(57)【要約】【課題】ＶＣＣＤ部での信号電荷の転送を、信号電荷の取り残しによる画質劣化を招くことなく高速化して、ＣＣＤの転送効率を向上させ、縦線等の画像不良を低減する。【解決手段】信号読出しした信号電荷を転送するＶＣＣＤ転送パケットＴＰａの後方に、任意の間隔で、該ＶＣＣＤ転送パケットによる信号電荷の転送の際に取り残された取り残し電荷を回収するＶＣＣＤ回収パケットＴＢａを発生させ、信号電荷を転送する先のＶＣＣＤ転送パケットから信号電荷の取り残しがあった場合、これを後方のＶＣＣＤ回収パケットで回収して、ＨＣＣＤ部１ｂで、元のＶＣＣＤ転送パケットに格納されている信号電荷と合流させる。【選択図】図１
2010193114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光の光電変換により信号電荷を生成する複数の受光画素と、
該各受光画素から読み出された信号電荷を格納する電荷転送パケットを生成し、該電荷転送パケットの移動により該信号電荷を転送する電荷転送部と、
該電荷転送部を駆動制御する駆動制御部とを備え、
該駆動制御部は、
該電荷転送部にて、該電荷転送パケットに続いて移動し、該電荷転送パケットによる信号電荷の転送の際に取り残された取り残し電荷を回収する、少なくとも１以上の電荷回収パケットが発生し、決められたタイミングで、該電荷転送パケットに格納されている信号電荷と、該電荷回収パケットにより回収された信号電荷とが合流するよう、該電荷転送部を駆動制御する固体撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像装置において、
前記複数の受光画素は行列状に配列されており、
前記電荷転送部は、
前記各受光画素列に対応して設けられ、対応する受光画素列の受光画素から読み出された信号電荷を該電荷転送パケットに格納して垂直方向に転送する垂直電荷転送部と、
該垂直電荷転送部から転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部とを備え、
前記駆動制御部は、
該垂直電荷転送部にて、該電荷転送パケットに続いて移動し、該電荷転送パケットによる信号電荷の転送の際に取り残された取り残し電荷を回収する、少なくとも１以上の電荷回収パケットが発生するよう、該垂直電荷転送部を駆動制御する固体撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の固体撮像装置において、
前記駆動制御部は、
該垂直電荷転送部にて生成された電荷転送パケットに格納されている信号電荷と、その後続の電荷回収パケットにより回収された取り残し電荷とが、前記水平電荷転送部にて合流するよう、該垂直電荷転送部を駆動制御する固体撮像装置。
【請求項４】
請求項２に記載の固体撮像装置において、
前記駆動制御部は、
該垂直電荷転送部にて生成された電荷転送パケットに格納されている信号電荷と、その後続の電荷回収パケットにより回収された取り残し電荷とが、該垂直電荷転送部にて合流するよう、該垂直電荷転送部を駆動制御する固体撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の固体撮像装置において、
前記駆動制御部は、
前記垂直電荷転送部の駆動制御により、前記電荷転送パケットに続く前記電荷回収パケットが該電荷転送パケットに追いつくよう、一定期間の間、該電荷転送パケットと該電荷回収パケットとの相対移動速度を特定の速度に保持する固体撮像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の固体撮像装置において、
前記駆動制御部は、
前記垂直電荷転送部の駆動制御により、前記電荷転送パケットに続く前記電荷回収パケットが該電荷転送パケットに追いつくよう、一定期間の間、該電荷転送パケットの移動を停止させる固体撮像装置。
【請求項７】
請求項５に記載の固体撮像装置において、
前記駆動制御部は、
前記垂直電荷転送部の駆動制御により、前記電荷転送パケットに続く前記電荷回収パケットが該電荷転送パケットに追いつくよう、一定期間の間、該電荷回収パケットの移動速度を該電荷転送パケットの移動速度より大きな速度に保持する固体撮像装置。
【請求項８】
請求項２に記載の固体撮像装置において、
前記電荷転送部は、
前記垂直電荷転送部と前記水平電荷転送部との間に設けられ、該垂直電荷転送部から転送されてきた信号電荷を一時的に蓄積する電荷転送バッファ部を備え、
前記駆動制御部は、
該垂直電荷転送部にて生成された電荷転送パケットに格納されている信号電荷と、その後続の電荷回収パケットにより回収された取り残し電荷とが、該電荷転送バッファ部にて合流するよう、該電荷転送部を駆動制御する固体撮像装置。
【請求項９】
請求項２に記載の固体撮像装置において、
前記電荷転送部は、
前記受光画素の信号電荷を垂直方向に転送する１回の垂直転送動作と、該受光画素の信号電荷を水平方向に転送する１回の水平転送動作とを１回の読み出し動作として、該読み出し動作を６回以上行って、全受光画素の信号電荷を読み出す６フィールド読み出し動作を行うものであり、
該電荷転送部を構成する垂直電荷転送部は、
各受光画素に対して２つの転送ゲート電極を割当て、隣接する６つの受光画素に対応する１２個の転送ゲート電極を１垂直転送周期として、該１垂直転送周期内に前記電荷転送パケットとその後続の電荷回収パケットとを生成するよう構成されている固体撮像装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の固体撮像装置において、
前記駆動制御部は、
前記垂直電荷転送部にて生成された電荷転送パケットに格納されている信号電荷と、その後続の電荷回収パケットにより回収された取り残し電荷とが、該垂直電荷転送部にて、最後の１垂直転送周期内で合流するよう、該垂直電荷転送部を駆動制御する固体撮像装置。
【請求項１１】
請求項２に記載の固体撮像装置において、
前記水平転送部から転送されてきた信号電荷を、電圧信号である画素信号に変換して出力する出力部を備え、
前記駆動制御部は、該出力部から出力される画素信号に基づいて、前記垂直電荷転送部の動作モードが、前記受光画素で生成される信号電荷の量が多いときに、前記受光画素から読み出された信号電荷を転送する電荷転送パケットのみを発生する第１転送モードとなり、該受光画素で生成される信号電荷の量が少ないときに、該電荷転送パケットとともに、前記取り残し電荷を回収する電荷回収パケットを発生する第２の転送モードとなるよう、該垂直電荷転送部を制御する固体撮像装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の固体撮像装置において、
前記受光画素で生成される信号電荷の量を調整する信号電荷調整部を備えた固体撮像装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の固体撮像装置において、
前記受光画素は、半導体基板の表面に形成され、入射光を光電変換するフォトダイオードを含み、
前記信号電荷調整部は、該半導体基板の裏面側に形成され、該各フォトダイオードで生成された信号電荷を引き抜くためのオーバーフロードレイン部を有し、
前記駆動制御部は、該オーバーフロードレイン部に印加する制御電圧を、前記該出力部から出力される画素信号に基づいて調整する固体撮像装置。
【請求項１４】
請求項２に記載の固体撮像装置において、
前記駆動制御部は、
該垂直電荷転送部にて、該電荷転送パケットの後方に続いて移動し、該電荷転送パケットによる信号電荷の転送の際に取り残された取り残し電荷を回収する、隣接した２つの電荷回収パケットが発生するよう、該垂直電荷転送部を駆動制御する固体撮像装置。
【請求項１５】
入射光の光電変換により信号電荷を生成する複数の受光画素と、各受光画素から読み出された信号電荷を格納する電荷転送パケットを生成し、該電荷転送パケットの移動により該信号電荷を転送する電荷転送部とを備えた固体撮像装置を駆動する方法であって、
該電荷転送部にて、該電荷転送パケットの後方に続いて移動し、該電荷転送パケットによる信号電荷の転送の際に取り残された取り残し電荷を回収する、少なくとも１以上の電荷回収パケットが発生し、決められたタイミングで、該電荷転送パケットに格納されている信号電荷と、該電荷回収パケットに格納されている信号電荷とが合流するよう、該電荷転送部を駆動する固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１６】
被写体の撮像を行う撮像部を備えた電子情報機器であって、
該撮像部は、請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載の固体撮像装置である電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置およびその駆動方法、並びに電子情報機器に関し、特に、高いＶＣＣＤ転送効率を有する固体撮像装置、固体撮像装置におけるＶＣＣＤ転送効率を向上させる駆動方法、およびこのような固体撮像装置を用いた、ディジタルスチルカメラ（Digital Still Camera：ＤＳＣ）などの電子情報機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な高画素ＤＳＣカメラには、固体撮像装置としてインターレース方式ＣＣＤイメージセンサ（以下、ＣＣＤ素子ともいう。）が使われている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
近年では、カメラの高解像度化や小型化の要望がさらに進んでおり、これに応えるために、ＣＣＤ素子自体の高画素化と単位画素セルの縮小化が進んできた。
【０００４】
このような高画素化と単位画素セルの縮小化を実現させるために、ＣＣＤ素子の面積をより有効に利用できるような面積効率の高い素子設計と駆動方法が求められるようになり、このような要求に応えて、電荷転送を多数フィールド駆動により行うＣＣＤイメージセンサが開発されてきている。
【０００５】
つまり、ＣＣＤ素子では、その表面領域のほとんどが、受光部（フォトダイオード部）と垂直電荷転送部（ＶＣＣＤ部）とで占有されており、ＣＣＤ素子の表面領域でこれらの占める部分を効率よく配分することがより高効率の素子設計を実現可能とする。
【０００６】
ＤＳＣ用ＣＣＤイメージセンサについては、その開発当初は、画素数も少なく、単位セル面積も大きかったため、２フィールド読み出し方式が主流であった。
【０００７】
この２フィールド読み出し方式のＣＣＤイメージセンサでは、ＶＣＣＤ部の１つの電荷格納領域、つまり信号電荷を転送する電荷転送パケットは、受光画素の２画素分にわたって隣接する転送ゲート電極（以下、単に転送ゲートともいう。）を用いて形成される。この場合、２つの受光画素の信号電荷は、受光画素からＶＣＣＤ部への信号電荷の読み出しとＶＣＣＤ部での信号電荷の転送とをそれぞれ１サイクルの素子動作として、この素子動作を２回行うことで読み出される。つまり、この２サイクルの素子動作により１画面分の全ての受光画素の信号電荷が画素信号として読み出されることになる。
【０００８】
その後、カメラの小形化や高画素化に伴い単位セル面積の縮小化が必要になってくると、ＣＣＤ素子の感度性能を保持するために、受光画素領域（つまりフォトダイオードの占める領域）はなるべく大きな面積を確保して、転送領域（ＶＣＣＤ部の占める領域）をなるべく細く設定する必要が生じてきた。
【０００９】
しかしながら、単純にＶＣＣＤ部の幅を細くした場合には、ＶＣＣＤ部で取り扱う電荷量が減少してしまうため、カメラ性能として飽和出力レベルの低下、つまりダイナミックレンジの低下が発生するという問題があった。
【００１０】
このような問題に対する対応策として、ＶＣＣＤ部の長さ方向に割当てられているサイズ、つまりＶＣＣＤ部の長さ方向のスペースを有効活用する方法が考えられている。
【００１１】
言い換えると、前述の２フィールド読み出し方式に代えて、ＶＣＣＤ部の長さ方向のスペースを有効に利用できる３フィールド読み出し方式と呼ばれる方式が用いられるようになってきている。
【００１２】
この３フィールド読み出し方式では、ＶＣＣＤ部の１つの電荷格納部（電荷転送パケット）は、受光画素の３画素分にわたって隣接するゲートを用いて形成される。この場合、隣接する３つの受光画素の画素信号は、３回の素子動作に分けて読み出される。
【００１３】
同様に、さらなる高画素化、単位セルの縮小化が進むにつれて、ＤＳＣ用ＣＣＤイメージセンサの駆動方式は、４フィールド読み出し方式、５フィールド読み出し方式、６フィールド読み出し方式へと移行してきている（例えば、特許文献２、３）。
【００１４】
図１４は、従来の６フィールド読み出し方式のＣＣＤ素子（固体撮像装置）を説明する図である。
【００１５】
図１４に示すＣＣＤ素子２０の撮像領域２０ａには、被写体からの入射光を光電変換する受光画素を配列してなる受光画素列５０ａ〜５０ｄと、該受光画素から読み出した信号電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部（ＶＣＣＤ部）５００ａ〜５００ｄとが交互に配置されている。
【００１６】
ここで、各受光画素列５０ａ〜５０ｄは、撮像画面の垂直方向に沿って一列に配列された受光画素ＰＤ１〜ＰＤ１２からなり、各ＶＣＣＤ部５００ａ〜５００ｄは、対応する受光画素列の受光画素ＰＤ１〜ＰＤ１２から信号電荷を読み出して垂直方向に転送する転送ゲート電極（垂直転送ゲート）を有している。これらの垂直転送ゲートは、受光画素から読み出した信号電荷を垂直方向に転送する電荷転送パケットを形成するものである。
【００１７】
また、上記撮像領域２０ａの一端側には、各ＶＣＣＤ部５００ａ〜５００ｄから転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部（ＨＣＣＤ部）２０ｂが配置されている。
【００１８】
具体的には、上記各受光画素列５０ａ〜５０ｄの受光画素ＰＤ１〜ＰＤ１２は、フォトダイオードにより構成され、受光画素列５０ａにおける受光画素ＰＤ１、ＰＤ３、ＰＤ５、ＰＤ７、ＰＤ９、ＰＤ１１には、それぞれが、Ｇ（グリーン）画素を構成するようその上に緑色カラーフィルタが配置されている。また、受光画素列５０ａにおける受光画素ＰＤ２、ＰＤ４、ＰＤ６、ＰＤ８、ＰＤ１０、ＰＤ１２には、それぞれが、Ｂ（ブルー）画素を構成するようその上に青色カラーフィルタが配置されている。
【００１９】
また、受光画素列５０ｂにおける受光画素ＰＤ１、ＰＤ３、ＰＤ５、ＰＤ７、ＰＤ９、ＰＤ１１には、それぞれが、Ｒ（レッド）画素を構成するようその上に赤色カラーフィルタが配置されている。また、受光画素列５０ｂにおける受光画素ＰＤ２、ＰＤ４、ＰＤ６、ＰＤ８、ＰＤ１０、ＰＤ１２には、それぞれが、Ｇ（グリーン）画素を構成するようその上に緑色カラーフィルタが配置されている。
【００２０】
なお、図１４に示す受光画素列５０ｃにおけるカラーフィルタの配置は、上記受光画素列５０ａにおけるものと同一であり、図１４に示す受光画素列５０ｄにおけるカラーフィルタの配置は、上記受光画素列５０ｂにおけるものと同一である。
【００２１】
また、図１５は、上記撮像領域２０ａの受光画素列に対応するＶＣＣＤ部での転送ゲートの配列を説明する図であり、この転送ゲートの配列とともに、ＶＣＣＤ部５００ａにて電荷転送パケットにより信号電荷が転送される様子を示している。
【００２２】
ここでは、受光画素列５０ａの各受光画素ＰＤ１〜ＰＤ１２に対して２つの転送ゲートが設けられている。
【００２３】
例えば、受光画素ＰＤ１に対しては第１および第２の転送ゲート５０１および５０２が設けられており、同様に受光画素ＰＤ２、ＰＤ３、ＰＤ４、ＰＤ５、ＰＤ６に対しては、第３および第４の転送ゲート５０３および５０４、第５および第６の転送ゲート５０５および５０６、第７および第８の転送ゲート５０７および５０８、第９および第１０の転送ゲート５０９および５１０、第１１および第１２の転送ゲート５１１および５１２が設けられている。
【００２４】
さらに、受光画素列５０ａの受光素子ＰＤ７、ＰＤ８、ＰＤ９、ＰＤ１０、ＰＤ１１、ＰＤ１２に対しては、第１および第２の転送ゲート５１３および５１４、第３および第４の転送ゲート５１５および５１６、第５および第６の転送ゲート５１７および５１８、第７および第８の転送ゲート５１９および５２０、第９および第１０の転送ゲート５２１および５２２、第１１および第１２の転送ゲート５２３および５２４が設けられている。
【００２５】
また、他の受光画素列５０ｂ〜５０ｄの各受光画素ＰＤ１〜ＰＤ１２に対しても、上記受光画素列５０ａの受光素子ＰＤ１〜ＰＤ１２と同様に、受光画素ＰＤ１〜ＰＤ６に対する第１〜第１２の転送ゲート５０１〜５１２と、受光素子ＰＤ７〜ＰＤ１２に対する第１〜第１２の転送ゲート５１３〜５２４が設けられている。
【００２６】
また、ＶＣＣＤ部５００ａのＨＣＣＤ側端には、ＶＣＣＤ部５００ａからＨＣＣＤ部２０ｂへ信号電荷の転送が可能な状態と、ＶＣＣＤ部５００ａからＨＣＣＤ部２０ｂへの信号電荷の転送が不可能な状態とを切り替えるためのバリアゲート５０１ａが設けられている。
【００２７】
ここでは、受光画素ＰＤ１〜ＰＤ６に対する第１〜第１２の転送ゲート５０１〜５１２には、第１〜第１２の駆動信号（以下ＣＣＤ駆動信号ともいう。）ΦＶ１〜ΦＶ１２が印加され、同様に、受光画素ＰＤ７〜ＰＤ１２に対する第１〜第１２の転送ゲート５１３〜５２４には、第１〜第１２の駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２が印加され、バリアゲート５０１ａには第１２の駆動信号ΦＶ１２が印加されるようになっている。
【００２８】
次に、上記固体撮像装置の動作について説明する。
【００２９】
上記各ＶＣＣＤ部５００ａ〜５００ｄの転送ゲートにＣＣＤ駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２が印加されると、以下のとおり、タイミングｔ’０〜ｔ’２３の間に、隣接する６つの受光画素のうちの１つの信号電荷、例えば受光画素ＰＤ１〜ＰＤ６のうちの受光画素ＰＤ１の信号電荷が、各ＶＣＣＤ部５００ａ〜５００ｄからＨＣＣＤ部２０ｂに転送され、さらにその後の期間に、ＶＣＣＤ部５００ａ〜５００ｄからＨＣＣＤ部２０ｂにて転送された信号電荷が、ＨＣＣＤ部２０ｂにて水平方向に転送される。その後の同様のタイミング期間に、隣接する６つの受光画素のうちの１つの信号電荷、例えば受光画素ＰＤ７〜ＰＤ１２のうちの受光画素ＰＤ７の信号電荷が各ＶＣＣＤ５００ａ〜５００ｄからＨＣＣＤ部２０ｂに転送され、さらに、ＶＣＣＤ部５００ａ〜５００ｄからの信号電荷がＨＣＣＤ部２０ｂにて水平方向に転送される。
【００３０】
具体的には、図１５に示すように、６フィールド読み出しのゲート構成（１２相駆動）の場合、転送ゲート５０１〜５２４は、駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２により、１２枚の転送ゲートを１サイクル単位（１垂直転送周期）として、受光画素６画素分にまたがって、１つの電荷転送パケット（電荷蓄積領域）ＴＰと、転送パケットバリア（電荷バリア領域）ＴＢとが形成されるよう、転送ゲート下の電荷転送領域にポテンシャル分布を形成する。
【００３１】
このとき、例えば、ＶＣＣＤ部５００ａの転送ゲートのしたのポテンシャル状態は、図１５に示すように、信号電荷を蓄積する領域としての電荷転送パケット（色塗りされた領域）ＴＰと、隣接する蓄積領域間を分離するバリア領域（色塗されていない領域が）ＴＢとが形成されている。
【００３２】
ここで、初期状態はタイミングｔ’０で示されており、このときそのＶＣＣＤ部の転送ゲート下のポテンシャルでは、駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ６が印加される第１〜第６の転送ゲート下の領域が、電荷転送パケット（蓄積領域）ＴＲとなっており、駆動信号ΦＶ７〜ΦＶ１２が印加される第７〜第１２の転送ゲート下の領域が、バリア領域ＴＢとなっている。
【００３３】
次に、タイミングｔ’１では、そのＶＣＣＤ部の転送ゲート下のポテンシャルは、駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ６、ΦＶ１２が印加される第１〜第６、第１２の転送ゲート下の領域が、電荷転送パケット（蓄積領域）となっており、駆動信号ΦＶ７〜ΦＶ１１が印加される第７〜第１１の転送ゲート下の領域がバリア領域となっている。
【００３４】
さらにその後、時間の経過とともに、つまり、タイミングｔ’２、ｔ’３・・・・ｔ’２３にて、第１〜第１２の転送ゲート５０１〜５１２は、ゲート電圧を制御する駆動パルス（駆動信号）ΦＶ１〜ΦＶ１２の印加によって、ゲート下ポテンシャルがコントロールされると、電荷転送パケット（蓄積領域）ＴＰをＨＣＣＤ部２０ｂの方へ移動させていく。
【００３５】
このような動作により、１フィールド分の信号電荷が固体撮像装置２０から出力されると、続いて、残りの５フィールド分の信号電荷が同様にして順次固体撮像装置から出力される。このようにして６フィールド分の信号電荷が読み出されると、１画面分の信号電荷がすべて読み出されたこととなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３６】
【特許文献１】特開平１０−３２７３５４号公報
【特許文献２】特開平１０−１３６２４４号公報
【特許文献３】特許第４０７８７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３７】
ところで、上記のような多フィールド読み出し方式のメリットは、前述したとおりＶＣＣＤ部（垂直転送部）の面積効率、つまりＶＣＣＤ部の占有面積に対する、電荷転送に利用される面積の比率を向上できることであるが、その反面、デメリットとして１画面の全画素分の信号電荷（画素信号）を読み出すのに時間がかかる点が挙げられる。
【００３８】
具体的には、ＶＣＣＤ部の転送ゲートを１２相駆動信号により駆動して６フィールド読み出し動作を行うＣＣＤ素子では、１回の垂直方向の電荷転送と１回の水平方向の電荷転送のこれら一連の動作によって、全受光画素のうちの１／６の受光画素の画素信号が読み出されることとなる。したがって、全ての受光画素の画素信号を読み出すためには、同様な動作を、信号電荷を読み出す受光画素を替えて６回繰り返す必要がある。
【００３９】
そこで、全ての受光画素の読出しにかかる時間を短くするめには、ＶＣＣＤ部での転送動作自体の高速化を行う必要があり、このようなＶＣＣＤ部での電荷転送の高速化を図ると、ＶＣＣＤ部で形成される電荷転送パケットからの信号電荷の取り残し量が増大することとなり、転送劣化として縦線等の画質の劣化が発生するという問題があった。
【００４０】
特に、信号電荷の全体量が少ない暗い画像の撮像時には、光電変換により発生した信号電荷の全体量に対する、転送途中での信号電荷の取り残し量に対する比率が大きくなり、画質劣化が顕著なものとなる。
【００４１】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、ＶＣＣＤ部での信号電荷の転送を、信号電荷の取り残しによる画質劣化を招くことなく高速化することができる固体撮像装置およびその駆動方法、並びにこのような固体撮像装置を搭載した電子情報機器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４２】
本発明に係る固体撮像装置は、入射光の光電変換により信号電荷を生成する複数の受光画素と、該各受光画素から読み出された信号電荷を格納する電荷転送パケットを生成し、該電荷転送パケットの移動により該信号電荷を転送する電荷転送部と、該電荷転送部を駆動制御する駆動制御部とを備え、該駆動制御部は、該電荷転送部にて、該電荷転送パケットに続いて移動し、該電荷転送パケットによる信号電荷の転送の際に取り残された取り残し電荷を回収する、少なくとも１以上の電荷回収パケットが発生し、決められたタイミングで、該電荷転送パケットに格納されている信号電荷と、該電荷回収パケットにより回収された信号電荷とが合流するよう、該電荷転送部を駆動制御するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４３】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記複数の受光画素は行列状に配列されており、前記電荷転送部は、前記各受光画素列に対応して設けられ、対応する受光画素列の受光画素から読み出された信号電荷を該電荷転送パケットに格納して垂直方向に転送する垂直電荷転送部と、該垂直電荷転送部から転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部とを備え、前記駆動制御部は、該垂直電荷転送部にて、該電荷転送パケットに続いて移動し、該電荷転送パケットによる信号電荷の転送の際に取り残された取り残し電荷を回収する、少なくとも１以上の電荷回収パケットが発生するよう、該垂直電荷転送部を駆動制御することが好ましい。
【００４４】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記駆動制御部は、該垂直電荷転送部にて生成された電荷転送パケットに格納されている信号電荷と、その後続の電荷回収パケットにより回収された取り残し電荷とが、前記水平電荷転送部にて合流するよう、該垂直電荷転送部を駆動制御することが好ましい。
【００４５】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記駆動制御部は、該垂直電荷転送部にて生成された電荷転送パケットに格納されている信号電荷と、その後続の電荷回収パケットにより回収された取り残し電荷とが、該垂直電荷転送部にて合流するよう、該垂直電荷転送部を駆動制御することが好ましい。
【００４６】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記駆動制御部は、前記垂直電荷転送部の駆動制御により、前記電荷転送パケットに続く前記電荷回収パケットが該電荷転送パケットに追いつくよう、一定期間の間、該電荷転送パケットと該電荷回収パケットとの相対移動速度を特定の速度に保持することが好ましい。
【００４７】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記駆動制御部は、前記垂直電荷転送部の駆動制御により、前記電荷転送パケットに続く前記電荷回収パケットが該電荷転送パケットに追いつくよう、一定期間の間、該電荷転送パケットの移動を停止させることが好ましい。
【００４８】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記駆動制御部は、前記垂直電荷転送部の駆動制御により、前記電荷転送パケットに続く前記電荷回収パケットが該電荷転送パケットに追いつくよう、一定期間の間、該電荷回収パケットの移動速度を該電荷転送パケットの移動速度より大きな速度に保持することが好ましい。
【００４９】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記電荷転送部は、前記垂直電荷転送部と前記水平電荷転送部との間に設けられ、該垂直電荷転送部から転送されてきた信号電荷を一時的に蓄積する電荷転送バッファ部を備え、前記駆動制御部は、該垂直電荷転送部にて生成された電荷転送パケットに格納されている信号電荷と、その後続の電荷回収パケットにより回収された取り残し電荷とが、該電荷転送バッファ部にて合流するよう、該電荷転送部を駆動制御することが好ましい。
【００５０】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記電荷転送部は、前記受光画素の信号電荷を垂直方向に転送する１回の垂直転送動作と、該受光画素の信号電荷を水平方向に転送する１回の水平転送動作とを１回の読み出し動作として、該読み出し動作を６回以上行って、全受光画素の信号電荷を読み出す６フィールド読み出し動作を行うものであり、該電荷転送部を構成する垂直電荷転送部は、各受光画素に対して２つの転送ゲート電極を割当て、隣接する６つの受光画素に対応する１２個の転送ゲート電極を１垂直転送周期として、該１垂直転送周期内に前記電荷転送パケットとその後続の電荷回収パケットとを生成するよう構成されていることが好ましい。
【００５１】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記駆動制御部は、前記垂直電荷転送部にて生成された電荷転送パケットに格納されている信号電荷と、その後続の電荷回収パケットにより回収された取り残し電荷とが、該垂直電荷転送部にて、最後の１垂直転送周期内で合流するよう、該垂直電荷転送部を駆動制御することが好ましい。
【００５２】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記水平転送部から転送されてきた信号電荷を、電圧信号である画素信号に変換して出力する出力部を備え、前記駆動制御部は、該出力部から出力される画素信号に基づいて、前記垂直電荷転送部の動作モードが、前記受光画素で生成される信号電荷の量が多いときに、前記受光画素から読み出された信号電荷を転送する電荷転送パケットのみを発生する第１転送モードとなり、該受光画素で生成される信号電荷の量が少ないときに、該電荷転送パケットとともに、前記取り残し電荷を回収する電荷回収パケットを発生する第２の転送モードとなるよう、該垂直電荷転送部を制御することが好ましい。
【００５３】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記受光画素で生成される信号電荷の量を調整する信号電荷調整部を備えていることが好ましい。
【００５４】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記受光画素は、半導体基板の表面に形成され、入射光を光電変換するフォトダイオードを含み、前記信号電荷調整部は、該半導体基板の裏面側に形成され、該各フォトダイオードで生成された信号電荷を引き抜くためのオーバーフロードレイン部を有し、前記駆動制御部は、該オーバーフロードレイン部に印加する制御電圧を、前記該出力部から出力される画素信号に基づいて調整することが好ましい。
【００５５】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記駆動制御部は、該垂直電荷転送部にて、該電荷転送パケットの後方に続いて移動し、該電荷転送パケットによる信号電荷の転送の際に取り残された取り残し電荷を回収する、隣接した２つの電荷回収パケットが発生するよう、該垂直電荷転送部を駆動制御することが好ましい。
【００５６】
本発明に係る固体撮像装置の駆動方法は、入射光の光電変換により信号電荷を生成する複数の受光画素と、各受光画素から読み出された信号電荷を格納する電荷転送パケットを生成し、該電荷転送パケットの移動により該信号電荷を転送する電荷転送部とを備えた固体撮像装置を駆動する方法であって、該電荷転送部にて、該電荷転送パケットの後方に続いて移動し、該電荷転送パケットによる信号電荷の転送の際に取り残された取り残し電荷を回収する、少なくとも１以上の電荷回収パケットが発生し、決められたタイミングで、該電荷転送パケットに格納されている信号電荷と、該電荷回収パケットに格納されている信号電荷とが合流するよう、該電荷転送部を駆動するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００５７】
本発明に係る電子情報機器は、被写体の撮像を行う撮像部を備えた電子情報機器であって、該撮像部は、上述した本発明に係る固体撮像装置であり、そのことにより上記目的が達成される。
【００５８】
以下本発明の作用について説明する。
【００５９】
本発明においては、信号読出しした電荷を転送する電荷転送パケットの後方に、任意の間隔で、先の電荷転送パケットで取り残した信号電荷を回収する電荷回収パケットを発生させ、先の電荷転送パケットによる信号電荷の転送時に信号電荷の取り残しがあった場合、これを後方の電荷回収パケットで回収して、両パケットの信号電荷を合流させるので、信号電荷の取り残しによる転送効率の劣化を抑制することができる。
【００６０】
また、この発明においては、電荷転送パケットに蓄積された信号電荷と、電荷回収パケットで回収された信号電荷とを、垂直電荷転送部の端部に形成した電荷転送バッファ部で合流させるので、電荷転送パケットと電荷回収パケットとに分かれて転送されてくる１垂直転送周期に相当する信号電荷を、電荷転送バッファ部でまとめてＨＣＣＤ部へ転送することができ、ＨＣＣＤ部での転送動作を、垂直転送タイミングとは独立して行うことができる。
【００６１】
また、この発明においては、電荷転送パケットに格納された信号電荷と、電荷回収パケットで回収された信号電荷との合流は、垂直電荷転送部の転送最終段領域にて行うので、電荷転送パケットと電荷回収パケットとに分かれて転送されてくる１垂直転送周期に相当する信号電荷を、垂直電荷転送部の転送最終段領域にてまとめてＨＣＣＤ部へ転送することができ、ＨＣＣＤ部での転送動作に余裕を持たせることができる。
【００６２】
また、この発明においては、信号電荷の発生量に応じて、電荷転送パケットとこれに続く電荷回収パケットとを発生させる第１の転送動作モードと、電荷転送パケットのみを発生させる第２の転送動作モードとを切り替えるので、露光量の少ないときは、電荷転送パケットとこれに続く電荷回収パケットとを発生させ、露光量の多いときには、電荷転送パケットのみを発生させることで、露光量の少ないときに顕著となる電荷取り残しによる画質劣化を抑えつつ、露光量の多いときには、多くの電荷を転送可能となるよう転送パケットの転送方向のサイズを大きくして、ダイナミックレンジを広げることができ、露光量に応じた信号電荷の転送により高品質の画質を得ることができる。
【発明の効果】
【００６３】
本発明によれば、入射光の光電変換により信号電荷を生成する複数の受光画素と、該各受光画素から読み出された信号電荷を格納する電荷転送パケットを生成し、該電荷転送パケットの移動により該信号電荷を転送する電荷転送部とを備えた固体撮像装置において、該電荷転送部にて、該電荷転送パケットに続いて移動し、該電荷転送パケットによる信号電荷の転送の際に取り残された取り残し電荷を回収する、少なくとも１以上の電荷回収パケットが発生し、決められたタイミングで、該電荷転送パケットに格納されている信号電荷と、該電荷回収パケットにより回収された信号電荷とが合流するよう、該電荷転送部を駆動制御するので、例えば、多フィールド駆動方式ＣＣＤにおいて、ＶＣＣＤの信号電荷をより効率よく転送動作を行うことができ、ＶＣＣＤ転送劣化等による縦線不良などの画質の劣化を起こさずに、全部の画素を読み出すために必要な時間を短縮（＝フレームレート高速化）することができる。つまり、素子構成等を複雑にすることなく、容易にカメラの高性能化（高画質／高速）が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は、本発明の実施形態１による固体撮像装置を説明する図であり、この実施形態１の固体撮像装置であるＣＣＤイメージセンサの概略構成を示している。
【図２】図２は、本発明の実施形態１によるＣＣＤイメージセンサを説明する図であり、このＣＣＤイメージセンサにおける撮像領域での各受光画素とこれに対応する転送ゲートの配列を示している。
【図３】図３は、本発明の実施形態１によるＣＣＤイメージセンサを説明する図であり、受光画素列に対応するＶＣＣＤ部での転送ゲートの配列とともに、該ＶＣＣＤ部にて信号電荷が転送される様子を示している。
【図４】図４は、本発明の実施形態２による固体撮像装置を説明する図であり、この実施形態２の固体撮像装置であるＣＣＤイメージセンサの概略構成を示している。
【図５】図５は、本発明の実施形態２によるＣＣＤイメージセンサを説明する図であり、このＣＣＤイメージセンサにおける撮像領域での各受光画素とこれに対応する転送電極の配列、および該ＶＣＣＤ部での信号電荷の転送動作を、電荷回収パケットを用いる場合（図（ａ））とこれを用いない場合（図（ｂ））とで対比させて示している。
【図６】図６は、本発明の実施形態３による固体撮像装置を説明する図であり、この実施形態３の固体撮像装置であるＣＣＤイメージセンサの概略構成を示している。
【図７】図７は、本発明の実施形態３によるＣＣＤイメージセンサを説明する図であり、このＣＣＤイメージセンサにおける撮像領域での各受光画素とこれに対応する転送電極の配列を示している。
【図８】図８は、本発明の実施形態３によるＣＣＤイメージセンサを説明する図であり、受光画素列に対応するＶＣＣＤ部での転送ゲートの配列とともに、該ＶＣＣＤ部にて信号電荷が転送される様子を示している。
【図９】図９は、本発明の実施形態４による固体撮像装置を説明する図であり、この実施形態４の固体撮像装置であるＣＣＤイメージセンサの概略構成を示している。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態４によるＣＣＤイメージセンサを説明する図であり、このＣＣＤイメージセンサにおける撮像領域での各受光画素とこれに対応する転送電極の配列を示している。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態４によるＣＣＤイメージセンサを説明する図であり、受光画素列に対応するＶＣＣＤ部での転送ゲートの配列とともに、該ＶＣＣＤ部にて信号電荷が転送される様子を示している。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態５による固体撮像装置を説明する図であり、この実施形態５の固体撮像装置であるＣＣＤイメージセンサの概略構成を示している。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態６として、実施形態１ないし５のいずれかの固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、従来の６フィールド読み出し方式のＣＣＤ素子（固体撮像装置）を説明する図であり、このＣＣＤイメージセンサにおける撮像領域での各受光画素とこれに対応する転送電極の配列を示している。
【図１５】図１５は、図１４に示す従来のＣＣＤイメージセンサの動作を説明する図であり、受光画素列に対応するＶＣＣＤ部での転送ゲートの配列とともに、該ＶＣＣＤ部にて信号電荷が転送される様子を示している。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００６６】
（実施形態１）
図１〜図３は、本発明の実施形態１による固体撮像装置を説明する図である。図１は、この実施形態１の固体撮像装置であるＣＣＤイメージセンサの概略構成を示し、図２は、ＣＣＤイメージセンサにおける撮像領域での各受光画素とこれに対応する転送ゲートの配列を示している。
【００６７】
この実施形態１のＣＣＤイメージセンサ１は、半導体基板（図示せず）上に形成され、被写体の撮像を行うための撮像領域１ａを有し、該撮像領域１ａには、被写体からの入射光を光電変換する受光画素ＰＤがマトリクス状に配列されており、各受光画素列に沿って受光画素から読み出した信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部（ＶＣＣＤ部）１００が配置されている。ここで、上記ＶＣＣＤ部１００と対応する受光画素列１０の各受光画素ＰＤとの間には、読み出しゲートＲｇが配置されており、受光画素ＰＤで生成された信号電荷は、該読み出しゲートＲｇを介してＶＣＣＤ部１００に読み出されるようになっている。
【００６８】
また、このＣＣＤイメージセンサ１００は、該撮像領域１ａの一端側に配置され、ＶＣＣＤ部１００から転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部（ＨＣＣＤ部）１ｂと、該ＨＣＣＤ部１ｂの一端側に配置され、ＨＣＣＤ部１ｂからの信号電荷を電圧信号に変換して画素信号Ｓｐを出力する出力部１ｃと、ＶＣＣＤ部１００の駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２およびＨＣＣＤ部１ｂの駆動信号ΦＨ１およびΦＨ２を生成するタイミング生成部（ＣＣＤ駆動部）１１ａと、該ＣＣＤイメージセンサ１を構成する半導体基板の裏面側に設けられ、受光画素で生成された信号電荷をイメージセンサ１００の外部に排出するオーバーフロードレイン（図示せず）と、上記出力部１ｃからの画素信号Ｓｐに基づいて、上記タイミング生成部１１ａおよびオーバーフロードレイン（以下、ＯＦＤ部ともいう。）を、それぞれ制御信号ＣｔｇおよびＣｏｆｄにより制御する制御部１１ｂとを有している。つまり、ここでは、上記オーバーフロードレイン部は、これに印加する制御電圧Ｃｏｆｄにより、各受光画素ＰＤで生成された信号電荷を基板外部に引き抜くようになっている。
【００６９】
次に図２を用いて、撮像領域１ａの構成について具体的に説明する。
【００７０】
上記のように該撮像領域１ａには、被写体からの入射光を光電変換する受光画素を配列してなる受光画素列１０ａ〜１０ｄと、受光画素から読み出した信号電荷を垂直方向に転送するＶＣＣＤ部１００ａ〜１００ｄとが交互に配置されている。
【００７１】
なお、ここでは、説明の簡略化のため、受光画素列として４つの受光画素列１０ａ〜１０ｄ、垂直転送部として４つのＶＣＣＤ部１００ａ〜１００ｄを挙げて説明する。また、奇数番目の受光画素列１０ａ、１０ｃと、偶数番目の受光画素列１０ｂ、１０ｄとは、配置されているカラーフィルタの色の配列が異なるのみで、その他の点は同一の構成となっている。また、ＶＣＣＤ部１００ａ〜１００ｄについては、すべて同一構成となっている。
【００７２】
各受光画素列１０ａ〜１０ｄは、撮像画面の垂直方向に沿って一列に配列された受光画素ＰＤ１〜１２からなり、各垂直ＣＣＤ１００ａ〜１００ｄは、対応する受光画素列の受光画素ＰＤ１〜ＰＤ１２から信号電荷を読み出して垂直方向に転送する転送ゲート（以下、垂直転送ゲートともいう。）を有している。これらの垂直転送ゲートは、受光画素から読み出した信号電荷を垂直方向に転送する電荷転送パケット（以下、ＶＣＣＤパケットともいう。）、およびこれに続いて移動し、該電荷転送パケットによる電荷転送の際に取り残された信号電荷である取り残し電荷を回収する電荷回収パケットを形成するものである。
【００７３】
具体的には、奇数列の受光画素列１０ａ、１０ｃにおける受光画素ＰＤ１，ＰＤ３，ＰＤ５，ＰＤ７，ＰＤ９，ＰＤ１１では、Ｇ（グリーン）画素が構成されるようカラーフィルタが配置されている。また、受光画素列１０ａ、１０ｃにおける受光画素ＰＤ２，ＰＤ４，ＰＤ６，ＰＤ８，ＰＤ１０，ＰＤ１２では、Ｂ（ブルー）画素が構成されるようカラーフィルタが配置されている。
【００７４】
また、偶数列の受光画素列１０ｂ、１０ｄにおける受光画素ＰＤ１，ＰＤ３，ＰＤ５，ＰＤ７，ＰＤ９，ＰＤ１１では、Ｒ（レッド）画素が構成されるようカラーフィルタが配置されている。また、受光画素列１０ｂ、１０ｄにおける受光画素ＰＤ２，ＰＤ４，ＰＤ６，ＰＤ８，ＰＤ１０，ＰＤ１２では、Ｇ（ブリ―ン）画素が構成されるようカラーフィルタが配置されている。
【００７５】
そして、各受光画素列の受光画素ＰＤ１〜ＰＤ６に対しては、第１〜第１２の転送ゲート１０１〜１１２が、各受光画素に、隣接する２つの転送ゲートが対応するよう設けられており、同様に、各受光画素列の受光画素ＰＤ７〜ＰＤ１２に対しても、第１〜第１２の転送ゲート１１３〜１２４が、各受光画素に、隣接する２つの転送ゲートが対応するよう設けられている。
【００７６】
また、ＶＣＣＤ部１００ａのＨＣＣＤ部側端には、ＶＣＣＤ部１００ａからＨＣＣＤ部１ｂへ信号電荷の転送が可能な状態と、ＶＣＣＤ部１００ａからＨＣＣＤ部１ｂへの信号電荷の転送が不可能な状態とを切り替えるためのバリアゲート１０１ａが設けられている。
【００７７】
ここで、各受光画素に対応する２つの転送ゲートのうちの一方は、対応する受光画素ＰＤ１〜ＰＤ１２で生成された信号電荷をＶＣＣＤ部１０に読み出す読み出しゲートＲｇ（図１参照）も兼ねている。
【００７８】
さらに、受光画素ＰＤ１〜ＰＤ６に対する第１〜第１２の転送ゲート１０１〜１１２には、第１〜第１２の駆動信号（以下ＣＣＤ駆動信号ともいう。）ΦＶ１〜ΦＶ１２が印加され、受光画素ＰＤ７〜ＰＤ１２に対する第１〜第１２の転送ゲート１１３〜１２４には、第１〜第１２の駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２が印加され、バリアゲート１０１ａには第１２の駆動信号ΦＶ１２が印加されるようになっている。
【００７９】
そして、この実施形態１の固体撮像装置１では、駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２を生成するタイミング生成部１１ａは、制御部１１ｂからのタイミング制御信号Ｃｔｇにより制御され、さらに、ＶＣＣＤ部１００ａ〜１００ｄは、ＣＣＤ駆動部１１ａからの駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２により、受光画素から読み出された信号電荷を転送する電荷転送パケットＴＰａ、ＴＰｂとともに、その直後に、該電荷転送パケットＴＰａ、ＴＰｂが取り残した取り残し電荷を回収する電荷回収パケットＲＰａ、ＲＰｂが生成されるよう駆動される。
【００８０】
次に動作について説明する。
【００８１】
この実施形態１のＣＣＤイメージセンサ１では、撮像動作が開始すると、タイミング発生部１１ａは、制御部１１ｂからの制御信号Ｃｔｇに基づいて、ＶＣＣＤ部１００の駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２およびＨＣＣＤ部１ｂの駆動信号ΦＨ１およびΦＨ２を生成して、ＶＣＣＤ部１００およびＨＣＣＤ部１ｂに出力する。
【００８２】
また、各受光画素ＰＤでは入射光の光電変換により信号電荷が発生しており、受光画素ＰＤから読み出しゲートＲｇを介してＶＣＣＤ部１００に読み出された信号電荷が、ＶＣＣＤ部１００によりＨＣＣＤ部１ｂへ垂直転送され、ＨＣＣＤ部１ｂではＶＣＣＤ部１００からの信号電荷が水平方向に転送される。出力部１は、ＨＣＣＤ部１ｂから転送されてきた信号電荷を電圧信号に変換して画素信号Ｓｐとして出力する。
【００８３】
例えば、図３に示すように、例えばＶＣＣＤ部１００ａでは、タイミングｔ０〜ｔ２３の間に、隣接する６つの受光画素のうちの１つの信号電荷、例えば受光画素ＰＤ１〜ＰＤ６のうちのＰＤ１の信号電荷がＨＣＣＤ部１ｂに転送され、さらにその後の期間に、ＶＣＣＤ部１００ａからＨＣＣＤ部１ｂにて転送された信号電荷が、ＨＣＣＤ部１ｂにて水平方向に転送される。その後の同様のタイミング期間に、隣接する６つの受光画素のうちの１つの信号電荷、例えば受光画素ＰＤ７〜ＰＤ１２のうちのＰＤ７の信号電荷が各ＶＣＣＤ部１００ａからＨＣＣＤ部１ｂに転送され、さらに、ＶＣＣＤ部１００ａからの信号電荷がＨＣＣＤ部１ｂにて水平方向に転送される。
【００８４】
なお、説明の都合上、図３では、ＶＣＣＤ部１００ａ〜１００ｄのうちのＶＣＣＤ部１００ａのみを示している。
【００８５】
具体的には、図３に示すように、６フィールド読み出しのゲート構成では、ＶＣＣＤ部の転送ゲートの下のポテンシャル状態は、垂直転送ゲート（以下、ＶＣＣＤゲートともいう。）１０１〜１２４に印加される駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２により、１２枚のＶＣＣＤゲートを１サイクル単位として、受光画素６画素分にまたがって、１垂直転送周期に相当する領域に、電荷転送パケット（電荷蓄積領域）、転送パケットバリア、電荷回収パケット（回収領域）、および回収パケットバリアが形成された状態となっている。なお、図３では、色塗りされた領域が、電荷転送パケットが形成された電荷蓄積領域として、また、色塗されていない領域が、バリアが形成されたバリア領域として示され、さらに、ハッチングされた領域は、電荷回収パケットの形成領域として示されている。
【００８６】
ここで初期状態はタイミングｔ０で示されており、このとき、第１〜第６の受光画素ＰＤ１〜ＰＤ６に跨った領域では、ＶＣＣＤゲートの駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２により、該ＶＣＣＤゲート下のポテンシャルは以下のように、電荷転送パケットと電荷回収パケットが形成されるものとなっている。
【００８７】
つまり、駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ６が印加される第１〜第６ゲートに対応する領域は、電荷転送パケットＴＰａが形成された蓄積領域となり、駆動信号ΦＶ７〜ΦＶ８が印加された第７〜第８ゲートに対応する領域は、転送パケットのバリアＴＢａが形成されたバリア領域となり、駆動信号φＶ９〜φＶ１０が印加された第９〜第１０ゲートに対応する領域は、電荷回収パケットが形成された回収領域ＲＰａとなり、駆動信号φＶ１１〜φＶ１２が印加された第１１〜第１２ゲートに対応する領域は、電荷回収パケットのバリアが形成されたバリア領域ＲＢａとなる。
【００８８】
また、第７〜第１２の受光画素ＰＤ７〜ＰＤ１２に跨った領域では、ＶＣＣＤゲートのの駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２により、該ＶＣＣＤゲート下ポテンシャルは以下のように、電荷転送パケットと電荷回収パケットが形成されたものとなっている。
【００８９】
つまり、駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ６が印加された第１〜第６ゲートに対応する領域は、電荷転送パケットＴＰｂが形成された蓄積領域となり、駆動信号ΦＶ７〜ΦＶ８が印加された第７〜第８ゲートに対応する領域は、転送パケットのバリアＴＢｂが形成されたバリア領域となり、駆動信号φＶ９〜φＶ１０が印加された第９〜第１０ゲートに対応する領域は、電荷回収パケットＲＰｂが形成された回収領域となり、駆動信号ΦＶ１１〜ΦＶ１２が印加される第１１〜第１２ゲートに対応する領域は、回収パケットのバリアＲＢｂが形成されたバリア領域となっている。
【００９０】
次に、タイミングｔ１では、そのＶＣＣＤゲート下ポテンシャルにより、駆動信号ΦＶ１２、ΦＶ１〜ΦＶ６が印加された隣接する第１２、第１〜第６のゲートに対応する領域は、電荷転送パケットが形成された蓄積領域となり、駆動信号ΦＶ７〜ΦＶ８が印加された隣接する第７〜第８のゲートに対応する領域は、電荷転送パケットのバリアが形成されたバリア領域となり、駆動信号φＶ８〜φＶ１０が印加された隣接する第８〜第１０のゲートに対応する領域は、電荷回収パケットが形成された回収領域となり、駆動信号φＶ１１が印加された第１１のゲートに対応する領域は、電荷回収パケットのバリアが形成されたバリア領域となっている。
【００９１】
さらにその後、時間の経過とともに、つまり、タイミングｔ２、ｔ３・・・・ｔ２３にて、駆動信号（駆動パルス）ΦＶ１〜ΦＶ１２によりゲート下ポテンシャルがコントロールされる。これにより、電荷転送パケットＴＰａおよびＴＰｂと電荷回収パケットＲＰａおよびＲＰｂとが、電荷転送パケットの直後に電荷回収パケットが続くようにしてＨＣＣＤ部１ｂへ移動する。
【００９２】
このように電荷転送パケットに続いて電荷回収パケットが移動することで、電荷転送パケットＴＰａおよびＴＰｂで取り残した取り残し電荷が電荷回収パケットＲＰａおよびＲＰｂにて回収されてＨＣＣＤ部１ｂへ転送される。
【００９３】
そして、このＨＣＣＤ部１ｂでは、上記電荷転送パケット（元の信号電荷を転送するパケット）ＴＰａおよびＴＰｂと電荷回収パケット（前方からの取り残し電荷の入ったパケット）ＲＰａおよびＲＰｂが、タイミングｔ１７〜ｔ２２で合流させられる。
【００９４】
これにより、ＶＣＣＤ部での電荷取り残し量を大きく低減することが可能となる。
【００９５】
例えば、従来の駆動方法で、１２相駆動１サイクル当たり（つまり１２相駆動における１垂直転送周期当たり）の電荷の取り残し量の、１２相駆動１サイクル当たりの全転送電荷量に対する割合が（１／Ｎ）であるとすると、本発明の駆動方法では１２相駆動１サイクル当たり２パケットにより電荷の転送を行うため、電荷の取り残し量は（１／Ｎ）２となる。
【００９６】
従って、（１）式に示すように、転送電荷の取り残し量は低減される。
【００９７】
（１／Ｎ）  ＞  （１／Ｎ）２  ・・・（１）
従来の駆動方法を用いた場合の電荷取り残し量    ＝  （１／Ｎ）
本発明の駆動方法を用いた場合の電荷取り残し量  ＝  （１／Ｎ）２ 
つまり、１２枚の転送ゲートを１垂直転送周期に対応する転送ゲートとして有するＣＣＤイメージセンサでは、電荷転送パケットを形成する転送ゲート（蓄積ゲート）が６枚→７枚→６枚→７枚と変化し、電荷転送パケットのバリアを形成するバリアゲートが２枚→１枚→２枚→１枚と変化し、電荷回収パケットを形成する転送ゲートが２枚→３枚→２枚→３枚と変化し、電荷回収パケットのバリアを形成するバリアゲートが２枚→１枚→２枚→１枚と変化するようにＶＣＣＤ部を駆動することにより、ＨＣＣＤ部で上記電荷転送パケットの信号電荷と電荷回収パケットの信号電荷とを合流させる。この場合、電荷転送パケットを形成する転送ゲートおよび電荷転送パケットのバリアを形成するバリアゲートの駆動は８相駆動となり、電荷回収パケットを形成する転送ゲートおよび電荷回収パケットのバリアを形成するバリアゲートの駆動は４相駆動となる。
【００９８】
このように本実施形態１では、ＶＣＣＤ部１００ａ〜１００ｄの駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２を生成するタイミング生成部（ＣＣＤ駆動部）１１ａと、タイミング生成部１１ａを制御する制御部１１ｂとを備え、ＣＣＤ駆動部１１ａからの駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２によりＶＣＣＤ部１００ａ〜１００ｄを駆動し、該ＶＣＣＤ部１００ａ〜１００ｄでは、信号電荷を転送する電荷転送パケットＴＰａおよびＴＰｂとともに、該電荷転送パケットが取り残した取り残し電荷を回収する電荷回収パケットＲＰａおよびＲＰｂを移動させるようにしたので、ＶＣＣＤ部にて電荷転送パケットによる転送から取り残された取り残し電荷を低減させることができ、これにより転送効率を向上させ、縦線等の画像の劣化を低減できる。
【００９９】
なお、上記実施形態１では、電荷転送パケットに続く電荷回収パケットが１つである場合を示したが、電荷転送パケットに続く電荷回収パケットは、２つ発生させても、あるいは３以上発生させるようにしてもよく、この場合、ＶＣＣＤ部での転送取り残しをより一層低減させることができる。
（実施形態２）
図４および図５は、本発明の実施形態２による固体撮像装置を説明する図である。
【０１００】
図４は、この実施形態２の固体撮像装置であるＣＣＤイメージセンサの概略構成を示し、図５は、ＣＣＤイメージセンサにおける撮像領域での各受光画素とこれに対応する転送ゲートの配列を、該ＶＣＣＤ部にて信号電荷が転送される様子とともに示している。
【０１０１】
この実施形態２のＣＣＤイメージセンサ２は、実施形態１のＣＣＤイメージセンサ１における制御部１１ｂおよびタイミング生成部１１ａに代わる、制御部１２ｂおよびタイミング生成部１２ａを備えたものであり、この実施形態２のＣＣＤイメージセンサ２では、制御部１２ｂおよびタイミング生成部１２ａは、電荷転送パケットに続いて電荷回収パケットが移動するだけでなく、垂直転送動作における一定の期間の間は、電荷転送パケットの移動を停止し、これに続く電荷回収パケットのみ電荷転送パケットに合流するように移動させるよう構成されている。従って、この実施形態２では、実施形態１のように、ＨＣＣＤ部１ｂで、電荷転送パケットに格納されている信号電荷と電荷回収パケットにより回収された信号電荷とを合流させる動作は行われない。その他の構成は、実施形態１のＣＣＤイメージセンサと同一である。
【０１０２】
次に動作について説明する。
【０１０３】
この実施形態２のＣＣＤイメージセンサ２では、撮像動作が開始すると、タイミング発生部１２ａでは、制御部１２ｂからの制御信号Ｃｔｇに基づいて、タイミング生成部１２ａが、ＶＣＣＤ部１００の駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２およびＨＣＣＤ部１ｂの駆動信号ΦＨ１およびΦＨ２を生成して、ＶＣＣＤ部１００およびＨＣＣＤ部１ｂに出力する。
【０１０４】
また、各受光画素ＰＤでは入射光の光電変換により信号電荷が発生しており、受光画素ＰＤから読み出しゲートＲｇを介してＶＣＣＤ部１００に読み出された信号電荷が、ＶＣＣＤ部１００によりＨＣＣＤ部１ｂへ垂直転送され、ＨＣＣＤ部１ｂではＶＣＣＤ部１００からの信号電荷が水平方向に転送される。
【０１０５】
例えば、図３に示すように、信号電荷の垂直転送中は、ＶＣＣＤ部１００ａ〜１００ｄでは、電荷転送パケットＴＰａおよびＴＰｂと、電荷回収パケットＲＰａおよびＲＰｂとがそれぞれ、所定の間隔を隔ててＨＣＣＤ部１ｂへ移動する。
【０１０６】
そして、この実施形態２では、このような垂直転送動作中の所定期間タイミングｔ”０〜ｔ”８の間は、電荷転送パケットＴＰａおよびＴＰｂの移動が停止し、これに続く電荷回収パケットＲＰａおよびＲＰｂのみ電荷転送パケットＴＰａおよびＴＰｂに結合するように移動する。
【０１０７】
具体的には、図５（ａ）に示すように６フィールド読み出しのゲート構成では、ＶＣＣＤ部の転送ゲート下のポテンシャル状態は、転送ゲート（以下、ＶＣＣＤゲートともいう。）１０１〜１２４に印加される駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２により、１２枚のＶＣＣＤゲートを１サイクル単位として、受光画素６画素分にまたがって、１垂直転送周期に相当する領域に、電荷転送パケット（電荷蓄積領域）、転送パケットバリア、電荷回収パケット（回収領域）、および回収パケットバリアが形成された状態となっている。
【０１０８】
なお、図５では、色塗りされた領域が、電荷転送パケットが形成された電荷蓄積領域として、また、色塗されていない領域が、バリアが形成されたバリア領域として示され、さらに、ハッチングされた領域は、電荷回収パケットの形成領域として示されている。
【０１０９】
ここで初期状態はタイミングｔ”０で示されており、このとき、第１〜第６の受光画素ＰＤ１〜ＰＤ６に跨った領域では、そのＶＣＣＤゲート下のポテンシャルにより、駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ６が印加される転送ゲート下の領域は、電荷転送パケットが形成された電荷蓄積領域ＴＰａとなり、駆動信号ΦＶ７〜ΦＶ８が印加される転送ゲート下の領域は、転送パケットのバリアＴＢａが形成されたバリア領域ＴＢａとなり、駆動信号φＶ９〜φＶ１０が印加される転送ゲート下の領域は、電荷回収パケットＲＰａが形成された回収領域ＲＰａとなり、駆動信号φＶ１１〜φＶ１２が印加される転送ゲート下の領域は、電荷回収パケットのバリアＲＢａが形成されたバリア領域となっている。第７〜第１２の受光画素ＰＤ７〜ＰＤ１２に跨った領域においても、同様に、電荷転送パケット（電荷蓄積領域）ＴＰｂ、転送パケットバリアＴＢｂ、電荷回収パケット（回収領域）ＲＰｂ、および回収パケットバリアＲＢｂが形成されている。
【０１１０】
つぎにタイミングｔ”１では、そのＶＣＣＤゲート下ポテンシャルにより、駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ６が印加される転送ゲートに対応する領域は、蓄積領域ＴＰａ、ＴＰｂとなり、駆動信号ΦＶ７が印加される転送ゲートに対応する領域が転送バリア領域となり、駆動信号φＶ８〜φＶ９が印加される転送ゲートに対応する領域が回収パケット領域となり、駆動信号φＶ１０〜φＶ１２が印加される転送ゲートに対応する領域が回収バリア領域となっている。
【０１１１】
さらにその後、時間の経過とともに、タイミングｔ”２、ｔ”３・・・・ｔ”８のようにゲート下ポテンシャルをコントロールする。
【０１１２】
なお、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すこの実施形態２のＣＣＤイメージセンサにおける、垂直転送期間のうちの所定の期間、電荷転送パケットの移動を停止し、これに続く電荷回収パケットのみ移動させる動作と対比させて、従来のＣＣＤイメージセンサにおいて、電荷転送パケットの移動を、垂直転送動作における一定の期間の間は停止している状態を示している。
【０１１３】
これにより、停止している転送パケットの後方に続く回収パケットが、該転送パケットに近づくように移動して該転送パケットに結合する。
【０１１４】
このように本実施形態２では、ＶＣＣＤ部１００ａ〜１００ｄは、ＣＣＤ駆動部１１ａからの駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２により、信号電荷を転送する電荷転送パケットとともに、該電荷転送パケットが取り残した取り残し電荷を回収する電荷回収パケットを生成し、電荷転送パケットおよび電荷回収パケットを、電荷回収パケットが電荷転送パケットの直後に続くようして、ＶＣＣＤ部の電荷転送チャンネル内で移動させ、さらに、垂直転送動作における一定の期間の間は、電荷転送パケットの移動を停止し、これに続く電荷回収パケットのみ電荷転送パケットに合流するように移動させるようにしたので、ＶＣＣＤ転送中に電荷転送パケットで信号電荷の取り残しが発生した場合でも、取り残された信号電荷を電荷回収パケットにより回収して電荷転送パケットへ戻すことができ、転送取り残しを低減させることができる。
【０１１５】
なお、上記実施形態２では、ＣＣＤイメージセンサとして、電荷転送パケットおよび電荷回収パケットを、電荷回収パケットが電荷転送パケットの直後に続くようして、ＶＣＣＤ部内で移動させ、さらに、垂直転送動作における一定の期間の間は、電荷転送パケットの移動を停止し、これに続く電荷回収パケットのみ電荷転送パケットに合流するように移動させるものを示したが、必ずしも、電荷転送パケットの移動を停止させる必要はない。例えば、垂直転送動作における一定期間毎に、電荷回収パケットの移動速度を、電荷転送パケットの移動速度より大きくし、電荷転送パケットに続く電荷回収パケットが、電荷転送パケットに追いつくようにしてもよい。この場合、電荷回収パケットは電荷転送パケットに追いついた時点で消滅するので、その後、新たに、電荷転送パケットの後に電荷回収パケットを発生させるようにする。
（実施形態３）
図６〜図８は、本発明の実施形態３による固体撮像装置を説明する図である。
【０１１６】
図６は、この実施形態３の固体撮像装置であるＣＣＤイメージセンサの概略構成を示し、図７は、ＣＣＤイメージセンサにおける撮像領域での各受光画素とこれに対応する転送ゲートの配列を示している。
【０１１７】
この実施形態３のＣＣＤイメージセンサ３は、半導体基板（図示せず）上に形成され、被写体の撮像を行うための撮像領域３ａを有し、該撮像領域３ａには、被写体からの入射光を光電変換する受光画素ＰＤがマトリクス状に配列されており、各受光画素列３０に沿って受光画素ＰＤから読み出した信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ部）３００が配置されている。ここで、上記ＶＣＣＤ部３００と対応する受光画素列３０の各受光画素ＰＤとの間には、読み出しゲートＲｇが配置されており、受光画素ＰＤで生成された信号電荷は、該読み出しゲートＲｇを介してＶＣＣＤ部３００に読み出されるようになっている。
【０１１８】
また、このＣＣＤイメージセンサ３は、該撮像領域１ａの一端側に配置され、ＶＣＣＤ部３００から転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤ（ＨＣＣＤ部）１ｂと、該ＨＣＣＤ部１ｂの一端側に配置され、ＨＣＣＤ部１ｂからの信号電荷を電圧信号に変換して画素信号Ｓｐを出力する出力部１ｃと、ＶＣＣＤ部３００の駆動信号ＶΦ１〜ＶΦ１２、ＳＣＣＤ１、およびＳＣＣＤ２、並びにＨＣＣＤ部１ｂの駆動信号ΦＨ１およびΦＨ２を生成するタイミング生成部（ＣＣＤ駆動部）１３ａと、該ＣＣＤイメージセンサ３を構成する半導体基板の裏面側に設けられ、受光画素ＰＤで生成された信号電荷をイメージセンサ３の外部に排出するオーバーフロードレイン（図示せず）と、上記出力部１ｃからの画素信号Ｓｐに基づいて、上記タイミング生成部１３ａおよびオーバーフロードレイン（以下、ＯＦＤ部ともいう。）を、それぞれ制御信号ＣｔｇおよびＣｏｆｄにより制御する制御部１３ｂとを有している。なお、オーバーフロードレイン部は、実施形態１のものと同一のものである。
【０１１９】
そして、この実施形態３のＣＣＤイメージセンサ３では、制御部１３ｂおよびタイミング生成部１３ａは、上記実施形態１のＣＣＤイメージセンサ１と同様に、電荷転送パケットと電荷回収パケットとが形成され、電荷回収パケットが電荷転送パケットの直後を移動するよう転送ゲートを駆動するだけでなく、ＶＣＣＤ３００の終端側に設けられているＣＣＤバッファ部で、電荷転送パケットの信号電荷と電荷回収パケットの信号電荷とを足し合わせるものである。
【０１２０】
次に図７および図８を用いて、撮像領域３ａおよびＣＣＤバッファ部３ｃの構成について具体的に説明する。
【０１２１】
上記撮像領域３ａには、被写体からの入射光を光電変換する受光画素を配列してなる受光画素列３０ａ〜３０ｄと、受光画素から読み出した信号電荷を垂直方向に転送するＶＣＣＤ部３００ａ〜３００ｄとが交互に配置されている。
【０１２２】
なお、ここでは、説明の簡略化のため、受光画素列として４つの受光画素列３０ａ〜３０ｄ、垂直転送部として４つのＶＣＣＤ部３００ａ〜３００ｄを挙げて説明する。なお、図８では、説明の都合上、ＶＣＣＤ部３００ａのみ示している。
【０１２３】
この実施形態においても、奇数番目の受光素子列３０ａ、３０ｃと、偶数番目の受光素子列３０ｂ、３０ｄとは、配置されているカラーフィルタの色の配列が異なるのみで、その他の点は同一の構成となっている。また、ＶＣＣＤ部３００ａ〜３００ｄについては、すべて同一構成となっている。
【０１２４】
各受光画素列３０ａ〜３０ｄは、撮像画面の垂直方向に沿って一列に配列された受光画素ＰＤ１〜１２からなり、各垂直ＣＣＤ３００ａ〜３００ｄは、対応する受光画素列の受光画素ＰＤ１〜ＰＤ１２から信号電荷を読み出して垂直方向に転送する転送ゲート電極（以下、単に転送ゲートという。）を有している。これらの転送ゲートは、受光画素から読み出した信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送パケット（以下、ＶＣＣＤパケットともいう。）を形成するものである。
【０１２５】
具体的には、奇数列の受光画素列３０ａ、３０ｃは、実施形態１における受光画素列１０ａ、１０ｃと同一のものであり、偶数列の受光画素列３０ｂ、３０ｄは、実施形態１における受光画素列１０ｂ、１０ｄと同一のものである。
【０１２６】
そして、各受光画素列の受光画素ＰＤ１〜ＰＤ６に対しては、第１〜第１２の転送ゲート３０１〜３１２が、各受光画素に隣接する２つの転送ゲートが対応するよう設けられており、同様に、各受光画素列の受光画素ＰＤ７〜ＰＤ１２に対しても、第１〜第１２の転送ゲート３１３〜３２４が各受光画素に隣接する２つの転送ゲートが対応するよう設けられている。
【０１２７】
また、ＶＣＣＤ部３００ａのＨＣＣＤ部側端には、ＶＣＣＤ部３００ａからＨＣＣＤ部１ｂへ信号電荷の転送が可能な状態と、ＶＣＣＤ部３００ａからＨＣＣＤ部１ｂへの信号電荷の転送が不可能な状態とを切り替えるためのバリアゲート３０１ａが設けられ、さらに、このバリアゲート３０１ａとＨＣＣＤ部１ｂとの間には、電荷転送パケットの信号電荷と電荷回収パケットの信号電荷とを足し合わせる電荷保持パケットを形成する電荷保持ゲート３０１ｓおよび３０２ｓが設けられている。
【０１２８】
ここで、各受光画素に対応する２つの転送ゲートのうちの一方は、対応する受光画素ＰＤ１〜ＰＤ１２で生成された信号電荷をＶＣＣＤ部３０に読み出す読み出しゲートＲｇも兼ねている。
【０１２９】
さらに、受光画素ＰＤ１〜ＰＤ６に対する第１〜第１２の転送ゲート３０１〜３１２には、第１〜第１２の駆動信号（以下ＣＣＤ駆動信号ともいう。）ΦＶ１〜ΦＶ１２が印加され、受光画素ＰＤ７〜ＰＤ１２に対する第１〜第１２の転送ゲート３１３〜３２４には、第１〜第１２の駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２が印加され、バリアゲート３０１ａには第１２の駆動信号ΦＶ１２が印加され、電荷保持ゲート３０１ｓおよび３０２ｓには、駆動信号ＳＣＣＤ１およびＳＣＣＤ２が印加されるようになっている。
【０１３０】
そして、この実施形態３の固体撮像装置３では、ＶＣＣＤ部３００ａ〜３００ｄは、ＣＣＤ駆動部１３ａからの駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２により、読み出された信号電荷を転送する電荷転送パケットとともに、その直後に、該電荷転送パケットが取り残した取り残し電荷を回収する電荷回収パケットが生成されるよう駆動される。
【０１３１】
次に動作について説明する。
【０１３２】
この実施形態３のＣＣＤイメージセンサ３では、撮像動作が開始すると、制御部１３ｂからの制御信号Ｃｔｇに基づいて、タイミング生成部１３ａが、ＶＣＣＤ部３００の駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２、ＳＣＣＤ１およびＳＣＣＤ２、並びにＨＣＣＤ部１ｂの駆動信号ΦＨ１およびΦＨ２を生成して、ＶＣＣＤ部３００およびＨＣＣＤ部１ｂに出力する。
【０１３３】
また、各受光画素ＰＤでは入射光の光電変換により信号電荷が発生しており、受光画素ＰＤから読み出しゲートＲｇを介してＶＣＣＤ部３００に読み出された信号電荷が、ＶＣＣＤ部３００によりＨＣＣＤ部１ｂへ垂直転送され、ＨＣＣＤ部１ｂではＶＣＣＤ部１００からの信号電荷が水平方向に転送される。
【０１３４】
例えば、図８に示すように、ＶＣＣＤ部３００ａでは、タイミングｔ'''０〜ｔ'''２３の繰り返し周期、つまり、ＶＣＣＤ部での１垂直転送周期内に、隣接する６つの受光画素のうちの１つの信号電荷、例えば受光画素ＰＤ１〜ＰＤ６のうちのＰＤ１の信号電荷が、６受光画素に相当する距離だけ垂直方向に転送される。
【０１３５】
このような隣接する６つの受光画素のうちの第１の受光画素の信号電荷を読み出す動作が、１フィールド期間内で繰り返し行われて、１フィールド分の信号電荷が順次ＶＣＣＤ部からＨＣＣＤ部を経由して、画素信号としてＣＣＤイメージセンサの外部に出力される。また、１フィールド分の信号電荷の読み出し動作は、６フィールド分繰り返されることで、撮像画像の１画面分の信号電荷が出力されることとなる。
【０１３６】
また、この実施形態３のＣＣＤイメージセンサ３では、実施形態１のＣＣＤイメージセンサ１と同様に、受光画素から読み出された信号電荷が電荷転送パケットＴＰａ、ＴＰｂにより転送され、該電荷転送パケットによる信号電荷の転送中に転送し残した取り残した信号電荷は、該電荷転送パケットの直後につづく電荷回収パケットＲＰａ、ＲＰｂにより回収されて転送される。
【０１３７】
そして、この実施形態３のＣＣＤイメージセンサ３では、ＶＣＣＤ部のＨＣＣＤ部側端に設けられているＣＣＤバッファ部３ｃには、上記電荷転送パケットおよび電荷回収パケットの信号電荷を結合するための結合パケットＣＰが形成されており、垂直転送動作中の所定のタイミングｔ'''０〜ｔ'''２３の間に、該結合パケットＣＰには、垂直方向に電荷転送パケットにより転送されてきた信号電荷と、その直後の電荷回収パケットにより転送されてきた取り残し電荷とが混入されて足しあわされることとなる。なお、バリア領域ＣＢは結合パケットＣＰと電荷転送パケットＴＰａとを電気的に分離する領域である。
【０１３８】
具体的には、図８に示すように６フィールド読み出しのゲート構成では、ＶＣＣＤ部の転送ゲート下のポテンシャル状態は、ＶＣＣＤ転送ゲート３０１〜３２４（図８参照）に印加される駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２により、１２枚のゲートを１サイクル単位として、受光画素６画素分にまたがって１垂直転送周期に相当する領域に、電荷転送パケット（蓄積領域）ＴＰａ、ＴＰｂ、そのバリア領域ＴＢａ、ＴＢｂ、電荷回収パケット（回収領域）ＲＰａ、ＲＰｂ、およびそのバリア領域ＲＢａ、ＲＢｂが形成された状態となっている。
【０１３９】
また、ＣＣＤバッファ部３ｃには、駆動信号ＳＣＣＤ１およびＳＣＣＤ２により、結合パケットＣＰおよびそのバリア領域ＣＢが形成され、また、結合パケットＣＰとＶＣＣＤ部との間には、分離バリアＳＢが形成されている。
【０１４０】
なお、図８では、色塗りされた領域が、電荷転送パケットが形成された電荷蓄積領域として、また、色塗されていない領域が、バリアが形成されたバリア領域として示され、さらに、ハッチングされた領域は、電荷回収パケットの形成領域として示されている。
【０１４１】
ここで初期状態はタイミングｔ’’’０で示されており、このとき、第１〜第６の受光画素ＰＤ１〜ＰＤ６に跨った領域では、そのＶＣＣＤゲート下ポテンシャルは、駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ６が印加された転送ゲートに対応する領域は、電荷転送パケットが形成された電荷蓄積領域ＴＰａ、ＴＰｂとなり、駆動信号ΦＶ７〜ΦＶ８が印加された転送ゲートに対応する領域に転送バリアＴＢａおよびＴＢｂが形成され、駆動信号φＶ９〜φＶ１０が印加される転送ゲートに対応する領域に、電荷回収パケットＲＰａ、ＲＰｂが形成され、駆動信号φＶ１１〜φＶ１２が印加される転送ゲートに対応する領域に、回収パケットのバリアＲＢａ、ＲＢｂが形成されている。
【０１４２】
つぎにタイミングｔ’’’１では、そのＶＣＣＤゲート下ポテンシャルは、駆動信号ΦＶ１２、ΦＶ１〜ΦＶ６が印加された転送ゲートに対応する領域に電荷転送パケットが形成され、駆動信号ΦＶ７が印加された転送ゲートに対応する領域には、転送領域バリアが形成され、駆動信号φＶ８〜φＶ１０が印加された転送ゲートに対応する領域に、電荷回収パケットが形成され、駆動信号φＶ１１が印加された転送ゲートに対応する領域に回収パケットバリアが形成される。
【０１４３】
さらにその後、時間の経過とともに、タイミングｔ’’’２、ｔ’’’３・・・・ｔ’’’２３のようにゲート下ポテンシャルをコントロールする。
【０１４４】
これにより、そのＶＣＣＤ転送ゲート下の電荷転送パケットと電荷回収パケットはＶＣＣＤ部３００とＨＣＣＤ部１ｂの間に形成されたＣＣＤバッファ部３ｃの方へ移動して行く。
【０１４５】
そして、このＣＣＤバッファ部１ｃに形成されている保持パケットＣＰ内で、上記電荷転送パケット（元の信号電荷を転送するパケット）に格納されている信号電荷と、電荷回収パケット（前方からの取り残し電荷の入ったがパケット）に格納されている信号電荷とが合流する。
【０１４６】
さらに、この合流した信号電荷は、ＶＣＣＤ部での駆動に合わせて、任意の時間にＣＣＤバッファ部３ｃの保持パケットＣＰからＨＣＣＤ部１ｂへ移動させられる。つまり、すなわち、転送時の取り残し電荷を低減させた信号電荷をＨＣＣＤ部へ転送させることができる。
【０１４７】
このように本実施形態３では、ＶＣＣＤ部３００ａ〜３００ｄは、ＣＣＤ駆動部１３ａからの駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２、ＳＣＣＤ１、ＳＣＣＤ２により、読み出された信号電荷を転送する電荷転送パケットＴＰａ、ＴＰｂとともに、該電荷転送パケットが取り残した取り残し電荷を回収する電荷回収パケットＲＰａ、ＲＰｂを生成し、電荷転送パケットおよび電荷回収パケットを、電荷回収パケットが電荷転送パケットの直後に続くようして、ＶＣＣＤ部の電荷転送チャンネル内で移動させ、さらに、ＶＣＣＤ部３００のＨＣＣＤ部１ｂ側端に配置されたＣＣＤバッファ部３ｃに形成されている結合パケット（保持パケット）ＣＰにて、電荷転送パケットに蓄積された信号電荷と、これに続く電荷回収パケットで回収された信号電荷とを足し合わせてＨＣＣＤ部１ｂに転送するので、ＶＣＣＤ転送中に電荷転送パケットによる信号電荷の取り残しが発生した場合でも、電荷転送パケットによる転送から取り残された取り残し電荷を、電荷回収パケットが回収して転送することとなり、これによりＶＣＣＤ部での転送取り残しを低減させることができる。この結果、転送効率を向上させ、縦線等の画像不良を低減できる。
【０１４８】
また、この実施形態では、電荷転送パケットに蓄積された信号電荷と、電荷回収パケットで回収された信号電荷との加算は、ＨＣＣＤ部ではなく、ＶＣＣＤ部の端部に形成した結合パケットで行うので、電荷転送パケットと電荷回収パケットとに分かれて転送されてくる１垂直転送周期に相当する信号電荷を結合パケットにてまとめてＨＣＣＤ部へ転送することができ、ＨＣＣＤ部での転送動作を、垂直転送タイミングとは独立して行うことができる。
（実施形態４）
図９〜図１１は、本発明の実施形態４による固体撮像装置を説明する図である。
【０１４９】
図９は、この実施形態４の固体撮像装置であるＣＣＤイメージセンサの概略構成を示し、図１０は、このＣＣＤイメージセンサにおける撮像領域での各受光画素とこれに対応する転送電極の配列を示している。図１１は、このＣＣＤイメージセンサにおける、受光画素列に対応するＶＣＣＤ部での転送ゲートの配列とともに、該ＶＣＣＤ部にて信号電荷が転送される様子を示している。
【０１５０】
この実施形態４のＣＣＤイメージセンサ４は、半導体基板（図示せず）上に形成され、被写体の撮像を行うための撮像領域４ａを有し、該撮像領域４ａには、被写体からの入射光を光電変換する受光画素ＰＤがマトリクス状に配列されており、各受光画素列４０に沿って受光画素ＰＤから読み出した信号電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部（ＶＣＣＤ部）４００が配置されている。ここで、上記ＶＣＣＤ部４００と対応する受光画素列４０の各受光画素ＰＤとの間には、読み出しゲートＲｇが配置されており、受光画素ＰＤで生成された信号電荷は、該読み出しゲートＲｇを介してＶＣＣＤ部４００に読み出されるようになっている。
【０１５１】
また、このＣＣＤイメージセンサ４は、該撮像領域１ａの一端側に配置され、ＶＣＣＤ部４００から転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部（ＨＣＣＤ部）１ｂと、該ＨＣＣＤ部１ｂの一端側に配置され、ＨＣＣＤ部１ｂからの信号電荷を電圧信号に変換して画素信号Ｓｐを出力する出力部１ｃと、ＶＣＣＤ部４００の駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２、およびΦＶ１ａ〜ΦＶ１２ａ、並びにＨＣＣＤ部１ｂの駆動信号ΦＨ１およびΦＨ２を生成するタイミング生成部（ＣＣＤ駆動部）１４ａと、該ＣＣＤイメージセンサ４を構成する半導体基板の裏面側に設けられ、受光画素ＰＤで生成された信号電荷をイメージセンサ１の外部に排出するオーバーフロードレイン（図示せず）と、上記出力部１ｃからの画素信号Ｓｐに基づいて、上記タイミング生成部１４ａおよびオーバーフロードレイン（以下、ＯＦＤ部ともいう。）を、それぞれ制御信号ＣｔｇおよびＣｏｆｄにより制御する制御部１４ｂとを有している。
【０１５２】
なお、この実施形態４のＣＣＤイメージセンサ４における、受光画素ＰＤ、ＨＣＣＤ部１ｂ、出力部１ｃ、オーバーフロードレインは、実施形態１のＣＣＤイメージセンサにおけるものと同一のものである。
【０１５３】
そして、この実施形態４では、ＶＣＣＤ部４００における、ＨＣＣＤ部１ｂに隣接する１垂直転送周期に相当する転送ゲート４０１〜４１２には、その他の転送ゲート４１３〜４２４に印加する駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２とは独立した駆動信号ΦＶ１ａ〜ΦＶ１２ａが印加されるようになっており、制御部１４ｂおよびタイミング生成部１４ａは、上記実施形態１のＣＣＤイメージセンサ１と同様に、電荷転送パケットと電荷回収パケットとが形成され、電荷回収パケットが電荷転送パケットの直後を移動するよう転送ゲートを駆動するだけでなく、ＶＣＣＤ部における、ＨＣＣＤ部に隣接する１垂直転送周期に相当する転送領域では、電荷回収パケットＲＰａの移動速度を電荷転送パケットＴＰａの移動速度より高めてこれらのパケットに格納されている信号電荷と取り残し電荷とを足し合わせるものである。
【０１５４】
次に図１１を用いて、撮像領域４ａおよびＣＣＤバッファ部４ｃの構成について具体的に説明する。
【０１５５】
上記のように該撮像領域４ａには、被写体からの入射光を光電変換する受光画素を配列してなる受光画素列４０ａ〜４０ｄと、受光画素から読み出した信号電荷を垂直方向に転送するＶＣＣＤ部４００ａ〜４００ｄとが交互に配置されている。
【０１５６】
なお、ここでは、説明の簡略化のため、受光画素列として４つの受光画素列４０ａ〜４０ｄ、垂直転送部として４つのＶＣＣＤ部４００ａ〜４００ｄを挙げて説明する。また、受光素子列４０ａ〜４０ｄおよびＶＣＣＤ部４００ａ〜４００ｄは、実施形態１におけるものと同一構造となっている。ただし、この実施形態４のＶＣＣＤ部４００ａ〜４００には、駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２に加えて、これらの駆動信号とは独立した駆動信号ΦＶ１ａ〜ΦＶ１２ａが供給される。
【０１５７】
例えば、ＶＣＣＤ部４００ａを例に挙げて説明すると、ＨＣＣＤ部１ｂに隣接する受光画素ＰＤ１〜ＰＤ６に対する第１〜第１２の転送ゲート４０１〜４１２には、第１〜第１２の電荷加算駆動信号ΦＶ１ａ〜ΦＶ１２ａが印加され、受光画素ＰＤ７〜ＰＤ１２に対する第１〜第１２の転送ゲート４１３〜４２４には、第１〜第１２の画素転送駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２が印加され、バリアゲート４０１ａには第１２の画素転送駆動信号ΦＶ１２が印加されるようになっている。
【０１５８】
なお、この実施形態４における第１〜第１２の画素転送駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２は、実施形態１における第１〜第１２の駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２と同一のものである。
【０１５９】
次に動作について説明する。
【０１６０】
この実施形態４のＣＣＤイメージセンサ４では、撮像動作が開始すると、制御部１４ｂからの制御信号Ｃｔｇに基づいて、タイミング生成部１４ａが、ＶＣＣＤ部４００の駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２、ΦＶ１ａ〜ΦＶ１２ａ、並びにＨＣＣＤ部１ｂの駆動信号ΦＨ１およびΦＨ２を生成して、ＶＣＣＤ部４００およびＨＣＣＤ部１ｂに出力する。
【０１６１】
また、各受光画素ＰＤでは入射光の光電変換により信号電荷が発生しており、受光画素ＰＤから読み出しゲートＲｇを介してＶＣＣＤ部４００に読み出された信号電荷が、ＶＣＣＤ部４００によりＨＣＣＤ部１ｂへ垂直転送され、ＨＣＣＤ部１ｂではＶＣＣＤ部４００からの信号電荷が水平方向に転送される。
【０１６２】
例えば、図１１に示すように、ＶＣＣＤ部４００ａでは、タイミングｔ０〜ｔ２３の繰り返し周期、つまり、ＶＣＣＤ部での１垂直転送周期内に、隣接する６つの受光画素のうちの１つの信号電荷、例えば受光画素ＰＤ１〜ＰＤ６のうちのＰＤ１の信号電荷が、６受光画素に相当する距離だけ垂直方向に転送される。
【０１６３】
このような隣接する６つの受光画素のうちの第１の受光画素の信号電荷を読み出す動作が、１フィールド期間内で繰り返し行われて、１フィールド分の信号電荷が順次ＶＣＣＤ部からＨＣＣＤ部を経由して、画素信号としてＣＣＤイメージセンサの外部に出力される。また、１フィールド分の信号電荷の読み出し動作は、６フィールド分繰り返されることで、撮像画像の１画面分の信号電荷が出力されることとなる。
【０１６４】
また、この実施形態４のＣＣＤイメージセンサ４では、実施形態１のＣＣＤイメージセンサ１と同様に、受光画素から読み出された信号電荷が電荷転送パケットＴＰａ、ＴＰｂにより転送され、該電荷転送パケットによる信号電荷の転送中に転送し残した取り残した信号電荷は、該電荷転送パケットの直後につづく電荷回収パケットＲＰａ、ＲＰｂにより回収されて転送される。
【０１６５】
そして、この実施形態４のＣＣＤイメージセンサ４では、ＶＣＣＤ部のＨＣＣＤ部側端の１垂直転送周期に対応する最終転送領域に、上記電荷転送パケットＴＰａおよび電荷回収パケットＲＰａが移動してきたとき、この領域に設けられているゲート電極に印加される駆動信号ΦＶ１ａ〜ΦＶ１２ａにより、電荷回収パケットＲＰａの移動速度が、これに先行する電荷転送パケットＲＰａの移動速度より高められ、この最終転送領域で、電荷回収パケットＲＰａが電荷転送パケットＴＰａに追いついて、信号電荷と取り残し電荷とが加算される（タイミングｔ３）。その後は、加算された信号電荷と取り残し電荷とが、１つの転送パケットによりＨＣＣＤ部１ｂへ転送される（タイミングｔ４〜ｔ１２）。
【０１６６】
その後のタイミングｔ１３〜ｔ２３の間に、次の電荷転送パケットＴＰｂと電荷回収パケットＲＰｂの組が、上記転送最終段領域に移動してくる。
【０１６７】
このように本実施形態４では、ＶＣＣＤ部４００ａ〜４００ｄは、ＣＣＤ駆動部１４ａからの駆動信号ΦＶ１〜ΦＶ１２、ΦＶ１ａ〜ΦＶ１２ａにより、読み出された信号電荷を転送する電荷転送パケットＴＰａ、ＴＰｂとともに、該電荷転送パケットが取り残した取り残し電荷を回収する電荷回収パケットＲＰａ、ＲＰｂを生成し、しかも、ＶＣＣＤ部における、ＨＣＣＤ部に隣接する１垂直転送周期に相当する転送領域では、電荷回収パケットＲＰａ、ＲＰｂの移動速度を電荷転送パケットＴＰａ、ＴＰｂの移動速度より高めてこれらのパケットに格納されている信号電荷と取り残し電荷とを足し合わせるので、ＶＣＣＤ転送中に電荷転送パケットによる信号電荷の取り残しが発生した場合でも、電荷転送パケットによる転送から取り残された取り残し電荷を、電荷回収パケットが回収して転送することとなり、これによりＶＣＣＤ部での転送取り残しを低減させることができる。この結果転送効率を向上させ、縦線等の画像不良を低減できる。
【０１６８】
また、この実施形態では、電荷転送パケットに格納された信号電荷と、電荷回収パケットで回収された信号電荷との加算は、ＨＣＣＤ部ではなく、ＶＣＣＤ部の転送最終段領域にて行うので、電荷転送パケットと電荷回収パケットとに分かれて転送されてくる１垂直転送周期に相当する信号電荷を、ＶＣＣＤ部の転送最終段領域にてまとめてＨＣＣＤ部へ転送することができ、ＨＣＣＤ部での転送動作に余裕を持たせることができる。
（実施形態５）
図１２は、本発明の実施形態５による固体撮像装置を説明する図であり、この実施形態５の固体撮像装置であるＣＣＤイメージセンサの概略構成を示している。
【０１６９】
この実施形態５のＣＣＤイメージセンサ５は、実施形態１のＣＣＤイメージセンサ１における制御部１１ｂおよびタイミング生成部１１ａに代わる、制御部１５ｂおよびタイミング生成部１５ａを備えたものであり、この実施形態５のＣＣＤイメージセンサ５では、制御部１５ｂおよびタイミング生成部１５ａは、受光画素で発生した信号電荷の量に応じて、電荷転送パケットとこれに続く電荷回収パケットとを発生させる第１の転送動作モードと、電荷転送パケットのみを発生させる第２の転送動作モードとを切り替えるようにしたものである。
【０１７０】
ここで、第１の転送動作モードは、実施形態１で説明した、ＣＣＤイメージセンサ１の該ＶＣＣＤ部１００ａ〜１００ｄで、信号電荷を転送する電荷転送パケットＴＰａおよびＴＰｂとともに、該電荷転送パケットが取り残した取り残し電荷を回収する電荷回収パケットＲＰａおよびＲＰｂを移動させる転送動作と同一のものである。
【０１７１】
また、第２の転送動作モードは、図１５を用いて説明した、従来のＣＣＤイメージセンサにおける垂直電荷転送パケットのみによる信号電荷の転送動作と同一のものである。
【０１７２】
また、タイミング生成部１５ａは、第１の転送動作モードで垂直転送動作が行われるようＶＣＣＤ部１００を駆動する駆動信号を生成する第１の駆動信号生成回路１５１と、第２の転送動作モードで垂直転送動作が行われるようＶＣＣＤ部１００を駆動する駆動信号を生成する第２の駆動信号生成回路１５２とを有し、制御部１５ｂからの制御信号Ｃｔｇに基づいて、いずれか一方の駆動信号生成回路からＶＣＣＤ部に駆動信号を供給するよう構成されている。
【０１７３】
具体的には、制御部１５ｂは、タイミング生成部１５ａを、撮像領域の受光画素で生成される信号電荷の量の少ないときは、電荷転送パケットとこれに続く電荷回収パケットとを発生させる第１の垂直転送モードでＶＣＣＤ部１００が駆動され、該信号電荷の量の多いときには、電荷転送パケットのみを発生させる第２の垂直転送モードでＶＣＣＤ部１００が駆動されるように制御する構成となっている。
【０１７４】
その他の構成は、実施形態１のＣＣＤイメージセンサ１と同一である。
【０１７５】
このような構成の実施形態５のＣＣＤイメージセンサ５では、信号電荷の発生量に応じて、電荷転送パケットとこれに続く電荷回収パケットとを発生させる第１の転送動作モードと、電荷転送パケットのみを発生させる第２の転送動作モードとが切り替えられる。具体的には、ＶＣＣＤ部１００は、撮像領域の受光画素で生成される信号電荷の量の少ないときは、電荷転送パケットとこれに続く電荷回収パケットとを発生させる第１の垂直転送モードで駆動され、該信号電荷の量の多いときには、電荷転送パケットのみを発生させる第２の垂直転送モードで駆動される。
【０１７６】
これにより、露光量の少ないときに顕著となる電荷取り残しによる画質劣化を抑えつつ、露光量の多いときには、多くの電荷を転送可能となるよう転送パケットの転送方向のサイズを大きくして、ダイナミックレンジを広げることができ、露光量に応じた信号電荷の転送により高品質の画質を得ることができる。
【０１７７】
さらに、上記実施形態１〜５では、特に説明しなかったが、上記実施形態１〜５の固体撮像装置の少なくともいずれかを撮像部に用いた、例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの、画像入力デバイスを有した電子情報機器について以下簡単に説明する。
（実施形態６）
図１３は、本発明の実施形態６として、実施形態１〜５のいずれかの固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【０１７８】
図１３に示す本発明の実施形態６による電子情報機器９０は、本発明の上記実施形態１〜５のいずれかの固体撮像装置を、被写体の撮影を行う撮像部９１として備えたものである。この電子情報機器９０はさらに、このような撮像部による撮影により得られた高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部９２と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示部９３と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信部９４と、この画像データを印刷（印字）して出力（プリントアウト）する画像出力部９５とのうちの少なくともいずれかを有している。
【０１７９】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１８０】
本発明は、固体撮像装置、その駆動方法、および電子情報機器の分野において、受光画素からの信号電荷を転送する電荷転送パケットの後方に、任意の間隔で、電荷転送パケットが取り残した信号電荷を回収する電荷回収パケットを発生させ、先行する電荷転送パケットによる信号電荷の取り残しがあった場合、これを後方の電荷回収パケットで回収して、元の電荷転送パケットに格納されている信号電荷と合流させることにより、垂直電荷転送効率を向上させ、縦線等の画像不良を低減できるものであり、垂直電荷転送部での信号電荷の高速転送を必要とされる場合に有用なものである。
【符号の説明】
【０１８１】
１〜５  固体撮像装置（ＣＣＤイメージセンサ）
１ａ、３ａ、４ａ  撮像領域
１ｂ  水平電荷転送部（ＨＣＣＤ部）
１ｃ  出力部
３ｃ  ＣＣＤバッファ部
１０、１０ａ〜１０ｄ、３０、３０ａ〜３０ｄ、４０、４０ａ〜４０ｄ  受光画素列
１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａ  タイミング生成部（ＣＣＤ駆動部）
１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂ、１５ｂ  制御部
９０  電子情報機器
９１  撮像部
９２  メモリ部
９３  表示手段
９４  通信手段
９５  画像出力手段
１００、１００ａ〜１００ｄ、３００、３００ａ〜３００ｄ、４００、４００ａ〜４００ｄ  垂直電荷転送部（ＶＣＣＤ部）
１０１〜１２４、１０１ａ、３０１〜３２４、３０１ａ、４０１〜４２４、４０１ａ  転送ゲート
１５１、１５２  第１、第２のタイミング生成回路
３０１ｓ、３０２ｓ  蓄積ゲート
ＣＰ  電荷蓄積パケット
ＣＢ  蓄積パケットバリア
Ｃｔｇ  タイミング制御信号
Ｃｏｆｄ  ＯＦＤ制御信号
ＰＤ、ＰＤ１〜ＰＤ１２  受光画素
Ｒｇ  読出しゲート
ＲＢａ、ＲＢｂ  回収パケットバリア
ＲＰａ、Ｒｐｂ  電荷回収パケット
ＳＢ  分離バリア
Ｓｐ  画素信号
ＴＢａ、ＴＢｂ  転送パケットバリア
ＴＰａ、ＴＰｂ  電荷転送パケット
ＳＣＣＤ１、ＳＣＣＤ２  バッファゲート駆動信号
ΦＨ１、ΦＨ２  水平駆動信号（水平駆動パルス）
ΦＶ１〜ΦＶ１２、ΦＶ１ａ〜ΦＶ１２ａ  垂直駆動信号（垂直駆動パルス）
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図３】
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【図５】
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【図８】
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【図１１】
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【図１５】
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