JP3003366B2 - 固体撮像装置およびその駆動方法 - Google Patents

固体撮像装置およびその駆動方法

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JP3003366B2
JP3003366B2 JP4059374A JP5937492A JP3003366B2 JP 3003366 B2 JP3003366 B2 JP 3003366B2 JP 4059374 A JP4059374 A JP 4059374A JP 5937492 A JP5937492 A JP 5937492A JP 3003366 B2 JP3003366 B2 JP 3003366B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置およびそ
の駆動方法に関し、特に固体撮像装置における垂直レジ
スタの駆動回路および当該垂直レジスタの駆動方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】固体撮像装置において、量産時に品質の
バラツキが生じることにより、光電変換部から垂直レジ
スタへの信号電荷の読出しを完全に行えないもの、即
ち、信号電荷の読出し時に電荷蓄積領域に信号電荷が残
存してしまうものがあり、この信号電荷の残存が原因と
なって再生画像に強いフリッカーが生ずることになる。
【0003】このフリッカーを防止するために、第1相
〜第4相のクロックパルスVφ1 〜Vφ4 による4相駆
動の垂直転送において、第1相および第3相のクロック
パルスVφ1 ,Vφ3 を3値のレベルを採るようにして
信号電荷の読出しに兼用し、図4に示すように、その読
出しパルスROPが発生する前の4相のクロックパルス
Vφ1 〜Vφ4 の波形を、奇数(ODD)フィールドと
偶数(EVEN)フィールドとで同一波形にした固体撮
像装置がある(特開昭62−277863号公報参
照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この駆動タイミングに
よる垂直転送時の垂直レジスタ内のポテンシャルを図5
に示す。なお、同図では、理解を容易にするために、信
号電荷の読出し時には、光電変換部(フォトセンサ)か
ら垂直レジスタに送出される信号電荷はないものとす
る。その結果、垂直レジスタ内には、主にスミア成分の
みが存在することになり、読出しパルスROPが発生す
る前の時刻t0 では、スミア成分はゲート電極G1 ,G
2 下に蓄積されている。
【0005】次に、読出しパルスROPが発生する直前
の時刻t1 において、第2相のクロックパルスVφ2
立下がりタイミングと第3相のクロックパルスVφ3
立上がりタイミングが同時、又は第3相のクロックパル
スVφ3 の立上がりタイミングが第2相のクロックパル
スVφ2 の立下がりタイミングに対して進相した場合
に、スミア成分はゲート電極G1 とゲート電極G3 下に
蓄積される。このとき、垂直レジスタの一部に欠陥が存
在すると、スミア成分は均一には分配されない箇所が発
生する(図5中、A部分)。
【0006】この状態において、時刻t2 で信号電荷を
読み出し、その読出し終了後インターレースするため
に、時刻t3 で奇数フィールドでは第2相のクロックパ
ルスVφ2 を、偶数フィールドでは第4相のクロックパ
ルスVφ4 をそれぞれ高レベルとする。このとき、奇数
フィールド側では、ゲート電極G1 ,G2 ,G3 下のポ
テンシャルが深くなるため、不均一に分配されたスミア
成分は元に戻るが、偶数フィールドでは、ゲート電極G
3 ,G4 ,G1 下のポテンシャルが深くなり、不均一に
分配されたスミア成分が別々のビットに蓄積されること
になるため、スミア量の不均一性が発生する。その結
果、このスミア量の不均一性に応じて再生画面に濃淡が
生ずることになる。
【0007】本発明は、上述した点に鑑みてなされたも
のであり、垂直レジスタ内のポテンシャル異常によるス
ミア量の不均一性をなくし、良好な再生画面が得られる
ようにした固体撮像装置およびその駆動方法を提供する
ことを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、垂直レジスタ
を4相駆動する第1相〜第4相のクロックパルスの少な
くともいずれか1つを、光電変換部から垂直レジスタへ
の信号電荷の読出しに兼用し、かつ信号電荷の読出し前
の第1相〜第4相のクロックパルスを奇数フィールドと
偶数フィールドとで同一波形にした固体撮像装置におい
て、奇数および偶数フィールド共、信号電荷の読出し直
前の第2相のクロックパルスの立下がりタイミングを、
第3相のクロックパルスの立上がりタイミングに対して
進相させている。
【0009】
【作用】信号電荷の読出し時に信号電荷を完全に読み出
せない場合に発生するフリッカーを防止するようになさ
れた垂直レジスタの転送駆動において、読出しパルスが
発生する直前の第2相のクロックパルスの立下がりタイ
ミングを、第3相のクロックパルスの立上がりタイミン
グよりも進相させることにより、信号電荷の読出し直前
に2つのゲート電極下に蓄積されたスミア成分の分配が
なくなり、1つのゲート電極下に蓄積される。その結
果、垂直レジスタの一部に欠陥があったとしても、スミ
ア成分の不均一分配はなくなるため、インターレースす
るときに、奇数/偶数どちらのフィールドでもスミア量
の不均一性はなくなり、良好な再生画像が得られる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図3は、例えばインターライン転送方式の
CCD固体撮像装置の一例を示す構成図である。図にお
いて、画素単位で2次元配列されて入射光を信号電荷に
変換して蓄積する複数個のフォトセンサ(光電変換部)
1と、これらフォトセンサ1の垂直列毎に配されかつ読
出しゲート2を介して読み出された信号電荷を垂直転送
する垂直レジスタ3とによって撮像領域4が構成されて
いる。
【0011】垂直レジスタ3は、第1相〜第4相のクロ
ックパルスVφ1 〜Vφ4 によって4相駆動される。こ
の垂直レジスタ3のゲート電極のうち、第1相,第3相
のクロックパルスVφ1 ,Vφ3 が印加されるゲート電
極は、フォトセンサ1に蓄積された信号電荷を読み出す
読出しゲート2を兼ねている。垂直レジスタ3に読み出
された信号電荷は、1水平走査帰還の周期で水平レジス
タ5へ転送される。
【0012】水平レジスタ5は、第1相,第2相のクロ
ックパルスHφ1 ,Hφ2 によって2相駆動され、垂直
レジスタ3から転送された1走査線分の信号電荷を水平
転送する。水平レジスタ5の出力端には、例えばフロー
ティング・ディフュージョン・アンプからなる電荷検出
部6が配されており、この電荷検出部6は水平レジスタ
5によって転送されてきた信号電荷を検出して電圧信号
に変換し、フォトセンサ1に対応した画素信号を時系列
的に出力する。
【0013】タイミングジェネレータ7からは、垂直レ
ジスタ3を4相駆動するクロックパルスVφ1 〜Vφ4
や、水平レジスタ5を2相駆動するクロックパルスVφ
1 ,Vφ2 等の各種のタイミング信号が発生される。こ
れら各種タイミング信号のうち、垂直駆動のための4相
のクロックパルスVφ1 〜Vφ4 および水平駆動のため
の2相のクロックパルスHφ1 ,Hφ2 は、駆動回路8
を介して垂直レジスタ3および水平レジスタ5にそれぞ
れ供給される。
【0014】図1に、垂直レジスタ3を駆動する第1相
〜第4相のクロックパルスVφ1 〜Vφ4 のタイミング
波形を示す。これらクロックパルスVφ1 〜Vφ4 のう
ち、第1相のクロックパルスVφ1 と第3相のクロック
パルスVφ3 は各々、高レベル、中間レベルおよび低レ
ベルの3値のレベルを採り、高レベルのパルスが信号電
荷の読出しパルスROPとして用いられる。
【0015】また、先述したように、フリッカー防止を
目的として、読出しパルスROPが発生する前の4相ク
ロックパルスVφ1 〜Vφ4 の波形を、奇数(ODD)
フィールドと偶数(EVEN)フィールドとで同一波形
にしている。さらに、本発明では、奇数および偶数フィ
ールド共、図から明かなように、読出しパルスROPが
発生する直前の第2相のクロックパルスVφ2 の立下が
りタイミングを、第3相のクロックパルスVφ3 の立上
がりタイミングに対して例えば3ビット分だけ進相させ
ている。
【0016】この駆動タイミングによる垂直転送時にお
ける垂直レジスタ3内のポテンシャルを図2に示す。な
お、同図では、理解を容易にするために、信号電荷の読
出し時には、フォトセンサ1から垂直レジスタ3に送出
される信号電荷はないものとする。その結果、垂直レジ
スタ内には、主にスミア成分のみが存在することにな
り、読出しパルスROPが発生する前の時刻t0 では、
スミア成分はゲート電極G1 ,G2 下に蓄積されてい
る。
【0017】次に、読出しパルスROPが発生する直前
の時刻t1 では、第3相のクロックパルスVφ3 が未だ
立ち上がっていないため、スミア成分は全てゲート電極
1下に蓄積される。次いで、時刻t2 のタイミング
で、ゲート電極G3 下のポテンシャルが深くなる。その
後、読出しパルスROPの発生によってフォトセンサ1
から垂直レジスタ3への信号電荷の読出しが行われる。
【0018】続いて、インターレースするために、時刻
3 において、奇数フィールドでは第2相のクロックパ
ルスVφ2 を、偶数フィールドでは第4相のクロックパ
ルスVφ4 をそれぞれ高レベルとする。このとき、奇数
フィールド側では、ゲート電極G1 ,G2 ,G3 下のポ
テンシャルが深くなり、偶数フィールドでは、ゲート電
極G3 ,G4 ,G1 下のポテンシャルが深くなり、両フ
ィールド共、ゲート電極G1 下に蓄積されているスミア
成分が各ゲート電極下に均等に蓄積される。
【0019】上述したように、読出しパルスROPが発
生する直前の第2相のクロックパルスVφ2 の立下がり
タイミングを、第3相のクロックパルスVφ3 の立上が
りタイミングよりも進相させたことにより、時刻t1
スミア成分の分配は行われないことから、垂直レジスタ
3の一部に欠陥があったとしても、時刻t1 でのスミア
成分の不均一分配がなくなるため、インターレースする
ときに、奇数/偶数どちらのフィールドでもスミア量の
不均一性はなくなり、良好な再生画面を提供できること
になる。
【0020】なお、上記実施例においては、フィールド
読出しに適用した場合について説明したが、これに限定
されるものではなく、フレーム読出しにも同様に適用し
得ることは勿論である。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
信号電荷の読出し時に信号電荷を完全に読み出せない場
合に発生するフリッカーを防止するようになされた垂直
レジスタの転送駆動において、読出しパルスが発生する
直前の第2相のクロックパルスの立下がりタイミング
を、第3相のクロックパルスの立上がりタイミングに対
して進相させる構成としたことにより、スミア成分の分
配が行われないことから、垂直レジスタの一部に欠陥が
あったとしても、スミア成分の不均一分配はなくなるた
め、インターレースするときに、奇数/偶数どちらのフ
ィールドでもスミア量の不均一性はなくなり、良好な再
生画面が得られることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る4相クロックパルスVφ1 〜Vφ
4 の各波形を示すタイムチャートである。
【図2】図1の駆動タイミングにおける垂直レジスタ内
のポテンシャル図である。
【図3】インターライン転送方式のCCD固体撮像装置
の一例を示す構成図である。
【図4】従来技術における4相クロックパルスVφ1
Vφ4 の各波形を示すタイムチャートである。
【図5】図4の駆動タイミングにおける垂直レジスタ内
のポテンシャル図である。
【符号の説明】
1 フォトセンサ 2 読出しゲート 3 垂直レジスタ 4 撮像領域 5 水平レジスタ 7 タイミングジェネレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/30 - 5/335

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2次元配列され、入射光を光電変換して
    蓄積する複数の光電変換部と、 前記複数の光電変換部の垂直列ごとに配されて電荷を垂
    直転送する4相駆動の垂直レジスタと、 前記複数の光電変換部から前記垂直レジスタへ信号電荷
    を読み出す読出しゲートと、 前記垂直レジスタを第1相〜第4相のクロックパルスに
    よって4相駆動し、かつこれらクロックパルスの少なく
    ともいずれか1つを前記読出しゲートの読出しパルスと
    して兼用するとともに、前記複数の光電変換部からの
    号電荷の読出し前の前記第1相〜第4相のクロックパル
    スを奇数フィールドと偶数フィールドとで同一波形にし
    駆動手段とを具備し、 前記駆動手段は、 奇数および偶数フィールド共、前記複
    数の光電変換部からの信号電荷の読出し直前の第2相の
    クロックパルスの立下がりタイミングを、第3相のクロ
    ックパルスの立上がりタイミングに対して進相させたこ
    とを特徴とする固体撮像装置。
  2. 【請求項2】 前記駆動手段は、前記垂直レジスタにお
    いて、前記複数の光電変換部からの信号電荷の読出し直
    前に、前記第1相のクロックパルスが印加されるゲート
    電極下のポテンシャルのみを深くし、その後前記第1相
    〜第4相のクロックパルスによって前記垂直レジスタを
    4相駆動する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】 垂直レジスタを4相駆動する第1相〜第
    4相のクロックパルスの少なくともいずれか1つを、光
    電変換部から前記垂直レジスタへの信号電荷の読出しに
    兼用し、かつ信号電荷の読出し前の前記第1相〜第4相
    のクロックパルスを奇数フィールドと偶数フィールドと
    で同一波形にした固体撮像装置において、 奇数および偶数フィールド共、信号電荷の読出し直前の
    第2相のクロックパルスの立下がりタイミングを、第3
    相のクロックパルスの立上がりタイミングに対して進相
    させることを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
  4. 【請求項4】 前記垂直レジスタにおいて、信号電荷の
    読出し直前に、前記第1相のクロックパルスが印加され
    るゲート電極下にスミア成分を蓄積し、その蓄積された
    信号電荷を読み出すことを特徴とする請求項3記載の固
    体撮像装置の駆動方法。
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