(57)【要約】【課題】画像のムラ等の品質劣化を生じさせることなく画素混合を行うことが可能な固体撮像装置を提供する。【解決手段】フォトダイオード２００と、複数の垂直ＣＣＤ２１０と、水平ＣＣＤ２２０と、垂直ＣＣＤ２１０による電荷転送を制御するＶＤｒ１１０とを備え、垂直ＣＣＤ２１０は、印加電圧に応じてバリア領域及びウェル領域として動作する４段以上の電荷転送段を含み、ＶＤｒ１１０は、垂直ＣＣＤ２１０が、バリア領域で区切られる連続したウェル領域で転送される電荷であるパケットを複数個連続して転送し、かつ、複数個のパケットの区切りによって電荷転送が停止する待機期間が、パケットによる電荷転送が行われる転送期間よりも長くなり、かつ、待機期間においては、バリア領域として動作する電荷転送段が、４段以上の電荷転送段のうちの１段となるように垂直ＣＣＤ２１０による電荷転送を制御する。【選択図】図２Ａ
2008306568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元状に配列された複数の光電変換素子と、
前記光電変換素子で発生した電荷を列方向に転送する複数の垂直転送部と、
前記複数の垂直転送部によって転送された電荷を行方向に転送する水平転送部と、
前記垂直転送部による電荷転送を制御する転送制御部とを備え、
前記垂直転送部は、印加電圧に応じてバリア領域及びウェル領域として動作する４段以上の電荷転送段を含み、
前記転送制御部は、
前記垂直転送部が、前記バリア領域で区切られる連続した前記ウェル領域で転送される電荷であるパケットを複数個連続して転送し、かつ、
前記複数個のパケットの区切りによって電荷転送が停止する待機期間が、前記パケットによる電荷転送が行われる転送期間よりも長くなり、かつ、
前記待機期間においては、前記バリア領域として動作する電荷転送段が、前記４段以上の電荷転送段のうちの１段となるように前記垂直転送部による電荷転送を制御する
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記垂直転送部が、前記バリア領域で区切られる連続した前記ウェル領域で転送される電荷であるパケットを複数個連続して転送するのは、画素混合時である
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記垂直転送部が、前記バリア領域で区切られる連続した前記ウェル領域で転送される電荷であるパケットを複数個連続して転送するのは、手ぶれ防止時または電子ズーム時である
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記垂直転送部は、前記４段以上の電荷転送段のそれぞれに設けられた、前記電荷転送段に電圧を印加する電極を有し、
前記４以上の電極には、相対的に、電荷の転送方向に長い電極と短い電極が含まれ、
前記転送制御部は、前記待機期間においては、前記バリア領域として動作する電荷転送段が、長い電極が設けられた電荷転送段となるように前記垂直転送部による電荷転送を制御する
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記長い電極が設けられた電荷転送段は、電荷の転送方向にポテンシャルが傾斜したバリア領域及びウェル領域として動作する
ことを特徴とする請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記長い電極が設けられた電荷転送段では、不純物の注入段差によって、前記ポテンシャルの傾斜が形成されている
ことを特徴とする請求項５記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記長い電極が設けられた電荷転送段では、電荷転送のチャネル幅を転送方向に広げていく狭チャネル効果を利用することによって、前記ポテンシャルの傾斜が形成されている
ことを特徴とする請求項５記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記転送制御部は、前記待機期間においては、前記バリア領域として動作する電荷転送段のうちの前記水平転送部に最も近い電荷転送段と前記水平転送部との間に位置する電荷転送段が、前記バリア領域として動作した後にウェル領域として動作し、待機するように前記垂直転送部による電荷転送を制御する
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項９】
２次元状に配列された複数の光電変換素子と、前記光電変換素子で発生した電荷を列方向に転送する複数の垂直転送部と、前記複数の垂直転送部によって転送された電荷を行方向に転送する水平転送部とを備える固体撮像装置の駆動方法であって、
前記垂直転送部は、印加電圧に応じてバリア領域及びウェル領域として動作する４段以上の電荷転送段を含み、
前記駆動方法は、
前記垂直転送部が、前記バリア領域で区切られる連続した前記ウェル領域で転送される電荷であるパケットを複数個連続して転送し、かつ、
前記複数個のパケットの区切りによって電荷転送が停止する待機期間が、前記複数個のパケットによる電荷転送が行われる転送期間よりも長くなり、かつ、
前記待機期間においては、前記バリア領域として動作する電荷転送段が、前記４段以上の電荷転送段のうちの１段となるように前記固体撮像装置を駆動する
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１０】
前記垂直転送部が、前記バリア領域で区切られる連続した前記ウェル領域で転送される電荷であるパケットを複数個連続して転送するのは、画素混合時である
ことを特徴とする請求項９記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１１】
前記垂直転送部が、前記バリア領域で区切られる連続した前記ウェル領域で転送される電荷であるパケットを複数個連続して転送するのは、手ぶれ防止時または電子ズーム時である
ことを特徴とする請求項９記載の固体撮像装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に関し、特にＣＣＤ（Charge Coupled Device）型固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ビデオカメラ及びデジタルスチルカメラ等の撮像装置を構成する固体撮像装置には、ＣＣＤ型固体撮像装置が利用されている。ＣＣＤ型固体撮像装置においては、光入射によりフォトダイオードで生成された信号電荷が垂直ＣＣＤに読み出され、垂直ＣＣＤ及び水平ＣＣＤにより電荷検出部（ＦＤ部）まで転送される。
【０００３】
このようなＣＣＤ型固体撮像装置に関し、画素混合を行って映像信号の出力スピードを向上させる技術が例えば特許文献１に開示されている。このＣＣＤ型固体撮像装置では、垂直ＣＣＤの最終段に、他の列の垂直ＣＣＤとは独立に駆動を制御できる転送部が設けられている。そして、垂直ＣＣＤから水平ＣＣＤへの信号電荷の読み出しが列毎に独立に制御され、水平方向に複数画素の信号電荷が水平ＣＣＤ内で混合される。
【特許文献１】特開２００４−１８０２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、固体撮像装置の小型化を実現するためにＣＣＤの面積を縮小すると、ＣＣＤのゲート寸法の仕上がり、不純物プロファイルの微妙なばらつき、あるいはゲート絶縁膜の微妙なばらつきに起因してＣＣＤのバリア領域に転送劣化箇所が発生する。例えば６相駆動の垂直ＣＣＤにおいて、図６（ａ）の垂直ＣＣＤにおけるポテンシャル分布に示されるように隣接する２つの駆動電極Ｖ５及びＶ６にローレベルの駆動パルスが印加され、該２つの駆動電極Ｖ５及びＶ６下のバリア領域に転送劣化箇所（図６（ａ）のＡ）が発生する。この転送劣化箇所には垂直転送されているパケット（バリア領域で区切られる連続したウェル領域で転送される信号電荷）４００の一部がトラップされる。そして、垂直転送を停止すると、トラップされた信号電荷が放出され、ウェル領域に蓄積されているパケットに加算される。特許文献１に記載の固体撮像装置は、この現象の影響を受け、転送されるパケットの電荷量がばらつく。これについて図７の垂直ＣＣＤにおけるポテンシャル分布の変化図を用いて詳述する。
【０００５】
特許文献１に記載の固体撮像装置では、例えば、画素混合を行う場合（９画素の画素混合を行う場合）、１パケット（１画素分の信号電荷）では無く３パケット（３画素分の信号電荷）を水平ＣＣＤに転送した後に垂直転送が停止される待機期間となる（図７（ａ））。このとき、バリア領域の転送劣化箇所（図７のＡ）には、信号電荷がトラップされている。このトラップされた信号電荷は、垂直転送が停止されている間に、ウェル領域に蓄積されているパケットに加算される（図７（ｂ））。そして、垂直転送が再開されると、転送劣化箇所を通過する次のパケットの一部が転送劣化箇所にトラップされる（図７（ｃ））。このトラップされた信号電荷は、パケットを１段転送するのに要する時間（図７（ｄ）から図７（ｅ）に状態が変化するのに要する時間）よりも長い時間転送が停止さると放出され易くなるため、次の２パケットは転送劣化箇所の影響をほとんど受けずに連続して垂直転送される（図７（ｄ）及び図７（ｅ））。従って、一部のパケットについては信号電荷量が増加し、また一部のパケットについては信号電荷量が減少するので、転送される信号電荷量のばらつきが生じるのである。この信号電荷量のばらつきは、画像のムラ等の品質劣化を生じさせる。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、画像のムラ等の品質劣化を生じさせることなく画素混合を行うことが可能な固体撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の固体撮像装置は、２次元状に配列された複数の光電変換素子と、前記光電変換素子で発生した電荷を列方向に転送する複数の垂直転送部と、前記複数の垂直転送部によって転送された電荷を行方向に転送する水平転送部と、前記垂直転送部による電荷転送を制御する転送制御部とを備え、前記垂直転送部は、印加電圧に応じてバリア領域及びウェル領域として動作する４段以上の電荷転送段を含み、前記転送制御部は、前記垂直転送部が、前記バリア領域で区切られる連続した前記ウェル領域で転送される電荷であるパケットを複数個連続して転送し、かつ、前記複数個のパケットの区切りによって電荷転送が停止する待機期間が、前記パケットによる電荷転送が行われる転送期間よりも長くなり、かつ、前記待機期間においては、前記バリア領域として動作する電荷転送段が、前記４段以上の電荷転送段のうちの１段となるように前記垂直転送部による電荷転送を制御することを特徴とする。
【０００８】
これにより、待機期間中はバリア領域として動作する電荷転送段が１段となるように、つまり１ゲートバリアとなるように制御される。従って、フリンジ電界が強くなり、転送劣化箇所にトラップされた信号電荷がフリンジ電界によりパケットを１段転送するのに要する時間よりも短い時間で放出されるため、特許文献１に記載の固体撮像装置のように、転送される信号電荷の量がばらつくことがない。その結果、画像のムラ等の品質劣化を生じさせることなく画素混合を行うことが可能となる。
【０００９】
ここで、前記垂直転送部は、前記４段以上の電荷転送段のそれぞれに設けられた、前記電荷転送段に電圧を印加する電極を有し、前記４以上の電極には、相対的に、電荷の転送方向に長い電極と短い電極が含まれ、前記転送制御部は、前記待機期間においては、前記バリア領域として動作する電荷転送段が、長い電極が設けられた電荷転送段となるように前記垂直転送部による電荷転送を制御してもよい。
【００１０】
これにより、電荷転送におけるウェル領域の面積の増大を最小限に抑えることができるので、暗電流の増大を最小限に抑えることができる。
【００１１】
また、前記長い電極が設けられた電荷転送段は、電荷の転送方向にポテンシャルが傾斜したバリア領域及びウェル領域として動作してもよい。
【００１２】
これにより、転送劣化箇所に信号電荷がトラップされ難くなるかトラップされなくなるので、さらに信号電荷量のばらつきを低くすることができる。
【００１３】
また、前記転送制御部は、前記待機期間においては、前記バリア領域として動作する電荷転送段のうちの前記水平転送部に最も近い電荷転送段と前記水平転送部との間に位置する電荷転送段が、前記バリア領域として動作した後にウェル領域として動作するように前記垂直転送部による電荷転送を制御してもよい。
【００１４】
これにより、水平転送部と垂直転送部の最終段との間の電位差を大きくすることができるので、転送残りを発生させること無くパケットを水平転送部に転送することができ、水平転送部と垂直転送部との間での転送効率の劣化を防止できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、画像のムラ等の品質劣化を生じさせることなく画素混合を行うことが可能な固体撮像装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態における固体撮像装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は本実施の形態の撮像装置（カメラ）の概略構成を示す図である。
【００１８】
このカメラは、入射光を光電変換し、光電変換することにより生じた信号電荷を転送するＣＣＤ型の固体撮像素子１００と、クロックドライバ（ＶＤｒ）１１０と、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）やＡＤＣ（アナログ・デジタル変換）の処理を行なう前処理部（ＣＤＳ／ＡＧＣ）１２０と、画素補間や輝度・色差処理等を行なって映像信号を出力するデジタル信号処理部（ＤＳＰ）１３０と、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１４０とを備える。なお、固体撮像素子１００、ＶＤｒ１１０及びＴＧ１４０は、本発明の固体撮像装置を構成する。
【００１９】
ＶＤｒ１１０は、本発明の転送制御部の一例であり、垂直ＣＣＤによる電荷転送を制御し、垂直ＣＣＤがパケットを複数個連続して転送し、かつ、複数個のパケットの区切りによって電荷転送が停止する待機期間が、パケットによる電荷転送が行われる転送期間よりも長くなり、かつ、待機期間においては、バリア領域として動作する電荷転送段が、４段以上の電荷転送段のうちの１段となるように垂直ＣＣＤによる電荷転送を制御する。具体的には、ＴＧ１４０から出力されたロジック信号Ｖ１〜Ｖ６、ＣＨ１、２、３、４から駆動パルスφＶ１〜φＶ６、φＶ３Ｒ、φＶ３Ｌ、φＶ５Ｒ及びφＶ５Ｌを生成し、駆動パルスφＶ１〜φＶ６、φＶ３Ｒ、φＶ３Ｌ、φＶ５Ｒ及びφＶ５Ｌを固体撮像素子１００の垂直ＣＣＤに供給し、垂直ＣＣＤによる電荷転送を制御する。駆動パルスφＶ１〜φＶ６、φＶ３Ｒ、φＶ３Ｌ、φＶ５Ｒ及びφＶ５Ｌは、ハイレベルの電位ＶH、電位ＶHよりも低いミドルレベルの電位ＶM、及び電位ＶMよりも低いローレベルの電位ＶLの３つの電位を持つパルスである。例えば、駆動パルスφＶ１〜φＶ６は、電位ＶHとしての１２Ｖ、電位ＶMとしての０Ｖ、及び電位ＶLとしての−６Ｖの３つの電位を持つパルスとされる。
【００２０】
ＴＧ１４０は、ＤＳＰ１３０から水平同期信号ＨＤ、垂直同期信号ＶＤ及びクロック信号ＭＣＫの各パルスの入力を受け、固体撮像素子１００の駆動に用いられる駆動パルスφＨ１、φＨ２、φＲと、ロジック信号Ｖ１〜Ｖ６、ＣＨ１、２、３、４とを生成するとともに、前処理部１２０及びＤＳＰ１３０に信号処理パルスＰＲＯＣを出力する。
【００２１】
図２Ａは固体撮像素子１００の概略構成図であり、図２Ｂは振り分け転送部２３０の概略構成図である。
【００２２】
この固体撮像素子１００は、図２Ａに示されるように、複数のフォトダイオード２００、複数の垂直ＣＣＤ２１０、水平ＣＣＤ２２０及び電荷検出部２５０を備える。
【００２３】
複数のフォトダイオード２００は、本発明の光電変換素子の一例であり、画素に対応して２次元状（行列状）に配列され、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３色のカラーフィルタがそれぞれに配置される。
【００２４】
垂直ＣＣＤ２１０は、本発明の垂直転送部の一例であり、駆動電極Ｖ１〜Ｖ６、Ｖ３Ｒ、Ｖ３Ｌ、Ｖ５Ｒ及びＶ５Ｌを具備するＣＣＤにより構成される。垂直ＣＣＤ２１０は、駆動パルスφＶ１〜φＶ６、φＶ３Ｒ、φＶ３Ｌ、φＶ５Ｒ及びφＶ５Ｌの印加に応じてフォトダイオード２００で発生した信号電荷を列方向に転送する。
【００２５】
水平ＣＣＤ２２０は、水平転送部の一例であり、駆動電極Ｈ１及びＨ２を具備するＣＣＤにより構成され、駆動パルスφＨ１及びφＨ２の印加に応じて複数の垂直ＣＣＤ２１０によって転送された信号電荷を行方向に転送する。
【００２６】
垂直ＣＣＤ２１０の水平ＣＣＤ２２０に最も近い最終段、つまり複数のフォトダイオード２００及び垂直ＣＣＤ２１０が形成されてなる撮像部２４０と水平ＣＣＤ２２０との間には、垂直ＣＣＤ２１０から水平ＣＣＤ２２０への信号電荷の読み出しを列毎に独立に制御する振り分け転送部２３０が形成されている。
【００２７】
振り分け転送部２３０は、図２Ｂに示されるように、３列毎に同じ電極構造を有する。具体的には、１列目の垂直ＣＣＤ２１０の振り分け転送部２３０は駆動電極Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３Ｌ、Ｖ４、Ｖ５Ｌ及びＶ６を具備し、２列目の垂直ＣＣＤ２１０の振り分け転送部２３０は駆動電極Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５及びＶ６を具備し、３列目の垂直ＣＣＤ２１０の振り分け転送部２３０は駆動電極Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３Ｒ、Ｖ４、Ｖ５Ｒ及びＶ６を具備する。ここで、駆動電極Ｖ１、Ｖ２、Ｖ４及びＶ６は全列にわたる共通電極であり、駆動電極Ｖ３、Ｖ３Ｒ、Ｖ３Ｌ、Ｖ５、Ｖ５Ｒ及びＶ５Ｌは各列において島状に分離した独立電極である。
【００２８】
図３は、２列目の垂直ＣＣＤ２１０の構造を示す断面図である。
垂直ＣＣＤ２１０の隣接する２つの駆動電極はその一部が互いにオーバーラップする２層構造で形成され、２層構造を構成する駆動電極の一方の電荷転送方向の長さは他方の長さよりも相対的に長い。具体的には、駆動電極Ｖ１、Ｖ３及びＶ５の電荷転送方向の長さが駆動電極Ｖ２、Ｖ４及びＶ６の電荷転送方向の長さよりも長い。これにより、フォトダイオード２００の信号電荷の読み出し通路上に設けられ、フォトダイオード２００の信号電荷の読み出し電圧、つまり電位ＶHが印加される転送電極の面積が大きくなる。その結果、画素を微細化した場合でも、信号電荷の読み出しに必要な読み出しチャンネル幅を確保することができる。
【００２９】
駆動電極Ｖ１〜Ｖ６の下方には、ｐ型の基板３００が配設され、この基板３００内には垂直ＣＣＤ２１０の一部としてのｎ型の不純物領域３１０が形成されている。不純物領域３１０内には、不純物領域３１０への不純物の注入段差により、不純物領域３１０より高濃度のｎ+型の不純物領域３２０と、不純物領域３１０より低濃度のｎ-型の不純物領域３３０とが形成されている。これら不純物領域は、駆動電極Ｖ１〜Ｖ６による電圧印加に応じてポテンシャルのバリア領域及びウェル領域として動作する周期的な６段の電荷転送段を構成する。具体的には、駆動電極Ｖ１が設けられた第１電荷転送段３４０、駆動電極Ｖ２が設けられた第２電荷転送段３５０、駆動電極Ｖ３が設けられた第３電荷転送段３６０、駆動電極Ｖ４が設けられた第４電荷転送段３７０、駆動電極Ｖ５が設けられた第５電荷転送段３８０、及び駆動電極Ｖ６が設けられた第６電荷転送段３９０を構成する。従って、これら不純物領域は、信号電荷を転送する垂直電荷転送路（ＶＣＣＤ）として機能する。
【００３０】
駆動電極Ｖ１、Ｖ３及びＶ５下方の不純物領域３１０それぞれには、不純物領域３２０及び３３０の異なる不純物濃度の領域が設けられるため、第１電荷転送段３４０、第３電荷転送段３６０及び第５電荷転送段３８０は、電荷転送方向にポテンシャルが傾斜したバリア領域及びウェル領域として動作する。
【００３１】
なお、１列目及び３列目の垂直ＣＣＤ２１０は、駆動電極Ｖ３のいずれかが駆動電極Ｖ３Ｒ又はＶ３Ｌに、駆動電極Ｖ５のいずれかが駆動電極Ｖ５Ｒ又はＶ５Ｌに変更されるものの、図３と同様の構造を有する。
【００３２】
図４は、上記構造を有する垂直ＣＣＤ２１０におけるパケットの転送方法を示すポテンシャル分布の変化図（２列目の垂直ＣＣＤ２１０におけるポテンシャル分布の変化図）である。なお、同転送方法は、本発明の固体撮像装置の駆動方法の一例である。
【００３３】
時間ｔ１〜ｔ６において、２列目の垂直ＣＣＤ２１０の１パケットが水平ＣＣＤ２２０に転送される。その後、図示していないが、転送されたパケットが行方向に２画素分だけ転送され、３列目の垂直ＣＣＤ２１０の１パケットが水平ＣＣＤ２２０に転送される。転送されたパケットが行方向に２画素分だけ転送された後、１列目の垂直ＣＣＤ２１０の１パケットが水平ＣＣＤ２２０に転送される。
【００３４】
時間ｔ７〜ｔ１２及びｔ１３〜ｔ１７においても同様に、２列目の垂直ＣＣＤ２１０の１パケットが水平ＣＣＤ２２０に転送された後、３列目及び１列目の垂直ＣＣＤ２１０の１パケットが水平ＣＣＤ２２０に転送される。これにより、各列の垂直ＣＣＤ２１０の３パケットが連続して水平ＣＣＤ２２０に転送される。
【００３５】
時間ｔ１８において、駆動電極Ｖ６にミドルレベルの電位ＶMが印加され、バリア領域として動作する電荷転送段が６段の電荷転送段のうちの１段（駆動電極Ｖ５に対応する段）となるように垂直ＣＣＤ２１０が制御された後、垂直転送が停止される。この転送が停止している待機期間、つまり３パケットの転送の区切りによって電荷転送が停止する待機期間は、１パケットによる電荷転送が行われる転送期間（時間ｔ１〜ｔ６、時間ｔ７〜ｔ１２又はｔ１３〜ｔ１７の期間）よりも長い。その後、水平ＣＣＤ２２０内の複数パケットが電荷検出部２５０に転送される。なお、３列目及び１列目の垂直ＣＣＤ２１０においても、待機期間中にはバリア領域として動作する電荷転送段が６段の電荷転送段のうちの１段となるようにされる。
【００３６】
上記のようなパケット転送を行うように垂直ＣＣＤ２１０及び水平ＣＣＤ２２０に各駆動パルスを印加し、垂直ＣＣＤ２１０及び水平ＣＣＤ２２０を駆動することにより、水平ＣＣＤ２２０内で行方向に３画素の信号電荷が混合される。
【００３７】
以上のように本実施の形態に係るカメラによれば、図６（ｂ）に示されるように、待機期間中はバリア領域として動作する電荷転送段が６段の電荷転送段のうちの１段（駆動電極Ｖ６に対応する段）となるようにされる。従って、フリンジ電界が強くなり、転送劣化箇所にトラップされた信号電荷がフリンジ電界により短期間、つまり１パケットを１段転送するのに要する時間よりも短い時間で放出されるため、特許文献１に記載の固体撮像装置のように、転送される信号電荷の量がばらつくことがない。その結果、画像のムラ等の品質劣化を生じさせることなく水平ＣＣＤ内での画素混合を行うことが可能となる。
【００３８】
さらに、本実施の形態に係るカメラによれば、図６（ｂ）に示されるように、待機期間中はバリア領域として動作する電荷転送段が６段の電荷転送段のうちの１段（駆動電極Ｖ６に対応する段）となるようにされる。従って、フリンジ電界が強くなり、転送劣化箇所にトラップされた信号電荷がフリンジ電界により短期間、つまり１パケットを１段転送するのに要する時間よりも短い時間で放出されるため、また、複数パケットの転送が行われて転送動作が停止されるため、転送される信号電荷の量がばらつくことがない。その結果、画像のムラ等の品質劣化を生じさせることなく、手ぶれ防止及び電子ズームを行うことが出来る。
【００３９】
また、本発明の実施形態に係る固体撮像装置およびその駆動方法を、例えばＥＩＳ（Electric Image Stabilizer）固体撮像装置では、複数パケットの転送が行われて転送動作が停止されるため、本実施の形態に係るパケット転送をＥＩＳ固体撮像装置に利用することにより、ＥＩＳ固体撮像装置における画像のムラ等の品質劣化を防止することもできる。
【００４０】
また、本実施の形態に係るカメラによれば、図６（ｂ）の駆動電極Ｖ５下方のポテンシャル段差から分かるように、待機期間において、電荷転送方向に短い駆動電極でなく、長い駆動電極（駆動電極Ｖ５）が設けられた電荷転送段をバリア領域として動作させる。従って、ウェル領域の面積の増大を最小限に抑えることができるので、暗電流の増大を最小限に抑えることができる。
【００４１】
また、本実施の形態に係るカメラによれば、待機期間においてバリア領域として動作させる電荷転送段には、隣接する電荷転送段に向かってポテンシャルが下がる不純物濃度分布が形成される。従って、この電荷転送段は、電荷転送方向にポテンシャルが傾斜したバリア領域及びウェル領域として動作する。その結果、転送劣化箇所に信号電荷がトラップされ難くなるかトラップされなくなるので、さらに信号電荷量のばらつきを低くすることができる。
【００４２】
また、本実施の形態のカメラによれば、画素混合において信号電荷が捨てられないので、感度が高い映像信号を得ることができる。また、水平ＣＣＤにおいて各混合画素群の重心は等間隔を有することとなるので、モワレや偽信号が少ない画像信号を得ることができる。その結果、モワレや偽信号を生じることなく良質な映像信号を高速に出力させることができる。
【００４３】
以上、本発明の固体撮像装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。
【００４４】
例えば、上記実施の形態のカメラにおいて、待機期間でバリア領域として動作する電荷転送段のうちの水平ＣＣＤに最も近い電荷転送段と水平ＣＣＤとの間に位置する電荷転送段が、バリア領域として動作した後に待機期間でウェル領域として動作するように電荷転送が行われてもよい。これによって、水平ＣＣＤと垂直ＣＣＤの最終段との間の電位差を大きくすることができるので、転送残りを発生させること無く１パケットを水平ＣＣＤに転送することができ、水平ＣＣＤと垂直ＣＣＤとの間での転送効率の劣化を防止できる。この場合には、例えば図５のポテンシャル分布の変化図（２列目の垂直ＣＣＤ２１０におけるポテンシャル分布の変化図）に従ってパケット転送が行われる。この転送は、時間ｔ１７と時間ｔ１８との間の時間ｔ１８ａにおいて駆動電極Ｖ６にローの電位ＶLを印加し、駆動電極Ｖ６が設けられた電荷転送段をバリア領域として動作させるという点で図４に示されるパケット転送と異なる。
【００４５】
また、上記実施の形態において、垂直ＣＣＤは、転送電極Ｖ１〜Ｖ６を有する６相駆動のＣＣＤであるとした。しかし、上記実施の形態のパケット転送が適用可能なＣＣＤであれば、つまり４段以上の電荷転送段を有し、４相以上の駆動パルスが印加されるＣＣＤであればこれに限られず、例えば４相駆動のＣＣＤであってもよい。
【００４６】
また、上記実施の形態において、不純物領域への不純物の注入段差によりポテンシャルの傾斜を形成するとした。しかし、電荷転送のチャネル幅を転送方向に広げていく狭チャネル効果を利用することによって、ポテンシャルの傾斜を形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、固体撮像装置に利用でき、特に画素混合を行うＣＣＤ型固体撮像装置等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施の形態のカメラの概略構成を示す図である。
【図２Ａ】同実施の形態の固体撮像素子の詳細な構成を示す図である。
【図２Ｂ】振り分け転送部の概略構成図である。
【図３】同実施の形態の２列目の垂直ＣＣＤの構造を示す断面図である。
【図４】同実施の形態の２列目の垂直ＣＣＤにおけるパケットの転送方法を示すポテンシャル分布の変化図である。
【図５】同実施の形態の２列目の垂直ＣＣＤにおけるパケットの転送方法を示すポテンシャル分布の変化図である。
【図６】パケットが転送劣化箇所のある垂直ＣＣＤにおいて転送される様子を示す図である。
【図７】パケットが転送劣化箇所のある垂直ＣＣＤにおいて転送される様子を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１００    固体撮像素子
１１０    クロックドライバ（ＶＤｒ）
１２０    前処理部（ＣＤＳ／ＡＧＣ）
１３０    デジタル信号処理部（ＤＳＰ）
１４０    タイミングジェネレータ（ＴＧ）
２００    フォトダイオード
２１０    垂直ＣＣＤ
２２０    水平ＣＣＤ
２３０    振り分け転送部
２４０    撮像部
２５０    電荷検出部
３００    基板
３１０、３２０、３３０    不純物領域
４００    パケット
【図１】
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【図２Ａ】
2008306568.tif 000004
【図２Ｂ】
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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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