(57)【要約】  【課題】フレームインターライン転送型ＣＣＤ固体撮像装置において、低暗出力を実現し、撮像部から蓄積部への不要電荷の混入を抑制する。  【解決手段】マトリクス配置されたフォトダイオード（ＰＤ）、第１垂直転送部及び第１転送電極を有する撮像部と、第１垂直転送部からの電荷を蓄積する第２垂直転送部及び第２転送電極を有する蓄積部を備え、映像信号出力期間中は、第１垂直転送部とＰＤ間の分離領域及び第１転送電極間を水平方向に接続する配線下領域において、各画素に含まれる第１転送電極のうちチャネルストップ領域に対応しない領域が最も大きい転送電極に、読出しパルスと逆極性の第１の電圧を印加し、少なくとも１つの他の転送電極に第１の電圧よりも高い第２の電圧を印加し、水平ブランキング期間は、第１転送電極にラインシフトパルスを印加し、第１垂直転送部の転送方向を、第２転送電極による第２垂直転送部の転送方向とは逆方向とする。【選択図】  図５
2005269410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を電荷に変換するフォトダイオードをそれぞれ含む複数の画素がマトリクス状に配置され、前記フォトダイオードからの電荷を垂直方向に転送する第１垂直転送部およびその上に設けられた第１転送電極を有する撮像部と、
前記第１垂直転送部と接続され前記第１垂直転送部からの電荷を蓄積するための第２垂直転送部およびその上に設けられた第２転送電極を有する蓄積部と、
前記蓄積部から転送された電荷をそれぞれ水平方向に転送する水平転送部とを備え、
前記第１転送電極に読み出しパルスを印加して、前記フォトダイオードの信号電荷を前記第１垂直転送部に読み出し、前記第１転送電極および前記第２転送電極に転送パルスを印加することで、前記フォトダイオードからの前記信号電荷を前記蓄積部まで転送し、水平ライン毎に前記水平転送部を介して映像信号を出力するＣＣＤ固体撮像装置の駆動方法において、
前記映像信号出力期間中は、前記第１垂直転送部と前記フォトダイオードとの間を分離する領域および水平方向に隣接する前記第１転送電極間を接続するために設けられた配線下の領域において、各画素に含まれる前記第１転送電極のうちチャネルストップ領域が設けられていない領域が最も大きい転送電極に第１の電圧として前記読み出しパルスと逆極性の電圧を印加し、各画素内の他の転送電極のうち少なくとも１つに前記第１の電圧よりも高い第２の電圧を印加することを特徴とするＣＣＤ固体撮像装置の駆動方法。
【請求項２】
前記映像信号出力期間中、前記第１の電圧を、前記フォトダイオードから前記第１垂直転送部への前記電荷の読み出しを行う読み出し電極以外の転送電極に印加する請求項１記載のＣＣＤ固体撮像装置の駆動方法。
【請求項３】
水平ブランキング期間は、前記第１転送電極にラインシフトパルスを印加する請求項１記載のＣＣＤ固体撮像装置の駆動方法。
【請求項４】
入射光を電荷に変換するフォトダイオードをそれぞれ含む複数の画素がマトリクス状に配置され、前記フォトダイオードからの電荷を垂直方向に転送する第１垂直転送部およびその上に設けられた第１転送電極を有する撮像部と、
前記第１垂直転送部と接続され前記第１垂直転送部からの電荷を蓄積するための第２垂直転送部およびその上に設けられた第２転送電極を有する蓄積部と、
前記蓄積部から転送された電荷をそれぞれ水平方向に転送する水平転送部とを備え、
前記第１転送電極に読み出しパルスを印加して、前記フォトダイオードの信号電荷を前記第１垂直転送部に読み出し、前記第１転送電極および前記第２転送電極に転送パルスを印加することで、前記フォトダイオードからの前記信号電荷を前記蓄積部まで転送し、水平ライン毎に前記水平転送部を介して映像信号を出力するＣＣＤ固体撮像装置の駆動方法において、
前記映像信号出力期間中は、前記第１垂直転送部と前記フォトダイオードとの間を分離する領域および水平方向に隣接する前記第１転送電極間を接続するために設けられた配線下の領域において、前記第１転送電極のうち前記フォトダイオードから前記第１垂直転送部への前記電荷の読み出しを行う読み出し電極に第１の電圧として前記読み出しパルスと逆極性の電圧を印加し、各画素内の他の転送電極のうち少なくとも１つに前記第１の電圧よりも高い第２の電圧を印加し、水平ブランキング期間は、前記第１転送電極にラインシフトパルスを印加することを特徴とするＣＣＤ固体撮像装置の駆動方法。
【請求項５】
前記撮像部の前記蓄積部と反対側に隣接してオーバーフロードレインを設け、
水平ブランキング期間に前記第１転送電極に印加するラインシフトパルスによる信号電荷の転送方向を、前記第２転送電極に印加するラインシフトパルスによる信号電荷の転送方向とは逆方向とする請求項３または４記載のＣＣＤ固体撮像装置の駆動方法。
【請求項６】
入射光を電荷に変換するフォトダイオードをそれぞれ含む複数の画素がマトリクス状に配置され、前記フォトダイオードからの電荷を垂直方向に転送する第１垂直転送部およびその上に設けられた第１転送電極を有する撮像部と、
前記第１垂直転送部と接続され前記第１垂直転送部からの電荷を蓄積するための第２垂直転送部およびその上に設けられた第２転送電極を有する蓄積部と、
前記蓄積部から転送された電荷をそれぞれ水平方向に転送する水平転送部とを備え、
前記第１転送電極に読み出しパルスを印加して、前記フォトダイオードの信号電荷を前記第１垂直転送部に読み出し、前記第１転送電極および前記第２転送電極に転送パルスを印加することで、前記フォトダイオードからの前記信号電荷を前記蓄積部まで転送し、水平ライン毎に前記水平転送部を介して映像信号を出力するＣＣＤ固体撮像装置において、
前記映像信号出力期間中は、前記第１垂直転送部と前記フォトダイオードとの間を分離する領域および水平方向に隣接する前記第１転送電極間を接続するために設けられた配線下の領域において、各画素に含まれる前記第１転送電極のうちチャネルストップ領域が設けられていない領域が最も大きい転送電極に第１の電圧として前記読み出しパルスと逆極性の電圧を印加し、各画素内の他の転送電極のうち少なくとも１つに前記第１の電圧よりも高い第２の電圧を印加することを特徴とするＣＣＤ固体撮像装置。
【請求項７】
前記映像信号出力期間中、前記第１の電圧を、前記フォトダイオードから前記第１垂直転送部への前記電荷の読み出しを行う読み出し電極以外の転送電極に印加する請求項６記載のＣＣＤ固体撮像装置。
【請求項８】
水平ブランキング期間は、前記第１転送電極にラインシフトパルスを印加する請求項６記載のＣＣＤ固体撮像装置。
【請求項９】
入射光を電荷に変換するフォトダイオードをそれぞれ含む複数の画素がマトリクス状に配置され、前記フォトダイオードからの電荷を垂直方向に転送する第１垂直転送部およびその上に設けられた第１転送電極を有する撮像部と、
前記第１垂直転送部と接続され前記第１垂直転送部からの電荷を蓄積するための第２垂直転送部およびその上に設けられた第２転送電極を有する蓄積部と、
前記蓄積部から転送された電荷をそれぞれ水平方向に転送する水平転送部とを備え、
前記第１転送電極に読み出しパルスを印加して、前記フォトダイオードの信号電荷を前記第１垂直転送部に読み出し、前記第１転送電極および前記第２転送電極に転送パルスを印加することで、前記フォトダイオードからの前記信号電荷を前記蓄積部まで転送し、水平ライン毎に前記水平転送部を介して映像信号を出力するＣＣＤ固体撮像装置において、
前記映像信号出力期間中は、前記第１垂直転送部と前記フォトダイオードとの間を分離する領域および水平方向に隣接する前記第１転送電極間を接続するために設けられた配線下の領域において、前記第１転送電極のうち前記フォトダイオードから前記第１垂直転送部への前記電荷の読み出しを行う読み出し電極に第１の電圧として前記読み出しパルスと逆極性の電圧を印加し、各画素内の他の転送電極のうち少なくとも１つに前記第１の電圧よりも高い第２の電圧を印加し、水平ブランキング期間は、前記第１転送電極にラインシフトパルスを印加することを特徴とするＣＣＤ固体撮像装置。
【請求項１０】
前記撮像部の前記蓄積部と反対側に隣接してオーバーフロードレインを設け、
水平ブランキング期間に前記第１転送電極に印加するラインシフトパルスによる信号電荷の転送方向を、前記第２転送電極に印加するラインシフトパルスによる信号電荷の転送方向とは逆方向とする請求項８または９記載のＣＣＤ固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれか１項に記載のＣＣＤ固体撮像装置を備えたカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤ固体撮像装置の駆動方法、およびその駆動方法を用いたＣＣＤ固体撮像装置、ならびにそのＣＣＤ固体撮像装置を用いたカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
フレームインターライン転送型（以下ＦＩＴ型）のＣＣＤ（Charge Coupled Device）は、インターライン転送型（以下ＩＴ型）ＣＣＤに比べ低スミアであるため、主に放送用分野における固体撮像装置として使用されてきた。しかし、近年は、静止画撮像の用途においても、メカニカルシャッタ無しで低スミアの画像が得られる点から、デジタルカメラと比較して大幅な小型化が要求される携帯電話等のモバイル端末に、ＦＩＴ型ＣＣＤの搭載が進んでいる。
【０００３】
図１に、ＦＩＴ型のＣＣＤ固体撮像装置１の構成を示す（例えば特許文献１参照）。このＣＣＤ固体撮像装置１は、撮像部２と、蓄積部３とを備えている。撮像部２は、二次元状に配置されたフォトダイオード４と、撮像部垂直ＣＣＤ（第１垂直転送部）５から構成され、１画素あたり２つの転送電極を有している。蓄積部３は、蓄積部垂直ＣＣＤ（第２垂直転送部）６から構成される。蓄積部垂直ＣＣＤ６の出力側に水平ＣＣＤ（水平転送部）７が配置される。８はオーバーフロードレインである。水平ＣＣＤ７の出力は、フローティングディフュージョン９に供給される。１０はリセットゲート、１１はリセットドレイン、１２は出力アンプである。
【０００４】
図２に、撮像部垂直ＣＣＤ５と蓄積部垂直ＣＣＤ６の駆動タイミングを、図３に映像信号出力期間（以下、映像期間と記す）における撮像部垂直ＣＣＤ５と蓄積部垂直ＣＣＤ６のポテンシャル図を示す。例として、撮像部垂直ＣＣＤ５及び蓄積部垂直ＣＣＤ６が４相で駆動される場合について示される。すなわち、撮像部垂直ＣＣＤ５上の転送電極には、駆動パルスφＶＡ１〜φＶＡ４が印加され、蓄積部垂直ＣＣＤ６上の転送電極には、駆動パルスφＶＢ１〜φＶＢ４が印加される。図４には、図２における映像期間に、駆動パルスφＶＡ２、φＶＡ４としてミドルレベル（ＶＭ）の電圧が印加される場合のポテンシャル図を示す。
【０００５】
上記構成のＦＩＴ型ＣＣＤ固体撮像装置について、以下その動作を説明する。図２に示すように、垂直ブランキング期間内においては、まず掃き出し転送期間内に、撮像部垂直ＣＣＤ５及び蓄積部垂直ＣＣＤ６上の転送電極に掃き出しパルスを印加して、撮像部垂直ＣＣＤ５における不要電荷を排出する。
【０００６】
次に、駆動パルスφＶＡ１、φＶＡ３が印加される転送電極に読み出しパルス（ＶＨ）を印加することで、フォトダイオード４で光電変換され蓄積された信号電荷を撮像部垂直ＣＣＤ５に読み出す。
【０００７】
信号電荷の読み出し後、撮像部垂直ＣＣＤ５に読み出された信号電荷は、フレーム転送期間に撮像部垂直ＣＣＤ５及び蓄積部垂直ＣＣＤ６上の転送電極に高速転送パルスを印加することで、遮光された蓄積部３にフレーム転送される。
【０００８】
従来例の第一の駆動方法としては、蓄積部３に信号電荷を転送した後の映像期間においては、撮像部垂直ＣＣＤ５上の転送電極には、撮像部２のフォトダイオード４周辺の分離領域において、界面が空乏化し界面準位を介して暗出力が発生することを抑制するため、また、低消費電力化をはかるため、全転送電極に読み出しパルス（ＶＨ）とは逆極性のローレベル（ＶＬ）の一定の電圧が印加される。従来例の第二の駆動方法としては、読み出しパルス（ＶＨ）が印加される撮像部２の転送電極のみローレベル（ＶＬ）の一定電圧とし、他の転送電極は読み出しパルス（ＶＨ）よりも低くローレベル（ＶＬ）の電圧よりも高いミドルレベル（ＶＭ）の一定電圧とする場合もある。
【０００９】
以上は、特許文献１に記載されている内容であるが、従来例の第三の駆動方法として、映像期間の水平転送期間において、読み出しパルス（ＶＨ）が印加される転送電極とそれに隣接する一方の転送電極にミドルレベル（ＶＭ）の電圧を印加し（例えばφＶ１とφＶ２にミドルレベル（ＶＭ）の電圧を印加）し、他の転送電極にローレベル（ＶＬ）の電圧を印加し（例えばφＶ３とφＶ４にローレベル（ＶＬ）の電圧を印加）し、映像期間の水平ブランキング期間において、撮像部２の転送電極にもラインシフト用のパルスを印加する例が報告されている。
【００１０】
蓄積部３に転送された信号電荷は、ラインシフト用の転送パルスを蓄積部垂直ＣＣＤ６上の転送電極に印加することにより、水平ＣＣＤ７に転送され、水平ＣＣＤ７上の転送電極に水平転送パルスφＨ１、φＨ２を印加することで、フローティングディフュージョン９へ向けて転送される。
【００１１】
信号電荷は、フローティングディフュージョン９において電位変化に変換された後、出力アンプ１２を通して信号として出力される。出力後、リセットゲート１０にリセットパルスを印加して、フローティングディフュージョン９の信号電荷をリセットドレイン１１へ除去し、リセットドレイン１１の電圧にフローティングディフュージョン９の電位を固定する。
【特許文献１】特許第２８５１６３１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記従来の構成のＦＩＴ型ＣＣＤ固体撮像装置では、第一と第二の駆動方法においては、低暗出力を実現するため、蓄積部３に信号電荷をフレーム転送した後、撮像部垂直ＣＣＤ５上の転送電極全てにローレベル（ＶＬ）の電圧を印加する、あるいは読み出しパルス（ＶＨ）が印加される転送電極のみローレベル（ＶＬ）の電圧を印加して、他の転送電極をミドルレベル（ＶＭ）の電圧に固定する駆動を行っている。また、第三の駆動方法においては、映像期間の水平転送期間において、読み出しパルス（ＶＨ）が印加される２つの駆動パルスのうちの一つと、それに一方で隣接する転送電極に印加される駆動パルスをミドルレベル（ＶＭ）の電圧とし、他の駆動パルスにローレベル（ＶＬ）の電圧を印加し、映像期間の水平ブランキング期間において、撮像部の転送電極にもラインシフト用のパルスを印加する駆動を行っている。
【００１３】
第一の駆動方法を行う場合には、図３に示すように、撮像部垂直ＣＣＤ５の電位がほぼ同一になり、高輝度光を撮像した場合、映像期間において、撮像部垂直ＣＣＤ５に入ったスミア電荷が撮像部垂直ＣＣＤ５を流れ、蓄積部垂直ＣＣＤ６に流れ込み信号電荷に混入する欠点を有する。
【００１４】
第二の駆動方法を行う場合、図４に示すように、撮像部の転送電極にローレベル（ＶＬ）とミドルレベル（ＶＭ）の電圧を印加することで、ポテンシャル段差が出来るため、この段差でスミア電荷を捕獲することが可能であり、第一の駆動に比べるとスミア電荷が蓄積部垂直ＣＣＤ６に流れ込む現象を大きく改善できる。ところが、ミドルレベル（ＶＭ）の電圧印加時に撮像部２の転送電極下で発生する空乏化領域が、読み出しパルス（ＶＨ）を印加する転送電極よりも大きい転送電極が存在した場合、読み出しパルス（ＶＨ）を印加する転送電極下にミドルレベル（ＶＭ）の電圧を印加した場合よりも暗出力が大きくなってしまい、暗出力を効率的に抑制できないという欠点を有している。
【００１５】
第三の駆動方法を行う場合、第二の駆動方法と同様に映像期間に撮像部の転送電極にローレベル（ＶＬ）とミドルレベル（ＶＭ）の電圧を印加することで、ポテンシャル段差が出来るため、第一の駆動に比べるとスミア電荷が蓄積部垂直ＣＣＤ６に流れ込む現象は改善されるものの、読み出しパルス（ＶＨ）を印加する２つの駆動パルスのうち、１つの駆動パルスにミドルレベル（ＶＭ）の電圧を印加し、他方にローレベル（ＶＬ）の電圧を印加するため、ミドルレベル（ＶＭ）が印加される転送電極をもつ画素とローレベル（ＶＬ）が印加される転送電極をもつ画素間で発生する暗出力が異なってしまうという問題を有している。
【００１６】
本発明は、蓄積部への不要電荷の混入抑制と低暗出力を両立するＦＩＴ型ＣＣＤ固体撮像装置の駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のＣＣＤ固体撮像装置の駆動方法は、入射光を電荷に変換するフォトダイオードをそれぞれ含む複数の画素がマトリクス状に配置され、前記フォトダイオードからの電荷を垂直方向に転送する第１垂直転送部およびその上に設けられた第１転送電極を有する撮像部と、前記第１垂直転送部と接続され前記第１垂直転送部からの電荷を蓄積するための第２垂直転送部およびその上に設けられた第２転送電極を有する蓄積部と、前記蓄積部から転送された電荷をそれぞれ水平方向に転送する水平転送部とを備え、前記第１転送電極に読み出しパルスを印加して、前記フォトダイオードの信号電荷を前記第１垂直転送部に読み出し、前記第１転送電極および前記第２転送電極に転送パルスを印加することで、前記フォトダイオードからの前記信号電荷を前記蓄積部まで転送し、水平ライン毎に前記水平転送部を介して映像信号を出力するＣＣＤ固体撮像装置を駆動する方法である。
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明の第１の駆動方法は、前記映像信号出力期間中は、前記第１垂直転送部と前記フォトダイオードとの間を分離する領域および水平方向に隣接する前記第１転送電極間を接続するために設けられた配線下の領域において、各画素に含まれる前記第１転送電極のうちチャネルストップ領域が設けられていない領域が最も大きい転送電極に第１の電圧として前記読み出しパルスと逆極性の電圧（ローレベル、ＶＬ）を印加し、各画素内の他の転送電極のうち少なくとも１つに前記第１の電圧よりも高い第２の電圧（ミドルレベル、ＶＭ）を印加することを特徴とする。
【００１９】
本発明の第２の駆動方法は、前記映像信号出力期間中は、前記第１垂直転送部と前記フォトダイオードとの間を分離する領域および水平方向に隣接する前記第１転送電極間を接続するために設けられた配線下の領域において、前記第１転送電極のうち前記フォトダイオードから前記第１垂直転送部への前記電荷の読み出しを行う読み出し電極に第１の電圧として前記読み出しパルスと逆極性の電圧（ローレベル、ＶＬ）を印加し、各画素内の他の転送電極のうち少なくとも１つに前記第１の電圧よりも高い第２の電圧（ミドルレベル、ＶＭ）を印加し、水平ブランキング期間は、前記第１転送電極にラインシフトパルスを印加することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
上記のＣＣＤ固体撮像装置の駆動方法によれば、蓄積部に信号電荷を転送した後、撮像部において、ミドルレベル（ＶＭ）の電圧が印加された転送電極下の第１垂直転送部内のポテンシャルが、ローレベル（ＶＬ）の電圧が印加された転送電極下の第１垂直転送部内のポテンシャルに対して深くなるため、ポテンシャル段差が出来、第１垂直転送部に混入したスミア電荷はミドルレベル（ＶＭ）の電圧が印加された転送電極下に蓄積される。
【００２１】
また、ローレベル（ＶＬ）が印加される転送電極は、第１垂直転送部とフォトダイオードとの間を分離する領域および水平方向に隣接する第１転送電極間を接続するために設けられた配線下の領域において、各画素に含まれる第１転送電極のうちチャネルストップ領域が設けられていない領域が最も大きい転送電極である。その結果、ＦＩＴ型ＣＣＤ固体撮像装置において、低暗出力を実現し、高輝度の被写体を撮像した場合に生じる撮像部から蓄積部への不要電荷の流れこみによる偽信号の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明のＣＣＤ固体撮像装置の第１及び第２の駆動方法において、例えば、前記映像信号出力期間中、前記第１の電圧を、前記フォトダイオードから前記第１垂直転送部への前記電荷の読み出しを行う読み出し電極以外の転送電極に印加することができる。
【００２３】
本発明のＣＣＤ固体撮像装置の第２の駆動方法において、好ましくは、前記撮像部の前記蓄積部と反対側に隣接してオーバーフロードレインを設け、水平ブランキング期間に前記第１転送電極にラインシフトパルスを印加し、前記ラインシフトパルスによる信号電荷の転送方向を、前記第２転送電極に印加するラインシフトパルスによる信号電荷の転送方向とは逆方向とする。
【００２４】
１水平ライン毎に、蓄積部に印加されるラインシフトパルスによる信号電荷の転送方向とは逆方向への転送を可能とするラインシフトパルスを撮像部の転送電極に印加することにより、ミドルレベル（ＶＭ）の電圧が印加される転送電極下で、映像信号出力期間中に混入したスミア電荷や発生した暗電荷を蓄積部から離れる方向に転送して、オーバーフロードレインに排出することができる。それにより、混入したスミア電荷と発生した暗電荷を含めた不要電荷が、隣接するローレベル（ＶＬ）の電圧が印加された転送電極下のポテンシャルを越えて撮像部の第１垂直転送部から蓄積部に流れ込むことを抑制できる。
【００２５】
また、ミドルレベル（ＶＭ）の電圧が印加された転送電極下に映像期間中に残留した不要電荷は、垂直ブランキング期間にフォトダイオードから信号電荷を第１垂直転送部に読み出す前に、掃き出し転送を行うことでオーバーフロードレインに排出されるため、問題にはならない。
【００２６】
以上のいずれかの駆動方法を用いたＣＣＤ固体撮像装置を構成することができる。
【００２７】
以下に、本発明の実施の形態におけるＣＣＤ固体撮像装置の駆動方法について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
図５は、実施の形態１におけるＣＣＤ固体撮像装置の駆動方法による、撮像部垂直ＣＣＤ５と蓄積部垂直ＣＣＤ６の駆動タイミングを示す。ＦＩＴ型ＣＣＤ固体撮像装置の構成は、図１と同じである。図６に、実施の形態１における画素構成図を示す。１層目転送電極１３下では、撮像部垂直ＣＣＤ５以外の領域の大部分に、チャネルストップ領域１５が形成されている。一方、２層目転送電極１４は、フォトダイオード４から撮像部垂直ＣＣＤ５へ信号電荷の読み出しを行う必要があるため、転送電極下にはチャネルストップ領域１５が形成されていない。
【００２９】
図５のＣＣＤ固体撮像装置の駆動方法による動作について、以下に説明する。一例として、撮像部垂直ＣＣＤ５及び蓄積部垂直ＣＣＤ６が４相で駆動される場合について示す。撮像部垂直ＣＣＤ５上の１層目転送電極１３に駆動パルスφＶ２ＡとφＶ４Ａが、２層目転送電極１４に駆動パルスφＶ１ＡとφＶ３Ａが印加される。
【００３０】
本実施の形態では、映像期間の水平転送期間に、チャネルストップ領域１５が転送電極下の大部分に形成され、駆動パルスφＶ２ＡとφＶ４Ａが印加される１層目転送電極１３のみ、ミドルレベル（ＶＭ）に固定する。読み出しパルス（ＶＨ）が印加されるため、転送電極下にチャネルストップ領域１５が形成されていない領域が単位画素内で最も大きい転送電極であり、駆動パルスφＶ１ＡとφＶ３Ａが印加される２層目転送電極１４を、ローレベル（ＶＬ）の電圧に固定する。
【００３１】
映像期間中の水平転送期間において、ミドルレベル（ＶＭ）の電圧を印加した撮像部垂直ＣＣＤ５の１層目転送電極１３下のポテンシャルが深くなることにより、撮像部垂直ＣＣＤ５内にポテンシャル段差が生じ、スミア電荷は１層目転送電極１３下に蓄積される。
【００３２】
ミドルレベル（ＶＭ）の電圧を印加する撮像部垂直ＣＣＤ５上の１層目転送電極１３下には、チャネルストップ領域１５が存在するため、ミドルレベル（ＶＭ）の電圧を印加することにより表面が空乏化し、界面から暗電荷が発生することを抑制できる。一方、２層目転送電極１４下では、フォトダイオード４から撮像部垂直ＣＣＤ５に信号電荷を読み出す必要から表面Ｐ型濃度を高くできないため、ミドルレベル（ＶＭ）の電圧を印加した場合、表面が空乏化し暗電荷が発生する。これに対して、本実施の形態によれば、２層目転送電極１４にはローレベル（ＶＬ）の電圧を印加するため、界面に正孔が誘起されることにより暗電荷の発生を抑制できる。
【００３３】
本実施の形態ではさらに、図５に示すように、映像期間中の水平ブランキング期間に、蓄積部３に印加されるラインシフトパルスＰＳ１による信号電荷の転送方向と同方向あるいは逆方向の転送を可能とするラインシフトパルスＰＳ２を、撮像部垂直ＣＣＤ５上の転送電極に印加する。ラインシフトパルスＰＳ１による信号電荷の転送方向は、蓄積部３から水平ＣＣＤ７へ向かう方向である。従って、ラインシフトパルスＰＳ２による転送方向が、ラインシフトパルスＰＳ１による転送方向と逆方向であれば、信号電荷は、蓄積部３から離れる向きに転送される。
【００３４】
ラインシフトパルスＰＳ２による信号電荷の転送方向が、同方向、逆方向のいずれの場合でも、ポテンシャル段差を付けることによって撮像部垂直ＣＣＤ５に入ったスミア電荷を捕獲し、蓄積部垂直ＣＣＤ６に流れ込んで信号電荷に混入することを防止することができる。なお、撮像部垂直ＣＣＤ５上の転送電極に印加するラインシフトパルスＰＳ２は、蓄積部垂直ＣＣＤ６に印加されるラインシフトパルスＰＳ１による信号電荷の転送方向とは逆方向の転送を可能とするものであることが、より好ましい。スミア電荷を、蓄積部３での信号電荷の転送方向とは反対方向に積極的に転送することで、信号電荷への混入を防止する効果をさらに高めることができる。
【００３５】
このように、水平ブランキング期間に、撮像部垂直ＣＣＤ５上の転送電極にラインシフトパルスを印加することにより、１水平転送期間毎に蓄積部３から離れる方向に、不要電荷の転送が行われ、映像期間中にスミア電荷が特定の撮像部垂直ＣＣＤ５の転送電極下に蓄積され続けることや、暗電荷が発生し続けることが抑制され、蓄積部３への不要電荷の混入を、従来の駆動方法に対して大幅に抑制できる。図７に、本実施の形態における映像期間の撮像部垂直ＣＣＤ５及び蓄積部垂直ＣＣＤ６のポテンシャル図を示す。
【００３６】
以上のように本実施の形態によれば、低暗出力で、撮像部から蓄積部への不要電荷の混入を従来に比べ抑制したＣＣＤ固体撮像装置を実現できる。
【００３７】
（実施の形態２）
図８は、実施の形態２におけるＣＣＤ固体撮像装置の駆動方法を実施するための画素の構造を示す図である。本実施の形態では、２層ポリシリコンで形成する４相駆動の全画素読み出しＣＣＤの場合を示す。４相駆動の全画素読み出しＣＣＤであるため、１画素内に、同層のポリシリコンで形成される転送電極が２つ配置される。そのため、１層目のポリシリコンで形成される転送電極を各々、１層目転送電極Ａ、１層目転送電極Ｂとして区別し、２層目のポリシリコンで形成される転送電極についても各々、２層目転送電極Ａ、２層目転送電極Ｂとして区別する。
【００３８】
図８においては、各画素内に、１層目転送電極Ａ１６、１層目転送電極Ｂ１７、２層目転送電極Ａ１８、２層目転送電極Ｂ１９が配置されている。本実施の形態では、２層目転送電極Ｂ１９に読み出しパルス（ＶＨ）を印加して、フォトダイオード４から撮像部垂直ＣＣＤ５へ信号電荷を読み出す。
【００３９】
全画素読み出しＣＣＤの場合、隣接する画素間の転送電極を接続するための配線領域は、単位画素中に配置される転送電極数が３以上になるため、実施の形態１に示したようなインターレースＣＣＤに比べて大きくなり、フォトダイオード飽和レベルが低下する。そのためフォトダイオード４を配線領域下にも拡大している。また、１層目転送電極Ｂ１７には、フォトダイオード飽和レベルを更に向上させるため、配線領域下のフォトダイオード４の領域で、チャネルストップ領域１５を設けない領域を形成している。
【００４０】
実施の形態１では、読み出しパルス（ＶＨ）が印加されるため、転送電極下にチャネルストップ領域１５が形成されない領域の最も大きい２層目転送電極１４に、映像期間の水平転送期間においてローレベル（ＶＬ）の電圧を印加していたが、本実施の形態では、チャネルストップ領域１５を設けた１層目転送電極Ａ１６と、フォトダイオード４に接することがない２層目転送電極Ａ１８に、ミドルレベル（ＶＭ）の電圧を印加し、読み出しパルス（ＶＨ）の印加の有無とは無関係に、チャネルストップ領域１５が形成されない領域が大きい２層目転送電極Ｂ１９と１層目転送電極Ｂ１７に、ローレベル（ＶＬ）の電圧を印加する。
【００４１】
つまり、フォトダイオード４に蓄積された電荷を撮像部垂直ＣＣＤ５に読み出すための２層目転送電極Ｂ１９のみならず、チャネルストップ領域１５が形成されない領域が大きい１層目転送電極Ｂ１７にも、ローレベル（ＶＬ）の電圧を印加する。
【００４２】
このように、ミドルレベル（ＶＭ）の電圧が印加された場合に転送電極下で空乏化が起こる領域が最も大きい転送電極に、ローレベル（ＶＬ）の電圧を印加することにより、界面が空乏化することによって生じる暗電荷を効果的に抑制することができる。
【００４３】
また、実施の形態１と同様、撮像部垂直ＣＣＤ５上の転送電極に、映像期間における水平転送期間にはミドルレベル（ＶＭ）とローレベル（ＶＬ）の一定電圧を印加し、水平ブランキング期間には、蓄積部３に印加されるラインシフトパルスによる信号電荷の転送方向と同方向または逆方向の転送を可能とするラインシフトパルスを印加する駆動を行う。それにより、映像期間内における撮像部２から蓄積部３への不要電荷の混入を、さらに抑制することが可能である。
【００４４】
上記の実施の形態によれば、全画素読み出し方式のＦＩＴ型ＣＣＤ固体撮像装置においても、不要電荷の蓄積部への混入を効果的に抑制することを可能にするＣＣＤ固体撮像装置を実現することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明のＣＣＤ固体撮像装置は、低スミアが必要であり、また高輝度のスポットライトを撮像する機会の多い放送用スタジオカメラや、屋外で使用する取材用カメラ、メカシャッタがないため低スミアを実現する必要のあるモバイル端末向けの固体撮像装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】ＦＩＴ型ＣＣＤ固体撮像装置の全体図
【図２】従来のＦＩＴ型ＣＣＤ固体撮像装置の垂直ＣＣＤの駆動タイミングを示す図
【図３】従来の一例の映像期間における撮像部及び蓄積部垂直ＣＣＤのポテンシャル図
【図４】従来の他の例の映像期間における撮像部及び蓄積部垂直ＣＣＤのポテンシャル図
【図５】本発明の実施の形態１における垂直ＣＣＤの駆動タイミングを示す図
【図６】本発明の実施の形態１における画素構成図
【図７】本発明の実施の形態１における映像期間の撮像部及び蓄積部垂直ＣＣＤのポテンシャル図
【図８】本発明の実施の形態２における画素構成図
【符号の説明】
【００４７】
１  ＣＣＤ固体撮像装置
２  撮像部
３  蓄積部
４  フォトダイオード
５  撮像部垂直ＣＣＤ（第１垂直転送部）
６  蓄積部垂直ＣＣＤ（第２垂直転送部）
７  水平ＣＣＤ
８  オーバーフロードレイン
９  フローティングディフュージョン
１０  リセットゲート
１１  リセットドレイン
１２  出力アンプ
１３  １層目転送電極
１４  ２層目転送電極
１５  チャネルストップ領域
１６  １層目転送電極Ａ
１７  １層目転送電極Ｂ
１８  ２層目転送電極Ａ
１９  ２層目転送電極Ｂ
ＰＳ１、ＰＳ２  ラインシフトパルス
【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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