[发明专利]摄像装置及固体摄像装置的驱动方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用了CCD(Charge Cpupled Device)等的固体摄像装置的驱动方法。

背景技术

近年来，固体摄像装置被广泛地应用在摄像机、数字静止图像相机(digital still camera)等摄像装置中。随着固体摄像装置的多像素化的不断发展，便不仅要求这些摄像装置能摄下、记录高精细的静止图像，还要求这些摄像装置能够摄下、记录高精细的活动图像。而且，摄像装置中具有了多种模式。

摄像装置的驱动模式有以下几种。例如：摄下、记录静止图像时的模式、用以在内装在相机机体内的液晶取景屏幕(view finder)中显示出预映图像的模式以及摄下高速活动的被摄体和高亮度的被摄体时的模式等。

通常情况下，在摄下静止图像时，通过使用机械式快门来控制曝光时间，以进行露出补正。此时，若利用机械式快门控制曝光时间，就能够借助进行机械式快门关闭后将污点信号扫出的驱动，将垂直移位寄存器的污点信号扔掉，故在固体摄像装置中能够阻止污点信号电荷混入，从而能够记录下污点噪音极少的良好图像。

相对于此，记录活动图像之际以及在液晶取景屏幕中显示液晶取景屏幕的预映图像之际，为了做到即使摄下活动着的被摄体也不会有任何异常的感觉这一点，一般做法是：一秒钟连续输出15帧到60帧的图像。

记录活动图像之际，以及将液晶取景屏幕的预映图像显示在液晶取景屏幕中之际，有必要一秒钟连续输出15帧到60帧的图像。因此，便采用了对多个像素的CCD图像传感器的像素进行间苗而使输出行数减少的“间苗活动图像模式”、使多个像素的信号电荷相混合而使输出像素数量减少的“像素混合活动图像模式”等，而能够在一秒钟内连续输出15帧到60帧的图像。

因为在这些模式下是连续取入图像，所以无法使用机械式快门。于是，在CCD图像传感器中采用垂直型溢出沟道结构，边控制时间边将积累在光电二极管中的电荷(像素信号)扫到基板方向，同时控制光圈，这样来进行曝光控制。这里所说的“垂直型溢出沟道结构”指的是，在形成在N型基板上的P型阱上形成由N型层和P型层构成的光电二极管，在垂直于基板面的方向上设置了P型层-N型层-P型阱-N型基板这样的结构。这样进行曝光控制的结构被称为“电子式快门”。

图4(a)是时序图，显示使用了电子式快门的现有固体摄像装置的驱动方法中垂直移位寄存器转送脉冲(以下称为φV脉冲)和基板扫出脉冲(以下称为φSUB脉冲)之例。高电压的φSUB脉冲起到所述电子式快门的作用，在施加了该脉冲的那一期间内积累在所述光电二极管中的电荷被扫出到基板方向，施加φV脉冲时垂直移位寄存器将图像信号(电荷)转送给水平移位寄存器。补充说明一下，图中的“1V期间”表示垂直同步信号的周期。

在现有的驱动方法下，为控制积累在光电二极管中的信号电荷，在一个水平同步信号的周期(1HD期间)施加一次φSUB，时间很短。在1HD期间中的水平移位寄存器停止的期间(称为水平(H)消隐期间)施加φSUB脉冲。

若用将多个光电二极管的信号加起来的像素混合活动图像模式进行驱动，则即使相等的光量入射到图CCD图像传感器中，可以作为图像处理的电子数即灵敏电子数，和使用一个光电二极管的信号的模式相比还是会增加的。此时，若进行适当的露出补正，则和使用一个光电二极管的信号的模式相比，像素混合活动图像模式下，为控制灵敏电子数，要施加φSUB脉冲，使电子式快门高速化来缩短曝光时间，从而减少灵敏电子数。

根据该方法，通过将宽度较窄的脉冲状高电压(φSUB脉冲)施加给基板，便能将积累在光电二极管的电荷扫出扔到基板方向。

发明内容

-发明要解决的技术问题-

但是，在包括一般情况是以主要作固体摄像装置用的CCD图像传感器的摄像装置中，在被摄体中存在高亮度部分的情况下，垂直移位寄存器中混入被称为污点电荷的噪音信号电荷，以高亮度部分为中心，在图像的上下方向上产生纵向线状噪音，图像质量显著恶化。这是一种不良现象。污点噪音在摄下静止图像的时候因为能够使用机械式快门和机械式快门关闭后的污点扫出驱动而不会成为什么问题，但在驱动液晶取景屏幕的时候，摄像(记录)活动图像的时候就会成为大问题了。例如在间苗活动图像模式下仅处理从一部分像素输出的影像信号，但因为光也入射到不被使用的像素中，所以要传送这些不被使用的像素，垂直移位寄存器中的污点电荷进到所谓的空包中，而容易导致污点噪音增加(污点特性恶化)。