JP5677103B2 - 固体撮像素子、固体撮像素子の駆動方法、撮像装置 - Google Patents
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Description
104 制御部
10 半導体基板
11 電荷蓄積部
13 フローティングディフュージョン(FD)
30 転送トランジスタ
31 リセットトランジスタ
32 出力トランジスタ
S 信号読出し回路
Claims (10)
- 半導体基板上方に形成された有機材料を含む光電変換層と、前記半導体基板に形成され、前記光電変換層で発生した電荷に応じた信号を読みだすMOS型の信号読出し回路とを有する固体撮像素子であって、
前記信号読出し回路は、前記光電変換層によって発生した電荷を蓄積する第一の電荷蓄積部と、前記第一の電荷蓄積部に蓄積された電荷が転送される第二の電荷蓄積部と、前記第一の電荷蓄積部に蓄積された電荷を前記第二の電荷蓄積部に転送する転送トランジスタと、前記第二の電荷蓄積部の電位をリセットするリセットトランジスタと、前記第二の電荷蓄積部の電位に応じた信号を出力する出力トランジスタとを含み、
前記リセットトランジスタの電源が接続される半導体領域の電位を深い状態から浅い状態に変更して、前記半導体領域から前記第一の電荷蓄積部に電荷を注入し、この状態から、前記半導体領域の電位を浅い状態から深い状態に変更して、前記第一の電荷蓄積部に注入された電荷を前記半導体領域に排出させる駆動をフレーム毎に行う制御部を備え、
前記制御部は、前記第一の電荷蓄積部に電荷を注入しているときは前記転送トランジスタをオンにし、前記第一の電荷蓄積部に注入した電荷を前記半導体領域に排出しているときも前記転送トランジスタをオンのままにし、当該オンにしていた前記転送トランジスタをオフにすることで、前記第一の電荷蓄積部に注入した電荷の前記半導体領域への排出を完了し、前記転送トランジスタをオンにしている時間の長さを制御して、前記第一の電荷蓄積部に残す注入電荷の量を制御する固体撮像素子。 - 請求項1記載の固体撮像素子であって、
前記光電変換層と前記信号読出し回路とを有する画素を複数有し、
隣接する複数の前記画素において、前記信号読出し回路の一部を共有している固体撮像素子。 - 請求項2記載の固体撮像素子であって、
前記信号読出し回路の一部を共有している複数の前記画素は、前記リセットトランジスタを共有しており、
前記制御部は、当該複数の画素において独立に電荷の注入及び排出を行わせる駆動を行う固体撮像素子。 - 請求項1〜3のいずれか1項記載の固体撮像素子であって、
前記制御部は、前記第一の電荷蓄積部の電位が、前記転送トランジスタがオンのときに前記転送トランジスタのゲート電極に印加される電圧によって一意に決まる前記転送トランジスタのチャネル領域の電位よりも浅い状態で、前記転送トランジスタをオフにする固体撮像素子。 - 請求項1〜4のいずれか1項記載の固体撮像素子であって、
前記制御部は、前記時間の長さを撮影シーンに応じて変更する固体撮像素子。 - 半導体基板上方に形成された有機材料を含む光電変換層と、前記半導体基板に形成され、前記光電変換層で発生した電荷に応じた信号を読みだすMOS型の信号読出し回路とを有する固体撮像素子の駆動方法であって、
前記信号読出し回路は、前記光電変換層によって発生した電荷を蓄積する第一の電荷蓄積部と、前記第一の電荷蓄積部に蓄積された電荷が転送される第二の電荷蓄積部と、前記第一の電荷蓄積部に蓄積された電荷を前記第二の電荷蓄積部に転送する転送トランジスタと、前記第二の電荷蓄積部の電位をリセットするリセットトランジスタと、前記第二の電荷蓄積部の電位に応じた信号を出力する出力トランジスタとを含み、
前記リセットトランジスタの電源が接続される半導体領域の電位を深い状態から浅い状態に変更して、前記半導体領域から前記第一の電荷蓄積部に電荷を注入し、この状態から、前記半導体領域の電位を浅い状態から深い状態に変更して、前記第一の電荷蓄積部に注入した電荷を前記半導体領域に排出させる駆動をフレーム毎に行う駆動ステップを備え、
前記駆動ステップでは、前記第一の電荷蓄積部に電荷を注入しているときは前記転送トランジスタをオンにし、前記第一の電荷蓄積部に注入した電荷を前記半導体領域に排出しているときも前記転送トランジスタをオンのままにし、当該オンの状態の前記転送トランジスタをオフにして、前記第一の電荷蓄積部に注入した電荷の前記半導体領域への排出を完了し、前記転送トランジスタをオンにしている時間の長さを制御して、前記第一の電荷蓄積部に残す注入電荷の量を制御する固体撮像素子の駆動方法。 - 請求項6記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記固体撮像素子は、前記光電変換層と前記信号読出し回路とを有する画素を複数有し、隣接する複数の前記画素において前記信号読出し回路の一部を共有しており、
前記駆動ステップでは、前記隣接する複数の画素において独立に電荷の注入及び排出を行わせる駆動を行う固体撮像素子の駆動方法。 - 請求項6又は7記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記駆動ステップでは、前記第一の電荷蓄積部の電位が、前記転送トランジスタがオンのときに前記転送トランジスタのゲート電極に印加される電圧によって一意に決まる前記転送トランジスタのチャネル領域の電位よりも浅い状態で、転送トランジスタをオフにする固体撮像素子の駆動方法。 - 請求項6〜8のいずれか1項記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記駆動ステップでは、前記時間の長さを撮影シーンに応じて変更する固体撮像素子の駆動方法。 - 請求項1〜5のいずれか1項記載の固体撮像素子を備える撮像装置。
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