(57)【要約】【課題】高画質な撮像が可能な撮像装置を提供する。【解決手段】この撮像装置１００は、電子を生成するフォトダイオード部１４と、電子を転送するための転送ゲート電極１７、転送ゲート電極１９および蓄積ゲート電極２０と、電子を衝突電離させて増倍させるための増倍ゲート部１８と、各ゲート電極の下方に設けられ、電子を転送する経路を形成するための転送チャネル１３とを備え、撮像期間中に、フォトダイオード部１４により生成された電子の少なくとも一部がゲート電極下の転送チャネル１３に蓄積されるように構成されている。【選択図】図２
2009158737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号電荷を生成する光電変換部と、
信号電荷を転送するための転送電極と、
信号電荷を衝突電離させて増加させるための増加部と、
前記転送電極の下方に設けられ、信号電荷を転送する経路を形成するための転送領域とを備え、
撮像期間中に、前記光電変換部により生成された信号電荷の少なくとも一部が前記転送電極に対応する前記転送領域に蓄積されるように構成されている、撮像装置。
【請求項２】
撮像期間中に、前記転送電極に信号電荷を蓄積するための第１電圧が印加されることにより、前記光電変換部により生成された信号電荷の少なくとも一部が前記転送電極の下方に対応する転送領域に転送されて蓄積されるように構成されている、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
制御部と、
前記光電変換部により生成される信号電荷の量を判別する判別手段とをさらに備え、
前記判別手段により判別された信号電荷の量が所定の量以上の場合に、前記制御部により前記転送電極に前記第１電圧が印加されるように構成されている、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記転送電極は、複数設けられ、
前記判別手段により判別された信号電荷の量が所定の量以上の場合に、前記判別手段により判別された信号電荷の量に応じて、前記制御部により前記第１電圧を印加する転送電極の数を制御するように構成されている、請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記転送電極は、前記増加部を含む前記転送領域に信号電荷を衝突電離させて増加させるための第２電圧を印加するための増加電極を含み、
信号電荷を転送する際には前記増加電極に前記第１電圧が印加されるとともに、信号電荷を増加させる際には前記増加電極に前記第２電圧が印加されるように構成され、
前記制御部の制御により、前記増加電極に前記第１電圧および前記第２電圧のいずれか一方の電圧を印加するための切替手段をさらに備える、請求項４に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に、信号電荷を増加するための領域を備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子（信号電荷）を増加（増倍）させるための領域を備えた撮像装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、光電変換により入射した光を電子に変換するためのフォトダイオード（光電変換部）と、フォトダイオードに蓄積された電荷を転送するための電極と、フォトダイオードから転送された電荷を増加させるための電極と、増加された電荷を電圧信号に変換するためのフローティングディフュージョン領域に転送するための電極とを備えたＣＭＯＳイメージセンサが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２３５０９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の撮像装置は、低照度での高感度撮像に適したものであるが、高照度での撮像においても更なる画質の向上が望まれている。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、高画質な撮像が可能となる撮像装置を提供することである。
【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、この発明の一の局面における撮像装置は、信号電荷を生成する光電変換部と、信号電荷を転送するための転送電極と、信号電荷を衝突電離させて増加させるための増加部と、転送電極の下方に設けられ、信号電荷を転送する経路を形成するための転送領域とを備え、撮像期間中に、光電変換部により生成された信号電荷の少なくとも一部が転送電極に対応する転送領域に蓄積されるように構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による撮像装置の全体構成を示したブロック図である。また、図２〜図７は、本発明の第１実施形態による撮像装置を説明するための図である。まず、図１〜図７を参照して、第１実施形態による撮像装置１００の構成について説明する。
【００１０】
第１実施形態による撮像装置１００は、図１に示すように、撮像素子１と、システムコントロール回路２と、駆動電源３と、タイミング制御回路４と、駆動ドライバ５と、信号処理回路６と、信号出力レベル判別回路７と、光学系８と、信号出力部９とを備えている。
【００１１】
第１実施形態における撮像素子１は、アクティブ（Ａｃｔｉｖｅ）型のＣＭＯＳイメージセンサにより構成されている。システムコントロール回路２は、装置全体を制御するための機能を有する。駆動電源３は、撮像素子１に電源を供給するために設けられている。タイミング制御回路４は、撮像素子１に信号を供給する際のタイミング信号を生成する機能を有するとともに、生成したタイミング信号を駆動ドライバ５に供給するように構成されている。駆動ドライバ５は、タイミング制御回路４から供給されるタイミング信号に基づいて駆動電源３から供給される信号（電圧）を撮像素子１に出力する機能を有する。信号処理回路６は、撮像した撮像データをアナログ信号からデジタル信号に変換するとともに、信号出力レベル判別回路７および信号出力部９に画像信号として出力する機能を有する。また、信号出力レベル判別回路７は、信号処理回路６から出力された信号（デジタルデータ）が供給された際に、供給された信号のレベルを判別するために設けられている。なお、システムコントロール回路２および信号出力レベル判別回路７は、それぞれ、本発明の「制御部」および「判別手段」の一例である。
【００１２】
また、アクティブ型のＣＭＯＳイメージセンサからなる撮像素子１は、図２に示すように、マトリクス状（行列状）に配置された複数の画素１ａを含む撮像部１ｂと、行選択レジスタ１ｃと、列選択レジスタ１ｄとを備えている。
【００１３】
撮像素子１における画素１ａの断面構造としては、図３および図４に示すように、ｎ型シリコン基板（図示せず）の表面上に形成されたｐ型ウェル領域１１の表面に、各画素１ａをそれぞれ分離するための素子分離領域１２が形成されている。また、素子分離領域１２によって囲まれる各画素１ａのｐ型ウェル領域１１の表面には、ｎ−型不純物領域からなる転送チャネル１３を挟むように所定の間隔を隔てて、フォトダイオード部（ＰＤ）１４およびｎ型不純物領域からなるフローティングディフュージョン領域１５（ＦＤ）が形成されている。なお、転送チャネル１３およびフォトダイオード部１４は、それぞれ、本発明の「転送領域」および「光電変換部」の一例である。
【００１４】
フォトダイオード部１４は、入射光量に応じて電子を生成するとともに、その生成された電子を蓄積する機能を有する。また、フォトダイオード部１４は、素子分離領域１２に隣接するとともに、転送チャネル１３に隣接するように形成されている。また、フローティングディフュージョン領域１５は、転送された電子による電荷信号を保持するとともに、この電荷信号を電圧に変換する機能を有する。また、フローティングディフュージョン領域１５は、転送チャネル１３に隣接するように形成されている。これにより、フローティングディフュージョン領域１５は、転送チャネル１３を介してフォトダイオード部１４と対向するように形成されている。
【００１５】
また、転送チャネル１３の上面上には、ＳｉＯ２からなるゲート絶縁膜１６が形成されている。また、ゲート絶縁膜１６上には、転送ゲート電極１７と、増倍ゲート電極１８と、転送ゲート電極１９、蓄積ゲート電極２０および読出ゲート電極２１とが、フォトダイオード部１４側からフローティングディフュージョン領域１５側に向かってこの順番に形成されている。また、フローティングディフュージョン領域１５を読出ゲート電極２１と挟むような位置に、ゲート絶縁膜１６を介してリセットゲート電極２２が形成されているとともに、リセットゲート電極２２を挟んでフローティングディフュージョン領域１５と対向する位置に、リセットドレイン領域２３が形成されている。また、増倍ゲート電極１８下の転送チャネル１３には、光電変換により生成された電子を増倍させる領域である電子増倍部１３ａが設けられている。また、蓄積ゲート電極２０下の転送チャネル１３には、主に電子の増倍動作時に、電子を一時蓄積しておく領域である電子蓄積部１３ｂが設けられている。なお、転送ゲート電極１７、増倍ゲート電極１８、転送ゲート電極１９および蓄積ゲート電極２０は、それぞれ、本発明の「転送電極」の一例であるとともに、増倍ゲート電極１８は、本発明の「増加電極」の一例である。また、電子増倍部１３ａは、本発明の「増加部」の一例である。
【００１６】
また、転送ゲート電極１７は、フォトダイオード部１４と増倍ゲート電極１８との間に形成されている。また、読出ゲート電極２１は、蓄積ゲート電極２０とフローティングディフュージョン領域１５との間に形成されている。また、読出ゲート電極２１は、フローティングディフュージョン領域１５と隣接するように形成されている。
【００１７】
また、図４〜図６に示すように、転送ゲート電極１７、増倍ゲート電極１８、転送ゲート電極１９、蓄積ゲート電極２０および読出ゲート電極２１には、それぞれ、コンタクト部１７ａ、１８ａ、１９ａ、２０ａおよび２１ａを介して、電圧制御のためのクロック信号Φ１、Φ２、Φ３、Φ４およびΦ５を供給する配線層３０、３１、３２、３３および３４が電気的に接続されている。なお、この配線層３０、３１、３２、３３および３４は、行毎に形成されているとともに、各行の複数の画素１ａの転送ゲート電極１７、増倍ゲート電極１８、転送ゲート電極１９、蓄積ゲート電極２０および読出ゲート電極２１にそれぞれ電気的に接続されている。また、各行毎に形成された配線層３０、３１、３２および３３は、それぞれ、配線層３０ａ、３１ａ、３２ａおよび３３ａ（図６参照）に接続されているとともに、配線層３０ａ、３１ａ、３２ａおよび３３ａは、駆動ドライバ５（図１参照）に接続されている。そして、クロック信号Φ１、Φ２、Φ３およびΦ４は、配線層３０ａ、３１ａ、３２ａおよび３３ａを介して、各配線層３０、３１、３２および３３に供給されるように構成されている。
【００１８】
また、フローティングディフュージョン領域１５には、コンタクト部１５ａを介して信号を取り出すための信号線３５が電気的に接続されている。
【００１９】
また、図４および５に示すように、各々の画素１ａは、転送ゲート電極１７と、増倍ゲート電極１８と、転送ゲート電極１９と、蓄積ゲート電極２０と、読出ゲート電極２１と、リセットゲート電極２２を含むリセットトランジスタＴｒ１と、増幅トランジスタＴｒ２と、画素選択トランジスタＴｒ３とを備えている。転送ゲート電極１７には、フォトダイオード部１４が隣接されている。また、リセットトランジスタＴｒ１のリセットゲート電極２２には、コンタクト部２２ａを介してリセットゲート線４０が接続されており、リセット信号が供給される。リセットトランジスタＴｒ１のドレイン（リセットドレイン２３）は、コンタクト部２３ａを介して電源電圧（ＶＤＤ）線４１に接続される。また、リセットトランジスタＴｒ１のソースおよび読出ゲート電極２１のソースを構成するフローティングディフュージョン領域１５と増幅トランジスタＴｒ２のゲート５０とは、コンタクト部１５ａおよび５０ａを介して信号線３５により接続されている。また、増幅トランジスタＴｒ２のソースには、画素選択トランジスタＴｒ３のドレインが接続されている。また、画素選択トランジスタＴｒ３のゲート５１には、コンタクト部５１ａを介して行選択線４２が接続されるとともに、ソースには、コンタクト部５２を介して出力線４３が接続されている。
【００２０】
また、第１実施形態における撮像素子１は、上記の回路構成を行うことにより、配線数およびデコードのためのトランジスタ数を減らすように構成されている。これにより、ＣＭＯＳイメージセンサの全体的な小型化が可能なように構成されている。なお、この回路構成を行うことにより、読出ゲート電極２１のオンオフ制御は行毎に行われる一方で、読出ゲート電極２１以外のゲート電極のオンオフ制御は、画素１ａ全体に対して一斉に行われる。
【００２１】
また、図４に示すように、転送ゲート電極１７、転送ゲート電極１９、蓄積ゲート電極２０および読出ゲート電極２１に、それぞれ、配線層３０、３２、３３および３４を介してクロック信号Φ１、Φ３、Φ４およびΦ５のオン信号が供給されている場合には、転送ゲート電極１７、転送ゲート電極１９、蓄積ゲート電極２０および読出ゲート電極２１に約２．９Ｖの電圧が印加されるように構成されている。なお、転送ゲート電極１７、転送ゲート電極１９、蓄積ゲート電極２０および読出しゲート電極１１にオン信号が供給される場合に印加される各電圧は、それぞれ、本発明の「第１電圧」の一例である。
【００２２】
また、転送ゲート電極１７、転送ゲート電極１９および蓄積ゲート電極２０に約２．９Ｖの電圧が印加される場合には、転送ゲート電極１７下、転送ゲート電極１９下および蓄積ゲート電極２０下の転送チャネル１３が約４Ｖの電位に調整された状態になるように構成されている。
【００２３】
ここで、第１実施形態では、増倍ゲート電極１８には、配線層３１から電圧の異なる２つのオン信号（Φ２）を供給可能なように構成されている。以下、２つのオン信号が供給される構成について説明する。
【００２４】
図６に示すように、各画素１ａの行毎に形成された配線層３１は、それぞれ、配線層３１ａに接続されているとともに、配線層３１ａは、駆動ドライバ５に設けられた３値駆動ドライバ５ａの出力側に接続されている。また、３値駆動ドライバ５ａの入力側には、第１入力パルスが供給される配線５ｂの一方端と、第２入力パルスが供給される配線５ｃの一方端とがそれぞれ接続されている。また、配線５ｂおよび配線５ｃの各他方端側は、タイミング制御回路４（図１参照）に接続されている。また、３値駆動ドライバ５ａには電圧の異なる２つのオン信号（図６のＶｏｎ１およびＶｏｎ２）が供給される配線５ｄおよび５ｅと、オフ信号（図６のＶｏｆｆ）が供給される配線５ｆとが接続されている。これにより、２つのオン信号およびオフ信号からなる３種類の信号のうち、３値駆動ドライバ５ａに入力される第１入力パルスおよび第２入力パルスの組み合わせに対応する信号が切り替えられて配線層３１ａに出力されるように構成されている。なお、３値駆動ドライバ５ａは、本発明における「切替手段」の一例である。
【００２５】
ここで、３値ドライバ５ａの具体的な構成としては、図７に示すように、３値駆動ドライバ５ａに供給される第１入力パルスおよび第２入力パルスがそれぞれＬレベルの信号である場合には、約２４Ｖの出力パルス（Ｖｏｎ１）であるΦ２の第１オン信号が配線層３１ａに出力されるように構成されている。また、第１入力パルスがＬレベルの信号であるとともに第２入力パルスがＨレベルの信号である場合には、約２．９Ｖの出力パルス（Ｖｏｎ２）であるΦ２の第２オン信号が出力されるように構成されている。なお、第１入力パルスがＨレベルの信号であるとともに第２入力パルスがＬレベルの信号である場合には、３値駆動ドライバ５内の回路のインピーダンスが実質的に無限大となり、出力側から信号が出力されない。また、第１入力パルスおよび第２入力パルスがそれぞれＨレベルの信号である場合には、０Ｖの出力パルス（Ｖｏｆｆ）であるΦ２のオフ信号が出力されるように構成されている。以上の回路構成により、増倍ゲート電極１８には、電圧の異なる２つのオン信号とオフ信号とのいずれか１つの信号が出力されるように構成されている。
【００２６】
また、図４に示すように、増倍ゲート電極１８に配線層３１からクロック信号Φ２の第１オン信号が供給されている場合には、増倍ゲート電極１８に約２４Ｖの電圧（Ｖｏｎ１）が印加されることにより、増倍ゲート電極１８下の転送チャネル１３（電子増倍部１３ａ）が約２５Ｖの高い電位に調整された状態になるように構成されている。また、このとき、増倍ゲート電極１８下の転送チャネル１３（電子増倍部１３ａ）に高電界が印加されるように構成されている。そして、フォトダイオード部１４から転送ゲート電極１７下の転送チャネル１３を介して転送された電子が、電子増倍部１３ａに発生した高電界により加速するとともに、不純物領域における格子原子との衝突電離によって増倍されるように構成されている。つまり、第１実施形態では、フォトダイオード部４に蓄積された電子を増倍させる場合に、Φ２の第１オン信号を増倍ゲート電極１８に供給するように構成されている。なお、増倍ゲート電極１８に第１オン信号が供給される場合に印加される電圧（Ｖｏｎ１）は、本発明の「第２電圧」の一例である。
【００２７】
また、増倍ゲート電極１８に配線層３１からクロック信号Φ２の第２オン信号が供給されている場合には、増倍ゲート電極１８に約２．９Ｖの電圧（Ｖｏｎ２）が印加されることにより、増倍ゲート電極１８下の転送チャネル１３が約４Ｖの電位に調整された状態になるように構成されている。この場合、第１実施形態では、フォトダイオード部１４に蓄積された電子を増倍させることなくフローティングディフュージョン領域１５に転送する際には、Φ２の第２オン信号を増倍ゲート電極１８に供給するように構成されている。なお、増倍ゲート電極１８に第２オン信号が供給される場合に印加される電圧（Ｖｏｎ２）は、本発明の「第１電圧」の一例である。
【００２８】
また、増倍ゲート電極１８、転送ゲート電極１９および蓄積ゲート電極２０に、それぞれ、クロック信号Φ２、Φ３およびΦ４のオフ信号が供給されている場合には、増倍ゲート電極１８、転送ゲート電極１９および蓄積ゲート電極２０に０Ｖの電圧が印加されるように構成されている。このとき、増倍ゲート電極１８下、転送ゲート電極１９下および蓄積ゲート電極２０下に対応する転送チャネル１３は、約１Ｖの電位に調整された状態となる。また、転送ゲート電極１７および読出ゲート電極２１に、それぞれ、クロック信号Φ１およびΦ５のオフ信号が供給されている場合には、転送ゲート電極１７および読出ゲート電極２１に約−２Ｖの電圧が印加されるように構成されている。このとき、転送ゲート電極１７下および読出ゲート電極２１下の転送チャネル１３は、約０．５Ｖの電位に調整された状態となる。これにより、転送ゲート電極１７下の転送チャネル１３は、転送ゲート電極１７にオフ信号が供給されている場合には、フォトダイオード部１４と、増倍ゲート電極１８下の転送チャネル１３（電子増倍部１３ａ）とを区分する分離障壁として機能する。また、読出ゲート電極２１にオフ信号が供給されている場合には、蓄積ゲート電極２０下の転送チャネル１３（電子蓄積部１３ｂ）とフローティングディフュージョン領域１５とを区分する機能を有する。
【００２９】
また、フローティングディフュージョン領域１５は、約５Ｖの電位になるように調整されている。また、リセットドレイン領域２３は、約５Ｖの電位になるように調整されているとともに、フローティングディフュージョン領域１５に保持された電子の排出部としての機能を有する。
【００３０】
また、転送ゲート電極１７は、オン信号が供給されることにより、フォトダイオード部１４により生成された電子を、転送ゲート電極１７下の転送チャネル１３を介して増倍ゲート電極１８下の転送チャネル１３に位置する電子増倍部１３ａに転送する機能を有している。
【００３１】
また、転送ゲート電極１９は、オン信号が供給されることにより、増倍ゲート電極１８下の転送チャネル１３（電子増倍部１３ａ）と、蓄積ゲート電極２０下の転送チャネル１３に設けられた電子蓄積部１３ｂとの間において電子を転送する機能を有する。
【００３２】
また、転送ゲート電極１９は、オフ信号が供給されることにより、増倍ゲート電極１８下の電子増倍部１３ａと蓄積ゲート電極２０下の電子蓄積部１３ｂとの間を電子が転送されるのを抑制するための電荷転送障壁として機能する。
【００３３】
また、読出ゲート電極２１は、オン信号が供給されることにより、蓄積ゲート電極２０下の転送チャネル１３（電子蓄積部１３ｂ）に蓄積された電子をフローティングディフュージョン領域１５に転送する機能を有する。
【００３４】
図８は、本発明の第１実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子に信号を供給する際の制御について説明するための図である。次に、図１および図８を参照して、本発明の第１実施形態による撮像装置１００の撮像期間において、撮像素子１に信号を供給する際の制御について説明する。
【００３５】
まず、図１に示すように、撮像装置１００による画像の撮像時において、外部から光学系を介して撮像素子１のフォトダイオード部１４に光が入射するとともに、入射光が光電変換されることにより電子（電荷信号）が生成される。そして、電子（電荷信号）は、転送チャネル１３を介してフローティングディフュージョン領域１５に転送されるとともに、フローティングディフュージョン領域１５において電圧信号に変換されて信号処理回路６に出力される。そして、信号処理回路６によりアナログ信号からデジタル信号に変換された画像信号は、信号出力レベル判別回路７および信号出力部９に出力される。そして、信号出力レベル判別回路７において、供給された電圧信号のレベルが判別される。
【００３６】
ここで、第１実施形態では、図８に示すように、信号出力レベル判別回路７において判別された信号のレベルが所定の大きさ以上である場合、システムコントロール回路２により、撮像期間において撮像素子１内のゲート電極をオン状態にするように制御される。これにより、撮像動作が行われた際に、光電変換により生成された電子は、フォトダイオード部１４と、オン状態に制御されたゲート電極下の転送チャネル１３とにより蓄積される。また、システムコントロール回路２により、信号のレベルに応じて、撮像期間にオン状態にするゲート電極の本数が制御される。このとき、複数のゲート電極をオン状態にするように制御される場合には、フォトダイオード部１４側に近い側のゲート電極から順次オン状態になる。たとえば、信号出力レベル判別回路７により判別された信号のレベルが、図８におけるＸの大きさであった場合、システムコントロール回路２により、撮像期間に、フォトダイオード部１４側から近い側の２本のゲート電極である転送ゲート電極１７および増倍ゲート電極１８がオン状態になる。これにより、撮像動作により光電変換された電子は、フォトダイオード部１４と、転送ゲート電極１７下および増倍ゲート電極１８下に対応する転送チャネル１３とにより保持される。また、増倍ゲート電極１８下の転送チャネル１３により電子を保持するように制御される際には、増倍ゲート電極１８には第２オン信号（Ｖｏｎ２）が供給される。つまり、転送ゲート電極１７下の転送チャネル１３と増倍ゲート電極１８下の転送チャネル１３とは、約４Ｖの同電位の状態になる。
【００３７】
図９、図１１および図１２は、本発明の第１実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作および増倍動作を説明するための信号波形図である。図１０および図１３は、本発明の第１実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作および増倍動作を説明するためのポテンシャル図である。次に、図９〜図１３を参照して、第１実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作および増倍動作について説明する。
【００３８】
まず、電子の転送動作について説明する。なお、第１実施形態では、撮像期間において、光電変換された電子は、フォトダイオード部１４に加えて、転送ゲート電極１７、増倍ゲート電極１８、転送ゲート電極１９および蓄積ゲート電極２０の４本の各ゲート電極下の転送チャネル１３により保持される例について説明する。
【００３９】
まず、図９および図１０に示す期間Ａ（撮像期間前）には、全てのゲート電極がオフ状態に制御されている。次に、期間Ｂ（撮像期間）において、転送ゲート電極１７、転送ゲート電極１９および蓄積ゲート電極２０に、それぞれ、Φ１、Φ３およびΦ４のオン信号が供給されるとともに、増倍ゲート電極１８に、Φ２の第２オン信号が一斉に供給される。これにより、転送ゲート電極１７、増倍ゲート電極１８、転送ゲート電極１９および蓄積ゲート電極２０の各ゲート電極下の転送チャネル１３が、それぞれ約４Ｖの電位に調整された状態となる。そして、このとき、光電変換によりフォトダイオード部１４に電子が生成されるとともに、生成された電子は、フォトダイオード部１４、転送ゲート電極１７、増倍ゲート電極１８、転送ゲート電極１９および蓄積ゲート電極２０における各ゲート電極下の転送チャネル１３とにより保持される。そして、期間Ｃにおいて、読出ゲート電極２１にΦ５のオン信号が供給された後に、オン状態である４つのゲート電極が、フォトダイオード部１４に近い側から順次オフ状態になるように調整される。これにより、電子は、転送ゲート電極１７側の転送チャネル１３から蓄積ゲート電極２０側の転送チャネル１３にまで順次転送される。そして、期間Ｃの最後に蓄積ゲート電極２０をオフ状態に調整することにより、電子はオン状態に調整された読出ゲート電極２１下の転送チャネル１３を介して、より高電位であるフローティングディフュージョン領域１５に転送される。そして、期間Ｄにおいて、読出ゲート電極２１をオフ状態に調整することにより、全ての電子がフローティングディフュージョン領域１５に転送される。これにより、電子の転送動作が終了される。
【００４０】
次に、電子の増倍動作について説明する。まず、図１１および図１３に示す期間Ｅにおいて、転送ゲート電極１７をオン状態にすることにより、フォトダイオード部１４に保持された電子が、転送ゲート電極１７下の転送チャネル１３に転送される。そして、転送ゲート電極１７がオン状態に調整された状態で、増倍ゲート電極１８にΦ２の第２オン信号が供給されることにより、増倍ゲート電極１８下の転送チャネル１３が約４Ｖの電位に調整される。そして、転送ゲート電極１７をオフ状態にすることにより、電子は、増倍ゲート電極１８下の転送チャネル１３に転送される。そして、期間Ｆにおいて、転送ゲート電極１９をオン状態に調整した状態で、増倍ゲート電極１８をオフ状態に調整することにより、電子は、転送ゲート電極１９下の転送チャネル１３に転送される。そして、期間Ｇにおいて、蓄積ゲート電極２０をオン状態に調整した状態で、転送ゲート電極１９をオフ状態にすることにより、電子は蓄積ゲート電極２０下の転送チャネル１３（電子蓄積部１３ｂ）に蓄積された状態となる。
【００４１】
この状態で、期間Ｈにおいて、増倍ゲート電極１８にΦ２の第１オン信号を供給した後に、転送ゲート電極１９をオン状態にする。これにより、増倍ゲート電極１８下の転送チャネル１３の電位が約２５Ｖの高い電位に調整された状態で、転送ゲート電極１７下の転送チャネル１３の電位が約４Ｖに調整される。そして、期間Ｈの最後に、蓄積ゲート電極２０をオフ状態にすることにより、電子は転送ゲート電極１９下の転送チャネル１３に転送される。そして、期間Ｉにおいて、転送ゲート電極１９をオフ状態に調整することによって、電子は、より高電位である増倍ゲート電極１８下の転送チャネル１３（電子増倍部１３ａ）に転送されるとともに、電子増倍部１３ａにおいて衝突電離することにより増倍される。なお、上述の動作（電子増倍部１３ａおよび電子蓄積部１３ｂ間の電子の転送動作）が複数回（たとえば、約４００回）行われるように制御されることにより、フォトダイオード部１４から転送された電子は約２０００倍に増倍される。また、このように増倍されて蓄積された電子による電荷信号は、フローティングディフュージョン領域１５および信号線２５を介して、電圧信号として読み出される。
【００４２】
第１実施形態では、上記のように、撮像期間中に光電変換により生成された電子をフォトダイオード部１４と各ゲート電極下の転送チャネル１３とにより蓄積するように構成することによって、光電変換により生成された電子をフォトダイオード部１４のみにより蓄積する場合に比べて、蓄積可能な電子量（飽和電荷量）を増加させることができる。これにより、高照度の条件下で撮像を行う場合、フォトダイオード部１４に入射される光量が多いことに起因して、光電変換により生成される全ての電子を保持することができなくなるのを抑制することができるので、画像を確実に表示できなくなることを抑制することができる。つまり、撮像装置のダイナミックレンジ（最明部と最暗部との比）が小さくなるのを抑制することができるので、高画質な撮像を行うことができる。
【００４３】
また、上記第１実施形態では、信号出力レベル判別回路７により画像信号が所定の信号レベル以上であった場合にのみ、対応するゲート電極をオン状態にするように構成するとともに、電圧信号の信号レベルに応じて、撮像期間中にオン状態にするゲート電極の数を制御するように構成することによって、撮像期間中に常に各ゲート電極をオン状態にする場合に比べて、消費電力が増加するのを抑制することができるとともに、ゲート電極下に暗電流が発生するのを抑制することができる。
【００４４】
また、上記第１実施形態では、３値駆動ドライバ５を設け、増倍ゲート電極１８に対して電子の増倍動作時には第１オン信号を供給するとともに、電子の転送動作時には第２オン信号を供給するように構成することによって、電圧の異なる２つのオン信号を使い分けて増倍ゲート電極１８に供給することができる。したがって、電子の増倍機能を備えた撮像装置において、たとえば、電子の転送動作時など、電子の増倍動作時以外の動作時に増倍ゲート電極１８にオン信号を供給する場合に、常に、電子の増倍動作時に用いる高い電圧からなるオン信号を供給する必要がない。したがって、その分、消費電力を低減することができる。
【００４５】
（第２実施形態）
図１４は、本発明の第２実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作を説明するための信号波形図である。図１５は、本発明の第２実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作を説明するためのポテンシャル図である。第２実施形態では、図１４および図１５を参照して、第１実施形態の構成において、電子の転送動作の際に、増倍ゲート電極１８に第１オン信号（Ｖｏｎ１）を供給する例について説明する。
【００４６】
まず、図１４および図１５に示す期間Ｊ（撮像期間前）においては、第１実施形態と同様に、全てのゲート電極がオフ状態に制御されている。次に、第２実施形態では、期間Ｋ（撮像期間）において、転送ゲート電極１７、転送ゲート電極１９および蓄積ゲート電極２０に、それぞれ、Φ１、Φ３およびΦ４のオン信号が供給されるとともに、増倍ゲート電極１８にΦ２の第１オン信号が供給される。これにより、転送ゲート電極１７、転送ゲート電極１９および蓄積ゲート電極２０の各ゲート電極下の転送チャネル１３が、それぞれ約４Ｖの電位に調整された状態となるとともに、増倍ゲート電極１８下の転送チャネル１３が、約２５Ｖの電位に調整される。そして、このとき、フォトダイオード部１４に光が入射され、光電変換によりフォトダイオード部１４に電子が生成されるとともに、生成された電子は、フォトダイオード部１４、転送ゲート電極１７、増倍ゲート電極１８、転送ゲート電極１９および蓄積ゲート電極２０における各ゲート電極下の転送チャネル１３とに保持される。そして、期間Ｌにおいて、読出ゲート電極２１にΦ５のオン信号が供給された後に、オン状態である４つのゲート電極が、フォトダイオード部１４に近い側から順次オフ状態になるように調整される。これにより、電子は、転送ゲート電極１７側の転送チャネル１３から蓄積ゲート電極２０側の転送チャネル１３にまで順次転送される。そして、期間Ｌの最後に蓄積ゲート電極２０をオフ状態に調整することにより、電子はオン状態に調整された読出ゲート電極２１下の転送チャネル１３を介して、より高電位であるフローティングディフュージョン領域１５に転送される。そして、期間Ｍにおいて、読出ゲート電極２１をオフ状態に調整することにより、全ての電子がフローティングディフュージョン領域１５に転送される。これにより電子の転送動作が終了される。
【００４７】
なお、第２実施形態のその他の動作は、第１実施形態の動作と同様である。
【００４８】
第２実施形態では、上記のように、増倍ゲート電極１８にΦ２の第１オン信号を供給した場合であっても、撮像期間にフォトダイオード部１４と各ゲート電極下の転送チャネル１３とにより電子を保持することができる。また、この場合、増倍ゲート電極１８に第１オン信号を供給することによって、増倍ゲート電極１８下の転送チャネル１３が約２５Ｖの高い電位に調整されるので、その分、より多くの電子を保持することができる。
【００４９】
第２実施形態のその他の効果は、第１実施形態の効果と同様である。
【００５０】
（第３実施形態）
図１６は、本発明の第３実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子の画素部分における断面図である。図１７は、本発明の第３実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作を説明するための信号波形図である。図１８は、本発明の第３実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作を説明するためのポテンシャル図である。第３実施形態では、図１６〜図１８を参照して、撮像素子が５本のゲート電極により構成された第１実施形態とは異なり、４本のゲート電極を含む撮像素子６０を備えた撮像装置２００について説明する。
【００５１】
本発明の第３実施形態による撮像装置２００に設けられた撮像素子（ＣＭＯＳイメージセンサ）６０は、図１６に示すように、フォトダイオード部１４側からフローティングディフュージョン領域１５側に向かって、転送ゲート電極６１、転送ゲート電極６２、増倍ゲート電極６３および読出ゲート電極６４が形成されている。また、各ゲート電極は、それぞれ、コンタクト部６１ａ、６２ａ、６３ａおよび６４ａを介して、配線層６５、６６、６７および６８に電気的に接続されている。また、配線層６５、６６、６７、および６８は、行毎に設けられている。そして、配線層６５、６６および６７を介して、転送ゲート電極６１、転送ゲート電極６２および増倍ゲート電極６３は、各画素６０一斉に制御されるように構成されているとともに、読出ゲート電極６４は、行毎に制御されるように構成されている。なお、転送ゲート電極６１、転送ゲート電極６２および増倍ゲート電極６３は、本発明における「転送電極」の一例であるとともに、増倍ゲート電極６３は、本発明における「増加電極」の一例である。
【００５２】
なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５３】
次に、図１７および図１８を参照して、第３実施形態における電子の転送動作について説明する。
【００５４】
まず、図１７および図１８に示す期間Ｏ（撮像期間前）には、第１実施形態と同様に、全てのゲート電極がオフ状態に制御されている。次に、期間Ｐ（撮像期間）において、転送ゲート電極６１および転送ゲート電極６２に、それぞれ、オン信号が供給されるとともに、増倍ゲート電極６３に、第２オン信号が供給される。これにより、転送ゲート電極６１、転送ゲート電極６２および増倍ゲート電極６３の各ゲート電極下の転送チャネル１３が、それぞれ約４Ｖの電位に調整された状態となる。そして、このとき、フォトダイオード部１４に光が入射され、光電変換によりフォトダイオード部１４に電子が生成されるとともに、生成された電子は、転送ゲート電極６１、転送ゲート電極６２および増倍ゲート電極６３における各ゲート電極下の転送チャネル１３と、フォトダイオード部１４とに保持される。そして、期間Ｑにおいて、読出ゲート電極６４にオン信号が供給された後に、オン状態である３つのゲート電極が、フォトダイオード部１４に近い側から順次オフ状態になるように調整される。これにより、電子は、転送ゲート電極６１側の転送チャネル１３から増倍ゲート電極６３側の転送チャネル１３にまで順次転送される。そして、期間Ｑの最後に増倍ゲート電極６３をオフ状態に調整することにより、電子はオン状態に調整された読出ゲート電極６４下の転送チャネル１３を介して、より高電位であるフローティングディフュージョン領域１５に転送される。そして、期間Ｒにおいて、読出ゲート電極６４をオフ状態に調整することにより、全ての電子がフローティングディフュージョン領域１５に転送される。これにより、電子の転送動作が終了される。
【００５５】
また、第３実施形態における電子の増倍動作は、転送ゲート電極６１と増倍ゲート電極６３との間において行われる。
【００５６】
なお、第３実施形態のその他の構成および動作は、第１実施形態と同様である。
【００５７】
第３実施形態では、上記のように、第１実施形態に比べて、ゲート電極の本数を減少させた場合であっても、撮像期間に、フォトダイオード部１４と各ゲート電極下の転送チャネル１３とにより電子を保持することができる。また、第１実施形態に比べて、ゲート電極の本数が減少した分だけ、フォトダイオード部１４の平面積を大きくするように形成することができるので、その分、フォトダイオード部１４により多くの光を取り込むことができるとともに、光電変換された電子をより多く保持することができる。
【００５８】
なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００５９】
（第４実施形態）
図１９は、本発明の第４実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作を説明するための信号波形図である。図２０は、本発明の第４実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作を説明するためのポテンシャル図である。第４実施形態では、図１９および図２０を参照して、第３実施形態の構成において、電子の転送動作の際に、増倍ゲート電極６３に第１オン信号を供給する例について説明する。
【００６０】
まず、図１９および図２０に示す期間Ｓ（撮像期間前）においては、第３実施形態と同様に、全てのゲート電極がオフ状態に制御されている。次に、期間Ｔ（撮像期間）において、転送ゲート電極６１および転送ゲート電極６２に、それぞれ、オン信号が供給されるとともに、増倍ゲート電極６３に、第１オン信号が供給される。これにより、転送ゲート電極６１および転送ゲート電極６２の各ゲート電極下の転送チャネル１３が、それぞれ約４Ｖの電位に調整された状態となるとともに、増倍ゲート電極６３下の転送チャネル１３が、約２５Ｖの電位に調整される。そして、このとき、フォトダイオード部１４に光が入射され、光電変換によりフォトダイオード部１４に電子が生成されるとともに、生成された電子は、転送ゲート電極６１、転送ゲート電極６２および増倍ゲート電極６３における各ゲート電極下の転送チャネル１３と、フォトダイオード部１４とにより保持される。そして、期間Ｕにおいて、読出ゲート電極６４にオン信号が供給された後に、オン状態である３つのゲート電極が、フォトダイオード部１４に近い側から順次オフ状態になるように調整される。これにより、電子は、転送ゲート電極６１側の転送チャネル１３から蓄積ゲート電極２０側の転送チャネル１３にまで順次転送される。そして、期間Ｕの最後に増倍ゲート電極６３をオフ状態に調整することにより、電子はオン状態に調整された読出ゲート電極６４下の転送チャネル１３を介して、より高電位であるフローティングディフュージョン領域１５に転送される。そして、期間Ｖにおいて、読出ゲート電極６４がオフ状態に調整されることにより、全ての電子がフローティングディフュージョン領域１５に転送される。これにより、電子の転送動作が終了される。
【００６１】
なお、その他の構成および動作は、第３実施形態と同様である。
【００６２】
第４実施形態では、上記のように、撮像期間に増倍ゲート電極６３に第１オン信号を供給した場合であっても、フォトダイオード部１４と各ゲート電極下の転送チャネル１３とにより電子を保持することができる。また、この場合、増倍ゲート電極６３に第１オン信号を供給することによって、増倍ゲート電極６３下の転送チャネル１３が約２５Ｖの高い電位に調整されるので、その分、より多くの電子を保持することができる。
【００６３】
なお、第４実施形態のその他の効果は、第３実施形態と同様である。
【００６４】
（第５実施形態）
図２１は、本発明の第５実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子の画素部分における断面図である。図２２は、本発明の第５実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作を説明するための信号波形図である。図２３は、本発明の第５実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作を説明するためのポテンシャル図である。第５実施形態における撮像装置３００では、図２１〜図２３を参照して、撮像素子が４本のゲート電極により構成された第３実施形態とは異なり、３本のゲート電極により構成された撮像素子７０について説明する。
【００６５】
本発明の第５実施形態による撮像装置３００に設けられた撮像素子（ＣＭＯＳイメージセンサ）７０は、図２１に示すように、フォトダイオード部１４側からフローティングディフュージョン領域１５側に向かって、転送ゲート電極７１、増倍ゲート電極７２および読出ゲート電極７３が形成されている。また、各ゲート電極は、それぞれ、コンタクト部７１ａ、７２ａおよび７３ａを介して、配線層７４、７５および７６に電気的に接続されている。また、配線層７４、７５および７６は、各画素７０の行毎に設けられている。そして、配線層７４および７５を介して、転送ゲート電極７１および増倍ゲート電極７２は、全画素７０一斉に制御されるように構成されているとともに、読出ゲート電極７３は、各画素７０の行毎に制御されるように構成されている。なお、転送ゲート電極７１および増倍ゲート電極７２は、それぞれ、本発明における「転送電極」の一例であるとともに、増倍ゲート電極７２は、本発明における「増加電極」の一例である。
【００６６】
なお、第５実施形態のその他の構成は、上記第３実施形態と同様である。
【００６７】
次に、図２２および図２３を参照して、第５実施形態における電子の転送動作について説明する。
【００６８】
まず、図２２および図２３に示す期間Ｗ（撮像期間前）には、第３実施形態と同様に、全てのゲート電極がオフ状態に制御されている。次に、期間Ｘ（撮像期間）において、転送ゲート電極７１にオン信号が供給されるとともに、増倍ゲート電極７２に、第２オン信号が供給される。これにより、転送ゲート電極７１および増倍ゲート電極７２の各ゲート電極下の転送チャネル１３が、それぞれ約４Ｖの電位に調整された状態となる。そして、このとき、フォトダイオード部１４に光が入射され、光電変換によりフォトダイオード部１４に電子が生成されるとともに、生成された電子は、転送ゲート電極７１下および増倍ゲート電極７２下における転送チャネル１３と、フォトダイオード部１４とにより保持される。そして、期間Ｙにおいて、読出ゲート電極７３にオン信号が供給された後に、オン状態である２つのゲート電極が、フォトダイオード部１４に近い側から順次オフ状態になるように調整される。これにより、電子は、転送ゲート電極７１下の転送チャネル１３から増倍ゲート電極７２下の転送チャネル１３にまで順次転送される。そして、期間Ｙの最後に増倍ゲート電極７２がオフ状態に調整されることにより、電子はオン状態に調整された読出ゲート電極７３下の転送チャネル１３を介して、より高電位であるフローティングディフュージョン領域１５に転送される。そして、期間Ｚにおいて、読出ゲート電極７３がオフ状態に調整されることにより、全ての電子がフローティングディフュージョン領域１５に転送される。これにより、電子の転送動作が終了される。
【００６９】
また、第５実施形態における電子の増倍動作は、増倍ゲート電極７２とフォトダイオード部１４との間において行われる。
【００７０】
なお、第５実施形態のその他の構成および動作は、第３実施形態と同様である。
【００７１】
第５実施形態では、上記のように、第３実施形態に比べて、ゲート電極の本数を減少させた場合であっても、撮像期間に、フォトダイオード部１４と各ゲート電極下の転送チャネル１３とにより電子を保持することができる。また、第３実施形態に比べて、ゲート電極の本数が減少した分だけ、フォトダイオード部１４の平面積を大きくするように形成することができるので、その分、フォトダイオード部１４により多くの光を取り込むことができるとともに、光電変換された電子をより多く保持することができる。
【００７２】
なお、第５実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００７３】
（第６実施形態）
図２４は、本発明の第６実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作を説明するための信号波形図である。図２５は、本発明の第５実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作を説明するためのポテンシャル図である。第５実施形態では、図２４および図２５を参照して、第４実施形態の構成において、電子の転送動作の際に、増倍ゲート電極７２に第１オン信号を供給する例について説明する。
【００７４】
まず、図２４および図２５に示す期間Ａ１（撮像期間前）においては、第４実施形態と同様に、全てのゲート電極がオフ状態に制御されている。次に、期間Ｂ１（撮像期間）において、転送ゲート電極７１にオン信号が供給されるとともに、増倍ゲート電極７２に第１オン信号が供給される。これにより、転送ゲート電極７１下の転送チャネル１３が約４Ｖの電位に調整された状態になるとともに、増倍ゲート電極７２下の転送チャネル１３が、約２５Ｖの電位に調整される。そして、このとき、フォトダイオード部１４に光が入射され、光電変換によりフォトダイオード部１４に電子が生成されるとともに、生成された電子は、転送ゲート電極７１下および増倍ゲート電極７２下の転送チャネル１３と、フォトダイオード部１４とにより保持される。そして、期間Ｃ１において、読出ゲート電極７３にオン信号が供給された後に、オン状態である２つのゲート電極が、フォトダイオード部１４に近い側から順次オフ状態になるように調整される。これにより、電子は、転送ゲート電極７１下の転送チャネル１３から増倍ゲート電極７２下の転送チャネル１３にまで順次転送される。そして、期間Ｃ１の最後に増倍ゲート電極７２がオフ状態に調整されることにより、電子はオン状態に調整された読出ゲート電極７３下の転送チャネル１３を介して、より高電位であるフローティングディフュージョン領域１５に転送される。そして、期間Ｄ１において、読出ゲート電極７３がオフ状態に調整されることにより、全ての電子がフローティングディフュージョン領域１５に転送される。これにより、電子の転送動作が終了される。
【００７５】
なお、その他の構成および動作は、第４実施形態と同様である。
【００７６】
第５実施形態では、上記のように、撮像期間に増倍ゲート電極７２に第１オン信号を供給した場合であっても、フォトダイオード部１４と各ゲート電極下の転送チャネル１３とにより電子を保持することができる。また、この場合、増倍ゲート電極７２に第１オン信号を供給することによって、増倍ゲート電極７２下の転送チャネル１３が約２５Ｖの高い電位に調整されるので、その分、より多くの電子を保持することができる。
【００７７】
なお、第５実施形態のその他の効果は、第４実施形態と同様である。
【００７８】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００７９】
たとえば、上記第１〜第６実施形態では、撮像装置の一例として各画素において電荷信号を増幅するアクティブ（Ａｃｔｉｖｅ）型のＣＭＯＳイメージセンサを示したが、本発明はこれに限らず、各画素において電荷信号を増幅しないパッシブ（Ｐａｓｓｉｖｅ）型のＣＭＯＳイメージセンサにも適用可能である。
【００８０】
また、上記第１〜第６実施形態では、ｎ型シリコン基板（図示せず）の表面に形成されたｐ型ウェル領域１１の表面に転送チャネル１３、フォトダイオード部１４およびフローティングディフュージョン領域１５を形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、ｐ型シリコン基板の表面に転送チャネル１３、フォトダイオード部１４およびフローティングディフュージョン領域１５を形成するようにしてもよい。
【００８１】
また、上記第１〜第６実施形態では、信号電荷として電子を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、基板不純物の導電型および印加する電圧の極性を全て反対にすることにより、信号電荷として正孔を用いるようにしてもよい。
【００８２】
また、上記第１〜第６実施形態では、フォトダイオード部とゲート電極下の転送チャネルとにより電子を保持する際に、フォトダイオード部に隣接するゲート電極からオン状態になるように制御される例を示したが、本発明はこれに限らず、フォトダイオード部とゲート電極下の転送チャネルとに電子を保持する際に、光電変換により生成された電子をフォトダイオード部に隣接しないゲート電極下の転送チャネルまで転送するとともに、フォトダイオード部に隣接しないゲート電極下の転送チャネルにより電子を保持してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１実施形態による撮像装置の全体構成を示したブロック図である。
【図２】図１に示した第１実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子の全体構成図である。
【図３】図１に示した第１実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子の断面図である。
【図４】図１に示した第１実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子のポテンシャル図である。
【図５】図１に示した第１実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子の平面図である。
【図６】図１に示した第１実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子の回路図である。
【図７】図１に示した第１実施形態による撮像装置に設けられた３値駆動ドライバの構成を説明するための図である。
【図８】図１に示した第１実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子に信号を供給する際の制御について説明するための図である。
【図９】本発明の第１実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作を説明するための信号波形図である。
【図１０】本発明の第１実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作を説明するためのポテンシャル図である。
【図１１】本発明の第１実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作を説明するための信号波形図である。
【図１２】本発明の第１実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の増倍動作を説明するための信号波形図である。
【図１３】本発明の第１実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の増倍動作を説明するためのポテンシャル図である。
【図１４】本発明の第２実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作を説明するための信号波形図である。
【図１５】本発明の第２実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作を説明するためのポテンシャル図である。
【図１６】本発明の第３実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子の断面図である。
【図１７】本発明の第３実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作を説明するための信号波形図である。
【図１８】本発明の第３実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作を説明するためのポテンシャル図である。
【図１９】本発明の第４実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作を説明するための信号波形図である。
【図２０】本発明の第４実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作を説明するためのポテンシャル図である。
【図２１】本発明の第５実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子の断面図である。
【図２２】本発明の第５実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作を説明するための信号波形図である。
【図２３】本発明の第５実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作を説明するためのポテンシャル図である。
【図２４】本発明の第６実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作を説明するための信号波形図である。
【図２５】本発明の第６実施形態による撮像装置に設けられた撮像素子における電子の転送動作を説明するためのポテンシャル図である。
【符号の説明】
【００８４】
２          システムコントロール回路（制御部）
５ａ        ３値駆動ドライバ（切替手段）
７          信号出力レベル判別回路（判別手段）
１３        転送チャネル（転送領域）
１４        フォトダイオード部（光電変換部）
１７        転送ゲート電極（転送電極）
１８        増倍ゲート電極（転送電極、増加電極）
１８ａ      電子増倍部（増加部）
１９        転送ゲート電極（転送電極）
２０        蓄積ゲート電極（転送電極）
【図１】
2009158737.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009158737.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009158737.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009158737.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2009158737.tif 000013
【図１２】
2009158737.tif 000014
【図１３】
2009158737.tif 000015
【図１４】
2009158737.tif 000016
【図１５】
2009158737.tif 000017
【図１６】
2009158737.tif 000018
【図１７】
2009158737.tif 000019
【図１８】
2009158737.tif 000020
【図１９】
2009158737.tif 000021
【図２０】
2009158737.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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