JP5435727B2

JP5435727B2 - 駆動装置及びそれを備えた撮像装置

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Publication number: JP5435727B2
Application number: JP2010043787A
Authority: JP
Inventors: 和也北村; 俊希新井; 剛治江藤
Original assignee: Kinki University; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Kinki University; Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2010-03-01
Filing date: 2010-03-01
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2030-03-01
Also published as: JP2011182152A

Description

本発明は、超高速度撮像に用いられる画素周辺記録型撮像素子の駆動装置及びそれを備えた撮像装置に関する。

１秒間に１００万フレーム程度の超高速度撮像が可能な画素周辺記録型撮像素子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。画素周辺記録型撮像素子は、１つ１つの画素に対して多数の蓄積ＣＣＤ（Charge Coupled Device）を有する構成となっており、受光素子（以下「ＰＤ（Photo Diode）」という。）から得られる撮像中の画像情報を直接外に読み出さず、蓄積ＣＣＤに連続的に蓄積しておき、撮像後に出力を行うものである。この構成により、撮像装置等において、被写体を撮像することで生じる信号電荷を高速に蓄積ＣＣＤに順次転送して超高速度撮像が実現される。

図６（Ａ）は、画素周辺記録型撮像素子の断面構造を示す図である。図６（Ａ）に示すように、画素周辺記録型撮像素子は、ＰＤ１、ＰＤ用電極１ａ、蓄積ＣＣＤ２（２ａ〜２ｄ）、転送用電極３を備え、蓄積ＣＣＤ２の上方には遮光膜４が形成されている。

この画素周辺記録型撮像素子を駆動する駆動装置（図示省略）は、まず、ＰＤ１を露光させる信号をＰＤ１に出力すると、ＰＤ１は光電変換により入射光を信号電荷に変換する。次に、駆動装置は、ＰＤ用電極１ａ及び転送用電極３にそれぞれ駆動パルスを出力する。この駆動パルスにより、ＰＤ１で発生した信号電荷が蓄積ＣＣＤ２ａから２ｄに向けて１段ずつ順次転送され、画素周辺記録型撮像素子は、被写体の撮像及び撮像信号の読み出しを行うようになっている。

特開２００１−３４５４４１号公報

ところで、画素周辺記録型撮像素子を用いて、光強度が比較的強い被写体を撮像する場合がある。この場合、図６（Ｂ）に示すように、ＰＤ１に隣接する蓄積ＣＣＤ２ａに、斜め方向から光が入射したり、比較的強度の強い入射光により発生する余剰な信号電荷が混入したりしやすい。ＰＤ１の露光時には、蓄積ＣＣＤ２ａに１フレーム前の信号電荷が蓄積されており、この蓄積ＣＣＤ２ａに斜め入射光や余剰な電荷が混入すると１フレーム前の映像信号にノイズが発生することがある。このノイズは映像に色のにじみを発生させる原因となるので、従来の駆動装置を用いた駆動では、光強度が比較的強い被写体を撮像する場合に撮像画像の画質が低下するという課題があった。

本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであり、光強度が比較的強い被写体を撮像する場合でも撮像画像の画質の劣化を低減することができる駆動装置及びそれを備えた撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の駆動装置は、入射光を光電変換して信号電荷を生成する受光素子と、前記受光素子に複数段に接続され前記受光素子が生成した信号電荷を順次蓄積して出力側に転送する複数の信号電荷蓄積部と、を備えた撮像素子の駆動装置であって、前記受光素子を露光させる露光信号を前記受光素子に出力する露光信号出力手段と、前記受光素子が生成した信号電荷を前記複数の信号電荷蓄積部に順次蓄積させて前記出力側に順次転送させる蓄積信号を出力する蓄積信号出力手段と、一の露光により前記受光素子が生成した信号電荷が前記受光素子から前記出力側に２段以上離れた信号電荷蓄積部に蓄積された後、次の露光を前記受光素子にさせる露光信号を前記露光信号出力手段に出力させる信号電荷蓄積制御手段と、を備え、前記信号電荷蓄積制御手段は、前記受光素子が生成した信号電荷が前記受光素子から前記出力側に転送されることを順方向転送とし、前記順方向転送の逆方向に転送されることを逆方向転送とし、ｎを２以上の整数とするとき、一の露光により前記受光素子が生成した信号電荷が前記受光素子からｎ段以上離れた信号電荷蓄積部に順方向転送された後、（ｎ−１）段以下の逆方向転送を行って、次の露光を前記受光素子にさせる露光信号を前記露光信号出力手段に出力させるものである構成を有している。

この構成により、本発明の駆動装置は、受光素子が生成した信号電荷が受光素子から出力側に２段以上離れた信号電荷蓄積部に蓄積された後に次の露光を受光素子にさせることとなる。その結果、本発明の駆動装置は、従来のものと比較して、受光素子が生成した信号電荷が斜め入射光や余剰な電荷の混入による影響を受け難くなるので、光強度が比較的強い被写体を撮像する場合でも撮像画像の画質の劣化を低減することができる。

また、この構成により、本発明の駆動装置は、従来のものと比較して、受光素子が生成した信号電荷が斜め入射光や余剰な電荷の混入による影響を受け難くなるので、光強度が比較的強い被写体を撮像する場合でも撮像画像の画質の劣化を低減することができる。

さらに、本発明の撮像装置は、入射光を光電変換して信号電荷を生成する受光素子と、前記受光素子に複数段に接続され前記受光素子が生成した信号電荷を順次蓄積して出力側に転送する複数の信号電荷蓄積部と、を有する撮像素子と、駆動装置と、を備えた構成を有している。

この構成により、本発明の撮像装置は、従来のものと比較して、受光素子が生成した信号電荷が斜め入射光や余剰な電荷の混入による影響を受け難くなるので、光強度が比較的強い被写体を撮像する場合でも撮像画像の画質の劣化を低減することができる。

本発明は、光強度が比較的強い被写体を撮像する場合でも撮像画像の画質の劣化を低減することができるという効果を有する駆動装置及びそれを備えた撮像装置を提供することができるものである。

本発明の第１実施形態における駆動装置の構成図である。本発明の第１実施形態における駆動装置の駆動方式の説明図である。本発明の第２実施形態における駆動装置の構成図及び転送方向の説明図である。本発明の第２実施形態における駆動装置の駆動方式の説明図である。本発明の第３実施形態における撮像装置の構成図である。従来の画素周辺記録型撮像素子の断面構造を示す断面図である。従来の駆動装置の駆動方式の説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態における駆動装置１０は、画素周辺記録型撮像素子２０を駆動するものである。

駆動装置１０は、タイミングパルス生成部１１、露光クロック出力部１３、蓄積クロック出力部１４、垂直転送クロック出力部１５、水平転送クロック出力部１６を備えている。

タイミングパルス生成部１１は、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）で構成され、図示を省略した制御信号生成回路から入力したクロック信号に基づき、振幅が５Ｖ程度のタイミングパルスＴＰ１〜４を生成して出力するようになっている。このうちタイミングパルスＴＰ１及びＴＰ２は、タイミングパルス生成部１１が有する蓄積制御部１２が出力するものである。ここで、蓄積制御部１２は、本発明に係る信号電荷蓄積制御手段を構成する。

露光クロック出力部１３は、入力したタイミングパルスＴＰ１を電圧変換することによって露光クロックφＰＤを生成し、生成した露光クロックφＰＤを画素周辺記録型撮像素子２０に出力するようになっている。この露光クロック出力部１３は、本発明に係る露光信号出力手段を構成する。

蓄積クロック出力部１４は、入力したタイミングパルスＴＰ２を電圧変換することによって蓄積クロックφＭを生成し、生成した蓄積クロックφＭを画素周辺記録型撮像素子２０に出力するようになっている。この蓄積クロック出力部１４は、本発明に係る蓄積信号出力手段を構成する。

垂直転送クロック出力部１５は、入力したタイミングパルスＴＰ３を電圧変換することによって垂直転送クロックφＭＲを生成し、生成した垂直転送クロックφＭＲを画素周辺記録型撮像素子２０に出力するようになっている。

水平転送クロック出力部１６は、入力したタイミングパルスＴＰ４を電圧変換することによって水平転送クロックφＨを生成し、生成した水平転送クロックφＨを画素周辺記録型撮像素子２０に出力するようになっている。

なお、タイミングパルス生成部１１、蓄積制御部１２、露光クロック出力部１３、蓄積クロック出力部１４、垂直転送クロック出力部１５及び水平転送クロック出力部１６は、１Ｈｚ〜１００ＭＨｚ程度の周波数に対応できる各駆動クロック（φＰＤ、φＭ、φＭＲ、φＨ）を生成する構成が好ましい。

画素周辺記録型撮像素子２０は、ＰＤ２１、蓄積ＣＣＤ３０、垂直転送部２２、水平転送部２３、出力回路２４を備えている。

ＰＤ２１は、露光クロックφＰＤを入力すると被写体からの光を受光し、光信号を電気信号に変換して信号電荷を生成するようになっている。

蓄積ＣＣＤ３０は、蓄積クロックφＭに基づいて、ＰＤ２１が生成した信号電荷を順次蓄積しながら転送するようになっている。本実施形態では、蓄積ＣＣＤ３０は、ＰＤ２１に隣接する初段の蓄積ＣＣＤ３１、次段の蓄積ＣＣＤ３２、・・・最終段の蓄積ＣＣＤ３９を含む９段構成としている。なお、一般的な画素周辺記録型撮像素子における蓄積ＣＣＤの段数は１００程度であるが、本実施形態では便宜上９段構成としている。また、蓄積ＣＣＤ３０は、本発明に係る信号電荷蓄積部を構成する。

垂直転送部２２は、複数のＣＣＤを備え、蓄積ＣＣＤ３９からの信号電荷を図中上側から下側の方向に順次転送し、水平転送部２３に出力するようになっている。水平転送部２３は、複数のＣＣＤを備え、垂直転送部２２からの信号電荷を図中右側から左側に転送し、出力回路２４に出力するようになっている。出力回路２４は、水平転送部２３からの信号電荷を電圧に変換して出力するようになっている。

次に、本実施形態におけるＰＤ２１及び蓄積ＣＣＤ３０の駆動方式について図１及び図２を用いて説明する。以下の説明では、蓄積クロックφＭを４相（φＭ１〜４）として蓄積ＣＣＤ３０を駆動する例を挙げる。

図２（Ａ）に示す露光クロックφＰＤ及び蓄積クロックφＭ１〜４は、それぞれ、蓄積制御部１２が出力するタイミングパルスＴＰ１及びＴＰ２に基づいて、露光クロック出力部１３及び蓄積クロック出力部１４が出力する信号である。

また、図２（Ｂ）に示すように、ＰＤ２１は露光クロックφＰＤを入力する電極ＰＤを備えている。また、蓄積ＣＣＤ３１及び３２は、それぞれ、駆動クロックφＭ１〜４をそれぞれ入力する電極Ｍ１〜４を備えている。なお、蓄積ＣＣＤ３１及び３２の電極の符号を便宜上同一とした。また、図２（Ｂ）においては、ＰＤ２１に隣接する初段の蓄積ＣＣＤ３１と、次段の蓄積ＣＣＤ３２とを示しているが、蓄積ＣＣＤ３３〜３９も蓄積ＣＣＤ３１及び３２と同様な構成となっている。

図２（Ａ）に示した（ａ）〜（ｇ）時点における信号電荷の様子は、図２（Ｂ）の（ａ）〜（ｇ）にそれぞれ対応している。図２（Ａ）に示した各駆動パルスがハイレベル側にあるときは、その駆動パルスを入力する電極下に信号電荷が蓄積される。以下、（ａ）〜（ｇ）時点における動作を説明する。
（ａ）：ＰＤ２１における１回目の露光により電極ＰＤ下に信号電荷が生成される。
（ｂ）：１段目の蓄積ＣＣＤ３１の電極Ｍ１、Ｍ２下に１回目露光での信号電荷が転送される。
（ｃ）：１段目の蓄積ＣＣＤ３１の電極Ｍ３、Ｍ４下に信号電荷が転送される。
（ｄ）：２段目の蓄積ＣＣＤ３２の電極Ｍ１、Ｍ２下に信号電荷が転送される。この時点では、ＰＤ２１に隣接する蓄積ＣＣＤ３１には信号電荷が無く、蓄積ＣＣＤ３１は空の状態となっている。
（ｅ）：２段目の蓄積ＣＣＤ３２の電極Ｍ３、Ｍ４下に信号電荷が転送される。図２（Ａ）に示すように、この（ｅ）時点を含む期間（φＰＤ、φＭ１及びφＭ２がローレベル、φＭ３及びφＭ４がハイレベル）は、蓄積ＣＣＤ３１及び３２が信号電荷を保持する期間のうち、最も長い期間である。
（ｆ）：蓄積ＣＣＤ３２の電極Ｍ３、Ｍ４下に信号電荷が保持された状態で、ＰＤ２１の２回目の露光が行われる。
（ｇ）：１段目の蓄積ＣＣＤ３１の電極Ｍ１、Ｍ２下に２回目露光での信号電荷が転送される。この（ｇ）時点は、（ｂ）時点での状態と同様な状態である。すなわち、（ｆ）時点の後、（ｂ）〜（ｆ）時点の状態が繰り返されることとなる。

以上のように、本実施形態における駆動装置１０は、第１の露光によってＰＤ２１が生成した信号電荷をＰＤ２１から２段離れた蓄積ＣＣＤ３２に転送した後、ＰＤ２１に第２の露光を行わせるようになっている。

次に、本発明の駆動方式と比較するため、従来の駆動方式について図７を用いて説明する。図７に示した従来の駆動方式は、図２に示した本実施形態における駆動方式と同様に、蓄積クロックφＭを４相（φＭ１〜４）として蓄積ＣＣＤ２を駆動するものとしている。そして、蓄積ＣＣＤ２（２ａ及び２ｂ）は駆動クロックφＭ１〜４をそれぞれ入力する電極Ｍ１〜４を備える。なお、蓄積ＣＣＤ２ａ及び２ｂの電極の符号を、便宜上、蓄積ＣＣＤ３１及び３２と同一とした。以下、図７の（ａ）〜（ｅ）時点における動作を説明する。
（ａ）：ＰＤ１における１回目の露光により電極ＰＤ下に信号電荷が発生する。
（ｂ）：１段目の蓄積ＣＣＤ２ａの電極Ｍ１、Ｍ２下に１回目露光での信号電荷が転送される。
（ｃ）：１段目の蓄積ＣＣＤ２ａの電極Ｍ３、Ｍ４下に信号電荷が転送される。図７（Ａ）に示すように、この（ｃ）時点を含む期間（φＰＤ、φＭ１及びφＭ２がローレベル、φＭ３及びφＭ４がハイレベル）は、蓄積ＣＣＤ２ａ及び２ｂが信号電荷を保持する期間のうち、最も長い期間である。
（ｄ）：蓄積ＣＣＤ２ａの電極Ｍ３、Ｍ４下に信号電荷が保持された状態で、ＰＤ１の２回目の露光が行われる。
（ｅ）：１段目の蓄積ＣＣＤ２ａの電極Ｍ１、Ｍ２下に２回目露光での信号電荷が転送される。この（ｅ）時点は、（ｂ）時点での状態と同様な状態である。すなわち、（ｄ）時点の後、（ｂ）〜（ｄ）時点の状態が繰り返されることとなる。

次に、本実施形態における駆動方式と、従来の駆動方式とにおいて、１段目の蓄積ＣＣＤに、ノイズ発生の原因となる斜め入射光や余剰な電荷が混入する可能性がある期間（以下「ノイズ混入期間」という。）を、ＰＤの露光一周期で比較する。

まず、従来の駆動方式においては、図７に示すように、ＰＤ１に隣接する蓄積ＣＣＤ２ａに信号電荷が有る期間は、時刻ｔ１からｔ２までである。したがって、この間の時間がノイズ混入期間に相当する。

次に、本実施形態においては、図２に示すように、ＰＤ２１に隣接する蓄積ＣＣＤ３１に信号電荷が有る期間は、時刻ｔ３からｔ４までである。したがって、この間の時間がノイズ混入期間に相当する。

図２及び図６から明らかなように、本実施形態における駆動方式の方が、従来の駆動方式よりも、ノイズ混入期間を大幅に短縮することができる。

以上のように、本実施形態における駆動装置１０によれば、ＰＤ２１が生成した信号電荷がＰＤ２１から出力回路２４側に２段離れた蓄積ＣＣＤ３１に蓄積された後、次の露光をＰＤ２１に行わせる構成としたので、ノイズ混入期間を従来のものよりも大幅に短縮することができる。したがって、本発明の駆動装置１０は、光強度が比較的強い被写体を撮像する場合でも撮像画像の画質の劣化を低減することができる。

なお、前述の実施形態において、ＰＤ２１が生成した信号電荷がＰＤ２１から出力回路２４側に２段離れた蓄積ＣＣＤ３２に蓄積された後、次の露光をＰＤ２１にさせる構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、信号電荷を３段以上転送した後に次の露光をＰＤ２１にさせる構成としてもよい。

（第２実施形態）
図３（Ａ）に示すように、本実施形態における駆動装置４０は、第１実施形態における駆動装置１０（図１参照）の一部を変更したものである。したがって、駆動装置１０と同様な構成には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。また、図３（Ａ）においては画素周辺記録型撮像素子２０（図１参照）の図示を省略している。

本実施形態における駆動装置４０は、タイミングパルスを生成するタイミングパルス生成部４１を備えている。タイミングパルス生成部４１は、蓄積制御部４２を備えている。この蓄積制御部４２は第１実施形態における蓄積制御部１２に代わるものである。

第１実施形態のおける蓄積制御部１２はＰＤ２１から出力回路２４に向かう方向にのみ信号電荷を転送させるタイミングパルスを生成するものであった（図２参照）。これに対し、本実施形態における蓄積制御部４２は、上記方向とは逆の方向にも信号電荷を転送するものである。そのため、蓄積制御部４２は転送方向制御部４３を備えている。ここで、蓄積制御部４２は、本発明に係る信号電荷蓄積制御手段を構成する。

転送方向制御部４３は、蓄積ＣＣＤ３０における信号電荷の転送方向を順方向又は逆方向に定めるためのタイミングパルスＴＰ２を生成して蓄積クロック出力部４４に出力するようになっている。その結果、蓄積クロック出力部４４は、信号電荷の順方向転送又は逆方向転送を行うための蓄積クロックφＭを画素周辺記録型撮像素子２０に出力するようになっている。ここで、順方向転送とは、図３（Ｂ）に示すように、ＰＤ２１から出力回路２４側に信号電荷を転送することをいう。また、逆方向転送とは、順方向転送の逆方向に信号電荷を転送することをいう。

転送方向制御部４３は、４相駆動により蓄積ＣＣＤ３０に順方向転送を行わせる場合は、順方向転送用のタイミングパルスＴＰ２１〜２４を生成して蓄積クロック出力部４４に出力し、図３（Ｃ）に示すような順方向転送用の蓄積クロックφＭ１〜４を蓄積クロック出力部４４に生成させるようになっている。なお、蓄積クロック出力部４４は、本発明に係る蓄積信号出力手段を構成する。

一方、転送方向制御部４３は、４相駆動により蓄積ＣＣＤ３０に逆方向転送を行わせる場合は、逆方向転送用のタイミングパルスＴＰ２１〜２４を生成して蓄積クロック出力部４４に出力し、図３（Ｄ）に示すような逆方向転送用の蓄積クロックφＭ１〜４を蓄積クロック出力部４４に生成させるようになっている。

次に、本実施形態における蓄積ＣＣＤ３０の駆動方式について説明する。

本実施形態における駆動装置４０は、図４に示す露光クロックφＰＤ及び蓄積クロックφＭ１〜４を出力するものである。この図４は、第１実施形態で説明した図２と同様に表している。以下、（ａ）〜（ｈ）時点における動作を説明する。
（ａ）：ＰＤ２１における１回目の露光により電極ＰＤ下に信号電荷が発生する。
（ｂ）：１段目の蓄積ＣＣＤ３１の電極Ｍ１、Ｍ２下に１回目露光での信号電荷が順方向転送される。
（ｃ）：１段目の蓄積ＣＣＤ３１の電極Ｍ３、Ｍ４下に信号電荷が順方向転送される。
（ｄ）：２段目の蓄積ＣＣＤ３２の電極Ｍ１、Ｍ２下に信号電荷が順方向転送される。
（ｅ）：２段目の蓄積ＣＣＤ３２の電極Ｍ３、Ｍ４下に信号電荷が順方向転送される。図４（Ａ）に示すように、この（ｅ）時点を含む期間（φＰＤ、φＭ１及びφＭ２がローレベル、φＭ３及びφＭ４がハイレベル）は、蓄積ＣＣＤ３１及び３２が信号電荷を保持する期間のうち、最も長い期間である。
（ｆ）：２段目の蓄積ＣＣＤ３２の電極Ｍ１、Ｍ２下に信号電荷が逆方向転送される。
（ｇ）：蓄積ＣＣＤ３１の電極Ｍ３、Ｍ４下に信号電荷が逆方向転送される。この状態で、ＰＤ２１の２回目の露光か行われる。
（ｈ）：１段目の蓄積ＣＣＤ３１の電極Ｍ１、Ｍ２下に２回目露光での信号電荷が順方向転送される。この（ｈ）時点は、（ｂ）時点での状態と同様な状態である。すなわち、（ｇ）時点の後、（ｂ）〜（ｇ）時点の状態が繰り返されることとなる。

次に、本実施形態における駆動方式と、従来の駆動方式とにおいて、１段目の蓄積ＣＣＤのノイズ混入期間を、ＰＤの露光一周期で比較する。

従来の駆動方式においては、第１実施形態で説明したように、図７に示した時刻ｔ１からｔ２までがノイズ混入期間であるのに対し、本実施形態においては、図４（Ａ）に示すように、ノイズ混入期間は、時刻ｔ５からｔ６までの時間と、時刻ｔ７からｔ８までの時間との和である。

図４及び図７から明らかなように、本実施形態における駆動方式の方が、従来の駆動方式よりも、ノイズ混入期間を大幅に短縮することができる。

したがって、本実施形態における駆動装置４０は、光強度が比較的強い被写体を撮像する場合でも撮像画像の画質の劣化を低減することができる。

また、本実施形態における駆動装置４０は、１回目の露光により生成された信号電荷を、蓄積ＣＣＤ３０に対し２段の順方向転送を行った後に１段の逆方向転送を行って、１回目及び２回目の露光により生成された信号電荷を、互いに隣接させて転送するようになっている。したがって、本実施形態における駆動装置４０では、蓄積ＣＣＤ３０に信号電荷が連なって転送されるので、蓄積ＣＣＤ３０の使用効率を向上させることができる。

なお、前述の実施形態では、２段の順方向転送を行った後に１段の逆方向転送を行う例を挙げたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、ｎを２以上の整数とするとき、一の露光によりＰＤ２１が生成した信号電荷がＰＤ２１からｎ段以上離れた蓄積ＣＣＤ３０に順方向転送された後、（ｎ−１）段以下の逆方向転送を行って、次の露光をＰＤ２１にさせる露光クロックφＰＤを露光クロック出力部１３に出力させるものであってもよい。

ここで、ノイズ混入期間について、従来の駆動方式と、本発明に係る駆動方式とで具体的に比較する。例えば、撮像速度が１万フレーム／秒（撮像周期１００μｓ）、露光期間が１μｓ、蓄積ＣＣＤにおける１段の転送時間が１μｓの場合のノイズ混入期間は、従来の駆動方式の場合では９９μｓ程度、本発明の第１実施形態における駆動方式の場合では１μｓ程度、本発明の第２実施形態における駆動方式の場合では２μｓ程度、となる。この結果より、本発明に係る駆動方式は、従来の駆動方式よりも、ノイズ混入期間を大幅に短縮することができる。

（第３実施形態）
図５に示すように、本実施の形態における撮像装置５０は、駆動装置１０（図１参照）、画素周辺記録型撮像素子２０、レンズ５１、Ａ／Ｄ変換部５２、信号処理部５３、映像出力回路５６を備えている。信号処理部５３は、信号処理回路５４及び映像信号メモリ５５を備えている。映像出力回路５６は、映像信号メモリ５５からの映像信号を例えばＨＤ−ＳＤＩ（High Definition - Serial Digital Interface）の規格の映像信号に変換して出力するものである。

撮像装置５０は、レンズ５１を通過して得られる光信号を画素周辺記録型撮像素子２０で受光する。画素周辺記録型撮像素子２０は、駆動装置１０から得られる駆動クロック（φＰＤ、φＭ、φＭＲ、φＨ）に基づいて、信号電荷の転送が制御される。

画素周辺記録型撮像素子２０は、駆動装置１０からの駆動クロックに基づいて出力信号をＡ／Ｄ変換部５２に出力する。Ａ／Ｄ変換部５２は、画素周辺記録型撮像素子２０から得られるアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号を信号処理部５３の信号処理回路５４に出力する。

信号処理回路５４は、Ａ／Ｄ変換部５２から得られる映像信号をフレームに対応させて並べ替えを行い、並べ替えた映像信号を映像信号メモリ５５に出力する。また、映像信号メモリ５５は、信号処理回路５４から得られる並べ替えた映像信号を、例えば数千フレーム程度保存することができる。また、映像信号メモリ５５は、保存した映像信号を所定レートで出力する。例えば、通常のテレビレートの場合、映像信号メモリ５５は３０フレーム／秒で映像信号を出力する。

ところで、本実施形態における撮像装置５０は、第１実施形態の駆動装置１０を備えたものなので、映像信号メモリ５５において１つ置きのメモリセルに映像信号が無いものとなる。これを回避するには、所定フレーム数の撮像の最終時刻を、例えば、図２（Ｂ）に示した（ｅ）時点とすればよい。この場合、蓄積ＣＣＤ３０のうち、ＰＤ２１から偶数番目の蓄積ＣＣＤ（３２、３４、・・・）に信号電荷が蓄積された状態となるので、この状態を基準として垂直転送部２２、水平転送部２３を駆動し、信号電荷のみを映像信号メモリ５５に格納するよう信号処理回路５４で制御する。その結果、映像信号メモリ５５には撮像によって得られた信号電荷が連続して格納され、映像信号メモリ５５の使用効率を向上させることができる。

以上のように、撮像装置５０は、第１実施形態における駆動装置１０を備えたことにより、光強度が比較的強い被写体を撮像する場合でも撮像画像の画質の劣化を低減することができる。

なお、第３実施形態では、撮像装置５０が第１実施形態における駆動装置１０を備えた構成を例に挙げて説明したが、第２実施形態における駆動装置４０を備える構成としてもよい。

１０、４０駆動装置
１１、４１タイミングパルス生成部
１２、４２蓄積制御部（信号電荷蓄積制御手段）
１３露光クロック出力部（露光信号出力手段）
１４、４４蓄積クロック出力部（蓄積信号出力手段）
１５垂直転送クロック出力部
１６水平転送クロック出力部
２０画素周辺記録型撮像素子
２１ＰＤ(受光素子)
２２垂直転送部
２３水平転送部
２４出力回路
３０（３１〜３９）蓄積ＣＣＤ（信号電荷蓄積部）
４３転送方向制御部
５０撮像装置
５１レンズ
５２Ａ／Ｄ変換部
５３信号処理部
５４信号処理回路
５５映像信号メモリ
５６映像出力回路

Claims

入射光を光電変換して信号電荷を生成する受光素子と、前記受光素子に複数段に接続され前記受光素子が生成した信号電荷を順次蓄積して出力側に転送する複数の信号電荷蓄積部と、を備えた撮像素子の駆動装置であって、
前記受光素子を露光させる露光信号を前記受光素子に出力する露光信号出力手段と、
前記受光素子が生成した信号電荷を前記複数の信号電荷蓄積部に順次蓄積させて前記出力側に順次転送させる蓄積信号を出力する蓄積信号出力手段と、
一の露光により前記受光素子が生成した信号電荷が前記受光素子から前記出力側に２段以上離れた信号電荷蓄積部に蓄積された後、次の露光を前記受光素子にさせる露光信号を前記露光信号出力手段に出力させる信号電荷蓄積制御手段と、を備え、
前記信号電荷蓄積制御手段は、前記受光素子が生成した信号電荷が前記受光素子から前記出力側に転送されることを順方向転送とし、前記順方向転送の逆方向に転送されることを逆方向転送とし、ｎを２以上の整数とするとき、一の露光により前記受光素子が生成した信号電荷が前記受光素子からｎ段以上離れた信号電荷蓄積部に順方向転送された後、（ｎ−１）段以下の逆方向転送を行って、次の露光を前記受光素子にさせる露光信号を前記露光信号出力手段に出力させるものであることを特徴とする駆動装置。
入射光を光電変換して信号電荷を生成する受光素子と、前記受光素子に複数段に接続され前記受光素子が生成した信号電荷を順次蓄積して出力側に転送する複数の信号電荷蓄積部と、を有する撮像素子と、請求項１に記載の駆動装置と、を備えたことを特徴とする撮像装置。