專利名稱：驅(qū)動(dòng)攝像元件的驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動(dòng)攝像元件的驅(qū)動(dòng)裝置。特別涉及即使將規(guī)定數(shù)的、在各象素單元中生成的電荷相加并輸出時(shí)，也可以抑制圖像散亂(blooming)的驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
近年來，作為數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和數(shù)字照相機(jī)的攝像元件，廣泛使用CCD(電荷耦合器件)型圖像傳感器。CCD型圖像傳感器使用CCD將各象素單元生成的電荷向外部輸出。CCD通過劃分為多個(gè)區(qū)域并傳送各區(qū)域不同的象素單元的電荷來提高其傳送效率。
這樣，因CCD一次傳送很多電荷，故在一定條件下會(huì)出現(xiàn)稱之為圖像散亂的現(xiàn)象，有時(shí)會(huì)得不到正常的圖像數(shù)據(jù)。
圖像散亂是指當(dāng)讀出超過CCD的傳送能力的電荷時(shí)，在CCD內(nèi)部電荷溢出，對(duì)相鄰傳送的其他信號(hào)電荷產(chǎn)生影響的現(xiàn)象。特別是，當(dāng)對(duì)攝像元件入射強(qiáng)的光點(diǎn)時(shí)，容易引起圖像散亂。
作為這樣的圖像散亂的抑制手段，具有在不超過CCD的傳送能力的范圍內(nèi)對(duì)象素單元預(yù)先設(shè)定飽和量，當(dāng)超過飽和量時(shí)排出多余生成的電荷的機(jī)構(gòu)(溢漏結(jié)構(gòu))。
進(jìn)而，還提出了不固定上述飽和量使其根據(jù)情況而變，從而提高圖像散亂抑制效率的技術(shù)(日本國特開昭61-26375號(hào)公報(bào))。
另一方面，在近年來的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和數(shù)字照相機(jī)的領(lǐng)域中，謀求攝像元件的多象素化。例如，若是具有500萬個(gè)象素單元的CCD型圖像傳感器，則垂直方向的象素單元數(shù)約1920個(gè)，水平方向的象素單元數(shù)約2560個(gè)，這大約是通常的NTSC用CCD型圖像傳感器的16倍。因此，單位時(shí)間應(yīng)處理的信息量增加了，在拍攝活動(dòng)圖像時(shí)會(huì)出現(xiàn)與監(jiān)視器的顯示不符的情況。
因此，提出了混合模式，即，通過將規(guī)定數(shù)的、在各象素單元中生成的電荷讀出到CCD而使其相加后再輸出。例如，在數(shù)字?jǐn)z像機(jī)中，當(dāng)拍攝靜止圖像時(shí)，使用個(gè)別輸出各象素單元的電荷的個(gè)別模式，在拍攝活動(dòng)圖像時(shí)，使用混合模式。
但是，在上述混合模式的情況下，因使規(guī)定數(shù)的象素單元的電荷相加并作為1個(gè)信號(hào)電荷，故，若使CCD型圖像傳感器的驅(qū)動(dòng)方法和個(gè)別模式一樣，則存在容易引起圖像散亂的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種技術(shù)，在有選擇地切換使用個(gè)別模式和混合模式的攝像元件中，選擇個(gè)別模式和混合模式中的任何一個(gè)都能抑制圖像散亂。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置涉及一種驅(qū)動(dòng)裝置，使用通過將規(guī)定數(shù)的、在象素單元中生成的電荷讀出到攝像元件的暫時(shí)保持區(qū)域中而使其相加的混合模式，驅(qū)動(dòng)具有多個(gè)與暴光量對(duì)應(yīng)地生成電荷的象素單元，該裝置具有設(shè)定裝置，在將各象素單元生成的電荷讀出到上述暫時(shí)保持區(qū)域的讀出期間將作為各象素單元能積蓄的電荷的上限的飽和量設(shè)定得比使用個(gè)別讀出各象素單元生成的電荷的個(gè)別模式時(shí)少；以及抑制裝置，與使用上述個(gè)別模式的情況相比更多地抑制上述暴光量。
若按照上述構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)裝置使混合模式時(shí)的讀出期間的飽和量比個(gè)別模式時(shí)少，同時(shí)抑制暴光量。這里，驅(qū)動(dòng)裝置從兩個(gè)方面來抑制圖像散亂。
一方面是在混合模式的情況下降低各象素單元能積蓄的電荷的上限。由此，在混合模式下，即使向攝像元件入射強(qiáng)的光點(diǎn)，因各象素單元積蓄的電荷的上限降低了，故多余的電荷不會(huì)讀出到暫時(shí)保持區(qū)域。再有，因設(shè)定裝置的目的是防止即使在混合模式下也不會(huì)將多余的電荷讀出到暫時(shí)保持區(qū)域，故為了達(dá)到該目的，降低讀出期間的上限就足夠了。
另一方面是在混合模式的情況下使各象素單元生成的電荷量比個(gè)別模式情況時(shí)少。由此，在混合模式的情況下，即使向攝像元件入射強(qiáng)的光點(diǎn)，因抑制了各象素單元的暴光量，故不會(huì)生成多余的電荷。
因此，驅(qū)動(dòng)裝置可以抑制讀入暫時(shí)保持區(qū)域中的電荷的溢出，從而抑制圖像散亂。
此外，上述設(shè)定裝置進(jìn)而也可以在與各象素單元的光接收量對(duì)應(yīng)地生成電荷的積蓄期間，與使用上述個(gè)別模式同等地設(shè)定上述飽和量。
若按照上述構(gòu)成，在積蓄期間，混合模式和個(gè)別模式下的飽和量同等地設(shè)定。
例如，當(dāng)攝像元件是在半導(dǎo)體襯底上形成各象素單元，并具有溢漏結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置通過對(duì)半導(dǎo)體襯底施加不同的襯底電壓，可以設(shè)定飽和量。但是，當(dāng)對(duì)半導(dǎo)體襯底施加不同的襯底電壓時(shí)，象素單元形成的井型勢場的形狀發(fā)生變化，隨之象素單元的分光特性也發(fā)生變化。該分光特性的變化會(huì)使圖像的色重現(xiàn)性惡化。
因此，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置在各象素生成并積蓄電荷的期間，使個(gè)別模式和混合模式情況下的飽和量相等。因此，驅(qū)動(dòng)裝置可以防止攝像元件分光特性的變化，可以實(shí)現(xiàn)很高的色重現(xiàn)性。
此外，上述設(shè)定裝置也可以使相加后的電荷不超過上述暫時(shí)保持區(qū)域的最大保持量那樣來設(shè)定上述飽和量。
若按照上述構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)裝置可以在個(gè)別模式的情況下使各象素單元的電荷不超過最大保持量，在混合模式的情況下，即使各象素的電荷相加也不超過最大保持量。
因此，驅(qū)動(dòng)裝置可以抑制讀出到暫時(shí)保持區(qū)域中的電荷的溢出，從而抑制圖像散亂。
此外，上述設(shè)定裝置也可以將上述飽和量設(shè)定為使用個(gè)別模式時(shí)的飽和量的上述規(guī)定數(shù)分之一。
若按照上述構(gòu)成，例如，當(dāng)在混合模式時(shí)9個(gè)象素單元的電荷相加時(shí)，飽和量為個(gè)別模式時(shí)的1/9。因此，驅(qū)動(dòng)裝置可以抑制讀出到暫時(shí)保持區(qū)域中的電荷的溢出，從而抑制圖像散亂。
此外，上述象素單元在半導(dǎo)體襯底上形成，具有當(dāng)電荷超過上述飽和量使多余生成的電荷排出到上述半導(dǎo)體襯底的溢漏結(jié)構(gòu)，上述飽和量根據(jù)供給上述半導(dǎo)體襯底的襯底電壓設(shè)定，上述設(shè)定裝置也可以將供給上述半導(dǎo)體襯底的襯底電壓設(shè)定得比使用上述個(gè)別模式時(shí)的襯底電壓高。
若按照上述構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)裝置可以在各象素的電荷超過上述飽和量時(shí)使多余生成的電荷排出到上述半導(dǎo)體襯底。
這樣，通過將多余的電荷排出到半導(dǎo)體襯底，從而可以對(duì)各象素單元中的多余電荷進(jìn)行處理。
此外，上述暴光量相當(dāng)于在積蓄期間對(duì)各象素單元的光接收量積分后的值，上述抑制裝置也可以縮短上述積蓄時(shí)間，使其比使用上述個(gè)別模式時(shí)短。
若按照上述構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)裝置通過縮短各象素單元的積蓄時(shí)間來抑制暴光量。因此，驅(qū)動(dòng)裝置可以抑制讀出到暫時(shí)保持區(qū)域中的電荷的溢出，從而抑制圖像散亂。
此外，上述抑制裝置包括存儲(chǔ)比使用上述個(gè)別模式時(shí)的積蓄時(shí)間短的積蓄時(shí)間的存儲(chǔ)裝置；將各象素單元的電荷全部排出的復(fù)位裝置；從上述復(fù)位裝置排出電荷的時(shí)刻開始經(jīng)過上述存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)的積蓄時(shí)間之后，將各象素單元生成的電荷讀出到暫時(shí)保持區(qū)域中的讀出裝置。
若按照上述構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)裝置從上述復(fù)位裝置排出全部電荷的時(shí)刻開始經(jīng)過與各模式對(duì)應(yīng)的積蓄時(shí)間之后，讀出各象素單元的電荷。這里，混合模式比個(gè)別模式的積蓄時(shí)間短。
因此，驅(qū)動(dòng)裝置可以抑制暴光量。
此外，上述抑制裝置也可以包括存儲(chǔ)比使用上述個(gè)別模式時(shí)的積蓄時(shí)間短的積蓄時(shí)間的存儲(chǔ)裝置和通過只在上述存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)的積蓄期間打開來使各象素單元進(jìn)行光接收的機(jī)械快門。
若按照上述構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)裝置使機(jī)械快門只在與各模式對(duì)應(yīng)的積蓄期間打開，使各象素單元進(jìn)行光接收。這里，混合模式比個(gè)別模式的積蓄時(shí)間短。
因此，驅(qū)動(dòng)裝置可以抑制暴光量。
此外，也可以使上述暴光量相當(dāng)于在積蓄期間對(duì)各象素單元的光接收量積分后的值，使上述抑制裝置在上述混合模式時(shí)比上述個(gè)別模式時(shí)的光接收量少。
若按照上述構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)裝置通過減少各象素單元的光接收量來抑制暴光量。因此，驅(qū)動(dòng)裝置可以抑制讀出到暫時(shí)保持區(qū)域中的電荷的溢出，從而抑制圖像散亂。
此外，上述抑制裝置也可以具有存儲(chǔ)比使用上述個(gè)別模式時(shí)的開口率小的開口率的存儲(chǔ)裝置和通過與上述開口率對(duì)應(yīng)打開來使各象素單元受光的光圈機(jī)構(gòu)。
若按照上述構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)裝置使光圈機(jī)構(gòu)與各模式的開口率對(duì)應(yīng)打開而使各象素單元進(jìn)行光接收。這里，混合模式比個(gè)別模式時(shí)的開口率小。
因此，驅(qū)動(dòng)裝置可以抑制暴光量。
此外，上述抑制裝置也可以使上述暴光量是使用上述個(gè)別模式時(shí)的暴光量的上述規(guī)定數(shù)分之一。
若按照上述構(gòu)成，例如，當(dāng)在混合模式時(shí)9個(gè)象素單元的電荷相加時(shí)，飽和量為個(gè)別模式時(shí)的1/9。因此，驅(qū)動(dòng)裝置可以抑制讀出到暫時(shí)保持區(qū)域中的電荷的溢出，從而抑制圖像散亂。
本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)方法是使用通過將規(guī)定數(shù)的、在象素單元生成的電荷讀出到該攝像元件的暫時(shí)保持區(qū)域中而使其相加的混合模式，驅(qū)動(dòng)具有多個(gè)與暴光量對(duì)應(yīng)生成電荷的象素單元的攝像元件的驅(qū)動(dòng)方法，包括在將各象素單元生成的電荷讀出到上述暫時(shí)保持區(qū)域的讀出期間，將作為各象素單元能積蓄的電荷的上限的飽和量設(shè)定得比使用個(gè)別讀出各象素單元生成的電荷的個(gè)別模式時(shí)少的設(shè)定步驟；以及與使用上述個(gè)別模式的情況相比更多地抑制上述暴光量的抑制步驟。
若按照上述結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)方法使混合模式時(shí)的讀出期間的飽和量比個(gè)別模式時(shí)少，同時(shí)抑制暴光量。該驅(qū)動(dòng)方法的結(jié)構(gòu)和上述驅(qū)動(dòng)裝置一樣。因此，驅(qū)動(dòng)方法可以發(fā)揮和驅(qū)動(dòng)裝置同樣的效果。
本發(fā)明的攝像裝置是每多個(gè)象素單元與暴光量對(duì)應(yīng)地生成電荷并根據(jù)上述每多個(gè)象素單元的電荷生成圖像數(shù)據(jù)的攝像裝置，包括具有上述多個(gè)象素單元的攝像元件；使用個(gè)別讀出上述每多個(gè)象素單元生成的電荷的個(gè)別模式和將上述每多個(gè)象素單元中規(guī)定數(shù)的、在象素單元中生成的電荷相加并讀出的混合模式中的某一個(gè)讀出模式，驅(qū)動(dòng)上述攝像元件的驅(qū)動(dòng)裝置；與使用某一個(gè)讀出模式從上述攝像裝置中讀出的電荷對(duì)應(yīng)地生成圖像數(shù)據(jù)的信號(hào)處理部；與輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)地選擇上述驅(qū)動(dòng)裝置中的上述個(gè)別模式和上述混合模式的控制部，這里，上述驅(qū)動(dòng)裝置包括設(shè)定裝置，在將上述多個(gè)象素單元生成的電荷讀出到暫時(shí)保持區(qū)域的讀出期間，與使用上述個(gè)別模式的情形相比較，使用上述混合模式時(shí)，將作為各象素單元能積蓄的電荷的上限的飽和量設(shè)定得少一些；抑制裝置，使用上述混合模式與使用上述個(gè)別模式的情況比較，更多地抑制上述暴光量。
若按照上述結(jié)構(gòu)，攝像裝置可以發(fā)揮和上述驅(qū)動(dòng)裝置同樣的效果。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的攝像元件及其驅(qū)動(dòng)裝置的整體構(gòu)成(攝像裝置)的圖。
圖2是表示攝像元件110的平面結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是表示圖2的A-A線的光電變換部1a和垂直CCD2a的截面圖。
圖4是表示沿圖3的B-C-D線的電位分布的圖。
圖5是表示驅(qū)動(dòng)部120生成襯底電壓Vsub的電路圖。
圖6是表示攝像元件的驅(qū)動(dòng)時(shí)序的圖。
圖7是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的攝像元件及其驅(qū)動(dòng)裝置的整體結(jié)構(gòu)(攝像裝置)的圖。
圖8是表示驅(qū)動(dòng)部220生成襯底電壓Vsub和驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd的電路圖。
圖9是表示攝像元件的驅(qū)動(dòng)時(shí)序的圖。
圖10是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的攝像元件及其驅(qū)動(dòng)裝置的整體構(gòu)成(攝像裝置)的圖。
圖11是表示個(gè)別模式和混合模式的開口面積和積蓄時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖。
圖12是表示個(gè)別模式和混合模式的開口面積和積蓄時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照

實(shí)施本發(fā)明的最佳實(shí)施形態(tài)。
(實(shí)施形態(tài)1)實(shí)施形態(tài)1的驅(qū)動(dòng)裝置在混合模式下，各象素單元能積蓄的電荷的飽和量比個(gè)別模式時(shí)少，同時(shí)，縮短各象素單元生成并積蓄電荷的積蓄時(shí)間。因此，即使使用混合模式，驅(qū)動(dòng)部也能抑制圖像散亂。
圖1是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的攝像元件及其驅(qū)動(dòng)裝置的整體結(jié)構(gòu)(攝像裝置)的圖。
攝像元件110具有在半導(dǎo)體襯底上呈行列狀排列的多個(gè)象素單元。各象素單元的受光面具有RGB中的某一種顏色的濾光片，與透過彩色濾光片的光量對(duì)應(yīng)地生成并積蓄電荷。積蓄的電荷按照從驅(qū)動(dòng)部120供給的驅(qū)動(dòng)信號(hào)依次向模擬前端(Analog front end)130輸出。
驅(qū)動(dòng)部120根據(jù)來自同步信號(hào)生成部142的基準(zhǔn)信號(hào)生成用來驅(qū)動(dòng)攝像元件110的9種驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并供給攝像元件110。這里，作為基準(zhǔn)信號(hào)，有時(shí)鐘信號(hào)(CLK)、垂直同步信號(hào)(VD)和水平同步信號(hào)(HD)。此外，攝像元件110的驅(qū)動(dòng)模式有個(gè)別模式和混合模式，驅(qū)動(dòng)部120有選擇地切換這些模式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
個(gè)別模式是將在各象素單元中生成的電荷個(gè)別地向模擬前端130輸出的模式?；旌夏Ｊ绞菍⒃诟飨笏貑卧猩傻碾姾砂匆?guī)定數(shù)相加后向模擬前端130輸出的模式。
驅(qū)動(dòng)部120內(nèi)部具有個(gè)別模式驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部121、混合模式驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部122和選擇器123。
個(gè)別模式驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部121生成用來使用個(gè)別模式驅(qū)動(dòng)攝像元件110的9種驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
混合模式驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部122生成用來使用混合模式驅(qū)動(dòng)攝像元件110的9種驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
選擇器123有選擇地切換由個(gè)別模式驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部121生成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和由混合模式驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部122生成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。該切換通過從控制部143接收模式選擇信號(hào)(Sm)來進(jìn)行。
模擬前端130由相關(guān)二重采樣電路(CDS相關(guān)二重采樣)、自動(dòng)增益控制電路和AD變換電路構(gòu)成，攝像元件110根據(jù)輸出的電荷生成信號(hào)處理部141能處理的數(shù)字信號(hào)。
信號(hào)處理部141使用存儲(chǔ)器144處理從模擬前端130得到的數(shù)字信號(hào)，再生成由亮度信號(hào)和色調(diào)信號(hào)構(gòu)成的圖像數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器144例如是SDRAM。
同步信號(hào)生成部142內(nèi)部具有時(shí)鐘，將由時(shí)鐘生成的基準(zhǔn)信號(hào)(CLK、VD、HD)供給驅(qū)動(dòng)部120。
用戶操作部150接受用戶的操作(按下快門、切換活動(dòng)圖像模式和靜止圖像模式等)并通知控制部143。
測光部160測定攝像元件110的光接收量，并將測定結(jié)果通知控制部143。
控制部143具體地說由CPU、ROM、RAM等構(gòu)成，通過執(zhí)行ROM中記錄的程序來實(shí)現(xiàn)各功能。例如，當(dāng)從用戶接受從活動(dòng)圖像模式切換到靜止圖像模式的命令時(shí)，向驅(qū)動(dòng)部120輸出表示個(gè)別模式的模式選擇信號(hào)。由此，驅(qū)動(dòng)部120進(jìn)入個(gè)別模式驅(qū)動(dòng)的待機(jī)狀態(tài)。其后，當(dāng)接受用戶按下快門的命令時(shí)，根據(jù)測光部160的測定結(jié)果選擇適當(dāng)?shù)目扉T速度，再向驅(qū)動(dòng)部120輸出表示快門速度等參數(shù)信息和開始拍攝的觸發(fā)信號(hào)。由此，驅(qū)動(dòng)部120向攝像元件110供給驅(qū)動(dòng)信號(hào)并開始拍攝。
下面，說明攝像元件110和驅(qū)動(dòng)部120的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
圖2是表示攝像元件110的平面結(jié)構(gòu)的圖。
攝像元件110是所謂隔行轉(zhuǎn)移方式的CCD型圖像傳感器。光電變換部1是與暴光量對(duì)應(yīng)地生成電荷的器件。各光電變換部1a、1b等呈行列狀配置在半導(dǎo)體襯底上。垂直CCD2利用6種驅(qū)動(dòng)信號(hào)φV1～φV6在垂直方向傳送電荷。各垂直CCD2a、2b等在光電變換部1的各列間各配置1個(gè)。水平CCD3一般是2相CCD，利用2種驅(qū)動(dòng)信號(hào)φH1、φH2在水平方向傳送電荷。
由此，各光電變換部積蓄的電荷通過垂直CCD和水平CCD依次傳送給放大器4。放大器4根據(jù)傳送來的電荷生成信號(hào)并放大，經(jīng)OUT端子輸出給模擬前端130。
再有，標(biāo)在各光電變換部上的RGB表示設(shè)在各象素單元的受光面上的濾光片的種類。這里，作為彩色濾光片的排列方式，采用成對(duì)(ベイヤ)排列。
此外，標(biāo)在各垂直CCD上的V1V2...V6表示加給各區(qū)域的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的種類。例如，對(duì)標(biāo)有V1的區(qū)域加驅(qū)動(dòng)信號(hào)φV1。標(biāo)在各水平CCD上的H1H2也同樣表示加給各區(qū)域的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的種類。
加給各垂直CCD和水平CCD的驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)V1～V6端子、H1和H2端子從驅(qū)動(dòng)部120供給。
此外，對(duì)攝像元件110的半導(dǎo)體襯底加襯底電壓Vsub。
驅(qū)動(dòng)部120供給的驅(qū)動(dòng)信號(hào)φV1～φV6φH1φH2和Vsub示出在個(gè)別模式和混合模式時(shí)不同的波形。
φV1～φV6可以取低中高3個(gè)值。高只在垂直CCD讀出光電變換部1的電荷時(shí)施加。中低在垂直CCD傳送電荷時(shí)交替施加。例如，當(dāng)垂直CCD2a讀出光電變換部1a的電荷時(shí)，φV1為高。當(dāng)垂直CCD2a讀出光電變換部1b的電荷時(shí)，φV3為高。再有，因φV1并列加給光電變換部1d、1f、1g，故，若φV1為高，則其結(jié)果是，光電變換部的電荷每隔光電變換部1a所在的行和光電變換部1d所在的行等2行由垂直CCD讀出。
圖3是表示圖2的A-A線的光電變換部1a和垂直CCD2a的截面圖。
由圖3可知，在n型襯底11的上部形成p阱12，在其中形成光電變換部1a和垂直CCD2a。進(jìn)而在其上形成兼作為控制從光電變換部1a讀出的電極和垂直CCD的傳送電極的電極14。象素分離部16是對(duì)相鄰象素單元進(jìn)行電隔離的區(qū)域。
光電變換部1a在接收入射光之后，與其光量對(duì)應(yīng)地生成電荷。
對(duì)電極14加給由3值電壓(低、中、高)構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)φV1，當(dāng)對(duì)電極14加高電平時(shí)，光電變換部1a的電荷經(jīng)讀出口13，讀出到垂直CCD2a讀出。此外，溢出口15受加在n型襯底11上的襯底電壓Vsub控制。
圖4是表示沿圖3的B-C-D線的電位分布的圖。
圖4的縱軸表示電位，橫軸表示位置。橫軸在B-C間表示水平方向的位置，在C-D間表示垂直方向的位置。此外，圖中上部的11、15、1a、13、2a分別與圖3的參照序號(hào)對(duì)應(yīng)。
由此可知，在光電變換部1a中形成以讀出口13的電位23a和溢出口15的電位25a為壁壘的井型勢場。
光電變換部1a生成的電荷(電子)20積蓄在井型勢場中。
讀出口13和垂直CCD2a的電位與加給電極14的驅(qū)動(dòng)信號(hào)φV1(＝低、中、高)對(duì)應(yīng)地變化。
23a表示φV1＝低時(shí)的讀出口13的電位。23b表示φV1＝中時(shí)的讀出口13的電位，23c表示φV1＝高時(shí)的讀出口13的電位。光電變換部1a積蓄的電荷只當(dāng)φV1＝高時(shí)才被垂直CCD2a讀出。
25a表示襯底電壓Vsub＝5V時(shí)的溢出口15的電位。25b表示襯底電壓Vsub＝12V時(shí)的溢出口15的電位。25c表示襯底電壓Vsub＝25V時(shí)的溢出口15的電位。
在井型勢場中，光電變換部1a生成的電荷隨時(shí)間逐漸積蓄，電位20a下降(在圖4中20a向上方移動(dòng))。而且，當(dāng)生成的電荷過剩時(shí)，多余電荷通過溢出口15排出到n型襯底11。即，可以由襯底電位Vsub來決定光電變換部1a能積蓄的電荷的飽和量。因此，通過適當(dāng)設(shè)定襯底電壓Vsub，可以抑制因垂直CCD2a內(nèi)過剩電荷的溢出而產(chǎn)生的圖像散亂。
這里，襯底電壓Vsub的合適值(光電變換部1a的電荷的飽和量)可以由垂直CCD和水平CCD能傳送電荷的最大傳送量來決定。若是個(gè)別模式，可以使光電變換部1a的電荷的飽和量等于或小于CCD的最大傳送量。若是混合模式，則可以根據(jù)電荷相加的數(shù)目，減少光電變換部1a的電荷的飽和量。例如，當(dāng)使9個(gè)光電變換部的電荷相加時(shí)，可以考慮將各光電變換部的電荷飽和量設(shè)定為個(gè)別模式時(shí)的1/9。
此外，溢出口15也具有使光電變換部1a積蓄的電荷全部排除到n型襯底11的復(fù)位功能(Vsub＝25V時(shí))。這時(shí)，襯底電壓Vsub的合適值可以設(shè)定成使溢出口15的電位等于或大于井型勢場的底部的電位。
在本實(shí)施形態(tài)中，根據(jù)上述方法，將個(gè)別模式的襯底電壓Vsub設(shè)定為5V，將混合模式的襯底電壓Vsub設(shè)定為12V。將復(fù)位功能起動(dòng)時(shí)的襯底電壓Vsub設(shè)定為25V。
其次，說明驅(qū)動(dòng)部120生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電路，特別說明生成襯底電壓Vsub的電路。
圖5是表示驅(qū)動(dòng)部120生成襯底電壓Vsub的電路圖。
圖5(a)是示出計(jì)數(shù)器的圖。
驅(qū)動(dòng)部120內(nèi)部裝有計(jì)數(shù)器124。計(jì)數(shù)器124對(duì)來自同步信號(hào)生成部142的時(shí)鐘信號(hào)(CLK)進(jìn)行計(jì)數(shù)，在規(guī)定的計(jì)數(shù)值(2、4、18、20、22、24)上從各輸出端子輸出高電平。此外，計(jì)數(shù)器124在垂直同步信號(hào)(VD)的上升沿復(fù)位。
圖5(b)是示出Vsub輸出電路的圖。
125a～125d是2個(gè)輸入1個(gè)輸出的選擇器，根據(jù)來自控制部143的模式選擇信號(hào)(Sm)切換其輸出。這里，輸入到125a的218表示計(jì)數(shù)器124的輸出端子(其余同樣)。此外，當(dāng)模式選擇信號(hào)為0時(shí)，表示個(gè)別模式，當(dāng)模式選擇信號(hào)為1時(shí)，表示混合模式。
126a、126b是鎖存電路，在從向置位端子(S)輸入高電平到向復(fù)位端子(R)輸入高電平的期間，從輸出端子(Q)輸出高電平。除此之外的期間輸出低電平。
Tr1、Tr2是開關(guān)晶體管，當(dāng)鎖存電路的輸出為高電平時(shí)導(dǎo)通，低電平時(shí)截止。
D1、D2、D3是防止因意外的電壓引起的反向電流流過的二極管，C1、C2是只使脈沖成分輸出的電容器，R是接地電阻。
其次，說明攝像元件的驅(qū)動(dòng)時(shí)序。
圖6是表示攝像元件的驅(qū)動(dòng)時(shí)序的圖。
CLK、VD、HD是由同步信號(hào)生成部142生成并輸入驅(qū)動(dòng)部120的信號(hào)。
CLK例如是12MHz的時(shí)鐘信號(hào)。
VD是將時(shí)鐘信號(hào)分頻后生成的垂直同步信號(hào)。驅(qū)動(dòng)部120在1個(gè)VD期間，對(duì)垂直CCD結(jié)束所有行的傳送。
HD是將時(shí)鐘信號(hào)分頻后生成的水平同步信號(hào)。驅(qū)動(dòng)部120在1個(gè)HD期間，對(duì)水平CCD結(jié)束所有列的傳送。
φV1、φV3、Vsub是驅(qū)動(dòng)部120生成的9種驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的3個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。驅(qū)動(dòng)部120另外還生成φV2、φV4、φV5、φV6、φH1、φH2，這里省略其說明。
φV1是驅(qū)動(dòng)讀出口13和各垂直CCD的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由3值電壓脈沖(低、中、高)形成。
如使用圖4說明的那樣，當(dāng)φV1＝高時(shí)，讀出口13的電位上升到2 3c，將光電變換部前面積蓄的電荷讀出到垂直CCD。從該φV1變成高電平的上升沿開始進(jìn)入讀出期間。其后，讀出到垂直CCD的電荷通過使φV1～φV6交替重復(fù)低和中電平，進(jìn)行垂直傳送而到達(dá)水平CCD。電荷在轉(zhuǎn)移到水平CCD之后，進(jìn)行水平傳送，并作為信號(hào)輸出給模擬前端130。
Vsub是驅(qū)動(dòng)溢出口15的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由5V、12V、25V 3值電壓脈沖構(gòu)成。Vsub在個(gè)別模式和混合模式時(shí)，其驅(qū)動(dòng)時(shí)序和波形不同，這一點(diǎn)體現(xiàn)了本實(shí)施形態(tài)的特征。
在個(gè)別模式下，Vsub通常是5V，但在計(jì)數(shù)值為2的時(shí)刻變成25V。由此起動(dòng)復(fù)位功能，光電變換部以前積蓄的電荷全部排出到n型襯底11。接著，Vsub在計(jì)數(shù)值為4的時(shí)刻再次回到5V。從計(jì)數(shù)值為4的時(shí)刻到計(jì)數(shù)值為2的時(shí)刻為積蓄期間。在該積蓄期間，光電變換部生成并積蓄的電荷在讀出到垂直CCD和水平CCD之后作為傳送信號(hào)輸出。
在混合模式下，與個(gè)別模式相比，起動(dòng)復(fù)位功能的時(shí)間滯后，在計(jì)數(shù)值為18的時(shí)刻Vsub是25V，在計(jì)數(shù)值為20的時(shí)刻回到5V。因此，混合模式與個(gè)別模式相比，積蓄時(shí)間縮短了，光電變換部生成并積蓄的電荷減少。
這里，混合模式與個(gè)別模式相比，積蓄時(shí)間與電荷相加的數(shù)目對(duì)應(yīng)地縮短。例如，當(dāng)將9個(gè)光電變換部的電荷相加時(shí)，積蓄時(shí)間變成個(gè)別模式時(shí)的1/9。
此外，在混合模式下，使Vsub在計(jì)數(shù)值是22的時(shí)刻到24的時(shí)刻為12V。該期間與φV1為高的期間同步。即，當(dāng)光電變換部的電荷讀出到垂直CCD時(shí)，光電變換部的電荷的飽和量是個(gè)別模式時(shí)的1/9。
這樣，在本實(shí)施形態(tài)中，驅(qū)動(dòng)部120使混合模式與個(gè)別模式相比，讀出期間的飽和量減少，同時(shí)積蓄時(shí)間縮短。
一方面是在混合模式的情況下降低各象素單元能積蓄的電荷的上限，使其比個(gè)別模式時(shí)低。由此，在混合模式下，即使向攝像元件110入射強(qiáng)的光點(diǎn)，因各象素單元積蓄的電荷的上限降低了，故多余的電荷不會(huì)讀出到垂直CCD。
另一方面是在混合模式的情況下抑制各象素單元生成的電荷量，使其比個(gè)別模式情況時(shí)少。由此，在混合模式的情況下，即使向攝像元件110入射強(qiáng)的光點(diǎn)，因縮短了各象素單元的積蓄時(shí)間，故不會(huì)生成多余的電荷。
因此，驅(qū)動(dòng)部120可以抑制垂直CCD中電荷溢出，從而抑止圖像散亂。
再有，在本實(shí)施形態(tài)中，在混合模式的情況下，只在讀出期間，使襯底電壓Vsub為12V，在積蓄期間，和個(gè)別模式一樣，使襯底電壓Vsub為5V。
驅(qū)動(dòng)部120通過對(duì)n型襯底11施加不同的襯底電壓Vsub，可以設(shè)定井型勢場的飽和量。但是，當(dāng)對(duì)n型襯底11施加不同的襯底電壓Vsub時(shí)，井型勢場的形狀發(fā)生變化，隨之象素單元的分光特性也發(fā)生變化。該分光特性的變化會(huì)使圖像的色重現(xiàn)性惡化。
因此，在本實(shí)施形態(tài)中，驅(qū)動(dòng)部120在各象素單元生成并積蓄電荷的期間，使個(gè)別模式和混合模式情況下的飽和量相等。因此，驅(qū)動(dòng)裝置可以防止分光特性的變化，并實(shí)現(xiàn)很高的色重現(xiàn)性。
再有，在防止分光特性變化這一方面，若使積蓄期間的個(gè)別模式和混合模式時(shí)的襯底電壓Vsub相等就足夠了。因此，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然驅(qū)動(dòng)信號(hào)φV1從高到中變化的時(shí)刻(計(jì)數(shù)值24)和襯底電壓Vsub從12V變到5V的時(shí)刻(計(jì)數(shù)值24)一致，但并不限于此。例如，即使襯底電壓Vsub從12V變到5V的時(shí)刻比計(jì)數(shù)值24滯后也沒有關(guān)系，或者，也可以直到下一個(gè)積蓄期間開始一直保持12V。
(實(shí)施形態(tài)2)實(shí)施形態(tài)2的驅(qū)動(dòng)裝置和實(shí)施形態(tài)1一樣，在混合模式下，各象素單元能積蓄的電荷的飽和量比個(gè)別模式時(shí)少，同時(shí)，縮短各象素單元生成并積蓄電荷的積蓄時(shí)間。但是，在實(shí)施形態(tài)1中，縮短積蓄時(shí)間的方法是利用襯底電壓Vsub的復(fù)位功能，而實(shí)施形態(tài)2則利用機(jī)械快門。
圖7是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的攝像元件及其驅(qū)動(dòng)裝置的整體結(jié)構(gòu)(攝像裝置)的圖。
實(shí)施形態(tài)2的驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)與實(shí)施形態(tài)1比較，增加了機(jī)械快門260和致動(dòng)器270。此外，因增加了機(jī)械快門260和致動(dòng)器270，故驅(qū)動(dòng)部220的功能也和實(shí)施形態(tài)1不同。除此之外的結(jié)構(gòu)，因和實(shí)施形態(tài)1相同，故附加相同的符號(hào)并省略其說明。
機(jī)械快門260是機(jī)械式快門，由致動(dòng)器270進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行開合。機(jī)械快門260在打開狀態(tài)下使入射到攝像元件110的入射光通過，閉合時(shí)將入射光遮擋。
致動(dòng)器270利用從驅(qū)動(dòng)部220供給的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd驅(qū)動(dòng)機(jī)械快門260，使其開合。具體地說，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd為高電平時(shí)，使機(jī)械快門打開，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd為低電平時(shí)，使機(jī)械快門關(guān)閉。
驅(qū)動(dòng)部220除了實(shí)施形態(tài)1的驅(qū)動(dòng)部120的功能之外，還具有生成并輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd的功能。
圖8是表示驅(qū)動(dòng)部220生成襯底電壓Vsub和驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd的電路圖。
圖8(a)是示出計(jì)數(shù)器的圖。
驅(qū)動(dòng)部220內(nèi)部裝有計(jì)數(shù)器224。計(jì)數(shù)器224對(duì)來自同步信號(hào)生成部142的時(shí)鐘信號(hào)(CLK)進(jìn)行計(jì)數(shù)，在規(guī)定的計(jì)數(shù)值(2、4、20、22、24)上從各輸出端子輸出高電平。此外，計(jì)數(shù)器224在垂直同步信號(hào)(VD)的上升沿復(fù)位。
圖8(b)是示出襯底電壓Vsub的輸出電路的圖。
在本實(shí)施形態(tài)中，因不要復(fù)位功能，故襯底電壓Vsub的輸出電路變成省略了圖5(b)所示的輸出電路中的輸出25V的方框的形式。
圖8(c)是示出驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd的輸出電路的圖。
225a、225b是2個(gè)輸入1個(gè)輸出的選擇器，根據(jù)來自控制部143的模式選擇信號(hào)切換其輸出。
226b是鎖存電路，在從向置位端子(S)輸入高電平到向復(fù)位端子(R)輸入高電平的期間，從輸出端子(Q)輸出高電平。除此之外的期間輸出低電平。
其次，說明攝像元件的驅(qū)動(dòng)時(shí)序。
圖9是表示攝像元件的驅(qū)動(dòng)時(shí)序的圖。
CLK、VD、HD、φV1和φV3因和圖6所示的信號(hào)相同，故這里省略其說明。
在個(gè)別模式下，驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd在從計(jì)數(shù)值為2到計(jì)數(shù)值為20的期間變成高電平，除此之外的期間是低電平。Vsub平時(shí)是5V。
在混合模式下，驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd在從計(jì)數(shù)值為2到計(jì)數(shù)值為4的期間變成高電平，除此之外的期間是低電平。此外，Vsub在從計(jì)數(shù)值為22到計(jì)數(shù)值為24的期間變成12V，除此之外的期間是5V。
這樣，混合模式與個(gè)別模式比較，機(jī)械快門260處于打開狀態(tài)的期間(積蓄期間)縮短了。關(guān)于這一點(diǎn)，實(shí)施形態(tài)2的縮短方法和起動(dòng)復(fù)位功能來縮短積蓄期間的實(shí)施形態(tài)1不同。
再有，在本實(shí)施形態(tài)中，個(gè)別模式和混合模式的讀出期間都是從計(jì)數(shù)值為22的時(shí)刻開始。這是因?yàn)槌齎sub、Sd之外的驅(qū)動(dòng)信號(hào)個(gè)別模式和混合模式共用而采取的措施。通過共用其他的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，具有使驅(qū)動(dòng)部220的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)簡單的效果。但是，當(dāng)與使驅(qū)動(dòng)部220的電路結(jié)構(gòu)簡單相比更注重讀出速度時(shí)，也可以在混合模式下使讀出期間從積蓄期間結(jié)束時(shí)刻(計(jì)數(shù)值為4)稍后(例如計(jì)數(shù)值為6的時(shí)刻)開始。
(實(shí)施形態(tài)3)實(shí)施形態(tài)3的驅(qū)動(dòng)裝置在混合模式下，各象素單元能積蓄的電荷的飽和量比個(gè)別模式時(shí)少，同時(shí)，各象素單元的光接收量減少。因此，即使在使用混合模式的情況下，驅(qū)動(dòng)部也能抑制圖像散亂。
圖10是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的攝像元件及其驅(qū)動(dòng)裝置的整體結(jié)構(gòu)(攝像裝置)的圖。
實(shí)施形態(tài)3的驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)與實(shí)施形態(tài)1的驅(qū)動(dòng)裝置比較，增加了光圈380和致動(dòng)器390。此外，因增加了光圈380和致動(dòng)器390，故驅(qū)動(dòng)部320的功能和實(shí)施形態(tài)1不同。除此之外的結(jié)構(gòu)，因和實(shí)施形態(tài)1相同，故附加相同的符號(hào)并省略其說明。
光圈380由致動(dòng)器390驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行開合，通過使開口面積連續(xù)變化來調(diào)節(jié)攝像元件110的光接收量。
致動(dòng)器390利用從控制部143供給的PWM(Pulse WidthModulation脈沖寬度調(diào)制)電壓，驅(qū)動(dòng)光圈380進(jìn)行開合。具體地說，PWM電壓是從0V到12V連續(xù)變化的電壓，0V時(shí)光圈380處于全開狀態(tài)，12V時(shí)光圈380為全閉狀態(tài)。光圈380的開口面積和PWM電壓的關(guān)系是線性還是非線性，因光圈380和致動(dòng)器390的特性而異。
驅(qū)動(dòng)部320的功能省去了實(shí)施形態(tài)2的驅(qū)動(dòng)部220中的生成并輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sd的功能。
圖11是表示個(gè)別模式和混合模式的開口面積和積蓄時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖。
再有，這里的混合模式是以使9個(gè)象素單元的電荷相加作為前提條件的。
如圖11所示，混合模式時(shí)的開口面積是個(gè)別模式時(shí)的開口面積的1/9。此外，積蓄時(shí)間相等。實(shí)施形態(tài)3的驅(qū)動(dòng)部和實(shí)施形態(tài)1和2的驅(qū)動(dòng)部在這一點(diǎn)上不同。
這樣，通過使混合模式時(shí)的開口面積利用光圈380調(diào)整為個(gè)別模式時(shí)的開口面積的1/9，可以減少入射到攝像元件110的入射光，從而減少各象素單元生成的電荷。
再有，若驅(qū)動(dòng)裝置既具有機(jī)械快門又具有光圈，則可以使兩者組合來抑制暴光量。例如，如圖12所示，也可以通過使混合模式時(shí)的開口面積是個(gè)別模式時(shí)的1/3，積蓄時(shí)間是個(gè)別模式時(shí)的1/3，來使其暴光量是個(gè)別模式時(shí)的1/9。
上面，通過實(shí)施例并參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但這些實(shí)施例可以有各種變形例及改進(jìn)例。所以，只要這些變化或改進(jìn)不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍，也應(yīng)包括在本發(fā)明之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動(dòng)裝置，使用混合模式來驅(qū)動(dòng)具有多個(gè)與暴光量對(duì)應(yīng)地生成電荷的象素單元的攝像元件，該混合模式通過將規(guī)定數(shù)的、在象素單元中生成的電荷讀出到該攝像元件的暫時(shí)保持區(qū)域中而使其相加，其特征在于，具有設(shè)定裝置，在將各象素單元中生成的電荷讀出到所述暫時(shí)保持區(qū)域的讀出期間，將作為各象素單元能積蓄的電荷的上限的飽和量設(shè)定得比使用個(gè)別模式時(shí)少，該個(gè)別模式個(gè)別讀出在各象素單元中生成的電荷；和抑制裝置，與使用所述個(gè)別模式的情況相比更多地抑制所述暴光量。
2.權(quán)利要求1的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述設(shè)定裝置進(jìn)而在與各象素單元的光接收量對(duì)應(yīng)地生成電荷的積蓄期間，與使用所述個(gè)別模式的情形同等地設(shè)定所述飽和量。
3.權(quán)利要求2的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述設(shè)定裝置設(shè)定所述飽和量使相加后的電荷不超過所述暫時(shí)保持區(qū)域中的最大保持量。
4.權(quán)利要求3的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述設(shè)定裝置將所述飽和量設(shè)定為使用個(gè)別模式時(shí)的飽和量的所述規(guī)定數(shù)分之一。
5.權(quán)利要求1的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述象素單元在半導(dǎo)體襯底上形成，具有當(dāng)電荷超過所述飽和量使多余生成的電荷排出到所述半導(dǎo)體襯底的溢漏結(jié)構(gòu)，所述飽和量設(shè)定為供給所述半導(dǎo)體襯底的襯底電壓越高而其越少，所述設(shè)定裝置使供給所述半導(dǎo)體襯底的襯底電壓比使用所述個(gè)別模式時(shí)的襯底電壓高。
6.權(quán)利要求1的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述暴光量相當(dāng)于在積蓄期間對(duì)各象素單元的光接收量積分后的值，所述抑制裝置縮短所述積蓄時(shí)間，使其比使用所述個(gè)別模式時(shí)短。
7.權(quán)利要求6的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述抑制裝置包括存儲(chǔ)裝置、復(fù)位裝置和讀出裝置，所述存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)表示比使用所述個(gè)別模式時(shí)的積蓄時(shí)間短的積蓄時(shí)間的信息，所述復(fù)位裝置將各象素單元的電荷全部排出，所述讀出裝置從所述復(fù)位裝置排出電荷的時(shí)刻開始經(jīng)過表示在所述信息上的積蓄時(shí)間之后，將各象素單元生成的電荷讀出到暫時(shí)保持區(qū)域中。
8.權(quán)利要求6的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述抑制裝置包括存儲(chǔ)裝置和機(jī)械快門，所述存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)表示比使用所述個(gè)別模式時(shí)的積蓄時(shí)間短的積蓄時(shí)間的信息，所述機(jī)械快門通過只在表示在所述信息上的積蓄期間打開來使各象素單元進(jìn)行光接收。
9.權(quán)利要求1的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述暴光量相當(dāng)于在積蓄期間對(duì)各象素單元的光接收量積分后的值，所述抑制裝置在所述混合模式時(shí)比所述個(gè)別模式時(shí)的光接收量少。
10.權(quán)利要求9的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述抑制裝置具有存儲(chǔ)裝置和光圈機(jī)構(gòu)，所述存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)表示比使用所述個(gè)別模式時(shí)的開口率小的開口率的信息，所述光圈機(jī)構(gòu)通過與表示在所述信息上的開口率對(duì)應(yīng)地打開來使各象素單元進(jìn)行光接收。
11.權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述抑制裝置使所述暴光量是使用所述個(gè)別模式時(shí)的暴光量的所述規(guī)定數(shù)分之一。
12.一種驅(qū)動(dòng)方法，使用混合模式來驅(qū)動(dòng)具有多個(gè)與暴光量對(duì)應(yīng)地生成電荷的象素單元的攝像元件，該混合模式通過將規(guī)定數(shù)的、在象素單元中生成的電荷讀出到該攝像元件的暫時(shí)保持區(qū)域中而使其相加，其特征在于包含設(shè)定步驟和抑制步驟，所述設(shè)定步驟在將各象素單元生成的電荷讀出到所述暫時(shí)保持區(qū)域的讀出期間，將作為各象素單元能積蓄的電荷的上限的飽和量設(shè)定得比使用個(gè)別模式時(shí)少，該個(gè)別模式個(gè)別讀出各象素單元中生成的電荷，所述抑制步驟與使用所述個(gè)別模式的情況相比更多地抑制所述暴光量。
13.權(quán)利要求12的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于所述設(shè)定步驟進(jìn)而在與各象素單元的光接收量對(duì)應(yīng)地生成電荷的積蓄期間，和使用所述個(gè)別模式的情形同等地設(shè)定所述飽和量。
14.權(quán)利要求13的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于在所述設(shè)定步驟中，設(shè)定所述飽和量使相加后的電荷不超過所述暫時(shí)保持區(qū)域中的最大保持量。
15.權(quán)利要求14的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于在所述設(shè)定步驟中，將所述飽和量設(shè)定為使用個(gè)別模式時(shí)的飽和量的所述規(guī)定數(shù)分之一。
16.權(quán)利要求12的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于所述象素單元在半導(dǎo)體襯底上形成，具有當(dāng)電荷超過所述飽和量使多余生成的電荷排出到所述半導(dǎo)體襯底的溢漏結(jié)構(gòu)，所述飽和量設(shè)定為供給所述半導(dǎo)體襯底的襯底電壓越高而其越少，所述設(shè)定步驟使供給所述半導(dǎo)體襯底的襯底電壓比使用所述個(gè)別模式時(shí)的襯底電壓高。
17.權(quán)利要求12的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于所述暴光量相當(dāng)于在積蓄期間對(duì)各象素單元的光接收量積分后的值，所述抑制步驟縮短所述積蓄時(shí)間，使其比使用所述個(gè)別模式時(shí)短。
18.權(quán)利要求17的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于所述抑制步驟包括復(fù)位子步驟和讀出子步驟，所述復(fù)位子步驟將各象素單元的電荷全部排出，所述讀出子步驟從所述復(fù)位子步驟中排出電荷的時(shí)刻開始經(jīng)過比使用所述個(gè)別模式時(shí)的積蓄時(shí)間短的積蓄時(shí)間之后，將各象素單元生成的電荷讀出到暫時(shí)保持區(qū)域中。
19.權(quán)利要求17的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于所述各象素單元接收通過機(jī)械快門的光，所述抑制步驟只在比使用所述個(gè)別模式時(shí)的積蓄時(shí)間短的積蓄期間打開所述機(jī)械快門。
20.權(quán)利要求12的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于所述暴光量相當(dāng)于在積蓄期間對(duì)各象素單元的光接收量積分后的值，所述抑制步驟在所述混合模式時(shí)比所述個(gè)別模式時(shí)的光接收量少。
21.權(quán)利要求20的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于所述各象素單元接收通過光圈機(jī)構(gòu)的光，所述抑制步驟調(diào)節(jié)所述光圈機(jī)構(gòu)，使開口率比使用所述個(gè)別模式時(shí)的開口率小。
22.權(quán)利要求12的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于所述抑制步驟使所述暴光量是使用所述個(gè)別模式時(shí)的暴光量的所述規(guī)定數(shù)分之一。
23.一種攝像裝置，與暴光量對(duì)應(yīng)地對(duì)每多個(gè)象素單元生成電荷并根據(jù)所述每多個(gè)象素單元的電荷生成圖像數(shù)據(jù)，其特征在于，包括具有所述多個(gè)象素單元的攝像元件；驅(qū)動(dòng)裝置，使用個(gè)別模式和混合模式中的某一個(gè)讀出模式驅(qū)動(dòng)所述攝像元件，所述個(gè)別模式個(gè)別讀出所述每多個(gè)象素單元中生成的電荷，所述混合模式將所述每多個(gè)象素單元中規(guī)定數(shù)的象素單元中生成的電荷相加并讀出；信號(hào)處理部，與使用某一個(gè)讀出模式從所述攝像元件中讀出的電荷對(duì)應(yīng)地生成圖像數(shù)據(jù)；以及控制部，與輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)地選擇所述驅(qū)動(dòng)裝置中的所述個(gè)別模式和所述混合模式，這里，所述驅(qū)動(dòng)裝置包含設(shè)定裝置，在將所述多個(gè)象素單元中生成的電荷讀出到暫時(shí)保持區(qū)域的讀出期間，與使用所述個(gè)別模式的情形相比較，使用所述混合模式時(shí)，將作為各象素單元能積蓄的電荷的上限的飽和量設(shè)定得少一些；和抑制裝置，使用所述混合模式與使用所述個(gè)別模式的情況比較，更多地抑制所述暴光量。
24.權(quán)利要求23的攝像裝置，其特征在于所述設(shè)定裝置進(jìn)而在與各象素單元的光接收量對(duì)應(yīng)地生成電荷的積蓄期間，與使用所述個(gè)別模式的情形同等地設(shè)定所述飽和量。
25.權(quán)利要求24的攝像裝置，其特征在于所述設(shè)定裝置設(shè)定所述飽和量使相加后的電荷不超過所述暫時(shí)保持區(qū)域中的最大保持量。
26.權(quán)利要求25的攝像裝置，其特征在于所述設(shè)定裝置將所述飽和量設(shè)定為使用個(gè)別模式時(shí)的飽和量的所述規(guī)定數(shù)分之一。
27.權(quán)利要求23的攝像裝置，其特征在于所述象素單元在半導(dǎo)體襯底上形成，具有當(dāng)電荷超過所述飽和量使多余生成的電荷排出到所述半導(dǎo)體襯底的溢漏結(jié)構(gòu)，所述飽和量設(shè)定為供給所述半導(dǎo)體襯底的襯底電壓越高而其越少，所述設(shè)定裝置使供給所述半導(dǎo)體襯底的襯底電壓比使用所述個(gè)別模式時(shí)的襯底電壓高。
28.權(quán)利要求23的攝像裝置，其特征在于所述暴光量相當(dāng)于在積蓄期間對(duì)各象素單元的光接收量積分后的值，所述抑制裝置縮短所述積蓄時(shí)間，使其比使用所述個(gè)別模式時(shí)短。
29.權(quán)利要求28的攝像裝置，其特征在于所述抑制裝置包括存儲(chǔ)裝置、復(fù)位裝置和讀出裝置，所述存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)表示比使用所述個(gè)別模式時(shí)的積蓄時(shí)間短的積蓄時(shí)間的信息，所述復(fù)位裝置將各象素單元的電荷全部排出，所述讀出裝置從所述復(fù)位裝置排出電荷的時(shí)刻開始經(jīng)過表示在所述信息上的積蓄時(shí)間之后，將各象素單元生成的電荷讀出到暫時(shí)保持區(qū)域中。
30.權(quán)利要求28的攝像裝置，其特征在于所述抑制裝置包括存儲(chǔ)裝置和機(jī)械快門，所述存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)表示比使用所述個(gè)別模式時(shí)的積蓄時(shí)間短的積蓄時(shí)間的信息，所述機(jī)械快門通過只在表示在所述信息上的積蓄期間打開來使各象素單元進(jìn)行光接收。
31.權(quán)利要求23的攝像裝置，其特征在于所述暴光量相當(dāng)于在積蓄期間對(duì)各象素單元的光接收量積分后的值，所述抑制裝置在所述混合模式時(shí)比所述個(gè)別模式時(shí)的光接收量少。
32.權(quán)利要求31的攝像裝置，其特征在于所述抑制裝置具有存儲(chǔ)裝置和光圈機(jī)構(gòu)，所述存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)表示比使用所述個(gè)別模式時(shí)的開口率小的開口率的信息，所述光圈機(jī)構(gòu)通過與表示在所述信息上的開口率對(duì)應(yīng)地打開來使各象素單元進(jìn)行光接收。
33.權(quán)利要求23的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述抑制裝置使所述暴光量是使用所述個(gè)別模式時(shí)的暴光量的所述規(guī)定數(shù)分之一。
全文摘要
驅(qū)動(dòng)部120在混合模式下，在將各象素單元生成的電荷讀出到垂直CCD的讀出期間，將飽和量設(shè)定得比所述個(gè)別模式時(shí)少(參照圖6中的計(jì)數(shù)值為22～24時(shí)的Vsub)。因此，在各象素單元中，多余生成的電荷排出到n型襯底11。此外，在混合模式下，縮短積蓄時(shí)間，使其比個(gè)別模式時(shí)短(參照圖6中的各模式下的Vsub)。
文檔編號(hào)H04N5/372GK1604626SQ20041008519
公開日2005年4月6日 申請日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月3日
發(fā)明者山本真嗣, 藤井俊哉, 豬熊一行, 蓮香剛, 永吉良一, 板倉啟二郎, 清水泉 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社