(57)【要約】【課題】出力アンプの発熱を抑えることにより、光電変換素子における熱ノイズの発生を防止し、出力画像信号の画質劣化を軽減する。【解決手段】行列状に配置された複数のフォトダイオード２と、フォトダイオード２で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直転送ＣＣＤ３と、垂直転送ＣＣＤ３から転送された電荷を水平方向に転送するべく垂直転送ＣＣＤ３の両側に配置された水平転送ＣＣＤ４、５と、各水平転送ＣＣＤ４、５の出力端に各々設けられた出力アンプ６、７と、各出力アンプ６、７の近傍に設けられた温度センサ８、９と、各部の駆動を制御する駆動回路１０とを備えた。駆動回路１０は、温度センサ８、９の出力に応じて水平転送ＣＣＤの転送方向を切り換えて温度が低い方の出力アンプを駆動したり、所定期間毎に水平転送ＣＣＤの転送方向及び出力アンプの駆動を切り換えることで、出力アンプ６、７を交互に駆動させ、発熱を抑制する。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に配置された複数の光電変換素子と、
各列の前記光電変換素子で発生した電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部と、
前記複数の垂直転送部から転送された電荷を水平方向に転送するべく前記複数の垂直転送部の両側に配置された一対の水平転送部と、
前記一対の水平転送部の出力端に各々設けられた一対の出力アンプと、
前記複数の垂直転送部による電荷の転送方向を、所定の期間毎に交互に切り換えるとともに、前記一対の出力アンプを交互に駆動させる駆動回路と、
を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
行列状に配置された複数の光電変換素子と、
各列の前記光電変換素子で発生した電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部と、
前記複数の垂直転送部から転送された電荷を水平方向に転送するべく前記複数の垂直転送部の両側に配置された一対の水平転送部と、
前記一対の水平転送部の出力端に各々設けられた一対の出力アンプと、
前記一対の出力アンプの近傍に各々設けられた温度センサと、
前記温度センサの出力に基づき、前記複数の垂直転送部による電荷の転送方向を、温度が低い方の出力アンプ側の水平転送部の方向に切り換えるとともに、前記温度が低い方の出力アンプを駆動させる駆動回路と、
を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
前記駆動回路は、前記温度センサによる出力アンプの温度検出を出力画像信号の所定期間毎に行うことを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固体撮像装置に関し、より詳細には、光電変換により得られた信号電荷を出力する信号出力部の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の固体撮像装置の構成例を示す模式図である。この固体撮像装置３０は、行列状に配置された複数のフォトダイオード（光電変換素子）３１と、各列のフォトダイオード３１で発生した電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送ＣＣＤ（垂直転送部）３２と、これら複数の垂直転送ＣＣＤ３２から転送された電荷を水平方向に転送する水平転送ＣＣＤ（水平転送部）３３と、水平転送ＣＣＤ３３の出力に接続された出力アンプ３４とを備えている。
【０００３】
上記のように構成された固体撮像装置は、各列のフォトダイオード３１で発生した電荷を、複数の垂直転送ＣＣＤ３２により水平転送ＣＣＤ３３へ転送しつつ、水平転送ＣＣＤ３３により電荷を１水平走査ライン分ずつ出力アンプ３４へ転送することにより、各フォトダイオード３１で発生した電荷量に応じた電圧信号を出力アンプ３４から順次出力する。全水平走査ライン分の電圧信号から１フレーム分の画像データが得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の固体撮像装置３０では、フォトダイオード３１で発生した電荷の転送中、出力アンプ３４が常時通電されているため発熱し、その熱がフォトダイオード３１に伝わることによって暗電流によるノイズが発生し、撮像によって得られる画像データの品質が低下するという問題点があった。この問題点は、複数フレーム分の電荷を連続読み出しする場合に特に顕著となる。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、出力アンプの発熱を抑えることにより、光電変換素子などにおける発熱によるノイズの発生を防止し、出力画像信号の画質劣化を軽減することが可能な固体撮像装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体撮像装置は、行列状に配置された複数の光電変換素子と、各列の前記光電変換素子で発生した電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部と、前記複数の垂直転送部から転送された電荷を水平方向に転送するべく前記複数の垂直転送部の両側に配置された一対の水平転送部と、前記一対の水平転送部の出力端に各々設けられた一対の出力アンプと、前記複数の垂直転送部による電荷の転送方向を、所定の期間毎に交互に切り換えるとともに、前記一対の出力アンプを交互に駆動させる駆動回路と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、垂直転送部による電荷の転送方向を、所定の期間毎、例えば１水平走査ライン毎、１フィールド毎、または１フレーム毎に交互に切り換えつつ、一対の出力アンプを交互に駆動させて、光電変換によって発生した電荷量に応じた電圧信号を出力することができ、これによって、出力アンプへの通電を交互に停止してその発熱を抑えることが可能となる。このため、光電変換素子などにおける発熱によるノイズの発生を防止し、出力画像信号の画質劣化を軽減することが可能となる。
【０００８】
本発明の他の構成の固体撮像装置は、行列状に配置された複数の光電変換素子と、各列の前記光電変換素子で発生した電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部と、前記複数の垂直転送部から転送された電荷を水平方向に転送するべく前記複数の垂直転送部の両側に配置された一対の水平転送部と、前記一対の水平転送部の出力端に各々設けられた一対の出力アンプと、前記一対の出力アンプの近傍に各々設けられた温度センサと、前記温度センサの出力に基づき、前記複数の垂直転送部による電荷の転送方向を、温度が低い方の出力アンプ側の水平転送部の方向に切り換えるとともに、前記温度が低い方の出力アンプを駆動させる駆動回路と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、垂直転送部による電荷の転送方向及び出力アンプの駆動を、出力アンプの温度に応じて、温度が低い方の出力アンプ側の水平転送部の方向に切り換えるとともに、温度が低い方の出力アンプを駆動させて、光電変換によって発生した電荷量に応じた電圧信号を出力することができ、これによって、出力アンプへの通電を交互に停止してその発熱を抑えることが可能となる。このため、光電変換素子などにおける発熱によるノイズの発生を防止し、出力画像信号の画質劣化を軽減することが可能となる。
【００１０】
また、前記駆動回路は、前記温度センサによる出力アンプの温度検出を出力画像信号の所定期間毎に行うことが望ましい。このように温度の検出を出力画像信号の所定期間毎、例えば１フレーム毎に行うことで、垂直転送部による電荷の転送方向及び出力アンプが切り替わることによる画質の劣化を防止可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明に係る固体撮像装置を備えたデジタルカメラの構成例を示すブロック図である。このデジタルカメラ１００は、本発明に係る固体撮像装置１のほか、光学系１０１、アナログ信号処理部１０２、Ａ／Ｄ変換部１０３、バッファメモリ１０４、圧縮・伸長処理部１０６、ＹＣ分離処理部１０７、メモリカード（記録媒体）１０８、メディアインタフェース（Ｉ／Ｆ）１０９、外部装置インタフェース（Ｉ／Ｆ）１１０、ＹＣ→ＲＧＢ変換部１１１、画像表示用ＬＣＤ１１２、ＬＣＤドライバ１１３、操作部１１４、操作画面用ＬＣＤ１１５、レリーズスイッチ１１６、ＲＡＭ１１７、ＲＯＭ１１８、メインＣＰＵ１１９、測光・測距ＣＰＵ１２１、撮像系制御回路１２２などを備えて構成される。
【００１２】
光学系１０１は、ＡＦレンズ１０１ａや絞り１０１ｂなどを備えて構成される。ＡＦレンズ１０１ａは、被写体像を絞り１０１ｂを通して固体撮像装置１の受光面に結像させる。固体撮像装置１は、マトリクス状に配置された多数の受光素子を有する撮像素子であり、各受光素子に入射する光の光量に応じた画像信号をアナログ信号処理部１０２に出力する。
【００１３】
アナログ信号処理部１０２は、入力された画像信号にノイズ低減処理、白バランス処理、γ処理などの所定のアナログ信号処理を施し、処理後の信号をＡ／Ｄ変換部１０３へ出力する。Ａ／Ｄ変換部１０３は、入力されたアナログ信号をデジタル画像信号に変換してバッファメモリ１０４へ出力する。バッファメモリ１０４は、デジタル画像信号をメモリカード１０８に記録するに際し一旦蓄積するためのメモリである。
【００１４】
圧縮・伸長処理部１０６は、バッファメモリ１０４に蓄積された画像データをＪＰＥＧ方式などの所定の圧縮方式で圧縮してメモリカード１０８に記録したり、メモリカード１０８から読み出された画像データを伸長したりする。この圧縮・伸長処理部１０６は、ＪＰＥＧ方式による静止画像圧縮・伸長機能と、モーションＪＰＥＧ方式による動画像圧縮・伸長機能とを併せ持っている。ＹＣ分離処理部１０７は、圧縮・伸長処理部１０６に送られる未圧縮の画像データをＹＣデータ、すなわち輝度データＹと色差データＣｒ，Ｃｂとに変換する。
【００１５】
メモリカード１０８は、フラッシュメモリを搭載した小型メモリカードであり、デジタルカメラ１００の筐体に形成された図示しないメモリスロット内に交換可能に装着されている。メモリカード１０８への画像データの書き込み・読み出しは、メディアインタフェース１０９を介して行われる。
【００１６】
外部装置インタフェース１１０は、このデジタルカメラ１００とパソコンやプリンタなどの外部装置２００との通信用インタフェースである。外部装置インタフェース１１０による外部装置２００との通信形態には、ＵＳＢケーブルやプリンタケーブルなどの接続ケーブルまたは接続アダプタなどで相互に接続して行う有線通信、電波や赤外線を利用した無線通信がある。
【００１７】
ＹＣ→ＲＧＢ変換部１１１は、メモリカード１０８に記録された画像データ（静止画または動画）を画像表示用ＬＣＤ１１２に表示する際に、ＹＣ分離信号を輝度信号、色差信号をＲＧＢ信号に変換する。このＲＧＢ信号に基づいてＬＣＤドライバ１１３が画像表示用ＬＣＤ１１２を駆動することにより、画像表示用ＬＣＤ１１２にカラー画像が表示される。
【００１８】
操作部１１４には、モードダイヤルや電源スイッチなどが設けられている。モードダイヤルを操作することにより、撮影モードと再生モードとを相互に切り換えることができるようになっている。また、撮影モードにおいては、静止画撮影モードと動画撮影モードとを切り換えたり、各種撮影モードの設定を行うことができる。操作画面用ＬＣＤ１１５には、その時のモードやバッテリ１２０の状態の他、各種メッセージなどが表示される。
【００１９】
レリーズスイッチ１１６は、デジタルカメラ１００に撮影開始を指示するためのスイッチであり、静止画撮影モードにおいては、このスイッチを途中まで押すと、光学系１０１のフォーカス制御や絞り制御が行われ、完全に押した時点で撮影すなわち、固体撮像装置１、アナログ信号処理部１０２及びＡ／Ｄ変換部１０３による被写体像の取り込みが行われる。動画撮影モードにおいては、このスイッチの押圧操作により、動画データの記録動作が開始される。どちらの撮影モードにおいても、光学系１０１は測光・測距ＣＰＵ１２１によって制御され、固体撮像装置１などは撮像系制御回路１２２によって制御される。
【００２０】
ＲＡＭ１１７は、メインＣＰＵ１１９が各種処理を実行するための作業領域として使用される。ＲＯＭ１１８には、このデジタルカメラ１００の各種機能を実現するためのプログラムが格納されている。メインＣＰＵ１１９は、ＲＯＭ１１８に記憶されているプログラムを実行することにより、このデジタルカメラ１００を統括制御する。
【００２１】
図２は本発明の実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す模式図である。この固体撮像装置１は、行列状に配置された複数のフォトダイオード２と、各列のフォトダイオード２で発生した電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送ＣＣＤ３と、これら複数の垂直転送ＣＣＤ３から転送された電荷を水平方向に転送し出力するべく垂直転送ＣＣＤ３の両側（図では上下）に配置された一対の水平転送ＣＣＤ４、５と、各水平転送ＣＣＤ４、５の出力端に各々設けられた一対の出力アンプ６、７と、各出力アンプ６、７の近傍に各々設けられた一対の温度センサ８、９と、撮像系制御回路１２２からの制御信号に従ってこれらを駆動制御する駆動回路１０とを備えている。
【００２２】
駆動回路１０は、動画撮影モードでは、垂直転送ＣＣＤ３による電荷の転送方向を、所定期間毎、例えば１水平走査ライン毎に上下に交互に切り換えつつ、上下の水平転送ＣＣＤ４、５及び出力アンプ６、７を交互に駆動させる。これにより、奇数番目と偶数番目の水平走査ライン毎に、異なる出力アンプを使用して電荷の読み出しが行われる。
【００２３】
また、静止画撮影モードでは、温度センサ８、９によって出力アンプ６、７の温度を所定期間毎、例えば出力画像信号の１フレーム毎に検出し、垂直転送ＣＣＤ３による電荷の転送方向を、温度が低い方の出力アンプが設けられた水平転送ＣＣＤの方向に切り換え、電荷転送方向にある水平転送ＣＣＤを駆動するとともに、温度が低い方の出力アンプを駆動させる。
【００２４】
そして、電荷の読み出しに使用されていない方の出力アンプはリセットされ、電力の供給が絶たれる。すなわち、上側の出力アンプ６が使用されている間は、下側の出力アンプ７には電力が供給されず、下側の出力アンプ７が使用されている間は、上側の出力アンプ６には電力が供給されない。
【００２５】
このように、２つの出力アンプ６、７を交互に使用して電荷の読み出しを行い、使用されていない方の出力アンプへの通電を停止するようにしたことで、通電が停止している間の自然冷却によって出力アンプ６、７の発熱を抑えることができる。これにより、出力アンプ６、７の発熱に起因する熱ノイズの発生を防止して、出力画像信号の画質劣化を抑制でき、高品質の画像データを得ることができる。
【００２６】
上記の例では、動画撮影モードにおける、垂直転送ＣＣＤ３による電荷の転送方向及び上下の水平転送ＣＣＤ４、５と出力アンプ６、７の切り替えを、１水平走査ライン毎に行っているが、出力画像信号の１フィールド毎あるいは１フレーム毎に切り換えるようにしてもよい。また、数フレームや数秒毎など、所定のフレーム数や時間毎に切り換えてもよい。また、静止画撮影モードにおいては、出力アンプの温度による切り替えだけでなく、画像１枚毎交互に切り換えたり、所定の枚数毎に切り換えてもよい。
【００２７】
上述したように、本実施形態では、垂直転送部の電荷転送方向両側に水平転送部を設けるとともに、各水平転送部の出力端に出力アンプを設け、垂直転送部による電荷の転送方向を、所定の期間毎に交互に切り換えるとともに、２つの出力アンプを交互に駆動させて、電荷の読み出しを行うようにしている。また、各出力アンプの温度を検出し、垂直転送部による電荷の転送方向を、温度が低い方の出力アンプが設けられた水平転送部の方向に切り換えるとともに、温度が低い方の出力アンプを駆動させて、電荷の読み出しを行うようにしている。これにより、出力アンプの発熱を抑えることができ、光電変換素子などにおける発熱によるノイズの発生を防止できる。したがって、出力画像信号の画質劣化を軽減でき、高品質の画像データを得ることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、固体撮像装置における出力アンプの発熱を抑えることにより、光電変換素子などにおける発熱によるノイズの発生を防止し、出力画像信号の画質劣化を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固体撮像装置を備えたデジタルカメラの構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す模式図である。
【図３】従来の固体撮像装置の構成例を示す模式図である。
【符号の説明】
１　固体撮像装置
２　フォトダイオード（光電変換素子）
３　垂直転送ＣＣＤ（垂直転送部）
４，５　水平転送ＣＣＤ（水平転送部）
６，７　出力アンプ
８，９　温度センサ
１０　駆動回路
【図１】
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【図２】
2004072253.tif 000004
【図３】
2004072253.tif 000005