JP4347948B2 - 撮像素子駆動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラ等に設けられ、被写体像を電気的な画像信号に変換する撮像素子を駆動する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内視鏡等に設けられるフルフレームトランスファー形のＣＣＤ（固体撮像素子）では、受光部は垂直転送ＣＣＤによって構成され、垂直転送ＣＣＤは各受光部に発生した電荷を蓄積する蓄積部およびその電荷を転送する垂直転送路として機能する。この受光部には複数の電極が設けられる。露光期間中、これらの電極には受光部を制御するための制御信号が供給され、この制御信号に応じて各受光部にはポテンシャルの井戸が形成され、このポテンシャルの井戸に各受光部の光電変換により発生した電荷が蓄積される。画像信号の出力期間には、蓄積された電荷が受光部によって水平転送ＣＣＤに転送され、そこから外部に出力される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＣＣＤの周囲温度が高くなると、あるいは電荷の蓄積時間が長くなると、暗電流が発生して、受光部には不要電荷が発生する。このような場合、上述のフルフレームトランスファー形のＣＣＤでは、受光部で発生した不要電荷がその周囲の受光部に漏れ込み、これによりブルーミングが発生し、画像信号が劣化するという問題があった。
【０００４】
本発明は、暗電流に起因して受光部に生じる不要電荷がその周囲の受光部に漏れ込むのを防止し、適正な画像信号を得ることができる撮像素子駆動装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る撮像素子駆動装置は、受光部と垂直転送路とが同一であるフルフレームトランスファー形である撮像素子における蓄積時間を求める蓄積時間算出手段と、前記蓄積時間の間、前記撮像素子の垂直転送路に設けられる第１および第２の電極の電圧レベルを制御する電圧制御手段とを備え、前記電圧制御手段は、前記蓄積時間の長さに応じて、前記第１の電極の電圧レベルを固定するとともに、前記第２の電極の電圧レベルを周期的に変化させてチャージポンピング動作を行なうことを特徴としている。
【０００６】
電圧制御手段は、蓄積時間の長さに応じて、第１の電極の電圧レベルを第１のレベルに固定するとともに、第２の電極の電圧レベルを第１のレベルと第２のレベルに間において周期的に変化させることが好ましい。
【０００７】
電圧制御手段は、蓄積時間が基準時間よりも長いとき、チャージポンピング動作を行なうように構成されてもよい。この場合、撮像素子の周辺温度を検出する温度検出手段を設け、電圧制御手段が基準時間を撮像素子の周辺温度に応じて変化させることが好ましい。
【０００８】
電圧制御手段は、蓄積時間が長くなるに従って、第２の電極の電圧レベルを変化させる周期を長くするように構成されてもよい。この場合、撮像素子の周辺温度を検出する温度検出手段を設け、電圧制御手段が、第２の電極の電圧レベルを変化させる周期を、撮像素子の周辺温度に応じて変更することが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態の撮像素子駆動装置を適用したデジタルカメラを示す斜視図である。
【００１１】
デジタルカメラ１０の正面１０ａにはレンズ鏡筒１３が設けられ、レンズ鏡筒１３には撮影光学系１２が保持されている。レンズ鏡筒１３の近傍には測光用の窓１８が形成され、この測光用の窓１８には後述する測光センサが取付けられている。デジタルカメラ１０の背面１０ｃには、図示しないファインダが設けられる。
【００１２】
デジタルカメラ１０の上面１０ｂには、画像を表示するための液晶表示装置（ＬＣＤ）１１が設けられる。またデジタルカメラ１０の上面１０ｂには、画像を撮影するためのレリーズボタン１６と操作パネル１５とが配設され、操作パネル１５はデジタルカメラ１０の動作を操作するための種々の操作ボタン１５を有している。
【００１３】
図２を参照してデジタルカメラ１０の電気的構成について説明する。ＣＰＵ４０には、操作パネル１５とレリーズボタン１６とが接続されている。デジタルカメラ１０は操作パネル１５に設けられる種々の操作ボタンおよびレリーズボタン１６を押下することにより操作され、ＣＰＵ４０によって制御される。
【００１４】
撮影光学系１２の後方にはミラー２１、シャッタ２２および撮像素子（ＣＣＤ）３０がこの順に配設されており、ミラー２１の上方にはファインダ光学系２３が配設されている。ＣＣＤ３０はフルフレームトランスファー形のエリアセンサ（イメージセンサ）であり、垂直転送ＣＣＤを兼ねた多数の受光部を有する。
【００１５】
通常、ミラー２１は実線で示す傾斜状態に配置されており、撮像光学系１２から取込まれた光をファインダ光学系２３に導く。このときシャッタ２２は閉じており、ＣＣＤ３０に向かう光路を閉塞している。これに対し撮影が行なわれる時、ミラー２１はミラー駆動回路２４の制御により上方に回動せしめられ、破線で示す水平状態となる。このミラー２１の回動にともない、シャッタ２２はシャッタ駆動回路２５の制御により開口せしめられ、その結果撮像光学系１２から取込まれた光はＣＣＤ３０の受光部に照射される。
【００１６】
ＣＰＵ４０にはタイミング発生回路４１が接続され、ＣＰＵ４０の制御によりタイミング発生回路４１は複数のタイミング信号を発生する。これらのタイミング信号に基づいて、ＣＣＤ駆動回路３２と相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）４２とＡ／Ｄ変換器４３とが駆動され、ＣＣＤ駆動回路３２によりＣＣＤ３０の動作が制御される。ＣＣＤ３０の近傍には温度センサを有する温度測定回路３１が設けられ、ＣＣＤ３０の周囲温度が温度測定回路３１により検出され、デジタルデータとしてＣＰＵ４０に取込まれる。
【００１７】
レリーズボタン１６が押下されると、ＣＣＤ３０における蓄積時間を決定するための測光が行なわれる。すなわち測光センサ１８ａにより被写体からの光が検出され、その光に対応する電気的な測光用輝度信号が測光回路１９に取込まれ、そこでデジタルの測光用輝度信号に変換された後、ＣＰＵ４０に入力される。ＣＰＵ４０では、デジタルの測光用輝度信号に基づいてＣＣＤ３０の蓄積時間が算出され、その後、撮影が開始せしめられる。
【００１８】
撮影について詳述すると、被写体からの光は撮影光学系１２を通過してＣＣＤ３０の受光部に照射される。この照射光がＣＣＤ３０により検出され、そこからアナログ画像信号が出力される。このアナログ画像信号はＣＤＳ回路４２においてリセット雑音を除去され、Ａ／Ｄ変換器４３において例えば８ビットのデジタル画像信号に変換される。このデジタル画像信号は信号処理回路（ＤＳＰ）４４を介して画像メモリ４５に一旦格納される。
【００１９】
デジタル画像信号は画像メモリ４５から読み出され、ＤＳＰ４４により色補正、ガンマ補正等の所定の処理を施されて、ＬＣＤ表示回路５０の内蔵メモリ（図示せず）に一旦格納される。デジタル画像信号はＬＣＤ表示回路５０の制御によって内蔵メモリから読み出され、ＬＣＤ１１により、デジタル画像信号に基づく画像が表示される。
【００２０】
ＬＣＤ１１に表示された画像が操作者により確認され、再びレリーズボタン１６が押下されると、メモリカード６０に画像が記録される。詳述すると、画像メモリ４５に格納されているデジタル画像信号が読み出される。このデジタル画像信号はＤＳＰ４４において補間処理を施されるとともに、輝度信号と色差信号に変換される。輝度信号と色差信号とはＤＳＰ４４によりガンマ補正を施され、メモリカードコントローラ６２により圧縮され、メモリカードスロット６１を介してメモリカード６０に記録される。
【００２１】
図２および図３を参照してＣＣＤ３０の構成およびＣＣＤ３０を駆動するための構成を説明する。
【００２２】
ＣＣＤ３０には、複数の受光部３３が垂直転送方向（矢印Ｖ方向）に配列されている。各受光部３３は画像を構成する各画素に対応しており、各受光部３３では受光量に応じて信号電荷が生成される。垂直転送方向に配列された複数の受光部３３は垂直転送ＣＣＤとしても機能し、この垂直転送ＣＣＤによって、各受光部３３で生成された信号電荷が水平転送ＣＣＤ３５に転送される。水平転送ＣＣＤ３５にはフローティングディフュージョンアンプ（ＦＤＡ）３６が接続されており、ＦＤＡ３６では、水平転送ＣＣＤ３３により水平転送方向（矢印Ｈ方向）に転送されてきた電荷が電圧信号に変換され、外部に出力される。
【００２３】
ＣＣＤ駆動回路３２には、タイミング発生回路４１から複数のタイミング信号が入力され、これらのタイミング信号に対応するφＶ１信号〜φＶ３信号およびＶsub 信号がＣＣＤ３０に対して出力される。
【００２４】
φＶ１信号〜φＶ３信号は垂直転送ＣＣＤの垂直転送動作を制御するための信号であり、各受光部３３に設けられる電極３４ａ〜電極３４ｃにそれぞれ供給される。これらの電極３４ａ〜電極３４ｃに供給されるφＶ１信号〜φＶ３信号の状態に応じて、受光部３３で生成された電荷の蓄積および垂直転送が行なわれる。またＣＣＤ３０に供給されるＶsub 信号は、ＣＣＤ３０に蓄積されている不要電荷を電荷の蓄積期間の直前にＣＣＤ１４の基板方向に掃き出すためのものである。
【００２５】
水平転送ＣＣＤ３５にはタイミング発生回路４１から出力されるφＨ１信号およびφＨ２信号が供給され、これらのφＨ１信号およびφＨ２信号によって水平転送ＣＣＤ３５の水平転送動作が行なわれる。
【００２６】
図４および図５はＣＣＤ３０の動作のタイミングチャートである。図４は電荷の蓄積時間が比較的長い場合を示し、図５は電荷の蓄積時間が比較的短い場合を示す。
【００２７】
Ｖsub 信号は通常“Ｌ”（２０Ｖ）であるが、レリーズボタン１６の押下に応じて算出された電荷の蓄積時間に基づく所定のタイミングで“Ｈ”（３０Ｖ）となる。Ｖsub 信号が“Ｈ”になると、それまで受光部３３により生成され、垂直転送ＣＣＤに蓄積されていた不要電荷が基板の方向に掃き出される。電荷の掃き出しが終了した時刻ｔ１から、シャッタ２２が開口する（符号Ｓ１）。その結果、垂直転送ＣＣＤへの電荷の蓄積が開始され、シャッタ２２が閉じる時刻ｔ６で、電荷の蓄積が完了する。すなわち、時刻ｔ１〜時刻ｔ６の期間に、ＣＣＤ３０の垂直転送ＣＣＤには被写体像に対応した電荷が蓄積される。
【００２８】
測光に基づいて算出されたＣＣＤ３０の蓄積期間が比較的長い場合、図４に示すように時刻ｔ１〜時刻ｔ６の蓄積期間の間、φＶ１信号は“Ｌ”（０Ｖ）に固定され、φＶ２信号およびφＶ３信号は所定のタイミングで“Ｈ”（１０Ｖ）、“Ｌ”（０Ｖ）を繰り返す。これに対し、測光に基づいて算出されたＣＣＤ３０の蓄積期間が比較的短い場合、図５に示すように、時刻ｔ１〜時刻ｔ６の蓄積時間の間、φＶ１信号は“Ｌ”に固定され、φＶ２信号およびφＶ３信号は“Ｈ”に固定される。
【００２９】
ＣＣＤ３０の垂直転送ＣＣＤへの電荷の蓄積が終了すると、すなわち時刻ｔ６になると、φＶ１信号が所定のタイミングで“Ｈ”（１０Ｖ）、“Ｌ”を繰り返し始める。すなわちφＶ１信号〜φＶ３信号の電圧レベルが変動する。これらのφＶ１信号〜φＶ３信号の図４に示す符号Ｂの期間における電圧レベルの変動を図６に時間軸方向に拡大して示す。時刻ｔ７において、φＶ１信号は“Ｌ”であり、φＶ２信号およびφＶ３信号は“Ｈ”である。時刻ｔ８においてφＶ２信号が“Ｌ”に、時刻ｔ９においてφＶ１信号が“Ｈ”に、時刻ｔ１０においてφＶ３信号が“Ｌ”に、それぞれ変化する。このようにφＶ１信号〜φＶ３信号が連続的に変化することにより、ポテンシャルの井戸が垂直転送方向に移動し、電荷が水平転送ＣＣＤ３５へ転送される。
【００３０】
水平転送ＣＣＤ３５に転送された電荷はφＨ１信号およびφＨ２信号（図３参照）に応じてＦＤＡ３６に転送され、ＣＣＤ３０から画像信号が１水平走査線ずつ出力される。
【００３１】
ここで、蓄積期間中のφＶ１信号〜φＶ３信号について詳述する。既に述べたように、φＶ１信号は蓄積時間の長さに関係なく、蓄積期間の間“Ｌ”に固定される。これに対し、φＶ２信号およびφＶ３信号の電圧レベルは、電荷の蓄積時間が比較的長い場合のみ、 "Ｈ" と "Ｌ" の間で変化する。図７に図４および図５に示す符号Ａの期間におけるφＶ２信号およびφＶ３信号の電圧レベルの変化を時間軸方向に拡大して示す。
【００３２】
時刻ｔ２の直前では、φＶ２信号とφＶ３信号は“Ｈ”である。φＶ２信号は時刻ｔ２において“Ｌ”に変化する、時刻ｔ３において再び“Ｈ”に戻る。時刻ｔ３の後、時刻ｔ４から時刻ｔ５の期間、φＶ３信号が“Ｌ”になる。その後、φＶ２信号とφＶ３信号が共に“Ｈ”になる期間が続き、再びφＶ２信号が“Ｌ”に変化して、上述した動作が繰り返され、チャージポンピング効果が発生して不要電荷が消滅する。
【００３３】
図４、図７および図８を参照してチャージポンピング動作について説明する。蓄積期間中、電極３４ａに印加される電圧すなわちφＶ１信号は常に“Ｌ”であり、したがってこの電極３４ａに対応した部分にはポテンシャルの井戸は形成されない。
【００３４】
時刻ｔ１から時刻ｔ２において図８（ａ）に示すように、電極３４ａのみが“Ｌ”の電圧を印加されており、電極３４ｂおよび電極３４ｃには、“Ｈ”の電圧が印加されている。したがって電極３４ｂおよび電極３４ｃに対応する部分にはポテンシャルの井戸が形成され、電極３４ａに対応する部分は電位障壁となり、画素１とその隣接画素２とを分離している。各画素に対応するポテンシャルの井戸には、受光部３３により生成された信号電荷（電子）と不要電荷（電子）とが保持されている。ここでは説明のため、例えば図８（ａ）では信号電荷が２つ、不要電荷の発生量は２つであるとする。
【００３５】
時刻ｔ２において、φＶ２信号の電圧レベルが“Ｌ”に変化して、電極３４ｂに“Ｌ”の電圧が印加され、電極３４ｂに対応する部分の表面準位が下がり、絶縁層と半導体の界面近傍にホールが注入され、一時的に反転状態になる。この反転状態の領域において、注入されたホールと電荷が結合することによって、暗電流によって生じた電荷が消滅する。なお、ここでは上記のように２つの不要電荷がホールと再結合する。再結合される電荷量は、電極３４ｂでの“Ｌ”の信号の期間により制御される。この期間は実験的に求められ、信号電荷との結合を行なわずに定常状態を保って、不要電荷のみがホールと再結合できるように定められ、例えば約数μsec である。
【００３６】
時刻ｔ３になると、φＶ２信号の電圧レベルは“Ｈ”に戻り、再びポテンシャル井戸が形成されて、受光および電荷蓄積が行なわれる。この後、時刻ｔ４になると、φＶ３信号の電圧レベルが“Ｌ”に変化して、電極３４ｃに“Ｌ”の電圧が印加され、電極３４ｃに対応する部分の表面準位が下がり、絶縁層と半導体の界面近傍にホールが注入され、同様にホールと暗電流成分の電荷の結合によって不要電荷が消滅する。
【００３７】
時刻ｔ５になると、φＶ３信号の電圧レベルは“Ｈ”に戻り、受光および電荷蓄積が行なわれる。
【００３８】
このような電極３４ｂ、３４ｃの電圧制御は、受光、電荷蓄積の間、一定の周期で繰り返し行なわれ、ホールと不要電荷の再結合すなわちチャージポンピング動作によって、不要電荷が消滅する。
【００３９】
図９および図１０を参照して、電荷の蓄積時間に応じてチャージポンピング動作を行なうチャージポンピング動作ルーチンについて説明する。チャージポンピング動作ルーチンはＣＰＵ４０により実行され、レリーズボタン１６が押下されると、開始される。
【００４０】
ステップ１２０において、測光センサ１８ａおよび測光回路１９を用いて測光が行なわれ、測光回路１９から取込まれたデジタル測光用輝度信号に基づいてＣＣＤ３０における電荷の蓄積時間ｔｅが算出される。ステップ１３０において、温度測定回路３１によりＣＣＤ３０の周囲温度が検出され、周囲温度のデータＴｃが読取られる。不要電荷は蓄積時間ｔｅの長さだけでなく、ＣＣＤ３０の周囲温度によっても変化する。すなわちＣＣＤ３０の周囲温度が高くなると、不要電荷は多くなり、ＣＣＤ３０の周囲温度が低くなると、不要電荷は少なくなる。このため、ステップ１４０においてチャージポンピング動作を行なうか否かの判断基準となる基準時間ｔｐがＣＣＤ３０の周囲温度に応じて算出される。すなわちＣＰＵ４０に設けられるルックアップテーブル（ＬＵＴ）が参照され、これによりＣＣＤ３０の周囲温度に対応する基準時間ｔｐが求められる。ただしＣＰＵ４０に設けられるＬＵＴは予め行なった試験に基づいて作成される。
【００４１】
ステップ１５０において、算出された蓄積時間ｔｅが基準時間ｔｐ以上であるか否かが判定される。蓄積時間ｔｅが基準時間ｔｐ以上であるとき、すなわち不要電荷の発生量が多いとき、ステップ１６０において、タイミング発生回路４１がチャージポンピング動作を行なうポンピングモードに設定される。これに対し、ステップ１５０において、蓄積時間ｔｅが基準時間ｔｐより小さいと判定されたとき、ステップ１７０において、タイミング発生回路４１がチャージポンピング動作を行なわない非ポンピングモードに設定される。
【００４２】
ステップ１６０またはステップ１７０の処理の後、ステップ２００において、ミラー２１がミラー駆動回路２４によって回動され、図２に破線で示す水平状態に定められる。ステップ２１０において、Ｖsub 信号が“Ｈ”に変化して不要電荷が掃出され、ステップ２２０においてＣＣＤ３０が電荷を蓄積する蓄積モードに設定される。
【００４３】
ステップ２３０において、シャッタ２２が開口せしめられ、ＣＣＤ３０の露光すなわち電荷の蓄積が開始せしめられる。この電荷の蓄積は蓄積時間ｔｅの長さに応じてポンピングモードあるいは非ポンピングモードで行なわれる。
【００４４】
ステップ２４０で蓄積時間ｔｅが経過したと判定されるまで、ＣＣＤ３０の露光が行なわれる。ステップ２４０において蓄積時間ｔｅが経過したと判定されると、ステップ２５０において、シャッタ２２が閉じられ、ステップ２６０において、ＣＣＤ３０が垂直転送および水平転送を行ない画像信号を読み出す読み出しモードに設定される。ステップ２７０においてＣＣＤ３０の画像信号の読み出しが終了したと判定されるまで、画像信号が１水平走査線ずつ読み出され、ステップ２７０において、ＣＣＤ３０の画像信号の読み出しが終了したと判定されると、ステップ２８０においてミラー２１が図２に実線で示す傾斜状態に配置され、このチャージポンピング動作ルーチンは終了する。
【００４５】
チャージポンピング動作ルーチンにより、蓄積時間の長さおよびＣＣＤ３０の周囲温度に応じて、電荷の蓄積時間中、チャージポンピング動作が行なわれる。第１の実施形態では、ＣＣＤ３０としてフルフレームトランスファー形のエリアセンサを用いているが、インターライン形のエリアセンサを用いる構成としてもよい。インターライン形のエリアセンサではフォトダイオードと垂直転送ＣＣＤとが独立して形成されており、フォトダイオードで発生した不要電荷が垂直転送ＣＣＤに漏れ込むが、このインターライン形のエリアセンサでも同様に、不要電荷の発生量は蓄積時間に応じて変化し、蓄積期間中に、蓄積時間に応じて垂直転送ＣＣＤでチャージポンピング動作を行なうことにより不要電荷を消滅させることができる。
【００４６】
以上のように第１の実施形態では、蓄積時間に応じて、蓄積期間中にチャージポンピング動作が行なわれる。すなわち蓄積時間が比較的長いとき、蓄積期間中、電極３４ａに印加するφＶ１信号の電圧レベルを固定した状態で、電極３４ｂおよび電極３４ｃに印加するφＶ２信号の電圧レベルおよびφＶ３信号の電圧レベルが周期的に変化せしめられる。これにより受光部３３で生成された不要電荷が消滅され、その不要電荷が周囲の受光部に漏れ込むことはない。したがって画像信号が劣化することはなく、画質が確保される。また蓄積時間が比較的短いときには、蓄積期間中、チャージポンピング動作は行なわず、電極３４ａ〜電極３４ｃに印加するφＶ１信号〜φＶ３信号がそれぞれ所定の電圧レベルで固定される。
【００４７】
図１１〜図１３を参照して第２の実施形態について説明する。不要電荷の発生量は蓄積時間が長くなるに従って増加する。したがって第２の実施形態では、蓄積時間に応じて、チャージポンピング動作すなわち電極３４ｂおよび電極３４ｃの印加電圧の変動の周期が変えられ、チャージポンピング動作を行なう回数が変更される。このチャージポンピング動作の周期を変化させる点を除いては第１の実施形態と同様であるので、この点についてのみ説明する。
【００４８】
図１１に示すように、時刻ｔ１〜時刻ｔ６の蓄積時間の間、φＶ１信号が固定された状態で、φＶ２信号およびφＶ３信号は“Ｈ”、“Ｌ”を繰り返す。ただしφＶ２信号およびφＶ３信号の変動の間隔すなわちチャージポンピング動作の周期すなわち間隔ｔpiが蓄積時間に応じて変えられる。
【００４９】
図１２および図１３に示すチャージポンピング動作ルーチンは、図９および図１０に示す第１の実施形態のチャージポンピング動作ルーチンのステップ１４０からステップ１７０の処理をステップ３００からステップ３１０の処理に置き換えたものである。ステップ３００において、チャージポンピング動作の周期すなわち間隔ｔpiが算出される。間隔ｔpiはφＶ２信号およびφＶ３信号が“Ｈ”から“Ｌ”に変化した後、再び“Ｈ”から“Ｌ”に変化するまでの時間であり、蓄積時間ｔｅおよびＣＣＤ３０の周囲温度Ｔｃに応じて算出される。すなわち間隔ｔpiは（１）式により算出される。
ｔpi＝（ｋ１／ｔｅ）＋（ｋ２／Ｔｃ）＋ｋ３ ・・・（１）
ここでｋ１、ｋ２、ｋ３は任意の定数であり、予め試験により求められる。
【００５０】
ステップ３１０において、算出された間隔ｔpiがφＶ２信号およびφＶ３信号の変動周期として設定され、このφＶ２信号およびφＶ３信号の変動周期のデータがタイミング発生回路４１に入力される。これによりステップ２２０で蓄積モードが設定され、ステップ２３０でＣＣＤ３０の露光が開始されると、チャージポンピング動作が算出された間隔ｔpiおきに行なわれる。
【００５１】
以上の第２の実施形態では、蓄積時間が長くなるに従って、蓄積期間中に行われるチャージポンピング動作の間隔が短くなる。すなわち蓄積時間が長くなると、チャージポンピング動作の回数が増加し、蓄積時間が短くなると、チャージポンピング動作の回数が減少する。これにより蓄積時間が比較的長いときは、チャージポンピング動作により、受光部において暗電流によって発生する不要電荷が消滅され、蓄積時間が比較的短いときは、チャージポンピング動作による周囲のポテンシャルの井戸への電荷の混入が抑えられる。したがって画像信号の劣化が防止され、画質が確保される。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、暗電流に起因して受光部に生じる不要電荷がその周囲の受光部に漏れ込むのを防止し、適正な画像信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の撮像素子駆動装置を適用したデジタルカメラを示す斜視図である。
【図２】第１の実施形態の撮像素子装置を適用したデジタルカメラを示すブロック図である。
【図３】撮像素子の構成を示す図である。
【図４】蓄積時間が比較的長い場合の撮像素子の動作のタイミングチャートである。
【図５】図４に示す符号Ａを時間軸方向に拡大して示すタイミングチャートである。
【図６】蓄積時間が比較的短い場合の撮像素子の動作のタイミングチャートである。
【図７】図４に示す符号Ｂを時間軸方向に拡大して示すタイミングチャートである。
【図８】チャージポンピング動作を模式的に示す図である。
【図９】チャージポンピング動作ルーチンを示すフローチャート（前半部）である。
【図１０】チャージポンピング動作ルーチンを示すフローチャート（後半部）である。
【図１１】第２の実施形態の撮像素子の動作のタイミングチャートである。
【図１２】第２の実施形態のチャージポンピング動作ルーチンを示すフローチャート（前半部）である。
【図１３】第２の実施形態のチャージポンピング動作を行なうチャージポンピング動作ルーチンを示すフローチャート（後半部）である。
【符号の説明】
３０ ＣＣＤ（撮像素子）
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラ等に設けられ、被写体像を電気的な画像信号に変換する撮像素子を駆動する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内視鏡等に設けられるフルフレームトランスファー形のＣＣＤ（固体撮像素子）では、受光部は垂直転送ＣＣＤによって構成され、垂直転送ＣＣＤは各受光部に発生した電荷を蓄積する蓄積部およびその電荷を転送する垂直転送路として機能する。この受光部には複数の電極が設けられる。露光期間中、これらの電極には受光部を制御するための制御信号が供給され、この制御信号に応じて各受光部にはポテンシャルの井戸が形成され、このポテンシャルの井戸に各受光部の光電変換により発生した電荷が蓄積される。画像信号の出力期間には、蓄積された電荷が受光部によって水平転送ＣＣＤに転送され、そこから外部に出力される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＣＣＤの周囲温度が高くなると、あるいは電荷の蓄積時間が長くなると、暗電流が発生して、受光部には不要電荷が発生する。このような場合、上述のフルフレームトランスファー形のＣＣＤでは、受光部で発生した不要電荷がその周囲の受光部に漏れ込み、これによりブルーミングが発生し、画像信号が劣化するという問題があった。
【０００４】
本発明は、暗電流に起因して受光部に生じる不要電荷がその周囲の受光部に漏れ込むのを防止し、適正な画像信号を得ることができる撮像素子駆動装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る撮像素子駆動装置は、受光部と垂直転送路とが同一であるフルフレームトランスファー形である撮像素子における蓄積時間を求める蓄積時間算出手段と、前記蓄積時間の間、前記撮像素子の垂直転送路に設けられる第１および第２の電極の電圧レベルを制御する電圧制御手段とを備え、前記電圧制御手段は、前記蓄積時間の長さに応じて、前記第１の電極の電圧レベルを固定するとともに、前記第２の電極の電圧レベルを周期的に変化させてチャージポンピング動作を行なうことを特徴としている。
【０００６】
電圧制御手段は、蓄積時間の長さに応じて、第１の電極の電圧レベルを第１のレベルに固定するとともに、第２の電極の電圧レベルを第１のレベルと第２のレベルに間において周期的に変化させることが好ましい。
【０００７】
電圧制御手段は、蓄積時間が基準時間よりも長いとき、チャージポンピング動作を行なうように構成されてもよい。この場合、撮像素子の周辺温度を検出する温度検出手段を設け、電圧制御手段が基準時間を撮像素子の周辺温度に応じて変化させることが好ましい。
【０００８】
電圧制御手段は、蓄積時間が長くなるに従って、第２の電極の電圧レベルを変化させる周期を長くするように構成されてもよい。この場合、撮像素子の周辺温度を検出する温度検出手段を設け、電圧制御手段が、第２の電極の電圧レベルを変化させる周期を、撮像素子の周辺温度に応じて変更することが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態の撮像素子駆動装置を適用したデジタルカメラを示す斜視図である。
【００１１】
デジタルカメラ１０の正面１０ａにはレンズ鏡筒１３が設けられ、レンズ鏡筒１３には撮影光学系１２が保持されている。レンズ鏡筒１３の近傍には測光用の窓１８が形成され、この測光用の窓１８には後述する測光センサが取付けられている。デジタルカメラ１０の背面１０ｃには、図示しないファインダが設けられる。
【００１２】
デジタルカメラ１０の上面１０ｂには、画像を表示するための液晶表示装置（ＬＣＤ）１１が設けられる。またデジタルカメラ１０の上面１０ｂには、画像を撮影するためのレリーズボタン１６と操作パネル１５とが配設され、操作パネル１５はデジタルカメラ１０の動作を操作するための種々の操作ボタン１５を有している。
【００１３】
図２を参照してデジタルカメラ１０の電気的構成について説明する。ＣＰＵ４０には、操作パネル１５とレリーズボタン１６とが接続されている。デジタルカメラ１０は操作パネル１５に設けられる種々の操作ボタンおよびレリーズボタン１６を押下することにより操作され、ＣＰＵ４０によって制御される。
【００１４】
撮影光学系１２の後方にはミラー２１、シャッタ２２および撮像素子（ＣＣＤ）３０がこの順に配設されており、ミラー２１の上方にはファインダ光学系２３が配設されている。ＣＣＤ３０はフルフレームトランスファー形のエリアセンサ（イメージセンサ）であり、垂直転送ＣＣＤを兼ねた多数の受光部を有する。
【００１５】
通常、ミラー２１は実線で示す傾斜状態に配置されており、撮像光学系１２から取込まれた光をファインダ光学系２３に導く。このときシャッタ２２は閉じており、ＣＣＤ３０に向かう光路を閉塞している。これに対し撮影が行なわれる時、ミラー２１はミラー駆動回路２４の制御により上方に回動せしめられ、破線で示す水平状態となる。このミラー２１の回動にともない、シャッタ２２はシャッタ駆動回路２５の制御により開口せしめられ、その結果撮像光学系１２から取込まれた光はＣＣＤ３０の受光部に照射される。
【００１６】
ＣＰＵ４０にはタイミング発生回路４１が接続され、ＣＰＵ４０の制御によりタイミング発生回路４１は複数のタイミング信号を発生する。これらのタイミング信号に基づいて、ＣＣＤ駆動回路３２と相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）４２とＡ／Ｄ変換器４３とが駆動され、ＣＣＤ駆動回路３２によりＣＣＤ３０の動作が制御される。ＣＣＤ３０の近傍には温度センサを有する温度測定回路３１が設けられ、ＣＣＤ３０の周囲温度が温度測定回路３１により検出され、デジタルデータとしてＣＰＵ４０に取込まれる。
【００１７】
レリーズボタン１６が押下されると、ＣＣＤ３０における蓄積時間を決定するための測光が行なわれる。すなわち測光センサ１８ａにより被写体からの光が検出され、その光に対応する電気的な測光用輝度信号が測光回路１９に取込まれ、そこでデジタルの測光用輝度信号に変換された後、ＣＰＵ４０に入力される。ＣＰＵ４０では、デジタルの測光用輝度信号に基づいてＣＣＤ３０の蓄積時間が算出され、その後、撮影が開始せしめられる。
【００１８】
撮影について詳述すると、被写体からの光は撮影光学系１２を通過してＣＣＤ３０の受光部に照射される。この照射光がＣＣＤ３０により検出され、そこからアナログ画像信号が出力される。このアナログ画像信号はＣＤＳ回路４２においてリセット雑音を除去され、Ａ／Ｄ変換器４３において例えば８ビットのデジタル画像信号に変換される。このデジタル画像信号は信号処理回路（ＤＳＰ）４４を介して画像メモリ４５に一旦格納される。
【００１９】
デジタル画像信号は画像メモリ４５から読み出され、ＤＳＰ４４により色補正、ガンマ補正等の所定の処理を施されて、ＬＣＤ表示回路５０の内蔵メモリ（図示せず）に一旦格納される。デジタル画像信号はＬＣＤ表示回路５０の制御によって内蔵メモリから読み出され、ＬＣＤ１１により、デジタル画像信号に基づく画像が表示される。
【００２０】
ＬＣＤ１１に表示された画像が操作者により確認され、再びレリーズボタン１６が押下されると、メモリカード６０に画像が記録される。詳述すると、画像メモリ４５に格納されているデジタル画像信号が読み出される。このデジタル画像信号はＤＳＰ４４において補間処理を施されるとともに、輝度信号と色差信号に変換される。輝度信号と色差信号とはＤＳＰ４４によりガンマ補正を施され、メモリカードコントローラ６２により圧縮され、メモリカードスロット６１を介してメモリカード６０に記録される。
【００２１】
図２および図３を参照してＣＣＤ３０の構成およびＣＣＤ３０を駆動するための構成を説明する。
【００２２】
ＣＣＤ３０には、複数の受光部３３が垂直転送方向（矢印Ｖ方向）に配列されている。各受光部３３は画像を構成する各画素に対応しており、各受光部３３では受光量に応じて信号電荷が生成される。垂直転送方向に配列された複数の受光部３３は垂直転送ＣＣＤとしても機能し、この垂直転送ＣＣＤによって、各受光部３３で生成された信号電荷が水平転送ＣＣＤ３５に転送される。水平転送ＣＣＤ３５にはフローティングディフュージョンアンプ（ＦＤＡ）３６が接続されており、ＦＤＡ３６では、水平転送ＣＣＤ３３により水平転送方向（矢印Ｈ方向）に転送されてきた電荷が電圧信号に変換され、外部に出力される。
【００２３】
ＣＣＤ駆動回路３２には、タイミング発生回路４１から複数のタイミング信号が入力され、これらのタイミング信号に対応するφＶ１信号〜φＶ３信号およびＶsub 信号がＣＣＤ３０に対して出力される。
【００２４】
φＶ１信号〜φＶ３信号は垂直転送ＣＣＤの垂直転送動作を制御するための信号であり、各受光部３３に設けられる電極３４ａ〜電極３４ｃにそれぞれ供給される。これらの電極３４ａ〜電極３４ｃに供給されるφＶ１信号〜φＶ３信号の状態に応じて、受光部３３で生成された電荷の蓄積および垂直転送が行なわれる。またＣＣＤ３０に供給されるＶsub 信号は、ＣＣＤ３０に蓄積されている不要電荷を電荷の蓄積期間の直前にＣＣＤ１４の基板方向に掃き出すためのものである。
【００２５】
水平転送ＣＣＤ３５にはタイミング発生回路４１から出力されるφＨ１信号およびφＨ２信号が供給され、これらのφＨ１信号およびφＨ２信号によって水平転送ＣＣＤ３５の水平転送動作が行なわれる。
【００２６】
図４および図５はＣＣＤ３０の動作のタイミングチャートである。図４は電荷の蓄積時間が比較的長い場合を示し、図５は電荷の蓄積時間が比較的短い場合を示す。
【００２７】
Ｖsub 信号は通常“Ｌ”（２０Ｖ）であるが、レリーズボタン１６の押下に応じて算出された電荷の蓄積時間に基づく所定のタイミングで“Ｈ”（３０Ｖ）となる。Ｖsub 信号が“Ｈ”になると、それまで受光部３３により生成され、垂直転送ＣＣＤに蓄積されていた不要電荷が基板の方向に掃き出される。電荷の掃き出しが終了した時刻ｔ１から、シャッタ２２が開口する（符号Ｓ１）。その結果、垂直転送ＣＣＤへの電荷の蓄積が開始され、シャッタ２２が閉じる時刻ｔ６で、電荷の蓄積が完了する。すなわち、時刻ｔ１〜時刻ｔ６の期間に、ＣＣＤ３０の垂直転送ＣＣＤには被写体像に対応した電荷が蓄積される。
【００２８】
測光に基づいて算出されたＣＣＤ３０の蓄積期間が比較的長い場合、図４に示すように時刻ｔ１〜時刻ｔ６の蓄積期間の間、φＶ１信号は“Ｌ”（０Ｖ）に固定され、φＶ２信号およびφＶ３信号は所定のタイミングで“Ｈ”（１０Ｖ）、“Ｌ”（０Ｖ）を繰り返す。これに対し、測光に基づいて算出されたＣＣＤ３０の蓄積期間が比較的短い場合、図５に示すように、時刻ｔ１〜時刻ｔ６の蓄積時間の間、φＶ１信号は“Ｌ”に固定され、φＶ２信号およびφＶ３信号は“Ｈ”に固定される。
【００２９】
ＣＣＤ３０の垂直転送ＣＣＤへの電荷の蓄積が終了すると、すなわち時刻ｔ６になると、φＶ１信号が所定のタイミングで“Ｈ”（１０Ｖ）、“Ｌ”を繰り返し始める。すなわちφＶ１信号〜φＶ３信号の電圧レベルが変動する。これらのφＶ１信号〜φＶ３信号の図４に示す符号Ｂの期間における電圧レベルの変動を図６に時間軸方向に拡大して示す。時刻ｔ７において、φＶ１信号は“Ｌ”であり、φＶ２信号およびφＶ３信号は“Ｈ”である。時刻ｔ８においてφＶ２信号が“Ｌ”に、時刻ｔ９においてφＶ１信号が“Ｈ”に、時刻ｔ１０においてφＶ３信号が“Ｌ”に、それぞれ変化する。このようにφＶ１信号〜φＶ３信号が連続的に変化することにより、ポテンシャルの井戸が垂直転送方向に移動し、電荷が水平転送ＣＣＤ３５へ転送される。
【００３０】
水平転送ＣＣＤ３５に転送された電荷はφＨ１信号およびφＨ２信号（図３参照）に応じてＦＤＡ３６に転送され、ＣＣＤ３０から画像信号が１水平走査線ずつ出力される。
【００３１】
ここで、蓄積期間中のφＶ１信号〜φＶ３信号について詳述する。既に述べたように、φＶ１信号は蓄積時間の長さに関係なく、蓄積期間の間“Ｌ”に固定される。これに対し、φＶ２信号およびφＶ３信号の電圧レベルは、電荷の蓄積時間が比較的長い場合のみ、 "Ｈ" と "Ｌ" の間で変化する。図７に図４および図５に示す符号Ａの期間におけるφＶ２信号およびφＶ３信号の電圧レベルの変化を時間軸方向に拡大して示す。
【００３２】
時刻ｔ２の直前では、φＶ２信号とφＶ３信号は“Ｈ”である。φＶ２信号は時刻ｔ２において“Ｌ”に変化する、時刻ｔ３において再び“Ｈ”に戻る。時刻ｔ３の後、時刻ｔ４から時刻ｔ５の期間、φＶ３信号が“Ｌ”になる。その後、φＶ２信号とφＶ３信号が共に“Ｈ”になる期間が続き、再びφＶ２信号が“Ｌ”に変化して、上述した動作が繰り返され、チャージポンピング効果が発生して不要電荷が消滅する。
【００３３】
図４、図７および図８を参照してチャージポンピング動作について説明する。蓄積期間中、電極３４ａに印加される電圧すなわちφＶ１信号は常に“Ｌ”であり、したがってこの電極３４ａに対応した部分にはポテンシャルの井戸は形成されない。
【００３４】
時刻ｔ１から時刻ｔ２において図８（ａ）に示すように、電極３４ａのみが“Ｌ”の電圧を印加されており、電極３４ｂおよび電極３４ｃには、“Ｈ”の電圧が印加されている。したがって電極３４ｂおよび電極３４ｃに対応する部分にはポテンシャルの井戸が形成され、電極３４ａに対応する部分は電位障壁となり、画素１とその隣接画素２とを分離している。各画素に対応するポテンシャルの井戸には、受光部３３により生成された信号電荷（電子）と不要電荷（電子）とが保持されている。ここでは説明のため、例えば図８（ａ）では信号電荷が２つ、不要電荷の発生量は２つであるとする。
【００３５】
時刻ｔ２において、φＶ２信号の電圧レベルが“Ｌ”に変化して、電極３４ｂに“Ｌ”の電圧が印加され、電極３４ｂに対応する部分の表面準位が下がり、絶縁層と半導体の界面近傍にホールが注入され、一時的に反転状態になる。この反転状態の領域において、注入されたホールと電荷が結合することによって、暗電流によって生じた電荷が消滅する。なお、ここでは上記のように２つの不要電荷がホールと再結合する。再結合される電荷量は、電極３４ｂでの“Ｌ”の信号の期間により制御される。この期間は実験的に求められ、信号電荷との結合を行なわずに定常状態を保って、不要電荷のみがホールと再結合できるように定められ、例えば約数μsec である。
【００３６】
時刻ｔ３になると、φＶ２信号の電圧レベルは“Ｈ”に戻り、再びポテンシャル井戸が形成されて、受光および電荷蓄積が行なわれる。この後、時刻ｔ４になると、φＶ３信号の電圧レベルが“Ｌ”に変化して、電極３４ｃに“Ｌ”の電圧が印加され、電極３４ｃに対応する部分の表面準位が下がり、絶縁層と半導体の界面近傍にホールが注入され、同様にホールと暗電流成分の電荷の結合によって不要電荷が消滅する。
【００３７】
時刻ｔ５になると、φＶ３信号の電圧レベルは“Ｈ”に戻り、受光および電荷蓄積が行なわれる。
【００３８】
このような電極３４ｂ、３４ｃの電圧制御は、受光、電荷蓄積の間、一定の周期で繰り返し行なわれ、ホールと不要電荷の再結合すなわちチャージポンピング動作によって、不要電荷が消滅する。
【００３９】
図９および図１０を参照して、電荷の蓄積時間に応じてチャージポンピング動作を行なうチャージポンピング動作ルーチンについて説明する。チャージポンピング動作ルーチンはＣＰＵ４０により実行され、レリーズボタン１６が押下されると、開始される。
【００４０】
ステップ１２０において、測光センサ１８ａおよび測光回路１９を用いて測光が行なわれ、測光回路１９から取込まれたデジタル測光用輝度信号に基づいてＣＣＤ３０における電荷の蓄積時間ｔｅが算出される。ステップ１３０において、温度測定回路３１によりＣＣＤ３０の周囲温度が検出され、周囲温度のデータＴｃが読取られる。不要電荷は蓄積時間ｔｅの長さだけでなく、ＣＣＤ３０の周囲温度によっても変化する。すなわちＣＣＤ３０の周囲温度が高くなると、不要電荷は多くなり、ＣＣＤ３０の周囲温度が低くなると、不要電荷は少なくなる。このため、ステップ１４０においてチャージポンピング動作を行なうか否かの判断基準となる基準時間ｔｐがＣＣＤ３０の周囲温度に応じて算出される。すなわちＣＰＵ４０に設けられるルックアップテーブル（ＬＵＴ）が参照され、これによりＣＣＤ３０の周囲温度に対応する基準時間ｔｐが求められる。ただしＣＰＵ４０に設けられるＬＵＴは予め行なった試験に基づいて作成される。
【００４１】
ステップ１５０において、算出された蓄積時間ｔｅが基準時間ｔｐ以上であるか否かが判定される。蓄積時間ｔｅが基準時間ｔｐ以上であるとき、すなわち不要電荷の発生量が多いとき、ステップ１６０において、タイミング発生回路４１がチャージポンピング動作を行なうポンピングモードに設定される。これに対し、ステップ１５０において、蓄積時間ｔｅが基準時間ｔｐより小さいと判定されたとき、ステップ１７０において、タイミング発生回路４１がチャージポンピング動作を行なわない非ポンピングモードに設定される。
【００４２】
ステップ１６０またはステップ１７０の処理の後、ステップ２００において、ミラー２１がミラー駆動回路２４によって回動され、図２に破線で示す水平状態に定められる。ステップ２１０において、Ｖsub 信号が“Ｈ”に変化して不要電荷が掃出され、ステップ２２０においてＣＣＤ３０が電荷を蓄積する蓄積モードに設定される。
【００４３】
ステップ２３０において、シャッタ２２が開口せしめられ、ＣＣＤ３０の露光すなわち電荷の蓄積が開始せしめられる。この電荷の蓄積は蓄積時間ｔｅの長さに応じてポンピングモードあるいは非ポンピングモードで行なわれる。
【００４４】
ステップ２４０で蓄積時間ｔｅが経過したと判定されるまで、ＣＣＤ３０の露光が行なわれる。ステップ２４０において蓄積時間ｔｅが経過したと判定されると、ステップ２５０において、シャッタ２２が閉じられ、ステップ２６０において、ＣＣＤ３０が垂直転送および水平転送を行ない画像信号を読み出す読み出しモードに設定される。ステップ２７０においてＣＣＤ３０の画像信号の読み出しが終了したと判定されるまで、画像信号が１水平走査線ずつ読み出され、ステップ２７０において、ＣＣＤ３０の画像信号の読み出しが終了したと判定されると、ステップ２８０においてミラー２１が図２に実線で示す傾斜状態に配置され、このチャージポンピング動作ルーチンは終了する。
【００４５】
チャージポンピング動作ルーチンにより、蓄積時間の長さおよびＣＣＤ３０の周囲温度に応じて、電荷の蓄積時間中、チャージポンピング動作が行なわれる。第１の実施形態では、ＣＣＤ３０としてフルフレームトランスファー形のエリアセンサを用いているが、インターライン形のエリアセンサを用いる構成としてもよい。インターライン形のエリアセンサではフォトダイオードと垂直転送ＣＣＤとが独立して形成されており、フォトダイオードで発生した不要電荷が垂直転送ＣＣＤに漏れ込むが、このインターライン形のエリアセンサでも同様に、不要電荷の発生量は蓄積時間に応じて変化し、蓄積期間中に、蓄積時間に応じて垂直転送ＣＣＤでチャージポンピング動作を行なうことにより不要電荷を消滅させることができる。
【００４６】
以上のように第１の実施形態では、蓄積時間に応じて、蓄積期間中にチャージポンピング動作が行なわれる。すなわち蓄積時間が比較的長いとき、蓄積期間中、電極３４ａに印加するφＶ１信号の電圧レベルを固定した状態で、電極３４ｂおよび電極３４ｃに印加するφＶ２信号の電圧レベルおよびφＶ３信号の電圧レベルが周期的に変化せしめられる。これにより受光部３３で生成された不要電荷が消滅され、その不要電荷が周囲の受光部に漏れ込むことはない。したがって画像信号が劣化することはなく、画質が確保される。また蓄積時間が比較的短いときには、蓄積期間中、チャージポンピング動作は行なわず、電極３４ａ〜電極３４ｃに印加するφＶ１信号〜φＶ３信号がそれぞれ所定の電圧レベルで固定される。
【００４７】
図１１〜図１３を参照して第２の実施形態について説明する。不要電荷の発生量は蓄積時間が長くなるに従って増加する。したがって第２の実施形態では、蓄積時間に応じて、チャージポンピング動作すなわち電極３４ｂおよび電極３４ｃの印加電圧の変動の周期が変えられ、チャージポンピング動作を行なう回数が変更される。このチャージポンピング動作の周期を変化させる点を除いては第１の実施形態と同様であるので、この点についてのみ説明する。
【００４８】
図１１に示すように、時刻ｔ１〜時刻ｔ６の蓄積時間の間、φＶ１信号が固定された状態で、φＶ２信号およびφＶ３信号は“Ｈ”、“Ｌ”を繰り返す。ただしφＶ２信号およびφＶ３信号の変動の間隔すなわちチャージポンピング動作の周期すなわち間隔ｔpiが蓄積時間に応じて変えられる。
【００４９】
図１２および図１３に示すチャージポンピング動作ルーチンは、図９および図１０に示す第１の実施形態のチャージポンピング動作ルーチンのステップ１４０からステップ１７０の処理をステップ３００からステップ３１０の処理に置き換えたものである。ステップ３００において、チャージポンピング動作の周期すなわち間隔ｔpiが算出される。間隔ｔpiはφＶ２信号およびφＶ３信号が“Ｈ”から“Ｌ”に変化した後、再び“Ｈ”から“Ｌ”に変化するまでの時間であり、蓄積時間ｔｅおよびＣＣＤ３０の周囲温度Ｔｃに応じて算出される。すなわち間隔ｔpiは（１）式により算出される。
ｔpi＝（ｋ１／ｔｅ）＋（ｋ２／Ｔｃ）＋ｋ３ ・・・（１）
ここでｋ１、ｋ２、ｋ３は任意の定数であり、予め試験により求められる。
【００５０】
ステップ３１０において、算出された間隔ｔpiがφＶ２信号およびφＶ３信号の変動周期として設定され、このφＶ２信号およびφＶ３信号の変動周期のデータがタイミング発生回路４１に入力される。これによりステップ２２０で蓄積モードが設定され、ステップ２３０でＣＣＤ３０の露光が開始されると、チャージポンピング動作が算出された間隔ｔpiおきに行なわれる。
【００５１】
以上の第２の実施形態では、蓄積時間が長くなるに従って、蓄積期間中に行われるチャージポンピング動作の間隔が短くなる。すなわち蓄積時間が長くなると、チャージポンピング動作の回数が増加し、蓄積時間が短くなると、チャージポンピング動作の回数が減少する。これにより蓄積時間が比較的長いときは、チャージポンピング動作により、受光部において暗電流によって発生する不要電荷が消滅され、蓄積時間が比較的短いときは、チャージポンピング動作による周囲のポテンシャルの井戸への電荷の混入が抑えられる。したがって画像信号の劣化が防止され、画質が確保される。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、暗電流に起因して受光部に生じる不要電荷がその周囲の受光部に漏れ込むのを防止し、適正な画像信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の撮像素子駆動装置を適用したデジタルカメラを示す斜視図である。
【図２】第１の実施形態の撮像素子装置を適用したデジタルカメラを示すブロック図である。
【図３】撮像素子の構成を示す図である。
【図４】蓄積時間が比較的長い場合の撮像素子の動作のタイミングチャートである。
【図５】図４に示す符号Ａを時間軸方向に拡大して示すタイミングチャートである。
【図６】蓄積時間が比較的短い場合の撮像素子の動作のタイミングチャートである。
【図７】図４に示す符号Ｂを時間軸方向に拡大して示すタイミングチャートである。
【図８】チャージポンピング動作を模式的に示す図である。
【図９】チャージポンピング動作ルーチンを示すフローチャート（前半部）である。
【図１０】チャージポンピング動作ルーチンを示すフローチャート（後半部）である。
【図１１】第２の実施形態の撮像素子の動作のタイミングチャートである。
【図１２】第２の実施形態のチャージポンピング動作ルーチンを示すフローチャート（前半部）である。
【図１３】第２の実施形態のチャージポンピング動作を行なうチャージポンピング動作ルーチンを示すフローチャート（後半部）である。
【符号の説明】
３０ ＣＣＤ（撮像素子）
Claims (2)
- 受光部と垂直転送路とが同一であるフルフレームトランスファー形である撮像素子における蓄積時間を求める蓄積時間算出手段と、
前記蓄積時間の間、前記撮像素子の垂直転送路に設けられる第１および第２の電極の電圧レベルを制御する電圧制御手段と、
前記撮像素子の周辺温度を検出する温度検出手段とを備え、
前記電圧制御手段は、前記蓄積時間が基準時間よりも長いとき、前記蓄積時間の長さに応じて、前記第１の電極の電圧レベルを固定するとともに、前記第２の電極の電圧レベルを周期的に変化させてチャージポンピング動作を行ない、
前記電圧制御手段は前記基準時間を前記撮像素子の周辺温度に応じて変化させることを特徴とする撮像素子駆動装置。 - 受光部と垂直転送路とが同一であるフルフレームトランスファー形である撮像素子における蓄積時間を求める蓄積時間算出手段と、
前記蓄積時間の間、前記撮像素子の垂直転送路に設けられる第１および第２の電極の電圧レベルを制御する電圧制御手段と、
前記撮像素子の周辺温度を検出する温度検出手段とを備え、
前記電圧制御手段は、前記蓄積時間の長さに応じて、前記第１の電極の電圧レベルを固定するとともに、前記第２の電極の電圧レベルを周期的に変化させてチャージポンピング動作を行ない、
前記電圧制御手段は、前記第２の電極の電圧レベルを変化させる周期を、前記蓄積時間が長くなるに従って短くするとともに、前記撮像素子の周辺温度に応じて変更することを特徴とする撮像素子駆動装置。
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