(57)【要約】【課題】端子数や駆動パルスの種類を増加することなく、水平ブランキング期間終了直後のシェーディングを防止する固体撮像装置の駆動方法を提供する。【解決手段】水平ブランキング期間中の垂直レジスタから水平レジスタへ信号電荷を転送する期間において、垂直レジスタからの信号電荷を受け取る転送電極以外の転送電極へ印加する駆動パルスφＨ２を連続したパルスとすることで水平レジスタと浮遊拡散層との容量カップリングを有効期間と同程度とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、２次元状に配置された受光部と、前記受光部から受け取った信号電荷を垂直方向に転送する垂直レジスタと、前記垂直レジスタから受け取った前記信号電荷を水平方向に転送する水平レジスタと、前記水平レジスタの一端に設けられた電荷検出部とを備えた固体撮像装置の駆動方法であって、
水平ブランキング期間中の水平停止期間に、前記垂直レジスタから前記信号電荷を受け取る転送電極以外の前記水平レジスタの転送電極に連続した駆動パルスを印加することを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【請求項２】
前記水平停止期間以外の期間に前記信号電荷を受け取る転送電極以外の前記水平レジスタの転送電極に印加される駆動パルスのハイレベルよりも前記連続した駆動パルスのハイレベルが低いことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項３】
基板上に、２次元状に配置された受光部と、前記受光部から受け取った信号電荷を垂直方向に転送する垂直レジスタと、前記垂直レジスタから受け取った前記信号電荷を水平方向に転送する水平レジスタと、前記水平レジスタの一端に設けられた電荷検出部とを備えた固体撮像装置の駆動方法であって、
水平ブランキング期間中の水平停止期間に、前記垂直レジスタから前記信号電荷を受け取る前記水平レジスタの転送電極に連続した駆動パルスが印加され、
前記連続した駆動パルスのローレベルが前記水平停止期間以外の期間に前記信号電荷を受け取る転送電極に印加される駆動パルスのローレベルよりも高いことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固体撮像装置の駆動方法に関し、特に垂直レジスタからの信号電荷を水平レジスタおよび浮遊拡散層型の電荷検出部を介して出力する固体撮像装置の駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４はインターライン転送型固体撮像装置の構成を示す図である。図において１０１はフォトダイオード（受光部）、１０２は読み出しゲート、１０３は垂直レジスタ、１０４は水平レジスタ、１０５は電荷検出部である。この装置の動作を簡単に説明する。所定の期間、入射光量に応じてフォトダイオード１０１で光電変換後蓄積された信号電荷を、垂直ブランキング期間に読み出しゲート１０２をオン状態にして対応する垂直レジスタ１０３に読み出す。次に、駆動パルスφＶ１〜φＶ４によって水平ブランキング期間に垂直レジスタ中を１段転送すると同時に、垂直レジスタの最終段の信号電荷は水平レジスタ１０４に転送される。
【０００３】
有効期間中に駆動パルスφＨ１およびφＨ２によって信号電荷は水平レジスタ１０４中を転送され、浮遊拡散層型電荷検出部１０５によって電圧に変換されて外部に信号として出力される。
【０００４】
図５は垂直レジスタと水平レジスタとの結合部の構成を示す平面図である。図において、２０１は垂直レジスタの転送チャネル、２０２〜２０５は垂直レジスタの転送電極、２０６は水平レジスタの転送チャネル、２０７〜２１０は水平レジスタの転送電極である。垂直レジスタは４相駆動の例を示しており、転送電極２０２〜２０５にはそれぞれ駆動パルスφＶ１〜φＶ４が印加される。また、水平レジスタは２相駆動の例を示しており、転送電極２０７および２０９の下には電位障壁が形成されている。転送電極２０７と２０８、および２０９と２１０はそれぞれ共通に接続されており、駆動パルスφＨ１およびφＨ２が印加される。
【０００５】
図６は水平ブランキング期間に水平レジスタの転送電極に印加される駆動パルスφＨ１、φＨ２波形の一例を示している。駆動パルスφＨ１、φＨ２はお互いに逆位相のパルスであり、通常そのローレベルは０Ｖ、ハイレベルは３〜５Ｖの振幅が用いられる。水平ブランキング期間中の水平停止期間（水平レジスタの電荷転送が停止している期間）では、図５の転送電極２０７および２０８に印加されている駆動パルスφＨ１はハイレベル、転送電極２０９および２１０に印加される駆動パルスφＨ２はローレベルの状態で停止しており、この期間に図５の垂直レジスタ２０１中の信号電荷が水平レジスタの転送電極２０８下に転送される。水平停止期間の後に、互いに逆位相の駆動パルスφＨ１、φＨ２によって信号電荷は水平レジスタ中を転送された後に、電荷検出部を介して外部に信号電圧として出力される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
水平レジスタの転送電極は、特に電荷検出部近傍において電荷検出部を構成する浮遊拡散層と容量カップリングしており、駆動パルスφＨ１、φＨ２は出力信号波形に影響を及ぼす。これに対して、図６に示した水平ブランキング期間中の水平停止期間では、駆動パルスφＨ１、φＨ２が停止しているため、浮遊拡散層への容量カップリングによる影響はなく、φＨ１、φＨ２がパルス動作している場合よりも出力レベルが小さくなる。
【０００７】
水平停止期間後に再びφＨ１、φＨ２がパルス動作を始めると、容量カップリングの影響で出力レベルが元に戻るが、パルス動作開始直後には戻らずに数十画素にわたって徐々に元のレベルに戻る。このため、有効期間開始直後（画面左側）では、信号が沈み込むシェーディングと呼ばれる現象が生じる。
【０００８】
図７は、２チャネル出力の固体撮像装置の構成の一例を示す。図において、３０１は図４に示したフォトダイオード、読み出しゲート、垂直レジスタが配列された撮像領域、３０４、３０５は水平レジスタ、３０６、３０７は電荷検出部である。３０２、３０３は、電荷検出部を中央部に隣接して配置する空間を確保するために斜め方向に転送する垂直レジスタが配置された遷移領域である。この固体撮像装置においては、撮像領域左半分の信号は電荷検出部３０６から、右半分の信号は電荷検出部３０７から、それぞれ出力される。図４に示した構造の固体撮像装置では、通常左端にはオプティカルブラック画素やダミー画素が配置されているが、図７の構造では水平レジスタのダミー段の直後の信号を映像信号として使用する必要があるため、前述したような水平ブランキング直後のシェーディングの影響がより顕著に問題となってくる。図８に、図７に示した固体撮像装置の再生画面（図８（ａ））および信号出力（図８（ｂ））を示す。左右のシェーディングが画面中央部で隣接するため、同図（ａ）のような縦すじ状の固定パターンノイズとなり著しく画質が劣化する。
【０００９】
前述したようなシェーディングを抑制するために、図９および図１０に示す固体撮像装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【００１０】
図９の構造が図４と異なる点は水平レジスタの最終段１０６の転送電極に独立した駆動パルスφＨ１Ａを印加できるようにしていることである。図１０は図９の固体撮像装置の水平レジスタを駆動するための駆動パルスを示している。水平ブランキング期間のφＨ１、φＨ２が停止している水平停止期間にも最終段の転送電極に印加する駆動パルスφＨ１Ａは連続したパルスであり、浮遊拡散層への容量カップリングの影響を有効期間と同程度にすることができ、シェーディングを抑制することが可能となる。
【００１１】
図１１はシェーディングを抑制するための別の構造の固体撮像装置の例を示す（例えば特許文献２参照）。
【００１２】
この例では、水平レジスタの最終段のみならず、画素領域に対応していない出力部付近のダミー段１０７の転送電極に独立した駆動パルスφＨ１Ｂ、φＨ２Ｂを印加できるようにしている。図１１に示した固体撮像装置の水平レジスタの転送電極には、図１２の駆動パルスが印加される。図９および図１０に示した例と同様に、水平ブランキング期間中の水平停止期間に、ダミー段の転送電極に印加される駆動パルスφＨ１Ｂ、φＨ２Ｂは連続したパルスであり、やはり浮遊拡散層への容量カップリングの影響を有効期間と同程度にしてシェーディングの影響を抑制するものである。
【００１３】
しかしながら、図９および図１０で説明した固体撮像装置、図１１および図１２で説明した固体撮像装置ともに、出力部付近の転送電極に独立した駆動パルスを印加するため、外部の端子数が増加する、駆動パルスの種類が増加するなどの欠点を有している。
【００１４】
本発明の目的は、上述した欠点を解決するためになされたものであり、端子数や駆動パルスの種類を増加することなく有効期間開始直後のシェーディングを防止することを目的としている。
【００１５】
【特許文献１】
特開昭６１−１６３７７２号公報（第２−３頁、図１，２）
【特許文献２】
特開平９−８３８７２号公報（第５頁、図４，５）
【００１６】
【発明を解決するための手段】
本発明の固体撮像装置の駆動方法は、基板上に、２次元状に配置された受光部と、受光部から受け取った信号電荷を垂直方向に転送する垂直レジスタと、垂直レジスタから受け取った信号電荷を水平方向に転送する水平レジスタと、水平レジスタの一端に設けられた電荷検出部とを備えた固体撮像装置の駆動方法であって、水平ブランキング期間中の水平停止期間に、垂直レジスタから信号電荷を受け取る転送電極以外の水平レジスタの転送電極に連続した駆動パルスを印加することを特徴とする。
【００１７】
本発明は上記構成によって、水平停止期間においても浮遊拡散層との容量カップリングは有効期間と同程度となり、有効期間開始直後のシェーディングを防止することができるという効果を有するものある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施の形態による図４および図５に示した固体撮像装置の駆動方法を示す駆動パルス波形図である。水平ブランキング期間中に垂直レジスタから水平レジスタに信号電荷を転送する水平停止期間において、図６に示した従来の駆動方法では駆動パルスφＨ１、φＨ２ともに停止していたのに対し、本実施の形態の駆動方法ではφＨ２を連続したパルスとしている点が異なっている。水平停止期間において、垂直レジスタからの信号電荷を受ける転送電極の駆動パルスφＨ１は停止しているため、垂直レジスタからの信号電荷の転送には支障がない。一方、駆動パルスφＨ２が印加される転送電極は、垂直レジスタからの電荷転送には関与しないため、連続してパルスを印加していても問題はない。
【００１９】
これにより、水平停止期間においても浮遊拡散層との容量カップリングは有効期間と同程度になり、有効期間開始直後のシェーディングを防止することができる。
【００２０】
図２は本発明の第２の実施の形態による図４および図５に示した固体撮像装置の駆動方法を示す駆動パルス波形図である。本実施の形態の駆動方法が図１に示した第１の実施の形態の駆動方法と異なるのは、水平停止期間中の「連続した駆動パルス」φＨ２のハイレベルを他の期間よりも低くしている点である。これは、「連続した駆動パルス」φＨ２が印加される転送電極がハイレベルになった時の電位を、駆動パルスφＨ１が印加され垂直レジスタから信号電荷を受け取る転送電極がハイレベルになったときの電位よりも低くすることで、垂直レジスタから大きな信号量の電荷が転送されても隣接する転送電極へ漏れ込まないようにできる利点がある。本実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、水平停止期間における浮遊拡散層との容量カップリングが有効期間と同程度になり、有効期間開始直後のシェーディングを防止することができる。
【００２１】
図３は本発明の第３の実施の形態による図４および図５に示した固体撮像装置の駆動方法を示す駆動パルス波形図である。本実施の形態の駆動方法では、水平停止期間中の駆動パルスφＨ２は図６の従来例と同様に停止しているが、駆動パルスφＨ１をローレベルがその他の期間より高いレベルで「連続した」パルスとしている点に特徴がある。このときのローレベルは、垂直レジスタからの電荷転送を妨げないようなレベルに設定すればよい。本実施の形態では、駆動パルスφＨ２がローレベルで停止しているために、垂直レジスタから電荷を駆動パルスφＨ１が印加される転送電極に転送する際に、隣接する電極に漏れ込むことはない。本実施の形態においても第１および第２の実施の形態と同様に、水平停止期間における浮遊拡散層との容量カップリングが有効期間と同程度になり、有効期間開始直後のシェーディングを防止することができる。
【００２２】
なお、本発明の連続した駆動パルスは、水平レジスタが３相以上で駆動される場合においても有効である。その場合には水平レジスタの転送電極のうち垂直レジスタから信号電荷を受け取る転送電極以外のすべての転送電極に印加する方がひとつの転送電極に比べてシェーディングの防止能力が大きい。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、水平ブランキング中の水平レジスタの停止期間に駆動パルスの一部を連続したパルスとすることによって、端子数や駆動パルスの種類を増加することなく有効期間開始直後のシェーディングの防止を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による固体撮像装置の駆動方法を示す駆動パルス波形図
【図２】本発明の第２の実施の形態による固体撮像装置の駆動方法を示す駆動パルス波形図
【図３】本発明の第３の実施の形態による固体撮像装置の駆動方法を示す駆動パルス波形図
【図４】インターライン転送型固体撮像装置の構成図
【図５】図４の固体撮像装置における垂直レジスタと水平レジスタとの結合部の平面図
【図６】従来の固体撮像装置の駆動方法を示す駆動パルス波形図
【図７】２チャネル出力の固体撮像装置の構成図
【図８】図７の固体撮像装置の再生画面および信号出力を示す説明図
【図９】従来の固体撮像装置の構成図
【図１０】図９の固体撮像装置の駆動方法を示す駆動パルス波形図
【図１１】従来の固体撮像装置の構成図
【図１２】図１１の固体撮像装置の駆動方法を示す駆動パルス波形図
【符号の説明】
１０１  フォトダイオード
１０２  読み出しゲート
１０３  垂直レジスタ
１０４  水平レジスタ
１０５  電荷検出部
【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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【図１２】
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