JP2007295230A - 固体撮像装置およびその駆動方法、カメラ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の固体撮像装置は、垂直転送部13における転送電極が6相の電極群を繰り返して構成され、垂直最終段21は3列毎に同じ転送電極構成を有し、かつ第3相電極(V3B、V3R、V3L)および第5相電極(V3B、V3R、V3L)が他とは独立して駆動可能である。垂直転送部13から水平転送部14へ電荷を転送する際、垂直最終段21における第3相電極および第5相電極を駆動させ、列毎に異なる電荷転送動作を行い、かつ水平転送部14での1〜2段の転送動作を組み合わせることにより、水平転送部14内で信号成分とスミア成分とを分離する。
【選択図】図5
Description
図1に本発明に係る固体撮像装置の概略構成図を示す。全体および各部の構成は図31に示したのとほぼ同様であるが、垂直転送部13を駆動するための垂直転送パルスおよび転送電極が基本的に6相であることと垂直最終段21における垂直転送電極の構成が異なる。また、この構成では、垂直・水平方向共に2画素おきにR・G・Bのそれぞれのカラーフィルタが周期的に配置されている。例えば、垂直方向2画素×水平方向2画素の計4画素を単位とすれば、左下の画素がR、右下および左上の画素がG、右上の画素がBとなるように、いわゆるベイヤー配列でカラーフィルタが配置されている。このフィルタ構成は以降に示す実施形態においても同様である。
図3に間引き駆動時の画素と転送電極との配置関係を示す。図3(a)、(b)には信号読み出し画素と転送電極との配置関係を、図3(c)には転送電極の組におけるバリア電極と蓄積電極の配置関係をそれぞれ示している。また、図3(a)と図3(b)とでは垂直転送部内で画素混合を行う場合と行わない場合とに対応している。
(スミア抑圧レベル)=20×LOG((スミア信号)/(信号)) (式1)
という計算式で表される。
(スミア改善度)=20×log(スミア改善比率) (式2)
という計算式で表される。スミアの改善は上記の式からも読み取れるが、スミア信号そのものの低減と同時に、信号レベルの増加によっても改善が得られる。
図4に本発明の第1の実施形態における固体撮像装置の垂直、水平転送パルスのタイミングチャートを示し、図5〜図7に転送部での電荷の転送状態を説明するための図を示す。なお、図4には垂直最終段での転送パルスおよび水平転送パルスを示している。
図11〜図16に本発明の第2の実施形態における転送部での電荷の転送状態を説明するための図を示す。本実施形態と第1の実施形態とで異なる主な点は、水平転送部14内で同色の信号成分を混合している点である。このようにすることで、画像信号における色信号成分を増やすことができ、感度の向上および画素の有効利用が図れる。
図17〜図25に本発明の第3の実施形態における転送部での電荷の転送状態を説明するための図を示す。本実施形態と第2の実施形態とで異なる主な点は、水平転送部14内に第1色系列、第2色系列の信号成分を含む信号電荷を両方とも読み出した状態で、水平転送動作を行う点である。このようにすることで、画像信号における色信号成分を増やすことができ、感度の向上および画素の有効利用が図れるとともに、1水平ブランキング期間内に転送できる信号の種類を増やすことができ、その結果、高速の画像読み出しを実現できる。
図27に本発明の第4の実施形態におけるディジタルカメラの概略構成を示す。本ディジタルカメラは、被写体からの入射光を固体撮像装置1の撮像面に結像するためのレンズなどを含む光学系31と、固体撮像装置1の駆動を制御する制御部32と、固体撮像装置1からの出力信号に対して様々な信号処理を施す画像処理部33とを備えている。
11 撮像部
12 受光素子(フォトダイオード)
13 垂直転送部
14 水平転送部
15 電荷検出部
16 最終出力ゲート
17 FD(フローティングディフュージョン)部
18 RD(リセットドレイン)部
19 RG(リセットゲート)部
20 タイミング発生回路
21 垂直最終段
22 単独トランジェント電極
31 光学系(レンズ)
32 制御部
33 画像処理部
34 メモリ
Claims (11)
- 二次元配列の画素から読み出した信号電荷を垂直方向へ転送するために前記画素の各列に対応して設けられた垂直転送部と、
前記垂直転送部から受け取った信号電荷を水平方向に転送する水平転送部とを有し、
前記垂直転送部における前記水平転送部に最も近い転送段である垂直最終段が、m(mは2以上の整数)列毎に同じ転送電極構成を有し、
前記m列のうち、一つの列以外の垂直最終段あるいは全ての列の垂直最終段に、当該垂直最終段から前記水平転送部への転送動作を、当該m列における他の列とは独立して制御するために、前記他の列とは独立した転送電極が設けられた固体撮像装置であって、
画像信号として用いられる信号成分が入った第1のパケットと画像信号として用いられる信号成分が入っていない第2のパケットとを、1水平転送期間内に少なくとも1パケットずつ連続して垂直方向に転送する連続垂直転送駆動モードを備え、
前記連続垂直転送駆動モードにおいて、前記第1のパケットと前記第2のパケットとが前記水平転送部内で振り分けられて分離されるように前記垂直転送段の転送電極および前記水平転送部の転送電極とにそれぞれ転送パルスが印加されることを特徴とする固体撮像装置。 - 前記第1のパケットと前記第2のパケットとを前記水平転送部内で振り分ける際、前記第1のパケットが(m−1)パケット以下であることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記各画素に対応したカラーフィルタが設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の固体撮像装置。
- 前記カラーフィルタはベイヤー配列で配置されていることを特徴とする請求項3に記載の固体撮像装置。
- 撮像モードとして少なくとも垂直方向および水平方向に画素を間引いて読み出すモニターモードを備えた固体撮像装置の駆動方法であって、
二次元配列の画素から読み出した信号電荷を垂直方向へ転送するための垂直転送部で、画像信号として用いられる信号成分が入った第1のパケットと画像信号として用いられる信号成分が入っていない第2のパケットとを転送するステップと、
前記垂直転送部から受け取った信号電荷を水平方向に転送する水平転送部の所定の転送段に、任意の前記垂直転送部の列にある前記第2のパケットに含まれる電荷を前記垂直転送部から転送するステップと、
前記水平転送部における前記所定の転送段とは異なる転送段に前記第1のパケットに含まれる電荷を前記垂直転送部から転送するステップと、
前記水平転送部で各転送段に入った電荷を水平転送し、出力信号を得るステップとを有する固体撮像装置の駆動方法。 - 前記垂直転送部内で前記電荷を加算した後、前記水平転送部に転送することを特徴とする請求項5記載の固体撮像装置の駆動方法。
- 前記垂直転送部内で複数の前記第1のパケットが連続して転送されるようにすることを特徴とする請求項5または6に記載の固体撮像装置の駆動方法。
- 前記垂直転送部における前記水平転送部に最も近い転送段である垂直最終段で、前記第1のパケット内の電荷と前記第2のパケット内の電荷とを混合するステップを有する請求項5ないし7のいずれかに記載の固体撮像装置の駆動方法。
- 被写体からの入射光を固体撮像装置の撮像面に結像するためのレンズ等を含む光学系と、前記固体撮像装置の駆動を制御する制御部と、前記固体撮像装置からの出力信号に対して様々な信号処理を施す画像処理部とを備えたカメラであって、
前記固体撮像装置は請求項1ないし4のいずれかに記載の固体撮像装置であることを特徴とするカメラ。 - 前記出力信号を格納するためのメモリをさらに備える請求項9記載のカメラ。
- 前記水平転送部から出力される出力信号のうち、信号成分の量が同じでスミア成分の異なる信号間で差分を行い得られた1画素あたりのスミア成分を用いて、出力信号中のスミア成分を除去して画像信号を得る請求項9または10に記載のカメラ。
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