JP2007194954A - 固体撮像素子、撮像装置および撮像方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】受光領域100の下側(垂直転送路の下側最終段)には垂直転送路104から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送路(HCCD)110が配置され、受光領域100の上側(垂直転送路104の上側最終段)には、水平転送路110の電荷蓄積容量よりも大きな電荷蓄積容量を有する水平転送路112が配置されている。本CCD12は電荷蓄積容量の異なる2つの水平転送路のいずれを用いて画像信号を読み出すかを任意に選択することが出来る。
【選択図】 図1
Description
はじめに、本発明の実施形態に係る固体撮像素子の構造とその動作について説明する。
次にVCCDパルスによって、電荷を水平転送路110または水平転送路112へ転送する転送制御について説明する。
次に、上述したCCD12の駆動方法について説明する。
次に、読み出すPDの電荷蓄積容量に応じて、異なる水平転送路を用いて電荷転送する駆動方法を説明する。図4はPDの構成図である。図1におけるPD102を、図6に示すように大きな電荷蓄積容量をもつPD102aと、小さな電荷蓄積容量をもつPD102bにより構成する。それ以外の構成は図1に示すCCDと同様である。PDの電荷蓄積容量は、図6のように面積を変えることで実現できる。また、PDを構成する半導体の不純物濃度を変えてもよい。
次に、画像信号の出力値に応じて、水平転送路を切り替えるCCDの駆動方法を説明する。
水平転送路の切り換えを判別する際に、CCD12の受光領域100の端部に設けられた、オプティカルブラック(OB)領域114の出力信号を採用することも可能である。通常OB領域は光が入らないため、出力値はノイズ程度の小さな値となる。しかし、水平転送路に大きな信号電荷が混入すると、信号電荷が転送中に溢れて後段のパケットに信号電荷が流入し、OB領域の出力値が大きくなることがある。そこで、OB領域の出力信号を監視することによって、小さな電気蓄積容量の水平転送路で転送可能な信号電荷量を超えているかを判別できる。本実施例では、OB領域をCCD12の受光領域100の列方向の端部に配置してあるが、OB領域を受光領域内に一定間隔で配置するようにしてもよい。
図7は動画撮影の一例を示すフローチャートである。SA1において動画の出力がスタートする。この時、CCD12の電荷蓄積容量の小さな水平転送路110を用いて画像信号を出力する。SA2にて出力された画像を後述する表示装置40に出力する。SA3にてOB領域114からの出力値が所定値以上かどうかを判定する。所定値以下であればSA2に戻り、CCD12から画像を新たに取り込み表示する。所定値以上であれば、電荷蓄積容量の小さなHCCD110から電荷蓄積容量の大きな水平転送路112に出力を切り換える。
次に、本CCD12を用いた、静止画の撮像方法の一例を説明する。
以上、本発明の実施形態に係るCCDの構造とその動作あるいは制御方法について説明してきたが、最後に本発明の実施形態に係るデジタルカメラ全体の構造と動作あるいは制御方法を説明する。
れる。CCDドライバー62および、タイミング発生器74でVCCDパルス、HCCDパルスを制御し、垂直転送路における信号電荷の転送方向および、2つの水平転送路の動作を制御することができる。
Claims (16)
- 複数の光電変換素子が配列された固体撮像素子において、
前記光電変換素子から読み出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送路と、
前記垂直転送路の後段に設けられ、前記垂直転送路から送り出される信号電荷を水平方向に転送する複数の水平転送路と、
を備え、
前記水平転送路は、電荷蓄積容量がそれぞれ異なることを特徴とする固体撮像素子。 - 請求項1に記載の固体撮像素子において、
前記水平転送路は面積が異なることを特徴とする固体撮像素子。 - 請求項1または2に記載の固体撮像素子において、
前記水平転送路は、水平転送路を形成する半導体の不純物濃度が異なることを特徴とする固体撮像素子。 - 2次元的に配列された複数の光電変換素子と、
各光電変換素子に蓄積された信号電荷を、前記配列の列方向に沿う垂直上方向および垂直下方向のいずれにも選択的に転送可能な垂直転送路と、
前記垂直転送路の上方に設けられ、垂直転送路から送り出される信号電荷を前記配列の行方向に沿う水平方向に転送させる第1の水平転送路と、
前記垂直転送路の下方に設けられ、垂直転送路から送り出される信号電荷を前記配列の行方向に沿う水平方向に転送させる第2の水平転送路と、
を備える固体撮像素子であって、
前記第1の水平転送路と前記第2の水平転送路とでは、電荷蓄積容量が互いに異なることを特徴とする固体撮像素子。 - 前記第1の水平転送路と前記第2の水平転送路とでは、水平転送路の面積が互いに異なることを特徴とする請求項4に記載の固体撮像素子。
- 前記第1の水平転送路と前記第2の水平転送路とでは、水平転送路を形成する半導体の不純物濃度が互いに異なることを特徴とする請求項4または5に記載の固体撮像素子。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載の固体撮像素子を備える撮像装置であって、
前記垂直転送路における信号電荷を垂直転送制御信号によって、前記水平転送路のいずれかに選択的に信号電荷を転送するように制御する垂直転送制御手段と、
それぞれの水平転送路の電荷蓄積容量に応じた水平転送制御信号によって、信号電荷を水平方向に転送するように制御する水平転送制御手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 - 請求項7に記載の撮像装置はさらに、
信号電荷を混合する手段を有し、
前記垂直転送制御手段は、前記信号電荷の混合を行うか否かまたは混合する電荷数に応じて、いずれの水平転送路に信号電荷を転送するかを制御し、
前記水平転送制御手段は、電荷が転送されてくる水平転送路のみに水平転送制御信号を供給するように水平転送制御信号を制御する、
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項7に記載の撮像装置であって、
前記固体撮像素子に配列された複数の光電変換素子は、第1の電荷蓄積容量を有する第1の光電変換素子と、第1の電荷蓄積容量とは異なる第2の電荷蓄積容量を持つ第2の光電変換素子から成り、
前記垂直転送制御手段は、前記第1の光電変換素子から読み出される電荷と前記第2の光電変換素子から読み出される電荷とでは、異なる水平転送路に転送するように制御し、
前記水平転送制御手段は、電荷が転送されてくる水平転送路のみに水平転送制御信号を供給するように水平転送制御信号を制御する、
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項7に記載の撮像装置であって、
前記垂直転送制御手段は、各撮影フレームの信号電荷を連続的に出力する場合において、今回出力された撮影フレームの信号電荷の出力信号の全部あるいは一部の出力信号値に応じて、次回以降に出力される撮影フレームの信号電荷を、いずれか1つの水平転送路に転送するように制御し、
前記水平転送制御手段は電荷が転送されてくる水平転送路のみに水平転送制御信号を供給するように水平転送制御信号を制御する、
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項7に記載の撮像装置であって、
前記固体撮像素子はさらにオプティカルブラック領域(OB領域)を有し、
前記垂直転送制御手段は、各撮影フレームの信号電荷を連続的に出力する場合において、今回出力された撮影フレームの信号電荷の前記OB領域に対応する出力信号値に応じて、次回以降に出力される撮影フレームの信号電荷を、いずれか1つの水平転送路に転送するように制御し、
前記水平転送制御手段は電荷が転送されてくる水平転送路のみに水平転送制御信号を供給するように水平転送制御信号を制御する、
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項7に記載の撮像装置を用いた撮像方法であって、
前記固体撮像素子からスルー画を出力する場合は、前記複数の水平転送路のうち電荷蓄積容量の小さな水平転送路を用いて信号電荷を出力し、
前記固体撮像素子から記録画を出力する場合は、前記複数の水平転送路のうち電荷蓄積容量の大きな水平転送路を用いて信号電荷を出力する、
ことを特徴とする撮像方法。 - 請求項7に記載の撮像装置を用いた静止画の撮像方法であって、
前記静止画の撮影に先立ち、前記複数の水平転送路のうち電荷蓄積容量の小さな水平転送路を用いて、固体撮像素子からスルー画を読み出し、
前記静止画の撮影時において、スルー画の出力信号の全部あるいは一部の出力信号値に応じて、前記複数の水平転送路のいずれの水平転送路を用いて、前記光電変換素子からの信号電荷を読み出すかを切り替えることを特徴とする、
静止画の撮像方法。 - 請求項7に記載の撮像装置を用いた静止画の撮像方法であって、
前記撮像装置の固体撮像素子はさらにOB領域を有し、
前記静止画の撮影に先立ち、前記複数の水平転送路のうち電荷蓄積容量の小さな水平転送路のみを用いて、固体撮像素子からスルー画を読み出し、
前記静止画の撮影時において、前記スルー画におけるOB領域の出力信号値に応じて、前記複数の水平転送路のいずれの水平転送路を用いて、前記光電変換素子からの信号電荷を読み出すかを切り替えることを特徴とする、静止画の撮像方法。 - 請求項7に記載の撮像装置を用いた動画の撮像方法であって、
常時あるいは所定のフレーム間隔で撮像信号の全部あるいは一部の出力値を監視し、
前記撮像信号の全部あるいは一部の出力値に応じて、前記複数の水平転送路のいずれの水平転送路を用いて、前記光電変換素子からの信号電荷を読み出すかを切り替えることを特徴とする、動画の撮像方法。 - 請求項7に記載の撮像装置を用いた動画の撮像方法であって、
前記撮像装置の固体撮像素子はさらにOB領域を有し、
常時あるいは所定のフレーム間隔で前記OB領域の出力値を監視し、
前記OB領域の出力信号値に応じて、前記複数の水平転送路のいずれの水平転送路を用いて、前記光電変換素子からの信号電荷を読み出すかを切り替えることを特徴とする、動画の撮像方法。
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