数1000PFの入力容量を持つて
いる為電圧−V₁とV₃のパルス（以下ABパルス
φ_ABと略す）を印加すると瞬間的に数Ａ（アンペ
ア）の微分電流が流れてしまう。この電流が撮像
素子のシリコン基板を流れると、シリコン基板の
抵抗は数10mΩの値を有するので結局数10mVの
ノイズ（ここではABノイズと呼ぶ）を発生して
しまう。このノイズを軽減するために、シリコン
基板の抵抗を小さくしたり、ABパルスの立ち上
がり、立ち下がり特性をゆるやかにして微分電流
の絶対値を小さくする方法が考えられるが、これ
らの方法によつても数mVのABノイズは残る。

ところで撮像素子から出力される信号の標準的
なレベルは、通常数100mVであり、かつ撮像時
のダイナミツクレンジを標準信号レベルの４倍程
度にとれば、一般的な映像信号レベルはやはり約
100mVオーダーとなる。

従つて一般的なムービー撮像に於いて、特に被
写体が暗い場合に上記のABノイズが無視し得な
い程度に画面上に表われる。

又、一般に撮像素子の出力信号は、クランプ回
路と呼ばれる直流再生回路において、光学的に遮
光された部分OBに対応した信号が黒基準信号と
してクランプされる。そしてこの黒基準信号の期
間において、パルスを供給すると、前記黒基準信
号にABノイズが重畳してしまう。従つて、この
信号をクランプすると、前記ABノイズに起因し
たクランプ電位の変動が生じ、デイスプレイ上で
は線引き状の低周波ノイズとなつて画質を著しく
劣化させてしまう。

このクランプ電位の変動率は、前述の標準信号
レベル（100mV）とABノイズのレベル（数mV）
の比だけでは決定されないが、クランプ効果、ガ
ンマ特性等を考慮してもNTSC信号レベルで数
10mVのノイズとして残る事が確められた。又、
このような現象は、特にABパルスφ_ABをTV同期
（例えば水平同期）と非同期とした場合、或いは
被写体の輝度レベル等に応じてABパルスの繰返
えし周期を変化させた場合、クランプパルスと
ABノイズの位相が変化した場合等に於いて著し
い。

又、撮像デバイスの受光面に於ける蓄積状態を
制御する為の他の方法として標準テレビジヨン方
式のフイールド周期で受光面に於ける蓄積を行な
わせつつ、実質的な蓄積時間を制御する為に、蓄
積電荷を１フイールド内に一旦クリアする方法が
知られている。

以下このような蓄積状態制御の方法に於ける問
題につき説明する。

通常のビデオカメラは、垂直同期信号に同期し
て撮像した場合、垂直同期信号のくり返えし周波
数は60Hzであるから、露光時間すなわちシヤツタ
ースピードは1/60Ｓ（秒）固定となる。しかし、
動きの速い被写体を撮像するような場合、ブレの
ないシヤープな画像を得るためにはシヤツタース
ピードを可変に特に高速側に可変にすることが必
要であり、特にワンシヨツト撮像を行うステイル
ビデオシステムにおいては不可欠である。

1/60Ｓよりも短いシヤツタースピードを得よう
とする場合には、例えばロータリーシヤツター等
を垂直同期信号に同期させて使うなどの方法があ
るが、露光時間が短かくなつて行くと、機構的な
追従が難しくなつたり、或いは機構的に複雑化す
るなどの欠点があつた。また、これに対し、信号
処理的な方法として第５図のような方法がある。
即ち、通常の蓄積・転送という駆動周期に対し
て、この方法は図中ｂのような垂直転送クロツク
を受光部の転送電極に適宜のタイミングで供給す
る事により映像期間中に撮像素子に蓄積された電
荷を受光面内のオーバーフロードレインを介して
一旦捨てて、時刻t₁より新たな蓄積を始めるとい
う方法である。この方法によると格別な機構を必
要としないために小型化が可能であるというメリ
ツトがある。しかし、映像期間中にｂのようなパ
ルスを発生させるために、撮像素子より読み出し
た信号に第４図ｂと同様パルスのもれ込みが残
り、画像に悪い影響を与える。第６図はクランプ
パルスと映像信号の関係である。通常は撮像素子
の一部を遮光し、その部分の出力を基準黒（オプ
テイカルブラツク）レベルとしてクランプするの
であるが、映像期間中に前述のクリアパルスｂを
発生させると、そのもれ込み分が出力信号分ａに
重畳した形（第７図a′）で現われるので、クラン
プ部分にこのもれ込み分がかかつてしまうと、黒
レベルが変動してしまい、数Ｈに亘つて輝度レベ
ルが変化してしまうという欠点があつた。

これに対し、例えば特開昭56―80968号公報に
示される如く基準発振器の出力をクランプ期間及
び水平走査期間中に停止することによりノイズを
除去するものもあるが、これを電荷再結合に適用
した場合には、その分ブルーミングを十分に抑え
ることができなくなるという問題点が発生してし
まう問題があつた。

尚、ブルーミング防止能力を上げるためには再
結合用のパルスの周波数を高くことも考えられる
が実際には周波数を高くすると消費電力が大きく
なる欠点があり、しかも周波数を高くすると撮像
手段内の各電極に印加されるパルスの波形がなま
る為逆に再結合が十分に出来なくなる恐れがあ
る。

（目的）本発明は上述の如き技術の欠点を解消し得る正
確なクランプが可能であつて、しかもブルーミン
グを効果的に抑圧できる撮像装置を提供する事を
目的としている。

本発明の他の目的は、ABノイズの混入が少な
く、かつ消費電力が少なく、しかもブルーミング
防止効果の高い撮像装置を提供する事にある。

本発明の更に他の目的はABノイズによる映像
信号の劣化を効果的に抑制し得る撮像装置を提供
する事にある。

本発明の更に他の目的は受光部に於ける蓄積状
態を制御し得ると共に、この制御に伴なうノイズ
がクランプ動作に影響を与えないようにした撮像
装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本願発明の撮像装置では上記の問題点を解決す
るために、光学像を電荷情報に変換するための複
数の受光部を有し前記電荷情報をテレビジヨン周
期で読み出す撮像手段と、前記各受光部内の前記
電荷情報の少なくとも一部を他の極性の電荷と繰
り返し再結合するための周期的信号を前記各受光
部内の電極に印加する信号供給手段と、前記撮像
手段の出力の一部をテレビジヨン周期の水平ブラ
ンキング期間中の一部期間にクランプするクラン
プ手段と、ほぼ前記一部期間を除く水平ブランキ
ング期間中に前記周期的信号を前記電極に印加す
るよう前記信号供給手段を制御すると共に、前記
水平ブランキング期間を越えた周辺の期間におい
ても前記周期的信号を前記電極に印加するよう前
記信号供給手段を制御する制御手段と、を有す
る。

（作用）上記構成により、従来のブルーミング防止技術
を最適化することができ、ブルーミングを防止す
るだけでなく、ノイズの混入を防止し、更に電源
の消費も抑える事ができるものである。しかも実
質的に画面上に何ら影響を与えることなく十分な
ブルーミング防止能力を持たせることができる効
果を有している。

（実施例）以下実施例に基づき本発明を詳述する。

第８図は本発明の撮像装置の構成の第１の実施
例を示す図で、図中５０１は撮像手段としてのイ
メージセンサであつて、第１図に示したような
CCDであつても良いし、MOS型XYアドレス・
イメージセンサであつても良い。

本実施例では第１図示のフレームトランスフア
ー型CCDを用いた場合につき説明する。

５０６はこのCCDイメージセンサの転送に必
要な転送パルスφ_P1〜φ_P6及び前述のアンチブルー
ミングパルスφ_ABを供給する読み出し手段として
のドライバー回路であり、５０７はこれらパルス
の内φ_P1〜φ_P6等のタイミング信号を形成する第１
のクロツクジエネレーターである。

５１４は蓄積制御手段又は再結合制御手段とし
ての第２のクロツクジエネレーターであつて、該
クロツクジエネレーター５１４のタイミング信号
φ_abに基づき、ドライバー回路５０６はABパル
スφ_ABを形成し、イメージセンサの電極P₁に供給
する。

５０８は基準発振器、５０９は水平クロツクカ
ウンタであり、発振器５０８の出力パルスをカウ
ントし、水平同期信号等を形成する。５１０は垂
直クロツクカウンタであり、水平クロツクカウン
タ５０９の出力としての水平同期信号をカウント
し垂直同期信号等を出力する。

５１１はデコーダーであつて、カウンタ５０
９，５１０の出力状態に応じて各種のタイミング
パルスを出力する。

即ち、複合同期信号Ｃ・Syncや複合ブランキ
ング信号Ｃ・BLK、転送パルスφ_P1〜φ_P6等の為
のタイミング信号を出力し、ドライバー回路５０
６に供給する。

又、デコーダー５１１はアンドゲート５１３と
共に本発明に係る禁止手段を形成している。

即ち、第９図示のようなタイミングでローレベ
ルのENABLE―AB信号を出力する事により、
第２クロツクジエネレーターの出力に対し禁止を
かけている。５１２はＤフリツプフロツプであつ
て出力をＤ入力端に入力する事により分周器を
形成している。

又、このフリツプフロツプのクロツク入力には
発振器５０８の出力が入力されている。

又、フリツプフロツプ５１２の出力と
ENABLE・AB信号との論理積がANDゲート５
１３に於いてパルスφ_abとして形成される。

又、デコーダー５１１は第９図示のようなタイ
ミングでクランプパルスCPOBを後述のクランプ
回路５０３に対して出力する。クランプパルス
CPOBがハイレベルの間クランプ動作が行なわれ
る。

又、デコーダー５１１はイメージセンサー５０
１の水平転送クロツクと同期したサンプリングパ
ルスSUMPをサンプル・ホールド回路５０２に
対して出力する。

又、ドライバー回路５０６の出力の内複合同期
信号Ｃ・Sync複合ブランキング信号Ｃ・BLK等
はプロセス回路５０４に供給されている。

又、プロセス回路５０４の出力は記録装置５０
５に供給されている。

第９図は第８図示回路の動作タイミングを示す
図で、第９図に基づき以下第８図示回路の動作に
つき説明する。

イメージセンサー５０１は基本的には第１のク
ロツクジエネレーター５０７で形成された各種タ
イミングパルスに基づくドライバー回路５０６の
出力により駆動される。

即ち、標準テレビジヨン方式に対応した水平垂
直走査を行ない、点順次のビデオ信号を出力す
る。

又、この点順次信号を次段のサンプル・ホール
ド回路に於いて順次サンプルホールドする事によ
り、前記点順次信号のデユーテイーを広げると共
にノイズを除去する。従つてこのサンプル・ホー
ルド回路５０２の出力VIDEOは第９図示のよう
になる。尚、ここでイメージセンサ５０１の遮光
部OBの出力は水平ブランキング期間Ｈ―BLKの
バツクポーチに於いて得られる。

又、このサンプルホールド回路５０２の出力は
クランプ回路５０３に於いて、第９図示のクラン
プパルスCPOBによつてクランプされる。クラン
プ回路５０３の出力はプロセス回路に於いてγ補
正、アパーチヤー補正等の補正を受けると共に複
合同期信号や複合ブランキング信号と混合されて
から、記録装置５０５に導びかれる。

ここで本実施例では再結合制御手段としての第
２のクロツクジエネレータ５１４から第９図示の
ような所定の期間だけパルスφ_abが出力され、こ
れがABパルスφ_ABとしてイメージセンサの電極
P₁又はP₂に選択的に印加される。

又、パルスφ_ABはパルスφ_P1又はパルスφ_P2に１
フイールドずつ交互に重畳されるよう、ドライバ
ー５０６においてスイツチング制御が為されてい
る。

又、パルスφ_P1とφ_P2とは１フイールド分だけ位
相がずれており、従つてフイールド毎にポテンシ
ヤルウエルとポテンシヤルバリアの位置が電極
P₁，P₂の分だけずれる。これによつてインター
レースが為される。

尚、前記パルスφ_ABはポテンシヤルバリアを形
成していない方の電極に対して重畳される。

パルスφ_abが電極P₁に印加されている間はパル
スφ_P1はＯボルトに切換えられる。又、パルスφ_ab
が電極P₂に印加されている間はパルスφ_P2はＯボ
ルトに切換えられる。

従つてABパルスφ_ABが電極P₁又はP₂に印加さ
れている間は所定量以上の過剰電荷は表面再結合
してしまいブルーミング等が防止される。

尚、アンチブルーミングパルスφ_ABは垂直転送
期間中は作用しないように為されている。

又、本実施例では、禁止手段として機能するデ
コーダー５１１の出力ENABLE・ABによりク
ランプパルスCPOBのハイレベルの期間即ちクラ
ンプ動作が行なわれる間ABパルスφ_ABはカツト
され、一定の電位が供給される。

従つて、パルスφ_ABの印加に伴なつて発生する
ノイズ（第９図示）によりクランプレベルが変動
するおそれはない。

又、本実施例では、クランプパルスCPOBがハ
イレベルとなるタイミングt_cより時間τだけ余裕
をみた早いタイミングt_bからクランプ終了時点で
ある時点t_dまでの間ABパルスφ_ABの変動を禁止し
ているが、これはABノイズの立下り部分がクラ
ンプ時に於いてビデオ信号に混入しないようにす
る為である。

又、本実施例では光学像をイメージセンサに入
射している間、常時ABパルスを供給するのでは
なく、ほぼ水平ブランキング期間にのみ供給して
いるので画面上のノイズを抑制し得る。しかも節
電効果も高い。

更に又、本実施例では水平ブランキング期間を
水平期間の数％程度越えた期間t_a〜t_eに於いて
ABパルスを印加するようにしているので一層ブ
ルーミング抑制効果が大きい。しかも、実験によ
り水平ブランキング期間を水平期間の数％程度越
えてABパルスを供給してもTV画面内にはほと
んどABノイズは混入しない事が確められた。

尚、本実施例ではイメージセンサとして２相駆
動方式のフレーム・トランスフアー型CCDを例
に挙げて説明し、しかも１画素を形成する２つの
電極の内の一方を電圧−V₁と＋V₃との間で振動
させる事により過剰電荷を表面再結合するように
しているが、例えば３相以上の駆動方式であつて
も本発明が適用できる事は明らかである。

又、本実施例ではABパルスの周波数が比較的
高い例を示しているが、この周波数は低くても良
く、その場合に本発明はクランプ動作中にこのパ
ルスの立上りや立下り等の変動部が入り込まない
ようにする為にABパルスの立上り、立下りを禁
止するものも含む。

又、本実施例では転送電極の１つにABパルス
を印加する事により電荷再結合動作を行なつてい
るが、ポテンシヤル・ウエル上に転送電極以外の
電荷再結合の為の電極を設け、この電極にABパ
ルスを供給するようにしても良い。

又、本実施例では、少なくともクランプ中は受
光部の蓄積状態を制御する為の信号が変化しない
ようにしているが、この間に受光部のポテンシヤ
ル・ウエルに対して印加されるφ_ABのレベルは第
３図に於ける電圧レベル−V₁であつても良い。

又、本実施例ではABパルスを水平ブランキン
グ期間及びその前後に供給するよう構成している
が、本発明はクランプ中を除き撮像中は常時AB
パルスを供給するようにしたものも含む。

次に、本発明の第２の実施例について説明す
る。本実施例は受光部の蓄積時間を制御するよう
に構成した場合のクランプの安定化を図るもので
ある。

説明の簡略化のため、以下、周知の１相駆動フ
レームトランスフアー型CCD（以下FTCCDと略
す）を例にとり説明をする。尚、１相FTCCDの
基本構造は第１図示のものと同じであるので一部
同じ符番を用いて説明する。第１０図ａは１相
FTCCDの受光部１及び蓄積部２の境界附近の構
成の詳細を示すもので、図中、CB，CW，VB，
VWは１組により受光部１の各撮像セル２Ａ及び
蓄積部２の各記憶セル３Ａを構成する互いにポテ
ンシヤルの異なる領域で、夫々のポテンシヤルウ
エルをＰ（CB），Ｐ（CW），Ｐ（VB），Ｐ（VW）
で表わすとすると、Ｐ（CB）＞Ｐ（CW），Ｐ（VB）
＞Ｐ（VW）となる様に形成されており、そして
受光部１に於ける領域CB，CWに対してはそれ
らの上に共通電極（透明電極）２Ｅが、また蓄積
部２に於ける領域CB，CWに対してはそれらの
上に共通電極３Ｅが夫々形成されていて、これら
電極２Ｅ，３Ｅに相対的にロウ・レベルの電圧
（例えば−15ボルト）が附与されると、上記４領
域間のポテンシヤルウエルの関係は、Ｐ（CB）＞
Ｐ（CW）＞Ｐ（VB）＞Ｐ（VW）となり、また、相
対的にハイ・レベルの電圧（例えば０ボルト）が
附与されると、Ｐ（VB）＞Ｐ（VW）＞Ｐ（CB）＞Ｐ
（CW）となる様に形成されている。CSはチヤネ
ル・ストツパ、ABはこれよりもバリアの高さに
して低いアンチ・ブルーミング・バリア、ODは
オーバー・フロー・ドレインで、蓄積部２の各セ
ル３Ａは水平方向には夫々チヤネル・ストツパ
CSにより区画されており、他方、受光部１の各
セル２Ａは水平方向には、３セル毎に夫々チヤネ
ル・ストツパCS、アンチブルーミング・バリア
AB及び両側にアンチ・ブルーミング・バリア
ABを有するオーバー・フロー・ドレインODが
配されることにより区画されている。尚、本実施
例では図示の如く、受光部１に於けるアンチ・ブ
ルーミング・バリアAB及びオーバー・フロー・
ドレインODは、受光部１に於ける、蓄積部２に
最も近接した最終の１行に位置するセル２Ａの領
域VWの部位に於いて蓄積部２に於けるチヤネ
ル・ストツパに対して接続されている。

次に第１０図ｂは上記１相FTCCDの蓄積部２
及び水平レジスタ部３の境界附近の構成の詳細を
示すもので、図中、第１０図ａに於けると同一の
符号のものは既述と全く同じ構成のものである。
図示の如く、水平レジスタ部３に於いても電荷の
転送方向に沿つて順次配されたCB，CW，VB，
VWの各領域の１組を以つてその各転送セル４Ａ
が構成されており、且つ、各セル４Ａは夫々記憶
部３の異なつた列に対応させられている。更に詳
しくは、水平レジスタ部３と蓄積部２との間には
CBの領域が介在させられており、各転送セル４
Ａはその領域CWの部位に於いて、この介在させ
られたCBの領域を介して各記憶セル３Ａの領域
VWに対して対向させられているものである。
尚、４Ｅは各転送セル４Ａの領域CB及びCW並
びに上記介在させられた領域CBに対して設けら
れた共通電極である。

斯かる構成のCCDにあつては、上記各電極２
Ｅ，３Ｅ，４Ｅに対する附与電圧を夫々ハイ・レ
ベルとロウ・レベルとの間で交互させると、電荷
は受光部１では第１０図ａ中に矢印Ａ，A′で示
す様に、また、蓄積部２では第１０図ａ，ｂ中に
矢印Ｂ，B′で示す様に、また、蓄積部２と水平
レジスタ部３との間では第１０図ｂ中に矢印Ｃ，
C′で示す様に、そして、また、水平レジスタ部３
では第１０図ｂ中に矢印Ｄ，C′で示す様に移動
し、これにより、電荷の受光部１から蓄積部２へ
の垂直転送、蓄積部２から水平レジスタ部３への
ステツプ転送、そして、水平レジスタ部３内での
水平転送の各作用が得られることになる訳であ
る。尚、言う迄もなく、受光期間中、即ち、光情
報の蓄積期間中は、受光部１の電極２Ｅに対する
附与電圧はロウ若しくはハイ・レベルに維持され
て、光励起により発生した電荷は各セル２Ａの領
域VW（ロウ・レベルの場合）若しくは領域CW
（ハイ・レベルの場合）に蓄積されるものである。
そして、この時に例えば光量過多によつて電荷の
オーバー・フローを生じた場合には、アンチ・ブ
ルーミング・バリアABを越える電荷のオーバ
ー・フロー分がオーバー・フロー・ドレインOD
に流れ込み、クリアされる。或いは受光期間中
は、電極２Ｅに対する電圧を中間レベル（例えば
−７ボルト）に維持することによりポテンシヤル
の関係がＰ（CB）＝Ｐ（VB）＞Ｐ（CW）＝Ｐ（VW）
となる様にして、光励起により発生した電荷が領
域CW，VWの夫々に蓄積される様にし（即ち、
これは等価的に領域CB及びCWから成る撮像セ
ル並びに領域VB及びVWから成る撮像セルを形
成したことに外ならない）、そして、電荷の、受
光部１から蓄積部２への垂直転送に際し、上記電
圧を中間レベルからロウ・レベル（−15ボルト）
若しくはハイ・レベル（０ボルト）に切換えるこ
とにより領域CWの蓄積電荷と領域VWの蓄積電
荷とを適宜加算して１ライン分の信号となし、こ
の加算の組合せを奇数フイールドと偶数フイール
ドとで変える（即ち、これは、上記電圧を中間レ
ベルからロウ・レベルに切換えるか、ハイ・レベ
ルに切換えるかによつて変わる）ことによりイン
ターレース機能を得る様にしても良いものであ
る。

次に、以上に説明したCCDを対象にした場合
の本発明の実施例について第１１図を参照して説
明する。第１１図は上記電極２Ｅに対して附与さ
れる制御信号φ_I、電極３Ｅに対して附与される制
御信号φ_S及び電極４Ｅに対して附与される水平転
送パルス列φ_Tについて示すものである。

先ず、奇数フイールドの読み出しに際しては奇
数フイールド期間に先行する垂直ブランキング期
間の開始と共に、上記制御信号φ_I及びφ_Sとして互
いに同期した垂直転送パルス列φ_I-1及びφ_S-1が附
与される。ここで各セル２Ａ，３Ａの垂直方向の
配列数、即ち、行数を共にｎとするとき、上記パ
ルス列φ_I-1，φ_S-1は共にｎ個のパルスを含むもの
であり、そしてこの時のパルス周波数をとする
と、斯かる垂直転送パルス列φ_I-1，φ_S-1が附与さ
れることにより１／×ｎ、即ち、数Ｈの期間内に受光部１から蓄積部２へと電荷の垂直転送が行わ
れる。そして、この後、受光部１では新らたな電
荷の蓄積が開始される訳であるが、そのために制
御信号φ_Iは例えばロウ・レベル（−15ボルト）若
しくは中間レベル（−７ボルト）に維持される。

その後、上記制御信号φ_Sとしてステツプ転送パ
ルス列φ_S-2が上記蓄積部２に附与されると共に、
これに対応して上記水平レジスタ部３に水平転送
パルス列φ_Tが附与され、これにより蓄積部２の
記憶電荷が１ライン分ずつ、順次水平レジスタ部
３を通じて読み出される様になる。

以上の様にして奇数フイールドの読み出しが終
了すると、続く垂直ブランキング期間に於て再び
垂直転送パルス列φ_I-1及びφ_S-2が附与されて電荷
の垂直転送が行われ、その後受光部１では再び電
荷の蓄積が開始される一方、蓄積部２及び水平レ
ジスタ部３に対し再び夫々ステツプ転送パルス列
φ_S-2及び水平転送パルス例φ_Tが附与されて偶数フ
イールドの読み出しが行われる様になる。

以上の様にして奇数フイールド及び偶数フイー
ルドの読み出しが交互的に繰り返えされる。

これに対し、本実施例では、必要に応じて、例
えば、蓄積部２からの記憶電荷の読み出し中適当
な時期に於て、受光部１に対し垂直転送パルス列
φ_I-1と同等の電荷クリア・パルス列φ_I-2が附与さ
れる。即ち、これにより受光部１では電荷の、蓄
積部２へ向けての垂直転送が行われる訳である
が、この時、蓄積部２は電荷のステツプ転送モー
ドにあつて、受光部１から送られて来る電荷をそ
の垂直転送に合わせて取り込む状態にないために
結果的に受光部１では電荷のオーバー・フローを
生じ、そしてそれはオーバー・フロー・ドレイン
OD（第１０図ａ）に流れ込んでクリアされるこ
とになる。ここで、電荷クリア・パルス列φ_I-2と
しては、少なくとも上記のライン数ｎ以上のパル
スが附与されるものである。また、その周波数
′については任意であり、高周波にすることによ
り電荷クリアを極く短時間のうちに行い得る効果
がある。但しあまり高周波にすると周知の様に電
荷の転送効率が悪化してクリアの効率が悪くな
る。他方、低周波にするとクリアに時間を要し
て、電荷の蓄積部２への流入の機会が増して影響
を与え易くなるので、これらを考慮して適宜選ば
れるべきである。勿論、′＝であつても良い。
これにより従来の、１垂直同期期間にほぼ対応し
たＴに対し、これよりもはるかに短かい、例えば
第１図中、T₁で示すす如き時間を得ることが出
来るものである。そしてこの場合の蓄積時間は、
第１図中、クリア・パルス列φ_I-2に対して矢印を
附して示す様に、例えば、垂直ブランキング期間
の開始から起算した、クリア・パルス列φ_I-2の附
与開始迄の時間T₂を制御して、該パルス列φ_I-2
の附与タイミングを変化させることで適宜変化さ
せることが出来るものである。

尚、ここで上述の様に、上記受光部１からの電
荷のクリアは該受光部１に設けられたオーバー・
フロー・ドレインODを利用して行われるもので
あるが、この電荷のクリアについてのみ考えれ
ば、上記オーバー・フロー・ドレインODは、例
えば本件出願人に係る先の特願昭57―218882号に
於いて提案されている様に、受光部１と蓄積部２
との境界附近のみに設ける様にしても良いもので
ある。

次に以上に説明した制御信号及びパルス列を得
るための回路系の具体例について第１２図を参照
して説明する。

第１２図に於いて、２１１は所定周波数の基準
クロツク・パルスを発生する発振回路、２１２は
該発振回路２１１からの基準クロツク・パルスに
基づき、第１１図で説明したパルス列φ_I-1，
φ_S-1，φ_S-2を含む制御信号φ_S，φ_T及び出力アンプ
部４５に対するリセツト・パルス列φ_R、並びに
テレビジヨン用垂直同期信号V_SC及び水平同期信
号H_SC更に第１図示の遮光部に対応したタイミン
グで出力されるハイレベルのクランプパルス
CPOBを形成するタイミング信号発生回路で、こ
れは周知の如く、分周器、カウンタ、ROM、フ
リツプフロツプ、ロジツク・ゲート等を以つて構
成されている。尚、斯かるタイミング信号発生回
路については既に周知のものであるから、ここで
はその詳細についての説明は割愛する。２１３は
上記発振回路２１１からのクロツク・パルスを分
周して電荷クリア・パルス列φ_I-2の基いとなる周
波数′のクロツク・パルスを得るための分周回
路、２１４は上記タイミング信号発生回路２１２
からの水平同期信号H_SCの立下りをカウントする
プリセツタブル・カウンタで、同回路２１２から
の垂直同期信号V_SCを反転するインバーター２１
５のハイ出力によりリセツトされる。２１６は上
記カウンタ２１４に対するプリセツト回路、２１
７は蓄積時間選択用の、例えば、デイジタル・コ
ード・スイツチで、該スイツチ２１７の操作によ
りプリセツト回路２１６を通じてカウンタ２１４
に対し、例えば、第１１図で説明した電荷蓄積時
間T₁に対応したデータをプリセツトする。ここ
で、上記カウンタ２１４は例えば１垂直同期期間
（１フイールド期間）内に含まれる水平同期信号
数（例えば250程度）にほぼ対応した数（例えば
256）の最大カウント容量を有しているものであ
り、従つて、上記プリセツト回路２１６を通じて
面積時間T₁に応じたデータをプリセツトするこ
とにより該カウンタ２１４のキヤリー出力は実質
的に第１１図で述べた期間T₂を規定することに
なる。２１８は上記タイミング信号発生回路２１
２からの垂直同期信号V_SCの立下りによつてリセ
ツトされると共に、カウンタ２１４のキヤリー出
力の立下りによつてセツトされるフリツプ・フロ
ツプ、２１９は上記分周回路２１３の出力パルス
の立下りをカウントするカウンタで、ここでは上
記フリツプ・フロツプ２１８の出力のハイによ
りリセツトされると共に、（ｎ＋ｍ）カウントで
キヤリ出力を発生する様に為されている。ここで
ｍは数10程度のマージンである。２２０は上記フ
リツプ・フロツプ２１８の出力の立下りによつ
てリセツトされると共に上記カウンタ２１９のキ
ヤリ出力を反転させるインバータ２２１の出力の
立下りによつてセツトされるフリツプフロツプ、
２２２は分周回路２１３の出力パルスと上記フリ
ツプ・フロツプ２２０の出力と前記クランプパ
ルスCPOBの反転出力とを受けるアンド回路で、
その出力が電荷クリア・パルス列φ_I-2となる。２
２３は上記タイミング信号発生回路２１２からの
パルス列φ_I-1と上記アンド回路２２２からの電荷
クリア・パルス列φ_I-2とを受けるオア回路で、そ
の出力は受光部２に対する制御信号φ_Iとなる。
又、カウンタ２１９、インバータ２２１、フリツ
プフロツプ２２０等により本発明に係る蓄積制御
手段又はクリア手段が構成されている。

以上の構成に於て、不図示の電源回路から給電
が開始されると各回路が作動を開始し、そして、
タイミング信号発生回路２１２より各種制御信号
乃至パルスよりφ_I-1，φ_S（φ_S-1，φ_S-2），φ_T，φ_R，
V_SC，H_SC及びCPOBの出力が開始される。そして
この時、垂直同期信号V_SCの立下りによりフリツ
プ・フロツプ２１８がリセツトされてその出力
がハイになり、これによりカウンタ２１９がリセ
ツト状態（カウント不態状態）に設定される。ま
た、垂直同期信号V_SCを反転させるインバータ２
１５のハイ出力によりカウンタ２１４がリセツト
され、そして、これはその後、水平同期信号H_SC
をカウントする様になる。この間、CCDでは電
荷の、受光部１から蓄積部２への垂直転送並び
に、その後の、電荷の、蓄積部２からの読み出し
が行われている訳であるが、ここで、上記カウン
タ２１４はその最大カウント容量からプリセツト
回路２１６からの、電荷蓄積時間T₁に対応した
プリセツト・データを差し引いた値をカウントし
終るとキヤリ出力を発生し、そしてその立下りに
よりフリツプ・フロツプ２１８がセツトされてそ
の出力はロウになる。これによりカウンタ２１
９はそのリセツトを解かれることにより分周回路
２１３からのパルスの立下りをカウントし始め、
また、この時、フリツプ・フロツプ２１８の出
力の立下りによりフリツプフロツプ２２０がリセ
ツトされてその出力がハイになる。これにより
アンド回路２２２は分周回路２１３からの周波数
′のパルス列を出力する様になり、そして、これ
は、オア回路２２３を通じて電荷クリア・パルス
列φ_I-2として出力される様になる。これにより
CCDでは受光部１から、それ迄に、即ち、第１
１図の期間T₂の間に蓄積された電荷が上述した
作用によつてクリアされる様になる。そして、カ
ウンタ２１９はｎ＋ｍをカウントし終ると、次の
（ｎ＋ｍ＋１）カウント目でキヤリ出力を発生す
る訳であるが、この時の、該キヤリ出力を反転さ
せるインバータ２２１の出力の立下りによりフリ
ツプ・フロツプ２２０がセツトされてその出力
はロウになり、これによりアンド回路２２２から
のパルス列、即ち、クリア・パルス列φ_I-2の出力
が断たれる様になる。そしてその後、ほぼ電荷蓄
積時間T₁が経過すると、CCDでは上述した様に
電荷の、受光部１から蓄積部２への垂直転送が行
なわれその後、水平レジスタ部３を通じて読み出
される様になる。以下、同様の動作が繰り返えさ
れる。

以上の様にして、CCDの受光部１の電荷蓄積
時間として１垂直同期期間Ｔよりも短い時間T₁
が得られる様になる。そして、本実施例に於て
は、この時間T₁は、デイジタル・コード・スイ
ツチ２１７を操作してカウンタ２１４に対するプ
リセツト値を変えることにより任意に変化させ得
る。

又、本実施例ではハイレベルのクランプパルス
がタイミング信号発生回路２１２より出力されて
いる間はアンド回路２２２の出力がローレベルと
なる様構成されている。即ち、タイミング信号発
生回路２１２からのクランプパルスを反転した
後、アンド回路２２２に入力するよう構成してい
るのでこのアンド回路２２２により本発明に係る
禁止手段が形成されている。

尚、電荷クリアの為のパルスφ_I-2は元々ｎ＋ｍ
だけ供給されるよう構成されているからクランプ
期間中これをカツトしたとしても受光部１全体の
電荷をドレインを介して排出する事が可能であ
る。

尚、上記タイミング信号発生回路２１２からの
制御信号乃至パルス列φ_S（φ_S，φ_S-2），φ_T及びφ_R
並
びに、オア回路２２３からの制御信号φ_I（φ_I-1，
φ_I-2）は必要に応じて電圧調整回路等でレベルを
調整された後、CCD１に附与されるものである。

尚、第１２図の例では電荷蓄積時間T₁をデイ
ジタル・コード・スイツチ２１７の操作により選
択し得る様にしているが、これは、例えば、被撮
像体の明るさの情報等に基づいて自動的に調節す
る様にしても良いものである。第１３図は、その
場合の２つの例を示すものである。

先ず、第１３図ａはCCDの出力に基づいて自
動制御する様にした場合の例を示すもので、図に
於て、２２４はCCDの出力、若しくは、これを
処理することによつて得られる輝度信号のピーク
検出回路、２２５は上記垂直同期信号V_SCを反転
させるインバータ２２６のハイ出力に応答して該
ピーク検出回路２２４の出力をホールドするサン
プル・ホールド回路、２２７は該サンプル・ホー
ルド回路２２６の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変
換回路、２２８は該Ａ／Ｄ変換回路２２７の出力
データを蓄積時間データに変換するデータ変換回
路で、その出力は第１２図のプリセツト回路２１
６に附与される。ここで、該データ変換回路２２
８は、CCDの出力の輝度レベルが高ければ高い
程、Ａ／Ｄ変換回路２２７が大なるデータを出力
するものとすれば、これと逆比例関係の、即ち、
より小さなデータを出力する様に構成されるもの
である。即ち、ここでは、Ａ／Ｄ変換回路２２７
の出力データが第１１図で述べた期間T₂に対応
していると理解すれば良い訳である。２２９はサ
ンプル・ホールド回路２２５によるピーク検出回
路２２４の出力のホールドが完了した後に該ピー
ク検出回路２２４を、新らたなピーク値の検出の
ためにクリアするべく設けられた遅延回路であ
る。

また、第１３図ｂに示す例は、CCDの受光部
１が受ける光と同等の光を測定して、その測定値
に基づいて自動制御する様にした場合の例を示す
もので、これは、第１３図ａに於けるピーク検出
回路２２４（及び遅延回路２２９）を、CCDの
受光部１が受ける光と同等の光を受ける様に為さ
れた測定素子２３０ａを有する測定回路２３０で
置換して、その測定出力をサンプル・ホールド回
路２２５の入力とする様にしたものである。

斯くして、この第１３図に示す２つ例によれ
ば、CCDの受光部１の電荷蓄積時間T₁を被撮像
体の明るさの情報に基づいて自動制御することが
可能となる。

尚、本実施例では受光部の電荷を所定の一部に
集中させる事により強制的にオーバーフローを起
こし、このオーバーフローした電荷を排出する為
のドレインを設ける事によつて受光部のクリアを
行なつているが、例えば受光部内にドレインを設
けると共に、受光部内の各受光領域の電荷をポテ
ンシヤルレベルの制御可能なバリア又はゲートを
介して選択的に前記ドレインに排出し得るよう構
成したものに於ても、本発明を適用可能である事
は言うまでもない。即ち、この場合にも、やはり
クランプ中は前記バリア又はゲートのポテンシヤ
ルレベルを変化させないよう禁止手段を働かせる
事により、クランプ動作の誤動作を防止できる。

（効果）以上説明した如く、本発明によればほぼクラン
プ期間を除く水平ブランキング期間中に電荷再結
合のための周期的信号を撮像手段の電極に印加す
るよう制御すると共に、前記水平ブランキング期
間を越えた周辺の期間においても前記周期的信号
を前記電極に印加するよう制御する制御手段を設
けたので、十分なブルーミング防止効果が得られ
ると共に実質的に画面上にノイズが表われず、し
かもクランプレベルの変動も生じない、等多くの
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はイメージセンサの例を示す図、第２図
は各電極下のポテンシヤル・プロフイールの例を
示す図、第３図は電極電位に応じたポテンシヤル
特性を示す図、第４図ａ，ｂはABノイズの発生
原因を説明する為の図、第５図はクリアパルスに
よる蓄積時間制御方法について示す図、第６図は
クリアパルスとクランプパルスの関係について示
す図、第７図は第５、第６図示の場合に於ける欠
点を説明する図、第８図は本発明の撮像装置の第
１実施例図、第９図はそのタイミング図、第１０
図ａ，ｂは本発明の撮像装置の第２実施例を説明
する為のFTCCDの電極配置例を示す図、第１１
図は第２実施例のタイミング図、第１２図は第２
実施例の構成例を示す図、第１３図ａ，ｂは夫々
第１２図示構成の変形例を示す図である。１…受光部、５１３，２２２…禁止手段として
の論理回路、５１４…再結合制御手段としての第
２のクロツクジエネレーター、CPOB…クランク
パルス、φ_AB…ABパルス、φ_I-2…クリアパルス、
５１１…デコーダー、２１２…タイミング信号発
生回路、２１９…カウンタ、２２１…インバータ
ー、２２０…フリツプフロツプ。

Claims

【特許請求の範囲】１光学像を電荷情報に変換するための複数の受
光部を有し前記電荷情報をテレビジヨン周期で読
み出す撮像手段と、前記各受光部内の前記電荷情報の少なくとも一
部を他の極性の電荷と繰り返し再結合するための
周期的信号を前記各受光部内の電極に印加する信
号供給手段と、前記撮像手段の出力の一部をテレビジヨン周期
の水平ブランキング期間中の一部期間にクランプ
するクランプ手段と、ほぼ前記一部期間を除く水平ブランキング期間
中に前記周期的信号を前記電極に印加するよう前
記信号供給手段を制御すると共に、前記水平ブラ
ンキング期間を越えた周辺の期間においても前記
周期的信号を前記電極に印加するよう前記信号供
給手段を制御する制御手段と、を有する撮像装
置。