(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像領域と、前記撮像領域の周辺に周辺回路を備え、前記周辺回路の少なくとも一部を外部から停止または消費電流を制限することができる固体撮像素子と、
前記周辺回路の停止または消費電流の制限を制御する電源制御装置と、
前記固体撮像素子で遮光状態での撮像を行うためのシャッターと、
撮像と前記電源制御装置の動作と前記シャッターとを同期させるタイミング発生回路と、
撮像した画像情報を一時保持するための記憶装置と、
少なくとも２枚分の画像情報を比較演算することのできる演算装置とを備えたカメラの駆動方法であって、
前記シャッターと前記電源制御装置と前記固体撮像素子との動作状態が前記タイミング発生回路によって同期されており、
前記周辺回路の少なくとも一部が停止または消費電流が制限された第１の状態で、前記シャッターが開いている期間に第１の蓄積時間で被写体を撮像するステップと、
前記周辺回路が停止も制限もされない第２の状態で、撮像した被写体の信号画像を読み出し前記記憶装置に保持させるステップと、
前記第１の状態で、前記シャッターが閉じている期間に第２の蓄積時間で暗出力のみの暗出力信号画像を撮像するステップと、
前記第２の状態で、撮像した前記暗出力信号画像を読み出し前記記憶装置に保持させるステップと、
前記記憶装置に保持された前記暗出力信号画像を前記第１の蓄積時間で得られる画像に相当するように変換して前記記憶装置に保持された前記被写体の信号画像から減算する、あるいは、前記記憶装置に保持された前記被写体の信号画像を前記第２の蓄積時間で得られる画像に相当するように変換して当該変換した画像から前記記憶装置に保持された前記暗出力信号画像を減算するステップと、
を有するカメラの駆動方法。
【請求項２】
撮像領域と、前記撮像領域の周辺に周辺回路を備え、前記周辺回路の少なくとも一部を外部から停止または消費電流を制限することができる固体撮像素子と、
前記周辺回路の停止または消費電流の制限を制御する電源制御装置と、
前記固体撮像素子で遮光状態での撮像を行うためのシャッターと、
撮像と前記電源制御装置の動作と前記シャッターとを同期させるタイミング発生回路と、
撮像した画像情報を一時保持するための記憶装置と、
少なくとも２枚分の画像情報を比較演算することのできる演算装置とを備えたカメラの駆動方法であって、
前記シャッターと前記電源制御装置と前記固体撮像素子との動作状態が前記タイミング発生回路によって同期されており、
前記周辺回路の少なくとも一部が停止または消費電流が制限された第１の状態で、前記シャッターが閉じている期間に第１の蓄積時間で暗出力のみの第１の暗出力信号画像を撮像するステップと、
撮像した第１の暗出力信号画像を、前記周辺回路が停止も制限もされない第２の状態で読み出し前記記憶装置に保持させるステップと、
前記第２の状態で、前記シャッターが閉じている期間に第２の蓄積時間で暗出力のみの画像を撮像した第２の暗出力信号画像を読み出し前記記憶装置に保持させるステップと、
前記記憶装置に保持された前記第１の暗出力信号画像を前記第２の蓄積時間で得られる画像に相当するように変換して前記記憶装置に保持された前記第２の暗出力信号画像から減算して第３の暗出力信号画像を生成し前記記憶装置に保持させるステップと、
前記シャッターが開いている期間に前記第２の状態で第３の蓄積時間で被写体を撮像し、被写体の信号画像を読み出し前記記憶装置に保持させるステップと、
前記記憶装置に保持された前記第３の暗出力信号画像を前記第３の蓄積時間で得られる画像に相当するように変換して前記記憶装置に保持された前記被写体の信号画像から減算するステップと、
を有するカメラの駆動方法。
【請求項３】
前記固体撮像素子の基板の厚みが５００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１記載のカメラの駆動方法。
【請求項４】
前記カメラは、前記固体撮像素子またはその近傍の温度を検知する温度センサを有し、
前記駆動方法は、さらに、前記温度センサにより検知された温度に従って前記被写体を撮像用の撮像モードを決定するステップを有することを特徴とする、請求項１または請求項２記載のカメラの駆動方法。
【請求項５】
前記固体撮像素子がＣＣＤ固体撮像素子であり、前記停止または消費電流を制限する周辺回路が出力アンプであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のカメラの駆動方法。
【請求項６】
前記固体撮像素子がＣＣＤ固体撮像素子であり、前記停止または消費電流を制限する周辺回路が基板電圧発生回路またはその一部であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のカメラの駆動方法。
【請求項７】
前記固体撮像素子がＭＯＳ固体撮像素子であり、前記周辺回路が列アンプであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のカメラの駆動方法。
【請求項８】
前記固体撮像素子がＭＯＳ固体撮像素子であり、前記停止または消費電流を制限する周辺回路がＡＤ変換回路であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のカメラの駆動方法。
【請求項９】
前記固体撮像素子がＭＯＳ固体撮像素子であり、前記停止または消費電流を制限する周辺回路が垂直シフトレジスタおよび水平シフトレジスタの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のカメラの駆動方法。
【請求項１０】
撮像領域と、前記撮像領域の周辺に周辺回路を備え、前記周辺回路の少なくとも一部を外部から停止または消費電流を制限することができる固体撮像素子と、
前記周辺回路の停止または消費電流の制限を制御する電源制御装置と、
前記固体撮像素子で遮光状態での撮像を行うためのシャッターと、
撮像と前記電源制御装置の動作と前記シャッターとを同期させるタイミング発生回路と、
撮像した画像情報を一時保持するための記憶装置と、
少なくとも２枚分の画像情報を比較演算することのできる演算装置とを備え、
前記周辺回路の少なくとも一部が停止または消費電流が制限された第１の状態で、シャッターが開いている期間に第１の蓄積時間で被写体を撮像し、
前記第１の状態で、シャッターが閉じている期間に第２の蓄積時間で暗出力のみの暗出力信号画像を撮像し、
前記暗出力信号画像を前記第１の蓄積時間で得られる画像に相当するように変換して前記被写体の信号画像から減算する、あるいは、前記被写体の信号画像を前記第２の蓄積時間で得られる画像に相当するように変換して当該変換した画像から前記暗出力信号画像を減算することを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周辺回路から発生する暗信号によるノイズ低減により、撮像の忠実度および信号処理時間の改良を図ったカメラの駆動方法、カメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやビデオカメラ等においては、固体撮像素子としてＣＣＤやＭＯＳイメージセンサを使用するのが一般的である。近年では固体撮像素子の改良が進み、高画素の固体撮像素子によって高精細な画像を撮影することが可能になった。
【０００３】
上記固体撮像素子の特性として、画素部の結晶欠陥による暗電流が撮像された画像の画質を低下させる一因となっていることはよく知られている。
【０００４】
固体撮像素子の暗出力も低減されてきているものの、数秒〜数十秒をこえる長時間露光による撮像時には、固体撮像素子の暗出力によりノイズが増加するだけでなく、信号処理による色再現にも悪影響をおよぼし、撮影画像の忠実度の低下を招くことが問題となっている。このような画像劣化を補正する方法として、以下の従来技術が開示されている。
【０００５】
特許文献１には、暗電流は素子温度や信号蓄積時間に応じて増減するため、実際の撮影動作直前または直後に、固体撮像素子全体を遮光した状態で実際の撮影と同じ時間だけ蓄積動作を行うことにより、暗出力成分のみの画像を得て、実際の撮影画像信号から画素単位で減算する。これにより、温度変化分、蓄積時間分を含んだ暗出力による固定パターンノイズによる画質の低下を低減させることができる（実ダーク減算による補正）。
【０００６】
この方法は、暗出力による画像劣化に対して非常に有効な補正方法であるが、暗出力発生は原理的に時間的な揺らぎを持っているので、撮像時と完全に同一な暗出力成分を別途得ることは不可能である。従って、撮像情報から暗出力を補正することによる補正誤差の発生はさけられない。従って補正をすることが前提であっても、撮像時の暗出力発生をなるべく抑制することが望ましい。補正誤差をできるだけ小さくするためには、暗出力成分が一定以上に大きい場合に限って補正することと、暗出力成分の取得にも一定以上の時間をかけて時間的揺らぎの影響を小さくすることが必要である。また、固体撮像素子の温度などが撮像時と同じ条件でなければ撮像時と異なる暗出力成分が得られてしまう可能性がある。実際には、暗出力成分の画像を得る方法として実際の撮影直後に撮影時と同じ時間だけ蓄積動作を行うのが一般的であるが、実効撮像時間が長くなるためカメラの操作性の上で障害となっていた。
【０００７】
特許文献２では、固体撮像素子内に設けられた周辺回路に起因する固体撮像素子の暗出力を問題にしている。周辺回路に起因する固体撮像素子の暗出力は、固体撮像素子の画素から発生する熱暗出力に比べて固体撮像素子内での最大レベルが大きいため、飽和信号量の限られた固体撮像素子ではダイナミックレンジを著しく低下させる。特許文献２では、固体撮像素子の撮像領域内の周辺回路近傍で局所的に強い暗出力が発生する場合に、暗出力の撮像領域内のムラを検出することにより、暗出力による固定パターンノイズを補正することによりダイナミックレンジの低下などの画質低下が起こることを、撮影の禁止により阻止すること、または撮影者に警告する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−６２９９３号公報
【特許文献２】特開２００７−２８３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に示された従来技術は、撮像露光の直前と直後に暗出力成分のみの画像を記憶し、それらを補完演算して撮像露光時相当の暗出力成分のみの画像を得ることにより、撮像前後の温度変化などによる暗出力変動を考慮した画像の補正方法が示されている。この方法でも撮像露光時間相当で発生すると予測される暗信号を撮像画像から差し引いて補正するという点では従来の方法と変わりなく、露光時間に比例して暗出力も増加するため暗信号を差し引いて得られる画像のダイナミックレンジは本来固体撮像素子の有するダイナミックレンジに対して低下するという課題がある。
【００１０】
特許文献２に示された従来技術は、撮影者が画質低下を予め認知するという効果はあるものの、ダイナミックレンジなどの本質的な画質改善を提供するものはないという課題を有している。
【００１１】
また、周辺回路の影響により発生する局所的に強い暗出力は、周辺回路の動作により発生する固体撮像素子温度の不均一性によるよりも、周辺回路のＭＯＳトランジスタ等で発生するホットキャリアによる発光を固体撮像素子のフォトダイオードが捕獲して発生していることが主な原因である。
【００１２】
ＭＯＳトランジスタでは、ソース−ドレイン間の電位差が大きくなるとドレイン近傍で局所的電場の強い箇所ができてアバランシェ（なだれ現象）が発生し、高エネルギーを有する多数のキャリアが発生することが知られている（ＤＡＨＣ；Ｄｒａｉｎ  Ａｖａｒａｎｃｈｅ  Ｈｏｔ  Ｃａｒｒｉｅｒ）。このようにして発生したホットキャリアは基板結晶（通常はＳｉ）の荷電子を励起し、その荷電子は軌道に落ち込む際にフォトンが発生する。この現象は、フォトンの発生密度が高い場合には光電子増倍管を用いてＭＯＳトランジスタ表面から観測できる。固体撮像素子では数個のフォトンも信号として捕らえる感度を有しているため、微量で低密度のＤＡＨＣ起因のフォトンも、回路面積が一定以上の規模の場合には暗出力として検出することがある。
【００１３】
図２０は従来のカメラの構成を示す図である。固体撮像素子を駆動する駆動回路と、駆動タイミングを制御するタイミング発生回路と、タイミング発生回路により開閉を制御されるシャッターと、固体撮像素子の出力信号をデジタル変換するＡＤ変換器と、変換された画像を一時記憶する記憶装置と、記憶された画像と暗出力信号を比較演算して補正する演算装置と、補正した画像を出力または記録する装置からなっている。
【００１４】
図２１は従来のカメラの駆動方法を簡略化して示した図である。シャッターを開き、露光して撮像し、シャッターを閉じ、撮像情報を記憶装置に保持し、シャッターを閉じた状態で再び固体撮像素子を露光動作させることにより暗出力画像を取得し、すでに得られた画像情報と暗出力画像を比較して補正し、得られた画像を出力または記録する。
【００１５】
図２２は固体撮像素子の構造との対応を模式的に示した図である。１は撮像領域、２は出力アンプ、３は基板電圧発生回路、４は水平ＣＣＤ、５はＣＣＤ固体撮像素子である。遮光状態でＣＣＤ固体撮像素子から出力される暗出力画像は、この例では、出力アンプ２を中心として暗出力の高い画素が分布するほかに、基板電圧発生回路３付近でも周囲よりも暗出力が高くなる。
【００１６】
図２３は固体撮像素子の構造との対応を模式的に示した図である。図２３において、６は撮像領域、７は列アンプ、８はＡＤ変換および信号処理回路、９ａ、９ｂは垂直シフトレジスタ、１０は水平シフトレジスタ、１１はＭＯＳ固体撮像素子である。図２３に示したＭＯＳ固体撮像素子の例では、遮光状態で出力される暗出力画像は、列アンプ７およびＡＤ変換および信号処理回路８、水平シフトレジスタ１０、垂直シフトレジスタ９ａ、９ｂ付近の暗出力が高くなる。
【００１７】
図２２や図２３における暗出力は、長時間の露光では固体撮像素子の飽和信号量の約１０％に達する場合もある。
【００１８】
図２４は従来のカメラの駆動方法で暗出力を補正した場合の信号量変化を表したグラフである。
【００１９】
したがって、特許文献１を用いると、出力アンプ２や基板電圧発生回路３、列アンプ７などの周辺回路に起因して発生する暗信号が高いために固体撮像素子の飽和信号量に対して、補正して得られた画像の飽和信号量が著しく低下するという課題が発生する。
【００２０】
また、特許文献２を用いると、周辺回路に起因して局所的に大きな暗出力が発生すると、画質劣化を特許文献１のカメラの駆動方法で発生する画質劣化を懸念して撮像が
禁止されるという課題を有している。
【００２１】
前記課題に鑑み、本発明は、周辺回路から発生する暗信号によるノイズを低減することにより、撮像の忠実度および信号処理時間の改良を図ったカメラ、カメラの駆動方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記課題を解決するため本発明のカメラの駆動方法は、撮像領域とその周辺に配置された周辺回路を含む固体撮像素子とを備えたカメラの駆動方法であって、前記周辺回路の少なくとも一部が停止または消費電流が制限された第１の状態で、シャッターが開いている期間に第１の蓄積時間で被写体を撮像するステップと、前記周辺回路が停止も制限もされない第２の状態で、撮像した被写体の信号画像を読み出すステップと、前記第１の状態で、シャッターが閉じている期間に第２の蓄積時間で暗出力のみの暗出力信号画像を撮像するステップと、前記第２の状態で、撮像した前記暗出力信号画像を読み出すステップと、前記暗出力信号画像を前記第１の蓄積時間で得られる画像に相当するように変換して前記被写体の信号画像から減算する、あるいは、前記被写体の信号画像を前記第２の蓄積時間で得られる画像に相当するように変換して当該変換した画像から前記暗出力信号画像を減算するステップとを有する。この構成によれば、被写体の撮像時に周辺回路で発生する暗出力、特にＤＡＨＣによる発光に起因する暗出力を抑制しているため、暗出力の補正量が従来に比べて少なくてすむ。従って周辺回路に起因する暗出力の補正による画質低下を改善することができる。
【００２３】
また、本発明のカメラの駆動方法は、撮像領域とその周辺に配置された周辺回路を含む固体撮像素子を備えたカメラの駆動方法であって、前記周辺回路の少なくとも一部が停止または消費電流が制限された第１の状態で、シャッターが閉じている期間に第１の蓄積時間で暗出力のみの第１の暗出力信号画像を撮像するステップと、撮像した第１の暗出力信号画像を、前記周辺回路が停止も制限もされない第２の状態で読み出すステップと、前記第２の状態で、シャッターが閉じている期間に第２の蓄積時間で暗出力のみの画像を撮像した第２の暗出力信号画像を読み出すステップと、前記第１の暗出力信号画像を前記第２の蓄積時間で得られる画像に相当するように変換して前記第２の暗出力信号画像から減算して第３の暗出力信号画像を生成するステップと、シャッターが開いている期間に前記第２の状態で第３の蓄積時間で被写体を撮像し、被写体の信号画像を読み出すステップと、前記第３の暗出力信号画像を前記第３の蓄積時間で得られる画像に相当するように変換して前記被写体の信号画像から減算するステップとを有する構成でもよい。この構成によれば、温度依存性の小さい、周辺回路のＤＡＨＣ起因の暗出力のみを補正するので、一定の補正の効果を維持しつつ、実効撮像時間の短縮（つまり撮像禁止期間の解消）を図ることが可能である。なぜなら、第３の暗出力信号画像は、ＤＡＨＣ起因の暗出力成分のみを示す画像なので、被写体の撮像時間よりも前に予め用意しておくことができるからである。
【００２４】
ここで、前記固体撮像素子の基板の厚みが５００μｍ以下であってもよい。この構成によれば、ＤＡＨＣに起因する暗出力が増加する基板の厚みが５００μｍ以下の場合に、ＤＡＨＣに起因する暗出力の補正効果を大きく発揮することができる。
【００２５】
ここで、前記カメラは、前記固体撮像素子またはその近傍の温度を検知する温度センサを有し、前記駆動方法は、さらに、前記温度センサにより検知された温度に従って前記被写体を撮像用の撮像モードを決定するステップを有するようにしてもよい。この構成によれば、温度センサで固体撮像素子またはその近傍の温度を検知し、検知した温度に最適な撮影モードを決定するので、撮像時に発生する暗出力抑制によるダイナミックレンジ改善を最適化することができる。
【００２６】
ここで、前記固体撮像素子がＣＣＤ固体撮像素子であり、前記周辺回路が出力アンプであるってもよい。この構成によれば、出力アンプにおけるＤＡＨＣによる発光に起因する暗出力を抑制することができる。
【００２７】
ここで、前記固体撮像素子がＣＣＤ固体撮像素子であり、前記周辺回路が基板電圧発生回路またはその一部であってもよい。この構成によれば、基板電圧発生回路におけるＤＡＨＣによる発光に起因する暗出力を抑制することができる。
【００２８】
ここで、前記固体撮像素子がＭＯＳ固体撮像素子であり、前記周辺回路が列アンプであってもよい。この構成によれば、列アンプにおけるＤＡＨＣによる発光に起因する暗出力を抑制することができる。
【００２９】
ここで、前記固体撮像素子がＭＯＳ固体撮像素子であり、前記周辺回路がＡＤ変換回路であってもよい。この構成によれば、ＡＤ変換回路におけるＤＡＨＣによる発光に起因する暗出力を抑制することができる。
【００３０】
ここで、前記固体撮像素子がＭＯＳ固体撮像素子であり、前記周辺回路が垂直シフトレジスタおよび水平シフトレジスタの少なくとも１つであってもよい。この構成によれば、垂直シフトレジスタおよび水平シフトレジスタの少なくとも１つにおけるＤＡＨＣによる発光に起因する暗出力を抑制することができる。
【００３１】
また、本発明のカメラは、撮像領域と、前記撮像領域の周辺に周辺回路を備え、前記周辺回路の少なくとも一部を外部から停止または消費電流を制限することができる固体撮像素子と、前記周辺回路の停止または消費電流の制限を制御する電源制御装置と、前記固体撮像素子で遮光状態での撮像を行うためのシャッターと、撮像と前記電源制御装置の動作と前記シャッターを同期させるタイミング発生回路と、撮像した画像情報を一時保持するための記憶装置と、少なくとも２枚分の画像情報を比較演算することのできる演算装置を備え、前記タイミング発生回路によって同期された前記シャッターと前記電源制御装置とによって、前記周辺回路の少なくとも一部が停止または消費電流が制限された第１の状態で、シャッターが開いている期間に第１の蓄積時間で被写体を撮像し、前記第１の状態で、シャッターが閉じている期間に第２の蓄積時間で暗出力のみの暗出力信号画像を撮像し、前記暗出力信号画像を前記第１の蓄積時間で得られる画像に相当するように変換して前記被写体の信号画像から減算する、あるいは、前記被写体の信号画像を前記第２の蓄積時間で得られる画像に相当するように変換して当該変換した画像から前記暗出力信号画像を減算することを特徴とする。この構成によれば、上記と同様の効果を奏する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明のカメラおよびその駆動方法によれば、被写体の撮像時に周辺回路で発生する暗出力、特にＤＡＨＣによる発光に起因する暗出力を抑制しているため、暗出力の補正量が従来に比べて少なくてすむ。従って周辺回路に起因する暗出力の補正による画質低下を改善することができる。また、温度依存性の小さい、周辺回路のＤＡＨＣ起因の暗出力のみを補正するので、一定の補正の効果を維持しつつ、実効撮像時間の短縮（つまり撮像禁止期間の解消）を図ることが可能である。なぜなら、第３の暗出力信号画像は、ＤＡＨＣ起因の暗出力成分のみを示す画像なので、被写体の撮像時間よりも前に予め用意しておくことができるからである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】固体撮像素子の断面の模式図。
【図２】Ｓｉ中の光の経路長に対する光の透過率を示すグラフ。
【図３】周辺回路で発生した波長１μｍの光が基板裏面で反射してフォトダイオードに到達する確率をフォトンの発生源である周辺回路からフォトダイオードまでの距離との関係として示したグラフ。
【図４】本発明のＣＣＤ固体撮像素子の構造を模式的に示した図。
【図５】本発明のＭＯＳ型固体撮像素子の構造を模式的に示した図。
【図６】第１の実施の形態のカメラの構成を示すブロック図。
【図７】消費電流をオンオフできるように改良したＣＣＤ固体撮像素子の出力アンプ部とその信号を受ける外部エミッタフォロア回路を示した図。
【図８】第１の実施の形態のカメラを用いたカメラの駆動方法を示す図。
【図９】本発明の第１の実施の形態のカメラおよびカメラの駆動方法で暗出力を補正した場合の信号量変化を表したグラフ。
【図１０】第２の実施の形態のカメラの駆動方法を示す図。
【図１１】フォトダイオードなど画素で発生する熱暗電流成分の温度依存性を示した図。
【図１２】固体撮像素子上の周辺回路で発生するＤＡＨＣ起因の暗出力の温度依存性を示した図。
【図１３】第３の実施の形態のカメラを示す図。
【図１４】暗出力を補正しない通常のカメラの駆動方法を示す図。
【図１５】第３の実施の形態のカメラの駆動方法を示す図。
【図１６】第３の実施の形態の忠実度を優先した撮像モード選択アルゴリズムの一例を示す図。
【図１７】第３の実施の形態のダイナミックレンジを優先した撮像モード選択アルゴリズムの一例を示す図。
【図１８】第３の実施の形態の実効撮像時間を優先した撮像モード選択アルゴリズムの一例を示す図。
【図１９】カメラの概観図。
【図２０】従来のカメラの構成を示す図。
【図２１】従来のカメラの駆動方法を簡略化して示した図。
【図２２】従来のＣＣＤ固体撮像素子の構造を模式的に示した図。
【図２３】従来のＭＯＳ固体撮像素子の構造との対応を模式的に示した図。
【図２４】従来のカメラの駆動方法で暗出力を補正した場合の信号量変化を表したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態に係るカメラの駆動方法、カメラを説明する。
【００３５】
図１はカメラに備わる固体撮像素子の断面概略図である。なお、図１で発明の理解を容易とするため、固体撮像素子の周辺回路を単一のＭＯＳトランジスタで代表して表現した。図１において１２は周辺回路、１３はドレイン、１４は固体撮像素子、１５は固体撮像素子が形成された半導体基板、１６はゲート、１７はソース、１８は撮像領域である。半導体基板１５は通常はＳｉ単結晶である。また、Ｔは半導体基板１５の厚さ、ｘはドレイン１３からあるフォトダイオードまでの距離である。破線はドレイン１３近傍で発生して、半導体基板１５裏面で反射してフォトダイオードに到達するフォトンの経路を示している。
【００３６】
なお、発明が解決しようとする課題において図２２や図２３で示した、固体撮像素子内蔵の出力アンプ２や基板電圧発生回路３、列アンプ７などの周辺回路付近での暗出力増加は、従来は周辺回路の発熱による固体撮像素子内の温度の不均一性によると考えられていた。
【００３７】
しかしながら、暗出力分布の固体撮像素子温度依存性や、動作開始直後からの暗出力分布の時間変化測定などの検証により、周辺回路の影響により発生する局所的に強い暗出力は、周辺回路の動作により発生する固体撮像素子温度の不均一性によるものではないことがわかった。暗出力分布の主な原因は周辺回路のＭＯＳトランジスタ等で発生するホットキャリアによる発光を固体撮像素子のフォトダイオードが捕獲して発生していることが主な原因であると考えられる。
【００３８】
ＭＯＳトランジスタでは、ソース−ドレイン間の電位差が大きくなるとドレイン近傍で局所的電場の強い箇所ができてアバランシェ（なだれ現象）が発生し、高エネルギーを有する多数のキャリアが発生することが知られている。これをＤｒａｉｎ  Ａｖａｒａｎｃｈｅ  Ｈｏｔ  Ｃａｒｒｉｅｒ；以下ＤＡＨＣと呼ぶ。このようにして発生したＤＡＨＣは基板結晶（通常はＳｉ）の荷電子を励起し、その荷電子は軌道に落ち込む際にフォトンが発生する。この現象は、フォトンの発生密度が高い場合には光電子増倍管を用いてＭＯＳトランジスタ表面から観測できる。固体撮像素子では数個のフォトンも信号として捕らえる感度を有しているため、微量で低密度のＤＡＨＣ起因のフォトンも、回路面積が一定以上の規模の場合には固体撮像素子の暗出力として検出してしまう。
【００３９】
一方、図１に示したように、ドレイン１３近傍で発生して、半導体基板１５裏面で反射してフォトダイオードに到達するフォトンの経路の長さをｓとすると、ｓは半導体基板１５の厚さＴとフォトンの発生源である周辺回路１２からフォトダイオードまでの距離ｘによって次の数１で求められる。
【００４０】
【数１】
0005122358.tif 000002
【００４１】
Ｔは２００〜８００μｍ、周辺回路１２に近い撮像領域１８周辺のフォトダイオードでは、ｘは２０μｍ〜２００μｍである。従って、フォトンの経路の長さｓは、約４００μｍから１０００μｍ程度であり半導体基板１５の厚さが支配的である。
【００４２】
一方、光の経路長sに対して光の透過率Ｒは、波長に依存する吸収係数αを用いて次の数２で与えられる。
【００４３】
【数２】
0005122358.tif 000003
【００４４】
光の透過率Ｒは、ある場所で発生したフォトンが経路を通過して到達する確率と同義である。
【００４５】
図２はＳｉ中の光の経路長に対する光の透過率を示すグラフである。エネルギー約１．２ｅＶに相当する、波長１μｍの光に着目すると、透過率が約１/１０万より大きくなるのは経路長１０００ｎｍ以下である。これは半導体基板１５の厚さＴ＝約５００ｎｍ以下に相当する経路長であり、数秒の信号蓄積時間で周辺回路１２による暗出力分布が顕著になりはじめる経験的な基板厚さである。
【００４６】
図３に、数１と数２から求めた、周辺回路１２で発生した波長１μｍの光が半導体基板１５の裏面で反射してフォトダイオードに到達する確率を図１に示したフォトンの発生源である周辺回路１２からフォトダイオードまでの距離ｘとの関係として示したグラフを示す。周辺回路１２を構成するＭＯＳトランジスタのＤＡＨＣに起因フォトンが半導体基板１５の裏面に反射してフォトダイオード領域で光電変換して発生する暗出力が半導体基板１５の厚さＴに強く依存していることは、この図３からも明らかである。
【００４７】
２００ｍｍまたはそれ以上の直径を有するウェハ状態のシリコン基板の厚さは通常７００μｍ以上である。しかし、薄型パッケージなどへの実装を目的としてシリコン基板厚さを５００ｎｍ以下に薄膜化する場合には、周辺回路１２に含まれるトランジスタのＤＡＨＣが発生させるフォトンに起因する暗出力が通常の１００〜１０００倍に増加することが図５からも明らかなため、ＤＡＨＣ起因の暗出力増加を対策することが必要である。
【００４８】
図４は、本発明のＣＣＤ固体撮像素子の構造を模式的に示した図である。
【００４９】
図４において、ＣＣＤ固体撮像素子２４は、周辺回路の制御回路１９ａ、１９ｂ、出力アンプ２０、基板電圧発生回路２１、水平ＣＣＤ２２、撮像領域２３を備える。周辺回路の制御回路１９ａは外部から信号を与えられることで出力アンプ２０の一部を、制御回路１９ｂは、基板電圧発生回路２１の一部を停止させたり動作開始させる働きをする。従来例図２２では、出力アンプ１と基板電圧発生回路３付近で暗出力の高い画素が分布していたが、本発明ではＣＣＤ固体撮像素子の周辺回路である基板電圧発生回路２１の一部と出力アンプ２０の一部を停止させることで暗出力が改善される。
【００５０】
図５は本発明のＭＯＳ型固体撮像素子の構造を模式的に示した図である。図５において、ＭＯＳ固体撮像素子２８は、周辺回路の制御回路２５ａ、２５ｂ、列アンプ２６、ＡＤ変換および信号処理回路２７、垂直シフトレジスタ２９ａ、２９ｂ、水平シフトレジスタ３０を備える。周辺回路の制御回路２５は外部から信号を与えられることで列アンプ２６およびＡＤ変換および信号処理回路２７を停止させたり動作開始させる働きをする。従来例図２３では列アンプ７およびＡＤ変換および信号処理回路８付近の暗出力が高くなっていたが、本発明ではＭＯＳ固体撮像素子２８の周辺回路である列アンプ２６およびＡＤ変換および信号処理回路２７を撮像中に停止させることで暗出力が改善される。
【００５１】
図６は本発明の第１の実施の形態のカメラの構成図である。各構成の名称は図中に示したとおりである。
【００５２】
本発明の第１の実施の形態のカメラは、固体撮像素子６１と、固体撮像素子６１を駆動する駆動回路６２と、駆動タイミングを制御するタイミング発生回路６３と、タイミング発生回路により開閉を制御されるシャッター６４と、固体撮像素子６１の出力信号をデジタル変換するＡＤ変換器６５と、変換された画像を一時記憶する記憶装置６６と、記憶された画像と暗出力信号を比較演算して補正する演算装置６７と、補正した画像を出力する出力装置または記録する記録装置６８と、撮像に同期して固体撮像素子の周辺回路の一部を停止または消費電流を抑制できる固体撮像素子と固体撮像素子の消費電流を制御する電源制御装置６９とを備えている。
【００５３】
電源制御装置６９は、図４の制御回路１９ａ、１９ｂ、図５の制御回路２５ａまたは２５ｂに相当し、図４、図５のように固体撮像素子の内部に設けても良いし、固体撮像素子の外部にもうけてもよい。このような固体撮像素子と電源制御装置の具体例として、図４の出力アンプ２０と制御回路１９ａの一例を図７に示す。
【００５４】
図７は消費電流をオンオフできるように改良したＣＣＤ固体撮像素子の出力アンプ２０とその信号を受ける外部エミッタフォロア回路である出力バッファ回路を示した図である。
【００５５】
図７に示したＣＣＤ固体撮像素子の出力アンプ２０は３段ソースフォロア型である。初段ソースフォロア回路は駆動トランジスタＭ１と定電流源である負荷トランジスタＭ２とからなる。２段目のソースフォロア回路は駆動トランジスタＭ３と負荷トランジスタＭ４とからなる。３段目のソースフォロア回路は駆動トランジスタＭ５と負荷回路である定電流源回路部とからなる。３段目の回路の消費電流が最も多い。そこで同図では、３段目の負荷回路である定電流源回路を固体撮像素子２４外部に設け、外部出力部である出力バッファ回路にトランジスタを追加して、ソースフォロア回路３段目のトランジスタに流れる電流を、制御回路１９ａのパルスφＶによってオンオフすることができるように構成されている。ＣＣＤ固体撮像素子の出力アンプはフォトダイオードに電荷を蓄積する露光期間中は動作している必要がないため、特に暗出力の影響の出やすい長時間露光中は電源制御回路によって停止させて差し支えない。
【００５６】
ＣＣＤ固体撮像素子であれば、撮像時に必要な基板電圧（Ｖｓｕｂ）を除き、基板電圧発生回路の縦型オーバーフロードレインの動作にかかわる回路などほとんどの回路を信号蓄積中（露光中）は停止させることができる。
【００５７】
ＭＯＳ型固体撮像素子の場合にも、カラムアンプやＡＤ変換器などの周辺回路は信号蓄積中（露光中）に停止させて差し支えない。これにより、ＤＡＨＣに起因する暗出力を抑制することができる。さらに、定電流源回路部を外部に設けることにより、固体撮像素子の発熱量を抑え、温度に依存する暗出力も抑制することができる。
【００５８】
図８は本発明の実施の形態に係るカメラの駆動方法を示すフロー図である。
【００５９】
図８より、本発明は、長時間露光など、暗出力の影響が大きい場合に特に有効であり、はじめに、露光に影響のない周辺回路を停止させ（Ｓ８１）、シャッターを開いて（Ｓ８２）被写体の露光つまり撮像を行う（Ｓ８３）。シャッターを閉じて（Ｓ８４）再び周辺回路を動作させ（Ｓ８５）、撮像した信号の読み出しを行う（Ｓ８６）。画像情報は記憶装置に一旦保持する（Ｓ８７）。このようにして得られた画像情報には、熱により生じる比較的均一な暗出力は含まれるが、周辺回路動作に起因する局所的な暗出力は含まれていない。引き続き、露光に影響のない周辺回路を再び停止させ（Ｓ８８）、遮光状態で暗出力画像を取得する（Ｓ８９）。さらに、周辺回路の動作を開始し（Ｓ９０）、撮像した暗出力画像を読み出し記憶装置に保持する（Ｓ９１）。ここでまた、必要時まで周辺回路を停止させて（Ｓ９２）おくのが固体撮像素子の温度上昇を防ぐためには望ましい。暗出力画像の取得は、可能ならば撮像時と同じかそれ以上の蓄積時間で暗出力画像を取得するのが望ましいが、それぞれの蓄積時間を考慮して暗出力を補正する（Ｓ９３）ことも可能である。このようにして得た画像情報と暗出力画像を比較演算することにより補正し（Ｓ９３）、暗出力の除去された補正済の画像を出力または記録する（Ｓ９４）。これら一連の撮像とシャッターの開閉、電源制御装置による周辺回路の停止・動作画像などはタイミング発生回路によって制御される。
【００６０】
図９は、本発明の実施の形態のカメラの駆動方法で暗出力を補正した場合の信号量変化を表したグラフである。従来に比べ、周辺回路に起因する暗出力が減っているため、長時間露光を行っても暗出力の発生が少なく、固体撮像素子の飽和信号量を有効に活用することができてダイナミックレンジの高い画像を得ることができる。
【００６１】
以上説明してきたように、本実施の形態におけるカメラの駆動方法は、タイミング発生回路によって同期されたシャッターと電源制御回路と駆動回路によって、周辺回路の少なくとも一部が停止または消費電流が制限された第１の状態で、シャッターが開いている期間に第１の蓄積時間で被写体を撮像するステップと、前記周辺回路が停止も制限もされない第２の状態で、撮像した被写体の信号画像を読み出すステップと、前記第１の状態で、シャッターが閉じている期間に第２の蓄積時間で暗出力のみの暗出力信号画像を撮像するステップと、前記第２の状態で、撮像した前記暗出力信号画像を読み出すステップと、前記暗出力信号画像を前記第１の蓄積時間で得られる画像に相当するように変換して前記被写体の信号画像から減算する、あるいは、前記被写体の信号画像を前記第２の蓄積時間で得られる画像に相当するように変換して当該変換した画像から前記暗出力信号画像を減算するステップとを有する。
【００６２】
これにより、被写体の撮像時に周辺回路で発生する暗出力、特にＤＡＨＣによる発光に起因する暗出力を抑制しているため、暗出力の補正量が従来に比べて少なくてすむ。従って周辺回路に起因する暗出力の補正による画質低下を従来よりも改善させることができる。
【００６３】
また、本実施の形態では撮像時に周辺回路で発生する暗出力を抑制しているため、暗出力の補正量も従来に比べて少なくてすむ。従って暗出力の補正誤差による画質低下も従来よりも改善させることができる。
【００６４】
なお、本実施の形態では目的の撮像を行った後に暗出力画像を取得する場合を示したが、目的の撮像に先立って暗出力画像の取得を行っても、あるいはその両方を行っても同様の効果が得られることは明らかである。
【００６５】
また、本実施の形態は、周辺回路で発生したフォトンが基板裏面で反射してフォトダイオードに捕獲される確率の高い、シリコン基板厚さが５００ｎｍ以下の固体撮像素子を用いる場合に、特に有効であることは先に述べた理由から明らかである。
【００６６】
（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態に係るカメラの駆動方法について、図面を参照しながら説明する。
【００６７】
図１０は本実施の形態のカメラの駆動方法を示す図である。
【００６８】
本実施の形態は第１の実施の形態で図６に示したカメラを用いて、異なるカメラの駆動方法を提供するものである。
【００６９】
本実施の形態のカメラの駆動方法では、予め以下の手順で周辺回路動作起因の暗出力画像を抽出し、カメラ内で保持しておく。すなわち、通常と同様に周辺回路を動作させ、シャッターを閉じて（Ｓ１０１）遮光した状態で一定時間信号蓄積により第１の暗出力画像取得を行い（Ｓ１０２）、周辺回路の動作を開始して（Ｓ１０３）、信号読み出しを行い（Ｓ１０４）、第１の暗出力画像として記憶部に保持する（Ｓ１０５）。第１の暗出力画像には周辺回路のＤＡＨＣ起因の暗出力と、フォトダイオードなど画素で発生する熱暗電流の両成分が含まれている。次に露光に影響のない周辺回路を停止させ、シャッターを閉じて遮光した状態で（Ｓ１１１、Ｓ１１２）、一定時間信号蓄積による第２の暗出力画像取得を行う（Ｓ１１３）。次に周辺回路を動作させ（Ｓ１１４）、取得した第２の暗出力画像を読み出す（Ｓ１１５）。第２の暗出力画像にはフォトダイオードなど画素で発生する熱暗電流成分のみが含まれている。この第２の暗出力画像を先に保持していた第１の暗出力画像と比較することにより、周辺回路のＤＡＨＣ起因の暗出力画像を抽出する（Ｓ１１６）。それぞれの蓄積時間はなるべく長く同一である方が、異なる蓄積時間で取得した画像を蓄積時間換算して抽出するよりも精度のよい抽出が可能になることは言うまでもない。こうして抽出した周辺回路起因の暗出力画像は画像取得時の蓄積時間情報と共に記憶装置に保持する（Ｓ１１７）。ここまでが被写体の撮像の予備処理である。
【００７０】
シャッターを開いて（Ｓ１２１）通常と同様に周辺回路も動作させたままで通常通り被写体を露光つまり撮像し（Ｓ１２２）、シャッターを閉じて、信号を読み出して記憶部に保持する（Ｓ１２４）。通常どおり撮像した画像に対し、予め抽出し、保持していた暗出力画像をそれぞれの露光時間を考慮して比較演算して、撮像した画像に対し暗出力の補正を行う（Ｓ１２５）。例えば、３０秒蓄積で暗出力画像を取得していて撮像は１０秒露光であったならば、暗出力画像の信号量を１／３倍して撮像した画像と差分する。このようにして得られた最終画像を出力または記録する（Ｓ１２６）。これら一連の撮像とシャッターの開閉、電源制御装置による周辺回路の停止・動作画像などはタイミング発生回路によって制御される。
【００７１】
第１の実施の形態では、暗出力画像を撮像の都度毎回取得していたため、撮像に要する実効的な時間が長くなるという欠点があった。本実施の形態では、暗出力の周辺回路に起因する成分のみを画像として抽出し予め保持している。
【００７２】
図１１はフォトダイオードなど画素で発生する熱暗電流成分の温度依存性を示した図である。活性化エネルギー０．７ｅＶの場合に、室温での値を１として相対値を表している。この場合は温度が１０℃上昇するごとに暗出力が約８倍となる。このように、固体撮像素子の熱暗電流成分は温度の影響を非常に受けやすい。
【００７３】
図１２は、固体撮像素子上の周辺回路で発生するＤＡＨＣ起因の暗出力の温度依存性を示した図である。室温での値を１として相対値を表している。ホットキャリアのエネルギーは、結晶の格子振動の小さくなる低温ほど大きくなるためＤＡＨＣ起因の暗出力も低温ほど大きいが、熱暗電流成分に比べるとその温度依存性は１／１０程度である。０℃〜３０℃程度の通常の環境ではカメラ中での固体撮像素子の温度は１０℃〜６０℃程度まで変化する。
【００７４】
従来の方法で予め保持した暗出力画像は熱暗電流成分を含んでいるため、撮像画像を補正しようとしても、暗出力画像取得時と撮像時の温度が変化してしまってかえって不正確な補正となり、画像の忠実度を下げる結果となる。そのため、暗出力画像の撮像の都度取得が必要であった。本実施の形態では、温度依存性の小さい、周辺回路のＤＡＨＣ起因の暗出力のみを補正できるため、一定の補正の効果を維持しつつ、実効撮像時間の短縮を図ることが可能である。
【００７５】
以上説明してきたように、本実施の形態におけるカメラの駆動方法は、タイミング発生回路によって同期されたシャッターと電源制御回路と駆動回路によって、周辺回路の少なくとも一部が停止または消費電流が制限された第１の状態で、シャッターが閉じている期間に第１の蓄積時間で暗出力のみの第１の暗出力信号画像を撮像するステップと、撮像した第１の暗出力信号画像を、前記周辺回路が停止も制限もされない第２の状態で読み出すステップと、前記第２の状態で、シャッターが閉じている期間に第２の蓄積時間で暗出力のみの画像を撮像した第２の暗出力信号画像を読み出すステップと、前記第１の暗出力信号画像を前記第２の蓄積時間で得られる画像に相当するように変換して前記第２の暗出力信号画像から減算して第３の暗出力信号画像を生成するステップと、シャッターが開いている期間に前記第２の状態で第３の蓄積時間で被写体を撮像し、被写体の信号画像を読み出すステップと、前記第３の暗出力信号画像を前記第３の蓄積時間で得られる画像に相当するように変換して前記被写体の信号画像から減算するステップとを有する。
【００７６】
これにより、温度依存性の小さい、周辺回路のＤＡＨＣ起因の暗出力のみを補正するので、一定の補正の効果を維持しつつ、実効撮像時間の短縮（つまり撮像禁止期間の解消）を図ることが可能である。なぜなら、第３の暗出力信号画像は、ＤＡＨＣ起因の暗出力成分のみを示す画像なので、被写体の撮像時間よりも前に予め用意しておくことができるからである。
【００７７】
なお、本発明の実施の形態も、固体撮像素子上の周辺回路で発生したフォトンが基板裏面で反射してフォトダイオードに捕獲される確率の高い、基板厚さが５００ｎｍ以下の固体撮像素子を用いる場合に、特に有効であることは第１の実施の形態で説明した理由から明らかである。
【００７８】
（第３の実施の形態）
以下、本発明の第３の実施の形態に係るカメラの駆動方法、カメラについて、図面を参照しながら説明する。
【００７９】
図１３は本実施の形態のカメラを示す図である。本実施の形態のカメラは、温度センサ７０と露光モード制御装置７１を有している点が本発明の第１の実施の形態の図６と異なる。
【００８０】
図１４は通常のカメラの駆動方法を示す図である。この、周辺回路を停止させず、暗出力も補正しない通常のカメラの駆動方法（Ｓ１４１〜Ｓ１４６）を撮像モード４と呼ぶことにする。このモードは周辺回路のオンオフもないため、暗出力が高くない状況や連続撮影に向いている。
【００８１】
図１５は本実施の形態のカメラの駆動方法を示す図である。
【００８２】
はじめに、露光に影響のない周辺回路を停止させ（Ｓ１５１）、シャッターを開いて（Ｓ１５２）被写体の露光つまり撮像を行う（Ｓ１５３）。シャッターを閉じて（Ｓ１５４）再び周辺回路の動作を開始させ（Ｓ１５５）、撮像した信号の読み出しを行い（Ｓ１５６）、周辺回路の動作を停止し（Ｓ１５７）、信号処理の後（Ｓ１５８）、画像を出力または記録する（Ｓ１５９）。このようにして得られた画像情報には、熱により生じる比較的均一な暗出力は含まれるが、周辺回路動作に起因する局所的な暗出力は含まれていない。この画像情報に必要な信号処理を施して出力または記録する。これら一連の撮像とシャッターの開閉、電源制御装置による周辺回路の停止・動作画像などはタイミング発生回路によって制御される。
【００８３】
このカメラの駆動方法では、撮像中に停止させている周辺回路からは暗出力が発生しないが、フォトダイオードなど画素で発生する熱暗電流成分と、基板電圧発生回路など撮像のために必要な周辺回路の動作に起因する暗出力成分は補正することができない。すなわち、固体撮像素子の温度が高温になっていて熱起因の暗出力が高い場合や、露光時間が非常に長く、基板電圧発生回路など撮像のために必要な周辺回路に起因する暗出力が無視できない場合には良好な画像が得られない。その反面、第１および第２の実施例の固体カメラの駆動方法のように、撮像画像から暗出力を補正するという余分な処理をしないために補正誤差による画質低下の懸念がなく、信号処理時間も短縮できる。このカメラの駆動方法を撮像モード３と呼ぶことにする。
【００８４】
固体撮像素子温度が高くなく、露光時間も長くない場合には最適のカメラの駆動方法である。
【００８５】
さらに、第２の実施の形態で説明した図１０に示したカメラの駆動方法を撮像モード２と呼ぶ。
【００８６】
同様に、第１の実施の形態で説明した図８に示したカメラの駆動方法を撮像モード１と呼ぶ。
【００８７】
表１は、各撮像モードの特徴を示す。撮像モード１＜撮像モード２＜撮像モード３＜撮像モード４の順に、暗出力の補正効果が大きく、画像の忠実度がよくなることはこれまでの説明から明らかである。
【００８８】
一方、撮像時に発生する固体撮像素子内周辺回路起因の暗出力発生有無から、撮像モード１と撮像モード３、撮像モード２と撮像モード４の画像のダイナミックレンジはそれぞれ同等で撮像モード１、撮像モード３よりも撮像モード２、撮像モード４の画像のダイナミックレンジが改善することもこれまでの説明から明らかである。
【００８９】
【表１】
0005122358.tif 000004
【００９０】
本実施の形態のカメラは、撮像モード１から撮像モード４までのカメラの駆動方法を切り替える機能を有していることを特徴とする。
【００９１】
図１６は本実施の形態の忠実度を優先した撮像モード選択のアルゴリズムの一例である。同図において、撮像素子の温度が予め定めた一定値以上であれば（Ｓ１６１）、撮像モードを撮像モード１に決定し（Ｓ１６５）、撮像素子の温度が予め定めた一定値より小さく、かつ露光時間が予め定めた一定時間以上であれば（Ｓ１６２）、撮像モードを撮像モード２に決定し（Ｓ１６６）、さらに、露光時間が予め定めた一定時間より短く、かつ連続撮影する場合には（Ｓ１６３）、撮像モードを撮像モード４に決定し（Ｓ１６７）、連続撮影しない場合には撮像モードを撮像モード３に決定する（Ｓ１６４）。
【００９２】
図１７は本実施の形態のダイナミックレンジを優先した撮像モード選択のアルゴリズムの一例である。そのため、同図では、図１６と比べて、撮像モード３の代わりに撮像モード２と決定する点（Ｓ１７４）が異なっている。
【００９３】
図１８は本実施の形態の実効撮像時間を優先した撮像モード選択のアルゴリズムの一例である。そのため、同図では、図１６と比べて、撮像モード１の代わりに撮像モード２と決定する点（Ｓ１８５）と、撮像モード２の代わりに撮像モード１と決定する点（Ｓ１８６）と、露光時間の判定と温度の判定の順序（Ｓ１８１、Ｓ１８２）とが異なっている。
【００９４】
本実施例のカメラは、内蔵した温度センサで固体撮像素子またはその周辺温度を検知し、被写体照度から予測される露光時間と、連続撮影かどうかから、暗出力の補正効果の大小による画質の忠実度や、撮像時に発生する暗出力抑制によるダイナミックレンジ改善を優先したそれぞれ図１６、図１７または図１８に示したアルゴリズムにより撮像モード制御装置が総合的に判断して撮像モードを決定し、撮像することを特徴とする。
【００９５】
このようなカメラおよびカメラの駆動方法で、カメラの状態や環境、露光時間による暗出力の影響に対して常に適したカメラの駆動方法を用いて撮像することが可能になる。
【００９６】
なお、本実施の形態では撮像モード１〜撮像モード４を撮像モード制御装置内蔵のアルゴリズムにより自動選択する例を説明したが、被写体の明るさやコントラストに応じて複数のアルゴリズムを切り替えたり、撮影者自身が撮像モードを選択できるようにしてもかまわない。
【００９７】
また、本実施の形態では、撮像モード１〜撮像モード４を撮像モード選択の対象としたが、撮像モード１または撮像モード２または撮像モード３を含む２または３種類の撮像モード切り替え機能であっても本実施の形態の効果は実現できる。
【００９８】
本発明の実施の形態は、第１の実施の形態および第２の実施の形態と同様に、周辺回路で発生したフォトンが基板裏面で反射してフォトダイオードに捕獲される確率の高い、基板厚さが５００ｎｍ以下の固体撮像素子を用いる場合に特に有効である。
【００９９】
以上、本発明に係るカメラおよびその駆動方法について、第１〜第３の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。各実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の形態や、各実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で各種変形を施して得られる変形例や、本発明に係る固体撮像素子を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
【０１００】
たとえば、図１９に示されるデジタルスチルカメラやビデオカメラとして実現される。このデジタルスチルカメラやビデオカメラは、図６や図１３に示した要素を備え、ＤＡＨＣによる発光に起因する暗出力を抑制することにより画質低下を改善することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、カメラの駆動方法に利用でき、特に高画質・高忠実度な撮像を行う際に有用である。
【符号の説明】
【０１０２】
１  撮像領域
２  出力アンプ
３  基板電圧発生回路
４  水平ＣＣＤ
５  ＣＣＤ固体撮像素子
６  撮像領域
７  列アンプ
８  ＡＤ変換および信号処理回路
９ａ、９ｂ  垂直シフトレジスタ
１０  水平シフトレジスタ
１１  ＭＯＳ固体撮像素子
１２  周辺回路
１３  ドレイン
１４  固体撮像素子
１５  半導体基板
１６  ゲート
１７  ソース
１８  撮像領域
１９ａ、１９ｂ  制御回路
２０  出力アンプ
２１  基板電圧発生回路
２２  水平ＣＣＤ
２３  撮像領域
２４  ＣＣＤ固体撮像素子
２５ａ、２５ｂ  制御回路
２６  列アンプ
２７  ＡＤ変換および信号処理回路
２８  ＭＯＳ固体撮像素子
２９ａ、２９ｂ  垂直シフトレジスタ
３０  水平シフトレジスタ
【図２】
0005122358.tif 000005
【図３】
0005122358.tif 000006
【図４】
0005122358.tif 000007
【図５】
0005122358.tif 000008
【図６】
0005122358.tif 000009
【図７】
0005122358.tif 000010
【図８】
0005122358.tif 000011
【図１０】
0005122358.tif 000012
【図１１】
0005122358.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
0005122358.tif 000016
【図１５】
0005122358.tif 000017
【図１６】
0005122358.tif 000018
【図１７】
0005122358.tif 000019
【図１８】
0005122358.tif 000020
【図１９】
0005122358.tif 000021
【図２０】
0005122358.tif 000022
【図２１】
0005122358.tif 000023
【図２２】
0005122358.tif 000024
【図２３】
0005122358.tif 000025
【図１】
0005122358.tif 000026
【図９】
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【図２４】
0005122358.tif 000028