JP5614993B2 - 撮像装置及び固体撮像素子の駆動方法 - Google Patents
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Description
シャッタースピード<<一画面分の走査時間
であるとき顕著に発生しうるものである。
以下、図3(a)のタイミングチャートを参照して、本発明の第1の実施形態における固体撮像素子の駆動方法について説明する。図3(a)において、垂直同期信号に応じて、露光(図中A)、一括転送(図中B)、読み出し(図中C)と称する3つのステート遷移を行う。このうち露光と称するステートは、OFD制御端子の図中最初の極性変化(立下り)による実質の露光期間の開始である。また一括転送と称するステートは、第1の転送ゲートTX1の図中最初の極性変化(立上り)による実質の露光期間の終了である。OFD制御端子および第1の転送ゲートTX1の極性変化を、撮像領域に存在する全ての画素に対して一括で行えば、全画面同時蓄積が可能となり、被写体歪みは原理的には発生しない。さらに読み出しと称するステートは、各単位画素のうち遮光された保持部Memに蓄積された電荷をいわゆるローリング走査によって読み出すステートである。第2の転送ゲートTX2を例えば行ごとに順次開いて(図中実線で示した極性変化は、例えば第1行目に存在する単位画素の第2の転送ゲートTX2への制御を意味し、破線で示した極性変化は、以降の各行に存在する単位画素の第2の転送ゲートTX2への制御を意味する)、ローリング走査が行われるが、実質の露光期間は一括転送ステートで終了しているので被写体歪み等は生じない。なお、少なくともこの読み出しステート中において、OFD制御端子は図中2回目の極性変化の後であり実質の露光期間以前と同様不要電荷排出状態となっているので、フォトダイオードPDで発生した電荷が保持部に漏れ出す等の現象を抑制できる。
以下、図3(b)のタイミングチャートおよび図4のフローチャートを参照して、本発明の第2の実施形態における駆動方法について説明する。第1の実施形態では、第1の転送ゲートTX1を3つの電位間で変化させることにより、実質の露光期間における暗電流やキズの発生確率の低減と飽和電荷量の維持とをバランスさせつつ両立させた。ところで、飽和電荷量がそれほど大きくない低照度や高ISO感度などの状況においては、実質の露光期間中においても第1の転送ゲートTX1のゲート電極下をホール蓄積状態とする電位であっても白つぶれ(飽和不足)などの問題が生じにくい。第2の実施形態は、このような性質に着目したものである。
Y=a×R+b×G+c×B (a+b+c=1)
を画面のエリア別に重み付け演算して、現状よりも何段明るくすればよいか(暗くすればよいか)を演算する。システム制御部13はこの演算結果を受けて光学系1の絞りを駆動することで次フレームから適切な明るさの画像を得る。固体撮像素子に電子シャッター機能がある場合は、同時にシャッター速度を変更してもよい。露出演算は、上記したようなフィードバック形式でもよいし、撮像系とは別に設けた露出計測用センサー(図1には図示していない)の信号から直接適正な絞り値とシャッター速度を得て制御するフィードフォワード形式を使用してもよい。
Claims (6)
- 入射光を信号電荷に変換する光電変換部と、
前記光電変換部で得られる信号電荷を一時的に蓄積する保持部と、
前記光電変換部と前記保持部との間に設けられ、前記信号電荷を前記保持部に転送する第1の転送ゲートと、
前記信号電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部と、
前記保持部と前記電荷電圧変換部との間に設けられ、前記信号電荷を前記電荷電圧変換部に転送する第2の転送ゲートと、
を含む単位画素を複数備えた固体撮像素子と、
前記第1の転送ゲートに対し、前記光電変換部の露光期間終了以前に第1の電位を供給し、前記露光期間終了後に前記信号電荷を前記光電変換部から前記保持部に一括して転送する一括転送を行う際に第2の電位を供給し、前記一括転送終了後に第3の電位を供給するように前記固体撮像素子を駆動する駆動手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 - 前記第1の電位は、前記第3の電位よりも高く、前記第2の電位よりも低いことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記第3の電位は、前記第1の転送ゲートの電極下がホール蓄積状態となる電位であることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
- 前記固体撮像素子はオーバーフロードレインを更に備え、第1の電位はオーバーフロードレイン側よりも低いポテンシャル障壁を成す電位であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記固体撮像素子の出力信号を増幅する際のゲインが所定のゲインよりも高い場合に、前記駆動手段が前記第1の電位として前記第3の電位と等しい電位を前記第1の転送ゲートに供給することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 入射光を信号電荷に変換する光電変換部と、
前記光電変換部で得られる信号電荷を一時的に蓄積する保持部と、
前記光電変換部と前記保持部との間に設けられ、前記信号電荷を前記保持部に転送する第1の転送ゲートと、
前記信号電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部と、
前記保持部と前記電荷電圧変換部との間に設けられ、前記信号電荷を前記電荷電圧変換部に転送する第2の転送ゲートと、
を含む単位画素を複数備えた固体撮像素子の駆動方法であって、
前記第1の転送ゲートに対し、前記光電変換部の露光期間終了以前に第1の電位を供給し、前記露光期間終了後に前記信号電荷を前記光電変換部から前記保持部に一括して転送する一括転送を行う際に第2の電位を供給し、前記一括転送終了後に第3の電位を供給する工程を備えることを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
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