JP2009089278A - 固体撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】画像のムラ等の品質劣化を生じさせることなく画素混合を行うことが可能な固体撮像装置を提供する。
【解決手段】VDr110は、垂直CCD210がバリア領域で区切られる連続したウェル領域で転送される電荷であるパケットを複数個連続して転送しかつ複数個のパケットの区切りによって電荷転送が停止する待機期間がパケットによる電荷転送が行われる転送期間よりも長くなりかつ待機期間においてはバリア領域として動作する電荷転送段が4段以上の電荷転送段のうちの2段となりかつ隣接する2段の電荷転送段が電荷転送方向にポテンシャルが傾斜したバリア領域及びウェル領域として動作する電荷転送段と、該電荷転送段からみて電荷転送方向の上流側に位置し待機期間において電荷転送方向にポテンシャルが傾斜せず該電荷転送段よりポテンシャルが高いバリア領域として動作する電荷転送段であるように垂直CCD210による電荷転送を制御する。
【選択図】図2A
【解決手段】VDr110は、垂直CCD210がバリア領域で区切られる連続したウェル領域で転送される電荷であるパケットを複数個連続して転送しかつ複数個のパケットの区切りによって電荷転送が停止する待機期間がパケットによる電荷転送が行われる転送期間よりも長くなりかつ待機期間においてはバリア領域として動作する電荷転送段が4段以上の電荷転送段のうちの2段となりかつ隣接する2段の電荷転送段が電荷転送方向にポテンシャルが傾斜したバリア領域及びウェル領域として動作する電荷転送段と、該電荷転送段からみて電荷転送方向の上流側に位置し待機期間において電荷転送方向にポテンシャルが傾斜せず該電荷転送段よりポテンシャルが高いバリア領域として動作する電荷転送段であるように垂直CCD210による電荷転送を制御する。
【選択図】図2A
Description
本発明は、固体撮像装置に関し、特にCCD(Charge Coupled Device)型固体撮像装置に関する。
一般的に、ビデオカメラ及びデジタルスチルカメラ等の撮像装置を構成する固体撮像装置には、CCD型固体撮像装置が利用されている。CCD型固体撮像装置においては、光入射によりフォトダイオードで生成された信号電荷が垂直CCDに読み出され、垂直CCD及び水平CCDにより電荷検出部(FD部)まで転送される。
このようなCCD型固体撮像装置に関し、画素混合を行って映像信号の出力スピードを向上させる技術が例えば特許文献1に開示されている。このCCD型固体撮像装置では、垂直CCDの最終段に、他の列の垂直CCDとは独立に駆動を制御できる転送部が設けられている。そして、垂直CCDから水平CCDへの信号電荷の読み出しが列毎に独立に制御され、水平方向に複数画素の信号電荷が水平CCD内で混合される。
特開2004−180284号公報
ところで、固体撮像装置の小型化を実現するためにCCDの面積を縮小すると、CCDのゲート寸法の仕上がり、不純物プロファイルの微妙なばらつき、あるいはゲート絶縁膜の微妙なばらつきに起因してCCDのバリア領域に転送劣化箇所が発生する。例えば6相駆動の垂直CCDにおいて、図8の垂直CCDにおけるポテンシャル分布に示されるように隣接する2つの駆動電極V5及びV6にローレベルの駆動パルスが印加され、該2つの駆動電極V5及びV6下のバリア領域に転送劣化箇所(図8のA)が発生する。この転送劣化箇所には垂直転送されているパケット(バリア領域で区切られる連続したウェル領域で転送される信号電荷)400の一部がトラップされる。そして、垂直転送を停止すると、トラップされた信号電荷が放出され、ウェル領域に蓄積されているパケットに加算される。特許文献1に記載の固体撮像装置は、この現象の影響を受け、転送されるパケットの電荷量がばらつく。これについて図9の垂直CCDにおけるポテンシャル分布の変化図を用いて詳述する。
特許文献1に記載の固体撮像装置では、例えば、画素混合を行う場合(9画素の画素混合を行う場合)、1パケット(1画素分の信号電荷)では無く3パケット(3画素分の信号電荷)を水平CCDに転送した後に垂直転送が停止される待機期間となる(図9(a))。このとき、段間のバリア領域の転送劣化箇所(図9のA)には、信号電荷がトラップされている。このトラップされた信号電荷は、垂直転送が停止されている間に、ウェル領域に蓄積されているパケットに加算される(図9(b))。そして、垂直転送が再開されると、転送劣化箇所を通過する次のパケットの一部が転送劣化箇所にトラップされる(図9(c))。このトラップされた信号電荷は、パケットを1段転送するのに要する時間(図9(d)から図9(e)に状態が変化するのに要する時間)よりも長い時間転送が停止されると放出され易くなるため、次の2パケットは転送劣化箇所の影響をほとんど受けずに連続して垂直転送される(図9(d)及び図9(e))。従って、一部のパケットについては信号電荷量が増加し、また一部のパケットについては信号電荷量が減少するので、転送される信号電荷量のばらつきが生じるのである。この信号電荷量のばらつきは、画像のムラ等の品質劣化を生じさせる。
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、画像のムラ等の品質劣化を生じさせることなく画素混合を行うことが可能な固体撮像装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の固体撮像装置は、2次元状に配列された複数の光電変換素子と、前記光電変換素子で発生した電荷を列方向に転送する複数の垂直転送部と、前記複数の垂直転送部によって転送された電荷を行方向に転送する水平転送部と、前記垂直転送部による電荷転送を制御する転送制御部とを備え、前記垂直転送部は、印加電圧に応じてバリア領域及びウェル領域として動作する4段以上の電荷転送段を含み、前記電荷転送段は、電荷転送方向にポテンシャルが傾斜した第1電荷転送段と、ポテンシャル傾斜のない第2電荷転送段を備え、前記転送制御部は、前記垂直転送部が、前記バリア領域で区切られる連続した前記ウェル領域で転送される電荷であるパケットを複数個連続して転送し、かつ、前記複数個のパケットの電荷転送が停止する待機期間が、前記パケットによる電荷転送が行われる転送期間よりも長くなり、かつ、前記待機期間においては、前記バリア領域として動作する電荷転送段が、前記4段以上の電荷転送段のうちの隣接する2段となり、かつ、前記隣接する2段の電荷転送段が、前記第1電荷転送段と、該第1電荷転送段からみて電荷の転送方向の上流側に位置する第2電荷転送段であるように前記垂直転送部による電荷転送を制御することを特徴とする。
これにより、転送劣化箇所にトラップされた信号電荷は、待機期間中に、バリア領域として動作している電荷転送段からみて電荷の転送方向の上流側のウェル領域に加算される。従って、一部のパケットについては待機期間中に信号電荷量が増加するが、電荷転送が再開されて再度転送劣化箇所に信号電荷がトラップされるため、同量だけ信号電荷量が減少する。その結果、特許文献1に記載の固体撮像装置のように、転送劣化箇所にトラップされた信号電荷により転送される信号電荷の量がばらつくことがないので、画像のムラ等の品質劣化を生じさせることなく画素混合を行うことが可能となる。
また、第1電荷転送段は電荷の転送方向にポテンシャルが傾斜したバリア領域及びウェル領域として動作し、転送劣化箇所に信号電荷がトラップされ難くなるかトラップされなくなるので、さらに信号電荷量のばらつきを低くすることができる。
ここで、前記垂直転送部は、前記4段以上の電荷転送段のそれぞれに設けられた、前記電荷転送段に電圧を印加する電極を有し、前記4以上の電極には、相対的に、電荷の転送方向に長い電極と短い電極が含まれ、前記第1電荷転送段には長い電極が設けられ、前記第2電荷転送段には短い電極が設けられてもよい。
これにより、電荷転送におけるウェル領域の面積の増大を最小限に抑えることができるので、暗電流の増大を最小限に抑えることができる。
また、前記転送制御部は、前記待機期間においては、前記バリア領域として動作する電荷転送段のうちの前記水平転送部に最も近い電荷転送段と前記水平転送部との間に位置する電荷転送段が、前記バリア領域として動作した後にウェル領域として動作するように前記垂直転送部による電荷転送を制御してもよい。
これにより、水平転送部と垂直転送部の最終段との間の電位差を大きくすることができるので、転送残りを発生させること無くパケットを水平転送部に転送することができ、水平転送部と垂直転送部との間での転送効率の劣化を防止できる。
本発明によれば、画像のムラ等の品質劣化を生じさせることなく画素混合を行うことが可能な固体撮像装置を実現することができる。
以下、本発明の実施の形態における固体撮像装置について、図面を参照しながら説明する。
図1は本実施の形態の撮像装置(カメラ)の概略構成を示す図である。
このカメラは、入射光を光電変換し、光電変換することにより生じた信号電荷を転送するCCD型の固体撮像素子100と、クロックドライバ(VDr)110と、CDS(相関二重サンプリング)やADC(アナログ・デジタル変換)の処理を行なう前処理部(CDS/AGC)120と、画素補間や輝度・色差処理等を行なって映像信号を出力するデジタル信号処理部(DSP)130と、タイミングジェネレータ(TG)140とを備える。なお、固体撮像素子100、VDr110及びTG140は、本発明の固体撮像装置を構成する。
VDr110は、本発明の転送制御部の一例であり、垂直CCDによる電荷転送を制御し、垂直CCDがパケットを複数個連続して転送し、かつ、複数個のパケットの区切りによって電荷転送が停止する待機期間が、パケットによる電荷転送が行われる転送期間よりも長くなり、かつ、待機期間においては、バリア領域として動作する電荷転送段が、4段以上の電荷転送段のうちの隣接する2段となり、かつ、隣接する2段の電荷転送段が、電荷の転送方向にポテンシャルが傾斜したバリア領域及びウェル領域として動作する電荷転送段と、該電荷転送段からみて電荷の転送方向の上流側に位置し、待機期間において電荷の転送方向にポテンシャルが傾斜せず、該電荷転送段よりポテンシャルが高いバリア領域として動作する電荷転送段であるように垂直CCDによる電荷転送を制御する。具体的には、TG140から出力されたロジック信号V1〜V6、CH1、2、3、4から駆動パルスφV1〜φV6、φV3R、φV3L、φV5R及びφV5Lを生成し、駆動パルスφV1〜φV6、φV3R、φV3L、φV5R及びφV5Lを固体撮像素子100の垂直CCDに供給し、垂直CCDによる電荷転送を制御する。駆動パルスφV1〜φV6、φV3R、φV3L、φV5R及びφV5Lは、ハイレベルの電位VH、電位VHよりも低いミドルレベルの電位VM、及び電位VMよりも低いローレベルの電位VLの3つの電位を持つパルスである。例えば、駆動パルスφV1〜φV6は、電位VHとしての12V、電位VMとしての0V、及び電位VLとしての−6Vの3つの電位を持つパルスとされる。
TG140は、DSP130から水平同期信号HD、垂直同期信号VD及びクロック信号MCKの各パルスの入力を受け、固体撮像素子100の駆動に用いられる駆動パルスφH1、φH2、φRと、ロジック信号V1〜V6、CH1、2、3、4とを生成するとともに、前処理部120及びDSP130に信号処理パルスPROCを出力する。
図2Aは固体撮像素子100の概略構成図であり、図2Bは振り分け転送部230の概略構成図である。
この固体撮像素子100は、図2Aに示されるように、複数のフォトダイオード200、複数の垂直CCD210、水平CCD220及び電荷検出部250を備える。
複数のフォトダイオード200は、本発明の光電変換素子の一例であり、画素に対応して2次元状(行列状)に配列され、赤(R)、緑(G)及び青(B)の3色のカラーフィルタがそれぞれに配置される。
垂直CCD210は、本発明の垂直転送部の一例であり、駆動電極V1〜V6、V3R、V3L、V5R及びV5Lを具備するCCDにより構成される。垂直CCD210は、駆動パルスφV1〜φV6、φV3R、φV3L、φV5R及びφV5Lの印加に応じてフォトダイオード200で発生した信号電荷を列方向に転送する。
水平CCD220は、水平転送部の一例であり、駆動電極H1及びH2を具備するCCDにより構成され、駆動パルスφH1及びφH2の印加に応じて複数の垂直CCD210によって転送された信号電荷を行方向に転送する。
垂直CCD210の水平CCD220に最も近い最終段、つまり複数のフォトダイオード200及び垂直CCD210が形成されてなる撮像部240と水平CCD220との間には、垂直CCD210から水平CCD220への信号電荷の読み出しを列毎に独立に制御する振り分け転送部230が形成されている。
振り分け転送部230は、図2Bに示されるように、3列毎に同じ電極構造を有する。具体的には、1列目の垂直CCD210の振り分け転送部230は駆動電極V1、V2、V3L、V4、V5L及びV6を具備し、2列目の垂直CCD210の振り分け転送部230は駆動電極V1、V2、V3、V4、V5及びV6を具備し、3列目の垂直CCD210の振り分け転送部230は駆動電極V1、V2、V3R、V4、V5R及びV6を具備する。ここで、駆動電極V1、V2、V4及びV6は全列にわたる共通電極であり、駆動電極V3、V3R、V3L、V5、V5R及びV5Lは各列において島状に分離した独立電極である。
図3は、2列目の垂直CCD210の構造を示す断面図である。
垂直CCD210の隣接する2つの駆動電極はその一部が互いにオーバーラップする2層構造で形成され、2層構造を構成する駆動電極の一方の電荷転送方向の長さは他方の長さよりも相対的に長い。具体的には、駆動電極V1、V3及びV5の電荷転送方向の長さが駆動電極V2、V4及びV6の電荷転送方向の長さよりも長い。これにより、フォトダイオード200の信号電荷の読み出し通路上に設けられ、フォトダイオード200の信号電荷の読み出し電圧、つまり電位VHが印加される転送電極の面積が大きくなる。その結果、画素を微細化した場合でも、信号電荷の読み出しに必要な読み出しチャネル幅を確保することができる。
駆動電極V1〜V6の下方には、p型の基板300が配設され、この基板300内には垂直CCD210の一部としてのn型の不純物領域310が形成されている。不純物領域310内には、不純物領域310への不純物の注入段差により、不純物領域310より高濃度のn+型の不純物領域320と、不純物領域310より低濃度のn-型の不純物領域330とが形成されている。これら不純物領域は、駆動電極V1〜V6による電圧印加に応じてポテンシャルのバリア領域及びウェル領域として動作する周期的な6段の電荷転送段を構成する。具体的には、駆動電極V1が設けられた第1電荷転送段340、駆動電極V2が設けられた第2電荷転送段350、駆動電極V3が設けられた第3電荷転送段360、駆動電極V4が設けられた第4電荷転送段370、駆動電極V5が設けられた第5電荷転送段380、及び駆動電極V6が設けられた第6電荷転送段390を構成する。従って、これら不純物領域は、信号電荷を転送する垂直電荷転送路(VCCD)として機能する。
駆動電極V1、V3及びV5下方の不純物領域310それぞれには、不純物領域320及び330の異なる不純物濃度の領域が設けられるため、第1電荷転送段340、第3電荷転送段360及び第5電荷転送段380は、電荷転送方向にポテンシャルが傾斜したバリア領域及びウェル領域として動作する。
なお、1列目及び3列目の垂直CCD210は、駆動電極V3のいずれかが駆動電極V3R又はV3Lに、駆動電極V5のいずれかが駆動電極V5R又はV5Lに変更されるものの、図3と同様の構造を有する。
図4は、上記構造を有する垂直CCD210におけるパケットの転送方法を示すポテンシャル分布の変化図(2列目の垂直CCD210におけるポテンシャル分布の変化図)である。なお、同転送方法は、本発明の固体撮像装置の駆動方法の一例である。
時間t1〜t6において、2列目の垂直CCD210の1パケットが水平CCD220に転送される。その後、図示していないが、転送されたパケットが行方向に2画素分だけ転送され、3列目の垂直CCD210の1パケットが水平CCD220に転送される。転送されたパケットが行方向に2画素分だけ転送された後、1列目の垂直CCD210の1パケットが水平CCD220に転送される。
時間t7〜t12及びt13〜t17においても同様に、2列目の垂直CCD210の1パケットが水平CCD220に転送された後、3列目及び1列目の垂直CCD210の1パケットが水平CCD220に転送される。これにより、各列の垂直CCD210の3パケットが連続して水平CCD220に転送される。
時間t17において、駆動電極V6にミドルレベルの電位VMが印加され、バリア領域として動作する電荷転送段が6段の電荷転送段のうちの隣接する2段となるように垂直CCD210が制御された後、垂直転送が停止される。隣接する2段の電荷転送段は、電荷の転送方向にポテンシャルが傾斜したバリア領域として動作する電荷転送段(駆動電極V5に対応する段)と、該電荷転送段からみて電荷の転送方向の上流側に位置し、待機期間において電荷の転送方向にポテンシャルが傾斜せず、該電荷転送段よりポテンシャルが高いバリア領域として動作する電荷転送段(駆動電極V4に対応する段)である。この転送が停止している待機期間、つまり3パケットの転送の区切りによって電荷転送が停止する待機期間は、1パケットによる電荷転送が行われる転送期間(時間t1〜t6、時間t7〜t12又はt13〜t17の期間)よりも長い。その後、水平CCD220内の複数パケットが電荷検出部250に転送される。なお、3列目及び1列目の垂直CCD210においても、待機期間中にはバリア領域として動作する電荷転送段が6段の電荷転送段のうちの隣接する2段となるようにされる。
上記のようなパケット転送を行うように垂直CCD210及び水平CCD220に各駆動パルスを印加し、垂直CCD210及び水平CCD220を駆動することにより、水平CCD220内で行方向に3画素の信号電荷が混合される。
以上のように本実施の形態に係るカメラによれば、待機期間中はバリア領域として動作する電荷転送段が6段の電荷転送段のうちの隣接する2段となるようにされる。そして、隣接する2段の電荷転送段は、電荷の転送方向にポテンシャルが傾斜したバリア領域及びウェル領域として動作する電荷転送段(駆動電極V5に対応する段)と、該電荷転送段からみて電荷の転送方向の上流側に位置し、待機期間において電荷の転送方向にポテンシャルが傾斜せず、該電荷転送段よりポテンシャルが高いバリア領域として動作する電荷転送段(駆動電極V4に対応する段)である。従って、待機期間中に、転送劣化箇所にトラップされた信号電荷は、バリア領域として動作している電荷転送段(駆動電極V4及びV5に対応する段)からみて電荷の転送方向の上流側の電荷転送段(駆動電極V1、V2、V3及びV6に対応する段)のウェル領域に加算される。その結果、一部のパケットについては待機期間中に信号電荷量が増加するが、電荷転送が再開されて再度転送劣化箇所に信号電荷がトラップされるため、同量だけ信号電荷量が減少する。よって、特許文献1に記載の固体撮像装置のように、段間の転送劣化箇所にトラップされた信号電荷により転送される信号電荷の量がばらつくことがないので、画像のムラ等の品質劣化を生じさせることなく水平CCD内での画素混合を行うことが可能となる。
具体的には、図5に示されるように、バリア領域の転送劣化箇所(図5のA)にトラップされた信号電荷は、垂直転送が停止されている間に、ウェル領域に蓄積されているパケットに加算される(図5(a)及び図5(b))。しかし、垂直転送が再開されると、転送劣化箇所を通過する加算されたパケットの一部が転送劣化箇所にトラップされる(図5(c))。このトラップされた信号電荷は、パケットを1段転送するのに要する時間(図5(d)から図5(e)に状態が変化するのに要する時間)よりも長い時間転送が停止されると放出され易くなるため、次の2パケットは転送劣化箇所の影響をほとんど受けずに連続して垂直転送される(図5(d)及び図5(e))。従って、一部のパケットについては信号電荷量が増加した後、同量だけ減少するので、転送される信号電荷量のばらつきが生じないのである。
さらに、本実施の形態に係るカメラによれば、複数パケットの転送が行われて転送動作が停止される。そして、上述した理由により、転送動作が再開された後も転送される信号電荷の量がばらつくことがない。従って、画像のムラ等の品質劣化を生じさせることなく、手ぶれ防止及び電子ズームを行うことが出来る。
また、本発明の実施形態に係る固体撮像装置およびその駆動方法を、例えばEIS(Electric Image Stabilizer)固体撮像装置では、複数パケットの転送が行われて転送動作が停止されるため、本実施の形態に係るパケット転送をEIS固体撮像装置に利用することにより、EIS固体撮像装置における画像のムラ等の品質劣化を防止することもできる。
また、本実施の形態に係るカメラによれば、図4の駆動電極V5下方のポテンシャル段差から分かるように、待機期間において、電荷転送方向に短い駆動電極だけでなく、長い駆動電極(駆動電極V5)が設けられた電荷転送段をバリア領域として動作させる。従って、ウェル領域の面積の増大を最小限に抑えることができるので、暗電流の増大を最小限に抑えることができる。
また、本実施の形態に係るカメラによれば、待機期間においてバリア領域として動作させる電荷転送段には、隣接する電荷転送段に向かってポテンシャルが下がる不純物濃度分布が形成される。従って、この電荷転送段は、電荷転送方向にポテンシャルが傾斜したバリア領域及びウェル領域として動作する。その結果、転送劣化箇所に信号電荷がトラップされ難くなるかトラップされなくなるので、さらに信号電荷量のばらつきを低くすることができる。
また、本実施の形態のカメラによれば、画素混合において信号電荷が捨てられないので、感度が高い映像信号を得ることができる。また、水平CCDにおいて各混合画素群の重心は等間隔を有することとなるので、モワレや偽信号が少ない画像信号を得ることができる。その結果、モワレや偽信号を生じることなく良質な映像信号を高速に出力させることができる。
以上、本発明の固体撮像装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。
例えば、上記実施の形態のカメラにおいて、待機期間でバリア領域として動作する電荷転送段のうちの水平CCDに最も近い電荷転送段と水平CCDとの間に位置する電荷転送段が、バリア領域として動作した後に待機期間でウェル領域として動作するように電荷転送が行われてもよい。これによって、水平CCDと垂直CCDの最終段との間の電位差を大きくすることができるので、転送残りを発生させること無く1パケットを水平CCDに転送することができ、水平CCDと垂直CCDとの間での転送効率の劣化を防止できる。この場合には、例えば図6のポテンシャル分布の変化図(2列目の垂直CCD210におけるポテンシャル分布の変化図)に従ってパケット転送が行われる。この転送は、時間t17の後の時間t18において駆動電極V6にローレベルの電位VLを印加し、駆動電極V6が設けられた電荷転送段をバリア領域として動作させた後、時間t19において駆動電極V6に再度ミドルレベルの電位VMを印加し、駆動電極V6が設けられた電荷転送段をウェル領域として動作させるという点で図4に示されるパケット転送と異なる。
また、上記実施の形態のカメラにおいて、時間t17でバリア領域として動作する隣接する2段の電荷転送段のうちの1つ(駆動電極V5に対応する段)は、もう一方の電荷転送段(駆動電極V4に対応する段)からみて電荷の転送方向の下流側に向けてポテンシャルが階段状に上がる(図4においては、階段状に下がる)バリア領域として動作するとした。しかし、該2段の電荷転送段のうちの1つ(駆動電極V5に対応する段)は、もう一方の電荷転送段(駆動電極V4に対応する段)からみて電荷の転送方向の下流側に向けてポテンシャルが階段状に下がる(図4においては、階段状に上がる)バリア領域として動作してもよい。
この場合でも、図7に示されるように、一部のパケットについては信号電荷量が増加した後、同量だけ減少するので、バリア領域の転送劣化箇所(図7のB)による転送される信号電荷量のばらつきが生じない。
また、上記実施の形態において、垂直CCDは、転送電極V1〜V6を有する6相駆動のCCDであるとした。しかし、上記実施の形態のパケット転送が適用可能なCCDであれば、つまり4段以上の電荷転送段を有し、4相以上の駆動パルスが印加されるCCDであればこれに限られず、例えば4相駆動のCCDであってもよい。
また、上記実施の形態において、不純物領域への不純物の注入段差によりポテンシャルの傾斜を形成するとした。しかし、電荷転送のチャネル幅を転送方向に広げていく狭チャネル効果を利用することによって、ポテンシャルの傾斜を形成してもよい。
本発明は、固体撮像装置に利用でき、特に画素混合を行うCCD型固体撮像装置等に利用することができる。
100 固体撮像素子
110 クロックドライバ(VDr)
120 前処理部(CDS/AGC)
130 デジタル信号処理部(DSP)
140 タイミングジェネレータ(TG)
200 フォトダイオード
210 垂直CCD
220 水平CCD
230 振り分け転送部
240 撮像部
250 電荷検出部
300 基板
310、320、330 不純物領域
400 パケット
110 クロックドライバ(VDr)
120 前処理部(CDS/AGC)
130 デジタル信号処理部(DSP)
140 タイミングジェネレータ(TG)
200 フォトダイオード
210 垂直CCD
220 水平CCD
230 振り分け転送部
240 撮像部
250 電荷検出部
300 基板
310、320、330 不純物領域
400 パケット
Claims (10)
- 2次元状に配列された複数の光電変換素子と、
前記光電変換素子で発生した電荷を列方向に転送する複数の垂直転送部と、
前記複数の垂直転送部によって転送された電荷を行方向に転送する水平転送部と、
前記垂直転送部による電荷転送を制御する転送制御部とを備え、
前記垂直転送部は、印加電圧に応じてバリア領域及びウェル領域として動作する4段以上の電荷転送段を含み、
前記電荷転送段は、電荷転送方向にポテンシャルが傾斜した第1電荷転送段と、ポテンシャル傾斜のない第2電荷転送段を備え、
前記転送制御部は、
前記垂直転送部が、前記バリア領域で区切られる連続した前記ウェル領域で転送される電荷であるパケットを複数個連続して転送し、かつ、
前記複数個のパケットの電荷転送が停止する待機期間が、前記パケットによる電荷転送が行われる転送期間よりも長くなり、かつ、
前記待機期間においては、前記バリア領域として動作する電荷転送段が、前記4段以上の電荷転送段のうちの隣接する2段となり、かつ、前記隣接する2段の電荷転送段が、前記第1電荷転送段と、該第1電荷転送段からみて電荷の転送方向の上流側に位置する第2電荷転送段であるように前記垂直転送部による電荷転送を制御する
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記垂直転送部が、前記バリア領域で区切られる連続した前記ウェル領域で転送される電荷であるパケットを複数個連続して転送するのは、画素混合時である
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記垂直転送部が、前記バリア領域で区切られる連続した前記ウェル領域で転送される電荷であるパケットを複数個連続して転送するのは、手ぶれ防止時または電子ズーム時である
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記垂直転送部は、前記4段以上の電荷転送段のそれぞれに設けられた、前記電荷転送段に電圧を印加する電極を有し、
前記4以上の電極には、相対的に、電荷の転送方向に長い電極と短い電極が含まれ、
前記第1電荷転送段には長い電極が設けられ、前記第2電荷転送段には短い電極が設けられる
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記第1電荷転送段では、不純物の注入段差によって、前記ポテンシャルの傾斜が形成されている
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記第1電荷転送段では、電荷転送のチャネル幅を転送方向に広げていく狭チャネル効果を利用することによって、前記ポテンシャルの傾斜が形成されている
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記転送制御部は、前記待機期間においては、前記バリア領域として動作する電荷転送段のうちの前記水平転送部に最も近い電荷転送段と前記水平転送部との間に位置する電荷転送段が、前記バリア領域として動作した後にウェル領域として動作し、待機するように前記垂直転送部による電荷転送を制御する
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 - 2次元状に配列された複数の光電変換素子と、前記光電変換素子で発生した電荷を列方向に転送する複数の垂直転送部と、前記複数の垂直転送部によって転送された電荷を行方向に転送する水平転送部とを備える固体撮像装置の駆動方法であって、
前記垂直転送部は、印加電圧に応じてバリア領域及びウェル領域として動作する4段以上の電荷転送段を含み、
前記電荷転送段は、電荷転送方向にポテンシャルが傾斜した第1電荷転送段と、ポテンシャル傾斜のない第2電荷転送段を備え、
前記駆動方法は、
前記垂直転送部が、前記バリア領域で区切られる連続した前記ウェル領域で転送される電荷であるパケットを複数個連続して転送し、かつ、
前記複数個のパケットの電荷転送が停止する待機期間が、前記複数個のパケットによる電荷転送が行われる転送期間よりも長くなり、かつ、
前記待機期間においては、前記バリア領域として動作する電荷転送段が、前記4段以上の電荷転送段のうちの隣接する2段となり、かつ、前記隣接する2段の電荷転送段が、前記第1電荷転送段と、該第1電荷転送段からみて電荷の転送方向の上流側に位置する第2電荷転送段であるように前記固体撮像装置を駆動する
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。 - 前記垂直転送部が、前記バリア領域で区切られる連続した前記ウェル領域で転送される電荷であるパケットを複数個連続して転送するのは、画素混合時である
ことを特徴とする請求項8記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 前記垂直転送部が、前記バリア領域で区切られる連続した前記ウェル領域で転送される電荷であるパケットを複数個連続して転送するのは、手ぶれ防止時または電子ズーム時である
ことを特徴とする請求項8記載の固体撮像装置の駆動方法。
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