KR20070014034A

KR20070014034A - 고체 촬상 장치의 구동 방법 및 고체 촬상 장치

Info

Publication number: KR20070014034A
Application number: KR1020060069471A
Authority: KR
Inventors: 츠요시 하스카; 료이치 나가요시; 게이지로 이타쿠라; 이즈미 시미즈; 요시아키 가토
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 2005-07-26
Filing date: 2006-07-25
Publication date: 2007-01-31
Also published as: CN1905634A; JP2007036609A; US7884872B2; US20070023785A1; TW200721812A

Abstract

복수의 광전 변환부(1)와, 신호 전하를 판독하는 이송부(2, 4)와, 기준 전압에 의해 설정되는 포화 전하량을 넘은 과잉 전하를 광전 변환부로부터 배출하는 과잉 전하 배출부를 구비한 고체 촬상 장치를 구동한다. 신호 전하를 각 화소마다 개별로 검출하는 전체화소 모드와, 신호 전하를 소정 개수분 가산 혼합하여 검출하는 화소 혼합 모드를 선택적으로 적용하여 구동하고, 전체화소 모드 시는, 광전 변환부에 전하가 축적되는 기간인 전하 축적 기간에서의 기준 전압과, 이송부가 전하를 판독하는 기간인 전하 이송 기간에서의 기준 전압을 동일하게 설정하고, 화소 혼합 모드 시는, 전하 축적 기간의 기준 전압으로서 로우 레벨 전압을 인가하고, 전하 이송 기간의 기준 전압으로서 로우 레벨 전압보다도 고전압의 하이 레벨 전압을 인가한다. 기판 전압의 제약을 회피하고, 분광 특성, 감도, 및 리니어리티를 악화시키지 않고, 화소 혼합 모드에 의한 적절한 구동이 가능해진다.

Description

고체 촬상 장치의 구동 방법 및 고체 촬상 장치{METHOD FOR DRIVING SOLID-STATE IMAGING APPARATUS AND SOLID-STATE IMAGING APPARATUS}

도 1은 본 발명의 제1의 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 평면 구조를 도시하는 개념도,

도 2는 동 고체 촬상 장치 구동용 펄스 파형을 도시하는 파형도,

도 3은 동 펄스 파형을 상세히 도시하는 파형도,

도 4는 동 고체 촬상 장치를 구성하는 제1 기준 전압 발생 회로의 일예를 도시하는 회로도,

도 5는 본 발명의 제2의 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 평면 구조를 도시하는 개념도,

도 6은 동 고체 촬상 장치 구동용 펄스 파형을 도시하는 파형도,

도 7은 동 펄스 파형을 상세하게 도시하는 파형도,

도 8은 동 고체 촬상 장치를 구성하는 제1 기준 전압 발생 회로의 일예를 도시하는 회로도,

도 9는 동 고체 촬상 장치를 구성하는 제2 기준 전압 발생 회로, 버퍼 회로, 타이밍 발생 회로 일부의 일예를 도시하는 도면,

도 10은 동 고체 촬상 장치를 구성하는 제2 기준 전압 발생 회로, 버퍼 회 로, 타이밍 발생 회로 일부의 다른 예를 도시하는 도면,

도 11은 본 발명의 제3의 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 평면 구조를 도시하는 개념도,

도 12는 동 고체 촬상 장치를 구성하는 보정 회로를 도시하는 도면,

도 13은 동 고체 촬상 장치 구동용 펄스 파형을 도시하는 파형도,

도 14는 동 펄스 파형을 상세히 도시하는 파형도,

도 15는 동 고체 촬상 장치를 구성하는 제1 기준 전압 발생 회로의 일예를 도시하는 회로도,

도 16은 동 고체 촬상 장치를 구성하는 제2 기준 전압 발생 회로, 버퍼 회로, 타이밍 발생 회로 일부의 일예를 도시하는 도면,

도 17은 동 고체 촬상 장치를 구성하는 제2 기준 전압 발생 회로, 버퍼 회로, 타이밍 발생 회로 일부의 다른 예를 도시하는 도면,

도 18은 동 고체 촬상 장치에서의 포토 다이오드 주변부의 각 부에서의 전위 분포를 도시하는 도면,

도 19는 종래예의 고체 촬상 장치의 평면 구조를 도시하는 개념도,

도 20은 종래예의 고체 촬상 장치의 포토 다이오드 주변부의 구조를 도시하는 도 19의 A-A’단면도,

도 21은 도 19의 포토 다이오드 주변부의 각 부에서의 전위 분포를 도시하는 도면

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

8 : 타이밍 발생 회로 16 : 전압값 조정부

30 : 신호 처리부

50 : 제1 기준 전압 발생 회로

51 : 제2 기준 전압 발생 회로 52 : 버퍼 회로

53 : A/D 변환부 54 : 병렬/직렬 변환부

본 발명은, 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 광전 변환부에 축적된 신호 전하를 판독해, 2차원의 화상 신호를 얻도록 구성된 고체 촬상 장치의 구동 방법 및 고체 촬상 장치에 관한 것이다.

고체 촬상 장치는, 비디오 카메라나 디지털 카메라의 촬상부, 혹은 팩스나 이미지 스캐너의 화상 인식부를 구성하고, 촬상 소자로는 CCD(Charge Coupled Device)형 이미지 센서가 널리 이용되고 있다.

종래예의 CCD형 이미지 센서를 이용한 고체 촬상 장치의 평면 구조에 대해서, 도 19의 개념도를 참조하여 설명한다. 1은 광전 변환부를 형성하는 포토 다이오드이고, 매트릭스 형상으로 복수 배열되어 있다. 포토 다이오드(1)의 각 열사이에, 수직 CCD(2)가 배열되어 촬상 영역(3)이 형성되어 있다. 각 포토 다이오드(1)에 축적된 전하는 수직 CCD(2)로 이송되고, 수직 CCD(2)에 의해, 수평 CCD(4)를 향해 수직 방향으로 병렬 전송된다.

따라서 수평 CCD(4)에는, 복수개의 수직 CCD(2)로부터 1주사선에 상당하는 신호 전하가 순차 전송된다. 수평 CCD(4)에 도달한 전하는 수평 방향으로 전송되고, 전하 검출부(5)에 의해 신호 전압으로 변환되고, 출력 증폭기(6)로 증폭된 후, 촬상 출력(OUT)으로서 도출된다. 이상의 요소에 의해 구성된 고체 촬상 소자(7)가, n형 기판(75) 상에 형성되어 있다. 그리고, 촬상 출력은, 신호 처리부(30)에서 신호 처리가 행해진다.

수직 CCD(2)는, 타이밍 발생 회로(8)로부터 공급되는, 예를 들면 4상(相)의 전송 클록(øV1, øV2, øV3, øV4)에 의해서 전송 구동된다. 이에 따라, 수직 CCD(2)로 판독된 신호 전하는, 수평 블랭킹(blanking) 기간에 1주사선에 상당하는 부분씩 순서대로 수직 방향으로 전송된다. 수평 CCD(4)는, 예를 들면 2상의 수평 전송 클록(øH1, øH2)에 의해서 전송 구동된다. 이에 따라, 1주사선 분의 신호 전하는, 수평 블랭킹 기간 후의 수평 주사 기간에서, 순서대로 수평 방향으로 전송된다.

n형 기판(75)은 저항(11)을 통해 접지되어 있고, n형 기판(75)과 저항(11)의 접속점에, 기준 전압 발생 회로(9)가 다이오드(10)를 통해 접속되어 있다. 기준 전압 발생 회로(9)가 발생시키는 기준 전압은, 기판 전압(Vsub)으로서 n형 기판(75)에 인가된다. 기판 전압(Vsub)은 후술하는 바와 같이, 포토 다이오드(1)에 축적되는 신호 전하의 포화량을 결정하기 위해서 인가되는 전압이다.

CCD형 이미지 센서의 제조 편차에 수반하는, 기판 전압(Vsub)에 의해 형성되는 포텐셜 장벽 높이 편차를 고려하여, 기준 전압은 개개의 소자(칩)마다 최적값으 로 설정되어 있다.

한편, 전자 셔터 동작이 가능한 CCD 이미지 센서에서는, 타이밍 발생 회로(8)에서 셔터 펄스(SP)를 생성하고, 이 셔터 펄스(SP)가 컨덴서(12)에서 직류 컷된 후, n형 기판(75)에 인가된다. 이때, 셔터 펄스(SP)의 로우 레벨은, 다이오드(10)에 의해서 기준 전압의 직류 레벨로 클램프(clamp)된다(예를 들면 일본국 특개평 7-284026호 공보를 참조).

도 19의 A-A선에 따른 소자 단면도를, 도 20에 도시한다. n형 기판(75)의 상부에 p웰 영역(17)이 형성되고, 그 안에 포토 다이오드(1), 및 수직 CCD 채널(2a)이 형성되어 있다. 그 위에, 수직 CCD의 전송 전극과 포토 다이오드(1)로부터의 신호 전하의 이송을 제어하는 전극을 겸한 전극(18)이 형성되어 있다. 19는 소자 분리 영역이다.

이 구조의 소자는, 3치(値)의 펄스에 의해서 구동되고, 가장 높은 전압이 인가되었을 시에, 포토 다이오드(1)로부터 이송 게이트 영역(24)을 통과해, 신호 전하가 수직 CCD 채널(2a)에 이송된다.

이 소자에서의, 블루밍 억제를 위한 동작에 대해서, 도 20의 B-C-D선에 따른 전위 분포를 표시하는 도 21을 참조하여 설명한다. 동 도면에서의 각 영역은, 대응하는 포토 다이오드(1), 이송 게이트 영역(24), 수직 CCD 채널(2a), p웰 영역(17), n형 기판(75)과 동일한 참조 번호를 이용해 표시한다.

p웰 영역(17)과 n형 기판(75) 사이에는 기판 전압(Vsub)이 인가되어 있으므로, pn 접합된 포토 다이오드(1) 하부의 p웰 영역(17)은 공핍화되고, 실선으로 표 시되는 전위 분포에서 전위 장벽이 형성되어 있다.

또한, 이송 게이트 영역(24)의 실선으로 표시되는 전위는, 신호 전하가 이송되지 않을 때의 상태를 나타낸다. 신호 전하를 이송할 때는 파선으로 표시되는 전위로 된다. 이송 게이트 영역(24)이 파선으로 표시하는 전위로 되었을 시에, 포토 다이오드(1)의 전하가 수직 CCD 채널(2a)로 이송됨으로써, 포토 다이오드(1)는 전위(25a)로 표시하는 빈 상태로 된다.

이송 기간이 종료하여 축적 기간이 개시되면, 입사하는 광에 의해 전하가 축적되는데 따라, 포토 다이오드(1)의 포텐셜 우물(井戶)은 전위(25b)로 표시하는 바와 같이 얕아진다. 전위(25b)가, 실선의 전위 분포에서의 p웰 영역(17)의 전위(26a)보다도 내려가면, 과잉 전하가 p웰 영역(17)을 통과하여 n형 기판(75)으로 배출된다.

이렇게 하여, p웰 영역(17)의 전위 장벽으로 결정되는 포화 전하량을 넘어 포토 다이오드(1)에 전하가 축적되었을 때, 과잉 전하가 n형 기판(75)으로 배출됨으로써, 블루밍이 억제된다. 기판 전압(Vsub)을 높이면, 전위 분포는 파선으로 표시하는 상태로 되고, p웰 영역(17)의 전위(26b)로 표시되는 포화 전하량이 낮은 값으로 설정된다. 기판 전압(Vsub)을 적절히 설정함으로써, 소자의 특성에 적합한 블루밍 억제 효과를 얻을 수 있다.

그러나 이 블루밍 억제 방법에는 다음과 같은 결점이 있다. 즉, 도 21에 도시하는 이송 게이트 영역(24)을 파선으로 표시하는 전위로 하여 신호 전하를 이송하는 기간 중에서는, 포토 다이오드(1)에서 발생한 전하는, 축적된 전하에 의한 전 위(25b)가, p웰 영역(17)의 전위(26a)보다도 낮아지는 전하량에 도달하기까지, 수직 CCD 채널(2a), 이송 게이트 영역(24), 포토 다이오드(1)에 축적된다. 그런데, 수직 CCD 채널(2a) 내의 인접한 영역과의 배리어 전위가 전위(26a)보다도 높으면, 과잉 전하가 n형 기판(75)에 넘치기 시작하기 전에, 수직 CCD 채널(2a) 내의 인접한 영역으로 전하가 넘쳐 나온다. 즉, 포토 다이오드(1)로부터 신호 전하를 이송하는 기간 중은, 사실상 블루밍 억제 작용이 기능하지 않게 된다.

전하 이송 기간중에도 블루밍 억제 작용을 기능시키기 위해서, 일본국 특개소 61-26375호 공보에는, 포토 다이오드로의 전하 축적 기간과 전하 이송 기간에 n형 기판(75)에 다른 전위를 부여하는 구성이 기재되어 있다. 즉, 신호 전하 축적 기간의 대부분은 p웰 영역(17)을 종래와 동일한 로우 레벨의 전위(26a)의 상태로 하고, 이송 기간 중에, 하이 레벨 전위(26b)의 상태로 한다. 이에 따라, 전하 이송 기간에는, 과잉 전하를 배출하는 전위(26b)보다도 얕은(낮은) 전하는, 포토 다이오드(1)에 축적되지 않고 n형 기판(75)으로 배출되고, 블루밍 억제 작용이 기능한다. 단, 수직 CCD(2)의 인접 영역과의 배리어 전위는, 전위(26b)보다 낮은 것이 필요하다.

또한, 예를 들면 디지털 카메라 용도의 고화소수 CCD에는, 전체화소의 축적 전하를 개별로 검출하여 화상 데이터를 작성하는 전체화소 모드(예를 들면 정지 화상 모드)와, 라인을 솎아내면서 정보 가산함으로써, 정보량을 줄여 프레임 레이트(frame rate)를 높이는 화소 혼합 모드(예를 들면 모니터 모드, 동화상 모드)가 있다.

화소 혼합 모드에서는, 동일한 수직 CCD에 판독되는 동일색 화소의 신호 전하를, 소정 개수분 가산 혼합하여 전하 검출부에 전송함으로써, 수직 방향의 소정 간격마다 1개의 라인의 화상 신호를 얻도록 구동한다. 화소 혼합 모드에서는, 복수 화소의 전하를 혼합하기 때문에, 가산된 전하량이 커지므로, 수직 혹은 수평 CCD에서의 전송 능력을 넘지 않도록, 전송해야할 전하량을 제한할 필요가 있다.

이 때문에, 화소 혼합 모드의 경우는 기판 전압(Vsub)을 높게 하고, 포토 다이오드에 축적되는 전하를 제한하여, 가산된 전하량이 전송에 지장을 주지 않는 범위가 되도록 제어하고 있다. 전하를 가산하는 화소수가 많을수록, 기판 전압(Vsub)을 높게 하여 포화 전하량을 저하시킬 필요가 있는데, 설정 가능한 전압은 소자로서 제약을 받는다. 즉, 전하를 가산하는 화소수가 너무 많으면, 기판 전압(Vsub)을, 대응하는 높은 전압으로 설정하는 것이 불가능해진다.

또한, 전하 축적시에 높은 기판 전압(Vsub)을 인가하고, 포토 다이오드 고유의 전하 축적 능력에 대해 매우 낮은 포화 전하량이 되도록 제어하면, 개별 전송 모드의 경우에 비해서 분광 특성, 및 감도가 변화하고, 또한 리니어리티가 열화된다.

일본국 특개소 61-26375호 공보에 기재하는 방법에서는, 화소 혼합 모드에 의한 구동은 상정되어 있지 않으므로, 신호 전하 이송 기간 중의 블루밍을 일률적으로 억제하는 것만이 고려되고, 화소 혼합 모드에 의한 구동에서의 상술과 같은 문제를 해결하는 것은 아니다.

본 발명은, 기판 전압으로서 인가 가능한 전압의 제약을 회피하고, 분광 특성, 감도, 및 리니어리티를 악화시키지 않고, 화소 혼합 모드에 의한 구동을 가능하게 한 고체 촬상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 고체 촬상 장치의 구동 방법은, 입사광량에 따른 신호 전하를 축적하는 복수의 광전 변환부와, 상기 광전 변환부에 축적된 신호 전하를 판독하는 이송부와, 기준 전압에 의해 설정되는 포화 전하량을 넘은 과잉 전하를 상기 광전 변환부로부터 배출하는 과잉 전하 배출부를 구비한 고체 촬상 장치를 구동하는 방법이다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 고체 촬상 장치의 구동 방법은, 상기 광전 변환부에 축적된 신호 전하를 각 화소마다 개별로 검출하는 전체화소 모드와, 신호 전하를 소정 개수분 가산 혼합하여 검출하는 화소 혼합 모드를 선택적으로 적용하여 구동하고, 상기 전체화소 모드 시는, 상기 광전 변환부에 전하가 축적되는 기간인 전하 축적 기간에서의 상기 기준 전압과, 상기 이송부가 전하를 판독하는 기간인 전하 이송 기간에서의 상기 기준 전압을 동일하게 설정하고, 상기 화소 혼합 모드 시는, 상기 전하 축적 기간의 상기 기준 전압으로서 로우 레벨 전압을 인가하고, 상기 전하 이송 기간의 상기 기준 전압으로서 상기 로우 레벨 전압보다도 고전압인 하이 레벨 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 고체 촬상 장치는, 입사광량에 따른 신호 전하를 축적하는 복수의 광전 변환부와, 상기 광전 변환부에 축적된 신호 전하를 판독하는 이송부와, 기준 전압에 의해 설정되는 포화 전하량을 넘은 과잉 전하를 상기 광전 변환부로부터 배출하는 과잉 전하 배출부와, 상기 과잉 전하 배출부에 상기 기준 전압을 공급하는 제1 기준 전압 공급부와, 상기 과잉 전하 배출부에 공급하기 위한 상기 기준 전압을 출력하는 제2 기준 전압 공급부와, 상기 제2 기준 전압 공급부로부터 출력한 신호를 받아 제어 펄스를 공급하는 타이밍 발생 회로와, 상기 제어 펄스 혹은 셔터 펄스를 바꿔 상기 과잉 전하 배출부에 공급하는 전환 회로를 구비한다.

상기 구성의 본 발명의 고체 촬상 장치 혹은 그 구동 방법에 의하면, 전하 축적 기간에는, 포토 다이오드 고유의 전하 축적 능력을 살려, 분광 특성, 감도, 및 리니어리티를 손상하지 않고 전하 축적을 행하는 것이 가능하고, 전하 이송 기간에는, 불필요한 전하를 배출하여 전하량을 줄여 이송함으로써, 인가 가능한 전압의 제약을 회피하여 화소 혼합 모드에 의한 양호한 구동이 가능해진다.

본 발명의 고체 촬상 장치의 구동 방법에서, 상기 화소 혼합 모드 시의 상기 기준 전압은, 제1 기준 전압 발생 회로가 발생시킨 전압에 타이밍 발생 회로에서 공급되는 제어 펄스가 중첩된 파형으로 할 수 있다.

또한, 상기 화소 혼합 모드 시의 상기 기준 전압은, 상기 제1 기준 전압 발생 회로에서 공급된 전압과, 제2 기준 전압 발생 회로의 신호 출력을 받아 상기 타이밍 발생 회로에서 공급된 제어 펄스가 중첩된 파형으로 하는 것이 바람직하다.

상기 전하 이송 기간에서의 상기 기준 전압으로서, 제1 또는 제2의 하이 레벨 전압을 인가하는 것이 바람직하다.

상기 제1의 하이 레벨 전압은, 제1 기준 전압 발생회로에서 공급된 제1전압 에, 제2 기준 전압 발생 회로의 신호 출력을 받아 타이밍 발생 회로에서 공급된 제어 펄스가 중첩된 파형이고, 상기 제2의 하이 레벨 전압은, 상기 고체 촬상 장치의 화상 신호를 받은 상기 제2 기준 전압 발생 회로가 상기 화상 신호에 의거해 상기 고체 촬상 장치의 상태에 대응하는 보정 신호를 출력하고, 상기 보정 신호를 받아 상기 타이밍 발생 회로에서 출력하는 상기 제어 펄스가 상기 제1 전압에 중첩된 파형이고, 상기 제2의 하이 레벨 전압은, 상기 제1의 하이 레벨 전압보다도 높은 전압으로 하는 것이 바람직하다.

상기 제2의 하이 레벨 전압은, 고휘도 피사체를 화소 혼합 모드로 촬상할 때에 인가되는 것이 가능하다.

상기 화소 혼합 모드 시에서의, 상기 전하 이송 기간의 하이 레벨 전압, 제1 또는 제2의 하이 레벨 전압으로서, 각각, 제3의 하이 레벨 전압 또는 제4의 하이 레벨 전압을 인가하고, 모니터 모드에서는 상기 제3의 하이 레벨 전압을 선택하고, 동화상 모드에서는 상기 제4의 하이 레벨 전압을 선택하여, 상기 제4의 하이 레벨 전압은 상기 제3의 하이 레벨 전압보다도 높은 전압인 것이 바람직하다.

상기 하이 레벨 전압의 상승은, 상기 화소 혼합 모드 시의 상기 전하 이송 기간의 개시와 동 위상 혹은 지상(遲相)이 되도록 설정하는 것이 바람직하다.

상기 하이 레벨 전압의 하강은, 상기 화소 혼합 모드 시의 상기 전하 이송 기간의 종료와 동 위상 혹은 지상이 되도록 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 고체 촬상 장치에서, 상기 제2 기준 전압 공급부와 상기 타이밍 발생 회로의 사이에 버퍼 회로를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2 기준 전압 공급부와 상기 버퍼 회로의 사이에 A/D 변환부와 병렬/직렬 변환부를 구비하고, 상기 제2 기준 전압 공급부의 출력 신호를 A/D 변환 및 병렬/직렬 변환하고, 상기 버퍼 회로에서 출력한 신호에 대해, 상기 타이밍 발생 회로에서 직렬/병렬 변환 및 D/A 변환을 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2 기준 전압 공급부에 보정 신호를 공급하는 보정 회로를 구비하고, 상기 보정 회로는, 상기 광전 변환부에서 판독된 화소 신호에 의거해 상기 보정 신호를 생성하는 것이 바람직하다.

상기 과잉 전하 배출부는, 상기 광전 변환부 및 상기 이송부를 구비한 반도체 기판으로 하는 것이 가능하다.

이하에, 본 발명의 실시 형태에서의 고체 촬상 장치 및 그 구동방법에 대해서, 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

(제1의 실시 형태)

도 l은 제1의 실시 형태에서의 고체 촬상 장치의 평면 구조를 도시하는 개념도이다. 기본적인 구조는 도 19에 도시한 고체 촬상 장치와 동일하므로, 동일한 구성 요소에 대해서는, 각각 동일한 참조 번호를 붙여 구체적인 설명을 대신한다. 또한, 소자의 단면 구조는, 도 20에 도시한 종래예와 동일하고, 또한, 포토 다이오드(1)의 주변 전위 분포는 도 21과 동일하므로, 도 20 및 도 21도 참조하여 설명한다.

본 실시의 형태에서의 고체 촬상 장치는, 구동 모드로서, 상술과 같은 전체화소 모드와 화소 혼합 모드를 구비한다. 구동 모드에 따라 n형 기판(70)에 인가 하는 기판 전압(Vsub)을 다르게 해 포토 다이오드(1)에서의 포화 전하량을 제어하기 위해서, 타이밍 발생 회로(8)와 컨덴서(12)의 사이에, 전환 회로(13)가 접속되어 있다. 타이밍 발생 회로(8)는, n형 기판(70)에 인가하는 펄스 전압으로서, 셔터 펄스(SP)에 추가해, 제어 펄스(CON)도 공급한다. 이 제어 펄스(CON)란, 구체적으로는 화소 혼합 모드의 전하 이송 기간에서의 하이 레벨의 기준 전압에 상당하는 펄스이다.

전환 회로(13)는, 컨덴서(12)에 접속된 단자(14)에 대해, 셔터 펄스(SP)가 공급되는 단자(15) 및 제어 펄스(CON)가 공급되는 단자(16)를 선택적으로 바꿔 접속한다. 따라서, 셔터 펄스(SP) 또는 제어 펄스(CON) 중 어느 하나가, 컨덴서(12)를 통해, 기준 전압에 중첩되어 기판 전압(Vsub)으로서 n형 기판(70)에 인가된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 포토 다이오드(1), 수직 CCD(2), 촬상 영역(3), 수평 CCD(4), 전하 검출부(5), 출력 증폭기(6), 제1 기준 전압 발생 회로(50) 및 다이오드(10)가, n형 기판(70)으로 이루어지는 동일한 반도체 기판 칩에 설치된다.

기판 전압(Vsub)은 도 21에 도시되는 것처럼, 포토 다이오드(1)에서의 포화 전하량을 제어하는 기준 전압으로서 기능한다. 전환 회로(13)에 의한 상기의 선택은, 도시되지 않은 구동 모드 선택부에 의한 선택에 따라 공급되는 모드 선택 신호(Sm)에 의해 바뀌어진다. 제어 펄스(CON)는 구동 모드가 화소 혼합 모드일 때, 제1 기준 전압 발생 회로(50)에 의해 공급되는 기준 전압에 중첩되어 n형 기판(70)에 인가된다.

도 2는 본 실시의 형태에서의 구동 펄스의 예를 도시한다. 도 2(a)에 도시 하는 클록 펄스(20)는, 수직 CCD(2)의 전송 전극과 포토 다이오드(1)로부터의 신호 전하의 이송을 제어하는 전극을 겸한 전극(18)(도 20 참조)에 인가된다. 전압(20a, 20b)이 교대로 인가됨으로써 수직 CCD(2) 내에 전하가 전송된다. 전압(20c)이 인가되는 기간이, 전하의 이송 기간이다. 이는 종래와 동일하다.

도 2(b)는 전체화소 모드인 경우에 n형 기판(70)에 인가되는 기판 전압(21)을 도시한다. 전압(21a)은 제1 기준 전압 발생 회로(50)에서 공급되는 기준 전압에 대응하고, 전하 축적 기간 및 전하 이송 기간을 통해서 일정하다. 단, 전환 회로(13)를 통해 타이밍 발생 회로(8)에서 공급되는 셔터 펄스(SP)에 대해서는, 설명의 간략화를 위해 도시를 생략한다. 전압(21a)은 도 21에 도시한 과잉 전하를 배출하는 역치, 즉 포화 전하량을 규정하는 전위(26a)에 대응한다. 즉, 전압(21a)이 n형 기판(70)에 인가되었을 시에, p웰 영역(17)에서의 전위 장벽은 전위(26a)에 설정된다. 이와 같이, 전체화소 모드의 경우에는, 전하 축적 기간 및 전하 이송 기간을 통해서 일정한, 도 21에 도시한 낮은 전위(26a)에 의해 포화 전하량이 규정된다.

도 2(c)에는, 화소 혼합 모드의 경우에 n형 기판(70)에 인가되는 기판 전압(22)을 도시한다. 전압(21b)은 타이밍 발생 회로(8)에서 공급되는 제어 펄스(CON)에 대응한다. 즉, 기판 전압(22)은, 제1 기준 전압 발생 회로(50)에서 공급되는 기준 전압에, 제어 펄스(CON)가 중첩된 파형을 가진다. 기판 전압(22)은, 클록 펄스(20)에서의 전하 이송 기간에 대응하여, 하이 레벨의 전압(21b)으로 되고, 그 외의 기간에는 로우 레벨의 전압(21a)이다. 전압(21b)은, 도 21에 도시한 포화 전하 량을 규정하는 전위(26b)에 대응한다.

이와 같이, 화소 혼합 모드의 경우의 포화 전하량은, 전하 축적 기간에는 크게 설정되고, 전하 이송 기간에는 작게 설정된다. 이에 따라, 전하 축적 기간에는, 포토 다이오드(1)의 고유의 전하 축적 능력을 살려, 분광 특성, 감도, 및 리니어리티를 손상하지 않고 전하 축적을 행할 수 있다. 또한, 전하 이송 기간에는, 불필요한 전하를 배출하여 전하량을 줄여 이송함으로써, 인가 가능한 전압의 제약을 회피하여 화소 혼합 모드에 의한 양호한 구동이 가능해진다.

다음에, 도 2(a)의 클록 펄스(20)와, 도 2(c)의 기판 전압(22)에서의 하이 레벨의 전압(21b)의 위상 관계에 대해서, 도 3을 참조하여 설명한다. 도 2(a)의 클록 펄스(20) 및 도 2(c)의 기판 전압(22)에 대해서, 그 E 기간을 확대하여, 각각 도 3(a) 및 (b)에 모식적으로 도시한다. 또한, 기판 전압(22)의 다른 예를 도 3(c) 및 (d)에 도시한다.

도 3(b)에 도시하는 기판 전압(22)의 전압(21b)의 기간은, 도 3(a)의 클록 펄스(20)의 전압(20a)의 기간과 중첩을 가진다. 즉 신호 전하 축적 기간의 대부분은 종래와 동일한 로우 레벨의 전압(21a)이 인가되고, 이송 기간중에, 하이 레벨의 전압(21b)이 인가된다. 이에 따라, 과잉 전하를 배출하는 도 21의 전위(26b)보다도 얕은(낮은) 전하는 포토 다이오드(1)에 축적되지 않고 n형 기판(70)에 배출된다.

하이 레벨 전압(21b)의 상승 위상은, 도 3(a)의 클록 펄스(20)에서의 전압(20c)의 상승, 즉 이송 기간의 개시와 동 위상이 바람직하다. 그러나, 과잉 전하 를 배출하는 작용이 약간 낮아지고, 신호량의 제어성이 저하한다. 또한, 신호량의 제어성이 저하하지만, 도 3(d)에 도시하는 제어 펄스(24)와 같이, 조금 지연되어도 상관없다.

또한, 도 3(c)에 도시하는 바와 같이, 이송 기간이 되기 전에 n형 기판(70)에 하이 레벨의 전압(21b)이 인가되면, 포토 다이오드(1)에 축적된 신호 전하가 도 21의 전위(26b)까지 배출되므로, 포토 다이오드(1)의 다이나믹 레인지가 저하하지만, 신호량의 제어성은 향상된다.

n형 기판(70)에 인가하는 하이 레벨 전압(21b)의 하강 위상은 이송 기간의 종료와 동시여도 되지만, 동기 제어의 용이함을 고려하면, 도 3(b)∼(d)에 도시하는 바와 같이 약간 지연된 쪽이 좋다.

이상의 설명에서는, 화소 혼합 모드의 경우의 전하 이송 기간에 인가하는 기판 전압(Vsub)으로서, 단일 전압만이 공급되는 예를 나타냈는데, 전하가 혼합되는 화소수에 따라 전하 이송 기간에 인가하는 기판 전압(Vsub)을 다르게 해, 각각의 경우에 최적의 포화 전하량으로 설정할 수 있다.

예를 들면, 디지털 카메라에서는, 전체화소 모드인 정지 화상 모드에 대해, 화소 혼합 모드로서 모니터 모드와 동화상 모드가 있다. 모니터 모드에서는 2화소의 전하를 혼합하고, 동화상 모드에서는 9화소의 전하를 혼합한다. 정지 화상 모드인 경우에 포화 전하량을 적절히 설정하기 위해서는, 기판 전압(Vsub)으로서 DC4V를 인가한다.

이에 대해, 화소 혼합 모드에서는, 혼합 후의 전하량을 전송 능력 내로 제한 하기 위해서, 모니터 모드에서는 기판 전압(Vsub)으로서 DC6V를 인가하고, 동화상 모드에서는 기판 전압(Vsub)으로서 DC14V를 인가할 필요가 있다. 따라서, 본 실시 형태를 적용한 화소 혼합 모드의 경우, 전하 축적 기간에는 기판 전압(Vsub)으로서 4V를 인가하고, 전하 이송 기간에는, 6V 혹은 14V의 기판 전압(Vsub)을 인가한다. 또한, 화소 혼합 모드에서는, 동일색의 화소, 혹은 수직 방향으로 배열된 화소끼리에 한정되지 않고, 다양한 양태로 신호 전하를 혼합하는 경우가 있을 수 있는데, 본 실시의 형태는, 어떠한 형태로 화소를 혼합하는 경우에도 적용 가능하다.

또한, 도 1에 도시한 구성에서는, 제1 기준 전압 발생 회로(50)에서 공급되는 기준 전압에 대해, 제어 펄스(CON)를 AC 결합으로 중첩함으로써 소정의 기판 전압(Vsub)을 인가한다. 또한, 구체적으로 말하면, AC 결합이므로, 원하는 기판 전압(Vsub)에 대해 제1 기준 전압 발생 회로(50)가 발생시키는 기준 전압과의 차분 전압을, 전환 회로(13)를 통해, 타이밍 발생 회로(8)로부터 공급한다. 그러나, 이러한 구성에 한정되지 않고, 소정의 절대값을 가지는 기판 전압(Vsub)을 DC 결합에 의해 인가하는 구성으로 하고, 더욱 구체적으로 말하면, 도 1에서 컨덴서(12) 없이 전환 회로(13)로부터 직접 기판 전압(Vsub)을 인가하는 구성을 이용하는 것도 가능하다.

이러한 구성으로 하면, 도 1에 도시한 구성의 경우, 기판 전압(Vsub)의 로우 레벨이 기준 전압의 직류 레벨에 클램프되므로, 개개의 칩마다 최적값으로 설정된 기준 전압의 값을 반영한 상태에서 기판 전압(Vsub)을 변화시키는 것, 즉 화소 가산을 하지 않는 경우의 가산 오차가 문제되지 않는 케이스에서의, 개개의 칩마다 최적값으로 설정된 기준 전압을 발생시키는 것이 가능해지는 이점이 있다.

제1 기준 전압 발생 회로(50)는, 도 4에 도시하는 일예와 같이 구성할 수 있다. 이 회로는, 입력 단자(øp)와 접지(GND) 사이에, 복수의 저항을 직렬로 접속한 저항 분할 회로이다. 입력 단자(øp)로부터, 전원 전압이 공급된다. 복수의 저항(R, R1 및 R2)의 각 접속점에 패드(P1∼P10)가 형성되어 있다. 각 접속점은 또한, 각각 퓨즈(F)를 통해 기준 전압 공급용의 패드(P11)와 접속되어 있다. 또한, 각 퓨즈와 패드(P11)를 접속하는 배선 도중에 공통 패드(P12)가 형성되어 있다. 각 퓨즈(F)는, 패드(P1∼P10) 중 대응하는 것과 공통 패드(P12)의 사이에 전류를 인가함으로써 절단된다. 불필요한 퓨즈(F)를 선택적으로 절단함으로써 소정의 전압을 발생시키고, 그 전압을 패드(P11)로부터 공급한다. 이에 따라, 칩 개개의 제조 편차를 보상하여, 최적의 기준 전압을 설정할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 전하 배출부가 p웰 구조인 예에 대해서 설명했는데, 이에 한정되지 않고, 포토 다이오드로부터 과잉 전하를 배출하는 기능을 가지는 것이면 어떠한 것이어도 된다. 예를 들면, 포토 다이오드에 인접하여 오버플로우 컨트롤 게이트 및 오버플로우 드레인을 가진 소위 「오버플로우 드레인 구조」라도, 오버플로우 컨트롤 게이트에 제어 펄스를 인가함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다.

(제2의 실시 형태)

이하에, 본 발명의 제2의 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치 및 그 구동 방법에 관해서, 도면을 참조하여 설명한다.

도 5는 본 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치의 평면 구조를 도시하는 개념도이다. 기본적인 구조는 도 19에 도시한 고체 촬상 장치와 동일하므로, 동일한 구성 요소에 대해서는, 각각 동일한 참조 번호를 붙여 구체적인 설명에 대신한다. 소자의 단면 구조는, 도 20에 도시한 종래예와 동일하고, 또한, 포토 다이오드(1)의 주변 전위 분포는 도 21과 동일하므로, 도 20 및 도 21도 참조하여 설명한다.

본 실시 형태에서의 고체 촬상 장치는, 구동 모드로서, 전체화소 모드와 화소 혼합 모드를 구비한다. 구동 모드에 따라 n형 기판(70)에 인가하는 기판 전압(Vsub)을 다르게 하고, 포토 다이오드(1)에서의 포화 전하량을 제어하기 위해서, 타이밍 발생 회로(8)와 컨덴서(12)의 사이에, 전환 회로(13)가 접속되어 있다.

타이밍 발생 회로(8)는, n형 기판(70)에 인가하는 펄스 전압으로서, 셔터 펄스(SP)에 추가해, 제어 펄스(CON)도 공급한다. 이 고체 촬상 장치에는, 제1 기준 전압 발생 회로(50)에 추가해, 제2 기준 전압 발생 회로(51)가 설치되어 있다. 제어 펄스(CON)의 전압값은, 제2 기준 전압 발생 회로(51)의 출력 신호로 결정된다. 제2 기준 전압 발생 회로(51)의 출력 신호는, 버퍼 회로(52)를 통해 타이밍 발생 회로(8)에 기준 신호로서 출력된다. 제2 기준 전압 발생 회로(51)는, 제1 기준 전압 발생 회로(50)보다도 하이 레벨의 기준 전압을 발생한다.

이러한 구성에 의해, 필요에 따라, 통상 시의 전하 이송 기간에 인가하는 하이 레벨 기판 전압(Vsub)보다 높은 기판 전압(Vsub)의 인가가 가능하고, 전하 신호량을 감소시킴으로써, 개개의 칩의 최선의 다이나믹 레인지를 확보하면서, 또한 많은 화소수를 혼합 모드에서 혼합시키는 것이 가능해진다. 예를 들면, 제1의 실시 형태의 경우, 9화소의 혼합을 실시가능한데, 본 실시 형태에 의하면, 12화소나 18화소 이상의 혼합을 실시해도, 제1의 실시형태의 9화소의 혼합 이상의 다이나믹 레인지를 확보할 수 있다.

또한, 본 실시 형태는, 포토 다이오드(1), 수직 CCD(2), 촬상 영역(3), 수평 CCD(4), 전하 검출부(5), 출력 증폭기(6), 제1 기준 전압 발생 회로(50), 및 제2 기준 전압 발생 회로(51)가, n형 기판(70)으로 이루어지는 동일한 반도체 기판 칩에 설치되는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의해, 촬상 장치의 소형화 및 전력 절약화를 도모하는 것이 가능하다.

그러나, 제2 기준 전압 발생 회로(51)를 고체 촬상 소자(7)와 동일 칩에 놓아 둠으로써, 예를 들면 제2 기준 전압 발생 회로(51)의 발열에 의한 반도체 기판 칩의 열 분포에 기인하여, 고체 촬상 소자(7)의 암전류 등의 특성에 편차가 생기는 경우는, 제2 기준 전압 발생 회로(51)를 외부 회로로 해도 된다. 제2 기준 전압 발생 회로(51)를 외부 회로로 한 경우라도, 상시의 전하 이송 기간에 인가하는 하이 레벨 기판 전압(Vsub)보다 높은 기판 전압(Vsub)을 인가하는 것이 가능하고, 전하 신호량을 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.

전환 회로(13)에 의한 상기의 선택은, 도시되지 않은 구동 모드 선택부에 의 한 선택에 따라 공급되는 모드 선택 신호(Sm)에 의해 바뀌어진다. 제어 펄스(CON)는, 구동 모드가 화소 혼합 모드일 때, 제1 기준 전압 발생 회로(50)에 의해 공급되는 기준 전압에 중첩되어 n형 기판(70)에 인가된다.

도 6은 본 실시 형태에서의 구동 펄스의 예를 도시한다. 동 도면에 도시되는 구동 펄스의 파형은, 도 2에 도시한 실시의 형태 1의 경우와 대강 동일하고, 설명의 반복은 생략한다. 본 실시의 형태에서, 도 6(c)에 도시되는, 타이밍 발생 회로(8)로부터 공급되는 제어 펄스(CON)에 대응하는 전압(21b)은 제2 기준 전압 발생 회로(51)의 신호 출력으로 전압값이 결정된다.

이와 같이, 화소 혼합 모드인 경우의 포화 전하량은, 전하 축적 기간에는 크게 설정되고, 전하 이송 기간에는 작게 설정된다. 이에 따라, 전하 축적 기간에는, 포토 다이오드(1) 고유의 전하 축적 능력을 살려, 분광 특성, 감도, 및 리니어리티를 손상시키지 않고 전하 축적을 행할 수 있다. 또한, 전하 이송 기간에는, 불필요한 전하를 배출하여 전하량을 줄여 이송함으로써, 인가 가능한 전압의 제약을 회피하여 화소 혼합 모드에 의한 양호한 구동이 가능해진다.

다음에, 도 6(a)의 클록 펄스(20)와, 도 6(c)의 기판 전압(22)에서의 하이 레벨 전압(21b)의 위상 관계에 대해서, 도 7에 도시한다. 동 도면에 도시되는 위상 관계는, 도 2에 도시한 실시의 형태 1의 경우와 대강 동일하고, 설명의 반복은 생략한다. 본 실시의 형태에서,

제1 기준 전압 발생 회로(50)는, 도 8에 도시하는 일예와 같이 구성할 수 있다. 이 제1 기준 전압 발생 회로(50)의 구성은, 도 4에 도시한 제1의 실시 형태에 서 이용한 제1 기준 전압 발생 회로(50)와 동일하고, 설명의 반복은 생략한다.

제2 기준 전압 발생 회로(51), 버퍼 회로(52) 및 타이밍 발생 회로(8)는, 일예로서, 도 9에 도시하는 바와 같이 구성할 수 있다. 또한, 도 9에서의 타이밍 발생 회로(8)는, 제2 기준 전압 발생 회로(51), 버퍼 회로(52)로부터 공급된 신호를, 제어 펄스로서 단자(16)에 공급하는 것에 관계된 구성만이 표시된다.

도 9에서, 제2 기준 전압 발생 회로(51)는, 입력 단자(øp)와 접지(GND) 사이에, 복수의 저항을 직렬로 접속한 저항 분할 회로를 구비하고 있다. 입력 단자(øp)로부터, 전원 전압이 공급된다. 복수의 저항(R, R1 및 R2)의 각 접속점에, 패드(P1∼P10)가 형성되어 있다. 각 접속점은 또한, 각각 퓨즈(F)를 통해 기준 전압 공급용의 패드(P11)와 접속되어 있다. 또한, 각 퓨즈(F)와 패드(P11)를 접속하는 배선의 도중에, 공통 패드(P12)가 형성되어 있다. 각 퓨즈(F)는, 패드(P1∼P10)중 대응하는 것과 공통 패드(P12)의 사이에 전류를 인가함으로써 절단된다. 불필요한 퓨즈(F)를 선택적으로 절단함으로써 소정의 전압을 발생시키고, 그 전압을 패드(P11)로부터 공급한다. 이에 따라, 칩 개개의 제조 편차를 보상하여, 최적의 기준 전압을 설정할 수 있다.

제2 기준 전압 발생 회로(51)로부터 출력한 신호 전압은, 타이밍 발생 회로(8)를 구동하기 위해서 임피던스 변환을 행하는 것을 목적으로 한 버퍼 회로(52)에 공급된다. 또한, 버퍼 회로(52)로부터 출력된 신호 전압은, 타이밍 발생 회로(8)에 공급된다. 타이밍 발생 회로(8)의 내부에서는, 전압값 조정부(8a)에서 전압 조정을 행한 후, 전압 조정이 행해진 기준 전압으로서, 전환 회로(13)의 단자(16)에 출력된다.

도 9와 같은 구성에 의해, 칩 개개의 제조 편차에 따른 최선의 다이나믹 레인지를 확보하도록 기준 전압을 설정할 수 있다.

혹은, 다른 구성예로서, 제2 기준 전압 발생 회로(51), 버퍼 회로(52), 및 타이밍 발생 회로(8)는, 도 10에 도시하는 바와 같이 구성하는 것도 가능하다. 도 10에서의 타이밍 발생 회로(8)는, 제2 기준 전압 발생 회로(51), 버퍼 회로(52)로부터 공급된 신호를, 제어 펄스로서 단자(16)에 공급하는 것에 관계된 구성만이 표시된다.

도 10에서, 제2 기준 전압 발생 회로(51)는, 입력 단자(øp)와 접지(GND) 사이에, 복수의 저항을 직렬로 접속한 저항 분할 회로를 구비하고 있다. 입력 단자(øp)로부터, 전원 전압이 공급된다. 복수의 저항(R, R1 및 R2)의 각 접속점에, 패드(P1∼P10)가 형성되어 있다. 각 접속점은 또한, 각각 퓨즈(F)를 통해 기준 전압 공급용의 패드(P11)와 접속되어 있다. 또한, 각 퓨즈(F)와 패드(P11)를 접속하는 배선 도중에, 공통 패드(P12)가 형성되어 있다. 각 퓨즈(F)는, 패드(P1∼P10) 중 대응하는 것과 공통 패드(P12)의 사이에 전류를 인가함으로써 절단된다. 불필요한 퓨즈(F)를 선택적으로 절단함으로써 소정의 전압을 발생시키고, 그 전압을 패드(P11)로부터 공급한다.

이 회로에서 발생한 아날로그 출력을, A/D 변환부(53)에서 디지털 신호로 변환하고, A/D 변환부(53)가 출력하는 병렬 데이터를 병렬-직렬 변환부(54)에서 직렬 데이터로 변환한다. 또한, 제2 기준 전압 발생 회로(51)로부터 출력되고, 직렬 변 환된 신호 펄스 또는 신호 펄스 전압은, 타이밍 발생 회로(8)를 구동하기 위해 임피던스 변환을 행하는 것을 목적으로 한 버퍼 회로(52)에 공급된다. 버퍼 회로(52)로부터 출력된 디지털 직렬 데이터인 신호 펄스 또는 신호 펄스 전압은, 타이밍 발생 회로(8)에 공급된다. 타이밍 발생 회로(8)에서는, 공급된 신호 펄스 또는 신호 펄스 전압을 직렬/병렬 변환부(8b)에서 병렬 데이터로 변환하고, 또한 D/A 변환부(8c)에서 아날로그 신호로 변환하고, 전압값 조정부(8a)에서 전압 조정을 행한 후, 전압 조정이 행해진 기준 전압으로서 전환 회로(13)의 단자(16)에 출력된다.

도 10과 같은 구성에 의해, 도 9와 마찬가지로, 칩 개개의 제조 편차에 따른 최선의 다이나믹 레인지를 확보하도록 기준 전압을 설정할 수 있다.

도 9에 도시한 구성은, 도 10에 도시한 구성과 비교하면, 회로가 간소하므로, 촬상 장치의 소형화가 용이하다는 장점을 가진다. 한편, 도 10에 도시한 구성은, 도 9에 도시한 구성과 비교하면, 기준 전압을 디지털 신호로 변환하므로, 노이즈 내성이 뛰어난 고체 촬상 장치를 실현할 수 있다는 장점을 가진다.

또한, 본 실시 형태에서는, 타이밍 발생 회로(8)에서 제어 펄스(CON)를 발생시키는 예를 나타냈는데, CCD의 수평 전송 펄스 또는 수직 전송 펄스를 공급하는 드라이버나, CCD 출력 신호를 처리하는 신호 처리부(30)에서 제어 펄스(CON)를 발생시키는 구성으로 하는 것도 가능하다.

이상과 같이, 본 발명의 제2의 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치 및 그 구동 방법에 의하면, 필요에 따라, 통상 시의 전하 이송 기간에 인가하는 하이 레벨 기판 전압(Vsub)보다도 높은 기판 전압(Vsub)을 인가하는 것이 가능하고, 전하 신호 량을 감소시킴으로써, 개개의 칩의 최선의 다이나믹 레인지를 확보하면서, 또한 많은 화소의 신호를 혼합하는 것이 가능해진다.

예를 들면, 제1의 실시 형태에서는, 9화소의 혼합을 실시하는 경우가 나타나 있는데, 본 실시 형태에서는, 12화소나 18화소 이상의 혼합을 더 실시해도, 제1의 실시 형태의 9화소 혼합 이상의 다이나믹 레인지를 확보할 수 있다.

이와 같이 다수 화소의 혼합이 가능한 이유는, 이하와 같다. 우선, 본 실시 형태에서, 전하 축적 기간에는, 포토 다이오드 고유의 전하 축적 능력을 살려, 분광 특성, 감도, 및 리니어리티를 손상하지 않고 전하 축적을 행하는 것이 가능하다. 또한, 전하 이송 기간에는, 불필요한 전하를 배출하여 전하량을 줄여 이송함으로써, 인가 가능한 전압의 제약을 회피하여 화소 혼합 모드에 의한 양호한 구동이 가능하기 때문이다.

또한, 제1 및 제2 기준 전압 발생 회로(50, 51)로부터 단화소의 신호량과 복수의 화소의 가산 신호량에 알맞은 각각의 기준 전압을 공급함으로써, 복수의 화소의 가산 신호 제어를 적정하게 행하는 것이 가능하다. 또한, 기준 전압은, 개개의 고체 촬상 소자(7)의 포토 다이오드 특성의 편차에 대해, 최적의 전압으로 조정하는 것이 가능하다.

즉, 불필요한 전하의 배출을 충분히 행하면서, 상기 기술의 리니어리티 특성을 최대로 할 수 있으므로, 제2 기준 전압 발생 회로(51)에서 발생하는 기판 전압(Vsub)은 단화소의 신호량을 기준으로 하여 기판 전압(Vsub)을 설정하면, 화소를 가산했을 시에 기판 전압(Vsub)의 설정 오차가 누적되어 전하 전송 열화가 일어난 다는 특성 이상(異常)을 방지해 최대의 다이나믹 레인지를 확보할 수 있다.

(제3의 실시 형태)

이하에, 본 발명의 제3의 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치 및 그 구동 방법에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.

도 11은 본 실시 형태에서의 고체 촬상 장치의 평면 구조를 도시하는 개념도이다. 기본적인 구조는 도 19에 도시한 고체 촬상 장치와 동일하므로, 동일한 구성 요소에 대해서는, 각각 동일한 참조 번호를 붙여 구체적인 설명에 대신한다. 소자의 단면 구조는, 도 20에 도시한 종래예와 동일하다. 또한, 도 18에, 본 실시 형태에 관한 포토 다이오드(1) 주변의 전위 분포를 도시한다.

타이밍 발생 회로(8)는, n형 기판(70)에 인가하는 펄스 전압으로서, 셔터 펄스(SP)에 추가해, 제어 펄스(CON)도 공급한다. 제어 펄스(CON)의 전압값은, 제2 기준 전압 발생 회로(51)의 출력 신호로 결정된다. 제2 기준 전압 발생 회로(51)의 출력 신호는, 버퍼 회로(52)를 통해 타이밍 발생 회로(8)에 기준 신호로서 출력된다. 제2의 기준 전압 발생 회로(51)는, 보정 회로(81)로부터의 출력에 의거해, 고체 촬상 소자(7)의 촬상 출력에 따라 출력 신호가 보정되고, 그 결과, 기판 전압(Vsub)이 적절히 보정되도록 구성되어 있다.

보정 회로(81)는, 예를 들면 도 12에 도시하는 바와 같이, 로우패스 필터(83) 및 비교기(84)를 가진다. 출력 증폭기(6)로부터의 화상 신호(80)가 로우패스 필터(83)에 입력되고, 로우패스 필터(83)에서 화상 신호(80)의 DC 성분이 추출된다. 추출된 DC 성분은 비교기(84)에서 소정의 기준 전위와 비교되고, 그 비교 결과가 보정 신호(82)로서 제2 기준 전압 발생 회로(51)에 공급된다.

촬상 출력은, 밝은 피사체일수록 그 DC 성분이 저하되는 특성을 가진다. 따라서, 비교기(84)에서 화상 신호의 DC 성분이 어느 전위 이하인 것을 판정하면, 통상 시보다 높은 전압의 보정 신호(82)를 제2 기준 전압 발생 회로(51)에 공급한다. 이에 따라 제2 기준 전압 발생 회로(51)는, 제1 기준 전압 발생 회로(50)보다도 하이 레벨의 기준 전압을 발생한다.

이러한 구성에 의해서, 예를 들면, 화소 혼합 모드에서 통상 상정 외의 태양과 같은 고휘도 피사체를 촬상한 경우에, 기판 전압(Vsub)으로서, 통상시의 전하 이송 기간에 인가하는 하이 레벨 기판 전압(Vsub)보다도 높은 전압을 인가할 수 있다. 이에 따라 전하 신호량을 감소시킴으로써, 화소 혼합 모드 시에 밝은 피사체 표현이 가능해져, 뛰어난 화상 특성를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 포토 다이오드(1), 수직 CCD(2), 촬상 영역(3), 수평 CCD(4), 전하 검출부(5), 출력 증폭기(6), 제1 기준 전압 발생 회로(50), 및 제2 기준 전압 발생 회로(51)가, n형 기판(70)으로 이루어지는 동일한 반도체 기판 칩에 설치되는 것을 특징으로 한다. 고체 촬상 소자(7)와 제2 기준 전압 발생 회로(51)가 동일한 반도체 기판 칩(70)에 설치되면, 촬상 장치의 소형화 및 전력 절약화를 도모하는 것이 가능하다.

그러나, 제2 기준 전압 발생 회로(51)나 보정 회로(81)를 고체 촬상 소자(7)와 동일 칩에 놓아 둠으로써, 예를 들면 제2 기준 전압 발생 회로(51) 혹은 보정 회로(81)의 발열에 의한 반도체 기판 칩 열 분포에 기인하여, 고체 촬상 소자(7)의 암전류 등에 특성 편차가 발생하는 경우는, 제2 기준 전압 발생 회로(51) 혹은 보정 회로(81) 혹은 그 양쪽을, 외부 회로로 해도 된다. 제2 기준 전압 발생 회로(51), 혹은 보정 회로(81), 혹은 그 양쪽을 외부 회로로 한 경우라도, 본 실시 형태에 의한, 상시의 전하 위상 기간에 인가하는 하이 레벨 기판 전압(Vsub)보다 높은 기판 전압(Vsub)을 인가하고, 전하 신호량을 감소시키는 효과를 얻는 것이 가능하다.

또한, 기판 전압(Vsub)은, 도 18에 도시되는 것처럼, 포토 다이오드(1)에서의 포화 전하량을 제어하는 기준 전압으로서 기능한다.

전환 회로(13)에 의한 상기의 선택은, 도시되지 않은 구동 모드 선택부에 의한 선택에 따라 공급되는 모드 선택 신호(Sm)에 의해 바뀌어진다. 제어 펄스(CON)는, 구동 모드가 화소 혼합 모드일 때, 제1 기준 전압 발생 회로(50)에 의해 공급되는 기준 전압에 중첩되어 n형 기판(70)에 인가된다.

도 13은 본 실시 형태에서의 구동 펄스의 예를 도시한다. 도 13(a)에 도시하는 클록 펄스(20)는, 수직 CCD(2)의 전송 전극과 포토 다이오드(1)로부터의 신호 전하의 이송을 제어하는 전극을 겸한 전극(18)에 인가된다. 전압(20a, 20b)이 교대로 인가됨으로써, 수직 CCD(2) 내에 전하가 전송된다. 전압(20c)이 인가되는 기간이, 전하의 이송 기간이다.

도 13(b)는, 전체화소 모드인 경우에 n형 기판(70)에 인가되는 기판 전압(21)을 도시한다. 전압(21a)은 제1 기준 전압 발생 회로(50)로부터 공급되는 기준 전압에 대응하고, 전하 축적 기간 및 전하 이송 기간을 통해서 일정하다. 전환 회로(13)를 통해 타이밍 발생 회로(8)로부터 공급되는 셔터 펄스(SP)에 대해서는, 설명의 간략화를 위해 도시를 생략한다. 전압(21a)은 도 18에 도시한 과잉 전하를 배출하는 역치, 즉 포화 전하량을 규정하는 전위(26a)에 대응한다. 즉, 전압(21a)이 n형 기판(70)에 인가되었을 시에, p웰 영역(17)에서의 전위 장벽은 전위(26a)에 설정된다. 이와 같이, 전체화소 모드의 경우에는, 전하 축적 기간 및 전하 이송 기간을 통해서 일정한, 도 18에 도시한 낮은 전위(26a)에 의해 포화 전하량이 규정된다.

도 13(c)에는, 화소 혼합 모드인 경우에 n형 기판(70)에 인가되는 기판 전압(22)을 도시한다. 전압(21b)은 타이밍 발생 회로(8)로부터 공급되는 제어 펄스(CON)에 대응한다. 즉 기판 전압(22)은, 제1 기준 전압 발생 회로(50)로부터 공급되는 기준 전압에, 제2 기준 전압 발생 회로(51)의 신호 출력으로 전압값이 결정되는 제어 펄스(CON)가 중첩된 파형을 갖는다. 기판 전압(22)은, 클록 펄스(20)에서 의 전하 이송 기간에 대응하여, 하이 레벨의 전압(21b)으로 되고, 그 밖의 기간에는 로우 레벨의 전압(21a)이다. 전압(21b)은 도 18에 도시한 포화 전하량을 규정하는 전위(26b)에 대응한다.

이와 같이, 화소 혼합 모드인 경우의 포화 전하량은, 전하 축적 기간에는 크게 설정되고, 전하 이송 기간에는 작게 설정된다. 이에 따라, 전하 축적 기간에는, 포토 다이오드(1)의 고유의 전하 축적 능력을 살려, 분광 특성, 감도, 및 리니어리티를 손상하지 않고 전하 축적을 행할 수 있다. 또한, 전하 이송 기간에는, 불필요한 전하를 배출하여 전하량을 줄여 이송함으로써, 인가 가능한 전압의 제약을 회피하여 화소 혼합 모드에 의한 양호한 구동이 가능해진다.

이상의 구성은, 제1의 실시 형태 및 제2의 실시 형태와 동일하다. 또한, 본 실시 형태에 의하면, 출력 증폭기(6)로부터의 화상 신호의 일부를 보정 회로(81)에 공급함으로써, 이하와 같은 동작이 행해진다.

보정 회로(81)로부터 제2 기준 전압 발생 회로(51)에 보정 신호(82)가 공급되는 경우의 일예는, 고체 촬상 소자(7)가 고휘도 피사체를 촬상한 경우이다. 구체적으로는, 고체 촬상 소자(7)가 고휘도 피사체를 촬상했을 시에는, 출력 증폭기(6)로부터 출력되는 화상 신호에 의거해, 고휘도 피사체인 것을 보정 회로(81)가 인식, 판단하여, 보정 회로(81)로부터 보정 신호(82)가 출력된다. 보정 신호(82)를 받은 제2 기준 전압 발생 회로(51)는, 화소 혼합 모드 시의 고휘도 피사체의 촬상에 대응하기 위해, 전압(21b)으로부터, 하이 레벨의 전압(21c)을 더 출력한다. 즉, 본 실시 형태에서 제2 기준 전압 발생 회로(51)의 전압은, 고체 촬상 소자(7) 의 피사체의 명암에 대응하고, 그 명암에 대응하기 위해 출력 증폭기(6)로부터 얻어지는 화상 신호, 예를 들면 포화 전하량을 규정하는 전위(26c)(도 18 참조)로 된다.

따라서, 본 실시 형태에서는, 화소 혼합 모드인 경우의 포화 전하량은 보다 작아지고, 화소 혼합 모드 시의 고휘도 피사체의 촬상 시에 뛰어난 화상 특성을 얻는 것이 가능하다.

다음에, 도 13(a)의 클록 펄스(20)와, 도 13(c)의 기판 전압(22)에서의 하이 레벨 전압(21b)의 위상 관계에 대해서, 도 14를 참조하여 설명한다. 도 13(a)의 클록 펄스(20) 및 도 13(c)의 기판 전압(22)에 대해서, 그 E 기간을 확대하여, 각각 도 14(a) 및 (b)에 모식적으로 도시한다. 또한, 기판 전압(22)의 다른 예를 도 14(c) 및 (d)에 도시한다.

도 14(b)에 도시하는 기판 전압(22)의 전압(21b)의 기간은, 도 14(a)의 클록 펄스(20)의 전압(20a)의 기간과 중첩을 가진다. 즉 신호 전하 축적 기간의 대부분에서, 종래와 동일한 로우 레벨의 전압(21a)이 인가되고, 이송 기간 중에, 하이 레벨의 전압(21b)이 인가된다. 이에 따라, 도 18에서의 과잉 전하를 배출하는 전위(26b)보다도 얕은(낮은) 전하는 포토 다이오드(1)에 축적되지 않고 n형 기판(70)에 배출된다.

하이 레벨 전압(21b)의 상승 위상은, 도 14(a)의 클록 펄스(20)에서의 전압(20c)의 상승, 즉 이송 기간의 개시와 동 위상이 바람직하다. 그러나, 과잉 전하를 배출하는 작용이 약간 낮아지고, 신호량의 제어성이 저하한다. 또한 신호량의 제어성이 저하하는데, 도 14(d)에 도시하는 제어 펄스(24)와 같이, 조금 지연되어도 상관없다. 또한, 도 14(c)에 도시하는 바와 같이, 이송 기간이 되기 전에 n형 기판(70)에 하이 레벨(21b)이 인가되면, 포토 다이오드(1)에 축적된 신호 전하가 도 18의 전위(26b)까지 배출되므로, 포토 다이오드(1)의 다이나믹 레인지가 저하하지만, 신호량의 제어성은 향상된다.

n형 기판(70)에 인가하는 하이 레벨의 전압(21b)의 하강 위상은, 이송 기간의 종료와 동시여도 되지만, 동기 제어의 용이함을 고려하면, 도 14(b)∼(d)에 도시하는 바와 같이 약간 지연된 쪽이 좋다. 또한, 보정 회로(81)에서 고휘도 피사체를 촬상한 것을 검지한 경우는, 도 14(b)∼(d)에 도시하는 기판 전압(22∼24)에서는, 로우 레벨의 전압(21a)과, 보다 하이 레벨의 전압(21c)이 인가된다.

제1 기준 전압 발생 회로(50)는, 도 15에 도시하는 일예와 같이 구성할 수 있다. 이 제1 기준 전압 발생 회로(50)는, 도 4에 도시한 제1의 실시형태, 및 도 8에 도시한 제2의 실시 형태에서 이용한 제1 기준 전압 발생 회로(50)와 동일하다.

제2 기준 전압 발생 회로(51), 버퍼 회로(52) 및 타이밍 발생 회로(8)는, 일예로서, 도 16에 도시하는 바와 같이 구성할 수 있다. 또한, 타이밍 발생 회로(8)에 대해서는, 제2 기준 전압 발생 회로(51), 버퍼 회로(52)로부터 공급된 신호를, 제어 펄스로서 단자(16)에 보내는 것에 관계된 구성만을 나타낸다.

도 16에서, 제2 기준 전압 발생 회로(51)는, 입력 단자(øp)와 접지(GND) 사이에, 복수의 저항을 직렬로 접속한 저항 분할 회로를 구비한다. 입력 단자(øp)로부터, 전원 전압이 공급된다. 또한, 보정 회로(81)로부터 보정 신호(82)를 받는 경우는, 전원 전압 대신에 보정 신호(82)가 제2 기준 전압 발생 회로(51)의 입력 단자(øp)에 입력된다. 그 밖의 구성 및 회로 동작은, 도 9에 도시한 제2의 실시 형태의 경우와 동일하다. 이 구성에 의해, 칩 개개의 제조 편차에 따른 최선의 다이나믹 레인지를 확보할 수 있다.

혹은, 다른 구성예로서, 제2 기준 전압 발생 회로(51), 버퍼 회로(52) 및 타이밍 발생 회로(8)는, 도 17에 도시하는 바와 같이 구성할 수도 있다. 또한, 타이밍 발생 회로(8)에 대해서는, 제2 기준 전압 발생 회로(51), 버퍼 회로(52)로부터 공급된 신호를, 제어 펄스로서 단자(16)에 보내는 것에 관계된 구성만을 나타낸다.

도 17에서, 제2 기준 전압 발생 회로(51)는, 입력 단자(øp)와 접지(GND) 사이에, 복수의 저항을 직렬로 접속한 저항 분할 회로를 구비하고 있다. 입력 단자(øp)로부터, 전원 전압이 공급된다. 또한, 보정 회로(81)로부터 보정 신호(82)를 받는 경우는, 전원 전압에 대신해 보정 신호(82)가 입력 단자(øp)에 입력된다. 그 밖의 구성 및 회로 동작은, 도 10에 도시한 제2의 실시 형태의 경우와 동일하다.

도 16에 도시한 구성은, 도 17에 도시한 구성과 비교하면, 회로가 간소하므로, 촬상 장치의 소형화가 용이하다는 장점을 가진다. 한편, 도 17에 도시한 구성은, 도 16에 도시한 구성과 비교하면, 기준 전압을 디지털 신호로 변환하므로, 노이즈 내성이 뛰어난 고체 촬상 장치를 실현할 수 있다는 장점을 가진다.

또한, 본 실시 형태에서는, 타이밍 발생 회로(8)에서 제어 펄스(CON)를 발생시키는 예를 나타냈는데, CCD의 수평 전송 펄스 또는 수직 전송 펄스를 공급하는 드라이버나, CCD 출력 신호를 처리하는 신호 처리부(30)에서 제어 펄스(CON)를 발생시키는 것도 가능하다.

이상과 같이, 본 발명의 제3의 실시 형태에 관한 고체 촬상 장치 및 그 구동 방법에 의하면, 필요에 따라, 통상 시의 전하 이송 기간에 인가하는 하이 레벨 기판 전압(Vsub)보다도 높은 기판 전압(Vsub)의 인가가 가능하고, 전하 신호량을 감소시킴으로써, 개개의 칩의 최선의 다이나믹 레인지를 확보하면서, 또한 많은 화소수를 혼합 모드 혼합시키는 것이 가능해진다.

예를 들면, 제1의 실시 형태의 경우, 9화소의 혼합이 나타나 있는데, 본 실시 형태에서는, 12화소나 18화소 이상의 혼합을 더 실시해도, 제1의 실시 형태의 9화소 혼합 이상의 다이나믹 레인지를 확보할 수 있다. 또한, 보정 회로(81)로부터 보정 신호(82)를 받음으로써, 화소 혼합 모드의 포화 전하량이 보다 작아져, 화소 혼합 모드 시의 고휘도 피사체의 촬상 시에 뛰어난 화상 특성을 얻을 수 있다.

이와 같이, 다화소의 혼합과 고휘도 피사체 시의 뛰어난 화상 특성의 양립이 가능한 이유는, 이하와 같다.

우선, 본 실시 형태에서, 전하 축적 기간에는, 포토 다이오드 고유의 전하 축적 능력을 살려, 분광 특성, 감도, 및 리니어리티를 손상하지 않고 전하 축적을 행하는 것이 가능하다. 또한, 전하 이송 기간에는, 불필요한 전하를 배출하여 전하량을 줄여 이송함으로써, 인가 가능한 전압의 제약을 회피하여 화소 혼합 모드에 의한 양호한 구동이 가능하다. 또한, 제1 및 제2 기준 전압 발생 회로(50, 51)로부터 단화소의 신호량과 복수의 화소의 가산 신호량에 알맞은 각각의 기준 전압을 공급함으로써, 복수의 화소의 가산 신호 제어를 적정하게 행하는 것이 가능하다. 또한, 기준 전압은, 개개의 고체 촬상 소자(7)의 포토 다이오드 특성의 편차에 대해, 최적의 전압으로 조정하는 것이 가능하다.

즉, 불필요한 전하의 배출을 충분히 행하면서, 전술의 리니어리티 특성을 최대로 할 수 있으므로, 제2의 기준 전압 발생 회로(51)에서 발생하는 기판 전압(Vsub)의 설정에 의해, 단화소의 신호량을 기준으로 하여 기판 전압(Vsub)을 설정하면 화소를 가산했을 시에 기판 전압(Vsub)의 설정 오차가 누적되어 전하 전송 열화가 일어나는 특성 이상을 방지해, 최대의 다이나믹 레인지를 확보가능하다.

이상의 사항은 제2의 실시 형태와 동일한 효과이지만, 또한 본 실시 형태에서, 제2의 기준 전압 발생 회로(51)와 보정 회로(81)는, 개개의 고체 촬상 소자(7)가 갖는 포화 특성에 맞추어 최적화된 기준 전압을 보정하여, 타이밍 발생 회로(8)에 공급하는 것이 가능하다. 이 때문에, 화소 혼합 모드 시의 고휘도 촬영 시에 우수한 화상 특성을 얻을 수 있다.

또한, 종래는 기판 전압을 결정하는 기준 전압으로서, DC 전압으로서의 기준 전압에 대해서만 동일한 반도체 기판 칩(70) 내에 그 기준 전압 발생 회로가 설치되었지만, 그 기준 전압은 일정값이고, 또한 화소 혼합 모드를 구비하지 않은 고체 촬상 장치는, 기준 전압을 보정할 필요가 없다. 또한, 제2 기준 전압 발생 회로(51)를, 고체 촬상 소자(7)가 형성된 동일한 반도체 기판 칩(70)에 설치한다는 사상이 없으므로, 본 실시 형태와 같은 보정 신호(81)를 제2 기준 전압 발생 회로(51)에 공급하는 것은 불가능했다.

그러나, 본 실시 형태에 의하면, 보정 회로(82), 제2 기준 전압 발생 회로(51)를 동일한 반도체 기판 칩(70)에 구비함으로써, 외부 장치 및 외부 회로를 통하지 않고, 기준 전압(Vsub)을 결정하기 위한 개개의 정보로서 화상 신호(80), 보정 신호(82)를 얻고, 화소 혼합 모드의 전하 이송 기간일 때, 기준 전압(Vsub)의 보정을 행하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시 형태에서는, 보정 회로(81)로부터 보정 신호(82)를 공급하는 구성으로 되어 있는데, CDS 또는 DSP 등의 신호 처리부(30)를 동일한 반도체 기판 칩(70) 내에 구성함으로써, 신호 처리부(30)로부터 보정 신호(82)를 공급하는 구성으로 해도 된다.

이 경우는, 출력 증폭기(6)로부터 나간 신호를 외부 장치 및 외부 회로에 대해 분배하지 않으므로, 출력 증폭기(6)에서 본 부하 용량이 작아, 신호 출력의 전압이나 주파수 특성 저하를 방지할 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 기판 전압으로서 인가 가능한 전압의 제약을 회피하고, 분광 특성, 감도, 및 리니어리티를 악화시키지 않고, 화소 혼합 모드에 의한 구동을 가능하게 한 고체 촬상 장치가 제공된다.

Claims

입사광량에 따른 신호 전하를 축적하는 복수의 광전 변환부와,

상기 광전 변환부에 축적된 신호 전하를 판독하는 이송부와,

기준 전압에 의해 설정되는 포화 전하량을 넘은 과잉 전하를 상기 광전 변환부로부터 배출하는 과잉 전하 배출부를 구비한 고체 촬상 장치를 구동하는 방법으로서,

상기 광전 변환부에 축적된 신호 전하를 각 화소마다 개별로 검출하는 전체화소 모드와, 신호 전하를 소정 개수분 가산 혼합하여 검출하는 화소 혼합 모드를 선택적으로 적용하여 구동하고,

상기 전체화소 모드 시는, 상기 광전 변환부에 전하가 축적되는 기간인 전하 축적 기간에서의 상기 기준 전압과, 상기 이송부가 전하를 판독하는 기간인 전하 이송 기간에서의 상기 기준 전압을 동일하게 설정하고,

상기 화소 혼합 모드 시는, 상기 전하 축적 기간의 상기 기준 전압으로서 로우 레벨 전압을 인가하고, 상기 전하 이송 기간의 상기 기준 전압으로서 상기 로우 레벨 전압보다도 고전압의 하이 레벨 전압을 인가하는 고체 촬상 장치의 구동 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 화소 혼합 모드 시의 상기 기준 전압은, 제1기준 전압 발생 회로가 발생시킨 전압에 타이밍 발생 회로에서 공급되는 제어 펄스가 중 첩된 파형인 고체 촬상 장치의 구동 방법.
청구항 2에 있어서, 상기 화소 혼합 모드 시의 상기 기준 전압은, 상기 제1 기준 전압 발생 회로에서 공급된 전압과, 제2 기준 전압 발생 회로의 신호 출력을 받아 상기 타이밍 발생 회로에서 공급된 제어 펄스가 중첩된 파형인 고체 촬상 장치의 구동 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 전하 이송 기간에서의 상기 기준 전압으로서, 제1 또는 제2의 하이 레벨 전압을 인가하는 고체 촬상 장치의 구동 방법.
청구항 4에 있어서, 상기 제1의 하이 레벨 전압은, 제1 기준 전압 발생 회로에서 공급된 제1 전압에, 제2 기준 전압 발생 회로의 신호 출력을 받아 타이밍 발생 회로에서 공급된 제어 펄스가 중첩된 파형이고,

상기 제2의 하이 레벨 전압은, 상기 고체 촬상 장치의 화상 신호를 받은 상기 제2 기준 전압 발생 회로가 상기 화상 신호에 의거해 상기 고체 촬상 장치의 상태에 대응하는 보정 신호를 출력하고, 상기 보정 신호를 받아 상기 타이밍 발생 회로에서 출력하는 상기 제어 펄스가 상기 제1 전압에 중첩된 파형이고,

상기 제2의 하이 레벨 전압은, 상기 제1의 하이 레벨 전압보다도 높은 전압인 고체 촬상 장치의 구동 방법.
청구항 4에 있어서, 상기 제2의 하이 레벨 전압은, 고휘도 피사체를 화소 혼합 모드로 촬상할 때에 인가되는 고체 촬상 장치의 구동 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 화소 혼합 모드 시에서의 상기 전하 이송 기간의 하이 레벨 전압으로서, 제3의 하이 레벨 전압 또는 제4의 하이 레벨 전압을 인가하고, 모니터 모드에서는 상기 제3의 하이 레벨 전압을 선택하고, 동화상 모드에서는 상기 제4의 하이 레벨 전압을 선택하고, 상기 제4의 하이 레벨 전압은 상기 제3의 하이 레벨 전압보다도 높은 전압인 고체 촬상 장치의 구동 방법.
청구항 4에 있어서, 상기 화소 혼합 모드 시에서의, 상기 전하 이송 기간의 제1 또는 제2의 하이 레벨 전압으로서, 각각, 제3의 하이 레벨 전압 또는 제4의 하이 레벨 전압을 인가하고, 모니터 모드에서는 상기 제3의 하이 레벨 전압을 선택하고, 동화상 모드에서는 상기 제4의 하이 레벨 전압을 선택하고, 상기 제4의 하이 레벨 전압은 상기 제3의 하이 레벨 전압보다도 높은 전압인 고체 촬상 장치의 구동 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 하이 레벨 전압의 상승은 상기 화소 혼합 모드 시의 상기 전하 이송 기간의 개시와 동 위상 혹은 지상(遲相)이 되도록 설정하는 고체 촬상 장치의 구동 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 하이 레벨 전압의 하강은, 상기 화소 혼합 모드 시의 상기 전하 이송 기간의 종료와 동 위상 혹은 지상이 되도록 설정하는 고체 촬상 장치의 구동 방법.
입사광량에 따른 신호 전하를 축적하는 복수의 광전 변환부와,

상기 광전 변환부에 축적된 신호 전하를 판독하는 이송부와,

기준 전압에 의해 설정되는 포화 전하량을 넘은 과잉 전하를 상기 광전 변환부로부터 배출하는 과잉 전하 배출부와,

상기 과잉 전하 배출부에 상기 기준 전압을 공급하는 제1 기준 전압 공급부와,

상기 과잉 전하 배출부에 공급하기 위한 상기 기준 전압을 출력하는 제2 기준 전압 공급부와,

상기 제2 기준 전압 공급부에서 출력한 신호를 받아 제어 펄스를 공급하는 타이밍 발생 회로와,

상기 제어 펄스 혹은 셔터 펄스를 바꿔 상기 과잉 전하 배출부에 공급하는 전환 회로를 구비한 고체 촬상 장치.
청구항 11에 있어서, 상기 제2 기준 전압 공급부와 상기 타이밍 발생 회로의 사이에 버퍼 회로를 구비한 고체 촬상 장치.
청구항 12에 있어서, 상기 제2 기준 전압 공급부와 상기 버퍼 회로의 사이에 A/D 변환부와 병렬/직렬 변환부를 구비하고, 상기 제2 기준 전압 공급부의 출력 신호를 A/D 변환 및 병렬/직렬 변환하고, 상기 버퍼 회로에서 출력한 신호에 대해, 상기 타이밍 발생 회로에서 직렬/병렬 변환 및 D/A 변환을 실시하는 고체 촬상 장치.
청구항 11에 있어서, 상기 제2 기준 전압 공급부에 보정 신호를 공급하는 보정 회로를 구비하고, 상기 보정 회로는 상기 광전 변환부에서 판독된 화소 신호에 의거해 상기 보정 신호를 생성하는 고체 촬상 장치.
청구항 11에 있어서, 상기 과잉 전하 배출부는 상기 광전 변환부 및 상기 이송부를 구비한 반도체 기판인 고체 촬상 장치.