(57)【要約】【課題】画像の読み出しに要する消費電力を低減することができる固体撮像装置及びその駆動方法を提供する。【解決手段】水平転送部１９は、行方向に並ぶ複数の転送電極２０ａを含むブロックＡと、行方向に並ぶ複数の転送電極２０ｂを含むブロックＢとから構成されている。水平転送部１９が２相駆動ＣＣＤである場合、ブロックＡには、駆動パルスφＨ１Ａ及びφＨ２Ａを供給するための配線２１ａ及び２２ａが接続され、ブロックＢには、駆動パルスφＨ１Ｂ及びＨ２Ｂを供給するための配線２１ｂ及び２２ｂとが接続される。固体撮像装置１の駆動時には、ブロックＢからブロックＡへの電荷の転送が完了した後に、ブロックＢへの駆動パルスφＨ１Ｂ及びφＨ２Ｂの供給を停止する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元状に配列される複数の光電変換部と、前記光電変換部の列毎に設けられる複数の垂直転送部と、独立して駆動パルスの供給を受ける複数のブロックを含む水平転送部と、電荷を検出する電荷検出部とを有する固体撮像装置の駆動方法であって、
前記光電変換部の各々に蓄積された電荷を前記垂直転送部の各々に出力し、
前記垂直転送部の各々に保持される電荷を順に前記水平転送部へ転送し、
前記ブロックの各々に独立して前記駆動パルスを供給することによって、前記水平転送部に保持される電荷を順に前記電荷検出部へと転送し、
電荷の存在しないブロックへの前記駆動パルスの供給を停止する、固体撮像装置の駆動方法。
【請求項２】
前記固体撮像装置は、前記ブロックに電気的に接続されるスイッチトランジスタを更に含み、
前記駆動パルスの供給及び停止は、それぞれ前記スイッチトランジスタをオン及びオフすることによって行われることを特徴とする、請求項１記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項３】
１次元状に配列される複数の光電変換部と、独立して駆動パルスの供給を受ける複数のブロックを含む水平転送部と、電荷を検出する電荷検出部とを有する固体撮像装置の駆動方法であって、
前記光電変換部の各々に蓄積された電荷を前記電荷転送部に出力し、
前記ブロックの各々に独立して前記駆動パルスを供給することによって、前記電荷転送部に保持される電荷を順に前記電荷検出部へと転送し、
電荷の存在しないブロックへの前記駆動パルスの供給を停止する、固体撮像装置の駆動方法。
【請求項４】
前記固体撮像装置は、前記ブロックに電気的に接続されるスイッチトランジスタを更に含み、
前記駆動パルスの供給及び停止は、それぞれ前記スイッチトランジスタをオン及びオフすることによって行われることを特徴とする、請求項４記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項５】
固体撮像装置であって、
２次元状に配列される複数の光電変換部と、
前記光電変換部の列毎に設けられ、前記光電変換部から出力された電荷を順に垂直方向に転送する垂直転送部と、
転送電極を複数有するＮ個（ただし、Ｎは２以上の自然数）のブロックを含み、前記垂直転送部の各々から出力された電荷を順に水平方向に転送する水平転送部と、
前記ブロック毎に設けられ、かつ、前記駆動パルスが供給される駆動パルス供給点と、前記ブロック内の前記転送電極の各々とにそれぞれ接続される複数の配線と、
前記水平転送部から出力される電荷を検出する電荷検出部とを備え、
隣接する前記ブロックの境界を隔てて配置される一対の前記転送電極の各々と、当該転送電極の各々に接続される前記駆動パルス供給点との間に設けられている前記配線の一部の抵抗及び容量の積が、前記配線同士で同程度である、固体撮像装置。
【請求項６】
前記ブロックの境界から前記駆動パルス供給点の各々までの距離が、ブロック間でほぼ等しいことを特徴とする、請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記駆動パルス供給点に接続されるスイッチトランジスタを更に備えることを特徴とする、請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記ブロックの各々の長さがほぼ等しいことを特徴とする、請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
固体撮像装置であって、
１次元状に配列される複数の光電変換部と、
転送電極を複数有するＮ個（ただし、Ｎは２以上の自然数）のブロックを含み、前記光電変換部の各々から出力された電荷を順に転送する電荷転送部と、
前記ブロック毎に設けられ、かつ、前記駆動パルスが供給される駆動パルス供給点と、前記ブロック内の前記転送電極の各々とにそれぞれ接続される複数の配線と、
前記電荷転送部から出力される電荷を検出する電荷検出部とを備え、
隣接する前記ブロックの境界を隔てて配置される一対の前記転送電極の各々と、当該転送電極の各々に接続される前記駆動パルス供給点との間に設けられている前記配線の一部の抵抗及び容量の積が、前記配線同士で同程度である、固体撮像装置。
【請求項１０】
前記ブロックの境界から前記駆動パルス供給点の各々までの距離が、ブロック間でほぼ等しいことを特徴とする、請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記駆動パルス供給点に接続されるスイッチトランジスタを更に備えることを特徴とする、請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記ブロックの各々の長さがほぼ等しいことを特徴とする、請求項９に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置及びその駆動方法に関し、より特定的には、ＣＣＤ（電荷結合素子）を有する固体撮像装置及びその駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置の種類として、ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型が知られている。一般に、ＣＣＤ型固体撮像装置は、ＣＭＯＳ型と比べて、高感度で低暗出力であるという特徴を備えており、種々の撮像機器に用いられている。ＣＣＤ型固体撮像装置は、複数の画素の配置に着目すると、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラに組み込まれるエリア型センサと、イメージスキャナや複写機に組み込まれるリニア型センサとの２種類に大別できる。以下、これらの２種類の固体撮像装置について、簡単に説明する。
【０００３】
図１３は、従来のエリア型固体撮像装置の概略構成を示す図である。図１３では、図示の都合上、固体撮像装置の一部のみが示されている。
【０００４】
固体撮像装置９１は、２次元状に配列された複数の光電変換部１６と、光電変換部１６の列毎に設けられ、光電変換部１６から出力された電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部１７と、垂直転送部１７の各々から出力された電荷を水平方向に転送する水平転送部９５と、水平転送部９５から出力される電荷を検出するための電荷検出部２３とを備える。
【０００５】
垂直転送部１７の各々は、列方向に並ぶように配列される複数の転送電極１８を含むＣＣＤである。垂直転送部１７が４相ＣＣＤである場合、連続する４つの転送電極１８には、４相の駆動パルスφＶ１〜φＶ４が供給される。
【０００６】
また、水平転送部９５は、行方向に並ぶように配列される複数の転送電極９６を含むＣＣＤである。水平転送部９５が２相ＣＣＤである場合、水平転送部を駆動するために２相の駆動パルスφＨ１及びφＨ２が供給される。より詳細には、水平転送部９５に含まれる転送電極９６の各ペアには、配線９７及び９８がそれぞれ交互に接続されており、配線９７及び９８に設けられる駆動パルス供給点から駆動パルスφＨ１及びφＨ２が供給される。
【０００７】
電荷検出部２３は、電荷を一時的に蓄積するフローティングディフュージョン（ＦＤ）と、水平転送部９５からＦＤへと電荷を転送する出力ゲートＯＧと、ＦＤの電位差に応じた信号を出力する増幅回路２４と、ＦＤをリセットするためのリセットゲート（ＲＧ）及びリセットドレイン（ＲＤ）とを含んでいる。
【０００８】
図１４は、図１３に示される固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。図１４では、図１３の水平転送部９５に供給される駆動パルスφＨ１及びφＨ２のみが示されている。
【０００９】
水平ブランキング期間中に、１ライン分の電荷が垂直転送部９７から水平転送部９５へと出力された後、水平転送部９５に保持される１ライン分の電荷は、駆動パルスφＨ１及びφＨ２に従って、１画素分ずつ順に電荷検出部２３へと転送される。電荷検出部２３は、水平転送部９５から出力される電荷に応じた画素信号を出力端子ＯＵＴから出力する。
【００１０】
図１５は、従来のリニア型固体撮像装置の概略構成を示す図である。図１５では、図示の都合上、固体撮像装置の一部のみが示されている。
【００１１】
固体撮像装置９２は、１次元状に配列された複数の光電変換部１６と、光電変換部１６の各々から出力された電荷を転送する電荷転送部９８と、電荷転送部９８から出力される電荷を検出するための電荷検出部２３とを備える。
【００１２】
電荷転送部９８は、基本的に図１３に示される水平転送部９５とは同様の構成を有するＣＣＤである。電荷転送部９８が２相ＣＣＤである場合、電荷転送部９８には２相の駆動パルスφ１及びφ２を供給するために、隣接する転送電極９９の各ペアには、配線９７及び９８がそれぞれ交互に接続される。そして、各転送電極には、配線９７及び９８にそれぞれ設けられる駆動パルス供給点から駆動パルスφ１及びφ２が供給される。
【００１３】
図１６は、図１５に示される固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【００１４】
図１６に示されるように、光電変換部１６から電荷転送部９８に出力された電荷は、駆動パルスφ１及びφ２に従って、電荷検出部２３へと１画素分ずつ順に転送される。電荷検出部２３は、電荷転送部９８から出力される電荷に応じた画素信号を出力端子ＯＵＴから出力する。
【特許文献１】特開昭６２−２１９５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
近年、固体撮像装置には、高解像度及び高速動作が求められている。例えば、デジタルカメラの画素数は増加の一途を辿っているが、画素数増加に伴って、固体撮像装置からの画像読み出し速度の高速化もまた要求される。動画撮像用のＣＣＤセンサも同様に、ＨＤＴＶ化の波を背景に高速動作が要求されている。イメージスキャナ、複写機等に組み込まれる１次元のＣＣＤセンサについても同様である。
【００１６】
しかしながら、画素数の増加と、読み出し速度の高速化とを実現しようとすると、固体撮像装置の消費電力もまた大きくなるという問題がある。特にデジタルカメラ等の携帯型撮像機器には、機器サイズを小さくするために小サイズのバッテリーが用いられるが、バッテリーサイズの縮小によって、撮像機器の連続使用時間が短くなることは好ましくない。したがって、固体撮像装置には、高解像度化及び動作の高速化に加えて、消費電力を可能な限り低下することが必要とされる。
【００１７】
それ故に、本発明は、画像の読み出しに要する消費電力を低減することができる固体撮像装置及びその駆動方法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】
【００１８】
第１の発明は、２次元状に配列される複数の光電変換部と、光電変換部の列毎に設けられる複数の垂直転送部と、独立して駆動パルスの供給を受ける複数のブロックを含む水平転送部と、電荷を検出する電荷検出部とを有する固体撮像装置の駆動方法に関するものである。当該駆動方法では、光電変換部の各々に蓄積された電荷を垂直転送部の各々に出力し、垂直転送部の各々に保持される電荷を順に水平転送部へ転送し、ブロックの各々に独立して駆動パルスを供給することによって、水平転送部に保持される電荷を順に電荷検出部へと転送し、電荷の存在しないブロックへの駆動パルスの供給を停止する。
【００１９】
第２の発明は、１次元状に配列される複数の光電変換部と、独立して駆動パルスの供給を受ける複数のブロックを含む水平転送部と、電荷を検出する電荷検出部とを有する固体撮像装置の駆動方法に関するものである。当該駆動方法では、光電変換部の各々に蓄積された電荷を電荷転送部に出力し、ブロックの各々に独立して駆動パルスを供給することによって、電荷転送部に保持される電荷を順に電荷検出部へと転送し、電荷の存在しないブロックへの駆動パルスの供給を停止する。
【００２０】
上記の各駆動方法において、固体撮像装置がブロックに電気的に接続されるスイッチトランジスタを更に含む場合、駆動パルスの供給及び停止は、それぞれスイッチトランジスタをオン及びオフすることによって行われても良い。
【００２１】
第３の発明は、固体撮像装置に関するものである。当該固体撮像装置は、２次元状に配列される複数の光電変換部と、光電変換部の列毎に設けられ、光電変換部から出力された電荷を順に垂直方向に転送する垂直転送部と、転送電極を複数有するＮ個（ただし、Ｎは２以上の自然数）のブロックを含み、垂直転送部の各々から出力された電荷を順に水平方向に転送する水平転送部と、ブロック毎に設けられ、かつ、駆動パルスが供給される駆動パルス供給点と、ブロック内の転送電極の各々とにそれぞれ接続される複数の配線と、水平転送部から出力される電荷を検出する電荷検出部とを備える。そして、隣接するブロックの境界を隔てて配置される一対の転送電極の各々と、当該転送電極の各々に接続される駆動パルス供給点との間に設けられている配線の一部の抵抗及び容量の積は、配線同士で同程度である。
【００２２】
第４の発明は、固体撮像装置に関するものであり、１次元状に配列される複数の光電変換部と、転送電極を複数有するＮ個（ただし、Ｎは２以上の自然数）のブロックを含み、光電変換部の各々から出力された電荷を順に転送する電荷転送部と、ブロック毎に設けられ、かつ、駆動パルスが供給される駆動パルス供給点と、ブロック内の転送電極の各々とにそれぞれ接続される複数の配線と、電荷転送部から出力される電荷を検出する電荷検出部とを備える。そして、隣接するブロックの境界を隔てて配置される一対の転送電極の各々と、当該転送電極の各々に接続される駆動パルス供給点との間に設けられている配線の一部の抵抗及び容量の積は、配線同士で同程度である。
【００２３】
上記の固体撮像装置において、ブロックの境界から駆動パルス供給点の各々までの距離が、ブロック間でほぼ等しく設定されていても良い。
【００２４】
また、駆動パルス供給点に接続されるスイッチトランジスタを更に備えていても良い。
【００２５】
更に、ブロックの各々の長さがほぼ等しいことが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る固体撮像装置及びその駆動方法によれば、駆動パルスの供給及び停止を水平転送部（電荷転送部）のブロック毎に制御できるので、電荷の転送を終えたブロックの駆動を停止することによって、水平転送部（電荷転送部）の消費電力を低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、本発明の各実施形態に係る固体撮像装置を備える撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
【００２８】
図１に示される撮像システム１０は、主な構成として、レンズや光学フィルタ等の光学系１４と、光学系１４を通じて入射した光に応じた画素信号を出力する固体撮像装置１１と、固体撮像装置１１を駆動するための駆動パルスを出力する駆動回路１２と、固体撮像装置１１から出力された画素信号に様々な画像処理を施し、処理済みの画像信号を出力する信号処理回路１３とを備える。
【００２９】
撮像システム１０は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラであっても良いし、イメージスキャナや複写機の読み取りユニットであっても良い。固体撮像装置１１には、後述する各実施形態に係るいずれかの固体撮像装置のうち、撮像システム１０の種類に応じて、２次元または１次元の画素領域を有するものを用いることができる。また、駆動回路１２は、画素領域の形態及び駆動方法に対応して、固体撮像装置１１を駆動するために必要とされる駆動パルスを供給する。
【００３０】
以下、図面を参照しながら、第１〜第７の各実施形態に係る固体撮像装置とその駆動方法について説明する。
【００３１】
（第１の実施形態）
図２は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す図である。
【００３２】
本実施形態に係る固体撮像装置１は、２次元の画素領域ＰＸＲ２を有するものであり、例えば、デジタルカメラに用いられる。固体撮像装置１は、行方向及び列方向の二次元状に配列され、入射光強度に応じた電荷を蓄積する複数の光電変換部１６と、光電変換部１６の列毎に設けられる複数の垂直転送部１７と、水平転送部１９と、水平転送部１９に接続される配線２１ａ、２１ｂ、２２ａ及び２２ｂと、電荷検出部２３とを備える。
【００３３】
図２では、図示の都合上、６行×８列に整列する光電変換部１６よりなる画素領域ＰＸＲ２と、これに対応する要素の一部のみが模式的に示されているが、画素領域に含まれる光電変換部の行数または列数は、固体撮像装置１の用途に応じて千以上の場合もある。
【００３４】
垂直転送部１７の各々は、列方向に並ぶ複数の転送電極１８を含み、駆動回路（図１）から転送電極１８に供給される駆動パルスに従って、一列の光電変換部１６から出力された電荷を垂直方向（列方向）に順に転送する。例えば、垂直転送部１７が４相駆動ＣＣＤである場合、列方向に連続する４つの転送電極１８には、４相の駆動パルスφＶ１〜φＶ４が供給される。
【００３５】
水平転送部１９は、行方向に並ぶ複数の転送電極２０ａを含むブロックＡと、行方向に並ぶ複数の転送電極２０ｂを含むブロックＢとから構成されている。ブロックＡ及びＢには、駆動パルスを供給するための配線が独立して設けられており、ブロックＡ及びＢの各々は、駆動回路（図１）から供給される駆動パルスに従って、電荷を水平方向（行方向）に順に転送する。
【００３６】
例えば、水平転送部１９が２相駆動ＣＣＤである場合、ブロックＡには、駆動パルスφＨ１Ａを供給するための配線２１ａと、駆動パルスφＨ２Ａを供給するための配線２１ｂとが接続される。配線２１ａ及び２１ｂは、それぞれ隣接する転送電極２０ａの各ペアに交互に接続される。同様に、ブロックＢの転送電極２０ｂの各ペアには、配線２１ｂ及び２１ｂが接続されている。
【００３７】
電荷検出部２３は、電荷を一時的に蓄積するフローティングディフュージョン（ＦＤ）と、水平転送部９５からＦＤへと電荷を転送する出力ゲートＯＧと、ＦＤの電位差に応じた信号を出力する増幅回路２４と、ＦＤをリセットするためのリセットゲート（ＲＧ）及びリセットドレイン（ＲＤ）とを含んでいる。
【００３８】
図３は、図２に示される固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。以下、図３を図２と併せて参照しながら、本実施形態に係る固体撮像装置１の駆動方法について説明する。
【００３９】
まず、撮像システムに入力された撮像指示（図示せず）に基づいて、光電変換部１６には入射光強度に応じた電荷が蓄積され、蓄積された電荷が垂直転送部１７の各々に出力される。
【００４０】
次に、水平ブランキング期間に所定の駆動パルスφＶ１〜φＶ４を供給することによって、垂直転送部１７の各々に保持される電荷を１ライン分だけ垂直方向に転送する。この結果、１ラインの光電変換部１６から出力された電荷が水平転送部１９に保持される。
【００４１】
次に、期間Ｘにおいて、図３に示される駆動パルスφＨ１Ａ及びφＨ２Ａを、配線２１ａ及び２２ａを介してブロックＡの転送電極２０ａに供給すると共に、駆動パルスφＨ１Ｂ及びφＨ２Ｂを、配線２１ｂ及び２２ｂを介してブロックＢの転送電極２０ｂに供給する。同じ波形の駆動パルスをブロックＡ及びＢの両方に供給することによって、水平転送部１９に保持される電荷は、それぞれ一列分ずつ順に水平方向へと転送される。
【００４２】
この結果、図３に示される丸数字１〜４のタイミングで、第１〜第４列の垂直転送部１７から出力された各電荷が順に電荷検出部２３に出力される。また、期間Ｘの終了時には、第５〜第８列の垂直転送部１７から出力された各電荷は、ブロックＡに保持されている。
【００４３】
次に、期間Ｙにおいて、ブロックＡに対しては、引き続き、図３に示される駆動パルスφＨ１Ａ及びφＨ２Ａを供給し、ブロックＢに対しては、図３に示されるように、駆動パルスφＨ１Ｂ及びφＨ２Ｂの供給を停止する。上述のように、第５〜第８列の垂直転送部１７から出力された電荷は、期間Ｘの転送の結果、既にブロックＡに保持されている。したがって、期間Ｙに、ブロックＡのみを駆動し、電荷が存在しないブロックＢの駆動を停止しても、第５〜第８列の垂直転送部１７から出力された電荷は、図３の丸数字５〜８のタイミングで順に電荷検出部２３に出力される。
【００４４】
従来の駆動方法では、図１３及び図１４に示したように、１ライン分の電荷の転送が完了するまで、水平転送部９５の駆動電極９６の全てに駆動パルスが供給されていた。
【００４５】
これに対して、本実施形態に係る駆動方法では、ブロックＢに転送すべき電荷が存在していない期間Ｙに、ブロックＢへの駆動パルスの供給を停止するため、水平転送部１９で消費される電力を低減することが可能となる。特に、本実施形態のように、水平転送部１９が２つのほぼ等しい長さのブロックＡ及びＢから構成される場合には、水平転送部１９の消費電力を約２５％カットすることができる。また、本実施形態のように、水平転送部１９を２つのブロックに分割し、これらのブロックに独立して駆動パルスを供給する場合であっても、１ライン分の電荷を途切れることなく出力することができる点は、従来の駆動方法と同様である。
【００４６】
上記の例では、水平転送部１９を長さのほぼ等しい２つのブロックＡ及びＢ毎に駆動制御する場合について説明したが、水平転送部１９を長さのほぼ等しい３個以上のブロック毎に駆動する場合であっても、上述の駆動方法を適用することができる。ここで、水平転送部１９を長さのほぼ等しいＮ個（Ｎは、２以上の自然数）のブロック毎に駆動する場合を想定すると、水平転送部１９の消費電力を、水平転送部１９が分割されない場合の消費電力の｛（Ｎ＋１）／２Ｎ｝倍に低減することができる。
【００４７】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す図である。
【００４８】
本実施形態に係る固体撮像装置２は、１次元の画素領域ＰＸＲ１を有し、例えば、イメージスキャナや複写機等に使用される。固体撮像装置２は、１次元状に配列される複数の光電変換部１６と、電荷転送部２７と、電荷転送部２７に接続される配線２９ａ、２９ｂ、３０ａ及び３０ｂと、電荷検出部２３とを備える。
【００４９】
尚、図４では、図示の都合上、８個の光電変換部と、これに対応する長さの電荷転送部２７とが模式的に示されているが、ある種のリニアセンサでは、光電変換部１６の数が１万を超える場合もある。
【００５０】
電荷転送部２７は、上記の第１の実施形態に係る水平転送部１９と同様の構成を有するＣＣＤである。すなわち、電荷転送部２７は、複数の転送電極２８ａを含むブロックＡと、複数の転送電極２８ｂを含むブロックＢとから構成されている。本実施形態のように電荷転送部２７が２相駆動の場合、ブロックＡに含まれる転送電極２８ａの各ペアには、駆動パルスφ１Ａを供給するための配線２９ａと、駆動パルスφ２Ａを供給するための配線３０ａとが交互に接続される。同様に、ブロックＢに含まれる転送電極２８ｂには、駆動パルスφ１Ｂを供給するための配線２９ｂと、駆動パルスφ２Ｂを供給するための配線３０ｂとが接続される。
【００５１】
尚、光電変換部１６及び電荷検出部２３は、第１の実施形態に係るものと同様であるので、ここでの説明を省略する。
【００５２】
図５は、図４に示される固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【００５３】
まず、撮像システムに入力された撮像指示（図示せず）に基づいて、光電変換部１６には入射光強度に応じた電荷が蓄積され、蓄積された電荷が電荷転送部２７に出力される。
【００５４】
次に、期間Ｘにおいて、図５に示される駆動パルスφ１Ａ及びφ２Ａを配線２９ａ及び３０ａを介してブロックＡの転送電極２８ａに供給すると共に、駆動パルスφ１Ｂ及びφ２Ｂを配線２９ｂ及び３０ｂを介してブロックＢの転送電極２８ｂに供給する。同じく同パルスをブロックＡ及びＢに同時に供給することによって、電荷転送部２７に保持される電荷の各々は、１画素分ずつ電荷検出部２３へと順に転送される。
【００５５】
この結果、図５の丸数字１〜４のタイミングで第１〜第４番目の光電変換部１６から出力された各電荷が順に電荷検出部２３に出力される。
【００５６】
次に、期間Ｙにおいて、ブロックＡに対しては、引き続き、図５に示される駆動パルスφ１Ａ及びφ２Ａを供給し、ブロックＢに対しては、駆動パルスφ１Ｂ及びφ２Ｂの供給を停止する。第５〜第８列の垂直転送部１７から出力された電荷は、期間Ｘの間に、既にブロックＡに転送されている。したがって、期間ＹにはブロックＡのみを駆動することによって、第５〜第８列の垂直転送部１７から出力された電荷は、図５の丸数字５〜８のタイミングで順に電荷検出部２３に出力される。
【００５７】
このように、本実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法では、期間Ｙに、水平転送部１９の一部であるブロックＢの動作が停止するため、水平転送部２７で消費される電力を、図１５及び図１６に示した従来の駆動方法と比べて低減することが可能となる。特に、本実施形態のように、水平転送部２７が２つのほぼ等しい長さのブロックＡ及びＢから構成される場合には、水平転送部２７の消費電力を約２５％カットすることができる。
【００５８】
尚、上記の例では、水平転送部２７が長さのほぼ等しい２つのブロックＡ及びＢ毎に駆動制御する場合について説明したが、水平転送部２７を長さのほぼ等しい３個以上のブロック毎に駆動する場合にも、本実施形態に係る駆動方法を適用することができる。第１の実施形態と同様に、水平転送部２７が長さのほぼ等しいＮ個のブロックごとに駆動される場合を想定すると、水平転送部２７の消費電力を、水平転送部２７が分割されない場合の消費電力の｛（Ｎ＋１）／２Ｎ｝倍に低減することができる。
【００５９】
上記の第１及び第２の実施形態で説明したように、本発明に係る駆動方法の基本的な概念は、水平転送部または電荷転送部を複数のブロックに分割して、ブロック毎に独立して駆動パルスを供給し、更に、電荷の転送が完了したブロックへの駆動パルスの供給を順次停止するというものである。固体撮像装置にこのような駆動方法が実装される場合には、水平転送部による転送精度を向上するために、隣接するブロック間で電荷をスムーズに転送できることが望ましい。そこで、以下の第３〜第５の各実施形態では、本発明に係る駆動方法を前提として、更に電荷の転送精度を高めるための特徴について説明する。
【００６０】
（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す図である。
【００６１】
本実施形態に係る固体撮像装置３の基本的な構成は、第１の実施形態に係るものと同様であるので、以下では、本実施形態と第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６２】
図６に示される固体撮像装置３は、一対のブロックの境界に隣接する転送電極と、駆動パルス供給点との間における部分の配線抵抗及び容量の積が、ほぼ同じであるという特徴を有している。具体的には、隣接するブロックＡ及びＢの境界に配置される転送電極Ｐから駆動パルス供給点ＳＰまでの配線２２ａの一部と、同じ境界に配置される転送電極Ｑから駆動パルス供給点ＳＱまでの配線２１ｂの一部とは、各々の抵抗及び容量の積がほぼ等しくなるように形成されている。
【００６３】
尚、駆動パルス供給点から境界の転送電極までの部分の抵抗及び容量の積は、ブロックＡ及びＢ間で、必ずしも正確に一致する必要はなく、ブロックＡからＢへと電荷を適切に転送できることができる範囲内で相違していても良い。この配線抵抗及び配線容量の積のずれ許容範囲は、駆動パルスのクロック数に応じて変化するが、一例として、水平駆動パルスの周波数が４０ＭＨｚ程度の場合には、該当部分の各々について求めた２つの値（すなわち、抵抗及び容量の積）の差が、小さい方の値の２０％以内であれば好ましく、１０％以内であればより好ましい。
【００６４】
また、配線抵抗及び容量は、配線の幅及び長さを変えることによって調整することができる。一例として、本実施形態では、ブロックの境界から駆動パルス供給点ＳＰまでの距離ＬＡと、ブロックの境界から駆動パルス供給点ＳＱまでの距離ＬＢをほぼ同じにすることによって、パルス供給点から境界の電極までの配線部分の抵抗と容量の積がほぼ同じになるように調節されている。尚、距離ＬＡ及びＬＢがほぼ同じとは、配線部分の抵抗及び容量の積が上述の許容範囲内に収まる程度に近似していることを言う。
【００６５】
図７Ａは、駆動パルス供給点における駆動パルス波形を示す図であり、図７Ｂは、駆動パルス供給点から離れたポイントにおける駆動パルス波形を示す図である。
【００６６】
パルス供給点ＳＰ及びＳＱにおける駆動パルスの波形（図７Ａ）は、配線抵抗及び容量の積で表される時定数に依存して、図７Ｂに示されるように変化する。このようなパルスの鈍りの程度がブロックの境界を挟んで配置される転送電極Ｐ及びＱで相違する場合、転送電極Ｐ及びＱの電位変化のタイミングにずれが生じ、それ故に、ブロックＢからブロックＡへと電荷が正しく転送されない可能性が考えられる。
【００６７】
本実施形態では、転送電極Ｐからパルス供給点ＳＰまでの部分と、転送電極Ｑからパルス供給点ＳＱまでの部分とで、配線抵抗及び容量の積がほぼ同じであるので、転送電極ＰとＱとにおける駆動パルスの鈍りの程度がほぼ揃うことになる。この結果、ブロック間の電荷の転送が、ブロック内の電荷の転送と同様にスムーズに行われ、水平転送部１９による電荷の転送が確実に行われる。
【００６８】
また、本実施形態では、配線に設けるパルス供給点ＳＰ及びＳＱの位置を、ブロックＡ及びＢの境界に対して調節することによって、パルス供給点ＳＰ及びＳＱから転送電極Ｐ及びＱまでの配線部分についての時定数が調節されている。このような調整方法によれば、配線２１ａ、２１ｂ、２２ａ及び２２ｂの幅及び長さや、これらの配線が形成される領域の大きさ等の設計を変更することなく、ブロックの境界付近での駆動パルスの鈍りを揃えることができる。
【００６９】
（第４の実施形態）
図８は、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す図である。
【００７０】
本実施形態に係る固体撮像装置４の基本的な構成は、第３の実施形態に係るものと同様であるので、以下では、本実施形態と第３の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００７１】
図８に示される固体撮像装置４は、水平転送部１９に接続される各配線に、２つの駆動パルス供給点が設けられている点で、第３の実施形態に係るものと相違する。例えば、ブロックＡに接続される配線２１ａには、２つの駆動パルス供給点ＳＰ＿１及びＳＰ＿２が設けられており、これらの両方に同じ駆動パルスφＨ１Ａ（図３）が供給される。他の配線２１ｂ、２２ａ及び２２ｂについても同様に、駆動パルス供給点が２つずつ設けられている。
【００７２】
また、本実施形態においても、ブロックの境界部分に位置する転送電極Ｐからパルス供給点Ｈ２Ａ＿２までの配線部分の抵抗及び容量の積と、転送電極Ｑからパルス供給点Ｈ１Ｂ＿１までの配線部分の抵抗及び容量の積とがほぼ同じに調節されている。
【００７３】
本実施形態に係る固体撮像装置４においても、ブロックＡ及びＢの境界に配置される転送電極Ｐ及びＱでの駆動パルスの鈍りがほぼ揃うので、ブロック間の電荷転送をブロック内の電荷転送と同様に行うことができる。
【００７４】
更に、本実施形態では、配線２１ａ、２１ｂ、２２ａ及び２２ｂの各々に２つの駆動パルス供給点が設けられているため、上記の第３の実施形態と比べて、ブロックに含まれる各転送電極における駆動パルスの鈍りをより揃えることができる。
【００７５】
本実施形態では、１つの配線（例えば、２１ａ）に２つのパルス供給点（例えば、ＳＰ＿１及びＳＰ＿２）が設けられているが、１つの配線に３つ以上のパルス供給点が設けられても良い。
【００７６】
（第５の実施形態）
図９は、本発明の第５の実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す図である。
【００７７】
本実施形態に係る固体撮像装置５の基本的な構成は、第３の実施形態に係るものと同様であるので、以下では、本実施形態と第３の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００７８】
図９に示される固体撮像装置５は、各配線に設けられる駆動パルス供給点の位置が第３の実施形態に係るものと相違する。より詳細には、ブロックＡに接続される配線２１ａのパルス供給点ＳＰは、ブロックＡのほぼ中央に対応する位置、すなわち、に設けられている。配線２１ｂ、２２ａ及び２２ｂについても同様である。
【００７９】
また、本実施形態においても、駆動パルス供給点ＳＰ及びＳＱは、ブロックの境界から駆動パルス供給点ＳＰまでの距離ＬＡと、ブロックの境界から駆動パルス供給点ＳＱまでの距離ＬＢとがほぼ等しくなるように形成されている。このような構成によって、ブロックの境界部分に位置する転送電極Ｐからパルス供給点ＳＰまでの配線部分の抵抗及び容量の積と、転送電極Ｑからパルス供給点ＳＱまでの配線部分の抵抗及び容量の積とがほぼ同じになるように調節されている。
【００８０】
本実施形態に係る固体撮像装置５においても、ブロックＡ及びＢの境界に配置される転送電極Ｐ及びＱでの駆動パルスの鈍りがほぼ揃うので、ブロック間の電荷転送をブロック内の電荷転送と同様に行うことができる。
【００８１】
更に、本実施形態では、各駆動パルス供給点は、ブロックのほぼ中央に対応する位置に設けられているため、駆動パルス供給点から最も離れた位置に配置される２つの転送電極までの距離がほぼ等しくなる。したがって、本実施形態に係る固体撮像装置５では、上記の第３の実施形態と比べて、ブロックに含まれる各転送電極における駆動パルスの鈍りをより揃えることができる。
【００８２】
（第６の実施形態）
図１０は、本発明の第６の実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す図である。
【００８３】
本実施形態に係る固体撮像装置６は、２つの水平転送部１９ａ及び１９ｂと、２つの電荷検出部２３ａ及び２３ｂを備える点で、上記の各実施形態に係るものと相違する。
【００８４】
より具体的には、一方の水平転送部１９ａは、垂直転送部１７の各々の一方端部に電気的に接続され、各列の半数の光電変換部１６（図１２の上半分）から出力された電荷を電荷検出部２３ａに出力する。他方の水平転送部１９ｂは、垂直転送部１７の各々の他方端部に電気的に接続され、残りの半数の光電変換部１６（図１２の下半分）から出力された電荷を電荷検出部２３ｂに出力する。
【００８５】
水平転送部１９ａ及び１９ｂは、上記の各実施形態と同様に、水平転送部１９ａ及び１９ｂのブロックＢの電荷が全てブロックＡに転送された後に、ブロックＢへの駆動パルスφＨ１Ｂ及びφＨ２Ｂの供給が停止される。
【００８６】
したがって、本実施形態に係る固体撮像装置６においても、上記の各実施形態に係るものと同様に、水平転送部１９ａ及び１９ｂの消費電力を低減することが可能となる。特に、本実施形態のように、２つの水平転送部１９ａ及び１９ｂを備える固体撮像装置６は、２ライン分の電荷を並列して出力することができるので、画像読み出し速度を更に向上させることが可能となる。
【００８７】
尚、本実施形態では、画素領域ＰＸＲ２内の行の半分ごとに２つの水平転送部１９ａ及び１９ｂが設けられているが、水平転送部の数は３以上であっても良い。例えば、画素領域ＰＸＲ２を行方向及び列方向に４つの区画に分割して、当該区画毎に４つの水平転送部が設けられても良い。この場合、各水平転送部が複数ブロックを含むように構成して、本発明に係る駆動方法が適用すれば良い。
【００８８】
（第７の実施形態）
図１１Ａ及び図１１Ｂは、本発明の第７の実施形態に係る固体撮像装置に用いられるスイッチ回路の一例を示す図である。
【００８９】
本実施形態に係る固体撮像装置は、上記の各実施形態に係る固体撮像装置に加えて、水平転送部１９または電荷転送部２７の各ブロックへの駆動パルスの供給を制御するスイッチ回路を備える。
【００９０】
図１１Ａに示されるスイッチ回路３１は、ソースが共通接続されたトランジスタ３３ａ及び３３ｂとを含んでいる。トランジスタ３３ａ及び３３ｂのソースの各々は、駆動パルスφＨ１の供給点に接続され、トランジスタ３３ａ及び３３ｂのドレインの各々は、パルス供給点Ｈ１Ａ及びＨ１Ｂにそれぞれ接続される（例えば、図１の配線２１ａ及び２１ｂ）。また、トランジスタ３３ａのゲートには、トランジスタ３３ａがＯＮ状態となるような所定の電圧（図の例では、Ｈｉｇｈレベルの電圧）が印加され、トランジスタ３３ｂのゲートには、駆動回路（図１）等の制御回路からスイッチパルスφＳＷが供給される。
【００９１】
図１１Ｂに示されるスイッチ回路３２も同様に、ゲートに所定の電圧が印加されるトランジスタ３４ａと、ゲートにスイッチパルスφＳＷが供給されるトランジスタ３４ｂとを含んでいる。トランジスタ３４ａ及び３４ｂのソースの各々は、駆動パルスφＨ２の供給点に接続され、トランジスタ３４ａ及び３４ｂのドレインの各々は、パルス供給点Ｈ２Ａ及びＨ２Ｂにそれぞれ接続される。
【００９２】
図１２は、本発明の第６の実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法を示す図である。
【００９３】
図１２に示されるように、スイッチパルスφＳＷは、期間Ｘにトランジスタ３３ｂ及び３４ｂがＯＮ状態となり（図の例ではＨｉｇｈレベルに）、ブロックＢに電荷が存在しない期間Ｙにトランジスタ３３ｂ及び３４ｂがＯＦＦ状態となるように制御される。
【００９４】
したがって、期間Ｘには、ブロックＡ及びＢの両方に駆動パルスφＨ１及びφＨ２と実質的に同一の駆動パルスφＨ１Ａ、φＨ２Ａ、φＨ１Ｂ及びφＨ２Ｂが供給される。その後、期間Ｙの間には、トランジスタ３３ｂ及び３４ｂがＯＦＦすることによって、ブロックＢへの駆動パルスφＨ１Ｂ及びφＨ２Ｂの供給が停止する。
【００９５】
本実施形態に係るスイッチ回路３１及び３２による駆動パルスの供給と停止を制御することには、入力ピン数の増加を抑制できる点で利点がある。
【００９６】
より具体的には、水平転送部１９を２つのブロックＡ及びＢに分けて２相駆動する場合には、駆動パルス（φＨ１Ａ、φＨ２Ａ、φＨ１Ｂ及びφＨ２Ｂ）を供給するために、少なくとも４本のピン（駆動パルス供給点）が必要である。また、従来の駆動方法（図１３及び図１４）のように、水平転送部１９をブロックに分割することなく２相駆動する場合には、駆動パルス（φＨ１、φＨ２）を供給するために、２本のピンが必要である。
【００９７】
これに対し、本実施形態に係るスイッチ回路３１及び３２によってパルスの分岐を制御する場合、必要なピン数は、従来の駆動方法と同じ駆動パルス（φＨ１、φＨ２）を供給するために必要な２本の他に、スイッチパルスφＳＷとを供給するための１本のピンが増加するだけである。このように、従来の固体撮像装置と比べて、ピン数の増加を最小限に抑えることができる。
【００９８】
尚、本発明に係る固体撮像装置の構成及び駆動方法は、フレームレートや感度の向上を図るために、各画素（光電変換部）から出力された電荷を垂直転送部や水平転送部（電荷転送部）内で加算する固体撮像装置にも同様に適用することができる。この場合、電荷の加算方式は特に限定されず、例えば、２画素加算、４画素加算、９画素加算のいずれの方式の固体撮像装置にも本発明を適用可能である。
【００９９】
また、上記の各実施形態では、水平転送部または電荷転送部が２つのブロックから構成されている例について説明したが、ブロックの数は３以上であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明は、デジタルカメラ、イメージスキャナ、複写機等の撮像機器に組み込まれる固体撮像装置及びその駆動方法として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の各実施形態に係る固体撮像装置を備える撮像システムの概略構成を示すブロック図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す図
【図３】図２に示される固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャート
【図４】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す図
【図５】図４に示される固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャート
【図６】本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す図
【図７Ａ】駆動パルス供給点における駆動パルス波形を示す図
【図７Ｂ】駆動パルス供給点から離れたポイントにおける駆動パルス波形を示す図
【図８】本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す図
【図９】本発明の第５の実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す図
【図１０】本発明の第７の実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す図
【図１１Ａ】本発明の第６の実施形態に係る固体撮像装置に用いられるスイッチ回路の一例を示す図
【図１１Ｂ】本発明の第６の実施形態に係る固体撮像装置に用いられるスイッチ回路の一例を示す図
【図１２】本発明の第６の実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法を示す図
【図１３】従来のエリア型固体撮像装置の概略構成を示す図
【図１４】図１３に示される固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャート
【図１５】従来のリニア型固体撮像装置の概略構成を示す図
【図１６】図１５に示される固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャート
【符号の説明】
【０１０２】
１〜６  固体撮像装置
１６  光電変換部
１７  垂直転送部
１８、２０、２８  転送電極
１９  水平転送部
２１、２２、２９、３０  配線
２３  電荷検出部
２７  電荷転送部
３１、３２  スイッチ回路
【図１】
2008135964.tif 000003
【図２】
2008135964.tif 000004
【図３】
2008135964.tif 000005
【図４】
2008135964.tif 000006
【図５】
2008135964.tif 000007
【図６】
2008135964.tif 000008
【図７Ａ】
2008135964.tif 000009
【図７Ｂ】
2008135964.tif 000010
【図８】
2008135964.tif 000011
【図９】
2008135964.tif 000012
【図１０】
2008135964.tif 000013
【図１１Ａ】
2008135964.tif 000014
【図１１Ｂ】
2008135964.tif 000015
【図１２】
2008135964.tif 000016
【図１３】
2008135964.tif 000017
【図１４】
2008135964.tif 000018
【図１５】
2008135964.tif 000019
【図１６】
2008135964.tif 000020