(57)【要約】【課題】ＣＣＤ型固体撮像素子における動画撮像時のノイズ低減を図る。【解決手段】カラーフィルタ搭載画素の他に輝度検出用の画素を備えるＣＣＤ型固体撮像素子において、静止画像撮像時には透明フィルタＷを積層した画素の検出電荷に応じた撮像信号とカラーフィルタＲＧＢを積層した画素の検出電荷に応じた撮像信号とを出力し、動画撮像時にはカラーフィルタＲＧＢを積層した画素の検出電荷に応じた撮像信号を出力し透明フィルタＷを積層した画素の検出電荷に応じた撮像信号の出力を停止する。【選択図】図３
2008301328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の表面部に二次元アレイ状に配列形成され奇数行に対して偶数行が１／２ピッチずらして形成された複数の光電変換素子と、前記奇数行および前記偶数行のいずれか一方の光電変換素子行の上に積層された透明フィルタと、前記奇数行および前記偶数行の他方の光電変換素子行の上に積層されたカラーフィルタと、各光電変換素子列に沿って蛇行して設けられた複数の垂直電荷転送路と、各垂直電荷転送路の転送方向端部に沿って設けられた水平電荷転送路と、前記垂直電荷転送路の転送パルスとは独立の駆動パルスによって制御される前記垂直電荷転送路の前記水平電荷転送路側最終行とを備えるＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法において、静止画像撮像時には前記透明フィルタを積層した前記光電変換素子の検出電荷に応じた撮像信号と前記カラーフィルタを積層した前記光電変換素子の検出電荷に応じた撮像信号とを出力し、動画撮像時には前記カラーフィルタを積層した前記光電変換素子の検出電荷に応じた撮像信号を出力し前記透明フィルタを積層した前記光電変換素子の検出電荷に応じた撮像信号の出力を停止することを特徴とするＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法。
【請求項２】
前記動画撮像時は、静止画像を撮像する予備動作時を含むことを特徴とする請求項１に記載のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法。
【請求項３】
前記動画撮像時に前記水平電荷転送路上で空パケットとなる前記透明フィルタを積層した前記光電変換素子の検出電荷転送用パケットに、前記垂直電荷転送路上のスミア電荷を入れて転送し該スミア電荷量に応じた信号を出力させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法。
【請求項４】
半導体基板の表面部に二次元アレイ状に配列形成され奇数行に対して偶数行が１／２ピッチずらして形成された複数の光電変換素子と、前記奇数行および前記偶数行のいずれか一方の光電変換素子行の上に積層された透明フィルタと、前記奇数行および前記偶数行の他方の光電変換素子行の上に積層されたカラーフィルタと、各光電変換素子列に沿って蛇行して設けられた複数の垂直電荷転送路と、各垂直電荷転送路の転送方向端部に沿って設けられた水平電荷転送路と、前記垂直電荷転送路の転送パルスとは独立の駆動パルスによって制御される前記垂直電荷転送路の前記水平電荷転送路側最終行とを備えるＣＣＤ型固体撮像素子と、静止画像撮像時には前記透明フィルタを積層した前記光電変換素子の検出電荷に応じた撮像信号と前記カラーフィルタを積層した前記光電変換素子の検出電荷に応じた撮像信号とを出力させ動画撮像時には前記カラーフィルタを積層した前記光電変換素子の検出電荷に応じた撮像信号を出力し前記透明フィルタを積層した前記光電変換素子の検出電荷に応じた撮像信号の出力を停止させる撮像素子駆動手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
前記撮像素子駆動手段は、静止画像を撮像する予備動作時に前記動画撮像時と同じ駆動を行うことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記撮像素子駆動手段は、前記動画撮像時に前記水平電荷転送路上で空パケットとなる前記透明フィルタを積層した前記光電変換素子の検出電荷転送用パケットに、前記垂直電荷転送路上のスミア電荷を入れて転送し該スミア電荷量に応じた信号を出力させることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記スミア電荷量に応じた信号に基づき、前記カラーフィルタを積層した前記光電変換素子の検出電荷に応じた撮像信号を補正する信号処理手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
半導体基板の表面部に二次元アレイ状に配列形成され奇数行に対して偶数行が１／２ピッチずらして形成された複数の光電変換素子と、前記奇数行および前記偶数行のいずれか一方の光電変換素子行の上に積層された透明フィルタと、前記奇数行および前記偶数行の他方の光電変換素子行の上に積層されたカラーフィルタと、各光電変換素子列に沿って蛇行して設けられた複数の垂直電荷転送路と、各垂直電荷転送路の転送方向端部に沿って設けられた水平電荷転送路と、前記垂直電荷転送路の転送パルスとは独立の駆動パルスによって制御される前記垂直電荷転送路の前記水平電荷転送路側の最終行と、前記水平電荷転送路と前記最終行との相互間に設けられ前記透明フィルタを積層した前記光電変換素子の検出電荷を前記最終行から前記水平電荷転送路に転送または転送停止を制御信号に基づき制御するバリア手段とを備えることを特徴とするＣＣＤ型固体撮像素子。
【請求項９】
前記バリア手段は、前記最終行に設けられた２層電極であることを特徴とする請求項８に記載のＣＣＤ型固体撮像素子。
【請求項１０】
前記バリア手段は、前記垂直電荷転送路のピッチに対して前記水平電荷転送路に倍ピッチで設けられた水平転送電極であることを特徴とする請求項８に記載のＣＣＤ型固体撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー信号検出用画素の他に輝度検出用画素を備えるＣＣＤ型固体撮像素子及びその駆動方法並びにこの固体撮像素子を搭載した撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）型固体撮像素子は、入射光量に応じた信号電荷を蓄積する複数の光電変換素子と、基板表面部に二次元アレイ状に配列形成された複数の光電変換素子の各光電変換素子列に沿って設けられた複数の垂直電荷転送路と、各垂直電荷転送路の転送方向端部に沿って形成された水平電荷転送路とを備え、各光電変換素子の検出電荷を隣接の垂直電荷転送路に読み出して垂直方向に転送し、垂直電荷転送路から水平電荷転送路に移された信号電荷を次に水平方向に転送し出力する。
【０００３】
この様なＣＣＤ型固体撮像素子において、本出願人が先に提案した下記の特許文献１記載の従来技術では、垂直電荷転送路の端部と水平電荷転送路との間に、各垂直電荷転送路から夫々受け取った各信号電荷を一時蓄積し指示タイミングに従って水平電荷転送路に移すバッファメモリ（各垂直電荷転送路毎にバッファ部を持つためラインメモリと呼ばれる。）を設け、水平方向の画素加算（水平方向に隣接する光電変換素子の各信号電荷を加算する。）を行っている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６―１５７６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したラインメモリは、水平方向の画素加算を行うものであるが、新規な画素配列を持つＣＣＤ型固体撮像素子に適用した場合、画素加算に代えて、種々の画像処理に対応した信号読出及び高品質な撮像画像データの取得が期待される。
【０００６】
本発明の目的は、新規な画素配列構造を持つＣＣＤ型固体撮像素子にラインメモリを適用したときの有用な素子駆動方法及び撮像装置並びにＣＣＤ型固体撮像素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法は、半導体基板の表面部に二次元アレイ状に配列形成され奇数行に対して偶数行が１／２ピッチずらして形成された複数の光電変換素子と、前記奇数行および前記偶数行のいずれか一方の光電変換素子行の上に積層された透明フィルタと、前記奇数行および前記偶数行の他方の光電変換素子行の上に積層されたカラーフィルタと、各光電変換素子列に沿って蛇行して設けられた複数の垂直電荷転送路と、各垂直電荷転送路の転送方向端部に沿って設けられた水平電荷転送路と、前記垂直電荷転送路の転送パルスとは独立の駆動パルスによって制御される前記垂直電荷転送路の前記水平電荷転送路側最終行とを備えるＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法において、静止画像撮像時には前記透明フィルタを積層した前記光電変換素子の検出電荷に応じた撮像信号と前記カラーフィルタを積層した前記光電変換素子の検出電荷に応じた撮像信号とを出力し、動画撮像時には前記カラーフィルタを積層した前記光電変換素子の検出電荷に応じた撮像信号を出力し前記透明フィルタを積層した前記光電変換素子の検出電荷に応じた撮像信号の出力を停止することを特徴とする。
【０００８】
本発明のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法の前記動画撮像時は、静止画像を撮像する予備動作時を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明のＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法は、前記動画撮像時に前記水平電荷転送路上で空パケットとなる前記透明フィルタを積層した前記光電変換素子の検出電荷転送用パケットに、前記垂直電荷転送路上のスミア電荷を入れて転送し該スミア電荷量に応じた信号を出力させることを特徴とする。
【００１０】
本発明の撮像装置は、半導体基板の表面部に二次元アレイ状に配列形成され奇数行に対して偶数行が１／２ピッチずらして形成された複数の光電変換素子と、前記奇数行および前記偶数行のいずれか一方の光電変換素子行の上に積層された透明フィルタと、前記奇数行および前記偶数行の他方の光電変換素子行の上に積層されたカラーフィルタと、各光電変換素子列に沿って蛇行して設けられた複数の垂直電荷転送路と、各垂直電荷転送路の転送方向端部に沿って設けられた水平電荷転送路と、前記垂直電荷転送路の転送パルスとは独立の駆動パルスによって制御される前記垂直電荷転送路の前記水平電荷転送路側最終行とを備えるＣＣＤ型固体撮像素子と、静止画像撮像時には前記透明フィルタを積層した前記光電変換素子の検出電荷に応じた撮像信号と前記カラーフィルタを積層した前記光電変換素子の検出電荷に応じた撮像信号とを出力させ動画撮像時には前記カラーフィルタを積層した前記光電変換素子の検出電荷に応じた撮像信号を出力し前記透明フィルタを積層した前記光電変換素子の検出電荷に応じた撮像信号の出力を停止させる撮像素子駆動手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の撮像装置の前記撮像素子駆動手段は、静止画像を撮像する予備動作時に前記動画撮像時と同じ駆動を行うことを特徴とする。
【００１２】
本発明の撮像装置の前記撮像素子駆動手段は、前記動画撮像時に前記水平電荷転送路上で空パケットとなる前記透明フィルタを積層した前記光電変換素子の検出電荷転送用パケットに、前記垂直電荷転送路上のスミア電荷を入れて転送し該スミア電荷量に応じた信号を出力させることを特徴とする。
【００１３】
本発明の撮像装置は、前記スミア電荷量に応じた信号に基づき、前記カラーフィルタを積層した前記光電変換素子の検出電荷に応じた撮像信号を補正する信号処理手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明のＣＣＤ型固体撮像素子は、半導体基板の表面部に二次元アレイ状に配列形成され奇数行に対して偶数行が１／２ピッチずらして形成された複数の光電変換素子と、前記奇数行および前記偶数行のいずれか一方の光電変換素子行の上に積層された透明フィルタと、前記奇数行および前記偶数行の他方の光電変換素子行の上に積層されたカラーフィルタと、各光電変換素子列に沿って蛇行して設けられた複数の垂直電荷転送路と、各垂直電荷転送路の転送方向端部に沿って設けられた水平電荷転送路と、前記垂直電荷転送路の転送パルスとは独立の駆動パルスによって制御される前記垂直電荷転送路の前記水平電荷転送路側の最終行と、前記水平電荷転送路と前記最終行との相互間に設けられ前記透明フィルタを積層した前記光電変換素子の検出電荷を前記最終行から前記水平電荷転送路に転送または転送停止を制御信号に基づき制御するバリア手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明のＣＣＤ型固体撮像素子の前記バリア手段は、前記最終行に設けられた２層電極であることを特徴とする。
【００１６】
本発明のＣＣＤ型固体撮像素子の前記バリア手段は、前記垂直電荷転送路のピッチに対して前記水平電荷転送路に倍ピッチで設けられた水平転送電極であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、輝度検出画素とカラーフィルタ搭載画素とを有する固体撮像素子の動画撮像時におけるノイズ低減を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係るデジタルスチルカメラの構成図である。この実施形態ではデジタルスチルカメラを例に説明するが、デジタルビデオカメラや携帯電話機等の小型電子機器に搭載されたカメラ等、他の種類のデジタルカメラにも本発明を適用可能である。
【００２０】
図１に示すデジタルスチルカメラは、撮影レンズ１０と、詳細は後述するＣＣＤ型固体撮像素子１００と、この両者の間に設けられた絞り及びメカニカルシャッタ１２と、赤外線カットフィルタ１３と、光学ローパスフィルタ１４とを備える。
【００２１】
デジタルスチルカメラの全体を制御するＣＰＵ１５は、フラッシュ用の発光部１６及び受光部１７を制御し、また、レンズ駆動部１８を制御して撮影レンズ１０の位置をフォーカス位置に調整し、絞り及びシャッタ駆動部１９を介し絞りの開口量を制御して露光量が適正露光量となるように調整すると共にメカニカルシャッタの閉タイミングを制御する。
【００２２】
また、ＣＰＵ１５は、撮像素子駆動部２０を介して、固体撮像素子１００を、詳細は後述するようにして駆動し、撮影レンズ１０を通して撮像した被写体画像の撮像画像データを出力させる。ＣＰＵ１５には、操作部２１を通してユーザの指示信号が入力され、ＣＰＵ１５はこの指示に従って各種制御を行う。
【００２３】
操作部２１は、静止画像撮影／動画撮影を指示入力するスイッチや、シャッタボタンを含む。ユーザが静止画像撮影指示を入力し、シャッタボタンを半押し状態（スイッチＳ１）にするとフォーカス調整，露出調整が為され、シャッタボタンを全押し状態（スイッチＳ２）にすると、静止画像の撮像が行われる。ユーザが動画撮影指示を入力しシャッタボタンを押すと、動画撮影が開始されると共に動画像中の主要被写体に対してフォーカス調整，露出調整が常時行われ、たとえば再びシャッタボタンが押されたとき動画撮影が停止される。
【００２４】
デジタルスチルカメラの電気制御系は、固体撮像素子１００の出力に接続されたアナログ信号処理部２２と、このアナログ信号処理部２２から出力されたＲＧＢの色信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路２３とを備え、これらはＣＰＵ１５によって制御される。
【００２５】
更に、このデジタルスチルカメラの電気制御系は、メインメモリ２４に接続されたメモリ制御部２５と、デジタル信号処理部２６と、撮像画像をＪＰＥＧ画像に圧縮したり圧縮画像を伸張したりする圧縮伸張処理部２７と、測光データを積算してホワイトバランスのゲインを調整させる積算部２８と、着脱自在の記録媒体２９が接続される外部メモリ制御部３０と、カメラ背面等に搭載された液晶表示部３１が接続される表示制御部３２とを備え、これらは、制御バス３３及びデータバス３４によって相互に接続され、ＣＰＵ１５からの指令によって制御される。
【００２６】
図２は、上述したＣＣＤ型固体撮像素子１００の表面模式図である。このＣＣＤ型固体撮像素子１００は、半導体基板の表面部に二次元アレイ状に配列形成された複数の光電変換素子（画素：フォトダイオード）１０１を備えるが、奇数行の画素行に対し偶数行の画素行が１／２画素ピッチずらして配列形成されている。
【００２７】
そして、奇数行または偶数行のいずれか一方の画素行の各画素に、本実施形態では三原色のカラーフィルタ（赤色＝Ｒ，緑色＝Ｇ，青色＝Ｂ）のいずれか一色が積層される。このカラーフィルタの積層行は、カラーフィルタの色で示すと、ＲＧＲＧＲＧ…となる画素行と、ＧＢＧＢＧ…となる画素行とが交互に配列される。以下、赤色フィルタを搭載した画素をＲ画素、緑色フィルタを搭載した画素をＧ画素、青色フィルタを搭載した画素をＢ画素という。
【００２８】
奇数行または偶数行の他方の画素行の各画素には、無色な透明フィルタ（以下、Ｗ（ホワイト）フィルタともいい、Ｗフィルタを搭載した画素をＷ画素という。）が積層される。即ち、本実施形態のＣＣＤ型固体撮像素子は、奇数行または偶数行の一方の正方格子配列された各画素にＲＧＢのカラーフィルタがベイヤー配列され、各カラーフィルタ積層画素の中間部にくる正方格子配列された各画素にＷフィルタを積層した新規な画素配列構造を持つ。
【００２９】
このＣＣＤ型固体撮像素子１００では、各画素列に沿って垂直電荷転送路（ＶＣＣＤ）１０２が設けられるが、各垂直電荷転送路１０２は垂直方向の画素を避けるように蛇行配置される。図２中に示す矢印は、各画素から検出電荷を垂直電荷転送路に読み出す方向及び位置を示す。
【００３０】
各垂直電荷転送路１０２の転送方向端部に沿って水平電荷転送路（ＨＣＣＤ）１０３が設けられ、この水平電荷転送路１０３と各垂直電荷転送路１０２の転送端部との間に、特許文献１に記載されている様なラインメモリ１０４が設けられる。水平電荷転送路１０３の出力部にはアンプ１０５が設けられ、このアンプ１０５が、転送されてきた信号電荷の電荷量に応じた電圧値信号を撮像画像信号として出力する。
【００３１】
斯かる構成のＣＣＤ型固体撮像素子１００では、各画素１０１から垂直電荷転送路１０３に信号電荷を読み出すタイミングを指示する読出パルスや垂直転送パルス，水平転送パルス，ラインメモリの駆動パルス等は、図１に示す撮像素子駆動部２０がＣＰＵ１５からの指示によって出力する。
【００３２】
尚、「垂直」「水平」という用語を用いて実施形態を説明しているが、これは、固体撮像素子を構成する半導体基板の表面に沿う「一方向」「この一方向に対して略直角の方向」という意味である。
【００３３】
また、ラインメモリ（ＬＭ）１０４として説明するが、これは、各垂直電荷転送路１０２の水平電荷転送路側最終行を構成し、垂直転送パルスとは異なるタイミングの駆動パルスで制御される最終電極を有するものであれば、特許文献１記載のラインメモリに限るものではない。
【００３４】
図３（ａ）は、ユーザが図１に示すデジタルスチルカメラを用いて被写体の静止画像を撮影したときのＣＣＤ型固体撮像素子１００の駆動方法説明図であり、ラインメモリ１０４から水平電荷転送路（ＨＣＣＤ）１０３に信号電荷を移す様子を示す図である。
【００３５】
ＣＣＤ型固体撮像素子１００の各画素１０１は、検出電荷を垂直電荷転送路１０２に読み出し、ラインメモリ１０４の方向に転送する。例えば、図２において、先ずＷ画素の検出電荷を垂直電荷転送路１０２に読み出し、転送電極２電極分だけ垂直方向に転送したときに、Ｒ画素，Ｇ画素，Ｂ画素の検出電荷を垂直電荷転送路１０２に読み出すと、カラー信号（Ｒ画素，Ｇ画素，Ｂ画素から読み出された色信号）とＷ信号（Ｗ画素から読み出された輝度信号）とが横一行に並ぶことになる。
【００３６】
この状態で垂直方向に転送を行うと、先ず、ラインメモリ（ＬＭ）１０４側の第１行ＲＧ行と次行のＷ行の各信号ＷＲＷＧＷＲＷＧ…が、図３（ａ）に示す様に、ラインメモリ１０４内に一時保存される。
【００３７】
撮像素子駆動部２０からラインメモリ（ＬＭ）１０４に駆動パルスが所定タイミングで印加されると、ラインメモリ１０４上の各信号ＷＲＷＧＷＲＷＧ…が全て水平電荷転送路１０３に移され、水平転送期間にこの信号ＷＲＷＧＷＲＷＧ…がアンプ１０５の方向に転送され、アンプが各信号電荷量に応じた電圧値信号をアナログ信号処理部２２に出力する。
【００３８】
ラインメモリ１０４には、次に、第３行のＧＢ行と次行のＷ行の各信号ＷＧＷＢＷＧＷＢ…が保存され、これが上記と同様に水平電荷転送路１０３に移され、アンプ１０５から出力される。
【００３９】
以上の動作が繰り返されることで、一画面分の各Ｒ画素，Ｇ画素，Ｂ画素，Ｗ画素の信号が図１のメインメモリ２４に蓄積され、デジタル信号処理部２６は各信号に基づき、被写体の静止画像データを生成する。
【００４０】
静止画像の場合には、Ｗ画素の信号と、ＲＧＢ画素の信号とを用いて撮像画像データが生成されるため高精細な画像が得られ、また、Ｗ画素による輝度信号はＳ／Ｎが高いため、高品質な撮像画像を得ることができる。
【００４１】
図３（ｂ）（ｃ）は、ユーザが図１に示すデジタルスチルカメラを用いて被写体の動画像を撮影したときのＣＣＤ型固体撮像素子１００の駆動方法説明図である。
【００４２】
動画像を撮像する場合にも、図３（ａ）で説明した様に、ラインメモリ１０４にはＷＲＷＧＷＲＷＧ…信号が垂直方向に転送され保存される。静止画像の場合には、この一行の信号の全てを水平電荷転送路（ＨＣＣＤ）１０３に移し、水平方向に転送した。しかし、動画の場合には、本実施形態の場合、Ｗ画素の信号電荷の出力は行わず、カラー信号のみの出力を行う。
【００４３】
即ち、図３（ｂ）に示す様に、ＲＧＲＧ…信号のみをラインメモリ１０４から水平電荷転送路１０３に移し、水平方向に転送し出力する。この様にＷ信号の出力を行わないため、Ｗ画素の信号電荷を転送する垂直電荷転送路に混入するノイズ（暗電流やスミアなど）の出力を防止することができる。
【００４４】
Ｗ画素が配列された各列及び隣接の垂直電荷転送路には、カラーフィルタが搭載されておらず透明層が積層されているため、入射する光量が多く、スミアもカラー画素列に比べて多くなる。しかし、本実施形態の場合には、動画像の撮影時にＷ画素列の信号を読み出さないため、動画像の画質が高くなる。
【００４５】
ＲＧＲＧ…信号を出力した後に、Ｗ信号をラインメモリ１０４に残したままでは、Ｗ信号電荷がラインメモリ１０４に蓄積され続けてしまう。そこで、ＲＧＲＧ…信号を読み出すフィールドを第１フィールドとすると、次の第２フィールドでＷ信号を水平電荷転送路１０３に移し、これを水平方向に転送し廃棄する。この廃棄のための転送を、ＣＣＤ型固体撮像素子で通常行われる電荷転送路の高速掃出駆動で行えば、極めて短時間に行うことができる。
【００４６】
ラインメモリ１０４が空になると、次にこのラインメモリ１０４には、ＷＧＷＢＷＧＷＢ…信号が転送され蓄積される。今度も同様に、ＧＢＧＢ…信号のみを出力し、Ｗ信号は廃棄する。
【００４７】
以上の動作を繰り返すことで、図１のメインメモリ２４にはＲＧＢ信号で構成される動画像データがフレーム毎に蓄積され、デジタル信号処理部２６はこのＲＧＢ信号から動画像データを生成する。
【００４８】
以上述べた様に、Ｗ画素とＲＧＢ画素とが混在するＣＣＤ型固体撮像素子を搭載した撮像装置において、動画撮影時にはＷ画素の信号出力は行わず、ＲＧＢ画素の信号出力だけを行うため、低ノイズの動画像データを得ることができる。
【００４９】
尚、静止画像撮影時には、上述した様にＷ画素の信号とＲＧＢ画素の信号の両方を出力させたが、静止画像を撮像するときの予備動作（フォーカス処理，ＡＥ処理）を行う場合には、動画状態で固体撮像素子から出力される撮像信号を取り込んで予備動作処理を行うため、動画撮像時と同様にＷ画素の信号を出力させる必要はなく、動画撮像時と同様にＲＧＢ信号だけを用いて予備動作処理を行う。
【００５０】
図４（ａ）（ｂ）は、図３（ｂ）で説明したＷ信号の水平電荷転送路への転送を阻止する構造を説明する図である。図４（ａ）に示すＣＣＤ型固体撮像素子では、ラインメモリ１０４の各バッファ部を制御する電極を、Ｗ信号を入れるバッファ部の第１電極と、Ｒ信号，Ｇ信号，Ｂ信号を入れるバッファ部の第２電極との２層電極構造にし、第１電極に対して撮像素子駆動部２０が駆動パルスφＬＭ１を印加し、第２電極に対して撮像素子駆動部２０が駆動パルスφＬＭ２を印加する構造にしている。
【００５１】
これにより、ラインメモリ１０４の信号を水平電荷転送路１０３に転送するとき、Ｒ信号，Ｇ信号，Ｂ信号を入れたバッファ部のポテンシャルをＷ信号を入れたバッファ部のポテンシャルより高くすることができ、Ｗ信号の水平電荷転送路への転送を阻止しながら、Ｒ信号，Ｇ信号，Ｂ信号の水平電荷転送路への転送を実行することが可能となる。
【００５２】
図４（ｂ）のＣＣＤ型固体撮像素子では、ラインメモリ１０４の各バッファ部の電極を同一駆動パルスφＬＭで駆動するが、通常は２相駆動される水平電荷転送路の転送電極を夫々Ｈ１〜Ｈ４に分割した構造にする。
【００５３】
Ｗ信号を入れたラインメモリ１０４の各バッファ部に対向する箇所の水平転送電極Ｈ１，Ｈ２に印加する転送パルスをオフ（Ｈ３，Ｈ４はオン）にして当該箇所のポテンシャルを高く維持しておくと、ラインメモリ１０４にφＬＭが印加されラインメモリ１０４のポテンシャルが高くなったときでも、Ｗ信号の水平電荷転送路への転送が阻止され、Ｒ信号，Ｇ信号，Ｂ信号だけが電極Ｈ３，Ｈ４下（電荷転送チャネルの不純物濃度が電極Ｈ３下と電極Ｈ４下で異なるため、実際には電極Ｈ３下）のポテンシャル井戸に流れ込むことになる。
【００５４】
尚、Ｗ信号を水平電荷転送路１０３に転送させない構造は、図４で説明した構造に限るものではない。
【００５５】
図５は、本発明の別実施形態に係るＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法説明図である。ＣＣＤ型固体撮像素子としては、図２で説明した実施形態と全く同じである。
【００５６】
図示するＣＣＤ型固体撮像素子では、Ｗ画素の読出電極（転送電極兼用）の位置（列方向位置）と、Ｒ画素，Ｇ画素，Ｂ画素の読出電極（転送電極兼用）の位置（列方向位置）とが異なることを利用し、動画撮像時やフォーカス処理等の予備動作時には、図５に読出矢印を図示していないように、Ｗ画素の信号電荷を垂直電荷転送路１０２に読み出さず、静止画像撮像時のみＷ画素の信号電荷を垂直電荷転送路１０２に読み出す構成とする。これにより、図１〜図４で説明したのと同様の効果を得ることが可能となる。
【００５７】
図６は、本発明の更に別実施形態に係るＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法説明図である。図４（ｂ）で説明した様に、動画撮像時や予備動作時には、水平電荷転送路１０３によってＲ信号，Ｇ信号，Ｂ信号のみをアンプ１０５方向に転送し出力した。このとき、例えば図４（ｂ）に示す例では、Ｒ信号とＧ信号との間に空パケットを転送している。
【００５８】
図６に示す実施形態は、この空パケットを有効利用する駆動方法説明図であり、この空パケット内に、例えば図６中のハッチングを施した位置のスミア電荷を入れてアンプ１０５まで転送し、アンプ１０５によって、スミア電荷に応じた電圧値信号を出力させる。
【００５９】
勿論、このとき、ハッチング箇所の隣接画素からの信号電荷の読み出しは行わず、スミア電荷のみ垂直転送し、ラインメモリに蓄積し、水平電荷転送路を一段分転送させて空パケット位置とラインメモリ上のスミア電荷位置との位置合わせを行い、水平電荷転送路へのスミア電荷転送を行う。
【００６０】
このスミア電荷は、最も近い色画素のスミア電荷と近い関係にあると考えられるため、この色画素の信号からスミア量を減算することで、スミアを除去した撮像画像信号を得ることができる。
【００６１】
スミアの検出は、毎回毎回全てのラインで行う必要はなく、数ライン〜数十ラインに一回程度の割合でスミア検出を行い、このスミア量でスミア検出位置の周辺領域の撮像画像信号を補正するだけでも、撮像画像の画質向上に対する影響は大きい。
【００６２】
Ｗ画素列におけるスミアは、上述した様に、カラーフィルタが積層された色画素列におけるスミア量より大きいため、Ｗ画素列におけるスミアを検出して色画素のスミア成分とするよりは、色画素列のスミア検出を行うのが、より好ましい。
【００６３】
尚、スミアを検出する位置は、色画素に隣接する転送電極位置に限らず、任意位置で良い。例えば、垂直方向に隣接する２つの色画素の中間の転送電極位置のスミアを検出し、垂直方向上下の２つのスミア量の平均値を、両スミア検出位置の中間の色画素のスミア量とすることでも良い。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明に係るＣＣＤ型固体撮像素子及びその駆動方法を採用することで、動画撮影における画質向上を図ることができ、また、予備動作を精度良く行うことが可能となり、デジタルカメラ等に適用すると有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態に係る撮像装置の機能ブロック構成図である。
【図２】図１に示すＣＣＤ型固体撮像素子の表面模式図である。
【図３】図２に示すＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法説明図である。
【図４】図３の駆動方法を実現するＣＣＤ型固体撮像素子の説明図である。
【図５】本発明の別実施形態に係るＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法説明図である。
【図６】本発明の更に別実施形態に係るＣＣＤ型固体撮像素子の駆動方法説明図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０  撮影レンズ
１５  ＣＰＵ
２０  撮像素子駆動部
２４  メインメモリ
２６  デジタル信号処理部
１００  ＣＣＤ型固体撮像素子
１０１  画素
１０２  垂直電荷転送路（ＶＣＣＤ）
１０３  水平電荷転送路（ＨＣＣＤ）
１０４  ラインメモリ（ＬＭ）
１０５  出力アンプ
【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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