JPH1155573A - Ｃｃｄ固体撮像素子及びその駆動方法 - Google Patents

Ｃｃｄ固体撮像素子及びその駆動方法

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JPH1155573A
JPH1155573A JP9204676A JP20467697A JPH1155573A JP H1155573 A JPH1155573 A JP H1155573A JP 9204676 A JP9204676 A JP 9204676A JP 20467697 A JP20467697 A JP 20467697A JP H1155573 A JPH1155573 A JP H1155573A
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vertical transfer
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JP9204676A
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Koichi Harada
耕一 原田
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Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＣＤ固体撮像素子の駆動方法において、ス
ミア成分の大幅な低減を可能にする。 【解決手段】 画素となる複数の受光部２２及び各受光
部列に対応する垂直転送レジスタ２３からなる撮像部２
４と、撮像部２４からの電荷を蓄積できる第１及び第２
の蓄積部２６Ａ及び２６Ｂと、水平転送レジスタ２７
と、スミアドレイン領域２８を有してなるＣＣＤ固体撮
像素子２１を用い、垂直転送レジスタ２３内の第１のス
ミア成分電荷Ｉを掃き捨てた後、受光部２２の信号電荷
を垂直転送レジスタ２３に読み出さすに高速転送を行っ
てこの高速転送中に発生した第２のスミア成分電荷IIを
第１の蓄積部２６Ａに蓄積し、次に、受光部２２の信号
電荷を垂直転送レジスタ２３に読み出し、高速転送を行
って高速転送中に発生する第２のスミア成分電荷IIと信
号電荷の加算電荷を第１の蓄積部２６Ａに蓄積すると同
時に、第１の蓄積部２６Ａの第２のスミア成分電荷IIを
第２の蓄積部２６Ｂに転送して蓄積し、外部で第２のス
ミア成分電荷IIの信号と、加算電荷の信号の差分を出力
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤ固体撮像素
子及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＣＤ固体撮像素子として、例えばフレ
ームインターライン転送（ＦＩＴ）方式、マルチプル・
フレームインターライン転送（Ｍ−ＦＩＴ）方式等のＣ
ＣＤ固体撮像素子が知られている。フレームインターラ
イン転送（ＦＩＴ）方式のＣＣＤ固体撮像素子１は、図
１７に示すように、マトリックス状に配列された画素と
なる複数の受光部２及び各受光部列に対応したＣＣＤ構
造の垂直転送レジスタ３からなる撮像部４と、この撮像
部４の各垂直転送レジスタ３に対応して同様のＣＣＤ構
造の垂直転送レジスタ５を有した蓄積部６と、蓄積部６
に隣接するＣＣＤ構造の水平転送レジスタ７と、出力部
８とを有して構成される。
【０００３】このＣＣＤ固体撮像素子１では、受光部２
で光電変換された信号電荷が垂直転送レジスタ３に読み
出された後、一旦、蓄積部６の垂直転送レジスタ５に高
速で転送（いわゆる高速フレームシフト）される。その
後、蓄積部６から１水平ライン毎の信号電荷が水平転送
レジスタ７に転送され、水平転送レジスタ７内を転送し
て順次出力部８より信号として出力される。このＦＩＴ
方式のＣＣＤ固体撮像素子１においては、光の漏れ込み
のある撮像部４の垂直転送レジスタ３に信号電荷が存在
する期間を、フレームシフトにより短縮できるので、ス
ミア成分電荷を減少させることができる。
【０００４】マルチプル・フレームインターライン転送
（Ｍ−ＦＩＴ）方式のＣＣＤ固体撮像素子１１は、図１
８に示すように、マトリックス状に配列された画素とな
る複数の受光部１２及び各受光部列に対応したＣＣＤ構
造の垂直転送レジスタ１３からなる撮像部１４と、この
撮像部１４の各垂直転送レジスタ１３に対応して例えば
垂直転送レジスタ１３の２倍の段数の転送部からなるＣ
ＣＤ構造の垂直転送レジスタを有する蓄積部１６、即ち
垂直転送レジスタ１３と同じ段数の転送部からなる垂直
転送レジスタ１５Ａを有する第１の蓄積部１６Ａと、こ
れに連続して同じ段数の転送部からなる垂直転送レジス
タ１５Ｂを有する第２の蓄積部１６Ｂと、第２の蓄積部
１６Ｂに隣接するＣＣＤ構造の水平転送レジスタ１７
と、出力部１８とを有して構成される。
【０００５】このＣＣＤ固体撮像素子１１では、同一の
垂直ブランキング期間内で、まず奇数ラインの受光部１
２の信号電荷を転送し、次いで偶数ラインの受光部１２
の信号電荷を転送して全電荷の転送を行うようにしてい
る。即ち、図１８に示すように、まず、奇数ラインの受
光部１２の信号電荷が垂直転送レジスタ１３に読み出さ
れ、之が第１の蓄積部１６Ａの垂直転送レジスタ１５Ａ
に高速転送（高速フレームシフト）される。次に、偶数
ラインの受光部１２の信号電荷が垂直転送レジスタ１３
に読み出され、之が第１の蓄積部１６Ａの垂直転送レジ
スタ１５Ａに高速転送（高速フレームシフト）されると
同時に、第１の蓄積部１６Ａに蓄積されていた奇数ライ
ンの受光部１２の信号電荷が第２の蓄積部１６Ｂの垂直
転送レジスタ１５Ｂに高速転送（高速フレームシフト）
される。その後、蓄積部１６〔１６Ａ，１６Ｂ〕から１
水平ライン毎の信号電荷が水平転送レジスタ１７に転送
され、水平転送レジスタ１７内を転送して順次、出力部
８より信号として出力される。そして、この全画素の信
号、即ち分離されて出力された奇数ラインの信号と偶数
ラインの信号は、外部で元の順番に並べ変えられる。こ
のＭ−ＦＩＴ方式のＣＣＤ固体撮像素子１１において
は、感度向上が図られると共に、スミアの低減が可能に
なる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＦＩＴ方式
のＣＣＤ固体撮像素子１では、上述したように、フレー
ムシフトすることにより撮像部４の垂直転送レジスタ３
での信号電荷の滞在期間を短縮してスミアの低減を図っ
ているが、しかしなお、フレームシフト中のスミア成分
電荷の発生があり、更なるスミアの低減が望まれる。フ
レームシフト中のスミア成分電荷の発生は、ＨＤ（高品
位）ＴＶ用等の垂直方向の画素数が多くなる程、大きく
なる。
【０００７】近年、ＨＤＴＶ用カメラで用いるＣＣＤ固
体撮像素子におけるスミアは、大幅に低減されてきてい
るが、それでも従来放送用（ＮＴＳＣ）カメラで用いる
ＣＣＤ固体撮像素子と比較すると、未だ１桁程度悪い。
ＣＣＤ固体撮像素子を、ＨＤＴＶ用カメラと従来放送用
カメラに共用できるようにするためには、スミアを現状
より１桁程度下げる必要がある。
【０００８】本発明は、上述の点に鑑み、スミアを低減
できるＣＣＤ固体撮像素子及びその駆動方法を提供する
ものである。
【０００９】本発明は、低スミアの読み出し、以外に
も、フィールド読み出し、Ｍ−ＦＩＴ方式による全画素
読み出し（フレーム読み出し）にも適用できるように
し、また、ＨＤＴＶ用カメラ、従来放送用カメラ、映画
用カメラのいずれにも共用できるＣＣＤ固体撮像素子を
提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係るＣＣＤ固体
撮像素子は、複数の受光部及び垂直転送レジスタからな
る撮像部と、撮像部からの電荷を蓄積できる第１及び第
２の蓄積部と、水平転送レジスタと、スミアドレイン領
域を有し、垂直転送レジスタの転送部の１ビット分が隣
り合う２つの受光部に対応し、垂直転送レジスタが２画
素分の取り扱い電荷量を転送できる電荷蓄積容量を有し
た構成とする。
【００１１】このＣＣＤ固体撮像素子によれば、第１及
び第２の蓄積部を有し、撮像部の垂直転送レジスタにお
いて、その転送部の１ビット分に２つの受光部が対応
し、且つ垂直転送レジスタが２画素分の取り扱い電荷量
を転送できるように構成されているので、インターレー
スモードでのスミア成分を大幅に低減させる、いわゆる
低スミア読み出しが出来る。即ち、受光蓄積期間中に発
生した垂直転送レジスタ内の第１のスミア成分電荷を高
速掃き捨てした後に、まず信号を読み出さないで高速転
送（いわゆる高速フレームシフト）してこの高速転送時
に発生した第２のスミア成分電荷を最終的に第２の蓄積
部に蓄積し、次に、信号電荷を読み出して高速転送（い
わゆる高速フレームシフト）し、信号電荷と高速転送時
に発生した第２のスミア成分電荷が加算された加算電荷
を第１の蓄積部に蓄積するようになせば、外部で第２の
スミア成分電荷の信号と加算電荷の信号の差分をとるこ
とにより、スミア成分を大幅に低減した画像信号が得ら
れる。また、上記構成のＣＣＤ固体撮像素子は、垂直転
送レジスタが２画素分の取り扱い電荷量を転送できるの
で、受光部の信号電荷を垂直転送レジスタに読み出し、
垂直転送レジスタ内で２画素分の信号電荷を混合するこ
とが可能となり、この２画素混合の信号電荷を第１の蓄
積部を通り越して第２の蓄積部まで高速転送すれば、通
常のフィールド読み出しを行うことができる。さらに、
上記構成のＣＣＤ固体撮像素子は、第１及び第２の蓄積
部を有することにより、Ｍ−ＦＩＴ方式の全画素読み出
し（フレーム読み出し）にも適用できる。
【００１２】本発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の駆動方
法は、受光部及び垂直転送レジスタからなる撮像部と、
第１及び第２の蓄積部と、水平転送レジスタと、スミア
ドレイン領域を有してなるＣＣＤ固体撮像素子を用い、
垂直転送レジスタ内の第１のスミア成分電荷を掃き捨て
た後、信号電荷を読み出さずに高速転送して、高速転送
中に発生した第２のスミア成分電荷を第１の蓄積部に蓄
積し、次に信号電荷を垂直転送レジスタに読み出し、高
速転送して、高速転送中に発生した第２のスミア成分電
荷と信号電荷の加算電荷を第１の蓄積部に蓄積すると同
時に、第１の蓄積部の第２のスミア成分電荷を第２の蓄
積部に転送して蓄積し、外部で第２のスミア成分電荷の
信号と加算電荷の信号との差分を出力する。
【００１３】この駆動方法によれば、受光蓄積期間中に
垂直転送レジスタに発生した第１のスミア成分電荷を掃
き捨てた後、信号電荷を読み出さずに高速転送し、次に
信号電荷を読み出して高速転送し、第１の蓄積部に信号
電荷及び第２のスミア成分電荷の加算電荷を蓄積し、第
２の蓄積部に第２のスミア成分電荷のみを蓄積し、外部
で対応する信号の差分を出力することにより、高速転送
期間中に発生する第２のスミア成分が相殺され、大幅な
スミア成分の低減が図れる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明に係るＣＣＤ固体撮像素子
は、画素となる複数の受光部及び各受光部列に対応する
垂直転送レジスタからなる撮像部と、撮像部からの電荷
を蓄積できる第１及び第２の蓄積部と、水平転送レジス
タと、スミアドレイン領域を有し、垂直転送レジスタの
転送部の１ビット分が隣り合う２つの受光部に対応し、
垂直転送レジスタが２画素分の取り扱い電荷量を転送で
きる電荷蓄積容量を有した構成とする。
【００１５】本発明は、上記ＣＣＤ固体撮像素子におい
て、受光部の信号電荷を垂直転送レジスタに読み出さず
に高速転送してこの高速転送中に発生するスミア成分電
荷を最終的に第２の蓄積部に蓄積させる手段と、受光部
の信号電荷を垂直転送レジスタに読み出し、高速転送し
てこの高速転送中に発生するスミア成分電荷と信号電荷
の加算電荷を第１の蓄積部に蓄積させる手段と、外部で
スミア成分電荷の信号と、加算電荷の信号の差分を出力
する手段を備えた構成とする。
【００１６】本発明は、上記ＣＣＤ固体撮像素子におい
て、受光部の信号電荷を垂直転送レジスタに読み出し、
垂直転送レジスタ内で一方の隣り合う２つの受光部の信
号電荷を混合させて、第２の蓄積部に高速転送させ、奇
数フィールドの信号として出力させる手段と、受光部の
信号電荷を垂直転送レジスタに読み出し、垂直転送レジ
スタ内で他方の隣り合う２つの受光部の信号電荷を混合
させて、第２の蓄積部に高速転送させ、偶数フィールド
の信号として出力させる手段を備えた構成とする。
【００１７】本発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の駆動方
法は、画素となる複数の受光部及び各受光部列に対応す
る垂直転送レジスタからなる撮像部と、撮像部からの電
荷を蓄積できる第１及び第２の蓄積部と、水平転送レジ
スタと、スミアドレイン領域を有してなるＣＣＤ固体撮
像素子を用い、垂直転送レジスタ内の第１のスミア成分
電荷を掃き捨てた後、受光部の信号電荷を垂直転送レジ
スタに読み出さずに高速転送を行って、この高速転送中
に発生した第２のスミア成分電荷を第１の蓄積部に蓄積
し、次に、受光部の信号電荷を垂直転送レジスタに読み
出し、高速転送を行って、この高速転送中に発生する第
２のスミア成分電荷と信号電荷の加算電荷を第１の蓄積
部に蓄積すると同時に、第１の蓄積部の第２のスミア成
分電荷を第２の蓄積部に転送して蓄積し、外部で第２の
スミア成分電荷の信号と加算電荷の信号の差分を出力す
る。
【００１８】以下、図面を参照して本発明を説明する。
【００１９】図１は、本発明に係るＣＣＤ固体撮像素子
の一実施の形態を示す。このＣＣＤ固体撮像素子２１
は、マトリックス状に配列された画素となる複数の受光
部２２及び各受光部列に対応したＣＣＤ構造の垂直転送
レジスタ２３からなる撮像部２４と、この撮像部２４の
各垂直転送レジスタ２３に対応して垂直転送レジスタ２
３の２倍の段数の転送部からなるＣＣＤ構造の垂直転送
レジスタを有する蓄積部２６、即ち、垂直転送レジスタ
２３と同じ段数の転送部からなる垂直転送レジスタ２５
Ａを有する第１の蓄積部２６Ａと、この第１の蓄積部２
６Ａに連続して垂直転送レジスタ２３と同じ段数の転送
部からなる垂直転送レジスタ２５Ｂを有する第２の蓄積
部２６Ｂとからなる蓄積部２６と、第２の蓄積部２６Ｂ
に隣接するＣＣＤ構造の水平転送レジスタ２７と、水平
転送レジスタ２７の第２の蓄積部２６Ｂとは反対側にス
ミア成分の電荷を排出するスミアドレイン領域２８とを
有してなる。２９は水平転送レジスタ２７に接続された
出力部（電荷電圧変換部及び出力アンプを含む）を示
す。
【００２０】撮像部２４の垂直転送レジスタ２３は、図
２に示すように、その転送部の１ビット分３０が隣り合
う２つの受光部２２に対応するように形成され、且つ転
送部が２つの受光部２２、即ち２画素分の最大取り扱い
電荷量を転送できる電荷蓄積容量を有して成る。撮像部
２４の垂直転送レジスタ２３は、駆動手段からの例えば
４相の駆動パルスφＩＶ1 ，φＩＶ2 ，φＩＶ3 ，φＩ
Ｖ4 にて駆動され、蓄積部２６Ａ，２６Ｂの垂直転送レ
ジスタ２５Ａ，２５Ｂは、駆動手段からの例えば４相の
駆動パルスφＳＶ1 ，φＳＶ2 ，φＳＶ3 ，φＳＶ4 に
て駆動され、水平転送レジスタ２７は、駆動手段からの
例えば２相の駆動パルスφＨ1 ，φＨ2 にて駆動される
ように構成される。
【００２１】かかる構成のＣＣＤ固体撮像素子２１は、
インターレースモードでのスミアを大幅に低減する、い
わゆる低スミア読み出し方式、垂直転送レジスタ内で２
画素分の信号電荷を混合して読み出す通常のフィールド
読み出し方式、更にはＭ−ＦＩＴ方式による全画素読み
出し方式等の撮像素子に適用することが可能である。
【００２２】次に、上述のＣＣＤ固体撮像素子２１の駆
動方法を説明する。
【００２３】先ず、インターレースモードでのスミアを
大幅に低減する、いわゆる低スミア読み出しに適用した
場合の駆動方法について、図３〜図７及び図８のタイミ
ングチャートを用いて説明する。この低スミア読み出し
では、まず図８の奇数フィールド期間ＴA における垂直
ブランキング期間Ｖ−ＢＬＫA 内の最初の期間ＴA1で、
受光蓄積期間に垂直転送レジスタ２３に発生した第１の
スミア成分電荷Ｉを高速転送して掃き捨てる。ここで
は、第１のスミア成分電荷Ｉは一旦第１の蓄積部２６Ａ
の垂直転送レジスタ２５Ａに高速転送される（図３参
照）。
【００２４】次に、垂直ブランキング期間Ｖ−ＢＬＫA
内の期間ＴA2で受光部２２の信号電荷を読み出さずに、
１フィールド分の高速転送、いわゆる高速フレームシフ
トを行い、即ち垂直転送レジスタ２３を空転送し、この
フレームシフト中に発生した第２のスミア成分電荷IIの
みを第１の蓄積部２６Ａの垂直転送レジスタ２５Ａまで
高速転送すると同時に、先の垂直転送レジスタ２５Ａに
蓄積されていた第１のスミア成分電荷Ｉを第２の蓄積部
２６Ｂの垂直転送レジスタ２５Ｂに高速転送する（図４
参照）。
【００２５】次に、垂直ブランキング期間Ｖ−ＢＬＫA
内の時点ＴA3で駆動パルスφＩＶ1及びφＩＶ3 におけ
る読み出しパルスＰが与えられ垂直方向に隣り合う一方
の２画素（２つの受光部２２）の信号電荷が垂直転送レ
ジスタ２３の夫々駆動パルスφＩＶ1 とφＩＶ3 が与え
られる転送部に読み出され、次の期間ＴA4でφＩＶ2が
高レベルとなって２画素分の信号電荷が駆動パルスφＩ
Ｖ2 が与えられる転送部で混合される。そして、次の期
間ＴA5でさらに１フィールド分の高速フレームシフトが
行われ、第２の蓄積部２６Ｂの第１のスミア成分電荷Ｉ
はスミアドレイン領域２８に掃き捨てられ、第１の蓄積
部２６Ａの第２のスミア成分電荷IIが第２の蓄積部２６
Ｂに転送され、同時に垂直転送レジスタ２３で混合され
た奇数フィールドの信号電荷がこのフレームシフト中で
発生した第２のスミア成分電荷IIを加算した状態で第１
の蓄積部２６Ａの垂直転送レジスタ２５Ａに転送される
（図５参照）。
【００２６】次に、期間ＴA6でラインシフトが行われ、
第２及び第１の蓄積部２６Ｂ及び２６Ａに夫々蓄積され
た第２のスミア成分電荷II、及び信号電荷に第２のスミ
ア成分電荷IIが加算された加算電荷が、順次１ライン毎
に水平転送レジスタ２７に転送され、水平転送レジスタ
２７を転送して出力部２９から第２のスミア成分のみの
信号と、第２のスミア成分を含む画像信号が出力され
る。
【００２７】そして、図７に示すように、第２のスミア
成分の信号をサンプルホールド回路３１、ローパスフィ
ルター回路３２及びアナログ／デジタル変換回路３３を
経てフィールドメモリ（記憶部）３４に記憶させた後、
このスミア成分の信号と、次にアナログ／デジタル変換
回路３３から出力されたスミア成分を含む画像信号とを
減算回路３５に供給し、減算処理して第２のスミア成分
が相殺された奇数フィールドの画像信号を出力する。こ
の画像信号は信号処理回路３６及びデジタル／アナログ
変換回路３７を経て出力される。フィールドメモリ３４
と減算回路３５に対しては、制御回路３８からのクロッ
ク信号が与えられて、減算回路３５において第２のスミ
ア成分の信号と、第２のスミア成分を含む画像信号との
同期がとられる。
【００２８】尚、フィールドメモリ３４を２つ設け（図
１０参照）、第２のスミア成分の信号を一方のフィール
ドメモリに記憶させ、第２のスミア成分を含む画像信号
を他方のフィールドメモリに記憶させた後、夫々フィー
ルドメモリからの信号を減算回路３５に供給して、差分
の信号、即ちスミア成分が相殺された画像信号を出力す
るようにしてもよい。
【００２９】そして、次の偶数フィールドでも同じよう
な駆動がなされる。図８の偶数フィールド側において、
奇数フィールド側と対応する各期間、時点には、サフィ
ックスＢを付して示す。この偶数フィールドでは、垂直
方向に隣り合う他方の２画素（２つの受光部２２）の信
号電荷を垂直転送レジスタ２３の夫々φＩＶ3 とφＩＶ
1 が印加される転送部に読み出した後、この２画素の信
号電荷をφＩＶ4 が印加される転送部で混合する以外
は、奇数フィールドで説明したと同じに駆動される。図
６は、第１のスミア成分電荷Ｉがスミアドレイン領域２
８に掃き捨てられ、第２のスミア成分電荷IIが第２の蓄
積部２６Ｂに転送され、偶数フィールドの信号電荷と第
２のスミア成分電荷IIが加算された加算電荷が第１の蓄
積部２６Ａに転送された状態を示している。この後、第
２のスミア成分電荷II及び第２のスミア成分が加算され
た信号電荷のラインシフトが行われ、図７で説明したよ
うに、外部で第２のスミア成分の信号とスミア成分を含
む画像信号との減算処理を行って、第２のスミア成分を
相殺した偶数フィールドの画像信号を出力する。
【００３０】この駆動方法によれば、高速フレームシフ
ト時に発生するスミア成分をも除去できるので、垂直方
向の画素数を多くした、例えばＨＤＴＶ用カメラ等に適
用した場合にも、スミア成分を大幅に低減させることが
できる。スミア成分が大幅に低減されるので、同じ構成
のＣＣＤ固体撮像素子２１を、インターレースモードで
のＨＤＴＶ用カメラ及び従来放送用カメラのいずれにも
共用することができる。
【００３１】次に、ＣＣＤ固体撮像素子２１を用いて、
全画素読み出しに適用した場合の駆動方法について、図
９〜図１１及び図１２のタイミングチャートを用いて説
明する。この全画素読み出しは、Ｍ−ＦＩＴ方式の駆動
方法と同じである。
【００３２】まず、図１２のフレーム周期ＴＦの例えば
奇数フィールドにおける垂直ブランキング期間Ｖ−ＢＬ
ＫA 内の最初の期間ＴC1で受光蓄積期間中に垂直転送レ
ジスタ２３に発生したスミア成分電荷を高速転送して掃
き捨てる。なお、このスミア成分は、第１の蓄積部２６
Ａに蓄積され、次いで後述する１回目の高速フレームシ
フトによって、第１の蓄積部２６Ａから第２の蓄積部２
６Ｂに転送され、２回目の高速フレームシフトによって
第２の蓄積部２６Ｂからスミアドレイン領域２８に掃き
捨てられる。
【００３３】次に、時点ＴC2で１回目の読み出しパル
ス、即ち駆動パルスφＩＶ1 における読み出しパルスＰ
が与えられ、奇数ラインの受光部２２の信号電荷のみが
垂直転送レジスタ２３のφＩＶ1 が印加される転送部に
読み出され、次の期間ＴC3で１回目の高速フレームシフ
トが行われて、奇数ラインの信号電荷が第１の蓄積部２
６Ａに転送される。
【００３４】次に、時点ＴC4で２回目の読み出しパル
ス、即ち駆動パルスφＩＶ3 における読み出しパルスＰ
が与えられ、偶数ラインの受光部２２の信号電荷のみが
垂直転送レジスタ２３のφＩＶ3 が印加される転送部に
読み出され、次の期間ＴC5で２回目の高速フレームシフ
トが行われて、偶数ラインの信号電荷が第１の蓄積部２
６Ａに転送されると同時に、第１の蓄積部２６Ａの奇数
ラインの信号電荷が第２の蓄積部２６Ｂに転送される
（図９参照）。
【００３５】次に、期間ＴC6でラインシフトが行われ、
第２及び第１の蓄積部２６Ｂ及び２６Ａに夫々蓄積され
た奇数ラインの信号電荷及び偶数ラインの信号電荷が順
次１ライン毎に水平転送レジスタ２７に転送され、水平
転送レジスタ２７を転送して出力部２９から出力され
る。
【００３６】そして、例えば図１０に示すように、奇数
ラインの出力信号をサンプルホールド回路３１、ローパ
スフィルター回路３２及びアナログ／デジタル変換回路
３３を経て第１のフィールドメモリ３４Ａに記憶させ、
偶数ラインの出力信号を同様にサンプルホールド回路３
１、ローパスフィルター回路３２及びアナログ／デジタ
ル変換回路３３を経て第２のフィールドメモリ３４Ｂに
記憶させる。この第１及び第２のフィールドメモリ３４
Ａ及び３４Ｂからの夫々の信号を切換スイッチ回路３８
にて交互に並べ変えて信号処理回路３６に供給し、さら
にデジタル／アナログ変換回路３７にてＤ／Ａ変換して
１フレームの画像信号を出力する。
【００３７】なお、図１０では２つのフィールドメモリ
３４Ａ，３４Ｂを設けたが、その他、図１１に示すよう
に、１つのフィールドメモリ３４を設け、このフィール
ドメモリ３４に奇数ラインの信号を記憶させ、この出力
を切換スイッチ回路３８に供給すると共に、次に出力さ
れるアナログ／デジタル変換回路３３からの偶数ライン
の信号を直接切換スイッチ回路３８に供給して奇数ライ
ンの信号と偶数ラインの信号を並べ変えるようにするこ
ともできる。
【００３８】このように、本発明に係るＣＣＤ固体撮像
素子２１は、Ｍ−ＦＩＴ方式の全画素読み出しに適用す
ることができる。
【００３９】なお、このＭ−ＦＩＴ方式の全画素読み出
しで用いるフィールドメモリ３４Ａ，３４Ｂ、或いは３
４は、前述の低スミア読み出しで用いるフィールドメモ
リ３４、或いは図示せざるも２つのフィールドメモリを
転用することができる。
【００４０】次に、ＣＣＤ固体撮像素子２１を用いて、
通常のフィールド読み出しに適用した場合の駆動方法に
ついて図１３〜図１５、及び図１６のタイミングチャー
トを用いて説明する。
【００４１】このフィールド読み出しでは、図１６の奇
数フィールド期間ＴA における垂直ブランキング期間Ｖ
−ＢＬＫA の最初の期間ＴD1で受光蓄積期間中に垂直転
送レジスタ２３に発生したスミア成分電荷を高速転送し
て掃き捨てる。このスミア成分はこの期間ＴD1でスミア
ドレイン領域２８に掃き捨てるようにしてもよく、又は
一旦第１又は第２の蓄積部２６Ａ又は２６Ｂに高速転送
し、後の信号電荷の高速フレームシフトのときに、第１
又は第２の蓄積部２６Ａ又は２６Ｂからスミアドレイン
領域２８に掃き捨てるようにしてもよい。
【００４２】次に、時点ＴD2で駆動パルスφＩＶ1 及び
φＩＶ3 における読み出しパルスＰが与えられて垂直方
向に隣り合う一方の２画素（２つの受光部２２）の信号
電荷が垂直転送レジスタ２３の夫々の駆動パルスφＩＶ
1 とφＩＶ3 が印加される転送部に読み出され、次の期
間ＴD3で駆動パルスφＩＶ2 が高レベルとなって、この
２画素分の信号電荷が駆動パルスφＩＶ2 が印加される
転送部で混合される。
【００４３】そして、次の期間ＴD4で高速フレームシフ
トが行われ、奇数フィールドの信号電荷が第１の蓄積部
２６Ａを通過して第２の蓄積部２６Ｂに転送される（図
１３参照）。次に、期間ＴD5でラインシフトが行われ、
第２の蓄積部２６Ｂの信号電荷が順次１ライン毎に水平
転送レジスタ２７に転送され、水平転送レジスタ２７内
を転送して出力部２９から奇数フィールドの信号として
出力される。この出力信号は、図１５に示すように、サ
ンプルホールド回路３１、ローパスフィルター回路３２
を経てアナログ／デジタル変換回路３３でＡ／Ｄ変換さ
れて信号処理回路３６に供給され、さらにデジタル／ア
ナログ変換回路３７でＤ／Ａ変換されて奇数フィールド
の信号が出力される。
【００４４】次に、偶数フィールド期間ＴB における垂
直ブランキング期間Ｖ−ＢＬＫB 内で上述と同様に、受
光蓄積期間中で垂直転送レジスタ２３に発生したスミア
成分電荷を高速転送して掃き捨て、次いで、垂直方向に
隣り合う他方の２画素（２つの受光部２２）の信号を夫
々垂直転送レジスタ２３に読み出して混合し、次の高速
フレームシフトによって、この偶数フィールドの信号電
荷を第１の蓄積部２６Ａを通過して第２の蓄積部２６Ｂ
に転送する（図１４参照）。
【００４５】なお、図１６の偶数フィールド側におい
て、奇数フィールド側と対応する各期間、時点には、サ
フィックスＤに代えサフィックスＥを付して示す。この
偶数フィールドでは、垂直方向に隣り合う他の２画素
（２つの受光部２２）の信号電荷を垂直転送レジスタ２
３の夫々駆動パルスφＩＶ3 とφＩＶ1 が印加される転
送部に読み出した後、この２画素の信号電荷を駆動パル
スφＩＶ4 が印加される転送部で混合する以外は、奇数
フィールドで説明したと同じに駆動され、図１５の外部
回路を通して偶数フィールドの信号として出力される。
【００４６】上述の本実施の形態によれば、撮像部２４
の垂直転送レジスタ２３の転送部の段数と同じ段数の垂
直転送レジスタ２５Ａ及び２５Ｂを有する第１及び第２
の蓄積部２６Ａ及び２６Ｂを設け、垂直転送レジスタ２
３に２画素分の最大取り扱い電荷量を転送できる電荷蓄
積容量をもたせたＣＣＤ固体撮像素子２１を用い、最初
の第１のスミア成分電荷を高速掃き捨てした後、垂直転
送レジスタ２３に信号電荷を読み出さずに１回目の高速
フレームシフトを行い、次に、垂直転送レジスタ２３に
信号電荷を読み出して２回目の高速フレームシフトを行
い、１回目の高速フレームシフトでのフレームシフト中
に発生する第２のスミア成分電荷を第２の蓄積部２６Ｂ
に、２回目の高速フレームシフトでのフレームシフト中
に発生する第２のスミア成分電荷と信号電荷の加算電荷
を第１の蓄積部２６Ａに夫々蓄積し、外部で第２のスミ
ア成分電荷に対応した信号と加算電荷に対応した信号と
の差分をとることにより、スミア成分を大幅に低減する
ことができる。
【００４７】そして、インターレースモードでのＨＤＴ
Ｖ用カメラ等に適用した場合にも、従来に比してスミア
成分を低減できるので、本実施の形態のＣＣＤ固体撮像
素子２１は、ＨＤＴＶ用カメラ及び従来放送用カメラの
いずれにも共用することが可能となる。
【００４８】また、本実施の形態のＣＣＤ固体撮像素子
２１は、通常のフィールド読み出し、或いはＭ−ＦＩＴ
方式の全画素読み出しにも適用することができ、各種の
読み出し方式に対応することができる。このＣＣＤ固体
撮像素子２１は、例えば１秒間に２４コマの撮影を行う
映画用カメラ（全画素読み出し）にも共用できる。
【００４９】また、従来のＭ−ＦＩＴ方式でのインター
レースでは、撮像素子の外部で２画素の信号の混合を行
うようにしているので、Ｓ／Ｎ比が３ｄＢ程度劣化する
が、本実施の形態のインターレースでは２画素の信号電
荷を撮像部２４の垂直転送レジスタ２３内で混合するこ
とにより、Ｓ／Ｎ比が向上する。
【００５０】なお、本発明は、駆動パルスの供給、外部
回路系等を切換えるようになせば、１つの撮像カメラ
で、ＨＤＴＶ用カメラと従来放送用カメラを共用できる
ように構成することも可能である。また、低スミア読み
出しと全画素読み出しの機能を併せもつ撮像カメラ、或
いは、低スミア読み出しと全画素読み出しとフィールド
読み出しの機能を併せもつ撮像カメラを構成することも
可能である。
【００５１】
【発明の効果】本発明に係るＣＣＤ固体撮像素子によれ
ば、撮像部の信号電荷を蓄積部に高速転送（いわゆる高
速フレームシフト）する期間に垂直転送レジスタに発生
するスミア成分を除去することができるので、従来に比
べて大幅にスミア成分を低減することができる。
【００５２】本ＣＣＤ固体撮像素子は、スミア成分の大
幅な低減が図られるので、インターレースモードで使用
するＨＤＴＶ用カメラ及び従来放送用カメラに共用でき
る。また、本ＣＣＤ固体撮像素子は、通常のフィールド
読み出し、Ｍ−ＦＩＴ方式の全画素読み出し等にも対応
することができ、映画用のカメラ（全画素読み出し）に
も共用できる。
【００５３】本発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の駆動方
法によれば、スミア成分が大幅に低減し、インターレー
スモードで使用するＨＤＴＶ用カメラに適用した場合、
そのスミア成分の低減ができる。従って、この駆動方法
を用いることにより、共通のＣＣＤ固体撮像素子を用い
てＨＤＴＶ用カメラ及び従来放送用カメラのいずれをも
構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の一実施の形
態の構成図である。
【図２】図１の撮像部の垂直転送レジスタの要部の構成
図である。
【図３】本発明の低スミア読み出しの駆動説明図であ
る。
【図４】本発明の低スミア読み出しの駆動説明図であ
る。
【図５】本発明の低スミア読み出しの駆動説明図であ
る。
【図６】本発明の低スミア読み出しの駆動説明図であ
る。
【図７】本発明に係る低スミア読み出しに適用したＣＣ
Ｄ固体撮像素子の構成図である。
【図８】図３〜図６の駆動タイミングチャートである。
【図９】本発明の全画素読み出しの駆動説明図である。
【図１０】本発明に係る全画素読み出しに適用したＣＣ
Ｄ固体撮像素子の一例の構成図である。
【図１１】本発明に係る全画素読み出しに適用したＣＣ
Ｄ固体撮像素子の他の構成図である。
【図１２】図９の駆動タイミングチャートである。
【図１３】本発明のフィールド読み出しの駆動説明図で
ある。
【図１４】本発明のフィールド読み出しの駆動説明図で
ある。
【図１５】本発明に係るフィールド読み出しに適用した
ＣＣＤ固体撮像素子の構成図である。
【図１６】図１４及び図１５の駆動タイミングチャート
である。
【図１７】従来のＦＩＴ型のＣＣＤ固体撮像素子の構成
図である。
【図１８】従来のＭ−ＦＩＴ型のＣＣＤ固体撮像素子の
構成図である。
【符号の説明】
２１‥‥ＣＣＤ固体撮像素子、２２‥‥受光部、２３‥
‥垂直転送レジスタ、２４‥‥撮像部、２５Ａ，２５Ｂ
‥‥垂直転送レジスタ、２６Ａ，２６Ｂ‥‥蓄積部、２
７‥‥水平転送レジスタ、２８‥‥スミアドレイン領
域、２９‥‥出力部、３０‥‥転送部の１ビット分、Ｉ
‥‥第１スミア成分電荷、II‥‥第２スミア成分電荷

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 画素となる複数の受光部及び各受光部列
    に対応する垂直転送レジスタからなる撮像部と、 前記撮像部からの電荷を蓄積できる第１及び第２の蓄積
    部と、 水平転送レジスタと、スミアドレイン領域を有し、 前記垂直転送レジスタの転送部の１ビット分が隣り合う
    前記２つの受光部に対応し、 前記垂直転送レジスタが２画素分の取り扱い電荷量を転
    送できる電荷蓄積容量を有して成ることを特徴とするＣ
    ＣＤ固体撮像素子。
  2. 【請求項２】 前記受光部の信号電荷を前記垂直転送レ
    ジスタに読み出さずに高速転送して、該高速転送中に発
    生するスミア成分電荷を最終的に前記第２の蓄積部に蓄
    積させる手段と、 前記受光部の信号電荷を前記垂直転送レジスタに読み出
    し、高速転送して、該高速転送中に発生するスミア成分
    電荷と前記信号電荷の加算電荷を前記第１の蓄積部に蓄
    積させる手段と、 外部で前記スミア成分電荷の信号と、前記加算電荷の信
    号の差分を出力する手段とを備えて成ることを特徴とす
    る請求項１に記載のＣＣＤ固体撮像素子。
  3. 【請求項３】 前記受光部の信号電荷を前記垂直転送レ
    ジスタに読み出し、該垂直転送レジスタ内で一方の隣り
    合う前記２つの受光部の信号電荷を混合させて、前記第
    ２の蓄積部に高速転送させ、奇数フィールドの信号とし
    て出力させる手段と、 前記受光部の信号電荷を前記垂直転送レジスタに読み出
    し、該垂直転送レジスタ内で他方の隣り合う前記２つの
    受光部の信号電荷を混合させて、前記第２の蓄積部に高
    速転送させ、偶数フィールドの信号として出力させる手
    段を備えて成ることを特徴とする請求項１に記載のＣＣ
    Ｄ固体撮像素子。
  4. 【請求項４】 画素となる複数の受光部及び各受光部列
    に対応する垂直転送レジスタからなる撮像部と、前記撮
    像部からの電荷を蓄積できる第１及び第２の蓄積部と、
    水平転送レジスタと、スミアドレイン領域を有してなる
    ＣＣＤ固体撮像素子を用い、 前記垂直転送レジスタ内の第１のスミア成分電荷を掃き
    捨てた後、 前記受光部の信号電荷を前記垂直転送レジスタに読み出
    さずに高速転送を行って該高速転送中に発生した第２の
    スミア成分電荷を前記第１の蓄積部に蓄積し、 次に、前記受光部の信号電荷を垂直転送レジスタに読み
    出し、高速転送を行って該高速転送中に発生する第２の
    スミア成分電荷と前記信号電荷の加算電荷を前記第１の
    蓄積部に蓄積すると同時に、第１の蓄積部の前記第２の
    スミア成分電荷を第２の蓄積部に転送して蓄積し、 外部で前記第２のスミア成分電荷の信号と、前記加算電
    荷の信号の差分を出力することを特徴とするＣＣＤ固体
    撮像素子の駆動方法。
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