专利名称：固体摄像元件的驱动装置以及驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种使所摄像的图像信号的转送速度以及再现性提高的固体摄像元件的驱动装置以及驱动方法。
背景技术：
近年来，嵌入了CCD固体摄像元件等固体摄像元件的数字静态照相机或数码相机等摄像装置正被广泛应用。作为固体摄像元件，有例如帧转送型的CCD固体摄像元件。
图6为帧转送方式的CCD固体摄像元件2的结构图。如图6所示，CCD固体摄像元件2，由摄像部2i、存储部2s、水平转送部2h以及输出部2d构成。摄像部2i具备在垂直方向上相互平行配置的多个垂直移位寄存器。各垂直移位寄存器的各位构成光接收像素，在摄像时与从外部入射的光的强度对应生成信息电荷。通过向被设置在摄像部2i中的转送电极施加电压从而将信息电荷存储在势阱中。在转送时，接受向转送电极施加的垂直时钟脉冲，并将按每个像素存储的信息电荷向存储部2s转送。存储部2s，具备按照与摄像部2i的各垂直移位寄存器连续的方式相互平行地配置的多个垂直移位寄存器。存储部2s，接受向转送电极施加的垂直时钟脉冲，将从摄像部2i转送来的信息电荷存储以及向垂直方向转送。水平转送部2h，被配置在存储部2s的各垂直移位寄存器的输出侧，具备将存储部2s的各垂直移位寄存器的输出与各位结合起来的水平移位寄存器。水平转送部2h，接受水平时钟脉冲，将从存储部2s转送的信息电荷向输出部2d依次转送。输出部2d，被配置在水平转送部2h的输出侧，具备对信息电荷进行存储并变换成电压的电容。输出部2d，将从水平转送部2h转送的信息电荷存储在电容中，变换成与该电荷量相应的电压并作为输出信号输出。该输出信号的电压值成为图像信号。
在目的在于彩色图像的摄像的CCD图体摄像装置中，如图7所示，与摄像部2i的各光接收像素对应、将红色(R)，绿色(G)，蓝色(B)的滤色器配置成镶嵌(mosaic)状。向各光接收像素，分别通过红色(R)，绿色(G)，蓝色(B)的滤色器中的任一个入射光，并生成与各自的透射波长区域的光的强度相应的信息电荷。
在这样的彩色摄像用的固体摄像装置中，为了实现可高速转送，在专利文献1中公开了一种固体摄像装置，其将水平转送部的水平移位寄存器的各位与存储部的垂直移位寄存器的奇数列以及偶数列的每个组合对应配置，通过在每个水平转送期间按照从垂直移位寄存器的奇数列和偶数列交替地转送信息电荷的方式进行控制，从而使水平转送期间变成以往的1/2。
图8以及图9表示专利文献1中记载的固体摄像装置中的水平转送时存储部2s与水平转送部2h之间的结合部分的信息电荷的动向以及势阱的变化。图8表示在存储部2s与水平转送部2h之间的结合部分的信息电荷在平面方向的动向。图9在最上部图示水平转送部2h的转送电极的配置，图9(a)～(d)表示与水平转送部2h的转送电极的配置对应沿着水平转送方向的势阱的变化以及信息电荷(与不同的颜色对应的信息电荷用不同的阴影表示)的动向。在图9(a)～图9(d)中，横轴表示与各水平转送电极对应的位置，纵轴的上方表示负电位，下方表示作为正电位的电势。另外，在图8以及图9中，为了使说明容易理解而图示与存储部2s与水平转送部2h之间的结合部的输出部2d较近的一部分。
在此，针对与红色(R)和绿色(G)对应的信息电荷分别被转送至存储部2s的奇数列以及偶数列的垂直移位寄存器的最终段为止的情况进行说明。首先，如图8(a)以及图9(a)所示，从存储部2s的垂直移位寄存器的奇数列向水平转送部2h转送红色(R)的信息电荷。接着，如图8(b)以及图9(b)所示，通过对向水平转送部2h的转送电极施加的水平时钟脉冲进行控制，从而将信息电荷依次向水平转送方向转送，并将与红色(R)对应的多个像素的信息电荷相加。在此，将第6n+3、6n+5列(n为0或自然数)的红色(R)的信息电荷与第6n+1列的红色(R)信息电荷相加。接着，如图8(c)以及图9(c)所示，在将相加合成后的信息电荷保存在与垂直移位寄存器的奇数列连接的水平移位寄存器的位中的状态下，从存储部2s的垂直移位寄存器的偶数列向水平转送部2h转送信息电荷。进而，如图8(d)以及图9(d)所示，通过对向水平转送部2h的转送电极施加的水平时钟脉冲进行控制，从而向水平转送方向依次转送信息电荷，并将与绿色(G)对应的多个像素的信息电荷相加。在此，将第6n+4、6n+6列(n为0或自然数)的绿色(G)的信息电荷与第6n+2列的绿色(G)信息电荷相加。对像这样按每个相同颜色相加的信息电荷进行水平转送并向输出部2d转送。
按照这样，通过执行多个像素对应的信息电荷的混合，从而加强图像信号的强度，在对较暗的被摄体进行摄像的情况下，不会曝光不足，且能够得到足够大小的图像信号。进而，可以降低被水平转送的像素数，实现高速的水平转送。
然而，如图10(a)所示若将相加合成后的红色(R)信息电荷直接保存在水平移位寄存器中，且对从存储部2s的垂直移位寄存器新转送来的绿色(G)的信息电荷进行水平转送并进行相加合成，则由于转送电极之间的耦合电容的影响，如图10(b)所示，受保持成为转送对象的绿色(G)信息电荷的势阱50的变化的影响，产生的现象为，对已经相加合成后的红色(R)信息电荷进行保持的势阱52变浅了，要保存在势阱52中的红色(R)信息电荷向邻接的势阱54渗漏。这样便将红色(R)信息电荷与被保存在势阱54中的绿色(G)信息电荷相加。这样的信息电荷的无用混合，成为使通过固体摄像元件所获得的图像的画质(再现性)降低的原因。
专利文献1特开平10-224809号公报发明内容本发明就是鉴于上述现有技术的问题而形成的，其目的在于提供一种可实现所摄像的图像信号的高速转送，同时使图像的画质(再现性)提高的固体摄像元件的驱动装置以及驱动方法。
本发明是一种对固体摄像元件进行控制的驱动装置以及驱动方法，该固体摄像元件，其将多个用于存储信息电荷的位并列，通过将相邻的两个位中与转送方向前侧的位对应的转送电极设为导通(on)状态，将与转送方向后侧的位对应的转送电极设为比导通状态电位低的截止(off)状态，从而将被存储在转送方向后侧的位中的信息电荷向转送方向前侧的位转送，在信息电荷的转送时，将与存储成为转送对象的信息电荷的位对应的转送电极设为截止状态，同时将与相邻于那些位的在转送方向后侧的位中的至少1位对应的转送电极设为比导通状态更低的电位。
这时，优选按照对与存储有成为转送对象的信息电荷的位相邻的在转送方向后侧的位中的至少一位的、存储有信息电荷的位的势阱保持在将该位设定为截止状态时的深度的方式进行控制。
更具体来说，将与存储有成为转送对象的信息电荷的位对应的转送电极设为截止状态，同时将相邻于那些位的在转送方向后侧的位中与存储信息电荷的位对应的转送电极设为比导通状态低的电位。例如，将与存储有成为转送对象的信息电荷的位对应的转送电极设为截止状态，同时将相邻于那些位的在转送方向后侧的位中与存储信息电荷的位对应的转送电极设为截止状态。
这样，将位于存储有成为转送对象的信息电荷的位的后侧、且与相邻于那些位的位对应的转送电极设为比导通状态低的电位。这样，可以防止因向与存储有成为转送对象的信息电荷的位对应的转送电极施加的电位的影响，而导致与那些位相邻的位的势阱变浅，可以降低不必要的信息电荷的混合。
本发明，可以应用于将存储在多个位中的信息电荷相加合成并使之转送的固体摄像元件的驱动装置以及驱动方法。例如，在用于获得彩色图像的固体摄像元件中，为了实现高速转送而将存储在多个位中的信息电荷相加合成并使之转送之际，将存储有与成为转送对象的第一颜色对应的信息电荷的位所对应的转送电极设为截止状态，同时将相邻于那些位且在转送方向后侧的位中存储有与另一颜色对应的信息电荷的位所对应的转送电极设为比导通状态低的电位，其中该另一颜色为不同于第一颜色的颜色。
具体来说，在对存储在n个位中的信息电荷进行相加合成并转送的情况下，优选以与连续配置的n个位对应的转送电极为组，对向各组转送电极施加的时钟脉冲可相互独立地进行控制。并且，在存储与m个(m为2以上的自然数)不同颜色对应的信息电荷的位被逐个重复配置的情况下，当对被存储在n个(n为2以上的自然数)位中的信息电荷进行相加合成并转送时，优选以与连续配置的m×n个位对应的转送电极为组，可以对向各组转送电极施加的时钟脉冲相互独立地进行控制。
由此，可以防止信息电荷向邻接的位的势阱渗漏，可以降低因不同颜色的信息电荷的混合而导致的图像的颜色再现性的劣化。
根据本发明，可以使从固体摄像元件输出的图像的画质(颜色再现性)提高。
图1是示出本发明的实施方式中的固体摄像元件的结构的图。
图2为本发明的实施方式中的固体摄像元件的主要部件结构的放大图。
图3为本发明的实施方式中的控制固体摄像元件的时钟脉冲的时序图。
图4为本发明的实施方式中的控制固体摄像元件的时钟脉冲的时序图。
图5是示出本发明的实施方式中的水平转送部的电势的变化的图。
图6是示出以往的固体摄像元件的结构的图。
图7是示出以往的固体摄像元件的滤色器的排列的图。
图8是表示以往的固体摄像元件中的水平移位寄存器中的信息电荷相加合成时的信息电荷的动向的说明图。
图9是表示以往的固体摄像元件中的水平移位寄存器中的信息电荷相加合成时的电势以及信息电荷的动向的说明图。
图10是说明以往的固体摄像元件中的信息电荷相加合成时的问题的图。
图中2-固体摄像元件，2i-摄像部，2s-存储部，2h-水平转送部，2d-输出部，4-固体摄像元件，4i-摄像部，4s-存储部，4h-水平转送部，4d-输出部，6-驱动装置，6v-垂直时钟脉冲产生部，6f-帧时钟脉冲产生部，6u-辅助时钟脉冲产生部，6h-水平时钟脉冲产生部，6s-取样时钟脉冲产生部，6r-复位时钟脉冲产生部，10-分离区域，12-沟道区域，14-转送电极，16-辅助转送电极，22-沟道区域，24-水平转送电极，26-水平分离区域，50～70-势阱。
具体实施例方式
本实施方式中的固体摄像装置，如图1所示，其结构包括CCD固体摄像元件4以及驱动装置6。帧转送方式的CCD固体摄像元件4，与图6同样，具备摄像部4i、存储部4s、水平转送部4h以及输出部4d。驱动装置6，其结构包括帧时钟脉冲产生部6f、垂直时钟脉冲产生部6v、辅助时钟脉冲产生部6u、水平时钟脉冲产生部6h、复位时钟脉冲产生部6r以及取样时钟脉冲产生部6s。CCD固体摄像元件4，通过从驱动装置6接收各种时钟脉冲而被控制。
摄像部4i，具备在垂直方向相互平行配置的多个垂直移位寄存器。各垂直移位寄存器的各个位构成光接收像素，在摄像时，存储与从外部入射的光的强度对应所生成的信息电荷。本实施方式中的摄像部4i中，如图7所示，与各光接收像素对应将红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的滤色器配置成镶嵌状。
图2为表示本实施方式中的CCD固体摄像元件4的存储部4s以及水平转送部4h之间的连接部的结构的平面图。
存储部4s，其结构包括多个相互平行地延伸的垂直移位寄存器。垂直移位寄存器，按照以下方式形成。在N型半导体基板内形成作为P型扩散层的P阱(PW)，在其上面形成作为N型扩散层的N阱。并且，沿着垂直移位寄存器的延伸方向以规定的间隔相互平行地设置添加了P型杂质的分离区域10。N阱通过邻接的分离区域10电区分。由分离区域10所挟持的区域成为信息电荷的转送路径的沟道区域12。分离区域10，在邻接的沟道区域间形成势垒，并电分离各沟道区域12。进而，在半导体基板的表面上形成绝缘膜。在该绝缘膜上按照与沟道区域12的延伸方向交差的方式相互平行地配置由多晶硅膜构成的多个转送电极14。在本实施方式中，采用根据3相的垂直时钟脉冲v1～v3的垂直转送方式，沿着垂直转送方向邻接的3个转送电极14-1、14-2、14-3的组与1个光接收像素对应。但是，本发明的应用范围并非限定于3相转送方式，也可以应用于2相或者4相等不同相的转送方式。另外，摄像部4i的垂直移位寄存器也可以同样构成，按照与存储部4s的各垂直移位寄存器连续的方式配置。
在存储部4s与水平转送部4h之间的连接区域形成具有2层结构的辅助转送电极16。辅助转送电极16-1，在沟道区域12上按照与转送电极14-1～14-3连续的方式平行配置。辅助转送电极16-2，按照在奇数列与辅助转送电极16-1接近，在偶数列与辅助转送电极16-4接近的方式弯曲配置。辅助转送电极16-3，与辅助转送电极16-2相反，按照在奇数列与辅助转送电极16-4接近，在偶数列与辅助转送电极16-1接近的方式弯曲，在分离区域10上按照与辅助转送电极16-2交差的方式被配置。辅助转送电极16-4，被配置在比辅助转送电极16-2以及16-3更靠近输出侧。辅助转送电极16-4，按照在奇数列与辅助转送电极16-3接近，在偶数列与辅助转送电极16-2接近的方式被配置。通过对辅助转送电极16-1～16-4分别施加4相辅助时钟脉冲u1～u4，从而在从存储部4s向水平转送部4h转送信息电荷的过程中，可以在偶数列的沟道区域12中暂时存储1个像素量的信息电荷。另外，辅助转送电极16，并非限定于被4相控制，只要是将偶数列的信息电荷相对奇数列仅延迟1个像素的量并向水平转送部2h垂直转送即可。
水平转送部4h，其结构包括接受从存储部4s的垂直移位寄存器输出的信息电荷并转送的水平移位寄存器。本实施方式中的水平转送部4h，由2相驱动型水平移位寄存器构成。只是，本发明的应用范围并非限定于2相驱动型的水平移位寄存器，也可以应用于其它驱动型的水平移位寄存器。
水平移位寄存器，由沟道区域22以及水平转送电极24构成。水平移位寄存器按照以下所示形成。N型半导体基板内形成作为P型扩散层的P阱(PW)，在其上面形成作为N型扩散层的N阱。并且，沿着水平移位寄存器的延伸方向形成添加了P型杂质的水平分离区域26。N阱通过分离区域10和水平分离区域26电区分，由分离区域10和水平分离区域26所挟持的区域成为信息电荷的转送路径的沟道区域22。沟道区域22，通过从存储部4s的垂直移位寄存器延伸的分离区域10和作为与存储部4s对置设置的P型扩散层的水平分离区域26，而被划分在与垂直移位寄存器的延伸方向交差的方向。垂直移位寄存器的沟道区域12与水平移位寄存器的沟道区域22经由所延伸的分离区域10的间隙而被连接。沟道区域22，成为水平移位寄存器中的信息电荷的转送路径。
2相驱动型的水平移位寄存器中，在沟道区域22的N阱中的第偶数个的水平转送电极24-2、24-4、24-6、24-8、24-10、24-12下的半导体基板的表面添加P型的杂质。这样，在令水平转送电极24-1～24-12为相同电位时，也在沟道区域22的水平转送电极24-2、24-4、24-6、24-8、24-10、24-12下沿着沟道区域22的延伸方向以规定的间隔形成势垒。
水平转送电极24，在向着与垂直移位寄存器正交的方向延伸的沟道区域22上形成。从与水平移位寄存器的输出部4d邻接的奇数列的垂直移位寄存器依次按每个垂直移位寄存器配置两个水平转送电极24。在本实施方式中，以12个水平转送电极24-1～24-12为一组，沿着水平移位寄存器的转送方向按顺序配置。在此，在垂直移位寄存器的沟道区域12的延长上配置的水平转送电极24-1、24-3、24-5、24-7、24-9、24-11，按照跨过沟道区域12与水平分离区域26的方式，经由绝缘膜被配置在沟道区域22上。水平转送电极24-2、24-4、24-6、24-8、24-10、24-12，按照跨越分离区域10与水平分离区域26的方式，经由绝缘膜按照一部分重叠在邻接的水平转送电极24-1、24-3、24-5、24-7、24-9、24-11上的方式配置在沟道区域22上。在本实施方式中，以与沿着水平转送方向连续的6个垂直移位寄存器对应的12个水平转送电极24-1～24-12为组反复配置在水平转送方向上。另外，对水平转送电极24-1～24-12施加水平时钟脉冲h1～h6。这时，对每个相邻的水平转送电极24-1与水平转送电极24-2的组、水平转送电极24-3与水平转送电极24-4的组……分别施加分别可独立控制的水平时钟脉冲h1～h6。
接着，针对驱动装置6的各结构部进行说明。帧时钟脉冲产生部6f，与从外部供给的帧移位时序信号FT对应产生3相帧时钟脉冲f，并向摄像部4i的垂直移位寄存器的转送电极供给。通过该帧时钟脉冲f，按每个垂直扫描期间将被存储在摄像部4i的各光接收像素中的信息电荷向存储部4s转送。垂直时钟脉冲产生部6v，与垂直同步信号VT以及水平同步信号HT对应产生3相垂直时钟脉冲v，并向存储部4s的垂直移位寄存器的转送电极供给。在本实施方式中，在摄像部4i以及存储部4s中连续配置的3个转送电极14-1～14-3与1个水平行(line)对应。因此，通过分别向转送电极14-1～14-3施加作为帧时钟脉冲f以及垂直时钟脉冲v的以互不相同的相位产生变化的3相时钟脉冲，从而可以按每1个水平行垂直转送信息电荷。水平时钟脉冲产生部6h，与水平同步信号HT对应，产生水平时钟脉冲h，并向水平转送部4h的水平转送电极24供给。在此，水平时钟脉冲产生部6h，在水平移位寄存器中对n位(bit)(像素)量的信息电荷进行相加合成并转送时，可以生成对与连续的n个垂直移位寄存器结合的水平转送电极24可互相独立地进行控制的水平时钟脉冲h。尤其，在存储与m个(m为2以上的自然数)不同颜色对应的信息电荷的位(像素)逐个被反复配置在转送方向的情况下，在对被存储在n个(n为2以上的自然数)位中的信息电荷进行相加合成并转送时，较为合适的是以与连续配置的m×n个位对应的转送电极为组，可对向各组转送电极施加的时钟脉冲相互独立地进行控制。在本实施方式中，将存储与2种颜色不同的颜色对应的信息电荷的位(像素)交替配置在转送方向上，由于对3位(像素)量的信息电荷进行相加合成，因此可生成对与6个垂直移位寄存器结合的12个水平转送电极24-1～24-12相互独立地进行控制的6相水平时钟脉冲h。辅助时钟脉冲产生部6u，与水平同步信号HT对应，产生4相辅助时钟脉冲u，其具有垂直时钟脉冲v中1位的转送周期的1/2周期，并向辅助转送电极16供给。通过该辅助时钟脉冲u，在存储部4s的垂直移位寄存器中转送的信息电荷按奇数列和偶数列被交替地向水平转送部4h转送。关于垂直时钟脉冲v、水平时钟脉冲h以及辅助时钟脉冲u进行的控制后述。
图3以及图4表示采用本实施方式中的固体摄像装置降低图像的分辨率并进行高速转送时的各时钟脉冲的时序图。图3表示水平同步信号IIT、垂直时钟脉冲v、辅助时钟脉冲u以及水平时钟脉冲h的关系。图4表示水平转送时的水平时钟脉冲h的变化的模样。另外，虽然垂直时钟脉冲v为3相，辅助时钟脉冲u为4相，但图3中仅表示代表时钟。
垂直时钟脉冲v，以与水平同步信号HT对应的周期被向转送电极14-1～14-3施加。垂直时钟脉冲v，由以分别互不相同的相位产生变化的3相脉冲v1～v3构成。这样，沿着垂直移位寄存器的沟道区域12在每1个水平转送期间转送1行信息电荷。辅助时钟脉冲u，与水平同步信号HT的1/2周期对应被向辅助转送电极16-1～16-4施加。辅助转送电极16-1～16-4，如上述，由于仅在偶数列的垂直移位寄存器的输出端作用有效，因此在偶数列的垂直移位寄存器的沟道区域12中按照在每1个水平转送期间转送两个像素量的方式控制电势状态。这时，由于在1个水平转送期间通过垂直时钟脉冲v从转送电极14-1～14-3向辅助转送电极16-1～16-4仅转送1个像素的信息电荷，因此在奇数列的垂直移位寄存器和偶数列的垂直移位寄存器中，在仅偏离水平转送期间的大约1/2周期的时刻，将1个像素的信息电荷向水平移位寄存器转送。
水平时钟脉冲h，与垂直时钟脉冲v以及辅助时钟脉冲u对应生成，以比水平转送周期短的周期向水平转送电极24-1～24-12施加。在本实施方式中，水平时钟脉冲h，由电荷合成时钟脉冲ha、hb与电荷转送时钟脉冲hc之间的组合构成。这样，与1个水平行中包括的相同波长区域(相同颜色)对应的多个位(像素)的信息电荷，在水平寄存器中被相加合成并向输出部4d转送。
图5表示在施加水平时钟脉冲h时的水平移位寄存器中形成的势阱的状态。在图5中，横轴表示与各水平转送电极24-1～24-12对应的位置，纵轴的上方表示负电位，下方表示作为正电位的电势。
在本实施方式中，通过独立控制向水平转送电极24-1～24-12施加的水平时钟脉冲h1～h6，从而将与相同颜色对应的信息电荷仅3位(像素)一起相加合成。在此，与红色(R)与绿色(G)对应的信息电荷分别被转送至存储部2s的奇数列以及偶数列的垂直移位寄存器的最终段为止。
在时刻T1，向水平转送电极24-1～24-12施加的水平时钟脉冲h1～h6成为高电平，从垂直移位寄存器的奇数列转送的红色(R)信息电荷，被分别存储在形成于水平转送电极24-1、24-5、24-9下的势阱60中。
在时刻T2，向水平转送电极24-5、24-6、24-9、24-10施加的水平时钟脉冲h3、h5变更成低电平，被保持在水平转送电极24-5，24-9下的势阱60中的红色(R)信息电荷被向水平转送电极24-3，24-7下的势阱64转送。以后，进一步重复转送，在时刻T3，将在时刻T1被保持在水平转送电极24-5、24-9下的势阱60中的红色(R)信息电荷与被保持在水平转送电极24-1下的势阱60中的红色(R)信息电荷相加合成。这时，向水平转送电极24-1～24-12施加的水平时钟脉冲h1～h6返回高电平。
在时刻T4，向水平转送电极24-1～24-12施加的水平时钟脉冲h1～h6维持高电平，从垂直移位寄存器的偶数列转送的绿色(G)信息电荷被分别存储在形成于水平转送电极24-3、24-7、24-11下的势阱66中。这时，在水平转送电极24-1下的势阱60中保持已经相加合成后的红色(R)信息电荷。
在时刻T5，向水平转送电极24-1、24-2、24-7、24-8、24-11、24-12施加的水平时钟脉冲h1、h2、h4、h6变更为低电平，被保持在水平转送电极24-7，24-11下的势阱66中的绿色(G)信息电荷被分别向水平转送电极24-5、24-9下的势阱68转送。
这时，将向水平转送电极24-9、24-10、24-1、24-2分别施加的水平时钟脉冲h5、h1中的至少1个同时变更为低电平，其中水平转送电极24-9、24-10、24-1、24-2分别与位于与成为信息电荷的转送源的位(像素)对应的水平转送电极24-7、24-8、24-11、24-12后侧的位(像素)对应。在此，将向与成为1组的水平转送电极24-1～24-12的最终段的位对应的水平转送电极24-10、24-11所邻接的与下一组的最初段的位对应的水平转送电极24-1、24-2施加的水平时钟脉冲h1变更为低电平。这样，可以防止随着保持转送对象的绿色(G)信息电荷的势阱68的变化而导致的保持着已经相加合成了的红色(R)信息电荷的势阱60变浅。因此，可以防止被保持在势阱60中的红色(R)信息电荷向邻接的势阱66渗漏。
以后，进一步重复转送，在时刻T6，将在时刻T4被保持在水平转送电极24-7、24-11下的势阱66中的绿色(G)信息电荷与被保持在水平转送电极24-3下的势阱66中的绿色(G)信息电荷相加合成。这时，被保持在水平转送电极24-1下的势阱60中的红色(R)信息电荷也依次向水平转送电极24-9下的势阱70转送。另外，被存储在形成于在水平移位寄存器的输出端的水平转送电极24-1下的势阱60中的信息电荷，被向输出部4d转送。
这样在将1个水平行量的信息电荷按每3位(像素)进行相加合成之后，将水平转送电极24-1～24-12中的3位电极作为一组，通过对一组电极施加相位分别不同的3相水平时钟脉冲h从而对信息电荷进行水平转送。即，如图4的水平时钟脉冲hc的期间所示，在本实施方式，将水平转送电极24-1～24-6与水平转送电极24-7～24-12分别作为组，通过对各个组施加3相水平时钟脉冲h1～h12，对相加合成后的信息电荷进行水平转送。这样，被存储在势阱66，70中的信息电荷沿着水平转送方向向输出部4d依次转送。
一旦1个水平行量的水平转送结束，则如图3所示，过度至对下一水平行的垂直转送。在配置如图7所示的滤色器的情况下，代替与红色(R)以及绿色(G)的波长区域对应的信息电荷而将与绿色(G)以及蓝色(B)波长区域对应的信息电荷交替转送。
按照以上所示，在本实施方式中，在将与相同颜色的波长区域对应的多个位(像素)的信息电荷在水平转送方向相加合成之后进行水平转送。这样，可以使实质的转送段数减少，不用提高时钟脉冲的基本频率，与以往相比缩短水平转送时信息电荷的转送时间。因此，在获得低分辨率的图像时，可以高速获得图像。
并且，在对信息电荷进行转送之际，通过将向位于与成为信息电荷的转送源的位(像素)对应的水平转送电极后侧的位(像素)所对应的水平转送电极施加的水平时钟脉冲中的至少一个同时变更为比导通状态低的电位，从而可以防止随着保持作为转送对象的信息电荷的位(像素)的势阱的变化导致的邻接的位(像素)的势阱变浅。这样，可以防止信息电荷向邻接的势阱渗漏，可以防止所输出的图像信号的再现性(颜色再现性)劣化。
在本实施方式中，将向与位于后侧的2位对应的水平转送电极施加的水平时钟脉冲同时变更为比导通状态更低的电位。这是因存在电极24-12与电极24-1之间的耦合电容，随着h8的电位变化，为了防止势阱60变浅，而将h1和h8同时设定为比导通状态低的电位。进而，因存在电极24-2与电极24-3的耦合电容，为了防止h1改变时电极24-2的位垒没有变得足够高，而将h2与h8、h1同时设定为比导通状态低的电位。当然，即使仅使h1与h8同时改变，也具有本发明的效果。
另外，水平移位寄存器中的信息电荷的相加合成并非限定于此，只要是按照1个水平行中包括的与不同颜色的波长区域对应的信息电荷不会混合的方式进行相加合成即可。例如，如本实施方式所示，在1个水平行中包括的信息电荷在垂直移位寄存器的奇数列和偶数列中与不同的颜色对应的情况下，只要将奇数列的信息电荷与偶数列的信息电荷分别相加合成即可。
另外，在未对信息电荷进行相加合成而是要作为高分辨率的图像信号输出的情况下，与以往一样，只要按照对每1位(像素)的信息电荷进行水平转送的方式通过4相时钟脉冲h对水平移位寄存器进行控制即可。
并且，可对水平时钟脉冲h进行16相独立控制，通过该水平时钟脉冲h对与连续的8个垂直移位寄存器结合的16个水平转送电极24进行控制，从而在将4位(像素)量的信息电荷相加合成之后还可进行水平转送。只是，为了使独立控制的水平时钟脉冲h的相数增加，由于水平时钟脉冲产生部6h的电路结构变得复杂化以及大型化，且还需要使在CCD固体摄像元件4的芯片中设计的管脚数增加，因此需要权衡这些来决定水平时钟脉冲h的相数。
并且，在本实施方式中，虽然以2相驱动移位寄存器为例进行了说明，但对于3相驱动或者4相驱动的移位寄存器也可以应用本发明。这种情况下，在转送信息电荷之际，只要对位于与成为信息电荷的转送源的位(像素)对应的水平转送电极的后侧的位(像素)所对应的水平转送电极按照势阱的深度不改变的方式施加比导通状态电位低的水平时钟脉冲即可。
在任一情况下，在转送信息电荷之际，通过将向位于与作为信息电荷的转送源的位(像素)对应的水平转送电极的后侧的位(像素)所对应的水平转送电极施加的水平时钟脉冲中的至少1个同时变更为比导通状态更低的电位，从而可以防止随着保持成为转送对象的信息电荷的位(像素)的势阱的变化而导致邻接的位(像素)的势阱变浅。
权利要求
1.一种驱动装置，对固体摄像元件进行控制，其中固体摄像元件，将用于存储信息电荷的多个位并列，且将与相邻的两个位中的在转送方向前侧的位对应的转送电极设为导通状态，将与在转送方向后侧的位对应的转送电极设为比导通状态电位低的截止状态，从而将存储在转送方向后侧的位中的信息电荷向转送方向前侧的位转送，在信息电荷的转送时，将与存储有成为转送对象的信息电荷的位对应的转送电极设为截止状态，同时将与相邻于那些位的在转送方向后侧的位中的至少1位对应的转送电极设为比导通状态低的电位。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，将与存储有成为转送对象的信息电荷的位相邻的在转送方向后侧的位中的至少一位的、存储有信息电荷的位的势阱，保持为将该位设为截止状态时的深度。
3.根据权利要求1或者2所述的驱动装置，其特征在于，将与存储有成为转送对象的信息电荷的位对应的转送电极设为截止状态，同时将相邻于那些位的在转送方向后侧的位中存储有信息电荷的位所对应的转送电极设为比导通状态低的电位。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的驱动装置，其特征在于，对存储在多个位中的信息电荷进行相加合成并使之被转送。
5.一种对固体摄像元件进行控制的驱动方法，其中固体摄像元件，将用于存储信息电荷的多个位并列，且将与互相相邻的两个位中的在转送方向前侧的位对应的转送电极设为导通状态，将与在转送方向后侧的位对应的转送电极设为比导通状态电位低的截止状态，从而将存储在转送方向后侧的位中的信息电荷向转送方向前侧的位转送，在信息电荷的转送时，将与存储有成为转送对象的信息电荷的位对应的转送电极设为截止状态，同时将与相邻于那些位的在转送方向后侧的位中的至少1位对应的转送电极设为比导通状态低的电位。
6.根据权利要求5所述的驱动方法，其特征在于，将与存储有成为转送对象的信息电荷的位相邻的在转送方向后侧的位中的至少一位的、存储有信息电荷的位的势阱，保持为将该位设为截止状态时的深度。
7.根据权利要求5或者6所述的驱动方法，其特征在于，将与存储有成为转送对象的信息电荷的位对应的转送电极设为截止状态，同时将与相邻于那些位的在转送方向后侧的位中存储有信息电荷的位对应的转送电极设为比导通状态低的电位。
8.根据权利要求5～7中的任一项所述的驱动方法，其特征在于，对存储在多个位中的信息电荷进行相加合成并使之被转送。
全文摘要
本发明提供一种使所摄像的图像信号的转送速度以及再现性提高的固体摄像元件的驱动装置以及驱动方法。对于将多个用于存储信息电荷的位并列的固体摄像元件，在信息电荷的转送时，将与存储作为转送对象的信息电荷的位对应的转送电极设为截止状态，同时将与相邻于那些位的在转送方向后侧的位中的至少一个对应的转送电极设为比导通状态低的电位，从而解决上述问题。由此来使从固体摄像元件输出的图像的画质(颜色再现性)提高。
文档编号H04N5/369GK1905616SQ20061010809
公开日2007年1月31日 申请日期2006年7月27日 优先权日2005年7月28日
发明者黑田晃弘, 伊泽慎一郎 申请人:三洋电机株式会社