JPS6033344B2 - 固体撮像装置の駆動方法 - Google Patents

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。

）を用いた間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っている。

光晴報を光電変換し、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ず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３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撮像素子の階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糠像
装置の一例を第２図に示す。

被写体８はしンズ９によってＣＣＤ撮像素子１０上に結
像される。ＣＣＤ撮像素子１０は駆動回路１１からの駆
動信号１２によって駆動されて出力信号１３を出力する
。出力信号１３を前瞳増幅器１４で増幅した後ローパス
フィルター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１
７で黒レベルに固定する。黒レベルを固定された映像信
号はフ。。セスアンプ１８でｙ補正、白クリップ、黒ク
リップなどの処理をを受け、プランキング信号や同期信
号１９を加えられて出力端子２０‘こ出力される。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は垂直プランキング信号を示す。

垂直プ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を印加し各受光ェレメントに蓄積された光情
報に基ず〈電荷を一旦垂直ライン毎に垂直転送部に転送
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ＩＨと略記する。）毎の垂直転送パ
ルス２４によっ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によって電荷
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ＣＣ
Ｄ撮像素子は製造工程における良品歩止りを良くするた
めにそのチッ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図に示した垂直プランキング期
間（通常垂直プランキング期間は約２雌程度である。）
に相当する数だけ少く例えば標準テレビジョン方式の標
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っている。従釆、このようなＣ
ＣＤ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フィ−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ってＣＣＤ撮像素子から得られ
る撮像出力を増幅しローパスフィ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フィ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脂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、これに受光素
子の８音電流と１フィールドの垂直転送期間中に垂直転
送部に生じた階電流の合計に対応する出力である。この
うち受光素子の階電流に対して垂直転送部の階電流が大
きく３２は大部分が垂直転送部の階電流によるものであ
る。 ′このようにして得
られた映像信号を第２図に示したクランブ回路１６で光
学的な黒を与える信号２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定撮像
装置では、第３図の３０に示すように転送ゲートパルス
２２によって映像信号中に大きなノイズ成分が現われる
。

この転送ゲートパルス２２の干渉によるノイズ３０が大
きく現われると前述の光学的な黒を与える信号のレベル
が大きくゆすられてしまい、このゆすられた信号をクラ
ンプ回路でクランプすることによってクランプされた映
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ったりする現象が起き
た。またィン夕−レース走査を行なった場合には奇フィ
ーバと隅フィーバで１′２日だけ画像のスタートがずれ
るため上記の黒レベルの変化に影響がフィールド毎に異
なり画面の上部がちらつく現象が起こる欠点があった。
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画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ッチを持って設けられた複数
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、各フィールドの最後の垂直転送から次のフィール
ドの最初の垂直転送が行なわれるまでの期間内であり、
かつ各フィールドの水平転送部が前記遮光体の設けられ
た受光素子群からの電荷を出力部へ転送して送り出す時
間に相当する時間以外の時間に前記受光素子から垂直転
送部へ電荷を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１実施例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
の転送電極のうち一方の相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
基すく電荷は、あるフィ−ルド‘こおいて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
一方のフィールド‘こ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って
インターレースを行う。第４図においてａは偶フィール
ド、ｂは奇フィールドを示す。また３４は垂直プランキ
ング信号を示している。偶フィールド‘こおいて最後の
垂直転送から次のフィールドの最初の垂直転送が行なわ
れるまでの期間内であり、かつ各フィールドの水平転送
部が前記遮光体の設けられた受光素子群からの電荷を出
力部へ転送して送り出す時間に相当する時間をさげた時
刻Ｌ‘こおいて転送ゲートパルス３７を印加し垂直転送
パルス３６が印加されている垂直転送電極に対応した受
光素子に蓄積されている電荷を読み出す。

次に２相の垂直転送パルス３５と３６によってＩＨ毎に
この電荷を水平転送部に転送し、水平転送パルス３８で
水平転送する。このようにして得られる撮像出力を増幅
してローパスフィルターを通せば３９に示す映像信号が
得られる。映像信号３９中に含まれる転送ゲートパルス
３７によるノイズ４０は前述したように、光学的な黒を
与える受光素子群に電荷を出力する時間に相当する時間
をさげているため通常の映像信号と同等のものとなって
いる。したがってこの映像信号３９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転送ゲートパ
ルス３７の影響はまったく受けない。第４図ｂは奇フィ
ールドを示すものである。奇フィールドでは垂直転送パ
ルス３５が印加された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の反転パルス４１を加えこの反転
パルス４１の期間に転送ゲートパルス３７を印加する。
次に時刻らでこの電荷を垂直転送パルス３６が印加され
た垂直転送電極へ移す。以後の動作は偶フィールドの場
合と全く同じである。転送ゲートパルス３７を印加する
時刻ｔ，は華直プランキング期間の始りいこ対し偶、奇
フィ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。このため偶フィールドと奇フィールド
では水平転送パルス３８に対し転送ゲートパルス３７が
１／２日の時間だけずれることになるがこの場合にも転
送ゲートパルス３７が光学的な黒を与える受光素子群の
電荷を出力する時間に相当する時間をさげかつ２つの水
平走査期間にかからないように時刻ｔ，とそのパルス幅
が選ばれている。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、かつ規定の査定線よりも
少し、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撮像素子の転送ゲート電極の駆動
方法を改善することによっ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
明の１実施例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はしンズ、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
前層増幅器、１５はローパスフィルター、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はプランキング信号と同期信号、２０は出力端子
、２１，３４は垂直プランキング信号、２２，３７は転
送ゲートパルス、２３，２４，２６，３５，３６は垂直
転送パルス、２５，３８は水平転送パルス、２７，３１
，３９は映像信号、２８は１フィールドの最後の受光素
子からの映像信号、２９は水平転送部の脂電流による出
力、３０，４川ま転送ゲートパルスのノイズによる出力
、３２は光学的な黒を与える信号、３３は水平プランキ
ング期間、４１は反転パルスである。弟′図 努？図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 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装置の駆動において各フイー
   ルドの最後の垂直転送から次のフイールドの最初の垂直
   転送が行なわれるまでの期間内であり、かつ各フイール
   ドの水平転送部が前記遮光体の設けられた受光素子群か
   らの電荷を出力部へ転送して送り出す時間に相当する時
   間以外の時間に前記受光素子から垂直転送部へ電荷を転
   送することを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。