JPH06245145A

JPH06245145A - 固体撮像装置の駆動方法

Info

Publication number: JPH06245145A
Application number: JP50A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Arakawa; 賢一荒川; Tetsuo Yamada; 哲生山田; Shinsuke Sasano; 信祐笹野; Hideki Motoyama; 英樹本山; Tomoaki Iizuka; 智明飯塚; Yoshio Kobayashi; 美穂小林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-02-15
Filing date: 1993-02-15
Publication date: 1994-09-02
Anticipated expiration: 2014-05-10
Also published as: KR0135728B1; JP2888719B2; US5500675A

Abstract

(57)【要約】【目的】感光領域の上下にフィールドメモリを有し、
各フィールド毎独立に出力する２ライン同時読みだしの
固体撮像装置において、ライン間の信号出力差を抑止で
きる駆動方法を提供する。【構成】ＶＢＬ毎に感光領域１の垂直方向の奇数番目
の感光画素群と偶数番目の感光画素群の信号電荷の垂直
転送方向を反転させる。垂直転送路３を介して水平転送
路６、７へ転送させた垂直奇数画素群と垂直偶数画素群
の信号電荷を同じ電荷検出回路８又は９からフィールド
（ＯＤＤの次にＥＶＥＮフィールド）毎に交互に出力さ
せることにより、電荷検出回路間の特性ばらつきの影響
をなくす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置に係り、
特に、感光領域に接してフィールドメモリを有し、２ラ
イン同時読み出しを行うことのできる固体撮像装置の駆
動方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電荷転送装置を用いた固体撮像装置の中
で、例えば、ＣＣＤエリアセンサは、高解像度を得るこ
とができ、放送用ＣＣＤ、高画質民生用ＣＣＤ、電子ス
チールカメラなどに用いられている。この発明に用いら
れる従来の感光領域に接してフィールドメモリを有し、
２ライン同時読出しを行うことのできるエリアセンサな
どの固体撮像装置の平面図を図８に示す。また、図８に
示す固体撮像装置の従来の駆動方法の動作図を図１１
に、そして、その概略タイミングチャート図を図１２に
示す。この固体撮像装置の感光領域１には、入射光を光
電変換し蓄積する感光画素２が行方向及び列方向に２次
元的に配置されている。そして、その２次元的に配置さ
れた感光画素群が構成する各垂直感光画素列間には垂直
転送路３が設けられている。この垂直転送路３の１転送
段は、垂直２感光画素で構成される。感光領域１の上下
には、１フィールド分の信号電荷を蓄積できる第１蓄積
領域４と第２蓄積領域５とが各々設けられている。この
第１蓄積領域４と第２の蓄積領域５には、各々複数の垂
直転送路３１及び３２が配置されていて、それぞれ感光
領域１の垂直転送路３に接続している。また、第１蓄積
領域４と第２の蓄積領域５の感光領域１とは反対側に
は、第１水平転送路６と第２水平転送路７があり、各々
の一端に第１及び第２電荷検出回路８、９が設けられて
いる。ここで、第１蓄積領域４は、感光領域の感光画素
の上下の配列順番を入れ換えることができるように、転
送段がループ状に連結されたサイクリック転送路になっ
ている。

【０００３】次に、この固体撮像装置の転送動作方法に
ついて説明する。この固体撮像装置は、一般に、１フィ
ールド期間に垂直全画素の信号情報を得ることができ
る。垂直転送路３が垂直に配置された２感光画素で１転
送段を形成するため、垂直ブランキング（ＶＢＬ）内
に、まず、垂直方向に、例えば、上から奇数番目の感光
画素群（以下、第１画素群という）から図１２に示す第
１ＦＳパルス１１でこの垂直転送路３に信号電荷を読み
出し、読み出された信号電荷は、第１フィールド転送パ
ルス１３で第１蓄積領域４へ転送される。その後第２Ｆ
Ｓパルス１２で垂直方向に上から偶数番目の感光画素群
（以下、第２画素群と言う）から垂直転送路３に信号電
荷を読出し第２フィールド転送パルス１４で第２の蓄積
領域５へ転送する。このとき、第１蓄積領域４の信号電
荷は、垂直方向の感光画素の順番を反転出力できるよう
にパルス１５でサイクリック転送される。そして、水平
走査に同期して１転送段ずつ第１及び第２蓄積領域４、
５の信号電荷が各々水平転送路６、７へ移され、水平有
効期間に各々の電荷検出回路８、９から時系列の電気信
号として同時に出力される。そして、次の垂直ブランキ
ング（ＶＢＬ）においても同じ動作が繰り返される。ま
た、第１ＦＳパルス１１前には垂直転送路３内のスミア
や暗電流といった偽信号を除去するための掃き出し転送
パルス１５が与えられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の固体撮像装置の
駆動方法において、感光領域の垂直方向の奇数及び偶数
の感光画素が各々常に別の検出回路より出力されるので
加工状のばらつきやデザイン状の差異による検出回路の
ゲインやｆ特のアンバランスを生じ、同一フィールド内
において又はフィールド間においても走査線間の出力差
を生じてしまう。本発明は、このような事情により成さ
れたものであり、感光領域の上下にフィールドメモリを
有し、各フィールドごと独立に出力する２ライン同時読
出しの固体撮像装置において、ライン間の信号出力差を
抑止できる固体撮像装置の駆動方法を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、垂直ブランキ
ング（ＶＢＬ）ごとに感光領域の垂直方向の奇数番目の
感光画素群（以下、垂直奇数画素群という）と偶数番目
の感光画素群（以下、垂直偶数画素群という）の信号電
荷の垂直転送方向を反転させ、同じ検出回路からフィー
ルドごとに垂直奇数画素群と垂直偶数画素群の信号電荷
を出力する固体撮像装置の駆動方法に特徴がある。ま
た、この駆動方法において蓄積電荷クリアパルスで感光
領域の感光画素群の蓄積電荷を排除することを特徴とし
ている。

【０００６】即ち、本発明の固体撮像装置の駆動方法
は、入射光を光電変換し、発生した信号電荷を一時的に
蓄える感光画素が行方向及び列方向に２次元的に配置さ
れ、かつ、前記信号電荷を読み出し列方向に転送する垂
直転送路が前記列方向の感光画素列間に設けられた感光
領域と、前記感光領域に設けられている複数の前記垂直
転送路の各第１の端部に設けられ、転送段がループ状に
連結されたサイクリック転送路を有する第１の電荷蓄積
領域と、前記垂直転送路の各第２の端部に設けられた転
送路を有する第２の電荷蓄積領域と、前記第１の電荷蓄
積領域の前記感光領域とは反対側に前記信号電荷を行方
向に転送し、その一端に前記信号電荷を電気信号に変換
する第１電荷検出回路を備えた第１水平転送路と、前記
第２の電荷蓄積領域の前記感光領域とは反対側に前記信
号電荷を行方向に転送し、その一端に前記信号電荷を電
気信号に変換する第２電荷検出回路を備えた第２水平転
送路とを具備する固体撮像装置において、前記感光領域
の各垂直方向の奇数行の感光画素からなる第１画素群の
信号電荷を前記第１の電荷蓄積領域へ転送してから、こ
の感光領域の垂直方向の偶数行の感光画素からなる第２
画素群の信号電荷を前記第２の電荷蓄積領域へ転送する
動作と、前記第１画素群の信号電荷を前記第２の電荷蓄
積領域に転送し、前記第２画素群を前記第１の電荷蓄積
領域へ転送する動作とをフィールドごとに交互に行うこ
とを特徴としている。

【０００７】前記第１画素群の信号電荷を前記第１の電
荷蓄積領域へ転送してから、前記第２画素群の信号電荷
を前記第２の電荷蓄積領域へ転送する動作と、前記第２
画素群の信号電荷を前記第１の電荷蓄積領域に転送し、
前記第１画素群を前記第２の電荷蓄積領域へ転送する動
作とをフィールドごとに交互に行うことができる。前記
第２の電荷蓄積領域は、転送段がループ状に連結された
転送路を備えていることができる。第１の読出しパルス
で前記第１画素群の信号電荷を前記第１の電荷蓄積領域
へ転送してから、第２の読出しパルスで前記第２画素群
の信号電荷を前記第２の電荷蓄積領域へ転送した後、蓄
積電荷クリアパルスを印加して前記第１及び第２画素群
の少なくともどちらか一方の蓄積電荷を排除する動作
と、前記第１の読出しパルスで前記第２画素群の信号電
荷を前記第１の電荷蓄積領域に転送し、前記第２の読出
しパルスで前記第１画素群を前記第２の電荷蓄積領域へ
転送した後蓄積電荷クリアパルスを印加して前記第１及
び第２画素群の少なくともどちらか一方の蓄積電荷を排
除する動作とをフィールドごと交互に行うことができ
る。前記蓄積電荷クリアパルスを印加してから次フィー
ルドの前記第１又は第２の読出しパルスまでの電荷蓄積
期間を前記第１画素群と第２画素群とで等しく設定する
ことができる。前記感光領域の感光画素群の信号電荷を
排除する前記蓄積電荷クリアパルスをこの固体撮像装置
が形成されている半導体基板に印加することも可能であ
る。更に前記蓄積電荷クリアパルスは第１及び第２の蓄
積電荷クリアパルスからなり、前者は、この固体撮像装
置が形成されている半導体基板に印加し、後者は、第１
及び第２画素群のどちらか一方に印加することができ
る。

【０００８】

【作用】垂直奇数画素群と垂直偶数画素群の信号電荷の
垂直転送方向を反転させることにより同一の検出回路か
らフィールドごとに垂直奇数画素群及び垂直偶数画素群
の信号電荷を出力することができる。また垂直奇数画素
群と偶数画素群の蓄積時間を第３ＦＳパルス（蓄積電荷
クリアパルス）を設けて等しくすることにより、二つの
検出回路から出力される光電変換出力電圧を等しくでき
る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。まず、図１、図２及び図８を参照して第１の実施
例を説明する。図８は、感光領域の上下にフィールドメ
モリを有し２ライン同時読出しを行う固体撮像装置の平
面図、図１は、その動作説明平面図、そして、図２は、
その概略タイミングチャート図である。図８に示す感光
領域１は、複数の感光画素２が縦横に配列し、複数の感
光画素列（以下、垂直画素列という）を構成している。
各感光画素列間には、それぞれ垂直転送路３が形成され
ている。感光領域１は、垂直方向の奇数番目の感光画素
群（第１の画素群）及び同方向の偶数番目の感光画素群
（第２の画素群）からなる画素群を備えている。このよ
うな構成の固体撮像装置は、図２に示すタイミングで駆
動される。ＣＢＬ(Composite Blanking)は、この固体撮
像装置のＴＶ走査に同期したシステムタイミングであ
る。その下は、前記タイミングに従って各領域に印加さ
れる代表パルス列を示している。

【００１０】前記感光領域は第１及び第２蓄積領域と同
様、通常４相パルス（Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 、Ｖ4 ）で駆動
される。図２に示す第１及び第２の画素群の代表パルス
は、それぞれＶ1 、Ｖ3 である。まず、最初のフィール
ドであるＯＤＤフィールドの垂直ブランキング（ＶＢ
Ｌ）時に掃き出し転送パルス１６で垂直転送路内の偽信
号を排除した後、時刻ｔ1 において、第１ＦＳパルス１
１で第１画素群（垂直奇数画素群）から信号電荷を読出
し、第１蓄積領域４へ第１フィールド転送パルス１３に
より上方へ転送する。この後、時刻ｔ2 において、第２
ＦＳパルス１２で第２画素群（垂直偶数画素群）から信
号電荷を読出し、第２フィールド転送パルス１４により
第２蓄積領域５へ下方転送する。この間第１蓄積領域４
にある信号電荷は、感光画素の順番を反転出力できるよ
うにサイクリック転送される。このとき第１蓄積領域４
には垂直奇数画素群からの信号電荷が第２蓄積領域５に
は垂直偶数画素群の信号電荷が蓄積された状態になって
いる。この後のラインシフト動作で第１及び第２蓄積領
域の信号電荷は各々の水平転送路６、７へ転送され、各
々の電荷検出回路８、９から時系列に電気信号として同
時に出力される。

【００１１】次のＥＶＥＮフィールドのＶＢＬ時に、掃
き出し転送パルス１６で垂直転送路３内の偽信号を排除
した後、時刻ｔ11において、第１ＦＳパルス１１で垂直
奇数画素群から信号電荷を読みだし、第２蓄積領域５へ
第１フィールド転送パルス１３１により下方転送する。
この後、時刻ｔ21において、第２ＦＳパルス１２で垂直
偶数画素群から信号電荷を読みだし、第１蓄積領域４へ
第２フィールド転送パルス１４１により上方転送する。
さらに、この第１蓄積領域４にある垂直偶数画素群の信
号電荷の順番を反転出力できるようにサイクリック転送
される。この時第１蓄積領域４には垂直偶数画素群の信
号電荷が、第２蓄積領域５には垂直奇数画素群の信号電
荷が蓄積された状態になっている。この後は、前述と同
様にラインシフト動作で第１及び第２蓄積領域の信号電
荷は各々の水平転送路６、７へ転送され、各々の電荷検
出回路８、９から時系列に電気信号として同時に出力さ
れる。従って、各々の電荷検出回路から垂直奇数画素群
と偶数画素群の信号電荷がフィールド毎に出力される。
この各フィールドの動作が交互に繰り返される。

【００１２】この実施例では、ＥＶＥＮフィールドの第
１蓄積領域４において、第２フィールド転送１４１とサ
イクリック転送１５が行われるため、転送期間が若干長
くなる。そこで、限られたＶＢＬ期間に全ての転送を終
了させるために、信号電荷の転送に無関係な掃き出し転
送１６を更に高速化させ掃き出し期間を短縮化してい
る。ここでは、掃き出し転送周波数を約１．３ＭＨｚ、
フィールド転送周波数及びサイクリック転送周波数を約
０．５ＭＨｚにしているが、勿論この数値に限定されな
い。次に、図３及び図４を用いて第２の実施例を説明す
る。図３は動作方法を説明する固体撮像装置の断面図
で、図４はその概略タイミングチャート図である。ＯＤ
ＤフィールドのＶＢＬ時に、掃き出し転送パルス１６に
より垂直転送路３内の偽信号を排除した後、時刻ｔ1 に
おいて、第１ＦＳパルス１１で垂直奇数画素群から信号
電荷を読出し、第１フィールド転送パルス１３により第
１蓄積領域４へ上方転送する。この後、時刻ｔ2 におい
て、第２ＦＳパルス１２で垂直偶数画素群から信号電荷
を読出し、第２フィールド転送パルス１４により第２蓄
積領域へ下方転送する。この間第１蓄積領域４にある信
号電荷は、感光画素の順番を反転出力できるようにサイ
クリック転送される。

【００１３】この時、第１蓄積領域４には垂直奇数画素
群の信号電荷が、第２蓄積領域５には垂直偶数画素群の
信号電荷が蓄積された状態になっている。この後のライ
ンシフト動作で第１及び第２蓄積領域４、５の信号電荷
を各々の水平転送路６、７へ転送し、各々の電荷検出回
路８、９から時系列に電気信号として同時に出力され
る。次のＥＶＥＮフィールドのＶＢＬ時に、掃き出し転
送パルス１６により垂直転送路３内の偽信号を排除後、
時刻ｔ11において、第１ＦＳパルス１１１で垂直偶数画
素群から信号電荷を読みだし、第１フィールド転送パル
ス１３により第１蓄積領域４へ上方転送する。この後、
時刻ｔ21において、第２ＦＳパルス１２１で垂直奇数画
素群から信号電荷を読み出し、第２フィールド転送パル
ス１４により第２蓄積領域５へ下方転送する。この間、
第１蓄積領域４にある信号電荷の順番を反転出力できる
ようにサイクリック転送される。

【００１４】この時、第１蓄積領域４には垂直偶数画素
群の信号電荷が、第２蓄積領域５には垂直奇数画素群の
信号電荷が蓄積された状態になっている。この後は前述
と同様にラインシフト動作で第１及び第２蓄積領域の信
号電荷は、各々の水平転送路６、７へ転送され、各々の
電荷検出回路８、９から時系列に電気信号として同時に
出力される。従って、各々の電荷検出回路から垂直奇数
画素群と偶数画素群の信号電荷がフィールドごと出力さ
れる。この実施例では、掃き出し転送期間を短縮できる
ように、サイクリック転送を行う第１蓄積領域４への信
号電荷の転送をＯＤＤフィールド、ＥＶＥＮフィールド
とも第１フィールド転送で行う。

【００１５】次に、図３及び図５を参照して第３の実施
例について説明する。前述の実施例において、第１ＦＳ
パルス及び第２ＦＳパルスが垂直奇数画素と垂直偶数画
素とをフィールド毎に入れ換えて信号電荷を読出すた
め、信号電荷蓄積期間が奇数画素では、第１ＦＳパルス
から次のフィールドの第２ＦＳパルスまでの期間Ｔ1 と
なり、偶数画素では第２ＦＳパルスから次のフィールド
の第１ＦＳパルスまでの期間Ｔ2 となる。次のフィール
ドでは奇数画素の蓄積期間がＴ2 となり、偶数画素の蓄
積期間がＴ1 となる。つまり、奇数及び偶数画素の電荷
蓄積期間がフィールド毎に異なり、二つの電荷検出回路
の光電変換特性の出力電圧差を生じてしまう。この場
合、電荷検出回路後のゲイン補正を外部回路で行う必要
があり、システム状の回路構成が複雑になってしまう。
例えば、フィールド転送周波数１３、１４を９００ＫＨ
ｚで駆動した場合では、上記Ｔ1 とＴ2 の蓄積時間差は
５８０μｓ程度生じ、約４％の光電変換出力電圧差を生
ずる（図４参照）。

【００１６】ＯＤＤフィールドのＶＢＬ時に、まず、掃
き出し転送パルス１６で垂直転送路３内の偽信号を排除
した後、第１ＦＳパルス１１で垂直奇数画素から信号電
荷を読出し、第１フィールド転送パルス１３により第１
蓄積領域へ上方転送する。この後、第２ＦＳパルス１２
で垂直偶数画素から信号電荷を読出し、第２フイールド
転送パルス１４により第２蓄積領域へ下方転送する。こ
の間第１蓄積領域４にある信号電荷は、感光画素の順番
を反転出力できるようにサイクリック転送される。この
とき第１蓄積領域４には垂直奇数画素の信号電荷が、第
２蓄積領域５には垂直偶数画素の信号電荷が蓄積された
状態になっている。そして、第２フィールド転送終了後
に、第３ＦＳパルスである蓄積電荷クリアパルス１７を
印加して垂直奇数画素に光電変換され、蓄えられている
電荷（不要電荷）を読出す。その後のラインシフト動作
で第１及び第２蓄積領域４、５の信号電荷を各々の水平
転送路６、７へ転送するのに併せて蓄積電荷クリアパル
ス１７で読み出された電荷（不要電荷）も第２蓄積領域
５へ順次転送される。

【００１７】この不要電荷は、次のＥＶＥＮフィールド
の掃き出し転送１６で捨てられる。電荷検出回路８、９
からは上記ラインシフト動作に併せ、時系列の電気信号
として２ライン独立に出力される。次のＥＶＥＮフィ
ールドのＶＢＬ時に、掃き出し転送パルス１６で垂直転
送路３内の偽信号を排除した後、第１ＦＳパルス１１１
で垂直偶数画素から信号電荷を読みだし、第１フィール
ド転送パルス１３により第１蓄積領域４へ上方転送す
る。この後第２ＦＳパルス１２１で垂直奇数画素から信
号電荷を読みだし、第２蓄積領域５へ第２フィールド転
送パルス１４により第２蓄積領域５へ下方転送する。こ
の間、第１蓄積領域４にある信号電荷の順番を反転出力
できるようにサイクリック転送される。この時第１蓄積
領域４には垂直偶数画素の信号電荷が、第２蓄積領域５
には垂直奇数画素の信号電荷が蓄積された状態になって
いる。そして、第２フイールド転送終了後に、蓄積電荷
クリアパルス１７１で垂直偶数画素に光電変換され蓄え
られている電荷（不要電荷）を読出す。その後のライン
シフト動作で第１及び第２蓄積領域４、５の信号電荷を
各々の水平転送路６、７へ転送させるのに併せて蓄積電
荷クリアパルス１７１で読み出された電荷（不要電荷）
も第２蓄積領域５へ順次転送される。この不要電荷は、
次のＯＤＤフィールドの掃き出し転送１６で捨てられ
る。電荷検出回路８、９からは時系列の電気信号として
２ライン独立に出力される。

【００１８】以上のように各々の電荷検出回路から垂直
奇数画素と垂直偶数画素とがフィールドごと出力される
が、垂直奇数画素の蓄積時間が蓄積電荷クリアパルスか
ら第２ＦＳパルスまでの期間Ｔ3 と第２ＦＳパルスから
第１ＦＳパルスまでの期間Ｔ4 とがフィールドごと繰り
返されるのに対し、垂直偶数画素の蓄積時間が第２ＦＳ
パルスから第１ＦＳパルスまでの期間Ｔ4 と蓄積電荷ク
リアパルスから第２ＦＳパルスまでの期間Ｔ3 とでフィ
ールドごと繰り返される。このようにしてこの実施例に
於ては、蓄積期間Ｔ3 、Ｔ4 を等しくし、垂直奇数及び
偶数画素の蓄積時間を一致させている。図５に示すよう
に、垂直奇数感光画素と偶数感光画素の蓄積時間を、第
３ＦＳパルス（蓄積クリアパルス）を設定することによ
って等しくでき、二つの検出回路から出力される光電変
換出力電圧を等しくすることができる。その結果検出回
路出力のゲイン補正が不要となってシステム構成が容易
になる。

【００１９】次に、図６を参照して第４の実施例につい
て説明する。この実施例では蓄積電荷クリアパルス１７
により第１及び第２の感光画素に蓄積電荷（不要電荷）
を排除している。蓄積電荷クリアパルス１７から第２Ｆ
Ｓパルスまでの期間Ｔ31ともうひとつ蓄積電荷クリアパ
ルス１７１から第１ＦＳパルスまでの期間Ｔ41とは等し
くして垂直奇数及び偶数画素の蓄積時間を一致させてい
る。またＴ31＝Ｔ41の関係を維持していれば、その蓄積
時間を任意に設定し感度調整を行うことができる。

【００２０】次に、図７を参照して第５の実施例を説明
する。前述の実施例では蓄積電荷クリアパルス１７によ
り不要電荷を転送路に読出すのに対し、本実施例におい
ては蓄積電荷クリアパルス１８を感光画素下のオーバー
フロードレイン（ＯＦＤ）、即ち、固体撮像装置が形成
されている半導体基板に印加し感光画素からの信号電荷
を一度掃き捨てることで、第１ＦＳパルスと第２ＦＳパ
ルスの蓄積時間差を減らしている。この場合、垂直奇数
画素の蓄積時間が蓄積電荷クリアパルス１８から第２Ｆ
Ｓパルスまでの期間Ｔ5 と蓄積電荷クリアパルス１８か
ら第１ＦＳパルスまでの期間Ｔ6 とがフィールドごと繰
り返されるのに対し、偶数感光画素の蓄積時間が蓄積電
荷クリアパルス１８から第１ＦＳパルスまでの期間Ｔ6
と蓄積電荷クリアパルス１８から第２ＦＳパルスまでの
期間Ｔ5 とがフィールドごと繰り返される。この例でも
信号電荷蓄積時間を任意に設定することができる。この
実施例により二つの検出回路の信号差をゼロにすること
はできないが、従来例（図４のＴ1 、Ｔ2 ）の１／２の
信号差にすることができる。この信号差もフィールド転
送周波数を更に高めることで小さくすることができる。
更に、蓄積電荷クリアパルス１８印加後に、蓄積電荷ク
リアパルス１７を第１又は第２画素群のどちらかに印加
することで蓄積電荷クリアパルス１７から第２ＦＳパル
スまでの期間Ｔ51を短くすることができ、また、Ｔ51＝
Ｔ6 とすることで、第１及び第２画素群の蓄積時間を一
致させることができる。

【００２１】本発明は、図９及び図１０に示す構造の固
体撮像装置の駆動方法にも適用することができる。図９
の固体撮像装置は、感光領域の下部に蓄積領域が形成さ
れていない点で今までの実施例のものとは相違してい
る。感光領域１には、感光画素２が行方向及び列方向に
２次元的に配置されている。そして、その２次元的に配
置された画素群が構成する各垂直画素列間には垂直転送
路３が設けられている。感光領域１の上には、１フィー
ルド分の信号電荷を蓄積できる第１蓄積領域４が設けら
れている。第１蓄積領域４には複数の垂直転送路３１が
配置されていて、それぞれ感光領域１の垂直転送路３に
接続している。また第１蓄積領域４の感光領域１とは反
対側及び感光領域の下には、第１の水平転送路６と第２
の水平転送路７があり、各々の一端に第１及び第２電荷
検出回路８、９が設けられている。ここで、第１蓄積領
域４は、感光領域の感光画素の上下の配列順番を入れ換
えることができるように、転送段がループ状に連結され
たサイクリック転送路になっている。この固体撮像装置
は上記のような構成であるので、図８に示す固体撮像装
置とは異なり、第２蓄積領域に信号電荷を転送する転送
パルスの印加は不要になる。ただし、この例では、第１
及び第２画素群の蓄積時間を一致させることはできな
い。

【００２２】図１０の固体撮像装置は、どの蓄積領域に
もサイクリック転送路が形成されている特徴がある。こ
の固体撮像装置の感光領域１には、入射光を光電変換し
蓄積する感光画素２が行方向及び列方向に２次元的に配
置されている。そして、この画素群が構成する各垂直感
光画素列間には垂直転送路３が設けられている。感光領
域１の上下には、１フィールド分の信号電荷を蓄積でき
る第１蓄積領域４と第２蓄積領域５とが各々設けられて
いる。この第１蓄積領域４と第２蓄積領域５には、各々
複数の垂直転送路３１、３３が配置されていて、それぞ
れ感光領域１の垂直転送路３に接続している。また第１
蓄積領域４と第２蓄積領域５の感光領域１とは反対側に
は、第１水平転送路６と第２水平転送路７があり、各々
の一端に第１及び第２電荷検出回路８、９が設けられて
いる。第１及び第２蓄積領域４、５は、感光領域の感光
画素の上下の配列順番を入れ換えることができるよう
に、転送段がループ状に連結されたサイクリック転送路
になっている。このサイクリック転送路は、左右いずれ
の方向にも転送することが可能であり、互いに逆方向に
サイクリック転送することも可能である。サイクリック
転送路においてサイクリック転送を行わないこともでき
る。サイクリック転送は右回り転送でも良いし左回り転
送でも良く、最も効率的な転送方法を選択することがで
きる。ただし、この場合、第１及び第２画素群の蓄積時
間を合わせるためには、感光領域１のラインシフトパル
スを省く必要がある。

【００２３】以上の駆動方法によって、同一の電荷検出
回路からフィールドごと垂直奇数画素と垂直偶数画素の
信号が出力されるので、同一の電荷検出回路において２
フィールドの信号が均一化される。その結果、これらの
電荷検出回路の均一化された信号を用い一再生画面を形
成すれば、電荷検出回路間の特性ばらつきの影響をなく
し走査線間の信号ずれを抑止することができる。また、
解像度情報を得た後に同一フィールドの２ラインの出力
信号を足し合わせる信号処理を行えば、２倍のダイナミ
ックレンジを持ち、しかも、高い垂直解像度の映像信号
を得ることが可能になる。

【００２４】本発明に係る固体撮像装置の転送動作は、
一例として図２に示すタイミングチャート（ＣＢＬ）に
基づいて行われる。このタイミングチャートでは垂直ブ
ランキング（ＶＢＬ）期間と水平ブランキング（ＨＢ
Ｌ）期間とが交互にあらわれ、ＶＢＬ期間に感光領域の
感光画素から垂直転送路への信号電荷の移送及び垂直転
送動作を行い、必要に応じてサイクリック転送による転
送順序の変換を行う。次のＨＢＬ期間に信号電荷を水平
転送してこれを外部に出力する。このようにブランキン
グ期間を利用して垂直及び水平転送を繰り返し行うこと
により、１フィールド期間に全電荷を独立に外部に出力
することができる。また、ブランキング期間を利用して
垂直及び水平転送を行うことにより、信号電荷の読出し
期間に転送動作を制御するパルスが出力に混入するのを
防止する。前述の実施例では奇数行の感光画素からの信
号電荷を最初に転送し、続いて偶数行の感光画素からの
信号電荷を転送しているが、この順序は逆でも良い。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、以上のような構成により、同
一の電荷検出回路からフィールドごとに垂直奇数の感光
画素と偶数の感光画素の信号が出力されるので、同一の
電荷検出回路の２フィールドの信号を用い一再生画面を
形成することにより電荷検出回路間の特性ばらつきの影
響をなくして走査線間の信号ずれを抑止できる。また、
垂直奇数感光画素と偶数感光画素の蓄積時間を電荷蓄積
クリアパルスを設けて等しくすることにより、二つの検
出回路から出力される光電変換出力電圧を等しくするこ
とができ、検出回路出力のゲイン補正が不要となり、シ
ステム構成が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る固体撮像装置の駆
動方法説明図。

【図２】本発明の第１の実施例に係る固体撮像装置の概
略タイミング図。

【図３】第２の実施例に係る固体撮像装置の駆動方法説
明図。

【図４】第２の実施例に係る固体撮像装置の概略タイミ
ング図。

【図５】第３の実施例に係る固体撮像装置の概略タイミ
ング図。

【図６】第４の実施例に係る固体撮像装置の概略タイミ
ング図。

【図７】第５の実施例に係る固体撮像装置の概略タイミ
ング図。

【図８】本発明及び従来の固体撮像装置の断面図。

【図９】本発明及び従来の固体撮像装置の断面図。

【図１０】本発明及び従来の固体撮像装置の断面図。

【図１１】従来の固体撮像装置の駆動方法説明図。

【図１２】従来の固体撮像装置の概略タイミング図。

【符号の説明】

１感光領域２感光画素３、３１、３２、３３垂直転送路４第１蓄積領域５第２蓄積領域６第１水平転送路７第２水平転送路８第１電荷検出回路９第２電荷検出回路１１、１１１第１ＦＳパルス１２、１２１第２ＦＳパルス１３、１３１第１フィールド転送パルス１４、１４１第２フィールド転送パルス１５サイクリック転送パルス１６掃き出し転送パルス１７、１７１、１８蓄積電荷クリアパルス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者本山英樹神奈川県川崎市幸区堀川町72番地株式会社東芝堀川町工場内 (72)発明者飯塚智明神奈川県川崎市幸区堀川町72番地株式会社東芝堀川町工場内 (72)発明者小林美穂神奈川県川崎市幸区堀川町72番地株式会社東芝堀川町工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射光を光電変換し、発生した信号電荷
を一時的に蓄える感光画素が行方向及び列方向に２次元
的に配置され、かつ、前記信号電荷を読み出し列方向に
転送する垂直転送路が前記行方向の感光画素列間に設け
られた感光領域と、前記感光領域に設けられている複数の前記垂直転送路の
各第１の端部に設けられ転送段がループ状に連結された
サイクリック転送路を有する第１蓄積領域と、前記垂直転送路の各第２の端部に設けられた転送路を有
する第２蓄積領域と、前記第１蓄積領域の前記感光領域とは反対側に前記信号
電荷を行方向に転送しその一端に前記信号電荷を電気信
号に変換する第１電荷検出回路を備えた第１水平転送路
と、前記第２の電荷蓄積領域の前記感光領域とは反対側に前
記信号電荷を行方向に転送し、その一端に前記信号電荷
を電気信号に変換する第２電荷検出回路を備えた第２水
平転送路とを具備する固体撮像装置において、前記感光領域の各垂直方向の奇数行の感光画素からなる
第１画素群の信号電荷を前記第１蓄積領域へ転送してか
ら、この感光領域の垂直方向の偶数行の感光画素からな
る第２画素群の信号電荷を前記第２の電荷蓄積領域へ転
送する動作と、前記第１画素群の信号電荷を前記第２蓄
積領域に転送し、前記第２画素群を前記第１蓄積領域へ
転送する動作とをフィールドごとに交互に行うことを特
徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【請求項２】請求項１の固体撮像装置において、前記
第１画素群の信号電荷を前記第１の電荷蓄積領域へ転送
してから、前記第２画素群の信号電荷を前記第２蓄積領
域へ転送する動作と、前記第２画素群の信号電荷を前記
第１蓄積領域に転送し、前記第１画素群を前記第２蓄積
領域へ転送する動作とをフィールドごとに交互に行うこ
とを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【請求項３】前記第２蓄積領域は、転送段がループ状に
連結された転送路を備えていることを特徴とする請求項
１又は請求項２に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項４】請求項１又は請求項３のいずれかに記載
の固体撮像装置において、第１読出しパルスで前記第１
画素群の信号電荷を前記第１蓄積領域へ転送してから、
第２読出しパルスで前記第２画素群の信号電荷を前記第
２蓄積領域へ転送した後、蓄積電荷クリアパルスを印加
して前記第１及び第２画素群の少なくともどちらか一方
の蓄積電荷を排除する動作と、前記第１読出しパルスで
前記第２画素群の信号電荷を前記第１蓄積領域に転送
し、前記第２読出しパルスで前記第１画素群を前記第２
蓄積領域へ転送した後、蓄積電荷クリアパルスを印加し
て前記第１及び第２画素群の少なくともどちらか一方の
蓄積電荷を排除する動作とをフィールドごと交互に行う
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【請求項５】前記蓄積電荷クリアパルスを印加してか
ら次フィールドの前記第１又は第２読出しパルスまでの
電荷蓄積期間を、前記第１画素群と第２画素群とでは等
しく設定することを特徴とする請求項４に記載の固体撮
像装置の駆動方法。
【請求項６】前記感光領域の感光画素群の信号電荷を
排除する前記蓄積電荷クリアパルスは、この固体撮像装
置が形成されている半導体基板に印加されることを特徴
とする請求項４に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項７】前記蓄積電荷クリアパルスは、第１及び
第２の蓄積電荷クリアパルスからなり、前者は、この固
体撮像装置が形成されている半導体基板に印加され、後
者は、第１及び第２画素群のどちらか一方に印加される
ことを特徴とする請求項４乃至請求項６に記載の固体撮
像装置の駆動方法。