JPH04237272A

JPH04237272A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH04237272A
Application number: JP3005267A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Oda; 和也小田
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1991-01-21
Filing date: 1991-01-21
Publication date: 1992-08-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フレームインタライン
トランスファ方式の電荷結合型撮像素子（ＦＩＴ−ＣＣ
Ｄ）を用いた撮像装置に関し、特に、ＦＩＴ−ＣＣＤに
発生するスミアを低減した撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＦＩＴ−ＣＣＤを用いた電子スチルカメ
ラにおいて、疑似フレーム撮像が提案されている。しか
し、この疑似フレーム撮像の問題点として、Ｂフィール
ドの信号電荷が垂直電荷転送路に長時間放置されるため
、スミアの影響によってフィールドフリッカが生じると
いう問題が存在した。

【０００３】以下、ＦＩＴ−ＣＣＤの構造とともにその
動作について説明する。先ず、フレームインタライント
ランスファ方式の電荷結合型固体撮像素子（ＦＩＴ−Ｃ
ＣＤ）の構造について図４、図５を用いて説明する。

【０００４】ＣＣＤは、図４に示すように主としてドレ
イン部３２、受光部３４、蓄積部３６、水平電荷転送路
３８等から構成される。そして、受光部３４には垂直方
向Ｖおよび水平方向Ｈに多数のフォトダイオードＰＤが
マトリクス状に配列され、且つフォトダイオードの各列
には隣接して垂直電荷転送路ＶＢＣＣＤが形成され、図
５に示すようにフォトダイオードＰＤと垂直電荷転送路
ＶＢＣＣＤの間にはトランスファゲートＴＧが形成され
る。なお、フォトダイオードＰＤ部以外の領域、すなわ
ち、蓄積部３６、垂直電荷転送路ＶＢＣＣＤ、水平電荷
転送路３８等の上面には各々の部分に入射する光線を遮
断するために遮光膜が形成されている。

【０００５】また、垂直電荷転送路ＶＢＣＣＤの上面に
は電荷転送用の電極群（図示せず）が形成される。

【０００６】蓄積部３６は、垂直電荷転送路ＶＢＣＣＤ
に対応して電荷転送路が形成されその電荷転送路で電荷
が蓄積される。それらの電荷転送路の上面には転送電極
群（図示せず）が形成される。

【０００７】水平電荷転送路３８は、蓄積部３６の電荷
転送路群に対応して設けられる。上記のように構成され
たＣＣＤの動作の概要について次に説明する。

【０００８】フォトダイオードＰＤを図３に示すように
ＡフィールドとＢフィールドにグループ分けし、先ず、
Ａフィールドに対応するフォトダイオードＰＤに蓄積さ
れた電荷を図５に示すトランスファゲートＴＧにパルス
を加えることにより垂直電荷転送路ＶＢＣＣＤに転送す
る。図５に示すトランスファゲートＴＧを駆動するため
のゲート電極は垂直電荷転送路ＶＢＣＣＤの転送電極と
一体に形成され、駆動信号を所定のタイミングで高電圧
を加えることによりトランスファゲートを導通状態にす
ることができる。

【０００９】そして、垂直電荷転送路ＶＢＣＣＤの電極
群に４相の駆動パルスφＩ１、φＩ２、φＩ３、φＩ４
を印加することによって、垂直電荷転送路ＶＢＣＣＤの
電荷を垂直方向Ｖへ転送する。

【００１０】一方、蓄積部３６においては、電荷転送路
の上面に積層された転送電極群に４相の駆動信号φＳ１
、φＳ２、φＳ３、φＳ４を印加することにより、垂直
電荷転送路ＶＢＣＣＤからの信号を電荷転送路に転送し
蓄積する。蓄積部３６に蓄積された信号は、水平電荷転
送路３８に転送され、水平電荷転送路３８の上面に形成
された転送電極群に印加される２相の信号φＨ１、φＨ
２により水平方向へ転送される。そして、リセットゲー
ト４０、出力ゲート４２、出力増幅器４６を介して出力
される。

【００１１】次いで、Ｂフィールドに対応するフォトダ
イオードＰＤに蓄積された電荷も同様に転送する。

【００１２】上記のように構成されたＣＣＤの疑似フレ
ームの動作は図３のタイムチャートに示すように、先ず
、フォトダイオードＰＤに入射した光線はそこで光電変
換され蓄積される。信号蓄積期間に蓄積された電荷は隣
接の垂直電荷転送路ＶＢＣＣＤに所定のタイミングで転
送されるが、信号蓄積期間以外の期間に蓄積された電荷
は不要であるからＡフィールドに関してはｔ１　のタイ
ミングでＡフィールドのフォトダイオードＰＤから垂直
電荷転送路ＶＢＣＣＤに転送し、次いでＢフィールドの
フォトダイオードＰＤからｔ２　のタイミングで垂直電
荷転送路ＶＢＣＣＤに転送する。垂直電荷転送路ＶＢＣ
ＣＤに転送された電荷はｔ３　〜ｔ４　の間にドレイン
３２若しくは蓄積部３６の方へ掃き出す。このようにし
て不要電荷を掃き出した後にＡフィールドのフォトダイ
オードＰＤに蓄積された電荷をｔ５　のタイミングで垂
直電荷転送路ＶＢＣＣＤに転送し、ｔ６　〜ｔ７　の間
に蓄積部３６へ転送する。この信号はｔ９　〜ｔ１０の
間に水平電荷転送路３８を介して外部へ出力される。一
方、ＢフィールドのフォトダイオードＰＤに蓄積された
電荷はｔ８　のタイミングで垂直電荷転送路ＶＢＣＣＤ
に転送し、ｔ１１〜ｔ１２の間に蓄積部３６へ転送する
。そしてそれはｔ１３〜ｔ１４のタイミングで水平電荷
転送路３８を介して外部へ出力する。

【００１３】次に、スミアの発生について図６を参照し
て説明する。スミアの発生は、図６に示すように三つの
原因が考えられる。その一つは、図に■で示すようにＰ
ウエル（Ｐ−ｗｅｌｌ）内において入射光により発生し
た電荷の一部がウエル内を拡散し垂直電荷転送路に漏れ
込むことによるもの。二つ目は、図に■で示すようにフ
ォトダイオードＰＤに入射した光の一部がＳｉ表面で反
射され、この反射光の一部がＡｌ遮光膜裏面で再び反射
されて垂直電荷転送路に漏れ込むことによるもの。三つ
目は、図に■で示すように、Ａｌ遮光膜を透過した光が
直接垂直電荷転送路を感光させ垂直電荷転送路内に雑音
電荷を発生させることによるものである。この中で特に
スミアに影響を及ぼすのは■と■である。

【００１４】シャッター速度の違いによるスミアの影響
としては、１／６０秒標準駆動時のスミアを０．０００
１％とし、垂直電荷転送路ＶＢＣＣＤから蓄積部３６へ
転送する時間（図２に示すｔ６　〜ｔ７　の間）をＢと
し、そのＢから次の掃き出し期間迄の間をＡとすると、
疑似フィールドのスミアによる影響は、１／６０秒標準
駆動時のスミア×２×（シャッター速度／６０）×（Ａ
÷（Ｂ÷１０））であるから、１／６０秒のシャッター
速度の時は、０．０００１×２×（６０／６０）×（１
６．２７ｍｓｅｃ÷（３３３μｓｅｃ　÷１０））＝０
．０９７６３％であり、１／２５０秒のシャッター速度
の時は、０．０００１×２×（２５０／６０）×（１６
．２７ｍｓｅｃ÷（３３３μｓｅｃ　÷１０））＝０．
４０６８％である。

【００１５】スミアは１％以下でないとフリッカの影響
が生じるので、従って、１／５００秒以下のシャッター
速度ではフリッカが生じることになる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、Ａフィ
ールドの電荷は垂直電荷転送路の不要電荷が掃き出され
てから直ちに垂直電荷転送路に転送され、またその直後
に蓄積部へ転送されるため、スミアの影響はない。しか
し、Ｂフィールドの電荷においてはＡフィールドの電荷
が垂直電荷転送路から蓄積部に転送された直後に垂直電
荷転送路に転送されるのでＢフィールドの電荷は、Ａフ
ィールドの電荷が蓄積部に存在している間は蓄積部に転
送することができず、その電荷が転送されてから蓄積部
に転送しなければならない。従って、Ｂフィールドの電
荷は垂直電荷転送路にほぼ１垂直偏向期間垂直電荷転送
路に置かなければならない。そのため、前述のように、
スミアがＢフィールドにのみ影響を与えてしまい、Ａフ
ィールドとＢフィールドの信号の振幅に差が生じるので
、シャッター速度が速くなるとフリッカが生じるという
問題が存在した。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、フレームインタライントランスファ方
式の電荷結合型撮像素子（ＣＣＤ）の各画素に蓄積され
た不要電荷を、設定されたシャッター速度に応じた露光
時間が得られるように、第１のフィールドに該当する電
荷を掃き出した後に第２のフィールドに該当する電荷を
掃き出し、次いで所定時間の後に第１のフィールドに該
当する信号電荷を垂直電荷転送路から蓄積部へ転送し、
その後第２のフィールドに該当する信号電荷を垂直電荷
転送路へ転送し、第１のフィールドに該当する信号電荷
が蓄積部から読み出された後に第２のフィールドに該当
する信号電荷を、蓄積部へ転送し読み出すことによって
疑似的なフレームが得られる撮像装置において、前記Ｃ
ＣＤから得られる映像信号からスミア信号を減算するこ
とにより前記映像信号から前記スミア信号を除去するこ
とを特徴とする。

【００１８】

【作用】Ｂフィールドの信号電荷に重畳したスミア電荷
を、スミア電荷検出用の垂直電荷転送路からのスミア電
荷によって打ち消すことにより、ＣＣＤに発生するスミ
アの影響を除去することができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図とともに説明する
。

【００２０】図１は本発明に係る撮像装置に用いるＣＣ
Ｄの構造を示し、図２は本発明に係る撮像装置のブロッ
クを示す。

【００２１】本発明に係る撮像装置に用いるＣＣＤ１０
は、従来のＣＣＤ（図４参照）にスミア検出用の垂直電
荷転送路ＳＶＣＣＤを設けるとともに、蓄積部Ｍにスミ
ア電荷蓄積部（図示せず）を設け、さらにスミア電荷を
水平転送する水平電荷転送路ＨＣＣＤ２を設けたもので
ある。

【００２２】このＣＣＤ１０は、被写体光学像を結像す
る受光面にストライプ状のカラーフィルタを形成したフ
レームインタライントランスファ方式の電荷結合型撮像
素子（ＦＩＴ−ＣＣＤ）であり、フォトダイオードＰＤ
からの出力は、垂直電荷転送路ＩＶＣＣＤを介し、水平
電荷転送路ＨＣＣＤ１を介して出力される色信号を、タ
イミングパルス発生回路２８からのタイミングパルスに
同期して相関二重サンプリング方式でサンプリングする
サンプルホールド回路１２に供給される。また、スミア
電荷については、スミア用の垂直電荷転送路ＳＶＣＣＤ
を介し、水平電荷転送路ＨＣＣＤ２を介して、サンプル
ホールド回路１４に供給される。ＣＣＤ１０には、受光
部用ドライバ１８と、蓄積部用ドライバ２０と水平転送
路用ドライバ２２が接続されている。この受光部用ドラ
イバ１８はＣＣＤ１０の垂直電荷転送路ＳＶＣＣＤおよ
びＩＶＣＣＤを駆動するための４相の駆動信号φＶＩ１
　、φＶＩ２　、φＶＩ３　、φＶＩ４　をタイミング
パルス発生回路２８からの同期信号に同期して発生する
回路であり、蓄積部用ドライバ２０はＣＣＤ１０の蓄積
部Ｍの電荷転送路を駆動するための４相の駆動信号φＶ
Ｓ１　、φＶＳ２　、φＶＳ３　、φＶＳ４　をタイミ
ングパルス発生回路２８からの同期信号に同期して発生
する回路であり、水平転送路用ドライバ２２はＣＣＤ１
０の水平電荷転送路を駆動するための２相の駆動信号φ
Ｈ１、φＨ２およびゲートを駆動するためのゲート信号
、リセット信号をタイミングパルス発生回路２８からの
同期信号に同期して発生する回路である。

【００２３】そして、サンプルホールド回路１２と１４
の出力は減算回路１６で減算され、その減算回路１６の
出力には信号処理回路２４が接続される。この信号処理
回路２４はサンプルホールド回路１２および１４の出力
信号に対して白バランス調整、γ補正等の処理を行った
後、輝度信号および色差信号を出力する。また、エンコ
ーダは信号処理回路２４の出力信号を記録するための信
号に変換する回路である。さらに、システム制御回路３
０は装置全体の制御を司る。

【００２４】次に、実施例の回路の動作について説明す
る。実施例の回路の基本動作としては先に述べた従来の
ＣＣＤの動作とほぼ同じであり、信号蓄積期間以外の期
間に蓄積された電荷は不要であるからＡフィールドに関
してはｔ１　のタイミングでＡフィールドのフォトダイ
オードＰＤから垂直電荷転送路ＩＶＣＣＤに転送し、次
いでＢフィールドのフォトダイオードＰＤからｔ２　の
タイミングで垂直電荷転送路ＩＶＣＣＤに転送する。垂
直電荷転送路ＩＶＣＣＤに転送された電荷はｔ３　〜ｔ
４　の間に受光部用ドライバ１８によりドレイン部Ｄ若
しくは蓄積部Ｍの方へ掃き出される。この時、スミア用
の垂直電荷転送路ＳＶＣＣＤの電荷も同様に掃き出され
る。

【００２５】このようにして不要電荷を掃き出した後に
ＡフィールドのフォトダイオードＰＤに蓄積された電荷
をｔ５　のタイミングで垂直電荷転送路ＩＶＣＣＤに転
送し、ｔ６　〜ｔ７　の間に受光部用ドライバ１８と蓄
積部用ドライバ２０をともに動作させて蓄積部Ｍへ転送
する。このＡフィールドの信号はｔ９　〜ｔ１１の間に水平電
荷転送路ＨＣＣＤ１を介して出力１から外部へ出力され
る。一方、ＢフィールドのフォトダイオードＰＤに蓄積され
た電荷はｔ８　のタイミングで垂直電荷転送路ＩＶＣＣ
Ｄに転送し、ｔ１２〜ｔ１３の間に蓄積部Ｍへ転送する
。そしてそれはｔ１４〜ｔ１５のタイミングで水平電荷
転送路ＨＣＣＤ１を介して出力１から外部へ出力する。しかし、先に述べたようにＢフィールドの信号は垂直電
荷転送路ＩＶＣＣＤに長時間待機するのでスミアが混入
する。そこで、スミア用の垂直電荷転送路ＳＶＣＣＤに
蓄積されたスミア電荷も、Ｂフィールドの信号電荷を蓄
積部Ｍへ転送するタイミングで蓄積部Ｍへ転送し、蓄積
部Ｍから水平電荷転送路へはサンプリングゲートＳＧを
駆動することにより転送し、Ｂフィールドの信号と同時
に水平電荷転送路ＨＣＣＤ２を介して出力２から外部へ
出力し、減算回路１６でスミア成分が混入した映像信号
からスミア成分を減算することにより、Ｂフィールドの
信号からスミア成分を除去する。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ＣＣＤ
で発生するスミアを、ＣＣＤにスミア検出用の垂直電荷
転送路を設けることにより検出し、検出したスミア信号
を映像信号から減算することにより、スミアの影響を除
去することができるので、良好な疑似フレーム画像を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る撮像装置におけるフレームインタ
ライントランスファ方式の電荷結合型固体撮像素子の構
造図である。

【図２】本発明に係る撮像装置のブロック図である。

【図３】図２に示す撮像装置のタイムチャートである。

【図４】フレームインタライントランスファ方式の電荷
結合型固体撮像素子の構造図である。

【図５】フレームインタライントランスファ方式の電荷
結合型固体撮像素子の画素部の断面構造図である。

【図６】フレームインタライントランスファ方式の電荷
結合型固体撮像素子におけるスミアの発生を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１０…ＣＣＤ１２、１４…サンプルホールド回路１８…受光部用ドライバ２０…蓄積部用ドライバ２２…水平転送路用ドライバ２４…信号処理回路２８…タイミングパルス発生回路３０…システム制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フレームインタライントランスファ方式の
電荷結合型撮像素子（ＣＣＤ）の各画素に蓄積された不
要電荷を、設定されたシャッター速度に応じた露光時間
が得られるように、第１のフィールドに該当する電荷を
掃き出した後に第２のフィールドに該当する電荷を掃き
出し、次いで所定時間の後に第１のフィールドに該当す
る信号電荷を垂直電荷転送路から蓄積部へ転送し、その
後第２のフィールドに該当する信号電荷を垂直電荷転送
路へ転送し、第１のフィールドに該当する信号電荷が蓄
積部から読み出された後に第２のフィールドに該当する
信号電荷を、蓄積部へ転送し読み出すことによって疑似
的なフレームが得られる撮像装置において、前記ＣＣＤ
から得られる映像信号からスミア信号を減算することに
より前記映像信号から前記スミア信号を除去することを
特徴とする撮像装置。
【請求項２】請求項１記載の撮像装置において、ＣＣＤ
はスミア検出用の垂直電荷転送路を有することを特徴と
する撮像装置。
【請求項３】請求項１記載の撮像装置において、ＣＣＤ
はスミア検出用の垂直電荷転送路および水平電荷転送路
を有することを特徴とする撮像装置。