JP4783638B2 - 電荷転送装置の駆動方法、固体撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、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から、そこに蓄積され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の駆動方法に関する。

ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型の固体撮像素子では、露光によって光電変換素子に蓄積された電荷を垂直ＣＣＤに読み出す直前に、垂直ＣＣＤの残留電荷や、垂直ＣＣＤに溢れ出したスミア電荷の高速掃き出しを行っている（例えば特許文献１参照）。

特開２００１−１４８８０９号公報

しかし、スルー画像の撮影や動画記録用の撮影等の動画撮影時のように、固体撮像素子を連続駆動する場合には、上記のような高速掃き出しを行うと消費電力が大きくなってしまう。又、動画撮影時では、高速掃き出しを行っても、電荷の転送中に露光が継続されているため、転送中の電荷にスミア電荷が加算されてしまい、Ｓ／Ｎの低下を招く。これを解決するためにメカシャッタを設けて１フレーム毎にこれを動かすという方法もあるが、これではメカシャッタの消耗を招くと共に、消費電力も大きくなってしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、撮影時の不要電荷の掃き出しを低消費電力で行うことが可能な電荷転送装置の駆動方法を提供することを目的とする。

本発明の電荷転送装置の駆動方法は、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から、そこに蓄積され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、静止画撮影時において、露光期間中に、相対的に高い電圧の駆動パルスを前記多数の電極の一部に供給し、相対的に低い電圧の駆動パルスを前記多数の電極の一部以外の電極に供給して、前記電荷転送チャネルに空きパケットを形成する空きパケット形成工程と、前記露光期間によって前記光電変換素子に蓄積された電荷を前記電荷転送チャネルに読み出す直前に、前記空きパケットが形成された前記電荷転送チャネル上方にある前記電極に、相対的に高い電圧の駆動パルスと相対的に低い電圧の駆動パルスを高速で交互に供給する高低駆動パルス供給工程とを含む。

本発明の電荷転送装置の駆動方法は、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から、そこに蓄積され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、動画撮影時において、垂直同期信号に同期して、第一の電圧の駆動パルスを前記多数の電極の一部に供給し、前記第一の電圧より低い第二の電圧の駆動パルスを前記多数の電極の一部以外の電極に供給して、前記第一の電圧を供給した電極下方の前記電荷転送チャネルに空きパケットを形成する空きパケット形成工程と、一部の前記空きパケットの上方にある前記電極に読み出しパルスを供給して、前記光電変換素子に蓄積された電荷を前記一部の空きパケットに読み出す電荷読み出し工程と、前記多数の電極に所定の駆動パルスを供給して、前記電荷の蓄積されているパケットとそれ以外の前記空きパケットとを前記列方向に転送する電荷転送工程と、前記電荷転送工程によって前記電荷転送装置を転送されてきた電荷を前記行方向に転送する行方向電荷転送装置が、前記電荷を前記行方向に転送している間に、前記電荷が蓄積されていない前記空きパケットが形成された前記電荷転送チャネル上方にある前記電極に、前記第一の電圧の駆動パルスと前記第二の電圧の駆動パルスを高速で交互に供給する高低駆動パルス供給工程とを含む。

本発明の電荷転送装置の駆動方法は、前記多数の電極の各々と、その下方にある前記電荷転送チャネルとからなる部分を電荷転送段と定義し、前記高低駆動パルス供給工程では、前記電荷の蓄積されているパケットが、前記電荷読み出し工程において前記光電変換素子から電荷の読み出される前記電荷転送段を除く前記電荷転送段の前記電荷転送チャネルに形成されるように前記多数の電極に所定の駆動パルスを供給した状態で、前記空きパケットが形成された前記電荷転送チャネル上方にある前記電極に、前記第一の電圧の駆動パルスと前記第二の電圧の駆動パルスを高速で交互に供給する。

本発明の電荷転送装置の駆動方法は、前記高低駆動パルス供給工程を、前記読み出しパルスに応じて読み出された電荷が自動焦点調節機能の実行に用いられる電荷である場合にのみ実行する。

本発明の電荷転送装置の駆動方法は、前記高低駆動パルス供給工程を、前記読み出しパルスに応じて読み出された電荷が動画像データ記録用の電荷である場合にのみ実行する。

本発明の固体撮像装置は、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固体撮像素子と、前記駆動方法に基づく駆動を行うためのパルスを前記固体撮像素子に出力する駆動部とを備える。

本発明によれば、撮影時の不要電荷の掃き出しを低消費電力で行うことが可能な電荷転送装置の駆動方法を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本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。

撮像部１は、撮影レンズ１ａを含む光学系と、ＣＣＤ型固体撮像素子１ｂとによって被写体を撮像するものであり、アナログの撮像信号を出力する。アナログ信号処理部２は、撮像部１で得られた撮像信号に所定のアナログ信号処理を施す。Ａ／Ｄ変換部３は、アナログ信号処理部２で処理後のアナログ信号をデジタル信号に変換する。

駆動部４は、デジタルカメラが撮影モード（被写体を撮影して撮影画像データの記録が可能なモード）に設定されると、システム制御部９から供給される駆動パルスによって、固体撮像素子１ｂ、アナログ信号処理部２、及びＡ／Ｄ変換部３に所定のパルスを供給して、これらを駆動する。撮影モードには、静止画像データを記録可能な静止画撮影モードと、動画像データを記録可能な動画撮影モードがある。

デジタル信号処理部６は、Ａ／Ｄ変換部３からのデジタル信号に対して、操作部１３によって設定された動作モードに応じたデジタル信号処理を行って撮影画像データを生成する。デジタル信号処理部６が行う処理には、黒レベル補正処理（ＯＢ処理）、リニアマトリクス補正処理、ホワイトバランス調整処理、ガンマ補正処理、同時化処理、及びＹ／Ｃ変換処理等が含まれる。デジタル信号処理部６は、例えばＤＳＰで構成される。

圧縮／伸張処理部７は、デジタル信号処理部６で生成された撮影画像データに対して圧縮処理を施すとともに、記録メディア１２から得られた圧縮画像データに対して伸張処理を施す。

表示部８は、例えばＬＣＤ表示装置を含んで構成され、撮影されてデジタル信号処理を経た撮影画像データに基づく画像を表示する。記録メディア１２に記録された圧縮画像データを伸張処理して得た画像データに基づく画像の表示も行う。また、撮影モード時のスルー画像、デジタルカメラの各種状態、操作に関する情報の表示等も可能である。

システム制御部９は、所定のプログラムによって動作するプロセッサを主体に構成され、撮影動作を含むデジタルカメラ全体の統括制御を行う。

内部メモリ１０は、例えばＤＲＡＭであり、デジタル信号処理部６やシステム制御部９のワークメモリとして利用される他、記録メディア１２に記録される撮影画像データを一時的に記憶するバッファメモリや表示部８への表示用画像データのバッファメモリとしても利用される。メディアインタフェース１１は、メモリカード等の記録メディア１２との間のデータの入出力を行うものである。

操作部１３は、デジタルカメラ使用時の各種操作を行うものであり、撮影指示を行うためのレリーズボタン（図示せず）を含む。

図２は、図１に示す固体撮像素子１ｂの概略構成を示す平面模式図である。
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、ＯＢ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。

なお、本明細書においては、垂直電荷転送装置２２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。

垂直電荷転送装置２２は、シリコン基板２０内に、列方向に配列された多数の光電変換素子２１からなる光電変換素子列に対応して１つ形成された垂直電荷転送チャネル（図示せず）と、垂直電荷転送チャネル上方にゲート絶縁膜を介して形成された多数の電極２２ａとから構成される。多数の電極２２ａには、駆動パルスＶ１〜Ｖ８の各々が供給される８種類の電極が含まれる。図１では、駆動パルスＶ１〜Ｖ８がそれぞれ供給される電極に、その駆動パルスと同じ文字を記してある。以下では、駆動パルスＶ１〜Ｖ８が供給される電極２２ａを、それぞれ電極Ｖ１〜Ｖ８ともいう。電極Ｖ１〜電極Ｖ８は、列方向にこの順に配列されている。多数の電極２２ａは、この電極Ｖ１〜電極Ｖ８の８つの電極が、列方向に繰り返し配列されたかたちになっている。但し、水平電荷転送装置２３に最も近い位置にある電極２２ａは、電極Ｖ１となっている。

垂直電荷転送装置２２は、１つの電極２２ａと、その下方に形成された垂直電荷転送チャネルの一領域とによって１つの電荷転送段が構成される。図１の例では、電極Ｖ１〜Ｖ８のそれぞれによって８つの電荷転送段が構成され、多数の光電変換素子２１の各々に対し、４つの電荷転送段が対応して設けられた構成となっている。

電極Ｖ１と電極Ｖ５下方の垂直電荷転送チャネルと光電変換素子２１との間には、図示しない電荷読み出し領域が形成されており、電極Ｖ１と電極Ｖ５に高電圧の読み出しパルスを供給することで、光電変換素子２１で発生して蓄積された電荷が、電荷読み出し領域を介して垂直電荷転送チャネルに読み出される。垂直電荷転送チャネルに読み出された電荷は、電荷転送方向である列方向に向かって転送され、水平電荷転送装置２３まで転送される。

電極Ｖ１〜Ｖ８に駆動部４から駆動パルスＶ１〜Ｖ８が供給されることで、垂直電荷転送装置２２は８相駆動される。駆動パルスＶ１〜Ｖ８は、それぞれＬ（ローレベル：−８Ｖ）と、Ｌよりも電圧が高いＭ（ミドルレベル：０Ｖ）と、Ｍよりも電圧が高いＨ（ハイレベル：１６Ｖ）との３つの状態をとることができる。Ｈの状態が読み出しパルスを供給した状態に相当する。

次に、図１に示すデジタルカメラの撮影モード時の動作を説明する。

（静止画撮影モードでの駆動方法）
図３は、静止画撮影モードに設定されたときの、図２に示す各電極に供給される駆動パルスのタイミングチャートである。図４は、静止画撮影モードに設定されたときの、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。図３に示すＶＤは垂直同期信号、ＨＤは水平同期信号、Ｈは水平電荷転送装置２３の駆動パルス、ＯＦＤは電子シャッタパルスである。

静止画撮影モード時に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Ｌの駆動パルスを供給し、電極Ｖ３，Ｖ４，Ｖ７，Ｖ８にＭの駆動パルスを供給して、電極Ｖ３，Ｖ４，Ｖ７，Ｖ８の下方に空きパケットを形成する（図４の時刻ｔ１）。

そして、駆動部４は、露光によって光電変換素子２１に蓄積された電荷を垂直電荷転送チャネルに読み出す直前の所定期間、電極Ｖ３，Ｖ４，Ｖ７，Ｖ８に、ＬとＭの駆動パルスを交互に高速に供給する（図４の時刻ｔ２）。これにより、露光期間中に電極Ｖ３，Ｖ４，Ｖ７，Ｖ８下方の空きパケットに蓄積されたスミア電荷や、この空きパケットに残留していた残留電荷が、米国特許第４６７９２１２号明細書に記載されているような原理により、再結合して消滅する。電極Ｖ３，Ｖ４，Ｖ７，Ｖ８に供給するＬとＭの駆動パルスの切り替え速度は、電子と正孔の界面のトラップでの再結合が発生するのに十分なほど高速であるものとする。

露光の終了と同時に垂直同期信号ＶＤと水平同期信号ＨＤが立ち上がると、駆動部４は、これらに同期して、ＬとＭの駆動パルスの供給を停止すると共に、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、更にＨの読み出しパルスを電極Ｖ１，Ｖ５に供給する。これにより、光電変換素子２１に蓄積されている電荷が電荷読み出し領域を介して電極Ｖ１，Ｖ２，Ｖ５，Ｖ６下方の空きパケットに読み出される（図４の時刻ｔ３）。

この状態から、電極Ｖ１〜Ｖ８に所定の駆動パルスを供給して、電荷が蓄積されているパケット（以下、電荷蓄積パケットという）を１ライン分転送する（図４の時刻ｔ４）。つまり、電極Ｖ１，Ｖ２下にあった電荷蓄積パケットを、その電極Ｖ１，Ｖ２の下流側の隣にある電極Ｖ５，Ｖ６下に転送する。電荷蓄積パケットを１ライン分転送すると、１ライン分の電荷が水平電荷転送装置２３に転送され、ここで行方向への転送が開始される。そして、１ライン分の電荷の行方向への転送が完了すると、駆動部４は、電極Ｖ１〜Ｖ８に所定の駆動パルスを供給して、電荷蓄積パケットを１ライン分転送する。このような動作を、全ラインの電荷が水平電荷転送装置２３で転送されるまで繰り返す。

このように、静止画撮影時には、光電変換素子２１から垂直電荷転送チャネルに電荷を読み出す直前に、空きパケット上方にある電極にＬとＭの駆動パルスを高速で交互に供給している。このため、露光期間中に垂直電荷転送チャネルに漏れ出したスミア電荷や、もともと垂直電荷転送チャネルに残っていた残留電荷を消滅させた状態で、露光期間中に光電変換素子２１に蓄積された電荷の転送を行うことが可能となる。したがって、画質劣化を防ぐことができる。従来では、光電変換素子２１から垂直電荷転送チャネルに電荷を読み出す直前に、電極Ｖ１〜Ｖ８に所定の駆動パルスを供給して、垂直電荷転送チャネルに溜まっていた電荷を掃き出す処理を行っているため、消費電力が大きかった。本実施形態の駆動方法は、空きパケット上方の電極のみに駆動パルスを供給することで電荷の掃き出し処理を行うことができるため、従来よりも消費電力を低く抑えることができる。又、電荷の掃き出しに要する時間を、従来よりも短くすることができる。

尚、以上の説明では、露光が開始されると、電極Ｖ３，Ｖ４，Ｖ７，Ｖ８の下方に空きパケットを形成し、電荷読み出し直前になって、電極Ｖ１，Ｖ２，Ｖ５，Ｖ６の下方に空きパケットを移動させるものとしたが、露光開始と同時に電極Ｖ１，Ｖ２，Ｖ５，Ｖ６の下方に空きパケットを形成しておき、この状態で電極Ｖ１，Ｖ２，Ｖ５，Ｖ６にＬとＭの駆動パルスを高速で交互に供給した後、電極Ｖ１，Ｖ５に読み出しパルスを供給して電荷を読み出すようにしても良い。

（動画撮影モードでの駆動方法）
図５は、動画撮影モードに設定されたときの、図２に示す各電極に供給される駆動パルスのタイミングチャートである。図６は、静止画撮影モードに設定されたときの、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。図５に示すＶＤは垂直同期信号、ＨＤは水平同期信号、Ｈは水平電荷転送装置２３の駆動パルス、ＯＦＤは電子シャッタパルスである。

動画撮影モード時、フレーム開始タイミングで立ち上がる垂直同期信号ＶＤと水平同期信号ＨＤに同期して、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と共に、Ｈの読み出しパルスを電極Ｖ１に供給する。これにより、光電変換素子２１に蓄積されている電荷が電荷読み出し領域を介して電極Ｖ１，Ｖ２下方の空きパケットに読み出される（図６の時刻ｔ１）。電極Ｖ５に読み出しパルスを供給しないのは、動画撮影モードでは高速駆動のために間引き駆動を行うからである。

この状態から、電極Ｖ１〜Ｖ８に所定の駆動パルスを供給して、電荷蓄積パケットと空きパケットを１ライン分転送する（図６の時刻ｔ２）。つまり、電極Ｖ１，Ｖ２下にあった電荷蓄積パケットを、その電極Ｖ１，Ｖ２の下流側の隣にある電極Ｖ１，Ｖ２下に転送し、電極Ｖ５，Ｖ６下にあった空きパケットを、その電極Ｖ５，Ｖ６の下流側の隣にある電極Ｖ５，Ｖ６下に転送する。電荷蓄積パケットを１ライン分転送すると、１ライン分の電荷が水平電荷転送装置２３に転送され、ここで行方向への転送が開始される。そして、１ライン分の電荷の行方向への転送が完了すると、水平同期信号ＨＤが立ち上がり、駆動部４は、これに同期して電極Ｖ１〜Ｖ８に所定の駆動パルスを供給して、電荷蓄積パケットを１ライン分転送する。このような動作を、全ラインの電荷が水平電荷転送装置２３で転送されるまで繰り返す。

垂直電荷転送装置２２は、１ライン分の電荷を転送した後、水平電荷転送装置２３が電荷の転送を完了するまでは、電荷の転送を再開することができない。このように、垂直電荷転送装置２２が１ライン分の電荷を転送してから、次に１ライン分の電荷の転送を開始するまでの間には、待ち時間が発生する。本実施形態では、この待ち時間を利用してスミア電荷の掃き出しを行う。

具体的には、垂直電荷転送装置２２が１ライン分の電荷を転送した後、駆動部４が、電極Ｖ１〜Ｖ８に所定の駆動パルスを供給して、電荷蓄積パケットと空きパケットを１電荷転送段分転送する（図６の時刻ｔ３）。この状態で、駆動部４は、水平電荷転送装置２３による電荷の転送が完了されるまでの間、電極Ｖ７，Ｖ８に、ＬとＭの駆動パルスを高速で交互に供給する（図６の時刻ｔ３）。

動画撮影モードでは、１フレーム分の電荷転送を行っている間に、次のフレームのための露光が行われているため、垂直電荷転送チャネルにスミア電荷が入り込む可能性がある。例えば、図６に示す時刻ｔ１において、電極Ｖ１，Ｖ２下の電荷蓄積パケットにスミア電荷が漏れ出すと、このスミア電荷が、その電荷蓄積パケットの上流や下流の空きパケットを介して隣の電荷蓄積パケットにも流れ込み、画質劣化の原因となる。

そこで、本実施形態では、まず、電荷蓄積パケットが、光電変換素子２１から電荷の読み出される電荷転送段を除く電荷転送段の垂直電荷転送チャネルに形成されるように多数の電極２２ａに所定の駆動パルスを供給した状態とする（図６の時刻ｔ３）。そして、この状態で、電極Ｖ７，Ｖ８にＬとＭの駆動パルスを高速で交互に供給する。図６の時刻ｔ３の状態で、電極Ｖ１，Ｖ２下の垂直電荷転送チャネルにスミア電荷が漏れ出した場合、そのスミア電荷は電極Ｖ１，Ｖ２の上流側隣の空きパケットと、電極Ｖ１，Ｖ２の下流側隣の電荷蓄積パケットとに流れ込み、更に、電極Ｖ１，Ｖ２の下流側隣の空きパケットにも流れ込む。しかし、電極Ｖ７，Ｖ８にはＬとＭの駆動パルスが高速で交互に供給されているため、電極Ｖ１，Ｖ２下の垂直電荷転送チャネルからその上流及び下流に溢れたスミア電荷は、電極Ｖ７，Ｖ８下の空きパケットにおいてその多くが消滅し、隣の電荷蓄積パケットにスミア電荷が流れていくことが防止される。この結果、スミア電荷は、そのほとんどが、電極Ｖ１，Ｖ２の下流側隣の電荷蓄積パケットにのみ残ることになり、スミアを最小限に抑えることができる。

尚、図６の時刻ｔ２に示す状態で、水平電荷転送装置２３による電荷の転送が完了されるまでの間、駆動部４が、電極Ｖ５，Ｖ６にＬとＭの駆動パルスを高速で交互に供給することでも、スミアを抑制することは可能である。即ち、スミアを抑制するためには、水平電荷転送装置２３が電荷の転送を行っている間に、空きパケット上方の電極に、ＬとＭの駆動パルスを高速で交互に供給すれば良い。電極Ｖ１，Ｖ２下方の垂直電荷転送チャネルに電荷蓄積パケットがある状態とない状態とでは、ない状態の方が、その電荷蓄積パケットに流れ込むスミア電荷の量を少なくすることができるため、上述したように、電極Ｖ１，Ｖ２下方の垂直電荷転送チャネルに電荷蓄積パケットがない状態で、空きパケット上方の電極にＬとＭの駆動パルスを高速で交互に供給することが特に好ましい。

上述した動画撮影モードでの駆動方法（水平電荷転送装置２３が電荷を転送している期間に、空きパケット上方の電極にＬとＭの駆動パルスを高速で交互に供給する高低駆動パルス供給工程を含む駆動方法）は、例えば、静止画撮影モードのスルー画像表示のための動画撮影時にも適用することができる。但し、スルー画像は画質が悪くても問題がないため、上述した駆動を行わなくても構わない。
又、図１に示すデジタルカメラが自動焦点調節（ＡＦ）機能を有している場合には、このＡＦ機能を実行するために必要な撮像信号の取得時に、上述した駆動方法を適用することが好ましい。ＡＦ機能を実行する場合は、多数の光電変換素子２１のうち、緑色を検出する光電変換素子２１のみから電荷を読み出す間引き駆動を行うのが一般的であるため、この場合には、上述した動画撮影モードでの駆動方法を適用することが可能である。ＡＦ機能の実行に用いられる電荷にスミア成分が含まれるとＡＦ精度が大幅に低下してしまうという問題があるため、ＡＦ機能を実行する場合に上述した動画撮影モードでの駆動方法を適用することは大変効果的である。この場合、駆動部４は、電極Ｖ１に供給した読み出しパルスによって読み出された電荷がＡＦ機能の実行に用いられる電荷であるときに、高低駆動パルス供給工程を実行すれば良い。ＡＦ機能に必要な電荷の転送時にのみ高低駆動パルス供給工程を行うだけでも、画質向上の効果を十分に得ることが可能である。

本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 図１に示す固体撮像素子１ｂの概略構成を示す平面模式図 静止画撮影モードに設定されたときの、図２に示す各電極に供給される駆動パルスのタイミングチャート 静止画撮影モードに設定されたときの、図２に示す各電極下方の電荷転送チャネルのポテンシャルフローを示す図 動画撮影モードに設定されたときの、図２に示す各電極に供給される駆動パルスのタイミングチャート 動画撮影モードに設定されたときの、図２に示す各電極下方の電荷転送チャネルのポテンシャルフローを示す図

符号の説明

１ｂ 固体撮像素子
２０ シリコン基板
２１ 光電変換素子
２２ 垂直電荷転送装置
２２ａ 電極
２３ 水平電荷転送装置
２４ 出力部

Claims (4)

1. 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から、そこに蓄積され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、
   動画撮影時において、
   垂直同期信号に同期して、第一の電圧の駆動パルスを前記多数の電極の一部に供給し、前記第一の電圧より低い第二の電圧の駆動パルスを前記多数の電極の一部以外の電極に供給して、前記第一の電圧を供給した電極下方の前記電荷転送チャネルに空きパケットを形成する空きパケット形成工程と、
   一部の前記空きパケットの上方にある前記電極に読み出しパルスを供給して、前記光電変換素子に蓄積された電荷を前記一部の空きパケットに読み出す電荷読み出し工程と、
   前記多数の電極に所定の駆動パルスを供給して、前記電荷の蓄積されているパケットとそれ以外の前記空きパケットとを前記列方向に転送する電荷転送工程と、
   前記電荷転送工程によって前記電荷転送装置を転送されてきた電荷を前記行方向に転送する行方向電荷転送装置が、前記電荷を前記行方向に転送している間に、前記電荷が蓄積されていない前記空きパケットが形成された前記電荷転送チャネル上方にある前記電極に、前記第一の電圧の駆動パルスと前記第二の電圧の駆動パルスを高速で交互に供給する高低駆動パルス供給工程とを含む電荷転送装置の駆動方法。
2. 請求項１記載の電荷転送装置の駆動方法であって、
   前記多数の電極の各々と、その下方にある前記電荷転送チャネルとからなる部分を電荷転送段と定義し、
   前記高低駆動パルス供給工程では、前記電荷の蓄積されているパケットが、前記電荷読み出し工程において前記光電変換素子から電荷の読み出される前記電荷転送段を除く前記電荷転送段の前記電荷転送チャネルに形成されるように前記多数の電極に所定の駆動パルスを供給した状態で、前記空きパケットが形成された前記電荷転送チャネル上方にある前記電極に、前記第一の電圧の駆動パルスと前記第二の電圧の駆動パルスを高速で交互に供給する電荷転送装置の駆動方法。
3. 請求項１又は２記載の電荷転送装置の駆動方法であって、
   前記高低駆動パルス供給工程を、前記読み出しパルスに応じて読み出された電荷が自動焦点調節機能の実行に用いられる電荷である場合にのみ実行する電荷転送装置の駆動方法。
4. 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固体撮像素子と、
   請求項１〜３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。

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