JP2001345441A

JP2001345441A - 高速撮像素子及び高速撮影装置

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Publication number: JP2001345441A
Application number: JP2001092313A
Authority: JP
Inventors: Hideki Muto; 秀樹武藤; Koji Eto; 剛治江藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2001-12-14
Anticipated expiration: 2021-03-28
Also published as: JP3704052B2

Abstract

(57)【要約】【課題】撮像素子におけるノイズ低減とフレームレー
トの向上。【解決手段】高速撮像素子３２は、電荷信号変換部３
３、電荷信号蓄積部３６、及び電荷信号輸送部３７を有
する。電荷信号蓄積部３６は、各電荷信号変換部３３に
対して１本ずつ設けられている。電荷信号蓄積部３６
は、列方向に隣接する電荷信号変換部を結ぶ線Ｌ２に対
して傾斜して線状に延びている。電荷信号輸送部３７
は、電荷信号変換部３３の列に対して１本ずつ設けられ
ている。電荷信号輸送部３７には、対応する列を構成す
る電荷信号変換部３３に一端が接続されている電荷信号
蓄積部３６の他端が合流する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、破壊、爆発、高速
流、衝突等の高速現象の撮影に適した高速撮像素子及び
高速撮影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高速撮影に使用される高速撮像素子に
は、複数の読み出し線から一斉に電荷信号を読み出すよ
うにした並列読み出し型がある。しかし、撮影速度をよ
り高速化するには、画素周辺記録型の撮像素子が適して
いる。この画素周辺記録型の撮像素子では、撮影中は電
荷信号を素子外に読み出すことなく、各画素の周辺に設
けた画像信号蓄積部に連続的に上書きして記録する。こ
の画素周辺記憶型の撮像素子では、電荷信号をアナログ
信号のままで全画素一斉に並列記録するので、撮影速度
の大幅な高速化を達成することができる。

【０００３】本発明者は、比較的面積の大きい個々のフ
ォトダイオードから斜めに直線的に延びる電荷結合素子
からなる電荷信号蓄積部を備える画素周辺記録型の撮像
素子（斜行ＣＣＤ型撮像素子）を先に提案している（特
開２０００−１６５７５０号参照）。

【０００４】図１１は、この斜行ＣＣＤ型撮像素子の原
理を示している。この図１１において、１はフォトダイ
オード、２はそれぞれ複数のエレメント２aを備えるＣ
ＣＤ電荷蓄積部、４はドレーンゲートを示している。各
フォトダイオード１で発生した電荷信号は発生した順序
（撮影順序）に従って、図１１において１〜５の番号を
付して示すように、対応するＣＣＤ電荷蓄積部２のエレ
メント２ａに記憶される。

【０００５】フォトダイオード１の中心軸線Ｌ１に対し
て、ＣＣＤ電荷蓄積部２が傾斜していることが重要な特
徴である。仮に、図１２で示すように、フォトダイオー
ド１の中心軸線Ｌ２に対してＣＣＤ電荷蓄積部２が平行
に延びる構造であると、一つのフォトダイオード１から
延びるＣＣＤ電荷蓄積部２が、そのフォトダイオード１
に対して図において一つ下側に位置するフォトダイオー
ド１と干渉するのを防止するために、下側のフォトダイ
オード１を１本のＣＣＤ電荷蓄積部２の幅だけ図におい
て右にずらせる必要がある。その結果、図１２の場合、
フォトダイオード１の行の方向と列の方向が直交せず、
フォトダイオード１の配置が歪む。これに対して、図１
１の場合、上記のようにＣＣＤ電荷蓄積部２が中心軸線
Ｌ１に傾斜しているため、フォトダイオード１は一定間
隔の行及び一定間隔の列を構成し、かつ、行方向（Ｘ軸
方向）と列方向（Ｙ軸方向）が互いに直交するように配
置することができる。すなわち、フォトダイオード１を
直方配列で配置することができる。

【０００６】図１３は、上記斜行ＣＣＤ型撮像素子の一
例を示している。各ＣＣＤ電荷蓄積部２は、緩やかに蛇
行しながら受光面の上端から下端まで延び、列方向に隣
接するフォトダイオード１の隙間の領域８を通過する。
また、各ＣＣＤ電荷蓄積部２は通過するフォトダイオー
ド１間の領域８の数に対応するセグメントに分割され、
各セグメントの上端にインプットゲート３、下端にドレ
ーンゲート４が設けられている。さらに、各ＣＣＤ電荷
蓄積部２の下端は、受光面外に設けられた水平読み出し
ＣＣＤ６に接続されている。

【０００７】撮影時には、各フォトダイオード１で発生
した電荷信号が対応するＣＣＤ電荷蓄積部２により移送
され、ドレーンゲート４から素子外に排出される。ま
た、読み出し時には、インプットゲート３及びアウトプ
ットゲート４は閉じられ、各ＣＣＤ電荷蓄積部２の電荷
信号は、水平読み出しＣＣＤ６に移送される。その後、
電荷信号は水平読み出しＣＣＤ６により増幅器７を経て
素子外に読み出される。

【０００８】次に、ＣＣＤ電荷転送路で電荷信号を移送
するための駆動電圧について説明する。図１４から図１
８は、それぞれ代表的な駆動電圧のパターンを示してい
る。図１４（Ａ）から図１８（Ａ）に示すように、通常
はポリシリコン製である電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，
１１ｄが受光面に設けられ、これらの電極１１ａ〜１１
ｄに対して受光面に設けられた金属線１２ａ，１２ｂ，
１２ｃ，１２ｄを介して駆動電圧が供給される。図１４
（Ｂ）から図１８（Ｂ）はＣＣＤ電荷転送路１０の延在
方向の位置と電位の関係を示し、図１４（Ｃ）から図１
８（Ｃ）は時間と駆動電圧の変化の関係を示している。

【０００９】図１４は３レベル３相の駆動電圧の場合を
示し、図１５は２レベル３相の駆動電圧の場合を示して
いる。これらの場合には、それぞれφ１相、φ２相及び
φ３相に対応する３種類の電極１１ａ〜１１ｃが必要と
なる。図１５の場合には、ステップＳ０からＳ６に示す
ように、一つのエレメント１０ａから次のエレメント１
０ａに電荷信号を移送するために、６ステップの電圧変
化が必要となる。図１６は２レベル４相の駆動電圧の場
合を示し、φ１相、φ２相、φ３相、及びφ４層に対応
する４種類の電極１１ａ〜１１ｄが必要となる。これら
図１４から図１６の場合には、ＣＣＤ電荷転送路１０に
電荷転送方向に不純物ドーピングプロファイルを変化さ
せる必要はなく、Ｐ領域の基板にＮ領域のみからなるＣ
ＣＤ電荷転送路１０が設けられている。これら図１４か
ら図１６の方式では、転送可能な電荷量が多く、大きな
ダイナミックレンジを確保することができるが、高速転
送には適さない。

【００１０】一方、図１７は２レベル２相の駆動電圧の
場合を示し、図１８は２レベル１相の駆動電圧の場合を
示している。これらの場合にはＣＣＤ電荷転送路１０の
表面に不純物ドーピングが薄い部分と濃い部分とを交互
に形成し、電荷信号の転送方向に予め電位勾配の凹凸を
形成している。従って、電極１１ａ，１１ｂに駆動電圧
を印加すると、階段状の電位プロファイルが形成され、
この電位プロファイルの傾斜により電荷が下流側に転送
される。これら図１７及び図１８の方式では、転送可能
な電荷量は少ないが、高速転送に適している。

【００１１】撮像素子の受光面内では、小さい画素で多
くの電荷信号を発生させることが必要であり、そのため
にはＣＣＤ電荷蓄積部はより多くの電荷を転送できるこ
とが好ましい。一方、受光面外の水平読み出し用ＣＣＤ
では高速性が要求される。また、受光面外にある水平読
み出し用ＣＣＤの場合、スペースに余裕があるため、幅
を大きくすることにより電荷移送量を増大することがで
きる。

【００１２】従って、一般に受光面内のＣＣＤ電荷蓄積
部２では図１７及び図８の方式が採用され、水平読み出
しＣＣＤ６では、図１４から図１６の方式が採用され
る。

【００１３】ＣＣＤ電荷転送路に駆動電圧を供給するた
めの金属線は、駆動電圧の相数と同数の種類が必要であ
る。また、同一種類の金属線は同一層に配線する必要が
あるため、異なる種類の金属線を交差させる場合には互
いに絶縁された２層に配線する必要がある。また、撮像
素子の場合、インプットゲートやドレーンゲートに制御
電圧を供給するための金属線を配線する必要がある。

【００１４】図１９（Ａ）〜（Ｅ）は、撮像素子のＣＣ
Ｄ電荷蓄積部に駆動電圧を供給するための電極１１ａ〜
１１ｃ及び金属線１２ａ〜１２ｃを同一の金属層に配線
した例を示している。図１９（Ａ）は駆動電圧が１相の
場合、図１９（Ｂ）は駆動電圧が２相の場合、図１９
（Ｃ）は駆動電圧が３相の場合をそれぞれ示している。
また、図１９（Ｄ）は、駆動電圧が３相で制御電圧を供
給するための１種類の金属線１３ａを金属線１１ａ〜１
１ｃと同一層に配線した場合を示している。さらに、図
１９（Ｅ）は駆動電圧が３層で制御電圧を供給するため
の２種類の金属線１３ａ，１３ｂを金属線１１ａ〜１１
ｃと同一層に配線した場合を示している。これらの図に
おいて１７はコンタクトポイントを示している。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記図１３に示す斜行
ＣＣＤ型撮像素子には、以下の問題がある。第１に、感
度を高めるためにフォトダイオード１の面積を大きく設
定すると、列方向に隣接する２個のフォトダイオード１
間の領域８を非常に狭く設定する必要がある。しかし、
狭い隙間８を通過するようにＣＣＤ電荷蓄積部２を設け
るのは製造上困難である。また、ＣＣＤ電荷蓄積部２に
より電荷信号が移送され際に、この狭い領域８の部分で
ノイズが発生する。

【００１６】第２に、図１３の斜行ＣＣＤ型撮像素子で
は、受光面の図において左下にＣＣＤ電荷蓄積部２のみ
が存在しフォトダイオード１が存在しない三角形領域１
４がある。この三角形領域１４があると、撮像素子が大
型化する。また、受光面の面積が同一であれば、三角形
領域１４がある分だけフォトダイオード１４の数が少な
くなり、解像度が低下する。

【００１７】第３に、駆動電圧及び制御電圧を供給する
ための金属線の種類が増加するとフレームレートが低下
する。以下、この点について説明する。図１９（Ａ）〜
（Ｅ）に示すように、同位相の金属線間の距離１５は、
金属線の種類の増加とともに大きくなる。例えば、図１
９（Ａ）〜図１９（Ｃ）に示すように、駆動電圧を供給
するための金属線１２ａ〜１２ｃのみが配線されている
場合、１相、２相、及び３相の駆動電圧に対して距離１
５はチャネルピッチ（ＣＣＤ電荷蓄積部の幅とチャネル
ストップの幅の和）のそれぞれ１倍、２倍、及び３倍で
あり、電圧転送距離は距離１５の１／２である。また、
図１９（Ｄ）及び図１９（Ｅ）に示すように、制御電圧
を供給するための金属線１３ａ，１３ｂが配線されてい
る場合、距離１５はさらに大きくなる。一方、電極１１
ａ〜１１ｃ上を電圧が転送されるときの時間遅れは、電
極１１ａ〜１１ｃの電気抵抗Ｒと電極１１ａ〜１１ｃの
下側に位置する層の電気容量Ｃとの積ＲＣに比例する。
また、電気抵抗Ｒ及び電気容量Ｃは距離に比例する。従
って、電極１１ａ〜１１ｃにおける電圧転送の時間遅れ
は、距離１５の２乗に比例する。以上より、金属線の種
類が増加すると電圧転送の時間遅れが増大し、フレーム
レートの低下を招く。上記時間遅れのフレームレートに
対する影響は、フレームレートが１００万枚／秒のオー
ダーに達すると特に顕著になる。

【００１８】金属線を配線する金属層の層数を増加すれ
ば、距離１５を短縮して電圧転送の時間遅れを低減する
ことができる。しかし、層数が増加するとノイズの増大
等の製品品質低下や、歩留の低下を招くため、金属層は
最大３層程度である。さらに、最上層に金属製の遮光層
を設ける必要があるため、金属線を配置可能な金属層の
層は最大で２層程度となる。また、斜行ＣＣＤ型撮像素
子では、通常の撮像素子と比較して、層数の増加が歩留
に与える影響が大きい。すなわち、撮像素子の歩留は面
積の２乗に比例する。また、通常の撮像素子は数ミリメ
ートル角程度であるのに対して、画素毎に多数のエレメ
ントを備える斜行ＣＣＤ型撮像素子は約２センチメート
ル角程度であり通常の撮像素子と比較して面積が大き
い。従って、斜行ＣＣＤ型撮像素子では、層数の増加が
歩留に大きく影響する。

【００１９】そこで、本発明は、斜行ＣＣＤ型撮像素子
におけるノイズ低減、解像度の向上、フレームレートの
向上、及び歩留の向上を図ることを課題としている。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第１の本発明は、一定間隔の行及び一定間隔の列を
構成し、かつ、行方向と列方向が互いに直交するように
受光面上に配置され、それぞれ入射線の強度に応じた電
荷信号を発生する複数の電荷信号変換部と、各電荷信号
変換部に対して１本ずつ設けられ、一端が対応する電荷
信号蓄積部に対して接続され、列方向に隣接する電荷信
号変換部を結ぶ線に対して傾斜して線状に延び、上記対
応する電荷信号蓄積部で発生した電荷信号を一端から他
端に向けて移送する複数の電荷信号蓄積部と、各電荷信
号変換部の列に対して１本ずつ設けられ、対応する列を
構成する電荷信号変換部に一端が接続されている電荷信
号蓄積部の他端が合流し、これらの電荷信号蓄積部から
移送された電荷信号を受光面外に移送する、複数の電荷
信号輸送部とを備える、高速撮像素子を提供する。

【００２１】本発明の高速撮像素子では、列方向に隣接
する電荷信号変換部間の領域を電荷信号蓄積部が通過し
ないため、電荷信号蓄積部により電荷信号が移送される
際に発生するノイズを低減することができる。また、撮
影終了後は電荷信号輸送部によりノイズを発生すること
なく電荷信号を素子外に読み出すことができる。

【００２２】具体的には、上記電荷信号輸送部は、上記
電荷信号変換部の列方向に延びることが好ましい。

【００２３】受光面はその隅部に三角形領域がない矩形
形状になり、素子の小型化を図ることができる。また、
面積が同一であれば、この三角形領域がなくなる分だけ
電荷信号変換部の数が増加し、解像度が向上する。

【００２４】また、上記電荷信号輸送部に対する上記電
荷信号蓄積部の合流点において、上記電荷信号蓄積部の
電荷の移送方向と、上記電荷信号輸送部における電荷の
移送方向とが略同一であることが好ましい。さらに、上
記電荷信号蓄積部は第１の電荷結合素子からなり、上記
電荷信号輸送部は第２の電荷結合素子からなり、上記第
１の電荷結合素子に駆動電圧を供給する少なくとも２種
類の複数の電極と、上記第２の電荷結合素子に駆動電圧
を供給する少なくとも２種類の複数の電極とを備え、上
記第２の電荷結合素子に駆動電圧を供給する電極のうち
少なくとも１種類の電極は、上記第１の電荷結合素子に
駆動電圧を供給する電極うち少なくとも１種類の電極と
同一の電極であることが好ましい。

【００２５】電荷信号輸送部に対する電荷信号蓄積部の
合流点において電荷信号を異なる２方向に移送する必要
がない。そのため、電荷結合素子に駆動電圧に供給する
ための金属線の本数を低減して、同一種類の金属線間の
距離を短縮することができる。この金属線間の距離短縮
により、駆動電圧の転送の時間遅れを低減してフレーム
レートを向上することができる。また、金属線の本数低
減によりノイズを低減することができる。さらに、金属
線の本数低減により金属層の層数を低減することができ
る。この金属層の層数の低減によりノイズが低減され、
歩留が向上する。さらにまた、電荷信号蓄積部と電荷輸
送部に駆動電圧を供給する電極うち少なくとも１種類の
電極を共用することによっても駆動電圧供給用の金属線
の本数を低減することができる。

【００２６】それぞれ個々の電荷信号変換部に対応する
複数の窓部が設けられ、各窓部は上記電荷信号変換部へ
入射線を透過させ、窓部以外の部分は入射線を遮断する
遮光層と、各電荷信号蓄積部に対応して１個ずつ設けら
れ、対応する電荷信号蓄積部により移送される電荷信号
を素子外に排出するための複数の電荷信号排出制御部
と、上記遮光層を介して上記複数の電荷信号排出制御部
に対して制御電圧を供給する制御電圧供給部とをさらに
備えることが好ましい。

【００２７】電荷信号排出制御部は電荷信号蓄積部のよ
うに高速で制御する必要がない。従って、電気容量の大
きい遮光層を介して制御電圧を供給することができる。
被覆層を介して電荷信号排出部に制御電圧が供給される
ため、制御電圧を供給するための金属線を設ける必要が
なく、金属線の本数を低減することができる。そのた
め、同一種類の金属線間の距離の短縮により、駆動電圧
の転送の時間遅れを低減し、フレームレートを向上する
ことができる。また、金属線の本数低減によりノイズを
低減することができる。さらに、金属線の本数低減によ
り金属層の層数を低減することができる。この金属層の
層数の低減により歩留が向上する。

【００２８】上記電荷信号蓄積部は電荷結合素子からな
り、これらの電荷結合素子に駆動電圧を供給するための
複数の金属線と、これらの金属線を介して２相の駆動電
圧を供給する駆動電圧供給部とをさらに備えることが好
ましい。

【００２９】電荷信号蓄積部を構成する電荷結合素子
は、２相の駆動電圧で動作するため、フレームレートを
向上することができる。すなわち、３相以上の駆動電圧
であれば３〜８ステップの電圧変化で電荷信号が１個の
エレメントから次のエレメントに移送されるが、２相の
駆動電圧であれば２ステップの電圧変化により電荷信号
は１個のエレメントから次のエレメントに移送されるた
め、電荷の移送速度が増加しフレームレートが向上す
る。

【００３０】第２の発明は、上記高速撮像素子を備える
撮影装置を提供する。

【００３１】

【発明の実施の形態】次に、図面に示す本発明の実施形
態を詳細に説明する。図１は高速撮影装置全体の構成を
示している。レンズ２１に入射した光は外部シャッター
２２を通過して高速撮像素子３１の受光面３２上に結像
する。撮影中は入射した光の強度に応じて電荷が生じる
が、過剰な入射光により生じた過剰電荷は、ドレーン線
２３を通じてアースに排出される。撮影後は読み出し線
２４を通じ撮像素子内に蓄積された電荷信号（画像情
報）が、ＡＤコンバータ２５によりデジタル情報に変換
され、バッファメモリー２６に蓄積される。バッファメ
モリー２６に蓄積された画像情報は画像情報処理装置２
７により連続する１枚１枚の画像情報に変換されたの
ち、高速撮影装置外に出力される。この画像情報はモ二
夕ー２８により画像として目で見ることができる。ま
た、高速撮影装置は、装置全体を制御するためのタイミ
ングコントローラー２９を備えている。さらに、高速撮
影装置は、高速撮像素子を制御するために後述する駆動
電圧及び制御電圧を含む必要な数種の電圧を発生する電
圧供給部３０を備えている。タイミングコントローラ２
９には、トリガー信号発生部１００が接続されている。
トリガー信号発生部１００は、例えば撮影対象の輝度変
化を監視し、一定の条件が充足されると連続上書きの停
止を命令するトリガー信号をタイミングコントローラ２
９に出力する。

【００３２】次に、高速撮像素子３１について説明す
る。図２に示すように、受光面３２には複数のフォトダ
イオード（電荷信号変換部）３３が配置されている。こ
れらのフォトダイオード３３は、行方向（Ｘ軸方向）の
間隔Ｓ１及び列方向（Ｙ軸方向）の間隔Ｓ２がそれぞれ
一定となるように配置されている。また、これらのフォ
トダイオード３３は、行方向と列方向が互いに直交する
ように配置されている。すなわち、フォトダイオード３
３は直方配列（正方配列を含む。）で受光面３２に配置
されている。また、それぞれ１個のフォトダイオード３
３を含む画素３４も直方配列で配置されている。図２で
は、行方向に３個、列方向に４個の合計１２個のフォト
ダイオード３３が図示されている。

【００３３】各フォトダイオード３３に対して１本ずつ
線状の記録用ＣＣＤ（電荷信号蓄積部）３６が設けられ
ている。また、各フォトダイオード３３の列に対して１
本ずつ、線状の垂直読み出し用ＣＣＤ（電荷信号輸送
部）３７が設けられている。

【００３４】記録用ＣＣＤ３６の一端は、インプットゲ
ート３８を介して対応するフォトダイオード３３に接続
されている。また、記録用ＣＣＤ３６は、列方向に隣接
するフォトダイオード３３を結ぶ線Ｌ２に対して傾斜す
る方向に延びている。さらに、記録用ＣＣＤ３６の他端
は垂直読み出し用ＣＣＤ３７に合流している。同一の列
を構成するフォトダイオード３３に一端が接続されてい
る記録用ＣＣＤ３６の他端は、その列に対応する垂直読
み出し用ＣＣＤ３７に合流している。換言すると、同一
の列を構成するフォトダイオード３３に接続されたすべ
ての記録用ＣＣＤ３６が同一の垂直読み出し用ＣＣＤ３
７に合流している。

【００３５】垂直読み出し用ＣＣＤ３７は、フォトダイ
オード３３の列方向（垂直方向）に延びている。また、
垂直読み出し用ＣＣＤ３７の図において下端は受光面３
２外まで延びて水平読み出し用ＣＣＤ３９に接続されて
いる。水平読み出し用ＣＣＤ３９は増幅器４１を介して
信号読み出し線２４（図１参照）に接続されている。

【００３６】図３において、番号５〜１６で示すよう
に、記録用ＣＣＤ３６は１７個のエレメント３６ａを有
し、インプットゲート３８から数えて１８個のエレメン
ト３６ａだけ進むと、垂直読み出し用ＣＣＤ３７に合流
する。図３では、インプットゲート３８が合流する部分
の垂直読み出し用ＣＣＤ３７のエレメント３７ａに番号
「４」が付されている。図３において矢印Ｆ１，Ｆ２で
示すように、垂直読み出し用ＣＣＤ３７に対する記録用
ＣＣＤ３６の合流点、すなわち番号「４」が付されたエ
レメント３７ａの近傍において、記録用ＣＣＤ３６の電
荷信号の移送方向と、垂直読み出し用ＣＣＤ３７の電荷
信号の移送方法は略同一方向である。

【００３７】図２に示すように、各画素３４には行方向
に４個、列方向に４個の合計１６個の記録用ＣＣＤ３６
のエレメント３６ａが含まれている。フォトダイオード
３３から図において左下向きに延びる記録用ＣＣＤ３６
は列方向に細長いメモリ領域４２を構成している。この
メモリ領域４２の図において左側に垂直読み出し用ＣＣ
Ｄ３７が設けられている

【００３８】垂直読み出し用ＣＣＤ３７の図において左
側には、垂直読み出し用ＣＣＤ３７と平行に延びるドレ
ーン４３が設けられている。垂直読み出し用ＣＣＤ３７
と同様に、ドレーン４３もフォトダイオード３３の列毎
に設けられている。ドレーン４３は受光面３２外まで延
び、水平方向に延びるドレーン線４４に接続されてい
る。このドレーン線４４は上記アースに接続されたドレ
ーン線２３（図１参照）に接続されている。

【００３９】図３に示すように、ドレーン４３は、記録
用ＣＣＤ３６の合流点である番号「４」が付された垂直
読み出し用ＣＣＤ３７のエレメント３７ａに対して、矢
印Ｆ２で示す電荷信号の移送方向に対して１個上流側の
エレメント３７ａ、すなわち番号「１」が付されたエレ
メント３７ａに接続されている。ドレーン４３と垂直読
み出し用ＣＣＤ３７のエレメント３７ａの間にはドレン
ゲート４５が設けられている。

【００４０】次に、図４から図７を参照して受光面３２
の構造を詳細に説明する。これらの図のうち、図４は基
板（最下層）を示している。図５は最下層の上に形成さ
れたポリシリコン電極層を示している。図６はポリシリ
コン電極層の上に形成された金属層を示している。図７
は最上層である遮光層４６を示している。基板とポリシ
リコン電極層との間、ポリシリコン電極層と金属層との
間、及び金属層と遮光層４６との間には、それぞれ透明
な絶縁層（図示せず。）が設けられている。

【００４１】図２及び図４に示すように、基板にはフォ
トダイオード３３、記録用ＣＣＤ３６、インプットゲー
ト３８、ドレーンゲート４４、及び垂直読み出し用ＣＣ
Ｄ３７が設けられている。記録用ＣＣＤ３６はＮ領域４
７ａとＮ⁻領域４７ｂとを交互に設けることにより構成
されている。連続する４個のＮ領域４７ａ及びＮ⁻領域
４７ｂが１個のエレメント３６ａを構成している。垂直
読み出し用ＣＣＤ３７もＮ領域４７ａとＮ⁻領域４７ｂ
とを交互に設けることにより構成され、連続する４個の
Ｎ領域４７ａ及びＮ⁻領域４７ｂが１個のエレメント３
７ａを構成している。また、一対のＮ領域４７ａ及びＮ
−領域４７ｂが１個のインプットゲート３８を構成して
いる。フォトダイオード３３、記録用ＣＣＤ３６、イン
プットゲート３８、ドレーンゲート４５、及び垂直読み
出し用ＣＣＤ３７を除いた基板の残りの部分はＰ領域か
らなるチャネルストップ４８を構成している。

【００４２】図５に示すように、ポリシリコン層には３
種類のポリシリコン電極５１，５２，５３が設けられて
いる。これらのうち第１ポリシリコン電極５１は、記録
用ＣＣＤ３６を駆動するためのものであり、φ１相の駆
動電圧が印加される。次に、第２ポリシリコン電極５２
は、記録用ＣＣＤ３６と垂直読み出し用ＣＣＤ３７の両
方の駆動に使用され、φ２相の駆動電圧が印加される。
さらに、第３ポリシリコン電極５３は、垂直読み出し用
ＣＣＤ３７を駆動するための電極であり、φ１相の駆動
電圧が印加される。

【００４３】これらのポリシリコン電極５１〜５３は受
光面３２内においてフォトダイオード３３の行方向（水
平方向）に延びており、各ポリシリコン電極５１〜５３
の下側には一対のＮ領域４７ａとＮ⁻領域４７ｂが位置
している。第１ポリシリコン電極５１と第２ポリシリコ
ン電極５２は行方向（水平方向）に一列に並んで設けら
れている。しかし、第１ポリシリコン電極５１と第３ポ
リシリコン電極５３との間には隙間５４が設けられてお
り、この隙間５４によって、第１ポリシリコン電極５１
と第３ポリシリコン電極５３は、電気的に互いに絶縁さ
れている。第１及び第３ポリシリコン電極５１，５３
と、第２ポリシリコン電極５２が列方向に交互に設けら
れている。記録用ＣＣＤ３６の１個のエレメント３６ａ
には第１ポリシリコン電極５１と第２ポリシリコン電極
５２の対が対応し、垂直読み出し用ＣＣＤ３７の１個の
エレメント３７ａには第１ポリシリコン電極５１と第３
ポリシリコン電極５３の対が対応している。

【００４４】図６に示すように、金属層は第１金属線５
７、第２金属線５８、第３金属線５９、及びドレーン４
３を含む。金属線５７〜５９は、上記電圧供給部３０が
出力する駆動電圧をポリシリコン電極５１〜５３に供給
する。金属線５７〜５９のうち、第１金属線５７は第１
ポリシリコン電極５１にφ１相の駆動電圧を供給する。
また、第２金属線５８は第２ポリシリコン電極５２にφ
２相の駆動電圧を供給する。さらに、第３金属線５９は
第３ポリシリコン電極５３にφ１相の駆動電圧を供給す
る。

【００４５】第１金属線５７は、列方向（垂直方向）に
延びる１本の本線５７ａと、この本線５７ａから分岐し
て行方向（水平方向）に延びる複数の分岐線５７ｂとか
らなる。第１金属線５７の各分岐線５７ｂは、コンタク
トポイント６１ａにより第１ポリシリコン電極５１に接
続されている。従って、φ１相の駆動電圧は、電圧供給
部３０から第１金属線５７及びコンタクトポイント６１
ａを介して記録ＣＣＤ３６のエレメント３６ａに供給さ
れる。

【００４６】第２金属線５８も、列方向に延びる１本の
本線５８ａと、この本線５８ａから分岐して列方向延び
る複数の第２分岐線５８ｂとからなる。各第２分岐線５
８ｂは、コンタクトポイント６１ｂにより第２ポリシリ
コン電極５２に接続されている。従って、φ２相の駆動
電圧は、電圧供給部３０から第２金属線５８及びコンタ
クトポイント６１ｂを介して記録用ＣＣＤ３６のエレメ
ント３６ａ及び垂直読み出し用ＣＣＤ３７のエレメント
３７ａに供給される。

【００４７】第３金属線５９は、上記第１金属線５７及
び第２金属線５８と同様に列方向に延び、コンタクトポ
イント６１ｃにより第３ポリシリコン電極５３に接続さ
れている。従って、φ１相の駆動電圧は、電圧供給部３
０から第３金属線５９及びコンタクトポイント６１ｃを
介して垂直読み出し用ＣＣＤ３７のエレメント３７ａに
供給される。

【００４８】ドレーンゲート４５はコンタクトポイント
６１ｄを介して遮光層４６に接続されている。従って、
ドレ−ンゲート４５を開閉するための制御電圧は、遮光
層４６及びコンタクトポイント６１ｄを介してドレーン
ゲート４５に供給される。ドレーンゲート４５は記録用
ＣＣＤ３６や垂直読み出し用ＣＣＤ３７のように高速で
制御する必要がないため、比較的電気容量の大きい遮光
層４６を介して制御電圧を供給することが可能である。

【００４９】図７に示すように、遮光層４６にはそれぞ
れフォトダイオード３３と対応する複数の窓部４６ａが
設けられている。この窓部４６ａはフォトダイオード３
３に光を入射させる。遮光層４６の窓部４６ａ以外の部
分は、受光面３２を覆い入射光を遮断する。遮光層４６
は導電性金属からなる。この導電性金属には例えばアル
ミニウムがある。

【００５０】本実施形態の高速撮像素子３１は、上記の
ようにフォトダイオード３３の列毎に設けられ、かつ列
方向に延びる垂直読み出し用ＣＣＤ３７により、記録用
ＣＣＤに蓄積された電荷信号を受光面３２外に読み出す
構成としている。従って、受光面３２内は矩形状であ
り、記録用ＣＣＤ３６のみが存在しフォトダイオード３
３が存在しない三角形領域１４（図１３参照）がない。
これによって素子の小型化を図ることができる。また、
受光面の面積が同一であれば三角形領域がなくなる分だ
けフォトダイオードの数が増加し、解像度が向上する。

【００５１】次に、高速撮像素子３１の動作を説明す
る。まず、連続上書き撮影について説明する。電圧供給
部３０から遮光層４６及びコンタクトポイント６１ｄを
介して、ドレーンゲート４５にドレーン線４３と同電位
を維持するように制御電圧が印加される。この状態で
は、ドレーンゲート４５に接続された垂直読み出し用Ｃ
ＣＤ３７のエレメント３７ａ、すなわち図３におい番号
「１」を付したエレメント３７ａからドレーンゲート４
５、ドレーン線４３，２３を経て電荷信号が素子外に排
出される。

【００５２】また、連続上書き撮影時には、電圧供給部
３０から記録用ＣＣＤ３６及び垂直読み出し用ＣＣＤ３
７に、図８（Ｃ）に示すように２レベル２相の駆動電圧
が印加される。詳細には、記録用ＣＣＤ３６のエレメン
ト３６ａには、電圧供給部３０から第１金属線５７、コ
ンタクトポイント６１ａ、及び第１ポリシリコン電極５
１を介してφ１相の駆動電圧が供給される。また、記録
用ＣＣＤ３６のエレメント３６ａには、電圧供給部３０
から第２金属線５８、コンタクトポイント６１ｂ、及び
第２ポリシリコン電極５２を介してφ２相の駆動電圧が
印加される。一方、垂直読み出し用ＣＣＤ３７のエレメ
ント３７ａには、電圧供給部３０から第３金属線５９、
コンタクトポイント６１ｃ、及び第３ポリシリコン電極
５３を介してφ１相の駆動電圧が印加される。また、垂
直読み出し用ＣＣＤ３７のエレメント３７ａには、電圧
供給部３０から第２金属線５８、コンタクトポイント６
１ｂを介してφ２相の駆動電圧が供給される。

【００５３】上記記録用ＣＣＤ３６及び垂直読み出し用
ＣＣＤ３７に対して印加される駆動電圧により図８
（Ｂ）に示すように電荷信号が移送される。詳細には、
図３においてエレメント３６ａに付した番号「５」〜
「２１」及び矢印Ｆ１で示すように、フォトダイオード
３３で発生した電荷信号は、記録用ＣＣＤ３６により垂
直読み出し用ＣＣＤ３７との合流点に向けて移送され
る。また、図３においてエレメント３７ａに付した番号
「１」〜「４」及び矢印Ｆ２で示すように、垂直読み出
し用ＣＣＤ３７に移送された電荷信号は列方向（垂直方
向）に移送される。垂直読み出し用ＣＣＤ３７により移
送される電荷信号は、下流側の合流点、すなわち図３に
おい番号「４」が付されたエレメント３７ａに到達する
前に、番号「１」が付されたエレメント３７ａからドレ
ーンゲート４５を経てドレーン４３に排出される。

【００５４】以上の動作により、図３において番号
「１」〜「２１」示すように、記録用ＣＣＤ３６及び垂
直読み出し用ＣＣＤ３７のエレメント３６ａ，３７ａに
多数の最新の電荷信号が更新されつつ記録される。ま
た、ドレーンゲート４５から電荷信号が排出されるの
で、一つのフォトダイオード３３で発生した電荷信号が
列方向に隣接する他のフォトダイオード３３が発生した
電荷信号と混合されない。

【００５５】トリガー信号発生部１００からタイミング
コントローラ２９にトリガー信号が入力されると、上記
駆動電圧の印加停止によって連続上書き撮影が終了し、
外部シャッター２２が閉じられる。

【００５６】次に、連続上書き撮影停止後の電荷信号の
読み出しを説明する。ドレーンゲート４５には遮光層４
６を介してドレーンゲート４５を閉鎖するための制御電
圧（例えば０Ｖ）が印加される。また、電荷信号の読み
出しは、垂直読み出し用ＣＣＤ３７から水平読み出し用
ＣＣＤ３９へ電荷信号を移送する第１処理と、記録用Ｃ
ＣＤ３６から垂直読み出し用ＣＣＤ３７へ電荷信号を移
送する第２処理とを繰り返すことにより実行される。

【００５７】第１処理では、記録用ＣＣＤ３６では電荷
信号の移送は行われず、垂直読み出し用ＣＣＤ３７のみ
で電荷信号の移送を行う。具体的には、記録用ＣＣＤ３
６にφ１相の駆動電圧を供給するための第１金属線５７
に供給する電圧を一定とする一方、記録用ＣＣＤ３６及
び垂直読み出し用ＣＣＤ３７にφ２相の駆動電圧を供給
するための第２金属線５８と、垂直読み出し用ＣＣＤ３
７にφ１相の駆動電圧を供給するための第３金属線５９
にのみ２レベルの駆動電圧を印加する。その結果、記録
用ＣＣＤ３６では、図９（Ｂ），（Ｃ）に示すように電
荷信号は移送されることなく、蓄積されているエレメン
ト３６ａに留まる。一方、垂直読み出し用ＣＣＤ３７で
は、図８（Ｂ），（Ｃ）及び図３において矢印Ｆ２で示
すように、電荷信号は列方向（鉛直方向）に移送され
る。水平読み出し用ＣＣＤ３９に移送された電荷信号
は、増幅器４１、読み出し線２４及びＡ／Ｄコンバータ
２５を介してバッファメモリー２６に送られる。垂直読
み出し用ＣＣＤ３７のエレメント３７ａに蓄積されたす
べての電荷信号が水平読み出し用ＣＣＤ３９に移送され
ると、１回の第１処理が終了して第２処理が実行され
る。

【００５８】第２処理では、記録用ＣＣＤ３６と垂直読
み出し用ＣＣＤ３７の両方で電荷信号の移送が実行され
る。具体的には、記録用ＣＣＤ３６にφ１相の駆動電圧
を供給するための第１金属線５７、記録用ＣＣＤ３６及
び垂直読み出し用ＣＣＤ３７にφ２相の駆動電圧を供給
するための第２金属線５８、及び垂直読み出し用ＣＣＤ
３７にφ１相の駆動電圧を供給するための第３金属線５
９のすべてに２レベルの駆動電圧を印加する。その結
果、記録用ＣＣＤ３６及び垂直読み出し用ＣＣＤ３７の
両方において、図８（Ｂ），（Ｃ）及び図３において矢
印Ｆ１，Ｆ２で示すように電荷信号が移送される。その
結果、垂直読み出し用ＣＣＤ３７のエレメント３７ａの
うち、図３において番号「１」〜「４」を付したエレメ
ント３７ａに対して記録用ＣＣＤ３６から電荷信号が供
給される。垂直読み出し用ＣＣＤ３７のすべのエレメン
ト３７ａに電荷信号が蓄積されたとき、すなわち図３に
おいて番号「１」〜「４」を付したエレメント３７ａに
電荷信号が蓄積されると、１回の第２処理が終了し、再
び第１処理が実行される。上記第１処理と第２処理の繰
り返しにより、記録用ＣＣＤ３６、垂直読み出し用ＣＣ
Ｄ３７、及び水平読み出し用ＣＣＤ３９からすべての電
荷信号が素子外に移送されると、読み出しが終了する。

【００５９】本実施形態の高速撮像素子３２によりフレ
ームレートの向上、ノイズ低減、及び歩留の向上を図る
ことができる。

【００６０】フレームレートの向上について説明する。
まず、本実施形態の高速撮像素子３２では、図３及び図
１０（Ａ）において矢印Ｆ１，Ｆ２で示すように、垂直
読み出し用ＣＣＤ３７に対する記録用ＣＣＤ３６の合流
点において、記録用ＣＣＤ３６の電荷信号の移送方向
と、垂直読み出し用ＣＣＤの電荷信号の移送方向が同一
である。そのため、記録用ＣＣＤ３６及び垂直読み出し
用ＣＣＤに駆動電圧に供給に必要な金属線の本数を低減
することができる。例えば、図１０（Ｂ）において矢印
Ｆ１’，Ｆ２’で示すように、合流点において記録用Ｃ
ＣＤ３６’の電荷信号の移送方向と、垂直読み出し用Ｃ
ＣＤ３７の電荷信号の移送方向が直交する場合には、電
荷信号の移送方向を転換するために２種類の金属線が必
要となり、受光面上に無駄な空間が生じる。また、図１
０（Ｃ）に示すように、記録用ＣＣＤ３６’’から他の
記録用ＣＣＤ３６’’へ順次電荷信号を移送する構成と
した場合も、矢印Ｆ１’’，Ｆ２’’で示すように電荷
信号の移送方向を転換するために２種類の金属線が必要
となる。これに対して、本実施形態は合流点における電
荷信号の移送方向が１種類であるので、移送方向転換の
ために余分に金属線を設ける必要がない。この点で本実
施形態の高速撮像素子３２では、金属線の本数を低減す
ることができる。

【００６１】また、上記のようにドレーンゲート４５に
遮光層４６を介して制御電圧を供給しているため、制御
電圧を供給するための金属線を別途設ける必要がない。
この点でも本実施形態の高速撮像素子３２では、金属線
の本数を低減することができる。

【００６２】さらに、記録用ＣＣＤ３６のエレメント３
６ａへのφ２相の駆動電圧の供給と、垂直読み出し用Ｃ
ＣＤ３７のエレメント３７ａへのφ２相の駆動電圧の供
給を同一の金属線、すなわち第２金属線５８により行っ
ている。この記録用ＣＣＤ３６と垂直読み出し用ＣＣＤ
３７の駆動電圧供給用金属線の共用によっても金属線の
本数が低減される。

【００６３】以上のような金属線の本数低減により、駆
動電圧供給用の第１から第３金属線５７，５８，５９間
の距離が縮小し、記録用ＣＣＤ３６及び垂直読み出し用
ＣＣＤ３７における駆動電圧転送の時間遅れを低減する
ことができる。その結果、フレームレートが向上する。

【００６４】また、本実施形態の高速撮像素子３２で
は、記録用ＣＣＤ３６を、２相の駆動電圧で駆動するた
め、この点でもフレームレートが向上する。すなわち、
３相以上の駆動電圧であれば、３〜８ステップの電圧変
化で電荷信号が１個のエレメントから次のエレメントに
移送されるが、２相の駆動電圧であれば、図８において
ステップＳ０〜Ｓ２に示すように、２ステップの電圧変
化で電荷信号が１個のエレメントから次のエレメントに
移送される。そのため、電荷信号の移送速度が増加し、
フレームレートが向上する。

【００６５】具体的には、上記本実施形態の特徴を具備
することにより、１００万枚／秒のオーダーのフレーム
レートが実現可能となる。

【００６６】次に、ノイズ低減及び歩留の向上について
説明する。まず、フォトダイオード３３ないしは画素３
４の列に対して１本ずつ設けられた垂直読み出し用ＣＣ
Ｄ３７に、対応する列を構成するフォトダイオード３３
に接続された記録用ＣＣＤ３６が合流している。この配
置により、図７に示すように列方向に隣接するフォトダ
イオード間の狭い隙間１４８を記録用ＣＣＤ３６が通過
しない。よって、記録用ＣＣＤ３６により電荷信号が移
送される際に発生するノイズを低減することができる。
また、撮影終了後は垂直読み出し用ＣＣＤ３７によりノ
イズを発生することなく電荷信号を素子外に読み出すこ
とができる。

【００６７】さらに、上記のように金属線は第１から第
３金属線５７〜５９の３種類のみであり、金属線の種類
の数が少ない。この点でも金属線の本数が低減されるた
め、ノイズを低減することができる。

【００６８】さらに、上記のように金属線の種類ないし
は本数が低減されるため、金属層の層数が低減される。
具体的には、金属層の層数は第１から第３金属線５７〜
５９を配線するための一層に遮光層４６を加えた合計２
層である。この金属層の層数低減によっても、ノイズが
低減する。

【００６９】以上のようにノイズが低減されることによ
り、歩留が向上する。

【００７０】本発明は、上記実施形態に限定されず種々
の変形が可能である。例えば、フォトダイオードに代え
て、感光部表層が透明電極で覆われたフォトゲート等の
他の光電変換手段を使用することができる。また、電荷
信号変換部は、紫外線、赤外線、Ｘ線及びガンマ線を含
む電磁波、あるいは中性子流及びイオン流を含む粒子流
である入射線に応じて電荷信号を発生するものであって
もよい。

【００７１】２個から４個程度の水平読み出しＣＣＤを
設け、並列読み出し構造としてもよい。

【００７２】ドレーンゲートから基板を経て不要な電荷
信号を排出してもよい。

【００７３】金属層の層数が遮光層を含めて３層以上の
場合にも本発明を適用することができる。

【００７４】また、上記実施形態は２相駆動であるが、
駆動電圧が３相以上の場合にも本発明を適用することが
できる。

【００７５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の高速撮像素子は、各電荷信号変換部に対して１本ずつ
設けられた電荷信号蓄積部と、各電荷信号変換部の列に
対して１本ずつ設けられ、電荷信号蓄積部から移送され
た電荷信号を受光面外に移送する電荷信号輸送部とを備
えている。よって、列方向に隣接する電荷信号変換部間
の領域を電荷信号蓄積部が通過しないため、電荷信号蓄
積部により電荷信号が移送される際に発生するノイズを
低減することができる。また、撮影終了後は電荷信号輸
送部によりノイズを発生することなく電荷信号を素子外
に読み出すことができる。

【００７６】また、電荷信号輸送部に対する上記電荷信
号蓄積部の合流点において、電荷信号蓄積部の電荷の移
送方向と、電荷信号輸送部における電荷の移送方向とを
略同一とした場合、電荷信号輸送部に対する電荷信号蓄
積部の合流点において電荷信号を異なる２方向に移送す
る必要がない。そのため、電荷結合素子に駆動電圧に供
給するための金属線の本数を低減して、同一種類の金属
線間の距離を短縮することができる。この金属線間の距
離短縮により、駆動電圧の転送の時間遅れを低減してフ
レームレートを向上することができる。また、金属線の
本数低減によりノイズを低減することができる。さら
に、金属線の本数低減により金属層の層数を低減するこ
とができる。この金属層の層数の低減により歩留が向上
する。

【００７７】さらに、被覆層を介して電荷信号排出部に
制御電圧が供給した場合には、制御電圧を供給するため
の金属線を設ける必要がなく、金属線の本数を低減する
ことができる。そのため、同一種類の金属線間の距離短
縮により、駆動電圧の転送の時間遅れを低減し、フレー
ムレートを向上することができる。また、金属線の本数
低減によりノイズを低減することができる。さらに、金
属線の本数低減により金属層の層数を低減することがで
きる。この金属層の層数の低減によりノイズが低減さ
れ、歩留が向上する。

【００７８】以上の特徴を有する本発明により１００万
枚／秒を大きく上回るフレームレートでの高速撮影が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高速撮像素子を備える高速撮影装置
を示す概略構成図である。

【図２】高速撮像素子の受光面を示す部分正面図であ
る。

【図３】フォトダイオード、記録用ＣＣＤ、及び垂直
読み出し用ＣＣＤを示す部分拡大図である。

【図４】基板（最下層）を示す部分拡大正面図であ
る。

【図５】ポリシリコン層を示す部分拡大正面図であ
る。

【図６】金属層を示す部分拡大正面図である。

【図７】遮光層（最上層）を示す部分拡大正面図であ
る。

【図８】連続上書きを説明するための図であり、
（Ａ）ＣＣＤ電荷転送路を示す概略図、（Ｂ）は位置と
電位の関係を示す線図、（Ｃ）は駆動電圧の波形図であ
る。

【図９】読み出し動作を説明するための図であり、
（Ａ）はＣＣＤ電荷転送路を示す概略図、（Ｂ）は位置
と電位の関係を示す線図、（Ｃ）は駆動電圧の波形図で
ある。

【図１０】（Ａ）は本発明における電荷信号の移送示
す概略図、（Ｂ）及び（Ｃ）は電荷信号の移送の他の例
を示す概略図である。

【図１１】従来の斜行ＣＣＤ型撮像素子の原理を説明
するための概略図である。

【図１２】斜行のＣＣＤ型撮像素子を示す概略図であ
る。

【図１３】従来の斜行ＣＣＤ型撮像素子の構造を示す
概略図である。

【図１４】（Ａ）は３レベル３相の駆動電圧で駆動さ
れるＣＣＤ電荷転送路を示す概略図、（Ｂ）は位置と電
位の関係を示す線図、（Ｃ）は駆動電圧の波形図であ
る。

【図１５】（Ａ）は２レベル３相の駆動電圧で駆動さ
れるＣＣＤ電荷転送路を示す概略図、（Ｂ）は位置と電
位の関係を示す線図、（Ｃ）は駆動電圧の波形図であ
る。

【図１６】（Ａ）は２レベル４相の駆動電圧で駆動さ
れるＣＣＤ電荷転送路を示す概略図、（Ｂ）は位置と電
位の関係を示す線図、（Ｃ）は駆動電圧の波形図であ
る。

【図１７】（Ａ）は２レベル２相の駆動電圧で駆動さ
れるＣＣＤ電荷転送路を示す概略図、（Ｂ）は位置と電
位の関係を示す線図、（Ｃ）は駆動電圧の波形図であ
る。

【図１８】（Ａ）は２レベル１相の駆動電圧で駆動さ
れるＣＣＤ電荷転送路を示す概略図、（Ｂ）は位置と電
位の関係を示す線図、（Ｃ）は駆動電圧の波形図であ
る。

【図１９】駆動電極と駆動電圧供給用の電線を示す概
略構成図であり、（Ａ）は１相の場合、（Ｂ）は２相の
場合、（Ｃ），（Ｄ）（Ｅ）は３相の場合である。

【符号の説明】

３１高速撮像素子３２受光面３３フォトダイオード３４画素３６記録用ＣＣＤ３６ａエレメント３７垂直読み出し用ＣＣＤ３７ａエレメント３８インプットゲート３９水平読み出し用ＣＣＤ４１増幅器４２メモリ領域４３ドレーン４４ドレーン線４５ドレーンゲート４６遮光層４６ａ窓部４７ａＮ領域４７ｂＮ⁻領域４８チャネルストップ５１，５２，５３ポリシリコン電極５４隙間５７，５８，５９金属線６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一定間隔の行及び一定間隔の列を構成
し、かつ、行方向と列方向が互いに直交するように受光
面上に配置され、それぞれ入射線の強度に応じた電荷信
号を発生する複数の電荷信号変換部と、各電荷信号変換部に対して１本ずつ設けられ、一端が対
応する電荷信号蓄積部に対して接続され、列方向に隣接
する電荷信号変換部を結ぶ線に対して傾斜して線状に延
び、上記対応する電荷信号蓄積部で発生した電荷信号を
一端から他端に向けて移送する複数の電荷信号蓄積部
と、各電荷信号変換部の列に対して１本ずつ設けられ、対応
する列を構成する電荷信号変換部に一端が接続されてい
る電荷信号蓄積部の他端が合流し、これらの電荷信号蓄
積部から移送された電荷信号を受光面外に移送する、複
数の電荷信号輸送部とを備える、高速撮像素子。
【請求項２】上記電荷信号輸送部は、上記電荷信号変
換部の列方向に延びる請求項１に記載の高速撮像素子。
【請求項３】上記電荷信号輸送部に対する上記電荷信
号蓄積部の合流点において、上記電荷信号蓄積部の電荷
の移送方向と、上記電荷信号輸送部における電荷の移送
方向とが略同一である、請求項１に記載の高速撮像素
子。
【請求項４】上記電荷信号蓄積部は第１の電荷結合素
子からなり、上記電荷信号輸送部は第２の電荷結合素子からなり、上記第１の電荷結合素子に駆動電圧を供給する少なくと
も２種類の複数の電極と、上記第２の電荷結合素子に駆
動電圧を供給する少なくとも２種類の複数の電極とを備
え、上記第２の電荷結合素子に駆動電圧を供給する電極のう
ち少なくとも１種類の電極は、上記第１の電荷結合素子
に駆動電圧を供給する電極うち少なくとも１種類の電極
と同一の電極である、請求項３に記載の高速撮像素子。
【請求項５】それぞれ個々の電荷信号変換部に対応す
る複数の窓部が設けられ、各窓部は上記電荷信号変換部
へ入射線を透過させ、窓部以外の部分は入射線を遮断す
る遮光層と、各電荷信号蓄積部に対応して１個ずつ設けられ、対応す
る電荷信号蓄積部により移送される電荷信号を素子外に
排出するための複数の電荷信号排出制御部と、上記遮光層を介して上記複数の電荷信号排出制御部に対
して制御電圧を供給する制御電圧供給部とをさらに備え
る、請求項１に記載の高速撮像素子。
【請求項６】上記電荷信号蓄積部は電荷結合素子から
なり、これらの電荷結合素子に駆動電圧を供給するための複数
の金属線と、これらの金属線を介して２相の駆動電圧を供給する駆動
電圧供給部とをさらに備える、請求項１に記載の高速撮
像素子。
【請求項７】請求項１に記載の高速撮像素子を備える
撮影装置。