(57)【要約】【課題】色差信号Ｃｒ，Ｃｂが五の目状の配置の補色カラーコーディングの場合には、２画素分離れた同じ色成分の信号同士の加算によって垂直圧縮処理を実現することになるため、水平方向の解像度が通常の水平２繰り返しコーディングに対して水平４繰り返しと同程度（即ち、１／２）に低下する。【解決手段】行列状に配された複数個のセンサ部１１の各々に対応して配されるとともに、行方向において同一色が２画素ごとに繰り返され、かつ隣接画素間で異なる色が並ぶ補色カラーコーディングのカラーフィルタを有する固体撮像素子において、複数個のセンサ部１１のうち、一行おき、例えば奇数行に位置するセンサ部群の各信号電荷を一列おき、例えば奇数列ごとに配された垂直ＣＣＤ１２ｏに、他の一行おき、例えば偶数行に位置するセンサ部群の各信号電荷を他の一列おき、例えば偶数列ごとに配された垂直ＣＣＤ１２ｅに読み出し、列方向に隣り合う２画素の信号電荷を同一の垂直ＣＣＤ１２ｏ，１２ｅで加算して出力する。【選択図】図１
2008263623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に配された複数個のセンサ部と、
前記複数個のセンサ部の各々に対応して配されるとともに、行方向において同一色が２画素ごとに繰り返され、かつ列方向の隣接画素間で異なる色が並ぶ補色カラーコーディングのカラーフィルタと、
前記複数個のセンサ部に対して一列おきごとに配された第１の転送部群および他の一列おきごとに配された第２の転送部群からなる垂直転送部と、
前記複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記第１の転送部群に、他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記第２の転送部群に読み出す第１の駆動系と、
前記第１，第２の転送部群の各々において前記複数個のセンサ部から読み出された列方向に隣り合う２画素の信号電荷を加算する第２の駆動系とを備え、
前記第１の駆動系は、一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群および他の一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷と、一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群および他の一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷とを独立に読み出す
固体撮像素子。
【請求項２】
行列状に配された複数個のセンサ部と、
前記複数個のセンサ部の各々に対応して配されるとともに、行方向において同一色が２画素ごとに繰り返され、かつ列方向の隣接画素間で異なる色が並ぶ補色カラーコーディングのカラーフィルタと、
前記複数個のセンサ部に対して一列おきごとに配された第１の転送部群および他の一列おきごとに配された第２の転送部群からなる垂直転送部と、
前記複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記第１の転送部群に、他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記第２の転送部群に読み出す第１の駆動系と、
前記第１，第２の転送部群の各々において前記複数個のセンサ部から読み出された列方向に隣り合う２画素の信号電荷を加算する第２の駆動系とを備え、
前記第１の駆動系は、一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷と、他の一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷と、一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷と、他の一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷とを独立に読み出す
固体撮像素子。
【請求項３】
行列状に配された複数個のセンサ部と、
前記複数個のセンサ部の各々に対応して配されるとともに、行方向において同一色が２画素ごとに繰り返され、かつ列方向の隣接画素間で異なる色が並ぶ補色カラーコーディングのカラーフィルタと、
前記複数個のセンサ部に対して一列おきごとに配された第１の転送部群および他の一列おきごとに配された第２の転送部群からなる垂直転送部と、
前記複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記第１の転送部群に、他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記第２の転送部群に読み出す第１の駆動系と、
前記第１，第２の転送部群の各々において前記複数個のセンサ部から読み出された列方向に隣り合う２画素の信号電荷を加算する第２の駆動系とを備え、
前記第１の駆動系は、各センサ部からの信号電荷の読み出し部に２層構造のゲート電極を有し、一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群および他の一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を第１層目のゲート電極を通して読み出し、一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群および他の一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を第２層目のゲート電極を通して読み出す
固体撮像素子。
【請求項４】
行列状に配された複数個のセンサ部の各々に対応して配されるとともに、行方向において同一色が２画素ごとに繰り返され、かつ列方向の隣接画素間で異なる色が並ぶ補色カラーコーディングのカラーフィルタを有する固体撮像素子の駆動に当たって、
前記複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を一列おきごとに配される第１の転送部群に、他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を他の一列おきごとに配される第２の転送部群に読み出す際に、一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群および他の一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷と、一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群および他の一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷とを独立に読み出し、
前記第１，第２の転送部群の各々において前記複数個のセンサ部から読み出された列方向に隣り合う２画素の信号電荷を加算する
固体撮像素子の駆動方法。
【請求項５】
行列状に配された複数個のセンサ部の各々に対応して配されるとともに、行方向において同一色が２画素ごとに繰り返され、かつ列方向の隣接画素間で異なる色が並ぶ補色カラーコーディングのカラーフィルタを有する固体撮像素子の駆動に当たって、
前記複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を一列おきごとに配される第１の転送部群に、他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を他の一列おきごとに配される第２の転送部群に読み出す際に、一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷と、他の一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷と、一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷と、他の一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷とを独立に読み出し、
前記第１，第２の転送部群の各々において前記複数個のセンサ部から読み出された列方向に隣り合う２画素の信号電荷を加算する
固体撮像素子の駆動方法。
【請求項６】
行列状に配された複数個のセンサ部の各々に対応して配されるとともに、行方向において同一色が２画素ごとに繰り返され、かつ列方向の隣接画素間で異なる色が並ぶ補色カラーコーディングのカラーフィルタを有する固体撮像素子の駆動に当たって、
前記複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を一列おきごとに配される第１の転送部群に、他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を他の一列おきごとに配される第２の転送部群に読み出す際に、各センサ部からの信号電荷の読み出し部に２層構造のゲート電極を有し、一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群および他の一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を第１層目のゲート電極を通して読み出し、一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群および他の一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を第２層目のゲート電極を通して読み出し、
前記第１，第２の転送部群の各々において前記複数個のセンサ部から読み出された列方向に隣り合う２画素の信号電荷を加算する
固体撮像素子の駆動方法。
【請求項７】
行列状に配された複数個のセンサ部の各々に対応して配されるとともに、行方向において同一色が２画素ごとに繰り返され、かつ列方向の補色カラーコーディングのカラーフィルタを有し、前記複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を一列おきごとに配される第１の転送部群に、他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を他の一列おきごとに配される第２の転送部群に読み出す際に、一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群および他の一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷と、一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群および他の一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷とを独立に読み出し、前記第１，第２の転送部群の各々において前記複数個のセンサ部から読み出された列方向に隣り合う２画素の信号電荷を加算して出力可能な固体撮像素子と、
静止画モードと動画モードとを択一的に設定可能な撮像モード設定手段と、
前記撮像モード設定手段によって設定された撮像モードに応じて、静止画モードではフレーム読み出しを行うように、動画モードでは水平２画素混合読み出しによって色差信号を線順次配列でかつ点順次出力とし、垂直圧縮処理を行うように前記固体撮像素子を駆動する駆動手段と、
前記固体撮像素子の出力信号を処理する信号処理手段と
を備えたカメラシステム。
【請求項８】
行列状に配された複数個のセンサ部の各々に対応して配されるとともに、行方向において同一色が２画素ごとに繰り返され、かつ列方向の補色カラーコーディングのカラーフィルタを有し、前記複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を一列おきごとに配される第１の転送部群に、他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を他の一列おきごとに配される第２の転送部群に読み出す際に、一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷と、他の一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷と、一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷と、他の一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷とを独立に読み出し、前記第１，第２の転送部群の各々において前記複数個のセンサ部から読み出された列方向に隣り合う２画素の信号電荷を加算して出力可能な固体撮像素子と、
静止画モードと動画モードとを択一的に設定可能な撮像モード設定手段と、
前記撮像モード設定手段によって設定された撮像モードに応じて、静止画モードではフレーム読み出しを行うように、動画モードでは水平２画素混合読み出しによって色差信号を線順次配列でかつ点順次出力とし、垂直圧縮処理を行うように前記固体撮像素子を駆動する駆動手段と、
前記固体撮像素子の出力信号を処理する信号処理手段と
を備えたカメラシステム。
【請求項９】
行列状に配された複数個のセンサ部の各々に対応して配されるとともに、行方向において同一色が２画素ごとに繰り返され、かつ列方向の補色カラーコーディングのカラーフィルタを有し、前記複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を一列おきごとに配される第１の転送部群に、他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を他の一列おきごとに配される第２の転送部群に読み出す際に、各センサ部からの信号電荷の読み出し部に２層構造のゲート電極を有し、一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群および他の一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を第１層目のゲート電極を通して読み出し、前記第１，第２の転送部群の各々において前記複数個のセンサ部から読み出された列方向に隣り合う２画素の信号電荷を加算して出力可能な固体撮像素子と、
静止画モードと動画モードとを択一的に設定可能な撮像モード設定手段と、
前記撮像モード設定手段によって設定された撮像モードに応じて、静止画モードではフレーム読み出しを行うように、動画モードでは水平２画素混合読み出しによって色差信号を線順次配列でかつ点順次出力とし、垂直圧縮処理を行うように前記固体撮像素子を駆動する駆動手段と、
前記固体撮像素子の出力信号を処理する信号処理手段と
を備えたカメラシステム。
【請求項１０】
行列状に配された複数個のセンサ部と、
前記複数個のセンサ部の各々に対応して配されるとともに、行方向において同一色が２画素ごとに繰り返され、かつ列方向の隣接画素間で異なる色が並ぶ補色カラーコーディングのカラーフィルタと、
前記複数個のセンサ部に対して一列おきごとに配された第１の転送部群および他の一列おきごとに配された第２の転送部群からなる垂直転送部と、
前記複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記第１の転送部群に、他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記第２の転送部群に読み出す第１の駆動系と
を備えた固体撮像素子。
【請求項１１】
前記第１，第２の転送部群の各々において前記複数個のセンサ部から読み出された列方向に隣り合う２画素の信号電荷を加算する第２の駆動系を備えた
請求項１０記載の固体撮像素子。
【請求項１２】
前記第１の駆動系は、一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群および他の一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷と、一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群および他の一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷とを独立に読み出す
請求項１０記載の固体撮像素子。
【請求項１３】
前記第１の駆動系は、一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷と、他の一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷と、一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷と、他の一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷とを独立に読み出す
請求項１０記載の固体撮像素子。
【請求項１４】
前記第１の駆動系は、各センサ部からの信号電荷の読み出し部に２層構造のゲート電極を有し、一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群および他の一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を第１層目のゲート電極を通して読み出し、一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群および他の一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を第２層目のゲート電極を通して読み出す
請求項１０記載の固体撮像素子。
【請求項１５】
前記カラーフィルタは、行方向に４画素繰り返しの４色フィルタを有し、１行おきに第１色、第２色、第３色、第４色を配した場合、他の一行は第３色、第４色、第１色、第２色となるフィルタ配列である
請求項１０記載の固体撮像素子。
【請求項１６】
行列状に配された複数個のセンサ部の各々に対応して配されるとともに、行方向において同一色が２画素ごとに繰り返され、かつ列方向の隣接画素間で異なる色が並ぶ補色カラーコーディングのカラーフィルタを有する固体撮像素子の駆動に当たって、
前記複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を一列おきごとに配される第１の垂直転送部群に、他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を他の一列おきごとに配される第２の垂直転送部群にそれぞれ読み出す
ことを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１７】
前記カラーフィルタは、行方向に４画素繰り返しの４色フィルタを有し、１行おきに第１色、第２色、第３色、第４色を配した場合、他の一行は第３色も第４色、第１色、第２色となるフィルタ配列である
請求項１６記載の固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１８】
前記第１，第２の垂直転送部群の各々において前記複数個のセンサ部から読み出された列方向に隣り合う２画素の信号電荷を加算する
請求項１７記載の固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１９】
一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群および他の一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷と、一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群および他の一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷とを独立に読み出す
請求項１７記載の固体撮像素子の駆動方法。
【請求項２０】
水平転送部において、ビットシフトを行うことによって行方向の信号電荷の加算を行う
請求項１９記載の固体撮像素子の駆動方法。
【請求項２１】
電荷検出部において、リセット動作を間引くことによって列方向の信号電荷の加算を行う
請求項１９記載の固体撮像素子の駆動方法。
【請求項２２】
行列状に配された複数個のセンサ部の各々に対応して配されるとともに、行方向において同一色が２画素ごとに繰り返され、かつ列方向の隣接画素間で異なる色が並ぶ補色カラーコーディングのカラーフィルタを有し、前記複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を一列おきごとに配される第１の転送部群に、他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を他の一列おきごとに配される第２の転送部群に読み出し、前記第１，第２の転送部群の各々において前記複数個のセンサ部から読み出された列方向に隣り合う２画素の信号電荷を加算して出力可能な固体撮像素子と、
静止画モードと動画モードとを択一的に設定可能な撮像モード設定手段と、
前記撮像モード設定手段によって設定された撮像モードに応じて、静止画モードではフレーム読み出しを行うように、動画モードでは水平２画素混合読み出しによって色差信号を線順次配列でかつ点順次出力とし、垂直圧縮処理を行うように前記固体撮像素子を駆動する駆動手段と、
前記固体撮像素子の出力信号を処理する信号処理手段と
を備えたカメラシステム。
【請求項２３】
前記カラーフィルタは、行方向に４画素繰り返しの４色フィルタを有し、１行おきに第１色、第２色、第３色、第４色を配した場合、他の一行は第３色、第４色、第１色、第２色となるフィルタ配列である
請求項２２記載のカメラシステム。
【請求項２４】
前記撮像モード設定手段は、前記固体撮像素子の各行ごとに信号を得るプログレッシブ動作モードをも択一的に設定可能であり、
前記信号処理手段は、前記撮像モード設定手段によってプログレッシブ動作モードが設定されたとき、前記固体撮像素子から出力される信号を奇数ビットと偶数ビットに分離し、一行おきの信号と他の一行おきの信号とを独立に処理する
請求項２２記載のカメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子およびその駆動方法並びにカメラシステムに関し、特に静止画／動画に兼用可能なカラー方式の固体撮像素子およびその駆動方法、並びに当該固体撮像素子を撮像デバイスとして用いたカメラシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビデオカメラへのスチル機能搭載への期待などを背景に、静止画／動画兼用可能な固体撮像素子の開発が進められている。一般に、静止画は正方格子、動画は１３．５ＭＨｚをベースとして考えられている。したがって、両者を兼用するには、いずれかの方式で補間／圧縮が必要となる。ここで、静止画が高画素ノンフォーマットであるのに対して、動画はＮＴＳＣ／ＰＡＬなどの放送方式で律促されるため、静止画用高画素の固体撮像素子からのダウンコンバージョンにより、ＮＴＳＣ／ＰＡＬなどのテレビジョン信号を作り出すことが最も効率的と考えられる。
【０００３】
ダウンコンバージョンの方法として、手振れ補正のような有効画素領域の中心領域を切り出す方式を用いた場合には、高画素時に放送方式の切り出しを行うと静止画／動画間の画角の変化が大きくなるとともに、多くの画素情報を捨てる結果となって効率が悪い。このような理由から、ダウンコンバージョンの方法として従来は、信号電荷の転送過程での混合（垂直加算）によって静止画／動画の垂直圧縮処理を行う手法が採られている。
【０００４】
この信号電荷の転送過程での垂直圧縮処理を実行するには、カラーフィルタのカラーコーディングが最大の課題となる。すなわち、原色Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の場合は縦ストライプとして垂直加算するのが無難であるのに対して、補色はＣ（シアン），Ｙ（イエロー），Ｇ（グリーン），Ｍ（マゼンタ）の４色あり、縦ストライプとした場合には水平方向の色解像度の点で不利となる。そこで、水平転送部によるシフト加算（以下、水平シフト加算と称す）の手法を採って水平駆動周波数については常に一定とする。
【０００５】
ところが、Ｃ，Ｙ，Ｇ，Ｍが例えば図１７に示すように配列された補色市松カラーコーディングでは、インターレース動作に対応するために、垂直方向において２画素分の信号電荷を混合（以下、垂直２画素混合と称す）することによって得られる色差信号Ｃｒ（Ｇ＋Ｃ，Ｍ＋Ｙ），Ｃｂ（Ｍ＋Ｃ，Ｇ＋Ｙ）が、垂直方向で交互に得られる線順次となるため、色差信号Ｃｒ，Ｃｂを保持したままの垂直混合は不可能であった。なお、図１７において、左側が奇数（ＯＤＤ）フィールドを、右側が偶数（ＥＶＥＮ）フィールドをそれぞれ示している。
【０００６】
これに対して、垂直混合を可能とし、水平シフト加算を実現するために、図１８に示す如き補色カラーコーディングが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。この補色カラーコーディングによれば、図１８から明らかなように、色差信号Ｃｒ（Ｇ＋Ｃ，Ｍ＋Ｙ），Ｃｂ（Ｍ＋Ｃ，Ｇ＋Ｙ）が五の目状に得られることになる。
【０００７】
このように、色差信号Ｃｒ，Ｃｂが五の目状の配置となる従来の補色カラーコーディングでは、図１９に示すように、先に水平転送部にラインシフトされた１ライン分の信号電荷を、水平ブランキング期間で２ビット（２画素分）シフトした後に、次の１ライン分の信号電荷をラインシフトすることにより、同じカラー成分の信号同士を垂直混合できる。すなわち、色差信号Ｃｒ，Ｃｂを保持したまま垂直混合を実現できる。
【０００８】
【非特許文献１】１９９７年映像情報メディア学会年次大会（ITE'97：1997 ITE Annual Convention）「ハイビジョン／ＮＴＳＣ出力を有する単板カラー撮像の検討」pp37〜pp38
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、色差信号Ｃｒ，Ｃｂが五の目状の配置、即ち色差信号Ｃｒ，Ｃｂが水平方向および垂直方向で交互に得られる補色カラーコーディングの場合には、上述したように、水平２ビットシフトを伴う垂直混合、即ち２画素分だけ離れた同じ色成分の信号同士の加算によって垂直圧縮処理を実現することになるため、水平方向の色解像度が通常の水平２繰り返しコーディングに対して水平４繰り返しと同程度（即ち、１／２）に低下するという課題がある。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、任意の垂直圧縮と水平の出力データレートの圧縮が可能で、かつ解像度のバランスがとれた動画、静止画およびプログレッシブ動作に対応可能な固体撮像素子およびその駆動方法ならびにカメラシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による固体撮像素子は、行列状に配された複数個のセンサ部と、これら複数個のセンサ部の各々に対応して配されるとともに、行方向において同一色が２画素ごとに繰り返され、かつ列方向の隣接画素間で異なる色が並ぶ補色カラーコーディングのカラーフィルタと、複数個のセンサ部に対して一列おきごとに配された第１の転送部群および他の一列おきごとに配された第２の転送部群からなる垂直転送部と、複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を第１の転送部群に、他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を第２の転送部群に読み出す第１の駆動系と、第１，第２の転送部群の各々において複数個のセンサ部から読み出された列方向に隣り合う２画素の信号電荷を加算する第２の駆動系とを備え、第１の駆動系が以下のような駆動を行う構成となっている。
【００１２】
第一に、前記第１の駆動系は、一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群および他の一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷と、一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群および他の一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷とを独立に読み出す駆動を行う。
固体撮像素子。
【００１３】
第二に、第１の駆動系は、一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷と、他の一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷と、一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷と、他の一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷とを独立に読み出す駆動を行う。
【００１４】
第三に、第１の駆動系は、各センサ部からの信号電荷の読み出し部に２層構造のゲート電極を有し、一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群および他の一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を第１層目のゲート電極を通して読み出し、一列おきでかつ他の一行おきに位置するセンサ部群および他の一列おきでかつ一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を第２層目のゲート電極を通して読み出す駆動を行う。
【００１５】
上記構成の固体撮像素子およびその駆動方法において、複数個のセンサ部のうち、一行おき（例えば、奇数行）に位置するセンサ部群の各信号電荷を一列おき（例えば、奇数列）ごとに配された第１の転送部群に、他の一行おき（例えば、偶数行）に位置するセンサ部群の各信号電荷を他の一列おき（例えば、偶数列）ごとに配された第２の転送部群にそれぞれ読み出す。このとき、カラーフィルタが行方向において同一色が２画素ごとに繰り返され、かつ列方向の隣接画素間で異なる色が並ぶ補色カラーコーディングとなっていることから、同一の色の信号電荷が同一の転送部に読み出される。そして、この２画素の信号電荷を当該転送部内で加算する。
【００１６】
本発明による他の固体撮像素子は、行列状に配された複数個のセンサ部と、これら複数個のセンサ部の各々に対応して配されるとともに、行方向において同一色が２画素ごとに繰り返され、かつ列方向の隣接画素間で異なる色が並ぶ補色カラーコーディングのカラーフィルタと、複数個のセンサ部に対して一列おきごとに配された第１の転送部群および他の一列おきごとに配された第２の転送部群からなる垂直転送部と、複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を第１の転送部群に、他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を第２の転送部群に読み出す駆動系とを備えた構成となっている。
【００１７】
上記構成の他の固体撮像素子およびその駆動方法において、複数個のセンサ部のうち、一行おき（例えば、奇数行）に位置するセンサ部群の各信号電荷を一列おき（例えば、奇数列）ごとに配された第１の転送部群に、他の一行おき（例えば、偶数行）に位置するセンサ部群の各信号電荷を他の一列おき（例えば、偶数列）ごとに配された第２の転送部群にそれぞれ読み出す。このとき、カラーフィルタが行方向において同一色が２画素ごとに繰り返され、かつ列方向の隣接画素間で異なる色が並ぶ補色カラーコーディングとなっていることから、同一の色の信号電荷が同一の転送部に読み出される。
【００１８】
本発明によるカメラシステムは、行列状に配された複数個のセンサ部の各々に対応して配されるとともに、行方向において同一色が２画素ごとに繰り返され、かつ列方向の隣接画素間で異なる色が並ぶ補色カラーコーディングのカラーフィルタを有し、複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を一列おきごとに配される第１の転送部群に、他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を他の一列おきごとに配される第２の転送部群に読み出し、第１，第２の転送部群の各々において複数個のセンサ部から読み出された列方向に隣り合う２画素の信号電荷を加算して出力可能な固体撮像素子を撮像デバイスとして用いる。そして、この固体撮像素子に対して静止画モードと動画モードとを択一的に設定可能な撮像モード設定手段と、この撮像モード設定手段によって設定された撮像モードに応じて、静止画モードではフレーム読み出しを行うように、動画モードでは水平２画素混合読み出しによって色差信号を線順次配列でかつ点順次出力とし、垂直圧縮処理を行うように固体撮像素子を駆動する駆動手段と、固体撮像素子の出力信号を処理する信号処理手段とを備えている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、行列状に配された複数個のセンサ部の各々に対応して配されるとともに、行方向において同一色が２画素ごとに繰り返され、かつ列方向の隣接画素間で異なる色が並ぶ補色カラーコーディングのカラーフィルタを有する固体撮像素子において、複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を一列おきごとに配された第１の転送部群に、他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を他の一列おき第２の転送部群に読み出し、列方向に隣り合う２画素の信号電荷を同一の転送部内で加算するようにしたことにより、垂直加算圧縮時でもフレーム読み出し時でも色差信号を保持できるため、任意の垂直圧縮と水平の出力データレートの圧縮が可能になるとともに、垂直／水平の解像度のバランスをとることもできることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、ＣＣＤ型撮像素子（以下、ＣＣＤ撮像素子と称す）に適用した場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではなく、画素から読み出した信号電荷を垂直→水平転送する構造の固体撮像素子全般に適用可能である。
【００２１】
図１は、本発明の第１実施形態に係るＣＣＤ撮像素子を示す概略構成図であり、例えばＩＳ（インターレーススキャン）−ＩＴ（インターライントランスファ）方式の単板カラーＣＣＤ撮像素子に適用した場合を例に採って示している。
【００２２】
図１において、本実施形態に係るＣＣＤ撮像素子１０は、行列状に配された複数個のセンサ部（画素）１１、これらセンサ部１１の垂直列ごとに配された複数本の垂直ＣＣＤ（垂直転送部）１２、センサ部１１と垂直ＣＣＤ１２との間に介在する読み出しゲート部１３、垂直ＣＣＤ１２の一方の端部側に配された水平ＣＣＤ（水平転送部）１４、水平ＣＣＤ１４の転送先側の端部に配された電荷検出部１６および出力回路１７を有する構成となっている。
【００２３】
また、ＣＣＤ撮像素子１０の撮像エリア（画素エリア）１８上には、例えば補色市松カラーコーディングのカラーフィルタ１９が配される。このカラーフィルタ１９は、例えば図２に示すように、奇数行がＭ／Ｃ／Ｇ／Ｙ、偶数行がＧ／Ｙ／Ｍ／Ｃのカラーコーディング、即ち同一色が水平方向（列方向）において４画素ごとに繰り返され、垂直方向（行方向）において２画素ごとに繰り返される水平４繰り返し、垂直２繰り返しのカラーコーディングとなっている。
【００２４】
かかる構成のＣＣＤ撮像素子１０において、センサ部１１は例えばＰＮ接合のフォトダイオードからなり、入射光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に光電変換して蓄積する。行列状に配された複数個のセンサ部１１に対して、一列おきごと、例えば奇数（ＯＤＤ）列ごとに垂直ＣＣＤ１２ｏが配され、他の一列ごとに、例えば偶数（ＥＶＥＮ）列ごとに垂直ＣＣＤ１２ｅが配されている。
【００２５】
読み出しゲート部１３は、後述する読み出しパルスＸＳＧが印加されることにより、一例として、一行おきに位置するセンサ部群、例えば奇数行のセンサ部１１の信号電荷を奇数列の垂直ＣＣＤ１２ｏに、他の一行おきに位置するセンサ部群、例えば偶数行のセンサ部１１の信号電荷を偶数列の垂直ＣＣＤ１２ｅに読み出す構成となっている。この読み出しゲート部１３の具体的な構成については後述する。
【００２６】
垂直ＣＣＤ１２は、例えば図３のタイミングチャートに示す４相の垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４によって転送駆動されることにより、水平ブランキング期間の一部において１走査線（１ライン）に相当する信号電荷を単位として垂直転送（ラインシフト）して水平ＣＣＤ１４に移送する。
【００２７】
水平ＣＣＤ１４は、例えば図３のタイミングチャートに示す２相の水平転送クロックＨφ１，Ｈφ２によって転送駆動されることにより、垂直ＣＣＤ１２からラインシフトされた１走査線に相当する信号電荷を、水平ブランキング期間後の水平走査期間において順次水平転送して電荷検出部１６に供給する。この水平ＣＣＤ１４の動作は通常モードでの転送動作である。
【００２８】
電荷検出部１６は、例えばフローティング・ディフュージョン・アンプによって構成されている。すなわち、水平ＣＣＤ１４から信号電荷が注入されるフローティングディフュージョンＦＤと、電荷を排出するリセットドレインＲＤと、フローティングディフュージョンＦＤとリセットドレインＲＤとの間に配されたリセットゲートＲＧとからなり、水平ＣＣＤ１４から順次供給される信号電荷を検出し、これを信号電圧に変換する。リセットドレインＲＤには、所定のリセットドレイン電圧ＶＲＤが印加されている。
【００２９】
図４は、センサ部１１、垂直ＣＣＤ１２および読み出しゲート部１３の具体的な構成の一例を示す平面パターン図である。図４において、垂直ＣＣＤ１２は、垂直方向に平行に延在し、かつ水平方向に交互に配された転送チャネル２１ｏ，２１ｅと、これら転送チャネル２１ｏ，２１ｅの上方に垂直方向に順に配され、かつ水平方向に平行に延在する４相の垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４に対応した転送電極２２-1〜２２-4とを有する構成となっている。転送電極２２-1〜２２-4は、２ライン（垂直２画素）を１単位として形成されている。
【００３０】
これらの転送電極２２-1〜２２-4において、例えば、２相目，４相目の垂直転送クロックＶφ２，Ｖφ４が印加される転送電極２２-2，２２-4が１層目のポリシリコン（図中、一点鎖線で示す）によって形成され、１相目，３相目の垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ３が印加される転送電極２２-1，２２-3が２層目のポリシリコン（図中、二点鎖線で示す）によって形成されている。そして、１層目のポリシリコンからなる転送電極２２-2，２２-4と、２層目のポリシリコンからなる転送電極２２-1，２２-3とは、転送チャネル２１ｏ，２１ｅ上において、鋸歯状に形成されてセンサ部１１の略中央部で互いにオーバーラップしている。
【００３１】
ここで、センサ部１１の周囲には、図４にハッチングで示すように、一行おき（本例では、奇数行）の各センサ部１１ｏについては奇数列の転送チャネル２１ｏ側の一部分を除いて、他の一行おき（本例では、偶数行）の各センサ部１１ｅについては偶数列の転送チャネル２１ｅ側の一部分を除いて、素子分離用のチャネルストップ部２３が形成されている。これに対して、転送電極２２-1〜２２-4は、転送チャネル２１ｏ，２１ｅ上だけでなく、センサ部１１の開口縁まで幅広に形成されることで、チャネルストップ部２３が形成されていない部分において読み出しゲート部１３のゲート電極を兼ねている。
【００３２】
一方、転送電極２２-1〜２２-4に印加される４相の垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４は、低レベル、中間レベルおよび高レベルの３値をとるように設定されており、その３値目の高レベルのパルスが読み出しパルスＸＳＧとなる。そして、この読み出しパルスＸＳＧが各転送電極２２-1〜２２-4を通して読み出しゲート部１３に印加されることにより、各センサ部１１からの信号電荷の読み出しが行われる。
【００３３】
具体的には、１相目の垂直転送クロックＶφ１に読み出しパルスＸＳＧが立つことにより、偶数行の一列おきの各センサ部１１ｅの信号電荷が、左方向の矢印で示すように、偶数列の垂直ＣＣＤ１２ｅに読み出される。２相目の垂直転送クロックＶφ２に読み出しパルスＸＳＧが立つことにより、奇数行の一列おきの各センサ部１１ｏの信号電荷が、右方向の矢印で示すように、奇数列の垂直ＣＣＤ１２ｏに読み出される。
【００３４】
３相目の垂直転送クロックＶφ３に読み出しパルスＸＳＧが立つことにより、奇数行の他の一列おきの各センサ部１１ｏの信号電荷が、左方向の矢印で示すように、奇数列の垂直ＣＣＤ１２ｏに読み出される。４相目の垂直転送クロックＶφ４に読み出しパルスＸＳＧが立つことにより、偶数行の他の一列おきの各センサ部１１ｅの信号電荷が、右方向の矢印で示すように、偶数列の垂直ＣＣＤ１２ｅに読み出される。
【００３５】
このように、図４に示す画素構造によれば、奇数行−奇数列、偶数行−偶数列、奇数行−偶数列、偶数行−奇数列の４系統の画素の信号電荷を独立して読み出すことができる。また、この独立読み出しを４相の垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４−４端子で実現でき、この点では従来の画素構造と同じであるのも特長の一つである。
【００３６】
さらに、信号電荷の右読み出しは１層目のポリシリコン（Ｖφ２，Ｖφ４）で行い、左読み出しは２層目のポリシリコン（Ｖφ１，Ｖφ３）で行う構成を採っていることから、例えば製造装置の何らかの問題で、両者の読み出しパルスＸＳＧの電圧に差が生じた場合などには、例えば２層目のポリシリコンの読み出し側だけ読み出しゲートのゲート長を変えたり、またはセンサ部のポテンシャルを変えたりすることにより、読み出しパルスＸＳＧの電圧のバランスをとることができる。
【００３７】
なお、上述したセンサ部１１、垂直ＣＣＤ１２および読み出しゲート部１３の構成は一例に過ぎず、これに限定されるものではなく、例えば特開平７−５９０１２号公報に開示されている構成のものなど、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を一列おきごとに配された第１の垂直ＣＣＤ群に、他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を他の一列おきごとに配された第２の垂直ＣＣＤ群にそれぞれ読み出す構成のものであれば良い。
【００３８】
上述したように、垂直２繰り返しのカラーコーディングのカラーフィルタ１９を有するＣＣＤ撮像素子１０において、垂直ＣＣＤ１２を一列おきごとに配された第１の垂直ＣＣＤ群（本例では、奇数列の垂直ＣＣＤ１２ｏの集合）と、他の一列おきごとに配された第２の垂直ＣＣＤ群（本例では、偶数列の垂直ＣＣＤ１２ｅの集合）とに分類し、一行おきに位置するセンサ部群（本例では、奇数行のセンサ部１１ｏの集合）の信号電荷を奇数列の垂直ＣＣＤ１２ｏに読み出し、他の一行おきに位置するセンサ部群（本例では、偶数行のセンサ部１１ｅの集合）の信号電荷を偶数列の垂直ＣＣＤ１２ｅに読み出すようにしたことにより、水平２画素分の信号電荷を垂直ＣＣＤ１２ｏ，１２ｅ内で混合して出力することができる。
【００３９】
この水平２画素混合により、色差（クロマ）信号Ｃｒ，Ｃｂが垂直方向において順に配列されるいわゆる線順次配列となる。ここで、補色カラーコーディングと色差信号Ｃｒ，Ｃｂとの関係について、図５に示す一般的な補色カラーコーディングを例に採って説明する。
【００４０】
通常、ＣＣＤ撮像素子ではフィールド読み出しを行うことから、第１フィールドでは、ａ１，ａ２の垂直２画素の組み合わせで信号電荷の混合が行われる。したがって、水平ＣＣＤで転送される信号電荷の順番は、ａ１ラインを考えると、（Ｇ＋Ｃｙ），（Ｍｇ＋Ｙｅ），（Ｇ＋Ｃｙ），（Ｍｇ＋Ｙｅ），……となる。なお、第２フィールドでは、ｂの垂直２画素の組み合わせとなる。
【００４１】
この順番で出力される信号電荷を電気信号に変換し、これを後段の色信号処理系で処理して輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ，Ｃｂを構成するには、Ｙ信号は隣り同士を加え、色差信号Ｃｒ，Ｃｂは減ずるようにする。すなわち、Ｙ信号は、Ｙ信号＝｜（Ｇ＋Ｃｙ）＋（Ｍｇ＋Ｙｅ）｜×１／２＝１／２（２Ｂ＋３Ｇ＋２Ｒ）の近似信号を用いる。色差信号Ｃｒは、Ｃｒ＝（Ｍｇ＋Ｙｅ）−（Ｇ＋Ｃｙ）の近似信号を用いる。
【００４２】
次に、ａ２ラインを考えると、水平ＣＣＤからは、（Ｍｇ＋Ｃｙ），（Ｇ＋Ｙｅ），（Ｍｇ＋Ｃｙ），（Ｇ＋Ｙｅ），……の順番で出力されることから、これによりＹ信号を構成すると、Ｙ信号＝｜（Ｇ＋Ｙｅ）＋（Ｍｇ＋Ｃｙ）｜×１／２＝１／２（２Ｂ＋３Ｇ＋２Ｒ）となり、ａ１ラインと同一構成でバランスする。同様に、色差信号Ｃｂは、Ｃｂ＝（Ｇ＋Ｙｅ）−（Ｍｇ＋Ｃｙ）で近似される。第２フィールドも同様である。
【００４３】
一方、本実施形態に係るＣＣＤ撮像素子１０では、図２に示す垂直２繰り返しの補色カラーコーディングに対して、フィールド読み出しを行って垂直ＣＣＤ１２ｏ，１２ｅ内で水平２画素混合を行うことにより、水平ＣＣＤ１４からは、図６の動作説明図から明らかなように、各ラインａ１，ａ２，ａ３，ａ４，……において、…，Ｍ＋Ｃ，Ｙ＋Ｍ，Ｇ＋Ｙ，Ｃ＋Ｇ，Ｍ＋Ｃ，Ｙ＋Ｍ，Ｇ＋Ｙ，Ｃ＋Ｇ，…の順に信号電荷が出力される。
【００４４】
ここで、下線を付したのが色差信号Ｃｒを、下線を付さないのが色差信号Ｃｂをそれぞれ表している。なお、ここでは、ＭｇをＭ、ＣｙをＣ、ＹｅをＹと記すものとし、以下の説明でも同様とする。このように、垂直２繰り返しの補色カラーコーディングに対して、水平２画素混合を行うことにより、色差信号Ｃｒ，Ｃｂが線順次配列でかつ点順次で出力されることになる。
【００４５】
また、後段の色信号処理系（図示せず）において、線順次配列でかつ点順次出力の色差信号Ｃｒ，Ｃｂを、奇数ビットと偶数ビットとに分離して奇数行と偶数行の各信号を独立に処理することによって輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ／Ｃｂを得て、所定の処理を行えば垂直２ライン分の輝度信号Ｙを得ることができるため、全画素の信号電荷を独立に読み出したのと同じプログレッシブ（ＰＳ）動作が可能となる。
【００４６】
また、ラインごとに輝度信号が交互に配置されているため、水平２画素混合であるにもかかわらず、高い水平解像度が得られ、垂直／水平解像度のバランスが良いものとなる。さらに、垂直ＣＣＤ１２ｏ，１２ｅの各々には同じ色のみが存在することになることから、垂直方向で加算圧縮することが容易に可能となるため、フレームレートを上げることができる。なお、垂直方向での加算圧縮は、水平ＣＣＤ１４において、その水平転送動作を停止した状態で、垂直転送（ラインシフト）動作を２ライン分、又はそれ以上行うことによって実現できる。
【００４７】
以上、１本の垂直ＣＣＤ１２（１２ｏ／１２ｅ）に対して両側のセンサ部１１（１１ｏ／１１ｅ）から信号電荷を読み出して垂直ＣＣＤ１２内で水平２画素分を混合して読み出すフィールド読み出しの場合を例に採って説明したが、次に１本の垂直ＣＣＤ１２（１２ｏ／１２ｅ）に対して片側のセンサ部１１（１１ｏ／１１ｅ）のみから読み出すフレーム読み出しの場合について説明する。
【００４８】
なお、フィールド読み出しの場合は、図４に基づく説明から明らかなように、４相の垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４の各々に読み出しパルスＸＳＧを立たせることにより、１本の垂直ＣＣＤ１２に対する両側のセンサ部１１からの信号電荷の読み出しを実現している。
【００４９】
これに対して、フレーム読み出しの場合は、図４において、２相目，４相目の垂直転送クロックＶφ２，Ｖφ４にのみ読み出しパルスＸＳＧを立てることで、１本の垂直ＣＣＤ１２に対して奇数行奇数列および偶数行偶数列の各センサ部１１からのみ、即ち図の右側方向（→）にのみ信号電荷を読み出すことができる。また、１相目，３相目の垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ３にのみ読み出しパルスＸＳＧを立たせることで、１本の垂直ＣＣＤ１２に対して奇数行偶数列および偶数行奇数列の各センサ部１１からのみ、即ち図の左側方向（←）にのみ信号電荷を読み出すことができる。
【００５０】
このように、垂直２繰り返しの補色カラーコーディングに対して、第１のフィールドでは、２相目，４相目の垂直転送クロックＶφ２，Ｖφ４に読み出しパルスＸＳＧを立てることによってフレーム読み出しを行うことで、水平ＣＣＤ１４からは、図７の動作説明図から明らかなように、各ラインａ１，ａ２，ａ３，ａ４，……において、…，Ｍ，Ｙ，Ｇ，Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｇ，Ｃ，Ｍ，…の順に信号電荷が出力される。
【００５１】
また、第２のフィールドでは、１相目，３相目の垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ３に読み出しパルスＸＳＧを立てることによってフレーム読み出しを行うことで、水平ＣＣＤ１４からは、図８の動作説明図から明らかなように、各ラインｂ１，ｂ２，ｂ３，……において、…，Ｇ，Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｇ，Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｇ，…の順に信号電荷が出力される。
【００５２】
以上から明らかなように、フレーム読み出しを行うことによって片フィールドでＭ／Ｙ／Ｇ／Ｃ独立の信号電荷を得ることができることから、後段の色信号処理系における信号処理によって輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｒ，Ｃｂの合成ができる。しかも、フィールド読み出しの場合と同様に、垂直ＣＣＤ１２の各々には同じ色のみが存在することになることから、垂直方向で加算圧縮を行うことにより、フレームレートを上げることができる。
【００５３】
また、水平ＣＣＤ１４において例えば垂直２画素分の信号電荷を加算した後、水平ＣＣＤ１４を１ビットシフト（１段分転送）してさらに２画素分の信号電荷を加算する駆動を行うことにより、水平ＣＣＤ１４からは、…，２Ｇ＋２Ｃ，２Ｃ＋２Ｍ，２Ｍ＋２Ｙ，２Ｙ＋２Ｇ，２Ｇ＋２Ｃ，２Ｃ＋２Ｍ，２Ｍ＋２Ｙ，２Ｙ＋２Ｇ，…の順に信号電荷が出力される。ここで、下線を付したのが色差信号Ｃｒを、下線を付さないのが色差信号Ｃｂをそれぞれ表している。
【００５４】
このように、フレーム読み出しの場合であっても、垂直／水平各２画素の計４画素分の信号電荷の加算圧縮処理を行うことにより、フィールド読み出しの場合と同様に、色差信号Ｃｒ，Ｃｂが点順次で出力されることになる。これにより、フィールド読み出し時と同一の信号処理が可能となる。
【００５５】
ところで、垂直ＣＣＤ１２や水平ＣＣＤ１４などで加算圧縮を行う場合には、加算回数（加算する画素数）が多くなると、信号電荷量が垂直ＣＣＤ１２や水平ＣＣＤ１４の各転送段の取り扱い電荷量を超えてオーバーフローしてしまい、隣接する転送段へ漏れ込む結果となることから、圧縮率の向上にも限界が生じることになる。
【００５６】
これに対して、フレーム読み出しの場合には、センサ部１２からの信号電荷の読み出しが１／２となり、情報量が半分となることから、２倍の加算圧縮が可能となるため、より高い圧縮率を実現できる利点がある。この場合、垂直ＣＣＤ１２は２画素混合をベースとし、水平ＣＣＤ１４は４画素混合をベースとして取り扱い電荷量を最適化するのが適当である。
【００５７】
図９は、本発明の第２実施形態に係るＣＣＤ撮像素子を示す概略構成図であり、第１実施形態の場合と同様に、ＩＳ−ＩＴ方式の単板カラーＣＣＤ撮像素子に適用した場合を例に採って示している。
【００５８】
図９において、本実施形態に係るＣＣＤ撮像素子３０は、行列状に配された複数個のセンサ部３１、これらセンサ部３１の垂直列ごとに配された複数本の垂直ＣＣＤ３２、センサ部３１と垂直ＣＣＤ３２との間に介在する読み出しゲート部３３、垂直ＣＣＤ３２の一方の端部側に配された水平ＣＣＤ３４、水平ＣＣＤ３４の転送先側の端部に配された電荷検出部３６および出力回路３７の各構成要素に加え、垂直ＣＣＤ３２と水平ＣＣＤ３４との間（垂直出力ゲート部）に設けられたホールドゲート部３５ｏ，３５ｅを備えた構成となっている。ホールドゲート部３５ｏ，３５ｅは、任意の圧縮率を得る場合に用いられるものである。
【００５９】
上記構成のＣＣＤ撮像素子３０において、その撮像エリア（画素エリア）３８上には、先の実施形態の場合と同様に、図２に示す例えば水平４繰り返し、垂直２繰り返しの補色市松カラーコーディングのカラーフィルタが配される。また、センサ部３１、垂直ＣＣＤ３２および読み出しゲート部３３の具体的な構成についても、図４の平面パターン図に示す構成となっているが、この構成に限られるものではないことは、先の実施形態の場合と同じである。
【００６０】
図１０は、ホールドゲート部３５ｏ，３５ｅを含む垂直出力ゲート部の具体的な構成の一例を示す平面パターン図である。ここで、垂直ＣＣＤ３２ｏ，３２ｅについては、図４に基づいて先の実施形態で説明したように、垂直方向に平行に延在する複数本の転送チャネル２１と、これら転送チャネル２１の上方に垂直方向に順に配され、かつ水平方向に平行に延在する４相の垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４に対応した転送電極２２-1〜２２-4とを有する構成となっている。
【００６１】
一方、水平ＣＣＤ３４は、水平方向に延在しかつ垂直ＣＣＤ３２の複数本の転送チャネル２１ｏ，２１ｅの各々に連結された転送チャネル４１と、この転送チャネル４１の上方に水平方向に順に配された２相の水平転送クロックＨφ１，Ｈφ２に対応した転送電極４２-1〜４２-4とを有する構成となっている。そして、転送電極４２-1，４２-2には２相目の水平転送クロックＨφ２が印加され、転送電極４２-3，４２-4には１相目の水平転送クロックＨφ１が印加される。
【００６２】
これらの転送電極４２-1〜４２-4において、転送電極４２-1，４２-3が１層目のポリシリコンによって形成されてストレージ部を構成し、転送電極４２-2，４２-4が２層目のポリシリコンによって形成されてストレージ部を構成している。また、転送電極４２-3，４２-4は、垂直ＣＣＤ３２の転送チャネル２１ｏ，２１ｅの部分まで延在している。そして、特に転送電極４２-4は逆Ｌ字状に屈曲した形状を有している。
【００６３】
ホールドゲート部３５ｏ，３５ｅは、垂直ＣＣＤ３２ｏ，３２ｅの転送電極２２-1〜２２-2と同様に水平方向に延在するストレージ電極４３と、転送チャネル２１ｏ，２１ｅの上方に各々独立して配されたホールド電極４４ｏ，４４ｅとから構成されている。ストレージ電極４３は、２層目のポリシリコンによって垂直ＣＣＤ３２ｏ，３２ｅの転送電極２２-4とオーバーラップした状態で形成されている。ホールド電極４４ｏ，４４ｅは、１層目のポリシリコンによってストレージ電極４３および水平ＣＣＤ３４の転送電極４２-4とオーバーラップした状態で形成されている。
【００６４】
このホールドゲート部３５ｏ，３５ｅにおいて、共通のストレージ電極４３には、所定の直流電圧がストレージ電圧ＶＳｔｒａｇｅとして与えられる。一方、ホールド電極４４ｏ，４４ｅには、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，２が別々に与えられる。すなわち、ホールド電極４４ｏには、図に点線で示す如く配線で引き出すことでホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１が与えられ、ホールド電極４４ｅには、同様に配線で引き出すことでホールド電圧ＶφＨｏｌｄ２が与えられる。
【００６５】
このホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，２として、通常の動作モードのときには共に“Ｈ”レベルが印加され、任意の圧縮率を得る圧縮モードでは“Ｌ”レベル／“Ｈ”レベルが適宜印加される。図１１に、図１０のＸ−Ｘ′線に沿った断面でのポテンシャル分布を示す。このポテンシャル分布図から明らかなように、ストレージ電極４３の下のポテンシャルは深い状態にある。一方、“Ｈ”レベルが印加されたときのホールド電極４４ｏ（４４ｅ）のポテンシャルは、ストレージ電極４３の下のポテンシャルよりもさらに深くなるように設定されている。
【００６６】
そして、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１が“Ｈ”レベルのときは、ホールド電極４４ｏの下のポテンシャルが深い状態となるため、垂直ＣＣＤ３２ｏによって転送されてきた信号電荷が、そのままホールドゲート部３５ｏを通過して水平ＣＣＤ３４へ転送される。一方、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１が“Ｌ”レベルのときは、ホールド電極４４ｏの下のポテンシャルが浅い状態となるため、そのポテンシャルバリアによって垂直ＣＣＤ３２ｏから水平ＣＣＤ３４への信号電荷の転送が阻止され、その阻止された信号電荷はストレージ電極２６の下に溜まることになる。
【００６７】
なお、ホールドゲート部３５ｏ，３５ｅとしては、上記構成のものに限定されるものではなく、要は、垂直ＣＣＤ３２から水平ＣＣＤ３４への信号電荷の転送を、列ごとに制御できる構成のものであれば良い。
【００６８】
また、必要に応じて、ホールドゲート部３５ｏ，３５ｅに隣接してオーバーフローゲートおよびオーバーフロードレイン（電荷排出部）を設けることも可能である。これによれば、転送阻止した信号電荷が所定量を超えたときに、オーバーフローゲートからオーバーフロードレインへ排出されることになるため、隣接する転送チャネルへ溢れ出るのを未然に防止できる。
【００６９】
次に、上記構成の垂直出力ゲート部（ＶＯＧ）を備えた本実施形態に係るＣＣＤ撮像素子３０において、任意の圧縮率を得るための圧縮モードの動作について説明する。
【００７０】
先ず、垂直２：３加算−１／１．２５圧縮を行う場合の圧縮モードの動作について、図１２の動作説明図を用いて説明する。
【００７１】
ここで、Ｍ，Ｃ，Ｇ，Ｙの各画素において、添え字ｘは行番号を、添え字ｙは列番号をそれぞれ表している。例えば、Ｍ８９は８行９列目のマゼンタの画素を表している。また、Ｂｏは奇数列のホールド電極４４ｏの部分（以下、ブロック部Ｂｏと称す）を、Ｂｅは偶数列のホールド電極４４ｅの部分（以下、ブロック部Ｂｅと称す）をそれぞれ示している。さらに、Ｓｔはストレージ電極４３の部分（以下、ストレージ部Ｓｔと称す）を、Ｄはオーバーフロードレインをそれぞれ示している。
【００７２】
センサ部３１から垂直ＣＣＤ３２へ信号電荷を読み出して水平２画素混合を行った状態から１ライン転送を行うことになる。この１ライン転送の際に、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｌ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送阻止状態とすることにより、ストレージ部Ｓｔには、＋Ｇ１１，Ｍ２１＋Ｃ２２，Ｙ１２＋Ｍ１３，Ｇ２３＋Ｙ２４，Ｃ１４＋Ｇ１５，Ｍ２５＋Ｃ２６，Ｙ１６＋Ｍ１７，Ｇ２７＋Ｙ２８，Ｃ１８＋Ｇ１９，Ｍ２９＋の各信号電荷が蓄積される。ここで、下線を付したのが色差信号Ｃｒを、下線を付さないのが色差信号Ｃｂをそれぞれ表している。
【００７３】
このように、センサ部３１から垂直ＣＣＤ３２へ信号電荷を読み出し、ライン転送でブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送阻止状態とし、ストレージ部Ｓｔに第１ラインの信号電荷を蓄積した状態から第１フィールドの読み出し動作を行う。この第１フィールドでは、先ず、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｈ”レベルとし、ブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送状態とすることで、ストレージ部Ｓｔに蓄積されていた信号電荷を水平ＣＣＤ２４へ転送する。以下、このストレージ部Ｓｔから水平ＣＣＤ２４への転送をＶＯＧ転送と称す。
【００７４】
その後、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｌ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送阻止状態とする。そして、この状態で１ライン転送を行う。この１ライン転送により、ストレージ部Ｓｔには、＋Ｇ３１，Ｍ４１＋Ｃ４２，Ｙ３２＋Ｍ３３，Ｇ４３＋Ｙ４４，Ｃ３４＋Ｇ３５，Ｍ４５＋Ｃ４６，Ｙ３６＋Ｍ３７，Ｇ４７＋Ｙ４８，Ｃ３８＋Ｇ３９，Ｍ４９＋の各信号電荷が蓄積される。
【００７５】
さらに、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１を“Ｈ”レベルとして奇数列のブロック部Ｂｏを転送状態とする一方、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ２については“Ｌ”レベルを維持して偶数列のブロック部Ｂｅを転送阻止状態のままとする。そして、この状態でＶＯＧ転送を行って奇数列の信号電荷＋Ｇ３１，Ｙ３２＋Ｍ３３，Ｃ３４＋Ｇ３５，Ｙ３６＋Ｍ３７，Ｃ３８＋Ｇ３９のみを水平ＣＣＤ３４へ転送する。
【００７６】
その結果、水平ＣＣＤ３４では、３行分の画素（垂直３画素）の信号電荷の混合が行われる。すなわち、水平ＣＣＤ３４には、＋Ｇ１１＋Ｇ３１，Ｍ２１＋Ｃ２２，Ｙ１２＋Ｍ１３＋Ｙ３２＋Ｍ３３，Ｇ２３＋Ｙ２４，Ｃ１４＋Ｇ１５＋Ｃ３４＋Ｇ３５，Ｍ２５＋Ｃ２６，Ｙ１６＋Ｍ１７＋Ｙ３６＋Ｍ３７，Ｇ２７＋Ｙ２８，Ｃ１８＋Ｇ１９＋Ｃ３８＋Ｇ３９，Ｍ２９＋の各信号電荷が順に並ぶことになる。そして、これらの信号電荷を順次水平転送する。
【００７７】
次に、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１を“Ｌ”レベルとして奇数列のブロック部Ｂｏを転送阻止状態とする一方、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ２を“Ｈ”レベルとして偶数列のブロック部Ｂｅを転送状態とする。そして、この状態でＶＯＧ転送を行うことにより、それまで偶数列のブロック部Ｂｅで転送阻止され、ストレージ部Ｓｔに蓄積されていた偶数列の信号電荷Ｍ４１＋Ｃ４２，Ｇ４３＋Ｙ４４，Ｍ４５＋Ｃ４６，Ｇ４７＋Ｙ４８，Ｍ４９＋を水平ＣＣＤ３４へ転送する。
【００７８】
その後、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｌ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送阻止状態とする。そして、この状態で１ライン転送を行う。この１ライン転送により、ストレージ部Ｓｔには、＋Ｇ５１，Ｍ６１＋Ｃ６２，Ｙ５２＋Ｍ５３，Ｇ６３＋Ｙ６４，Ｃ５４＋Ｇ５５，Ｍ６５＋Ｃ６６，Ｙ５６＋Ｍ５７，Ｇ６７＋Ｙ６８，Ｃ５８＋Ｇ５９，Ｍ６９＋の各信号電荷が蓄積される。
【００７９】
さらに、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１を“Ｈ”レベルとして奇数列のブロック部Ｂｏを転送状態とする一方、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ２については“Ｌ”レベルを維持し、偶数列のブロック部Ｂｅを転送阻止状態のままとする。そして、この状態でＶＯＧ転送を行うことにより、奇数列の信号電荷＋Ｇ５１，Ｙ５２＋Ｍ５３，Ｃ５４＋Ｇ５５，Ｙ５６＋Ｍ５７，Ｃ５８＋Ｇ５９のみを水平ＣＣＤ３４へ転送する。
【００８０】
その結果、水平ＣＣＤ３４では、２行分の画素（垂直２画素）の信号電荷の混合が行われる。すなわち、水平ＣＣＤ３４には、＋Ｇ５１，Ｍ４１＋Ｃ４２，Ｙ５２＋Ｍ５３，Ｇ４３＋Ｙ４４，Ｃ５４＋Ｇ５５，Ｍ４５＋Ｃ４６，Ｙ５６＋Ｍ５７，Ｇ４７＋Ｙ４８，Ｃ５８＋Ｇ５９，Ｍ４９＋の各信号電荷が順に並ぶことになる。そして、これらの信号電荷を順次水平転送する。
【００８１】
次に、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１を“Ｌ”レベルとして奇数列のブロック部Ｂｏを転送阻止状態とする一方、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ２を“Ｈ”レベルとして偶数列のブロック部Ｂｅを転送状態とする。そして、この状態でＶＯＧ転送を行うことにより、それまでブロック部Ｂｅで転送阻止され、ストレージ部Ｓｔに蓄積されていた偶数列の信号電荷Ｍ６１＋Ｃ６２，Ｇ６３＋Ｙ６４，Ｍ６５＋Ｃ６６，Ｇ６７＋Ｙ６８，Ｍ６９＋を水平ＣＣＤ３４へ転送する。
【００８２】
その後、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｌ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送阻止状態とする。そして、この状態で１ライン転送を行う。この１ライン転送により、ストレージ部Ｓｔには、＋Ｇ７１，Ｍ８１＋Ｃ８２，Ｙ７２＋Ｍ７３，Ｇ８３＋Ｙ８４，Ｃ７４＋Ｇ７５，Ｍ８５＋Ｃ８６，Ｙ７６＋Ｍ７７，Ｇ８７＋Ｙ８８，Ｃ７８＋Ｇ７９，Ｍ８９＋の各信号電荷が蓄積される。
【００８３】
さらに、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｈ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送状態とし、この状態でＶＯＧ転送を行う。その結果、水平ＣＣＤ３４では、垂直３画素の信号電荷の混合が行われる。すなわち、水平ＣＣＤ３４には、＋Ｇ７１，Ｍ６１＋Ｃ６２＋Ｍ８１＋Ｃ８２，Ｙ７２＋Ｍ７３，Ｇ６３＋Ｙ６４＋Ｇ８３＋Ｙ８４，Ｃ７４＋Ｇ７５，Ｍ６５＋Ｃ６６＋Ｍ８５＋Ｃ８６，Ｙ７６＋Ｍ７７，Ｇ６７＋Ｙ６８＋Ｇ８７＋Ｙ８８，Ｃ７８＋Ｇ７９，Ｍ６９＋Ｍ８９＋の各信号電荷が順に並ぶことになる。そして、これらの信号電荷を順次水平転送する。
【００８４】
以上の垂直３画素混合→垂直２画素混合→垂直３画素混合→……の各動作の繰り返しにより、垂直２：３加算−１／１．２５圧縮モードにおける第１フィールドでの圧縮処理が実行される。
【００８５】
次に、第２フィールドでの読み出し動作について説明する。先ず、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１を“Ｈ”レベルとして奇数列のブロック部Ｂｏを転送状態とする一方、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ２を“Ｌ”レベルとして偶数列のブロック部Ｂｅを転送阻止状態とする。そして、この状態でＶＯＧ転送を行うことにより、奇数列の信号電荷＋Ｇ１１，Ｙ１２＋Ｍ１３，Ｃ１４＋Ｇ１５，Ｙ１６＋Ｍ１７，Ｃ１８＋Ｇ１９のみを水平ＣＣＤ３４へ転送する。
【００８６】
このとき、偶数列の信号電荷Ｍ２１＋Ｃ２２，Ｇ２３＋Ｙ２４，Ｍ２５＋Ｃ２６，Ｇ２７＋Ｙ２８，Ｍ２９＋の各信号電荷はストレージ部Ｓｔに蓄積された状態にある。そして、水平ＣＣＤ３４内の信号電荷＋Ｇ１１，Ｙ１２＋Ｍ１３，Ｃ１４＋Ｇ１５，Ｙ１６＋Ｍ１７，Ｃ１８＋Ｇ１９についてはそのまま水平転送する。この第２フィールドの初期動作により、以降の垂直混合において第１フィールドと異なる画素の組み合わせが実現される。
【００８７】
続いて、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１を“Ｌ”レベルとして奇数列のブロック部Ｂｏを転送阻止状態とする一方、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ２を“Ｈ”レベルとして偶数列のブロック部Ｂｅを転送状態とする。そして、この状態でＶＯＧ転送を行うことにより、それまでブロック部Ｂｅで転送阻止され、ストレージ部Ｓｔに蓄積されていた偶数列の信号電荷Ｍ２１＋Ｃ２２，Ｇ２３＋Ｙ２４，Ｍ２５＋Ｃ２６，Ｇ２７＋Ｙ２８，Ｍ２９＋を水平ＣＣＤ３４へ転送する。
【００８８】
その後、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｌ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送阻止状態とする。そして、この状態において１ライン転送を行うことにより、ストレージ部Ｓｔには、＋Ｇ３１，Ｍ４１＋Ｃ４２，Ｙ３２＋Ｍ３３，Ｇ４３＋Ｙ４４，Ｃ３４＋Ｇ３５，Ｍ４５＋Ｃ４６，Ｙ３６＋Ｍ３７，Ｇ４７＋Ｙ４８，Ｃ３８＋Ｇ３９，Ｍ４９＋の各信号電荷が蓄積される。
【００８９】
さらに、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｈ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送状態とし、この状態でＶＯＧ転送を行う。これにより、水平ＣＣＤ３４では、垂直３画素の信号電荷の混合が行われる。すなわち、水平ＣＣＤ３４には、＋Ｇ３１，Ｍ２１＋Ｃ２２＋Ｍ４１＋Ｃ４２，Ｙ３２＋Ｍ３３，Ｇ２３＋Ｙ２４＋Ｇ４３＋Ｙ４４，Ｃ３４＋Ｇ３５，Ｍ２５＋Ｃ２６＋Ｍ４５＋Ｃ４６，Ｙ３６＋Ｍ３７，Ｇ２７＋Ｙ２８＋Ｇ４７＋Ｙ４８，Ｃ３８＋Ｇ３９，Ｍ２９＋Ｍ４９＋の各信号電荷が順に並ぶことになる。そして、これらの信号電荷を順次水平転送する。
【００９０】
このＶＯＧ転送後、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｌ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送阻止状態とする。そして、この状態で１ライン転送を行うことにより、ストレージ部Ｓｔには、＋Ｇ５１，Ｍ６１＋Ｃ６２，Ｙ５２＋Ｍ５３，Ｇ６３＋Ｙ６４，Ｃ５４＋Ｇ５５，Ｍ６５＋Ｃ６６，Ｙ５６＋Ｍ５７，Ｇ６７＋Ｙ６８，Ｃ５８＋Ｇ５９，Ｍ６９＋の各信号電荷が蓄積される。
【００９１】
その後、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｈ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送状態とした状態でＶＯＧ転送を行う。これにより、水平ＣＣＤ３４には、ストレージ部Ｓｔに蓄積されていた＋Ｇ５１，Ｍ６１＋Ｃ６２，Ｙ５２＋Ｍ５３，Ｇ６３＋Ｙ６４，Ｃ５４＋Ｇ５５，Ｍ６５＋Ｃ６６，Ｙ５６＋Ｍ５７，Ｇ６７＋Ｙ６８，Ｃ５８＋Ｇ５９，Ｍ６９＋の各信号電荷がそのまま転送される。そして、これらの信号電荷を順次水平転送する。その結果、垂直２画素混合の出力が得られる。
【００９２】
このＶＯＧ転送後、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｌ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送阻止状態とする。そして、この状態で１ライン転送を行うことにより、ストレージ部Ｓｔには、＋Ｇ７１，Ｍ８１＋Ｃ８２，Ｙ７２＋Ｍ７３，Ｇ８３＋Ｙ８４，Ｃ７４＋Ｇ７５，Ｍ８５＋Ｃ８６，Ｙ７６＋Ｍ７７，Ｇ８７＋Ｙ８８，Ｃ７８＋Ｇ７９，Ｍ８９＋の各信号電荷が蓄積される。
【００９３】
その後、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｈ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送状態とした状態でＶＯＧ転送を行う。これにより、水平ＣＣＤ３４には、ストレージ部Ｓｔに蓄積されていた＋Ｇ７１，Ｍ８１＋Ｃ８２，Ｙ７２＋Ｍ７３，Ｇ８３＋Ｙ８４，Ｃ７４＋Ｇ７５，Ｍ８５＋Ｃ８６，Ｙ７６＋Ｍ７７，Ｇ８７＋Ｙ８８，Ｃ７８＋Ｇ７９，Ｍ８９＋の各信号電荷がそのまま転送される。
【００９４】
続いて、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｌ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送阻止状態とする。そして、この状態で１ライン転送を行うことにより、ストレージ部Ｓｔには、次の２行分の画素の各信号電荷が蓄積される。
【００９５】
この１ライン転送後、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１を“Ｈ”レベルとして奇数列のブロック部Ｂｏを転送状態にする一方、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ２については“Ｌ”レベルを維持して偶数列のブロック部Ｂｅを転送阻止状態のままとする。そして、この状態でＶＯＧ転送を行うことにより、奇数列の信号電荷＋Ｇ９１，＋Ｙ９２＋Ｍ９３，＋Ｃ９４＋Ｇ９５，＋Ｙ９６＋Ｍ９７，＋Ｃ９８＋Ｇ９９のみを水平ＣＣＤ３４へ転送する。
【００９６】
その結果、水平ＣＣＤ３４では、垂直３画素の信号電荷の混合が行われる。すなわち、水平ＣＣＤ３４には、＋Ｇ７１＋Ｇ９１，Ｍ８１＋Ｃ８２，Ｙ７２＋Ｍ７３＋Ｙ９２＋Ｍ９３，Ｇ８３＋Ｙ８４，Ｃ７４＋Ｇ７５＋Ｃ９４＋Ｇ９５，Ｍ８５＋Ｃ８６，Ｙ７６＋Ｍ７７＋Ｙ９６＋Ｍ９７，Ｇ８７＋Ｙ８８，Ｃ７８＋Ｇ７９＋Ｃ９８＋Ｇ９９，Ｍ８９＋の各信号電荷が順に並ぶことになる。そして、これらの信号電荷を順次水平転送する。
【００９７】
以上の垂直２画素混合→垂直３画素混合→垂直２画素混合→……の各動作の繰り返しにより、垂直２：３加算−１／１．２５圧縮モードにおける第２フィールドでの圧縮処理が実行される。
【００９８】
上述したように、垂直３画素混合→垂直２画素混合→垂直３画素混合→垂直２画素混合→……の各動作を繰り返し、かつ第１フィールドと第２フィールドで混合する画素の組み合わせを変えることにより、本来垂直４画素分の情報を用いて２ライン分の情報を得るのに対して、垂直５画素分の情報を用いることになるので、色差信号Ｃｒ，Ｃｂを保持しながら垂直１／１．２５（＝５／４）の圧縮処理を実現できる。
【００９９】
図１２において、○は第１フィールドの各ラインの重心を、×は第２フィールドの各ラインの重心をそれぞれ示している。同図から明らかなように、第１フィールドと第２フィールドで各ラインの重心が１／５画素ピッチ分だけずれることが分かる。しかし、この重心のずれは極わずかであり、実用上、無視できるレベルのものである。なお、必要があれば、後段の信号処理系において、隣接画素の信号を用いて重心ずれを補完することもできる。
【０１００】
続いて、垂直３：３加算−１／１．５圧縮を行う場合の圧縮モードの動作について、図１３の動作説明図を用いて説明する。この垂直１／１．５圧縮の場合にも、先述した垂直１／１．２５圧縮の場合と同様に、センサ部３１から垂直ＣＣＤ３２へ信号電荷を読み出して水平２画素混合を行った状態から１ライン転送を行うことになる。
【０１０１】
１ライン転送の際に、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｌ”レベルとし、ブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送阻止状態とすることにより、ストレージ部Ｓｔには、＋Ｇ１１，Ｍ２１＋Ｃ２２，Ｙ１２＋Ｍ１３，Ｇ２３＋Ｙ２４，Ｃ１４＋Ｇ１５，Ｍ２５＋Ｃ２６，Ｙ１６＋Ｍ１７，Ｇ２７＋Ｙ２８，Ｃ１８＋Ｇ１９，Ｍ２９＋の各信号電荷が蓄積される。ここで、下線を付したのが色差信号Ｃｒを、下線を付さないのが色差信号Ｃｂをそれぞれ表している。
【０１０２】
このように、センサ部３１から垂直ＣＣＤ３２へ信号電荷を読み出し、ライン転送でブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送阻止状態とし、ストレージ部Ｓｔに第１ラインの信号電荷を蓄積した状態から第１フィールドの読み出し動作を行う。この第１フィールドでは、先ず、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｈ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送状態とする。この状態でＶＯＧ転送を行うことにより、ストレージ部Ｓｔに蓄積されていた信号電荷を水平ＣＣＤ２４へ転送する。
【０１０３】
その後、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｌ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送阻止状態とする。そして、この状態で１ライン転送を行う。この１ライン転送により、ストレージ部Ｓｔには、＋Ｇ３１，Ｍ４１＋Ｃ４２，Ｙ３２＋Ｍ３３，Ｇ４３＋Ｙ４４，Ｃ３４＋Ｇ３５，Ｍ４５＋Ｃ４６，Ｙ３６＋Ｍ３７，Ｇ４７＋Ｙ４８，Ｃ３８＋Ｇ３９，Ｍ４９＋の各信号電荷が蓄積される。
【０１０４】
さらに、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１を“Ｈ”レベルとして奇数列のブロック部Ｂｏを転送状態とする一方、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ２については“Ｌ”レベルを維持して偶数列のブロック部Ｂｅを転送阻止状態のままとする。そして、この状態でＶＯＧ転送を行って奇数列の信号電荷＋Ｇ３１，Ｙ３２＋Ｍ３３，Ｃ３４＋Ｇ３５，Ｙ３６＋Ｍ３７，Ｃ３８＋Ｇ３９のみを水平ＣＣＤ３４へ転送する。
【０１０５】
その結果、水平ＣＣＤ３４では、垂直３画素の信号電荷の混合が行われる。すなわち、水平ＣＣＤ３４には、＋Ｇ１１＋Ｇ３１，Ｍ２１＋Ｃ２２，Ｙ１２＋Ｍ１３＋Ｙ３２＋Ｍ３３，Ｇ２３＋Ｙ２４，Ｃ１４＋Ｇ１５＋Ｃ３４＋Ｇ３５，Ｍ２５＋Ｃ２６，Ｙ１６＋Ｍ１７＋Ｙ３６＋Ｍ３７，Ｇ２７＋Ｙ２８，Ｃ１８＋Ｇ１９＋Ｃ３８＋Ｇ３９，Ｍ２９＋の各信号電荷が順に並ぶことになる。そして、これらの信号電荷を順次水平転送する。
【０１０６】
次に、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１を“Ｌ”レベルとして奇数列のブロック部Ｂｏを転送阻止状態とする一方、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ２を“Ｈ”レベルとして偶数列のブロック部Ｂｅを転送状態とする。そして、この状態でＶＯＧ転送を行うことにより、それまで偶数列のブロック部Ｂｅで転送阻止され、ストレージ部Ｓｔに蓄積されていた偶数列の信号電荷Ｍ４１＋Ｃ４２，Ｇ４３＋Ｙ４４，Ｍ４５＋Ｃ４６，Ｇ４７＋Ｙ４８，Ｍ４９＋を水平ＣＣＤ３４へ転送する。
【０１０７】
その後、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｌ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送阻止状態とする。そして、この状態で１ライン転送を行う。この１ライン転送により、ストレージ部Ｓｔには、＋Ｇ５１，Ｍ６１＋Ｃ６２，Ｙ５２＋Ｍ５３，Ｇ６３＋Ｙ６４，Ｃ５４＋Ｇ５５，Ｍ６５＋Ｃ６６，Ｙ５６＋Ｍ５７，Ｇ６７＋Ｙ６８，Ｃ５８＋Ｇ５９，Ｍ６９＋の各信号電荷が蓄積される。
【０１０８】
次に、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｈ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送状態とする。この状態でＶＯＧ転送を行うことにより、それまでストレージ部Ｓｔに蓄積されていた＋Ｇ５１，Ｍ６１＋Ｃ６２，Ｙ５２＋Ｍ５３，Ｇ６３＋Ｙ６４，Ｃ５４＋Ｇ５５，Ｍ６５＋Ｃ６６，Ｙ５６＋Ｍ５７，Ｇ６７＋Ｙ６８，Ｃ５８＋Ｇ５９，Ｍ６９＋の各信号電荷を水平ＣＣＤ２４へ転送する。
【０１０９】
その結果、水平ＣＣＤ３４では、垂直３画素の信号電荷の混合が行われる。すなわち、水平ＣＣＤ３４には、＋Ｇ５１，Ｍ４１＋Ｃ４２＋Ｍ６１＋Ｃ６２，Ｙ５２＋Ｍ５３，Ｇ４３＋Ｙ４４＋Ｇ６３＋Ｙ６４，Ｃ５４＋Ｇ５５，Ｍ４５＋Ｃ４６＋Ｍ６５＋Ｃ６６，Ｙ５６＋Ｍ５７，Ｇ４７＋Ｙ４８＋Ｇ６７＋Ｙ６８，Ｃ５８＋Ｇ５９，Ｍ６９＋Ｍ６９＋の各信号電荷が順に並ぶことになる。そして、これらの信号電荷を順次水平転送する。
【０１１０】
その後、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｌ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送阻止状態とする。そして、この状態で１ライン転送を行う。この１ライン転送により、ストレージ部Ｓｔには、＋Ｇ７１，Ｍ８１＋Ｃ８２，Ｙ７２＋Ｍ７３，Ｇ８３＋Ｙ８４，Ｃ７４＋Ｇ７５，Ｍ８５＋Ｃ８６，Ｙ７６＋Ｍ７７，Ｇ８７＋Ｙ８８，Ｃ７８＋Ｇ７９，Ｍ８９＋の各信号電荷が蓄積される。
【０１１１】
続いて、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｈ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送状態とする。この状態でＶＯＧ転送を行うことにより、それまでストレージ部Ｓｔに蓄積されていた＋Ｇ７１，Ｍ８１＋Ｃ８２，Ｙ７２＋Ｍ７３，Ｇ８３＋Ｙ８４，Ｃ７４＋Ｇ７５，Ｍ８５＋Ｃ８６，Ｙ７６＋Ｍ７７，Ｇ８７＋Ｙ８８，Ｃ７８＋Ｇ７９，Ｍ８９＋の各信号電荷を水平ＣＣＤ２４へ転送する。
【０１１２】
その後、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｌ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送阻止状態とする。そして、この状態で１ライン転送を行う。この１ライン転送により、ストレージ部Ｓｔには、次の２行分の各画素の信号電荷が蓄積される。
【０１１３】
さらに、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１を“Ｈ”レベルとして奇数列のブロック部Ｂｏを転送状態とする一方、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ２については“Ｌ”レベルを維持し、偶数列のブロック部Ｂｅを転送阻止状態のままとする。そして、この状態でＶＯＧ転送を行うことにより、奇数列の信号電荷＋Ｇ９１，Ｙ９２＋Ｍ９３，Ｃ９４＋Ｇ９５，Ｙ９６＋Ｍ９７，Ｃ９８＋Ｇ９９のみを水平ＣＣＤ３４へ転送する。
【０１１４】
その結果、水平ＣＣＤ３４では、垂直２画素の信号電荷の混合が行われる。すなわち、水平ＣＣＤ３４には、＋Ｇ７１＋Ｇ９１，Ｍ８１＋Ｃ８２，Ｙ７２＋Ｍ７３＋Ｙ９２＋Ｍ９３，Ｇ８３＋Ｙ８４，Ｃ７４＋Ｇ７５＋Ｃ９４＋Ｇ９５，Ｍ８５＋Ｃ８６，Ｙ７６＋Ｍ７７＋Ｙ９６＋Ｍ９７，Ｇ８７＋Ｙ８８，Ｃ７８＋Ｇ７９＋Ｃ９８＋Ｇ９９，Ｍ８９＋の各信号電荷が順に並ぶことになる。そして、これらの信号電荷を順次水平転送する。
【０１１５】
以上の垂直３画素混合→垂直３画素混合→垂直３画素混合→……の各動作の繰り返しにより、垂直３：３加算−１／１．５圧縮モードにおける第１フィールドでの圧縮処理が実行される。
【０１１６】
次に、第２フィールドでの読み出し動作について説明する。先ず、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１を“Ｈ”レベルとして奇数列のブロック部Ｂｏを転送状態とする一方、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ２を“Ｌ”レベルとして偶数列のブロック部Ｂｅを転送阻止状態とする。そして、この状態でＶＯＧ転送を行うことにより、奇数列の信号電荷＋Ｇ１１，Ｙ１２＋Ｍ１３，Ｃ１４＋Ｇ１５，Ｙ１６＋Ｍ１７，Ｃ１８＋Ｇ１９のみを水平ＣＣＤ３４へ転送する。
【０１１７】
このとき、偶数列の信号電荷Ｍ２１＋Ｃ２２，Ｇ２３＋Ｙ２４，Ｍ２５＋Ｃ２６，Ｇ２７＋Ｙ２８，Ｍ２９＋の各信号電荷はストレージ部Ｓｔに蓄積された状態にある。そして、水平ＣＣＤ３４内の信号電荷＋Ｇ１１，Ｙ１２＋Ｍ１３，Ｃ１４＋Ｇ１５，Ｙ１６＋Ｍ１７，Ｃ１８＋Ｇ１９についてはそのまま水平転送する。この第２フィールドの初期動作により、以降の垂直混合において第１フィールドと異なる画素の組み合わせが実現される。
【０１１８】
続いて、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１を“Ｌ”レベルとして奇数列のブロック部Ｂｏを転送阻止状態とする一方、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ２を“Ｈ”レベルとして偶数列のブロック部Ｂｅを転送状態とする。そして、この状態でＶＯＧ転送を行うことにより、それまでブロック部Ｂｅで転送阻止され、ストレージ部Ｓｔに蓄積されていた偶数列の信号電荷Ｍ２１＋Ｃ２２，Ｇ２３＋Ｙ２４，Ｍ２５＋Ｃ２６，Ｇ２７＋Ｙ２８，Ｍ２９＋を水平ＣＣＤ３４へ転送する。
【０１１９】
その後、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｌ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送阻止状態とする。そして、この状態において１ライン転送を行うことにより、ストレージ部Ｓｔには、＋Ｇ３１，Ｍ４１＋Ｃ４２，Ｙ３２＋Ｍ３３，Ｇ４３＋Ｙ４４，Ｃ３４＋Ｇ３５，Ｍ４５＋Ｃ４６，Ｙ３６＋Ｍ３７，Ｇ４７＋Ｙ４８，Ｃ３８＋Ｇ３９，Ｍ４９＋の各信号電荷が蓄積される。
【０１２０】
さらに、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｈ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送状態とし、この状態でＶＯＧ転送を行う。これにより、水平ＣＣＤ３４では、垂直３画素の信号電荷の混合が行われる。すなわち、水平ＣＣＤ３４には、＋Ｇ３１，Ｍ２１＋Ｃ２２＋Ｍ４１＋Ｃ４２，Ｙ３２＋Ｍ３３，Ｇ２３＋Ｙ２４＋Ｇ４３＋Ｙ４４，Ｃ３４＋Ｇ３５，Ｍ２５＋Ｃ２６＋Ｍ４５＋Ｃ４６，Ｙ３６＋Ｍ３７，Ｇ２７＋Ｙ２８＋Ｇ４７＋Ｙ４８，Ｃ３８＋Ｇ３９，Ｍ２９＋Ｍ４９＋の各信号電荷が順に並ぶことになる。そして、これらの信号電荷を順次水平転送する。
【０１２１】
その後、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｌ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送阻止状態とする。そして、この状態において１ライン転送を行う。これにより、ストレージ部Ｓｔには、＋Ｇ５１，Ｍ６１＋Ｃ６２，Ｙ５２＋Ｍ５３，Ｇ６３＋Ｙ６４，Ｃ５４＋Ｇ５５，Ｍ６５＋Ｃ６６，Ｙ５６＋Ｍ５７，Ｇ６７＋Ｙ６８，Ｃ５８＋Ｇ５９，Ｍ６９＋の各信号電荷が蓄積される。
【０１２２】
次に、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｈ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送状態とする。そして、この状態でＶＯＧ転送を行うことにより、それまでストレージ部Ｓｔに蓄積されていた＋Ｇ５１，Ｍ６１＋Ｃ６２，Ｙ５２＋Ｍ５３，Ｇ６３＋Ｙ６４，Ｃ５４＋Ｇ５５，Ｍ６５＋Ｃ６６，Ｙ５６＋Ｍ５７，Ｇ６７＋Ｙ６８，Ｃ５８＋Ｇ５９，Ｍ６９＋の各信号電荷を水平ＣＣＤ３４へ転送する。
【０１２３】
その後、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｌ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送阻止状態とする。そして、この状態において１ライン転送を行う。これにより、ストレージ部Ｓｔには、＋Ｇ７１，Ｍ８１＋Ｃ８２，Ｙ７２＋Ｍ７３，Ｇ８３＋Ｙ８４，Ｃ７４＋Ｇ７５，Ｍ８５＋Ｃ８６，Ｙ７６＋Ｍ７７，Ｇ８７＋Ｙ８８，Ｃ７８＋Ｇ７９，Ｍ８９＋の各信号電荷が蓄積される。
【０１２４】
さらに、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１を“Ｈ”レベルとして奇数列のブロック部Ｂｏを転送状態とする一方、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ２を“Ｌ”レベルとして偶数列のブロック部Ｂｅを転送阻止状態とする。そして、この状態でＶＯＧ転送を行うことにより、奇数列の信号電荷＋Ｇ７１，Ｙ７２＋Ｍ７３，Ｃ７４＋Ｇ７５，Ｙ７６＋Ｍ７７，Ｃ７８＋Ｇ７９のみを水平ＣＣＤ３４へ転送する。
【０１２５】
その結果、水平ＣＣＤ３４では、垂直３画素の信号電荷の混合が行われる。すなわち、水平ＣＣＤ３４には、＋Ｇ５１＋Ｇ７１，Ｍ６１＋Ｃ６２，Ｙ５２＋Ｍ５３＋Ｙ７２＋Ｍ７３，Ｇ６３＋Ｙ６４，Ｃ５４＋Ｇ５５＋Ｃ７４＋Ｇ７５，Ｍ６５＋Ｃ６６，Ｙ５６＋Ｍ５７＋Ｙ７６＋Ｍ７７，Ｇ６７＋Ｙ６８，Ｃ５８＋Ｇ５９＋Ｃ７８＋Ｇ７９，Ｍ６９＋の各信号電荷が順に並ぶことになる。そして、これらの信号電荷を順次水平転送する。
【０１２６】
続いて、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１を“Ｌ”レベルとして奇数列のブロック部Ｂｏを転送阻止状態とする一方、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ２を“Ｈ”レベルとして偶数列のブロック部Ｂｅを転送状態とする。そして、この状態でＶＯＧ転送を行うことにより、それまでブロック部Ｂｅで転送阻止され、ストレージ部Ｓｔに蓄積されていた偶数列の信号電荷Ｍ８１＋Ｃ８２，Ｇ８３＋Ｙ８４，Ｍ８５＋Ｃ８６，Ｇ８７＋Ｙ８８，Ｍ８９＋を水平ＣＣＤ３４へ転送する。
【０１２７】
その後、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｌ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送阻止状態とする。そして、この状態で１ライン転送を行う。この１ライン転送により、ストレージ部Ｓｔには、次の２行分の各画素の信号電荷＋Ｇ９１，Ｍ10１＋Ｃ10２，Ｙ９２＋Ｍ９３，Ｇ10３＋Ｙ10４，Ｃ９４＋Ｇ９５，Ｍ10５＋Ｃ10６，Ｙ９６＋Ｍ９７，Ｇ10７＋Ｙ10８，Ｃ９８＋Ｇ９９，Ｍ10９＋が蓄積される。
【０１２８】
さらに、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｈ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送状態とする。そして、この状態でＶＯＧ転送を行うことで、水平ＣＣＤ３４では、垂直３画素の信号電荷の混合が行われる。すなわち、水平ＣＣＤ３４には、＋Ｇ９１，Ｍ８１＋Ｃ８２＋Ｍ10１＋Ｃ10２，Ｙ９２＋Ｍ９３，Ｇ８３＋Ｙ８４＋Ｇ10３＋Ｙ10４，Ｃ９４＋Ｇ９５，Ｍ８５＋Ｃ８６＋Ｍ10５＋Ｃ10６，Ｙ９６＋Ｍ９７，Ｇ８７＋Ｙ８８＋Ｇ10７＋Ｙ10８，Ｃ９８＋Ｇ９９，Ｍ８９＋Ｍ10９＋の各信号電荷が順に並ぶことになる。そして、これらの信号電荷を順次水平転送する。
【０１２９】
以上の垂直３画素混合→垂直３画素混合→垂直３画素混合→……の各動作の繰り返しにより、垂直３：３加算−１／１．５圧縮モードにおける第２フィールドでの圧縮処理が実行される。
【０１３０】
上述したように、垂直３画素混合→垂直３画素混合→垂直３画素混合→……の動作を繰り返し、かつ第１フィールドと第２フィールドで混合する画素の組み合わせを変えることにより、本来垂直４画素分の情報を用いて２ライン分の情報を得るのに対して、垂直６画素分の情報を用いることになるので、色差信号Ｃｒ，Ｃｂを保持しながら垂直１／１．５（＝６／４）の圧縮処理を実現できる。
【０１３１】
図１３において、○は第１フィールドの各ラインの重心を、×は第２フィールドの各ラインの重心をそれぞれ示している。同図から明らかなように、第１フィールドと第２フィールドで各ラインの重心が１／３画素ピッチ分だけずれ、そのずれは垂直１／１．２５の圧縮の場合よりも大きくなる。したがって、必要があれば、後段の信号処理系において、隣接画素の信号を用いて重心ずれを補完することができる。
【０１３２】
また、第２フィールドについてのみ、垂直３画素につき１画素の信号電荷の読み出しを行わない、いわゆる間引き動作を行うことにより、重心を合わせることも可能である。この場合の動作について、図１４の動作説明図を用いて以下に説明する。なお、この間引き動作を適用する場合には、後述するように、ＣＣＤ撮像素子の画素部の配線系に変更を加える必要がある。
【０１３３】
先ず、第２フィールドにおいては、垂直３画素につき１画素の間引き動作が行われる。本例では、図１４から明らかなように、２行目のＭ２１，Ｃ２２，Ｇ２３，Ｙ２４，Ｍ２５，Ｃ２６，Ｇ２７，Ｙ２９，Ｍ２９，……、５行目のＧ５１，Ｙ５２，Ｍ５３，Ｃ５４，Ｇ５５，Ｙ５６，Ｍ５７，Ｃ５８，Ｇ５９，……、８行目のＭ８１，Ｃ８２，Ｇ８３，Ｙ８４，Ｍ８５，Ｃ８６，Ｇ８７，Ｙ８９，Ｍ８９，……の各画素の信号電荷を間引くようにする。この間引き動作は、周知の技術によって容易に実現できる。
【０１３４】
具体的には、図１５の画素部の配線図から明らかなように、２系統の垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４，Ｖφ１′〜Ｖφ４′を用意するとともに、その配線パターンについても２系統（５１〜５４，５１′〜５４′）設け、常に読み出しを行う画素については配線パターン５１〜５４を通して垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４を与え、読み出しを間引く画素については配線パターン５１′〜５４′を通して垂直転送クロックＶφ１′〜Ｖφ４′を与えるようにする。
【０１３５】
そして、第１フィールドでは、２系統の垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４，Ｖφ１′〜Ｖφ４′の全てに読み出しパルスＸＳＧを立てるようにすることで、全画素の信号電荷を読み出すことができる。一方、第２フィールドでは、垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４にのみ読み出しパルスＸＳＧを立て、垂直転送クロックＶφ１′〜Ｖφ４′には読み出しパルスＸＳＧを立てないようにすることで、２行単位で１行おきに信号電荷を読み出すことができる。すなわち、垂直３画素につき１画素の間引き動作が行われる。
【０１３６】
このようにして、第２フィールドにおいて、垂直３画素につき１画素の間引き動作によって読み出された信号電荷は、以下のようにして出力される。先ず、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１を“Ｈ”レベルとして奇数列のブロック部Ｂｏを転送状態とする一方、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ２を“Ｌ”レベルとして偶数列のブロック部Ｂｅを転送阻止状態とする。そして、この状態でＶＯＧ転送を行うことにより、奇数列の信号電荷＋Ｇ１１，Ｙ１２＋Ｍ１３，Ｃ１４＋Ｇ１５，Ｙ１６＋Ｍ１７，Ｃ１８＋Ｇ１９のみを水平ＣＣＤ３４へ転送する。
【０１３７】
このとき、偶数列の信号電荷Ｍ２１，Ｃ２２，Ｇ２３，Ｙ２４，Ｍ２５，Ｃ２６，Ｇ２７，Ｙ２８，Ｍ２９＋の各信号電荷については間引き動作によって読み出しが行われていないことから、ストレージ部Ｓｔには信号電荷は蓄積されていない。そして、水平ＣＣＤ３４内の信号電荷＋Ｇ１１，Ｙ１２＋Ｍ１３，Ｃ１４＋Ｇ１５，Ｙ１６＋Ｍ１７，Ｃ１８＋Ｇ１９についてはそのまま水平転送する。この第２フィールドの初期動作により、以降の垂直混合において第１フィールドと異なる画素の組み合わせが実現される。
【０１３８】
続いて、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１を“Ｌ”レベルとして奇数列のブロック部Ｂｏを転送阻止状態とする一方、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ２を“Ｈ”レベルとして偶数列のブロック部Ｂｅを転送状態とする。そして、この状態でＶＯＧ転送を行うのであるが、ストレージ部Ｓｔには信号電荷が何ら蓄積されていないことから、水平ＣＣＤ３４への信号電荷の転送は行われない。すなわち、このＶＯＧ転送では空送りが行われる。したがって、水平ＣＣＤ３４における偶数列の垂直ＣＣＤ３２ｅに対応したパケット（転送段）は空の状態となる。
【０１３９】
次いで、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｌ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送阻止状態とする。そして、この状態において１ライン転送を行うことにより、ストレージ部Ｓｔには、＋Ｇ３１，Ｍ４１＋Ｃ４２，Ｙ３２＋Ｍ３３，Ｇ４３＋Ｙ４４，Ｃ３４＋Ｇ３５，Ｍ４５＋Ｃ４６，Ｙ３６＋Ｍ３７，Ｇ４７＋Ｙ４８，Ｃ３８＋Ｇ３９，Ｍ４９＋の各信号電荷が蓄積される。
【０１４０】
さらに、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｈ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送状態とし、この状態でＶＯＧ転送を行うことにより、水平ＣＣＤ３４では、垂直３画素の信号電荷の混合が行われる。ただし、水平ＣＣＤ３４の偶数列の垂直ＣＣＤ３２ｅに対応したパケットは空であることから、水平ＣＣＤ３４には、＋Ｇ３１，Ｍ４１＋Ｃ４２，Ｙ３２＋Ｍ３３，Ｇ４３＋Ｙ４４，Ｃ３４＋Ｇ３５，Ｍ４５＋Ｃ４６，Ｙ３６＋Ｍ３７，Ｇ４７＋Ｙ４８，Ｃ３８＋Ｇ３９，Ｍ４９＋の各信号電荷が順に並ぶことになる。そして、これらの信号電荷を順次水平転送する。
【０１４１】
次に、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｌ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送阻止状態とし、１ライン転送を行う。このとき、５行目の画素Ｇ５１，Ｙ５２，Ｍ５３，Ｃ５４，Ｇ５５，Ｙ５６，Ｍ５７，Ｃ５８，Ｇ５９については間引き動作によって読み出しが行われていないことから、ストレージ部Ｓｔには、信号電荷が蓄積されない。続いて、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｈ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送状態とし、ＶＯＧ転送を行う。このとき、ストレージ部Ｓｔには信号電荷が蓄積されていないことから、空送りが行われる。
【０１４２】
その後、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｌ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送阻止状態とし、１ライン転送を行う。これにより、ストレージ部Ｓｔには、＋Ｇ７１，Ｍ６１＋Ｃ６２，Ｙ７２＋Ｍ７３，Ｇ６３＋Ｙ６４，Ｃ７４＋Ｇ７５，Ｍ６５＋Ｃ６６，Ｙ７６＋Ｍ７７，Ｇ６７＋Ｙ６８，Ｃ７８＋Ｇ７９，Ｍ６９＋の各信号電荷が蓄積される。
【０１４３】
さらに、ホールド電圧ＶφＨｏｌｄ１，ＶφＨｏｌｄ２を“Ｈ”レベルとしてブロック部Ｂｏ，Ｂｅを共に転送状態とし、ＶＯＧ転送を行うことにより、それまでストレージ部Ｓｔに蓄積されていた＋Ｇ７１，Ｍ６１＋Ｃ６２，Ｙ７２＋Ｍ７３，Ｇ６３＋Ｙ６４，Ｃ７４＋Ｇ７５，Ｍ６５＋Ｃ６６，Ｙ７６＋Ｍ７７，Ｇ６７＋Ｙ６８，Ｃ７８＋Ｇ７９，Ｍ６９＋の各信号電荷を水平ＣＣＤ３４へ転送する。
【０１４４】
その結果、水平ＣＣＤ３４では、垂直３画素の信号電荷の混合が行われる。ただし、前の段階で水平ＣＣＤ３４には信号電荷が転送されていないことから、水平ＣＣＤ３４には、今回転送された＋Ｇ７１，Ｍ６１＋Ｃ６２，Ｙ７２＋Ｍ７３，Ｇ６３＋Ｙ６４，Ｃ７４＋Ｇ７５，Ｍ６５＋Ｃ６６，Ｙ７６＋Ｍ７７，Ｇ６７＋Ｙ６８，Ｃ７８＋Ｇ７９，Ｍ６９＋の各信号電荷が順に並ぶことになる。そして、これらの信号電荷を順次水平転送する。
【０１４５】
上述したように、間引き動作が可能なＣＣＤ撮像素子において、第２フィールドのみ垂直３画素に１画素の間引き読み出しを行うとともに、垂直３画素混合→垂直３画素混合→……の動作を繰り返すことにより、色差信号Ｃｒ，Ｃｂを保持しながら垂直１／１．５（＝６／４）の圧縮処理を実現できるとともに、第２フィールドの重心ずれをなくすことができる。
【０１４６】
以上、垂直２：３加算−１／１．２５圧縮および垂直３：３加算−１／１．５圧縮を例に採って説明したが、垂直３：４加算−１／１．７５圧縮や、垂直４：４加算−１／２．０圧縮なども同様に可能である。ただし、１／２．０を超える圧縮率は水平ＣＣＤ３４の画素加算数が４を超えることから、水平ＣＣＤ３４の取り扱い電荷量を超える可能性があるため、その場合には、フレーム読み出しによってセンサ部３１で１／２．０に圧縮後、水平ＣＣＤ３４でさらに垂直圧縮を行うようにすれば良い。
【０１４７】
その結果、垂直４：５加算−１／２．２５圧縮、垂直５：５加算−１／２．５圧縮、垂直５：６加算−１／２．７５圧縮、垂直６：６加算−１／３．０圧縮、垂直６：７加算−１／３．２５圧縮、垂直７：７加算−１／３．５圧縮、垂直７：８加算−１／３．７５圧縮、垂直８：８加算−１／４．０圧縮など、水平ＣＣＤ３４の取り扱い電荷量の範囲で実現できる。
【０１４８】
また、先述したように、ホールドゲート部３５ｏ，３５ｅのストレージ部Ｓｔに隣接してオーバーフローゲートおよびオーバーフロードレインからなる電荷排出部を設け、ストレージ部Ｓｔで垂直加算を行うようにすれば、水平ＣＣＤ３４でオーバーフローすることなく、垂直８：８加算−１／４．０圧縮を超える圧縮加算も可能である。
【０１４９】
ただし、水平方向に関しては、基本的に圧縮できないため、水平駆動周波数は最初に設定した画素数で決まることになる。例えば、１／２．０圧縮を例に採って計算すると、ＮＴＳＣ垂直有効４８５ラインの２倍の９７０画素からダウンコンバートが可能となる。さらに、手振れ補正領域を２０％設定すれば、垂直１１６４画素となる。画素のアスペクトレシオを１：１とすれば、４：３ＴＶフォーマットでは水平１１６４×４／３＝１５５２画素（１８１万画素）となり、１６：９ＴＶフォーマットでは水平１１６４×１６／９＝２０６９画素（２４１万画素）となる。
【０１５０】
水平駆動周波数は｛１５５２×６３．５６／（６３．５６−１０．９）｝／６３．５６μｓ＝２９．５ＭＨｚで、垂直１／２．０圧縮ＮＴＳＣ駆動が、また、｛１５５２×６４／（６４−１２）｝／６４μｓ＝２９．８５ＭＨｚで、垂直１／２．０圧縮手振れ補正領域１％もしくは、垂直１／１．７５圧縮手振れ補正領域１６％のＰＡＬ駆動が、そして１８１万画素フレーム読み出しのデジタルスチルカメラが、また１６：９時垂直１１６４から１０８０を切り出せば、１０８０Ｐ（ＰはＰｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅの頭文字）で８％手振れ補正が可能なデジタルＴＶ対応の高画素ＣＣＤ撮像素子が容易に実現できる。
【０１５１】
ＮＴＳＣやＰＡＬでのプログレッシブスキャン（ＰＳ）動作には、水平駆動周波数を２倍にし、圧縮率を１／１．０とすれば良い。さらに画素数を増やせば、高解像度化や手振れ補正領域の増大化が可能となる。 
【０１５２】
水平ＣＣＤ３４の取り扱い電荷量の範囲で実現できる最大圧縮率１／４．０、ＮＴＳＣ手振れ補正量２０％で計算すると、垂直；４８５×４×１．２＝２３２８画素、水平；２３２８×４／３＝３１０４画素で、７２３万画素のＣＣＤ撮像素子からのダウンコンバートが可能となる。
【０１５３】
水平３１０４画素だとＴＶ方式時の出力データレートが高くなるが、例えば、水平駆動周波数が高くとも、電荷検出部３６のリセットゲート周波数を半減し、リセット動作を１回間引くことによってフローティングディフュージョンＦＤで水平２画素加算を行えば、フレーム読み出しのＭ／Ｙ／Ｇ／Ｃ独立読み出しから、Ｍ＋ＹとＧ＋Ｃや、Ｙ＋ＧとＣ＋Ｍなどの色差信号を水平駆動周波数の１／２のレートで出力することができる。
【０１５４】
すなわち、水平３１０４／２＝１５５２画素相当のデータ出力に水平圧縮が可能になる。後段のＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路、ＡＧＣ（自動利得制御）回路、Ａ／Ｄコンバータ、信号処理ＩＣにとっては、有利な圧縮手段である。後段の信号処理ＩＣは、３０ＭＨｚ弱で７２３万画素の情報を処理できることになる。輝度信号のみ（白黒出力）で良い場合には、Ｍ／Ｙ／Ｇ／Ｃの４色の画素情報を全てフローティングディフュージョンＦＤで加算することで、出力データレートを１／４に低減することができる。
【０１５５】
なお、上記各実施形態においては、ＣＣＤ撮像素子１０，３０に搭載するカラーフィルタとして、Ｍ／Ｙ／Ｇ／Ｃの補色フィルタを用いた場合を例に採って説明したが、補色フィルタに限らず原色フィルタを用いた場合においても同様のことが言える。
【０１５６】
図１６は、第１又は第２本実施形態に係るＣＣＤ撮像素子を撮像デバイスとして用いた本発明に係るカメラシステムの構成の一例を示す概略構成図である。本カメラシステムは、ＣＣＤ撮像素子６１、光学系の一部を構成するレンズ６２、ＣＣＤ駆動回路６３、撮像モード設定部６４および信号処理回路６５を有する構成となっている。ＣＣＤ撮像素子６１は、垂直２繰り返しのカラーコーディングを持つカラーフィルタを搭載している。
【０１５７】
かかる構成のカメラシステムにおいて、被写体（図示せず）からの入射光（像光）は、光学系のレンズ６２によって図示せぬカラーフィルタを通してＣＣＤ撮像素子６１の撮像面上に結像される。ＣＣＤ撮像素子６１は、ＣＣＤ駆動回路６３により、撮像モード設定部６４で設定された撮像モードに応じて駆動される。ここで、撮像モード設定部６４は、静止画、動画（ＮＴＳＣ／ＰＡＬ／ハイビジョン）およびＰＳ（プログレッシブスキャン）の各撮像モードの設定が可能となっている。
【０１５８】
ＣＣＤ駆動回路６３は、静止画モードでは、周知のフレーム読み出しを行うようにＣＣＤ撮像素子６１を駆動する。動画モードでは、先述したように、水平２画素混合読み出しによって色差信号Ｃｒ，Ｃｂを線順次配列でかつ点順次出力とし、水平ＣＣＤでの垂直圧縮処理を行うようにＣＣＤ撮像素子６１を駆動する。この動画モードでの動作により、先述したように、色差信号Ｃｒ，Ｃｂを保持したまま垂直混合処理が行われ、ＮＴＳＣ／ＰＡＬなどのテレビジョン信号へのダウンコンバージョンが実行される。
【０１５９】
信号処理回路６５は、ＰＳモードが設定されたときに、水平２画素混合読み出しによって線順次配列でかつ点順次出力で得られる色差信号Ｃｒ，Ｃｂを、奇数ビットと偶数ビットとに分離し、奇数行と偶数行の各信号を独立に処理する。これにより、各行ごとに信号電荷を独立に読み出したのと同じプログレッシブ（ＰＳ）動作を実現できる。
【０１６０】
以上により、任意の垂直圧縮と水平の出力データレートの圧縮が可能で、しかも垂直／水平の解像度のバランスがとれた静止画／動画／ＰＳの各撮像モードに対応可能なカメラシステムを実現できる。これにより、デジタルスチルカメラ用多画素ＣＣＤ撮像素子を撮像デバイスとして用いることで、画質を低下させることなく、ＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式などのテレビジョン画像のモニタリングが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＣＣＤ撮像素子を示す概略構成図である。
【図２】カラーコーディングの一例を示す図である。
【図３】通常モードでのタイミングチャートである。
【図４】センサ部周辺の具体的な構成の一例を示す平面パターン図である。
【図５】一般的な補色カラーコーティングを示す図である。
【図６】フィールド読み出し時の動作説明図である。
【図７】フレーム読み出し時の動作説明図（その１）である。
【図８】フレーム読み出し時の動作説明図（その２）である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るＣＣＤ撮像素子を示す概略構成図である。
【図１０】垂直出力ゲート部の具体的な構成の一例を示す平面パターン図である。
【図１１】垂直出力ゲート部のポテンシャル図である。
【図１２】垂直２：３加算−１／１．２５圧縮時の動作説明図である。
【図１３】垂直３：３加算−１／１．５圧縮時の動作説明図である。
【図１４】重心ずれの補完を行う際の動作説明図である。
【図１５】重心ずれ補完を実現するための配線パターン図である。
【図１６】本発明に係るカメラシステムの一例を示すブロック図である。
【図１７】従来例（その１）の場合の色差信号Ｃｒ，Ｃｂの配置関係を示す図である。
【図１８】従来例（その２）の場合の色差信号Ｃｒ，Ｃｂの配置関係を示す図である。
【図１９】従来例（その２）の場合における垂直圧縮の動作説明図である。
【符号の説明】
【０１６２】
１０，３０，６１…ＣＣＤ撮像素子、１１（１１ｏ，１１ｅ），３１…センサ部、１２（１２ｏ，１２ｅ），３２（３２ｏ，３２ｅ）…垂直ＣＣＤ、１３，３３…読み出しゲート部、１４，３４…水平ＣＣＤ、１６，３６…電荷検出部、３５ｏ，３５ｅ…ホールドゲート部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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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