(57)【要約】  電荷結合デバイス（ＣＣＤ）シフトレジスタでは、電荷蓄積域からリセットドレインへと電荷を転送するリセット動作を実行しても、電荷蓄積域のうち幾つかに電荷が残留することがある（６０２）。本イメージセンサでは、そうした残留電荷を隣の電荷蓄積域へとシフトさせた上で（６０４）、そのＣＣＤシフトレジスタをもう１回リセットすることで（６０６）、その残留電荷を排出させる。ＣＣＤシフトレジスタをリセットし、残留非画像電荷を別の電荷蓄積域へとシフトさせ、そしてそのＣＣＤシフトレジスタを再リセットする、というこの手順は何回でも繰り返すことができる。
2011524659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電荷蓄積域を複数個有する電荷結合デバイス（ＣＣＤ）シフトレジスタと、
リセットドレインと、
個々の電荷蓄積域からリセットドレインへと電荷を転送できるようＣＣＤシフトレジスタ・リセットドレイン間に設けられた転送機構と、
それら電荷蓄積域内の非画像電荷をリセットドレインへと転送する第１リセット動作を実行させ、その第１リセット動作の実行後にクロック信号を発生させることで電荷蓄積域のうち１個又は複数個に残留している非画像電荷を別の電荷蓄積域へとシフトさせ、更にその残留非画像電荷をリセットドレインへと転送する第２リセット動作を実行させるタイミング発生器と、
を備えるイメージセンサ。
【請求項２】
請求項１記載のイメージセンサであって、上記転送機構が複数個の転送ゲートを有し、各転送ゲートが電荷蓄積域に隣接しているイメージセンサ。
【請求項３】
請求項２記載のイメージセンサであって、上記ＣＣＤシフトレジスタとして構成された水平ＣＣＤシフトレジスタを備えるイメージセンサ。
【請求項４】
請求項２記載のイメージセンサであって、上記ＣＣＤシフトレジスタとして構成された垂直ＣＣＤシフトレジスタを備え、当該垂直ＣＣＤシフトレジスタ、上記リセットドレイン及び上記複数個の転送ゲートが、画素アレイ内に形成されるカラムに組み込まれているイメージセンサ。
【請求項５】
請求項１記載のイメージセンサであって、上記リセットドレインが、上記ＣＣＤシフトレジスタ内の全ての電荷蓄積域から電荷を受け入れるコモンリセットドレインであるイメージセンサ。
【請求項６】
請求項１記載のイメージセンサであって、撮影装置に組み込まれているイメージセンサ。
【請求項７】
複数個の電荷蓄積域を有する電荷結合デバイス（ＣＣＤ）シフトレジスタからリセットドレインへと残留非画像電荷を排出させるためイメージセンサ内で実行される方法であって、
（ａ）ＣＣＤシフトレジスタからリセットドレインへと非画像電荷を転送するステップと、
（ｂ）ＣＣＤシフトレジスタ内の電荷蓄積域のうち１個又は複数個に残留している非画像電荷を別の電荷蓄積域へとシフトさせるステップと、
（ｃ）シフト先の電荷蓄積域からリセットドレインへとその残留非画像電荷を転送するステップと、
を有する方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法であって、（ｄ）ステップ（ｂ）及び（ｃ）を所定回数に亘り繰り返すステップを有する方法。
【請求項９】
請求項７記載の方法であって、ＣＣＤシフトレジスタからリセットドレインへと非画像電荷を転送する動作が、ＣＣＤシフトレジスタからコモンリセットドレインへと非画像電荷を転送する動作である方法。
【請求項１０】
複数個の電荷蓄積域を有する電荷結合デバイス（ＣＣＤ）シフトレジスタからリセットドレインへと残留非画像電荷を排出させるためイメージセンサ内で実行される方法であって、
（ａ）転送機構を作動させるステップと、
（ｂ）ＣＣＤシフトレジスタからリセットドレインへと非画像電荷を転送するステップと、
（ｃ）ＣＣＤシフトレジスタ内の電荷蓄積域のうち１個又は複数個に残留している非画像電荷を別の電荷蓄積域へとシフトさせるステップと、
（ｄ）シフト先の電荷蓄積域からリセットドレインへとその残留非画像電荷を転送するステップと、
を有する方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法であって、上記転送機構を停止させるステップを有する方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法であって、転送機構停止に先立ちステップ（ｃ）及び（ｄ）を所定回数に亘り繰り返すステップを有する方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法であって、ステップ（ｃ）及び（ｄ）が繰り返されている間は上記転送機構を作動させ続ける方法。
【請求項１４】
請求項１０記載の方法であって、転送機構を作動させるステップにて、それぞれ電荷蓄積域に隣接する都合複数個の転送ゲートを作動させる方法。
【請求項１５】
請求項１０記載の方法であって、ＣＣＤシフトレジスタからリセットドレインへと非画像電荷を転送する動作が、ＣＣＤシフトレジスタからコモンリセットドレインへと非画像電荷を転送する動作である方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はイメージセンサ、特に電荷結合デバイス（ＣＣＤ）イメージセンサに関する。より具体的には、本発明は、イメージセンサ内のＣＣＤシフトレジスタに残留している電荷をリセットドレインへと排出させるシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤイメージセンサは複数個の感光部(photosensitive site)を用い撮影対象物の姿を捉えるセンサであり、その感光部は入射光強度に応じ電荷を発生させるよう構成されている。図１に、従来技術に係るＣＣＤイメージセンサの頂面を示す。このセンサは、複数個の画素１０２を行列状に配した構成の画素アレイ１００を備えている。図示しないが、どの画素１０２にも光の入射に応じ電荷を発生させる感光部が備わっている。アレイ１００内に蓄積された電荷を読み出す際には、個々の列（カラム）に内蔵又は隣接形成されている垂直ＣＣＤシフトレジスタ（図示せず）でその電荷を受け取り、その電荷を並列的に、即ち行（ロー）単位で水平ＣＣＤシフトレジスタ１０４へとシフトさせていく。水平ＣＣＤシフトレジスタ１０４は、蓄積されていた電荷をロー単位で垂直ＣＣＤシフトレジスタから受け取り、その電荷を縦列的に、即ち画素単位で増幅器１０６へと出力する。
【０００３】
これらのＣＣＤシフトレジスタでは、撮影対象物への露出（像状露光）やそれによって蓄積された画像由来の電荷（画像電荷）を読み出すのに先立ち、それ以外の電荷（非画像電荷）、例えば暗電流による電荷を排除する。これはリセット(reset)又はフラッシュ(flush)として知られる動作であり、撮影前にＣＣＤシフトレジスタをリセットすることは、撮影対象物の姿に忠実な出力をそのイメージセンサから得る上で有益である。図２（ａ）及び図２（ｂ）に、従来技術に係るＣＣＤシフトレジスタにおけるリセット動作を概念的に示す。まず、図２（ａ）に示す如く、不要な非画像電荷２００がＣＣＤ内の電荷蓄積域２０２、２０４、２０６、２０８及び２１０にたまっているとする。リセット動作を実行すると、これらの電荷蓄積域２０２〜２１０から図示しないリセットドレインへとその電荷２００が転送されていく。従って、リセット動作後の電荷蓄積域２０２〜２１０は、例えば図２（ｂ）に示す如き状態になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４５９３３０３号明細書
【特許文献２】米国特許第６０４０８５９号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００６／００４４４３２号明細書（Ａ１）
【特許文献４】欧州特許出願公開第０６１４２２５号明細書（Ａ１）
【特許文献５】欧州特許出願公開第１１３７０７１号明細書（Ａ２）
【特許文献６】米国特許第５１６４８３１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
残念なことに、この例では、リセット動作後も電荷蓄積域２０６内に若干の非画像電荷２１２が残留している。即ち、電荷蓄積域２０６内の非画像電荷２００をリセットドレインへと転送させきれていない。ゲートの位置ずれ、半導体基板の欠陥、素材の過多・過少等といった製造欠陥があると、このように、リセット動作後のＣＣＤ内電荷蓄積域に幾ばくかの電荷が残留することがある。ＣＣＤ内電荷蓄積域のうち１個又は複数個にそうした非画像電荷２１２が残留している場合、イメージセンサ出力は、撮影対象物の姿を正確に表していないものとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、イメージセンサ内に設けられているＣＣＤシフトレジスタのうち１個又は複数個を対象にしてリセット動作を実行した後（第１リセット動作）、電荷蓄積域のうち１個又は複数個に残留している（であろう）非画像電荷を別の電荷蓄積域へとシフトさせ、更にそのＣＣＤシフトレジスタに対するリセット動作を再実行する（第２リセット動作）。ＣＣＤシフトレジスタにおける電荷のシフト方向は順方向でも逆方向でもよい。シフト先は、すぐ隣の電荷蓄積域でもよいし、何個かの電荷蓄積素子を隔てて隣り合う電荷蓄積域でもよい。ＣＣＤシフトレジスタ（群）に対する第１リセット動作、残留非画像電荷を他の電荷蓄積域へとシフトさせる動作、並びにそのＣＣＤシフトレジスタ（群）に対する第２リセット動作を含むこの手順は、何回でも繰り返すことができる。ＣＣＤシフトレジスタ（群）上で電荷をシフトさせる動作に使用されるクロック信号（群）や、そのＣＣＤシフトレジスタ（群）をリセットする動作及び再リセットする動作に使用される信号（群）は、タイミング発生器で発生させる。ここでいうＣＣＤシフトレジスタ（群）とは、例えば、画素アレイの一画をなす垂直ＣＣＤシフトレジスタや、その垂直ＣＣＤシフトレジスタから電荷を受け取りそれを順繰りにシフトして増幅器等の読出回路に出力する水平ＣＣＤシフトレジスタのことである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】従来のＣＣＤイメージセンサを示す頂面図である。
【図２（ａ）】従来のＣＣＤシフトレジスタにおけるリセット動作を示す概念図である。
【図２（ｂ）】その続きを示す概念図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るイメージセンサを示す頂面図である。
【図４】図３に示した実施形態にて画素アレイ３０８を形成しているカラム３０６それぞれの構成を示す概略ブロック図である。
【図５】図３に示した実施形態における水平ＣＣＤシフトレジスタ３１０及びドレイン３１６の構成を示す概略ブロック図である。
【図６】本実施形態におけるＣＣＤシフトレジスタ内残留非画像電荷排出手順を示すフローチャートである。
【図７（ａ）】図６に示した手順及び図８に示したタイミングに則った動作を示す概念図である。
【図７（ｂ）】その続きを示す概念図である。
【図７（ｃ）】その続きを示す概念図である。
【図７（ｄ）】その続きを示す概念図である。
【図８】本実施形態におけるＣＣＤシフトレジスタリセット動作の例を示すタイミングチャートである。
【図９】本実施形態のイメージセンサを使用し図６に示した手順を実行するイメージングシステムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の諸実施形態に関し詳細に説明する。上掲のものを含め本発明の目的、構成、特徴及び効果を認識・理解する上で、以下の説明、別紙特許請求の範囲の記載、並びに別紙図面の記載を参照することは有益なことである。
【０００９】
また、以下の詳細な説明では別紙図面を参照する。本発明の諸実施形態に関する説明の一端がそれらの図面によって担われていること、またその構成がそれらの図面によって例示されていることを踏まえ、本願では、図面上での向きを基準に「上」「下」「前」「後」「先端」「後端」「前方」「後方」等の方向指示語を使用することとする。しかし、本願中に示した方向はあくまで一例であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨のものではない。即ち、本発明の諸構成要素は様々な向きで配置することができる。
【００１０】
更に、本願明細書及び特許請求の範囲では、一貫して次のような用語法が採用されているのでこれに従い解釈されたい（文脈上別の意味であることが明らかな場合を除く）。まず、「１個」と明示されていない事物は複数でもよいものとする。「内」「中」等の表現で、事物の内部のみならず外面をも包括するものとする。「接続」なる表現で、事物間の直接的電気接続だけでなく、１個又は複数個の受動又は能動デバイスを介した間接的電気接続をも包括するものとする。「回路」なる表現で、所望の機能が実現されるよう能動又は受動部品を接続したものだけでなく、能動部品単体や受動部品単体をも包括するものとする。「信号」なる表現で、電流信号、電圧信号及びデータ信号を包括するものとする。別紙図面中、同様の部材には一貫して同様の符号を付してある。
【００１１】
図３に、本発明の一実施形態に係るイメージセンサ３００の頂面を示す。このセンサ３００は、複数本のロー３０４及び複数本のカラム３０６が形成されるよう複数個の画素３０２が配列された画素アレイ３０８を備えている。このアレイ３０８の画素数は任意に設定することができる。例えば、１２８０カラム×９６０ローといった画素配置になるよう、本実施形態のＣＣＤイメージセンサ３００を構成することができる。
【００１２】
図示しないが、どの画素３０２にも、それへの入射光強度に応じた量の電荷を発生させる感光部が備わっている。同じく図示しないが、どのカラム３０６にも、複数個の電荷蓄積域が並ぶ垂直ＣＣＤシフトレジスタ、例えば個々の感光部に隣接して並ぶ電荷蓄積域によって形成された垂直ＣＣＤシフトレジスタか、感光部それ自体の配列によって形成された垂直ＣＣＤシフトレジスタが備わっている。画素アレイ３０８からの読出に当たっては、個々のカラム３０６内で、各感光部からそれに対応する電荷蓄積域へと電荷を転送させた後（感光部自体が電荷蓄積域である場合この転送は不要）、同じアレイ３０８を構成している他の垂直ＣＣＤシフトレジスタでの垂直シフトと並行し、垂直ＣＣＤシフトレジスタ内の電荷蓄積域から電荷蓄積域へとその電荷を垂直方向にシフトさせていく。アレイ３０８内の全垂直ＣＣＤシフトレジスタが並列的に電荷をシフトさせることから、これらの垂直ＣＣＤシフトレジスタは、本件技術分野で習熟を積まれた方々（いわゆる当業者）にはパラレルシフトレジスタとして知られている。撮影及び読出を実行する際には、それに先立ち、垂直ＣＣＤシフトレジスタ内の電荷を対応する１個又は複数個のリセットドレインへと転送させておく。
【００１３】
垂直ＣＣＤシフトレジスタ内で垂直シフトされた電荷は、次いで、転送先の水平ＣＣＤシフトレジスタ３１０から増幅器３１２へと順繰りに出力されていく。そのため、この水平ＣＣＤシフトレジスタ３１０は、いわゆる当業者にはシーケンシャルシフトレジスタ又はシリアルシフトレジスタとして知られている。また、それら垂直ＣＣＤシフトレジスタ内電荷シフトやレジスタ３１０内電荷シフトに必要な信号は、タイミング発生器３１４にて発生させている。撮影及び読出を実行する前には、水平ＣＣＤシフトレジスタ３１０内の電荷をリセットドレイン３１６へと転送させておく。
【００１４】
なお、図３における水平ＣＣＤシフトレジスタ３１０の個数は１個であるが、本発明はこの形態に限らず他の形態でも実施することができる。即ち、複数個の水平ＣＣＤシフトレジスタを備えるイメージセンサとして本発明を実施することもできる。
【００１５】
図４に、図３に示した実施形態にて画素アレイ３０８を形成しているカラム３０６それぞれの概略ブロック構成を示す。このカラム３０６は、電荷蓄積域４０２、４０４、４０６、４０８及び４１０で構成されたカラム４００と、リセットドレイン４１２と、それらの間に位置する転送機構４１４とを備えている。転送機構４１４は個々の電荷蓄積域４０２〜４１０からリセットドレイン４１２への電荷転送を担う機構であり、それぞれ電荷蓄積域４０２〜４１０のうち対応するものに隣接する一群の転送ゲート４１６、４１８、４２０、４２２及び４２４で構成されている。リセットドレイン４１２は、図示例の場合、カラム４００内の全電荷蓄積域４０２〜４１０によって共用されるコモンリセットドレインとして構成されている。
【００１６】
これらのうち転送機構４１４及びリセットドレイン４１２は、いわゆる当業者には自明な通り、本実施形態での構成とは異なる構成にすることもできる。例えば、電荷蓄積域配列に対し並走するタイプのリセットドレイン４１２ではなく、垂直オーバフロードレイン付ＣＣＤアーキテクチャによくある通り、電荷蓄積域配列に対し直交するタイプのリセットドレインを用いてもよい。リセットドレインを垂直に配置し、そのリセットドレインに対し垂直電荷電位障壁として働くよう、転送機構４１４を構成してもよい。例えば、基板に対する選択的ドーピングによってその種の電位障壁を形成しておき、作動時にはドレインバイアス電圧の変調で随意に抑える（乗り越える）ようにすればよい。
【００１７】
また、電荷蓄積域４０２〜４１０によるカラム４００は、本実施形態の場合、個々の電荷蓄積域４０２〜４１０が感光部機能と電荷蓄積域機能（その垂直ＣＣＤシフトレジスタにてシフトされるべき電荷を蓄積する機能）とを併有する垂直ＣＣＤシフトレジスタとして構成されている。この構成も一例であり、本発明は、電荷蓄積域４０２〜４１０によるカラム４００がまた別の構成を採る形態でも実施することができる。例えば、個々の電荷蓄積域４０２〜４１０を感光部に隣接させておき、電荷蓄積域４０２〜４１０からなるカラム４００には垂直ＣＣＤシフトレジスタ本来の電荷蓄積域機能だけを担わせるようにしてもよい。
【００１８】
更に、信号線４２６には、個々の電荷蓄積域からその隣の電荷蓄積域へと電荷をシフトさせるため、図３中のタイミング発生器３１４によって生成された一種類又は複数種類のクロック信号が供給されている。信号線４２８には、転送ゲート４１６〜４２４を作動させ個々の電荷蓄積域４０２〜４１０からリセットドレイン４１２への電荷転送を行わせるため、同じくタイミング発生器３１４によって生成された転送機構イネーブル信号（ＴＭ信号）が供給されている。
【００１９】
なお、この図では電荷蓄積域が５個だけ（４０２〜４１０）、転送ゲートも５個だけ（４１６〜４２４）であるが、いわゆる当業者には自明な通り、イメージセンサ内に設ける電荷蓄積域及び転送ゲートの個数は任意に決めることができる。現実的には、画素アレイを構成する個々の感光部毎に、垂直ＣＣＤシフトレジスタを構成する電荷蓄積域を少なくとも１個設けることとなろう。更に、個々の垂直ＣＣＤシフトレジスタ内で電荷シフトに使用される信号が単相の形態でも、或いは多相の形態でも、本発明は実施することができる。
【００２０】
図５に、図３に示した実施形態における水平ＣＣＤシフトレジスタ３１０及びドレイン３１６の概略ブロック構成を示す。図中の水平ＣＣＤシフトレジスタ３１０は一群の電荷蓄積域５００、５０２、５０４、５０６及び５０８を有しており、それらとリセットドレイン３１６の間には、個々の電荷蓄積域５００〜５０８からリセットドレイン３１６への電荷転送を担う転送機構５１０が設けられている。図示例の場合、そのリセットドレイン３１６が、水平ＣＣＤシフトレジスタ３１０内の全電荷蓄積域５００〜５０８によって共用されるコモンリセットドレインとして構成されており、またその転送機構５１０が、めいめいに電荷蓄積域５００〜５０８と隣接するよう設けられた一群の転送ゲート５１２、５１４、５１６、５１８及び５２０によって構成されているが、本発明は、リセットドレイン３１６及び転送機構５１０がこれとは別の構成を採る形態でも実施することができる。
【００２１】
更に、信号線５２２には、水平ＣＣＤシフトレジスタ３１０内の個々の電荷蓄積域からその隣の電荷蓄積域へと電荷をシフトさせるため、図３中のタイミング発生器３１４によって生成された一種類又は複数種類のクロック信号が供給されている。信号線５２４には、転送ゲート５１２〜５２０を作動させ個々の電荷蓄積域５００〜５０８からリセットドレイン３１６への電荷転送を行わせるため、同じくタイミング発生器３１４によって生成されたＴＭ信号が供給されている。
【００２２】
なお、この図では電荷蓄積域が５個だけ（５００〜５０８）、転送ゲートも５個だけ（５１２〜５２０）であるが、いわゆる当業者には自明な通り、イメージセンサ内に設ける電荷蓄積域及び転送ゲートの個数は任意に決めることができる。現実的には、画素アレイを構成する個々のカラム毎に、水平ＣＣＤシフトレジスタ（群）を構成する電荷蓄積域を少なくとも１個設けることとなろう。更に、個々の水平ＣＣＤシフトレジスタ内で電荷シフトに使用される信号が単相の形態でも、或いは多相の形態でも、本発明は実施することができる。
【００２３】
図６に、本実施形態におけるＣＣＤシフトレジスタ内残留非画像電荷排出手順の流れを示す。次に、この手順について図７（ａ）〜図７（ｄ）を参照しつつ説明する。まず、電荷蓄積域には、暗電流等による不要な非画像電荷がたまることがある（ステップ６００）。即ち、図７（ａ）に示すように、個々の電荷蓄積域７０２、７０４、７０６、７０８及び７１０に非画像電荷７００がたまることがある。図中の電荷蓄積域７０２〜７１０は垂直ＣＣＤシフトレジスタ又は水平ＣＣＤシフトレジスタを構成する電荷蓄積域であり、矢印７１２はそれら電荷蓄積域７０２〜７１０にて画像電荷や非画像電荷がシフトされていく方向を表している。
【００２４】
図６に示す手順では、こうした非画像電荷をまずリセットドレインへと転送させる（ステップ６０２）。この動作はリセット動作として知られており、イメージセンサ作動中の様々な時点で実行することができる。例えば、感光部内電荷量を所定レベル（無信号時レベルや零電荷時レベル）へとリセットするため、撮影及び読出の前にそうしたリセット動作を実行するのが普通である。
【００２５】
リセット動作を実行すると、電荷蓄積域７０２〜７１０は例えば図７（ｂ）に示す状態となる。この例では、電荷蓄積域７０２、７０４、７０８及び７１０がからになっているのに対し、電荷蓄積域７０６にはいくらかの非画像電荷７１４が残留している。この電荷７１４は、リセット動作実行後の電荷蓄積域内に残留した不要な残留非画像電荷であるといえる。
【００２６】
そこで、図６に示す手順では、電荷蓄積域（群）に生じた残留非画像電荷が隣の電荷蓄積域へとシフトされるようＣＣＤを作動させる（ステップ６０４）。図７（ｃ）に示す例では、電荷蓄積域７０６から電荷蓄積域７０４へと残留非画像電荷７１４を順方向（矢印７１２の方向）にシフトさせている。即ち、電荷７１４をすぐ隣の電荷蓄積域７０４へと順方向シフトさせているが、これは一例であって、本発明は別の形態でも実施することができる。例えば、電荷蓄積域７０６内の電荷７１４を、更に遠い電荷蓄積域（電荷蓄積域７０２等）へとシフトさせることもできる。
【００２７】
図６に示す手順では、こうして残留非画像電荷を別の電荷蓄積域へとシフトさせた後に、リセット動作を再実行してその残留非画像電荷をリセットドレインへと転送させる（ステップ６０６）。この第２リセット動作を実行すると、電荷蓄積域７０２〜７１０の状態は例えば図７（ｄ）に示す状態になる。即ち、リセットドレインへと電荷を転送しきれない電荷蓄積域（この例では７０６）から、リセットドレインへと電荷を転送しきれる別の電荷蓄積域（同７０４）へと残留非画像電荷７１４がシフトされているので、電荷蓄積域７０２〜７１０を対象とした第２リセット動作によって、その電荷７１４がリセットドレインへと転送されることとなる。
【００２８】
図６に示す手順では、次いで、ステップ６０４に戻るか否かを判別する（ステップ６０８）。即ち、この手順は、上掲のリセット・シフト・リセット動作を１回だけ実行する形態でも、リセット・シフト・リセット動作を複数回実行する形態でも実行可能である。
【００２９】
ステップ６０４に戻る場合、ステップ６０４〜６０８を、その実行回数が所定回数に達するまで、或いは電荷蓄積域内の残留非画像電荷が全て又はほぼ全て駆逐されるまで実行する。即ち、電荷蓄積域７０２〜７１０内の電荷を図７（ｄ）の如く全て駆逐する形態以外でも、本発明は実施することができる。言い換えれば、ＣＣＤシフトレジスタをリセットし、残留非画像電荷を別の電荷蓄積域へとシフトさせ、そしてそのＣＣＤシフトレジスタを再リセットする動作は、電荷蓄積域（群）から非画像電荷が実質的に駆逐されるまで繰り返せば足り、そうした非画像電荷が完全に駆逐されるまで繰り返す必要はない。通常、全ての電荷蓄積域から電荷を完全に駆逐するのに要する時間は極めて長くなるので、残留電荷をリセット、シフト及び再リセットする諸ステップの実行を所定回数で打ち切る形態にて、本発明を実施するのが望ましい。当該所定回数を決定するには、例えば、イメージセンサを対象とする実験や統計解析を実行し、電荷蓄積域（群）に残留する非画像電荷の量が許容水準になるリセット動作実行回数を求めればよい。
【００３０】
それ以前のステップを（それ以上）繰り返さない場合（ステップ６０８）、この手順は画素アレイによる撮影を実行して感光部内に画像電荷を蓄積させる動作へと進む（ステップ６１０）。像状露光期間が終了したらその画像電荷を画素アレイから読み出す（ステップ６１２）。
【００３１】
図８に、本実施形態におけるＣＣＤシフトレジスタリセット動作のタイミング例を示す。まず、時刻ｔ0では、電荷蓄積域（群）にたまっている非画像電荷を含め、ＣＣＤ内で電荷がシフトされていくよう、電荷蓄積域群にクロック信号が供給されている。このクロック信号供給は、図４の回路では信号線４２６、図５の回路では信号線５２２経由で行われる。
【００３２】
時刻ｔ1では、ＴＭ信号がイネーブルに転じたことを受けてリセット動作が実行される。このリセット動作により、非画像電荷がリセットドレインへと転送される。このＴＭ信号供給は、図４の回路では信号線４２８、図５の回路では信号線５２４経由で行われる。
【００３３】
時刻ｔ2では、電荷蓄積域（群）に残留している非画像電荷が、その隣の電荷蓄積域等へとシフトされる。図示の例では、ＴＭ信号をイネーブルに保ちつつそれら電荷蓄積域にクロック信号を供給することで、これが実行されている。時刻ｔ3では、リセット動作が再実行される。それにより、隣の電荷蓄積域へとシフト済の残留非画像電荷がリセットドレインへと転送される。
【００３４】
なお、本発明は、図８に示したタイミング以外でも実施することができる。例えば、図４中の信号線４２６や図５中の信号線５２２を経由して供給される信号（例えばクロック信号）に同期し、ＴＭ信号を周期的にオンオフさせる形態等、他のタイミングで本発明を実施することも可能である。
【００３５】
図９に、本実施形態のイメージセンサを使用し図６に示した手順を実行するイメージングシステム９００のブロック構成を示す。このシステム９００はディジタルカメラ付電話機９０２と情報処理装置９０４で構成されており、その電話機９０２は本実施形態のイメージセンサを備えている。電話機９０２以外の撮影装置、例えばディジタルスチルカメラやディジタルビデオカムコーダに本発明の実施形態に係るイメージセンサ（群）を組み込んだものを、電話機９０２に代えて使用することもできる。
【００３６】
また、この電話機９０２は携帯が可能なハンドヘルド型の装置であり、バッテリで稼働させうるように構成されている。メモリ９０６は、電話機９０２によって生成された画像データが保存されるメモリ、例えば内蔵型フラッシュＥＰＲＯＭやリムーバブルメモリカードである。画像データを保存可能な他種媒体、例えばハードディスクドライブ、磁気テープ、光ディスク等をメモリ９０６に代えて使用してもよい。
【００３７】
視野（図示せず）内から到来した光は、この電話機９０２に備わるレンズ９０８により、本実施形態のイメージセンサ９１２内にある画素アレイ９１０上に合焦される。画素アレイ９１０は、タイミング発生器９１４による制御を受けつつ、ベイヤパターンの色フィルタを用いて色別画像データを生成する。タイミング発生器９１４は、更に、周囲が暗いときにフラッシュ９１６を作動させて視野内を照明する。
【００３８】
画素アレイ９１０から出力されるアナログ信号は、増幅後にアナログディジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ９１８でディジタルデータに変換される。そのデータはバッファメモリ９２０に供給され、プロセッサ９２２によって処理される。プロセッサ９２２は、ファームウェアメモリ９２４上のファームウェア、例えばフラッシュＥＰＲＯＭ上のファームウェアに従い制御されている。プロセッサ９２２内にはリアルタイムクロック９２６の回路があるので、電話機９０２又はそのプロセッサ９２２が省電力状態におかれていても、そのデータを保持させ続けることができる。メモリ９０６に格納されるのは、例えば、こうして処理された画像データのファイルである。メモリ９０６には、音楽ファイル（ＭＰ３ファイル等）、着信音、電話番号、カレンダ、ＴｏＤｏリスト等、他の種類のデータも保存することができる。
【００３９】
本例の電話機９０２で静止画撮影を行うと、プロセッサ９２２にてまず色補間、次いで色補正及び階調補正が実行される。これにより、その静止画をｓＲＧＢ（登録商標）規格に従いレンダリングした画像データが得られる。プロセッサ９２２は、そのｓＲＧＢ（登録商標）準拠画像データを例えばＪＰＥＧ方式に従い圧縮し、画像データファイルとしてメモリ９０６に保存する。その際にはいわゆるＥｘｉｆ（登録商標）フォーマットを使用する。Ｅｘｉｆ（登録商標）フォーマットは、種々のＴＩＦＦタグを用い個別の画像メタデータが保存されるＥｘｉｆ（登録商標）アプリケーションセグメントを有するフォーマットである。幾種類かのＴＩＦＦタグを用いることで、撮影日時、レンズのｆ／値等のカメラ設定を保存することや、その画像に付すべき字幕を保存することができる。
【００４０】
また、本例におけるプロセッサ９２２は、ユーザが選択できるよう複数種類のサイズで画像データを生成する。そのうち一種類はサムネイルサイズの低解像度画像データである。この種のデータの生成については、本願出願人を譲受人とする特許文献６（発明者：Ｋｕｃｈｔａ，  ｅｔ  ａｌ．、名称：高低解像度画像多フォーマット保存型電子式スチルカメラ(Electronic Still Camera Providing Multi-Format Storage of FuIl and Reduced Resolution Images)）の記載を参照されたい。プロセッサ９２２は、生成したサムネイルサイズ画像のデータをＲＡＭ９２８に格納し、そこからディスプレイ９３０、例えば有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）やＬＣＤのアクティブマトリクスに供給させる。サムネイルサイズ画像が生成されるので、撮影済の画像をカラーディスプレイ９３０上で速やかに一覧することができる。
【００４１】
更に、本例の電話機９０２は、ビデクリップを生成及び格納可能な構成にすることもできる。画素アレイ９１０を構成する画素複数個の出力を互いに加算（例えば画素アレイ９１０内で４カラム×４ロー配置されている同色画素の出力を互いに加算）し、低解像度動画フレームからなるビデオクリップを生成する構成にすることもできる。画素アレイ９１０からの動画フレーム読出は一定速度、例えば１９フレーム毎秒の読出速度で実行する。
【００４２】
プロセッサ９２０には更に音声コーデック９３２が接続されている。音声コーデック９３２は、マイクロホン９３４（図中「マイク」）から音声信号を受け取り、またスピーカ９３６に音声信号を供給する。これらの部材は音声トラックの録音・再生や通話に際し使用される。静止画の撮影・表示や動画の録画・再生と同時にこれを行うこともできる。
【００４３】
スピーカ９３６は、本例ではユーザに対する電話呼着信通知にも使用されている。これは、例えば、ファームウェアメモリ９２４に格納されている標準的な着信音データか、携帯電話網９３８を介しメモリ９０６上にダウンロード・保存済のカスタム版着信音データを使用することで、実行することができる。更に、図示しないバイブレーション装置を使用することで、鳴音無しで電話呼の着信を知らせるサイレントモードを提供することができる。
【００４４】
プロセッサ９２２には更にワイヤレスモデム９４０が接続されている。従って、電話機９０２は、無線周波数（ＲＦ）チャネル９４２経由で情報を送受信することができる。ワイヤレスモデム９４０は、図示しない別のＲＦリンクを使用する携帯電話網９３８、例えば３ＧＳＭ網にもつながっている。その携帯電話網９３８にはフォトサービスプロバイダ９２４もつながっているので、電話機９０２からフォトサービスプロバイダ９２４へと画像データをアップロードして保存することができる。その他の装置、例えば情報処理装置９０４も、インターネット９４６経由でそれらの画像データにアクセスすることができる。携帯電話網９３８は図示しない固定電話網にも接続されているので、本例では固定電話サービスも利用することができる。
【００４５】
また、図示しないが、ディスプレイ９３０の画面上にはグラフィカルユーザインタフェースが表示される。ユーザ操作部９４８はこのインタフェース上での操作等に使用される。本例では、電話機用キーパッドのように主として電話番号入力に使用される押しボタンや、電話モード・カレンダモード・カメラモード等のモードを設定するのに使用される操作子や、上下左右の４ポジションを有するジョイスティック型のコントローラや、「ＯＫ」又は「選択」のスイッチを有するセンタ押しボタン等が、そのユーザ操作部９４８として設けられている。
【００４６】
そして、この電話機９０２は、図示しない内蔵バッテリの充電に使用されるドック９５０や、そのドック９５０を介した電話機９０２・情報処理装置９０４間接続を司るドックインタフェース９５２を備えている。本例におけるドックインタフェース９５２は、ＵＳＢインタフェース等の有線インタフェースで実現することも、或いはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＩＥＥＥ  ８０２．１１ｂ等に準拠した無線インタフェースで実現することもできる。ドックインタフェース９５２は、画像データをメモリ９０６から情報処理装置９０４へとダウンロードする際に使用されるほか、情報処理装置９０４から電話機９０２内のメモリ９０６へとカレンダ情報を転送する際にも使用される。
【００４７】
以上、具体的な実施形態を参照し本発明について詳細に説明した。ご理解頂けるように、これらに対しては、本発明の技術的範囲内で様々な変形や修正を施すことができる。例えば、図７における画像電荷及び残留非画像電荷のシフト方向は一方向（矢印７１２で示されている方向）であるが、電荷を双方向にシフトさせうる形態で本発明を実施することもできる。そうした実施形態では、画像電荷、非画像電荷或いは残留非画像電荷を、ＣＣＤシフトレジスタ内で順逆いずれの方向にもシフトさせることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１００，３０８  画素アレイ、１０２，３０２  画素、１０４，３１０  水平電荷結合デバイス（ＣＣＤ）シフトレジスタ、１０６，３１２  増幅器、２００，７００  電荷、２０２〜２１０，４０２〜４１０，５００〜５０８，７０２〜７１０  電荷蓄積域、２１２，７１４  残留非画像電荷、３００  イメージセンサ、３０４  ロー、３０６，４００  カラム、３１４，９１４  タイミング発生器、３１６，４１２  リセットドレイン、４１４，５１０  転送機構、４１６〜４２４，５１２〜５２０  転送ゲート、４２６，４２８，５２２，５２４  信号線、７１２  電荷シフト方向、９００  イメージングシステム、９０２  ディジタルカメラ付電話機、９０４  情報処理装置、９０６  メモリ、９０８  レンズ、９１０  イメージセンサ内画素アレイ、９１２  能動画素イメージセンサ、９１６  フラッシュ、９１８  アナログディジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ、９２０  バッファメモリ、９２２  ディジタルプロセッサ、９２４  ファームウェアメモリ、９２６  クロック、９２８  ＲＡＭ、９３０ ディスプレイ、９３２  音声コーデック、９３４  マイクロホン、９３６  スピーカ、９３８  携帯電話網、９４０  ワイヤレスモデム、９４２  ＲＦチャネル、９４４  フォトサービスプロバイダ、９４６  インターネット、９４８  ユーザ操作部、９５０  ドック、９５２  ドックインタフェース。
【図１】
2011524659.tif 000003
【図２（ａ）】
2011524659.tif 000004
【図２（ｂ）】
2011524659.tif 000005
【図３】
2011524659.tif 000006
【図４】
2011524659.tif 000007
【図５】
2011524659.tif 000008
【図６】
2011524659.tif 000009
【図７（ａ）】
2011524659.tif 000010
【図７（ｂ）】
2011524659.tif 000011
【図７（ｃ）】
2011524659.tif 000012
【図７（ｄ）】
2011524659.tif 000013
【図８】
2011524659.tif 000014
【図９】
2011524659.tif 000015
【国際調査報告】
2011524659.tif 000016
2011524659.tif 000017
2011524659.tif 000018