(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積算モードで作動し、行と列にピクセル当たり２以上の相を配列したピクセル配列を有する撮像装置において、暗電流を低く保つための撮像方法であって、
（ａ）行内のピクセルの相に接続された垂直クロック方式電圧Ｖ１が「低」である時に、行内のピクセルの別相に接続された垂直クロック方式電圧Ｖ２を「高」にセッティングし、前記Ｖ２の「高」が「低」にシフトしたときに、前記Ｖ１の「低」が「高」にシフトすることにより、ピクセルの行から過剰電荷を転送するステップと、
（ｂ）画像読み取り時の行転送時間間隔より長い最小時間と画像読み取り時の行転送時間間隔の２倍である最大時間との間で選択された時間で、垂直クロック方式電圧Ｖ１，Ｖ２を「低」にセットするステップと、
（ｃ）実質的に全ての行のピクセルを読み出すのに必要な時間に対して連続的に消去する時に前記（ａ）及び（ｂ）を繰り返すステップと、を備えること
を特徴とする撮像方法。
【請求項２】
撮像装置において暗電流を低く保ち、エネルギ消費を最小にするためのカメラであって、
（ａ）積算モードで作動し、行と列にピクセル当たり２以上の相を配列したピクセル配列を有する撮像装置と、
（ｂ）垂直クロック方式電圧Ｖ１が「低」である時に、垂直クロック方式電圧Ｖ２は「高」であり、前記Ｖ２の「高」が「低」にシフトした時に、前記Ｖ１の「低」は行から過剰電荷を転送するために「高」にシフトし、そして、行の過剰電荷の転送後、２以上の垂直クロック方式電圧は、画像読み取り時の行転送時間間隔より長い最小時間と画像読み取り時の行転送時間間隔の２倍である最大時間との間となるように選択された時間で、「低」である垂直クロック方式電圧Ｖ１，Ｖ２と、を備え、
実質的に全ての行のピクセルを読み出すのに必要な時間に対して連続的に消去する時に前記（ｂ）における垂直クロック方式電圧Ｖ１，Ｖ２の動作を行うこと、
を特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に画像検出器の分野に関し、より詳細には標準作動垂直転送時間に等しいか、より長い垂直転送クロック時間で、検出器を連続的に消去するような画像検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
代表的には、正真の２位相ＣＣＤ（電荷結合装置）は、各ピクセル上に二つの物理的ゲートがあり、各ゲートはその下にあるシリコンに形成されている装置を指す。この観点および図１を参照して、二つの位相電圧線Ｖ１およびＶ２がある。この電荷結合の概念は、フレーム転送および中間線転送ＣＣＤ画像検出に用いられる。
【０００３】
当業者には周知のように、ＣＣＤ１は入射光線を取り込み、電子表示に変換するための複数のピクセル５を備えている。水平シフトレジスタ１０は、ピクセル５から垂直下方に通過してきた電荷を受け取り、水平シフトレジスタ１０は、最終的にはさらに処理するために、該電荷をＣＣＤ１から送り出す。画像取り込みを開始するときには、アイドル期間中に集積された望ましくない余分の電荷を取り除くため、ＣＣＤ１は消去されなくてはならない。先行技術の装置では、消去作業の間ゲートの垂直クロック方式は、各クロックが、高ゲート電圧の状態と低ゲート電圧の状態とで、同じ長さの時間tpを経過する、５０％のデューティサイクルとなるように、とられる。それに加え、Ｖ１の立ち上がり端は、Ｖ２の立ち下がり端と時間的に一致し、その逆も成り立つ。これは、Ｖ１とＶ２が、消去終了まで同時には低ゲート電圧になる時はない、という条件を提供する。理解を明確にするため、垂直クロックは（示されず）、ＣＣＤ１から垂直シフトレジスタ１０によって、電荷を通過させるため、実質的に連続で作動する。
【０００４】
理解を徹底するためそして当業者に理解されているように、ＣＣＤ１は、それから集積時間の間、画像を取り込み、画像読み出しの間、引き続いて取り込まれた画像が読み出される。これらサイクルのクロック方式は、当技術では周知であるので全体としては示されないが、理解を明確にするため、いくつかの代表的時間が示されている。
【０００５】
図２を参照して、暗領域を図示する先行技術のＣＣＤ１が示されている。そこに示されるように、このような先行技術の装置は非均一な暗領域１５を伴い、外側ないし周辺部分は、中央や内部よりも暗い領域がある。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第５，１１５，４５８号
【非特許文献１】
アルバートJ.P.トイビッセン著「Solid-State Imaging with Charge−Coupled Devices」
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
現在知られているＣＣＤは、満足すべきものではあるが、欠点も伴っている。このような先行技術の装置は電力消費が大きい。さらに、先行技術のＣＣＤは、非均質暗領域を生じ、非均質暗領域は続いて、補正が必要な非均質バックグラウンドを形成する。
【０００８】
本発明は、上に述べた一つ以上の問題を克服すること、に向けられている。簡単に要約すると、本発明の一つの態様に従うと、本発明は、撮像装置の暗電流を低く保ち、デジタルカメラのエネルギ消費を最小にするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の方法は、積算モードで作動し、行と列にピクセル当たり２以上の相を配列したピクセル配列を有する撮像装置において、暗電流を低く保つための撮像方法であって、（ａ）行内のピクセルの相に接続された垂直クロック方式電圧Ｖ１が「低」である時に、行内のピクセルの別相に接続された垂直クロック方式電圧Ｖ２を「高」にセッティングし、前記Ｖ２の「高」が「低」にシフトしたときに、前記Ｖ１の「低」が「高」にシフトすることにより、ピクセルの行から過剰電荷を転送するステップと、（ｂ）画像読み取り時の行転送時間間隔より長い最小時間と画像読み取り時の行転送時間間隔の２倍である最大時間との間で選択された時間で、垂直クロック方式電圧Ｖ１，Ｖ２を「低」にセットするステップと、（ｃ）実質的に全ての行のピクセルを読み出すのに必要な時間に対して連続的に消去する時に前記（ａ）及び（ｂ）を繰り返すステップと、を備える。
【００１０】
本発明のこれらおよびその他の態様、対象、特徴、および利点は、好ましい実施態様に関する以下の詳細な記述および付加された請求項を点検し、添付された図面を参照すれば、より明瞭に理解され、認識されよう。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図３を参照して、本発明による複数のピクセル２５を持つ２位相ＣＣＤ２０が、関連するクロック方式と共に、示される。ピクセル２５は、代表的な実施例を説明するの適した実施例では、行と列が４０９６×４０９６配列に配置されているが、他の配列も明らかに適している。２位相の装置が示されているが、装置が積算モードクロック方式で作動し得る限り、２位相よりも多くても良いことに注意することは、有益である。積算モードは、米国特許５，１１５，４５８（バーキ他）、標題「Reducing Dark Current In Charge Coupled Devices」、および「Solid State Imaging with Charge−Coupled Devices」（アルバートJ.P.トイビッセン著）に開示されており、ここでは詳述しない。
【００１２】
消去時の本発明の作動に関しては、垂直クロック方式は、良好な垂直転送効率に必要な最小時間であることが望ましい所定時間の間、Ｖ１を「高」にするクロック方式を備え、そして、やはり良好な垂直転送効率に必要な最小時間であることが望ましい、所定時間の間、Ｖ１の立ち下がり端に同期して、Ｖ２を「高」にする。クロックＶ１およびＶ２が「低」である時間は、標準作動の読み出し時間に等しいか２倍以上の領域に分布し、暗電流を最小に保ちつつ、電力消費を減少させる。例えば、Eastman Kodak Company KAF−16801CE検出器では、クロック方式は、１０マイクロ秒の間「高」にするのが望ましいクロック方式である。当業者は、クロック方式電圧が「高」である時間の長さが異なるのは、特定の画像検出器に従って変化することによることを直ちに認識しよう。クロック方式電圧が「高」である時間は、ＣＣＤの幅の２乗に大体比例する。
【００１３】
水平シフトレジスタ３０は、上述のクロック方式の結果として送られた電荷を受け取り、さらに処理するために該電荷をそこから送り出す。水平クロック電圧H１およびH２は、さらにエネルギを貯えるため、消去の間実質的に連続的に低く保たれることに注意することは有益である。この場合、水平シフトレジスタ３０はドレインとして機能し、そこから（矢印で示されるように）シフトレジスタ３０に連続的に空けられる電荷を、連続してドレインする。水平消去クロック方式電圧H１およびH2は、活動が許可され、画像取り込みの直前と画像取り込みの間、水平レジスタの消去を開始する。
【００１４】
理解を徹底させるため、また当業者に理解されているように、ＣＣＤ20は、それから積算すなわち露光時間の間画像を取り込み、引きつずく画像読み出しの間画像が読み出される。これらサイクルのクロック方式は、当業者には周知であるので、全体としては示されない。
【００１５】
図４を参照して、高速消去４０（垂直転送時間が最小である）が連続消去の前に起こる、別の実施例が示される。この場合、垂直転送時間は、標準的な画像読み出しの垂直転送に要する時間よりも十分に長い。
【００１６】
このことは上述のＣＣＤ２０が、実質的に待ち時間無しに一コマを取り込み、制作することの認識を、理解することを容易にする。
【００１７】
図５を参照して、本発明によるＣＣＤ２０が模式的に示され、一様な密度によって図示されるように、実質的に一様な暗電流を示している。これは有利なことである、何故なら、取り込まれた画像は殆ど補正を必要としないし、さらに画像の雑音もより低くなる。
【００１８】
図６を参照して、本発明が、商業的に利用できる実施形態を実現するための、デジタルカメラ５０が示される。ここに記述されたＣＣＤ20は、デジタルカメラ５０に設置され、画像取り込み装置として機能する。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、修正された垂直クロック方式によって実現された、連続で遅い消去法を備えることで、消費エネルギを最小にすると共に、画像取り込み待ち時間を減少させる利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  先行技術の画像検出器と、代表的な関連タイミング図を示す概略図である。
【図２】  先行技術の画像検出器の非均質暗電流を示す説明図である。
【図３】  本発明の画像検出器と、関連するタイミング図を示す概略図である。
【図４】  図３の画像検出器に対する別のタイミング図である。
【図５】  本発明の一様な暗電流を示す説明図である。
【図６】  本発明を実現するために、図３の検出器が装着されたデジタルカメラを示す外観図である。
【符号の説明】
１  ＣＣＤ、５  ピクセル、１０  水平シフトレジスタ、１５  暗電流、２０ＣＣＤ、２５  ピクセル、３０  水平シフトレジスタ、４０  高速消去、５０デジタルカメラ。
【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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