JPH0678224A

JPH0678224A - Ｃｃｄ撮像装置とその駆動方法

Info

Publication number: JPH0678224A
Application number: JP4230568A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Oda; 和也小田
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1994-03-18
Anticipated expiration: 2014-04-05
Also published as: JP2880026B2

Abstract

(57)【要約】【目的】多数の画素を行列状に配置し、画像信号を電
荷結合デバイスＣＣＤで転送するＣＣＤ撮像装置に関
し、電荷転送路に留る時間が変化しても、一定な黒レベ
ルを維持することのできるＣＣＤ撮像装置を提供するこ
とを目的とする。【構成】電荷信号を転送するための複数の垂直電荷転
送路と、複数の垂直電荷転送路から転送された電荷信号
をまとめて出力するための水平電荷転送路と、それぞれ
が前記垂直電荷転送路に結合して配置され、画像信号を
撮像するためのエリア部のホトダイオードと、エリア部
のホトダイオードの下方（水平電荷転送路側）、または
エリア部の上下で、それぞれが前記垂直電荷転送路に結
合して配置され、遮光されているが、エリア部のホトダ
イオードと同等の静電特性を有するＯＢ部のホトダイオ
ードとを含む撮像チップと、前記ＯＢ部のホトダイオー
ドからの信号に基づき、エリア部における画像情報の暗
電流成分を推定演算する回路とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮像装置に関し、特に
多数の画素を行列状に配置し、画像信号を電荷結合デバ
イスＣＣＤで転送するＣＣＤ撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像装置として、ＣＣＤ転送方式の
ものが知られており、電子カメラ、複写機、その他の映
像機器に利用されている。多数のホトダイオードを垂
直、水平方向に配列し、画素行列を形成する。さらに、
各ホトダイオード列に隣接して垂直電荷転送路（ＶＣＣ
Ｄ）を形成し、各ＶＣＣＤの終端に隣接して水平電荷転
送路（ＨＣＣＤ）を形成する。

【０００３】このような固体撮像装置を用いた電子スチ
ルカメラ等において、全ホトダイオード（ＰＤ）を同時
に露光し、独立に信号を読みだしたいという要求があ
る。ホトダイオードに蓄積した電荷を同時に読み出し、
転送するためには、通常１画素または１行につき３相以
上の転送パルスが必要である。１画素当たり３相以上の
転送パルスを実現するには、ＣＣＤに１画素当たり３電
極以上が必要であり、微細化の面から不利な条件とな
る。

【０００４】１電極の下にウェル部とバリア部とを形成
し、２相駆動を行なうことも考えられるが、ウェル部と
バリア部とを形成するプロセス工程においてセルフアラ
インが使用できない等の問題も生じる。

【０００５】これらの欠点を持たない転送方式として、
アコーディオン転送方式が提案されている（ＰＨＩＬＩ
ＰＳＴＥＣＨＮＩＣＡＬＲＥＶＩＥＷＶＯＬ．４
３，Ｎｏ．１／２，１９８６，Ａ．Ｊ．Ｐ．Ｔｈｅｕ
ｗｉｓｓｅｎおよびＣ．Ｈ．Ｌ．Ｗｅｉｊｔｅｎｓ）。

【０００６】アコーディオン転送方式においては、１画
素ないしは１行当たり２電極というＩＴ（インターライ
ントランスファ）ＣＣＤ、ＦＴ（フレームトランスフ
ァ）ＣＣＤ、ＦＩＴ（フレームインターライントランス
ファ）ＣＣＤ等と同じ電極数で、かつ全画素同時読み出
しが可能であり、基板抜き等の電子シャッターを用いて
同時刻露光の電子シャッターが可能である。

【０００７】図７に、アコーディオン転送方式を示す。
図７（Ａ）は、時間の経過と共に転送路の電極下のポテ
ンシャルがどのように変化するかを示すポテンシャルダ
イヤグラムである。図７（Ｂ）は、アコーディオン転送
方式により、電荷がどのように移動するかを示す概念的
平面図である。

【０００８】図７（Ａ）において、転送路の電極は、奇
数番めの電極Ｏｄと偶数番めの電極Ｅｖに分類される。
これら各電極の下に電荷転送路のウェルまたはバリアが
形成される。電荷転送路内の電子エネルギを実線の折線
で模式的に示す。高さが電子エネルギを示す。

【０００９】まず、奇数番めの電極の下の電子エネルギ
が下げられ、電位井戸が形成され、電荷ｑａ、ｑｂ、ｑ
ｃが蓄積される。この状態のままで、電位井戸と電位井
戸との間に配置される電位障壁を低くすると、電荷混合
が生じてしまう。

【００１０】そこで、まず最も右側の偶数番めの電極の
下の電子エネルギを下げ、電位井戸を２電極分に引き延
ばす。すると、電荷ｑａは右側に１電極分広がって分布
する。次に電荷ｑａを蓄積した電位井戸の左側部分の電
子エネルギを上げ、同時に右側の電位障壁部分の電子エ
ネルギを下げると電荷ｑａは２電極分に分布したまま右
側に１電極分移動する。

【００１１】すると、電荷ｑａとｑｂの間に２電極分の
電位障壁が形成される。その後順次電荷ｑａの左側部分
の電子エネルギを上げ、右側部分の電子エネルギを下げ
ることによって電荷ｑａは順次右側に転送される。

【００１２】また、電荷ｑａとｑｂの間に２電極分の電
位障壁が生じたとき、次のタイミングで電荷ｑｂの右側
の電位障壁の電子エネルギを下げると、電荷ｑｂは２電
極分に広がって分布するようになる。

【００１３】この時、電荷ｑａとｑｂの間には少なくと
も１電極分、通常２電極分の電位障壁が存在するため、
電荷混合は生じない。このようにして、１電極おきに蓄
積された電荷を２倍のピッチに引き延ばして分布させる
ことにより、電荷転送が可能となる。

【００１４】図７（Ｂ）は、このようにして転送される
電荷分布を概略的に示す。図中、横軸は時間経過を示
し、縦軸は転送路の電極を示す。最も左側の状態におい
ては、転送路の上半分に１電極おきに電荷ｑａ、ｑｂ、
ｑｃ、ｑｄが蓄積されている。これらの電荷のうち、下
側に配置された電荷から順次２電極長の電位井戸と２電
極長の電位障壁を形成しながら、すなわち電荷分布を２
倍に伸長しながら、電荷を下方に転送する。

【００１５】すなわち、転送されているときの電荷は２
電極分に分布し、転送中の電荷と電荷の間には２電極分
の電位障壁が形成されている。このようにして、電荷混
合を防止しつつ、１電極おきに蓄積された電荷を転送す
ることができる。転送が完了した最も右側の状態におい
ては、電荷ｑａ、ｑｂ、ｑｃ、ｑｄは再び１電極おきに
分布している。

【００１６】転送時の電位井戸と電位障壁の発生の様子
が、楽器のアコーディオンの蛇腹部を次第に広げてから
再び閉じていく時の様子に類似しているので、この電荷
転送方式はアコーディオン転送方式と呼ばれる。この方
式では、ホトダイオード１行につき２つの電極で、１行
につき１つの信号を転送できる。

【００１７】本出願人は、ホトダイオード行列と垂直電
荷転送路と水平電荷転送路を含む固体撮像装置におい
て、同様の電荷転送を行なうドミノ型転送方式を提案し
た。ただし、フレーム転送ではなく、垂直電荷転送路Ｖ
ＣＣＤに読み出した電荷を２倍の長さに引き伸ばしなが
ら水平電荷転送路ＨＣＣＤに転送する。

【００１８】簡略に言えば、図７（Ｂ）の上半分の部分
の駆動方式に対応する。駆動信号もインターライン型Ｃ
ＣＤに類似した４相駆動によって転送する。この方式に
おいても、ホトダイオード１行につき１つの信号を転送
できる。

【００１９】このように、画像信号の間隔を広げながら
転送すると、電荷分布を広げるための時間が必要であ
る。画像信号が転送路のどこに位置しているかによって
転送路に停止する時間が大幅に異なる。また、転送され
る時間も当然異なる。転送路においては暗電流が発生す
る。従って、転送路に長時間滞在する画像情報に対して
は、より大きな暗電流が付加されることになる。

【００２０】このような暗電流成分を補正するためにＣ
ＣＤ撮像装置にはオプティカルブラック（ＯＢ）と呼ば
れる遮光部分が形成されている。画像情報を取り出すた
めのエリア部と、暗電流成分を取り出すためのＯＢ部と
において、同一の暗電流が発生すれば両者を比較するこ
とによって暗電流成分を較正することができる。

【００２１】図８は、このようなＯＢ部の機能を説明す
るための図である。図８（Ａ）は、ＯＢ部が理想的な機
能を果す場合を示す。エリア部とＯＢ部において同一の
暗電流が発生する。暗電流により黒レベルに対応するベ
ースラインは持上がるが、エリア部の持上がりとＯＢ部
の持上がりが同一であるため、エリア部の画像信号から
ＯＢ部の画像信号を減算することにより、シェーディン
グ成分の較正ができ、真の画像情報のみを取り出すこと
ができる。

【００２２】図８（Ｂ）は、このようにして取り出した
画像情報のベースラインを１フィールド内で見たグラフ
である。エリア部で検出した画像信号からＯＢ部の信号
を差し引いた真の画像信号は、垂直走査期間Ｖの間一定
値に保たれる。

【００２３】ところが、エリア部の画素構造とＯＢ部の
画素構造とは若干異なり、ＯＢ部においてはホトダイオ
ードがアルミニウム膜で覆われている。このため、ＯＢ
部の容量はエリア部の容量よりも大きく、蓄積される暗
電流成分に差が生じる。

【００２４】図８（Ｃ）は、現実に得られる画像信号の
ベースラインを示すグラフである。エリア部のベースラ
インに比較し、ＯＢ部のベースラインは低くなってい
る。このため、エリア部の画像信号ベースラインとＯＢ
部のベースラインの間にＯＢ段差が発生している。

【００２５】画像信号からＯＢ部の信号を差し引くと、
真の画像信号にＯＢ段差が付加された信号が得られる。
このＯＢ段差は、垂直電荷転送路に画像信号が滞在する
時間が長くなる程大きくなる。

【００２６】図８（Ｄ）は、１フィールド内の画像信号
のベースラインの変化を示すグラフである。垂直走査期
間Ｖの始めに読み出される画像信号は、垂直転送路に留
る時間が少ないためほとんどＯＢ段差を有さない。これ
に対して垂直走査期間の最後に読み出される画像信号
は、垂直電荷転送路に長時間留るため大きなＯＢ段差を
有するようになる。ＯＢ段差は時間の経過と共に次第に
増大するため、画像信号のベースラインは破線で示すよ
うな形となる。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
ＣＣＤ撮像装置においては、ＯＢ部を設けてもＯＢ段差
が発生し、画像信号の黒レベルが変化してしまう。

【００２８】本発明の目的は、電荷転送路に留る時間が
変化しても、一定な黒レベルを維持することのできるＣ
ＣＤ撮像装置を提供することである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明のＣＣＤ撮像装置
は、電荷信号を転送するための複数の垂直電荷転送路
と、複数の垂直電荷転送路から転送された電荷信号をま
とめて出力するための水平電荷転送路と、それぞれが前
記垂直電荷転送路に結合して配置され、遮光されている
が、画像信号を撮像するためのエリア部のホトダイオー
ドと、エリア部のホトダイオードと水平電荷転送路との
間で、それぞれが前記垂直電荷転送路に結合して配置さ
れ、エリア部のホトダイオードと同等の静電特性を有す
る下ＯＢ部のホトダイオードとを含む撮像チップと、前
記下ＯＢ部のホトダイオードからの信号に基づき、エリ
ア部における画像情報の暗電流成分を推定演算する回路
とを有する。

【００３０】

【作用】下ＯＢ部のホトダイオードはエリア部のホトダ
イオードと同等の静電特性を有するので、下ＯＢ部には
エリア部と同等の暗電流が発生する。この暗電流成分に
基づき、エリア部の暗電流成分を推定演算すれば、精度
の高い暗電流情報が得られる。

【００３１】ＣＣＤ撮像手段に被写体像を投入し、垂直
転送路を駆動して得たエリア部の画像情報からこの推定
演算した暗電流成分を差し引けば、高精度の画像情報を
得ることができる。

【００３２】このようにして得た画像情報は、ＯＢ段差
が変化しても黒レベルを一定値に保つことができる。

【００３３】

【実施例】図１は、本発明の実施例によるＣＣＤ撮像装
置の構成を示すブロック図である。被写体からの光はレ
ンズ１によって集光され、アイリス２の開口を通してＣ
ＣＤ撮像チップ３上に投映される。ＣＣＤ撮像チップ３
内にはホトダイオードの行列と垂直電荷転送路、水平電
荷転送路等を含む半導体撮像回路が組込まれている。ド
ライバ回路４は、ＣＣＤ撮像チップ３にＣＣＤを駆動す
る駆動信号を供給する。

【００３４】ＣＣＤ撮像チップ３からの画像信号は、信
号処理回路５においてＯＢ部の信号レベルの差を検出す
る等の処理を受け、Ａ／Ｄ変換器６を介してデジタル信
号となって画像信号処理回路８に入力する。

【００３５】画像信号処理回路８の入力端子１０は、切
替えスイッチ１２の可動接点に接続され、切替えスイッ
チ１２の固定接点は黒レベル検出演算回路１１と減算器
１３に接続されている。

【００３６】黒レベル検出演算回路１１は、垂直走査期
間の初期に供給される下ＯＢ部の信号に基づいて、全画
面内のシェーディング成分を外挿して求め、黒レベル信
号を発生する。黒レベル検出演算回路１１の出力信号は
減算器１３に接続され、減算器１３において画像信号か
ら黒レベル信号を減算する処理が行われる。

【００３７】減算器１３の出力信号は数値演算プロセッ
サ１４に供給され、データ圧縮等の処理を受けた後、出
力端子から記録ユニット９に供給される。記録ユニット
９はたとえばメモリカードで構成される。

【００３８】ＣＣＤ撮像装置には、スイッチＳ１、Ｓ
２、Ｓ３を含むスイッチ回路１７が設けられている。た
とえば、スイッチＳ１はリリーススイッチの第１接点ス
イッチであり、スイッチＳ２はリリーススイッチの第２
接点スイッチであり、スイッチＳ３は電源スイッチであ
る。

【００３９】カメラ上のスイッチボタンを押込むと、先
ず電源スイッチＳ３がオンし、続いて第１接点スイッチ
Ｓ１、第２接点スイッチＳ２がオンする。ＣＣＤ撮像装
置には、またシステムコントロール回路１８が設けられ
ており、全システムのコントロールを行なう。電源スイ
ッチＳ３がオンすると、ＣＣＤ撮像装置は付勢され、撮
像可能な状態となる。第１接点スイッチＳ１がオンする
と、自動露光、自動測距のモードとなり、モータＭ１、
Ｍ２を駆動することによってレンズ１の焦点距離やアイ
リス２の適正開口が選択される。また、シャッタスピー
ドの選択も行われる。

【００４０】ＣＣＤ撮像チップ３は、垂直電荷転送路に
おいて図７に関連して説明したような、アコーディオン
転送（ドミノ転送）を行なう。このため、ホトダイオー
ドから垂直電荷転送路に読み出された画像信号は垂直電
荷転送路内の位置に依存してその滞在時間が変化する。

【００４１】垂直電荷転送路に比較的長い時間滞在する
画像信号は、比較的大きな暗電流を受けるが、対応する
暗電流成分は黒レベル検出演算回路１１で演算される。
減算器１３で画像信号から黒レベル信号を減算すること
により、暗電流成分を除去した画像信号を得ることがで
きる。

【００４２】図２は、ＣＣＤ撮像チップの構成を示す。
図２（Ａ）は、ＣＣＤ撮像チップ３の平面構成を示す。
ＣＣＤ撮像チップ３には、画像が投映されるエリア部２
１と遮光膜で覆われたＯＢ部２２とが構成されている。
エリア部には行列状に配置された多数のホトダイオード
ＰＤと、ホトダイオードの各列に沿って形成された垂直
電荷転送路ＶＣＣＤと、ホトダイオードからＶＣＣＤへ
の電荷転送を制御するトランスファゲートＴＧ等が形成
されている。

【００４３】ＯＢ部はエリア部２１の下方に配置され、
フィルタまたは遮光板等、絶縁体で遮光されたＯＢｂ部
２２ｂとエリア部２１の右方に配置され、アルミニウム
等の金属で遮光されたＯＢａ部２２ａを含む。なお、後
に説明するように、エリア部２１の右方のＯＢａ部２２
ａは必ずしも必要なものではない。

【００４４】図２（Ｂ）は、ＯＢａ部における画素の構
成を示す断面図である。ｎ型Ｓｉで形成された基板３１
の上にｐ型ウェル３２が配置されている。ｐ型ウェル３
２の表面部分には、ホトダイオードＰＤを構成するｎ型
領域３３、垂直電荷転送路（ＶＣＣＤ）を構成するｎ^-
型領域３４、ホトダイオードと垂直電荷転送路ＶＣＣＤ
の間に配置され、転送ゲート（ＴＧ）を構成するｐ⁺型
領域３５が形成される。ｐ⁺型領域３６は、ホトダイオ
ードと垂直電荷転送路の組の周囲に形成され、電気的分
離を行なう。

【００４５】半導体基板表面上にはＳｉＯ₂等で形成さ
れた絶縁膜３７が配置されている。この絶縁膜３７中に
転送ゲートＴＧおよび垂直電荷転送路ＶＣＣＤの電位を
制御するための多結晶シリコンゲート３８が配置されて
いる。絶縁層３７表面は、アルミニウム等の遮光層３９
で覆われている。このため、ホトダイオードＰＤへの入
射光は遮断されている。

【００４６】エリア部２１の画素においては、ホトダイ
オードＰＤ上のアルミニウム遮光層３９に開口が形成さ
れている。従って、入射光はホトダイオードＰＤに導入
される。ホトダイオードＰＤが入射光の強度を検出し、
転送ゲートＴＧを介して垂直電荷転送路ＶＣＣＤに光電
変換された電荷を転送し、垂直電荷転送路ＶＣＣＤを通
って電荷信号を取り出すことにより画像情報を得ること
ができる。

【００４７】図２（Ｃ）は、ＯＢｂ部の画素構造を示す
断面図である。半導体基板中の構成および絶縁層３７中
の構成は、エリア部の画素の構成と同等である。ただ
し、開口が形成されたアルミニウム遮光層３９の上に、
フィルタや遮光板等の絶縁物で形成された遮光材４０が
配置されている。

【００４８】従って、ホトダイオードＰＤが半導体基板
中に形成されているが、このホトダイオードＰＤに光は
入射しない。ただし、遮光材４０は画素の静電特性には
影響を与えない。ＯＢｂ部の画素がエリア部の画素と同
様に駆動された時、垂直電荷転送路ＶＣＣＤで読み出さ
れる電荷信号は暗電流成分のみである。

【００４９】ここで、エリア部の構成とＯＢａ部および
ＯＢｂ部の構成を比較する。ＯＢａ部では、ホトダイオ
ードＰＤの上にアルミニウム遮光層３９が存在する。こ
の構成の差は、画素における寄生容量の差となる。この
ため、垂直電荷転送路ＶＣＣＤに誘起される暗電流の量
が影響を受ける。ＯＢｂ部では、エリア部と同様、ホト
ダイオードＰＤの上にアルミニウム遮光層３９は存在し
ない。ただし、その上に静電特性に影響を与えない絶縁
物等で形成された遮光材４０が配置されている。従っ
て、ＯＢｂ部では入射光はなく、かつエリア部と同様の
暗電流が検出できる。

【００５０】図３は、ＯＢ段差を説明するための図であ
る。ＣＣＤ撮像チップにおいては、図２（Ａ）に示すよ
うに、エリア部２１内に多数のホトダイオードＰＤが行
列状に配置されている。ホトダイオードＰＤの各列に隣
接して垂直電荷転送路ＶＣＣＤが配置され、ホトダイオ
ードＰＤとの間を転送ゲートＴＧによって接続されてい
る。

【００５１】ホトダイオードＰＤから垂直電荷転送路Ｖ
ＣＣＤに読み出された電荷信号は、垂直電荷転送路ＶＣ
ＣＤを下方に順次転送される。この時、エリア部２１の
下方に配置されたホトダイオードＰＤに対応する画像情
報と、エリア部２１の上方に配置されたホトダイオード
ＰＤに対応する画像情報とでは、垂直電荷転送路ＶＣＣ
Ｄに滞在する時間が大幅に異なる。

【００５２】たとえば、１水平走査期間を１Ｈとする
と、最下行に配置されたホトダイオードＰＤから読み出
された画像情報が垂直電荷転送路ＶＣＣＤに停止する時
間は１Ｈであり、水平電荷転送路に読み出されるまで時
間は１Ｈである。

【００５３】これに対して最上行に配置されたホトダイ
オードＰＤから垂直電荷転送路ＶＣＣＤに読み出された
画像情報は、行数が１０００の場合転送が始まるまでに
５００Ｈの時間停止し、転送に５００Ｈの時間を必要と
する。従って、読み出されるまでの全時間は１０００Ｈ
となる。

【００５４】このように、停止時間と読み出し時間が垂
直方向の位置によって大きく変化するため、図３
（Ａ）、（Ｂ）に示すように、エリア内のどの位置から
読み出された画像情報かにより、ＯＢ段差が大きく変化
する。図３（Ａ）は遮光状態で暗電流のみを読み出した
場合を示し、図３（Ｂ）は開光状態で画像信号と暗電流
を読み出した状態を示す。

【００５５】図３（Ａ）、（Ｂ）においては、垂直方向
の位置が上方になるに従って画像情報のベースラインは
増加し、ＯＢ段差が増加している。このような画像情報
をそのまま表示すると、画面は下に向かうに従って次第
に明るくなるように表示される。

【００５６】ところで、本実施例においては、図２
（Ａ）に示すように、エリア部２２下方にエリア部の画
素と静電的特性の等しいＯＢｂ部２２ｂが形成されてい
る。このＯＢｂ部２２ｂは遮光材４０によって遮光され
ているため、ＯＢｂ部２２ｂにおいては、暗電流のみが
発生する。この暗電流は、図３（Ａ）に示すように、エ
リア部の暗電流と同一特性のものである。

【００５７】エリア部に光を入射した状態においても、
図３（Ｂ）に示すように、ＯＢｂ部には暗電流成分のみ
が発生し、このＯＢｂ部の暗電流とエリア部の暗電流と
は同等の特性を有している。

【００５８】そこで、図３（Ｃ）に示すように、ＯＢｂ
部の暗電流を検出し、１ライン毎に増加するＯＢ段差を
求めることができる。このようにして、ＯＢ段差を検出
し、外挿することによってエリア部２１全体でのＯＢ段
差を推定することができる。

【００５９】図１に示す黒レベル検出演算回路１１は、
エリア部の下方に配置され、エリア部の画素と静電特性
の等しいＯＢｂ部の暗電流を検出し、エリア部における
暗電流を推定演算によって求め、黒レベル信号を発生す
る回路である。エリア部から検出された画像信号は、演
算器１３において黒レベル信号を減算され、ＯＢ段差が
解消された画像信号が供給される。

【００６０】なお、減算器１３で画像情報から黒レベル
情報を差し引くため、各水平走査線右端におけるＯＢａ
部の黒レベル情報は必ずしも必要なものではない。従っ
て、図２（Ａ）に示すエリア部２１右方のＯＢａ部２２
ａは省略してもよい。

【００６１】なお、ＯＢａ部２２ａを省略すると、１水
平走査線分の画像信号におけるＯＢ段差はなくなるが、
各水平走査線末端に配置されるＯＢ部は必ずしも設ける
必要はないが、暗電流成分による画像情報のベースライ
ンの変化を本明細書においてはＯＢ段差と呼ぶ。

【００６２】図４は、本発明の他の実施例によるＣＣＤ
撮像装置を説明するための図である。図４（Ａ）は、Ｃ
ＣＤ撮像チップの平面構成を示す。本構成においては、
エリア部２１の右方にＯＢａ部２２ａが存在する点は、
図２（Ａ）の構成と同様であるが、エリア部の画素と静
電特性の等しいＯＢｂ部２２ｂはエリア部２１の上下に
配置されている。

【００６３】従って、図４（Ｂ）に示すように、遮光状
態でのＣＣＤ撮像チップからの出力は、エリア部下方に
配置されたＯＢｂ部、エリア部、エリア部上方に配置さ
れたＯＢｂ部の順になり、その静電特性は等しい。従っ
て、発生する暗電流は同一特性のものである。

【００６４】このように、エリア部の前後にエリア部と
静電的特性の等しいＯＢ部が配置されるため、これらの
領域でＯＢ段差を検出し、内挿することによってエリア
部におけるＯＢ段差を推定演算することができる。

【００６５】本実施例の場合、エリア部におけるＯＢ段
差は画素信号を全て読み出した後でないと算出できない
ため、図１に示す画像信号処理回路８には、図４（Ｃ）
に示すように、画像情報メモリ１９がさらに接続され
る。黒レベル検出演算回路１１は、画像出力の初期と終
期におけるＯＢｂ部のシェーディング成分を検出し、エ
リア部全体における黒レベルを推定演算し、出力する。
一旦画像情報メモリ１９に蓄えられた画像情報は、減算
器１３で黒レベル信号を減算され、シェーディング成分
を較正した画像情報のみが出力する。

【００６６】このように、上述のいずれの実施例におい
ても黒レベル検出演算回路１１がエリア部におけるシェ
ーディング成分（黒レベル）を適正に推定演算し、減算
器１３で画像信号からシェーディング成分を減算するこ
とによって、真の画像情報のみが数値演算プロセッサ１
４に与えられる。

【００６７】図５は、図２、３に示すような構成のＣＣ
Ｄ撮像装置を用いて実際に撮像を行なう時の撮像ルーチ
ンを示すフローチャートである。ステップＡ１で電源が
オンすると、ステップＡ２に進み、第１接点スイッチＳ
１がオンしているか否かを判断する。第１接点スイッチ
Ｓ１がオンしていない時は、ＮＯの矢印に従ってステッ
プＡ２を繰り返す。

【００６８】第１接点スイッチＳ１がオンしている時
は、ＹＥＳの矢印に従ってステップＡ３に進み、垂直電
荷転送路ＶＣＣＤのドミノ駆動を開始し、垂直電荷転送
路ＶＣＣＤの電荷を水平電荷転送路ＨＣＣＤに転送す
る。

【００６９】次に、ステップＡ４に進み、撮像の準備段
階として自動露光、自動測距（ＡＥ／ＡＦ）動作を開始
する。次に、ステップＡ５に進み、ＡＥ／ＡＦ動作が完
了したか否かを判断する。ＡＥ／ＡＦ動作が完了してい
ない時は、ＮＯの矢印に従ってステップＡ４に戻る。

【００７０】ＡＥ／ＡＦ動作が完了している時は、ＹＥ
Ｓの矢印に従ってステップＡ６に進み、第２接点スイッ
チＳ２がオンしたか否かを判断する。第２接点スイッチ
Ｓ２がオンしていない時は、ＮＯの矢印に従ってステッ
プＡ４に戻る。

【００７１】第２接点スイッチＳ２がオンしていれば、
ＹＥＳの矢印に従って、ステップＡ７に進み、本撮像を
行なう。本撮像を行なうと、ＣＣＤ撮像チップからはま
ずＯＢｂ部の暗電流成分が出力し、続いてエリア部の画
素信号成分が出力する。

【００７２】ステップＡ８においては、ＣＣＤ撮像チッ
プから出力される信号を読み出し、初めに与えられるＯ
Ｂｂ部の暗電流成分を検出し、エリア部全体における暗
電流成分を外挿演算によって算出する。このようにし
て、エリア部におけるＯＢ段差の傾きが与えられる。

【００７３】続いて、ステップＡ９において、画像信号
からＯＢ段差データを減算処理し、１行毎に暗電流成分
の除去された画像信号を得る。ステップＡ１０で、この
ようにして得たＯＢ段差を消去した画像信号を記録ユニ
ットに記録する。記録は磁気的記録、デジタル記憶のい
ずれでも可能である。このようにして撮像ルーチンは完
了する。

【００７４】図６は、図４に示した本発明の他の実施例
による撮像ルーチンを示すフローチャートである。ステ
ップＢ１において、電源がオンされる。次にステップＢ
２で第１接点スイッチＳ１がオンしたか否かを判断す
る。第１接点スイッチＳ１がオンしていない時は、ＮＯ
の矢印に従ってステップＢ２を繰り返す。

【００７５】第１接点スイッチＳ１がオンしている時
は、ＹＥＳの矢印に従ってステップＢ３に進み、ドミノ
駆動を開始する。続いて、ステップＢ４で撮像の準備工
程として自動露光、自動測距（ＡＥ／ＡＦ）を開始す
る。

【００７６】次にステップＢ５でＡＥ／ＡＦ動作が完了
したか否かを判断する。完了していない時はＮＯの矢印
に従ってステップＢ４に戻る。ＡＥ／ＡＦ動作が完了し
ていれば、ＹＥＳの矢印に従ってステップＢ６に進み、
第２接点スイッチＳ２がオンしたか否かを判断する。

【００７７】第２接点スイッチＳ２がオンしていない時
は、ＮＯの矢印に従ってステップＢ４に戻る。第２接点
スイッチＳ２がオンしている時は、ＹＥＳの矢印に従っ
てステップＢ７に進み、本撮像を行なう。本撮像によっ
て暗電流成分を含む画像情報が得られる。

【００７８】次に、ステップＢ８において、全画素から
の画像信号を読み出し、最初に読み出されたＯＢｂ部の
段差情報は図４（Ｃ）に示す黒レベル検出演算回路１１
にメモリする。

【００７９】続いて、ステップＢ９において、エリア部
のデータは図４（Ｃ）に示す画像情報メモリ１９にメモ
リする。次に、ステップＢ１０において、最後に供給さ
れるＯＢｂ部の段差データは、黒レベル検出演算回路１
１にメモリし、黒レベル検出演算回路で先にメモリした
エリア部下方のＯＢ段差情報と合わせ、エリア部におけ
るＯＢ段差を推定演算する。

【００８０】このようにして、エリア部全体におけるＯ
Ｂ段差情報を得た後、ステップＢ１１において、画像情
報メモリ１９から供給される画像情報から黒レベル検出
演算回路１１から供給されるＯＢ段差を減算器１３で減
算処理し、真の画像情報のみを得る。

【００８１】このようにして、ライン単位でシェーディ
ング成分を消去した画像情報が得られる。この画像情報
は、ステップＢ１２において、記録ユニットに記録され
る。このようにして、暗電流を除去した画像情報を得
て、撮像ルーチンは完了する。

【００８２】図５、図６に示した撮像ルーチンのいずれ
においても、本撮像で得た暗電流成分を含む画像情報
は、その後暗電流成分を差し引かれるため、ＯＢ段差を
補正されたものとなる。エリア部と静電特性の等しいＯ
Ｂ部は、エリア部の一方のみに設けても上下両方に設け
てもよい。一方に設けた時は構造が簡単となり、両方に
設けた時は精度が高くなる。

【００８３】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＯＢ段差を補正した画像情報を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるＣＣＤ撮像装置の構成を
示すブロック図である。

【図２】図１の構成に用いるＣＣＤ撮像チップの構成を
示す図である。図２（Ａ）は平面構成を示す平面図、図
２（Ｂ）、（Ｃ）は、ＯＢａ部およびＯＢｂ部の画素の
構成を示す断面図である。

【図３】画像信号を説明するためのグラフである。

【図４】本発明の他の実施例を説明するための図であ
る。図４（Ａ）はＣＣＤ撮像チップの平面図、図４
（Ｂ）は出力信号のグラフ、図４（Ｃ）は画像信号処理
回路の部分的ブロック図である。

【図５】図２、図３に示した実施例による撮像ルーチン
を示すフローチャートである。

【図６】図４に示した他の実施例による撮像ルーチンを
示すフローチャートである。

【図７】アコーディオン転送方式を説明するための概念
図である。

【図８】ＯＢ部の機能を説明するための概念図である。

【符号の説明】

１レンズ２アイリス３ＣＣＤ撮像チップ４ドライバ回路５信号処理回路６Ａ／Ｄ変換器８画像信号処理回路９記録ユニット１０入力端子１１黒レベル検出演算回路１２切替えスイッチ１３減算器１４数値演算プロセッサ１７スイッチ１８システムコントロールユニット２１エリア部２２ＯＢ部３１ｎ型基板３２ｐ型ウェル３３ｎ型領域（ホトダイオード）３４ｎ^-型領域（ＶＣＣＤ）３９遮光層４０遮光材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電荷信号を転送するための複数の垂直電
荷転送路（ＶＣＣＤ）と、複数の垂直電荷転送路から転送された電荷信号をまとめ
て出力するための水平電荷転送路（ＨＣＣＤ）と、それぞれが前記垂直電荷転送路に結合して配置され、画
像信号を撮像するためのエリア部のホトダイオード（Ｐ
Ｄ）と、エリア部のホトダイオードと水平電荷転送路との間で、
それぞれが前記垂直電荷転送路に結合して配置され、遮
光されているが、エリア部のホトダイオードと同等の静
電特性を有する下ＯＢ部のホトダイオードとを含む撮像
チップと、前記下ＯＢ部のホトダイオードからの信号に基づき、エ
リア部における画像情報の暗電流成分を推定演算する回
路（１１）とを有するＣＣＤ撮像装置。
【請求項２】前記下ＯＢ部は複数の行を有し、前記推
定演算する回路は外挿演算を行なう請求項１記載のＣＣ
Ｄ撮像装置。
【請求項３】前記撮像チップがさらに前記エリア部に
関し、水平電荷転送路から遠い側に配置され、それぞれ
が前記垂直電荷転送路に結合され、遮光されているが、
エリア部のホトダイオードと同等の静電特性を有する上
ＯＢ部のホトダイオードを含み、前記推定演算する回路
は内装演算する機能を有し、さらにエリア部から読み出
した画像情報を記憶する画像情報メモリ（１９）を有す
る請求項１記載のＣＣＤ撮像装置。
【請求項４】請求項１記載のＣＣＤ撮像装置を用い、前記下ＯＢ部のホトダイオードから読み出した暗電流成
分から外挿してエリア部の暗電流成分を減算する工程
と、前記エリア部のホトダイオードから読み出した画像情報
から前記外挿演算で求めた暗電流成分を演算する工程と
を含むＣＣＤ撮像装置の駆動方法。
【請求項５】請求項３記載のＣＣＤ撮像装置を用い、
前記下ＯＢ部および上ＯＢ部のホトダイオードから読み
出した暗電流成分を内挿してエリア部の暗電流成分を演
算する工程と、前記エリア部のホトダイオードから読み出した画像情報
から前記内挿演算で求めた暗電流成分を減算する工程と
を含むＣＣＤ撮像装置の駆動方法。