JPH11191863A

JPH11191863A - 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、固体撮像素子および固体撮像素子の駆動方法

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Publication number: JPH11191863A
Application number: JP10090151A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kondo; 健一近藤; Toshikazu Yanai; 敏和柳井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-04-02
Filing date: 1998-04-02
Publication date: 1999-07-13
Anticipated expiration: 2018-04-02
Also published as: JP3715781B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＣＣＤ等のセンサ素子を有した固体撮像装置
の駆動方法において、部分読み出しの際の高速化を図
り、カメラ機能の幅を広げる。【解決手段】被写体の光学像に応じた信号電荷をＰＤ
（ホトダイオード）１からＶＣＣＤ（垂直シフトレジス
タ）２に転送し、更にＨＣＣＤ（水平シフトレジスタ）
３に転送して出力アンプ４から出力する。その際、ＶＣ
ＣＤ２とＨＣＣＤ３の間にバッファストレージセル５と
トランスファゲート６を設けて、ＶＣＣＤ２からの信号
電荷を一旦蓄積できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置、固
体撮像装置の駆動方法、固体撮像素子および固体撮像素
子の駆動方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＣＣＤの製造技術の向上からＣＣ
Ｄ画素の高画素化が進んでいる。ここにおいて、有効エ
リア内の特定エリアのみを読み出す方式を採用するもの
が多く製品化されるようになってきており、ビデオムー
ビーカメラやデジタルスチルカメラでは、手振れ防止機
構、電子ズーム機構、液晶ディスプレイへのファインダ
表示などを成立させるのにこのような方式が用いられて
いる。また、オートフォーカス、オートアイリス等のた
めにも部分読み出しが行われており、用途に応じて様々
な部分読み出しのための駆動方式が用いられている。デ
ジタルスチルカメラでは、高画素高品位の通常モード以
外に連写性を重視し、画素数の少ない連写モードのため
に部分読み出しを使うことも行われている。

【０００３】以下に、デジタルスチルカメラにおける上
述の部分読み出しの一例について説明する。

【０００４】図１０は一般的に用いられているインター
ライン型ＣＣＤの構成を示す図である。同図中、１０は
光電変換のためのＰＤ（ホトダイオード）、１１はＰＤ
１０の信号電荷を転送するためのＶＣＣＤ（垂直ＣＣ
Ｄ）で、通常４相駆動構成となっている。１２はＶＣＣ
Ｄ１１から転送されてきた１ラインごとの信号電荷を転
送するＨＣＣＤ（水平ＣＣＤ）、１３はＨＣＣＤ１２か
ら転送されてきた１画素ごとの信号電荷を電圧信号とす
るための出力アンプである。

【０００５】この種のセンサでは、通常、各ＰＤ１０に
蓄積された各信号電荷は隣接するＶＣＣＤ１１に読み出
されて、すぐに上下２画素の信号電荷が加算され、その
後に加算された２ラインを１ラインとして順次ＨＣＣＤ
１２を介して読み出される。同図中に示すように、フィ
−ルド読み出し毎に加算されるラインは前後する（フィ
ールド読み出し）。また、加算しないで全画素が読み出
されることもある（全画素フレーム読み出し）が、この
場合は、まず奇数ラインの全画素が読み出され、その後
に偶数ラインの全画素が読み出される。

【０００６】次にＣＣＤの出力部について説明する。

【０００７】図１１は撮像素子である上記ＣＣＤの出力
部の構成を示す図である。同図中、１０１は２相駆動水
平ＣＣＤの第２相の最終段の転送ゲートであり、このゲ
ートのＨｉｇｈ、Ｌｏｗによって信号電荷は次段の出力
ゲート１０２（通常センサ内部で一定電位にされてい
る）を介してフローティングディフュージョン１０３に
転送される。このフローティングディフュージョンゲー
トに転送された信号電荷は、そのフローティングディフ
ュージョンゲート電位に応じて出力アンプ１０６により
電圧として出力される。出力アンプ１０６は、通常、ソ
ースフォロワで構成されている。

【０００８】１０４はリセットゲートで、フローティン
グディフュージョン１０３に信号電荷を蓄えるときの壁
として機能したり、リセットドレイン１０５にフローテ
ィングディフュージョン１０３内の信号電荷を掃き捨て
るためにＨｉｇｈ、Ｌｏｗとなる。

【０００９】図１２，図１３は上述の各部の動きと出力
信号の関係を示す図であり、図１２は図１１の各部のポ
テンシャルプロフィール、図１３は水平転送ＣＣＤの第
２相ゲートに加えられるパルス（ΦＨ２）とリセットゲ
ートパルス（ΦＲ）と出力電圧（Ｖｃｃｄｏｕｔ）のタ
イミングチャートをそれぞれ示している。

【００１０】これらの図からわかるように、各画素の信
号電荷の読み出し（ｔｓ）前に必ずフローティングディ
フュージョンゲートが無信号電荷時の出力が読み出され
る（ｔｒ）。以下、図のｔｒの期間をリセット期間、ｔ
ｆの期間をフィールドスルー期間、この時の出力信号レ
ベルをフィールドスルーレベル、ｔｓの期間を画像信号
期間、この時の出力信号レベルを画像信号レベルと呼
ぶ。

【００１１】ここで注意を要するのは、ＣＣＤの読み出
し周波数に関してであるが、通常、ＣＣＤの読み出し周
波数の上限はアンプの性能で制限されている。図１２，
図１３に示すような出力は、ＣＣＤの外部で相関二重サ
ンプリング（ＣＤＳ）された上でアンプされる。このた
め、出力波形のフィールドスルーレベルと画像信号レベ
ルが安定に出力されている期間は充分なければならな
い。

【００１２】また、水平駆動パルス、リセットパルスの
立ち上がり、立ち下がり時の揺れ分の影響も避けなけれ
ばならない。更に、出力アンプの周波数特性の制約もあ
る。これらの制約のために現行のＣＣＤの読み出し周波
数は１０ＭＨｚ前後となっている。ただし、ＨＣＣＤの
画像を扱う上で必要な転送効率の確保できる周波数での
駆動はこれよりも高く、数倍の周波数での駆動が可能で
ある。

【００１３】次に、９６０×６００画素のセンサで中央
の６４０×４８０画素の領域のみを取り出す場合の例を
図１４を用いて説明する。この画素サイズのセンサで
は、フィールド読み出しでもフレーム読み出しでも１フ
ィールドの読み出しライン数は３００ラインとなる（フ
ィールド読み出しでは加算された２ラインが１ラインと
なり、全画素読み出しでは間引かれた偶数か奇数のみの
ラインとなる）。

【００１４】通常はこの場合、ＰＤの信号電荷をＶＣＣ
Ｄに読み出した（ｔ１）直後（フィールド読み出しの場
合は直ちに２画素の加算がなされるが、その直後）高速
にＶＣＣＤを高速に駆動して３０ライン分の電荷をＨＣ
ＣＤを介してドレインにはき捨てる（ｔ２）。ビデオカ
メラであれば垂直ブランキング期間内にこの動作が行わ
れる。

【００１５】そして、この時の駆動パルスの周波数は正
常な転送効率を保つ必要があることから３００ＫＨｚか
ら４００ＫＨｚ程度とされている。また垂直転送電極は
容量が大きくなり、この程度の駆動速度しか出せないの
である。

【００１６】また、ドレインはＨＣＣＤに水平に設けら
れる場合もあり、ＨＣＣＤの後段に設けられる場合もあ
り、更に出力アンプ部に構成されるドレインでもって代
用されることもある。したがって、図ではｔ２の期間に
ＨＣＣＤの転送パルスが駆動しているように示されてい
るが、これをとめたままにする方法もとられている。そ
して、その直後にＨＣＣＤ内に残るはき残り電荷を読み
出すためのＨＣＣＤの高速転送（通常数十ＭＨｚ）が行
われる（ｔ３）。

【００１７】また、３０ラインの垂直高速転送とＨＣＣ
Ｄのクリア動作の後は、水平同期信号に基づいて、２４
０ラインが順次１ライン毎に読み出される（ｔ４）。し
たがって、ビデオカメラの場合、ＨＣＣＤは９６０画素
であれば１６ＭＨｚ位で駆動されることになる。そし
て、１ライン中の情報はメモリをバッファとして中央の
６４０画素がビデオ信号に合わせて読み出される。２４
０ラインの読み出し後，残りの３０ライン分が高速に吐
き出される（ｔ５）。この時の動作も前段の３０ライン
と同様完全に転送すべく３００ＫＨｚから４００ＫＨｚ
の駆動速度でＶブランキング期間内に行われる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来例における部分読み出し方式にあっては、次
のような問題点があった。

【００１９】（１）不要となる前段と後段のラインは全
画素はき捨てされるが、信号が読み出されるラインにお
いては、必要としない両横の画素を含む全画素の信号電
荷を読み出さなければならない。したがって、水平読み
出しの速度の制限でもって水平画素数がきまってしま
う。現行では、水平読み出しの速度は十数ＭＨｚであ
り、したがって１０００画素程度が上限となる。また、
不要電荷読み出しのロスタイムを補うために外部メモリ
をバッファとすることになる。

【００２０】（２）上記（１）の制約はビデオカメラに
関してであるが、例えばデジタルスチルカメラあるいは
ＰＣ（パーソナルコンピュータ）用カメラにおいては、
速度の制約はビデオカメラに比べて自由度はあるという
ものの、部分画像取り込みにおける高速度化のニーズは
存在する。したがって、従来例における不要画素部の読
み出し時間はこのような用途においても高速部分読み出
しの高速化の障害となる。

【００２１】（３）さらに、従来のビデオレートに拘束
された垂直・水平ブランキングは、高速に画像を読み出
すことが必要な用途のあるデジタルスチルカメラでは、
無駄な時間であった。また、静止画を取り込むデジタル
スチルカメラでは、シャッタを押してから、画像を読み
出すまでの時間を短くする要求があり、測光動作として
もフレームレートを上げた読み出しが求められる。

【００２２】本発明は、上記のような問題点に対処する
ためになされたもので、センサ素子の部分読み出しの高
速化を可能とする構成とその駆動方式を提供すること
で、デジタルスチカメラの部分読み出し時の高速連写速
度、ファインダ表示こま数および測光動作速度を増加す
ることを目的としている。

【００２３】また、ビデオムービーカメラにおいては、
ＨＣＣＤの転送速度を上げずに部分読み出し画像の表示
を行うことを可能とするものである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る固体撮像装
置、固体撮像装置の駆動方法、固体撮像素子および固体
撮像素子の駆動方法は、次のように構成したものであ
る。

【００２５】（１）被写体の光学像に応じた信号電荷を
蓄積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、該
垂直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平シ
フトレジスタとよりなる固体撮像装置の駆動方法におい
て、水平シフトレジスタの行の読み出し時に、一部分の
連続する画素群を水平無効画素領域とし、他の一部分の
連続する画素群を水平有効画素領域とし、かつ、前記水
平無効画素領域の読み出し駆動中に、水平１行分の信号
電荷を垂直シフトレジスタから水平シフトレジスタに転
送するようにした。

【００２６】（２）上記（１）の構成において、固体撮
像装置は垂直シフトレジスタと水平シフトレジスタとの
間に電荷を一旦蓄積するためのバッファストレージ手段
を有する撮像装置とした。

【００２７】（３）上記（１）の構成において、水平シ
フトレジスタの駆動速度が水平有効画素領域を読み出す
ときと水平無効画素領域を読み出すときとで異なり、該
水平無効画素領域の読み出し速度を該水平有効画素領域
の読み出し速度より遅く読み出すようにした。

【００２８】（４）被写体の光学像に応じた信号電荷を
蓄積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、該
垂直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平シ
フトレジスタとよりなる固体撮像装置の駆動方法におい
て、水平シフトレジスタの行の読み出し時に、一部分の
連続する画素群を水平無効画素領域とし、他の一部分の
連続する画素群を水平有効画素領域とし、かつ、前記水
平有効画素領域の読み出し終了直後に、水平１行分の信
号電荷を垂直シフトレジスタから水平シフトレジスタに
転送するようにした。

【００２９】（５）上記（４）の構成において、固体撮
像装置は垂直シフトレジスタと水平シフトレジスタとの
間に電荷を一旦蓄積するためのバッファストレージ手段
を有する撮像装置とした。

【００３０】（６）被写体の光学像に応じた信号電荷を
蓄積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、該
垂直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平シ
フトレジスタとよりなる固体撮像装置の駆動方法におい
て、水平シフトレジスタの１行の一部分の連続する画素
群を有効画素領域とし、該有効画素領域の前と後の連続
する画素領域をそれぞれ前段無効画素領域と後段無効画
素領域とし、水平シフトレジスタ内で前ラインの該後段
無効画素領域と次段の前段無効画素領域が加算されるよ
うに垂直シフトレジスタから水平シフトレジスタに電荷
転送するようにした。

【００３１】（７）上記（６）の構成において、固体撮
像装置は垂直シフトレジスタと水平シフトレジスタとの
間に電荷を一旦蓄積するためのバッファストレージ手段
を有する撮像装置とした。

【００３２】（８）被写体の光学像に応じた信号電荷を
蓄積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、該
垂直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平シ
フトレジスタと、該水平シフトレジスタにそって水平シ
フトレジスタの飽和容量をこえる電荷を掃き捨てるため
の水平ドレインと、該水平シフトレジスタと水平ドレイ
ンの間のゲート電極によりポテンシャルのバリアの高さ
を変えることのできる水平ゲートよりなる固体撮像装置
の駆動方法であって、前記水平ゲート電極に加えられる
電圧が前記水平シフトレジスタの転送速度により変えら
れるようにした。

【００３３】（９）水平垂直方向に配列された複数の画
素の信号を順次読み出すことのできる固体撮像素子を備
えた固体撮像装置において、水平方向の読み出しクロッ
ク期間のうち、画像信号として利用しない期間に、垂直
方向のクロックの一部あるいは全部を重ねて動作させる
ようにした。

【００３４】（１０）水平垂直方向に配列された複数の
画素の信号を順次読み出すことができるとともに、画素
の信号電荷を排出することのできる固体撮像素子を備え
た固体撮像装置において、水平方向の読み出しクロック
期間のうち、画像信号として利用しない期間に、画素の
信号電荷を排出するパルスの一部あるいは全部を重ねて
動作させるようにした。

【００３５】（１１）水平垂直方向に配列された複数の
画素の信号を順次読み出すことのできる固体撮像素子の
全撮像領域のうちの一部の領域のみを有効撮像領域とし
て出力する固体撮像装置において、有効撮像領域周辺の
無効撮像領域の出力の信号同士を重ね読みして出力する
ようにした。

【００３６】（１２）上記（１１）の固体撮像装置にお
いて、全撮像領域のうち有効撮像領域より上側および下
側にある無効撮像領域の出力の信号同士を重ね読みして
出力するか、あるいは、全撮像領域のうち有効撮像領域
より右側および左側にある無効撮像領域の出力の信号同
士を重ね読みして出力するようにした。

【００３７】（１３）上記（１１）の固体撮像装置にお
いて、有効撮像領域周辺の無効撮像領域の出力の信号同
士を重ね読みして出力する場合に、画像信号として利用
しない期間に、垂直方向のクロックの一部あるいは全部
を重ねて動作させるようにした。

【００３８】（１４）上記（１１）の固体撮像装置にお
いて、画素の信号電荷を排出する機能を持つこと、およ
び、有効撮像領域周辺の無効撮像領域の出力の信号同士
を重ね読みして出力する場合に、画像信号として利用し
ない期間に、画素の信号電荷を排出するクロックの一部
あるいは全部を重ねて動作させるようにした。

【００３９】（１５）上記（１２）の固体撮像装置にお
いて、全撮像領域のうち有効撮像領域より右側および左
側にある無効撮像領域の出力の信号同士を重ね読みして
出力する場合に、水平方向の読み出しクロック期間のう
ち、画像信号として利用しない期間に、垂直方向のクロ
ックの一部あるいは全部を重ねて動作させるようにし
た。

【００４０】（１６）上記（１２）の固体撮像装置にお
いて、画素の信号電荷を排出する機能を持つこと、およ
び、全撮像領域のうち有効撮像領域より右側および左側
にある無効撮像領域の出力の信号同士を重ね読みして出
力する場合に、水平方向の読み出しクロック期間のう
ち、画像信号として利用しない期間に、画素の信号電荷
を排出するパルスの一部あるいは全部を重ねて動作させ
るようにした。

【００４１】（１７）上記（９），（１０），または
（１２）の固体撮像装置において、前記固体撮像素子
が、画素の信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直電
荷伝送素子と、前記複数の垂直電荷転送素子の一方に接
続し、転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水
平電荷転送素子から構成されていることとした。

【００４２】（１８）各画素に蓄積された電荷を垂直方
向に転送するための複数列に構成された垂直電荷転送素
子と、電荷を水平方向に転送するための水平電荷転送素
子と、上記垂直電荷転送素子と上記水平電荷転送素子の
間に設けられた予め定められた第１の領域から必要な信
号電荷を読み出すとともに第２の領域から得られた電荷
を無効にするためのバッファストレージ素子とにより構
成されるようにした。

【００４３】（１９）上記（１８）の構成において、上
記無効は上記バッファストレージ素子と水平シフトレジ
スタを協動させて上記第２の領域から得られた電荷を排
出することであるようにした。

【００４４】（２０）上記（１８）または（１９）の構
成において、上記無効は第２の領域の電荷を加算してか
ら排出することであるようにした。

【００４５】（２１）各画素に蓄積された電荷を垂直方
向に転送するための複数列に構成された垂直電荷転送素
子と、電荷を水平方向に転送するための水平電荷転送素
子と、上記垂直電荷転送素子と上記水平電荷転送素子の
間に設けられたバッファストレージ素子とにより構成さ
れる固体撮像素子において、予め定められた第１の領域
から必要な信号電荷を読み出すとともに上記第２の領域
から得られた電荷を無効にするようにした。

【００４６】（２２）上記（２１）の構成において、第
２の領域が第１の領域に隣接した２つの領域のうちの少
なくとも一方に存在するものとした。

【００４７】（２３）各画素に蓄積された電荷を垂直方
向に転送するための複数列に構成された垂直電荷転送素
子と、電荷を水平方向に転送するための水平電荷転送素
子と、上記垂直電荷転送素子と上記水平電荷転送素子の
間に設けられた予め定められたゲート素子とにより構成
されるようにした。

【００４８】（２４）上記（２３）の構成において、ゲ
ート素子は、第１の領域から必要な信号電荷を読み出す
とともに第２の領域から得られた電荷を無効にするため
の素子であるようにした。

【００４９】（２５）各画素に蓄積された電荷を垂直方
向に転送するための複数列に構成された垂直電荷転送素
子と、電荷を水平方向に転送するための水平電荷転送素
子と、上記垂直電荷転送素子と上記水平電荷転送素子の
間に設けられたゲート素子とにより構成される固体撮像
素子において、予め定められた第１の領域から必要な信
号電荷を読み出すとともに第２の領域から得られた電荷
を無効にするように読み出すようにした。

【００５０】（２６）上記（２５）の構成において、第
２の領域が第１の領域に隣接した２つの領域のうちの少
なくとも一方に存在するものとした。

【００５１】（２７）各画素に蓄積された電荷を垂直方
向に転送するための複数列に構成された垂直電荷転送素
子と、電荷を水平方向に転送するための水平電荷転送素
子とにより構成される固体撮像素子において、予め定め
られた第１の領域から必要な信号電荷を読み出すととも
に上記第２の領域から得られた電荷を無効にするように
読み出すようにした。

【００５２】（２８）上記（２７）の構成において、第
２の領域が第１の領域に隣接した２つの領域のうちの少
なくとも一方に存在するものとした。

【００５３】（２９）被写体の光学像に応じた信号電荷
を蓄積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、
該垂直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平
シフトレジスタと、該水平シフトレジスタよりの信号電
荷を逐次電圧信号に変えるための出力手段とを有し、前
記垂直シフトレジスタと前記水平シフトレジスタとの間
に第１の領域から必要な信号電荷を読み出すとともに第
２の領域から得られた電荷を無効にするためのバッファ
ストレージ手段を備えた。

【００５４】（３０）上記（２９）の構成において、バ
ッファストレージ手段は電荷を一旦蓄積しておくバッフ
ァウエルと該バッファウエルと水平シフトレジスタの間
のゲートの機能を持つバッファゲートとにより構成さ
れ、該バッファウエルと該バッファゲートは別々の電極
により制御されるようにした。

【００５５】（３１）上記（２９）または（３０）の構
成において、水平シフトレジスタの行の読み出し時に、
一部分の連続する画素群を無効画素領域とし、他の一部
分の連続する画素群を有効画素領域とし、かつ垂直シフ
トレジスタの信号電荷転送のための駆動と該垂直シフト
レジスタからバッファストレージ手段への信号電荷転送
のための駆動を前記無効画素領域の出力手段への転送中
に行うようにした。

【００５６】（３２）上記（２９）または（３０）の構
成において、水平シフトレジスタの行の読み出し時に、
一部分の連続する画素群を無効画素領域とし、他の一部
分の連続する画素群を有効画素領域とし、かつ有効画素
領域の全画素の読み出しが終了した直後にバッファスト
レージ手段の信号電荷を水平シフトレジスタへ転送する
ようにした。

【００５７】（３３）被写体の光学像に応じた信号電荷
を蓄積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、
該垂直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平
シフトレジスタと、該水平シフトレジスタよりの信号電
荷を逐次電圧信号に変えるための出力手段とを有し、前
記垂直シフトレジスタと前記水平シフトレジスタとの間
に第１の領域から必要な信号電荷を読み出すとともに第
２の領域から得られた電荷を無効にするためのバッファ
ストレージ手段を備えた固体撮像装置の駆動方法におい
て、水平シフトレジスタの行の読み出し時に、一部分の
連続する画素群を無効画素領域とし、他の一部分の連続
する画素群を有効画素領域とし、かつ垂直シフトレジス
タの信号電荷転送のための駆動と該垂直シフトレジスタ
からバッファストレージ手段への信号電荷転送のための
駆動を前記無効画素領域の出力手段への転送中に行うよ
うにした。

【００５８】（３４）上記（３３）の構成において、バ
ッファストレージ手段は電荷を一旦蓄積しておくバッフ
ァウエルと該バッファウエルと水平シフトレジスタの間
のゲートの機能を持つバッファゲートとにより構成さ
れ、該バッファウエルと該バッファゲートは別々の電極
により制御するようにした。

【００５９】（３５）被写体の光学像に応じた信号電荷
を蓄積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、
該垂直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平
シフトレジスタと、該水平シフトレジスタよりの信号電
荷を逐次電圧信号に変えるための出力手段とを有し、前
記垂直シフトレジスタと前記水平シフトレジスタとの間
に第１の領域から必要な信号電荷を読み出すとともに第
２の領域から得られた電荷を無効にするためのバッファ
ストレージ手段を備えた固体撮像装置の駆動方法におい
て、水平シフトレジスタの行の読み出し時に、一部分の
連続する画素群を無効画素領域とし、他の一部分の連続
する画素群を有効画素領域とし、かつ有効画素領域の全
画素の読み出しが終了した直後にバッファストレージ手
段の信号電荷を水平シフトレジスタへ転送するようにし
た。

【００６０】（３６）上記（３５）の構成において、バ
ッファストレージ手段は電荷を一旦蓄積しておくバッフ
ァウエルと該バッファウエルと水平シフトレジスタの間
のゲートの機能を持つバッファゲートとにより構成さ
れ、該バッファウエルと該バッファゲートは別々の電極
により制御するようにした。

【００６１】（３７）被写体の光学像に応じた信号電荷
を蓄積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、
該垂直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平
シフトレジスタと、該水平シフトレジスタよりの信号電
荷を逐次電圧信号に変えるための出力手段とを有し、前
記垂直シフトレジスタと前記水平シフトレジスタとの間
にゲートを備えた。

【００６２】（３８）被写体の光学像に応じた信号電荷
を蓄積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、
該垂直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平
シフトレジスタと、該水平シフトレジスタよりの信号電
荷を逐次電圧信号に変えるための出力手段とを有し、前
記水平シフトレジスタの１行の信号電荷転送期間内にお
いて部分的に転送速度を変えるとともに、前記出力手段
は電圧出力として変換する信号電荷を蓄積するための領
域と該領域に蓄積された電荷を排出するためのリセット
ゲート及びリセットドレインとよりなり、水平シフトレ
ジスタの一方の転送速度において前記リセットゲートは
開放状態に保持されるようにした。

【００６３】（３９）上記（３７）の構成において、水
平シフトレジスタの行の読み出し時に、一部分の連続す
る画素群を無効画素領域とし、他の一部分の連続する画
素群を有効画素領域とし、かつ垂直シフトレジスタの信
号電荷転送のための駆動を前記無効画素領域の出力手段
への転送中に行うようにした。

【００６４】（４０）上記（３７）の構成において、水
平シフトレジスタの行の読み出し時に、一部分の連続す
る画素群を無効画素領域とし、他の一部分の連続する画
素群を有効画素領域とし、かつ有効画素領域の全画素の
読み出しが終了した直後に垂直シフトレジスタの信号電
荷を水平シフトレジスタへ転送するようにした。

【００６５】（４１）被写体の光学像に応じた信号電荷
を蓄積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、
該垂直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平
シフトレジスタと、該水平シフトレジスタよりの信号電
荷を逐次電圧信号に変えるための出力手段とを有し、前
記垂直シフトレジスタと前記水平シフトレジスタとの間
にゲートを備えた固体撮像装置の駆動方法において、水
平シフトレジスタの行の読み出し時に、一部分の連続す
る画素群を無効画素領域とし、他の一部分の連続する画
素群を有効画素領域とし、かつ垂直シフトレジスタの信
号電荷転送のための駆動を前記無効画素領域の出力手段
への転送中に行うようにした。

【００６６】（４２）被写体の光学像に応じた信号電荷
を蓄積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、
該垂直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平
シフトレジスタと、該水平シフトレジスタよりの信号電
荷を逐次電圧信号に変えるための出力手段とを有し、前
記垂直シフトレジスタと前記水平シフトレジスタとの間
にゲートを備えた固体撮像装置の駆動方法において、水
平シフトレジスタの行の読み出し時に、一部分の連続す
る画素群を無効画素領域とし、他の一部分の連続する画
素群を有効画素領域とし、かつ有効画素領域の全画素の
読み出しが終了した直後に垂直シフトレジスタの信号電
荷を水平シフトレジスタへ転送するようにした。

【００６７】（４３）被写体の光学像に応じた信号電荷
を蓄積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、
該垂直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平
シフトレジスタと、該水平シフトレジスタよりの信号電
荷を逐次電圧信号に変えるための出力手段とを有した固
体撮像装置の駆動方法において、前記水平シフトレジス
タの１行の信号電荷転送期間内において部分的に転送速
度を変えるとともに、前記出力手段は電圧出力として変
換する信号電荷を蓄積するための領域と該領域に蓄積さ
れた電荷を排出するためのリセットゲート及びリセット
ドレインとよりなり、水平シフトレジスタの一方の転送
速度において前記リセットゲートは開放状態に保持され
るようにした。

【００６８】（４４）被写体の光学像に応じた信号電荷
を蓄積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、
該垂直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平
シフトレジスタと、該水平シフトレジスタよりの信号電
荷を逐次電圧信号に変えるための出力手段とを有し、前
記垂直シフトレジスタと前記水平シフトレジスタとの間
に該垂直シフトレジスタからの信号電荷を一旦蓄積して
おくためのバッファストレージ手段を備えた固体撮像装
置の駆動方法において、水平シフトレジスタの行の読み
出し時に、一部分の連続する画素群を無効画素領域と
し、他の一部分の連続する画素群を有効画素領域とし、
かつ垂直シフトレジスタの信号電荷転送のための駆動と
該垂直シフトレジスタからバッファストレージ手段への
信号電荷転送のための駆動を前記無効画素領域の出力手
段への転送中に行うようにした。

【００６９】（４５）被写体の光学像に応じた信号電荷
を蓄積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、
該垂直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平
シフトレジスタと、該水平シフトレジスタよりの信号電
荷を逐次電圧信号に変えるための出力手段とを有し、前
記垂直シフトレジスタと前記水平シフトレジスタとの間
に該垂直シフトレジスタからの信号電荷を一旦蓄積して
おくためのバッファストレージ手段を備えた固体撮像装
置の駆動方法において、水平シフトレジスタの行の読み
出し時に、一部分の連続する画素群を無効画素領域と
し、他の一部分の連続する画素群を有効画素領域とし、
かつ有効画素領域の全画素の読み出しが終了した直後に
バッファストレージ手段の信号電荷を水平シフトレジス
タへ転送するようにした。

【００７０】（４６）被写体の光学像に応じた信号電荷
を蓄積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、
該垂直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平
シフトレジスタと、該水平シフトレジスタよりの信号電
荷を逐次電圧信号に変えるための出力手段とを有し、前
記垂直シフトレジスタと前記水平シフトレジスタとの間
に該垂直シフトレジスタからの信号電荷を一旦蓄積して
おくためのバッファストレージ手段を備えた固体撮像装
置において、水平シフトレジスタの行の読み出し時に、
一部分の連続する画素群を無効画素領域とし、他の一部
分の連続する画素群を有効画素領域とし、かつ垂直シフ
トレジスタの信号電荷転送のための駆動と該垂直シフト
レジスタからバッファストレージ手段への信号電荷転送
のための駆動を前記無効画素領域の出力手段への転送中
に行うようにした。

【００７１】（４７）被写体の光学像に応じた信号電荷
を蓄積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、
該垂直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平
シフトレジスタと、該水平シフトレジスタよりの信号電
荷を逐次電圧信号に変えるための出力手段とを有し、前
記垂直シフトレジスタと前記水平シフトレジスタとの間
に該垂直シフトレジスタからの信号電荷を一旦蓄積して
おくためのバッファストレージ手段を備えた固体撮像装
置において、水平シフトレジスタの行の読み出し時に、
一部分の連続する画素群を無効画素領域とし、他の一部
分の連続する画素群を有効画素領域とし、かつ有効画素
領域の全画素の読み出しが終了した直後にバッファスト
レージ手段の信号電荷を水平シフトレジスタへ転送する
ようにした。

【００７２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例につ
いて図１〜図９を用いて説明する。

【００７３】図１は本発明に係る撮像素子（ＣＣＤ）の
構成を示す図である。同図において、１は光電変換素子
であるＰＤ（ホトダイオード）、２はＰＤ１の信号電荷
を転送するための複数の垂直シフトレジスタであるＶＣ
ＣＤ（垂直ＣＣＤ）で、通常４相駆動構成となってい
る。そして、これらのＰＤ１とＶＣＣＤ２で構成される
有効エリアは、従来例のセンサと同様である。

【００７４】３は上記有効エリアに蓄積された画像信号
電荷を１ラインごとに転送する水平シフトレジスタであ
るＨＣＣＤ（水平ＣＣＤ）、４はＨＣＣＤ３から転送さ
れてきた１画素ごとの信号電荷を電圧信号とするための
出力アンプ（出力手段）であり、これらも従来例と異な
るところはない。

【００７５】本センサが従来例と異なるのは、ＶＣＣＤ
２からの１ライン分の信号電荷をＨＣＣＤ３へ転送する
までの間に一旦蓄積しておくバッファストレージセル
（ＢＳセル）５と、このバッファストレージセル５とＨ
ＣＣＤ３の間のトランスファゲート（ＴＧ）６が設けら
れたことにある。

【００７６】なお、上記ＨＣＣＤ３はＶＣＣＤ２の片端
に構成され、ＶＣＣＤ２の信号電荷を１行あるいはｎ
（正の整数）行の信号電荷として転送する。

【００７７】図２、図３、及び図６、図７は本センサの
部分読み出し動作を説明するための駆動タイミングを示
す図である。図２は１フィールド中の動作を示し、図３
はそのうちの高速垂直電荷はき捨て動作中のタイミン
グ、また図６は有効ライン部の読み出しタイミング、図
７は有効ライン読み出しモード時のＢＳとＴＧのタイミ
ングをそれぞれ示している。

【００７８】図４、図５及び図８はそれぞれに対応する
ＶＣＣＤ２の最終部からＢＳセル、ＴＧを通ってＨＣＣ
Ｄ３へ至るところの断面構成と、それぞれの部分の各動
作を説明するためのポテンシャル図であり、図４、図５
は図３に相当する高速垂直電荷はき捨て動作時のポテン
シャルプロフィールを示し、図８は図６の有効ライン部
の読み出し時のポテンシャルプロフィールを示してい
る。

【００７９】また、図９は有効ライン部の読み出し時の
不要画素はき捨て時間短縮の方法を説明するための概念
図である。ここでは、デジタルスチルカメラに使用され
る場合の本センサの部分読み出しについて説明する。な
おここでは、１２８０×９６０画素のセンサで中央の６
４０×４８０画素のみを読み出す。

【００８０】デジタルカメラの場合、ビデオ信号フォー
マットの制約はなく、最短時間での取り込みが要求され
るだけである。まず、ＰＤからＶＣＣＤへの信号電荷の
読み出しが行われ、従来と同様に前段の１２０ラインの
はき捨てが行われる（図２のＴｖｃ及び図３〜図５参
照）。この動作の最短動作時間は、垂直転送部の最大転
送速度によることは従来例での説明で述べたところであ
る。また、ＶＣＣＤ、ＨＣＣＤの転送は従来例と同様で
ある。

【００８１】ＢＳ及びＴＧは、図３に示す（１）か
（２）の何れかの方法がとられる。

【００８２】（１）では、ＢＳはＶ１と同相、ＴＧはＶ
２と同相とされる（ＴＧはＢＳと同相にしても良い）。

【００８３】（２）では、ＢＳとＴＧは中間的なポテン
シャルとなるような適当なＤＣバイアスが加えられる。
このとき、図示のようにＢＳとＴＧは適度なポテンシャ
ルの差が設けられる。

【００８４】１２０ラインのはき出し終了時には、１２
１ライン目の信号電荷がＢＳ下に蓄積された状態となる
ようにされる。そして、１２２ライン目の信号電荷はＶ
ＣＣＤの最終段のＶ１、Ｖ２電極下まで送られる。

【００８５】次に、１２０ラインのはき出し終了後の必
要なラインの読み出しについて説明する（図２のＴｒ）
。

【００８６】１２０ラインの高速Ｖ転送終了後、ＨＣＣ
Ｄ内の不要電荷（高速はき捨て時に生じた捨て残り電
荷）を捨てるべく、ＨＣＣＤは１２８０段以上の転送パ
ルスが加えられる（Ｔｈｃ）。その動作が終了した（こ
こまでを前段高速垂直電荷はき捨てモードとする）後、
ＴＧゲートが開く（つまりＴＧゲート電極がＬｏｗから
Ｈｉｇｈに変化する）と同時に、ＢＳ電極をＨｉｇｈか
らＬｏｗとすることでＢＳ電極下の１２１ライン目の電
荷がＴＧ電極下を通過してＨＣＣＤに蓄積される。

【００８７】上記ＨＣＣＤへの電荷転送が終了すると、
ＴＧゲートが閉じられ（つまりＴＧゲート電極がＨｉｇ
ｈからＬｏｗに変化する）、ＢＳ電極もＨｉｇｈに戻さ
れる（図６のＴｔ、図７参照）。このとき図７に示すよ
うに、ＴＧに対してＢＳがやや遅れるタイミング望まし
い。

【００８８】そしてＢＳ、ＴＧの動作終了後、ＨＣＣＤ
は通常読み出しよりも高いクロック周波数（画像を劣化
させない水平転送効率の上限の周波数に近付けられる）
で３２０段の転送を行う（仮に３０ＭＨｚで駆動したと
してもこの動作は１０μＳ程度で終了する）。

【００８９】このとき、リセットゲートは開かれたまま
とされるので、転送された電荷は直ちにリセットドレイ
ンに排出される。したがって、出力アンプからの出力レ
ベルはリセットレベルを中心に水平転送クロックに同期
して揺れることとなる。ここでリセットゲートを開きっ
ぱなしとするのは、高速電荷クリアと消費電力の節減を
目的とするためである。

【００９０】そして、この期間にＶＣＣＤの各第１、２
電極下にある各ラインの信号電荷はそれぞれ次段の第
１、２電極下へ転送される。この時間は垂直転送電極の
面積が広いことから容量が高いために、数μＳから１０
数μＳを要することとなる。この転送によってＶＣＣＤ
の最終段の第１、２電極下の１２２ライン目の信号電荷
は、ＢＳ電極下に転送されて蓄積される（図６のＴ
ｃ）。

【００９１】通常、このように垂直転送電極を駆動する
とＣＣＤ出力アンプ及びＣＣＤ外部のアナログ信号処理
系に大きなノイズが乗ってしまう。このため、このよう
な転送は通常ビデオでは水平ブランキング期間内に行
う。本実施例の固体撮像装置では、ノイズが問題となら
ない不要電荷読み出し期間にこれを同時に行うことがで
きる。このことが可能となることで、部分読み出し時の
時間読み出し時間を短縮することができる。そして、こ
れを可能としているのが、本実施例のＢＳ電極とＴＧ電
極で構成されるバッファストレージラインである。

【００９２】次に、上記水平前段の３２０画素の電荷が
捨てられると、その後第１２１ライン目の中央の有効画
素の６４０画素の読み出しが通常の読み出しタイミング
で行われる（図６のＴｏ）。そして、有効画素最後の６
４０ライン目が出力された直後にＴＧが開口されて、第
１２２ラインの全画素の電荷が下段のＨＣＣＤに転送さ
れ、ＴＧのゲートは再び閉じられる（図６のＴｔ２）。
これらの動作は、ＢＳ、ＴＧ電極とも極めて容量の低い
ことから高速な駆動が可能であり、数１０ｎｓもあれば
充分である。

【００９３】上記の動作完了後に、ＢＳゲート下のウエ
ルは空のウエルとなっている。ここで、ＨＣＣＤの前段
の３２０段には１２１ライン目の後段３２０画素分の信
号電荷と１２２ライン目の前段３２０画素が加算される
こととなる。しかし、これはともにはき捨てられるべき
信号電荷であるので、この時点で加算されることに問題
はない（図９概念図参照）。

【００９４】ここで、上記した従来構造のセンサの場合
は、ＢＳゲート下からのＨＣＣＤへの転送よりも時間は
かかるが、ＶＣＣＤの最終段から直接ＨＣＣＤに転送さ
れることとなる。そして、同様に掃き捨てられるべき前
ラインの後段不要画素電荷とそれに続く次ラインの前段
不要電荷が加算されることとなる。

【００９５】図９のＨＣＣＤ内のＡは１２１ライン不要
電荷及び１２２ライン不要電荷であり（太斜線）、Ｂは
１２２ライン有効電荷、Ｃは１２２ライン不要電荷であ
る。また、図の斜線部分は不要電荷、網部分は有効電
荷、空白部分は空電荷をそれぞれ示している。

【００９６】上記の加算後、すぐに通常の転送速度より
速い速度で先と同様に３２０段の電荷排出がなされ、そ
れと同時にＶＣＣＤの転送が行われ、この動作により１
２３ライン目の全信号電荷がバッファストレージメモリ
に蓄積される（図６のＴｃ２）。

【００９７】ここで、加算直後と述べたが、加算動作中
（ＢＳゲートからＨＣＣＤへの転送動作、あるいはＶＣ
ＣＤの最終段階からＨＣＣＤへの転送動作中）にＨＣＣ
Ｄが駆動していてもかまわない。不要電荷であることか
ら加算のための規則がないからである。この場合、ＨＣ
ＣＤの最大電荷蓄積容量の大きさによっては、加算動作
中のＨＣＣＤ駆動速度を通常の読み出し速度よりも遅く
動かした方が良い場合がある。これは、加算により電荷
が飽和容量をこえて隣接するセルに流れ込むことがあり
うることから、これを対策するためである。なお、この
ような問題の対策として、ＨＣＣＤに沿ってドレイン
（Ｈドレイン）を設けてもよい。ただし、この場合、
ＨＣＣＤとＨドレインの間のバリアを適切な高さにして
おく必要が生じする。したがって、バリアの高さを調整
できるようにゲート構造としておくほうがよりよい。こ
のとき、ＨＣＣＤの駆動速度によりバリアの高さを適切
になるような電圧がゲートに加えられる。また、有効電
荷の読み出し時と加算された不要電荷読み出し時でも適
正なバリア値が異なることから、それぞれの駆動時にバ
リアゲートの電圧を変えることも行われる。

【００９８】以下同様にして、中央の２４０ライン（全
画素フレーム読み出しでは未加算の片フィールド分の２
４０ライン、フィールド読み出しでは４８０ラインが前
後に加算されて２４０ライン）が順次読み出される。

【００９９】このような動作を行うことで、不要電荷の
はき捨てのためのクロック数は、本来不要画素をすべて
順次捨てる場合の半分のクロック数となり、時間も半減
される。

【０１００】上述の２４０ラインの有効画素を含むライ
ンの電荷読み出しが終了すると、残りの１２０ライン分
の高速垂直電荷は吐き出しが行われて、１フィールドの
読み出しが完了する。その後も同様の読み出し方法で全
画素読み出し、あるいはフィールド読み出しが繰り返さ
れる。

【０１０１】このように、本実施例のエリアセンサをも
って以上のような動作を行うことにより、極めて高速に
部分読み出しの画像が得られる。また、高画素デジタル
カメラを用いたビデオタイミング読み出しも可能とな
る。

【０１０２】なお、ＢＳウエルの電荷蓄積容量は、ＶＣ
ＣＤの転送飽和よりも大きくしておく必要がある。例え
ば、ＢＳウエルの電荷蓄積容量をＶＣＣＤの転送飽和の
倍以上としておけば、ＢＳウエルでの信号電荷の加算が
可能となる。

【０１０３】さて以上の動作においてＴＧの電位をＤＣ
として適切な電位に固定する手段もとられる。そのよう
な場合にはＴＧ電極に適切な電圧値を与えるか、あるい
はイオン注入により適切なポテンシャルが作り込まれ
る。

【０１０４】ここで、本実施例ではあたかもＨＣＣＤの
段数とイメージエリアの水平画素数が同一であるとして
説明したが、現実には読み出しアンプ部までの転送のた
めにＨＣＣＤの段数のほうが多くなる。また、オプチカ
ルブラック領域も存在する。しかし、ここでは本発明の
趣旨を明確にするべくそれらはなきものとして説明した
が、実際のセンサの設計と駆動タイミングの設計はこれ
らをも考慮すべきことは言うまでもない。

【０１０５】（第２の実施例）次に、本発明の第２の実
施例について説明する。

【０１０６】固体撮像素子は、図１０の構成を用い、同
図の１０は光電変換のためのＰＤ（ホトダイオード）、
１１はＰＤ１０の信号電荷を転送するためのＶＣＣＤで
通常４相駆動構成とされる。１２は有効エリアで蓄積さ
れた画像信号電荷を１ラインごとに転送するＨＣＣＤ
（水平ＣＣＤ）、１３はＨＣＣＤ１２から転送されてき
た１画素ごとの信号電荷を電圧信号とするための出力ア
ンプである。

【０１０７】本実施例の固体撮像素子の全画素数、有効
撮像領域および無効撮像領域は、第１の実施例と同じで
あるものとする。また、画素の信号電荷を排出する方法
として、基板方向への一括掃き捨てのできる固体撮像素
子であるものとする。

【０１０８】図１５は１フィールド中の動作を示すもの
で、第Ｎフィールドと第Ｎ−１フィールドの始めの部分
について示している。図１６は、有効撮像領域の上側と
下側の無効撮像領域を重ね読みする動作を説明するもの
で、図１５におけるｔ１０，ｔ１１およびｔ１２のタイ
ミングの時の固体撮像素子の垂直電荷転送素子の状態を
示している。同図中の２００が、有効撮像領域、２０１
が、上側の無効撮像領域、２０２が、下側の無効撮像領
域となっている。ｔ１０は、第Ｎフィールドの電荷読み
出しパルスが加わった直後を示し、図１６の（１）に示
すように、画素から信号電荷が垂直電荷転送素子に読み
出された状態となっている。１ライン目から１２０ライ
ン目までには、第Ｎ−１フィールドに画素から読み出さ
れた電荷が残っている。Ｔｖｃｃ期間に第１の実施例の
Ｔｖｃａ期間と同じクロックで、１ライン目から１２０
ライン目までが高速に掃き捨て転送される。次に、Ｔｈ
ｃ期間に、水平電荷転送素子内に残る不要電荷を掃き出
す。

【０１０９】Ｔｒ期間は、１２１ライン目から３６０ラ
イン目までの読み出し動作を示した期間で、有効撮像領
域の信号電荷を出力アンプから読み出すとともに、有効
撮像領域の右側と左側の無効撮像領域を重ね読みしてい
る。重ね読みの方法は、第１の実施例とほぼ同じである
ので、異なる部分のみ説明する。

【０１１０】図１７は、Ｔｒ期間の第ｎ−１ライン目と
第ｎライン目の間の水平ブランキング期間周辺を示して
いる。Ｔｎ−１期間は、第ｎ−１ライン目の有効撮像領
域の信号電荷を読み出す期間で、Ｔｎ−１期間終了後も
第ｎ−１ライン目の右側の無効撮像領域は、水平電荷転
送素子内に残っている。ただし、第１の実施例では、図
９を用いて説明したように、水平電荷転送素子内に残っ
ている右側の無効撮像領域の電荷は、第ｎライン目の有
効撮像領域の信号電荷と重ならないように、すべて、出
力アンプ側に転送されている。Ｔｈｄ期間は、垂直電荷
転送素子から水平電荷転送素子に信号電荷を転送する期
間で、この時、第ｎ−１ライン目の右側の無効撮像領域
の電荷と第ｎライン目の左側の無効撮像領域の電荷が加
算される。Ｔｖ４期間は、垂直電荷転送素子の転送電極
のうち、水平電荷転送素子と接する転送電極に加わる垂
直電荷転送クロックＶ４で、垂直電荷転送クロックＶ４
がＨｉｇｈの時のみ、垂直電荷転送素子から水平電荷転
送素子へ電荷が転送される。Ｔｍｌ期間は、垂直電荷転
送クロックＶ４が、Ｌｏｗになり、垂直電荷転送素子か
らの転送が終了した後、水平電荷転送素子内への電荷の
転送が完全に終了するまでのマージン期間となってい
る。Ｔｎｃ期間は、加算された第ｎ−１ライン目の右側
の無効撮像領域の電荷と第ｎライン目の左側の無効撮像
領域の電荷を重ね読みする期間となっている。そして、
Ｔｎ期間の第ｎライン目の有効撮像領域の信号電荷を読
み出す期間につながっていく。これを繰り返すことで、
水平方向の無効撮像領域の重ね読みが行われる。

【０１１１】ここで、従来のビデオ用固体撮像装置にお
いては、垂直電荷転送クロックＶ１，Ｖ２，Ｖ３および
Ｖ４、および、画素の信号電荷を排出するパルスＶｓｕ
ｂを、水平電荷転送クロックＨ１およびＨ２が定電圧の
状態の時に加えるものが一般的であるが、本実施例にお
いては、一部がＴｎｃ期間にまたがって加わっている。
Ｔｓｕｂ期間は、画素の信号電荷を排出するパルスＶｓ
ｕｂが加わっている期間で、垂直電荷転送クロックと同
様に、出力アンプから出力される信号にノイズを発生さ
せる。Ｔｎｃ期間は、水平方向の無効撮像領域の重ね読
みをしているため画像信号として利用しない期間である
ので、このような動作をしても、画像信号に影響するこ
となく、読み出し時間の短縮が可能となる。また、Ｔｍ
２期間は、Ｔｓｕｂ期間終了からＴｎ期間の開始までの
期間で、画素の信号電荷を排出するパルスＶｓｕｂが、
画像信号に影響しないように設けてあるマージン期間で
ある。

【０１１２】ｔ１１は、３６０ライン目までの読み出し
動作が終了した直後を示し、図１６の（２）に示すよう
に、固体撮像素子の垂直電荷転送素子には、上側の無効
撮像領域にあった電荷のみが残っている。さらに、上側
の無効撮像領域にあった電荷は、すべて、有効撮像領域
より下側に転送されていることを示している。

【０１１３】ｔ１２は、第Ｎ＋１フィールドの電荷読み
出しパルスが加わった直後を示し、図１６の（３）に示
すように、画素から信号電荷が垂直電荷転送素子に読み
出された状態となっている。１ライン目から１２０ライ
ン目までには、第Ｎフィールドに画素から読み出された
電荷が残っているが、有効撮像領域は、重ね読みされな
い信号電荷のみとなっているので、撮像上問題はない。

【０１１４】このような動作を繰り返すことで、有効撮
像領域を高速に読み出すことができる。

【０１１５】以下に、本発明の補足説明をする。

【０１１６】（１）本発明では、ＶＣＣＤを４相駆動Ｃ
ＣＤとし、ＨＣＣＤを２相駆動としたが、これ以外の方
式のＣＣＤにも適用可能なことは言うまでもない。ま
た、フレームトランスファ型ＣＣＤ等にも適用すること
ができる。

【０１１７】（２）この発明の応用例として、ＶＣＣＤ
とＨＣＣＤの間にゲートのみを設けるセンサも考えられ
る。この場合は、ＶＣＣＤ最終段のＶ３、Ｖ４ゲートが
ＢＳセルの役割を果たす。図１ではＶ４を最後とするの
でこのようになるが、例えば最後段がＶ２として構成さ
れるときはＶ１、Ｖ２ゲートがＢＳセルの役割を果た
す。

【０１１８】また、ＶＣＣＤが３相駆動であっても同様
の考えが適用され、この場合もＶＣＣＤとＨＣＣＤの間
のゲートに接するＶＣＣＤの最終段の転送電荷を蓄積で
きるウエルを形成するときの電極下がこれをなす。しか
しながらこの方法では、電荷転送を確実にするためには
ＶＣＣＤの転送電極を動かす必要が生じる。このため、
上述の実施例よりもＨＣＣＤへの電荷移送時間が多少長
くなるが、従来例よりもかなり読み出し時間の短縮をす
ることができる。

【０１１９】（３）高画素固体撮像装置の高速化のため
に複数の水平レジスタをもつ撮像素子があるが、このよ
うな撮像素子にも本発明の構造と駆動方法を採用ことが
できる。

【０１２０】（４）本発明の実施例では不要画素と有効
画素の比を１／４（１／２×１／２）としたが、この比
のみに適用されるわけではない。また、必ずしも有効画
素部を中央とする必要もない。

【０１２１】要は不要画素読み出し時間を重ねあわせる
ことで時間を短縮することが重要である。ただし、読み
出す場所、サイズにより時間短縮の効果に差がでてく
る。

【０１２２】（５）読み出し場所を変えたり、有効画素
の比を１／４（１／２×１／２）以上にすると、ＶＣＣ
Ｄの駆動を不要電荷はき捨て時間に入れ込めないことが
生じる。この場合、有効画素の読み出しはＶＣＣＤの転
送終了まで待つ手段が用いられる。あるいは有効画素読
み出し中にＶＣＣＤの転送がかかるようにしたままで、
後でノイズの乗った部分を補正、あるいはブランキング
することも行われる。

【０１２３】（６）ＢＳ、ＴＧ電極は、アルミ電極等導
伝性の高い材料を使うほど本発明の効果は高くなる。

【０１２４】（７）本発明は、電荷転送素子を用いた固
体撮像装置に限らず、シフトレジスタを用いたＭＯＳ型
固体撮像装置や、Ｘ−Ｙアドレス型固体撮像装置でも応
用可能である。

【０１２５】（８）本発明において、有効撮像領域は、
画像情報として利用するためだけではなく、測光情報用
として利用してもよい。この場合、有効撮像領域はさら
に小さくなるので、フレームレートはさらに高くなる。

【０１２６】（９）本発明において、上側の無効撮像領
域にあった電荷が、すべて、有効撮像領域より下側に転
送されるように、ｔ１１とＮ＋１フィールドの読み出し
パルスとの間に、Ｔｖｃｃ期間で用いた掃き出しクロッ
クあるいは垂直電荷転送クロックと同じクロックによる
所定数のライン掃き出しを行っても良い。

【０１２７】（１０）本発明において、ｔ１１とＮ＋１
フィールドの読み出しパルスとの間に信号電荷の重ね合
わせによる電荷のあふれに対するマージンとして、Ｔｖ
ｃｃ期間で用いた掃き出しクロックあるいは垂直電荷転
送クロックと同じクロックによる所定数のライン掃き出
しを行っても良い。

【０１２８】（１１）本発明の水平電荷転送素子内にお
いて、第ｎ−１ライン目の右側の無効撮像領域にあった
電荷が、次に転送されてくる第ｎライン目の有効撮像領
域の電荷より左側に転送されるように、Ｔｎ−１とＴｈ
ｄとの間に、水平電荷転送クロックによる所定数の電荷
掃き出しを行っても良い。

【０１２９】（１２）本発明の水平電荷転送素子内にお
いて、第ｎ−１ライン目の右側の無効撮像領域にあった
電荷と次に転送されてくる第ｎライン目の左側の無効撮
像領域にあった電荷の重ね合わせによる電荷のあふれに
対するマージンとして、Ｔｎ−１とＴｈｄとの間に、水
平電荷転送クロックによる所定数の電荷掃き出しを行っ
ても良い。

【０１３０】本発明の無効にするとは、本実施例１と２
では水平シフトレジスタにおいて、バッファストレージ
素子から転送される前行と次行の無効電荷同士を加算し
てシフトさせ、それらを廃棄することに対応している。
そしてこれによって、高速読み出しを可能としている。

【０１３１】しかし、請求項１８における無効にすると
はこれに限らず、バッファストレージ素子を用いること
により、無効電荷を廃出する等して、無効にすることも
含む。

【０１３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
垂直シフトレジスタと水平シフトレジスタの間にバッフ
ァストレージ手段、あるいはゲートを構成することで、
不要電荷分の重ね読み出しをすることができ、また不要
電荷読み出し時の水平シフトレジスタの高速駆動、読み
出しゲートの開放により、高画素センサの高速部分読み
出しが可能となる。

【０１３３】また、部分読み出し時において、上側の無
効撮像領域と次のフィールドの下側の無効撮像領域を重
ね読みを行うとともに、右側の無効撮像領域と次のライ
ンの左側の無効撮像領域を重ね読みを行い、さらに、有
効撮像領域の水平ブランキング期間周辺においても、水
平方向の無効撮像領域の重ね読みをしているため画像信
号として利用しない期間に、垂直電荷転送クロックＶ
１，Ｖ２，Ｖ３およびＶ４の一部、および、画素の信号
電荷を排出するパルスＶｓｕｂの一部をまたがって加え
ることで、画像信号に影響することなく、読み出し時間
の短縮とフレームレートの向上を実現している。

【０１３４】これにより、高画素デジタルカメラのビデ
オ出力読み出し、低画素連写、電子ズーム、およびビデ
オカメラの高解像度スチール撮影などのカメラ機能の幅
を広げることができる。

【０１３５】また、測光用データの高速読み出しによる
レリーズタイムラグの減少も可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る撮像素子の構成図

【図２】第１の実施例のＣＣＤの駆動タイミング図

【図３】第１の実施例のＣＣＤの駆動タイミング図

【図４】第１の実施例のＣＣＤの駆動ポテンシャルフ
ィールを示す図

【図５】第１の実施例のＣＣＤの駆動ポテンシャルフ
ィールを示す図

【図６】第１の実施例のＣＣＤの駆動タイミング図

【図７】第１の実施例のＣＣＤの駆動タイミング図

【図８】第１の実施例のＣＣＤの駆動ポテンシャルフ
ィールを示す図

【図９】読み出し時間の短縮を行う場合を示す説明図

【図１０】従来例を示す構成図

【図１１】ＣＣＤの出力部の構成を示す図

【図１２】ＣＣＤの出力部の動作を示す説明図

【図１３】ＣＣＤの動作を示すタイミングチャート

【図１４】従来のＣＣＤの駆動タイミング図

【図１５】第２の実施例のＣＣＤの駆動タイミング図

【図１６】読み出し時間の短縮を示す図

【図１７】第２の実施例のＣＣＤの駆動タイミング図

【符号の説明】

１ＰＤ（光電変換素子）２ＶＣＣＤ（垂直シフトレジスタ）３ＨＣＣＤ（水平シフトレジスタ）４出力アンプ（出力手段）５バッファストレージセル６トランスファゲート２００有効撮像領域２０１上側の無効撮像領域２０２下側の無効撮像領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体の光学像に応じた信号電荷を蓄積
し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、該垂直
シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平シフト
レジスタとよりなる固体撮像装置の駆動方法において、
水平シフトレジスタの行の読み出し時に、一部分の連続
する画素群を水平無効画素領域とし、他の一部分の連続
する画素群を水平有効画素領域とし、かつ、前記水平無
効画素領域の読み出し駆動中に、水平１行分の信号電荷
を垂直シフトレジスタから水平シフトレジスタに転送す
ることを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【請求項２】固体撮像装置は垂直シフトレジスタと水
平シフトレジスタとの間に電荷を一旦蓄積するためのバ
ッファストレージ手段を有する撮像装置であることを特
徴とする請求項１記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項３】水平シフトレジスタの駆動速度が水平有
効画素領域を読み出すときと水平無効画素領域を読み出
すときとで異なり、該水平無効画素領域の読み出し速度
を該水平有効画素領域の読み出し速度より遅く読み出す
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置の駆動方
法。
【請求項４】被写体の光学像に応じた信号電荷を蓄積
し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、該垂直
シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平シフト
レジスタとよりなる固体撮像装置の駆動方法において、
水平シフトレジスタの行の読み出し時に、一部分の連続
する画素群を水平無効画素領域とし、他の一部分の連続
する画素群を水平有効画素領域とし、かつ、前記水平有
効画素領域の読み出し終了直後に、水平１行分の信号電
荷を垂直シフトレジスタから水平シフトレジスタに転送
することを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【請求項５】固体撮像装置は垂直シフトレジスタと水
平シフトレジスタとの間に電荷を一旦蓄積するためのバ
ッファストレージ手段を有する撮像装置であることを特
徴とする請求項４記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項６】被写体の光学像に応じた信号電荷を蓄積
し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、該垂直
シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平シフト
レジスタとよりなる固体撮像装置の駆動方法において、
水平シフトレジスタの１行の一部分の連続する画素群を
有効画素領域とし、該有効画素領域の前と後の連続する
画素領域をそれぞれ前段無効画素領域と後段無効画素領
域とし、水平シフトレジスタ内で前ラインの該後段無効
画素領域と次段の前段無効画素領域が加算されるように
垂直シフトレジスタから水平シフトレジスタに電荷転送
することを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【請求項７】固体撮像装置は垂直シフトレジスタと水
平シフトレジスタとの間に電荷を一旦蓄積するためのバ
ッファストレージ手段を有する撮像装置であることを特
徴とする請求項６記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項８】被写体の光学像に応じた信号電荷を蓄積
し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、該垂直
シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平シフト
レジスタと、該水平シフトレジスタにそって水平シフト
レジスタの飽和容量をこえる電荷を掃き捨てるための水
平ドレインと、該水平シフトレジスタと水平ドレインの
間のゲート電極によりポテンシャルのバリアの高さを変
えることのできる水平ゲートよりなる固体撮像装置の駆
動方法であって、前記水平ゲート電極に加えられる電圧
が前記水平シフトレジスタの転送速度により変えられる
ようにしたことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【請求項９】水平垂直方向に配列された複数の画素の
信号を順次読み出すことのできる固体撮像素子を備えた
固体撮像装置において、水平方向の読み出しクロック期
間のうち、画像信号として利用しない期間に、垂直方向
のクロックの一部あるいは全部を重ねて動作させること
を特徴とする固体撮像装置。
【請求項１０】水平垂直方向に配列された複数の画素
の信号を順次読み出すことができるとともに、画素の信
号電荷を排出することのできる固体撮像素子を備えた固
体撮像装置において、水平方向の読み出しクロック期間
のうち、画像信号として利用しない期間に、画素の信号
電荷を排出するパルスの一部あるいは全部を重ねて動作
させることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１１】水平垂直方向に配列された複数の画素
の信号を順次読み出すことのできる固体撮像素子の全撮
像領域のうちの一部の領域のみを有効撮像領域として出
力する固体撮像装置において、有効撮像領域周辺の無効
撮像領域の出力の信号同士を重ね読みして出力すること
を特徴とする固体撮像装置。
【請求項１２】全撮像領域のうち有効撮像領域より上
側および下側にある無効撮像領域の出力の信号同士を重
ね読みして出力すること、あるいは、全撮像領域のうち
有効撮像領域より右側および左側にある無効撮像領域の
出力の信号同士を重ね読みして出力することを特徴とす
る請求項１１記載の固体撮像装置。
【請求項１３】有効撮像領域周辺の無効撮像領域の出
力の信号同士を重ね読みして出力する場合に、画像信号
として利用しない期間に、垂直方向のクロックの一部あ
るいは全部を重ねて動作させることを特徴とする請求項
１１記載の固体撮像装置。
【請求項１４】画素の信号電荷を排出する機能を持つ
こと、および、有効撮像領域周辺の無効撮像領域の出力
の信号同士を重ね読みして出力する場合に、画像信号と
して利用しない期間に、画素の信号電荷を排出するクロ
ックの一部あるいは全部を重ねて動作させることを特徴
とする請求項１１記載の固体撮像装置。
【請求項１５】全撮像領域のうち有効撮像領域より右
側および左側にある無効撮像領域の出力の信号同士を重
ね読みして出力する場合に、水平方向の読み出しクロッ
ク期間のうち、画像信号として利用しない期間に、垂直
方向のクロックの一部あるいは全部を重ねて動作させる
ことを特徴とする請求項１２記載の固体撮像装置。
【請求項１６】画素の信号電荷を排出する機能を持つ
こと、および、全撮像領域のうち有効撮像領域より右側
および左側にある無効撮像領域の出力の信号同士を重ね
読みして出力する場合に、水平方向の読み出しクロック
期間のうち、画像信号として利用しない期間に、画素の
信号電荷を排出するパルスの一部あるいは全部を重ねて
動作させることを特徴とする請求項１２記載の固体撮像
装置。
【請求項１７】前記固体撮像素子が、画素の信号電荷
を垂直方向に転送する複数の垂直電荷転送素子と、前記
複数の垂直電荷転送素子の一方に接続し、転送されてき
た信号電荷を水平方向に転送する水平電荷転送素子から
構成されていることを特徴とする請求項９または１０ま
たは１２記載の固体撮像装置。
【請求項１８】各画素に蓄積された電荷を垂直方向に
転送するための複数列に構成された垂直電荷転送素子
と、電荷を水平方向に転送するための水平電荷転送素子
と、上記垂直電荷転送素子と上記水平電荷転送素子の間
に設けられた予め定められた第１の領域から必要な信号
電荷を読み出すとともに第２の領域から得られた電荷を
無効にするためのバッファストレージ素子とにより構成
されることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項１９】上記無効は上記バッファストレージ素
子と水平シフトレジスタを協動させて上記第２の領域か
ら得られた電荷を排出することであることを特徴とする
請求項１８記載の固体撮像素子。
【請求項２０】上記無効は第２の領域の電荷を加算し
てから排出することであることを特徴とする請求項１８
または１９記載の固体撮像素子。
【請求項２１】各画素に蓄積された電荷を垂直方向に
転送するための複数列に構成された垂直電荷転送素子
と、電荷を水平方向に転送するための水平電荷転送素子
と、上記垂直電荷転送素子と上記水平電荷転送素子の間
に設けられたバッファストレージ素子とにより構成され
る固体撮像素子において、予め定められた第１の領域か
ら必要な信号電荷を読み出すとともに上記第２の領域か
ら得られた電荷を無効にすることを特徴とする固体撮像
素子の駆動方法。
【請求項２２】第２の領域が第１の領域に隣接した２
つの領域のうちの少なくとも一方に存在することを特徴
とする請求項２１記載の固体撮像素子の駆動方法。
【請求項２３】各画素に蓄積された電荷を垂直方向に
転送するための複数列に構成された垂直電荷転送素子
と、電荷を水平方向に転送するための水平電荷転送素子
と、上記垂直電荷転送素子と上記水平電荷転送素子の間
に設けられた予め定められたゲート素子とにより構成さ
れることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２４】上記ゲート素子は、第１の領域から必
要な信号電荷を読み出すとともに第２の領域から得られ
た電荷を無効にするための素子であることを特徴とする
請求項２３記載の固体撮像素子。
【請求項２５】各画素に蓄積された電荷を垂直方向に
転送するための複数列に構成された垂直電荷転送素子
と、電荷を水平方向に転送するための水平電荷転送素子
と、上記垂直電荷転送素子と上記水平電荷転送素子の間
に設けられたゲート素子とにより構成される固体撮像素
子において、予め定められた第１の領域から必要な信号
電荷を読み出すとともに第２の領域から得られた電荷を
無効にするように読み出すことを特徴とする固体撮像素
子の駆動方法。
【請求項２６】第２の領域が第１の領域に隣接した２
つの領域のうちの少なくとも一方に存在することを特徴
とする請求項２５記載の固体撮像素子の駆動方法。
【請求項２７】各画素に蓄積された電荷を垂直方向に
転送するための複数列に構成された垂直電荷転送素子
と、電荷を水平方向に転送するための水平電荷転送素子
とにより構成される固体撮像素子において、予め定めら
れた第１の領域から必要な信号電荷を読み出すとともに
上記第２の領域から得られた電荷を無効にするように読
み出すことを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
【請求項２８】第２の領域が第１の領域に隣接した２
つの領域のうちの少なくとも一方に存在することを特徴
とする請求項２７記載の固体撮像素子の駆動方法。
【請求項２９】被写体の光学像に応じた信号電荷を蓄
積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、該垂
直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平シフ
トレジスタと、該水平シフトレジスタよりの信号電荷を
逐次電圧信号に変えるための出力手段とを有し、前記垂
直シフトレジスタと前記水平シフトレジスタとの間に第
１の領域から必要な信号電荷を読み出すとともに第２の
領域から得られた電荷を無効にするためのバッファスト
レージ手段を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３０】バッファストレージ手段は電荷を一旦
蓄積しておくバッファウエルと該バッファウエルと水平
シフトレジスタの間のゲートの機能を持つバッファゲー
トとにより構成され、該バッファウエルと該バッファゲ
ートは別々の電極により制御されることを特徴とする請
求項２９記載の固体撮像装置。
【請求項３１】水平シフトレジスタの行の読み出し時
に、一部分の連続する画素群を無効画素領域とし、他の
一部分の連続する画素群を有効画素領域とし、かつ垂直
シフトレジスタの信号電荷転送のための駆動と該垂直シ
フトレジスタからバッファストレージ手段への信号電荷
転送のための駆動を前記無効画素領域の出力手段への転
送中に行うことを特徴とする請求項２９または３０記載
の固体撮像装置。
【請求項３２】水平シフトレジスタの行の読み出し時
に、一部分の連続する画素群を無効画素領域とし、他の
一部分の連続する画素群を有効画素領域とし、かつ有効
画素領域の全画素の読み出しが終了した直後にバッファ
ストレージ手段の信号電荷を水平シフトレジスタへ転送
することを特徴とする請求項２９または３０記載の固体
撮像装置。
【請求項３３】被写体の光学像に応じた信号電荷を蓄
積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、該垂
直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平シフ
トレジスタと、該水平シフトレジスタよりの信号電荷を
逐次電圧信号に変えるための出力手段とを有し、前記垂
直シフトレジスタと前記水平シフトレジスタとの間に第
１の領域から必要な信号電荷を読み出すとともに第２の
領域から得られた電荷を無効にするためのバッファスト
レージ手段を備えた固体撮像装置の駆動方法において、
水平シフトレジスタの行の読み出し時に、一部分の連続
する画素群を無効画素領域とし、他の一部分の連続する
画素群を有効画素領域とし、かつ垂直シフトレジスタの
信号電荷転送のための駆動と該垂直シフトレジスタから
バッファストレージ手段への信号電荷転送のための駆動
を前記無効画素領域の出力手段への転送中に行うことを
特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【請求項３４】バッファストレージ手段は電荷を一旦
蓄積しておくバッファウエルと該バッファウエルと水平
シフトレジスタの間のゲートの機能を持つバッファゲー
トとにより構成され、該バッファウエルと該バッファゲ
ートは別々の電極により制御することを特徴とする請求
項３３記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項３５】被写体の光学像に応じた信号電荷を蓄
積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、該垂
直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平シフ
トレジスタと、該水平シフトレジスタよりの信号電荷を
逐次電圧信号に変えるための出力手段とを有し、前記垂
直シフトレジスタと前記水平シフトレジスタとの間に第
１の領域から必要な信号電荷を読み出すとともに第２の
領域から得られた電荷を無効にするためのバッファスト
レージ手段を備えた固体撮像装置の駆動方法において、
水平シフトレジスタの行の読み出し時に、一部分の連続
する画素群を無効画素領域とし、他の一部分の連続する
画素群を有効画素領域とし、かつ有効画素領域の全画素
の読み出しが終了した直後にバッファストレージ手段の
信号電荷を水平シフトレジスタへ転送することを特徴と
する固体撮像装置の駆動方法。
【請求項３６】バッファストレージ手段は電荷を一旦
蓄積しておくバッファウエルと該バッファウエルと水平
シフトレジスタの間のゲートの機能を持つバッファゲー
トとにより構成され、該バッファウエルと該バッファゲ
ートは別々の電極により制御することを特徴とする請求
項３５記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項３７】被写体の光学像に応じた信号電荷を蓄
積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、該垂
直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平シフ
トレジスタと、該水平シフトレジスタよりの信号電荷を
逐次電圧信号に変えるための出力手段とを有し、前記垂
直シフトレジスタと前記水平シフトレジスタとの間にゲ
ートを備えたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３８】被写体の光学像に応じた信号電荷を蓄
積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、該垂
直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平シフ
トレジスタと、該水平シフトレジスタよりの信号電荷を
逐次電圧信号に変えるための出力手段とを有し、前記水
平シフトレジスタの１行の信号電荷転送期間内において
部分的に転送速度を変えるとともに、前記出力手段は電
圧出力として変換する信号電荷を蓄積するための領域と
該領域に蓄積された電荷を排出するためのリセットゲー
ト及びリセットドレインとよりなり、水平シフトレジス
タの一方の転送速度において前記リセットゲートは開放
状態に保持されることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３９】水平シフトレジスタの行の読み出し時
に、一部分の連続する画素群を無効画素領域とし、他の
一部分の連続する画素群を有効画素領域とし、かつ垂直
シフトレジスタの信号電荷転送のための駆動を前記無効
画素領域の出力手段への転送中に行うことを特徴とする
請求項３７記載の固体撮像装置。
【請求項４０】水平シフトレジスタの行の読み出し時
に、一部分の連続する画素群を無効画素領域とし、他の
一部分の連続する画素群を有効画素領域とし、かつ有効
画素領域の全画素の読み出しが終了した直後に垂直シフ
トレジスタの信号電荷を水平シフトレジスタへ転送する
ことを特徴とする請求項３７記載の固体撮像装置。
【請求項４１】被写体の光学像に応じた信号電荷を蓄
積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、該垂
直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平シフ
トレジスタと、該水平シフトレジスタよりの信号電荷を
逐次電圧信号に変えるための出力手段とを有し、前記垂
直シフトレジスタと前記水平シフトレジスタとの間にゲ
ートを備えた固体撮像装置の駆動方法において、水平シ
フトレジスタの行の読み出し時に、一部分の連続する画
素群を無効画素領域とし、他の一部分の連続する画素群
を有効画素領域とし、かつ垂直シフトレジスタの信号電
荷転送のための駆動を前記無効画素領域の出力手段への
転送中に行うことを特徴とする固体撮像装置の駆動方
法。
【請求項４２】被写体の光学像に応じた信号電荷を蓄
積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、該垂
直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平シフ
トレジスタと、該水平シフトレジスタよりの信号電荷を
逐次電圧信号に変えるための出力手段とを有し、前記垂
直シフトレジスタと前記水平シフトレジスタとの間にゲ
ートを備えた固体撮像装置の駆動方法において、水平シ
フトレジスタの行の読み出し時に、一部分の連続する画
素群を無効画素領域とし、他の一部分の連続する画素群
を有効画素領域とし、かつ有効画素領域の全画素の読み
出しが終了した直後に垂直シフトレジスタの信号電荷を
水平シフトレジスタへ転送することを特徴とする固体撮
像装置の駆動方法。
【請求項４３】被写体の光学像に応じた信号電荷を蓄
積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、該垂
直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平シフ
トレジスタと、該水平シフトレジスタよりの信号電荷を
逐次電圧信号に変えるための出力手段とを有した固体撮
像装置の駆動方法において、前記水平シフトレジスタの
１行の信号電荷転送期間内において部分的に転送速度を
変えるとともに、前記出力手段は電圧出力として変換す
る信号電荷を蓄積するための領域と該領域に蓄積された
電荷を排出するためのリセットゲート及びリセットドレ
インとよりなり、水平シフトレジスタの一方の転送速度
において前記リセットゲートは開放状態に保持されるよ
うにしたことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【請求項４４】被写体の光学像に応じた信号電荷を蓄
積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、該垂
直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平シフ
トレジスタと、該水平シフトレジスタよりの信号電荷を
逐次電圧信号に変えるための出力手段とを有し、前記垂
直シフトレジスタと前記水平シフトレジスタとの間に該
垂直シフトレジスタからの信号電荷を一旦蓄積しておく
ためのバッファストレージ手段を備えた固体撮像装置の
駆動方法において、水平シフトレジスタの行の読み出し
時に、一部分の連続する画素群を無効画素領域とし、他
の一部分の連続する画素群を有効画素領域とし、かつ垂
直シフトレジスタの信号電荷転送のための駆動と該垂直
シフトレジスタからバッファストレージ手段への信号電
荷転送のための駆動を前記無効画素領域の出力手段への
転送中に行うことを特徴とする固体撮像装置の駆動方
法。
【請求項４５】被写体の光学像に応じた信号電荷を蓄
積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、該垂
直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平シフ
トレジスタと、該水平シフトレジスタよりの信号電荷を
逐次電圧信号に変えるための出力手段とを有し、前記垂
直シフトレジスタと前記水平シフトレジスタとの間に該
垂直シフトレジスタからの信号電荷を一旦蓄積しておく
ためのバッファストレージ手段を備えた固体撮像装置の
駆動方法において、水平シフトレジスタの行の読み出し
時に、一部分の連続する画素群を無効画素領域とし、他
の一部分の連続する画素群を有効画素領域とし、かつ有
効画素領域の全画素の読み出しが終了した直後にバッフ
ァストレージ手段の信号電荷を水平シフトレジスタへ転
送することを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【請求項４６】被写体の光学像に応じた信号電荷を蓄
積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、該垂
直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平シフ
トレジスタと、該水平シフトレジスタよりの信号電荷を
逐次電圧信号に変えるための出力手段とを有し、前記垂
直シフトレジスタと前記水平シフトレジスタとの間に該
垂直シフトレジスタからの信号電荷を一旦蓄積しておく
ためのバッファストレージ手段を備えた固体撮像装置に
おいて、水平シフトレジスタの行の読み出し時に、一部
分の連続する画素群を無効画素領域とし、他の一部分の
連続する画素群を有効画素領域とし、かつ垂直シフトレ
ジスタの信号電荷転送のための駆動と該垂直シフトレジ
スタからバッファストレージ手段への信号電荷転送のた
めの駆動を前記無効画素領域の出力手段への転送中に行
うことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項４７】被写体の光学像に応じた信号電荷を蓄
積し転送するための複数の垂直シフトレジスタと、該垂
直シフトレジスタの信号電荷を転送するための水平シフ
トレジスタと、該水平シフトレジスタよりの信号電荷を
逐次電圧信号に変えるための出力手段とを有し、前記垂
直シフトレジスタと前記水平シフトレジスタとの間に該
垂直シフトレジスタからの信号電荷を一旦蓄積しておく
ためのバッファストレージ手段を備えた固体撮像装置に
おいて、水平シフトレジスタの行の読み出し時に、一部
分の連続する画素群を無効画素領域とし、他の一部分の
連続する画素群を有効画素領域とし、かつ有効画素領域
の全画素の読み出しが終了した直後にバッファストレー
ジ手段の信号電荷を水平シフトレジスタへ転送すること
を特徴とする固体撮像装置。