JPH10215414A

JPH10215414A - 固体撮像装置、および固体撮像素子の駆動方法

Info

Publication number: JPH10215414A
Application number: JP9016399A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Akagawa; 圭一赤川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-01-30
Filing date: 1997-01-30
Publication date: 1998-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、光検出部の出力を垂直転送路およ
び水平転送路を介して読み出す固体撮像装置およびその
駆動方法とに関し、垂直転送路の狭小化を可能としつ
つ、垂直転送路の駆動速度を低減することを目的とす
る。【解決手段】面状配列された複数の光検出部１と、光
検出部１に蓄積された信号電荷を予め定められた水平ラ
イン単位に読み出し、垂直転送するための垂直転送路２
の群と、垂直転送路群２から出力された信号電荷を水平
転送するための水平転送路３とを備えた固体撮像装置に
おいて、水平ラインの垂直幅以上に長い電位井戸４を垂
直転送路２上に複数形成して、該電位井戸４を垂直移動
させる垂直駆動手段５と、水平ラインの読み出し順に従
って光検出部１を順次選び、選ばれた光検出部１が空の
電位井戸４に隣接したタイミングで、該光検出部１に蓄
積された信号電荷を空の電位井戸４に移送するゲート手
段６とを備えて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、面状に配列された
光検出部の出力を垂直転送路および水平転送路を介して
読み出す固体撮像装置と、固体撮像素子の駆動方法とに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子カメラやビデオカメラなどに
は、ＣＣＤ撮像素子やＭＯＳ撮像素子などからなる固体
撮像装置が搭載される。この種の固体撮像装置の従来例
をいくつか挙げて説明する。図２１は、固体撮像装置
（プログレッシブ走査）の一例を示す図である。

【０００３】図２１において、ホトダイオードなどから
なる光検出部５１が撮像面上に二次元配列される。これ
ら光検出部５１の垂直列の間には、転送ゲート５３を介
して垂直転送路５２（ＶＣＣＤ）が複数配置される。ま
た、垂直転送路５２の個々には、電荷転送用の３相電極
φ１〜φ３が周期的に配置され、垂直転送路５２の出力
端には、水平転送路５４（ＨＣＣＤ）が水平方向に配置
される。この水平転送路５４の出力側には、出力アンプ
５５が接続される。

【０００４】このような構成の固体撮像装置では、撮像
面の受光量に応じて光検出部５１に信号電荷が蓄積され
る。また、電極φ２，φ３に対し高電位を印加すること
により、電極φ２，φ３の下に、信号電荷を蓄積するた
めの電位井戸を形成する。このとき、電位井戸の長さ
は、図２１に示されるように、水平ラインの垂直幅に対
し２／３倍程度の長さとなる。

【０００５】この状態で光検出部５１に蓄積された信号
電荷は、転送ゲート５３を介して、垂直転送路５２上の
各電位井戸に一括して移送される。次に、電極φ１〜φ
３に対し３相の駆動パルスが印加され、電位井戸内の信
号電荷は垂直方向に順次転送される。垂直転送路５２の
一群から出力される１水平ライン分の信号電荷は、水平
帰線期間中に水平転送路５４に取り込まれる。このよう
に取り込まれた水平ライン分の信号電荷は、１水平走査
期間をかけて外部に水平転送される。

【０００６】このような転送出力に対して、公知の色信
号処理およびγ補正などを施すことにより、フレーム単
位の画像信号が生成される。図２２は、固体撮像装置
（２線混合インターレース走査）の一例を示す図であ
る。図２２において、ホトダイオードなどからなる光検
出部６１が撮像面上に二次元配列される。これら光検出
部６１の垂直列の間には、転送ゲート６３を介して垂直
転送路６２（ＶＣＣＤ）が複数配置される。

【０００７】また、垂直転送路６２の個々には、電荷転
送用の４相電極φ１〜φ４が周期的に配置され、垂直転
送路６２の出力端には、水平転送路６４（ＨＣＣＤ）が
水平方向に配置される。この水平転送路６４の出力側に
は、出力アンプ６６が接続される。このような構成の固
体撮像装置では、インターレース読み出しが可能とな
る。以下、奇数フィールドを読み出す場合について説明
を行う。

【０００８】まず、電極φ１〜３に対し高電位を印加す
ることにより、電極φ１〜３の下に、信号電荷を蓄積す
るための電位井戸を形成する。このとき、電位井戸の長
さは、図２２に示されるように、水平ライン（二行分の
光検出部）の垂直幅に対し、３／４倍程度の長さとな
る。この状態で光検出部６１に蓄積された信号電荷は、
転送ゲート６３を介して垂直転送路６２上の電位井戸に
一括移送される。このとき、ｎ行目（ｎは奇数）とｎ＋
１行目の光検出部６１に蓄積された信号電荷は１つの電
位井戸において混合され、１水平ライン分の信号電荷を
生成する。

【０００９】次に、電極φ１〜φ４に対し４相の駆動パ
ルスが印加され、電位井戸内の信号電荷は垂直方向に順
次転送される。水平転送路６４は、水平帰線期間中に、
垂直転送路６２の一群から出力される１水平ライン分の
信号電荷を取り込む。このように取り込まれた水平ライ
ン分の信号電荷は１水平走査期間をかけて水平転送され
る。

【００１０】このような転送出力に対して、公知の色信
号処理およびγ補正などを施すことにより、奇数フィー
ルドの画像信号が生成される。なお、偶数フィールドの
読み出しに際しては、電極φ４，φ１，φ２の下に電位
井戸を形成して、ｎ行目（ｎは奇数）とｎ−１行目の光
検出部６１に蓄積された信号電荷を混合し、１水平ライ
ン分の信号電荷を生成する。

【００１１】図２３は、固体撮像装置（ＣＳＤ方式）の
一例を説明する図である。図２３において、垂直転送路
７１上には、電極φ１〜φｍが順に配置される。この垂
直転送路７１の出力端には、蓄積部７２とゲート部７３
とを介して、水平転送路７４が配置される。この蓄積部
７２は、信号電荷を一時蓄積するためのスペースであ
り、電荷蓄積用の電極φＣが配置される。また、ゲート
部７３は、蓄積部７２と水平転送路７４との間を開閉す
るためのトランスファゲートであり、ゲート電極φＴが
配置される。

【００１２】一方、水平転送路７４は、垂直転送路７１
から取り込まれた１水平ライン分の信号電荷を水平転送
するための電極φＨが配置される。このような構造の固
体撮像装置では、垂直転送路７１上の電極φ１〜φｍに
高電位が一斉に印加され、垂直転送路７１の全長にわた
る電位井戸が形成される。この状態で、１水平ラインを
構成する光検出部（図示せず）の信号電荷が、垂直転送
路７１上の電位井戸に移送される（図２３中のｔ１）。

【００１３】次に、垂直転送路７１の他端側から電極φ
１〜φｍの電位を降順に下げて、電位井戸内の信号電荷
を蓄積部７２に順次押し出す（図２３中のｔ２〜ｔ
５）。蓄積部７２に蓄積された信号電荷は、水平帰線期
間中にゲート部７３を介して水平転送路７４上に転送さ
れる（図２３中のｔ６〜ｔ８）。水平転送路７４上の信
号電荷は、１水平走査期間をかけて水平転送される（図
２３中のｔ９）。

【００１４】以上の動作（図２３中のｔ１〜ｔ９）を、
水平ラインの読み出し位置をずらしながら繰り返すこと
により、撮像面全体の画像信号を外部に読み出す。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年では、
撮像素子のチップサイズを縮小したり、撮像面上の画素
数を増やしたり、１画素当たりの開口率を増加させるた
めに、垂直転送路の狭小化が強く要望されている。

【００１６】しかしながら、図２１，図２２に示した従
来例では、電位井戸一つ分の長さが、水平ラインの垂直
幅よりも短く制限される。そのため、電位井戸から信号
電荷が溢れないようにするためには、垂直転送路の横幅
を必要十分に確保しなければならない。したがって、図
２１，図２２に示した従来例では、垂直転送路の狭小化
が困難であるという問題点があった。

【００１７】一方、図２３に示した従来例では、垂直転
送路の全長にわたって電位井戸を形成するので、信号電
荷の収納量が必要以上に大きい。そのため、垂直転送路
の狭小化に適した構造である。しかしながら、図２３に
示した従来例では、１水平ラインを垂直転送路７１に移
送してから水平転送路７４に出力するまでの一連の動作
を、１水平期間内に完了している。そのため、垂直転送
路を格別に高速駆動する必要がある。

【００１８】例えば、垂直転送路上の電極を２５４段で
構成した場合、１水平期間（約０．２５μsec ）に信号
電荷を２５４段押し出す必要があり、４ＭＨｚ程度の高
速駆動を実施しなければならない。一般に、垂直転送路
上の各電極は、水平方向の画素数だけ並列接続されてい
る。そのため、垂直転送路上の各電極には、大きな容量
性インピーダンスが発生する。このように大きな容量を
高速駆動すると、大きな駆動電流が必要となり固体撮像
装置の消費電力が大きくなるという問題点があった。

【００１９】また、駆動電流が大きく流れることにより
駆動回路の発熱量が増し、暗電流ノイズの増加などの弊
害を招くという問題点もあった。さらに、大きな容量分
を高速駆動する際に駆動電圧の波形が鈍り、信号電荷の
転送漏れを招いてしまうという問題点があった。そこ
で、請求項１，２に記載の発明では、上記の問題点を解
決するために、垂直転送路の狭小化を可能としつつ、垂
直転送路の駆動速度を低減することができる固体撮像装
置を提供することを目的とする。

【００２０】請求項３に記載の発明では、請求項１の目
的と併せて、垂直転送路と水平転送路とのインターフェ
ース部に信号電荷の蓄積手段などを設ける必要がない固
体撮像装置を提供することを目的とする。請求項４に記
載の発明では、請求項１の目的と併せて、垂直転送路の
駆動タイミングの設計自由度が高い固体撮像装置を提供
することを目的とする。

【００２１】請求項５に記載の発明では、請求項１の目
的と併せて、垂直転送路上の信号電荷の転送漏れによる
弊害を防止することができる固体撮像装置を提供するこ
とを目的とする。請求項６に記載の発明では、請求項５
の目的と併せて、垂直転送路における信号電荷の転送効
率を一層高めることができる固体撮像装置を提供するこ
とを目的とする。

【００２２】請求項７に記載の発明では、請求項１の目
的と併せて、電子シャッタ機能を有する固体撮像装置を
提供することを目的とする。請求項８に記載の発明で
は、請求項１の目的と併せて、インターレース走査の機
能を有する固体撮像装置を提供することを目的とする。
請求項９，１０に記載の発明では、請求項１の目的と同
様に、垂直転送路の狭小化を可能としつつ、垂直転送路
の駆動速度を低減することができる固体撮像素子の駆動
方法を提供することを目的とする。

【００２３】請求項１１に記載の発明では、請求項９の
目的と併せて、垂直転送路と水平転送路との間で動作タ
イミングを調整するための構成を不要にする固体撮像素
子の駆動方法を提供することを目的とする。請求項１２
に記載の発明では、請求項９の目的と併せて、垂直転送
路の駆動タイミングの設計自由度が高い固体撮像素子の
駆動方法を提供することを目的とする。

【００２４】請求項１３に記載の発明では、請求項９の
目的と併せて、垂直転送路上の信号電荷の転送漏れによ
る弊害を防止することができる固体撮像素子の駆動方法
を提供することを目的とする。請求項１４に記載の発明
では、請求項１３の目的と併せて、垂直転送路における
信号電荷の転送効率を一層高めることができる固体撮像
素子の駆動方法を提供することを目的とする。

【００２５】請求項１５に記載の発明では、請求項９の
目的と併せて、電子シャッタ機能を実現する固体撮像素
子の駆動方法を提供することを目的とする。請求項１６
に記載の発明では、請求項９の目的と併せて、インター
レース走査の機能を実現する固体撮像素子の駆動方法を
提供することを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】図１は、請求項１〜３に
記載の発明を説明する図である。

【００２７】請求項１に記載の発明は、水平垂直方向に
配列された複数の光検出部１と、複数の光検出部１に蓄
積された信号電荷を予め定められた水平ラインごとに読
み出し、垂直方向に転送するための垂直転送路２の群
と、垂直転送路群２から出力された信号電荷を水平方向
に転送するための水平転送路３とを備えた固体撮像装置
において、水平ラインの垂直幅以上に長い電位井戸４を
垂直転送路２上に複数形成し、かつ該電位井戸４を垂直
方向に順次移動させる垂直駆動手段５と、水平ラインの
読み出し順に従って該当する光検出部１を順次選び、選
ばれた光検出部１が空の電位井戸４に隣接するタイミン
グに同期して、該光検出部１に蓄積された信号電荷を空
の電位井戸４に移送するゲート手段６とを備えたことを
特徴とする。

【００２８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の固体撮像装置において、垂直駆動手段５は、信号電荷
を有する電位井戸４の少なくとも１つ以上を、複数の水
平期間をかけて垂直転送路２の端まで移動することを特
徴とする。請求項３に記載の発明は、請求項１または請
求項２に記載の固体撮像装置において、垂直駆動手段５
は、水平転送路３において信号電荷の転送動作が中断す
る水平帰線期間中に、垂直転送路２の端に位置する電位
井戸４内の信号電荷を水平転送路３へ出力することを特
徴とする。

【００２９】図２は、請求項４に記載の発明を説明する
図である。請求項４に記載の発明は、請求項１または請
求項２に記載の固体撮像装置において、垂直転送路群２
と水平転送路３とのインターフェース部に信号電荷を一
時蓄積するための蓄積手段７を備え、垂直駆動手段５
は、垂直転送路２の端に位置する電位井戸４内の信号電
荷を蓄積手段７に一時蓄積し、水平転送路３において信
号電荷の転送動作が中断する水平帰線期間を待って、蓄
積手段７内の信号電荷を水平転送路３へ出力することを
特徴とする。

【００３０】図３は、請求項５，６に記載の発明を説明
する図である。請求項５に記載の発明は、請求項１乃至
請求項４のいずれか１項に記載の固体撮像装置におい
て、ゲート手段６は、信号電荷を有する電位井戸４に後
続して、信号電荷を有しない空の電位井戸４ａを配する
ことを特徴とする。請求項６に記載の発明は、請求項５
に記載の固体撮像装置において、垂直駆動手段５は、電
位井戸４に蓄積された信号電荷と、該電位井戸４に後続
する空の電位井戸４ａにおいて拾得された信号電荷の漏
れ分とを水平転送路３上へ加算出力することを特徴とす
る。

【００３１】図４は、請求項７に記載の発明を説明する
図である。請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求
項６のいずれか１項に記載の固体撮像装置において、垂
直転送路２上の不要電荷を掃き出すための排出部８を備
え、ゲート手段６は、光検出部１に蓄積された不要電荷
を電位井戸４ｂに移送し、かつ該移送時点から所定の露
光時間の経過後に、光検出部１に蓄積された信号電荷を
別の電位井戸４に改めて移送し、垂直駆動手段５は、ゲ
ート手段６の移送タイミングに基づいて、垂直転送路２
上の予め定められた箇所を通過する電荷が不要電荷か否
かを選別し、不要電荷を排出部８へ掃き出すことを特徴
とする。

【００３２】図５は、請求項８に記載の発明を説明する
図である。請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請求
項７のいずれか１項に記載の固体撮像装置において、水
平ラインは、光検出部１の水平行の束から構成され、か
つ該水平行の束は奇数フィールドと偶数フィールドとに
おいて垂直方向に半位相ずれることを特徴とする。

【００３３】請求項９に記載の発明は、水平垂直方向に
配列された複数の光検出部１と、複数の光検出部１に蓄
積された信号電荷を水平ラインごとに読み出し、垂直方
向に転送するための垂直転送路２の群と、垂直転送路群
２から出力された信号電荷を水平方向に転送するための
水平転送路３とを備えてなる固体撮像素子に対して信号
電荷の読み出しを行う駆動方法であって、水平ラインの
垂直幅以上に長い電位井戸４を垂直転送路２上に複数形
成し、かつ電位井戸４を垂直方向に順次移動させるステ
ップと、水平ラインの読み出し順に従って該当する光検
出部１を順次選び、選ばれた光検出部１が空の電位井戸
４に隣接するタイミングに同期して、該光検出部１内の
信号電荷を空の電位井戸４に移送するステップとを有す
ることを特徴とする。

【００３４】請求項１０に記載の発明は、請求項９に記
載の駆動方法において、信号電荷を有する電位井戸４の
少なくとも１つ以上を、複数の水平期間をかけて垂直転
送路２の端まで移動させることを特徴とする。

【００３５】請求項１１に記載の発明は、請求項９また
は請求項１０に記載の駆動方法において、水平転送路３
において信号電荷の転送動作が中断する水平帰線期間中
に、垂直転送路２の端に位置する電位井戸４内の信号電
荷を水平転送路３へ出力することを特徴とする。請求項
１２に記載の発明は、請求項９または請求項１０に記載
の駆動方法において、垂直転送路２の端に位置する電位
井戸４内の信号電荷を一時蓄積するステップと、水平転
送路３において信号電荷の転送動作が中断する水平帰線
期間を待って、一時蓄積された該信号電荷を水平転送路
３へ出力するステップとを有することを特徴とする。

【００３６】請求項１３に記載の発明は、請求項９乃至
請求項１２のいずれか１項に記載の駆動方法において、
信号電荷を有する電位井戸４に後続して、信号電荷を有
しない空の電位井戸４ａを配することを特徴とする。請
求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の駆動方法
において、電位井戸４に蓄積された信号電荷と、該電位
井戸４に後続する空の電位井戸４ａにおいて拾得された
信号電荷の漏れ分とを水平転送路３上へ加算出力するこ
とを特徴とする。

【００３７】請求項１５に記載の発明は、請求項９乃至
請求項１４のいずれか１項に記載の駆動方法において、
光検出部１に蓄積された不要電荷を電位井戸４ｂに移送
し、かつ該移送時点から所定の露光時間の経過後に、光
検出部１に蓄積された信号電荷を別の電位井戸４に移送
するステップと、不要電荷の移送タイミングに基づい
て、垂直転送路２上の予め定められた箇所を通過する電
荷が不要電荷か否かを選別し、該不要電荷を外部に掃き
出すステップとを有することを特徴とする。

【００３８】請求項１６に記載の発明は、請求項９乃至
請求項１５のいずれか１項に記載の駆動方法において、
水平ラインは、光検出部１の水平行の束から構成され、
かつ該水平行の束は奇数フィールドと偶数フィールドと
において垂直方向に半位相ずれることを特徴とする。

【００３９】（作用）請求項１の固体撮像装置では、光
検出部１に光が照射されると、受光量に応じて信号電荷
が発生する。このように発生した信号電荷は、予め定め
られた水平ラインごとに読み出され、垂直転送路２およ
び水平転送路３を介して外部に読み出される。

【００４０】このような信号電荷の読み出し動作に際
し、垂直駆動手段５は、垂直転送路２上に電位井戸４を
複数形成する。この電位井戸４は、水平ラインの垂直幅
以上の長さを有する。これら電位井戸４の相互間には、
信号電荷を分離するために間隙が空けられる。このよう
な構成のため、垂直転送路２の上に一度に形成できる電
位井戸４の数は、水平ラインの本数よりも少なくなる。
したがって、従来のプログレッシブ走査（図２１）やイ
ンターレース走査（図２２）とは異なり、光検出部１の
信号電荷を垂直転送路２上に一括して移送することはで
きない。

【００４１】そこで、ゲート手段６は、下記の手順を踏
んで、光検出部１の信号電荷を垂直転送路２上に順次移
送する。まず、ゲート手段６は、水平ラインの読み出し
順に従って、該当する光検出部１を順次選択する。次
に、ゲート手段６は、選択中の光検出部１が、空の電位
井戸４に隣接するタイミングを待って、この光検出部１
内の信号電荷を電位井戸４に移送する。このように移送
された信号電荷は、垂直駆動手段５による電位井戸４の
移動に合わせて垂直転送路２上を移動し、水平転送路３
に到達する。

【００４２】このようにして、信号電荷の移送を時間差
を設けて実行することにより、全ての水平ラインについ
て読み出し動作が完了する。請求項２の固体撮像装置で
は、垂直転送路２上に複数の電位井戸４を配するので、
垂直転送路２上に複数ライン分の信号電荷を前もって蓄
積することが可能となる。このような複数ライン分の信
号電荷は、複数の水平期間をかけて垂直転送路２上を転
送される。

【００４３】従来、ＣＳＤ方式（図２３）の固体撮像装
置では、垂直転送路上に１つの電位井戸のみを配するた
め、１水平期間内に信号電荷の垂直転送を完了しなけれ
ばならなかった。しかし、本発明では、複数の水平期間
をかけて信号電荷を垂直転送すればよく、垂直転送路２
の駆動速度が無理なく低減される。請求項３の固体撮像
装置では、垂直駆動手段５は、水平帰線期間中に、垂直
転送路２の端に位置する電位井戸４内の信号電荷を水平
転送路３へ出力する。

【００４４】このような動作により、垂直転送路２と水
平転送路３との動作タイミングの調整がなされるので、
タイミング調整のための構成を別途設ける必要がなくな
る。請求項４の固体撮像装置では、蓄積手段７を介し
て、信号電荷を水平転送路３に出力する際のタイミング
を調整する。請求項５の固体撮像装置では、ゲート手段
６は、信号電荷を有する電位井戸４に後続して、信号電
荷を有しない空の電位井戸４ａを配する。

【００４５】このような空の電位井戸４ａは、先行する
電位井戸４の転送漏れを拾得する。その結果、転送漏れ
が別の信号電荷に混入するなどの不具合を確実に防ぐこ
とができる。請求項６の固体撮像装置では、電位井戸４
に蓄積された信号電荷と、該電位井戸４に後続する空の
電位井戸４ａにおいて拾得された転送漏れとが、水平転
送路３上へ加算出力される。

【００４６】このような動作により、信号電荷の転送漏
れを失うことがなくなり、垂直転送路２における信号電
荷の転送効率が高くなる。請求項７の固体撮像装置で
は、ゲート手段６が、光検出部１に蓄積された不要電荷
を電位井戸４ｂに移送する。この移送時点から所定の露
光時間の経過後に、ゲート手段６は、光検出部１に蓄積
された信号電荷を別の電位井戸４に改めて移送する。

【００４７】このような動作により、垂直転送路２上に
は、不要電荷を有する電位井戸４ｂと、信号電荷を有す
る電位井戸４とが混在し、一方向に垂直転送される。一
方、垂直駆動手段５は、不要電荷の移送タイミングに基
づいて、垂直転送路２上の予め定められた箇所を通過す
る電荷が不要電荷か否かを選別し、不要電荷であれば排
出部８へ掃き出す。

【００４８】したがって、所定の露光時間だけ蓄積され
た信号電荷のみが水平転送路３に到達し、外部に読み出
される。この露光時間を適宜に設定することにより、電
子シャッタ機能が実現する。請求項８の固体撮像装置で
は、読み出し単位である水平ラインが次のように設定さ
れる。

【００４９】まず、１本の水平ラインは、光検出部１の
水平行を複数束ねて構成される。この水平ラインは、奇
数フィールドと偶数フィールドとにおいて垂直方向に半
位相ずつずれる。このような水平ラインの設定により、
インターレース走査の機能が実現される。請求項９の駆
動方法では、まず、水平ラインの垂直幅以上に長い電位
井戸４を垂直転送路２上に複数形成し、これらの電位井
戸４を垂直方向に順次移動させる。

【００５０】このように移動する空の電位井戸４が、水
平ラインの読み出し順に該当する光検出部１に隣接する
タイミングを見計らって、この光検出部１内の信号電荷
を電位井戸４に順次移送する。このようにして電位井戸
４に順次移送された信号電荷は、電位井戸４の移動に伴
って垂直転送路２上を一方向に転送され、水平転送路３
に順次到達する。

【００５１】請求項１０の駆動方法では、信号電荷を有
する電位井戸４の少なくとも１つ以上を、複数の水平期
間をかけて垂直転送路２の端まで移動させる。従来、Ｃ
ＳＤ方式（図２３）の固体撮像装置では、垂直転送路上
に１つの電位井戸のみを配するため、１水平期間内に信
号電荷の垂直転送を完了しなければならなかった。しか
し、本発明では、複数の水平期間をかけて信号電荷を垂
直転送すればよく、垂直転送路２の駆動速度が無理なく
低減される。

【００５２】請求項１１の駆動方法では、水平転送路３
において信号電荷の転送動作が中断する水平帰線期間中
に、垂直転送路２の端に位置する電位井戸４内の信号電
荷を水平転送路３へ出力する。このような動作により、
垂直転送路２と水平転送路３との動作タイミングが適宜
に調整されるので、タイミング調整のための構成を別途
設ける必要がなくなる。

【００５３】請求項１２の駆動方法では、垂直転送路群
２と水平転送路３とのインターフェース部において信号
電荷を一時蓄積することにより、信号電荷を水平転送路
３に出力する際のタイミングを調整する。請求項１３の
駆動方法では、信号電荷を有する電位井戸４に後続し
て、信号電荷を有しない空の電位井戸４ａを配する。

【００５４】このような空の電位井戸４ａは、先行する
電位井戸４の転送漏れを拾得するので、転送漏れが別の
信号電荷に混入するなどの不具合を確実に防ぐことがで
きる。請求項１４の駆動方法では、電位井戸４に蓄積さ
れた信号電荷と、該電位井戸４に後続する空の電位井戸
４ａにおいて拾得された信号電荷の漏れ分とを水平転送
路３上へ加算出力する。

【００５５】このようにして、信号電荷の転送漏れを損
なうことがなくなり、垂直転送路２における信号電荷の
転送効率が高くなる。請求項１５の駆動方法では、光検
出部１に蓄積された不要電荷を電位井戸４ｂに移送す
る。この移送時点から所定の露光時間の経過後に、光検
出部１に蓄積された信号電荷を別の電位井戸４に改めて
移送する。

【００５６】このような動作により、垂直転送路２上に
は、不要電荷を有する電位井戸４ｂと、信号電荷を有す
る電位井戸４とが混在し、一方向に垂直転送される。こ
のような垂直転送に併行して、垂直転送路２上の予め定
められた箇所を通過する電荷が不要電荷か否かを不要電
荷の移送タイミングに基づいて選別し、不要電荷であれ
ば排出部８へ掃き出す。

【００５７】したがって、所定の露光時間だけ蓄積され
た信号電荷のみが水平転送路３に到達し、外部に読み出
される。この露光時間を適宜に設定することにより、電
子シャッタ機能が実現する。請求項１６の駆動方法で
は、水平ラインは、光検出部１の水平行の束から構成さ
れ、かつ該水平行の束は奇数フィールドと偶数フィール
ドとにおいて垂直方向に半位相ずれる。

【００５８】このような水平ラインの設定により、イン
ターレース走査の機能が実現される。

【００５９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明にお
ける実施の形態を説明する。（第１の実施形態）図６は、第１の実施形態（請求項１
〜３，９〜１１に対応）を示す図である。

【００６０】図６において、ホトダイオードなどからな
る光検出部が垂直水平方向に配列される。これらの光検
出部は、垂直方向に２５４行並んで構成される。ここで
は、各行ごとの光検出部に対しＰ１〜Ｐ２５４の参照番
号を付与して説明を行う。これらの光検出部Ｐ１〜Ｐ２
５４の各垂直列ごとに、垂直転送路１１がそれぞれ配置
され、これらの垂直転送路１１には、電極φ１〜φ５０
８および電極φＴが設けられる。これらの電極φ１〜φ
５０８および電極φＴは、垂直駆動回路１２に接続され
る。

【００６１】また、垂直転送路１１の出力端に沿って水
平転送路１３が配置され、水平転送路１３には水平転送
用の電極φＨが配置される。水平転送路１３の出力端に
は出力アンプ１４が接続される。図７は、垂直転送路１
１上の電極配置を詳細に示す図である。図７において、
１つの光検出部Ｐ１に対応して、２つの電極φ１，φ２
が垂直転送路１１上に配置される。片方の電極φ１は、
光検出部Ｐ１に接触して配置されることにより、ゲート
手段６の機能を兼ねる。

【００６２】図８は、本実施形態における電極φ１〜φ
５０８の駆動回路（垂直駆動回路１２の一部）を示す図
である。図８において、スタートパルスＳＴとクロック
ＣＬＫとが外部から入力されるシフトレジスタ２１が配
置される。このシフトレジスタ２１の２５４段の出力
は、２５４個のＡＮＤ回路２２にそれぞれ入力され、ゲ
ートパルスＧＴとの論理積が個別に取られる。

【００６３】ＡＮＤ回路２２からの各出力ＳＲ１〜ＳＲ
２５４は、２５４個のドライバ回路２３の入力端子ＩＮ
２に入力される。これらドライバ回路２３の入力端子Ｉ
Ｎ１には、外部同期信号Ｖ１，Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７が周期
的に接続される。このようなドライバ回路２３における
２５４個の出力端子Ｏｕｔは、奇数番目の電極φ１，φ
３・・φ５０７にそれぞれ接続される。

【００６４】一方、偶数番目の電極φ２，φ４・・φ５
０８には、外部同期信号Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６，Ｖ８が周期
的に接続される。図９は、ドライバ回路２３を説明する
図である。図９において、入力端子ＩＮ１は、ＮＡＮＤ
回路２５の第１入力，ＮＡＮＤ回路２６の第１入力およ
びＮＯＲ回路２７の第１入力にそれぞれ接続される。入
力端子ＩＮ２は、ＮＡＮＤ回路２５の第２入力，ＮＯＲ
回路２７の第２入力およびＮＯＴ回路２８の入力にそれ
ぞれ接続され、ＮＯＴ回路２８の出力はＮＡＮＤ回路２
６の第２入力に接続される。

【００６５】ＮＡＮＤ回路２５の出力は、ＰＭＯＳトラ
ンジスタ３２のゲートに接続され、ＮＯＲ回路２７の出
力は、ＮＭＯＳトランジスタ３３のゲートに接続され
る。ＮＡＮＤ回路２６の出力は、ＰＭＯＳトランジスタ
２９のゲートおよびＮＯＴ回路３０の入力に接続され、
ＮＯＴ回路３０の出力は、ＮＭＯＳトランジスタ３１の
ゲートに接続される。

【００６６】ＰＭＯＳトランジスタ２９のソースおよび
ＮＭＯＳトランジスタ３１のドレインは定電圧源ＶＭに
それぞれ接続され、ＰＭＯＳトランジスタ３２のソース
は定電圧源ＶＨに接続される。ＮＭＯＳトランジスタ３
３のソースは定電圧源ＶＬに接続される。一方、ＰＭＯ
Ｓトランジスタ２９のドレイン，ＮＭＯＳトランジスタ
３１のソース，ＰＭＯＳトランジスタ３２のドレインお
よびＮＭＯＳトランジスタ３３のドレインは互いに接続
され、出力端子Ｏｕｔとして出力される。

【００６７】なお、請求項１〜３に記載の発明と第１の
実施形態との対応関係については、光検出部１は光検出
部Ｐ１〜Ｐ２５６に対応し、垂直転送路２は垂直転送路
１１に対応し、水平転送路３は水平転送路１３に対応
し、垂直駆動手段５は垂直駆動回路１２の「垂直転送路
１１上の信号電荷を垂直転送する機能」に対応し、ゲー
ト手段６は垂直駆動回路１２の「信号電荷を垂直転送路
１１に移送する機能」に対応する。

【００６８】図１０は、第１の実施形態のタイミングチ
ャートを示す図である。図１１は、第１の実施形態の動
作を説明する図である。以下、図１１に示される時刻ｔ
１〜ｔ５０８に従って、第１の実施形態の動作を説明す
る。（時刻ｔ１）まず、垂直駆動回路１２は、電極φ１およ
び電極φ２に中間電位ＶＭを印加することにより、光検
出部Ｐ１の水平行（水平ライン）の垂直幅と等しい長さ
の電位井戸を形成する。

【００６９】このようにして、光検出部Ｐ１に空の電位
井戸が隣接したタイミングに同期して、垂直駆動回路１
２は電極φ１に対し高電位ＶＨを印加する。その結果、
光検出部Ｐ１に蓄積された信号電荷は電位井戸に移送さ
れる。（時刻ｔ１．５）次に、垂直駆動回路１２は、電極φＴ
に対し中間電位ＶＭを印加して、垂直転送路１１と水平
転送路１３との間の障壁を取り除く。

【００７０】この状態で、垂直駆動回路１２は、電極φ
２に対し低電位を印加することにより、電位井戸内の信
号電荷を水平転送路１３上に押し出す。このような信号
電荷の押し出しは、水平帰線期間中に完了する。（時刻ｔ２）水平転送路１３の電極φＨが駆動され、１
水平走査期間をかけて水平転送路１３上の信号電荷が外
部に読み出される。

【００７１】この水平走査期間中に、垂直駆動回路１２
は、電極φ３および電極φ４に中間電位ＶＭを印加する
ことにより、光検出部Ｐ２の水平行（水平ライン）の垂
直幅と等しい長さの電位井戸を形成する。このようにし
て、光検出部Ｐ２に空の電位井戸が隣接したタイミング
に同期して、垂直駆動回路１２は電極φ３に対し高電位
ＶＨを印加する。その結果、光検出部Ｐ２に蓄積された
信号電荷は電位井戸に移送される。

【００７２】（時刻ｔ３）垂直駆動回路１２は、光検出
部Ｐ２から移送された信号電荷を、電位井戸の移動に伴
って電極φ１および電極φ２の下に転送する。一方、垂
直駆動回路１２は、電極φ５および電極φ６に中間電位
ＶＭを印加することにより、光検出部Ｐ３の水平行（水
平ライン）の垂直幅と等しい長さの電位井戸を形成す
る。

【００７３】このようにして、光検出部Ｐ３に空の電位
井戸が隣接したタイミングに同期して、垂直駆動回路１
２は電極φ５に対し高電位ＶＨを印加する。その結果、
光検出部Ｐ３に蓄積された信号電荷は電位井戸に移送さ
れる。（時刻ｔ４）水平帰線期間内に、垂直駆動回路１２は、
光検出部Ｐ２から移送された信号電荷を水平転送路１３
へ出力する。

【００７４】一方、水平転送路１３では電極φＨが駆動
され、１水平走査期間をかけて水平転送路１３上の信号
電荷が外部に読み出される。この水平走査期間中に、垂
直駆動回路１２は、電極φ７および電極φ８に中間電位
ＶＭを印加することにより、光検出部Ｐ２の水平行（水
平ライン）の垂直幅と等しい長さの電位井戸を形成す
る。

【００７５】このようにして、光検出部Ｐ４に空の電位
井戸が隣接したタイミングに同期して、垂直駆動回路１
２は電極φ７に対し高電位ＶＨを印加する。その結果、
光検出部Ｐ４に蓄積された信号電荷は、電位井戸に移送
される。（時刻ｔ５）垂直駆動回路１２は、光検出部Ｐ３，Ｐ４
から移送された信号電荷を、電位井戸の移動に伴って一
段ずつ転送する。

【００７６】この状態で、垂直駆動回路１２は、電極φ
９および電極φ１０に中間電位ＶＭを印加することによ
り、光検出部Ｐ５の水平行（水平ライン）の垂直幅と等
しい長さの電位井戸を形成する。このようにして、光検
出部Ｐ５に空の電位井戸が隣接したタイミングに同期し
て、垂直駆動回路１２は電極φ９に対し高電位ＶＨを印
加する。その結果、光検出部Ｐ５に蓄積された信号電荷
は、電位井戸に移送される。

【００７７】（時刻ｔ６〜ｔ２５４）上述の動作を繰り
返し行うことにより、光検出部Ｐ３〜Ｐ１２７までの信
号電荷は、垂直転送路１１および水平転送路１３を介し
て外部に読み出される。一方、垂直転送路１１上には、
光検出部Ｐ１２８〜Ｐ２５４の信号電荷が残存する。

【００７８】（時刻ｔ２５５〜ｔ５０７）この期間、光
検出部Ｐ１〜Ｐ２５４からの信号電荷の移送は終了し、
垂直転送路１１上に残存する信号電荷が、端から順に水
平転送路１３を介して読み出される。（時刻ｔ５０８）光検出部Ｐ２５４から移送された信号
電荷が、水平転送路１３を介して外部に読み出され、１
フレーム分の全ての信号電荷が外部に読み出される。

【００７９】以上説明した動作により、第１の実施形態
では、電位井戸が、水平ラインの垂直幅と等しい。した
がって、プログレッシブ走査（図２１）やインターレー
ス走査（図２２）のように電位井戸が短い場合に比べ
て、電位井戸の電荷収納量を大きく確保することができ
る。その結果、垂直転送路１１の狭小化を無理なく実現
することが可能となる。

【００８０】また、第１の実施形態では、信号電荷を有
する電位井戸の少なくとも１つ以上が、複数の水平期間
をかけて垂直転送の端まで移動している。したがって、
従来のＣＳＤ方式（図２３）に比べ、垂直転送路の駆動
速度を格段に低減することができる。さらに、第１の実
施形態では、水平帰線期間中に限定して、垂直転送路１
１から水平転送路１３へ信号電荷を出力している。した
がって、垂直転送路１１と水平転送路１３との間に信号
電荷の蓄積手段などを設ける必要が一切ない。

【００８１】次に、別の実施形態について説明する。（第２の実施形態）図１２は、第２の実施形態のタイミ
ングチャートを示す図である。この第２の実施形態は、
請求項１〜３および請求項１〜９に記載の発明に対応し
た実施形態である。

【００８２】図１３は、第２の実施形態の動作を詳細に
説明する図である。なお、第２の実施形態の素子構成な
どについては、第１の実施形態（図６）と同様なので、
ここでの説明を省略する。以下、第２の実施形態の動作
を説明する。まず、垂直駆動回路１２は、垂直転送路１
１上の電極６〜７枚分ごとに中間電位ＶＭを印加するこ
とにより、水平ラインの３〜３．５本分の長さを有する
電位井戸を複数形成する。

【００８３】次に、垂直駆動回路１２は、水平帰線期間
に限定して、垂直転送路１１上の電極φ１〜φ５０８に
８相駆動のパルスを印加し、これらの電位井戸を水平転
送路１３に向け順次移動させる。垂直駆動回路１２は、
水平ラインの読み出し順に従って、光検出部Ｐ１〜Ｐ２
５４を昇順に選び、選ばれた光検出部Ｐｎが空の電位井
戸に隣接するタイミングを待って、電極φ（２ｎ−１）
に高電位ＶＨを印加する。

【００８４】このような動作により、光検出部Ｐ１〜Ｐ
２５４の信号電荷は、時間差を設けて電位井戸内に順次
移送され、垂直転送路１１および水平転送路１３を介し
て外部に読み出される。このような動作により、第２の
実施形態では、電位井戸が、水平ラインの３〜３．５本
分の垂直幅を有する。したがって、プログレッシブ走査
（図２１）やインターレース走査（図２２）のように電
位井戸が短い場合に比べ、電位井戸の電荷収納量を３〜
４倍程度確保することができる。その結果、垂直転送路
１１の狭小化を無理なく実現することが可能となる。

【００８５】また、第２の実施形態では、信号電荷を有
する電位井戸の少なくとも１つ以上が、複数の水平期間
をかけて垂直転送の端まで移動している。したがって、
従来のＣＳＤ方式（図２３）に比べ、垂直転送路の駆動
速度を格段に低減することができる。さらに、第２の実
施形態では、水平帰線期間中に限定して、垂直転送路１
１から水平転送路１３へ信号電荷を出力している。した
がって、垂直転送路１１と水平転送路１３との間に信号
電荷の蓄積手段などを設ける必要が一切ない。

【００８６】次に、別の実施形態について説明する。（第３の実施形態）図１４は、第３の実施形態のタイミ
ングチャートを示す図である。この第３の実施形態は、
請求項５，６，１３，１４の発明に対応した実施形態で
ある。図１５は、第３の実施形態の動作を詳細に説明す
る図である。

【００８７】なお、第３の実施形態の素子構成などにつ
いては、第１の実施形態（図６）と同様なので、ここで
の説明を省略する。第３の実施形態における動作上の特
徴点は、信号電荷を有する電位井戸に後続して、空の電
位井戸を配した点である。このような動作により、第３
の実施形態では、信号電荷の転送に伴って生じた漏れ分
（図１５中の黒丸）が、後続する空の電位井戸に拾得さ
れる。したがって、漏れ分が別の信号電荷に混入する不
具合がなくなり、画像の垂直分解能の低下を確実に防ぐ
ことができる。

【００８８】また、空の電位井戸により拾得された漏れ
分を、水平転送路１３上で再び信号電荷に加算している
ので、転送漏れを損なうことがなく、信号電荷の転送効
率を高めることがことができる。次に、別の実施形態に
ついて説明する。（第４の実施形態）図１６は、第４の実施形態（請求項
７，１５に対応）を示す図である。

【００８９】第４の実施形態における構成上の特徴点
は、垂直転送路１１と水平転送路１３との間に、信号電
荷を掃き出すための排出部４１が設けられ、この排出部
４１を制御するための電極φＤが垂直駆動回路１２に接
続されている点である。なお、図６に示す構成要件と同
様の構成要件については、同じ参照番号を付与して図１
６に示し、ここでの説明を省略する。

【００９０】図１７は、第４の実施形態のタイミングチ
ャートを示す図である。図１８は、第４の実施形態の動
作を詳細に説明する図である。第４の実施形態における
動作上の特徴点は、次の２点である。（１）光検出部に蓄積された不要電荷を電位井戸に移送
して、光検出部内の電荷を一掃し、所定の露光時間だけ
蓄積された信号電荷を改めて別の電位井戸に移送する。

【００９１】（２）不要電荷の移送タイミングに基づい
て、排出部４１の横を通過する電荷が不要電荷か否かを
選別し、不要電荷ならば電極φＤを介して不要電荷を排
出部４１に掃き出す。例えば、図１８では、時刻ｔ１０
１１において光検出部Ｐ１内の不要電荷が一掃され、こ
の時点から時刻ｔ１まで蓄積された信号電荷が外部に読
み出されている。

【００９２】また、時刻ｔ１０１４において光検出部Ｐ
２内の不要電荷が一掃され、この時点から時刻ｔ４まで
蓄積された信号電荷が外部に読み出されている。さら
に、時刻ｔ１において光検出部Ｐ３内の不要電荷が一掃
され、この時点から時刻ｔ７まで蓄積された信号電荷が
外部に読み出されている。このような動作により、第４
の実施形態では、光検出部の露光時間が制限され、電子
シャッタの機能を実現することが可能となる。

【００９３】なお、上述した実施形態では、垂直転送路
１１と水平転送路１３とのインターフェース部に、信号
電荷の蓄積手段などを特に設けていないが、このような
構成に限定されるものではない。例えば、図１９に示す
ように、蓄積部４２を設けてもよい。このような構成で
は、水平転送路１３に信号電荷を出力する際のタイミン
グを蓄積部４２を介して調整することができる。したが
って、水平転送路の駆動タイミングに拘束されずに、垂
直転送路の駆動タイミングを自由に設定することが可能
になる。

【００９４】前記の効果により、例えば、各水平行の光
検出部から垂直転送路へ電荷を転送するタイミングを等
間隔に設定することが非常に容易になる。このようなタ
イミング設定においては、被写体の動きを一層滑らかに
撮像することが可能となる。また、上述した実施形態で
は、プログレッシブ走査の場合について説明したが、こ
の説明に限定されるものではない。例えば、図２０に示
すような動作タイミングで信号電荷の転送を行うことに
より、インターレース走査を実現することもできる。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１，９に記
載の発明では、空の電荷井戸が光検出部に隣接するタイ
ミングを見計らって、信号電荷の移送を順次に実行す
る。したがって、本発明の構成では水平ラインの本数よ
りも電位井戸の数が少ないにもかかわらず、全ての水平
ラインについて読み出しを実行することが可能となる。

【００９６】また、電位井戸が、水平ラインの垂直幅以
上に長いので、プログレッシブ走査（図２１）やインタ
ーレース走査（図２２）のように電位井戸が短い場合に
比べ、電位井戸の電荷収納量が大きくなる。したがっ
て、垂直転送路の狭小化を無理なく実現することが可能
となる。このような垂直転送路の狭小化に伴って、撮像
素子のチップサイズを縮小したり、撮像面上の画素数を
増やしたり、１画素当たりの開口率を増加させることが
容易に実現できる。

【００９７】請求項２，１０に記載の発明では、信号電
荷を有する電位井戸の少なくとも１つ以上を、複数の水
平期間をかけて垂直転送の端まで移動する。したがっ
て、従来のＣＳＤ方式（図２３）に比べ、垂直転送路の
駆動速度を無理なく低減することができる。このように
垂直転送路の駆動速度が低減されることにより、垂直転
送路の駆動電流を効果的に低減し、消費電力を小さくす
ることができる。

【００９８】また、駆動電流が減少することにより駆動
回路の発熱量が低下し、暗電流ノイズの発生を抑制する
ことができる。さらに、垂直転送路の駆動速度が低減さ
れることにより、駆動電圧の波形鈍りが少なくなり、信
号電荷の転送漏れを低く抑えることができる。請求項
３，１１に記載の発明では、水平帰線期間中に垂直転送
路から水平転送路へ信号電荷を出力する。このようにタ
イミングをとることにより、垂直転送路と水平転送路と
のインターフェース部に信号電荷の蓄積手段などを特に
設ける必要がなくなる。

【００９９】請求項４，１２に記載の発明では、垂直転
送路と水平転送路との間で信号電荷を一時蓄積すること
により、水平転送路に信号電荷を出力する際のタイミン
グを調整する。したがって、水平転送路の駆動タイミン
グに拘束されずに、垂直転送路の駆動タイミングを設定
することが可能となる。請求項５，１３に記載の発明で
は、空の電位井戸４ａが、先行する電位井戸４の転送漏
れを拾得するので、転送漏れが別の信号電荷に混入する
などの不具合を確実に防ぐことができる。

【０１００】請求項６，１４に記載の発明では、空の電
位井戸において拾得された信号電荷の転送漏れを捨てず
に、元の信号電荷に加算する。したがって、転送漏れは
損なわれず、垂直転送路における信号電荷の転送効率を
一層高めることが可能となる。請求項７，１５に記載の
発明では、垂直転送路上に、不要電荷を有する電位井戸
と、信号電荷を有する電位井戸とが混在し、一方向に垂
直転送される。これらの電荷の内、不要電荷であれば外
部に捨てられる。

【０１０１】したがって、所定の露光時間だけ蓄積され
た信号電荷のみが水平転送路に到達し、外部に読み出さ
れる。この露光時間を適宜に設定することにより、電子
シャッタ機能を実現することができる。請求項８，１６
に記載の発明では、水平ラインの設定によりインターレ
ース走査の機能が簡便に実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１〜３に記載の発明を説明する図であ
る。

【図２】請求項４に記載の発明を説明する図である。

【図３】請求項５，６に記載の発明を説明する図であ
る。

【図４】請求項７に記載の発明を説明する図である。

【図５】請求項８に記載の発明を説明する図である。

【図６】第１の実施形態（請求項１〜３，９〜１１に対
応）を示す図である。

【図７】垂直転送路１１上の電極配置を示す図である。

【図８】本実施形態における電極φ１〜φ５０８の駆動
回路（垂直駆動回路１２の一部）を示す図である。

【図９】ドライバ回路２３を説明する図である。

【図１０】第１の実施形態のタイミングチャートを示す
図である。

【図１１】第１の実施形態の動作を説明する図である。

【図１２】第２の実施形態（請求項１〜３，請求項９〜
１１に対応）のタイミングチャートを示す図である。

【図１３】第２の実施形態の動作を詳細に説明する図で
ある。

【図１４】第３の実施形態（請求項５，６，１３，１４
に対応）のタイミングチャートを示す図である。

【図１５】第３の実施形態の動作を詳細に説明する図で
ある。

【図１６】第４の実施形態（請求項７，１５に対応）を
示す図である。

【図１７】第４の実施形態のタイミングチャートを示す
図である。

【図１８】第４の実施形態の動作を詳細に説明する図で
ある。

【図１９】請求項４，１２に対応する実施形態を示す図
である。

【図２０】請求項８，１６に対応する実施形態のタイミ
ングチャートを示す図である。

【図２１】従来の固体撮像装置（プログレッシブ走査）
の一例を示す図である。

【図２２】従来の固体撮像装置（２線混合インターレー
ス走査）の一例を示す図である。

【図２３】従来の固体撮像装置（ＣＳＤ方式）の一例を
説明する図である。

【符号の説明】

１光検出部２垂直転送路３水平転送路４電位井戸５垂直駆動手段６ゲート手段７蓄積手段８排出部１１垂直転送路１２垂直駆動回路１３水平転送路２１シフトレジスタ２２ＡＮＤ回路２３ドライバ回路２５ＮＡＮＤ回路２６ＮＡＮＤ回路２７ＮＯＲ回路２８ＮＯＴ回路２９ＰＭＯＳトランジスタ３０ＮＯＴ回路３１ＮＭＯＳトランジスタ３２ＰＭＯＳトランジスタ３３ＮＭＯＳトランジスタ４１排出部４２蓄積部５１光検出部５２垂直転送路５３転送ゲート５４水平転送路５５出力アンプ７１垂直転送路７２蓄積部７３ゲート部７４水平転送路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水平垂直方向に配列された複数の光検出
部と、前記複数の光検出部に蓄積された信号電荷を予め定めら
れた水平ラインごとに読み出し、垂直方向に転送するた
めの垂直転送路の群と、前記垂直転送路群から出力された信号電荷を水平方向に
転送するための水平転送路とを備えた固体撮像装置にお
いて、前記水平ラインの垂直幅以上に長い電位井戸を前記垂直
転送路上に複数形成し、かつ該電位井戸を垂直方向に順
次移動させる垂直駆動手段と、前記水平ラインの読み出し順に従って該当する光検出部
を順次選び、選ばれた光検出部が空の電位井戸に隣接す
るタイミングに同期して、該光検出部に蓄積された信号
電荷を前記空の電位井戸に移送するゲート手段とを備え
たことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】請求項１に記載の固体撮像装置におい
て、前記垂直駆動手段は、前記信号電荷を有する前記電位井戸の少なくとも１つ以
上を、複数の水平期間をかけて前記垂直転送路の端まで
移動させることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の固体撮
像装置において、前記垂直駆動手段は、前記水平転送路において信号電荷の転送動作が中断する
水平帰線期間中に、前記垂直転送路の端に位置する電位
井戸内の信号電荷を前記水平転送路へ出力することを特
徴とする固体撮像装置。
【請求項４】請求項１または請求項２に記載の固体撮
像装置において、前記垂直転送路群と前記水平転送路とのインターフェー
ス部に信号電荷を一時蓄積するための蓄積手段を備え、前記垂直駆動手段は、前記垂直転送路の端に位置する電位井戸内の信号電荷を
前記蓄積手段に一時蓄積し、前記水平転送路において信
号電荷の転送動作が中断する水平帰線期間を待って、前
記蓄積手段内の信号電荷を前記水平転送路へ出力するこ
とを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれか１項に
記載の固体撮像装置において、前記ゲート手段は、前記信号電荷を有する電位井戸に後続して、信号電荷を
有しない空の電位井戸を配することを特徴とする固体撮
像装置。
【請求項６】請求項５に記載の固体撮像装置におい
て、前記垂直駆動手段は、電位井戸に蓄積された信号電荷と、該電位井戸に後続す
る空の電位井戸において拾得された前記信号電荷の漏れ
分とを水平転送路上へ加算出力することを特徴とする固
体撮像装置。
【請求項７】請求項１乃至請求項６のいずれか１項に
記載の固体撮像装置において、前記垂直転送路上の不要電荷を掃き出すための排出部を
備え、前記ゲート手段は、前記光検出部に蓄積された不要電荷を電位井戸に移送
し、かつ該移送時点から所定の露光時間の経過後に、前
記光検出部に蓄積された信号電荷を別の電位井戸に移送
し、前記垂直駆動手段は、前記ゲート手段の移送タイミングに基づいて、前記垂直
転送路上の予め定められた箇所を通過する電荷が前記不
要電荷か否かを選別し、前記不要電荷を前記排出部へ掃
き出すことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項８】請求項１乃至請求項７のいずれか１項に
記載の固体撮像装置において、前記水平ラインは、前記光検出部の水平行の束から構成され、かつ該水平行
の束は奇数フィールドと偶数フィールドとにおいて垂直
方向に半位相ずれることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項９】水平垂直方向に配列された複数の光検出
部と、前記複数の光検出部に蓄積された信号電荷を水平
ラインごとに読み出し、垂直方向に転送するための垂直
転送路の群と、前記垂直転送路群から出力された信号電
荷を水平方向に転送するための水平転送路とを備えてな
る固体撮像素子を駆動して、前記信号電荷の読み出しを
行う駆動方法において、前記水平ラインの垂直幅以上に長い電位井戸を前記垂直
転送路上に複数形成し、かつ前記電位井戸を垂直方向に
順次移動させるステップと、前記水平ラインの読み出し順に従って該当する前記光検
出部を順次選び、選ばれた光検出部が空の電位井戸に隣
接するタイミングに同期して、該光検出部内の信号電荷
を前記空の電位井戸に移送するステップとを有すること
を特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１０】請求項９に記載の固体撮像素子の駆動
方法において、前記信号電荷を有する前記電位井戸の少なくとも１つ以
上を、複数の水平期間をかけて前記垂直転送路の端まで
移動させることを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１１】請求項９または請求項１０に記載の固
体撮像素子の駆動方法において、前記水平転送路において信号電荷の転送動作が中断する
水平帰線期間中に、前記垂直転送路の端に位置する電位
井戸内の信号電荷を水平転送路へ出力することを特徴と
する固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１２】請求項９または請求項１０に記載の固
体撮像素子の駆動方法において、前記垂直転送路の端に位置する電位井戸内の信号電荷を
一時蓄積するステップと、前記水平転送路において信号電荷の転送動作が中断する
水平帰線期間を待って、一時蓄積された該信号電荷を水
平転送路へ出力するステップとを有することを特徴とす
る固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１３】請求項９乃至請求項１２のいずれか１
項に記載の固体撮像素子の駆動方法において、前記信号電荷を有する電位井戸に後続して、信号電荷を
有しない空の電位井戸を配することを特徴とする固体撮
像素子の駆動方法。
【請求項１４】請求項１３に記載の固体撮像素子の駆
動方法において、電位井戸に蓄積された信号電荷と、該電位井戸に後続す
る空の電位井戸において拾得された前記信号電荷の漏れ
分とを水平転送路上へ加算出力することを特徴とする固
体撮像素子の駆動方法。
【請求項１５】請求項９乃至請求項１４のいずれか１
項に記載の固体撮像素子の駆動方法において、前記光検出部に蓄積された不要電荷を電位井戸に移送
し、かつ該移送時点から所定の露光時間の経過後に、前
記光検出部に蓄積された信号電荷を別の電位井戸に移送
するステップと、前記不要電荷の移送タイミングに基づいて、前記垂直転
送路上の予め定められた箇所を通過する電荷が前記不要
電荷か否かを選別し、該不要電荷を外部に掃き出すステ
ップとを有することを特徴とする固体撮像素子の駆動方
法。
【請求項１６】請求項９乃至請求項１５のいずれか１
項に記載の固体撮像素子の駆動方法において、前記水平ラインは、前記光検出部の水平行の束から構成され、かつ該水平行
の束は奇数フィールドと偶数フィールドとにおいて垂直
方向に半位相ずれることを特徴とする固体撮像素子の駆
動方法。