摄像装置及使用它的内窥镜装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种摄像装置，能够拍摄运动图像及静止图像，具备ＣＣＤ（１）、将被摄体照明的照明光源（３）、和控制ＣＣＤ（１）及照明光源（３）的控制装置（１０），ＣＣＤ（１）具备以矩阵状排列的多个光电变换部、和读取积蓄在各光电变换部中的电荷的垂直电荷传送部，在运动图像的拍摄时，控制装置（１０）在使照明光源（３）点亮的状态下，使垂直电荷传送部进行电荷的读取，当被指示了静止图像的拍摄时，在用于得到静止图像的曝光结束后使照明光源（３）熄灭，在照明光源（３）熄灭的期间，使垂直电荷传送部分为多个半帧进行全部电荷的读取，合成按每个半帧分别读取的电荷来生成一个静止图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具备CCD (charge coupled device电荷耦合器件)型 摄像元件及MOS型摄像元件等的固体摄像元件的摄像装置，特别涉 及为了在不能得到足够的亮度的环境下能够进行摄像而具备辅助光 源的摄像装置。
技术介绍
CCD型摄像元件及MOS型摄像元件等的固体摄像元件并不限于 数字静像摄像机及便携摄像机，也可以作为内窥镜装置的摄像元件使 用。通常，由于内窥镜装置用于人类的体内及配管的内部那样的、环 境光难以到达的场所的摄像，所以具备对被摄体进行照明的照明光 源。此外，使用内窥镜的场所较窄的情况较多，所以为了实现内窥镜 的小径化，除了固体摄像元件自身的小型化以外，还要求包括照明光 源及透镜系统的摄像装置整体的小型化。进而，在近年来，除了以往 以来的管型的内窥镜装置以外，还开发了在人体的内部单独移动的同 时进行摄影的胶囊型的内窥镜装置，摄像装置整体的小型化的要求今 后有变得更强的趋势。这里，利用图19对在内窥镜装置中使用的摄像装置(以往例l) 的结构进行说明。图19是概略地表示以往以来的具备照明光源的摄 像装置的结构的结构图。在图19的例子中，作为固体摄像元件而使 用CCD型摄像元件(以下单称作CCD) 101。如图19所示，以往例1的摄像装置具备CCD101、控制装置100、将被摄体的像成像在CCD101的受光面上的摄像透镜系统102、对被 摄体进行照明的照明光源103、和显示摄像图像的显示装置109。 104 是对照明光源103供电的电源。控制装置100是用于控制CCD101的动作的装置，主要具备CCD 驱动电路105、模拟电路106、信号处理电路107、以及系统控制器 108。 CCD驱动电路105根据系统控制器108的指示，生成用来驱动 设在CCD101中的垂直电荷传送部及水平电荷传送部(参照图20) 的各种脉冲，将其供给CCDIOI。通过从CCD驱动电路105供给的 脉冲，在CCDIOI中进行摄像及电荷传送。此夕卜，从CCDIOI的水平 电荷传送部输出的图像信号被输入模拟电路106。模拟电路106具备相关双采样电路(CDS电路)、及自动增益调 节电路(AGC电路)等。从CCDIOI输出的信号在CDS电路的噪音 除去、AGC电路的输出调节等之后，向信号处理电路107输出。信 号处理电路107对于来自模拟电路106的输出信号进行亮度信号处 理、颜色信号处理、轮廓修正处理、编码处理等。系统控制器108对 CCD驱动电路105、模拟电路106、及信号处理电路107分别输出控 制信号，由此来控制它们的动作定时。接着，利用图20说明在以往例1中使用的CCDIOI的结构。图 20是表示图19所示的CCD的概略结构的俯视图。如图20所示， CCD101采用隔行传送。CCD101具备对应于入射光的强度而积蓄电 荷的光电变换部110、垂直电荷传送部111、水平电荷传送部113、和 电荷电压变换部(输出放大器)114。光电变换部110是设在半导体基板116上的光敏二极管，设有多 个(参照图21)。此外，光电变换部110以矩阵状配置。垂直电荷传 送部111设置在光电变换部110的垂直方向的每个列，读取积蓄在各 光电变换部110中的电荷，将其沿垂直方向传送。水平电荷传送部 113将由垂直电荷传送部111传送来的信号电荷沿水平方向传送。具体而言，虽然在图20中没有表示，但垂直电荷传送部111由 沿着光电变换部110的垂直方向的列设在半导体基板116上的沟道区 域、和设在该沟道区域的上层的多个传送电极(垂直传送电极)构成 (参照图21)。多个垂直传送电极横截沟道区域而形成，或者沿着垂 直方向排列。此外，在以往例1中，对一个光电变换部110设有两条垂直传送 电极。在以往例1中，由一个光电变换部110、与其对应的两条垂直 传送电极、和该两条垂直传送电极的正下方的沟道区域的一部分构成 一个像素112。形成有像素112的区域整体成为摄像区域115。此外， 多个垂直传送电极的每一个经由设在摄像区域115的周围的总线布 线(未图示)与驱动端子4)Vl d)V4中的任一个连接。具体地，各 垂直传送电极从图中上方以驱动端子小V1、小V2、 4>V3、 4>V4的 顺序连接。由此，如果CCD驱动电路105 (参照图19)对驱动端子d)Vl及 ^> V3施加H电平的读取脉冲，则积蓄在光电变换部110的信号电荷 被读取到垂直电荷传送部。接着，CCD驱动电路105若向驱动端子 ^V1 》V4施加M电平及L电平的传送脉冲，被读取的信号电荷通 过垂直电荷传送部111沿垂直方向传送。此外，水平电荷传送部113由沿着水平方向设置在半导体基板 116上的沟道区域、和沿着水平方向排列的多个传送电极(水平传送 电极)构成(参照图21)。各水平传送电极与驱动端子4H1及4)H2 中的任一个连接。由此，CCD驱动电路105 (参照图19)向驱动端 子4)H1、小H2交替施加H电平及L电平的传送脉冲，若进行两相驱 动，则信号电荷沿水平方向被传送。结果，从垂直电荷传送部lll传 送到水平电荷传送部113的电荷到达电荷电压变换部114。电荷电压变换部114将由水平电荷传送部113传送来的电荷变换 为电压，输出得到的电压信号。该电压信号被上述的模拟电路106(参 照图19)及信号处理电路107 (参照图19)处理，得到摄像图像。此外，如图20所示，CCD101具备用来控制基板电压的SUB端 子。这是为了将在光电变换部110中过剩地产生的电荷排出。对于这 一点，利用图21 (a)及图21 (b)进行说明。图21 (a)是表示图 19及图20所示的CCD的像素的结构的剖视图，图21 (b)是表示图 21 (a)中所示的线Z—Z'方向的电势分布的图。如图21 (a)所示，CCD具备N型半导体基板(硅基板)116。 此外，在半导体基板116的表层侧形成有P阱123。进而，在半导体 基板116的形成有P阱123的区域内，设有构成光电变换部110的N 型的扩散层121。光电变换部110是由该N型的扩散层121、P阱123、 和N型的半导体基板116构成的NPN构造的光敏二极管。在扩散层 121的表层，为了抑制光电变换部110的表面处的暗电流的产生而形 成有P+型的表面反转层122。垂直电荷传送部111具备形成在半导体基板116的表层上的N型 的沟道区域(扩散层)126、和传送电极127。传送电极127经由绝 缘膜128设在半导体基板116上的与沟道区域126重合的位置上。此 外，垂直电荷传送部111及光电变换部110的表面由覆盖CCD的整 面的层间绝缘膜129覆盖。在层间绝缘膜129的上层还形成有在与光 电变换部110重合的部分设有开口的遮光膜130。此外，在图21 (a)的例子中，图示了两个垂直电荷传送部lll， 但其中，图中左侧的垂直电荷传送部111读取积蓄在光电变换部110 中的电荷。图中右侧的垂直电荷传送部111读取未图示的另一个光电 变换部的电荷。因此，在光电变换部110的图中左侧，为了读取信号 电荷而形成有P一型的读取部124。另一方面，在光电变换部110的周 围的没有形成读取部124的部位上，为了对每个像素112分离电荷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摄像装置，能够拍摄运动图像及静止图像，其特征在于，　　　　具备固体摄像元件、对被摄体进行照明的照明光源、和控制上述固体摄像元件及上述照明光源的控制装置；　　　　上述固体摄像元件具备以矩阵状排列的多个光电变换部、和读取积蓄在各光电变换部中的电荷的读取部；　　　　在上述运动图像的拍摄时，上述控制装置在使上述照明光源点亮的状态下使上述读取部进行上述电荷的读取；　　　　当被指示上述静止图像的拍摄时，在用于得到上述静止图像的曝光结束之后，上述控制装置使上述照明光源熄灭，在上述照明光源熄灭的期间，使上述读取部分为多个半帧进行上述全部电荷的读取，合成按每个半帧分别读取的上述电荷，来生成一个静止图像。

【技术特征摘要】
JP 2006-8-8 215914/20061、 一种摄像装置，能够拍摄运动图像及静止图像，其特征在于， 具备固体摄像元件、对被摄体进行照明的照明光源、和控制上述固体摄像元件及上述照明光源的控制装置；上述固体摄像元件具备以矩阵状排列的多个光电变换部、和读取 积蓄在各光电变换部中的电荷的读取部；在上述运动图像的拍摄时，上述控制装置在使上述照明光源点亮的状态下使上述读取部进行上述电荷的读取；当被指示上述静止图像的拍摄时，在用于得到上述静止图像的曝 光结束之后，上述控制装置使上述照明光源熄灭，在上述照明光源熄 灭的期间，使上述读取部分为多个半帧进行上述全部电荷的读取，合 成按每个半帧分别读取的上述电荷，来生成一个静止图像。2、 如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，在上述运动图 像的拍摄时，上述控制装置使上述读取部进行将沿垂直方向排列的两 个以上的上述光电变换部的上述电荷相加的半帧读取。3、 如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，在上述运动图 像的拍摄时，上述控制装置使上述读取部仅读取上述多个光电变换部 中的一部分光电变换部积蓄的电荷。4、 如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于， 上述光电变换部形成在半导体基板上；上述固体摄像元件具备用于调节积蓄在上述光电变换部中的电 荷量的溢出势垒。5、 如权利要求4所述的摄像装置，其特征在于，在被指示了上述静止图像的摄像后，上述控制装置对上述半导体基板施加排出上述 电荷的电子快门脉冲，由此，调节用于得到上述静止图像的曝光时间 的长度。6、 如权利要求4所述的摄像装置，其特征在于，从被指示了上 述静止图像的摄像后到上述每个半帧的上述电荷读取结束的期间，上 述控制装置使上述溢出势垒的电势高度比上述运动图像摄像时高。7、 如权利要求6所述的摄像装置，其特征在于， 上述固体摄像元件是隔行传送型的固体摄像元件； 上述读取部具备多个电荷传送装置，上述多个电荷传送装置设置在上述多个光电变换部的垂直方向的每个列、且将读取的电荷沿垂直 方向传送；在上述运动图像的拍摄时，上述控制装置使上述多个电荷传送装 置分别进行将沿垂直方向排列的N个上述光电变换部的上述电荷相 加的半帧读取；在上述多个电荷传送装置各自的最大传送电荷量是SVCCD时， 上述运动图像摄像时的上述溢出势垒的电势高度被设定为，运动图像摄像时的上述多个光电变换部的每一个的最大积蓄电荷量Sm。ti。n满足数学式l;从被指示了上述静止图像的摄像后到上述每个半帧的上述电荷 读取结束的期间的、上述溢出势垒的电势高度被设定为，静止图像摄 像时的上述多个光电变换部的每一个的最大积蓄电荷量Sstill满足数 学式2:其中，数学式l为SvCCD》NX Smotion ，数学式2为SvCCD》SstiU 。8、 如权利要求6所述的摄像装置，其特征在于，上述控制装置 使上述照明光源熄灭后，使上述溢出势垒的电势高度比上述运动图像 摄像时高，然后，使上述读取部分为多个半帧进行上述全部电荷的读 取。9、 如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于， 上述固体摄像元件是隔行传送型的固体摄像元件； 上述读取部具备多个电荷传送装置，上述多个电荷传送装置设置在上述多个光电变换部的垂直方向的每个列、且将读取的电荷沿垂直 方向传送；上述控制装置在使上述照明光源熄灭后，对上述多个电荷传送装 置的每一个施加将积蓄在其中的电荷排除的清除脉冲，然后，使上述 读取部分为多个半帧进行上述全部电荷的读取。10、 一种内窥镜装置，具备能够拍摄运动图像及静止图像的摄像 装置，其特征在于，上述摄像装置具备固体摄像...

【专利技术属性】
技术研发人员：山田彻，寺西信一，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]