JP2008017183A

JP2008017183A - 固体撮像素子の駆動方法及び固体撮像装置

Info

Publication number: JP2008017183A
Application number: JP2006186668A
Authority: JP
Inventors: Noriko Kawamura; 典子河村
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2006-07-06
Filing date: 2006-07-06
Publication date: 2008-01-24

Abstract

【課題】固体撮像素子の信号電荷の転送効率を向上させることができる固体撮像素子の駆動方法及び固体撮像装置を提供する。
【解決手段】行方向及び列方向にマトリクス状に配置された複数の光電変換素子と、光電変換素子から読み出された信号電荷を列方向下流側に転送する垂直電荷転送素子と、垂直電荷転送素子の下流側に配置され該垂直電荷転送素子から転送される信号電荷を行方向下流側に転送する水平電荷転送素子とを備えた固体撮像素子の駆動方法及びその固体撮像素子を備えた固体撮像装置であって、撮像時に、光電変換素子から垂直電荷転送素子へ信号電荷を読み出す周期である転送期間を、撮像した画像を構成する画素に応じて繰り返し、最初の転送期間には、少なくとも、垂直電荷転送素子の信号電荷を該垂直電荷転送素子に沿って列方向下流側に転送するステップが含まれている。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体撮像素子の駆動方法に関し、特に、電荷転送を効率化することで、高速化を実現することができる固体撮像素子の駆動方法及び固体撮像装置に関する。

現在、エリアイメージセンサに固体撮像素子を使用するデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の固体撮像装置が普及している。
固体撮像素子は、半導体基板上に形成されたフォトダイオード等の光電変換素子と、光電変換素子で生成された電荷を転送する電荷転送部とを備えており、撮像領域には多数個の光電変換素子が複数行及び複数例にわたってマトリクス状に配置されている。また、カラー撮影に使用される単板式の固体撮像素子は、マトリクス状に配置された光電変換素子の上方にカラーフィルタ層が形成され、該カラーフィルタ層には、それぞれの光電変換素子の上方に一つづつ配置されたカラーフィルタが形成される。さらに必要に応じて、カラーフィルタ層の上にマイクロレンズ層が形成される。

固体撮像素子は、ＣＣＤ（電荷結合素子）によって構成される垂直電荷転送素子（ＶＣＣＤ）が、例えば１つの光電変換素子列に１つずつ、この光電変換素子列に沿って配設される。また、ＣＣＤによって構成される水平電荷転送素子（ＨＣＣＤ）が、垂直電荷転送素子それぞれの出力端に配置されている。

固体撮像素子上の画素に光が入射すると、その光量に応じた量の電荷が、この画素の光電変換素子に蓄積される。個々の画素（光電変換素子）に蓄積された電荷は、この画素に対応する垂直電荷転送素子へ読み出され、さらに、この垂直電荷転送素子によって水平電荷転送素子へ転送される。１つの画素行に属する画素の各々に蓄積された電荷は、対応する垂直電荷転送素子へ同じタイミングで読出され、同じタイミングで水平電荷転送素子へ転送される。水平電荷転送素子は、垂直電荷転送素子の各々から受け取った電荷を所定方向に順次転送し、出力する。

水平電荷転送素子から出力された電荷は、上記の半導体基板に形成された出力回路部によって検出される。出力回路部は、検出した電荷に応じた信号電圧を生成し、この信号電圧を増幅して出力する。出力回路部によって検出された後の電荷は、例えば、ドレイン領域へ掃き出された後に電源電圧に吸収される。
このような固体撮像素子を利用した撮像装置は、出力回路部から出力される信号電圧（画素信号）を利用して画像信号を生成する。

エリアイメージセンサとして利用される固体撮像素子としては、多数個の画素が正方格子状（行数と列数とが異なるものを含む。）に配置されたものが知られている。このような固体撮像素子に広く利用されている色フィルタの配列として、ベイヤー配列がある。ベイヤー配列は、Ｒ画素とＧ画素とを交互に繰り返し配置した画素行と、Ｇ画素とＢ画素とを交互に繰り返し配置した画素行とを交互に繰り返し形成したものである。また、奇数行、奇数列の画素と偶数行、偶数列の画素とを１／２ピッチずつずらした画素配列も知られており、このような画素配列の固体撮像素子では、図６に示すように、ベイヤー配列の行方向及び列方向を約４５゜傾斜させた、カラーフィルタパターンが利用される。

上記配列の画素からなるＣＣＤ型の固体撮像素子の駆動方法として、通常は、全ての光電変換素子からの信号電荷をそれぞれ画素信号として利用するが、固体撮像素子を用いた電子スチルカメラにおけるモニターモード（カメラの表示部に撮影画像を表示するモード）や、動画撮影モード（記録画素数が一般に少ない）では、垂直方向及び水平方向に間引いた信号を得れば充分である。

その場合の垂直方向の間引きは、光電変換素子から垂直電荷転送素子への読み出しを間引いたり、垂直方向の複数の光電変換素子の電荷を垂直電荷転送素子で加算（混合）させたりすることによって実現される。また、水平方向の間引きは、垂直電荷転送素子と水平電荷転送素子との間に、信号電荷を一時蓄積するラインメモリを設け、垂直電荷転送素子から水平電荷転送素子への転送列を間引いたり、水平電荷転送素子で複数の垂直電荷転送素子から電荷を加算（混合）することによって実現される。信号電荷の加算を行うと、信号処理上１つの画素として扱われる信号量（電荷量）が増加しているので、撮影感度が向上する利点がある。
上記のように、水平電荷転送素子において信号電荷の加算を行う固体撮像素子は、例えば特許文献１に示されている。

図７は、図６に示す画素配列で構成され水平電荷転送素子にて信号電荷の加算を行う固体撮像素子の一例としての概略構成を平面的に示す図である。
この固体撮像素子１は、半導体基板表面に複数行、複数列に亘って行列状に配設された複数の光電変換素子２と、光電変換素子２に隣接して設けられ、光電変換素子２で発生した信号電荷を列方向Ｙに転送する複数の垂直電荷転送素子３と、光電変換素子２の信号電荷を垂直電荷転送素子３に読み出す電荷読み出し部４と、垂直電荷転送素子３の端部に設けられ、垂直電荷転送素子３からの信号電荷を一時蓄積するラインメモリ５と、ラインメモリ５からの信号電荷を行方向Ｘに転送する水平電荷転送素子６と、水平電荷転送素子６によって転送される信号電荷に応じた信号を出力する出力部７とを含む。なお、図７の符号は、その一部のみに代表して番号を付したものである。

光電変換素子２は、半導体基板にイオンドーピングして形成されたフォトダイオードを用いることができ、入射光量に応じた信号電荷を発生し蓄積する。各光電変換素子２の上方には、色フィルタ（図示せず）が設けられ、各光電変換素子２は、フィルタの色に対応した分光感度の信号電荷を発生し蓄積する。色フィルタは、例えば赤色（以下、単に「Ｒ」と記述する場合もある）、緑色（以下、単に「Ｇ」と記述する場合もある）、青色（以下、単に「Ｂ」と記述する場合もある）の３原色で構成される。

垂直電荷転送素子３は、光電変換素子２から読み出された電荷を蓄積し、転送する垂直電荷転送チャネルと、その上方に設けられた垂直転送電極（図７においては、垂直電荷転送チャネル領域に対応する領域を概略的に垂直電荷転送素子３として表している。）を含む第１のタイプの電荷転送素子で構成される。光電変換素子２の信号電荷は、電荷読み出し部４を介して垂直電荷転送素子３に読み出される。光電変換素子２、垂直電荷転送素子３、電荷読み出し部４の形状及び配置、垂直転送電極（図示せず）の形状、配置等は、種々のものが周知であるので、詳細な記載は省略する。

ラインメモリ５は、垂直電荷転送素子３に続く１つの電荷転送段として構成される。ラインメモリ５を構成する電荷転送段は、第２のタイプの電荷転送素子の電荷転送段と同様の構成を有し、上流の垂直電荷転送素子３側にｎ^-型不純物添加領域、下流の水平電荷転送素子３側にｎ型不純物添加領域が形成されている。したがって、上流側に隣接する垂直電荷転送素子３の電荷転送段に信号電荷を蓄積した後、その電荷転送段に相対的に低いレベルの電圧を印加し、ラインメモリ５に相対的に高いレベルの電圧を印加することにより、垂直電荷転送素子３からの信号電荷をラインメモリ５に転送し、蓄積することができる。

水平電荷転送素子６は、第２のタイプの電荷転送素子で構成され、１つの垂直電荷転送素子３に対応して１つの電荷転送段を有する。そして、垂直電荷転送素子３の下流端に設けられたラインメモリ５に蓄積された信号電荷が対応する電荷転送段に転送され、蓄積され、出力部７に転送される。

特開２０００−２８６４０８号公報

図８は、従来の固体撮像装置の駆動方法を説明する図である。図８では、ＶＤは駆動回路から入力される垂直同期信号を示し、ＨＤは、駆動回路から入力される水平同期信号を示している。また、図８では、ＶＣＣＤは、垂直電荷転送素子に入力されるパルス信号を示し、ＬＭは、ラインメモリに入力されるパルス信号を示し、ＨＣＣＤは、水平電荷転送素子に入力されるパルス信号を示している。
図８に示すように、撮像時には、垂直同期信号を入力し、所定の時間間隔で水平同期信号を入力する。水平同期信号ＨＤは、電荷転送段ごとに高い電圧信号と低い電圧信号を繰り返すパルス信号である。図８において、１Ｈは、一段あたりの電荷転送段が転送される期間（以下、転送期間ともいう。）を示している。従来の駆動方法の手順では、最初の転送期間ｔ_０で、光電変換素子２から垂直電荷転送素子３へ信号電荷を読み出す。そして、次の転送期間ｔ_１で垂直電荷転送素子３の信号電荷がラインメモリ５に一段だけ転送され、ラインメモリ５の信号電荷が水平電荷転送素子６に一段だけ転送され、水平電荷転送素子６の信号電荷が水平方向に一段だけ転送される。固体撮像装置は、転送期間ｔ_０〜ｔ_ｅごとに電荷転送段を逐次に転送し、画像を構成する全ての電荷転送段について転送する。このように、従来の駆動方法では、撮像時に、最初の転送期間ｔ_０では光電変換素子２から信号電荷がラインメモリ５へ読み出されるのみで、垂直電荷転送素子３、ラインメモリ５、水平電荷転送素子６では信号電荷の転送は行われていなかった。
一方、固体撮像素子は、画素数の増加が進んでおり、固体撮像装置で撮像を実行する際に、固体撮像素子から出力された信号電荷の転送効率を向上させることで高速に処理することが要求されている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、固体撮像素子の信号電荷の転送効率を向上させることができる固体撮像素子の駆動方法及び固体撮像装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記構成によって達成される。
（１）行方向及び列方向にマトリクス状に配置された複数の光電変換素子と、前記光電変換素子から読み出された信号電荷を列方向下流側に転送する垂直電荷転送素子と、前記垂直電荷転送素子の下流側に配置され該垂直電荷転送素子から転送される信号電荷を行方向下流側に転送する水平電荷転送素子とを備えた固体撮像素子の駆動方法であって、撮像時に、前記光電変換素子から前記垂直電荷転送素子へ信号電荷を読み出す周期である転送期間を、撮像した画像を構成する画素に応じて繰り返し、最初の転送期間には、少なくとも、前記垂直電荷転送素子の信号電荷を該垂直電荷転送素子に沿って列方向下流側に転送するステップが含まれていることを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。

この固体撮像素子の駆動方法によれば、最初の転送期間には垂直電荷転送素子の信号電荷を該垂直電荷転送素子に沿って列方向下流側に転送するステップが含まれているため、光電変換素子から垂直電荷転送素子へ信号電荷を読み出されるとともに、垂直電荷転送素子において信号電荷の転送が行われる。このため、本発明は、最初の転送期間では光電変換素子から垂直電荷転送素子への読み出ししか行われない従来の駆動方法に比べて、転送時間を短縮することができる。

（２）最初の転送期間には、前記垂直電荷転送素子の下流側端部から信号電荷を前記水平電荷転送素子に転送するステップが含まれていることを特徴とする上記（１）に記載の固体撮像素子の駆動方法。
こうすれば、最初の転送期間において、光電変換素子から垂直電荷転送素子へ信号電荷を読み出すとともに、垂直電荷転送素子の信号電荷を転送し、また、垂直電荷転送素子の下流側端部から信号電荷を水平電荷転送素子に転送することができ、より一層転送時間を短縮することができる。

（３）前記垂直電荷転送素子から前記水平電荷転送素子への信号電荷の転送が、前記垂直電荷転送素子の列方向下流側端部に設けられた複数の電荷蓄積部に信号電荷を一端蓄積してから行われることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の固体撮像素子の駆動方法。
こうすれば、最初の転送期間において、光電変換素子から垂直電荷転送素子へ信号電荷を読み出すとともに、垂直電荷転送素子の信号電荷を転送し、また、垂直電荷転送素子の信号電荷を複数の電荷蓄積部（例えば、ラインメモリ）に転送することができ、転送時間を短縮することができる。

（４）前記転送期間のうち、最初の転送期間には、前記複数の電荷蓄積部の信号電荷を前記水平電荷転送素子に転送せず、且つ、最後の転送期間には前記垂直電荷転送素子での信号電荷の転送を行わないことを特徴とする上記（３）に記載の固体撮像素子の駆動方法。

こうすれば、最後の転送期間では、垂直電荷転送素子で信号電荷を転送する時間が必要ないため、転送時間を省略することができる。

（５）行方向及び列方向にマトリクス状に配置された複数の光電変換素子と、前記光電変換素子から読み出された信号電荷を列方向下流側に転送する垂直電荷転送素子と、前記垂直電荷転送素子の下流側に配置され該垂直電荷転送素子から転送される前記信号電荷を行方向下流側に転送する水平電荷転送素子とを備えた固体撮像素子と、上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の駆動方法に基づいて駆動信号を出力する制御部を備えた固体撮像装置。

この固体撮像装置によれば、転送期間には、少なくとも、垂直電荷転送素子の信号電荷を該垂直電荷転送素子に沿って列方向下流側に転送するように制御部によって制御するため、転送期間のうち最初に転送期間であっても、光電変換素子から垂直電荷転送素子へ信号電荷を読み出されるとともに、垂直電荷転送素子において信号電荷の転送が行われる。このため、この固体撮像装置によれば、撮像時に、最初の転送期間において光電変換素子から垂直電荷転送素子への読み出ししか行われない従来の固体撮像装置に比べて、信号電荷の転送時間を短縮することができる。

本発明によれば、固体撮像素子の信号電荷の転送効率を向上させることができる固体撮像素子の駆動方法及び固体撮像装置を提供できる。

以下、本発明に係る固体撮像素子の駆動方法及び固体撮像装置の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
まず、固体撮像装置の構成から説明する。図１は、本発明にかかる固体撮像装置の概略を示すブロック図である。同図に示すように、本実施形態による固体撮像装置１００は、撮像光学系１１、固体撮像素子１３、駆動回路１５、画像信号処理回路１７、画像データ出力部１９、表示部２１、記録部２３、制御部２５、操作部２７及びパルス信号発生部２９を備えている。

撮像光学系１１は、固体撮像素子１３上に光学像を結像させる。この撮像光学系１１は、例えば光学レンズ、絞り、オプティカルローパスフィルタ等を含んで構成される。なお、図中の矢印Ｌは光を示している。

固体撮像素子１３は、例えばＣＣＤイメージセンサからなり、撮像光学系１１が結像した光学像を電気信号に変換する。この固体撮像素子１３は、光電変換素子、垂直電荷転送素子（ＶＣＣＤ）、水平電荷転送素子（ＨＣＣＤ）、出力部及び色フィルタアレイを含んで構成される。固体撮像素子１３の構成は、従来のものと同じであるため省略する。

駆動回路１５は、固体撮像素子１３の動作に必要な駆動信号及び制御信号を固体撮像素子１３に供給する。この駆動回路１５は、例えば垂直ドライバ、水平ドライバ、ＤＣ電源等を含んで構成される。また、撮像光学系１１の光学レンズや絞りを制御する回路も必要に応じて含まれる。

画像信号処理回路１７は、固体撮像素子１３で生成された画像信号を受け取り、これに種々の処理を施して画像データを生成する。この画像信号処理回路１７は、例えばアナログ／デジタル変換器、ＣＤＳ回路（相関二重サンプリング回路）、色分離回路、ディレーライン等を含んで構成される。

画像データ出力部１９は、画像信号処理回路１７から出力された画像データを受け取り、この画像データをフレームメモリ等の記憶媒体に記憶する。

表示部２１は、画像データ出力部１９から供給される画像データに基づいて、静止画または動画を表示する。この表示部２１は、例えば液晶ディスプレイ等の表示装置を含んで構成される。

記録部２３は、画像データ出力部１９から供給される画像データを、例えばメモリカード等の記録媒体に記録する。

制御部２５は、駆動回路１５、画像信号処理回路１７及び画像データ出力部１９等の動作を制御する駆動信号を出力する。この制御部２５は、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）によって構成される。

固体撮像装置１００は、例えば、少なくとも２つの撮像モード、即ち、静止画を撮像して記録する静止画記録モードと、動画を撮像する動画記録モードとを有していてもよい。固体撮像装置１００の使用者によって操作部２７を介して操作することで２つの撮像モードのうちいずれかを選択可能な構成とすることができる。なお、静止画記録モード時及び動画記録モード時において、非撮影時には、固体撮像素子１３からの画像データに基づくモニター画像が表示部２１に表示される。

パルス信号発生部２９は、装置内の動作タイミングの統一をとるためのパルス信号を生成し、駆動回路１５、画像信号処理回路１７及び制御部２５等に供給する。このパルス信号発生部２９は、例えば、一定の周期でパルスを発生する原発振、タイミングジェネレータ等を含んで構成される。

固体撮像装置１００の一構成要素である固体撮像素子１３は、複数の光電変換素子に蓄積された電荷をこの固体撮像素子１３内で垂直加算及び水平加算できるＣＣＤイメージセンサである。

固体撮像素子１３は、行方向及び列方向にマトリクス状に配置された複数の光電変換素子と、光電変換素子から読み出された信号電荷を列方向下流側に転送する垂直電荷転送素子と、垂直電荷転送素子の下流側に配置され垂直電荷転送素子から転送される信号電荷を行方向下流側に転送する水平電荷転送素子とを備えている。なお、本明細書においては、垂直電荷転送素子及び水平電荷転送素子によって転送される信号電荷の移動に基づいて、「列方向下流側」、「行方向下流側」と特定する。

次に、本発明にかかる固体撮像素子の駆動方法の第１実施形態を説明する。図２は、第１実施形態の固体撮像素子の駆動方法において、垂直電荷転送素子、ラインメモリ、水平電荷転送素子の信号電荷の転送のタイミングを示す図である。
なお、本実施形態のラインメモリ（以下、ラインメモリＬＭ、又は、単にＬＭともいう。）は、垂直電荷転送素子の列方向下流側端部に設けられた複数の電荷蓄積部の一例であり、垂直電荷転送素子から水平電荷転送素子へ転送する信号電荷を一旦蓄積する機能を有するものである。

図２において、ＶＤは駆動回路から入力される垂直同期信号を示し、ＨＤは、駆動回路から入力される水平同期信号を示している。また、図２では、ＶＣＣＤは、垂直電荷転送素子に入力されるパルス信号を示し、ＬＭは、ラインメモリに入力されるパルス信号を示し、ＨＣＣＤは、水平電荷転送素子に入力されるパルス信号を示している。垂直電荷転送素子、ラインメモリ、及び水平電荷転送素子は、パルス信号に応じて信号電荷を転送する。

撮像時に、固体撮像素子１３の撮像領域に光Ｌが入射することで、撮像領域に配置された光電変換素子で信号電荷が生成される。そして、固体撮像素子１３に駆動回路１５から垂直同期信号ＶＤが入力される。また、固体撮像素子１３に駆動回路１５から水平同期信号ＨＤが入力される。

図２において、１Ｈは、光電変換素子から垂直電荷転送素子へ信号電荷を読み出す周期（以下、転送期間という。）を示している。撮像時には、撮像データの全画素に応じて転送期間Ｔ_１〜Ｔ_ｅを繰り返し、信号電荷を画像信号処理回路１７に出力する。

図３は、本実施形態の駆動方法の手順を示す図である。
撮像時には、駆動回路から垂直同期信号ＶＤ及び水平同期信号ＨＤが入力されるとともに、最初の転送期間Ｔ_１が開始され、光電変換素子から水平電荷転送素子に信号電荷を読み出す（ステップＳ１１）。

また、最初の転送期間Ｔ_１において、信号電荷の読み出しの後、所定のパルス信号に基づいて垂直電荷転送素子の信号電荷を下流側に転送する（ステップＳ１２）。また、垂直電荷転送素子の下流側端部に設けられたラインメモリから水平電荷転送素子に、所定のパルス信号に基づいて転送する（ステップＳ１３）。

さらに、最初の転送期間Ｔ_１において、水平電荷転送素子の信号電荷を出力部に転送する動作が実行される（ステップＳ１４）。同様に、次の転送期間Ｔ_２でも、垂直電荷転送素子の転送（ステップＳ１５）、ラインメモリの転送（ステップＳ１６）、及び、水平電荷転送素子の転送（ステップＳ１７）が順次に実行される。そして、全画素について転送が終了したか否かを判別し（ステップＳ１８）、終了していない場合には、全画素の転送が終了するまで、ステップＳ１６からステップＳ１８の手順を最後の転送期間Ｔ_ｅ繰り返す。全画素について転送が終了すると、信号電荷の転送が完了する。

このように、本実施形態では、最初の転送期間Ｔ１に、光電変換素子から垂直電荷転送素子へ信号電荷を読み出すとともに、垂直電荷転送素子の信号電荷を転送し、また、垂直電荷転送素子の下流側端部から信号電荷を水平電荷転送素子に転送しているため、最初の転送期間では光電変換素子から垂直電荷転送素子への読み出ししか行われない従来の駆動方法に比べて、転送時間を短縮することができる。

次に、本発明にかかる固体撮像素子の駆動方法の第２実施形態を説明する。図４は、第２実施形態の固体撮像素子の駆動方法において、垂直電荷転送素子、ラインメモリ、水平電荷転送素子の信号電荷の転送のタイミングを示す図である。図５は、本実施形態の駆動方法の手順を示す図である。なお、以下に説明する実施形態において、すでに説明した部材などと同等な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号又は相当符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。

撮像時に、駆動回路から垂直同期信号ＶＤ及び水平同期信号ＨＤが入力されるとともに、最初の転送期間Ｔ_１が開始され、光電変換素子から水平電荷転送素子に信号電荷を読み出す（ステップＳ２１）。

また、最初の転送期間Ｔ_１において、信号電荷の読み出しの後、所定のパルス信号に基づいて垂直電荷転送素子の信号電荷を下流側に転送する（ステップＳ２２）。ここで、本実施形態では、垂直電荷転送素子の信号電荷を下流側端部のラインメモリに転送する動作は実行されない。

次の転送期間Ｔ_２において、垂直電荷転送素子の信号電荷を下流側端部のラインメモリから水平電荷転送素子に転送する動作が実行される（ステップＳ２３）。そして、次の画素段の信号電荷が垂直電荷転送素子に転送され（ステップＳ２４）、水平電荷転送素子の信号電荷を出力部に転送する（ステップＳ２５）。

水平電荷転送素子への転送の後、最終の画素の一つ手前の画素を転送する転送期間ＴＴ_ｅ−１まで、ステップＳ２３からステップＳ２５の手順を繰り返す。最終の画素まで転送すると判断した場合には（ステップＳ２６）、垂直電荷転送素子のラインメモリから水平電荷転送素子に信号電荷を転送し（ステップＳ２７）、その後、垂直電荷転送素子の信号電荷を出力部に転送して、全ての電荷の転送が完了する。

本実施形態では、最初の転送期間には、複数の電荷蓄積部の信号電荷を水平電荷転送素子に転送せず、且つ、最後の転送期間には垂直電荷転送素子での信号電荷の転送を行わない。こうすることで、最後の転送期間では、垂直電荷転送素子で信号電荷を転送する時間が必要ないため、転送時間を省略することができる。

本発明にかかる駆動方法は、最初の転送期間には、少なくとも、垂直電荷転送素子の信号電荷を該垂直電荷転送素子に沿って列方向下流側に転送するステップが含まれていることで、従来の、最初の転送期間では光電変換素子から垂直電荷転送素子への読み出ししか行われない駆動方法に比べて、転送時間を短縮することができる。

また、本発明にかかる固体撮像装置１００は、制御部２５を備え、撮像時に、上記実施形態の手順に基づいて、駆動信号を出力する構成である。この固体撮像装置１００によれば、転送期間Ｔ_１には、少なくとも、垂直電荷転送素子の信号電荷を該垂直電荷転送素子に沿って列方向下流側に転送するように制御部２５によって制御するため、転送期間のうち最初に転送期間であっても、光電変換素子から垂直電荷転送素子へ信号電荷を読み出されるとともに、垂直電荷転送素子において信号電荷の転送が行われる。このため、この固体撮像装置１００によれば、撮像時に、最初の転送期間において光電変換素子から垂直電荷転送素子への読み出ししか行われない従来の固体撮像装置に比べて、信号電荷の転送時間を短縮することができる。

本発明にかかる固体撮像装置の概略を示すブロック図である。第１実施形態の固体撮像素子の駆動方法において、垂直電荷転送素子、ラインメモリ、水平電荷転送素子の信号電荷の転送のタイミングを示す図である。第１実施形態の駆動方法の手順を示す図である。第２実施形態の固体撮像素子の駆動方法において、垂直電荷転送素子、ラインメモリ、水平電荷転送素子の信号電荷の転送のタイミングを示す図である。第２実施形態の駆動方法の手順を示す図である。カラーフィルタパターンを示す図である。固体撮像素子の一例としての構成を示す図である。従来の固体撮像装置の駆動方法を説明する図である。

符号の説明

１３固体撮像素子
２５制御部
１００固体撮像装置

Claims

行方向及び列方向にマトリクス状に配置された複数の光電変換素子と、前記光電変換素子から読み出された信号電荷を列方向下流側に転送する垂直電荷転送素子と、前記垂直電荷転送素子の下流側に配置され該垂直電荷転送素子から転送される信号電荷を行方向下流側に転送する水平電荷転送素子とを備えた固体撮像素子の駆動方法であって、
撮像時に、前記光電変換素子から前記垂直電荷転送素子へ信号電荷を読み出す周期である転送期間を、撮像した画像を構成する画素に応じて繰り返し、最初の転送期間には、少なくとも、前記垂直電荷転送素子の信号電荷を該垂直電荷転送素子に沿って列方向下流側に転送するステップが含まれていることを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
前記最初の転送期間には、前記垂直電荷転送素子の下流側端部から信号電荷を前記水平電荷転送素子に転送するステップが含まれていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子の駆動方法。
前記垂直電荷転送素子から前記水平電荷転送素子への信号電荷の転送が、前記垂直電荷転送素子の列方向下流側端部に設けられた複数の電荷蓄積部に信号電荷を一旦蓄積してから行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像素子の駆動方法。
前記転送期間のうち、最初の転送期間には、前記複数の電荷蓄積部の信号電荷を前記水平電荷転送素子に転送せず、且つ、最後の転送期間には前記垂直電荷転送素子での信号電荷の転送を行わないことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像素子の駆動方法。
行方向及び列方向にマトリクス状に配置された複数の光電変換素子と、前記光電変換素子から読み出された信号電荷を列方向下流側に転送する垂直電荷転送素子と、前記垂直電荷転送素子の下流側に配置され該垂直電荷転送素子から転送される前記信号電荷を行方向下流側に転送する水平電荷転送素子とを備えた固体撮像素子と、上記請求項１から４のいずれか１つに記載の駆動方法に基づいて駆動信号を出力する制御部を備えた固体撮像装置。