(57)【要約】【課題】例えば動画撮影時において、水平方向の画素間引き読出しを行う事により、垂直画素間引きを行わない場合でも信号電荷と別個にノイズ電荷を出力することができる固体撮像素子等を得る。【解決手段】固体撮像素子１に、複数の光電変換部（２１）と、異なる配線に接続された第１、第２垂直転送部（２３ａ，ｂ）と、電荷の送出タイミングを制御する複数のメモリ部（６３）と、水平転送部（６１）とを設ける。メモリ部による電荷送出タイミングの制御により、第１垂直転送部（２３ａ）によって読み出された信号電荷を水平転送部（６１）内で混合して転送し、第２垂直転送部（２３ｂ）によって信号電荷を読み出さない状態で転送された電荷を信号電荷とは別個に蓄積して転送する。【選択図】図６
2011091561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に配列された複数の光電変換部と、
それら複数の光電変換部の各列に対応して設けられ、電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部と、
それら複数の垂直転送部の各々に対応して設けられ、対応する前記垂直転送部から転送された電荷を蓄積し、蓄積された電荷の送出タイミングを制御する複数のメモリ部と、
前記複数のメモリ部から送出された電荷を水平方向に転送する水平転送部と、
前記複数の光電変換部の各行に沿って配され、前記各行に対して前記垂直転送部を制御する複数系統の駆動パルスの供給路を形成する複数の水平配線部と
を含み、
前記各垂直転送部が、各光電変換部に対応して設けられた複数の駆動電極を有し、
前記各水平配線部が、複数系統の駆動パルスの供給路である複数の配線を有し、それら複数の配線は、１以上の配線を含む第１配線群と、残余の１以上の配線を含む第２配線群とに分かれており、
前記複数の垂直転送部の配列において、前記第１配線群の１以上の配線のいずれかに前記駆動電極が接続された第１垂直転送部と、前記第２配線群の１以上の配線のいずれかに前記駆動電極が接続された第２垂直転送部とが並べられており、
前記複数の光電変換部から信号電荷を読み出して出力する制御において、前記第１配線群に信号電荷を読み出す駆動パルスが供給される一方、前記第２配線群には信号電荷を読み出す駆動パルスが供給されず、
前記第１垂直転送部によって光電変換部から読み出された信号電荷が前記メモリ部に転送される一方、前記第２垂直転送部によって光電変換部から信号電荷を読み出さない状態で得られる電荷が前記メモリ部に転送され、
前記第１垂直転送部によって転送された信号電荷と、前記第２垂直転送部によって転送された電荷とが、前記各メモリ部から前記水平転送部に送出されて水平転送されることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記複数の垂直転送部の配列において、２以上の前記第１垂直転送部と、１以上の前記第２垂直転送部とが並べられた基本配列が繰り返されており、
前記複数のメモリ部による前記水平転送部への電荷送出タイミングの制御により、前記基本配列ごとに、前記２以上の第１垂直転送部によって前記メモリ部に転送された信号電荷が混合されて１つの信号電荷として水平転送され、前記１以上の第２垂直転送部によって前記メモリ部に転送された電荷のうちの少なくとも１つが前記信号電荷と混合されずに水平転送される請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記複数の光電変換部の受光面側に２列周期の色の配列で設けられた複数のカラーフィルタを含み、
前記基本配列が、２つのグループによって構成されており、
それら２つのグループの各々が、２以上の第１垂直転送部と１以上の第２垂直転送部とを含み、
それら２つのグループの各々において、前記２以上の第１垂直転送部に対応する前記カラーフィルタの色の配列は互いに同じであり、
前記２つのグループ間では、前記２以上の第１垂直転送部に対応する前記カラーフィルタの色の配列が異なり、
前記複数のメモリ部による前記水平転送部への電荷送出タイミングの制御により、前記グループごとに、前記２以上の第１垂直転送部から前記メモリ部に転送された２以上の信号電荷が混合されて１つの信号電荷として水平転送され、前記２つのグループ内の複数の前記第２垂直転送部によって前記メモリ部に転送された電荷のうちの１つが前記信号電荷と混合されずに水平転送される請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記２つのグループの各々が、連続して並ぶ奇数本の前記垂直転送部によって構成され、
前記各グループの前記２以上の第１垂直転送部が、前記各グループの中央に位置する前記垂直転送部を中心として対称的に配置された請求項３に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記基本配列が、１８以下の前記垂直転送部によって構成された請求項１から４のいずれか１項に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記複数の光電変換部の各行において、前記複数の配線が、垂直方向において前記光電変換部を挟むように配置された請求項１から５のいずれか１項に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記複数の配線の各々が、前記複数の垂直転送部上に絶縁膜が介在した状態で積層されるとともに、対応する前記垂直転送部の前記駆動電極に前記絶縁膜を貫通するコンタクトによって接続された請求項１から６のいずれか１項に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記駆動電極が、信号電荷の読出しおよび電荷転送を行うものであり、
前記複数の垂直転送部の各々が、垂直方向の長さが前記駆動電極よりも短くされるとともに前記駆動電極と交互に並べられた複数の補助電極を含み、
前記第１配線群に含まれる第１配線と、前記第２配線群に含まれる第２配線とが、垂直方向において前記光電変換部を挟むように配置され、
前記各水平配線部において、前記第１配線に前記駆動電極が接続された前記第１垂直転送部は前記補助電極が前記第２配線に接続され、前記第２配線に前記駆動電極が接続された前記第２垂直転送部は前記補助電極が前記第１配線に接続された請求項１から７のいずれか１項に記載の固体撮像素子。
【請求項９】
前記第１配線群が２以上の配線を含み、
前記第１垂直転送部には、前記２以上の配線の各々に接続された２種類以上の第１垂直転送部が存在し、
前記２以上の配線を通じて、それぞれに接続された前記２種類以上の第１垂直転送部に信号電荷を読み出すタイミングが異なる駆動パルスが供給されることで、前記第１垂直転送部の種類によって露光時間の異なる信号電荷が光電変換部から読み出される請求項１から８のいずれか１項に記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
前記水平転送部が、水平方向に延設された転送チャネルと、その転送チャネルに電荷を蓄積する複数の水平パケットを形成する複数組の転送電極とを有し、
それら複数組の転送電極の組数が、前記複数の垂直転送部の３分の２以下とされた請求項１から９のいずれか１項に記載の固体撮像素子。
【請求項１１】
前記水平転送部が、水平方向に延設された転送チャネルと、その転送チャネルに電荷を蓄積する複数の水平パケットを形成する複数組の転送電極とを有し、
前記複数のメモリ部による前記水平転送部への電荷送出タイミングの制御により、前記水平転送部において、２以上の信号電荷が混合された水平パケットと、前記第２垂直転送部から転送された電荷が前記信号電荷と別個に蓄積された水平パケットとが周期的に並べられる請求項１から１０のいずれか１項に記載の固体撮像素子。
【請求項１２】
前記水平転送部が、水平方向に延設された転送チャネルと、その転送チャネルに電荷を蓄積する複数の水平パケットを形成する複数組の転送電極とを有し、
前記基本配列において、少なくとも２列の前記垂直転送部が互いに隣接する前記第１垂直転送部と前記第２垂直転送部とで構成され、前記２列の前記垂直転送部に対応する２つのメモリ部に対して前記複数組の転送電極のうちの１組のものが設けられ、
前記複数のメモリ部による前記水平転送部への電荷送出タイミングの制御において、  前記２つのメモリ部によって互いに異なるタイミングで電荷送出が行われ、かつ、前記２つのメモリ部による電荷送出の間に前記複数の水平パケットが前記１組の転送電極の半分以上移動させられる請求項１から１１のいずれか１項に記載の固体撮像素子。
【請求項１３】
前記請求項１に記載の固体撮像素子を駆動する方法であって、
前記第１垂直転送部によって前記光電変換部から信号電荷を読み出し、かつ、前記第２垂直転送部によって前記光電変換部から信号電荷を読み出さない状態で存在する電荷を得る電荷取得ステップと、
前記第１垂直転送部によって読み出された信号電荷と、前記第２垂直転送部内に存在する電荷とをそれぞれ垂直転送し、前記メモリ部に一時的に蓄積する蓄積ステップと、
前記第１垂直転送部によって転送された信号電荷と前記第２垂直転送部によって転送された電荷とを、前記各メモリ部から前記水平転送部に送出して水平転送するステップと
を含むことを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１４】
前記請求項２に記載の固体撮像素子を駆動する方法であって、
前記基本配列ごとに、前記２以上の第１垂直転送部によって前記光電変換部から読み出された信号電荷を、それぞれ２以上の前記メモリ部に一時的に蓄積し、前記１以上の第２垂直転送部によって前記光電変換部から信号電荷を読み出さない状態で得られる電荷を１以上の前記メモリ部に一時的に蓄積する蓄積ステップと、
前記各基本配列内の複数の前記メモリ部による前記水平転送部への電荷送出タイミングを異ならせることにより、前記基本配列ごとに、前記２以上のメモリ部に蓄積された信号電荷を前記水平転送部内で混合し、前記水平転送部内において前記１以上のメモリ部に蓄積された電荷の少なくとも１つと前記信号電荷とを区分した状態で水平転送するステップと
を含むことを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１５】
前記請求項３または４に記載の固体撮像素子を駆動する方法であって、
前記グループごとに、前記２以上の第１垂直転送部によって前記光電変換部から読み出された信号電荷を、それぞれ２以上の前記メモリ部に一時的に蓄積し、前記１以上の第２垂直転送部によって前記光電変換部から信号電荷を読み出さない状態で得られる電荷を１以上の前記メモリ部に一時的に蓄積する蓄積ステップと、
前記各基本配列内の複数の前記メモリ部による前記水平転送部への電荷送出タイミングを異ならせることにより、前記基本配列ごとに、前記各グループの前記２以上のメモリ部に蓄積された信号電荷を前記水平転送部内で混合し、前記水平転送部内において前記２つのグループの前記１以上のメモリ部に蓄積された電荷の少なくとも１つと前記信号電荷とを区分した状態で水平転送するステップと
を含むことを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１６】
前記請求項１〜１２のいずれかに記載の固体撮像素子を含むことを特徴とするカメラ。
【請求項１７】
前記固体撮像素子が、前記水平転送部によって転送された電荷の量を検出して出力するものであり、
前記第２垂直転送部によって転送された電荷の量に基づいて、信号電荷に含まれるノイズ成分を低減するノイズ低減処理部を含む請求項１６に記載のカメラ。
【請求項１８】
前記ノイズ低減処理部が、
処理対象となる信号電荷について、その信号電荷を読み出した前記第１垂直転送部から前記基本配列の幅以内に存する前記第２垂直転送部によって転送された電荷の量に基づいてノイズ低減処理を行う請求項１６または１７に記載のカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子、その駆動方法及びカメラに関し、特に水平画素間引き読出しを行うことによってスミア等のノイズを低減する固体撮像素子等に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子は、二次元配列された画素（光電変換部を含む）と、画素から信号電荷を読み出して垂直方向に転送する複数の垂直転送部と、垂直転送部から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部を備えている。
このような固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラは、簡易的に動画を撮影してモニタに表示するモニターモードを備えている。このモニターモードでは、全ての画素の信号電荷を読み出さないこと（画素を間引くこと）等により、１画面分の信号電荷を高速に出力することができる。しかしながら、動画を撮影する際には、メカニカルシャッタを閉じることが困難であり、スミア等のノイズ成分が発生し易いという問題がある。例えば、スミア等のノイズ源となる電荷（以下、ノイズ電荷）は、垂直転送部およびその周辺に光が入射することによって発生し、垂直転送部およびその周辺の受光量に応じて増大するためである。また、画素を間引くことにより、スミア等のノイズ成分が増加するという問題がある。
【０００３】
下記特許文献１，２には、信号電荷のノイズ成分を低減する処理が記載されている。例えば、特許文献１に記載の固体撮像素子では、垂直方向において画素間引きが行われるとともに、画素から読み出された信号電荷と、画素間引きが行われた部分のノイズ電荷とが垂直方向に並べて転送される。その後、１行分の信号電荷と、１行分のノイズ電荷とが、水平転送部内に別個に蓄積されるように、振り分けられる。また、電荷の振り分け時に、信号電荷の水平混合（「画素混合」という場合がある）も行われる。そして、ノイズ電荷が信号電荷と別個に出力され、そのノイズ電荷に基づいて信号電荷のノイズ成分を低減することが可能になる。なお、信号電荷とノイズ電荷とを振り分ける処理については、後に説明する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９５２３０号公報
【特許文献２】特開２００４−９６５４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の固体撮像素子では、垂直間引きによってノイズ電荷を蓄積した行を用いてノイズ成分の低減を行うために、垂直画素間引きを行わない場合にはノイズ成分の低減処理が行えないとの課題がある。
また、水平転送部内で信号電荷を水平混合しつつ、ノイズ電荷を別個に蓄積するために、信号電荷が転送される行と、ノイズ電荷が転送される行との少なくとも２行分の電荷を水平転送部に振り分ける必要があり、この振り分ける処理（電荷振分け処理）の負担が大きいという問題もある。つまり、垂直転送部がｍ列あるとすると、２行分で２ｍ個の電荷（信号電荷、ノイズ電荷）を振り分ける必要があり、振分け処理に要するステップ数が多くなり、垂直駆動周波数や水平駆動周波数の高速化など、垂直転送部や水平転送部への負担が大きくなる。
【０００６】
現在、固体撮像素子の高画素化に伴い、画素の微細化が大きく進んでおり、垂直転送部や水平転送部も微細化され、転送速度も高速化の傾向がある。また、高速化に伴い転送容量の低下が問題となる。さらに、水平転送部は、駆動周波数を高くすると、消費電力が増大するといった問題がある。したがって、振分け処理を容易化して水平転送部の負担を低減することが望ましい。
【０００７】
上記特許文献２に記載の固体撮像素子でも同様に高速ドラフトモード、つまり垂直ライン間引きを行なう駆動モードを前提とした方式であり、さらには補正対象の画素に隣接する読出しを行わない画素データの出力差を検出する方式であり、隣接していない画素に対する補正は行う事はできない。また、補正対象の画素と補正元の画素は１：１の関係にあり、１つの補正画素データを用いて複数の画素の補正を行う事はできないとの問題がある。
【０００８】
また、特許文献２に記載の固体撮像素子では画素混合が行われておらず、前述のように高画素化された固体撮像素子ではフレームレートの向上が非常に困難であるという問題がある。さらに、上記特許文献２に記載の固体撮像素子は、電極と配線とが一体化されているため、配線と駆動電極とを積層させること、配線の抵抗を減少させること等が困難であり、固体撮像素子の微細化に適さないという問題もある。
【０００９】
このような事情に鑑み、本発明は、垂直画素間引きを行わない場合でも、水平画素間引き読出しを行う事により、信号電荷とノイズ電荷との振り分けを容易に行うことができ、微細化に適した固体撮像素子、それの駆動方法およびそれを備えたカメラを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、次の構成を採用することとした。
１．本発明に係る固体撮像素子は、行列状に配列された複数の光電変換部と、それら複数の光電変換部の各列に対応して設けられ、電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部と、それら複数の垂直転送部の各々に対応して設けられ、対応する前記垂直転送部から転送された電荷を蓄積し、蓄積された電荷の送出タイミングを制御する複数のメモリ部と、  前記複数のメモリ部から送出された電荷を水平方向に転送する水平転送部と、前記複数の光電変換部の各行に沿って配され、前記各行に対して前記垂直転送部を制御する複数系統の駆動パルスの供給路を形成する複数の水平配線部とを含み、
前記各垂直転送部が、各光電変換部に対応して設けられた複数の駆動電極を有し、前記各水平配線部が、複数系統の駆動パルスの供給路である複数の配線を有し、それら複数の配線は、１以上の配線を含む第１配線群と、残余の１以上の配線を含む第２配線群とに分かれており、前記複数の垂直転送部の配列において、前記第１配線群の１以上の配線のいずれかに前記駆動電極が接続された第１垂直転送部と、前記第２配線群の１以上の配線のいずれかに前記駆動電極が接続された第２垂直転送部とが並べられており、
前記複数の光電変換部から信号電荷を読み出して出力する制御において、前記第１配線群に信号電荷を読み出す駆動パルスが供給される一方、前記第２配線群には信号電荷を読み出す駆動パルスが供給されず、前記第１垂直転送部によって光電変換部から読み出された信号電荷が前記メモリ部に転送される一方、前記第２垂直転送部によって光電変換部から信号電荷を読み出さない状態で得られる電荷が前記メモリ部に転送され、前記第１垂直転送部によって転送された信号電荷と、前記第２垂直転送部によって転送された電荷とが、前記各メモリ部から前記水平転送部に送出されて水平転送されることを特徴とする。
【００１１】
２．本発明に係る固体撮像素子の駆動方法は、上記固体撮像素子を駆動する方法であって、前記第１垂直転送部によって前記光電変換部から信号電荷を読み出し、かつ、前記第２垂直転送部によって前記光電変換部から信号電荷を読み出さない状態で存在する電荷を得る電荷取得ステップと、前記第１垂直転送部によって読み出された信号電荷と、前記第２垂直転送部内に存在する電荷とをそれぞれ垂直転送し、前記メモリ部に一時的に蓄積する蓄積ステップと、前記第１垂直転送部によって転送された信号電荷と前記第２垂直転送部によって転送された電荷とを、前記各メモリ部から前記水平転送部に送出して水平転送するステップとを含むことを特徴とする。
【００１２】
３．本発明に係るカメラは、上記固体撮像素子を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
（１）本発明に係る固体撮像素子によれば、第１垂直転送部で信号電荷を読み出して転送するとともに、第２垂直転送部で信号電荷を読み出さずに電荷転送動作を行わせることができる。そして、第２垂直転送部では、信号電荷のない状態で電荷転送が行われることから、第２垂直転送部やその周辺に生じたスミア等のノイズ源となる電荷が転送されることとなる。
【００１４】
そして、メモリ部の電荷送出タイミングの制御によって、信号電荷を水平転送部に送出するとともに、ノイズ源となる電荷（以下、ノイズ電荷）を信号電荷と別個に蓄積した状態で水平転送部へ送出することができる。すなわち、水平転送部内において、ノイズ電荷と信号電荷とが混合しないように、それらを区分した状態で水平転送することができる。その結果、垂直画素間引きを行わない場合でも信号電荷と別個にノイズ電荷を出力し、その電荷の出力に基づいて、信号電荷の出力のノイズ成分を低減させることが可能になる（ノイズ低減処理）。なお、第２垂直転送部でノイズ電荷を転送するとともに、第１垂直転送部で垂直画素間引きを行ってもよい。
【００１５】
また、本発明に係る固体撮像素子では、第１垂直転送部と第２垂直転送部とが並列に並んでおり、１行分の電荷に、信号電荷とノイズ電荷とを混在させることができる。その結果、１行分の電荷（信号電荷とノイズ電荷）を水平転送部に振り分けることでノイズ低減処理を行うことが可能であり、特許文献１に記載の技術のように、２行分の電荷を振り分ける必要がない。このように、１行分の電荷に、信号電荷とノイズ電荷とを混在させることは、前記特許文献１に記載の固体撮像素子では不可能である。前記特許文献１に記載の固体撮像素子は１種類の垂直転送部しか有しておらず、全ての垂直転送部で一斉に信号電荷の読出しを行う必要がある。
【００１６】
本発明に係る固体撮像素子は、垂直転送部の駆動電極に駆動パルスを供給する複数の配線を有する水平配線部を備えている。このような構造では、配線と駆動電極とを積層させること、配線の抵抗を減少させること等が容易であり、ひいては配線構造の微細化が容易になる。すなわち、本発明に係る固体撮像素子は、微細化に適しているのである。
なお、各配線が第１配線群と第２配線群とのいずれに含まれるかは、制御的に判断される。つまり、信号電荷を読み出すための駆動パルスが供給される配線が第１配線群に含まれ、信号電荷を読み出すための駆動パルスが供給されない配線が第２配線群に含まれる。
【００１７】
また、第１配線群が２以上の配線を含む場合、各配線に異なる駆動パルスを供給することができる。その場合、２以上の配線のうちの１の配線に接続された複数の第１垂直転送部の一部と、他の１の配線に接続された複数の第１垂直転送部の他の一部とで、信号電荷の読出しタイミングを変えることや、転送タイミングを変えること等が可能である。
第２垂直転送部は、信号電荷の読出し可能なものとすることができる。その場合、例えば、動画撮影モードでは第２垂直転送部によって信号電荷を読み出さない状態で電荷を転送し、静止画撮影モードでは第２垂直転送部によって信号電荷を読出して転送することができる。その結果、例えば、動画撮影モードではノイズ低減処理を行い、静止画撮影モードでは全ての画素を用いて解像度の高い画像を得ることが可能である。
【００１８】
なお、第１垂直転送部による「信号電荷の読出し」には、読み出した信号電荷を垂直転送部内で混合する（垂直混合）読出しも含まれる。垂直混合が行われた場合、複数の光電変換部の信号電荷が混合されて１つの信号電荷にされたもの（例えば、３画素分）がメモリ部に転送される。
本固体撮像素子は、光電変換部上にカラーフィルタが設けられているか否かにかかわらず、上記作用効果を得ることができる。
【００１９】
なお、メモリ部による電荷の送出は、電荷の転送と称することもできる。
（２）本発明に係る固体撮像素子の駆動方法によれば、上記固体撮像素子に係る発明について述べた作用効果が得られる。
（３）本発明に係るカメラによれば、上記固体撮像素子に係る発明について述べた作用効果が得られる。
【００２０】
（４）さらに、本発明に係る固体撮像素子を、前記複数の垂直転送部の配列において、２以上の前記第１垂直転送部と、１以上の前記第２垂直転送部とが並べられた基本配列が繰り返されており、前記複数のメモリ部による前記水平転送部への電荷送出タイミングの制御により、前記基本配列ごとに、前記２以上の第１垂直転送部によって前記メモリ部に転送された信号電荷が混合されて１つの信号電荷として水平転送され、前記１以上の第２垂直転送部によって前記メモリ部に転送された電荷のうちの少なくとも１つが前記信号電荷と混合されずに水平転送されるものとすることができる。
【００２１】
上記構成によれば、メモリ部の電荷送出タイミングの制御によって、基本配列ごとに、信号電荷を水平転送部内において信号電荷を水平混合するとともに、ノイズ電荷を信号電荷と別個に蓄積した状態で水平転送部へ送出することができる。すなわち、複数の電荷を容易に水平転送部内に振り分けることができるのである（電荷振分け処理）。その電荷振分け処理により、水平転送部内において、ノイズ電荷と信号電荷とが混合しないように、それらを区分した状態で水平転送することができる。
【００２２】
また、各基本配列に１以上の第２垂直転送部が含まれており、信号電荷が読み出された第１垂直転送部と距離が近い第２垂直転送部によって転送されたノイズ電荷を用いてノイズ低減処理を行うことが可能となる。互いに近接する垂直転送部には、ノイズ電荷が同程度蓄積されることから、ノイズ低減処理の効果を向上させることができる。
各基本配列に第２垂直転送部が複数含まれている場合において、基本配列ごとに少なくとも１つの第２垂直転送部によって転送されるノイズ電荷が信号電荷と別に蓄積され、水平転送されれば、ノイズ低減処理の精度を向上させることができる。また、その他のノイズ電荷が信号電荷に混入しても、ノイズ低減処理によって除去することが可能である。さらに、２以上の第２垂直転送部によって転送されるノイズ電荷が水平転送部内で混合されてもよい。
【００２３】
各基本配列に第１垂直転送部が４以上含まれている場合に、一部の２以上の信号電荷を１つの信号電荷として混合するとともに、残りの２以上の信号電荷を１つの信号電荷として混合することもできる（例えば、下記（５）項）。
（５）さらに、本発明に係る固体撮像素子を、前記複数の光電変換部の受光面側に２列周期の色の配列で設けられた複数のカラーフィルタを含み、前記基本配列が、２つのグループによって構成されており、それら２つのグループの各々が、２以上の第１垂直転送部と１以上の第２垂直転送部とを含み、それら２つのグループの各々において、前記２以上の第１垂直転送部に対応する前記カラーフィルタの色の配列は互いに同じであり、前記２つのグループ間では、前記２以上の第１垂直転送部に対応する前記カラーフィルタの色の配列が異なり、前記複数のメモリ部による前記水平転送部への電荷送出タイミングの制御により、前記グループごとに、前記２以上の第１垂直転送部から前記メモリ部に転送された２以上の信号電荷が混合されて１つの信号電荷として水平転送され、前記２つのグループ内の複数の前記第２垂直転送部によって前記メモリ部に転送された電荷のうちの少なくとも１つが前記信号電荷と混合されずに水平転送されるものとすることができる。
【００２４】
上記構成では、光電変換部上にカラーフィルタが設けられ、例えば、ベイヤー配列、補色市松配列等の２列周期の色の配列が形成されている。この場合、各基本配列において、２色分の信号電荷をどのように読み出して混合するかが問題となるが、上記構成では、グループで色分けされ、各グループで読み出された信号電荷が同色になるようにされている。したがって、各グループ内で異なる色の信号電荷が混合されないように配慮する必要がなく、電荷振分け処理が容易になる。
【００２５】
（６）さらに、本発明に係る固体撮像素子を、前記２つのグループの各々が、連続して並ぶ奇数本の前記垂直転送部によって構成され、前記各グループの前記２以上の第１垂直転送部が、前記各グループの中央に位置する前記垂直転送部を中心として対称的に配置されたものとすることができる。
この構成では、各グループの連続して並ぶ奇数本の垂直転送部において、２以上の第１垂直転送部を対称的に配置することにより、２以上の第１垂直転送部の信号電荷を混合した場合に、水平方向において画素重心（２以上の信号電荷の座標を平均した後の座標位置）が各グループの中央に位置することとなる。これにより、水平方向において、各グループの画素重心が均等な間隔で並ぶこととなり、水平混合を行った場合でも画質を良好に保つことができる。
【００２６】
なお、対称的な配置には、例えば、奇数本の垂直転送部の両端に第１垂直転送部が配置された場合や、中央と両端に第１垂直転送部が配置された場合が含まれる。
（７）さらに、本発明に係る固体撮像素子を、前記基本配列が、１８以下の前記垂直転送部によって構成されたものとすることができる。
基本配列に含まれる垂直転送部の数を１８列以下にすることにより、少なくとも１８列に１つのノイズ源となる電荷を信号電荷とは別個に出力できる。その結果、水平方向において、狭い間隔でノイズ電荷が出力され、ノイズ低減処理の精度が向上する。それは、互いに近接する第１垂直転送部と第２垂直転送部とには、同程度の光が照射されており、スミア等のノイズの発生量も同程度になると考えられるからである。
【００２７】
なお、基本配列に２つのグループが含まれている場合、各グループの垂直転送部の数を９列以下にすることがさらに望ましい。また、基本配列に含まれる垂直転送部の数を１２列以下にすることがさらに望ましい。
（８）さらに、本発明に係る固体撮像素子を、前記複数の光電変換部の各行において、前記複数の配線が、垂直方向において前記光電変換部を挟むように配置されたものとすることができる。
【００２８】
上記構成によれば、複数の配線によって光電変換部に入射する光が遮られにくくなる。また、各光電変換部には１の駆動電極が対応しているため、駆動電極も複数の配線によって垂直方向において挟まれることとなる。このような配置により、各駆動電極を、複数の配線のいずれかに選択的に接続することが容易になり、ひいては微細化が容易になる。
なお、上記配線が、光電変換部の端部に重なっていてもよい。
【００２９】
（９）さらに、本発明に係る固体撮像素子を、前記複数の配線の各々が、前記複数の垂直転送部上に絶縁膜が介在した状態で積層されるとともに、対応する前記垂直転送部の前記駆動電極に前記絶縁膜を貫通するコンタクトによって接続されたものとすることができる。
上記構成によれば、垂直転送部の前記駆動電極をいずれの配線に接続するかを、コンタクトの形成位置や配線の形状を変えることで、自由に設計することができる。また、駆動電極と配線との間に絶縁膜が介在していることから、駆動電極と配線との面積を比較的大きくすることができる。その結果、微細化が容易になる。
【００３０】
（１０）さらに、本発明に係る固体撮像素子を、前記駆動電極が、信号電荷の読出しおよび電荷転送を行うものであり、前記複数の垂直転送部の各々が、垂直方向の長さが前記駆動電極よりも短くされるとともに前記駆動電極と交互に並べられた複数の補助電極を含み、前記第１配線群と前記第２配線群とが、垂直方向において前記光電変換部を挟むように配置され、前記各水平配線部において、前記第１垂直転送部の前記補助電極が前記第２配線群の配線に接続され、前記第２垂直転送部の前記補助電極が前記第１配線群の配線に接続されたものとすることができる。
【００３１】
上記構成によれば、配線を増やすことなく駆動電極数を増加させ、例えば、垂直パケットの電荷転送容量を大きくすることができる。その結果、微細化が容易になる。
（１１）さらに、本発明に係る固体撮像素子を、前記第１配線群が２以上の配線を含み、前記第１垂直転送部には、前記２以上の配線の各々に接続された２種類以上の第１垂直転送部が存在し、前記２以上の配線を通じて、それぞれに接続された前記２種類以上の第１垂直転送部に信号電荷を読み出すタイミングが異なる駆動パルスが供給されることで、前記第１垂直転送部の種類によって露光時間の異なる信号電荷が読み出されるものとすることができる。
【００３２】
上記構成によれば、１画面分の信号電荷に露光時間の異なる信号電荷が含まれており、画像のダイナミックレンジを拡大することができる。これにより、光電変換部等の微細化によるダイナミックレンジの低減を補うことができる。
（１２）さらに、本発明に係る固体撮像素子を、前記水平転送部が、水平方向に延設された転送チャネルと、その転送チャネルに電荷を蓄積する複数の水平パケットを形成する複数組の転送電極とを有し、それら複数組の転送電極の組数が、前記複数の垂直転送部の３分の２以下とされたものとすることができる。
【００３３】
転送電極の数が少なくなれば、１つの転送電極の面積を大きくすることができ、１つの水平パケットの電荷蓄積容量を大きくすることができる。なお、１組の転送電極によって１つの水平パケットが形成される。また、水平パケットが多いほど水平転送の利便性が向上するため、転送電極の組数を複数の垂直転送部の３分の１以上にすることが望ましく、複数の垂直転送部の２分の１以上にすることがさらに望ましい。
【００３４】
（１３）さらに、本発明に係る固体撮像素子を、前記水平転送部が、水平方向に延設された転送チャネルと、その転送チャネルに電荷を蓄積する複数の水平パケットを形成する複数組の転送電極とを有し、前記複数のメモリ部による前記水平転送部への電荷送出タイミングの制御により、前記水平転送部において、２以上の信号電荷が混合された水平パケットと、前記第２垂直転送部から転送された電荷が前記信号電荷と別個に蓄積された水平パケットとが周期的に並べられるものとすることができる。
【００３５】
上記固体撮像素子では、電荷振分け処理により、信号電荷が蓄積されたパケットと、ノイズ電荷が蓄積されたパケットとを周期的に並べることにより、信号電荷とノイズ電荷とが出力される順序が定まる。よって、出力後のノイズ低減処理が行いやすくなる。
（１４）さらに、本発明に係る固体撮像素子を、前記水平転送部が、水平方向に延設された転送チャネルと、その転送チャネルに電荷を蓄積する複数の水平パケットを形成する複数組の転送電極とを有し、前記基本配列において、少なくとも２列の前記垂直転送部が互いに隣接する前記第１垂直転送部と前記第２垂直転送部とで構成され、前記２列の前記垂直転送部に対応する２つのメモリ部に対して前記複数組の転送電極のうちの１組のものが設けられ、前記複数のメモリ部による前記水平転送部への電荷送出タイミングの制御において、前記２つのメモリ部によって互いに異なるタイミングで電荷送出が行われ、かつ、前記２つのメモリ部による電荷送出の間に前記複数の水平パケットが少なくとも前記１組の転送電極分移動させられるものとすることができる。
【００３６】
上記固体撮像素子では、第１垂直転送部と第２垂直転送部とが互いに隣接し、それら２列の垂直転送部に対応する２つのメモリ部に１組の転送電極が対応している場合に、一方の電荷を水平転送部のパケットへ送出した後に、水平転送によってパケットを移動させることで、他方の電荷を別のパケットに蓄積できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施の形態に係る固体撮像素子１を備えたカメラ３を模式的に示す図である。
【図２】固体撮像素子１の撮像領域の一部分の構造を示す平面図である。
【図３】固体撮像素子１の制御配線３３を示す平面図である。
【図４】垂直転送部２３の断面を示す図である。
【図５】バスライン配線５３を模式的に示す図である。
【図６】垂直転送部２３、メモリ部６３および水平転送部６１を示す平面図である。
【図７】撮像領域の一部において、カラーフィルタ１０５の配列と、ゲート電極２７に印加される駆動パルスの相とを示す図である。
【図８】電荷読出し、転送における駆動パルスのタイミングチャートを示す図である。
【図９】第１垂直転送部２３ａにおける電荷読出し、転送を模式的に示す図である。
【図１０】第２垂直転送部２３ｂにおける電荷転送を模式的に示す図である。
【図１１】電荷振分け処理における各駆動パルスの印加と水平シフト転送とのタイミングを示す図である。
【図１２】電荷振分け時の電荷転送を模式的に示す図である。
【図１３】電荷振分け処理における電荷送出タイミングと水平転送パケット１０１の移動とを模式的に示す図である。
【図１４】水平転送部６１を２相駆動する駆動パルスの例を示す図である。
【図１５】水平転送部６１の２相駆動の転送電極１２１等によって形成される電位の井戸１３１を模式的に示す図である。
【図１６】水平転送部６１を４相駆動する駆動パルスの例を示す図である。
【図１７】水平転送部６１の４相駆動の転送電極１４１によって形成される電位の井戸１４５を模式的に示す図である。
【図１８】変形例１において、撮像領域の一部のカラーフィルタ１０５の配列と、ゲート電極２７に印加される駆動パルスの相とを示す図である。
【図１９】変形例１において、電荷読出し、転送における駆動パルスのタイミングチャートを示す図である。
【図２０】変形例１の第１垂直転送部２３ａにおける電荷読出し、転送を模式的に示す図である。
【図２１】変形例１の電荷振分け処理における各駆動パルスの印加と水平シフト転送とのタイミングを示す図である。
【図２２】変形例１の電荷振分け時の電荷転送を模式的に示す図である。
【図２３】変形例１の電荷振分け処理における電荷送出タイミングと水平転送パケット１０１の移動とを模式的に示す図である。
【図２４】変形例２において、撮像領域の一部のカラーフィルタ１０５の配列と、ゲート電極２７に印加される駆動パルスの相とを示す図である。
【図２５】変形例２の電荷振分け処理における電荷送出タイミングと水平転送パケット１０１の移動とを模式的に示す図である。
【図２６】変形例３において、撮像領域の一部のカラーフィルタ１０５の配列と、ゲート電極２７に印加される駆動パルスの相とを示す図である。
【図２７】制御配線１６１を示す平面図である。
【図２８】撮像領域の一部のカラーフィルタ１０５の配列と、ゲート電極２７に印加される駆動パルスの相とを示す図である。
【図２９】変形例６において、制御配線１７１等を示す平面図、断面図である。
【図３０】実施形態２において、撮像領域の一部のカラーフィルタ１０５の配列と、ゲート電極２７に印加される駆動パルスの相とを示す図である。
【図３１】実施形態２の電荷振分け処理における各駆動パルスの印加と水平１段転送とのタイミングを示す図である。
【図３２】実施形態２における電荷振分け時の第１垂直転送部２３ａにおける電荷転送を模式的に示す図である。
【図３３】実施形態２における電荷振分け時の第２垂直転送部２３ｂにおける電荷転送を模式的に示す図である。
【図３４】実施形態２の電荷振分け処理における電荷送出タイミングと水平転送パケット１０１の移動とを模式的に示す図である。
【図３５】実施形態３における垂直転送部２２３、メモリ部６３および水平転送部６１を示す平面図である。
【図３６】実施形態３における制御配線２３３等を示す平面図、断面図である。
【図３７】実施形態３における撮像領域の一部のカラーフィルタ１０５の配列と、ゲート電極２７に印加される駆動パルスの相とを示す図である。
【図３８】実施形態３において電荷読出し、転送における駆動パルスのタイミングチャートを示す図である。
【図３９】実施形態３の第１垂直転送部２２３ａにおける電荷読出し、転送を模式的に示す図である。
【図４０】実施形態３の電荷振分け処理における各駆動パルスの印加と水平シフト転送とのタイミングを示す図である。
【図４１】実施形態３の垂直転送部２２３における電荷振分け時の電荷転送を模式的に示す図である。
【図４２】実施形態３の電荷振分け処理における電荷送出タイミングと水平転送パケット１０１とを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
［第１の実施形態］
以下、本発明に係る固体撮像素子、その駆動方法およびカメラの第１の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
＜カメラの構成＞
図１に、固体撮像素子１を備えたカメラ３の主要部の構成を模式的に示す。本実施形態において、固体撮像素子１はＣＣＤ撮像素子によって構成されている。
【００３９】
カメラ３は、タイミング発生回路１１（以下、ＴＧ）と、ＡＦＥ部（前処理ＩＣ）１３と、信号処理部１５（デジタル信号処理プロセッサ）と、垂直ドライバ（Ｖ−Ｄｒ）１７と、制御部１９とを含む。
ＴＧ１１は、固体撮像素子１の駆動タイミングを制御する。ＡＦＥ部１３は、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）、信号増幅、Ａ／Ｄ変換（アナログデジタル変換）等を行う。信号処理部１５は、画素補間、輝度・色信号処理およびノイズ低減処理などを行う。垂直ドライバ１７は、ＴＧ１１から出力される駆動信号を電圧変換して、駆動パルスを発生させ、固体撮像素子１の垂直転送部に供給される。なお、ＴＧ１１は、水平転送部その他を駆動するパルスを発生させる回路を備えている。
【００４０】
制御部１９は、当該カメラ３を制御する。例えば、操作によって静止画あるいは動画の撮像指令がカメラ３に入力されると、制御部１９はＴＧ１１に制御指令を送信し、固体撮像素子１に静止画像あるいは動画像を撮像させる。
カメラ３は、レンズ等を含む光学系（図示省略）によって、外界にある被写体の像を固体撮像素子１の撮像面に結像させる。そして、上述の駆動パルスが固体撮像素子１に供給されることで固体撮像素子１によって被写体が撮像され、各画素の信号が出力される。出力された信号には、ＡＦＥ部１３および信号処理部１５により、前述した所定の処理が行われる。さらに、信号処理部１５から出力される信号（画像情報）がカメラ３の記憶部に記録され、あるいは、表示装置（図示省略）に表示される。
【００４１】
＜固体撮像素子１の構成＞
図２は固体撮像素子１の撮像領域の構造の一例を模式的に示す平面図である。なお、本実施形態では、積層方向において基板から遠い側を「上側」あるいは「上」と表現する。
本明細書において、同種の複数の構成を区別する場合に、それら同種の構成の符号に小文字のアルファベット（ａ，ｂ等）を付す場合がある。さらに、同種の構成を区別しない場合には、上記アルファベット（ａ，ｂ等）を省略する場合がある。
【００４２】
固体撮像素子１には、行列状に二次元配列された複数のフォトダイオード２１が設けられている。光電変換部たるフォトダイオード２１は、光電変換を行うことで受光量に応じた信号電荷を蓄積する。各フォトダイオード２１の受光面側（紙面において表側）には、後述するカラーフィルタが設けられている。なお、１つのフォトダイオード２１と、それに設けられた１つのカラーフィルタとを合わせたものを、「画素」と称する。
【００４３】
（垂直転送部）
固体撮像素子１には、複数のフォトダイオード２１の各列から信号電荷を読み出して垂直に転送する複数の垂直転送部２３が設けられている。各垂直転送部２３は、垂直方向（図において上下方向）に延設された転送チャネル２５と、転送チャネル２５上に並べられた複数のゲート電極２７とを含む。なお、転送チャネル２５とゲート電極２７との間には絶縁膜が介在している。本実施形態において、転送チャネル２５は、半導体基板２９上に形成されたＰ型層（P-well）の表層にＮ型層が形成された埋め込み型とされている。
【００４４】
本実施形態のゲート電極２７は、垂直方向、水平方向（図において左右方向）ともに隣接する他の電極２７と物理的な接続のないアイランド状の電極を１層で形成している。すなわち、ゲート電極２７は、他の電極と物理的に分離されている。また、ゲート電極２７は、後述する制御配線によって電気的に接続される導電経路を除き、他の電極２７と電気的に分離されている。なお、図２において、各ゲート電極２７と駆動パルスを供給する制御配線３３との接続関係を二点鎖線で模式的に示した。
【００４５】
また、各ゲート電極２７は、それぞれが対応するフォトダイオード２１に水平方向（図において左右方向）において隣接する位置に設けられている。そして、各ゲート電極２７は、１つのフォトダイオード２１を有する１画素に対応するものとされている。このゲート電極２７は、フォトダイオード２１から信号電荷を読み出すゲート電極機能と、読み出された信号電荷を転送する転送電極機能との２つの機能を兼ね備えている。そのことからすれば、正確にはゲート兼転送電極と呼ぶべきであるが、本実施形態において単にゲート電極と記載する。
【００４６】
（制御配線層）
図３に、ゲート電極２７上に水平方向（図２において左右方向）に延設された制御配線３３等を示す。また、図４（ａ）〜（ｃ）に、それぞれＡ−Ａ’断面、Ｂ−Ｂ’断面および遮光膜を示す。
ゲート電極２７上には、ゲート電極２７に駆動パルスを供給するための制御配線層３１が形成されている。制御配線層３１は、水平方向に延設された第１、第２の制御配線３３ａ，ｂ（図３）と、ゲート電極２７と制御配線３３とを電気的に接続するコンタクト３５と、制御配線３３を覆う遮光膜３７とを含む。
【００４７】
配線たる各制御配線３３は、水平方向に直線的に延びるライン部４１と、そのライン部４１からゲート電極２７中央に向かって突出する突出板部４３とを含む。ライン部４１は、フォトダイオード２１の垂直方向における端部上を通るようにされ、フォトダイオード２１への入射光をなるべく遮らないように配置されている。すなわち、第１の制御配線３３ａと、第２の制御配線３３ｂとは、それらに対応するフォトダイオード２１を垂直方向から挟むように配置されている。
【００４８】
突出板部４３は、ゲート電極２７の垂直方向の端部から中央に向かって、そのゲート電極２７の主面と平行に突出させられている。また、各制御配線３３には、各ゲート電極２７上に突出板部４３が設けられているが、一部の突出板部４３がゲート電極２７と接続されている。
各垂直転送部２３は、対をなす第１、第２の制御配線３３ａ，ｂのいずれかに対応している。そして、第１の制御配線３３ａに対応する垂直転送部２３ａのゲート電極２７ａは、第１の制御配線３３ａの突出板部４３とコンタクト３５によって電気的に接続されている。また、第２の制御配線３３ｂに対応する垂直転送部２３ｂのゲート電極２７ｂは、第２の制御配線３３ｂの突出板部４３とコンタクト３５によって電気的に接続されている。
【００４９】
本実施形態において、制御配線３３およびコンタクト３５は、例えば、導体たる金属材料（アルミ、タングステン等）によって構成され、抵抗率が小さくされている。なお、ゲート電極２７材料（例えば、ポリシリコン）よりも抵抗率が小さいことが望ましい。また、制御配線３３を金属以外の導電材料を用いて形成することもできる。本実施形態において、ゲート電極２７は、ポリシリコンによって構成されている。
【００５０】
遮光膜３７は、制御配線３３上を覆い、フォトダイオード２１以外の箇所に光が入射することを防止する。また、遮光膜３７は、転送チャネル２５および垂直に並ぶフォトダイオード２１間（画素の垂直分離部）も覆うように設けられている。なお、遮光膜３７と制御配線３３との間には、絶縁膜が設けられ、導通が遮断されている。
制御配線３３は、各ゲート電極２７上に絶縁膜（図示省略）が介在する状態で形成されている。また、第１、第２の制御配線３３ａ，ｂが、各行のゲート電極２７に対応している。そして、各ゲート電極２７が第１、第２の制御配線３３ａ，ｂのいずれと接続されるかは、コンタクト３５（コンタクトプラグとも称する）の形成位置によって定まる。
【００５１】
すなわち、絶縁膜を貫通した状態で形成されたコンタクト３５が、第１の制御配線３３ａとゲート電極２７とを接続する位置に形成されていた場合（図においてゲート電極２７の上部）、ゲート電極２７ａには第１の制御配線３３ａから駆動パルスが供給される。このようにゲート電極２７ａが第１の制御配線３３ａと接続された垂直転送部２３ａを、「第１垂直転送部２３ａ」と称する。また、ゲート電極２７ｂが第２の制御配線３３ｂと接続された垂直転送部２３ｂを、「第２垂直転送部２３ｂ」と称する。
【００５２】
（各相の駆動パルスの供給経路等）
図５に、垂直ドライバ１７から供給される駆動パルスの供給経路を模式的に示す。尚、図５では簡略化のために１０相の駆動パルスを供給する配線のうちの４相分を示している。
垂直ドライバ１７によって出力される駆動パルスは、各駆動パルス入力部５１に入力される。各駆動パルス入力部５１には、フォトダイオード２１が配列された撮像領域５５を迂回して配設されたバスライン配線５３が接続されている。各バスライン配線５３は、制御配線３３のうちの一部のものに対応し、それらと接続されている。
【００５３】
そして、駆動パルス入力部５１に入力された駆動パルスは、バスライン配線５３、制御配線３３およびコンタクト３５を通じてゲート電極２７に供給される。
具体的には、第１垂直転送部２３ａには、１０相の駆動パルスＶ１〜Ｖ１０のうちの奇数相（Ｖ１、Ｖ３、Ｖ５、Ｖ７、Ｖ９）のものが印加される（図２）。第２垂直転送部２３ｂには、１０相の駆動パルスＶ１〜Ｖ１０のうちの偶数相（Ｖ２、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ８、Ｖ１０）のものが印加される。このように、各垂直転送部２３のゲート電極２７には、５相分の駆動パルスが供給される。また、垂直方向に連続して並ぶ５個のゲート電極２７に５相分の駆動パルスが供給され、５個のゲート電極２７を１組として繰り返すように供給される。このような構造を「垂直５相構造」と称する。
【００５４】
また、垂直ドライバ１７は、奇数相（Ｖ１等）の制御配線３３ａと、偶数相（Ｖ２等）の制御配線３３ｂとに、異なる駆動パルスを供給することができるようにされている。そのため、第１垂直転送部２３ａと第２垂直転送部２３ｂとは、２系統の駆動パルス（奇数相、偶数相）によって独立に制御可能にされている。各垂直転送部２３に、２系統の駆動パルスのいずれが供給されるかは、前述のようにゲート電極２７が制御配線３３ａ，ｂのいずれに接続されるかによる。
【００５５】
本実施形態において、フォトダイオード２１の各行に沿って配された「複数の水平配線部」の各々が、２つの制御配線３３ａ，ｂを有するものとされている。また、前記「第１配線群」は１つの制御配線３３ａから成り、前記「第２配線群」は１つの制御配線３３ｂから成る。
なお、本実施形態において、奇数相（Ｖ１等）の制御配線３３ａおよびそれらと接続されたコンタクト３５とによって「第１の駆動パルス供給路」が構成されている。また、偶数相（Ｖ２等）の制御配線３３ｂおよびそれらと接続されたコンタクト３５とによって「第２の駆動パルス供給路」が構成されている。また、本実施形態において、各駆動パルス供給路は、５相分の制御配線３３を有している。さらに、各相には、複数の制御配線３３が設けられている。それら複数の制御配線３３は、各垂直転送部２３の複数のゲート電極２７のうちの各相に対応するものとコンタクト３５によって接続されている。
【００５６】
なお、駆動パルスＶ１が印加されるゲート電極２７を「Ｖ１電極」と記載する。また、他の駆動パルス（Ｖ２〜Ｖ１０）が印加されるゲート電極２７についても同様とする。
（メモリ部）
図６に、各垂直転送部２３と水平転送部６１との間に設けられたメモリ部６３を示す。メモリ部６３は、垂直転送部２３とは別個に駆動され、垂直転送部２３から転送された信号電荷を一時的に蓄積する。また、一時的に蓄積した信号電荷の水平転送部６１への送出または送出の保留により、電荷送出タイミングの制御を行う。メモリ部６３は撮像領域５５外に形成されている。
【００５７】
各メモリ部６３は、垂直転送部２３から転送された信号電荷を蓄積する蓄積部６５と、蓄積部６５に蓄積された信号電荷の水平転送部６１への送出を所定の条件下で阻止するバリア部６７とを含む。蓄積部６５とバリア部６７とは直列に並べられ、蓄積部６５は垂直転送部２３側に、バリア部６７は水平転送部６１側に配されている。
メモリ部６３は、蓄積部６５に信号電荷を蓄積し、バリア部６７に印加する電圧を制御することによって上記蓄積された信号電荷を水平転送部６１に送出し、あるいは、信号電荷の送出を保留する。
【００５８】
蓄積部６５は、各垂直転送部２３の転送チャネル２５の延長線上に設けられた第１チャネル延長部６９と、その上に絶縁膜を介して設けられた第１のメモリ電極７１とを備えている。バリア部６７は、第１チャネル延長部６９の水平転送部６１側に設けられた第２チャネル延長部７３と、その上に絶縁膜を介して設けられた第２のメモリ電極７５とを備えている。
【００５９】
なお、蓄積部６５は、電荷蓄積を行う事を主目的とするため、電荷の蓄積容量が大きくされている。一方、バリア部６７は、蓄積部６５に蓄積された信号電荷が水平転送部６１に移動する際の電位障壁となるバリア形成を主目的とするため、電荷の蓄積容量は小さくされている。図６において第１のメモリ電極７１と第２のメモリ電極７５とが同じ大きさに描かれているが、例えば、垂直方向において、第１のメモリ電極７１を長くし、第２のメモリ電極７５を短くすることができる。
【００６０】
メモリ部６３は、第１のメモリ電極７１が電荷蓄積電位（例えば、前記ＶＭレベル）にされた場合に、垂直転送部２３から転送される信号電荷を蓄積する。また、第２のメモリ電極７５が電荷蓄積電位（例えば、前記ＶＭレベル）にされた場合に、第１のメモリ電極７１下に蓄積された信号電荷を水平転送部６１に送出する。一方、第２のメモリ電極７５が電荷の障壁となる電位（例えば、前記ＶＬレベル）にされた場合に、第１のメモリ電極７１下に蓄積された信号電荷の水平転送部６１への送出が阻止される。すなわち、第２のメモリ電極７５が電荷の障壁となる電位にされた場合に、信号電荷の送出が保留されるのである。
【００６１】
（メモリ部への制御配線）
メモリ部６３は、垂直方向に直列に並べられた第１のメモリ電極７１及び第２のメモリ電極７５を備えている。また、メモリ電極７１，７５は、ゲート電極２７と同様に、他の電極７１等と物理的、電気的に分離されている。
メモリ電極７１，７５上には、それぞれ複数のメモリ配線８１ａ，ｂ，ｃと複数のメモリ配線８３ａ，ｂ，ｃと（この例では３つずつ）が水平方向に延設され、３系統のメモリ駆動パルスを供給できるようにされている。それらメモリ配線８１、８３は、例えば、制御配線３３と同じ材料によって構成されている。なお、メモリ電極７１，７５とメモリ配線８１、８３との間には絶縁膜が形成されている。
【００６２】
これらメモリ配線８１、８３とメモリ電極７１、７５とは、それぞれ、絶縁膜を貫通して形成されたコンタクト７７，７９によって電気的に接続されている。また、連続して並ぶ３つのメモリ部６３のメモリ電極７１、７５が、互いに異なる系統のメモリ配線８１等と接続されている。そして、メモリ部６３とメモリ配線８１、８３との接続の順序は３列周期で繰り返される。
【００６３】
メモリ電極７１ａ，ｂ，ｃには、メモリ配線８１ａ，ｂ，ｃを通じて３系統の駆動パルスＳ１、Ｓ２、Ｓ３がそれぞれ供給される。また、メモリ電極７５ａ，ｂ，ｃには、メモリ配線８３ａ，ｂ，ｃを通じて３系統の駆動パルスＢ１、Ｂ２、Ｂ３がそれぞれ供給される。なお、駆動パルスＳ１（Ｂ１）等が印加されるメモリ電極７５等を「Ｓ１電極（Ｂ１電極）」等と記載する。
【００６４】
駆動パルスＳ１〜Ｓ３及び、駆動パルスＢ１〜Ｂ３の駆動パルスは、撮像領域５５内の垂直転送部２３のゲート電極２７には印加されない独立信号である。そして、メモリ用の駆動パルスの系統数は垂直転送部２３から水平転送部６１への信号出力において何種類の選択出力制御を行うかに依存する。図６では、駆動パルスＳ１、Ｂ１、駆動パルスＳ２、Ｂ２、駆動パルスＳ３、Ｂ３の３系統６種類のメモリ駆動パルスを入力するメモリ配線８１、８３が設けられており、垂直転送部２３から水平転送部６１への電荷転送に関して３系統のメモリ部６３を個別に制御できる。
【００６５】
本実施形態において、駆動パルスＳ１、Ｂ１、駆動パルスＳ２、Ｂ２、駆動パルスＳ３、Ｂ３の３系統の駆動パルスを供給するメモリ配線８１ａ，ｂ，ｃ、８３ａ，ｂ，ｃとそれらに接続されたコンタクト７７，７９とによって、「３系統のメモリ駆動パルス供給路」が構成されている。なお、各メモリ駆動パルス供給路は、２つのメモリ駆動パルス供給線を有している。２つのメモリ駆動パルス供給線の１つ（Ｓ１等）は、メモリ配線８１とそれに接続されたコンタクト７７とによって構成され、他方の１つ（Ｂ１等）は、メモリ配線８３とそれに接続されたコンタクト７９とによって構成されている。
【００６６】
なお、メモリ配線８１、８３は、垂直転送部２３への制御配線３３と同様に、バスライン配線５３とは別に設けられたメモリ部用の６本のバスライン配線（３系統×２）と接続されている（図示省略）。そして、タイミング発生回路１１によって発生させられた６種類の駆動パルスが、メモリ部用の６本のバスライン配線を通じてメモリ配線８１等に供給される。
【００６７】
（水平転送部）
水平転送部６１は、メモリ部６３のバリア部６７側（図面下側）に、垂直転送部２３の配列方向（図において左右方向：水平方向と表現する）に延設され、水平転送方向の下流側（図面左側）の終端部において電荷検出部９１に接続されている。電荷検出部９１は、水平転送部６１によって転送された信号電荷、あるいはノイズ電荷に応じた出力信号、出力ノイズを出力する。その出力信号は、前述のＡＦＥ部１３に入力される。
【００６８】
水平転送部６１は、水平方向に延設された転送チャネルと、転送チャネル上に絶縁膜を介して並べられた複数の転送電極とを含む。また、水平転送部６１は、２相駆動とされ、信号電荷を蓄積する水平転送パケット１０１が、３列の垂直転送部２３に対して２つずつ形成されるように構成されている。この図では、それら２つの水平転送パケット１０１は、３列の垂直転送部２３のうちの下流側（電荷検出部９１側）の２列に１つの水平転送パケット１０１ａが対応し、３列目の垂直転送部２３に１つの水平転送パケット１０１ｂが対応している状態を示している。なお、水平転送パケット１０１については後に詳述する。
【００６９】
（カラーフィルタ等）
図７に、各フォトダイオード２１上に設けられたカラーフィルタ１０５（ＲＧＢ）と、各カラーフィルタ１０５に対応するゲート電極２７に印加される駆動パルスの相番号（Ｖ１等）とを模式的に示す。カラーフィルタ配列は、赤（以下、Ｒ）、緑（以下、Ｇ）、青（以下、Ｂ）の３色のカラーフィルタ１０５が市松状に並べられたベイヤー配列である。
【００７０】
この図において、メモリ部６３の蓄積部６５とバリア部６７に入力される駆動パルスの番号（Ｓ１，Ｂ１等）と、水平転送パケット１０１ａ，ｂも示す。また、図中の各垂直転送部２３上に、第１垂直転送部２３ａと第２垂直転送部２３ｂとのいずれであるかを、「第１」、「第２」との記載によって示した。また、「第１」、「第２」の後ろに付された括弧内の数字に、垂直転送部２３に対応するメモリ部６３に供給される駆動パルスの番号を示す。
【００７１】
さらに、後に説明するが、所定のカラーフィルタ１０５に丸印、あるいは四角印を付すことによって、読出し対象となっているカラーフィルタ１０５（フォトダイオード２１）を例示した。また、二重の丸（四角）印は、読み出された信号電荷が混合された場合の画素重心を示している。
本実施形態において、４列の第１垂直転送部２３ａと２列の第２垂直転送部２３ｂとが所定の順序で並べられた基本配列が繰り返し並べられている。また、各基本配列に、連続して並ぶ３列の垂直転送部２３によって構成される２つのグループ１，２が並べられている。また、グループ１，２の各々には、２列の第１垂直転送部２３ａと１列の第２垂直転送部２３ｂとが所定の順序で並べられている。さらに、各グループにおいて、中央の第２垂直転送部２３ｂを中心として、２列の第１垂直転送部２３ａが対称的に配置されている。
【００７２】
このような配列により、一方のグループ１において２つの第１垂直転送部２３ａがＲＧ列に対応し、他方のグループ２において２つの第１垂直転送部２３ａがＧＢ列に対応するようにされている。すなわち、一方のグループ１によってＲＧ列の信号電荷を読み出し、他方のグループ２によってＧＢ列の信号電荷を読み出すようにされているのである。
なお、上記２つのグループにおいて、色の配列の違いを考慮しなければ、基本配列が３列の垂直転送部２３で構成されていると考えることもできる。
【００７３】
＜作動＞
次に本実施形態の動画撮影時の駆動方法（複数の光電変換部から信号電荷を読み出して出力する制御方法）を説明する。
制御部１９は、操作者によって動画の撮像指令がカメラ３に入力されたことを検出すると、ＴＧ１１に制御指令を送信し、固体撮像素子１に駆動パルスを供給させる。ＴＧ１１には、各撮影モードに対する垂直転送部２３、メモリ部６３、水平転送部６１等に供給する駆動パルスを生成するための駆動データが記憶されている。そして、記憶された駆動データに基づいてタイミングパルスを発生させる。垂直転送部２３及びメモリ部６３用のタイミングパルスは垂直ドライバ１７に入力され、電圧変換及びパルス合成されて各垂直転送部２３および各メモリ部６３に供給される。また、水平転送部６１用の駆動パルスは、タイミング発生回路１１より、水平転送部６１等に供給される。
【００７４】
動画撮影モード時には、垂直方向および水平方向の両方において、画素間引きと画素混合が行われ、画素数（フォトダイオード２１の個数）よりも出力信号数が少なくされる。出力信号数を減らすことによって、１画面分の映像信号を高速で出力することができる。さらに、本実施形態において、水平間引きを行う垂直転送部２３ｂを転送することによって、ノイズ電荷を水平転送部６１に送出し、出力するようにされている。そのノイズ電荷は、信号電荷のノイズ成分を低減する際に用いられる。
【００７５】
（動画撮影時の制御の概要）
まず、動画撮影時における制御の概要を説明した後、具体的に説明する。
(a)   読出し転送制御
(a1)  垂直転送部２３の制御において、各グループの３列中の両端の２列の第１垂直転送部２３ａについて信号電荷の読出しが行われる。その際、垂直方向において５画素中の２画素が読み出されず（垂直間引き）、５画素中の３画素から信号電荷が読み出されて垂直転送部２３内で垂直混合される（図７中に丸や四角の印を付して例を示す）。
【００７６】
なお、転送チャネル２５あるいはその周辺（以後、「転送チャネル２５等」と略記する）には、スミア等のノイズとなるノイズ電荷が存在しており、そのノイズ電荷が信号電荷の読出し時および転送時に信号電荷に混入する。この信号電荷中に混入したノイズ電荷が、信号電荷中のノイズ成分となる。また、動画撮影モード時には機械的なシャッタを閉じることなく転送が行われることから、固体撮像素子１の撮像領域５５には連続的に光が照射され、受光量に応じて転送チャネル２５等のノイズ電荷が増加する。例えば、照射光が強いほど、転送距離が長いほど、転送時間が長いほどノイズ電荷が多くなるのである。そして、転送時間は概ね転送距離に応じて増加することを考慮すれば、信号電荷には、照射光の強さおよび転送距離に応じた量のノイズ電荷が含まれることとなる。
【００７７】
(a2)  また、垂直転送部２３の制御において、各グループの３列中の中央の１列の第２垂直転送部２３ｂについては、信号電荷の読出しが行われず（水平間引き）、転送が行われる。これにより、第２垂直転送部２３ｂに信号電荷が蓄積されていない状態で転送が行われることになる。しかし、上述のように転送チャネル２５等には、スミア等のノイズとなるノイズ電荷が存在していることから、ノイズ電荷が転送される。また、第２垂直転送部２３ｂでは、照射光の強さおよび転送距離に応じた量のノイズ電荷が転送されることとなる。
【００７８】
(b)  電荷振分け処理等
(b1)  水平転送パケット１０１の形成位置を１段分移動させる前後においてメモリ部６３による電荷送出タイミングの制御を行うことによって、両端の２列の第１垂直転送部２３ａで垂直加算された信号電荷が水平転送部６１の水平転送パケット１０１で水平混合される。
【００７９】
また、中央の１列の第２垂直転送部２３ｂから転送されるノイズ電荷が信号電荷とは別の水平転送パケット１０１に蓄積される。
(b2)  このような処理により、信号電荷とノイズ電荷とが別々に出力され、所定の処理を経た後、信号処理部１５において、信号からノイズが除去される。
以下に、詳細に説明する。
【００８０】
（垂直転送部２３に印加される駆動パルス）
図８に、垂直ドライバ１７から垂直転送部２３に供給される駆動パルスおよびＴＧ１１からメモリ部６３に供給される駆動パルスのタイミングチャートを示す。
垂直転送部２３において、信号電荷の読み出しおよび垂直転送が行われる場合、ハイ、ミドル、ローの３つの電圧レベルの駆動パルスをゲート電極２７に印加することにより、ゲート電極２７下の転送チャネル２５等の電位（内部ポテンシャル）が制御される。
【００８１】
ゲート電極２７にハイレベル（以下、ＶＨ）の駆動パルスを印加し、フォトダイオード２１から垂直転送部２３へ信号電荷が読み出される。
駆動パルスの電圧がミドルレベル（以下、ＶＭ）にされた場合、つまり、ＶＭの駆動パルスがゲート電極２７に印加された場合には、ゲート電極２７下の転送チャネル２５が電荷蓄積可能な状態（以下、ストレージ）にされる。さらに、駆動パルスの電圧がローレベル（以下、ＶＬ）にされた場合、つまり、ＶＬの駆動パルスがゲート電極２７に印加された場合には、ゲート電極２７下の転送チャネル２５が電荷蓄積不能な状態（以下、バリア）にされる。
【００８２】
これらＶＭ及びＶＬの駆動パルスにより、垂直転送部２３内に電荷を蓄積する複数の垂直転送パケットが形成される。また、各垂直転送部２３の各ゲート電極２７に印加される駆動パルスの電圧レベルがＶＭ及びＶＬとに適宜切り換えることによって、垂直方向に信号電荷の転送が行われる。
なお、一般的には、例えば、ＶＨレベルは１３Ｖ程度、ＶＭレベルは０Ｖ程度、ＶＬレベルは−６Ｖ程度にされる。
【００８３】
（読出し転送制御）
まず、フォトダイオード２１から信号電荷を読出し、メモリ部６３に転送する読出し処理に関して説明する。本実施形態において、読出し処理において３画素分の信号電荷が垂直混合される。なお、メモリ部６３から水平転送部６１への転送処理は後に詳述するが、基本的な制御について、ここで説明する。
【００８４】
図８は、フォトダイオード２１から垂直転送部２３への信号電荷の読出し、および、転送のために駆動パルスが印加されるタイミングを示している。
まず、第１垂直転送部２３ａに関して説明する。
図９は、図８に対応しており、第１垂直転送部２３ａにおいて、垂直転送パケット１１１によって信号電荷が転送される様子を模式的に示す図である。なお、互いに隣合う垂直転送パケット１１１は、電荷の移動の障壁となるバリア１１３によって仕切られている。
【００８５】
図８において、第１垂直転送部２３ａに関しては、各相の駆動パルスが印加されることにより、時刻ｔ１（以下、単に「ｔ１」と記載する）にて、各相の駆動パルスにより、Ｖ１、Ｖ３、Ｖ５電極の電圧がストレージ状態（ＶＭレベル）にされ、Ｖ７、Ｖ９、Ｓ１、Ｓ３、Ｂ１、Ｂ３電極の電圧がバリア状態（ＶＬレベル）にされている。これにより、Ｖ１、Ｖ３、Ｖ５電極下に電荷蓄積領域たる垂直転送パケット１１１が形成される。また、本実施形態において、垂直方向５画素分のフォトダイオード２１に対して、１つの垂直転送パケット１１１およびバリア１１３が形成される。
【００８６】
ｔ２にて、Ｖ１電極に対してＶＨレベルの駆動パルスが印加され、フォトダイオード２１から垂直転送パケット１１１に信号電荷１１５ａが読み出される（図９の丸○）。
その後ｔ３〜ｔ７において、Ｖ１、Ｖ３電極の電圧をＶＭからＶＬに、Ｖ７、Ｖ９電極の電圧をＶＬからＶＭに、それぞれ所定の順序で変化させ、信号電荷１１５ａを蓄積した垂直転送パケット１１１の形成位置を水平転送部６１側へ移動させる。次にｔ８において、Ｖ５電極に対してＶＨレベルの駆動パルスが印加され、フォトダイオード２１から垂直転送パケット１１１に信号電荷１１５ｂが読み出される（図９の三角△）。その信号電荷１１５ｂは、垂直転送パケット１１１において、前記Ｖ１電極によりフォトダイオード２１から読み出された信号電荷１１５ａと混合される（垂直混合）。
【００８７】
さらにｔ９〜ｔ１３において、Ｖ１，Ｖ３電極の電圧をＶＬからＶＭに、Ｖ５，Ｖ７電極の電圧をＶＭからＶＬに、それぞれ所定の順序で変化させ、信号電荷１１５ａ，ｂを蓄積した垂直転送パケット１１１を水平転送部６１側へ移動させる。ｔ１４において、Ｖ９電極に対してＶＨレベルの駆動パルスを印加し、フォトダイオード２１から垂直転送パケット１１１に信号電荷１１５ｃが読み出される（図９の四角□）。その信号電荷１１５ｃは、垂直転送パケット１１１において、前記Ｖ１電極及びＶ５電極によりフォトダイオードから読み出された信号電荷１１５ａ，ｂ（○及び△）と混合される。
【００８８】
ｔ１５〜ｔ１６において、Ｖ５電極の電圧をＶＬからＶＭに、Ｖ９電極の電圧をＶＭからＶＬに、それぞれ所定の順序で変化させ、信号電荷１１５ａ，ｂ，ｃを蓄積した垂直転送パケット１１１を水平転送部６１側へ移動させる。
ｔ１７において、Ｖ１〜Ｖ１０電極に関しては、電圧がｔ１と同じ状態に戻り、ｔ１と同じ箇所がストレージ状態及びバリア状態にされる。また、ｔ１８、ｔ１９においても、ｔ１と同じ状態が維持される。
【００８９】
以上に述べた処理により、各垂直転送パケット１１１に垂直混合された３つの画素の信号電荷１１５ａ，ｂ，ｃが蓄積される（電荷取得ステップ）。
（メモリ部の基本的な制御）
ここでメモリ部６３に関する基本的な制御について説明する。
ｔ１〜ｔ５において、蓄積部６５およびバリア部６７のＳ１（Ｓ３）電極、Ｂ１（Ｂ３）電極の電圧は、ＶＬレベルとされている。ｔ６〜ｔ１６において、Ｓ１（Ｓ３）電極にＶＭレベルの駆動パルスが印加され、垂直転送部２３から蓄積部６５に信号電荷１１５が転送される。この状態において、バリア部６７が、蓄積部６５に蓄積された信号電荷１１５の転送を阻止するバリア１１６を形成しており、電荷送出が保留されている。
【００９０】
ｔ１７において、Ｂ１（Ｂ３）メモリ電極にＶＭレベルの駆動パルスが印加され、バリア部６７のバリアが消滅する。これにより、蓄積部６５に蓄積された信号電荷１１５が水平転送部６１へ送出される。また、ｔ１８、ｔ１９において、Ｓ１（Ｓ３）電極、Ｂ１（Ｂ３）電極の電圧が順にＶＬにされ、メモリ部６３の電荷が完全に送出される。
このような処理によって、メモリ部６３から水平転送部６１へ信号電荷が送出される。
【００９１】
（第２垂直転送部２３ｂに関する制御）
第２垂直転送部２３ｂに関しては、いずれのゲート電極２７ｂ（Ｖ２等）にもハイレベル（以下、ＶＨ）の駆動パルスは印加されず、垂直転送パケット１１１に信号電荷が蓄積されていない状態で転送が行われる（図１０）。
ｔ１にて、各相の駆動パルスがゲート電極２７、メモリ電極７１等に印加され、Ｖ２、Ｖ４、Ｖ６電極の電圧がストレージ状態、Ｖ８、Ｖ１０、Ｓ２、Ｂ２電極の電圧がバリア状態にされている。ｔ２〜ｔ１６において各ゲート電極Ｖ２、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ８、Ｖ１０電極にＶＭ及びＶＬレベルの駆動パルスを所定の順序で印加し、垂直転送パケット１１１を水平転送部６１側への転送が行われる。ｔ１７において、ｔ１と同じ箇所がストレージ状態及びバリア状態にされる。
【００９２】
以上に述べた処理により、各垂直転送パケット１１１にノイズ電荷が蓄積される（電荷取得ステップ）。
メモリ部６３の制御に関しては、第１垂直転送部２３ａの場合と同様である。
ｔ６において、Ｓ２電極にＶＭレベルの駆動パルスを印加することにより、蓄積部６５にスミア等のノイズ電荷が送出される。ｔ１７において、Ｂ２電極にＶＭレベルの駆動パルスを印加することにより、蓄積部６５から水平転送部６１へスミア等のノイズ電荷が送出される。
【００９３】
なお、第１、第２垂直転送部２３によって転送された最初の１行分の信号電荷等は、水平転送後に消去される。この点について、他の実施形態や変形例においても同様である。
（信号電荷とノイズ電荷との垂直方向の位置と、転送量について）
本実施形態において、電荷転送を行うための駆動パルス（ＶＨレベルの電荷読出しのための駆動パルス以外）は、第１垂直転送部２３ａと第２垂直転送部２３ｂとで同一にされている（垂直方向の位置が互いに等しい電極に印加される駆動パルスＶ１とＶ２、Ｖ３とＶ４等）。そのため、同じタイミングでメモリ部６３に転送された信号電荷とノイズ電荷とは、電荷読出し時の垂直方向の位置と、電荷転送距離が等しくなる。よって、少なくとも垂直方向に関しては、信号電荷中のノイズ成分と、ノイズ電荷との発生条件は等しいと考えられる。
【００９４】
（電荷振分け処理等）
次に、メモリ部６３に電荷を蓄積し（蓄積処理）、水平転送部６１の複数の水平転送パケット１０１に、信号電荷とノイズ電荷とを振り分ける処理について説明する。
図１１に、垂直転送部２３およびメモリ部６３に駆動パルスが印加されるタイミングと、水平転送部６１による所定量の水平転送（以下、水平シフト転送）のタイミングとを示す。また、図１２は、各構造列の垂直転送部２３等での電荷転送を模式的に示す図である。図１３は、各垂直転送部２３のメモリ部６３から水平転送パケット１０１への電荷の振り分けを模式的に示した図である。なお、図１３には、各垂直転送部２３の上部に水平方向のアドレスである水平アドレス（H-address）を示す番号が記載されている。図１１〜図１３中の、時刻ｔ１等は、前述の時刻ｔ１等（図８〜図１０）とは異なる時刻である。
【００９５】
なお、図１３において、水平転送パケット１０１が２種類に区別されている（水平転送パケット１０１ａ，ｂ）。水平転送パケット１０１は、前述の垂直転送パケット１１１と同様に、形成位置が段階的に変化させられるのであるが、振分け処理を単純化して説明するために、垂直転送部２３ａ，ｂと水平転送パケット１０１ａ，ｂとの対応関係を明確に示すこととした。なお、水平転送パケット１０１については後に説明する。
【００９６】
図１１のｔ１において、各相の駆動パルスにより、Ｖ１〜Ｖ６電極はストレージ状態（ＶＭレベル）、Ｖ７〜Ｖ１０、Ｓ１〜Ｓ３、Ｂ１〜Ｂ３電極はバリア状態（ＶＬレベル）にされている。ｔ２〜ｔ１１において、各ゲート電極Ｖ１〜Ｖ１０にＶＭ及びＶＬレベルの駆動パルスを印加し垂直転送部２３内の信号電荷等を水平転送部６１側へ１段分（電極５個分）転送する。
【００９７】
また、ｔ４において、Ｓ１〜Ｓ３電極にＶＭレベルの駆動パルスを印加して、メモリ部６３の蓄積部６５に電荷（第２垂直転送部２３ｂはノイズ電荷）を蓄積する。
上記ｔ１〜ｔ９の蓄積処理により、各垂直転送部２３内の１つの電荷（１つの垂直転送パケット１１１に蓄積された電荷）が各メモリ部６３に転送され、メモリ部６３には信号電荷またはノイズ電荷が蓄積される（蓄積ステップ）。
【００９８】
ｔ１０にて、Ｂ２電極にＶＭレベルの駆動パルスを印加し、第２垂直転送部２３ｂ−(2)のスミアを含むノイズ電荷１１７（図１２において四角で示す）を水平転送部６１へ送出する。ここで第２垂直転送部２３ｂから水平転送部６１へ送出されるノイズ電荷１１７は水平転送パケット１０１ａに転送される（図１３において「Noise」と記載する）。なお、図１２において、右側の第１垂直転送部２３ａ−(3)および第２垂直転送部２３ｂ−(2)の２列に水平転送パケット１０１ａが記載されている。それは、大雑把には、上記２列に対応する位置に１つの水平転送パケット１０１ａが位置しているからである。
【００９９】
上記ｔ１０において、Ｓ１電極およびＳ３電極ではＶＭレベルが保持されており、第１垂直転送部２３ａ−(1)及び第１垂直転送部２３ａ−(3)から読み出された信号電荷はＳ１電極及びＳ３電極下に蓄積されている。
次にｔ１３とｔ１４の間に、水平転送部６１に印加する水平駆動パルス（例えば、２相駆動パルス）を変化させ、水平転送パケット１０１を電荷検出部９１の方向（下流側）へ０．５段分移動させる（図１３参照）。この水平シフト転送により、水平転送パケット１０１ａおよびノイズ電荷１１７、水平転送パケット１０１ｂが０．５段分電荷検出部９１方向に移動する。
【０１００】
ｔ１４において、Ｂ１電極にＶＭレベルの駆動パルスを印加し、第１垂直転送部２３ａ−(1)から読み出された信号電荷１１８（図１２において丸で示し、図１３において「Signal」と記載する）を水平転送部６１へ送出する。ここで、第１垂直転送部２３ａ−(1)の信号電荷１１８は水平転送パケット１０１ｂに転送される。なお、信号電荷１１８は、３画素分の信号電荷１１５ａ，ｂ，ｃが垂直混合されたものである（後述する信号電荷１１９についても同様である）。
【０１０１】
次にｔ１６とｔ１７の間に、水平転送部６１に印加する水平駆動パルス（例えば、２相駆動パルス）を変化させ、水平転送パケット１０１を電荷検出部９１の方向へ１段分移動させる（図１３参照）。この水平シフト転送により、水平転送パケット１０１ａおよびノイズ電荷１１７、水平転送パケット１０１ｂおよび信号電荷１１８が１段分電荷検出部９１方向に移動する。なお、１段分の水平シフト転送を水平１段転送と記載する場合がある。
【０１０２】
ｔ１８において、Ｂ３電極にＶＭレベルの駆動パルスを印加し、第１垂直転送部２３ａ−(3)から読み出された信号電荷１１９（図１２において三角で示す）を水平転送部６１の水平転送パケット１０１ｂに転送し、第１垂直転送部２３ａ−(1)の信号電荷１１８と混合する（水平混合）。
図１３に示すように、上記ｔ１０〜ｔ１８の電荷振分け処理によって、水平転送部６１へ送出された信号電荷は、同一グループ内の２つの第１垂直転送部２３ａ−(1) ，(3)から転送されたものが水平混合される（例えば、Signal 1+3）。また、水平混合された信号電荷１１８，１１９と、第２垂直転送部２３ｂから転送されたスミアを含むノイズ電荷１１７とが、交互に水平転送パケット１０１に蓄積される（電荷振分けステップ）。
【０１０３】
なお、水平転送部６１内において、互いに隣合う水平転送パケット１０１同士は電位障壁となるバリアによって区分されており、基本的に、水平転送パケット１０１間の電荷が混ざり合うことはない。すなわち、信号電荷とノイズ電荷とが混合されずに水平転送されるのである。
以上の処理によって１回の蓄積処理と電荷振分け処理とが終了する。その後、水平転送により、水平転送部６１内に蓄積された１行分の電荷が順に電荷検出部９１に送られ、１行分の電荷が順次出力される。このときの１行分の電荷をすべて出力する水平転送を「水平出力転送」と称する。
【０１０４】
上記蓄積処理、電荷振分け処理および水平出力転送は、各垂直転送部２３内の信号電荷等がすべて水平出力転送されるまで、繰り返し行われる。つまり、垂直転送部２３に蓄積された信号電荷等の数と同じ回数（第１垂直転送部２３ａでは垂直混合後の信号電荷の数）、電荷振分け処理等が行われるのである。
本実施形態および他の実施形態において、電荷振分けステップと水平出力転送を行うステップとによって、「前記第１垂直転送部によって転送された信号電荷と前記第２垂直転送部によって転送された電荷とを、前記各メモリ部から前記水平転送部に送出して水平転送するステップ」、「前記各基本配列内の複数の前記メモリ部による前記水平転送部への電荷送出タイミングを異ならせることにより、前記基本配列ごとに、前記２以上のメモリ部に蓄積された信号電荷を前記水平転送部内で混合し、前記水平転送部内において前記１以上のメモリ部に蓄積された電荷の少なくとも１つと前記信号電荷とを区分した状態で水平転送するステップ」等が構成されている。
【０１０５】
（電荷振分け処理についての補足）
なお、本実施形態において、各グループの２以上の第１垂直転送部２３ａに対応する２以上のメモリ部６３には、互いに異なる系統のメモリ駆動パルスが供給されている。これにより、各グループにおいて、上記２以上のメモリ部６３に蓄積された信号電荷の送出タイミングを互いに異ならせることができる。そして、電荷送出タイミングと、水平転送パケット１０１の所定量の移動のタイミングとを制御することで、電荷振分け処理において水平混合が行われる。
【０１０６】
図１３において、水平アドレスが１と２、４と５、７と８の２列の垂直転送部２３は、「互いに隣接する第１垂直転送部と第２垂直転送部とで構成」されている。また、それらに対応する２つのメモリ部６３に蓄積された電荷は、互いに異なるタイミングで送出される。さらに、上記２つのメモリ部６３に蓄積された電荷が送出される間に、水平転送部６１による水平１段転送が行われている。
【０１０７】
このような処理によって、互いに隣接する第１垂直転送部と第２垂直転送部とに、１つの水平転送パケット１０１（１組の転送電極）が対応していたとしても、ノイズ電荷を信号電荷が蓄積されていない水平転送パケット１０１に送出することができる。
（水平転送部の構造と水平転送パケット等について）
図１４に、水平出力転送時の水平２相駆動における２相の駆動パルス（Ｈ１，Ｈ２）の例を示す。また、図１５（ａ）に水平転送部６１の転送電極１２１ａ，ｂ、１２３ａ，ｂを示し、図１５（ｂ）、（ｃ）に電位の井戸１３１の形成位置や深さ等の変化を模式的に示す。なお、図示を省略するが、転送電極１２１等の下層に絶縁膜を介在させて水平方向に延設された転送チャネルには不純物濃度が高い部分と低い部分とが交互に並べられている。また、２相の駆動パルスの電圧は常に等間隔で変化するわけではなく、電圧が変化する時間間隔は必要に応じて設定されている。
【０１０８】
転送電極１２１（Ｈ１電極）にはＨ１相の駆動パルスを供給する制御配線１２５ａが接続され、転送電極１２３（Ｈ２電極）にはＨ２相の駆動パルスを供給する制御配線１２５ｂが接続されている。本実施形態において、制御配線１２５ａ，ｂによって、１系統の水平駆動パルス供給路が構成されている。
上記制御配線１２５ａ，ｂを通じて図１４に示す２相の駆動パルス（Ｈ１，Ｈ２）を転送電極１２１、１２３に印加することにより、水平転送が行われる。
【０１０９】
なお、前述のメモリ部６３から、図示された状態の水平転送パケット１０１への電荷の送出は、第１垂直転送部からの送出時は図１５の（ｃ）の状態、第２垂直転送部からの送出時は図１５の（ｂ）の様態で行われる。
（水平４相駆動の例）
水平転送部６１を４相駆動にすることもできる。
【０１１０】
図１６に、水平出力転送時および電荷送出時の水平４相駆動における駆動パルス波形（Ｈ１〜Ｈ４）の例を示す。４種類の転送電極１４１ａ，ｂ，ｃ，ｄには（図１７参照）、それぞれ４相の駆動パルス（Ｈ１〜Ｈ４）を供給する４つの制御配線１４３ａ，ｂ，ｃ，ｄが接続されている。４相駆動の場合、４つの転送電極１４１ａ，ｂ，ｃ，ｄが１組になって１つの電位の井戸１４５を形成する。
【０１１１】
図１７に、水平転送部６１の電極構成と、電位の井戸１４５の形成位置の変化を模式的に示す。水平出力転送時には、図１７のａ〜ｄに示すように電位の井戸１４５の形成位置が変化する。
メモリ部６３からの電荷送出時には、電位の井戸１４５の形成位置が図１７のｅ，ｆのいずれかにされる。具体的には、図１７のｅの状態において、第１垂直転送部２３ａ−(1) の電荷が水平転送パケット１０１ｂに送出され、あるいは第２垂直転送部２３ｂの電荷が水平転送パケット１０１ａに送出される（図中の電荷転送Ａ）。なお、ｅの状態では、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３がハイレベル、Ｈ４がローレベルにされている。
【０１１２】
また、図１７−ｆの状態において、第１垂直転送部２３ａ−(3) の電荷が水平転送パケット１０１ｂに送出される（図中の電荷転送Ｂ）。なお、ｅの状態では、Ｈ３，Ｈ４，Ｈ１がハイレベル、Ｈ２がローレベルにされている。
なお、上記水平４相駆動を用いる場合、実施形態１の１回目の水平シフト転送を省略することができる。また、２回目の水平シフト転送時には、１．５段分の水平転送を行えばよい（図１６では、電荷転送ＡとＢとの間に０．５段分の水平転送パルスが例示されている）。
【０１１３】
なお、メモリ部６３から水平転送部への電荷転送においては電荷転送が行えれば良く、垂直転送路と水平転送部の駆動相数に応じて、メモリ部６３から水平転送部への転送時に印加する水平駆動パルスを切り替えれば良く上記論理に限定されるものではない。
なお、本実施形態では、水平転送部６１内の信号電荷を転送できれば、水平の駆動相数は特に限定されない。例えば、３相駆動、５相駆動以上とすることができる。なお、駆動相数が３相以上であれば電荷検出部９１と逆方向への転送も可能であり、信号電荷とノイズ電荷の振り分けが行いやすくなる。さらに、駆動相数が４相以上であれば水平転送パケット１０１の電荷蓄積容量を増やせるため、さらに望ましい。
【０１１４】
（信号処理、ノイズ低減処理）
水平転送部６１によって信号電荷やノイズ電荷が水平出力転送されると、電荷検出部９１によって信号電荷あるいはノイズ電荷の電荷量の検出値が電圧で出力される。その検出値は、ＡＦＥ部１３において、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）、ゲイン調整、および、Ａ／Ｄ変換され、「出力信号」あるいは「出力ノイズ」として信号処理部１５に入力される。なお、前述のように、出力信号（あるいは信号電荷）には「信号成分」と「ノイズ成分」とが含まれている。
【０１１５】
信号処理部１５では、画素補間、輝度・色信号処理の前に、ノイズ低減処理が行われる。そのノイズ低減処理では、出力ノイズに基づいて出力信号に含まれるノイズ成分量が推定され、出力信号からノイズ成分量の減算処理が行われる。この際、ノイズ成分量の推定に用いる出力ノイズ（ノイズ電荷）は、出力信号（信号電荷）と水平アドレスが比較的近いものを用いることが望ましい。つまり、出力信号となる信号電荷を読出した第１垂直転送部２３ａと、水平アドレスが近い第２垂直転送部２３ｂによって転送されたノイズ電荷の出力ノイズを用いることが望ましい。つまり、互いに近接する垂直転送部２３には、同程度の強さの光が照射されているため、スミア等のノイズの発生量も等しいとみなせるからである。
【０１１６】
本実施形態１では、１グループで３列の垂直転送部２３のうち、両端の第１垂直転送部２３ａの２列分の信号電荷が水平混合された出力信号に対し、中央の第２垂直転送部２３ｂのノイズ電荷の出力ノイズを用いて減算処理が行われる。すなわち、処理対象となる信号電荷を転送した第１垂直転送部２３ａと同じグループの第２垂直転送部２３ｂのノイズ電荷を用いて減算処理が行われる。また、両端の第１垂直転送部２３ａと第２垂直転送部２３ｂとは隣接している。
【０１１７】
なお、図１３に示したように、水平転送部６１に振り分けられた信号電荷とノイズ電荷の並び順には法則性がある。その結果、この図の場合、ノイズ電荷と信号電荷とが交互に出力される（図中のｔ１８）。また、２列分の信号電荷（例えば、Signal 4+6）の１つ前に、それらの間に挟まれた列のノイズ電荷（例えば、Noise 5）が出力される。よって、１回の水平出力転送において何番目に出力された出力信号等であるかが分かれば、水平アドレスを把握できる。したがって、図１３の例であれば、例えば、（２ｎ）番目（ｎは自然数）の出力信号を、（２ｎ−１）番目の出力ノイズを用いてノイズ低減処理を行うように予め設定されている。このように、信号処理部１５は、動画撮影時において、１回の水平出力転送において、奇数番号の出力ノイズを用いて、その直後に送信される偶数番号の信号電荷のノイズ低減処理を行うように構成されている。
【０１１８】
また、ノイズ低減処理において、次式が用いられる。
ノイス減算後のＳｉｇｎａｌＡ＝ＳｉｇｎａｌＡ−（ＮｏｉｓｅＡ×Ｃ×Ｄ）  ・・・  式（１）
（本例ではＳｉｇｎａｌＡ＝２ｎ番目の出力、ＮｏｉｓｅＡ＝（２ｎ−１）番目の出力）
ここで、係数Ｃは、出力信号が何列分の垂直転送部２３の信号電荷が混合されているか、つまり、水平混合列数に基づいて決定される。本実施形態１では、水平転送パケット１０１に、水平混合された２列の垂直転送部２３の信号電荷が蓄積されているため、１つの出力信号に２列分のノイズ成分が含まれている。そのため、１つの出力信号から出力ノイズの２倍を減算するために、本実施形態では、Ｃ＝２とされる。
【０１１９】
また、係数Ｄは、出力ノイズの大きさに基づいて決定される。例えば、出力ノイズの大きさを３段階に分けた場合について説明する。以下、第１閾値は第２閾値よりも小さいものとする。
出力ノイズが少ない場合（第１閾値未満）は、ノイズ低減処理を行う必要性が低いため、係数Ｄを小さく（例えば、０）にする。出力ノイズが通常値（中間的な値）である場合（第１閾値以上で第２閾値未満）は、ノイズ低減処理を効果的に行うことができるため、係数Ｄを大きく（例えば、１）にする。出力ノイズが大きい場合（第２閾値以上）は、ノイズ低減処理が過剰になることを防止するため、係数Ｄを中間的な値（例えば、０．５）にする。
【０１２０】
このように、スミア等のノイズの量に応じて、ノイズ減算量を適切にすることができ、画質を向上させることができる。
なお、例えば、出力ノイズの大きさを４段階以上に分けて係数Ｄの値を変化させることもできる。その場合は、ノイズ減算量をさらに適切にすることができる。また、簡便な態様としては、係数Ｄを一定値（例えば、１）にすることもできる。
【０１２１】
本実施形態において、信号処理部１５のノイズ低減処理を行う部分が、前記「ノイズ低減処理部」を構成している。
（静止画の撮影について）
以上に動画撮影時の駆動方法として説明したが、上記駆動方法によって静止画を撮影することもできる。また、本カメラによって水平間引きを行わずに、つまり、第２垂直転送部２３ｂによって信号電荷を読み出して、例えば静止画を撮影することもできる。
【０１２２】
（作用効果）
（１）本カメラによれば、垂直画素間引きを行わない場合でも、信号電荷と別個にノイズ電荷を出力し、その電荷の出力に基づいて信号電荷の出力のノイズ成分を低減させることができる。
（２）上記固体撮像素子では、制御配線と駆動電極とが積層させられており、各行に２つの制御配線を配した場合でも、その幅を比較的大きくすることができる。また、制御配線を低抵抗の材料で構成することによって、制御配線を細くした場合でも、配線の抵抗を低くすることができる。このように、本実施形態の固体撮像素子は、微細化に適しているのである。また、駆動電極と配線との設計の自由度が大きい。
【０１２３】
（３）本カメラによれば、動画撮影時等において、信号電荷を水平混合しつつ、信号電荷とノイズ電荷とを別個の水平転送パケット１０１に蓄積する電荷振分け処理が容易になる。
（４）１つのグループに含まれる第１垂直転送部２３ａは、互いに同じ色の配列（ＲＧ列等）に対応しているため、信号電荷の水平混合は同一グループ内で行うことができる。これによっても、電荷振分け処理が容易にされている。
【０１２４】
（５）また、各グループにおいて、両端の２列の第１垂直転送部２３ａの信号電荷のノイズ成分を、それらの間にある第２垂直転送部２３ｂのノイズ電荷に基づいて、ノイズ低減処理を行っており、処理対象となる出力信号（信号電荷）中のノイズ成分と、ノイズ低減に用いる出力ノイズ（ノイズ電荷）との相関性が非常に高い。よって、精度よくノイズ低減処理を行うことができる。
【０１２５】
（６）本実施形態において、第１、第２垂直転送部２３に、電荷転送に関しては同じ駆動パルスが供給されている。また、信号電荷を読み出して垂直混合する際の電荷転送時も同じ駆動パルスが供給されている。したがって、同じタイミングでメモリ部６３に転送された信号電荷とノイズ電荷とは、転送距離が等しくなる。また、信号電荷の読出し時における信号電荷とノイズ電荷との垂直方向の位置が略同じになることから、水平方向の距離が近いことを条件にすれば、照射光の強さも同程度になる。すなわち、第１、第２垂直転送部２３に同一の転送パルスを印加することで、ノイズ低減処理の対象となる信号電荷のノイズ成分と、ノイズ低減処理に用いられる出力ノイズとの相関性が高まり、ノイズ低減処理の精度を向上させることができる。
【０１２６】
なお、転送距離が等しくない場合であっても、略等しければ十分な相関性があると考えられる。例えば、フォトダイオード２１が１０個並ぶ距離以内であることが望ましく、フォトダイオード２１が５個並ぶ距離以内であることがさらに望ましい。
（７）スミア等のノイズの大きさに応じて減算量を変更することができ（式（１）の係数Ｄを変更すること）、より適切にノイズを低減することができる。
【０１２７】
（８）各グループに、信号電荷を蓄積する１つの水平転送パケット１０１と、ノイズ電荷を蓄積する１つの水平転送パケットとの２つを形成すればよいため、水平転送パケットが少なくて済む（３列の垂直転送部２３に対して２つの水平転送パケット１０１で済む）。これにより、転送電極１２１等の微細化による水平転送速度の低下を抑制するとともに、水平転送パケットの１つあたりの電荷蓄積容量の減少を抑制し得る。
【０１２８】
（９）少なくとも水平方向において、水平混合された信号電荷の水平アドレスの平均値（画素重心）の間隔を均等にすることができる（図７において、二重丸、二重の四角を付して例を示す）。これにより、画質を良好にすることができる。
（１０）また、垂直方向および水平方向の両方向において画素混合を行うことで、SN比や感度を向上させることができる。
【０１２９】
（１１）垂直転送部２３において、ノイズ電荷を転送するための垂直転送パケットを確保する必要がないため、垂直転送パケットを有効に活用できる。つまり、垂直転送に係る負担を軽減することができる。
（１２）水平転送パケット１０１は、信号電荷とノイズ電荷とのいずれかを蓄積している。さらに、不要な信号電荷を読み出さずに水平間引きを行うことができ、不要な信号電荷を、必要な信号電荷やノイズ電荷と別個に水平転送する必要がないため、不要な信号電荷を読み出す場合と比較して水平転送部６１の負担を低減することができる。
【０１３０】
（１３）上記固体撮像素子では、設計時に、コンタクトの位置を変更するだけで、第１、第２の制御配線のいずれに接続するかを変更することができ、設計が容易になる。
＜変形例１＞
上記実施形態において、垂直方向５画素中の２画素が間引かれていたが、垂直方向の間引きを行わない態様とすることもできる。
【０１３１】
図１８に、各画素のカラーフィルタ１０５（ＲＧＢ）と、ゲート電極２７に印加される駆動パルスの相番号（Ｖ１等）との配置を模式的に示す。本変形例において、垂直転送部２３には２系統の駆動パルス供給路が接続され、１系統あたり６相、合計で１２相の駆動パルスが印加される。なお、後述するように、実質的には１系統あたり３相駆動である。
本変形例は、上記実施形態１と大部分の構成が共通にされているため、構成の説明は省略する。また、動画撮影時の制御においても、上記実施形態１と同じ部分が多いため、異なる部分を中心に説明する。
【０１３２】
（垂直駆動パルス）
図１９に、垂直転送部２３およびメモリ部６３に駆動パルスが印加されるタイミングを示す。また、図２０に、第１垂直転送部２３ａにおいて、垂直転送パケット１１１によって信号電荷１１５が転送される様子を模式的に示す。
時刻ｔ１（以下、「時刻ｔ１〜ｔ１９」を単に「ｔ１〜ｔ１９」と記載する）において、各相の駆動パルスによって、Ｖ１、Ｖ３、Ｖ７、Ｖ９電極の電圧がストレージ状態（ＶＭレベル）にされ、Ｖ５、Ｖ１１、Ｓ１、Ｂ１電極の電圧がバリア状態（ＶＬレベル）にされている。これにより、Ｖ１およびＶ３、Ｖ７およびＶ９電極下に垂直方向の電荷蓄積領域たる垂直転送パケット１１１が形成される。一方、Ｖ５、Ｖ１１電極下に電荷の移動の障壁となるバリア１１３が形成される。また、本実施形態において、垂直方向３つ分のゲート電極２７に対して、１つの垂直転送パケット１１１が形成される。
【０１３３】
ｔ２において、Ｖ１、Ｖ７電極にＶＨレベルの電圧が印加され、それぞれ赤（Ｒ）と緑（Ｇ）の信号電荷１１５ａが読み出される。ｔ３〜ｔ７において、各電極の電圧が所定の順序で変化させられて、垂直転送パケット１１１の形成位置がメモリ部６３側に電極２つ分移動する。
ｔ８において、Ｖ５、Ｖ１１電極にＶＨレベルの電圧が印加され、それぞれ赤（Ｒ）と緑（Ｇ）の信号電荷１１５ｂが読み出される。また、各垂直転送パケット１１１において、既に蓄積されているＶ１、Ｖ７電極によって読み出された信号電荷１１５ａ（丸○）とそれぞれ同色のものが混合される。ｔ９〜ｔ１３において、各電極の電圧が所定の順序で変化させられて、垂直転送パケット１１１がメモリ部６３側に移動する。
【０１３４】
ｔ１４において、Ｖ９、Ｖ３電極にＶＨレベルの電圧が印加され、それぞれ赤（Ｒ）と緑（Ｇ）の信号電荷１１５ｃが読み出される。また、垂直転送パケット１１１において、既に蓄積されている信号電荷１１５ａ，ｂ（丸○、三角△）とそれぞれ同色のものが混合される。ｔ１５〜ｔ１９において、各電極の電圧が所定の順序で変化させられて、垂直転送パケット１１１がメモリ部６３側に移動する。このｔ１９の状態において、各電極の電圧はｔ１と同じにされる。
【０１３５】
（メモリ部、第２垂直転送部２３ｂ）
メモリ部６３に関する制御については、基本的に上記実施形態１と同じである。
なお、本変形例において、３画素分（フォトダイオード２１が３つ分）の信号電荷１１５ａ，ｂ，ｃが垂直混合される。
その後、ｔ１２〜ｔ１９において、垂直転送処理によって水平転送部６１に３画素分の信号電荷が転送される。
【０１３６】
第２垂直転送部２３ｂに関する制御については、第１垂直転送部２３ａの制御からＶＨレベルの電圧の印加を除いたものとされており、大部分が同じであるため電荷転送を示す図を省略する。第２垂直転送部２３ｂでは、ノイズ電荷が垂直転送される。
（電荷振分け処理）
水平転送部６１の複数の水平転送パケット１０１に、信号電荷とノイズ電荷とを振り分ける処理については、上記実施形態１とタイミングが異なる以外は同じである。よって、図２１〜図２３に、駆動パルス供給のタイミングチャート等および信号電荷の振分け処理を模式的に示し、説明を省略する。
【０１３７】
（作用効果その他）
本変形例１では、垂直方向の間引きを行わないため、垂直方向の解像度を高くすることができる。
なお、図１９、図２１に示すように、駆動パルスのＶ１相とＶ７相、Ｖ２相とＶ８相等は互いに同じ波形にされている。そのため、Ｖ７相にＶ１相の駆動パルスを供給し、Ｖ８相にＶ２相の駆動パルスを供給すること等と実質的に同じであり、実質的に垂直３相駆動にされている。
【０１３８】
＜変形例２＞
前記実施形態１において、６列の垂直転送部２３に対して、４つの水平転送パケット１０１が形成されていたが、６列の垂直転送部２３に対して、３つの水平転送パケット１０１を形成することもできる。これにより、例えば、水平転送部６１に形成される水平転送パケット１０１の総数を減らして転送電極の面積を増やすことができ、画素の微細化による水平転送パケット１０１の容量低下や水平転送速度の低下をより効果的に抑制することができる。なお、信号電荷に混入したノイズ電荷は、ノイズ低減処理によって除去することができる。
【０１３９】
図２４には、各フォトダイオード２１上に設けられたカラーフィルタ１０５（ＲＧＢ）と、各カラーフィルタ１０５に対応するゲート電極２７に印加される駆動パルスの相番号（Ｖ１等）とを模式的に示す。本変形例２において、読出し転送制御は上記実施形態１と同じであり、電荷の振分け処理が異なっている。その振分け処理は、タイミングチャート等の図面がなくとも理解できるため、タイミングチャート等の図示を省略し、図２５に示す信号電荷の振分け処理の模式的図に基づいて説明する。
【０１４０】
（電荷の振分け処理）
各メモリ部６３には信号電荷あるいはノイズ電荷が蓄積されているものとする。
時刻ｔａにおいて、Ｂ１電極にＶＭレベルの電圧が印加され、第１系統のメモリ部６３（Ｓ１，Ｂ１電極を有する）から信号電荷が水平転送パケット１０１ｂ，ｃに転送される。時刻ｔｂにおいて、第２系統のメモリ部６３（Ｓ２，Ｂ２電極を有する）からノイズ電荷が水平転送パケット１０１ｂ，ｃに転送される。ここで、水平アドレス（H-address）が、５，１１，１７のノイズ電荷はそれぞれ信号電荷と混合される。
【０１４１】
時刻ｔｃにおいて、水平転送パケット１０１の形成位置が下流側（図の左側）に１段転送される。この水平１段転送により、各水平転送パケット１０１が電荷とともに１段分移動させられる。時刻ｔｄにおいて、第３系統のメモリ部６３（Ｓ３，Ｂ３電極を有する）から信号電荷が水平転送パケット１０１ｂ，ｃに転送される。この処理により、同一グループ内の第１垂直転送部２３ａの信号電荷が水平混合される。
【０１４２】
以上の処理によって、１行分の電荷が水平転送パケット１０１に振り分けられる。その後、水平出力転送が行われ、各水平転送パケット１０１内の電荷が出力信号等として出力される。
（ノイズ低減処理）
信号処理部１５では、出力信号等に対してノイズ低減処理が行われる。本変形例２において、ノイズ低減処理は、前記実施形態１と計算式が異なる場合があること以外は同様である。
【０１４３】
まず、ノイズ電荷が混入していない信号電荷Ａ（例えば、Signal 7+9）の出力信号Ａについては、前記計算式（１）と同じである。また、ノイズ低減処理には、出力信号Ａの１つ前に出力されるノイズ電荷Ａ（例えば、Noise 8）の出力ノイズＡが用いられる。
次に、ノイズ電荷が混入している信号電荷Ｂ（例えば、Signal 10+12とNoise 11）の出力信号Ｂについては、式（２）によって求められる。
【０１４４】
ノイズ減算後の出力信号Ｂ＝ＳｉｇｎａｌＢ
−（ＮｏｉｓｅＡ×Ｃ×Ｄ１×Ｅ１＋ＮｏｉｓｅＢ×Ｃ×Ｄ２×Ｅ２）・・・式（２）
係数Ｄ（Ｄ１、Ｄ２）については、前述の式（１）の場合と同じである。係数Ｃについては、ＳｉｇｎａｌＢに２つ分の信号電荷と、１つ分のノイズ電荷とが含まれていることから、本実施例ではＣ＝３となる。
【０１４５】
係数Ｅ１，係数Ｅ２は、信号電荷Ｂとノイズ電荷Ａ，Ｂとの離間距離に応じて決定される。本例ではＥ１＝０．５、Ｅ２＝０．５（Ｅ１＋Ｅ２＝１となるように調整する）とされる。例えば、図２５において、信号電荷Ｂ（Signal 10+12とNoise 11）に含まれる信号電荷の水平アドレスは１０と１２である。この場合、２つの水平アドレス１０，１２の平均値となる水平アドレス１１と、ノイズ電荷Ａ（Noise 14）およびノイズ電荷Ｂ（Noise 8）のそれぞれの水平アドレスとを比較すると、いずれとも差が３なので離間距離は同じである。つまり、離間距離の比は１：１である。そのため、２つの出力ノイズＡ，Ｂを２分の１ずつ加算するために、係数Ｅ１，Ｅ２の値が、ともに０．５にされる。なお、２つの出力ノイズＡ，Ｂと信号電荷Ｂとの離間距離の比は既知であるため、係数Ｅ１，Ｅ２の値は、予め決定されている。
【０１４６】
信号電荷［１０，１２］に対する２つの出力ノイズＡ，Ｂの離間距離が異なる場合、距離が近い方の出力ノイズの係数が大きくされ、遠い方の出力ノイズの係数が小さくされる。また、係数Ｅ１，Ｅ２の合計値が１にされる。それは、垂直転送部２３同士の距離が近いほど、それらに照射される光の強さが近接するため、スミア等のノイズが発生する程度も近くなるからである。すなわち、垂直転送部２３同士の距離が近いほど、それらに発生するノイズ量の相関性が高いのである。したがって、ノイズ低減処理に複数の出力ノイズを用いる場合、信号電荷との離間距離に応じて各出力ノイズに乗じる係数を決定することにより、出力信号から減算するノイズ減算量と、出力信号に含まれるノイズ成分との相関性を高くすることができるのである。このような手法を用いることによって、ある垂直転送部２３の出力信号のノイズ低減処理を行うために、隣接していない複数の垂直転送部２３のノイズ電荷を用いた場合であっても、精度よくノイズ低減処理を行うことができる。
【０１４７】
（作用効果）
本変形例２の態様によれば、２グループで６列の垂直転送部２３に３つの水平転送パケット１０１が対応しており、水平転送部６１に形成する水平転送パケット１０１数を減少させることができる。また、信号電荷と別個の水平転送パケット１０１に垂直転送部１列分のノイズ電荷が蓄積されるため、ノイズ低減処理を行う際の係数Ｅ１，Ｅ２を容易に決定することができる。
【０１４８】
＜変形例３＞
前記実施形態１において、複数のフォトダイオード２１の配列の各行に、２つの制御配線３３ａ，ｂが設けられていたが、各行に３つの制御配線を設けることもできる。本変形例において、第１垂直転送部２３ａに接続される第１配線群に２つの制御配線が設けられており、一部の第１垂直転送部２３ａが一方の制御配線に接続され、残余の第１垂直転送部２３ａが他方の制御配線に接続される。すなわち、２種類の第１垂直転送部が存在する態様である。
【０１４９】
図２６には、各フォトダイオード２１上に設けられたカラーフィルタ１０５（ＲＧＢ）と、各カラーフィルタ１０５に対応する駆動パルスの相番号（Ｖ１等）とを模式的に示す。
本変形例において、一方の制御配線１６１ａ１に接続された第１垂直転送部２３ａを「第３垂直転送部２３ａ１」とし、他方の制御配線１６１ａ１，ａ２に接続された第１垂直転送部２３ａを「第４垂直転送部２３ａ２」と称することとする。また、第３垂直転送部２３ａ１、第４垂直転送部２３ａ２が、それぞれ前記実施形態１（図７）の第１垂直転送部２３ａ−(1)、第１垂直転送部２３ａ−(3)に対応している。
【０１５０】
図２７に、垂直転送部２３のゲート電極２７に供給される３系統の駆動パルスの供給路となる３つの制御配線１６１ａ１，ａ２，ｂを示す。本変形例において、制御配線１６１は２層にされており、第３垂直転送部２３ａ１用の制御配線１６１ａ１と、第４垂直転送部２３ａ２用の制御配線１６１ａ２とが積層されている。なお、制御配線１６１ａ１と制御配線１６３ａ２との間には絶縁膜が介在している。第２垂直転送部２３ｂ用の制御配線１６１ｂは、制御配線１６１ａ１，ａ２とゲート電極２７を挟んで対向する位置に延設されている。
【０１５１】
制御配線１６１ａ１，ａ２，ｂは、それぞれライン部４１ａ１，ａ２，ｂと突出板部４３ａ１，ａ２，ｂとを有している。また、３つの制御配線１６１ａ１，ａ２，ｂは、それぞれ異なるゲート電極２７ａ１，ａ２，ｂに対応しており、それぞれの突出板部４３ａ１，ａ２，ｂは対応するゲート電極２７上に形成されている。各突出板部４３とゲート電極２７とは、コンタクト３５によって接続されている。このような構造により、ゲート電極２７に３系統の駆動パルスを供給できるようにされている。
【０１５２】
本変形例において、前記「水平配線部」が、３つの制御配線１６１を含むものとされている。また、前記「第１配線群」は２つの制御配線１６１ａ１，ａ２からなり、前記「第２配線群」は１つの制御配線１６１ｂからなる。さらに、制御配線１６１とコンタクト３５によって、３系統の駆動パルス供給路が構成されている。
なお、第２制御配線１６１ｂ上に４つ目の制御配線を設けることや、制御配線を３層にすること等により、駆動パルス供給路の系統数を増やすことができる。
【０１５３】
（読み出し方法について）
上記構成によれば、第３垂直転送部２３ａ１と、第４垂直転送部２３ａ２との読出しや転送のタイミングを異ならせることができ、第３垂直転送部２３ａ１に対応するフォトダイオード２１と、第４垂直転送部２３ａ２に対応するフォトダイオード２１とから、異なる露光時間で信号電荷を読み出すことができる。
【０１５４】
具体的に説明する。基板２９の裏側にシャッタパルス（例えば、正電圧）を印加することで、各フォトダイオード２１に蓄積された信号電荷を基板２９に排出させることができる。そして、電子シャッタ実行後に、第３垂直転送部２３ａ１では、比較的短い露光時間経過後に信号電荷の読み出しを行い（短時間蓄積電荷）、第４垂直転送部２３ａ２では、比較的長い露光時間経過後に信号電荷の読み出しを行う（長時間蓄積電荷）。これにより、第３垂直転送部２３ａ１に対応するフォトダイオード２１は、照射光が強い場合でも飽和しにくく、第４垂直転送部２３ａ２に対応するフォトダイオード２１では、照射光が弱い場合でも比較的多くの信号電荷を蓄積できる。すなわち、撮像時のダイナミックレンジを拡大することができるのである。
【０１５５】
それら短時間蓄積電荷と長時間蓄積電荷は、実施形態１で説明した電荷振分け処理（図１１〜図１３等参照）によって、水平転送パケット１０１内で水平混合される。なお、本変形例において、実施形態１と同様に、第２垂直転送部２３ｂでは信号電荷の読み出しは行われず、ノイズ電荷の転送が行われる。また、電荷振分け処理において、ノイズ電荷は信号電荷と別個に蓄積される。
【０１５６】
水平転送パケット１０１に蓄積された電荷は、水平出力転送によって出力される。
なお、本変形例において、第３、第４垂直転送部２３ａ１，ａ２に供給される駆動パルスは、読出しパルス（ＶＨ）の印加タイミングが異なり、転送パルス（ＶＭ，ＶＬ）の印加タイミングは同じにされている。
（信号処理方法について）
出力信号は、所定の処理を経た後、信号処理部１５において実施形態１で説明したノイズ低減処理がなされる。
【０１５７】
＜変形例４＞
前記実施形態１および変形例において、６列の垂直転送部２３に対し、水平転送パケット１０１が３つまたは４つ形成されていたが、図２８に示すように、６列の垂直転送部２３に対し、水平転送パケット１０１を２つ形成することもできる。
この場合、１行分の電荷を出力するために、２回の水平出力転送が必要になるが、電荷蓄積容量を増加させることができる。
【０１５８】
さらに、図示を省略するが、１列の垂直転送部２３に対し、１つの水平転送パケット１０１を形成することもできる。
このように、垂直転送部の列数と、水平転送部６１の水平転送パケット１０１数とは、目的に応じて選択することができ、本実施の形態に限定されるものではない。
＜変形例５：コンタクトの形成位置について＞
実施形態１において（図２、図３、図６参照）、第１垂直転送部２３ａではゲート電極２７ａの垂直転送方向の上流側（図面において上側）の部分にコンタクト３５が形成され、第２垂直転送部２３ｂではゲート電極２７ａの垂直転送方向の下流側（図面において下側）の部分にコンタクト３５が形成されていた。
【０１５９】
しかし、各垂直転送部２３の全てのゲート電極２７について、コンタクト３５の形成位置が等しくされている必要はない。例えば、複数相の駆動パルスのうちの一部の相（例えば、Ｖ３，Ｖ４）（図６参照）に対応するゲート電極２７について、垂直方向においてコンタクト３５の形成位置を逆にすることもできる（図示省略）。
このように、第１垂直転送部２３ａと第２垂直転送部２３ｂとに個別に駆動パルスを供給できればよく、コンタクト３５の形成位置や接続方法は限定されない。
【０１６０】
＜変形例６：制御配線形状について＞
実施形態１において（図３参照）、制御配線３３の突出板部４３は、ゲート電極２７ごとに形成されていた。そのため、コンタクト３５によってゲート電極２７と接続されない突出板部４３が存在していた。
本構造によれば、制御配線形状はコンタクト３５の有無にかかわらず同じ形状でよく、コンタクト３５のみで電極２７との接続を制御可能でありレイアウトが簡単になるとのメリットがある。
【０１６１】
それに対し、図２９（ａ）〜（ｄ）に、それぞれＥ−Ｅ’断面、Ｆ−Ｆ’断面および遮光膜１７０を示すように、制御配線１７１ａ，ｂのそれぞれに対応するゲート電極２７ａ，ｂ上に突出板部４３を形成し、対応しないゲート電極２７ａ，ｂ上に突出板部４３を形成しないようにすることもできる。
この場合、図２９（ｂ），（ｃ）に示すように、電気的な導通のないゲート電極２７と制御配線１７１と間（例えば、制御配線１７１ａとゲート電極２７ｂとの間）の対向面積が減少するため、配線間の容量を低減することができる。その結果、固体撮像素子の消費電力を低減し得る。
【０１６２】
以上のように、制御配線の構造をどのようにするかは、目的に応じて選択することができ、本実施の形態に制限されるものではない。
［実施形態２］
本発明の第２の実施形態（以下、実施形態２）を、図３０〜図３４を用いて説明する。
本実施形態において、固体撮像素子１９１の基本的な構成は、前記実施形態１の固体撮像素子１と共通部分が多く、第１垂直転送部２３ａと第２垂直転送部２３ｂとの並び方（基本配列）と、メモリ部６３への配線とが異なっている。
【０１６３】
よって、図１〜図６に相当する図面は省略する。また、前記実施形態１と共通する構成について、同じ符号を用いて説明を省略する場合がある。なお、第１垂直転送部２３ａと第２垂直転送部２３ｂとの並び方が変わるため、図２、図３等において、コンタクト３５の形成位置が本実施形態の基本配列に応じたものとなる。
（基本配列）
図３０に、第１垂直転送部２３ａと第２垂直転送部２３ｂとの配列と、各フォトダイオード２１上に設けられたカラーフィルタ１０５（ＲＧＢ）と、各カラーフィルタ１０５に対応するゲート電極２７に印加される駆動パルスの相番号（Ｖ１等）とを模式的に示す。
【０１６４】
この図において、図中の各垂直転送部２３上に、第１垂直転送部２３ａと第２垂直転送部２３ｂとのいずれであるかを、「第１」、「第２」との記載によって示した。また、第１、第２垂直転送部２３が複数あるため、「第１（第２）」の後ろに付された括弧内の数字によって区別する。なお、本実施形態において、括弧内の数字は、各垂直転送部２３に対応するメモリ部６３に供給されるメモリ駆動パルス（単に、「駆動パルス」と略期する場合がある）の相番号（１〜４）に対応している。
【０１６５】
さらに、後に説明するが、所定のカラーフィルタ１０５に丸印、あるいは四角印を付すことによって、読出し対象となっているカラーフィルタ１０５（フォトダイオード２１）を例示した。また、二重の丸（四角）印は、読み出された信号電荷が混合された場合の画素重心を示している。
本実施形態において、基本配列が８列の垂直転送部２３によって構成されている。また、基本配列には、５列の垂直転送部２３によって構成される第１グループと、３列の垂直転送部２３によって構成される第２グループとが含まれている。そして、第１、第２グループにおいて、それぞれ両端のものが第１垂直転送部２３ａとされ、それらに挟まれた３列または１列のものが第２垂直転送部２３ｂとされている。
【０１６６】
各メモリ部６３には、４系統の駆動パルス（Ｓ１〜Ｓ４，Ｂ１〜Ｂ４）のいずれかが供給される。なお、第１系統の駆動パルス（Ｓ１，Ｂ１）が供給されるメモリ部６３を第１系統のメモリ部６３と表現する場合がある。
なお、信号電荷の読出し制御は、実施形態１と同様であるため、読出し制御の説明を省略する。また、本実施形態において、メモリ部６３に４系統の駆動パルスが供給されるが、その印加方法については、３系統の駆動パルスが印加される場合と同様である。
【０１６７】
（電荷振分け処理等）
次に蓄積処理、電荷振分け処理について説明する。
図３１は垂直転送部２３に供給される駆動パルスの印加タイミングを示しており、図３２、図３３は各垂直転送部２３内での電荷転送を模式的に示した図、図３４は各メモリ部６３から水平転送パケット１０１への電荷の振り分けを模式的に示した図であり、各垂直転送部２３の水平アドレスを付している。なお、図３２、図３３において、水平一段転送による水平転送パケット１０１の移動は、複雑になるため反映されていない。その水平転送パケット１０１の移動は、図３４において容易に把握できるように模式的に示されている。
【０１６８】
図３１の時刻ｔ１（以下、「時刻ｔ１〜ｔ２４」を単に「ｔ１〜ｔ２４」と記載する）において、各相の駆動パルスにより、電極Ｖ１〜Ｖ６はストレージ状態、電極Ｖ７〜Ｖ１０、電極Ｓ１〜Ｓ４、電極Ｂ１〜Ｂ４はバリア状態にある。ｔ２〜ｔ１１において、各ゲート電極Ｖ１〜Ｖ１０にＶＭ及びＶＬレベルの駆動パルスを印加し、垂直転送部２３内の電荷を水平転送部６１側へ１段分転送を行う。
【０１６９】
また、ｔ４において、メモリ電極Ｓ１〜Ｓ４にＶＭレベルの電圧を印加することにより、メモリ部６３の蓄積部６５に信号電荷あるいはノイズ電荷を蓄積する。
上記ｔ１〜ｔ９の蓄積処理により、各垂直転送部２３内の１つの電荷（１つの垂直転送パケット１１１に蓄積された電荷）が各メモリ部６３に転送され、メモリ部６３には信号電荷またはノイズ電荷が蓄積される（蓄積ステップ）。
【０１７０】
ｔ１０において、メモリ電極Ｂ１にＶＭレベルの駆動パルスを印加し、第１垂直転送部２３ａ−(1)から読み出された信号電荷と、第２垂直転送部２３ｂ−(2)のスミアを含むノイズ電荷とをそれぞれ水平転送パケット１０１へ送出する（図３４参照）。ここで、第１垂直転送部２３ａ−(1)から転送された信号電荷（図においてSignal 5，13）は水平転送パケット１０１ｃに蓄積され、第２垂直転送部２３ｂ−(2)から転送されたノイズ電荷（図においてNoise 2，10，18）は水平転送パケット１０１ａに蓄積される。また、ｔ１１、ｔ１２において、メモリ電極Ｓ１，Ｂ１に順にＶＬレベルの駆動パルスを印加し、第１系統のメモリ部６３内の電荷をすべて水平転送部６１に送出する。
【０１７１】
なお、ｔ１０〜ｔ１２において、メモリ電極Ｓ２〜Ｓ４の印加電圧がＶＭレベルに保持されており、第２〜第４系統のメモリ部６３には信号電荷もしくはノイズ電荷が蓄積されている。
ｔ１３〜ｔ１４の期間に、水平転送部６１に水平駆動パルス（例えば、図１４の２相駆動パルス）を印加し電荷検出部９１の方向へ１段分転送を行う。この水平１段転送により、水平転送パケット１０１ｃが信号電荷とともに水平転送パケット１０１ｂが形成されていた位置に移動し、水平転送パケット１０１ａがノイズ電荷とともに水平転送パケット１０１ｄが形成されていた位置に移動する（図３４のｔ１５参照）。
【０１７２】
ｔ１５において、メモリ電極Ｂ２にＶＭレベルの駆動パルスを印加し、第１垂直転送部２３ａ−(2)から読み出された信号電荷と、第２垂直転送部２３ｂ−(2)のノイズ電荷を水平転送部６１へ送出する。その結果、水平転送パケット１０１ｃにおいて、既に蓄積されている信号電荷と転送されたノイズ電荷とが混合される。また、水平転送パケット１０１ａにおいても同様に、既に蓄積されているノイズ電荷と転送された信号電荷とが混合される。
【０１７３】
ｔ１７〜ｔ１８の期間に、水平１段転送が行われ、水平転送パケット１０１ａ，ｃの混合電荷（信号電荷＋ノイズ電荷）とともに、それぞれ水平方向に１段分に移動する。
ｔ１９において、メモリ電極Ｂ３にＶＭレベルの駆動パルスを印加し、第１垂直転送部２３ａ−(3)から読み出された信号電荷を水平転送部６１へ送出する。その結果、水平転送パケット１０１ａ，ｃにおいて、既に蓄積されている混合電荷に、さらに転送された信号電荷が混合される。
【０１７４】
ｔ２２において、メモリ電極Ｂ４にＶＭレベルの駆動パルスを印加し、第２垂直転送部２３ｂ−(4)のノイズ電荷を水平転送部６１へ送出する。そのノイズ電荷は、空の水平転送パケット１０１ｂ，ｄに蓄積される。
図３４に示すように、上記ｔ１０〜ｔ２２の電荷振分け処理によって、水平転送部６１へ送出された信号電荷は、同一グループ内の２つの第１垂直転送部２３ａから転送されたものが水平混合される（例えば、Signal 1+5）。また、水平混合された信号電荷（ノイズ電荷が混入）と、第２垂直転送部２３ｂから転送されたスミアを含むノイズ電荷とが、交互に水平転送パケット１０１に蓄積される（電荷振分けステップ）。
【０１７５】
以上の処理によって、１行分の電荷が水平転送部６１内に振り分けられる。また、信号電荷とは別個にノイズ電荷が水平転送パケット１０１に蓄積されている。また、水平転送部６１において、信号電荷を蓄積した２つの水平転送パケット１０１とノイズ電荷を蓄積した１つの水平転送パケット１０１とが所定の順序で周期的に並べられている。
（作用効果）
本実施形態２に記載の水平方向８列周期の基本配列によれば、水平混合後の信号電荷の水平アドレス（画素重心）の水平方向の間隔が均等になり（図３０の二重丸、二重の四角で例を示す）、水平間引きを行なった場合でも画質の劣化を最小限に抑える事ができる。
【０１７６】
また、実施形態１の作用効果も奏することができる。
（信号処理について）
水平転送部６１内に振り分けられた電荷は水平出力転送によって電荷検出部９１に転送された後、前記実施形態１で説明した各種の処理が行われる。また、ノイズ低減処理において、次の式（３）が用いられる。
【０１７７】
ノイズ減算後の出力信号Ａ＝ＳｉｇｎａｌＡ−（ＮｏｉｓｅＡ×Ｃ×Ｄ）・・・  式（３）
係数Ｃについては、前述の式（１）の場合と同様である（Ｃ＝２）。係数Ｄの決定方法については、前述の式（１）の場合と同様である。
ノイズ低減処理には、出力信号の直後に出力された出力ノイズ（ノイズ電荷）が用いられる。上記式（３）では、図３４の下端に示すように、「Signal A」の上流側に隣接する「Noise A」がノイズ低減に用いられ、「Signal B」の上流側に隣接する「Noise B」がノイズ低減に用いられる。
【０１７８】
なお、出力信号の直前および直後に出力された２つの出力ノイズを用いてノイズ低減処理を行うこともできる。
［実施形態３］
第３の実施形態について説明を行う。
前記実施形態１，２において、各垂直転送部２３に設けられていたゲート電極２７は、全て電荷読出しと電荷転送を行うことができるものとされ（ゲート兼転送電極）、各フォトダイオード２１と一対一で対応していた。それに対し、上記ゲート兼転送電極に加えて電荷転送専用の転送電極を設けることもできる。
【０１７９】
本実施形態において、固体撮像素子２０１の基本的な構成は、前記実施形態１の固体撮像素子１と共通部分が多いため、図１、図５に相当する図面は省略する。また、前記実施形態１と共通する構成について、同じ符号を付して説明を省略する場合がある。本実施形態において、各垂直転送部において、１つのフォトダイオード２１に隣接する電極数が前記実施形態１と異なる。
【０１８０】
＜構成＞
図３５に、本実施形態の固体撮像素子２０１の撮像領域２１１の一部とその周辺を示す。また、図３６（ａ）〜（ｄ）に、制御配線を示す。
固体撮像素子２０１は、行列状に配列された複数のフォトダイオード２１の各列に対応する垂直転送部２２３を備えている。
【０１８１】
垂直転送部２２３は、垂直方向（図において上下方向）に延設された転送チャネル２５と、転送チャネル２５上に交互に並べられたゲート電極２２７および転送補助電極２２９とを含む。また、第１垂直転送部２２３ａとなる垂直転送部２２３と、第２垂直転送部２２３ｂとなる垂直転送部２２３とでは、フォトダイオード２１に対するゲート電極２２７および転送補助電極２２９の位置が垂直方向において逆（図において上下逆）にされている。
【０１８２】
なお、転送チャネル２５とゲート電極２２７等との間には絶縁膜が介在している。また、本実施形態において、転送チャネル２５はＮ型半導体によって構成され、Ｐ型の半導体基板２９の表層に形成されている。
（ゲート電極と転送補助電極）
ゲート電極２２７および転送補助電極２２９のそれぞれは、垂直方向、水平方向（図において左右方向）ともに隣接する他の電極２２７，２２９と物理的な接続のないアイランド状の電極を１層で形成している。すなわち、他の電極と物理的に分離され、独立している。また、ゲート電極２２７および転送補助電極２２９のそれぞれは、後述する制御配線がない場合、他の電極２２７等と電気的にも分離されている。
【０１８３】
本実施形態において、駆動電極たるゲート電極２２７は、垂直方向において比較的長くされているのに対し、補助電極たる転送補助電極２２９は垂直方向において極端に短くされている（例えば、ゲート電極２２７の３分の１程度）。そして、垂直方向に並ぶゲート電極２２７および転送補助電極２２９が対にされ、１対の電極２３０（ゲート電極２２７および転送補助電極２２９）が１つのフォトダイオード２１と対応させられている。また、垂直方向において、１対の電極２３０全体における中心位置と、フォトダイオード２１の中心位置とが略等しくされている。そして、各電極２３０は、水平方向において各フォトダイオード２１に隣接して配置されている。なお、ゲート電極２２７の中央位置とフォトダイオード２１の中心位置とを等しくする等、上記とは異なる配置にすることもできる。
【０１８４】
上記ゲート電極２２７は、フォトダイオード２１から信号電荷を読み出すゲート電極機能と、読み出された信号電荷を転送する転送電極機能とを兼ね備えている。そのことからすれば、正確にはゲート兼転送電極と呼ぶべきであるが、本実施形態においてゲート電極と略記する。
なお、図３５において、各ゲート電極２２７および転送補助電極２２９と、駆動パルスを供給する制御配線２３３との接続関係を二点鎖線で模式的に示す。
【０１８５】
（制御配線）
図３６（ａ）に、ゲート電極２７上に水平方向（図２において左右方向）に延設された制御配線２３３等を示す。また、図３６（ｂ）〜（ｃ）に、それぞれＧ−Ｇ’断面、Ｈ−Ｈ’断面および遮光膜を示す。
ゲート電極２２７上には、電極に対して駆動パルスを供給するための制御配線層２３１が形成されている。制御配線層２３１は、水平方向に延設された第１、第２の制御配線２３３ａ，ｂ（図３）と、ゲート電極２２７等と制御配線２３３ａ，ｂとを電気的に接続するコンタクト２３５、２３７と、制御配線２３３ａ，ｂを覆う遮光膜３７とを含む。なお、  制御配線２３３およびコンタクト２３５、２３７の構成材料は、実施形態１のものと同様である。
【０１８６】
制御配線２３３ａ，ｂは、各ゲート電極２２７等の上に絶縁膜（図示省略）が介在する状態で形成されている。また、制御配線２３３ａ，ｂは、水平方向に直線的に延びるライン部２４１と、そのライン部２４１から垂直方向に向かって突出する突出板部２４３とを含む。
また、ライン部２４１は、垂直方向において各フォトダイオード２１の中央部から離間し、転送補助電極２２９上を通るように配置され、フォトダイオード２１に入射する光をなるべく遮らないようにされている。すなわち、第１、第２の制御配線２３３ａ，ｂ（１対の制御配線）は、対応するフォトダイオード２１を垂直方向から挟むように配置されている。
【０１８７】
突出板部２４３は、ゲート電極２２７の垂直方向の端部から中央に向かって突出させられている。また、突出板部２４３は、制御配線２３３ａ，ｂにそれぞれ対応するゲート電極２２７ａ，ｂ上に設けられており、その突出板部２４３の下層には、コンタクト２３５が絶縁膜を貫通した状態でゲート電極２２７上に形成されている。すなわち、コンタクト２３５によって、突出板部２４３とゲート電極２２７とが電気的に接続されている。
【０１８８】
転送補助電極２２９上には、コンタクト２３７が絶縁膜を貫通した状態で形成されており、そのコンタクト２３７と絶縁膜上に形成されたライン部２４１とが接続されている。すなわち、コンタクト２３７によって、ライン部２４１と転送補助電極２２９とが電気的に接続されている。
ここで、各垂直転送部２２３において、第１、第２制御配線２３３ａ，ｂの一方にゲート電極２２７が接続され、他方に転送補助電極２２９が接続されている。例えば、第１垂直転送部２２３ａでは、ゲート電極２２７が第１制御配線２３３ａに接続され、転送補助電極２２９が第２制御配線２３３ｂに接続されている。第２垂直転送部２２３ｂでは、第１垂直転送部２２３ａとは逆の組み合わせで接続される。また、第１、第２制御配線２３３にそれぞれ接続されたゲート電極２２７と転送補助電極２２９との並び順が、第１垂直転送部２２３ａと第２垂直転送部２２３ｂでは逆にされている。
【０１８９】
このような構造により、例えば、第１垂直転送部２２３ａによる信号電荷の読出し制御を、第１制御配線２３３ａを介して読出しパルスをゲート電極２２７に印加することで行い、第１垂直転送部２２３ａによる信号電荷の転送制御を、第１、第２制御配線２３３ａ，ｂの両方を介して転送パルスをゲート電極２２７ａおよび転送補助電極２２９ａに印加することで行うことができる。なお、垂直転送部２２３内の電荷を転送する場合、第１、第２制御配線２３３ａ，ｂの両方に駆動パルスが供給され、第１垂直転送部２２３ａと第２垂直転送部２２３ｂとで同時に転送制御が行われる。
【０１９０】
本実施形態において、前記「第１配線群」は第１制御配線２３３ａ（第１配線）からなり、前記「第２配線群」は第２制御配線２３３ｂ（第２配線）からなる。
（垂直駆動パルス）
各垂直転送部２２３には、１０相の駆動パルス（Ｖ１〜Ｖ１０）が供給される。
第１垂直転送部２２３ａでは、第１制御配線２３３ａを介してゲート電極２２７ａに奇数相の駆動パルス（Ｖ１，３，５，７，９）が供給され、第２制御配線２３３ｂを介して転送補助電極２２９に偶数相の駆動パルス（Ｖ２，４，６，８，１０）が供給される。そして、上記奇数相の駆動パルス（第１系統）によって第１垂直転送部２２３ａによる信号電荷の読出しが制御される。また、奇数相の駆動パルス（第１系統）および偶数相の駆動パルス（第２系統）によって、第１垂直転送部２２３ａによる電荷転送が制御される。
【０１９１】
一方、第２垂直転送部２２３ｂでは、上記偶数相の駆動パルス（第２系統）によって信号電荷の読出しが制御され、奇数相および偶数相の駆動パルスによって電荷転送が制御される。
前述のように、信号電荷の読出し制御に関して、第１、第２垂直転送部２２３ａ，ｂに互いに異なるタイミングで読出しパルス（奇数相、偶数相）を供給できるため、個別に読出し制御を行うことが可能にされている。また、電荷転送制御に関して、第１、第２垂直転送部２２３ａ，ｂの両方に１０相の転送パルスが供給される。本実施形態において、１つの垂直転送パケットを形成する１組の電極が、１０個の電極によって構成されている。
【０１９２】
上記１０相の駆動パルスは、実施形態１と同様に、図５における駆動パルス入力部５１より入力された駆動パルスが、撮像領域５５の周辺に配置された１０本のバスライン配線５３を通じて制御配線２３３に供給される。
なお、Ｖ１相の駆動パルスが印加されるゲート電極２２７を「Ｖ１ゲート電極」と記載する。また、Ｖ１相の駆動パルスが印加されるゲート電極２２７および転送補助電極２２９を、単に「Ｖ１電極」と記載する。他の駆動パルス（Ｖ２〜Ｖ１０）が印加されるゲート電極２２７等についても同様とする。さらに、Ｓ１〜Ｓ３、Ｂ１〜Ｂ３の駆動パルスが印加されるメモリ電極７１等を「Ｓ１電極」等と記載する。
【０１９３】
（カラーフィルタ等）
図３７に、各フォトダイオード２１上に設けられたカラーフィルタ１０５（ＲＧＢ）と、各カラーフィルタ１０５に対応するゲート電極２２７および転送補助電極２２９に印加される駆動パルスの相番号（Ｖ１等）とを模式的に示す。カラーフィルタ１０５の配列は、実施形態１と同じである。
【０１９４】
この図において、メモリ部６３の蓄積部６５とバリア部６７に入力される駆動パルスの番号（Ｓ１，Ｂ１等）と、水平転送パケット１０１ａ，ｂも示す。また、図中の各垂直転送部２２３上に、第１垂直転送部２２３ａと第２垂直転送部２２３ｂとのいずれであるかを、「第１」、「第２」で示した。
本実施形態において、実施形態１と同様に、垂直転送部２２３の基本配列が２つのグループ１，２（各３列ずつ）の６列で構成され、その基本配列が繰り返し並べられている。
【０１９５】
＜作動＞
次に本実施形態の動画撮影時の駆動方法を説明する。
動画撮影時の駆動方法の概要は実施形態１の制御と同様である。つまり、(a) 第１垂直転送部２２３ａによる信号電荷の読出しと転送、第２垂直転送部２２３ｂによるノイズ電荷の転送、(b) 信号電荷とノイズ電荷の振分け処理、(c)ノイズ低減処理等が行われる。
【０１９６】
本実施形態では、垂直転送部２２３の電極構造の違いによって駆動パルスの印加タイミングが異なる。
（読出し転送制御）
信号電荷の読出し動作を説明する。
図３８に、１０相の駆動パルスが印加されるタイミングを示す。図３９に、第１垂直転送部２２３ａにおいて垂直転送パケット１１１によって電荷が転送される様子を模式的に示す（第２垂直転送部２２３ｂのものは図示を省略する。）。なお、メモリ部６３に関する基本的な制御は実施形態１と同様であるので説明を省略する。
【０１９７】
時刻ｔ１において、第１、第２垂直転送部２２３ａ，ｂ共に、各相の駆動パルスによって、Ｖ１〜Ｖ８電極がストレージ状態（ＶＭ）、Ｖ９、Ｖ１０電極、Ｓ１〜Ｓ３電極、Ｂ１〜Ｂ３電極がバリア状態（ＶＬ）とされている。
まず、第１垂直転送部２２３ａの制御について説明する。
ｔ２において、Ｖ１ゲート電極に対してＶＨレベルの駆動パルスを印加し、Ｖ１ゲート電極に対応するフォトダイオード２１から第１垂直転送部２２３ａに信号電荷１１５ａを読み出す（図３９の丸○）。その後ｔ３〜ｔ１１において、ゲート電極２２７ａおよび転送補助電極２２９ａに、Ｖ１〜Ｖ１０の各相において、それぞれ所定のタイミングでＶＭとＶＬとに変化する駆動パルスを印加することで、第１垂直転送部２２３ａ内の信号電荷１１５ａを水平転送部６１側へ移動させる。
【０１９８】
次にｔ１２において、Ｖ５ゲート電極に対してＶＨレベルの駆動パルスが印加され、フォトダイオード２１から垂直転送パケット１１１に信号電荷１１５ｂが読み出される（図３９の三角△）。その信号電荷１１５ｂは、垂直転送パケット１１１において、前記Ｖ１ゲート電極によりフォトダイオード２１から読み出された信号電荷１１５ａと混合される  （垂直混合）。
【０１９９】
さらにｔ１３〜ｔ２１において、Ｖ１〜Ｖ１０の各相において、それぞれ所定のタイミングでＶＭとＶＬとに変動する駆動パルスを印加することで、第１垂直転送部２２３ａ内の信号電荷１１５ａ，ｂを水平転送部６１側へ移動させる。
ｔ２２において、Ｖ９ゲート電極に対してＶＨレベルの駆動パルスが印加され、フォトダイオード２１から垂直転送パケット１１１に信号電荷１１５ｃが読み出される（図３９の四角□）。その信号電荷１１５ｃは、垂直転送パケット１１１において、前記Ｖ１、Ｖ５ゲート電極によりフォトダイオード２１から読み出された信号電荷１１５ａ，ｂ（○及び△）と混合される。
【０２００】
ｔ２３〜ｔ２７において、駆動パルスにより、Ｖ７、Ｖ８電極の電圧をＶＬからＶＭに、Ｖ９、Ｖ１０電極をＶＭからＶＬに、それぞれ所定の順序で変化させ、信号電荷１１５ａ，ｂ，ｃを蓄積した垂直転送パケット１１１を水平転送部６１側へ移動させる。
ｔ２７において、ゲート電極２２７ａおよび転送補助電極２２９ａに印加される電圧がｔ１と同じ状態に戻り、ｔ１と同じ箇所がストレージ状態及びバリア状態にされる。また、ｔ２８、ｔ２９においても、ｔ１と同じ状態が維持される。
【０２０１】
以上に述べた処理により、各垂直転送パケット１１１に３つの画素の信号電荷１１５ａ，ｂ，ｃが垂直混合され、蓄積される（電荷取得ステップ）。
（第２垂直転送部２２３ｂに関する転送制御）
第２垂直転送部２２３ｂに関しては、いずれのゲート電極２２７ｂ（Ｖ２相等）にもハイレベル（以下、ＶＨ）の駆動パルスは印加されず、垂直転送パケット１１１に信号電荷が蓄積されていない状態で転送が行われる。この処理により、各垂直転送パケット１１１にノイズ電荷が蓄積される（電荷取得ステップ）。
【０２０２】
（電荷振分け処理）
メモリ部６３に電荷を蓄積し、水平転送部６１の複数の水平転送パケット１０１に、信号電荷とノイズ電荷とを振り分ける処理について説明する。
図４０に、垂直転送部２２３およびメモリ部６３に駆動パルスが印加されるタイミングと、水平転送部６１の水平シフト転送のタイミングとを示す。また、図４１は、各垂直転送部２２３等での電荷転送を模式的に示す図である。図４２は、各垂直転送部２２３のメモリ部６３から水平転送パケット１０１への電荷の振り分けを模式的に示した図である。なお、図４２には、各垂直転送部２２３の上部に水平方向のアドレスである水平アドレス（H-address）を示す番号が記載されている。
【０２０３】
なお、図４０〜図４２中の、時刻ｔ１等は、前述の時刻ｔ１等（図３８〜図３９）とは異なる時刻である。また、図４１において、水平シフト転送による水平転送パケット１０１内の電荷の移動は、複雑になることを避けるために反映されていない。その代わり、水平転送パケット１０１内の電荷の移動は、図４２において容易に把握できるように模式的に示されている。
【０２０４】
図４０のｔ１において、各相の駆動パルスにより、Ｖ１〜Ｖ８電極はストレージ状態（ＶＭレベル）、Ｖ９，Ｖ１０電極、Ｓ１〜Ｓ３電極、Ｂ１〜Ｂ３電極はバリア状態（ＶＬレベル）にされている。ｔ２〜ｔ２１において、Ｖ１〜Ｖ１０電極にそれぞれＶＭ及びＶＬレベルの駆動パルスを印加し垂直転送部２２３内の信号電荷等を水平転送部６１側へ１段分転送する。
【０２０５】
また、ｔ４において、Ｓ１〜Ｓ３電極にＶＭレベルの駆動パルスを印加して、メモリ部６３の蓄積部６５に電荷（第２垂直転送部２２３ｂはノイズ電荷）を蓄積する。
ｔ２０にて、Ｂ２電極にＶＭレベルの駆動パルスを印加し、第２垂直転送部２２３ｂのスミアを含むノイズ電荷を水平転送部６１へ送出する。ここで第２垂直転送部２２３ｂから水平転送部６１へ送出されるノイズ電荷は水平転送パケット１０１ａに転送される（図４２において「Noise 2,5,8」）。
【０２０６】
上記ｔ１〜ｔ１９の蓄積処理において、各垂直転送部２３内の１つの電荷（１つの垂直転送パケット１１１に蓄積された電荷）が各メモリ部６３に転送され、メモリ部６３には信号電荷またはノイズ電荷が蓄積される（蓄積ステップ）。
上記ｔ２０において、Ｓ１電極およびＳ３電極ではＶＭレベルが保持されており、第１垂直転送部２２３ａ−(1)及び第１垂直転送部２２３ａ−(3)から読み出された信号電荷はＳ１電極及びＳ３電極下に蓄積されている。
【０２０７】
ｔ２２、ｔ２３において、Ｓ２，Ｂ２電極に、順にＶＬレベルの駆動パルスを印加し、第２系統のメモリ部６３のノイズ電荷を水平転送パケット１０１ａに全て送出し、メモリ部６３に電荷が残らないようにする。
次にｔ２３とｔ２４の間に、水平転送部６１に印加する水平駆動パルス（例えば、２相駆動パルス）を変化させ、水平転送パケット１０１を電荷検出部９１の方向（下流側）へ０．５段分移動させる（図４２参照）。この水平シフト転送により、水平転送パケット１０１ａおよびノイズ電荷、水平転送パケット１０１ｂが０．５段分電荷検出部９１方向に移動する。
【０２０８】
ｔ２４において、Ｂ１電極にＶＭレベルの駆動パルスを印加し、第１垂直転送部２２３ａ−(1)から読み出された信号電荷（図４２において「Signal 3,6,9」）を水平転送部６１へ送出する。ここで、第１垂直転送部２２３ａ−(1)の信号電荷は水平転送パケット１０１ｂに転送される。なお、信号電荷は、３画素分の信号電荷が垂直混合されたものである。
【０２０９】
次にｔ２６とｔ２７の間に、水平転送部６１に水平駆動パルスを印加し、水平転送パケット１０１の形成位置を電荷検出部９１の方向へ１段分移動させる。この水平シフト転送（水平１段転送）により、水平転送パケット１０１ａがノイズ電荷とともに１段分下流側に移動するとともに、水平転送パケット１０１ｂが信号電荷とともに１段分下流側に移動する。
【０２１０】
ｔ２８において、Ｂ３電極にＶＭレベルの駆動パルスを印加し、第１垂直転送部２２３ａ−(3)から読み出された信号電荷を水平転送部６１の水平転送パケット１０１ａに転送し、第１垂直転送部２２３ａ−(1)の信号電荷と混合する（図４２において「Signal 1+3, 4+6, 7+9」）。
以上の処理によって、水平転送部６１において、水平混合された信号電荷とノイズ電荷とが交互に並んだ状態で別個に蓄積される。その結果、水平出力転送により、ノイズ電荷を信号電荷と別個に出力することができ、そのノイズ電荷（出力ノイズ）に基づいてノイズ低減処理を行うことができる。なお、信号電荷等の出力後の所定の処理、および、ノイズ低減処理は、実施形態１と同様であるため説明を省略する。
【０２１１】
本実施形態において、上記ｔ２０〜ｔ２８に行われる電荷振分け処理によって、前記「電荷振分けステップ」が構成されている。
（作用効果等）
本実施形態の構成によれば、実施形態１の固体撮像素子１に対し、制御配線数を増やすことなく垂直転送を行うための電極数を増やすことができ、例えば、垂直転送部２２３に形成される垂直転送パケット１１１の面積を広くすることができ（図３９のように垂直方向に長くなる）、各垂直転送パケット１１１の取り扱い電荷量を大きくする事ができる。その結果、固体撮像素子の微細化が容易になる。
【０２１２】
尚、実施形態３では垂直転送部を垂直１０相構造で記載したが垂直１０相である必要はなく、垂直転送可能な相数（４相）以上にすることができる。
本実施形態においても、実施形態１と同じ作用効果が得られる。
［その他］
（１）発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記３つの実施形態およびそれらの変形例における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【０２１３】
（２）前記３つの実施形態およびそれらの変形例では、各グループに２列の第１垂直転送部が含まれていたが、２列に限定されるわけではない。例えば、５列以上の垂直転送部を含むグループに、３列以上の第１垂直転送部が含まれていてもよい。
（３）第１、第２垂直転送部および制御配線等の構成は、少なくとも、第１垂直転送部に信号電荷の読出しパルスを供給し、第２垂直転送部に供給せず、第１、第２垂直転送部の両者に転送パルスを供給することができる構成であればよく、前記３つの実施形態およびそれらの変形例に記載された構成に限られない。
【０２１４】
（４）電荷振分け処理により、水平転送部において、２以上の信号電荷が蓄積された１以上の水平転送パケットと、ノイズ電荷が蓄積され、信号電荷の蓄積されていない１以上の水平転送パケットとが周期的に配列される。つまり、信号電荷を蓄積した１以上の水平転送パケットと、信号電荷を蓄積せずにノイズ電荷を蓄積した１以上の水平転送パケットとが所定の順序で並べられたパケットの単位配列が繰り返されている。これにより、電荷の出力順序が定まり、ノイズ低減処理が容易になる。
【０２１５】
（５）前記３つの実施形態およびそれらの変形例では、２つのグループ（基本配列）ごとに、少なくとも１つのノイズ電荷が単独で水平転送パケット１０１に蓄積され、水平出力転送されていた。このように、ノイズ電荷を単独で出力することにより、ノイズ低減処理において、係数Ｅ１，Ｅ２（式（２））を決定しやすくなる。
【産業上の利用可能性】
【０２１６】
本発明の固体撮像素子、その駆動方法およびカメラは、例えば、動画撮影時に、水平方向の画素混合を行いつつ、信号電荷とノイズ電荷との振り分けを容易に行うために利用できる。
本発明の固体撮像素子、その駆動方法およびカメラは、垂直画素間引きを行わない駆動モードでおいても信号電荷とノイズ電荷を分離して出力させる事が可能であり、信号電荷よりノイズ電荷を減算することにより従来に比べ大幅にノイズ成分を除去する事ができる。
【符号の説明】
【０２１７】
［第１実施形態］
１    固体撮像素子
３    カメラ
１１    タイミング発生回路
１３    ＡＦＥ部
１５    信号処理部
１７    垂直ドライバ
１９    制御部
２１    フォトダイオード
２３    垂直転送部
２５    転送チャネル
２７    ゲート電極
３３    制御配線
３５    コンタクト
６１    水平転送部
６３    メモリ部
９１    電荷検出部
１０１    水平転送パケット
１０５    カラーフィルタ
１１１    垂直転送パケット
１１５    信号電荷
１１７    ノイズ電荷
１２１    転送電極
１２３    転送電極
１２５    制御配線
１３１    電位の井戸
［第２実施形態］
１９１    固体撮像素子
［第３実施形態］
２０１    固体撮像素子
２２３    垂直転送部
２２７    ゲート電極
２２９    転送補助電極
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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