JP2614129B2

JP2614129B2 - 電子スチルカメラ

Info

Publication number: JP2614129B2
Application number: JP2033957A
Authority: JP
Inventors: 和也小田; 芳樹河岡; 正弘小西
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1990-02-16
Filing date: 1990-02-16
Publication date: 1997-05-28
Anticipated expiration: 2012-05-28
Also published as: JPH03238984A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、電荷結合型固体撮像デバイスを使用して静
止画像を撮像する電子スチルカメラに関し、特に、フリ
ッカの無い高精細の静止画を提供するための電子スチル
カメラに関する。

〔従来の技術〕

従来の電子スチルカメラは、例えば走査線数が525本
のNTSC方式等の標準テレビジョン方式に準拠する程度の
垂直解像度を有する電荷結合型固体デバイスを使用して
いた。

しかし、NTSC方式のテレビジョンシステムと比較して
約２倍の垂直解像度を有する高品位のテレビジョンシス
テム等に適用することができる様な高解像度の撮像を行
うためには、従来の固体撮像デバイスでは垂直解像度が
不足し、このことから、より画素数の多い固体撮像デバ
イスを使用した電子スチルカメラの開発が望まれてい
た。

そこで、本願発明者は、垂直方向の画素数を従来に較
べて約２倍とし、４回のフィールド走査読出しによって
全画素の画素信号を読み出すインターライントランスフ
ァ方式の電荷結合型固定撮像デバイスを使用した電子ス
チルカメラを研究・開発した。

かかる固体撮像デバイスの構造を第９図に基づいて述
べると、同図において、垂直方向Ｘに1000行、水平方向
Ｙに800列の合計80万画素分に相当するフォトダイオー
ドA1,B1,A2,B2をマトクリス状に形成し、各列毎に配列
するフォトダイオード群に隣接して垂直電荷転送路l1〜
lmを形成すると共に、垂直電荷転送路l1〜lmの終端部に
水平電荷転送路ＨCCDを形成し、水平電荷転送路ＨCCDの
終端部に形成された出力アンプ（AMP）を介して各画素
信号を点順次走査のタイミングとに同時して時系列的に
読み出す構成となっている。

更に、第4n−３行目（但し、ｎは自然数）に配列する
フォトダイオードA1を第１フィールド、第4n−２行目に
配列するフォトダイオードB1を第２フィールド、第4n−
１行目に配列するフォトダイオードA2を第３フィール
ド、そして、第4n行目に配列するフォトダイオードB2を
第４フィールドに該当するものと定義し、順番に４回の
フィールド走査読出しを行うことによって、１画像分の
全画素信号を読み出すように作動する。

露光から画素信号の走査読出しまでの一連の撮像動作
を第10図のタイミングチャートに基づいて説明すると、
固体撮像デバイスは、夫々のフィールド走査期間（1V）
を表す垂直同期信号VDに同期して各フィールド走査読出
しを行うようになっている。即ち、第10図において、垂
直同期信号VDが“H"レベルに反転するのに同期して、各
フィールド毎のフィールドシフト動作を行い（図中のFS
1,FS2,FS3,FS4が“H"レベルとなるときが各フィールド
のフィールドシフト期間である）、次の垂直同期信号VD
が“H"レベルとなるまでの1V期間中に各フィールドに該
当する画素信号を読み出す。

例えば、第10図に示すように、第２フィールド走査期
間（時点t₀〜t₂の間）のある時点t₁において、カメラの
シャッターレリーズボタンを押圧して所定のシャッター
期間（図中の“H"で示す期間）だけ露光を行ったとする
と、その露光終了直後のフィールド走査読出しから画素
信号の読出しを開始する。即ち、最初に、第３フィール
ドに該当するフォトダイオードA2に発生した画素信号q
_A2を時点t₂からFS3が“H"となる期間に垂直電荷転送路
側へフィールドシフトし、次に、所定の駆動信号に同期
して垂直電荷転送路l1〜lm及び水平電荷転送路ＨCCDが
画素信号q_A2を時系列的に読み出すことによって、時点t
₂〜t₃の期間で第３フィールドの走査読出しを行う。

次に、第４フィールドに該当するフォトダイオードB2
に発生した画素信号q_B2を時点t₃からうFS4が“H"となる
期間に垂直電荷転送路側へフィールドシフトし、次に、
所定の駆動信号に同期して垂直電荷転送路l1〜lm及び水
平電荷転送路ＨCDDが画素信号q_B2を時系列的に読み出す
ことによって、時点t₃〜t₄の期間で第４フィールドの走
査読出しを行う。

次に、第１フィールドに該当するフォトダイオードA1
に発生した画素信号q_A1を時点t₄においてFS1が“H"とな
る期間に垂直電荷転送路側へフィールドシフトし、次
に、所定の駆動信号に同期して垂直電荷転送路l1〜lm及
び水平電荷転送路ＨCCDが画素信号q_A1を時系列的に読み
出すことによって、時点t₄〜t₅の期間で第１フィールド
の走査読出しを行う。

次に、第２フィールドに該当するフォトダイオードB1
に発生した画素信号q_B1を時点t₅からFS2が“H"となる期
間に垂直電荷転送路側へフィールドシフトし、次に、所
定の駆動信号に同期して垂直電荷転送路l1〜lm及び水平
電荷転送路ＨCCDが画素信号q_B1を時系列的に読み出すこ
とによって、時点t₅〜t₆の期間で第１フィールドの走査
読出しを行う。

このように、露光直後から４回のフィールド走査読出
しを行うことによって、１画像分の画素信号を全て読み
出すようにしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第10図に示すようなタイミングで画素
信号を走査読出しすると、露光直後に最初に走査読出し
されるフィールドに該当するフォトダイオードの画素信
号にスメア成分が最も多く混入することとなり、画像を
再生したときに、フィールドフリッカが発生して画質悪
化を招来する問題があった。例えば、第10図のタイミン
グによれば、最初に走査読出しが行われる第３フィール
ドに該当する画素信号q_A2にスメアが最も多く混入し、
その後に走査読出しされる第4,第1,第２のフィールドに
該当する画素信号へのスメアの混入は殆ど問題とならな
いことから、第３フィールドに該当するフィールド画の
輝度だけが高くなったり、色むらを発生することとな
り、これが画質悪化の原因となっていた。

ところで、このようなスメアを画素信号に混入させな
い手法として、露光終了後に、まず垂直電荷転送路l1〜
lmと水平電荷転送路ＨCCDに走査読出しを行わせること
によってスメアの原因となる不要電荷を外部へ排出し、
その次に、通常のフィールド走査読出しを行うことによ
って、全フィールドと画素信号へスメアが混入しないよ
うにすることが考えられる。

即ち、第11図のタイミングチャートに基づいてその手
法を説明すれば、ある時点t₄において露光を行ったとす
ると、その露光終了後の最初のフィールドシフト動作
（即ち、第３フィールドにおけるフィールドシフト動
作）をマスキングする（図中の期間T_MS）ことによっ
て、フォトダイオードから垂直電荷転送路への画素信号
の転送を禁止し、本体第３フィールドの走査読出しを行
なう期間（時点t₅〜t₆の期間）においては、所謂空読み
状態で垂直電荷転送路及び水平電荷転送路に走査読出し
の動作を行わせ、この期間（時点t₅〜t₆の期間）で読み
出されるものは画素信号としないで廃棄する。その結
果、垂直電荷転送路及び水平電荷転送路中のスメア成分
が除去される。そして、時点t₆から第４フィールドの走
査読出しを開始し、第1,第2,第３フィールドの走査読出
しを順番に行うことによって、４フィールド分の画素信
号を全て読み出しす。

ところが、第11図のようなタイミングの走査読出しに
よるとスメアの問題は改善されるが、暗電流の影響が無
視できなくなる。即ち、暗電流は半導体基板やフォトダ
イオードの表面部分から定常的に発生するノイズ成分で
あり、最初にフィールド走査読出しが行われる画素信号
（第11図では第４フィールドに該当する画素信号）はフ
ォトダイオードに滞在する時間が短いので暗電流の影響
が少なく、最後のフィールド走査読出し（第11図では第
３フィールドに該当する画素信号）は滞在時間が長いの
で暗電流の影響を受ける。即ち、第11図の場合には、第
４フィールドに該当する画素信号は、時点t₁〜t₆までの
4V期間に比例した暗電流（4Qとする）が混入し、第１フ
ィールドに該当する画素信号は、時点t₂〜t₇までの4V期
間に比例した電流（4Qとする）が混入し、第２フィール
ドに該当する画素信号は、時点t₃〜t₉までの4V期間に比
例した暗電流（4Qとする）が混入し、そして、第３フィ
ールドに該当する画素信号は、時点t₅におけるフィール
ドシフトが禁止されることから、時点t₀〜t₉までの8V期
間に比例した暗電流（8Qとする）が混入することとな
り、明らかに、第３フィールドに該当する画素信号への
暗電流の混入量が他と較べて多くなる。そして、このよ
うに読み出された画素信号に基づいて画像を再生する
と、各フィールド毎の暗電流の混入量の違いに応じて、
輝度や色むらを生じ、画質悪化を招来することとなる。

本発明はこのような課題に鑑みて成されたものであ
り、画素数の多い電荷結合型固体撮像デバイスを使用
し、且つ再生画像に対しフリッカ等の画質悪化を生じさ
せないように撮像を行うことができる電子スチルカメラ
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

このような目的を達成するための本発明は、画素に相
当する複数の光電交換素子を行方向及び列方向に沿って
マトリック状に形成し、各列に配列する上記光電変換素
子に沿って垂直電荷転送路を形成すると共に、これら
の垂直電荷転送路の終端部に接続する水平電荷転送路を
形成して成るインターライントランスファ方式の電荷結
合型固体撮像デバイスによって撮像を行う電子スチルカ
メラにおいて、前記光電変換素子群をｋ（ｋは自然数）
フィールドに区分けし、各フィールドに配列される光電
変換素子に発生する画素信号を所定のフィールド走査読
出し期間毎に順番にｋ回の走査読出しを行うことによっ
て、全画素信号を読み出すように制御すると共に、撮像
の際には、露光後のｋ×ｉ（ｉは自然数）回分のフィー
ルド走査読出し期間においてはフィールドシフトを停止
した状態で前記垂直電荷転送路及び水平電荷転送路によ
る走査読出しを行い、該ｋ×ｉ回のフィールド走査読出
し後に、各フィールドに配列される光電変換素子に発生
する画素信号を所定のフィールド走査読出し期間毎に順
番に走査読出しを行うこととした。

〔作用〕

このような構成を有する本発明の電子スチルカメラに
よれば、露光後に、所定のフィールド走査を読出し期間
に対してフィールド数の整数倍して成る期間において空
読出しを行ってから、画素信号をフィールド走査読出し
するのでスメア成分を排除することができると共に、各
フィールドの画素信号に対する暗電流の影響を均一化す
ることができるので、画像を再生したときにフィールド
毎の輝度むら等によるフリッカの発生を防止することが
できる。

尚、フィールド数ｋは４、係数ｉは１程度とする、即
ち、４フィールドに区分けして、空読みの期間を４フィ
ールド期間に相当する期間とすることが、撮像速度を上
げ得ると共に、暗電流の画素信号に対する絶対量を低減
することができる等の点で効果的である。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面と共に説明する。

まず、第１図に基づいて電子スチルカメラの全体構成
を説明すると、１は撮像レンズ、２は絞り機構、３はビ
ームスプリッタ、４はシャッター機構、５はインターラ
イントランスファ方式の電荷結合型固体撮像デバイスで
あり、夫々が光軸上に沿って順番に配列されている。

６は受光素子であり、ビームスプリッタ３からの光を
測光して、被写体輝度を表す測定信号を露光制御回路７
へ入力する。そして、露光制御回路７が測定信号に基づ
いて絞り機構２の絞り値とシャッター機構４のシャッタ
ー速度を自動的に設定する。

８は撮像デバイス駆動回路であり、電荷結合型固体撮
像デバイス５の走査読出しタイミングを制御するための
駆動信号、即ち垂直電荷転送路を駆動させるための駆動
信号φ_Ｖ、水平電荷転送路を駆動するための駆動信号φ
_Ｈ、各フィールド走査読出しにおいてフィールドシフト
動作を行わせるためのフィールドシフト同期信号FS等を
発生すると共に、電荷結合型固体撮像デバイス５の走査
読出しと同期させるための同期信号を露光制御回路７へ
供給する。

９はカメラ全体の動作タイミングを制御するためのシ
ステムコントローラであり、シャッターレリーズボタン
10の押圧タイミングに同期した同期信号をレリーズ操作
検出回路10から受信すると、露光制御回路７と撮像デバ
イス駆動回路５の動作を該同期信号に同期して動作させ
たり、電荷結合型固体撮像デバイス５から読み出された
画素信号を信号処理して記録媒体に記録させるためのタ
イミングを制御する。

12は映像信号処理回路であり、電荷結合型固体撮像デ
バイス５から所定タイミングで読み出された画素信号に
対して白バランス調整やγ補正等の処理を行うと共に、
所定の変調処理等を行って、記録可能な映像信号を形成
する。

13はバッファ回路であり、映像信号処理回路12から出
力される映像信号を増幅して記録装置14へ転送する。

15は記録制御回路であり、スシテムコントローラ９か
らのタイミグ制御信号に従って、バッファ回路13及び記
録装置14の動作を制御し、記録装置14に対して、磁気記
録媒体やメモリカードの半導体メモリに映像信号の記録
を行わせる。

次に、電荷結合型固体撮像デバイス５の構造を第２図
に基づいて説明する。この撮像デバイスは、所定濃度の
不純物の半導体基板に半導体集積回路技術によって製造
される電荷結合型固体撮像デバイスであり、受光領域に
は、垂直方向Ｘに対して1000行、水平方向Ｙに対して80
0列の合計80万画素分のフォトダイオードA1,B1,A2,B2が
マトリクス状に設けられ、垂直方向Ｘに沿って配列され
たフォトダイオード群の間に800本の垂直電荷転送路l1
〜lmが形成されている。そして、夫々の垂直電荷転送路
l1〜lmの上面には、第4n−３行目（ｎは自然数）に配列
するフォトダイオードA1に対してゲード電極VA1、第4n
−２行目に配列するフォトダイオードB1に対してゲート
電極VB1、第4n−１行目に配列するフォトダイオードA2
に対してゲート電極VA2、第4n行目に配列するフォトダ
イオードB2に対してゲート電極VB2が設けられ、更に、
ゲート電極VA1とVB1の間とゲード電極VA2VB2の間にゲー
ト電極V2が設けられ、ゲート電極VB1とVA2の間とゲート
電極VB2とVA1の間にゲート電極V4が設けられている。

そして、夫々の同一行のゲート電極は共通のポリシリ
コン層で形成され、ゲート電極VA1には駆動信号φ_A1、
ゲート電極V2には駆動信号φ_２、ゲート電極VB1には駆
動信号＜_B1、ゲート電極V4には駆動信号φ_４、ゲート電
極VA2には駆動信号φ_A2、ゲート電極VB2には駆動信号φ
_B2が印加され、これらの駆動信号φ_A1,φ₂,φ_B1,φ₄,φ
_A2,φ_B2の印加電圧に応じたポテンシャルレベルのポテ
ンシャル井戸（以下、ポテンシャル井戸の部分を転送エ
レメントという）及びポテンシャン障壁を垂直電荷転送
路l1〜lmに発生させることによって、信号電荷を転送す
るようになっている。尚、第１図中に示す駆動信号φ_Ｖ
がこれらの駆動信号φ_A1,φ₂,φ_B1,φ₄,φ_A2,φ_B2を代
表して示している。

又、垂直電荷転送路l1〜lmの終端部に水平電荷転送路
ＨCCDが形成され、その出力端に出力アンプAMPが形成さ
れている。尚、水平電荷転送路ＨCCDは４相駆動方式の
駆動信号φ_H1,φ_H2,φ_H3,φ_H4に同期して画素信号を水
平方向へ転送し、その転送周期即ち点順次のタイミング
に同期して出力アンプ（AMP）から画素信号を読み出
す。尚、第１図中に示す駆動信号φ_Ｈがこれらの駆動信
号φ_H1,φ_H2,φ_H3,φ_H4を代表して示している。

又、水平電荷転送路l1〜lmの内、水平電荷転送路ＨCC
Dに接続する部分VVは、その隣りに位置するゲード電極V
B2の下に形成される転送エレメントと水平電荷転送路Ｈ
CCDとの間の接続を制御するためのゲート部であり、所
定タイミングのゲート信号（図示せず）に同期して導通
又は非導通となる。

更に、夫々のフォトダイオードA1,B1,A2,B2と垂直電
荷転送路のそれに対応するゲート電極VA1,VB1,VA2,VB2
の下の転送エレメントの間にトランスファゲート（図中
のTgで代表する）が形成されており、夫々のトランスフ
ァゲートは、トランスファゲート上にオーバーラップし
て積層されるゲート電極VA1,VB1,VA2,VB2にフィールド
シフト同期信号FSに同期して所定の高電圧の駆動信号を
印加してトランスファゲートを導通することにより、フ
ィールドシフト動作を行う。

そして、これらのフォトダイオードA1,B1,A2,B2と、
トランスファゲートと、垂直電荷転送路l1〜lm及び水平
電荷転送路ＨCCDの周囲に形成した所定濃度の不純物領
域がチャンネルストップとなっている。

又、フォトダイオードA1が第１フィールド、フォトダ
イオードB1が第２フィールド、フォトダイオードA2が第
３フィールド、フォトダイオードB2が第４フィールドに
配列されるものと定義している。

次に、かかる電子スチルカメラの撮像操作を説明す
る。

この電子スチルカメラは、電荷結合型固体撮像デバイ
ス５に形成されたフォトダイオードA1,B1,A2,B2に発生
した画素信号を上記定義したフィールド毎に順次にフィ
ールド走査読出しを行うことによって読み出すようにな
っており、第３図中のタイミング信号VDが“H"となる周
期（1V）が各フィールド走査期間となっている。そし
て、タイミング信号VDに同期して、各フィールド走査読
出しにおけるフィールドシフトが順番に行われる。尚、
図中のFS1が“H"となるときに第１フィールド走査読出
し期間におけるフィールドシフトが行われ、他のFS2,FS
3,FS4も同様に、“H"となるときに第2,第3,第４フィー
ルド走査読出し期間における各フィールドシフトを行
う。

ある時点t₄においてシャッターレリーズボタンを押圧
して露光が行われたとすると、その時点t₄からフィール
ド走査読出し期間（1V）の４倍の周期（4V）の期間にわ
たってマスキング期間T_MSとなり、この期間T_MSでは、全
てのフィールドシフト動作を禁止する。したがって、時
点t₅,t₆t₇,t₈において、フィールドシフト動作が行われ
ず、画素信号は各フィールドに該当するフォトダイオー
ドA1,B1,A2、B2にそのまま保持される。

そして、垂直電荷転送路にl1〜lm及び水平電荷転送路
ＨCCDが時点t₅〜t₁₀の期間において４回の走査読出しを
行い、この期間中に読出した信号は全て廃棄する。した
がって、スメアの原因となる不用電荷が廃棄されること
となる。

次に、時点t₁₀から通常のフィールド走査読出しが開
始する。即ち、まず、時点t₁₀において、最初のフィー
ルドである第３のフィールドに該当するフォトダイオー
ドA2の画素信号q_A2を垂直電荷転送路l1〜lmの所定の転
送エレメントへフィールドシフトし、次に、所定チアミ
ングの駆動信号φ_A1,φ₂,φ_B1,φ₄,φ_A2,φ_B2,φ_H1,φ
_H2,φ_H3,φ_H4に同期して読み出すことによって、時点t
₁₀〜t₁₁の間に第３フィールドに該当する画素信号q_A2を
全て読み出す。

次に、時点t₁₁において、第４フィールドに該当する
フォトダイオードB2の画素信号q_B2を垂直電荷転送路l1
〜lmの所定の転送エレメントへフィールドシフトし、次
に、所定タイミングの駆動信号φ_A1,φ₂,φ_B1,φ₄,
φ_A2,φ_B2,φ_H1,φ_H2,φ_H3,φ_H4に同期して読み出すこ
とによって、時点t₁₁〜t₁₂の間に第４フィールドに該当
する画素信号を全て読み出す。

次に、時点t₉において、第１フィールドに該当するフ
ォトダイオードA1の画素信号q_A1を垂直電荷転送路l1〜l
mの所定の転送エレメントへフィールドシフトに、次
に、所定タイミングの駆動信号φ_A1,φ₂,φ_B1,φ₄,
φ_A2,φ_B2,φ_H1,φ_H2,φ_H3,φ_H4に同期して読み出すこ
とによって、時点₁₂〜t₁₃の間に第１フィールドに該当
する画素信号q_A1を全て読み出す。

そして最後に、時点t₁₃において、第２フィールドに
該当するフォトダイオードB1の画素信号q_B1を垂直電荷
転送路l1〜lmの所定の転送エレメントフｉールドシフト
し、次に、所定タミングの駆動信号φ_A1,φ₂,φ_B1,φ₄,
φ_A2,φ_B2,φ_H1,φ_H2,φ_H3,φ_H4に同期して読み出すこ
とによって、時点t₁₃〜t₁₄の間に第２フィールドに該当
する画素信号q_B1を全て読み出す。

尚、それぞれ読み出された画素信号は、最終的に記録
装置14において所定の媒体記録に記録される。

このように、露光後から４フィールド走査読出し期間
（4V）において画素信号は各フィールドに該当するフォ
トダイオード中に保持してから走査読出しを行うと、時
点t₁₀〜t₁₁の期間において読み出される画素信号q_A2に
は、時点t₀〜t₁₀までの8Vの期間にわたってフォトダイ
オードA2に影響した暗電流（8Iとする）が混入すること
となり、時点t₁₁〜t₁₂の期間において読み出される画素
信号q_B2には、時点t₁〜t₁₁までの8Vの期間にわたってフ
ォトダイオードB2に影響した暗電流（8Iとする）が混入
することとなり、時点t₁₂〜t₁₃の期間において読み出さ
れる画素信号q_A1には、時点t₂〜t₁₂までの8Vの期間にわ
たってフォトダイオートA1に影響した暗電流（8Iとす
る）が混入することとなり、そして、時点t₁₃〜t₁₄の期
間において読み出される画素信号q_B1には、時点t₃〜t₁₃
までの8Vの期間にわたってフォトダイオートB1に影響し
た暗電流（8Iとする）が混入することとなる。このよう
に、全てのフィールドに該当する画素信号に対して一律
の暗電流が混入することとなるので、画像を再生したと
きに各フィールド毎の輝度差に起因するフリッカが生じ
ない。尚、時点t₅からt₁₀の間ではスメア成分が廃棄さ
れるので、スメアによるフリッカも生じない。

次に、垂直解像度を向上させるために画素数を増加し
たことに対応して、各フィールド走査読出しを第４図〜
第８図に示すタイミングで行っている。尚、第４図は第
１フィールドに該当するフォトダイオードA1から画素信
号を読み出すための第１フィールド走査読出しタイミン
グ、第５図は第２フィールドに該当するフォトダイオー
ドB1から画素信号を読み出すための第２フィールド走査
読出しタイミング、第６図は第３フィールドに該当する
フォトダイオードA2から画素信号を読み出すための第３
フィールド走査読出しタイミング、第７図は第４フィー
ルドに該当するフォトダイオードB2から画素信号を読み
出すための第４フィールド走査読出しタイミングを示
し、第８図は第４図〜第７図中の期間τにおけるフィー
ルドシフト動作のタイミングを拡大して示している。
尚、各図中の期間T_FA1,T_FB1,T_FA2,T_FB2が各フィールド
走査読出しの期間（1V）に対応し、夫々1/60秒に設定さ
れている。又、期間T_fs1,T_fs2,T_fs3,T_fs4は第３図中のF
S1,FS2,FS3,FS4が“H"となるフィールドシフト期間に相
当し、期間T_outがフィールドシフト動作後に継続する走
査読出しの期間である。

まず、第４図に基づいて、第１フィールド走査読出し
の動作を説明すると、フィールドシフト期間T_fs1におい
て図示するように、駆動信号φ_A1,φ_B1,φ_A2,φ_B2,φ₂,
φ_４の論理値レベルが変化し、図中の時点S1において駆
動信号φ_A1がトランスゲートTgを導通状態にするのに十
分な高電圧となることによって、第１フィールドに該当
するフォトダイオードA1の画素信号をゲート電極VA1下
の転送エレメントヘフィールドシフトする。このフィー
ルドシフトが終了すると、次に期間τ（時点S2〜S3の
間）の動作を行うことによって、垂直電荷転送路l1〜lm
において画素信号q_A1を全体的に１ライン分だけ水平電
荷転送路ＨCCD側へ転送する。即ち、期間τにおける夫
々の駆動信号は２周期分の矩形信号から成り、第８図に
示すよに、駆動信号φ_A1が“H"→“L"→“H"→“L"→
“H"に変化するのに対して、駆動信号φ_２がそれより所
定の位相Δだけ遅れた同じ波形に設定され、駆動信号φ
_B1が更に駆動信号φ_２より位相Δだけ遅れた同じ波形に
設定され、駆動信号φ_４が更に駆動信号φ_B1より位相Δ
だけ遅れた同じ波形に設定され、駆動信号φ_A2が更に駆
動信号φ_４より位相Δだけ遅れた同じ波形に設定され、
駆動信号φ_B2が更に駆動信号φ_A2より位相Δだけ遅れた
同じ波形に設定されている。そしてこのようなタイミン
グの駆動信号によって垂直電荷転送路l1〜lmを駆動する
と、最も水平電荷転送路ＨCCDに近接した１行分の画素
信号q_A1が水平電荷転送路ＨCCDの所定の転送エレメント
に転送される。

次に、時点S3〜S4の期間において、水平電荷転送路Ｈ
CCDが駆動信号φ_H1〜φ_H4に同期して１行分の画素信号q
_A1を水平転送し、夫々の画素信号を時系列的に読み出
す。

そして、上記した時点S2〜S4と同じ動作を残りの全て
の画素信号q_A1を読み出すまで繰り返すことによって、
第１フィールドに該当する全ての画素信号の走査読出し
を完了する。尚、第４図において、時点S5で読出しが完
了するものとする。

次に、第２フィールドに該当するフォトダイオードB1
に対するフィールド走査読出しを第５図に基づいて説明
する。フィールドシフト期間T_fs2において図示するよう
に、駆動信号φ_A1,φ_B1,φ_A2,φ_B2,φ₂,φ_４の論理値レ
ベルが変化し、図中の時点S6において駆動信号φ_B1がト
ランスゲートTgを導通状態にするのに十分な高電圧とな
ることによって、第２フィールドに該当するフォトダイ
オードB1の画素信号q_B1をゲート電極VB1下の転送エレメ
ントへフィールドシフトする。このフィールドシフトが
終了すると、次に、第４図中に期間T_outと同じ電荷転送
のための動作を行い、図中の時点S7で第２フィールドに
該当するフォトダイオードB1からの全ての画素信号q_B1
を読み出す。

次に、第３フィールドに該当するフォトダイオードA2
に対するフィールド走査読出しを第６図に基づいて説明
する。フィールドシフト期間T_fs3において図示するよう
に、駆動信号φ_A1,φ_B1,φ_A2,φ_B2,φ₂,φ_４の論理値レ
ベルが変化し、図中の時点S8において駆動信号φ_A2がト
ランスゲートTgを導通状態にする十分な高電圧となるこ
とによって、第３フィールドに該当するフォトダイオー
ドA2の画素信号q_A2をゲート電極VA2下の転送エレメント
へフィールドシフトする。こフィールドシフトが終了す
ると、次に、第４図中の期間T_outと同じ電荷転送のため
の動作を行い、図中の時点S9で第３フィールドに該当す
るフォトダイオードA2からの全ての画素信号q_A2を読み
出す。

次に、第４フィールドに該当するフォトダイオードB2
に対するフィールド走査読出しを第７図に基づいて説明
する。フィールドシフト期間T_fs4において図示するよう
に、駆動信号φ_A1,φ_B1,φ_A2,φ_B2,φ₂,φ_４の論理値レ
ベルが変化し、図中の時点S10において駆動信号φ_B2が
トランスゲートTgを導通状態にするのに十分な高電圧と
なることによって、第４フィールドに該当するフォトダ
イオードB2の画素信号q_B2をゲート電極VB2下の転送エレ
メントへフィールドシフトする。このフィールドシフト
が終了すると、次に、第４図中の期間T_outと同じ電荷転
送のための動作を行い、図中の時点S11で第４フィール
ドに該当するフォトダイオードB2からの全ての画素信号
q_B2を読み出す。

尚、第４図ないし第７図に示した夫々のフィールドシ
フト動作は、上述したように、マスキング期間において
は停止されるので、画素信号はフォトダイオードに保持
さたままとなり、期間T_outに示す転送動作によって空読
出しが行なわれる事となる。

このように、垂直電荷転送路l1〜lmを６相の駆動信号
φ_A1,φ_B1,φ_A2,φ_B2,φ₂,φ_４によって駆動させると、
駆動信号の種類が少なくて済むので、撮像デバイス駆動
回路８の構成を簡略化したり、配線を簡素化することが
できる等の効果が得られる。因みに、従来一発的に行わ
れていた４相駆動方式の考え方を垂直解像度を２倍にし
た本実施例の撮像デバイスに適用すると仮定した場合に
は、８相駆動方式を適用する事となり、８種類の駆動信
号が必要となる。これに対して、この実施例では６相駆
動方式によるので、上述したような効果が得られる。

尚、この実施例では、露光後に４フィールド走査期間
に相当する期間に空読出しを行う場合を説明したが、４
の整数倍（例えば、8,12,16等）のフィールド走査期間
に相当する期間に空読出しを行ってから、画素信号を読
み出すようにしてもよい。即ち、４の整数倍のフィール
ド走査期間に相当する期間に空読出しを行っても、スメ
ア成分を除去することができる同時に、各フィールドに
該当する画素信号への暗電流の影響を均一化することが
できる。

更に、この実施例では、画素に相当するフォトダイオ
ードの配列を４フィールドに区分けした場合に対するフ
リッカ除去のための走査読出しについて説明したが、一
般的に、ｋ（ｋは自然数）フィールドに区分けするもの
とすると、ｋ×ｉ（ｉは自然数）倍のフィールド走査読
出し期間に相当する期間に空読出しを行ってから、画素
信号を読み出すようにすれば、スメアの除去及び暗電流
の均一化を図ることができ、フリッカ発生を防止するこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、画素に相当す
る光電変換素子ｋフィールドに区分けして、夫々のフィ
ールドに該当する光電変換素子の画素信号をｋ回のフィ
ールド走査読出しによって全画素信号を読出す電荷結合
型固体撮像デバイスを適用した電子スチルカメラにおい
て、露光後にｋ×ｉフィールドの走査期間に相当する
間、フィールドシフトを行うことなく、垂直電荷転送路
及び水平電荷転送路に空読み動作を行わせ、該空読み動
作が完了した次のフィールド走査から順番に各フィール
ド走査読出しを行うことによって全ての画素信号を読み
出すようにしたので、上記空読み期間でスメア成分を排
除し、且つ夫々のフィールドに該当する画素信号への暗
電流の影響を均一化することができ、再生画像のフリッ
カ発生を防止することができる。又、垂直解像度を向上
させるために画素数を増加した電荷結合型固体撮像デバ
イスを適用する電子スチルカメラの実現に極めて有効で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略構成を示すブロック
図、第２図は一実施例に適用する電荷結合型固体撮像デバイ
スの構成を示す構成図、第３図は撮像時における電子スチルカメラの作動を説明
するためのタイミングチャート、第４図は一実施例における第１フィールド走査読出しタ
イミングを示すタイミングチャート、第５図は一実施例における第２フィールド走査読出しタ
イミングを示すタイミングチャート、第６図は一実施例における第３フィールド走査読出しタ
イミングを示すタイミングチャート、第７図は一実施例における第４フィールド走査読出しタ
イミングを示すタイミングチャート、第８図は第４図ないし第７図における期間τのタイミン
グを拡大して示すタイミングチャート、第９図は従来の電子スチルカメラに適用した電荷結合型
固体撮像デバイスの問題点を説明するための説明図、第10図は従来の電子スチルカメラにおけるスメア混入の
問題点を説明するためのタイミングチャート、第11図は従来の電子スチルカメラにおける暗電流混入の
問題点を説明するためのタイミングチャートである。図中の符号： 1;撮像レンズ 2;絞り機構 3;ビームスプリッタ 4;シャッター機構 5;電荷結合型固体撮像デバイス 6;受光素子 7;露光制御回路 8;撮像デバイス駆動回路 9;システムコントローラ 10;シャッターレリーズボタン 11;レリーズ操作検出回路 12;映像信号処理回路 13;バッファ回路 14;記録装置 15;記録制御回路 A1,B1,A2,B2;フォトダイオード VA1,VB1,VA2,VB2;ゲート電極 l1〜lm;垂直電荷転送路ＨCCD；水平電荷転送路 AMP;出力アンプ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画素に相当する複数の光電交換素子を行方
向及び列方向に沿ってマトリック状に形成し、各列に配
列する上記光電変換素子に沿って垂直電荷転送路を形
成すると共に、これらの垂直電荷転送路の終端部に接続
する水平電荷転送路を形成して成るインターライントラ
ンスファ方式の電荷結合型固体撮像デバイスによって撮
像を行う電子スチルカメラにおいて、前記光電変換素子群をｋ（ｋは自然数）フィールドに区
分けし、各フィールドに配列される光電変換素子に発生
する画素信号を所定のフィールド走査読出し期間毎に順
番にｋ回の走査読出しを行うことによって、全画素信号
を読み出すように制御すると共に、撮像の際には、露光
後のｋ×ｉ（ｉは自然数）回分のフィールド走査読出し
期間においてはフィールドシフトを停止した状態で前記
垂直電荷転送路及び水平電荷転送路による走査読出しを
行い、該ｋ×ｉ回のフィールド走査読出し後に、各フィ
ールドに配列される光電変換素子に発生する画素信号を
所定のフィールド走査読出し期間毎に順番に走査読出し
を行うことによって全画素信号を読み出すことを特徴と
する電子スチルカメラ。