JPH04280180A - 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、垂直解像度を向上した
電荷結合型固体撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、４相駆動方式に従って走査読出し
を行う電荷結合型固体撮像装置が知られている。図２１
は同駆動方式でインターレース走査読出しを行う固体撮
像装置の受光部の要部構造を示し、行方向及び列方向に
沿って画素に相当する複数のフォトダイオード（図中、
ＰＤ１１〜ＰＤ４３で示す）がマトリクス状に配列形成
され、各列方向に並ぶフォトダイオード群に隣接して垂
直電荷転送路（図中、Ｌｉ　，　Ｌｉ＋１　，　Ｌｉ＋
２　で示す）が形成されている。そして、垂直電荷転送
路の終端部には水平電荷転送路（図示せず）が形成され
ている。又、垂直電荷転送路上には、行方向に並ぶ各フ
ォトダイオード群毎に一対ずつの転送ゲート電極（図中
、Ｇ１　〜Ｇ８　で示す）が積層され、４相駆動方式の
駆動信号φ１　〜φ４　によって駆動される。例えば、
図２２と共に、撮像時の読出し動作を垂直電荷転送路Ｌ
ｉ＋１　を代表して説明すると、まず、同図（ａ）に示
すように、駆動信号φ２　とφ４　を“Ｈ”レベル、駆
動信号φ１　とφ３　を“Ｌ”レベルにすることにより
、転送ゲート電極Ｇ１　，Ｇ３　，Ｇ５　，Ｇ７　下に
ポテンシャル障壁、Ｇ２　，Ｇ４　，Ｇ６，Ｇ８　下に
ポテンシャル井戸（図中の斜線部分）を発生させ、更に
トランスファゲートＴｇを導通状態にすることによって
、フォトダイオードに集積した画素信号ｑ１　〜ｑ４　
をポテンシャル井戸へフィールドシフトする。

【０００３】次に、同図（ｂ）に示すように、相互に隣
接関係にある画素信号同士を所定のポテンシャル井戸へ
移動させることにより混合させ、更に、同図（ｃ）に示
すように、４相駆動方式により混合画素信号を全体的に
垂直転送することにより、最初の混合画素信号を水平電
荷転送路へ転送し、水平走査読出しによって読み出す。 そして、垂直転送と水平走査読出しを交互に繰り返すこ
とによって、全ての画素信号を読み出す。図２２に示す
走査読出しは、画素信号のｑ１　とｑ２　、ｑ３　とｑ
４　というように混合することによって奇数フィールド
に該当する画素信号を形成しており、偶数フィールドに
該当する画素信号を形成する場合には、図２２（ｂ）に
示す混合処理においてｑ２　とｑ３　、ｑ４　とｑ５　
というように混合の組み合わせをずらすようにする。そ
して、奇数フィールドと偶数フィールドの走査読出しで
各フィールド画に相当する画素信号を読出した後、これ
らを組み合わせてフレーム画を再生する等の処理を行う
。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の電荷結合型固体撮像装置にあっては、各列毎
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
を設けると共に、これらの転送ゲート電極に４相駆動方
式等の所定タイミングの駆動信号を印加することによっ
て走査読出しを行う構成となっている。したがって、垂
直解像度を向上させるためにフォトダイオード列を増加
させようとした場合、転送ゲート電極数が大幅に増加す
ると同時に、極めて微細な加工が必要となり、集積回路
の製造精度の限界等に起因して実現が不可能となったり
、画素信号の転送効率が低下する等の問題を招来してい
た。又、各画素信号を上述したような所定の関係で混合
して、奇数フィールドと偶数フィールドの画素信号を形
成するために、転送ゲート電極に印加する駆動信号φ１
　〜φ４を特別な波形の信号にする必要があり、駆動信
号を発生する信号発生回路が複雑となったり、高い精度
のタイミング制御が要求される等の技術的な課題が多く
なる問題があった。

【０００５】本発明はこのような課題に鑑みて成された
ものであり、垂直解像度の向上を図ることができる構成
を有し、且つ走査読出し時の転送ゲート電極の制御が容
易な電荷結合型の固体撮像装置を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的に対して
本発明は、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
路を形成して成る受光部を有する電荷結合型の固体撮像
装置を対象とする。そして、前記各行のフォトダイオー
ド群及びそれらに対応する垂直電荷転送路の周囲毎にチ
ャンネルストッパを形成し、奇数列と偶数列のフォトダ
イオード群の間及び垂直電荷転送路の上部を通り、且つ
各列のフォトダイオード群に対して一本ずつ対応する転
送ゲート電極群を形成し、奇数フィールド走査読出し時
には、奇数列に位置する転送ゲート電極群にフィールド
シフト用の高電圧駆動信号を印加すると同時に、偶数列
に位置する転送ゲート電極群にオフの駆動信号を印加す
ることにより、（２×Ｊ−１）列と（２×Ｊ）列（Ｊは
自然数）に位置する一対毎のフォトダイオードに発生す
る画素信号を（２×Ｊ−１）列に位置する転送ゲート電
極下のポテンシャル井戸へ転送して混合させ、偶数フィ
ールド走査読出し時には、偶数列に位置する転送ゲート
電極群にフィールドシフト用の高電圧駆動信号を印加す
ると同時に、奇数列に位置する転送ゲート電極群にオフ
の駆動信号を印加することにより、（２×Ｊ）列と（２
×Ｊ＋１）列（Ｊは自然数）に位置する一対毎のフォト
ダイオードに発生する画素信号を（２×Ｊ）列に位置す
る転送ゲート電極下のポテンシャル井戸へ転送して混合
させるようにした。

【０００７】又、他の実施態様として、前記各フォトダ
イオードとそれらに対応する垂直電荷転送路の隣接部分
を除く部分にチャンネルストッパを形成し、奇数列と偶
数列のフォトダイオード群の間を通る凹部と、垂直電荷
転送路上で両側のフォトダイオードのほぼ半分の部分に
対応する部分まで積層する凸部からなる転送ゲート電極
を、各列毎に隣接関係にあるフォトダイオード列に対し
て一本ずつ形成し、奇数フィールド走査読出し時には、
奇数列に位置する転送ゲート電極群にフィールドシフト
用の高電圧駆動信号を印加すると同時に、偶数列に位置
する転送ゲート電極群にオフの駆動信号を印加すること
により、（２×Ｊ）列と（２×Ｊ＋１）列（Ｊは自然数
）に位置する一対毎のフォトダイオードに発生する画素
信号を（２×Ｊ）列に位置する転送ゲート電極下のポテ
ンシャル井戸へ転送して混合させ、偶数フィールド走査
読出し時には、偶数列に位置する転送ゲート電極群にフ
ィールドシフト用の高電圧駆動信号を印加すると同時に
、奇数列に位置する転送ゲート電極群にオフの駆動信号
を印加することにより、（２×Ｊ−１）列と（２×Ｊ）
列（Ｊは自然数）に位置する一対毎のフォトダイオード
に発生する画素信号を（２×Ｊ）列に位置する転送ゲー
ト電極下のポテンシャル井戸へ転送して混合させるよう
にした。

【０００８】

【作用】このような構成を有する本発明の電荷結合型固
体撮像装置によれば、奇数フィールド走査読出し時のフ
ィールドシフトでは、奇数列と偶数列の相互に隣合うフ
ォトダイオードとそれらのフォトダイオードに隣接する
奇数列の転送ゲート電極下に発生するポテンシャル井戸
が相互に導通状態となるので、２つの画素信号が該奇数
列のポテンシャル井戸に移動して混合することとなり、
偶数フィールド走査読出し時のフィールドシフトでは、
奇数列と偶数列の相互に隣合うフォトダイオードとそれ
らのフォトダイオードに隣接する偶数列の転送ゲート電
極下に発生するポテンシャル井戸が相互に導通状態とな
るので、２つの画素信号が該偶数列のポテンシャル井戸
に移動して混合することとなり、画一化した垂直転送動
作を行うだけで各フィールド毎の画素混合を自動的に行
うことができる。したがって、従来のような画素混合の
ための特別な波形の駆動信号を形成する必要が無く、回
路の簡素化及び制御の容易化を実現することができる。 又、各列の画素に相当する光電変換素子に対応して一つ
の転送ゲート電極を設けるので、常に画素列と転送ゲー
ト電極の本数を同数に抑えることができ、垂直解像度の
向上が容易となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の電荷結合型固体撮像装置の一
実施例を図面と共に説明する。まず、この実施例の電荷
結合型固体撮像装置は、図１に示すような構成のカメラ
一体型ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）や電子スチルカ
メラ等の撮像機器に適用される。即ち、図１において、
撮像レンズ等から成る撮像光学系１と機械式の絞り機構
２及びこの実施例の電荷結合型固体撮像装置３が光軸に
沿って配置され、撮像装置３から読み出された画素信号
に対して、信号処理回路４が色分離やγ補正や白バラン
ス調整等の処理を行うと共に、輝度信号と色差信号を形
成し、記録機構５が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、これらの動作を同期制御回路６が制御する。

【００１０】図２は電荷結合型固体撮像装置３の全体の
概略構造を示す。この電荷結合型固体撮像装置３は半導
体集積回路製造技術によって、半導体基板中に適宜の種
類且つ濃度の不純物層を埋設すると共に、該半導体基板
上に配線用のアルミニウム層やポリシリコン層等を積層
することにより形成される。まず、受光部７は、例えば
半導体基板中のｐウェル層（図示せず）内にｎ＋　形不
純物から成る複数の不純物層を列方向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、ｍ×ｎ
個のフォトダイオード（図中、Ｐで示す）を形成し、列
方向Ｙに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Ｌ１〜Ｌｍ　が形成されている。又、垂直電荷
転送路Ｌ１　〜Ｌｍ　上には、各フォトダイオード列毎
に一本ずつの転送ゲート電極が積層されている。垂直電
荷転送路Ｌ１　〜Ｌｍ　の終端部には、水平電荷転送路
８が形成され、更に、その終端部に出力アンプ９が形成
され、４相駆動方式又は２相駆動方式の駆動信号α１　
〜α４　によって水平電荷転送動作を行う。上記の転送
ゲート電極は、第１，第２，第３の駆動回路１０，１１
，１２で形成した駆動信号が印加され、フォトダイオー
ドに集積した画素信号を垂直電荷転送路Ｌ１　〜Ｌｍ　
を介して走査読出しする。

【００１１】更に、要部構造を図３に基づいて説明する
と、図中の各列毎にＰ１　〜Ｐｎ　で示す部分がフォト
ダイオードであり、各列方向に配列するフォトダイオー
ドに隣接して垂直電荷転送路（図中、Ｌｉ　〜Ｌｉ＋２
　を示す）が形成されている。転送ゲート電極Ｇ１１〜
Ｇ４ｎ／４は、各フォトダイオード列毎に一本ずつ設け
られており、フォトダイオードの上部を開口し、垂直電
荷転送路Ｌｉ　〜Ｌｉ＋２　上を覆うような櫛形の形状
となっている。

【００１２】尚、列方向Ｙにｎ列のフォトダイオードが
形成されるのに対しｎ列の転送ゲート電極が形成される
こととなるが、この実施例では４本の転送ゲート電極を
一組として特殊な電荷転送制御を行うので、説明の都合
上、転送ゲート電極を一般的に符号Ｇｊｋで表わすもの
とし、添字ｋを各組の順番、添字ｊを各組中の順番とす
る。したがって、水平電荷転送路８に最も接近している
組（ｋ＝１）中の転送ゲート電極をＧ１１，Ｇ２１，Ｇ
３１，Ｇ４１、最終組（ｋ＝ｎ）中の転送ゲート電極を
Ｇ１ｎ／４，Ｇ２ｎ／４，Ｇ３ｎ／４，Ｇ４ｎ／４で表
す。

【００１３】又、各垂直電荷転送路及びそれに隣接する
フォトダイオード群の間はチャンネルストッパ（図中の
斜線部分）で仕切られており、各行毎の画素信号を分離
するようになっている。

【００１４】更に、図３におけるＡ−Ａ′線の縦断面構
造とＢ−Ｂ′線の縦断面構造を夫々図４と図５で示すと
、まず、図４において、ｐウェル層中にｎ形不純物の層
を埋設すると共に、半導体基板の表面部分に２相のポリ
シリコン層から成る転送ゲート電極Ｇ１１，Ｇ２１，Ｇ
３１，Ｇ４１等が積層することにより、垂直電荷転送路
Ｌｉ　が形成され、他の垂直電荷転送路も同様の構造で
もって形成されている。又、図５において、ｐウェル層
の表面部分にｎ＋　形不純物層を所定間隔で埋設するこ
とにより第４列目のフォトダイオード群が形成され、そ
れらの層に隣接して垂直電荷転送路Ｌｉ−１〜Ｌｉ＋２
　のためのｎ形不純物の層が埋設され、更に、チャンネ
ルストッパとなるｐ形不純物の層（図中、斜線で示す部
分）が埋設され、ｎ形不純物層の上面に転送ゲート電極
Ｇ４１となるポリシリコン層が積層され、他の列に該当
する部分も同様の構造となっている。

【００１５】そして、転送ゲート電極Ｇ１１〜Ｇ４ｎ／
４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。

【００１６】まず、第１の駆動回路１０の構造を説明す
る。各組の奇数番目の転送ゲート電極Ｇ１１，Ｇ３１〜
Ｇ１ｎ／４，Ｇ３ｎ／４の各端部がＮＭＯＳトランジス
タＭ１１，Ｍ３１〜Ｍ１ｎ／４，Ｍ３ｎ／４を介して、
タイミング信号ＶＬ　の信号線に接続し、各組の偶数番
目の転送ゲート電極Ｇ２１，Ｇ４１〜Ｇ２ｎ／４，Ｇ４
ｎ／４の各端部がＮＭＯＳトランジスタＭ２１，Ｍ４１
〜Ｍ２ｎ／４，Ｍ４ｎ／４を介して、タイミング信号φ
Ｈ　の信号線に接続し、これらの全てのＮＭＯＳトラン
ジスタＭ１１〜Ｍ４ｎ／４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
。更に、各組の奇数番目の転送ゲート電極Ｇ１１，Ｇ３
１〜Ｇ１ｎ／４，Ｇ３ｎ／４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Ｑ１
１，Ｑ３１〜Ｇ１ｎ／４，Ｇ３ｎ／４の各エミッタ接点
が接続し、各組の偶数番目の転送ゲート電極Ｇ２１，Ｇ
４１〜Ｇ２ｎ／４，Ｇ４ｎ／４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Ｑ
１１，Ｑ３１〜Ｇ１ｎ／４，Ｇ３ｎ／４の各エミッタ接
点が接続し、全てのｎｐｎトランジスタＱ１１〜Ｑ４ｎ
／４のコレクタ接点には電圧ＶＳ　が印加されている。

【００１７】次に、第２の駆動回路１１を説明すると、
タイミング信号φ１　〜φ４　を第３の駆動回路１２か
らの信号Ｓ１　〜Ｓｎ／４−１　，Ｓｎ／４　に同期し
て切換え動作するｎ個のＮＭＯＳトランジスタｍ１１〜
ｍ４ｎ／４から成る。そして、信号Ｓ１，Ｓｎ／４−１
　〜Ｓｎ／４　が“Ｍ”レベルとなると、各組の第１番
目の転送ゲート電極Ｇ１１，Ｇ１２〜Ｇ１ｎ／４にタイ
ミング信号φ１　が印加し、各組の第２番目の転送ゲー
ト電極Ｇ２１，Ｇ２２〜Ｇ２ｎ／４にタイミング信号φ
２　が印加し、各組の第３番目の転送ゲート電極Ｇ３１
，Ｇ３２〜Ｇ３ｎ／４にタイミング信号φ３　が印加し
、各組の第４番目の転送ゲート電極Ｇ４１，Ｇ４２〜Ｇ
４ｎ／４にタイミング信号φ４　が印加する。

【００１８】次に、第３の駆動回路１２は、所定タイミ
ングの駆動信号Ｓ１　，　Ｓ２　〜Ｓｎ／４−１　，Ｓ
ｎ／４　を出力するｎ／４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、後述する
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Ｓ１　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Ｓ１　とＳ２　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３ビットの駆動信号Ｓ１　とＳ２
　とＳ３　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。

【００１９】尚、１３は所定の不純物層から成るドレイ
ン部であり、信号ＳＧ　に同期してゲート電極１４が導
通状態となるときに、垂直電荷転送路が所定の転送動作
を行うことにより不要電荷を廃棄するためにある。１５
はゲート電極であり、垂直電荷転送路から水平電荷転送
路８で画素信号を転送する際に信号φＶ　に同期して導
通となり、他の時点では電荷の逆流を防止するために非
導通状態となる。

【００２０】次に、かかる構造を有する実施例の動画撮
像時の動作を、図６〜図１３に示すタイミングチャート
と共に説明する。この実施例では、ＮＴＳＣ等の標準テ
レビジョン方式の走査タイミングに準じて走査読取りを
行い、垂直ブランキング期間にフィールドシフト動作を
行い、水平ブランキング期間中に垂直電荷転送路による
垂直電荷転送を行い、水平走査期間に一列分の画素信号
を水平走査読出しする。又、従来例の動作と同様に１フ
レーム分の画素信号を所定の関係で混合して奇数フィー
ルドに該当する混合画素信号を形成して奇数フィールド
の走査読出しを行い、次に奇数フィールドの場合と混合
関係をずらして偶数フィールドに該当する混合画素信号
を形成して偶数フィールドの走査読出しを行い、これら
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
返すことにより、動画撮像を実現する。

【００２１】まず、奇数フィールドの走査読出しを、図
６〜図９と共に説明する。尚、これらの図において、Ｔ
ＶＡは垂直ブランキング期間、ＨＡ１，　ＨＡ２〜ＨＡ
ｎ／４は水平ブランキング期間、ＴＡ１，　ＴＡ２〜Ｔ
Ａｎ／４は水平走査期間である。又、符号の“ＨＨ”は
半導体基板の電圧ＶＳ　と同じ約１５〜２５ボルトの電
圧レベル、“Ｈ”は１２ボルト、“Ｍ”は０ボルト、“
Ｌ”は−８ボルトを示す。 図６の垂直ブランキング期間ＴＶＡにおいて、第１の駆
動回路１０のタイミング信号φＨ　を“Ｌ”、ＶＬ　を
“Ｍ”レベルに設定し、所定の時点ｔ１　においてタイ
ミング信号φＦＳＡ　を“ＨＨ”レベルφＦＳＢ　を“
Ｌ”レベルにする。この結果、各組の奇数番目の転送ゲ
ート電極Ｇ１１，　Ｇ３１〜Ｇ１ｎ／４，Ｇ３ｎ／４下
の転送路にポテンシャル井戸、偶数番目の転送ゲート電
極Ｇ２１，　Ｇ４１〜Ｇ２ｎ／４　，Ｇ４ｎ／４下の転
送路にポテンシャル障壁が発生し、更に時点ｔ１　では
高電圧のタイミング信号φＦＳＡ　によって深くなるポ
テンシャル井戸へフォトダイオードから画素信号が移動
する。

【００２２】図１４はある行のフォトダイオード群から
隣りの垂直電荷転送路へ画素信号が移動する様子を示す
が、高電圧のタイミング信号φＦＳＡ　によって奇数列
（一般式で示せば、２×Ｊ−１列目、但しＪは自然数）
に該当するポテンシャル井戸及びトランスファゲートの
部分が深くなると同時に、２×Ｊ−１列目と２×Ｊ列目
のフォトダイオードとの間のトランスファゲートが導通
状態となって、画素信号が２×Ｊ−１列目のポテンシャ
ル井戸に移動する。但し、２×Ｊ列目のフォトダイオー
ドと２×Ｊ＋１列目のフォトダイオードの間の部分は“
Ｌ”レベルのタイミング信号φＦＳＢ　がかかるので、
非導通状態となる。したがって、図１４に示すように、
ポテンシャル井戸Ｉ１　にはフォトダイオードＰ１，Ｐ
２　の画素信号ｑ１，ｑ２　が移動し、ポテンシャル井
戸Ｉ３　にはフォトダイオードＰ３，Ｐ４　の画素信号
ｑ３，ｑ４　が移動するというように２画素信号が移動
して混合される。

【００２３】次に、水平ブランキング期間ＨＡ１（図７
に拡大して示す）において、信号φＧ　及びφＦＳＡ，
φＦＳＢ　が“Ｌ”レベルとなることにより、全てのＮ
ＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ４ｎ／４とｎｐｎトラン
ジスタＱ１１〜Ｑ４ｎ／４が非導通状態となり、第１の
駆動回路１０が転送ゲート電極から電気的に分離される
。更に、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
フト動作を行い、第１ビット目に相当する信号Ｓ１　だ
けが“Ｍ”レベル、残余の信号Ｓ２　〜Ｓｎ／４　は“
Ｌ”レベルとなる。したがって、第１組目に該当するＮ
ＭＯＳトランジスタｍ１１〜ｍ４１だけが導通状態とな
り、この導通期間中に所定タイミングのタイミング信号
φ１　〜φ４　に対応する駆動信号Ｓ１１〜Ｓ４１が第
１組目の転送ゲート電極Ｇ１１〜Ｇ４１へ供給される。 そして、これらの駆動信号Ｓ１１〜Ｓ４１に同期して垂
直電荷転送路Ｌ１〜〜Ｌｍ　が最初の列の混合画素信号
（図１４におけるｑ１　＋ｑ２　に相当する）が水平電
荷転送路８へ転送される。次に、水平走査期間ＴＡ１に
おいて、水平電荷転送路８が２相駆動又は４相駆動方式
のタイミング信号α１　〜α４　によって水平転送する
ことにより、第１列目の混合画素信号を時系列的に読み
出す。次に、２回目の水平ブランキング期間ＨＡ２（図
８に拡大して示す）では、同様に第１の駆動回路１０は
制御から外され、第３の駆動回路１２の第１，第２ビッ
ト目の信号Ｓ１　とＳ２　が“Ｍ”レベルとなることに
より、第１組目と第２組目の転送ゲート電極Ｇ１１〜Ｇ
４２にタイミング信号φ１　〜φ４　に対応する駆動信
号Ｓ１１〜Ｓ４２が印加される。この結果、第２列目の
混合画素信号（図１４におけるｑ３　＋ｑ４　に相当す
る）が水平電荷転送路８へ転送される。

【００２４】次に、期間ＴＡ２において、水平電荷転送
路８が水平転送動作を行うことにより、第２列目の混合
画素信号を出力する。以下同様にして、第３の駆動回路
１２の出力信号Ｓ１　〜Ｓｎ／４　の出力レベルが順次
に“Ｍ”レベルに反転する毎に垂直電荷転送動作を繰り
返し、更に水平走査期間に水平転送を行うことにより、
奇数フィールドに該当する混合画素信号を読み出す。尚
、最後の水平ブランキング期間ＨＡｎ／４（図９に拡大
して示す）では、第３の駆動回路１２の全ての出力信号
Ｓ１　〜Ｓｎ／４　が“Ｍ”レベルとなるので、全ての
転送ゲート電極Ｇ１１〜Ｇ４ｎ／４にφ１　〜φ４　に
相当する駆動信号Ｓ１１〜Ｓ４ｎ／４が印加され、最終
列の混合画素信号が水平電荷転送路８へ転送され、次に
水平走査期間ＴＡｎ／４で読み出される。

【００２５】以上のような動作によって、まず奇数フィ
ールドの走査読出しが完了する。次に、偶数フィールド
の走査読出しの動作を図１０〜図１３と共に説明する。 尚、これらの図において、ＴＶＢは垂直ブランキング期
間、ＨＢ１，　ＨＢ２〜ＨＢｎ／４は水平ブランキング
期間、ＴＢ１，　ＴＢ２〜ＴＢｎ／４は水平走査期間で
ある。まず、垂直ブランキング期間ＴＶＢにおいて、第
１の駆動回路１０のタイミング信号φＨ　を“Ｍ”、Ｖ
Ｌ　を“Ｌ”レベルに設定し、所定の時点ｔ２　におい
てタイミング信号φＦＳＢ　を“ＨＨ”レベル、φＦＳ
Ａ　を“Ｌ”レベルにする。この結果、各組の偶数番目
の転送ゲート電極Ｇ２１，　Ｇ４１〜Ｇ２ｎ／４　，Ｇ
４ｎ／４下にポテンシャル井戸、奇数番目の転送ゲート
電極Ｇ１１，　Ｇ３１〜Ｇ１ｎ／４　，Ｇ３ｎ／４下の
転送路下の転送路にポテンシャル障壁が発生し、更に時
点ｔ２　では高電圧のタイミング信号φＦＳＢ　によっ
て深くなるポテンシャル井戸へフォトダイオードから画
素信号が移動する。

【００２６】図１５はある行のフォトダイオード群から
隣りの垂直電荷転送路へ画素信号が移動する様子を示す
が、高電圧のタイミング信号φＦＳＢ　によって偶数列
（一般式で示せば、２×Ｊ列目、但しＪは自然数）に該
当するポテンシャル井戸及びトランスファゲートの部分
が深くなると同時に、２×Ｊ列目と２×Ｊ＋１列目のフ
ォトダイオードとの間のトランスファゲートが導通状態
となって、画素信号が２×Ｊ列目のポテンシャル井戸に
移動する。但し、２×Ｊ−１列目と２×Ｊ列目のフォト
ダイオードの間は遮断状態となる。したがって、図１５
に示すように、ポテンシャル井戸Ｉ２　にはフォトダイ
オードＰ２，Ｐ３　の画素信号ｑ２，ｑ３　が移動し、
ポテンシャル井戸Ｉ４　にはフォトダイオードＰ４，Ｐ
５　の画素信号ｑ４，ｑ５　が移動するというように２
画素信号が移動して混合される。

【００２７】次に、水平ブランキング期間ＨＢ１（図１
１に拡大して示す）において、信号φＧ　及びφＦＳＡ
，φＦＳＢ　が“Ｌ”レベルとなることにより、全ての
ＮＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ４ｎ／４とｎｐｎトラ
ンジスタＱ１１〜Ｑ４ｎ／４が非導通状態となり、第１
の駆動回路１０が転送ゲート電極から電気的に分離され
る。更に、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
シフト動作を行い、第１ビット目に相当する信号Ｓ１　
だけが“Ｍ”レベル、残余の信号Ｓ２　〜Ｓｎ／４　は
“Ｌ”レベルとなる。したがって、第１組目に該当する
ＮＭＯＳトランジスタｍ１１〜ｍ４１だけが導通状態と
なり、この導通期間中に所定タイミングのタイミング信
号φ１　〜φ４　に対応する駆動信号Ｓ１１〜Ｓ４１が
第１組目の転送ゲート電極Ｇ１１〜Ｇ４１へ供給される
。 そして、これらの駆動信号Ｓ１１〜Ｓ４１に同期して垂
直電荷転送路Ｌ１　〜Ｌｍ　が最初の列の混合画素信号
（図１５におけるｑ２＋ｑ３　に相当する）が水平電荷
転送路８へ転送される。次に、水平走査期間ＴＢ１にお
いて、水平電荷転送路８が２相駆動又は４相駆動方式の
タイミング信号α１　〜α４　によって水平転送するこ
とにより、第１列目の混合画素信号を時系列的に読み出
す。

【００２８】次に、２回目の水平ブランキング期間ＨＢ
２（図１２に拡大して示す）では、同様に第１の駆動回
路１０は制御から外され、第３の駆動回路１２の第１，
第２ビット目の信号Ｓ１　とＳ２　が“Ｍ”レベルとな
ることにより、第１組目と第２組目の転送ゲート電極Ｇ
１１〜Ｇ４２にタイミング信号φ１　〜φ４　に対応す
る駆動信号Ｓ１１〜Ｓ４２が印加される。この結果、第
２列目の混合画素信号（図１５におけるｑ４　＋ｑ５　
に相当する）が水平電荷転送路８へ転送される。次に、
期間ＴＢ２において、水平電荷転送路８が水平転送動作
を行うことにより、第２列目の混合画素信号を出力する
。以下同様にして、第３の駆動回路１２の出力信号Ｓ１
　〜Ｓｎ／４の出力レベルが順次に“Ｍ”レベルに反転
する毎に垂直電荷転送動作を繰り返し、更に水平走査期
間に水平転送を行うことにより、奇数フィールドに該当
する混合画素信号を読み出す。尚、最後の水平ブランキ
ング期間ＨＢｎ／４（図１３に拡大して示す）では、第
３の駆動回路１２の全ての出力信号Ｓ１　〜Ｓｎ／４　
が“Ｍ”レベルとなるので、全ての転送ゲート電極Ｇ１
１〜Ｇ４ｎ／４にφ１　〜φ４　に相当する駆動信号Ｓ
１１〜Ｓ４ｎ／４が印加され、最終列の混合画素信号が
水平電荷転送路８へ転送され、次に水平走査期間ＴＢｎ
／４で読み出される。

【００２９】このように、奇数フィールド走査読出しで
の画素信号の混合の組み合わせと、偶数フィールド走査
読出しでの画素信号の混合の組み合わせを一列分ずらす
ことにより、奇数フィールドと偶数フィールドの混合画
素信号を読み出す。尚、図７と図１１に示すように、奇
数フィールド走査読出し時の各水平ブランキング期間に
おけるタイミング信号φ１　〜φ４　の波形と、偶数フ
ィールド走査読出し時の各水平ブランキング期間におけ
るタイミング信号φ１　〜φ４　の波形とは異なってい
る。即ち、奇数フィールド時には、図７に示すように７
周期のタイミングにおいて、各タイミング信号（φ１　
，φ２　，φ３　，φ４　）は順番に、（Ｈ，Ｈ，Ｈ，
Ｌ）→（Ｈ，Ｈ，Ｌ，Ｌ）→（Ｈ，Ｈ，Ｌ，Ｈ）→（Ｈ
，Ｌ，Ｌ，Ｈ）→（Ｈ，Ｌ，Ｈ，Ｈ）→（Ｌ，Ｌ，Ｈ，
Ｈ）→（Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｌ）のように論理値レベルが変化
するのに対し、偶数フィールド時には、図１１に示すよ
うに７周期のタイミングにおいて、各タイミング信号（
φ１　，φ２　，φ３　，φ４　）は順番に、（Ｈ，Ｈ
，Ｈ，Ｌ）→（Ｈ，Ｈ，Ｌ，Ｌ）→（Ｈ，Ｌ，Ｈ，Ｈ）
→（Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｈ）→（Ｌ，Ｈ，Ｈ，Ｈ）→（Ｌ，Ｈ
，Ｈ，Ｌ）→（Ｌ，Ｈ，Ｌ，Ｌ）のように論理値レベル
が変化することににより、奇数フィールドでの画素信号
の混合の組み合わせと偶数フィールドでの画素信号の混
合の組み合わせとのずれに対応している。

【００３０】このように、この実施例によれば、各画素
配列に対して一本ずつの転送ゲート電極を設け、上述し
た新規の走査タイミングの駆動信号によって垂直走査読
出しを行うようにしたので、垂直解像度の向上を図るこ
とができる。又、単に走査タイミングの駆動信号で画素
信号の垂直走査読出しを行うだけで、画素信号の混合処
理を行うことができるので、画素混合のための複雑な制
御が不要となり、信号発生回路等を簡素化する等の効果
がある。次に、本発明の電荷結合型固体撮像装置の他の
実施例を図面と共に説明する。まず、この実施例の電荷
結合型固体撮像装置も、図１に示すような構成のカメラ
一体型ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）や電子スチルカ
メラ等の撮像機器に適用され、全体的な概略構造も図２
に示すような構造となっている。要部構造を図１６に基
づいて説明すると、図中の各列毎にＰ１　〜Ｐｎ　で示
す部分がフォトダイオードであり、各列方向に配列する
フォトダイオードに隣接して垂直電荷転送路（図中、Ｌ
ｉ　〜Ｌｉ＋２　を示す）が形成されている。又、各フ
ォトダイオードとそれに対応する垂直電荷転送路の間を
除いてチャンネルストッパ（図中の斜線部分）が形成さ
れ、各フォトダイオードを分離している。各列毎に配列
したフォトダイオード群の間に、転送ゲート電極Ｇ１１
〜Ｇ４ｎ／４が積層され、夫々の転送ゲート電極は、フ
ォトダイオードの上部を開口するための凹部と、列方向
Ｙにおいて前後のフォトダイオードの略中間部分まで突
出するようにして垂直電荷転送路上に積層される凸部を
有する形状となっており、相互に隣合う転送ゲート電極
同士の一端が部分的に垂直電荷転送路上で重なり合って
いる。

【００３１】尚、列方向Ｙにｎ列のフォトダイオードが
形成されるのに対しｎ列の転送ゲート電極が形成される
こととなるが、この実施例では４本の転送ゲート電極を
一組として特殊な電荷転送制御を行うので、説明の都合
上、転送ゲート電極を一般的に符号Ｇｊｋで表わすもの
とし、添字ｋを各組の順番、添字ｊを各組中の順番とす
る。したがって、水平電荷転送路８に最も接近している
組（ｋ＝１）中の転送ゲート電極をＧ１１，Ｇ２１，Ｇ
３１，Ｇ４１、最終組（ｋ＝ｎ）中の転送ゲート電極を
Ｇ１ｎ／４，Ｇ２ｎ／４，Ｇ３ｎ／４，Ｇ４ｎ／４で表
す。

【００３２】更に、図１６におけるＣ−Ｃ’線の縦断面
構造とＤ−Ｄ’線の縦断面構造を夫々図１７と図１８で
示すと、まず、図１７において、ｐウェル層中にｎ形不
純物の層を埋設すると共に、半導体基板の表面部分に２
相のポリシリコン層から成る転送ゲート電極Ｇ１１，Ｇ
２１，Ｇ３１，Ｇ４１等が積層することにより、垂直電
荷転送路Ｌｉ　が形成され、他の垂直電荷転送路も同様
の構造でもって形成されている。又、図１８において、
ｐウェル層の表面部分にｎ＋　形不純物層を所定間隔で
埋設することにより第４列目のフォトダイオード群が形
成され、それらの層に隣接して垂直電荷転送路Ｌｉ−１
　〜Ｌｉ＋２　のためのｎ形不純物の層が埋設され、更
にチャンネルストッパとなるｐ形不純物の層（図中、斜
線で示す部分）が埋設され、ｎ形不純物層の上面に転送
ゲート電極Ｇ４１となるポリシリコン層が積層され、他
の列に該当する部分も同様の構造となっている。そして
、転送ゲート電極Ｇ１１〜Ｇ４ｎ／４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。

【００３３】まず、第１の駆動回路１０の構造を説明す
る。各組の奇数番目の転送ゲート電極Ｇ１１，Ｇ３１〜
Ｇ１ｎ／４，Ｇ３ｎ／４の各端部がＮＭＯＳトランジス
タＭ１１，Ｍ３１〜Ｍ１ｎ／４，Ｍ３ｎ／４を介して、
タイミング信号ＶＬ　の信号線に接続し、各組の偶数番
目の転送ゲート電極Ｇ２１，Ｇ４１〜Ｇ２ｎ／４，Ｇ４
ｎ／４の各端部がＮＭＯＳトランジスタＭ２１，Ｍ４１
〜Ｍ２ｎ／４，Ｍ４ｎ／４を介して、タイミング信号φ
Ｈ　の信号線に接続し、これらの全てのＮＭＯＳトラン
ジスタＭ１１〜Ｍ４ｎ／４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
。更に、各組の奇数番目の転送ゲート電極Ｇ１１，Ｇ３
１〜Ｇ１ｎ／４，Ｇ３ｎ／４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Ｑ１
１，Ｑ３１〜Ｇ１ｎ／４，Ｇ３ｎ／４の各エミッタ接点
が接続し、各組の偶数番目の転送ゲート電極Ｇ２１，Ｇ
４１〜Ｇ２ｎ／４，Ｇ４ｎ／４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Ｑ
１１，Ｑ３１〜Ｇ１ｎ／４，Ｇ３ｎ／４の各エミッタ接
点が接続し、全てのｎｐｎトランジスタＱ１１〜Ｑ４ｎ
／４のコレクタ接点には電圧ＶＳ　が印加されている。

【００３４】次に、第２の駆動回路１１を説明すると、
タイミング信号φ１　〜φ４　を第３の駆動回路１２か
らの信号Ｓ１　〜Ｓｎ／４−１　，Ｓｎ／４　に同期し
て切換え動作するｎ個のＮＭＯＳトランジスタｍ１１〜
ｍ４ｎ／４から成る。そして、信号Ｓ１，Ｓｎ／４−１
　〜Ｓｎ／４　が“Ｍ”レベルとなると、各組の第１番
目の転送ゲート電極Ｇ１１，Ｇ１２〜Ｇ１ｎ／４にタイ
ミング信号φ１　が印加し、各組の第２番目の転送ゲー
ト電極Ｇ２１，Ｇ２２〜Ｇ２ｎ／４にタイミング信号φ
２　が印加し、各組の第３番目の転送ゲート電極Ｇ３１
，Ｇ３２〜Ｇ３ｎ／４にタイミング信号φ３　が印加し
、各組の第４番目の転送ゲート電極Ｇ４１，Ｇ４２〜Ｇ
４ｎ／４にタイミング信号φ４　が印加する。次に、第
３の駆動回路１２は、所定タイミングの駆動信号Ｓ１　
，　Ｓ２〜Ｓｎ／４−１　，Ｓｎ／４　を出力するｎ／
４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、先の実施例で説明したのと同様の
シフト動作を行う。即ち、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
、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。又、タイミング
信号α１　〜α４　も先の実施例と同じタイミングの信
号であり、奇数フィールド走査時と偶数フィールド走査
時で異なった波形となり、例えば図１における同期制御
回路６等で形成される。

【００３５】次に、かかる構造を有する他の実施例の動
画撮像時の動作を説明する。この実施例では、ＮＴＳＣ
等の標準テレビジョン方式の走査タイミングに準じて走
査読取りを行い、垂直ブランキング期間にフィールドシ
フト動作を行い、水平ブランキング期間中に垂直電荷転
送路による垂直電荷転送を行い、水平走査期間に一列分
の画素信号を水平走査読出しする。又、従来例の動作と
同様に１フレーム分の画素信号を所定の関係で混合して
奇数フィールドに該当する混合画素信号を形成して奇数
フィールドの走査読出しを行い、次に奇数フィールドの
場合と混合関係をずらして偶数フィールドに該当する混
合画素信号を形成して偶数フィールドの走査読出しを行
い、これら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り、動画撮像を実現する。更に
、奇数フィールドの走査読出しは、図６〜図９と同じタ
イミング、偶数フィールドの走査読出しは、図１０〜図
１３と同じタイミングで行われる。まず奇数フィールド
走査読出しを説明すると、図６におけるの垂直ブランキ
ング期間ＴＶＡにおいて、第１の駆動回路１０のタイミ
ング信号φＨ　を“Ｌ”、ＶＬ　を“Ｍ”レベルに設定
し、所定の時点ｔ１　においてタイミング信号φＦＳＡ
　を“ＨＨ”レベルφＦＳＢ　を“Ｌ”レベルにする。 この結果、各組の奇数番目の転送ゲート電極Ｇ１１，　
Ｇ３１〜Ｇ１ｎ／４　，Ｇ３ｎ／４下の転送路にポテン
シャル井戸、偶数番目の転送ゲート電極Ｇ２１，　Ｇ４
１〜Ｇ２ｎ／４　，Ｇ４ｎ／４下の転送路にポテンシャ
ル障壁が発生し、更に時点ｔ１　では高電圧のタイミン
グ信号φＦＳＡ　によって深くなるポテンシャル井戸へ
フォトダイオードから画素信号が移動する。

【００３６】図１９はある行のフォトダイオード群から
隣りの垂直電荷転送路へ画素信号が移動する様子を示す
が、高電圧のタイミング信号φＦＳＡ　によって奇数列
（一般式で示せば、２×Ｊ−１列目、但しＪは自然数）
に該当するポテンシャル井戸が深くなると同時に、２×
Ｊ−１列目と２×Ｊ列目のフォトダイオードとの間のト
ランスファゲートが導通状態となって、画素信号が２×
Ｊ−１列目のポテンシャル井戸に移動する。したがって
、図１９に示すように、ポテンシャル井戸Ｉ１　にはフ
ォトダイオードＰ１　の画素信号ｑ１　が移動し、ポテ
ンシャル井戸Ｉ３　にはフォトダイオードＰ２，Ｐ３　
の画素信号ｑ２，ｑ３　が移動し、ポテンシャル井戸Ｉ
５　にはフォトダイオードＰ４，Ｐ５　の画素信号ｑ４
，ｑ５　が移動するというように２画素信号が移動して
混合される。

【００３７】次に、水平ブランキング期間ＨＡ１（図７
に拡大図を示す）において、信号φＧ　及びφＦＳＡ，
φＦＳＢ　が“Ｌ”レベルとなることにより、全てのＮ
ＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ４ｎ／４とｎｐｎトラン
ジスタＱ１１〜Ｑ４ｎ／４が非導通状態となり、第１の
駆動回路１０が転送ゲート電極から電気的に分離される
。更に、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
フト動作を行い、第１ビット目に相当する信号Ｓ１　だ
けが“Ｍ”レベル、残余の信号Ｓ２　〜Ｓｎ／４　は“
Ｌ”レベルとなる。したがって、第１組目に該当するＮ
ＭＯＳトランジスタｍ１１〜ｍ４１だけが導通状態とな
り、この導通期間中に所定タイミングのタイミング信号
φ１　〜φ４　に対応する駆動信号Ｓ１１〜Ｓ４１が第
１組目の転送ゲート電極Ｇ１１〜Ｇ４１へ供給される。 そして、これらの駆動信号Ｓ１１〜Ｓ４１に同期して垂
直電荷転送路Ｌ１〜〜Ｌｍ　が最初の列の画素信号（図
１９におけるｑ１　に相当する）が水平電荷転送路８へ
転送される。

【００３８】次に、水平走査期間ＴＡ１において、水平
電荷転送路８が２相駆動又は４相駆動方式のタイミング
信号α１　〜α４　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。次に、２回
目の水平ブランキング期間ＨＡ２（図８に拡大して示す
）では、同様に第１の駆動回路１０は制御から外され、
第３の駆動回路１２の第１，第２ビット目の信号Ｓ１　
とＳ２　が“Ｍ”レベルとなることにより、第１組目と
第２組目の転送ゲート電極Ｇ１１〜Ｇ４２にタイミング
信号φ１　〜φ４　に対応する駆動信号Ｓ１１〜Ｓ４２
が印加される。この結果、第２列目の混合画素信号（図
１９におけるｑ２　＋ｑ３　に相当する）が水平電荷転
送路８へ転送される。次に、期間ＴＡ２において、水平
電荷転送路８が水平転送動作を行うことにより、第２列
目の混合画素信号を出力する。以下同様にして、第３の
駆動回路１２の出力信号Ｓ１　〜Ｓｎ／４　の出力レベ
ルが順次に“Ｍ”レベルに反転する毎に垂直電荷転送動
作を繰り返し、更に水平走査期間に水平転送を行うこと
により、奇数フィールドに該当する混合画素信号を読み
出す。尚、最後の水平ブランキング期間ＨＡｎ／４（図
９に拡大して示す）では、第３の駆動回路１２の全ての
出力信号Ｓ１　〜Ｓｎ／４　が“Ｍ”レベルとなるので
、全ての転送ゲート電極Ｇ１１〜Ｇ４ｎ／４にφ１　〜
φ４　に相当する駆動信号Ｓ１１〜Ｓ４ｎ／４が印加さ
れ、最終列の混合画素信号が水平電荷転送路８へ転送さ
れ、次に水平走査期間ＴＡｎ／４で読み出される。

【００３９】以上のような動作によって、まず奇数フィ
ールドの走査読出しが完了する。次に、偶数フィールド
の走査読出しの動作を図１０のタイミングチャートと共
に説明する。まず、垂直ブランキング期間ＴＶＢにおい
て、第１の駆動回路１０のタイミング信号φＨ　を“Ｍ
”、ＶＬ　を“Ｌ”レベルに設定し、所定の時点ｔ２　
においてタイミング信号φＦＳＢ　を“ＨＨ”レベル、
φＦＳＡ　を“Ｌ”レベルにする。この結果、各組の偶
数番目の転送ゲート電極Ｇ２１，　Ｇ４１〜Ｇ２ｎ／４
　，Ｇ４ｎ／４下にポテンシャル井戸、奇数番目の転送
ゲート電極Ｇ１１，　Ｇ３１〜Ｇ１ｎ／４　，Ｇ３ｎ／
４下の転送路下の転送路にポテンシャル障壁が発生し、
更に時点ｔ２　では高電圧のタイミング信号φＦＳＢ　
によって深くなるポテンシャル井戸へフォトダイオード
から画素信号が移動する。図２０はある行のフォトダイ
オード群から隣りの垂直電荷転送路へ画素信号が移動す
る様子を示すが、高電圧のタイミング信号φＦＳＢ　に
よって偶数列（一般式で示せば、２×Ｊ列目、但しＪは
自然数）に該当するポテンシャル井戸が深くなると同時
に、２×Ｊ−１列目と２×Ｊ列目のフォトダイオードと
の間のトランスファゲートが導通状態となって、画素信
号が２×Ｊ列目のポテンシャル井戸に移動する。したが
って、図２０に示すように、ポテンシャル井戸Ｉ２　に
はフォトダイオードＰ１，Ｐ２　の画素信号ｑ１，ｑ２
　が移動し、ポテンシャル井戸Ｉ４　にはフォトダイオ
ードＰ３，Ｐ４　の画素信号ｑ３，ｑ４　が移動すると
いうように２画素信号が移動して混合される。

【００４０】次に、水平ブランキング期間ＨＢ１（図１
１に拡大図を示す）において、信号φＧ　及びφＦＳＡ
，φＦＳＢ　が“Ｌ”レベルとなることにより、全ての
ＮＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ４ｎ／４とｎｐｎトラ
ンジスタＱ１１〜Ｑ４ｎ／４が非導通状態となり、第１
の駆動回路１０が転送ゲート電極から電気的に分離され
る。更に、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
シフト動作を行い、第１ビット目に相当する信号Ｓ１　
だけが“Ｍ”レベル、残余の信号Ｓ２　〜Ｓｎ／４　は
“Ｌ”レベルとなる。したがって、第１組目に該当する
ＮＭＯＳトランジスタｍ１１〜ｍ４１だけが導通状態と
なり、この導通期間中に所定タイミングのタイミング信
号φ１　〜φ４　に対応する駆動信号Ｓ１１〜Ｓ４１が
第１組目の転送ゲート電極Ｇ１１〜Ｇ４１へ供給される
。 そして、これらの駆動信号Ｓ１１〜Ｓ４１に同期して垂
直電荷転送路Ｌ１　〜〜Ｌｍ　が最初の列の混合画素信
号（図２０におけるｑ１　＋ｑ２　に相当する）が水平
電荷転送路８へ転送される。

【００４１】次に、水平走査期間ＴＢ１において、水平
電荷転送路８が２相駆動又は４相駆動方式のタイミング
信号α１　〜α４　によって水平転送することにより、
第１列目の混合画素信号を時系列的に読み出す。次に、
２回目の水平ブランキング期間ＨＢ２（図１２に拡大し
て示す）では、同様に第１の駆動回路１０は制御から外
され、第３の駆動回路１２の第１，第２ビット目の信号
Ｓ１　とＳ２　が“Ｍ”レベルとなることにより、第１
組目と第２組目の転送ゲート電極Ｇ１１〜Ｇ４２にタイ
ミング信号φ１　〜φ４　に対応する駆動信号Ｓ１１〜
Ｓ４２が印加される。この結果、第２列目の混合画素信
号（図２０におけるｑ３　＋ｑ４　に相当する）が水平
電荷転送路８へ転送される。次に、期間ＴＢ２において
、水平電荷転送路８が水平転送動作を行うことにより、
第２列目の混合画素信号を出力する。以下同様にして、
第３の駆動回路１２の出力信号Ｓ１　〜Ｓｎ／４　の出
力レベルが順次に“Ｍ”レベルに反転する毎に垂直電荷
転送動作を繰り返し、更に水平走査期間に水平転送を行
うことにより、奇数フィールドに該当する混合画素信号
を読み出す。尚、最後の水平ブランキング期間ＨＢｎ／
４（図１３に拡大して示す）では、第３の駆動回路１２
の全ての出力信号Ｓ１　〜Ｓｎ／４　が“Ｍ”レベルと
なるので、全ての転送ゲート電極Ｇ１１〜Ｇ４ｎ／４に
φ１　〜φ４　に相当する駆動信号Ｓ１１〜Ｓ４ｎ／４
が印加され、最終列の混合画素信号が水平電荷転送路８
へ転送され、次に水平走査期間ＴＢｎ／４で読み出され
る。

【００４２】このように、奇数フィールド走査読出しで
の画素信号の混合の組み合わせと、偶数フィールド走査
読出しでの画素信号の混合の組み合わせを一列分ずらす
ことにより、奇数フィールドと偶数フィールドの混合画
素信号を読み出す。このように、この実施例によれば、
各画素配列に対して一本ずつの転送ゲート電極を設け、
上述した新規の走査タイミングの駆動信号によって垂直
走査読出しを行うようにしたので、垂直解像度の向上を
図ることができる。又、単に走査タイミングの駆動信号
で画素信号の垂直走査読出しを行うだけで、画素信号の
混合処理を行うことができるので、画素混合のための複
雑な制御が不要となり、信号発生回路等を簡素化する等
の効果がある。更に、各フォトダイオード間がチャンネ
ルストップによって分離されるので、画素間分離が確実
となり、鮮明な画像を提供することが可能となる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、奇
数フィールド走査読出し時のフィールドシフトでは、奇
数列と偶数列の相互に隣合うフォトダイオードとそれら
のフォトダイオードに隣接する奇数列の転送ゲート電極
下に発生するポテンシャル井戸が相互に導通状態となる
ので、２つの画素信号が該奇数列のポテンシャル井戸に
移動して混合することとなり、偶数フィールド走査読出
し時のフィールドシフトでは、奇数列と偶数列の相互に
隣合うフォトダイオードとそれらのフォトダイオードに
隣接する偶数列の転送ゲート電極下に発生するポテンシ
ャル井戸が相互に導通状態となるので、２つの画素信号
が該偶数列のポテンシャル井戸に移動して混合すること
となり、画一化した垂直転送動作を行うだけで各フィー
ルド毎の画素混合を自動的に行うことができる。したが
って、従来のような画素混合のための特別な波形の駆動
信号を形成する必要が無く、回路の簡素化及び制御の容
易化を実現することができる。又、各列の画素に相当す
る光電変換素子に対応して一つの転送ゲート電極を設け
るので、常に画素列と転送ゲート電極の本数を同数に抑
えることができ、垂直解像度の向上が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電荷結合型固体撮像装置を適用した撮
像機器の概略構成図である。

【図２】本発明の一実施例の全体構造を概略的に示す構
造説明図である。

【図３】一実施例の要部構造を拡大して示す構造説明図
である。

【図４】図３のＡ−Ａ′線縦断面図である。

【図５】図３のＢ−Ｂ′線縦断面図である。

【図６】実施例の奇数フィールド走査読出し時のタイミ
ングを示すタイミングチャートである。

【図７】図６における水平ブランキング期間のタイミン
グを拡大して示すタイミングチャートである。

【図８】図６における水平ブランキング期間のタイミン
グを拡大して示すタイミングチャートである。

【図９】図６における水平ブランキング期間のタイミン
グを拡大して示すタイミングチャートである。

【図１０】実施例の偶数フィールド走査読出し時のタイ
ミングを示すタイミングチャートである。

【図１１】図１０における水平ブランキング期間のタイ
ミングを拡大して示すタイミングチャートである。

【図１２】図１０における水平ブランキング期間のタイ
ミングを拡大して示すタイミングチャートである。

【図１３】図１０における水平ブランキング期間のタイ
ミングを拡大して示すタイミングチャートである。

【図１４】一実施例の奇数フィールド走査読出し時の画
素信号の混合動作を説明するための図である。

【図１５】一実施例の偶数フィールド走査読出し時の画
素信号の混合動作を説明するための図である。

【図１６】他の実施例の要部構造を拡大して示す構造説
明図である。

【図１７】図１６のＣ−Ｃ′線縦断面図である。

【図１８】図１６のＤ−Ｄ′線縦断面図である。

【図１９】他の実施例の奇数フィールド走査読出し時の
画素信号の混合動作を説明するための図である。

【図２０】他の実施例の偶数フィールド走査読出し時の
画素信号の混合動作を説明するための図である。

【図２１】従来の電荷結合型固体撮像装置の要部構造説
明図である。

【図２２】従来例の走査読出しの動作を説明するための
説明図である。

【符号の説明】

７　　　　受光部 ８　　　　水平電荷転送路 ９　　　　出力アンプ １０　　　　第１の駆動回路 １１　　　　第２の駆動回路 １２　　　　第３の駆動回路

Claims (2)

【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
   荷転送路を形成して成る受光部を有する電荷結合型の固
   体撮像装置において、前記各行のフォトダイオード群及
   びそれらに対応する垂直電荷転送路の周囲毎にチャンネ
   ルストッパを形成し、奇数列と偶数列のフォトダイオー
   ド群の間及び垂直電荷転送路の上部を通り、且つ各列の
   フォトダイオード群に対して一本ずつ対応する転送ゲー
   ト電極群を形成し、奇数フィールド走査読出し時には、
   奇数列に位置する転送ゲート電極群にフィールドシフト
   用の高電圧駆動信号を印加すると同時に、偶数列に位置
   する転送ゲート電極群にオフの駆動信号を印加すること
   により、（２×Ｊ−１）列と（２×Ｊ）列（Ｊは自然数
   ）に位置する一対毎のフォトダイオードに発生する画素
   信号を（２×Ｊ−１）列に位置する転送ゲート電極下の
   ポテンシャル井戸へ転送して混合させ、偶数フィールド
   走査読出し時には、偶数列に位置する転送ゲート電極群
   にフィールドシフト用の高電圧駆動信号を印加すると同
   時に、奇数列に位置する転送ゲート電極群にオフの駆動
   信号を印加することにより、（２×Ｊ）列と（２×Ｊ＋
   １）列（Ｊは自然数）に位置する一対毎のフォトダイオ
   ードに発生する画素信号を（２×Ｊ）列に位置する転送
   ゲート電極下のポテンシャル井戸へ転送して混合させる
   ことを特徴とする固体撮像装置。
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
   荷転送路を形成して成る受光部を有する電荷結合型の固
   体撮像装置において、前記各フォトダイオードとそれら
   に対応する垂直電荷転送路の隣接部分を除く部分にチャ
   ンネルストッパを形成し、奇数列と偶数列のフォトダイ
   オード群の間を通る凹部と、垂直電荷転送路上で両側の
   フォトダイオードのほぼ半分の部分に対応する部分まで
   積層する凸部からなる転送ゲート電極を、各列毎に隣接
   関係にあるフォトダイオード列に対して一本ずつ形成し
   、奇数フィールド走査読出し時には、奇数列に位置する
   転送ゲート電極群にフィールドシフト用の高電圧駆動信
   号を印加すると同時に、偶数列に位置する転送ゲート電
   極群にオフの駆動信号を印加することにより、（２×Ｊ
   ）列と（２×Ｊ＋１）列（Ｊは自然数）に位置する一対
   毎のフォトダイオードに発生する画素信号を（２×Ｊ）
   列に位置する転送ゲート電極下のポテンシャル井戸へ転
   送して混合させ、偶数フィールド走査読出し時には、偶
   数列に位置する転送ゲート電極群にフィールドシフト用
   の高電圧駆動信号を印加すると同時に、奇数列に位置す
   る転送ゲート電極群にオフの駆動信号を印加することに
   より、（２×Ｊ−１）列と（２×Ｊ）列（Ｊは自然数）
   に位置する一対毎のフォトダイオードに発生する画素信
   号を（２×Ｊ）列に位置する転送ゲート電極下のポテン
   シャル井戸へ転送して混合させることを特徴とする固体
   撮像装置。