JPH0865578A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱雑音を増大させることなく暗電流の影響を
軽減でき、かつ撮像素子駆動回路を省電力化を可能とす
る固体撮像装置を提供すること。 【構成】 電子内視鏡２にはＣＣＤ１７が内蔵され、駆
動回路２３を構成するＣＣＤ駆動回路２６からスイッチ
Ｓ１，Ｓ２を経て転送ゲートパルスによる転送後に垂直
転送パルスφＶと水平転送パルスφＨとがφＶドライバ
２７ａ，φＨドライバ２７ｂをそれぞれ介してＣＣＤ１
７に印加することにより、ＣＣＤ１７の水平シフトレジ
スタから光電変換された信号が出力される。次のフィー
ルドで駆動される期間までに水平シフトレジスタに蓄積
された電荷は暗電流となるので、転送ゲートパルスの印
加前にスイッチＳ２をＯＮして１水平ライン画素数分以
上のパルス列を印加して、水平シフトレジスタに蓄積さ
れた電荷を掃き出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は暗電流の影響を軽減する
ように固体撮像素子を駆動する固体撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、固体撮像素子は医療用分野及び工
業用分野の撮像装置に広く用いられるようになった。例
えば医療用分野としては内視鏡における撮像装置に利用
される。

【０００３】従来技術を図６から図９に示す。図６は一
般的な固体撮像素子であるインターライン転送方式の電
荷結合素子（ＣＣＤと略記）７０を示す。この方式のＣ
ＣＤ７０は２次元的に配列された受光素子で形成される
感光部７１と、垂直転送ＣＣＤ７２が縦方向に転送ゲー
ト７３を挟んで交互に配置されており、また、垂直転送
ＣＣＤ７２の末端（下端）には水平転送部となる水平シ
フトレジスタ７４が隣接して形成され、垂直転送ＣＣＤ
７２の末端の信号電荷は、垂直転送パルスによって水平
シフトレジスタ７４に転送されるような構造になってい
る。

【０００４】図７は上記ＣＣＤ７０の駆動パルスを示
す。感光部７１を形成する受光素子としてのフォトトラ
ンジスタで光電変換された信号電荷は、図７（ａ）に示
す１フィールドに１回発生される読み出しパルス（転送
ゲートパルス或いはフィールドシフトパルス）によって
垂直転送ＣＣＤ７２へ転送される。

【０００５】垂直転送ＣＣＤ７２へ転送された電荷は、
図７（ａ）に示す垂直転送パルス（φＶ）により、１水
平期間に１回、水平シフトレジスタ７４へ転送され、図
７（ｂ）に示す水平転送パルス（φＨ）によって１画素
ずつ出力端から信号が順次出力される。

【０００６】特公平５−２３１４５においてＣＣＤの小
型化が進み、モニタの表示範囲より狭い表示範囲で表示
されるＣＣＤの場合の駆動方法が開示されている。

【０００７】この第１の従来例での駆動信号を示すと、
その動作は図８，図９に示すようになる。図８は１フィ
ールド期間、図９は１水平期間での駆動信号をそれぞれ
示している。図８（ａ）に示す出画期間（モニタへの表
示期間）に同期して図８（ｂ）に示す読出しパルスで転
送部に転送され、かつ図９（ｂ）に示す垂直転送パルス
（φＶ）が１回出力される毎に、図８（ｃ）に示す水平
転送パルス（φＨ）が水平方向の画素数分のパルス列が
出力される。

【０００８】水平転送パルス（φＨ）のパルス列により
ＣＣＤ７０から図８（ｄ）に示す出力信号が出力され
る。図８（ｄ）では連続的にＣＣＤ出力を示している
が、実際には図９に示すように各水平期間では間欠的に
出力される。

【０００９】つまり図９（ａ）に示す水平方向の出画期
間の開始時刻に垂直転送パルス（φＶ）が１回出力さ
れ、かつ図９（ｃ）に示す水平転送パルス（φＨ）が水
平方向の画素数分のパルス列が出力される。その後、次
の水平方向の出画期間の開始時刻に垂直転送パルス（φ
Ｖ）が１回出力され、かつ示す水平転送パルス（φＨ）
が水平方向の画素数分のパルス列が出力されることが繰
り返される。

【００１０】従って、垂直方向及び水平方向の駆動パル
スは垂直または水平期間のうち（ＣＣＤ７０で撮像され
た）映像表示領域に対応する期間のみＣＣＤ７０へ出力
するものとなり、ＣＣＤ７０の駆動を映像表示領域外に
対応する非映像表示期間では行なっていない。

【００１１】また、特開昭５５−１６３９６２号公報の
第２の従来例では、垂直ブランキング期間、駆動を止め
た事でＣＣＤの暗電流によるノイズが増加するのを防ぐ
為にブランキング期間の間も暗電流除去の為に駆動を止
めないで垂直転送ＣＣＤを空転送する事が開示されてい
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
従来例のようにＣＣＤの駆動を映像領域外で停止してし
まうと、ＣＣＤの水平シフトレジスタの暗電流が蓄積さ
れる為、ＣＣＤ駆動を開始した初めの１ラインは上記暗
電流が誤差として加算されてしまう。

【００１３】また、第２の従来例のように暗電流除去の
為、ＣＣＤの駆動をブランキング期間（帰線期間）でさ
えも行なってしまうと、ＣＣＤを駆動するφＨパルスは
約８MHz 以上の高周波であり、また更にＣＣＤとＣＣＤ
駆動回路が別体でケーブルで接続されている様な機器の
場合、ケーブルが細かったり、長いものを必要とする時
に、ケーブルの容量性負荷が重くなり、ＣＣＤ駆動回路
の特に出力ドライバはかなりの電力を消費してしまう
為、大容量の電源や発熱対策を必要とし、その結果、機
器のサイズが大きくなってしまうという問題点が発生し
てしまう。

【００１４】また、第２の従来例の方法で垂直ブランキ
ング期間にＣＣＤ１７の垂直転送部に垂直転送パルス
と、水平転送部に水平転送パルスを印加して暗電流を防
止するには１フィールドでの画素数分に相当する水平転
送パルス列を印加しないとその効果が有効とならない。
通常の駆動期間に比べて、垂直ブランキング期間は短い
ので、この空転送のためには通常の駆動の場合よりも信
号レートを大幅に高速化しないと、必要とされる空転送
を実行できない。

【００１５】従ってこの駆動方法では、ＣＣＤに対し
て、通常の水平転送パルス列の周波数よりも大幅に高い
周波数で駆動しなければならなくなり、通常のＣＣＤよ
りも許容される最大駆動周波数が大幅に高いものが必要
になり、非常に高価なＣＣＤが必要になる。或いは許容
される最大駆動周波数以上等の高い周波数での駆動が必
要になり、その駆動周波数に対するＣＣＤでの電力損失
の割合が通常の駆動の場合よりも大幅に増大し、ＣＣＤ
での損失により、ＣＣＤが発熱量が大幅に増大してしな
う。

【００１６】このため、ＣＣＤでの発熱量が増大し、熱
雑音の発生量も増大してしまい、暗電流の影響を軽減で
きても、熱雑音によりＳ／Ｎを低下させてしまう。

【００１７】本発明は上記問題点を鑑みて、熱雑音を増
大させることなく暗電流の影響を軽減でき、かつ撮像素
子駆動回路の省電力化を可能とする固体撮像装置を提供
することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段および作用】複数の受光素
子からなる受光素子部と、この受光素子部の各受光素子
で光電変換された光電変換信号を転送して外部に出力す
る転送部とを有する固体撮像素子と、前記受光素子部の
光電変換信号を転送部に転送する転送信号と、前記転送
部に印加し、転送された前記光電変換信号を外部に出力
させる転送パルス列とを発生すると共に、所定の周期で
前記転送信号が出力される時刻に先行し、この所定の周
期よりも短い継続時間を有し、かつその一部が前記転送
信号に先行するような時刻にて前記転送部にパルス列を
出力する駆動回路と、を設けることにより、転送部が駆
動されていない期間に蓄積された暗電流の原因となる信
号電荷を前記転送信号に先行するパルス列によって固体
撮像素子から掃き出し、このパルス列の後の光電変換信
号に悪影響を与えないようにしている。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を具体
的に説明する。図１ないし図３は本発明の第１実施例に
係り、図１は第１実施例を備えた内視鏡装置の全体構成
を示し、図２及び図３は第１実施例の動作説明用のタイ
ミングチャートを示す。

【００２０】図１に示すように第１実施例の固体撮像装
置６を備えた画像表示装置としての内視鏡装置１は、撮
像素子を内蔵した電子内視鏡２と、この電子内視鏡２に
照明光を供給する光源装置３と、撮像素子を駆動すると
共に、撮像素子の出力信号に対する信号処理を行う信号
処理部としてのカメラコントロールユニット（以下、Ｃ
ＣＵと略記する）４と、このＣＣＵ４から出力される映
像信号を表示するカラーモニタ５とから構成される。本
発明の第１実施例の固体撮像装置６は、撮像素子を内蔵
した電子内視鏡２と、ＣＣＵ４とで構成される。

【００２１】上記電子内視鏡２は長尺で可撓牲を有する
挿入部７と、この挿入部７の基端部に連結され、図示し
ない湾曲操作ノブが形成された操作部８と、この操作部
８の側部から外部に延出されたユニバーサルケーブル９
とを有し、延出されたユニバーサルケーブル９の先端に
はライトガイドコネクタ１１が取付けられている。

【００２２】そして、このライトガイドコネクタ１１は
光源装置３に着脱自在に接続できる。このライトガイド
コネクタ１１を光源装置３に接続することによって光源
装置３の内部に配置された照明ランプ１２の照明光がレ
ンズ１３を介してライトガイドコネクタ１１の端面に入
射される。この照明光はこのユニバーサルケーブル９及
び挿入部７内を挿通されたライトガイドファイバ１４に
よって伝送され、挿入部７の前端に形成された先端部１
５の照明窓に取付られたライトガイドファイバ１４の出
射端面から前方に出射される。

【００２３】この出射端面から出射された照明光によっ
て照明された被写体は先端部１５に設けた観察窓に取り
付けられた対物レンズ１６によりその焦点面に配置され
た固体撮像素子としてのＣＣＤ１７に光学像が結ばれ
る。

【００２４】このＣＣＤ１７はインタライン転送型ＣＣ
Ｄであり、このＣＣＤ１７は図７と同様な構造である。
つまり、光電変換機能を有する多数（複数）の受光素子
を水平方向（水平走査方向）及び垂直方向（垂直走査方
向）の２次元的に配列させた受光素子部で感光部（撮像
面）を構成し、各垂直ライン状の感光部には転送ゲート
を介して垂直ライン状の垂直転送部（垂直転送ＣＣＤ）
がインタライン状に形成されている。

【００２５】そして、転送ゲートに転送させるための転
送信号としての転送ゲートパルス（読み出しパルスとも
記す）を垂直転送部に印加することにより、垂直ライン
状の感光部の信号電荷は垂直転送部に転送され、この垂
直転送部に垂直転送パルスを印加することにより、垂直
転送部の末端の信号電荷は隣接する水平転送部としての
水平シフトレジスタに転送される。そして、信号を蓄積
すると共に、転送する機能を備えた信号蓄積素子を水平
方向に複数（より詳しくは感光部における水平方向の画
素分）配列されたこの水平シフトレジスタに、水平転送
パルス列を印加することにより、水平シフトレジスタの
一方の端部の出力端から信号電荷が順次外部に出力され
る。

【００２６】このＣＣＤ１７の撮像面の前には色分離フ
ィルタ１８が取り付けてあり、例えば各受光素子毎に光
学的に色分離されて受光素子で受光され、光電変換され
る。上記ＣＣＤ１７には挿入部７内及びユニバーサルケ
ーブル９内を挿通された信号線１９と接続され、この信
号線１９はさらにライトガイドコネクタ１１から延出さ
れた信号ケーブル２１内を挿通されＣＣＵ４に接続され
る信号コネクタ２２に至る。

【００２７】上記信号線１９はＣＣＵ４内の撮像素子駆
動回路（単に駆動回路と略記）２３と、信号処理回路２
４と接続される。駆動回路２３はＣＣＤ１７を駆動する
駆動信号を発生し、信号線１９を介してＣＣＤ１７に印
加する。そして、ＣＣＤ１７によって光電変換された画
像信号が信号線１９で伝送され、信号処理回路２４に入
力される。この信号処理回路２４によって標準的な映像
信号（ビデオ信号）が生成され、この標準的な映像信号
はカラーモニタ５に出力され、このカラーモニタ５の表
示面１０における（撮像素子用）表示領域２５にＣＣＤ
１７で撮像された被写体像がカラー表示されるようにし
ている。なお、図１に示すようにＣＣＤ１７は駆動回路
２３とは別体で構成されている。

【００２８】上記駆動回路２３はＣＣＤ１７を駆動する
駆動信号としての垂直転送パルスφＶ（及び最初の垂直
転送パルスφＶに合成される転送ゲートパルスφＳ）と
水平転送パルスφＨを発生するＣＣＤ駆動回路２６と、
これらの駆動信号をパルス的に電流増幅して出力するφ
Ｖドライバ２７ａ、φＨドライバ２７ｂを有するドライ
バ２７と、ＣＣＤ駆動回路２６の出力端及びφＶドライ
バ２７ａ、φＨドライバ２７ｂの入力端との間に設けら
れたスイッチＳ１，Ｓ２と、これらスイッチＳ１，Ｓ２
のＯＮ／ＯＦＦを制御する駆動コントロール回路２８と
から構成される。

【００２９】φＶドライバ２７ａ及びφＨドライバ２７
ｂは入力される入力信号のレベルが“Ｈ”レベルと
“Ｌ”レベルの間（例えば“Ｈ”レベルと“Ｌ”レベル
の中央値）に設定された閾値を越えると電流増幅し、こ
の閾値以下の入力信号に対しては電流増幅を行わない、
例えばＣ級の増幅回路構成であり、従って垂直転送パル
スφＶ或いは水平転送パルスφＨが入力された時のみに
（電流増幅作用で）電力消費が大きくなり、入力されて
いない時の電力消費は僅かな値になる。

【００３０】一方、信号処理回路２４は信号入力端から
入力される信号の不要な成分を除去するためのスイッチ
Ｓ３と、スイッチＳ３を経て信号を増幅するアンプ３０
と、アンプ３０で増幅された信号から輝度信号を生成す
る輝度信号生成回路３１と、色信号を生成する色信号生
成回路３２と、輝度信号及び色信号からＲＧＢ信号を生
成するＲＧＢ信号生成回路３３と、垂直及び水平の同期
信号を生成する同期信号生成回路３４と、この同期信号
に基づいてスイッチＳ３の開閉等を制御するスイッチ制
御回路３５とから構成される。

【００３１】同期信号生成回路３４の垂直及び水平の同
期信号はＣＣＤ駆動回路２６に入力され、ＣＣＤ駆動回
路２６はこれらの同期信号に同期して駆動信号を生成す
る。また、同期信号生成回路３４の垂直及び水平の同期
信号は駆動コントロール回路２８にも入力され、駆動コ
ントロール回路２８はこれらの同期信号に同期してスイ
ッチＳ１，Ｓ２の開閉を制御する制御信号を生成する。

【００３２】ＣＣＤ駆動回路２６にてＣＣＤ１７を駆動
するための垂直転送パルスφＶ，水平転送パルスφＨの
駆動信号を作成し、出力端から出力する。なお、最初の
垂直転送パルスφＶには転送ゲートパルスφＳを内部で
加算して、出力端から出力する（このため、図２（ｃ）
ではφＶを（φＶ＋φＳ）で示している）。

【００３３】出力された駆動信号、つまり垂直転送パル
スφＶ（最初の垂直転送パルスφＶに重畳される転送ゲ
ートパルスφＳを含む），水平転送パルスφＨ、駆動コ
ントロール回路２８によって制御されるスイッチＳ１，
Ｓ２を通過し、ドライバ２７によって電流増幅されて出
力され、ＣＣＤ１７に印加される。そして、ＣＣＤ１７
の出力信号は信号処理回路２４によって処理され、カラ
ーモニタ５に出力され、表示領域２５にカラー表示され
る。

【００３４】図１に示すように表示領域２５は、カラー
モニタ５の表示面における特に垂直方向の全域でなく、
例えば上下両端を除く中央付近の領域となっている。こ
のため、１フィールド期間において、その両側を除く中
央の期間のみにＣＣＤ１７で撮像された光電変換信号が
出力され、表示される表示期間になる。

【００３５】この表示期間以外にはＣＣＤ１７を駆動し
ないと、次のフィールド期間で水平シフトレジスタに光
電変換信号を転送し、水平転送パルス列による信号を出
力させると、転送前に蓄積され暗電流となる電荷が加算
されてしまうので、この実施例では転送ゲートパルスφ
Ｓの印加に先行して、水平シフトレジスタに蓄積され、
暗電流の原因になる電荷を掃き出すパルス列を水平シフ
トレジスタに印加する手段（より具体的には水平シフト
レジスタ蓄積電荷掃き出し手段）を駆動回路２３に設け
ていることが特徴の１つとなる。なお、暗電流の原因に
なる電荷を掃き出すパルス列としては、この実施例では
水平転送パルスφＨを利用している。

【００３６】次にこの第１実施例の動作を図２を参照し
て説明する。図２は第１実施例の１フィールドでのタイ
ミングチャートを示す。図２（ａ）に示すように１フィ
ールドの開始時刻に同期信号生成回路３４から垂直同期
信号が出力される。

【００３７】駆動コントロール回路２８はこの垂直同期
信号から水平同期信号を計数し、垂直方向の表示開始タ
イミング時までの時間Ｔｖより、例えば数水平期間程度
先行するタイミング（時刻）で、スイッチＳ２をＯＮに
する制御信号をスイッチＳ２に出力する。この制御信号
により、スイッチＳ２は図２（ｄ）に示すように、短い
継続時間Ｔ１、ＯＮする（“Ｈ”レベルはＯＮ、“Ｌ”
レベルはＯＦＦを示す）。

【００３８】スイッチＳ２がＯＮになることにより、Ｃ
ＣＤ駆動回路２６からの水平転送パルスφＨがφＨドラ
イバ２７ｂに印加され、φＨドライバ２７ｂで電流増幅
された水平転送パルスφＨが図２（ｅ）に示すようにＣ
ＣＤ１７に印加される（図２（ｅ）はφＨドライバ２７
ｂの出力を示す）。

【００３９】この水平転送パルスφＨによりＣＣＤ１７
の水平シフトレジスタに蓄積した暗電流に相当する信号
が、その出力端から図２（ｆ）のように出力される。こ
の実施例では水平転送パルスφＨのパルス列（パルス
数）はＣＣＤ１７の水平シフトレジスタの水平方向の信
号蓄積素子数（１水平ライン素子数、或いは感光部の水
平方向の画素数に等しいので１水平ライン画素数と略
記）の例えば２倍程度であり、最初の１水平ライン画素
数分のパルス列で暗電流成分が殆ど掃き出され、次の１
水平ライン画素目以降では残留する暗電流の信号レベル
は一般的に十分低くなる。従って、少なくとも１ライン
素子数分のパルス列を印加することが望ましい。

【００４０】上記暗電流の掃き出しの処理のための時間
Ｔ１の後、スイッチＳ２をＯＦＦにし、垂直方向の表示
開始タイミング時（より詳しく述べると、図３に示すよ
うにさらに水平同期信号から一定時間Ｔｈ経過後の水平
表示開始タイミング時）に駆動コントロール回路２８は
スイッチＳ１をＯＮする制御信号をスイッチＳ１を印加
する。

【００４１】この制御信号はＣＣＤ駆動回路２６にも送
られ、ＣＣＤ駆動回路２６はこの制御信号の立ち上がり
エッジで最初の垂直転送パルスφＶに転送ゲートパルス
φＳを重畳した図２（ｃ）に示す垂直転送パルスφＶ＋
φＳを出力する。

【００４２】図２（ｂ）に示すスイッチＳ１がＯＮにな
ることにより、ＣＣＤ駆動回路２６からの転送ゲートパ
ルスφＳ、垂直転送パルスφＶがφＶドライバ２７ａを
経てＣＣＤ１７に印加される。そして転送ゲートパルス
φＳにより、ＣＣＤ１７の感光部の信号電荷が垂直転送
部に転送され、さらにつづく垂直転送パルスφＶにより
１水平ライン画素数分の信号が垂直方向に１画素分だけ
転送される。水平シフトレジスタに垂直転送部から１水
平ライン画素数分の信号電荷が転送される。

【００４３】この垂直転送パルスφＶの立ち下がりに同
期してスイッチＳ２がＯＮされ、このスイッチＳ２がＯ
Ｎされた期間Ｔ２、水平転送パルスφＨのパルス列で水
平シフトレジスタから信号電荷が、図２（ｆ）に示すよ
うにＣＣＤ出力信号として順次外部に出力される。

【００４４】上記期間Ｔ２には１水平ライン画素数分の
水平転送パルスφＨのパルス列が含まれる。駆動コント
ロール回路２８はスイッチＳ２をＯＮした時刻から水平
転送パルスφＨが１水平ライン画素数分出力された時刻
にスイッチＳ２をＯＦＦにする（スイッチＳ２をＯＦＦ
にする時刻の決定のために、駆動コントロール回路２８
はスイッチＳ２をＯＮの後、ＣＣＤ駆動回路２６の水平
転送パルスφＨを計数するようにしても良い）。

【００４５】そして、次に垂直転送パルスφＶの立ち下
がりに同期してスイッチＳ２をＯＮし、水平転送パルス
φＨが１水平ライン画素数分出力された時刻にスイッチ
Ｓ２をＯＦＦする制御動作を繰り返す。このようにして
垂直方向の最後の１水平ライン画素数（垂直転送部にお
ける水平シフトレジスタから最も垂直方向に離間した位
置の１水平画素数）の信号電荷を水平シフトレジスタに
転送する（１フィールドの最後の）垂直転送パルスφＶ
が出力された後の時刻に、駆動コントロール回路２８は
スイッチＳ１をＯＦＦにする。

【００４６】上記垂直転送パルスφＶで転送された水平
シフトレジスタの最後の１水平ライン画素数の読み出し
が水平転送パルスφＨのパルス列で終了すると、駆動コ
ントロール回路２８はスイッチＳ２もＯＦＦにする。な
お、この実施例では垂直転送パルスφＶは水平同期信号
の周期と同じ周期で出力される（後述するようにメモリ
を有する場合にはこれに限定されない）。

【００４７】このようにして１フィールド期間でのＣＣ
Ｄ１７の駆動が終了し、次の垂直同期信号が出力される
と、上述と同様の動作を行う。つまり、１フィールド期
間でのＣＣＤ１７の駆動が終了し、この終了した時刻以
降は非駆動期間となり、次のフィールドで駆動されるま
では、水平シフトレジスタには暗電流の原因となる電荷
が蓄積されるので、次のフィールドでも転送ゲートパル
スφＳの印加に先行して掃き出しの処理を行う。図２に
示すように１フィールド期間でのＣＣＤ１７の駆動は次
の垂直駆動信号の出力期間、或いは垂直ブランキング期
間の開始前に終了している。

【００４８】図２（ｆ）に示すＣＣＤ出力信号は図１の
信号処理回路２４に入力される。この場合、スイッチＳ
３は図２（ｇ）に示すようにスイッチＳ１がＯＮされる
時刻からスイッチＳ２が最終的にＯＦＦにされる時刻ま
での１フィールドでの全表示期間Ｔ３だけＯＮされ、ス
イッチＳ１がＯＮされる時刻前の掃き出しの処理期間の
信号は表示のための信号処理が行われないでマスクされ
る。

【００４９】なお、全表示期間Ｔ３は以下で説明する水
平方向での表示を行わない水平方向の非表示期間を間欠
的に含み、この全表示期間Ｔ３は図１の表示領域２５の
垂直方向の表示領域２５Ｖに対応する。

【００５０】図２では１フィールド期間に対する動作説
明であり、水平期間での動作は図３のようになる。例え
ば図２の１フィールドでの全表示期間Ｔ３中において
も、各水平期間中で間欠的に画像が表示される水平方向
の表示期間が形成される。

【００５１】図３（ａ）に示すように（垂直方向に表示
が行われる場合の水平期間に含まれる）各水平同期信号
から一定時間Ｔｈの経過後の水平方向の表示開始タイミ
ング時に、図３（ｂ）に示すようにスイッチＳ１をＯＮ
する制御信号が駆動コントロール回路２８から出力され
る。

【００５２】図３（ｃ）に示す垂直転送パルスφＶの立
ち下がりエッジでスイッチＳ１はＯＮされ、このスイッ
チＳ１がＯＮされた期間Ｔ２中に、図３（ｄ）に示すよ
うに１水平ライン画素数分の水平転送パルスφＨのパル
ス列がφＨドライバ２７ｂを介してＣＣＤ１７に印加さ
れる。

【００５３】そして、ＣＣＤ１７から図３（ｅ）に示す
ように水平転送パルスφＨのパルス列が印加された期
間、ＣＣＤ１７の感光部で受光され、光電変換された１
水平ライン画素数分の信号がＣＣＤ１７から出力され
る。従って、図３（ｅ）に示すように水平転送パルスφ
Ｈのパルス列が出力される期間Ｔ２が水平方向の画像表
示期間或いは出画期間となり、この期間Ｔ２は図１の表
示領域２５における水平方向の表示領域２５Ｈに対応す
る。

【００５４】なお、１水平期間内の駆動を停止した停止
期間は、前記１フィールド期間内での停止期間に比べ極
く短いので、暗電流の蓄積はわずかであり、空転送する
必要がない。

【００５５】このようにＣＣＤ１７は１フィールド期間
に１回、感光部より垂直転送部へ光電変換信号が転送さ
れるが、ＣＣＤ１７で撮像された像の表示期間は１フィ
ールド期間より短い。

【００５６】そこでＣＣＤ１７の感光部から垂直転送部
へ転送するタイミングより例えば数ライン前（少なくと
も１ライン画素数分前）から水平転送パルスφＨの駆動
を開始し、水平シフトレジスタに蓄積された電荷を掃き
出すようにしている。このため、ＣＣＤ１７の感光部の
信号を水平シフトレジスタに転送し、この水平シフトレ
ジスタを経てＣＣＤ１７から読み出した光電変換信号に
暗電流が加算される影響を軽減でき、画質の良い映像信
号を生成できる。

【００５７】また、φＨドライバ２７ｂに供給するパル
ス列はＣＣＤ１７の感光部の光電変換信号を外部に出力
させる水平転送パルス列以外には、水平シフトレジスタ
に蓄積され、暗電流の原因となる電荷を掃き出すための
パルス列を短い継続期間で印加し、その他の期間には印
加しない停止期間を設ける事でφＨドライバ２７ｂはそ
の停止期間、入力端がＧＮＤレベルに保持されるので、
この停止期間でのφＨドライバ２７ｂでの消費電力を低
く抑える事ができる。

【００５８】さらに、暗電流を防止するために第２の従
来例のように短い垂直ブランキング期間に、１フィール
ドで表示される画素分の空転送を行うことを必要としな
いで、水平方向の数ライン分の画素に相当するパルス列
（実質的には１ライン分の画素に相当するもので良い）
を余分に出力する程度であるので、高いレートのパルス
列を発生させることを必要としないで、単に水平転送パ
ルスを通常より少し、多く印加するのみで済む。

【００５９】このため、簡単な回路を付加的に設けるの
みで、暗電流の影響を軽減できるし、暗電流の影響を軽
減するためのパルス列によりＣＣＤ１７が余計に発熱す
る量は極めて僅かなものとなり、発熱量を増大させて熱
雑音によるＳ／Ｎの低下は殆どない。

【００６０】また、第２の従来例の様に停止期間を設け
ない時に比べて、特にφＨドライバ２７ｂでの消費電力
を低く抑える事もできる。従って、φＨドライバ２７ｂ
での消費電力を減らす事ができ、結果的に機器の小型化
が図れる。

【００６１】その他に図４に示す変形例の様にＣＣＤの
駆動を間欠的に出力する様にして、ＣＣＤの露光時間を
長くし、ＣＣＤの感度を上げる様にした場合にも適用で
きる。

【００６２】図４（ａ）に示すように、複数フィールド
期間（図４では２フィールド期間）露光し、その内の１
フィールド期間のみに駆動信号を印加して、読み出すこ
とにより２倍の露光時間によるＣＣＤの信号レベルを２
倍にすることができる。

【００６３】この場合、ＣＣＤが駆動されない期間が長
くなるので、暗電流の蓄積も増加してしまうが、第１実
施例と同様に転送ゲートパルスφＳの出力時刻に先行す
る時刻から駆動を開始する事で暗電流を除去する事がで
きる。

【００６４】図４の（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）は
図２の（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）に対応する。な
お、図２（ｅ）では掃き出しのためのパルス列をほぼ２
水平ライン画素数分出力した場合を示しているが、図４
（ｄ）ではほぼ１水平ライン画素分出力した場合を示し
ている。この変形例も第１実施例とほぼ同様の効果を有
する。

【００６５】図５は第２実施例を備えた内視鏡装置４１
を示す。この内視鏡装置４１は図１に示す内視鏡装置１
におけるＣＣＵ４に、さらに数種のスイッチ４２等を有
する前面パネル４３が設けたＣＣＵ４４が用いて構成さ
れている。

【００６６】この前面パネル４３は信号処理回路４５と
接続され、変数入力部となる数種のスイッチ４２のＯＮ
／ＯＦＦ操作による入力変数（パラメータ）として、エ
ンコーダ４６を介してＡＧＣ回路４７のＡＧＣレベルの
変更、或いは設定を制御する指示信号を信号処理回路４
５側に出力したり、ＲＧＢ信号生成回路３３に設けたフ
リーズ用メモリにフリーズ或いはフリーズ解除の指示信
号を出力してフリーズＯＮ／ＯＦＦを制御できるように
している。なお、第２実施例の固体撮像装置４０は電子
内視鏡２とＣＣＵ４４で構成されている。

【００６７】また、前面パネル４３はＣＣＵ４４とは別
体の外部制御回路４８と電気的に接続されている。そし
てこの外部制御回路４７から前面パネル４３に設けた数
種のスイッチ４２の操作による変数を代行する操作を行
うことができるようにしている。

【００６８】つまり、図５に示されるＣＣＵ４４は、通
常は前面パネル４３と一体となっている数種のスイッチ
４２等によりＣＣＵ４４の機能（例えばＡＧＣレベル、
フリーズ等）をコントロールできる。

【００６９】その一方で、外部変数入力部として機能す
る外部制御回路４８より送られてくる信号により、前記
スイッチ４２を代行してＡＧＣレベル等の機能をコント
ロールできる。その他の構成は図１と同様であり、第１
実施例とほぼ同様の作用、効果を有する。

【００７０】なお、上述の実施例において、ＣＣＤ１７
は例えば垂直転送部は２相のＣＣＤで構成され、２フィ
ールドの一方のフィールドでは転送ゲート信号で感光部
の半分の画素が一方の垂直転送部に転送され、次の転送
ゲート信号で感光部の残りの半分の画素が他方の垂直転
送部に転送されるものとしている。

【００７１】しかし、このようなインタレースで読み出
される２相のＣＣＤに限定されるものでなく、ノンイン
タレースで１フレーム期間で感光部の画素が全て転送さ
れて読み出されるものでも良い。特にメモリを備えてい
る場合には１フレーム期間で読み出した信号を一旦メモ
リに格納し、メモリからインタレースの映像信号に同期
して読み出すようにもできる。

【００７２】なお、図５のように信号処理回路４５内に
メモリを設ける場合には、第１実施例のようにカラーモ
ニタ５に表示される表示期間に密接に関連させることな
く、ＣＣＤ１７を駆動することもできる。

【００７３】例えば図１のアンプ３０の出力端にＡ／Ｄ
コンバータ、ＣＣＤ１７の全画素数分の記憶容量を有す
るメモリ、Ｄ／Ａコンバータを介装した構成の場合に
は、各フィールド期間においてＣＣＤ１７の感光部で光
電変換された信号をメモリに一時書き込むことができる
ようなタイミングでＣＣＤ１７を駆動すれば良く、この
場合のＣＣＤ駆動方法はカラーモニタ５に表示される表
示期間と密接に関連させることを必要としない。もっと
も、メモリから読み出された信号はカラーモニタに表示
される表示期間と密接に関連する。

【００７４】例えば、図３（ｃ）に示す垂直転送パルス
φＶが出力された後、図３（ｄ）に示すように１水平ラ
イン画素数分の水平転送パルスφＨが出力された後に
は、次の水平方向の表示タイミングまで垂直転送パルス
φＶが出力されない駆動信号停止期間となる。

【００７５】メモリを有する場合には、このように駆動
信号停止期間を設けることなく、１水平ライン画素分の
水平転送パルスφＨが出力された後、直ちに次ぎの垂直
転送パルスφＶを出力し、引き続いて１水平ライン画素
数分の水平転送パルスφＨを出力するような駆動を行
い、この駆動によりＣＣＤ１７から出力される信号を一
旦メモリに書き込むようにすることができる。

【００７６】この場合にも、感光部の信号電荷を転送部
に転送する転送ゲートパルスφＳを出力するタイミング
に先行して、少なくとも１水平ライン画素数分の水平転
送パルスφＨをＣＣＤ１７の水平シフトレジスタに印加
することは第１実施例と同様に行うことにより、第１実
施例と同様に暗電流の影響を軽減できる等の効果を有す
る。

【００７７】なお、上述の説明ではＣＣＤ１７としてイ
ンタライン転送型のＣＣＤとして説明したが、本発明は
フレーム転送型、ライン転送型のＣＣＤにも適用でき
る。いずれの型のＣＣＤに対しても、水平転送部として
の水平シフトレジスタを有するものに対して同様に適用
できる。

【００７８】つまり、感光部或いは転送部の信号を、水
平シフトレジスタに転送する転送信号に先行して（直前
が望ましい）、少なくとも水平シフトレジスタを構成す
る水平方向の転送素子数以上（で水平方向の転送素子数
の数倍程度までの短い継続時間内で）のパルス列を水平
シフトレジスタに印加して、その水平シフトレジスタに
（本来の信号が転送されてくる前の）蓄積などで残留
（残存）する信号を掃き出すようにすれば良い。

【００７９】上記のようにここでの転送信号は、厳密に
は感光部或いは垂直転送部の信号を、水平シフトレジス
タに転送する信号であり、例えば第１実施例では転送ゲ
ートパルスφＳが付加された垂直転送パルスφＶ（つま
りφＶ＋φＳ）、或いは最初の垂直転送パルスφＶが該
当する。従って、第１実施例においても、転送ゲートパ
ルスφＳが出力された後、直ちに垂直転送パルスφＶが
出力されない場合には、これらの間の期間内に１水平ラ
イン画素数分ないし数水平ライン画素数分の水平転送パ
ルス列を水平シフトレジスタに印加するようにしても良
い。

【００８０】フレーム転送型の場合はインタライン転送
型のＣＣＤと殆ど同様であり、少なくとも水平シフトレ
ジスタに（本来の信号が転送されてくる前の）残留する
信号を掃き出すようにすれば良い。例えば感光部から垂
直転送部に転送する信号の前、或いは垂直転送部から水
平シフトレジスタに転送する信号の前に水平シフトレジ
スタに残留する信号を掃き出すようにパルス列を印加す
れば良い。

【００８１】また、ライン転送型のＣＣＤも、感光部の
信号を水平シフトレジスタに転送する最初の垂直転送パ
ルスの前に水平シフトレジスタに残留する信号を掃き出
すようにパルス列を印加すれば良い。

【００８２】このライン転送型のＣＣＤでは感光部が垂
直転送部を兼ねているので、感光部で露光している露光
期間には水平シフトレジスタへの転送はスミアを防止す
るために行われない。そして、露光期間の後の遮光期間
に水平シフトレジスタ側への転送及び水平シフトレジス
タからの外部への信号読み出しが行われる。

【００８３】つまり、このＣＣＤでは露光期間が駆動信
号が出力されない非駆動期間であり、表示手段での表示
領域とは無関係に非駆動期間（或いは駆動停止期間が）
必ず存在する。そして、この場合にも感光部の信号を水
平シフトレジスタに転送する最初の垂直転送パルスの前
に水平シフトレジスタに残留する信号を掃き出すように
パルス列を印加すれば、暗電流の影響を軽減できること
になる。この場合、掃き出すためのパルス列は露光期間
の終了前に行っても良いし、遮光期間になった後に行っ
ても良い。

【００８４】なお、上述の実施例などでは水平シフトレ
ジスタに蓄積され、非駆動期間に蓄積されて暗電流の原
因となる電荷を掃き出す手段を設けているが、垂直転送
部の電荷も掃き出す手段を以下のように設けても良い。

【００８５】例えば第１実施例において、図２（ｄ）で
は水平シフトレジスタの水平方向の電荷蓄積素子（或い
は電荷転送素子）を例えば２回程度駆動するパルス列を
印加できるようにスイッチＳ２を短い（継続）期間Ｔ
１、ＯＮしているように示しているが、この期間Ｔ１の
前にスイッチＳ２をＯＮし、かつ図示しない切換手段を
介して水平転送パルスφＨを垂直転送部にその垂直方向
の素子数分、印加し、垂直転送部に蓄積した電荷を水平
シフトレジスタに転送する。垂直転送部の電荷を水平シ
フトレジスタに全て転送した後、スイッチＳ１をＯＦＦ
にし、続いて図示しない切換手段を切り換えて通常の状
態に戻し、その後は第１実施例と同様に図２に示すよう
にスイッチＳ２をＯＮし、水平シフトレジスタの電荷及
び垂直転送部から転送されて電荷を水平転送パルスφＨ
で掃き出すようにしても良い。

【００８６】このようにすると、非駆動期間に垂直転送
部に蓄積された電荷も除去でき、より暗電流の影響の少
ない画像が得られる。この駆動手段或いは駆動方法は１
つの垂直転送の度に水平方向の素子数分の水平転送を行
う駆動方法を採用しないで、転送パルス列を続けて出力
する駆動方法（電荷掃き出し方法）を採用しているの
で、短い期間で垂直転送部全体の電荷を掃き出すことが
できる。

【００８７】また、この変形例として上記スイッチＳ１
をＯＮして水平転送パルスφＨを垂直転送部に印加して
水平方向に転送すると共に、スイッチＳ２もＯＮして水
平転送パルスφＨを水平シフトレジスタに印加して水平
方向に掃き出すようにしても良い。

【００８８】なお、上述した実施例或いは変形例におい
て、水平シフトレジスタに蓄積される電荷を掃き出すた
めのパルス列としてに水平転送パルスφＨを用い、その
水平方向の素子数分以上のパルス列として印加するよう
にしているが、これに限定されるものでなく、このよう
なパルス列（一般的には許容される範囲内で周波数が高
い方が良い）を出力する発生手段を設け、この発生手段
を制御して、水平シフトレジスタに感光部或いは垂直転
送部の信号が転送される前にその水平方向の素子数分以
上のパルス列を印加するようにしても良い。

【００８９】なお、上述した実施例或いは変形例を部分
的に組み合わせて異なる実施例を構成することもでき、
それらも本発明に属する。なお、上述の説明では主に固
体撮像装置の実施例としてとして説明したが、本発明は
ＣＣＤ１７等の固体撮像素子を駆動する駆動方法も含
む。

【００９０】［付記］ （１）前記固体撮像素子は、電荷結合素子であり、前記
受光素子部は、水平走査方向と垂直走査方向の２次元に
配列された複数の受光素子からなり、前記転送部は、前
記水平走査方向に複数の信号蓄積素子を有し、この複数
の信号蓄積素子が蓄積している信号を水平転送パルス列
に同期して順次転送して一方の端から出力する水平転送
部を有し、前記駆動回路が前記転送信号に先行して出力
するパルス列の一部は、前記水平転送パルス列の一部で
ある請求項１記載の固体撮像装置。 （２）前記転送部は、前記垂直走査方向に複数の信号蓄
積素子を有し、この方向に並ぶ前記複数の受光素子の各
画像情報を、転送信号に同期して読み出して、前記複数
の信号蓄積素子に蓄積し、垂直転送パルス列に同期して
順次転送して、前記水平転送部の対応する各信号蓄積素
子に出力する複数の垂直転送部を有し、前記駆動回路が
出力するパルス列は、前記垂直転送パルス列を含む付記
１記載の固体撮像装置。

【００９１】（３）前記固体撮像素子の転送部からの出
力信号を受けて、これをビデオ信号に変換すると共に、
変数入力部を有しこの変数入力部から入力された変数に
基づいて画像信号またはビデオ信号を処理し、この処理
されたビデオ信号を出力する信号処理部を有する請求項
１記載の固体撮像装置。 （４）前記固体撮像素子は、前記駆動回路とは別体で設
けられている請求項１記載の固体撮像装置。 （５）前記信号処理部は、前記変数を発生する外部の制
御装置が接続される外部変数入力部を備える付記３記載
の固体撮像装置。

【００９２】（６）前記固体撮像装置の２次元に配列さ
れた受光素子の水平方向の画素数より大きな水平走査線
を有し、前記固体撮像素子が出力する前記出力信号を受
けて、これを画像として表示するモニタ手段と、前記転
送パルス列の一部を、前記モニタ手段の垂直ブランキン
グ期間の開始後であって前記転送信号の発生前である無
画像期間に出力する前記駆動回路を有することを特徴と
する付記１記載の固体撮像装置と、を有する画像表示装
置。 （７）前記転送パルス列の継続は前記垂直ブランキング
期間の開始前に終了することを特徴とする付記６記載の
画像表示装置。 （８）前記転送信号及び転送パルス列は、前記モニタ手
段の複数の垂直走査期間に一回ずつ出力される付記７記
載の画像表示装置。

【００９３】（９）複数の受光素子からなる受光素子部
と、この受光素子部の各受光素子の出力信号を転送信号
に同期して転送部に読出し、読出された前記各受光素子
の出力信号を転送パルス列に同期して順次外部に出力す
る転送部を有する固体撮像素子の駆動方法において、前
記固体撮像素子を、所定の周期で発生する前記転送信号
と、この所定の周期よりも短い継続時間を有し、かつそ
の一部が前記転送信号に先行するような時刻にて発生す
る前記転送パルス列によって駆動する固体撮像素子の駆
動方法。転送信号の印加前に転送部に残留する信号を転
送パルス列により掃き出すことができる。 （１０）水平走査方向と垂直走査方向の２次元に配列さ
れた複数の受光素子からなる受光素子部と、前記水平走
査方向に複数の信号蓄積素子を有しこの複数の信号蓄積
素子が蓄積している信号を水平転送パルス列に同期して
順次転送して一方の端から出力する水平転送部を有する
固体撮像素子の駆動において、前記転送信号に先行して
出力する転送パルス列の一部は、前記水平転送パルス列
の一部である付記項９記載の固体撮像素子の駆動方法。

【００９４】（１１）複数の受光素子からなる受光素子
部と、この受光素子部の各受光素子で光電変換された光
電変換信号を外部に出力する水平転送部とを有する固体
撮像素子と、前記受光素子部の光電変換信号を水平転送
部に転送する転送信号と、前記水平転送部に印加し、転
送された前記光電変換信号を外部に出力させる転送パル
スとからなる駆動信号を発生する駆動回路と、前記駆動
信号が出力される駆動期間の直前の前記駆動信号が出力
されない非駆動期間において、前記水平転送部を構成す
る水平方向の転送素子数以上で短い継続時間のパルス列
を前記水平転送部に印加して、前記駆動期間前に前記水
平転送部に残留する信号を掃き出す掃き出し手段と、を
有する固体撮像装置。非駆動期間に水平転送部に蓄積さ
れて残留する信号を水平方向の転送素子数以上で短い継
続時間のパルス列の印加により掃き出すことができ、僅
かな消費電力の増加により暗電流の影響を防止できる。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数の受光素子からなる受光素子部と、この受光素子部の
各受光素子で光電変換された光電変換信号を転送して外
部に出力する転送部とを有する固体撮像素子と、前記受
光素子部の光電変換信号を転送部に転送する転送信号
と、前記転送部に印加し、転送された前記光電変換信号
を外部に出力させる転送パルス列とを発生すると共に、
所定の周期で前記転送信号が出力される時刻に先行し、
この所定の周期よりも短い継続時間を有し、かつその一
部が前記転送信号に先行するような時刻にて前記転送部
にパルス列を出力する駆動回路と、を設けて固体撮像装
置を構成しているので、転送パルス列が印加される前に
転送部に蓄積され、暗電流の原因となる電荷は前記パル
ス列で掃き出されるので、暗電流の影響の少ない画質の
良い映像を生成できる。また、パルス列は転送部の水平
走査方向の素子数程度を駆動するものでよいので、パル
ス列の印加による電力消費は僅かで済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を備えた内視鏡装置の全体
構成図。

【図２】第１実施例の動作を説明するためのタイミング
チャート図。

【図３】第１実施例の動作を水平期間で説明するための
タイミングチャート図。

【図４】第１実施例の変形例における動作説明用のタイ
ミングチャート図。

【図５】本発明の第２実施例を備えた内視鏡装置の全体
構成図。

【図６】ＣＣＤの概略構成図。

【図７】従来例におけるＣＣＤ駆動の動作説明図。

【図８】従来例におけるＣＣＤ駆動をフィールドレート
で説明するタイミングチャート図。

【図９】従来例におけるＣＣＤ駆動をラインレートで説
明するタイミングチャート図。

【符号の説明】

１…内視鏡装置 ２…電子内視鏡 ３…光源装置 ４…ＣＣＵ ５…カラーモニタ ６…固体撮像装置 ９…ユニバーサルケーブル １０…表示部 １６…対物レンズ １７…ＣＣＤ ２３…駆動回路 ２４…信号処理回路 ２５…表示領域 ２６…ＣＣＤ駆動回路 ２７…ドライバ ２７ａ…φＶドライバ ２７ｂ…φＨドライバ ２８…駆動コントロール回路 ３４…同期信号生成回路 Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…スイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の受光素子からなる受光素子部と、
   この受光素子部の各受光素子で光電変換された光電変換
   信号を転送して外部に出力する転送部とを有する固体撮
   像素子と、 前記受光素子部の光電変換信号を転送部に転送する転送
   信号と、前記転送部に印加し、転送された前記光電変換
   信号を外部に出力させる転送パルス列とを発生すると共
   に、所定の周期で前記転送信号が出力される時刻に先行
   し、この所定の周期よりも短い継続時間を有し、かつそ
   の一部が前記転送信号に先行するような時刻にて前記転
   送部にパルス列を出力する駆動回路と、 を有することを特徴とする固体撮像装置。