JPH06284345A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 信号電荷を双方向に転送できる列方向電荷転
送手段を備えた固体撮像装置において、垂直スミア特性
を向上させる。 【構成】 二次元に配置された光電変換素子Ｉ(1,1) 〜
Ｉ(n,n) と、光電変換素子の行ごとに設けられ、偽信号
電荷の掃出時には全ての偽信号電荷をＡ方向に転送し、
通常の電荷転送時には偶数番目または奇数番目の光電変
換素子の信号電荷をＣ方向に転送した後で残りの光電変
換素子の信号電荷をＡ方向に転送する列方向電荷転送部
Ｖ₁ 〜Ｖ_n ，Ｔ₁ 〜Ｔ_n ，Ｔ₁ ´〜Ｔ_n ´と、Ａ列方向
に転送された前記信号電荷を取り込んで行方向に転送す
る第１の行方向電荷転送部Ｈ₁ と、Ｃ列方向に転送され
た信号電荷を取り込んで行方向に転送する第２の行方向
電荷転送部Ｈ₂ とを備えている。

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、
特に、信号電荷を双方向に転送することができる列方向
電荷転送手段を備えた固体撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の固体撮像装置としては、信号電荷
を一方向にのみ転送することができる列方向電荷転送手
段を備えたものと、双方向に転送することができる列方
向電荷転送手段を備えたものとが知られている。

【０００３】図５は、信号電荷を一方向にのみ転送する
ことができる固体撮像装置の一構成例を概略的に示す概
念図である。

【０００４】同図に示したように、この固体撮像装置５
０は、二次元的に配置された光電変換素子Ｉ(1,1) 〜Ｉ
(n,n) と、これらの光電変換素子Ｉ(1,1) 〜Ｉ(n,n) の
行ごとに設けられた列方向電荷転送部Ｖ₁ ´〜Ｖ_n ´と
を備えている。ここで、列方向電荷転送部Ｖ₁ ´〜Ｖ_n
´は、それぞれ、対応する光電変換素子ごとに設けられ
た電荷転送素子ｖ₁ ´〜ｖ_n ´を列方向に並べて配置す
ることによって構成されている。

【０００５】また、この感光領域５２の図中下側には、
第１の蓄積領域５１が設けられている。この第１の蓄積
領域５１は、各列方向電荷転送部Ｖ₁ ´〜Ｖ_n ´に対応
させて、列方向電荷転送部Ｔ₁ ´〜Ｔ_n ´を備えてい
る。この列方向電荷転送部Ｔ₁´〜Ｔ_n ´も上述の列方
向電荷転送部Ｖ₁ 〜Ｖ_n と同数（すなわちｋ個）の転送
段からなっており、列方向電荷転送部Ｖ₁ 〜Ｖ_n からそ
れぞれｎ個の信号電荷を順次取り込んで、このままの順
次で出力するように構成されている。

【０００６】第１の電荷蓄積領域５１の図中下側には、
第１の行方向電荷転送部Ｈ₁ ´が設けられている。この
行方向電荷転送部Ｈ₁ ´には、転送された信号電荷を順
次出力するための電荷検出回路５３が設けられている。

【０００７】固体撮像装置５０を動作させる際には、信
号電荷の出力に先立って、偽信号電荷の掃き出しが行わ
れる。この掃き出しは、まず、列方向電荷転送部Ｖ₁ ´
〜Ｖ_n ´に蓄積された電荷を感光領域５２の列方向電荷
転送部Ｖ₁ ´〜Ｖ_n ´および第１の蓄積領域５１の列方
向電荷転送部Ｔ₁ ´〜Ｔ_n ´により、Ａ方向に転送して
行方向電荷転送部Ｈに順次取り込ませ、その後、行方向
電荷転送部Ｈ₁ 内の信号電荷をＢ方向に転送して電荷検
出回路５３から出力させることによって行われる。

【０００８】また、信号電荷を出力する際には、１行分
の光電変換素子に蓄積された信号電荷を、この行に対応
する列方向電荷転送部と行方向電荷転送部Ｈ₁ とを用い
て転送させて、電荷検出回路５３から出力する。例え
ば、光電変換素子Ｉ(1,1) 〜Ｉ(n,1) からなる行を例に
とって説明すると、まず、光電変換素子Ｉ₁₁〜Ｉ_n1に蓄
積された信号電荷を列方向電荷転送部Ｖ₁ ´〜Ｖ_n ´に
取り込み、Ａ方向に順次シフトさせて転送して列方向電
荷転送部Ｔ₁ ´〜Ｔ_n ´に送り込み、さらに、Ａ方向に
転送して、行方向電荷転送部Ｈ₁ に順次取り込せ、その
まま各信号電荷をＢ方向にシフト転送して電荷検出回路
５３から出力する。

【０００９】また、このような固体撮像装置５０を改良
し、列方向電荷転送手段の双方向に信号電荷を転送する
ことができる固体撮像装置が登場している。

【００１０】このような固体撮像装置の概略構成の一例
を図６に示す。同図に示したように、この感光領域６５
は、二次元的に配置された光電変換素子Ｉ(1,1) 〜Ｉ
(n,n) と、これらの光電変換素子Ｉ(1,1) 〜Ｉ(n,n) の
行ごとに設けられた列方向電荷転送部Ｖ₁ 〜Ｖ_n とを備
えている。

【００１１】また、この感光領域６５の図中上側には、
第１の電荷蓄積領域６３が設けられている。この第１の
電荷蓄積領域６３には、各列方向電荷転送部Ｖ₁ 〜Ｖ_n
に対応させて、列方向電荷転送部Ｔ₁ 〜Ｔ_n が設けられ
ている。これらの列方向電荷転送部Ｔ₁ 〜Ｔ_n は、上述
の列方向電荷転送部Ｖ₁ 〜Ｖ_n と同数の転送段からなっ
ており、列方向電荷転送部Ｖ₁ 〜Ｖ_n からそれぞれｎ個
の信号電荷を順次取り込んで、順次を逆にして出力する
ことができるように、ループ状に連結されたサイクリッ
ク転送部が設けられている。

【００１２】一方、感光領域６５の図中下側には、第２
の電荷蓄積領域６４が設けられている。この第２の電荷
蓄積領域６４は、各列方向電荷転送部Ｖ₁ 〜Ｖ_n に対応
させて、列方向電荷転送部Ｔ₁ ´〜Ｔ_n ´を備えてい
る。この列方向電荷転送部Ｔ₁´〜Ｔ_n ´も、上述の列
方向電荷転送部Ｖ₁ 〜Ｖ_n と同数の転送段からなってお
り、列方向電荷転送部Ｖ₁ 〜Ｖ_n からそれぞれｎ個の信
号電荷を順次取り込んで、そのままの順序で出力するよ
うに構成されている。

【００１３】第１の電荷蓄積領域６３の図中上側には、
第１の行方向電荷転送部Ｈ₁ が設けられている。この行
方向転送部Ｈ₁ には、転送された信号電荷を順次出力す
るための電荷検出回路６１が設けられている。

【００１４】同様に、第２の電荷蓄積領域６４の図中下
側には、第２の行方向電荷転送部Ｈ₂ が設けられてい
る。この行方向電荷転送部Ｈ₂ にも、転送された信号電
荷を順次出力するための電荷検出回路６２が設けられて
いる。

【００１５】このような固体撮像装置６０において、偽
信号電荷の掃き出しは、まず、列方向電荷転送部Ｖ₁ 〜
Ｖ_n に蓄積された電荷を列方向電荷転送部Ｔ₁ ´〜Ｔ_n
´を介してＡ方向にシフト転送して行方向電荷転送部Ｈ
₂ に順次取り込ませ、その後、この信号電荷をＢ方向に
シフト転送して電荷検出回路６２から出力することによ
って行われる。

【００１６】また、信号電荷の出力は、まず、１行分の
電荷転送部のうちで奇数番目または偶数番目の素子の信
号電荷を、この行に対応する列方向電荷転送部と第１の
行方向電荷転送部Ｈ₁ とを用いて転送させ、次に、残り
の光電変換素子の信号電荷を列方向電荷転送部と第２の
行方向電荷転送部Ｈ₂ とを用いて転送させてることによ
って行う。例えば、光電変換素子Ｉ(1,1) 〜Ｉ(1,n) の
場合であれば、まず、光電変換素子（例えば奇数番目で
あればＩ(1,1) ，Ｉ(1,3) ，…）の信号電荷を列方向電
荷転送部Ｖ₁ に取り込んだ後、列方向電荷転送部Ｔ₁ ´
〜Ｔ_n ´を介してＣ方向にシフト転送して第１の行方向
電荷転送部Ｈ₁ に順次取り込せ、その後、Ｂ方向にシフ
ト転送して電荷検出回路６１から出力させる。次に、残
りの光電変換素子Ｉ(1,2) ，Ｉ(1,4) ，…の信号電荷を
列方向電荷転送部Ｖ₁ に取り込み、Ａ方向に転送して第
２の行方向電荷転送部Ｈ₂ に順次取り込せ、Ｂ方向に転
送して電荷検出回路６２から出力させる。

【００１７】このように、固体撮像装置６０は、列方向
電荷転送手段の双方向に信号電荷を転送することができ
るので、全信号電荷を奇数番目また偶数番目に分けて出
力することが可能となる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、信号電荷を双
方向に転送できる列方向電荷転送手段を備えた固体撮像
装置６０（図６参照）には、垂直スミア現象が発生した
場合に垂直方向の各信号電荷について発生するスミア偽
信号が不均一となり、図５の固体撮像装置５０よりも画
質が実質的に悪化するという欠点があった。

【００１９】以下、この理由について説明する。図７
（ａ），（ｂ）は、図５に示した固体撮像装置５０の第
１行の光電変換素子Ｉ(1,1) 〜Ｉ(1,n) と、これに対応
する列方向電荷転送部Ｖ₁ ´とを示している。ここで、
光電変換素子Ｉ(1,m) が高輝度光を受光して列方向電荷
転送部Ｖ₁´の電荷転送素子ｖ_m ´にスミア電荷が発生
すると（図７（ａ）参照）、このスミア電荷は偽信号の
掃き出し時に掃き出し側（Ａ方向側）の電荷転送素子ｖ
_m+1´〜ｖ_n ´に拡散する（同（ｂ）参照）。そして、
その後光電変換素子Ｉ(1,1)〜Ｉ(1,n) の信号電荷が列
方向電荷転送部Ｖ₁ ´に取り込まれてＡ方向に転送され
ると、電荷転送素子ｖ_m+1 ´〜ｖ_n ´に蓄積されたスミ
ア電荷は光電変換素子Ｉ(1,m+1) 〜Ｉ(1,n) から取り込
まれた信号電荷にそれぞれ付加されて出力される。ま
た、光電変換素子Ｉ(1,1) 〜Ｉ(1,m-1) で発生した信号
電荷には、列方向電荷転送部Ｖ₁ ´に取り込まれた時点
ではスミア電荷は付加されないが、列方向電荷転送部Ｖ
₁ ´内を転送されて電荷転送素子ｖ_m ´を通過する際に
スミア電荷が付加され、結局、光電変換素子Ｉ(1,m+1)
〜Ｉ(1,n) の信号電荷と同じだけのスミア偽信号を有す
ることとなる。このため、図７（ｃ）に示したように、
これらの光電変換素子に対応する画素Ｇ(1,1) 〜Ｇ(1,m
-1) およびＧ(1,m+1) 〜Ｇ(1,n) のスミア偽信号は同一
となり（図中、Ｓ₁ ）、光電変換素子Ｉ(1,m) に対応す
る画素Ｇ(m、1) のスミア偽信号のみが異なる値となる
（図中、Ｓ₂ ）。

【００２０】このため、この固体撮像装置５０で撮像し
た画像ではスミアが列方向上下に分割されるため目立ち
にくく、画質はそれほど悪化しない。

【００２１】一方、図８（ａ）〜（ｃ）は、図６に示し
た固体撮像装置６０の第１行の光電変換素子Ｉ(1,1) 〜
Ｉ(1,n) と、これに対応する列方向電荷転送部Ｖ₁ とを
示している。この固体撮像像値６０において、光電変換
素子Ｉ(1,m) が高輝度光を受光して列方向電荷転送部Ｖ
₁ の電荷転送素子ｖ_i （光電変換素子Ｉ(1,m-1) ，Ｉ
(1,m) に対応している）にスミア電荷が発生したとする
と（図８（ａ）参照）、上述の固体撮像装置５０の場合
と同様、スミア電荷は偽信号の掃き出し時にＡ方向側の
電荷転送素子ｖ_i 〜ｖ_k に拡散する（同（ｂ）参照）。
そして、その後の信号電荷の出力時に、光電変換素子Ｉ
(1,1) 〜Ｉ(1,n) の信号電荷が列方向電荷転送部Ｖ₁ に
取り込まれてＡ方向に転送されると、電荷転送素子ｖ
_i+1 〜ｖ_k に蓄積されたスミア電荷は光電変換素子Ｉ
(1,m+1) 〜Ｉ(1,n) の奇数番目の素子の信号電荷に付加
され、また、光電変換素子Ｉ(1,1) 〜Ｉ(1,m-2) の奇数
番目の素子の信号電荷は電荷転送素子ｖ_i の通過時にス
ミア電荷が付加される。したがって、奇数番目の光電変
換素子のスミア偽信号は均一となる。

【００２２】ところが、続いて偶数番目の光電変換素子
の信号電荷を取り込んでＣ方向に転送する際には、光電
変換素子Ｉ(1,1) 〜Ｉ(1,m-2) の偶数側の素子について
はスミア電荷はまったく付加されない。一方、光電変換
素子Ｉ(1,m+1) 〜Ｉ(1,n) の偶数側の素子については、
以下のようになる。

【００２３】列方向電荷転送部Ｖ₁ のうち、電荷転送素
子ｖ_i+1 〜ｖ_k については、掃き出し時に拡散したスミ
ア電荷が光電変換素子Ｉ(1,m+1) 〜Ｉ(1,n) の奇数番目
の素子の信号電荷に付加されて出力されるが、その後光
電変換素子Ｉ(1,1) 〜Ｉ(1,m-2) の奇数番目の素子の信
号電荷が転送されて通過する際に再びスミア電荷が拡散
されてしまう（同（ｃ）参照）。このため、光電変換素
子Ｉ(1,m+1) 〜Ｉ(1,n) の偶数番目の素子の信号電荷に
ついては、列方向電荷転送部Ｖ₁ に取り込まれた際にス
ミア電荷が付加される。さらに、これらの信号電荷はＣ
方向に転送される際に電荷転送素子ｖ_i を通過するの
で、このときにもスミア電荷が付加される。これによ
り、これらの信号電荷には、上述のＡ方向に転送される
信号電荷の２倍のスミア電荷が付加されることとなる。
このため、光電変換素子Ｉ(1,m) 以外の光電変換素子に
対応する画素のうち、奇数番目の画素のスミア偽信号の
値はすべてＳ₁ となるが、Ｇ(1,1) 〜Ｇ(1,m-2) のうち
の偶数番目の画素のスミア偽信号の値は零となり、Ｇ
(1,m+1) 〜Ｇ(1,n) のうちの偶数番目の画素のスミア偽
信号の値は２Ｓ₁ となる（同（ｄ）参照）。このため、
画像に現れる帯状の高輝度領域の輝度が不均一となる
（Ｇ(1,1) 〜Ｇ(1,m-2) とＧ(1,m+1) 〜Ｇ(1,n) とで異
なる）ので、非常に目立ちやすくなり、実質的に画質が
悪化する。

【００２４】このように、信号電荷を双方向に転送する
固体撮像装置６０は、一方向にのみ転送する固体撮像装
置５０と比較して、全信号電荷を奇数番目または偶数番
目に分けて出力できること等の利点を有するものの、垂
直スミア特性が劣っていた。

【００２５】本発明は、このような従来技術の欠点に鑑
みてなされたものであり、信号電荷を双方向に転送でき
る列方向電荷転送手段を備えた固体撮像装置の垂直スミ
ア特性を向上させることを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる固体撮像
装置は、二次元的に配置された光電変換手段と、この光
電変換手段の行ごとに設けられ、偽信号電荷の掃出時に
は全ての偽信号電荷を第１の列方向に転送し、通常の電
荷転送時には偶数番目または奇数番目の前記光電変換手
段の前記信号電荷を前記第１の列方向とは逆の方向であ
る第２の列方向に転送した後で、残りの前記光電変換手
段の信号電荷を前記第１の方向に転送する列方向電荷転
送手段と、この列方向電荷転送手段が前記第１の列方向
に転送した前記信号電荷を取り込んで行方向に転送する
第１の行方向電荷転送手段と、前記列方向電荷転送手段
が前記第２の列方向に転送した前記信号電荷を取り込ん
で行方向に転送する第２の行方向電荷転送手段と、を備
えたことを特徴とする。

【００２７】

【作用】同一行の光電変換手段を偶数番目と奇数番目の
２回に分けて転送する際に、従来のように偽信号掃き出
し時の転送方向と１回目の転送方向とを同方向とするの
ではなく、１回目の転送では偽信号掃き出し時の転送方
向（第１の列方向）と逆方向（第２の列方向）の転送を
行い、２回目の転送では偽信号掃き出し時と同じ方向
（第１の列方向）の転送を行う。

【００２８】これにより、スミア偽信号が付加された信
号電荷と付加されない信号電荷とが交互に並ぶようにす
ることができ、垂直スミア特性を実質的に向上させるこ
とができる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、説明す
る。図１に、本実施例に係わる固体撮像装置１０の構成
を概略的に示す。同図において、感光領域１１は、二次
元的に配置された光電変換素子Ｉ(1,1)〜Ｉ(n,n) と、
これらの光電変換素子Ｉ(1,1) 〜Ｉ(n,n) の各行ごとに
設けられた列方向電荷転送部Ｖ₁ 〜Ｖ_n とを備えてい
る。

【００３０】また、この感光領域１１の図中上側には、
第１の電荷蓄積領域１２が設けられている。この第１の
電荷蓄積領域１２には、各列方向電荷転送部Ｖ₁ 〜Ｖ_n
に対応させて、列方向電荷転送部Ｔ₁ 〜Ｔ_n が設けられ
ている。これらの列方向電荷転送部Ｔ₁ 〜Ｔ_n は、上述
の列方向電荷転送部Ｖ₁ 〜Ｖ_n と同数の転送段からなっ
ており、列方向電荷転送部Ｖ₁ 〜Ｖ_n からそれぞれｎ個
の信号電荷を順次取り込んで順序を逆にして出力するこ
とができるように、ループ状に連結されたサイリック転
送部が用いられている。

【００３１】一方、感光領域１１の図中下側には、第２
の電荷蓄積領域１３が設けられている。この第２の電荷
蓄積領域１３は、各列方向電荷転送部Ｖ₁ 〜Ｖ_n に対応
させて、列方向電荷転送部Ｔ₁ ´〜Ｔ_n ´を備えてい
る。この列方向電荷転送部Ｔ₁´〜Ｔ_n ´も、上述の列
方向電荷転送部Ｖ₁ 〜Ｖ_n と同数の転送段からなってお
り、列方向電荷転送部Ｖ₁ 〜Ｖ_n からそれぞれｎ個の信
号電荷を順次取り込んで、そのままの順序で出力するよ
うに構成されている。

【００３２】第１の電荷蓄積領域１２の図中上側には、
第１の行方向電荷転送部Ｈ₁ が設けられている。この行
方向電荷転送部Ｈ₁ には、転送された信号電荷を順次出
力するための電荷検出回路１４が設けられている。

【００３３】同様に、第２の電荷蓄積領域１３の図中下
側には、第２の行方向電荷転送部Ｈ₂ が設けられてい
る。この行方向電荷転送部Ｈ₂ にも、転送された信号電
荷を順次出力するための電荷検出回路１５が設けられて
いる。

【００３４】次に、このような固体撮像装置１０の動作
について、図２および図３を用いて説明する。ここで、
図２は固体撮像装置１０の動作を説明するための概念図
であり、図３は固体撮像装置１０の１回の垂直ブランキ
ング期間内の動作を示すタイミングチャートである。

【００３５】まず、図示しない制御部により、この固体
撮像装置に、ｋ個の掃出転送パルスが、順次入力される
（図３参照）。このとき、列方向電荷転送部Ｖ₁ 〜Ｖ_n
内の各電荷転送素子ｖ₁ 〜ｖ_k にそれぞれ蓄積された偽
信号電荷は、掃出転送パルスが１個入力されるたびに、
図２（ａ）に示したＡ方向（本発明の「第１の列方向」
に該当する）に電荷転送素子１個分づつシフトし、第２
の電荷蓄積領域１３内の列方向電荷転送部Ｔ₁ ´〜Ｔ_n
´に順次取り込まれる。

【００３６】すべての偽信号電荷が列方向電荷転送部Ｔ
₁ ´〜Ｔ_n ´に取り込まれると、続いて、制御部から、
第１フィールドパルスが入力される。これにより、第１
行目の光電変換素子Ｉ(1,1) 〜Ｉ(1,n) のうち奇数番目
の各光電変換素子に蓄積された信号電荷が、列方向電荷
転送部Ｖ₁ の各電荷転送素子ｖ₁ 〜ｖ_k に取り込まれ
る。

【００３７】次に、制御部から、ｋ個の第１フィールド
転送パルスが、順次入力される。このとき、列方向電荷
転送部Ｖ₁ の各電荷転送素子ｖ₁ 〜ｖ_k にそれぞれ蓄積
された信号電荷は、第１フィールド転送パルスが１個入
力されるたびに、図２（ｂ）に示したＣ方向（本発明の
「第２の列方向」に該当する）に電荷転送素子１個分づ
つシフトし、第１の電荷蓄積領域１２内の列方向電荷転
送部Ｔ₁ に順次取り込まれる。列方向電荷転送部Ｔ
₁ は、図１にＤで示したように、順次取り込んだ各信号
電荷を、まず右側に配列された最初の転送段ｔ₁ に取り
込み、第１フィールド転送パルスにしたがって順次シフ
トさせていく。これにより、最後の信号電荷が転送段ｔ
₁ に取り込まれたとき（すなわちｋ個目の第１フィール
ド転送パルスが入力されたとき）には、最初に取り込ま
れた信号電荷（光電変換素子Ｉ(1,1)の信号電荷）は転
送段ｔ_k （図１参照）に達している。

【００３８】続いて、制御部から、第２フィールドパル
スが入力される。これにより、第１行目の光電変換素子
Ｉ(1,1) 〜Ｉ(1,n) のうち偶数番目の各光電変換素子に
蓄積された信号電荷が、列方向電荷転送部Ｖ₁ の各感光
素子ｖ₁ 〜ｖ_k に取り込まれる。

【００３９】次に、制御部から、列方向電荷転送部Ｖ₁
に対して、ｋ個の第２フィールド転送パルスが、順次入
力される。このとき、列方向電荷転送部Ｖ₁ の各電荷転
送素子ｖ₁ 〜ｖ_k にそれぞれ蓄積された信号電荷は、第
２フィールドパルスが１個入力されるたびに、図２
（ｃ）に示したＡ方向に電荷転送素子１個分づつシフト
し、第２の電荷蓄積領域１３内の列方向電荷転送部Ｔ₁
´に順次取り込まれる。列方向電荷転送部Ｔ₁ ´は、取
り込んだ各信号電荷を、第２フィールドパルスにしたが
い、図２（ｃ）に示したＥ方向にそのままシフトさせ
る。これにより、ｋ個目の第２フィールド転送パルスが
入力されたときには、偶数番目の光電変換素子の各信号
電荷は、すべて列方向電荷転送部Ｔ₁ ´に取り込まれ
る。

【００４０】また、これと同時に、制御部から、サイリ
ック転送パルスが入力される。上述した第１の電荷蓄積
領域１２内の列方向電荷転送部Ｔ₁ は、このサイリック
転送パルスが１個入力されるたびに、すでに取り込んだ
信号電荷を転送段１個分づつシフトさせる。これによ
り、ｊ（ｊ＝ｋ／２）個目のサイリック転送パルスが入
力されたときには、列方向電荷転送部Ｔ₁ に格納されて
いる信号電荷（奇数番目の光電変換素子の信号電荷）
は、列方向電荷転送部Ｔ₁ の半周分だけ転送される。こ
のとき、先端の信号電荷（光電変換素子Ｉ(1,1) の信号
電荷）は、転送段ｔ_j （図１参照）に格納される。

【００４１】そして列方向電荷転送部Ｔ₁ に格納された
信号電荷は、１水平周期ごとに１段づつシフトされて第
１の行方向電荷転送部Ｈ₁ に順次取り込まれ、さらに、
この第１の行方向電荷転送部Ｈ₁ から電荷検出回路１４
に入力される。同様に、列方向電荷転送部Ｔ₂ に格納さ
れた信号電荷も、１段づつシフトされて、第２の行方向
電荷転送部Ｈ₂ 内から１水平周期ごとに電荷検出回路１
５に入力される。

【００４２】これにより、一行分の光電変換素子Ｉ(1,
1) 〜Ｉ(1,n) の各信号電荷が、２ライン同時読み出し
により、１水平有効期間内に出力される。

【００４３】なお、次回以降の垂直ブランキング期間に
おいても、２行目以降の光電変換素子の各信号電荷が、
同様にして出力される。

【００４４】次に、本実施例の固体撮像装置１０におけ
る垂直スミア現象について、第１行目の光電変換素子Ｉ
(1,1) 〜Ｉ(1,n) を例にとって説明する。

【００４５】図４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、図１に
示した固体撮像装置１０の第１行の光電変換素子Ｉ(1,
1) 〜Ｉ(1,n) と、これに対応する列方向電荷転送部Ｖ
₁ とを示している。

【００４６】この固体撮像像値１０において、光電変換
素子Ｉ(1,m) が、高輝度光を受光して、列方向電荷転送
部Ｖ₁ の電荷転送素子ｖ_i （光電変換素子Ｉ(1,m) に対
応している）にスミア電荷が発生したとする（図４
（ａ）参照）。このとき、スミア電荷は、上述の掃出転
送パルスによって偽信号を掃き出す際に、Ａ方向側の電
荷転送素子ｖ_i 〜ｖ_k 内に拡散する（同（ｂ）参照）。

【００４７】そして、次に、第１フィールドパルスで奇
数番目の光電変換素子の信号電荷を列方向電荷転送部Ｖ
₁ に取り込んだときには、スミア電荷は、光電変換素子
Ｉ(1,1) 〜Ｉ(1,m-2) の奇数番目の素子の信号電荷は付
加されないが、光電変換素子Ｉ(1,m+1) 〜Ｉ(1,n) の奇
数番目の素子の信号電荷には付加される。

【００４８】このため、これらの信号電荷を第１フィー
ルド転送パルスによってＣ方向に転送させる際、光電変
換素子Ｉ(1,1) 〜Ｉ(1,m-2) の奇数側の素子については
スミア電荷はまったく付加されず、一方、光電変換素子
Ｉ(1,m+1) 〜Ｉ(1,n) の奇数番目の素子は感光素子ｖ_i
を通過するときにさらにスミア電荷が付加される。この
ため、これらの光電変換素子に対応するスミア偽信号
は、画素Ｇ(1,1) 〜Ｇ(1,m-2) の奇数番目の画素につい
ては零となり、画素Ｇ(1,m+1) 〜Ｇ(1,n) の奇数番目の
画素については２Ｓ₁ となる（図４（ｄ）参照）。

【００４９】ここで、光電変換素子Ｉ(1,m+1) 〜Ｉ(1,
n) の奇数番目の素子が列方向電荷転送部Ｖ₁ を転送さ
れたときには、電荷転送素子ｖ_i+1 〜ｖ_k のスミア電荷
は信号電荷と共に転送されて無くなり、電荷転送素子ｖ
₁ 〜ｖ_i-1 には新しくスミア電荷が拡散される。したが
って、第２フィールドパルスで偶数番目の光電変換素子
の信号電荷が列方向電荷転送部Ｖ₁ に取り込まれたとき
には、スミア電荷は、光電変換素子Ｉ(1,1) 〜Ｉ(1,m-
2) の偶数番目の素子の信号電荷には付加され、光電変
換素子Ｉ(1,m+1) 〜Ｉ(1,n) の偶数番目の素子の信号電
荷には付加されない。

【００５０】このため、これらの信号電荷が第１フィー
ルド転送パルスによってＡ方向に転送される際には、光
電変換素子Ｉ(1,m+1) 〜Ｉ(1,n) の偶数側の素子につい
てはスミア電荷はまったく付加されず、一方、光電変換
素子Ｉ(1,1) 〜Ｉ(1,m-2) の偶数番目の素子は電荷転送
素子ｖ_i を通過するときにさらにスミア電荷が付加され
る。このため、これらの光電変換素子に対応するスミア
偽信号は、画素Ｇ(1,1) 〜Ｇ(1,m-2) の偶数番目の画素
については２Ｓ₁ となり、画素Ｇ(1,m+1) 〜Ｇ(1,n) の
偶数番目の画素については零となる（図４（ｄ）参照
４）。

【００５１】このように、本実施例の固体撮像素子にお
いては、スミア偽信号が、画素Ｇ(1,1) 〜Ｇ(1,m-2) に
ついては奇数番目の素子が零で偶数番目の素子が２Ｓ₁
となり、画素Ｇ(1,m+1) 〜Ｇ(1,n) については奇数番目
の素子が２Ｓ₁ で偶数番目の素子が零となる。なお、画
素Ｇ(1,m-1) ，Ｇ(1,m) については、従来と同じである
（図４（ｄ）中、Ｓ₂ ）。

【００５２】したがって、画像に現れる帯状の高輝度領
域の輝度は、列方向上下で均一となるので目立ち難くな
り、画質が向上する。

【００５３】以上本発明の一実施例について説明した
が、本発明がこれに限定されるものでないことはもちろ
んである。

【００５４】例えば、本実施例では偽信号の掃き出し方
向および２回目の転送方向をＡ方向とし、１回目の転送
方向をＣ方向としたが、偽信号の掃き出し方向および２
回目の転送方向をＣ方向とし、１回目の転送方向をＡ方
向としてもよい。

【００５５】１回目の転送で奇数番目の信号電荷を読み
だし、２回目の転送で偶数番目の信号電荷を読み出すこ
ととしたが、１回目に偶数番目を読み出し、１回目に奇
数番目を読み出すこととしてもよい。

【００５６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、信号電荷を双方向に転送できる列方向電荷転送手
段を備えた固体撮像装置の垂直スミア特性を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる固体撮像像値の概略
構成を示す正面図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）ともに、図１に示した固体撮像
装置の動作を説明するための概念図である。

【図３】図１に示した固体撮像装置の動作を示すタイミ
ングチャートである。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は図１に示した固体撮像装置の
スミア現象を説明するための概念図、（ｄ）は当該固体
撮像素子に対応する各画素のスミア偽信号を説明するた
めの概念図である。

【図５】従来の固体撮像像値の一構成例を概略的に示す
正面図である。

【図６】従来の固体撮像像値の他の構成例を概略的に示
す正面図である。

【図７】（ａ）〜（ｃ）ともに、図５に示した固体撮像
装置の動作を説明するための概念図である。

【図８】（ａ）〜（ｃ）ともに、図６に示した固体撮像
装置の動作を説明するための概念図、（ｄ）は当該固体
撮像素子に対応する各画素のスミア偽信号を説明するた
めの概念図である。

【符号の説明】

１０ 固体撮像装置 １１ 感光領域 １２ 第１の電荷蓄積領域 １３ 第２の電荷蓄積領域 １４ 電荷検出回路 １５ 電荷検出回路 ３１ 掃出転送パルス ３２ 第１フィールドパルス ３３ 第１フィールド転送パルス ３４ 第２フィールドパルス Ｉ(1,1) 〜Ｉ(n,n) 光電変換素子 Ｖ₁ 〜Ｖ_n 列方向電荷転送部 ｖ₁ 〜ｖ_k 電荷転送素子 Ｔ₁ 〜Ｔ_n 列方向電荷転送部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒 川 賢 一 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝堀川町工場内 (72)発明者 本 山 英 樹 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝堀川町工場内 (72)発明者 小 林 美 穂 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝堀川町工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二次元的に配置された光電変換手段と、 この光電変換手段の行ごとに設けられ、偽信号電荷の掃
   出時には全ての偽信号電荷を第１の列方向に転送し、通
   常の電荷転送時には偶数番目または奇数番目の前記光電
   変換手段の前記信号電荷を前記第１の列方向とは逆の方
   向である第２の列方向に転送した後で、残りの前記光電
   変換手段の信号電荷を前記第１の方向に転送する列方向
   電荷転送手段と、 この列方向電荷転送手段が前記第１の列方向に転送した
   前記信号電荷を取り込んで行方向に転送する第１の行方
   向電荷転送手段と、 前記列方向電荷転送手段が前記第２の列方向に転送した
   前記信号電荷を取り込んで行方向に転送する第２の行方
   向電荷転送手段と、 を備えた固体撮像装置。