TW200536390A - Imaging device and control device for an imaging device - Google Patents

Description

200536390 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種提高攝像圖像的圖像質量的攝像裝 置和攝像裝置的控制裝置。 【先前技術】 第17圖係表示具有CCD固體攝像元件的攝像裝置 的構成。攝像裝置10(H系包含CCD固體攝像元件1〇2、時 序控制電路1〇4和驅動器106而構成。⑽固體攝像元件 具有攝像部2l、儲存部&、水平轉送部⑶和輸出部 d。4序控制電路104係接收預定頻帛的時脈脈衝和外部 ::制信號’生成控制CCD固體攝像元件1〇2的攝像、垂直 ，、水平轉送和輸出的控制信號。控制信號係輸入到驅 广⑽。驅動器⑽係從時序控制電路1〇4接收控制信 二元件⑽的攝像部 脈衝。 如和知出部2(1在必要的時序下輸出時脈 口版攝像元件102係接收來自驅動器1 06的日士 脈，並進行攝像、垂直輕、Η【106的4 的光藉由攝像部21的構；^平轉送。射入到攝像部以 換後，生成hot成各位元的受光像素進行光電轉 甲生成的f訊^Γ 加垂直轉送時脈，攝像部以 位暫存哭 T -維排列係藉由攝像部21的 曰廿為π逮轉送到鍅左 ^ 直移位暫存哭中伴 D S。），在儲存部2s的垂 荷-列接-：地;框的f訊電荷。接 J也处储存部2s轉送到水平轉送部2h。而且， 3 1679(5 200536390 ==平轉送時脈，資訊電荷係以個像素為單位從 的恭到輸出部2d。輪出部2d係將每個像素 輸出車壓值後，將其電壓值的變化作為CCD的 攝像部2 i和儲存部9 P P , 的縱方6 vu D 括由沿垂直方向（第17圖 ,0)彼此平仃延伸的多個通道區域和盥此相 個轉送電極所構成的垂直移位暫存器，各移位又哭夕 作用。毛揮作為—維仃列式配置的受光像素的-個之 攝像部21係如第18圖(a)至(C)所示，由在丰導-其 板9的表面區域上形成 + V肽基 _是表示習知攝像部 _:第分別是…線“=圖： (剛’在其上形辑12。亦=形成"井 ,9上形成添加了 P型雜質的請n。在亨p 土牌的體基板 域上形成高濃度地添加有N型雜質的；=表面區 分離垂直移位暫存器的通道區 =另外，為了 此平行地對购2離子植入P型雜質，=-的間隔彼 區域所構成的分離區域J 4。萨由’由p型雑質 分N牌12，由分離區域14夹曰”、:離區域14電劃 轉送路經的通道區域22。分離區二=電荷的 域之:::電位障壁，並使各通道區域 ^體基板9的表面上使絕_ 13成膜。彼此平行 316796 6 200536390 地配置有由多晶石夕膜構成的多個轉、冥恭 絕緣膜13與通道區域22的延伸^ ^笔極24，使其經由該 中，相鄰的三個轉送電極244、24/正交。習知攝像部2: 像素。 2 ' 24-3組相當於一個 第19圖表示攝像時沿通道 分佈的情況。攝像時，藉由使一組轉逆^㈣内的電位 达電極24-2為導通狀態，而極24 t的-個轉 區域22形成電位阱5〇,藉由使且餘極24-2下的通道 成為不導通狀態，而在導通狀態的粹、矣:電極24-卜24-3 儲存資訊電荷。轉送時，如第2 極下的電位牌50 像素的三個轉送電極24—丨、2、不，對每個構成一個 送時脈01至03,而控制 ：：組合施加三相轉 下的通道區域22的電位來轉送資訊;:2，1、24-… 儲存部2s也與攝像部2i相 構成。遮光儲存部2s中含有的垂直移位*存t位2器所 ^器料位元係發揮儲存資訊電荷的料像素;^ 另外，作為色圖像為對象的⑽㈣ Γ如第6圖所示，藉由沿著與垂直轉送方向相交的方向 :替排列沿著垂直轉送方向交替配置有透過紅 =和透過綠色⑹的濾色器的行，和交替配置有透過^色 ⑻的渡色器和透過藍色⑻的渡色器的行，而構成矩陣狀 的像素排列，並能夠取得彩色圖像。 [專利文獻1 ]日本特開20 0 1 —1 66284號公報 [專利文獻2]日本特開平6 —1 1 2467號公報 316796 7 200536390 [發明内容】 (發明所欲解決之課題） -、、,但是，上述現有的攝像裝置及其控制方法中，化备一 訊電荷而進行轉送。因此，會產生垂 叫交長，且不能得到高品質的圖像的問題。 列如，在攝像部21未有設置機械快門（咖⑽⑻ s U ter)時，根據持續射入到攝 轉送期間中也會持續產生電荷。象素中的光， (―視訊不良而產生邊緣模糊為暗點 點）的雜訊的原因。將成為雜訊原 ％為暗 電荷。在從攝編向儲存部2S轉二 時’暗點電荷量會增加，在所拍攝的圖像會殘= 另外，如習知技術所述，攝像部2 i 極中僅—個么道、s & At 任組轉达電 儲存^狀爾行拍攝時’拍攝時的電位钟可 :=:電:了:!所限制，在接受來自亮度高的拍攝對象: 有在二 到充分的靈敏度和動態範圍。而且，亦合 有在拍攝期間中產生的資訊電荷量超過電位阱的容旦，二 使所得之圖像的動態範圍降低的情形。 里 ::爾於上述習知技術的問題而研創者，其目的 w 6/、—種可以得到更高品f之®像的攝像I置和攝像^ 置的控制裝置。 豕衣 (解決課題之手段） 本發明是一種攝像裝置和攝像裝置的控制裝置，包括 316796 8 200536390 攝像部，該攝像部係具有接受來自外部的光而生成資訊電 荷的多個像素^各像素具有朝與資訊電荷的轉送方向相父 的方向延伸的多個轉送電極；利用藉由轉送電極的作用形 成之電位阱來儲存和轉送響應於射入到像素的光而產生的 資訊電何’其特徵在於.攝像時5在貫質上彼此分離的多 個電位阱中儲存資訊電荷；轉送時，相加合成前述多個電 位阱中至少兩個中儲存的資訊電荷而進行轉送。 亦即，藉由沿轉送方向相加合成在前述多個電位阱中 0至少兩個中儲存的資訊電荷而進行轉送，可以使轉送時間 比習知技術縮短。結果，可以實現高速轉送，可以減少暗 點電荷量。另外，可以提高攝像時的靈敏度和動態範圍。 具體而言，具有控制手段（裝置），其將沿轉送方向連 續配置的至少每兩個像素作為一組，且獨立控制在該組像 素群中具有的各個轉送電極。最好藉由該控制手段（裝 置），將沿轉送方向連續配置的至少每兩個轉送電極作為一 組，在轉送時，實質上對該組的轉送電極供給同相的時脈 籲脈衝。由此，可以沿轉送方向相加合成前述多個電位阱中 的至少兩個中儲存的資訊電荷而進行轉送。 另外，作為以彩色圖像的取得為目的的攝像裝置中， 最好各像素儲存響應於不同的兩個以上的波長區域（顏色） 之一而產生的資訊電荷，轉送時，相加合成響應於波長區 域使資訊電荷產生的至少兩個像素中儲存的資訊電荷而進 行轉送。 具體而言，最好沿轉送方向以預定的週期重複配置對 9 316796 200536390 應於各波長區域的像素，葬三 個像素加到配置有對應於同—、:制手段（裝置），將一 期中含有的像素君羊作為— 、品或的像素的週期的週 組，且獨立抻丄 素中所具有的各個轉送電極。此日士，a μ、、且含有的像 係將沿轉送方向連續配置:則述控制手段（裝置） 組，藉由實質上料J 少每兩個轉送電極作為-μ貝上對⑽的轉送電極供 〇 可以進行高速轉送。 、、°门相的¥脈脈衝而 另外’轉送時，也可以相加合成 域而產生資訊電荷的至少兩個像素中二:：问的波長區 丁取好包括輸出信號處理 适 根據前述相加合成後的資訊係於轉送後， 資訊電荷的信號。 何…對應於各波長成分的 根據本發明，在含右「Ρ 中’可以得到高品質的圖像。：攝：元：的攝像裝置 ，動態範圍。另外，二的靈 [實施方式】 、才所產生的暗點。 本發明實施形態的攝像裝置2 含CCD固體攝像元件2〇2、時 ’、弟1圖所示，包 和輸出信號處理部208而構成。电路2〇4、驅動器206 ⑽固體攝像元件202係具有攝像 水平轉送部2h和輸出邱％ „ °卩^储存部2s、 mp 2d。另外，時序 接收預定頻率的時脈脈衝和外部控制;电路204係 CCD固體攝像元件2〇2 w交生成控制 出的控制信號。將這些2二水平轉送和輸 虎攸呀序控制電路204輸入 316796 10 200536390 到驅動器驅動器2Q6 制信號後，對各個CCD固祕㈣^工制电路204接收控 剴匕⑶固攝像元件2〇2的 存部2s、水平轉送部^ / ”處理部挪係在對從 c c D固體攝像元件2 輸出。” d fe出的 德，斟壯军々丨立 出t號霄施暗點消除等處理 十衣置外。戸輪出輸出信號。 攝像部h和料部 直方向（第1圖的縱方6 V[t & τ 包含由沿垂 ,_ 向）彼此平行延伸的多個通 與此相交的多個轉送電極構成的 ;域和 暫存器的各位元係分別發揮作二移位 素的一個之功能。 _置的受光像 攝像部2i係如第2圖至 10的表面區域上γ 卷不 在半導體基板 表示習知攝像多個移位暫存器所構成。第2圖是 表丁白歹攝m的局部的模式平 圖分別是沿第2圖的n n # 弟3 g和弟4 S斤不，本貫施形態的攝 有與習知攝像裝置的攝像部相同的剖。：：N、 型半導體基板紐w)u，並在其上;^ ， 在該P阱11的表面區域上 y 阱1 請⑴而且，在心12^成;^辰度地添加有以型雜質的 *請12上相隔預定間隔 由p型雜質區域構成的分離區域14。分離區域成 鄰的逋迢區域之間形成電位障壁，電性八—丁 ϋ 14所夹著的尸：B - Λ °°刀由這些分離區 城14所域，亚成為作為資訊 道區域22。 运路杈的通 316796 11 200536390 另外，在半導體基板9的表面上使絕緣膜U 第2圖所示，彼此平行地重複 膜等：的； 個轉送電極30(30]至π 成的多 通道區域22的延伸方向=)。’使其夹著該絕緣膜13而與 色圖像為拍攝對象的攝像裝置 中，並成為# 心圖像為拍攝對象的攝像裝置200 訊電二於不同顏色的波長成分而產生的資 的構成。例二如第二置的矩陣狀像素排列 向交==置為有：在與垂直轉送方向相交的方 色（b)的滹色哭32 # 及交替配置有透過藍 電極(在此為三個電 =陣狀=有由多個 素排列。 7 °自的r ' g、β的像素的像 =像:㈣三個轉送電極Μ、2"、 24-2、24-3供认-相/’措由對各個轉送電極、 部幻的攝像和轉送。本奋 03，控制攝像 轉送方向配置有對廣方^—八 把將一個像素加到沿 的週期中含有的像：群：：波，區域(顏色)的像素的週期 :轉送電極供給中;；的各

…圖的像素-置，由於沿轉送方向以二像例如’對 3!6796 12 200536390 配置有對應於同— 將兩個像素+ —個偯、寺=_、β)的波長區域的像素，所以 行控制。亦㉛，將,:；、、；：像素的轉送電極作為-組進 至30-9作為—,且='达方向連續的9個轉送電極 的時脈脱#_ 、，…對〇個轉送電極30-1至30 — 9 的《胍衝，藉由獨立控制在沿 不问 配置的各個轉送電極3(Μ至 ' 向連、，·買的三個像素 像和轉送。 以控制攝像部2i的攝 至 3。==^^^ 的儲存)和資訊.疒二丁攝像爰置200的攝像(資訊電荷 送的時序圖二= 表示時刻U 進行說明。另外，第8圖 化狀態。二 為倉〜 ％位。此時，圖中的下方為正電位側，上方 為負電位側。 包丨W 上方 艇動為206係接受來自時序控制電路204的押制n Γ"將;夺脈脈衝㈧至㈣別施加到轉送電極3〇1;破 CCD固體攝像元件2〇2的N型半導體 10固定於基板電位Vsub。 ㈣SUB) 時刻h是攝像前的初始狀態。此 至㈣如第8圖所示，在轉送電 下未形成電位阱，而將電荷向基板10排出。 山在時刻Tl巾，控制時脈脈衝，使得—組像素群 蝴象素形成電位畔。在此，導通時脈脈衝02、0δ，： 316796 13 200536390 在轉送電極30-2和3〇 —δ下形成電位畔。在❼ 儲存根據射入到呈導通狀態的轉 。：位牌中 圍的光而產生的資訊電荷。 3。2和㈣的周 :貫施形態中，由於把將一個像素 置有對應於同_波^_ ^方向配 為一組，進扞eM、,，± i功中的週期的像素作 &丁问^電極的時脈脈衝的控制 像素中儲存有對應於同一波長成 一斤^在一組 如，如第8円％ _ 產生的資訊電荷。例 所不，在第5圖所示的c 了例 的行中，從左開始重複配置 ：攝像兀件咖 的經，在h、R的组中在對^^ ^的組和G、h 對應紅色的波長成分而產生的;'訊;;:的】^^ 中在對應於兩端的G的像素中儲存對 R、G的組 生的貝讯電荷。對於其他行也相同。 成刀而 =對於兩端之外的像素，藉由將 ^通狀恶，而進行㈣，使得攝像時衝、、隹持為 電荷’但並不限於此。例如，如第：板1。排出 k刻So中暫時導通時脈脈衝必2、 θ士不，也可以 儲存資訊電荷，在攝像結束的時刻s中Μ時脈脈衝05而 返回到不導通狀態而使資訊電荷排出，r:二脈脈衝05 動作。 F出 仗而進行電子快門 ίΓ?和:3中’進行資訊電荷的重新配置。將-电 中在网端的像素的電位阱中狩在 j 、 在-個電位阱。在時刻T2中 。、貝讯電荷集中 將時脈脈衝03至〇設為導通，、=脈㈣2、0之外， 亚相加合成在轉送電極 316796 200536390 3"和3"下的電位啡中儲 •刻了3中，將時脈脈衝0 2im、,Λ 時 在轉送電極30-4至30 6 π Φ °又為不導通，而 荷。 下形成的電位阱重新配置資訊電 士此，在攝像時藉由重新配置—缸像丰 .:士的像素所儲存的資訊電荷，集中到一：〉、兩個 ..棱南攝像時的靈敏度和動態範圍。 可以 • 在日Τ刻I以後’對-組像素群轉送隼中在扣+ 的資訊電荷。此時，藉由對沿轉送方向個電㈣ 达電荷供給同相的時脈脈衝而進行:=兩個轉 各像素配置的每三個轉 、在此，猎由對在 行轉送。 見和、，且ί、給同相的時脈脈衝而進 第7圖所示，分^相不的⑽固體攝像元件挪中，如 / 问相驅動時脈脈衝φ 1至 必7至Φ 9的組，如第 至W、04至“、 30'】至30-3、30 —4至训' 將連續配置的轉送電極 丨 —6、30-7 至 3d-qaaz、 —個轉送單位來依序轉送資訊電荷。的組分別作為 具體而言，如第7 一 1 士至03為不導通，時脈脈衝04 ^二刻V，時脈脈衝％ 由此，如第⑽衝跑㈣導通。 的電位牌所儲存的資訊電荷，二=广4至3"下形成 30〜9下新形成的電位畔:二在轉送電極，7至 為不導通，時脈脈衝幻至/3和^時脈脈_續 Ρ至％ 9為導通，時刻 316796 15 200536390 =〜脈脈衝04至^9為不導通，時脈脈衝01至03為 ;、由此，如第8圖所示，將轉送電極30-7至30-9下 、甩位阱所儲存的貰訊電荷轉送到在轉送電極30-1 ~3下新形成的電位阱。同樣地，藉由對在每一個像本 轉送電極組來施加同相的時脈脈衝，可以依相 一 电何。對於其他行也同樣進行轉送。 “ ：1，雖然表示了分別同相驅動時脈脈輩至0 3、 供給的時脈脈衝延遲，輪向轉送電極 此’一延遲，可；滑變化。如 如此，在轉送時，藉由 控制，可以從攝像部2 i言、亲鐘、.，次^極作為一組進行 制在轉送時彦峰的^ ^貧λ電荷。結果，可以抑 三個轉在t本實施形態《，將 比，可以以約3倍的轉送速：=:、:與習知控制方法相 對儲存部2s也可適用。'心达。同樣的轉送方法 如上所述，根據本實施能， 件的攝像元件中，可以 ：^ CCD固體攝像元 卞芏J阿口口貝的圖像。 本實施形態中’雖然將連續 ，作為一組，藉由對各個轉送電Ί电極心至 同的時脈脈衝，以控制攝像部21 -二，9供給不 =訊電荷的轉送，但是當然也可以與荷的儲存） 愿於-個像素的轉送電極3 _相同，將 主 3"，3〇'4 至 3〇 — 7， 316796 16 200536390 30 7至30-9分別作為—袓， 送電極30+3^，㈣脈衝控制轉 和轉送電極心，m9。如此，30'2 m8 過連續多個像素的轉送電極作為二错由切換將跨 個像素的轉送電極作為'㈣控制、:二彳和將對應於- 轉达和高解析度的、低知析度的高速 又妁低迷轉廷而進行攝像和 夕，在攝像部2i上設置有機械 運動圖像那樣連續進行低解析度的高迷轉"?況下’在如 打開快門進行連續拍攝。這種情況下，传存 :以自由 如現有技術那樣配置與攝像部2 ::中：需要 部2S的儲存像素，能夠排列具有可儲像斤入數，集中儲存 ”的容量的像素。例如，攝像部。中’二資訊 中二個像素進行資帝* 1 k方向集 向的像素數可二現^ 儲存部&的轉送方 比，可以減小像素數可/I。因此’與習知儲存部2S相 成更加小型化。另丁^ ^⑽固體攝像元件2〇2的構 術那樣，進ΛΪ 午析度的靜止圖像時，如習知技 像T —轉运電極構成的—個像素單位的攝 21向?:: 的時刻中’關閉機械快門，藉由從攝像部 7…轉廷部2h直接依序轉送資訊電荷，而可以 南解析度的圖像。 仔到 另外，雖‘然上述實施形態中將九個轉送電極作為— 組’藉由供給不同的9個時脈脈衝而進行控制，但:、， 限於此。例如，藉由增加可控制的時脈脈衝的， 避月b 316796 17 200536390 夠更高速地轉送更加壓縮後的圖像。 :另外，本實施形態中’雖然將包含訊框轉送（ir謙 t咖sk)型CCD固體攝像元件的攝像裝 本發明的適用範圍並不限於此。例…嫩的’但疋 s#i,r, f 例如，遇可適用於包含線 U^ri^(interline transfer)型的门、 .像裝置。 ）土的⑽固體攝像元件的攝 ··〈變形例1 > 上述實施形態中，在攝像時，將資訊電荷僅儲 ，，且像素群的兩端像素，並集中這此 另一古；L —貝汛电何而進行轉送。 電冇、，=下所述，對於兩端之相像素也可儲存資訊 电何，亚集中這些資訊電荷而進行轉送。 子貝。孔 第11圖表示從攝像到轉送的時序圖，說 控制。另外，第12圖表示時刻T h極的 5 Qn η ί9的各轉送電極训—Ί 至3〇〜g下的電位的變化狀 0 1 样士人 孕表不>0攝像部2i的絲 k方向的位置，縱軸表示各位置 ‘ 下方為正電位側，上方為負電位側。 心’圖中的 。驅動器206係接收來自時序控制電路 上 號，並將時脈脈衝0丨至0 9分 、卫制信 φ 另知加到轉送電極30〜ι石 :臟固體攝像元件2。2,"型半1至 10固定於基板電位Vsub。 坂dSUB) 時刻T4，使時脈脈衝01至0 1 1圖所示，在轉逆帝朽如1 不冷通’如第 7不隹耔迗电極30 —1至30-9下去带士命 將電荷向基板1 〇排出。 乂电位阱，而 時刻T,中，控制時脈脈衝’使得在—組像素群的所有 316796 18 200536390 像素中形成電位阱。在 .通，而在轉送電極30 —2、3〇脈脈衝02、必5、〇導 應射入到呈導通狀態的轉$:二"下形成綱。將對 的光而產生的資訊電荷二Q~2、3G —5、3Q-8的周圍 例如，如第圖所示，由於：：：二。 攝像元件2〇2 、在弟5圖所不的CCD固體 之組和g、R、g之組，所以二開始重複配置R、G、R R、g、r的像素中分 在R、G、R之組中，在對應於 產生的資吨恭# 11子對應紅、、綠、藍的波長成分而 j貝。扎兒何，在G、 像素中分別儲存對應綠、红、對應於G、[G的 電荷。 、，、、、亲的波長成分而產生的資訊 在時刻L和I中， # 的像素群中在雨妒沾 仃貝讯笔何的重新配置。將—組 t . 兩而的像素的電位阱所儲存的資+ 在—個電位啡。在時列τ由^仔的貝。κ电何集中 δ之外，使時 〆2中’除了時脈脈衝0 2、0 5、0 使日π脈脈衝03、04 Ψ 成在轉送電極30 —2、3() 5 % β 必、通，而相加合 ，電荷。接著，在時侧下的電峨儲㈣ 0δ不導通/ JT3中’使時脈脈衝仏03、07、 ^ 而在轉送電極30-4至30-6下來成沾干 中重新配置資訊電荷。 30 6下瓜成的電位醉 資訊電荷。貫施形態的時刻T4以後相同地轉送 相Λ八、 舲在一組像素群中儲存的資訊電荷作a 圖像不同波入長成分(顏色)的資訊電荷的合成 “些合成圖像信號進行顏色分離處理。 咖中， 316796 19 200536390 —在此’若集中一組像素群表示為第a列，則第““ 弟（a + Ι)列的合成信號中，對 „ ' 列和 j U、问一仃的信號值 日 相同的波長成分（顏色），且其混合比彼 仏M3有 號處理部208中，利用i f # 5。在輸出信 π用具k唬值進行顏色分離。 以下，使錢於攝像部21的第行 =別對應晴素的顏色R、G、B，並用記號…； 出时二’中用^，來表示，另外，在第a列的輪 出賺遽中’用記號D(a，b)表示對應於攝像部 | b行的圓像信號值。 勺弟 的像素的排列中，在相加合成而得到的圖像传 唬值中存在顏色混合比例不同的下面四種。 [數1] D(2A-1，2/z-1) = R(6A_5,2/z_1) + G(6；i_4> -1) + R(6A-3，2//—1) …⑴ ,Γ '('λ，2U~1) = G(6A~2i2^-1^R(6A~l，2//.1) 广“υ ...⑵ D(2A-1)2^)-G(6A-5>2^) + B(6A-4>2/.) + G(6 λ_3，&) -(3) D(2 又 ’ 2/〇 = Β(6λ-2，2") + G(6 又-卜 2") + b(6 λ，2/〇 -(4) (在此，λ、//是自然數） 丄輸出信號處理部2 0 8係根據由⑴至⑷式提供的混色 的信號值，生成依R、G、B每個顏色成分而分離的圖像信 號對方、可數行，使用（1)和（2)式，而對於偶數行，使用 316796 20 200536390 =和(4)式:f分別f行方向上連續的兩组像素群，在 構成㈣Γ像素得到的践電荷，求出對應於由這些像素 構成的像素區域的位置的取樣點上的彩色成分信號值。 連色分離處理的具體例’說明對奇數行上的由 2 6個像素所構成的像素區域的處理。配合⑴和⑵式 、=將處理對象的像素區域作為位於第（2n)行的第 ^ 又列的6個像素所構成的區域。輸出信號處理 1 208係求出代表處理對象的像素區域的取樣點Ρ(2 Λ I - ’2/ζ—1)上的"言號值<r>(e<r(2又—卜& 信號值 <G>(e<G(2；1 -1，2//-1)>) +士 口 ^ , ρ , Γ λα ^ #丨）〉）。此時，在該像素區域 、勺R和G的各自值看作恒定值<R>、<g>的近似下 式（1)和（2)改寫為數式（5)和（6)。 [數2] D(2A-1，2//-1)=<g> + 2<r> …⑸ 1)(2又，2// —1)=2<G> + <R> ...(6) <G>，可 由此，該像素區域的取樣點下的信號值<r〉 讚以使用下面的數式（7)和（8)求出。 [數3] <G>:[2D(2A ...⑺ ①=[2D(2m"-旧⑴，2"-1)]/3 ·_.⑻ 幸別出乜唬處理部20δ係計算（7)式和（8)式而 :R;:(:r=。⑷式同樣決定對位於偶數行(心 'τ λ列的由6個像素所構成的像本區域 的取樣點Ρ(2又]，2 Μ )上的各個B、G的信號值^、獻 316796 21 200536390 ^此’從合成圖像信號的第（2λ-1)列和第2A列中依每 ’出L號值的组<G>和<R>、或<β>和〈G>。 另外，同樣地，還從合成圓像信號的第2 λ列和第（2 + U列中依每行求出信號值的組<G>和<R>、或<β>和 Γ構。藉由係—列—列地對用於彩色分離處理的由兩 盘合成圖像信號的組進行該彩色分離處理，而得到 ▲ 圖像唬相同列數的彩色成分信號。 〈變形例2> 私像日士 藉由應用上述實施形態的攝像裝置的控制，攝 射：的产況；過Γ立牌的飽和位準的資訊電荷產生的強光 想的資:電荷量求出在電位牌不飽和時應得到的理 =13圖表示攝像時和重新配置時的時 达电極的控制。第14 兄力柃 的轉送方向的位置H… 頁軸表示沿攝像部21 A 罝繞軸表不各位置上的電位。此時，m 中的下方為正電位側，上方為負電位側。 ％ 0 驅動器m係接收來自時序控制電路2 :虎，並將時脈脈衝01”9分 ：：; 3H。將CCD固體攝像元件2 w电極3〇]至 10固定在基板電位Vsub。 、土切體基板（n-sub) 第14在Π.使全部時脈脈衝01至09不導通，如 弟140所不，在轉送電極3〇 電荷向基板排出。在時…"未形成梅，將 d T1中，控制時脈脈衝，使得 316796 200536390 在一組像素群中的一端像素形成電位阱。 脈衝0 2導通，而在轉送電極3〇 —2 ，僅使時脈 電位牌中儲存對應射入到呈導通狀態的卓立牌。在這些 周圍的光而產生的資訊電荷。接著，在日30—2的 脈脈衝，使得在—組像素群中的兩端像切2，控制時 此，除了時脈脈衝〇之外，使 通、^成电位牌。在 一"下形成電㈣。在這些;= 人到呈導通狀態的轉送電極^和3〇二==應射 生的資訊電荷。在時刻？3中 。圍的先而產 以下，盥上述趣旛报r& 士 仃貝汛琶何的重新配置。 上过貝轭形恶的時刻τ *以後相同地轉送 亦即，在攝像時，在轉送電極3〇 攝电何。 τ相等的導利_間Τη形成電 τ在純像期間 下’僅在比導通間極期間Τη短 轉运電極3" 阱。 的冷通閘極期間Tl形成電位 此日T，時序控制電路204最 — 號強度來控制導通間極期間TH和二吏：：=大信 強度越大，導通:I越長；而最大信號 了在連續攝像的圖越長。其利用 化的傾向而進行攝像期二=!=；?太大變 長時間時及欲確你古^ 在距則次的拍攝經過了 並輸出m ^的動態範圍時’最好暫時預先攝像 最大二;=圖;象後再檢測出最大峨 像。強度進行攝像期間的設定後，進行作為本次的攝 316796 23 200536390 干每在口口身1入士到攝像部21的像素的光較弱時，如第】「 不母早位時間中在各像素的電 ? 15圖所 15圖的線E的斜率)會變 二料的-貝訊電荷(第 期間Τ»和Tl所儲存的資气—— 月况下，在導通閘極 的飽和位準^小，可以罐ΓΙ a,和Ql. t°tai比各電位牌 .έ+ 以確保充分的動態範圍。 在射入到攝像部2!的像素的光較 示，每單位時間中在像素所儲存的^;’ 口丨16圖所 F':H)會變大，僅在長導通間極期間： = 达電極30-2下的電位牌所儲存的資訊¥通狀怨的轉 位阱的飽和位準。另 、电何‘丨。…超過了電 導、& 另一方面，僅在短的導通問極期門τ σ V通狀態的轉送電極3〇 』間几呈 〇[ ^ . ^ ^ ^电位牌所儲存的資訊命尸 仏―有超過電位啡的飽和位準。因此，、孔电何 G那樣’作為資訊電荷I。 弟16圖的線 — η ± ’tQtal 口 QL，tQtai的和的輸出資气帝 何里Qt〇ta丨表示線性特性。 貝。化兒 在射入到攝像部2i的像素的光較弱時，在 極期間Th所儲存的資訊電荷，加 J通開 ,輪屮音％ ^旦a 」乂 1定用數式（9)從 τ所财’㈣算出。同樣地’在短的導通閘極期門 ^千ιΓ 電荷量Qut°tai也可使用數式⑴）從輪出資 為：何里“算出。但是’在這樣算出的資訊電荷量以一 ^/S過了飽和位準I的值算出的情況下，需要藉由1 (11)和（12)分別重新計管資訊带 a由數式 里于/r στ r貝Λ包何里Ql“。tal和資訊 =tal °可以預先求出CCD固體攝像元件2G2的攝像部2ι

的飽和位準Qmax Q

[數4 ] 316796 24 200536390 (9) (10) (11) (12)

Qll, total^QtotalX TH/(TH + TL) QL.total^QtotalX TL/(TH + TL)

Qnu total

Qh.

Ql, t〇tal = Qt〇tal-Q1Iiax 若假定轉送時沒有由攝像部2l產生的暗點· 響，則在短的導通㈣Tl所儲存的資訊電荷4 ^何、影 電位啡沒有飽和之具有充分容量的情況下，在長^與在 ，間Th應在—個像素的電位，所儲存的理想的i訊=極 的比UQldw等於導通閘極期間的比 电仃 可以根據數式⑽和⑽算出理 -因此， ideal [數5] 。“何里Qlt

Qideal = QL, total X ΤΗ

TL 0l ^ TH TL

•t〇taI ； (Qh, total ^Q, TH 'max .(13) (Qtotal-Qmax) χ TL (Qh, total >Q„)ax •••(14) . ί日由預先调杳每一個你^ (或，相當於飽和：準=的電位味的餘和位準k 攝像期間儲存的理想輸出資訊電虎直)，可以求出應在 因此，藉由根據來自CCDra二里Q心a*。 號’由輪出信號處理部2ΰ8、卜攝像兀件2Q2的輪出信 想的輪出信號S一亦即二：：下的處理，可以求出理 訊電荷量成正比的信赛，，出信號是與資 Q〜乘以預定的係數以^戶斤以藉由將資訊電荷量 异出輸出信號Sldeal。 3]6796 25 200536390 如上所述，根據本變形例2，在— 的導通閘極1月問τ 4 τ > — 豕，了、爷中在不同 j間Τη和Tl下儲存資訊電苻 像部2i的像辛的 7卩使在射入到攝 t系的先車乂強時，也可求出對岸 確的資訊電荷量和 先的強度的正 到充分的動態範圍。 u倮“唬中得 【圖式簡單說明】 :塊圖弟1圖是表示本發明實施形態的攝像裝置的構成之方 赢 第2圖杲矣-丄心 •…“ 表不本發明實施形態的CCD固體攝像元徠从 攝像权内部構成的平面圖。 件的 摄使:2 Γ表示本發明實施形態的CCD固體攝像元件的 攝”之内部構成的剖視圖。 件的 第4圖是# -丄 表不本發明實施形態的CCD固體攝像元件 攝料之内部構成的剖視圖。 件的 濾色本發明實施形態的⑽固體攝像元件的 第6圖是表+士义 衣不本發明實施形態的CCD固體攝像元件的 濾色器之排列的圖。 千的 乐7圖疋表示本發明實施形態的供給炱CCD固體攝# 元件的時脈脈衝的時序圖。 第8圖疋表不本發明實施形態的各轉送電極下的電位 狀態變化的圖。 一弟9圖疋表示本發明實施形態的供給炱CCD固體攝像 兀件的時脈脈衝的時序圖之另-例的圖。 3】6796 200536390 第圖是表示本發明實施形態GG 各_極下的電位狀態變化的圖。 ^像凡件的 第11圖是表示本發明實施形態的 ⑽固❹m件的時脈脈衝的時序圖。巾的供給至 第12圖是表示本發明實施形態的變形例i的 極下的電位狀態變化的圖。 第13圖是表示本發明實施形態的變形例 CCD固—體攝像元件的時脈脈衝的時序圖。 、，、。至 弟14圖疋表不本發明實施形態的變形例2的各車•逆千 極下的電位之狀態變化的圖。 迗電 第15圖是說明本發明實施形 的資訊電荷之儲存狀態的圖。 &A2的攝像期間 第16圖是說明本發明實施形 的資訊電荷之儲存狀態的圖。 〜例2的攝像期間 f 1 7圖是表示習知攝像裝置的構成之方塊圖。 :18圖是表示習知⑽固體攝像元件的攝像 構成的平面圖。 1 # f 19圖是說明攝像時的資訊電荷之儲存的說明圖。 弟2 0圖疋表示習知c c J)固體攝像开杜. 時對鉍、* 僻像兀件在攝像時和轉送 『卞粍廷电極供給的時脈脈衝的時序圖。 2d 2h 9 主要元件符號說明】 輸出部 水平轉送部 半導體基板 2i 攝像部 2 s 儲存部 10 半導體基板（n—sub) 316796 27 200536390 1 2、N 阱 1卜p阱 13 絕緣膜 22 通道區域 30、30-1至30-9轉送電極 34、34-1、34-2 像素行 50、100攝像裝置 104 時序控制電路 200 攝像裝置 φ 204 時序控制電路 208 輸出信號處理部 14 分離區域 24、24-1至24-3轉送電極 32 濾色器 50 電位阱 102 CCD固體攝像裝置 106 驅動器 202 CCD固體攝像元件 206 驅動器 0 1至4 9時脈脈衝 28 316796

Claims (1)

1. 200536390 十、申請專利範圍： 1. 一種攝像裝置，係包括攝像部，具有接受來自外部的光 而生成資訊電荷的多個像素，各像素具有朝與資訊電荷 的轉送方向相交的方向延伸的多個轉送電極；利用藉由 轉送電極的作用形成的電位阱來儲存和轉送響應於射 入到像素的光而產生的資訊電荷，其特徵在於： 攝像時，在實質上彼此分離的多個電位阱中儲存資 訊電荷； _ 轉送時，相加合成儲存在前述多個電位阱中的至少 兩個電位阱的資訊電荷而進行轉送。 2. 如申請專利範圍第1項之攝像裝置，其中，沿轉送方向 相加合成前述多個電位卩丼中的至少兩個中所儲存的資 訊電荷而進行轉送。 3. 如申請專利範圍第2項之攝像裝置，其中包括：控制手 段，係將沿轉送方向連續配置的至少每兩個像素作為一 組，且獨立控制該組的像素群中具有的各個轉送電極。 ❿4.如申請專利範圍第2項之攝像裝置，其中包括：控制手 段，其係將沿轉送方向連續配置的至少每兩個轉送電極 作為一組，在轉送時，對該組的轉送電極供給實質上同 相的時脈脈衝。 5.如申請專利範圍第2項之攝像裝置，其中，各像素係儲 存響應於不同的兩個以上的波長區域之任一而產生的 資訊電荷； 在轉送時，相加合儲存於響應於同一波長區域而產 29 316796 200536390 生申 荷的至少兩個像素的資訊電荷而進行轉送 .二專利範圍第2項之攝像裝置，其卜各像素係儲 ;響應於不同的兩個以上波長之任-而產生的資訊電 產生t 目 ψ⑽嶋區域而 、， ν μ们像々的貧訊電荷後進行轉送； 相加部，係在轉送㈣ 電荷的信號。、5电何求出對應於各波長成分的資訊 7·多—::rr控制裝置，攝像裝置包括攝像部，具有 :用:妾收來自外部的光而生成資訊電荷； 產生的資；：_:和轉送響應於射入到像素的光而 貝汛电何，其特徵在於·· 個電::像時，使資訊電荷儲存在實質上彼此分離的多 貝“何相加合成而進行轉送。 .p專利範圍第7項之攝像 在轉送時，沿轉送方向使所儲存的資二，置，其中， 進行轉送。 仔的貝汛电何相加合成而 9.:申晴專利範圍第8項之攝 在前述攝像部的各個像辛呈古έ衣置，制衣置，其中’ 向相交的方 /、有朝與貝汛電荷的轉送方 又的方向延伸的多個轉送電極時， ^万 將沿轉送方向遠堉 门運、，配置的至少每兩個像素作為— 316796 30 200536390 組’且獨立控制該組的像素 1 〇.如申請喜 @ π谷個轉廷電極。 將二Γ圍“項之攝像裝置的控制裝置，复中， 向連續配置的至少每兩個轉送電極作； 組，在轉送時，向該組的轉送電極供_ 作為— 脈脈衝。 σ貝貝上同相的時 11· 一種攝像裝置，包括攝像部，具有轉 _ 接收來自外部#并％ & &次^ τ、包極，具有多個 水㈢外。卩的先而生成貢訊電荷的 .極的作用儲存和轉送響 二•曰由轉送電 • f訊電荷，其特徵在於：入到像素的光而產生的 攝像時，將第一導通間極期間產生 在第一像辛，將在kh -Γ、十、笙 ^ 貝Λ电何儲存 、 ，、如'在比刖述弟一導通閘極期間短 、 通閘極期間產生的資m兩荇 、乐一導 的貝“何储存到與前述第-像丰· 貝上彼此分離的第二像素； π、只 車τ运呀，相加合成儲存在前 像素的資訊電荷後進行轉送。 冑“、逃第二 •12·ΠΓΓ，項之攝像裝置，其中，沿同-轉 k k配置有刖述第一像素和前述第二像素。 13.如申請專利範圍第12項之攝像裝置，1^， 手段’係將沿轉送方向連續配置的至少每兩個像：：制 一組，並獨立控制在該組的像 2作為 電極。 備之的各個轉送 14·如申請專利範圍第12項之攝像裝置，盆 手段係將沿轉送方向連續配爿处控制 H / 且日7 ^ ^母兩個轉送電極 、一、’且’在轉送時’向該組的轉送電極同相供給實質 316796 31 200536390 上的脈衝時脈。 、15.如申請專利範圍第12項之攝像裝置，其中 料響應於不同的兩個以上的波長之 係 訊電荷； 叨座生的貧 • 儲存在響應於同—波長區域而產生資訊 個像素中的資訊電荷而進行轉送。 ' .f專利範圍第12項之攝像裝置，其中，包括 .= 虎處理部，其係根據前述相加合成後的資輪出 •=:導通間極期間和前述第二導通間極期間 攝像％應儲存的對應於理想資 “在 資極二:多:接收來自外部的光而生成 於射入石丨你本極的作用儲存和轉送響應 、攝像/的光而產生的資訊電荷，其特徵在於广 攝“，將在第—導通開極期 存到第一像素，將在比前述第 何储 導通間極期間產生的的第二 實質上彼此分離的第到與前述第—像素 ’相加合成儲存於前述第-像素和前述第— 像素中的資訊電荷而進行轉送。 弟— 18」中〇申^專„利範圍第17項之攝像裝置的控制敎置，並 素和料第二像素係控制沿同—轉送通 迢而配置的攝像裝置。 τ、迎 19.如申請專利範圍第18項之攝像襄置的控制裝置，其 316796 32 200536390 將° #送方向連續配置的至少每兩個像素作為— ?〇 Γ由ϋ立控制該組的像素群中具有的各個轉送電極 〇.如申^專利範㈣18項之攝㈣置的㈣ 中，將沿轉送方向連續配置的至少每兩個轉送電。 组’在轉送時，對該組的轉送 時脈脈衝。 戶、貝上冋相的

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