JP4759444B2 - Ccd型固体撮像素子の駆動方法、固体撮像装置 - Google Patents
Ccd型固体撮像素子の駆動方法、固体撮像装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4759444B2 JP4759444B2 JP2006155957A JP2006155957A JP4759444B2 JP 4759444 B2 JP4759444 B2 JP 4759444B2 JP 2006155957 A JP2006155957 A JP 2006155957A JP 2006155957 A JP2006155957 A JP 2006155957A JP 4759444 B2 JP4759444 B2 JP 4759444B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- charge
- driving
- multiplication
- imaging device
- state imaging
- 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
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 106
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 76
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 89
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 40
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 30
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 19
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
- H04N23/76—Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing the image signals
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/713—Transfer or readout registers; Split readout registers or multiple readout registers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
図11に示すように、電荷転送装置は、シリコン基板内に形成された電荷転送チャネル200と、電荷転送チャネル200上に形成された絶縁膜201と、絶縁膜201上に形成された多数の電極202〜205とを備えた構成である。図11(a)に示すように、読み出しパルスを重畳した駆動パルスを電極203に供給して、電極203下方の電荷転送チャネル200内にポテンシャル井戸(以下、パケットという)P1を形成すると共に、このパケットP1に図示しない光電変換素子で発生した電荷を読み出す。次に、図11(b)に示すように、電極204に所定レベルのパルスを供給して、電極204下方の電荷転送チャネル200内にパケットP2を形成する。このとき、パケットP1とパケットP2の電位差がアバランシェ増倍を生じさせるのに必要な値になるように、電極203,204に供給されるパルスのレベルが設定される。
前記増倍転送駆動を行う場合、前記増倍転送駆動を行う場合の撮像時の前記多数の光電変換素子の各々の飽和電荷量を、前記通常転送駆動を行う場合の撮像時の前記多数の光電変換素子の各々の飽和電荷量よりも小さくする制御を行う。
図1は、第一実施形態を説明するための固体撮像装置の一例であるデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。
図1に示すデジタルカメラは、撮像部1と、アナログ信号処理部2と、A/D変換部3と、駆動部4と、デジタル信号処理部6と、圧縮/伸張処理部7と、表示部8と、システム制御部9と、内部メモリ10と、メディアインタフェース(I/F)11と、記録メディア12と、操作部13とを備える。デジタル信号処理部6、圧縮/伸張処理部7、表示部8、システム制御部9、内部メモリ10、及びメディアインタフェース11は、システムバス14に接続されている。
固体撮像素子1bは、n型シリコン基板20上の行方向(図中のX方向)とこれに直交する列方向(図中のY方向)に配列された多数の光電変換素子21と、多数の光電変換素子21の各々から読み出された電荷を列方向に転送する垂直電荷転送装置22と、垂直電荷転送装置22を転送されてきた電荷を行方向に転送する水平電荷転送装置23と、水平電荷転送装置23から転送されてきた電荷に応じた信号を出力する出力部24とを備える。シリコン基板20の下端には、黒レベルを検出するために、遮光された光電変換素子21が形成されており、この光電変換素子21にはOBの文字を記してある。
図3は、高感度撮影時の図2に示す各電極下方の垂直電荷転送チャネルのポテンシャルフローを示す図である。
レリーズボタンが押下されて露光が開始されると、この露光期間中に、駆動部4は、電極V1,V2,V5,V6にMの駆動パルスを供給し、電極V3,V4,V7,V8にLの駆動パルスを供給して、電極V1,V2,V5,V6の下方に空きパケットを形成する(図3の時刻t1)。
図4は、高感度撮影時の図2に示す各電極下方の垂直電荷転送チャネルのポテンシャルフローを示す図である。第二の駆動方法では、奇数行の光電変換素子21と偶数行の光電変換素子21とで電荷を分けて読み出すインターレース駆動を行う。図4では、奇数行の光電変換素子21から電荷を読み出す際のポテンシャルフローのみを示した。
本実施形態で説明するデジタルカメラは、図1に示す構成と同様であり、図1に示す撮像部1内の固体撮像素子1bの構成と、図1に示す駆動部4による固体撮像素子1bの駆動方法が異なるのみである。このため、本実施形態では、固体撮像素子1bの構成と、駆動部4の駆動方法についてのみ説明する。
20 シリコン基板
21 光電変換素子
22 垂直電荷転送装置
22a(V1〜V8) 電極
23 水平電荷転送装置
24 出力部
Claims (13)
- 半導体基板上の行方向とこれに直交する列方向に配列された多数の光電変換素子と、前記多数の光電変換素子で発生した電荷を読み出して電荷転送方向である前記列方向に転送する電荷転送装置とを有するCCD型固体撮像素子の駆動方法であって、
前記電荷転送装置は、前記半導体基板に形成された電荷転送チャネルと、その上方に形成された多数の電極とから構成され、
前記電荷転送チャネルに前記多数の光電変換素子の少なくとも一部から電荷を読み出した後、
前記電荷転送チャネル内にある電荷蓄積パケット毎に対応する前記列方向に並ぶ3つの電極のうち、両端の電極に所定レベルの駆動パルスを供給し、真ん中の電極に前記所定レベルに対してアバランシェ増倍が生じるレベルの増倍パルスを供給した状態で、前記増倍パルスによって前記真ん中の電極下方に形成された増倍用パケットに、前記真ん中の電極に対応する前記電荷蓄積パケット内の電荷を移動させて前記電荷を増倍する電荷増倍工程を有するCCD型固体撮像素子の駆動方法。 - 請求項1記載のCCD型固体撮像素子の駆動方法であって、
前記電荷増倍工程が、前記3つの電極に前記所定レベルの駆動パルスを供給して、前記3つの電極下に前記3つの電極に対応する前記電荷蓄積パケットを形成する工程と、前記電荷蓄積パケットを形成した状態から、前記真ん中の電極に前記増倍パルスを供給して前記増倍用パケットを形成する工程とを含むCCD型固体撮像素子の駆動方法。 - 請求項1記載のCCD型固体撮像素子の駆動方法であって、
前記電荷増倍工程では、前記列方向で隣接する2つの前記電荷蓄積パケット同士の間の電荷転送チャネル上方にある前記電極のうち、一方の前記電荷蓄積パケット上方の電極の隣に並ぶ2つの電極を除く電極のいずれかを前記真ん中の電極とし、前記増倍パルスによって前記真ん中の電極下方に形成された増倍用パケットに、前記他方の電荷蓄積パケット内の電荷を移動させて前記電荷を増倍するCCD型固体撮像素子の駆動方法。 - 請求項1〜3のいずれか1項記載のCCD型固体撮像素子の駆動方法であって、
前記電荷蓄積パケットが所定の位置にあるときに、前記電荷増倍工程を複数回行うCCD型固体撮像素子の駆動方法。 - 請求項1〜4のいずれか1項記載のCCD型固体撮像素子の駆動方法であって、
前記電荷蓄積パケットが所定量転送される毎に、前記電荷増倍工程を行うCCD型固体撮像素子の駆動方法。 - 請求項4又は5記載のCCD型固体撮像素子の駆動方法であって、
前記電荷増倍工程を行う回数を撮影条件に応じて変更するCCD型固体撮像素子の駆動方法。 - 請求項4〜6のいずれか1項記載のCCD型固体撮像素子の駆動方法であって、
前記電荷増倍工程を行う増倍転送駆動と前記電荷増倍工程を行わない通常転送駆動とを撮影条件に応じて切り替え、
前記増倍転送駆動を行う場合、前記増倍転送駆動を行う場合の撮像時の前記多数の光電変換素子の各々の飽和電荷量を、前記通常転送駆動を行う場合の撮像時の前記多数の光電変換素子の各々の飽和電荷量よりも小さくする制御を行うCCD型固体撮像素子の駆動方法。 - 請求項7記載のCCD型固体撮像素子の駆動方法であって、
前記増倍転送駆動を行う場合、前記増倍転送駆動を行う場合の撮像時の前記多数の光電変換素子の各々の飽和電荷量をQ1とし、前記通常転送駆動を行う場合の撮像時の前記多数の光電変換素子の各々の飽和電荷量をQ2とすると、電荷の増倍率がQ2/Q1を超えないように、前記電荷増倍工程を行う回数を設定するCCD型固体撮像素子の駆動方法。 - 請求項1〜8のいずれか1項記載のCCD型固体撮像素子の駆動方法であって、
前記増倍パルスの電圧が、前記多数の光電変換素子の各々に蓄積された電荷を前記電荷転送チャネルに読み出す際の読み出しパルスの電圧と同じであるCCD型固体撮像素子の駆動方法。 - 請求項1〜8のいずれか1項記載のCCD型固体撮像素子の駆動方法であって、
前記増倍パルスの電圧が、前記多数の光電変換素子の各々に蓄積された電荷を前記電荷転送チャネルに読み出す際の読み出しパルスの電圧よりも大きいCCD型固体撮像素子の駆動方法。 - 半導体基板上の行方向とこれに直交する列方向に配列された多数の光電変換素子と、前記多数の光電変換素子で発生した電荷を読み出して電荷転送方向である前記列方向に転送する電荷転送装置とを有するCCD型固体撮像素子と、
請求項1〜10のいずれか記載の駆動方法に基づく駆動を行うためのパルスを前記CCD型固体撮像素子に出力する駆動部とを備える固体撮像装置。 - 請求項11記載の固体撮像装置であって、
前記電荷増倍工程が行われた場合に、前記多数の光電変換素子から得られた電荷に応じた信号の、当該電荷の増倍率に起因するばらつきを補正する補正手段を備える固体撮像装置。 - 請求項11又は12記載の固体撮像装置であって、
前記多数の光電変換素子が黒レベルを検出する多数の黒レベル検出用光電変換素子を含み、
前記電荷増倍工程が行われた場合に、前記多数の黒レベル検出用光電変換素子の各々から得られた電荷に応じた暗時出力信号の、当該電荷の増倍率に起因するばらつきを補正する黒レベルばらつき補正手段と、
前記黒レベルばらつき補正手段で補正された暗時出力信号を用いて、前記多数の光電変換素子のうち前記黒レベル検出用光電変換素子を除く光電変換素子から得られた信号の黒レベル補正を行う黒レベル補正手段とを備える固体撮像装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006155957A JP4759444B2 (ja) | 2006-06-05 | 2006-06-05 | Ccd型固体撮像素子の駆動方法、固体撮像装置 |
US11/806,769 US7733403B2 (en) | 2006-06-05 | 2007-06-04 | Method of driving CCD type solid-state imaging device and solid-state imaging apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006155957A JP4759444B2 (ja) | 2006-06-05 | 2006-06-05 | Ccd型固体撮像素子の駆動方法、固体撮像装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007325181A JP2007325181A (ja) | 2007-12-13 |
JP4759444B2 true JP4759444B2 (ja) | 2011-08-31 |
Family
ID=38821519
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006155957A Expired - Fee Related JP4759444B2 (ja) | 2006-06-05 | 2006-06-05 | Ccd型固体撮像素子の駆動方法、固体撮像装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7733403B2 (ja) |
JP (1) | JP4759444B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100165166A1 (en) * | 2007-06-08 | 2010-07-01 | Panasonic Corporation | Solid-state imaging device |
US20080309808A1 (en) * | 2007-06-18 | 2008-12-18 | Daisuke Kusuda | Method of driving ccd solid-state image pickup device, and image pickup apparatus |
JP5342969B2 (ja) * | 2009-09-10 | 2013-11-13 | 富士フイルム株式会社 | 撮像装置及び撮像方法 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2609363B2 (ja) | 1990-05-21 | 1997-05-14 | 三菱電機株式会社 | 電荷結合素子の駆動方法 |
JPH0522728A (ja) * | 1991-07-09 | 1993-01-29 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
JP3483261B2 (ja) * | 1992-07-10 | 2004-01-06 | テキサス インスツルメンツ インコーポレイテツド | イメージセンサ |
GB2323471B (en) * | 1997-03-22 | 2002-04-17 | Eev Ltd | CCd imagers |
US7038723B1 (en) * | 1999-04-26 | 2006-05-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Solid state imaging device, method for driving the same and camera using the same |
US6278142B1 (en) * | 1999-08-30 | 2001-08-21 | Isetex, Inc | Semiconductor image intensifier |
JP2002290836A (ja) * | 2001-03-23 | 2002-10-04 | Sanyo Electric Co Ltd | 固体撮像素子及びその駆動方法 |
US7184085B2 (en) * | 2001-08-20 | 2007-02-27 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Charge multiplying solid-state electronic image sensing device and method of controlling same |
JP4208547B2 (ja) * | 2002-10-25 | 2009-01-14 | オリンパス株式会社 | 電子カメラ |
JP4051674B2 (ja) * | 2003-01-17 | 2008-02-27 | 富士フイルム株式会社 | 撮像装置 |
JP4343594B2 (ja) * | 2003-06-23 | 2009-10-14 | オリンパス株式会社 | 内視鏡装置 |
EP1781025A1 (en) * | 2004-07-20 | 2007-05-02 | Shimadzu Corporation | Solid-state imaging device, imaging device, and imaging element |
-
2006
- 2006-06-05 JP JP2006155957A patent/JP4759444B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2007
- 2007-06-04 US US11/806,769 patent/US7733403B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007325181A (ja) | 2007-12-13 |
US20070285546A1 (en) | 2007-12-13 |
US7733403B2 (en) | 2010-06-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8300131B2 (en) | Image pickup device for wide dynamic range at a high frame rate | |
US7944496B2 (en) | Imaging apparatus and driving method for CCD type solid-state imaging device | |
JP4484944B2 (ja) | 撮像装置及び撮像装置の駆動方法 | |
JP2008104013A (ja) | 固体撮像素子の駆動方法及び撮像装置。 | |
US20110216228A1 (en) | Solid-state image sensing element, method for driving solid-state image sensing element and image pickup device | |
JP2009065478A (ja) | 固体撮像素子の駆動方法及び撮像装置 | |
JP2002209146A (ja) | 固体撮像素子の駆動方法 | |
JP4759444B2 (ja) | Ccd型固体撮像素子の駆動方法、固体撮像装置 | |
US7932942B2 (en) | Solid-state imaging device including three stacked photoelectric conversion layers, three accumulators, and a single readout circuit | |
JP4579072B2 (ja) | 固体撮像素子の駆動方法及び固体撮像装置 | |
JP5028371B2 (ja) | 撮影装置 | |
JP2009055321A (ja) | 撮像装置及びccd型固体撮像素子の駆動方法 | |
JP4634953B2 (ja) | 固体撮像装置および駆動方法 | |
JP2007235888A (ja) | 単板式カラー固体撮像素子及び撮像装置 | |
JP4181871B2 (ja) | 固体撮像素子の駆動方法 | |
JP2009089026A (ja) | Ccd型固体撮像素子の駆動方法及び撮像装置 | |
JP2008252791A (ja) | Ccd型固体撮像素子の駆動方法及び撮像装置 | |
JP2007221457A (ja) | 出力2分岐型固体撮像素子及び撮像装置 | |
JP2007228260A (ja) | 出力2分岐型固体撮像素子及び撮像装置 | |
JP4303950B2 (ja) | 電荷転送素子の駆動方法及び固体撮像素子の駆動方法 | |
JP2009141578A (ja) | 固体撮像素子の駆動方法および信号処理方法、ならびに撮像装置 | |
JP2007201712A (ja) | 撮像装置及びこの撮像装置に搭載するccd型固体撮像素子とその駆動方法 | |
JP2007036516A (ja) | 電荷転送装置の駆動方法及び固体撮像装置 | |
JP4649346B2 (ja) | 出力2分岐型固体撮像素子及びその駆動方法並びに撮像装置 | |
JP2008301328A (ja) | Ccd型固体撮像素子及びその駆動方法並びに撮像装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20071109 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20071116 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20071126 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090206 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110426 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110510 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110606 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140610 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |