JPH04207274A

JPH04207274A - 固体撮像装置

Info

Publication number: JPH04207274A
Application number: JP2325577A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tanigawa; 浩谷川; Hideki Muto; 秀樹武藤; Tetsuo Sen; 哲夫笘; Kazuhiro Kawajiri; 和廣川尻
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1990-11-29
Filing date: 1990-11-29
Publication date: 1992-07-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、電子シャッター機能を備え、且つインターレ
ース走査読出しによってフレーム画像を撮像することが
できる電荷結合型固体撮像装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、電荷結合型固体撮像装置として、フレーム転送方
式（ＦＴ方式）の電荷結合型固体撮像装置と、インター
ライン転送方式（Ｉ　ＬＴ方式）の！荷結合型固体撮像
装置が知られている。

ＦＴ方式の電荷結合型固体撮像装置は、受光部と蓄積部
に共用される垂直電荷転送路群と、蓄積部の終端でこれ
らの垂直電荷転送路に接続する水平電荷転送路を備えて
いる。

撮像時には、受光部の領域内の転送ゲート電極群に夫り
固有の電圧の駆動信号を印加することにより、受光部の
領域内の垂直電荷転送路群に画素に相当するポテンシャ
ル井戸（転送ピクセル）を発生させて被写体光学像に対
応する電荷を集積し、この電荷集積の完了後に、受光部
と蓄積部の内領域の垂直電荷転送路群に電荷転送動作を
行わせることにより、全ての電荷を受光部から蓄積部へ
高速で転送させる。そして、例えば、標準テレビジョン
方式の走査周期に同期して、蓄積部の電荷を水平電荷転
送路へ転送すると共に水平電荷転送路が点順次走査のタ
イミングで電荷を読み出すことにより、画素信号を画素
配列に対応する順序で出力する。

一方、ＩＬＴ方式の電荷結合型固体撮像装置は、画素に
相当する受光セルと、受光セルに発生した電荷を読み出
すための垂直電荷転送路とを分離して形成しである。

そして、撮像時には、被写体光学像を受光セルで受光し
て画素信号に相当する電荷を集積させ、この電荷集積の
完了と同時に、電荷をトランスファゲート（受光セルと
垂直電荷転送路の間に形成されるゲート）を介して垂直
電荷転送路側へ転送する。そして、例えば、標準テレビ
ジョン方式の走査周期に同期して、垂直電荷転送路が電
荷を水平電荷転送路へ転送すると共に水平電荷転送路が
点順次走査タイミングで電荷を読み出すことにより、画
素信号を画素配列に対応する順序で出力する。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような従来の電荷結合型固体撮像装置にあっては、
まず、ＦＴ方式の電荷結合型固体撮像装置は、垂直電荷
転送路に画素としての機能を持たせるので、電子シャッ
ター機能を持たせようとすると、スメア成分が大きくて
実現性がなく、その結果、電子式カメラ等の映像機器に
適用する場合には、機械式シャッターが必須となって、
映像機器の大型化や複雑化を招来する問題がある。

又、出力される信号はフレーム画ではあるが、フィール
ド蓄積のため、奇数フィールドと偶数フィールドの画像
を同時に露光することが不可能であり、フリッカ等の原
因となる。

又、ＩＬＴ方式の電荷結合型固体撮像装置でも、従来−
船釣に適用される４相駆動方式等で電荷転送を行う場合
には、４個以上の転送ゲート電極を組合せて１個の画素
信号の電荷を転送させるように動作するので、■フレー
ム画分の画素信号を走査読出しするのに奇数フィールド
と偶数フィールドの２回のフィールド走査続出しを行う
必要がある。この結果、奇数フィールドの撮影と偶数フ
ィールドの撮影を同時刻に行い、インターレース走査に
より出力を同時に得るには、やはり機械式シャッターを
用いる必要があった。

又、通常のＦＩＴ方式の電荷結合型固体撮像装置で擬似
的にフレーム電子シャッターを実現しようとする方法も
考えられるが、やはり完全に両フィールドを同時刻に露
光することは不可能であり、又奇数フィールドと偶数フ
ィールドの夫々の画素信号に対するスメア成分の相違等
に起因してフリッカを生しる等の問題があった。

更に、ＦＩＴ方式の電荷結合型固体撮像装置を用いて同
時にフレーム電子シャッターを達成するためには、垂直
転送ゲート電極を１画素当たり３以上設けたり、蓄積部
をフレーム蓄積にしたりする必要があり、高密度化の困
難、チップ面積の増大を招く等の問題があった。

本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので
あり、電子シャッター機能を備えると共に、ノンインタ
ーレース走査続出しによってフレーム画を撮像すること
ができる固体撮像装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

このような目的を達成するために本発明は、画素に相当
する複数の光電変換素子を行方向及び列方向にマトリク
ス状に配列形成すると共に、列方向に配列する各光電変
換素子群に隣接する垂直電荷転送路をトランスファゲー
トを介して形成して成る受光部と、該受光部中の各垂直
電荷転送路に対応する同数の垂直電荷転送路を、該受光
部に連設して成る蓄積部とを具備する電荷結合型固体撮
像装置を対象とする。

このような電荷結合型固体撮像装置において本発明は、
上記受光部の垂直電荷転送路の終端と上記蓄積部の垂直
電荷転送路の先端との間に形成されると共に、該受光部
から該蓄積部の垂直電荷転送路へ信号電荷を転送する機
能と、画素信号を点順次に水平転送することにより時系
列的に画素信号を読み出す機能を選択的に切り換える第
１の水平電荷転送路と、該蓄積部の垂直電荷転送路の終
端に接続して形成され、画素信号を点順次に水平転送す
ることにより時系列的に読み出す機能を有する第２の水
平電荷転送路を設け、更に、受光部の垂直電荷転送路の
転送ゲート電極が、各行の光電変換素子に対応して２列
ずつ設けると共に、蓄積部に受光部の転送ゲート電極数
の半分の数の転送ゲート電極を形成する。

そして撮像時には、まず、上記受光部の垂直電荷転送路
の転送ゲート電極の配列順に交互に転送エレメントとポ
テンシャル障壁を発生させて、光電変換素子に発生した
全ての画素信号を前記トランスファゲートを介して対応
する転送エレメントへ転送する所謂フィールドシフト動
作を行った後、画素信号を走査読出しする。

即ち、この走査読出しでは、まず、上記第１の水平電荷
転送路に最も近い側から奇数番目の行の転送エレメント
に転送される画素信号を奇数フィールド、偶数番目の行
の転送エレメントに転送される画素信号を偶数フィール
ドに配列するするものとして、受光部中の相互に隣合う
転送ゲート電極を所定数ずつ紐にして所定タイミングの
転送ゲ−ｌ−信号を印加することにより第１の水平電荷
転送路に最も近い側の組の転送ゲート電極から順番に画
素信号を第１の水平電荷転送路へ転送し、該第１の水平
電荷転送路が奇数フィールドに該当する画素信号を受信
すると水平電荷転送動作により時系列に画素信号を読出
し、該第１の水平電荷転送路が偶数フィールドに該当す
る画素信号を受信すると蓄積部の垂直電荷転送路の先端
部の転送エレメントへ転送し、更に、蓄積部の垂直電荷
転送路が受光部の垂直電荷転送路の転送周期の半分の転
送周期で転送動作することにより偶数フィールドに該当
する画素信号を各列毎に順番に第２の水平電荷転送路側
へ転送する一連の転送動作を、奇数フィールドに該当す
る全ての画素信号を読み出し且つ偶数フィールドに該当
する全ての画素信号を蓄積部の垂直電荷転送路へ転送す
るまで繰り返すことにより、奇数フィールドに該当する
画素信号の全てを読み出すと共に、偶数フィールドに該
当する画素信号の全てを蓄積部の垂直電荷転送路へ転送
する。

そして、次に、蓄積部中の相互に隣合う転送ゲート電極
を所定数ずつ組にして所定タイミングの転送ゲート信号
を印加することにより第２の水平電荷転送路に最も近い
側の組の転送ゲート電極から順番に画素信号を第２の水
平電荷転送路へ転送し、該第２の水平電荷転送路が画素
信号を受信すると水平電荷転送動作により時系列に画素
信号を読出す転送動作を繰り返すことにより、偶数フィ
ールドに該当する全ての画素信号を読み出す。

このように、ノンインターレースの走査読出しで１フレ
ームの静止画に相当する画素信号を走査読出しを行うこ
ととした。

〔作用〕

このような構成を有する本発明によれば、受光部中の光
電変換素子と垂直電荷転送路を分離して形成し、露光後
に全ての画素信号を光電変換素子から垂直電荷転送路へ
転送し、それから画素信号を独立に走査読出しを行うの
で、所謂完全同時フレーム電子シャッター機能を有し、
且つ、垂直電荷転送路中の画素信号を水平電荷転送路側
に位置するものから順番に所謂ドミノ倒しのようにして
転送を行うので、転送ゲート電極の数を増加することな
くフレーム画像が得られ、垂直解像度の向上を図ること
ができる。

更に、蓄積部においても、受光部に対して付加したのと
同様の駆動回路を適用することにより、転送ゲート電極
数を半分にしながらもフィールド蓄積が可能となり、チ
ップ面積を縮小することができる。

〔実施例〕

以下、本発明による電荷結合型固体撮像装置の〜実施例
を図面と共に説明する。尚、静止画を撮像するための電
子スチルカメラに適用した場合を説明する。

まず、電子スチルカメラの全体構造を第１図と共に説明
すると、第１図において、１は撮像レンズ等から成る描
像光学系、２は機械式の絞り機構、３は本発明を適用し
た電荷結合型固体撮像装置であり、夫々が描像光学系１
の光軸に合わせて順番に配列されると共に、被写体光学
像を電荷結合型固体撮像装置３の受光領域に入射する構
成となっている。

更に、４は信号処理回路、５は記録機構であり、電荷結
合型固体撮像袋Ｎ３から出力される画素信号を信号処理
回路４で色分離やＴ補正や白バランス調整等を行うと共
に輝度信号と色差信号を形成し、記録機構５においてこ
れらの輝度信号と色差信号に対して記録可能な変調処理
を行ってから磁気記録媒体等に記録する。

そして、同期制御回路６が、絞り機構２、電荷結合型固
体撮像装置３の読出しタイミング、信号処理回路４及び
記録機構５の動作を同期制御することにより、撮像から
記録までの一連の動作を処理する。

電荷結合型固体撮像袋Ｗ３の全体の概略構造は第２図に
示すようになっている。

即ち、被写体光学像を受光するための受光部７は、列方
向Ｙに沿ってｎ個、行方向Ｘに沿ってｍ個の合計ｎＸｍ
個のマトリクス状に配列形成される画素に相当する複数
のフォトダイオード（図中、各列毎に、Ｐ１〜Ｐ７で示
す部分）と、列方向Ｙに配列される各フォトダイオード
群に隣接してｍ本の垂直電荷転送路り、〜Ｌいが形成さ
れている。

垂直電荷転送路り、−Ｌ、の終端部に第１の水平電荷転
送路８が形成され、その出力端に出力アンプ９が形成さ
れている。

更に、第１の水平電荷転送路８、フィールド分別用ゲー
トを介して蓄積部１０が設けられ、受光部７の垂直電荷
転送路Ｌ１〜Ｌ、に対応する同本数の垂直電荷転送路■
１〜■１が形成され、これらの垂直電荷転送路■１〜■
イの終端部に第２の水平電荷転送路１１が形成され、更
にその出力端に出力アンプ１２が形成されている。

又、垂直電荷転送路Ｌ１〜しいには、各行毎のフォトダ
イオードＰ１〜Ｐｌ、に対応して２本ずつの転送ゲート
電極が設けられ、第１の駆動回路１３、第２の駆動回路
１４及び第３の駆動回路１５から供給される後述の所定
タイミングの駆動信号によって画素信号の転送動作を行
う。したがって、ｎ列のフォトダイオードＰ１〜ｐＨに
対して２Ｘｎ本の転送ゲート電極が設けられている。

一方、蓄積部１０の垂直電荷転送路■１〜■１には、９
本（即ち、垂直電荷転送路り、〜Ｌ８の半分の本数）の
転送ゲート電極が列方向Ｙに沿って並設され、第４の駆
動回路１６、第５の駆動回路１７及び第６の駆動回路１
Ｂから供給される後述の所定タイミングの駆動信号によ
って画素信号の転送動作を行う。

第１の水平電荷転送路８は、４相駆動や２相駆動力式の
転送動作によって画素信号を出力アンプ９側へ時系列的
に水平転送する機能と、垂直電荷転送路り、〜Ｌ、から
各列毎に転送されて来る画素信号を蓄積部１０の垂直電
荷転送路■、〜■。

の先端側の転送エレメントへ転送する機能を有し、後述
の所定タイミングに同期してこれらの動作を切り換える
。尚、このような機能を有する水平電荷転送路として、
特願平１−１７６１７３号に開示された第１の水平転送
ライン等と同様な構造のものが適用される。

一方、第２の水平電荷転送路１１は、垂直電荷転送路■
１〜■やから転送されて来る画素信号を４相駆動や２相
駆動力式によって出力アンプ１２側へ時系列的に水平転
送する周知の構造のものが適用される。

尚、第２図中に示すのタイミング信号■５．φ１．。

■Ｌ、φＨ１φＧ、φＩ＾、φＩＩ＋・φＳ＾、φｓｍ
、φＳＩＮ、φ１１８・φｈφ２．φ３．φ４は、画素
信号を走査読出しするための上記駆動信号を形成するた
めのタイミング信号である。

次に、この電荷結合型固体撮像装置の構造を第３図ない
し第７図と共に詳述する。尚、第３図は受光部７と蓄積
部１０の要部構造を拡大して示し、第４図は第３の駆動
回路１５と第６の駆動回路１８を構成するシフトレジス
タの回路を示し、第５図及び第６図は第４図のシフトレ
ジスタの動作を示すタイミングチャートであり、第７図
は電荷結合型固体撮像装置の縦断面（第３図のＢ−Ｂ’
線断面）の概略構造を示す。

まず、第３図において、この電荷結合型固体撮像装置は
、半導体集積回路製造技術により、半導体基板中に適宜
の種類且つ不純物濃度の層を埋設すると共に、該半導体
基板上に電極層等を積層することにより形成されるもの
である。

受光部７は、半導体基板中のｐウェル層（図示せず）内
にｎ゛形不純物からなる複数の不純物層を列方向Ｙ及び
行方向Ｘに沿ってマトリクス状に配列形成して成るフォ
トダイオード群ｐｌ、ｐ２゜Ｐ３．Ｐ４．Ｐ、〜Ｐ７が
設けられ、列方向Ｙに配列される各フォトダイオード群
に隣接してｎ形の不純物層を形成することにより、第２
図の垂直電荷転送路Ｌ１〜Ｌ、（第３図では、一部の垂
直電荷転送路り、、Ｌ、、、、Ｌ、２を示す）が形成さ
れている。又、これらの垂直電荷転送路の先端部分に、
高濃度のｎ型不純物から成り不要電荷を廃棄するための
ドレイン部１９が埋設されている。

更に、これらの垂直電荷転送路上には、図示するように
、各列のフォトダイオードに対して一対ずつの転送ゲー
ト電極Ｇ、、、Ｇ２．．Ｇ３．、Ｇ、、、Ｇ、、、Ｇ２
２．Ｇ３．、Ｇ、□〜Ｇ、、、、２．Ｇ、、、２゜Ｇ３
ｎ／□、Ｇａｎ／□が積層されている。

尚、Ｙ列方向にｎ個のフォトダイオードＰ１〜Ｐ、、が
形成されるので、転送ゲート電極の総数は２Ｘｎ本とな
る。又、説明の都合上、転送ゲート電極を一般的に符号
Ｇ　ｉ　ｋで表すと、添字には４個の転送ゲート電極を
１組として各組の順番を示し、添字ｊは各組内の４本の
転送ゲート電極の順番を示す。したがって、第１組（ｋ
＝１）の転送ゲート電極はＧ、、、Ｇｔ、、Ｇ３．、Ｇ
４．で示し、最終組（ｋ　＝　ｎ　／　２　）の転送ゲ
ート電極はＧ　Ｉｎ／２゜Ｇ　２ｆｉ／□、　Ｇ　３１
１／２　、　Ｇ　４１１／□で示す。

そして、第３図のＴｇで示す（１カ所だけ代表して示す
）トランスファゲートとなる部分とフォトダイオードの
部分及び垂直電荷転送路の部分を除く周囲にＰ゛形の不
純物層から成るチャンネルストッパ（第３図中の点線で
囲む斜線部分）が形成されている。

次に、第１．第２．第３の駆動回路１３，１４゜１５の
構成を説明する。

まず、第１の駆動回路１３を説明すると、第１の水平電
荷転送路８に最も近い転送ゲート電極Ｇ１１を第１番目
のゲート電極とすると、奇数番目のゲート電極Ｇ、、、
Ｇ、、、Ｇ、□、Ｇ３□、　　Ｇ、３゜Ｇ３３〜Ｃｘｎ
ｙｚ、　　Ｇ：１１１／□の各端部がＮＭＯＳ　トラン
ジスタＭ１１．　Ｍ３．、　　Ｍ、２．　Ｍｊｇ＋　Ｍ
、、　Ｍ、、、〜Ｍ　＋　、１７□、　Ｍ３１１／□を
介して、信号■、の信号線に接続し、偶数番目のゲート
電極Ｇ　ｚ　＋　、　Ｇ　ｓ　、、　Ｇ　２□。

Ｇ４□、　Ｇ２３．　Ｃｒ４３〜Ｇ２．７□、　Ｇ４＋
、ｚ□の各端部がＮＭＯＳトランジスタＭ　２１１　Ｍ
　４１１　Ｍ　ｔ　２１　　Ｍ　４２〜Ｍ２．７□９Ｍ
４イ、□を介して信号φ、の信号線に接続している。又
、これらの全てのＮＭＯＳトランジスタＭ　１１〜Ｍａ
ｎ／ｚのゲート接点には、駆動信号φ６が供給される。

更に、偶数番目のゲート電極Ｇ　ｚ　Ｉ、　Ｇ　４１．
　Ｇ　ｚ□。

Ｇ４□＋　　Ｇ２３．　　Ｇａ＊　　〜　Ｇ！ｆｉ７□
、　　Ｇａ、、ｙ□の端部には、’ｎｐｎ）ランジスタ
Ｑ　ｚ　＋　＋　　Ｑ　４１１　　Ｑ　ｚ　ｚ　＋　　
Ｑ　４　ｚ　＋Ｑ　ｔ　３１　　Ｑ　４　ｚ　　〜Ｇ２
７７□、　　Ｑ４ｎ／□の各エミッタ接点が接続し、各
ｎｐｎ　）ランジスタのベース接点には駆動信号φ１３
、コレクタ接点には電圧■、が印加される。尚、説明の
都合上、これらのｎｐｎトランジスタも転送ゲート電極
Ｇｌｌ〜Ｇ４７７□に対応して示す。

次に、第２の駆動回路１４を説明すると、同期制御回路
６から供給されるタイミング信号φ１〜φ４を第３の駆
動回路１５からの駆動信号Ｓｌｌ。

Ｓ１２〜Ｓｌｎ／□に同期して切換え動作する２Ｘｎ個
のＮＭＯＳトランジスタｍ＋１　、　ｍ２１　、　ｍ３
１　、　ｍ４１〜ｍｌ＋１／ｚ、　　ｍ２Ｒ／Ｚ＋　　
ｍ３．／ｚ、　　ｍ４１／２から成る・そして、第１の
水平電荷転送路８に最も近い側のＮＭＯＳトランジスタ
ｍ、を基準にして４個ずつのトランジスタを組みにし、
各組毎に各トランジスタのゲート電極に駆動信号Ｓ、、
、Ｓ、□〜Ｓｌｎ／□が順番に供給される。尚、説明の
都合上、ＮＭＯＳトランジスタｍ＋、〜ｍ４ｎ／ｌを転
送ゲート電極Ｇ４１〜Ｇ４７７□の配列に対応して示し
である。

第３の駆動回路１５は、第４図に示すように、所定タイ
ミングの駆動信号ｓｏｌ　＋Ｓｌ！　＋Ｓ１３　＋’Ｓ
Ｉ４　〜Ｓ＋ｎ／ｚを出力するｎ　／　２ビツト出力型
のシフトレジスタで形成されている。即ち、このシフト
レジスタは、第５図のタイミングに示すように、スター
トパルスの信号φ１１８を２相のタイミング信号φ１Ａ
とφ、８に同期して下位の出力ビットから上位の出力ビ
ットへ転送することにより、順次に論理値゛Ｍ”の駆動
信号を発生させる構成となっている。即ち、最初に最下
位の駆動信号Ｓ、だけが゛Ｍ゛レベルで他の上位ビット
出力は“Ｌ′”レベルとなり、次の周期では下位２ビツ
トの駆動信号Ｓｌｌと８１□が“Ｍ”レベルで、残りの
上位ビット出力は“Ｌ′°レベルとなり、更に、次の周
期では下位２ビツトの駆動信号ＳｌｌとＳ、ｔとＳ１３
が“Ｍ　１１レベルで、残りの上位ビット出力は“Ｉ、
°°レヘルとなるというように、駆動信号の“Ｍパレヘ
ルの出力が順次に下位ビットから上位ピッ１−へ拡がる
ように変化する。

又、第４図に示すように、ビット毎の回路はセル構造を
有し、ｎ　／　２個のセル構造の回路が従属に接続する
ことによってシフトレジスタを構成している。したがっ
て、第１ビツト目の回路を代表して説明すると、一方の
タイミング信号φ、の信号線とアース端子間に、ＭＯＳ
）ランジスタｕ１１、ｕ１２がドレイン・ソース路を直
列として接続し、Ｍ’０３ｌ−ランジスタＵ、のゲート
接点が入力接点θ１Ｎに接続し、ＭＯＳ　）ランジスタ
ｕ＋ｚのゲート接点が他方のタイミング信号φ、Ａの信
号線に接続している。ＭＯＳトランジスタＬｌｌ＋のゲ
ート・ドレイン接点間には、ゲート酸化膜を利用したブ
ートストラップ用コンデンサε１１が接続し、更に、Ｍ
ＯＳ）ランジスタｕ１１のドレイン接点間がＭＯＳトラ
ンジスタｕ１３のソース・ドレイン路を介して中間接点
θ８に接続している。又、信号ＶＩＮの信号線と信号■
、の信号線の間にＭＯＳ　）ランジスタｕ　ｌａ、　　
ｕ　１５がドレイン・ソース路を直列として接続し、Ｍ
ＯＳ）ランジスタｕ１４のゲート接点に信号ＶＩＭ。印
加され、ＭＯＳトランジスタｕｌＳのゲート接点が入力
接点０１Ｎに接続している。又、中間接点θ８と信号■
、の信号線の間にＭＯＳトランジスタｕ＋ｔが接続する
と共に、ＭＯＳトランジスタＵ、とｕ１５の接続接点と
ＭＯＳ）ランジスタｕｌ、のゲート接点間にＭＯＳトラ
ンジスタｕ１６が接続し、ＭＯＳ）ランジスタｕ１６の
ゲート接点に信号φｌＩｌが印加される。

又、ＭＯＳ）ランジスタｕｌｌ〜ｕｌ’ｌ及びコンデン
サε１１から成る前段回路と同じ構成の後段回路がＭＯ
３Ｉ−ランジスタＬＩ２１−ｕＺ？及びコンデンサε１
で構成されている。但し、ＭＯＳ　）ランジスタＵ、に
対応するトランジスタｕ　２１．　Ｍ　ＯＳ　）ランジ
スタｕ１□に対応するトランジスタｕ２□、ＭＯＳ　＋
−ランジスタｕ１６に対応するトランジスタｕ２６の各
ゲート接点に印加される信号φ１Ａとφ６．は相互に逆
の信号が印加される関係に設定され、後段回路の入力接
点が中間接点θ８に接続し、トランジスタｕＺｆｆの出
力側接点が第１ピント目の出力接点θ。となっている。

そして、後段回路のＭＯＳトランジスタｕ２１のドレイ
ン接点に第１ビツト目の駆動信号Ｓ、が発生し、第３図
に示す第２駆動回路１４に供給するように配線されてい
る。

そして、同様のセル構造の残りの回路の入力接点θ１Ｎ
と出力接点θ。が従属に接続することにより、上位ビッ
トの回路も形成されている。尚、第１ビツトの人力接点
θ１Ｎは、ゲート接点にタイミング信号φ１Ａが印加さ
れるＭＯＳ）ランジスクｕ０゜を介してスタートパルス
の信号φ１ｌ）ｌが供給される。

尚、第４図中の各接点に発生する信号ν、〜νＩ７は、
第６図に示すタイミングとなり、特にこのシフトレジス
タは、ブートストラップ用コンデンサε１１．ε２．の
昇圧効果により、内部を伝播する各信号の波形を整形す
るという効果を有している。

このような構成の受光部７の垂直電荷転送路Ｌ１〜Ｌ１
の終端部に第１の水平電荷転送路８が形成され、更に、
画素信号の転送と非転送を制御するゲート電極８ａを介
して、蓄積部１０が設けられている。

次に、蓄積部１０の構造を説明する。

受光部７の垂直電荷転送路り、〜Ｌ、に対応した同数の
垂直電荷転送路■１〜Ｖ、（第３図では、一部の垂直電
荷転送路Ｖ、、Ｖ、、、、Ｖ、。２を示す）がｎ形の不
純物層をｐウェル層内に埋設することによって形成され
、ｐ゛形の不純物層から成るチャンネルストッパ（第３
図中の点線で囲む斜線部分）が垂直電荷転送路■１〜■
、を個々に分離している。

更に、これらの垂直電荷転送路上には、図示するように
、ｎ個の転送ゲート電極ｇ＋＋＋ｇｚ＋＋ｇ３＋　　＋
　　ｇａＩ〜　ｇ＋ｚ　　＋　　ｇｚｚ　　＋　　ｇｘ
ｚ　　＋　　ｇ＜１ゞｇ＋ｎｚｚ＋ｇｚｎｚ□、ｇｘｎ
ｙ□、ｇａｈｙ□がＹ列方向に並設されている。即ち、
受光部７には２Ｘｎ本の転送ゲート電極が設けられるの
に対し、蓄積部１０にはｎ個の転送ゲート電極が設けら
れる。

又、説明の都合上、転送ゲート電極を一般的に符号ｇｒ
ｋで表すと、添字には４個の転送ゲート電極を１組とし
て各組の順番を示し、添字ｊは各組内の４本の転送ゲー
ト電極の順番を示す。したがって、第１組（ｋ＝１）の
転送ゲート電極はｇ。

＋　ｇｚ＋＋　　ｇ３＋　、　ｇａ＋で示し、最終組（
ｋ＝ｎ／４）の転送ゲート電極はｇ＋ｒｙａ＋　　ｇ−
ｚｎｉ４＋　ｇ３ｎｔｓ　＋ｇａｎｙａで示す。

次に、第４．第５．第６の駆動回路１６，１７゜１８の
構成を説明する。

まず、第４の駆動回路１６を説明すると、第２の水平電
荷転送路１１に最も近い転送ゲート電極ｇｚを第１番目
のゲート電極とすると、奇数番目のゲート電極ｇｚ＋　
　ｇｚ＋＋　　ｇｚｚ、ｇ：＋ｚ＋　　ｇｚ３゜ｇ３ｚ
　　〜ｇ　＋　１１／４１　　ｇ　ｓ。７４の各端部が
ＮＭＯＳトランジスタＤＩｌ、　　Ｄ３３．　　ＤＩ□
、Ｄ３□、Ｄ、ｆｆ、Ｄ、、〜Ｄ　Ｉ　ｎ／４．Ｄ　：
ｌｎ／４を介して信号■１の信号線に接続し、偶数番目
のゲート電極ｇｚ＋、　　ｇａ＋、　　ｇｚ□。

ｇ　４Ｚ＋　　ｇ　ｚＬ　　ｇ　４３〜ｇ　２ｒｌ／４
＋　　ｇ　４１１／４の各端部がＮＭＯ３）ランジスタ
Ｄｚ＋、Ｄ−＋、Ｄｚ□、Ｄｓ□〜Ｄ　２１１／４１　
　Ｄ　４１１／４を介して信号φ□の信号線に接続して
いる。又、これらの全てのＮＭＯＳトランジスタＤ１１
〜Ｄ　４．、／４のゲート接点には、駆動信号φ６が供
給される。

次に、第５の駆動回路１７を説明すると、同期制御回路
６から供給されるタイミング信号φ、〜φ４を第６の駆
動回路１８からの駆動信号Ｓｓ１゜ＳＳ２〜Ｓ５□７４
に同期して切換え動作するｎ個のＮＭＯＳトランジスタ
ｄ　ＩＩ　−ｄ　２＋　＋　ｄ　３１＋　ｄ　４１　〜
ｄ　ｌ１１／４１　　ｄ　２ｎ／４＋　　ｄ　３ｎｙａ
＋　　ｄ　ａｎ７４から成る。そして、第２の水平電荷
転送路１１に最も近い側のＮＭＯＳトランジスタｄｌｌ
を基準にして４個ずつのトランジスタを組みにし、各組
毎に各トランジスタのゲート電極に駆動信号Ｓｓ、、　
　Ｓ５□〜Ｓ　５１１／４が順番に供給される。尚、説
明の都合上、ＮＭＯＳトランジスタｄ、〜ｄ　４ｎ／４
を転送ゲート電極ｇｚ〜ｇ４ｎｙ□の配列に対応して示
しである。

第６の駆動回路１８は、第４図に示したシフトレジスタ
と同等回路のシフトレジスタであり、ｎ　／　２ビット
分の駆動信号Ｓ　ＳＩ＋　　Ｓ　Ｓ２〜Ｓ　Ｓｎ／４を
出力するｎ　／　２段の回路となっている。即ち、第４
図中に示す信号φＩＡ、　　φＩｌｌ　　φ０．Ｎ、φ
、。

Ｓ　ＩＩ＋　　Ｓ　１２〜を、第３図中の信号φＳＡＩ
　　φ３．。

φＳＩＮ　＋　　φＳＭ＋　　Ｓ　Ｓｌ＋　　Ｓ３２〜
に置き換えたのと等価な回路である。

但し、このシフトレジスタ１８のシフト動作の周波数ｆ
、は、シフトレジスタ１５のシフト動作の周波数ｆ１の
１／２（即ち、ｆ＋　−２ｘｆｓ　）に設定されるので
、受光部７の垂直電荷転送路Ｌ１〜Ｌ、が２行分の画素
信号を転送する間に、蓄積部ｌＯの垂直電荷転送路■１
〜■４は１行分の画素信号を転送することとなる。

そして、垂直電荷転送路■１〜■いの終端に、制御信号
Ｓ　ＶＨに従って電荷の転送と非転送を制御するゲート
電極１１ａを介して第２の水平電荷転送路１１が形成さ
れている。

更に、第７図に基づいて、受光部７の縦断面（Ｂ−Ｂ’
線断面）構造を説明する。

まず、ｎ形不純物から成る半導体基Ｆｉ、１９中に受光
部７を形成するためのｐウェル層２０と、第１の駆動回
路１３を形成するためのｐウェル層２１、及び第２．第
３の駆動回路１４．１５を形成するためのｐウェル層２
２が埋設され、これらのｐウェル層２０，２１．２２内
に夫々所定の素子を形成している。

まず、受光部７は、ｐウェル層２０内にｎ＋形不純物か
らなる複数の不純物層２３を列方向Ｙ及び行方向Ｘに沿
ってマトリクス状に配列形成することにより画素となる
フォトダイオードが形成され、更に、列方向Ｙに配列さ
れる各不純物層２３に隣接してｎ形の不純物層（第７図
中の点線で示す部分）２４を形成することにより、垂直
電荷転送路し１〜Ｌいが形成されている。又、第３図の
Ｔｇで示す（１カ所だけ代表して示す）トランスファゲ
ートとなる部分とフォトダイオードの部分及び垂直電荷
転送路の部分を除く周囲にｐ゛形の不純物層２５を形成
することで、チャンネルストッパ領域を形成している。

そして、半導体基板の表面に第３図に示すような配列で
ゲート電極が積層されている。

第１の駆動回路１３中のＮＭＯＩ−ランジスタは、ｐウ
ェル層２１内の構造に示すように、一対のｎ゛形不純物
層２６．２７と、表面部分にゲート電極を積層した構造
から成り、ドレイン接点となるｎ゛形不純物層２６に駆
動信号φ□が印加され、ソース接点となるｎ゛形不純物
層２７が垂直電荷転送路上のゲート電極に接続している
。又、信号ｖＬはＰウェル層２１に埋設されたｐ゛形不
純物層２８に印加される。又、ｎｐｎ　）ランジスタは
、ｐウェル層２１に埋設されたｐ゛形不純物層２９とｎ
゛形不純物層３０及びｎ形の半導体基板１９から成り、
エミッタ接点となるｎ゛形不純初層３０力１各ゲート電
極に接続し、ベース接点となるｐウェル層２１及びｐ゛
形不純物層２９にタイミング信号φＦ、が印加され、コ
レクタ接点となるｎ形の半導体基板１９にはバイアス電
圧■、が印加される。

第２の駆動回路１４中のＭＯ３Ｉ−ランジスタは、ｐウ
ェル層２２内に形成したｎ゛形不純物層３１゜３２と、
これらの上部に設けられたゲート電極によって形成され
る図示のようなＭＯ３Ｉ−ランジスタ群で構成され、第
３の駆動回路１５も同様のＭＯＳ）ランジスタ群等によ
って構成されている。

次に、かかる構造を有する電荷結合型固体撮像装置の作
動を静止画を撮影する電子スチルカメラに適用した場合
について説明する。

まず、１フレ一ム分の静止画を撮影するための概略動作
を第８図のタイミング図と共に説明する。

図中の期間ＴｖＢがＮＴＳＣ等の標準テレビジョン方式
の垂直ブランキング期間に相当するものとすると、この
期間Ｔｖ！ｌ中の所定時点１＋で全てのフォトダイオー
ドＰ、〜Ｐ、、から受光部７の垂直電荷転送路１−１〜
Ｌ、へ全画素信号を移す所謂フィールドシフト動作を行
い、この時点ｔ１が露光完了時点ともなる。従って、被
写体光学像の露光は時点Ｌ１以前の適宜の時点Ｌ０から
開始され、期間Ｌ０〜ｔ１が露光期間となる。

そして、この露光期間の設定は、まず、時点り、で、ｎ
型半導体基板に対して通常の縦型オーバーフロードレイ
ン時よりも高いバイアス電圧を印加することによって、
フォトダイオードに蓄積された不要電荷をｎ型半導体基
板へ廃棄すると同時に、時点し。からフォトダイオード
による受光を行わせ、時点１．で第２回目のフィールド
シフト動作を行うことで実現する。

次に、画素信号を走査読出しする。尚、第８図中の符号
Ｈで示す期間はＮＴＳＣ等の標準テレビジョン方式の水
平ブランキング期間に相当し、符号Ｔで示す期間は水平
走査期間に相当するものとする。

まず、最初の期間）ＩＡＩにおいて、垂直電荷転送路り
、〜Ｌ６の転送ピクセルのうち、第１の水平電荷転送路
８に最も近い行の転送ピクセルの画素信号を第１の水平
電荷転送路８へ転送し、次に、期間ＴＡＩにおいて、水
平電荷転送路８が１行分の画素信号を点順次走査のタイ
ミングで水平転送することによって第１行目（第２図の
Ｐ、の行）の画素信号を読み出す。

次に、期間ＨＡｚ４Ｅおいて、垂直電荷転送路Ｌ１〜Ｌ
、が次の行（第２図のＰ２の行）の画素信号を水平電荷
転送路８へ転送し、更に水平電荷転送路８から垂直電荷
転送路■１〜■、の２番目に第１の水平電荷転送路８に
近い行の転送ピクセルへ転送する。更に、受光部７の垂
直電荷転送路Ｌ１〜しいでは、次の行（第２図のＰ、の
行）の画素信号を水平電荷転送路８へ転送する。従って
、２回目の期間ＨＡＺでは、第３行目（第２図のＰ３の
行）の画素信号を読み出す。

次に、期間Ｈ１ｌ＋において垂直電荷転送路り、〜Ｌ、
の第４行目（第２図のＰ４の行）の転送ピクセルの画素
信号を第１の水平電荷転送路８へ転送し、更に、第１の
水平電荷転送路８からフィールド分別用ゲート８ａを介
して蓄積部８へ転送され、更に、垂直電荷転送路Ｌ１〜
Ｌ、の第５行目（第２図のＰ５の行）の転送ピクセルの
画素信号を第１の水平電荷転送路８へ転送し、次に、期
間ＴＡ３において、水平電荷転送路８が１行分の画素信
号を点順次走査のタイミングで水平転送することによっ
て読み出す。

このように、受光部７中の垂直電荷転送路り。

〜Ｌいが画素信号の転送開始を各行毎に順番に行い、蓄
積部１０中の垂直電荷転送路■１〜Ｖ７が画素信号の受
信及び蓄積を２行毎に順番に開始するように動作し、更
に、奇数行（第３図のＩ）１゜Ｐ、、Ｐ５〜Ｐ　ｆｌ−
１の行）に位置する画素信号を第１の水平電荷転送路８
を介して読出し、偶数行（第３図のＰ２．Ｐ４．Ｐ、〜
Ｐｎの行）に位置する画素信号を蓄積部１０の垂直電荷
転送路■１〜Ｖイヘ保持するように動作を繰り返す。こ
の結果、垂直電荷転送路り、〜Ｌ１が、全列の画素信号
の転送を完了した時点で、奇数フィールドに該当する画
素信号の走査読出しが完了し、偶数フィ−ルドに該当す
る全ての画素信号が蓄積部ｌＯの垂直電荷転送路■１〜
■１に保持される。

次に、偶数フィールドに該当する画素信号の走査読出し
を開始する。尚、この走査期間には受光部７中の垂直電
荷転送路Ｌ１〜Ｌ、の転送動作が停止する。

まず、最初の水平ブランキング期間に相当する期間Ｈ１
ｌ＋において、垂直電荷転送路■１〜■、の転送ピクセ
ルのうち、第２の水平電荷転送路１１に最も近い行の転
送ピクセルの画素信号を第２の水平電荷転送路１１へ転
送し、次に、水平走査期間に相当する期間ＴＩ＋におい
て、水平電荷転送路１１が１行分の画素信号を点順次走
査のタイミングで水平転送することによって第３図のＰ
２の行の画素信号を読み出す。

次に、期間Ｈｓｇにおいて、垂直電荷転送路■。

〜■いが第３図のＰ４の行の画素信号を水平電荷転送路
１１へ転送し、次に、期間Ｔ０において、水平電荷転送
路１１が点順次走査のタイミングで水平転送することに
よって第３図のＰ、の行の画素信号を読み出す。

このように、蓄積部１０中の垂直電荷転送路■１〜■１
が画素信号を各行毎に順番に水平電荷転送路１１へ転送
すると共に、水平電荷転送路１１が水平転送動作を繰り
返すことにより、偶数フィールドに該当する全ての画素
信号（第３図のＰ２．Ｐ４〜Ｐ７の行の画素信号）を走
査読出しする。

このように、全ての画素信号を奇数フィールドと偶数フ
ィールドに夫々分割して走査読出しを行う。

以下、更に第８図の撮像動作を第９図〜第１２図のタイ
ミングチャートに基づいて詳述する。尚、第９図〜第１
２図において、第８図と同−又は相当する符号を同一符
号で示し、更に、信号ＳＳＩ〜ＳＳｎ／４は第６の駆動
回路（シフトレジスタ）１８の出力、信号Ｓ、〜Ｓ　４
ｎ／４は垂直電荷転送路■。

〜■いの転送ゲート電極を駆動するための駆動信号、信
号３１１〜Ｓｌｎ／２は第３の駆動回路（シフトレジス
タ）１５の出力、信号ＩＩＩ〜Ｉ１．７□は垂直電荷転
送路り、−Ｌ、の転送ゲート電極を駆動するための駆動
信号である。

又、これらの図中の符号“Ｈ”は１２ボルト、“Ｍ”は
０ボルト、“１．　＋＋は一８ボルト、“ＨＨ“は半導
体基板の電圧と等しい約１５〜２５ボルトの電圧レベル
を示す。

まず、垂直ブランキング期間ＴＶ、の動作を説明する。

第９図に示すように、垂直ブランキング期間Ｔ□の初期
の時点ｔ１においてフィールドシフト動作を行う。即ち
、信号φ６とφ□及びフィールドシフト信号φ１．がＩ
Ｉ　Ｈ１１レベルとなることにより、全てのｎｐｎｌ−
ランジスタＱ　ｚ　＋　＋　　Ｑ　４１〜Ｑ４．７□が
導通状態となり、受光部７中の偶数番目の転送ゲート電
極Ｇｚ１．　　Ｇ４ｐ、　　Ｇ２□、Ｇ４２〜Ｃ”　２
１１／２＋　　Ｇ　４．ｌ／Ｚに“Ｈ”レベルの信号１
２１＋　　１４１、　　Ｉｔ□、　　１４ｇ−１ｔｎｙ
□、１４．ｌ／！が印加され、奇数番目の転送ゲート電
極Ｇｌｌ、　　Ｇｔｌ、　　Ｇ１２．　０３２〜Ｇ３，
１７□、　　ｃｉｒ＋ｚ□に信号■１と等しい“ｌ　Ｌ
　Ｉ“レベルの信号１＋＋、Ｉ：＋＋＋　　ＩＩｚ、Ｉ
ｚｚ〜Ｉ　３ｎ／□が印加される。

更に、この時点１．では、第３の駆動回路１５及び第６
の駆動回路１８の全ての出力信号Ｓ、〜Ｓ　Ｉ１１／２
％　Ｓ　ｓ＋″″″Ｓ　ｓｎ／ａはＩＩ　Ｌ　ＩＩレヘ
ルとなるので、第２の駆動回路１３と第５の駆動回路１
７中のトランシタｍｚ〜ｍａｒ＋ｚｚとｄ　＋　＋　〜
ｄ　４１１／４が非導通状態となり、転送ゲート電極Ｇ
ｌｌ〜Ｇ　ａｎ／□とｇ＋＋〜ｇ４゜７４が第３の駆動
回路１５と第６の駆動回路１８と電気的に遮断状態とな
る。

したがって、時点ｔ、では、偶数番目の転送ゲート電極
Ｇｚ＋、　　Ｇ４．、　　Ｇｔ□、Ｇ４□　〜Ｇｉｎ／
２＋Ｇ　４ｎ／□の下に全てのフォトダイオードに対応
してポテンシャル井戸（転送ビクセル）が発生すると同
時に、奇数番目の転送ゲート電極Ｇ、、、Ｇ、、。

Ｇｌ□、Ｇ、２〜Ｃ１，、／□、　　Ｇ３ｎ／□の下に
ポテンシャル障壁が発生するので、全ての画素信号が相
互に混合すること無くトランスファゲートＴｇを介して
これらのポテンシャル井戸（転送ビクセル）に転送され
る。そして、フィールドシフト信号φＦＳが“Ｌ“ルベ
ルとなることにより、トランスファゲートＴｇが再び遮
断する。

そして、フィールドシフト動作後で垂直ブランキング期
間ＴｖＩｌが終了する以前の期間中に、第１゜第２の水
平電荷転送路８，１１が駆動信号Ｈ１，２に同期して水
平電荷転送動作を行うことにより、これらの水平電荷転
送路８．１１の不要電荷を外部へ廃棄する。

次に、垂直ブランキング期間Ｔ”ｖｓが終了（時点ｔｚ
）すると、次に、水平ブランキング期間ＨＡＩにおいて
、第３の駆動回路（シフトレジスタ）１５がシフト駆動
信号φ、とφｌに同期して１回のシフト動作を行い、そ
れに同期する駆動信号■Ｉ　１””’　Ｉ　４１によっ
て第１行目（Ｐ＋　の行）の画素信号を第１の水平電荷
転送路８へ転送すると同時に、第２行目（Ｐ２の行）の
画素信号を第１行目の転送ピクセルまで転送し、且つそ
の他の行は停止したままとなる。

このとき、ゲート信号Ｈ，がＬ”レベルなので、第１の
水平電荷転送路８から蓄積部１０側への転送は停止され
る。この動作の結果、垂直電荷転送路り、−Ｌ、の第１
行目（Ｐ、の行）の画素信号が第１の水平電荷転送路８
に転送される。

次に、期間ＴＡｌ（時点Ｌ３〜Ｌ４の間）は、駆動信号
Ｈ＋、ｚに同期して第１の水平電荷転送路８が点順次走
査のタイミングで水平転送動作することにより、第１行
目の画素信号を読み出す。

次に、水平ブランキング期間ＨＡ！（時点ｔ４〜ｔ６の
間）に、第３の駆動回路１５が１回のシフト動作を行う
ことにより、その出力ＳｌｌとＳｌ□がＭ　Ｉ＋レベル
となり、他の出力ＳｔＳ〜Ｓｌｎ／ｌが“Ｌ゛レベルま
まとなる。又、第６の駆動回路１８が１回分のシフト動
作を行うことにより、蓄積部１０の垂直転送路■、〜■
、に転送動作を行わせ、更にそれに同時してゲート信号
Ｈ６が“Ｍ　１１し島ルとなる（時点ｔｓ）。このよう
な動作の結果、第１行目にあったＰ２の行の画素信号が
第１の水平電荷転送路８及びゲート電極８ａを通過して
蓄積部１０中の垂直電荷転送路■１〜■、の５１７４下
の転送エレメントへ転送され、次に、ゲート信号Ｈ，が
“°Ｌ°゛レベルとなった後に第３の駆動回路１５では
もう１度シフト動作を行い、その出力Ｓｚ、Ｓ＋ｚ、Ｓ
ｌ：ｌが“Ｍ　１１レベルとなり、第３行目（Ｐ３の行
）の画素信号が第１の水平電荷転送路８へ転送される。

次に、期間ＴＡ２（時点Ｌ６〜ｔ７の間）において、駆
動信号Ｈ１，２に同期して第１の水平電荷転送路８が点
順次走査のタイミングで水平転送することにより、Ｐ、
の行の画素信号を読み出す。

次に、水平ブランキング期間ＨＡＤ（時点ｔ、〜ｔ、の
間）に、第３の駆動回路１５が１回のシフト動作を行う
ことにより、その出力Ｓ１１．　　ｓ＋ｚ。

Ｓ　ｌ：ｌ、　　Ｓ　１４が“Ｍ°°レベルとなり、他
の出力ｓｒｓ〜ＳＩｒ＋／□が“°Ｌ°°レベルのまま
となる。又、第６の駆動回路１８が１回分のシフト動作
を行うことにより、垂直電荷転送路Ｖ、〜■、に転送を
行わせると同時に、ゲート信号Ｈｓが”Ｍ°ルベルとな
る（時点ｔｓ）。このような動作の結果、第４行目（Ｐ
４の行）の画素信号が第１の水平電荷転送路８及びゲー
ト電極８ａを通過して蓄積部１０中の垂直電荷転送路■
１〜■いへ転送され、次に、ゲート信号Ｈ０が“Ｌ”レ
ベルとなった後に第３の駆動回路１５ではもう１回シフ
ト動作を行い、その出力Ｓ　１１．　　Ｓ　Ｉ２．　　
Ｓ　１３．　３　ｒａ、　　Ｓ　＋ｓが“Ｍ”レベッと
なり、第５行目（Ｐ５の行）の画素信号が第１の水平電
荷転送路８へ転送される。

次に、期間ＴＡ、（時点ｔ、〜ｔｏｏの間）において、
駆動信号Ｈ８，２に同期して第１の水平電荷転送路８が
点順次走査のタイミングで水平転送することにより、Ｐ
５の行の画素信号を読み出す。

この一連の動作を繰り返すことにより、奇数行（Ｐ、、
Ｐ、、Ｐ、、・・・・・・の行）の信号は第１の水平電
荷転送路８へ、偶数行（Ｐｇ、Ｐ４、Ｐｂ、・・・・・
・の行）の信号は蓄積部１０へ転送される。そして、Ｐ
！の行の信号が垂直電荷転送路■、〜■、の最も第２の
水平電荷転送路１１に近い転送ピクセルに達する直前に
第６の駆動回路１８のφ、１．４へ“Ｌ”レベルの信号
を印加することにより、信号Ｓ、１゜ｓｓｚ　　””　
　ＳＳａ／４を順次に°“Ｌ″レベル反転させ、偶数行
（Ｐ　ｚ、　Ｐ　ａ、　Ｐ　ｂ、・・・・・・の行）の
信号電荷を各転送ピクセルに１行分蓄積する。即ち、２
つの転送ゲート電極に対して１行分の信号電荷を保持さ
せる。

尚、第９図に示すように、最後の水平ブランキング期間
ＨＡ、、では、第３駆動回路１５の全ての出力Ｓｌｌ〜
Ｓ　Ｉ、、／！は°“Ｍ“レベルとなり、第６の駆動回
路１８の全てのＳ　ｓｌ”−５ｓｎｙａは°゛Ｌ°゛Ｌ
°゛レベルで、受光部の全ての転送ゲート電極による電
荷転送動作が行われ、最後のｎ行目の信号電荷が垂直電
荷転送路■１〜■、へ転送されるだけとなり、最後の水
平走査期間ＴＡｎでは、第１の水平電荷転送路８からは
何も読み出されない。

更に、第１１図は第９図中の第１の期間ＨＡ、を拡大し
たタイミング図、第１０図は第９図中の期間ＨＡＩを拡
大したタイミング図、第１１図は第９図中の第２の期間
ＨＡｆｆｉを拡大したタイミング図、第１２図は第９図
中の期間ＨＡ３を拡大したタイミング図であり、転送ゲ
ート電極に印加する駆動信号３１１””’Ｓ４ｎ／４及
びＩ　ｚ〜１４１％／２の変化をより明瞭に示す、尚、
これらの図中の１〜８の符号はタイミングを示している
。

次に、時点ｔ１３以後に第１３図に示すようなタイミン
グで、蓄積部１０中の偶数フィールドに該当する画素信
号の走査読出しが行われる。即ち、この走査読出しは、
第３の駆動回路（シフトレジスタ）の動作が停止するの
で、その出力Ｓｌｌ〜Ｓい７．は変化せず、受光部７中
の垂直電荷転送路り、−Ｌ、の転送動作が停止する。一
方、第６の駆動回路１８は第９図中の期間Ｌ２〜ｔ１３
と同様に動作し、それに応じて垂直電荷転送路■１〜■
、及び第２の水平電荷転送路１１が画素信号を読み出す
ことにより、偶数フィールドに該当する画素信号を読み
出す。

但し、今回は先はどの奇数フィールドの動きとは逆に第
６の駆動回路１８のφ５，９を°゛Ｌ°゛Ｌ°゛レベル
　？、４１“レベルにすることにより、第２の水平電荷
転送路１１に近い側の出力ｓ　！ｉｌ＋　　ｓ　ｓｚ・
・・・・・から順に“°Ｌ“レベルから“Ｍ°゛レベル
へ反転シ、第２の水平電荷転送路１１に近い側の信号電
荷が順次に読み出される。

以上、第９図〜第１３図と共に説明したタイミングで電
荷転送を行うと、従来の所謂４相駆動方式の電荷転送の
場合に４個の転送ゲート電極で１個の画素信号を転送す
るのとは違い、所謂ドミノ倒しのように転送ピクセルの
範囲が変化して行くこととなるので、２個の転送ゲート
電極で１個の画素信号を転送することができ、転送ゲー
ト電極の数を低減することができる。

更に、この電荷転送動作を第１４図に示す典型的な例で
説明する。尚、同図は、あるｉ列目の垂直電荷転送路Ｌ
ｉと■１の動作を代表して示し、４個のフォトダイオー
ドで発生した４個の信号電荷ｑ＋　＋　　ｑｔ　＋　　
ｑｓ　、Ｑ＜を読み出す場合を示す。

又、口の部分が転送ピクセル内の各画素信号、口がポテ
ンシャル障壁又は空の転送ピクセルであり、各転送ゲー
ト電極に対応して示している。又、図の部分は第１又は
第２の水平電荷転送路８．１１に画素信号が存在する状
態を示し、口の部分が画素信号が存在しない状態を示す
ものとする。

更に、第１４図中の符号“ｌ　Ｈ、、１１，“ｌ　Ｔ　
Ａ、　１１・・・・・・、“Ｈ□”、“Ｔ□゛・・・・
・・等は、第９図ないし第１３図中の期間に対応し、更
に、ｕ　１　＋ｔ〜゛８″の符号は第１０図ないし第１
２図中のタイミングを示す符号に対応している。

まず、時点Ｌ１で信号電荷Ｑ　Ｉ　＋　　９２　＋　　
９３　＋９４が垂直電荷転送路り、の転送ピクセルヘフ
ィールドシフトされ、第１の水平ブランキング期間ＨＡ
ｒ中の符号の°“１°゛のタイミングから信号電荷ｑ１
の転送が開始、し、“３”のタイミングから信号電荷ｑ
２の転送が開始する。そして、期間ＩＩＡ。

の動作により、第１行目の画素信号ｑ１が第１の水平電
荷転送路８へ転送される。

次に、第１の水平走査周期ＴＡＩの間に第１の水平電荷
転送路８が水平転送することによって画素信号ｑ、を読
み出す。

次に、第２の水平ブランキング期間ＨＡ□において、第
２．第３．第４行目の画素信号ｑＺ、Ｑ３゜ｑ４が順番
に転送され、符月゛５゛の時点（第９図中の時点ｔ、に
相当する）で、第２列目の画素信号ｑ２を第１の水平電
荷転送路８及びゲート電極８ａを介して蓄積部ｌＯの垂
直電荷転送路Ｖｉへ転送し、８°゛のタイミングで画素
信号ｑ２が垂直電荷転送路■、の所定の転送エレメント
に保持される。そして、受光部ではもう１回垂直転送を
行い第３行目の画素信号ｑ３が第１の水平電荷転送路８
へ転送され、次の期間ＴＡ２で信号電荷ｑ３が読み出さ
れる。

更に、次の期間ＨＡ３において、第４列目の画素信号ｑ
４が°“５°゛のタイミングで第１の水平電荷転送路８
及びゲート電極８ａを介して蓄積部１０の垂直電荷転送
路■、へ転送される。この時、第６の駆動回路１８に所
定のタイミングの信号φＳＩＮを入力することにより、
駆動回路１８の出力ＳＳＩを“ビ°レベルにし、蓄積部
１０の転送ゲート電極は動作を停止しており、信号電荷
ｑ１と９２が混合することはない。

そして、この典型例では、期間ＴＡ２の完了時点で奇数
フィールドに該当する画素信号ｑ、と９３の走査読出し
が完了する。

次に、蓄積部１０の垂直電荷転送路■８に保持された画
素信号ｑ２と９４の走査読出しを開始する。

まず、期間Ｈ１ｌにおいて、画素信号ｑｔの転送を開始
し、°°３°°の時点から次第に画素信号ｑ４の転送が
開始される。そして、この期間１”Ｉｌｌ中に画素信号
ｑ２が第２の水平電荷転送路１１へ転送される。

次に、期間ＴＲＩにおいて、第２の水平電荷転送路１１
が水平転送することにより、画素信号ｑ！が読み出され
る。

次に、期間Ｉ］。において、画素信号ｑ４が第２の水平
電荷転送路１１へ転送され、次の期間ＴＩ。

においで画素信号ｑ４が読み出される。

このように、時点ｔ、において各フィールドの露光が同
時に完了して、各フィールド毎に画素信号を読み出すこ
とで１フレ一ム画に相当する全ての画素信号を読み出す
ので、フレーム電子シャッター機能を有す。

更に、所謂ドミノ倒しの如く画素信号を転送するので、
転送ゲート電極数を減らすことができる。

尚、この実施例では、各水平ブランキング期間に相当す
る期間ＴＨＢでは、４相のタイミング信号φ１〜φ４に
同期して電荷転送を行うようにしたが、４相以上の適宜
の数のタイミング信号で、相数に応じたゲート電極を駆
動するように構成してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、受光部中の光電変
換素子と垂直電荷転送路を分離して形成し、露光後に画
素信号を光電変換素子から垂直電荷転送路へ転送してか
ら走査読出しを行うので、フレーム電子シャッター機能
を有し、且つ垂直電荷転送路中の画素信号を水平電荷転
送路側に位置するものから順番に所謂ドミノ倒しのよう
にして転送を行うので、転送ゲート電極の数を増やすこ
となくフレーム画像が得られ、垂直解像度の向上を図る
ことができる。

更に、蓄積部の垂直電荷転送路へ１フレーｌ、の静止画
に相当する全ての画素信号をフィールドシフトした後、
受光部と蓄積部の間に設けた第１の水平電荷転送路で奇
数フィールドに該当する画素信号を読み出すと共に、蓄
積部側に設けた第２の水平電荷転送路を介して偶数フィ
ールドに該当する画素信号を読み出すようにしたので、
各フィールドに該当する画素信号は等しい条件下で同時
に露光が行われることとなり、従来のようなフ肝ツカ等
を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の固体撮像装置をカメラに適用する場合
の概略構成図、第２図は本発明の固体撮像装置の一実施例の構成図、第３図は第２図の要部拡大図、第４図は第３の駆動回路と第６の駆動回路の構成暮示す
回路図、第５図と第６図は第４図に示す回路の動作を説明するた
めのタイミングチャート、第７図は第３図の要部縦断面図、第８図は実施例の固体撮像装置の動作を概略的に示すタ
イミング図、第９図ないし第１３図は第８図のタイミングを更に詳細
に示すタイミングチャート、第１４図は典型的な例についての動作を説明する説明図
である。符号の説明ニア；受光部８：第１の水平電荷転送路ｌＯ；蓄積部１１；第２の水平電荷転送路１３；第１の駆動回路１４；第２の駆動回路１５；第３の駆動回路１６；第４の駆動回路１７；第５の駆動回路１８；第６の駆動回路ＬＩ””Ｌｍｉ垂直電荷転送路 ■１〜ｖ、；垂直電荷転送路Ｐ１〜Ｐ７　；フォトダイオードＭ＋＋−Ｍａａ７ｚ、　ｍＩＩＡ−ｍａ＊／ｚ＋Ｉ）ｔ
ｔ〜Ｄ　４１１／４＋　　ｄｌ　ｌ〜ｄ４．／、；ＭＯ
Ｓ）ランジスタＧｌｒ〜０４ｎｌｌｒ　　ｇ　＋１〜ｇ
　４．、／ａ　；転送ゲート電極。第５図ｍ−時間第６図

Claims

【特許請求の範囲】　画素に相当する複数の光電変換素子を行方向及び列方
向にマトリクス状に配列形成すると共に、列方向に配列
する各光電変換素子群に隣接する垂直電荷転送路をトラ
ンスファゲートを介して形成して成る受光部と、該受光部中の各垂直電荷転送路に対応する同数の垂直電
荷転送路を、該受光部に連設して成る蓄積部とを具備す
る電荷結合型固体撮像装置において、前記受光部の垂直電荷転送路の終端と前記蓄積部の垂直
電荷転送路の先端との間に形成されると共に、該受光部
から該蓄積部の垂直電荷転送路へ画素信号を転送する機
能と、画素信号を点順次に水平転送することにより時系
列的に画素信号を読み出す機能を選択的に切り換える第
１の水平電荷転送路と、該蓄積部の垂直電荷転送路の終端に接続して形成され、
画素信号を点順次に水平転送することにより時系列的に
読み出す機能を有する第２の水平電荷転送路を有し、更に、受光部の垂直電荷転送路の転送ゲート電極が、各
列の光電変換素子に対応して２列ずつ設けられると共に
、蓄積部の転送ゲート電極数を受光部の転送ゲート電極
数の半分に形成され、撮像時に、上記受光部の垂直電荷
転送路の転送ゲート電極の配列順に交互に転送エレメン
トとポテンシャル障壁を発生させて、光電変換素子に発
生した全ての画素信号を前記トランスファゲートを介し
て対応する転送エレメントに転送して、上記第１の水平
電荷転送路に最も近い側から奇数番目の行の転送エレメ
ントに転送される画素信号を奇数フィールド、偶数番目
の行の転送エレメントに転送される画素信号を偶数フィ
ールドに配列するするものとし、次に、受光部中の相互に隣合う転送ゲート電極を所定数
ずつ組にして所定タイミングの転送ゲート信号を印加す
ることにより第１の水平電荷転送路に最も近い側の組の
転送ゲート電極から順番に画素信号を第１の水平電荷転
送路へ転送し、該第１の水平電荷転送路が奇数フィール
ドに該当する画素信号を受信すると水平電荷転送動作に
より時系列に画素信号を読出し、該第１の水平電荷転送
路が偶数フィールドに該当する画素信号を受信すると蓄
積部の垂直電荷転送路の先端部の転送エレメントへ転送
し、更に、蓄積部の垂直電荷転送路が受光部の垂直電荷
転送路の転送周期の半分の転送周期で転送動作すること
により偶数フィールドに該当する画素信号を各列毎に順
番に第２の水平電荷転送路側へ転送する一連の転送動作
を、奇数フィールドに該当する全ての画素信号を読み出
し且つ偶数フィールドに該当する全ての画素信号を蓄積
部の垂直電荷転送路へ転送するまで繰り返し、次に、蓄
積部中の相互に隣合う転送ゲート電極を所定数ずつ組に
して所定タイミングの転送ゲート信号を印加することに
より第２の水平電荷転送路に最も近い側の組の転送ゲー
ト電極から順番に画素信号を第２の水平電荷転送路へ転
送し、該第２の水平電荷転送路が画素信号を受信すると
水平電荷転送動作により時系列に画素信号を読出す転送
動作を繰り返すことにより、偶数フィールドに該当する
全ての画素信号を読み出すことを特徴とする電荷結合型
固体撮像装置。