JP5346605B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、マルチポート型且つ電荷増倍型の固体撮像装置に関するものである。
固体撮像装置には、特開２００７−１２４６７５号公報及び特許３８６２８５０号明細書に記載されているようなマルチポート型且つ電荷増倍型の固体撮像装置がある。このような固体撮像装置は、撮像領域、及び複数のユニットを備えている。撮像領域は、複数の画素列を含んでいる。複数のユニットの各々は、複数の画素列のうち一以上の対応の画素列からの電荷を転送する出力レジスタ、当該出力レジスタによって転送された電荷を受けて増倍された電荷を生成する増倍レジスタ、及び、増倍レジスタからの増倍された電荷に基づく信号を生成するアンプを有している。
特開２００７−１２４６７５号公報 特許３８６２８５０号明細書
マルチポート型且つ電荷増倍型の固体撮像装置には、全ユニットにおける増倍レジスタのゲインのバラツキを小さくすることが望まれる。しかしながら、製造バラツキといった種々の要因によりユニット間のゲインのバラツキを抑制することは、一般に困難であった。
本発明は、撮像領域からの電荷に基づく信号を複数のユニットから出力するマルチポート型且つ電荷増倍型の固体撮像装置であって、ユニット間のゲインのバラツキを低減可能な固体撮像装置を提供することを目的としている。
本発明の固体撮像装置は、マルチポート型の固体撮像装置であって、撮像領域、及び、複数のユニットを備えている。撮像領域は、複数の画素列を有している。複数のユニットは、撮像領域からの電荷に基づく信号を生成するものである。複数のユニットの各々は、出力レジスタ、複数の増倍レジスタ、及び、アンプを有している。出力レジスタは、複数の画素列のうち一以上の対応の画素列からの電荷を転送する。複数の増倍レジスタは、並列に設けられており、出力レジスタからの電荷を受けて個別に増倍された電荷を生成する。アンプは、複数の増倍レジスタからの増倍された電荷に基づく信号を生成する。
この固体撮像装置によれば、マルチポートを構成する複数のユニットの各々が並列に設けられた複数の増倍レジスタを有しているので、複数の増倍レジスタ間のゲインにバラツキがあっても、各ユニットのゲインは平均化されたものとなる。その結果、ユニット間のゲインのバラツキが低減される。
以上説明したように、本発明によれば、撮像領域からの電荷に基づく信号を複数のユニットから出力するマルチポート型且つ電荷増倍型の固体撮像装置であって、ユニット間のゲインのバラツキを低減可能な固体撮像装置が提供される。
一実施形態に係る固体撮像装置を示す図である。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
図１は、一実施形態に係る固体撮像装置を示す図である。図１に示す固体撮像装置１０は、撮像領域１２、及び、複数のユニット１４を備えている。
撮像領域１２は、入射する光に感応して電荷を生成する領域である。具体的には、撮像領域１２は二次元に配列された複数の画素を含んでおり、各画素はフォトダイオードを含んでいる。
本実施形態の固体撮像装置１０は、撮像領域１２に加えて電荷蓄積領域１６を備えている。電荷蓄積領域１６は、撮像領域１２によって生成された電荷を後述の出力レジスタに転送する前に一時的に蓄積する部分である。このような電荷蓄積領域１６を有する固体撮像装置１０は、フレームトランスファーＣＣＤイメージセンサと呼ばれるものである。しかしながら、本発明の固体撮像装置は、インターラインＣＣＤイメージセンサ、或いは、フルフレームトランスファーＣＣＤイメージセンサであってもよい。
撮像領域１２は、複数のエリア１２ａ〜１２ｄを有している。複数のエリア１２ａ〜１２ｄは、水平方向に並んでおり、各エリアには複数の画素列が含まれている。複数のエリア１２ａ〜１２ｄによって生成された電荷は、対応のユニット１４に出力される。なお、固体撮像装置１０の撮像領域１２は四つのエリアを含んでいる、即ち、４ポートの固体撮像装置であるが、本発明の固体撮像装置のポート数は、四つに限定されるものではない。
複数のユニット１４の各々は、出力レジスタ１８、複数の増倍レジスタ２０、アンプ２２を有している。本実施の形態では、複数のユニット１４の各々は、更に、コーナーレジスタ２４も含んでいる。
出力レジスタ１８は、撮像領域１２の対応のエリアによって生成され垂直方向に転送された電荷を受けて、当該電荷を水平方向に転送する転送レジスタである。コーナーレジスタ２４は、出力レジスタ１８と同様に電荷を転送する転送レジスタである。コーナーレジスタ２４は、出力レジスタ１８と増倍レジスタ２０との間に設けられている。コーナーレジスタ２４は、出力レジスタ１８によって転送される電荷を、増倍レジスタ２０に転送する。
複数の増倍レジスタ２０は、インパクトイオナイゼーション効果によって電荷を増倍し、増倍した電荷を転送するレジスタである。本実施の形態では、各ユニットが三つの増倍レジスタを有しているが、本発明の固体撮像装置では、各ユニットが二以上の増倍レジスタを有していればよい。
固体撮像装置１０では、複数の増倍レジスタ２０が、出力レジスタ１８とアンプ２２との間において並列に設けられている。これら複数の増倍レジスタ２０は、複数の増倍レジスタ２０は、出力レジスタ１８から転送される電荷をコーナーレジスタ２４を介して受けて、増倍した電荷をアンプ２２に出力する。
アンプ２２は、複数の増倍レジスタ２０によって増倍された電荷を受けて、電荷電圧変換を行い、受けた電荷の量に応じた信号を生成する。アンプ２２としては、フローティングディフュージョンアンプを用いることが可能である。
以上説明した固体撮像装置１０によれば、並列に設けられた複数の増倍レジスタ２０によって増倍された電荷に基づく信号がアンプ２２から出力される。したがって、複数の増倍レジスタ２０それぞれのゲインにバラツキがあったとしても、各ユニット１４のゲインは平均化されたものとなる。その結果、複数のユニット１４間のゲインのバラツキは低減される。故に、固体撮像装置１０によって得られる画像は高品質なものとなる。
１０…固体撮像装置、１２…撮像領域、１４…ユニット、１６…電荷蓄積領域、１８…出力レジスタ、２０…増倍レジスタ、２２…アンプ、２４…コーナーレジスタ。

Claims (1)

  1. マルチポート型の固体撮像装置であって、
    複数の画素列を有する撮像領域と、
    前記撮像領域からの電荷に基づく信号を生成する複数のユニットと、
    を備え、
    前記複数のユニットの各々は、
    前記複数の画素列のうち一以上の対応の画素列からの電荷を転送する出力レジスタと、
    並列に設けられた複数の増倍レジスタであって、前記出力レジスタからの電荷を受けて個別に増倍された電荷を生成する複数の増倍レジスタと、
    前記並列に設けられた複数の増倍レジスタから、増倍された電荷を受けて、該増倍された電荷に基づく信号を生成する一つのアンプと、
    を有している、
    固体撮像装置。
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