TWI254574B - Imaging device and control device for an imaging device - Google Patents

Description

1254574 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種提高攝像圖像的圖像質 置和攝像裝置的控制裝置。 t椒像衣 【先前技術】 第17圖係表示具有⑽固體攝像元件的攝 ^構成。攝像裝置100係包含⑽固體攝像元件且日士 序控制電路嶋驅動器106而構成。ccd固 ： 1〇2具有攝像部2i、儲存部2s、水 W兀 2 d。時序控制電路} 〇 4係接收預定頻率和出4 =信=成控制CCD固體攝像…J的攝:和= = 輸出的控制信號。控制信號係一 / 。驅動器106係從時序控制電路⑽接收控制作 2U :刀⑽CCD固體攝像元件102的攝像部21、传存邛 s、水平轉送部2h和輸出部2d在必 邛 脈衝。 要的日守序下知出時脈 脈二固體攝像元件⑽係接收來自驅動器㈣時 的光藉由攝像部21的構以°射入到攝像部^ 換後，生成的受光像素進行光電轉 令…ί 於施加垂直轉送時脈，攝像部21 位斬存哭：的二維排列係藉由攝像部2!的垂直移 速轉送到儲存部2S。由此，在儲存職的垂 荷：列：7丨Γ持—訊框的資訊電荷。接著，將資訊電 歹列地從儲存部2s轉送到水平轉送部2h。而且， 316796 J254574 加水平轉送時脈，資訊電荷係以-個物單位r 水平轉送部2 h轉送到輸出部2 ^早位攸 的電荷量轉換為電麼值後，將复 Ά母個像素 輸出。 /、包&值的變化作為CCD的 =2:和储存部2sft包括由沿垂直 的-方问Μ此平行延伸的多個通道 口 .:轉”極所構成的垂直移位暫存器，各移位:存:的二 別發揮作為二維行列式配置的受光像素的::: 攝像部2!係如第18圖（3) 板9的表面區域上斤不’由在半導體基 圖(a)是表Μ知攝像暫存器所構成。第18 圖⑻和第18圖：二= 如第18 線和β—β、線的侧剖視圖。 (PW)ll，在上；:’在Ν型半導體基板9内形成PF井 /、上幵/成Ν牌12 〇亦即，在％刑、丄… 9上形成添加了 ρ型雜質 *的半導體基板 八雜千古、又有Ν型雜質的Ν胖12。另外，Α τ 刀離垂直移位暫存器的通道區域， ^ 為了 此平行地對〜阱12離子植入二而定的間隔彼 分㈣…由分離區域14夹/的或14電劃 轉送路徑的诵、曾〒试90 、或為作為資訊電荷的 域之間形成^^ 離區域U係在相鄰的通道區 ，域各通道區域22電L。 在切體基板9的表面上使絕緣膜13成膜。彼此平行 316796 6 1254574 地配置有由多晶石夕膜構成的多個轉 絕緣膜13與通道區域22的延伸方向^ 24,使其經由該 中，相鄰的三個轉送電極24-1、正人。習知攝像部2 i 像素。 $、24-3级相當於—個 第〗9圖表示攝像時沿通道區 分佈的情況。攝像時，藉由使—〜的請12内的電位 送電極24-2為導通狀態，而在該1 =極24中的一個轉 區域22形成電位阱5〇’藉由使其餘:極千24-2下的逋道 成為不導通狀態，而在導通狀態的轉逆:^極24_1、24'3 儲存資訊電荷。轉送時， ^極下的電位牌50 像素的三個轉送電極24+ 24__2、H，對每個構成—個 送時脈0 1至03,而控制位於轉逆：组合施加三相轉 下的通道區域22的命# ±喆 ⑦極24-1、24-2、24-3 次的电位來轉送資訊電荷。 儲存部2s也與攝像部2ι ，遮光錯存…含有的垂直移位垂4:位Π器所 ::位:係發!健存資訊電荷嶋：功ΐ 4為以杉色圖像為對象的 中，如第6圖所示，藉由沿著與垂=攝縣置 交替排列，、方向相交的方向 色器和透過綠色（G)的濟色 （R)的遽 r广、、 巴σσ的灯’和父替配置有i秀禍蛑洛 )的濾色器和透過藍色（β) 。 的像素排列，並㈣取得彩色圖f而構成矩陣狀 [專利文獻1]日本特開200 1 -1 66284號公報 [專利文獻2]日本特開平6_1 1 2467號公報 3】6796 7 1254574 【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，依每一 轉送電極依序送出資訊電荷而進行轉送。因此，會產生垂 直运時間變長，且不能得到高品質的圖像的問題。 例如，在攝像部2l未有設置機械快門（mechanicai - ShUtte〇時，根據持續射入到攝像部2l的各像辛中的 期間中也會持續產生電荷。該電荷成為產生稱為暗點 ，視訊不良而產生邊緣模糊之現象，本文中稱為暗 二：雜訊的原因。將成為雜訊原因的電荷稱為暗點 二同，Γ象：f1，部&轉送資訊電荷的時間變 強雜訊Γ暗點電何量會增加，在所拍攝的圖像會殘留為 極中^外，如習知技術所述，攝像部21 f ’在―組轉送+ 極中僅-個為導通狀態而進行拍攝時，拍攝時的 = 儲存的雷：旦古&阳心 > , A位畔可 1的井0士 受來自亮度高的拍攝對象物 的先日守，不能得到充分的靈敏度和動態範圍。十象物 有在：攝期間中產生的資訊電荷量超過電位阱的容旦亦會 使所得之圖像的動態範圍降低的情形。 里’而 本發明係鑒於上述習知技術的問題而研 是提供-種可以得到更高品質 ’ μ目的 置的控制裝置。 ㈣衣置和攝像裝 (角午決課題之手段） 本發明是—種攝像裝置和攝像裝置的控制裝置，勺 包才舌 316796 1254574 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 資訊電荷，其特徵在於：攝像時，在實質上彼此分離的多 個電位卩井中儲存資訊電荷；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 Φ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 _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 1254574 應於各波長區域的像素，藉由前述控制手段（裝置），將一 個像素加到配置有對應於同一波長區域的像素的週期的週 期中含有的像素群作為一組，且獨立控制該組中含有的像 素中所具有的各個轉送電極。此時，前述控制手段（裝置） 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’猎由貫質上對該组的轉送電極供給同相的時脈脈衝而 . 可以進行高速轉送。 ^ 另外，轉送時，也可以相加合成響應於不同的波長區 Φ域而產生資訊電荷的至少兩個像素中儲存的資訊電荷而進 行轉送。此時，最好包括輸出信號處理部，其係於轉送後， 根據前述相加合成後的資訊電荷求出對應於各波長成分的 資訊電荷的信號。 根據本發明，在含有CCD固體攝像元件的攝像裝置 中，可以得到高品質的圖像。例如，可以提高攝像時的靈 敏度和動態範圍。另外，可以抑制轉送時所產生的暗點。 【實施方式】 • 本發明實施形態的攝像裝置200係如第1圖所示，包 含CCD固體攝像元件202、時序控制電路204、驅動器20 6 和輸出信號處理部208而構成。 CCD固體攝像元件202係具有攝像部2ι、儲存部2s、 水平轉送部2h和輸出部2d。另外，時序控制電路204係 接收預定頻率的時脈脈衝和外部控制信號後，生成控制‘ CCD固體攝像元件202的攝像、垂直轉送、水平轉送和輸 出的控制信號。將這些控制信號從時序控制電路204輸入 10 316796 1254574 到驅動器206。驅動器2〇6係從時序控制電路2〇4接收控 =錢，對各個⑽固體攝像元件挪的攝像部&、儲 厂s以轉达部2h_輸出部2d在必要的時序下輸出 a^r脈脈衝。輸出信號處理部 日7彻出t唬貫施暗點消除辇#挪 後，對裝置外部輸出輸出信號。 、^ 向⑷圖的縱方向)彼此平行延伸的多個通道區域和 #4此相父的多個I自^关帝士 巷 靳存哭的夂/ 私°舞成的垂直移位暫存器，各移位 3 分別發揮作為二維行列式配置的受光像

素的一個之功能。 且w又7t I 攝像部2 i係如第2圖至第4圖所-,^ 1 〇的表面區域上形成的夕扪 。不，在半導體基板 、 一形成的夕個移位暫存器所構成。第2图曰 、不習知攝像部2i的局部的模式平 二疋 圖分別早、、儿势〇Γη, 30和第4 /〇 # . C —C線和D~"D線的側剖視圖。 如第3圖和第4圖所示’本實施形態的攝像 有與習知攝像裝置的攝像部相 ί 型半導邮装k n + j日]由、纟口構。亦即，在Ν 在該並在其上形成Ν賴， ⑷2。而且二=編度地添加有N型雜質的 由P型雜質區域論… 定間隔彼此平行地形成 鄰的通请區；：門，：刀離區域14。分離區域14係在相 域J4所夹著的^生£刀由这些分離區 道區域22。…亚成為作為資訊電荷的轉送路徑的通 ]] 316796 1254574 第2 = \在半導體基板9的表面上使絕緣膜13成膜。如 個轉：二不，彼此平行地重複配置由多晶矽膜等構成的多 通道區心的延伸方向正交。 “緣㈣而與 2〇〇進計/〜+對以杉色圖像為拍攝對象的攝像裝置 中，_ 1明。在以彩色圖像為拍攝對象的攝像裝置2〇〇 使儲存響應於不同顏色的波長成分而產生的資 .的二Γ以規定的週期重複配置的矩陣狀像素“ 三個車如第5圖所示，將沿垂直轉送方向連續的 们柃廷電極分別作為一組， 向交替排列··交秩献W、 /、直軏迗方向相交的方 有边過紅色（R)的濾色器32-R和透 的濾色器32_G的行34 色⑻的滅色哭1 ^ k 34 ^及父替配置有透過藍 34-2。由:4透過綠色⑹的渡色器32-G的行 電極（在此為-如個I6圖所示，構細峨配置有由多個 素排列。個電極）控制的各自的R、g、b的像素的像 24-二tat: 2 ?，相鄰的三個轉送電極24-卜“I、 24-2^24_ 仏、七二相時脈脈衝、 部的攝像和轉送。本 03，技制攝像 轉送方向配置有對庫"八％ ，把將一個像素加到沿 的週期中含有的像；= f區，顏色）的像素的週期 個轉送電極供給不 士:二•由對—組中含有的各 於第5圖的像素配置：：胍：衝M進行控制。例如，對 ，由於沿轉送方向以兩個像素為週期 316796 12 1254574 配置有對應於同— 將兩個像素+ —個像 =、β)的波長區域的像素，所以 仃控制。亦即，將沿轉 ⑽作為一組進 至30-9作為—乜 ^連、，，貝的9個轉送電極3(Kl ^ 對各個轉送電極3(M 5加η 的吟脈脈衝’藉由獨 0-9供給不 ^变 控制在沿轉送方向i車碡从 ::::個轉一—一:二::: 至3"施加的電用壓:序控::路2。4控制對轉送電極31M 的儲存-資訊電;置第 送的時序圖，對轉送&弟70表不從攝像到轉 ._ ± 屯極的控制進行說明。另外，·^ s 表不時刻Τι至τ9的各轉毕帝朽qn】石Qn 弟8圖 化狀態。^ 9下的電位的變 -1 沿攝像部21的轉送方向的位置，％ 不各位置上的電位。此時，圖中的下方為正:位置：軸表 為負電位側。 万為正电位側，上方 ，％ C動為2〇6係接受來自時序控制電路204的控制庐泸 =⑽固體攝像元賴⑷型半導體基板（N 10固定於基板電位Vsub。 丁刻T。是攝像前的初始狀態n *部不導通時脈 Η以1至09係如第8圖所示，在轉 下未形！綱，而將電荷向基板!0排出。 山在日寸刻Τι中，控制時脈脈衝，使得—組像素群中在兩 令而的像素形成電位阱。在此，導通時脈脈衝0 2、4 8，而 13 316796 1254574 在轉送電極3。—2和3"下形成電仗 … 鍺存根據射入到呈導 ^二兔位阱中 圍的光而產生的資訊電荷。 〇、8的周 置右：實施形態中，由於把將-個像素加到沿轉楚方 像本Γ 轉送電極的時脈脈衝的控制，所^ 中結存有對應於同—波長成分而產生:-紐 如，第8圖所示，在第5圖所示的CCD固體攝傻包荷。例 |的行34-1中，從左開如 月且耳象兀件2〇2 的組，在“二 m^ . 、〒在對應於兩端的R的傻本Λ 由色的波長成分而產生的資訊電荷，在G /錯存 中在對應於兩端的G的像素中儲存對 、G的組 產生的資訊電荷。對於其他行也相同長成分而 不導=能對Γ端之外的像素，藉由將時脈脈衝維持為 …何，但並不限於此。例如 丨。排出 >在時刻S〇中暫時導通時脈脈衝必弟®士所不，也可以 儲存資訊電荷，在攝像結 \ M =脈衝W而 返回到不導通狀態而使資訊電荷;1中彳 動作。 7梆出，攸而進仃電子快門 像+群中=和T3中’進订育訊電荷的重新配置。將一組 二:位Γ端的像素的電㈣中储存的資訊電荷集中 ^ 個兒位阱。在時刻Τ2中 將時脈脈衝03至ρ設為㈣^2、08之外， 、I ’亚相加合成在轉送電極 316796 14 1254574 刻τ2二3°二下的電位阱中儲存的資訊電荷。接著，在時 中’肸¥脈脈衝0 2、0 3、0 7 ^ 在轉送電極30-4至Hr / 、 °又為不♦通，而 荷。 下形成的電位阱重新配置資訊電 此，在攝像時藉由重新配置一組主 以上的像素所儲存 、、’…中至少兩個 担丄π L兒何’集中到一個雷朽扯 攝料的靈敏度和動態範圍。 -位卜[可以 ’的-在日卞刻Τ4以後’對—組像素群轉送隼中在_千 的貧訊電荷。此時，藉由 ：：在-個電位陈 送電荷供給同相的時脈脈衝而⑹于車^連二的至少兩個轉 各像素配置的每三個轉 π 在此，錯由對在 行轉送。 ""电木，、且七、給同相的時脈脈衝而進 第7 Γ如’在第5圖所示的CCD固體攝像元件220中 "7 ^问相驅動時脈脈衝0 1至必？ 」 0 7至0 9的組㈣至必3、0 4至0 6、 3(M至30-3、30 —“如 將連續配置的轉送電極 , 4 至 30-6、3〇-q 从 一個轉送單位來依序轉送資訊電荷。μ的组分別作為 具體而言，如第7圖所示 1至0 3為不導诵，# ^ 在才玄】I中，時脈脈衝φ 時脈脈衝0丨至0 :=衝0 4至0 9為導通’時刻Τ5中， 由此，如第導/’時脈脈味至_導通。 的電位阱所儲存的：“轉迗電極3(M至3"下形成 3。~9下新形成的電位拼。在時:广到在，送電極3"至 為不導通’時脈脈 ；：中《脈衝幻至“ 至03和必7至刎為導通，時刻 316796 15 1254574 T?中時脈脈衝0 4至0 9為不導诵Di 導通。由此，…门 時脈脈衝跑幻為 此如乐8圖所示，將轉诸手托π 形成的電㈣所儲存的資訊電荷；= 亟3。-7至㈣下 至30吲^ + π、到在轉送電極3(Μ ”斤形成的电位阱。同樣地， 上配置的鞞送兩榀知七#丄 9由對在母一個像素 送資訊電二二:：同相的時脈脈衝，可以依序轉 ^了对方《其他仃也同樣進行轉送。 ' 另外，雖然表示了分別同相驅動時^ / 至“，至"組的情况丄…3、 •同相驅動，如第10圖所示，也可以使夂σ貝貝上作為 供給的時脈脈衝延遲，使得沿轉送方：：：：向轉送電極 此：由使其延遲，可以平滑地轉滑變化。如 控制，：以藉由將多個轉送電極作為-組進行 制在轉送時產生的暗點。例如，在如本實施=，Γ抑 比，·^ 為一組進行控制時，與習知控制方、、“ 可以以約3倍的轉送速度進行轉送 ^方法相 對儲存部2s也可適用。 门木κ的轉送方法 如上所述，根據本實施 件的攝：元件中，可以得到高品質的圖;⑽固體攝像元 30二7开Π雖然將連續的9個轉送電極3(M至 作為一組，猎由對各個轉送電極3〇_丨 同：時脈脈衝，以控制攝像部21的攝像不 和*訊電荷的轉送，但 二何的《存） 個像言的轉送電極3。-1至3"督4至3Q:， 316796 16 1254574 3〇-7至30一9分別作為， 送電極30-1，30-4，如 刀 同相k脈脈衝控制轉 和轉送電極 30~3，3〇~p 7 I 运電極 3〇~2，3〇~5，30一8 b，30-Q〇 jv !l 過連續多個像素的轉送恭。〇.，可以藉由切換將跨 個像素的轉送電極作為:° :、.、一組的控制和將對應於一 轉送和高解析度的低速^工制士刀換低解析度的高速 .運動圖像那樣連續進行低快門的情況下，在如 打開快門進行連續拍P —午又白、问速轉送時’可以自由 通仃埂項拍裱。這種情況下， 如現有技術那樣配置與攝像部21相料=:需要 部2s的儲存像素，能夠 :數’木中儲存 電荷的容量的像责。似^ 有了儲存相加合成後的資訊 中三個像素進行資訊電？^Λ21中’在沿轉送方向集 向的像素數可以為現有=存;'此沿儲存部23的轉送方 比，可以減小像‘ 與習知儲存部23相 成更加小型化另Τ、ΓΛ 固體攝像元件m的構 I那择 在拍“解析度的靜止圖像時，如習知技 1 *，進订由二個轉送電極構成的—個像素單位的 像，在攝像結束的時刻中，關閉機械快 二 ^向水平料耗她f喝=^彳= 南解析度的圖像。 于到 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，但是 限於此。例如’藉由增加可控制的時脈脈衝的數目，還倉匕 316796 17 1254574 夠更咼速地轉送更加壓縮後的圖像。 另外，本實施形態中，雖然將包一 transfer)型CCD固體攝像元件的攝像裝寸fl_ame 本發明的適用範圍並不限於此。例如，、、：’、彳示的’但是 圈轉送（lnterline transfei〇3^ 線 像裝置。 U组攝像几件的攝 〈變形例1> 上述實施形態中 組像素群的兩端像素 另一方面，如下所述 在攝像時，將資訊電荷僅儲存到一 亚集中這些資訊電荷而進行轉送。 ^ 、，隹 對方、兩立而之外的像素也可儲存資訊 电何，亚集中這些資訊電荷而進行轉送。 仔貝晟 第π圖表示從攝像到轉送的時序 控制。另外，第12圖表示時刻τ，至送電極的 至3"下的電位的變化狀況。橫軸表示沿攝 迗方向的位置’縱軸表示各位置上的電位：的軲 下方為正電位側，上方為負電位側。 ^ ’圖中的 驅動器2〇6係接收來自時序控制電路2〇 號，並將時脈脈衝W以9分別施加到轉$工= 別~9。將CCD固體攝像元件2〇2的N 1至 固定於基板電位Vsub。 基铺-SUB) :刻T◦二使時脈脈衝01至㈠完全不導 11圖所不，在轉送電極3 弟 將電荷向基板1〇排出。至3〇9下未形成電位牌，而 時刻心中，控制時脈脈衝，使得在—組像素群的所有 316796 18 1254574 像素中形成電位阱。/ u 通，而在轉送電極3〇使時脈脈衝OH 〇導 應射入到呈導通狀“ :3〇~5、3"下形成電位阱。將對 的舟而產+心、轉送電極30 —2、30-5、30-8的周圍 、 的貢訊電荷儲存到這些電位阱。 ccD.r,

'之組和G、R、m /’從左開始重複配置R、G、R R、G、R的像丰φ ^ ’所以在R、G、R之組巾，在對應於 ' “勺像素中分別儲存 產生的資訊電荷，在』波長成分而 像素中分別儲存對= 在對應於G、R、G的 電荷。 £、彔、紅、綠的波長成分而產生的資訊 在時刻T2和丁3中，干杳 ♦ # 的像素群中在兩W 何的重新配置。將-組 . 兩而的像素的電位阱所儲存的資气带4隹山 8 ::電位啡。在時刻T2中，除了時脈脈衝0 ;二何5 1,吏時脈脈心3、“、必6、η導通而Γ0 成在轉送電極30 — 2、3q 而相加合 電荷。接著，在時列τ:: 08不導通，=Τ3中，使時脈脈衝〇、03、07、 中重新配置資訊電荷。 下形成的電位阱 資 下可以與上述實施形態的時刻Τ4以後相 :二荷。由此，將在-組像素群中错存的ΐ:轉送 %成有對應於不同波長成分(顏色)心，何作為 、合成圖像信號進行顏色分離處理。 〇8中， 316796 19 1254574 〜在此，若集中一組像素群表示為第a列，則第a列和 苐（a +1)列的5成彳3號中，對應於同一行的信號值係混合有 相同的波長成分（顏色），且其混合比彼此不同。在輸出信 遽處理部208中，利用其信號值進行顏色分離。 以下，使對應於攝像部2 i的第α列第々行的像素的信 破值分別對應於該像素的顏色R、G、Β，並用記號^， /5 )、G( α ’ /3 )、Β( α，点）來表示，另外，在第a列的輸 '出圖像m用記號D(a，b)表示對應於攝像部2ι的第 _ b行的圖像信號值。 。第6圖的像素的排列中，在相加合成而得到的圖像信 號值中存在顏色混合比例不同的下面四種。 [數1] 5，2/ζ-1) + G(6A—4，2// ··· (1) 2//-1) + R(6 入-ΐ，2"—ι) ^ ) + Β(6λ —4, 2// ) + G(6 ") + G(6A —ι，2// ) + β(6 ···⑷ D(2 λ -l，2/z-l) = R(6A--1) + R(6 λ -3，2 -1) Β(2λ ’2/z-l) = G(6A-2, + G(6A，2//-1) D(2 λ -1，2 // ) = G(6 λ -5，: λ -3，2 // ) Β(2λ，2/ζ) = Β(6λ-2，2 λ，2 // ) (在此，λ、//是自然數） 輸出信號處理續係根據由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。對於奇數行，使用⑴和⑵式，而對於偶數行，使用 316796 20 1254574 =1(4)式，根據分別在行方向上連續的兩組像素群，在 構26個像素得到的資訊電荷，以對應於由這些像素 成：像素區域的位置的取樣點上的彩色成分信號值。 :為該彩色分離處理的具體例，說明對奇數行上的由 =個像素所構成的像素區域的處理。配合⑴和⑵式 現’將處理對象的像素區域作為位於第（2Π)行的第 部2〇^至/ 1列的6個像素所構成的區域。輸出信號處理 錢8係求出代表處理對象的像素區域的取樣點ρ⑴

> ^―1)上的 R 信號值〈RHW2H，2/ζ_υ>% G h 號值 <G>(e <G(2 又-1，2以- l)>)。卜卜 ± 内的自在該像素區域 [數2] β(2 又-1 ’ 2 " —1) = <g> + 2<r> ...(5) ’，-1)=2<g>kr> .⑻ <G>，可 由此，忒像素區域的取樣點下的信號值I〉 以使用下面的數式（7)和（8)求出。° & [數3] <G>=[2D(2A，2"—“（m 1)]/3 ...⑺ <R>^[2D(2A-1，2,_1)_D(2a，2//_1)]/3 ^(δ) 輸出h虎處理部208係計算⑺式和（8)式 == = )和⑷式㈣ 订）的弟（6λ—5)至6λ列的由6個像素所構成的像丰區域 的取樣點Κ2Λ-Η")上的各個Β、〇的信號值❿普 316796 21 !254574 ^此，從合成圖像信號的第（2 λ -1)列和第2久列中依每行 :出信號值的組<G>和<R>、或<β>和〈G>。 另外，同樣地，還從合成圖像信號的第2 Λ列和第（2 + 1 )列中依每行求出信號值的組<〇和<R>、或<Β>和 列料藉由係一列一列地對用於彩色分離處理的由兩 」細2圖像信號的組進行該彩色分離處理，而得到 —成圖像信號相同列數的彩色成分信號。 〈變形例2> 像二1卜二藉由應用上述實施形態的攝像裝置的控制，攝 射：超過電位阱的飽和位準的資訊電荷產生的強光 想的資訊電荷量。求出在電位啡不飽和時應得到的理 第13圖表示攝像時和重新配置 运電極的控制。第14圖表示時 ？ ι_ 30-1至30_9下的 T3中的各轉送電極 的轉送方向的位置，# _ ^表不/口攝像部2ι 置繞軸表不各位置上的電位。此日士 ^ 中的下方為正電位側，上方為負電位側。此日守，0 驅係接收來自時序控制電 =，亚將時脈脈衝4丨至0 9分_ 韻CCD固體攝像元物的"半；1至 10固定在基板電位Vsub。 ¥版基板（N-SUB) 在時刻T。中，使全部時脈 第14圖所示，在轉送電極3(M至30 q/9不導通，如 電荷向基板10排出。在日士 ^ T A 未形成電位阱，將 h1 1 t f Μ ϋ 衝’使得 316796 22 1254574 在-組像素群中的—端像素形成 :衝:2導通’而在轉送電極3"下形成丄 射人到呈導通狀態的轉送電極二: 周圍的先而產生的資訊H 的 脈脈衝，使得在主 在7刻τ2中，控制時 此’除了時脈脈衝,2之外，使㈣二成在;位二在 入到呈導通狀態的轉送電極二储存對應射 生的資訊電荷。在時職中進二的光而產 以下，盥上述-…t 進仃負訊電荷的重新配置。 亦即，在::：ΤΓΤ4以後相同地㈣ ^ 像 在轉送電極30-2下，在盥徭# T相等的導通間極期間Th形成 下在：攝像期間 :’僅在-通_，心;:二:=二 號強= 前—訊框的最大信 小，不導通閘極％fK〇ff " 侍取大信號強度越 強度越大，導通f=(⑽即。_長，·而最大信號 了在連續攝像的圖像中! 化的傾向而進扞：Γ 號強度有不會太大變 長時間時及欲確仵二期:::侧。在距前次的拍攝經過了 並輸出—她J充刀的動悲範圍時，最好暫時預先攝像 最大信號後再檢測出最大信號強度，在根據該 像。 〃 #像期間的設定後’進行作為本次的攝 316796 23 1254574 . 在射入到攝像部2 i的 .示每單位時間中在各像素較弱時，如第15圖所 15圖的線E的斜率）合M】' i 1[所儲存的資訊電荷（第 期間t—Tl所儲存的曰^訊電種情況下，在導通問極 的飽和位準Qniaq、，可以兒仃！Lt°tal和QL^tal比各電位附 在射，像部2心 示’每單位時間中在像素所健存的;二” 16圖所 F的斜率）會變大，僅在 兒何（弟16圖的線 •送電極30-2下的電位啡^ \ k甲亟期間Th呈導通狀態的轉 位阱的飽和位準7另一儲存的資訊電荷Qu。⑷超過了電 導通狀態的轉送電極3〇 — 7面下^在短的導通間極期間丁[呈 Q 、h七 下0 ^位牌所儲存的資訊雷荇 Q一沒有超過電位阱的飽和位 貝。“何 G那樣，作為資訊電荷 ’如弟16圖的線 荷量^表示線性:Γ1和Ql，^^ 在射入到攝像部2 j的傻丰的古击 極期間ΤΗ所儲存的資气二象曰'的先幸父弱時，在長的導通開 ，輸出資訊電荷量Q、。二何t。…可以使用數式⑻從 所t°tal 地，在短的導通閘極期間 1 L所A者存的負訊雷并旦 , —旦 斤何里Ql，⑻“也可使用數式（10)從輪出資 。屯何里Qt〇tal异出。但是，在這樣 為超過了餉釦仞·、隹Λ j貝。礼％何里Quota丨 、準Qmax的值异出的情況下，需要藉由數式 矛（2)刀別重新计异貢訊電荷量^ t〇tai和資訊電荷量 广一可以預先求出CCD固體攝像元件2〇2的攝像部21 的飽和位準Qniax。 [數4] 316796 24 ^4574 TH/(TH+TL) TL/(TH+TL) (9) (10) (11) (12)

)1丨，t 〇 t a 1 = Q t 〇 t a 1 X

Ql，tota 1 二Qtota 1 X Q H . t o t a 1 — Q in a x Ql，totai = Qtotal - QI11S .·· uu 右假定轉送時沒有由攝像部2 ·本 , 丨座生的暗Η：带 響，則在短的導通期間八所儲存的 #旦、电何的影 電位阱沒有飽和之具有充分容量的情二^何！ QL’t。⑷與在 期間T„應在一個像素的電位阱 y ，在長導通閘極 0 η 丨汗所储存的理想的資吨^ ^ QL.tWQldeal等於導通間極期間的比Tl/t ^。了 可以根據數式⑴）和（⑷算出 T『因此， [數5] 7貝Λ弘何夏Qldeal 〇

Qideal = QL，t〇ia】χ = Ω ((13) TL giit〇tal ^ (QH, total -Π ^ TH WL, total X —二 ~ ί) n 、 TL ^t〇tal'Q，a〇 X — TL ’（Qh，total〉Qmax

TH •••(14) 藉由預先調杳每— (或，相〜u 素的電位牌的餘和位準ο 一相备方；飽和位準的輸出p Qn,ax 間储存的理想輸出資訊電荷旦η 出4在 因此，藉由根據來自ΓΓη门 Ql_丨。 號，由輪出信號處理部2 〇 δ、隹:體攝像元件2 0 2的輪出信 想的輪出信號S—亦即 δί1電荷量Q〜tai成正比的 '幸:幻5唬Sldeal是與資

Qlt。…乘以預定的係數，、5二所以猎由將資訊電荷量 可以异出輸出信號Sideal。 3Ϊ6796 25 1254574 '斤ϋ根據本變形例2，在— 的導通間極期間Τη 、'且像-群中在不同 像部21的像素的光較強0士 ^了 ^ ^，即使在射入到攝 確的資訊電#旦_ 了求出對應於光的強度的正 到充分的動態範圍。 圖像k唬中付 【圖式簡單說明】 . $ 1圖是表示本發明實施形態 塊圖。 』辦像衣置的構成之方 弟2圖是表示本發明實施形態的匚⑶ 攝像部之内部構成的平面圖。 口肢攝像兀件的 弟3圖是表示本發明實施形態的CCD 攝像部之内部構成的剖視圖。 U 聶像元件的 罘4圖是表示本發明實施形態的。⑶ _ 攝像部之内部構成的剖視圖。 植聶像το件的 弟5圖是表示本發明實施形態的cCD 濾色器之配置圖。 u歧攝像兀件的 第6圖是表示本發明實施形態的cc 濾色器之排列的圖。 杈像兀件的 弟7圖是表示本發明實施形態的供认 元件的時脈脈衝的時序圖。 Q LCD固體攝像 第8圖是表示本發明實施形態的各_ 狀態變化的圖。 、^極下的電位 弟9圖是表示本發明實施形態的供給至 元件的時脈脈衝的時序圖之另-例的圖。 ®體攝像 6796 26 1254574 弟1〇圖是肩· + + π 久_ 不本啦明實施形態的CCD固體攝像元钍 °轉；電極下的電位狀態變化的圖。 凡件的 心二：？本發明實施形態的變形例1中的供給至 #攝像兀件的時脈脈衝的時序圖。 至 第12圖是表示本發每 極下㈣位狀態變化的^形恶的㈣例1的各轉送電 _示本發明實施形態的變形例2的供给至 _ ^紅攝像兀件的時脈脈衝的時序圖。 主 托丁 : 14圖是表示本發明實施形態的變形例2的各轉、、〜 極下的電位之狀態變化的圖。 電 =圖是說明本發明實施形態的變形例㈣ 勺貝衹电何之儲存狀態的圖。 功間 弟=圖疋祝明本發明實施形態的變形例2的攝像期 勺貝汛电荷之儲存狀態的圖。 /曰1 第17圖是表示習知攝像裝置的構成之方塊圖。 丨構成=圖是表示親咖體攝像元件的攝像部之内部 =19圖是說明攝像時的資訊電荷之儲存的說明圖。 士第、2〇圖是表示習知CCD固體攝像元件在攝像時和轉 4對轉送電極供給的時脈脈衝的時序圖。 才 【主要元件符號說明】 2d 輸出部 2ι 2h 水平轉送部 2s 9 半導體基板 10 攝像部 儲存部 半導體基板（N-SUB) 316796 27 30、30-1至30-9轉送電極 32 1254574 η、p阱 13 絕緣膜 22 通道區域 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 1 2、N 阱 14 分離區域 24、24-1至24-3轉送電極 遽色器 50 電位阱 102 CCD固體攝像裝置 10 6 驅動器 202 CCD固體攝像元件 206 驅動器 0 1至4 9時脈脈衝 316796

Claims (1)

1254574 +、申請專利範圍： :攝像敦置’係包括攝像部，具有 而生成資邹帝尸人A々 又水自外部的光 的多個像素，各像素具有朝盘資μ 的轉送方向相交的方6m# ^八有朝只貝讯電荷 轉送電極的作；=伸的多個轉送電極;利用藉由 入到像本的2=成的電㈣來儲存和轉送響應於射 :士先而產生的資訊電荷’其特徵在於： 訊電荷在貫質上彼此分離的多個電位啡中儲存資 ‘迗蚪，相加合成儲存在前述多個電位阱中的 兩個電位牌的資訊電荷而進行轉送。时的至少 σ申睛專利範圍第 相加合成m 貝之攝像叙置，其中，沿轉送方向 訊”、月处夕固電位阱中的至少兩個中所儲存的資 κ兒何而進行轉送。 貝 )’如申請專利範圍第2項之攝 段，係將 1Α 八甲包括·控制手 誕，專达方向連續配置的至少每兩個像素作為— 、、 且獨立控制該組的像丰群巾呈右μ女/絲 ’、 L如申过直一 白”冢-群中具有的各個轉送電極。 段，Γη #巳圍第2項之攝像裝置，其中包括：控制手 奴其係將沿轉送方向車婊 卞 作為n二Λ 配置的至少每兩個轉送電極 、、在軺廷日守，對該組的轉送電極供給實 相的時脈脈衝。 戶、貝上同 H料利範圍第2項之攝料置，其中，各像素係儲 Γ於不同的兩個以上的波長區域之任一而產生的 一貧訊電荷； 玍的 在轉运時，相加合儲存於響應於同一波長區域而產 316796 29 1254574 6 的至少兩個像素的資訊電荷而進峨 6.如申凊專利範圍第2項之 仃W。 存響應於不同的兩個以上波' 各像素係館 荷； 長之任—而產生的資訊電 在轉送時，相加合成儲存於響應於 、 產生資訊電荷的至少兩個像 後― 並具備：輸出信號處理部，传貝在^ :進行轉送； 相加合成後的資訊電荷求出對庫於在久11便，根據前述 電荷的信號。 …於。波長成分的資訊 7·—種攝像裝置的控制裝 多個像素，接收來自外心：包括攝像部，具有 刹田㊉部的光而生成資訊電荷； 电位阱儲存和轉送響應於射入 產生的資訊電荷，其特徵在於：' *素的光而 個電=像時’使資訊電荷健存在實質上彼此分離的多 電位=二=前述多個電位❹的至少兩個 L如申請專：:“：相加合成而進行轉送。 在轉送時，义祀鳇圍弟7項之攝像裝置的控制裝置，其中， 進行轉送。&运方向使所儲存的資訊電荷相加合成而 項之攝像裝置的控制裝置，其t， 向相交的方二 像素具有朝與資訊電荷的轉送方 =的方向延伸的多個轉送電極時， 將沿轉送方向車态 门運、戈配置的至少每兩個像素作為— 316796 30 1254574 、·且，且獨立控制該組的像素群所具備的各個 丨°·如申請專利範圍第8項之攝像裝置的控制裝置， 將沿轉送方向連續配置的至少每兩個轉送電極作為— 組，在轉送時，向該組的轉送電極供相 脈脈衝。 貝上丨J相的時 π -種攝像裝置，包括攝像部，具有轉送電極 =來自外部的光而生成資訊電荷的像素;藉由轉J 極的作用儲存和轉送響應於射人到像素的光/ 資訊電荷，其特徵在於： 座生的 攝像時’將第一導通間極期間產生的資訊電 :弟-像素，將在比前述第—導通閘極期間短的第二： ^閘極期間產生的資訊電荷儲存到與前述第二 貝上彼此分離的第二像素； 象$戶、 轉送時，相加合成儲存在前 像素的資訊電荷後進行轉送。““和所述第二 K如申請專利範圍第u項之攝像裝置，其中， 送通道配置有前述第—像素和前述第二像本。"问—轉 13.如申請專利範圍第12項之攝像裝置，' 手段，係將沿轉送方向連續配每二有控制 一组，並獨立控制在竽乂母兩個像素作為 電極。 在細像素群所具備之的各個轉送 14.如申請專利範圍第12項之攝像裝置，並中5 ^係將沿轉送方向連續配置的至少每兩¥ =制 作為一組，在轉送時， 口軺廷電極 、、且的轉运電極同相供给實質 316796 31 1254574 上的脈衝時脈。 1 5 ·如申請專利範圍 儲存響庫二=2項之攝像裂置，其中，各像素係 訊電；不同的兩個以上的波長之任-而產生的資 〇相力口成储存在響應於同—波長區域而產生資^ 16:Π至少兩個像素峻訊電荷而進行轉送。 …口申請專利範圍第〗2項之攝像裝置二括 信號處理部，其係根據前述相力α後白匕括輸出 述第-導通閉極期間和前；”讯電荷、前 攝像％應儲存的對應於理想資訊電荷量的“在 17 · —種攝像裝置的控制裝置，攝像 H。 像部具有轉送電極，且有夕個垃、匕括攝像部，該攝 資訊電荷的像㈣由2 =來自外部的光而生成 认“, '極的作用儲存和轉送塑廡 、素的光而產生的資訊電荷，其特徵在於广 攝像時，將在第一導通閉極期間 在:二· t到第一像素，將在比前述第-導通閘極期==儲 =閘極期間產生的資訊電荷儲存到與前述第 貫質上彼此分離的第二像素； 象π t時’相加合成儲存於前述第—像 像素中的貢訊電荷而進行轉送。 乐一 18. 如申請專利範圍第17項之攝像裝置的控制並 中前述第-像素和前述第二像素係控制沿㈣ 道而配置的攝像裝置。 T k通 19. 如申請專利範圍第18項之攝像裝置的控制裂置，其 316796 32 1254574 中’將沿韓详十~ a、七 組，且獨立柙制二、'’'配1的至少每兩個像素作為一 20.如申請專利i圍。第^象素群令具有的各個轉送電極。 _，將沿轉送方向連續配 ^制衣置，其 一組，在轉夕母兩個轉送電極作為 仕衿w，對該組的轉送電極供级麻 勹 時脈脈衝。 /、、。貝貝上同相的

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