[发明专利]固态成像装置及其驱动方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固态成像装置及其驱动方法。更具体的，本发明涉及一种具有CCD(电荷耦合器件)的固态成像装置及其驱动方法。

背景技术

CCD和CMOS都已知为固态成像装置的示例类型。通常，与CMOS固态成像装置相比，CCD固态成像装置高度敏感，并且具有较低的暗输出，因此，CCD固态成像装置被用于各种成像装置中。在多像素阵列方面，CCD固态成像装置可以分为两类，即，被嵌入到数字摄像机中的面阵传感器和被嵌入到图像扫描仪或者复印机中的线阵传感器。以下，将简要介绍具有这两种类型的固态成像装置。

图13示出了传统的面阵固态成像装置的整体结构。为了描述方面，图13仅仅示出了该固态成像装置的一部分。

固态成像装置91包括按二维排列的多个光电转换部件16；多个垂直转移部件17，其每一个都被提供给一列光电转换部件16，并且在垂直方向上传递从光电转换部件16的列分别输出的电荷；水平传递部件95，用于在水平方向上传递从多个垂直转移部件17的每一个输出的电荷；以及电荷检测部件23，用于检测从水平传递部件95输出的电荷。

每个垂直转移部件17都是包含多个传递电极18的CCD，传递电极18被设置为按列排列。在每个垂直转移部件17都是四相CCD的情况下，将四相驱动脉冲V1到V4提供给连续排列的4个传递电极18。

水平传递部件95是包含多个传递电极96的CCD，传递电极96被设置为按行排列。在传递电极96是两相CCD的情况下，提供两相驱动脉冲H1和H2，以驱动水平传递部件。更具体而言，在水平传递部件95中包含的多个传递电极96按对交替地连接到导线97和导线98，并通过为导线97和导线98设置的驱动脉冲提供点来为其提供驱动脉冲H1和H2。

电荷检测部件23包括浮置扩散(FD)，用于临时累积电荷；输出门OG，用于将电荷从水平传递部件95传递到FD；放大电路24，用于输出与FD的电势差对应的信号；重置门(RG)，用于重置FD；以及重置漏极(RD)。

图14是示出图13所示的固态成像装置的驱动方法的时序图。图14仅仅示出了提供给图13所示的水平传递部件95的驱动脉冲H1和H2。

在水平消隐期间，将一行的电荷从各个垂直转移部件17输出到水平传递部件95，然后根据驱动脉冲H1和H2，以像素为单位将保存在水平传递部件95中的该行电荷顺序地向电荷检测部件23传递。然后，电荷检测部件23从输出端子OUT输出与从水平传递部件95输出的电荷相对应的像素信号。

图15示出了传统线阵固态成像装置的整体结构。为了描述方面，图13仅仅示出了该固态成像装置的一部分。

固态成像装置92包括按一维排列的多个光电转换部件16；电荷传递部件98，用于传递从多个光电转换部件16的每一个中输出的电荷；以及电荷检测部件23，用于检测从电荷传递部件98输出的电荷。

电荷传递部件98是基本上具有与图13所示的水平传递部件95相同结构的CCD。在电荷传递部件98是两相CCD的情况下，为了将驱动脉冲1和2提供给电荷传递部件98，将相互邻接的传递部件99按对交替地连接到导线97和导线98。对于每个传递部件99，通过为导线97和导线98设置的驱动脉冲提供点，提供驱动脉冲1和2之一。

图16是示出图15所示的固态成像装置的驱动方法的时序图。

如图16所示，根据驱动脉冲1和2，以像素为单位将从光电转换部件16输出到电荷传递部件98的电荷顺序地传递到电荷检测部件23。电荷检测部件23从输出端子OUT输出与从电荷传递部件98输出的电荷相对应的像素信号。

例如，已知日本专利公开No.62-219573是与本发明相关的现有技术。

在近几年，需要固态成像装置具有高分辨率并且执行高速操作。例如，数码相机的像素数量持续增加。随着像素数量的增加，也需要提高从固态成像装置读出图像的速度。随着HDTV的引入，用于拍摄运动图像的CCD传感器也需要执行高速操作。被嵌入到图像扫描仪、复印机等等中的一维CCD传感器也需要执行高速操作。

然而，当要实现像素数量的增加和读取速度的提高时，就引发了问题，即固态成像装置的功耗也增大了。小尺寸的电池被用于便携式成像设备，例如数码相机等等，具体是为了降低其设备大小。然而，并不希望由于电池尺寸的降低而导致持续使用成像设备的时间减少。因此，除了高分辨率和高速操作之外，需要固态成像装置尽可能实行功耗的降低。

发明内容