JPH04280179A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静止画撮像と動画撮像
の機能を有し、静止画を撮像するときには、電子シャッ
ター動作を行うと共にノンインターレース・フルフレー
ム走査読出しで撮像し、動画を撮像するときには、イン
ターレース・フィールド走査読出しで撮像を行う電荷結
合型固体撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、本願発明者は、ノンインターレー
ス・フルフレーム走査読出しで静止画を撮像する電荷結
合型固体撮像装置（ＣＣＤ）を、特願平２−１７８６５
４号、特願平２−１７８６５５号、特願平２−１７８６
５６号等で開示した。この電荷結合型固体撮像装置は、
画素に相当する複数のフォトダイオードを列方向と行方
向に沿ってマトリクス状に配列形成し、列方向に沿って
配列するフォトダイオード群に隣接して垂直電荷転送路
が形成されている。そして、垂直電荷転送路には、各画
素列に対して一対ずつの電荷転送用のゲート電極を設け
、所定タイミングの駆動信号によってこれらの転送ゲー
ト電極を駆動することにより、画素信号を所謂ドミノ倒
しの如く順番に走査して読出す。

【０００３】これによれば、従来から知られている４相
駆動方式等を適用した電荷結合型固体撮像装置に較べて
、スメアの影響を受けず、又、垂直解像度を向上するこ
とができる等の効果が得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の電荷
結合型固体撮像装置は、ノンインターレース・フルフレ
ーム走査読出しで静止画像を撮像するのに適しているが
、動画を撮像するのに適した機能を有していなかった。 本発明は、従来のノンインターレース・フルフレーム走
査読出しで静止画像を撮像する機能と、動画撮像を行う
のに適した機能とを具備した新規な電荷結合型固体撮像
装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、先の特願平２−１７８６５４号、特
願平２−１７８６５５号、特願平２−１７８６５６号等
で開示した静止画撮像の機能を有する電荷結合型固体撮
像装置に、更に動画撮像の機能を加えることによって、
静止画撮像と動画撮像との両方の機能を備える電荷結合
型固体撮像装置を対象とする。そして、このような電荷
結合型固体撮像装置に対し、各転送ゲート電極に所定タ
イミングの転送ゲート信号を印加することによって、奇
数フィールド走査と偶数フィールド走査の走査読出を行
うこととした。

【０００６】そして、一実施態様として、奇数フィール
ドに該当する画素信号と偶数フィールドに該当する画素
信号とを個々独立に読み出すように転送ゲート信号のタ
イミングを設定すると共に、他の実施態様として、奇数
フィールドに該当する画素信号と偶数フィールドに該当
する画素信号とを所定の関係で混合して混合画素信号と
して読み出すように転送ゲート信号のタイミングを設定
することとした。

【０００７】

【作用】このような構成を有する本発明によれば、受光
部中の光電変換素子と垂直電荷転送路を分離して形成し
、露光後に画素信号を光電変換素子から垂直電荷転送路
へ転送してから走査読出しを行うので、電子シャッター
機能を有する。更に、静止画撮像の時は、垂直電荷転送
路中の画素信号を水平電荷転送路側に位置するものから
順番に所謂ドミノ倒しのようにして転送を行うので、転
送ゲート電極の数を低減して垂直解像度の向上を図るこ
とができると共に、ノンインターレース・フルフレーム
走査読出しが可能であり、鮮明な静止画像を提供できる
。更に、動画撮像のときは、電子シャッター機能と共に
フィールド走査読出しを行うことができる。このように
、本発明によれば、静止画撮像及び動画撮像の両者の機
能を有する高解像型の電荷結　　合型固体撮像装置を提
供することができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明による電荷結合型固体撮像装置
の第１の実施例を図面と共に説明する。尚、静止画撮像
の機能を有するカメラ一体型ビデオテープレコーダ（Ｖ
ＴＲ）等の撮像機器に適用した場合を説明する。まず、
この種の撮像機器の全体構造を図１と共に説明すると、
図１において、１は撮像レンズ等から成る撮像光学系、
２は機械式の絞り機構、３は本発明を適用した電荷結合
型固体撮像装置であり、夫々が撮像光学系１の光軸に合
わせて順番に配列されると共に、被写体光学像を電荷結
合型固体撮像装置３の受光領域に入射する構成となって
いる。

【０００９】更に、４は信号処理回路、５は記録機構で
あり、電荷結合型固体撮像装置３から出力される画素信
号を信号処理回路４で色分離やγ補正や白バランス調整
等を行うと共に輝度信号と色差信号を形成し、記録機構
５においてこれらの輝度信号と色差信号に対して記録可
能な変調処理を行ってから磁気記録媒体等に記録する。 そして、同期制御回路６が、静止画撮像と動画撮像のた
めに、絞り機構２、電荷結合型固体撮像装置３の読出し
タイミング、信号処理回路４及び記録機構５の動作を同
期制御することにより、撮像から記録までの一連の動作
を処理する。

【００１０】電荷結合型固体撮像装置３の全体の概略構
造を図２に示す。この電荷結合型固体撮像装置は、半導
体集積回路製造技術により、半導体基板中に適宜の種類
且つ不純物濃度の層を埋設すると共に、該半導体基板上
に電極層等を積層することにより形成される。受光部７
は、半導体基板中のｐウェル層（図示せず）内にｎ＋　
形不純物からなる複数の不純物層を列方向Ｙ及び行方向
Ｘにマトリクス状に配列形成することにより、ｍ×ｎ個
のフォトダイオード（図中、各列毎にＰ１　，　Ｐ２　
〜Ｐｎ　で示す）を形成し、列方向Ｙに配列される各フ
ォトダイオード群に隣接してｎ形の不純物層を形成する
ことにより、ｍ行の垂直電荷転送路Ｌ１　〜Ｌｍ　（図
中には、一部の垂直電荷転送路Ｌｉ　，　Ｌｉ＋１　，
　Ｌｉ＋２　を示す）が形成されている。

【００１１】又、これらの垂直電荷転送路の先端部分に
、高濃度のｎ型不純物から成り不要電荷を廃棄するため
のドレイン部８が埋設され、終端部分には、２相駆動方
式又は４相駆動方式の駆動信号α１　，　α２　に同期
して電荷を転送する水平電荷転送路９が形成されている
。更に、これらの垂直電荷転送路上には、図示するよう
に、各列のフォトダイオードに対して一対ずつの転送ゲ
ート電極Ｇ１１　，Ｇ２１，　Ｇ３１　，Ｇ４１、Ｇ１
２　，Ｇ２２　，Ｇ３２　，Ｇ４２〜Ｇ１ｎ／２，　Ｇ
２ｎ／２　，Ｇ３ｎ／２　，Ｇ４ｎ／２が積層されてい
る。 尚、Ｙ列方向にｎ列のフォトダイオードＰ１　〜Ｐｎ　
が形成されるので、転送ゲート電極の総数は２×ｎ本と
なる。又、説明の都合上、転送ゲート電極を一般的に符
号Ｇｊｋで表すと、添字ｋは４個の転送ゲート電極を１
組として各組の順番を示し、添字ｊは各組内の４本の転
送ゲート電極の順番を示す。従って、第１組（ｋ＝１）
の転送ゲート電極をＧ１１　，Ｇ２１，　Ｇ３１　，Ｇ
４１で示し、最終組（ｋ＝ｎ／２）の転送ゲート電極を
Ｇ１ｎ／２，　Ｇ２ｎ／２　，Ｇ３ｎ／２　，Ｇ４ｎ／
２で示す。

【００１２】又、図中のＴｇ　で示す（１カ所だけ代表
して示す）トランスファゲートとなる部分とフォトダイ
オードの部分と、垂直電荷転送路及び水平電荷転送路の
部分を除く周囲にｐ＋　形の不純物層から成るチャンネ
ルストッパ（図中の点線で囲む斜線部分）が形成されて
いる。そして、転送ゲート電極Ｇ１１　，Ｇ２１，　Ｇ
３１　，Ｇ４１　　〜　　Ｇ１ｎ／２，　Ｇ２ｎ／２　
，Ｇ３ｎ／２　，Ｇ４ｎ／２は、第１の駆動回路１０、
第２の駆動回路１１及び第３の駆動回路１２から供給さ
れる後述の所定タイミングの駆動信号に同期して画素信
号の転送動作を行う。

【００１３】まず、第１の駆動回路１０の構造を説明す
る。各組の第１番目の転送ゲート電極Ｇ１１，Ｇ１２，
Ｇ１３，Ｇ１４〜Ｇ１ｎ／２の各端部がＮＭＯＳトラン
ジスタＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，Ｍ１４〜Ｍ１ｎ／２を
介して、タイミング信号φＬ１の信号線に接続し、各組
の第２番目の転送ゲート電極Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３，
Ｇ２４〜Ｇ２ｎ／２の各端部がＮＭＯＳトランジスタＭ
２１，Ｍ２２，Ｍ２３，Ｍ２４〜Ｍ２ｎ／２を介して、
タイミング信号φＬ２の信号線に接続し、各組の第３番
目の転送ゲート電極Ｇ３１，Ｇ３２，Ｇ３３，Ｇ３４〜
Ｇ３ｎ／２の各端部がＮＭＯＳトランジスタＭ３１，Ｍ
３２，Ｍ３３，Ｍ３４〜Ｍ３ｎ／２を介して、タイミン
グ信号φＬ３の信号線に接続し、各組の第４番目の転送
ゲート電極Ｇ４１，Ｇ４２，Ｇ４３，Ｇ４４〜Ｇ４ｎ／
２の各端部がＮＭＯＳトランジスタＭ４１，Ｍ４２，Ｍ
４３，Ｍ４４〜Ｍ４ｎ／２を介して、タイミング信号φ
Ｌ４の信号線に接続する。そして、全てのＮＭＯＳトラ
ンジスタＭ１１〜Ｍ４ｎ／２のゲート電極にタイミング
信号φＧ　が印加され、タイミング信号φＧ　が“Ｍ”
レベルのときに導通し、“Ｌ”レベルのときに遮断とな
る。

【００１４】更に、各組の第２番目の転送ゲート電極Ｇ
２１，Ｇ２２，Ｇ２３〜Ｇ２ｎ／２の各端部には、ベー
ス接点に信号φＦＳＡ　が印加されるｎｐｎトランジス
タＱ２１，Ｑ２２，Ｑ２３〜Ｇ２ｎ／２の各エミッタ接
点が接続し、各組の第４番目の転送ゲート電極Ｇ４１，
Ｇ４２，Ｇ４３〜Ｇ４ｎ／２の各端部には、ベース接点
に信号φＦＳＢ　が印加されるｎｐｎトランジスタＱ４
１，Ｑ４２，Ｑ４３〜Ｇ４ｎ／２の各エミッタ接点が接
続し、全てのｎｐｎトランジスタＱ２１〜Ｑ４ｎ／２の
コレクタ接点には電圧ＶＳ　が印加されている。次に、
第２の駆動回路１１を説明すると、タイミング信号φＲ
１〜φＲ４を第３の駆動回路１２からの信号ＳＲ１，　
ＳＲ２，　ＳＲ３〜ＳＲｎ／２に同期して切換え動作す
る２×ｎ個のＮＭＯＳトランジスタｍ１１　，ｍ２１　
，ｍ３１　，ｍ４１　　〜　　ｍ１ｎ／２，ｍ２ｎ／２
，ｍ３ｎ／２，ｍ４ｎ／２から成る。そして、水平電荷
転送路９に最も近い側のＮＭＯＳトランジスタｍ１１を
基準にして４個ずつのトランジスタを組みにし、各組毎
の各トランジスタのゲート電極に駆動信号ＳＲ１，　Ｓ
Ｒ２〜ＳＲｎ／２が順番に供給される。尚、説明の都合
上、ＮＭＯＳトランジスタｍ１１〜ｍ４ｎ／２を転送ゲ
ート電極Ｇ４１〜Ｇ４ｎ／２の配列に対応して示してあ
る。

【００１５】次に、第３の駆動回路１２は、図３に示す
ように、所定タイミングの駆動信号ＳＲ１　，ＳＲ２　
，ＳＲ３　，ＳＲ４　　〜　　ＳＲｎ／２を出力するｎ
／２ビット出力型のシフトレジスタで形成されている。 このシフトレジスタは、図４のタイミングに示すように
、スタートパルスの信号φＩＮを２相のタイミング信号
φＡ　とφＢ　に同期して下位の出力ビットから上位の
出力ビットへ転送することにより、順次に論理値“Ｍ”
の駆動信号を発生させる構成となっている。即ち、最初
に最下位の駆動信号ＳＲ１だけが“Ｍ”レベルで他の上
位ビット出力は“Ｌ”レベルとなり、次の周期では下位
２ビットの駆動信号ＳＲ１とＳＲ２が“Ｍ”レベルで、
残りの上位ビット出力は“Ｌ”レベルとなり、更に、次
の周期では下位２ビットの駆動信号ＳＲ１とＳＲ２とＳ
Ｒ３が“Ｍ”レベルで、残りの上位ビット出力は“Ｌ”
レベルとなるというように、駆動信号の“Ｍ”レベルの
出力が順次に下位ビットから上位ビットへ拡がるように
変化する。

【００１６】又、図３に示すように、ビット毎の回路は
セル構造を有し、ｎ／２個のセル構造の回路が従属に接
続することによってシフトレジスタを構成している。し
たがって、第１ビット目の回路を代表して説明すると、
一方のタイミング信号φＢ　の信号線とアース端子間に
、ＭＯＳトランジスタｕ１１，ｕ１２がドレイン・ソー
ス路を直列として接続し、ＭＯＳトランジスタｕ１１の
ゲート接点が入力接点θＩＮに接続し、ＭＯＳトランジ
スタｕ１２のゲート接点が他方のタイミング信号φＡの
信号線に接続している。ＭＯＳトランジスタｕ１１のゲ
ート・ドレイン接点間には、ゲート酸化膜を利用したブ
ートストラップ用コンデンサε１１が接続し、更に、Ｍ
ＯＳトランジスタｕ１１のドレイン接点間がＭＯＳトラ
ンジスタｕ１３のソース・ドレイン路を介して中間接点
θｘ　に接続している。 又、リセット信号ＶＲＳの信号線と信号ＶＬ　の信号線
の間にＭＯＳトランジスタｕ１４，ｕ１５がドレイン・
ソース路を直列として接続し、ＭＯＳトランジスタｕ１
４のゲート接点に信号φＲＳが印加され、ＭＯＳトラン
ジスタｕ１５のゲート接点が入力接点θＩＮに接続して
いる。又、中間接点θＸ　と信号ＶＬ　の信号線の間に
ＭＯＳドランジスタｕ１７が接続すると共に、ＭＯＳト
ランジスタｕ１４とｕ１５の接続接点とＭＯＳトランジ
スタｕ１７のゲート接点間にＭＯＳトランジスタｕ１６
が接続し、ＭＯＳトランジスタｕ１６のゲート接点に信
号φＢ　が印加される。

【００１７】又、ＭＯＳトランジスタｕ１１〜ｕ１７及
びコンデンサε１１から成る前段回路と同じ構成の後段
回路がＭＯＳトランジスタｕ２１〜ｕ２７及びコンデン
サε２１で構成されている。但し、ＭＯＳトランジスタ
ｕ１１に対応するトランジスタｕ２１、ＭＯＳトランジ
スタｕ１２に対応するトランジスタｕ２２、ＭＯＳトラ
ンジスタｕ１６に対応するトランジスタｕ２６の各ゲー
ト接点に印加される信号φＡ　とφＢ　は相互に逆の信
号が印加される関係に設定され、後段回路の入力接点が
中間接点θＸ　に接続し、トランジスタｕ２３の出力側
接点が第１ビット目の出力接点θＯ　となっている。そ
して、後段回路のＭＯＳトランジスタｕ２１のドレイン
接点に第１ビット目の駆動信号ＳＲ１が発生し、図２に
示す第２駆動回路１１に供給するように配線されている
。そして、同様のセル構造の残りの回路の入力接点θＩ
Ｎと出力接点θＯ　が従属に接続することにより、上位
ビットの回路も形成されている。尚、第１ビットの入力
接点θＩＮは、ゲート接点にタイミング信号φＡ　が印
加されるＭＯＳトランジスタｕ００を介してスタートパ
ルスの信号φＩＮが供給される。尚、図３の各接点に発
生する信号ν１　〜ν１７は、図５に示すタイミングと
なり、特にこのシフトレジスタは、ブートストラップ用
コンデンサε１１，　ε２１の昇圧効果により、内部を
伝播する各信号の波形を整形するという効果を有してい
る。

【００１８】更に、図６に基づいて、受光部７の縦断面
（Ｂ−Ｂ′線断面）構造を説明する。まず、ｎ形不純物
から成る半導体基板１３中に受光部７を形成するための
ｐウェル層１４と、第１の駆動回路１０を形成するため
のｐウェル層１５、及び第２，第３の駆動回路１１，１
２を形成するためのｐウェル層１６が埋設され、これら
のｐウェル層１４，１５，１６内に夫々所定の素子を形
成している。まず、受光部７は、ｐウェル層１４内にｎ
＋　形不純物からなる複数の不純物層１７を列方向Ｙ及
び行方向Ｘに沿ってマトリクス状に配列形成することに
より画素となるフォトダイオードが形成され、更に、列
方向Ｙに配列される各不純物層１７に隣接してｎ形の不
純物層（図６の点線で示す部分）１８を形成することに
より、垂直電荷転送路Ｌ１　〜Ｌｍ　が形成されている
。又、図２のＴｇ　で示す（１カ所だけ代表して示す）
トランスファゲートとなる部分とフォトダイオードの部
分及び垂直電荷転送路の部分を除く周囲にｐ＋　形の不
純物層１９を形成することで、チャンネルストッパ領域
を形成している。そして、半導体基板の表面に図２に示
すような配列でゲート電極が積層されている。

【００１９】第１の駆動回路１０中のＮＭＯＳトランジ
スタは、ｐウェル層１５内の構造に示すように、一対の
ｎ＋　形不純物層２０，２１と、表面部分にゲート電極
を積層した構造から成り、ドレイン接点となるｎ＋　形
不純物層２０に駆動信号φＬ１〜φＬ４が印加され、ソ
ース接点となるｎ＋　形不純物層２１が垂直電荷転送路
上のゲート電極に接続している。　　又、ｐウェル層１
５は、埋設されたｐ＋　形不純物層２２を介して低電圧
ＶＬ　に設定される。又、ｎｐｎトランジスタは、ｐウ
ェル層１５に埋設されたｐ＋　形不純物層２３とｎ＋　
形不純物層２４及びｎ形の半導体基板１３から成り、エ
ミッタ接点となるｎ＋　形不純物層２４が各ゲート電極
に接続し、ベース接点となるｐウェル層１５及びｐ＋　
形不純物層２３にタイミング信号φＦＳＡ　，　φＦＳ
Ｂ　が印加され、コレクタ接点となるｎ型の半導体基板
１３にはバイアス電圧ＶＳ　が印加される。第２の駆動
回路１２中のＭＯＳトランジスタは、ｐウェル層１６内
に形成したｎ＋　形不純物層２５，２６と、これらの上
部に設けられたゲート電極によって形成される図示のよ
うなＭＯＳトランジスタ群で構成され、第３の駆動回路
１２も同様のＭＯＳトランジスタ群等によって構成され
ている。

【００２０】次に、かかる構造を有する電荷結合型固体
撮像装置の動画撮像時の動作を説明する。まず、動作の
概略を図７のタイミング図と共に説明する。尚、図中の
期間ＴＶＢはＮＴＳＣ等の標準テレビジョン方式の垂直
ブランキング期間に相当し、添字付きの符号Ｈで示す期
間は水平ブランキング期間に相当し、添字付きの符号Ｔ
で示す期間は水平走査期間に相当するものとする。期間
ＴＶＢ中の所定時点ｔ１　において、奇数フィールドに
該当する奇数列のフォトダイオードＰ１，Ｐ３，Ｐ５　
〜Ｐｎ−１　に発生した画素信号を垂直電荷転送路Ｌ１
　〜Ｌｍ　へフィールドシフトし、次に、期間ＨＡ１に
おいて、垂直電荷転送路Ｌ１　〜Ｌｍ　が画素信号を全
体的に１列分だけ水平電荷転送路９側へ転送することに
より、第１列目（Ｐ１　の列）の画素信号を水平電荷転
送路９へ転送する。次に、期間ＨＡ１において、水平電
荷転送路９が点順次走査のタイミングで水平転送するこ
とによって第１列目の画素信号を読み出す。次に、期間
ＨＡ２において、垂直電荷転送路Ｌ１〜Ｌｍ　が再び画
素信号を全体的に１列分だけ水平電荷転送路９側へ転送
することにより、第３列目（Ｐ３　の列）の画素信号を
水平電荷転送路９へ転送し、次に、期間ＨＡ２において
、水平電荷転送路９が点順次走査のタイミングで水平転
送することによって第３列目の画素信号を読み出す。そ
して、同様の走査読み出しをｎ／２回繰り返すことによ
って、奇数フィールドの走査読み出しを完了する。

【００２１】更に、次の垂直ブランキング期間ＴＶＢの
所定時点ｔ２　において、偶数フィールドに該当する偶
数列のフォトダイオードＰ２，Ｐ４，Ｐ６　〜Ｐｎ　に
発生した画素信号を垂直電荷転送路Ｌ１　〜Ｌｍ　へフ
ィールドシフトし、次に、期間ＨＢ１において、垂直電
荷転送路Ｌ１　〜Ｌｍ　が画素信号を全体的に１列分だ
け水平電荷転送路９側へ転送することにより、第２列目
（Ｐ２　の列）の画素信号を水平電荷転送路９へ転送す
る。次に、期間ＨＢ１において、水平電荷転送路９が点
順次走査のタイミングで水平転送することによって第２
列目の画素信号を読み出す。次に、期間ＨＢ２において
、垂直電荷転送路Ｌ１　〜Ｌｍ　が再び画素信号を全体
的に１列分だけ水平電荷転送路９側へ転送することによ
り、第４列目（Ｐ４　の列）の画素信号を水平電荷転送
路９へ転送し、次に、期間ＨＢ２において、水平電荷転
送路９が点順次走査のタイミングで水平転送することに
よって第４列目の画素信号を読み出す。そして、同様の
走査読み出しをｎ／２回繰り返すことによって、偶数フ
ィールドの走査読み出しを完了する。そして、このよう
な奇数フィールドの走査読み出しと偶数フィールドの走
査読み出しを周期的に交互に繰り返すことによって、動
画撮像を実現する。

【００２２】次に、図７で説明した動作を、更に、奇数
フィールドの走査タイミングを示す図８と、偶数フィー
ルドの走査タイミングを示す図９と共に詳述する。尚、
図中の符号“Ｈ”は１２ボルト、“Ｍ”は０ボルト、“
Ｌ”は−８ボルト、“ＨＨ”は半導体基板の電圧Ｖｓ　
と等しい約１５〜２５ボルトの電圧レベルを示す。　　
まず、動画の撮像時には、第１の駆動回路１０の信号φ
Ｇ　を“Ｍ”レベルに設定することにより全てのＮＭＯ
ＳトランジスタＭ１１〜Ｍ４ｎ／２を常に導通状態に設
定すると共に、第３の駆動回路（シフトレジスタ）１２
の全ての出力ＳＲ１〜ＳＲｎ／２を常に“Ｍ”レベルに
設定することにより、第２の駆動回路１１の全てのＮＭ
ＯＳトランジスタｍ１１〜ｍ４ｎ／２を導通状態に設定
する。更に、タイミング信号φＬ１とφＲ１、φＬ２と
φＲ２、φＬ３とφＲ３、φＬ４とφＲ４は夫々等しい
タイミングの信号であり、周知の４相駆動方式のタイミ
ング信号である。

【００２３】図８において、垂直ブランキング期間ＴＶ
Ｂ中のフィールドシフトの時点ｔ１　以前に、まず、垂
直電荷転送路Ｌ１　〜Ｌｍ　が所定タイミングのタイミ
ング信号φＬ１，　φＬ２，　φＬ３，　φＬ４、φＲ
１，　φＲ２，　φＲ３，　φＲ４に駆動されてドレイ
ン部８の方向へ電荷転送動作を行うことにより、垂直電
荷転送路中の不要電荷を廃棄する。次に、時点ｔ１　で
信号φＦＳＡ　が“ＨＨ”レベルとなることにより、ｎ
ｐｎトランジスタＱ２１　，Ｑ２２，　Ｑ２３〜Ｑ２ｎ
／２がオンとなり、各組の第２列目の転送ゲート電極Ｇ
２１　，Ｇ２２　，Ｇ２３〜Ｇ２ｎ／２に高い電圧ＶＳ
　がかかる。これにより、奇数フィールドに該当するフ
ォトダイオードＰ１　，　Ｐ３　，　Ｐ５　〜Ｐｎ−１
　の画素信号が転送ゲート電極Ｇ２１　，Ｇ２２　，Ｇ
２３〜Ｇ２ｎ／２下の転送エレメントへフィールドシフ
トされる。

【００２４】次に、水平ブランキング期間ＨＡ１におい
て、まず、第３の駆動回路（シフトレジスタ）１２がタ
イミング信号φＡ　，　φＢ　に同期して１ビット分の
シフト動作を行う。但し、入力されるスタート信号φＩ
Ｎが常時“Ｍ”レベルであるので、全ての出力信号ＳＲ
１〜ＳＲｎ／２は常時“Ｍ”レベルのままである。そし
て、図示するような４相駆動方式のタイミング信号φＬ
１，　φＬ２，　φＬ３，　φＬ４、φＲ１，　φＲ２
，　φＲ３，　φＲ４に駆動されて、垂直電荷転送路Ｌ
１　〜Ｌｍ　が、画素信号を全体的に１列分水平電荷転
送路９側へ転送することにより、第１列目（Ｐ１　の列
）の画素信号を水平電荷転送路９へ転送する。尚、図示
するタイミング信号φＬ１，　φＬ２，　φＬ３，　φ
Ｌ４、φＲ１，　φＲ２，　φＲ３，　φＲ４によれば
、画素信号を一時的に保持する転送エレメント群（ポテ
ンシャル井戸となる部分）とこれらの転送エレメントの
間を遮断するポテンシャル障壁とを発生させるので、相
互に隣合う画素信号を混合させること無く転送動作を行
うことができる。次に、水平走査期間ＴＡ１において、
２相駆動又は４相駆動方式のタイミング信号α１　，　
α２によって水平転送することにより、第１列目の画素
信号を時系列的に読み出す。

【００２５】そして、期間ＨＡ１及びＴＡ１と同じタイ
ミングの動作をｎ／２回繰り返すことによって、奇数フ
ィールドに該当する全ての画素信号を読み出す。次に、
偶数フィールドに該当する画素信号の走査読み出しは、
図９において、垂直ブランキング期間ＴＶＢ中のフィー
ルドシフトの時点ｔ２　以前に、まず、垂直電荷転送路
Ｌ１　〜Ｌｍ　が所定タイミングのタイミング信号φＬ
１，　φＬ２，　φＬ３，　φＬ４、φＲ１，　φＲ２
，　φＲ３，　φＲ４に駆動されてドレイン部８の方向
へ電荷転送動作を行うことにより、垂直電荷転送路中の
不要電荷を廃棄する。次に、時点ｔ２　で信号φＦＳＢ
　が“ＨＨ”レベルとなることにより、ｎｐｎトランジ
スタＱ４１　，Ｑ４２，　Ｑ４３〜Ｑ４ｎ／２がオンと
なり、各組の第４列目の転送ゲート電極Ｇ４１　，Ｇ４
２　，Ｇ４３〜Ｇ４ｎ／２に高い電圧ＶＳ　がかかる。 これにより、偶数フィールドに該当するフォトダイオー
ドＰ２　，　Ｐ４　，　Ｐ６　〜Ｐｎ　の画素信号が転
送ゲート電極Ｇ４１　，Ｇ４２　，Ｇ４３〜Ｇ４ｎ／２
下の転送エレメントへフィールドシフトされる。次に、
水平ブランキング期間ＨＢ１において、まず、第３の駆
動回路（シフトレジスタ）１２がタイミング信号φＡ　
，　φＢ　に同期して１ビット分のシフト動作を行う。 但し、入力されるスタート信号φＩＮが常時“Ｍ”レベ
ルであるので、全ての出力信号ＳＲ１〜ＳＲｎ／２は常
時“Ｍ”レベルのままである。そして、図示するような
４相駆動方式のタイミング信号φＬ１，　φＬ２，　φ
Ｌ３，　φＬ４、φＲ１，　φＲ２，　φＲ３，　φＲ
４に駆動されて、垂直電荷転送路Ｌ１　〜Ｌｍ　が、画
素信号を全体的に１列分水平電荷転送路９側へ転送する
ことにより、第２列目（Ｐ２　の列）の画素信号を水平
電荷転送路９へ転送する。尚、図示するタイミング信号
φＬ１，　φＬ２，　φＬ３，　φＬ４、φＲ１，　φ
Ｒ２，　φＲ３，　φＲ４によれば、画素信号を一時的
に保持する転送エレメント群（ポテンシャル井戸となる
部分）とこれらの転送エレメントの間を遮断するポテン
シャル障壁とを発生させるので、相互に隣合う画素信号
を混合させること無く転送動作を行うことができる。次
に、水平走査期間ＴＢ１において、２相駆動又は４相駆
動方式のタイミング信号α１　，　α２　によって水平
転送することにより、第２列目の画素信号を時系列的に
読み出す。

【００２６】そして、期間ＨＢ１及びＴＢ１と同じタイ
ミングの動作をｎ／２回繰り返すことによって、偶数フ
ィールドに該当する全ての画素信号を読み出す。この第
１の実施例によれば、動画撮像時に、同一タイミングの
タイミング信号φＬ１〜φＬ４とφＲ１〜φＲ４によっ
て転送ゲート電極Ｇ１１〜Ｇ４ｎ／２を駆動するので駆
動能力が高くなる。 即ち、転送ゲート電極Ｇ１１〜Ｇ４ｎ／２の夫々には、
配線抵抗と配線容量が存在し、従来のように一方のタイ
ミング信号φＬ１〜φＬ４又はφＲ１〜φＲ４で駆動し
た場合は駆動能力が小さいことから、転送エレメントと
ポテンシャル障壁の発生に遅延を生じ、高画素化のため
の高速転送を実現する上で技術的な困難があったが、こ
の実施例のように、タイミング信号φＬ１〜φＬ４とφ
Ｒ１〜φＲ４で同時に駆動することで駆動能力が増大し
、高速転送を可能にする。次に、この実施例の変形列を
図１０及び図１１と共に説明する。尚、固体撮像装置の
構造は図２及び図３と同様である。

【００２７】この変形例も２回のフィールド走査読み出
しによって動画撮像を行うが、奇数フィールドの走査読
み出しでは、図２中に示す第１列目（Ｐ１　の列）と第
２列目（Ｐ２　の列）の画素信号を混合し、第３列目（
Ｐ３　の列）と第４列目（Ｐ４　の列）の画素信号を混
合するというように、残余の列の画素信号につても同様
に混合して、混合した画素信号を奇数フィールドに該当
する信号として読み出し、一方、偶数フィールドの走査
読み出しでは、図２に示す第２列目（Ｐ２　の列）と第
３列目（Ｐ３　の列）の画素信号を混合し、第４列目（
Ｐ４　の列）と第５列目（Ｐ５　の列）の画素信号を混
合するというように、残余の列の画素信号につても同様
に混合して、奇数フィールドの場合とは１列分ずらした
関係で混合した画素信号を偶数フィールドに該当する信
号として読み出す。図１０は奇数フィールドの走査読み
出しタイミングを示し、垂直ブランキング期間ＴＶＢ中
のフィールドシフトの時点ｔ１　以前に、まず、垂直電
荷転送路Ｌ１　〜Ｌｍ　が所定タイミングのタイミング
信号φＬ１，　φＬ２，　φＬ３，　φＬ４、φＲ１，
　φＲ２，　φＲ３，　φＲ４に駆動されてドレイン部
８の方向へ電荷転送動作を行うことにより、垂直電荷転
送路中の不要電荷を廃棄する。

【００２８】次に、時点ｔ１　で信号φＦＳＡ　とφＦ
ＳＢ　が同時に“ＨＨ”レベルとなることにより、全て
のｎｐｎトランジスタＱ２１　，Ｑ４１〜Ｑ３ｎ／２〜
Ｑ４ｎ／２がオンとなり、各組の偶数列、即ち第２列目
及び第４列目の転送ゲート電極Ｇ２１　，Ｇ４１〜Ｇ３
ｎ／２　，Ｇ４ｎ／２に高い電圧ＶＳ　がかかる。これ
により、全てのフォトダイオードＰ１　，　Ｐ２　〜Ｐ
ｎ−１　，Ｐｎ　の画素信号が転送ゲート電極Ｇ２１　
，Ｇ４１〜Ｇ３ｎ／２　，Ｇ４ｎ／２下の転送エレメン
トへフィールドシフトされる。尚、奇数列の転送ゲート
電極Ｇ１１　，Ｇ３１〜Ｇ１ｎ／２　，Ｇ３ｎ／２は“
Ｌ”レベルとなるので、転送エレメント間を分離するた
めのポテンシャル障壁を発生させる。 次に、水平ブランキング期間ＨＢ１において、まず、第
３の駆動回路（シフトレジスタ）１２がタイミング信号
φＡ　，　φＢ　に同期して１ビット分のシフト動作を
行う。但し、入力されるスタート信号φＩＮが常時“Ｍ
”レベルであるので、全ての出力信号ＳＲ１〜ＳＲｎ／
２は常時“Ｍ”レベルのままである。そして、図示する
ような４相駆動方式のタイミング信号φＬ１，　φＬ２
，　φＬ３，　φＬ４、φＲ１，　φＲ２，　φＲ３，
　φＲ４に駆動されて、垂直電荷転送路Ｌ１　〜Ｌｍ　
が、画素信号を全体的に１列分水平電荷転送路９側へ転
送する。ここで、４相駆動方式によって転送動作を行う
ので、Ｐ１　とＰ２　、Ｐ３　とＰ４　、〜、Ｐｎ−１
　とＰｎ　の各列同士の画素信号を混合するように転送
エレメントとポテンシャル障壁が発生することとなり、
水平電荷転送路９にはＰ１　とＰ２　の列の混合された
画素信号（Ｐ１　＋Ｐ２　）が転送される。

【００２９】次に、水平走査期間ＴＡ１において、２相
駆動又は４相駆動方式のタイミング信号α１　，　α２
　によって水平転送することにより、最初の混合画素信
号を時系列的に読み出す。そして、期間ＨＡ１及びＴＡ
１と同じタイミングの動作をｎ／２回繰り返すことによ
って、奇数フィールドに該当する全ての混合画素信号を
読み出す。奇数フィールドの走査読み出しが完了すると
、次に図１１に示す偶数フィールドの走査読み出しを行
う。図１１において、垂直ブランキング期間ＴＶＢ中の
フィールドシフトの時点ｔ２　以前に、まず、垂直電荷
転送路Ｌ１　〜Ｌｍ　が所定タイミングのタイミング信
号φＬ１，　φＬ２，　φＬ３，　φＬ４、φＲ１，　
φＲ２，　φＲ３，　φＲ４に駆動されてドレイン部８
の方向へ電荷転送動作を行うことにより、垂直電荷転送
路中の不要電荷を廃棄する。次に、時点ｔ２　で信号φ
ＦＳＡ　とφＦＳＢ　が同時に“ＨＨ”レベルとなるこ
とにより、全てのｎｐｎトランジスタＱ２１　，Ｑ４１
〜Ｑ３ｎ／２〜Ｑ４ｎ／２がオンとなり、各組の偶数列
、即ち第２列目及び第４列目の転送ゲート電極Ｇ２１，
Ｇ４１〜Ｇ２ｎ／２　，Ｇ４ｎ／２に高い電圧ＶＳ　が
かかる。これにより、全てのフォトダイオードＰ１　，
　Ｐ２　〜Ｐｎ−１　，Ｐｎ　の画素信号が転送ゲート
電極Ｇ２１　，Ｇ４１〜Ｇ２ｎ／２　，Ｇ４ｎ／２下の
転送エレメントへフィールドシフトされる。尚、奇数列
の転送ゲート電極Ｇ１１　，Ｇ３１〜Ｇ１ｎ／２　，Ｇ
３ｎ／２は“Ｌ”レベルとなるので、転送エレメント間
を分離するためのポテンシャル障壁を発生させる。

【００３０】次に、水平ブランキング期間ＨＢ１におい
て、まず、第３の駆動回路（シフトレジスタ）１２がタ
イミング信号φＡ　，　φＢ　に同期して１ビット分の
シフト動作を行う。但し、入力されるスタート信号φＩ
Ｎが常時“Ｍ”レベルであるので、全ての出力信号ＳＲ
１〜ＳＲｎ／２は常時“Ｍ”レベルのままである。そし
て、図示するような奇数フィールド走査時とは位相のず
れた４相駆動方式のタイミング信号φＬ１，　φＬ２，
　φＬ３，　φＬ４、φＲ１，　φＲ２，　φＲ３，　
φＲ４に駆動されて、垂直電荷転送路Ｌ１　〜Ｌｍ　が
画素信号を全体的に１列分水平電荷転送路９側へ転送す
る。ここで、４相駆動方式によって転送動作を行うので
、Ｐ２　とＰ３　、Ｐ４　とＰ５　、〜、Ｐｎ−２　と
Ｐｎ−１　の各列同士の画素信号を混合するように転送
エレメントとポテンシャル障壁が発生することとなり、
第１回目の転送では水平電荷転送路９にＰ１　の列の画
素信号が転送される。次に、水平走査期間ＴＢ１におい
て、２相駆動又は４相駆動方式のタイミング信号α１　
，　α２　によって水平転送することにより、最初の画
素信号を時系列的に読み出す。そして、期間ＨＢ１及び
ＴＢ１と同じタイミングの動作をｎ／２回繰り返すこと
によって、偶数フィールドに該当する全ての混合画素信
号を読み出す。尚、第１回目と最終回の走査読み出しで
は混合信号とならないが、残余の画素信号は、Ｐ２　と
Ｐ３　、Ｐ４　とＰ５　、〜、Ｐｎ−２　とＰｎ−１　
という関係で混合された混合信号が読み出される。

【００３１】この変形例によれば、奇数フィールドと偶
数フィールドで相互に重なり合う列の画素信号を読み出
すので、再生画像の色再現性を向上することができる。 尚、静止画撮像は、先に特許出願した特願平２−１７８
６５４号、特願平２−１７８６５５号、特願平２−１７
８６５６号等で開示した駆動方式で行うことにより、ノ
ンインターレース・フルフレーム走査読み出しを行う。 このように、この第１の実施例によれば、静止画撮像の
ときは、画素に発生した全ての画素信号をノンインター
レース・フルフレーム走査読み出しによって読み出すの
で、スメアの発生を大幅に低減た鮮明な静止画を得るこ
とができ、動画撮像のときは、フィールド走査読み出し
を実現することができるので、静止画像と動画撮の両方
の機能を有する新規な電荷結合型固体撮像装置を提供で
きる。次に、第２の実施例の電荷結合型固体撮像装置を
図１２ないし図１４と共に説明する。まず、図１２に基
づいて電荷結合型固体撮像装置の構造を説明する。尚、
図１２において図２と同一又は相当する部分を同一符号
で示す。図２に示す第１の実施例との相違点は、第１の
駆動回路１０に在る。図２の第１の駆動回路１０は、Ｎ
ＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ４ｎ／２のオン・オフ動
作を同一の信号φＧ　で制御するが、図１２のこの実施
例の駆動回路１０は、ＮＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ
４ｎ／２のオン・オフ動作をシフトレジスタ２７の出力
信号ＳＬ１〜ＳＬｎ／２によって制御する。即ち、この
シフトレジスタ２７は、第３の駆動回路（シフトレジス
タ）１２と同一の構造を有すると共に、第３の駆動回路
１２と第２の駆動回路１１中のＮＭＯＳトランジスタｍ
１１〜ｍ４ｎ／２との接続関係と同様に、第１の駆動回
路１０中のＮＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ４ｎ／２に
接続している。

【００３２】そして、スタート信号φＩＮ２　、リセッ
ト信号φＲＳ２　とシフト用のタイミング信号φＡ２　
，φＢ２が第３の駆動回路１２とは独立に設定される。 又、受光部７の縦断面構造も図６に示すのと同様の構造
からなる半導体基板中に形成されている。

【００３３】次に、かかる構造を有する電荷結合型固体
撮像装置の動画撮像時の動作を図１３のタイミング図と
共に説明する。尚、図中の期間ＴＶＢはＮＴＳＣ等の標
準テレビジョン方式の垂直ブランキング期間に相当し、
添字付きの符号Ｈで示す期間は水平ブランキング期間に
相当し、添字付きの符号Ｔで示す期間は水平走査期間に
相当するものとする。又、図中の符号“Ｈ”は１２ボル
ト、“Ｍ”は０ボルト、“Ｌ”は−８ボルト、“ＨＨ”
は半導体基板の電圧と等しい約１５〜２５ボルトの電圧
レベルを示す。まず、動画の撮像時には、シフトレジス
タ２７の全ての出力ＳＬ１〜ＳＬｎ／２と、第３の駆動
回路（シフトレジスタ）１２の全ての出力ＳＲ１〜ＳＲ
ｎ／２を常に“Ｍ”レベルに設定することにより、第１
の駆動回路１０と第２の駆動回路１１の全てのＮＭＯＳ
トランジスタＭ１１〜Ｍ４ｎ／２、ｍ１１〜ｍ４ｎ／２
を導通状態に設定する。 更に、タイミング信号φＬ１とφＲ１、φＬ２とφＲ２
、φＬ３とφＲ３、φＬ４とφＲ４は夫々等しいタイミ
ングの信号であり、周知の４相駆動方式のタイミング信
号である。

【００３４】図１３において、垂直ブランキング期間Ｔ
ＶＢ中のフィールドシフトの時点ｔ１　以前に、まず、
垂直電荷転送路Ｌ１　〜Ｌｍ　が所定タイミングのタイ
ミング信号φＬ１，　φＬ２，　φＬ３，　φＬ４、φ
Ｒ１，　φＲ２，　φＲ３，　φＲ４に駆動されてドレ
イン部８の方向へ電荷転送動作を行うことにより、垂直
電荷転送路中の不要電荷を廃棄する。次に、時点ｔ１　
で信号φＦＳＡ　が“ＨＨ”レベルとなり、信号φＦＳ
Ｂ　が“Ｌ”レベルのままとなることにより、ｎｐｎト
ランジスタＱ２１　，Ｑ２２，　Ｑ２３〜Ｑ２ｎ／２が
オンとなり、各組の第２列目の転送ゲート電極Ｇ２１　
，Ｇ２２　，Ｇ２３〜Ｇ２ｎ／２に高い電圧ＶＳ　がか
かる。これにより、奇数フィールドに該当するフォトダ
イオードＰ１　，　Ｐ３　，　Ｐ５　〜Ｐｎ−１　の画
素信号が転送ゲート電極Ｇ２１　，Ｇ２２　，Ｇ２３〜
Ｇ２ｎ／２下の転送エレメントへフィールドシフトされ
る。次に、水平ブランキング期間ＨＡ１において、シフ
トレジスタ２７と第３の駆動回路（シフトレジスタ）１
２がタイミング信号φＡ１，　φＢ１，　φＡ２，　φ
Ｂ２に同期して１ビット分のシフト動作を行う。但し、
入力されるスタート信号φＩＮ１，φＩＮ２　が常時“
Ｍ”レベルであるので、全ての出力信号ＳＲ１〜ＳＲｎ
／２　，ＳＬ１〜ＳＬｎ／２は常時“Ｍ”レベルのまま
である。

【００３５】そして、図示するような４相駆動方式のタ
イミング信号φＬ１，　φＬ２，　φＬ３，　φＬ４、
φＲ１，　φＲ２，　φＲ３，　φＲ４に駆動されて、
垂直電荷転送路Ｌ１　〜Ｌｍ　が、画素信号を全体的に
１列分水平電荷転送路９側へ転送することにより、第１
列目（Ｐ１　の列）の画素信号を水平電荷転送路９へ転
送する。尚、図示するタイミング信号φＬ１，　φＬ２
，　φＬ３，　φＬ４、φＲ１，φＲ２，　φＲ３，　
φＲ４によれば、画素信号を一時的に保持する転送エレ
メント群（ポテンシャル井戸となる部分）とこれらの転
送エレメントの間を遮断するポテンシャル障壁とを発生
させるので、相互に隣合う画素信号を混合させること無
く転送動作を行うことができる。

【００３６】次に、水平走査期間ＴＡ１において、２相
駆動又は４相駆動方式のタイミング信号α１　，　α２
　によって水平転送することにより、第１列目の画素信
号を時系列的に読み出す。そして、期間ＨＡ１及びＴＡ
１と同じタイミングの動作をｎ／２回繰り返すことによ
って、奇数フィールドに該当する全ての画素信号を読み
出す。次に、偶数フィールドに該当する画素信号の走査
読み出しを説明する。尚、図１３を援用して説明すると
、垂直ブランキング期間ＴＶＢ中のフィールドシフトの
時点（ｔ２　）以前に、まず、垂直電荷転送路Ｌ１　〜
Ｌｍ　が所定タイミングのタイミング信号φＬ１，　φ
Ｌ２，　φＬ３，　φＬ４、φＲ１，　φＲ２，　φＲ
３，　φＲ４に駆動されてドレイン部８の方向へ電荷転
送動作を行うことにより、垂直電荷転送路中の不要電荷
を廃棄する。

【００３７】次に、時点（ｔ２　）で信号φＦＳＢ　が
“ＨＨ”レベルとなり、信号φＦＳＡ　が“Ｌ”レベル
のままとなることにより、ｎｐｎトランジスタＱ４１　
，Ｑ４２，　Ｑ４３〜Ｑ４ｎ／２がオンとなり、各組の
第４列目の転送ゲート電極Ｇ４１　，Ｇ４２　，Ｇ４３
〜Ｇ４ｎ／２に高い電圧ＶＳ　がかかる。 これにより、偶数フィールドに該当するフォトダイオー
ドＰ２　，　Ｐ４　，　Ｐ６　〜Ｐｎ　の画素信号が転
送ゲート電極Ｇ４１　，Ｇ４２　，Ｇ４３〜Ｇ４ｎ／２
下の転送エレメントへフィールドシフトされる。次に、
水平ブランキング期間（ＨＢ１）において、まず、シフ
トレジスタ２７と第３の駆動回路（シフトレジスタ）１
２がタイミング信号φＡ１，　φＢ１、φＡ２，　φＢ
２に同期して１ビット分のシフト動作を行う。但し、入
力されるスタート信号φＩＮ１　，　φＩＮ２　が常時
“Ｍ”レベルであるので、全ての出力信号ＳＲ１〜ＳＲ
ｎ／２、ＳＬ１〜ＳＬｎ／２は常時“Ｍ”レベルのまま
である。

【００３８】そして、図示するような４相駆動方式のタ
イミング信号φＬ１，　φＬ２，　φＬ３，　φＬ４、
φＲ１，　φＲ２，　φＲ３，　φＲ４に駆動されて、
垂直電荷転送路Ｌ１　〜Ｌｍ　が、画素信号を全体的に
１列分水平電荷転送路９側へ転送することにより、第２
列目（Ｐ２　の列）の画素信号を水平電荷転送路９へ転
送する。尚、図示するタイミング信号φＬ１，　φＬ２
，　φＬ３，　φＬ４、φＲ１，φＲ２，　φＲ３，　
φＲ４によれば、画素信号を一時的に保持する転送エレ
メント群（ポテンシャル井戸となる部分）とこれらの転
送エレメントの間を遮断するポテンシャル障壁とを発生
させるので、相互に隣合う画素信号を混合させること無
く転送動作を行うことができる。次に、水平走査期間（
ＴＢ１）において、２相駆動又は４相駆動方式のタイミ
ング信号α１　，　α２　によって水平転送することに
より、第２列目の画素信号を時系列的に読み出す。そし
て、期間（ＨＢ１）及び（ＴＢ１）と同じタイミングの
動作をｎ／２回繰り返すことによって、偶数フィールド
に該当する全ての画素信号を読み出す。又、この実施例
の変形列として、フィールドシフトの時点ｔ１　（ｔ２
）において、φＦＳＡ　とφＦＳＢ　を同時に“ＨＨ”
レベルとし、走査読出し時に、シフトレジスタ２７と第
３の駆動回路１２の動作を同時に図１０と図１１に示し
たのと同様のタイミングで作動させるようにしてもよい
。このように駆動すれば、第１の実施例の変形例で説明
したのと同様に、奇数フィールドと偶数フィールドの走
査読出しにおいて、混合画素信号を読み出すことができ
、再生画像の色再現性を向上することができる。次に、
第２の実施例における静止画撮像の動作を図１４と共に
説明する。まず図１４において、垂直ブランキングＴＶ
Ｂの開始時点において、第３の駆動回路（シフトレジス
タ）１２の全ての出力信号ＳＲ１〜ＳＲｎ／２を“Ｌ”
レベル、シフトレジスタ２７の全ての出力信号ＳＬ１〜
ＳＬｎ／２を“Ｒ”レベルに初期化する。

【００３９】そして、この期間ＴＶＢ中の所定の時点ｔ
１　において、信号φＦＳＡ　とφＦＳＢ　を同時に“
ＨＨ”レベルにすることによりフィールドシフト動作を
行う。即ち、信号φＦＳＡ　とφＦＳＢ　が同時に“Ｈ
Ｈ”レベルとなることで、全てのｎｐｎトランジスタＱ
２１，　Ｑ４１〜Ｑ２ｎ／２　，Ｑ４ｎ／２が導通状態
となり、受光部７中の偶数番目の転送ゲート電極Ｇ２１
，　Ｇ４１，　Ｇ２２，　Ｇ４２〜Ｇ２ｎ／２，　Ｇ４
ｎ／２下の転送エレメントにフォトダイオードＰ１　〜
Ｐｎ　の全ての画素信号がフィールドシフトされる。又
、奇数列目の転送ゲート電極Ｇ１１，　Ｇ３１，　Ｇ１
２，　Ｇ３２　　〜Ｇ１ｎ／２，　Ｇ３ｎ／２は、タイ
ミング信号φＬ１，　φＬ３によって“Ｌ”レベルに設
定されるので、相互に隣接関係にある画素信号を混合さ
せないためのポテンシャル障壁を垂直電荷転送路Ｌ１　
〜Ｌｍ　中に発生させる。

【００４０】尚、上述したように、時点ｔ１　では第３
の駆動回路１２の出力ＳＲ１〜ＳＲｎ／２の全てが“Ｌ
”レベルに設定されているので、第２の駆動回路１１中
のＮＭＯＳトランジスタｍ１１〜ｍ４ｎ／２はオフ状態
となる。したがって、第２の駆動回路１１と全ての転送
ゲート電極Ｇ１１〜Ｇ４ｎ／２は遮断状態となり、転送
ゲート電極Ｇ１１〜Ｇ４ｎ／２は第１の駆動回路１０か
らの信号によってのみ制御される。次に、垂直ブランキ
ング期間ＴＶＢが終了すると、水平ブランキング期間Ｈ
１　において、第３の駆動回路１２がシフト駆動信号φ
Ａ１　，φＢ１に同期して“Ｍ”レベルのスタート信号
φＩＮ１　を入力すると共に、シフトレジスタ２７がシ
フト駆動信号φＡ２　，φＢ２に同期して“Ｌ”レベル
のスタート信号φＩＮ２　を入力する。次に、水平走査
期間Ｔ１　において、水平電荷転送路９がタイミング信
号α１　，　α２　に同期して水平転送することにより
、水平電荷転送路９中の不要電荷を外部へ廃棄する。

【００４１】次に、水平ブランキング期間Ｈ２　の前半
の期間に、第３の駆動回路１２がシフト駆動信号φＡ１
　，φＢ１に同期してシフト動作することにより、第１
番目の出力信号ＳＲ１が“Ｍ”レベルとなり、他の出力
信号ＳＲ２〜ＳＲｎ／２が“Ｌ”レベルのままとなる。 又、シフトレジスタ２７がシフト駆動信号φＡ２　，φ
Ｂ２に同期してシフト動作することにより、第１番目の
出力信号ＳＬ１が“Ｌ”レベルとなり、他の出力信号Ｓ
Ｌ２〜ＳＬｎ／２が“Ｈ”レベルのままとなる。そして
、この状態でタイミング信号φＲ１　，φＲ２　，φＲ
３　，φＲ４が第２の駆動回路１１に印加されることに
より、駆動信号Ｓ１１，　Ｓ２１，　Ｓ３１，　Ｓ４１
だけがタイミング信号φＲ１　，φＲ２　，φＲ３　，
φＲ４と等しいタイミングで第１組目の転送ゲート電極
Ｇ１１，　Ｇ２１，　Ｇ３１，　Ｇ４１に印加され、第
１組目に該当する画素信号（Ｐ１　とＰ２　の列の画素
信号）が１列分水平電荷転送路９側へ転送されることと
なり、Ｐ１　の列の画素信号だけが水平電荷転送路９へ
転送される。次に、水平走査期間Ｔ２　において、水平
電荷転送路９がタイミング信号α１　，　α２　に同期
して水平転送することにより、第１列目（Ｐ１　の列）
の画素信号が点順次に読み出される。次に、水平ブラン
キング期間Ｈ３　の前半の期間に、第３の駆動回路１２
がシフト駆動信号φＡ１　，φＢ１に同期しシフト動作
することにより、第１番目と第２番目の出力信号ＳＲ１
　，ＳＲ２が“Ｍ”レベルとなり、他の出力信号ＳＲ３
〜ＳＲｎ／２が“Ｌ”レベルのままとなる。又、シフト
レジスタ２７がシフト駆動信号φＡ２　，φＢ２に同期
しシフト動作することにより、第１番目と第２番目の出
力信号ＳＬ１，　ＳＬ２が“Ｌ”レベルとなり、他の出
力信号ＳＬ３〜ＳＬｎ／２が“Ｈ”レベルのままとなる
。

【００４２】そして、この状態でタイミング信号φＲ１
，φＲ２，φＲ３　，φＲ４が第２の駆動回路１１に印
加されることにより、駆動信号Ｓ１１，　Ｓ２１，　Ｓ
３１，　Ｓ４１，Ｓ１２，　Ｓ２２，　Ｓ３２，　Ｓ４
２だけがタイミング信号φＲ１　，φＲ２　，φＲ３　
，φＲ４と等しいタイミングで第１組目と第２組目の転
送ゲート電極Ｇ１１，　Ｇ２１，　Ｇ３１，　Ｇ４１，
Ｇ１２，　Ｇ２２，　Ｇ３２，　Ｇ４２に印加され、Ｐ
２　の列及び第２組目（Ｐ３　とＰ４　の列）に該当す
る画素信号が水平電荷転送路９側へ転送されることとな
り、Ｐ２　の列の画素信号だけが水平電荷転送路９へ転
送される。そして、次の水平走査期間Ｔ３　において、
水平電荷転送路９がタイミング信号α１　，　α２　に
同期して水平転送することにより、第２列目（Ｐ２　の
列）の画素信号が点順次に読み出される。このように、
水平ブランキング期間毎に、第３の駆動回路１２が毎回
シフト動作を行うことで出力信号ＳＲ１〜ＳＲｎ／２を
順番に“Ｌ”レベルから“Ｍ”レベルに反転すると同時
に、シフトレジスタ２７が毎回シフト動作を行うことで
出力信号ＳＬ１〜ＳＬｎ／２を順番に“Ｍ”レベルから
“Ｌ”レベルに反転することにより、タイミング信号φ
Ｒ１　，φＲ２　，φＲ３　，φＲ４による転送ゲート
電極の駆動範囲を徐々に拡大させ、全ての画素信号を読
み出すまで継続する。 このような駆動方式によれば、垂直電荷転送路Ｌ１　〜
Ｌｍ　は、水平電荷転送路９に近い側の画素信号から所
謂ドミノ倒しのようにして転送動作を行うので、従来の
４相駆動方式による電荷転送の場合に較べて少ない転送
ゲート電極数で、ノンインターレース・フルフレーム走
査読出しを行うことができ、フィールド走査のようなス
メアの問題等を改善することができる。又、転送ゲート
電極数を少なくすることができる分だけ垂直解像度の向
上を図ることができる。

【００４３】更に、この第２の実施例において、静止画
撮像を行う際に、まず第１の駆動回路１０中の全てのＮ
ＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ４ｎ／２をオン状態にす
ることによって全ての転送ゲート電極Ｇ１１〜Ｇ４ｎ／
２をタイミング信号φＬ１〜φＬ４の所定電圧に設定し
、一方、第２の駆動回路１１中の全てのＮＭＯＳトラン
ジスタｍ１１〜ｍ４ｎ／２をオフ状態に設定することに
より、第３の駆動回路１２と転送ゲート電極Ｇ１１〜Ｇ
４ｎ／２間を高インピーダンス状態にしている。そして
、実際に電荷転送動作を行うときに第２の駆動回路１１
中のＮＭＯＳトランジスタを順番にオン状態とし、逆に
、第１の駆動回路１０中のＮＭＯＳトランジスタを順番
にオフ状態（遮断状態）にしていくことで、第２の駆動
回路１１及び第３の駆動回路１２で形成した駆動信号Ｓ
１１〜Ｓ４ｎ／２で電荷転送を制御している。このよう
に制御すると、必ず、転送ゲート電極Ｇ１１〜Ｇ４ｎ／
２は第１の駆動回路１０又は第２の駆動回路１１からの
何れかの信号φＬ１〜φＬ４、φＲ１〜φＲ４の電圧に
設定され、フローティング状態が発生せず、転送エレメ
ント及びポテンシャル障壁のレベルを確実に設定するこ
とができる。そして、電荷転送の誤動作や画素漏れ等を
確実に防止することができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、受
光部中の光電変換素子と垂直電荷転送路を分離して形成
し、露光後に画素信号を光電変換素子から垂直電荷転送
路へ転送してから走査読出しを行うので、電子シャッタ
ー機能を有する。更に、静止画撮像の時は、垂直電荷転
送路中の画素信号を水平電荷転送路側に位置するものか
ら順番に所謂ドミノ倒しのようにして転送を行うので、
転送ゲート電極の数を低減して垂直解像度の向上を図る
ことができると共に、ノンインターレース・フルフレー
ム走査読出しが可能であり、鮮明な静止画像を提供でき
る。更に、動画撮像のときは、電子シャッター機能と共
にフィールド走査読出しを行うことができる。　　この
ように、本発明によれば、静止画撮像及び動画撮像の両
者の機能を有する高解像型の電荷結合型固体撮像装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固体撮像装置をカメラ等に適用する場
合の概略構成図である。

【図２】本発明の固体撮像装置の第１の実施例の構成図
である。

【図３】図２中の第３の駆動回路の構成を示す回路図で
ある。

【図４】図３に示す回路の動作を説明するためのタイミ
ングチャートである。

【図５】図３に示す回路の動作を説明するためのタイミ
ングチャートである。

【図６】図２の要部縦断面図、

【図７】第１の実施例の固体撮像装置の動作を概略的に
示すタイミング図である。

【図８】第１の実施例の動画撮像時の動作を説明するた
めのタイミングチャートである。

【図９】第１の実施例の動画撮像時の動作を説明するた
めのタイミングチャートである。

【図１０】第１の実施例の変形例における動画撮像時の
動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図１１】第１の実施例の変形例における動画撮像時の
動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図１２】本発明の固体撮像装置の第２の実施例の構成
図である。

【図１３】第２の実施例の動画撮像時の動作を説明する
ためのタイミングチャートである。

【図１４】第２の実施例の静止画撮像時の動作を説明す
るためのタイミングチャートである。

【符号の説明】

７　　　　受光部 ８　　　　ドレイン部 ９　　　　水平電荷転送路 １０　　　　第１の駆動回路 １１　　　　第２の駆動回路 １２　　　　第３の駆動回路 ２７　　　　シフトレジスタ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　画素に相当する複数の光電変換素子を
   列方向及び行方向にマトリクス状に配列形成すると共に
   、列方向に配列する各光電変換素子群に隣接する垂直電
   荷転送路をトランスファゲートを介して形成し、これら
   の垂直電荷転送路の転送ゲート電極を各列の光電変換素
   子に対応して２列ずつ形成して成る受光部を具備し、静
   止画撮像時に、上記垂直電荷転送路の転送ゲート電極の
   配列順に交互に転送エレメントとポテンシャル障壁を発
   生させて、光電変換素子に発生した全ての画素信号を上
   記トランスファゲートを介して対応する転送エレメント
   へフィールドシフトした後、相互に隣合う転送ゲート電
   極を所定数ずつ組にして、各組毎の転送ゲート電極への
   所定タイミングの転送ゲート信号の印加を、水平電荷転
   送路に最も近い側の組から順番に拡大していくことによ
   って、上記水平電荷転送路に最も近い側の組の画素信号
   から順番に水平電荷転送路へ転送し、該水平電荷転送路
   が画素信号を受信する毎に水平電荷転送動作により時系
   列に画素信号を読出す転送動作を繰り返すことにより、
   画素信号をノンインターレース・フルフレーム走査読出
   しする電荷結合型固体撮像装置において、動画撮像時に
   は、奇数列に位置する光電変換素子の画素信号を、対応
   する転送エレメントへフィールドシフトした後、全ての
   転送ゲート電極へ複数相の所定タイミングの転送ゲート
   信号を印加することによって画素信号を１列分ずつ全体
   的に水平電荷転送路へ転送し、該水平電荷転送路が画素
   信号を受信する毎に水平電荷転送動作により時系列に画
   素信号を読出す転送動作を繰り返すことにより、奇数列
   に位置する画素信号を奇数フィールド走査読出しし、次
   に、偶数列に位置する光電変換素子の画素信号を、対応
   する転送エレメントへフィールドシフトした後、全ての
   転送ゲート電極へ複数相の所定タイミングの転送ゲート
   信号を印加することによって画素信号を１列分ずつ全体
   的に水平電荷転送路へ転送し、該水平電荷転送路が画素
   信号を受信する毎に水平電荷転送動作により時系列に画
   素信号を読出す転送動作を繰り返すことにより、偶数列
   に位置する画素信号を偶数フィールド走査読出しし、こ
   の奇数フィールド及び偶数フィールド走査読出しを繰り
   返すことによって動画撮像を行うことを特徴とする電荷
   結合型固体撮像装置。
2. 【請求項２】　　画素に相当する複数の光電変換素子を
   列方向及び行方向にマトリクス状に配列形成すると共に
   、列方向に配列する各光電変換素子群に隣接する垂直電
   荷転送路をトランスファゲートを介して形成し、これら
   の垂直電荷転送路の転送ゲート電極を各列の光電変換素
   子に対応して２列ずつ形成して成る受光部を具備し、静
   止画撮像時に、上記垂直電荷転送路の転送ゲート電極の
   配列順に交互に転送エレメントとポテンシャル障壁を発
   生させて、光電変換素子に発生した全ての画素信号を上
   記トランスファゲートを介して対応する転送エレメント
   へフィールドシフトした後、相互に隣合う転送ゲート電
   極を所定数ずつ組にして、各組毎の転送ゲート電極への
   所定タイミングの転送ゲート信号の印加を、水平電荷転
   送路に最も近い側の組から順番に拡大していくことによ
   って、上記水平電荷転送路に最も近い側の組の画素信号
   から順番に水平電荷転送路へ転送し、該水平電荷転送路
   が画素信号を受信する毎に水平電荷転送動作により時系
   列に画素信号を読出す転送動作を繰り返すことにより、
   画素信号をノンインターレース・フルフレーム走査読出
   しする電荷結合型固体撮像装置において、動画撮像時に
   は、前記垂直電荷転送路の転送ゲート電極の配列順に交
   互に転送エレメントとポテンシャル障壁を発生させて、
   光電変換素子に発生した全ての画素信号を前記トランス
   ファゲートを介して対応する転送エレメントへフィール
   ドシフトした後、全ての転送ゲート電極へ複数相の所定
   タイミングの転送ゲート信号を印加することによって、
   奇数列と偶数列に位置する一対ずつの画素信号同士を混
   合して、これらの混合画素信号を１列分ずつ全体的に水
   平電荷転送路へ転送し、該水平電荷転送路が画素信号を
   受信する毎に水平電荷転送動作により時系列に画素信号
   を読出す転送動作を繰り返すことにより、奇数フィール
   ド走査読出しを行い、次に、前記垂直電荷転送路の転送
   ゲート電極の配列順に交互に転送エレメントとポテンシ
   ャル障壁を発生させて、光電変換素子に発生した全ての
   画素信号を前記トランスファゲートを介して対応する転
   送エレメントへフィールドシフトした後、全ての転送ゲ
   ート電極へ複数相且つ上記奇数フィールド走査読出しと
   は位相のずれた所定タイミングの転送ゲート信号を印加
   することによって、奇数列と偶数列に位置する一対ずつ
   の画素信号同士を奇数フィールド走査読出し時とは１列
   分位相のずれた関係で混合して、これらの混合画素信号
   を１列分ずつ全体的に水平電荷転送路へ転送し、該水平
   電荷転送路が混合画素信号を受信する毎に水平電荷転送
   動作により時系列に画素信号を読出す転送動作を繰り返
   すことにより、偶数フィールド走査読出しを行うことを
   特徴とする電荷結合型固体撮像装置。
3. 【請求項３】　　請求請項（１）　又は請求項（２）　
   の電荷結合型固体撮像装置において、前記動画撮像時に
   、前記転送ゲート電極への転送ゲート信号の供給を２個
   のゲート信号発生手段から行うことを特徴とする電荷結
   合型固体撮像装置。
4. 【請求項４】　　請求請項（１）　又は請求項（２）　
   の電荷結合型固体撮像装置において、前記静止画撮像時
   に、転送ゲート信号が未だ印加されない残りの組の転送
   ゲート電極に、画素信号を保持するためのみの固定電圧
   の信号を印加し、転送ゲート信号が印加されるのと同期
   して該固定電圧の信号の印加を順番に解除することを特
   徴とする電荷結合型固体撮像装置。