JP2003110944A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 再生画面上に現れる横線状のノイズを防止す
る。 【解決手段】 判定部１１ｃは、読み出し状態信号ＨＲ
ＥＦが立ち上げられている期間、即ち、ＣＣＤイメージ
センサ１からの画像信号Ｙ(t)の出力が停止されている
期間で水平同期信号ＨＤをカウントする。このカウント
値と予め設定される判定基準値とを比較し、カウント値
が判定基準値を上回っている場合、ＣＣＤイメージセン
サ１の水平転送部１ｈを転送駆動するようにライン送り
制御部１１ｂに指示を与える。これに応じて、ライン送
り制御部６は、水平転送タイミング信号ＨＴを立ち上
げ、Ｈ−クロック発生部２ｈを介して水平転送部１ｈを
転送駆動させる。これにより、画像信号Ｙ(t)の出力が
停止されている期間で水平転送部１ｈに溜まった暗電流
による不要電荷が排出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、外部機器に画像
情報を取り込む撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、固体撮像素子を用いた撮像装
置をコンピュータ等の外部機器に接続、或いは、搭載
し、撮像装置で得られた画像情報を、撮像装置とは非同
期で動作する外部機器に取り込むシステムが知られてい
る。近年では、携帯電話機に撮像装置を搭載して、携行
先でデジタルカメラとして使用するものがあり、このよ
うなものにおいても、携帯電話機を制御する制御装置に
撮像装置側で得られた画像情報を供給する構成となって
いる。

【０００３】図５は、コンピュータ機器や携帯電話機等
の外部機器に搭載される撮像装置の一例を示すブロック
図であり、図６は、その動作を説明するタイミング図で
ある。ＣＣＤイメージセンサ１は、例えば、図７に示す
ようなフレームトランスファ型の固体撮像素子であり、
撮像部１ｉ、蓄積部１ｓ、水平転送部１ｈ及び出力部１
ｄから構成される。

【０００４】撮像部１ｉは、互いに平行に配置される複
数の垂直シフトレジスタからなり、これらシフトレジス
タの各ビットが各受光画素を形成する。そして、照射さ
れる被写体画像に応答して各受光画素で光電変換によっ
て情報電荷を発生し、その情報電荷を各受光画素に蓄積
する。

【０００５】蓄積部１ｓは、撮像部１ｉを構成する複数
の垂直シフトレジスタに連続する複数の垂直シフトレジ
スタからなり、これらシフトレジスタのビット数が撮像
部１ｉを構成する複数の垂直シフトレジスタのビット数
と同一に設定される。この蓄積部１ｓは、撮像部１ｉか
ら一括的に転送される１画面分の情報電荷を取り込み、
一時的に蓄積する。

【０００６】水平転送部１ｈは、蓄積部１ｓの出力側に
配置される単一の水平シフトレジスタからなり、蓄積部
１ｓを構成する複数の垂直シフトレジスタの各列が各ビ
ットに対応するように接続される。この水平転送部１ｈ
は、蓄積部１ｓに蓄積される１画面分の情報電荷を１水
平ライン単位で取り込み、順次水平方向に転送する。出
力部１ｄは、水平転送部１ｈの出力側に配置され、水平
転送部１ｈから出力される情報電荷を１画素単位で取り
込む容量を備えて構成される。この出力部１ｄは、容量
に取り込んだ情報電荷を逐次電圧値に変換し、画像信号
Ｙ(t)として出力する。

【０００７】ＣＣＤドライバ回路２は、タイミング制御
回路１０によって生成されるフレームシフトタイミング
信号ＦＴ、ライン送りタイミング信号ＶＴ、水平転送タ
イミング信号ＨＴ及び排出タイミング信号ＢＴを受け
て、フレーム転送クロックφｆ、ライン送りクロックφ
ｖ、水平転送クロックφｈ及び排出クロックφｂを生成
し、ＣＣＤイメージセンサ１の各部に供給する。

【０００８】フレーム転送クロックφｆは、フレームシ
フトタイミング信号ＦＴで決定されるタイミングに従っ
てクロッキングされ、例えば、４相のクロックパルスか
ら構成される。このフレーム転送クロックφｆは、撮像
部１ｉに蓄積される１画面分の情報電荷を高速で蓄積部
１ｓに転送する。垂直転送クロックφｖは、ライン送り
タイミング信号ＶＴに従うタイミングでクロッキングさ
れ、例えば、４相のクロックパルスから構成される。こ
の垂直転送クロックφｖは、フレーム転送クロックφｖ
に応答して蓄積部１ｓに一括的に転送される１画面分の
情報電荷を取り込むと共に、取り込んだ情報電荷を水平
転送部１ｈに１水平ライン単位で転送する。水平転送ク
ロックφｈは、水平転送タイミング信号ＨＴに従うタイ
ミングでクロッキングされ、例えば、２相のクロックパ
ルスから構成される。この水平転送クロックφｈは、蓄
積部１ｓから出力された１水平ライン分の情報電荷を順
次１画素単位で水平方向に転送する。

【０００９】排出クロックφｂは、撮像部１ｉに蓄積さ
れる電荷を排出させるものであり、ＣＣＤイメージセン
サ１が縦型オーバーフロードレイン構造を有する場合、
ＣＣＤイメージセンサ１の基板に印加され、一方、ＣＣ
Ｄイメージセンサ１が横型オーバーフロードレイン構造
を有する場合、オーバーフロードレイン領域に印加され
る。そして、排出クロックφｂが立ち上げられてから、
フレーム転送クロックφｆがクロッキングされるまでの
期間Ｌが、撮像部１ｉでの情報電荷の蓄積期間となる。
この排出クロックφｂは、例えば、ＣＣＤイメージセン
サ１から出力される画像信号の積分値に基づいて、その
供給タイミングが決定される。即ち、画像信号がデジタ
ルの画像データに変換された後に、１画面、或いは、任
意の期間単位で積分され、その積分データが適正値より
大きくなった場合には、供給タイミングを遅らせて蓄積
時間を短くする。逆に、積分データが適正値より小さく
なった場合には、供給タイミングを早めて蓄積時間を長
くする。これにより、ＣＣＤイメージセンサ１の露光状
態が適正となるようにフィードバック制御される。

【００１０】アナログ信号処理回路３は、ＣＣＤイメー
ジセンサ１から出力される画像信号Ｙ(t)に対してＣＤ
Ｓ（Correlated Double Sampling：相関二重サンプリン
グ）、ＡＧＣ（Automatic Gain Control：自動利得制
御）等のアナログ信号処理を施す。ＣＤＳでは、信号レ
ベルとリセットレベルとを繰り返す画像信号Ｙ(t)に対
して、リセットレベルをクランプした後に信号レベルを
クランプし、これらの差を取り出して信号レベルの連続
する画像信号を生成する。ＡＧＣでは、ＣＤＳされた画
像信号を１画面、或いは、１垂直走査期間単位で積分
し、その積分データを所定の範囲に収めるようにゲイン
のフィードバック制御を行う。Ａ／Ｄ変換回路４は、Ｃ
ＣＤイメージセンサ１の動作タイミングに同期して画像
信号Ｙ(t)を規格化し、デジタル信号に変換して画像デ
ータＹ(n)として出力する。

【００１１】デジタル信号処理回路５は、Ａ／Ｄ変換回
路４から出力される画像データＹ(n)に対して色分離及
びマトリクス演算等のデジタル信号処理を施し、輝度デ
ータ及び色差データを含む画像データＤ(n)を生成す
る。例えば、色分離処理においては、ＣＣＤイメージセ
ンサ１の撮像部１ｉに装着されるカラーフィルタの色配
列に従って画像データＹ(n)を振り分け、複数の色成分
データＲ(n)、Ｇ(n)、Ｂ(n)を生成する。また、マトリ
クス演算においては、生成された各色成分データを所定
の比率で合成して輝度データを生成すると共に、色成分
データＲ(n)、Ｇ(n)から輝度データを差し引いて色差デ
ータを生成する。

【００１２】また、デジタル信号処理回路５は、インタ
ーフェース制御部６及びメモリ制御部７を内蔵してお
り、外部機器と撮像装置との間で制御信号やデータの送
受信を行うと共に、ラインメモリ８へのデータの書き込
み及び読み出しを制御する。

【００１３】インターフェース制御部６は、コントロー
ルバスに接続され、このバスを介してメモリ制御部７か
ら出力される読み出し状態信号ＨＲＥＦを外部機器側に
供給する共に、外部機器側から供給される読み出しクロ
ックＥＸＣＬＫをメモリ制御部７に供給する。また、イ
ンターフェース制御部６は、データバスに接続され、外
部機器と撮像装置との間のデータの転送を行う。

【００１４】メモリ制御部７は、ラインメモリ８へのデ
ータ書き込み及び読み出しを制御すると共に、ラインメ
モリ８でのデータの格納状態に応じて読み出し状態信号
ＨＲＥＦを生成する。即ち、色分離処理によって生成さ
れた各色成分データＲ(n)、Ｇ(n)、Ｂ(n)をラインメモ
リ８に出力し、ラインメモリ８に１水平ライン分のデー
タが格納された段階で読み出し状態信号ＨＲＥＦを立ち
上げる。これにより、外部機器側にラインメモリ８から
のデータの読み出し許可が与えられ、これを受けた外部
機器側では、読み出し信号ＥＸＣＬＫをクロッキングし
てメモリ制御部７に対してデータの読み出しを指示し、
インターフェース制御部６を通じてデータを受け取る。
そして、メモリ制御部７は、ラインメモリ８からのデー
タの読み出しが終了した時点で、読み出し状態信号ＨＲ
ＥＦを立ち下げる。この読み出し状態信号ＨＲＥＦが立
ち下げられている期間では、外部機器側からのデータの
読み出しが禁止される。

【００１５】また、メモリ制御部７では、読み出し状態
信号ＨＲＥＦを外部機器側だけでなくタイミング制御回
路１０にも供給しており、外部機器側からのデータの読
み出しタイミングとＣＣＤイメージセンサ１からの画像
信号Ｙ(t)の出力タイミングとの調整を図るようにして
いる。即ち、読み出し状態信号ＨＲＥＦが立ち下がって
いる期間に限ってＣＣＤイメージセンサ１からの画像信
号Ｙ(t)の出力を許可し、ラインメモリ８からのデータ
の読み出しが終了した段階で、次の水平ラインのデータ
をデジタル信号処理回路５に取り込むようにしている。
コマンドレジスタ９は、外部機器側から与えられる各種
のコマンドを格納し、デジタル信号処理回路５の処理条
件を決定する。

【００１６】タイミング制御回路１０は、垂直同期信号
ＶＤ及び水平同期信号ＨＤを受けると共に、メモリ制御
部７から出力される読み出し状態信号ＨＲＥＦを受け
て、各タイミング信号を生成する。このタイミング制御
回路３では、撮像部１ｉに蓄積される情報電荷を蓄積部
１ｓに転送するタイミングを決定するフレームタイミン
グ信号ＦＴを生成すると共に、デジタル信号処理回路５
から与えられる排出タイミングの指示の応答して排出タ
イミング信号ＢＴを生成する。そして、読み出し制御信
号ＨＲＥＦの立ち下がりに応答して、蓄積部１ｓから水
平転送部１ｈへの情報電荷のライン送りタイミングを決
定するライン送りタイミング信号ＶＴを生成すると共
に、水平転送部１ｈからの情報電荷の水平転送タイミン
グを決定する水平転送タイミング信号ＨＴを生成する。

【００１７】上述した撮像装置においては、ＣＣＤイメ
ージセンサ１の駆動に関して基本的に撮像装置自体が制
御する。これにより、ＣＣＤイメージセンサ１からは１
水平ライン分の画像信号が連続して出力され、この画像
信号を信号処理した画像データがラインメモリ８に格納
される。そして、外部機器側は、撮像装置側にクロック
パルスを供給することで、外部機器自身の都合に合わせ
たタイミングで画像データを読み出すことができる。こ
のような撮像装置の場合、外部機器側での他の処理の負
荷が高ければ、ラインメモリ８に書き込まれた画像デー
タが直ちに読み出されないことがある。例えば、撮像装
置が携帯電話機に搭載される場合において、このような
機器で相手方からの着信があったとき、携帯電話機全体
を制御する制御装置（例えば、ＣＰＵ：Central proces
sing Unit）では撮像動作と無関係に着信に対する処理
を優先的に選択する。この結果、ＣＣＤイメージセンサ
からの画像信号の出力が１画面の途中であっても、優先
される処理が行われる期間でＣＣＤイメージセンサの動
作が停止される。このため、制御装置側での撮像動作以
外に関連する処理が長時間続けば、撮像装置側は長時間
待機状態に維持されることになる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上述の撮像装置におい
て、外部機器側での都合によって長い時間で待機状態に
維持されると、ＣＣＤイメージセンサ１を構成する各シ
フトレジスタには暗電流によって電荷が発生し、不要電
荷として蓄積される。特に、水平シフトレジスタでは、
不要電荷が蓄積された状態で垂直シフトレジスタから情
報電荷が転送されると、情報電荷に不要電荷が加算され
て蓄積される状態となり、画質の劣化を招いてしまう。
更に、情報電荷の出力が停止されている期間が極端に長
くなると、不要電荷によって水平シフトレジスタが飽和
してしまい、垂直シフトレジスタから出力される情報電
荷を正しく取り込むことが出来ず、画像情報が潰れてし
まう。この結果、出力が停止されたラインで青白い横線
状のノイズが再生画面上に現れるという問題があった。

【００１９】そこで、本願発明は、水平シフトレジスタ
からの情報電荷の出力が長い時間で中断された場合であ
っても、画質の劣化を防止することのできる撮像装置の
提供を目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本願発明は、上述の課題
を解決するためになされたもので、その特徴とするとこ
ろは、被写体画像を捉えて得られる画像情報を外部機器
に供給する撮像装置において、行列配置される複数の受
光画素に蓄積された情報電荷を複数の垂直シフトレジス
タを介して垂直方向に転送すると共に、前記複数の垂直
シフトレジスタから出力される情報電荷を１ライン単位
で水平シフトレジスタを介して転送出力する固体撮像素
子と、前記複数の垂直シフトレジスタ及び水平シフトレ
ジスタへ多相のクロックパルスを供給して前記固体撮像
素子から画像信号を取り出す駆動回路と、前記固体撮像
素子の垂直走査のタイミングを一定周期に設定すると共
に、前記外部機器から与えられる前記画像信号の出力要
求に応じて水平走査のタイミングを設定するタイミング
制御回路と、を備え、前記タイミング制御回路は、１ラ
イン分の画像信号の出力が完了した後、次に出力要求を
受けるまでの画像信号の出力停止期間の少なくとも一部
で前記水平シフトレジスタへクロックパルスを供給さ
せ、前記水平シフトレジスタ内に蓄積される暗電流電荷
を排出させることにある。

【００２１】これによれば、１ライン分の画像信号の出
力が完了してから次の出力要求がなされるまでの画像信
号の出力停止期間の少なくとも一部で水平シフトレジス
タを駆動し、水平シフトレジスタに溜まった暗電流電荷
を排出するようにしている。これにより、次の水平ライ
ンの情報電荷が垂直シフトレジスタから取り込まれる前
に水平シフトレジスタをリセットすることができる。

【００２２】そして、被写体画像を捉えて得られる画像
情報を外部機器に供給する撮像装置において、行列配置
される複数の受光画素に蓄積された情報電荷を複数の垂
直シフトレジスタを介して垂直方向に転送すると共に、
前記複数の垂直シフトレジスタから出力される情報電荷
を１ライン単位で水平シフトレジスタを介して転送出力
する固体撮像素子と、前記複数の垂直シフトレジスタ及
び水平シフトレジスタへ多相のクロックパルスを供給し
て前記固体撮像素子から画像信号を取り出す駆動回路
と、前記固体撮像素子の垂直走査のタイミングを一定周
期に設定すると共に、前記外部機器から与えられる前記
画像信号の出力要求に応じて水平走査のタイミングを設
定するタイミング制御回路と、前記画像信号の基準レベ
ルを固定するクランプ回路と、を備え、前記タイミング
制御回路は、１ライン分の画像信号の出力が完了してか
ら次の出力要求を受けるまでの期間の少なくとも一部で
前記水平シフトレジスタ内の暗電流電荷を排出させると
共に、排出動作の完了後も前記水平シフトレジスタを空
駆動させ、前記クランプ回路は、前記水平シフトレジス
タの空駆動の期間の少なくとも一部で前記固体撮像素子
の出力信号をクランプすることを特徴とする。

【００２３】これによれば、ライン分の画像信号の出力
が完了してから次の出力要求がなされるまでの画像信号
の出力停止期間の少なくとも一部で水平シフトレジスタ
を駆動して水平シフトレジスタに溜まった暗電流電荷を
排出すると共に、排出動作の完了後も水平シフトレジス
タを空駆動させる。そして、水平シフトレジスタの空駆
動の期間の少なくとも一部で固体撮像素子からの出力信
号をクランプするようにしている。これにより、長い期
間に跨って画像信号の出力が停止されても、クランプ回
路の出力側の電位をクランプ電位に維持した状態で画像
信号を取り込むことができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は、本願発明の第１の実施形
態の構成を示す概略のブロック図である。この図におい
て、図５と同一の構成のものについては同じ符号が付し
てある。本願発明の撮像装置は、ＣＣＤイメージセンサ
１、ＣＣＤドライバ回路２、アナログ信号処理回路３、
Ａ／Ｄ変換回路４、デジタル信号処理回路５及びタイミ
ング制御回路１１で構成される。

【００２５】本願発明の特徴とするところは、１ライン
分の画像信号の出力が完了してから次の出力要求がなさ
れるまでの画像信号の出力が停止される期間の少なくと
も一部で水平転送部１ｈを駆動することにある。即ち、
外部機器側の都合によってＣＣＤイメージセンサ１から
の画像信号の出力が中断された場合、その中断されてい
る少なくとも一部の期間において水平転送部１ｈを駆動
することで、水平転送部１ｈに溜まった暗電流による不
要電荷をＣＣＤイメージセンサ１の外に排出するように
している。

【００２６】ＣＣＤイメージセンサ１は、例えば、フレ
ームトランスファ型の固体撮像素子であり、撮像部１
ｉ、蓄積部１ｓ、水平転送部１ｈ及び出力部１ｄから構
成される。撮像部１ｉは、複数の垂直シフトレジスタか
ら構成され、これら垂直シフトレジスタの各ビットが各
受光画素を形成しており、複数の受光画素が行列配置さ
れた状態となっている。この撮像部１ｉでは、複数の垂
直シフトレジスタの一部の列が遮光されて所謂ＯＰＢ
（Optical Black）領域と称される領域に設定されてい
る。

【００２７】蓄積部１ｓは、撮像部１ｉを構成する複数
の垂直シフトレジスタに連続する複数の垂直シフトレジ
スタから構成される。水平転送部１ｈは、蓄積部１ｓの
出力側に配置される単一の水平シフトレジスタから構成
される。出力部１ｄは、水平転送部１ｈの出力側に配置
され、容量を備えて構成される。

【００２８】ＣＣＤドライバ回路２は、Ｂ−クロック発
生部２ｂ、Ｆ−クロック発生部２ｆ、Ｖ−クロック発生
部２ｖ及びＨ−クロック発生部２ｈから構成される。Ｂ
−クロック発生部２ｂは、タイミング制御回路１３から
与えられる排出タイミング信号ＢＴに応答して排出クロ
ックφｂをＣＣＤイメージセンサ１に供給する。これに
より、タイミング制御回路１３で設定される排出タイミ
ングに従って撮像部１ｉに蓄積された情報電荷が一括的
に排出される。

【００２９】Ｆ−クロック発生部２ｆ、Ｖ−クロック発
生部２ｖ及びＨ−クロック発生部２ｈは、それぞれタイ
ミング制御回路１３から与えられるフレームタイミング
信号ＦＴ、ライン送りタイミング信号ＶＴ及び水平転送
タイミング信号ＨＴに応答して、４相、或いは、２相の
フレーム転送クロックφｆ、垂直転送クロックφｖ、水
平転送クロックφｈ及びリセットクロックφｒを生成
し、ＣＣＤイメージセンサ１の各部に供給する。これに
より、照射される被写体画像に応答して撮像部１ｉに蓄
積された１画面分の情報電荷が高速で垂直転送されて蓄
積部１ｓに一旦蓄積される。そして、この蓄積部１ｓに
蓄積された情報電荷が水平転送部１ｈに１水平ライン単
位で転送された後、更に出力部１ｄ側へ転送されて画像
信号Ｙ(t)として出力される。

【００３０】アナログ信号処理回路３は、ＣＣＤイメー
ジセンサ１から出力される画像信号Ｙ(t)に対して、Ｃ
ＤＳ、ＡＧＣ等のアナログ信号処理を施す。また、アナ
ログ信号処理回路３は、画像信号Ｙ(t)をクランプする
クランプ回路を内蔵しており、画像信号Ｙ(t)のＯＰＢ
領域に対応する部分を所定のクランプ電位に固定して全
黒レベル（ゼロレベル）が各ライン、各画面で同じレベ
ルとなるようにする。Ａ／Ｄ変換回路４は、ＣＣＤイメ
ージセンサ１の動作タイミングに同期するタイミングで
画像信号Ｙ(t)を規格化し、アナログ信号からデジタル
信号に変換して画像データＹ(n)として出力する。

【００３１】デジタル信号処理回路５は、画像データＹ
(n)に色分離、マトリクス演算等の処理を施して各色成
分信号Ｒ(n)、Ｇ(n)、Ｂ(n)を生成する共に、輝度デー
タ及び色差データを含む画像データＤ(n)を生成する。
また、デジタル信号処理回路５は、インターフェース制
御部６及びメモリ制御部７を内蔵しており、外部機器と
撮像装置との間で制御信号及びデータを送受信すると共
に、ラインメモリ８へのデータの書き込み及び読み出し
を制御する。

【００３２】インターフェース制御部６は、メモリ制御
部７から出力される読み出し状態信号ＨＲＥＦを外部機
器側に供給すると共に、外部機器側から与えられる読み
出しクロックＥＸＣＬＫをメモリ制御部７に供給する。

【００３３】メモリ制御部７は、ラインメモリ８へのデ
ータ書き込み及び読み出しを制御し、この制御に応じて
読み出し状態信号ＨＲＥＦを生成する。即ち、色分離処
理によって生成された各色成分データＲ(n)、Ｇ(n)、Ｂ
(n)の１水平ライン分をラインメモリ８に書き込んだ段
階で読み出し状態信号ＨＲＥＦを立ち上げ、外部機器側
にデータの読み出し許可を与える。これにより、ライン
メモリ８へのデータの書き込みが終了していれば、外部
機器側で外部機器自身にとって都合の良いタイミングで
データを読み出すことができる。

【００３４】このメモリ制御部７では、読み出し状態信
号ＨＲＥＦを外部機器側だけなく、タイミング制御回路
１１に対しても供給しており、ラインメモリ８の状態に
応じてＣＣＤイメージセンサ１の動作タイミングを制御
している。具体的には、ラインメモリ８に格納されるデ
ータの読み出しが終了した段階で読み出し状態信号ＨＲ
ＥＦを立ち下げ、この読み出し状態信号ＨＲＥＦが立ち
下げられる期間に限って、ＣＣＤイメージセンサ１から
の画像信号Ｙ(t)の出力を許可する。

【００３５】コマンドレジスタ９は、外部機器側から与
えられる各種のコマンドを格納し、デジタル信号処理回
路５の処理条件を決定する。

【００３６】タイミング制御回路１１は、フレーム転送
制御部１１ａ、ライン送り制御部１１ｂ及び判定部１１
ｃを含んで構成され、読み出し状態信号ＨＲＥＦの状
態、即ち、外部機器側でのデータの読み出し状態に応じ
てＣＣＤイメージセンサ１の動作タイミングを決定す
る。フレーム転送制御部１１ａは、ＣＣＤイメージセン
サ１の撮像部１ｉの情報電荷を蓄積部１ｓへ垂直転送す
るタイミングを決定するものであり、垂直同期信号ＶＤ
と外部機器側から供給される撮像トリガとに基づいてフ
レームタイミング信号ＦＴを生成してＦ−クロック発生
部２ｆに供給する。ここで、垂直同期信号ＶＤは、例え
ば、ＮＴＳＣ方式に従う場合、信号処理の過程で用いら
れる色副搬送波の周波数３．５８ＭＨｚの４倍の周波数
１４．３２ＭＨｚの基準クロックを１／９１０に分周し
て生成された水平同期信号ＨＤを更に２／５２５に分周
して生成される。一方、撮像トリガは、撮像装置を含む
機器全体に対して撮像の指示が与えられた場合、外部機
器側から撮像装置側に対して撮像開始のタイミングを指
定する信号である。

【００３７】ライン送り制御部１１ｂは、蓄積部１ｓに
蓄積された情報電荷を水平転送部１ｈへ転送するタイミ
ングを決定するものであり、ライン送りタイミング信号
ＶＴ及び水平転送タイミング信号ＨＴを生成してＶ−ク
ロック発生部２ｖ及びＨ−クロック発生部２ｈに供給す
る。このライン送り制御部１１ｂは、後述する判定部１
１ｃからの指示に応答して動作し、フレーム転送制御部
１１ａとは別のタイミングで、Ｖ−クロック発生部２ｖ
及びＨ−クロック発生部２ｈを起動する。

【００３８】判定部１１ｃは、読み出し状態信号ＨＲＥ
Ｆが立ち上がっている期間で水平同期信号ＨＤをカウン
トし、このカウント値を適正値として予め設定される判
定基準値と比較する。そして、ＣＣＤイメージセンサ１
からの画像信号Ｙ(t)の出力停止期間が所定の時間を上
回るものであるか否かを判定し、この判定結果に基づい
てライン送りタイミング信号ＶＴ及び水平転送タイミン
グ信号ＨＴの供給タイミングを制御する。具体的には、
カウント値が判定基準値を上回った場合、ライン送りタ
イミング信号ＶＴの立ち上げタイミングを遅らせると共
に、ライン送りタイミング信号ＶＴが立ち上げられる前
に一旦水平転送タイミング信号ＨＴを立ち上げるように
ライン送り制御回路１１ｂに指示を与える。つまり、出
力が停止される直前のラインの情報電荷の出力が終了し
てから次の水平ラインの出力が開始されるまでの期間
に、水平転送部１ｈを駆動するように制御している。こ
れにより、画像信号Ｙ(t)の出力が停止されていた期間
で水平転送部１ｈに溜まった暗電流による不要電荷が、
蓄積部１ｓから情報電荷が転送される前の段階で出力さ
れる。ここで、判定基準値は、例えば、５０〜１５０に
設定され、水平同期信号ＨＤの１周期を１Ｈと定義する
と、判定の基準となる期間は５０Ｈ〜１５０Ｈに設定さ
れる。尚、この判定基準値は、タイミング制御回路１１
に内蔵されるレジスタにデフォルト値として格納されて
おり、外部からの指示によって設定が変更可能となって
いる。

【００３９】一方、カウント値が判定基準値に達しなか
った場合、不要電荷の排出動作を省略し、読み出し状態
信号ＨＲＥＦが立ち下げられた後に、通常通り、ライン
送りタイミング信号ＶＴ及び水平転送タイミング信号Ｈ
Ｔを立ち上げるようにライン送り制御部１１ｂに指示を
与える。そして、垂直転送クロックφｖ及び水平転送ク
ロックφｈがクロッキングされ、蓄積部１ｓから１水平
ライン分の情報電荷が水平転送部１ｈへ取り込まれ、こ
の取り込まれた情報電荷が順次出力部１ｄへ出力され
る。この判定部１１ｂでは、読み出し状態信号ＨＲＥＦ
が立ち下がる毎にカウント値がリセットされ、読み出し
状態信号ＨＲＥＦが立ち上げられている期間毎に判定動
作が区切られる。

【００４０】また、タイミング制御回路１１では、判定
部１１ｃでの判定結果に基づいてＣＣＤイメージセンサ
１から情報電荷に対応する出力信号が出力されているタ
イミングと、不要電荷に対応する出力信号が出力されて
いるタイミングとを把握することができる。そこで、不
要電荷に対応する出力信号が出力されている期間に関し
ては、アナログ信号処理回路３及びＡ／Ｄ変換回路４の
動作を停止するように制御して、アナログ信号処理回路
３、又は、Ａ／Ｄ変換回路４以降のラインに不要電荷の
信号が乗らないようにしている。

【００４１】図２は、図１の動作を説明するタイミング
図であり、この図２を参照して上述の撮像装置の動作を
説明する。ここでは、撮像装置を含む機器全体を制御す
る制御装置がタイミングｔ０以降、撮像及び読み出し動
作に関連する処理を行っており、タイミングｔ６〜タイ
ミングｔ７に掛けて割り込み処理が入って、これを優先
的に選択するものとする。また、ここでは、判定部１１
ｃに設定される適正値が１００Ｈであるとする。

【００４２】先ず、タイミングｔ１〜タイミングｔ２に
おいて、フレーム転送クロックφｆ及び垂直転送クロッ
クφｖがクロッキングされ、撮像部１ｉに蓄積された情
報電荷が蓄積部１ｓに転送される。続いて、タイミング
ｔ３において、垂直転送クロックφｖが立ち上げられる
と共に、水平転送タイミング信号ＨＴが立ち上げられて
水平転送クロックφｈがクロッキングされ始める。これ
により、蓄積部１ｓから１水平ライン分の情報電荷が水
平転送部１ｈへ転送された後、出力部１ｄへ順次１画素
単位で出力されて１水平ライン分の画像信号Ｙ(t)が出
力される。その後、デジタル信号処理回路５で信号処理
の施された画像データがラインメモリ８に書き込まれ
る。

【００４３】タイミングｔ４において、ラインメモリ８
への画像データの書き込みが終了すると、読み出し状態
信号ＨＲＥＦが立ち上げられる。これに応じて外部機器
側から読み出しクロックＥＸＣＬＫがメモリ制御部７に
供給され、ラインメモリ８に格納されるデータが読み出
される。タイミングｔ４以降からタイミングｔ６までの
期間では、タイミングｔ３〜タイミングｔ４までの動作
が繰り返され、ＣＣＤイメージセンサ１からの画像信号
Ｙ(t)の出力と外部機器側へのデータの読み込みが１水
平ライン単位で交互に行われる。また、タイミングｔ４
〜タイミングｔ６の期間には、タイミングｔ５におい
て、排出クロックφｂが立ち上げられる。これにより、
撮像部１ｉに蓄積された情報電荷が排出され、次のフレ
ームシフトタイミングまでの期間に情報電荷が蓄積され
る。

【００４４】続いて、タイミングｔ６において、割り込
み処理が入ると、外部機器側での撮像及び読み出し動作
に関連する処理が一旦停止され、これに応じてラインメ
モリ８からのデータの読み出しが停止される。このた
め、ラインメモリ８には、割り込み処理が入るまでの期
間で読み出されなかったデータがそのまま格納されてお
り、割り込み処理がなされる期間で読み出し状態信号Ｈ
ＲＥＦが立ち上げられたままの状態で維持される。

【００４５】タイミングｔ７において、割り込み処理が
終了すると、撮像及び読み出し動作が再開されてライン
メモリ８に格納されている残りのデータが外部機器側に
読み出され、データの読み出しが終了した時点で読み出
し状態信号ＨＲＥＦが立ち下げられる。ここでは、読み
出し状態信号ＨＲＥＦが割り込み処理の前に立ち上げら
れてから、割り込み処理が終了してから立ち下げられる
までの期間が１３０Ｈであるとする。この期間は、判定
部１１ｃでカウントされており、判定基準値を上回るも
のであると判定される。このため、判定部１１ｃでは、
蓄積部１ｓから情報電荷を出力する前に水平転送部１ｈ
を駆動するようにライン送り制御回路１１ｂに指示を与
える。タイミングｔ８において、不要電荷排出用の水平
転送タイミング信号ＨＴ（図中Ａ）が立ち上げられ、こ
れに応じて不要電荷排出用の水平転送クロックφｈ（図
中Ａ’）がクロッキングされる。これにより、割り込み
処理によって撮像動作が停止されていた期間に水平転送
部１ｈで蓄積された不要電荷がＣＣＤイメージセンサ１
の外に掃き出される。不要電荷の掃き出しが終了した後
のタイミングｔ９において、垂直転送クロックφｖが立
ち上げられて、リセットされた水平転送部１ｈへ蓄積部
１ｓから１水平ライン分の情報電荷が出力される。そし
て、水平転送部１ｈから出力部１ｄ側へ順次情報電荷が
出力され、画像信号Ｙ(t)として出力される。

【００４６】このように、外部機器側の都合によって画
像信号Ｙ(t)の出力が停止される場合、特に、画像信号
Ｙ(t)の出力停止期間が長くなったとき、蓄積部１ｓか
ら情報電荷を出力する前の段階で水平転送部１ｈを駆動
することで、水平転送部１ｈに発生する不要電荷が再生
画像に対して影響を与えるのを防ぐことができる。これ
により、再生画面上に現れる横線状のノイズを確実に防
止することができ、画質の向上を図ることができる。ま
た、判定部１１ｃを設けたことで、画像信号Ｙ(t)の出
力が停止されている期間に応じて、不要電荷を排出する
場合と排出しない場合とを区別することができる。これ
により、画像信号Ｙ(t)の出力が停止される期間のうち
から必要最低限のものに限って不要電荷の排出の処理を
行うことができ、排出に要する出力時間の影響で機器全
体の処理速度を遅らせてしまうのを最小限に抑えること
ができる。

【００４７】尚、本実施形態においては、蓄積部１ｓか
ら情報電荷が出力される直前の期間に限って水平転送部
１ｈを駆動しているが、これに限られるものではない。
特に画質の向上を優先する場合、情報電荷の出力のため
の水平転送駆動に連続して不要電荷排出のための水平転
送駆を行う構成としても良いし、或いは、判定部１１ｃ
で設定される判定基準値を短い時間に設定して、各ライ
ンで水平転送部１ｈがリセットされるようにしても良
い。また、各ラインで一定の期間、例えば、５０Ｈ程度
の時間間隔を空けて画像信号Ｙ(t)が出力されるような
ものにおいては、判定部１１ｃを備えることなく、ライ
ン毎に定期的に水平転送部１ｈをリセットする構成とし
ても良い。

【００４８】続いて、本願発明の第２の実施形態を説明
する。撮像装置においては、アナログ信号処理回路３に
クランプ回路を含み、ＣＣＤイメージセンサ１から出力
される画像信号、又は、アナログ信号処理が施されてＡ
／Ｄ変換回路４に出力される画像信号をクランプして、
画像信号の全黒レベルの電位固定をしている。図３は、
クランプ回路の一例を示す回路構成図である。クランプ
回路２１は、スイッチ２２、コンデンサ２３、トランジ
スタ１２及び抵抗２５より構成される。クランプ回路２
１は、コンデンサ２３を通して入力される信号の変化分
のみを取り込み、タイミング制御回路１１で生成される
クランプパルスφｃをスイッチ２２に受けて変化分にク
ランプ電位Ｖ_Cを付加する。そして、エミッタフォロア
接続されたトランジスタ２４からから出力信号を得るよ
うに構成される。このようなクランプ回路を備える撮像
装置において、画像信号Ｙ(t)の出力停止期間が第１の
実施形態で説明したものよりも更に長くなった場合（例
えば、５００Ｈ〜１５００Ｈの期間）、クランプ回路に
含まれるコンデンサ２３のリーク電流やトランジスタ２
４のベース電流等によって出力側の電位がクランプ電位
Ｖ_Cよりも低くなり、出力信号波形が歪んで画質の劣化
を招くことがある。

【００４９】そこで、ＣＣＤイメージセンサ１からの画
像信号Ｙ(t)の出力の停止がクランプ処理にまで影響を
与える程の期間に達した場合は、１水平ライン分の画像
信号Ｙ(t)の出力が終了してから次のラインの出力が開
始されるまでの少なくとも一部の期間でクランプパルス
φｃを立ち上げるように構成する。具体的には、水平転
送部１ｈに溜まった不要電荷を排出するか否かを判定す
る判定基準値に加えて、第２の判定基準値を設定し、こ
の第２の判定基準値で示される期間を画像信号Ｙ( t)の
出力停止期間が上回るか否かを判定する。そして、判定
部１１ｃでは、画像信号Ｙ(t)の出力停止期間が第２の
判定基準値で示される期間を上回った場合、ＣＣＤイメ
ージセンサ１から画像信号Ｙ(t)が出力される前にクラ
ンプパルスφｃを立ち上げるようにタイミング制御回路
１１に指示を与える。

【００５０】図４は、第２の実施形態の動作を説明する
タイミング図である。図中の垂直転送クロックφｖ、水
平転送タイミング信号ＨＴ、水平転送クロックφｈ及び
読み出し状態信号ＨＲＥＦは、図１及び図２で説明した
ものと同一の信号である。ここでは、撮像装置を含む機
器全体を制御する制御装置がタイミングｔ０以降、撮像
装置を監視して撮像及び読み出し動作に関連する処理を
行っており、タイミングｔ２〜タイミングｔ３に掛けて
割り込み処理が入って画像データの読み出しを中断する
ものとする。また、ここでは、タイミングｔ２〜タイミ
ングｔ３の期間が第２の判定基準値で設定される期間を
上回るものであるとする。

【００５１】撮像及び読み出し動作中であるタイミング
ｔ１において、垂直転送クロックφｖが立ち上げられる
と共に水平転送タイミング信号ＨＴが立ち上げられて、
水平転送クロックφｈがクロッキングされ始める。これ
に僅かに遅れてクランプパルスφｃが立ち上げられて、
ＣＣＤイメージセンサ１からの出力信号に含まれるＯＰ
Ｂ領域に対応する部分がクランプされ、全黒レベルが所
定値に固定される。その後、読み出し状態信号ＨＲＥＦ
が立ち上げられてラインメモリ８にデータが書き込ま
れ、１水平ライン分のデータの書き込みが終了すると読
み出し状態信号ＨＲＥＦが立ち下げられる。タイミング
ｔ２において、割り込み処理が入ると撮像動作が一旦停
止され、これに応じてラインメモリ８からのデータの読
み出しが中断される。このため、割り込み処理の開始か
ら割り込み処理が終了するまでの期間で読み出し状態信
号ＨＲＥＦが立ち上げられたままの状態となり、その間
においては画像信号Ｙ(t)の出力が停止されたままとな
る。

【００５２】タイミングｔ３において、割り込み処理が
終了すると、撮像動作が再開されてラインメモリ８から
残りのデータが読み出される。この残りのデータの読み
出しが終了すると、読み出し状態信号ＨＲＥＦが立ち下
げられる。判定部１１ｃでは、読み出し状態信号ＨＲＥ
Ｆが立ち下げられるまでの期間で水平同期信号ＨＤをカ
ウントしており、このカウント値が第２の判定基準値を
越えることを検知する。続くタイミングｔ４において、
判定部１１ｃの指示に従って、先ず、水平転送部１ｈに
溜まった不要電荷を排出するための水平転送クロックφ
ｈ（図中Ａ’）がクロッキングされ、水平転送部１ｈに
蓄積される不要電荷が排出されて水平転送部１ｈがリセ
ットされる。続いて、タイミングｔ５において、不要電
荷排出用の水平転送クロックφｈに連続して、再度水平
転送クロックφｈ（図中Ｂ’）がクロッキングされ、水
平転送部１ｈに電荷が蓄積されていない状態で空駆動さ
れる。このため、出力部１ｄ側からはリセットレベルと
略同等のレベルの出力信号が出力される。この出力信号
に対応するタイミングｔ５〜ｔ６の期間の一部でクラン
プパルスφｃ（図中Ｃ）が立ち上げられ、クランプ回路
２１のスイッチ２２がオンしてコンデンサ２３がチャー
ジされる。そして、タイミングｔ７において、垂直転送
クロックφｖが立ち上げられると共に水平転送クロック
φｈがクロッキングされ、蓄積部１ｉから水平転送部１
ｈに取り込まれた情報電荷が出力部１ｄに転送されて画
像信号Ｙ(t)として出力される。これに僅かに遅れたタ
イミングでクランプパルスφｃが立ち上げられて、クラ
ンプ回路２１に画像信号Ｙ(t)が取り込まれる。

【００５３】このように、クランプ回路２１が画像信号
Ｙ(t)を取り込む前にクランプパルスを与えることで、
クランプ回路２１の出力側の電位をクランプ電位に維持
した状態で画像信号Ｙ(t)を取り込むことができる。こ
れにより、長い待機状態の後に取り出された画像信号Ｙ
(t)に対してもクランプ回路２１が正常に動作し、歪み
のない出力信号を出力することができる。

【００５４】以上の実施形態においては、撮像装置で採
用するＣＣＤイメージセンサ１をフレームトランスファ
型とした場合を例示したが、１画面分の情報電荷を撮像
素子内に保持できるもの（例えば、インターライン型、
フレームインターライン型）であれば同様に適用可能で
ある。

【００５５】

【発明の効果】本願発明によれば、外部機器側の都合で
画像信号の出力が停止される少なくとも一部の期間で水
平シフトレジスタを駆動して、水平シフトレジスタの発
生した暗電流による不要電荷を排出するようにしてい
る。これにより、画像信号の出力停止期間が再生画像に
影響を及ぼすのを防止し、画質の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の第１の実施形態の構成を示す概略の
ブロック図である。

【図２】図１の動作を説明するタイミング図である。

【図３】クランプ回路の一例を示す回路構成図である。

【図４】本願発明の第２の実施形態を説明するタイミン
グ図である。

【図５】従来の撮像装置の一例を示す概略のブロック図
である。

【図６】図５の動作を説明するタイミング図である。

【図７】ＣＣＤイメージセンサの構成を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１：ＣＣＤイメージセンサ ２：ＣＣＤドライバ回路 ３：アナログ信号処理回路 ４：Ａ／Ｄ変換回路 ５：デジタル信号処理回路 ６：インターフェース制御部 ７：メモリ制御部 ８：ラインメモリ ９：コマンドレジスタ １０、１１：タイミング制御回路 １１ａ：ライン送り制御部 １１ｂ：フレーム転送制御部 １１ｃ：判定部 ２１：クランプ回路 ２２：スイッチ ２３：コンデンサ ２４：トランジスタ ２５：抵抗

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体画像を捉えて得られる画像情報を
   外部機器に供給する撮像装置において、 行列配置される複数の受光画素に蓄積された情報電荷を
   複数の垂直シフトレジスタを介して垂直方向に転送する
   と共に、前記複数の垂直シフトレジスタから出力される
   情報電荷を１ライン単位で水平シフトレジスタを介して
   転送出力する固体撮像素子と、 前記複数の垂直シフトレジスタ及び水平シフトレジスタ
   へ多相のクロックパルスを供給して前記固体撮像素子か
   ら画像信号を取り出す駆動回路と、 前記固体撮像素子の垂直走査のタイミングを一定周期に
   設定すると共に、前記外部機器から与えられる前記画像
   信号の出力要求に応じて水平走査のタイミングを設定す
   るタイミング制御回路と、を備え、 前記タイミング制御回路は、１ライン分の画像信号の出
   力が完了した後、次に出力要求を受けるまでの画像信号
   の出力停止期間の少なくとも一部で前記水平シフトレジ
   スタへクロックパルスを供給させ、前記水平シフトレジ
   スタ内に蓄積される暗電流電荷を排出させることを特徴
   とする撮像装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の撮像装置において、 前記タイミング制御回路は、前記画像信号の出力停止期
   間を計測し、この出力停止期間が所定の時間に達しなか
   ったとき、前記暗電流排出動作を省略することを特徴と
   する撮像装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の撮像装置において、 前記タイミング制御回路は、出力要求を受けたとき、前
   記水平シフトレジスタ内の暗電流電荷を排出させた後、
   前記複数の垂直シフトレジスタから前記水平シフトレジ
   スタへ１ライン分の情報電荷を転送させることを特徴と
   する撮像装置。
4. 【請求項４】 被写体画像を捉えて得られる画像情報を
   外部機器に供給する撮像装置において、 行列配置される複数の受光画素に蓄積された情報電荷を
   複数の垂直シフトレジスタを介して垂直方向に転送する
   と共に、前記複数の垂直シフトレジスタから出力される
   情報電荷を１ライン単位で水平シフトレジスタを介して
   転送出力する固体撮像素子と、 前記複数の垂直シフトレジスタ及び水平シフトレジスタ
   へ多相のクロックパルスを供給して前記固体撮像素子か
   ら画像信号を取り出す駆動回路と、 前記固体撮像素子の垂直走査のタイミングを一定周期に
   設定すると共に、前記外部機器から与えられる前記画像
   信号の出力要求に応じて水平走査のタイミングを設定す
   るタイミング制御回路と、 前記画像信号の基準レベルを固定するクランプ回路と、
   を備え、 前記タイミング制御回路は、１ライン分の画像信号の出
   力が完了してから次の出力要求を受けるまでの期間の少
   なくとも一部で前記水平シフトレジスタ内の暗電流電荷
   を排出させると共に、排出動作の完了後も前記水平シフ
   トレジスタを空駆動させ、 前記クランプ回路は、前記水平シフトレジスタの空駆動
   の期間の少なくとも一部で前記固体撮像素子の出力信号
   をクランプすることを特徴とする撮像装置。