(57)【要約】【目的】蓄積された信号電荷の量が少ない場合でもすべてをＣＣＤから出力する。【構成】ＩＳＯ感度が１６００相当で撮像する場合のように，被写体輝度が低いときには，水平転送路の出力端部にある電位障壁の高さを低くするように，アウトプット・ゲート５に与えられるアウトプット・ゲート・パルスのレベルを制御する。すべての信号電荷がフローティング・ディフュージョン容量領域６にシフトされる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
与えられるアウトプット・ゲート・パルスのレベルに応じて，ゲート・レベルを変えることにより，転送されてきた信号電荷の出力を制御するアウトプット・ゲートが出力端部に形成されており，かつ被写体を撮像することによって入射する光の量に応じた信号電荷を蓄積する光電変換素子が多数設けられており，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を転送し，上記アウトプット・ゲートから出力する固体電子撮像素子において，
高感度撮像モードが設定されているか低感度撮像モードが設定されているかを判定するモード判定手段，および
上記モード判定手段によって高感度撮像モードが設定されていると判定されたことに応じて，低感度撮像モードが設定されたときと比べて，上記ゲート・レベルを低くするアウトプット・ゲート・パルスを上記アウトプット・ゲートに与えるアウトプット・ゲート制御回路，
を備えた固体電子撮像素子の制御装置。
【請求項２】
与えられるアウトプット・ゲート・パルスのレベルに応じてゲート・レベルを変えることにより，転送路内を転送されてきた信号電荷の出力を制御するアウトプット・ゲートが端部に形成されており，かつ転送パルスが与えられることにより，信号電荷を転送する転送路において，
上記転送路内を転送させられてくる信号電荷の量が多いか少ないかを判定する判定手段，および
上記判定手段により，信号電荷が少ないと判定されたときには，信号電荷が多いと判定されたときと比べて上記ゲート・レベルを低くするアウトプット・ゲート・パルスを上記アウトプット・ゲートに与えるアウトプット・ゲート制御回路，
を備えた転送路の制御装置。
【請求項３】
与えられるアウトプット・ゲート・パルスのレベルに応じて，ゲート・レベルを変えることにより，転送されてきた信号電荷の出力を制御するアウトプット・ゲートが出力端部に形成されており，かつ被写体を撮像することによって入射する光の量に応じた信号電荷を蓄積する光電変換素子が多数設けられており，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を転送し，上記アウトプット・ゲートから出力する固体電子撮像素子において，
高感度撮像モードが設定されているか低感度撮像モードが設定されているかを判定し，
高感度撮像モードが設定されていると判定されたことに応じて，低感度撮像モードが設定されたときと比べて，上記ゲート・レベルを低くするアウトプット・ゲート・パルスを上記アウトプット・ゲートに与える，
固体電子撮像素子の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
この発明は，固体電子撮像素子の制御装置および方法ならびに転送路の制御装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
ＣＣＤなどの固体電子撮像素子においては，水平転送路の出力側の端部にアウトプット・ゲートが設けられている。このアウトプット・ゲートにゲート・パルスが与えられることにより，信号電荷（映像信号）の出力が制御される。
【０００３】
このようなアウトプット・ゲートを，水平転送パルスと逆送のパルスによって制御するものがある（例えば，特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１４６２７９号公報
【０００５】
しかしながら，このようなアウトプット・ゲートの制御では被写体輝度が低いときには，固体電子撮像素子のフォトダイオードに蓄積される信号電荷の量が少ないから，アウトプット・ゲートからすべての信号電荷を出力することはできないことがある。
【０００６】
【発明の開示】
この発明は，被写体輝度が低い場合であってもすべての信号電荷をアウトプット・ゲートから出力できるようにすることを目的とする。
【０００７】
第１の発明は，与えられるアウトプット・ゲート・パルスのレベルに応じて，ゲート・レベルを変えることにより，転送されてきた信号電荷の出力を制御するアウトプット・ゲートが出力端部に形成されており，かつ被写体を撮像することによって入射する光の量に応じた信号電荷を蓄積する光電変換素子が多数設けられており，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を転送し，上記アウトプット・ゲートから出力する固体電子撮像素子において，高感度撮像モードが設定されているか低感度撮像モードが設定されているかを判定するモード判定手段，および上記モード判定手段によって高感度撮像モードが設定されていると判定されたことに応じて，低感度撮像モードが設定されたときと比べて，上記ゲート・レベルを低くするアウトプット・ゲート・パルスを上記アウトプット・ゲートに与えるアウトプット・ゲート制御回路を備えていることを特徴とする。
【０００８】
第１の発明は，上記固体電子撮像素子の制御装置に適した方法も提供している。すなわち，この方法は，与えられるアウトプット・ゲート・パルスのレベルに応じて，ゲート・レベルを変えることにより，転送されてきた信号電荷の出力を制御するアウトプット・ゲートが出力端部に形成されており，かつ被写体を撮像することによって入射する光の量に応じた信号電荷を蓄積する光電変換素子が多数設けられており，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を転送し，上記アウトプット・ゲートから出力する固体電子撮像素子において，高感度撮像モードが設定されているか低感度撮像モードが設定されているかを判定し，高感度撮像モードが設定されていると判定されたことに応じて，低感度撮像モードが設定されたときと比べて，上記ゲート・レベルを低くするアウトプット・ゲート・パルスを上記アウトプット・ゲートに与えるものである。
【０００９】
高感度撮像モードが設定されるときには被写体輝度が低いことが多いから，高感度撮像モードが設定されたときに得られる信号電荷の量は，一般的には少ない。第１の発明によると，高感度撮像モードが設定されているか低感度撮像モードが設定されているかが判定される。低感度撮像モードが設定されていると判定されたときには，高感度撮像モードが設定されていると判定されたときと比べて，ゲート・レベルが低くされる。信号電荷の量が少なくてもアウトプット・ゲートからほぼすべての信号電荷を出力させることができる。また，低感度撮像モードが設定されているときには，撮像により得られる信号電荷の量は比較的多い。ゲート・レベルが相対的に高くされても，得られる信号電荷の量が多いので，残留信号電荷の影響は少ない。
【００１０】
第２の発明は，与えられるアウトプット・ゲート・パルスのレベルに応じてゲート・レベルを変えることにより，転送路内を転送されてきた信号電荷の出力を制御するアウトプット・ゲートが端部に形成されており，かつ転送パルスが与えられることにより，信号電荷を転送する転送路において，上記転送路内を転送させられてくる信号電荷の量が多いか少ないかを判定する判定手段，および上記判定手段により，信号電荷が少ないと判定されたときには，信号電荷が多いと判定されたときと比べて上記ゲート・レベルを低くするアウトプット・ゲート・パルスを上記アウトプット・ゲートに与えるアウトプット・ゲート制御回路を備えていることを特徴とする。
【００１１】
第２の発明によると，転送路内を転送させられてくる信号電荷の量が多いか少ないかが判定される。例えば，高感度撮像モードが設定されているときには，信号電荷の量が少ないと判定され，低感度撮像モードが設定されているときには，信号電荷の量が多いと判定されよう。
【００１２】
信号電荷が少ないと判定されたときには，信号電荷が多いと判定されたときと比べてゲート・レベルが低くされる。少ない信号電荷であっても，ほぼすべてを転送路から出力することができる。信号電荷の量が多いと判定されたときには，相対的にゲート・レベルが高くされても相対的に信号電荷の量が多いので，残留電荷の影響は少ない。
【００１３】
【実施例の説明】
図１は，この発明の実施例を示すもので，ディジタル・スチル・カメラの電気的構成を示すブロック図である。
【００１４】
ディジタル・スチル・カメラの全体の動作は，制御装置２０によって統括される。
【００１５】
この実施例によるディジタル・カメラにおいては，ＩＳＯ設定スイッチ１８が含まれている。ＩＳＯ設定スイッチ１８によって，写真フイルムでのＩＳＯ１６００，ＩＳＯ８００，ＩＳＯ４００相当などの撮像を行うモードを設定することができる。ＩＳＯ設定スイッチ１８から出力される設定信号は，制御装置２０に入力する。
【００１６】
制御装置２０によってドライバ１１が駆動させられる。ドライバ１１から垂直転送パルス，水平転送パルス，アウトプット・ゲート・パルスなど各種パルスが出力されＣＣＤ１に与えられる。ＩＳＯ設定スイッチ１８によって設定された撮像モードに応じて，ＣＣＤ１がドライバ１１によって制御される。
【００１７】
被写体を撮像することによって被写体像を表す映像信号が出力され，アナログ信号処理回路１２に入力する。アナログ信号処理回路１２において，相関二重サンプリングなどの所定の信号処理が行われる。アナログ映像信号は，アナログ／ディジタル変換回路１３においてディジタル画像データに変換される。ディジタル画像データは，ディジタル信号処理回路１４においてガンマ補正，白バランス調整などの所定のディジタル信号処理が行われる。
【００１８】
ディジタル信号処理回路１４から出力された画像データは，表示装置１５に与えられる。撮像された被写体像が表示装置１５の表示画面上に表示される。
【００１９】
シャッタ・レリーズ・ボタン（図示略）が押されると，上述のようにディジタル信号処理回路１４から出力された画像データは記録制御回路１６に与えられる。記録制御回路１６によって画像データがメモリ・カード１７に記録される。
【００２０】
図２は，ＣＣＤ１の模式図である。
【００２１】
ＣＣＤ１の受光面には，水平方向および垂直方向に多数のフォトダイオード２が配置されている。フォトダイオード２の各列に隣接して，フォトダイオード２に蓄積された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送路３が設けられている。垂直転送路３の下側には，垂直転送路３から転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平転送路４が設けられている。
【００２２】
水平転送路４の出力側（左側）には，水平転送路４を転送されてきた信号電荷の出力を制御するアウトプット・ゲート５が形成されている。アウトプット・ゲート５の左側には信号電荷を蓄積するフローティング・ディフュージョン容量領域６が形成されている。このフローティング・ディフュージョン容量領域６から信号電荷が映像信号として出力することとなる（ＣＣＤ１の出力）。
【００２３】
また，フローティング・ディフュージョン容量領域６の左側にはフローティング・ディフュージョン容量領域６に蓄積された信号電荷を掃き出すためのリセット・ゲート７が形成されている。リセット・ゲート７の左側には，リセット・ドレイン８が形成されている。
【００２４】
被写体が撮像されると，フォトダイオード２に信号電荷が蓄積する。信号電荷は，フォトダイオード２から垂直転送路３にシフトされる。垂直転送路３に垂直転送路パルスφＶが与えられることにより，信号電荷が垂直方向に転送させられ，水平転送路４に与えられる。水平転送路４に水平転送パルスφＨが与えられることにより，信号電荷が水平方向に転送させられる。アウトプット・ゲート５にアウトプット・ゲート・パルスが与えられることにより，水平転送路４から転送されてきた信号電荷がフローティング・ディフュージョン容量領域６にシフトされる。リセット・ゲート７にリセット・ゲート・パルスが与えられなければ，ＣＣＤ１から映像信号が出力されることとなる。リセット・ゲート７にリセット・ゲート・パルスが与えられると，フローティング・ディフュージョン容量領域６に蓄積されている信号電荷は，リセット・ドレイン８から掃き出されることとなる。
【００２５】
図３から図５は，水平転送路の出力側近傍におけるポテンシャル・プロファイルを示している。
【００２６】
図３は，アウトプット・ゲート・パルスの電圧レベルが比較的低い場合（を示し，図４は，アウトプット・ゲート・パルスの電圧レベルが通常のレベルの場合を示し，図５は，アウトプット・ゲート・パルスの電圧レベルが比較的高い場合を示している。また，図３から図５においては，水平転送路４の出力側端部に形成されている水平転送電極Ｈ１からＨ３下におけるポテンシャル・プロファイルも図示されている。
【００２７】
図３に示すように，アウトプット・ゲート・パルスの電圧レベルが比較的低い場合には，アウトプット・ゲートの電位障壁は比較的高くなる（レベルＬ１）。図４に示すように，アウトプット・ゲート・パルスの電圧レベルが通常のレベルの場合には，アウトプット・ゲートの電位障壁は中間的な高さとなる（レベルＬ２）。図５に示すように，アウトプット・ゲート・パルスの電圧レベルが比較的高い場合には，アウトプット・ゲートの電位障壁は比較的低くなる（レベルＬ３）。すなわち，Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３。
【００２８】
水平転送路４内を転送されてきた信号電荷のうち，最終の水平転送電極Ｈ１下に蓄積された信号電荷は，アウトプット・ゲート５にアウトプット・ゲート・パルスが与えられることにより，フローティング・ディフュージョン容量領域６にシフトされる。フローティング・ディフュージョン容量領域６に蓄積された信号電荷が映像信号として出力される，あるいはリセット・ゲート７にリセット・ゲート・パルスが与えられることにより，リセット・ドレイン８から掃き出される。
【００２９】
図３を参照して，アウトプット・ゲート・パルスの電圧レベルが比較的低い場合には，アウトプット・ゲートの電位障壁のレベルはＬ１と比較的高いから，水平転送路４の最終の水平転送電極Ｈ１下に蓄積された信号電荷がすべてフローティング・ディフュージョン容量領域６にシフトされずに残ることがある。
【００３０】
また，図４を参照して，アウトプット・ゲート・パルスの電圧レベルが通常のレベルの場合には，アウトプット・ゲートの電位障壁のレベルはＬ２と中間的なレベルとなり，この場合も，水平転送路４の最終の水平転送電極Ｈ１下に蓄積された信号電荷がすべてフローティング・ディフュージョン容量領域６にシフトされずに残ることがある。
【００３１】
図５を参照して，アウトプット・ゲート・パルスの電圧レベルが比較的高い場合には，アウトプット・ゲートの電位障壁のレベルはＬ３と比較的低いから，水平転送路４の最終の水平転送電極Ｈ１下に蓄積された信号電荷はすべてフローティング・ディフュージョン容量領域６にシフトすることができる。しかしながら，アウトプット・ゲートの電位障壁のレベルがＬ３と低くなったことにより，フローティング・ディフュージョン容量領域６の容量が小さくなる。このために，信号電荷の量が多いときには，フローティング・ディフュージョン容量領域６から信号電荷があふれることがある。
【００３２】
この実施例においては，ＩＳＯ設定スイッチ１８により，ＩＳＯ１６００相当での撮像モードが設定された場合には，アウトプット・ゲート・パルスの電圧レベルを比較的高くし，そのほかの撮像モードが設定された場合には，アウトプット・ゲートパルスの電圧レベルを通常のレベルとするものである。ＩＳＯ１６００相当での撮像モードが設定された場合には，被写体輝度は暗いと考えられるのでＣＣＤのフォトダイオードに蓄積される信号電荷の量も比較的少ない。アウトプット・ゲート５の電位障壁を下げ，フローティング・ディフュージョン容量領域６の容量が小さくなってもフローティング・ディフュージョン容量領域６から信号電荷があふれることを未然に防止できる。また，ＩＳＯ１６００以外の撮像モードが設定された場合には，被写体輝度は比較的暗いと必ずしもいえないので，ＣＣＤのフォトダイオードに蓄積される信号電荷の量も比較的多い場合がある。アウトプット・ゲート５の電位障壁を下げ，フローティング・ディフュージョン容量領域６の容量が小さくなると，フローティング・ディフュージョン容量領域６から信号電荷があふれるおそれがあるので，アウトプット・ゲート・パルスの電圧レベルを通常のレベルとしてフローティング・ディフュージョン容量領域６の容量が確保される。
【００３３】
図６は，アウトプット・ゲートの制御の手順を示すフローチャートである。
【００３４】
ＩＳＯ設定スイッチ１８によってＩＳＯ感度が設定される（ステップ２１）。
【００３５】
設定されたＩＳＯ感度がＩＳＯ１６００であれば（ステップ２２でＹＥＳ），上述したようにアウトプット・ゲートの電位障壁が下げられるようにアウトプット・ゲート・パルスの電圧レベルが規定される（ステップ２３）。
【００３６】
設定されたＩＳＯ感度がＩＳＯ１６００以外であれば（ステップ２２でＮＯ），アウトプット・ゲートの電位障壁が上げられるようにアウトプット・ゲート・パルスの電圧レベルが規定される（ステップ２４）。
【００３７】
上述した実施例においては，ＩＳＯ設定スイッチ１８による設定にもとづいてアウトプット・ゲートの電位障壁の高さを変えているが，被写体輝度が高ければ電位障壁の高さを相対的に高くし，被写体輝度が低ければ電位障壁の高さを相対的に低くするように自動的に調整するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディジタル・スチル・カメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図２】ＣＣＤの模式図である。
【図３】ポテンシャル・プロファイルの一例である。
【図４】ポテンシャル・プロファイルの一例である。
【図５】ポテンシャル・プロファイルの一例である。
【図６】アウトプット・ゲートの制御の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  ＣＣＤ
４  水平転送路
５  アウトプット・ゲート
６  フローティング・ディフュージョン容量領域
１１  ドライバ
１８  ＩＳＯ設定スイッチ
２０  制御装置
【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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