JP2806076B2

JP2806076B2 - 固体撮像素子とその駆動方法

Info

Publication number: JP2806076B2
Application number: JP3138112A
Authority: JP
Inventors: 顕人田邊
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1991-06-11
Filing date: 1991-06-11
Publication date: 1998-09-30
Anticipated expiration: 2013-09-30
Also published as: JPH04362879A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固体撮像装置に関し、撮
像面に結像された画像情報をすべて取り出す以外に、特
定の領域の画素情報のみを取り出すことが可能な固体撮
像素子と、その駆動方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は従来のインターライン型固体撮
像素子の構成の一例を示す構成図である。撮像領域は２
次元的に配列されたフォトダイオード１と、これらフォ
トダイオードに蓄積された信号電荷を一定周期毎に読み
出すためのトランスファゲート３と、読み出した信号電
荷を垂直方向に転送する垂直シフトレジスタ２とで構成
されている。垂直シフトレジスタ２に接続された水平シ
フトレジスタ４によって、信号電荷は水平方向に転送さ
れ、電荷検出部１８で電圧に変換される。垂直シフトレ
ジスタは４相駆動され、４本の転送電極配線およびトラ
ンスファゲート電極配線は水平方向または垂直方向に引
いている。

【０００３】図１２は、図１１に示した固体撮像素子
を、フィールド蓄積のインターレース駆動により動作さ
せた例を説明するための図である。同図の例では、垂直
方向に隣接する１個のフォトダイオードに対応して２個
の垂直シフトレジスタ電極を有している。図１２（ａ）
は、φＶ₁〜φＶ₄，φＴ_Gの各電極に印加する駆動パ
ルス波形を示す図、同図（ｂ），（ｃ）は（ａ）の駆動
パルスによる素子の動作を説明するための平面模式図で
ある。

【０００４】第１フィールド（図１２（ｂ））では、垂
直ブランキング期間中の期間にφＶ₁，φＴ_GをＶ_H
レベルにすることによって、フォトダイオード２１，２
３に蓄積された信号電荷を、対応する垂直シフトレジス
タに読み出す。次に、期間でその信号電荷を２電極分
転送し、φＶ₃，φＶ₄電極下に移動させる。その後期
間でφＶ₃，φＴ_GをＶ_Hレベルにしてフォトダイオ
ード２２，２４に蓄積されている信号電荷を読み出し
て、それぞれフォトダイオード２１，２３からの信号電
荷と混合し、第１フィールドの単位画素３０，３１の信
号電荷として順次転送される。また第２フィールド（図
１２（ｃ））では、期間でフォトダイオード２２に蓄
積されている信号電荷を読み出し、期間で２電極分転
送し、期間でフォトダイオード２３に蓄積されている
信号電荷を読み出し、前述のフォトダイオード２２から
の信号電荷と混合し、第２フィールドの単位画素３２の
信号電荷として順次転送される。以上のようにして、フ
ィールド蓄積によるインターレース駆動が実現できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１１および図１２に
示した従来例では、全ての信号電荷の読み出し転送が同
様に扱われるので、一部の領域の信号電荷のみを固体撮
像素子の外に取り出すことは不可能であり、撮像領域の
全ての信号電荷を取り出す標準的な撮像以外の用途への
利用が制限される欠点がある。

【０００６】本発明は上述のような従来の欠点を除去
し、標準的な撮像以外にも、特定の領域の画素情報のみ
を取り出すことを可能にした電荷転送素子と、その駆動
方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明の電荷転送素
子は、半導体基板上に２次元的に配列された光電変換領
域と、その光電変換領域に蓄積された信号電荷を読み出
すトランスファゲートと、前記信号電荷を並列転送する
垂直シフトレジスタと、前記垂直シフトレジスタの信号
電荷を順次転送する水平シフトレジスタと、その水平シ
フトレジスタの一端に設けられた電荷検出部を少なくと
も備えており、前記垂直レジスタの一端に存在し、その
垂直シフトレジスタから転送された信号電荷を全て転送
可能な第１の水平レジスタと、前記垂直シフトレジスタ
の他端に存在し、前記第１の水平シフトレジスタよりも
転送段数の少ない第２の水平シフトレジスタと、撮像領
域と水平シフトレジスタの間に位置しコントロールゲー
トを介して電気的に接続されたドレインと、第２の水平
シフトレジスタと電気的に接続されたコントロールゲー
ト群を他のコントロールゲート群と分離して制御する駆
動手段を有していることを特徴とする。

【０００８】第２の発明は前記第１の発明の固体撮像素
子に於て、第２の水平シフトレジスタと電気的に接続さ
れた垂直シフトレジスタ群を他の垂直シフトレジスタ群
と分離して駆動する垂直駆動手段を有していることを特
徴とする。

【０００９】第３の発明は前記第２の発明の固体撮像素
子に於て、トランスファゲート群を２つのグループに分
け、各々を独立に駆動できる手段を有していることを特
徴とする。

【００１０】第４の発明は前記第１の発明の固体撮像素
子を駆動する方法であって、光電変換領域に蓄積された
信号電荷を垂直シフトレジスタに読み出した後、撮像領
域の全ての信号電荷を取り出す場合には、第１の水平シ
フトレジスタ方向に転送し、前記第１の水平シフトレジ
スタを通して信号電荷を取り出し、特定の領域の信号電
荷を取り出す場合には、第２の水平シフトレジスタ方向
に転送し、特定領域以外の不要電荷をコントロールゲー
ト群の制御によりドレインに掃き出すことを特徴とす
る。

【００１１】第５の発明は前記第４の発明の固体撮像素
子駆動方法に於て、特定の領域の信号電荷を取り出す場
合に、特定領域以外の不要電荷をドレイン領域に掃き出
す期間は、垂直シフトレジスタを高速駆動することを特
徴とする。

【００１２】第６の発明は前記第２の発明の固体撮像素
子を駆動する方法であって、光電変換領域に蓄積された
信号電荷を垂直シフトレジスタに読み出した後、撮像領
域の全ての信号電荷を取り出す場合には、第１の水平シ
フトレジスタ方向に転送し、前記第１の水平シフトレジ
スタを通して信号電荷を取り出し、特定の領域の信号電
荷を取り出す場合には、第２の水平シフトレジスタと電
気的に接続された垂直シフトレジスタ群は第２の水平シ
フトレジスタ方向に転送し、特定領域以外の不要電荷は
コントロールゲートの制御によりドレインに掃き出し、
前記以外の垂直シフトレジスタ群は第１の水平シフトレ
ジスタ方向に転送し、コントロールゲートを導通状態と
しドレインに掃き出す事を特徴とする。

【００１３】第７の発明は前記第６の発明の固体撮像素
子駆動方法に於て、特定の領域の信号電荷を取り出す場
合に、第２の水平シフトレジスタ方向に転送される、特
定領域以外の不要電荷をドレイン領域に掃き出す期間
は、垂直シフトレジスタを高速駆動することを特徴とす
る。

【００１４】第８の発明は前記第３の発明の固体撮像素
子を駆動する方法であって、撮像領域の全ての信号電荷
を取り出す場合には、全てのトランスファゲートを導通
状態とし、光電変換領域に蓄積された信号電荷を垂直シ
フトレジスタに読み出した後、第１の水平シフトレジス
タ方向に転送し、前記第１の水平シフトレジスタを通し
て信号電荷を取り出し、特定の領域の信号電荷を取り出
す場合には、信号電荷を取り出す画素領域に対応するト
ランスファゲート電極配線のみに電荷読み出し波形を印
加し、信号電荷を読み出した後、第２の水平シフトレジ
スタと電気的に接続された垂直シフトレジスタ群は第２
の水平シフトレジスタ方向に転送し、特定領域以外の不
要電荷はコントロールゲートの制御によりドレインに掃
き出し、前記以外の垂直シフトレジスタ群は第１の水平
シフトレジスタ方向に転送し、コントロールゲートを導
通状態としドレインに掃き出す事を特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明では、第１の水平シフトレジスタによっ
て全画素情報を取り出し、標準の撮像を行なう以外に、
特定の領域の電荷を転送する第２の水平シフトレジスタ
と、不要電荷を掃き出すコントロールゲートによって、
特定領域の信号電荷のみを固体撮像素子の外部に取り出
すことが可能である。

【００１６】

【実施例】次に本発明の実施例について具体的に説明す
る。図１は、第１の発明の固体撮像素子の一実施例の構
成図である。１はフォトダイオード、２は垂直シフトレ
ジスタ、３はトランスファゲート、４は第１の水平シフ
トレジスタ、５は第２の水平シフトレジスタ、６はコン
トロールゲート、７は第１のコントロールゲード電極配
線、８は第２のコントロールゲート電極配線、９は第１
の垂直最終電極配線、１０は第２の垂直最終電極配線、
１１はドレインである。この実施例が図１１に示した従
来例と異なる点は、以下の２点である。第１は、垂直シ
フトレジスタで転送された信号電荷を水平方向に転送す
る、異なる段数の水平シフトレジスタを垂直シフトレジ
スタの両端に２本有している点である。第２は、不要電
荷を掃き出すためのドレイン１１が、撮像領域と水平シ
フトレジスタ間に存在し、第１のコントロールゲート電
極配線７と第２のコントロールゲート電極配線８によっ
て、第２の水平シフトレジスタと電気的に接続された垂
直シフトレジスタのコントロールゲート電極と、それ以
外のコントロールゲート電極への配線を分離している点
である。

【００１７】図２は、第２の発明の固体撮像素子の一実
施例の構成図である。この実施例が図１に示した第１の
発明と異なる点は、以下の２点である。第１は、垂直方
向に引かれた第１の垂直シフトレジスタ電極配線１２と
第２の垂直シフトレジスタ電極配線１３によって、第２
の水平シフトレジスタと電気的に接続された垂直シフト
レジスタ電極と、それ以外の垂直シフトレジスタ電極へ
の配線を分離している点である。但し第１の垂直シフト
レジスタ電極配線は、垂直，水平の何れの方向に引いて
もよい。また垂直方向に引かれた垂直シフトレジスタ電
極配線は、実際には水平シフトレジスタと撮像領域の間
を利用して、水平方向に配線を引いて周辺に取り出す
が、本発明の本質ではないので、同図では水平シフトレ
ジスタと交差して描いている。第２は、不要電荷を掃き
出すためのドレインが、撮像領域の上下に分かれて存在
している点である。

【００１８】図３は、第３の発明の固体撮像素子の一実
施例の構成図である。この実施例が図２に示した第２の
発明と異なる点は、トランスファゲート電極配線を水平
方向に引き、第１のトランスファゲート電極配線１４と
第２のトランスファゲート電極配線１５によって、信号
電荷を読み出す領域の選択を可能にしている。この実施
例の場合には、水平方向に引いたトランスファゲート電
極配線群を選択の単位としているが、水平及び垂直方向
に適宜引いたトランスファゲート電極配線群によって、
信号電荷を読み出す特定領域の水平，垂直方向を制限す
ることもできる。

【００１９】次に第４の発明である、第１の発明の固体
撮像素子の駆動方法の一実施例を、図４〜図６を用いて
説明する。トランスファゲートと接続された垂直シフト
レジスタ電極を、トランスファゲートを含むように形成
して、上記電極に３値パルスを印加することで、トラン
スファゲートの制御を行なうことが出来るが、本実施例
ではトランスファゲートに別電極を設けて、駆動波形を
印加する例を示している。これは、以下の第５〜第８の
発明に共通して言えることである。垂直シフトレジスタ
は４相で駆動する。標準の撮像では、その駆動方法は従
来と同様で、信号電荷を第１の水平シフトレジスタの方
向に転送する。ただし第２の垂直最終電極配線には、低
いレベルの電圧を印加しておく。これは、第２の水平シ
フトレジスタと垂直シフトレジスタを切り離しておくた
めである。特定の領域の電荷を取り出す場合には、図５
に示すように信号電荷を第２の水平シフトレジスタの方
向に転送する。このように同一の垂直シフトレジスタ
が、両方向に信号電荷を転送することが必要であるが、
４相駆動の場合簡単に実現可能である。これを図６を使
って説明する。

【００２０】図６（ａ）に示す順転送の場合には、垂直
転送パルス群φＶ₁，φＶ₂，φＶ₃，φＶ₄の位相を
順次９０°ずつ遅らせることにより、φＶ₁電極からφ
Ｖ₄電極の方向に転送される。一方図６（ｂ）に示す逆
転送の場合には、垂直転送パルス群φＶ₁，φＶ₂，φ
Ｖ₃，φＶ₄の位相を順次９０°ずつ早めることによ
り、φＶ₄電極からφＶ₁電極の方向に転送される。

【００２１】特定の１領域の信号電荷以外の電荷を掃き
出すための、第１及び第２のコントロールゲートに印加
する信号について説明する。まず第１のコントロールゲ
ートには常に高い電圧レベルを印加し、第１のコントロ
ールゲートと接続している垂直シフトレジスタを転送し
てきた信号電荷は、全てドレインに掃き出される。一方
第２のコントロールゲートには、特定の時間だけ低い電
圧レベルとし、この時に転送されてきた信号電荷のみが
第２の水平シフトレジスタに読み出される。以上のよう
に第２の水平シフトレジスタと、第２のコントロールゲ
ート電極に低い電圧レベルが印加されている期間で規定
される特定領域の信号電荷のみが固体撮像素子の外部に
取り出される。

【００２２】垂直シフトレジスタの転送周期は、標準撮
像時よりも短くすることが可能である。その理由は、ま
ず第２の水平シフトレジスタが第１の水平シフトレジス
タよりも転送段数が少ないので、転送時間が短くてよい
ためである。次に第２の水平シフトレジスタの転送周波
数を第１のシフトレジスタよりも高くできるからであ
る。その理由を以下に述べる。

【００２３】水平シフトレジスタの転送周波数を規定す
る要因の１つに、転送損失積がある。この転送損失積は
一般に、転送周波数が高くなるに従って、またシフトレ
ジスタの転送段数が多くなるに従って悪くなる。つま
り、転送損失積を第１と第２の水平シフトレジスタとで
等しくすれば、転送段数の少ない第２の水平シフトレジ
スタの転送周波数は、第１の水平シフトレジスタよりも
高くなることになる。なお第１の垂直最終電極配線に
は、低いレベルの電圧を印加しておく。これは、第１の
水平シフトレジスタと垂直シフトレジスタを切り離して
おくためである。

【００２４】本実施例では、フィールド蓄積のインター
レース方式の場合について説明したが、ノンインターレ
ース方式などの他の駆動方式への応用ももちろん可能で
ある。このことは、以下の第５〜第８の発明に共通して
言えることである。

【００２５】次に第５の発明である、第１の発明の固体
撮像素子の駆動方法の実施例を、図７を用いて説明す
る。撮像領域の全ての信号を取り出す撮像での駆動方法
は前記第４の発明と同じである。また特定の領域の電荷
を取り出す時の駆動方法は、前記第４の発明とほぼ同じ
である。異なる点は以下の１点である。すなわち、前記
第４の発明では、第２の水平シフトレジスタに転送する
駆動方法に於いて、不要電荷をドレインに掃き出す期間
の垂直シフトレジスタの転送周期を、特定領域の信号電
荷を取り出す期間の転送周期と同じにしたが、図７に示
すようにこの周期を短くして取り出すフィールド情報間
の時間を短くした点である。信号を取り出す期間には、
垂直シフトレジスタの転送周期を水平シフトレジスタで
の転送時間より短くすることはできないが、不要電荷を
掃き出す期間は水平シフトレジスタで転送しないので短
くすることが可能である。

【００２６】次に第６の発明である、第２の発明の固体
撮像素子の駆動方法の実施例を、図８を用いて説明す
る。垂直シフトレジスタは４相で駆動する。撮像領域の
全ての信号を取り出す撮像での駆動方法は、前記第４の
発明と同じである。特定の領域の電荷を取り出す場合に
は、その電荷を転送する垂直シフトレジスタにはφ
Ｖ₁′〜φＶ₄′の波形を印加して、信号電荷を第２の
水平シフトレジスタの方向に転送し、他の垂直シフトレ
ジスタにはφＶ₁〜φＶ₄の波形を印加して、信号電荷
を第１の水平シフトレジスタの方向に転送する。ここで
φＶ₁〜φＶ₄の波形で転送する電荷はドレインに掃き
出されるだけであるので、その転送周期とφＶ₁′〜φ
Ｖ₄′の転送周期を相違させることもできる。これは第
７の発明でも同様に言えることである。特定の１領域の
信号電荷以外の電荷を掃き出すための第１，第２のコン
トロールゲート、及び第１の垂直最終電極に印加する信
号波形は、前記第４の発明と同一である。垂直シフトレ
ジスタの転送周期は、標準撮像時よりも短くすることが
可能である。その理由は、前記第４の発明の項で述べた
通りである。

【００２７】次に第７の発明である、第２の発明の固体
撮像素子の駆動方法の実施例を、図９を用いて説明す
る。撮像領域の全ての信号を取り出す撮像での駆動方法
は前記第６の発明と同じである。また特定の領域の電荷
を取り出す時の駆動方法は、前記第６の発明とほぼ同じ
である。異なる点は以下の１点である。すなわち前記第
６の発明では、第２の水平シフトレジスタに転送する駆
動方法に於いて、不要電荷をドレインに掃き出す期間の
垂直シフトレジスタの転送周期を、特定領域の信号電荷
を取り出す期間の転送周期と同じにしたが、図９に示す
ようにこの周期を短くして取り出すフィールド情報間の
時間を短くした点である。信号を取り出す期間には、垂
直シフトレジスタの転送周期を水平シフトレジスタでの
転送時間より短くすることはできないが、不要電荷を掃
き出す期間は水平シフトレジスタで転送しないので短く
することが可能である。

【００２８】次に第８の発明である、第３の発明の固体
撮像素子の駆動方法の実施例を、図１０を用いて説明す
る。垂直シフトレジスタは４相で駆動する。撮像領域の
全ての信号を取り出す撮像での駆動方法は、前記第４の
発明と同じである。また特定の領域の電荷を取り出す場
合の、垂直シフトレジスタの駆動は、前記第５の発明と
同じである。異なる点は、トランスファゲートに印加す
る駆動波形である。第１のトランスファゲートは常に低
い電圧レベルとし、信号電荷の読み出しを行なわない。
一方第２のトランスファゲートには、図１０に示すよう
な波形を印加する。すなわち前記第５の発明の時の、ト
ランスファゲートを高い電圧レベルにする周期を短くし
ている。この周期を、信号を読み出す特定領域の垂直方
向の画素数をＸとした場合、ちょうど垂直シフトレジス
タが信号電荷をＸ画素分の距離を転送する時間にする。
特定領域以外の画素の信号は、第１のトランスファゲー
トによって垂直シフトレジスタに読み出されないので、
特定領域からの信号電荷の後にはゼロ信号が転送されて
いる。従って、期間で第２のトランスファゲートを高
い電圧レベルにしても、信号情報を損なわずに信号電荷
を読み出すことができる。しかも特定領域からの信号情
報は、フィールド間が連続している。第２のコントロー
ルゲートに印加する信号波形は、図１０に示すようにす
る。すなわち、第２の水平シフトレジスタと前記の信号
電荷を取り出す特定領域の間に、Ｙ段の垂直シフトレジ
スタが存在する場合に、Ｙ段だけ信号電荷が転送される
時間高い電圧レベルとし、ドレインに不要電荷を掃き出
している。前述したように、特定領域からのフィールド
の情報は、これ以降連続して転送されてくるので、第２
のコントロールゲートの電圧レベルを高くするのは、特
定領域の取り出し動作に入った最初に行なうだけであ
る。垂直シフトレジスタの転送周期は、標準撮像時より
も短くすることが可能である。その理由は、前記第４の
発明の項で述べた通りである。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、撮
像領域の全ての信号を取り出す標準の撮像の他に、特定
の領域のみの画像情報を取り出すことのできる、固体撮
像素子とその駆動方法が得られる。特定領域を取り出す
場合の、フィールド周波数は標準の撮像の場合よりも高
くすることができる。その理由は、実施例の項でも述べ
たが、まず第２の水平シフトレジスタの段数が少ないの
で、水平シフトレジスタの転送時間が少ないため、さら
に転送損失積を第１の水平シフトレジスタよりも悪化さ
せない範囲で転送周波数を高くすることができるため、
そして第５，第７の発明のように不要電荷を掃き出す期
間に垂直シフトレジスタを高速に駆動することに加え、
第８の発明のように特定領域の信号電荷を垂直シフトレ
ジスタで連続に転送することによるためである。このこ
とにより、テレビジョン出力を考えた場合には、画面１
枚分を出力する間に信号処理を加えることが可能である
し、工業計測に用いる場合には、計測の周期が短くなり
高速に変化する被測定量を計測可能である。実施例で
は、フィールド蓄積のインターレース方式の場合につい
て説明したが、ノンインターレース方式などの他の駆動
方式への応用ももちろん可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の固体撮像素子の一実施例の構成
図。

【図２】第２の発明の固体撮像素子の一実施例の構成
図。

【図３】第３の発明の固体撮像素子の一実施例の構成
図。

【図４】第１の発明の固体撮像素子を駆動する、第４の
発明の駆動波形の一実施例を示す図。

【図５】第１の発明の固体撮像素子を駆動する、第４の
発明の駆動波形の一実施例を示す図。

【図６】垂直シフトレジスタの逆転送方法を説明するた
めの図。

【図７】第１の発明の固体撮像素子を駆動する、第５の
発明の駆動波形の一実施例を示す図。

【図８】第２の発明の固体撮像素子を駆動する、第６の
発明の駆動波形の一実施例を示す図。

【図９】第２の発明の固体撮像素子を駆動する、第７の
発明の駆動波形の一実施例を示す図。

【図１０】第３の発明の固体撮像素子を駆動する、第８
の発明の駆動波形の一実施例を示す図。

【図１１】従来のインターライン型固体撮像素子の構成
図。

【図１２】（ａ）は従来例をフィールド蓄積動作させる
駆動波形を示す図、（ｂ），（ｃ）は従来例の第１フィ
ールド及び第２フィールドにおける動作を説明するため
の模式図。

【符号の説明】

１，２１，２２，２３，２４フォトダイオード２垂直シフトレジスタ３トランスファゲート４第１の水平シフトレジスタ５第２の水平シフトレジスタ６コントロールゲート７第１のコントロールゲート電極配線８第２のコントロールゲート電極配線９第１の垂直最終電極配線１０第２の垂直最終電極配線１１ドレイン１２第１の垂直シフトレジスタ電極配線１３第２の垂直シフトレジスタ電極配線第１のドレ
イン領域１４第１のトランスファゲート電極配線１５第２のトランスファゲート電極配線１８電荷検出部３０，３１第１フィールドの単位画素３２第２フィールドの単位画素

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上に２次元的に配列された光電
変換領域と、その光電変換領域に蓄積された信号電荷を
読み出すトランスファーゲートと、前記信号電荷を並列
転送する垂直シフトレジスタと、前記垂直シフトレジス
タの信号電荷を順次転送する水平シフトレジスタと、そ
の水平シフトレジスタの一端に設けられた電荷検出部を
少なくとも備えている固体撮像素子に於て、前記垂直シ
フトレジスタの一端に存在し、その垂直シフトレジスタ
から転送された信号電荷を全て転送可能な第１の水平シ
フトレジスタと、前記垂直シフトレジスタの他端に存在
し、前記第１の水平シフトレジスタよりも転送段数の少
ない第２の水平シフトレジスタと、前記第２の水平シフ
トレジスタ側の撮像領域の端部に位置するドレインと、
前記第２の水平シフトレジスタと電気的に接続されてい
ない前記垂直シフトレジスタと前記ドレインを電気的に
接続する第１のコントロールゲート群と、前記第２の水
平シフトレジスタと電気的に接続されている前記垂直シ
フトレジスタと前記ドレインを電気的に接続する第２の
コントロールゲート群を有し、第１のコントロールゲー
ト群を第２のコントロールゲート群と分離して制御する
駆動手段とを具備したことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】半導体基盤板上に２次元的に配列された光
電変換領域と、その光電変換領域に蓄積された信号電荷
を読み出すトランスファーゲートと、前記信号電荷を並
列転送する垂直シフトレジスタと、前記垂直シフトレジ
スタの信号電荷を順次転送する水平シフトレジスタと、
その水平シフトレジスタの一端に設けられた電荷検出部
を少なくとも備えている固体撮像素子に於て、前記垂直
シフトレジスタの一端に存在し、その垂直シフトレジス
タから転送された信号電荷を全て転送可能な第１の水平
シフトレジスタと、前記垂直シフトレジスタの他端に存
在し、前記第１の水平シフトレジスタよりも転送段数の
少ない第２の水平シフトレジスタと、前記第２の水平シ
フトレジスタ側の撮像領域の端部に位置する第２のドレ
インと、前記第２のドレインと前記垂直シフトレジスタ
を接続する第２のコントロールゲート群と、前記第１の
水平シフトレジスタ側の撮像領域の端部に位置する第１
のドレインと、前記第１のドレインと前記垂直シフトレ
ジスタを接続する第１のコントロールゲート群を有し、
前記第１のコントロールゲート群を第２のコントロール
ゲート群と分離して駆動する駆動手段と、前記第２の水
平シフトレジスタと電気的に接続された垂直シフトレジ
スタ群を他の垂直シフトレジスタ群と分離して駆動する
垂直駆動手段を具備したことを特徴とする固体撮像素
子。
【請求項３】特許請求の範囲第２項記載の固体撮像素子
に於いて、トランスファーゲート群を２つのグループに
分け、それぞれを独立に駆動できる手段を具備したこと
を特徴とする固体撮像素子。
【請求項４】特許請求の範囲第１項記載の固体撮像素子
に於て、光電変換領域に蓄積された信号電荷を垂直シフ
トレジスタに読み出した後、撮像領域の全ての信号電荷
を取り出す場合には、第１の水平シフトレジスタ方向に
転送し、前記第１の水平シフトレジスタを通して信号電
荷を取り出し、特定の領域の信号電荷を取り出す場合に
は、第２の水平シフトレジスタ方向に転送し、特定領域
以外の不要電荷を第１又は第２のコントロールゲート群
の制御によりドレイン領域に掃き出すことを特徴とする
固体撮像素子の駆動方法。
【請求項５】特許請求の範囲第４項記載の固体撮像素子
の駆動方法に於て、特定の領域の信号電荷を取り出す場
合に、特定領域を含む水平行内の電荷以外の不要電荷を
ドレイン領域に掃き出す期間は、垂直シフトレジスタを
高速駆動することを特徴とする固体撮像素子の駆動方
法。
【請求項６】特許請求の範囲第２項記載の固体撮像素子
の駆動方法に於て、光電変換領域に蓄積された信号電荷
を垂直シフトレジスタに読み出した後、撮像領域の全て
の信号電荷を取り出す場合には、第１の水平シフトレジ
スタ方向に転送し、前記第１の水平シフトレジスタを通
して信号電荷を取り出し、特定の領域の信号電荷を取り
出す場合には、第２の水平シフトレジスタと電気的に接
続された垂直シフトレジスタ群は第２の水平シフトレジ
スタ方向に転送し、特定領域以外の不要電荷は第２のコ
ントロールゲート群の制御により第２のドレインに掃き
出し、前記以外の垂直シフトレジスタ群は第１の水平シ
フトレジスタ方向に転送し、第１のコントロールゲート
群を導通状態とし第１のドレインに掃き出すことを特徴
とする固体撮像素子の駆動方法。
【請求項７】特許請求の範囲第６項記載の固体撮像素子
の駆動方法に於て、特定の領域の信号電荷を取り出す場
合に、第２の水平シフトレジスタ方向に転送される、特
定領域以外の不要電荷を第２のドレイン領域に掃き出す
期間は、垂直シフトレジスタを高速駆動することを特徴
とする固体撮像素子の駆動方法。
【請求項８】特許請求の範囲第３項記載の固体撮像素子
の駆動方法に於て、撮像領域の全ての信号電荷を取り出
す場合には、全てのトランスファーゲートを導通状態と
し、光電変換領域に蓄積された信号電荷を垂直シフトレ
ジスタに読み出した後、第１の水平シフトレジスタ方向
に転送し、前記第１の水平シフトレジスタを通して信号
電荷を取り出し、特定の領域の信号電荷を取り出す場合
には、信号電荷を取り出す画素領域に対応するトランス
ファーゲート電極配線のみに電荷読み出し波形を印加
し、信号電荷を読み出した後、第２の水平シフトレジス
タと電気的に接続された垂直シフトレジスタ群は第２の
水平シフトレジスタ方向に転送し、特定領域以外の不要
電荷は第２のコントロールゲート群の制御により第２の
ドレイン領域に掃き出し、前記以外の垂直シフトレジス
タ群は第１の水平シフトレジスタ方向に転送し、第１の
コントロールゲート群を導通状態とし第１のドレインに
掃き出す事を特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
【請求項９】特許請求の範囲第８項記載の固体撮像素子
の駆動方法に於て、特定の領域の信号電荷を取り出すた
めに、信号電荷を取り出す画素領域に対応するトランス
ファーゲート電極配線に印加する電荷読み出し波形の周
期が、垂直シフトレジスタで特定領域の信号電荷を特定
領域の垂直方向の長さだけ転送する時間であることを特
徴とする固体撮像素子の駆動方法。