JP4497261B2 - Charge transfer device, CCD image sensor, and CCD imaging system - Google Patents
Charge transfer device, CCD image sensor, and CCD imaging system Download PDFInfo
- Publication number
- JP4497261B2 JP4497261B2 JP2000295896A JP2000295896A JP4497261B2 JP 4497261 B2 JP4497261 B2 JP 4497261B2 JP 2000295896 A JP2000295896 A JP 2000295896A JP 2000295896 A JP2000295896 A JP 2000295896A JP 4497261 B2 JP4497261 B2 JP 4497261B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- charge transfer
- horizontal
- charge
- transfer element
- charges
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、複数の電荷を並列に受け取り、これらの電荷を直列に出力することができる電荷転送装置およびその駆動方法、ならびに、前記の電荷転送装置を有するCCDイメージセンサおよび当該CCDイメージセンサを備えたCCD撮像システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、半導体基板に帯状のn型チャネルを形成し、このn型チャネル上に電気的絶縁膜を介して複数個の電極を並列に隣接配置することによって電荷転送素子を得ることができる。このとき、個々の電極は、n型チャネルを平面視上横切るように配置される。n型チャネルを備えた電荷転送素子は、下記の3タイプに大別することができる。
【0003】
1つ目のタイプの電荷転送素子は、n型チャネルにおけるn型不純物の濃度がほぼ一定で、n型チャネル上の電気的絶縁膜の膜厚もほぼ一定の電荷転送素子である。
【0004】
このタイプの電荷転送素子では、個々の電極に印加する電圧の相対的な大小関係に応じて、相対的に高いレベルの電圧を印加した電極の下にはポテンシャル・ウェル領域が、相対的に低いレベルの電圧を印加した電極の下にはポテンシャル・バリア領域が形成される。ポテンシャル・ウェル領域の上流側および下流側にポテンシャル・バリア領域を形成すれば、このポテンシャル・ウェル領域内に電荷を閉じこめることができる。
【0005】
個々の電極に印加する電圧の高さを適宜制御することにより、2つのポテンシャル・バリア領域によって挟まれたポテンシャル・ウェル領域を所望方向に順次移動させることができる。電荷を所望方向に転送することができる。
【0006】
なお、本明細書においては、電荷転送素子によって転送される電荷の移動を1つの流れとみなして、個々の部材等の相対的な位置を、必要に応じて「何々の上流」、「何々の下流」等と称して特定するものとする。
【0007】
2つ目のタイプの電荷転送素子は、n型不純物の濃度が相対的に高い領域(以下、この領域を「n+ 型不純物添加領域」という。)と相対的に低い領域(以下、この領域を「n型不純物添加領域」という。)とがn型チャネルに交互に形成された電荷転送素子である。
【0008】
このタイプの電荷転送素子では、通常、n+ 型不純物添加領域およびn型不純物添加領域それぞれの上に、電気的絶縁膜を介して電極が1つずつ配置される。1つのn型不純物添加領域上に配置された電極と、その下流側のn+ 型不純物添加領域上に配置された電極とが共通結線される。1つのn型不純物添加領域とその下流側のn+ 型不純物添加領域とを覆う1つの電極を、これらの領域上に形成してもよい。
【0009】
個々のn+ 型不純物添加領域はn型不純物添加領域に対して常にポテンシャル・ウェル領域となる。ポテンシャル・ウェル領域内の電荷は、ポテンシャル・バリア領域によって、移動を禁止される。ポテンシャル・バリア領域からポテンシャル・ウェル領域に向かう方向に電荷を転送することができる。
【0010】
より具体的に説明する。ある1つのn+ 型不純物添加領域を「n+ 型不純物添加領域A」、その直ぐ下流側のn型不純物添加領域を「n型不純物添加領域B」、この「n型不純物添加領域B」の直ぐ下流側のn+ 型不純物添加領域を「n+ 型不純物添加領域C」とする。領域B、Cの上には、共通結線された電極が配置されている。
【0011】
n+ 型不純物添加領域A(ポテンシャル・ウェル領域)に電荷が分布しているときに、n型不純物添加領域B、n+ 型不純物添加領域C上の電極に相対的に高い電圧を印加すると、n型不純物添加領域Bはn+ 型不純物添加領域Aに対してポテンシャル・バリア領域として機能しなくなる。n+ 型不純物添加領域Cはn型不純物添加領域Bに対して常にポテンシャル・ウェル領域である。したがって、n+ 型不純物添加領域Aに分布していた電荷は、n型不純物添加領域Bを介してn+ 型不純物添加領域Cに移動する。
【0012】
n型不純物添加領域Bはn+ 型不純物添加領域Cに対してポテンシャル・バリア領域として機能する。n型不純物添加領域B、n+ 型不純物添加領域C上の電極に印加する電圧の高さを元に戻しても、n+ 型不純物添加領域Cに移動した電荷がn+ 型不純物添加領域Aに戻ることはない。
【0013】
3つ目のタイプの電荷転送素子は、n型チャネルにおけるn型不純物の濃度がほぼ一定で、n型チャネル上の電気的絶縁膜に膜厚が相対的に厚い領域(以下、この領域を「厚肉領域」ということがある。)と相対的に薄い領域(以下、この領域を「薄肉領域」ということがある。)とが交互に形成された電荷転送素子である。
【0014】
通常、厚肉領域および薄肉領域それぞれの上に、電極が1つずつ配置される。1つの薄肉領域上に配置された電極と、その下流側の厚肉領域上に配置された電極とが共通結線される。1つの薄肉領域とその下流側の厚肉領域とを覆う1つの電極を、これらの領域上に形成してもよい。
【0015】
このタイプの電荷転送素子では、各電極に一定の電圧を印加したとしても、n型チャネルが埋込チャネルの場合には薄肉領域下にポテンシャル・バリア領域が、厚肉領域下にポテンシャル・ウェル領域が形成される。ポテンシャル・バリアからポテンシャル・ウェルに向かう方向に電荷を転送することができる。
【0016】
電荷転送素子を利用した代表的な電子装置として、CCD(電荷結合素子)イメージセンサが挙げられる。CCDリニア(ライン)イメージセンサと、CCDエリアイメージセンサとに大別することができる。
【0017】
CCDエリアイメージセンサは、通常、2種類の電荷転送素子を備えている。1つはVCCDまたは垂直電荷転送素子と呼ばれる電荷転送素子であり、もう1つはHCCDまたは水平電荷転送素子と呼ばれる電荷転送素子である。
【0018】
インターライン型のCCDエリアイメージセンサでは、多数個の光電変換素子が複数行、複数列に亘って行列状に配設され、個々の光電変換素子列に1つずつ、VCCDが配置される。多くのCCDエリアイメージセンサでは、各VCCDが1つのHCCDに電気的に接続される。複数のHCCDを有するCCDエリアイメージセンサも知られている。
【0019】
VCCDは、一般に、n型チャネルにおけるn型不純物の濃度がほぼ一定で、n型チャネル上の電気的絶縁膜の厚さもほぼ一定であるタイプの電荷転送素子によって構成される。この電荷転送素子(VCCD)は、通常、3相以上の垂直駆動信号によって駆動される。個々のVCCDでは、1つの電極と、この電極の下に位置するn型チャネルの一領域とによって、1つの垂直電荷転送段が構成される。1個の光電変換素子に対して2〜4個程度の垂直電荷転送段が配置される。
【0020】
HCCDでは、例えば、n型チャネルにn+ 型不純物添加領域とn型不純物添加領域とが交互に形成され、隣り合う1対の不純物添加領域の上に共通結線された電極が配置される。隣り合う1対の不純物添加領域とその上の共通結線された電極とによって、1つの水平電荷転送段が構成される。1つのVCCDに対して2個の水平電荷転送段が配置される。この電荷転送素子(HCCD)は、通常、2相の水平駆動信号によって駆動される。
【0021】
CCDエリアイメージセンサを利用して、例えば電子スチルカメラ等のCCD撮像システムが開発されている。
【0022】
電子スチルカメラは、小型モニターを備え、静止画を記録する静止画記録モードと、画像を小型モニターに表示するモニターモードとを使用者が選択できるように構成されている。モニターモードは、例えば、使用者が静止画の画角を決める際に利用される。
【0023】
電子スチルカメラで撮像される静止画の画素数は、近年では数100万に達し、さらには600万を超えようとしている。一方、電子スチルカメラのモニターモードで動画を表示する際の画素数は、一般に、10万〜40万程度である。
【0024】
このため、モニターモードの際には、VCCDへ電荷が読み出される光電変換素子が一部の光電変換素子行に限定される。光電変換素子行を1/2以上に間引いて電荷を読み出す間引き走査が行われる。あるいは、各VCCD内で電荷同士の混合(垂直加算)が行われる。すなわち、個々の光電変換素子列において光電変換素子列方向に近接する2以上の光電変換素子それぞれに蓄積された電荷同士が、この光電変換素子列に対応するVCCD内で混合(垂直加算)される。電荷の加算を行えば、信号処理上1つの画素として扱われる信号(電荷)量が増加するので、撮像感度が加算量に応じて増大するという利点が得られる。比較的明るい画像を再生することが可能である。
【0025】
カラー撮像用のCCD撮像システムでは、フルカラー情報を得るために、色フィルタアレイが利用される。この色フィルタアレイは、一定の繰返しパターンの下に配列された複数色の色フィルタによって構成され、1個の光電変換素子に1個の色フィルタが対応する。
【0026】
【発明が解決しようとする課題】
従来のCCD撮像システムにおいては、垂直駆動信号の波形を適宜選定することにより、VCCD内で電荷の混合(垂直加算)を行うことができる。
【0027】
しかしながら、電荷の混合(水平加算)を行うことができるHCCDは未だ提案されていない。
【0028】
VCCD内では電荷の垂直加算を行い、HCCD内では電荷の水平加算を行わずに得た画像信号に基づいて画像データを生成すると、垂直画素数だけが間引かれた画像データとなる。VCCDおよびHCCDの両方で電荷の加算を行うことができれば、より良好な再生画像を得ることが容易になる。
【0029】
本発明の目的は、所望の電荷の加算を容易にする電荷転送装置を提供することである。
【0030】
本発明の他の目的は、所望の電荷の加算を容易にする電荷転送装置の駆動方法を提供することである。
【0031】
本発明の更に他の目的は、VCCD内およびHCCD内の両方での所望の電荷の加算を容易にするCCDイメージセンサを提供することである。
【0032】
本発明の更に他の目的は、VCCD内およびHCCD内の両方で所望の電荷を加算して画像データを得ることができるCCD撮像システムを提供することである。
【0033】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、半導体基板と、前記半導体基板の一表面に形成された第1導電型のN個の第1電荷転送チャネル領域と、前記半導体基板に形成されて前記第1電荷転送チャネル領域の各々に電気的に接続される第1導電型の第2電荷転送チャネルを含む電荷転送素子であって、前記第1電荷転送チャネル領域の各々に1つずつ対応しながら一列に配置される複数の電荷転送段を形成することができる構成を有し、前記電荷転送段の各々は、唯1つの第1ポテンシャル・バリア領域と、唯1つの第1ポテンシャル・ウェル領域とを有し、前記第1電荷転送チャネル領域の各々に少なくとも1つずつ対応して前記第2電荷転送チャネル上に電気的絶縁膜を介して形成された少なくともN個の転送電極を備え、該N個の転送電極は、連続したm個(mは3以上の整数を表す。)を1群とした複数群によって構成され、前記m個の転送電極のうちのn個(nはm以下の正の整数を表す。)はそれぞれ電気的に独立な電圧供給線に接続され、m個を周期とする各転送電極が同一の電圧供給線に接続されている電荷転送素子と、前記第1電荷転送チャネル領域の各々と前記電荷転送素子との接続領域に少なくとも1つずつ電荷転送段を形成することができる構成を有し、前記接続領域に形成される電荷転送段の各々が、1つの第2ポテンシャル・バリア領域と、該第2ポテンシャル・バリア領域の前記第2電荷転送チャネル側に形成された1つの第2ポテンシャル・ウェル領域とを有するラインメモリと、前記ラインメモリおよび前記電荷転送素子それぞれに供給される駆動信号または制御信号を生成することができる駆動回路であって、所望の前記第1電荷転送チャネル領域に対応する電荷を前記ラインメモリから選択的に前記電荷転送素子へ転送させる駆動回路とを備えた電荷転送装置が提供される。
【0035】
本発明の他の観点によれば、(i)半導体基板と、(ii)前記半導体基板の一表面に形成された第1導電型のN個の第1電荷転送チャネル領域と、(iii)前記半導体基板に形成されて前記第1電荷転送チャネル領域の各々に電気的に接続される第1導電型の第2電荷転送チャネルを含む電荷転送素子であって、前記第1電荷転送チャネル領域の各々に1つずつ対応しながら一列に配置される複数の電荷転送段を形成することができる構成を有し、前記電荷転送段の各々は、唯1つの第1ポテンシャル・バリア領域と、唯1つの第1ポテンシャル・ウェル領域とを有し、前記第1電荷転送チャネル領域の各々に少なくとも1つずつ対応して前記第2電荷転送チャネル上に電気的絶縁膜を介して形成された少なくともN個の転送電極を備え、該N個の転送電極は、連続したm個(mは3以上の整数を表す。)を1群とした複数群によって構成され、前記m個の転送電極のうちのn個(nはm以下の正の整数を表す。)はそれぞれ電気的に独立な電圧供給線に接続され、m個を周期とする各転送電極が同一の電圧供給線に接続されている電荷転送素子と、(iv)前記第1電荷転送チャネル領域の各々と前記電荷転送素子との接続領域に少なくとも1つずつ電荷転送段を形成することができる構成を有し、前記接続領域に形成される電荷転送段の各々が、1つの第2ポテンシャル・バリア領域と、該第2ポテンシャル・バリア領域の前記第2電荷転送チャネル側に形成された1つの第2ポテンシャル・ウェル領域とを有するラインメモリと、(v) 前記ラインメモリおよび前記電荷転送素子それぞれに供給される駆動信号または制御信号を生成することができる駆動回路であって、所望の前記第1電荷転送チャネル領域に対応する電荷を前記ラインメモリから選択的に前記電荷転送素子へ転送させる駆動回路と、を備えた電荷転送装置の駆動方法であって、前記ラインメモリの一部から選択的に前記電荷転送素子へ電荷を転送する工程と、前記電荷転送素子へ転送された電荷の少なくとも一部を、該電荷転送素子内で下流側に転送する工程と、前記電荷転送素子内で転送された電荷の少なくとも一部に対し、前記ラインメモリから電荷を加算する工程とを含み、前記加算によって、前記第1電荷転送チャネル領域m個当たりm/2個以下の電荷を前記電荷転送素子内に分布させる電荷転送装置の駆動方法。
【0036】
本発明の更に他の観点によれば、半導体基板と、前記半導体基板の一表面に複数行、複数列に亘って行列状に形成された多数個の光電変換素子と、光電変換素子列の各々に1個ずつ、該光電変換素子列に沿って延在するように前記半導体基板に形成された複数個の垂直電荷転送素子と、前記垂直電荷転送素子それぞれの下流に電荷転送段を少なくとも1つずつ形成することができるCCDラインメモリ部であって、前記電荷転送段の各々が、対応する垂直電荷転送素子に続く第1導電型の第1電荷転送チャネル領域を含むCCDラインメモリ部と、前記半導体基板に形成されて前記第1電荷転送チャネル領域の各々に電気的に接続される第1導電型の水平電荷転送チャネル、および、該水平電荷転送チャネルの上方に電気的絶縁膜を介して、前記第1電荷転送チャネル領域の各々に少なくとも1つずつ対応して形成された少なくともN個の水平転送電極を備えた水平電荷転送素子であって、該N個の水平転送電極は、連続したm個(mは3以上の整数を表す。)を1群とした複数群によって構成され、前記m個の水平転送電極のうちのn個(nはm以下の正の整数を表す。)はそれぞれ電気的に独立な電圧供給線に接続され、m個を周期とする各水平転送電極が同一の電圧供給線に接続されている水平電荷転送素子であって、前記第1電荷転送チャネル領域の各々に1つずつ対応しながら一列に配置される複数の水平電荷転送段を形成することができる構成を有し、前記水平電荷転送段の各々は、唯1つの第1ポテンシャル・バリア領域と、唯1つの第1ポテンシャル・ウェル領域とを有する水平電荷転送素子と、前記垂直電荷転送素子の各々、前記CCDラインメモリ部および前記水平電荷転送素子それぞれに供給される駆動信号または制御信号を生成することができる駆動回路であって、所望の前記第1電荷転送チャネル領域に対応する電荷を前記CCDラインメモリ部から選択的に前記水平電荷転送素子へ転送させる駆動回路とを備え、前記CCDラインメモリ部が、1つの第2ポテンシャル・バリア領域と、該第2ポテンシャル・バリア領域の前記第2電荷転送チャネル側に形成された1つの第2ポテンシャル・ウェル領域と、前記第2ポテンシャル・バリア領域および前記第2ポテンシャル・ウェル領域の上方に配置された転送制御電極とを含むCCDイメージセンサ。
【0038】
CCDイメージセンサを上述のように構成することにより、次の利点が得られる。すなわち、水平電荷転送素子に電気的に接続される複数の第1電荷転送チャネル領域を複数のグループに分け、第1電荷転送チャネル領域から、ひいては垂直電荷転送素子からグループ単位で選択的に水平電荷転送素子へ電荷を転送することができる。
【0039】
第1電荷転送チャネル領域から水平電荷転送素子へ選択的に電荷を転送することができれば、互いに異なるグループに属する2つの第1電荷転送チャネル領域から水平電荷転送素子へ転送された2つの電荷を容易に加算(混合)することができる。
【0040】
例えば、1つのグループに属する第1電荷転送チャネル領域から水平電荷転送素子へ転送した電荷を、他のグループに属する第1電荷転送チャネル領域に対応する所定の水平転送電極の下まで転送した後に、他のグループに属する第1電荷転送チャネルから水平電荷転送素子へ電荷を転送することにより、この時点で2つの電荷を水平加算することができる。所望の電荷を水平電荷転送素子内で容易に加算することができる。
【0041】
【発明の実施の形態】
図1は、実施例によるCCD撮像システムの概略を示すブロック図である。同図に示すように、本実施例によるCCD撮像システム100は、撮像光学系1、CCDイメージセンサ10、駆動回路65、映像信号処理回路70、画像データ出力部75、表示部80、記録部82、制御部85、モードセレクタ90およびパルス信号発生部95を備えている。
【0042】
撮像光学系1は、CCDイメージセンサ10上に光学像を結像させる。この撮像光学系1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。図中の矢印Lは光を示す。
【0043】
CCDイメージセンサ10は、撮像光学系1が結像した光学像を電気信号に変換する。このCCDイメージセンサ10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)、出力部および色フィルタアレイを含んで構成される。CCDイメージセンサ10の詳細については、後述する。
【0044】
駆動回路65は、CCDイメージセンサ10の動作に必要な駆動信号および制御信号をCCDイメージセンサ10に供給する。この駆動回路65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。
【0045】
映像信号処理回路70は、CCDイメージセンサ10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。この映像信号処理回路70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。
【0046】
画像データ出力部75は、映像信号処理回路70から出力された画像データを受け取り、例えば、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。
【0047】
表示部80は、画像データ出力部75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80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。
【0048】
記録部82は、画像データ出力部75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。
【0049】
制御部85は、駆動回路65、映像信号処理回路70および画像データ出力部75の動作を制御する。この制御部85は、例えば中央演算処理装置(CPU)によって構成される。
【0050】
モードセレクタ90は、CCD撮像システム100の撮像モードを選択するための選択スイッチである。CCD撮像システム100は、例えば、少なくとも2つの撮像モード、すなわち、静止画を撮像して記録する静止画記録モードと、動画または静止画を撮像して表示部80に表示するモニターモードとを有する。モードセレクタ90は、CCD撮像システム100の使用者によって操作される。
【0051】
パルス信号発生回路95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65、映像信号処理回路70および制御部85に供給する。このパルス信号発生回路95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。
【0052】
CCD撮像システム100を構成するCCDイメージセンサ10は、複数の光電変換素子に蓄積された電荷をこのCCDイメージセンサ10内で垂直加算および水平加算できるCCDイメージセンサである。以下、CCDイメージセンサ10の構成について、実施例を挙げて説明する。
【0053】
図2は、第1の実施例によるCCDイメージセンサ10aにおける光電変換素子とその周辺を概略的に示す断面図である。同図には、部分的に示されているものも含めて、計3つの光電変換素子15が示されている。
【0054】
図2に示すCCDイメージセンサ10aにおいては、半導体基板11の一表面に、光電変換素子15が形成されている。半導体基板11は、シリコン等のn型半導体基板11aと、この上に形成されたp型不純物添加領域11bとを有する。
【0055】
光電変換素子15は、例えば、p型不純物添加領域11bの所定箇所にn型不純物添加領域15aを設け、このn型不純物添加領域15aにp+ 型不純物添加領域15bを設けることによって形成された埋込型のフォトダイオードである。n型不純物添加領域15aの各々は、電荷蓄積領域として機能する。
【0056】
個々の光電変換素子15における図2での右側に、幅0.3〜5μm程度の垂直電荷転送チャネル20aが1つずつ近接配置されている。各垂直電荷転送チャネル20aは、p型不純物添加領域11bの所定箇所にn型不純物添加領域を設けることによって形成されたn型チャネルを基本構造とし、後述するように、部分的に、n型不純物添加領域上にp- 型不純物添加領域が形成された領域を含む。
【0057】
各光電変換素子15(n型不純物添加領域15a)における図2での右側縁部に沿って、p型不純物添加領域11bが1箇所ずつ露出している。p型不純物添加領域11bにおけるこの領域が、読出ゲート用チャネル領域21aとして利用される。読出ゲート用チャネル領域21aの各々は、平面視上、対応する光電変換素子15の右側縁部のほぼ中央からその下流端にかけて延在する。垂直電荷転送チャネル20aとこれに対応する光電変換素子15とは、読出ゲート用チャネル領域21aを介して隣接する。
【0058】
読出ゲート用チャネル領域21aが形成されている箇所を除き、チャネルストップ領域22が各光電変換素子15の平面視上の周囲を取り囲んでいる。このチャネルストップ領域22は、光電変換素子15同士、および、光電変換素子15とこれに対応しない垂直電荷転送チャネル20aとを電気的に分離する。光電変換素子15と垂直電荷転送チャネル20aとの平面視上の間に形成されたチャネルストップ領域22の幅は、例えば0.5μm程度である。
【0059】
また、最も下流の光電変換素子行よりも更に下流においては、各垂直電荷転送チャネル20aの平面視上の周囲にも、チャネルストップ領域22が形成されている。チャネルストップ領域22は、例えば、p型不純物添加領域11bの所定箇所にp+ 型不純物添加領域を設けることによって形成される。
【0060】
なお、各不純物添加領域は、例えばイオン注入とその後のアニールとによって形成することができる。p型不純物添加領域11bは、例えばエピタキシャル成長法によって形成することもできる。p+ 型不純物添加領域におけるp型不純物の濃度は、p型不純物添加領域におけるp型不純物の濃度よりも高い。p- 型不純物添加領域におけるp型不純物の濃度は、p型不純物添加領域におけるp型不純物の濃度よりも低い。
【0061】
ほぼ一定の膜厚を有する電気的絶縁膜25が、半導体基板11における一表面上、すなわち、上述した各種の不純物添加領域が形成されている側の表面(各種の不純物添加領域の表面を含む。)上に形成されている。
【0062】
電気的絶縁膜25は、例えば、酸化ケイ素等の電気絶縁性酸化物や、窒化ケイ素等の電気絶縁性窒化物を用いて形成される。この電気的絶縁膜25は、例えば、1つの電気絶縁性酸化物層からなる単層構造、電気絶縁性酸化物層とその上に形成された電気絶縁性窒化物層との2層積層構造、または、電気絶縁性酸化物層とその上に形成された電気絶縁性窒化物層とその上に形成された電気絶縁性酸化物層との3層積層構造を有する。
【0063】
第1〜第2垂直転送電極31〜32と、第1〜第3補助転送電極33〜35と、第1〜第2転送制御電極41〜42と、第1〜第2水平転送電極47〜48が、電気的絶縁膜25上に形成されている。ただし、図2においては、第1垂直転送電極31のみが見えている。図2に示されていない各電極については、後に図4または図5を参照しつつ詳述する。
【0064】
各電極31〜32、33〜35、41〜42および47〜48は、それぞれ別個に、電気的絶縁膜(熱酸化膜)50によって覆われている。
【0065】
第1垂直転送電極31の一領域は、垂直電荷転送チャネル20aの一領域を平面視上覆って、この一領域と共に垂直電荷転送素子(VCCD)20を構成する。また、第1垂直転送電極31の他の一領域は、読出ゲート用チャネル領域21aを平面視上覆って、この読出ゲート用チャネル領域21aとともに読出ゲート21を構成する。
【0066】
第1垂直転送電極31に後述する読出パルスを印加すると、読出ゲート21(読出ゲート用チャネル領域21a)にp型チャネルが誘起され、光電変換素子15(n型不純物添加領域15a)とこれに対応する垂直電荷転送チャネル20aとが導通する。
【0067】
光遮蔽膜51が、電気的絶縁膜25およびその上に形成されている各種の電極を覆っている。ただし、この光遮蔽膜51は、光電変換素子15(p+ 型不純物添加領域15b)それぞれの上に1個ずつ所定形状の開口部51aを有する。各開口部51aは、光電変換素子15におけるn型不純物添加領域15aの外周面よりも平面視上の内側において開口している。
【0068】
光遮蔽膜51は、例えばアルミニウム、クロム、タングステン、チタン、モリブデン等の金属からなる薄膜や、これらの金属の2種以上からなる合金薄膜、あるいは、前記の金属薄膜と前記の合金薄膜とを含む群から選択された2種以上を組み合わせた多層金属薄膜等によって形成される。
【0069】
保護膜52が、光遮蔽膜51上および開口部51aから露出している電気的絶縁膜25上に形成されている。この保護膜52は、例えばシリコン窒化物、シリコン酸化物、PSG(ホスホシリケートガラス)、BPSG(ボロホスホシリケートガラス)、ポリイミド等によって形成される。
【0070】
第1の平坦化膜53が、保護膜52を覆っている。第1の平坦化膜53はマイクロレンズ用の焦点調節層としても利用される。必要に応じて、第1の平坦化膜53中にインナーレンズが形成される。
【0071】
第1の平坦化膜53は、例えばフォトレジスト等の透明樹脂を例えばスピンコート法によって所望の厚さに塗布することによって形成される。
【0072】
色フィルタアレイ55が、第1の平坦化膜53上に形成されている。この色フィルタアレイ55は、カラー撮像を可能にする複数種の色フィルタを所定のパターンで形成したものである。カラー撮像用の色フィルタアレイとしては、原色型の色フィルタアレイ、および、補色型の色フィルタアレイがある。
【0073】
原色型の色フィルタアレイおよび補色型の色フィルタアレイのいずれにおいても、個々の光電変換素子15の上方に色フィルタが1個ずつ配設される。図示の色フィルタアレイ55における色フィルタの配列パターンについては、後に図3を参照しつつ詳述する。図2においては、赤色フィルタ55R、緑色フィルタ55Gおよび青色フィルタ55Bが1個ずつ示されている。
【0074】
色フィルタアレイ55は、例えば、所望色の顔料もしくは染料を含有させた樹脂(カラーレジン)の層を、フォトリソグラフィ法等の方法によって所定箇所に形成することによって作製することができる。
【0075】
第2の平坦化膜56が、色フィルタアレイ55上に形成されている。第2の平坦化膜56は、例えばフォトレジスト等の透明樹脂を例えばスピンコート法によって所望の厚さに塗布することによって形成される。
【0076】
マイクロレンズアレイ58が、第2の平坦化膜56上に形成されている。このマイクロレンズアレイ58は、個々の光電変換素子15の上方に1個ずつ配設されたマイクロレンズ58aによって構成されている。
【0077】
これらのマイクロレンズ58aは、例えば、屈折率が概ね1.3〜2.0の透明樹脂(フォトレジストを含む。)からなる層をフォトリソグラフィ法等によって所定形状に区画した後、熱処理によって各区画の透明樹脂層を溶融させ、表面張力によって角部を丸め込ませた後に冷却すること等によって得られる。
【0078】
図3は、色フィルタアレイ55の一部を示す平面図である。同図においては、便宜上、赤色フィルタを記号Rで示し、緑色フィルタを記号G1またはG2で示し、青色フィルタを記号Bで示している。
【0079】
同図に示した色フィルタアレイ55では、緑色フィルタG1のみによって構成された第1色フィルタ列FC1と、赤色フィルタRのみによって構成された第2色フィルタ列FC2と、緑色フィルタG2のみによって構成された第3色フィルタ列FC3と、青色フィルタBのみによって構成された第4色フィルタ列FC4とが、紙面の左から右へ向かってこの順番で繰り返し配置されている。
【0080】
第1色フィルタ列FC1を構成する緑色フィルタG1と、第3色フィルタ列FC3を構成する緑色フィルタG2とは、参照符号を便宜的に変えただけであり、両者は同じ材料によって形成されている。
【0081】
なお、図3において各色フィルタ内に示した破線で囲まれた領域は、後述する光電変換素子領域16の輪郭を示す。
【0082】
図4は、CCDイメージセンサ10aを概略的に示す部分平面図である。ただし、同図においては、図2に示した光遮蔽膜51、保護膜52、第1の平坦化膜53、第2の平坦化膜56およびマイクロレンズアレイ58の図示を省略している。また、色フィルタアレイ55自体の図示も省略しているが、各光電変換素子15上に配置されている色フィルタの色を記号G1、G2、RまたはBで示してある。記号G1、G2、RおよびBの意味は、図3におけるこれらの記号の意味と同じである。図4に示した構成要素のうちで図2において既に示した構成要素については、図2で用いた参照符号と同じ参照符号を付してある。
【0083】
図4に示すように、CCDイメージセンサ10aにおいては、半導体基板11に多数個の光電変換素子15が複数行、複数列に亘って行列状に配設されている。図示されている光電変換素子15の数は、部分的に見えているものを除き、30個である。実際のCCDイメージセンサでは、光電変換素子15の総数が例えば数100万個を超える。光電変換素子列方向および光電変換素子行方向の光電変換素子のピッチは、例えば2〜10μmの範囲内で適宜選定される。
【0084】
1列の光電変換素子列に1本ずつ、その右側(図4での右側)に沿って垂直電荷転送チャネル20aが近接配置されている。
【0085】
第1〜第2垂直転送電極31〜32は、1行の光電変換素子行に各々1本ずつ配設されている。第1垂直転送電極31の各々は、各垂直電荷転送チャネル20aと平面視上交差しつつ、対応する光電変換素子行に沿ってその下流側に延在する。第2垂直転送電極32の各々は、各垂直電荷転送チャネル20aと平面視上交差しつつ、対応する光電変換素子行に沿ってその上流側に延在する。
【0086】
各第1垂直転送電極31は、対応する光電変換素子15それぞれの図4での右側方において、1つの読出ゲート用チャネル領域21a(図2参照)と共に1つの読出ゲート21を構成する。図4に示したII−II線に沿った断面を拡大して概略的に示した図が、図2に相当する。
【0087】
1行の光電変換素子行に対応する第1〜第2垂直転送電極31〜32は、左端の光電変換素子列に含まれる光電変換素子15を除き、この光電変換素子行中の光電変換素子15の各々を平面視上取り囲んで光電変換素子領域16を画定している。
【0088】
最も下流の第1垂直転送電極31の下流側に、第1〜第3補助転送電極33〜35がこの順番で1本ずつ配設されている。これらの第1〜第3補助転送電極33〜35の各々も、各垂直電荷転送チャネル20aと平面視上交差しつつ、光電変換素子行方向に延在する。
【0089】
第1〜第2転送制御電極41〜42が、第3補助転送電極35の下流側にこの順番で配設されている。これら第1〜第2転送制御電極41〜42も、各垂直電荷転送チャネル20aと平面視上交差しつつ、光電変換素子行方向に延在する。
【0090】
第2垂直転送電極32、第1補助転送電極33、第3補助転送電極35および第2転送制御電極42は、半導体基板11上の第1レベルに設けられた第1ポリシリコン層によって形成される。第1垂直転送電極31、第2補助転送電極34および第1転送制御電極41は、半導体基板11上の第1レベルよりも上の第2レベルに設けられた第2ポリシリコン層によって形成される。個々の電極31〜35、41〜42は、前述したように電気的絶縁膜(熱酸化膜)50(図2参照)によって覆われている。
【0091】
垂直電荷転送チャネル20aの各々において第1垂直転送電極31、第2垂直転送電極32、第1補助転送電極33、第2補助転送電極34、または第3補助転送電極35と対向する領域は、その上の電極31、32、33、34または35と共に1つの垂直電荷転送段を構成する。第1〜第2垂直転送電極31〜32および第1〜第3補助転送電極33〜35は、垂直電荷転送チャネル20aの各々と1つずつ垂直電荷転送段を構成する。
【0092】
1本の垂直電荷転送チャネル20aを含んで構成される垂直電荷転送段の各々は、光電変換素子列方向に連なって1つの垂直電荷転送素子20を構成する。個々の垂直電荷転送チャネル20aのうちで垂直電荷転送素子20を構成する領域は、n型チャネルによって構成されている。
【0093】
一方、垂直電荷転送チャネル20aの各々において第1転送制御電極41および第2転送制御電極42と対向する領域は、その上の転送制御電極41、42と共に1つの電荷転送段40aを構成する。この電荷転送段40aを、以下、「転送制御段40a」という。
【0094】
第1〜第2転送制御電極41〜42は2本が1組となって、垂直電荷転送チャネル20aの各々と1つずつ転送制御段40aを構成する。これらの転送制御段40aは、全体として1つのCCDラインメモリ部40を構成する。CCDラインメモリ部40での垂直電荷転送チャネル20aの構成については、後に図6を参照しつつ詳述する。
【0095】
各垂直電荷転送チャネル20aの下流端(第1電荷転送チャネル領域の下流端)は、水平電荷転送素子(HCCD)45に電気的に接続されている。
【0096】
水平電荷転送素子45の一端に、出力部60が接続されている。出力部60は、水平電荷転送素子45の下流端に接続されている。この出力部60は、水平電荷転送素子45から送られてきた電荷を例えばフローティング容量(図示せず。)によって信号電圧に変換し、この信号電圧をソースホロワ回路(図示せず。)等を利用して増幅する。検出(変換)された後のフローティング容量の電荷は、図示を省略したリセットトランジスタを介して電源(図示せず。)に吸収される。出力部60は、例えば、特願平11−287332号明細書の第0084段〜0091段において図4(b)を参照しつつ説明されている出力部と同様にして構成することができる。
【0097】
以下、ラインメモリ部40および水平電荷転送素子45の構成について、図5、図6(A)および図6(B)を用いて詳述する。
【0098】
図5は、CCDラインメモリ部40から水平電荷転送素子45にかけての領域を拡大して示す概略図である。
【0099】
図6(A)は、図5に示したVIA−VIA線に沿った断面の概略図であり、図6(B)は、図5に示したVIB−VIB線に沿った断面の概略図である。
【0100】
図6(A)に示すように、垂直電荷転送チャネル20aの各々の下流端は、水平電荷転送チャネル46に接している。
【0101】
CCDラインメモリ部40での垂直電荷転送チャネル20aの各々は、n型不純物添加領域(n型チャネル)20a1の上にp- 型不純物添加領域20a2が形成されている1つのポテンシャル・バリア領域20Bと、n型不純物添加領域(n型チャネル)20a1のみによって構成されている1つのポテンシャル・ウェル領域20Wとを有する。
【0102】
ポテンシャル・バリア領域20Bの幅(光電変換素子列方向の幅)は、例えば0.5〜1μm程度であり、ポテンシャル・ウェル領域20Wの幅(光電変換素子列方向の幅)は、例えば2〜20μm程度である。いずれの領域も、電荷転送チャネルとしての導電型はn型である。
【0103】
ポテンシャル・バリア領域20Bの各々は、電気的絶縁膜25を介して第1転送制御電極41によって覆われている。ポテンシャル・ウェル領域20Wの各々は、電気的絶縁膜25を介して第2転送制御電極42によって覆われている。
【0104】
第1転送制御電極41は、ポテンシャル・バリア領域20Bの上方に電気的絶縁膜25を介して配置されている。第2転送制御電極42は、ポテンシャル・ウェル領域20Wの上方に電気的絶縁膜25を介して配置されている。例えば、第1ポリシリコン層によって第2転送制御電極42が形成され、第2ポリシリコン層によって第1転送制御電極41が形成される。
【0105】
個々の転送制御段40aは、1つのポテンシャル・バリア領域20Bと、その上方の第1転送制御電極41と、1つのポテンシャル・ウェル領域20Wと、その上方の第2転送制御電極42とによって構成される。
【0106】
第1転送制御電極41と第2転送制御電極42とは共通結線され、制御信号φLMの供給を受ける。制御信号φLMのレベルを制御してポテンシャル・バリア領域20Bの電位を高くすることにより、垂直電荷転送素子20から転送制御段40aへ電荷を転送することが可能になる。制御信号φLMのレベルを制御してポテンシャル・ウェル領域20Wの電位を低くすることにより、転送制御段40aから水平電荷転送素子45へ電荷を転送することができる。
【0107】
転送制御段40aから水平電荷転送素子45への電荷転送については、後に図9(A)および図9(B)を参照しつつ詳述する。
【0108】
図5に示すように、水平電荷転送素子40は、光電変換素子行方向に帯状に延在する1本の水平電荷転送チャネル41と、この水平電荷転送チャネル41上に形成された多数個の第1〜第2水平転送電極42〜43とを有する。
【0109】
図6(A)および図6(B)に示すように、水平電荷転送チャネル46は、n型不純物添加領域(n型チャネル)46aの上にp- 型不純物添加領域46bが形成されているポテンシャル・バリア領域46Bと、n型不純物添加領域(n型チャネル)46aのみによって構成されているポテンシャル・ウェル領域46Wとを有する。いずれの領域46B、46Wも、電荷転送チャネルとしての導電型はn型である。
【0110】
ポテンシャル・バリア領域46Bは、光電変換素子行方向に帯状に延在する1つの第1バリア領域46B1と、第1バリア領域46B1から一定の間隔で分岐して光電変換素子列方向に帯状に延在する多数の第2バリア領域46B2とを含む。1つの第2バリア領域46B2とその下流の第2バリア領域46B2との間に、これらに隣接する1つのポテンシャル・ウェル領域46Wが形成されている。最も下流の第2バリア領域46B2の下流側にも、1つのポテンシャル・ウェル領域46Wが形成されている。
【0111】
第1バリア領域46B1は、転送制御段40aと水平電荷転送素子45内のポテンシャル・ウェル領域46Wとを分離する。第2バリア領域46B2の各々は、水平電荷転送素子45内でポテンシャル・ウェル領域46W同士を分離する。
【0112】
個々の第1水平転送電極47は、1つの第2バリア領域46B2と、この第2バリア領域46B2に続く第1バリア領域46B1とを覆う。第1水平転送電極47は、平面視上、逆L字状を呈する(図5参照)。
【0113】
個々の第2水平転送電極48は、1つのポテンシャル・ウェル領域46Wを覆う。第2水平転送電極48は、平面視上、矩形を呈する(図5参照)。
【0114】
これらの第1および第2水平転送電極47、48は、電気的絶縁膜23を介して半導体基板1上に形成されている。例えば、第2ポリシリコン層によって第2水平転送電極48が形成され、第3ポリシリコン層によって第1水平転送電極47が形成される。
【0115】
1個の第1水平転送電極47と、その下方のポテンシャル・バリア領域46Bと、1個の第2水平転送電極48と、その下方のポテンシャル・ウェル領域46Wとは、1つの水平電荷転送段45aまたは補助水平電荷転送段45bを構成する。1つの水平電荷転送段45aは、唯1つのポテンシャル・バリア領域と唯1つのポテンシャル・ウェル領域とを有する。
【0116】
水平電荷転送段45aは、1本の垂直電荷転送チャネル20aに1つずつ対応しながら一列に形成されている。補助水平電荷転送段45bは、図5での最も左の垂直電荷転送チャネル20aに対応する水平電荷転送段40aの下流側(後述する出力部60側を意味する。)に、計3つ形成されている。
【0117】
1つの水平電荷転送段または補助水平電荷転送段を構成する第1および第2水平転送電極47、48は共通結線され、水平駆動信号φH1、φH2またはφH3の供給を受ける。
【0118】
転送制御段40aから水平電荷転送素子45へ電荷を転送する際には、制御信号φLMならびに水平駆動信号φH1、φH2またはφH3のレベルが例えば次のように制御される。すなわち、水平電荷転送段45aにおけるポテンシャル・バリア領域46Bの電位が、転送制御段40aにおけるポテンシャル・ウェル領域20Wの電位よりも相対的に高くなるように制御される。転送制御段40aから水平電荷転送素子45へ電荷を転送することが可能になる。転送制御段40aから水平電荷転送素子45への電荷転送の原理については、後に図9(A)および図9(B)を参照しつつ詳述する。
【0119】
水平電荷転送素子45内で電荷を転送する際には、水平駆動信号φH1〜φH8のレベルが例えば次のように制御される。すなわち、電荷が分布している水平電荷転送段40aにおけるポテンシャル・ウェル領域20Wの電位が、その下流の水平電荷転送段40aにおけるポテンシャル・バリア領域46Bの電位よりも相対的に低くなるように制御される。
【0120】
なお、図6(B)に示すように、各垂直電荷転送チャネル20aの平面視上の周囲には、水平電荷転送チャネル46との隣接箇所を除いて、チャネルストップ22が配置されている。図6(A)および図6(B)に示すように、水平電荷転送チャネル46における光電変換素子列方向(ただし、垂直電荷転送チャネル20aから離れる側)の外周部にも、光電変換素子行方向に延在するようにしてチャネルストップ22が配置されている。
【0121】
以上説明した構成を有するCCDイメージセンサ10aは、駆動回路65(図1参照)から供給される駆動信号および制御信号に従って駆動する。
【0122】
図4には、垂直電荷転送素子20の各々を8相の垂直駆動信号φV1〜φV8によって駆動させる際の配線例を付記してある。図5には、水平電荷転送素子45を8相の水平駆動信号φH1〜φH8によって駆動させる際の配線例を付記してある。図4および図5には、CCDラインメモリ部40を制御信号φLMによって駆動させる際の配線例も付記してある。
【0123】
図4に示すように、第1〜第2垂直転送電極31〜32の各々と第1〜第3補助転送電極33〜35とが8つのグループに分けられ、グループ毎に異なる垂直駆動信号φV1〜φV8が供給される。1つのグループは、7本おきに選択された第1垂直転送電極31、第2垂直転送電極32、第1補助転送電極33、第2補助転送電極34または第3補助転送電極35によって構成される。制御信号φLMは、第1〜第2転送制御電極41〜42の各々に供給される。
【0124】
図5に示すように、水平電荷転送段および補助水平電荷転送段の各々が8つのグループに分けられ、グループ毎に異なる水平駆動信号φH1〜φH8が供給される。1つのグループは、7つおきに選択された水平電荷転送段によって構成される。
【0125】
水平電荷転送素子45においては、図5での最も左の垂直電荷転送チャネル20aに対応する水平電荷転送段を基点にして、各水平電荷転送段が8つのグループに分けられている。これらのグループを順番に第1グループ〜第8グループと呼ぶものとすると、第1グループに水平駆動信号φH1が供給され、第2グループに水平駆動信号φH2が供給され、以下同様にして、第8グループに水平駆動信号φH8が供給される。
【0126】
最も下流の補助水平電荷転送段には水平駆動信号φH6が供給され、下流から2番目の補助水平電荷転送段には水平駆動信号φH7が供給される。最も上流の補助水平電荷転送段(下流から3番目の補助水平電荷転送段)には水平駆動信号φH8が供給される。
【0127】
なお、本明細書においては、駆動信号を供給する電圧供給線に接続された後の水平電荷転送素子における水平転送電極の数を、以下の約束の下に数えるものとする。
【0128】
すなわち、互いに隣接し、かつ同一の電圧供給配線に接続されている2または3個以上の水平転送電極は、これらをまとめて1個として数えるものとする。この約束の下では、互いに隣接してはいるが、互いに異なる電圧供給線に接続されている2個の水平転送電極の数は、2個である。また、同一の電圧供給配線に接続されてはいるが、互いに離隔している2個の水平転送電極の数も2個である。
【0129】
上記の約束事は、次の場合にも適用するものとする。すなわち、複数の第1電荷転送チャネル領域(例えば、複数本の垂直電荷転送チャネル20aそれぞれにおける下流側端部)と、これらの第1電荷転送チャネル領域の各々に電気的に接続される第2電荷転送チャネルを含む電荷転送素子(例えば水平電荷転送素子45)とを備えた電荷転送装置であって、第2電荷転送チャネル上に電気的絶縁膜を介して形成された複数個の転送電極を有し、これらの転送電極の各々が所定の電圧供給配線に接続されている電荷転送装置における転送電極の数を数える際にも適用するものとする。また、CCDラインメモリ部における転送制御電極の数を数える際にも適用するものとする。
【0130】
上記の約束事に従えば、図5に示した水平電荷転送素子45は、1水平電荷転送段45a当たり、および1補助水平電荷転送段45b当たり、1個の水平転送電極を有する。水平電荷転送素子45は、光電変換素子行方向に連続する8個の水平転送電極を1群とする複数群の水平転送電極を有する。1つの群を構成する8個の水平転送電極の各々は、互いに異なる電圧供給線に接続されている。8個を周期とする水平転送電極の各々は、同一の電圧供給線に接続されている。
【0131】
CCD撮像システム100(図1参照)においては、撮像モードに応じて、所定波形の駆動信号φV1〜φV8、制御信号φLMおよびφH1〜φH8が駆動回路65からCCDイメージセンサ10に供給される。垂直電荷転送素子20の各々、CCDラインメモリ部40および水平電荷転送素子45は、CCD撮像システム100の撮像モードに応じた所定の動作を行う。
【0132】
以下、CCD撮像システム100の撮像モードがモニターモードのときの各垂直電荷転送素子20、CCDラインメモリ部40および水平電荷転送素子45の動作の一例について説明する。
【0133】
CCD撮像システム100の撮像モードがモニターモードのときには、例えば1/2間引き走査が行われる。さらに、各垂直電荷転送素子20内で電荷の垂直加算が行われ、水平電荷転送素子45内で電荷の水平加算が行われる。
【0134】
1/2間引き走査の際には、全光電変換素子行のうちの1/2の光電変換素子行、例えば1行おきの光電変換素子行から各垂直電荷転送素子20へ電荷が読み出される。例えば垂直駆動信号φV5およびφV1に読出パルスが重畳される。垂直駆動信号φV7およびφV3に読出パルスを重畳するようにしてもよい。
【0135】
各垂直電荷転送素子20内で電荷の垂直加算を行うために、以下に述べるように、読出パルスは異なるタイミングで垂直駆動信号φV5と垂直駆動信号φV1とに重畳される。
【0136】
まず、垂直駆動信号φV5に第1の読出パルスが重畳される。これにより、垂直駆動信号φV5が印加される転送電極31に近接する4行目毎の光電変換素子15の各々から、対応する垂直電荷転送素子20へ電荷が読み出される。
【0137】
次いで、これらの電荷が4垂直電荷転送段(2行)分下流側に転送され、垂直駆動信号φV1が供給される垂直電荷転送段の各々に分布する。
【0138】
この後、垂直駆動信号φV1に第2の読出パルスが重畳され、垂直駆動信号φV1が印加される転送電極31に近接する4行目毎の光電変換素子15の各々から、対応する垂直電荷転送素子20へ電荷が読み出される。
【0139】
第2の読出パルスによって読み出された電荷は、垂直駆動信号φV1が供給される垂直電荷転送段の各々において、第1の読出パルスによって既に読み出されている電荷に加算(混合)される。
【0140】
各垂直電荷転送素子20内で加算(垂直加算)された電荷の各々は、その後さらに下流へ転送されて、CCDラインメモリ部40を構成する転送制御段40aに達する。
【0141】
図7に示すように、水平電荷転送素子45内で電荷の水平加算を行うために、各垂直電荷転送チャネル20aが例えば第1グループGp1と第2グループGp2の計2つのグループに分けられる。グループ毎に異なるタイミングで、CCDラインメモリ部40から水平電荷転送素子45へ電荷が転送される。
【0142】
第1グループGp1は、水平駆動信号φH1〜φH4が供給される各水平電荷転送段に対応する垂直電荷転送チャネル20aの各々によって構成される。第2グループGp2は、水平駆動信号φH5〜φH8が供給される各水平電荷転送段に対応する垂直電荷転送チャネル20aの各々によって構成される。第1グループGp1および第2グループGp2の各々は、光電変換素子行方向に隣る4つの垂直電荷転送チャネル20aによって構成されるサブグループSgを所定個ずつ含む。図7には、第1グループGp1および第2グループGp2それぞれについて、2つのサブグループSg1、Sg2が示されている。
【0143】
なお、図7に示した構成要素は全て図5に示されているので、各構成要素には図5で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【0144】
サブグループSgの各々は、図3に示した第1〜第4色フィルタ列FC1〜FC4それぞれの下方に配置されている計4つの光電変換素子列に対応する計4本の垂直電荷転送チャネル20aによって構成される。
【0145】
以下、第2グループGp2の垂直電荷転送チャネル20aの各々から水平電荷転送素子45へ電荷を転送した後に、第1グループGp1の垂直電荷転送チャネル20aの各々から水平電荷転送素子45へ電荷を転送して、水平電荷転送素子45内で電荷の水平加算を行う方法について、図8、図9(A)、図9(B)、図10(A)、図10(B)、図11(A)、図11(B)、図12(A)、図12(B)、図13(A)、図13(B)、図14(A)、図14(B)、図15(A)および図15(B)を参照しつつ説明する。
【0146】
以下の説明においては、個々の垂直電荷転送チャネル20aを介して転送される電荷を、この垂直電荷転送チャネル20aに対応する光電変換素子15の上方に配置されている色フィルタの色に応じて、「電荷g1」、「電荷r」、「電荷g2」、「電荷b」と称する。1つのサブグループSgを構成する4本の垂直電荷転送チャネル20aの各々は、図7での左側から順番に、電荷g1、電荷r、電荷g2、電荷bを転送する。
【0147】
図8は、水平電荷転送素子45内で電荷を水平加算する場合の制御信号φLMおよび水平駆動信号φH1〜φH8の波形の一例を示す。
【0148】
図9(A)および図9(B)は、CCDラインメモリ部40から水平電荷転送素子45へ電荷を転送する際の原理を模式的に示す。
【0149】
図10(A)〜図10(B)は、図8に示した時刻t1〜t2での電荷の分布の様子を模式的に示す。
【0150】
図11(A)〜図11(B)は、図8に示した時刻t3〜t4での電荷の分布の様子を模式的に示す。
【0151】
図12(A)〜図12(B)は、図8に示した時刻t5〜t6での電荷の分布の様子を模式的に示す。
【0152】
図13(A)〜図13(B)は、図8に示した時刻t7〜t8での電荷の分布の様子を模式的に示す。
【0153】
図14(A)〜図14(B)は、図8に示した時刻t9〜t10での電荷の分布の様子を模式的に示す。
【0154】
図15(A)〜図15(B)は、図8に示した時刻t11〜t12での電荷の分布の様子を模式的に示す。
【0155】
なお、図10(A)〜図15(B)に示した構成要素は全て図7に示されているので、各構成要素には図7で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【0156】
図8に示すように、CCDラインメモリ部40から水平電荷転送素子45へ電荷を転送する前の段階の時刻t0では、水平駆動信号φH1〜φH4がローレベルL(例えば0V)にあり、水平駆動信号φH5〜φH8および制御信号φLMがハイレベルH(例えば+3.3V)にある。
【0157】
図9(A)に示すように、水平駆動信号φHn(nは1〜8のうちの任意の整数を表す。以下同じ。)がローレベルLのとき、第1水平転送電極47の下での水平電荷転送チャネル46(ポテンシャル・バリア領域)の電位は、制御信号φLMがハイレベルHにあるかローレベルLにあるかに拘わらず、第2転送制御電極42の下での垂直電荷転送チャネル20a(第2領域)の電位より低い。したがって、水平駆動信号φHnがローレベルLにあると、電荷QはCCDラインメモリ部40から水平電荷転送素子45へ転送されることなく、CCDラインメモリ部40に留まる。
【0158】
一方、図9(B)に示すように、水平駆動信号φHnがハイレベルHのとき、第1水平転送電極47の下での水平電荷転送チャネル46(ポテンシャル・バリア領域)の電位は、制御信号φLMがハイレベルHのときの第2転送制御電極42の下での垂直電荷転送チャネル20a(第2領域)の電位より低い。したがって、水平駆動信号φHnがハイレベルHにあったとしても、制御信号φLMがハイレベルHにあると、電荷QはCCDラインメモリ部40から水平電荷転送素子45へ転送されることなく、CCDラインメモリ部40に留まる。
【0159】
したがって、図8に示した時刻t0においては、CCDラインメモリ部40から水平電荷転送素子45へ電荷が転送されない。
【0160】
図8に示した時刻t1におけるように、CCDラインメモリ部40から水平電荷転送素子45へ電荷を転送する際には、制御信号φLMをハイレベルHからローレベルL(例えば0V)にする。水平駆動信号φH1〜φH4をローレベルLにし、水平駆動信号φH5〜φH8をハイレベルHにする。
【0161】
図9(B)に示したように、水平駆動信号φHnがハイレベルHにあり、かつ、制御信号φLMがローハイレベルLにあると、第1水平転送電極47の下での水平電荷転送チャネル46(ポテンシャル・バリア領域)の電位が第2転送制御電極42の下での垂直電荷転送チャネル20a(第2領域)の電位より高くなる。したがって、電荷QがCCDラインメモリ部40から水平電荷転送素子45へ転送される。
【0162】
図10(A)に示すように、図8に示した時刻t1では、水平駆動信号φH5〜φH8が供給されている各水平電荷転送段に、CCDラインメモリ部40から電荷が転送される。すなわち、第2グループGp2の垂直電荷転送チャネル20aの各々から電荷g1、r、g2またはbが水平電荷転送素子45へ転送される。水平駆動信号φH1〜φH4が供給されている水平電荷転送段の各々へは、CCDラインメモリ部40から電荷が転送されない。すなわち、第1グループGp1の垂直電荷転送チャネル20aの各々から水平電荷転送素子45へは、電荷が転送されない。
【0163】
次いで、制御信号φLMがローレベルLからハイレベルHに転じ、CCDラインメモリ部40から水平電荷転送素子45への電荷の転送を禁止する。その後、図8の時刻t2におけるように、水平駆動信号φH4をローレベルLからハイレベルHにすると共に、水平駆動信号φH5をハイレベルHからローレベルLにする。水平駆動信号φH5が供給されている水平電荷転送段内の電荷が、水平駆動信号φH4が供給されている水平電荷転送段へ転送される。水平駆動信号φH5が供給されている水平電荷転送段が空になる。
【0164】
図10(B)は、図8に示した時刻t2での各電荷g1、r、g2およびbの分布状態を示す。図10(A)に示した時刻t1での状態から、水平電荷転送素子45内の電荷g1の各々が1水平電荷転送段分だけ下流側に転送されている。
【0165】
次に、図8の時刻t3におけるように、水平駆動信号φH4をハイレベルHからローレベルLにすると共に、水平駆動信号φH3をローレベルLからハイレベルHにする。また、水平駆動信号φH5をローレベルLからハイレベルHにし、水平駆動信号φH6をハイレベルHからローレベルLにする。
【0166】
水平駆動信号φH4またはφH6が供給されている水平電荷転送段内の電荷が、水平駆動信号φH3またはφH5が供給されている水平電荷転送段へ転送される。
【0167】
このように、下流側の電荷から徐々に転送してゆくアコーディオン転送を、1つのサブグループSgから転送された4つの電荷単位で行う。このアコーディオン転送では、ある時期までは下流側の電荷と最上流の電荷との間隔が徐々に拡がる。その後は、後述するように、最下流の電荷の転送を止めて上流側の電荷のみを徐々に下流側へ転送する。最下流の電荷と上流側の電荷との間隔が徐々に狭まる。電荷の分布域を下流側に拡げる動作と、電荷の分布域の上流端を下流側に移動させる動作とが、所望回数ずつ行われる。
【0168】
図11(A)は、図8に示した時刻t3での各電荷g1、r、g2およびbの分布状態を示す。図10(B)に示した時刻t2での状態から、水平電荷転送素子45内の電荷g1およびrの各々が1水平電荷転送段分だけ下流側に転送されている。
【0169】
次いで、図8の時刻t4におけるように、水平駆動信号φH2をハイレベルHにし、水平駆動信号φH3をローレベルLにする。水平駆動信号φH4をハイレベルHにし、水平駆動信号φH5をローレベルLにする。また、水平駆動信号φH6をハイレベルHにし、水平駆動信号φH7をローレベルLにする。水平駆動信号φH3、φH5、φH7が供給される水平電荷転送段に分布していた各電荷が、それぞれ1水平電荷転送段分、下流側へ転送される。
【0170】
図11(B)は、図8に示した時刻t4での各電荷g1、r、g2およびbの分布状態を示す。図11(A)に示した時刻t3での状態から、水平電荷転送素子45内の電荷g1、rおよびg2の各々が1水平電荷転送段分だけ下流側に転送されている。電荷が最も広範囲に亘って分布し、4種類の電荷g1、r、g2、bの各々が1つおきの水平電荷転送段に分布している。この状態では、4種類の電荷を互いに同期させて転送することができる。
【0171】
次に、図8の時刻t5におけるように、水平駆動信号φH1をハイレベルHにし、水平駆動信号φH2をローレベルLにする。水平駆動信号φH3をハイレベルHにし、水平駆動信号φH4をローレベルLにする。水平駆動信号φH5をハイレベルHにし、水平駆動信号φH6をローレベルLにする。また、水平駆動信号φH7をハイレベルHにし、水平駆動信号φH8をローレベルLにする。水平駆動信号φH2、φH4、φH6、φH8が供給される水平電荷転送段に分布していた各電荷が、それぞれ1水平電荷転送段分、下流側へ転送される。
【0172】
図12(A)は、図8に示した時刻t5での各電荷g1、r、g2およびbの分布状態を示す。図11(B)に示した時刻t4での状態から、水平電荷転送素子45内の電荷g1、r、g2およびbの各々が1水平電荷転送段分だけ下流側に転送されている。水平電荷転送素子45内の電荷g1の各々が、第1グループGp1に含まれる垂直電荷転送チャネル20aのうちで電荷g1を転送する垂直電荷転送チャネル20aに対応する水平電荷転送段に分布する。この後、1つのサブグループSgから転送された4つの電荷単位で、最下流の電荷g1の転送を停止したまま上流側の電荷を徐々に下流側に転送して、電荷の分布幅を狭くする。
【0173】
図8の時刻t6におけるように、水平駆動信号φH2をハイレベルHにし、水平駆動信号φH3をローレベルLにする。水平駆動信号φH4をハイレベルHにし、水平駆動信号φH5をローレベルLにする。また、水平駆動信号φH6をハイレベルHにし、水平駆動信号φH7をローレベルLにする。水平駆動信号φH3、φH5、φH7が供給される水平電荷転送段に分布していた各電荷が、それぞれ1水平電荷転送段分、下流側へ転送される。
【0174】
図12(B)は、図8に示した時刻t6での各電荷g1、r、g2およびbの分布状態を示す。図12(A)に示した時刻t5での状態から、水平電荷転送素子45内の電荷r、g2およびbの各々が、1水平電荷転送段分だけ下流側に転送されている。
【0175】
次に、図8の時刻t7におけるように、水平駆動信号φH3をハイレベルHにし、水平駆動信号φH4をローレベルLにする。また、水平駆動信号φH5をハイレベルHにし、水平駆動信号φH6をローレベルLにする。水平駆動信号φH4、φH6が供給される水平電荷転送段に分布していた各電荷が、それぞれ1水平電荷転送段分、下流側へ転送される。
【0176】
図13(A)は、図8に示した時刻t7での各電荷g1、r、g2およびbの分布状態を示す。図12(B)に示した時刻t6での状態から、水平電荷転送素子45内の電荷g2およびbの各々が1水平電荷転送段分だけ下流側に転送されている。
【0177】
次いで、図8の時刻t8におけるように、水平駆動信号φH4をハイレベルHとし、水平駆動信号φH5をローレベルLにする。水平駆動信号φH5が供給される水平電荷転送段に分布していた各電荷が、それぞれ1水平電荷転送段分、下流側へ転送される。
【0178】
図13(B)は、図8に示した時刻t8での各電荷g1、r、g2およびbの分布状態を示す。図13(A)に示した時刻t7での状態から、水平電荷転送素子45内の電荷bの各々が1水平電荷転送段分だけ下流側に転送されている。
【0179】
図13(B)に示すように、水平電荷転送素子45内の電荷g1、r、g2およびbの各々が、第1グループGp1の垂直電荷転送チャネル20aの各々に対応する水平電荷転送段、すなわち水平駆動信号φH1〜φH4が供給される水平電荷転送段に分布する。第1グループGp1の各垂直電荷転送チャネル20aに対応する転送制御段の各々には、未だ水平電荷転送素子45へ転送されていない電荷が留まっている。
【0180】
次に、図8の時刻t9におけるように、制御信号φLMがハイレベルHからローレベルLになる。水平駆動信号φH1〜φH4はそれぞれハイレベルHにあり、水平駆動信号φH5〜φH8はそれぞれローレベルLにある。このため、水平駆動信号φH1〜φH4が供給されている水平電荷転送段の各々へCCDラインメモリ部40から電荷が転送される。すなわち、第1グループGp1の垂直電荷転送チャネル20aの各々から電荷g1、r、g2またはbが水平電荷転送素子45へ転送される。
【0181】
図14(A)は、図8に示した時刻t9での各電荷g1、r、g2およびbの分布状態を示す。水平電荷転送素子45内において電荷g1同士、電荷r同士、電荷g2同士および電荷b同士が加算(混合)される。以下、本明細書においては、互いに加算(混合)された2つの電荷g1、2つの電荷r、2つの電荷g2および2つの電荷bを、それぞれ、「電荷g1−g1」、「電荷r−r」、「電荷g2−g2」または「電荷b−b」と表記する。
【0182】
次いで、制御信号φLMがローレベルLからハイレベルHへ転じ、CCDラインメモリ部40から水平電荷転送素子45への電荷の転送を禁止する。引き続き、図8の時刻t10におけるように、水平駆動信号φH1をローレベルLにし、水平駆動信号φH8をハイレベルHにする。水平駆動信号φH2、φH3、φH4はハイレベルHのままとし、水平駆動信号φH5、φH6、φH7はローレベルLのままとする。水平駆動信号φH1が供給される水平電荷転送段に分布していた各電荷が、それぞれ1水平電荷転送段分、下流側へ転送される。
【0183】
図14(B)は、図8に示した時刻t10での各電荷g1−g1、r−r、g2−g2およびb−bの分布状態を示す。図14(A)に示した時刻t9での状態から、水平電荷転送素子45内の電荷g1−g1の各々が1水平電荷転送段分だけ下流側に転送されている。最も下流の電荷g1−g1は、最も上流の補助水平電荷転送段に分布する。
【0184】
次に、図8の時刻t11におけるように、水平駆動信号φH1をハイレベルHにし、水平駆動信号φH2をローレベルLにする。また、水平駆動信号φH7をハイレベルHにし、水平駆動信号φH8をローレベルLにする。水平駆動信号φH2、φH8が供給される補助水平電荷転送段または水平電荷転送段に分布していた各電荷が、それぞれ1補助水平電荷転送段分または1水平電荷転送段分、下流側へ転送される。
【0185】
図15(A)は、図8に示した時刻t11での各電荷g1−g1、r−r、g2−g2およびb−bの分布状態を示す。図14(B)に示した時刻t10での状態から、水平電荷転送素子45内の電荷g1−g1、r−rの各々が1水平電荷転送段分だけ下流側に転送されている。
【0186】
次いで、図8の時刻t12におけるように、水平駆動信号φH2をハイレベルHにし、水平駆動信号φH3をローレベルLにする。水平駆動信号φH6をハイレベルHにし、水平駆動信号φH7をローレベルLにする。また、水平駆動信号φH8をハイレベルHにし、水平駆動信号φH1をローレベルLにする。水平駆動信号φH1、φH3、φH7が供給される補助水平電荷転送段または水平電荷転送段に分布していた各電荷が、それぞれ1補助水平電荷転送段分または1水平電荷転送段分、下流側へ転送される。アコーディオン転送を終了する。
【0187】
図15(B)は、図8に示した時刻t12での各電荷g1−g1、r−r、g2−g2およびb−bの分布状態を示す。図14(B)に示した時刻t10での状態から、水平電荷転送素子45内の電荷g1−g1の各々が1補助水平電荷転送段分または1水平電荷転送段分だけ下流側に転送され、電荷r−rの各々が1補助水平電荷転送段分または1水平電荷転送段分だけ下流側に転送され、電荷g2−g2の各々が1水平電荷転送段分だけ下流側に転送される。
【0188】
その結果、水平電荷転送素子45内においては、最も下流の補助水平電荷転送段から上流に向かって1補助水平電荷転送段または1水平電荷転送段おきに、電荷g1−g1、r−r、g2−g2およびb−bがこの順番で繰返し分布する。
【0189】
この後、水平駆動信号φH1、φH3、φH5およびφH7が組になって、同じ位相の下にローレベルLからハイレベルHへ、また、ハイレベルHからローレベルLへと繰返しそのレベルを変化させる。また、水平駆動信号φH2、φH4、φH6およびφH8が組になって、同じ位相の下にハイレベルHからローレベルLへ、また、ローレベルLからハイレベルHへと繰返しそのレベルを変化させる。このとき、水平駆動信号φH1、φH3、φH5およびφH7の位相は、水平駆動信号φH2、φH4、φH6およびφH8の位相と逆になる。
【0190】
その結果、水平電荷転送素子45内の電荷g1−g1、r−r、g2−g2およびb−bの各々が互いに同期しつつ出力部60へ向けて転送される。
【0191】
以上のようにラインメモリ部40および水平電荷転送素子45を制御することにより、水平電荷転送素子45内で所望の電荷同士を加算(水平加算)することができる。
【0192】
出力部60は、水平電荷転送素子45から受け取った電荷に基づいて、画像信号(信号電圧)を順次出力する。図1に示した映像信号処理回路70は、これらの画像信号(信号電圧)を利用して画像データを生成する。映像信号処理回路70で生成された画像データは、画像データ出力部75へ送られて、フレームメモリ等の記憶媒体に一旦記憶される。その後、画像データ出力部75から表示部80へ画像データが供給され、表示部80が画像を表示する。
【0193】
第1の実施例によるCCDイメージセンサ10aを備えたCCD撮像システム100は、上述のようにして電荷の垂直加算および水平加算を行って、モニター表示を行うことができる。動画をモニター表示することもできるし、静止画をモニター表示することも可能である。また、電荷の水平加算のみを行うことも可能である。
【0194】
電荷を垂直加算および水平加算して画像データを得るので、電荷の垂直加算のみを行って画像データを得た場合に比べて、より良好な再生画像を得ることが容易になる。
【0195】
また、水平電荷転送素子45における水平電荷転送段の数が1垂直電荷転送チャネルに対して1つで済むことから、次の利点が得られる。
【0196】
すなわち、1垂直電荷転送チャネルに対して2つの水平電荷転送段を設けている従来の水平電荷転送素子に比べて、同じデータレートの下での1水平読出期間の長さがほぼ1/2に短縮される。これに伴って、モニター表示の際のフレーム数をほぼ2倍に高めることができ、より自然なモニター表示を行うことが容易になる。従来と同じフレーム数でモニター表示を行った場合には、データレートがほぼ1/2になることから、水平電荷転送素子の駆動周波数をほぼ1/2に低減させることができる。その結果、CCD撮像システムにおける主な電力消費源である水平電荷転送素子の駆動電力をほぼ1/2に削減することができる。
【0197】
一方、CCD撮像システム100の撮像モードが静止画記録モードのときには、例えばインターレース走査の下に各垂直電荷転送素子20が駆動される。1つの光電変換素子行から各垂直電荷転送素子20へ読み出された電荷の各々は、同じタイミングでCCDラインメモリ部40まで転送される。電荷の垂直加算は行われない。
【0198】
静止画記録モードの際にも、各垂直電荷転送チャネル20aが例えば2つのグループに分けられる。そして、これらのグループ毎に異なるタイミングで、CCDラインメモリ部40から水平電荷転送素子45へ電荷が転送される。
【0199】
例えば各垂直電荷転送チャネル20aを2つのグループに分けた場合、一方のグループは、光電変換素子列を偶数列と奇数列とに分けたときの偶数列に対応する各垂直電荷転送チャネル20aによって構成される。他方のグループは、奇数列に対応する各垂直電荷転送チャネル20aによって構成される。
【0200】
まず、一方のグループの各垂直電荷転送チャネル20aから水平電荷転送素子45へ電荷が転送される。これらの電荷を水平電荷転送素子45から出力部60へ転送し終えた後に、他方のグループの各垂直電荷転送チャネル20aから水平電荷転送素子45へ電荷が転送され、さらに、出力部60へ転送される。
【0201】
CCDラインメモリ部40から水平電荷転送素子45への電荷の転送は、図9を用いて既に説明した原理に従って行われる。
【0202】
水平電荷転送素子45内での電荷転送の際には、水平駆動信号φH1、φH3、φH5およびφH7が組になって、同じ位相の下にローレベルLからハイレベルHへ、また、ハイレベルHからローレベルLへと繰返しそのレベルを変化させる。また、水平駆動信号φH2、φH4、φH6およびφH8が組になって、同じ位相の下にハイレベルHからローレベルLへ、また、ローレベルLからハイレベルHへと繰返しそのレベルを変化させる。このとき、水平駆動信号φH1、φH3、φH5およびφH7の位相は、水平駆動信号φH2、φH4、φH6およびφH8の位相と逆になる。
【0203】
その結果、水平電荷転送素子45内の各電荷が互いに同期しつつ出力部60へ向けて転送される。
【0204】
出力部60は、水平電荷転送素子45から受け取った電荷に基づいて、画像信号(信号電圧)を順次出力する。図1に示した映像信号処理回路70は、これらの画像信号(信号電圧)を利用して静止画の画像データを生成する。映像信号処理回路70で生成された画像データは、画像データ出力部75へ送られて、フレームメモリ等の記憶媒体に一旦記憶される。
【0205】
その後、画像データ出力部75から表示部80へ画像データが供給され、表示部80が静止画を表示する。あるいは、画像データ出力部75から記録部82へ画像データが供給され、例えばメモリカード等の記録媒体に静止画の画像データが記録される。CCD撮像システム100は、全ての光電変換素子15それぞれに蓄積された電荷に基づいて、静止画の画像データを生成する。勿論、静止画記録モードの際に電荷の垂直加算または水平加算を行うことも可能である。
【0206】
制御信号φLMおよび水平駆動信号φH1〜φH8の波形を図8に示した波形にすると、上述のように、水平電荷転送素子45内で電荷g1同士、電荷r同士、電荷g2同士および電荷b同士が加算(混合)される。
【0207】
制御信号φLMおよび水平駆動信号φH1〜φH8の波形を選択することにより、以下に述べるように、水平電荷転送素子45内で電荷r同士および電荷b同士を加算(混合)し、更に、電荷g1と電荷g2とを加算(混合)することができる。
【0208】
図16は、水平電荷転送素子45内で電荷g1と電荷g2とを加算(混合)し、さらに、電荷r同士および電荷b同士をそれぞれ加算(混合)することができる制御信号φLMおよび水平駆動信号φH1〜φH8の波形の一例を示す。
【0209】
図17は、各垂直電荷転送チャネル20aのグループ分けの仕様を示す。
【0210】
図18(A)および図18(B)は、図16に示した時刻T1、T2での電荷の分布の様子を模式的に示す。
【0211】
図19(A)および図19(B)は、図16に示した時刻T3、T5での電荷の分布の様子を模式的に示す。
【0212】
図20(A)および図20(B)は、図16に示した時刻T7、T10での電荷の分布の様子を模式的に示す。
【0213】
なお、図17〜図20(B)に示した構成要素は全て図5に示されているので、各構成要素には図5で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【0214】
図17に示すように、水平駆動信号φH1〜φH8の波形を図16に示す波形にすることにより、各垂直電荷転送チャネル20aが第1グループGp1および第2グループGp2の計2つのグループに分けられる。これら2つのグループ毎に異なるタイミングで、CCDラインメモリ部40から水平電荷転送素子45へ電荷が転送される。
【0215】
第1グループGp1および第2グループGp2のそれぞれは、光電変換素子行方向に所定のパターンで選択された4つの垂直電荷転送チャネル20aによって構成されるサブグループSgを所定個含む。図17には、第1グループGp1に含まれる3つのサブグループSg1、Sg2、Sg3と、第2グループGp2含まれる2つのサブグループSg1、g2とが示されている。
【0216】
第1グループGp1中のサブグループSgの各々は、図17での左から数えて(1+8y)(yは0以上の整数を表す。以下同じ。)番目に当たる垂直電荷転送チャネル20aと、この垂直電荷転送チャネル20aから右側へ数えて1、3、4番目に当たる各垂直電荷転送チャネル20aとによって構成される。これらの垂直電荷転送チャネル20aは、左のものから順番に、電荷g1、電荷r、電荷b、電荷g1を転送する。
【0217】
第2グループGp2中のサブグループSgの各々は、図17での左から数えて(3+8y)番目に当たる垂直電荷転送チャネル20aと、この垂直電荷転送チャネル20aから右側へ数えて3、4、5番目に当たる各垂直電荷転送チャネル20aとによって構成される。これらの垂直電荷転送チャネル20aは、左のものから順番に、電荷g2、電荷r、電荷g2、電荷bを転送する。
【0218】
以下、第2グループGp2の垂直電荷転送チャネル20aの各々から水平電荷転送素子45へ電荷を転送した後に、第1グループGp1の垂直電荷転送チャネル20aの各々から水平電荷転送素子45へ電荷を転送して、水平電荷転送素子45内で電荷の水平加算を行う方法について、具体的に説明する。
【0219】
図16に示すように、CCDラインメモリ部40から水平電荷転送素子45へ電荷を転送する前の段階の時刻T0では、水平駆動信号φH1、φH2、φH4、φH5がローレベルL(例えば0V)にあり、水平駆動信号φH3、φH6、φH7、φH8および制御信号φLMがハイレベルH(例えば+3.3V)にある。したがって、図16に示した時刻T0においては、CCDラインメモリ部40から水平電荷転送素子45へ電荷が転送されない。
【0220】
図16に示した時刻T1におけるように、CCDラインメモリ部40から水平電荷転送素子45へ電荷を転送する際には、制御信号φLMをローレベルLにし、水平駆動信号φH3およびφH6〜φH8をそれぞれハイレベルHにする。水平駆動信号φH1〜φH2およびφH4〜φH5は、それぞれローレベルLにする。
【0221】
図18(A)に示すように、図16に示した時刻T1では、水平駆動信号φH3、φH6〜φH8が供給されている各水平電荷転送段に、CCDラインメモリ部40から電荷が転送される。すなわち、第2グループGp2の垂直電荷転送チャネル20aの各々から電荷g2、g1またはbが水平電荷転送素子45へ転送される。第1グループGp1の垂直電荷転送チャネル20aの各々から水平電荷転送素子45へは、電荷が転送されない。
【0222】
次いで、制御信号φLMをローレベルLからハイレベルHにし、CCDラインメモリ部40から水平電荷転送素子45への電荷の転送を禁止する。その後、図16の時刻T2におけるように、水平駆動信号φH5をハイレベルHにし、水平駆動信号φH6をローレベルLにする。水平駆動信号φH6が供給されている水平電荷転送段内の電荷が、水平駆動信号φH5が供給されている水平電荷転送段へ転送される。このとき、水平駆動信号φH1を、図16においてハッチングを付して示したように、ローレベルLからハイレベルHに転じさせてもよい。
【0223】
図18(B)は、図16に示した時刻T2での各電荷g1、r、g2およびbの分布状態を示す。図18(A)に示した時刻T1での状態から、水平電荷転送素子45内の電荷rの各々が1水平電荷転送段分だけ下流側に転送されている。
【0224】
次に、図16の時刻T3におけるように、水平駆動信号φH2をハイレベルHにし、水平駆動信号φH3をローレベルLにする。水平駆動信号φH4をハイレベルHにし、水平駆動信号φH5をローレベルLにする。また、水平駆動信号φH6をハイレベルHにし、水平駆動信号φH7をローレベルLにする。水平駆動信号φH3、φH5、φH7が供給されている水平電荷転送段内の電荷が、それぞれ1水平電荷転送段分、下流側へ転送される。
【0225】
図19(A)は、図16に示した時刻T3での各電荷g1、r、g2およびbの分布状態を示す。図18(B)に示した時刻T2での状態から、水平電荷転送素子45内の電荷g2およびrの各々が1水平電荷転送段分だけ下流側に転送されている。
【0226】
次いで、図16の時刻T4におけるように、水平駆動信号φH1をハイレベルHにし、水平駆動信号φH2をローレベルLにする。水平駆動信号φH3をハイレベルHにし、水平駆動信号φH4をローレベルLにする。水平駆動信号φH5をハイレベルHにし、水平駆動信号φH6をローレベルLにする。また、水平駆動信号φH7をハイレベルHにし、水平駆動信号φH8をローレベルLにする。水平駆動信号φH2、φH4、φH6、φH8が供給されている水平電荷転送段内の電荷が、それぞれ1水平電荷転送段分、下流側へ転送される。
【0227】
その結果、水平電荷転送素子45内の電荷g2の各々は、第1グループGp1の垂直電荷転送チャネル20aのうちで電荷g1を転送する垂直電荷転送チャネル20aの各々に対応する水平電荷転送段に分布する。第1グループGp1の各垂直電荷転送チャネル20aに対応する転送制御段の各々には、未だ水平電荷転送素子45へ転送されていない電荷が留まっている。
【0228】
次に、図16の時刻T5におけるように、制御信号φLMをハイレベルHからローレベルLにする。水平駆動信号φH1およびφH5は、ハイレベルHにあり、水平駆動信号φH2〜φH4、φH6〜φH8はローレベルLにある。このため、水平駆動信号φH1、φH5が供給されている水平電荷転送段の各々へCCDラインメモリ部40から電荷が転送される。
【0229】
図19(B)は、図16に示した時刻T5での各電荷g1、r、g2およびbの分布状態を示す。第1グループGp1に含まれる垂直電荷転送チャネル20aのうちで電荷g1を転送する垂直電荷転送チャネル20aの各々から、水平駆動信号φH1、φH5が供給されている水平電荷転送段の各々へ、電荷g1が転送される。その結果、水平電荷転送素子45内において、電荷g1と電荷g2とが加算(混合)される。以下、本明細書においては、互いに加算(混合)された電荷r1と電荷r2とを、「電荷r1−r2」と表記する。
【0230】
次いで、制御信号φLMをローレベルLからハイレベルHにし、CCDラインメモリ部40から水平電荷転送素子45への電荷の転送を禁止する。その後、図16の時刻T6におけるように、水平駆動信号φH2をハイレベルHにし、水平駆動信号φH3をローレベルLにする。水平駆動信号φH4をハイレベルHにし、水平駆動信号φH5をローレベルLにする。水平駆動信号φH6をハイレベルHにし、水平駆動信号φH7をローレベルLにする。水平駆動信号φH8をハイレベルHにし、水平駆動信号φH1をローレベルLにする。
【0231】
水平駆動信号φH1、φH3、φH5、φH7が供給されている水平電荷転送段内の電荷が、それぞれ1水平電荷転送段分、下流側へ転送される。最も下流の電荷r1−r2は、最も上流の補助水平電荷転送段に達する。
【0232】
その結果、水平電荷転送素子45内の電荷rの各々は、第1グループGp1の垂直電荷転送チャネル20aのうちで電荷rを転送する垂直電荷転送チャネル20aの各々に対応する水平電荷転送段に分布する。
【0233】
次に、図16の時刻T7におけるように、制御信号φLMをハイレベルHからローレベルLにする。水平駆動信号φH2はハイレベルHにあり、水平駆動信号φH1、φH3〜φH8はローレベルLにある。このため、水平駆動信号φH2が供給されている水平電荷転送段の各々へCCDラインメモリ部40から電荷が転送される。
【0234】
図20(A)は、図16に示した時刻T7での各電荷g1、r、g2およびbの分布状態を示す。第1グループGp1に含まれる垂直電荷転送チャネル20aのうちで電荷rを転送する垂直電荷転送チャネル20aの各々から、水平駆動信号φH2が供給されている水平電荷転送段の各々へ、電荷rが転送される。
【0235】
その結果、水平電荷転送素子45内において、2つの電荷r同士が加算(混合)される。一方の電荷rは、第2グループGp2に含まれる垂直電荷転送チャネル20aを介して水平電荷転送素子45へ転送されてきたものであり、他方の電荷rは、第1グループGp1に含まれる垂直電荷転送チャネル20aを介して水平電荷転送素子45へ転送されてきたものである。
【0236】
次いで、制御信号φLMをローレベルLからハイレベルHにし、CCDラインメモリ部40から水平電荷転送素子45への電荷の転送を禁止する。その後、図16の時刻T8におけるように、水平駆動信号φH1をハイレベルHにし、水平駆動信号φH2をローレベルLにする。水平駆動信号φH3、φH5、φH7をハイレベルHにする。水平駆動信号φH4、φH4、φH6、φH8はローレベルLにある。
【0237】
水平駆動信号φH2、φH4、φH6、φH8が供給される水平電荷転送段または補助水平電荷転送段に分布していた電荷の各々が、それぞれ1水平電荷転送段分または1補助水平電荷転送段分、下流側に転送される。すなわち、水平電荷転送素子45内の電荷g1−g2、r−rおよびbの各々が、1水平電荷転送段分または1補助水平電荷転送段分だけ下流側に転送される。
【0238】
次に、図16の時刻T9におけるように、水平駆動信号φH2をハイレベルHにし、水平駆動信号φH3をローレベルLにする。水平駆動信号φH4をハイレベルHにし、水平駆動信号φH5をローレベルLにする。水平駆動信号φH6をハイレベルHにし、水平駆動信号φH7をローレベルLにする。また、水平駆動信号φH8をハイレベルHにし、水平駆動信号φH1をローレベルLにする。
【0239】
水平駆動信号φH1、φH3、φH5、φH7が供給される水平電荷転送段または補助水平電荷転送段に分布していた電荷の各々が、それぞれ1水平電荷転送段分または1補助水平電荷転送段分、下流側に転送される。すなわち、水平電荷転送素子45内の電荷g1−g2、r−rおよびbの各々が、1水平電荷転送段分または1補助水平電荷転送段分だけ下流側に転送される。
【0240】
その結果、水平電荷転送素子45内の電荷bの各々は、第1グループGp1の垂直電荷転送チャネル20aのうちで電荷bを転送する垂直電荷転送チャネル20aの各々に対応する水平電荷転送段に分布する。
【0241】
次に、図16の時刻T10におけるように、制御信号φLMをハイレベルHからローレベルLにする。水平駆動信号φH4はハイレベルHにあり、水平駆動信号φH1〜φH3、φH5〜φH8はローレベルLにある。このため、水平駆動信号φH4が供給されている水平電荷転送段の各々へCCDラインメモリ部40から電荷が転送される。
【0242】
図20(B)は、図16に示した時刻T10での各電荷g1、r、g2およびbの分布状態を示す。第1グループGp1に含まれる垂直電荷転送チャネル20aのうちで電荷bを転送する垂直電荷転送チャネル20aの各々から、水平駆動信号φH4が供給されている水平電荷転送段の各々へ、電荷bが転送される。
【0243】
その結果、水平電荷転送素子45内において、2つの電荷b同士が加算(混合)される。一方の電荷bは、第2グループGp2に含まれる垂直電荷転送チャネル20aを介して水平電荷転送素子45へ転送されてきたものであり、他方の電荷bは、第1グループGp1に含まれる垂直電荷転送チャネル20aを介して水平電荷転送素子45へ転送されてきたものである。
【0244】
水平電荷転送素子45内においては、最も下流の補助水平電荷転送段から上流に向かって1補助水平電荷転送段または1水平電荷転送段おきに、電荷g1−g2、r−r、g1−g2およびb−bがこの順番で繰返し分布する。
【0245】
この後、図16に示すように、水平駆動信号φH1、φH3、φH5およびφH7を1組にして、同じ位相の下にローレベルLからハイレベルHへ、また、ハイレベルHからローレベルLへと繰返しそのレベルを変化させる。また、水平駆動信号φH2、φH4、φH6およびφH8を1組にして、同じ位相の下にハイレベルHからローレベルLへ、また、ローレベルLからハイレベルHへと繰返しそのレベルを変化させる。このとき、水平駆動信号φH1、φH3、φH5およびφH7の位相を、水平駆動信号φH2、φH4、φH6およびφH8の位相と逆にする。
【0246】
その結果、水平電荷転送素子45内の電荷g1−g1、r−r、g2−g2およびb−bの各々が、互いに同期しつつ出力部60へ向けて転送される。
【0247】
このようにしてラインメモリ部40および水平電荷転送素子45とを制御することにより、水平電荷転送素子45内で電荷g1と電荷g2とを加算(水平加算)し、更に電荷r同士および電荷b同士をそれぞれ加算(水平加算)することができる。このような水平加算を行うと、図8に示したタイミングチャートに従って電荷を水平加算した場合に得られる利点と同様の利点が得られる他、更に、下記(1) 〜(3) の利点が得られる。
(1) 光電変換素子行方向に最も近接する同種の電荷が水平加算されるので、光電変換素子行方向のMTF(モジュレーション・トランスファー・ファンクション:変調度)が加算(平均化)によって低下するのを最小限に抑えることができる。
【0248】
すなわち、モニター表示される画像の解像度が水平加算に起因して低下するのを、最小限に抑えることができる。
【0249】
なお、図3に示した色フィルタアレイ55についての説明の中で述べたように、第1色フィルタ列FC1を構成する緑色フィルタG1と、第3色フィルタ列FC3を構成する緑色フィルタG2とは、参照符号を便宜的に変えただけであり、両者は同じ材料によって形成されている。したがって、電荷g1と電荷g2とは同種の電荷である。
(2) 上記(1) の利点が得られる結果として、高品質の再生画像を表示することが容易になる。
(3) 図16から明らかなように、水平駆動信号φH3と水平駆動信号φH7とを同じ波形にすることができる。また、図16においてハッチングを付したパルスを水平駆動信号φH1に加えれば、水平駆動信号φH1と水平駆動信号φH5とを同じ波形にすることができる。したがって、水平電荷転送素子45の駆動に必要な水平駆動信号の種類数を8から6〜7にまで低減させることができる。
【0250】
これに伴って、水平電荷転送素子45を駆動させるのに必要な電圧供給線(水平駆動信号供給線)の本数も6〜7にまで低減させることができる。
【0251】
その結果として、CCDイメージセンサ10aの作製に要する半導体チップを小型化できると共に、駆動回路65(図1参照)の構成を簡素化化することができる。
【0252】
次に、図1に示したCCDイメージセンサ10に係る第2の実施例によるCCDイメージセンサについて説明する。
【0253】
図21は、第2の実施例によるCCDイメージセンサ10bにおける光電変換素子、垂直電荷転送素子、CCDラインメモリ部、水平電荷転送素子および出力部の平面配置を概略的に示す部分平面図である。
【0254】
図21に示すように、CCDイメージセンサ10bにおいては、多数個の光電変換素子15が画素ずらし配置されている。この点で、CCDイメージセンサ10bは、第1の実施例によるCCDイメージセンサ10aと大きく異なる。
【0255】
他に下記(1) 〜(7) の点でも、CCDイメージセンサ10bはCCDイメージセンサ10aと異なる。
(1) 各光電変換素子15の平面視上の形状および各光電変換素子領域16の平面視上の形状が、それぞれ八角形である。
(2) 個々の垂直電荷転送チャネル20aが、対応する光電変換素子列に沿って蛇行する領域を含んでいる。これに伴って、個々の垂直電荷転送素子20も、対応する光電変換素子列に沿って蛇行する領域を含んでいる。
(3) 個々の光電変換素子15の平面視上の右斜下の辺に沿って、読出ゲート用チャネル領域が1つずつ配置されている。
(4) 最も下流の第1垂直転送電極31aを除き、第1垂直転送電極31aの各々が、水平電荷転送素子45側から数えて偶数番目の光電変換素子行とその直ぐ下流の奇数番目の光電変換素子行との間をこれらの光電変換素子行に沿って蛇行する領域を含んでいる。最も下流の第1垂直転送電極31aは、水平電荷転送素子45側から数えて1番目の光電変換素子行の下流側をこの光電変換素子行に沿って蛇行する領域を含んでいる。
(5) 最も上流の第2垂直転送電極32aを除き、第2垂直転送電極32aの各々が、水平電荷転送素子45側から数えて奇数番目の光電変換素子行とその直ぐ下流の偶数番目の光電変換素子行との間をこれらの光電変換素子行に沿って蛇行する領域を含んでいる。最も上流の第2垂直転送電極32aは、最も上流の光電変換素子行の上流側をこの光電変換素子行に沿って蛇行する領域を含んでいる。
(6) 個々の第1垂直転送電極31aは、この第1垂直転送電極31aが対応している奇数行中の光電変換素子それぞれに対応する全ての読出ゲート21を構成し、個々の第2垂直転送電極32aは、この第2垂直転送電極32aが対応している奇数行中の光電変換素子それぞれに対応する全ての読出ゲート21を構成する。
(7) 第1補助転送電極33が、蛇行しつつ全体としては光電変換素子行方向に延在している。
【0256】
これらの相違点を除けば、図21に示したCCDイメージセンサ10bは、第1の実施例によるCCDイメージセンサ10aと同様の構成を有する。
【0257】
このため、図21に示した構成要素のうちで図4に示した構成要素と機能上共通するものについては、図4で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。ただし、第1垂直転送電極については新たな参照符号「31a」を付し、第2垂直転送電極については新たな参照符号「32a」を付してある。
【0258】
なお、図21においては、光遮蔽膜、保護膜、第1の平坦化膜、第2の平坦化膜およびマイクロレンズアレイの図示を省略している。また、色フィルタアレイ自体の図示も省略しているが、各光電変換素子15上に配置されている色フィルタの色を記号G1、G2、RまたはBで示してある。記号G1、G2、RおよびBの意味については、後に図22を参照しつつ説明する。
【0259】
本実施例によるCCDイメージセンサ10bの特徴の1つである「画素ずらし配置」とは、本明細書においては下記の配置を意味する。
【0260】
すなわち、奇数番目に当たる光電変換素子列の各光電変換素子に対し、偶数番目に当たる光電変換素子列の光電変換素子の各々が、光電変換素子列内での光電変換素子のピッチの約1/2、列方向にずれ、奇数番目に当たる光電変換素子行の各光電変換素子に対し、偶数番目に当たる光電変換素子行の光電変換素子の各々が、光電変換素子行内での光電変換素子のピッチの約1/2、行方向にずれ、光電変換素子列の各々が奇数行または偶数行の光電変換素子のみを含むような、多数個の光電変換素子の配置を意味する。「画素ずらし配置」は、複数行、複数列に亘って行列状に形成された多数個の光電変換素子の一形態である。
【0261】
上記の「光電変換素子列内での光電変換素子のピッチの約1/2」とは、1/2を含む他に、製造誤差、設計上もしくはマスク製作上起こる画素位置の丸め誤差等の要因によって1/2からはずれてはいるものの、得られるCCDイメージセンサの性能およびその画像の画質からみて実質的に1/2と同等とみなすことができる値をも含むものとする。上記の「光電変換素子行内での光電変換素子のピッチの約1/2」についても同様である。
【0262】
図22は、CCDイメージセンサ10bが備えている色フィルタアレイ55aの一部を示す平面図である。同図においては、便宜上、赤色フィルタを記号Rで示し、緑色フィルタを記号G1またはG2で示し、青色フィルタを記号Bで示している。
【0263】
図22に示した色フィルタアレイ55aは、緑色フィルタG1のみによって構成された第1色フィルタ列FC11と、赤色フィルタRと青色フィルタBとが交互に配置された第2色フィルタ列FC12と、緑色フィルタG2のみによって構成された第3色フィルタ列FC13と、青色フィルタBと赤色フィルタRとが交互に配置された第4色フィルタ列FC14とが、紙面の左から右へ向かってこの順番で繰り返し配置されている。第2色フィルタ列FC12における赤色フィルタRと青色フィルタBとの配置は、第4色フィルタ列FC14における赤色フィルタRと青色フィルタBとの配置と逆になっている。
【0264】
各色フィルタG1、R、G2およびBは、画素ずらし配置された光電変換素子と同様に、色フィルタ列方向および色フィルタ行方向にずれている。
【0265】
個々の色フィルタG1、R、G2およびBは、平面視上、色フィルタ列方向に延在する対角線と色フィルタ行方向に延在する対角線とを有する菱形を呈する。色フィルタ列方向は光電変換素子列方向と平行であり、色フィルタ行方向は光電変換素子行方向と平行である。
【0266】
なお、第1色フィルタ列FC11を構成する緑色フィルタG1と、第3色フィルタ列FC13を構成する緑色フィルタG2とは、参照符号を便宜的に変えただけであり、両者は同じ材料によって形成されている。
【0267】
上述した構成を有するCCDイメージセンサ10bでは、例えば8相の垂直駆動信号φV1〜φV8によって各垂直電荷転送素子20を駆動することにより、1/2間引き走査の下に電荷の垂直加算を行うことが可能である。このときの配線は、例えば図4に示したCCDイメージセンサ10aでの配線例と同様である。この配線を図21に併記する。また、図21には、制御信号φLMをCCDラインメモリ部40に供給するための配線も併記してある。
【0268】
1/2間引き走査の下に電荷の垂直加算を行うときには、例えば、垂直駆動信号φV5とφV4とに第1の読出パルスが重畳され、垂直駆動信号φV1とφV8とに第2の読出パルスが重畳される。
【0269】
まず、第1の読出パルスが供給されて、図21での水平電荷転送素子45側から数えて(5+4y)番目と(6+4y)番目とに相当する各光電変換素子行中の光電変換素子15の各々から、対応する垂直電荷転送素子20へ電荷が読み出される。
【0270】
次いで、これらの電荷が4垂直電荷転送段分下流側に転送される。その結果、図21での左から数えて奇数列に当たる光電変換素子列に対応する垂直電荷転送素子20の各々においては、垂直駆動信号φV1が供給される第1垂直転送電極31aを含んで構成される垂直電荷転送段の各々に、電荷が分布する。一方、図21での左から数えて偶数列に当たる光電変換素子列に対応する垂直電荷転送素子20の各々においては、垂直駆動信号φV8が供給される第1垂直転送電極32aを含んで構成される垂直電荷転送段の各々に、電荷が分布する。
【0271】
この後、第2の読出パルスが供給されて、図21での水平電荷転送素子45側から数えて(1+4y)番目と(2+4y)番目とに相当する各光電変換素子行中の光電変換素子15の各々から、対応する垂直電荷転送素子20へ電荷が読み出される。
【0272】
第2の読出パルスによって読み出された電荷は、図21での左から数えて奇数列に当たる光電変換素子列に対応する垂直電荷転送素子20の各々においては、垂直駆動信号φV1が供給される第1垂直転送電極31aを含んで構成される垂直電荷転送段の各々に、電荷が分布する。一方、図21での左から数えて偶数列に当たる光電変換素子列に対応する垂直電荷転送素子20の各々においては、垂直駆動信号φV8が供給される第1垂直転送電極32aを含んで構成される垂直電荷転送段の各々に、電荷が分布する。これらの垂直電荷転送段には、上述のように、第1の読出パルスによって読み出された電荷が既に分布している。したがって、これらの垂直電荷転送段の各々において、2つの電荷が加算(混合)される。
【0273】
各垂直電荷転送素子20内で加算(垂直加算)された電荷の各々は、その後さらに下流へ転送されて、CCDラインメモリ部40を構成する転送制御段40aに達する。このとき、CCDラインメモリ部40には、全ての種類の電荷、すなわち、電荷g1、電荷r、電荷g2および電荷が図21での左端の転送制御段40aからこの順番で繰り返し分布する。
【0274】
したがって、この後は第1の実施例によるCCDイメージセンサ10aでの電荷の水平加算の場合と同様にしてCCDラインメモリ部40および水平電荷転送素子45を駆動させることにより、所望の電荷を水平加算することができる。
【0275】
その結果、第2の実施例によるCCDイメージセンサ10bを備えたCCD撮像システム100においても、第1の実施例によるCCDイメージセンサ10aを備えたCCD撮像システム100について既に説明した利点と同様の利点が得られる。
【0276】
一方、CCD撮像システム100の撮像モードが静止画記録モードのときには、例えば1フレームが2つのフィールドに分類される。第1のフィールドは、例えば、垂直駆動信号φV1が供給される垂直転送電極31aの上流側に隣接する光電変換素子行と、垂直駆動信号φV8が供給される垂直転送電極32aの上流側に隣接する光電変換素子行と、垂直駆動信号φV5が供給される垂直転送電極31aの上流側に隣接する光電変換素子行と、垂直駆動信号φV4が供給される垂直転送電極32aの上流側に隣接する光電変換素子行とによって構成される。第2のフィールドは、垂直駆動信号φV7が供給される垂直転送電極31aの上流側に隣接する光電変換素子行と、垂直駆動信号φV6が供給される垂直転送電極32aの上流側に隣接する光電変換素子行と、垂直駆動信号φV3が供給される垂直転送電極31aの上流側に隣接する光電変換素子行と、垂直駆動信号φV2が供給される垂直転送電極32aの上流側に隣接する光電変換素子行とによって構成される。
【0277】
第1のフィールドを構成する光電変換素子の各々から各垂直電荷転送路20へ電荷を読み出す際には、垂直駆動信号φV1、φV8、φV5およびφV4に読出パルスがほぼ同じタイミングで重畳される。第2のフィールドを構成する光電変換素子の各々から各垂直電荷転送路20へ電荷を読み出す際には、垂直駆動信号φV7、φV6、φV3およびφV2に読出パルスがほぼ同じタイミングで重畳される。
【0278】
光電変換素子15からの電荷の読み出しおよびその転送は、フィールド単位で行われる。相隣る2つの光電変換素子行から対応する垂直電荷転送路20へ読み出された電荷の各々は、同じタイミングでCCDラインメモリ部40まで転送される。
【0279】
第1の実施例によるCCDイメージセンサ10aを用いたCCD撮像システムにおける静止画記録モードでの動作と同様に、各垂直電荷転送チャネル20aが例えば2つのグループに分けられる。そして、これらのグループ毎に異なるタイミングで、CCDラインメモリ部40から水平電荷転送素子45へ電荷が転送される。1つのグループから受け取った電荷の各々を水平電荷転送素子45が出力部60へ転送し終えた後に、他のグループから水平電荷転送素子45へ電荷が転送される。
【0280】
次に、図1に示したCCDイメージセンサ10に係る第3の実施例によるCCDイメージセンサについて説明する。
【0281】
図23(A)は、第3の実施例によるCCDイメージセンサ10cの模式図である。
【0282】
CCDイメージセンサ10cは、下記(1) 〜(2) の点で、図4に示したCCDイメージセンサ10aと異なる。
(1) 色フィルタアレイにおける色フィルタの配列パターンが、いわゆるGストライプRB市松型である。GストライプRB市松型の色フィルタアレイにおいては、緑色フィルタのみによって構成される色フィルタ列と、赤色および青色の各色フィルタが交互に繰り返し配列されている色フィルタ列とが、交互に繰り返し配置されている。
(2) 水平電荷転送素子45が、水平駆動信号φH1〜φH4によって駆動される。個々の水平駆動信号は、3つおきに選択された各水平電荷転送段に供給される。図23(A)での左から数えて1、2、3、4番目の垂直電荷転送チャネル20aの各々は、それぞれ、水平駆動信号φH1、φH2、φH3、φH4の供給を受ける。各補助水平電荷転送段は、図23(A)での左のものから順番に、水平駆動信号φH2、φH3、φH4の供給を受ける。
【0283】
これら(1) 〜(2) の相違点を除けば、CCDイメージセンサ10cは図4に示したCCDイメージセンサ10aと同様の構成を有する。このため、図23(A)においては、CCDラインメモリ部40よりも上流側については垂直電荷転送チャネル20aのみを図示している。
【0284】
図23(A)で用いている参照符号および記号は、図4または図5で用いた参照符号または記号によって示される構成要素と機能上同種のものを示している。したがって、これらの参照符号または記号によって示される構成要素についてはその説明を省略する。
【0285】
CCDイメージセンサ10cにおいては、水平駆動信号φH1〜φH4および制御信号φLMの波形を適宜選定することにより、電荷の水平加算を行うことができる。
【0286】
図23(B)は、CCDラインメモリ部40(転送制御段40a)から水平電荷転送素子45へ電荷を転送した時刻T1から、電荷の加算を行った時刻T5までの期間での、電荷の分布状態の推移を示す。
【0287】
時刻T1において、第2グループGp2に含まれる各垂直電荷転送チャネル20aから水平電荷転送素子45へ電荷g2またはrが転送される。これらの電荷は、水平駆動信号φH3またはφH4が供給される水平電荷転送段45aに分布する。
【0288】
次いで、時刻T2において、水平電荷転送素子45内の各電荷g2を、1水平電荷転送段45a分、下流側に転送する。時刻T3において、水平電荷転送素子45内の各電荷g2、rを、1水平電荷転送段45a分、下流側に転送する。さらに、時刻T4において、水平電荷転送素子45内の各電荷rを、1水平電荷転送段45a分、下流側に転送する。
【0289】
水平駆動信号φH1が供給される水平電荷転送段45aの各々に、電荷g2が分布する。水平駆動信号φH2が供給される水平電荷転送段45aの各々に、電荷rが分布する。
【0290】
時刻T5において、第1グループGp1に含まれる垂直電荷転送チャネル20aの各々から水平電荷転送素子45へ電荷を転送する。水平駆動信号φH1が供給される水平電荷転送段45aの各々に電荷g1が転送され、水平駆動信号φH2が供給される水平電荷転送段45aの各々に電荷rが転送される。
【0291】
水平駆動信号φH1が供給される水平電荷転送段45aの各々において、2つの電荷g1、g2が加算される。水平駆動信号φH2が供給される水平電荷転送段45aの各々において、2つの電荷rが加算される。
【0292】
この後、加算された電荷g1−g2の各々を1水平電荷転送段45a分、下流側に転送する。加算された電荷g1−g2と、加算された電荷r−rとが、1水平電荷転送段45aおきに分布する。
【0293】
この後は、水平駆動信号φH1とφH3とを1組とし、水平駆動信号φH2とφH4とを他の1組として、これらの組毎にローレベルLからハイレベルHへ、また、ハイレベルHからローレベルLへと繰返しレベルを変化させる。このとき、水平駆動信号φH1、φH3の位相を、水平駆動信号φH2、φH4の位相と逆にする。
【0294】
水平電荷転送素子45内の電荷g1−g2、r−rの各々が、互いに同期しつつ出力部60へ向けて転送される。
【0295】
このようにして水平電荷転送素子45を駆動させることができるCCDイメージセンサ10cは、第1の実施例によるCCDイメージセンサ10aと同様の効果を奏する。
【0296】
以上、実施例によるCCD撮像システムならびにCCDイメージセンサおよびその駆動方法について説明したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではない。種々の変更、改良、組み合わせ等が可能である。
【0297】
例えば、実施例によるCCDイメージセンサの各々では、各水平転送電極を電圧供給線に接続する前の段階での数で、1つの水平電荷転送段当たり第1〜第2水平転送電極を1個ずつ配置した。しかしながら、水平電荷転送チャネルの構造は変えずに、各水平転送電極を電圧供給線に接続する前の段階での水平転送電極の数を、1つの水平電荷転送段当たり1個にすることもできる。この場合、第1および第2水平転送電極がそれぞれ覆っていた領域が、1個の水平転送電極で覆われる。補助水平電荷転送段についても同様である。
【0298】
また、水平電荷転送素子は、1本のn型チャネルにn+ 型不純物添加領域とn型不純物添加領域とを所定のパターンで繰り返し形成し、このn型チャネル上に膜厚がほぼ一定の電気的絶縁膜を介して所定数の転送電極を形成したタイプの電荷転送素子によって構成することもできる。
【0299】
このとき、各水平転送電極を電圧供給線に接続する前の段階での数で、個々のn+ 型不純物添加領域の上方に電気的絶縁膜を介して1個ずつ水平転送電極が配置され、個々のn型不純物添加領域の上方にも電気的絶縁膜を介して1個ずつ水平転送電極が配置される。あるいは、1つのn+ 型不純物添加領域とその直ぐ上流側の1つのn型不純物添加領域とによって構成される1組の不純物添加領域に1個ずつ、この組を構成する不純物添加領域の両方を平面視上覆う水平転送電極が電気絶縁膜を介して配置される。また、上記のn+ 型不純物添加領域に代えてn型不純物添加領域を形成し、上記のn型不純物添加領域に代えてn型不純物添加領域とその上に形成されたp- 型不純物添加領域とによって構成される領域を形成してもよい。
【0300】
n型不純物の濃度がほぼ一定である1本のn型チャネルの上に、膜厚が相対的に厚い領域(以下、この領域を「厚肉領域」という。)と相対的に薄い領域(以下、この領域を「薄肉領域」という。)とを所定のパターンで繰り返し配置した電気的絶縁膜を形成し、この電気的絶縁膜上に所定数の転送電極を形成したタイプの電荷転送素子によって水平電荷転送素子を構成することもできる。
【0301】
このとき、各水平転送電極を電圧供給線に接続する前の段階での数で、厚肉領域および薄肉領域それぞれの上に1個ずつ、水平転送電極が形成される。あるいは、1つの厚肉領域とその直ぐ上流側の1つの薄肉領域とによって構成される1組の領域に1個ずつ、この組を構成する厚肉領域および薄肉領域の両方を平面視上覆う水平転送電極が電気絶縁膜を介して配置される。
【0302】
さらには、n型不純物の濃度がほぼ一定である1本のn型チャネルの上に、膜厚がほぼ一定の電気的絶縁膜を形成し、この電気的絶縁膜上に所定数の転送電極を形成したタイプの電荷転送素子によって水平電荷転送素子を構成することもできる。
【0303】
このとき、個々の水平転送電極に相対的に高いレベルの電圧を印加することにより、この水平転送電極の下に位置するn型チャネルの一領域にポテンシャル・ウェル領域を形成することができる。個々の水平転送電極に相対的に低いレベルの電圧を印加することにより、この水平転送電極の下に位置するn型チャネルの一領域にポテンシャル・バリア領域を形成することができる。
【0304】
いずれのタイプの電荷転送素子を水平電荷転送素子として利用する場合でも、1つの垂直電荷転送素子に対応して1つの水平電荷転送段が形成される。個々の水平電荷転送段は、唯1つのポテンシャル・バリア領域と、唯1つのポテンシャル・ウェル領域とを有する。垂直電荷転送素子に対応する各水平電荷転送段は、互いに隣接しつつ一列に配置される。
【0305】
水平電荷転送素子における水平転送電極の各々は、これらの水平転送電極を電圧供給線に接続した後の段階での数を基準にしてみたときに、複数の群に分けることができる。1つの群は、光電変換素子行方向に連続するm個(mは3以上の整数を表す。)の水平転送電極によって構成され、1つの群を構成するm個の水平転送電極の各々は、互いに異なる電圧供給線に接続されている。m個を周期とする水平転送電極の各々は、同一の電圧供給線に接続されている。mの値は、例えば3、4、6、7、8等、水平電荷転送素子の駆動方法等に応じて適宜選定可能である。
【0306】
水平電荷転送素子の駆動方法は、6〜8相駆動に限定されるものではない。目的とする水平加算の態様に応じて、3相以上の所望相数で駆動させることが可能である。
【0307】
水平加算は、2つの電荷を加算するものに限らず、3つの電荷を加算するものであってもよいし、4つ以上の所望数の電荷を加算するものであってもよい。水平電荷転送素子から出力部へ電荷を転送する段階で、加算された電荷の数が異なる複数種の電荷が水平電荷転送素子内に分布していてもよい。
【0308】
3つの電荷を水平加算する場合には、垂直電荷転送チャネルの各々が3つのグループに分けられ、グループ毎に異なるタイミングで、CCDラインメモリ部から水平電荷転送素子へ電荷が転送される。4つの電荷を水平加算する場合には、垂直電荷転送チャネルの各々が4つのグループに分けられ、グループ毎に異なるタイミングで、CCDラインメモリ部から水平電荷転送素子へ電荷が転送される。
【0309】
同じグループに属するサブグループ同士が互いに隣り合っていたのでは、電荷を転送するために必要となる補助水平電荷転送段の数が増大する。また、水平電荷転送素子内での電荷転送や水平加算が困難になる。
【0310】
カラー撮像を行う場合、1つのグループを構成するサブグループの各々は、フルカラー情報を得るうえで必要となる種類数の電荷、例えば電荷g、電荷rおよび電荷bの3種類を転送する3〜4本程度の垂直電荷転送チャネルによって構成される。白黒撮像の場合には、1本の垂直電荷転送チャネルによって1つのサブグループを構成することも可能である。
【0311】
モニター表示される画像の解像度が水平加算に起因して低下するの抑制するうえからは、光電変換素子行方向にできるだけ近接している同種の電荷を水平加算することが好ましい。
【0312】
水平電荷転送素子に補助水平電荷転送段を設けるか否かは、適宜選択可能である。
【0313】
CCDラインメモリ部の構成も、水平電荷転送素子と同様に、適宜変更可能である。1つのポテンシャル・バリア領域と1つのポテンシャル・ウェル領域とを有する転送制御段を形成することができる構成であれば、基本的によい。
【0314】
垂直電荷転送素子は、補助転送電極を含めずに構成することもできる。垂直電荷転送素子の駆動方法は、1/2間引き走査やインターレース走査に基づく駆動方法に限定されるものではない。素子の構造、撮像モード、垂直加算の態様等に応じて、1/8間引き走査、1/16間引き走査、プログレッシブ走査等、適宜選定可能である。電荷の垂直加算は、必ずしも必須の要件ではない。
【0315】
カラー撮像用のCCDイメージセンサでは、光遮蔽膜を設けることが好ましい。カラー撮像用の単板式CCDイメージセンサでは、色フィルタアレイが設けられる。マイクロレンズアレイは省略することも可能であるが、設けた方が好ましい。
【0316】
白黒撮像用のCCDイメージセンサでは、光遮蔽膜およびマイクロレンズアレイを省略することができる。色フィルタアレイを設けることは必須の要件ではないが、必要に応じて単色の色フィルタアレイを設けてもよい。
【0317】
カラー撮像用の単板式CCDイメージセンサに設けられる色フィルタアレイは、図3や図22に示した配列パターンを有するものに限定されるものではない。また、原色型の色フィルタアレイに限定されるものではなく、補色型の色フィルタアレイであってもよい。
【0318】
原色型の色フィルタアレイにおける色フィルタの配列パターンとしては、ベイヤー型、インターライン型、GストライプRB市松型、GストライプRB完全市松型、ストライプ型、斜めストライプ型等と呼ばれる配列パターンが知られている。これらの配列パターンを平面上で45°程度回転させれば、多数個の光電変換素子が画素ずらし配置されたCCDイメージセンサに適用することが可能な原色型の色フィルタアレイを得ることができる。
【0319】
補色型の色フィルタアレイにおける色フィルタの配列パターンとしては、フィールド色差順次型、フレーム色差順次型、MOS型、改良MOS型、フレームインタリーブ型、フィールドインタリーブ型、ストライプ型等と呼ばれる配列パターンが知られている。これらの配列パターンを平面上で45°程度回転させれば、多数個の光電変換素子が画素ずらし配置されたCCDイメージセンサに適用することが可能な補色型の色フィルタアレイを得ることができる。
【0320】
原色型および補色型のいずれの型の色フィルタアレイを設ける場合でも、色フィルタの配列パターンは、次の要件を満たすことが好ましい。すなわち、フルカラー情報を得るうえで必要となる種類数の電荷、例えば電荷g、電荷rおよび電荷bの3種類の電荷を、同じタイミングで、かつ、光電変換素子行方向に一定の繰り返しパターンの下に揃えて、CCDラインメモリ部に転送することができる。
【0321】
CCDイメージセンサは、インターライン転送型に限らず、フルフレーム型、フレーム転送型、フレームインターライン転送型、全画素読出型等であってもよい。
【0322】
その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能であることは当業者に自明であろう。
【0323】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、垂直電荷転送素子内および水平電荷転送素子内の両方で所望の電荷を容易に加算することができるCCDイメージセンサが提供される。このCCDイメージセンサを用いたCCD撮像システムでは、垂直画素数および水平画素数の両方が間引かれた画像データを得ることができるので、良好な再生画像を得ることが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例によるCCD撮像システムの概略を示すブロック図である。
【図2】第1の実施例によるCCDイメージセンサにおける光電変換素子とその周辺を概略的に示す断面図である。
【図3】第1の実施例によるCCDイメージセンサが備えている色フィルタアレイの一部を示す平面図である。
【図4】第1の実施例によるCCDイメージセンサを概略的に示す部分平面図である。
【図5】第1の実施例によるCCDイメージセンサのCCDラインメモリ部から水平電荷転送素子にかけての領域を拡大して示す概略図である。
【図6】図6(A)は、図5に示したB−B線に沿った断面の概略図であり、図6(B)は、図5に示したC−C線に沿った断面の概略図である。
【図7】水平電荷転送素子内で電荷の水平加算を行う際になされる垂直電荷転送チャネルのグループ分けの1つの仕様を示す部分平面図である。
【図8】第1の実施例によるCCDイメージセンサのCCDラインメモリ部および水平電荷転送素子をそれぞれ駆動させる際の制御信号φLMおよび水平駆動信号φH1〜φH8の波形の一例を示すタイミングチャートである。
【図9】図9(A)および図9(B)は、第1の実施例によるCCDイメージセンサにおいてCCDラインメモリ部から水平電荷転送素子へ電荷を転送する際の原理を模式的に示すポテンシャル図である。
【図10】図10(A)〜図10(B)は、図8に示した時刻t1〜t2での電荷の分布の様子を示す模式図である。
【図11】図11(A)〜図11(B)は、図8に示した時刻t3〜t4での電荷の分布の様子を示す模式図である。
【図12】図12(A)〜図12(B)は、図8に示した時刻t5〜t6での電荷の分布の様子を示す模式図である。
【図13】図13(A)〜図13(B)は、図8に示した時刻t7〜t8での電荷の分布の様子を示す模式図である。
【図14】図14(A)〜図14(B)は、図8に示した時刻t9〜t10での電荷の分布の様子を示す模式図である。
【図15】図15(A)〜図15(B)は、図8に示した時刻t11〜t12での電荷の分布の様子を示す模式図である。
【図16】第1の実施例によるCCDイメージセンサのCCDラインメモリ部および水平電荷転送素子をそれぞれ駆動させる際の制御信号φLMおよび水平駆動信号φH1〜φH8の波形の他の一例を示すタイミングチャートである。
【図17】水平電荷転送素子内で電荷の水平加算を行う際になされる垂直電荷転送チャネルのグループ分けの他の仕様を示す部分平面図である。
【図18】図18(A)〜図15(B)は、図16に示した時刻T1〜T2での電荷の分布の様子を示す模式図である。
【図19】図19(A)〜図19(B)は、図16に示した時刻T3、T5での電荷の分布の様子を示す模式図である。
【図20】図20(A)〜図20(B)は、図16に示した時刻T7、T10での電荷の分布の様子を示す模式図である。
【図21】第2の実施例によるCCDイメージセンサにおける光電変換素子、垂直電荷転送素子、CCDラインメモリ部、水平電荷転送素子および出力部の平面配置を概略的に示す部分平面図である。
【図22】第2の実施例によるCCDイメージセンサが備えている色フィルタアレイの一部を示す平面図である。
【図23】図23(A)は第3の実施例によるCCDイメージセンサの模式図であり、図23(B)は図23(A)に示したCCDイメージセンサにおける水平電荷転送素子内での電荷の分布状態の経時変化を示す模式図である。
【符号の説明】
10、10a、10b、10c…CCDイメージセンサ、 11…半導体基板、 15…光電変換素子、 16…光電変換素子領域、 20…垂直電荷転送素子、 20a…垂直電荷転送チャネル、 21…読出ゲート、 21a…読出ゲート用チャネル領域、 31、31a…第1垂直転送電極、 32、32a…第2垂直転送電極、 40…CCDラインメモリ部、 40a…転送制御段、 41…第1転送制御電極、 42…第2転送制御電極、 45…水平電荷転送素子、 45a…水平電荷転送段、 46…水平電荷転送チャネル、 47…第1水平転送電極、 48…第2水平転送電極、 55、55a…色フィルタアレイ、60…出力部、 65…駆動回路、 70…映像信号処理回路、 80…表示部、 100…CCD撮像システム。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention includes a charge transfer device capable of receiving a plurality of charges in parallel and outputting these charges in series, a driving method thereof, a CCD image sensor having the charge transfer device, and the CCD image sensor. The present invention relates to a CCD imaging system.
[0002]
[Prior art]
For example, a charge transfer element can be obtained by forming a strip-shaped n-type channel in a semiconductor substrate and arranging a plurality of electrodes adjacent to each other in parallel via an electrical insulating film on the n-type channel. At this time, the individual electrodes are arranged so as to cross the n-type channel in plan view. Charge transfer devices having an n-type channel can be roughly classified into the following three types.
[0003]
The first type of charge transfer element is a charge transfer element in which the concentration of the n-type impurity in the n-type channel is substantially constant, and the thickness of the electrical insulating film on the n-type channel is also substantially constant.
[0004]
In this type of charge transfer device, the potential well region is relatively low under the electrode to which a relatively high level of voltage is applied, depending on the relative magnitude relationship between the voltages applied to the individual electrodes. A potential barrier region is formed under the electrode to which a level voltage is applied. If a potential barrier region is formed on the upstream side and downstream side of the potential well region, charges can be confined in the potential well region.
[0005]
By appropriately controlling the height of the voltage applied to each electrode, the potential well region sandwiched between the two potential barrier regions can be sequentially moved in a desired direction. The charge can be transferred in a desired direction.
[0006]
In this specification, the movement of the charges transferred by the charge transfer element is regarded as one flow, and the relative positions of the individual members and the like are set to “what upstream”, “ It shall be specified as “downstream” or the like.
[0007]
The second type of charge transfer element is a region in which the concentration of n-type impurities is relatively high (hereinafter, this region is referred to as “n”+This is referred to as a “type impurity doped region”. ) And a relatively low region (hereinafter, this region is referred to as an “n-type impurity doped region”) is a charge transfer element formed alternately in an n-type channel.
[0008]
In this type of charge transfer device, typically n+One electrode is disposed on each of the impurity doped region and the n doped region via an electrical insulating film. An electrode disposed on one n-type impurity doped region and n on the downstream side thereof+The electrode arranged on the type impurity added region is connected in common. One n-type impurity doped region and n downstream thereof+One electrode covering the type impurity doped region may be formed on these regions.
[0009]
Individual n+The type impurity doped region is always a potential well region with respect to the n type impurity doped region. The charge in the potential well region is prohibited from moving by the potential barrier region. Charges can be transferred in the direction from the potential barrier region to the potential well region.
[0010]
This will be described more specifically. A certain n+Type impurity doped region+N-type impurity added region A ”, an n-type impurity added region immediately downstream thereof is referred to as“ n-type impurity added region B ”, and an n-type impurity added region B immediately downstream of“ n-type impurity added region B ”+Type impurity doped region+Type impurity doped region C ". On the regions B and C, electrodes connected in common are arranged.
[0011]
n+When charge is distributed in the type impurity doped region A (potential well region), the n type impurity doped region B, n+When a relatively high voltage is applied to the electrode on the type impurity doped region C, the n type impurity doped region B becomes n+It does not function as a potential barrier region for the type impurity doped region A. n+The type impurity doped region C is always a potential well region with respect to the n type impurity doped region B. Therefore, n+The charge distributed in the type impurity doped region A is n through the n type impurity doped region B.+It moves to the type impurity addition region C.
[0012]
The n-type impurity doped region B is n+It functions as a potential barrier region for the type impurity doped region C. n-type impurity doped region B, n+Even if the voltage applied to the electrode on the type impurity doped region C is restored to the original level, n+The charge transferred to the type impurity doped region C is n+There is no return to the type impurity added region A.
[0013]
In the third type of charge transfer device, the n-type impurity concentration in the n-type channel is substantially constant, and the electrically insulating film on the n-type channel is a relatively thick region (hereinafter referred to as “ This is a charge transfer device in which relatively thick regions (hereinafter sometimes referred to as “thin regions”) and alternately thin regions (hereinafter sometimes referred to as “thin regions”).
[0014]
Usually, one electrode is disposed on each of the thick and thin regions. The electrode arranged on one thin area and the electrode arranged on the thick area on the downstream side thereof are connected in common. One electrode that covers one thin region and a thick region downstream thereof may be formed on these regions.
[0015]
In this type of charge transfer device, even when a constant voltage is applied to each electrode, when the n-type channel is a buried channel, the potential barrier region is formed below the thin region and the potential well region is formed below the thick region. Is formed. Charges can be transferred in the direction from the potential barrier to the potential well.
[0016]
As a representative electronic device using a charge transfer element, there is a CCD (Charge Coupled Element) image sensor. It can be roughly divided into a CCD linear (line) image sensor and a CCD area image sensor.
[0017]
A CCD area image sensor usually includes two types of charge transfer elements. One is a charge transfer element called VCCD or vertical charge transfer element, and the other is a charge transfer element called HCCD or horizontal charge transfer element.
[0018]
In the interline CCD area image sensor, a large number of photoelectric conversion elements are arranged in a matrix over a plurality of rows and columns, and one VCCD is arranged for each photoelectric conversion element column. In many CCD area image sensors, each VCCD is electrically connected to one HCCD. A CCD area image sensor having a plurality of HCCDs is also known.
[0019]
The VCCD is generally constituted by a charge transfer element of a type in which the concentration of the n-type impurity in the n-type channel is substantially constant and the thickness of the electrical insulating film on the n-type channel is also substantially constant. This charge transfer element (VCCD) is usually driven by vertical drive signals of three or more phases. In each VCCD, one vertical charge transfer stage is constituted by one electrode and a region of the n-type channel located under this electrode. About 2 to 4 vertical charge transfer stages are arranged for one photoelectric conversion element.
[0020]
In HCCD, for example, n type channel has n+Type impurity doped regions and n type impurity doped regions are alternately formed, and a commonly connected electrode is disposed on a pair of adjacent impurity doped regions. One horizontal charge transfer stage is constituted by a pair of adjacent impurity-added regions and a commonly connected electrode thereon. Two horizontal charge transfer stages are arranged for one VCCD. This charge transfer element (HCCD) is normally driven by a two-phase horizontal drive signal.
[0021]
A CCD imaging system such as an electronic still camera has been developed using a CCD area image sensor.
[0022]
The electronic still camera includes a small monitor and is configured so that a user can select a still image recording mode for recording a still image and a monitor mode for displaying an image on a small monitor. The monitor mode is used, for example, when the user determines the angle of view of a still image.
[0023]
In recent years, the number of pixels of still images picked up by an electronic still camera has reached several million, and more than six million. On the other hand, the number of pixels when displaying a moving image in the monitor mode of an electronic still camera is generally about 100,000 to 400,000.
[0024]
For this reason, in the monitor mode, the photoelectric conversion elements from which charges are read out to the VCCD are limited to some photoelectric conversion element rows. Thinning scanning is performed to read out charges by thinning photoelectric conversion element rows to 1/2 or more. Alternatively, charges are mixed (vertical addition) within each VCCD. That is, the charges accumulated in each of the two or more photoelectric conversion elements adjacent to each other in the photoelectric conversion element column direction are mixed (vertically added) in the VCCD corresponding to the photoelectric conversion element column. . If charges are added, the amount of signal (charge) handled as one pixel in signal processing increases, so that an advantage that the imaging sensitivity increases in accordance with the amount of addition can be obtained. Relatively bright images can be reproduced.
[0025]
In a CCD imaging system for color imaging, a color filter array is used to obtain full color information. The color filter array is composed of color filters of a plurality of colors arranged under a fixed repeating pattern, and one color filter corresponds to one photoelectric conversion element.
[0026]
[Problems to be solved by the invention]
In a conventional CCD imaging system, charges can be mixed (vertical addition) in the VCCD by appropriately selecting the waveform of the vertical drive signal.
[0027]
However, an HCCD that can perform charge mixing (horizontal addition) has not yet been proposed.
[0028]
When image data is generated based on an image signal obtained by performing vertical charge addition in the VCCD and not performing horizontal charge addition in the HCCD, only the number of vertical pixels is thinned out. If charges can be added by both VCCD and HCCD, it becomes easy to obtain a better reproduced image.
[0029]
An object of the present invention is to provide a charge transfer device that facilitates the addition of desired charges.
[0030]
Another object of the present invention is to provide a method for driving a charge transfer device that facilitates the addition of desired charges.
[0031]
Yet another object of the present invention is to provide a CCD image sensor that facilitates the addition of the desired charge both in the VCCD and in the HCCD.
[0032]
Still another object of the present invention is to provide a CCD imaging system capable of obtaining image data by adding desired charges in both the VCCD and the HCCD.
[0033]
[Means for Solving the Problems]
According to an aspect of the present invention, a semiconductor substrate, N first charge transfer channel regions of a first conductivity type formed on one surface of the semiconductor substrate, and the first charge formed on the semiconductor substrate. A charge transfer element including a second charge transfer channel of a first conductivity type electrically connected to each of the transfer channel regions,A plurality of charge transfer stages arranged in a row corresponding to each of the first charge transfer channel regions can be formed, and each of the charge transfer stages has only one first A potential barrier region and only one first potential well region;At least one transfer electrode formed on the second charge transfer channel with an electrical insulating film corresponding to each of the first charge transfer channel regions, the N transfer electrodes Is composed of a plurality of groups in which m consecutive (m represents an integer of 3 or more) is taken as one group, and n (n represents a positive integer of m or less) among the m transfer electrodes. .) Are each connected to an electrically independent voltage supply line, and each charge transfer element having a period of m is connected to the same voltage supply line,Each of the charge transfer stages formed in the connection region has a configuration in which at least one charge transfer stage can be formed in a connection region between each of the first charge transfer channel regions and the charge transfer element. A line memory having one second potential barrier region and one second potential well region formed on the second charge transfer channel side of the second potential barrier region; the line memory; and A drive circuit capable of generating a drive signal or a control signal supplied to each charge transfer element, wherein a charge corresponding to a desired first charge transfer channel region is selectively selected from the line memory. Drive circuit to transfer toIs provided.
[0035]
Of the present inventionotherAccording to an aspect, (i) a semiconductor substrate, (ii) N first charge transfer channel regions of a first conductivity type formed on one surface of the semiconductor substrate, and (iii) formed on the semiconductor substrate. A charge transfer element including a first conductivity type second charge transfer channel electrically connected to each of the first charge transfer channel regions,A plurality of charge transfer stages arranged in a row corresponding to each of the first charge transfer channel regions can be formed, and each of the charge transfer stages has only one first A potential barrier region and only one first potential well region;At least one transfer electrode formed on the second charge transfer channel with an electrical insulating film corresponding to each of the first charge transfer channel regions, the N transfer electrodes Is composed of a plurality of groups in which m consecutive (m represents an integer of 3 or more) is taken as one group, and n (n represents a positive integer of m or less) among the m transfer electrodes. .) Are each connected to an electrically independent voltage supply line, and each charge transfer element having a period of m is connected to the same voltage supply line,(iv) A charge transfer stage formed in the connection region, wherein at least one charge transfer stage can be formed in a connection region between each of the first charge transfer channel regions and the charge transfer element. Each line memory having one second potential barrier region and one second potential well region formed on the second charge transfer channel side of the second potential barrier region, and (v ) A drive circuit capable of generating a drive signal or a control signal supplied to each of the line memory and the charge transfer element, wherein a charge corresponding to a desired first charge transfer channel region is selected from the line memory. A drive circuit for transferring to the charge transfer device in general,A method of driving a charge transfer device comprising:Line memoryA step of selectively transferring a charge from a part of the charge transfer element to the charge transfer element, a step of transferring at least a part of the charge transferred to the charge transfer element downstream in the charge transfer element, and the charge For at least part of the charge transferred in the transfer element,Line memoryAnd adding a charge from the charge transfer device, wherein m / 2 or less charges per m of the first charge transfer channel regions are distributed in the charge transfer element.
[0036]
According to still another aspect of the present invention, a semiconductor substrate, a plurality of photoelectric conversion elements formed in a matrix over a plurality of rows and columns on one surface of the semiconductor substrate, and each of the photoelectric conversion element columns A plurality of vertical charge transfer elements formed on the semiconductor substrate so as to extend along the photoelectric conversion element array, and at least one charge transfer stage downstream of each of the vertical charge transfer elements. A CCD line memory unit that can be formed one by one, wherein each of the charge transfer stages includes a first charge transfer channel region of a first conductivity type following a corresponding vertical charge transfer element; A first conductivity type horizontal charge transfer channel formed on a semiconductor substrate and electrically connected to each of the first charge transfer channel regions, and an electrical insulating film above the horizontal charge transfer channelA horizontal charge transfer device having at least N horizontal transfer electrodes formed corresponding to each of the first charge transfer channel regions, wherein the N horizontal transfer electrodes are continuous. m (m represents an integer of 3 or more) is composed of a plurality of groups, and n of the m horizontal transfer electrodes (n represents a positive integer of m or less). Each of the horizontal charge transfer elements is connected to an electrically independent voltage supply line, and each of the horizontal transfer electrodes having a period of m is connected to the same voltage supply line. Each of the horizontal charge transfer stages has a configuration capable of forming a plurality of horizontal charge transfer stages arranged in a row corresponding to each one, and each of the horizontal charge transfer stages includes only one first potential barrier region, Only one first potential well area Each of the vertical charge transfer element, the CCD line memory unit, and the horizontal charge transfer element. A drive circuit for selectively transferring a charge corresponding to the desired first charge transfer channel region from the CCD line memory section to the horizontal charge transfer element;WithThe CCD line memory unit includes one second potential barrier region, one second potential well region formed on the second charge transfer channel side of the second potential barrier region, and the second potential barrier region. A potential barrier region and a transfer control electrode disposed above the second potential well regionCCD image sensor.
[0038]
By configuring the CCD image sensor as described above, the following advantages can be obtained. That is, a plurality of first charge transfer channel regions electrically connected to the horizontal charge transfer element are divided into a plurality of groups, and the horizontal charge is selectively selectively group by group from the first charge transfer channel region and thus from the vertical charge transfer element. Charges can be transferred to the transfer element.
[0039]
If charges can be selectively transferred from the first charge transfer channel region to the horizontal charge transfer device, the two charges transferred from the two first charge transfer channel regions belonging to different groups to the horizontal charge transfer device can be easily obtained. Can be added (mixed).
[0040]
For example, after transferring the charge transferred from the first charge transfer channel region belonging to one group to the horizontal charge transfer element to below the predetermined horizontal transfer electrode corresponding to the first charge transfer channel region belonging to the other group, By transferring charges from the first charge transfer channel belonging to another group to the horizontal charge transfer element, the two charges can be horizontally added at this point. Desired charges can be easily added in the horizontal charge transfer element.
[0041]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram illustrating an outline of a CCD imaging system according to an embodiment. As shown in the figure, the
[0042]
The imaging
[0043]
The
[0044]
The
[0045]
The video
[0046]
The image
[0047]
The
[0048]
The
[0049]
The
[0050]
The
[0051]
The pulse
[0052]
The
[0053]
FIG. 2 is a sectional view schematically showing a photoelectric conversion element and its periphery in the
[0054]
In the
[0055]
In the
[0056]
On the right side of each
[0057]
A p-type
[0058]
The
[0059]
Further, further downstream than the most downstream photoelectric conversion element row,
[0060]
Each impurity added region can be formed by, for example, ion implantation and subsequent annealing. The p-type impurity doped
[0061]
The electrically insulating
[0062]
The electrically insulating
[0063]
First to second
[0064]
Each of the
[0065]
One region of the first
[0066]
When a read pulse, which will be described later, is applied to the first
[0067]
The
[0068]
The
[0069]
A
[0070]
The
[0071]
The
[0072]
A
[0073]
In each of the primary color filter array and the complementary color filter array, one color filter is disposed above each
[0074]
The
[0075]
A
[0076]
A
[0077]
These
[0078]
FIG. 3 is a plan view showing a part of the
[0079]
In the
[0080]
The green color filter G1 constituting the first color filter row FC1 and the green color filter G2 constituting the third color filter row FC3 are simply made by changing reference numerals for convenience, and both are formed of the same material. .
[0081]
In addition, the area | region enclosed with the broken line shown in each color filter in FIG. 3 shows the outline of the photoelectric conversion element area |
[0082]
FIG. 4 is a partial plan view schematically showing the
[0083]
As shown in FIG. 4, in the
[0084]
One vertical
[0085]
The first to second
[0086]
Each first
[0087]
The first to second
[0088]
The first to third
[0089]
The first to second
[0090]
The second
[0091]
In each of the vertical
[0092]
Each of the vertical charge transfer stages configured to include one vertical
[0093]
On the other hand, the regions facing the first
[0094]
Two pairs of the first to second
[0095]
The downstream end of each vertical
[0096]
An
[0097]
Hereinafter, the configurations of the
[0098]
FIG. 5 is a schematic diagram showing an enlarged area from the CCD
[0099]
6A is a schematic view of a cross section taken along line VIA-VIA shown in FIG. 5, and FIG. 6B is a schematic view of a cross section taken along line VIB-VIB shown in FIG. is there.
[0100]
As shown in FIG. 6A, the downstream end of each of the vertical
[0101]
Each of the vertical
[0102]
The width of the
[0103]
Each of the
[0104]
The first
[0105]
Each
[0106]
The first
[0107]
The charge transfer from the
[0108]
As shown in FIG. 5, the horizontal
[0109]
As shown in FIGS. 6A and 6B, the horizontal
[0110]
The potential barrier region 46B extends from the first barrier region 46B1 extending in a strip shape in the photoelectric conversion element row direction, and from the first barrier region 46B1 at a constant interval, and extends in a strip shape in the photoelectric conversion element column direction. A plurality of second barrier regions 46B2. One
[0111]
The first barrier region 46B1 separates the
[0112]
Each first
[0113]
Each second
[0114]
The first and second
[0115]
One first
[0116]
The horizontal
[0117]
The first and second
[0118]
When transferring charges from the
[0119]
When charges are transferred in the horizontal
[0120]
As shown in FIG. 6B, a
[0121]
The
[0122]
FIG. 4 additionally shows an example of wiring when each of the vertical
[0123]
As shown in FIG. 4, each of the first to second
[0124]
As shown in FIG. 5, each of the horizontal charge transfer stage and the auxiliary horizontal charge transfer stage is divided into eight groups, and different horizontal drive signals φH1 to φH8 are supplied for each group. One group is constituted by horizontal charge transfer stages selected every seven.
[0125]
In the horizontal
[0126]
A horizontal drive signal φH6 is supplied to the most downstream auxiliary horizontal charge transfer stage, and a horizontal drive signal φH7 is supplied to the second auxiliary horizontal charge transfer stage from the downstream. A horizontal drive signal φH8 is supplied to the most upstream auxiliary horizontal charge transfer stage (the third auxiliary horizontal charge transfer stage from the downstream).
[0127]
In the present specification, the number of horizontal transfer electrodes in the horizontal charge transfer element after being connected to a voltage supply line that supplies a drive signal is counted under the following promise.
[0128]
That is, two or three or more horizontal transfer electrodes that are adjacent to each other and connected to the same voltage supply wiring are collectively counted as one. Under this promise, the number of two horizontal transfer electrodes that are adjacent to each other but are connected to different voltage supply lines is two. Also, the number of two horizontal transfer electrodes that are connected to the same voltage supply wiring but are separated from each other is two.
[0129]
The above convention shall also apply in the following cases: That is, a plurality of first charge transfer channel regions (for example, downstream end portions in each of the plurality of vertical
[0130]
According to the above convention, the horizontal
[0131]
In the CCD imaging system 100 (see FIG. 1), drive signals φV1 to φV8 and control signals φLM and φH1 to φH8 having predetermined waveforms are supplied from the
[0132]
Hereinafter, an example of operations of the vertical
[0133]
When the imaging mode of the
[0134]
In the ½ thinning scanning, charges are read out to each vertical
[0135]
In order to perform vertical addition of charges in each vertical
[0136]
First, the first read pulse is superimposed on the vertical drive signal φV5. As a result, charges are read out from each of the
[0137]
Next, these charges are transferred downstream by 4 vertical charge transfer stages (2 rows) and distributed to each of the vertical charge transfer stages to which the vertical drive signal φV1 is supplied.
[0138]
Thereafter, the second read pulse is superimposed on the vertical drive signal φV1, and the corresponding vertical charge transfer element is transferred from each of the
[0139]
The charge read by the second read pulse is added (mixed) to the charge already read by the first read pulse in each of the vertical charge transfer stages to which the vertical drive signal φV1 is supplied.
[0140]
Each of the charges added (vertically added) in each vertical
[0141]
As shown in FIG. 7, in order to perform horizontal addition of charges in the horizontal
[0142]
The first group Gp1 includes each of the vertical
[0143]
Since all the constituent elements shown in FIG. 7 are shown in FIG. 5, the same reference numerals as those used in FIG.
[0144]
Each of the subgroups Sg includes a total of four vertical
[0145]
Hereinafter, after transferring the charge from each of the vertical
[0146]
In the following description, the charges transferred through the individual vertical
[0147]
FIG. 8 shows an example of waveforms of the control signal φLM and the horizontal drive signals φH1 to φH8 when the charges are horizontally added in the horizontal
[0148]
FIGS. 9A and 9B schematically show the principle of transferring charges from the CCD
[0149]
FIGS. 10A to 10B schematically show the state of charge distribution at times t1 to t2 shown in FIG.
[0150]
FIGS. 11A to 11B schematically show the state of charge distribution at times t3 to t4 shown in FIG.
[0151]
12A to 12B schematically show the state of charge distribution at times t5 to t6 shown in FIG.
[0152]
FIGS. 13A to 13B schematically show the state of charge distribution at times t7 to t8 shown in FIG.
[0153]
FIGS. 14A to 14B schematically show the state of charge distribution at times t9 to t10 shown in FIG.
[0154]
FIG. 15A to FIG. 15B schematically show the state of charge distribution at times t11 to t12 shown in FIG.
[0155]
Since all the components shown in FIGS. 10A to 15B are shown in FIG. 7, the same reference numerals as those used in FIG. Description is omitted.
[0156]
As shown in FIG. 8, at time t0 before transferring charges from the CCD
[0157]
As shown in FIG. 9A, when the horizontal drive signal φHn (n represents an arbitrary integer of 1 to 8; the same applies hereinafter) is at the low level L, the signal below the first
[0158]
On the other hand, as shown in FIG. 9B, when the horizontal drive signal φHn is at the high level H, the potential of the horizontal charge transfer channel 46 (potential barrier region) under the first
[0159]
Accordingly, no charge is transferred from the CCD
[0160]
As at time t1 shown in FIG. 8, when transferring charges from the CCD
[0161]
As shown in FIG. 9B, when the horizontal drive signal φHn is at the high level H and the control signal φLM is at the low high level L, the horizontal
[0162]
As shown in FIG. 10A, at time t1 shown in FIG. 8, the charge is transferred from the CCD
[0163]
Next, the control signal φLM changes from the low level L to the high level H, and the transfer of charges from the CCD
[0164]
FIG. 10B shows the distribution state of the charges g1, r, g2 and b at time t2 shown in FIG. From the state at time t1 shown in FIG. 10A, each of the charges g1 in the horizontal
[0165]
Next, as at time t3 in FIG. 8, the horizontal drive signal φH4 is changed from the high level H to the low level L, and the horizontal drive signal φH3 is changed from the low level L to the high level H. Further, the horizontal drive signal φH5 is changed from the low level L to the high level H, and the horizontal drive signal φH6 is changed from the high level H to the low level L.
[0166]
The charges in the horizontal charge transfer stage supplied with the horizontal drive signal φH4 or φH6 are transferred to the horizontal charge transfer stage supplied with the horizontal drive signal φH3 or φH5.
[0167]
As described above, the accordion transfer that is gradually transferred from the charge on the downstream side is performed in units of four charges transferred from one subgroup Sg. In this accordion transfer, the interval between the downstream charge and the most upstream charge gradually increases until a certain time. Thereafter, as will be described later, the transfer of the most downstream charge is stopped and only the upstream charge is gradually transferred to the downstream side. The interval between the most downstream charge and the upstream charge gradually decreases. The operation of expanding the charge distribution area to the downstream side and the operation of moving the upstream end of the charge distribution area to the downstream side are performed a desired number of times.
[0168]
FIG. 11A shows the distribution state of the charges g1, r, g2 and b at time t3 shown in FIG. From the state at time t2 shown in FIG. 10B, each of the charges g1 and r in the horizontal
[0169]
Next, as at time t4 in FIG. 8, the horizontal drive signal φH2 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH3 is set to the low level L. The horizontal drive signal φH4 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH5 is set to the low level L. Further, the horizontal drive signal φH6 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH7 is set to the low level L. The charges distributed in the horizontal charge transfer stages to which the horizontal drive signals φH3, φH5, and φH7 are supplied are transferred downstream by one horizontal charge transfer stage.
[0170]
FIG. 11B shows the distribution state of the charges g1, r, g2, and b at time t4 shown in FIG. From the state at time t3 shown in FIG. 11A, each of the charges g1, r, and g2 in the horizontal
[0171]
Next, as at time t5 in FIG. 8, the horizontal drive signal φH1 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH2 is set to the low level L. The horizontal drive signal φH3 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH4 is set to the low level L. The horizontal drive signal φH5 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH6 is set to the low level L. Further, the horizontal drive signal φH7 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH8 is set to the low level L. The charges distributed in the horizontal charge transfer stages to which the horizontal drive signals φH2, φH4, φH6, and φH8 are supplied are transferred downstream by one horizontal charge transfer stage.
[0172]
FIG. 12A shows the distribution state of the charges g1, r, g2, and b at time t5 shown in FIG. From the state at time t4 shown in FIG. 11B, each of the charges g1, r, g2 and b in the horizontal
[0173]
As at time t6 in FIG. 8, the horizontal drive signal φH2 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH3 is set to the low level L. The horizontal drive signal φH4 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH5 is set to the low level L. Further, the horizontal drive signal φH6 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH7 is set to the low level L. The charges distributed in the horizontal charge transfer stages to which the horizontal drive signals φH3, φH5, and φH7 are supplied are transferred downstream by one horizontal charge transfer stage.
[0174]
FIG. 12B shows the distribution state of the charges g1, r, g2 and b at time t6 shown in FIG. From the state at time t5 shown in FIG. 12A, each of the charges r, g2, and b in the horizontal
[0175]
Next, as at time t7 in FIG. 8, the horizontal drive signal φH3 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH4 is set to the low level L. Further, the horizontal drive signal φH5 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH6 is set to the low level L. The charges distributed in the horizontal charge transfer stages to which the horizontal drive signals φH4 and φH6 are supplied are transferred downstream by one horizontal charge transfer stage.
[0176]
FIG. 13A shows the distribution state of the charges g1, r, g2, and b at time t7 shown in FIG. From the state at time t6 shown in FIG. 12B, each of the charges g2 and b in the horizontal
[0177]
Next, as at time t8 in FIG. 8, the horizontal drive signal φH4 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH5 is set to the low level L. Each charge distributed in the horizontal charge transfer stage to which the horizontal drive signal φH5 is supplied is transferred downstream by one horizontal charge transfer stage.
[0178]
FIG. 13B shows the distribution state of the charges g1, r, g2, and b at time t8 shown in FIG. From the state at time t7 shown in FIG. 13A, each of the charges b in the horizontal
[0179]
As shown in FIG. 13B, each of the charges g1, r, g2 and b in the horizontal
[0180]
Next, as at time t9 in FIG. 8, the control signal φLM changes from the high level H to the low level L. The horizontal drive signals φH1 to φH4 are each at a high level H, and the horizontal drive signals φH5 to φH8 are each at a low level L. Therefore, charges are transferred from the CCD
[0181]
FIG. 14A shows the distribution state of the charges g1, r, g2, and b at time t9 shown in FIG. In the horizontal
[0182]
Next, the control signal φLM changes from the low level L to the high level H, and the transfer of charges from the CCD
[0183]
FIG. 14B shows the distribution state of the charges g1-g1, rr, g2-g2, and bb at the time t10 shown in FIG. From the state at time t9 shown in FIG. 14A, each of the charges g1-g1 in the horizontal
[0184]
Next, as at time t11 in FIG. 8, the horizontal drive signal φH1 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH2 is set to the low level L. Further, the horizontal drive signal φH7 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH8 is set to the low level L. The charges distributed in the auxiliary horizontal charge transfer stage or the horizontal charge transfer stage supplied with the horizontal drive signals φH2 and φH8 are transferred downstream by one auxiliary horizontal charge transfer stage or one horizontal charge transfer stage, respectively. The
[0185]
FIG. 15A shows the distribution state of the charges g1-g1, rr, g2-g2, and b-b at the time t11 shown in FIG. From the state at time t10 shown in FIG. 14B, each of the charges g1-g1 and rr in the horizontal
[0186]
Next, as at time t12 in FIG. 8, the horizontal drive signal φH2 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH3 is set to the low level L. The horizontal drive signal φH6 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH7 is set to the low level L. Further, the horizontal drive signal φH8 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH1 is set to the low level L. The charges distributed in the auxiliary horizontal charge transfer stage or the horizontal charge transfer stage to which the horizontal drive signals φH1, φH3, and φH7 are supplied are respectively downstream by one auxiliary horizontal charge transfer stage or one horizontal charge transfer stage. Transferred. The accordion transfer ends.
[0187]
FIG. 15B shows the distribution state of the charges g1-g1, rr, g2-g2, and bb at the time t12 shown in FIG. From the state at time t10 shown in FIG. 14B, each of the charges g1-g1 in the horizontal
[0188]
As a result, in the horizontal
[0189]
Thereafter, the horizontal drive signals φH1, φH3, φH5, and φH7 are combined to change the level repeatedly from the low level L to the high level H and from the high level H to the low level L under the same phase. . Further, the horizontal drive signals φH2, φH4, φH6 and φH8 are combined to change the level repeatedly from the high level H to the low level L and from the low level L to the high level H under the same phase. At this time, the phases of the horizontal drive signals φH1, φH3, φH5, and φH7 are opposite to the phases of the horizontal drive signals φH2, φH4, φH6, and φH8.
[0190]
As a result, each of the charges g1-g1, rr, g2-g2, and bb in the horizontal
[0191]
By controlling the
[0192]
The
[0193]
The
[0194]
Since the image data is obtained by vertically and horizontally adding the charges, it becomes easier to obtain a better reproduced image as compared with the case where the image data is obtained by performing only the vertical addition of the charges.
[0195]
Further, since the number of horizontal charge transfer stages in the horizontal
[0196]
That is, the length of one horizontal reading period under the same data rate is almost halved as compared with a conventional horizontal charge transfer device in which two horizontal charge transfer stages are provided for one vertical charge transfer channel. Shortened. Along with this, the number of frames for monitor display can be increased approximately twice, and it becomes easy to perform more natural monitor display. When monitor display is performed with the same number of frames as in the prior art, the data rate is approximately halved, so that the driving frequency of the horizontal charge transfer element can be reduced to approximately ½. As a result, the driving power of the horizontal charge transfer element, which is a main power consumption source in the CCD image pickup system, can be reduced to almost half.
[0197]
On the other hand, when the imaging mode of the
[0198]
Also in the still image recording mode, the vertical
[0199]
For example, when each vertical
[0200]
First, charges are transferred from the vertical
[0201]
Charge transfer from the CCD
[0202]
At the time of charge transfer in the horizontal
[0203]
As a result, the charges in the horizontal
[0204]
The
[0205]
Thereafter, image data is supplied from the image
[0206]
When the waveforms of the control signal φLM and the horizontal drive signals φH1 to φH8 are the waveforms shown in FIG. 8, the charges g1, the charges r, the charges g2, and the charges b are included in the horizontal
[0207]
By selecting the waveforms of the control signal φLM and the horizontal drive signals φH1 to φH8, as described below, the charges r and charges b are added (mixed) in the horizontal
[0208]
FIG. 16 shows a control signal φLM and a horizontal drive signal that can add (mix) the charges g1 and g2 in the horizontal
[0209]
FIG. 17 shows the grouping specifications for each vertical
[0210]
18A and 18B schematically show the state of charge distribution at times T1 and T2 shown in FIG.
[0211]
FIGS. 19A and 19B schematically show the state of charge distribution at times T3 and T5 shown in FIG.
[0212]
20A and 20B schematically show the state of charge distribution at times T7 and T10 shown in FIG.
[0213]
17 to 20B are all shown in FIG. 5, the same reference numerals as those used in FIG. 5 are assigned to the respective constituent elements, and the description thereof is omitted. To do.
[0214]
As shown in FIG. 17, by making the waveforms of the horizontal drive signals φH1 to φH8 into the waveforms shown in FIG. 16, each vertical
[0215]
Each of the first group Gp1 and the second group Gp2 includes a predetermined number of subgroups Sg including four vertical
[0216]
Each of the subgroups Sg in the first group Gp1 has a vertical
[0217]
Each of the subgroups Sg in the second group Gp2 includes the (3 + 8y) th vertical
[0218]
Hereinafter, after transferring the charge from each of the vertical
[0219]
As shown in FIG. 16, at a time T0 before transferring charges from the CCD
[0220]
As shown at time T1 in FIG. 16, when transferring charges from the CCD
[0221]
As shown in FIG. 18A, at time T1 shown in FIG. 16, charges are transferred from the CCD
[0222]
Next, the control signal φLM is changed from the low level L to the high level H, and the transfer of charges from the CCD
[0223]
FIG. 18B shows the distribution state of the charges g1, r, g2, and b at time T2 shown in FIG. From the state at time T1 shown in FIG. 18A, each of the charges r in the horizontal
[0224]
Next, as at time T3 in FIG. 16, the horizontal drive signal φH2 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH3 is set to the low level L. The horizontal drive signal φH4 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH5 is set to the low level L. Further, the horizontal drive signal φH6 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH7 is set to the low level L. The charges in the horizontal charge transfer stage to which the horizontal drive signals φH3, φH5, and φH7 are supplied are transferred downstream by one horizontal charge transfer stage.
[0225]
FIG. 19A shows the distribution state of the charges g1, r, g2 and b at time T3 shown in FIG. From the state at time T2 shown in FIG. 18B, the charges g2 and r in the horizontal
[0226]
Next, as at time T4 in FIG. 16, the horizontal drive signal φH1 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH2 is set to the low level L. The horizontal drive signal φH3 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH4 is set to the low level L. The horizontal drive signal φH5 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH6 is set to the low level L. Further, the horizontal drive signal φH7 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH8 is set to the low level L. The charges in the horizontal charge transfer stage to which the horizontal drive signals φH2, φH4, φH6, and φH8 are supplied are transferred downstream by one horizontal charge transfer stage.
[0227]
As a result, each of the charges g2 in the horizontal
[0228]
Next, the control signal φLM is changed from the high level H to the low level L as at time T5 in FIG. Horizontal drive signals φH1 and φH5 are at high level H, and horizontal drive signals φH2 to φH4 and φH6 to φH8 are at low level L. Therefore, charges are transferred from the CCD
[0229]
FIG. 19B shows the distribution state of the charges g1, r, g2 and b at time T5 shown in FIG. The charge g1 is supplied from each of the vertical
[0230]
Next, the control signal φLM is changed from the low level L to the high level H, and the transfer of charges from the CCD
[0231]
The charges in the horizontal charge transfer stage to which the horizontal drive signals φH1, φH3, φH5, and φH7 are supplied are transferred downstream by one horizontal charge transfer stage. The most downstream charge r1-r2 reaches the most upstream auxiliary horizontal charge transfer stage.
[0232]
As a result, each of the charges r in the horizontal
[0233]
Next, as at time T7 in FIG. 16, the control signal φLM is changed from the high level H to the low level L. The horizontal drive signal φH2 is at the high level H, and the horizontal drive signals φH1, φH3 to φH8 are at the low level L. Therefore, charges are transferred from the CCD
[0234]
FIG. 20A shows the distribution state of the charges g1, r, g2, and b at time T7 shown in FIG. The charge r is transferred from each of the vertical
[0235]
As a result, the two charges r are added (mixed) in the horizontal
[0236]
Next, the control signal φLM is changed from the low level L to the high level H, and the transfer of charges from the CCD
[0237]
Each of the charges distributed in the horizontal charge transfer stage or auxiliary horizontal charge transfer stage to which the horizontal drive signals φH2, φH4, φH6, φH8 are supplied corresponds to one horizontal charge transfer stage or one auxiliary horizontal charge transfer stage, respectively. Transferred downstream. That is, each of the charges g1-g2, rr, and b in the horizontal
[0238]
Next, as at time T9 in FIG. 16, the horizontal drive signal φH2 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH3 is set to the low level L. The horizontal drive signal φH4 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH5 is set to the low level L. The horizontal drive signal φH6 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH7 is set to the low level L. Further, the horizontal drive signal φH8 is set to the high level H, and the horizontal drive signal φH1 is set to the low level L.
[0239]
The charges distributed in the horizontal charge transfer stage or the auxiliary horizontal charge transfer stage to which the horizontal drive signals φH1, φH3, φH5, and φH7 are supplied respectively correspond to one horizontal charge transfer stage or one auxiliary horizontal charge transfer stage, Transferred downstream. That is, each of the charges g1-g2, rr, and b in the horizontal
[0240]
As a result, each of the charges b in the horizontal
[0241]
Next, as at time T10 in FIG. 16, the control signal φLM is changed from the high level H to the low level L. The horizontal drive signal φH4 is at the high level H, and the horizontal drive signals φH1 to φH3 and φH5 to φH8 are at the low level L. Therefore, charges are transferred from the CCD
[0242]
FIG. 20B shows the distribution state of the charges g1, r, g2, and b at time T10 shown in FIG. The charge b is transferred from each of the vertical
[0243]
As a result, the two charges b are added (mixed) in the horizontal
[0244]
In the horizontal
[0245]
Thereafter, as shown in FIG. 16, horizontal drive signals φH1, φH3, φH5, and φH7 are set as one set, and from the low level L to the high level H and from the high level H to the low level L under the same phase. And repeatedly change its level. Further, a set of horizontal drive signals φH2, φH4, φH6, and φH8 is set, and the level is repeatedly changed from the high level H to the low level L and from the low level L to the high level H under the same phase. At this time, the phases of the horizontal drive signals φH1, φH3, φH5 and φH7 are reversed from the phases of the horizontal drive signals φH2, φH4, φH6 and φH8.
[0246]
As a result, each of the charges g1-g1, rr, g2-g2, and bb in the horizontal
[0247]
By controlling the
(1) Since the same type of charge closest in the photoelectric conversion element row direction is horizontally added, the MTF (modulation transfer function: modulation degree) in the photoelectric conversion element row direction is reduced by the addition (averaging). Can be minimized.
[0248]
That is, it is possible to minimize the decrease in the resolution of the image displayed on the monitor due to the horizontal addition.
[0249]
As described in the description of the
(2) As a result of obtaining the advantage of the above (1), it becomes easy to display a high-quality reproduced image.
(3) As is clear from FIG. 16, the horizontal drive signal φH3 and the horizontal drive signal φH7 can have the same waveform. In addition, if a hatched pulse in FIG. 16 is added to the horizontal drive signal φH1, the horizontal drive signal φH1 and the horizontal drive signal φH5 can have the same waveform. Therefore, the number of types of horizontal drive signals necessary for driving the horizontal
[0250]
Accordingly, the number of voltage supply lines (horizontal drive signal supply lines) necessary for driving the horizontal
[0251]
As a result, the semiconductor chip required for manufacturing the
[0252]
Next, a CCD image sensor according to a second embodiment of the
[0253]
FIG. 21 is a partial plan view schematically showing a planar arrangement of the photoelectric conversion element, the vertical charge transfer element, the CCD line memory unit, the horizontal charge transfer element, and the output unit in the
[0254]
As shown in FIG. 21, in the
[0255]
In addition, the
(1) The shape of each
(2) Each vertical
(3) One read gate channel region is arranged along the lower right side of the individual
(4) Except for the most downstream first
(5) Except for the most upstream second
(6) Each first
(7) The first
[0256]
Except for these differences, the
[0257]
For this reason, among the constituent elements shown in FIG. 21, those that are functionally common to the constituent elements shown in FIG. 4 are given the same reference numerals as those used in FIG. 4 and description thereof is omitted. However, the first vertical transfer electrode is given a new reference symbol “31a”, and the second vertical transfer electrode is given a new reference symbol “32a”.
[0258]
In FIG. 21, the illustration of the light shielding film, the protective film, the first planarizing film, the second planarizing film, and the microlens array is omitted. Further, although the illustration of the color filter array itself is omitted, the color of the color filter disposed on each
[0259]
“Pixel shift arrangement” which is one of the features of the
[0260]
That is, for each photoelectric conversion element in the odd-numbered photoelectric conversion element array, each photoelectric conversion element in the even-numbered photoelectric conversion element array is approximately 1/2 the pitch of the photoelectric conversion elements in the photoelectric conversion element array, For each photoelectric conversion element in the photoelectric conversion element row corresponding to the odd-numbered photoelectric conversion element row, each of the photoelectric conversion elements in the even-numbered photoelectric conversion element row is approximately 1 / of the pitch of the photoelectric conversion elements in the photoelectric conversion element row. 2. It means an arrangement of a large number of photoelectric conversion elements that are shifted in the row direction and each of the photoelectric conversion element columns includes only odd-numbered or even-numbered photoelectric conversion elements. “Pixel shifting arrangement” is one form of a large number of photoelectric conversion elements formed in a matrix over a plurality of rows and columns.
[0261]
The above-mentioned “about 1/2 of the pitch of the photoelectric conversion elements in the photoelectric conversion element array” includes 1/2, as well as factors such as manufacturing errors, pixel position rounding errors that occur in design or mask manufacturing, and the like. Although it is deviated from 1/2, it includes values that can be regarded as substantially equivalent to 1/2 in terms of the performance of the obtained CCD image sensor and the image quality of the image. The same applies to the above-mentioned “about 1/2 of the pitch of the photoelectric conversion elements in the photoelectric conversion element row”.
[0262]
FIG. 22 is a plan view showing a part of the
[0263]
The
[0264]
Each of the color filters G1, R, G2, and B is shifted in the color filter column direction and the color filter row direction in the same manner as the photoelectric conversion elements arranged in a shifted manner.
[0265]
Each of the color filters G1, R, G2, and B has a rhombus having a diagonal line extending in the color filter column direction and a diagonal line extending in the color filter row direction in plan view. The color filter column direction is parallel to the photoelectric conversion element column direction, and the color filter row direction is parallel to the photoelectric conversion element row direction.
[0266]
The green color filter G1 constituting the first color filter row FC11 and the green color filter G2 constituting the third color filter row FC13 are simply made by changing reference numerals for convenience, and both are formed of the same material. ing.
[0267]
In the
[0268]
When vertical charge addition is performed under half-thinning scanning, for example, the first read pulse is superimposed on the vertical drive signals φV5 and φV4, and the second read pulse is superimposed on the vertical drive signals φV1 and φV8. Is done.
[0269]
First, the first read pulse is supplied, and the
[0270]
These charges are then transferred downstream by four vertical charge transfer stages. As a result, each of the vertical
[0271]
Thereafter, the second read pulse is supplied, and the
[0272]
The charges read out by the second readout pulse are supplied with the vertical drive signal φV1 in each of the vertical
[0273]
Each of the charges added (vertically added) in each vertical
[0274]
Therefore, after that, the CCD
[0275]
As a result, the
[0276]
On the other hand, when the imaging mode of the
[0277]
When reading charges from each of the photoelectric conversion elements constituting the first field to each vertical
[0278]
The reading of charges from the
[0279]
Similar to the operation in the still image recording mode in the CCD image pickup system using the
[0280]
Next, a CCD image sensor according to a third embodiment of the
[0281]
FIG. 23A is a schematic diagram of a
[0282]
The
(1) The arrangement pattern of the color filters in the color filter array is a so-called G stripe RB checkered pattern. In the G-striped RB checkered color filter array, a color filter array composed of only green filters and a color filter array in which red and blue color filters are alternately and repeatedly arranged are alternately arranged. Yes.
(2) The horizontal
[0283]
Except for the differences (1) to (2), the
[0284]
The reference symbols and symbols used in FIG. 23A indicate the same functional elements as the components indicated by the reference symbols or symbols used in FIG. 4 or FIG. Therefore, the description of the components indicated by these reference symbols or symbols is omitted.
[0285]
In the
[0286]
FIG. 23B shows the charge distribution in a period from time T1 when the charge is transferred from the CCD line memory section 40 (transfer
[0287]
At time T1, the charge g2 or r is transferred from each vertical
[0288]
Next, at time T2, each charge g2 in the horizontal
[0289]
Charges g2 are distributed in each of the horizontal charge transfer stages 45a to which the horizontal drive signal φH1 is supplied. The charge r is distributed in each of the horizontal charge transfer stages 45a to which the horizontal drive signal φH2 is supplied.
[0290]
At time T5, charges are transferred from each of the vertical
[0291]
In each of the horizontal charge transfer stages 45a to which the horizontal drive signal φH1 is supplied, two charges g1 and g2 are added. In each horizontal
[0292]
Thereafter, each of the added charges g1-g2 is transferred to the downstream side by one horizontal
[0293]
Thereafter, the horizontal drive signals φH1 and φH3 are set as one set, the horizontal drive signals φH2 and φH4 are set as another set, and each of these sets is changed from the low level L to the high level H, and from the high level H. The repetition level is changed to the low level L. At this time, the phases of the horizontal drive signals φH1 and φH3 are reversed from the phases of the horizontal drive signals φH2 and φH4.
[0294]
Each of the charges g1-g2 and rr in the horizontal
[0295]
The
[0296]
Although the CCD image pickup system, the CCD image sensor, and the driving method thereof according to the embodiments have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments. Various changes, improvements, combinations, and the like are possible.
[0297]
For example, in each of the CCD image sensors according to the embodiment, the first to second horizontal transfer electrodes are provided for each horizontal charge transfer stage by the number before the horizontal transfer electrodes are connected to the voltage supply line. Arranged. However, without changing the structure of the horizontal charge transfer channel, the number of horizontal transfer electrodes before the connection of each horizontal transfer electrode to the voltage supply line can be one per horizontal charge transfer stage. . In this case, the regions covered by the first and second horizontal transfer electrodes are covered with one horizontal transfer electrode. The same applies to the auxiliary horizontal charge transfer stage.
[0298]
In addition, the horizontal charge transfer element has n n-type channels.+A charge of the type in which a type impurity doped region and an n type impurity doped region are repeatedly formed in a predetermined pattern, and a predetermined number of transfer electrodes are formed on the n type channel via an electrically insulating film having a substantially constant thickness. It can also be constituted by a transfer element.
[0299]
At this time, the number of each horizontal transfer electrode before the connection to the voltage supply line is the number of individual n+One horizontal transfer electrode is disposed above the n-type impurity doped region via an electrical insulating film, and one horizontal transfer electrode is disposed above each n-type impurity doped region via the electrical insulating film. Is done. Or one n+Horizontal transfer that covers both of the impurity-added regions constituting this set in a plan view, one for each set of impurity-added regions constituted by the type-doped region and one n-type impurity added region immediately upstream thereof An electrode is arrange | positioned through an electrically insulating film. In addition, the above n+An n-type impurity addition region is formed instead of the n-type impurity addition region, an n-type impurity addition region is formed instead of the n-type impurity addition region, and a p formed thereon- A region constituted by a type impurity doped region may be formed.
[0300]
A relatively thick region (hereinafter referred to as “thick region”) and a relatively thin region (hereinafter referred to as “thick region”) on one n-type channel where the concentration of the n-type impurity is substantially constant. These regions are referred to as “thin regions”) in a predetermined pattern, an electrical insulating film is formed, and a horizontal direction is formed by a charge transfer element of a type in which a predetermined number of transfer electrodes are formed on the electrical insulating film. A charge transfer element can also be configured.
[0301]
At this time, one horizontal transfer electrode is formed on each of the thick region and the thin region in the number before the horizontal transfer electrode is connected to the voltage supply line. Alternatively, one horizontal region that covers one thick region and one thin region immediately upstream thereof, that covers both the thick region and the thin region constituting the set in plan view. The transfer electrode is disposed via the electrical insulating film.
[0302]
Further, an electrical insulating film having a substantially constant film thickness is formed on one n-type channel having a substantially constant n-type impurity concentration, and a predetermined number of transfer electrodes are formed on the electrical insulating film. A horizontal charge transfer element can also be configured by the type of charge transfer element formed.
[0303]
At this time, by applying a relatively high level voltage to each horizontal transfer electrode, a potential well region can be formed in a region of the n-type channel located under the horizontal transfer electrode. By applying a relatively low level voltage to each horizontal transfer electrode, a potential barrier region can be formed in a region of the n-type channel located under the horizontal transfer electrode.
[0304]
Whichever type of charge transfer element is used as the horizontal charge transfer element, one horizontal charge transfer stage is formed corresponding to one vertical charge transfer element. Each horizontal charge transfer stage has only one potential barrier region and only one potential well region. The horizontal charge transfer stages corresponding to the vertical charge transfer elements are arranged in a row while being adjacent to each other.
[0305]
Each of the horizontal transfer electrodes in the horizontal charge transfer element can be divided into a plurality of groups when the number at the stage after the horizontal transfer electrodes are connected to the voltage supply line is taken as a reference. One group is constituted by m horizontal transfer electrodes (m represents an integer of 3 or more) which are continuous in the photoelectric conversion element row direction, and each of the m horizontal transfer electrodes constituting one group is: They are connected to different voltage supply lines. Each of the horizontal transfer electrodes having a period of m is connected to the same voltage supply line. The value of m can be appropriately selected according to the driving method of the horizontal charge transfer element, such as 3, 4, 6, 7, 8, etc.
[0306]
The driving method of the horizontal charge transfer element is not limited to 6-8 phase driving. It is possible to drive with a desired number of phases equal to or more than three phases according to the intended aspect of horizontal addition.
[0307]
The horizontal addition is not limited to adding two charges, but may be adding three charges or adding four or more desired numbers of charges. In the stage of transferring charges from the horizontal charge transfer element to the output unit, a plurality of types of charges having different numbers of added charges may be distributed in the horizontal charge transfer element.
[0308]
When three charges are horizontally added, each of the vertical charge transfer channels is divided into three groups, and charges are transferred from the CCD line memory unit to the horizontal charge transfer element at different timings for each group. When the four charges are horizontally added, each of the vertical charge transfer channels is divided into four groups, and charges are transferred from the CCD line memory unit to the horizontal charge transfer element at different timings for each group.
[0309]
If the subgroups belonging to the same group are adjacent to each other, the number of auxiliary horizontal charge transfer stages required for transferring charges increases. In addition, charge transfer and horizontal addition in the horizontal charge transfer element become difficult.
[0310]
When color imaging is performed, each of the subgroups constituting one group transfers three types of charges necessary for obtaining full color information, for example, three types of charges g, r, and b. The vertical charge transfer channel is about this number. In the case of black-and-white imaging, it is possible to form one subgroup with one vertical charge transfer channel.
[0311]
In order to suppress a decrease in the resolution of the image displayed on the monitor due to the horizontal addition, it is preferable to horizontally add the same type of charges that are as close as possible in the photoelectric conversion element row direction.
[0312]
Whether or not the auxiliary horizontal charge transfer stage is provided in the horizontal charge transfer element can be appropriately selected.
[0313]
The configuration of the CCD line memory section can also be changed as appropriate, similarly to the horizontal charge transfer element. Any configuration that can form a transfer control stage having one potential barrier region and one potential well region is basically acceptable.
[0314]
The vertical charge transfer element can also be configured without including the auxiliary transfer electrode. The driving method of the vertical charge transfer element is not limited to the driving method based on half-thinning scanning or interlace scanning. Depending on the element structure, imaging mode, vertical addition mode, etc., 1/8 thinning scanning, 1/16 thinning scanning, progressive scanning, etc. can be selected as appropriate. The vertical addition of charges is not necessarily an essential requirement.
[0315]
In a CCD image sensor for color imaging, it is preferable to provide a light shielding film. In a single-plate CCD image sensor for color imaging, a color filter array is provided. Although the microlens array can be omitted, it is preferable to provide the microlens array.
[0316]
In the CCD image sensor for monochrome imaging, the light shielding film and the microlens array can be omitted. Providing a color filter array is not an essential requirement, but a monochromatic color filter array may be provided as necessary.
[0317]
The color filter array provided in the single-plate CCD image sensor for color imaging is not limited to the one having the arrangement pattern shown in FIG. 3 or FIG. The color filter array is not limited to the primary color filter array, and may be a complementary color filter array.
[0318]
As an arrangement pattern of color filters in the primary color filter array, there are known arrangement patterns called Bayer type, interline type, G stripe RB checkered type, G stripe RB complete checkered type, stripe type, diagonal stripe type, etc. Yes. If these arrangement patterns are rotated about 45 ° on a plane, a primary color filter array that can be applied to a CCD image sensor in which a large number of photoelectric conversion elements are arranged in a shifted pixel can be obtained.
[0319]
As the color filter array pattern in the complementary color filter array, there are known array patterns called field color difference sequential type, frame color difference sequential type, MOS type, improved MOS type, frame interleave type, field interleave type, stripe type, etc. ing. If these arrangement patterns are rotated about 45 ° on a plane, a complementary color filter array that can be applied to a CCD image sensor in which a large number of photoelectric conversion elements are arranged in a shifted pixel can be obtained.
[0320]
Regardless of whether the primary color type or the complementary color type color filter array is provided, the color filter array pattern preferably satisfies the following requirements. That is, the number of types of charges necessary for obtaining full-color information, for example, three types of charges, such as charge g, charge r, and charge b, are applied at the same timing and in a certain repeating pattern in the photoelectric conversion element row direction. Can be transferred to the CCD line memory unit.
[0321]
The CCD image sensor is not limited to the interline transfer type, but may be a full frame type, a frame transfer type, a frame interline transfer type, an all pixel readout type, or the like.
[0322]
It will be apparent to those skilled in the art that other various modifications, improvements, combinations, and the like are possible.
[0323]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is provided a CCD image sensor capable of easily adding desired charges in both the vertical charge transfer element and the horizontal charge transfer element. In the CCD imaging system using this CCD image sensor, it is possible to obtain image data in which both the number of vertical pixels and the number of horizontal pixels are thinned out, so that it is easy to obtain a good reproduced image.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a CCD imaging system according to an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a photoelectric conversion element and its periphery in the CCD image sensor according to the first embodiment.
FIG. 3 is a plan view showing a part of a color filter array provided in the CCD image sensor according to the first embodiment.
FIG. 4 is a partial plan view schematically showing the CCD image sensor according to the first embodiment.
FIG. 5 is an enlarged schematic view showing a region from a CCD line memory section to a horizontal charge transfer element of the CCD image sensor according to the first embodiment.
6A is a schematic view of a cross section taken along line BB shown in FIG. 5, and FIG. 6B is a cross section taken along line CC shown in FIG. FIG.
FIG. 7 is a partial plan view showing one specification of grouping of vertical charge transfer channels performed when performing horizontal charge addition in the horizontal charge transfer element.
8 is a timing chart showing an example of waveforms of a control signal φLM and horizontal drive signals φH1 to φH8 when driving a CCD line memory unit and a horizontal charge transfer element of the CCD image sensor according to the first embodiment, respectively. FIG.
FIGS. 9A and 9B are potentials schematically showing the principle when charges are transferred from the CCD line memory section to the horizontal charge transfer element in the CCD image sensor according to the first embodiment. FIG.
FIGS. 10A to 10B are schematic diagrams showing the state of charge distribution at times t1 to t2 shown in FIG.
FIGS. 11A to 11B are schematic views showing the state of charge distribution at times t3 to t4 shown in FIG.
FIGS. 12A to 12B are schematic diagrams showing the state of charge distribution at times t5 to t6 shown in FIG.
FIGS. 13A to 13B are schematic diagrams showing the state of charge distribution at times t7 to t8 shown in FIG.
FIGS. 14A to 14B are schematic views showing the state of charge distribution at times t9 to t10 shown in FIG.
FIGS. 15A to 15B are schematic views showing the state of charge distribution at times t11 to t12 shown in FIG.
16 is a timing chart showing another example of waveforms of the control signal φLM and the horizontal drive signals φH1 to φH8 when driving the CCD line memory unit and the horizontal charge transfer element of the CCD image sensor according to the first embodiment, respectively. FIG. is there.
FIG. 17 is a partial plan view showing another specification of grouping of vertical charge transfer channels performed when horizontal charge addition is performed in the horizontal charge transfer element.
18A to FIG. 15B are schematic views showing the state of charge distribution at times T1 to T2 shown in FIG.
FIGS. 19A to 19B are schematic diagrams showing the state of charge distribution at times T3 and T5 shown in FIG.
20A to 20B are schematic diagrams illustrating the state of charge distribution at times T7 and T10 illustrated in FIG.
FIG. 21 is a partial plan view schematically showing a planar arrangement of a photoelectric conversion element, a vertical charge transfer element, a CCD line memory section, a horizontal charge transfer element and an output section in a CCD image sensor according to a second embodiment.
FIG. 22 is a plan view showing a part of a color filter array provided in a CCD image sensor according to a second embodiment.
FIG. 23A is a schematic diagram of a CCD image sensor according to a third embodiment, and FIG. 23B is a diagram illustrating a horizontal charge transfer element in the CCD image sensor shown in FIG. It is a schematic diagram which shows a time-dependent change of the distribution state of an electric charge.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記半導体基板の一表面に形成された第1導電型のN個の第1電荷転送チャネル領域と、
前記半導体基板に形成されて前記第1電荷転送チャネル領域の各々に電気的に接続される第1導電型の第2電荷転送チャネルを含む電荷転送素子であって、前記第1電荷転送チャネル領域の各々に1つずつ対応しながら一列に配置される複数の電荷転送段を形成することができる構成を有し、前記電荷転送段の各々は、唯1つの第1ポテンシャル・バリア領域と、唯1つの第1ポテンシャル・ウェル領域とを有し、前記第1電荷転送チャネル領域の各々に少なくとも1つずつ対応して前記第2電荷転送チャネル上に電気的絶縁膜を介して形成された少なくともN個の転送電極を備え、該N個の転送電極は、連続したm個(mは3以上の整数を表す。)を1群とした複数群によって構成され、前記m個の転送電極のうちのn個(nはm以下の正の整数を表す。)はそれぞれ電気的に独立な電圧供給線に接続され、m個を周期とする各転送電極が同一の電圧供給線に接続されている電荷転送素子と、
前記第1電荷転送チャネル領域の各々と前記電荷転送素子との接続領域に少なくとも1つずつ電荷転送段を形成することができる構成を有し、前記接続領域に形成される電荷転送段の各々が、1つの第2ポテンシャル・バリア領域と、該第2ポテンシャル・バリア領域の前記第2電荷転送チャネル側に形成された1つの第2ポテンシャル・ウェル領域とを有するラインメモリと、
前記ラインメモリおよび前記電荷転送素子それぞれに供給される駆動信号または制御信号を生成することができる駆動回路であって、所望の前記第1電荷転送チャネル領域に対応する電荷を前記ラインメモリから選択的に前記電荷転送素子へ転送させる駆動回路と、
を備えた電荷転送装置。A semiconductor substrate;
N first charge transfer channel regions of a first conductivity type formed on one surface of the semiconductor substrate;
A charge transfer element including a second charge transfer channel of a first conductivity type formed on the semiconductor substrate and electrically connected to each of the first charge transfer channel regions, Each of the charge transfer stages has a configuration capable of forming a plurality of charge transfer stages arranged in a row corresponding to each one, and each of the charge transfer stages includes only one first potential barrier region and only one And at least N pieces formed on the second charge transfer channel via an electrically insulating film so as to correspond to each of the first charge transfer channel regions. Transfer electrodes, and the N transfer electrodes are configured by a plurality of groups, each of which is a continuous m (m represents an integer of 3 or more), and n of the m transfer electrodes. Pieces (n is m or less positive) Represents an integer.) Is connected to electrically independent voltage supply lines, respectively, a charge transfer element each transfer electrode and the m period is connected to the same voltage supply line,
Each of the charge transfer stages formed in the connection region has a configuration in which at least one charge transfer stage can be formed in a connection region between each of the first charge transfer channel regions and the charge transfer element. A line memory having one second potential barrier region and one second potential well region formed on the second charge transfer channel side of the second potential barrier region;
A drive circuit capable of generating a drive signal or a control signal supplied to each of the line memory and the charge transfer element, wherein a charge corresponding to a desired first charge transfer channel region is selectively selected from the line memory. A drive circuit for transferring to the charge transfer element;
Charge transfer device comprising:
前記ラインメモリの一部から選択的に前記電荷転送素子へ電荷を転送する工程と、
前記電荷転送素子へ転送された電荷の少なくとも一部を、該電荷転送素子内で下流側に転送する工程と、
前記電荷転送素子内で転送された電荷の少なくとも一部に対し、前記ラインメモリから電荷を加算する工程とを含み、
前記加算によって、前記第1電荷転送チャネル領域m個当たりm/2個以下の電荷を前記電荷転送素子内に分布させる電荷転送装置の駆動方法。(i) a semiconductor substrate; (ii) N first charge transfer channel regions of the first conductivity type formed on one surface of the semiconductor substrate; and (iii) the first charge formed on the semiconductor substrate. A charge transfer element including a second charge transfer channel of the first conductivity type electrically connected to each of the transfer channel regions, and arranged in a row corresponding to each of the first charge transfer channel regions. A plurality of charge transfer stages, each of which has only one first potential barrier region and only one first potential well region. And at least one transfer electrode formed on the second charge transfer channel via an electrically insulating film so as to correspond to each of the first charge transfer channel regions. There are m consecutive electrodes (m is 3 Are represented by a plurality of groups, and n of the m transfer electrodes (n represents a positive integer of m or less) are electrically independent voltages. A charge transfer element connected to a supply line and having m transfer electrodes each having a period of m connected to the same voltage supply line; and (iv) between each of the first charge transfer channel regions and the charge transfer element. Each of the charge transfer stages formed in the connection region includes a second potential barrier region, a second potential barrier region, and a second potential barrier region. A line memory having one second potential well region formed on the second charge transfer channel side of the barrier region, and (v) a drive signal or a control signal supplied to each of the line memory and the charge transfer element A drive circuit that can be produced, the desired driving circuit for transferring a charge corresponding to the first charge transfer channel regions to selectively the charge transfer device from the line memory, the charge transfer device provided with A driving method comprising:
Selectively transferring charge from a part of the line memory to the charge transfer element;
Transferring at least part of the charge transferred to the charge transfer element downstream in the charge transfer element;
Adding charge from the line memory to at least part of the charge transferred in the charge transfer element,
A method for driving a charge transfer device, wherein, by the addition, m / 2 or less charges per m of the first charge transfer channel regions are distributed in the charge transfer element.
前記N個の第1電荷転送チャネル領域をX個(Xは2以上の整数を表す。)のグループに分け、そのうちの第1グループに属する第1電荷転送チャネル領域の各々に対応する電荷を前記ラインメモリから前記電荷転送素子へ電荷を転送し、さらに該電荷転送素子内を転送させて外部に出力する工程と、
他の1つのグループに属する第1電荷転送チャネル領域の各々に対応する電荷を前記ラインメモリから前記電荷転送素子へ電荷を転送し、さらに該電荷転送素子内を転送させて外部に出力する工程とを含み、
前記X個のグループ毎に、第1電荷転送チャネル領域の各々に対応する電荷を前記ラインメモリから前記電荷転送素子へ電荷を転送し、さらに該電荷転送素子内を転送させて外部に出力する電荷転送装置の駆動方法。(i) a semiconductor substrate; (ii) N first charge transfer channel regions of the first conductivity type formed on one surface of the semiconductor substrate; and (iii) the first charge formed on the semiconductor substrate. A charge transfer element including a second charge transfer channel of the first conductivity type electrically connected to each of the transfer channel regions, and arranged in a row corresponding to each of the first charge transfer channel regions. A plurality of charge transfer stages, each of which has only one first potential barrier region and only one first potential well region. And at least one transfer electrode formed on the second charge transfer channel via an electrically insulating film so as to correspond to each of the first charge transfer channel regions. There are m consecutive electrodes (m is 3 Are represented by a plurality of groups, and n of the m transfer electrodes (n represents a positive integer of m or less) are electrically independent voltages. A charge transfer element connected to a supply line and having m transfer electrodes each having a period of m connected to the same voltage supply line; and (iv) between each of the first charge transfer channel regions and the charge transfer element. Each of the charge transfer stages formed in the connection region includes a second potential barrier region, a second potential barrier region, and a second potential barrier region. A line memory having one second potential well region formed on the second charge transfer channel side of the barrier region, and (v) a drive signal or a control signal supplied to each of the line memory and the charge transfer element A drive circuit that can be produced, the desired driving circuit for transferring a charge corresponding to the first charge transfer channel regions to selectively the charge transfer device from the line memory, the charge transfer device provided with A driving method comprising:
The N first charge transfer channel regions are divided into X groups (X represents an integer of 2 or more), and charges corresponding to each of the first charge transfer channel regions belonging to the first group are Transferring charges from a line memory to the charge transfer element, further transferring the charge transfer element, and outputting to the outside;
And outputting the electric charge corresponding to each of the first charge transfer channel regions belonging to one other group the transferred charges from the line memory to the charge transfer device, and further transfers the electric charge transferring the element to the outside Including
For each of the X groups, a charge corresponding to each of the first charge transfer channel regions is transferred from the line memory to the charge transfer element, and is further transferred inside the charge transfer element to be output to the outside. A method for driving the transfer device.
前記半導体基板の一表面に複数行、複数列に亘って行列状に形成された多数個の光電変換素子と、
光電変換素子列の各々に1個ずつ、該光電変換素子列に沿って延在するように前記半導体基板に形成された複数個の垂直電荷転送素子と、
前記垂直電荷転送素子それぞれの下流に電荷転送段を少なくとも1つずつ形成することができるCCDラインメモリ部であって、前記電荷転送段の各々が、対応する垂直電荷転送素子に続く第1導電型の第1電荷転送チャネル領域を含むCCDラインメモリ部と、
前記半導体基板に形成されて前記第1電荷転送チャネル領域の各々に電気的に接続される第1導電型の水平電荷転送チャネル、および、該水平電荷転送チャネルの上方に電気的絶縁膜を介して、前記第1電荷転送チャネル領域の各々に少なくとも1つずつ対応して形成された少なくともN個の水平転送電極を備えた水平電荷転送素子であって、該N個の水平転送電極は、連続したm個(mは3以上の整数を表す。)を1群とした複数群によって構成され、前記m個の水平転送電極のうちのn個(nはm以下の正の整数を表す。)はそれぞれ電気的に独立な電圧供給線に接続され、m個を周期とする各水平転送電極が同一の電圧供給線に接続されている水平電荷転送素子であって、前記第1電荷転送チャネル領域の各々に1つずつ対応しながら一列に配置される複数の水平電荷転送段を形成することができる構成を有し、前記水平電荷転送段の各々は、唯1つの第1ポテンシャル・バリア領域と、唯1つの第1ポテンシャル・ウェル領域とを有する水平電荷転送素子と、
前記垂直電荷転送素子の各々、前記CCDラインメモリ部および前記水平電荷転送素子それぞれに供給される駆動信号または制御信号を生成することができる駆動回路であって、所望の前記第1電荷転送チャネル領域に対応する電荷を前記CCDラインメモリ部から選択的に前記水平電荷転送素子へ転送させる駆動回路とを備え、
前記CCDラインメモリ部が、1つの第2ポテンシャル・バリア領域と、該第2ポテンシャル・バリア領域の前記第2電荷転送チャネル側に形成された1つの第2ポテンシャル・ウェル領域と、前記第2ポテンシャル・バリア領域および前記第2ポテンシャル・ウェル領域の上方に配置された転送制御電極とを含むCCDイメージセンサ。A semiconductor substrate;
A plurality of photoelectric conversion elements formed in a matrix over a plurality of rows and columns on one surface of the semiconductor substrate;
A plurality of vertical charge transfer elements formed on the semiconductor substrate so as to extend along the photoelectric conversion element array, one for each photoelectric conversion element array;
A CCD line memory unit capable of forming at least one charge transfer stage downstream of each of the vertical charge transfer elements, wherein each of the charge transfer stages follows a corresponding vertical charge transfer element. A CCD line memory unit including a first charge transfer channel region;
A first conductivity type horizontal charge transfer channel formed on the semiconductor substrate and electrically connected to each of the first charge transfer channel regions, and an electrical insulating film above the horizontal charge transfer channel A horizontal charge transfer device having at least N horizontal transfer electrodes formed corresponding to each of the first charge transfer channel regions, wherein the N horizontal transfer electrodes are continuous. m (m represents an integer of 3 or more) is composed of a plurality of groups, and n of the m horizontal transfer electrodes (n represents a positive integer of m or less). Each of the horizontal charge transfer elements is connected to an electrically independent voltage supply line, and each of the horizontal transfer electrodes having a period of m is connected to the same voltage supply line. While corresponding to each one A plurality of horizontal charge transfer stages arranged in a row can be formed, each of the horizontal charge transfer stages having only one first potential barrier region and only one first potential well. A horizontal charge transfer element having a region;
A drive circuit capable of generating a drive signal or a control signal supplied to each of the vertical charge transfer elements, the CCD line memory unit, and the horizontal charge transfer element, and a desired first charge transfer channel region And a drive circuit for selectively transferring the charge corresponding to 1 to the horizontal charge transfer element from the CCD line memory unit ,
The CCD line memory unit includes one second potential barrier region, one second potential well region formed on the second charge transfer channel side of the second potential barrier region, and the second potential. A CCD image sensor including a barrier region and a transfer control electrode disposed above the second potential well region .
前記CCDイメージセンサ内または前記CCDイメージセンサ外に配設され、前記水平電荷転送素子から出力される電荷を信号電圧に変換することができる出力部と、
前記出力部で発生した信号電圧に基づいて画像データを生成することができる映像信号処理回路と
を備えたCCD撮像システム。CCD image sensor according to any one of claims 6 to 8 ,
An output unit disposed in or outside the CCD image sensor and capable of converting a charge output from the horizontal charge transfer element into a signal voltage;
A CCD imaging system comprising: a video signal processing circuit capable of generating image data based on a signal voltage generated at the output unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000295896A JP4497261B2 (en) | 2000-09-28 | 2000-09-28 | Charge transfer device, CCD image sensor, and CCD imaging system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000295896A JP4497261B2 (en) | 2000-09-28 | 2000-09-28 | Charge transfer device, CCD image sensor, and CCD imaging system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002112119A JP2002112119A (en) | 2002-04-12 |
JP4497261B2 true JP4497261B2 (en) | 2010-07-07 |
Family
ID=18778250
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000295896A Expired - Fee Related JP4497261B2 (en) | 2000-09-28 | 2000-09-28 | Charge transfer device, CCD image sensor, and CCD imaging system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4497261B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4307780B2 (en) | 2002-03-07 | 2009-08-05 | 富士フイルム株式会社 | Solid-state imaging device and signal reading method thereof |
JP4183635B2 (en) * | 2004-02-16 | 2008-11-19 | 富士フイルム株式会社 | Solid-state imaging device |
JP4758160B2 (en) * | 2005-03-25 | 2011-08-24 | 富士フイルム株式会社 | Solid-state imaging device and driving method thereof |
JP2006287464A (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Fuji Photo Film Co Ltd | Solid state imaging device, and method of operating solid state imaging device |
JP2008244738A (en) | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Fujifilm Corp | Imaging device and drive control method for the imaging element |
JP2009201139A (en) * | 2009-04-30 | 2009-09-03 | Fujifilm Corp | Solid-state imaging apparatus |
JP4778079B2 (en) * | 2009-04-30 | 2011-09-21 | 富士フイルム株式会社 | Solid-state imaging device |
JP6067993B2 (en) * | 2012-04-13 | 2017-01-25 | 日本放送協会 | Single plate color image sensor |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000324504A (en) * | 1999-05-11 | 2000-11-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid image pickup device and camera equipped with same |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5778167A (en) * | 1980-11-04 | 1982-05-15 | Toshiba Corp | Charge transfer area image sensor |
JPS6453685A (en) * | 1987-08-25 | 1989-03-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid-state image pick-up device |
JPH10191168A (en) * | 1996-12-26 | 1998-07-21 | Sony Corp | Ccd image pickup element |
JPH11234569A (en) * | 1998-02-13 | 1999-08-27 | Sony Corp | Drive method for solid-state image pickup device, solid-state image pickup element and camera |
JP4140077B2 (en) * | 1998-02-18 | 2008-08-27 | ソニー株式会社 | Solid-state image sensor driving method, solid-state image sensor, and camera |
-
2000
- 2000-09-28 JP JP2000295896A patent/JP4497261B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000324504A (en) * | 1999-05-11 | 2000-11-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid image pickup device and camera equipped with same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002112119A (en) | 2002-04-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4338298B2 (en) | Charge transfer device and driving method thereof | |
JP4515617B2 (en) | Solid-state imaging device and driving method thereof | |
JP4497688B2 (en) | Solid-state imaging device | |
JP5496213B2 (en) | Image sensor with vertical pixel binning | |
JPH10136391A (en) | Solid-state image pickup device | |
US6885399B1 (en) | Solid state imaging device configured to add separated signal charges | |
JP4423452B2 (en) | Solid-state imaging device | |
JP4497261B2 (en) | Charge transfer device, CCD image sensor, and CCD imaging system | |
JP4252685B2 (en) | Solid-state imaging device | |
JP3950655B2 (en) | Imaging device | |
KR100433770B1 (en) | Solid-state image pick-up device and method of driving the same | |
JP4514912B2 (en) | Solid-state imaging device and driving method thereof | |
JP2005229503A (en) | Solid state imaging device | |
JPS588631B2 (en) | 2 Jigenjiyouhouyouyomidashisouchi | |
JP2002185870A (en) | Solid-state image pickup element | |
JP2006014075A (en) | Solid state imaging device, camera having the same and driving device | |
JP4132003B2 (en) | Solid-state imaging device | |
JP4148606B2 (en) | Solid-state imaging device and reading method thereof | |
JP4303950B2 (en) | Method for driving charge transfer device and method for driving solid-state imaging device | |
JP4251313B2 (en) | Solid-state imaging device | |
JP2978018B2 (en) | Solid-state imaging device and driving method thereof | |
JP2003060185A (en) | Solid-state image pickup device and control method therefor | |
JP2000164848A (en) | Solid-state image pickup device and method for driving the same | |
JP2001244451A (en) | Solid-state image pick-up device | |
JP2001057419A (en) | Solid-state image sensor and its manufacture |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20060621 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20061213 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061221 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070216 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070622 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090310 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090508 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100330 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100406 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130423 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |