JP2003179813A - 固体撮像装置とそのスミア補正方法並びにデジタルスチルカメラ - Google Patents

固体撮像装置とそのスミア補正方法並びにデジタルスチルカメラ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速シャッタを電子シャッタで切ったときに
得られる画像中のスミアを低減する。 【解決手段】 行方向とこれに直交する列方向に配列さ
れた画素配列１１ｒ，１１ｇ，１１ｂと、各画素が受光
することで発生した信号電荷が読み出され転送パルスを
受けて列方向に信号電荷を順次転送する複数の転送電極
で成る垂直レジスタ１２とを備える固体撮像装置１００
において、転送パルスを各転送電極に巡回的に送る電極
端子１０１〜１１６として、転送パルスを受けて垂直レ
ジスタ１２内に連続するＫ個（Ｋは２以上の整数）の信
号電荷用電位井戸を生成する電極端子の他に該Ｋ個の信
号電荷用電位井戸の後に１個のスミア電荷用電位井戸を
生成する電極端子を設ける。多数の電極端子を設け各電
極端子に多相駆動用の転送パルスを印加することで、ス
ミア電荷転送専用の井戸を生成可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子シャッタ機能
を持つデジタルスチルカメラに係り、更に詳細には、固
体撮像装置の画素数に応じた画像解像度を劣化させるこ
となくスミア補正を行う固体撮像装置とそのスミア補正
方法並びにデジタルスチルカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】図９（ａ）は、本出願人が先に提案した
特開平１０―１３６３９１号公報に記載された従来の固
体撮像装置の概略平面図である。この固体撮像装置１０
は、青色フィルタが装着された受光素子１１ｂと赤色フ
ィルタが装着された受光素子１１ｒとが交互に横一列に
配列された受光素子群と、緑色フィルタが装着された受
光素子１１ｇが横一列に配列された受光素子群とが１／
２ピッチずらして交互に縦方向に配列されている。
【０００３】図面上、各受光素子１１ｒ，１１ｇ，１１
ｂを４５度傾けた正方形で表示しているが、この固体撮
像装置では、各受光素子１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの各正
方形の各辺に沿って転送電極１６が設けられており、こ
れら転送電極の横一列Ｈ１は、各受光素子対応にチャネ
ルストップで区分けされているが、横一列の電極群Ｈ１
に同一タイミングで同一電位が印加されるようになって
いる。
【０００４】この従来例は４相駆動であるため、各横一
列の電極群は、Ｈ３，Ｈ４，Ｈ１，Ｈ２の繰り返しとな
っており、電極群Ｈ１には電極端子２１が接続され、電
極群Ｈ２には電極端子２２が接続され、電極群Ｈ３には
電極端子２３が接続され、電極群Ｈ４には電極端子２４
が接続される。
【０００５】各受光素子１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの周り
に設けられた転送電極１６は、縦方向にも整列し、縦方
向に並んだ転送電極群１２（一列のみ点線で図示）が垂
直レジスタ１２を構成する。この固体撮像装置が撮像し
た画像信号（各受光素子１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの受光
電荷）を読み出すべく図示しない読出ゲートに読出電位
が印加されたとき、各受光素子１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ
の受光電荷（信号電荷）は、各受光素子１１ｒ，１１
ｇ，１１ｂ上に図示した矢印に示す様に、垂直レジスタ
１２の転送電極に読み出される。
【０００６】そして、各電極端子２１〜２４に順次転送
電位（転送パルス）が印加されることで、この受光電荷
が垂直方向（図示の例では下方向）に転送され、転送電
極１７を通って最下段に設けられた水平レジスタ１３に
信号電荷が転送される。この信号電荷は、電極端子２
５，２６に転送パルスが印加されることで水平方向に転
送され、水平レジスタ１３の出力部１４から矢印２７に
示す様に出力される。
【０００７】図９（ｂ）は、垂直レジスタ１２の転送状
態を説明する図である。図中の○付き数字は、電極端子
２１〜２４の符号下一桁を表し（図９（ａ）の横一列の
電極群Ｈ１〜Ｈ４の数字１〜４に対応する）、各電極端
子に転送電位（例えば、ハイレベル０Ｖ、ローレベル−
８Ｖのパルス）を巡回的に印加することで、電位井戸を
垂直レジスタ１２に沿って移動させ、画像信号を構成す
る信号電荷Ｑi，Ｑi-1，…等を水平レジスタ１３まで転
送する。
【０００８】この転送は、図示の状態から、電極端子
２１にハイレベル電位を印加して電位井戸を３電極分に
広げ、次に電極端子２３の電位をローレベル電位とす
ることで井戸を２電極分に狭め、次に電極端子２２の
電位をハイレベル電位にすることで電位井戸を３電極分
に広げ、……という制御を繰り返すことで行う。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】固体撮像装置を搭載し
たデジタルスチルカメラで高速のシャッタ速度により撮
像を行う場合、メカニカルシャッタではなく電子シャッ
タが使用される。即ち、信号電荷を垂直レジスタ１２で
転送しているとき、受光素子はメカニカルシャッタで遮
光されない状態となっている。
【００１０】このため、信号電荷を垂直レジスタ１２で
転送している最中に、各受光素子１１ｒ，１１ｇ，１１
ｂから垂直レジスタ１２に光や電子が漏れ込み、本来の
信号電荷Ｑi，Ｑi-1，…の他に、スミア（太陽等を撮影
したときに画像中に現れる縦方向の輝線等）の原因とな
るスミア電荷ｑi，ｑi-1，…が電位井戸に入り、信号電
荷と一緒に転送されてしまう。図９（ｂ）の様にスミア
電荷と画像信号の信号電荷とが一緒になってしまうと、
両者を区別することができず、画質を劣化させてしまう
という問題が生じる。
【００１１】転送されてきた電荷のうち、スミア電荷が
どの程度あるかを検出できれば、転送されて来た電荷量
を補正することで、スミアを減少させることが可能であ
る。図９（ｂ）に示す転送例はプログレッシブ走査型で
あるため、スミア電荷を信号電荷と区別することができ
ないが、インタレース走査型であれば、スミア電荷を信
号電荷と区別することができる。
【００１２】図１０（ａ）はインタレース走査型の固体
撮像装置２０の概略平面図である。図９（ａ）に示す固
体撮像装置１０とは、電極２１〜２４とその接続構成が
異なるだけである。この固体撮像装置２０では、水平に
並んだ電極群Ｈ３ａを電極端子３ａに接続し、電極群Ｈ
４を電極端子４に接続し、電極群Ｈ１ｂを電極端子１ｂ
に接続し、電極群Ｈ２を電極端子２に接続し、電極群Ｈ
３ｂを電極端子３ｂに接続し、電極群Ｈ１ａを電極端子
１ａに接続している。
【００１３】図１０（ｂ）は、インタレース走査型の転
送説明図である。インタレース走査型では、プログレッ
シブ走査と異なり、受光素子群の受光した信号電荷を一
水平ライン置きに読み出し、垂直レジスタ１２で転送す
るため、１水平ライン置きに空井戸が転送されることに
なる。この空井戸には、信号電荷は入らないが、スミア
電荷は入り込み、転送される。このため、空井戸中のス
ミア電荷量ｑi+1，ｑi-1を検出することで、信号電荷Ｑ
iと一緒に転送されるスミア電荷ｑiがどの程度であるか
を、例えばスミア電荷量ｑi+1，ｑi-1を加算平均するな
どして推定することができる。
【００１４】このように、インタレース走査型では、画
像信号中のスミア電荷量を推定することができるため、
スミア補正を行うことでスミアの少ない画像を生成する
ことが可能となる。しかし、インタレース走査のため、
画像の垂直解像度が画素数に比べて半分に劣化してしま
うという問題がある。
【００１５】本発明の目的は、画素数に応じた画像解像
度を劣化させることなく、プログレッシブ走査型でスミ
ア補正を行うことができる固体撮像装置とそのスミア補
正方法並びにデジタルスチルカメラを提供することを目
的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、行方向とこ
れに直交する列方向に配列された画素配列と、各画素が
受光することで発生した信号電荷が読み出され転送パル
スを受けて前記列方向に前記信号電荷を順次転送する複
数の転送電極で成る垂直レジスタと、該垂直レジスタに
よって転送されてきた前記信号電荷を受け取り水平方向
に転送する水平レジスタと、該水平レジスタにより転送
されてきた前記信号電荷を出力する出力部とを備える固
体撮像装置において、前記転送パルスを前記各転送電極
に巡回的に送る電極端子として、前記転送パルスを受け
て前記垂直レジスタ内に連続するＫ個（Ｋは２以上の整
数）の信号電荷用電位井戸を生成する電極端子の他に該
Ｋ個の信号電荷用電位井戸の後に１個のスミア電荷用電
位井戸を生成する電極端子を設けたことで、達成され
る。
【００１７】この構成により、垂直レジスタを多相駆動
する数だけ設けた電極端子に巡回的に転送パルスを印加
し、受光素子が受光した信号電荷をプログレッシブに転
送する電位井戸の他にスミア電荷だけを転送する空井戸
を設けることができるようになり、このため、このスミ
ア電荷量から信号電荷中に含まれるスミア成分を推測可
能となり、信号電荷を補正してスミアを低減した画像を
生成することが可能となる。
【００１８】好適には、上記において、前記スミア電荷
用電位井戸を生成して前記信号電荷を前記垂直レジスタ
で転送する第１モードと、前記スミア電荷用電位井戸を
生成せずに前記信号電荷を前記垂直レジスタで転送する
第２モードとを切り換える選択手段を設けたことを特徴
とする。この構成により、スミア補正が不要な場合には
スミア電荷用電位井戸を設けずに信号電荷を転送するた
め、高速転送が可能となる。
【００１９】好適には、上記において、前記固体撮像装
置がインタライン転送形ＣＣＤエリアイメージセンサま
たはフレームインタライン転送形ＣＣＤエリアイメージ
センサであることを特徴とし、また、前記画素配列は、
正方格子状またはハニカム状に配列されていることを特
徴とする。本発明は、ＣＣＤイメージセンサの種類に関
わらず適用可能である。
【００２０】上記目的は、上記の固体撮像装置のスミア
補正方法であって、前記スミア電荷用電位井戸により転
送されてきたスミア電荷量から前記信号電荷用電位井戸
により転送されてきた信号電荷の中のスミア成分を推定
し該信号電荷を補正することで、達成される。好適に
は、上記において、２つのスミア電荷用電位井戸の間に
挟まれる前記Ｋ個の連続する前記信号電荷用電位井戸の
各信号電荷を、前記２つのスミア電荷用電位井戸の各ス
ミア電荷量の加重平均を用いて補正することを特徴とす
る。この構成により、スミア補正を精度良く行うことが
でき、良好な画像を得ることが可能となる。
【００２１】上記目的を達成するデジタルスチルカメラ
は、上記の固体撮像装置と、被写体像を前記固体撮像装
置に結像する光学系と、前記固体撮像装置の前記出力部
から出力されてくる信号を処理し画像を生成する信号処
理部と、生成された画像を記録するメモリ部と、上記の
スミア補正方法により前記信号電荷を補正するスミア補
正処理部とを備えることを特徴とする。この構成によ
り、高速シッャタを電子シャッタで切ったときでもスミ
アの低減した良好な画像を得ることができる。
【００２２】上記目的を達成するデジタルスチルカメラ
は、上記の固体撮像装置と、被写体像を前記固体撮像装
置に結像する光学系と、該光学系を遮光するメカニカル
シャッタと、前記固体撮像装置の前記出力部から出力さ
れてくる信号を処理し画像を生成する信号処理部と、生
成された画像を記録するメモリ部と、上記のスミア補正
方法により前記信号電荷を補正してから前記信号処理部
に画像を生成させるスミア補正処理部と、前記メカニカ
ルシャッタを用いて遮光したときに得られる信号電荷に
対しては前記スミア補正処理部を通さずに該信号電荷か
ら前記信号処理部に画像を生成させ前記メカニカルシャ
ッタを用いずに電子シャッタで前記信号電荷を得たとき
は該信号電荷を前記スミア補正処理部でスミア補正して
から前記信号処理部で画像を生成させる制御手段を備え
ることを特徴とする。この構成により、電子シャッタで
高速シャッタを切ったときはスミア補正を行い、メカニ
カルシャッタを切ったときはスミア補正が不要なためス
ミア補正を行わずに画像生成をすることができる。
【００２３】好適には、上記において、上記の固体撮像
装置の前記垂直レジスタを構成する前記転送電極に、前
記信号電荷を前記画素配列から読み出す直前に該垂直レ
ジスタ内の不要信号電荷を高速に掃き出す転送パルスを
出力する制御手段を備えることを特徴とする。掃き出し
用の高速の転送パルスを転送電極に送ることで、信号電
荷中の不要成分をより低減可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図面を参照して説明する。
【００２５】図１は、本発明の第１実施形態に係るデジ
タルスチルカメラの概略構成図である。このデジタルス
チルカメラは、ＣＣＤで成る固体撮像装置１００と、こ
の固体撮像装置１００から読み出されたアナログ画像信
号をデジタル画像信号に変換するＡＤ変換部３１と、デ
ジタル画像信号を信号処理する信号処理部３２と、画像
信号を格納するメモリ部３３と、信号処理された画像信
号を圧縮したり表示したりする圧縮表示処理部３４と、
これらを制御する制御部３５とを備え、信号処理部３２
は、スミア補正処理部３６と、静止画処理部３７とを備
える。
【００２６】デジタルスチルカメラには、スミア補正前
のデジタル画像信号をメモリ部３３に格納したり、スミ
ア補正処理後であって静止画処理前のデジタル画像信号
をメモリ部３３に格納したり、静止画処理後のデジタル
画像信号をメモリ部３３に格納したりする各種のタイプ
が存在する。固体撮像装置１００の前段には、被写体像
を固体撮像装置１００に結像する光学系が設けられ、ま
たここにメカニカルシャッタを設けることもできる。
【００２７】図２は、図１に示す固体撮像装置の概略平
面図である。この固体撮像装置１００は、図９（ａ）で
説明した固体撮像装置１０と略同じであり、転送電位
（転送パルス）を印加する電極端子数とその接続構成が
異なるだけである。
【００２８】本実施形態では、垂直レジスタ１２を１６
相駆動するために、垂直レジスタ１２に転送電位を印加
する１６個の電極端子１０１〜１１６を設け、夫々が、
水平ラインの電極群Ｈ１〜Ｈ１６に接続される。各電極
端子１０１〜１１６は、各電極端子の符号（数字）下２
桁が「Ｈ」の後の数字と一致する電極群Ｈ１〜Ｈ１６に
接続される。
【００２９】各受光素子１１ｒ，１１ｇ，１１ｂは、横
方向にｘ＝１〜２Ｍ個配列され、縦方向はＮブロックに
分割され、各ブロック内は縦方向にｙ＝８Ｎ〜８Ｎ−７
の８個が配列される。
【００３０】図３は、デジタルスチルカメラで高速連写
を行う場合のタイミング説明図である。デジタルスチル
カメラでは、高速シャッタをメカニカルシャッタで切る
ことができないため、高速連写の様に高速シャッタを切
る場合には、電子シャッタが使用される。シッャタボタ
ンがレリーズされていない状態では、カメラ背面のＬＣ
Ｄ表示部（図示せず）に撮像画像（動画）を表示しファ
インダ代わりとするため、例えば垂直ブランキングパル
スが１／３０〜１／６０秒間隔で発生され、１／３０〜
１／６０秒毎に撮像画像の信号が取り込まれている。
【００３１】ここで、シャッタボタンがレリーズ（Ｏ
Ｎ）されると、その直後の垂直ブランキングパルスＡ１
から次の垂直ブランキングパルスＡ２までの時間間隔が
例えば１／１０秒となり、この垂直ブランキングパルス
Ａ１，Ａ２，Ａ３，…中に発生される取込パルスＢ１，
Ｂ２，Ｂ３，…で夫々静止画の取り込みが行われる。
【００３２】このとき、最初の取込パルスＢ１で取り込
まれた画像信号はダミー出力として破棄され、次の取込
パルスＢ２で取り込まれた画像信号が静止画の画像信号
として出力される。図３では、取込パルスＢ２が発生し
た時点がｔ６であり、静止画が出力されるタイミングが
ｔ７で、ダミー出力の終了タイミングがｔ５となってい
る。図中のクロスハッチした部分は、垂直レジスタ１２
の第１相転送パルスのオンオフ状態を省略して図示した
ものである。
【００３３】図４は、図１に示す固体撮像装置１００の
電荷読出と転送を説明するタイミングチャートである。
図３に示す時刻ｔ６の直前ｔ＝ｔ6−Δ1の時点（図３中
の拡大図参照）では、各空井戸にはスミア電荷ｑsmrし
か入っていない。図４に示す空井戸は、赤色用及び青色
用の受光素子１１ｒ，１１ｂの信号電荷転送用（上段）
と、緑色用の受光素子１１ｇの信号電荷転送用（下段）
の２列を図示している。
【００３４】時刻ｔ６直後のｔ＝ｔ6＋Δ2の時点で、例
えば＋１６Ｖの読出パルスが図４の電極と電極と共
用する図示しない読出ゲートに印加され、画素（２ｍ，
８ｉ），画素（２ｍ，８i-2）の受光電荷Ｑ（２ｍ，８
ｉ），Ｑ（２ｍ，８i-2）が読み出され、該当する電位
井戸にこの信号電荷が移される。即ち、図２に示す各受
光素子１１ｒ，１１ｇ，１１ｂのうち、横方向の偶数番
目の受光素子（赤色用と青色用）であって各ブロックの
縦方向０番目と２番目の受光素子の信号電荷が空井戸に
移される。
【００３５】次に１電極分だけ垂直レジスタ１２の転送
が行われる。この転送は後で説明するアコーディオン転
送である。電極端子１０１（図４で電極）に−８Ｖの
パルスｂ２（図３の拡大図参照）が印加された状態とな
る。これにより、電極位置での電位井戸はなくなった
状態（図４の符号Ｃの状態）となる。
【００３６】そして、時刻ｔ＝ｔ6＋Δ3の時点（図３の
拡大図参照）で、例えば＋１６Ｖの読出しパルスを電
極と(13)電極に印加することにより横方向の偶数番目の
受光素子（赤色用と青色用）であって各ブロックの縦方
向４番目の画素（２ｍ，８i-4）と６番目の画素（２
ｍ，８i-6）の信号電荷Ｑ（２ｍ，８i-4），Ｑ（２ｍ，
８i-6）が空井戸に移される。
【００３７】次に１電極分だけ垂直レジスタ１２の転送
が行われ、時刻ｔ＝ｔ6＋Δ4の時点で、今度は、読出し
パルスを電極と電極に印加することにより画素（２
ｍ-1，８i-1），画素（２ｍ-1，８i-3）の受光電荷Ｑ
（２ｍ-1，８i-1），Ｑ（２ｍ-1，８i-3）が読み出さ
れ、電位井戸に移される。即ち、図２に示す各受光素子
１１ｒ，１１ｇ，１１ｂのうち、横方向の奇数番目の受
光素子（緑色用）であって各ブロックの縦方向の１番目
と３番目の受光素子の信号電荷が、空井戸に移される。
【００３８】同様にして、時刻ｔ＝ｔ6＋Δ5の時点で、
読出しパルスを(11)電極と(15)電極に印加することによ
り画素（２ｍ-1，８i-5）と画素（２ｍ-1，８i-7）の信
号電荷Ｑ（２ｍ-1，８i-5），Ｑ（２ｍ-1，８i-7）が電
位井戸に移される。
【００３９】この様にして、水平一ラインの電極群に、
赤，青，緑の２ライン分の受光素子群の信号電荷が移さ
れ、垂直レジスタ１２に沿って転送される。また、電位
井戸のうち、信号電荷が蓄積される電位井戸を挟んで４
つ置きにスミア電荷だけが蓄積される空井戸が設けられ
ており、スミア電荷だけを転送することで、このスミア
電荷量により、信号電荷のスミア補正を行うことが可能
となる。
【００４０】図５は、信号電荷及びスミア電荷をアコー
デオン転送する手順を示すタイミングチャートである。
尚、図４では、赤色及び青色の信号電荷の転送を行う電
位井戸と、緑色の信号電荷の転送を行う電位井戸の両方
を図示したが、この図５では、転送手順だけを示すた
め、一方の電位井戸だけを図示している。この図５で
も、ローレベルの電位（例えば−８Ｖ）が基準電位であ
り、電極電位をハイレベルの電位（例えば０Ｖ）にした
とき、該当電極部分に電位井戸が形成される。
【００４１】先ず、状態Ｅ１に示す状態で、電極にハ
イレベル電位を印加すると、電荷Ｑb3を蓄積した電位井
戸が３電極分に広がって状態Ｅ２となる。次に電極を
ローレベルにして電荷Ｑb3が蓄積された電位井戸を２電
極分に縮めると共に、電極をハイレベル電位にするこ
とで、電荷Ｑb4が蓄積された電位井戸を３電極分に広げ
る、という転送制御を順次行うことで、各信号電荷Ｑを
水平レジスタ１３の方向に転送していく。
【００４２】これと同様に、スミア電荷ｑsmrが蓄積さ
れた電位井戸も、状態Ｅ５から(16)電極にハイレベル電
位を印加して３電極分に広げ（状態Ｅ６）、次に(14)電
極をローレベル電位とすることで２電極分に縮めるとい
う転送制御を繰り返すことで、スミア電荷だけを転送し
ていく。これにより、スミア電荷量だけを検出すること
が可能となり、このスミア電荷量で、信号電荷に混入し
たスミア成分を補正し、スミアの少ない信号電荷量を求
めることが可能となる。
【００４３】次に、スミア補正の一例を説明する。転送
されてきた空井戸内のスミア電荷量を検出するが、この
スミア電荷量は空井戸に現れる電圧として検出される。
今、画素（ｘ，ｙ）の下流に位置している最も近いｘ列
のスミア出力信号電圧をｓi(x)とし（図５の最下段参
照）、画素（ｘ，ｙ）の上流に位置している最も近いｘ
列のスミア出力信号電圧をｓj(x)としたとき、両者間に
挟まる任意位置の信号電荷に混入しているスミア電荷量
の推定値Ｓ1（ｘ，ｙ）を次式で推定する。
【００４４】Ｓ1（ｘ，ｙ）＝｛ａ×ｓi(x)＋ｂ×ｓj
(x)｝／（ａ＋ｂ） ここで、ａは画素（ｘ，ｙ）の信号電荷電位井戸からｓ
j(x)の電位井戸までの電位井戸数であり、ｂは画素
（ｘ，ｙ）の信号電荷電位井戸からｓi(x)の電位井戸ま
での電位井戸数である。
【００４５】図５の最下段に示す信号電荷Ｑb1に混入し
ているスミア推定値Ｓ1（ｘ，ｙ）は、ａ＝４，ｂ＝１
であるため、 Ｓ1（ｘ，ｙ）＝｛４×ｓi(x)＋１×ｓj(x) ｝／５ となる。
【００４６】尚、スミア推定値Ｓ1（ｘ，ｙ）に上限値
Ｓth2と下限値Ｓth1を設け、スミア推定値Ｓ1（ｘ，
ｙ）が下限値Ｓth1以下になった場合には、スミア推定
値をゼロとする。この様に、スミア推定値を上下限値で
制限することにより、スミア推定値で補正された画像が
不自然にならないようにすることができる。
【００４７】次に、画素（ｘ，ｙ）の出力すなわち画像
出力信号電圧（例えば図５最下段の電荷Ｑb1の出力電
圧）Ｖsig（ｘ，ｙ）をスミア推定値Ｓ1（ｘ，ｙ）で補
正する。補正後の画像信号電圧をＶsig’（ｘ，ｙ）と
すると、 Ｖsig’（ｘ，ｙ）＝Ｖsig（ｘ，ｙ）−Ｓ1（ｘ，ｙ） としてスミア補正を行うことで、スミアの影響を受けな
い画像信号を生成可能となる。
【００４８】尚、上述したスミア補正の方法は一例にす
ぎず、他の方法でスミア補正することも可能である。例
えば、 Ｖsig’（ｘ，ｙ）＝Ｖth1 …（Ｖsig（ｘ，ｙ）≧Ｖth2 の場合） Ｖsig’（ｘ，ｙ）＝Ｖsig（ｘ，ｙ）−Ｓ1（ｘ，ｙ） …（他の場合） とすることも可能である。ここで、Ｖth1は画素の飽和
電圧に近い値、Ｖth2は垂直レジスタの飽和電圧に近い
値でＶth1＜Ｖth2とする。また、Ｖsig’（ｘ，ｙ）が
負値となったときはゼロとする。
【００４９】図６は、本発明の第２実施形態に係る固体
撮像装置の概略平面図である。この固体撮像装置２００
は、第１実施形態の固体撮像装置１００（図２）と略同
じであり、転送電位を印加する電極端子数とその接続構
成が異なるだけである。
【００５０】本実施形態では、垂直レジスタ１２を１２
相駆動するために、垂直レジスタ１２に転送電位を印加
する１２個の電極端子２０１〜２１２を設け、夫々が、
水平ラインの電極群Ｈ１〜Ｈ１２に接続される。各電極
端子２０１〜２１２は、各電極端子の符号（数字）下２
桁が「Ｈ」の後の数字と一致する電極群Ｈ１〜Ｈ１２に
接続される。
【００５１】各受光素子１１ｒ，１１ｇ，１１ｂは、横
方向にｘ＝１〜２Ｍ個配列され、縦方向はＮブロックに
分割され、各ブロック内は縦方向にｙ＝６Ｎ〜６Ｎ−５
の６個が配列される。
【００５２】図７は、１６相駆動の図４に相当する１２
相駆動の電荷読出と転送を説明するタイミングチャート
であり、図８は、１６相駆動の図５に相当する転送手順
を説明するタイミングチャートである。１２相駆動の基
本的な動作は１６相駆動と同じであるため、その説明は
省略する。
【００５３】第１実施形態の１６相駆動では、図５の最
下段に示すように、１ラインのスミア信号に対して、４
ラインの画像信号が転送されるが、１２相駆動では、図
８の最下段に示すように、１ラインのスミア信号に対し
て、３ラインの画像信号が転送される点が異なるだけで
あり、基本的な転送手順やスミア補正の考え方は同じで
ある。この第２実施形態では、１６相駆動の第１実施形
態に比べ、転送パルス数と電極端子数を減らすことがで
き、制御が簡単になるという利点がある。
【００５４】上述した様に、電子シャッタで高速シャッ
タを切る場合には、メカニカルシャッタが開いた状態で
垂直レジスタの転送が行われるため、スミア補正を行う
必要が生じる。しかし、低速シャッタをメカニカルシャ
ッタで切った場合には、メカニカルシャッタが閉じた状
態で垂直レジスタの転送が行われるので、固体撮像装置
１００，２００表面が外光に晒されることがなく、スミ
ア補正を行う必要がない。
【００５５】このため、デジタルスチルカメラに、上述
した実施形態のスミア補正を行うモードと、スミア補正
を行わないモードを選択可能としておき、いずれかのモ
ードを選択して被写体像を撮像できる様にする構成とす
ることもできる。この場合、モードの選択は、手動によ
る選択でも、また、メカニカルシャッタの動作に連動し
て自動的に選択される様にすることでもよい。
【００５６】以上述べた各実施形態によれば、スミア電
荷が入った空井戸だけを垂直ＣＣＤレジスタに転送して
スミア電荷を検出できるため、信号電荷に混入したスミ
ア成分を容易に補正することが可能となり、スミアが低
減された良好な画像を得ることができる。
【００５７】尚、上述した実施形態では、静止画用の信
号電荷を画素配列から垂直ＣＣＤレジスタに読み出す直
前に通常行われている高速掃き出し動作を省略したが、
高速掃き出し動作を行っても良いことはいうまでもな
い。この高速掃き出しは、例えば図３の時刻ｔ５と時刻
ｔ６との間、時刻ｔ８と時刻ｔ９との間に行う。この高
速掃き出しは、転送パルス（第１実施形態では１６相の
転送パルス、第２実施形態では１２相の転送パルス）を
これらの時刻間に高速に送ることで行う。
【００５８】また、上述した実施形態では、高速シッャ
タを切る場合や高速連写を行う場合として説明したが、
静止画撮影ばかりでなく、動画の撮影にも本発明を適用
可能であり、また、スチルカメラばかりでなく、ビデオ
カメラや監視カメラにも適用可能である。
【００５９】更に、上述した実施形態では、プログレッ
シブ走査型ＣＣＤエリアイメージセンサを例に説明した
が、インタレース走査型にも適用可能である。この場
合、高速連写時の垂直方向の読出ライン数は、通常読出
の１フィールドの読出ライン数となる。また、実施形態
では、所謂ハニカム型と云われる画素配列を有するＣＣ
Ｄイメージセンサに本発明を適用したが、画素配列が正
方格子配列のＣＣＤエリアイメージセンサにも本発明を
適用することができる。
【００６０】更にまた、上述した実施形態では、インタ
ライン転送形ＣＣＤエリアイメージセンサを例に説明し
たが、フレームインターライン転送形のＣＣＤエリアイ
メージセンサにも本発明を適用可能である。この場合、
感光部の垂直ＣＣＤレジスタが１６相駆動または１２相
駆動となり、蓄積部（メモリ部）の垂直ＣＣＤレジスタ
は４相駆動でよい。
【００６１】また、実施形態では、基本構成として４相
駆動垂直ＣＣＤレジスタを多相駆動（１６相、１２相）
したものであるが、基本構成を３相駆動垂直ＣＣＤレジ
スタとし、これを多相駆動（１２相や９相）させること
で、スミア電荷だけを空井戸に入れて転送することが可
能となる。
【００６２】
【発明の効果】本発明によれば、スミア電荷だけを検出
可能となるため、信号電荷に混入したスミア成分を容易
に補正することが可能となり、スミアが低減された良好
な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るデジタルスチルカ
メラの構成図である。
【図２】図１に示す固体撮像装置の概略平面図である。
【図３】図１に示すデジタルスチルカメラで高速連写を
行う場合のタイミング説明図である。
【図４】図１に示す固体撮像装置の電荷読出と転送を説
明するタイミングチャートである。
【図５】図１に示す固体撮像装置の信号電荷及びスミア
電荷の転送順序を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る固体撮像装置の概
略平面図である。
【図７】図６に示す固体撮像装置における電荷読出と転
送を示すタイミングチャートである。
【図８】図６に示す固体撮像装置における信号電荷及び
スミア電荷の転送順序を示すタイミングチャートであ
る。
【図９】（ａ）は従来の固体撮像装置の概略平面図であ
る。（ｂ）は従来の固体撮像装置における転送状態説明
図である。
【図１０】（ａ）は従来のインタレース走査形の固体撮
像装置の概略平面図である。（ｂ）は同図（ａ）におけ
る転送状態説明図である。
【符号の説明】
１１ｒ 赤色用の受光素子（画素） １１ｇ 緑色用の受光素子（画素） １１ｂ 青色用の受光素子（画素） １２ 垂直ＣＣＤレジスタ １３ 水平ＣＣＤレジスタ １４ 出力部 １６ 転送用の電極 １００，２００ 固体撮像装置 １０１〜１１６ １６相駆動用の転送パルスを印加する
電極端子 ２０１〜２１２ １２相駆動用の転送パルスを印加する
電極端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｈ０４Ｎ 101:00 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｂ Ｆターム(参考） 4M118 AA05 AA10 AB01 BA13 CA02 DA13 DB05 DB09 FA06 FA21 GC08 5C022 AA13 AB51 AC52 5C024 BX01 CX13 CX54 CX55 DX01 GX22 GY04 GY05 HX23 HX29 HX30 HX57 JX31 5C065 AA03 BB24 DD07 DD08 EE05 EE06 GG18 GG21 GG22 GG23 GG29

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 行方向とこれに直交する列方向に配列さ
    れた画素配列と、各画素が受光することで発生した信号
    電荷が読み出され転送パルスを受けて前記列方向に前記
    信号電荷を順次転送する複数の転送電極で成る垂直レジ
    スタと、該垂直レジスタによって転送されてきた前記信
    号電荷を受け取り水平方向に転送する水平レジスタと、
    該水平レジスタにより転送されてきた前記信号電荷を出
    力する出力部とを備える固体撮像装置において、前記転
    送パルスを前記各転送電極に巡回的に送る電極端子とし
    て、前記転送パルスを受けて前記垂直レジスタ内に連続
    するＫ個（Ｋは２以上の整数）の信号電荷用電位井戸を
    生成する電極端子の他に該Ｋ個の信号電荷用電位井戸の
    後に１個のスミア電荷用電位井戸を生成する電極端子を
    設けたことを特徴とする固体撮像装置。
  2. 【請求項２】 前記スミア電荷用電位井戸を生成して前
    記信号電荷を前記垂直レジスタで転送する第１モード
    と、前記スミア電荷用電位井戸を生成せずに前記信号電
    荷を前記垂直レジスタで転送する第２モードとを切り換
    える選択手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の
    固体撮像装置。
  3. 【請求項３】 前記固体撮像装置がインタライン転送形
    ＣＣＤエリアイメージセンサまたはフレームインタライ
    ン転送形ＣＣＤエリアイメージセンサであることを特徴
    とする請求項１または請求項２に記載の固体撮像装置。
  4. 【請求項４】 前記画素配列は、正方格子状またはハニ
    カム状に配列されていることを特徴とする請求項１乃至
    請求項３のいずれかに記載の固体撮像装置。
  5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
    の固体撮像装置のスミア補正方法であって、前記スミア
    電荷用電位井戸により転送されてきたスミア電荷量から
    前記信号電荷用電位井戸により転送されてきた信号電荷
    の中のスミア成分を推定し該信号電荷を補正することを
    特徴とする固体撮像装置のスミア補正方法。
  6. 【請求項６】 ２つのスミア電荷用電位井戸の間に挟ま
    れる前記Ｋ個の連続する前記信号電荷用電位井戸の各信
    号電荷を、前記２つのスミア電荷用電位井戸の各スミア
    電荷量の加重平均を用いて補正することを特徴とする請
    求項５に記載の固体撮像装置のスミア補正方法。
  7. 【請求項７】 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
    の固体撮像装置と、被写体像を前記固体撮像装置に結像
    する光学系と、前記固体撮像装置の前記出力部から出力
    されてくる信号を処理し画像を生成する信号処理部と、
    生成された画像を記録するメモリ部と、請求項５または
    請求項６に記載のスミア補正方法により前記信号電荷を
    補正するスミア補正処理部とを備えることを特徴とする
    デジタルスチルカメラ。
  8. 【請求項８】 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
    の固体撮像装置と、被写体像を前記固体撮像装置に結像
    する光学系と、該光学系を遮光するメカニカルシャッタ
    と、前記固体撮像装置の前記出力部から出力されてくる
    信号を処理し画像を生成する信号処理部と、生成された
    画像を記録するメモリ部と、請求項５または請求項６に
    記載のスミア補正方法により前記信号電荷を補正してか
    ら前記信号処理部に画像を生成させるスミア補正処理部
    と、前記メカニカルシャッタを用いて遮光したときに得
    られる信号電荷に対しては前記スミア補正処理部を通さ
    ずに該信号電荷から前記信号処理部に画像を生成させ前
    記メカニカルシャッタを用いずに電子シャッタで前記信
    号電荷を得たときは該信号電荷を前記スミア補正処理部
    でスミア補正してから前記信号処理部で画像を生成させ
    る制御手段を備えることを特徴とするデジタルスチルカ
    メラ。
  9. 【請求項９】 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
    の固体撮像装置の前記垂直レジスタを構成する前記転送
    電極に、前記信号電荷を前記画素配列から読み出す直前
    に該垂直レジスタ内の不要信号電荷を高速に掃き出す転
    送パルスを出力する制御手段を備えることを特徴とする
    請求項７または請求項８に記載のデジタルスチルカメ
    ラ。
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