(57)【要約】【課題】ＦＩＴ型ＣＣＤ撮像装置では、蓄積部全体がキャパシタであり、垂直転送時には大きな容量を持つ蓄積部を常時駆動することになるため、消費電力が大きくなる。【解決手段】動画／静止画兼用のＦＩＴ型ＣＣＤ撮像装置１０において、動画撮像モードでは蓄積部１２を非動作状態にするとともに、画素アレイ部１１の各受光部２１で光電変換された信号電荷を含む第１の電荷と当該信号電荷を含まない第２の電荷とを、垂直ＣＣＤ２２および第１の水平ＣＣＤ１３によって別々に転送し、電荷検出部１５で電圧に変換した後、動画用信号処理回路１７でそれらの差をとる駆動を行い、静止画撮像モードでは画素アレイ部１１の各受光部２１で光電変換された信号電荷を動画撮像時よりも高速に蓄積部１２に転送した後、第２の水平ＣＣＤ１４を介して読み出す駆動を行うようにする。【選択図】図１
2006060437.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行列状に２次元配置されてなる画素アレイ部と、
前記画素アレイ部の各画素で光電変換され、当該画素アレイ部から直接供給される信号電荷を転送する第１の水平転送部と、
前記画素アレイ部の各画素で光電変換された信号電荷を蓄積する蓄積部と、
前記蓄積部に蓄積された信号電荷を転送する第２の水平転送部と、
動画撮像時には前記蓄積部を非動作状態にするとともに、前記画素アレイ部の各画素で光電変換された信号電荷を含む第１の電荷と当該信号電荷を含まない第２の電荷とを別々に転送し、前記第１の電荷と前記第２の電荷との差をとる駆動を行う第１の駆動手段と、
静止画撮像時には前記画素アレイ部の各画素で光電変換された信号電荷を前記動画撮像時よりも高速に前記蓄積部に転送した後、前記第２の水平転送部を介して読み出す駆動を行う第２の駆動手段と
を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１の駆動手段は、動画撮像時には前記第２の水平転送部についても非動作状態にする
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記画素アレイ部は、前記動画撮像時に前記第１の電荷と前記第２の電荷とを交互に並べた状態で垂直転送する垂直転送部を有する
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１の水平転送部は、前記垂直転送部から行単位で別々に転送される前記第１の電荷と前記第２の電荷とを行単位で順に水平転送し、
前記第１の駆動手段は、前記第１の水平転送部によって行単位で順に水平転送される前記第１の電荷と前記第２の電荷とを行単位で順に電圧に変換し、当該電圧変換して得られる前記第１の電荷に応じた電圧と前記第２の電荷に応じた電圧との差をとる駆動を行う
ことを特徴とする請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１の水平転送部は、前記垂直転送部から行単位で別々に転送される前記第１の電荷と前記第２の電荷とを交互に並べた状態で水平転送し、
前記第１の駆動手段は、前記第１の水平転送部によって交互に水平転送される前記第１の電荷と前記第２の電荷とを交互に電圧に変換し、当該電圧変換して得られる前記第１の電荷に応じた電圧と前記第２の電荷に応じた電圧との差をとる駆動を行う
ことを特徴とする請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第１の水平転送部は、前記画素の水平方向の数に対して倍密度のパケットを有し、前記垂直転送部から行単位で別々に転送される前記第１の電荷と前記第２の電荷とを交互に並べた状態で水平転送し、
前記第１の駆動手段は、前記第１の水平転送部によって水平転送される前記第１の電荷と前記第２の電荷との差をとり、当該差の電荷を電圧に変換して出力する駆動を行う
ことを特徴とする請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第１の水平転送部は、前記垂直転送部から転送される前記第１の電荷と前記第２の電荷とを別々に水平転送する２つの水平転送部からなり、
前記第１の駆動手段は、前記２つの水平転送部によって別々に水平転送される前記第１の電荷と前記第２の電荷とを電圧に変換し、当該電圧変換して得られる前記第１の電荷に応じた電圧と前記第２の電荷に応じた電圧との差をとる駆動を行う
ことを特徴とする請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項８】
光電変換素子を含む画素が行列状に２次元配置されてなる画素アレイ部と、
前記画素アレイ部の各画素で光電変換され、当該画素アレイ部から直接供給される信号電荷を転送する第１の水平転送部と、
前記画素アレイ部の各画素で光電変換された信号電荷を蓄積する蓄積部と、
前記蓄積部に蓄積された信号電荷を転送する第２の水平転送部とを備えた固体撮像装置の駆動方法であって、
動画撮像時には前記蓄積部を非動作状態にするとともに、前記画素アレイ部の各画素で光電変換された信号電荷を含む第１の電荷と当該信号電荷を含まない第２の電荷とを別々に転送し、前記第１の電荷と前記第２の電荷との差をとる駆動を行い、
静止画撮像時には前記画素アレイ部の各画素で光電変換された信号電荷を前記動画撮像時よりも高速に前記蓄積部に転送した後、前記第２の水平転送部を介して読み出す駆動を行う
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置および固体撮像装置の駆動方法に関し、特に動画／静止画兼用の固体撮像装置および当該固体撮像装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像デバイスとして例えばＣＣＤ(Charge Coupled Device)型固体撮像装置（以下、ＣＣＤ撮像装置と記す）を用いるデジタルスチルカメラでは、一般的に、メカニカルシャッタが使用されている。メカニカルシャッタを使用することにより、ＣＣＤ撮像装置への光の入射をほぼ完全に遮断することができるため原理的にスミアが発生しない。ここに、スミアとは、信号電荷を転送する垂直転送レジスタに強い光が漏れ込むと、高輝度被写体の上下に明るい帯が走るＣＣＤ撮像装置固有の現象のことである。
【０００３】
しかし、静止画と動画が融合されたデジタルスチルカメラでは、モニタリングモードでの動画撮像時にスミアを低減するためには、例えば１／３０秒に１回の割合でシャッタを切らなければならなく、したがって、デジタルスチルカメラで一般的に使用されている通常のメカニカルシャッタを使用できないことから、回転するメカニカルシャッタが必要になる。ただし、回転するメカニカルシャッタを使用すると、信頼性や騒音などの問題が発生する。
【０００４】
従来、メカニカルシャッタを使用しないで、スミアを低減できる固体撮像装置として、ＦＩＴ(frame interline transfer)型ＣＣＤ撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このＦＩＴ型ＣＣＤ撮像装置は、光電変換素子を含む画素が行列状に２次元配置されてなる画素アレイ部と水平転送レジスタとの間に一次記憶のための蓄積部を有し、垂直転送の休止期間に垂直転送レジスタ中に蓄積した不要なスミア電荷を、高速垂直転送による読み出しの直前に掃き出し転送を行って垂直転送レジスタ中を空にしておき、垂直転送時には画素アレイ部内の垂直転送レジスタでは信号電荷を高速垂直転送して上記蓄積部に一時的に格納するようにしている。これにより、垂直転送中に画素から垂直転送レジスタへ光や電子が漏れ込む時間を大幅に短縮できるためスミアを低減できるのである。
【０００５】
【特許文献１】特開平０６−０４６３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＦＩＴ型ＣＣＤ撮像装置では、蓄積部全体がキャパシタであり、垂直転送時には大きな容量を持つ蓄積部を常時駆動することになるため、消費電力が大きくなるという課題がある。しかも、高速垂直転送する際に信号電荷を確実に高速転送するには、垂直転送レジスタを転送駆動する垂直転送クロックの振幅を、例えばＩＴ(interline transfer)型ＣＣＤ撮像装置の場合よりも大きく設定する必要があるため、その分だけ消費電力が増大することにもなる。
【０００７】
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、メカニカルシャッタ無しでも、従来と同程度の低消費電力を維持しつつ、静止画撮像時は高解像度、低スミアを、動画撮像時は低消費電力、低スミアを実現することが可能な固体撮像装置および固体撮像装置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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では、光電変換素子を含む画素が行列状に２次元配置されてなる画素アレイ部と、前記画素アレイ部の各画素で光電変換され、当該画素アレイ部から直接供給される信号電荷を転送する第１の水平転送部と、前記画素アレイ部の各画素で光電変換された信号電荷を蓄積する蓄積部と、前記蓄積部に蓄積された信号電荷を転送する第２の水平転送部とを備えた固体撮像装置において、動画撮像時には前記蓄積部を非動作状態にするとともに、前記画素アレイ部の各画素で光電変換された信号電荷を含む第１の電荷と当該信号電荷を含まない第２の電荷とを別々に転送し、前記第１の電荷と前記第２の電荷との差をとる駆動を行い、静止画撮像時には前記画素アレイ部の各画素で光電変換された信号電荷を前記動画撮像時よりも高速に前記蓄積部に転送した後、前記第２の水平転送部を介して読み出す駆動を行う構成を採っている。
【０００９】
動画／静止画兼用のＦＩＴ型固体撮像装置において、静止画撮像時には、垂直転送の休止期間に垂直転送部中に蓄積した不要なスミア電荷を、高速垂直転送による読み出しの直前に掃き出し転送を行って垂直転送部中を空にしておき、垂直転送時には画素アレイ部内の垂直転送部では信号電荷を高速垂直転送して蓄積部に一時的に格納し、しかる後第２の水平転送部を介して読み出すことで、垂直転送中に画素から垂直転送部へ光や電子が漏れ込む時間を大幅に短縮できるため、デジタルスチルカメラで一般的に使用されている通常のメカニカルシャッタ無しでもスミアを低減できる。また、当該メカニカルシャッタを使用せずに、垂直／水平方向の少なくとも一方向において画素を間引いて信号電荷を読み出すか、あるいは画素を間引かずに信号電荷を読み出した後混合することで動画撮像を実現できる。
【００１０】
この動画撮像時に、画素を間引いて信号電荷を読み出して垂直転送するか、または画素を間引かずに信号電荷を読み出した後混合して垂直転送することで、垂直転送部には信号電荷が存在しない空パケットが存在することになる。ここで、パケットとは、垂直転送部における１つの信号成分を扱う単位を言うものとする。そして、動画撮像時には、この空パケットを有効に活用して、信号電荷を含む第１の電荷（スミア成分＋信号成分の電荷）と信号電荷を含まない第２の電荷（スミア成分のみの電荷）とを別々に転送し、これら第１，第２の電荷の差をとることで、スミア成分を除去できる。しかも、蓄積部を非動作状態にすることで、当該蓄積部における高速な垂直転送動作で消費される分だけ消費電力を低減できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、動画／静止画兼用のＦＩＴ型固体撮像装置において、動画撮像時には蓄積部を非動作状態にし、かつ画素アレイ部の各画素で光電変換された信号電荷を第１の水平転送部を介して読み出し、静止画撮像時には画素アレイ部の各画素で光電変換された信号電荷を動画撮像時よりも高速に蓄積部に転送した後、第２の水平転送部を介して読み出すことで、デジタルスチルカメラで一般的に使用されている通常のメカニカルシャッタ無しでも、静止画撮像時は高解像度、低スミアを、動画撮像時は低消費電力、低スミアを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る固体撮像装置、例えばＦＩＴ型ＣＣＤ撮像装置の構成を示す概略構成図である。図１から明らかなように、本実施形態に係るＦＩＴ型ＣＣＤ撮像装置１０は動画／静止画兼用であり、画素アレイ部（撮像部）１１、蓄積部１２、第１，第２の水平ＣＣＤ（水平転送部）１３，１４、電荷検出部１５，１６、動画用信号処理回路１７、静止画用信号処理回路１８および駆動回路（第１，第２の駆動手段）１９を有し、画素アレイ部１１、蓄積部１２、水平ＣＣＤ１３，１４および電荷検出部１５，１６が同じ半導体基板（図示せず）上に形成された構成となっている。
【００１４】
画素アレイ部１１は、行列状に２次元配置された多数の受光部（画素）２１と、垂直ＣＣＤ（垂直転送部）２２とから構成されている。受光部２１の各々は、光電変換素子、例えばフォトダイオードを有し、受光した光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に光電変換して蓄積する。垂直ＣＣＤ２２は、受光部２１の行列状配列に対して垂直画素列ごとに配され、例えば４相の垂直転送クロックΦＩＭ１〜ΦＩＭ４によって転送駆動されることにより、受光部２１から読み出される信号電荷を図の上下両方向（垂直方向）において転送可能な構成となっている。
【００１５】
なお、垂直ＣＣＤ２２を上下両方向において転送可能にする技術は周知の技術であり、上下の転送方向の切り替えは、４相の垂直転送クロックΦＩＭ１〜ΦＩＭ４の位相関係を変更することによって容易に実現可能である。具体的には、垂直ＣＣＤ２２は、動画撮像時には図の下方向の転送動作を行い、静止画撮像時には図の上方向の転送動作を行うことになる。
【００１６】
蓄積部１２は、画素アレイ部１１の垂直ＣＣＤ２２の各々に連続する垂直ＣＣＤ２３を有しており、静止画撮像時に画素アレイ部１１の各受光部（画素）２１で光電変換され、垂直ＣＣＤ２２および垂直ＣＣＤ２３によって垂直転送される１画面分の信号電荷を、垂直ＣＣＤ２３内に一時的に蓄積（格納）する。因みに、静止画撮像時において、画素アレイ部１１の垂直ＣＣＤ２２を図の上方向の転送状態とし、受光部２１の各々で光電変換された信号電荷を、画素アレイ部１１から蓄積部１２に移す際には、垂直ＣＣＤ２２，２３の転送速度は、動画撮像時における垂直ＣＣＤ２２の転送速度よりも高く設定されることになる。
【００１７】
第１の水平ＣＣＤ１３は、例えば２相の水平転送クロックΦＨ１１，ΦＨ１２によって転送駆動され、動画撮像時に画素アレイ部１１から行（ライン）単位で垂直転送される信号電荷を水平方向（本例では、図の左方向）に転送し、転送先側の端部に設けられた電荷検出部１５に順に供給する。第２の水平ＣＣＤ１４は、例えば２相の水平転送クロックΦＨ２１，ΦＨ２２によって転送駆動され、静止画撮像時に画素アレイ部１１から蓄積部１２を介して行単位で垂直転送される信号電荷を水平方向（本例では、図の左方向）に転送し、転送先側の端部に設けられた電荷検出部１６に順に供給する。電荷検出部１５，１６は、水平ＣＣＤ１３，１４の各々によって順に転送されてくる信号電荷を検出し、当該信号電荷を信号電圧に変換して出力する。
【００１８】
動画用信号処理回路１７は、例えば図２に示すように、切替スイッチ１７１、ラインメモリ１７２および差動アンプ１７３を有する構成となっている。切替スイッチ１７１は、電荷検出部１５から出力される信号電圧を行単位で複数系統に切り替えて出力する。本例に係る切替スイッチ１７１は、電荷検出部１５から出力される信号電圧を行単位で例えば３系統に切り替えて出力する。具体的には、切替スイッチ１７１は、１行目、４行目、７行目、…のとき端子ａ側に、２行目、５行目、８行目、…のとき端子ｂ側に、３行目、６行目、９行目、…のとき端子ｃ側に切り替わる。切替スイッチ１７１の端子ａはオープン状態となっている。これにより、１行目、４行目、７行目、…の信号電圧は後段の回路に供給されることはない。
【００１９】
ラインメモリ１７２は、入力端子が切替スイッチ１７１の端子ｂに接続されている。これにより、２行目、５行目、８行目、…の各１行（ライン）分の信号電圧は、ラインメモリ１７２に格納されることになる。差動アンプ１７３は、反転（−）入力端子がラインメモリ１７２の出力端子に接続され、非反転（＋）入力端子が切替スイッチ１７１の端子ｃに接続されている。これにより、差動アンプ１７３は、３行目、６行目、９行目、…の各信号電圧と、ラインメモリ１７２に格納されている２行目、５行目、８行目、…の各信号電圧との差をとる。
【００２０】
静止画用信号処理回路１８は、蓄積部１２に格納された１画面分の信号電荷を記憶可能なメモリを有し、電荷検出部１６から出力される画素信号を行単位で順にメモリに格納するとともに、当該メモリに格納した１画面分の画素信号を書き込み時と逆の順に行単位で出力する。すなわち、画素アレイ部１１で光電変換された信号電荷は、動画撮像時には図の下方向に垂直転送され、静止画撮像時には図の上方向に垂直転送されることから、その読み出した信号電荷に基づく画素信号をそのまま用いて画像表示を行うと、動画撮像時の画像を正像とした場合に、静止画撮像時の画像は鏡像となる。そこで、静止画撮像時の画像についても正像とするために、静止画用信号処理回路１８では、上述したように、画素信号の行単位での並び替えを行うことになる。
【００２１】
駆動回路１９は、各種のタイミング信号を発生するタイミング発生器（図示せず）を有し、受光部２１から垂直ＣＣＤ２２への信号電荷の読み出し駆動、垂直ＣＣＤ２２，２３の転送駆動、水平ＣＣＤ１３，１４の転送駆動、電荷検出部１５，１６のリセット動作の駆動、動画用信号処理回路１７の切替スイッチ１７１の切り替え駆動などを行う。特に、本実施形態に係る固体撮像装置１０は静止画／動画兼用であることから、静止画撮像モード／動画撮像モードの各動作モードを、図示せぬコントローラから与えられるモード切替信号に応じて切り替える。
【００２２】
具体的には、動作モードに応じて画素アレイ部１１の垂直ＣＣＤ２２を下方向、または上方向に転送駆動する必要があることから、駆動回路１９は、動画撮像時には、図の下方向の垂直転送動作を実現するために、所定の周波数の垂直転送クロックΦＩＭ１〜ΦＩＭ４を所定の位相関係で出力するとともに、蓄積部１２の垂直ＣＣＤ２３の垂直転送クロックΦＳＴ１〜ΦＳＴ４についてはその出力を停止することによって蓄積部１２を非動作状態とする。
【００２３】
一方、静止画撮像時には、駆動回路１９は、図の上方向の垂直転送動作を実現するために、垂直転送クロックΦＩＭ１〜ΦＩＭ４を動画撮像時と逆の位相関係で出力するとともに、ＦＩＴ動作による低スミア化を実現するために、垂直転送クロックΦＩＭ１〜ΦＩＭ４の周波数を動画撮像時の周波数よりも高く設定する。また、蓄積部１２の垂直ＣＣＤ２３の垂直転送クロックΦＳＴ１〜ΦＳＴ４の周波数および位相についても、垂直転送クロックΦＩＭ１〜ΦＩＭ４の周波数および位相と同じに設定する。
【００２４】
また、静止画撮像モードでは、画素アレイ部１１の全画素の信号電荷を独立に読み出すために、駆動回路１９は、受光部２１の全てに対して信号電荷を読み出すための読み出し信号を与える。一方、動画撮像モードでは、フレームレートを上げる必要があることから、画素情報を削減するために例えば垂直方向において画素を間引いて信号電荷を読み出す操作が行われる。したがって、駆動回路１９は、間引き対象の画素の行を除く残りの行の画素に対してのみ信号電荷を読み出すための読み出し信号を与える。この間引き読み出しの技術は周知の技術である。
【００２５】
次に、上記構成の本実施形態に係る静止画／動画兼用のＦＩＴ型ＣＣＤ撮像装置１０における、静止画撮像モードおよび動画撮像モードの各動作について説明する。これらの動作は、図示せぬコントローラによる制御の下に、駆動回路１９から出力される各種のタイミング信号に基づいて実行される。
【００２６】
（静止画撮像モード）
先ず、静止画撮像モードの動作について説明する。静止画撮像モードでは、画素アレイ部１１の全受光部（画素）２１の信号電荷が独立に垂直ＣＣＤ２２に読み出され、この読み出された信号電荷は、画素アレイ部１１の垂直ＣＣＤ２２による高速垂直転送によって図の上方向に高速に転送され、蓄積部１２の垂直ＣＣＤ２３内に一時的に格納される。この蓄積部１２に格納された１画面分の信号電荷は、行（ライン）単位で水平ＣＣＤ１４によって水平転送され、電荷検出部１６で信号電圧に変換された後、静止画用信号処理回路１８を介して出力される。
【００２７】
このように、静止画撮像モードでは、画素アレイ部１１の各画素で光電変換された１画面分の信号電荷を、動画撮像モード時の垂直転送速度よりも高速な垂直転送速度で蓄積部１２に一時的に格納した後、行単位で順に読み出すＦＩＴ動作を行うことにより、垂直転送中に画素アレイ部１１において受光部２１から垂直ＣＣＤ２２へ光や電子が漏れ込む時間を大幅に短縮できるため、デジタルスチルカメラで一般的に使用されている通常のメカニカルシャッタを用いなくてもスミアを低減できる。
【００２８】
（動画撮像モード）
続いて、動画撮像モードの動作について説明する。動画撮像モードでは、フレームレートを上げるために、画素アレイ部１１の画素（受光部２１）を間引いて信号電荷を垂直ＣＣＤ２２に読み出す間引き読み出しを行うことになる。このように、間引き読み出しを行うことで、垂直ＣＣＤ２２には信号電荷が存在しない空パケットが存在することになる。このことに着目し、動画撮像モードでも、回転するメカニカルシャッタ等を用いずに、この空パケットを有効に活用してスミアの低減を図るようにしている。
【００２９】
具体的には、特に受光部２１に強い光が入射した際に、遮光膜の不完全さによって入射光の一部が当該遮光膜を透過して垂直ＣＣＤ２２に混入したり、半導体基板内部で発生した電荷が拡散により広がることによって垂直ＣＣＤ２２に混入したり、あるいは多重反射によって垂直ＣＣＤ２２にその側面から光が混入したりする等の理由によってスミアが発生するものとすると、垂直ＣＣＤ２２のパケット中の信号電荷はスミア成分を含むことになる。一方、空パケットにはスミア成分のみが不要電荷として存在することになる。
【００３０】
その結果、スミア成分＋信号成分の電荷（第１の電荷）と、スミア成分のみの電荷（第２の電荷）とは垂直ＣＣＤ２２によって行（ライン）単位で交互に垂直転送され、さらに第１の水平ＣＣＤ１３（以下、単に水平ＣＣＤ１３と記す）によって後述するように別々に水平転送された後、電荷検出部１５で信号電圧に変換されて出力される。その後、動画用信号処理回路１７において、切替スイッチ１７１、ラインメモリ１７２および差動アンプ１７３の作用により、スミア成分＋信号成分の電荷に応じた電圧と、スミア成分のみの電荷に応じた電圧との差をとることでスミア成分を除去できる。
【００３１】
これにより、静止画／動画兼用のＣＣＤ撮像装置において、動画撮像モードでは、デジタルスチルカメラで一般的に使用されている通常のメカニカルシャッタを用いることができなく、また高精細化・多画素化に伴う画素ユニット（１つの受光部２１および当該受光部に対応する垂直ＣＣＤ２２の部分）の微細化に起因して、垂直ＣＣＤ２２の遮光マージンがなくなることによってスミア成分が発生したとしても、当該スミア成分を確実に除去することができるため、画素ユニットの微細化に伴い高解像度化（高精細化）と低スミア化とを両立させることができる。
【００３２】
また、動画撮像モードでは、駆動回路１９からの垂直転送クロックΦＳＴ１〜ΦＳＴ４の出力を停止し、蓄積部１２を非動作状態にすることで、当該蓄積部における垂直転送動作で消費される分だけ消費電力を低減できる。特に、垂直転送クロックΦＳＴ１〜ΦＳＴ４は高速垂直転送動作モードを有することから、パルス数が垂直転送クロックΦＩＭ１〜ΦＩＭ４の２倍あるため、垂直ＣＣＤ２２の駆動に比べて垂直ＣＣＤ２３の駆動の方が電力を要する。そのため、蓄積部１２を非動作状態にすることによる消費電力の低減効果は大である。このとき、第２の水平ＣＣＤ１４および電荷検出部１６についても非動作状態にすることで、消費電力をさらに低減できることになる。
【００３３】
以下に、本実施形態に係るＣＣＤ撮像装置１０における動画撮像モード時の動作の詳細について具体的に実施例を挙げて説明する。
【００３４】
［実施例１］
図３は、実施例１に係る動画撮像モード時の動作説明図である。ここでは、受光部２１の各々に対応して配されるカラーフィルタが例えばベイヤー配列のＣＣＤ撮像装置１０において、３行（ライン）ごとに１行の各画素（受光部２１）からのみ信号電荷を読み出すいわゆる垂直１／３間引きの場合を例に挙げて説明するものとする。
【００３５】
図３には、信号電荷の読み出し後の垂直ＣＣＤ２２における１ライン目〜９ライン目の各パケット中の電荷を示している。図３において、○印は（信号成分＋スミア成分）の電荷を、△印はスミア成分のみの電荷をそれぞれ示している。すなわち、垂直ＣＣＤ２２には、先述した理由によってスミアが発生することから、垂直ＣＣＤ２２中の各空パケットにはスミア成分の電荷△が存在する。
【００３６】
そして、受光部２１から信号電荷を読み出すことにより、当該信号電荷が読み出されたパケットの電荷○は、元々存在するスミア成分に信号電荷が加えられたものとなる。ここでは、垂直１／３間引きによって動画撮像時のフレームレートを上げるようにしていることから、例えば３ライン目、６ライン目、９ライン目、…の各パケットの電荷が（信号成分＋スミア成分）の電荷○となり、それ以外の全パケットの電荷がスミア成分の電荷△となっている。
【００３７】
図３において、垂直ＣＣＤ２２の各々からは、水平ＣＣＤ１３に対してライン単位で電荷が転送（シフト）され、この１ライン分の電荷が水平ＣＣＤ１３によって順次水平転送され、電荷検出部１５で電圧変換されて出力される。このとき、切替スイッチ１７１は、各ラインの水平転送に同期して端子ａ、端子ｂ、端子ｃの順に切り替わる。これにより、１ライン目、４ライン目、７ライン目、…のスミア成分の電荷△に応じた電圧は端子ａを通して破棄され、２ライン目、５ライン目、８ライン目、…のスミア成分の電荷△に応じた電圧は端子ｂを通してラインメモリ１７２に格納される。
【００３８】
ここでは、１ライン目、４ライン目、７ライン目、…のスミア成分の電荷△に応じた電圧を破棄するとしたが、２ライン目、５ライン目、８ライン目、…のスミア成分の電荷△に応じた電圧を破棄するようにしても良い。ただし、３ライン目、６ライン目、９ライン目、…に隣接する２ライン目、５ライン目、８ライン目、…のスミア成分の電荷△を利用するようにした方が、スミア成分の電荷量が等しくなるものと考えられ、スミア成分をより確実に除去できることから好ましいと言える。また、１ライン目、４ライン目、７ライン目、…のスミア成分の電荷△についても電圧変換して出力するとしたが、例えば水平ＣＣＤ１３に隣接した電荷排出部を設け、当該電荷排出部に水平ＣＣＤ１３から直接排出することも可能である。
【００３９】
３ライン目、６ライン目、９ライン目、…の（信号成分＋スミア成分）の電荷○に応じた電圧は、端子ｃを通して差動アンプ１７３にその非反転入力として与えられる。差動アンプ１７３は、３ライン目、６ライン目、９ライン目、…の（信号成分＋スミア成分）の電荷○に応じた電圧を非反転入力とし、ラインメモリ１７２に格納されている１ライン前の電圧、即ち２ライン目、５ライン目、８ライン目、…のスミア成分の電荷△に応じた電圧を反転入力とし、それらの差をとることにより、信号成分中に含まれるスミア成分を、当該信号成分中から除去する。
【００４０】
なお、本実施例１では、３ラインごとに１ラインの各画素からのみ信号電荷を読み出す垂直１／３間引きの場合を例に挙げて説明したが、これに限られるものではなく、垂直１／ｎ間引きのｎ値については、垂直方向の画素数とフレームレートとの関係から任意に設定可能である。また、垂直方向において画素情報を間引く手法のみならず、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手法をとることも可能である。
【００４１】
水平方向において画素情報を間引くには、例えば図４に示すように、垂直ＣＣＤ２２の各々の最終転送段（最終パケット）と水平ＣＣＤ１３との間に、垂直ＣＣＤ２２の各々から水平ＣＣＤ１３への電荷の転送を阻止する転送阻止ゲート部２４を設けることで実現することができる。一例として、転送阻止ゲート部２４を水平方向において３画素ごとに２画素配置することにより、カラーフィルタのベイヤー配列を考慮しつつ水平１／３間引きを、垂直１／３間引きと並行して実行することができる。
【００４２】
このように、水平方向において間引かれた画素情報を、上記実施例１の場合と同様に、ライン単位で電圧変換して出力し、動画用信号処理回路１７において、切替スイッチ１７１、ラインメモリ１７２および差動アンプ１７３の作用により、スミア成分＋信号成分の電荷に基づく電圧と、スミア成分のみの電荷に基づく電圧との差を取ることにより、スミア成分を除去できる。また、水平方向において間引かれた画素情報を、ライン単位で電圧変換して出力する手法以外にも次のような手法を採ることも可能である。
【００４３】
１ライン目、４ライン目、７ライン目、…のスミア成分の電荷△については、例えば先述したように、水平ＣＣＤ１３に隣接して設けた電荷排出部に排出した後、図５（Ａ）に示すように、２ライン目、５ライン目、８ライン目、…のスミア成分の電荷△を水平ＣＣＤ１３に垂直転送する。次いで、水平ＣＣＤ１３を１ビット分だけ水平転送（１ビットシフト）した後、３ライン目、６ライン目、９ライン目、…の（信号成分＋スミア成分）の電荷○を垂直転送する。これにより、水平ＣＣＤ１３中には、図５（Ｂ）に示すように、スミア成分の電荷△と（信号成分＋スミア成分）の電荷○とが交互に並ぶことになる。
【００４４】
そして、水平ＣＣＤ１３中に交互に並んだスミア成分の電荷△と（信号成分＋スミア成分）の電荷○とを、電荷検出部１５で交互に電圧に変換して動画用信号処理回路１７に供給する。この変形例の場合は、スミア成分の電荷△に応じた電圧と（信号成分＋スミア成分）の電荷○に応じた電圧との時間差は、１ライン相当の時間ではなく、１ビット相当の時間となることから、図２のラインメモリ１７２に代えてビットメモリを用いることで、（信号成分＋スミア成分）の電荷○に応じた電圧とスミア成分の電荷△に応じた電圧との差を検出することができるためスミア成分を除去できる。
【００４５】
［実施例２］
実施例１では、（信号成分＋スミア成分）の電荷に応じた電圧と、スミア成分の電荷に応じた電圧との差を検出するための手段（本例では、動画用信号処理回路１７）が、画素アレイ部１１を形成した半導体基板（図示せず）外に設けられている場合の動作であるのに対して、本実施例２では、上記差を検出するための手段が画素アレイ部１１と同じ半導体基板上に実現されている場合の動作となる。
【００４６】
因みに、上記差を検出するための手段を画素アレイ部１１と同じ半導体基板上に実現するには、水平ＣＣＤ１３が水平方向の画素数に対して倍密度（２倍）のパケットを有し、また電荷検出部１５が（信号成分＋スミア成分）の電荷からスミア成分の電荷を減ずる機能を持つように構成すれば良い。かかる構成により、電荷検出部１５は、水平ＣＣＤ１３によって水平転送される（信号成分＋スミア成分）の電荷とスミア成分の電荷との差をとり、当該差の電荷を電圧に変換して出力することになる。この電荷検出部１５から出力される信号電圧は、後述する出力バッファ２５（図６参照）でインピーダンス変換された後半導体基板外に出力される。
【００４７】
図６は、実施例２に係る動画撮像モード時の動作説明図である。ここでは、受光部２１の各々に対応して配されるカラーフィルタが例えばベイヤー配列のＣＣＤ撮像装置１０において、３行（ライン）ごとに１行の各画素（受光部２１）からのみ信号電荷を読み出す垂直１／３間引きの場合を例に挙げて説明するものとする。
【００４８】
図６には、信号電荷の読み出し後の垂直ＣＣＤ２２における１ライン目〜９ライン目の各パケット中の電荷を示している。図６において、○印は（信号成分＋スミア成分）の電荷を、△印はスミア成分のみの電荷をそれぞれ示している。垂直ＣＣＤ２２中の各空パケットにはスミア成分の電荷△が存在しており、受光部２１から信号電荷を読み出すことにより、当該信号電荷が読み出されたパケットの電荷○は、元々存在するスミア成分に信号電荷が加えられたものとなる。ここでは、垂直１／３間引きを行うことから、例えば３ライン目、６ライン目、９ライン目、…の各パケットの電荷が（信号成分＋スミア成分）の電荷○となり、それ以外の全パケットの電荷がスミア成分の電荷△となっている。
【００４９】
図６において、垂直ＣＣＤ２２の各々からは、水平ＣＣＤ１３に対してライン単位で電荷が転送（シフト）される。このとき、例えば１ライン目、４ライン目、７ライン目、…のスミア成分の電荷△については捨てられることになる。この電荷を捨てる処理については、垂直ＣＣＤ２２から水平ＣＣＤ１３に電荷を転送するＶ−Ｈ転送部や、水平ＣＣＤ１３に隣接して設けられる先述した電荷排出部などで行うことができる。
【００５０】
ここでは、４ライン目〜６ライン目の動作の場合を例に挙げて説明するものとする。先ず、４ライン目のスミア成分の電荷△が上述したようにして捨てられる。次に、５ライン目のスミア成分の電荷△が垂直ＣＣＤ２２の各々から水平ＣＣＤ１３にシフトされる。このラインシフトが終了すると、水平ＣＣＤ１３が１パケット分（１ビット分）だけ転送動作を行う。このとき、水平ＣＣＤ１３が水平方向の画素数に対して倍密度のパケットを有しているため、水平ＣＣＤ１３の各々の下には空パケットが位置する。この状態で、次の６ライン目の（信号成分＋スミア成分）の電荷○が垂直ＣＣＤ２２の各々から水平ＣＣＤ１３にシフトされる。その結果、水平ＣＣＤ１３中には、スミア成分の電荷△と（信号成分＋スミア成分）の電荷○とが交互に並ぶことになる。そして、水平ＣＣＤ１３は、スミア成分の電荷△と（信号成分＋スミア成分）の電荷○とを交互に水平転送する。
【００５１】
図７は、電荷検出部１５およびその周辺部分についての具体的な回路例を示す回路図である。
【００５２】
図７において、本例に係る電荷検出部１５は、ＦＤ領域（フローティングディフュージョン領域）３１と、水平ＣＣＤ１３によって転送されてくる（信号成分＋スミア成分）の電荷○をＦＤ領域３１および後述するＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタＱｎ１１のドレインに流し込む第１の電流源である例えばカレントミラー回路３２と、水平ＣＣＤ１３によって転送されてくるスミア成分の電荷△をＦＤ領域３１から吸い込む第２の電流源である例えばカレントミラー回路３３と、水平ＣＣＤ１３の転送動作に同期してカレントミラー回路３２とカレントミラー回路３３の各動作を切り替える切替スイッチ３４と、ＦＤ領域３１をリセットするリセットトランジスタ３５とを有する構成となっている。
【００５３】
カレントミラー回路３２は、ゲートとドレインが共通に接続されかつ水平ＣＣＤ１３によって転送されてくる信号電荷を一時的に蓄積する容量Ｃｐの１端子に接続されるとともに、第１の電源電圧ＶＤＤ１（例えば、１５Ｖ）の直流電源３６の正極側端子にソースが接続されたＰｃｈ  ＭＯＳトランジスタＱｐ１１と、当該ＭＯＳトランジスタＱｐ１１とゲートが共通に接続されるとともに、ソースが直流電源３６の正極側端子に、ドレインが切替スイッチ３４を介してＦＤ領域３１にそれぞれ接続されたＰｃｈ  ＭＯＳトランジスタＱｐ１２と、ＭＯＳトランジスタＱｐ１１とゲートが共通に接続されるとともに、ソースが直流電源３６の正極側端子に、ドレインがＭＯＳトランジスタＱｎ１１のドレインに接続されたＰｃｈ  ＭＯＳトランジスタＱｐ１３とから構成されている。
【００５４】
このカレントミラー回路３２において、当該カレントミラー回路３２の入力端子、即ちＭＯＳトランジスタＱｐ１１のゲートには、図７に示すように寄生容量Ｃｐが付く。そこで、変換効率や周波数特性が低下しないようにするために、カレントミラー回路３２を構成するＭＯＳトランジスタＱｐ１１，Ｑｐ１２，Ｑｐ１３がサブスレッシホルド領域で動作するように、当該ＭＯＳトランジスタＱｐ１１，Ｑｐ１２，Ｑｐ１３の動作点を設定する。具体的には、ＭＯＳトランジスタＱｐ１１，Ｑｐ１２，Ｑｐ１３のチャネル幅Ｗを大きくする。
【００５５】
カレントミラー回路３３は、ゲートとドレインが共通に接続されかつＰｃｈ  ＭＯＳトランジスタＱｐ１３のドレインに接続され、ソースが接地されたＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタＱｎ１１と、当該ＭＯＳトランジスタＱｎ１１とゲートが共通に接続されるとともに、ソースが接地され、ドレインが切替スイッチ３４を介してＦＤ領域３１に接続されたＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタＱｎ１２とから構成されている。
【００５６】
切替スイッチ３４は、ソースがＭＯＳトランジスタＱｐ１２のドレインに、ドレインがＦＤ領域３１にそれぞれ接続されたＰｃｈ  ＭＯＳトランジスタＱｐ１４と、当該ＭＯＳトランジスタＱｐ１４とゲートが共通に接続されるとともに、ドレインがＦＤ領域３１に、ソースがＭＯＳトランジスタＱｎ１２のドレインにそれぞれ接続されたＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタＱｎ１４とから構成されている。ＭＯＳトランジスタＱｐ１４，Ｑｎ１４の各ゲートには、水平ＣＣＤ１３を駆動する逆相の水平転送パルスΦＨ１１，ΦＨ１２の２倍の周期の切り替えパルスΦＳＷが与えられる。
【００５７】
リセットトランジスタ３５は、第１の電源電圧ＶＤＤ１よりも低い第２の電源電圧ＶＤＤ２（例えば、５Ｖ）の直流電源３７の正極側端子にソースが、ＦＤ領域３１にドレインがそれぞれ接続されたＮｃｈ  ＭＯＳトランジスタによって構成されている。リセットトランジスタ３５のゲートには、水平ＣＣＤ１３を駆動する水平転送パルスΦＨ１１，ΦＨ１２に同期し、かつその２倍の周期のリセットゲートパルスΦＲＧが印加される。出力バッファ２５は、第２の電源電圧ＶＤＤ２を動作電源としている。
【００５８】
続いて、上記構成の電荷検出部１５の動作について、図８のタイミングチャートに基づいて説明する。図８は、水平転送パルスΦＨ１１，ΦＨ１２、切り替えパルスΦＳＷおよびリセットゲートパルスΦＲＧのタイミング関係を示している。
【００５９】
切替スイッチ３４は、水平転送パルスΦＨ１１，ΦＨ１２の２倍の周期の切り替えパルスΦＳＷに同期してカレントミラー回路３２，３３の各動作を切り替える。具体的には、水平ＣＣＤ１３から（信号成分＋スミア成分）の電荷（図６中、○印）が出力されるタイミングで切り替えパルスΦＳＷが低レベルになることにより、Ｐｃｈ  ＭＯＳトランジスタＱｐ１４がオン状態となってカレントミラー回路３２の出力側をＦＤ領域３１に接続し、当該カレントミラー回路３２を動作状態にする。また、水平ＣＣＤ１３からスミア成分の電荷（図６中、△印）が出力されるタイミングで切り替えパルスΦＳＷが高レベルになることにより、Ｎｃｈ  ＭＯＳトランジスタＱｎ１４がオン状態となってカレントミラー回路３３の出力側をＦＤ領域３１に接続し、当該カレントミラー回路３３を動作状態にする。
【００６０】
先ず、カレントミラー回路３２が動作状態にあるとき、水平ＣＣＤ１３によって転送されてきた（信号成分＋スミア成分）の電荷（ここでは、電子）による信号電流は、カレントミラー回路３２により折り返される。この転送されてきた電子は、金属配線等を介してＰｃｈ  ＭＯＳトランジスタＱｐ１１から流れてきた正孔と再結合することによって信号電流として流れる仕組みになっている。
【００６１】
ここで、ＭＯＳトランジスタＱｐ１１のソースには、水平ＣＣＤ１３によって転送されてきた電子が流れ込めるように、水平ＣＣＤ１３のポテンシャル（例えば、１０Ｖ程度）に対して充分に高い電源電圧、例えば１５Ｖ程度の電源電圧ＶＤＤ１が印加されている。カレントミラー回路３２は、（信号成分＋スミア成分）の電荷による電流を折り返すことにより、水平ＣＣＤ１３によって転送されてきた（信号成分＋スミア成分）の電荷に比例した電荷をＦＤ領域３１に流し込む。
【００６２】
次に、カレントミラー回路３３が動作状態にあるとき、水平ＣＣＤ１３によって転送されてきたスミア成分の電荷による電流は、カレントミラー回路３２により折り返され、さらにカレントミラー回路３３で折り返される。これにより、カレントミラー回路３３は、スミア成分の電荷に比例した電荷をＦＤ領域３１から吸い込む。その結果、ＦＤ領域３１において、（信号成分＋スミア成分）の電荷からスミア成分の電荷が減算される。すなわち、ＣＣＤ撮像装置１０の内部において、（信号成分＋スミア成分）の電荷からスミア成分の電荷を減算する処理が行われる。
【００６３】
この減算処理後の信号電荷は、ＦＤ領域３１の容量によって信号電圧に変換される。そして、この信号電圧は、例えばソースフォロア回路からなる出力バッファ２５によってインピーダンス変換されて出力される。その後、ＦＤ領域３１は、リセットトランジスタ３５によって出力バッファ２５の電源電圧ＶＤＤ２と等しい電源電圧、例えば５Ｖ程度の低い電源電圧にリセットされる。
【００６４】
カレントミラー回路３２の入力端子、即ちＭＯＳトランジスタＱｐ１１のゲートには、図７に示したように寄生容量Ｃｐが付くが、特にカレントミラー回路３２を構成するＰｃｈ  ＭＯＳトランジスタＱｐ１１，Ｑｐ１２，Ｑｐ１３がサブスレッシホルド領域で動作するように動作点を設定しているため、信号電流が大きく変化しても点Ｐの電位、即ちＭＯＳトランジスタＱｐ１１のゲート電位は殆ど変化しない。したがって、寄生容量Ｃｐによる信号電荷を信号電圧に変換するときの変換効率の低下や周波数特性の低下は殆ど起こらない。
【００６５】
上述したように、本実施例２に係る動画撮像モードの動作においては、（スミア成分＋信号成分）の電荷による電流をＦＤ領域３１に流し込む第１の電流源と、スミア成分の電荷による電流をＦＤ領域３１から吸い込む第２の電流源との各動作を水平ＣＣＤ１３の転送動作に同期して切り替えることにより、ＦＤ領域３１において、（スミア成分＋信号成分）の電荷からスミア成分の電荷を減算する処理を画素ごとに行うことができる。すなわち、（スミア成分＋信号成分）の電荷からスミア成分の電荷を減算してスミアの除去を行う処理をＣＣＤ撮像装置１０の内部で行うことができる。
【００６６】
なお、本実施例２では、スミアを除去するための処理を、電荷検出部１５の作用によって画素アレイ部１１が搭載された半導体基板内で行うとしたが、これに限られるものではなく、（スミア成分＋信号成分）の電荷とスミア成分の電荷とをそれぞれ電圧変換し、上記半導体基板外に出力した後行うようにすることも可能である。ただし、上記半導体基板内で上記処理を実現する構成を採った方が、基板外で行う場合に比べて、消費電力の増大やＳ／Ｎの低下を招いたりすることなく実現できるとともに、外部に演算処理を行うための回路を設けなくて済む分だけ外付け部品の点数を削減できる利点がある。
【００６７】
また、本実施例２では、垂直方向における間引き動作の場合を例に挙げて説明したが、実施例１の場合と同様に、垂直ＣＣＤ２２の各々から水平ＣＣＤ１３へ電荷を転送するＶ−Ｈ転送部に転送阻止ゲート部を設けて、垂直ＣＣＤ２２の各々から水平ＣＣＤ１３へ転送する画素情報を制御することによって水平方向における間引き動作を垂直方向における間引き動作と並行して実行することも可能である。
【００６８】
［実施例３］
図９は、実施例３に係る動画撮像モード時の動作を実現するための静止画／動画兼用のＦＩＴ型ＣＣＤ撮像装置１０Ａの構成を示す概略構成図であり、図中、図１と同等部分には同一符号を付して示している。
【００６９】
実施例１，２に係る動画撮像モード時の動作を実現するＣＣＤ撮像装置１０では、（信号成分＋スミア成分）の電荷とスミア成分の電荷とを１本の水平ＣＣＤ１３で転送する構成を採っているのに対して、本実施例３に係る動画撮像モード時の動作を実現するＣＣＤ撮像装置１０Ａでは、（信号成分＋スミア成分）の電荷とスミア成分の電荷とを２本の水平ＣＣＤ１３−１，１３−２で別々に水平転送する構成を採っている。
【００７０】
図９において、垂直ＣＣＤ２２の各々から行単位でシフト（転送）される（信号成分＋スミア成分）の電荷とスミア成分の電荷とを２本の水平ＣＣＤ１３−１，１３−２に振り分けて並行に水平転送する技術、例えばスミア成分の電荷を垂直ＣＣＤ２２に近い側の水平ＣＣＤ１３−１に、（信号成分＋スミア成分）の電荷を垂直ＣＣＤ２２から遠い側の水平ＣＣＤ１３−２にそれぞれ振り分けて並行に水平転送する技術は周知の技術である。
【００７１】
２本の水平ＣＣＤ１３−１，１３−２に対して、単一の電荷検出部１５Ａが共通に設けられている。この電荷検出部１５Ａは、例えばフローティング・ディフュージョン・アンプ構成となっており、図１０に示すように、矩形状のＦＤ領域４１の隣接する２辺にて水平ＣＣＤ１３−１，１３−２の各水平出力ゲートＨＯＧに接合されている。水平ＣＣＤ１３−２には、その水平出力ゲートＨＯＧの前段に最終段ゲートＬＨが設けられている。
【００７２】
このように、スミア成分の電荷を水平転送する水平ＣＣＤ１３−１と、（スミア成分＋信号成分）の電荷を水平転送する水平ＣＣＤ１３−２とに対して単一の電荷検出部１５Ａを兼用することにより、スミア成分の電荷に応じた電圧出力と（スミア成分＋信号成分）の電荷に応じた電圧出力との間の相対的なゲイン差をなくすことができるため、外部での信号処理の際にゲイン補正を行わなくて済むという利点がある。
【００７３】
次に、上記構成の電荷検出部１５Ａの動作について、図１１の動作波形図を用いて説明する。
【００７４】
先ず、ＦＤ領域４１をリセットゲートパルスΦＲＧ（Ｄ）によってリセットすると、ＦＤ領域４１の電位は出力波形（Ｅ）のＰ相になる。続いて、水平転送パルスΦＨ１（Ａ）が高レベルから低レベルに遷移すると、水平ＣＣＤ１３−１によって転送されてきたスミア成分の電荷が水平出力ゲートＨＯＧを通してＦＤ領域４１に転送されるため、出力電圧（Ｅ）はＳ相に変化する。その後、最終段ゲートＬＨの駆動パルスΦＬＨ（Ｃ）が高レベルから低レベルに遷移すると、水平ＣＣＤ１３−２によって転送されてきた（スミア成分＋信号成分）の電荷が最終段ゲートＬＨおよび水平出力ゲートＨＯＧを通してＦＤ領域４１に転送されるため、出力電圧（Ｅ）はＤ相に変化する。
【００７５】
この出力電圧（Ｅ）は、ソースフォロア回路４２でインピーダンス変換された後、外部の動画用信号処理回路１７Ａに供給される。動画用信号処理回路１７Ａは、例えば図９に示すように、ＣＤＳ(Correlated Double Sampling;相関二重サンプリング)回路１７４および差検出回路１７５を有する構成となっている。この動画用信号処理回路１７Ａにおいて、ＣＤＳ回路１７４は、出力電圧（Ｅ）のＰ相とＳ相とをＣＤＳ処理することでスミア成分に基づく電圧Ｓｏｕｔを出力し、さらにＳ相とＤ相とをＣＤＳ処理することで（スミア成分＋信号成分）に基づく電圧Ｄｏｕｔを出力する。差検出回路１７５は、差動アンプ等を用いて出力電圧Ｄｏｕｔから出力電圧Ｓｏｕｔを減ずる処理を行う。これにより、スミアを除去することができる。
【００７６】
なお、本実施例３では、スミア成分の電荷用の水平ＣＣＤ１３−１と、（スミア成分＋信号成分）の電荷用の水平ＣＣＤ１３−２とに対して単一の電荷検出部１５Ａを兼用し、スミア成分の電荷に応じた電圧と（スミア成分＋信号成分）の電荷に応じた電圧とを交互に出力して両者の差をとる構成の場合を例に挙げて説明したが、この構成に限られるものではなく、例えば、スミア成分の電荷用の水平ＣＣＤ１３−１と、（スミア成分＋信号成分）の電荷用の水平ＣＣＤ１３−２とに対して別々に電荷検出部を設け、スミア成分の電荷に応じた電圧と（スミア成分＋信号成分）の電荷に応じた電圧とを並列的に出力して外部の差検出回路１７５によって両者の差をとるようにすることも可能である。
【００７７】
さらに、本実施例３では、垂直方向における間引き動作を例に挙げて説明したが、実施例１の場合と同様に、垂直ＣＣＤ２２の各々から水平ＣＣＤ１３−１，１３−２へ電荷を転送するＶ−Ｈ転送部に転送阻止ゲート部を設けて、垂直ＣＣＤ２２の各々から水平ＣＣＤ１３−１，１３−２へ転送する画素情報を制御することによって水平方向における間引き動作を垂直方向における間引き動作と並行して実行することも可能である。
【００７８】
また、上記各実施例では、フレームレートを上げるために、受光部（画素）２１から電荷を読み出す際に画素情報を垂直方向において間引いたり、垂直ＣＣＤ２２から水平ＣＣＤ１３，１３−１，１３−２に電荷を転送する際に画素情報を水平方向において間引いたりするとしたが、水平ＣＣＤ１３，１３−１，１３−２内において電荷を混合することによってフレームレートを上げるようにすることも可能である。水平ＣＣＤ内において電荷を混合する技術は周知の技術である。
【００７９】
（変形例）
なお、上記実施形態においては、蓄積部１２を画素アレイ部１１に隣接して配置した構成のＦＩＴ型ＣＣＤ撮像装置１０，１０Ａに適用した場合を例に挙げて説明したが、図１２に示すように、蓄積部１２を画素アレイ部１１に対して第１の水平ＣＣＤ１３Ａを挟んで配置し、第２の水平ＣＣＤ１４をさらにその外側に配置した構成のＦＩＴ型ＣＣＤ撮像装置１０Ｂにも同様に適用することが可能である。
【００８０】
このＦＩＴ型ＣＣＤ撮像装置１０Ｂにおいて、第１の水平ＣＣＤ１３Ａは、動画撮像モードでは画素アレイ部１１から行単位で移送される１ライン分の信号電荷を順に水平転送し、静止画撮像モードでは画素アレイ部１１から行単位で高速に移送される１画面分の信号電荷を蓄積部１２に高速に垂直転送する。この第１の水平ＣＣＤ１３Ａは、特に垂直方向への高速転送を実現するために特殊な構造となっている（例えば、特開平１０−３３６５２２号公報参照）。
【００８１】
すなわち、図１３に示すように、第１の水平ＣＣＤ１３Ａは、少なくとも画素アレイ部１１の水平方向の幅に亘って並行に配置され、水平転送クロックΦＨ１１Ａ，ΦＨ１２Ａに同期して転送動作を行う第１転送部５１と、水平転送クロックΦＨ１１Ｂ，ΦＨ１２Ｂに同期して転送動作を行う第２転送部５２と、これら転送部５１，５２間に設けられ、ゲートパルスΦＨＨＧに同期して両転送部５１，５２に同一画素の信号電荷を振り分けるＨＨゲート部５３とを有する構成となっている。ＨＨゲート部５３は、同一画素の信号電荷を適当な割合で第１，第２転送部５１，５２に振り分ける。したがって、第１の水平ＣＣＤ１３Ａは、第１，第２転送部５１，５２で２ライン分の信号電荷を水平転送するのではなく、１ライン分の信号電荷を水平転送することになる。
【００８２】
ここで、第１の水平ＣＣＤ１３Ａは、画素アレイ部１１の信号電荷を蓄積部１２に垂直転送する作用をなすことから、固定パターンノイズが発生しないように十分な転送効率を確保する必要がある。転送効率は水平ＣＣＤ１３Ａの幅に依存し、幅が狭いほどフリンジ（ｆｒｉｎｇｅ）電界が増し、転送効率が良くなる。しかし、これは水平ＣＣＤ１３Ａの取り扱い電荷量を減少させることになる。このことから、第１の水平ＣＣＤ１３Ａを上述したように例えば２分割し、第１，第２転送部５１，５２の各々のチャネル幅を狭くすることにより、画素アレイ部１１から蓄積部１２への垂直転送の際の転送効率を十分確保でき、しかも固定パターンノイズを発生させることなく、取り扱い電荷量を増やすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明に係る固体撮像装置は、静止画／動画兼用のデジタルスチルカメラやカメラ機能付き携帯電話などにおいて、その撮像デバイスとして用いて好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の一実施形態に係るＦＩＴ型ＣＣＤ撮像装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】動画用信号処理回路の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】実施例１に係る動画撮像モード時の動作説明図である。
【図４】実施例１の変形例を示す要部の概略構成図である。
【図５】実施例１の変形例に係る動作説明図である。
【図６】実施例２に係る動画撮像モード時の動作説明図である。
【図７】実施例２に係る電荷検出部およびその周辺部分についての具体的な回路例を示す回路図である。
【図８】実施例２に係る電荷検出部の動作説明のためのタイミングチャートである。
【図９】実施例３に係る動画撮像モード時の動作を実現するための静止画／動画兼用のＦＩＴ型ＣＣＤ撮像装置の構成を示す概略構成図である。
【図１０】実施例３に係る電荷検出部の構造を示す平面パターン図である。
【図１１】実施例３に係る電荷検出部の動作説明に供する動作波形図である。
【図１２】本発明の変形例に係るＦＩＴ型ＣＣＤ撮像装置の構成を示す概略構成図である。
【図１３】本発明の変形例に係るＦＩＴ型ＣＣＤ撮像装置における第１の水平ＣＣＤの構成の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００８５】
１０，１０Ａ，１０Ｂ…ＦＩＴ型ＣＣＤ撮像装置、１１…画素アレイ部、１２…蓄積部、１３，１３Ａ…第１の水平ＣＣＤ、１４…第２の水平ＣＣＤ、１５，１５Ａ，１６…電荷検出部、１７，１７Ａ…動画用信号処理回路、１８…静止画用信号処理回路、１９…駆動回路、２１…受光部（画素）、２２，２３…垂直ＣＣＤ
【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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