JPH0374075B2

JPH0374075B2 -

Info

Publication number: JPH0374075B2
Application number: JP54072031A
Authority: JP
Priority date: 1979-06-08
Filing date: 1979-06-08
Publication date: 1991-11-25
Also published as: JPS55163962A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は電荷転送撮像素子（以下CCD撮像素
子と略記する。）を用いた固体撮像装置の駆動方
法に関するものである。

CCD撮像素子における基本動作は情報電荷の
蓄積とその電荷の転送および読み出しよりなつて
いる。光情報を光電変換し、その電荷を蓄積する
ための受光素子と、その電荷を転送する転送部を
二次元方向に配設して構成したCCD撮像素子の
一例の原理的な模式図を第１図に示す。図におい
て、マトリクス状に配列したそれぞれ１絵素とし
て動作する多数の受光素子１と、受光素子１に蓄
積された光情報に基づく電荷を垂直方向に転送す
る垂直転送部２と、更に出力部５へ電荷を転送す
る水平転送部４および受光素子１から垂直転送部
２への電荷の転送を制御する転送ゲート電極３と
でCCD撮像素子が構成されている。また遮光体
６は水平走査方向における少くとも一端の受光素
子群７に光が入射しないように設けられているも
のである。この受光素子群７からは光学的な黒の
信号が得られ、これを映像の黒信号として用いる
ことによりCCD撮像素子の暗電流の影響を除去
することができる。

このCCD撮像素子を用いた固体撮像装置の一
例を第２図に示す。

被写体８はレンズ９によつてCCD撮像素子１
０上に結像される。CCD撮像素子１０は駆動回
路１１からの駆動動信号１２によつて駆動されて
出力信号１３を出力する。出力信号１３を前置増
幅器１４で増幅した後、ローパスフイルター１５
を通して映像信号を得る。この映像信号をクラン
プ回路１６で、前記した遮光体を設けた受光素子
群から得られる光学的な黒の信号をクランプパル
ス１７で黒レベルに固定する。黒レベルを固定さ
れた映像信号はプロセスアンプ１８でγ補正、白
クリツプ、黒クリツプなどの処理を受け、ブラン
キング信号や同期信号１９を加えられて出力端子
２０に出力される。

次にCCD撮像素子の駆動信号と得られる映像
信号の波形を第３図に示す。２１は垂直ブランキ
ング信号を示す。垂直ブランキング期間内に転送
ゲート電極に転送ゲートパルス２２を印加し各受
光エレメントに蓄積された光情報に基づく電荷を
一且垂直転送部に転送する。次いで垂直転送部に
垂直転送信号２３を加え、１水平走査期間（以後
１Ｈと略記する。）毎の垂直転送パルス２４によ
つて電荷を垂直転送部から水平転送部へ転送す
る。水平転送部は水平転送パルス２５によつて電
荷を出力部へ転送する。

このようにして出力部から目的の撮像出力を得
る。なお、この図では垂直転送部、水平転送部共
に２相駆動のCCDとして説明した。

一般にCCD撮像素子は製造工程における良品
歩止りを良くするためにそのチツプサイズをでき
る限り小さくする努力がはらわれており、受光素
子を垂直走査方向、水平走査方向共に必要最少限
の数に抑えている。このうち、垂直方向の受光素
子数は、前記の第３図に示した垂直ブランキング
期間（通常垂直ブランキング期間は約20H程度で
ある。）に相当する数だけ少く、例えば標準テレ
ビジヨン方式の標準の走査線数525本に対し490本
程度の走査線に相当する受光素子数となつてい
る。

従来、このようなCCD撮像素子の駆動は第３
図に示したように垂直転送パルス２６で１フイー
ルドの最後の受光素子からの電荷を水平転送部へ
転送した後直ちに、あるいは電荷の取り残しをな
くすため１〜２回の空転送をした後垂直転送パル
スを止めこの垂直転送パルスを止めている期間内
に転送ゲート電極に転送ゲートパルス２２を加
え、受光素子から垂直転送部への転送を行うよう
にしていた。このような駆動方法によつてCCD
撮像素子から得られる撮像出力を増加しローパス
フイルターを通して得られる映像信号を第３図の
２７に、又その一部を拡大した図を３１に示す。
２８は垂直転送パルス２６で転送された１フイー
ルドの最後の受光素子からの映像信号を示してい
る。２９は垂直転送を行なわない期間に得られる
信号で、これは水平転送部の僅かな暗電流による
ものである。光学的な黒を与える信号３２は第１
図に示した光学的な黒を与える受光素子群に対応
するもので、これは受光素子の暗電流と１フイー
ルドの垂直転送期間中に垂直転送部に生じた暗電
流の合計に対応する出力である。このうち受光素
子の暗電流に対して垂直転送部の暗電流が大き
く、３２は大部分が垂直転送部の暗電流によるも
のである。また３０は転送ゲートパルス２２が出
力に干渉するために出るノイズによるものであ
る。なお、３３は水平ブラシキング期間に対応し
ている。

このようにして得られた映像信号を第２図に示
したクランプ回路１６で光学的な黒を与える信号
３２を黒レベルに固定しCCD撮像素子の暗電流
の影響を除いた映像信号を得る。

しかしながらこのような駆動方法による従来の
固体撮像装置では、暗電流による出力３２と垂直
転送していない期間の出力２９とのレベル差が大
きい場合においてクランプされ映像の黒レベルが
大きく変化する現象が起こる。そしてこの変化が
有効画面内にまで現われ画面の上部が黒く沈み込
んだり、また逆に白く浮き上がつたりする現象が
起きた。また、インターレース走査を行なつた場
合には奇フイールドと偶フイールドで1/2Ｈだけ
画像のスタートがずれるため上記の黒レベルの影
響がフイールド毎に異なり画面の上部がちらつく
現像が起こる欠点があつた。

本発明は前記の欠点をなくすためになされたも
のでその目的は画面上部のちらつきや黒沈みや白
く浮き上る現象のない固体撮像装置の駆動方法を
提供することにある。

本発明によれば同一結像面内に水平走査方向と
垂直走査方向にそれぞれ所定のピツチを持つて設
けられた複数の受光素子と、垂直走査方向に延び
る複数の垂直転送部と前記受光素子から垂直転送
部への電荷の転送を制御する転送ゲート電極とを
持ち、水平走査方向の少くとも一端の受光素子群
に光が入射しないように遮光体が設けられた電荷
転送撮像素子を用いた固体撮像素子装置におい
て、各フイールドにおける最後の受光素子からの
電荷を転送する垂直転送から次のフイールドの最
初の受光素子からの電荷を転送する垂直転送が行
なわれるまで期間垂直転送部を空転送することを
特徴とする固体撮像装置の駆動方法が得られる。

以下本発明について図面を用いて詳述する。

第４図は本発明の固体撮像装置の駆動方法を説
明するための波形図である。図はCCD撮像素子
は垂直転送部、水平転送部共に２相のCCDで構
成されている場合について示している。受光素子
は垂直転送部の２相の転送電極のうち一方の転送
電極に対応するものと、もう一方の相の転送電極
に対応するものの２群で構成されている。この２
群の受光素子に蓄積された光情報に基づく電荷
は、あるフイールドにおいて２相の転送電極のう
ち一方の相の転送電極に対応する受光素子に蓄積
された電荷を垂直転送部へ転送して読み出し、次
にもう一方のフイールドにおいて他方の相の転送
電極に対応する受光素子に蓄積された電荷を読み
出すことによつてインターレースを行う。第４図
においてａは偶フイールド、ｂは奇フイールドを
示す。また２１は垂直ブランキング信号を示す。

図に示すように垂直転送パルス３４で１フイー
ルドの最後の受光素子からの電荷を転送した後か
ら３５で次のフイールドの転送が始まるので期間
垂直転送パルス３６を止めることなく、印加し続
け垂直転送部を空転送させる。このとき出力には
垂直転送部の暗電流による出力が出る。このとき
得られる映像信号３７の一部を拡大した図を３８
に示す。３９は１フイールドの最後の受光素子か
らの映像信号、４０はその時の光学的な黒を与え
る信号である。４１は垂直転送パルス３６で空転
送された垂直転送部の暗電流による信号である。
第３図で説明したように光学的な黒を与える信号
は大部分が垂直転送部の暗電流によるものである
から４０と４１はほぼ同一のレベルの信号とな
る。このようにして得られた映像信号３７をクラ
ンプ回路で光学的な黒を与える信号部をクランプ
しても４０と４１のレベル差が非常に僅かである
ので、クランプされた映像の黒レベルが変動する
ことがない。

第４図ｂは奇フイールドを示すものである。イ
ンターレースするために、奇フイールドでは偶フ
イールドとは逆の相の垂直転送電極に対応する受
光素子の電荷を読み出すために反転パルス４４を
加え、この反転パルス４４の期間に転送ゲートパ
ルス２２を印加する。次に時刻t₂でこの電荷を偶
フイールドの場合と同じ垂直転送電極へ移す。以
後の動作は偶フイールドの場合と全く同じであ
る。転送ゲートパルス２２を印加する時刻t₁は垂
直ブランキング期間の始りt₀に対し偶、奇フイー
ルド共に同じに選び蓄積時間を等しくして画面の
ちらつきを防ぐ。なお、説明を省略したが、２３
は垂直転送パルス、２５は水平転送パルス、４２
は転送ゲートパルス２２によるノイズ分、４３は
水平ブランキング期間を表わしている。

以上詳述したように本発明は光学的な黒を与え
る受光素子群を備え、かつ、規定の走査線よりも
少い数の受光素子数のCCD撮像素子を用いた固
体撮像装置において生ずる画面のちらつきや黒沈
みや白く浮き上がる現象をCCD撮像素子の垂直
転送部の駆動方法を改善することによつて映像の
黒レベルを安定にしてとり除き、画像の劣化を防
ぐものである。

なお以上の説明においてはCCD撮像素子は２
相駆動とし、固体撮像装置は単板の標準方式のモ
ノクロ撮像装置として説明したが、これらはそれ
ぞれこれにとらわれることなく、２相駆動以外の
CCD撮像素子の場合あるいは固体撮像装置は単
板あるいは複数のCCD撮像素子を用いたモノク
ロおよびカラーの撮像装置の場合、また撮像方式
も標準方式以外の方式の場合においても同様に本
発明を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はCCD撮像素子の１例を示す模式図、
第２図は従来の固体撮像装置を示す模式図、第３
図は従来の固体撮像装置の動作を説明するための
波形図、第４図は本発明による固体撮像装置の動
作を説明するための波形図、である。なお、図に
おいて、１は受光素子、２は垂直転送部、３は転
送ゲート電極、４は水平転送部、５は出力部、６
は遮光体、７は光学的な黒信号を得るための受光
素子群、８は被写体、９はレンズ、１０はCCD
撮像素子、１１は駆動回路、１２は駆動パルス、
１３は出力信号、１４は前置増幅器、１５はロー
パスフイルター、１６はクランプ回路、１７はク
ランプパルス、１８はプロセスアンプ、１９はブ
ランキング信号と同期信号、２０は出力端子、２
１は垂直ブランキング信号、２２は転送ゲートパ
ルス、２３，２４，２６，３４，３５，３６は垂
直転送パルス、２５は水平転送パルス、２７，３
１，３７，３８は映像信号、２８，３９は１フイ
ールドの最後の受光素子からの映像信号、２９は
水平転送部の暗電流による出力、３０，４２は転
送ゲートパルスのノイズによる出力、３２，４０
は光学的な黒を与える信号、３３，４３は水平ブ
ランキング期間、４１は垂直転送部の暗電流によ
る出力、４４は反転パルスである。

Claims

【特許請求の範囲】

１同一結像面内に水平走査方向と垂直方向にそ
れぞれ所定のピツチを持つて設けられた複数の受
光素子と、垂直走査方向に延びる複数の垂直転送
部と前記受光素子から垂直転送部への電荷の転送
を制御する転送ゲート電極とを持ち、水平走査方
向の少くとも一端の受光素子群に光が入射しない
ように遮光体が設けられた電荷転送撮像素子を用
いた固体撮像装置の駆動において、各フイールド
における最後の受光素子からの電荷を転送する垂
直転送から次のフイールドの最初の受光素子から
の電荷を転送する垂直転送が行なわれるまでの期
間垂直転送部を空転送することを特徴とする固体
撮像装置の駆動方法。