JP3415287B2

JP3415287B2 - 固体撮像装置とその駆動方法

Info

Publication number: JP3415287B2
Application number: JP23779094A
Authority: JP
Inventors: 哲夫笘; 亜紀夫迫田
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 2003-06-09
Anticipated expiration: 2018-06-09
Also published as: JPH08102891A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は撮像装置に関し、特に半
導体ホトダイオード等の光電変換素子と電荷結合デバイ
ス（ＣＣＤ）で形成された電荷転送路とを用いた固体撮
像装置とその駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像装置として、ＣＣＤ転送方式の
ものが知られており、電子カメラ、複写機、その他の映
像機器に利用されている。

【０００３】インターライン型固体撮像装置において
は、多数のホトダイオードを垂直、水平方向に配列して
画素行列を形成し、各ホトダイオード列に隣接して電荷
結合デバイス（ＣＣＤ）の垂直電荷転送路（ＶＣＣＤ）
を形成する。各ＶＣＣＤの終端に隣接してＣＣＤの水平
電荷転送路（ＨＣＣＤ）を形成し、１行ずつ画像電荷信
号を読み出す。

【０００４】近年、固体撮像装置に対する小型化の要求
が強い。チップサイズを１インチから２／３インチ、１
／２インチ、１／３インチと縮小する時も、固体撮像装
置の垂直方向画素数はＮＴＳＣ、ＰＡＬ等の規格で定ま
っているためホトダイオードの数はほぼ変わらない。

【０００５】ホトダイオードの電荷を一度に全て独立に
読みだすためには電荷を蓄積するためと電荷を互いに分
離するためとに、ホトダイオード１個当たり最低２つ電
極が必要である。しかし、これでは電荷を転送できな
い。各電荷を混合せずに転送するためには、ホトダイオ
ード１個当たり３つ以上の転送電極が必要である。

【０００６】ところが、チップサイズを減少していくと
微細加工には限界があり、ホトダイオード１個当たり３
つ以上の電極を形成することは困難になる。ところで、
ＮＴＳＣ、ＰＡＬ等の規格ではインタレース方式の画像
信号が得られればよいので、１ラインおきのフィールド
を２回走査して１画面（フレーム）が得られればよい。
そこで、ホトダイオードの１行当たり２つの転送電極を
有するＶＣＣＤが用いられる。

【０００７】図９に、このような固体撮像装置の構成を
概略的に示す。ホトダイオードＰＤが行列状に配置さ
れ、ホトダイオードＰＤの各列に近接して垂直電荷転送
路ＶＣＣＤが配置されている。垂直電荷転送路ＶＣＣＤ
上には破線で示すように各ＰＤ当たり２つの転送電極が
配置されている。各ホトダイオードＰＤは、ＶＣＣＤの
１つの電極下と結合され、電荷を移動させることができ
る。各ＶＣＣＤの下端は水平電荷転送路ＨＣＣＤに結合
されている。ＶＣＣＤから１行分の電荷がパラレルにＨ
ＣＣＤに転送され、ＨＣＣＤはこれらの電荷を図中左方
にシリアルに転送する。

【０００８】ホトダイオードＰＤはＡフィールド用、Ｂ
フィールド用の２種類に分類され、列方向に交互に配列
される。Ａフィールド読み出し時にはＡ１、Ａ２のホト
ダイオードＰＤの電荷のみがＶＣＣＤに読み出される。
すると電荷１つ当たり４つの転送電極が存在するので、
通常の４相駆動でＶＣＣＤ中を電荷転送することができ
る。

【０００９】ＶＣＣＤに読み出された電荷は、水平ブラ
ンキング期間中に１行づつＶＣＣＤからＨＣＣＤにパラ
レルに転送され、水平走査期間中にＨＣＣＤ中を横方向
に転送されてシリアルに読み出される。

【００１０】ところが、高精細なスチル画像を撮像する
ような要求に対しては全ホトダイオードの電荷を一度に
取り出すことが望まれている。高精細な画像を取るには
画素数は多いほど望ましいからである。全画素の電荷を
一度にＶＣＣＤに読み出すと、ＶＣＣＤ中では１つ置き
の転送電極下に画像電荷が存在することになる。

【００１１】この種の装置において全蓄積電荷を同時に
読み出す方式として、アコーディオン転送方式が提案さ
れている（ PHILIPS TECHNICAL REVIEW VOL.43, No.1/
2, 1986, A. J. P. Theuwissen および C. H. L. Weijt
ens）。

【００１２】まず、ＶＣＣＤ中の最下行の電荷のみをＨ
ＣＣＤに転送する。次に下から２行目の電荷をＨＣＣＤ
に転送する。この時２行目の電荷が１電極分下に移動す
ると、３行目の電荷と２行目の電荷との間に２電極分の
スペースが生じる。すると３行目の電荷も転送できる状
態となる。このようにして、ＶＣＣＤ下側から徐々に、
２電極当たり１個の電荷分布を４電極当たり１個の電荷
分布に変換して電荷転送を行なう。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電荷分布を
２倍の長さに変換して電荷を読み出すと、ＶＣＣＤの上
側部分の電荷は長期間同じ位置に保持されることにな
る。たとえば、１０００行の画素行列の場合、最上行の
電荷がＶＣＣＤ中で移動を開始するのは、ＶＣＣＤ中に
５００行分の電荷が分布した時である。すなわち、水平
期間を１Ｈとすると、５００Ｈ経過後に始めて最上行の
電荷は転送を開始する。

【００１４】半導体で形成された電荷転送路には暗電流
が伴う。さらに、暗電流は場所的依存性を有し、一定期
間に発生する暗電流の量は、場所によって異なる。ＶＣ
ＣＤ中の蓄積電荷が転送されず同一箇所に保持される
と、暗電流によって白キズと呼ばれる欠陥が発生してし
まう。

【００１５】暗電流の場所的依存性による白キズを防止
するためには、ＶＣＣＤ中の最上行の電荷もなるべく早
期に転送開始させることが必要である。また、転送電荷
に伴う暗電流の量は、その電荷が半導体中にどの位長い
時間保持されたかにも依存する。ＶＣＣＤ中最下行の電
荷は、１Ｈ目に読み出されるのに対し、最上行の電荷
は、たとえは１０００Ｈ目に読み出される。このように
電荷読み出しまでにＶＣＣＤ中に保持される時間が異な
ると、平均的暗電流の量も次第に変化し、シェーディン
グと呼ばれる暗電流差が生じる。こ暗電流差を低減する
ためには、全画素を読み出す時間（フレーム時間）をで
きるだけ短くすることが望まれる。

【００１６】本発明の目的は、白キズおよび暗電流差を
低減することのできる固体撮像装置を提供することであ
る。本発明の他の目的は、白キズおよび暗電流差を低減
することのできる固体撮像装置の駆動方法を提供するこ
とである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置の
駆動方法は、行列状に配置された多数個の光電変換素子
と、前記光電変換素子の各列に隣接して配置され、光電
変換素子に蓄積された電荷を取り込むことのできる画素
部と所定行数の空パケット部とを有する複数列の垂直Ｃ
ＣＤと、前記複数列の垂直ＣＣＤに接続され、垂直ＣＣ
Ｄから転送される電荷を並列に受け、直列に出力するこ
とのできる水平ＣＣＤとを有する固体撮像装置の駆動を
一定の水平期間を用いて駆動する方法であって、前記多
数個の光電変換素子に蓄積された信号電荷を全て同時に
垂直ＣＣＤの画素部に取り込む工程と、前記各垂直ＣＣ
Ｄの信号電荷群中へ電荷の存在しない状態である空パケ
ットを送り込み転送してＮ行当たり１行の空パケット分
布を形成しつつ、画素部最下行に存在した信号電荷が空
パケット部最下行に転送されるまで、この動作を繰り返
す空パケット分散工程と、各水平期間において、水平ブ
ランキング期間に垂直ＣＣＤから水平ＣＣＤに１行分の
信号電荷を転送するとともに水平ＣＣＤから垂直ＣＣＤ
に１行分の空パケットを送り込み、該空パケットをＮ＞
ＭであるＭ行分垂直ＣＣＤを上方に転送させ、水平走査
期間に垂直ＣＣＤの転送動作は止め、水平ＣＣＤ内で１
行分の信号電荷の転送を行なう転送工程とを含む。

【００１８】

【作用】ＶＣＣＤがホトダイオード１行当たり２電極し
か有さない場合、ＶＣＣＤ中の電荷分布をＨＣＣＤに近
い側から徐々に引き延ばして電荷転送しようとすると、
ＶＣＣＤ中を転送できる蓄積信号電荷は、１水平期間に
１行分しか増加することができない。従って、電荷を転
送しようとしても、ＶＣＣＤ中ＨＣＣＤから離れた上側
の蓄積電荷はなかなか転送を開始できない。

【００１９】ＨＣＣＤからＶＣＣＤ中へ電荷が存在しな
い空パケットを転送すると、空パケットを１行転送する
ことにより転送領域内の信号電荷は、各１行下方に転送
される。１水平期間に２行以上の空パケットを転送する
ことは、２行以上の信号電荷がＨＣＣＤに読み出される
ことになるのでできないが、１行の空パケットであれ
ば、１水平期間内であっても空パケットの転送行数は制
限されない。従って、ＶＣＣＤ上側の蓄積電荷も早い時
期に転送を開始させることができる。

【００２０】水平期間（１Ｈ）は水平ブランキング期間
と水平走査期間を含む。水平走査期間においては、ＨＣ
ＣＤ中を電荷が転送する。ＨＣＣＤ中を電荷が転送して
いる間、ＶＣＣＤ中で電荷転送を行なうと、読み出した
画像信号に雑音が重畳してしまう。従って、ＶＣＣＤ中
の空パケットの転送は水平ブランキング期間中に行なう
ことが必要となる。

【００２１】空パケットの転送速度を速くしようとする
と、１Ｈ内の転送段数を多くすることが必要であり、水
平ブランキング期間を長くする必要が生じる。すると、
１水平期間が長くなり、全蓄積電荷の読み出しにかかる
時間が長くなり、暗電流差が増大してしまう。

【００２２】全蓄積電荷の読み出し時間を短くして暗電
流差を減少させようとすると、１Ｈの長さを短くするこ
とが必要であり、空パケットの転送速度が遅くなり、Ｖ
ＣＣＤ最上部の信号電荷の転送を開始させるまでの時間
が長くなる。

【００２３】ＶＣＣＤが、光電変換素子に隣接した画素
部と、所定行数の空パケット部とを有する場合、ＨＣＣ
Ｄ中の電荷転送の前に、まず画素部からＶＣＣＤ全体に
信号電荷を分散させる工程がある。この期間において
は、ＨＣＣＤ中の電荷転送は生じない。従って、全水平
期間を利用して空パケット転送を行なうことができる。

【００２４】従って、水平ブランキング期間に１行の空
パケットをＭ行転送する場合にも、分散工程中はＭ行よ
りも大きなＮ行当たり１行の空パケットをＶＣＣＤ中で
転送することができる。なお、空パケット分散工程中は
ＨＣＣＤへの電荷転送は生じないので、１水平期間に２
行以上の空パケット行を画素部に転送してもよい。

【００２５】このように、空パケット分散工程におい
て、Ｎ行当たり１行の分布で空パケットを転送させた
後、転送工程において１水平期間中にＮ＞ＭであるＭ行
分の空パケット転送を行なうことにより、ＶＣＣＤ中最
上行の電荷をなるべく早い時期に移動させ、かつ全蓄積
電荷の読み出しを比較的短い期間内に終了させることが
可能となる。

【００２６】蓄積電荷が１ヵ所に停止する時間が短縮さ
れるため、白キズが低減でき、全蓄積電荷を読み出す時
間が比較的短時間になるため、暗電流差が低減する。な
お、Ｎ＞Ｍとすることにより、分散工程中に画素部から
移動する信号電荷の行数を少なくすることができ、空パ
ケット部を小型化することもできる。

【００２７】

【実施例】まず、本出願人が先に提案した空パケット転
送型固体撮像装置について説明する。

【００２８】図１０（Ａ）は垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）２
および水平ＣＣＤ（ＨＣＣＤ）５における電荷分布の時
間変化を示す。図中、縦方向にＶＣＣＤ２およびＨＣＣ
Ｄ５内における電荷の分布を示し、横方向にその時間変
化を示す。

【００２９】また、図１０（Ｂ）においては、光電変換
素子であるホトダイオード（ＰＤ）１およびＶＣＣＤ２
の位置的関係を概略的に示す。図１０（Ａ）の左端に示
すサイクルｃ１において、全ホトダイオード１からＶＣ
ＣＤ２に蓄積電荷が取り込まれる。なお、図中ハッチン
グを付した４角が蓄積電荷の存在する電極を示す。実際
には、これら電極の間に電位障壁を形成している電極が
存在するが、図示を省略する。すなわち、ホトダイオー
ド１行当たり１つの電極のみが図示されている。

【００３０】図１０（Ｂ）に示すように、ＶＣＣＤ２に
おいては、１行当たり２つの転送電極３、４が形成され
ており、その１つ３がホトダイオード１にトランスファ
ゲート７を介して接続されている。

【００３１】したがって、全ホトダイオード１からＶＣ
ＣＤ２に電荷が取り込まれたサイクルｃ１においては、
ＶＣＣＤ２の１つおきの電極３下に電荷が取り込まれて
いる。この状態においては、電荷の取り込まれた電極３
と３の間のバリアを形成している電極４の下のポテンシ
ャルを低くすれば、電荷混合が生じてしまう。

【００３２】なお、サイクルｃ１において、ＨＣＣＤ５
は蓄積電荷を保有せず、空パケット６を有している。次
のサイクルｃ２においては、ＨＣＣＤ５に存在していた
空パケット６が、ＶＣＣＤの下から２番目の電極下まで
転送されている。このため、ＶＣＣＤ２の下から２番目
までの電極下に蓄積されていた電荷は、それぞれ１つず
つ下に転送される。この時、ＶＣＣＤ２の１番下にあっ
た電荷を、まずＨＣＣＤ５に転送し、次に２番目の電極
下に存在していた電荷を１番下の電極下に転送すること
により、電荷混合を生じさせずに空パケット６をＶＣＣ
Ｄ内に下から２行目まで送り込むことができる。

【００３３】その後、サイクルｃ３、ｃ４、ｃ５と進む
間に空パケット６を順次２行分ずつ上に送る。このよう
にして、サイクルｃｎにおいては、空パケット６が下か
ら（ｎ−１）×２番目の電極下まで送り込まれる。

【００３４】サイクルｃ１からｃｎまでを１周期とし、
ここでＨＣＣＤ５の電荷転送を行なう。ＨＣＣＤ５に転
送されていた電荷は、出力されることによってＨＣＣＤ
５内には１行分の空パケットが形成される。この状態を
サイクルｃ（ｎ＋１）で示す。

【００３５】サイクルｃ（ｎ＋２）から、再びＨＣＣＤ
５内の空パケット６をＶＣＣＤ２内に送り込み、順次上
方に転送する。この工程は、サイクルｃ２からｃｎまで
の工程と同様である。

【００３６】このようにして、サイクルｃ（２ｎ）には
サイクルｃ（ｎ＋２）でＶＣＣＤ２内に送り込まれた空
パケット６が、再び所定の位置まで転送される。ここ
で、サイクルｃ（２ｎ＋１）において、再びＨＣＣＤ内
に蓄積された電荷を転送し、ＨＣＣＤ５内に空パケット
を形成する。

【００３７】このような動作を繰り返すことにより、Ｈ
ＣＣＤ５が水平電荷転送を１回行なう度に、ＶＣＣＤ内
で空パケット６は２（ｎ−１）行分移動する。空パケッ
ト６が通過する際、その位置における電荷は一行分位置
を変更する。

【００３８】空パケットの移動速度は１周期当たり１行
の蓄積電荷の移動速度よりも十分速いものとすることが
できる。このため、従来の電荷転送方式において、ＨＣ
ＣＤから離れた位置の電荷が長時間一定箇所に保持され
ることが防止され、電荷は所定時間毎にその位置を変化
させる。したがって、暗電流の影響が低減し、さらに固
定パターン（白キズ）の発生が防止される。

【００３９】図１１は、このようなＶＣＣＤ内の電荷転
送の様子を示すポテンシャルダイヤグラムである。縦軸
はポテンシャルを示す。電荷が電子の場合は下方向が電
圧の正方向である。図中、上側のポテンシャルがローレ
ベル電圧であり、下側のポテンシャルがミドルレベル電
圧である。ハイレベル電圧はホトダイオードからＶＣＣ
Ｄに電荷を読み出す時に用いられ、図１１では表れな
い。

【００４０】ＶＣＣＤ２を２行分ずつの単位に分け、
Ａ、Ｂ、Ｃ、…の符号を付して図中横方向に示す。ま
た、図中縦方向には時間経過を示す。８段の時間経過、
たとえばｔ１１〜ｔ１８が、図１０に示す１サイクルｃ
に相当する。

【００４１】また、図１０においては、空パケットは２
（ｎ−１）行毎に１つ分布したが、図１１においては、
１０行おきに１つの空パケットを分布する場合を示す。
また、図１０においては、ＶＣＣＤ中ホトダイオード１
に接続された位置の電極のみを示したが、図１１におい
ては、ホトダイオードに接続された電極３およびそれら
の間の電極４を共に示す。

【００４２】時間ｔ０８においては、電極Ａ４とＦ４下
に空パケットが分布している。次の時間ｔ１１において
は、Ｂ１電極およびＧ１電極の電位をミドルレベルＶ_M
とし、その電極下にポテンシャル井戸を形成する。この
ため、Ｂ２電極とＧ２電極下に収容されていた電荷は３
つの電極Ａ４〜Ｂ２およびＦ４〜Ｇ２下に亘って分布す
るようになる。

【００４３】次に時間ｔ１２において、電極Ｂ２とＧ２
下のポテンシャルが上げられる。このため、３電極分に
分布していた電荷は、電極Ａ４、Ｂ１下およびＦ４、Ｇ
１下の２電極分に押し込められる。

【００４４】次に時間ｔ１３においては、２電極分に亘
って形成されていた電位障壁の右側部分、すなわち電極
Ｂ３およびＦ３下のポテンシャルが下げられ、電極Ｂ４
およびＧ４下に蓄積されていた電荷を２電極分にわたっ
て分布させる。

【００４５】時間ｔ１４においては、電極Ｂ１およびＧ
１下のポテンシャルが上げられ、電極Ａ４、Ｂ１の２電
極分および電極Ｆ４、Ｇ１の２電極分に亘って分布して
いた電荷を１つの電極Ａ４およびＦ４下に閉じ込める。
この段階で電極Ｂ２、Ｆ２下に蓄積されていた電荷は、
電極Ａ４、Ｆ４下に１行分移動している。

【００４６】次のタイミングｔ１５においては、電極Ｂ
２およびＧ２下のポテンシャルを下げることによって２
電極分にわたって形成されたバリア部を１電極分とし、
２電極分Ｂ３、Ｂ４およびＧ３およびＧ４にわたって分
布していた電荷を、３電極分Ｂ２〜Ｂ４およびＧ２〜Ｇ
４にわたって分布させる。

【００４７】次にｔ１６において、電極Ｂ４およびＧ４
下のポテンシャルを上げ、３電極分にわたって分布して
いた電荷を２電極分に縮める。続いて時間ｔ１７におい
ては、さらに電極Ｂ３およびＧ３下のポテンシャルを上
げ、２電極分にわたって分布していた電荷を１電極分に
閉じ込める。この段階で電極Ｂ４、Ｆ４下に蓄積されて
いた電荷は、電極Ｂ２、Ｆ２に１行分移動している。

【００４８】次に時間ｔ１８において、電極Ｂ４および
Ｇ４下のポテンシャルを下げると、そこに空パケットが
形成される。このような動作により、時間ｔ０８におい
てＡ４およびＦ４に存在していた空パケットは、時間ｔ
１８においては２行分移動した位置Ｂ４およびＧ４に移
動されている。すなわち、Ｂ段の各電荷が１行移動する
間に空パケットは２行移動している。

【００４９】なお、時間ｔ１１からｔ１８までの期間に
おける電荷移動は、Ｂ段およびＧ段の各電極下のポテン
シャルを制御することのみによって行なわれる。すなわ
ち、この間Ａ段、Ｃ〜Ｆ段は停止状態に保持される。Ａ
段からＥ段までの蓄積電荷が各々１行移動するには、同
様のサイクルが５回繰り返される。

【００５０】時間ｔ２１からｔ２８においては、Ｃ段お
よびＨ段（図示せず）のポテンシャルを制御し、時間ｔ
１１からｔ１８までと同様の動作をさせることにより、
Ｂ４およびＧ４に存在していた空パケットをＣ４および
Ｈ４（図示せず）に移動させる。このような電荷転送を
繰り返すことにより、ＶＣＣＤ内での電荷転送速度より
も１０倍の速度で空パケットをＶＣＣＤ内に移動させる
ことができる。

【００５１】また、たとえば電極Ｂ２およびＢ４下に存
在していた電荷は、時間ｔ１１からｔ１８までの１サイ
クルによって電極Ａ４およびＢ２下に移動される。この
ように電荷位置が移動することにより、暗電流の発生は
低減する。また、同一電荷が同一位置に保持される時間
が制限される。このため、固定パターンノイズの発生も
防止される。

【００５２】図１２は、上述のような電荷転送を制御す
る固体撮像装置の回路を示す。図中、左側にはホトダイ
オードＰＤ１の行列、ホトダイオード行列の各列に結合
した垂直電荷転送路ＶＣＣＤ２、複数のＶＣＣＤ２の下
端に接続された水平電荷転送路ＨＣＣＤ５が示されてい
る。

【００５３】読み出しパルス制御回路１７は、ホトダイ
オードＰＤからＶＣＣＤへ電荷を読み出すための転送ゲ
ート信号φＴＧ１、φＴＧ２を供給する。たとえば、φ
ＴＧ１が奇数行の読出信号、φＴＧ２が偶数行の読出信
号となる。

【００５４】転送パルス制御回路１８は、図１１に示す
２行単位内の４種類の転送電極に印加する４種類の駆動
信号φＶ１、φＶ２、φＶ３、φＶ４を供給する。ま
た、制御回路１８は駆動信号が与えられない組の電極へ
バリア形成用電圧ＢＡＷ、蓄積ウェル形成用電圧ＳＴＰ
をこれらの電圧印加を制御するタイミング信号φＩＮＶ
に従って供給する。

【００５５】シフトレジスタ１９は、制御信号φＡ、φ
Ｂ、φＩＮ、φＳＲＬを受け、転送パルス制御回路１８
が電荷転送を行なう部分に対してのみ転送信号を供給す
るように制御する信号Ｓを発生する。

【００５６】図１３は、図１０、図１１に示すような電
荷転送を行なうための制御信号のタイミングチャートを
示す。図１３（Ａ）は制御回路への入力信号φＩＮ、φ
Ａ、φＢ、および図１１に示す４種類の電極に印加する
駆動信号φＶ１、φＶ２、φＶ３、φＶ４およびＨＣＣ
Ｄ５に印加する駆動信号φＨを示す。

【００５７】図１３（Ｂ）は、４種類の電極に印加され
る駆動信号φＶ１、φＶ２、φＶ３、φＶ４を拡大して
示すタイミングチャートである。図１３（Ｂ）におい
て、時間ｔ８においては駆動信号φＶ１およびφＶ３が
ローレベルＬにあり、φＶ２およびφＶ４がミドルレベ
ルＭにある。この状態が、図１１におけるｔ０８、ｔ１
８、ｔ２８に相当する。

【００５８】時間ｔ１においては、駆動信号φＶ１がロ
ーレベルＬからミドルレベルＭに変化する。ローレベル
は、たとえば−８〜−９Ｖの電位であり、ミドルレベル
Ｍは、たとえば０Ｖの電位である。駆動信号φＶ１がミ
ドルレベルに変化すると、対応する電極の下はバリア状
態からウェル状態に変化する。

【００５９】図１１において、時間ｔ１１の電極Ｂ１、
Ｇ１および時間ｔ２１の電極Ｃ１がこの状態に相当す
る。図１３（Ｂ）において、時間ｔ２においては、駆動
信号φＶ２がミドルレベルＭからローレベルＬに変化す
る。この駆動信号φＶ２の変化により、対応する２番目
の電極下はウェル状態からバリア状態に変化する。図１
３（Ｂ）の時間ｔ２は、図１１におけるｔ１２、ｔ２
２、…に対応する。

【００６０】図１３（Ｂ）における時間ｔ３において
は、駆動信号φＶ３がローレベルＬからミドルレベルＭ
に変化する。この駆動信号φＶ３の変化により、対応す
る３番目の電極下はバリア状態からウェル状態に変化す
る。図１３（Ｂ）の時間ｔ３は、図１１における時間ｔ
１３、ｔ２３、…に対応する。

【００６１】図１３（Ｂ）における時間ｔ４において
は、駆動信号φＶ１がミドルレベルＭからローレベルＬ
に変化する。この駆動信号φＶ１の変化により、対応す
る１番目の電極下はウェル状態からバリア状態に変化す
る。この状態は図１１における時間ｔ１４、ｔ２４、…
に対応する。

【００６２】図１３（Ｂ）における時間ｔ５において
は、駆動信号φＶ２がローレベルＬからミドルレベルＭ
に変化する。すなわち、対応する２番目の電極下は、バ
リア状態からウェル状態に変化する。この状態は図１１
における時間ｔ１５、ｔ２５、…に対応する。

【００６３】図１３（Ｂ）における時間ｔ６において
は、駆動信号φＶ４がミドルレベルＭからローレベルＬ
に変化する。対応する４番目の電極下は、ウェル状態か
らバリア状態に変化する。この状態は図１１における時
間ｔ１６、ｔ２６、…に対応する。

【００６４】図１３（Ｂ）における時間ｔ７において
は、駆動信号φＶ３がミドルレベルＭからローレベルＬ
に変化する。対応する３番目の電極下は、ウェル状態か
らバリア状態に変化する。この状態は図１１における時
間ｔ１７、ｔ２７、…に対応する。

【００６５】図１３（Ｂ）における時間ｔ８において
は、初めの時間ｔ８と同様な状態が実現され、ＶＣＣＤ
内においては１つおきにウェルとバリアが分布する。ｔ
１からｔ８までの１サイクルによって、ＶＣＣＤ内に配
置されていた空パケットは２行分移動する。

【００６６】なお、このような制御信号は、空パケット
を移動しようとする段にのみ印加される。その他の段
は、蓄積電荷を保持する停止状態に保たれる。たとえ
ば、電荷を蓄積している電極３下にはミドルレベルの電
位を印加し、電荷を蓄積せず、バリア部を形成している
電極４下には、ローレベルの電位が印加される。

【００６７】上述の例においては、ＶＣＣＤからＨＣＣ
Ｄに電荷を転送する速度よりも十分速い速度、たとえば
数倍ないし数十倍速い速度で空パケットをＶＣＣＤ内に
分布することができる。このため、ＶＣＣＤ内上部に取
り込まれた電荷も、速やかにその位置を変更することに
なる。電荷が一定位置に止まらず、その位置を移動させ
ることにより、暗電流の発生は低減し、固定パターンの
発生は防止される。

【００６８】上述の例においては、最初にＨＣＣＤから
ＶＣＣＤに送り込まれた空パケットが一定距離移動する
毎にＨＣＣＤ内における電荷転送が行なわれる。最初の
空パケットがＶＣＣＤ上端に到達するまでは、ＶＣＣＤ
上段に取り込まれた電荷は同じ位置に保持され、その間
に何回かの水平電荷転送が行なわれる。

【００６９】図１４は、ＶＣＣＤ内に画素部の他に空パ
ケット部を設け、本駆動前に空パケットをＶＣＣＤ全体
に分布させることのできる例を示す。なお、空パケット
部１２の転送電極は直接転送パルス用電極に接続されて
いる。このため、転送パルスが印加されている期間は、
すべての転送電極が動作している。このため、画素部に
比べて転送速度を速くすることができる。図１４におい
て、図中縦方向にＶＣＣＤとＨＣＣＤの１列分を示し、
横方向に時間変化を示す。

【００７０】ＶＣＣＤはホトダイオードの行数に対応し
た行数を有する画素部１１と、ホトダイオードに対応し
ない空パケット部１２を含む。本例においては、４行毎
に１つの空パケットを分布することを考える。

【００７１】たとえば、画素部が１０３６行である場
合、４行に１つの空パケットを分布すると、２５９行分
の電荷が画素部１１から下方にあふれる。このあふれた
電荷を、やはり４行に１行分の空パケットを配置しつつ
収容するためには、３４４行ないし３４５行の空パケッ
ト部１２が必要となる。なお、１行分の不確定性は、Ｖ
ＣＣＤ端部において空パケットを分配する単位の長さを
調整することによって生じる。

【００７２】サイクルｃ０において、全ホトダイオード
から蓄積電荷をＶＣＣＤに取り込む。この状態におい
て、ＶＣＣＤの画素部１１の全ての行は蓄積電荷を取り
込む。なお、各行には２つの電極が形成されているが、
ホトダイオードに対応する電極のみを図示する。

【００７３】サイクルｃ１においては、ＶＣＣＤの画素
部１１に空パケット部１２から空パケットを送り込む。
本例においては、１サイクルで空パケットが４行移動す
ることとする。引き続くサイクルｃ２、ｃ３において
は、それぞれ空パケットを画素部１１に送り込み、下か
ら４行目、下から８行目、下から１２行目を空パケット
とする。

【００７４】このようにして、順次空パケットを送り込
むと、空パケット部１２が３４４行の場合、サイクルｃ
２５８においては、空パケットを送り込むことによって
画素部１１から空パケット部１２に転送された電荷が、
空パケット部１２の最下行に到達する。

【００７５】次のサイクルｃ２５９においては、さらに
もう１つの空パケットがＶＣＣＤに送り込まれると同時
に、ＶＣＣＤからあふれた蓄積電荷がＨＣＣＤ５に転送
される。ここで、ＨＣＣＤ５に転送された電荷を水平方
向に転送し、１行分の画像を読み出す。

【００７６】引き続くサイクルｃ２６０、ｃ２６１、…
においては、それぞれＨＣＣＤの画像電荷転送によって
ＨＣＣＤ内に形成される空パケットをＶＣＣＤ２の空パ
ケット部１２に送り込むことにより、１行ずつの蓄積電
荷をＨＣＣＤに転送し、水平方向に転送することによっ
て画像信号を読み出す。

【００７７】本例においては、空パケットをＶＣＣＤに
分布する工程を垂直ブランキング期間ＶＢＬＫにおいて
行ない、各行の画像信号の読み出しを引き続くＨ走査期
間内において行なう。本例におけるＶＣＣＤ内の電荷転
送は、４行を単位として行なわれるので、８相駆動信号
によって行なうことができる。

【００７８】但し、図１４の例では空パケット部が３４
５行も必要となり、チップサイズが大きくなるデメリッ
トがある。図１５は、他の電荷転送形態を示す。図１５
において、縦方向には１列分のＶＣＣＤ２およびＨＣＣ
Ｄ５を示し、横方向には時間変化を示す。

【００７９】本例においては、図１０に示す例同様、Ｖ
ＣＣＤ内に空パケットを送り込み、かつ図１４に示す例
同様、ＶＣＣＤ２内に画素部１１の他、空パケット部１
２を設け、画素部１１から移動した電荷を空パケット部
１２に収容する。

【００８０】このため、空パケット部１２全行が画素部
からの電荷で満たされるまでは、ＨＣＣＤにおける電荷
転送を行なう必要が省略され、図１０に示す例と比較し
てより短時間に空パケットをＶＣＣＤ上端まで転送する
ことができる。

【００８１】図８は、ＶＣＣＤおよびＨＣＣＤにおける
電荷転送を説明するための図である。図８（Ａ）は、Ｖ
ＣＣＤとＨＣＣＤの関係を示す。ＶＣＣＤから１行分の
電荷がＨＣＣＤに転送された後、ＨＣＣＤ中をシリアル
に電荷が転送される。ＨＣＣＤ中を電荷転送している
間、ＶＣＣＤにおいて電荷転送を行なうと、読み出され
た電荷に雑音が混入してしまう。従って、ＨＣＣＤを電
荷転送する間は、ＶＣＣＤの電荷転送を行なうことがで
きない。

【００８２】図８（Ｂ）に示すように、１水平期間１Ｈ
は、水平走査期間ＨＳと水平ブランキング期間ＨＢとに
分割される。水平走査期間ＨＳの間、ＨＣＣＤの電荷転
送が行なわれ、水平ブランキング期間ＨＢの間ＶＣＣＤ
の電荷転送が行なわれる。

【００８３】空パケットを転送する場合は、図８（Ａ）
の破線矢印に示すように、電荷転送とは逆方法に空パケ
ットが転送される。１水平期間内に空パケットが転送さ
れる長さを長くしようとすると、水平ブランキング期間
ＨＢは、その転送を行なうのに十分なだけの時間長を有
さなくてはならない。水平走査期間ＨＳは、ＨＣＣＤに
おける一定の電荷を転送するのに十分な時間を確保する
必要がある。

【００８４】空パケットが速くＶＣＣＤ上端に到達する
ようにしようとすれば、１水平期間内に空パケットが転
送される長さを長くする方が好ましい。しかしながら、
空パケットの転送長を長くすると、同一タイミング信号
を用いる限り、水平期間１Ｈが長くなってしまう。する
と、ＶＣＣＤ上端における電荷を速く動かすことがで
き、白キズを低減することはできるが、全電荷を読み出
すための時間は１Ｈが長くなった分長くなってしまう。
全電荷を読み出すのに必要な時間が長くなると、暗電流
差が大きくなってしまう。

【００８５】暗電流差を小さくするためには、１Ｈの長
さを短くすることが望ましい。１Ｈの長さを短くしよう
とすると、水平ブランキング期間ＨＢの長さが短くな
り、１水平期間１Ｈ中にＶＣＣＤ中を転送できる空パケ
ット転送長が短くなってしまう。すると、ＶＣＣＤ上端
における電荷を駆動するまでの時間が長くなり、白キズ
が増加してしまう。

【００８６】以上の問題点を解決するために、空パケッ
ト部を設け、空パケットを画素部１１に分散させる分散
工程と、信号電荷を水平ＣＣＤより読み出す転送工程と
で空パケットの転送させる間隔を分けて最適化する方法
を見い出した。以下、本発明の実施例を説明する。

【００８７】図１は、本発明の実施例による固体撮像装
置の構成を概略的に示す。本出願人の先の提案による固
体撮像装置と同様の部分には、同様の参照記号を付して
ある。ホトダイオードＰＤが行列状に配列され、光電変
換部を構成する。ホトダイオードの各列に結合して、Ｖ
ＣＣＤが配置されている。ＶＣＣＤは、ホトダイオード
ＰＤに対応する画素部１１と、光電変換部外に延在する
空パケット部１２を有する。

【００８８】ＶＣＣＤの下端（空パケット部１２の下
端）は、ＨＣＣＤに接続されている。ホトダイオードＰ
Ｄの画素数は、たとえば水平方向に１２８０、垂直方向
に１０２４とする。また、空パケット部は水平方向に１
２８０、垂直方向に２６とする。

【００８９】ホトダイオードＰＤおよびＶＣＣＤを制御
するため、図中右側に示すように読出パルス制御回路１
７、転送パルス制御回路１８、シフトレジスタ１９、制
御回路２０が設けられている。読出パルス制御回路１７
には、ホトダイオードＰＤから垂直転送路ＶＣＣＤに電
荷を読み出すために必要な電圧ＴＧが供給されている。
転送パルス制御回路１８には、ＶＣＣＤ駆動パルス形成
用の信号Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４が供給され、さらに駆
動パルスが供給されない領域に電位井戸および電位障壁
を形成するために必要な信号ＩＮＶ、ＢＡＷ、ＳＴＰが
供給されている。シフトレジスタ１９には、ＶＣＣＤの
駆動領域を順次シフトするために用いられる信号φＡ、
φＢ、φＩＮ、φＳＲＬが供給される。制御回路２０
は、固体撮像装置全体の制御を行なう。

【００９０】図２は、図１に示す固体撮像装置の回路を
より具体的に示す。ホトダイオードＰＤとＶＣＣＤの構
成は図１に示すものと基本的に同様であるが、空パケッ
ト部にもホトダイオードを設け、表面を遮光してＯＢ段
差の検出に用いる。シフトレジスタ１９は、ＶＣＣＤの
駆動領域を順次シフトさせるためのシフト信号Ｓを出力
する。シフト信号Ｓ１が出力されている間は、第１行目
および第２行目に対応するＶＣＣＤの転送電極のみが駆
動される。同様、信号Ｓ２が出力されている間は、第３
行目、第４行目に対応するＶＣＣＤの転送電極のみが駆
動される。

【００９１】シフト信号Ｓが供給されない領域において
は、ＶＣＣＤ中の電荷転送は行なわれない。垂直方向に
電荷転送が行なわれない間、蓄積された電荷を保持する
ために、信号φＩＮＶが供給される。シフト信号Ｓが供
給されているときは、転送パルス制御回路１８右側のト
ランジスタ列がオンになり、駆動信号φＶ１、φＶ２、
φＶ３、φＶ４がＶＣＣＤに供給され、シフト信号Ｓが
供給されないときは、転送パルス制御回路１８左側に２
列で示されたトランジスタがオンになり、ＶＣＣＤの電
荷が蓄積される電極にはストレージ電圧ＳＴＰ（ミドル
レベル）、障壁となっている電極にはバリア電圧ＢＡＷ
（ローレベル）が各ＶＣＣＤ電極に供給される。また、
ホトダイオードＰＤからＶＣＣＤに電荷を読み出す際に
は、読出パルス制御回路１７を介して読出信号φＴＧが
与えられる。

【００９２】なお、ＨＣＣＤには２相駆動信号φＨ１、
φＨ２が供給される。ＨＣＣＤの出力は、出力アンプを
介して読み出される。リセット信号φＲＳは、電荷信号
読み出し毎に出力アンプ部のリセットを行なう。

【００９３】図３は、図１、図２に示すシフトレジスタ
１９の構成をより具体的に示す。シフト段ＳＦ１、ＳＦ
２、…が直列に接続され、終了段ＥＸで終端している。
φＡ、φＢが供給されている時にφ１Ｎが入力するとシ
フトレジスタの動作が始まる。入力パルスはφＡ、φＢ
の回数分シフトされる。

【００９４】シフト段ＳＦ１は信号Ｓ１を出力し、次段
ＳＦ２を活性化する。シフト段ＳＦ２が活性化される
と、信号Ｓ２を出力し、シフト段ＳＦ１を終了させる。
このように、シフト段ＳＦは順次活性化される段を移動
させる。

【００９５】図４は、図１〜図３に示す回路の制御信号
のタイミングチャートである。図中上から水平同期信号
ＨＤ、垂直同期信号ＶＤ、ＶＣＣＤ駆動信号φＶ１〜φ
Ｖ４、ホトダイオードからの画像読出信号φＴＧ、ＶＣ
ＣＤ内の転送領域制御信号φＩＮ、φＡ、φＢ、ＨＣＣ
Ｄ駆動信号φＨ１、φＨ２、リセット信号φＲＳが示さ
れている。

【００９６】ＶＤに指示され垂直期間が開始すると、シ
フトレジスタリセット期間が開始し、シフトレジスタに
φＡ、φＢが供給され、シフトレジスタの全段がリセッ
トされる。

【００９７】続いて、空パケット転送期間が開始する。
空パケット転送期間においては、シフトレジスタにφ
Ａ、φＢが供給され、φＩＮが一度供給されるたびに空
パケット部から空パケットが画素部の垂直ＣＣＤへ注入
され、転送が開始される。この時、画素部の信号電荷は
空パケットと入れ代わり、１行ＨＣＣＤ側へ移動する。
空パケットが転送される長さは、φＡ、φＢのパルス数
で決定される。

【００９８】従って、φＡ、φＢのパルス数（Ｎ／２）
毎にφ１Ｎパルスを入れることにより、Ｎ行おきに空パ
ケットを転送させることができる。空パケット転送期間
においては、φＡ、φＢおよびＶＣＣＤ駆動信号φＶ１
〜φＶ４が全水平期間を通して供給される。

【００９９】従って、ＶＣＣＤにおいては、全水平期間
を通して空パケット転送が行なわれる。たとえば、空パ
ケット転送期間には１水平期間毎に空パケットが１行Ｖ
ＣＣＤに供給され、ＶＣＣＤ中をＮ＝４０行転送され
る。空パケット部を２６行とすると、最初の１Ｈで空パ
ケットは画素部の下から１４行まで進行する。

【０１００】空パケットがＶＣＣＤ上端に到達するまで
この動作を繰り返すと、空パケット部１２も画素部１１
から次々と移動した画素電荷によって満たされる。１水
平期間に空パケットが４０行駆動される場合には、画素
部１１から２６行の電荷信号が空パケット部１２に供給
され、空パケットは画素部１１に４０行おきに分散され
る。空パケット部１２を２６行とすると、空パケット部
最下行に信号電荷が転送される水平期間に、最も上側の
空パケットは上端から１１行目まで達する。

【０１０１】空パケット転送期間が終了すると、本駆動
期間が開始する。本駆動期間においては、各水平期間の
水平ブランキング期間においてのみ、ＶＣＣＤの駆動が
行なわれる。残りの水平走査期間においては、ＨＣＣＤ
駆動信号φＨ１、φＨ２が供給され、ＨＣＣＤ中の電荷
転送が行なわれる。水平ブランキング期間においては、
φ１Ｎを１回入力することにより、ＨＣＣＤから１行の
空パケットがＶＣＣＤに供給され、ＶＣＣＤ中をＭ＝８
行分駆動される。最も上の空パケットは最初の水平期間
で３行目まで上がり、２回目の水平期間で最上行に達す
る。

【０１０２】なお、空パケット部を２７行とすると、空
パケット転送期間が１水平期間長くなるが、空パケット
転送期間が終了した時には、ＶＣＣＤ最上行まで空パケ
ットが到達する。従って、ＶＣＣＤ上端の信号電荷を転
送し始めるまでの時間は、１水平期間短くなる。

【０１０３】本駆動期間においては、１Ｈに１行の画像
電荷が読み出されるため、１０２４行の画像電荷を読み
出すためには、１０２４Ｈが用いられる。なお、図５、
図６に空パケット転送期間および本駆動期間においける
信号波形をより詳細に示す。

【０１０４】図７は、本駆動期間における画像電荷がど
のように転送されるのかを示す概略図である。図中横方
向にＨＣＣＤとＶＣＣＤの１列分を示し、縦方向に時間
変化を示す。２行分４つの転送電極が１組となり、シフ
ト信号Ｓにより活性化され、電荷駆動を行なう。水平ブ
ランキング期間（垂直転送期間）においては、ＶＣＣＤ
の活性領域が順次シフトし、空パケットが図中左から右
に転送される。水平転送期間においては、ＶＣＣＤ中の
電荷転送は停止され、ＨＣＣＤの電荷転送が行なわれ
る。再び垂直転送期間が開始すると、ＶＣＣＤにおける
電荷転送が行なわれる。

【０１０５】本実施例例においては、ホトダイオードＰ
ＤからＶＣＣＤに電荷が読み出された後、空パケット転
送期間においては全水平期間を利用して画素部１１内に
空パケットを分配する。この期間に画素部１１から移動
した電荷信号は、空パケット部１２に収容される。従っ
て、空パケット部１２が満たされるまでは、ＨＣＣＤに
電荷は供給されず、たとえ水平駆動信号φＨが供給され
ても、ＨＣＣＤから電荷出力は発生しない。従って、全
水平期間を利用してＶＣＣＤの電荷転送を行なっても障
害は生じない。

【０１０６】空パケット転送期間においては、１水平期
間に空パケットを２０段（４０行）転送し、本転送期間
においては、１水平期間に空パケットを４段（８行）転
送する場合を説明する。ＶＣＣＤの１段（２行）を駆動
するためには、たとえば単位周期ｆ_Hを約７０ｎｓｅｃ
とした場合、８８ｆ_Hが必要である。

【０１０７】ＨＣＣＤの転送においては、１画素の転送
に１ｆ_Hが必要である。１水平期間１Ｈを１８２０ｆ_H
とする。空パケット転送期間においては、１７６０ｆ_H
を用いて空パケットを２０段（４０行）転送する。する
と、空パケット転送期間Ｔ１は、Ｔ１＝１８２０ｆ_H×２６となる。

【０１０８】本転送期間においては、水平ブランキング
期間にＶＣＣＤ中で４段（８行）の転送を行なうものと
する。水平画素数は１２８０であり、ＨＣＣＤの駆動に
は１２８０ｆ_Hが必要である。従って、駆動に必要な時
間は合計（１２８０＋８８×４）ｆ_Hであり、１水平期
間１８２０ｆ_H中に十分収まる。

【０１０９】画像電荷は１０２４行あり、これらの全電
荷を読み出すのに必要な時間Ｔ２は、Ｔ２＝１８２０ｆ_H×１０２４である。従って、１フレームの全画素を読み出すために
必要な時間は、１フレーム＝Ｔ１＋Ｔ２＝１，９１１，０００ｆ_H である。

【０１１０】比較のため、水平ブランキング期間中のみ
に空パケットの転送を行ない、空パケット分配と本転送
を行なった場合を説明する。水平ブランキンブ期間に２
０段（４０行）の空パケット転送を行なうとすると、１
Ｈの長さが３０４０ｆ_Hとなり、１フレームの時間は
３，１９２，０００ｆ_Hとなる。

【０１１１】従って、本実施例のフレーム時間は、比較
例の約０．６倍となる。全フレーム読み出しに必要な時
間が約０．６倍となるため、暗電流差も約０．６倍に減
少する。

【０１１２】なお、比較例においては１水平期間に２０
段（４０行）空パケットを転送するとしたため、空パケ
ットがＶＣＣＤ上端に達するまでの水平期間数は同一で
あるが、１水平期間１Ｈの長さが３０４０ｆ_Hと長くな
ったため、ＶＣＣＤ上端の電荷が移動を開始するまでに
必要な時間も長くなっている。

【０１１３】また、図１２のように空パケット部のない
場合には、水平ブランキング期間のみにおいて空パケッ
トの転送を行ない、１水平ブランキング期間に４段の空
パケット転送を行なうとした場合には、ＶＣＣＤ上端に
おける電荷の最大停止時間は約１７ｍｓとなり、白キズ
レベルとしては２５ｍＶ（５０℃）のものもあらわれ
る。この場合、全画素読み出しに必要な時間は約１３４
ｍｓである。この全画素読み出しに必要な時間は、暗電
流差を表す。

【０１１４】本実施例による場合、ＶＣＣＤ上端の電荷
の最大停止時間は約３ｍｓであるため、上記２５ｍＶの
白キズのレベルは約５ｍＶとなる。白キズレベルは大幅
に減少していることが分かる。また、全画素読み出しに
必要な時間は、約１３８ｍｓであり、この比較例の全画
素読み出し時間とほとんど変化しない。

【０１１５】このように、本実施例のように、白キズを
無視できる程度に減少させ、かつ暗電流差を比較的低い
レベルに抑制することが出来る。以上実施例に沿って本
発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるもので
はない。たとえば、種々の変更、改良、組み合わせ等が
可能なことは当業者に自明であろう。

【０１１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
固体撮像装置の暗電流差を比較的低く抑制し、かつ白キ
ズレベルを減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による固体撮像装置の構成を示
す概略図である。

【図２】図１に示す構成をより具体的に示す回路図であ
る。

【図３】図１の構成におけるシフトレジスタの回路図で
ある。

【図４】図１の構成における制御信号のタイミングチャ
ートである。

【図５】図１の構成における制御信号のタイミングチャ
ートである。

【図６】図１の構成における制御信号のタイミングチャ
ートである。

【図７】図１の実施例における電荷転送を説明するため
の概略図である。

【図８】空パケット転送方式による固体撮像装置の課題
を説明するための概略図である。

【図９】インターライン型固体撮像装置の構成を示す概
略図である。

【図１０】先の提案による固体撮像装置を説明するため
の概略図である。

【図１１】図１０の固体撮像装置におけるＶＣＣＤ内の
電荷転送を説明するための概略図である。

【図１２】図１０に示す固体撮像装置の構成をより具体
的に示す概略図である。

【図１３】図１２の構成における制御信号のタイミング
チャートである。

【図１４】先の提案による固体撮像装置の他の形態を示
す概略図である。

【図１５】先の提案による固体撮像装置の他の形態を示
す概略図である。

【符号の説明】

１ホトダイオード（光電変換素子）２ＶＣＣＤ３、４転送電極５ＨＣＣＤ６空パケット７トランスファゲート１１画素部１２空パケット部１７読出パルス制御回路１８転送パルス制御回路１９シフトレジスタ２０制御回路

フロントページの続き (72)発明者迫田亜紀夫宮城県黒川郡大和町松坂平１丁目６番地富士フイルムマイクロデバイス株式会社内 (56)参考文献特開平５−130525（ＪＰ，Ａ) 特開平６−141244（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/335

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】行列状に配置された多数個の光電変換素
子と、前記光電変換素子の各列に隣接して配置され、光
電変換素子に蓄積された電荷を取り込むことのできる画
素部と所定行数の空パケット部とを有する複数列の垂直
ＣＣＤと、前記複数列の垂直ＣＣＤに接続され、垂直Ｃ
ＣＤから転送される電荷を並列に受け、直列に出力する
ことのできる水平ＣＣＤとを有する固体撮像装置の駆動
を一定の水平期間を用いて駆動する方法であって、前記多数個の光電変換素子に蓄積された信号電荷を全て
同時に垂直ＣＣＤの画素部に取り込む工程と、前記各垂直ＣＣＤの信号電荷群中へ電荷の存在しない状
態である空パケットを送り込み転送してＮ行当たり１行
の空パケット分布を形成しつつ、画素部最下行に存在し
た信号電荷が空パケット部最下行に転送されるまで、こ
の動作を繰り返す空パケット分散工程と、各水平期間において、水平ブランキング期間に垂直ＣＣ
Ｄから水平ＣＣＤに１行分の信号電荷を転送するととも
に水平ＣＣＤから垂直ＣＣＤに１行分の空パケットを送
り込み、該空パケットをＮ＞ＭであるＭ行分垂直ＣＣＤ
を上方に転送させ、水平走査期間に垂直ＣＣＤの転送動
作は止め、水平ＣＣＤ内で１行分の信号電荷の転送を行
なう転送工程とを含む固体撮像装置の駆動方法。
【請求項２】前記空パケット分散工程は、前記画素部
の最上行まで空パケットを送り込む請求項１記載の固体
撮像素子の駆動方法。
【請求項３】前記空パケット部の行数と前記Ｎとの積
は、前記画素部の行数以上である請求項１ないし２記載
の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項４】前記Ｍは８であり、前記Ｎは４０である
請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置の駆動方
法。
【請求項５】行列状に配置された多数個の光電変換素
子と、前記光電変換素子の各列に隣接して配置され、光
電変換素子に蓄積された電荷を取り込むことのできる画
素部と所定行数の空パケット部を有する複数列の垂直Ｃ
ＣＤと、前記複数列の垂直ＣＣＤに接続され、垂直ＣＣＤから転
送される電荷を並列に受け、直列に出力することのでき
る水平ＣＣＤと、全光電変換素子から蓄積信号電荷を同時に垂直ＣＣＤに
取り込み、垂直ＣＣＤ中の信号電荷群中へ空パケットを
送り込み転送してＮ行当たり１行の空パケット分布を形
成しつつ、画素部最下行に存在した信号電荷が空パケッ
ト部最下行に転送されるに至った後、各水平期間におい
て水平ブランキング期間内に水平ＣＣＤから垂直ＣＣＤ
に１行の空パケットを送り込み、Ｎ＞ＭであるＭ行空パ
ケットを垂直ＣＣＤ上方に転送する制御回路とを含む固
体撮像装置。
【請求項６】前記制御回路は、垂直ＣＣＤを各段ｋ行
の段構成とし、垂直ＣＣＤの選択された段のみに順次駆
動信号を与える駆動回路を含む請求項５記載の固体撮像
装置。