(57)【要約】【課題】１画面の撮像画像中の暗所部分（低輝度部分）の暗電流ノイズを低減する。【解決手段】電荷転送路に形成された電位パケットＡ（Ｂ）内に光電変換素子の検出電荷を読み出し該検出電荷を電荷転送路に沿って転送するＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法において、電位パケット間を画成する仕切バリアＣより障壁高さが低い分割バリアＤを該電位パケットＡ（Ｂ）の一端から他端側に移動させることで該電位パケットＡ（Ｂ）内の電荷の存在範囲を狭めながら該電位パケットＡ（Ｂ）を複数の分割パケットＡ１，Ａ２（Ｂ１，Ｂ２）に分割し、その後に、前記転送を行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電荷転送路に形成された電位パケット内に光電変換素子の検出電荷を読み出し該検出電荷を前記電荷転送路に沿って転送するＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法において、前記電位パケット間を画成する仕切バリアより障壁高さが低い分割バリアを該電位パケットの一端から他端側に移動させることで該電位パケット内の電荷の存在範囲を狭めながら該電位パケットを複数の分割パケットに分割し、その後に、前記転送を行うことを特徴とするＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法。
【請求項２】
前記分割バリアの障壁高さを前記仕切バリアと同じにしてから前記転送を行うことを特徴とする請求項１に記載のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法。
【請求項３】
前記分割バリアの移動方向を前記転送の方向と同方向にすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法。
【請求項４】
前記複数の分割パケットを同容量とすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法。
【請求項５】
二次元アレイ状に配列形成された複数の光電変換素子及び各光電変換素子の検出電荷が読み出されて転送する電位パケットが形成される電荷転送路を有するＣＣＤ型固体撮像素子と、前記転送前に前記電位パケット間を画成する仕切バリアより障壁高さが低い分割バリアを該電位パケットの一端から他端側に移動させることで該電位パケット内の電荷の存在範囲を狭めながら該電位パケットを複数の分割パケットに分割しその後に前記転送を行う駆動制御手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
前記駆動制御手段は、前記分割バリアの障壁高さを前記仕切バリアと同じにしてから前記転送を行うことを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記駆動制御手段は、前記分割バリアの移動方向を前記転送の方向と同方向に制御することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記駆動制御手段は、前記複数の分割パケットを同容量に制御することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項９】
前記光電変換素子毎に、同一電位パケットを分割した複数の分割パケットの夫々によって転送されてきた電荷から得られる信号を合成処理して各光電変換素子毎の撮像画像データを生成する信号処理手段を備えることを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記信号処理手段は、一つの電位パケットを分割した複数の分割パケットのうちいずれかの分割パケットが空パケットになると判断した場合には空パケットとならない分割パケットによって転送されてきた電荷から得られた信号だけを該電位パケットに対応する前記光電変換素子の撮像画像データとし該空パケットから得られた信号を加算しないことを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記信号処理手段は、一つの電位パケットを分割した複数の分割パケットのうちいずれかの分割パケットが空パケットになると判断した場合には該空パケットにより転送されてきた電荷から得られる信号を暗電流ノイズ信号として他の分割パケットにより転送されて来た電荷から得られる信号を補正することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記信号処理手段は、一つの電位パケットを分割した複数の分割パケットのうちどの分割パケットも空パケットにならないと判断した場合には各分割パケットによって転送されてきた電荷から得られる信号を加算して該電位パケットに対応する光電変換素子の撮像画像データとすることを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）型固体撮像素子の駆動方法並びに撮像装置に係り、特に、撮像画面中の低輝度画像部分に含まれる暗電流成分を低減するのに好適なＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法並びに撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ型固体撮像素子は、光電変換素子が検出した信号電荷を、電荷転送路で転送し出力する構成になっている。このため、電荷転送中に、信号電荷に暗電流が混入してしまうという問題がある。暗電流の影響は、信号成分つまり信号電荷量が少ないほど大きく、信号電荷量が多い高輝度な画像では暗電流が少し混入しても影響は小さい。
【０００３】
そこで、例えば下記特許文献１記載の従来技術では、カメラで被写体を撮像するときに、ＩＳＯ感度等の撮影条件によって入射光量が少ないと判断できるときは電荷転送を行う電位パケットの容量つまり転送電極数を少なくし、入射光量が多いと判断できるときは電位パケットの容量を大きくし、入射光量が少ないときの暗電流の混入を低減する様にしている。
【０００４】
暗電流の発生量は、電位パケットの容量が大きいほど多くなるため、特許文献１記載の様に、入射光量が少なく信号電荷量が少ないときに電位パケット容量を小さくすれば、暗電流の発生量を減らしＳ／Ｎを向上させることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５―２８６４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、入射光量が少ないときに電荷転送に用いる電位パケットの容量を減らせば、暗電流を低減することができる。しかし、特許文献１記載の従来技術では、入射光量が多い／少ないという撮影条件により、電位パケットの容量の大／小を一律に制御しているため、例えば、入射光量が多い撮影条件下で撮影した高輝度な被写体画像の影の部分の暗い画像部分に含まれる暗電流成分が信号電荷量に対して相対的に増加してしまい、高輝度画像部分のＳ／Ｎは高いが、暗所の低輝度画像部分のＳ／Ｎが劣化し、画面全体で高品質な画像を得ることができないという問題が生じる。
【０００７】
この問題は、入射光量が多い撮影条件下でも電位パケットの容量をある程度小さくすることで解決できるが、そうすると、高輝度画像の飽和信号電荷量を減らさなければならず、画像のダイナミックレンジが狭くなってしまうという別の問題が発生する。
【０００８】
本発明の目的は、画像のダイナミックレンジを狭くすることなく、画面全体で高品質な被写体画像を撮像することができるＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法及び撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法は、電荷転送路に形成された電位パケット内に光電変換素子の検出電荷を読み出し該検出電荷を前記電荷転送路に沿って転送するＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法において、前記電位パケット間を画成する仕切バリアより障壁高さが低い分割バリアを該電位パケットの一端から他端側に移動させることで該電位パケット内の電荷の存在範囲を狭めながら該電位パケットを複数の分割パケットに分割し、その後に、前記転送を行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法は、前記分割バリアの障壁高さを前記仕切バリアと同じにしてから前記転送を行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法は、前記分割バリアの移動方向を前記転送の方向と同方向にすることを特徴とする。
【００１２】
本発明のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法は、前記複数の分割パケットを同容量とすることを特徴とする。
【００１３】
本発明の撮像装置は、二次元アレイ状に配列形成された複数の光電変換素子及び各光電変換素子の検出電荷が読み出されて転送する電位パケットが形成される電荷転送路を有するＣＣＤ型固体撮像素子と、前記転送前に前記電位パケット間を画成する仕切バリアより障壁高さが低い分割バリアを該電位パケットの一端から他端側に移動させることで該電位パケット内の電荷の存在範囲を狭めながら該電位パケットを複数の分割パケットに分割しその後に前記転送を行う駆動制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の撮像装置の前記駆動制御手段は、前記分割バリアの障壁高さを前記仕切バリアと同じにしてから前記転送を行うことを特徴とする。
【００１５】
本発明の撮像装置の前記駆動制御手段は、前記分割バリアの移動方向を前記転送の方向と同方向に制御することを特徴とする。
【００１６】
本発明の撮像装置の前記駆動制御手段は、前記複数の分割パケットを同容量に制御することを特徴とする。
【００１７】
本発明の撮像装置は、更に、前記光電変換素子毎に、同一電位パケットを分割した複数の分割パケットの夫々によって転送されてきた電荷から得られる信号を合成処理して各光電変換素子毎の撮像画像データを生成する信号処理手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明の撮像装置の前記信号処理手段は、一つの電位パケットを分割した複数の分割パケットのうちいずれかの分割パケットが空パケットになると判断した場合には空パケットとならない分割パケットによって転送されてきた電荷から得られた信号だけを該電位パケットに対応する前記光電変換素子の撮像画像データとし該空パケットから得られた信号を加算しないことを特徴とする。
【００１９】
本発明の撮像装置の前記信号処理手段は、一つの電位パケットを分割した複数の分割パケットのうちいずれかの分割パケットが空パケットになると判断した場合には該空パケットにより転送されてきた電荷から得られる信号を暗電流ノイズ信号として他の分割パケットにより転送されて来た電荷から得られる信号を補正することを特徴とする。
【００２０】
本発明の撮像装置の前記信号処理手段は、一つの電位パケットを分割した複数の分割パケットのうちどの分割パケットも空パケットにならないと判断した場合には各分割パケットによって転送されてきた電荷から得られる信号を加算して該電位パケットに対応する光電変換素子の撮像画像データとすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、転送するときの電位パケット容量を小さくするため、信号電荷に混入する暗電流を低減することが可能となる。また、分割パケットのうち空パケットが生じた場合には空パケットの信号を加算しないため、１画面の撮像画像のうち低輝度部分（暗所部分）の暗電流を削減することが可能となり、高品質の画像を撮像することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るデジタルスチルカメラの構成図である。この実施形態ではデジタルスチルカメラを例に説明するが、デジタルビデオカメラや携帯電話機等の小型電子機器に搭載されたカメラ等の他の種類のデジタルカメラにも本発明を適用可能である。
【００２４】
図１に示すデジタルスチルカメラは、撮影レンズ１０と、ＣＣＤ型固体撮像素子１１と、この両者の間に設けられた絞り及びメカニカルシャッタ１２と、赤外線カットフィルタ１３と、光学ローパスフィルタ１４とを備える。デジタルスチルカメラの全体を制御するＣＰＵ１５は、フラッシュ用の発光部１６及び受光部１７を制御し、また、レンズ駆動部１８を制御して撮影レンズ１０の位置をフォーカス位置に調整し、絞り及びシッャタ駆動部１９を介し絞りの開口量を制御して露光量が適正露光量となるように調整すると共にメカニカルシャッタの閉タイミングを制御する。
【００２５】
また、ＣＰＵ１５は、撮像素子駆動部２０を介して、固体撮像素子１１を、詳細は後述するようにして駆動し、撮影レンズ１０を通して撮像した被写体画像を色信号として出力させる。また、ＣＰＵ１５には、操作部２１を通してユーザの指示信号が入力され、ＣＰＵ１５はこの指示に従って各種制御を行う。
【００２６】
ＣＰＵ１５は各種データを設定しておくＲＯＭ１５ａを備え、このＲＯＭ１５ａ内に、詳細は後述する分割電位パケットの飽和容量の大きさが設定されている。
【００２７】
操作部２１はシャッタボタンを含み、シャッタボタンが半押し状態（スイッチＳ１）になったときにフォーカス調整等が為されると共に、シャッタボタンが全押し状態（スイッチＳ２）になると、撮像が行われる。
【００２８】
デジタルスチルカメラの電気制御系は、固体撮像素子１１の出力に接続されたアナログ信号処理部２２と、このアナログ信号処理部２２から出力されたＲＧＢの色信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路２３とを備え、これらはＣＰＵ１５によって制御される。
【００２９】
更に、このデジタルスチルカメラの電気制御系は、メインメモリ２４に接続されたメモリ制御部２５と、デジタル信号処理部２６と、撮像画像をＪＰＥＧ画像に圧縮したり圧縮画像を伸張したりする圧縮伸張処理部２７と、測光データを積算してホワイトバランスのゲインを調整させる積算部２８と、着脱自在の記録媒体２９が接続される外部メモリ制御部３０と、カメラ背面等に搭載された液晶表示部３１が接続される表示制御部３２とを備え、これらは、制御バス３３及びデータバス３４によって相互に接続され、ＣＰＵ１５からの指令によって制御される。
【００３０】
図２は、図１に示すＣＣＤ型固体撮像素子の表面模式図である。図２（ａ）は光電変換素子（フォトダイオードＰＤ：画素）４２が、所謂、ハニカム画素配列された固体撮像素子、即ち、奇数行の画素４２に対して偶数行の画素４２が１／２ピッチずらして配列された固体撮像素子を示している。図２（ｂ）は、光電変換素子４２が正方格子配列された固体撮像素子を示している。
【００３１】
本実施形態に係るデジタルスチルカメラでは、図２（ａ），（ｂ）のいずれの固体撮像素子にも適用可能であり、また、垂直電荷転送路を備える他の形式の固体撮像素子にも適用可能である。
【００３２】
垂直方向に並ぶ光電変換素子列に沿って、周知の構成の垂直電荷転送路（ＶＣＣＤ）４１が形成されており、各垂直電荷転送路４１の端部に沿って水平電荷転送路（ＨＣＣＤ）４３が形成され、水平電荷転送路４３の出力端部に、転送されてきた信号電荷量に応じた電圧値信号を出力する出力アンプ４４が設けられている。
【００３３】
図２に示す各垂直電荷転送路４１に沿って夫々一列に並べられたＶ１，Ｖ２，…は、垂直電荷転送路４１の転送電極を示している。従来の場合、例えば、連続する転送電極Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３下に電位パケットを形成し、この電位パケット内に、転送電極Ｖ１脇の光電変換素子４２の検出電荷を読み出す。
【００３４】
そして、この３電極分の電位パケットの長さを、水平電荷転送路４３方向に１電極分つまり電極Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４下に伸ばし、次に、電位パケットを電極Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４下に縮め、次に、電位パケットを電極Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５に伸ばし、次に、電位パケットを電極Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５下に縮め、という伸縮動作を繰り返すことで、水平電荷転送路４３まで信号電荷を転送する様にしている。
【００３５】
上記の従来の転送駆動の説明では、説明を簡単にするために、電位パケット容量を少なくとも３電極分としたが、垂直電荷転送路の幅が光電変換素子の受光面積に対して狭く製造された固体撮像素子では、更に多数の連続する電極分の長さを有する電位パケットを形成する必要があり、これを伸縮しながら信号電荷の転送を行うことになる。
【００３６】
図３は、本発明の一実施形態に係る垂直電荷転送路の駆動方法を説明する図である。
【００３７】
先ず、図１のＣＰＵ１５は、撮像素子駆動部２０に対して制御指令を出力し、図３（ａ）に示す様に、連続する複数電極に対し、例えば０Ｖの中間電圧を印加して容量の大きい（長さの長い）電位パケットを形成し（図３（ａ）には、２つの電位パケットＡ，Ｂを図示している。）、電位パケット間の電極に対し、例えば−８Ｖの低電圧を印加することで、電位パケット間を画成する仕切バリアＣを形成する。
【００３８】
そして、各電位パケット脇の１つの光電変換素子に隣接する読出電極兼用の転送電極に対し、例えば＋１５Ｖの高電圧を印加する（図示せず）ことで、この光電変換素子の検出電荷を隣接する電位パケット内に読み出す。
【００３９】
図示する例では、電位パケットＡには、１画面を構成する被写体画像のうち高輝度部分を撮像した光電変換素子の蓄積電荷（信号電荷量が多い）が読み出され、電位パケットＢには、この被写体画像のうち低輝度部分（例えば影の部分）を撮像した光電変換素子の蓄積電荷（信号電荷量が少ない）が読み出された状態を示している。
【００４０】
この電位パケットＡ，Ｂを、単に伸縮しながら水平電荷転送路の方向（図示の左側の方向）に転送したのでは、電位パケットＡ，Ｂの長さが長いため、各パケットＡ，Ｂ内の信号電荷に混入する暗電流分が多くなってしまう。
【００４１】
また、暗電流の発生量は、電荷を転送する時間にも比例するため、電荷転送前の早い段階、つまり信号電荷を電位パケット内に読み出した直後に、電位パケットＡを２つの電位パケットＡ１，Ａ２に分割し、電位パケットＢを２つの電位パケットＢ１，Ｂ２に分割し、その後に、水平電荷転送路の方向に転送駆動する。
【００４２】
そこで先ず、図３（ｂ）に示す様に、各電位パケットＡ，Ｂの転送方向後端の電極に対し、中間電位（上記例では０Ｖ）より若干低い電圧、例えば−２Ｖを印加して、電位パケットＡ，Ｂ間を画成する仕切バリアＣより若干低い分割バリアＤを形成し、各電位パケットＡ，Ｂ内の信号電荷を、転送方向前方向に集める。
【００４３】
更に、−２Ｖを印加した電極に対し転送方向前方に隣接する電極にも−２Ｖを印加して分割バリアＤの幅を増加させ、図３（ｃ）に示す様に、各電位パケットＡ，Ｂ内の信号電荷を転送方向前方に集める。
【００４４】
次に、図３（ｄ）に示す様に、仕切バリアＣに隣接する−２Ｖを印加している電極の印加電圧を−８Ｖにして第２の分割電位パケットＡ２，Ｂ２を形成する。以後、図３（ｅ）（ｆ）（ｇ）と、分割バリアＤの形成電極数を２電極→１電極→２電極と変化させて、分割バリアＤを図３（ａ）の各電位パケットＡ，Ｂの中央位置に持ってくる。
【００４５】
これにより、電位パケットＡは、電位パケットＡ内の信号電荷を転送方向前方に寄せ集めながら同容量の２つの分割電位パケットＡ１，Ａ２に分割される。このとき、図示する例では、電位パケットＡ内の信号電荷量は、第１の分割電位パケットＡ１の容量より多いため、超過した信号電荷は、仕切バリアＣより低い分割バリアＤを越えて第２の分割電位パケットＡ２に流れ込むことになる。
【００４６】
電位パケットＢも同様に第１，第２の分割電位パケットＢ１，Ｂ２に分割されるが、図示する例では、電位パケットＢ内の信号電荷量は、分割電位パケットＢ１の容量より少ないため、第２の分割電位パケットＢ２は空パケットとなる。
【００４７】
本実施形態では、以上述べた様にして、各電位パケットＡ，Ｂを夫々２つの分割パケットに分割し、各信号電荷を、第１分割パケットＡ１，Ｂ１内の第１信号成分と、第２分割パケットＡ２，Ｂ２内の第２信号成分とに分ける（図４（ａ）＝図３（ｇ））。
【００４８】
そして、図４（ｂ）に示す様に、分割バリアＤの高さを仕切バリアＣの高さと同じにし、各電位パケットＢ１，Ｂ２，Ａ１，Ａ２の長さを、図４（ｃ）（ｄ）に示す様に伸縮しながら、水平電荷転送路まで転送し、次に水平電荷転送路に沿って出力アンプまで転送し、出力アンプから、電圧値信号を出力する。尚、バリアＤの高さをバリアＣと同一にする必要はないが、同一とすることで、２値の信号で生成される転送パルスの作成が容易となる。
【００４９】
出力アンプからは、電位パケットＢ１により転送されてきた電荷の電荷量に応じた電圧値信号、電位パケットＢ２により転送されてきた電荷の電荷量に応じた電圧値信号、電位パケットＡ１により転送されてきた電荷の電荷量に応じた電圧値信号、電位パケットＡ２により転送されてきた電荷の電荷量に応じた電圧値信号が出力され、これらが図１のアナログ信号処理部２２により処理され、デジタル変換された後、メインメモリ２４に格納される。
【００５０】
デジタル信号処理部２６は、分割電位パケットＡ１，Ｂ１により転送され出力された第１信号成分に対して、分割電位パケットＡ２，Ｂ２により転送された第２信号成分を、次の様に加減算処理することで、撮像画像データを合成する。
【００５１】
図５は、デジタル信号処理部２６が実行する第１実施形態に係る合成処理手順を示すフローチャートである。先ず、半導体基板の受光面上の座標（ｘ，ｙ）位置にある画素の第１信号成分と第２信号成分とをメインメモリ２４から取り出し、第１信号成分が閾値より小であるか否かを判定する（ステップＳ１）。閾値は、図１のＲＯＭ１５ａに予め格納されており、分割電位パケット（Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２）の飽和電荷容量（図３（ｇ）の状態における容量）を示している。
【００５２】
第１信号成分が閾値より小の場合（判定結果が肯定（Ｙｅｓ）の場合）には、元々の信号電荷量が少なく、図４（ｄ）の電位パケットＢ１，Ｂ２に示す状態で転送されて来たと判断できる。即ち、第２の分割電位パケットＢ２は空パケットであり、信号電荷は分割パケットＢ２には無いと判断できる。そこで、ステップＳ２に進み、第１信号成分を、（ｘ，ｙ）画素の撮像画像データとして出力する。
【００５３】
ステップＳ１の判定の結果、第１信号成分が閾値以上の場合（判定結果が否定（Ｎｏ）の場合）には、元々の信号電荷量が多く、図４（ｄ）の電位パケットＡ１，Ａ２に示す状態で転送されて来たと判断でする。即ち、第２の分割電位パケットＡ２にも信号電荷が入っていると判断できる。そこで、この場合にはステップＳ３に進み、第１信号成分に第２信号成分を加算し、この加算値を座標（ｘ，ｙ）位置の画素の撮像画像データとして出力する（ステップＳ４）。
【００５４】
図６は、デジタル信号処理部２６が実行する第２実施形態に係る合成処理手順を示すフローチャートである。本実施形態では先ず、半導体基板の受光面上の座標（ｘ，ｙ）位置にある画素の第１信号成分と第２信号成分とをメインメモリ２４から取り出し、第２信号成分が“０”（と判断できる或る閾値以下）であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【００５５】
第２信号成分が“０”の場合（判定結果が肯定（Ｙｅｓ）の場合）には、元々の信号電荷量が少なく、図４（ｄ）の電位パケットＢ１，Ｂ２に示す状態で信号電荷が転送されてきたと判断できる。即ち、電位パケットＢ２は空パケットであると判断できる。そこで、ステップＳ１２に進み、第１信号成分を、座標（ｘ，ｙ）位置の画素の撮像画像データとして出力する。
【００５６】
ステップＳ１１の判定の結果、第２信号成分が“０”で無い場合（判定結果が否定（Ｎｏ）の場合）には、元々の信号電荷量が多く、図４（ｄ）の電位パケットＡ１，Ａ２に示す状態で信号電荷が転送されてきたと判断できる。即ち、電位パケットＡ１，Ａ２の両方に信号電荷が入っていると判断できる。そこで、この場合にはステップＳ１３に進み、第１信号成分に第２信号成分を加算し、この加算値を座標（ｘ，ｙ）位置の画素の撮像画像データとして出力する（ステップＳ１４）。
【００５７】
図５，図６の画像合成処理において、図４（ｄ）に示す電位パケットＡ１と電位パケットＡ２の２つの電位パケットで転送されて来た信号電荷の合計が、本来の信号電荷量である。この合計の信号電荷を、図３（ａ）に示す容量の大きい（長さの長い）電位パケットＡで転送したときに比べて、電位パケットＡ１，Ａ２を構成する電極数が電位パケットＡを構成する電極数より少ないため、それだけ、信号電荷に含まれる暗電流が少なくなり、高品質な画像データを得ることが可能となる。
【００５８】
電位パケットＢ１，Ｂ２も同様であるが、電位パケットＢ１，Ｂ２で転送されてきた場合には電位パケットＢ２の信号は加算しないため、加算した場合に比べて暗電流分が１／２となり、１画面の撮像画像のうち影などの暗所部分の更なるノイズ低減を図ることが可能となる。
【００５９】
図７は、デジタル信号処理部２６が実行する第３実施形態に係る合成処理手順を示すフローチャートである。この実施形態では、先ず、半導体基板の受光面上の座標（ｘ，ｙ）位置にある画素の第１信号成分と第２信号成分とをメインメモリ２４から取り出し、第１信号成分が閾値より小であるか否かを判定する（ステップＳ３１）。この閾値は、第１実施形態と同様に、図１のＲＯＭ１５ａに予め格納されており、分割電位パケット（Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２）の飽和電荷容量の大きさを示している。
【００６０】
第１信号成分が閾値より小の場合（判定結果が肯定（Ｙｅｓ）の場合）には、元々の信号電荷量が少なく、図４（ｄ）の電位パケットＢ１，Ｂ２に示す状態で信号電荷が転送されてきた判断できる。即ち、電位パケットＢ２は空パケットでありね信号電荷はパケットＢ２には無いと判断できる。
【００６１】
空パケットを転送する場合でも、空パケットで発生した暗電流分の電荷がこの空パケット内に保持され転送される。即ち、出力アンプからは、暗電流ノイズ分の信号が第２信号成分として出力される。
【００６２】
分割電位パケットＢ２に混入する暗電流と、その直前に転送される分割電位パケットＢ１に混入する暗電流とは、同量であると判断できる。そこで、本実施形態では、ステップＳ３１の判定の結果が肯定（Ｙｅｓ）の場合、第１信号成分から第２信号成分を減算し（ステップＳ３２）、減算結果を、座標（ｘ，ｙ）位置の画素の撮像画像データとして出力する（ステップＳ３３）。
【００６３】
ステップＳ３１の判定の結果、第１信号成分が閾値以上の場合（判定結果が否定（Ｎｏ）の場合）には、元々の信号電荷量が多く、図４（ｄ）の電位パケットＡ１，Ａ２に示す状態で信号電荷が転送されてきた判断できる。即ち、電位パケットＡ２にも信号電荷が入っていると判断できる。そこで、この場合には、第１信号成分に第２信号成分を加算し（ステップＳ３４）、この加算値を、座標（ｘ，ｙ）位置の画素の撮像画像データとして出力する（ステップＳ３５）。
【００６４】
この様に、本実施形態によれば、分割電位パケットＢ１の信号から暗電流分を減算するため、第１，第２実施形態の合成処理に比べて更に暗所部分のノイズを低減することが可能となる。
【００６５】
高輝度画像部分は、暗電流のノイズ成分を除去をしなくても、元々の信号量が多いため、Ｓ／Ｎが高い撮像画像データを得ることができる。しかし、高輝度画像部分の信号電荷を転送する電位パケットＡ１，Ａ２の近隣に、電位パケットＢ２の空パケットが存在した場合には、この空パケットで転送されてきた暗電流ノイズ成分を検出することができるため、このノイズ成分で、近隣の高輝度画像部分を補正し、高輝度画像部分のＳ／Ｎを更に高めることも可能である。
【００６６】
尚、以上述べた実施形態では、１つの電位パケットを２つの同容量の分割パケットに分割したが、３つの以上に分割し転送する構成とすることでも良く、また、必ずしも同容量である必要もない。
【００６７】
また、実施形態では、１画素分の信号電荷を読み出す１つの電位パケットＡ（またはＢ）を、転送方向後端側から転送方向に向かって分割バリアＣを移動させて該電位パケットＡ（またはＢ）を等量の分割パケットＡ１，Ａ２（またはＢ１，Ｂ２）に分割した。
【００６８】
しかし、これは、信号電荷を該電位パケットＡ（またはＢ）内で押し縮める方向を転送方向と同一にした方が、転送不良が少なくなり高画質化を図ることができるためであるが、転送不良の少ない電荷転送路であれば、信号電荷を押し縮める方向を転送方向と逆にしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明に係るＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法は、撮像画像の広ダイナミックレンジを保ったまま画面中の暗所部分の暗電流ノイズを低減できるため、高品質な画像を撮像することが可能となり、デジタルカメラ等に適用すると有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施形態に係るデジタルスチルカメラのブロック構成図である。
【図２】図１に示す固体撮像素子の一例を示す表面模式図である。
【図３】図１に示す固体撮像素子の垂直転送前における垂直転送路の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図４】図３の駆動方法の後に行われる垂直転送の様子を示すタイミングチャートである。
【図５】図４の垂直転送によって得られた第１信号成分と第２信号成分とにより画像合成処理を行うときの第１例に係るフローチャートである。
【図６】図４の垂直転送によって得られた第１信号成分と第２信号成分とにより画像合成処理を行うときの第１例に係るフローチャートである。
【図７】図４の垂直転送によって得られた第１信号成分と第２信号成分とにより画像合成処理を行うときの第３例に係るフローチャートである。
【符号の説明】
【００７１】
１１  ＣＣＤ型固体撮像素子
１５  ＣＰＵ（演算処理制御装置）
１５ａ  ＲＯＭ
２６  デジタル信号処理部（ＤＳＰ）
４１  垂直電荷転送路（ＶＣＣＤ）
４２  フォトダイオード（ＰＤ：光電変換素子）
４３  水平電荷転送路（ＨＣＣＤ）
４４  出力アンプ
Ａ，Ｂ  電位パケット
Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２  分割電位パケット
Ｃ  電位パケット間の仕切バリア
Ｄ  分割電位パケット間の分割バリア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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