(57)【要約】【課題】  飽和信号量を低下させることなく消費電力を低くすることができる固体撮像装置を提供すること。【解決手段】  垂直水平ドライバ回路１０２は、駆動信号φＶ１〜φＶ４、駆動信号φＨＬ、およびリセット信号φＲを出力する。水平ドライバ回路１０３は、駆動信号φＨ１およびφＨ２を出力する。駆動信号φＨＬ，φＨ１，およびφＨ２によって、水平ＣＣＤ部１０７が信号電荷を水平方向に転送する。駆動信号φＨ１およびφＨ２の電位差は、駆動信号φＨＬおよびリセット信号φＲの電位差よりも小さい。【選択図】  図１
2006339272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像装置であって、
入射する光の強さに応じた信号電荷を発生する光電変換素子部と、
前記光電変換素子部が発生した前記信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）部と、
前記垂直ＣＣＤ部によって転送された前記信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤ部と、
前記水平ＣＣＤ部の出力端に接続され、水平方向に転送された前記信号電荷を電圧に変換して出力する出力部と、
前記垂直ＣＣＤ部を駆動するための垂直駆動信号、前記水平ＣＣＤ部の出力端における最終電極を少なくとも含む終段電極部へ入力するための終段水平駆動信号、および前記出力部におけるリセットゲートへ入力するためのリセット信号を出力する垂直水平ドライバ回路と、
前記終段電極部に含まれる電極以外の前記水平ＣＣＤ部における電極に前段水平駆動信号を入力する水平ドライバ回路とを備え、
前記終段電極部は、前記終段電極部以外における水平ＣＣＤ電極とは分離独立に配線されており、
前記前段水平駆動信号の電位差は、前記垂直駆動信号、前記終段水平駆動信号、および前記リセット信号の少なくともいずれか一つの電位差よりも小さいことを特徴とする、固体撮像装置。
【請求項２】
前記終段水平駆動信号と前記前段水平駆動信号とは、位相が異なっていることを特徴とする、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記前段水平駆動信号は、２相駆動のための第１の前段水平駆動信号および第２の前段水平駆動信号からなり、
前記終段水平駆動信号の内、前記最終電極に入力される最終電極駆動信号は、前記第１の前段水平駆動信号の立ち上がりタイミングよりも早く立ち上がり、前記第１の前段水平駆動信号の立ち下がりタイミングよりも早く立ち下がることを特徴とする、請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記前段水平駆動信号は、２相駆動のための第１の前段水平駆動信号および第２の前段水平駆動信号からなり、
前記終段水平駆動信号の内、前記最終電極に入力される最終電極駆動信号は、前記第１の前段水平駆動信号の立ち上がりタイミングよりも遅く立ち上がり、前記第１の前段水平駆動信号の立ち下がりタイミングよりも遅く立ち下がることを特徴とする、請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記前段水平駆動信号は、２相駆動のための第１の前段水平駆動信号および第２の前段水平駆動信号からなり、
前記リセット信号は、前記第１の前段水平駆動信号の立ち上がりタイミングよりも遅く立ち上がることを特徴とする、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記前段水平駆動信号は、２相駆動のための第１の前段水平駆動信号および第２の前段水平駆動信号からなり、
前記リセット信号は、前記第１の前段水平駆動信号の立ち上がりタイミングよりも早く立ち上がることを特徴とする、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記終段電極部は、前記出力部におけるフローティングディフュージョンに向けて先細りになっており、
前記終段水平駆動信号は、前記最終電極を駆動するための最終電極駆動信号と、前記最終電極以外の電極を駆動するための中段電極駆動信号とからなり、
前記中段電極駆動信号は、前記前段水平駆動信号と同期しており、
前記中段電極駆動信号の電位差は、前記前段水平駆動信号の電位差よりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
固体撮像素子であって、
入射する光の強さに応じた信号電荷を発生する光電変換素子部と、
前記光電変換素子部が発生した前記信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）部と、
前記垂直ＣＣＤ部によって転送された前記信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤ部と、
前記水平ＣＣＤ部の出力端に接続され、水平方向に転送された前記信号電荷を電圧に変換して出力する出力部とを備え、
前記垂直ＣＣＤ部には、前記垂直方向に信号電荷を転送するための垂直駆動信号が入力され、
前記水平ＣＣＤ部の出力端における最終電極を少なくとも含む終段電極部は、前記終段電極部以外における水平ＣＣＤ電極とは分離独立に配線されており、
前記終段電極部には、前記終段電極部の下に蓄積される信号電荷を転送するための終段水平駆動信号が入力され、
前記出力部におけるリセットゲートには、リセット信号が入力され、
前記終段電極部に含まれる電極以外の前記水平ＣＣＤ部における電極には、当該電極の下に蓄積される信号電荷を転送するための前段水平駆動信号が入力され、
前記前段水平駆動信号の電位差は、前記垂直駆動信号、前記終段水平駆動信号、および前記リセット信号の少なくともいずれか一つの電位差よりも小さいことを特徴とする、固体撮像素子。
【請求項９】
入射する光の強さに応じた信号電荷を発生する光電変換素子部と、前記光電変換素子部が発生した前記信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）部と、前記垂直ＣＣＤ部によって転送された前記信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤ部と、前記水平ＣＣＤ部の出力端に接続され、水平方向に転送された前記信号電荷を電圧に変換して出力する出力部とを備える固体撮像素子を駆動するための方法であって、
前記垂直ＣＣＤ部に、前記垂直方向に信号電荷を転送するための垂直駆動信号を入力し、
前記水平ＣＣＤ部の出力端における最終電極を少なくとも含み、前記終段電極部以外における水平ＣＣＤ電極とは分離独立に配線されている前記終段電極部に、前記終段電極部の下に蓄積される信号電荷を転送するための終段水平駆動信号を入力し、
前記出力部におけるリセットゲートに、リセット信号を入力し、
前記終段電極部に含まれる電極以外の前記水平ＣＣＤ部における電極に、当該電極の下に蓄積される信号電荷を転送するための前段水平駆動信号が入力し、
前記前段水平駆動信号の電位差は、前記垂直駆動信号、前記終段水平駆動信号、および前記リセット信号の少なくともいずれか一つの電位差よりも小さいことを特徴とする、固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１０】
入射する光の強さに応じた信号電荷を発生する光電変換素子部と、前記光電変換素子部が発生した前記信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）部と、前記垂直ＣＣＤ部によって転送された前記信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤ部と、前記水平ＣＣＤ部の出力端に接続され、水平方向に転送された前記信号電荷を電圧に変換して出力する出力部とを備える固体撮像素子を駆動するためのドライバＩＣであって、
前記ドライバＩＣは、
前記垂直ＣＣＤ部に、前記垂直方向に信号電荷を転送するための垂直駆動信号を入力し、
前記水平ＣＣＤ部の出力端における最終電極を少なくとも含み、前記終段電極部以外における水平ＣＣＤ電極とは分離独立に配線されている前記終段電極部に、前記終段電極部の下に蓄積される信号電荷を転送するための終段水平駆動信号を入力し、
前記出力部におけるリセットゲートに、リセット信号を入力し、
前記垂直駆動信号、前記終段水平駆動信号、および前記リセット信号の少なくともいずれか一つの電位差は、前記終段電極部に含まれる電極以外の前記水平ＣＣＤ部における電極に入力される前段水平駆動信号の電位差よりも大きいことを特徴とする、ドライバＩＣ。
【請求項１１】
入射する光の強さに応じた信号電荷を発生する光電変換素子部と、前記光電変換素子部が発生した前記信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）部と、前記垂直ＣＣＤ部によって転送された前記信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤ部と、前記水平ＣＣＤ部の出力端に接続され、水平方向に転送された前記信号電荷を電圧に変換して出力する出力部とを備える固体撮像素子を駆動するためのドライバＩＣであって、
前記垂直ＣＣＤ部には、前記垂直方向に信号電荷を転送するための垂直駆動信号が入力され、
前記水平ＣＣＤ部の出力端における最終電極を少なくとも含み、前記終段電極部以外における水平ＣＣＤ電極とは分離独立に配線されている前記終段電極部には、前記終段電極部の下に蓄積される信号電荷を転送するための終段水平駆動信号が入力され、
前記出力部におけるリセットゲートには、リセット信号が入力され、
前記ドライバＩＣは、前記終段電極部に含まれる電極以外の前記水平ＣＣＤ部における電極に、当該電極の下に蓄積される信号電荷を転送するための前段水平駆動信号を入力し、
前記前段水平駆動信号の電位差は、前記垂直駆動信号、前記終段水平駆動信号、および前記リセット信号の少なくともいずれか一つの電位差よりも小さいことを特徴とする、ドライバＩＣ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置、固体撮像素子、ドライバＩＣ、および固体撮像素子の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は、従来の固体撮像装置９００の概略的構成を示す図である。図１０において、従来の固体撮像装置９００は、固体撮像素子９０１と、垂直ドライバ回路９０２と、水平ドライバ回路９０３と、出力アンプ９０４とを備える。固体撮像素子９０１は、マトリックス状に配置された複数の光電変換素子９０５と、複数の垂直ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）９０６と、水平ＣＣＤ９０７と、出力部９０８とを含む。
【０００３】
光電変換素子９０５は、入射する光の強さに応じて信号電荷を発生する。
【０００４】
垂直ＣＣＤ９０６は、２個の光電変換素子９０５に対応して４個の転送電極を有する。当該４個の転送電極には、それぞれ、４相の駆動信号φＶ１，φＶ２，φＶ３，およびφＶ４が入力される。駆動信号φＶ１，φＶ２，φＶ３，およびφＶ４が入力されることによって、垂直ＣＣＤ９０６は、４相駆動して、光電変換素子９０５によって得られた信号電荷を垂直方向に転送する。
【０００５】
垂直ＣＣＤ９０６の出力側の端部には、水平ＣＣＤ９０７が配置されている。水平ＣＣＤ９０７は、一つの垂直ＣＣＤ９０６に対応して４個の転送電極を有する。当該４個の転送電極は、隣接する２個の転送電極が一組となる。各転送電極の組には、それぞれ、２相の駆動信号φＨ１およびφＨ２が入力される。水平ＣＣＤ９０７は、出力端に、２個の転送電極を有する。当該２個の転送電極には、駆動信号φＨ１と同じ振幅および同じ位相を有する駆動信号φＨＬが入力される。駆動信号φＨ１，φＨ２，およびφＨＬが入力されることによって、水平ＣＣＤ９０７は、２相駆動して、垂直ＣＣＤ９０６からの信号電荷を水平方向に転送する。
【０００６】
水平ＣＣＤ９０７の出力側には、信号電荷を出力する出力部９０８が配置されている。出力部９０８は、出力ゲート９０９と、フローティングディフュージョン９１０と、リセットゲート９１１と、リセットドレイン９１２とを含む。出力ゲート９０９には、一定電圧の信号ＯＧが入力される。水平ＣＣＤ９０７から転送されてきた信号電荷は、フローティングディフュージョン９１０によって電圧に変換され、出力アンプ９０４によって増幅されて、出力信号Ｖｏｕｔとして出力される。リセットゲート９１１には、リセット信号φＲが入力される。リセット信号φＲがオン状態になると、フローティングディフュージョン９１０がリセットドレイン９１２の電圧ＲＤにリセットされる。リセット動作の直後は、フローティングディフュージョン９１０の電圧が基準電圧となる。したがって、基準電圧と次の信号電荷に対応する電圧との差が、出力信号となる。
【０００７】
従来の固体撮像装置９００において、駆動信号φＶ１，φＶ２，φＶ３，およびφＶ４は、垂直ドライバ回路９０２によって供給されていた。また、駆動信号φＨ１，φＨ２，およびφＨＬ、ならびにリセット信号φＲは、水平ドライバ回路９０３によって供給されていた。
【０００８】
図１１は、従来の固体撮像装置９００における駆動信号φＨ１，φＨ２，およびφＨＬ、リセット信号φＲ、ならびに出力信号のタイミングチャートである。図１２は、図１０に示す水平ＣＣＤ９０７および出力部９０８のＡＢ線における断面図および電位分布を示す図である。以下、図１１および図１２を参照しながら、従来の固体撮像装置９００における水平転送および電荷検出について説明する。
【０００９】
図１１に示すように、従来の固体撮像装置９００において、駆動信号φＨ１，φＨ２，およびφＨＬ、ならびにリセット信号φＲは、共に、同じ電位差（たとえば、３．３Ｖ）を有する。駆動信号φＨ１とφＨＬとは、同振幅同位相である。駆動信号φＨ１とφＨ２とは、同振幅逆位相である。リセット信号φＲは、駆動信号φＨＬが立ち上がるタイミングと同じタイミングで立ち上がる。
【００１０】
図１１および図１２に示すように、時刻ｔ１において、駆動信号φＨ１およびφＨＬがハイになり、駆動信号φＨ２がローとなるので、垂直ＣＣＤ９０６から転送されてきた信号電荷は、駆動信号φＨ１が入力される電極（２個の電極の内、直下の不純物濃度が変更されていない方の電極）の下の電位の井戸に蓄積される。また、水平ＣＣＤ９０７を転送してきた信号電荷は、出力端部において、駆動信号φＨＬが入力される電極（２個の電極の内、直下の不純物濃度が変更されていない方の電極）の下の電位の井戸に蓄積される。さらに、時刻ｔ１において、リセット信号φＲがハイになるので、フローティングディフュージョン（ＦＤＡ）がリセットドレイン（ＲＤ）の電圧にリセットされる。
【００１１】
時刻ｔ２において、駆動信号φＨ１およびφＨＬはハイであり、駆動信号φＨ２がローであり、リセット信号φＲはローである。このとき、図１２に示すように、フローティングディフュージョン（ＦＤＡ）に信号電荷が蓄積される準備が整う。
【００１２】
時刻ｔ３において、駆動信号φＨ１およびφＨＬがローとなり、駆動信号φＨ２がハイとなる。このとき、図１２に示すように、駆動信号φＨ２が入力される電極の下の電位の井戸に向けて、駆動信号φＨ１が入力される電極の下の信号電荷が移動する。合わせて、駆動信号φＨＬが入力される電極の下の信号電荷が、フローティングディフュージョン（ＦＤＡ）の下の電位の井戸に向けて、移動する。
【００１３】
時刻ｔ４において、フローティングディフュージョン（ＦＤＡ）に転送された信号電荷が、電圧に変換されて、出力信号として出力される。
【００１４】
以下、駆動信号φＨ１，φＨ２，およびφＨＬ、リセット信号φＲの入力が繰り返されることによって、水平ＣＣＤ９０７は、信号電荷を転送する。
【特許文献１】特開平５−９５００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
近年、固体撮像装置の低消費電力化が要求されている。消費電力を低くするための一策として、駆動信号の電圧を低くすることが考えられる。特に、高速動作が要求される水平ドライバ回路９０３から出力される信号の電圧を低くすることができれば、大幅に、消費電力を低くすることができる。しかし、単に、水平ドライバ回路９０３から出力される信号の電圧を低くしただけでは、以下に説明するように、飽和信号量の低下および／または先送り現象による高照度化の問題が生じてしまう。
【００１６】
図１３は、リセット信号φＲの電圧低下による飽和信号量の低下を説明するための図である。水平ドライバ回路９０３から出力される信号の内、リセット信号φＲの電圧を低くすると、フローティングディフュージョンに蓄積された信号電荷が完全にリセットされなくなる。したがって、フローティングディフュージョンに蓄積される信号電荷が少なくなる。そのため、基準電圧と信号電圧との差が小さくなり、飽和信号量が低下し、その結果、出力信号から得られる画像が高照度化してしまう。
【００１７】
図１４は、先送り現象を説明するための図である。水平ドライバ回路９０３から出力される信号の内、駆動信号φＨＬが低くなると、駆動信号φＨＬが入力される電極の下の電位が低くなるので、当該電極に蓄積される信号電荷の電位が、出力ゲート（ＯＧ）の電位よりも低くなる。したがって、当該信号電荷が、ＯＧバリアを超えて、フローティングディフュージョン（ＦＤＡ）に向けて移動してしまし、先送り現象が発生してしまう。
【００１８】
図１５は、先送り現象が発生したことによる高照度化を説明するための図である。図１４に示すように先送り現象が発生すると、駆動信号φＨＬがハイレベルの場合であっても、基準電圧を示すフィードスルーがつぶれしまう。フィードスルーつぶれが発生することによって、飽和信号量が低下し、その結果、出力信号から得られる画像が高照度化してしまう。
【００１９】
それゆえ、本発明の目的は、飽和信号量を低下させることなく消費電力を低くすることができる固体撮像装置、固体撮像素子、ドライバＩＣ、および固体撮像素子の駆動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明は、以下のような特徴を有する。本発明は、固体撮像装置であって、入射する光の強さに応じた信号電荷を発生する光電変換素子部と、光電変換素子部が発生した信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤ部と、垂直ＣＣＤ部によって転送された信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤ部と、水平ＣＣＤ部の出力端に接続され、水平方向に転送された信号電荷を電圧に変換して出力する出力部と、垂直ＣＣＤ部を駆動するための垂直駆動信号、水平ＣＣＤ部の出力端における最終電極を少なくとも含む終段電極部へ入力するための終段水平駆動信号、および出力部におけるリセットゲートへ入力するためのリセット信号を出力する垂直水平ドライバ回路と、終段電極部に含まれる電極以外の水平ＣＣＤ部における電極に前段水平駆動信号を入力する水平ドライバ回路とを備える。終段電極部は、終段電極部以外における水平ＣＣＤ電極とは分離独立に配線されている。前段水平駆動信号の電位差は、垂直駆動信号、終段水平駆動信号、およびリセット信号の少なくともいずれか一つの電位差よりも小さい。
【００２１】
このように、前段水平駆動信号の電位差が低く設定されているので、前段水平駆動信号を出力する水平ＣＣＤ部の消費電力が低くなる。終段水平駆動信号が高く設定されることにより、先送り現象を回避することができる。また、リセット信号の電位差が高く設定されることにより、フローティングディフュージョンを完全にリセットすることができる。したがって、飽和信号量を低下させることなく消費電力を低くすることができる固体撮像装置が提供されることとなる。
【００２２】
好ましくは、終段水平駆動信号と前段水平駆動信号とは、位相が異なっているとよい。
【００２３】
好ましくは、前段水平駆動信号は、２相駆動のための第１の前段水平駆動信号および第２の前段水平駆動信号からなり、終段水平駆動信号の内、最終電極に入力される最終電極駆動信号は、第１の前段水平駆動信号の立ち上がりタイミングよりも早く立ち上がり、第１の前段水平駆動信号の立ち下がりタイミングよりも早く立ち下がるとよい。
【００２４】
このように、最終電極駆動信号の位相を早めることによって、早いタイミングで信号電荷がフローティングディフュージョンに移動することとなる。したがって、信号時間が従来に比べて長くなる。従って、積分信号量が増加することとなる。これにより、積分信号量を増大させ、かつ飽和信号量を低下させることなく消費電力を低減することができる固体撮像装置が提供されることとなる。
【００２５】
好ましくは、前段水平駆動信号は、２相駆動のための第１の前段水平駆動信号および第２の前段水平駆動信号からなり、終段水平駆動信号の内、最終電極に入力される最終電極駆動信号は、第１の前段水平駆動信号の立ち上がりタイミングよりも遅く立ち上がり、第１の前段水平駆動信号の立ち下がりタイミングよりも遅く立ち下がるとよい。
【００２６】
このように、最終電極駆動信号の位相を遅らせることによって、基準信号となるフィードスルー期間を長くすることができる。したがって、ノイズを低減することができる。
【００２７】
好ましくは、前段水平駆動信号は、２相駆動のための第１の前段水平駆動信号および第２の前段水平駆動信号からなり、リセット信号は、第１の前段水平駆動信号の立ち上がりタイミングよりも遅く立ち上がるとよい。
【００２８】
このように、リセット信号の位相を遅らせることによって、フローティングディフュージョンに蓄積されていた信号電荷は、従来に比べ、遅いタイミングでリセットされることとなる。したがって、積分信号量が増加することとなる。これにより、積分信号量を増大させ、かつ飽和信号量を低下させることなく消費電力を低減することができる固体撮像装置が提供されることとなる。
【００２９】
好ましくは、前段水平駆動信号は、２相駆動のための第１の前段水平駆動信号および第２の前段水平駆動信号からなり、リセット信号は、第１の前段水平駆動信号の立ち上がりタイミングよりも早く立ち上がるとよい。
【００３０】
このように、リセット信号の位相を早めることによって、基準信号となるフィードスルー期間を長くすることができる。したがって、ノイズを低減することができる。
【００３１】
好ましくは、終段電極部は、出力部におけるフローティングディフュージョンに向けて先細りになっており、終段水平駆動信号は、最終電極を駆動するための最終電極駆動信号と、最終電極以外の電極を駆動するための中段電極駆動信号とからなり、中段電極駆動信号は、前段水平駆動信号と同期しており、中段電極駆動信号の電位差は、前段水平駆動信号の電位差よりも大きいとよい。
【００３２】
このように、終段電極部には、高い電圧の駆動信号が入力されるので、適切な深さの電位の井戸を形成することができるので、信号電荷を適切にフローティングディフュージョンに転送することができる。
【００３３】
また、本発明は、固体撮像素子であって、入射する光の強さに応じた信号電荷を発生する光電変換素子部と、光電変換素子部が発生した信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤ部と、垂直ＣＣＤ部によって転送された信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤ部と、水平ＣＣＤ部の出力端に接続され、水平方向に転送された信号電荷を電圧に変換して出力する出力部とを備える。垂直ＣＣＤ部には、垂直方向に信号電荷を転送するための垂直駆動信号が入力される。水平ＣＣＤ部の出力端における最終電極を少なくとも含む終段電極部は、終段電極部以外における水平ＣＣＤ電極とは分離独立に配線されており、終段電極部には、終段電極部の下に蓄積される信号電荷を転送するための終段水平駆動信号が入力される。出力部におけるリセットゲートには、リセット信号が入力される。終段電極部に含まれる電極以外の水平ＣＣＤ部における電極には、当該電極の下に蓄積される信号電荷を転送するための前段水平駆動信号が入力される。前段水平駆動信号の電位差は、垂直駆動信号、終段水平駆動信号、およびリセット信号の少なくともいずれか一つの電位差よりも小さい。
【００３４】
また、本発明は、入射する光の強さに応じた信号電荷を発生する光電変換素子部と、光電変換素子部が発生した信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤ部と、垂直ＣＣＤ部によって転送された信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤ部と、水平ＣＣＤ部の出力端に接続され、水平方向に転送された信号電荷を電圧に変換して出力する出力部とを備える固体撮像素子を駆動するための方法であって、垂直ＣＣＤ部に、垂直方向に信号電荷を転送するための垂直駆動信号を入力し、水平ＣＣＤ部の出力端における最終電極を少なくとも含み、前記終段電極部以外における水平ＣＣＤ電極とは分離独立に配線されている前記終段電極部に、終段電極部の下に蓄積される信号電荷を転送するための終段水平駆動信号を入力し、出力部におけるリセットゲートに、リセット信号を入力し、終段電極部に含まれる電極以外の水平ＣＣＤ部における電極に、当該電極の下に蓄積される信号電荷を転送するための前段水平駆動信号が入力し、前段水平駆動信号の電位差は、垂直駆動信号、終段水平駆動信号、およびリセット信号の少なくともいずれか一つの電位差よりも小さい。
【００３５】
また、本発明は、入射する光の強さに応じた信号電荷を発生する光電変換素子部と、光電変換素子部が発生した信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤ部と、垂直ＣＣＤ部によって転送された信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤ部と、水平ＣＣＤ部の出力端に接続され、水平方向に転送された信号電荷を電圧に変換して出力する出力部とを備える固体撮像素子を駆動するためのドライバＩＣである。当該ドライバＩＣは、垂直ＣＣＤ部に、垂直方向に信号電荷を転送するための垂直駆動信号を入力し、水平ＣＣＤ部の出力端における最終電極を少なくとも含み、前記終段電極部以外における水平ＣＣＤ電極とは分離独立に配線されている前記終段電極部に、終段電極部の下に蓄積される信号電荷を転送するための終段水平駆動信号を入力し、出力部におけるリセットゲートに、リセット信号を入力する。垂直駆動信号、終段水平駆動信号、およびリセット信号の少なくともいずれか一つの電位差は、終段電極部に含まれる電極以外の水平ＣＣＤ部における電極に入力される前段水平駆動信号の電位差よりも大きい。
【００３６】
また、本発明は、入射する光の強さに応じた信号電荷を発生する光電変換素子部と、光電変換素子部が発生した信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤ部と、垂直ＣＣＤ部によって転送された信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤ部と、水平ＣＣＤ部の出力端に接続され、水平方向に転送された信号電荷を電圧に変換して出力する出力部とを備える固体撮像素子を駆動するためのドライバＩＣである。垂直ＣＣＤ部には、垂直方向に信号電荷を転送するための垂直駆動信号が入力される。水平ＣＣＤ部の出力端における最終電極を少なくとも含み、前記終段電極部以外における水平ＣＣＤ電極とは分離独立に配線されている前記終段電極部には、終段電極部の下に蓄積される信号電荷を転送するための終段水平駆動信号が入力される。出力部におけるリセットゲートには、リセット信号が入力される。当該ドライバＩＣは、終段電極部に含まれる電極以外の水平ＣＣＤ部における電極に、当該電極の下に蓄積される信号電荷を転送するための前段水平駆動信号を入力する。前段水平駆動信号の電位差は、垂直駆動信号、終段水平駆動信号、およびリセット信号の少なくともいずれか一つの電位差よりも小さい。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、前段水平駆動信号の電位差が低く設定されているので、前段水平駆動信号を出力する水平ＣＣＤ部の消費電力が低くなる。終段水平駆動信号が高く設定されるので、先送り現象を回避することができる。また、リセット信号の電位差が高く設定されるので、フローティングディフュージョンを完全にリセットすることができる。したがって、飽和信号量を低下させることなく消費電力を低くすることができる固体撮像装置、固体撮像素子、ドライバＩＣ、および固体撮像素子の駆動方法が提供されることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置１００の概略的構成を示す図である。図１において、固体撮像装置１００は、固体撮像素子１０１と、垂直水平ドライバ回路１０２と、水平ドライバ回路１０３と、出力アンプ１０４とを備える。固体撮像素子１０１は、マトリックス状に配置された複数の光電変換素子１０５と、複数の垂直ＣＣＤ１０６と、水平ＣＣＤ部１０７と、出力部１０８とを含む。複数の光電変換素子１０５をまとめて光電変換素子部という。複数の垂直ＣＣＤ１０６をまとめて垂直ＣＣＤ部という。
【００３９】
各光電変換素子１０５は、光の強さに応じて信号電荷を発生する。
【００４０】
各垂直ＣＣＤ１０６は、２個の光電変換素子１０５に対応して４個の転送電極を有する。当該４個の転送電極には、それぞれ、４相の駆動信号（垂直駆動信号）φＶ１，φＶ２，φＶ３，およびφＶ４が入力される。駆動信号φＶ１，φＶ２，φＶ３，およびφＶ４が入力されることによって、垂直ＣＣＤ１０６は、４相駆動して、光電変換素子１０５によって得られた信号電荷を垂直方向に転送する。なお、本実施形態では、垂直ＣＣＤ１０６は、４相駆動によって信号電荷を転送することとするが、３相駆動等、４相駆動以外の駆動方法によって信号電荷を転送してもよい。
【００４１】
垂直ＣＣＤ１０６の出力側の端部には、水平ＣＣＤ部１０７が配置されている。ここでは、水平ＣＣＤ部１０７は、一つの水平ＣＣＤによって構成されているとしているが、複数の水平ＣＣＤによって構成されてもよい。水平ＣＣＤ部１０７が複数の水平ＣＣＤによって構成される場合については後述する。水平ＣＣＤ部１０７は、一つの垂直ＣＣＤ１０６に対応して、４個の転送電極を有する。当該４個の転送電極は、隣接する２個の転送電極が一組となる。各転送電極の組には、それぞれ、２相の駆動信号（前段水平駆動信号）φＨ１およびφＨ２が入力される。水平ＣＣＤ部１０７は、出力端に、最終電極１０７ｂとそれに隣接する電極１０７ｃとを有する終段電極部１０７ａを含む。終段電極部１０７ａは、水平ＣＣＤ部１０７における終段電極部１０７ａの電極以外の水平ＣＣＤ電極とは、分離独立に配線されている。最終電極１０７ｂおよび電極１０７ｃには、駆動信号（終段水平駆動信号）φＨＬが入力される。駆動信号φＨ１，φＨ２，およびφＨＬが入力されることによって、水平ＣＣＤ部１０７は、２相駆動して、垂直ＣＣＤ１０６からの信号電荷を水平方向に転送する。なお、本実施形態では、水平ＣＣＤ部１０７は、一つの垂直ＣＣＤ１０６に対応して、４個の転送電極を有することとした。しかし、水平ＣＣＤ部１０７は、一つの垂直ＣＣＤ１０６に対応して、２個の転送電極を有することによって、２相駆動してもよい。この場合、各転送電極の下は、不純物濃度が調整されているとよい。
【００４２】
水平ＣＣＤ部１０７の出力側には、信号電荷を電圧に変換して出力する出力部１０８が配置されている。出力部１０８は、出力ゲート１０９と、フローティングディフュージョン１１０と、リセットゲート１１１と、リセットドレイン１１２とを含む。出力ゲート１０９には、一定電圧の信号ＯＧが入力される。水平ＣＣＤ部１０７から転送されてきた信号電荷は、フローティングディフュージョン１１０によって電圧に変換され、出力アンプ１０４によって増幅されて、出力信号Ｖｏｕｔとして出力される。リセットゲート１１１には、リセット信号φＲが入力される。リセット信号φＲがオン状態になると、フローティングディフュージョン１１０がリセットドレイン１１２の電圧ＲＤにリセットされる。リセット動作の直後は、フローティングディフュージョン１１０の電圧が基準電圧となる。したがって、基準電圧と次の信号電荷に対応する電圧との差が、出力信号となる。
【００４３】
垂直水平ドライバ回路１０２は、駆動信号（垂直駆動信号）φＶ１，φＶ２，φＶ３，およびφＶ４、駆動信号（終段水平駆動信号）φＨＬ、ならびにリセット信号φＲを出力する。本実施形態では、垂直水平ドライバ回路１０２には、たとえば、３．３Ｖが供給されているとする。
【００４４】
水平ドライバ回路１０３は、駆動信号（前段水平駆動信号）φＨ１，およびφＨ２を出力する。本実施形態では、水平ドライバ回路１０３には、たとえば、１．８Ｖが供給されているとする。なお、垂直水平ドライバ回路１０２および水平ドライバ回路１０３に供給される電圧は、上記の例に限定されるものではない。ただし、垂直水平ドライバ回路１０２は、水平ドライバ回路１０３に比べて、高い電圧を扱うことができるドライバＩＣであるとする。
【００４５】
図２は、固体撮像装置１００における駆動信号φＨ１，φＨ２，およびφＨＬ、リセット信号φＲ、ならびに出力信号のタイミングチャートである。図３は、図１に示す水平ＣＣＤ部１０７および出力部１０８のＡＢ線における断面図および電位分布を示す図である。以下、図２および図３を参照しながら、固体撮像装置１００における水平転送および電荷検出について説明する。
【００４６】
図２に示すように、固体撮像装置１００において、駆動信号φＨ１およびφＨ２は、共に同じ電位差（たとえば、１．８Ｖ）を有する。駆動信号φＨＬおよびリセット信号φＲは、共に同じ電位差（たとえば、３．３Ｖ）を有する。このように、本実施形態では、駆動信号φＨＬおよびリセット信号φＲは、駆動信号φＨ１およびφＨ２とは独立に駆動する。駆動信号φＨ１およびφＨ２の電位差は、駆動信号φＨＬおよびリセット信号φＲのそれぞれの電位差に比べて小さい。なお、駆動信号φＨＬの電位差と、リセット信号φＲの電位差とは同じでなくてもよい。駆動信号φＨ１とφＨ２とは、同振幅逆位相である。駆動信号φＨＬは、駆動信号φＨ１と同じ位相を有するが、駆動信号φＨ１の振幅は、駆動信号φＨＬの振幅よりも小さい。リセット信号φＲは、駆動信号φＨ１が立ち上がるタイミングと同じタイミングで立ち上がる。
【００４７】
時刻ｔ１において、駆動信号φＨ１およびφＨＬがハイになり、駆動信号φＨ２がローとなるので、図３に示すように、垂直ＣＣＤ１０６から転送されてきた信号電荷は、駆動信号φＨ１が入力される電極（２個の電極の内、直下の不純物濃度が変更されていない方の電極）の下の電位の井戸に蓄積される。また、水平ＣＣＤ１０７を転送してきた信号電荷は、出力端部において、駆動信号φＨＬが入力される電極（２個の電極の内、直下の不純物濃度が変更されていない方の電極）の下の電位の井戸に蓄積される。さらに、時刻ｔ１において、リセット信号φＲがハイになるので、フローティングディフュージョン（ＦＤＡ）がリセットドレイン（ＲＤ）の電圧にリセットされる。
【００４８】
駆動信号φＨ１およびφＨ２の電位差が従来に比べて小さくなっているので、駆動信号φＨ１およびφＨ２が入力される電極の下の電位の井戸は、浅くなる（図１０と図３とを比較参照）。しかし、駆動信号φＨＬの電位差は、従来と同じであるので、駆動信号φＨＬが入力される電極の下の電位の井戸は、従来と同じ深さになる。したがって、先送り現象は発生しない。また、リセット信号φＲの電位差は、従来と同じであるので、フローティングディフュージョンに蓄積された信号電荷は、適切にリセットされることとなる。したがって、飽和信号量は、低下しない。
【００４９】
時刻ｔ２において、駆動信号φＨ１およびφＨＬはハイであり、駆動信号φＨ２がローであり、リセット信号φＲはローである。このとき、図３に示すように、フローティングディフュージョン（ＦＤＡ）に信号電荷が蓄積される準備が整う。
【００５０】
時刻ｔ３において、駆動信号φＨ１およびφＨＬがローとなり、駆動信号φＨ２がハイとなる。このとき、図３に示すように、駆動信号φＨ２が入力される電極の下の電位の井戸に向けて、駆動信号φＨ１が入力される電極の下の信号電荷が移動する。合わせて、駆動信号φＨＬが入力される電極の下の信号電荷が、フローティングディフュージョン（ＦＤＡ）の下の電位の井戸に向けて、移動する。
【００５１】
図３に示すように、駆動信号φＨ１およびφＨ２が入力される電極の下における電位の井戸の相対的な関係は、２相転送が適切に行われる関係となっているので、駆動信号φＨ１およびφＨ２の電位差を下げたとしても、信号電荷が適切に転送される。
【００５２】
時刻ｔ４において、フローティングディフュージョン（ＦＤＡ）に転送された信号電荷が、電圧に変換されて、出力信号として出力される。
【００５３】
以下、駆動信号φＨ１，φＨ２，およびφＨＬ、リセット信号φＲの入力が繰り返されることによって、水平ＣＣＤ１０７は、信号電荷を転送する。
【００５４】
このように、第１の実施形態によれば、固体撮像装置１００は、水平ドライバ回路１０３から水平ＣＣＤに入力される駆動信号の内、φＨ１およびφＨ２を低電圧化する一方、駆動信号φＨＬおよびリセット信号φＲの電圧を従来のレベルに維持しておく。これにより、駆動信号φＨＬの電圧低下による先送り現象およびリセット信号φＲの電圧低下による飽和信号量の低下を防止することができると共に、駆動信号φＨ１およびφＨ２の低電圧化によって、消費電力を低減することができる。よって、飽和信号量を低減させることなく消費電力を低くすることができる固体撮像装置が提供されることとなる。
【００５５】
なお、上記実施形態では、前段水平駆動信号（φＨ１，φＨ２）の電位差は、垂直駆動信号（φＶ１〜φＶ４）、終段水平駆動信号（φＨＬ）、およびリセット信号（φＲ）のそれぞれの電位差よりも小さいとした。しかし、前段水平駆動信号（φＨ１，φＨ２）の電位差は、垂直駆動信号（φＶ１〜φＶ４）、終段水平駆動信号（φＨＬ）、およびリセット信号（φＲ）の少なくともいずれか一つの電位差よりも小さければ、消費電力の低減効果を得ることができる。この場合も、当然、駆動信号φＨＬおよびリセット信号φＲの電圧を従来のレベルに維持しておくことによって、飽和信号量の低減を防止することができる。すなわち、前段水平駆動信号（φＨ１，φＨ２）の電位差は、垂直駆動信号（φＶ１〜φＶ４）、終段水平駆動信号（φＨＬ）、およびリセット信号（φＲ）の全ての電位差よりも必ず小さい必要はなく、少なくともいずれか一つの電位差よりも小さければ、効果が得られる。
【００５６】
なお、終段電極部１０７ａは、水平ＣＣＤ部１０７の出力端における最終電極１０７ｂを少なくとも含むように構成されていればよい。すなわち、第１の実施形態では、終段電極部１０７ａは、最終電極１０７ｂのみを含んでいてもよい。この場合、最終電極１０７ｂにのみ、電位差が前段水平駆動信号よりも大きい高い終段水平駆動信号が入力されるとよい。逆に、終段電極部１０７ａは、最終電極１０７ｂおよび電極１０７ｃに加えて、他の電極を含んでいてもよい。この場合、当該他の電極には、駆動信号φＨ１およびφＨ２に同期するが、電位差が前段水平駆動信号よりも大きい駆動信号が入力されるとよい。
【００５７】
なお、水平ＣＣＤ部１０７は、複数の水平ＣＣＤを含んでいてもよい。この場合、各水平ＣＣＤの出力端における最終電極を少なくとも含む終段電極部に、電位差が前段水平駆動信号よりも大きい終段水平駆動信号が入力されるとよい。
【００５８】
（第２の実施形態）
第２の実施形態において、固体撮像装置の構成は、第１の実施形態の場合と同様であるので、図１を援用することとする。第２の実施形態では、駆動信号φＨＬの位相が、駆動信号φＨ１と比べて、所定の時間ｔａだけ進んでいる。図４は、第２の実施形態における固体撮像装置での駆動信号φＨ１，φＨ２，およびφＨＬ、リセット信号φＲ、ならびに出力信号のタイミングチャートである。
【００５９】
駆動信号φＨＬは、最終電極１０７ｂに入力される信号（最終電極駆動信号）である。駆動信号φＨ１およびφＨ２は、第１の前段水平駆動信号φＨ１および第２の前段水平駆動信号φＨ２からなる。
【００６０】
図４に示すように、駆動信号φＨＬは、駆動信号φＨ１に比べて、位相が時間ｔａだけ進んでいる。すなわち、駆動信号φＨＬは、駆動信号φＨ１の立ち上がりタイミングよりも早く立ち上がり、駆動信号φＨ１の立ち下がりタイミングよりも早く立ち下がる。駆動信号φＨ１および駆動信号φＨ２の電位差は、駆動信号φＨＬおよびリセット信号φＲのそれぞれの電位差に比べて小さい。駆動信号φＨ１とφＨ２とは、同振幅逆位相である。リセット信号φＲは、駆動信号φＨ１が立ち上がるタイミングと同じタイミングで立ち上がる。
【００６１】
駆動信号φＨ１が立ち下がるタイミングよりも時間ｔａだけ早い時刻ｔ５において、駆動信号φＨＬは、立ち下がる。したがって、駆動信号φＨＬが入力される電極の下の信号電荷は、従来に比べ、早いタイミングでフローティングディフュージョンに移動することとなる。したがって、信号時間が従来に比べて長くなる。従って、積分信号量が増加することとなる。これにより、積分信号量を増大させ、かつ飽和信号量を低下させることなく消費電力を低減することができる固体撮像装置が提供されることとなる。
【００６２】
なお、駆動信号φＨＬの立ち上がるタイミングを駆動信号φＨ１の立ち上がるタイミングよりも遅らせ、駆動信号φＨＬの立ち下がるタイミングを駆動信号φＨ１の立ち下がるタイミングよりも遅らせてもよい。図５は、駆動信号φＨＬの立ち上がるタイミングを駆動信号φＨ１の立ち上がるタイミングよりもｔｃ遅らせ、駆動信号φＨＬの立ち下がるタイミングを駆動信号φＨ１の立ち下がるタイミングよりもｔｃ遅らせたときのタイミングチャートである。このようにすることによって、図５に示すように、基準電圧を示すフィードスルー期間が長くなる。したがって、ノイズを低減することができる。
【００６３】
以上のように、終段水平駆動信号と前段水平駆動信号との位相を異ならせることによって、積分信号量の増大効果や、ノイズ低減効果を得ることができる。
【００６４】
（第３の実施形態）
第３の実施形態において、固体撮像装置の構成は、第１の実施形態の場合と同様であるので、図１を援用することとする。第３の実施形態では、リセット信号の立ち上がり時刻が、駆動信号φＨ１の立ち上がり時刻に比べて、所定の時間ｔｂだけ遅れている。図６は、第３の実施形態における固体撮像装置での駆動信号φＨ１，φＨ２，およびφＨＬ、リセット信号φＲ、ならびに出力信号のタイミングチャートである。
【００６５】
図６に示すように、リセット信号φＲの立ち上がり時刻は、駆動信号φＨ１の立ち上がり時刻に比べて、時間ｔｂだけ遅れている。すなわち、リセット信号φＲは、駆動信号φＨ１の立ち上がりタイミングよりも遅く立ち上がる。駆動信号φＨ１および駆動信号φＨ２の電位差は、駆動信号φＨＬおよびリセット信号φＲのそれぞれの電位差に比べて小さい。駆動信号φＨ１とφＨＬとは、同振幅同位相である。
【００６６】
駆動信号φＨ１が立ち上がるタイミングよりも時間ｔｂだけ後の時刻ｔ６において、リセット信号φＲは、立ち上がる。したがって、フローティングディフュージョンに蓄積されていた信号電荷は、従来に比べ、遅いタイミングでリセットされることとなる。したがって、積分信号量が増加することとなる。これにより、積分信号量を増大させ、かつ飽和信号量を低下させることなく消費電力を低減することができる固体撮像装置が提供されることとなる。
【００６７】
なお、リセット信号φＲが、駆動信号φＨ１よりも早く立ち上がるようにしてもよい。図７は、リセット信号φＲが、駆動信号φＨ１よりもｔｄ早く立ち上がるようにしたときのタイミングチャートである。このようにすることによって、図７に示すように、基準電圧を示すフィードスルー期間が長くなる。したがって、ノイズを低減することができる。
【００６８】
（第４の実施形態）
第１の実施形態では、水平ＣＣＤの出力端における二つの電極に入力される駆動信号φＨＬの電圧を高く維持しておいて、それ以外の電極に入力される駆動信号φＨ１およびφＨ２の電圧を低くすることとした。第４の実施形態では、駆動信号φＨ１およびφＨ２の内、水平ＣＣＤの側におけるいくつかの電極に入力する駆動信号φＨ１およびφＨ２の電圧を高く維持しておく固体撮像装置について説明する。
【００６９】
図８は、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置４００の概略的構成の一部を示す図である。図８では、固体撮像装置４００の水平ＣＣＤ部４０７、垂直ＣＣＤ１０６、出力部４０８、垂直水平ドライバ回路４０２、および水平ドライバ回路４０３が図示されている。図示されていない構成については、第１の実施形態と同様である。
【００７０】
水平ＣＣＤ部４０７は、垂直ＣＣＤ１０６から転送されてきた信号電荷を蓄積する電極４０７３，４０７４と、出力部４０８におけるフローティングディフュージョン４１０に向けて先細りとなる電極４０７２，４０７１，および４０７０とを含む。電極４０７２，４０７１，および４０７０によって、終段電極部が構成される。電極４０７３，４０７４の幅Ｗ１は、一定である。電極４０７２は、幅Ｗ２の電極と、幅Ｗ３の電極とからなる。電極４０７１は、幅Ｗ４の電極と、幅Ｗ５の電極とからなる。電極４０７０は、幅Ｗ６の電極と、幅Ｗ７の電極（最終電極）とからなる。Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３＜Ｗ４＜Ｗ５＜Ｗ６＜Ｗ７の関係が成立する。このように、電極がフローティングディフュージョン４１０に近づくにつれて、電極の幅は大きくなる。
【００７１】
電極４０７３には、駆動信号（第１の前段水平駆動信号）φＨ１ｂが入力される。電極４０７４には、駆動信号（第２の前段水平駆動信号）φＨ２ｂが入力される。駆動信号φＨ１ｂおよびφＨ２ｂは、電位差が低く設定されており、水平ドライバ回路４０３から出力される。
【００７２】
電極４０７２には、駆動信号（中段電極駆動信号）φＨ２ａが入力される。電極４０７１には、駆動信号（中段電極駆動信号）φＨ１ａが入力される。電極４０７０には、駆動信号（最終電極駆動信号）φＨＬが入力される。終段電極部４０７５を駆動するための終段水平駆動信号は、中段電極駆動信号と、最終電極駆動信号とからなる。終段電極部４０７５は、水平ＣＣＤ部４０７における終段電極部４０７５の電極（４０７０，４０７１，および４０７２）以外の水平ＣＣＤ電極（４０７３，および４０７４）とは、分離独立に配線されている。駆動信号φＨ２ａ，φＨ１ａ，およびφＨＬは、電位差が高く設定されており、垂直水平ドライバ回路４０２から出力される。水平ＣＣＤ部４０７はフローティングディフュージョン４１０に近づくにつれて先細りとなる構造を有しているので、信号電荷は、フローティングディフュージョン４１０に蓄積しやすくなる。電極４０７２，４０７１，４０７０は、フローティングディフュージョン４１０に近づくにつれて、縦方向の長さが小さくなる一方、幅が大きくなる。そのため、低い電圧の駆動信号が入力されたのでは、十分な深さの電位の井戸を形成することができない。そこで、本実施形態では、先細りになる電極４０７２，４０７１，４０７０には、高い電圧の駆動信号を入力することとする。
【００７３】
出力部４０８は、出力ゲート４０９と、フローティングディフュージョン４１０と、リセットゲート４１１と、リセットドレイン４１２とを含む。リセットゲート４１１には、垂直水平ドライバ回路４０２からのリセット信号φＲが入力される。
【００７４】
図９は、固体撮像装置４００における駆動信号φＨ１ａ，φＨ２ａ，φＨ１ｂ，φＨ２ｂ，およびφＨＬ、リセット信号φＲ、ならびに出力信号のタイミングチャートである。図９に示すように、駆動信号φＨ１ａとφＨＬとは、同振幅同位相である。駆動信号φＨ１ａとφＨ２ａとは、同振幅逆位相である。駆動信号φＨ１ｂとφＨ２ｂとは、同振幅逆位相である。駆動信号φＨ１ｂおよびφＨ２ｂの電位差は、駆動信号φＨ１ａ，φＨ２ａ，およびφＨＬ、ならびにリセット信号φＲのぞれぞれの電位差に比べて小さい。駆動信号φＨ１ｂが立ち上がるタイミングで、リセット信号φＲ、駆動信号φＨＬおよびφＨ１ａが立ち上がる。駆動信号φＨ２ｂが立ち上がるタイミングで、駆動信号φＨ２ａが立ち上がる。
【００７５】
駆動信号φＨ１ｂとφＨ１ａとは、振幅の大きさが異なる以外は、同じタイミングで変化する。駆動信号φＨ２ｂとφＨ２ｂとは、振幅の大きさが異なる以外は、同じタイミングで変化する。すなわち、駆動信号φＨ１ａおよびφＨ２ａと駆動信号φＨ１ｂおよびφＨ２ｂとは、同期している。加えて、駆動信号φＨ１ａおよびφＨ２ａの電位差が大きいので十分な深さの電位の井戸が形成される。したがって、水平ＣＣＤ部４０７における電極４０７４，４０７３，４０７２，および４０７１によって、信号電荷が適切に転送される。
【００７６】
電極４０７０に入力される駆動信号φＨＬの電位差は従来と同等のレベルに維持されているので、先送り現象は発生しない。また、リセット信号φＲの電位差は従来と同等のレベルに維持されているので、飽和信号量は低減しない。
【００７７】
これにより、飽和信号量を低減させることなく消費電力を低くすることができる固体撮像装置が提供されることとなる。
【００７８】
なお、第４の実施形態においても、第１の実施形態と同様、駆動信号φＨ１ｂ，φＨ２ｂの電位差は、垂直駆動信号、終段水平駆動信号、およびリセット信号の少なくともいずれか一つの電位差よりも小さければ、消費電力低減の効果が得られる。当然、飽和信号量の低減を防止するために、終段水平駆動信号およびリセット信号の電位差は、従来レベルを維持しておくのが好ましい。
【００７９】
なお、第４の実施形態における固体撮像素子は、第２の実施形態のように、駆動信号φＨＬの位相を進ませて駆動してもよいし、駆動信号φＨＬの位相を遅らせて駆動してもよいし、第３の実施形態のように、リセット信号の位相を遅らせて駆動してもよいし、リセット信号の位相を進ませて駆動してもよい。それにより、第２または第３の実施形態と同様の効果が得られる。
【００８０】
なお、第１〜第４の実施形態に示した垂直水平ドライバ回路および水平ドライバ回路は、上記のような信号を出力して固体撮像素子に入力するためのドライバＩＣとして、提供することができる。
【００８１】
また、第１〜第４の実施形態に示した固体撮像素子の駆動方法を用いれば、飽和信号量を低減させることなく消費電力が低くなるように、固体撮像装置を駆動することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明の固体撮像装置は、飽和信号量を低減させることなく消費電力を低くすることができ、カメラ等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置１００の概略的構成を示す図
【図２】固体撮像装置１００における駆動信号φＨ１，φＨ２，およびφＨＬ、リセット信号φＲ、ならびに出力信号のタイミングチャート
【図３】図１に示す水平ＣＣＤ部１０７および出力部１０８のＡＢ線における断面図および電位分布を示す図
【図４】第２の実施形態における固体撮像装置での駆動信号φＨ１，φＨ２，およびφＨＬ、リセット信号φＲ、ならびに出力信号のタイミングチャート
【図５】駆動信号φＨＬの立ち上がるタイミングを駆動信号φＨ１の立ち上がるタイミングよりも遅らせ、駆動信号φＨＬの立ち下がるタイミングを駆動信号φＨ１の立ち下がるタイミングよりも遅らせたときのタイミングチャート
【図６】第３の実施形態における固体撮像装置での駆動信号φＨ１，φＨ２，およびφＨＬ、リセット信号φＲ、ならびに出力信号のタイミングチャート
【図７】リセット信号φＲが、駆動信号φＨ１よりも早く立ち上がるようにしてたときのタイミングチャート
【図８】本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置４００の概略的構成の一部を示す図
【図９】固体撮像装置４００における駆動信号φＨ１ａ，φＨ２ａ，φＨ１ｂ，φＨ２ｂ，およびφＨＬ、リセット信号φＲ、ならびに出力信号のタイミングチャート
【図１０】従来の固体撮像装置９００の概略的構成を示す図
【図１１】従来の固体撮像装置９００における駆動信号φＨ１，φＨ２，およびφＨＬ、リセット信号φＲ、ならびに出力信号のタイミングチャート
【図１２】図８に示す水平ＣＣＤ９０７および出力部９０８のＡＢ線における断面図および電位分布を示す図
【図１３】リセット信号φＲの電圧低下による飽和信号量の低下を説明するための図
【図１４】先送り現象を説明するための図
【図１５】先送り現象が発生したことによる高照度化を説明するための図
【符号の説明】
【００８４】
１００，４００  固体撮像装置
１０１  固体撮像素子
１０２，４０２  垂直水平ドライバ回路
１０３，４０３  水平ドライバ回路
１０４  出力アンプ
１０５  光電変換素子
１０６  垂直ＣＣＤ
１０７，４０７  水平ＣＣＤ部
１０７ａ，４０７５  終段電極部
１０７ｂ，４０７０  最終電極
１０７ｃ，４０７１，４０７２，４０７３，４０７４  電極
１０８，４０８  出力部
１０９，４０９  出力ゲート
１１０，４１０  フローティングディフュージョン
１１１，４１１  リセットゲート
１１２，４１２  リセットドレイン
【図１】
2006339272.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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