(57)【要約】【課題】固体撮像素子に対する２画素加算読み出し時に光電変換部に蓄積された信号電荷の一部が消失することを防止し、精度よく信号電荷を読み出すことができる撮像装置及び固体撮像素子の駆動方法を提供する。【解決手段】固体撮像素子１１を制御して、奇数行及び偶数行のうち一方の行に配列された各光電変換部２１に蓄積された信号電荷を読み出すと共に、他方の行に配列された各光電変換部２１に蓄積された信号電荷の一部を読み出し、その後、他方の行の各光電変換部２１から残りの信号電荷を読み出す。そして、列方向で隣接する２つの光電変換部から出力された信号電荷をそれぞれ加算して、２画素加算読み出しを行う。【選択図】図７
2010166161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子と、前記固体撮像素子を制御する制御部と、を備え、
前記固体撮像素子は、
行列状に配列された複数の光電変換部と、
前記光電変換部から信号電荷を読み出して列方向に転送する複数の垂直転送部と、
各前記垂直転送部の一端に隣接し、各前記垂直転送部から転送された信号電荷を行方向に転送する水平転送部と、を備え、
前記制御部は、
前記固体撮像素子を制御して、奇数行及び偶数行のうち一方の行に配列された各光電変換部に蓄積された信号電荷を読み出すと共に、他方の行に配列された各光電変換部に蓄積された信号電荷の一部を読み出す第１処理と、
前記固体撮像素子を制御して、前記第１処理の後、前記他方の行の各光電変換部から残りの信号電荷を読み出す第２処理と、
前記固体撮像素子を制御して、第１及び第２処理で読み出した信号電荷であって、列方向で隣接する２つの光電変換部から出力された信号電荷をそれぞれ加算する第３処理と、を実行する撮像装置。
【請求項２】
前記固体撮像素子の垂直転送部は、前記光電変換部毎に３つの垂直転送レジスタを有し、列方向において６つの垂直転送レジスタ単位で６相駆動される垂直転送部である請求項１に記載の撮像装置
【請求項３】
前記固体撮像素子の垂直転送部は、前記光電変換部毎に２つの垂直転送レジスタを有し、列方向において４つの垂直転送レジスタ単位で４相駆動される垂直転送部である請求項１に記載の撮像装置
【請求項４】
前記固体撮像素子は、
前記複数の光電変換部各々に対応して配されるとともに、２行×２列の４つの光電変換部単位でシアン、マゼンダ、グリーン、イエローからなる補色フィルタを有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
行列状に配列された光電変換部を有する固体撮像素子の奇数行及び偶数行のうち一方の行に配列された各光電変換部から同時に信号電荷を読み出す第１ステップと、
前記第１ステップで信号電荷を読み出す際に、前記奇数行及び偶数行のうち他方の行に配列された各光電変換部に蓄積されている信号電荷の一部のみを読み出す第２ステップと、
前記第１及び第２ステップでの信号読み出しが終了した後、前記他方の行に配列された各光電変換部から残りの信号電荷を読み出す第３ステップと、
前記第１〜第３ステップで読み出した信号電荷であって、列方向で隣接する２つの光電変換部から出力された信号電荷をそれぞれ加算する第４ステップと、を有する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、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）型の固体撮像素子を備えた撮像装置及び固体撮像素子の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からＣＣＤ型の固体撮像素子が知られている。このＣＣＤ型の固体撮像素子は、図１２に示すように、半導体基板上に、マトリクス状に２次元配列された複数の光電変換部１０１と、この光電変換部１０１にそれぞれ隣接させた複数本の垂直転送部１０２とを有している。そして、この垂直転送部１０２の一端に隣接する水平転送部１０３が設けられ、受光により各光電変換部１０１で光電変換された信号電荷を垂直転送部１０２と水平転送部１０３とにより転送している。
【０００３】
水平転送部１０３の終端部分にはフローティングデフュージョンアンプ部（以下、ＦＤ部という。）を有する出力部１０４が設けられている。このＦＤ部は水平転送部１０３から転送される信号電荷に対応する電圧を出力可能に構成され、各光電変換部１０１で蓄積した信号電荷を画像信号として出力部１０４から出力している。
【０００４】
このような固体撮像素子を備えたビデオカメラなどの撮像装置では、垂直転送部内で列方向に隣接する２つの光電変換部の信号電荷を加算して転送する２画素加算読み出しが行われている（例えば、特許文献１の従来技術の欄参照）。
【０００５】
この２画素加算読み出しは、図１３に示すように、例えば、奇数行及び偶数行のうち一方の行に配列された光電変換部１０１に蓄積された信号電荷を先に読み出し、他方の行に配列された光電変換部１０１に蓄積された信号電荷を次に読み出す。その後、垂直転送部１０２で奇数行と偶数行の光電変換部１０１から読み出した２つの信号電荷をそれぞれ加算して、水平転送部１０３を介して出力部１０４に出力するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３０７９６１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、固体撮像素子の小型化に伴い、２画素加算読み出し時に光電変換部に蓄積された信号電荷の一部が消失するという現象が発生し、精度よく信号電荷を読み出すことができないという問題が発生してしまうことがあった。
【０００８】
そこで、本発明は、固体撮像素子に対する２画素加算読み出し時に光電変換部に蓄積された信号電荷の一部が消失することを防止し、精度よく信号電荷を読み出すことができる撮像装置及び固体撮像素子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】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、固体撮像素子と、前記固体撮像素子を制御する制御部と、を備え、前記固体撮像素子は、行列状に配列された複数の光電変換部と、前記光電変換部から信号電荷を読み出して列方向に転送する複数の垂直転送部と、各前記垂直転送部の一端に隣接し、各前記垂直転送部から転送された信号電荷を行方向に転送する水平転送部と、を備え、前記制御部は、前記固体撮像素子を制御して、奇数行及び偶数行のうち一方の行に配列された各光電変換部に蓄積された信号電荷を読み出すと共に、他方の行に配列された各光電変換部に蓄積された信号電荷の一部を読み出す第１処理と、前記固体撮像素子を制御して、前記第１処理の後、前記他方の行の各光電変換部から残りの信号電荷を読み出す第２処理と、前記固体撮像素子を制御して、第１及び第２処理で読み出した信号電荷であって、列方向で隣接する２つの光電変換部から出力された信号電荷をそれぞれ加算する第３処理とを実行する撮像装置とした。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、前記固体撮像素子の垂直転送部は、前記光電変換部毎に３つの垂直転送レジスタを有し、列方向において６つの垂直転送レジスタ単位で６相駆動される垂直転送部とした。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、前記固体撮像素子の垂直転送部は、前記光電変換部毎に２つの垂直転送レジスタを有し、列方向において４つの垂直転送レジスタ単位で４相駆動される垂直転送部とした。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置において、前記固体撮像素子は、前記複数の光電変換部各々に対応して配されるとともに、２行×２列の４つの光電変換部単位でシアン、マゼンダ、グリーン、イエローからなる補色フィルタを有することとした。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、行列状に配列された光電変換部を有する固体撮像素子の奇数行及び偶数行のうち一方の行に配列された各光電変換部から同時に信号電荷を読み出す第１ステップと、前記第１ステップで信号電荷を読み出す際に、前記奇数行及び偶数行のうち他方の行に配列された各光電変換部に蓄積されている信号電荷の一部のみを読み出す第２ステップと、前記第１及び第２ステップでの信号読み出しが終了した後、前記他方の行に配列された各光電変換部から残りの信号電荷を読み出す第３ステップと、前記第１〜第３ステップで読み出した信号電荷であって、列方向で隣接する２つの光電変換部から出力された信号電荷をそれぞれ加算する第４ステップとを有する固体撮像素子の駆動方法とした。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、固体撮像素子に対する２画素加算読み出し時に光電変換部に蓄積された信号電荷の一部が消失することを防止し、精度よく信号電荷を読み出すことができる撮像装置及び固体撮像素子の駆動方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態における撮像装置の概略構成例を示す図である。
【図２】固体撮像素子の構成を示す図である。
【図３】信号電荷の消失原因の解析内容を説明するための図である。
【図４】信号電荷の消失原因の解析内容を説明するための図である。
【図５】信号電荷の消失原因の解析内容を説明するための図である。
【図６】信号電荷の消失原因の解析内容を説明するための図である。
【図７】図２に示す固体撮像素子の信号電荷の読み出し手順の概要を示す図である。
【図８】図２に示す固体撮像素子への印加する各種信号のタイミングを示す図である。
【図９】２画素加算読み出しの説明図である。
【図１０】４相駆動の垂直転送部を有する固体撮像素子の構成を示す図である。
【図１１】図１０に示す固体撮像素子への印加する各種信号のタイミングを示す図である。
【図１２】従来の固体撮像素子の構成を示す図である。
【図１３】従来の２画素加算読み出し方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、発明を実施するための形態（以下、「実施形態」とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．撮像装置の構成
２．固体撮像素子の構成
３．２画素加算読み出しによる信号電荷の一部消失の原因
４．固体撮像素子の制御方法
５．その他の固体撮像素子の実施形態
【００１７】
［１．撮像装置の構成］
まず、本実施形態における撮像装置の構成について説明する。図１は本実施形態における撮像装置の概略構成例を示す図である。
【００１８】
図１に示すように、撮像装置１は、光学ブロック１０、固体撮像素子１１、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換回路１２、信号処理回路１３，光学ブロック１０内の機構を駆動するためのドライバ１６、撮像装置１全体を制御する制御部１７を備えている。制御部１７には、システムコントローラ１８、固体撮像素子１１を駆動するためのタイミングジェネレータ（ＴＧ）１９などが設けられている。ＴＧ１９は、システムコントローラ１８の制御の下でタイミング信号を出力する。
【００１９】
光学ブロック１０は、被写体からの光を固体撮像素子１１へ集光するためのレンズ、レンズを移動させてフォーカス合わせやズーミングを行うための駆動機構、メカシャッタ、絞りなどを備えている。ドライバ１６は、制御部１７のシステムコントローラ１８からの制御信号に応じて、光学ブロック１０内の機構の駆動を制御する。
【００２０】
固体撮像素子１１は、制御部１７のＴＧ１９から出力されるタイミング信号（後述する垂直転送パルスφＶ１〜φＶ６、水平転送パルスφＨ１，φＨ２など）に基づいて駆動され、被写体からの入射光を電気信号に変換する。
【００２１】
Ａ／Ｄ変換回路１２は、固体撮像素子１１から出力されたアナログ画像信号をＡ／Ｄ変換してデジタル画像信号を出力する。
【００２２】
信号処理回路１３は、Ａ／Ｄ変換回路１２からのデジタル画像信号に対するＡＦ（Auto Focus）、ＡＥ（Auto Exposure）、欠陥画素の補間処理などの各種カメラ信号処理を実行する。
【００２３】
システムコントローラ１８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などから構成される。ＣＰＵはＲＯＭなどに記憶されたプログラムを実行することにより、この撮像装置の各部を統括的に制御し、また、その制御のための各種演算を実行する。
【００２４】
入力部１５は、ユーザの操作入力を受け付ける操作キー、ダイアル、レバーなどを含み、操作入力に応じた制御信号をシステムコントローラ１８に出力する。
【００２５】
この撮像装置１では、固体撮像素子１１で受光され、光電変換された信号電荷に応じたアナログ画像信号が、順次Ａ／Ｄ変換回路１２に供給されてデジタル信号に変換され、信号処理回路１３により画質補正処理される。信号処理回路１３から出力された画像データは、図示しないグラフィックインタフェース回路に供給されて表示用の画像信号に変換され、これにより図示しないモニタにカメラスルー画像が表示される。
【００２６】
［２．固体撮像素子の構成］
次に、固体撮像素子１１の構成について図面を参照しながら説明する。図２は本実施形態における固体撮像素子１１の構成を示す図である。
【００２７】
図２に示すように、固体撮像素子１１は、撮像領域２０と、水平転送部２３と、出力部２４とを有しており、これらは半導体基板（Ｓｉ基板）上に形成される。以下、各部位について順次説明する。
【００２８】
撮像領域２０には、光電変換部２１と、垂直転送部２２とがそれぞれ複数形成される。
【００２９】
光電変換部２１は、図２に示すように、撮像領域２０内に複数設けられ、水平方向Ｘ（行方向Ｘ）と垂直方向Ｙ（列方向Ｙ）とに行列（マトリクス）状に２次元配列される。本実施形態においては、光電変換部２１は、例えば、フォトダイオードや読み出しゲートからなり、被写体像による光を受光して、信号電荷に光電変換して蓄積し、読み出しゲートを介して信号電荷を垂直転送部２２へ出力する。この読み出しゲートは、光電変換部２１の信号電荷を垂直転送部２２へ出力する際に、制御部１７から出力される読み出しパルスによって制御される。
【００３０】
また、各光電変換部２１上には、補色フィルタが配置されている。この補色フィルタは、２行×２列の４つの光電変換部単位でシアン、マゼンダ、グリーン、イエローからなり、これによりシアン、マゼンダ、グリーン、イエローの分光感度をそれぞれ有する光電変換部２１ｃ，２１ｍ，２１ｇ，２１ｙが形成される。
【００３１】
垂直転送部２２は、マトリクス状（行列状）に配列された複数の光電変換部２１の各列に対応して設けられ、同一列に配置された複数の光電変換部２１から読み出した信号電荷を列方向Ｙへ順次転送する。本実施形態においては、垂直転送部２２は、光電変換部２１毎に３つの垂直転送レジスタ２２ａ〜２２ｃ，２２ｄ〜２２ｆが隣接して配置され、列方向Ｙにおいて６つの垂直転送レジスタ２２ａ〜２２ｆ単位で６相の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ６が外部から入力されて駆動する。すなわち、垂直転送レジスタ２２ａ〜２２ｆ上にはそれぞれ電極が形成され、制御部１７から垂直転送パルスφＶ１〜φＶ６がそれぞれ印加される。この垂直転送パルスφＶ１〜φＶ６により垂直転送レジスタ２２ａ〜２２ｆのポテンシャルが変化し、光電変換部２１からの信号電荷の読み出し及び水平転送部２３への転送が行われる。
【００３２】
水平転送部２３は、列方向Ｙにおける撮像領域２０の端部、すなわち各垂直転送部２２の端部に隣接して配置される。この水平転送部２３は、第１及び第２水平転送レジスタが交互に配置され、第１及び第２水平転送レジスタ上にはそれぞれ電極が配置され、制御部１７から２相の水平転送パルスφＨ１，φＨ２が印加される。この水平転送パルスφＨ１，φＨ２により第１及び第２水平転送レジスタのポテンシャルが変化し、水平転送部２３は、垂直転送部２２のそれぞれにおいて列方向Ｙへ転送された信号電荷を、行方向Ｘへ転送する。
【００３３】
出力部２４は、行方向Ｘにおける水平転送部２３の端部に配置される。本実施形態においては、出力部２４は、例えば、フローティングディフュージョンにて構成された電荷−電圧変換部を有し、水平転送部２３によって水平転送された信号電荷を電気信号に変換し、アナログ画像信号として出力する。
【００３４】
［３．２画素加算読み出しによる信号電荷の一部消失の原因］
上述したように固体撮像素子１１において、その小型化に伴い、２画素加算読み出し時に光電変換部２１に蓄積された信号電荷の一部が消失するという現象が発生し、精度よく信号電荷を読み出すことができないという問題があった。
【００３５】
そこで、かかる問題を解決すべく、多数のシミュレーションや実験を行った結果、以下の実験により、信号電荷の一部が消失する原因を解明することができた。図３〜図６は信号電荷の消失原因の解析内容を説明するための図である。
【００３６】
まず、図３に示すように、シアン、グリーンの分光感度を有する光電変換部２１ｃ，２１ｇに５０％の信号電荷が蓄積され、イエロー、マゼンダの分光感度を有する光電変換部２１ｙ，２１ｍに１００％の信号電荷が蓄積されるような光を撮像領域２０に照射する。
【００３７】
そして、先読みと後読みの読み出しの順番を変えた以下の２つの読み出し手順で信号電荷の読み出しを行い、そのときにイエローの分光感度を有する光電変換部２１ｙから出力される信号電荷に応じた固体撮像素子１１の出力信号のレベルを比較した。
【００３８】
第１の読み出し手順は、図４（ａ）に示すように、偶数行の光電変換部２１から先に信号電荷を読み出し、その後、奇数行の光電変換部２１から信号電荷を読み出すものである。このとき光電変換部２１ｙは、後読みされる光電変換部２１である。
【００３９】
また、第２の読み出し手順は、図４（ｂ）に示すように、奇数行の光電変換部２１から先に信号電荷を読み出し、その後、偶数行の光電変換部２１から信号電荷を読み出すものである。このとき光電変換部２１ｙは、先読みされる光電変換部２１である。
【００４０】
その結果、イエローの分光感度を有する光電変換部２１ｙから出力される信号電荷に応じた固体撮像素子１１の出力レベルは、図５に示すように、第１の読み出し手順のときよりも、第２の読み出し手順のときの方が高くなった。すなわち、後読みを行った光電変換部２１ｙの信号電荷が一部消失していた。
【００４１】
このことから、先読みされる光電変換部２１を読み出す際に使われる垂直転送パルスの電圧が後読みされる光電変換部２１に影響を与えていることがわかる。
【００４２】
すなわち、後読みされる光電変換部２１は一時的に待機状態となるが、図６（ａ）に示すように、この待機状態で先読みされる光電変換部２１の読み出しのために垂直転送レジスタ（ここでは、垂直転送レジスタ２２ｂ、２２ｃ）に印加される垂直転送パルスの電圧が、待機状態の光電変換部２１に衝撃を与えている。
【００４３】
これにより、図６（ｂ）に示すように、待機状態の光電変換部２１に蓄積されていた信号電荷がオーバーフローバリアを越えて半導体基板（Ｓｉ基板）へ流れてしまい、待機状態の光電変換部２１に蓄積されていた信号電荷の一部が消失すると考えられる。
【００４４】
このように、固体撮像素子１１に対する２画素加算読み出し時に、先読みする光電変換部２１に蓄積された信号電荷を読み出す際に垂直転送部２２に印加する垂直転送パルスの電圧が、後読みする光電変換部２１に蓄積された信号電荷の一部を消失させていた。
【００４５】
そこで、本実施形態における撮像装置１では、固体撮像素子１１からの信号電荷の読み出し方法に特徴を持たせることによって、後読みする光電変換部２１に蓄積された信号電荷の消失を防止するようにしている。
【００４６】
［４．固体撮像素子の制御方法］
以下、撮像装置１の制御部１７による固体撮像素子１１の駆動方法について説明する。図７は固体撮像素子１１の信号電荷の読み出し手順の概要を示す図、図８は固体撮像素子１１への印加する各種信号のタイミングを示す図、図９は２画素加算読み出しの説明図である。
【００４７】
撮像装置１の制御部１７は、固体撮像素子１１を制御して、次の第１処理から第３処理を実行して、光電変換部２１に蓄積された信号電荷の一部が消失することを防止しながら固体撮像素子１１から画像信号を出力させるようにしている。
【００４８】
（１）第１処理
この第１処理は、奇数行及び偶数行のうち一方の行に配列された各光電変換部２１に蓄積された信号電荷を読み出すと共に、他方の行に配列された各光電変換部２１に蓄積された信号電荷の一部を読み出す処理である。
【００４９】
図７に示す例では、奇数行（１，３，５，７行）に配列された各光電変換部２１に蓄積された信号電荷を読み出すと共に、偶数行（２，４，６，８行）に配列された各光電変換部２１に蓄積された信号電荷の一部を読み出す様子を示している。
【００５０】
このとき、「一部の信号電荷」の電荷量は、その残りの信号電荷が先読みのために垂直転送部２２に印加された垂直転送パルスの電圧により消失しない最低限度の電荷量であればよい。このように「一部の信号電荷」の電荷量をその残りの信号電荷が消失しない最低限度の電荷量とすることにより、この「一部の信号電荷」を読み出す期間を最小限にとどめることができ、消費電力の増加を抑えることができる。なお、光電変換部２１に「一部の信号電荷」の電荷量として規定した以上の信号電荷が蓄積されていない場合には、その光電変換部２１からは蓄積されている信号電荷の全てがこの第１処理において読み出されることになる。
【００５１】
例えば、後読みの光電変換部２１に１００％の信号電荷が蓄積されているときに、先読みのための電圧が印加されて２０％の信号電荷が消失するおそれがある場合、「一部の信号電荷」の電荷量を光電変換部２１に蓄積可能な信号電荷の電荷量の２０％とする。
【００５２】
なお、図７に示す例では、奇数行に配列された各光電変換部２１に蓄積された信号電荷を読み出すと共に、偶数行に配列された各光電変換部２１に蓄積された信号電荷の一部を読み出す様子を示しているが、その逆でもよい。すなわち、偶数行に配列された各光電変換部２１に蓄積された信号電荷を読み出すと共に、奇数行に配列された各光電変換部２１に蓄積された信号電荷の一部を読み出すようにしてもよい。
【００５３】
ここで、図８を参照して、制御部１７のＴＧ１９から固体撮像素子１１へ出力される垂直転送パルスφＶ１〜φＶ６の波形について説明する。なお、以下において、先読みされる光電変換部２１を「先読み光電変換部２１」と呼び、後読みされる光電変換部２１を「後読み光電変換部２１」と呼ぶこととする。
【００５４】
第１処理を行う前（タイミングｔ１）までは、制御部１７は垂直転送パルスφＶ１〜φＶ６の電圧を変化させて、垂直転送部２２に蓄積された不要な電荷を水平転送部２３へ出力して不要電荷の除去を行っている。
【００５５】
その後、タイミングｔ１において、制御部１７は垂直転送パルスφＶ１，φＶ２をＨ（Ｈｉｇｈ）レベルにして、先読み光電変換部２１から信号電荷の垂直転送レジスタ２２ｂ，２２ｃへの出力を開始させる。
【００５６】
さらに、制御部１７は垂直転送パルスφＶ４をＨレベルにして、後読み光電変換部２１から信号電荷の垂直転送レジスタ２２ｄへの出力を開始させる。そして、次のタイミングｔ２において、制御部１７は垂直転送パルスφＶ４をＬレベルにして、後読み光電変換部２１からの電荷信号の読み出しを中止する。これにより、偶数行に配列された各後読み光電変換部２１に蓄積された信号電荷の一部を読み出すようにしている。垂直転送部２２において列方向に隣接する２つの光電変換部２１から同時に信号電荷を読み出すことになるが、後読み光電変換部２１は一部の信号電荷の読み出しでよいため、垂直転送パルスのＨレベルの電圧アップを抑制できる。なお、このとき、制御部１７は垂直転送パルスφＶ３，φＶ５，φＶ６をそれぞれＭ（Ｍｉｄｄｌｅ）レベル、Ｌレベル、Ｍレベルとしている。
【００５７】
次のタイミングｔ３において、制御部１７は垂直転送パルスφＶ１，φＶ２，φＶ３をＭレベルにして、タイミングｔ１〜ｔ３で垂直転送部２２に出力させた信号電荷を保持する。
【００５８】
（２）第２処理
この第２処理は、第１処理の後、他方の行の各光電変換部から残りの信号電荷を読み出す処理である。
【００５９】
図７に示す例では、偶数行に配列され、一部の信号電荷が第１処理により読み出された各光電変換部２１に蓄積された残りの信号電荷の一部を読み出す様子を示している。なお、第１処理により一部の信号電荷が読み出された各光電変換部２１が奇数行に配列されたものであるときには、奇数行に配列された各光電変換部２１から信号電荷を読み出すことになる。
【００６０】
この第２の処理において、制御部１７は、図８に示すように、垂直転送パルスφＶ４，φＶ５をＨレベル（図８のタイミングｔ４〜ｔ６参照）にして、後読み光電変換部２１から残りの信号電荷を垂直転送レジスタ２２ｄ，２２ｅに読み出す。
【００６１】
このように制御部１７は、第１処理及び第２処理を実行して、撮像領域２０内に配列した全ての光電変換部２１から信号電荷を読み出すようにしている。
【００６２】
（３）第３処理
この第３処理は、撮像領域２０内に配列した全ての光電変換部２１から読み出した信号電荷に対して、列方向で隣接する２つの光電変換部２１から出力された信号電荷をそれぞれ加算する処理である。
【００６３】
すなわち、図９に示すように、１，２行目、３，４行目、５，６行目、７，８行目の各２つの光電変換部２１から出力される信号電荷が垂直転送部２２で加算されて出力される。例えば、１列目の１行目の光電変換部２１（ｃ１）から垂直転送部２２に出力された信号電荷と１列目の２行目の光電変換部２１（ｇ１）から垂直転送部２２に出力された信号電荷とが垂直転送部２２内で加算（ｃ１＋ｇ１）されて、水平転送部２３へ出力される。また、２列目の１行目の光電変換部２１（ｙ１）から垂直転送部２２に出力された信号電荷と２列目の２行目の光電変換部２１（ｍ１）から垂直転送部２２に出力された信号電荷とが垂直転送部２２内で加算（ｙ１＋ｍ１）されて、水平転送部２３へ出力される。
【００６４】
制御部１７は、この第３の処理を第２の処理を実行しているときに実行するようにしている。
【００６５】
すなわち、図８に示すように、制御部１７は、垂直転送パルスφＶ４，φＶ５をＨレベル（図８のタイミングｔ４〜ｔ６参照）にして後読み光電変換部２１から残りの信号電荷を垂直転送レジスタ２２ｄ，２２ｅに読み出す第２の処理を実行する。この第２の処理の最中に、制御部１７はタイミングｔ４〜ｔ５にかけて垂直転送パルスφＶ１〜φＶ３を順次ＨレベルからＬレベルにして、垂直転送レジスタ２２ｂ，２２ｃに蓄積した先読み光電変換部２１の信号電荷を垂直転送レジスタ２２ｄ，２２ｅへ転送する。このとき、垂直転送レジスタ２２ｄ，２２ｅには後読み信号電荷が読み出されており、従って、垂直転送レジスタ２２ｄ，２２ｅで先読み光電変換部２１の信号電荷と後読み光電変換部２１の信号電荷とが加算されることになる。
【００６６】
なお、第３の処理を第２の処理を実行しているときに実行するのではなく、第２の処理が終了した後に実行するようにしてもよい。
【００６７】
このように、本実施形態における撮像装置１では、制御部１７が上記第１〜第３処理を実行して、固体撮像素子１１から画像信号を出力させるようにしている。従って、２画素加算読み出し時に光電変換部に蓄積された信号電荷の一部が消失することを防止し、精度よく画像信号を読み出すことができる。
【００６８】
［５．その他の固体撮像素子の実施形態］
上述の固体撮像素子１１は、垂直転送部２２を６相駆動の垂直転送部としたが、４相駆動の垂直転送部を有する固体撮像素子を用いてもよい。図１０は４相駆動の垂直転送部を有する固体撮像素子の構成を示す図、図１１は図１０に示す固体撮像素子への印加する各種信号のタイミングを示す図である。
【００６９】
図１０に示すように、４相駆動の垂直転送部を有する固体撮像素子１１’は、光電変換部２１毎に２つの垂直転送レジスタ２２ａ，２２ｂ（２２ｃ，２２ｄ）を有し、列方向において４つの垂直転送レジスタ２２ａ〜２２ｄ単位で４相駆動できるようになっている。垂直転送レジスタ２２ａ〜２２ｄ上にはそれぞれ電極が形成されて制御部１７から垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４がそれぞれ印加される。この垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４により垂直転送レジスタ２２ａ〜２２ｄのポテンシャルが変化し、光電変換部２１からの信号電荷の読み出し及び水平転送部２３への転送が行われる。
【００７０】
制御部１７は、固体撮像素子１１’への第１の処理として、図１１のタイミングｔ１１に示すように、垂直転送パルスφＶ１をＨレベルにして先読み光電変換部２１から信号電荷を垂直転送レジスタ２２ｂに読み出す。また、同時に垂直転送パルスφＶ２をＨレベルにして後読み光電変換部２１から信号電荷を垂直転送レジスタ２２ｃに読み出す。このとき、制御部１７は垂直転送パルスφＶ３をＬレベル、垂直転送パルスφＶ４をＭ（Ｍｉｄｄｌｅ）レベルとしている。
【００７１】
次に制御部１７は、タイミングｔ１２で垂直転送パルスφＶ２をＭレベルにして後読み光電変換部２１からの信号電荷の読み出しを中止し、読み出した信号電荷を垂直転送レジスタ２２ｂ保持する。また、制御部１７は次のタイミングｔ１３で垂直転送パルスφＶ１をＭレベルにして先読み光電変換部２１からの信号電荷の読み出しを終了して、垂直転送レジスタ２２ｃに保持する。
【００７２】
これにより、先読み光電変換部２１からの信号電荷の読み出しを行うと共に、後読み光電変換部２１から一部の信号電荷の読み出しを行うようにしている。
【００７３】
制御部１７は、固体撮像素子１１’への第２の処理として、タイミングｔ１４〜ｔ１５で、垂直転送パルスφＶ３をＨレベルにして後読み光電変換部２１から垂直転送レジスタ２２ｄへ残りの信号電荷の読み出しを行う。
【００７４】
さらに、制御部１７は、固体撮像素子１１’への第３の処理として、タイミングｔ１３ｔ１５までの間で、垂直転送パルスφＶ１，φＶ２をＭレベルからＬレベルにする。これにより、垂直転送レジスタ２２ｂに蓄積した先読み光電変換部２１の信号電荷と垂直転送レジスタ２２ｃに蓄積した先読み光電変換部２１の信号電荷とを垂直転送レジスタ２２ｄへ転送する。このとき、垂直転送レジスタ２２ｄには後読み光電変換部２１の残りの信号電荷が読み出されており、従って、垂直転送レジスタ２２ｄで先読み光電変換部２１の信号電荷と後読み光電変換部２１の信号電荷とが加算されることになる。
【００７５】
なお、第３の処理を第２の処理を実行しているときに実行するのではなく、第２の処理が終了した後に実行するようにしてもよい。
【００７６】
このように、本実施形態における撮像装置１では、制御部１７が上記第１〜第３処理を実行して、固体撮像素子１１’から画像信号を出力させるようにしている。従って、２画素加算読み出し時に光電変換部２１に蓄積された信号電荷の一部が消失することを防止し、精度よく画像信号を読み出すことができる。
【符号の説明】
【００７７】
１  撮像装置
１０  光学ブロック
１１，１１’  固体撮像素子
１２  Ａ／Ｄ変換回路
１３  信号処理回路
１５  入力部
１６  ドライバ
１７  制御部
１８  システムコントローラ
２０  撮像領域
２１  光電変換部
２２  垂直転送部
２２ａ〜２２ｆ  垂直転送レジスタ
２３  水平転送部
２４  出力部
【図１】
2010166161.tif 000003
【図２】
2010166161.tif 000004
【図３】
2010166161.tif 000005
【図４】
2010166161.tif 000006
【図５】
2010166161.tif 000007
【図６】
2010166161.tif 000008
【図７】
2010166161.tif 000009
【図８】
2010166161.tif 000010
【図９】
2010166161.tif 000011
【図１０】
2010166161.tif 000012
【図１１】
2010166161.tif 000013
【図１２】
2010166161.tif 000014
【図１３】
2010166161.tif 000015