(57)【要約】【課題】補正ための基準信号を撮像素子内部の1箇所から出力させることのできる固体撮像素子を得、均一な基準信号により補正精度を向上させる。【解決手段】二次元アレイ状に配列された複数の画素２３と、画素２３の検出電荷を画素列毎に読み出し転送する複数の垂直電荷転送路２５と、各垂直電荷転送路２５の転送端部に沿って設けられ各垂直電荷転送路２５によって転送されてきた検出電荷を受け取り転送する水平電荷転送路２７とを備え、水平電荷転送路２７が複数に分割されて各水平電荷転送路２７の出力端部のそれぞれに電圧値信号を出力する出力部２９Ｌ，２９Ｒが設けられた固体撮像素子１００であって、所定量の基準電荷を発生する基準電荷発生部３１と、分割された水平転送路２７の間に配置され基準電荷発生部３１が発生する基準電荷を分割した各水平転送路２７へ分岐させて供給する基準電荷分岐部３５とを備えた。【選択図】図１
2008147918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元アレイ状に配列された複数の画素と、前記画素の検出電荷を画素列毎に読み出し転送する複数の垂直電荷転送路と、各垂直電荷転送路の転送端部に沿って設けられ各垂直電荷転送路によって転送されてきた前記検出電荷を受け取り転送する水平電荷転送路と、を備え、前記水平電荷転送路が複数に分割されて各水平電荷転送路の出力端部のそれぞれに電圧値信号を出力する出力部が設けられた固体撮像素子であって、
所定量の基準電荷を発生する基準電荷発生部と、
前記分割された水平転送路の間に配置され前記基準電荷発生部が発生する基準電荷を前記分割した各水平転送路へ分岐させて供給する基準電荷分岐部と、
を備えた固体撮像素子。
【請求項２】
請求項１記載の固体撮像素子であって、
前記基準電荷発生部が、電荷の注入時に所定電圧が印加されて電荷蓄積部となる不純物領域を有し、
前記基準電荷分岐部が、前記不純物領域に蓄積された前記基準電荷を前記複数の水平電荷転送路のいずれかに転送する電荷転送時にオン電圧が印加され、前記不純物領域のポテンシャル電位より高いポテンシャル電位に制御し、前記不純物領域の基準電荷を前記水平電荷転送路のいずれかに流し込む制御電極を有する固体撮像素子。
【請求項３】
請求項２記載の固体撮像素子であって、
前記不純物領域に対応して設けられた蓄積電極が、互いに隣接する第１蓄積電極と第２蓄積電極からなり、前記第１蓄積電極と前記制御電極によって前記第２蓄積電極直下の不純物領域両脇側にポテンシャル障壁を形成する固体撮像素子。
【請求項４】
二次元アレイ状に配列された複数の画素の検出電荷を、画素列毎に複数の垂直転送路に読み出し、各垂直電荷転送路の転送端部に沿って分割して設けられた複数の水平電荷転送路に前記各垂直電荷転送路によって転送されてきた前記検出電荷をそれぞれ受け取り転送し、各水平電荷転送路の出力端部の出力部で前記検出電荷を電圧値信号に変換して出力する固体撮像素子の駆動方法であって、
基準電荷発生部で所定量の基準電荷を発生させた後、この基準電荷を前記分割された水平電荷転送路の間の基準電荷分岐部へ注入し、該注入された基準電荷を前記分割された複数の水平電荷転送路のそれぞれに分岐させて転送する固体撮像素子の駆動方法。
【請求項５】
請求項４記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記基準電荷分岐部へ注入する基準電荷の電荷量を任意に変化させて、異なる電荷量に対応する電圧値信号を出力する固体撮像素子の駆動方法。
【請求項６】
請求項５記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記基準電荷発生部で、電荷を蓄積する不純物領域に対応して設けられた蓄積電極が、互いに隣接する第１蓄積電極と第２蓄積電極からなり、前記第１蓄積電極と前記制御電極によって前記第２蓄積電極直下の不純物領域両脇側にポテンシャル障壁を形成し、前記第１蓄積電極の印加電圧に応じて前記不純物領域に蓄積される基準電荷量を決定する固体撮像素子の駆動方法。
【請求項７】
請求項５記載の固体撮像素子であって、
前記基準電荷発生部で、電荷を蓄積する不純物領域から複数回にわたって電荷を前記基準電荷分岐部に注入する固体撮像素子の駆動方法。
【請求項８】
請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の固体撮像素子と、
前記基準電荷分岐部から注入された基準電荷に対応する電圧値信号に基づき、前記分割された各水平電荷転送路からの出力信号の特性差を求めて補正情報を生成する補正情報生成手段と、
前記固体撮像素子の前記各水平電荷転送路からの出力信号から被写体画像データを合成するときに前記補正情報に基づいて前記出力信号を補正処理する補正処理手段と、
を備えたデジタルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平電荷転送路が少なくとも二分割された固体撮像素子及びその駆動方法並びにデジタルカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子では、従来より高速化のために、水平転送路を分断して、分割転送することが試みられているが、この構成の場合、アンプが複数存在することになるため、アンプのゲインやオフセットなど、分断された転送路同士で、出力信号のレベルを合わせる必要がある。このため、転送路に基準信号を生成するための電荷を注入し、この電荷による出力信号を調整することが行われている。例えば特許文献１には複数段の電荷転送を行う構成例が開示されている。この構成では、複数の出力の補正を目的に、基準信号となる電荷を注入し、複数ラインに同時に信号電荷の注入を行なうことが可能となっているが、そのために複数段の信号注入用転送路が必要となる。このため、電荷転送路を新たに設ける必要があり、パターンやプロセスが複雑化する不利がある。
【０００３】
また、特許文献２には水平電荷転送路の中央から電荷を注入する構成例が開示されている。図１１は従来の固体撮像素子における入力部の構成を（ａ）、その要部におけるポテンシャルを（ｂ）に示した説明図である。この固体撮像装置は、中央部に電荷入力手段があり、その両側に直列に２本のＣＣＤ１が配置されている。図において、３は光電変換部で複数の受光素子により構成されている。１は光電変換部３で検出した信号電化を順次転送するＣＣＤ、５はそのオン動作により光電変換部３で検出した信号電荷をＣＣＤ１に送るトランスファゲート、７はＣＣＤ１に外部から電気的に電荷を注入するための電荷入力端子でＶinは印加電圧、８、９はＣＣＤ１の転送電極でΦ１、Φ２はそれぞれ転送電極８，９の入力信号、１１は電荷入力端子７から入力された電荷を制御する第１の電荷入力制御ゲート、１３は第２の電荷入力制御ゲートと初段の転送電極の両方の機能を兼ね備えた兼用ゲートであり、電荷入カモード時には第２の入力制御ゲートとして働き、撮像モード時には転送電極７と同様に転送ゲートとして働く。
【０００４】
この固体撮像装置では、電荷入力モード時、兼用ゲート１３は、第１の電荷入力制御ゲート１１とともに、第２の電荷入力制御ゲートとして働く。電荷入力端子７及び転送電極８，９にはクロックパルスを入力し、第１の電荷入力制御ゲート１１と兼用ゲート１３には直流電圧ＶG1L,ＶG1Hを印加する。そして、このゲート１１，１３に印加する電圧差により、入力電荷の量を計量し、所望の値に制御している。
【０００５】
時刻ｔ１からｔ２になると、電荷入力端子７から電荷が入力制御ゲート１１及び兼用ゲート１３下のポテンシャル井戸に流入し、ｔ３になると電荷入力端子７は再び高レベルとなり、計量された入力電荷Ｑは兼用ゲート１３下のポテンシャル井戸に蓄積される。次に、時刻がｔ４になると転送電極９が高レベルとなり電荷ＱはＣＣＤ転送電極９下のポテンシャル井戸内に流入する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３６４２３５号公報
【特許文献２】特開平４−２０７３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に開示される固体撮像装置は、簡単に電荷を注入できるが、左右で必ずしも同じ信号になるとは限らない。つまり、第１の電荷入力制御ゲート１１と兼用ゲート１３とは、電荷入力端子７を挟んで、それぞれ一対ずつ設けられていることから、電荷量を溜める（決める）ポテンシャル井戸が２つ存在する。このため、補正しようとしても、２つのポテンシャル井戸の電荷量に狂いがあれば、基準信号も相互に異なり、正確な補正が行えない。
従って、水平左右両方向に電荷転送路を備えた個体撮像素子において、左右それぞれの出力アンプのゲインの違いによる出力差を正確に調整せずに信号処理すれば、分割した箇所を起点として左右の出力信号に差が発生し、あたかも段差があるような画像となってしまう。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、補正ための基準信号を撮像素子内部の1箇所から正確に出力させることのできる固体撮像素子及びその駆動方法並びにデジタルカメラを提供し、もって、均一な基準信号により補正精度の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１）  二次元アレイ状に配列された複数の画素と、前記画素の検出電荷を画素列毎に読み出し転送する複数の垂直電荷転送路と、各垂直電荷転送路の転送端部に沿って設けられ各垂直電荷転送路によって転送されてきた前記検出電荷を受け取り転送する水平電荷転送路と、を備え、前記水平電荷転送路が複数に分割されて各水平電荷転送路の出力端部のそれぞれに電圧値信号を出力する出力部が設けられた固体撮像素子であって、
所定量の基準電荷を発生する基準電荷発生部と、
前記分割された水平転送路の間に配置され前記基準電荷発生部が発生する基準電荷を前記分割した各水平転送路へ分岐させて供給する基準電荷分岐部と、
を備えた固体撮像素子。
【０００９】
この固体撮像素子によれば、電荷発生部を複数箇所に設けると、それぞれに溜まる電荷がプロセス上の誤差などにより完全に一致せず、ある程度の誤差を含み、不正確となるが、本構成は1箇所で電荷を発生させるので、プロセス誤差によらず、常に一定の電荷を生成でき、電荷量を変更しても水平電荷転送路の左右で異なることがなく、発生させた電荷を水平電荷転送路の左右に分岐して供給しても、均一な基準信号が得られる。
【００１０】
（２）  （１）記載の固体撮像素子であって、
前記基準電荷発生部が、電荷の注入時に所定電圧が印加されて電荷蓄積部となる不純物領域を有し、
前記基準電荷分岐部が、前記不純物領域に蓄積された前記基準電荷を前記複数の水平電荷転送路のいずれかに転送する電荷転送時にオン電圧が印加され、前記不純物領域のポテンシャル電位より高いポテンシャル電位に制御し、前記不純物領域の基準電荷を前記水平電荷転送路のいずれかに流し込む制御電極を有する固体撮像素子。
【００１１】
この固体撮像素子によれば、不純物領域に電荷が蓄積された状態で、複数の水平電荷転送路のいずれかに対応する制御電極にオン電圧が印加されると、当該制御電極に応じた水平電荷転送路へ電荷が転送される。つまり、いずれかの制御電極にオン電圧が印加されることにより、電荷の転送される水平電荷転送路が決定される。
【００１２】
（３）  （２）記載の固体撮像素子であって、
前記不純物領域に対応して設けられた蓄積電極が、互いに隣接する第１蓄積電極と第２蓄積電極からなり、前記第１蓄積電極と前記制御電極によって前記第２蓄積電極直下の不純物領域両脇側にポテンシャル障壁を形成する固体撮像素子。
【００１３】
この固体撮像素子によれば、注入電荷が供給されて、この電荷が第２蓄積電極の直下の不純物領域に流れ込む。第２蓄積電極直下の不純物領域では、その両脇側の第１蓄積電極と制御電極の電位によってポテンシャル障壁が形成され、第２蓄積電極に電荷が溜められる。
【００１４】
（４）  二次元アレイ状に配列された複数の画素の検出電荷を、画素列毎に複数の垂直転送路に読み出し、各垂直電荷転送路の転送端部に沿って分割して設けられた複数の水平電荷転送路に前記各垂直電荷転送路によって転送されてきた前記検出電荷をそれぞれ受け取り転送し、各水平電荷転送路の出力端部の出力部で前記検出電荷を電圧値信号に変換して出力する固体撮像素子の駆動方法であって、
基準電荷発生部で所定量の基準電荷を発生させた後、この基準電荷を前記分割された水平電荷転送路の間の基準電荷分岐部へ注入し、該注入された基準電荷を前記分割された複数の水平電荷転送路のそれぞれに分岐させて転送する固体撮像素子の駆動方法。
【００１５】
この固体撮像素子の駆動方法によれば、複数の出力部の特性差が精度良く検出されて補正可能となる。
【００１６】
（５）  （４）記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記基準電荷分岐部へ注入する基準電荷の電荷量を任意に変化させて、異なる電荷量に対応する電圧値信号を出力する固体撮像素子の駆動方法。
【００１７】
この固体撮像素子の駆動方法によれば、第２蓄積電極直下の不純物領域に蓄積される電荷が、第１蓄積電極との電位差分に相当する電荷量となることから、この第１蓄積電極と第２蓄積電極の電位差を調整することによって、基準電荷分岐部への蓄積電荷量が調整可能となる。これにより、蓄積電荷量に応じた異なる電圧値信号の出力が可能となり、異なる電圧値信号に応じて得た基準信号に基づく細かな補正が可能となる。
【００１８】
（６）  （５）記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記基準電荷発生部で、電荷を蓄積する不純物領域に対応して設けられた蓄積電極が、互いに隣接する第１蓄積電極と第２蓄積電極からなり、前記第１蓄積電極と前記制御電極によって前記第２蓄積電極直下の不純物領域両脇側にポテンシャル障壁を形成し、前記第１蓄積電極の印加電圧に応じて前記不純物領域に蓄積される基準電荷量を決定する固体撮像素子の駆動方法。
【００１９】
この固体撮像素子の駆動方法によれば、注入電荷が供給され、この電荷が第２蓄積電極の直下の不純物領域に流れ込む。第２蓄積電極直下の不純物領域では、その両脇側の第１蓄積電極と制御電極の電位によってポテンシャル障壁が形成され、第２蓄積電極に電荷が溜められる。そして、第１蓄積電極の印加電圧に応じてポテンシャル障壁の高さが決定され、第２蓄積電極直下の不純物領域に蓄積可能な基準電荷量が決定される。
【００２０】
（７）  （５）記載の固体撮像素子であって、
前記基準電荷発生部で、電荷を蓄積する不純物領域から複数回にわたって電荷を前記基準電荷分岐部に注入する固体撮像素子の駆動方法。
【００２１】
この固体撮像素子の駆動方法によれば、複数回にわたって電荷が基準電荷分岐部に注入されることで、深いポテンシャルが形成可能となり、通常より高い電圧値信号に応じた基準信号が得られるようになる。これにより、出力部で発生する特性差を広い範囲で精度よく補正することが可能となる。
【００２２】
（８）  （１）〜（３）のいずれか１項記載の固体撮像素子と、
前記基準電荷分岐部から注入された基準電荷に対応する電圧値信号に基づき、前記分割された各水平電荷転送路からの出力信号の特性差を求めて補正情報を生成する補正情報生成手段と、
前記固体撮像素子の前記各水平電荷転送路からの出力信号から被写体画像データを合成するときに前記補正情報に基づいて前記出力信号を補正処理する補正処理手段と、
を備えたデジタルカメラ。
【００２３】
このデジタルカメラによれば、均一な基準信号が用いられて、出力信号差が高精度に補正されることで、従来のように、左右それぞれの出力アンプのゲインの違いによる出力差をそのまま信号処理することにより生じていた、分割箇所を起点とする左右の出力信号差による段差が解消され、良好な画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る固体撮像素子によれば、所定量の基準電荷を発生する基準電荷発生部と、分割された水平転送路の間に配置され基準電荷発生部が発生する基準電荷を分割した各水平転送路へ分岐させて供給する基準電荷分岐部とを備えたので、１箇所で正確に電荷を発生させ、この発生させた電荷を左右に分岐して供給することから、均一な基準信号を得ることができる。この結果、補正精度を向上させることができる。また、基準電荷発生部を１箇所にできるので、簡素な構造となり、製造プロセスを簡単にすることができる。
【００２５】
本発明に係る固体撮像素子の駆動方法によれば、基準電荷発生部で所定量の基準電荷を発生させた後、この基準電荷を分割された水平電荷転送路の間の基準電荷分岐部へ注入し、この注入された基準電荷を分割された複数の水平電荷転送路のそれぞれに分岐させて転送するので、分割した水平電荷転送路によって転送効率を向上させてデータレートを高速化できるとともに、複数の出力部の特性差を精度良く検出して補正することができる。
【００２６】
本発明に係るデジタルカメラによれば、上記の固体撮像素子と、各水平電荷転送路からの出力信号の補正情報を生成する補正情報生成手段と、補正情報に基づいて出力信号を補正処理する補正処理手段とを備えたので、均一な基準信号を用いて、出力信号差を高精度に補正することができ、良好な画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係る固体撮像素子及びその駆動方法並びにデジタルカメラの好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る固体撮像素子のブロック図、図２は図１に示した水平電荷転送路の中央付近の平面図である。
本実施の形態による固体撮像素子１００は半導体基板に形成されており、半導体基板の受光面２１上には、多数の画素（光電変換素子）２３が格子状（二次元アレイ状の正方格子、或いは市松配列であってもよい）に配列されて形成され、各画素列の右側部に垂直電荷転送路２５が形成されている。垂直電荷転送路２５は、画素２３の検出電荷を画素列毎に読み出し転送する。
【００２８】
各垂直電荷転送路２５の転送端部には、各転送端部に沿う水平電荷転送路２７が設けられている。水平電荷転送路２７は、垂直電荷転送路２５によって転送されてきた検出電荷を受け取り転送する。この水平電荷転送路２７は左右に二分割されており、左側水平電荷転送路２７Ｌの転送端部には出力回路２９Ｌが、右側水平電荷転送路２７Ｒの転送端部には出力回路２９Ｒが設けられている。つまり、水平電荷転送路２７が複数に分割されて、各水平電荷転送路２７の出力端部のそれぞれに電圧値信号を出力する出力部である出力回路２９Ｌ、出力回路２９Ｒが設けられている。
【００２９】
なお、ここでは「垂直」「水平」という用語を使用して説明しているが、これは、半導体基板表面に沿う「１方向」「この１方向に対して略直角の方向」という意味である。
【００３０】
固体撮像素子１００にはＩＳ端子が設けられ、ＩＳ端子は注入電荷を供給するための供給源（インプットソース）であり、所定のパルス信号（図６参照）が印加される。ＩＳ端子には基準電荷発生部３１が接続され、基準電荷発生部３１は電荷の注入時に所定電圧が印加されて電荷蓄積部となる不純物領域３３を有することで、所定量の基準電荷を発生する。不純物領域３３にはＩＧ１電極とＩＧ２電極とが設けられる。ＩＧ１は、ＩＳから供給された注入電荷を所定の電荷量に揃えるための電極でありＤＣ電圧が印加される。ＩＧ２は、ＩＧ１と同様に、ＩＳから供給された注入電荷を所定の電荷量に揃えるための電極でありＤＣ電圧が印加される。ＩＳ端子とＩＳＨ電極の間に設けられるこれらＩＧ１，ＩＧ２電極は、後述の変形例で説明するように、ＤＣ電圧を可変させることによって注入電荷の電子数を制御可能としている。
【００３１】
水平電荷転送路２７の中心部には基準電荷分岐部３５が設けられる。基準電荷分岐部３５の左には左側水平電荷転送路２７Ｌの端子Ｈ１，Ｈ２が順次設けられ、右側には右側水平電荷転送路２７Ｒの端子Ｈ１，Ｈ２が順次設けられている。基準電荷分岐部３５は、左右それぞれの左側水平電荷転送路２７Ｌ、右側水平電荷転送路２７Ｒに基準電荷を直接入力し、その信号が出力回路２９Ｌ、出力回路２９Ｒを経て補正信号となる。基準電荷分岐部３５の中心にはＩＳ端子から注入された電荷を蓄積するＩＳＨ端子と呼ばれる電極があり、その左右にそれぞれ制御電極であるＩＳＨＬ及びＩＳＨＲ電極が存在し、このＩＳＨＬ／ＩＳＨＲ電極のＯＮ−ＯＦＦで左右どちらのＨＣＣＤへ転送するかを決定できるようになっている。
【００３２】
図３は基準電荷分岐部における電荷注入時のポテンシャル図、図４は右側へ補正電荷転送される補正用電荷注入時のポテンシャル図、図５は左側へ補正電荷転送される補正用電荷注入時のポテンシャル図、図６は読み出し補正用電荷注入タイミングのタイムチャートである。
図６に示すように、ＩＳにはパルス(1)、(2)、(3)、(4)が順次印加され、ｔ＝１のＨｉｇｈからｔ＝２のＬｏｗになった時に電荷が汲み上げられ、図３に示すように、ＩＧ１を介してＩＧ２電極下へ蓄積される。ここで、１Ｇ２電極下に蓄積される電荷はＩＧ１との電位差分となり、このＩＧ１とＩＧ２の電位差を調整することによって、蓄積電荷量を必要に応じて調整することが可能となる。ｔ＝４でＩＳＨがＨとなり、ＩＧ２に蓄積されていた電荷ＱはＩＳＨ電極下に蓄積される。
【００３３】
ここからは水平方向への転送となり、図６のタイミングと併せて、図４，５を参照して説明する。右側において、ｔ＝４でＩＳＨに蓄積された電荷Ｑは図４に示すように、ｔ＝５でＩＳＨＲへ転送され、順次ｔ＝６でＨ１、その後Ｈ２へと転送されることとなる。また、左側においては、ｔ＝４でＩＳＨに蓄積された電荷Ｑは図５に示すように、ｔ＝５でＩＳＨＬへ転送され、順次ｔ＝６でＨ１、その後Ｈ２へと転送されることとなる。
【００３４】
基準電荷分岐部３５において、左側水平電荷転送路２７Ｌ、右側水平電荷転送路２７Ｒのいずれかに対応するＩＳＨＬ、ＩＳＨＲにオン電圧が印加されると、当該制御電極に応じた水平電荷転送路へ電荷が転送される。つまり、いずれかのＩＳＨＬ、ＩＳＨＲにオン電圧が印加されることにより、電荷の転送される水平電荷転送路が決定される。
【００３５】
このようにしてＩＧ１、ＩＧ２の電位を固定して電荷注入する場合は、常に同一の信号量がＩＳのパルスの回数分だけ転送され、これを左右に振り分けて補正を行なうものとなる。
【００３６】
図７に撮影時における通常の電荷転送時のポテンシャル図を示した。
撮影時には、基準電荷分岐部３５は駆動されず固定状態となり、図７に示すように、左側水平電荷転送路２７Ｌ、右側水平電荷転送路２７Ｒが動作することとなる。
【００３７】
したがって、上記の固体撮像素子１００によれば、所定量の基準電荷を発生する基準電荷発生部３１と、分割された水平電荷転送路２７の間に配置され基準電荷発生部３１が発生する基準電荷を分割した左側水平電荷転送路２７Ｌ、右側水平電荷転送路２７Ｒへ分岐させて供給する基準電荷分岐部３５とを備えたので、１箇所で毎回同じ量の電荷を発生させ、この発生させた電荷を左右に分岐して供給することから、均一な基準信号を得ることができる。この結果、補正精度を向上させることができる。また、基準電荷発生部３１を１箇所にできるので、簡素な構造となり、製造プロセスを簡単にすることができる。
【００３８】
また、固体撮像素子１００の駆動方法によれば、基準電荷発生部３１で所定量の基準電荷を発生させた後、この基準電荷を分割された左側水平電荷転送路２７Ｌ、右側水平電荷転送路２７Ｒの間の基準電荷分岐部３５へ注入し、この注入された基準電荷を分割された複数の水平電荷転送路２７のそれぞれに分岐させて転送するので、分割した水平電荷転送路２７によって転送段数を減らし、データレートを高速化できるとともに、複数の出力部の特性差を精度良く検出して補正することができる。
【００３９】
次に、本発明に係る固体撮像素子の変形例を説明する。
図８は信号量が可変される読み出し補正用電荷注入タイミングのタイムチャートである。なお、図１〜図６に示した部位と同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
この変形例による固体撮像素子は、基準電荷分岐部３５へ注入する基準電荷の電荷量を任意に変化させて、異なる電荷量に対応する電圧値信号を出力する。一定量の信号を注入する場合に、図７に示すようにＩＧ１とＩＧ２との電位差を、ｂｉｔ単位（Ｈクロック単位）で調整することにより、その信号量を所望の出力になるように変化させることができる。
【００４０】
ＩＧ２に蓄積される電荷がＩＧ１との電位差分に応じて設定されることから、このＩＧ１とＩＧ２の電位差を調整することによって、基準電荷分岐部３５への蓄積電荷量は変更可能となる。これにより、蓄積電荷量に応じた異なる電圧値信号の出力が可能となり、異なる電圧値信号に応じて得た基準信号に基づく細かな補正が可能となる。
【００４１】
次に、本発明に係る固体撮像素子の他の変形例を説明する。
図９は電荷が複数回供給される読み出し補正用電荷注入タイミングのタイムチャートである。
この変形例による固体撮像素子は、基準電荷発生部３１から、複数回にわたって電荷(1)(2)、又は電荷(3)(4)を基準電荷分岐部３５に注入する。
【００４２】
複数回にわたって電荷が基準電荷分岐部３５に注入されることで、基準電荷量が増加して、通常より高い電圧値信号の基準信号が出力回路２９Ｌ、出力回路２９Ｒから得られるようになる。これにより、出力部で発生する特性差を電荷量上限方向に向けた広い範囲で補正することが可能となる。つまりは、高輝度状態で電荷量の増大した状態を疑似的に再現でき、低、中輝度のみならず、高輝度下での信号調整が可能となる。
【００４３】
次に、上記した実施の形態による固体撮像素子を備えたデジタルカメラについて説明する。
図１０は本発明に係る固体撮像素子を搭載したデジタルカメラのブロック図である。
図示するデジタルカメラは、撮影レンズ４１と、固体撮像素子１００と、この両者の間に設けられた絞り４３と、赤外線カットフィルタ４５と、光学ローパスフィルタ４７とを備える。デジタルカメラの全体を統括制御するＣＰＵ４９は、フラッシュ発光部５１及び受光部５３を制御し、レンズ駆動部５５を制御して撮影レンズ４１の位置をフォーカス位置に調整し、絞り駆動部５７を介し絞り４３の開口量を制御して露光量調整を行う。
【００４４】
また、ＣＰＵ４９は、撮像素子駆動部５９を介して固体撮像素子１００を駆動し、撮影レンズ４１を通して撮像した被写体画像を色信号として出力させる。ＣＰＵ４９には、操作部６１を通してユーザからの指示信号が入力され、ＣＰＵ４９はこの指示にしたがって各種制御を行う。
【００４５】
ＣＰＵ４９には補正処理手段６３と、補正情報生成手段６５とが接続されている。補正処理手段６３は、固体撮像素子１００の各水平電荷転送路２７からの出力信号から被写体画像データを合成するときに補正情報に基づいて出力信号を補正処理する。補正情報生成手段６５は、基準電荷分岐部３５から注入された基準電荷に対応し、分割された各水平電荷転送路２７からの出力信号の特性差を求めて補正情報を生成する。
【００４６】
デジタルカメラの電気制御系は、固体撮像素子１００の出力に接続されたアナログ信号処理部６７と、このアナログ信号処理部６７から出力されたＲＧＢの色信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路６９とを備え、これらはＣＰＵ４９によって制御される。
【００４７】
さらに、このデジタルカメラの電気制御系は、メインメモリ（フレームメモリ）７１に接続されたメモリ制御部７３と、ガンマ補正演算，ＲＧＢ／ＹＣ変換処理，画像合成処理等の画像処理を行うデジタル信号処理部７５と、撮像画像をＪＰＥＧ画像に圧縮したり圧縮画像を伸張したりする圧縮伸張処理部７７と、測光データを積算しデジタル信号処理部７５が行うホワイトバランス補正のゲインを求める積算部７９と、着脱自在の記録媒体８１が接続される外部メモリ制御部８３と、カメラ背面等に搭載された液晶表示部８５が接続される表示制御部８７とを備え、これらは、制御バス８９及びデータバス９１によって相互に接続され、ＣＰＵ４９からの指令によって制御される。
【００４８】
本実施の形態によるデジタルカメラで被写体画像を撮像する場合、図１に示す各画素２３が受光量に応じた信号電荷を蓄積し、この信号電荷を先ず垂直電荷転送路２５に読み出し、垂直電荷転送路２５に沿って水平電荷転送路２７方向に転送する。
【００４９】
各信号電荷を垂直電荷転送路２５に読み出す直前のタイミングでは、各垂直電荷転送路２５や水平電荷転送路２７は掃き出し動作によって空の状態になっている。
【００５０】
このデジタルカメラでは、例えば、工場出荷時等に、固体撮像素子１００に設けられた基準電荷分岐部３５によって、左右それぞれの左側水平電荷転送路２７Ｌ、右側水平電荷転送路２７Ｒに基準電荷を直接入力し、その信号によって出力回路２９Ｌ、出力回路２９Ｒを経て補正信号を得る。
【００５１】
出力回路２９Ｌの各出力信号は、アナログ信号処理部６７，Ａ／Ｄ変換回路６９を通ってデジタル信号処理部７５に取り込まれ、積算され（或いは平均値が求められ）、左側出力回路２９Ｌの特性値としてＣＰＵ４９に取り込まれる。
【００５２】
出力回路２９Ｒの各出力信号も同様に、積算され（或いは平均値が求められ）、右側出力回路２９Ｒの特性値としてＣＰＵ４９に取り込まれる。
【００５３】
ＣＰＵ４９は、出力回路２９Ｌ、出力回路２９Ｒの夫々の特性値から左右の出力回路２９Ｌ、出力回路２９Ｒの補正値を求め、この補正値を内部ＲＡＭ等に格納する。
【００５４】
注入された所定電荷量の上記読出処理後に、通常のＣＣＤ型固体撮像素子と同様に、各画素の受光量に応じた信号電荷を固体撮像素子１００から読み出し、デジタル信号処理部７５は、被写体画像データを生成する。
【００５５】
この被写体画像データを生成する場合、受光面２１の左半分の画素から読み出された被写体画像データと、右半分の画素から読み出された被写体画像データとを合成することになるが、このとき、補正処理手段６３は、デジタル信号処理部７５に上記補正値を出力し、デジタル信号処理部７５は、この補正値に基づいて画像合成を行う。これにより、左右の画像の明暗差等の段差がなくなり、高品質の撮像画像データを得ることが可能となる。
また、上記以外にも、通常撮影時において、ライン毎に画素部信号の後に補正信号を入れて、リアルタイムで補正することも可能である。
【００５６】
このデジタルカメラによれば、固体撮像素子１００と、各水平電荷転送路２７からの出力信号の補正情報を生成する補正情報生成手段６５と、補正情報に基づいて出力信号を補正処理する補正処理手段６３とを備えたので、均一な基準信号を用いて、出力信号差を高精度に補正することができ、良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る固体撮像素子のブロック図である。
【図２】図１に示した水平電荷転送路の中央付近の平面図である。
【図３】基準電荷分岐部における電荷注入時のポテンシャル図である。
【図４】右側へ補正電荷転送される補正用電荷注入時のポテンシャル図である。
【図５】左側へ補正電荷転送される補正用電荷注入時のポテンシャル図である。
【図６】読み出し補正用電荷注入タイミングのタイムチャートである。
【図７】撮影時における通常の電荷転送時のポテンシャル図である。
【図８】信号量が可変される読み出し補正用電荷注入タイミングのタイムチャートである。
【図９】電荷が複数回供給される読み出し補正用電荷注入タイミングのタイムチャートである。
【図１０】本発明に係る固体撮像素子を搭載したデジタルカメラのブロック図である。
【図１１】従来の固体撮像素子における入力部の構成を（ａ）、その要部におけるポテンシャルを（ｂ）に示した説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
２３  画素
２５  垂直電荷転送路
２７  水平電荷転送路
２９Ｌ  出力回路（出力部）
２９Ｒ  出力回路（出力部）
３１  基準電荷発生部
３３  不純物領域（電荷蓄積部）
３５  基準電荷分岐部
６３  補正処理手段
６５  補正情報生成手段
１００  固体撮像素子
ＩＧ１  第１蓄積電極
ＩＧ２  第２蓄積電極
ＩＳＨＬ、ＩＳＨＲ  制御電極
【図１】
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【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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