JPH10243296A - 撮像装置、および撮像装置の駆動方法 - Google Patents

撮像装置、および撮像装置の駆動方法

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JPH10243296A
JPH10243296A JP9042077A JP4207797A JPH10243296A JP H10243296 A JPH10243296 A JP H10243296A JP 9042077 A JP9042077 A JP 9042077A JP 4207797 A JP4207797 A JP 4207797A JP H10243296 A JPH10243296 A JP H10243296A
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horizontal
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Masahiro Shoda
昌宏 正田
Shigeru Kato
茂 加藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、光像を光電変換して画像信号を出
力する撮像装置に関し、広い輝度範囲にわたり画像信号
を高階調に出力することができる撮像装置を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 水平垂直方向に配列され、かつ受光量に
応じて信号電荷を蓄積する複数の光電変換部１と、光電
変換部１の垂直列ごとに配置され、かつ電荷を垂直方向
に転送する垂直転送路２の群と、所定の蓄積時間にわた
り光電変換部１に蓄積された信号電荷を、垂直転送路２
に移送するゲート手段３と、垂直転送路群２の転送出力
を水平方向に転送する水平転送路４とを備えた撮像装置
において、ゲート手段３は、光電変換部１の水平行の奇
数番目と偶数番目とについて、信号電荷の蓄積時間を相
異なる長さに制御し、比較的長い蓄積時間は、最大受光
レベルにおいて前記光電変換部が飽和する時間に設定さ
れることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光像を光電変換し
て画像信号を出力する撮像装置に関し、特に、広い輝度
範囲において画像信号を高階調に出力する撮像装置に関
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
搭載するため、ＣＣＤ撮像素子などからなる撮像装置が
開発されている。また近年では、熱現象の観察や、夜間
の監視カメラ用として、赤外線用の撮像装置も開発され
ている。
【０００３】図１５は、この種の撮像装置の一例を示す
図である。図１５において、赤外線を検出するＰｔＳｉ
ショットキーダイオード６１が撮像面上に二次元配列さ
れる。これらＰｔＳｉショットキーダイオード６１の垂
直列の間には、転送ゲート６３を介して垂直ＣＣＤ６２
が配置される。また、垂直ＣＣＤ６２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
ＣＣＤ６２の一端側には、水平ＣＣＤ６４が水平方向に
沿って配置される。この水平ＣＣＤ６４の出力側には、
出力アンプ６６が接続される。
【０００４】一方、垂直ＣＣＤ６２の他端側には、不要
電荷を排出するための掃き出し線６７が接続される。こ
のような構成の撮像装置では、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の
動作について説明を行う。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。
【０００５】この状態でＰｔＳｉショットキーダイオー
ド６１に蓄積された信号電荷は、転送ゲート６３を介し
て垂直ＣＣＤ６２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行目の信号電荷は１つ
の電位井戸内において混合され、１水平ライン分の信号
電荷が生成される。次に、電極φ１〜φ４に対し４相の
駆動パルスが順次印加され、電位井戸内の信号電荷は垂
直方向に順次転送される。
【０００６】水平ＣＣＤ６４は、水平帰線期間中に、垂
直ＣＣＤ６２の一群から出力される１水平ライン分の信
号電荷を順次に取り込む。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外部へ水
平転送される。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。
【０００７】以上のような読み出し動作により、１フィ
ールド期間（ＮＴＳＣ規格では、１／６０sec ）にわた
って蓄積された信号電荷が、外部に順次読み出される。
また、信号電荷の蓄積時間を制御する機能（電子シャッ
タ）を有する撮像装置も知られている（特公平１−１８
６２９号公報）。以下、図１５に示す撮像装置におい
て、この種の電子シャッタ動作を説明する。
【０００８】まず、ＰｔＳｉショットキーダイオード６
１に蓄積された不要電荷の少なくとも一部を、転送ゲー
ト６３を介して垂直ＣＣＤ６２に一括転送する。この状
態で垂直ＣＣＤ６２を逆方向に高速駆動して、不要電荷
を掃き出し線６７へ掃き出す。このような掃き出し動作
から所定の蓄積時間を経過した後に、ＰｔＳｉショット
キーダイオード６１に蓄積された信号電荷を、転送ゲー
ト６３を介して垂直ＣＣＤ６２に再び一括転送する。こ
の状態で、垂直ＣＣＤ６２を正方向に駆動して、信号電
荷を水平ＣＣＤ６４へ順次転送する。水平ＣＣＤ６４
は、これらの信号電荷を順次に水平転送して外部へ出力
する。
【０００９】ここで、上述の蓄積時間を適宜に変更する
ことにより、電子シャッタ機能が実現する。図１６は、
この種の電子シャッタ機能を有する撮像装置の出力特性
を示す図である。横軸は、観測対象として黒体炉を用い
た場合の黒体温度であり、可視光における輝度レベルに
おおむね相当する。一方、縦軸は、ＰｔＳｉショットキ
ーダイオード６１に発生する出力電子数を示す。
【００１０】図中の出力特性ａ〜ｄは、信号電荷の蓄積
時間１／６０，１／500，１／1000，１／1500sec に対
応する各出力特性である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図１６に示
されるように、出力特性ａ（蓄積時間１／６０sec ）で
は、黒体温度２０〜８０℃の範囲で、出力電子数の変化
が大きくなる。そのため、この温度範囲にある被写体
は、高階調かつ高感度に撮像される。しかしながら、１
００℃以上の被写体については、ＰｔＳｉショットキー
ダイオード６１から信号電荷が溢れてしまうために、出
力電子数の変化は飽和する。
【００１２】そのため、１００℃以上の被写体について
は、出力画像に階調つぶれが生じるという問題点があっ
た。一方、出力特性ｄ（蓄積時間１／1500sec ）につい
ては、黒体温度２００℃付近で、出力電子数の傾きが大
きくなる。そのため、２００℃付近の被写体は、高階調
かつ高感度に撮像される。
【００１３】しかしながら、２０℃付近の被写体につい
ては、出力電子数が極めて少ない。そのため、２０℃付
近の被写体については、出力画像のＳ／Ｎ低下および階
調つぶれが甚だしく、十分な観察ができないという問題
点があった。その他の出力特性ｂ，ｃにおいても、高階
調かつ高感度に撮像できる範囲（以下「ダイナミックレ
ンジ」という）は狭く限られるため、温度範囲の広い撮
影対象を適切に撮像することは困難であった。
【００１４】なお、上述の説明では、電子シャッタによ
る露出制御の場合について述べたが、絞り調節や光量減
少フィルタなどによる露出制御においても、上記のダイ
ナミックレンジは拡大しないために同様の問題が生じて
いた。また、上述の説明では、赤外線用の撮像装置の場
合について述べたが、可視光線用の撮像装置において
も、輝度範囲の広い撮影対象を高階調に撮像することは
非常に困難であった。
【００１５】そこで、請求項１に記載の発明では、これ
らの問題点を解決するために、上記のダイナミックレン
ジを容易に拡大することができる撮像装置を提供するこ
とを目的とする。請求項２に記載の発明では、請求項１
の目的と併せて、簡易な構成でダイナミックレンジの広
い画像信号を生成することができる撮像装置を提供する
ことを目的とする。
【００１６】請求項３に記載の発明では、請求項２の目
的と併せて、インターレース走査において、水平ライン
一本おきの飛び越し走査を正確に実現することができる
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、赤外線の撮像に
好適な撮像装置を提供することを目的とする。
【００１７】請求項５に記載の発明では、請求項１の目
的と併せて、可視光線の撮像に好適な撮像装置を提供す
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、ブルーミングの発生を確実に抑制
することができる撮像装置を提供することを目的とす
る。請求項７に記載の発明では、請求項１の目的と併せ
て、ダイナミックレンジの広い画像信号を外部回路で簡
便に生成することができる撮像装置を提供することを目
的とする。
【００１８】請求項８に記載の発明では、請求項１の目
的と同様に、ダイナミックレンジを容易に拡大すること
ができる撮像装置の駆動方法を提供することを目的とす
る。請求項９に記載の発明では、請求項８の目的と併せ
て、簡易な構成でダイナミックレンジの広い画像信号を
生成することができる撮像装置の駆動方法を提供するこ
とを目的とする。
【００１９】請求項１０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において、水平ライ
ン一本おきの飛び越し走査を正確に実現することができ
る撮像装置の駆動方法を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】図１は、請求項１，８に
記載の発明を説明する図である。
【００２１】請求項１に記載の発明は、水平垂直方向に
配列され、かつ受光量に応じて信号電荷を蓄積する複数
の光電変換部１と、光電変換部１の垂直列ごとに配置さ
れ、かつ電荷を垂直方向に転送する垂直転送路２の群
と、所定の蓄積時間にわたり光電変換部１に蓄積された
信号電荷を、垂直転送路２に移送するゲート手段３と、
垂直転送路群２の転送出力を水平方向に転送する水平転
送路４とを備えた撮像装置において、ゲート手段３は、
光電変換部１の水平行の奇数番目と偶数番目とについ
て、信号電荷の蓄積時間を相異なる長さに制御し、か
つ、上記の蓄積時間の内で比較的長い側は、最大受光レ
ベルにおいて前記光電変換部が飽和する時間に設定され
ていることを特徴とする。
【００２２】図２は、請求項２，９に記載の発明を説明
する図である。請求項２に記載の発明は、請求項１に記
載の撮像装置において、垂直方向に隣接する光電変換部
１から移送された信号電荷を、垂直転送路２上の電位井
戸内で加算する電荷加算手段５を備えたことを特徴とす
る。図３は、請求項３，１０に記載の発明を説明する図
である。
【００２３】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の撮像装置において、ゲート手段３は、インターレース
走査の奇数フィールドと偶数フィールドとにおいて、水
平行の奇数番目および偶数番目における蓄積時間の長さ
を交互に入れ替えることを特徴とする。請求項４に記載
の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、光電変
換部１は、金属シリサイドとシリコンとのショットキー
接合から構成されることを特徴とする。
【００２４】請求項５に記載の発明は、請求項１に記載
の撮像装置において、光電変換部１は、シリコンのＰＮ
接合から構成され、ＰＮ接合に生じる余剰の信号電荷を
排出する電荷排出部を備えたことを特徴とする。請求項
６に記載の発明は、請求項５に記載の撮像装置におい
て、電荷排出部は、ＰＮ接合のポテンシャル障壁よりも
小さなポテンシャル障壁を介して、ＰＮ接合の少なくと
も一部の領域に接することを特徴とする。
【００２５】請求項７に記載の発明は、請求項１に記載
の撮像装置において、水平転送路４の転送出力を水平行
ごともしくはフィールドごとに蓄積する蓄積手段と、水
平転送路４の転送出力と、蓄積手段を介して遅延した転
送出力とを画素単位に加算する加算手段とを備えたこと
を特徴とする。請求項８に記載の発明は、水平垂直方向
に配列され、受光量に応じて信号電荷を蓄積する複数の
光電変換部１と、光電変換部１の垂直列ごとに配置され
て電荷を垂直方向に順次転送する垂直転送路２の群と、
光電変換部１に蓄積された信号電荷を垂直転送路２に移
送するゲート手段３と、垂直転送路群２の転送出力を水
平方向に転送する水平転送路４とを備えた撮像装置から
画像信号を読み出す駆動方法において、光電変換部１の
水平行の奇数番目と偶数番目とについて、相異なる信号
蓄積時間で信号電荷を蓄積するステップと、光電変換部
１にそれぞれ蓄積された信号電荷をゲート手段３を介し
て垂直転送路２に移送するステップと、垂直転送路２お
よび水平転送路４を介して画像信号を読み出すステップ
とを有し、前記蓄積時間の内で比較的長い側は、最大受
光レベルにおいて前記光電変換部が飽和する時間に設定
されていることを特徴とする。
【００２６】請求項９に記載の発明は、請求項８に記載
の撮像装置の駆動方法において、垂直方向に隣接する光
電変換部１から移送された信号電荷を、垂直転送路２上
の電位井戸内で加算するステップを有することを特徴と
する。請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載の撮
像装置の駆動方法において、インターレース走査の奇数
フィールドと偶数フィールドとにおいて、水平行の奇数
番目および偶数番目における蓄積時間の長さを交互に入
れ替えるステップを有することを特徴とする。
【００２７】（作用）請求項１にかかわる撮像装置で
は、ゲート手段３が、水平１行おきに、光電変換部１の
蓄積時間を相異なる長さに制御する。このように撮像さ
れた画像は、長短２種類の蓄積時間により得られた水平
行が混在したものとなる。このとき、撮影対象の明るい
領域については、蓄積時間の比較的長い水平行で光電変
換部が飽和する。しかしながら、蓄積時間の比較的短い
水平行においては高階調に撮像される。
【００２８】一方、撮影対象の暗い領域については、蓄
積時間の比較的長い水平行において高Ｓ／Ｎおよび高階
調に撮像される。これらの水平行が混在することによ
り、請求項１の撮像装置では、明暗どちらの撮影対象に
対しても高階調に撮像された画像を得ることが可能とな
る。
【００２９】特に、比較的長い蓄積時間側を、最大受光
レベルにおいて光電変換部が飽和する時間まで長くする
ことにより、撮影対象の特に暗い領域までを高階調に撮
像することが可能となる。したがって、撮像装置のダイ
ナミックレンジは確実に拡大する。また、混在する水平
行の一方を画像内から選択抽出することにより、明暗の
どちらか一方について高階調に撮像された画像を適宜に
生成することも可能となる。
【００３０】請求項２にかかわる撮像装置では、電荷加
算手段５が、垂直方向に隣接する光電変換部１から移送
された信号電荷を、垂直転送路２上で加算する。したが
って、長短２種類の蓄積時間により得られた水平行が、
ライン加算されて外部に読み出される。以下、明暗差の
特に大きな撮影対象を撮影する場合について説明する。
【００３１】まず、蓄積時間の比較的短い光電変換部１
は、撮影対象の特に明るい領域を、高階調の信号電荷に
変換する。一方、蓄積時間の比較的長い光電変換部１
は、撮影対象の特に明るい領域を、飽和レベルの信号電
荷に変換する。これら両方の信号電荷が加算されること
により、撮影対象の特に明るい領域については、飽和レ
ベルの分だけ桁上げされた高階調の信号電荷を得る。
【００３２】また、蓄積時間の比較的長い光電変換部１
は、撮影対象の特に暗い領域を、高階調の信号電荷に変
換する。一方、蓄積時間の比較的短い光電変換部１は、
撮影対象の特に暗い領域を、暗電流レベルの信号電荷に
変換する。これら両方の信号電荷が加算されることによ
り、撮影対象の特に暗い領域については、暗電流レベル
の分だけ桁上げされた高階調の信号電荷を得る。
【００３３】このように請求項２の撮像装置では、撮影
対象の明暗どちらの領域についても階調つぶれなどが発
生しにくく、広いダイナミックレンジを確保することが
できる。請求項３にかかわる撮像装置では、ゲート手段
３が、水平行の奇数番目および偶数番目における蓄積時
間の設定をフィールド間で交互に入れ替える。
【００３４】まず、蓄積時間の設定を入れ替えない場合
の弊害について説明する。奇数フィールドでは、ｎ行目
（ｎは奇数）とｎ＋１行目とがライン加算される。従来
の２線混合式インターレース走査においては、ｎ行目と
ｎ＋１行目とでは信号電荷の量がほぼ等しいため、加算
後の水平ラインの重心位置は、ｎ行目とｎ＋１行目との
中央にほぼ位置する。
【００３５】しかしながら、本発明の撮像装置では、隣
接する水平行において蓄積時間が異なる。そのため、加
算後の水平ラインの重心位置は、蓄積時間の比較的長い
方（信号電荷の多い方）に偏る。図３（ａ）は、奇数フ
ィールドにおいて、水平ラインの重心位置α，βが、蓄
積時間の比較的長い方に偏っている様子を示した図であ
る。
【００３６】一方、偶数フィールドでは、ｎ−１行目と
ｎ行目とがライン加算される。この場合も、加算後の水
平ラインの重心位置は、蓄積時間の比較的長い方（信号
電荷の多い方）に偏る。図３（ｂ）は、偶数フィールド
において、水平ラインの重心位置が、蓄積時間の比較的
長い方に偏っている様子を示した図である。
【００３７】ここで、両フィールドにおける水平ライン
の重心位置は、蓄積時間の比較的長い方へ共に近づく。
そのため、本発明の撮像装置では、両フィールドにおけ
る水平ラインは、理想的なインターレース関係となら
ず、図３（ｂ）に示すような重心ずれδを生じる。この
ような重心ずれδにより、インターレース走査時におけ
る垂直解像度の実効値が低下するという弊害が生じる。
【００３８】また、外部の表示装置では、撮像装置側の
重心ずれδに一切かかわらず、両フィールドの水平ライ
ンが等間隔に表示される。そのため、表示装置上の表示
画像には、微視的な歪みが発生するという弊害が生じ
る。ところで、請求項３の撮像装置では、両フィールド
において蓄積時間の設定を交互に入れ替える。その結
果、両フィールドにおける水平ラインの重心位置は、一
方向に偏ることがなく、図３（ｃ）に示されるように、
重心ずれδは生じない。したがって、上述した弊害が大
幅に改善される。
【００３９】請求項４にかかわる撮像装置では、光電変
換部１を、金属シリサイドとシリコンとのショットキー
接合から構成する。赤外線がショットー接合に入射する
と、金属シリサイドに主に吸収されてホットホール（信
号電荷）が発生する。これらのホットホールは、ショッ
トキー接合のポテンシャル障壁を超えない範囲で、ショ
ットキー接合に蓄積される。このように蓄積されたホッ
トホールは、垂直転送路２および水平転送路４を介して
逐次読み出され、画像信号として出力される。このよう
な構成により、赤外線用の撮像装置（ＩＲＣＣＤ）が構
成される。
【００４０】ところで、本発明では、長短２種類の蓄積
時間で信号電荷の蓄積を行う。そのため、蓄積時間の比
較的長い水平行では、信号電荷が飽和レベルに達する可
能性が高くなる。通常の可視光線用の撮像装置では、信
号電荷が飽和レベルに達した時点で、光電変換部１から
溢れた信号電荷が垂直転送路２などに混入して、ブルー
ミング現象などの障害を生じる。そのため余剰の信号電
荷を排出するための構造が必須となる。
【００４１】しかしながら、請求項４の撮像装置では、
光電変換部１がショットキー接合から構成されるため、
ポテンシャル障壁が本来低い。そのため、信号電荷が垂
直転送路２側に溢れる以前に、ショットキー接合を超え
て基板側に信号電荷が円滑に排出される。そのため、余
剰の信号電荷を排出するための構造を別途設ける必要が
ない。したがって、請求項４の構成は、本発明のように
信号電荷の飽和レベルを積極的に利用する用途に好適で
ある。
【００４２】請求項５にかかわる撮像装置では、光電変
換部１が、シリコンのＰＮ接合から構成される。また、
ＰＮ接合に生じる余剰の信号電荷を排出するための電荷
排出部も備える。このような構成により、可視光線用の
撮像装置が実現する。請求項６にかかわる撮像装置で
は、電荷排出部が、ＰＮ接合のポテンシャル障壁よりも
小さなポテンシャル障壁を介して、ＰＮ接合の少なくと
も一部の領域に接する。
【００４３】そのため、ＰＮ接合のポテンシャル障壁を
超えて、信号電荷が垂直転送路２側に漏れ出す以前に、
小さなポテンシャル障壁を超えて電荷排出部に信号電荷
が円滑に排出される。このような構成は、本発明のよう
に信号電荷の飽和レベルを積極的に利用する用途に好適
である。請求項７にかかわる撮像装置では、蓄積手段
が、水平転送路４の転送出力を水平行ごともしくはフィ
ールドごとに蓄積する。
【００４４】加算手段は、水平転送路４の転送出力と、
蓄積手段を介して遅延した転送出力とを画素単位に加算
する。このような構成により、請求項２とほぼ同様の機
能が、外部回路（蓄積手段，加算手段）により実現す
る。請求項８にかかわる駆動方法では、まず、光電変換
部１の水平行の奇数番目と偶数番目とについて、相異な
る信号蓄積時間で信号電荷を蓄積する。
【００４５】次に、光電変換部１にそれぞれ蓄積された
信号電荷をゲート手段３を介して垂直転送路２に移送す
る。このように移送された信号電荷を、垂直転送路２お
よび水平転送路４を介して読み出し、画像信号として出
力する。
【００４６】請求項９にかかわる駆動方法では、垂直方
向に隣接する光電変換部１から移送された信号電荷を、
垂直転送路２上の電位井戸内で加算する。請求項１０に
かかわる駆動方法では、インターレース走査の奇数フィ
ールドと偶数フィールドとにおいて、水平行の奇数番目
および偶数番目における蓄積時間の長さを交互に入れ替
える。
【００４７】
【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４は、第１の実施形態（請求項１
〜４，８〜１０に対応）を示す図である。図４におい
て、赤外線を検出するＰｔＳｉショットキーダイオード
１２が撮像面上に二次元配列される。これらＰｔＳｉシ
ョットキーダイオード１２の垂直列の間には、垂直ＣＣ
Ｄ１３が個別配置される。
【００４８】これらの垂直ＣＣＤ１３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、これ
らの４相電極φ１〜φ４は、垂直駆動回路１５に接続さ
れる。また、垂直ＣＣＤ１３の一端側には、水平ＣＣＤ
１４が水平方向に沿って配置される。この水平ＣＣＤ１
４の出力側には、出力アンプが接続される。一方、垂直
ＣＣＤ１３の他端側には、不要電荷を排出するための掃
き出し線１６が接続される。
【００４９】図５（ａ）は、上記の電極φ１〜φ４の配
置を詳細に示す図である。図５（ａ）において、奇数行
のＰｔＳｉショットキーダイオード１２に対応して、２
つの電極φ１，φ２が垂直ＣＣＤ１３上に配置される。
一方、偶数行のＰｔＳｉショットキーダイオード１２に
対応して、２つの電極φ３，φ４が垂直ＣＣＤ１３上に
配置される。
【００５０】ＰｔＳｉショットキーダイオード１２の周
囲には分離領域２２が設けられ、この分離領域２２の間
隙にはＰ＋拡散層２０が設けられる。電極φ１，φ３
は、このＰ＋拡散層の空隙２０を覆う形で配置されるこ
とにより、ゲート手段３の機能を兼ねる。図５（ｂ）
は、上記のＰｔＳｉショットキーダイオード１２の断面
構造を示す図である。
【００５１】図５（ｂ）において、Ｐ型基板１１の表面
に、Ｐｔ成膜および熱処理を施すことによりＰｔＳｉシ
ョットキーダイオード１２が形成される。このＰｔＳｉ
ショットキーダイオード１２の周囲には、リーク電流を
低減するためのガードリング２１と分離領域２２とが形
成される。この分離領域２２に隣接して、垂直ＣＣＤ１
３のＮ型拡散層が長尺状に形成され、Ｎ型拡散層の上に
は絶縁膜を介して電極φ１〜φ４が順番に配置される。
【００５２】また、ＰｔＳｉショットキーダイオード１
２の上には、シリコン酸化膜２３を介して、赤外線を反
射するためのＡｌ反射膜２４が形成される。ここで、請
求項１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、光電変換部１はＰｔＳｉショットキーダイオー
ド１２に対応し、垂直転送路２は垂直ＣＣＤ１３，電極
φ１〜φ４および垂直駆動回路１５の「信号電荷を垂直
転送する機能」に対応し、ゲート手段３は電極φ１，φ
３および垂直駆動回路１５の「信号電荷を垂直ＣＣＤ１
３に移送する機能」に対応し、水平転送路４は水平ＣＣ
Ｄ１４に対応する。
【００５３】請求項２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、電荷加算手段５は、電極φ２，
φ４および垂直駆動回路１５の「電位井戸内で信号電荷
を加算する機能」に対応する。図６は、駆動タイミング
を説明する図である。図７は、第１の実施形態における
偶数フィールドの読み出し動作を説明する図である。
【００５４】以下、これらの図を用いて、偶数フィール
ドの読み出し動作を説明する。まず、垂直帰線期間内の
時刻ｔ１において、垂直駆動回路１５は電極φ１に高電
位を印加する。すると、奇数行ｇ，ｅ，ｃのＰｔＳｉシ
ョットキーダイオード１２に蓄積された不要電荷は、垂
直ＣＣＤ１３の電極φ１の下に移送される。この状態
で、垂直駆動回路１５は電極φ１〜φ４を４相駆動し
て、垂直ＣＣＤ１３上の不要電荷を逆方向に高速転送す
る。このように転送された不要電荷は、掃き出し線１６
から排出される。
【００５５】次に、蓄積時間Ｔｓを経過した時刻ｔ２に
おいて、垂直駆動回路１５は、電極φ１およびφ３に高
電位を印加する。すると、全てのＰｔＳｉショットキー
ダイオード１２に蓄積された信号電荷は、垂直ＣＣＤ１
３の電極φ１，φ３の下に一括して移送される。このよ
うな垂直駆動回路１５の動作により、奇数行ｃ，ｅ，ｇ
からは、蓄積時間Ｔｓにわたって蓄積された信号電荷
Ｃ，Ｅ，Ｇが移送される。また、偶数行ｄ，ｆからは、
１フィールド期間（ＮＴＳＣ規格では１／６０sec ）に
わたって蓄積された信号電荷Ｄ，Ｆが移送される。
【００５６】次に、垂直駆動回路１５は、電極φ１，φ
３，φ４に中間電位を印加する。すると、これらの電極
φ１，φ３，φ４の下に一連の電位井戸が形成され、こ
の電位井戸内で信号電荷の加算が行われる。垂直帰線期
間が終了すると、垂直駆動回路１５は電極φ１〜φ４を
４相駆動して、垂直ＣＣＤ１３上の信号電荷を正方向に
順次転送する。このように転送された信号電荷は、水平
帰線期間中に水平ＣＣＤ１４に逐一転送され、外部に読
み出される。
【００５７】次に、奇数フィールドの読み出し動作（図
示せず）を説明する。まず、垂直帰線期間内の時刻ｔ１
において、垂直駆動回路１５は電極φ３に高電位を印加
する。すると、偶数行ｄ，ｆのＰｔＳｉショットキーダ
イオード１２に蓄積された不要電荷は、垂直ＣＣＤ１３
の電極φ３の下に移送される。
【００５８】この状態で、垂直駆動回路１５は電極φ１
〜φ４を４相駆動して、垂直ＣＣＤ１３上の不要電荷を
掃き出し線１６から排出する。次に、蓄積時間Ｔｓを経
過した時刻ｔ２において、垂直駆動回路１５は、電極φ
１およびφ３に高電位を印加する。すると、全てのＰｔ
Ｓｉショットキーダイオード１２に蓄積された信号電荷
は、垂直ＣＣＤ１３の電極φ１，φ３の下に一括して移
送される。
【００５９】このような垂直駆動回路１５の動作によ
り、奇数行ｃ，ｅ，ｇからは、１フィールド期間（ＮＴ
ＳＣ規格では１／６０sec ）にわたって蓄積された信号
電荷Ｃ，Ｅ，Ｇが移送される。また、偶数行ｄ，ｆから
は、蓄積時間Ｔｓにわたって蓄積された信号電荷Ｄ，Ｆ
が移送される。次に、垂直駆動回路１５は、電極φ１〜
３に中間電位を印加する。すると、これらの電極φ１〜
３の下に一連の電位井戸が形成され、この電位井戸内で
信号電荷の加算が行われる。
【００６０】垂直帰線期間が終了すると、垂直駆動回路
１５は電極φ１〜φ４を４相駆動して、垂直ＣＣＤ１３
上の信号電荷を正方向に順次転送する。このように転送
された信号電荷は、水平帰線期間中に水平ＣＣＤ１４に
逐一転送され、外部に読み出される。以上説明した動作
により、第１の実施形態では、長短２種類の蓄積時間に
より得られた水平行が垂直ＣＣＤ１３上でライン加算さ
れる。
【００６１】この場合の出力特性を、図８中の加算出力
（ａ＋ｄ）に示す。図８に示されるように、黒体温度８
０〜２５０℃の撮影対象については、飽和レベルの分だ
け桁上げされた高階調の画像信号が出力される。一方、
黒体温度２０〜８０℃の撮影対象については、暗電流レ
ベルの分だけ桁上げされた高階調の画像信号が出力され
る（ここでの「桁上げ」は、暗電流が画像信号と非相関
なために電力加算値となる）。
【００６２】その結果、黒体温度２０〜２５０℃の撮影
対象について、高階調な画像信号を得ることができる。
また、奇数フィールドと偶数フィールドとにおいて、奇
数行および偶数行における蓄積時間の設定を交互に入れ
替えている。したがって、図３に示したように、重心ず
れδは一切生じず、両フィールドの水平ラインが、イン
ターレースする関係を正確に保つことができる。
【００６３】次に、別の実施形態について説明する。 （第２の実施形態）図９は、第２の実施形態（請求項１
〜４，８〜１０に対応）の駆動タイミングを示す図であ
る。図１０は、第２の実施形態における偶数フィールド
の読み出し動作を説明する図である。
【００６４】なお、第２の実施形態の素子構成について
は、第１の実施形態（図４，図５）と同様なので、ここ
での説明を省略する。まず、図９，図１０を用いて、偶
数フィールドの読み出し動作を説明する。まず、垂直帰
線期間内の時刻ｔ１において、垂直駆動回路１５は電極
φ１に高電位を印加する。すると、奇数行ｇ，ｅ，ｃの
ＰｔＳｉショットキーダイオード１２に蓄積された不要
電荷は、垂直ＣＣＤ１３の電極φ１の下に移送される。
【００６５】次に、垂直帰線期間内の時刻ｔ２におい
て、垂直駆動回路１５は電極φ３に高電位を印加する。
すると、偶数行ｄ，ｆのＰｔＳｉショットキーダイオー
ド１２に蓄積された不要電荷は、垂直ＣＣＤ１３の電極
φ３の下に移送される。この状態で、垂直駆動回路１５
は電極φ１〜φ４を４相駆動して、垂直ＣＣＤ１３上の
不要電荷を逆方向に高速転送する。このように転送され
た不要電荷は、掃き出し線１６から排出される。
【００６６】次に、垂直帰線期間内の時刻ｔ３におい
て、垂直駆動回路１５は、電極φ１およびφ３に高電位
を印加する。すると、全てのＰｔＳｉショットキーダイ
オード１２に蓄積された信号電荷は、垂直ＣＣＤ１３の
電極φ１，φ３の下に一括して移送される。このような
垂直駆動回路１５の動作により、奇数行ｃ，ｅ，ｇから
は、蓄積時間（ｔ３−ｔ１）にわたって蓄積された信号
電荷Ｃ，Ｅ，Ｇが移送される。また、偶数行ｄ，ｆから
は、蓄積時間（ｔ３−ｔ２）にわたって蓄積された信号
電荷Ｄ，Ｆが移送される。
【００６７】次に、垂直駆動回路１５は、電極φ１，φ
３，φ４に中間電位を印加する。すると、これらの電極
φ１，φ３，φ４の下に一連の電位井戸が形成され、こ
の電位井戸内で信号電荷の加算が行われる。垂直帰線期
間が終了すると、垂直駆動回路１５は電極φ１〜φ４を
４相駆動して、垂直ＣＣＤ１３上の信号電荷を正方向に
順次転送する。このように転送された信号電荷は、水平
帰線期間中に水平ＣＣＤ１４に逐一転送され、外部に読
み出される。
【００６８】次に、奇数フィールドの読み出し動作（図
示せず）を説明する。まず、垂直帰線期間内の時刻ｔ１
において、垂直駆動回路１５は電極φ３に高電位を印加
する。すると、偶数行ｄ，ｆのＰｔＳｉショットキーダ
イオード１２に蓄積された不要電荷は、垂直ＣＣＤ１３
の電極φ３の下に移送される。次に、垂直帰線期間内の
時刻ｔ２において、垂直駆動回路１５は電極φ１に高電
位を印加する。すると、偶数行ｃ，ｅ，ｇのＰｔＳｉシ
ョットキーダイオード１２に蓄積された不要電荷は、垂
直ＣＣＤ１３の電極φ３の下に移送される。
【００６９】この状態で、垂直駆動回路１５は電極φ１
〜φ４を４相駆動して、垂直ＣＣＤ１３上の不要電荷を
逆方向に高速転送する。このように転送された不要電荷
は、掃き出し線１６から排出される。
【００７０】次に、垂直帰線期間内の時刻ｔ３におい
て、垂直駆動回路１５は、電極φ１およびφ３に高電位
を印加する。すると、全てのＰｔＳｉショットキーダイ
オード１２に蓄積された信号電荷は、垂直ＣＣＤ１３の
電極φ１，φ３の下に一括して移送される。このような
垂直駆動回路１５の動作により、偶数行ｄ，ｆからは、
蓄積時間（ｔ３−ｔ１）にわたって蓄積された信号電荷
Ｄ，Ｆが移送される。また、奇数行ｃ，ｅ，ｇからは、
蓄積時間（ｔ３−ｔ２）にわたって蓄積された信号電荷
Ｃ，Ｅ，Ｇが移送される。
【００７１】次に、垂直駆動回路１５は、電極φ１〜３
に中間電位を印加する。すると、これらの電極φ１〜３
の下に一連の電位井戸が形成され、この電位井戸内で信
号電荷の加算が行われる。垂直帰線期間が終了すると、
垂直駆動回路１５は電極φ１〜φ４を４相駆動して、垂
直ＣＣＤ１３上の信号電荷を正方向に逐次転送する。こ
のように転送された信号電荷は、水平帰線期間中に水平
ＣＣＤ１４に逐一転送され、外部に読み出される。
【００７２】以上の動作により、第２の実施形態では、
第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さら
に、第２の実施形態に特有な効果としては、奇数行およ
び偶数行の両方について電子シャッタをかけているの
で、黒体温度の一層高い撮影対象を観察できる点であ
る。
【００７３】次に、別の実施形態について説明する。 （第３の実施形態）図１１は、第３の実施形態（請求項
５に対応）を示す図である。図において、シリコンのＮ
型基板３１の上には、Ｐウェル３２を介して、Ｎ型の受
光部３４が形成される。（さらに、暗電流を防ぐため
に、埋め込みホトダイオード構成とする場合には、Ｎ型
の受光部３４の表面にＰ型拡散層を設ける場合があ
る。）また、受光部３４の隣には、分離領域３３を介し
て、垂直ＣＣＤ３６のＮ型拡散層が形成され、垂直ＣＣ
Ｄ３６の上には、絶縁膜を介して電極φ１〜φ４が設け
られる。
【００７４】第３の実施形態における構成上の特徴点
は、受光部３４下部のＰウェル３２がその他の領域に比
べて浅くなっている点である。これによりいわゆる「縦
型オーバーフロードレイン構造」が構成される。なお、
本実施形態では、電荷排出部として縦型オーバーフロー
ドレイン構造を採用しているが、請求項５に記載の発明
は、この構成に限定されるものではない。例えば、電荷
排出部として「横型オーバーフロードレイン構造」など
を採用してもよい。
【００７５】また、Ｎ型基板３１とＰウェル３２との間
には、逆バイアス電圧（図示せず）が印加され、Ｐウェ
ル３２の受光部（Ｎ型）３４の下部は完全に空乏化され
る。一方、受光部３４に信号電荷が蓄積されるに従っ
て、受光部３４の電位は徐々に下がり、最終的には受光
部３４とＰウェル３２との間が順方向にバイアスされ
る。
【００７６】その後、受光部３４からＰウェル３２に漏
れる電荷は、周囲に溢れる前に、Ｎ型基板３１とＰウェ
ル３２との間に印加された逆バイアス電圧により縦方向
に吸い出され、Ｎ型基板３１に吸収される。したがっ
て、第１の実施形態と同様の読み出し動作を実施する際
に、蓄積時間の長い側の受光部３４において、分離領域
３３を超えて信号電荷が垂直ＣＣＤ３６に混入するなど
の不具合を確実に防ぐことが可能となる。
【００７７】次に、別の実施形態について説明する。 （第４の実施形態）図１２は、第４の実施形態（請求項
６に対応）を示す図である。
【００７８】図において、シリコンのＰ型基板４２の上
に、Ｎ型の受光部４４が形成される。さらに、埋め込み
ホトダイオード構成によって暗電流を防ぐために、Ｎ型
の受光部４４の表面に浅いＰ型拡散層４３ａが設けられ
る。このＰ型拡散層４３ａに一部に接して、白金（Ｐ
ｔ）とシリコンの反応で生成される白金シリサイド（Ｐ
ｔＳｉ）とＮ型の受光部４４とからなるショットキー接
合が設けられ、ＰｔＳｉショットキーダイオード４５が
形成される。
【００７９】また、受光部４４の隣には、分離領域４３
を介して、垂直ＣＣＤ４６のＮ型拡散層が形成され、垂
直ＣＣＤ４６の上には、絶縁膜を介して電極φ１〜φ４
が設けられる。第４の実施形態における構成上の特徴点
は、電荷排出経路であるＰ型拡散層４３ａが、ＰｔＳｉ
ショットキー接合を介して、受光部４４に接している点
である。
【００８０】このようなＰｔＳｉショットキー接合のポ
テンシャル障壁は、ＰＮ接合のポテンシャル障壁よりも
低い。そのため、受光部４４に蓄積される信号電荷は、
早い段階でＰｔＳｉショットキーダイオード４５から漏
れ出す。このように漏れ出した電荷は、受光部４４上の
Ｐ型拡散層４３ａとＰ型の分離領域４３とを経てＰ型基
板４２に排出される。
【００８１】したがって、第１の実施形態と同様の読み
出し動作を実施する際に、蓄積時間の長い側の受光部４
４において、分離領域４３を超えて信号電荷が垂直ＣＣ
Ｄ４６に混入するなどの不具合を確実に防ぐことが可能
となる。次に、別の実施形態について説明する。 （第５の実施形態）図１３は、第５の実施形態（請求項
７に対応）を示す図である。
【００８２】図１３において、固体撮像素子５１の画像
出力は、１／２Ｈディレイライン５２の入力端子および
加算器５３の一方の入力端子に入力され、１／２Ｈディ
レイライン５２の遅延出力は、加算器５３の他方の入力
端子に入力される。
【００８３】加算器５３の加算出力は、ルックアップテ
ーブル部５５を介して外部に出力される。なお、請求項
７に記載の発明と第５の実施形態との対応関係について
は、蓄積手段は１／２Ｈディレイライン５２に対応し、
加算手段は加算器５３に対応する。以下、第５の実施形
態における動作を説明する。
【００８４】まず、固体撮像素子５１では、水平１行お
きに異なる蓄積時間で信号電荷を蓄積する。次に、固体
撮像素子５１は、垂直水平方向に倍速で駆動され、倍速
の画像信号が読み出される。１／２Ｈディレイライン５
２は、このような倍速の画像信号を１／２Ｈ（１水平期
間の半分）だけ遅延することにより、１行前の水平ライ
ンを順次出力する。
【００８５】加算器５３は、１行前の水平ラインと現在
の水平ラインとを加算する。ルックアップテーブル部５
５は、加算器５３の加算出力に対し、予め定められた利
得調整を施して外部に出力する。このような動作によ
り、第５の実施形態では、第１の実施形態と同様の効果
を得ることができる。
【００８６】特に、第５の実施形態に特有の効果として
は、水平ラインの加算処理を固体撮像素子５１の外部回
路で実施しているので、既存の固体撮像素子５１をその
まま使用できる点である。次に、別の実施形態について
説明する。 （第６の実施形態）図１４は、第６の実施形態（請求項
７に対応）を示す図である。
【００８７】図１４において、固体撮像素子５６の画像
出力は、１フィールドディレイライン５７の入力端子お
よび加算器５８の一方の入力端子に入力され、１フィー
ルドディレイライン５７の遅延出力は、加算器５８の他
方の入力端子に入力される。加算器５８の加算出力は、
ルックアップテーブル部５９を介して外部に出力され
る。
【００８８】なお、請求項７に記載の発明と第６の実施
形態との対応関係については、蓄積手段は１フィールド
ディレイライン５７に対応し、加算手段は加算器５８に
対応する。以下、第６の実施形態における動作を説明す
る。まず、固体撮像素子５６では、１フィールドおきに
異なる蓄積時間で信号電荷を蓄積する。
【００８９】次に、固体撮像素子５６は、垂直方向に飛
び越し走査を行い、奇数フィールドおよび偶数フィール
ドの画像信号を順次に読み出す。１フィールドディレイ
ライン５７は、このようなフィールド読み出しの画像信
号を１フィールドだけ遅延することにより、１フィール
ド前の画像信号を順次出力する。
【００９０】加算器５８は、１フィールド前の画像信号
と現在の画像信号とを画素単位に加算する。ルックアッ
プテーブル部５９は、加算器５８の加算出力に対し、予
め定められた利得調整を施して外部に出力する。このよ
うな動作により、第６の実施形態では、第１の実施形態
と同様の効果を得ることができる。
【００９１】特に、第６の実施形態に特有の効果として
は、水平ラインの加算処理を固体撮像素子５６の外部回
路で実施しているので、既存の固体撮像素子５６をその
まま使用できる点である。なお、上述した実施形態で
は、ＮＴＳＣ規格などの標準テレビジョンフォーマット
の準拠する場合について説明したが、これに限定される
ものではない。一般的には、フレームレートや撮像素子
の画素数などにかかわらず本発明を適用することが可能
である。
【００９２】また、上述した実施形態では、フィールド
蓄積の場合について説明したが、撮像素子の蓄積動作に
限定されるものではない。例えば、フレーム蓄積をして
もよいし、静止画像の蓄積でもよい。さらに、上述した
実施形態では、不要電荷の電荷量を全て排出する場合に
ついて説明したが、これに限定されるものではない。例
えば、不要電荷の電荷量の一部を排出してもよい。この
ような動作においても、信号電荷の電荷量を適宜に制御
できるのでダイナミックレンジを拡大することが可能と
なる。
【００９３】また、上述した実施形態では、電子シャッ
タ機能を使用する際に、蓄積時間が垂直帰線期間以下に
制限されているが、これに限定されるものではない。例
えば、不要電荷の排出経路を専用に設けることにより、
蓄積時間を垂直帰線期間以上に設定することが可能とな
る。さらに、第１の実施形態では、光電変換部１として
白金シリサイド（ＰｔＳｉ）とシリコンとのショットキ
ー接合を使用しているが、この構成に限定されるもので
はない。例えば、イリジウムシリサイド（ＩｒＳｉ）や
パラジウムシリサイド（ＰｄＳｉ）などの金属シリサイ
ドを使用することもできる。
【００９４】また、第４の実施形態では、白金シリサイ
ド（ＰｔＳｉ）とシリコンとのショットキー接合を余剰
電荷の排出口として使用しているが、この構成に限定さ
れるものではない。一般に、シリコンのＰＮ接合のポテ
ンシャル障壁よりも低いポテンシャル障壁であればよ
い。例えば、このようなポテンシャル障壁としては、イ
ンジウムシリサイド（ＩｎＳｉ）やパラジウムシリサイ
ド（ＰｄＳｉ）などの金属シリサイドとシリコンとのシ
ョットキー接合を使用することができる。
【００９５】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１，８に記
載の発明では、長短２種類の蓄積時間をもつ水平行が混
在した状態で、撮影対象が撮像される。
【００９６】このとき、撮影対象の明るい領域について
は、蓄積時間の比較的短い水平行において高階調に撮像
される。一方、撮影対象の暗い領域については、蓄積時
間の比較的長い水平行において高Ｓ／Ｎおよび高階調に
撮像される。したがって、明暗どちらの撮影対象につい
ても適正に撮像された画像を一度に得ることが可能とな
る。
【００９７】特に、比較的長い蓄積時間側を、最大受光
レベルにおいて光電変換部が飽和する時間まで長くする
ので、撮影対象の特に暗い領域までを高階調に撮像する
ことが可能となる。したがって、撮像装置のダイナミッ
クレンジは暗側に確実に拡大する。また、これら２種類
の水平行が混在して表示されることにより、視覚的にダ
イナミックレンジの広い画像を得ることができる。
【００９８】さらに、混在する水平行の一方を画像内か
ら選択抽出することにより、明暗のどちらか一方につい
て高階調に撮像された画像を簡便に生成することも可能
となる。請求項２，９に記載の発明では、長短２種類の
蓄積時間により得られた水平行がライン加算される。
【００９９】このとき、撮影対象の特に明るい領域につ
いては、飽和レベルの分だけ桁上げされた高階調の信号
電荷を得る。また、撮影対象の特に暗い領域について
は、暗電流レベルの分だけ桁上げされた高階調の信号電
荷を得る。したがって、撮影対象の明暗どちらの領域に
ついても階調つぶれなどが発生しにくく、ダイナミック
レンジが広い画像を得ることができる。
【０１００】さらに、水平行のライン加算が、外部回路
によらず垂直転送路上で容易に実現できるので、撮像装
置の小型化や低コスト化を十分に図ることが可能とな
る。請求項３，１０に記載の発明では、インターレース
走査の奇数フィールドと偶数フィールドとにおいて、水
平行の奇数番目および偶数番目における蓄積時間の設定
を交互に入れ替える。
【０１０１】そのため、両フィールドにおける水平ライ
ンの重心位置は、一方に偏って接近することがなく、図
３（ｃ）に示されるように、重心ずれδが生じない。し
たがって、インターレース走査時の水平ラインがインタ
ーレースする関係を正確に保つことができる。このよう
な効果により、インターレース走査時における垂直解像
度の実効値が低下するという弊害を確実に回避すること
ができる。
【０１０２】また、インターレース表示時に、重心ずれ
δによって微視的な歪みが発生するという弊害を確実に
回避することもできる。請求項４に記載の発明では、光
電変換部を、金属シリサイドとシリコンとのショットキ
ー接合から構成するので、赤外線用の撮像装置を実現す
ることができる。請求項５に記載の発明では、光電変換
部を、シリコンのＰＮ接合から構成するので、可視光線
用の撮像装置を実現することができる。
【０１０３】また、本発明では、光電変換部において信
号電荷が飽和する状態を積極的に利用するが、このよう
な飽和状態において余剰の信号電荷が電荷排出部から排
出されるので、ブルーミングなどの弊害を抑制すること
ができる。請求項６に記載の発明では、電荷排出部が、
ＰＮ接合のポテンシャル障壁よりも小さなポテンシャル
障壁を介して、ＰＮ接合の少なくとも一部の領域に接す
る。
【０１０４】そのため、ＰＮ接合のポテンシャル障壁を
超える以前に、小さなポテンシャル障壁を介して電荷排
出部に信号電荷を円滑に排出することができる。請求項
７に記載の発明では、外部回路を用いて、請求項２とほ
ぼ同様の機能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１，８に記載の発明を説明する図であ
る。
【図２】請求項２，９に記載の発明を説明する図であ
る。
【図３】請求項３，１０に記載の発明を説明する図であ
る。
【図４】第１の実施形態（請求項１〜４，８〜１０に対
応）を示す図である。
【図５】第１の実施形態における画素構成を詳細に示す
図である。
【図６】駆動タイミングを説明する図である。
【図７】第１の実施形態における偶数フィールドの読み
出し動作を説明する図である。
【図８】第１の実施形態における出力特性を示す図であ
る。
【図９】第２の実施形態（請求項１〜４，８〜１０に対
応）の駆動タイミングを示す図である。
【図１０】第２の実施形態における偶数フィールドの読
み出し動作を説明する図である。
【図１１】第３の実施形態（請求項５に対応）を示す図
である。
【図１２】第４の実施形態（請求項６に対応）を示す図
である。
【図１３】第５の実施形態（請求項７に対応）を示す図
である。
【図１４】第６の実施形態（請求項７に対応）を示す図
である。
【図１５】従来の撮像装置の一例を示す図である。
【図１６】電子シャッタ機能を有する撮像装置の出力特
性を示す図である。
【符号の説明】
１ 光電変換部 ２ 垂直転送路 ３ ゲート手段 ４ 水平転送路 ５ 電荷加算手段 １１ Ｐ型基板 １２ ＰｔＳｉショットキーダイオード １３ 垂直ＣＣＤ １４ 水平ＣＣＤ １５ 垂直駆動回路 １６ 掃き出し線 ２１ ガードリング ２２ 分離領域 ２３ シリコン酸化膜 ２４ Ａｌ反射膜 ３１ Ｎ型基板 ３２ Ｐウェル ３３ 分離領域 ３４ 受光部 ３６ 垂直ＣＣＤ ４２ Ｐ型基板 ４３ 分離領域 ４３ａ Ｐ型拡散層 ４４ 受光部 ４５ ＰｔＳｉショットキーダイオード ４６ 垂直ＣＣＤ ５１ 固体撮像素子 ５２ １／２Ｈディレイライン ５３ 加算器 ５５ ルックアップテーブル部 ５６ 固体撮像素子 ５７ １フィールドディレイライン ５８ 加算器 ５９ ルックアップテーブル部 ６１ ＰｔＳｉショットキーダイオード ６２ 垂直ＣＣＤ ６３ 転送ゲート ６４ 水平ＣＣＤ ６６ 出力アンプ ６７ 排出部

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水平垂直方向に配列され、受光量に応じ
    て信号電荷を蓄積する複数の光電変換部と、 前記光電変換部の垂直列ごとに配置され、かつ電荷を垂
    直方向に転送する垂直転送路の群と、 所定の蓄積時間にわたり前記光電変換部に蓄積された信
    号電荷を、前記垂直転送路に移送するゲート手段と、 前記垂直転送路群の転送出力を水平方向に転送する水平
    転送路とを備えた撮像装置において、 前記ゲート手段は、 前記光電変換部の水平行の奇数番目と偶数番目とについ
    て、前記信号電荷の蓄積時間を相異なる長さに制御し、 前記蓄積時間の内で比較的長い側は、 最大受光レベルにおいて前記光電変換部が飽和する時間
    に設定されることを特徴とする撮像装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の撮像装置において、 垂直方向に隣接する前記光電変換部から移送された信号
    電荷を、前記垂直転送路上の電位井戸内で加算する電荷
    加算手段を備えたことを特徴とする撮像装置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の撮像装置において、 前記ゲート手段は、 インターレース走査の奇数フィールドと偶数フィールド
    とにおいて、前記水平行の奇数番目および偶数番目にお
    ける蓄積時間の長さを交互に入れ替えることを特徴とす
    る撮像装置。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の撮像装置において、 前記光電変換部は、 金属シリサイドとシリコンとのショットキー接合から構
    成されることを特徴とする撮像装置。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の撮像装置において、 前記光電変換部は、シリコンのＰＮ接合から構成され、 前記ＰＮ接合に生じる余剰の信号電荷を排出する電荷排
    出部を備えたことを特徴とする撮像装置。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の撮像装置において、 前記電荷排出部は、 前記ＰＮ接合のポテンシャル障壁よりも小さなポテンシ
    ャル障壁を介して、前記ＰＮ接合の少なくとも一部の領
    域に接することを特徴とする撮像装置。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載の撮像装置において、 前記水平転送路の転送出力を水平行ごともしくはフィー
    ルドごとに蓄積する蓄積手段と、 前記水平転送路の転送出力と、前記蓄積手段を介して遅
    延した転送出力とを画素単位に加算する加算手段とを備
    えたことを特徴とする撮像装置。
  8. 【請求項８】 水平垂直方向に配列され、受光量に応じ
    て信号電荷を蓄積する複数の光電変換部と、前記光電変
    換部の垂直列ごとに配置されて電荷を垂直方向に順次転
    送する垂直転送路の群と、前記光電変換部に蓄積された
    信号電荷を前記垂直転送路に移送するゲート手段と、前
    記垂直転送路群の転送出力を水平方向に転送する水平転
    送路とを備えた撮像装置から画像信号を読み出す駆動方
    法において、 前記光電変換部の水平行の奇数番目と偶数番目とについ
    て、相異なる信号蓄積時間で信号電荷を蓄積するステッ
    プと、 前記光電変換部にそれぞれ蓄積された信号電荷を前記ゲ
    ート手段を介して前記垂直転送路に移送するステップ
    と、 前記垂直転送路および前記水平転送路を介して画像信号
    を読み出すステップとを有し、 前記蓄積時間の内で比較的長い側が、最大受光レベルに
    おいて前記光電変換部が飽和する時間に設定されてなる
    ことを特徴とする撮像装置の駆動方法。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載の撮像装置の駆動方法に
    おいて、 垂直方向に隣接する前記光電変換部から移送された信号
    電荷を、前記垂直転送路上の電位井戸内で加算するステ
    ップを有することを特徴とする撮像装置の駆動方法。
  10. 【請求項１０】 請求項８に記載の撮像装置の駆動方法
    において、 インターレース走査の奇数フィールドと偶数フィールド
    とにおいて、前記水平行の奇数番目および偶数番目にお
    ける蓄積時間の長さを交互に入れ替えるステップを有す
    ることを特徴とする撮像装置の駆動方法。
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