JP2007150008A - 固体撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】一時的に電荷を蓄積する電荷格納部を持ちながらも、画素の縮小化又は高開口率化を図る。
【解決手段】1つの画素10毎に、当該1つの画素10に対して個別に、フォトダイオード1、電荷格納部3、電荷格納部3用のゲート電極4、第1及び第2の転送ゲート部2,5、不要電荷排出用トランジスタ8が1組設けられる。一方、列方向に隣り合う2つの画素10毎に、当該2つの画素10に対して共通して、FD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9が1組設けられる。
【選択図】図1
【解決手段】1つの画素10毎に、当該1つの画素10に対して個別に、フォトダイオード1、電荷格納部3、電荷格納部3用のゲート電極4、第1及び第2の転送ゲート部2,5、不要電荷排出用トランジスタ8が1組設けられる。一方、列方向に隣り合う2つの画素10毎に、当該2つの画素10に対して共通して、FD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9が1組設けられる。
【選択図】図1
Description
本発明は、被写体像を撮像する固体撮像装置に関するものである。
近年、ビデオカメラや電子スチルカメラなどが広く一般に普及している。これらのカメラには、CCD型や増幅型の固体撮像装置が使用されている。増幅型の固体撮像装置では、受光画素の光電変換部にて生成・蓄積された信号電荷を、画素に設けられた増幅部に導き、増幅部で増幅した信号を画素から出力する。そして、増幅型の固体撮像装置では、このような画素がマトリクス状に複数配置されている。増幅型の固体撮像装置には、例えば、増幅部に接合型電界効果トランジスタ(JFET)を用いた固体撮像装置(下記特許文献1,2)や、増幅部にCMOSトランジスタを用いたCMOS型固体撮像装置(下記特許文献3)などがある。
従来から、増幅型の固体撮像装置において、電子シャッタ動作を行ったときの各画素の露光蓄積時間が行毎にずれてしまうこと(いわゆるローリングシャッタ)に起因する画像の歪みを防止するため、各画素の露光時間が一定となる全画素同時の電子シャッタ動作を実現する構成が提案されている(下記特許文献1〜3)。
特許文献1〜3に開示されている従来の固体撮像装置では、1つの画素毎に、光電変換部及び増幅部と、それらの間において一時的に電荷を蓄積する電荷格納部(蓄積部)とが、設けられている。そして、このような従来の固体撮像装置では、全画素を同時に露光した後、各光電変換部にて生成された信号電荷を全画素同時に各電荷格納部に転送して一旦蓄積しておき、この信号電荷を所定の読出しタイミングで順次画素信号に変換するようにしている。
特開平11−177076号公報
特開2004−335882号公報
特開2004−111590号公報
しかしながら、前記従来の固体撮像装置では、1つの画素毎に、光電変換部、増幅部及び電荷格納部などが設けられていたため、画素の縮小が難しいとともに、開口率も小さくなってしまうといった欠点があった。
また、前記従来の固体撮像装置では、複数画素の画素信号の加算・非加算を任意に簡単に行うことはできなかった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、一時的に電荷を蓄積する電荷格納部を持ちながらも、同一開口率を前提とした場合は画素の縮小化(ひいては、多画素化又はチップ面積の縮小化)を図ることができるとともに、同一の画素面積を前提とした場合は高開口率化(ひいては、高感度化)を図ることができる固体撮像装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、全画素同時の電子シャッタ動作を実現しつつ、一時的に電荷を蓄積する電荷格納部を持ちながらも、同一開口率を前提とした場合は画素の縮小化(ひいては、多画素化又はチップ面積の縮小化)を図ることができるとともに、同一の画素面積を前提とした場合は高開口率化(ひいては、高感度化)を図ることができる固体撮像装置を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、一時的に電荷を蓄積する電荷格納部を持ちながらも、同一開口率を前提とした場合は画素の縮小化(ひいては、多画素化又はチップ面積の縮小化)を図ることができるとともに、同一の画素面積を前提とした場合は高開口率化(ひいては、高感度化)を図ることができ、しかも、画素部の回路構成を変更することなしに複数の画素の信号電荷の加算・非加算のいずれか一方のみ又は両方を切り替えて簡単に行うことができる固体撮像装置を提供することを目的とする。
さらにまた、本発明は、全画素同時の電子シャッタ動作を実現しつつ、一時的に電荷を蓄積する電荷格納部を持ちながらも、同一開口率を前提とした場合は画素の縮小化(ひいては、多画素化又はチップ面積の縮小化)を図ることができるとともに、同一の画素面積を前提とした場合は高開口率化(ひいては、高感度化)を図ることができ、しかも、画素部の回路構成を変更することなしに複数の画素の信号電荷の加算・非加算のいずれか一方のみ又は両方を切り替えて簡単に行うことができる固体撮像装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するため、本発明の第1の態様による固体撮像装置は、入射光に応じた電荷を生成して蓄積する光電変換部、前記光電変換部から転送される電荷を蓄積する電荷格納部、所定部位の電荷量に応じた信号を出力する増幅部、前記光電変換部から前記電荷格納部に電荷を転送する第1の転送ゲート部、及び、前記電荷格納部から前記所定部位に電荷を転送する第2の転送ゲート部を備えた画素を、複数有する固体撮像装置であって、(i)前記複数の画素のうちの1つの画素毎に、当該1つの画素に対して個別に前記光電変換部、前記電荷格納部、並びに、前記第1及び第2の転送ゲート部が1組設けられ、(ii)前記複数の画素のうちの2以上の所定数の画素毎に、当該所定数の画素に対して共通して前記所定部位及び前記増幅部が1組設けられたものである。
本発明の第2の態様による固体撮像装置は、前記第1の態様において、前記各画素は前記所定部位の電荷を排出するリセットゲート部を備え、前記複数の画素のうちの前記所定数の画素毎に、当該所定数の画素に対して共通して前記所定部位、前記増幅部及び前記リセットゲート部が1組設けられたものである。
本発明の第3の態様による固体撮像装置は、前記第1又は第2の態様において、前記所定数の画素の各画素の前記電荷格納部の電荷が、当該所定数の画素に対して共通して設けられた前記所定部位に個別に転送されるように、前記第2の転送ゲート部を制御する制御部を、備えたものである。
本発明の第4の態様による固体撮像装置は、前記第1又は第2の態様において、前記所定数の画素の各画素の前記電荷格納部の電荷が、当該所定数の画素に対して共通して設けられた前記所定部位に同時に転送されるように、前記第2の転送ゲート部を制御する制御部を、備えたものである。
本発明の第5の態様による固体撮像装置は、前記第1又は第2の態様において、前記所定数の画素の各画素の前記電荷格納部の電荷が、当該所定数の画素に対して共通して設けられた前記所定部位に個別に転送されるように、前記第2の転送ゲート部を制御する第1の制御モードと、前記所定数の画素の各画素の前記電荷格納部の電荷が、当該所定数の画素に対して共通して設けられた前記所定部位に同時に転送されるように、前記第2の転送ゲート部を制御する第2の制御モードとを、指令信号に応答して選択的に行う制御部を、備えたものである。
本発明の第6の態様による固体撮像装置は、入射光に応じた電荷を生成して蓄積する光電変換部、前記光電変換部から転送される電荷を蓄積する電荷格納部、所定部位の電荷量に応じた信号を出力する増幅部、前記光電変換部から前記電荷格納部に電荷を転送する第1の転送ゲート部、及び、前記電荷格納部から前記所定部位に電荷を転送する第2の転送ゲート部を備えた画素を、複数有する固体撮像装置であって、(i)前記複数の画素のうちの1つの画素毎に、当該1つの画素に対して個別に前記光電変換部及び前記第1の転送ゲート部が1組設けられ、(ii)前記複数の画素のうちの2以上の所定数の画素毎に、当該所定数の画素に対して共通して前記電荷格納部、前記第2の転送ゲート部、前記所定部位及び前記増幅部が1組設けられたものである。
本発明の第7の態様による固体撮像装置は、前記第6の態様において、前記各画素は前記所定部位の電荷を排出するリセットゲート部を備え、前記複数の画素のうちの前記所定数の画素毎に、当該所定数の画素に対して共通して前記電荷格納部、前記第2の転送ゲート部、前記所定部位、前記増幅部及び前記リセットゲート部が1組設けられたものである。
本発明の第8の態様による固体撮像装置は、前記第6又は第7の態様において、前記所定数の画素の各画素の前記光電変換部の電荷が、当該所定数の画素に対して共通して設けられた前記電荷格納部に個別に転送されるように、前記第1の転送ゲート部を制御する制御部を、備えたものである。
本発明の第9の態様による固体撮像装置は、前記第6又は第7の態様において、前記所定数の画素の各画素の前記光電変換部の電荷が、当該所定数の画素に対して共通して設けられた前記電荷格納部に同時に転送されるように、前記第1の転送ゲート部を制御する制御部を、備えたものである。
本発明の第10の態様による固体撮像装置は、前記第6又は第7の態様において、前記所定数の画素の各画素の前記光電変換部の電荷が、当該所定数の画素に対して共通して設けられた前記電荷格納部に個別に転送されるように、前記第1の転送ゲート部を制御する第1の制御モードと、前記所定数の画素の各画素の前記光電変換部の電荷が、当該所定数の画素に対して共通して設けられた前記電荷格納部に同時に転送されるように、前記第1の転送ゲート部を制御する第2の制御モードとを、指令信号に応答して選択的に行う制御部を、備えたものである。
本発明によれば、一時的に電荷を蓄積する電荷格納部を持ちながらも、同一開口率を前提とした場合は画素の縮小化(ひいては、多画素化又はチップ面積の縮小化)を図ることができるとともに、同一の画素面積を前提とした場合は高開口率化(ひいては、高感度化)を図ることができる固体撮像装置を提供することができる。
また、本発明によれば、全画素同時の電子シャッタ動作を実現しつつ、一時的に電荷を蓄積する電荷格納部を持ちながらも、同一開口率を前提とした場合は画素の縮小化(ひいては、多画素化又はチップ面積の縮小化)を図ることができるとともに、同一の画素面積を前提とした場合は高開口率化(ひいては、高感度化)を図ることができる固体撮像装置を提供することができる。
さらに、本発明によれば、一時的に電荷を蓄積する電荷格納部を持ちながらも、同一開口率を前提とした場合は画素の縮小化(ひいては、多画素化又はチップ面積の縮小化)を図ることができるとともに、同一の画素面積を前提とした場合は高開口率化(ひいては、高感度化)を図ることができ、しかも、画素部の回路構成を変更することなしに複数の画素の信号電荷の加算・非加算のいずれか一方のみ又は両方を切り替えて簡単に行うことができる固体撮像装置を提供することができる。
さらにまた、本発明によれば、全画素同時の電子シャッタ動作を実現しつつ、一時的に電荷を蓄積する電荷格納部を持ちながらも、同一開口率を前提とした場合は画素の縮小化(ひいては、多画素化又はチップ面積の縮小化)を図ることができるとともに、同一の画素面積を前提とした場合は高開口率化(ひいては、高感度化)を図ることができ、しかも、画素部の回路構成を変更することなしに複数の画素の信号電荷の加算・非加算のいずれか一方のみ又は両方を切り替えて簡単に行うことができる固体撮像装置を提供することができる。
以下、本発明による固体撮像装置について、図面を参照して説明する。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態による固体撮像装置の概略構成を示す電気回路図である。
図1では、本実施の形態による固体撮像装置は、2次元マトリクス状に配置した2列×4行=8個の画素10を有するものとして示している。その画素数は、特に限定されるものではないが、実際には、例えば、各行や各列には、数十から数千の画素が配置され、画素数を多くして解像を高める。なお、本発明は、2次元イメージセンサのみならず、1次元イメージセンサにも適用可能である。
画素10は、図1に示すように、入射光に応じた電荷を生成して蓄積する光電変換部としてのフォトダイオード1と、フォトダイオード1から転送される電荷を蓄積する電荷格納部3と、電荷格納部3用のゲート電極4と、所定部位としてのフローティングディフュージョン(FD)11と、所定部位(本実施の形態では、FD11)の電荷量に応じた信号を出力する増幅部としてのMOSトランジスタ(増幅用トランジスタ)7と、FD11の電荷を排出するリセットゲート部6と、フォトダイオード1から電荷格納部3に電荷を転送する第1の転送ゲート部2と、電荷格納部3からFD11に電荷を転送する第2の転送ゲート部5と、フォトダイオード1で生成された電荷であって画像形成に寄与しない不要電荷をフォトダイオード1から排出させる不要電荷排出ゲート部としてのMOSトランジスタ(不要電荷排出用トランジスタ)8と、MOSトランジスタからなる垂直選択スイッチ9と、を備えている。
図1に示すように、8個の画素10のうちの1つの画素10毎に、当該1つの画素10に対して個別に、フォトダイオード1、電荷格納部3、電荷格納部3用のゲート電極4、第1及び第2の転送ゲート部2,5、不要電荷排出用トランジスタ8が1組設けられている。
一方、図1に示すように、8個の画素10のうちの列方向に隣り合う2つの画素10毎に、当該2つの画素10に対して共通して、FD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9が1組設けられている。
図2は、図1中のFD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9を共有している列方向に隣り合う2つの画素10(第1行の画素と第2の行の画素)の要部を、模式的に示す概略平面図である。図3は、図2中のA−A’線に沿った概略断面図である。図4は、図2中のB−B’線に沿った概略断面図である。
図3及び図4に示すように、N型のシリコン基板21上にP型ウェル22が形成されている。P型ウエル22にN型層(N+)23が形成されることで、フォトダイオード1が構成されている。このフォトダイオード1は、高濃度のP型層(P++)24を基板表面側に付加した構造を有している。
電荷格納部3は、図3及び図4に示すように、P型ウエル22に形成されたN型層で構成されている。電荷格納部3上には電荷格納部3用のゲート電極4が形成されており、電荷格納部3は、事実上、ゲートを持つMOSダイオードとして構成されている。
電荷格納部3とフォトダイオード1との間の上にゲート電極2aが形成され、第1の転送ゲート部2は、ゲート電極2aをゲートとするとともに電荷格納部3及びフォトダイオード1のN型層23をソース又はドレインとするMOSトランジスタとして、構成されている。
FD11は、図2乃至図4に示すように互いに分離してP型ウエル22に形成された2つのN型層(N+)11a,11bが、配線25で接続されることで、実質的に1つのフローティングディフュージョンとして構成されている。
電荷格納部3とFD11(N型層11a,11b)との間の上にゲート電極5aが形成され、第2の転送ゲート部5は、ゲート電極5aをゲートとするとともに電荷格納部3及びN型層11a又は11bをソース又はドレインとするMOSトランジスタとして、構成されている。
また、P型ウエル22には、図2乃至図4に示すように、N型層(N+)26〜29が形成されている。N型層26,29は、図示しない配線により電源VDDに接続されている。
図2乃至図4に示すように、N型層26,27間の上にゲート電極7aが形成され、増幅用トランジスタ7は、ゲート電極7aをゲートとするとともにN型層26,27をソース又はドレインとするMOSトランジスタとして、構成されている。ゲート電極7aは、前記配線25によって、FD11(N型層11a,11b)に接続されている。
図2乃至図4に示すように、N型層27,28間の上にゲート電極9aが形成され、垂直選択スイッチ9は、ゲート電極9aをゲートとするとともにN型層27,28をソース又はドレインとするMOSトランジスタとして、構成されている。
図2乃至図4に示すように、FD11(特に、N型層11b)とN型層29との間の上にゲート電極(リセットゲート)6aが形成され、リセットゲート部6は、ゲート電極6aをゲートとするとともにFD11及びN型層29をソース又はドレインとするMOSトランジスタとして、構成されている。
図2に示すように、N型層26,29と各フォトダイオード1との間の上にゲート電極8aが形成され、不要電荷排出用トランジスタ8は、ゲート電極8aをゲートとするとともにN型層26,29及びフォトダイオード1のN型層23をソース又はドレインとするMOSトランジスタとして、構成されている。
図1に示すように、本実施の形態による固体撮像装置は、8個の画素10からなる撮像部の他に、撮像部の外側に設けられた駆動制御部と、CDS(Correlated Double Sampling;相関2重サンプリング)回路31とを備えている。前記駆動制御部は、水平走査回路32、垂直走査回路33、MOSトランジスタからなる水平選択スイッチ34、出力バッファアンプ35などを備えている。
図1に示すように、垂直選択スイッチ9の一端(前記N型層28)は、列毎に垂直信号線36に接続され、更には列毎に設けられたCDS回路31に接続されている。CDS回路31により処理された信号は、水平選択スイッチ34を介して出力バッファ35に入力され、出力端子Voutから撮像信号として図示しない外部回路に供給される。水平選択スイッチ34は、水平走査回路32によって制御される。
図1に示すように、全画素10の不要電荷排出用トランジスタ8のゲート電極8は、共通に接続されており、垂直走査回路33から駆動パルスφPDRSTを受ける。全画素10の第1の転送ゲート部2のゲート電極2aは、共通に接続されており、垂直走査回路33から駆動パルスφTGを受ける。全画素10の電荷格納部3用ゲート電極4は、共通に接続されており、垂直走査回路33から駆動パルスφSTGを受ける。
図1に示すように、第2の転送ゲート部5のゲート電極5aは、行毎に接続されており、行毎に垂直走査回路33から駆動パルスφTX1,φTX2,φTX3,φTX4をそれぞれ受ける。
図1に示すように、垂直選択スイッチ9のゲート電極9aは、行毎(ここでいう行毎は、垂直選択スイッチ9が存在する行毎の意味である。)に接続されており、行毎に垂直走査回路33から駆動パルスφSEL1,φSEL2をそれぞれ受ける。
図1に示すように、リセットゲート部6のゲート電極6aは、行毎(ここでいう行毎は、リセットゲート部6が存在する行毎の意味である。)に接続されており、行毎に垂直走査回路33から駆動パルスφRST1,φRST2をそれぞれ受ける。
本実施の形態では、垂直走査回路33は、図5に示すように各駆動パルスを出力する制御モードと、図6に示すように各駆動パルスを出力する制御モードとを、外部からのモード指令信号に応答して選択的に行うように構成されている。
図5は、全画素10からそれぞれ画素信号を互いに独立して出力させる制御モードを示すタイミングチャートである。以下に、図5に示す制御モード時の動作について説明する。なお、図5では、各駆動パルスがハイのときに対応するトランジスタがオンするものとしている。この点は、後述する図6、図11及び図12についても同様である。
まず、φPDRSTをハイにして全画素10の不要電荷排出用トランジスタ8を同時にオンし、全画素10のフォトダイオード1に貯まっている電荷を電源VDDに捨てる。
次に、φPDRSTをローにして全画素10の不要電荷排出用トランジスタ8を同時にオフし、全画素10のフォトダイオード1における電荷の蓄積を始める。この時、電荷格納部3に貯まっていた電荷は前の読出し時に順次読み出されて電荷格納部3は空になっているとしているが、別途電荷格納部3をリセットするタイミングを設けてもよい。
次いで、φPDRSTをローにしてから所定の蓄積時間を経過する前にφTGをハイにして全画素10の第1の転送ゲート部2を同時にオンして、フォトダイオード1に貯まっている電荷を電荷格納部3に転送し、φTGをローにして全画素10の第1の転送ゲート部2をオフする。図5に示すように、φPDRSTをローにしてからφTGをハイにするまでの時間が、蓄積露光時間(電子シャッタの時間)となる。なお、φTGをハイにしてフォトダイオード1から第1の転送ゲート部2へ電荷を転送する際には、電荷格納部3用ゲート電極4の電位は、フォトダイオード1からの電荷を完全転送できる電位にする。
次に、φPDRSTをハイにして全画素10の不要電荷排出用トランジスタ8をオンしてフォトダイオード1をリセットする。これにより、電荷格納部3に貯まっている電荷を読み出す間にフォトダイオード1に貯まりフォトダイオード1の最大蓄積電荷を超えた時に電荷が電荷格納部3へ溢れてしまうのを、防ぐ。あるいは、次の電荷の蓄積に備えてフォトダイオード1を電源VDDにリセットする。
その後、φSEL1をハイにして1行目の垂直選択スイッチ9をオンし、1行目及び2行目の画素10を選択する。この選択状態において、φRST1をハイにしてリセットゲート部6をオンすることで、増幅用トランジスタ7のゲート電極7aに接続されているFD11のリセットを行う。このときの増幅用トランジスタ7からのリセット時出力は、垂直信号線36を介してCDS回路31に保存される。次いで、φTX1をハイにして1行目の画素10の第2の転送ゲート部5をオンし、1行目の画素10の電荷格納部3にある電荷をFD11へ転送させる。このとき、電荷格納部3用ゲート電極4の電位は、電荷格納部3からFD11へ電荷を完全転送できる電位にする。FD11の電荷量に応じた増幅された電位が、垂直出力線36を通してCDS回路31に送られる。CDS回路31では、先ほど保存したリセット時出力との差を1行目の画素10の画素信号として出力する。そして、これらの1行目の画素10の画素信号は、水平走査回路32により水平選択スイッチ34を順次オンすることで、出力バッファアンプ35を経て出力端子Voutからシリアルに出力される。
次に、φRST1をハイにしてリセットゲート部6をオンすることで、増幅用トランジスタ7のゲート電極7aに接続されているFD11のリセットを行う。このときの増幅用トランジスタ7からのリセット時出力は、垂直信号線36を介してCDS回路31に保存される。次いで、φTX2をハイにして2行目の画素10の第2の転送ゲート部5をオンし、2行目の画素10の電荷格納部3にある電荷をFD11へ転送させる。このとき、電荷格納部3用ゲート電極4の電位は、電荷格納部3からFD11へ電荷を完全転送できる電位にする。FD11の電荷量に応じた増幅された電位が、垂直出力線36を通してCDS回路31に送られる。CDS回路31では、先ほど保存したリセット時出力との差を2行目の画素10の画素信号として出力する。そして、これらの2行目の画素10の画素信号は、水平走査回路32により水平選択スイッチ34を順次オンすることで、出力バッファアンプ35を経て出力端子Voutからシリアルに出力される。
その後、φSEL1をローにした後に、φSEL2をハイにして2行目の垂直選択スイッチ9をオンし、3行目及び4行目の画素10を選択する。この選択状態において、図5に示すように、駆動パルスφTX3,φTX4,φRST2の状態を、φSEL1をハイにした状態における駆動パルスφTX1,φTX2,φRST1の状態と同様の状態とする。これにより、3行目及び4行目の画素10に関して、先に説明した1行目及び2行目の画素10と同様の読み出し動作が行われる。
以上の説明からわかるように、図5に示す制御モードでは、全画素10からそれぞれ画素信号が互いに独立して出力され、しかも、全画素同時の電子シャッタ動作が実現される。
図6は、FD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9を共有している列方向に隣り合う各2つの画素10の信号をそれぞれ加算して出力させる制御モードを示すタイミングチャートである。以下に、図6に示す制御モード時の動作について説明する。
まず、φPDRSTをハイにして全画素10の不要電荷排出用トランジスタ8を同時にオンし、全画素10のフォトダイオード1に貯まっている電荷を電源VDDに捨てる。
次に、φPDRSTをローにして全画素10の不要電荷排出用トランジスタ8を同時にオフし、全画素10のフォトダイオード1における電荷の蓄積を始める。この時、電荷格納部3に貯まっていた電荷は前の読出し時に順次読み出されて電荷格納部3は空になっているとしているが、別途電荷格納部3をリセットするタイミングを設けてもよい。
次いで、φPDRSTをローにしてから所定の蓄積時間を経過する前にφTGをハイにして全画素10の第1の転送ゲート部2を同時にオンして、フォトダイオード1に貯まっている電荷を電荷格納部3に転送し、φTGをローにして全画素10の第1の転送ゲート部2をオフする。図6に示すように、φPDRSTをローにしてからφTGをハイにするまでの時間が、蓄積露光時間(電子シャッタの時間)となる。なお、φTGをハイにしてフォトダイオード1から第1の転送ゲート部2へ電荷を転送する際には、電荷格納部3用ゲート電極4の電位は、フォトダイオード1からの電荷を完全転送できる電位にする。
ここまでの動作は、図5に示す制御モードの場合と同じである。
次に、図6に示す制御モードでは、φSEL1をハイにして1行目の垂直選択スイッチ9をオンし、1行目及び2行目の画素10を選択する。この選択状態において、φRST1をハイにしてリセットゲート部6をオンすることで、増幅用トランジスタ7のゲート電極7aに接続されているFD11のリセットを行う。このときの増幅用トランジスタ7からのリセット時出力は、垂直信号線36を介してCDS回路31に保存される。次いで、φTX1及びφTX2を同時ハイにして1行目及び2行目の画素10の第2の転送ゲート部5を同時にオンし、1行目及び2行目の画素10の電荷格納部3の電荷をFD11へ同時に転送させる。これにより、FD11において、1行目の画素10の信号電荷と2行目の画素の信号電荷とが加算され、両信号電荷が混合される。電荷格納部3からFD11へ電荷を転送する際には、電荷格納部3用ゲート電極4の電位は、電荷格納部3からFD11へ電荷を完全転送できる電位にする。FD11の電荷量に応じた増幅された電位が、垂直出力線36を通してCDS回路31に送られる。CDS回路31では、先ほど保存したリセット時出力との差を画素信号として出力する。そして、これらの画素信号は、水平走査回路32により水平選択スイッチ34を順次オンすることで、出力バッファアンプ35を経て出力端子Voutからシリアルに出力される。これにより、1行目の画素10の信号と2行目の画素10の信号とが加算され、両信号が混合される。
その後、φSEL1をローにした後に、φSEL2をハイにして2行目の垂直選択スイッチ9をオンし、3行目及び4行目の画素10を選択する。この選択状態において、図6に示すように、駆動パルスφTX3,φTX4,φRST2の状態を、φSEL1をハイにした状態における駆動パルスφTX1,φTX2,φRST1の状態と同様の状態とする。これにより、3行目及び4行目の画素10に関して、先に説明した1行目及び2行目の画素10と同様の読み出し動作が行われ、3行目の画素10の信号と4行目の画素10の信号とが加算され、両信号が混合される。
以上の説明からわかるように、図6に示す制御モードでは、FD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9を共有している列方向に隣り合う各2つの画素10の信号がそれぞれ加算して出力され、しかも、全画素同時の電子シャッタ動作が実現される。
本実施の形態によれば、1つの画素10毎に当該1つの画素10に対して個別にFD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9を1組設けるのではなく、2つの画素10毎に当該2行目の画素10に対して共通してFD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9を1組設けている。したがって、FD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9の数が半分ですむ。よって、本実施の形態によれば、全画素同時の電子シャッタ動作を実現しつつ、一時的に電荷を蓄積する電荷格納部3を持ちながらも、同一開口率を前提とした場合は画素の縮小化(ひいては、多画素化又はチップ面積の縮小化)を図ることができるとともに、同一の画素面積を前提とした場合は高開口率化(ひいては、高感度化)を図ることができる。
また、本実施の形態によれば、前述したように、モード指令信号に応じて、図5に示す制御モードと図6に示す制御モードとが選択的に行われるので、複数の画素の信号電荷の加算・非加算を切り替えて簡単に行うことができる。本実施の形態では、前述したように、図5に示す制御モードでは全画素10からそれぞれ画素信号が互いに独立して出力される一方、図6に示す制御モードでは各2つの画素10の信号がそれぞれ加算して出力されるので、例えば、明るいときには図5に示す制御モードによって全画素同時電子シャッタの高解像度撮像を行う一方、暗いときには図6に示す制御モードによって画素混合したことによる全画素同時電子シャッタの高感度撮像を行うことができる。そして、図5に示す制御モードと図6に示す制御モードとでは、垂直走査回路33からの駆動パルスのタイミングを変わるだけであるので、画素部の回路構成等の変更が一切ない。よって、制御モードの切り替えを極めて簡単に実現することができる。
なお、本実施の形態では、モード指令信号に応じて、図5に示す制御モードと図6に示す制御モードとが選択的に行われるように垂直走査回路33が構成されているが、いずれか一方の制御モードのみを行うように垂直走査回路33を構成してもよい。
また、本実施の形態では、CDS回路31をチップ内に設けているが、CDS回路31をチップ内に設けずに、CDS処理を外部で行ってもよい。
さらに、本実施の形態では、2つの画素が1組のFD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9を共有しているが、3つ以上の画素が1組のFD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9を共有するように構成してもよい。
さらにまた、本実施の形態では、列方向に並んだ2つの画素が1組のFD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9を共有しているが、行方向に並んだ2つ以上の画素が1組のFD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9を共有するように構成してもよい。
また、本実施の形態では、不要電荷排出用トランジスタ8が設けられているが、例えばフォトダイオード1から電荷格納部3に電荷を転送した後に、例えばカメラのメカニカルシャッタなどにより光が入らない構成になっているときは、不要電荷排出用トランジスタ8は特に設けなくてもよい。
さらに、本実施の形態では、電荷格納部3用ゲート電極4が設けられているが、フォトダイオード1から電荷格納部3、電荷格納部3からFD11へ電荷の完全転送ができるように電荷格納部3を作製すれば、電荷格納部3用ゲート電極4は設けなくてもよい。
[第2の実施の形態]
図7は、本発明の第2の実施の形態による固体撮像装置の概略構成を示す電気回路図である。図8は、図7中の電荷格納部3、電荷格納部3用ゲート電極4、第2の転送ゲート部5、FD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9を共有している列方向に隣り合う2つの画素10(第1行の画素と第2の行の画素)の要部を、模式的に示す概略平面図である。図9は、図8中のC−C’線に沿った概略断面図である。図10は、図8中のD−D’線に沿った概略断面図である。
図7乃至図10において、図1乃至図4中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。本実施の形態による固体撮像装置が前記第1の実施の形態による固体撮像装置と主に異なる所は、以下に説明する点である。
本実施の形態では、図7乃至図10に示すように、8個の画素10のうちの1つの画素10毎に、当該1つの画素10に対して個別に、フォトダイオード1、電荷格納部3、第1の転送ゲート部、不要電荷排出用トランジスタ8が1組設けられている。
一方、図7乃至図10に示すように、8個の画素10のうちの列方向に隣り合う2つの画素10毎に、当該2つの画素10に対して共通して、電荷格納部3、電荷格納部3用ゲート電極4、第2の転送ゲート部5、FD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9が1組設けられている。なお、FD11は、N型層(N+)11bのみで構成され、N型層(N+)11aを含んでいない。
本実施の形態では、図7に示すように、全画素10の不要電荷排出用トランジスタ8のゲート電極8は、共通に接続されており、垂直走査回路33から駆動パルスφPDRSTを受ける。
図7に示すように、第1の転送ゲート部2のゲート電極2aは、行毎に接続されており、行毎に垂直走査回路33から駆動パルスφGT1,φGT2,φGT3,φGT4をそれぞれ受ける。
図7に示すように、電荷格納部3用ゲート電極4は、行毎(ここでいう行毎は、電荷格納部3用ゲート電極4が存在する行毎の意味である。)に接続されており、行毎に垂直走査回路33から駆動パルスφSTG1,φSTG2をそれぞれ受ける。
図7に示すように、第2の転送ゲート部5のゲート電極5aは、行毎(ここでいう行毎は、第2の転送ゲート部5が存在する行毎の意味である。)に接続されており、行毎に垂直走査回路33から駆動パルスφTX1,φTX2をそれぞれ受ける。
図1に示すように、垂直選択スイッチ9のゲート電極9aは、行毎(ここでいう行毎は、垂直選択スイッチ9が存在する行毎の意味である。)に接続されており、行毎に垂直走査回路33から駆動パルスφSEL1,φSEL2をそれぞれ受ける。
図1に示すように、リセットゲート部6のゲート電極6aは、行毎(ここでいう行毎は、リセットゲート部6が存在する行毎の意味である。)に接続されており、行毎に垂直走査回路33から駆動パルスφRST1,φRST2をそれぞれ受ける。
図面には示していないが、本実施の形態による固体撮像装置は、メカニカルシャッタを備えている。このメカニカルシャッタは、後述する図11に示す制御モードでは常時開かれており、図11に示す制御モードでは本来不要であるが、後述する図12に示す制御モードでは開閉される。
本実施の形態では、垂直走査回路33は、図11に示すように各駆動パルスを出力する制御モードと、図12に示すように各駆動パルスを出力する制御モードとを、外部からのモード指令信号に応答して選択的に行うように構成されている。
図11は、電荷格納部3、電荷格納部3用ゲート電極4、第2の転送ゲート部5、FD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9を共有している列方向に隣り合う2つの画素10の信号をそれぞれ加算して出力させる制御モードを示すタイミングチャートである。以下に、図11に示す制御モード時の動作について説明する。
まず、φPDRSTをハイにして全画素10の不要電荷排出用トランジスタ8を同時にオンし、全画素10のフォトダイオード1に貯まっている電荷を電源VDDに捨てる。
次に、φPDRSTをローにして全画素10の不要電荷排出用トランジスタ8を同時にオフし、全画素10のフォトダイオード1における電荷の蓄積を始める。この時、電荷格納部3に貯まっていた電荷は前の読出し時に順次読み出されて電荷格納部3は空になっているとしているが、別途電荷格納部3をリセットするタイミングを設けてもよい。
次いで、φPDRSTをローにしてから所定の蓄積時間を経過する前にφTG1,φTG2,φTG3,φTG4を同時にハイにして全画素10の第1の転送ゲート部2を同時にオンして、フォトダイオード1に貯まっている電荷を電荷格納部3に転送し、φTG1,φTG2,φTG3,φTG4をローにして全画素10の第1の転送ゲート部2をオフする。図11に示すように、φPDRSTをローにしてからφTG1,φTG2,φTG3,φTG4をハイにするまでの時間が、蓄積露光時間(電子シャッタの時間)となる。なお、φTG1,φTG2,φTG3,φTG4をハイにしてフォトダイオード1から第1の転送ゲート部2へ電荷を転送する際には、電荷格納部3用ゲート電極4の電位は、フォトダイオード1からの電荷を完全転送できる電位にする。この転送の際に、1行目及び2行目の画素10のフォトダイオード1からの電荷は同じ電荷格納部3に転送されるため、その電荷格納部3において、1行目の画素10の信号電荷と2行目の画素の信号電荷とが加算され、両信号電荷が混合される。同様に、3行目及び4行目の画素10のフォトダイオード1からの電荷は同じ電荷格納部3に転送されるため、その電荷格納部3において、3行目の画素10の信号電荷と4行目の画素の信号電荷とが加算され、両信号電荷が混合される。
次に、φSEL1をハイにして1行目の垂直選択スイッチ9をオンし、1行目及び2行目の画素10を選択する。この選択状態において、φRST1をハイにしてリセットゲート部6をオンすることで、増幅用トランジスタ7のゲート電極7aに接続されているFD11のリセットを行う。このときの増幅用トランジスタ7からのリセット時出力は、垂直信号線36を介してCDS回路31に保存される。次いで、φTX1をハイにして1行目の第2の転送ゲート部5をオンし、1行目の電荷格納部3の電荷をFD11へ転送させる。電荷格納部3からFD11へ電荷を転送する際には、電荷格納部3用ゲート電極4の電位は、電荷格納部3からFD11へ電荷を完全転送できる電位にする。FD11の電荷量に応じた増幅された電位が、垂直出力線36を通してCDS回路31に送られる。CDS回路31では、先ほど保存したリセット時出力との差を画素信号として出力する。そして、これらの画素信号は、水平走査回路32により水平選択スイッチ34を順次オンすることで、出力バッファアンプ35を経て出力端子Voutからシリアルに出力される。これにより、1行目の画素10の信号と2行目の画素10の信号とが加算され、両信号が混合される。
その後、φSEL1をローにした後に、φSEL2をハイにして2行目の垂直選択スイッチ9をオンし、3行目及び4行目の画素10を選択する。この選択状態において、図11に示すように、駆動パルスφTX2,φRST2の状態を、φSEL1をハイにした状態における駆動パルスφTX1,φRST1の状態と同様の状態とする。これにより、3行目及び4行目の画素10に関して、先に説明した1行目及び2行目の画素10と同様の読み出し動作が行われ、3行目の画素10の信号と4行目の画素10の信号とが加算され、両信号が混合される。
以上の説明からわかるように、図116に示す制御モードでは、電荷格納部3、電荷格納部3用ゲート電極4、第2の転送ゲート部5、FD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9を共有している列方向に隣り合う各2つの画素10の信号がそれぞれ加算して出力され、しかも、全画素同時の電子シャッタ動作が実現される。
図12は、全画素10からそれぞれ画素信号を互いに独立して出力させる制御モードを示すタイミングチャートである。以下に、図12に示す制御モード時の動作について説明する。
まず、メカニカルシャッタが開いた状態で、φPDRSTをハイにして全画素10の不要電荷排出用トランジスタ8を同時にオンし、全画素10のフォトダイオード1に貯まっている電荷を電源VDDに捨てる。
次に、φPDRSTをローにして全画素10の不要電荷排出用トランジスタ8を同時にオフし、全画素10のフォトダイオード1における電荷の蓄積を始める。この時、電荷格納部3に貯まっていた電荷は前の読出し時に順次読み出されて電荷格納部3は空になっているとしているが、別途電荷格納部3をリセットするタイミングを設けてもよい。
次いで、φPDRSTをローにしてから所定の蓄積露光時間が経過した時、メカニカルシャッタを閉じる。
これと同時に、φSEL1をハイにして1行目の垂直選択スイッチ9をオンし、1行目及び2行目の画素10を選択する。この選択状態において、φRST1をハイにしてリセットゲート部6をオンすることで、増幅用トランジスタ7のゲート電極7aに接続されているFD11のリセットを行う。このときの増幅用トランジスタ7からのリセット時出力は、垂直信号線36を介してCDS回路31に保存される。次いで、φTG1をハイにして1行目の画素10の第1の転送ゲート部2をオンし、1行目の画素10のフォトダイオード1に貯まっている電荷を1行目の電荷格納部3に転送する。このとき、電荷格納部3用ゲート電極4の電位は、フォトダイオード1からの電荷を完全転送できる電位にする。次に、φTX1をハイにして1行目の電荷格納部3にある電荷をFD11へ転送する。このとき、電荷格納部3用ゲート電極4の電位は、電荷格納部3からFD11へ電荷を完全転送できる電位にする。FD11の電荷量に応じた増幅された電位が、垂直出力線36を通してCDS回路31に送られる。CDS回路31では、先ほど保存したリセット時出力との差を1行目の画素10の画素信号として出力する。そして、これらの1行目の画素10の画素信号は、水平走査回路32により水平選択スイッチ34を順次オンすることで、出力バッファアンプ35を経て出力端子Voutからシリアルに出力される。
次に、φRST1をハイにしてリセットゲート部6をオンすることで、増幅用トランジスタ7のゲート電極7aに接続されているFD11のリセットを行う。このときの増幅用トランジスタ7からのリセット時出力は、垂直信号線36を介してCDS回路31に保存される。次いで、φTG2をハイにして2行目の画素10の第1の転送ゲート部2をオンし、2行目の画素10のフォトダイオード1に貯まっている電荷を1行目の電荷格納部3に転送する。このとき、電荷格納部3用ゲート電極4の電位は、フォトダイオード1からの電荷を完全転送できる電位にする。次に、φTX1をハイにして1行目の電荷格納部3にある電荷をFD11へ転送する。このとき、電荷格納部3用ゲート電極4の電位は、電荷格納部3からFD11へ電荷を完全転送できる電位にする。FD11の電荷量に応じた増幅された電位が、垂直出力線36を通してCDS回路31に送られる。CDS回路31では、先ほど保存したリセット時出力との差を2行目の画素10の画素信号として出力する。そして、これらの2行目の画素10の画素信号は、水平走査回路32により水平選択スイッチ34を順次オンすることで、出力バッファアンプ35を経て出力端子Voutからシリアルに出力される。
その後、φSEL1をローにした後に、φSEL2をハイにして2行目の垂直選択スイッチ9をオンし、3行目及び4行目の画素10を選択する。この選択状態において、図12に示すように、駆動パルスφTG3,φTG4,φTX2,φRST2の状態を、φSEL1をハイにした状態における駆動パルスφTG1,φTG2,φTX1,φRST1の状態と同様の状態とする。これにより、3行目及び4行目の画素10に関して、先に説明した1行目及び2行目の画素10と同様の読み出し動作が行われる。
以上の説明からわかるように、図12に示す制御モードでは、全画素10からそれぞれ画素信号が互いに独立して出力される。
本実施の形態によれば、1つの画素10毎に当該1つの画素10に対して個別に電荷格納部3、電荷格納部3用ゲート電極4、第2の転送ゲート部5、FD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9を1組設けるのではなく、2つの画素10毎に当該2行目の画素10に対して共通して電荷格納部3、電荷格納部3用ゲート電極4、第2の転送ゲート部5、FD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9を1組設けている。したがって、電荷格納部3、電荷格納部3用ゲート電極4、第2の転送ゲート部5、FD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9の数が半分ですむ。よって、本実施の形態によれば、一時的に電荷を蓄積する電荷格納部3を持ちながらも、同一開口率を前提とした場合は画素の縮小化(ひいては、多画素化又はチップ面積の縮小化)を図ることができるとともに、同一の画素面積を前提とした場合は高開口率化(ひいては、高感度化)を図ることができる。
また、本実施の形態では、前記第1の実施の形態において1画素毎に個別に設けられていた電荷格納部3、電荷格納部3用ゲート電極4、第2の転送ゲート部5が、2つの画素10で共有されている。したがって、本実施の形態によれば、前記第1の実施の形態に比べても、画素の縮小化又は高開口率化を図ることができる。第1の実施の形態を示す図2と本実施の形態を示す図8とを比較すると、本実施の形態を示す図8の方が、同一の画素面積においてフォトダイオード1の受光領域がより大きくなっており、開口率がより高くなっていることがわかる。
また、本実施の形態によれば、前述したように、モード指令信号に応じて、図11に示す制御モードと図12に示す制御モードとが選択的に行われるので、複数の画素の信号電荷の加算・非加算を切り替えて簡単に行うことができる。本実施の形態では、前述したように、図12に示す制御モードでは全画素10からそれぞれ画素信号が互いに独立して出力される一方、図11に示す制御モードでは各2つの画素10の信号がそれぞれ加算して出力されるので、例えば、明るいときには図12に示す制御モードによって高解像度撮像を行う一方、暗いときには図11に示す制御モードによって画素混合したことによる全画素同時電子シャッタの高感度撮像を行うことができる。また、例えばデジタルカメラにおいては、図11に示す制御モードによって、撮像構図決定用に設けられた電子ファインダー用または動画撮像用または本撮像時の測光用または測距用の高感度信号として撮像し、図12に示す制御モードによる高解像度静止画撮像を本撮像とすることができる。
そして、図11に示す制御モードと図12に示す制御モードとでは、垂直走査回路33からの駆動パルスのタイミングを変わるだけであるので、画素部の回路構成等の変更が一切ない。よって、制御モードの切り替えを極めて簡単に実現することができる。
なお、本実施の形態では、モード指令信号に応じて、図11に示す制御モードと図12に示す制御モードとが選択的に行われるように垂直走査回路33が構成されているが、いずれか一方の制御モードのみを行うように垂直走査回路33を構成してもよい。
また、本実施の形態では、CDS回路31をチップ内に設けているが、CDS回路31をチップ内に設けずに、CDS処理を外部で行ってもよい。
さらに、本実施の形態では、2つの画素が1組の電荷格納部3、電荷格納部3用ゲート電極4、第2の転送ゲート部5、FD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9を共有しているが、3つ以上の画素が1組の電荷格納部3、電荷格納部3用ゲート電極4、第2の転送ゲート部5、FD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9を共有するように構成してもよい。
さらにまた、本実施の形態では、列方向に並んだ2つの画素が1組の電荷格納部3、電荷格納部3用ゲート電極4、第2の転送ゲート部5、FD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9を共有しているが、行方向に並んだ2つ以上の画素が1組の電荷格納部3、電荷格納部3用ゲート電極4、第2の転送ゲート部5、FD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9を共有するように構成してもよい。
また、本実施の形態では、不要電荷排出用トランジスタ8が設けられているが、例えばフォトダイオード1から電荷格納部3に電荷を転送した後に、例えばカメラのメカニカルシャッタなどにより光が入らない構成になっているときは、不要電荷排出用トランジスタ8は特に設けなくてもよい。
さらに、本実施の形態では、電荷格納部3用ゲート電極4が設けられているが、フォトダイオード1から電荷格納部3、電荷格納部3からフォトダイオード1へ電荷の完全転送ができるように電荷格納部3へのイオン注入条件を設定すれば、電荷格納部3用ゲート電極4は設けなくてもよい。
また、本発明では、前記第1の実施の形態で採用されているような1組のFD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9を共有する複数の画素と、前記第2の実施の形態で採用されているような1組の電荷格納部3、電荷格納部3用ゲート電極4、第2の転送ゲート部5、FD11、増幅用トランジスタ7、リセットゲート部6、垂直選択スイッチ9を共有する複数の画素とが、混在してもよい。
以上、本発明の各実施の形態及びその変形例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、本発明は、特許文献1,2に開示されているような増幅部に接合型電界効果トランジスタを用いた固体撮像装置にも、適用することができる。
1 光電変換部
2 第1の転送ゲート部
3 電荷格納部
5 第2の転送部
6 リセットゲート部
7 増幅用トランジスタ
8 不要電荷排出用トランジスタ
9 垂直選択スイッチ
10 画素
31 CDS回路
32 水平走査回路
33 垂直走査回路
2 第1の転送ゲート部
3 電荷格納部
5 第2の転送部
6 リセットゲート部
7 増幅用トランジスタ
8 不要電荷排出用トランジスタ
9 垂直選択スイッチ
10 画素
31 CDS回路
32 水平走査回路
33 垂直走査回路
Claims (10)
- 入射光に応じた電荷を生成して蓄積する光電変換部、前記光電変換部から転送される電荷を蓄積する電荷格納部、所定部位の電荷量に応じた信号を出力する増幅部、前記光電変換部から前記電荷格納部に電荷を転送する第1の転送ゲート部、及び、前記電荷格納部から前記所定部位に電荷を転送する第2の転送ゲート部を備えた画素を、複数有する固体撮像装置であって、
前記複数の画素のうちの1つの画素毎に、当該1つの画素に対して個別に前記光電変換部、前記電荷格納部、並びに、前記第1及び第2の転送ゲート部が1組設けられ、
前記複数の画素のうちの2以上の所定数の画素毎に、当該所定数の画素に対して共通して前記所定部位及び前記増幅部が1組設けられたことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記各画素は、前記所定部位の電荷を排出するリセットゲート部を備え、
前記複数の画素のうちの前記所定数の画素毎に、当該所定数の画素に対して共通して前記所定部位、前記増幅部及び前記リセットゲート部が1組設けられたことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記所定数の画素の各画素の前記電荷格納部の電荷が、当該所定数の画素に対して共通して設けられた前記所定部位に個別に転送されるように、前記第2の転送ゲート部を制御する制御部を、備えたことを特徴とする請求項1又は2記載の固体撮像装置。
- 前記所定数の画素の各画素の前記電荷格納部の電荷が、当該所定数の画素に対して共通して設けられた前記所定部位に同時に転送されるように、前記第2の転送ゲート部を制御する制御部を、備えたことを特徴とする請求項1又は2記載の固体撮像装置。
- 前記所定数の画素の各画素の前記電荷格納部の電荷が、当該所定数の画素に対して共通して設けられた前記所定部位に個別に転送されるように、前記第2の転送ゲート部を制御する第1の制御モードと、前記所定数の画素の各画素の前記電荷格納部の電荷が、当該所定数の画素に対して共通して設けられた前記所定部位に同時に転送されるように、前記第2の転送ゲート部を制御する第2の制御モードとを、指令信号に応答して選択的に行う制御部を、備えたことを特徴とする請求項1又は2記載の固体撮像装置。
- 入射光に応じた電荷を生成して蓄積する光電変換部、前記光電変換部から転送される電荷を蓄積する電荷格納部、所定部位の電荷量に応じた信号を出力する増幅部、前記光電変換部から前記電荷格納部に電荷を転送する第1の転送ゲート部、及び、前記電荷格納部から前記所定部位に電荷を転送する第2の転送ゲート部を備えた画素を、複数有する固体撮像装置であって、
前記複数の画素のうちの1つの画素毎に、当該1つの画素に対して個別に前記光電変換部及び前記第1の転送ゲート部が1組設けられ、
前記複数の画素のうちの2以上の所定数の画素毎に、当該所定数の画素に対して共通して前記電荷格納部、前記第2の転送ゲート部、前記所定部位及び前記増幅部が1組設けられたことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記各画素は、前記所定部位の電荷を排出するリセットゲート部を備え、
前記複数の画素のうちの前記所定数の画素毎に、当該所定数の画素に対して共通して前記電荷格納部、前記第2の転送ゲート部、前記所定部位、前記増幅部及び前記リセットゲート部が1組設けられたことを特徴とする請求項6記載の固体撮像装置。 - 前記所定数の画素の各画素の前記光電変換部の電荷が、当該所定数の画素に対して共通して設けられた前記電荷格納部に個別に転送されるように、前記第1の転送ゲート部を制御する制御部を、備えたことを特徴とする請求項6又は7記載の固体撮像装置。
- 前記所定数の画素の各画素の前記光電変換部の電荷が、当該所定数の画素に対して共通して設けられた前記電荷格納部に同時に転送されるように、前記第1の転送ゲート部を制御する制御部を、備えたことを特徴とする請求項6又は7記載の固体撮像装置。
- 前記所定数の画素の各画素の前記光電変換部の電荷が、当該所定数の画素に対して共通して設けられた前記電荷格納部に個別に転送されるように、前記第1の転送ゲート部を制御する第1の制御モードと、前記所定数の画素の各画素の前記光電変換部の電荷が、当該所定数の画素に対して共通して設けられた前記電荷格納部に同時に転送されるように、前記第1の転送ゲート部を制御する第2の制御モードとを、指令信号に応答して選択的に行う制御部を、備えたことを特徴とする請求項6又は7記載の固体撮像装置。
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