JPH0446477A - 固体撮像デバイスの駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、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の駆動方法に関し、特に、再生画像
中のフリッカを低減するための駆動方法に関する。

〔従来の技術〕

従来のインターライントランスファ方式の電荷結合型固
体撮像デバイスの駆動方法を、第９図に示す構造のデバ
イスについて説明する。

まず、構造を説明すると、半導体基板の表面部に、ＡＩ
、Ｂｌて示す複数のフォトダイオードか行方向（Ｘ方向
）及び列方向（Ｘ方向）に沿ってマトリクス状に配列し
て形成され、各列方向に沿って並ぶフォトダイオード群
に隣接して垂直電荷転送路１１〜！！、か形成されてい
る。又、垂直電荷転送路１１〜１．、は例えば４相駆動
力式の駆動信号に同期して信号電荷を転送するためのゲ
ート電極（図示せず）か形成され、その上面には外光の
入射を阻止するための遮光膜か積層されている。

更に、垂直電荷転送路ｌ、〜Ｉ！、の終端部に、水平電
荷転送路ＨＣＣＤが形成され、その終端に出力アンプＡ
ＭＰか形成されている。尚、水平電荷転送路ＨＣＣＤは
例えば２相駆動力式の駆動信号φ１４Ｌ＋　　φＨ２に
同期して信号電荷を転送するためのゲート電極が設けら
れると共に、その上面に遮光膜が積層されている。

そして、フォトダイオードＡ１か奇数フィールド、フー
オトダイオードＢｌか偶数フィールドに配列するものと
定義して、それらのフォトダイオードＡＩ、Ｂｌに発生
する信号電荷をフィールド走査読出しするようになって
いる。

次に、このような構造の電荷結合型固体撮像デバイスを
電子カメラに適用した場合の駆動方法を説明する。

かかる電子カメラは、撮像レンズ等の後方に機械式シャ
ッターか設けられ、更に、機械式シャッターの後方に第
９図に示す撮像デバイスの受光面か配置された撮像光学
系が設けられている。

そして、機械式シャッターを常時開放状態にして、ＮＴ
ＳＣ方式等の標準テレビジョン方式の垂直及び水平同期
タイミングに同期してフィールド走査読出しを繰り返す
ことにより、動画撮影等を行うことができ、一方、シャ
ッターレリーズボタンの押圧に同期して機械式シャッタ
ーを開閉することにより所望のシャッタースピードで露
光を行い、この露光によりフォトダイオードに集積した
画素信号を２回のフィールド走査読出しを行うこと（二
よって１フレ一ム画に相当する静止画を撮影する。

このような動画撮影と静止画撮影の２撮影モートを備え
た電子カメラの撮影動作を第１０図のフローチャートと
第１Ｉ図のタイミングチャートに示す。尚、第１０図の
フローと第１Ｉ図のタイミングチャートは時間的に対応
して示している。

第１Ｏ図において、電子カメラの電源スィッチを投入す
るのに同期して動作がスタートし、動画撮影モードとな
る。即ち、ステップ１００において機械式シャッターが
常時開放の状態に設定され、被写体を受光する。次に、
ステップ１１０において、静止画の撮影を指示するため
のシャッターレリーズボタンが押圧されたか否かを内部
の制御回路で判断し、レリーズボタンか押圧されない場
合は、ステップ１２０〜１３０の処理を行う。即ち、ス
テップ１２０では、例えばＮＴＳＣ方式の１フイ一ルド
期間（１／６０秒）に相当する間に、奇数フィールドに
該当するフォトダイオードＡ１の画素信号を垂直電荷転
送路１１〜ｌ。ヘフィールドシフトした後、垂直電荷転
送路Ｉ！ｔ〜１．と水平電荷転送路ＨＣＣＤの電荷転送
動作によって、１フイ一ルド分の画素信号を読み出す。

同様に、ステップ１３０でも、次のｌ／６０秒の期間に
偶数フィールドに該当するフォトダイオードＢｌの画素
信号を読み出す。

そして、再びステップ１１０へ移行し、ステップ１１０
〜１３０の処理をｌ／３０秒の周期で繰り返すことによ
り、ＮＴＳＣ方式のモニタテレビジョンに動画を再生す
るための映像信号を出力する。

尚、ステップ１２０の奇数フィールド走査読出しは、第
１１図中の時点ｔ１〜ｔ２に示すように、ｌフィールド
期間ＴＶ＋１（１／６０秒）の内の垂直ブランキング期
ＭＴｖａ　（ＶＤか“Ｈ”となる期ｒＷＩ）内にＡ□か
“Ｈ”となる時に、奇数フィールドに該当する画素信号
だけを垂直電荷転送路１１〜ｌ、ヘフィールドシフトし
、水平走査期間を示すタイミング信号ＨＤが“Ｈ”とな
るＩＨ期間に、垂直電荷転送路１１〜１．が１行分の画
素信号を水平電荷転送路ＨＣＣＤへ転送した後、Ｈｃｃ
ｏが“Ｈ”となる期間中に水平電荷転送路ＨＣＣＤか読
み出すことによって１行分の画素信号を出力し、このＩ
Ｈ期間の動作を全ての画素信号の読出しまで繰り返すこ
とによって、奇数フィールド走査を完了する。ステップ
１３０の偶数フィールド走査読出しも第１１図中の時点
ｔ２〜ｔ３に示すように奇数フィールド走査読出しく時
点ｔ１〜ｔｓ）と同様に行われる。但し、Ｂ　ｖｓが“
Ｈ”となるタイミングで、偶数フィールドに該当する画
素信号だけをフィールドシフトする。

そして、第１１図の時点ｔ、以後も時点ｔ１〜ｔ、のフ
ィールド走査を繰り返すことによって、動画の撮影を実
現する。

次に第１０図のステップ１１Ｏでシャッターレリーズボ
タンの押圧を検出するとステップ１４０へ移行し、静止
画撮影モードとなる。

まず、ステップ１４０では、機械式シャ・ツタ−を閉鎖
することで光の入射を禁止し、次にステ・ノブ１５０で
は、この閉鎖状態のままて撮像デノくイスに電荷転送動
作を行わせることにより、全てのフォトダイオード及び
垂直転送路ｌ、〜１１と水平電荷転送路ＨＣＣＤに存在
している暗電流成分及びスメア成分を外部へ廃棄する。

即ち、第１１図のある時点ｔ５において、シャッターレ
リーズボタンを押圧したとすると、押圧信号Ｓ。、４か
発生し、これに同期して制御信号ＳＴＩ＋か“Ｈ”から
“Ｌ”になることで機械式シャッターか閉鎖し、次の垂
直ブランキング期間中の時点ｔ６に、ＡｐｓとＢ　Ｆ５
て示すように奇数及び偶数フィールドの全てのフォトダ
イオードについてフィールドシフトを行うことで全電荷
を垂直電荷転送路Ｉｔ〜！！。へ転送する。そして、時
点ｔ６〜ｔ、において通常同様のフィールド走査読出し
を行うことにより、暗電流及びスメア成分の不要電荷を
廃棄する。

尚、この暗電流及びスメア成分の廃棄期間中に、第１１
図に示すように、シャッタースピードに相当する期間τ
３７．（時点ｔ７〜ｔ８の期間）だけ機械式シャッター
を開放して再び閉鎖することにより、露光を行う。

この露光及び暗電流廃棄の処理を完了すると、次に、ス
テップ１６０（第１１図の時点ｔｌｏ参照）において、
奇数フィールドに該当するフォトダイオードＡ１の画素
信号を垂直電荷転送路！、〜１、ヘフィールドシフトし
、次にステップ１７０において、第１１図の時点ｔｉ”
””ｔｌ＋に示すように垂直電荷転送路１１〜！！、及
び水平電荷転送路ＨＣＣＤによる転送動作によって奇数
フィールドの画素信号を出力する。尚、順次に読み出さ
れる画素信号は、例えばデジタル信号に変換して、半導
体メモリ等に記憶する。

次に、ステップ１８０（第１１図の時点ｔ１□参照）に
おいて、偶数フィールドに該当するフォトダイオードＢ
１の画素信号を垂直電荷転送路ｌ、〜１．ヘフィールド
シフトし、次にステップ１９０において、第１１図の時
点ｔ＋ｚ〜ｔｌｆｆに示すように垂直電荷転送路１１〜
１．及び水平電荷転送路ＨＣＣＤによる転送動作によっ
て偶数フィールドの画素信号を出力する。そして、順次
に読み出される画素信号をデジタル信号に変換して半導
体メモリ等に記憶する。

以上、ステップ１４０〜１９０の処理を実行することに
より静止画を電子的に撮影すると、再びステップ１００
へ移行して、動画の撮影モードとなる。

〔発明か解決しようとする課題〕

このような従来の撮像デバイスの駆動方法によれば、静
止画を撮影する場合に、露光完了時点から奇数フィール
ド走査開始時点までの期間より、露光完了時点から偶数
フィールド走査開始時点までの期間の方が長い（ＮＴ　
Ｓ　Ｃ方式の場合はｌ／６０秒）ので、奇数フィールド
に該当する画素信号に対するスメア成分の影響よりも偶
数フィールドに該当する画素信号に対するスメア成分の
影響の方か大きくなる。この結果、読出した画素信号に
従って飛び越し走査による画像再生を行うと、フィール
ド間で輝度の異なる所謂フィールドフリッカを発生し、
画質の悪化を招来する。

又、奇数フィールドに該当するフォトダイオードへ漏込
む暗電流の量と偶数フィールドに該当するフォトダイオ
ードへ漏込む暗電流の量に差かあるため、スメアと同様
にフィールドフリッカを招来したり、偽色を発生する等
の問題がある。即ち、露光中にも垂直電荷転送路１１〜
１．は空読み状態のまま転送動作を継続するが、奇数フ
ィールドに該当するフォトダイオードＡＩに隣接する垂
直電荷転送路のポテンシャルレベルと、偶数フィールド
に該当するフォトダイオードＢｌに隣接する垂直電荷転
送路のポテンシャルレベルが相違するので、垂直電荷転
送路から各フィールド毎のフォトダイオードに対する電
気的な影響が異なり、これが各フィールド毎のフォトダ
イオードへの暗電流の漏込み量の差となる。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、
フィールド走査読出しによって画素信号を読み出しても
、フィールドフリッカを生じさせない固体撮像デバイス
の駆動方法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に本発明は、行方向及び
列方向にマトリクス状に配列形成される複数の画素に相
当する複数の光電変換素子と、各列方向に配列する光電
変換素子群毎に隣接して形成される垂直電荷転送路と、
これらの垂直電荷転送路から転送されて来る信号電荷を
時系列的に出力する水平電荷転送路を具備し、上記光電
変換素子に残留する不要電荷を垂直電荷転送路へフィー
ルドシフトした後、上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によって不要電荷を廃棄処理する
と共に、該廃棄処理期間中の所定時点又は完了後の所定
時点で露光を行うことによって光電変換素子に画素信号
を発生させ、次に、上記画素信号を垂直電荷転送路へフ
ィールドシフトした後、上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うことによって撮影を行
う固体撮像デバイスの駆動方法を対象とする。

このような固体撮像デバイスの駆動方法に対し、本発明
は、前記廃棄処理期間中は、前記垂直電荷転送路に全て
の不要電荷を水平電荷転送路へ転送させた後、全ての垂
直電荷転送路をピニング状態に設定して水平電荷転送路
に走査読出しを行わせることにより不要電荷を廃棄する
と共に、垂直電荷転送路をピニング状態に設定している
適宜の時点て前記露光を行うこととした。

〔作用〕

このような駆動方法による本発明によれば、不要信号廃
棄処理の際に、暗電流の廃棄のための連続した垂直電荷
転送終了から次のフィールドシフト開始までの期間に、
垂直電荷転送路をピニング状態に設定するようにしたの
で、各フィールドの全ての光電変換素子に隣接する垂直
電荷転送路のポテンシャルレベルか均一化された状態と
なり、全ての光電変換素子の感度、最大蓄積電荷量も均
一化される。

又、ピニング状態により垂直電荷転送路の表面準位か不
活性化されるのて、暗電流の洩込みも低減できる。

これらの結果として、再生画像のフリッカ発生を大幅に
低減することかできる。

〔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、本発明の駆動方法を適用した電子カメラの概略構
成を第１図に基づいて説明するる第１図において、ｌは
撮影レンズ、２は機械式シャッター　３は固体撮像デバ
イスであり、これら撮影レンズ１、機械式シャッター２
、固体撮像デバイス３は同一の光軸上に配列されている
。固体撮像デバイス３は第９図に示したのと同様のイン
ターライントランスファ方式の構造のものである。

４は固体撮像デバイス３に信号電荷′の走査読出し等を
行わせるための駆動信号を発生するＣＣＤ駆動部であり
、走査読出しによって出力した信号を信号処理部５へ転
送する。信号処理部５では、色分離やγ補正等の処理を
行うと共に、色差信号と輝度信号を形成して出力する。

６は切換え回路であり、モニター動作のときは接点ａ側
に切り換わることにより電子ファインダ７に画像を再生
させ、撮影時には、接点す側に切り換わることにより記
録部８の記録媒体に映像データを記憶させる。

そして、制御部９が、機械式シャッター２、ＣＣＤ駆動
部４、信号処理部５、切換え回路６及び記録部８等を所
定タイミングに同期して動作するように制御する。

尚、機械式シャッターを常時開放状態にして、ＮＴＳＣ
方式等の標準テレビジョン方式の垂直及び水平同期タイ
ミングに同期してフィールド走査読出しを繰り返すこと
により、動画撮影等を行うことができ、一方、シャッタ
ーレリーズボタンの押圧に同期して機械式シャッターを
開閉することにより所望のシャッタースピードで露光を
行い、この露光によりフォトダイオードに集積した画素
信号を２回のフィールド走査読出しを行うことによって
１フレ一ム画に相当する静止画を撮影するように制御す
る。

次に、第２図のフローチャートと第３図のタイミングチ
ャートに従って駆動方法を詳細に説明する。

第２図において、電子カメラの電源スィッチを投入する
のに同期して動作がスタートし、動画撮影モードとなる
。即ち、ステップ２００において機械式シャッターか常
時開放の状態に設定され、被写体を受光する。次に、ス
テップ２１０において、静止画の撮影を指示するための
シャッターレリーズボタンが押圧されたか否かを内部の
制御回路で判断し、レリーズボタンか押圧されない場合
は、ステップ２２０〜２３０の処理を繰り返す。

即ち、ステップ２２０の奇数フィールド走査読出しの処
理は、第３図中の時点ｔ、〜ｔ２のタイミングで行われ
、ステップ２３０の偶数フィールド走査読出しの処理は
、第３図中の時点ｔ２〜ｔ、ｌのタイミングで行われる
。尚、第３図中、Ｔ　Ｖ　Ｄ毎の期間が夫々の１フイー
ルド走査期間に相当し、ＶＤか“Ｈ”となる期間Ｔ　Ｖ
Ｂが垂直ブランキング期間であり、ＨＤは１水平走査期
間（ＩＨ）毎に“Ｈ”となる水平同期信号であり、Ｓ　
ＴＲか“Ｈ”のときに機械式シャッターが解放、“Ｌ”
のときに閉鎖となり、Ａ　Ｐ　ｓか“Ｈ”となるタイミ
ングで奇数フィールドのフィールドシフトを行い、Ｂ６
か“Ｈ”となるタイミングで偶数フィールドのフィール
ドシフトを行い、ＶＣＣＤか“Ｈ”となる期間で垂直電
荷転送路ｌ、〜１．か１行分だけ信号電荷を転送し、Ｈ
ＣＣＤか“Ｈ”となる期間て水平電荷転送路ＨＣＣＤか
１行分の信号電荷を転送し、シャッターレリーズボタン
か押圧するのに同期してＳ。Ｎか“Ｈ“どなるものとす
る。

このような動画の撮影モード中のある時点てシャッター
レリーズボタンを押圧すると、ステップ２４０へ処理が
移行し、静止画撮影モードとなる。

まず、ステップ２４０ては、第３図の時点ｔ。

てシャッターレリーズボタンか押圧されるのに同期して
信号Ｓア、か“Ｌ”となり、機械式シャッターか閉鎖さ
れることにより外光の入射を禁止する。

次に、ステップ２５０〜３３０の処理によって、全フォ
トダイオードに残存する暗電流成分の廃棄を行う。即ち
、第３図の時点ｔ、の次に来る垂直ブランキング期間内
の所定時点ｔ４て、奇数フィールドに該当するフォトダ
イオードＡＩの不要電荷を垂直電荷転送路１１〜ｌエヘ
フイールドシフトシ（ステップ２５０）、次に、時点ｔ
５〜ｔ６の所定期間中に高速で垂直電荷転送路１１〜ｆ
。

か垂直転送動作することによって、全ての不要電荷を水
平電荷転送路ＨＣＣＤへ転送する（ステップ２６０）。

次に、時点ｔ６から次の垂直ブランキング期間の開始時
点ｔ９までの期間中、垂直電荷転送路１１〜Ｉ！、のゲ
ート電極に印加する全ての駆動信号φ１．〜φｖ４を“
Ｌ”レベルにすることによって、全ての垂直電荷転送路
！１〜１ｏをピニング（Ｐｉ旧ｎｇ）状態に設定する（
ステップ２７０）。

このピニング状態とは、全ての垂直電荷転送路１１〜１
．、をポテンシャル障壁のレベルに設定することであり
、全ての垂直電荷転送路Ａ、−１の表面準位は正孔によ
って不活性化されている。

更に、奇数フィールドと偶数フィールドの全てのフォト
ダイオードＡＩ、Ｂｌに隣接する垂直電荷転送路のポテ
ンシャルレベルが均一化された状態となる。

更に、時点ｔ７〜ｔ８の期間（ＬＨ期間に等しい）に、
水平電荷転送路ＨＣＣＤか水平転送動作することにより
奇数フィールドに該当する不要電荷を廃棄する（ステッ
プ２８０）。

次に、時点ｔ、〜ｔ１７における１フィールド期間Ｔ　
ｖｏに、偶数フィールドに該当するフォトダイオードＢ
１の暗電流の廃棄処理を行う。即ち、時点ｔ、において
、垂直電荷転送路１１〜！！、のピニング状態を解除し
て、電荷転送可能な状態に設定しくステップ２９０）、
次に垂直ブランキング期間中の時点ｔ１゜において、偶
数フィールドに該当するフォトダイオードＢ１の電荷を
垂直電荷転送路！、〜１．ヘフィールドシフトする（ス
テップ３００）。そして、時点ｔｌｌ〜ｔ１２の期間（
時点ｔ、〜ｔ６と等しい期間）に、高速で垂直電荷転送
路１１〜１．か垂直転送動作することによって、全ての
不要電荷を水平電荷転送路ＨＣＣＤへ転送する（ステッ
プ３１０）。

次に、時点１．□から次の垂直ブランキング期間の開始
時点ｔ１□まての期間中、垂直電荷転送路ｌ、〜１．の
ゲート電極に印加する全ての駆動信号φｖ１〜φｖ４を
“Ｌ”レベルにすることによって、全ての垂直電荷転送
路１１〜１６をピニング（Ｐｉｎｉｎｇ）状態に設定し
くステップ３２０）、奇数及び偶数フィールドに該当す
る全フォトダイオードへの暗電流の影響を低減する。

そして、このピニング状態のままで、時点ｔ１３〜ｔ１
４の期間（１７〜ｔ、の期間と等しい）に、水平電荷転
送路ＨＣＣＤが転送動作することによって暗電流を廃棄
する（ステップ３３０）。

更に、垂直電荷転送路１．−４．をピニング状態に設定
している期間中（ｔ１２〜ｔ、７）の所定時点からシャ
ッタースピードに対応する時点までの期間（ｔ１５〜ｔ
１６）だけ機械式シャッターを解放にして再び閉鎖する
ことにより、露光を行う。

このように、全フィールドの暗電流の廃棄を完了すると
、次の１フイールド走査期間ｔ１７〜ｔ＋ｓにおいて、
フィールドシフトを行わずに通常の垂直及び水平電荷転
送を行うことによって、垂直電荷転送路ｌ、〜１．．及
び水平電荷転送路ＨＣＣＤ中のスメア成分の廃棄を行う
（ステップ３４０）。

次に、時点ｔＩ　ｍ−ｉ　２ｏの１フイールド走査期間
において、奇数フィールドに該当するフォトダイオード
ＡＩに発生した画素信号を走査読出しする（ステップ３
５０）。即ち、垂直ブランキング期間中の所定時点ｔ１
９において、奇数フィールドに該当する画素信号をフィ
ールドシフトによって垂直電荷転送路１１〜１．へ移し
た後、通常の垂直及び水平電荷転送動作によって読み出
す。

次に、時点ｔ　２０””’　ｔ　２□の１フイールド走
査期間において、偶数フィールドに該当するフォトダイ
オードＢｌに発生した画素信号を走査読出しする（ステ
ップ３６０）。即ち、垂直ブランキング期間中の所定時
点ｔ２゜において、偶数フィールドに該当する画素信号
をフィールドシフトによって垂直電荷転送路！！＋〜１
．へ移した後、通常の垂直及び水平電荷転送動作によっ
て読み出す。

以上に説明したように、シャッターレリーズボタンが押
圧された時点ｔ、から不要電荷の廃棄及び露光、そして
画素信号の読出しまでの処理により２フイールドで１フ
レームに相当する静止画像の画素信号を得る。

そして、この静止画撮影か完了すると、第２図のステッ
プ２００へ処理か移行しく時点ｔ２２）、機械式シャッ
ターか開放状態のま、まで動画の撮影動作か繰り返され
る。

このように、この実施例によれば、暗電流の廃棄のため
の連続した垂直電荷転送終了から次のフィールドシフト
までの期間に、垂直電荷転送路！１〜１．をピニング状
態に設定するようにしたので、奇数フィールドと偶数フ
ィールドの全てのフォトダイオードＡＩ、Ｂｌに対する
垂直電荷転送路のポテンシャルレベルか均一化された状
態となり、フォトダイオードＡ１．Ｂｌの感度、最大直
積電荷量が均一化される。又、ピニング状態により垂直
電荷転送路！！１〜１．の表面準位が不活性化されるの
で、暗電流の洩込みも低減できる。

これらの結果として、再生画像のフリッカ発生を大幅に
低減することができる。

次に、第２の実施例を説明する。従来の固体撮像デバイ
スは、ＮＴＳＣ方式等に対応する程度の比較的低い垂直
解像度のものか主流であったが、この第２の実施例は垂
直解像度を約２倍に向上させ、画素に相当するフォトダ
イオードを４フイールドに区分けして、動画を撮影する
ときは２回のフィールド走査読出しを行うことで１フレ
一ム分の画素信号を読み出し、静止画を撮影するときは
４回のフィールド走査読出しを行うことにより１フレー
ムの画素信号を読み出すものである。

まず、第４図に基づいて構造を説明すると、受光領域に
は、垂直方向Ｘに対して１０００行、水平方向に対して
８００列の合計８０万画素分のフォトダイオードＰＡＩ
、　ＰＢｌ、　ＰＡ２．　ＰＢ２がマトリクス状に配列
・形成され、垂直方向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ｉ７＋〜Ａ、が
形成されている。そして、垂直電荷転送路の終端部に水
平電荷転送路ＨＣＣＤか形成され、その終端部に出力ア
ンプＡＭＰが形成されている。

そして、第１行、第５行なとの（４ｎ−３）行目（ここ
で、ｎは自然数）のフォトダイオードＦＡＩを第１フイ
ールド、第２行、第６行などの（４ｎ−２）行目のフォ
トダイオードを第２フイールド、第３行、第７行なとの
（４ｎ−１）行目のフォトダイオードを第３フイールド
、第４行、第８行などの（４ｎ）行目のフォトダイオー
ドを第４フイールドに配列するものと定義している。

更に、垂直電荷転送路Ｌ−１−には、第１フィールドの
フォトダイオードＰＡＩ　ｉこ対するゲート電極ＶＡＩ
とｖ２、第２フイールドのフォトダイオードＰＢＩに対
するゲート電極ＶＢＩとＶ４、第３フイールドのフォト
ダイオードＰＡ２に対するゲート電極ＶＢＩと■２、及
び第４フイールドのフォトダイオードＰＢ２に対するゲ
ート電極ＶＢ２とＶ４か夫々設けられると共に、ゲート
電極ＶＡＩに駆動信号φＡ１、ゲート電極ｖ２に駆動信
号φ２、ゲート電極ＶＢＩに駆動信号φＢ１、ゲート電
極Ｖ４に駆動信号φ４を印加することによって、垂直電
荷転送路！、〜れに所定タイミングでボテンシャル井戸
及びポテンシャル障壁を発生させて信号電荷を水平電荷
転送路ＨＣＣＤ側へ垂直転送する。水平電荷転送路ＨＣ
ＣＤは４相駆動力式を適用した駆動信号φ□、〜φ□４
に同期して信号電荷を出力アンプＡＭＰ側へ転送する。

又、夫々のフォトダイオードＰＡＬ、　ＰＢｌ、　ＰＡ
２．　ＰＢ２と垂直電荷転送路のそれに対応するゲート
電極ＶＡＩ、ＶＢＩ、ＶＡ２．ＶＢ２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て代表する）
か形成され、各トランスファゲートは、ゲート電極ＶＡ
１．ＶＢ１．ＶＡ２．ＶＢ２（ニー所定の高電圧のフィ
ールドシフト信号を印加することによって導通となる。

次に、かかる固体撮像デバイスの作動を第５図のフロー
チャートと第６図〜第８図のタイミングチャートに基づ
いて説明する。尚、第１の実施例と同様の構成の電子カ
メラに適用した場合の撮影動作を説明するものとする。

第５図において、電子カメラの電源スィッチを投入する
のに同期して動作かスタートし、動画撮影モードとなる
。即ち、ステップ３７０において機械式ンヤッターか常
時開放の状態に設定され、被写体を受光する。次に、ス
テップ３８０において、静止画の撮影を指示するための
ンヤッターレリーズボタンか押圧されたか否かを内部の
制画回路で判断し、レリーズボタンか押圧されない場合
は、ステップ３９０〜４００の処理を繰り返すことで、
動画撮影を行う。

まずステップ３９０ては、第６図中のＩ／６０秒周期の
期間Ｔ　Ｖ　Ｄ　Ｉに示すタイミングに従って動作する
ことにより第１．第３フイールドの画素信号を走査読出
しする。即ち、期間Ｔ　Ｖ　Ｄ　ｌ中の垂直ブランキン
グ期間Ｔ１１．に、駆動信号φ、とφＡ２かフィールド
シフトに必要な高い電圧“ＨＨ”となることにより第１
フイールドと第３フイールドのフォトダイオードＦＡＩ
　、　ＰＡ２の画素信号を垂直電荷転送路１１〜１ｍへ
転送した後、垂直電荷転送路２．−２．、と水平電荷転
送路Ｆ（ＣＣＤが所定タイミングで転送動作を行うこと
によって走査読出しを行う。尚、第６図中の各期間Ｔ　
）ＩＩ）で垂直電荷転送路ｔ！Ｉ＝１．か２行分ずつの
画素信号を水平電荷転送路ＨＣＣＤへ垂直転送し、次の
垂直転送を開始するまでの期間に水平電荷転送路ＨＣＣ
Ｄか水平走査読出しを行う。したがって、第１．第３フ
イールドの画素信号か各１行分ずつ混合されて読み出さ
れることとなるので、動画撮影では垂直解像度は画素数
に対して半分となる。

ステップ４００ては、第６図中の１／６０秒周期の期間
Ｔ　ＶＯ２に示すタイミングに従って動作することによ
り第２．第４フイールドの画素信号を走査読出しする。

即ち、期間Ｔ　ｖｏ２中の垂直ブランキング期間ＴＶＩ
ｌに、駆動信号φＢ１とφＢ２がフィールドシフトに必
要な高い電圧“ＨＨ”となることにより第２フイールド
と第４フイールドのフォトダイオードＰＡ２　、　ＰＢ
２の画素信号を垂直電荷転送路Ｉ！１〜１．へ転送した
後、垂直電荷転送路ｌ、〜１１と水平電荷転送路ＨＣＣ
Ｄか所定タイミングで転送動作を行うことによって走査
読出しを行う。尚、第６図中の各所定期間Ｔ　ＨＤで垂
直電荷転送路！１〜ｊ２．か２行分ずつの画素信号を水
平電荷転送路ＨＣＣＤへ垂直転送し、次の垂直転送を開
始するまでの間に水平電荷転送路ＨＣＣＤか水平走査読
出しを行う。したかって、第２．第４フイールドの画素
信号か各１行分ずつ混合されて読み出されることとなる
ので、動画撮影では垂直解像度は画素数に対して半分と
なる。

そして、このように、１／６０秒毎のフィールド走査読
出しを繰り返すことによって、動画の撮影を行う。

又、第７図に示すように、動画の撮影モード中のある時
点ｔ１てシャッターレリーズボタンを押圧したとすると
、“Ｈ″レベル押圧信号Ｓ。Ｎか発生するのに同期して
ステップ４１０へ処理か移行し、制御信号Ｓ　ＴＲを“
Ｌ”レベルにすることで機械式シャッターを閉鎖状態に
して光の入射を禁止することにより、静止画撮影モード
となる。

静止画撮影モードでは、まず、第７図中に示すように、
各フィールド毎にｌ／６０秒の周期ＴｖＤで不要電荷の
廃棄処理を行う。

最初の周期（時点ｔ２〜ｔ６の期間）では、時点ｔ２〜
ｔ３内の所定の時点て駆動信号φＡ１か所定の高電圧レ
ベル“ＨＨ″となることによって、フォトダイオードＰ
ＡＩ中の不要電荷を垂直電荷転送路１１〜１．ヘフィー
ルドシフトしくステップ４２０）、次にステップ４３０
（時点ｔ３〜ｔ４の期間）で、垂直電荷転送路Ｉ！、〜
Ｉ！ゆか転送動作することによって、不要電荷を水平電
荷転送路ＨＣＣＤへ転送する。

次に、ステップ４４０（時点ｔ４〜ｔａ）において、垂
直電荷転送路ｌ、〜ｌ。の全駆動信号の電圧レベルを“
Ｌ”レベルに設定することによって垂直電荷転送路ｆ！
＋”！！、をピニング状態に設定すると共に、時点ｔ４
〜ｔ５の期間に水平電荷転送路ＨＣＣＤか電荷転送動作
を行うことにより、第１フイールドに係るフォトダイオ
ードＰＡＬの暗電流を廃棄する。

次に、ステップ４５０〜４７０（時点ｔ、〜ｔ８までの
周期ＴｖＤ）においては、先の周期（時点ｔ２〜ｔ６の
期間）と同様の処理を行うことにより第２フイールドに
係るフォトダイオードＦＢＩの暗電流を廃棄する。但し
、垂直電荷転送路ｌ。

〜１．．か垂直電荷転送を開始する時点ｔ７以前の所定
時点て、駆動信号φ、１か所定の高電圧レベル“ＨＨ”
となることによって、フオトダ１′オーＦＰＢＩ中の不
要電荷を垂直電荷転送路１１〜１．、ヘフィールドシフ
トする。

次に、ステップ４８０〜５００（時点ｔ１〜ｔｌｏまて
の周期Ｔ　ｖｏ）においては、先の周期（時点ｔ２〜ｔ
６の期間）と同様の処理を行うことにより第３フイール
ドに係るフォトダイオードＰＡ２の暗電流を廃棄する。

但し、垂直電荷転送路１１〜ｌ工か垂直電荷転送を開始
する時点ｔ９以前の所定時点て、駆動信号φＡ２か所定
の高電圧レベル“ＨＨ”となること（＝よって、）オド
ダイオードＰＡ２中の不要電荷を垂直電荷転送路ｉｔ〜
１．ヘフィールドシフトする。

次に、ステップ５１０〜５３０（時点ｔｌｏ〜ｔ１５ま
での周期ＴＶ、）においては、先の周期（時点ｔ２〜ｔ
６の期間）と同様の処理を行うことにより第４フイール
ドに係るフォトダイオードＰＢ２の暗電流を廃棄する。

但し、垂直電荷転送路！１〜１．か垂直電荷転送を開始
する時点ｔ１１以前の所定時点で、駆動信号φ８□が所
定の高電圧レベル“ＨＨ”となることによって、フォト
ダイオードＰＢ２中の不要電荷を垂直電荷転送路１１〜
１．、ヘフィールドシフトする。

尚、最後の周期中におけるフィールドシフト動作を完了
した時点ｔｌｌから時点ｔ１４までの間に、シャッター
スピードに対応する期間（１，□〜ｔ１．）だけ機械式
シャッターを開くことにより、露光する。

このように、露光及び不要電荷の廃棄処理を完了すると
、次に、第８図の時点ｔ１４〜ｔ１５の１／６０秒の期
間に、垂直電荷転送路１１〜１．及び水平電荷転送路Ｈ
ＣＣＤが転送動作を行うことによって、これらの転送路
中に残留していた不要電荷を廃棄する（ステップ５４０
）。

次に、ステップ５５０〜５８０の処理を行うことにより
、各フォトダイオードに発生した画素信号を、第８図中
の時点ｔｌｓ〜ｔ０の期間に示すタイミングにしたかっ
て走査読出しする。

まず、１／６０秒の期間ｔ　＋ｓ−ｔ　＋ｉ　（ステッ
プ５５０）中の所定期間ｔ＋ｓ〜ｔａｇにおいて、駆動
信号φ＾宜を“Ｆ（Ｈ”レベルにすることにより、フォ
トダイオードＰＡＩの画素信号を垂直電荷転送路！！１
〜！！、ヘフィールドシフトした後、垂直電荷転送路１
＋〜１７力月行分の画素信号を転送する毎に水平電荷転
送路ＨＣＣＤが水平転送し、これを繰り返すことによっ
て第１フイールドに該当する全画素信号を出力する。

次に、ステップ５６０では、１／６０秒の期間ｔ１□〜
ｔ１９中の所定期間ｔ１７〜ｔ’ｓにおいて、駆動信号
φＢ１を“ＨＨ”レベルにすることにより、フォトダイ
オードＰＢＩの画素信号を垂直電荷転送路１１〜１．ヘ
フィールドシフトした後、垂直電荷転送路１１〜１．が
１行分の画素信号を転送する毎に水平電荷転送路ＨＣＣ
Ｄが水平転送し、これを繰り返すことによって第２フイ
ールドに該当する全画素信号を出力する。

次に、ステップ５７０では、ｌ／６０秒の期間ｔｅａ〜
ｔ２１中の所定期間ｔ１９〜ｔ２０において、駆動信号
φＡ２を“ＨＨ”レベルにすることにより、）オドダイ
オードＰＡ２の画素信号を垂直電荷転送路β１〜！、ヘ
フィールドシフトした後、垂直電荷転送路ｌ、〜１ｍか
１行分の画素信号を転送する毎に水平電荷転送路ＨＣＣ
Ｄが水平転送し、これを繰り返すことによって第３フイ
ールドに該当する全画素信号を出力する。

次に、ステップ５８０では、１／６０秒の期間ｔ２１〜
ｔ２２中の所定期間ｔ２１〜ｔ２２において、駆動信号
φ８□を“ＨＨ“レベルにすることにより、フォトダイ
オードＰＢ２の画素信号を垂直電荷転送路ｌ、〜１．．
ヘフィールドシフトした後、垂直電荷転送路！、〜ｌ、
か１行分の画素信号を転送する毎に水平電荷転送路ＨＣ
ＣＤか水平転送し、これを繰り返すことによって第４フ
イールドに該当する全画素信号を出力する。

このように、各フィールド類に画素信号を走査読出しす
ることによって、全フォトダイオードの画素信号を出力
するので、高解像度の静止画を提供することかできる。

そして、静止画撮像モードを終了すると、再びステップ
３７０へ移行して動画撮影のモードか開始する。

このように、この実施例によれば、垂直解像度の高い静
止画像を提供することかでき、更に、露光前の不要電荷
の廃棄処理の期間において、垂直電荷転送終了後、次の
フィールドシフトまでの期間に、垂直電荷転送路１＋−
β。をピニング状態に設定するようにしたので、全ての
フォトダイオードＰＡＬ、　ＰＢｌ、　ＰＡ２．　ＰＢ
２に対する垂直電荷転送路のポテンシャルレベルか均一
化された状態となり、フォトダイオードＰＡ１．　ＰＢ
ｌ、　ＰＡ２．　ＰＢ２の感度、最大蓄積電荷量も均一
化され、且つ絶対量も低減できる。又、ピニング状態に
より垂直電荷転送路ｌ〜ｌゆの表面準位か不活性化され
るので、暗電流の洩込みも低減できる。これらの結果と
して、再生画像のフリッカ発生を大幅に低減することか
できる。

尚、上記の２実施例では、何れも垂直電荷転送路をピニ
ング状態に設定して不要電荷の掃き出し処理を行なって
いる所定期間中に露光を行なうが、これに限らず、例え
ば、該不要電荷の掃き出し処理を完了してから露光を行
なうようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、露光前の不要電
荷の廃棄処理の期間において、垂直電荷転送終了後、全
ての垂直電荷転送路をピニング状態に設定するようにし
たので、全ての光電変換素子に対する垂直電荷転送路の
ポテンシャルレベルが均一化された状態となって光電変
換素子の感度、最大蓄積電荷量を均−化及び絶対量を減
少させることができるのでき、更に、垂直電荷転送路の
ピニング状態により光電変換素子への洩れ込み絶対量を
低減することができる。

この結果、読み出した画素信号に基づいて画像再生を行
った場合に、フリッカの発生を大幅に低減した優れた映
像を提供することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る電子カメラの概略構成を
示す構成説明図、 第２図は第１実施例の駆動方法を示すフローチャート、 第３＠は第２図のフローチャートに対応して第１の実施
例の駆動方法を示すタイミングチャート、第４図は第２
の実施例における固体撮像デバイスの構造を示す構造説
明図、 第５図は第２の実施例の駆動方法を示すフローチャート
、 第６図、第７図及び第８図は第２図のフローチャートに
対応して第２の実施例の駆動方法を示すタイミングチャ
ート、 第９図は従来例の駆動方法に適用した固体撮像デバイス
の構造を示す従来例構造説明図、第１０図は従来例の駆
動方法を示すフローチャート、 第１１図は第１０図に示すフローチャートに対応して従
来の駆動方法を示すタイミングチャートである。 図中の符号： ■Ｄ；垂直同期タイミングの信号、 ＨＤ：水平同期タイミングの信号、 Ｓ７．：シャッタータイミング信号、 ＡＰＳ、ＢＦＳ；フィールドシフトタイミング信号、Ｖ
　ＣＣＤ　　：垂直転送のタイミング信号、ＨＣＣＤ　
　：水平転送のタイミング信号、Ｓ　ＯＮ　：シャッタ
ーの押圧タイミング信号、φ１　φＢ１　　φ２　φＡ
２　　φｓ２　　φ４　：垂直電荷転送路の駆動信号、 φ旧　φＨ２φＨ２φＨ４： 水平電荷転送路の駆動信号。 代理人　弁理士（６６４２）深　沢　敏　男（外　３　
名）Ｓ・ も１φに 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 行方向及び列方向にマトリクス状に配列形成される複数
   の画素に相当する複数の光電変換素子と、各列方向に配
   列する光電変換素子群毎に隣接して形成される垂直電荷
   転送路と、 これらの垂直電荷転送路から転送されて来る信号電荷を
   時系列的に出力する水平電荷転送路を具備し、 上記光電変換素子に残留する不要電荷を垂直電荷転送路
   へフィールドシフトした後、上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によって不要電荷を廃棄
   処理すると共に、該廃棄処理期間中の所定時点又は完了
   後の所定時点で露光を行うことによって光電変換素子に
   画素信号を発生させ、 次に、上記画素信号を垂直電荷転送路へフィールドシフ
   トした後、上記垂直電荷転送路及び水平電荷転送路によ
   る走査読出しを行うことによって撮影を行う固体撮像デ
   バイスの駆動方法において、前記廃棄処理期間中は、前
   記垂直電荷転送路に全ての不要電荷を水平電荷転送路へ
   転送させた後、全ての垂直電荷転送路をピニング状態に
   設定して水平電荷転送路に走査読出しを行わせることに
   より不要電荷を廃棄すると共に、垂直電荷転送路をピニ
   ング状態に設定している適宜の時点で前記露光を行うこ
   とを特徴とする固体撮像デバイスの駆動方法。