JP5402349B2 - 固体撮像装置とその駆動方法、及び電子機器 - Google Patents
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Description
本発明は、かかる固体撮像装置を備えたカメラ等の電子機器を提供するものである。
通常画素は、光電変換部及びメモリ部を含む転送トランジスタと、メモリ部及びフローティングディフュージョン部を含む読み出しトランジスタとを有する。
漏れ込み光補正用画素は、受光領域及びメモリ部を含み、受光領域からメモリ部との間のゲートが常にオフ状態に維持されているトランジスタと、メモリ部及びフローティングディフュージョン部を含む読み出しトランジスタとを有する。
漏れ込み光補正用画素からは、メモリ部への漏れ込み光による漏れ信号のみが出力される。
通常画素において、正規信号電荷eS1を光電変換部からメモリ部に転送し、メモリ部で、正規信号電荷eS1と、正規信号電荷eS1が転送される以前にメモリ部内に蓄積された漏れ信号電荷eM1とが合算される。
メモリ部で、さらに正規信号電荷eS1と漏れ信号電荷eM1とに、正規信号電荷eS1が転送されてからフローティングディフュージョン部に信号電荷を読み出すまでにメモリ部内に蓄積された漏れ信号電荷eM2とが合算される。
正規信号電荷eS1と、漏れ信号電荷eM1と、漏れ信号電荷eM2との合算信号電荷を、メモリ部からフローティングディフュージョン部に転送する。
そして、漏れ込み光補正用画素において、メモリ部で、漏れ信号電荷eM1と漏れ信号電荷eM2とが合算され、漏れ信号電荷eM1と、漏れ信号電荷eM2との合算信号電荷を、メモリ部からフローティングディフュージョン部に転送する。
通常画素から出力された合算信号と、漏れ込み光補正用画素から出力された合算信号とを減算処理して、通常画素からの漏れ信号を補正する。
通常画素は、光電変換部及びメモリ部を含む転送トランジスタと、メモリ部及びフローティングディフュージョン部を含む読み出しトランジスタとを有する。
漏れ込み光補正用画素は、受光領域及びメモリ部を含み、受光領域からメモリ部との間のゲートが常にオフ状態に維持されているトランジスタと、メモリ部及びフローティングディフュージョン部を含む読み出しトランジスタとを有する。
漏れ込み光補正用画素からは、メモリ部への漏れ込み光による漏れ信号のみが出力される。
1.CMOS固体撮像装置の概略構成例
2.本発明の実施の形態に係る基本構成例
3.第1実施の形態(固体撮像装置の構成例)
4.第2実施の形態(固体撮像装置の構成例)
5.第3実施の形態(固体撮像装置の構成例)
6.第4実施の形態(電子機器の構成例)
図1に、本発明の各実施の形態に適用されるCMOS固体撮像装置の一例の概略構成を示す。本例の固体撮像装置1は、図1に示すように、半導体基板11例えばシリコン基板に光電変換部を含む複数の画素2が規則的に2次元的に配列された画素部(いわゆる撮像領域)3と、周辺回路部とを有して構成される。画素2の回路構成例については、後述する。
本発明の実施の形態に係る固体撮像装置は、漏れ込み光による画質の劣化を補正する画素(以下、漏れ込み光補正用画素という)を、複数画素に1過疎の割合で配置する。漏れ込み光補正用画素からは、漏れ込み光による信号(漏れ信号:スミア成分)のみが出力される。本発明に実施の形態に係る固体撮像装置は、この漏れ込み光補正用画素で得られる信号を、周囲の通常画素から得られる信号(正規信号と漏れ信号の合算信号)から減算処理して正規信号のみを得て、周囲の通常画素の画質劣化の補正を行うようにする。すなわち、本実施の形態では、漏れ込み光補正用画素で得られる信号と、漏れ込み光用補正画素の周囲の通常画素から得られる信号とを減算処理し、周囲の通常画素から得られる信号を補正する機能を有する。
[固体撮像装置の構成例]
図4及び図5に、本発明に係る固体撮像装置の第1実施の形態を示す。第1実施の形態では、図3の画素配列パターン有した構成を適用している。図4は、図3のA−A線上に対応した通常画素の要部の断面構造を示し、図5は、図3のB−B線上に対応した漏れ込み光補正用画素の要部の断面構造を示す。
つまり、フォトダイオードPDで発生した電荷を全てオーバーフロードレイン領域38へ排出されるように、オーバーフローゲート(OFG)が常にオン状態となるように設計される。図示しないが、第2リセットトランジスタTr16の閾値電圧を通常画素と同じにして、オーバーフローゲート電極43をコンタクトビア52を介して所要の配線49に接続してゲートが常にオン状態となる電圧を印加するように構成することも可能である。
また、通常画素22では、転送トランジスタTr11のゲート電極(TRG)41に転送パルスを印加することで、信号電荷の全画素同時転送が行われる。従って、画素部3内の全ての通常画素22は、このグローバルリセット動作と全画素同時転送により、グローバルシャッタ撮像を行うものとする。
[固体撮像装置の構成例]
図8に、本発明に係る固体撮像装置、特に漏れ込み光補正用画素の第2実施の形態を示す。第2実施の形態は、第1実施の形態と同様に、図3の画素配列パターンを有した構成を適用している。図8は、図3のB−B線上に対応した漏れ込み光補正用画素の要部の断面構造を示す。通常画素は、第1実施の形態で説明したと同様であるので、説明を省略する。
[固体撮像装置の構成例]
図9に、本発明に係る固体撮像装置、特に漏れ込み光補正用画素の第3実施の形態を示す。第3実施の形態は、第1実施の形態と同様に、図3の画素配列パターンを有した構成を適用している。図9は、図3のB−B線上に対応した漏れ込み光補正用画素の要部の断面構造を示す。通常画素は、第1実施の形態で説明したと同様であるので、説明を省略する。
[電子機器の構成例]
上述の本発明に係る固体撮像装置は、例えばデジタルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、撮像機能を有する携帯電話、あるいは撮像機能を備えた他の機器、などの電子機器に適用することができる。
Claims (10)
- 全画素の光電変換部の信号電荷が、同時にメモリ部へ転送されるグローバルシャッタが可能な固体撮像装置であって、
通常画素と漏れ込み光補正用画素とを有する画素部を備え、
前記通常画素は、
光電変換部及びメモリ部を含む転送トランジスタと、
前記メモリ部及びフローティングディフュージョン部を含む読み出しトランジスタと、を有し、
前記漏れ込み光補正用画素は、
受光領域及びメモリ部を含み、前記受光領域と前記メモリ部との間のゲートが常にオフ状態に維持されているトランジスタと、
前記メモリ部及びフローティングディフュージョン部を含む読み出しトランジスタと、を有し、
前記漏れ込み光補正用画素からは、前記メモリ部への漏れ込み光による漏れ信号のみが出力される
固体撮像装置。 - 前記漏れ込み光補正用画素から得られる信号と、前記漏れ込み光補正用画素の周囲の通常画素から得られる信号とを減算処理し、前記周囲の通常画素から得られる信号を補正する機能を有する請求項1記載の固体撮像装置。
- 前記通常画素は、前記光電変換部の電荷をリセットするリセット部を有する請求項2記載の固体撮像装置。
- 前記漏れ込み光補正用画素は、前記受光領域の電荷をリセットするリセット部を有する請求項1記載の固体撮像装置。
- 前記漏れ込み光補正用画素は、pn接合を有しない受光領域と、前記受光領域の電荷をリセットするリセット部とを有する請求項1記載の固体撮像装置。
- 前記漏れ込み光補正用画素のリセット部は、前記受光領域の電荷蓄積領域にリセットドレイン領域が接続されている請求項4記載の固体撮像装置。
- 前記漏れ込み光補正用画素のリセット部は、露光時に、常にゲートがオン状態に維持されている請求項4記載の固体撮像装置。
- 通常画素と漏れ込み光補正用画素とを有する画素部を備え、光電変換部からメモリ部に全画素の信号電荷を同時に転送し、各画素のメモリ部からフローティングディフュージョン部に信号電荷を順次読み出すグローバルシャッタが可能な固体撮像装置の駆動方法であって、
前記通常画素において、
正規信号電荷eS1を光電変換部からメモリ部に転送し、
前記メモリ部で、前記正規信号電荷eS1と、前記正規信号電荷eS1が転送される以前に前記メモリ部内に蓄積された漏れ信号電荷eM1とが合算され、
前記メモリ部で、さらに前記正規信号電荷eS1と前記漏れ信号電荷eM1とに、前記正規信号電荷eS1が転送されてから前記フローティングディフュージョン部に信号電荷を読み出すまでに前記メモリ部内に蓄積された漏れ信号電荷eM2とが合算され、
前記正規信号電荷eS1と、前記漏れ信号電荷eM1と、前記漏れ信号電荷eM2との合算信号電荷を、前記メモリ部からフローティングディフュージョン部に転送し、
前記漏れ込み光補正用画素において、
前記メモリ部で、前記漏れ信号電荷eM1と前記漏れ信号電荷eM2とが合算され、
前記漏れ信号電荷eM1と、漏れ信号電荷eM2との合算信号電荷を、前記メモリ部からフローティングディフュージョン部に転送し、
前記通常画素から出力された合算信号と、前記漏れ込み光補正用画素から出力された合算信号とを減算処理して、前記通常画素からの漏れ信号を補正する
固体撮像装置の駆動方法。 - 露光時に、前記漏れ込み光補正用画素では、受光領域で生成された電荷を、受光領域に隣接するリセット部へ排出し、前記メモリ部にのみ前記漏れ信号電荷eM1を蓄積する請求項8記載の固体撮像装置の駆動方法。
- 光学系と、
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備え、
前記固体撮像装置は、
全画素の光電変換部の信号電荷が、同時にメモリ部へ転送されるグローバルシャッタが可能な固体撮像装置であって、
通常画素と漏れ込み光補正用画素とを有する画素部を備え、
前記通常画素は、
光電変換部及びメモリ部を含む転送トランジスタと、
前記メモリ部及びフローティングディフュージョン部を含む読み出しトランジスタと、を有し、
前記漏れ込み光補正用画素は、
受光領域及びメモリ部を含み、前記受光領域から前記メモリ部との間のゲートが常にオフ状態に維持されているトランジスタと、
前記メモリ部及びフローティングディフュージョン部を含む読み出しトランジスタと、を有し、
前記漏れ込み光補正用画素からは、前記メモリ部への漏れ込み光による漏れ信号のみが出力される
電子機器。
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