[发明专利]固体摄像装置及其驱动方法、摄像机

说明书

技术领域

本发明涉及CCD图像传感器等固体摄像装置及其驱动方法，特别涉及间隔取出驱动时的拖影等的噪音降低技术。

背景技术

以往，已知有将接受到的光变换为电信号、作为影像信号输出的固体摄像元件，并且已知有将从该固体摄像元件得到的影像信号作为静止图像显示的数字静像摄像机等摄像机。近年来，使用这样的固体摄像元件的摄像机要求画质及功能的进一步提高，像素的高密度化在发展。

在例如专利文献1、2中公开了下述驱动方法，在这样的固体摄像元件中，特别是为了在监视器模式等下提高输出速度，通过将读出信号电荷的像素间隔取出，来减少输出影像信号中的像素数。

但是，在这样的间隔取出驱动中，拖影(smear)及暗电流等噪音成分成为问题。利用图1A、图1B对其进行说明。

图1A、图1B是用来说明在专利文献3中公开的现有技术的问题的示意图。在这些示意图中，空白的圆(○)表示垂直传送部13上的噪音成分，涂黑的圆(●)表示在水平消隐期间中一次传送的含有噪音成分的信号成分。

在静止图像摄影模式等中使用的全像素读出驱动中，如图1A所示，将全部像素的信号电荷(在图中用涂黑的方形表示)在同一时刻一齐读出到垂直传送部13中，在该垂直传送部101中不混合地独立地沿垂直方向输送，再将该信号电荷通过水平传送部14沿水平方向传送，经由电荷检测部15读出。

在该全像素读出驱动图1A中，每个水平消隐期间的1个垂直传送部中的传送像素数是1个像素。此外，一次输出的信号像素数是1个像素，一次输出的噪音量是垂直传送部1个的量(1个数据包量的噪音量)。另外，这里，在全像素读出中，也以不使用机械快门为前提。

另一方面，在监视器模式等中使用的间隔取出读出驱动中，如图1B所示，例如在垂直方向上每隔1个像素进行间隔取出的情况下，仅将奇数行(图中1、3、5、……)的像素的信号电荷读出到垂直传送部13中。此时，在垂直传送部13中存在空数据包。并且，使信号数据包与空数据包成对地沿垂直方向传送，再将该两个数据包量的电荷在水平传送部14中混合而沿水平方向传送，经由电荷检测部15读出。

在该间隔取出读出驱动图1B中，每个水平消隐期间的1个垂直传送部中的传送像素数是两个像素。此外，一次输出的信号像素数是1个像素，一次输出的噪音量是垂直传送部两个的量(两个数据包的噪音量)。

由上述的动作说明可知，在间隔取出读出的驱动方法图1B中，助长了噪音的原因是，存在没有读出信号电荷的空数据包，并且在该空数据包中也储存了垂直传送部13上的噪音成分，所以通过在水平传送部14中在垂直两个像素(上下两个数据包)之间进行混合，对1个像素的信号成分加上了两个数据包的噪音成分，S/N恶化两倍(6dB)。

以往提出过用来解决该问题的提案，在上述专利文献3中公开了其一种方法。以下对该技术进行说明。

图2是表示有关现有技术的固体摄像元件的概略结构图。这里，例举在例如全像素读出驱动方式CCD摄像元件中、除了全像素读出模式以外还可以采用进行在垂直方向上例如每隔1个像素将像素信息间隔取出的处理的间隔取出读出模式的情况，来进行说明。

在图2中，摄像部(摄像区域)11包括：光敏二极管等的多个受光元件(像素)12，以矩阵状排列在半导体基板上，将入射光变换为对应于其光量的电荷量的信号电荷并储存；和多个垂直传送部13，在这些多个受光元件12的每个垂直列中沿着其排列方向设置。

多个垂直传送部13由对各像素以1∶1的对应关系设置的信号数据包、和在这些信号数据包的垂直传送方向前方侧每一个地配设的空数据包的集合(数据包串)构成，在各数据包的传送通道上，沿传送方向排列有3个传送电极(未图示)。这里，所谓的数据包，是指在信号电荷的传送路径上传送信号的单位。并且，垂直传送部13由例如3相的垂直传送脉冲Vφ1、Vφ2、Vφ3传送驱动。

即，垂直传送部13在水平消隐期间中，进行将1行的信号电荷对应于3相的垂直传送脉冲Vφ1、Vφ2、Vφ3每1行地传送(以下将其称作行移位)的动作。这里，由于垂直传送部13的传送电极的一部分兼作为读出栅电极，所以垂直传送脉冲Vφ1、Vφ2、Vφ3中的任一个取低电平、中间电平及高电平的3值水平，其第3值的高电平的脉冲为读出脉冲。