(57)【要約】【課題】  垂直転送レジスタの取扱い電荷量を増やすことで動画撮影モードでもスミア信号の発生を抑制し、撮影画像を正常に撮影する。【解決手段】  本開示の固体撮像装置は、基板１０上に行列状に配列され光電変換を行うセンサ部１１と、センサ部１１で光電変換された信号電荷を読み出す読み出し部１３と、第１の動作モードでは第１の垂直転送クロックＶφ１に応じて、第２の動作モードでは第２の垂直転送クロックＶφ２に応じて信号電荷を垂直転送する垂直転送部１２と、垂直転送部１２から垂直転送された信号電荷を水平転送する水平転送部１５とを備え、第１の垂直転送クロックＶφ１は、第１のＨｉｇｈレベルＨ１と第１のＬｏｗレベルＬ１とを有し、第２の垂直転送クロックＶφ２は、第１のＨｉｇｈレベルＨ１よりプラス側にシフトした第２のＨｉｇｈレベルＨ２と、第１のＬｏｗレベルＬ１よりプラス側にシフトした第２のＬｏｗレベルＬ２とを有する。【選択図】図１
2012178765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に行列状に配列されて光電変換を行う複数のセンサ部と、
前記複数のセンサ部で光電変換された信号電荷を読み出す読み出し部と、
第１の動作モードでは第１の垂直転送クロックに応じて前記信号電荷を列毎に垂直転送し、第２の動作モードでは第２の垂直転送クロックに応じて前記信号電荷を列毎に垂直転送する垂直転送部と、
前記垂直転送部から垂直転送された前記信号電荷を水平転送する水平転送部と、
を備え、
前記第１の垂直転送クロックは、第１のＨｉｇｈレベルと第１のＬｏｗレベルとを有し、前記第２の垂直転送クロックは、第１のＨｉｇｈレベルよりプラス側にシフトした第２のＨｉｇｈレベルと、第１のＬｏｗレベルよりプラス側にシフトした第２のＬｏｗレベルとを有する
固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１の動作モードは、前記複数のセンサ部の前記信号電荷に対しフレーム読み出しを行うモードであり、前記第２の動作モードは、前記複数のセンサ部の前記信号電荷を行単位で間引いて読み出すモードである請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１の垂直転送クロック及び前記第２の垂直転送クロックは同じ大きさの振幅を有する請求項１又は請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記垂直転送部は、前記第２の動作モードでは、間引き読み出しを行った前記信号電荷を加算して垂直転送する請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
半導体基板上に行列状に配列された複数のセンサ部によって光電変換を行うステップと、
読み出し部によって前記複数のセンサ部で光電変換された信号電荷を読み出すステップと、
垂直転送部によって第１の動作モードでは第１の垂直転送クロックに応じて前記信号電荷を列毎に垂直転送し、第２の動作モードでは第２の垂直転送クロックに応じて前記信号電荷を列毎に垂直転送するステップと
水平転送部によって、前記垂直転送部から垂直転送された前記信号電荷を水平転送するステップと、を備え、
前記第１の垂直転送クロックは、第１のＨｉｇｈレベルと第１のＬｏｗレベルとを有し、前記第２の垂直転送クロックは、第１のＨｉｇｈレベルよりプラス側にシフトした第２のＨｉｇｈレベルと、第１のＬｏｗレベルよりプラス側にシフトした第２のＬｏｗレベルとを有する
固体撮像装置の駆動方法。
【請求項６】
半導体基板上に行列状に配列されて光電変換を行う複数のセンサ部と、
前記複数のセンサ部で光電変換された信号電荷を読み出す読み出し部と、
第１の動作モードでは第１の垂直転送クロックに応じて前記信号電荷を列毎に垂直転送し、第２の動作モードでは第２の垂直転送クロックに応じて前記信号電荷を列毎に垂直転送する垂直転送部と、
前記垂直転送部から垂直転送された前記信号電荷を水平転送する水平転送部と、
を備える固体撮像装置と、
前記センサ部に入射光を導く光学レンズと、
前記信号電荷を処理する信号処理回路と、
を備え、
前記第１の垂直転送クロックは、第１のＨｉｇｈレベルと第１のＬｏｗレベルとを有し、前記第２の垂直転送クロックは、第１のＨｉｇｈレベルよりプラス側にシフトした第２のＨｉｇｈレベルと、第１のＬｏｗレベルよりプラス側にシフトした第２のＬｏｗレベルとを有する
カメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、及びカメラシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラでは、撮像デバイスとして固体撮像素子、例えばＣＣＤ（Charge
Coupled  Device）イメージセンサを用い、信号電荷をフレーム読み出しモードまたは全画素読み出しモードで読み出すことによって静止画を得ている。また、被写体をモニタリングする際には、モニターに動画を映し出すモニタリングモード（動画撮影モード）が設定されている。
【０００３】
この動画撮影モードにおいては、静止画撮影を行うフレームモード読み出し時と比較し、出力フレームレートが高くなっている。この高フレームレートを実現するための手法として、ＣＣＤに入力した光を光電変換した後、信号電荷を蓄積するセンサ領域から垂直転送レジスタへ読み出す際に、一部の信号電荷のみを読み出すような間引き動作が行われている。これによって、信号電荷転送が必要な信号数を減らし、出力時間を短くできる。さらに、高フレームレートにおける感度を確保するため、読み出し時の間引き動作を行った後、垂直レジスタ等の電荷レジスタにおいて、信号電荷の加算が行われている。
【０００４】
特許文献１では、モニタリングモード（オートフォーカスモード）での間引き動作に伴う感度低下を抑制する技術が開示されている。水平ＣＣＤにおいて垂直２画素ライン分の信号加算を行うことにより、感度低下を抑制している。
【０００５】
また、特許文献２では、動画撮影を行うモニタリングモードにおける消費電力増加の問題を解決する技術が開示されている。ここでは、静止画撮影を行う全画素読み出しモード時の垂直転送パルスに対し、間引き動作を行う動画撮影のモニタリングモードでの垂直転送パルスの振幅を小さくすることで消費電力を抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２６１９０１
【特許文献２】特開２００１−１８６４１８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
動画撮影モード時においては、フレーム読み出しモード時と異なり、メカニカルシャッターを使用せず、撮像領域に常時光が入射しているため、太陽等の高輝度被写体撮影時のような大量のスミア信号が発生するような場合は、発生信号が、垂直転送レジスタの最大取扱い電荷量をオーバしてしまう。この結果、垂直転送レジスタ後部の光学的黒の画素や次フレームへの信号の漏れこみが発生し、撮影画像が正常に撮影されないという不具合が生じてしまう。この不具合の対策としては、動画撮影モードやモニタリングモードにおいては、垂直転送レジスタの取扱い電荷量をできるだけ増やすことが求められる。
【０００８】
本開示では、上述の点を鑑み、垂直転送レジスタの取扱い電荷量を増やすことで、動画撮影モードでも、大量のスミア信号が発生した場合の、垂直転送レジスタ後部への信号の漏れこみを抑制し、撮影画像を正常に撮影できる固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、及びカメラシステムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示に係る固体撮像装置は、半導体基板上に行列状に配列されて光電変換を行う複数のセンサ部と、前記複数のセンサ部で光電変換された信号電荷を読み出す読み出し部と、第１の動作モードでは第１の垂直転送クロックに応じて前記信号電荷を列毎に垂直転送し、第２の動作モードでは第２の垂直転送クロックに応じて前記信号電荷を列毎に垂直転送する垂直転送部と、前記垂直転送部から垂直転送された前記信号電荷を水平転送する水平転送部と、を備え、前記第１の垂直転送クロックは、第１のＨｉｇｈレベルと第１のＬｏｗレベルとを有し、前記第２の垂直転送クロックは、第１のＨｉｇｈレベルよりプラス側にシフトした第２のＨｉｇｈレベルと、第１のＬｏｗレベルよりプラス側にシフトした第２のＬｏｗレベルとを有する。
【００１０】
前記第２の垂直転送クロックが、第１のＨｉｇｈレベルよりプラス側にシフトした第２のＨｉｇｈレベルと、第１のＬｏｗレベルよりプラス側にシフトした第２のＬｏｗレベルとを有することで、第２の動作モード時に垂直転送部の電荷レジスタ（垂直転送レジスタ）の取扱い電荷量を増加させることができ、動画撮影モードでも、大量のスミア信号が発生した場合の、垂直転送レジスタ後部への信号の漏れこみを抑制し、撮影画像を正常に撮影できる。
【００１１】
また、本開示に係る固体撮像装置の駆動方法は、半導体基板上に行列状に配列された複数のセンサ部によって光電変換を行うステップと、読み出し部によって前記複数のセンサ部で光電変換された信号電荷を読み出すステップと、垂直転送部によって第１の動作モードでは第１の垂直転送クロックに応じて前記信号電荷を列毎に垂直転送し、第２の動作モードでは第２の垂直転送クロックに応じて前記信号電荷を列毎に垂直転送するステップと水平転送部によって、前記垂直転送部から垂直転送された前記信号電荷を水平転送するステップと、を備え、前記第１の垂直転送クロックは、第１のＨｉｇｈレベルと第１のＬｏｗレベルとを有し、前記第２の垂直転送クロックは、第１のＨｉｇｈレベルよりプラス側にシフトした第２のＨｉｇｈレベルと、第１のＬｏｗレベルよりプラス側にシフトした第２のＬｏｗレベルとを有する。
【００１２】
本発明に係るカメラシステムは、上述した固体撮像装置と、光学レンズと、信号処理回路とを有する。
【発明の効果】
【００１３】
本開示の固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、及びカメラシステムによれば、垂直転送レジスタの取扱い電荷量を増やすことで、動画撮影モードでも、大量のスミア信号が発生した場合の、垂直転送レジスタ後部への信号の漏れこみを抑制し、撮影画像を正常に撮影できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る固体撮像装置を示す図。
【図２】第１実施形態に係る第１の動作モードを説明する図。
【図３】第１実施形態に係る第２の動作モードを説明する図。
【図４】第１実施形態に係る第１、第２の動作モードを説明する図。
【図５】第１実施形態に係る垂直転送クロックを説明する図。
【図６】第１実施形態に係る垂直転送クロックを説明する図。
【図７】第１実施形態に係る垂直転送クロックを説明する図。
【図８】第１実施形態に係る垂直転送クロックを説明する図。
【図９】第１実施形態に係る垂直転送クロックを説明する図。
【図１０】第２実施形態に係るカメラシステムを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る固体撮像装置１の一例を示す概略構成図である。固体撮像装置１は、例えばＣＣＤイメージセンサである。
【００１６】
図１に示す固体撮像装置１は、半導体基板１０上に行列状に配列された複数のセンサ部１１と、複数のセンサ部１１で光電変換された信号電荷を読み出す読み出し部１３と、を備える。固体撮像装置１は、読み出し部１３が読み出した信号電荷を垂直転送する垂直転送部１２と、垂直転送部１２が垂直転送した信号電荷を水平転送する水平転送部１５と、を備える。垂直転送部１２は、第１の動作モードでは第１の垂直転送クロックＶφ１に応じて信号電荷を垂直転送し、第２の動作モードでは第２の垂直転送クロックＶφ２に応じて信号電荷を垂直転送する。
【００１７】
固体撮像装置１は、水平転送部１５の転送先端部に例えばフローティングディフュージョンアンプ等で構成された電荷検出部１６と、垂直転送部１２及び水平転送部１５に供給する垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ２及び水平転送クロックＨφを生成する電源部１７とを備えている。なお、電源部１７は、固体撮像装置１の外部に設けられてもよい。また電源部１７は、外部で生成されたクロックのバイアス等を調整し垂直転送部１２及び水平転送部１５に供給する垂直転送クロック及び水平転送クロックを生成するようにしてもよい。
【００１８】
複数のセンサ部１１は、垂直方向（行方向）及び水平方向（列方向）において２次元マトリクス状に配列されている。センサ部１１は、入射光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に変換して蓄積する。垂直転送部１２は、センサ部１１の垂直列毎に複数本設けられている。さらに、垂直転送部１２と各センサ部１１との間には読み出し部１３が設けられている。
電源部１７は、例えば図示しないインタフェースを介してユーザが第１の動作モードと第２の動作モードとを切り替えた場合に、ユーザの指示に従い生成するクロックを切り替える。
【００１９】
次に、図２乃至図４を用いて、第１の動作モード及び第２の動作モードについて説明する。第１の動作モードは、例えば信号電荷をフレーム読み出しモードまたは全画素読み出しモードで読み出すことで静止画を得るモードである。第２の動作モードは、例えば動画を図示しないモニターに動画を映し出すモニタリングモード（動画撮影モード）である。
【００２０】
第２の動作モードは、静止画撮影を行う第１の動作モード時と比較し、出力フレームレートが高くなっている。この高フレームレートを実現するための手法として、固体撮像装置１に入力された光を光電変換した後、信号電荷を蓄積するセンサ部１１から垂直転送部１２に読み出す際に、一部の信号電荷のみを読み出すような間引き動作が行われている。これにより、信号電荷転送が必要な信号数を減らし、出力時間を短くできる。さらに、高フレームレートにおける感度を確保するため、読み出し時の間引き動作を行った後、垂直転送部１２の電荷レジスタにおいて信号電荷の加算が行われている。
【００２１】
図２に固体撮像装置１の第１の動作モードの例として、３フィールド読み出し時のフレーム読み出しモードにおけるセンサ部１１と信号電荷の状況を示す。図２（ａ）は第１フィールド、図２（ｂ）は第２フィールド、図２（ｃ）は第３フィールドをそれぞれ示している。各センサ部１１上には、カラーフィルタ１１１が装着されている。カラーフィルタ１１１としては、いわゆるＲＧＢ原色フィルタが用いられており、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色のいずれか１色のカラーフィルタが、各センサ部１１上に装着される。図２では、各センサ部１１のカラーフィルタ１１１はベイヤ配列となっている。また、１フレームは３フィールドで構成されている。
【００２２】
図３は、固体撮像装置１の第２の動作モードの例として、動画撮影モードにおけるセンサ部１１と信号電荷の状況を示す図である。図３（ａ）、図３（ｂ）はいずれも数行おきに信号電荷を間引き動作が行われている。間引く行が異なる点を除き、図３（ａ）、図３（ｂ）ともに同じ動作を行う。図３（ａ）では、各センサ部１１のカラーフィルタ１１１はベイヤ配列となっている。固体撮像装置１は、２行おきに間引き動作を行い、信号電荷を読み出す。固体撮像装置１は、１行おきに同色のカラーフィルタ１１１に対応するセンサ部１１で蓄積された信号電荷を垂直転送部１２の電荷レジスタで加算する。
【００２３】
図４ は、Ｎ型半導体基板を用いた場合の、センサ部の基板１０の深さ方向における電位の変化を示す図である。図４（ａ）は第１の動作モード、図４（ｂ）は第２の動作モードにおける基板１０の電位を示している。第２の動作モードにおいて信号電荷の加算動作を行った際、加算後の信号電荷が垂直レジスタにおいて取扱いが可能な最大電荷量を超過しないよう、基板電圧をフレームモードより高く設定することで、センサ領域のオーバフローバリアを低くし、センサに蓄積できる飽和信号量をあらかじめ減らす動作を行っている。
【００２４】
次に、図５を用いて、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ２について説明する。図５（ａ）に示す垂直転送クロックＶφ１は、第１の動作モード時に電源部１７によって生成される。図５（ｂ）に示す垂直転送クロックＶφ２は、第２の動作モード時に電源部１７によって生成される。
【００２５】
図５（ａ）に示す垂直転送クロックＶφ１は、第１のＨｉｇｈレベルＨ１と第１のＬｏｗレベルＬ１とを有する信号である。垂直転送クロックＶφ１は、第１のＨｉｇｈレベルＨ１の信号と、第１のＬｏｗレベルＬ１の信号とを交互に繰り返す信号となる。図６に示す垂直転送クロックＶφ２は、第２のＨｉｇｈレベルＨ２と第２のＬｏｗレベルＬ２とを有する信号である。垂直転送クロックＶφ２は、第２のＨｉｇｈレベルＨ２の信号と、第２のＬｏｗレベルＬ２の信号とを交互に繰り返す信号となる。
【００２６】
図６に示すように、垂直転送クロックＶφ２の第２のＨｉｇｈレベルＨ２は、垂直転送クロックＶφ１の第１のＨｉｇｈレベルＨ１よりプラス側にシフトしている。また、垂直転送クロックＶφ２の第２のＬｏｗレベルＬ２は、垂直転送クロックＶφ１の第１のＬｏｗレベルＬ１よりプラス側にシフトしている。ここでは、第２のＨｉｇｈレベルＨ２のシフト量ΔＨと第２のＬｏｗレベルＬ２のシフト量ΔＬは同じ大きさであるとする。すなわち、垂直転送クロックＶφ１の振幅と、垂直転送クロックＶφ２の振幅とが同じ大きさであるとする。
【００２７】
このように、本実施形態に係る固体撮像装置１では、第１の動作モード時には垂直転送クロックＶφ１を用いて信号電荷を垂直転送し、第２の動作モード時には、垂直転送クロックＶφ１をプラス側にΔＨ（＝ΔＬ）シフトした垂直転送クロックＶφ２を用いて信号電荷を垂直転送する。
【００２８】
以下、図７乃至図９を用いて第２の動作モード時に垂直転送クロックＶφ２を用いる効果について説明する。図７は、垂直転送クロックバイアスに対する垂直転送部１２の電荷レジスタの取扱い電荷量を示す図である。なお、垂直転送クロックバイアスは、垂直転送クロックのＬｏｗレベルを指す。
【００２９】
図７は、垂直転送クロックのＨｉｇｈレベルを第１のＨｉｇｈレベルＨ１とし、垂直転送クロックバイアスｖｂ（Ｌｏｗレベル）を、第１のＨｉｇｈレベルＨ１から第１のＬｏｗレベルＬ１まで変化させた（Ｈ１≧ｖｂ≧Ｌ１）場合の取扱い電荷量の変化を示す図である。すなわち、第１の動作モード時において、第１の垂直転送クロックＶφ１の振幅を変化させた場合の取扱い電荷量の変化を示している。図６の縦軸は電荷レジスタの取扱い電荷量を示している。横軸は、垂直転送クロックバイアスを示している。
【００３０】
垂直転送クロックバイアスｖｂが第１のＨｉｇｈレベルＨ１と等しい（ｖｂ＝Ｈ１）場合、垂直転送クロックは一定電圧の信号となり、その振幅はゼロとなる。従って、垂直転送部１２の取扱い電荷量はゼロとなる。
【００３１】
垂直転送クロックバイアスｖｂが第１のＨｉｇｈレベルより大きくなると、垂直転送クロックの振幅も大きくなり、垂直転送部１２の取扱い電荷量も増加する。垂直転送部１２の取扱い電荷量の増加量は、垂直転送クロックバイアスｖｂが第１のＨｉｇｈレベルＨ１に近いほど大きく、第１のＬｏｗレベルＬ１に近いほど小さくなる。これは、垂直転送部１２の電荷レジスタのシリコン基板（図示せず）の表面を十分なピニング状態にして暗信号を抑制するため、転送チャネルのポテンシャルの動きが鈍くなることによる。その結果、垂直転送クロックバイアスｖｂを第１のＬｏｗレベルＬ１に近づけるほど、垂直転送部１２の取扱い電荷量の変動が小さくなる。
【００３２】
図８は、垂直転送クロックバイアスに対する垂直転送部１２の電荷レジスタの取扱い電荷量を示す図である。図８では、垂直転送クロックのＨｉｇｈレベルを第２のＨｉｇｈレベルＨ２とし、垂直転送クロックバイアスｖｂ（Ｌｏｗレベル）を、第１のＨｉｇｈレベルＨ２から第２のＬｏｗレベルＬ２まで変化させている（Ｈ２≧ｖｂ≧Ｌ２）。図８では、第２の動作モード時において、第２の垂直転送クロックＶφ２の振幅を変化させた場合の取扱い電荷量の変化を示している。
【００３３】
垂直転送クロックバイアスｖｂが第２のＨｉｇｈレベルＨ２と等しい（ｖｂ＝Ｈ２）場合、垂直転送クロックは一定電圧の信号となり、その振幅はゼロとなる。従って、垂直転送部１２の取扱い電荷量はゼロとなる。
【００３４】
垂直転送クロックバイアスｖｂが第２のＨｉｇｈレベルより大きくなると、垂直転送クロックの振幅も大きくなり、垂直転送部１２の取扱い電荷量も増加する。垂直転送部１２の取扱い電荷量の増加量は、垂直転送クロックバイアスｖｂが第２のＨｉｇｈレベルＨ２に近いほど大きくなる。また、垂直転送部１２の取扱い電荷量の増加量は、垂直転送クロックバイアスｖｂが第２のＬｏｗレベルＬ２に近いほど小さくなるが、取扱い電荷量の増加量は図７ほど小さくならない。
【００３５】
これは、垂直転送クロックのＬｏｗレベルを、第１のＬｏｗレベルＬ１をプラス側にシフトした第２のＬｏｗレベルＬ２としているためである。第１のＬｏｗレベルＬ１付近では、上述したように暗信号を抑制するため、転送チャネルのポテンシャルの動きが鈍くなるが、垂直転送クロックのＬｏｗレベルを第２のＬｏｗレベルＬ２までシフトすることで転送チャネルのポテンシャルの動きが鈍くなるレベルを避けることができる。
【００３６】
図９は、図７及び図８に示すグラフを重ね合わせた図である。実線で示すグラフは、図８に示す第２の動作モード時のグラフであり、垂直転送クロックのＨｉｇｈレベルを第２のＨｉｇｈレベルＨ２とし、垂直転送クロックバイアスｖｂ（Ｌｏｗレベル）を、第２のＨｉｇｈレベルＨ２から第２のＬｏｗレベルＬ２まで変化させたものである（Ｈ２≧ｖｂ≧Ｌ２）。破線で示すグラフは、図７に示す第１の動作モード時のグラフであり、垂直転送クロックのＨｉｇｈレベルを第１のＨｉｇｈレベルＨ１とし、垂直転送クロックバイアスｖｂ（Ｌｏｗレベル）を、第１のＨｉｇｈレベルＨ１から第１のＬｏｗレベルＬ１まで変化させたものである（Ｈ１≧ｖｂ≧Ｌ１）。なお、図９では、垂直転送クロックの振幅を同じにして取扱い電荷量を比較するため、実線のグラフの垂直クロックバイアスｖｂの範囲（Ｈ２≧ｖｂ≧Ｌ２）と、破線のグラフの垂直クロックバイアスｖｂの範囲（Ｈ１≧ｖｂ≧Ｌ１）とを重ねて表示している。
【００３７】
図９に示すように、垂直転送クロックバイアスｖｂが第１のＬｏｗレベルＬ１に近づくほど破線で示すグラフがなだらかになり取扱い電荷量の変動が小さくなっている。一方、垂直転送クロックバイアスｖｂが第２のＬｏｗレベルＬ２に近づいても実線で示すグラフは破線で示すグラフほどなだらかにはならっていないことがわかる。
【００３８】
垂直転送クロックの振幅がゼロの場合、取扱い電荷量はｖｂ＝Ｈ１の場合もｖｂ＝Ｈ２の場合もどちらもゼロになるが、垂直転送クロックの振幅が徐々に大きくなると、どちらも取扱い電荷量が増加する。図９から、垂直転送クロックバイアスｖｂをＨ１≧ｖｂ≧Ｌ１の範囲で変化させた場合（破線のグラフ）に比べ、Ｈ２≧ｖｂ≧Ｌ２の範囲で変化させた場合（実線のグラフ）の取扱い電荷量が多いことがわかる。
【００３９】
以上のように、第１の動作モード時には第１の垂直転送クロックＶφ１を用い、第２の動作モード時には第１の垂直転送クロックをプラス側にシフトした第２の垂直転送クロックＶφ２を用いることで、転送チャネルのポテンシャルの動きが鈍くなる領域を避けることができ、第２の動作モード時に垂直転送部１２の電荷レジスタ（垂直転送レジスタ）の取扱い電荷量を増加させることで、動画撮影モードでも、大量のスミア信号が発生した場合の、垂直転送レジスタ後部への信号の漏れこみを抑制し、撮影画像を正常に撮影できる。これにより、消費電力の増加、フレーム読み出しモードにおける暗電流の増加、感度の低下、絶縁耐圧の低下といった弊害をもたらすことなく、垂直転送レジスタの取扱い電荷量を増やすことができる。
【００４０】
垂直転送クロックバイアスは、垂直転送クロックドライバ（図示せず）の入力電源値によって決まる。従って、垂直転送クロックドライバの入力電源値を切り替えることで、垂直転送クロックバイアスを切り替えることができる。電源部１７は、第１の動作モードと第２の動作モードとで垂直転送クロックドライバの入力電源値を切り替えることで垂直転送クロックバイアス（垂直転送クロックのＬｏｗレベル）を切り替えて第１、第２の垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ２をそれぞれ生成するようにしてもよい。あるいは、電源部１７が、第１の垂直転送クロックＶφ１及び第２の垂直転送クロックＶφ２をそれぞれ別個に生成するようにしてもよい。
【００４１】
垂直転送クロックをプラス側にシフトさせた場合、センサ部１１から垂直転送部１２へのブルーミングが起こる懸念がある。しかし、第２の動作モードでは、信号加算動作を想定し、図４に示すように基板１０のバイアスを調整し、飽和信号量を減らしている。そのため、第１の動作モードと比較してブルーミングが発生しづらいポテンシャル構造となっている。従って、第２の動作モード時に、第１の垂直転送クロックＶφ１をプラス側にシフトした第２の垂直転送クロックＶφ２を用いてもブルーミングは発生しにくい。
【００４２】
また、垂直転送クロックをプラス側にシフトさせた場合、垂直転送部１２のピニング状態の弱化が発生する。固体撮像装置１では、第１の動作モードにおいて、第１の垂直転送クロックＶφ１が第１のＬｏｗレベルＬ１になった時に、垂直転送部１２の基板１０の表面がピニング状態になるように設計されている。第２の動作モード時には、ピニング状態を避けるように第２の垂直転送クロックＶφ２の第２のＬｏｗレベルＬ２を第１のＬｏｗレベルＬ１からプラス側にシフトしている。従って、第２の動作モード時には基板１０の表面のピニング性が不十分になり、暗信号に伴う画質の劣化が懸念される。しかし、第１の動作モードと比較し、第２の動作モードを高フレームレート出力とすることで、第２のモード時の暗信号のレベルを小さくし、ピニング性不足による画質の劣化の影響を抑えることができる。
【００４３】
または、例えば垂直転送クロックのプラス側へのシフト量を画質に影響がない範囲内にする、或いは第２の動作モードを記録用途に用いない動画モードに限定する等の対応を行うことで、第２の動作モード時の暗信号の増加を防止することができる。
【００４４】
（第２実施形態）
次に、図１０ を用いて、本発明の第２実施形態について説明する。本発明の第２実施形態では、固体撮像装置１の応用例を説明する。図１０は、固体撮像装置１をカメラシステム４００に応用した例を示す。カメラシステム４００としては、例えばデジタルカメラや、携帯電話機等のカメラ、監視カメラ等が挙げられるが、ここではカメラシステム４００がデジタルカメラである場合について説明する。
【００４５】
本実施形態に係るカメラシステム４００は、固体撮像装置１と、光学レンズ２１０と、シャッタ装置２１１と、駆動回路２１２と、信号処理回路２１３とを有する。
【００４６】
光学レンズ２１０は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置１の撮像面上に結像させる。これにより固体撮像装置１内に一定期間信号電荷が蓄積される。
シャッタ装置２１１は、固体撮像装置１への光照射期間及び遮光期間を制御する。駆動回路２１２は、固体撮像装置１の転送動作およびシャッタ装置２１１のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。
【００４７】
固体撮像装置１は、駆動信号に基づきセンサ部１１に蓄積された信号電荷を出力する。
信号処理回路２１３は、各種の信号処理を行う。信号処理回路２１３は、固体撮像装置１が出力する電気信号に対して信号処理を施して映像信号を生成し、図示しないメモリなどの記憶媒体やモニター等に出力する。
【００４８】
以上のように、本実施形態に係るカメラシステム４００は、第１実施形態に係る固体撮像装置１を搭載しているため、垂直転送部１２の電荷レジスタ（垂直転送レジスタ）の取扱い電荷量を増加させることで、動画撮影モードでも、大量のスミア信号が発生した場合の、垂直転送レジスタ後部への信号の漏れこみを抑制し、撮影画像を正常に撮影できる。
【００４９】
最後に、上述した各実施形態の説明は本発明の一例であり、本発明は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  基板、１１  センサ部、１２  垂直転送部、１３  読み出し部、１５  水平転送部、１６  電荷検出部、１７  電源部
【図１】
2012178765.tif 000003
【図２】
2012178765.tif 000004
【図３】
2012178765.tif 000005
【図４】
2012178765.tif 000006
【図５】
2012178765.tif 000007
【図６】
2012178765.tif 000008
【図７】
2012178765.tif 000009
【図８】
2012178765.tif 000010
【図９】
2012178765.tif 000011
【図１０】
2012178765.tif 000012