(57)【要約】【課題】スミア成分や暗電流成分を低減し、なおかつ、垂直方向および水平方向において画素情報を間引くようにする。【解決手段】全画素読み出し方式ＣＣＤ撮像素子において、垂直ＣＣＤ１３から水平ＣＣＤ１５へ信号電荷を転送するＶＨ転送段部分に電荷排出制御部１７を設け、間引きモードが設定されたときは、電荷排出制御部１７において、複数本の垂直ＣＣＤ１３から送り込まれる信号電荷を、所定の列についてはその転送を阻止しかつ排出し、残りの列についてはそのまま水平ＣＣＤ１５へ転送し、また所定のラインについてはその転送を全ての列について阻止しかつ排出し、ＶＨ転送段において垂直方向および水平方向の双方について画素情報を間引くようにする。【選択図】図１
2010011484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に配置されて光電変換を行う複数個のセンサ部と、
前記複数個のセンサ部から読み出された信号電荷を行配列方向に転送する第１の電荷転送部と、
前記第１の電荷転送部から転送された信号電荷を列配列方向に転送する第２の電荷転送部と、
前記第１の電荷転送部のｎ個（ｎは２以上の整数）の列に対して１つ設けられるとともに、前記ｎ個の列に対応したｎ個のスイッチ部を有し、前記信号電荷の転送を阻止しかつ排出する電荷排出制御部とを備え、
前記ｎ個のスイッチ部のうち、ｉ個（ｉは１以上、ｎ未満の整数）のスイッチ部はｉ個の列について行単位で動作し、（ｎ−ｉ）個のスイッチ部は（ｎ−ｉ）個の列について列単位で動作する
固体撮像素子。
【請求項２】
前記第１の電荷転送部のｎ個の列は２列である
請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記電荷排出制御部は、前記第１の電荷転送部の２列の間に設けられたドレイン部をさらに有し、
前記スイッチ部は、前記第１の電荷転送部の２列と前記ドレイン部との間に設けられ、前記第１の電荷転送部の２列の信号電荷を前記ドレイン部に掃き出す２個の掃き出しゲート部によって構成されている
請求項２記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記電荷排出制御部は、前記信号電荷を前記ドレイン部からドレイン電圧配線または基板へ排出する
請求項３記載の固体撮像素子。
【請求項５】
行列状に配置されて光電変換を行う複数個のセンサ部、前記複数個のセンサ部から読み出された信号電荷を行配列方向に転送する第１の電荷転送部、前記第１の電荷転送部から転送された信号電荷を列配列方向に転送する第２の電荷転送部および前記第１の電荷転送部のｎ個（ｎは２以上の整数）の列に対して１つ設けられるとともに、前記ｎ個の列に対応したｎ個のスイッチ部を有し、前記信号電荷の転送を阻止しかつ排出する電荷排出制御部を備え、前記ｎ個のスイッチ部のうち、ｉ個（ｉは１以上、ｎ未満の整数）のスイッチ部はｉ個の列について行単位で動作し、（ｎ−ｉ）個のスイッチ部は（ｎ−ｉ）個の列について列単位で動作する固体撮像素子と、
静止画モードと動画モードとを択一的に設定可能なモード設定手段と、
前記モード設定手段によって前記静止画モードが設定されたときは前記電荷排出制御部での信号電荷の排出動作を行わず、前記動画モードが設定されたときは前記電荷排出制御部での信号電荷の排出動作を行うように駆動する駆動手段と
を備えたカメラシステム。
【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カメラシステムに関し、特に静止画と動画の双方を得ることが可能な固体撮像素子および当該固体撮像素子を撮像デバイスとして用いたカメラシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラ（ＤＳＣ)では、撮像デバイスとして例えば、全画素の信号電荷を同時刻に一斉に垂直転送部に読み出し、かつ当該垂直転送部中で混合せずに独立に転送して出力するいわゆる全画素読み出し方式の固体撮像素子、例えばＣＣＤ(Charge Coupled Device)撮像素子が用いられている。また、ＤＳＣ用ＣＣＤ撮像素子では、高画質の静止画の撮像を目的として多画素化が進められている。
【０００３】
ところで、デジタルスチルカメラの場合、撮像時にピントを合わせたり、撮像時のカメラアングルを調整するためには、撮像中の画像をモニタリングする必要がある。そのために、デジタルスチルカメラには、一般的に、撮像画像を写し出すモニタ、例えば液晶ＴＶモニタが装備されている。そして、静止画を撮像する静止画モードの外に、モニタリングモードを選択的に設定できるようになっている。このモニタリングモードにおいて、液晶ＴＶモニタに対して特に多画素のＣＣＤ撮像素子での撮像画像を写し出すためには、フレームレートを上げる必要がある。
【０００４】
全画素読み出し方式の多画素ＣＣＤ撮像素子を撮像デバイスとして用いたデジタルスチルカメラでは、従来、モニタリングモード時の高フレームレート化のための一手法としていわゆる間引き技術が用いられていた（例えば、特許文献１参照）。この間引き技術では、ＣＣＤ撮像素子において、一部のライン（行）については各画素から垂直転送部へ信号電荷を読み出さず、残りのラインについてのみ各画素から垂直転送部へ信号電荷を読み出すことで画素情報を間引いている。この間引き技術によれば、垂直方向の情報量を低減できるので、高フレームレート化が図れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１３７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、間引き動作が可能なＣＣＤ撮像素子において、間引きの対象となるライン（行）の画素に注目すると、モニタリングモードでは間引きの対象となるが、通常の静止画モードでは他のラインの画素と同様に信号電荷の読み出しが行われるため、信号電荷を読み出すラインでは動作モードに拘らずその駆動形態が同じであるのに対して、間引きの対象となるラインではモニタリングモードと静止画モードとでその駆動形態が異なることになる。
【０００７】
したがって、間引き動作が可能な従来のＣＣＤ撮像素子では、信号電荷を読み出すライン用と信号電荷を読み出さない（間引き対象）ライン用の２系統の駆動系（駆動パルス、駆動端子、配線など）を用意する必要があり、しかも一度設定した駆動系は以降変更することができず、ハードウェア的に固定となるため、予め決められた特定の間引き率しか実現できなかった。すなわち、垂直圧縮率を任意に設定することができなかった。
【０００８】
また、従来の間引き技術は、画素の各々から信号電荷を読み出す段階でライン（行）単位で画素情報を間引くようにしているため、垂直方向では画素情報を間引くことができるものの、水平方向では画素情報を間引くことができなく、水平方向については全画素の信号電荷を読み出していた。したがって、ＣＣＤ撮像素子の多画素化に伴って画素数が増えると、水平転送部の高速駆動が必要となり、その駆動周波数が上がることに伴う消費電力の増大が問題となってくる。
【０００９】
しかも、上述したように、センサ部から信号電荷の読み出し段階で間引く場合には、垂直転送部において、間引きによって信号電荷の存在しない転送段でも信号電荷の存在する転送段と同様にスミアや暗電流が発生することから、これらが最終的に水平転送部で信号電荷に加算され、１つの画素の信号成分に対するスミア成分や暗電流成分の割合が多くなるため、画質劣化の要因となっていた。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スミア成分や暗電流成分を低減し、なおかつ、垂直方向および水平方向において画素情報を間引くことが可能な固体撮像素子およびカメラシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明では、行列状に配置されて光電変換を行う複数個のセンサ部と、これら複数個のセンサ部から読み出された信号電荷を行配列方向に転送する第１の電荷転送部と、この第１の電荷転送部から転送された信号電荷を列配列方向に転送する第２の電荷転送部とを具備する固体撮像素子において、前記第１の電荷転送部のｎ個（ｎは２以上の整数）の列に対して、当該ｎ個の列に対応したｎ個のスイッチ部を有し、前記信号電荷の転送を阻止しかつ排出する電荷排出制御部を１つ設ける。この電荷排出制御部において、ｎ個のスイッチ部のうち、ｉ個（ｉは１以上、ｎ未満の整数）のスイッチ部はｉ個の列について行単位で動作し、（ｎ−ｉ）個のスイッチ部は（ｎ−ｉ）個の列について列単位で動作する。そして、上記構成の固体撮像素子がカメラシステムの撮像デバイスとして用いられる。
【００１２】
上記構成の固体撮像素子およびこれを撮像デバイスとして用いたカメラシステムにおいて、第１の電荷転送部から第２の電荷転送部へ信号電荷を転送する過程で、所定の列の信号電荷については列単位で選択的に、他の列の信号電荷について行単位で選択的に排出することにより、センサ部の各々から信号電荷を読み出す際に画素情報の間引きを行わなくても、行単位での間引き（垂直方向での間引き)を実現できることに加えて、列単位での間引き（水平方向での間引き）も併せて実現できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、センサ部の各々から信号電荷を読み出す際に画素情報の間引きを行わなくても、行単位での間引きを実現できることに加えて、列単位での間引きも併せて実現できる。しかも、スミア成分や暗電流成分についても上記転送段部分で掃き出すことができるので、高画質化も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る全画素読み出し方式ＣＣＤ撮像素子を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態に係るＣＣＤ撮像素子の電荷排出制御部の具体的な構成の一例を示す概略断面図であり、図１のＸ-Ｘ´矢視断面を示している。図である。
【図３】間引きモード時のタイミングチャートである。
【図４】間引きモード時の動作説明図である。
【図５】本発明に係るカメラシステムの構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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全画素読み出し方式ＣＣＤ撮像素子を示す概略構成図である。本実施形態に係る全画素読み出し方式ＣＣＤ撮像素子は、全画素読み出しモードの外に、垂直方向（行配列方向）および水平方向（列配列方向）の双方において画素情報を間引く間引きモードをとり得るものとする。
【００１６】
図１において、撮像部(撮像エリア）１１は、半導体基板（図示せず）上に行列状に配置されて形成された複数個のセンサ部（画素）１２と、これらセンサ部１２の垂直列ごとに画素の配列方向に沿って設けられた複数本の垂直ＣＣＤ１３と、センサ部１２の各々と垂直ＣＣＤ１３との間に設けられ、センサ部１２から垂直ＣＣＤ１３へ信号電荷を読み出す読み出しゲート部１４とを有する構成となっている。
【００１７】
この撮像部１１において、センサ部１２は例えばＰＮ接合のフォトダイオードからなり、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ＣＣＤ１３は、例えば４相の垂直転送パルスＶφ１〜Ｖφ４によって転送駆動され、読み出しゲート部１４を通して各センサ部１２から読み出された信号電荷を混合することなく、ライン（行）単位で順に垂直方向に転送する（以下、これをラインシフトと称す）。
【００１８】
撮像部１１の下側、即ち垂直ＣＣＤ１３による信号電荷の転送先側には、垂直ＣＣＤ１３から順にラインシフトされる信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤ１５が配置されている。水平ＣＣＤ１５は、例えば２相の水平転送パルスＨφ１，Ｈφ２によって転送駆動される。水平ＣＣＤ１５の転送先側の端部には、例えばフローティング・ディフュージョン・アンプからなる電荷電圧変換部１６が配されている。
【００１９】
複数本の垂直ＣＣＤ１３と水平ＣＣＤ１５との間のＶＨ転送段部分には、垂直ＣＣＤ１３から水平ＣＣＤ１５へ信号電荷をラインシフトする際に、所定の列の信号電荷については列単位で選択的に、他の列の信号電荷について行単位で選択的にその転送を阻止しかつ排出する電荷排出制御部１７が設けられている。この電荷排出制御部１７は、２つのゲートコントロールパルスＧφ１，Ｇφ２に基づいて信号電荷の選択的な排出制御を行うことで、垂直方向および水平方向の双方において画素情報を間引く処理を行う。その具体的な構成については後述する。
【００２０】
垂直ＣＣＤ１３を転送駆動する４相の垂直転送パルスＶφ１〜Ｖφ４、水平ＣＣＤ１５を転送駆動する２相の水平転送パルスＨφ１，Ｈφ２および電荷排出制御部１７を駆動制御する２つのゲートコントロールパルスＧφ１，Ｇφ２を含むＣＣＤ撮像素子を駆動するための各種のタイミングパルスは、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１８で生成される。このタイミングジェネレータ１８は、図示せぬドライバなどと共に、上記構成のＣＣＤ撮像素子の駆動系を構成し、生成した各種のタイミングパルスを当該ドライバを通して各被駆動部へ与える。
【００２１】
タイミングジェネレータ１８においては、特に、４相の垂直転送パルスＶφ１〜Ｖφ４、２相の水平転送パルスＨφ１，Ｈφ２および２つのゲートコントロールパルスＧφ１，Ｇφ２については、外部から与えられるモード情報（通常モード／間引きモード）に基づいて、各動作モードに対応したタイミングで発生されることになる。
【００２２】
図２は、電荷排出制御部１７の具体的な構成の一例を示す概略断面図であり、図１のＸ-Ｘ´矢視断面を示している。
【００２３】
図２において、例えばＮ型の半導体基板２１上には、Ｐ-ウェル２２を介してその表面側に、信号電荷を垂直方向（紙面に対して垂直な方向）に転送する転送チャネル２３（図中、２３-1〜２３-4）がＮ型不純物によって形成されている。この転送チャネル２３は、その上方に配された転送電極（例えば、２層の電極構造）２４と共に垂直ＣＣＤ１３（図中、１３-1〜１３-4）を構成している。
【００２４】
そして、２本の垂直ＣＣＤ、例えば図の一番左側の垂直ＣＣＤ１３-1と左側から２本目の垂直ＣＣＤ１３-2との間の領域において、そのほぼ中心部の基板表面側にＮ+型不純物によってドレイン部２５-1が形成されている。このドレイン部２５-1は、Ａｌ（アルミニウム）配線２６-1によってコンタクトがとられ、このＡｌ配線２６-1を通して外部から与えられる所定のドレイン電圧Ｖｄによってバイアスされている。
【００２５】
このドレイン部２５-1とその両側の２本の転送チャネル２３-1，２３-2との間には、埋込みチャネル２７-1，２７-2が形成されている。これら埋込みチャネル２７-1，２７-2は、垂直ＣＣＤ１３の転送チャネル２３（２３-1〜２３-4）と同じプロファイル、即ち同じＮ型不純物によって形成され、その上方に垂直ＣＣＤ１３の転送電極２４とは独立して配されたゲート電極２８-1，２８-2と共に、転送チャネル２３-1，２３-2中の信号電荷を選択的にドレイン部２５-1に掃き出す掃き出しゲート部２９-1，２９-2を構成している。
【００２６】
これら掃き出しゲート部２９-1，２９-2において、ゲート電極２８-1，２８-2には先述したゲートコントロールパルスＧφ１，Ｇφ２のいずれか一方が与えられるようになっている。したがって、異なるゲートコントロールパルスが与えられるゲート電極は、ポリシリコンやメタルなどによって互いに別の層の電極として構成される（２層電極構造)。
【００２７】
本例の場合には、図２において、一番左側のゲート電極２９-1にはゲートコントロールパルスＧφ１が、続く左側から２番目、３番目、４番目の各ゲート電極２９-2，２９-3，２９-4にはゲートコントロールパルスＧφ２が与えられるようになっている。そして、５番目のゲート電極以降については、４つのゲート電極を単位として、１番目〜４番目のゲート電極２９-1〜２９-4の場合と同様の繰り返しとなる。
【００２８】
なお、本例に係る電荷排出制御部１７では、２列（２本の垂直ＣＣＤ）に対して１つのドレイン部２５-1，２５-２，……を配する構成としたが、１列ごとに１つのドレイン部を配する構成とすることも可能である。
【００２９】
次に、上記構成のＣＣＤ撮像素子の各モード（通常モード／間引きモード）ごとの動作について説明する。なお、センサ部（画素）１２からの信号電荷の読み出しに際しては、動作モードに関係なく、全画素の信号電荷が同時刻に一斉に垂直ＣＣＤ１３に読み出されるものとする。
【００３０】
先ず、通常モードでは、垂直ＣＣＤ１３に読み出された信号電荷の全てについて水平ＣＣＤ１５へ順にラインシフトする必要があることから、タイミングジェネレータ１８は電荷排出制御部１７に対して、“Ｌ”レベルのゲートコントロールパルスＧφ１，Ｇφ２を与える。
【００３１】
これら“Ｌ”レベルのゲートコントロールパルスＧφ１，Ｇφ２は、図２において、掃き出しゲート部２９-1，２９-2，……の各ゲート電極２８-1，２８-2，……に印加される。これにより、掃き出しゲート部２９-1，２９-2，……の各埋込みチャネル２７-1，２７-2，……のポテンシャルが浅い状態となるため、ラインシフト時に、垂直ＣＣＤ１３中の信号電荷は、ドレイン部２５-1，２５-2，……側へは流れることなく、ＶＨ転送段部分をそのまま通過して水平ＣＣＤ１５へ至る。
【００３２】
したがって、通常モード時の動作としては、垂直ＣＣＤ１３に読み出された信号電荷の全てについて、垂直ＣＣＤ１３の転送動作によって水平ＣＣＤ１５へライン単位で順にラインシフトする一方、水平ＣＣＤ１５にラインシフトされた１ライン分ずつの信号電荷については、水平ＣＣＤ１５の転送動作によって順次水平転送し、電荷電圧変換部１６で信号電圧に変換して出力することになる。
【００３３】
続いて、間引きモード時の動作について、図３のタイミングチャートを参照しつつ図４の動作説明図を用いて説明する。ここでは、電荷排出制御部１７において、垂直方向については４ライン（行）につき３ライン分の画素情報を間引くとともに、水平方向については４列につき３列分の画素情報を間引く場合を例にとって説明するものとする。
【００３４】
本例に係る間引き動作に対応して、タイミングジェネレータ１８からは、図３のタイミングチャートに示すタイミング関係の４相の垂直転送パルスＶφ１〜Ｖφ４、２相の水平転送パルスＨφ１，Ｈφ２および２つのゲートコントロールパルスＧφ１，Ｇφ２がそれぞれ出力されることになる。また、図４の動作説明図において、○は最終的に読み出される信号電荷を、●は間引き対象の信号電荷をそれぞれ表わしている。
【００３５】
センサ部１２から垂直ＣＣＤ１３へ全画素の信号電荷が一斉に読み出された状態において、先ず、４相の垂直転送パルスＶφ１〜Ｖφ４による垂直ＣＣＤ１３の垂直転送によって１ライン目の画素の信号電荷についてラインシフトが行われる。このとき、ゲートコントロールパルスＧφ１が“Ｌ”レベルの状態に，ゲートコントロールパルスＧφ２が“Ｈ”レベルの状態にある。
【００３６】
これにより、１列目，５列目，……の垂直ＣＣＤ１３側の掃き出しゲート部２９-1，２９-5，……の各埋込みチャネル２７-1，２７-5，……のポテンシャルが浅い状態となるため、１列目，５列目，……の垂直ＣＣＤ１３中の信号電荷は、図４（ａ）に示すように、ＶＨ転送段部分をそのまま通過して水平ＣＣＤ１５へ至る。
【００３７】
これに対して、残りの垂直ＣＣＤ１３側の掃き出しゲート部２９-2，２９-3，２９-4，……においては、各埋込みチャネル２７-2，２７-3，２７-4，……のポテンシャルが深い状態となるため、残りの垂直ＣＣＤ１３中の信号電荷は掃き出しゲート部２９-2，２９-3，２９-4，……を通してドレイン部（図中、Ｄと示している）２５-1，２５-2，……へ掃き出されることになる。
【００３８】
その結果、１ライン目の信号電荷については、１列目，５列目，……の信号電荷のみが水平ＣＣＤ１５へ転送され、他の列の信号電荷は電荷排出制御部１７で転送阻止されかつドレイン部２５-1，２５-2，……に排出されることによって間引かれることになる。次の２ライン目〜４ライン目までの３ライン分の信号電荷については、電荷排出制御部１７において、ライン（行）単位で間引き動作が行われる。
【００３９】
すなわち、２ライン目〜４ライン目までの３ライン分の信号電荷についてのラインシフト時には、ゲートコントロールパルスＧφ１，Ｇφ２が共に“Ｈ”レベルの状態となる。したがって、図４（ｂ）に示すように、２ライン目〜４ライン目までの３ライン分の信号電荷は、ラインシフトが行われる度に、電荷排出制御部１７で転送阻止されかつドレイン部２５-1，２５-2，……に排出されることによって間引かれることになる。
【００４０】
また、この３ライン分の信号電荷について間引き動作が行われている期間中には、水平ＣＣＤ１５では、図４（ｂ）に示すように、１ビット分（１転送段分）だけ信号電荷を転送する１ビットシフトが行われる。そして、５ライン目の信号電荷について、図４（ｃ）に示すように、ラインシフトが行われる。
【００４１】
この５ライン目のラインシフトは、１ライン目のラインシフトと同様にして行われる。その結果、５ライン目の信号電荷については、１列目，５列目，……の信号電荷のみが水平ＣＣＤ１５へ転送され、他の列の信号電荷については電荷排出制御部１７で転送阻止されかつドレイン部２５-1，２５-2，……に排出されることによって間引かれる。
【００４２】
次の６ライン目〜８ライン目までの３ライン分の信号電荷については、２ライン目〜４ライン目までの３ライン分の場合と同様にして、ライン単位で間引き動作が行われる。以降、電荷排出制御部１７における列単位での間引きおよび行単位での間引き、並びに水平ＣＣＤ１５での１ビットシフトが、水平ＣＣＤ１５の全パケット（全転送段）に信号電荷が埋まるまで繰り返される。
【００４３】
本例の場合は、垂直方向については４ライン（行）につき３ライン分の画素情報を間引くとともに、水平方向については４列につき３列分の画素情報を間引くことから、１６ラインを単位として上述した一連の処理が行われることになる。そして、１６ライン分の信号電荷についてラインシフトが終了し、水平ＣＣＤ１５の全パケットに信号電荷が埋まったら、図４（ｄ）に示すように、２相の水平転送パルスＨφ１，Ｈφ２による水平ＣＣＤ１５の水平転送によって電荷電圧変換部１６に順に転送する。
【００４４】
電荷電圧変換部１６は、水平ＣＣＤ１５から順次画素単位で転送される信号電荷を信号電圧に変換して出力する。このとき、間引きモードでのＣＣＤ出力は、１６ラインを単位として、１６ライン中の４ラインの信号電荷に基づく画素信号が４画素周期で繰り返される信号となる。したがって、間引きモードが設定されたときは、後段の信号処理回路において、そのＣＣＤ出力信号を元の画素配列に対応したライン単位の信号に戻す処理が行われることになる。
【００４５】
以上の動作説明では、垂直方向については４ライン（行）につき３ライン分の画素情報を間引くとともに、水平方向については４列につき３列分の画素情報を間引く場合を例にとったが、その組合せは自由に設定できる。すなわち、垂直方向については、図３のタイミングチャートにおいて、間引かないラインを選定する“Ｌ”レベルのゲートコントロールパルスＧφ１の発生タイミングを適宜選定することで、垂直方向の間引き率を任意に設定することができる。
【００４６】
一方、水平方向については、図１および図２において、間引く列を選定するゲートコントロールパルスＧφ２を与える掃き出しゲート部２９-1，２９-2，……のゲート電極２８-1，２８-2，……を選定することで、水平方向の間引き率を設定することができる。
【００４７】
この場合、ゲート電極２８-1，２８-2，……へのゲートコントロールパルスＧφ２の供給はパターン配線によってなされることから、一度設定した間引き率はハードウェア的に固定となる。ただし、複数の間引き率に対応して複数のパターン配線を予め設けておき、ゲートコントロールパルスＧφ２を供給するパターン配線を選択できる構成を採ることにより、水平方向の間引き率をある程度任意に設定することも可能となる。
【００４８】
また、先の動作説明においては、水平方向での間引きに伴って、水平ＣＣＤ１５の全パケットに複数ライン分の信号電荷が埋まった後に水平転送を行うとしたが、複数ライン分の信号電荷を複数回に分けて水平転送することも可能である。ただし、その場合、１回の水平転送では、２ライン（行）分以上の信号電荷を水平ＣＣＤ１５にラインシフトした後水平転送することが、後述するＣＣＤ撮像素子の低消費電力化の観点から好ましい。
【００４９】
上述したように、全画素読み出し方式ＣＣＤ撮像素子において、そのＶＨ転送段部分に電荷排出制御部１７を設け、間引きモードが設定されたときは、複数本の垂直ＣＣＤ１３から送り込まれる信号電荷を、所定の列についてはその転送を阻止しかつ排出し、残りの列についてはそのまま水平ＣＣＤ１５へ転送し、また所定のラインについてはその転送を全ての列について阻止しかつ排出するようにしたことにより、ＶＨ転送段において垂直方向および水平方向の双方について画素情報を間引くことができる。
【００５０】
このように、ＶＨ転送段において水平方向についても画素情報を間引くことができることにより、水平ＣＣＤ１５で水平転送する信号電荷量が少なくて済むため、その分だけ水平ＣＣＤ１５の駆動周波数、即ち水平転送パルスＨφ１，Ｈφ２の周波数を下げることができる。一例として、水平方向において４画素を単位として３画素の画素情報を間引く場合を考えると、１ビットシフトを伴う４ライン分の信号電荷を水平ＣＣＤ１５へラインシフトした後に水平転送することで、１ラインごとに全画素の信号電荷を水平転送する場合の約１／４の駆動周波数で済むことになる。その結果、ＣＣＤ撮像素子の低消費電力化が可能となる。
【００５１】
また、垂直方向の間引きについては、センサ部１２から信号電荷を読み出す際に行うのではなく、ＶＨ転送段で行う構成を採っていることにより、間引き対象の画素に対応して垂直ＣＣＤ１３中で発生するスミア成分や暗電流成分についても電荷排出制御部１７で信号電荷と共に排出できるので、センサ部１２からの信号電荷の読み出しの際に垂直方向の間引きを行う場合に比べて、スミア成分や暗電流成分を低減できる利点がある。
【００５２】
特に、電荷排出制御部１７において、掃き出しゲート部２９-1，２９-2，……の埋込みチャネル２７-1，２７-2，……を、垂直ＣＣＤ１３-1，１３-2，……の転送チャネル２３-1，２３-2，……と同じプロファイルで形成したことにより、これら転送チャネル２３-1，２３-2，……のポテンシャルが深くなったときに、転送チャネル２３-1，２３-2，……との間にポテンシャルの段差が発生することがないため、スミア成分や暗電流成分を転送チャネル２３-1，２３-2，……中に残すことなく、完全に掃き出すことができる。
【００５３】
図５は、上記構成のＣＣＤ撮像素子を撮像デバイスとして用いた本発明に係るカメラシステムの構成の一例を示すブロック図である。
【００５４】
図５において、本例に係るカメラシステムは、撮像デバイスであるＣＣＤ撮像素子３１、このＣＣＤ撮像素子３１の撮像面上に被写体からの入射光（像光）を取り込んで結像するレンズ３２、ＣＣＤ撮像素子３１のＣＣＤ出力信号を処理する信号処理回路３３、この信号処理回路３３の出力信号を記録媒体に記録する画像記録装置３４、信号処理回路３３の出力信号をモニターに表示する画像表示装置３５、システム全体のタイミング制御をなすタイミングコントローラ３６およびＣＣＤ撮像素子３１の撮像モードを設定するモード設定部３７を備えた構成となっている。
【００５５】
上記構成のカメラシステムにおいて、ＣＣＤ撮像素子３１として、先述した構成のＣＣＤ撮像素子、即ちＶＨ転送段部分において垂直方向および水平方向の双方について間引き動作が可能なＣＣＤ撮像素子が用いられる。そして、このＣＣＤ撮像素子１０に対して、撮像モードとして、静止画を得る静止画モードと、被写体をモニタリングするモニタリングモード（動画モード）とがモード設定部３７によって適宜設定される。ここで、静止画モードが先述したＣＣＤ撮像素子の通常モードに、モニタリングモードが間引きモードにそれぞれ対応している。
【００５６】
先述したＣＣＤ撮像素子（図１を参照）において、タイミングジェネレータ１８は、モード設定部３７でモニタリングモード（間引きモード）が設定されたときは、例えば図３に示すタイミング関係で、４相の垂直転送パルスＶφ１〜Ｖφ４、２相の水平転送パルスＨφ１，Ｈφ２および２つのゲートコントロールパルスＧφ１，Ｇφ２などの各種のタイミングパルスを発生する。
【００５７】
これにより、間引きモードでは、先述したように、ＣＣＤ撮像素子のＶＨ転送段において、一例として、垂直方向については４ライン（行）につき３ライン分の画素情報を間引くとともに、水平方向については４列につき３列分の画素情報を間引く間引き動作が行われる。なお、モニタリングモード（間引きモード）時には、モード設定部３７を含む操作パネル（図示せず）からは、間引き率（圧縮率）も設定できるようになっている。
【００５８】
画像記録装置３４は、モード設定部３７で静止画モードが設定されたときに、信号処理回路３３で処理された画像信号を、メモリやフロッピー（登録商標）ディスクなどの記録媒体に記録する。この記録媒体に記録された画像情報は、プリンタなどによってハードコピーされる。画像表示装置３５は、モード設定部３７でモニタリングモードが設定されたときに、信号処理回路３３で処理された画像信号を、ＣＲＴ（陰極線管）やＬＣＤ（液晶）などのモニタに動画として映し出す。
【００５９】
このように、デジタルスチルカメラなどのカメラシステムにおいて、その撮像デバイスとして本発明に係るＣＣＤ撮像素子を用いることにより、モニタリングモード（動画モード）の設定時に、垂直方向および水平方向の双方について任意の圧縮率の動画を、高画質にてモニタリングできることになる。しかも、モニタリングモード（間引きモード）では、水平方向の駆動周波数を低減できることに伴ってＣＣＤ撮像素子の低消費電力化が図れるため、バッテリの長寿命化に寄与できることにもなる。
【符号の説明】
【００６０】
１２…センサ部、１３，１３-1〜１３-4…垂直ＣＣＤ、１５…水平ＣＣＤ、１７…電荷排出制御部、１８…タイミングジェネレータ（ＴＧ）、２３-1〜２３-4…転送チャネル、２５-1，２５-2…ドレイン部、２７-1〜２７-4…埋込みチャネル、２８-1〜２８-4…ゲート電極、２９-1〜２９-4…掃き出しゲート部、３１…ＣＣＤ撮像素子、３３…信号処理回路、３６…タイミングコントローラ、３７…モード設定部
【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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