JPH10256522A - 固体撮像装置およびこれを用いたカメラ - Google Patents
固体撮像装置およびこれを用いたカメラInfo
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- JPH10256522A JPH10256522A JP9054355A JP5435597A JPH10256522A JP H10256522 A JPH10256522 A JP H10256522A JP 9054355 A JP9054355 A JP 9054355A JP 5435597 A JP5435597 A JP 5435597A JP H10256522 A JPH10256522 A JP H10256522A
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/15—Charge-coupled device [CCD] image sensors
- H10F39/153—Two-dimensional or three-dimensional array CCD image sensors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速撮像を駆動周波数を上げなければ実現で
きなかったり、光学中心がずれるため、光学ズーム時の
使い勝手が悪かった。 【解決手段】 垂直ＣＣＤ１３と水平ＣＣＤ１５との間
に、垂直ＣＣＤ１３から水平ＣＣＤ１５への信号電荷の
転送を、撮像エリア１４における水平方向の一部の領域
において選択的に禁止可能なコントロールゲート部１６
を設け、水平方向の特定の領域の信号電荷のみを読み出
すことで、駆動周波数を上げることなく、高速撮像を実
現する。
きなかったり、光学中心がずれるため、光学ズーム時の
使い勝手が悪かった。 【解決手段】 垂直ＣＣＤ１３と水平ＣＣＤ１５との間
に、垂直ＣＣＤ１３から水平ＣＣＤ１５への信号電荷の
転送を、撮像エリア１４における水平方向の一部の領域
において選択的に禁止可能なコントロールゲート部１６
を設け、水平方向の特定の領域の信号電荷のみを読み出
すことで、駆動周波数を上げることなく、高速撮像を実
現する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置およ
びカメラに関し、特に高速撮像に適した固体撮像装置お
よびこの固体撮像装置を撮像デバイスとして用いたカメ
ラに関する。
びカメラに関し、特に高速撮像に適した固体撮像装置お
よびこの固体撮像装置を撮像デバイスとして用いたカメ
ラに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、高速撮像モードの場合、業務用カ
メラなどでは、単純に固体撮像装置の駆動周波数を通常
撮像モードのｎ倍に上げることにより、ｎ倍速撮像を実
現させていた。
メラなどでは、単純に固体撮像装置の駆動周波数を通常
撮像モードのｎ倍に上げることにより、ｎ倍速撮像を実
現させていた。
【０００３】また、最近、全画素の信号電荷を独立に読
み出すことが可能ないわゆる全画素独立読み出し方式の
ＣＣＤ固体撮像装置では、図４２に示すように、水平転
送周波数を変えずに２ライン分の信号電荷を同時にシリ
アルに出力する目的で２系統の水平転送部１０１，１０
２を備えていることから、この機能を利用することによ
って例えば４倍速撮像モードなどの提案もなされてい
る。
み出すことが可能ないわゆる全画素独立読み出し方式の
ＣＣＤ固体撮像装置では、図４２に示すように、水平転
送周波数を変えずに２ライン分の信号電荷を同時にシリ
アルに出力する目的で２系統の水平転送部１０１，１０
２を備えていることから、この機能を利用することによ
って例えば４倍速撮像モードなどの提案もなされてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
場合には、固体撮像装置の駆動周波数がｎ倍に高くなる
ことから、後段の信号処理系や記録装置をそれに合わせ
なければならないため、非常に高価なものとなり、民生
用カメラに適用するには非常に高価なものになるという
課題があった。
場合には、固体撮像装置の駆動周波数がｎ倍に高くなる
ことから、後段の信号処理系や記録装置をそれに合わせ
なければならないため、非常に高価なものとなり、民生
用カメラに適用するには非常に高価なものになるという
課題があった。
【０００５】一方、後者の場合にあっては、固体撮像装
置の駆動周波数等を上げずにｎ倍速を実現できるもの
の、例えば４倍速撮像モードを例に挙げると、図４２に
示すように、撮像中心（図中、×印）が撮像エリア１０
３の左下隅に偏り、光学中心がずれるため、光学ズーム
をしたときなどに、非常に使い勝手の悪いものになると
いう課題があった。
置の駆動周波数等を上げずにｎ倍速を実現できるもの
の、例えば４倍速撮像モードを例に挙げると、図４２に
示すように、撮像中心（図中、×印）が撮像エリア１０
３の左下隅に偏り、光学中心がずれるため、光学ズーム
をしたときなどに、非常に使い勝手の悪いものになると
いう課題があった。
【０００６】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、駆動周波数を上げる
ことなく、しかも撮像エリア中心を光学中心に合致させ
た状態での高速撮像を実現可能な固体撮像装置およびこ
れを搭載したカメラを提供することにある。
であり、その目的とするところは、駆動周波数を上げる
ことなく、しかも撮像エリア中心を光学中心に合致させ
た状態での高速撮像を実現可能な固体撮像装置およびこ
れを搭載したカメラを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像装
置は、行列状に配列されて光電変換を行う複数のセンサ
部と、これら複数のセンサ部で光電変換された信号電荷
を読み出す読み出し部と、この読み出し部によってセン
サ部から読み出された信号電荷を垂直転送する垂直転送
部と、この垂直転送部から移された信号電荷を水平転送
する水平転送部と、垂直転送部から水平転送部への信号
電荷の転送を水平方向の一部の領域において選択的に禁
止可能な転送制御部とを備えた構成となっている。
置は、行列状に配列されて光電変換を行う複数のセンサ
部と、これら複数のセンサ部で光電変換された信号電荷
を読み出す読み出し部と、この読み出し部によってセン
サ部から読み出された信号電荷を垂直転送する垂直転送
部と、この垂直転送部から移された信号電荷を水平転送
する水平転送部と、垂直転送部から水平転送部への信号
電荷の転送を水平方向の一部の領域において選択的に禁
止可能な転送制御部とを備えた構成となっている。
【０００８】上記構成の固体撮像装置において、通常撮
像モードでは、複数のセンサ部から読み出し部によって
垂直転送部に読み出された信号電荷は、そのまま転送制
御部を経て水平転送部に移され、水平転送される。一
方、高速撮像モードでは、垂直転送部に読み出された信
号電荷は、転送制御部によって水平方向の一部の領域、
例えば両端部の領域において水平転送部への転送が禁止
され、水平方向の中央部の領域の信号電荷のみが水平転
送部に移され、水平転送される。
像モードでは、複数のセンサ部から読み出し部によって
垂直転送部に読み出された信号電荷は、そのまま転送制
御部を経て水平転送部に移され、水平転送される。一
方、高速撮像モードでは、垂直転送部に読み出された信
号電荷は、転送制御部によって水平方向の一部の領域、
例えば両端部の領域において水平転送部への転送が禁止
され、水平方向の中央部の領域の信号電荷のみが水平転
送部に移され、水平転送される。
【０００９】本発明による他の固体撮像装置は、行列状
に配列されて光電変換を行う複数のセンサ部と、これら
複数のセンサ部で光電変換された信号電荷を読み出すと
ともに、垂直方向の一部の領域の信号電荷のみを選択的
に読み出すことが可能な読み出し部と、この読み出し部
によってセンサ部から読み出された信号電荷を垂直転送
する垂直転送部と、この垂直転送部から移された信号電
荷を水平転送する水平転送部とを備えた構成となってい
る。
に配列されて光電変換を行う複数のセンサ部と、これら
複数のセンサ部で光電変換された信号電荷を読み出すと
ともに、垂直方向の一部の領域の信号電荷のみを選択的
に読み出すことが可能な読み出し部と、この読み出し部
によってセンサ部から読み出された信号電荷を垂直転送
する垂直転送部と、この垂直転送部から移された信号電
荷を水平転送する水平転送部とを備えた構成となってい
る。
【００１０】上記構成の他の固体撮像装置において、通
常撮像モードでは、複数のセンサ部の全ての信号電荷が
読み出し部によって垂直転送部に読み出され、水平転送
部を介して出力される。一方、高速撮像モードでは、読
み出し部によって垂直方向の一部の領域の信号電荷のみ
が垂直転送部に読み出され、水平転送部を介して出力さ
れる。これにより、垂直方向の他の領域の信号電荷につ
いて、高速にて垂直転送して掃き捨てる処理が不要とな
る。
常撮像モードでは、複数のセンサ部の全ての信号電荷が
読み出し部によって垂直転送部に読み出され、水平転送
部を介して出力される。一方、高速撮像モードでは、読
み出し部によって垂直方向の一部の領域の信号電荷のみ
が垂直転送部に読み出され、水平転送部を介して出力さ
れる。これにより、垂直方向の他の領域の信号電荷につ
いて、高速にて垂直転送して掃き捨てる処理が不要とな
る。
【００１１】本発明によるさらに他の固体撮像装置は、
行列状に配列されて光電変換を行う複数のセンサ部およ
びこれらセンサ部から読み出された信号電荷を垂直転送
する垂直転送部を有する撮像エリアと、光学的に遮光さ
れた複数のセンサ部およびこれらセンサ部から読み出さ
れた電荷を垂直転送する垂直転送部を有し、撮像エリア
から所定の間隔をもって配されたオプティカルブラック
エリアとを備えた構成となっている。
行列状に配列されて光電変換を行う複数のセンサ部およ
びこれらセンサ部から読み出された信号電荷を垂直転送
する垂直転送部を有する撮像エリアと、光学的に遮光さ
れた複数のセンサ部およびこれらセンサ部から読み出さ
れた電荷を垂直転送する垂直転送部を有し、撮像エリア
から所定の間隔をもって配されたオプティカルブラック
エリアとを備えた構成となっている。
【００１２】上記構成のさらに他の固体撮像装置におい
て、オプティカルブラックエリアが撮像エリアから所定
の間隔をもって配されたことで、両者の間には空白領域
が介在する。この空白領域が存在することにより、オプ
ティカルブラックエリアの周縁部のセンサ部に対して斜
め入射などによって光が漏れ込むことがなくなる。しか
も、この空白領域を配線領域として使用できる。
て、オプティカルブラックエリアが撮像エリアから所定
の間隔をもって配されたことで、両者の間には空白領域
が介在する。この空白領域が存在することにより、オプ
ティカルブラックエリアの周縁部のセンサ部に対して斜
め入射などによって光が漏れ込むことがなくなる。しか
も、この空白領域を配線領域として使用できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明
では、ＣＣＤ(Charge Coupled Device) 固体撮像装置に
適用した場合を例に挙げて説明するが、これに限定され
るものではなく、センサ部から読み出した信号電荷を垂
直‐水平転送（パラレル‐シリアル転送）する構造の固
体撮像装置全般に適用可能である。
て図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明
では、ＣＣＤ(Charge Coupled Device) 固体撮像装置に
適用した場合を例に挙げて説明するが、これに限定され
るものではなく、センサ部から読み出した信号電荷を垂
直‐水平転送（パラレル‐シリアル転送）する構造の固
体撮像装置全般に適用可能である。
【００１４】図１は、例えばインターライン転送方式の
ＣＣＤ固体撮像装置に適用された本発明の第１実施形態
を示す概略構成図である。図１において、行（垂直）方
向および列（水平）方向にマトリクス状に配列され、入
射光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に変換して蓄
積する複数のセンサ部１１と、これらセンサ部１１の垂
直列ごとに設けられ、各センサ部１１から読み出しゲー
ト部１２によって読み出された信号電荷を垂直転送する
複数本の垂直ＣＣＤ１３とによって撮像エリア１４が構
成されている。
ＣＣＤ固体撮像装置に適用された本発明の第１実施形態
を示す概略構成図である。図１において、行（垂直）方
向および列（水平）方向にマトリクス状に配列され、入
射光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に変換して蓄
積する複数のセンサ部１１と、これらセンサ部１１の垂
直列ごとに設けられ、各センサ部１１から読み出しゲー
ト部１２によって読み出された信号電荷を垂直転送する
複数本の垂直ＣＣＤ１３とによって撮像エリア１４が構
成されている。
【００１５】この撮像エリア１４において、センサ部１
１は例えばＰＮ接合のフォトダイオードからなってい
る。このセンサ部１１に蓄積された信号電荷は、読み出
しゲート部１２に後述する読み出しパルスＸＳＧが印加
されることにより垂直ＣＣＤ１３に読み出される。垂直
ＣＣＤ１３は、例えば４相の垂直転送クロックＶφ１〜
Ｖφ４によって転送駆動され、読み出された信号電荷を
水平ブランキング期間の一部にて１走査線（１ライン）
に相当する部分ずつ順に垂直方向に転送する。
１は例えばＰＮ接合のフォトダイオードからなってい
る。このセンサ部１１に蓄積された信号電荷は、読み出
しゲート部１２に後述する読み出しパルスＸＳＧが印加
されることにより垂直ＣＣＤ１３に読み出される。垂直
ＣＣＤ１３は、例えば４相の垂直転送クロックＶφ１〜
Ｖφ４によって転送駆動され、読み出された信号電荷を
水平ブランキング期間の一部にて１走査線（１ライン）
に相当する部分ずつ順に垂直方向に転送する。
【００１６】ここで、垂直ＣＣＤ１３において、１相目
および３相目の転送電極は、読み出しゲート部１２のゲ
ート電極を兼ねている。このことから、４相の垂直転送
クロックＶφ１〜Ｖφ４のうち、１相目の転送クロック
Ｖφ１と３相目の転送クロックＶφ３が低レベル（以
下、“Ｌ”レベルと称す）、中間レベル（以下、“Ｍ”
レベルと称す）および高レベル（以下、“Ｈ”レベルと
称す）の３値をとるように設定されており、その３値目
の“Ｈ”レベルのパルスが読み出しゲート部１２の読み
出しパルスＸＳＧとなる。
および３相目の転送電極は、読み出しゲート部１２のゲ
ート電極を兼ねている。このことから、４相の垂直転送
クロックＶφ１〜Ｖφ４のうち、１相目の転送クロック
Ｖφ１と３相目の転送クロックＶφ３が低レベル（以
下、“Ｌ”レベルと称す）、中間レベル（以下、“Ｍ”
レベルと称す）および高レベル（以下、“Ｈ”レベルと
称す）の３値をとるように設定されており、その３値目
の“Ｈ”レベルのパルスが読み出しゲート部１２の読み
出しパルスＸＳＧとなる。
【００１７】撮像エリア１４の図面上の下側には、水平
ＣＣＤ１５が配されている。この水平ＣＣＤ１５には、
複数本の垂直ＣＣＤ１３から１ラインに相当する信号電
荷が順次転送される。水平ＣＣＤ１５は、例えば２相の
水平転送クロックＨφ１，Ｈφ２によって転送駆動さ
れ、複数本の垂直ＣＣＤ１３から移された１ライン分の
信号電荷を、水平ブランキング期間後の水平走査期間に
おいて順次水平方向に転送する。
ＣＣＤ１５が配されている。この水平ＣＣＤ１５には、
複数本の垂直ＣＣＤ１３から１ラインに相当する信号電
荷が順次転送される。水平ＣＣＤ１５は、例えば２相の
水平転送クロックＨφ１，Ｈφ２によって転送駆動さ
れ、複数本の垂直ＣＣＤ１３から移された１ライン分の
信号電荷を、水平ブランキング期間後の水平走査期間に
おいて順次水平方向に転送する。
【００１８】また、複数本の垂直ＣＣＤ１３と水平ＣＣ
Ｄ１５との間には、転送制御部としてのコントロールゲ
ート部１６が設けられている。このコントロールゲート
部１６は、複数本の垂直ＣＣＤ１３から水平ＣＣＤ１５
への信号電荷の転送を水平方向の一部の領域、本例では
両端部の領域において選択的に禁止するために、撮像エ
リア１４における水平方向の両端部に設けられている。
Ｄ１５との間には、転送制御部としてのコントロールゲ
ート部１６が設けられている。このコントロールゲート
部１６は、複数本の垂直ＣＣＤ１３から水平ＣＣＤ１５
への信号電荷の転送を水平方向の一部の領域、本例では
両端部の領域において選択的に禁止するために、撮像エ
リア１４における水平方向の両端部に設けられている。
【００１９】すなわち、コントロールゲート部１６は、
通常撮像モードでは、複数本の垂直ＣＣＤ１３から１ラ
イン分ずつ送り込まれる信号電荷をそのまま全て水平Ｃ
ＣＤ１５に転送する一方、高速撮像モードでは、複数本
の垂直ＣＣＤ１３から１ライン分ずつ送り込まれる信号
電荷のうち、水平方向の両端部の信号電荷については水
平ＣＣＤ１５への転送を禁止し、中央部の信号電荷のみ
を水平ＣＣＤ１５へ転送する。このコントロールゲート
部１６の具体的な構成については、後で詳細に説明す
る。
通常撮像モードでは、複数本の垂直ＣＣＤ１３から１ラ
イン分ずつ送り込まれる信号電荷をそのまま全て水平Ｃ
ＣＤ１５に転送する一方、高速撮像モードでは、複数本
の垂直ＣＣＤ１３から１ライン分ずつ送り込まれる信号
電荷のうち、水平方向の両端部の信号電荷については水
平ＣＣＤ１５への転送を禁止し、中央部の信号電荷のみ
を水平ＣＣＤ１５へ転送する。このコントロールゲート
部１６の具体的な構成については、後で詳細に説明す
る。
【００２０】水平ＣＣＤ１５の転送先の端部には、例え
ばフローティング・ディフュージョン・アンプ構成の電
荷電圧変換部１７が設けられている。この電荷電圧変換
部１７は、水平ＣＣＤ１５によって水平転送されてきた
信号電荷を順次電圧信号に変換して出力する。この電圧
信号は、被写体からの光の入射量に応じたＣＣＤ出力信
号として導出される。
ばフローティング・ディフュージョン・アンプ構成の電
荷電圧変換部１７が設けられている。この電荷電圧変換
部１７は、水平ＣＣＤ１５によって水平転送されてきた
信号電荷を順次電圧信号に変換して出力する。この電圧
信号は、被写体からの光の入射量に応じたＣＣＤ出力信
号として導出される。
【００２１】図２は、コントロールゲート部１６の周辺
部の具体的な構成の一例を示す平面パターン図であり、
図３にそのＡ‐Ａ′矢視断面を示す。なお、図２におい
て、Ｘ列は図１の左側のコントロールゲート部１６の境
界の垂直列Ｘに、Ｙ列は図１の右側のコントロールゲー
ト部１６の境界の垂直列Ｙにそれぞれ対応し、Ｘ列‐Ｙ
列の間の構成について省略して示してある。
部の具体的な構成の一例を示す平面パターン図であり、
図３にそのＡ‐Ａ′矢視断面を示す。なお、図２におい
て、Ｘ列は図１の左側のコントロールゲート部１６の境
界の垂直列Ｘに、Ｙ列は図１の右側のコントロールゲー
ト部１６の境界の垂直列Ｙにそれぞれ対応し、Ｘ列‐Ｙ
列の間の構成について省略して示してある。
【００２２】先ず、垂直ＣＣＤ１３は、Ｎ型基板２１上
にＰ型ウェル２２を介して形成されたＮ型不純物からな
る転送チャネル２３と、この転送チャネル２３の上方に
その転送方向に繰り返して配列された４相の転送電極２
４-1〜２４-4とから構成されている。これらの転送電極
２４-1〜２４-4において、２相目の転送電極２４-2と４
相目の転送電極２４-4が１層目のポリシリコン（図中、
一点鎖線で示す）によって形成され、１相目の転送電極
２４-1と３相目の転送電極２４-3が２層目のポリシリコ
ン（図中、二点鎖線で示す）によって形成された２層電
極構造となっている。
にＰ型ウェル２２を介して形成されたＮ型不純物からな
る転送チャネル２３と、この転送チャネル２３の上方に
その転送方向に繰り返して配列された４相の転送電極２
４-1〜２４-4とから構成されている。これらの転送電極
２４-1〜２４-4において、２相目の転送電極２４-2と４
相目の転送電極２４-4が１層目のポリシリコン（図中、
一点鎖線で示す）によって形成され、１相目の転送電極
２４-1と３相目の転送電極２４-3が２層目のポリシリコ
ン（図中、二点鎖線で示す）によって形成された２層電
極構造となっている。
【００２３】コントロールゲート部１６は、転送チャネ
ル２３の上方にその転送方向に順に配列された転送電極
２５および蓄積電極２６によって構成され、この転送電
極２５および蓄積電極２６にはコントロール電圧Ｖ‐Ｈ
ｏｌｄが印加される。これらの電極２５，２６も、垂直
ＣＣＤ１３の２層電極構造に合わせて、蓄積電極２６が
１層目のポリシリコン（図中、一点鎖線で示す）によっ
て形成され、転送電極２５が２層目のポリシリコン（図
中、二点鎖線で示す）によって形成された２層電極構造
となっている。また、転送電極２５の下方の転送チャネ
ル２３の表面側には、Ｐ- 型不純物層２７が形成されて
いる。
ル２３の上方にその転送方向に順に配列された転送電極
２５および蓄積電極２６によって構成され、この転送電
極２５および蓄積電極２６にはコントロール電圧Ｖ‐Ｈ
ｏｌｄが印加される。これらの電極２５，２６も、垂直
ＣＣＤ１３の２層電極構造に合わせて、蓄積電極２６が
１層目のポリシリコン（図中、一点鎖線で示す）によっ
て形成され、転送電極２５が２層目のポリシリコン（図
中、二点鎖線で示す）によって形成された２層電極構造
となっている。また、転送電極２５の下方の転送チャネ
ル２３の表面側には、Ｐ- 型不純物層２７が形成されて
いる。
【００２４】水平ＣＣＤ１５は、Ｎ型不純物からなる転
送チャネル２８と、この転送チャネル２８の上方にその
転送方向に繰り返して配列された転送電極２９および蓄
積電極３０の電極対とによって構成され、蓄積電極３０
が１層目のポリシリコン（図中、一点鎖線で示す）によ
って形成され、転送電極２９が２層目のポリシリコン
（図中、二点鎖線で示す）によって形成された２層電極
構造となっている。
送チャネル２８と、この転送チャネル２８の上方にその
転送方向に繰り返して配列された転送電極２９および蓄
積電極３０の電極対とによって構成され、蓄積電極３０
が１層目のポリシリコン（図中、一点鎖線で示す）によ
って形成され、転送電極２９が２層目のポリシリコン
（図中、二点鎖線で示す）によって形成された２層電極
構造となっている。
【００２５】転送電極２９の下方の転送チャネル２８の
表面側には、Ｐ- 型不純物層３１が形成されている。そ
して、繰り返し配列された電極対には水平転送クロック
Ｈφ１，Ｈφ２が交互に印加される。また、垂直ＣＣＤ
１３の転送チャネル２３の延長線上に位置する転送電極
２９の垂直ＣＣＤ１３側の端部２９ａは、コントロール
ゲート部１６の蓄積電極２６上まで延在するように形成
されている。
表面側には、Ｐ- 型不純物層３１が形成されている。そ
して、繰り返し配列された電極対には水平転送クロック
Ｈφ１，Ｈφ２が交互に印加される。また、垂直ＣＣＤ
１３の転送チャネル２３の延長線上に位置する転送電極
２９の垂直ＣＣＤ１３側の端部２９ａは、コントロール
ゲート部１６の蓄積電極２６上まで延在するように形成
されている。
【００２６】上記構成のコントロールゲート部１６は、
図１から明らかなように、撮像エリア１４の中心部１４
ａを除く左右両側に設けられている。そして、通常撮像
モード時には、“Ｈ”レベル（垂直転送クロックＶφ１
〜Ｖφ４の“Ｍ”レベルに相当）のコントロール電圧Ｖ
‐Ｈｏｌｄが、転送電極２５および蓄積電極２６に印加
される。これにより、コントロールゲート部１６のポテ
ンシャルが深くなるため、垂直ＣＣＤ１３から水平ＣＣ
Ｄ１５へ信号電荷がそのまま転送される。
図１から明らかなように、撮像エリア１４の中心部１４
ａを除く左右両側に設けられている。そして、通常撮像
モード時には、“Ｈ”レベル（垂直転送クロックＶφ１
〜Ｖφ４の“Ｍ”レベルに相当）のコントロール電圧Ｖ
‐Ｈｏｌｄが、転送電極２５および蓄積電極２６に印加
される。これにより、コントロールゲート部１６のポテ
ンシャルが深くなるため、垂直ＣＣＤ１３から水平ＣＣ
Ｄ１５へ信号電荷がそのまま転送される。
【００２７】一方、高速撮像モード時には、コントロー
ル電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄが“Ｌ”レベルとなることにより、
コントロールゲート部１６のポテンシャルが浅くなるた
め、垂直ＣＣＤ１３から水平ＣＣＤ１５への信号電荷の
転送が禁止され、中心部１４ａの信号電荷のみが読み出
し可能となる。なお、コントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄが
“Ｌ”レベルのときのコントロールゲート部１６のポテ
ンシャルは、垂直ＣＣＤ１３の転送時に水平ＣＣＤ１５
に信号電荷が溢れない程度に設定される。
ル電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄが“Ｌ”レベルとなることにより、
コントロールゲート部１６のポテンシャルが浅くなるた
め、垂直ＣＣＤ１３から水平ＣＣＤ１５への信号電荷の
転送が禁止され、中心部１４ａの信号電荷のみが読み出
し可能となる。なお、コントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄが
“Ｌ”レベルのときのコントロールゲート部１６のポテ
ンシャルは、垂直ＣＣＤ１３の転送時に水平ＣＣＤ１５
に信号電荷が溢れない程度に設定される。
【００２８】ここで、撮像エリア１４の水平方向の全領
域において、垂直ＣＣＤ１３から水平ＣＣＤ１５への信
号電荷の転送を選択的に禁止する領域、即ちコントロー
ルゲート部１６を配置する領域と、信号電荷の転送を禁
止しない領域、即ちコントロールゲート部１６を配置し
ない領域との比率を、図４に示すように約ｎ：１：ｎと
すると、例えば４：３アスペクト比で、ｎ＝０．５の場
合４倍速、ｎ＝１の場合９倍速、ｎ＝２の場合２５倍速
の高速撮像を実現できる。４：３以外のアスペクト比で
良ければ、垂直ＣＣＤ１３の垂直ブランキング期間中の
高速転送段数をコントロールすることで、可変速の高速
撮像が可能となる。
域において、垂直ＣＣＤ１３から水平ＣＣＤ１５への信
号電荷の転送を選択的に禁止する領域、即ちコントロー
ルゲート部１６を配置する領域と、信号電荷の転送を禁
止しない領域、即ちコントロールゲート部１６を配置し
ない領域との比率を、図４に示すように約ｎ：１：ｎと
すると、例えば４：３アスペクト比で、ｎ＝０．５の場
合４倍速、ｎ＝１の場合９倍速、ｎ＝２の場合２５倍速
の高速撮像を実現できる。４：３以外のアスペクト比で
良ければ、垂直ＣＣＤ１３の垂直ブランキング期間中の
高速転送段数をコントロールすることで、可変速の高速
撮像が可能となる。
【００２９】なお、コントロールゲート部１６を配置す
る領域（信号電荷の転送を禁止可能な領域）について
は、撮像エリア１４の水平方向の全領域の１／２以上、
好ましくは２／３以上に、換言すればコントロールゲー
ト部１６を配置しない領域（信号電荷の転送を行う領
域）を撮像エリア１４の水平方向の全領域の１／３以
下、好ましくは１／２以下に設定するものとする。
る領域（信号電荷の転送を禁止可能な領域）について
は、撮像エリア１４の水平方向の全領域の１／２以上、
好ましくは２／３以上に、換言すればコントロールゲー
ト部１６を配置しない領域（信号電荷の転送を行う領
域）を撮像エリア１４の水平方向の全領域の１／３以
下、好ましくは１／２以下に設定するものとする。
【００３０】一例として、水平方向前方（図の左側）の
転送禁止される領域と水平方向前方のオプティカルブラ
ックエリア（以下、ＯＰＢと略称する）の直前までの空
送り部分を足した総ビット数が、中心部１４ａの転送を
行う領域のビット数＋ＯＰＢ数の約ｎ倍（ｎ≧１の整
数）に設定する。なお、ＯＰＢについては、後で詳細に
説明する。
転送禁止される領域と水平方向前方のオプティカルブラ
ックエリア（以下、ＯＰＢと略称する）の直前までの空
送り部分を足した総ビット数が、中心部１４ａの転送を
行う領域のビット数＋ＯＰＢ数の約ｎ倍（ｎ≧１の整
数）に設定する。なお、ＯＰＢについては、後で詳細に
説明する。
【００３１】このような条件の下にコントロールゲート
部１６を配置すれば、高速撮像モードにおいて、１ライ
ン分の信号電荷を垂直ＣＣＤ１３から水平ＣＣＤ１５に
転送した際に、信号電荷を読み出したビット数以上の空
白ビットをコントロールゲート部１６の下の水平ＣＣＤ
１５に確保できるため、読み出した信号電荷をシフトし
た後次の１ライン分の信号電荷を読み出すまでの間、コ
ントロールゲート部１６の下の空白ビット領域に蓄積し
ておくことができる。
部１６を配置すれば、高速撮像モードにおいて、１ライ
ン分の信号電荷を垂直ＣＣＤ１３から水平ＣＣＤ１５に
転送した際に、信号電荷を読み出したビット数以上の空
白ビットをコントロールゲート部１６の下の水平ＣＣＤ
１５に確保できるため、読み出した信号電荷をシフトし
た後次の１ライン分の信号電荷を読み出すまでの間、コ
ントロールゲート部１６の下の空白ビット領域に蓄積し
ておくことができる。
【００３２】次に、上記構成の第１実施形態に係るＣＣ
Ｄ固体撮像装置における通常撮像モード時および高速撮
像モード時の動作について説明する。
Ｄ固体撮像装置における通常撮像モード時および高速撮
像モード時の動作について説明する。
【００３３】最初に、通常撮像時の動作について、図
５，図６のタイミングチャートおよび図７のポテンシャ
ル図を参照して説明する。なお、図７のポテンシャル図
では、図６の各タイミングＴａ〜Ｔｇにおける垂直ＣＣ
Ｄ１３およびコントロールゲート部１６の各電極の下の
ポテンシャル分布を示している。
５，図６のタイミングチャートおよび図７のポテンシャ
ル図を参照して説明する。なお、図７のポテンシャル図
では、図６の各タイミングＴａ〜Ｔｇにおける垂直ＣＣ
Ｄ１３およびコントロールゲート部１６の各電極の下の
ポテンシャル分布を示している。
【００３４】先ず、図５に示す垂直同期信号ＶＤが
“Ｌ”レベルとなる垂直ブランキング期間のあるタイミ
ングにおいて、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ３に読み
出しパルスＸＳＧが立つことにより、読み出しゲート部
１２によって各センサ部１１から垂直ＣＣＤ１３へ信号
電荷が読み出され、さらに垂直方向において隣り合う２
画素の信号電荷が垂直ＣＣＤ１３内で混合される。な
お、混合される垂直２画素の組み合わせは、第１フィー
ルドと第２フィールドとで異なる。
“Ｌ”レベルとなる垂直ブランキング期間のあるタイミ
ングにおいて、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ３に読み
出しパルスＸＳＧが立つことにより、読み出しゲート部
１２によって各センサ部１１から垂直ＣＣＤ１３へ信号
電荷が読み出され、さらに垂直方向において隣り合う２
画素の信号電荷が垂直ＣＣＤ１３内で混合される。な
お、混合される垂直２画素の組み合わせは、第１フィー
ルドと第２フィールドとで異なる。
【００３５】次に、図６に示す水平同期信号ＨＤが
“Ｌ”レベルとなる水平ブランキング期間に入る直前の
時点Ｔａでは、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ２が
“Ｍ”レベル（３値の中間レベル）であることから、１
相目，２相目の転送電極２４-1，２４-2の下のポテンシ
ャルが深く、センサ部１１から読み出された垂直２画素
分の信号電荷はこのパケットに蓄積されている。このと
き、垂直転送クロックＶφ３，Ｖφ４が“Ｌ”レベル、
コントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄが“Ｌ”レベルであるこ
とから、３相目，４相目の転送電極２４-3，２４-4およ
びコントロールゲート部１６の電極２５，２６の下のポ
テンシャルは浅い。
“Ｌ”レベルとなる水平ブランキング期間に入る直前の
時点Ｔａでは、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ２が
“Ｍ”レベル（３値の中間レベル）であることから、１
相目，２相目の転送電極２４-1，２４-2の下のポテンシ
ャルが深く、センサ部１１から読み出された垂直２画素
分の信号電荷はこのパケットに蓄積されている。このと
き、垂直転送クロックＶφ３，Ｖφ４が“Ｌ”レベル、
コントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄが“Ｌ”レベルであるこ
とから、３相目，４相目の転送電極２４-3，２４-4およ
びコントロールゲート部１６の電極２５，２６の下のポ
テンシャルは浅い。
【００３６】続いて、水平ブランキング期間において、
時点Ｔｂでは、垂直転送クロックＶφ３が“Ｍ”レベル
になり、３相目の転送電極２４-3の下のポテンシャルが
深くなるので、１相目，２相目の転送電極２４-1，２４
-2の下に蓄積されていた信号電荷が３相目の転送電極２
４-3の下へ移動する。この時点では、コントロール電圧
Ｖ‐Ｈｏｌｄが“Ｈ”レベル（＝垂直転送クロックＶφ
１〜Ｖφ４の“Ｍ”レベル）になり、コントロールゲー
ト部１６の電極２５，２６の下のポテンシャルも深くな
る。
時点Ｔｂでは、垂直転送クロックＶφ３が“Ｍ”レベル
になり、３相目の転送電極２４-3の下のポテンシャルが
深くなるので、１相目，２相目の転送電極２４-1，２４
-2の下に蓄積されていた信号電荷が３相目の転送電極２
４-3の下へ移動する。この時点では、コントロール電圧
Ｖ‐Ｈｏｌｄが“Ｈ”レベル（＝垂直転送クロックＶφ
１〜Ｖφ４の“Ｍ”レベル）になり、コントロールゲー
ト部１６の電極２５，２６の下のポテンシャルも深くな
る。
【００３７】時点Ｔｃでは、垂直転送クロックＶφ１が
“Ｌ”レベルに、垂直転送クロックＶφ４が“Ｍ”レベ
ルになり、１相目の転送電極２４-1の下のポテンシャル
が浅く、４相目の転送電極２４-4の下のポテンシャルが
深くなるので、１相目〜３相目の転送電極２４-1〜２４
-3の下に蓄積されていた信号電荷が、２相目〜４相目の
転送電極２４-2〜２４-4の下に移動する。
“Ｌ”レベルに、垂直転送クロックＶφ４が“Ｍ”レベ
ルになり、１相目の転送電極２４-1の下のポテンシャル
が浅く、４相目の転送電極２４-4の下のポテンシャルが
深くなるので、１相目〜３相目の転送電極２４-1〜２４
-3の下に蓄積されていた信号電荷が、２相目〜４相目の
転送電極２４-2〜２４-4の下に移動する。
【００３８】時点Ｔｄでは、垂直転送クロックＶφ１，
Ｖφ４が“Ｍ”レベルで、垂直転送クロックＶφ２，Ｖ
φ３が“Ｌ”レベルにあるため、１相目，４相目の転送
電極２４-1，２４-4の下のポテンシャルが深く、２相
目，３相目の転送電極２４-2，２４-3の下のポテンシャ
ルが浅くなる。このとき、コントロールゲート部１６の
電極２５，２６の下のポテンシャルが深い状態にあるた
め、２相目，３相目の転送電極２４-2，２４-3の下に蓄
積されていた信号電荷が、４相目の転送電極２４-4の下
およびコントロールゲート部１６を経て水平ＣＣＤ１５
へ移される。
Ｖφ４が“Ｍ”レベルで、垂直転送クロックＶφ２，Ｖ
φ３が“Ｌ”レベルにあるため、１相目，４相目の転送
電極２４-1，２４-4の下のポテンシャルが深く、２相
目，３相目の転送電極２４-2，２４-3の下のポテンシャ
ルが浅くなる。このとき、コントロールゲート部１６の
電極２５，２６の下のポテンシャルが深い状態にあるた
め、２相目，３相目の転送電極２４-2，２４-3の下に蓄
積されていた信号電荷が、４相目の転送電極２４-4の下
およびコントロールゲート部１６を経て水平ＣＣＤ１５
へ移される。
【００３９】時点Ｔｅでは、垂直転送クロックＶφ２が
“Ｍ”レベルに、垂直転送クロックＶφ４が“Ｌ”レベ
ルになり、２相目の転送電極２４-2の下のポテンシャル
が深く、４相目の転送電極２４-4の下のポテンシャルが
浅くなるため、４相目の転送電極２４-4の下の信号電荷
もコントロールゲート部１６を経て水平ＣＣＤ１５へ移
される。時点Ｔｆでは、コントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄ
が“Ｌ”レベルになるため、コントロールゲート部１６
の電極２５，２６の下のポテンシャルが浅くなる。そし
て、時点Ｔｇでは、水平ＣＣＤ１５の水平転送が行われ
る。
“Ｍ”レベルに、垂直転送クロックＶφ４が“Ｌ”レベ
ルになり、２相目の転送電極２４-2の下のポテンシャル
が深く、４相目の転送電極２４-4の下のポテンシャルが
浅くなるため、４相目の転送電極２４-4の下の信号電荷
もコントロールゲート部１６を経て水平ＣＣＤ１５へ移
される。時点Ｔｆでは、コントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄ
が“Ｌ”レベルになるため、コントロールゲート部１６
の電極２５，２６の下のポテンシャルが浅くなる。そし
て、時点Ｔｇでは、水平ＣＣＤ１５の水平転送が行われ
る。
【００４０】次に、９倍速撮像モード時の動作につい
て、図８のタイミングチャートおよび図９の動作説明図
を参照して説明する。なお、９倍速撮像モード時には、
図４において、ｎ＝１であることから、撮像エリア１４
における水平方向の中央部１／３、垂直方向の中央部１
／３が読み出し領域１４ａとなる。
て、図８のタイミングチャートおよび図９の動作説明図
を参照して説明する。なお、９倍速撮像モード時には、
図４において、ｎ＝１であることから、撮像エリア１４
における水平方向の中央部１／３、垂直方向の中央部１
／３が読み出し領域１４ａとなる。
【００４１】また、図９の動作説明図では、図８の各タ
イミングＴ１〜Ｔ５における垂直ＣＣＤ１３、コントロ
ールゲート部１６および水平ＣＣＤ１５の各動作状態を
示している。図９において、○印は読み出し領域１４ａ
外の領域の不要な電荷を、□印は読み出し領域１４ａ内
の読み出すべき電荷をそれぞれ表しており、また撮像エ
リア１４の右側の黒帯領域は、センサ部が複数列に亘っ
て遮光されたＯＰＢ３２である。
イミングＴ１〜Ｔ５における垂直ＣＣＤ１３、コントロ
ールゲート部１６および水平ＣＣＤ１５の各動作状態を
示している。図９において、○印は読み出し領域１４ａ
外の領域の不要な電荷を、□印は読み出し領域１４ａ内
の読み出すべき電荷をそれぞれ表しており、また撮像エ
リア１４の右側の黒帯領域は、センサ部が複数列に亘っ
て遮光されたＯＰＢ３２である。
【００４２】先ず、図８に示す垂直同期信号ＶＤが
“Ｌ”レベルとなる垂直ブランキング期間のあるタイミ
ングにおいて、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ３に読み
出しパルスＸＳＧが立つことにより、読み出しゲート部
１２によって各センサ部１１から垂直ＣＣＤ１３へ信号
電荷が読み出され、さらに垂直方向において隣り合う２
画素の信号電荷が垂直ＣＣＤ１３内で混合される。な
お、混合される垂直２画素の組み合わせは、第１フィー
ルドと第２フィールドとで異なる。
“Ｌ”レベルとなる垂直ブランキング期間のあるタイミ
ングにおいて、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ３に読み
出しパルスＸＳＧが立つことにより、読み出しゲート部
１２によって各センサ部１１から垂直ＣＣＤ１３へ信号
電荷が読み出され、さらに垂直方向において隣り合う２
画素の信号電荷が垂直ＣＣＤ１３内で混合される。な
お、混合される垂直２画素の組み合わせは、第１フィー
ルドと第２フィールドとで異なる。
【００４３】そして、高い周波数の垂直転送クロックＶ
φ１〜Ｖφ４が垂直ＣＣＤ１３の各電極に印加されるこ
とにより、読み出し領域１４ａよりも下側約１／３のラ
イン分だけ高速にて垂直転送が行われる（時点Ｔ２）。
なお、信号電荷の読み出し以前から、コントロール電圧
Ｖ‐Ｈｏｌｄが“Ｌ”レベルにあり、コントロールゲー
ト部１６のポテンシャルが浅くなっているので、水平方
向の中央部１／３を除く両端部の信号電荷については、
水平ＣＣＤ１５への転送がコントロールゲート部１６の
ポテンシャルバリアによって阻止される。このコントロ
ールゲート部１６による転送阻止の動作については、後
で詳細に説明する。また、水平方向の中央部１／３の領
域についての信号電荷は水平ＣＣＤ１５に転送され、こ
の水平ＣＣＤ１５を介して外部へ掃き捨てられる。
φ１〜Ｖφ４が垂直ＣＣＤ１３の各電極に印加されるこ
とにより、読み出し領域１４ａよりも下側約１／３のラ
イン分だけ高速にて垂直転送が行われる（時点Ｔ２）。
なお、信号電荷の読み出し以前から、コントロール電圧
Ｖ‐Ｈｏｌｄが“Ｌ”レベルにあり、コントロールゲー
ト部１６のポテンシャルが浅くなっているので、水平方
向の中央部１／３を除く両端部の信号電荷については、
水平ＣＣＤ１５への転送がコントロールゲート部１６の
ポテンシャルバリアによって阻止される。このコントロ
ールゲート部１６による転送阻止の動作については、後
で詳細に説明する。また、水平方向の中央部１／３の領
域についての信号電荷は水平ＣＣＤ１５に転送され、こ
の水平ＣＣＤ１５を介して外部へ掃き捨てられる。
【００４４】垂直高速転送の終了直後の時点Ｔ３では、
水平方向の中央部１／３の領域について、読み出し領域
１４ａの直前のラインの信号電荷が水平ＣＣＤ１５に転
送される。このとき、ＯＰＢ３１の電荷も水平ＣＣＤ１
５に転送される。続いて、時点Ｔ４では、水平ＣＣＤ１
５に移された信号電荷が１／３ライン分だけ水平転送さ
れる。以降、時点Ｔ３および時点Ｔ４の動作が繰り返し
て行われる。以下の説明では、時点Ｔ３と同じ動作をす
るタイミングをＴ１３，Ｔ２３，Ｔ３３とし、時点Ｔ４
と同じ動作をするタイミングをＴ１４，Ｔ２４，Ｔ３４
とする。
水平方向の中央部１／３の領域について、読み出し領域
１４ａの直前のラインの信号電荷が水平ＣＣＤ１５に転
送される。このとき、ＯＰＢ３１の電荷も水平ＣＣＤ１
５に転送される。続いて、時点Ｔ４では、水平ＣＣＤ１
５に移された信号電荷が１／３ライン分だけ水平転送さ
れる。以降、時点Ｔ３および時点Ｔ４の動作が繰り返し
て行われる。以下の説明では、時点Ｔ３と同じ動作をす
るタイミングをＴ１３，Ｔ２３，Ｔ３３とし、時点Ｔ４
と同じ動作をするタイミングをＴ１４，Ｔ２４，Ｔ３４
とする。
【００４５】すなわち、時点Ｔ１３では、読み出し領域
１４ａ内の第１番目のラインの信号電荷がＯＰＢ３１の
電荷と共に水平ＣＣＤ１５に移される。そして、時点Ｔ
１４では、水平ＣＣＤ１５に移された読み出し領域１４
ａ内の第１番目のラインの信号電荷およびＯＰＢ３１の
電荷が１／３ライン分だけ水平転送される。この際、読
み出し領域１４ａ内の第１番目のラインの信号電荷の後
ろには、前回ＯＰＢ３１から水平ＣＣＤ３１に移されか
つ１／３ライン分だけ水平転送されたＯＰＢ３１の電荷
が付加されることになる。
１４ａ内の第１番目のラインの信号電荷がＯＰＢ３１の
電荷と共に水平ＣＣＤ１５に移される。そして、時点Ｔ
１４では、水平ＣＣＤ１５に移された読み出し領域１４
ａ内の第１番目のラインの信号電荷およびＯＰＢ３１の
電荷が１／３ライン分だけ水平転送される。この際、読
み出し領域１４ａ内の第１番目のラインの信号電荷の後
ろには、前回ＯＰＢ３１から水平ＣＣＤ３１に移されか
つ１／３ライン分だけ水平転送されたＯＰＢ３１の電荷
が付加されることになる。
【００４６】続いて、時点Ｔ２３では、読み出し領域１
４ａ内の第２番目のラインの信号電荷がＯＰＢ３１の電
荷と共に水平ＣＣＤ１５に移される。そして、時点Ｔ２
４では、水平ＣＣＤ１５に移された読み出し領域１４ａ
内の第２番目のラインの信号電荷およびＯＰＢ３１の電
荷が１／３ライン分だけ水平転送される。この際、読み
出し領域１４ａ内の第２番目のラインの信号電荷の後ろ
には、前回ＯＰＢ３１から水平ＣＣＤ１５に移されかつ
１／３ライン分だけ水平転送されたＯＰＢ３１の電荷が
付加されることになる。
４ａ内の第２番目のラインの信号電荷がＯＰＢ３１の電
荷と共に水平ＣＣＤ１５に移される。そして、時点Ｔ２
４では、水平ＣＣＤ１５に移された読み出し領域１４ａ
内の第２番目のラインの信号電荷およびＯＰＢ３１の電
荷が１／３ライン分だけ水平転送される。この際、読み
出し領域１４ａ内の第２番目のラインの信号電荷の後ろ
には、前回ＯＰＢ３１から水平ＣＣＤ１５に移されかつ
１／３ライン分だけ水平転送されたＯＰＢ３１の電荷が
付加されることになる。
【００４７】なお、本例では、説明の簡略化のために、
読み出し領域１４ａのライン数を２ラインとして模式的
に示している。そして、読み出し領域１４ａの全てのラ
インについて信号電荷を水平ＣＣＤ１５へ移した後も、
時点Ｔ３，Ｔ４の各動作を１回ずつ繰り返す（時点Ｔ３
３，Ｔ３４）。この各動作により、読み出し領域１４ａ
内の最終ラインの信号電荷の後ろにＯＰＢ３１の電荷が
付加され、かつ水平ＣＣＤ１５から電荷電圧変換部１７
へ出力される。
読み出し領域１４ａのライン数を２ラインとして模式的
に示している。そして、読み出し領域１４ａの全てのラ
インについて信号電荷を水平ＣＣＤ１５へ移した後も、
時点Ｔ３，Ｔ４の各動作を１回ずつ繰り返す（時点Ｔ３
３，Ｔ３４）。この各動作により、読み出し領域１４ａ
内の最終ラインの信号電荷の後ろにＯＰＢ３１の電荷が
付加され、かつ水平ＣＣＤ１５から電荷電圧変換部１７
へ出力される。
【００４８】そして、本来垂直有効期間であるべき期間
内に設定される中間垂直ブランキング期間内において、
読み出し領域１４ａよりも上の約１／３のライン分だけ
高速にて垂直転送が行われる（時点Ｔ５）。この高速垂
直転送の終了後、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ３に読
み出しパルスＸＳＧが立つことにより、読み出しゲート
部１２によって各センサ部１１から垂直ＣＣＤ１３へ次
のフィールドの信号電荷が読み出される。
内に設定される中間垂直ブランキング期間内において、
読み出し領域１４ａよりも上の約１／３のライン分だけ
高速にて垂直転送が行われる（時点Ｔ５）。この高速垂
直転送の終了後、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ３に読
み出しパルスＸＳＧが立つことにより、読み出しゲート
部１２によって各センサ部１１から垂直ＣＣＤ１３へ次
のフィールドの信号電荷が読み出される。
【００４９】次に、高速撮像（本例では、９倍速）時に
おけるコントロールゲート部１６の動作の詳細につい
て、図１０のタイミングチャートおよび図１１のポテン
シャル図を参照して説明する。なお、図１１のポテンシ
ャル図では、図１０の各タイミングＴａ〜Ｔｇにおける
垂直ＣＣＤ１３およびコントロールゲート部１６の各電
極の下のポテンシャル分布を示している。
おけるコントロールゲート部１６の動作の詳細につい
て、図１０のタイミングチャートおよび図１１のポテン
シャル図を参照して説明する。なお、図１１のポテンシ
ャル図では、図１０の各タイミングＴａ〜Ｔｇにおける
垂直ＣＣＤ１３およびコントロールゲート部１６の各電
極の下のポテンシャル分布を示している。
【００５０】図１０に示す水平同期信号ＨＤが“Ｌ”レ
ベルとなる水平ブランキング期間に入る直前の時点Ｔａ
では、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ２が“Ｍ”レベル
（３値の中間レベル）であることから、１相目，２相目
の転送電極２４-1，２４-2の下のポテンシャルが深く、
センサ部１１から読み出された垂直２画素分の信号電荷
はこのパケットに蓄積されている。このとき、垂直転送
クロックＶφ３，Ｖφ４が“Ｌ”レベル、コントロール
電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄが“Ｌ”レベルであることから、３相
目，４相目の転送電極２４-3，２４-4およびコントロー
ルゲート部１６の電極２５，２６の下のポテンシャルは
浅い。
ベルとなる水平ブランキング期間に入る直前の時点Ｔａ
では、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ２が“Ｍ”レベル
（３値の中間レベル）であることから、１相目，２相目
の転送電極２４-1，２４-2の下のポテンシャルが深く、
センサ部１１から読み出された垂直２画素分の信号電荷
はこのパケットに蓄積されている。このとき、垂直転送
クロックＶφ３，Ｖφ４が“Ｌ”レベル、コントロール
電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄが“Ｌ”レベルであることから、３相
目，４相目の転送電極２４-3，２４-4およびコントロー
ルゲート部１６の電極２５，２６の下のポテンシャルは
浅い。
【００５１】続いて、水平ブランキング期間において、
時点Ｔｂでは、垂直転送クロックＶφ３が“Ｍ”レベル
になり、３相目の転送電極２４-3の下のポテンシャルが
深くなるので、１相目，２相目の転送電極２４-1，２４
-2の下に蓄積されていた信号電荷が３相目の転送電極２
４-3の下へ移動する。この時点では、コントロール電圧
Ｖ‐Ｈｏｌｄが引き続き“Ｌ”レベルを維持し、コント
ロールゲート部１６の電極２５，２６の下のポテンシャ
ルが浅い状態にある。
時点Ｔｂでは、垂直転送クロックＶφ３が“Ｍ”レベル
になり、３相目の転送電極２４-3の下のポテンシャルが
深くなるので、１相目，２相目の転送電極２４-1，２４
-2の下に蓄積されていた信号電荷が３相目の転送電極２
４-3の下へ移動する。この時点では、コントロール電圧
Ｖ‐Ｈｏｌｄが引き続き“Ｌ”レベルを維持し、コント
ロールゲート部１６の電極２５，２６の下のポテンシャ
ルが浅い状態にある。
【００５２】時点Ｔｃでは、垂直転送クロックＶφ１が
“Ｌ”レベルに、垂直転送クロックＶφ４が“Ｍ”レベ
ルになり、１相目の転送電極２４-1の下のポテンシャル
が浅く、４相目の転送電極２４-4の下のポテンシャルが
深くなるので、１相目〜３相目の転送電極２４-1〜２４
-3の下に蓄積されていた信号電荷が、２相目〜４相目の
転送電極２４-2〜２４-4の下に移動する。
“Ｌ”レベルに、垂直転送クロックＶφ４が“Ｍ”レベ
ルになり、１相目の転送電極２４-1の下のポテンシャル
が浅く、４相目の転送電極２４-4の下のポテンシャルが
深くなるので、１相目〜３相目の転送電極２４-1〜２４
-3の下に蓄積されていた信号電荷が、２相目〜４相目の
転送電極２４-2〜２４-4の下に移動する。
【００５３】時点Ｔｄでは、垂直転送クロックＶφ１，
Ｖφ４が“Ｍ”レベルで、垂直転送クロックＶφ２，Ｖ
φ３が“Ｌ”レベルにあるため、１相目，４相目の転送
電極２４-1，２４-4の下のポテンシャルが深く、２相
目，３相目の転送電極２４-2，２４-3の下のポテンシャ
ルが浅くなる。このとき、２相目，３相目の転送電極２
４-2，２４-3の下に蓄積されていた信号電荷は、コント
ロールゲート部１６のポテンシャルバリアによって水平
ＣＣＤ１５への転送が阻止され、４相目の転送電極２４
-4の下に蓄積される。
Ｖφ４が“Ｍ”レベルで、垂直転送クロックＶφ２，Ｖ
φ３が“Ｌ”レベルにあるため、１相目，４相目の転送
電極２４-1，２４-4の下のポテンシャルが深く、２相
目，３相目の転送電極２４-2，２４-3の下のポテンシャ
ルが浅くなる。このとき、２相目，３相目の転送電極２
４-2，２４-3の下に蓄積されていた信号電荷は、コント
ロールゲート部１６のポテンシャルバリアによって水平
ＣＣＤ１５への転送が阻止され、４相目の転送電極２４
-4の下に蓄積される。
【００５４】時点Ｔｅでは、垂直転送クロックＶφ２が
“Ｍ”レベルに、垂直転送クロックＶφ４が“Ｌ”レベ
ルになり、２相目の転送電極２４-2の下のポテンシャル
が深く、４相目の転送電極２４-4の下のポテンシャルが
浅くなるため、４相目の転送電極２４-4の下の信号電荷
は、３相目の転送電極２４-3の下を経て逆流し、１相
目，２相目の転送電極２４-1，２４-2の下に蓄積され
る。以降、時点Ｔｆを経て時点Ｔｇに以降し、この時点
Ｔｇでは水平ＣＣＤ１５の水平転送が行われる。
“Ｍ”レベルに、垂直転送クロックＶφ４が“Ｌ”レベ
ルになり、２相目の転送電極２４-2の下のポテンシャル
が深く、４相目の転送電極２４-4の下のポテンシャルが
浅くなるため、４相目の転送電極２４-4の下の信号電荷
は、３相目の転送電極２４-3の下を経て逆流し、１相
目，２相目の転送電極２４-1，２４-2の下に蓄積され
る。以降、時点Ｔｆを経て時点Ｔｇに以降し、この時点
Ｔｇでは水平ＣＣＤ１５の水平転送が行われる。
【００５５】上述したように、撮像エリア１４と水平Ｃ
ＣＤ１５との間に、垂直ＣＣＤ１３から水平ＣＣＤ１５
への信号電荷の転送を水平方向の一部の領域において選
択的に禁止可能なコントロールゲート部（転送制御部）
１６を設け、高速撮像モードでは、水平方向の例えば両
端部において垂直ＣＣＤ１３から水平ＣＣＤ１５への信
号電荷の転送を禁止するようにしたことで、その禁止領
域に対応する水平ＣＣＤ１５の転送電荷を破壊しないで
済む。
ＣＤ１５との間に、垂直ＣＣＤ１３から水平ＣＣＤ１５
への信号電荷の転送を水平方向の一部の領域において選
択的に禁止可能なコントロールゲート部（転送制御部）
１６を設け、高速撮像モードでは、水平方向の例えば両
端部において垂直ＣＣＤ１３から水平ＣＣＤ１５への信
号電荷の転送を禁止するようにしたことで、その禁止領
域に対応する水平ＣＣＤ１５の転送電荷を破壊しないで
済む。
【００５６】これにより、図４において例えばｎ＝１と
した場合、垂直ＣＣＤ１３から水平ＣＣＤ１５へ転送し
た約１／３ライン分の信号電荷を１／３Ｈでコントロー
ルゲート部１６の下に水平転送した後、引き続いて次の
ラインの信号電荷を水平ＣＣＤ１５へ転送することがで
きるので、この連続した動作を１Ｈ期間に３回行うこと
により、水平ＣＣＤ１５の駆動周波数を上げなくても水
平３倍速の高速撮像を実現できる。また、駆動周波数を
上げなくて済むことにより、消費電力の点でも有利であ
る。
した場合、垂直ＣＣＤ１３から水平ＣＣＤ１５へ転送し
た約１／３ライン分の信号電荷を１／３Ｈでコントロー
ルゲート部１６の下に水平転送した後、引き続いて次の
ラインの信号電荷を水平ＣＣＤ１５へ転送することがで
きるので、この連続した動作を１Ｈ期間に３回行うこと
により、水平ＣＣＤ１５の駆動周波数を上げなくても水
平３倍速の高速撮像を実現できる。また、駆動周波数を
上げなくて済むことにより、消費電力の点でも有利であ
る。
【００５７】しかも、撮像エリア１４の水平方向におい
て、垂直ＣＣＤ１３から水平ＣＣＤ１６への信号電荷の
転送を禁止する領域を、撮像エリア１４の両端部とした
ことにより、常に撮像エリア１４の中央部（本例の場合
には、図４の読み出し領域１４ａ）の信号電荷を読み出
せることになるので、撮像中心が撮像エリア１４の隅に
偏ることはなく、常に光学中心軸上での高速撮像の実現
が可能となる。
て、垂直ＣＣＤ１３から水平ＣＣＤ１６への信号電荷の
転送を禁止する領域を、撮像エリア１４の両端部とした
ことにより、常に撮像エリア１４の中央部（本例の場合
には、図４の読み出し領域１４ａ）の信号電荷を読み出
せることになるので、撮像中心が撮像エリア１４の隅に
偏ることはなく、常に光学中心軸上での高速撮像の実現
が可能となる。
【００５８】次に、４倍速撮像モード時の動作について
説明する。この４倍速撮像モード時には、図４におい
て、ｎ＝０．５である。したがって、図１２に一点鎖線
で示すように、撮像エリア１４における水平方向の中央
部１／２および垂直方向の中央部１／２が読み出し領域
１４ｂとなる。なお、本例では、撮像エリア１４の上下
部（又は、下部のみ）に１列又は複数列のＯＰＢ１４
ｃ，１４ｄが設けられているものとする。また、水平Ｃ
ＣＤ１５の撮像エリア１４と反対側には、不要な電荷を
掃き捨てるためのオーバーフローコントロールゲート部
４１およびオーバーフロードレイン部４２が設けられて
いるものとする。
説明する。この４倍速撮像モード時には、図４におい
て、ｎ＝０．５である。したがって、図１２に一点鎖線
で示すように、撮像エリア１４における水平方向の中央
部１／２および垂直方向の中央部１／２が読み出し領域
１４ｂとなる。なお、本例では、撮像エリア１４の上下
部（又は、下部のみ）に１列又は複数列のＯＰＢ１４
ｃ，１４ｄが設けられているものとする。また、水平Ｃ
ＣＤ１５の撮像エリア１４と反対側には、不要な電荷を
掃き捨てるためのオーバーフローコントロールゲート部
４１およびオーバーフロードレイン部４２が設けられて
いるものとする。
【００５９】ここで、図１２において、撮像エリア１４
における水平方向の全領域を４分割し、撮像エリア１４
の下部のＯＰＢ１４ｃにおける各分割領域の信号電荷を
それぞれＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４とし、垂直方向の読み
出し領域１４ｂ内における各分割領域の信号電荷をそれ
ぞれＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４とする。なお、４倍速撮像
モード時の基本的な動作については、９倍速撮像モード
時のそれと同じであることから、以下では、タイミング
チャートを用いた詳細な動作説明は省略し、その動作の
概念について図１３の動作説明図を用いて説明するもの
とする。
における水平方向の全領域を４分割し、撮像エリア１４
の下部のＯＰＢ１４ｃにおける各分割領域の信号電荷を
それぞれＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４とし、垂直方向の読み
出し領域１４ｂ内における各分割領域の信号電荷をそれ
ぞれＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４とする。なお、４倍速撮像
モード時の基本的な動作については、９倍速撮像モード
時のそれと同じであることから、以下では、タイミング
チャートを用いた詳細な動作説明は省略し、その動作の
概念について図１３の動作説明図を用いて説明するもの
とする。
【００６０】４倍速撮像モード時には、９倍速撮像モー
ド時の場合と同様に、コントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄが
“Ｌ”レベルにあり、コントロールゲート部１６のポテ
ンシャルが浅くなっているので、水平方向の中央部の１
／２の領域を除く両端部の領域の信号電荷については、
水平ＣＣＤ１５への転送が禁止された状態にある。この
状態において、先ず最初に、ＯＰＢ１４ｃの信号電荷Ｄ
２，Ｄ３を水平ＣＣＤ１５にラインシフトする（１）。
ド時の場合と同様に、コントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄが
“Ｌ”レベルにあり、コントロールゲート部１６のポテ
ンシャルが浅くなっているので、水平方向の中央部の１
／２の領域を除く両端部の領域の信号電荷については、
水平ＣＣＤ１５への転送が禁止された状態にある。この
状態において、先ず最初に、ＯＰＢ１４ｃの信号電荷Ｄ
２，Ｄ３を水平ＣＣＤ１５にラインシフトする（１）。
【００６１】次に、水平ＣＣＤ１５を１／２Ｈの期間だ
け転送駆動すると、信号電荷Ｄ２は電荷電圧変換部１７
を介して出力され、信号電荷Ｄ３が水平ＣＣＤ１５内に
残る（２）。続いて再度、水平ＣＣＤ１５を１／２Ｈの
期間だけ転送駆動すると、信号電荷Ｄ３が電荷電圧変換
部１７を介して出力され、水平ＣＣＤ１５内は空になる
（３）。このときの電荷電圧変換部１７の出力波形を、
図１４（ａ）に示す。なお、ＯＰＢ１４ｃが複数列（ラ
イン）ある場合には、図１３の（１），（２）の各動作
を繰り返して実行する。
け転送駆動すると、信号電荷Ｄ２は電荷電圧変換部１７
を介して出力され、信号電荷Ｄ３が水平ＣＣＤ１５内に
残る（２）。続いて再度、水平ＣＣＤ１５を１／２Ｈの
期間だけ転送駆動すると、信号電荷Ｄ３が電荷電圧変換
部１７を介して出力され、水平ＣＣＤ１５内は空になる
（３）。このときの電荷電圧変換部１７の出力波形を、
図１４（ａ）に示す。なお、ＯＰＢ１４ｃが複数列（ラ
イン）ある場合には、図１３の（１），（２）の各動作
を繰り返して実行する。
【００６２】次に、読み出し領域１４ｂよりも下側の約
１／４の領域の各ラインの信号電荷は不要なものである
ことから、この不要な信号電荷について高速にて垂直転
送を行い、水平ＣＣＤ１５を介してオーバーフロードレ
イン部４２へ掃き捨てる。このとき、撮像エリア１４の
両端部の信号電荷については元々不要な電荷であること
から、コントロールゲート部１６は転送阻止状態にあっ
ても良いし、また転送可能状態にあっても良い。転送可
能状態にあるときは、撮像エリア１４の両端部の信号電
荷についても、オーバーフロードレイン部４２へ掃き捨
てられる。
１／４の領域の各ラインの信号電荷は不要なものである
ことから、この不要な信号電荷について高速にて垂直転
送を行い、水平ＣＣＤ１５を介してオーバーフロードレ
イン部４２へ掃き捨てる。このとき、撮像エリア１４の
両端部の信号電荷については元々不要な電荷であること
から、コントロールゲート部１６は転送阻止状態にあっ
ても良いし、また転送可能状態にあっても良い。転送可
能状態にあるときは、撮像エリア１４の両端部の信号電
荷についても、オーバーフロードレイン部４２へ掃き捨
てられる。
【００６３】次に、読み出し領域１４ｂにおいて、コン
トロールゲート部１６を転送阻止状態にし、最初のライ
ンの信号電荷Ｓ２，Ｓ３のみを水平ＣＣＤ１５にライン
シフトする（４）。続いて、水平ＣＣＤ１５を１／２Ｈ
の期間だけ転送駆動すると、信号電荷Ｓ２は電荷電圧変
換部１７を介して出力され、信号電荷Ｓ３が水平ＣＣＤ
１５内に残る（５）。
トロールゲート部１６を転送阻止状態にし、最初のライ
ンの信号電荷Ｓ２，Ｓ３のみを水平ＣＣＤ１５にライン
シフトする（４）。続いて、水平ＣＣＤ１５を１／２Ｈ
の期間だけ転送駆動すると、信号電荷Ｓ２は電荷電圧変
換部１７を介して出力され、信号電荷Ｓ３が水平ＣＣＤ
１５内に残る（５）。
【００６４】次に、読み出し領域１４ｂ内の２ライン目
の信号電荷Ｓ２′，Ｓ３′を水平ＣＣＤ１５にラインシ
フトする（６）。このとき、水平ＣＣＤ１５内には、最
初のラインの信号電荷Ｓ３と、次のラインの信号電荷Ｓ
２′，Ｓ３′が順に配置される。以降、図１３の
（１），（２），（３）の各動作を繰り返すことによ
り、撮像エリア１４の中央部、即ち読み出し領域１４ｂ
のみの信号電荷を、水平ＣＤＤ１５の転送周波数を上げ
ずに４倍速で取り出すことができる。このときの出力波
形を図１４（ｃ）に示す。
の信号電荷Ｓ２′，Ｓ３′を水平ＣＣＤ１５にラインシ
フトする（６）。このとき、水平ＣＣＤ１５内には、最
初のラインの信号電荷Ｓ３と、次のラインの信号電荷Ｓ
２′，Ｓ３′が順に配置される。以降、図１３の
（１），（２），（３）の各動作を繰り返すことによ
り、撮像エリア１４の中央部、即ち読み出し領域１４ｂ
のみの信号電荷を、水平ＣＤＤ１５の転送周波数を上げ
ずに４倍速で取り出すことができる。このときの出力波
形を図１４（ｃ）に示す。
【００６５】読み出し領域１４ｂ内の信号電荷の出力が
完了したら、読み出し領域１４ｂの下側の不要な信号電
荷の場合と同様に、読み出し領域１４ｂの上側の不要な
信号電荷についても高速にて垂直転送を行い、水平ＣＣ
Ｄ１５を介してオーバーフロードレイン部４２へ掃き捨
てる。そして、撮像エリア１４の上部のＯＰＢ１４ｄの
信号電荷を、下部のＯＰＢ１４ｃの信号電荷Ｄ２，Ｄ３
の場合と同様にして出力する。
完了したら、読み出し領域１４ｂの下側の不要な信号電
荷の場合と同様に、読み出し領域１４ｂの上側の不要な
信号電荷についても高速にて垂直転送を行い、水平ＣＣ
Ｄ１５を介してオーバーフロードレイン部４２へ掃き捨
てる。そして、撮像エリア１４の上部のＯＰＢ１４ｄの
信号電荷を、下部のＯＰＢ１４ｃの信号電荷Ｄ２，Ｄ３
の場合と同様にして出力する。
【００６６】ところで、高速掃き出し動作を行うと、垂
直ＣＣＤ１３の暗電流が撮像エリア１４の上部と下部で
異なる場合がある。このような場合には、撮像エリア１
４の下部のＯＰＢ１４ｃの信号電荷に基づく信号出力
と、上部のＯＰＢ１４ｄの信号電荷に基づく信号出力と
の内挿値を映像信号の基準レベルとして使用するように
すれば良い。
直ＣＣＤ１３の暗電流が撮像エリア１４の上部と下部で
異なる場合がある。このような場合には、撮像エリア１
４の下部のＯＰＢ１４ｃの信号電荷に基づく信号出力
と、上部のＯＰＢ１４ｄの信号電荷に基づく信号出力と
の内挿値を映像信号の基準レベルとして使用するように
すれば良い。
【００６７】また、図１４（ｂ）と図１４（ｃ）の各出
力波形から明らかなように、１／２Ｈの出力が２つの１
／２Ｈ期間にまたがって出力されることになる。しかし
ながら、現在は、ＣＣＤ固体撮像装置を撮像デバイスと
して用いるビデオカメラの殆どがディジタル化されてお
り、ラインメモリを内蔵していることから、このライン
メモリに図１４（ｂ），（ｃ）のタイミングで各出力デ
ータを書き込み、使用するときは、必要なタイミング
（１／４Ｈ遅れたタイミング）でデータを読み出すよう
にすれば良く、撮像動作上、何ら問題となることはな
い。
力波形から明らかなように、１／２Ｈの出力が２つの１
／２Ｈ期間にまたがって出力されることになる。しかし
ながら、現在は、ＣＣＤ固体撮像装置を撮像デバイスと
して用いるビデオカメラの殆どがディジタル化されてお
り、ラインメモリを内蔵していることから、このライン
メモリに図１４（ｂ），（ｃ）のタイミングで各出力デ
ータを書き込み、使用するときは、必要なタイミング
（１／４Ｈ遅れたタイミング）でデータを読み出すよう
にすれば良く、撮像動作上、何ら問題となることはな
い。
【００６８】また、ＯＰＢ１４ｃ，１４ｄの出力データ
についても、スミア成分を含まない信号電荷に基づく出
力データをＯＰＢ用メモリに書き込んでおき、このＯＰ
Ｂ用メモリに保持したデータを必要なときに使用するよ
うにしても良い。
についても、スミア成分を含まない信号電荷に基づく出
力データをＯＰＢ用メモリに書き込んでおき、このＯＰ
Ｂ用メモリに保持したデータを必要なときに使用するよ
うにしても良い。
【００６９】ところで、高速撮像モードにおいて、コン
トロールゲート部１６のポテンシャルバリアによって水
平ＣＣＤ１５への転送を阻止された信号電荷は、垂直Ｃ
ＣＤ１３内に溢れた状態となる。このとき、垂直ＣＣＤ
１３内において他のラインの信号電荷と混合されること
になるが、元々使用しない信号電荷であることから何ら
問題となることはない。そして、垂直ＣＣＤ１３内に溢
れた信号電荷は、次の信号電荷の読み出し時にセンサ部
１１へ逆流し、例えば基板のオーバーフロードレインに
流れ出ることになる。
トロールゲート部１６のポテンシャルバリアによって水
平ＣＣＤ１５への転送を阻止された信号電荷は、垂直Ｃ
ＣＤ１３内に溢れた状態となる。このとき、垂直ＣＣＤ
１３内において他のラインの信号電荷と混合されること
になるが、元々使用しない信号電荷であることから何ら
問題となることはない。そして、垂直ＣＣＤ１３内に溢
れた信号電荷は、次の信号電荷の読み出し時にセンサ部
１１へ逆流し、例えば基板のオーバーフロードレインに
流れ出ることになる。
【００７０】なお、本実施形態では、コントロールゲー
ト部１６のポテンシャルバリアによって水平ＣＣＤ１５
への転送を阻止した信号電荷を、そのまま垂直ＣＣＤ１
３内に溢れさせ、次の信号電荷の読み出し時にセンサ部
１１へ逆流させて基板のオーバーフロードレインに捨て
る構成としたが、図１５に示すように、隣りの転送チャ
ネル２３に溢れさせる構成とすることも可能である。
ト部１６のポテンシャルバリアによって水平ＣＣＤ１５
への転送を阻止した信号電荷を、そのまま垂直ＣＣＤ１
３内に溢れさせ、次の信号電荷の読み出し時にセンサ部
１１へ逆流させて基板のオーバーフロードレインに捨て
る構成としたが、図１５に示すように、隣りの転送チャ
ネル２３に溢れさせる構成とすることも可能である。
【００７１】すなわち、図１５において、コントロール
ゲート部１６の撮像エリア１４側における４相目の転送
電極２４-4の下方に、隣り合う転送チャネル２３，２３
間を繋ぐ専用のチャネル３３を電荷案内部として形成す
る。そして、コントロールゲート部１６のポテンシャル
バリアによって転送阻止した信号電荷を、当該信号電荷
を転送してきた転送チャネル２３内に溢れさせるととも
に、専用のチャネル３３を通して隣りの転送チャネル２
３へも溢れさせるようにする。この溢れた電荷も、最終
的にはセンサ部１１へ逆流し、基板のオーバーフロード
レインに流れ出ることになる。
ゲート部１６の撮像エリア１４側における４相目の転送
電極２４-4の下方に、隣り合う転送チャネル２３，２３
間を繋ぐ専用のチャネル３３を電荷案内部として形成す
る。そして、コントロールゲート部１６のポテンシャル
バリアによって転送阻止した信号電荷を、当該信号電荷
を転送してきた転送チャネル２３内に溢れさせるととも
に、専用のチャネル３３を通して隣りの転送チャネル２
３へも溢れさせるようにする。この溢れた電荷も、最終
的にはセンサ部１１へ逆流し、基板のオーバーフロード
レインに流れ出ることになる。
【００７２】図１６は、コントロールゲート部１６の周
辺部の具体的な構成の他の例を示す断面構造図であり、
図中、図３と同等部分には同一符号を付して示してあ
る。本例において、コントロールゲート部１６は、転送
チャネル２３の上方にその転送方向に順に配列された２
層目のポリシリコン（図中、二点鎖線で示す）からなる
転送電極２５および１層目のポリシリコン（図中、一点
鎖線で示す）からなる蓄積電極２６によって構成され、
この転送電極２５および蓄積電極２６にはコントロール
電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄが印加される。
辺部の具体的な構成の他の例を示す断面構造図であり、
図中、図３と同等部分には同一符号を付して示してあ
る。本例において、コントロールゲート部１６は、転送
チャネル２３の上方にその転送方向に順に配列された２
層目のポリシリコン（図中、二点鎖線で示す）からなる
転送電極２５および１層目のポリシリコン（図中、一点
鎖線で示す）からなる蓄積電極２６によって構成され、
この転送電極２５および蓄積電極２６にはコントロール
電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄが印加される。
【００７３】コントロールゲート部１６の転送電極２５
および蓄積電極２６の下方の転送チャネル２３の表面側
にはＰ型不純物層３４が形成されている。また、このＰ
型不純物層３４の表面側にはＰ+ 型不純物層３５が形成
されている。これにより、コントロールゲート部１６の
転送電極２５および蓄積電極２６の下のポテンシャルが
比較的浅く形成されたことになる。
および蓄積電極２６の下方の転送チャネル２３の表面側
にはＰ型不純物層３４が形成されている。また、このＰ
型不純物層３４の表面側にはＰ+ 型不純物層３５が形成
されている。これにより、コントロールゲート部１６の
転送電極２５および蓄積電極２６の下のポテンシャルが
比較的浅く形成されたことになる。
【００７４】次に、本構造のコントロールゲート部１６
を有するＣＣＤ固体撮像装置の通常撮像モード時の動作
について、図６のタイミングチャートおよび図１７のポ
テンシャル図を参照して説明する。なお、本例の場合、
通常撮像モード時には、コントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄ
は、図６に点線で示すように、常時“Ｈ”レベル（垂直
転送クロックＶφ１〜Ｖφ４の“Ｍ”レベルに相当）に
あり、コントロールゲート部１６の電極２５，２６の下
のポテンシャルは常に深い状態にある。また、図１７の
ポテンシャル図では、図６の各タイミングＴａ〜Ｔｇに
おける垂直ＣＣＤ１３およびコントロールゲート部１６
の各電極の下のポテンシャル分布を示している。
を有するＣＣＤ固体撮像装置の通常撮像モード時の動作
について、図６のタイミングチャートおよび図１７のポ
テンシャル図を参照して説明する。なお、本例の場合、
通常撮像モード時には、コントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄ
は、図６に点線で示すように、常時“Ｈ”レベル（垂直
転送クロックＶφ１〜Ｖφ４の“Ｍ”レベルに相当）に
あり、コントロールゲート部１６の電極２５，２６の下
のポテンシャルは常に深い状態にある。また、図１７の
ポテンシャル図では、図６の各タイミングＴａ〜Ｔｇに
おける垂直ＣＣＤ１３およびコントロールゲート部１６
の各電極の下のポテンシャル分布を示している。
【００７５】先ず、図６に示す水平同期信号ＨＤが
“Ｌ”レベルとなる水平ブランキング期間に入る直前の
時点Ｔａでは、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ２が
“Ｍ”レベル（３値の中間レベル）であることから、１
相目，２相目の転送電極２４-1，２４-2の下のポテンシ
ャルが深く、センサ部１１から読み出された垂直２画素
分の信号電荷はここに蓄積されている。このとき、垂直
転送クロックＶφ３，Ｖφ４が“Ｌ”レベルであること
から、３相目，４相目の転送電極２４-3，２４-4の下の
ポテンシャルは浅い。
“Ｌ”レベルとなる水平ブランキング期間に入る直前の
時点Ｔａでは、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ２が
“Ｍ”レベル（３値の中間レベル）であることから、１
相目，２相目の転送電極２４-1，２４-2の下のポテンシ
ャルが深く、センサ部１１から読み出された垂直２画素
分の信号電荷はここに蓄積されている。このとき、垂直
転送クロックＶφ３，Ｖφ４が“Ｌ”レベルであること
から、３相目，４相目の転送電極２４-3，２４-4の下の
ポテンシャルは浅い。
【００７６】続いて、水平ブランキング期間において、
時点Ｔｂでは、垂直転送クロックＶφ３が“Ｍ”レベル
になり、３相目の転送電極２４-3の下のポテンシャルが
深くなるので、１相目，２相目の転送電極２４-1，２４
-2の下に蓄積されていた信号電荷が３相目の転送電極２
４-3の下へ移動する。時点Ｔｃでは、垂直転送クロック
Ｖφ１が“Ｌ”レベルに、垂直転送クロックＶφ４が
“Ｍ”レベルになり、１相目の転送電極２４-1の下のポ
テンシャルが浅く、４相目の転送電極２４-4の下のポテ
ンシャルが深くなるので、１相目〜３相目の転送電極２
４-1〜２４-3の下に蓄積されていた信号電荷が、２相目
〜４相目の転送電極２４-2〜２４-4の下に移動する。
時点Ｔｂでは、垂直転送クロックＶφ３が“Ｍ”レベル
になり、３相目の転送電極２４-3の下のポテンシャルが
深くなるので、１相目，２相目の転送電極２４-1，２４
-2の下に蓄積されていた信号電荷が３相目の転送電極２
４-3の下へ移動する。時点Ｔｃでは、垂直転送クロック
Ｖφ１が“Ｌ”レベルに、垂直転送クロックＶφ４が
“Ｍ”レベルになり、１相目の転送電極２４-1の下のポ
テンシャルが浅く、４相目の転送電極２４-4の下のポテ
ンシャルが深くなるので、１相目〜３相目の転送電極２
４-1〜２４-3の下に蓄積されていた信号電荷が、２相目
〜４相目の転送電極２４-2〜２４-4の下に移動する。
【００７７】時点Ｔｄでは、垂直転送クロックＶφ１，
Ｖφ４が“Ｍ”レベルで、垂直転送クロックＶφ２，Ｖ
φ３が“Ｌ”レベルにあるため、１相目，４相目の転送
電極２４-1，２４-4の下のポテンシャルが深く、２相
目，３相目の転送電極２４-2，２４-3の下のポテンシャ
ルが浅くなる。このとき、コントロールゲート部１６の
電極２５，２６の下のポテンシャルが４相目の転送電極
２４-4の下のポテンシャルよりも浅いため、２相目，３
相目の転送電極２４-2，２４-3の下に蓄積されていた信
号電荷が、４相目の転送電極２４-4の下に蓄積される。
Ｖφ４が“Ｍ”レベルで、垂直転送クロックＶφ２，Ｖ
φ３が“Ｌ”レベルにあるため、１相目，４相目の転送
電極２４-1，２４-4の下のポテンシャルが深く、２相
目，３相目の転送電極２４-2，２４-3の下のポテンシャ
ルが浅くなる。このとき、コントロールゲート部１６の
電極２５，２６の下のポテンシャルが４相目の転送電極
２４-4の下のポテンシャルよりも浅いため、２相目，３
相目の転送電極２４-2，２４-3の下に蓄積されていた信
号電荷が、４相目の転送電極２４-4の下に蓄積される。
【００７８】そして、時点Ｔｅでは、垂直転送クロック
Ｖφ２が“Ｍ”レベルに、垂直転送クロックＶφ４が
“Ｌ”レベルになり、２相目の転送電極２４-2の下のポ
テンシャルが深く、４相目の転送電極２４-4の下のポテ
ンシャルが浅くなるため、４相目の転送電極２４-4の下
の信号電荷がコントロールゲート部１６を経て水平ＣＣ
Ｄ１５へ移される。以降、時点Ｔｆを経て時点Ｔｇに以
降し、時点Ｔｇでは水平ＣＣＤ１５の水平転送が行われ
る。
Ｖφ２が“Ｍ”レベルに、垂直転送クロックＶφ４が
“Ｌ”レベルになり、２相目の転送電極２４-2の下のポ
テンシャルが深く、４相目の転送電極２４-4の下のポテ
ンシャルが浅くなるため、４相目の転送電極２４-4の下
の信号電荷がコントロールゲート部１６を経て水平ＣＣ
Ｄ１５へ移される。以降、時点Ｔｆを経て時点Ｔｇに以
降し、時点Ｔｇでは水平ＣＣＤ１５の水平転送が行われ
る。
【００７９】本例の場合のように、コントロールゲート
部１６の転送電極２５および蓄積電極２６の下のポテン
シャルを予め浅く形成したことで、通常撮像時に、コン
トロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄを水平ブランキング期間にお
けるラインシフトのタイミングに合わせてその都度
“Ｈ”レベルにしなくても、常時“Ｈ”レベルに設定し
ておくことができるので、コントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌ
ｄを発生するタイミング発生回路（図示せず）の構成を
簡略化できるとともに、低消費電力化が図れる。図１８
に、本例の場合における９倍速撮像時のタイミングチャ
ートを示す。図１８においては、コントロール電圧Ｖ‐
Ｈｏｌｄの波形のみが図８のそれと異なっている。
部１６の転送電極２５および蓄積電極２６の下のポテン
シャルを予め浅く形成したことで、通常撮像時に、コン
トロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄを水平ブランキング期間にお
けるラインシフトのタイミングに合わせてその都度
“Ｈ”レベルにしなくても、常時“Ｈ”レベルに設定し
ておくことができるので、コントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌ
ｄを発生するタイミング発生回路（図示せず）の構成を
簡略化できるとともに、低消費電力化が図れる。図１８
に、本例の場合における９倍速撮像時のタイミングチャ
ートを示す。図１８においては、コントロール電圧Ｖ‐
Ｈｏｌｄの波形のみが図８のそれと異なっている。
【００８０】なお、上記の第１実施形態では、コントロ
ールゲート部１６を垂直ＣＣＤ１３の４相駆動‐２層電
極構造に対応して転送電極２５および蓄積電極２６の２
層電極構造としたが、これに限定されるものではない。
例えば、垂直ＣＣＤ１３が３相駆動‐３層電極構造の場
合には、コントロールゲート部１６を単層電極構造とす
ることが可能である。
ールゲート部１６を垂直ＣＣＤ１３の４相駆動‐２層電
極構造に対応して転送電極２５および蓄積電極２６の２
層電極構造としたが、これに限定されるものではない。
例えば、垂直ＣＣＤ１３が３相駆動‐３層電極構造の場
合には、コントロールゲート部１６を単層電極構造とす
ることが可能である。
【００８１】図１９は、例えばインターライン転送方式
のＣＣＤ固体撮像装置に適用された本発明の第２実施形
態を示す概略構成図である。図１６において、行（垂
直）方向および列（水平）方向にマトリクス状に配列さ
れ、入射光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に変換
して蓄積する複数のセンサ部５１と、これらセンサ部５
１の垂直列ごとに設けられ、各センサ部５１から読み出
しゲート部５２によって読み出された信号電荷を垂直転
送する複数本の垂直ＣＣＤ５３とによって撮像エリア５
４が構成されている。
のＣＣＤ固体撮像装置に適用された本発明の第２実施形
態を示す概略構成図である。図１６において、行（垂
直）方向および列（水平）方向にマトリクス状に配列さ
れ、入射光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に変換
して蓄積する複数のセンサ部５１と、これらセンサ部５
１の垂直列ごとに設けられ、各センサ部５１から読み出
しゲート部５２によって読み出された信号電荷を垂直転
送する複数本の垂直ＣＣＤ５３とによって撮像エリア５
４が構成されている。
【００８２】この撮像エリア５４において、センサ部５
１は例えばＰＮ接合のフォトダイオードからなってい
る。このセンサ部５１に蓄積された信号電荷は、読み出
しゲート部５２に後述する読み出しパルスＸＳＧが印加
されることにより垂直ＣＣＤ５３に読み出される。垂直
ＣＣＤ５３は、例えば４相の垂直転送クロックＶφ１〜
Ｖφ４によって転送駆動され、読み出された信号電荷を
水平ブランキング期間の一部にて１走査線（１ライン）
に相当する部分ずつ順に垂直方向に転送する。
１は例えばＰＮ接合のフォトダイオードからなってい
る。このセンサ部５１に蓄積された信号電荷は、読み出
しゲート部５２に後述する読み出しパルスＸＳＧが印加
されることにより垂直ＣＣＤ５３に読み出される。垂直
ＣＣＤ５３は、例えば４相の垂直転送クロックＶφ１〜
Ｖφ４によって転送駆動され、読み出された信号電荷を
水平ブランキング期間の一部にて１走査線（１ライン）
に相当する部分ずつ順に垂直方向に転送する。
【００８３】ここで、垂直ＣＣＤ５３において、１相目
および３相目の転送電極は、読み出しゲート部５２のゲ
ート電極を兼ねている。このことから、４相の垂直転送
クロックＶφ１〜Ｖφ４のうち、１相目の転送クロック
Ｖφ１と３相目の転送クロックＶφ３が“Ｌ”レベル、
“Ｍ”レベルおよび“Ｈ”レベルの３値をとるように設
定されており、その３値目の“Ｈ”レベルのパルスが読
み出しゲート部５２の読み出しパルスＸＳＧとなる。
および３相目の転送電極は、読み出しゲート部５２のゲ
ート電極を兼ねている。このことから、４相の垂直転送
クロックＶφ１〜Ｖφ４のうち、１相目の転送クロック
Ｖφ１と３相目の転送クロックＶφ３が“Ｌ”レベル、
“Ｍ”レベルおよび“Ｈ”レベルの３値をとるように設
定されており、その３値目の“Ｈ”レベルのパルスが読
み出しゲート部５２の読み出しパルスＸＳＧとなる。
【００８４】撮像エリア５４の図面上の下側には、水平
ＣＣＤ５５が配されている。この水平ＣＣＤ５５には、
複数本の垂直ＣＣＤ５３から１ラインに相当する信号電
荷が順次転送される。水平ＣＣＤ５５は、例えば２相の
水平転送クロックＨφ１，Ｈφ２によって転送駆動さ
れ、複数本の垂直ＣＣＤ５３から移された１ライン分の
信号電荷を、水平ブランキング期間後の水平走査期間に
おいて順次水平方向に転送する。
ＣＣＤ５５が配されている。この水平ＣＣＤ５５には、
複数本の垂直ＣＣＤ５３から１ラインに相当する信号電
荷が順次転送される。水平ＣＣＤ５５は、例えば２相の
水平転送クロックＨφ１，Ｈφ２によって転送駆動さ
れ、複数本の垂直ＣＣＤ５３から移された１ライン分の
信号電荷を、水平ブランキング期間後の水平走査期間に
おいて順次水平方向に転送する。
【００８５】また、複数本の垂直ＣＣＤ５３と水平ＣＣ
Ｄ５５との間には、転送制御部としてのコントロールゲ
ート部５６が設けられている。このコントロールゲート
部５６は、複数本の垂直ＣＣＤ５３から水平ＣＣＤ５５
への信号電荷の転送を選択的に阻止する転送阻止部５８
と、この転送阻止部５８によって転送阻止された電荷を
排出する電荷排出部５９とからなり、複数本の垂直ＣＣ
Ｄ５３から水平ＣＣＤ５５への信号電荷の転送を水平方
向の一部の領域、本例では両端部の領域において選択的
に禁止するために、撮像エリア５４における水平方向の
両端部に設けられている。
Ｄ５５との間には、転送制御部としてのコントロールゲ
ート部５６が設けられている。このコントロールゲート
部５６は、複数本の垂直ＣＣＤ５３から水平ＣＣＤ５５
への信号電荷の転送を選択的に阻止する転送阻止部５８
と、この転送阻止部５８によって転送阻止された電荷を
排出する電荷排出部５９とからなり、複数本の垂直ＣＣ
Ｄ５３から水平ＣＣＤ５５への信号電荷の転送を水平方
向の一部の領域、本例では両端部の領域において選択的
に禁止するために、撮像エリア５４における水平方向の
両端部に設けられている。
【００８６】すなわち、コントロールゲート部５６は、
通常撮像モードでは、複数本の垂直ＣＣＤ５３から１ラ
イン分ずつ送り込まれる信号電荷をそのまま全て水平Ｃ
ＣＤ５５に転送する一方、高速撮像モードでは、複数本
の垂直ＣＣＤ５３から１ライン分ずつ送り込まれる信号
電荷のうち、水平方向の両端部の信号電荷については水
平ＣＣＤ５５への転送を電荷阻止部５８で阻止し、少な
くとも転送チャネルを溢れるような電荷については電荷
排出部５９によって排出し、中央部の信号電荷のみを水
平ＣＣＤ５５へ転送する。このコントロールゲート部５
６の具体的な構成については、後で詳細に説明する。
通常撮像モードでは、複数本の垂直ＣＣＤ５３から１ラ
イン分ずつ送り込まれる信号電荷をそのまま全て水平Ｃ
ＣＤ５５に転送する一方、高速撮像モードでは、複数本
の垂直ＣＣＤ５３から１ライン分ずつ送り込まれる信号
電荷のうち、水平方向の両端部の信号電荷については水
平ＣＣＤ５５への転送を電荷阻止部５８で阻止し、少な
くとも転送チャネルを溢れるような電荷については電荷
排出部５９によって排出し、中央部の信号電荷のみを水
平ＣＣＤ５５へ転送する。このコントロールゲート部５
６の具体的な構成については、後で詳細に説明する。
【００８７】水平ＣＣＤ５５の転送先の端部には、例え
ばフローティング・ディフュージョン・アンプ構成の電
荷電圧変換部５７が設けられている。この電荷電圧変換
部５７は、水平ＣＣＤ５５によって水平転送されてきた
信号電荷を順次電圧信号に変換して出力する。この電圧
信号は、被写体からの光の入射量に応じたＣＣＤ出力信
号として導出される。
ばフローティング・ディフュージョン・アンプ構成の電
荷電圧変換部５７が設けられている。この電荷電圧変換
部５７は、水平ＣＣＤ５５によって水平転送されてきた
信号電荷を順次電圧信号に変換して出力する。この電圧
信号は、被写体からの光の入射量に応じたＣＣＤ出力信
号として導出される。
【００８８】図２０は、コントロールゲート部５６の周
辺部の具体的な構成の一例を示す平面パターン図であ
り、図２１にそのＢ‐Ｂ′矢視断面を示す。なお、図２
０において、Ｘ列は図１９の左側のコントロールゲート
部５６の境界の垂直列Ｘに、Ｙ列は図１９の右側のコン
トロールゲート部５６の境界の垂直列Ｙにそれぞれ対応
し、Ｘ列‐Ｙ列の間の構成について省略して示してあ
る。
辺部の具体的な構成の一例を示す平面パターン図であ
り、図２１にそのＢ‐Ｂ′矢視断面を示す。なお、図２
０において、Ｘ列は図１９の左側のコントロールゲート
部５６の境界の垂直列Ｘに、Ｙ列は図１９の右側のコン
トロールゲート部５６の境界の垂直列Ｙにそれぞれ対応
し、Ｘ列‐Ｙ列の間の構成について省略して示してあ
る。
【００８９】先ず、垂直ＣＣＤ５３は、Ｎ型基板６１上
にＰ型ウェル６２を介して形成されたＮ型不純物からな
る転送チャネル６３と、この転送チャネル６３の上方に
その転送方向に繰り返して配列された４相の転送電極６
４-1〜６４-4とから構成されている。これらの転送電極
６４-1〜６４-4において、２相目の転送電極６４-2と４
相目の転送電極６４-4が１層目のポリシリコン（図中、
一点鎖線で示す）によって形成され、１相目の転送電極
６４-1と３相目の転送電極６４-3が２層目のポリシリコ
ン（図中、二点鎖線で示す）によって形成された２層電
極構造となっている。
にＰ型ウェル６２を介して形成されたＮ型不純物からな
る転送チャネル６３と、この転送チャネル６３の上方に
その転送方向に繰り返して配列された４相の転送電極６
４-1〜６４-4とから構成されている。これらの転送電極
６４-1〜６４-4において、２相目の転送電極６４-2と４
相目の転送電極６４-4が１層目のポリシリコン（図中、
一点鎖線で示す）によって形成され、１相目の転送電極
６４-1と３相目の転送電極６４-3が２層目のポリシリコ
ン（図中、二点鎖線で示す）によって形成された２層電
極構造となっている。
【００９０】コントロールゲート部５６は、先述したよ
うに、転送阻止部５８および電荷排出部５９からなり、
垂直ＣＣＤ５３の最終転送段の３相目の転送電極６４-3
と４相目の転送電極６４-4との間に設けられている。転
送阻止部５８は、転送チャネル６３の上方に配された２
層目のポリシリコン（図中、二点鎖線で示す）からなる
ゲート電極６５によって構成されている。ゲート電極６
５の下方の転送チャネル６３の表面側には、Ｐ- 型不純
物層６９が形成されている。
うに、転送阻止部５８および電荷排出部５９からなり、
垂直ＣＣＤ５３の最終転送段の３相目の転送電極６４-3
と４相目の転送電極６４-4との間に設けられている。転
送阻止部５８は、転送チャネル６３の上方に配された２
層目のポリシリコン（図中、二点鎖線で示す）からなる
ゲート電極６５によって構成されている。ゲート電極６
５の下方の転送チャネル６３の表面側には、Ｐ- 型不純
物層６９が形成されている。
【００９１】一方、電荷排出部５９は、転送チャネル６
３の上方に配された１層目のポリシリコン（図中、一点
鎖線で示す）からなるドレイン電極６６と、隣り合う転
送チャネル６３，６３間を繋いで転送チャネル６３に溢
れた電荷を横方向に案内する電荷案内部としてのオーバ
ーフローチャネル６７と、撮像エリア５４の横に形成さ
れ、オーバーフローチャネル６７によって案内された電
荷を掃き出すドレイン部６８ａ，６８ｂ（図１９に示
す）とから構成されている。ドレイン部６８ａ，６８ｂ
には、例えば電源電圧Ｖｄｄが印加されている。
３の上方に配された１層目のポリシリコン（図中、一点
鎖線で示す）からなるドレイン電極６６と、隣り合う転
送チャネル６３，６３間を繋いで転送チャネル６３に溢
れた電荷を横方向に案内する電荷案内部としてのオーバ
ーフローチャネル６７と、撮像エリア５４の横に形成さ
れ、オーバーフローチャネル６７によって案内された電
荷を掃き出すドレイン部６８ａ，６８ｂ（図１９に示
す）とから構成されている。ドレイン部６８ａ，６８ｂ
には、例えば電源電圧Ｖｄｄが印加されている。
【００９２】水平ＣＣＤ５５は、Ｎ型不純物からなる転
送チャネル７０と、この転送チャネル７０の上方にその
転送方向に繰り返して配列された転送電極７１および蓄
積電極７２の電極対とによって構成され、蓄積電極７２
が１層目のポリシリコン（図中、一点鎖線で示す）によ
って形成され、転送電極７１が２層目のポリシリコン
（図中、二点鎖線で示す）によって形成された２層電極
構造となっている。転送電極７１の下方の転送チャネル
７０の表面側には、Ｐ- 型不純物層７３が形成されてい
る。そして、繰り返し配列された電極対には水平転送ク
ロックＨφ１，Ｈφ２が交互に印加される。
送チャネル７０と、この転送チャネル７０の上方にその
転送方向に繰り返して配列された転送電極７１および蓄
積電極７２の電極対とによって構成され、蓄積電極７２
が１層目のポリシリコン（図中、一点鎖線で示す）によ
って形成され、転送電極７１が２層目のポリシリコン
（図中、二点鎖線で示す）によって形成された２層電極
構造となっている。転送電極７１の下方の転送チャネル
７０の表面側には、Ｐ- 型不純物層７３が形成されてい
る。そして、繰り返し配列された電極対には水平転送ク
ロックＨφ１，Ｈφ２が交互に印加される。
【００９３】上記構成のコントロールゲート部５６は、
図１９から明らかなように、撮像エリア５４の中心部５
４ａを除く左右両側に設けられている。そして、通常撮
像モード時には、ゲート電極６５に印加されるコントロ
ール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄおよびドレイン電極６６に印加さ
れるドレイン電圧Ｖ‐Ｄｒａｉｎが、図２２のタイミン
グチャートに実線で示すように、所定のタイミングで
“Ｈ”レベル（垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４の
“Ｍ”レベルに相当）および“Ｌ”レベルになることに
より、垂直ＣＣＤ５３と同様に転送動作を行う。これに
より、垂直ＣＣＤ５３から水平ＣＣＤ５５へ信号電荷が
そのまま転送される。
図１９から明らかなように、撮像エリア５４の中心部５
４ａを除く左右両側に設けられている。そして、通常撮
像モード時には、ゲート電極６５に印加されるコントロ
ール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄおよびドレイン電極６６に印加さ
れるドレイン電圧Ｖ‐Ｄｒａｉｎが、図２２のタイミン
グチャートに実線で示すように、所定のタイミングで
“Ｈ”レベル（垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４の
“Ｍ”レベルに相当）および“Ｌ”レベルになることに
より、垂直ＣＣＤ５３と同様に転送動作を行う。これに
より、垂直ＣＣＤ５３から水平ＣＣＤ５５へ信号電荷が
そのまま転送される。
【００９４】一方、高速撮像モード時には、図２２のタ
イミングチャートに点線で示すように、コントロール電
圧Ｖ‐Ｈｏｌｄが常時“Ｌ”レベルとなることにより、
ゲート電極６５の下のポテンシャルが浅くなるため、そ
のポテンシャルバリアによって垂直ＣＣＤ５３から水平
ＣＣＤ５５への信号電荷の転送が阻止される。このとき
同時に、ドレイン電圧Ｖ‐Ｄｒａｉｎが常時“Ｈ”レベ
ル（垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４の“Ｍ”レベル若
しくはそれ以上のレベル）になるため、ドレイン電極６
６の下のポテンシャルが転送チャネル６３の深いときの
ポテンシャル程度若しくはそれ以上に深くなる。
イミングチャートに点線で示すように、コントロール電
圧Ｖ‐Ｈｏｌｄが常時“Ｌ”レベルとなることにより、
ゲート電極６５の下のポテンシャルが浅くなるため、そ
のポテンシャルバリアによって垂直ＣＣＤ５３から水平
ＣＣＤ５５への信号電荷の転送が阻止される。このとき
同時に、ドレイン電圧Ｖ‐Ｄｒａｉｎが常時“Ｈ”レベ
ル（垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４の“Ｍ”レベル若
しくはそれ以上のレベル）になるため、ドレイン電極６
６の下のポテンシャルが転送チャネル６３の深いときの
ポテンシャル程度若しくはそれ以上に深くなる。
【００９５】これにより、ゲート電極６５の下のポテン
シャルバリアによって阻止された電荷がドレイン電極６
６の下に溜まり、この溜まった電荷のうちの転送チャネ
ル６３を溢れるような電荷はオーバーフローチャネル６
７によって横方向に案内されて撮像エリア５４の横のド
レイン部６８ａ，６８ｂまで導かれ、このドレイン部６
８ａ，６８ｂに掃き出される。その結果、撮像エリア５
４の中心部５４ａの信号電荷のみが読み出し可能とな
る。
シャルバリアによって阻止された電荷がドレイン電極６
６の下に溜まり、この溜まった電荷のうちの転送チャネ
ル６３を溢れるような電荷はオーバーフローチャネル６
７によって横方向に案内されて撮像エリア５４の横のド
レイン部６８ａ，６８ｂまで導かれ、このドレイン部６
８ａ，６８ｂに掃き出される。その結果、撮像エリア５
４の中心部５４ａの信号電荷のみが読み出し可能とな
る。
【００９６】上述したように、撮像エリア５４の水平方
向の一部の領域において、垂直ＣＣＤ５３から水平ＣＣ
Ｄ５５への信号電荷の転送を選択的に禁止可能なコント
ロールゲート部（転送制御部）５６を、転送阻止部５８
によって垂直ＣＣＤ５３から水平ＣＣＤ５６への信号電
荷の転送を選択的に阻止するだけでなく、この転送阻止
された電荷のうち少なくとも転送チャネル６３を溢れる
ような電荷を電荷排出部５９によって捨てる構成とした
ことにより、転送阻止された電荷が垂直ＣＣＤ５３内で
溢れ、転送阻止部５８のポテンシャルバリアを越えて水
平ＣＣＤ５５に流れ込むような懸念が無くなる。これに
より、垂直ＣＣＤ５３から水平ＣＣＤ５５への転送を禁
止すべき領域の信号電荷については、水平ＣＣＤ５５へ
の転送を確実に阻止することができる。
向の一部の領域において、垂直ＣＣＤ５３から水平ＣＣ
Ｄ５５への信号電荷の転送を選択的に禁止可能なコント
ロールゲート部（転送制御部）５６を、転送阻止部５８
によって垂直ＣＣＤ５３から水平ＣＣＤ５６への信号電
荷の転送を選択的に阻止するだけでなく、この転送阻止
された電荷のうち少なくとも転送チャネル６３を溢れる
ような電荷を電荷排出部５９によって捨てる構成とした
ことにより、転送阻止された電荷が垂直ＣＣＤ５３内で
溢れ、転送阻止部５８のポテンシャルバリアを越えて水
平ＣＣＤ５５に流れ込むような懸念が無くなる。これに
より、垂直ＣＣＤ５３から水平ＣＣＤ５５への転送を禁
止すべき領域の信号電荷については、水平ＣＣＤ５５へ
の転送を確実に阻止することができる。
【００９７】上述した第２実施形態に係るコントロール
ゲート部５６おいては、転送阻止部５８のポテンシャル
バリアによって転送阻止した電荷を、転送チャネル６
３，６３間を繋ぐオーバーフローチャネル６７によって
撮像エリア５４の水平方向の端まで導き、撮像エリア５
４の横に形成されたドレイン６８ａ，６８ｂに掃き捨て
る構成としたが、コントロールゲート部５６の構成はこ
れに限定されるものではない。
ゲート部５６おいては、転送阻止部５８のポテンシャル
バリアによって転送阻止した電荷を、転送チャネル６
３，６３間を繋ぐオーバーフローチャネル６７によって
撮像エリア５４の水平方向の端まで導き、撮像エリア５
４の横に形成されたドレイン６８ａ，６８ｂに掃き捨て
る構成としたが、コントロールゲート部５６の構成はこ
れに限定されるものではない。
【００９８】以下、コントロールゲート部５６に関して
の他の実施形態について説明する。図２３は、本発明の
第３実施形態に係るコントロールゲート部の要部の平面
パターン図であり、図２４（Ａ）および（Ｂ）に、図２
３のＡ‐Ａ′線断面およびＢ‐Ｂ′線断面をそれぞれ示
す。なお、図２３および図２４（Ａ），（Ｂ）におい
て、図２０および図２１と同等部分には同一符号を付し
て示してある。
の他の実施形態について説明する。図２３は、本発明の
第３実施形態に係るコントロールゲート部の要部の平面
パターン図であり、図２４（Ａ）および（Ｂ）に、図２
３のＡ‐Ａ′線断面およびＢ‐Ｂ′線断面をそれぞれ示
す。なお、図２３および図２４（Ａ），（Ｂ）におい
て、図２０および図２１と同等部分には同一符号を付し
て示してある。
【００９９】第３実施形態に係るコントロールゲート部
５６′は、第２実施形態に係るコントロールゲート部５
６と同様に、転送阻止部５８′および電荷排出部５９′
からなり、本例の場合には、垂直ＣＣＤ５３の最終転送
段の４相目の転送電極６４-4と水平ＣＣＤ５５の間に設
けられている。転送阻止部５８′は、転送チャネル６３
の上方に配された１層目のポリシリコン（図中、一点鎖
線で示す）からなるゲート電極６５′によって構成され
ている。
５６′は、第２実施形態に係るコントロールゲート部５
６と同様に、転送阻止部５８′および電荷排出部５９′
からなり、本例の場合には、垂直ＣＣＤ５３の最終転送
段の４相目の転送電極６４-4と水平ＣＣＤ５５の間に設
けられている。転送阻止部５８′は、転送チャネル６３
の上方に配された１層目のポリシリコン（図中、一点鎖
線で示す）からなるゲート電極６５′によって構成され
ている。
【０１００】一方、電荷排出部５９′は、転送チャネル
６３の上方に配された２層目のポリシリコン（図中、二
点鎖線で示す）からなるドレイン電極６６′と、隣り合
う転送チャネル６３，６３間を繋いで転送チャネル６３
に溢れた電荷を横方向に流す電荷案内部としてのオーバ
ーフローチャネル６７′と、このオーバーフローチャネ
ル６７′中に形成されたドレイン７４とから構成されて
いる。なお、図２３において、ハッチングで示す領域は
チャネルストップ（ＣＳ）領域である。
６３の上方に配された２層目のポリシリコン（図中、二
点鎖線で示す）からなるドレイン電極６６′と、隣り合
う転送チャネル６３，６３間を繋いで転送チャネル６３
に溢れた電荷を横方向に流す電荷案内部としてのオーバ
ーフローチャネル６７′と、このオーバーフローチャネ
ル６７′中に形成されたドレイン７４とから構成されて
いる。なお、図２３において、ハッチングで示す領域は
チャネルストップ（ＣＳ）領域である。
【０１０１】ドレイン７４は、図２４（Ｂ）から明らか
なように、Ｎ型基板６１そのものによって形成されてい
る。すなわち、オーバーフローチャネル６７′の一部に
Ｎ型基板６１が露出した構造となっている。また、オー
バーフローチャネル６７′の表面側には、図２４（Ｂ）
から明らかなように、Ｐ+ 型不純物層７５が形成されて
いる。これにより、オーバーフローチャネル６７′のポ
テンシャルが、転送チャネル６３のポテンシャルよりも
浅くなっている。
なように、Ｎ型基板６１そのものによって形成されてい
る。すなわち、オーバーフローチャネル６７′の一部に
Ｎ型基板６１が露出した構造となっている。また、オー
バーフローチャネル６７′の表面側には、図２４（Ｂ）
から明らかなように、Ｐ+ 型不純物層７５が形成されて
いる。これにより、オーバーフローチャネル６７′のポ
テンシャルが、転送チャネル６３のポテンシャルよりも
浅くなっている。
【０１０２】次に、上記構成の第３実施形態に係るコン
トロールゲート部５６′の動作について説明する。先
ず、高速撮像モード時（Ｖ−Ｈ転送阻止時）の動作につ
いて説明する。なお、図２５および図２６は、高速撮像
モード時のタイミングチャートおよびポテンシャル図で
ある。垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４による垂直ＣＣ
Ｄ５３の垂直転送時に、ゲート電極６５′に印加される
コントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄを“Ｌ”レベルとするこ
とで、転送チャネル６３のゲート電極６５′の下の部分
のポテンシャルが浅くなるため、そのポテンシャルバリ
アによって垂直ＣＣＤ５３から水平ＣＣＤ５５への信号
電荷の転送が阻止される。
トロールゲート部５６′の動作について説明する。先
ず、高速撮像モード時（Ｖ−Ｈ転送阻止時）の動作につ
いて説明する。なお、図２５および図２６は、高速撮像
モード時のタイミングチャートおよびポテンシャル図で
ある。垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４による垂直ＣＣ
Ｄ５３の垂直転送時に、ゲート電極６５′に印加される
コントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄを“Ｌ”レベルとするこ
とで、転送チャネル６３のゲート電極６５′の下の部分
のポテンシャルが浅くなるため、そのポテンシャルバリ
アによって垂直ＣＣＤ５３から水平ＣＣＤ５５への信号
電荷の転送が阻止される。
【０１０３】このとき同時に、ドレイン電極６６′に印
加されるドレイン電圧Ｖ‐Ｄｒａｉｎを“Ｈ”レベルと
することで、オーバーフローチャネル６７′の電位を、
電荷阻止部５８′の“Ｌ”レベル時のポテンシャル電位
よりも深く、かつ転送チャネル６３の“Ｈ”レベル時の
ポテンシャル電位よりも浅い中間電位に設定する。これ
により、電荷阻止部５８′によって転送阻止され、転送
チャネル６３に過剰に蓄積された信号電荷の上澄み、即
ち図２６に点線で示すポテンシャルを超える信号電荷
が、オーバーフローチャネル６７′を通してドレイン７
４、即ち基板６１に掃き捨てられる。
加されるドレイン電圧Ｖ‐Ｄｒａｉｎを“Ｈ”レベルと
することで、オーバーフローチャネル６７′の電位を、
電荷阻止部５８′の“Ｌ”レベル時のポテンシャル電位
よりも深く、かつ転送チャネル６３の“Ｈ”レベル時の
ポテンシャル電位よりも浅い中間電位に設定する。これ
により、電荷阻止部５８′によって転送阻止され、転送
チャネル６３に過剰に蓄積された信号電荷の上澄み、即
ち図２６に点線で示すポテンシャルを超える信号電荷
が、オーバーフローチャネル６７′を通してドレイン７
４、即ち基板６１に掃き捨てられる。
【０１０４】ところで、基板６１に印加される基板電圧
Ｖｓｕｂは、一般的に、センサ部の飽和信号電荷量を一
定に保つために可変となっている。すなわち、例えば縦
型オーバーフロードレイン構造のセンサ部において、製
造バラツキ等によってオーバーフローバリアのポテンシ
ャルにバラツキが生じた場合に、基板電圧Ｖｓｕｂによ
ってオーバーフローバリアのポテンシャルを制御するこ
とで、飽和信号電荷量を一定に保つことができる。
Ｖｓｕｂは、一般的に、センサ部の飽和信号電荷量を一
定に保つために可変となっている。すなわち、例えば縦
型オーバーフロードレイン構造のセンサ部において、製
造バラツキ等によってオーバーフローバリアのポテンシ
ャルにバラツキが生じた場合に、基板電圧Ｖｓｕｂによ
ってオーバーフローバリアのポテンシャルを制御するこ
とで、飽和信号電荷量を一定に保つことができる。
【０１０５】このように、基板電圧Ｖｓｕｂが可変な場
合には、オーバーフローチャネル６７′の電位を、基板
電圧Ｖｓｕｂの可変範囲の下限電位よりも低い電位に設
定するようにすれば良い。これにより、飽和信号電荷量
を一定に保つために基板電圧Ｖｓｕｂとしていかなる電
圧値が設定されたとしても、その基板電圧Ｖｓｕｂの電
圧値に影響されることなく転送阻止に伴う余剰電荷の基
板６１への掃き出しが可能となる。
合には、オーバーフローチャネル６７′の電位を、基板
電圧Ｖｓｕｂの可変範囲の下限電位よりも低い電位に設
定するようにすれば良い。これにより、飽和信号電荷量
を一定に保つために基板電圧Ｖｓｕｂとしていかなる電
圧値が設定されたとしても、その基板電圧Ｖｓｕｂの電
圧値に影響されることなく転送阻止に伴う余剰電荷の基
板６１への掃き出しが可能となる。
【０１０６】続いて、通常撮像モード時（通常転送時）
の動作について説明する。なお、図２７および図２８
は、通常撮像モード時のタイミングチャートおよびポテ
ンシャル図である。垂直ＣＣＤ５３の転送開始と同時
に、コントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄおよびドレイン電圧
Ｖ‐Ｄｒａｉｎを共に“Ｈ”レベルにし、垂直転送クロ
ックＶφ１〜Ｖφ４に基づく１ラインシフトを行う。
の動作について説明する。なお、図２７および図２８
は、通常撮像モード時のタイミングチャートおよびポテ
ンシャル図である。垂直ＣＣＤ５３の転送開始と同時
に、コントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄおよびドレイン電圧
Ｖ‐Ｄｒａｉｎを共に“Ｈ”レベルにし、垂直転送クロ
ックＶφ１〜Ｖφ４に基づく１ラインシフトを行う。
【０１０７】１ラインシフトが完了したら、先ずドレイ
ン電圧Ｖ‐Ｄｒａｉｎを、続いてコントロール電圧Ｖ‐
Ｈｏｌｄを順に“Ｌ”レベルにする。これにより、垂直
ＣＣＤ５３で垂直転送された信号電荷が、電荷阻止部５
８′を経由して水平ＣＣＤ５５へ転送される。この通常
転送時には、電荷排出部５９′では転送のみ行われ、蓄
積が行われないため、信号電荷が転送チャネル６３より
もポテンシャルが浅いオーバーフローチャネル６７′を
超えて基板６１に捨てられることはない。
ン電圧Ｖ‐Ｄｒａｉｎを、続いてコントロール電圧Ｖ‐
Ｈｏｌｄを順に“Ｌ”レベルにする。これにより、垂直
ＣＣＤ５３で垂直転送された信号電荷が、電荷阻止部５
８′を経由して水平ＣＣＤ５５へ転送される。この通常
転送時には、電荷排出部５９′では転送のみ行われ、蓄
積が行われないため、信号電荷が転送チャネル６３より
もポテンシャルが浅いオーバーフローチャネル６７′を
超えて基板６１に捨てられることはない。
【０１０８】このように、撮像エリア５４の水平方向の
一部の領域にて、垂直ＣＣＤ５３から水平ＣＣＤ５５へ
の信号電荷の転送を選択的に禁止可能なコントロールゲ
ート部（転送制御部）５６′において、転送阻止部５
８′によって転送阻止した信号電荷を排出する電荷排出
部５９′に、その信号電荷をオーバーフローチャネル６
７′を介して直接基板６１（ドレイン７４）に掃き捨て
る構成のドレイン構造を採ることにより、次のような作
用効果が得られる。
一部の領域にて、垂直ＣＣＤ５３から水平ＣＣＤ５５へ
の信号電荷の転送を選択的に禁止可能なコントロールゲ
ート部（転送制御部）５６′において、転送阻止部５
８′によって転送阻止した信号電荷を排出する電荷排出
部５９′に、その信号電荷をオーバーフローチャネル６
７′を介して直接基板６１（ドレイン７４）に掃き捨て
る構成のドレイン構造を採ることにより、次のような作
用効果が得られる。
【０１０９】すなわち、転送阻止に伴う余剰電荷の排出
先（ドレイン７４）が転送チャネル６３から非常に近い
ところに設けられていることから、撮像エリア５４が大
きなＣＣＤ固体撮像装置であっても、転送チャネル６３
の水平方向の位置に関係なく余剰電荷を確実に排出でき
るため、垂直ＣＣＤ５３から水平ＣＣＤ５５への転送を
禁止すべき領域の信号電荷について、水平ＣＣＤ５５へ
の転送を確実に阻止することができる。しかも、微細な
Ｖ‐Ｈパターン部分に基板６１を露出させるだけの加工
で良いため、容易に加工できる利点がある。
先（ドレイン７４）が転送チャネル６３から非常に近い
ところに設けられていることから、撮像エリア５４が大
きなＣＣＤ固体撮像装置であっても、転送チャネル６３
の水平方向の位置に関係なく余剰電荷を確実に排出でき
るため、垂直ＣＣＤ５３から水平ＣＣＤ５５への転送を
禁止すべき領域の信号電荷について、水平ＣＣＤ５５へ
の転送を確実に阻止することができる。しかも、微細な
Ｖ‐Ｈパターン部分に基板６１を露出させるだけの加工
で良いため、容易に加工できる利点がある。
【０１１０】なお、第３実施形態では、電荷排出部５
９′をオーバーフローチャネル６７′に基板６１を露出
させてドレイン７４を形成し、転送阻止に伴う余剰電荷
を直接基板６１に掃き捨てる構成としたが、図２９に示
すように、転送チャネル６３，６３間を繋ぐオーバーフ
ローチャネル６７′内にＮ型のコンタクト部７６を形成
するとともに、このコンタクト部７６を電源あるいは裏
のＮ型基板６１に接続してなるドレイン構造を設け、転
送阻止した電荷を転送チャネル６３の直ぐ横に形成され
たコンタクト部７６を介して電源又は基板６１に掃き捨
てる構成とすることも可能である。
９′をオーバーフローチャネル６７′に基板６１を露出
させてドレイン７４を形成し、転送阻止に伴う余剰電荷
を直接基板６１に掃き捨てる構成としたが、図２９に示
すように、転送チャネル６３，６３間を繋ぐオーバーフ
ローチャネル６７′内にＮ型のコンタクト部７６を形成
するとともに、このコンタクト部７６を電源あるいは裏
のＮ型基板６１に接続してなるドレイン構造を設け、転
送阻止した電荷を転送チャネル６３の直ぐ横に形成され
たコンタクト部７６を介して電源又は基板６１に掃き捨
てる構成とすることも可能である。
【０１１１】また、第３実施形態においては、コントロ
ールゲート部５６′を、垂直ＣＣＤ５３の最終転送段の
４相目の転送電極６４-4と水平ＣＣＤ５５との間に設け
るとしたが、第２実施形態の場合と同様に、垂直ＣＣＤ
５３の最終転送段の３相目の転送電極６４-3と４相目の
転送電極６４-4との間に設けても良く、同様の作用効果
を得ることができる。
ールゲート部５６′を、垂直ＣＣＤ５３の最終転送段の
４相目の転送電極６４-4と水平ＣＣＤ５５との間に設け
るとしたが、第２実施形態の場合と同様に、垂直ＣＣＤ
５３の最終転送段の３相目の転送電極６４-3と４相目の
転送電極６４-4との間に設けても良く、同様の作用効果
を得ることができる。
【０１１２】以上の第１〜第３実施形態では、ＩＴ（イ
ンターライン転送）方式ＣＣＤ固体撮像装置に適用した
場合について説明したが、これに限定されるものではな
く、撮像エリア以外に各画素の信号電荷を一時的に蓄積
する蓄積エリアを有するＦＴ（フレーム転送）方式ある
いはＦＩＴ（フレームインターライン転送）方式ＣＣＤ
固体撮像装置にも同様に適用可能である。この場合に
は、撮像エリアの水平方向の一部の領域において、Ｖ−
Ｈ転送を選択的に禁止可能なコントロールゲート部（転
送制御部）を設ける位置に関しては、撮像エリアと蓄積
エリアの間、あるいは蓄積エリアと水平ＣＣＤの間のど
ちらでも可能である。
ンターライン転送）方式ＣＣＤ固体撮像装置に適用した
場合について説明したが、これに限定されるものではな
く、撮像エリア以外に各画素の信号電荷を一時的に蓄積
する蓄積エリアを有するＦＴ（フレーム転送）方式ある
いはＦＩＴ（フレームインターライン転送）方式ＣＣＤ
固体撮像装置にも同様に適用可能である。この場合に
は、撮像エリアの水平方向の一部の領域において、Ｖ−
Ｈ転送を選択的に禁止可能なコントロールゲート部（転
送制御部）を設ける位置に関しては、撮像エリアと蓄積
エリアの間、あるいは蓄積エリアと水平ＣＣＤの間のど
ちらでも可能である。
【０１１３】図３０は、本発明の第４実施形態に係るコ
ントロールゲート部の要部の平面パターン図であり、図
３１（Ａ）および（Ｂ）に、図３０のＡ‐Ａ′線断面お
よびＢ‐Ｂ′線断面をそれぞれ示す。なお、図３０およ
び図３１（Ａ），（Ｂ）において、図２３および図２４
（Ａ），（Ｂ）と同等部分には同一符号を付して示して
ある。
ントロールゲート部の要部の平面パターン図であり、図
３１（Ａ）および（Ｂ）に、図３０のＡ‐Ａ′線断面お
よびＢ‐Ｂ′線断面をそれぞれ示す。なお、図３０およ
び図３１（Ａ），（Ｂ）において、図２３および図２４
（Ａ），（Ｂ）と同等部分には同一符号を付して示して
ある。
【０１１４】第４実施形態に係るコントロールゲート部
５６″は、第２実施形態に係るコントロールゲート部５
６と同様に、垂直ＣＣＤ５３の最終転送段の４相目の転
送電極６４-4と水平ＣＣＤ５５の間に設けられた転送阻
止部５８″および電荷排出部５９″からなっている。そ
して、転送阻止部５８″が転送チャネル６３の上方に配
された１層目のポリシリコン（図中、一点鎖線で示す）
からなるゲート電極６５″によって構成されているのに
対し、電荷排出部５９″のドレイン電極７７が水平ＣＣ
Ｄ５５のＨφ２のトランスファ部の電極となる２層目の
ポリシリコン（図中、二点鎖線で示す）によって形成さ
れた構成となっている。
５６″は、第２実施形態に係るコントロールゲート部５
６と同様に、垂直ＣＣＤ５３の最終転送段の４相目の転
送電極６４-4と水平ＣＣＤ５５の間に設けられた転送阻
止部５８″および電荷排出部５９″からなっている。そ
して、転送阻止部５８″が転送チャネル６３の上方に配
された１層目のポリシリコン（図中、一点鎖線で示す）
からなるゲート電極６５″によって構成されているのに
対し、電荷排出部５９″のドレイン電極７７が水平ＣＣ
Ｄ５５のＨφ２のトランスファ部の電極となる２層目の
ポリシリコン（図中、二点鎖線で示す）によって形成さ
れた構成となっている。
【０１１５】すなわち、水平ＣＣＤ５５において、２相
目の水平転送クロックＨφ２が印加される電極のうちの
トランスファ部の２層目のポリシリコン電極のパターン
を、１層目のポリシリコンで形成された転送阻止部５８
のゲート電極６５″を超えて形成することによってドレ
イン電極７７が構成されている。これにより、第３実施
形態における専用のドレイン電極６６′が不要となる。
目の水平転送クロックＨφ２が印加される電極のうちの
トランスファ部の２層目のポリシリコン電極のパターン
を、１層目のポリシリコンで形成された転送阻止部５８
のゲート電極６５″を超えて形成することによってドレ
イン電極７７が構成されている。これにより、第３実施
形態における専用のドレイン電極６６′が不要となる。
【０１１６】ところで、通常、水平転送クロックＨφ
１，Ｈφ２は０〜３Ｖで動作し、垂直転送クロックＶφ
１〜Ｖφ４は−７〜０Ｖで動作する場合が多い。そし
て、垂直ＣＣＤ５３から水平ＣＣＤ５５への転送（Ｖ−
Ｈ転送）時には、水平ＣＣＤ５５の水平転送クロックＨ
φ１が“Ｈ”レベル、水平転送クロックＨφ２が“Ｌ”
レベルとなる。
１，Ｈφ２は０〜３Ｖで動作し、垂直転送クロックＶφ
１〜Ｖφ４は−７〜０Ｖで動作する場合が多い。そし
て、垂直ＣＣＤ５３から水平ＣＣＤ５５への転送（Ｖ−
Ｈ転送）時には、水平ＣＣＤ５５の水平転送クロックＨ
φ１が“Ｈ”レベル、水平転送クロックＨφ２が“Ｌ”
レベルとなる。
【０１１７】したがって、ドレイン電極７７をＨφ２の
２層目のポリシリコンによって形成することにより、基
本的には、ドレイン電極７７の下の転送チャネル６３の
部分に対して不純物の注入等の加工を施さなくても、水
平転送クロックＨφ１，Ｈφ２の電圧差だけで転送方向
において垂直ＣＣＤ５３から水平ＣＣＤ５５への転送電
界をとることができる。
２層目のポリシリコンによって形成することにより、基
本的には、ドレイン電極７７の下の転送チャネル６３の
部分に対して不純物の注入等の加工を施さなくても、水
平転送クロックＨφ１，Ｈφ２の電圧差だけで転送方向
において垂直ＣＣＤ５３から水平ＣＣＤ５５への転送電
界をとることができる。
【０１１８】電荷排出部５９″のドレイン構造に関して
は、第３実施形態の場合と同じである。すなわち、電荷
排出部５９″において、隣り合う転送チャネル６３，６
３間を繋いで転送チャネル６３に溢れた電荷を横方向に
流すオーバーフローチャネル６７″中に、基板６１を露
出させてなるドレイン７４′が形成された構造となって
いる。オーバーフローチャネル６７″の入口の表面側に
は、図３１（Ｂ）から明らかなように、Ｐ+ 型不純物層
７４′が形成されている。これにより、オーバーフロー
チャネル６７″のポテンシャルが、転送チャネル６３の
ポテンシャルよりも浅くなっている。
は、第３実施形態の場合と同じである。すなわち、電荷
排出部５９″において、隣り合う転送チャネル６３，６
３間を繋いで転送チャネル６３に溢れた電荷を横方向に
流すオーバーフローチャネル６７″中に、基板６１を露
出させてなるドレイン７４′が形成された構造となって
いる。オーバーフローチャネル６７″の入口の表面側に
は、図３１（Ｂ）から明らかなように、Ｐ+ 型不純物層
７４′が形成されている。これにより、オーバーフロー
チャネル６７″のポテンシャルが、転送チャネル６３の
ポテンシャルよりも浅くなっている。
【０１１９】なお、本例の場合には、転送方向において
垂直ＣＣＤ５３から水平ＣＣＤ５５への転送電界がより
確実にとれるようにするために、ドレイン電極７７の下
方の転送チャネル６３の部分に、水平ＣＣＤ５５のトラ
ンスファ部と同等かそれ以上の濃度のＰ型不純物層７８
がイオン注入によって形成されている。
垂直ＣＣＤ５３から水平ＣＣＤ５５への転送電界がより
確実にとれるようにするために、ドレイン電極７７の下
方の転送チャネル６３の部分に、水平ＣＣＤ５５のトラ
ンスファ部と同等かそれ以上の濃度のＰ型不純物層７８
がイオン注入によって形成されている。
【０１２０】次に、上記構成の第４実施形態に係るコン
トロールゲート部５６″の動作について説明する。先
ず、高速撮像モード時（Ｖ−Ｈ転送阻止時）の動作につ
いて説明する。なお、図３２および図３３は、高速撮像
モード時のタイミングチャートおよびポテンシャル図で
ある。垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４による垂直ＣＣ
Ｄ５３の垂直転送時に、ゲート電極６５″に印加される
コントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄを“Ｌ”レベルとするこ
とで、転送チャネル６３のゲート電極６５″の下の部分
のポテンシャルが浅くなるため、そのポテンシャルバリ
アによって垂直ＣＣＤ５３から水平ＣＣＤ５５への信号
電荷の転送が阻止される。
トロールゲート部５６″の動作について説明する。先
ず、高速撮像モード時（Ｖ−Ｈ転送阻止時）の動作につ
いて説明する。なお、図３２および図３３は、高速撮像
モード時のタイミングチャートおよびポテンシャル図で
ある。垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４による垂直ＣＣ
Ｄ５３の垂直転送時に、ゲート電極６５″に印加される
コントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄを“Ｌ”レベルとするこ
とで、転送チャネル６３のゲート電極６５″の下の部分
のポテンシャルが浅くなるため、そのポテンシャルバリ
アによって垂直ＣＣＤ５３から水平ＣＣＤ５５への信号
電荷の転送が阻止される。
【０１２１】このとき、ドレイン電極７７を駆動する２
相目の水平転送クロックＨφ２は“Ｌ”レベルの状態に
ある。そして、転送阻止された信号電荷は、ドレイン電
極７７の下に蓄積され、転送チャネル６３に過剰に蓄積
された電荷の上澄み、即ち図３３に点線で示すポテンシ
ャルを超える電荷が、オーバーフローチャネル６７″を
通してドレイン７４′、即ち基板６１に掃き捨てられ
る。
相目の水平転送クロックＨφ２は“Ｌ”レベルの状態に
ある。そして、転送阻止された信号電荷は、ドレイン電
極７７の下に蓄積され、転送チャネル６３に過剰に蓄積
された電荷の上澄み、即ち図３３に点線で示すポテンシ
ャルを超える電荷が、オーバーフローチャネル６７″を
通してドレイン７４′、即ち基板６１に掃き捨てられ
る。
【０１２２】続いて、通常撮像モード時（通常転送時）
の動作について説明する。なお、図３４および図３５
は、通常撮像モード時のタイミングチャートおよびポテ
ンシャル図である。垂直ＣＣＤ５３の転送開始と同時
に、コントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄを“Ｈ”レベルに
し、垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４に基づく１ライン
シフトを行う。この１ラインシフト期間では、ドレイン
電極７７を駆動する２相目の水平転送クロックＨφ２は
“Ｌ”レベルの状態にあり、転送方向において垂直ＣＣ
Ｄ５３から水平ＣＣＤ５５への転送電界が形成されるた
め、通常のＶＨ転送が行われる。なお、コントロール電
圧Ｖ‐Ｈｏｌｄは常に“Ｈ”レベルであっても構わな
い。常に“Ｈ”レベルならば、外部もしくは内部にＧＮ
Ｄレベルとすることで、クロックドライバを使わなくて
済み、端子の削減にもなる。
の動作について説明する。なお、図３４および図３５
は、通常撮像モード時のタイミングチャートおよびポテ
ンシャル図である。垂直ＣＣＤ５３の転送開始と同時
に、コントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄを“Ｈ”レベルに
し、垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４に基づく１ライン
シフトを行う。この１ラインシフト期間では、ドレイン
電極７７を駆動する２相目の水平転送クロックＨφ２は
“Ｌ”レベルの状態にあり、転送方向において垂直ＣＣ
Ｄ５３から水平ＣＣＤ５５への転送電界が形成されるた
め、通常のＶＨ転送が行われる。なお、コントロール電
圧Ｖ‐Ｈｏｌｄは常に“Ｈ”レベルであっても構わな
い。常に“Ｈ”レベルならば、外部もしくは内部にＧＮ
Ｄレベルとすることで、クロックドライバを使わなくて
済み、端子の削減にもなる。
【０１２３】このように、コントロールゲート部５６″
において、電荷排出部５９″のゲート電極７７を、水平
ＣＣＤ５５におけるトランスファ部の２層目のポリシリ
コンで形成し、このゲート電極７７を２相目の水平転送
クロックＨφ２で駆動する構成としたことで、ゲート電
極７７を駆動する専用のクロックが不要となるため、ク
ロックを入力するためのピン（端子）を１本削減でき
る。
において、電荷排出部５９″のゲート電極７７を、水平
ＣＣＤ５５におけるトランスファ部の２層目のポリシリ
コンで形成し、このゲート電極７７を２相目の水平転送
クロックＨφ２で駆動する構成としたことで、ゲート電
極７７を駆動する専用のクロックが不要となるため、ク
ロックを入力するためのピン（端子）を１本削減でき
る。
【０１２４】しかも、水平ＣＣＤ５５におけるＨφ２の
トランスファ部の２層目のポリシリコンを用いたこと
で、Ｖ−Ｈ転送時には、水平転送クロックＨφ１が
“Ｈ”レベル、２相目の水平転送クロックＨφ２が
“Ｌ”レベルとなることから、基本的には、ドレイン電
極７７の下の転送チャネル６３の部分に対して不純物の
注入等の加工を施さなくても、水平転送クロックＨφ
１，Ｈφ２の電圧差だけで転送方向において垂直ＣＣＤ
５３から水平ＣＣＤ５５への転送電界をとることができ
る。
トランスファ部の２層目のポリシリコンを用いたこと
で、Ｖ−Ｈ転送時には、水平転送クロックＨφ１が
“Ｈ”レベル、２相目の水平転送クロックＨφ２が
“Ｌ”レベルとなることから、基本的には、ドレイン電
極７７の下の転送チャネル６３の部分に対して不純物の
注入等の加工を施さなくても、水平転送クロックＨφ
１，Ｈφ２の電圧差だけで転送方向において垂直ＣＣＤ
５３から水平ＣＣＤ５５への転送電界をとることができ
る。
【０１２５】なお、上記第４実施形態では、転送阻止に
伴う余剰電荷を、第３実施形態の場合のように、隣り合
う転送チャネル６３，６３間に形成したドレイン７４′
に掃き捨てる構成としたが、第２実施形態（図１９およ
び図２０を参照）の場合のように、転送チャネル６３，
６３間を繋ぐオーバーフローチャネル６７によって撮像
エリア５４の水平方向の端まで導き、撮像エリア５４の
横に形成されたドレイン６８ａ，６８ｂに掃き捨てる構
成とすることも可能である。この変形例について、以下
に説明する。
伴う余剰電荷を、第３実施形態の場合のように、隣り合
う転送チャネル６３，６３間に形成したドレイン７４′
に掃き捨てる構成としたが、第２実施形態（図１９およ
び図２０を参照）の場合のように、転送チャネル６３，
６３間を繋ぐオーバーフローチャネル６７によって撮像
エリア５４の水平方向の端まで導き、撮像エリア５４の
横に形成されたドレイン６８ａ，６８ｂに掃き捨てる構
成とすることも可能である。この変形例について、以下
に説明する。
【０１２６】図３６は、第４実施形態の変形例に係る要
部の平面パターン図であり、図３７（Ａ）および（Ｂ）
に、図３６のＡ‐Ａ′線断面およびＢ‐Ｂ′線断面をそ
れぞれ示す。なお、図３６および図３７（Ａ），（Ｂ）
において、図３０および図３１（Ａ），（Ｂ）と同等部
分には同一符号を付して示してある。
部の平面パターン図であり、図３７（Ａ）および（Ｂ）
に、図３６のＡ‐Ａ′線断面およびＢ‐Ｂ′線断面をそ
れぞれ示す。なお、図３６および図３７（Ａ），（Ｂ）
において、図３０および図３１（Ａ），（Ｂ）と同等部
分には同一符号を付して示してある。
【０１２７】この変形例に係る電荷排出部５９″では、
ドレイン電極７７が水平ＣＣＤ５５のＨφ２のトランス
ファ部の電極となる２層目のポリシリコン（図中、二点
鎖線で示す）により、オーバーフローチャネル６７″に
沿って形成されるとともに、撮像エリア外にＮ+ 型不純
物層からなるドレイン７９が形成され、電荷阻止に伴う
余剰電荷がオーバーフローチャネル６７″によって導か
れてドレイン７９に掃き捨てられる構成となっている。
ドレイン７９には、例えば電源電圧Ｖｄｄが与えられて
いる。
ドレイン電極７７が水平ＣＣＤ５５のＨφ２のトランス
ファ部の電極となる２層目のポリシリコン（図中、二点
鎖線で示す）により、オーバーフローチャネル６７″に
沿って形成されるとともに、撮像エリア外にＮ+ 型不純
物層からなるドレイン７９が形成され、電荷阻止に伴う
余剰電荷がオーバーフローチャネル６７″によって導か
れてドレイン７９に掃き捨てられる構成となっている。
ドレイン７９には、例えば電源電圧Ｖｄｄが与えられて
いる。
【０１２８】また、第４実施形態およびその変形例で
は、電荷排出部５９″のドレイン電極７７を水平ＣＣＤ
５５のＨφ２のトランスファ部の電極となる２層目のポ
リシリコンによって形成する構成としたが、図３８に示
すように、水平ＣＣＤ５５のＨφ１のトランスファ部の
電極となる２層目のポリシリコンによって形成すること
も可能である。すなわち、水平ＣＣＤ５５において、１
相目の水平転送クロックＨφ１が印加される２層目のポ
リシリコン電極のパターンを、１層目のポリシリコンで
形成された転送阻止部５８″のゲート電極６５″を超え
て形成することによってドレイン電極８０が構成されて
いる。
は、電荷排出部５９″のドレイン電極７７を水平ＣＣＤ
５５のＨφ２のトランスファ部の電極となる２層目のポ
リシリコンによって形成する構成としたが、図３８に示
すように、水平ＣＣＤ５５のＨφ１のトランスファ部の
電極となる２層目のポリシリコンによって形成すること
も可能である。すなわち、水平ＣＣＤ５５において、１
相目の水平転送クロックＨφ１が印加される２層目のポ
リシリコン電極のパターンを、１層目のポリシリコンで
形成された転送阻止部５８″のゲート電極６５″を超え
て形成することによってドレイン電極８０が構成されて
いる。
【０１２９】この場合は、垂直転送中に１相目の水平転
送クロックＨφ１が“Ｈ”レベルとなることから、ドレ
イン電極８０の下の転送チャネル６３の部分のポテンシ
ャルを浅くするために、ドレイン電極８０の下のＰ型不
純物濃度を、Ｈφ２のトランスファ部の電極となる２層
目のポリシリコンによって電荷排出部５９″のドレイン
電極７７を形成した場合よりも濃く設定する。これによ
り、垂直転送動作を良好に行うことができる。
送クロックＨφ１が“Ｈ”レベルとなることから、ドレ
イン電極８０の下の転送チャネル６３の部分のポテンシ
ャルを浅くするために、ドレイン電極８０の下のＰ型不
純物濃度を、Ｈφ２のトランスファ部の電極となる２層
目のポリシリコンによって電荷排出部５９″のドレイン
電極７７を形成した場合よりも濃く設定する。これによ
り、垂直転送動作を良好に行うことができる。
【０１３０】このように、電荷排出部５９″のドレイン
電極８０を水平ＣＣＤ５５のＨφ１の電極となる２層目
のポリシリコンによって形成することで、図３８と図３
６の対比から明らかなように、Ｈφ２のトランスファ部
の電極となる２層目のポリシリコンによってドレイン電
極８０を形成する場合よりも、ドレイン電極８０のパタ
ーンの幅を広く設定できるため、ドレイン電極８０のパ
ターン形成の面で有利である。
電極８０を水平ＣＣＤ５５のＨφ１の電極となる２層目
のポリシリコンによって形成することで、図３８と図３
６の対比から明らかなように、Ｈφ２のトランスファ部
の電極となる２層目のポリシリコンによってドレイン電
極８０を形成する場合よりも、ドレイン電極８０のパタ
ーンの幅を広く設定できるため、ドレイン電極８０のパ
ターン形成の面で有利である。
【０１３１】なお、図３８の例は、図３６の例と同様
に、転送阻止に伴う余剰電荷を、オーバーフローチャネ
ル６７″を通して撮像エリア外のドレイン７９に掃き捨
てる構成のものに適用した場合について説明したが、第
４実施形態のように、隣り合う転送チャネル６３，６３
間に形成されたドレイン７４（又は、ドレイン７６）に
掃き捨てる構成のものにも同様に適用できることは勿論
である。
に、転送阻止に伴う余剰電荷を、オーバーフローチャネ
ル６７″を通して撮像エリア外のドレイン７９に掃き捨
てる構成のものに適用した場合について説明したが、第
４実施形態のように、隣り合う転送チャネル６３，６３
間に形成されたドレイン７４（又は、ドレイン７６）に
掃き捨てる構成のものにも同様に適用できることは勿論
である。
【０１３２】以上説明した各実施形態に係る高速撮像モ
ード時の動作において、１ライン分の信号電荷のうちの
一部の信号電荷について水平ＣＣＤ１５への転送を、第
１実施形態では、コントロールゲート部１６によって単
に阻止する構成とし、第２，第３，第４実施形態では、
コントロールゲート部５６の転送阻止部５８によって阻
止し、この転送阻止に伴う余剰電荷を電荷排出部５９，
５９′，５９″を通して掃き捨てる構成としたが、それ
以外に、単に掃き捨てるだけの構成とすることも可能で
ある。
ード時の動作において、１ライン分の信号電荷のうちの
一部の信号電荷について水平ＣＣＤ１５への転送を、第
１実施形態では、コントロールゲート部１６によって単
に阻止する構成とし、第２，第３，第４実施形態では、
コントロールゲート部５６の転送阻止部５８によって阻
止し、この転送阻止に伴う余剰電荷を電荷排出部５９，
５９′，５９″を通して掃き捨てる構成としたが、それ
以外に、単に掃き捨てるだけの構成とすることも可能で
ある。
【０１３３】例えば、図１および図２の構成において、
第１実施形態では、高速撮像モード時にコントロールゲ
ート部１６の転送電極２５および蓄積電極２６に“Ｌ”
レベルのコントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄを印加したのに
対し、高い電圧を印加するようにする。これにより、高
速撮像モード時に、コントロールゲート部１６の転送電
極２５および蓄積電極２６の下のポテンシャルが、転送
チャネル２３の深いときのポテンシャルよりもさらに深
くなり、大きな溝が形成されるので、転送阻止すべき信
号電荷がこの溝に落ちることになる。
第１実施形態では、高速撮像モード時にコントロールゲ
ート部１６の転送電極２５および蓄積電極２６に“Ｌ”
レベルのコントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄを印加したのに
対し、高い電圧を印加するようにする。これにより、高
速撮像モード時に、コントロールゲート部１６の転送電
極２５および蓄積電極２６の下のポテンシャルが、転送
チャネル２３の深いときのポテンシャルよりもさらに深
くなり、大きな溝が形成されるので、転送阻止すべき信
号電荷がこの溝に落ちることになる。
【０１３４】このようにして溝に落ちた電荷について
は、第２実施形態の場合のように、撮像エリアの両側に
ドレイン部を設け、このドレイン部まで導いて掃き捨て
るようにしても良いし、また第３実施形態の場合のよう
に、転送チャネル間にドレイン部を形成して基板に直
接、あるいはＮ型コンタクト部を通して電源またはＮ型
基板に掃き捨てるようにしても良い。
は、第２実施形態の場合のように、撮像エリアの両側に
ドレイン部を設け、このドレイン部まで導いて掃き捨て
るようにしても良いし、また第３実施形態の場合のよう
に、転送チャネル間にドレイン部を形成して基板に直
接、あるいはＮ型コンタクト部を通して電源またはＮ型
基板に掃き捨てるようにしても良い。
【０１３５】なお、本例では、垂直ＣＣＤが４相駆動‐
２層電極構造であることから、高速撮像モード時に高い
電圧を印加するコントロールゲート部を転送電極および
蓄積電極の２層電極構造としたが、垂直ＣＣＤが３相駆
動‐３層電極構造の場合にはコントロールゲート部が単
層電極構造となる。また、このコントロールゲート部
を、第２実施形態の場合のように、垂直ＣＣＤの最終転
送段の３相目の転送電極と４相目の転送電極との間に設
けることも可能である。
２層電極構造であることから、高速撮像モード時に高い
電圧を印加するコントロールゲート部を転送電極および
蓄積電極の２層電極構造としたが、垂直ＣＣＤが３相駆
動‐３層電極構造の場合にはコントロールゲート部が単
層電極構造となる。また、このコントロールゲート部
を、第２実施形態の場合のように、垂直ＣＣＤの最終転
送段の３相目の転送電極と４相目の転送電極との間に設
けることも可能である。
【０１３６】図３９は、本発明の第５実施形態に係る垂
直ＣＣＤの一例の配線パターン図である。上述した各実
施形態では、高速撮像モード時において、水平ＣＣＤへ
信号電荷を転送すべきライン以外のラインについても、
センサ部から垂直ＣＣＤへ信号電荷を読み出し、かつ高
速にて垂直転送して掃き捨てる構成を採っていたのに対
し、本実施形態では、水平ＣＣＤへ信号電荷を転送すべ
きライン以外のラインについては、センサ部から垂直Ｃ
ＣＤへ信号電荷を読み出さない構成を採っている。
直ＣＣＤの一例の配線パターン図である。上述した各実
施形態では、高速撮像モード時において、水平ＣＣＤへ
信号電荷を転送すべきライン以外のラインについても、
センサ部から垂直ＣＣＤへ信号電荷を読み出し、かつ高
速にて垂直転送して掃き捨てる構成を採っていたのに対
し、本実施形態では、水平ＣＣＤへ信号電荷を転送すべ
きライン以外のラインについては、センサ部から垂直Ｃ
ＣＤへ信号電荷を読み出さない構成を採っている。
【０１３７】以下、その具体的な構成について、図１お
よび図２に示す構成のＣＣＤ固体撮像装置に適用した場
合を例にとって説明する。なお、説明を簡略化するため
に、図３９には、垂直方向における中央の４画素分につ
いてのみ常時信号電荷の読み出しが可能で、その上下４
画素分ずつについては高速撮像モード時には信号電荷を
読み出さない場合を例にとって示してある。
よび図２に示す構成のＣＣＤ固体撮像装置に適用した場
合を例にとって説明する。なお、説明を簡略化するため
に、図３９には、垂直方向における中央の４画素分につ
いてのみ常時信号電荷の読み出しが可能で、その上下４
画素分ずつについては高速撮像モード時には信号電荷を
読み出さない場合を例にとって示してある。
【０１３８】本配線系において、高速撮像モード時に垂
直方向の特定の領域における信号電荷のみの読み出しを
実現するために、１相目の垂直転送クロックφＶ１およ
び３相目の垂直転送クロックφＶ３の配線に工夫が凝ら
されている。具体的には、１相目および３相目の垂直転
送クロックとしてそれぞれ２系統の垂直転送クロックφ
Ｖ１，φＶ１′およびφＶ３，φＶ３′が用意され、さ
らに垂直転送クロックを伝送するために計６本のバスラ
インＬ１〜Ｌ６が配線されている。
直方向の特定の領域における信号電荷のみの読み出しを
実現するために、１相目の垂直転送クロックφＶ１およ
び３相目の垂直転送クロックφＶ３の配線に工夫が凝ら
されている。具体的には、１相目および３相目の垂直転
送クロックとしてそれぞれ２系統の垂直転送クロックφ
Ｖ１，φＶ１′およびφＶ３，φＶ３′が用意され、さ
らに垂直転送クロックを伝送するために計６本のバスラ
インＬ１〜Ｌ６が配線されている。
【０１３９】そして、垂直転送クロックφＶ１を伝送す
るバスラインＬ１には高速撮像モード時に読み出しの対
象となる中央部以外の１相目の転送電極２４-1が１画素
おきに接続され、垂直転送クロックφＶ１′を伝送する
バスラインＬ２には高速撮像モード時に読み出しの対象
となる中央部の１相目の転送電極２４-1が１画素おきに
接続され、垂直転送クロックφＶ２を伝送するバスライ
ンＬ３には２相目の転送電極２４-2が１画素おきに接続
されている。
るバスラインＬ１には高速撮像モード時に読み出しの対
象となる中央部以外の１相目の転送電極２４-1が１画素
おきに接続され、垂直転送クロックφＶ１′を伝送する
バスラインＬ２には高速撮像モード時に読み出しの対象
となる中央部の１相目の転送電極２４-1が１画素おきに
接続され、垂直転送クロックφＶ２を伝送するバスライ
ンＬ３には２相目の転送電極２４-2が１画素おきに接続
されている。
【０１４０】また、垂直転送クロックφＶ３を伝送する
バスラインＬ４には高速撮像モード時に読み出しの対象
となる中央部以外の３相目の転送電極２４-3が１画素お
きに接続され、垂直転送クロックφＶ３′を伝送するバ
スラインＬ５には高速撮像モード時に読み出しの対象と
なる中央部の３相目の転送電極２４-3が１画素おきに接
続され、垂直転送クロックφＶ４を伝送するバスライン
Ｌ６には４相目の転送電極２４-4が１画素おきに接続さ
れている。
バスラインＬ４には高速撮像モード時に読み出しの対象
となる中央部以外の３相目の転送電極２４-3が１画素お
きに接続され、垂直転送クロックφＶ３′を伝送するバ
スラインＬ５には高速撮像モード時に読み出しの対象と
なる中央部の３相目の転送電極２４-3が１画素おきに接
続され、垂直転送クロックφＶ４を伝送するバスライン
Ｌ６には４相目の転送電極２４-4が１画素おきに接続さ
れている。
【０１４１】上記の構成において、通常撮像モード時に
は、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ１′，Ｖφ２，Ｖφ
３，Ｖφ３′，Ｖφ４が与えられる。これにより、セン
サ部１１の全てから読み出しゲート部１２を介して垂直
ＣＣＤ１３へ信号電荷が読み出される。一方、高速撮像
モード時には、垂直転送クロックＶφ１′，Ｖφ２，Ｖ
φ３′，Ｖφ４が与えられる。これにより、垂直方向の
中央部のセンサ部１１の読み出しゲート部１２にのみ読
み出しパルスＸＳＧが与えられ、それ以外のセンサ部１
１の読み出しゲート部１２には読み出しパルスＸＳＧが
与えられないので、中央部の４個のセンサ部１１からの
み信号電荷が垂直ＣＣＤ１３へ読み出される。
は、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ１′，Ｖφ２，Ｖφ
３，Ｖφ３′，Ｖφ４が与えられる。これにより、セン
サ部１１の全てから読み出しゲート部１２を介して垂直
ＣＣＤ１３へ信号電荷が読み出される。一方、高速撮像
モード時には、垂直転送クロックＶφ１′，Ｖφ２，Ｖ
φ３′，Ｖφ４が与えられる。これにより、垂直方向の
中央部のセンサ部１１の読み出しゲート部１２にのみ読
み出しパルスＸＳＧが与えられ、それ以外のセンサ部１
１の読み出しゲート部１２には読み出しパルスＸＳＧが
与えられないので、中央部の４個のセンサ部１１からの
み信号電荷が垂直ＣＣＤ１３へ読み出される。
【０１４２】ここで、図４において、ｎ＝１の場合、即
ち９倍速撮像モードの場合の動作の概略について説明す
る。垂直ブランキング期間において、垂直転送クロック
Ｖφ１′，Ｖφ２，Ｖφ３′，Ｖφ４を与えることで、
撮像エリア１４における垂直方向の中央部１／３の領域
のセンサ部１１の信号電荷のみを垂直ＣＣＤ１３へ読み
出す。続いて、この読み出した信号電荷を、フレームシ
フト動作により、撮像エリア１４の下側１／３の領域に
シフトする。
ち９倍速撮像モードの場合の動作の概略について説明す
る。垂直ブランキング期間において、垂直転送クロック
Ｖφ１′，Ｖφ２，Ｖφ３′，Ｖφ４を与えることで、
撮像エリア１４における垂直方向の中央部１／３の領域
のセンサ部１１の信号電荷のみを垂直ＣＣＤ１３へ読み
出す。続いて、この読み出した信号電荷を、フレームシ
フト動作により、撮像エリア１４の下側１／３の領域に
シフトする。
【０１４３】このフレームシフトが終了したら、引き続
いて垂直転送クロックＶφ１′，Ｖφ２，Ｖφ３′，Ｖ
φ４を与えることで、次のフィールドの中央部１／３の
領域のセンサ部１１の信号電荷のみを垂直ＣＣＤ１３へ
読み出す。次に、垂直ブランキング期間中の最終水平ブ
ランキング期間において、ラインシフト動作により、最
初に読み出した垂直方向の中央部１／３の領域の信号電
荷のうち、最初のラインの信号電荷を垂直ＣＣＤ１３か
ら水平ＣＣＤ１５へ転送する。
いて垂直転送クロックＶφ１′，Ｖφ２，Ｖφ３′，Ｖ
φ４を与えることで、次のフィールドの中央部１／３の
領域のセンサ部１１の信号電荷のみを垂直ＣＣＤ１３へ
読み出す。次に、垂直ブランキング期間中の最終水平ブ
ランキング期間において、ラインシフト動作により、最
初に読み出した垂直方向の中央部１／３の領域の信号電
荷のうち、最初のラインの信号電荷を垂直ＣＣＤ１３か
ら水平ＣＣＤ１５へ転送する。
【０１４４】このとき、撮像エリア１４の水平方向にお
ける両端側の信号電荷については、先述したように、コ
ントロールゲート部１６によって垂直ＣＣＤ１３から水
平ＣＣＤ１５への転送が阻止される。これにより、１ラ
イン分の信号電荷のうち、撮像エリア１４における水平
方向の中央部１／３の領域の信号電荷のみが垂直ＣＣＤ
１３から水平ＣＣＤ１５へ転送される。
ける両端側の信号電荷については、先述したように、コ
ントロールゲート部１６によって垂直ＣＣＤ１３から水
平ＣＣＤ１５への転送が阻止される。これにより、１ラ
イン分の信号電荷のうち、撮像エリア１４における水平
方向の中央部１／３の領域の信号電荷のみが垂直ＣＣＤ
１３から水平ＣＣＤ１５へ転送される。
【０１４５】続いて、この水平ＣＣＤ１５へ移された信
号電荷を、水平有効期間の前半において、撮像エリア１
４の左側のコントロールゲート部１６の下に水平転送す
る。このラインシフトおよび水平転送の各動作を、中間
水平ブランキング期間および水平有効期間において、先
に読み出した垂直方向の中央部１／３の領域の全ライン
について行う。これにより、２回目の読み出された信号
電荷が、撮像エリア１４の下側１／３の領域にシフトさ
れる。
号電荷を、水平有効期間の前半において、撮像エリア１
４の左側のコントロールゲート部１６の下に水平転送す
る。このラインシフトおよび水平転送の各動作を、中間
水平ブランキング期間および水平有効期間において、先
に読み出した垂直方向の中央部１／３の領域の全ライン
について行う。これにより、２回目の読み出された信号
電荷が、撮像エリア１４の下側１／３の領域にシフトさ
れる。
【０１４６】続いて、垂直有効期間中に設けられる垂直
ブランキング期間において、垂直転送クロックＶφ
１′，Ｖφ２，Ｖφ３′，Ｖφ４を与えることで、次の
フィールドの垂直方向の中央部１／３の領域のセンサ部
１１の信号電荷を垂直ＣＣＤ１３へ読み出す。そして、
水平ブランキング期間において、２回目に読み出した垂
直方向の中央部１／３の領域の信号電荷のうち、最初の
ラインの信号電荷を垂直ＣＣＤ１３から水平ＣＣＤ１５
へ転送する。以降、上述した一連の動作を繰り返して実
行する。
ブランキング期間において、垂直転送クロックＶφ
１′，Ｖφ２，Ｖφ３′，Ｖφ４を与えることで、次の
フィールドの垂直方向の中央部１／３の領域のセンサ部
１１の信号電荷を垂直ＣＣＤ１３へ読み出す。そして、
水平ブランキング期間において、２回目に読み出した垂
直方向の中央部１／３の領域の信号電荷のうち、最初の
ラインの信号電荷を垂直ＣＣＤ１３から水平ＣＣＤ１５
へ転送する。以降、上述した一連の動作を繰り返して実
行する。
【０１４７】上述したように、高速撮像モード時に、垂
直方向の一部の領域の信号電荷のみを読み出すようにし
たことにより、垂直ブランキング期間に高速にて垂直転
送して信号電荷を掃き捨てる動作を行う必要がなく、フ
レームシフト終了後引き続いて次のフィールドの信号電
荷の読み出しを行うことができ、しかもラインシフトに
よって水平ＣＣＤ１５に転送した信号電荷をコントロー
ルゲート部１６の下に水平転送し、引き続いてラインシ
フトを行うことができるため、高速垂直転送に起因する
時間的ロスが無く、高速撮像を実現できる。
直方向の一部の領域の信号電荷のみを読み出すようにし
たことにより、垂直ブランキング期間に高速にて垂直転
送して信号電荷を掃き捨てる動作を行う必要がなく、フ
レームシフト終了後引き続いて次のフィールドの信号電
荷の読み出しを行うことができ、しかもラインシフトに
よって水平ＣＣＤ１５に転送した信号電荷をコントロー
ルゲート部１６の下に水平転送し、引き続いてラインシ
フトを行うことができるため、高速垂直転送に起因する
時間的ロスが無く、高速撮像を実現できる。
【０１４８】なお、本実施形態では、図１に示す第１実
施形態のＣＣＤ固体撮像装置に適用した場合について説
明したが、図１９に示す第２実施形態のＣＣＤ固体撮像
装置やその変形例にも同様に適用可能である。また、垂
直方向の一部の領域の信号電荷のみを選択的に読み出す
という基本的な技術思想は、上述した如き高速撮像が可
能なＣＣＤ固体撮像装置への適用に限定されるものでは
ない。すなわち、撮像エリア１４の水平方向においては
制限を加えることなく、垂直方向の任意の領域の信号電
荷のみを選択的に読み出すようにしても良い。
施形態のＣＣＤ固体撮像装置に適用した場合について説
明したが、図１９に示す第２実施形態のＣＣＤ固体撮像
装置やその変形例にも同様に適用可能である。また、垂
直方向の一部の領域の信号電荷のみを選択的に読み出す
という基本的な技術思想は、上述した如き高速撮像が可
能なＣＣＤ固体撮像装置への適用に限定されるものでは
ない。すなわち、撮像エリア１４の水平方向においては
制限を加えることなく、垂直方向の任意の領域の信号電
荷のみを選択的に読み出すようにしても良い。
【０１４９】図４０は、本発明の第６実施形態を示す概
略構成図である。先に説明した各実施形態においては、
ＯＰＢ（オプティカルブラック）の構成については省略
したが、本実施形態ではこのＯＰＢの構成を特徴として
いる。ところで、このＯＰＢは、撮像信号の絶対レベル
を決めるために各ラインの信号ごとにその基準レベルと
して黒レベルを与えるための領域である。
略構成図である。先に説明した各実施形態においては、
ＯＰＢ（オプティカルブラック）の構成については省略
したが、本実施形態ではこのＯＰＢの構成を特徴として
いる。ところで、このＯＰＢは、撮像信号の絶対レベル
を決めるために各ラインの信号ごとにその基準レベルと
して黒レベルを与えるための領域である。
【０１５０】図４０において、行（垂直）方向および列
（水平）方向にマトリクス状に配列され、入射光をその
光量に応じた電荷量の信号電荷に変換して蓄積する複数
のセンサ部８１と、これらセンサ部８１の垂直列ごとに
設けられ、各センサ部８１から読み出しゲート部８２に
よって読み出された信号電荷を垂直転送する複数本の垂
直ＣＣＤ８３とによって撮像エリア８４が構成されてい
る。
（水平）方向にマトリクス状に配列され、入射光をその
光量に応じた電荷量の信号電荷に変換して蓄積する複数
のセンサ部８１と、これらセンサ部８１の垂直列ごとに
設けられ、各センサ部８１から読み出しゲート部８２に
よって読み出された信号電荷を垂直転送する複数本の垂
直ＣＣＤ８３とによって撮像エリア８４が構成されてい
る。
【０１５１】この撮像エリア８４において、センサ部８
１は例えばＰＮ接合のフォトダイオードからなってい
る。このセンサ部１１に蓄積された信号電荷は、読み出
しゲート部８２に読み出しパルスＸＳＧが印加されるこ
とにより垂直ＣＣＤ８３に読み出される。垂直ＣＣＤ８
３は、例えば４相の垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４に
よって転送駆動され、読み出された信号電荷を水平ブラ
ンキング期間の一部にて１走査線（１ライン）に相当す
る部分ずつ順に垂直方向に転送する。
１は例えばＰＮ接合のフォトダイオードからなってい
る。このセンサ部１１に蓄積された信号電荷は、読み出
しゲート部８２に読み出しパルスＸＳＧが印加されるこ
とにより垂直ＣＣＤ８３に読み出される。垂直ＣＣＤ８
３は、例えば４相の垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４に
よって転送駆動され、読み出された信号電荷を水平ブラ
ンキング期間の一部にて１走査線（１ライン）に相当す
る部分ずつ順に垂直方向に転送する。
【０１５２】撮像エリア８４の図面上の下側には、水平
ＣＣＤ８５が配されている。この水平ＣＣＤ８５には、
複数本の垂直ＣＣＤ８３から１ラインに相当する信号電
荷が順次転送される。水平ＣＣＤ８５は、例えば２相の
水平転送クロックＨφ１，Ｈφ２によって転送駆動さ
れ、複数本の垂直ＣＣＤ８３から移された１ライン分の
信号電荷を、水平ブランキング期間後の水平走査期間に
おいて順次水平方向に転送する。
ＣＣＤ８５が配されている。この水平ＣＣＤ８５には、
複数本の垂直ＣＣＤ８３から１ラインに相当する信号電
荷が順次転送される。水平ＣＣＤ８５は、例えば２相の
水平転送クロックＨφ１，Ｈφ２によって転送駆動さ
れ、複数本の垂直ＣＣＤ８３から移された１ライン分の
信号電荷を、水平ブランキング期間後の水平走査期間に
おいて順次水平方向に転送する。
【０１５３】また、複数本の垂直ＣＣＤ８３と水平ＣＣ
Ｄ８５との間には、転送制御部としてのコントロールゲ
ート部８６が設けられている。このコントロールゲート
部８６は、複数本の垂直ＣＣＤ８３から水平ＣＣＤ８５
への信号電荷の転送を水平方向の一部の領域、本例では
両端部の領域において選択的に禁止するために、撮像エ
リア８４における水平方向の両端部に設けられている。
Ｄ８５との間には、転送制御部としてのコントロールゲ
ート部８６が設けられている。このコントロールゲート
部８６は、複数本の垂直ＣＣＤ８３から水平ＣＣＤ８５
への信号電荷の転送を水平方向の一部の領域、本例では
両端部の領域において選択的に禁止するために、撮像エ
リア８４における水平方向の両端部に設けられている。
【０１５４】すなわち、コントロールゲート部８６は、
通常撮像モードでは、複数本の垂直ＣＣＤ８３から１ラ
イン分ずつ送り込まれる信号電荷をそのまま全て水平Ｃ
ＣＤ８５に転送する一方、高速撮像モードでは、複数本
の垂直ＣＣＤ８３から１ライン分ずつ送り込まれる信号
電荷のうち、水平方向の両端部の信号電荷については水
平ＣＣＤ８５への転送を禁止し、中央部の信号電荷のみ
を水平ＣＣＤ８５へ転送する。
通常撮像モードでは、複数本の垂直ＣＣＤ８３から１ラ
イン分ずつ送り込まれる信号電荷をそのまま全て水平Ｃ
ＣＤ８５に転送する一方、高速撮像モードでは、複数本
の垂直ＣＣＤ８３から１ライン分ずつ送り込まれる信号
電荷のうち、水平方向の両端部の信号電荷については水
平ＣＣＤ８５への転送を禁止し、中央部の信号電荷のみ
を水平ＣＣＤ８５へ転送する。
【０１５５】水平ＣＣＤ８５の転送先の端部には、例え
ばフローティング・ディフュージョン・アンプ構成の電
荷電圧変換部８７が設けられている。この電荷電圧変換
部８７は、水平ＣＣＤ８５によって水平転送されてきた
信号電荷を順次電圧信号に変換して出力する。この電圧
信号は、被写体からの光の入射量に応じたＣＣＤ出力信
号として導出される。
ばフローティング・ディフュージョン・アンプ構成の電
荷電圧変換部８７が設けられている。この電荷電圧変換
部８７は、水平ＣＣＤ８５によって水平転送されてきた
信号電荷を順次電圧信号に変換して出力する。この電圧
信号は、被写体からの光の入射量に応じたＣＣＤ出力信
号として導出される。
【０１５６】また、撮像エリア８４の例えば右側には、
撮像エリア８４と所定の間隔をもってＯＰＢ８８が配さ
れている。このＯＰＢ８８は、例えばＰＮ接合のフォト
ダイオードからなるセンサ部８９と、このセンサ部８９
から読み出された読み出しゲート部９０によって読み出
された電荷を垂直転送する垂直ＣＣＤ９１とが複数列分
（本例では、２列分）設けられ、全面がアルミニウム等
の遮光層（図示せず）によって光学的に遮光された構成
となっている。このＯＰＢ８８で得られる電荷は、図９
に基づく動作説明の際に説明したように、各ラインの信
号電荷の後ろに付加されて出力されることになる。
撮像エリア８４と所定の間隔をもってＯＰＢ８８が配さ
れている。このＯＰＢ８８は、例えばＰＮ接合のフォト
ダイオードからなるセンサ部８９と、このセンサ部８９
から読み出された読み出しゲート部９０によって読み出
された電荷を垂直転送する垂直ＣＣＤ９１とが複数列分
（本例では、２列分）設けられ、全面がアルミニウム等
の遮光層（図示せず）によって光学的に遮光された構成
となっている。このＯＰＢ８８で得られる電荷は、図９
に基づく動作説明の際に説明したように、各ラインの信
号電荷の後ろに付加されて出力されることになる。
【０１５７】撮像エリア８４とＯＰＢ８８との間の領域
には、撮像エリア８４の垂直ＣＣＤ８３およびＯＰＢ８
８の垂直ＣＣＤ９１に４相の垂直転送クロックＶφ１〜
Ｖφ４を供給するバスライン９２およびコントロールゲ
ート部８６にコントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄを供給する
信号ライン９３が配線されている。なお、撮像エリア８
４内の垂直ＣＣＤ８３に対しては、配線長が長くなるこ
とによるクロックの伝搬遅延を低減することを目的とし
て、撮像エリア８４の両側から垂直転送クロックＶφ１
〜Ｖφ４を供給するようにしている。
には、撮像エリア８４の垂直ＣＣＤ８３およびＯＰＢ８
８の垂直ＣＣＤ９１に４相の垂直転送クロックＶφ１〜
Ｖφ４を供給するバスライン９２およびコントロールゲ
ート部８６にコントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄを供給する
信号ライン９３が配線されている。なお、撮像エリア８
４内の垂直ＣＣＤ８３に対しては、配線長が長くなるこ
とによるクロックの伝搬遅延を低減することを目的とし
て、撮像エリア８４の両側から垂直転送クロックＶφ１
〜Ｖφ４を供給するようにしている。
【０１５８】このように、撮像エリア８４から所定の間
隔をもってＯＰＢ８８を配したことにより、その間の空
白領域を４相の垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４を供給
するバスライン９２およびコントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌ
ｄを供給する信号ライン９３の配線領域として使用で
き、しかもバスライン９２および信号ライン９３を、ア
ルミニウムによって撮像エリア８４およびＯＰＢ８８の
遮光層と同じ層として配線できることになる。なお、撮
像エリア８４とＯＰＢ８８の間の配線は、コントロール
電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄの信号線９３（第２，第３実施形態へ
の適用の場合は、ドレイン電圧Ｖ‐Ｄｒａｉｎの信号線
を含む）のみとし、垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４の
バスライン９２についてはＯＰＢ８８の外側に配線する
ようにしても良い。
隔をもってＯＰＢ８８を配したことにより、その間の空
白領域を４相の垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４を供給
するバスライン９２およびコントロール電圧Ｖ‐Ｈｏｌ
ｄを供給する信号ライン９３の配線領域として使用で
き、しかもバスライン９２および信号ライン９３を、ア
ルミニウムによって撮像エリア８４およびＯＰＢ８８の
遮光層と同じ層として配線できることになる。なお、撮
像エリア８４とＯＰＢ８８の間の配線は、コントロール
電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄの信号線９３（第２，第３実施形態へ
の適用の場合は、ドレイン電圧Ｖ‐Ｄｒａｉｎの信号線
を含む）のみとし、垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４の
バスライン９２についてはＯＰＢ８８の外側に配線する
ようにしても良い。
【０１５９】なお、本実施形態では、ＯＰＢ８８を撮像
エリア８４の右側に配し、ＯＰＢ８８の電荷を各ライン
の信号電荷の後ろに付加する構成としたが、ＯＰＢ８８
を撮像エリア８４の左側に配し、ＯＰＢ８８の電荷を各
ラインの信号電荷の前に付加する構成とすることも可能
である。このように、ＯＰＢ８８を撮像エリア８４の左
側に配した場合には、９倍速よりも低い高速撮像モード
のときに、撮像エリア８４とＯＰＢ８８との間の領域
（配線領域）の下側の水平ＣＣ８５の部分をバッファと
して使用することができるため、効率が良いという利点
がある。
エリア８４の右側に配し、ＯＰＢ８８の電荷を各ライン
の信号電荷の後ろに付加する構成としたが、ＯＰＢ８８
を撮像エリア８４の左側に配し、ＯＰＢ８８の電荷を各
ラインの信号電荷の前に付加する構成とすることも可能
である。このように、ＯＰＢ８８を撮像エリア８４の左
側に配した場合には、９倍速よりも低い高速撮像モード
のときに、撮像エリア８４とＯＰＢ８８との間の領域
（配線領域）の下側の水平ＣＣ８５の部分をバッファと
して使用することができるため、効率が良いという利点
がある。
【０１６０】また、撮像エリア８４から所定の間隔をも
ってＯＰＢ８８を配したことで、その間の領域を配線領
域として使用できるという効果を述べたが、配線領域と
して使用しなくても、次のような効果も得られる。すな
わち、ＯＰＢ８８の全面が遮光層によって遮光されてい
ると言っても、ＯＰＢ８８を撮像エリア８４に隣接して
形成した場合には、撮像エリア８４側からの斜め入射な
どによる光の漏れ込みは避けられず、撮像エリア８４側
の数画素分の電荷についてはＯＰＢ８８の電荷として使
用できない。これに対し、撮像エリア８４から所定の間
隔をもってＯＰＢ８８を配することで、撮像エリア８４
側からの光の漏れ込みがなくなるので、ＯＰＢ８８の全
画素の電荷をＯＰＢ８８の電荷として使用できることに
なる。
ってＯＰＢ８８を配したことで、その間の領域を配線領
域として使用できるという効果を述べたが、配線領域と
して使用しなくても、次のような効果も得られる。すな
わち、ＯＰＢ８８の全面が遮光層によって遮光されてい
ると言っても、ＯＰＢ８８を撮像エリア８４に隣接して
形成した場合には、撮像エリア８４側からの斜め入射な
どによる光の漏れ込みは避けられず、撮像エリア８４側
の数画素分の電荷についてはＯＰＢ８８の電荷として使
用できない。これに対し、撮像エリア８４から所定の間
隔をもってＯＰＢ８８を配することで、撮像エリア８４
側からの光の漏れ込みがなくなるので、ＯＰＢ８８の全
画素の電荷をＯＰＢ８８の電荷として使用できることに
なる。
【０１６１】図４１は、本発明に係るカメラの概略構成
図である。図４１において、被写体からの光は、レンズ
９４等の光学系によってＣＣＤ固体撮像装置９５の撮像
エリアに導かれる。このＣＣＤ固体撮像装置９５とし
て、第１〜第６実施形態又はその変形例に係るＣＣＤ固
体撮像装置が用いられる。このＣＣＤ固体撮像装置９５
における信号電荷の読み出し、垂直転送、水平転送、通
常撮像／高速撮像のモード切り替え、高速撮像時の垂直
ＣＣＤから水平ＣＣＤへの信号電荷の転送阻止などの各
種の駆動制御は、駆動回路９６によって行われる。ＣＣ
Ｄ固体撮像装置９５の撮像出力は、信号処理回路９７で
各種の信号処理が施される。
図である。図４１において、被写体からの光は、レンズ
９４等の光学系によってＣＣＤ固体撮像装置９５の撮像
エリアに導かれる。このＣＣＤ固体撮像装置９５とし
て、第１〜第６実施形態又はその変形例に係るＣＣＤ固
体撮像装置が用いられる。このＣＣＤ固体撮像装置９５
における信号電荷の読み出し、垂直転送、水平転送、通
常撮像／高速撮像のモード切り替え、高速撮像時の垂直
ＣＣＤから水平ＣＣＤへの信号電荷の転送阻止などの各
種の駆動制御は、駆動回路９６によって行われる。ＣＣ
Ｄ固体撮像装置９５の撮像出力は、信号処理回路９７で
各種の信号処理が施される。
【０１６２】このように、本発明によるＣＣＤ固体撮像
装置、特に第１〜第５実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装
置を撮像デバイスとして用いることにより、高速撮像時
に、画面中心（光学中心）を基準とした撮像が可能とな
るため、使い勝手が良く、特に光学ズーム時でも中心ず
れを生じることがない。しかも、ＣＣＤ固体撮像装置の
消費電力が少ないため、バッテリ駆動に有用となる。
装置、特に第１〜第５実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装
置を撮像デバイスとして用いることにより、高速撮像時
に、画面中心（光学中心）を基準とした撮像が可能とな
るため、使い勝手が良く、特に光学ズーム時でも中心ず
れを生じることがない。しかも、ＣＣＤ固体撮像装置の
消費電力が少ないため、バッテリ駆動に有用となる。
【０１６３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による固体
撮像装置によれば、垂直転送部から水平転送部への信号
電荷の転送を撮像エリアにおける水平方向の一部の領域
において選択的に禁止可能な転送制御部を設けたことに
より、水平方向の特定の領域の信号電荷のみを読み出す
ことができるので、駆動周波数を上げなくても、高速撮
像が可能となる。また、駆動周波数を上げなくて済むこ
とで、消費電力の点で有利である。しかも、コントロー
ル電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄを与える端子を追加するだけて所期
の目的を達成できるため、構造が簡単である。
撮像装置によれば、垂直転送部から水平転送部への信号
電荷の転送を撮像エリアにおける水平方向の一部の領域
において選択的に禁止可能な転送制御部を設けたことに
より、水平方向の特定の領域の信号電荷のみを読み出す
ことができるので、駆動周波数を上げなくても、高速撮
像が可能となる。また、駆動周波数を上げなくて済むこ
とで、消費電力の点で有利である。しかも、コントロー
ル電圧Ｖ‐Ｈｏｌｄを与える端子を追加するだけて所期
の目的を達成できるため、構造が簡単である。
【０１６４】本発明による他の固体撮像装置によれば、
垂直方向の一部の領域の信号電荷のみを選択的に読み出
し可能な構成としたことにより、垂直方向の特定の領域
の信号電荷のみを読み出すことができるので、垂直方向
の他の領域の信号電荷について、高速にて垂直転送して
掃き捨てる処理が不要となり、高速撮像において時間的
なロスをなくすことができる。
垂直方向の一部の領域の信号電荷のみを選択的に読み出
し可能な構成としたことにより、垂直方向の特定の領域
の信号電荷のみを読み出すことができるので、垂直方向
の他の領域の信号電荷について、高速にて垂直転送して
掃き捨てる処理が不要となり、高速撮像において時間的
なロスをなくすことができる。
【０１６５】本発明によるさらに他の固体撮像装置によ
れば、撮像エリアに対してオプティカルブラックエリア
を所定の間隔をもって配したことにより、両者の間には
空白領域が介在するので、オプティカルブラックエリア
の周縁部のセンサ部に対して斜め入射などによって光が
漏れ込むことがなくなるとともに、この空白領域を配線
領域として使用できることになる。
れば、撮像エリアに対してオプティカルブラックエリア
を所定の間隔をもって配したことにより、両者の間には
空白領域が介在するので、オプティカルブラックエリア
の周縁部のセンサ部に対して斜め入射などによって光が
漏れ込むことがなくなるとともに、この空白領域を配線
領域として使用できることになる。
【図１】本発明の第１実施形態を示す概略構成図であ
る。
る。
【図２】第１実施形態に係るコントロールゲート部の平
面パターン図である。
面パターン図である。
【図３】図２のＡ‐Ａ′矢視の断面構造図である。
【図４】コントロールゲート部の配置領域を示す図であ
る。
る。
【図５】第１実施形態に係る通常動作時のタイミングチ
ャート（その１）である。
ャート（その１）である。
【図６】第１実施形態に係る通常動作時のタイミングチ
ャート（その２）である。
ャート（その２）である。
【図７】第１実施形態に係る通常動作時のポテンシャル
図である。
図である。
【図８】第１実施形態に係る９倍速撮像時のタイミング
チャート（その１）である。
チャート（その１）である。
【図９】第１実施形態に係る９倍速撮像時の動作説明図
である。
である。
【図１０】第１実施形態に係る９倍速撮像時のタイミン
グチャート（その２）である。
グチャート（その２）である。
【図１１】第１実施形態に係る９倍速撮像時のポテンシ
ャル図である。
ャル図である。
【図１２】４倍速撮像が適用された場合の概略構成図で
ある。
ある。
【図１３】４倍速撮像時の動作説明図である。
【図１４】４倍速撮像時の出力波形図である。
【図１５】第１実施形態の変形例を示す平面パターン図
である。
である。
【図１６】コントロールゲート部の他の例を示す断面構
造図である。
造図である。
【図１７】第１実施形態の変形例における通常動作時の
ポテンシャル図である。
ポテンシャル図である。
【図１８】第１実施形態の変形例における９倍速撮像時
のタイミングチャートである。
のタイミングチャートである。
【図１９】本発明の第２実施形態を示す概略構成図であ
る。
る。
【図２０】第２実施形態に係るコントロールゲート部の
平面パターン図である。
平面パターン図である。
【図２１】図１７のＢ‐Ｂ′矢視の断面構造図である。
【図２２】第２実施形態の動作説明のためのタイミング
チャートである。
チャートである。
【図２３】本発明の第３実施形態に係る要部の平面パタ
ーン図である。
ーン図である。
【図２４】第３実施形態に係る要部の断面構造図であ
り、（Ａ）は図２３のＡ‐Ａ′線断面、（Ｂ）は図２３
のＢ‐Ｂ′線断面をそれぞれ示している。
り、（Ａ）は図２３のＡ‐Ａ′線断面、（Ｂ）は図２３
のＢ‐Ｂ′線断面をそれぞれ示している。
【図２５】第３実施形態に係る高速撮像時のタイミング
チャートである。
チャートである。
【図２６】第３実施形態に係る高速撮像時のポテンシャ
ル図である。
ル図である。
【図２７】第３実施形態に係る通常撮像時のタイミング
チャートである。
チャートである。
【図２８】第３実施形態に係る通常撮像時のポテンシャ
ル図である。
ル図である。
【図２９】本発明の第３実施形態の変形例に係る要部の
平面パターン図である。
平面パターン図である。
【図３０】本発明の第４実施形態に係る要部の平面パタ
ーン図である。
ーン図である。
【図３１】第４実施形態に係る要部の断面構造図であ
り、（Ａ）は図３０のＡ‐Ａ′線断面、（Ｂ）は図３０
のＢ‐Ｂ′線断面をそれぞれ示している。
り、（Ａ）は図３０のＡ‐Ａ′線断面、（Ｂ）は図３０
のＢ‐Ｂ′線断面をそれぞれ示している。
【図３２】第４実施形態に係る高速撮像時のタイミング
チャートである。
チャートである。
【図３３】第４実施形態に係る高速撮像時のポテンシャ
ル図である。
ル図である。
【図３４】第４実施形態に係る通常撮像時のタイミング
チャートである。
チャートである。
【図３５】第４実施形態に係る通常撮像時のポテンシャ
ル図である。
ル図である。
【図３６】本発明の第４実施形態の変形例に係る要部の
平面パターン図である。
平面パターン図である。
【図３７】第４実施形態の変形例に係る要部の断面構造
図であり、（Ａ）は図３６のＡ‐Ａ′線断面、（Ｂ）は
図３６のＢ‐Ｂ′線断面をそれぞれ示している。
図であり、（Ａ）は図３６のＡ‐Ａ′線断面、（Ｂ）は
図３６のＢ‐Ｂ′線断面をそれぞれ示している。
【図３８】本発明の第４実施形態の他の変形例に係る要
部の平面パターン図である。
部の平面パターン図である。
【図３９】本発明の第５実施形態に係る配線パターン図
である。
である。
【図４０】本発明の第６実施形態を示す概略構成図であ
る。
る。
【図４１】本発明に係るカメラの概略構成図である。
【図４２】従来例の課題を説明する図である。
１１，５１，８１ センサ部 １２，５２，８２ 読
み出しゲート部 １３，５３，８３ 垂直ＣＣＤ １４，５４，８４
撮像エリア １５，５５，８５ 水平ＣＣＤ １６，５６，８６
コントロールゲート部 ４１ オーバーフローコントロールゲート部 ４２ オーバーフロードレイン部 ５８，５８′，５８″ 電荷阻止部 ５９，５９′，
５９″ 電荷排出部
み出しゲート部 １３，５３，８３ 垂直ＣＣＤ １４，５４，８４
撮像エリア １５，５５，８５ 水平ＣＣＤ １６，５６，８６
コントロールゲート部 ４１ オーバーフローコントロールゲート部 ４２ オーバーフロードレイン部 ５８，５８′，５８″ 電荷阻止部 ５９，５９′，
５９″ 電荷排出部
Claims (27)
- 【請求項１】 行列状に配列されて光電変換を行う複数
のセンサ部と、 前記複数のセンサ部で光電変換された信号電荷を読み出
す読み出し部と、 前記読み出し部によって前記センサ部から読み出された
信号電荷を垂直転送する垂直転送部と、 前記垂直転送部から移された信号電荷を水平転送する水
平転送部と、 前記垂直転送部から前記水平転送部への信号電荷の転送
を水平方向の一部の領域において選択的に禁止可能な転
送制御部とを備えたことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 前記転送制御部によって禁止可能な領域
は、水平方向の両端部の領域であることを特徴とする請
求項１記載の固体撮像装置。 - 【請求項３】 前記転送制御部によって禁止可能な領域
は、水平方向の全領域の１／２以上であることを特徴と
する請求項２記載の固体撮像装置。 - 【請求項４】 前記転送制御部によって禁止可能な領域
は、水平方向の全領域の２／３以上であることを特徴と
する請求項３記載の固体撮像装置。 - 【請求項５】 前記転送制御部は、前記垂直転送部から
前記水平転送部への信号電荷の転送を選択的に阻止可能
な転送阻止部からなることを特徴とする請求項１記載の
固体撮像装置。 - 【請求項６】 前記転送制御部は、前記転送阻止部によ
って転送阻止されて転送チャネルから溢れた信号電荷を
隣接する転送チャネルに流し込む電荷案内部を有するこ
とを特徴とする請求項５記載の固体撮像装置。 - 【請求項７】 前記転送制御部は、前記垂直転送部から
前記水平転送部への信号電荷の転送を選択的に阻止可能
な転送阻止部と、前記転送阻止部によって阻止された信
号電荷を捨てる電荷排出部とからなることを特徴とする
請求項１記載の固体撮像装置。 - 【請求項８】 前記電荷排出部は、撮像エリアの横に形
成されたドレイン部と、前記転送阻止部によって阻止さ
れた信号電荷を前記ドレイン部に導く電荷案内部とから
なることを特徴とする請求項７記載の固体撮像装置。 - 【請求項９】 前記電荷案内部は、前記水平転送部を駆
動する水平転送クロックによって制御される掃き出し電
極を有することを特徴とする請求項８記載の固体撮像装
置。 - 【請求項１０】 前記掃き出し電極は、前記垂直転送部
の最終段のゲート電極を超えて前記水平転送部のトラン
スファ部の電極と一体に形成されていることを特徴とす
る請求項９記載の固体撮像装置。 - 【請求項１１】 前記掃き出し電極は、前記垂直転送部
の最終段のゲート電極を超えて前記水平転送部のストレ
ージ部の電極と一体に形成されていることを特徴とする
請求項９記載の固体撮像装置。 - 【請求項１２】 前記電荷排出部は、前記垂直転送部の
隣接する転送チャネル間に形成されたドレイン部と、前
記転送阻止部によって阻止された信号電荷を前記ドレイ
ン部に導く電荷案内部とからなることを特徴とする請求
項７記載の固体撮像装置。 - 【請求項１３】 前記ドレイン部は基板からなることを
特徴とする請求項１２記載の固体撮像装置。 - 【請求項１４】 前記ドレイン部は、電源あるいは基板
に接続されたコンタクト部からな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１５】 前記電荷案内部は、前記水平転送部を
駆動する水平転送クロックによって制御される掃き出し
電極を有す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】 前記掃き出し電極は、前記垂直転送部
の最終段のゲート電極を超えて前記水平転送部のトラン
スファ部の電極と一体に形成されていることを特徴とす
る請求項１５記載の固体撮像装置。 - 【請求項１７】 前記掃き出し電極は、前記垂直転送部
の最終段のゲート電極を超えて前記水平転送部のストレ
ージ部の電極と一体に形成されていることを特徴とする
請求項１５記載の固体撮像装置。 - 【請求項１８】 前記転送制御部は、撮像エリア内の前
記垂直転送部の最終段と前記水平転送部との間において
前記垂直転送部から転送される信号電荷を選択的に掃き
捨て可能な電荷排出部からなることを特徴とする請求項
１記載の固体撮像装置。 - 【請求項１９】 行列状に配列されて光電変換を行う複
数のセンサ部と、 前記複数のセンサ部で光電変換された信号電荷を読み出
すとともに、垂直方向の一部の領域の信号電荷のみを選
択的に読み出すことが可能な読み出し部と、 前記読み出し部によって前記センサ部から読み出された
信号電荷を垂直転送する垂直転送部と、 前記垂直転送部から移された信号電荷を水平転送する水
平転送部とを備えたことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２０】 請求項１９記載の固体撮像装置におい
てさらに、 前記垂直転送部から前記水平転送部への信号電荷の転送
を水平方向の領域の一部において選択的に禁止可能な転
送制御部を備えたことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２１】 行列状に配列されて光電変換を行う複
数のセンサ部およびこれらセンサ部から読み出された信
号電荷を垂直転送する垂直転送部を有する撮像エリア
と、 光学的に遮光された複数のセンサ部およびこれらセンサ
部から読み出された電荷を垂直転送する垂直転送部を有
し、前記撮像エリアから所定の間隔をもって配されたオ
プティカルブラックエリアとを備えたことを特徴とする
固体撮像装置。 - 【請求項２２】 前記撮像エリアと前記オプティカルブ
ラックエリアとの間に、前記垂直転送部に対して垂直転
送クロックを供給するバスラインが配線されていること
を特徴とする請求項２１記載の固体撮像装置。 - 【請求項２３】 請求項２１記載の固体撮像装置におい
てさらに、 前記垂直転送部から前記水平転送部への信号電荷の転送
を水平方向の領域の一部において選択的に禁止可能な転
送制御部を備えたことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２４】 前記撮像エリアと前記オプティカルブ
ラックエリアとの間に、前記転送制御部に対して制御信
号を供給する信号ラインが配線されていることを特徴と
する請求項２３記載の固体撮像装置。 - 【請求項２５】 前記撮像エリアと前記オプティカルブ
ラックエリアとの間にさらに、前記垂直転送部に対して
垂直転送クロックを供給するバスラインが配線されてい
ることを特徴とする請求項２４記載の固体撮像装置。 - 【請求項２６】 前記オプティカルブラックエリアは、
前記撮像エリアに対して水平転送方向の前側に配されて
いることを特徴とする請求項２３記載の固体撮像装置。 - 【請求項２７】 行列状に配列されて光電変換を行う複
数のセンサ部と、前記センサ部から読み出された信号電
荷を垂直転送する垂直転送部と、前記垂直転送部から移
された信号電荷を水平転送する水平転送部と、前記垂直
転送部から前記水平転送部への信号電荷の転送を水平方
向の一部の領域において選択的に禁止可能な転送制御部
とを有する固体撮像装置と、 前記固体撮像装置の撮像エリアに対して入射光を導く光
学系とを備えたことを特徴とするカメラ。
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