(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上の行方向とこれに直交する列方向に配列された多数の光電変換素子と、前記多数の光電変換素子で発生した電荷を読み出して電荷転送方向である前記列方向に転送する電荷転送装置とを有するＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法であって、
前記電荷転送装置は、前記半導体基板に形成された電荷転送チャネルと、その上方に形成された多数の電極とから構成され、
前記電荷転送チャネルに前記多数の光電変換素子の少なくとも一部から電荷を読み出した後、
前記電荷転送チャネル内にある電荷蓄積パケット毎に対応する前記列方向に並ぶ３つの電極のうち、両端の電極に所定レベルの駆動パルスを供給し、真ん中の電極に前記所定レベルに対してアバランシェ増倍が生じるレベルの増倍パルスを供給した状態で、前記増倍パルスによって前記真ん中の電極下方に形成された増倍用パケットに、前記真ん中の電極に対応する前記電荷蓄積パケット内の電荷を移動させて前記電荷を増倍する電荷増倍工程を有するＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法。
【請求項２】
請求項１記載のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法であって、
前記電荷増倍工程が、前記３つの電極に前記所定レベルの駆動パルスを供給して、前記３つの電極下に前記３つの電極に対応する前記電荷蓄積パケットを形成する工程と、前記電荷蓄積パケットを形成した状態から、前記真ん中の電極に前記増倍パルスを供給して前記増倍用パケットを形成する工程とを含むＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法。
【請求項３】
請求項１記載のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法であって、
前記電荷増倍工程では、前記列方向で隣接する２つの前記電荷蓄積パケット同士の間の電荷転送チャネル上方にある前記電極のうち、一方の前記電荷蓄積パケット上方の電極の隣に並ぶ２つの電極を除く電極のいずれかを前記真ん中の電極とし、前記増倍パルスによって前記真ん中の電極下方に形成された増倍用パケットに、前記他方の電荷蓄積パケット内の電荷を移動させて前記電荷を増倍するＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法であって、
前記電荷蓄積パケットが所定の位置にあるときに、前記電荷増倍工程を複数回行うＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法であって、
前記電荷蓄積パケットが所定量転送される毎に、前記電荷増倍工程を行うＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法。
【請求項６】
請求項４又は５記載のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法であって、
前記電荷増倍工程を行う回数を撮影条件に応じて変更するＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１項記載のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法であって、
前記電荷増倍工程を行う増倍転送駆動と前記電荷増倍工程を行わない通常転送駆動とを撮影条件に応じて切り替え、
前記増倍転送駆動を行う場合、前記増倍転送駆動を行う場合の撮像時の前記多数の光電変換素子の各々の飽和電荷量を、前記通常転送駆動を行う場合の撮像時の前記多数の光電変換素子の各々の飽和電荷量よりも小さくする制御を行うＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法。
【請求項８】
請求項７記載のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法であって、
前記増倍転送駆動を行う場合、前記増倍転送駆動を行う場合の撮像時の前記多数の光電変換素子の各々の飽和電荷量をＱ１とし、前記通常転送駆動を行う場合の撮像時の前記多数の光電変換素子の各々の飽和電荷量をＱ２とすると、電荷の増倍率がＱ２／Ｑ１を超えないように、前記電荷増倍工程を行う回数を設定するＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項記載のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法であって、
前記増倍パルスの電圧が、前記多数の光電変換素子の各々に蓄積された電荷を前記電荷転送チャネルに読み出す際の読み出しパルスの電圧と同じであるＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項記載のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法であって、
前記増倍パルスの電圧が、前記多数の光電変換素子の各々に蓄積された電荷を前記電荷転送チャネルに読み出す際の読み出しパルスの電圧よりも大きいＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１１】
半導体基板上の行方向とこれに直交する列方向に配列された多数の光電変換素子と、前記多数の光電変換素子で発生した電荷を読み出して電荷転送方向である前記列方向に転送する電荷転送装置とを有するＣＣＤ型固体撮像素子と、
請求項１〜１０のいずれか記載の駆動方法に基づく駆動を行うためのパルスを前記ＣＣＤ型固体撮像素子に出力する駆動部とを備える固体撮像装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の固体撮像装置であって、
前記電荷増倍工程が行われた場合に、前記多数の光電変換素子から得られた電荷に応じた信号の、当該電荷の増倍率に起因するばらつきを補正する補正手段を備える固体撮像装置。
【請求項１３】
請求項１１又は１２記載の固体撮像装置であって、
前記多数の光電変換素子が黒レベルを検出する多数の黒レベル検出用光電変換素子を含み、
前記電荷増倍工程が行われた場合に、前記多数の黒レベル検出用光電変換素子の各々から得られた電荷に応じた暗時出力信号の、当該電荷の増倍率に起因するばらつきを補正する黒レベルばらつき補正手段と、
前記黒レベルばらつき補正手段で補正された暗時出力信号を用いて、前記多数の光電変換素子のうち前記黒レベル検出用光電変換素子を除く光電変換素子から得られた信号の黒レベル補正を行う黒レベル補正手段とを備える固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板上の行方向とこれに直交する列方向に配列された多数の光電変換素子と、前記多数の光電変換素子で発生した電荷を読み出して電荷転送方向である前記列方向に転送する電荷転送装置とを有するＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ型の固体撮像素子において、従来、電荷転送チャネル内でアバランシェ増倍を生じさせて、電荷転送時に電荷増倍を行うことで、感度を向上させる技術が知られている（例えば、特許文献１，２参照）
【０００３】
図１１は、特許文献１記載の電荷転送装置の部分断面模式図である。
図１１に示すように、電荷転送装置は、シリコン基板内に形成された電荷転送チャネル２００と、電荷転送チャネル２００上に形成された絶縁膜２０１と、絶縁膜２０１上に形成された多数の電極２０２〜２０５とを備えた構成である。図１１（ａ）に示すように、読み出しパルスを重畳した駆動パルスを電極２０３に供給して、電極２０３下方の電荷転送チャネル２００内にポテンシャル井戸（以下、パケットという）Ｐ１を形成すると共に、このパケットＰ１に図示しない光電変換素子で発生した電荷を読み出す。次に、図１１（ｂ）に示すように、電極２０４に所定レベルのパルスを供給して、電極２０４下方の電荷転送チャネル２００内にパケットＰ２を形成する。このとき、パケットＰ１とパケットＰ２の電位差がアバランシェ増倍を生じさせるのに必要な値になるように、電極２０３，２０４に供給されるパルスのレベルが設定される。
【０００４】
電極２０３，２０４に供給されるパルスのレベル差によって、パケットＰ１，Ｐ２の深さに差が生じ、パケットＰ２の深さは、パケットＰ１に比べて深くなり、パケットＰ１にある電荷がパケットＰ２へ移動することになる。このとき、電荷は、電極２０３，２０４の電極間ｄに発生している高電界領域を移動するため、この高電界領域でアバランシェ効果が発生し、増倍される。電荷を増倍させた後は、図１１（ｃ）に示すように、電極２０４に供給するパルスのレベルを、パケットＰ１のバリアとなるレベルにしてパケットＰ２を元に戻す。そして、多数の電極２０２〜２０５に転送パルスを供給することで、パケットＰ１にある電荷を電荷転送方向に転送する。
【０００５】
【特許文献１】特許第２６０９３６３号公報
【特許文献２】特許第３４８３２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の電荷転送装置の駆動方法は、図１１に示したように、アバランシェ増倍を生じさせるためのパケットＰ２の両端のバリア電位に電位差があるため、次のような問題が発生する。図１１（ｂ）に示すように、パケットＰ２が形成されると、パケットＰ２には、パケットＰ１にある電荷の他に、電極２０５下方の電荷転送チャネル２００表面に発生している雑音等の不要電荷（不要電荷Ａとする）も移動してしまう。そして、この不要電荷Ａも、電極２０４，２０５の電極間の高電界領域で増倍されることになる。一方、パケットＰ１内にも不要電荷（不要電荷Ｂとする）があるため、これも同様に増倍される。しかし、パケットＰ２の両端のバリア電位は、電極２０５側のバリア電位の方が大きいことから、不要電荷Ａの増倍率は、不要電荷Ｂの増倍率よりも大きくなる。この結果、Ｓ／Ｎが劣化してしまうことになる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、Ｓ／Ｎ劣化を防ぎながら感度を向上させることが可能なＣＣＤ型固体撮像素子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】
【０００８】
本発明のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法は、半導体基板上の行方向とこれに直交する列方向に配列された多数の光電変換素子と、前記多数の光電変換素子で発生した電荷を読み出して電荷転送方向である前記列方向に転送する電荷転送装置とを有するＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法であって、前記電荷転送装置は、前記半導体基板に形成された電荷転送チャネルと、その上方に形成された多数の電極とから構成され、前記電荷転送チャネルに前記多数の光電変換素子の少なくとも一部から電荷を読み出した後、前記電荷転送チャネル内にある電荷蓄積パケット毎に対応する前記列方向に並ぶ３つの電極のうち、両端の電極に所定レベルの駆動パルスを供給し、真ん中の電極に前記所定レベルに対してアバランシェ増倍が生じるレベルの増倍パルスを供給した状態で、前記増倍パルスによって前記真ん中の電極下方に形成された増倍用パケットに、前記真ん中の電極に対応する前記電荷蓄積パケット内の電荷を移動させて前記電荷を増倍する電荷増倍工程を有する。
【０００９】
本発明のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法は、前記電荷増倍工程が、前記３つの電極に前記所定レベルの駆動パルスを供給して、前記３つの電極下に前記３つの電極に対応する前記電荷蓄積パケットを形成する工程と、前記電荷蓄積パケットを形成した状態から、前記真ん中の電極に前記増倍パルスを供給して前記増倍用パケットを形成する工程とを含む。
【００１０】
本発明のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法は、前記電荷増倍工程では、前記列方向で隣接する２つの前記電荷蓄積パケット同士の間の電荷転送チャネル上方にある前記電極のうち、一方の前記電荷蓄積パケット上方の電極の隣に並ぶ２つの電極を除く電極のいずれかを前記真ん中の電極とし、前記増倍パルスによって前記真ん中の電極下方に形成された増倍用パケットに、前記他方の電荷蓄積パケット内の電荷を移動させて前記電荷を増倍する。
【００１１】
本発明のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法は、前記電荷蓄積パケットが所定の位置にあるときに、前記電荷増倍工程を複数回行う。
【００１２】
本発明のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法は、前記電荷蓄積パケットが所定量転送される毎に、前記電荷増倍工程を行う。
【００１３】
本発明のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法は、前記電荷増倍工程を行う回数を撮影条件に応じて変更する。
【００１４】
本発明のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法は、前記電荷増倍工程を行う増倍転送駆動と前記電荷増倍工程を行わない通常転送駆動とを撮影条件に応じて切り替え、
前記増倍転送駆動を行う場合、前記増倍転送駆動を行う場合の撮像時の前記多数の光電変換素子の各々の飽和電荷量を、前記通常転送駆動を行う場合の撮像時の前記多数の光電変換素子の各々の飽和電荷量よりも小さくする制御を行う。
【００１５】
本発明のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法は、前記増倍転送駆動を行う場合、前記増倍転送駆動を行う場合の撮像時の前記多数の光電変換素子の各々の飽和電荷量をＱ１とし、前記通常転送駆動を行う場合の撮像時の前記多数の光電変換素子の各々の飽和電荷量をＱ２とすると、電荷の増倍率がＱ２／Ｑ１を超えないように、前記電荷増倍工程を行う回数を設定する。
【００１６】
本発明のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法は、前記増倍パルスの電圧が、前記多数の光電変換素子の各々に蓄積された電荷を前記電荷転送チャネルに読み出す際の読み出しパルスの電圧と同じである。
【００１７】
本発明のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法は、前記増倍パルスの電圧が、前記多数の光電変換素子の各々に蓄積された電荷を前記電荷転送チャネルに読み出す際の読み出しパルスの電圧よりも大きい。
【００１８】
本発明の固体撮像装置は、半導体基板上の行方向とこれに直交する列方向に配列された多数の光電変換素子と、前記多数の光電変換素子で発生した電荷を読み出して電荷転送方向である前記列方向に転送する電荷転送装置とを有するＣＣＤ型固体撮像素子と、前記駆動方法に基づく駆動を行うためのパルスを前記ＣＣＤ型固体撮像素子に出力する駆動部とを備える。
【００１９】
本発明の固体撮像装置は、前記電荷増倍工程が行われた場合に、前記多数の光電変換素子から得られた電荷に応じた信号の、当該電荷の増倍率に起因するばらつきを補正する補正手段を備える。
【００２０】
本発明の固体撮像装置は、前記多数の光電変換素子が黒レベルを検出する多数の黒レベル検出用光電変換素子を含み、前記電荷増倍工程が行われた場合に、前記多数の黒レベル検出用光電変換素子の各々から得られた電荷に応じた暗時出力信号の、当該電荷の増倍率に起因するばらつきを補正する黒レベルばらつき補正手段と、前記黒レベルばらつき補正手段で補正された暗時出力信号を用いて、前記多数の光電変換素子のうち前記黒レベル検出用光電変換素子を除く光電変換素子から得られた信号の黒レベル補正を行う黒レベル補正手段とを備える。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、Ｓ／Ｎ劣化を防ぎながら感度を向上させることが可能なＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
（第一実施形態）
図１は、第一実施形態を説明するための固体撮像装置の一例であるデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。
図１に示すデジタルカメラは、撮像部１と、アナログ信号処理部２と、Ａ／Ｄ変換部３と、駆動部４と、デジタル信号処理部６と、圧縮／伸張処理部７と、表示部８と、システム制御部９と、内部メモリ１０と、メディアインタフェース（Ｉ／Ｆ）１１と、記録メディア１２と、操作部１３とを備える。デジタル信号処理部６、圧縮／伸張処理部７、表示部８、システム制御部９、内部メモリ１０、及びメディアインタフェース１１は、システムバス１４に接続されている。
【００２４】
撮像部１は、撮影レンズ１ａを含む光学系と、ＣＣＤ型固体撮像素子１ｂとによって被写体を撮像するものであり、アナログの撮像信号を出力する。アナログ信号処理部２は、撮像部１で得られた撮像信号に所定のアナログ信号処理を施す。Ａ／Ｄ変換部３は、アナログ信号処理部２で処理後のアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００２５】
駆動部４は、デジタルカメラが撮影モード（被写体を撮影して撮影画像データの記録が可能なモード）に設定されると、システム制御部９から供給される駆動パルスによって、固体撮像素子１ｂ、アナログ信号処理部２、及びＡ／Ｄ変換部３に所定のパルスを供給して、これらを駆動する。撮影モードには、静止画像データを記録可能な静止画撮影モードと、動画像データを記録可能な動画撮影モードがある。
【００２６】
デジタル信号処理部６は、Ａ／Ｄ変換部３からのデジタル信号に対して、操作部１３によって設定された動作モードに応じたデジタル信号処理を行って撮影画像データを生成する。デジタル信号処理部６が行う処理には、増倍率補正処理、黒レベル補正処理（ＯＢ処理）、リニアマトリクス補正処理、ホワイトバランス調整処理、ガンマ補正処理、同時化処理、及びＹ／Ｃ変換処理等が含まれる。デジタル信号処理部６は、例えばＤＳＰで構成される。
【００２７】
圧縮／伸張処理部７は、デジタル信号処理部６で生成された撮影画像データに対して圧縮処理を施すとともに、記録メディア１２から得られた圧縮画像データに対して伸張処理を施す。
【００２８】
表示部８は、例えばＬＣＤ表示装置を含んで構成され、撮影されてデジタル信号処理を経た撮影画像データに基づく画像を表示する。記録メディア１２に記録された圧縮画像データを伸張処理して得た画像データに基づく画像の表示も行う。また、撮影モード時のスルー画像、デジタルカメラの各種状態、操作に関する情報の表示等も可能である。
【００２９】
システム制御部９は、所定のプログラムによって動作するプロセッサを主体に構成され、撮影動作を含むデジタルカメラ全体の統括制御を行う。
【００３０】
内部メモリ１０は、例えばＤＲＡＭであり、デジタル信号処理部６やシステム制御部９のワークメモリとして利用される他、記録メディア１２に記録される撮影画像データを一時的に記憶するバッファメモリや表示部８への表示用画像データのバッファメモリとしても利用される。メディアインタフェース１１は、メモリカード等の記録メディア１２との間のデータの入出力を行うものである。
【００３１】
操作部１３は、デジタルカメラ使用時の各種操作を行うものであり、撮影指示を行うためのレリーズボタン（図示せず）を含む。
【００３２】
図２は、図１に示す固体撮像素子１ｂの概略構成を示す平面模式図である。
固体撮像素子１ｂは、ｎ型シリコン基板２０上の行方向（図中のＸ方向）とこれに直交する列方向（図中のＹ方向）に配列された多数の光電変換素子２１と、多数の光電変換素子２１の各々から読み出された電荷を列方向に転送する垂直電荷転送装置２２と、垂直電荷転送装置２２を転送されてきた電荷を行方向に転送する水平電荷転送装置２３と、水平電荷転送装置２３から転送されてきた電荷に応じた信号を出力する出力部２４とを備える。シリコン基板２０の下端には、黒レベルを検出するために、遮光された光電変換素子２１が形成されており、この光電変換素子２１にはＯＢの文字を記してある。
【００３３】
なお、本明細書においては、垂直電荷転送装置２２によって転送される電荷の移動を１つの流れとみなして、個々の部材等の相対的な位置を、必要に応じて「何々の上流」、「何々の下流」等と称して特定する。
【００３４】
垂直電荷転送装置２２は、シリコン基板２０内に、列方向に配列された多数の光電変換素子２１からなる光電変換素子列に対応して１つ形成された垂直電荷転送チャネル（図示せず）と、垂直電荷転送チャネル上方にゲート絶縁膜を介して形成された多数の電極２２ａとから構成される。多数の電極２２ａには、駆動パルスＶ１〜Ｖ８の各々が供給される８種類の電極が含まれる。図１では、駆動パルスＶ１〜Ｖ８がそれぞれ供給される電極に、その駆動パルスと同じ文字を記してある。以下では、駆動パルスＶ１〜Ｖ８が供給される電極２２ａを、それぞれ電極Ｖ１〜Ｖ８ともいう。電極Ｖ１〜電極Ｖ８は、列方向にこの順に配列されている。多数の電極２２ａは、この電極Ｖ１〜電極Ｖ８の８つの電極が、列方向に繰り返し配列されたかたちになっている。但し、水平電荷転送装置２３に最も近い位置にある電極２２ａは、電極Ｖ１となっている。
【００３５】
垂直電荷転送装置２２は、１つの電極２２ａと、その下方に形成された垂直電荷転送チャネルの一領域とによって１つの電荷転送段が構成される。図２の例では、電極Ｖ１〜Ｖ８のそれぞれによって８つの電荷転送段が構成され、多数の光電変換素子２１の各々に対し、４つの電荷転送段が対応して設けられた構成となっている。
【００３６】
電極Ｖ１と電極Ｖ５下方の垂直電荷転送チャネルと光電変換素子２１との間には、図示しない電荷読み出し領域が形成されており、電極Ｖ１と電極Ｖ５に高電圧の読み出しパルスを供給することで、光電変換素子２１で発生して蓄積された電荷が、電荷読み出し領域を介して垂直電荷転送チャネルに読み出される。垂直電荷転送チャネルに読み出された電荷は、電荷転送方向である列方向に向かって転送され、水平電荷転送装置２３まで転送される。
【００３７】
電極Ｖ１〜Ｖ８に駆動部４から駆動パルスφＶ１〜φＶ８が供給されることで、垂直電荷転送装置２２は８相駆動される。駆動パルスφＶ１〜φＶ８は、それぞれＬ（ローレベル：例えば−８Ｖ）と、Ｌよりも電圧が高いＭ（ミドルレベル：例えば０Ｖ）と、Ｍよりも電圧が高いＨ（ハイレベル：例えば１６Ｖ）との３つの状態をとることができる。ハイレベルのパルスが読み出しパルスに相当する。又、電極Ｖ２と電極Ｖ６には、読み出しパルスと同レベル又はそれ以上のレベルの増倍パルスも供給可能となっている。
【００３８】
ＣＣＤ型固体撮像素子１ｂは、垂直オーバーフロードレイン構造となっており、シリコン基板２０に印加する電圧を調整することで、各光電変換素子２１に蓄積することのできる電荷の最大値である飽和電荷量を調整することが可能となっている。この飽和電荷量を調整するためのパルスも、駆動部４から固体撮像素子１ｂに供給される。
【００３９】
駆動部４は、撮影感度等の撮影条件に応じて、各光電変換素子２１から得られた電荷を増倍せずにそのまま転送して、信号として読み出す通常転送駆動と、各光電変換素子２１から得られた電荷を増倍して転送して、信号として読み出す増倍転送駆動とのいずれかを行う。駆動部４は、撮影感度が例えばＩＳＯ４００以上の高感度に設定された場合には、各光電変換素子２１に蓄積される電荷量が少なくなるため、このような場合には増倍転送駆動を行い、撮影感度が例えばＩＳＯ４００より下の低感度に設定された場合には、各光電変換素子２１に蓄積される電荷量が多くなるため、このような場合には通常転送駆動を行うものとする。
【００４０】
次に、駆動部４が行う増倍転送駆動について説明する。増倍転送駆動には、第一の駆動方法と第二の駆動方法がある。第一の駆動方法と第二の駆動方法を選択可能にしても良いし、どちらか一方のみを行うようにしても良い。
【００４１】
（第一の駆動方法）
図３は、高感度撮影時の図２に示す各電極下方の垂直電荷転送チャネルのポテンシャルフローを示す図である。
レリーズボタンが押下されて露光が開始されると、この露光期間中に、駆動部４は、電極Ｖ１，Ｖ２，Ｖ５，Ｖ６にＭの駆動パルスを供給し、電極Ｖ３，Ｖ４，Ｖ７，Ｖ８にＬの駆動パルスを供給して、電極Ｖ１，Ｖ２，Ｖ５，Ｖ６の下方に空きパケットを形成する（図３の時刻ｔ１）。
【００４２】
露光の終了と同時に、駆動部４は、Ｈの読み出しパルスを電極Ｖ１，Ｖ５に供給する。これにより、光電変換素子２１に蓄積されている電荷が電荷読み出し領域を介して電極Ｖ１，Ｖ２，Ｖ５，Ｖ６下方の空きパケットに読み出される（図３の時刻ｔ２）。この時点で電荷が蓄積されているパケットのことを電荷蓄積パケットという。この電荷蓄積パケットの容量が、電荷転送装置２２で転送することのできる最大の電荷量であり、転送容量に相当する。
【００４３】
次に、駆動部４は、電極Ｖ３，Ｖ７にＭの駆動パルスを供給し、電極Ｖ３，Ｖ７の下方に空きパケットを形成して、電荷蓄積パケットを１パケット分横に広げる（図３の時刻ｔ３）。
【００４４】
次に、駆動部４は、電極Ｖ２，Ｖ６に増倍パルスを供給する。このとき、電極Ｖ１，Ｖ３と電極Ｖ２との電位差及び電極Ｖ５，Ｖ７と電極Ｖ６との電位差が、それぞれアバランシェ増倍を生じさせるのに必要な値になるように、電極Ｖ２，Ｖ６に供給される増倍パルスのレベルが設定される。これにより、電極Ｖ２，Ｖ６下方に形成されたパケットは、その両隣の電極下方に形成されたパケットよりも深くなるため、電荷蓄積パケットに蓄積されている電荷は、電極Ｖ２，Ｖ６下方に形成されたパケット内に移動し、この移動の際にアバランシェ増倍が生じて、増倍される（図３の時刻ｔ４）。
【００４５】
次に、駆動部４は、電極Ｖ２，Ｖ６にＭの駆動パルスを供給して、電荷蓄積パケットを時刻ｔ３の時の状態に戻し、その後、電極Ｖ３、Ｖ７にＬの駆動パルスを供給して、電荷蓄積パケットを時刻ｔ２の状態に戻す（図３の時刻ｔ５）。次に、駆動部４は、電極Ｖ１〜Ｖ８に所定の駆動パルスを供給して、電荷蓄積パケットを１ライン分転送する。つまり、時刻ｔ５で電極Ｖ１，Ｖ２下にあった電荷蓄積パケットを、その電極Ｖ１，Ｖ２の下流側の隣にある電極Ｖ５，Ｖ６下に転送する。電荷蓄積パケットを１ライン分転送すると、１ライン分の電荷が水平電荷転送装置２３に転送され、ここで行方向への転送が開始される。そして、１ライン分の電荷の行方向への転送が完了すると、駆動部４は、電極Ｖ１〜Ｖ８に所定の駆動パルスを供給して、電荷蓄積パケットを１ライン分転送する。このような動作を、全ラインの電荷が水平電荷転送装置２３で転送されるまで繰り返す。尚、通常駆動転送の場合には、時刻ｔ２で電荷を読み出した後、時刻ｔ３〜ｔ５までの駆動を行わずに、電極Ｖ１〜Ｖ８に所定の駆動パルスを供給して、電荷蓄積パケットを順次転送すれば良い。
【００４６】
このように、第一の駆動方法は、図３の時刻ｔ４に示すように、増倍パルスを供給する電極Ｖ２，Ｖ６の両隣にある電極Ｖ１，Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７にそれぞれＭの駆動パルスを供給し、電極Ｖ２，Ｖ６に増倍パルスを供給した状態で、電荷蓄積パケットに蓄積されている電荷を、電極Ｖ２，Ｖ６下に形成されたパケットに移動させることで、電荷蓄積パケット内の電荷を増倍させている。図３の時刻ｔ４に示すように、電極Ｖ１，Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７下方のパケットの深さはいずれも同一である。このため、電極Ｖ１，Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７下方の電荷転送チャネル表面にある雑音電荷は、電極Ｖ２、Ｖ６下のパケットの両端において同じ増倍率で増倍される。したがって、電荷蓄積パケット内の電荷に含まれる雑音電荷の割合を従来よりも減らすことができ、Ｓ／Ｎを向上させることができる。
【００４７】
又、第一の駆動方法によれば、電荷増倍を行わない場合の通常転送駆動において、図３の時刻ｔ３〜ｔ５の駆動を追加するだけであるため、簡単な駆動で電荷の増倍を実現することができる。
【００４８】
尚、駆動部４は、電荷蓄積パケットを転送する前に、図３の時刻ｔ３〜ｔ５までの駆動を複数回繰り返し行っても良い。このようにすることで、電荷を複数回増倍することができ、増倍率を上げることができる。図１に示すデジタルカメラでは、操作部１３を操作して撮影ＩＳＯ感度を設定したり、明るさに応じて自動的に撮影ＩＳＯ感度を設定したりすることが可能である。システム制御部９は、この設定された撮影ＩＳＯ感度を駆動部４に通知する。撮影ＩＳＯ感度に応じて、電荷の増倍率は変わってくるため、駆動部４は、指示された撮影ＩＳＯ感度等の撮影条件に応じて、電荷を増倍する回数、即ち、図３の時刻ｔ３〜ｔ５までの駆動を繰り返す回数を変更して、増倍率を調整すれば良い。
【００４９】
又、駆動部４は、電荷蓄積パケットが所定量転送される毎に、図３の時刻ｔ３〜時刻ｔ５で示すような駆動を行っても良い。例えば、電荷蓄積パケットを複数ライン分転送する毎に、図３の時刻ｔ３〜時刻ｔ５で示すような駆動を１回又は複数回行う。このようにすることで、ある電荷蓄積パケットに蓄積されている電荷の増倍処理を、垂直転送チャネル上の様々な位置で行うことができるため、固体撮像素子１ｂの場所毎の構造の違いに起因する固定パターンノイズを減らすことが可能となる。
【００５０】
通常、光電変換素子２１の飽和電荷量は、電荷転送装置２２の転送容量と同じに設定されている。このため、撮像時に被写体に高輝度部分が存在しており、この高輝度部分からの光を検出した光電変換素子２１から飽和電荷量に近い量の電荷が垂直転送チャネルに読み出されると、その電荷が蓄積されているパケットには、既に転送容量と同じ程度の電荷が溜まっていることになる。このような状態で、駆動部４が、図３の時刻ｔ３〜ｔ５で示すような駆動を複数回行って、同一の電荷を複数回にわたって増倍すると、増倍された電荷が転送容量を超えて、他の電荷蓄積パケットに溢れてしまう。１回の増倍しか行わないのであれば溢れる電荷量もたいしたことはないが、複数回の増倍を行った場合には、溢れる電荷量も大量となり、スミアの原因となる。
【００５１】
そこで、図３の時刻ｔ３〜時刻ｔ５で示すような駆動を複数回行う際には、駆動部４が、増倍転送駆動を行う場合の撮像時の多数の光電変換素子２１の各々の飽和電荷量を、通常転送駆動を行う場合の撮像時の多数の光電変換素子２１の各々の飽和電荷量よりも小さくするように、シリコン基板２０に供給する電圧を制御することが好ましい。このようにすることで、高感度撮影時に、被写体に高輝度部分が含まれていた場合でも、垂直転送チャネルに読み出される電荷の最大電荷量を、電荷転送装置２２の転送容量よりも十分に小さくすることができる。このため、電荷の増倍を複数回行っても、電荷が溢れてしまうのを防ぐことができ、スミアを防ぐことが可能となる。
【００５２】
尚、高感度撮影時に、光電変換素子２１の飽和電荷量を小さくしたとしても、電荷の増倍率が大きすぎると、増倍された電荷が転送容量を超えてしまうことになる。このため、光電変換素子２１の飽和電荷量を小さくして、増倍転送駆動を行う撮像を行った場合、増倍転送駆動を行う場合の撮像時の多数の光電変換素子２１の各々の飽和電荷量をＱ１とし、通常転送駆動を行う場合の撮像時の多数の光電変換素子２１の各々の飽和電荷量をＱ２とすると、電荷の増倍率がＱ２／Ｑ１を超えないように、駆動部４が電荷の増倍を行う回数を設定することが好ましい。
【００５３】
例えば、電荷増倍駆動を行う場合の撮像時の光電変換素子２１の飽和電荷量を１０とし、通常転送駆動を行う場合の撮像時の光電変換素子２１の飽和電荷量を１００とすると、増倍率を１００／１０＝１０倍まで設定しても問題ないことが分かる。このため、駆動部４は、何回の増倍を行うと増倍率が何倍になるのかをメモリとして持っておき、このメモリ内の情報と、撮影条件とに応じて、図３の時刻ｔ３〜ｔ５で示すような駆動を行う回数を決めれば良い。
【００５４】
（第二の駆動方法）
図４は、高感度撮影時の図２に示す各電極下方の垂直電荷転送チャネルのポテンシャルフローを示す図である。第二の駆動方法では、奇数行の光電変換素子２１と偶数行の光電変換素子２１とで電荷を分けて読み出すインターレース駆動を行う。図４では、奇数行の光電変換素子２１から電荷を読み出す際のポテンシャルフローのみを示した。
【００５５】
レリーズボタンが押下されて露光が開始されると、この露光期間中に、駆動部４は、電極Ｖ１，Ｖ２にＭの駆動パルスを供給し、電極Ｖ３〜Ｖ８にＬの駆動パルスを供給して、電極Ｖ１，Ｖ２の下方に空きパケットを形成する（図４の時刻ｔ１）。
【００５６】
露光の終了と同時に、駆動部４は、Ｈの読み出しパルスを電極Ｖ１に供給する。これにより、光電変換素子２１に蓄積されている電荷が電荷読み出し領域を介して電極Ｖ１，Ｖ２下方の空きパケットに読み出される（図４の時刻ｔ２）。この時点で電荷が蓄積されているパケットのことを電荷蓄積パケットという。この電荷蓄積パケットの容量が、電荷転送装置２２で転送することのできる最大の電荷量であり、転送容量に相当する。
【００５７】
次に、駆動部４は、電極Ｖ１〜Ｖ８に所定の駆動パルスを供給して、電荷蓄積パケットを１ライン分転送する。つまり、時刻ｔ２で電極Ｖ１，Ｖ２下にあった電荷蓄積パケットを、その電極Ｖ１，Ｖ２の下流側の隣にある電極Ｖ５，Ｖ６下に転送する（図４の時刻ｔ３）。
【００５８】
次に、駆動部４は、電極Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３にＭの駆動パルスを供給して、電極Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３下に空きパケットを形成し（図４の時刻ｔ４）、電極Ｖ２に増倍パルスを供給する（図４の時刻ｔ５）。このとき、電極Ｖ１，Ｖ３と電極Ｖ２の電位差が、アバランシェ増倍を生じさせるのに必要な値になるように、電極Ｖ２に供給される増倍パルスのレベルが設定される。
【００５９】
次に、駆動部４は、電極Ｖ４にＭの駆動パルスを供給して、電極Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３下に形成された空きパケットと電荷蓄積パケットの間のバリアをなくした状態にする（図４の時刻ｔ６）。これにより、電荷蓄積パケット内の電荷が、電極Ｖ２下に形成されたパケットに移動し、この移動の際にアバランシェ増倍が生じて、増倍される。
【００６０】
次に、駆動部４は、電極Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３にＬの駆動パルスを供給して、電荷蓄積パケットを図４の時刻ｔ３の時の状態に戻す（図４の時刻ｔ７）。この後は、駆動部４が、電極Ｖ１〜Ｖ８に所定の駆動パルスを供給して、電荷蓄積パケットを順次転送する。尚、通常駆動転送の場合には、図４の時刻ｔ２で電荷を読み出して、図４の時刻ｔ３で電荷蓄積パケットを１ライン分転送した後、図４の時刻ｔ４〜ｔ７までの駆動を行わずに、電極Ｖ１〜Ｖ８に所定の駆動パルスを供給して、電荷蓄積パケットを順次転送すれば良い。又、偶数行の光電変換素子２１から電荷を読み出す２フィールド目では、電極Ｖ５，Ｖ６下に空きパケットを形成してここに電荷を読み出して図４の時刻ｔ３のような状態とし、その後、図４の時刻ｔ４〜ｔ７に示すような駆動を行って電荷の増倍を行った後、電極Ｖ１〜Ｖ８に所定の駆動パルスを供給して、電荷蓄積パケットを順次転送する。
【００６１】
このように、第二の駆動方法は、図４の時刻ｔ６に示すように、増倍パルスを供給する電極Ｖ２の両隣にある電極Ｖ１，Ｖ３にそれぞれＭの駆動パルスを供給し、電極Ｖ２に増倍パルスを供給した状態で、電荷蓄積パケットに蓄積されている電荷を、電極Ｖ２下に形成されたパケットに移動させることで、電荷蓄積パケット内の電荷を増倍させている。図４の時刻ｔ６に示すように、電極Ｖ１，Ｖ３下方のパケットの深さはいずれも同一である。このため、電極Ｖ１，Ｖ３下方の電荷転送チャネル表面にある雑音電荷は、電極Ｖ２下のパケットの両端において同じ増倍率で増倍される。したがって、電荷蓄積パケット内の電荷に含まれる雑音電荷の割合を従来よりも減らすことができ、Ｓ／Ｎを向上させることができる。
【００６２】
又、第一の駆動方法では、図３の時刻ｔ４に示すように、電荷蓄積パケット内の電荷のうち電極Ｖ２下にもともとあった電荷が、増倍パルスの供給と同時に電極Ｖ２下のパケットに落ちてしまうため、増倍されない。これに対し、第二の駆動方法では、図４の時刻ｔ６に示すように、電荷蓄積パケット内の全ての電荷が、電極Ｖ２，Ｖ３間の高電界領域を移動してくるため、全ての電荷を増倍させることができ、第一の駆動方法よりも効率的に増倍を行うことができる。第一の駆動方法の場合は、図３の時刻ｔ４で電極Ｖ２，Ｖ６下に形成されたパケットに、その両側にあるパケットから電荷が移動してくるため、片側にあるパケットから電荷が移動してくる第二の駆動方法に比べると、電荷の増倍にかかる時間を短くすることができるという利点がある。
【００６３】
尚、第二の駆動方法では、列方向で隣接する２つの電荷蓄積パケット同士の間の電荷転送チャネル上方にある電極（本実施形態では図４の時刻ｔ３の状態において電極Ｖ１〜Ｖ４，Ｖ７，Ｖ８）のうち、一方の電荷蓄積パケット上方の電極の隣に並ぶ２つの電極（本実施形態では図４の時刻ｔ３の状態においてＶ７，Ｖ８）を除く電極のいずれかを増倍パルス供給用の電極にすることが可能である。
【００６４】
電極Ｖ１に増倍パルスを供給する構成にしたときは、図４の時刻ｔ３の状態から、電極Ｖ８，Ｖ２にＭの駆動パルスを供給し、電極Ｖ１に増倍パルスを供給した後、電極Ｖ３，Ｖ４にＭの駆動パルスを供給して、電極Ｖ１下のパケットに電荷蓄積パケット内の電荷を移動させて増倍させた後、電極Ｖ８，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４にＬの駆動パルスを供給して図４の時刻ｔ７の状態とすれば良い。但し、電極Ｖ１は読み出し電極を兼ねているため、ここに増倍パルスを供給する場合には、増倍パルスのレベルを読み出しパルスよりも高くしておくことが好ましい。
【００６５】
電極Ｖ３に増倍パルスを供給する構成にしたときは、図４の時刻ｔ３の状態から、電極Ｖ２にＭの駆動パルスを供給し、電極Ｖ３に増倍パルスを供給した後、Ｖ４にＭの駆動パルスを供給して、電極Ｖ３下のパケットに電荷蓄積パケット内の電荷を移動させて増倍させた後、電極Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４にＬの駆動パルスを供給して図４の時刻ｔ７の状態とすれば良い。
【００６６】
電極Ｖ４に増倍パルスを供給する構成にしたときは、図４の時刻ｔ３の状態から、電極Ｖ３にＭの駆動パルスを供給し、電極Ｖ４に増倍パルスを供給して、電極Ｖ４下のパケットに電荷蓄積パケット内の電荷を移動させて増倍させた後、電極Ｖ３，Ｖ４にＬの駆動パルスを供給して図４の時刻ｔ７の状態とすれば良い。
【００６７】
電極Ｖ７，Ｖ８に増倍パルスを供給できない理由は、増倍パルスを供給する電極の両隣の電極にＭの駆動パルスを供給しなければいけないことを考えると、ここに増倍パルスを供給した場合、隣の電荷蓄積パケットから電荷が流れこんでしまうからである。
【００６８】
尚、第二の駆動方法においても、第一の駆動方法と同様に、駆動部４は、図４の時刻ｔ４〜ｔ７までの駆動を複数回繰り返し行っても良い。このようにすることで、電荷を複数回増倍することができ、増倍率を上げることができる。駆動部４は、システム制御部９から指示された撮影ＩＳＯ感度等の撮影条件に応じて、電荷を増倍する回数、即ち、図４の時刻ｔ４〜ｔ７までの駆動を繰り返す回数を変更して、増倍率を調整すれば良い。
【００６９】
又、第二の駆動方法においても、第一の駆動方法と同様に、駆動部４は、電荷蓄積パケットが所定量転送される毎に、図４の時刻ｔ４〜ｔ７までの駆動を行っても良い。例えば、電荷蓄積パケットが電極Ｖ５，Ｖ６下に転送される毎に、図４の時刻ｔ４〜ｔ７までの駆動を１回又は複数回行う。このようにすることで、ある電荷蓄積パケットに蓄積されている電荷の増倍処理を、垂直転送チャネル上の様々な位置で行うことができるため、固体撮像素子１ｂの場所毎の構造の違いに起因する固定パターンノイズを減らすことが可能となる。
【００７０】
又、第二の駆動方法においても、第一の駆動方法と同様に、駆動部４が、高感度撮影時に光電変換素子２１の飽和電荷量を調整する方法を適用することができる。
【００７１】
又、第二の駆動方法においても、第一の駆動方法と同様に、光電変換素子２１の飽和電荷量を小さくした場合には、電荷の増倍率がＱ２／Ｑ１を超えないように、駆動部４が、図４の時刻ｔ４〜ｔ７で示すような駆動を行う回数を設定することが好ましい。
【００７２】
以上のような第一の駆動方法又は第二の駆動方法を駆動部４が実行して、電荷が増倍された場合、各光電変換素子２１から得られた電荷の増倍率は理論的には一致するはずであるが、固体撮像素子１ｂの製造ばらつき等によって、この増倍率にはばらつきが生じてしまう。そこで、本実施形態のデジタルカメラでは、駆動部４において増倍転送駆動が行われた場合、デジタル信号処理部６が、多数の光電変換素子２１の各々から得られた電荷に応じた信号の、当該電荷の増倍率に起因するばらつきを補正する処理を行うようにしている。例えば、デジタル信号処理部６は、固体撮像素子１ｂの各光電変換素子２１から得られる電荷の増倍率のばらつきのデータを持っておき、このデータに基づいて、各光電変換素子２１から得られる信号のばらつきを補正する。
【００７３】
又、デジタル信号処理部６は、固体撮像素子１ｂに含まれる黒レベル検出用の光電変換素子２１から得られる電荷に応じた暗時出力信号を用いて、黒レベル検出用の光電変換素子２１以外の光電変換素子２１から得られる撮像信号の黒レベルを補正する公知の黒レベル補正処理を行うが、駆動部４において増倍転送駆動が行われた場合には、この黒レベル補正処理を次のように変更する。まず、デジタル信号処理部６は、黒レベル検出用の光電変換素子２１から得られる電荷に応じた暗時出力信号の当該電荷の増倍率に起因するばらつきを補正する。そして、ばらつきを補正した暗時出力信号を用いて、黒レベル検出用の光電変換素子２１以外の光電変換素子２１から得られた信号の黒レベル補正を行う。
【００７４】
以上の説明では、固体撮像素子１ｂとして、光電変換素子２１を正方格子状に配列したものを用いるものとしたが、本発明は、ＣＣＤ型の固体撮像素子であれば、図２に示す構成以外の固体撮像素子においても適用可能である。固体撮像素子の構成を異なるものにした場合を第二実施形態で説明する。
【００７５】
（第二実施形態）
本実施形態で説明するデジタルカメラは、図１に示す構成と同様であり、図１に示す撮像部１内の固体撮像素子１ｂの構成と、図１に示す駆動部４による固体撮像素子１ｂの駆動方法が異なるのみである。このため、本実施形態では、固体撮像素子１ｂの構成と、駆動部４の駆動方法についてのみ説明する。
【００７６】
図５は、図１に示す固体撮像素子１ｂの平面模式図である。図示する固体撮像素子１ｂでは、半導体基板上に多数のフォトダイオード（光電変換素子）１０１が二次元アレイ状に配列形成され、奇数行のフォトダイオード１０１に対して偶数行のフォトダイオード１０１が１／２ピッチづつずらして配置（所謂、ハニカム配列，市松配列）されている。
【００７７】
各フォトダイオード１０１上に図示した「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」は各フォトダイオード上に積層されたカラーフィルタの色（赤＝Ｒ，緑＝Ｇ，青＝Ｂ）を表しており、各フォトダイオード１０１は、３原色のうちの１色の受光量に応じた信号電荷を蓄積する。尚、原色系カラーフィルタを搭載した例を説明するが、補色系カラーフィルタを搭載することでも良い。
【００７８】
半導体基板表面の水平方向には、各フォトダイオード１０１を避けるように蛇行して垂直転送電極Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖ８が敷設されている。１つのフォトダイオード１０１には４つの垂直転送電極が対応して設けられている。最終段の垂直転送電極はＶ８となっている。
【００７９】
半導体基板には垂直方向に並ぶフォトダイオード列の側部に図示しない埋め込みチャネルが、フォトダイオード１０１を避けるように垂直方向に蛇行して形成されている。この埋め込みチャネルと、この上に設けられ垂直方向に蛇行して配置される垂直転送電極とで、垂直電荷転送装置（ＶＣＣＤ）１０２が形成され、垂直電荷転送装置１０２は、駆動部４から出力される駆動パルスによって駆動される。
【００８０】
半導体基板の下辺部には、水平電荷転送装置（ＨＣＣＤ）１０３が設けられている。このＨＣＣＤ１０３も、埋め込みチャネルとその上に設けられた水平転送電極とで構成され、このＨＣＣＤ１０３は、駆動部４から出力される駆動パルスによって駆動される。ＨＣＣＤ１０３の出力端部には、該出力端に転送されてきた電荷の電荷量に応じた電圧値信号を出力する出力アンプ１０４が設けられている。
【００８１】
本実施形態の固体撮像素子１ｂは、各ＶＣＣＤ１０２の端部とＨＣＣＤ１０３との境界部分に、ＨＣＣＤ１０３に沿うラインメモリ１０５を備える。
【００８２】
このラインメモリ１０５は、駆動部４から出力されるラインメモリ駆動パルスによって駆動され、例えば特開２００２―１１２１１９号公報に記載されている様に、各ＶＣＣＤ１０２から受け取った信号電荷を一時蓄積し、ＨＣＣＤ１０３に出力するタイミングを制御することで、信号電荷の水平方向の画素加算を行うため等に使用される。
【００８３】
尚、「垂直」「水平」という用語を使用して説明したが、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。
【００８４】
図６は、静止画撮影時に、２フィールドインターレース読み出しで、増倍転送駆動を行うときの、図５に示す各電極に供給される駆動パルスのタイミングチャートである。図６に示すＶＤは垂直同期信号、ＨＤは水平同期信号、ＬＭはラインメモリ駆動パルス、ＨはＨＣＣＤ１０３の駆動パルスである。
【００８５】
駆動部４は、露光期間終了後、電極Ｖ１，Ｖ３にＨの読み出しパルスを供給して、電極Ｖ１〜Ｖ４下に形成した電荷蓄積パケットに電荷を読み出した後、電極Ｖ２にＨの増倍パルスを供給して、電荷蓄積パケット内の電荷を電極Ｖ２下のパケットに移動させて、この電荷を増倍する。次に、駆動部４は、電極Ｖ２にＭの駆動パルスを供給する。この後は、駆動部４が電極Ｖ１〜Ｖ８に所定の転送パルスを供給することで、電荷蓄積パケットが順次転送される。尚、図６に示したように、増倍パルスは複数回供給するようにしても良い。
【００８６】
図７は、動画撮影時に、２フィールドインターレース読み出しで、増倍転送駆動を行うときの、図５に示す各電極に供給される駆動パルスのタイミングチャートの一例である。図７に示すＶＤは垂直同期信号、ＨＤは水平同期信号、ＬＭはラインメモリ駆動パルス、ＨはＨＣＣＤ１０３の駆動パルスである。
【００８７】
駆動部４は、露光期間終了後、電極Ｖ１，Ｖ３にＨの読み出しパルスを供給して、電極Ｖ１〜Ｖ４下に形成した電荷蓄積パケットに電荷を読み出した後、電極Ｖ２にＨの増倍パルスを供給して、電荷蓄積パケット内の電荷を電極Ｖ２下のパケットに移動させて、この電荷を増倍する。次に、駆動部４は、電極Ｖ２にＭの駆動パルスを供給する。この後は、駆動部４が電極Ｖ１〜Ｖ８に所定の転送パルスを供給することで、電荷蓄積パケットが順次転送される。
【００８８】
図８は、静止画撮影時に、２フィールドインターレース読み出しで、増倍転送駆動を行うときの、図５に示す各電極に供給される駆動パルスのタイミングチャートの一例である。図８に示すＶＤは垂直同期信号、ＨＤは水平同期信号、ＬＭはラインメモリ駆動パルス、ＨはＨＣＣＤ１０３の駆動パルスである。図９は、図８に示した増倍部分のタイミングチャートの第一の例を示す図である。図１０は、図８に示した増倍部分のタイミングチャートの第二の例を示す図である。
【００８９】
図５に示すような固体撮像素子１ｂの場合には、図６〜図１０に示すような駆動、即ち、増倍パルスを供給する電極の両隣にある２つの電極にそれぞれＭの駆動パルスを供給し、増倍パルスを供給する電極にＨの増倍パルスを供給した状態で、電荷蓄積パケットに蓄積されている電荷を、増倍パルスを供給する電極下に形成されたパケットに移動させることで、電荷蓄積パケット内の電荷を増倍させる駆動を行うことで、Ｓ／Ｎ劣化の少ない電荷増倍を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】第一実施形態を説明するための固体撮像装置の一例であるデジタルカメラの概略構成を示すブロック図
【図２】図１に示す固体撮像素子の概略構成を示す平面模式図
【図３】高感度撮影時の図２に示す各電極下方の垂直電荷転送チャネルの第一の駆動方法におけるポテンシャルフローを示す図
【図４】高感度撮影時の図２に示す各電極下方の垂直電荷転送チャネルの第二の駆動方法におけるポテンシャルフローを示す図
【図５】図１に示す固体撮像素子の平面模式図であり、第二実施形態を示す図
【図６】図５に示す固体撮像素子の駆動タイミングチャート
【図７】図５に示す固体撮像素子の駆動タイミングチャート
【図８】図５に示す固体撮像素子の駆動タイミングチャート
【図９】図５に示す固体撮像素子の駆動タイミングチャート
【図１０】図５に示す固体撮像素子の駆動タイミングチャート
【図１１】従来の電荷増倍の方法を説明するための図
【符号の説明】
【００９１】
１ｂ  固体撮像素子
２０  シリコン基板
２１  光電変換素子
２２  垂直電荷転送装置
２２ａ（Ｖ１〜Ｖ８）  電極
２３  水平電荷転送装置
２４  出力部
【図１】
0004759444.tif 000002
【図２】
0004759444.tif 000003
【図３】
0004759444.tif 000004
【図４】
0004759444.tif 000005
【図５】
0004759444.tif 000006
【図６】
0004759444.tif 000007
【図７】
0004759444.tif 000008
【図８】
0004759444.tif 000009
【図９】
0004759444.tif 000010
【図１０】
0004759444.tif 000011
【図１１】
0004759444.tif 000012