(57)【要約】【課題】２枚１組の転送電極が３組並ぶ毎に１つのレジスタ間転送チャネルを設けた３ｃｈ出力のＣＣＤ撮像素子では、送り側のチャネルと受け側のチャネルとの間でのポテンシャルの逆転が生じ、レジスタ間転送を行えない。【解決手段】３本の水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３を有する３ｃｈ出力のＣＣＤ撮像素子において、水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３の各転送段ごとにｍ個（例えば、２つ）の転送電極１４６，１４７を配置するとともに、転送電極１４６，１４７の各々を６相のクロックパルスφＨ１〜φＨ６によって独立に駆動し、転送電極単位でチャネルのポテンシャルを制御できるようにする。【選択図】図２
2004312661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子を含む画素が配置されてなる画素部と、
前記画素部の各画素で光電変換されて得られる信号電荷をｎチャネル（ｎは２以上の整数）分並行して転送する電荷転送部とを具備し、
前記電荷転送部は、
信号電荷を順次転送する転送段の各々に転送電極がｍ個（ｍは２以上の整数）ずつ配置されてなり、前記転送電極の各々がｍ×ｎ相のクロックパルスによって独立に駆動されるｎ本の転送レジスタと、
前記ｎ本の転送レジスタ間に前記転送電極の少なくとも１つおきに設けられたレジスタ間転送ゲートとを有する
ことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記レジスタ間転送ゲートは、信号電荷を転送するチャネルの入口が信号電荷を送る側の転送レジスタ間で同じクロックパルスが印加される転送電極の下に形成され、当該チャネルの出口が信号電荷を受ける側の転送レジスタ間で同じで、送り側のクロックパルスとは異なるクロックパルスが印加される転送電極の下に形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記ｎ本の転送レジスタのうち、１段目の転送レジスタに前記画素部の各画素で光電変換されて得られる信号電荷が転送された状態において、隣り合うｎ個の信号電荷を単位とし、転送方向の先頭の信号電荷を前記１段目の転送レジスタに残し、後続するｎ−１個の信号電荷については順に前記レジスタ間転送ゲートのチャネルの入口まで転送してレジスタ間転送し、最終的にｎ本の転送レジスタの同一クロックパルスが印加される転送電極の下に並べるように制御する制御手段を有する
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記制御手段は、前記レジスタ間転送において、送り側の転送電極の下のチャネルに１画素分の信号電荷が蓄積されているとき、先ず、前記レジスタ間転送ゲートのポテンシャルを深くして当該ポテンシャルまで信号電荷の蓄積を広げるとともに、受け側の転送電極の下のポテンシャルを深くして当該ポテンシャルまで信号電荷の蓄積を広げ、しかる後送り側の転送電極の下のポテンシャルを、次いで前記レジスタ間転送ゲートのポテンシャルを順に浅くする
ことを特徴とする請求項３記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記制御手段は、前記レジスタ間転送において、前記レジスタ間転送ゲートのポテンシャルを浅くする際に、当該ポテンシャルを徐々に浅くする
ことを特徴とする請求項４記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記レジスタ間転送において、前記レジスタ間転送ゲートのポテンシャルを浅くする際に、当該ポテンシャルを段階的に浅くする
ことを特徴とする請求項４記載の固体撮像素子。
【請求項７】
少なくとも前記レジスタ間転送において、送り側の転送レジスタの浅いときのポテンシャルを、前記レジスタ間転送ゲートの浅いときのポテンシャルよりもさらに浅くする
ことを特徴とする請求項４記載の固体撮像素子。
【請求項８】
光電変換素子を含む画素が配置されてなる画素部と、
信号電荷を順次転送する転送段の各々に転送電極がｍ個（ｍは２以上の整数）ずつ配置されてなるｎ本（ｎは２以上の整数）の転送レジスタと、前記ｎ本の転送レジスタ間に前記転送電極の少なくとも１つおきに設けられたレジスタ間転送ゲートとを有し、前記画素部の各画素で光電変換されて得られる信号電荷を前記ｎチャネル分並行して転送する電荷転送部とを具備する固体撮像素子の駆動方法であって、
前記ｎ本の転送レジスタの転送電極の各々をｍ×ｎ相のクロックパルスによって独立に駆動する
ことを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
【請求項９】
前記ｎ本の転送レジスタのうち、１段目の転送レジスタに前記画素部の各画素で光電変換されて得られる信号電荷が転送された状態において、隣り合うｎ個の信号電荷を単位とし、転送方向の先頭の信号電荷を前記１段目の転送レジスタに残し、後続するｎ−１個の信号電荷については順に前記レジスタ間転送ゲートのチャネルの入口まで転送してレジスタ間転送し、最終的にｎ本の転送レジスタの同一クロックパルスが印加される転送電極の下に並べるようにする
ことを特徴とする請求項８記載の固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１０】
前記レジスタ間転送において、送り側の転送電極の下のチャネルに１画素分の信号電荷が蓄積されているとき、先ず、前記レジスタ間転送ゲートのポテンシャルを深くして当該ポテンシャルまで信号電荷の蓄積を広げるとともに、受け側の転送電極の下のポテンシャルを深くして当該ポテンシャルまで信号電荷の蓄積を広げ、しかる後送り側の転送電極の下のポテンシャルを、次いで前記レジスタ間転送ゲートのポテンシャルを順に浅くする
ことを特徴とする請求項９記載の固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１１】
前記レジスタ間転送において、前記レジスタ間転送ゲートのポテンシャルを浅くする際に、当該ポテンシャルを徐々に浅くする
ことを特徴とする請求項１０記載の固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１２】
前記レジスタ間転送において、前記レジスタ間転送ゲートのポテンシャルを浅くする際に、当該ポテンシャルを段階的に浅くする
ことを特徴とする請求項１０記載の固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１３】
少なくとも前記レジスタ間転送において、送り側の転送レジスタの浅いときのポテンシャルを、前記レジスタ間転送ゲートの浅いときのポテンシャルよりもさらに浅くする
ことを特徴とする請求項１０記載の固体撮像素子の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子および固体撮像素子の駆動方法に関し、特に複数本の水平転送レジスタ（水平転送部）によって信号電荷を並行して出力するいわゆる多ｃｈ出力の固体撮像素子および当該固体撮像素子の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子、例えばＣＣＤ(Charge Coupled Device)型撮像素子（以下、ＣＣＤ撮像素子と記す）の高フレームレート化に対応する技術の一つとして、水平転送レジスタを複数本設けて多ｃｈの出力を得る技術がある。この多ｃｈ出力の技術の中でも、水平転送レジスタを２本有する２チャネル出力の構造のものが古くから知られている。
【０００３】
２本の水平転送レジスタを有するＣＣＤ撮像素子は、例えば多結晶シリコンで形成された水平転送電極を２枚１組とし、これら水平転送電極に対して互いに逆相の２相のクロックパルスφＨ１，φＨ２を与えることによって水平転送を行うとともに、水平転送レジスタ間の転送に関しては、レジスタ間転送チャネルおよびレジスタ間転送ゲートを用いることによって行う構造となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図２３に、２本の水平転送レジスタの構造を概略的に示す。図中、斜線部はチャネルストップ領域を、破線で囲まれた部分は同一（同相）のクロックパルスが与えられる転送電極をそれぞれ示している。この２本の水平転送レジスタ１０１，１０２の構造において、従来、送り側の水平転送電極（図中、クロックパルスφＨ１が印加される転送電極）を低レベル（以下、“Ｌ”レベルと記す）にして当該転送電極の下のポテンシャルを浅くし、受け側の水平転送電極（図中、クロックパルスφＨ２が印加される転送極）を高レベル（以下、“Ｈ”レベルと記す）にして当該転送電極の下のポテンシャルを深くすることで、水平転送レジスタ１０１，１０２間で信号電荷の転送を行うようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２００８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来例に係る多ｃｈ出力のＣＣＤ撮像素子では、水平転送レジスタが２本の場合には信号電荷の混合等の問題を生じること無く多ｃｈ出力を実現できるが、さらなる高フレームレート化への対応のために水平転送レジスタの本数を３本以上に増やした構造を採用した場合には信号電荷が混合されてしまうという課題がある。そのことについて図２４を用いて具体的に説明する。ここでは、簡単のために、水平転送レジスタが３本の場合を考える。
【０００７】
３本の水平転送レジスタの構造において、信号電荷を３本の水平転送レジスタ１１１，１１２，１１３に順番に並べるためには、図２４から明らかなように、２枚１組の転送電極が３組並ぶ毎に１つのレジスタ間転送チャネル１１４，１１５が必要となる。この構造に対して、水平転送レジスタが２本の場合と同様にしてレジスタ間転送を行うと、送り側のチャネルと受け側のチャネルとの間でのポテンシャルの逆転が生じるために、レジスタ間転送チャネル１１４，１１５があるにもかかわらずレジスタ間転送が行われない上に、一つ右隣の信号電荷が水平転送されてきてしまうために信号電荷が混合されてしまうという問題が生じる。
【０００８】
ただし、前者のレジスタ間転送が行われないという問題については、水平転送レジスタを偶数本にすることで回避することができる。しかし、その場合でも、一度レジスタ間転送を行った後で1回でも水平転送を行うと、同じように信号電荷が混合してしまうことが容易にわかる。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、送り側のチャネルと受け側のチャネルとの間でのポテンシャルの逆転や信号電荷の混合を生じさせることなく、レジスタ間転送を確実に行うことが可能な多ｃｈ出力の固体撮像素子および当該固体撮像素子の駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による固体撮像素子は、光電変換素子を含む画素が画素が配置されてなる画素部と、前記画素部の各画素で光電変換されて得られる信号電荷をｎチャネル（ｎは２以上の整数）分並行して転送する電荷転送部とを具備し、当該電荷転送部が、信号電荷を順次転送する転送段の各々に転送電極がｍ個（ｍは２以上の整数）ずつ配置されてなり、転送電極の各々がｍ×ｎ相のクロックパルスによって独立に駆動されるｎ本の転送レジスタと、前記ｎ本の転送レジスタ間に前記転送電極の少なくとも１つおきに設けられたレジスタ間転送ゲートとを有することを特徴としている。
【００１１】
上記構成の固体撮像素子において、転送レジスタの各転送段ごとに転送電極をｍ個ずつ設け、当該転送電極の各々を独立に駆動することで、転送電極単位でチャネルのポテンシャルを制御することができる。したがって、ｍ×ｎ相のクロックパルスのタイミングを適当に設定することにより、送り側のチャネルと受け側のチャネルとの間でのポテンシャルの逆転が生じたり、信号電荷の振り分け中に転送が行われたりしないようにすることができる。その結果、多ｃｈ出力の場合であっても、信号電荷を混合させることなく、レジスタ間転送を確実に行うことができるため、多画素化に伴って転送レジスタの本数を自由に増やし、高フレームレート化を図ることができる。
【００１２】
本発明による固体撮像素子の駆動方法は、光電変換素子を含む画素が配置されてなる画素部と、信号電荷を順次転送する転送段の各々に転送電極がｍ個（ｍは２以上の整数）ずつ配置されてなるｎ本（ｎは２以上の整数）の転送レジスタと、前記ｎ本の転送レジスタ間に前記転送電極の少なくとも１つおきに設けられたレジスタ間転送ゲートとを有し、前記画素部の各画素で光電変換されて得られる信号電荷を前記ｎチャネル分並行して転送する電荷転送部とを具備する固体撮像素子において、前記ｎ本の転送レジスタの転送電極の各々をｍ×ｎ相のクロックパルスによって独立に駆動することを特徴としている。
【００１３】
上記構成の固体撮像素子の駆動方法において、転送レジスタの各転送段ごとにｍ個ずつ設けられた転送電極の各々を独立に駆動することで、転送電極単位でチャネルのポテンシャルを制御することができる。したがって、ｍ×ｎ相のクロックパルスのタイミングを適当に設定することにより、送り側のチャネルと受け側のチャネルとの間でのポテンシャルの逆転が生じたり、信号電荷の振り分け中に転送が行われたりしないようにすることができる。その結果、多ｃｈ出力の場合であっても、信号電荷を混合させることなく、レジスタ間転送を確実に行うことができるため、多画素化に伴って転送レジスタの本数を自由に増やし、高フレームレート化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による固体撮像素子によれば、転送レジスタの各転送段ごとにｍ個ずつ転送電極を設けるとともに、これら転送電極の各々を独立に駆動するようにすることで、転送電極単位でチャネルのポテンシャルを制御することができるため、３ｃｈ以上の多ｃｈ出力の場合であっても、信号電荷を混合させることなく、レジスタ間転送を確実に行うことができる。
【００１５】
本発明による固体撮像素子の駆動方法によれば、転送レジスタの各転送段ごとにｍ個ずつ設けられた転送電極の各々を独立に駆動するようにすることで、転送電極単位でチャネルのポテンシャルを制御することができるため、３ｃｈ以上の多ｃｈ出力の場合であっても、信号電荷を混合させることなく、レジスタ間転送を確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る固体撮像素子、例えばＣＣＤ撮像素子の全体構成の概略を示す構成図である。
【００１７】
図１において、撮像部１１は、センサ部（画素）１２が行列状に配置されてなる画素部と、これらセンサ部１２の垂直列ごとに配された複数本の垂直転送レジスタ１３からなる垂直転送部とを有する構成となっている。センサ部１２は、フォトダイオード等を光電変換素子からなり、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。垂直転送レジスタ１３の各々は、信号電荷を順次転送する単位となる転送段（レジスタ段）が多数連なってなるＣＣＤからなり、例えば４相のクロックパルスφＶ１〜φＶ４によって駆動されることにより、センサ部１２から読み出された信号電荷を垂直転送し、ライン単位（行単位）で水平転送部１４にシフトする。
【００１８】
水平転送部１４は、垂直転送レジスタ１３の各々からライン単位でシフトされる信号電荷を並行して水平転送する例えば３本の水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３と、これら水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３間に設けられ、撮像部１１に近い方のレジスタ１４１，１４２から遠い方のレジスタ１４２，１４３に信号電荷を転送するレジスタ間転送ゲート１４４，１４５とを有する構成となっている。
【００１９】
図２に、水平転送部１４の具体的な構造を概略的に示す。図中、斜線部はチャネルストップ領域を、破線で囲まれた部分は同一（同相）のクロックパルスが与えられる転送電極をそれぞれ示している。水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３の各々は、信号電荷を順次転送する単位となる転送段（レジスタ段）が多数連なってなるＣＣＤからなり、各転送段ごとにｍ個（ｍは２以上の整数）、例えば２つの転送電極１４６，１４７を有する構成となっている。換言すれば、２つの転送電極１４６，１４７とその下のチャンネル部分とによって１つの転送段が構成されている。そして、隣り合う３つの転送段に対応する６個の転送電極を単位とし、これら６つの転送電極の各々には６相（＝２個×３）のクロックパルスφＨ１〜φＨ６が独立に与えられるようになっている。
【００２０】
レジスタ間転送ゲート１４４は、水平転送レジスタ１４１と水平転送レジスタ１４２との間に、２つの転送電極１４６，１４７の少なくとも１単位（１画素）おき、本例では２転送段おき、換言すれば３転送段（６転送電極）ごとに１つ設けられ、ゲート電極にゲートパルスφＨＨＧ１が印加されることにより、ゲート電極の下のチャネルを通して水平転送レジスタ１４１中の信号電荷を水平転送レジスタ１４２に選択的に転送する。具体的には、レジスタ間転送ゲート１４４のチャネルの入口が、水平転送レジスタ１４１の５相目のクロックパルスφＨ５が印加される転送電極１４６−５の下のチャネルに連通して形成され、チャネルの出口が水平転送レジスタ１４２の３相目のクロックパルスφＨ３が印加される転送電極１４６−３の下のチャネルに連通して形成されている。
【００２１】
レジスタ間転送ゲート１４５は、水平転送レジスタ１４２と水平転送レジスタ１４３との間に、２つの転送電極１４６，１４７の３転送段（６転送電極）ごとに１つ設けられ、ゲート電極にゲートパルスφＨＨＧ２が印加されることにより、ゲート電極の下のチャネルを通して水平転送レジスタ１４２中の信号電荷を水平転送レジスタ１４３に選択的に転送する。具体的には、レジスタ間転送ゲート１４５のチャネルの入口が、水平転送レジスタ１４２の５相目のクロックパルスφＨ５が印加される転送電極１４６−５の下のチャネルに連通して形成され、チャネルの出口が水平転送レジスタ１４３の３相目のクロックパルスφＨ３が印加される転送電極１４６−３の下のチャネルに連通して形成されている。
【００２２】
すなわち、水平転送部１４は、３本の水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３を有する３ｃｈ出力の構造を採り、垂直転送レジスタ１３の各々からライン単位で水平転送レジスタ１４１に転送される信号電荷を、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５の作用によって水平転送レジスタ１４２，１４３に振り分けた後、３本の水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３によって並行して水平転送することになる。
【００２３】
水平転送部１４の３ｃｈ分の信号電荷は、電荷検出部１５によって電気信号に変換されて出力される。電荷検出部１５は、水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３の各転送先側の端部に設けられた例えばフローティングディフュージョン構成の電荷電圧変換部１５１，１５２，１５３によって構成され、水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３によって転送される３ｃｈ分の信号電荷を電圧信号に変換して出力する。
【００２４】
タイミングジェネレータ１６は図示せぬドライバ等と共に、上記構成の３ｃｈ出力のＣＣＤ撮像素子を駆動制御する制御手段を構成している。このタイミングジェネレータ１６では、垂直転送レジスタ１３を転送駆動する４相のクロックパルスφＶ１〜φＶ４、水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３を転送駆動する６相のクロックパルスφＨ１〜φＨ６、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５を転送駆動するゲートパルスφＨＨＧ１，φＨＨＧ２を含む各種のタイミングパルスが生成される。図３に、６相のクロックパルスφＨ１〜φＨ６およびゲートパルスφＨＨＧ１，φＨＨＧ２の駆動タイミング例を示す。
【００２５】
次に、上記構成の本実施形態に係る３ｃｈ出力のＣＣＤ撮像素子の動作について、図３のタイミングチャートを基に、図４〜図１０の動作説明図を用いて説明する。ここで、３ｃｈ出力の場合は、１ライン分の信号電荷において、隣り合う３画素分の信号電荷を単位とし、これら３画素分の信号電荷を３本の水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３に振り分けて並行して水平転送することになる。
【００２６】
期間Ｔ０では、奇数相のクロックパルスφＨ１，φＨ３，φＨ５が“Ｈ”レベルの状態にあり、偶数相のクロックパルスφＨ２，φＨ４，φＨ６が“Ｌ”レベルの状態にある。この状態において、垂直転送レジスタ１３の各々から１ライン分の信号電荷が先ず水平転送レジスタ１４１に転送される。このとき、図４に示すように、垂直転送レジスタ１３の各々から転送された１ライン分の信号電荷は、水平転送レジスタ１４１の転送電極１４６の下に画素単位で蓄積される。ここで、以下の動作説明をわかりやすくするために、図４の左から３番目〜５番目の３つの信号電荷を、左からそれぞれ信号電荷ａ、信号電荷ｂ、信号電荷ｃとし、これら３つの信号電荷ａ〜ｃに着目して説明する。
【００２７】
期間Ｔ１では１回目のレジスタ間転送を行う。すなわち、先ず始めに、ゲートパルスφＨＨＧ１を“Ｈ”レベルとすることで、水平転送レジスタ１４１の５相目のクロックパルスφＨ５が印加される転送電極１４６−５の下のチャネル部分と水平転送レジスタ１４２の３相目のクロックパルスφＨ３が印加される転送電極１４６−３の下のチャネル部分との間のレジスタ間転送ゲート１４４下に転送チャネルが形成される。その後、クロックパルスφＨ５を“Ｌ”レベルとすることで、図５に示すように、レジスタ間転送ゲート１４４を通して信号電荷ｃが水平転送レジスタ１４１から水平転送レジスタ１４２に転送される。
【００２８】
ゲートパルスφＨＨＧ１を“Ｈ”レベルとした後に、クロックパルスφＨ５を“Ｌ”レベルとすることにより、水平転送レジスタ１４１の信号電荷ｃが蓄積されているチャネル部分のポテンシャルが浅くなるため、水平転送レジスタ１４１から水平転送レジスタ１４２への信号電荷ｃの転送が促進される。最後に、ゲートパルスφＨＨＧ１を再び“Ｌ”レベルにすることで、１回目のレジスタ間転送が完了する。このレジスタ間転送の動作については後でより詳しく説明する。
【００２９】
次に、期間Ｔ２において、先ず始めに６相目のクロックパルスφＨ６を“Ｈ”レベルにし、次いで５相目のクロックパルスφＨ５を“Ｈ”レベルにし、次いで１相目のクロックパルスφＨ１を“Ｌ”レベルにし、最後に６相目のクロックパルスφＨ６を“Ｌ”レベルにする。これにより、図６に示すように、水平転送レジスタ１４１において、信号電荷ａが２つ左隣りの転送電極１４６の下に水平転送される。この水平転送の動作についても後でより詳しく説明する。
【００３０】
次に、期間Ｔ３において、先ず始めに２相目のクロックパルスφＨ２を“Ｈ”レベルにし、次いで１相目のクロックパルスφＨ１を“Ｈ”レベルにし、次いで３相目のクロックパルスφＨ３を“Ｌ”レベルにし、最後に２相目のクロックパルスφＨ２を再び“Ｌ”レベルにする。これにより、図７に示すように、水平転送レジスタ１４１において信号電荷ｂが、水平転送レジスタ１４２において信号電荷ｃがそれぞれ２つ左隣りの転送電極１４６の下に水平転送される。
【００３１】
次に、期間Ｔ４において、先ず始めに４相目のクロックパルスφＨ４を“Ｈ”レベルにし、次いで３相目のクロックパルスφＨ３を“Ｈ”レベルにし、次いで５相目のクロックパルスφＨ５を“Ｌ”レベルにし、最後に４相目のクロックパルスφＨ４を再び“Ｌ”レベルにする。これにより、図８に示すように、水平転送レジスタ１４１において信号電荷ａがさらに２つ左隣りの転送電極１４６の下に水平転送される。
【００３２】
次に、期間Ｔ５において、先ず始めに６相目のクロックパルスφＨ６を“Ｈ”レベルにし、次いで５相目のクロックパルスφＨ５を“Ｈ”レベルにし、次いで１相目のクロックパルスφＨ１を“Ｌ”レベルにし、最後に６相目のクロックパルスφＨ６を再び“Ｌ”レベルにする。これにより、図９に示すように、水平転送レジスタ１４１において信号電荷ｂが、水平転送レジスタ１４２において信号電荷ｃがさらにそれぞれ２つ左隣りの転送電極１４６の下に水平転送される。
【００３３】
次に、期間Ｔ６で２回目のレジスタ間転送を行う。すなわち、先ず始めに、ゲートパルスφＨＨＧ１，φＨＨＧ２を共に“Ｈ”レベルとすることで、水平転送レジスタ１４１の５相目のクロックパルスφＨ５が印加される転送電極１４６−５の下のチャネル部分と水平転送レジスタ１４２の３相目のクロックパルスφＨ３が印加される転送電極１４６−３の下のチャネル部分との間のレジスタ間転送ゲート１４４下に転送チャネルが形成され、水平転送レジスタ１４２の５相目のクロックパルスφＨ５が印加される転送電極１４６−５の下のチャネル部分と水平転送レジスタ１４３の３相目のクロックパルスφＨ３が印加される転送電極１４６−３の下のチャネル部分との間のレジスタ間転送ゲート１４５の下にも転送チャネルが形成される。
【００３４】
その後、クロックパルスφＨ５を“Ｌ”レベルとすることで、図１０に示すように、レジスタ間転送ゲート１４４を通して信号電荷ｂが水平転送レジスタ１４１から水平転送レジスタ１４２に転送され、レジスタ間転送ゲート１４５を通して信号電荷ｃが水平転送レジスタ１４２から水平転送レジスタ１４３に転送される。ゲートパルスφＨＨＧ１，φＨＨＧ２を“Ｈ”レベルとした後に、クロックパルスφＨ５を“Ｌ”レベルとすることで、レジスタ間転送ゲート１４４を通して信号電荷ｂが水平転送レジスタ１４１から水平転送レジスタ１４２に、レジスタ間転送ゲート１４５を通して信号電荷ｃが水平転送レジスタ１４２から水平転送レジスタ１４３にそれぞれ転送される。最後に、ゲートパルスφＨＨＧ１，φＨＨＧ２を共に再び“Ｌ”レベルにすることで、水平転送レジスタ１４２，１４３に対する信号電荷ｂ，ｃの振り分けが完了する。
【００３５】
このようにして、撮像部１１からライン単位で順次供給される信号電荷を、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５によるレジスタ間転送により３本の水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３に振り分けられた後は、当該水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３によって並行して水平転送が行われる。
【００３６】
なお、水平転送動作中において、水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３間でのレジスタ間転送ゲート１４４，１４５を通しての信号電荷の混合を抑えるために、ゲートパルスφＨＨＧ１，２の“Ｌ”レベルを、水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３のクロックパルスφＨ１〜φＨ６の“Ｌ”レベルよりも低い電位に設定し、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５のポテンシャルを、水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３の浅いときのポテンシャルよりもさらに浅くなるようにしている。
【００３７】
上述したように、ｎ本（本例では、３本）の水平転送レジスタを有する多ｃｈ出力のＣＣＤ撮像素子において、水平転送レジスタの各転送段ごとにｍ個（本例では、２つ）の転送電極１４６，１４７を配置するとともに、転送電極１４６，１４７の各々をｍ×ｎ相、本例の場合は６（＝２×３）相のクロックパルスφＨ１〜φＨ６によって独立に駆動するようにしたことにより、転送電極単位でチャネルのポテンシャルを制御することができるため、送り側のチャネルと受け側のチャネルとの間でのポテンシャルの逆転が生じたり、信号電荷の振り分け中に水平転送が行われたりしないようにすることができる。
【００３８】
これにより、水平転送レジスタが３本以上の多ｃｈ出力のＣＣＤ撮像素子であっても、確実にレジスタ間転送を行うことができる。したがって、水平転送レジスタの本数を自由に増やすことができるため、多画素化が進んでも水平転送レジスタの本数を増やすことによって高フレームレート化を図ることができるとともに、高フレームレート化によって水平転送の駆動周波数を下げることができ、これに伴ってＣＣＤ撮像素子の消費電力を抑えることができる。
【００３９】
また、ｎ本の水平転送レジスタ間での信号電荷の振り分けに際しては、隣り合うｎ個の信号電荷、本例では３個の信号電荷ａ，ｂ，ｃを単位とし、先頭の信号電荷ａを一番上の水平転送レジスタに残し、当該信号電荷ａに後続する２つの信号電荷ｂ，ｃについては順にレジスタ間転送ゲート１４４，１４５のチャネルの入口まで水平転送してレジスタ間転送し、最終的に３本の水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３の同一クロックパルスが印加される転送電極の下に並べるようにすることで、信号電荷の振り分けに要する時間を短くすることができる。
【００４０】
特に、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５のチャネルの入口を、信号電荷を送る側の水平転送レジスタ１４１，１４２間で同じクロックパルス、本例では５相目のクロックパルスφＨ５が印加される転送電極１４６−５の下に形成し、当該チャネルの出口を信号電荷を受ける側の水平転送レジスタ１４２，１４３間で同じで、送り側のクロックパルスとは異なるクロックパルス、本例では３相目のクロックパルスφＨ３が印加される転送電極１４６−３の下に形成した構成を採っていることにより、２回目のレジスタ間転送では信号電荷ｂ，ｃを同時に一気に転送することができるため、別々にレジスタ間転送を行う場合に比べて信号電荷の振り分けを短時間で行うことができる。
【００４１】
なお、水平転送レジスタの各転送段ごとにｍ個ずつ転送電極を配置して、これら転送電極の各々をｍ×ｎ相のクロックパルスによって独立に駆動することにより、転送電極単位でチャネルのポテンシャルを制御することができるという利点を活かして、本来の一方向の水平転送ではなく、例えば水平転送レジスタの中間を境に互いに逆方向に水平転送する構成を採って水平転送に要する転送時間の短縮を図ることも可能である。
【００４２】
［レジスタ間転送］
次に、先述した期間Ｔ１，Ｔ６における水平転送レジスタ１４１から水平転送レジスタ１４２へ、水平転送レジスタ１４２から水平転送レジスタ１４３へのレジスタ間転送について、幾つか実施例を挙げてより具体的に説明する。
【００４３】
なお、先述したように、水平転送動作中における水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３相互間での信号電荷の混合を抑えるために、ゲートパルスφＨＨＧ１，２の“Ｌ”レベルは、水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３を駆動するクロックパルスφＨ１〜φＨ６の“Ｌ”レベルよりも低い電位に設定されている。以下に説明する各実施例では、ゲートパルスφＨＨＧ１，２の“Ｌ”レベルを“Ｌ′”レベルと記すものとする。また、以下に説明する各実施例において、レジスタ間転送の制御は、タイミングジェネレータ１６でのクロックパルスφＨ１〜φＨ６およびゲートパルスφＨＨＧ１，φＨＨＧ２のタイミング制御やレベル制御によって実現される。
【００４４】
（実施例１）
図１１は、実施例１に係るレジスタ間転送の動作説明に供するタイミングチャートである。図１１には、３相目、５相目のクロックパルスφＨ３，φＨ５およびゲートパルスφＨＨＧ（φＨＨＧ１，φＨＨＧ２）の期間Ｔ１／Ｔ６におけるタイミング関係を示している。図１２は、実施例１に係るレジスタ間転送の動作説明図である。
【００４５】
図３の期間Ｔ１，Ｔ６において、時刻ｔ１１では、クロックパルスφＨ３，φＨ５が共に“Ｈ”レベル、ゲートパルスφＨＨＧが“Ｌ′”レベルの状態にあるため、水平転送レジスタ１４１，１４２において、クロックパルスφＨ５が印加される転送電極１４６−５の下に信号電荷が蓄積されている。時刻ｔ１２では、クロックパルスφＨ３，φＨ５およびゲートパルスφＨＨＧが全て“Ｈ”レベルにあるため、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５および水平転送レジスタ１４２，１４３のクロックパルスφＨ３が印加される転送電極１４６−３の下に信号電荷が流れ込む。
【００４６】
時刻ｔ１３では、クロックパルスφＨ５が“Ｌ”レベルにあり、当該クロックパルスφＨ５が印加される転送電極１４６の下のポテンシャルが浅くなるため、水平転送レジスタ１４１，１４２のクロックパルスφＨ５が印加される転送電極１４６−５の下の信号電荷が、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５および水平転送レジスタ１４２，１４３のクロックパルスφＨ３が印加される転送電極１４６−３の下に押し出される。
【００４７】
時刻ｔ１４では、ゲートパルスφＨＨＧが再び“Ｌ′”レベルにあり、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５のポテンシャルが浅くなるため、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５の信号電荷が、水平転送レジスタ１４２，１４３のクロックパルスφＨ３が印加される転送電極１４６−３の下に押し出される。
【００４８】
以上の一連の動作により、１回目のレジスタ間転送および２回目のレジスタ間転送が行われる。このレジスタ間転送の動作により、垂直転送レジスタ１３の各々から水平転送レジスタ１４１に転送された１ライン分の信号電荷が、水平転送レジスタ１４２，１４３に振り分けられることになる。
【００４９】
このように、水平転送レジスタ１４１から水平転送レジスタ１４２へ、また水平転送レジスタ１４２から水平転送レジスタ１４３へのレジスタ間転送において、水平転送レジスタ１４１，１４２の送り側の転送電極の下のチャネルに１画素分の信号電荷が蓄積されているとき、先ず、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５のポテンシャルを深くして当該ポテンシャルまで信号電荷の蓄積を広げ、次いで受け側の転送電極の下のポテンシャルを深くして当該ポテンシャルまで信号電荷の蓄積を広げ、その後送り側の転送電極の下のポテンシャルを、次いでレジスタ間転送ゲート１４４，１４５のポテンシャルを順に浅くすることにより、信号電荷を後ろから順次押し出す形で転送できるため、転送残しなどを生じさせることなく、確実にレジスタ間転送を行うことができる。
【００５０】
ここで、本実施例に係るレジスタ間転送では、図１１のタイミングチャートから明らかなように、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４の期間において、ゲートパルスφＨＨＧを“Ｈ”レベルから“Ｌ′”レベルへ瞬時に遷移させ、レジスタ間転送ゲート１４４から水平転送レジスタ１４２へ（または、レジスタ間転送ゲート１４５から水平転送レジスタ１４３へ）信号電荷を一気に転送させるようにしている。
【００５１】
この場合、水平転送動作中に水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３間での信号電荷の混合を抑えるために、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５のポテンシャルが、水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３の浅いときのポテンシャルよりも浅くなければならないことを考えると、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５のポテンシャルが浅くなるときに、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５内に信号電荷が残留し、当該信号電荷が水平転送レジスタ１４１，１４２に逆流する可能性がある。
【００５２】
この点を考慮して為されたのが、以下に説明する実施例２〜４に係るレジスタ間転送である。これら各実施例に係るレジスタ間転送において、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４の期間以外では、実施例１に係るレジスタ間転送と同様の動作が行われることになるため、その動作に伴い、以下に説明する各実施例に係るレジスタ間転送でも、実施例１に係るレジスタ間転送と同様の作用効果を得ることができることは勿論である。
【００５３】
（実施例２）
図１３は、実施例２に係るレジスタ間転送の動作説明に供するタイミングチャートである。図１３には、３相目、５相目のクロックパルスφＨ３，φＨ５およびゲートパルスφＨＨＧ（φＨＨＧ１，φＨＨＧ２）の期間Ｔ１／Ｔ６におけるタイミング関係を示している。図１４は、実施例２に係るレジスタ間転送の動作説明図である。
【００５４】
本実施例に係るレジスタ間転送では、図１３のタイミングチャートから明らかなように、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４の期間において、ゲートパルスφＨＨＧを“Ｈ”レベルの状態から“Ｌ′”レベルの状態へ徐々に移行させ、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５のポテンシャルを徐々に浅くすることにより、レジスタ間転送ゲート１４４から水平転送レジスタ１４２へ（または、レジスタ間転送ゲート１４５から水平転送レジスタ１４３へ）信号電荷を転送する期間Ｔを極力長く取るようにしている。
【００５５】
このように、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５から水平転送レジスタ１４２，１４３へ信号電荷を転送する際に、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５のポテンシャルを徐々に浅くすることにより、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５のポテンシャルが水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３のポテンシャルよりも浅くなる頃には信号電荷の転送を完了することができるため、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５から転送元の水平転送レジスタ１４１，１４２へ信号電荷を逆流させることなく、確実にレジスタ間転送を行うことができる。
【００５６】
（実施例３）
図１５は、実施例３に係るレジスタ間転送の動作説明に供するタイミングチャートである。図１５には、３相目、５相目のクロックパルスφＨ３，φＨ５およびゲートパルスφＨＨＧ（φＨＨＧ１，φＨＨＧ２）の期間Ｔ１／Ｔ６におけるタイミング関係を示している。図１６は、実施例３に係るレジスタ間転送の動作説明図である。
【００５７】
本実施例に係るレジスタ間転送では、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４の期間において、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５のポテンシャルを段階的に、例えば２段階で浅くすることにより、レジスタ間転送ゲート１４４から水平転送レジスタ１４２へ（または、レジスタ間転送ゲート１４５から水平転送レジスタ１４３へ）の信号電荷の最適な転送状態を暫く保持するようにしている。ただし、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５のポテンシャルを変化させる段階は２段階に限られるものではなく、３段階以上であっても良いことは勿論である。
【００５８】
具体的には、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５のポテンシャルを例えば２段階で浅くする場合を例に採ると、図１５のタイミングチャートから明らかなように、ゲートパルスφＨＨＧを“Ｈ”レベル、“Ｌ′”レベル（Ｌ′＜Ｌ）およびその中間レベルの“Ｍ”レベルの３値をとるパルスとする。そして、ゲートパルスφＨＨＧが“Ｈ”レベルの状態から“Ｌ′”レベルの状態に移行する間に一旦“Ｍ”レベルに保持する。これを転送イメージに照らし合わせて見てみると、ゲートパルスφＨＨＧが“Ｍ”レベルとなる時刻ｔ１３′では、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５のポテンシャルが中間電位で保持され、結果として、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４の期間において、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５のポテンシャルが２段階で浅くなる。
【００５９】
このように、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５から水平転送レジスタ１４２，１４３へ信号電荷を転送する際に、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５のポテンシャルを段階的に浅くし、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５から転送先の水平転送レジスタ１４２，１４３への信号電荷の最適な転送状態を暫く保持することにより、その保持している間に信号電荷の転送を完了することができるため、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５から転送元の水平転送レジスタ１４１，１４２へ信号電荷を逆流させることなく、確実にレジスタ間転送を行うことができる。
【００６０】
なお、“Ｍ”レベルを設定するに当たっては次の点について考慮が必要である。転送電界の観点から考えれば、ゲートパルスφＨＨＧが“Ｍ”レベルのときのレジスタ間転送ゲート１４４，１４５のポテンシャルと、クロックパルスφＨ１〜φＨ６が“Ｈ”レベルのときの転送先の水平転送レジスタ１４２，１４３のポテンシャルとの差（図中：ｂ）はできるだけ大きい方が良い。ところが、このポテンシャル差を大きく設定すればするほど、ゲートパルスφＨＨＧが“Ｍ”レベルのときのレジスタ間転送ゲート１４４，１４５のポテンシャルと、クロックパルスφＨ１〜φＨ６が“Ｌ”レベルのときの転送元の水平転送レジスタ１４１，１４２のポテンシャルとの差（図中：ａ）が無くなっていく。
【００６１】
この後者のポテンシャル差が無くなれば無くなるほど、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５の下に存在する信号電荷が転送元の水平転送レジスタ１４１，１４２に逆流する可能性が高くなる。レジスタ間転送ゲート１４４，１４５の下に存在する信号電荷の電荷量は、デバイスで取り扱う信号量やレジスタ間転送に割り当てられる時間によって変わる。したがって、ゲートパルスφＨＨＧの“Ｍ”レベルを設定するに当たっては、デバイスで取り扱う信号量やレジスタ間転送に割り当てられる時間などを考慮しつつデバイス毎に最適な値に設定する必要がある。
【００６２】
（実施例４）
図１７は、実施例４に係るレジスタ間転送の動作説明に供するタイミングチャートである。図１７には、３相目、５相目のクロックパルスφＨ３，φＨ５およびゲートパルスφＨＨＧ（φＨＨＧ１，φＨＨＧ２）の期間Ｔ１／Ｔ６におけるタイミング関係を示している。図１８は、実施例４に係るレジスタ間転送の動作説明図である。
【００６３】
本実施例に係るレジスタ間転送では、水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３のクロックパルスφＨ１〜φＨ６の“Ｌ”レベルを、ゲートパルスφＨＨＧ１，２の“Ｌ′”レベルよりも低く設定することにより、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５から転送元の水平転送レジスタ１４１，１４２への信号電荷の逆流を抑制するようにしている。ここでは、水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３のクロックパルスφＨ１〜φＨ６の“Ｌ”レベルを“Ｌ″”レベル（Ｌ″＜Ｌ′）と記すものとする。
【００６４】
このように、水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３のクロックパルスφＨ１〜φＨ６の“Ｌ″”レベルを、ゲートパルスφＨＨＧ１，２の“Ｌ′”レベルよりも低く設定することにより、図１８から明らかなように、水平転送レジスタ１４１，１４２の浅いときのポテンシャルが、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５の浅いときのポテンシャルよりも浅い状態となり、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５の下に存在する信号電荷が、転送元の水平転送レジスタ１４１，１４２に逆流することが無くなるため、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５から転送元の水平転送レジスタ１４１，１４２へ信号電荷を逆流させることなく、確実にレジスタ間転送を行うことができる。
【００６５】
なお、本実施例の場合にも、実施例３の場合と同様の理由により、クロックパルスφＨ１〜φＨ６が“Ｌ″”レベルのときの転送元の水平転送レジスタ１４１，１４２のポテンシャルと、ゲートパルスφＨＨＧ１，２が“Ｌ′”レベルのときのレジスタ間転送ゲート１４４，１４５のポテンシャルとの差（図中：ｃ）はできるだけ大きい方が好ましい。ただし、その分クロックパルスφＨ１〜φＨ６の振幅が大きくなってしまうため、逆流を抑制できる程度に留めておくことが望ましい。
【００６６】
また、本実施例では、水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３のクロックパルスφＨ１〜φＨ６の“Ｌ″”レベルを、ゲートパルスφＨＨＧ１，２の“Ｌ′”レベルよりも低く設定することで、水平転送レジスタ１４１，１４２の浅いときのポテンシャルを常に、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５の浅いときのポテンシャルよりも浅い状態にするとしたが、少なくともレジスタ間転送において、水平転送レジスタ１４１，１４２の浅いときのポテンシャルを、レジスタ間転送ゲート１４４，１４５の浅いときのポテンシャルよりも浅い状態にすることにより、レジスタ間転送の際の信号電荷の逆流を抑制することができる。
【００６７】
以上説明した特に実施例２，３，４に係るレジスタ間転送については単独で用いても良いし、また組み合わせて用いることも可能である。
【００６８】
［信号電荷の振り分けに際しての水平転送］
続いて、先述した期間Ｔ２での水平転送について、図１９のタイミングチャートおよび図２０のポテンシャル図を用いてより具体的に説明する。図１９には、６相のクロックパルスφＨ１〜φＨ６の期間Ｔ２におけるタイミング関係を示している。
【００６９】
図３の期間Ｔ２において、時刻ｔ２１では、１相目のクロックパルスφＨ１が“Ｈ”レベル、２相目〜６相目のクロックφＨ２〜φＨ６が“Ｌ”レベルの状態にある。この状態では、１相目のクロックパルスφＨ１が印加される転送電極１４６−１の下のポテンシャルが深く、ここに信号電荷ａが蓄積されている。
【００７０】
なお、期間Ｔ２では、本来、３相目のクロックパルスφＨ３も“Ｈ”レベルの状態にあり、当該クロックパルスφＨ３が印加される転送電極１４６−３の下に信号電荷ｂが蓄積されているが、ここでは、信号電荷ａの水平転送についてわかりやすく述べることから、信号電荷ｂ，ｃについてのタイミング関係については無視するものとする。
【００７１】
時刻ｔ２２では、６相目のクロックパルスφＨ６が“Ｈ”レベルの状態にあり、当該クロックパルスφＨ６が印加される転送電極１６４−６の下のポテンシャルも深くなるため、転送電極１４６−１の下に蓄積されている信号電荷ａが転送電極１６４−６の下まで広がる。時刻ｔ２３では、５相目のクロックパルスφＨ５が“Ｈ”レベルの状態にあり、当該クロックパルスφＨ５が印加される転送電極１６４−５の下のポテンシャルも深くなるため、転送電極１４６−１，１４６−６の下に蓄積されている信号電荷ａがさらに転送電極１６４−５の下まで広がる。
【００７２】
時刻ｔ２４では、１相目のクロックパルスφＨ１が再び“Ｌ”レベルの状態にあり、当該クロックパルスφＨ１が印加される転送電極１４６−１の下のポテンシャルが浅くなるため、転送電極１４６−１の下の信号電荷ａが転送電極１６４−６側へ押し出される。時刻ｔ２５では、６相目のクロックパルスφＨ６も再び“Ｌ”レベルの状態にあり、当該クロックパルスφＨ６が印加される転送電極１４６−６の下のポテンシャルが浅くなるため、転送電極１４６−６の下の信号電荷ａが転送電極１６４−５側へ押し出される。
【００７３】
以上の一連の動作により、水平転送レジスタ１４１において、転送電極１４６−１の下の信号電荷ａが２つ左隣りの転送電極１４６−５の下まで水平転送される。期間Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５での水平転送についても、基本的に、期間Ｔ２での水平転送の場合と同じである。
【００７４】
このように、信号電荷の振り分けに際しての水平転送において、ある１つの転送電極の下のチャネルに１画素分の信号電荷が蓄積されているとき、先ず、転送先側の隣りの転送電極の下のポテンシャルを深くしてこれら２つの転送電極の下のチャネルに信号電荷を広げ、次いでその先の転送電極の下のポテンシャルを深くしてこれら３つの転送電極の下のチャネルに信号電荷を広げ、その後最初の転送電極の下のポテンシャルを、次いでその隣りの転送電極の下のポテンシャルを順に浅くすることにより、信号電荷を後ろから順次押し出す形で転送できるため、転送残しや信号電荷の戻りなどを生じさせることなく、確実に水平転送を行うことができる。
【００７５】
［信号電荷の振り分け後の水平転送］
最後に、図３の期間Ｔ６以降の水平転送、即ち１ライン分の信号電荷を３本の水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３に振り分けた後の水平転送について、図２１のタイミングチャートおよび図２２のポテンシャル図を用いて説明する。なお、水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３においては並行して水平転送が行われ、その動作は同じであるために、ここでは、１つの水平転送レジスタを例に挙げて説明するものとする。図２１には、６相のクロックパルスφＨ１〜φＨ６のタイミング関係を示している。
【００７６】
時刻ｔ３１では、３相目のクロックパルスφＨ３が“Ｈ”レベル、それ以外のクロックパルスφＨ１，φＨ２，φＨ４〜φＨ６が“Ｌ”レベルの状態にある。このタイミング関係は、図３の期間Ｔ６が終了した時点のタイミング関係でもある。この状態では、信号電荷ａ，ｂ，ｃはいずれも３相目のクロックパルスφＨ３が印加される転送電極１４６−３の下に蓄積されている。
【００７７】
時刻ｔ３２では、２相目のクロックパルスφＨ２が“Ｈ”レベルの状態にあり、当該クロックパルスφＨ２が印加される転送電極１４６−２の下のポテンシャルが深くなるため、転送電極１４６−３の下の信号電荷が転送電極１４６−２の下まで広がる。時刻ｔ３３では、１相目のクロックパルスφＨ１が“Ｈ”レベルの状態にあり、当該クロックパルスφＨ１が印加される転送電極１４６−１の下のポテンシャルが深くなるため、転送電極１４６−３，１４６−２の下の信号電荷が転送電極１４６−１の下まで広がる。
【００７８】
時刻ｔ３４では、６相目のクロックパルスφＨ６が“Ｈ”レベルの状態にあり、当該クロックパルスφＨ６が印加される転送電極１４６−６の下のポテンシャルが深くなるため、転送電極１４６−３，１４６−２，１４６−１の下の信号電荷が転送電極１４６−６の下まで広がる。時刻ｔ３５では、３相目のクロックパルスφＨ３が再び“Ｌ”レベルの状態にあり、当該クロックパルスφＨ３が印加される転送電極１４６−３の下のポテンシャルが浅くなるため、転送電極１４６−３の下の信号電荷が転送電極１４６−２側に押し出される。
【００７９】
時刻ｔ３６では、５相目のクロックパルスφＨ５が“Ｈ”レベルの状態にあり、当該クロックパルスφＨ５が印加される転送電極１４６−５の下のポテンシャルが深くなるため、転送電極１４６−２，１４６−１，１４６−６の下の信号電荷が転送電極１４６−５の下まで広がる。時刻ｔ３７では、２相目のクロックパルスφＨ２が再び“Ｌ”レベルの状態にあり、当該クロックパルスφＨ２が印加される転送電極１４６−２の下のポテンシャルが浅くなるため、転送電極１４６−２の下の信号電荷が転送電極１４６−１側に押し出される。
【００８０】
時刻ｔ３８では、４相目のクロックパルスφＨ４が“Ｈ”レベルの状態にあり、当該クロックパルスφＨ４が印加される転送電極１４６−４の下のポテンシャルが深くなるため、転送電極１４６−１，１４６−６，１４６−５の下の信号電荷が転送電極１４６−４の下まで広がる。時刻ｔ３９では、１相目のクロックパルスφＨ１が再び“Ｌ”レベルの状態にあり、当該クロックパルスφＨ１が印加される転送電極１４６−１の下のポテンシャルが浅くなるため、転送電極１４６−１の下の信号電荷が転送電極１４６−６側に押し出される。
【００８１】
時刻ｔ４０では、３相目のクロックパルスφＨ３が再び“Ｈ”レベルの状態にあり、当該クロックパルスφＨ３が印加される転送電極１４６−３の下のポテンシャルが深くなるため、転送電極１４６−６，１４６−５，１４６−４の下の信号電荷が転送電極１４６−３の下まで広がる。時刻ｔ４１では、６相目のクロックパルスφＨ６が再び“Ｌ”レベルの状態にあり、当該クロックパルスφＨ６が印加される転送電極１４６−６の下のポテンシャルが浅くなるため、転送電極１４６−６の下の信号電荷が転送電極１４６−５側に押し出される。
【００８２】
時刻ｔ４２では、２相目のクロックパルスφＨ２が再び“Ｈ”レベルの状態にあり、当該クロックパルスφＨ２が印加される転送電極１４６−２の下のポテンシャルが深くなるため、転送電極１４６−５，１４６−４，１４６−３の下の信号電荷が転送電極１４６−２の下まで広がる。時刻ｔ４３では、５相目のクロックパルスφＨ５が再び“Ｌ”レベルの状態にあり、当該クロックパルスφＨ５が印加される転送電極１４６−５の下のポテンシャルが浅くなるため、転送電極１４６−５の下の信号電荷が転送電極１４６−４側に押し出される。
【００８３】
時刻ｔ４４では、１相目のクロックパルスφＨ１が再び“Ｈ”レベルの状態にあり、当該クロックパルスφＨ１が印加される転送電極１４６−１の下のポテンシャルが深くなるため、転送電極１４６−４，１４６−３，１４６−２の下の信号電荷が転送電極１４６−１の下まで広がる。時刻ｔ４５では、４相目のクロックパルスφＨ４が再び“Ｌ”レベルの状態にあり、当該クロックパルスφＨ４が印加される転送電極１４６−４の下のポテンシャルが浅くなるため、転送電極１４６−４の下の信号電荷が転送電極１４６−３側に押し出される。
【００８４】
この時刻ｔ４５の状態は、時刻ｔ３３の状態と同じである。すなわち、時刻ｔ３３では、１画素分の信号電荷が３つの転送電極１４６−３，１４６−２，１４６−３の下に溜められた状態にあり、この状態での信号電荷が３画素（６転送電極）分だけ水平転送されて時刻ｔ４５の状態になる。以降、時刻ｔ３４〜時刻ｔ４４の繰り返しにより、信号電荷ａ，ｂ，ｃが３本の水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３によって並行して水平転送されることになる。
【００８５】
このように、１ライン分の信号電荷を３本の水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３に振り分けた後の水平転送において、１画素分の信号電荷を常に最低３つの転送電極の下に溜めた状態を保ちながら転送動作を行うことにより、個々の転送電極の下のチャネル間での信号電荷の転送にかける時間を長くすることができるため、転送残しや信号電荷の戻りなどを生じさせることなく、確実に水平転送を行うことができる。ただし、上述した水平転送における一連の手順は一例に過ぎず、これに限られるものではない。
【００８６】
なお、上記実施形態では、３本の水平転送レジスタ１４１，１４２，１４３によって信号電荷を並行して水平転送する多ｃｈ出力のＣＣＤ撮像素子の場合を例に挙げた説明したが、これに限られるものではなく、２ｃｈあるいは４ｃｈ以上の多ｃｈ出力のＣＣＤ撮像素子にも同様に適用可能である。
【００８７】
ただし、３ｃｈ出力のＣＣＤ撮像素子では、カラー対応の場合に隣り合う３個の信号電荷ａ，ｂ，ｃをＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各信号電荷として取り扱うことができるため、信号処理上、非常に有利となる。その観点からすると、６ｃｈ出力など３の倍数の多ｃｈ出力とするのが好ましいと言える。６ｃｈ出力のＣＣＤ撮像素子の場合には、各転送段ごとに２つずつ配された転送電極の各々を独立に駆動するクロックパルスは１２（＝２×６）相とすれば良いことになる。
【００８８】
また、上記実施形態では、各転送段ごとに転送電極を２つずつ配するとしたが、２つに限られるものではなく、転送電極を３つ以上ずつ配する構成を採ることも可能である。転送電極の数を多く設定すれば、各転送電極ごとの転送距離（転送長）を短くできるため、転送効率の点で有利となる。
【００８９】
さらに、上記実施形態では、光電変換素子を含む画素が行列状に配置されてなるエリアセンサにおける水平転送部に適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明はエリアセンサへの適用に限られるものではなく、光電変換素子を含む画素が直線状に配置されてなるリニアセンサ（ラインセンサ）の電荷転送部にも同様に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の一実施形態に係るＣＣＤ撮像素子の全体構成の概略を示す構成図である。
【図２】水平転送部の具体的な構造を概略的に示した平面パターン図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るＣＣＤ撮像素子の動作説明の供するタイミングチャートである。
【図４】一実施形態に係るＣＣＤ撮像素子の動作説明図（その１）である。
【図５】一実施形態に係るＣＣＤ撮像素子の動作説明図（その２）である。
【図６】一実施形態に係るＣＣＤ撮像素子の動作説明図（その３）である。
【図７】一実施形態に係るＣＣＤ撮像素子の動作説明図（その４）である。
【図８】一実施形態に係るＣＣＤ撮像素子の動作説明図（その５）である。
【図９】一実施形態に係るＣＣＤ撮像素子の動作説明図（その６）である。
【図１０】一実施形態に係るＣＣＤ撮像素子の動作説明図（その７）である。
【図１１】実施例１に係るレジスタ間転送の動作説明に供するタイミングチャートである。
【図１２】実施例１に係るレジスタ間転送の動作説明図である。
【図１３】実施例２に係るレジスタ間転送の動作説明に供するタイミングチャートである。
【図１４】実施例２に係るレジスタ間転送の動作説明図である。
【図１５】実施例３に係るレジスタ間転送の動作説明に供するタイミングチャートである。
【図１６】実施例３に係るレジスタ間転送の動作説明図である。
【図１７】実施例４に係るレジスタ間転送の動作説明に供するタイミングチャートである。
【図１８】実施例４に係るレジスタ間転送の動作説明図である。
【図１９】信号電荷の振り分けに際しての水平転送の動作説明に供するタイミングチャートである。
【図２０】信号電荷の振り分けに際しての水平転送の動作説明図である。
【図２１】信号電荷の振り分け後の水平転送の動作説明に供するタイミングチャートである。
【図２２】信号電荷の振り分け後の水平転送の動作説明図である。
【図２３】従来例に係る２チャネル出力の水平転送部の構成を概略的に示した平面パターン図である。
【図２４】従来技術の課題を説明するための動作説明図である。
【符号の説明】
【００９１】
１１…撮像部、１２…センサ部（画素）、１３…垂直転送レジスタ、１４…水平転送部、１５…電荷検出部、１６…タイミングジェネレータ、１４１，１４２，１４３…水平転送レジスタ、１４４，１４５…レジスタ間転送ゲート、１４６，１４７…転送電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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