(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
６相以上の駆動パルスを供給する駆動パルス供給手段と、
前記駆動パルス供給手段から６相以上の駆動パルスを受ける６相以上の転送電極と、
前記転送電極に対応して設けられ、前記転送電極に供給される駆動パルスに応じて電荷を転送する電荷転送路とを有し、
前記駆動パルス供給手段は、前記電荷転送路が電子を転送する際には隣接する２個の転送電極がローレベルになる状態と隣接する３個の転送電極がローレベルになる状態とを交互に繰り返して、隣接する２個の転送電極が常にローレベルになるように駆動パルスを供給することにより前記常にローレベルとなる隣接する２個の転送電極の内の少なくとも１個の転送電極の下の転送路のポテンシャルを常にハイレベルに維持し、前記電荷転送路が正孔を転送する際には隣接する２個の転送電極がハイレベルになる状態と隣接する３個の転送電極がハイレベルになる状態とを交互に繰り返して、隣接する２個の転送電極が常にハイレベルになるように駆動パルスを供給することにより前記常にハイレベルとなる隣接する２個の転送電極の内の少なくとも１つの転送電極の下の転送路のポテンシャルを常にローレベルに維持する電荷転送装置。
【請求項２】
６相以上の駆動パルスを受ける６相以上の転送電極と、前記転送電極に対応して設けられ、前記転送電極に供給される駆動パルスに応じて電荷を転送する電荷転送路とを有する電荷転送装置の制御方法であって、
前記電荷転送路が電子を転送する際には隣接する２個の転送電極がローレベルになる状態と隣接する３個の転送電極がローレベルになる状態とを交互に繰り返して、隣接する２個の転送電極が常にローレベルになるように駆動パルスを供給することにより前記常にローレベルとなる隣接する２個の転送電極の内の少なくとも１個の転送電極の下の転送路のポテンシャルを常にハイレベルに維持し、前記電荷転送路が正孔を転送する際には隣接する２個の転送電極がハイレベルになる状態と隣接する３個の転送電極がハイレベルになる状態とを交互に繰り返して、隣接する２個の転送電極が常にハイレベルになるように駆動パルスを供給することにより前記常にハイレベルとなる隣接する２個の転送電極の内の少なくとも１つの転送電極の下の転送路のポテンシャルを常にローレベルに維持する電荷転送装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電荷転送装置に関し、特に転送電極に供給する駆動パルスに応じて電荷転送路上の電荷を転送する電荷転送装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来技術による固体撮像装置の概略図である。
【０００３】
フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ８は、２次元行列状に配置される。例えば８個のフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ８が垂直方向に配列され、各フォトダイオード列を構成する。フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ８の個々又は全てを、以下フォトダイオードＰＤという。フォトダイオードＰＤは、受光した光を電荷に変換し、蓄積する。
【０００４】
各フォトダイオードＰＤ列の右側には、垂直方向に延びる垂直電荷転送路２５が配置される。フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷は、トランスファゲート２６を介してその右側の垂直電荷転送路２５に読み出される。
【０００５】
垂直電荷転送路２５上には、４相転送電極Ｖ１〜Ｖ４が繰り返し設けられ、１個のフォトダイオードＰＤ当たり２個の転送電極が設けられる。奇数行のフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ３，ＰＤ５，ＰＤ７の右には、それぞれ電極Ｖ１，Ｖ２が設けられる。偶数行のフォトダイオードＰＤ２，ＰＤ４，ＰＤ６，ＰＤ８の右には、それぞれ電極Ｖ３，Ｖ４が設けられる。
【０００６】
制御部２３は、垂直電荷転送路２５に４相駆動パルスφＶ１〜φＶ４を供給する。具体的には、電極Ｖ１に駆動パルスφＶ１、電極Ｖ２に駆動パルスφＶ２、電極Ｖ３に駆動パルスφＶ３、電極Ｖ４に駆動パルスφＶ４を供給する。垂直電荷転送路２５は、駆動パルスφＶ１〜φＶ４に応じて、電荷を上から下方向（垂直方向）に４相駆動で転送する。
【０００７】
制御部２４は、水平電荷転送路２１に２相駆動パルスφＨ１，φＨ２を供給する。水平電荷転送路２１は、垂直電荷転送路２５から電荷を受け、駆動パルスφＨ１，φＨ２に応じて、電荷を右から左方向（水平方向）に２相駆動で転送する。
【０００８】
出力アンプ２２は、水平電荷転送路２１から電荷を受け、電荷量に応じた電圧を電流増幅して出力する。１個のフォトダイオードＰＤは１画素に相当する。フォトダイオードＰＤを２次元行列状に配列することにより、２次元画像を得ることができる。
【０００９】
次に、インタレース方式の制御方法を説明する。インタレース方式では、第１フィールドと第２のフィールドの画像データの組みが１フレームの画像データを構成する。
【００１０】
まず、第１フィールドの画像データを読み出すため、奇数行のフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ３，ＰＤ５，ＰＤ７内の電荷を、垂直電荷転送路２５上において電極Ｖ１に対応する位置に読み出す。垂直電荷転送路２５上の電荷は、水平電荷転送路２１に転送される。出力アンプ２２からは第１フィールドの画像データが出力される。
【００１１】
次に、第２フィールドの画像データを読み出すため、偶数行のフォトダイオードＰＤ２，ＰＤ４，ＰＤ６，ＰＤ８内の電荷を、垂直電荷転送路２５上において電極Ｖ３に対応する位置に読み出す。垂直電荷転送路２５上の電荷は、水平電荷転送路２１に転送される。出力アンプ２２からは第２フィールドの画像データが出力される。
【００１２】
図７は、上記の垂直電荷転送路２５を４相駆動する制御方法を示すタイムチャートである。
【００１３】
フォトダイオードＰＤの右側には、垂直電荷転送路の電極Ｖ１〜Ｖ４が設けられる。横軸は時間を示す。電極Ｖ１〜Ｖ４において、ハッチが施された電極はローレベルの電圧が印加され、その電極に対応する垂直電荷転送路上のポテンシャルが高くなっており、ハッチが施されていない電極はハイレベルの電圧が印加され、その電極に対応する垂直電荷転送路上のポテンシャルが低くなっている。すなわち、ハッチが施されていない電極の垂直電荷転送路にパケットが形成され、電荷が蓄積される。
【００１４】
第１フィールドの画像データを読み出す場合を説明する。読み出し時（ｒｅａｄ）には、奇数行のフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ３から垂直電荷転送路上において電極Ｖ１に対応する位置に電荷が読み出される。この時、垂直電荷転送路は、電極Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３がハイレベルになってパケットを形成し、電極Ｖ４がローレベルになってポテンシャルバリアを形成する。
【００１５】
時刻Ｔ１では、電極Ｖ２，Ｖ３がハイレベルになってパケットを形成し、電極Ｖ１，Ｖ４がローレベルになってポテンシャルバリアを形成する。
【００１６】
時刻Ｔ２では、電極Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４がハイレベルになってパケットを形成し、電極Ｖ１がローレベルになってポテンシャルバリアを形成する。
【００１７】
時間の経過と共に、パケット内の電荷が上から下方向に移動する様子がわかる。時刻Ｔ１〜Ｔ８が電荷転送の１周期である。４相電極Ｖ１〜Ｖ４のうち、時刻Ｔ１では２電極がローレベルになり、時刻Ｔ２では１電極がローレベルになる。時刻Ｔ１から時刻Ｔ８の間において、１電極がローレベルの状態と２電極がローレベルの状態とを交互に繰り返す。１パケットの大きさは２電極又は３電極分である。
【００１８】
以上が４相駆動の制御方法である。近年、高解像度の画像データを得るために、固体撮像装置において多画素化が進んでいる。すなわち、フォトダイオードの多数化が進んでおり、例えば１３０万画素の固体撮像装置が製品化されている。
【００１９】
固体撮像装置の大きさを制限しながら多画素化を行うと、垂直電荷転送路のチャネル幅を狭くせざるを得ない。垂直電荷転送路のチャネル幅を狭くすると、垂直電荷転送路のパケットの電荷蓄積可能容量が減り、パケットから電荷があふれるという問題が生じる。
【００２０】
この問題点を解決するために、８相駆動の垂直電荷転送路が提案されている。図８は、垂直電荷転送路を８相駆動する制御方法を示すタイムチャートである。
【００２１】
フォトダイオードＰＤの右側には、垂直電荷転送路の８相電極Ｖ１〜Ｖ８が設けられる。横軸は時間を示す。電極Ｖ１〜Ｖ８において、ハッチが施された電極とハッチが施されない電極の意味は上記と同じである。垂直電荷転送路の電極Ｖ１〜Ｖ８には８相駆動パルスが供給され、垂直電荷転送路は８相駆動で電荷を転送する。
【００２２】
読み出し時（ｒｅａｄ）には、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ５から垂直電荷転送路上において電極Ｖ１に対応する位置に電荷を読み出す。この時、垂直電荷転送路は、７個の電極Ｖ１〜Ｖ７がハイレベルになってパケットを形成し、１個の電極Ｖ８がローレベルになってポテンシャルバリアを形成する。時刻Ｔ１も同様である。時刻Ｔ１は省略してもよい。
【００２３】
時刻Ｔ２では、６個の電極Ｖ２〜Ｖ７がハイレベルになってパケットを形成し、２個の電極Ｖ１，Ｖ８がローレベルになってポテンシャルバリアを形成する。
【００２４】
時刻Ｔ３では、７個の電極Ｖ２〜Ｖ８がハイレベルになってパケットを形成し、１個の電極Ｖ１がローレベルになってポテンシャルバリアを形成する。
【００２５】
時間の経過と共に、パケット内の電荷が上から下方向に移動する。時刻Ｔ１〜Ｔ１６が１周期である。時刻Ｔ１から時刻Ｔ１６の間において、１電極がローレベルの状態と２電極がローレベルの状態とが交互に繰り返される。
【００２６】
８相駆動では、１パケットの大きさが６電極又は７電極分であり、上記の４相駆動の場合よりも大きい。８相駆動にすることにより、パケットの電荷蓄積可能容量を増やすことができ、固体撮像装置の多画素化を行うことができる。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
図９（Ａ）は、図８の時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３におけるポテンシャル図である。横軸は電極Ｖ１〜Ｖ８の位置を示し、各時刻の縦軸は電子に対するポテンシャルの高さを示す。すなわち、縦軸の上方向に向かうほど、電極に印加される電圧が低く、その電極の下の垂直電荷転送路のポテンシャルが高くなる。ポテンシャルが低い箇所に電荷（電子）が蓄積されやすい。
【００２８】
時刻Ｔ１では、１個の電極Ｖ８の下の転送路のポテンシャルのみが高くなる。時刻Ｔ２では、２個の電極Ｖ１，Ｖ８の下の転送路のポテンシャルのみが高くなる。時刻Ｔ３では、１個の電極Ｖ１の下の転送路のポテンシャルのみが高くなる。
【００２９】
時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３において、電子を蓄積可能なパケット３１及び３２が形成される。パケットは、ポテンシャルウエルを意味する。時間の経過と共に、パケット３２内の電子３３は、図中、左から右へ移動する。
【００３０】
上記のポテンシャル図は、理想的なポテンシャル図である。しかし、実際のポテンシャル図は、以下の３つの理由により、異なるものになる。第１に、固体撮像装置内には抵抗（Ｒ）及び静電容量（Ｃ）が存在し、垂直電荷転送路の電極にはＣＲ回路が電気的に接続されるので、垂直電荷転送路の電極に印加される駆動パルスにはＣＲ時定数による遅れが生じる。第２に、垂直電荷転送路の電極幅が小さいため、電極の端部におけるフリンジ電界によりポテンシャル分布が変化する。第３に、垂直電荷転送路の転送速度を速くするには垂直電荷転送路の電極に印加する駆動パルスの周波数を高くする必要があるが、その駆動パルスの周波数が高くなるほどポテンシャルの変化幅が小さくなる。
【００３１】
図９（Ｂ）は、実際のポテンシャル図である。横軸及び縦軸の意味は、図９（Ａ）と同じである。時刻Ｔ１からＴ３までの間の時間変化を、時刻Ｔ１−１，Ｔ１−２，Ｔ１−３，Ｔ２−１，Ｔ２−２，Ｔ２−３として表す。
【００３２】
時刻Ｔ１では、１個の電極Ｖ８の下の転送路のポテンシャルのみが高くなる。例えばパケット３２内に電子３３が蓄積されている。
【００３３】
次に、時刻Ｔ１−１では、電極Ｖ１の下の転送路のポテンシャルが少し高くなる。電極Ｖ１の下の転送路には一部の電子３３が残り、他の電子３３ａはパケット３２の底部に移動する。
【００３４】
次に、時刻Ｔ１−２では、電極Ｖ１の下の転送路のポテンシャルがさらに少し高くなり、電極Ｖ８の下の転送路のポテンシャルが少し低くなる。電極Ｖ１の下の転送路にある電子３３は減り、パケット３２の底部にある電子３３ａが増える。
【００３５】
次に、時刻Ｔ１−３では、電極Ｖ１の下の転送路のポテンシャルがさらに少し高くなり、電極Ｖ８の下の転送路のポテンシャルがさらに少し低くなる。電極Ｖ１の下の転送路にある電子３３は減り、パケット３２の底部にある電子３３ａが増える。
【００３６】
次に、時刻Ｔ２−１では、電極Ｖ１の下の転送路のポテンシャルがさらに少し高くなり、電極Ｖ８の下の転送路のポテンシャルがさらに少し低くなる。電極Ｖ１の下の転送路のポテンシャルは、電極Ｖ８の下の転送路のポテンシャルよりも高くなる。電極Ｖ１の下の転送路にある電子３３は減り、減った電子はパケット３１及び３２の底部に移動する。パケット３２内には電子３３ａが蓄積され、パケット３１内には電子３３ｂが蓄積される。電子３３ｂは、転送漏れによる電子であり、画像データのノイズの原因になる。
【００３７】
次に、時刻Ｔ２−２及びＴ２−３では、徐々に、電極Ｖ１の下の転送路のポテンシャルが高くなり、電極Ｖ８の下の転送路のポテンシャルが低くなる。
【００３８】
次に、時刻Ｔ３では、１個の電極Ｖ１の下の転送路のポテンシャルのみが高くなる。パケット３２内には電子３３ａが蓄積され、パケット３１内には電子３３ｂが蓄積される。
【００３９】
パケット３２内の電子３３ａは、時刻Ｔ１におけるパケット３２内の電子３３に比べて減っている。その減った電子３３ｂは、隣のパケット３１内に蓄積される。電子３３ｂは、転送漏れの電子である。垂直電荷転送路において電荷（電子）の転送漏れが生じると、転送効率が悪くなり、画像データにノイズが発生する。転送容量は、電荷転送路において転送できる電荷の容量である。転送漏れが生じると、転送容量が少なくなる。
【００４０】
本発明の目的は、転送容量が大きくかつ転送効率が良い電荷転送装置又はその制御方法を提供することである。
【００４１】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、６相以上の駆動パルスを供給する駆動パルス供給手段と、前記駆動パルス供給手段から６相以上の駆動パルスを受ける６相以上の転送電極と、前記転送電極に対応して設けられ、前記転送電極に供給される駆動パルスに応じて電荷を転送する電荷転送路とを有し、前記駆動パルス供給手段は、前記電荷転送路が電子を転送する際には隣接する２個の転送電極がローレベルになる状態と隣接する３個の転送電極がローレベルになる状態とを交互に繰り返して、隣接する２個の転送電極が常にローレベルになるように駆動パルスを供給することにより前記常にローレベルとなる隣接する２個の転送電極の内の少なくとも１個の転送電極の下の転送路のポテンシャルを常にハイレベルに維持し、前記電荷転送路が正孔を転送する際には隣接する２個の転送電極がハイレベルになる状態と隣接する３個の転送電極がハイレベルになる状態とを交互に繰り返して、隣接する２個の転送電極が常にハイレベルになるように駆動パルスを供給することにより前記常にハイレベルとなる隣接する２個の転送電極の内の少なくとも１つの転送電極の下の転送路のポテンシャルを常にローレベルに維持する電荷転送装置が提供される。
【００４２】
電荷転送路は６相以上の駆動パルスに応じて電荷を転送するので、４相駆動の場合に比べて、電荷転送路の１パケットの電荷蓄積可能容量が大きくなり、転送容量が大きくなる。
【００４３】
また、電荷転送路が電子が転送する際には常に２以上の転送電極がローレベルになる駆動パルスを供給し、電荷転送路が正孔が転送する際には常に２以上の転送電極がハイレベルになる駆動パルスを供給することにより、２以上の転送電極に対応するポテンシャルバリアを形成することができる。ポテンシャルバリアを常にハイレベルに維持し、ポテンシャルバリアの幅を広げることができるので、そのポテンシャルバリアを越えることによる電荷の転送漏れを防止し、転送効率を向上させることができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施例による固体撮像装置の概略図である。
【００４５】
フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ８は、２次元行列状に配置される。例えば８個のフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ８が垂直方向に配列され、各フォトダイオード列を構成する。フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ８の個々又は全てを、以下フォトダイオードＰＤという。フォトダイオードＰＤは、受光した光を電荷に変換し、蓄積する。
【００４６】
例えば１３０万画素の画像データを生成する場合には、１３０万個のフォトダイオードＰＤが配置されるが、図中にはフォトダイオードＰＤの数を減らして示す。
【００４７】
各フォトダイオードＰＤ列の右側には、垂直方向に延びる垂直電荷転送路５が配置される。フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷は、トランスファゲート６を介してその右側の垂直電荷転送路５に読み出される。
【００４８】
垂直電荷転送路５上には、絶縁膜を介して８相転送電極Ｖ１〜Ｖ８が繰り返し設けられ、１個のフォトダイオードＰＤ当たり２個の転送電極が設けられる。フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ５の右には電極Ｖ１及びＶ２が設けられ、フォトダイオードＰＤ２，ＰＤ６の右には電極Ｖ３及びＶ４が設けられ、フォトダイオードＰＤ３，ＰＤ７の右には電極Ｖ５及びＶ６が設けられ、フォトダイオードＰＤ４，ＰＤ８の右には電極Ｖ７及びＶ８が設けられる。垂直方向に並ぶ４個のフォトダイオードＰＤを１単位として、電極Ｖ１〜Ｖ８が繰り返し配置される。
【００４９】
制御部３は、図３に示す８相駆動パルスφＶ１〜φＶ８を垂直電荷転送路５に供給する。図３は、横軸が時間であり、８相駆動パルスφＶ１〜φＶ８のタイミングチャートである。駆動パルスφＶ１〜φＶ８は、電極Ｖ１〜Ｖ８にそれぞれ供給される。
【００５０】
図１において、具体的には、電極Ｖ１に駆動パルスφＶ１、電極Ｖ２に駆動パルスφＶ２、電極Ｖ３に駆動パルスφＶ３、電極Ｖ４に駆動パルスφＶ４、電極Ｖ５に駆動パルスφＶ５、電極Ｖ６に駆動パルスφＶ６、電極Ｖ７に駆動パルスφＶ７、電極Ｖ８に駆動パルスφＶ８を供給する。垂直電荷転送路５は、電荷結合素子（ＣＣＤ）であり、駆動パルスφＶ１〜φＶ８に応じて、電荷を上から下方向（垂直方向）に８相駆動で転送する。
【００５１】
制御部４は、水平電荷転送路１に２相駆動パルスφＨ１，φＨ２を供給する。水平電荷転送路１は、電荷結合素子（ＣＣＤ）であり、垂直電荷転送路５から電荷を受け、駆動パルスφＨ１，φＨ２に応じて、電荷を右から左方向（水平方向）に２相駆動で転送する。
【００５２】
出力アンプ２は、水平電荷転送路１から電荷を受け、電荷量に応じた電圧を電流増幅して出力する。１個のフォトダイオードＰＤは１画素に相当する。フォトダイオードＰＤを２次元行列状に配列することにより、２次元画像を得ることができる。
【００５３】
図２は、上記の垂直電荷転送路５を８相駆動する制御方法を示すタイムチャートである。
【００５４】
フォトダイオードＰＤの右側には、垂直電荷転送路の電極Ｖ１〜Ｖ８が設けられる。横軸は時間を示し、縦軸は電極の位置を示す。横軸の時間軸は、図３の時間軸に対応する。
【００５５】
電極Ｖ１〜Ｖ８において、ハッチが施された電極にはローレベルの電圧が印加され、その電極に対応する垂直電荷転送路上のポテンシャルが高くなっており、ハッチが施されていない電極にはハイレベルの電圧が印加され、その電極に対応する垂直電荷転送路上のポテンシャルが低くなっている。すなわち、ハッチが施されていない電極の垂直電荷転送路にパケットが形成され、電荷（電子）が蓄積される。
【００５６】
読み出し時（ｒｅａｄ）には、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ５からその右の電極Ｖ１に対応する垂直電荷転送路にそれぞれ電荷を読み出す。この時、垂直電荷転送路は、７個の電極Ｖ１〜Ｖ７がハイレベルになってパケット（ポテンシャルウエル）を形成し、１個の電極Ｖ８がローレベルになってポテンシャルバリアを形成する。
【００５７】
時刻Ｔ１では、６個の電極Ｖ２〜Ｖ７がハイレベルになってパケットを形成し、２個の電極Ｖ１，Ｖ８がローレベルになってポテンシャルバリアを形成する。
【００５８】
時刻Ｔ２では、５個の電極Ｖ２〜Ｖ７がハイレベルになってパケットを形成し、３個の電極Ｖ１，Ｖ２，Ｖ８がローレベルになってポテンシャルバリアを形成する。
【００５９】
時間の経過と共に、パケット内の電荷が上から下方向に移動する様子がわかる。時刻Ｔ１〜Ｔ１６が電荷転送の１周期である。時刻Ｔ１では２電極がローレベルになり、時刻Ｔ２では３電極がローレベルになる。時刻Ｔ１から時刻Ｔ１６の間において、２電極がローレベルの状態と３電極がローレベルの状態とを交互に繰り返す。１パケットの大きさは５電極又は６電極分である。
【００６０】
図７に示した４相駆動では、１パケットの大きさが２電極又は３電極分である。本実施例による８相駆動は、４相駆動に比べて、１パケットの電荷蓄積可能容量が増加し、垂直電荷転送路の転送容量が増加する。また、転送容量が増加することにより、垂直電荷転送路のチャネル幅を狭くし、固体撮像装置の多画素化を行うことができる。
【００６１】
また、１６相駆動は、４相駆動に比べ、駆動パルスφＶ１〜φＶ８を供給する８相電極Ｖ１〜Ｖ８の組みが少なくなる。例えば、８個のフォトダイオードに対し、図６に示す４相駆動では４相電極Ｖ１〜Ｖ４の組みが４組みであり、図１に示す８相駆動では８相電極Ｖ１〜Ｖ８の組みが２組みである。８相駆動は、電極の組みが少ないので、駆動負荷が減り、負荷となるＣＲ回路が実質的に減る。すなわち、ＣＲ時定数が小さくなり、駆動パルスの伝達速度が速くなり、電荷転送効率が向上する。
【００６２】
図４（Ａ）は、図２の時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３におけるポテンシャル図である。横軸は電極Ｖ１〜Ｖ８の位置を示し、各時刻の縦軸は電子に対するポテンシャルの高さを示す。すなわち、縦軸の上方向に向かうほど、電極に印加される電圧が低くなり、その電極の下の垂直電荷転送路のポテンシャルが高くなる。ポテンシャルが低い所に電荷（電子）が蓄積されやすい。
【００６３】
時刻Ｔ１では、２個の電極Ｖ１，Ｖ８の下の転送路のポテンシャルのみが高くなる。時刻Ｔ２では、３個の電極Ｖ１，Ｖ２，Ｖ８の下の転送路のポテンシャルのみが高くなる。時刻Ｔ３では、２個の電極Ｖ１，Ｖ２の下の転送路のポテンシャルのみが高くなる。
【００６４】
時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３において、電子１３を蓄積可能なパケット１１及び１２が形成される。時間の経過と共に、パケット１１及び１２内の電子１３は、図中、左から右へ移動する。
【００６５】
上記のポテンシャル図は、理想的なポテンシャル図である。理想的には、時刻Ｔ１からＴ３に移行する際に、電極Ｖ２の下の転送路のポテンシャルがローレベルからハイレベルに変化し終えた後、電極Ｖ８の下の転送路のポテンシャルがハイレベルからローレベルに変化し始めることが望ましい。しかし、実際のポテンシャル図は、図９（Ａ）及び（Ｂ）を参照しながら上記に示した３つの理由により、電極Ｖ２の下の転送路のポテンシャルが変化し終わる前に、電極Ｖ８の下の転送路のポテンシャルが変化し始めてしまう。
【００６６】
図４（Ｂ）は、実際のポテンシャル図である。横軸及び縦軸の意味は、図４（Ａ）と同じである。時刻Ｔ１からＴ３までの間の細かい時間変化を、時刻Ｔ１−１，Ｔ１−２，Ｔ１−３，Ｔ２−１，Ｔ２−２，Ｔ２−３として表す。
【００６７】
時刻Ｔ１では、２個の電極，Ｖ１，Ｖ８の下の転送路のポテンシャルのみが高くなる。例えばパケット１２内に電子１３が蓄積されている。
【００６８】
次に、時刻Ｔ１−１では、電極Ｖ２の下の転送路のポテンシャルが少し高くなる。電極Ｖ２の下の転送路には一部の電子１３が残り、他の電子１３ａはパケット１２の底部に移動する。
【００６９】
次に、時刻Ｔ１−２では、電極Ｖ２の下の転送路のポテンシャルがさらに少し高くなり、電極Ｖ８の下の転送路のポテンシャルが少し低くなる。電極Ｖ２の下の転送路にある電子１３は減り、パケット１２の底部にある電子１３ａが増える。
【００７０】
次に、時刻Ｔ１−３では、電極Ｖ２の下の転送路のポテンシャルがさらに少し高くなり、電極Ｖ８の下の転送路のポテンシャルがさらに少し低くなる。電極Ｖ２の下の転送路にある電子１３は減り、パケット１２の底部にある電子１３ａは増える。
【００７１】
次に、時刻Ｔ２−１では、電極Ｖ２の下の転送路のポテンシャルがさらに少し高くなり、電極Ｖ８の下の転送路のポテンシャルがさらに少し低くなる。電極Ｖ２の下の転送路のポテンシャルは、電極Ｖ８の下の転送路のポテンシャルよりも高くなる。電極Ｖ２の下の転送路にある電子１３は減り、パケット１２の底部にある電子１３ａは増える。この際、図９（Ｂ）とは異なり、隣のパケット１１内に電荷が漏れることはほとんどない。すなわち、転送漏れを防止できる。
【００７２】
次に、時刻Ｔ２−２及びＴ２−３では、徐々に、電極Ｖ２の下の転送路のポテンシャルが高くなり、電極Ｖ８の下の転送路のポテンシャルが低くなる。
【００７３】
次に、時刻Ｔ３では、２個の電極Ｖ１，Ｖ２の下の転送路のポテンシャルのみがハイレベルになる。パケット１２内には電子１３ａが蓄積される。パケット１２内の電子１３ａは、時刻Ｔ１におけるパケット１２内の電子１３とほとんど量が変わらない。
【００７４】
垂直電荷転送路において電荷（電子）の転送漏れを防止できるので、転送効率が良くなり、画像データ中のノイズ発生を防止できる。具体的には、垂直方向に隣接する画素の電荷の混合を防止できる。
【００７５】
フォトダイオードＰＤの受光部上にカラーフィルタを設ければ、カラー画像データを生成することができる。例えば、緑色フィルタのフォトダイオードと赤色フィルタのフォトダイオードを隣接させることができる。この場合、本実施例によれば、緑色画像データと赤色画像データとが混ざることを防止できる。
【００７６】
本実施例によれば、電荷を転送する際、隣接する２電極の電圧がローレベルの状態と隣接する３電極の電圧がローレベルの状態とを繰り返すことにより、常に隣接する２電極以上の電圧がローレベルになる。これにより、図４（Ｂ）に示す時刻Ｔ１からＴ３までの時間において、電極Ｖ１の電圧を常にハイレベルに維持し、電極Ｖ１の下の転送路のポテンシャルを常にハイレベルに維持することができる。この電極Ｖ１の下の転送路がポテンシャルバリアになって、転送漏れを防止することができる。
【００７７】
また、常に隣接する２電極以上の電極をローレベルにすることにより、ローレベルの電圧が印加される電極幅を実質的に常に２電極分以上にすることができる。ローレベルになる２以上の隣接する電極が実質的に１個の電極を形成し、ローレベルの電極幅を実質的に大きくすることができるので、異なる電圧が印加されかつ互いに隣接する電極の端部において発生するフリンジ電界による悪影響を防止することができ、垂直電荷転送路の転送効率を向上させることができる。
【００７８】
図５は、図２に対応し、本発明の第２の実施例による固体撮像装置の電極部及びその制御方法を示すタイムチャートである。
【００７９】
本実施例では、フォトダイオードＰＤの右側には、垂直電荷転送路の８相転送電極Ｖ１〜Ｖ８が設けられ、かつ１個のフォトダイオード当たり４個の転送電極が設けられる点で図２に示す第１の実施例と異なる。
【００８０】
フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ３の右にはそれぞれ４個の電極Ｖ１〜Ｖ４が設けられ、フォトダイオードＰＤ２，ＰＤ４の右には他の４個の電極Ｖ５〜Ｖ８が設けられる。垂直方向に並ぶ２個のフォトダイオードＰＤを１単位として、電極Ｖ１〜Ｖ８が繰り返し配置される。
【００８１】
例えばフォトダイオードＰＤ１及びＰＤ３内の電荷は、右の電極Ｖ１に対応する垂直電荷転送路に読み出される。電極Ｖ１〜Ｖ８には、第１の実施例と同様に、図３に示す８相駆動パルスφＶ１〜φＶ８が供給される。垂直電荷転送路は、第１の実施例と同様に、８相駆動で電荷を転送する。
【００８２】
次に、インタレース方式の場合を説明する。インタレース方式では、第１フィールドと第２のフィールドの画像データの組みが１フレームの画像データを構成する。
【００８３】
まず、第１フィールドの画像データを読み出すため、奇数行のフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ３内の電荷を、電極Ｖ１に対応する垂直電荷転送路を入口として電極Ｖ１〜Ｖ７に対応する垂直電荷転送路のパケット内に読み出す。図１に示すように、垂直電荷転送路５上の電荷は、水平電荷転送路１に転送され、出力アンプ２から第１フィールドの画像データが出力される。
【００８４】
次に、図５において、第２フィールドの画像データを読み出すため、偶数行のフォトダイオードＰＤ２，ＰＤ４内の電荷を、電極Ｖ５に対応する垂直電荷転送路を入口として電極Ｖ５〜Ｖ８，Ｖ１〜Ｖ３に対応する垂直電荷転送路のパケット内に読み出す。図１に示すように、垂直電荷転送路５上の電荷は、水平電荷転送路１に転送され、出力アンプ２から第２フィールドの画像データが出力される。
【００８５】
以上のように、本実施例によれば、８相駆動にすることにより、４相駆動に比べ、垂直電荷転送路の転送容量を増加させることができる。
【００８６】
なお、８相駆動に限らず、６相駆動以上にすれば転送容量を増加させることができる。６相駆動の場合、１個のフォトダイオード当たり３電極又は６電極を設けることができる。
【００８７】
また、本実施例によれば、電荷転送の際、常に隣接する２電極以上の電圧をローレベルにすることにより、転送漏れを防止することができる。
【００８８】
なお、電荷を転送する際、隣接するｎ（ｎは２以上の整数である）電極の電圧がローレベルの状態と隣接するｎ＋１電極の電圧がローレベルの状態とを繰り返してもよい。
【００８９】
垂直電荷転送路はＣＣＤに限定されず、ＢＢＤ（ｂｕｃｋｅｔ  ｂｒｉｇａｄｅ  ｄｅｖｉｃｅ）でもよい。垂直電荷転送路と同様の構成を、水平電荷転送路に適用してもよい。
【００９０】
電荷転送路が転送する電荷は電子に限定されず、ホール（正孔）であってもよい。ホールを転送する場合には、電極に印加する電圧が逆になる。すなわち、ローレベルの電圧を印加することによりポテンシャルを下げてパケットを形成し、ハイレベルの電圧を印加することによりポテンシャルを上げてバリアを形成する。
【００９１】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電荷転送路が６相以上の駆動パルスに応じて電荷を転送するので、４相駆動の場合に比べて、電荷転送路の１パケットの電荷蓄積可能容量が大きくなり、転送容量が大きくなる。
【００９３】
また、電荷転送路が電子が転送する際には常に２以上の転送電極がローレベルになる駆動パルスを供給し、電荷転送路が正孔が転送する際には常に２以上の転送電極がハイレベルになる駆動パルスを供給することにより、２以上の転送電極に対応するポテンシャルバリアを形成することができる。ポテンシャルバリアを常にハイレベルに維持し、ポテンシャルバリアの幅を広げることができるので、そのポテンシャルバリアを越えることによる電荷の転送漏れを防止し、転送効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による固体撮像装置の概略図である。
【図２】第１の実施例による８相駆動の垂直電荷転送路の制御方法を示すタイムチャートである。
【図３】第１の実施例による垂直電荷転送路に供給する８相駆動パルスのタイミングチャートである。
【図４】図４（Ａ）は第１の実施例による垂直電荷転送路の理想的なポテンシャル図であり、図４（Ｂ）は実際のポテンシャル図である。
【図５】本発明の第２の実施例による固体撮像装置の垂直電荷転送路を８相駆動する制御方法を示すタイムチャートである。
【図６】従来技術による固体撮像装置の概略図である。
【図７】従来技術による４相駆動の垂直電荷転送路の制御方法を示すタイムチャートである。
【図８】従来技術による８相駆動の垂直電荷転送路の制御方法を示すタイムチャートである。
【図９】図９（Ａ）は図８に示す垂直電荷転送路の理想的なポテンシャル図であり、図９（Ｂ）は実際のポテンシャル図である。
【符号の説明】
１，２１  水平電荷転送路
２，２２  出力アンプ
３，２３  垂直電荷転送路制御部
４，２４  水平電荷転送路制御部
５，２５  垂直電荷転送路
６，２６  トランスファゲート
１１，１２，３１，３２  パケット
１３，１３ａ，３３，３３ａ，３３ｂ  電子
【図１】
0004174113.tif 000002
【図２】
0004174113.tif 000003
【図３】
0004174113.tif 000004
【図４】
0004174113.tif 000005
【図５】
0004174113.tif 000006
【図６】
0004174113.tif 000007
【図７】
0004174113.tif 000008
【図８】
0004174113.tif 000009
【図９】
0004174113.tif 000010