(57)【要約】【課題】  水平転送部において水平方向の圧縮を実現すると共に、垂直転送部から水平転送部への電荷の転送制御性の向上を実現する。【解決手段】  隣り合う２以上の所定数の垂直転送部３を１つのグループとして、水平転送部１の単位転送ビット１０と対応させると共に、垂直転送部は対応単位転送ビットに電荷の転送を行なう固体撮像素子１において、グループ毎に、同グループに対応する少なくとも１つのＶＯＧ部６を形成し、垂直転送部から同垂直転送部が属するグループに対応するＶＯＧ部に電荷の転送を行ない、このＶＯＧ部から水平転送部の単位転送ビットに電荷の転送を行なう。【選択図】    図２
2006310655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受光部がマトリクス状に配列され、前記受光部の垂直列毎に設けられた各受光部から電荷を転送する垂直転送部を有する撮像部と、前記垂直転送部より電荷が転送され、転送された電荷を水平方向に転送する水平転送部とを有し、
隣り合う２以上の所定数の前記垂直転送部を１つのグループとして、前記水平転送部の単位転送ビットと対応させると共に、前記垂直転送部は同垂直転送部が属するグループと対応する水平転送部の単位転送ビットに電荷の転送を行なう固体撮像素子において、
前記グループ毎に、同グループに対応する少なくとも１つの電荷転送部を有し、
前記垂直転送部から同垂直転送部が属するグループに対応する前記電荷転送部に電荷の転送が行なわれ、同電荷転送部から水平転送部の単位転送ビットに電荷の転送が行なわれる
ことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記垂直転送部から同垂直転送部が属するグループに対応する前記電荷転送部に電荷を転送する際に、前記グループ内の各垂直転送部がそれぞれ異なる経路によって電荷の転送を行なうことができる様に、前記グループ内の少なくとも１つの垂直転送部に、同垂直転送部に対応する電荷保持部を有し、
前記垂直転送部から前記電荷保持部に電荷の転送が行なわれ、同電荷保持部から前記電荷転送部に電荷の転送が行なわれる
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体撮像素子に関する。詳しくは、デジタルスチールカメラやビデオカメラ等に用いられる固体撮像素子に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子は、有効画素領域で蓄積した電荷を垂直転送部、水平転送部を介して出力部より電気信号として取り出され、取り出された電気信号はビデオ等に記録されたり、あるいは直接伝送されて受信側に置かれたテレビ等に再現されたりする。
【０００３】
ここで、インタレーススキャン、インタライントランスファー（ＩＳ−ＩＴ）方式の電荷の転送方式を採る従来の固体撮像素子は、読み出し速度（以下、フレームレートと称する。）の向上を図るべく垂直方向の画素の間引きを行なう技術が提案されている。画素の間引きの一例としては、１２８０×９６０画素で全画素を出力するためのフレームレートが７．５ｆｒａｍｅ／ｓｅｃ．の固体撮像素子の場合において、３０ｆｒａｍｅ／ｓｅｃ．のフレームレートを実現するために、垂直方向の画素を４画素のうち１画素しか読み出さない、即ち、垂直方向を画素の読み出す割合である圧縮率１／４で圧縮を行い、フレームレートの向上を図っている。
【０００４】
図６は上記した垂直方向の画素の間引きを説明するための電極構成模式図を示しており、垂直電極（１Ａ）１０７に図７中符合Ｈで示す駆動パルスを与え、垂直電極（１Ｂ）１０８に図７中符合Ｉで示す駆動パルスを与え、垂直電極（２）１０９に図７中符合Ｊで示す駆動パルスを与え、垂直電極（３Ａ）１１０に図７中符合Ｋで示す駆動パルスを与え、垂直電極（３Ｂ）１１１に図７中符合Ｌで示す駆動パルスを与え、垂直電極（４）１１２に図７中符合Ｍで示す駆動パルスを与えることにより、図８に示す様に符号（１０１）〜（１４０）で示す受光部のうち符号（１０１）〜（１１０）で示す受光部で蓄積された電荷が垂直転送部へ読み出され、読み出された電荷は垂直転送部から水平転送部へと転送される。即ち、図７中符合Ｈ、符合Ｉ、符合Ｊ、符合Ｋ、符合Ｌ及び符合Ｍで示す垂直転送部を駆動するための駆動パルス、即ち垂直転送クロックのうち、図７中符合Ｋで示す垂直転送クロックパルスに受光部で蓄積した電荷を垂直転送部に読み出すための電圧、即ち読み出し電圧（１）１１３を印加することによって、符合（１０６）〜（１１０）で示す受光部で蓄積された電荷が垂直転送部へ読み出される。読み出された電荷は垂直転送クロックパルスによって２ライン転送された後、図７中符合Ｈで示す垂直転送クロックパルスに読み出し電圧（２）１１４を印加することによって、符合（１０１）〜（１０５）で示す受光部で蓄積された電荷が垂直転送部に読み出される。符合（１０１）〜（１１０）で示す受光部で蓄積され、読み出された電荷は垂直転送クロックパルスによって順次垂直転送部から水平転送部へと転送され、水平転送部に転送された電荷は、図７中符合Ｎ及び符合Ｏで示す水平転送クロックパルスによって順次水平転送部から出力部へ転送され出力されることによって、垂直方向を圧縮率１／４で圧縮を行なっている。なお、図６中の「Ｇ」、「Ｒ」及び「Ｂ」の記号は、カラーフィルターの「グリーン」、「レッド」及び「ブルー」を示しており、図７中符号Ｐは水平ブランキング期間を示している。また、図８は図７中符合Ｑで示すタイミングにおける読み出された電荷の位置を示している。
【０００５】
上記の様にして、垂直方向の圧縮を行なうことは可能であるものの、水平方向の圧縮ができないために、例えば、１２８０×９６０画素の垂直方向を圧縮率１／４で圧縮を行なうと、１２８０×２４０画素が出力部より出力され、ＴＶに要求されるアスペクト比が保てず、水平垂直のバランスが悪くなるために、水平方向の圧縮を行い４：３のアスペクト比を保つ必要が生じ、水平方向を圧縮率１／４で圧縮を行なうべく後処理を行なわなければならないという問題があった。
【０００６】
かかる問題に対して、隣り合う２以上の所定数の垂直転送部を１つのグループとして、このグループと水平転送部の単位転送ビットを対応させると共に、垂直転送部から同垂直転送部が属するグループに対応する水平転送部の単位転送ビット（以下、対応単位転送ビットと称する。）に電荷の転送を行なうことによって、水平転送部において水平方向の圧縮を行なう技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１１２１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、隣り合う２以上の所定数の垂直転送部を１つのグループとし、このグループと水平転送部の単位転送ビットとを対応させ、垂直転送部から対応単位転送ビットに電荷の転送を行なう場合には、同一グループ内の垂直転送部の電荷の転送先である対応単位転送ビットは同一であるにも拘らず、それぞれの垂直転送部では対応単位転送ビットとの位置関係が異なるために、垂直転送部から対応単位転送ビットへの電荷の転送制御が充分にできない場合があり、かかる点は改良の余地がある。
【０００９】
以下、隣り合う２以上の所定数の垂直転送部を１つのグループとし、このグループと水平転送部の単位転送ビットとを対応させ、垂直転送部から対応単位転送ビットに電荷の転送を行なう場合の電荷の転送制御が充分でない点について具体例を挙げて説明を行う。なお、以下では、水平転送部のうち水平転送部駆動パルスＨ１が印加される電極部分に垂直転送部からの電荷が転送されるものとして説明を行う。
【００１０】
即ち、図８（ａ）（図８（ａ−１）は水平転送部が水平転送部駆動パルスＨ１及びＨ２が印加されることによって駆動する２相駆動である場合を示し、図８（ａ−２）は水平転送部が水平転送部駆動パルスＨ１、Ｈ２及びＨ３が印加されることによって駆動する３相駆動の場合を示す。）で示す様に、単一の垂直転送部１２１と水平転送部１２２の単位転送ビット１２３とを対応させた場合には、いずれの垂直転送部も電荷の転送先である単位転送ビットとの位置関係が同一であり、いずれの垂直転送部も同一方向（図８（ａ）中符合Ａで示す方向）に電荷を転送することで対応単位転送ビットに電荷を転送することができ、垂直転送部から対応単位転送ビットへの電荷の転送制御を充分に行なうことが可能である。
【００１１】
これに対して、図８（ｂ）（図８（ｂ−１）は水平転送部が水平転送部駆動パルスＨ１及びＨ２が印加されることによって駆動する２相駆動である場合を示し、図８（ｂ−２）は水平転送部が水平転送部駆動パルスＨ１、Ｈ２及びＨ３が印加されることによって駆動する３相駆動の場合を示す。）で示す様に、隣り合う２つの垂直転送部を１つのグループとして、１つのグループと水平転送部の単位転送ビットとを対応させた場合や、図８（ｃ）（図８（ｃ−１）は水平転送部が水平転送部駆動パルスＨ１及びＨ２が印加されることによって駆動する２相駆動である場合を示し、図８（ｃ−２）は水平転送部が水平転送部駆動パルスＨ１、Ｈ２及びＨ３が印加されることによって駆動する３相駆動の場合を示す。）で示す様に、隣り合う３つの垂直転送部を１つのグループとして、１つのグループと水平転送部の単位転送ビットとを対応させた場合には、垂直転送部によって電荷の転送先である単位転送ビットとの位置関係が異なることとなり、垂直転送部毎に異なる方向に電荷を転送しなければ対応単位転送ビットに電荷を転送することができず、垂直転送部から対応単位転送ビットへの電荷の転送制御を充分に行なうことができない。
【００１２】
具体的には、隣り合う２つの垂直転送部を１つのグループとし、水平転送部を２相駆動する場合（図８（ｂ−１）の場合）においては、符合ｂで示す垂直転送部は符号Ｂで示す方向に電荷を転送することで対応単位転送ビットに電荷を転送するのに対して、符合ｃで示す垂直転送部は符号Ｃで示す方向に電荷を転送することで対応単位転送ビットに電荷を転送することとなり、同一グループ内の垂直転送部によって対応単位転送ビットに電荷を転送する際の方向が異なり、垂直転送部から対応単位転送ビットへの電荷の転送制御を充分に行なうことができない。
また、隣り合う２つの垂直転送部を１つのグループとし、水平転送部を３相駆動する場合（図８（ｂ−２）の場合）においては、符合ｄで示す垂直転送部は符号Ｄで示す方向に電荷を転送することで対応単位転送ビットに電荷を転送するのに対して、符合ｅで示す垂直転送部は符号Ｅで示す方向に電荷を転送することで対応単位転送ビットに電荷を転送することとなり、同一グループ内の垂直転送部によって対応単位転送ビットに電荷を転送する際の方向が異なり、垂直転送部から対応単位転送ビットへの電荷の転送制御を充分に行なうことができない。
更に、隣り合う３つの垂直転送部を１つのグループとし、水平転送部を２相駆動する場合（図８（ｃ−１）の場合）においては、符合ｆで示す垂直転送部は符号Ｆで示す方向に電荷を転送することで対応単位転送ビットに電荷を転送することとなり、符合ｇで示す垂直転送部は符号Ｇで示す方向に電荷を転送することで対応単位転送ビットに電荷を転送することとなり、符合ｈで示す垂直転送部は符号Ｈで示す方向に電荷を転送することで対応単位転送ビットに電荷を転送することとなり、同一グループ内の垂直転送部によって対応単位転送ビットに電荷を転送する際の方向が異なり、垂直転送部から対応単位転送ビットへの電荷の転送制御を充分に行なうことができない。
また、隣り合う３つの垂直転送部を１つのグループとし、水平転送部を３相駆動する場合（図８（ｃ−２）の場合）においては、符合ｉで示す垂直転送部は符号Ｉで示す方向に電荷を転送することで対応単位転送ビットに電荷を転送することとなり、符合ｊで示す垂直転送部は符号Ｊで示す方向に電荷を転送することで対応単位転送ビットに電荷を転送することとなり、符合ｋで示す垂直転送部は符号Ｋで示す方向に電荷を転送することで対応単位転送ビットに電荷を転送することとなり、同一グループ内の垂直転送部によって対応単位転送ビットに電荷を転送する際の方向が異なり、垂直転送部から対応単位転送ビットへの電荷の転送制御を充分に行なうことができない。
【００１３】
本発明は以上の点に鑑みて創案されたものであって、水平転送部において水平方向の圧縮を実現すると共に、垂直転送部から水平転送部への電荷の転送制御性が高い固体撮像素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために、本発明に係る固体撮像素子は、複数の受光部がマトリクス状に配列され、前記受光部の垂直列毎に設けられた各受光部から電荷を転送する垂直転送部を有する撮像部と、前記垂直転送部より電荷が転送され、転送された電荷を水平方向に転送する水平転送部とを有し、隣り合う２以上の所定数の前記垂直転送部を１つのグループとして、前記水平転送部の単位転送ビットと対応させると共に、前記垂直転送部は同垂直転送部が属するグループと対応する水平転送部の単位転送ビットに電荷の転送を行なう固体撮像素子において、前記グループ毎に、同グループに対応する少なくとも１つの電荷転送部を有し、前記垂直転送部から同垂直転送部が属するグループに対応する前記電荷転送部に電荷の転送が行なわれ、同電荷転送部から水平転送部の単位転送ビットに電荷の転送が行なわれる。
【００１５】
ここで、隣り合う２以上の所定数の垂直転送部を１つのグループとして、水平転送部の単位転送ビットと対応させ、垂直転送部から対応単位転送ビットに電荷の転送を行なうことによって、水平転送部において水平方向の圧縮を実現することができる。
また、グループ毎に、同グループに対応する少なくとも１つの電荷転送部を有し、垂直転送部から同垂直転送部が属するグループに対応する電荷転送部に電荷の転送を行ない、同電荷転送部から水平転送部の単位転送ビットに電荷の転送を行なうことによって、即ち、垂直転送部から同垂直転送部が属するグループに対応する電荷転送部に電荷の転送を行ない、電荷転送部から同電荷転送部に電荷を転送した垂直転送部の対応単位転送ビットに電荷の転送を行なうことによって、グループ内のいずれの垂直転送部も電荷転送部を介して対応単位転送ビットに電荷を転送することとなり、グループ内におけるそれぞれの垂直転送部と対応単位転送ビットとの位置関係のズレを緩和することができる。
【発明の効果】
【００１６】
上記した本発明の固体撮像素子では、水平転送部において水平方向の圧縮を行なったとしても、垂直転送部から水平転送部への電荷の転送の際に、グループ内の垂直転送部の電荷の転送方向のズレを緩和することができるので、垂直転送部から水平転送部への電荷の転送制御性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明を適用したＣＣＤ固体撮像素子の一例を説明するための模式図であり、ここで示すＣＣＤ固体撮像素子１は、マトリクス状に配列された受光部２と、この受光部の垂直列毎に設けられている各受光部からの電荷を垂直方向に転送する垂直転送部３と、垂直転送部から転送された電荷を水平方向に転送する水平転送部４と、水平転送部から転送された電荷を電圧として出力する出力部５とを有している。
【００１８】
図１（ｂ）は本発明を適用したＣＣＤ固体撮像素子のうち、水平転送部が２相駆動であり、隣り合う２つの垂直転送部を１つのグループとした場合におけるドレイン部（図中符合Ｄで示す領域）を説明するための模式図である。ここで、図１（ｂ）中符合ＳＴ（ストレージの意味）は後述するＳＴ部を示し、図１（ｂ）中符合ＨＬ（ホールドの意味）は後述するＨＬ部を示している。なお、水平転送部が３相以上の駆動方式を採用する場合や、隣り合う３つ以上の垂直転送部を１つのグループとする場合におけるドレイン部の図示はここでは省略するが、間引きを行なう垂直転送部に対して、垂直転送部を電荷保持部との間にドレイン部を形成するといった点では、図１（ｂ）と同様である。ここでドレイン部はST部とチャネルで繋げられ、且つ、遮光膜等にオーミックコンタクトで接続し最終的にGNDに接続されている。信号電荷をドレインに排出するには一旦ST部に蓄積された信号電荷は、ST部とV4のバイアス電位がLとなることによって、ST部よりも電位の高い（電気的ポテンシャルの低い）ドレイン部に上記のチャネルを通じて排出される。ここでチャネルはST部の導通性を抑制して設ける。具体的にはポテンシャルバリアを設ける、あるいはチャネルの抵抗値を上げ、ST部に蓄積される信号電荷が必要時のみドレインに導通されるようにする。が、電子の導通が容易であると信号電荷の保持ができないためであり、ゲートを設け制御できるチャネルでもよい。
また、ここで遮光膜とは、一般的に固体撮像素子で用いられる、配線部の上層膜として金属遮光膜を設け必要部を遮光するもので、一般に何らかの固定電圧を印加されていることが多い。ここでは配線の利便性から遮光膜からGNDに信号電荷を排出する構造としたが、特に遮光膜を経由する必要は無い。また、信号電荷を排出するドレインであれば良いため、GNDである必要も無くドレインとして機能するよう、ST部より電位（ポテンシャル）が高ければよい。
以下の説明では冗長になるため、ドレインについては記述しないが、ドレインはST部とチャネルで接続されるよう設け、排出する際はST部及び前のバイアスをLにすることで排出動作を行うことは本発明のどのような場合でも共通である。
【００１９】
［１］水平転送部が２相駆動であり、隣り合う２つの垂直転送部を１つのグループとした場合（図２（ａ）参照。）
本実施例の場合には、図２（ａ）で示す様に、隣り合う２つの垂直転送部が１つのグループＧｒとされ、各グループに対応した電荷転送部（ＶＯＧ部）６が垂直転送部と水平転送部の間に形成されている。また、グループ内の一方の垂直転送部とＶＯＧ部との間にはストレージ部（ＳＴ部）７ａ及びホールド部（ＨＬ部）７ｂから成る電荷保持部７が形成されている。更に、１つのグループ（２つの垂直転送部）に水平転送部の単位転送ビット１０が対応する様に構成されている。なお、説明の便宜上、電荷保持部が形成された垂直転送部を垂直転送部（１）３ａとし、他方の垂直転送部を垂直転送部（２）３ｂとする。
【００２０】
以下、上記の様に構成されたＣＣＤ固体撮像素子について、（１−Ａ）ドレインへの電荷の排出を行なって水平方向を圧縮する場合、（１−Ｂ）ドレインへの電荷の排出を行なわずに水平方向を圧縮する場合、（１−Ｃ）全画素読み出しを行なう場合を説明する。なお、図中の「Ｇ」、「Ｒ」及び「Ｂ」の記号は、カラーフィルターの「グリーン」、「レッド」及び「ブルー」を示している。
【００２１】
（１−Ａ）ドレインへの電荷の排出を行なって水平方向を圧縮する場合
ドレインへの電荷の排出を行なって水平方向を圧縮する場合には、図３（ａ−１）で示す様に受光部で蓄積された電荷を垂直転送部に読み出した後に、ＶＯＧ部、ＳＴ部及びＨ１をハイレベル（以下、Ｈレベルと称する。）とし、ＨＬ部及びＨ２をローレベル（Ｌレベル）として垂直転送部によって電荷を１ビット分だけ転送を行なうことによって、垂直転送部（２）に読み出された電荷を対応単位転送ビットのＨ１が印加されている電極に転送する（図３（ａ−２）参照。）。なお、ＳＴ部がＨレベルであり、ＨＬ部がＬレベルであるために間引き対象の電荷（垂直転送部（１）に読み出された電荷）はＳＴ部に留まることとなるが、このＳＴ部に留まる電荷は不要電荷としてドレインに排出する。
続いて、水平転送部の転送を行なうことによって、垂直転送部の第１段について水平方向に圧縮率１／２で圧縮することができる。
その後も同様にして電荷の転送を行なうことによって以降の段についても水平方向に圧縮率１／２で圧縮を行なうことができる。
【００２２】
（１−Ｂ）ドレインへの電荷の排出を行なわずに水平方向を圧縮する場合
ドレインへの電荷の排出を行なわずに水平方向を圧縮する場合には、図３（ｂ−１）で示す様に受光部で蓄積された電荷を垂直転送部に読み出した後に、ＶＯＧ部、ＳＴ部及びＨ１をＨレベルとし、ＨＬ部及びＨ２をＬレベルとして垂直転送部によって電荷を１ビットだけ転送を行なうことによって、垂直転送部（２）に読み出された電荷を対応単位転送ビットのＨ１が印加されている電極に転送する（図３（ｂ−２）参照。）。
次に、水平転送部に読み出された電荷を１ビットだけ水平方向に転送した後（図３（ｂ−３）参照。）、ＳＴ部をＨレベルからＬレベルに、ＨＴ部をＬレベルからＨレベルとすることによって、ＳＴ部に留まっていた電荷（垂直転送部（１）に読み出された電荷）はＨ１が印加されている電極にＶＯＧ部を経て転送されることとなり、水平転送部で電荷加算が行なわれる（図３（ｂ−４）参照。）。
続いて、水平転送部の転送を行なうことによって、垂直転送部の第１段について水平方向に圧縮率１／２で圧縮することができる。
その後も同様にして電荷の転送を行なうことによって以降の段についても水平方向に圧縮率１／２で圧縮を行なうことができる。
【００２３】
（１−Ｃ）全画素読み出しを行なう場合
全画素読み出しを行なう場合には、図３（ｃ−１）で示す様に受光部で蓄積された電荷を垂直転送部に読み出した後に、ＶＯＧ部、ＳＴ部及びＨ１をＨレベルとし、ＨＬ部及びＨ２をＬレベルとして垂直転送部によって電荷を１ビット分だけ転送を行なうことによって、垂直転送部（２）に読み出された電荷を対応単位転送ビットのＨ１が印加されている電極に転送し（図３（ｃ−２）参照。）、その後、水平転送部の転送を行なうことによって、垂直転送部（２）に読み出された電荷を出力する。
次に、ＳＴ部をＨレベルからＬレベルに、ＨＴ部をＬレベルからＨレベルとすることによって、ＳＴ部に留まっていた電荷（垂直転送部（１）に読み出された電荷）をＨ１が印加されている電極に転送し（図３（ｃ−３）参照。）、その後水平転送部の転送を行うことによって、垂直転送部（１）に読み出された電荷を出力することによって、垂直転送部の第１段について全画素読出しを行なうことができる。
その後も同様にして電荷の転送を行なうことによって以降の段についても全画素読出しを行なうことができる。
【００２４】
［２］水平転送部が３相駆動であり、隣り合う３つの垂直転送部を１つのグループとした場合（図２（ｂ）参照。）
本実施例の場合には、図２（ｂ）で示す様に、隣り合う３つの垂直転送部が１つのグループＧｒとされ、各グループに対応したＶＯＧ部６が垂直転送部と水平転送部の間に形成されている。また、グループ内の１つの垂直転送部とＶＯＧ部との間にはストレージ部（１）（ＳＴ（１）部）８ａ及びホールド部（１）（ＨＬ（１）部）８ｂから成る電荷保持部（１）８が形成されており、グループ内の他の１つの垂直転送部とＶＯＧ部との間にはストレージ部（２）（ＳＴ（２）部）９ａ及びホールド部（２）（ＨＬ（２）部）９ｂから成る電荷保持部（２）９が形成されている。更に、１つのグループ（３つの垂直転送部）に水平転送部の単位転送ビットが対応する様に構成されている。なお、説明の便宜上、電荷保持部（１）が形成された垂直転送部を垂直転送部（１）３ａとし、電荷保持部（２）が形成された垂直転送部を垂直転送部（２）３ｂとし、電荷保持部が形成されていない垂直転送部を垂直転送部（３）３ｃとする。
【００２５】
以下、上記の様に構成されたＣＣＤ固体撮像素子について、（２−Ａ）ドレインへの電荷の排出を行なって水平方向を圧縮する場合、（２−Ｂ）ドレインへの電荷の排出を行なわずに水平方向を圧縮する場合、（２−Ｃ）全画素読み出しを行なう場合を説明する。
【００２６】
（２−Ａ）ドレインへの電荷の排出を行なって水平方向を圧縮する場合
ドレインへの電荷の排出を行なって水平方向を圧縮する場合には、図４（ａ−１）で示す様に受光部で蓄積された電荷を垂直転送部に読み出した後に、ＶＯＧ部、ＳＴ（１）部、ＳＴ（２）部、ＨＬ（２）部及びＨ１をＨレベルとし、ＨＬ（１）部、Ｈ２及びＨ３をＬレベルとして垂直転送部によって電荷を１ビット分だけ転送を行なうことによって、垂直転送部（２）及び垂直転送部（３）に読み出された電荷を対応単位転送ビットのＨ１が印加されている電極に転送する（図４（ａ−２）参照。）。なお、ＳＴ（１）部がＨレベルであり、ＨＬ（１）部がＬレベルであるために間引き対象の電荷（垂直転送部（１）に読み出された電荷）はＳＴ（１）部に留まることになるが、このＳＴ（１）部に留まる電荷は不要電荷としてドレインに排出する。
続いて、水平転送部の転送を行なうことによって、垂直転送部の第１段について水平方向に圧縮率１／３で圧縮を行なうことができる。
その後も同様にして電荷の転送を行なうことによって以降の段についても水平方向に圧縮率１／３で圧縮を行なうことができる。
【００２７】
（２−Ｂ）ドレインへの電荷の排出を行なわずに水平方向を圧縮する場合
ドレインへの電荷の排出を行なわずに水平方向を圧縮する場合には、図４（ｂ−１）で示す様に受光部で蓄積された電荷を垂直転送部に読み出した後、ＶＯＧ部、ＳＴ（１）部、ＳＴ（２）部、ＨＬ（２）部及びＨ１をＨレベルとし、ＨＬ（１）部、Ｈ２及びＨ３をＬレベルとして垂直転送部によって電荷を１ビット分だけ転送を行なうことによって、垂直転送部（２）及び垂直転送部（３）に読み出された電荷を対応単位転送ビットのＨ１が印加されている電極に転送する（図４（ｂ−２）参照。）。
次に、水平転送部に読み出された電荷を１ビットだけ水平方向に転送した後（図４（ｂ−３）参照。）、ＳＴ（１）部をＨレベルからＬレベルに、ＨＴ（１）部をＬレベルからＨレベルとすることによって、ＳＴ（１）部に留まっていた電荷（垂直転送部（１）に読み出された電荷）はＨ１が印加されている電極にＶＯＧ部を経て転送されることとなり、水平転送部で電荷加算が行なわれる（図４（ｂ−４）参照。）。
続いて、水平転送部の転送を行なうことによって、垂直転送部の第１段について水平方向に圧縮率１／３で圧縮することができる。
その後も同様にして電荷の転送を行なうことによって以降の段についても水平方向に圧縮率１／３で圧縮を行なうことができる。
【００２８】
（２−Ｃ）全画素読み出しを行なう場合
全画素読み出しを行なう場合には、図４（ｃ−１）で示す様に受光部で蓄積された電荷を垂直転送部に読み出した後に、ＶＯＧ部、ＳＴ（１）部、ＳＴ（２）部及びＨ１をＨレベルとし、ＨＬ（１）部、ＨＬ（２）部、Ｈ２及びＨ３をＬレベルとして垂直転送部によって電荷を１ビット分だけ転送を行なうことによって、垂直転送部（３）に読み出された電荷を対応単位転送ビットのＨ１が印加されている電極に転送し（図４（ｃ−２）参照。）、その後、水平転送部の転送を行なうことによって、垂直転送部（３）に読み出された電荷を出力する。
次に、ＳＴ（２）部をＨレベルからＬレベルに、ＨＴ（２）部をＬレベルからＨベルとすることによって、ＳＴ（２）部に留まっていた電荷をＨ１が印加されている電極に転送し（図４（ｃ−３）参照。）、その後、水平転送部の転送を行なうことによって、垂直転送部（２）に読み出された電荷を出力する。
続いて、ＳＴ（１）部をＨレベルからＬレベルに、ＨＴ（１）部ＬレベルからＨレベルとすることによって、ＳＴ（１）部に留まっていた電荷をＨ１が印加されている電極に転送し（図４（ｃ−４）参照。）、その後水平転送部の転送を行なうことによって、垂直転送部（１）に読み出された電荷を出力することによって、垂直転送部の第１段について全画素読み出しを行なうことができる。
その後も同様にして電荷の転送を行なうことによって以降の段についても全画素読み出しを行なうことができる。
【００２９】
［３］水平転送部が３相駆動であり、隣り合う４つの垂直転送部を１つのグループとした場合（図２（ｃ）参照。）
本実施例の場合には、図２（ｃ）で示す様に、隣り合う４つの垂直転送部（垂直転送部（１）３ａ，垂直転送部（２）３ｂ，垂直転送部（３）３ｃ，垂直転送部（４）３ｄ）が１つのグループＧｒとされ、各グループに対応したＶＯＧ部が垂直転送部と水平転送部の間に形成されている。なお、ＶＯＧ部は垂直転送部（１）及び垂直転送部（２）に対応したＶＯＧ部（１）１１と垂直転送部（３）及び垂直転送部（４）に対応したＶＯＧ部（２）１２から構成されている。また、垂直転送部（１）とＶＯＧ部（１）との間及び垂直転送部（３）とＶＯＧ部（２）との間にはＳＴ部及びＨＬ部から成る電荷保持部７が形成されている。更に、１つのグループ（４つの垂直転送部）に水平転送部の単位転送ビット１０が対応する様に構成されている。
【００３０】
以下、上記の様に構成されたＣＣＤ固体撮像素子について、（３−Ａ）ドレインへの電荷の排出を行なって水平方向を圧縮する場合、（３−Ｂ）ドレインへの電荷の排出を行なわずに水平方向を圧縮する場合、（３−Ｃ）全画素読み出しを行なう場合を説明する。
【００３１】
（３−Ａ）ドレインへの電荷の排出を行なって水平方向を圧縮する場合
ドレインへの電荷の排出を行なって水平方向を圧縮する場合には、図５（ａ−１）で示す様に受光部で蓄積された電荷を垂直転送部に読み出した後に、ＶＯＧ部（１）、ＶＯＧ部（２）、ＳＴ部及びＨ１をＨレベルとし、ＨＬ部、Ｈ２及びＨ３をＬレベルとして垂直転送部によって電荷を１ビット分だけ転送を行なうことによって、垂直転送部（２）及び垂直転送部（４）に読み出された電荷を対応単位転送ビットのＨ１が印加されている電極に転送する（図５（ａ−２）参照。）。なお、ＳＴ部がＨレベルであり、ＨＬ部がＬレベルであるために間引き対象の電荷（垂直転送部（１）及び垂直転送部（３）に読み出された電荷）はＳＴ部に留まることになるが、このＳＴ部に留まる電荷は不要電荷としてドレインに排出する。
続いて、水平転送部の転送を行なうことによって、垂直転送部の第１段について水平方向に圧縮率１／２で圧縮を行なうことができる。
【００３２】
（３−Ｂ）ドレインへの電荷の排出を行なわずに水平方向を圧縮する場合
ドレインへの電荷の排出を行なわずに水平方向を圧縮する場合には、図５（ｂ−１）で示す様に受光部で蓄積された電荷を垂直転送部に読み出した後、ＶＯＧ部（１）、ＶＯＧ部（２）、ＳＴ部及びＨ１をＨレベルとし、ＨＬ部、Ｈ２及びＨ３をＬレベルとして垂直転送部によって電荷を１ビット分だけ転送を行なうことによって、垂直転送部（２）及び垂直転送部（４）に読み出された電荷を対応単位転送ビットのＨ１が印加されている電極に転送する（図５（ｂ−２）参照。）。
次に、水平転送部に読み出された電荷を１ビットだけ水平方向に転送した後（図５（ｂ−３）参照。）、ＳＴ部をＨレベルからＬレベルに、ＨＴ部をＬレベルからＨレベルとすることによって、ＳＴ部に留まっていた電荷（垂直転送部（１）及び垂直転送部（３）に読み出された電荷）はＨ１が印加されている電極にＶＯＧ部（１）若しくはＶＯＧ部（２）を経て転送されることとなり、水平転送部で電荷加算が行なわれる（図５（ｂ−４）参照。）。
続いて、水平転送部の転送を行なうことによって、垂直転送部の第１段について水平方向に圧縮率１／２で圧縮することができる。
その後も同様にして電荷の転送を行なうことによって以降の段についても水平方向に圧縮率１／２で圧縮を行なうことができる。
【００３３】
（３−Ｃ）全画素読出しを行なう場合
全画素読出しを行なう場合には、図５（ｃ−１）で示す様に受光部で蓄積された電荷を垂直転送部に読み出した後に、ＶＯＧ部（１）、ＳＴ部及びＨ１をＨレベルとし、ＶＯＧ部（２）、ＨＬ部、Ｈ２及びＨ３をＬレベルとして垂直転送部によって電荷を１ビット分だけ転送を行なうことによって、垂直転送部（２）に読み出された電荷を対応単位転送ビットのＨ１が印加されている電極に転送し（図５（ｃ−２）参照。）、その後、水平転送部の転送を行なうことによって、垂直転送部（２）に読み出された電荷を出力する。
次に、ＶＯＧ部（１）をＨレベルからＬレベルに、ＶＯＧ部（２）をＬレベルからＨレベルとすることによって、垂直転送部（４）に読み出された電荷を対応単位転送ビットのＨ１が印加されている電極に転送し（図５（ｃ−３）参照。）、その後、水平転送部の転送を行なうことによって、垂直転送部（４）に読み出された電荷を出力する。
続いて、ＳＴ部をＨレベルからＬレベルに、ＨＴ部をＬレベルからＨレベルとすることによって、垂直転送部（３）から転送されＳＴ部に留まっていた電荷をＨ１が印加されている電極に転送すると共に垂直転送部（１）から転送されＳＴ部に留まっていた電荷をＨＬ部に転送し（図５（ｃ−４）参照。）、その後、水平転送部の転送を行なうことによって、垂直転送部（３）に読み出された電荷を出力する。
次に、ＶＯＧ部（１）をＬレベルからＨレベルに、ＶＯＧ部（２）をＨレベルからＬレベルとすることによって、ＨＬ部に留まっていた電荷をＨ１が印加されている電極に転送し（図５（ｃ−５）参照。）、その後、水平転送部の転送を行なうことによって、垂直転送部（１）に読み出された電荷を出力することによって、垂直転送部の第１段について全画素読出しを行なうことができる。
その後も同様にして電荷の転送を行なうことによって以降の段についても全画素読出しを行なうことができる。
【００３４】
上記した本発明を適用したＣＣＤ固体撮像素子では、垂直転送部から水平転送部へ電荷を転送する際に、ＶＯＧ部を介して電荷が転送されている。即ち、垂直転送部からＶＯＧ部へ電荷の転送を行ない、次いでＶＯＧ部から水平転送部へ電荷の転送が行なわれている。
即ち、上記の［１］及び［２］の場合ではいずれの垂直転送部の電荷の転送先であるＶＯＧ部との位置関係が同一であり、いずれの垂直転送部も同一方向に電荷を転送することでＶＯＧ部に電荷を転送することができる。更に、ＶＯＧ部も電荷の転送先である水平転送部との位置関係が同一であり、いずれのＶＯＧ部も同一方向に電荷を転送することで水平転送部に電荷を転送することができる。
また、上記［３］の場合ではＶＯＧ部（１）若しくはＶＯＧ部（２）を介して電荷が転送されることによって、同一グループ内における垂直転送部の電荷の転送方向のズレを緩和することができることとなる。
従って、垂直転送部から水平転送部への電荷の転送制御を充分に行なうことができる。
【００３５】
また、電荷保持部を形成し、同一グループ内の各垂直転送部から対応単位ビットに電荷を転送する際の経路を異ならしめているために、水平方向の圧縮を行なわない（全画素読み出しを行なう）駆動方法にも対応が可能である。
具体的には、上記［１］の実施例においては、垂直転送部（１）は電荷保持部、ＶＯＧ部を経て対応単位転送ビットに電荷を転送するのに対し、垂直転送部（２）はＶＯＧ部のみを経て対応単位転送ビットに電荷を転送するといった具合に垂直転送部（１）と垂直転送部（２）において対応単位転送ビットまで電荷を転送する際の経路を異ならせ、上記［２］の実施例においては、垂直転送部（１）は電荷保持部（１）、ＶＯＧ部を経て対応単位転送ビットに電荷を転送し、垂直転送部（２）は電荷保持部（２）、ＶＯＧ部を経て対応単位転送ビットに電荷を転送し、垂直転送部（３）はＶＯＧ部のみを経て対応単位転送ビットに電荷を転送するといった具合に垂直転送部（１）、垂直転送部（２）及び垂直転送部（３）において対応単位転送ビットまで電荷を転送する際の経路を異ならせ、上記［３］の実施例においては、垂直転送部（１）は電荷保持部及びＶＯＧ部（１）を経て対応単位転送ビットに電荷を転送し、垂直転送部（２）はＶＯＧ部（１）のみを経て対応単位転送ビットに電荷を転送し、垂直転送部（３）は電荷保持部及びＶＯＧ部（２）を経て対応単位転送ビットに電荷を転送し、垂直転送部（４）はＶＯＧ部（２）のみを経て対応単位転送ビットに電荷を転送するといった具合に垂直転送部（１）、垂直転送部（２）、垂直転送部（３）及び垂直転送部（４）において対応単位転送ビットまで電荷を転送する際の経路を異ならせているために、全画素読み出し方式の駆動方法についても対応が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１（ａ）】本発明を適用したＣＣＤ固体撮像素子の一例を説明するための模式図である。
【図１（ｂ）】本発明を適用したＣＣＤ固体撮像素子のうち、水平転送部が２相駆動であり、隣り合う２つの垂直転送部を１つのグループとした場合におけるドレイン部（図中符合Ｄで示す領域）を説明するための模式図である。
【図２】複数の垂直転送部で構成するグループと水平転送部の単位転送ビットとの対応関係を説明するための模式図である。
【図３】本発明を適用したＣＣＤ固体撮像素子の電荷転送を説明するための模式図（１）である。
【図４】本発明を適用したＣＣＤ固体撮像素子の電荷転送を説明するための模式図（２）である。
【図５】本発明を適用したＣＣＤ固体撮像素子の電荷転送を説明するための模式図（３）である。
【図６】垂直方向の画素の間引きを説明するための電極構成模式図である。
【図７】各パルスの動作タイミングを示す模式図である。
【図８】図６中符合Ｑで示すタイミングにおける読み出された電荷の位置を示す模式図である。
【図９】電荷の転送方向を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    ＣＣＤ固体撮像素子
２    受光部
３    垂直転送部
３ａ  垂直転送部（１）
３ｂ  垂直転送部（２）
４    水平転送部
５    出力部
６    ＶＯＧ部
７    電荷保持部
７ａ  ストレージ部
７ｂ  ホールド部
８    電荷保持部（１）
８ａ  ストレージ部（１）
８ｂ  ホールド部（１）
９    電荷保持部（２）
９ａ  ストレージ部（２）
９ｂ  ホールド部（２）
１０  単位転送ビット
【図１（ａ）】
2006310655.tif 000003
【図１（ｂ）】
2006310655.tif 000004
【図２】
2006310655.tif 000005
【図３】
2006310655.tif 000006
【図４】
2006310655.tif 000007
【図５】
2006310655.tif 000008
【図６】
2006310655.tif 000009
【図７】
2006310655.tif 000010
【図８】
2006310655.tif 000011
【図９】
2006310655.tif 000012