JPH06311433A

JPH06311433A - 固体撮像装置の駆動方法

Info

Publication number: JPH06311433A
Application number: JP5114183A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Iizuka; 哲也飯塚
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-04-19
Filing date: 1993-04-19
Publication date: 1994-11-04

Abstract

(57)【要約】【目的】ＦＩＴ型撮像素子の垂直ＣＣＤの電荷掃き出
し期間におけるスミア電荷の転送残しをなくして特に大
光量での画質を改善する。【構成】複数列に配置した垂直ＣＣＤを有する受光部
と、前記各垂直ＣＣＤに連続する垂直ＣＣＤからなる蓄
積部と、該蓄積部の垂直ＣＣＤに接続された水平ＣＣＤ
とを備え、前記受光部の各列の垂直ＣＣＤに複数の受光
素子が接続された固体撮像装置の駆動方法において、信
号読み出し期間と、フレームシフト期間と、ライン
シフト期間と、掃き出し期間とを有し、前記ライン
シフト期間において、受光部の転送速度を蓄積部の転送
速度より速くした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＣＣＤを用いた固体撮像
装置に関し、特に電荷転送を行うための駆動方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤを用いた固体撮像装置としてフレ
ームトランスファ（ＦＴ：ＦｒａｍｅＴｒａｎｓｆｅｒ
またはＦＩＴ：ＦｒａｍｅＩｎｔｅｒｌｉｎｅＴｒ
ａｎｓｆｅｒ）方式の撮像素子（以下ＦＩＴ型撮像素子
という）が用いられている。このＦＩＴ型撮像素子にお
いては、受光部で受光した光をその光量に応じて光電変
換して信号電荷を発生し、この信号電荷を蓄積部に転送
し、さらにこれを読取り部に転送出力する。この場合、
受光部または蓄積部のＣＣＤレジスターに対しそのＣＣ
Ｄレジスターの取扱い電荷量を越える過剰な電荷量が注
入されると、正常な転送が行われず転送残しが発生す
る。このためＦＩＴ型撮像素子で高輝度な被写体を撮像
した場合、転送残しのためにＣＣＤレジスター内に信号
電荷が残留しこれが雑音信号となって後続する本来の信
号電荷に重畳され画像を著しく劣化させる。この点につ
いて、以下にさらに詳しく説明する。

【０００３】図９はＦＩＴ型撮像素子１の平面構造を示
す。このＦＩＴ型撮像素子１は、受光部２および蓄積部
３とを有し、受光部２は複数の列にアレイ状配置した受
光素子４（この例では各列４個）と各受光素子４に対し
読み出しゲート（ＲＯＧ）５を介して各列ごとに設けた
垂直ＣＣＤ（Ｖ−ＣＣＤ）６とにより構成される。蓄積
部３は受光部２のＶ−ＣＣＤ６に接続された垂直ＣＣＤ
（Ｖ−ＣＣＤ）７により構成される。蓄積部３のＶ−Ｃ
ＣＤ７の受光部側端部とは反対側に水平ＣＣＤ（Ｈ−Ｃ
ＣＤ）８が設けられる。従って、Ｈ−ＣＣＤ８は、蓄積
部３のＶ−ＣＣＤ７を介して受光部２のＶ−ＣＣＤ６と
接続される。

【０００４】また、Ｈ−ＣＣＤ８に接して、Ｖ−ＣＣＤ
側とは反対側にスミア掃き出し用のスミアゲート（ＳＭ
Ｇ）９とスミアドレイン１０を配置し、Ｈ−ＣＣＤの出
力側端部には、電荷信号を電圧信号に変換するためのフ
ローティングディフュージョンアンプ１１と、リセット
トランジスタ１２と、出力バッファ１３とが設けられ
る。

【０００５】なお、以下の説明においては、説明の簡略
化のため、各Ｖ−ＣＣＤ６，７は後述のパルスＩＭ１〜
４およびＳＴ１〜４により動作する４相駆動とし、また
画素数は垂直４画素で読み出し方法はノンインターレー
ス動作としている。

【０００６】図１０は、図９のＸ−Ｘ’線に沿ったＶ−
ＣＣＤ部分の縦断面の構成を示す。また、図１１はＦＩ
Ｔ型撮像素子の従来の駆動波形を示す。図１０および図
１１において、ＩＭ１〜４は受光部２のＶ−ＣＣＤ６を
駆動する４相電極を示し、ＳＴ１〜４は蓄積部３のＶ−
ＣＣＤ７を駆動する４相電極を示している。図１０に示
すように、ＩＭ１〜４およびＳＴ１〜４の夫々に対応す
る４つのゲート電極が受光部２および蓄積部３の各Ｖ−
ＣＣＤ６，７の構成単位となり、それぞれ図中Ｕ１およ
びＵ２で示される。

【０００７】図示したように、共通のシリコン基板１５
上にＳｉＯ₂からなる酸化膜１６が形成され、その上に
ポリシリコンからなる電極１７が形成される。各電極１
７は前述の駆動パルスを導入する４相電極ＩＭ１〜４お
よびＳＴ１〜４の各々に順番に接続される。この例にお
いては、シリコン基板１５にｎチャンネルのＣＣＤが形
成されているものとする。従って、ゲート電位が高レベ
ルのところにポテンシャル井戸が形成される。破線１８
はこのポテンシャル井戸を示す。図１０の例では、ＩＭ
１，２およびＳＴ１，２に接続する部分に高レベル電位
が印加され、ＩＭ３，４およびＳＴ３，４に接続する部
分には低レベルの電位が印加された状態を示している。

【０００８】次に、図１１を参照してＶ−ＣＣＤを駆動
制御する駆動パルス波形について説明する。Ｖ−ＣＣＤ
の駆動パルスは４つの期間、、、からなり、
はＨ−ＣＣＤの駆動期間を示す。はラインシフト期
間、は掃き出し期間、は読み出し期間、はフレー
ムシフト期間である。読み出し期間を除いて、受光部
２と蓄積部３のＶ−ＣＣＤ６，７の駆動波形は同一波形
となっている。ラインシフト期間においては、１水平
走査期間ごとに１周期のＶ−ＣＣＤを駆動する。これは
ＴＶの垂直走査に対応する動作である。このラインシフ
ト期間のＨ−ＣＣＤ駆動期間中に受光部２のＶ−ＣＣ
Ｄ６に漏れ込んだ光子がＶ−ＣＣＤ内で光電変換されて
雑音信号として蓄積されていく。

【０００９】この雑音がスミアー信号であり、この雑音
電荷をＶ−ＣＣＤから排除するために、掃き出し期間
において、Ｖ−ＣＣＤを高速駆動して受光部２のＶ−Ｃ
ＣＤ６内のスミアー電荷を蓄積部３に転送する。従って
掃き出し期間が終了した時点では受光部２のＶ−ＣＣＤ
６内にスミア電荷がほとんどない状態となる。なおこの
とき、蓄積部３にもともとあつたスミアー電荷は、Ｈ−
ＣＣＤ８とスミアーゲート９を介してスミアードレイン
１０に掃き出される。

【００１０】このようにしてスミアー雑音成分がー掃さ
れたきれいなＶ−ＣＣＤ６に対し読み出しの期間にお
いて受光素子４より信号電荷を読み出して格納する。

【００１１】つぎにフレームシフト期間においてＶ−
ＣＣＤ６および７を高速駆動して受光部２のＶ−ＣＣＤ
６内の信号電荷を蓄積部３へ送ると共に、蓄積部３のＶ
−ＣＣＤ７内のスミアー電荷をＨ−ＣＣＤ８とスミアー
ゲート９を介してスミアードレイン１０に掃き出す。信
号電荷が転送されてきた蓄積部３は遮光されており、光
子の入射がないため、次のラインシフト期間のＨ−Ｃ
ＣＤ駆動中において信号電荷への新たなるスミアーの付
加はほとんど起こらない。なお、図１１の下側（Ｂ）図
はラインシフト期間における駆動パルスの波形を示す
ものであり、受光部２の駆動パルスＩＭ１〜４とこれに
対応する蓄積部３の駆動パルスＳＴ１〜４は同じであ
る。

【００１２】以上の電荷転送動作を模式的に図１２〜図
１８に示す。これらの図は１周期の転送動作を形成する
時刻ｔ１〜ｔ７（図１１）でのポテンシャル井戸１８
（図１０）に蓄積された電荷の状態を示している。各図
において、Ｄ１は受光部のＶ−ＣＣＤを示し、Ｄ２は蓄
積部のＶ−ＣＣＤを示し、Ｄ３はＨ−ＣＣＤ、Ｄ４はス
ミアゲート、Ｄ５はスミアドレインを示す。まず図１２
に示すように、時刻ｔ１ではフレームシフトが終了し、
受光部２（図９）の各列の４つの受光素子４より読み出
された電荷ａ〜ｄは蓄積部３のＶ−ＣＣＤ７へと送られ
ている。そしてｔ１〜ｔ１’の間（Ｈ−ＣＣＤ駆動期間
）はＶ−ＣＣＤは止っており、図１３に示すようにこ
の間に受光部のＶ−ＣＣＤ（Ｄ１）へ光子の漏れ込み
（矢印Ｅ）によってスミアー電荷１９が蓄積される。

【００１３】次にｔ２になるとＶ−ＣＣＤが１周期の転
送（ｔ１’からｔ２のラインシフト期間）を行うため
信号およびスミアー電荷がＸ方向（図９の上方向、図１
０の右方向）に、Ｖ−ＣＣＤの構成単位Ｕ１、Ｕ２（図
１０）分だけ移動する（矢印Ｆ）。このとき１番Ｘ方向
よりの蓄積部３のＶ−ＣＣＤ７の電荷（ａ）はＨ−ＣＣ
Ｄ（Ｄ３）に送られ、この電荷はｔ２〜ｔ２’の期間
（Ｈ−ＣＣＤ駆動期間）にＨ−ＣＣＤで水平転送され
る。またｔ１〜ｔ１’間と同様に、ｔ２〜ｔ２’の水平
転送期間のスミアー電荷が重畳されて、スミアー電荷量
が増加する。

【００１４】次に、ｔ２’からｔ３のラインシフト期間
にＶ−ＣＣＤの１構成単位だけ転送され（矢印Ｆ）、
図示したｔ３の状態になる（図１４）。

【００１５】同様に、図１５に示すように、ｔ３からｔ
３’でもスミア電荷が加わり（矢印Ｅ）、これがｔ３’
からｔ４までのラインシフト期間に１構成単位だけ転送
される（矢印Ｆ）。同様の動作を繰返してｔ５に至る
（図１６）。さらにｔ５からｔ５’の水平転送期間で
も同様にスミア電荷が蓄積され（矢印Ｅ）図１７のｔ
５’の状態になる。この状態では信号電荷ａ〜ｄはすべ
て水平に送られており、受光部および蓄積部のＶ−ＣＣ
Ｄはスミア電荷だけとなる。

【００１６】次に、ｔ５’からｔ６にかけての掃き出し
期間においてＶ−ＣＣＤを高速で転送させ、矢印Ｇで
示すように、受光部（Ｄ１）のスミア電荷を蓄積部に移
動させるとともに、蓄積部（Ｄ２）のＶ−ＣＣＤにあっ
た電荷をＨ−ＣＣＤ（Ｄ３）へ高速転送しスミアゲート
（Ｄ４）を介してスミアドレイン（Ｄ５）に掃き出す
（矢印Ｈ）。このためｔ６では受光部のＶ−ＣＣＤにス
ミア電荷がほとんど存在しない状態となる。

【００１７】次に、ｔ６〜ｔ７の読み出し期間におい
て、受光素子より信号電荷をＶ−ＣＣＤ（Ｄ１）に読み
出し、図１８のｔ７の状態とする。さらにｔ７〜ｔ１の
フレームシフト期間において、Ｖ−ＣＣＤを高速で転
送させ、受光部の信号電荷を蓄積部へ移動させる（矢印
Ｊ）。このとき蓄積部のＶ−ＣＣＤ（Ｄ２）にあったス
ミアー電荷も同時にＨ−ＣＣＤへ高速転送されスミアー
ゲートを介してスミアードレインに掃き出される。以上
がＦＩＴ型撮像素子の電荷転送状況を説明したものであ
る。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のＦＩＴ型撮像素子においては、スミアー電荷の転送
不良による雑音画像が発生する場合があった。このよう
なＦＩＴ型撮像素子の動作で転送残しが発生しやすいの
は図１１の掃き出し期間、即ち図１７のｔ５’〜ｔ６
の掃き出し期間の受光部のＶ−ＣＣＤにおいてである。
なぜならば、高速転送するほどＶ−ＣＣＤの取扱い電荷
量が減少しやすく、高輝度被写体を撮像した場合にスミ
アー電荷発生量がＶ−ＣＣＤの取扱い電荷量を上回る場
合があるからである。なお受光部のＶ−ＣＣＤよりも蓄
積部のＶ−ＣＣＤのほうがチャンネル幅を広くとれるた
め（図９）、蓄積部のほうが取扱い電荷量が大きくで
き、蓄積部では転送残しが発生しにくい。

【００１９】図１９に転送残しが発生した場合のモニタ
ー画面２０を示す。この例は高輝度の円形の被写体を撮
像した場合で、円形被写体により発生したスミアーが掃
出し転送期間に受光部から蓄積部に転送しきれずに画面
上部に取り残されている。２１が高輝度被写体の画像で
あり、２２がスミア電荷の転送残しによる雑音画像であ
る。

【００２０】図２０および図２１に示したのは、先に説
明した図１７および図１８のｔ５’〜ｔ１の間でスミア
ー量が過剰に増加した場合の状況図である。ｔ５’で受
光部に蓄積されたスミアー電荷（矢印Ｅ）が過剰にな
り、受光部のＶ−ＣＣＤ（Ｄ１）の取扱い電荷量を越え
ると、ｔ５’〜ｔ６の間で行われる掃き出し転送期間
（矢印Ｇ）に電荷が受光部から蓄積部に転送しきれなく
なる。このため時刻ｔ６で受光部のＶ−ＣＣＤ（Ｄ１）
にスミアー電荷が残ってしまう。この結果、読み出し期
間が終了した時点（ｔ７）で信号電荷とスミアー電荷の
混合がおこり、ノイズとなる。この残し量は当然蓄積部
に近いＶ−ＣＣＤ程多くなるため、画面上部に転送残し
によるノイズが発生する。

【００２１】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされ
たものであって、ＦＩＴ型撮像素子のＶ−ＣＣＤの電荷
掃き出し期間におけるスミア電荷の転送残しをなくして
特に大光量での画質の改善を目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る固体撮像素子の駆動方法においては、
複数列に配置した垂直ＣＣＤを有する受光部と、前記各
垂直ＣＣＤに連続する垂直ＣＣＤからなる蓄積部と、該
蓄積部の垂直ＣＣＤに接続された水平ＣＣＤとを備え、
前記受光部の各列の垂直ＣＣＤに複数の受光素子が接続
され、各受光素子に対応して前記受光部および蓄積部の
垂直ＣＣＤに電荷蓄積用ポテンシャル井戸が形成される
固体撮像装置の駆動方法において、前記受光素子で光電
変換された信号電荷を受光部の垂直ＣＣＤの各ポテンシ
ャル井戸に取入れる信号読み出し期間と、この読み出し
た受光部の垂直ＣＣＤの信号電荷を蓄積部の垂直ＣＣＤ
の各ポテンシャル井戸に一度に転送するとともに該蓄積
部の垂直ＣＣＤに蓄積されたスミア電荷を前記水平ＣＣ
Ｄを介して排出するフレームシフト期間と、受光部およ
び蓄積部の垂直ＣＣＤの各ポテンシャル井戸の電荷を隣
接するポテンシャル井戸に順番に転送するとともに最外
側の蓄積部の垂直ＣＣＤのポテンシャル井戸の電荷を前
記水平ＣＣＤに転送するラインシフト期間と、このライ
ンシフト期間を繰り返して前記受光部から蓄積部に転送
された信号電荷を全て水平ＣＣＤに転送した後に受光部
の垂直ＣＣＤ内に蓄積されたスミア電荷を一度に蓄積部
に転送する掃き出し期間とを有し、前記各ラインシフト
期間において、受光部の垂直ＣＣＤの転送速度を蓄積部
の転送速度より速くしている。

【００２３】好ましい実施例においては、前記ラインシ
フト期間内において、受光部の各ポテンシャル井戸間の
電荷転送回数を蓄積部の各ポテンシャル井戸間の電荷転
送回数より多くすることにより受光部の転送速度を蓄積
部の転送速度より速くしている。

【００２４】別の好ましい実施例においては、前記蓄積
部の垂直ＣＣＤの取扱い電荷量は受光部の垂直ＣＣＤの
取扱い電荷量より大きい固体撮像素子を用いている。

【００２５】さらに別の好ましい実施例においては、前
記蓄積部は遮光され、前記各ラインシフト期間後の水平
ＣＣＤ駆動期間に前記受光部にのみ光子が漏れ込みスミ
アー電荷を蓄積する固体撮像素子に適用されている。

【００２６】

【作用】掃き出し転送期間直前の受光部Ｖ−ＣＣＤ（垂
直ＣＣＤ）に蓄積されたスミアー電荷が減少し、掃き出
し時のスミアー電荷の転送残し発生が防止される。

【００２７】

【実施例】図１〜図８に各々本発明の実施例に係るＦＩ
Ｔ型撮像素子のＶ−ＣＣＤ駆動波形例とそのときの駆動
状況を図示した。図１の駆動波形は従来例（図１１）と
同じく、ラインシフト期間、掃き出し期間、読み出
し期間、フレームシフト期間により構成され、は
Ｈ−ＣＣＤ（水平ＣＣＤ）駆動期間を示す。従来例との
差異はｔ１’〜ｔ２、ｔ２’〜ｔ３、ｔ３’〜ｔ４、ｔ
４’〜ｔ５の期間のＶ−ＣＣＤの駆動波形、即ちライン
シフト期間の駆動波形にある。この駆動波形の拡大図
を従来例では図１１（Ｂ）に、本発明例では図１（Ｂ）
に示した。本発明例では、ＳＴ１〜ＳＴ４で示す蓄積部
のＶ−ＣＣＤ駆動波形の変化が従来例と相似であり、従
来例と同じく１周期だけ垂直転送する。一方、ＩＭ１〜
ＩＭ４で示す受光部のＶ−ＣＣＤ転送波形については、
従来例が１周期であるのに対して、本発明例では２周期
の転送波形となっている。従って、本発明例では、ライ
ンシフト期間中に受光部のＶ−ＣＣＤの転送回数が従来
例の２倍となる。

【００２８】次に、図１の駆動波形によるＶ−ＣＣＤの
転送状況を図２〜図８を用いて説明する。図２の時刻ｔ
１ではフレームシフトが終了して、受光部ａ〜ｄ（図
９）より読み出された信号電荷ａ〜ｄは蓄積部のＶ−Ｃ
ＣＤ（Ｄ２）へと送られている。そしてｔ１〜ｔ１’の
期間はＨ−ＣＣＤの駆動期間でありこの期間はＶ−Ｃ
ＣＤは止っており、この間に受光部のＶ−ＣＣＤへ光子
の漏れ込み（矢印Ｅ）によってスミアー電荷が蓄積され
る（図３）。次にｔ１”になると、受光部および蓄積部
のＶ−ＣＣＤが１周期の転送を行うため信号電荷および
スミアー電荷がＸ方向（図９）に、Ｖ−ＣＣＤの構成単
位（Ｕ１，Ｕ２）、即ち１つのポテンシャル井戸分だけ
移動する（矢印Ｆ）。このとき一番Ｘ方向寄り（図３の
右側）の蓄積部のＶ−ＣＣＤ（Ｄ２）の電荷（ａ）はＨ
−ＣＣＤ（Ｄ３）に送られる。さらにｔ２になると、受
光部のＶ−ＣＣＤ（Ｄ１）だけがさらに１周期の転送を
行うためスミアー電荷がＸ方向にＶ−ＣＣＤの構成単位
分だけ移動する。このとき蓄積部は停止しているため、
蓄積部の１番受光部寄りのＶ−ＣＣＤのポテンシャル井
戸２０では、そのポテンシャル井戸にもともとあったス
ミアー電荷に対し新たに受光部側より送られてきたスミ
アー電荷が加算される。またｔ１〜ｔ１’と同様にｔ２
〜ｔ２’の期間に受光部のＶ−ＣＣＤへの光子の漏れ込
みによって、スミアー電荷がｔ１〜ｔ１’の期間に発生
していたスミアー電荷に加算され、時刻ｔ２’の状態に
なる（図４）。

【００２９】次にｔ２’からｔ２”の期間にｔ１’から
ｔ１”の期間と同様にラインシフト動作（矢印Ｆ）が行
われ、受光部および蓄積部のＶ−ＣＣＤの電荷が１構成
単位分づつ転送される。この実施例では、このｔ２’か
らｔ２”までの期間は、図１（Ｂ）に示すように、ライ
ンシフト全体の期間（ｔ２’からｔ３までの期間）の半
分である。

【００３０】続いて、ｔ２”からｔ３までの期間におい
て、受光部のＶ−ＣＣＤ（Ｄ１）のみが１構成単位（１
ポテンシャル井戸分）の転送動作（矢印Ｆ）を行う。即
ち、この期間は、図１（Ｂ）に示すように、受光部の駆
動パルスＩＭ１〜４のみが駆動され、蓄積部の駆動パル
スＳＴ１〜４は駆動されない。これにより受光部のＶ−
ＣＣＤに蓄積されたスミアー電荷が１構成単位づつ図の
右方向にずれ、受光部の１番右側のポテンシャル井戸に
蓄積されていたスミアー電荷は蓄積部の一番左側のポテ
ンシャル井戸に転送されてそこに加算される（図４のｔ
３の状態）。

【００３１】次に、ｔ３からｔ３’の期間（Ｈ−ＣＣＤ
駆動期間）において、前述のｔ１からｔ１’およびｔ
２からｔ２’の期間と同様に、受光部のＶ−ＣＣＤに光
子が漏れ込みスミアー電荷が付加される（矢印Ｅ）。

【００３２】次にｔ３’からｔ３”の期間において、受
光部および蓄積部のＶ−ＣＣＤの転送動作（矢印Ｆ）が
行われ、続いてｔ３”からｔ４の期間に受光部のＶ−Ｃ
ＣＤのみが転送動作を行う。これにより図５のｔ４で示
す状態になる。

【００３３】同様に、ｔ４からｔ４’のＨ−ＣＣＤ駆動
期間および図６に示すｔ４’からｔ４”およびｔ４”
からｔ５のラインシフト期間を経てｔ５の状態とな
り、さらにｔ５からｔ５’のＨ−ＣＣＤ駆動期間を経
て図７のｔ５’の状態となる。このｔ５’の状態からｔ
６までの期間（図１の掃き出し期間）において、スミ
アー電荷の高速掃き出しが行われる（図７）。即ち、受
光部のＶ−ＣＣＤに蓄積されたスミアー電荷を一度に蓄
積部のＶ−ＣＣＤに転送する（矢印Ｇ）とともに、蓄積
部のＶ−ＣＣＤにもともとあったスミアー電荷をＨ−Ｃ
ＣＤを介してスミアーゲートを通しスミアードレインに
排出する（矢印Ｈ）。

【００３４】上記掃き出し期間の直前の状態、即ちｔ
５’の状態において、従来例のｔ５’の状態（図１７）
に比べ明らかに本発明の方が、受光部のＶ−ＣＣＤ（Ｄ
１）に蓄積されているスミアー電荷の量が少ない。これ
は本発明ではラインシフト期間にＶ−ＣＣＤのみを従来
例の２倍のスピードで転送動作させているため、残留す
るスミアー電荷量が従来例のほぼ１／２となるためであ
る。また、同様に受光部のＶ−ＣＣＤの転送スピードを
例えばｎ倍にすれば、受光部のＶ−ＣＣＤに蓄積される
スミアー電荷量が従来例の１／ｎとなることは明らかで
ある。

【００３５】一方、本発明例において、受光部から減少
したスミアー電荷は蓄積部へ移されているため、従来例
に比べて時刻ｔ５’での蓄積部のスミアー電荷が増加す
る。しかしながら、受光部のＶ−ＣＣＤよりも蓄積部の
Ｖ−ＣＣＤの方がチャンネル幅を広くとれ（図９）、蓄
積部のチャンネル長の長さ制限がないため、蓄積部の方
がＶ−ＣＣＤの面積を大きく設定でき、取扱い電荷量を
大きくできるので、蓄積部でも転送残しが発生しにくい
設計が可能である。

【００３６】この後、前述のように、ｔ５’からｔ６に
かけてＶ−ＣＣＤを高速で転送させ（掃き出し期間
）、受光部のスミアー電荷を蓄積部に移動させ（図７
矢印Ｇ）、これとともに蓄積部のＶ−ＣＣＤにもともと
あったスミアー電荷をＨ−ＣＣＤへ高速転送しスミアー
ゲートを介してスミアードレインに掃き出す（矢印
Ｈ）。このため、ｔ６では受光部のＶ−ＣＣＤにスミア
ー電荷がほとんど存在しない状態となる。

【００３７】次に、ｔ６からｔ７の読み出し期間で受
光部より信号電荷ａ，ｂ，ｃ，ｄをＶ−ＣＣＤに取込
み、さらにｔ７からｔ１のフレームシフト期間でＶ−
ＣＣＤを高速で一度に転送させて受光部の信号電荷を蓄
積部へ移動させる（矢印Ｊ）。このとき蓄積部のＶ−Ｃ
ＣＤにあったスミアー電荷も同時にＨ−ＣＣＤへ一度に
高速転送されスミアーゲートを介してスミアードレイン
に掃き出される（矢印Ｋ）。これによりＶ−ＣＣＤは時
刻ｔ１の状態に戻る。以上が本発明の実施例の動作説明
である。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るＦＩ
Ｔ型撮像素子駆動方法においては、受光部および蓄積部
のＶ−ＣＣＤに蓄積された電荷を順番に構成単位づつ転
送するラインシフト期間に、受光部のＶ−ＣＣＤの転送
速度を蓄積部のＶ−ＣＣＤの転送速度より速くしている
ため、構成単位数だけラインシフト動作を繰返して蓄積
部の信号電荷をすべてＨ−ＣＣＤに転送した状態（掃き
出し期間直前の状態）において、受光部に蓄積するスミ
アー電荷量が取扱い電荷量以下に減少し、このため掃き
出し期間において受光部の電荷は転送残しを起こすこと
なくすべて蓄積部に送られる。従って、高輝度被写体の
撮像時においても、光子漏れ込みによるスミアー電荷を
受光部から確実に排出し転送残しによる雑音画像の発生
を防止して高品質の画像を得ることができる。

【００３９】即ち、本発明により、スミアー電荷の高速
掃き出しをする直前（ｔ５’）の状態で受光部のＶ−Ｃ
ＣＤに蓄積されるスミアー電荷量が従来例の１／ｎとで
きるため、過剰なスミアー電荷量による転送残しが発生
しやすい掃き出し期間（ｔ５’〜ｔ６）に受光部のＶ−
ＣＣＤのスミアー電荷量を低減でき、過剰電荷量による
転送残しを抑制できる。また従来例のｎ倍の光量で、従
来例と同じスミアー電荷量が受光部のＶ−ＣＣＤに蓄積
されることとなるため、本発明によれば従来例のｎ倍の
光量まで耐えるよう耐光量特性を大幅に改善できる。

【００４０】なお、上記説明中のｎは整数とは限らな
い。なぜならば、受光部の転送速度を本例では２倍とし
たが、例えば１周期半の転送を行い、ｎ＝１．５とする
こともできるからである。また、上記説明では簡略化の
ため、本発明の実施例について、Ｖ−ＣＣＤは４相駆動
とし、画素数は垂直４画素で、また読み出し方法はノン
インターレース動作としたが、Ｖ−ＣＣＤを他の方式で
駆動してもよく、画素数は他の任意の数でもよく、また
他の読み出し方式（フィールド読み出しインターレー
ス、フレーム読み出しインターレース等）でも適用でき
ることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るＦＩＴ型撮像素子の駆
動方法の説明図である。

【図２】本発明の実施例におけるフレームシフト期間
終了時のＶ−ＣＣＤの電荷蓄積状態の説明図である。

【図３】本発明の実施例における第１のラインシフト
期間のＶ−ＣＣＤの電荷蓄積および転送状態の説明図で
ある。

【図４】本発明の実施例における第２のラインシフト
期間のＶ−ＣＣＤの電荷蓄積および転送状態の説明図で
ある。

【図５】本発明の実施例における第３のラインシフト
期間のＶ−ＣＣＤの電荷蓄積および転送状態の説明図で
ある。

【図６】本発明の実施例における第４のラインシフト
期間のＶ−ＣＣＤの電荷蓄積および転送状態の説明図で
ある。

【図７】本発明の実施例における掃き出し期間のＶ−
ＣＣＤの電荷蓄積および転送状態の説明図である。

【図８】本発明の実施例におけるフレームシフト期間
のＶ−ＣＣＤの電荷蓄積および転送状態の説明図であ
る。

【図９】本発明が適用されるＦＩＴ型撮像素子の平面
構成図である。

【図１０】図９のＸ−Ｘ’線に沿った断面構成図であ
る。

【図１１】従来の駆動方法の説明図である。

【図１２】従来の駆動方法を説明するためのフレーム
シフト期間終了時のＶ−ＣＣＤの電荷蓄積状態の説明図
である。

【図１３】従来の駆動方法における第１のラインシフ
ト期間のＶ−ＣＣＤの電荷蓄積および転送状態の説明図
である。

【図１４】従来の駆動方法における第２のラインシフ
ト期間のＶ−ＣＣＤの電荷蓄積および転送状態の説明図
である。

【図１５】従来の駆動方法における第３のラインシフ
ト期間のＶ−ＣＣＤの電荷蓄積および転送状態の説明図
である。

【図１６】従来の駆動方法における第４のラインシフ
ト期間のＶ−ＣＣＤの電荷蓄積および転送状態の説明図
である。

【図１７】従来の駆動方法を説明するための掃き出し
期間のＶ−ＣＣＤの電荷蓄積および転送状態の説明図で
ある。

【図１８】従来の駆動方法を説明するためのフレーム
シフト期間のＶ−ＣＣＤの電荷蓄積および転送状態の説
明図である。

【図１９】スミアー電荷による雑音画像の説明図であ
る。

【図２０】従来技術の問題点を説明するための掃き出
し期間のＶ−ＣＣＤの電荷蓄積および転送状態の説明図
である。

【図２１】従来技術の問題点を説明するためのフレー
ムシフト期間のＶ−ＣＣＤの電荷蓄積および転送状態の
説明図である。

【符号の説明】：ラインシフト期間、：掃き出し期間、：読
み出し期間、：フレームシフト期間、：Ｈ−Ｃ
ＣＤ駆動期間、Ｄ１：受光部のＶ−ＣＣＤ、Ｄ２：蓄
積部のＶ−ＣＣＤ、Ｄ３：Ｈ−ＣＣＤ、Ｄ４：スミ
アーゲート、Ｄ５：スミアードレイン。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数列に配置した垂直ＣＣＤを有する受
光部と、前記各垂直ＣＣＤに連続する垂直ＣＣＤからな
る蓄積部と、該蓄積部の垂直ＣＣＤに接続された水平Ｃ
ＣＤとを備え、前記受光部の各列の垂直ＣＣＤに複数の
受光素子が接続され、各受光素子に対応して前記受光部
および蓄積部の垂直ＣＣＤに電荷蓄積用ポテンシャル井
戸が形成される固体撮像装置の駆動方法において、前記
受光素子で光電変換された信号電荷を受光部の垂直ＣＣ
Ｄの各ポテンシャル井戸に取入れる信号読み出し期間
と、この読み出した受光部の垂直ＣＣＤの信号電荷を蓄
積部の垂直ＣＣＤの各ポテンシャル井戸に一度に転送す
るとともに該蓄積部の垂直ＣＣＤに蓄積されたスミア電
荷を前記水平ＣＣＤを介して排出するフレームシフト期
間と、受光部および蓄積部の垂直ＣＣＤの各ポテンシャ
ル井戸の電荷を隣接するポテンシャル井戸に順番に転送
するとともに最外側の蓄積部の垂直ＣＣＤのポテンシャ
ル井戸の電荷を前記水平ＣＣＤに転送するラインシフト
期間と、このラインシフト期間を繰り返して前記受光部
から蓄積部に転送された信号電荷を全て水平ＣＣＤに転
送した後に受光部の垂直ＣＣＤ内に蓄積されたスミア電
荷を一度に蓄積部に転送する掃き出し期間とを有し、前
記各ラインシフト期間において、受光部の垂直ＣＣＤの
転送速度を蓄積部の転送速度より速くしたことを特徴と
する固体撮像素子の駆動方法。
【請求項２】前記ラインシフト期間内において、受光
部の各ポテンシャル井戸間の電荷転送回数を蓄積部の各
ポテンシャル井戸間の電荷転送回数より多くすることに
より受光部の転送速度を蓄積部の転送速度より速くした
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子の駆動
方法。
【請求項３】前記蓄積部の垂直ＣＣＤの取扱い電荷量
は受光部の垂直ＣＣＤの取扱い電荷量より大きい固体撮
像素子を用いたことを特徴とする請求項１に記載の固体
撮像素子の駆動方法。
【請求項４】前記蓄積部は遮光され、前記各ラインシ
フト期間後の水平ＣＣＤ駆動期間に前記受光部にのみ光
子が漏れ込む固体撮像素子に適用されたことを特徴とす
る請求項１に記載の固体撮像素子の駆動方法。