(57)【要約】【課題】垂直振り分け転送を行う固体撮像素子において、得られる画像の質を向上させる技術を提供する。【解決手段】平面上に周期的に配置された複数のフォトダイオードから得られる複数の信号電荷を、列ごとに設けられ、それぞれが複数の電極を持ち、各電極に列間で配列順序が交替する複数の制御信号線の一つから駆動パルスを与えられることによって駆動される複数の電荷結合素子へ読み出して、列ごとに逆方向に転送する固体撮像素子であって、前記複数のフォトダイオードを複数のフィールドに分類し、フィールドごとにそのフィールドに属するフォトダイオードの信号電荷を読み出すことができるように、前記複数の電極のうち、前記フォトダイオードから前記電荷結合素子への信号電荷の読み出しを制御する電極が、前記分割されるフィールド数に応じて複数の独立した駆動パルスが与えられるように接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面上に周期的に配置された複数のフォトダイオードから得られる複数の信号電荷を、列ごとに設けられ、それぞれが複数の電極を持ち、各電極に列間で配列順序が交替する複数の制御信号線の一つから駆動パルスを与えられることによって駆動される複数の電荷結合素子へ読み出して、列ごとに逆方向に転送する固体撮像素子であって、
前記複数のフォトダイオードを複数のフィールドに分類し、フィールドごとにそのフィールドに属するフォトダイオードの信号電荷を読み出すことができるように、
前記複数の電極のうち、前記フォトダイオードから前記電荷結合素子への信号電荷の読み出しを制御する電極が、前記分割されるフィールド数に応じて複数の独立した駆動パルスが与えられるように接続されている
ことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記電荷結合素子は、第１から第４の電極を繰り返し備え、４相の駆動パルスによる駆動が可能であり、
前記第１および第３の電極が、それぞれ前記分割されるフィールド数に応じた数のグループに電気的に分離され、グループごとに前記独立した駆動パルスの一つが与えられ、駆動されるように接続される
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
各フィールドにおいて、前記フォトダイオードから前記電荷結合素子へ読み出された前記信号電荷のそれぞれを、前記電荷結合素子において複数の電荷パケットに分割した後、それぞれの電荷パケットを転送する
ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記信号電荷の一つが、前記電荷結合素子の前記第１の電極の一つに対応する部分へ読み出された場合、読み出された信号電荷を、読出し動作をしない他の第１の電極及び第３の電極の何れかに対応する部分において２つの電荷パケットに等分し、
前記信号電荷の一つが、前記電荷結合素子の前記第３の電極の一つに対応する部分へ読み出された場合、読み出された信号電荷を、読出し動作をしない他の第３の電極及び第１の電極の何れかに対応する部分において２つの電荷パケットに等分し、
前記等分後の電荷パケットを前記４相の駆動パルスに従って転送する
ことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記電荷結合素子は、各フィールドにおいて、前記読み出された複数の信号電荷を転送するとともに、各信号電荷を転送する部分に隣接する部分で前記電荷結合素子の中で発生するノイズ電荷を転送し、前記信号電荷と前記ノイズ電荷とを独立に出力する
ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記第１から第４の電極が、前記電荷結合素子の一画素に対応する大きさの部分に繰り返し設けられている
ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記電荷結合素子は、各フィールドにおいて、前記読み出された複数の信号電荷を転送するとともに、各信号電荷を転送する部分に隣接する部分で前記電荷結合素子の中で発生するノイズ電荷を転送し、前記信号電荷と前記ノイズ電荷とを独立に出力し、
さらに、出力されたノイズ電荷に応じて出力された信号電荷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に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記複数のフォトダイオードが、隣接する列でずれて配列されている
ことを特徴とする請求項６に記載の固体撮像素子。
【請求項９】
請求項１に記載の固体撮像素子を備えた固体撮像システム。
【請求項１０】
請求項１に記載の固体撮像素子を備えたカメラ。
【請求項１１】
平面上に周期的に配置された複数のフォトダイオードから得られる複数の信号電荷を、列ごとに設けられ、それぞれが複数の電極を持ち、各電極に列間で配列順序が交替する複数の制御信号線の一つから駆動パルスを与えられることによって駆動される複数の電荷結合素子へ読み出して、列ごとに逆方向に転送する固体撮像素子の駆動方法であって、
前記電荷結合素子は、第１から第４の電極を繰り返し備え、４相の駆動パルスによる駆動が可能であり、
前記信号電荷の一つが、前記電荷結合素子の前記第１の電極の一つに対応する部分へ読み出された場合、読み出された信号電荷を、読出し動作をしない他の第１の電極及び第３の電極の何れかに対応する部分において２つの電荷パケットに等分するステップと、
前記信号電荷の一つが、前記電荷結合素子の前記第３の電極の一つに対応する部分へ読み出された場合、読み出された信号電荷を、読出し動作をしない他の第３の電極及び第１の電極の何れかに対応する部分において２つの電荷パケットに等分するステップと、
前記４相の駆動パルスを与えることによって、前記等分後の電荷パケットを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１２】
平面上に周期的に配置された複数のフォトダイオードから得られる複数の信号電荷を、列ごとに設けられ、それぞれが複数の電極を持ち、各電極に列間で配列順序が交替する複数の制御信号線の一つから駆動パルスを与えられることによって駆動される複数の電荷結合素子へ読み出して、列ごとに逆方向に転送する固体撮像素子の駆動方法であって、
前記電荷結合素子は、第１から第４の電極を繰り返し備え、４相の駆動パルスによる駆動が可能であり、
各フィールドにおいて、前記電荷結合素子で前記読み出された複数の信号電荷を転送するステップと、
各信号電荷を転送する部分に隣接する部分で前記電荷結合素子の中で発生するノイズ電荷を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１３】
さらに、前記転送される信号電荷を、前記転送されるノイズ電荷に応じて補正するステップを含む
ことを特徴とする請求項１２に記載の固体撮像素子の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電荷結合素子を用いて信号電荷を読み出す固体撮像装置及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２次元平面上に周期的に配置された複数のフォトダイオードから得られる複数の信号電荷を、列ごとに設けられた垂直電荷結合素子（ＶＣＣＤ：Vertical Charge Coupled Device）を用いて転送した後、さらに水平電荷結合素子（ＨＣＣＤ：Horizontal CCD）を用いて転送し、外部へ出力する固体撮像素子が広く普及している。そのような固体撮像素子は、ＣＣＤ撮像素子とも呼ばれる。
【０００３】
図１０は、特許文献１に開示されている従来のＣＣＤ撮像素子の構成の一例を示すブロック図である。
【０００４】
図１１は、前記ＣＣＤ撮像素子のＶＣＣＤへ駆動パルスＶ１〜Ｖ４を与える制御信号線の配置を示す図である。
【０００５】
このＣＣＤ撮像素子では、制御信号線をフォトダイオードの間で捻って列間で配列順序を交替させることにより、各ＶＣＣＤは、奇数列と偶数列とで異なるパターンの駆動パルスを与えられ信号電荷を逆向きに転送する。以下、このような転送のことを、簡略に、垂直振り分け転送とも言う。
【０００６】
そして、撮像素子の下方に配置した水平電荷結合素子ＨＣＣＤ−ｂが奇数列のＶＣＣＤから転送されてきた信号電荷のみを転送し、撮像素子の上方に配置した水平電荷結合素子ＨＣＣＤ−ｔが偶数列のＶＣＣＤから転送されてきた信号電荷のみを転送する。
【０００７】
この構成における２つの水平電荷結合素子ＨＣＣＤ−ｂ、ＨＣＣＤ−ｔの段数は、奇数列と偶数列の垂直電荷結合素子の転送方向が同じで撮像素子の片側にだけ水平電荷結合素子が配置されている単一水平電荷結合素子のＣＣＤ撮像素子と比べると半分になる。
【０００８】
これにより、水平電荷結合素子の駆動周波数を半分にして電荷転送効率劣化を改善し、出力時間を維持して高画質を実現できる。また、駆動周波数を維持して出力時間を短縮することもできる。
【特許文献１】特許第３２７７９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、この従来の技術の固体撮像素子は、垂直振り分け転送によって画質と出力時間のトレードオフを向上するものの、その読み出し動作は２：１インタレースに限られ（特許文献１の図２を参照）、多：１インタレースを用いて多フィールドに分割して信号電荷を読み出し転送することはできない。
【００１０】
多：１インタレースは、垂直電荷結合素子の飽和信号電荷量を増やし出力信号のダイナミックレンジを向上させる手法であり、単一水平電荷素子の固体撮像素子では多用されている。
【００１１】
従来の垂直振り分け転送を行う固体撮像素子では、この手法が採れないために、出力信号のダイナミックレンジ、又はより広義には画質を向上させることが困難である。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、垂直振り分け転送を行う固体撮像素子において、得られる画像の質を向上させる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を達成するため、本発明の固体撮像素子は、平面上に周期的に配置された複数のフォトダイオードから得られる複数の信号電荷を、列ごとに設けられ、それぞれが複数の電極を持ち、それぞれの電極に対して、隣接する列の間で配列順序が交替する複数の制御信号線の一つから駆動パルスを与えられる複数の電荷結合素子へ読み出して、列ごとに逆方向に転送する固体撮像素子であって、前記複数のフォトダイオードを複数のフィールドに分類し、フィールドごとにそのフィールドに属するフォトダイオードの信号電荷を読み出すことができるように、前記複数の電極のうち、前記フォトダイオードから前記電荷結合素子への信号電荷の読み出しを制御する電極が、前記分割されるフィールド数に応じて複数の独立した駆動パルスが与えられるように接続されている。
【００１４】
また、前記電荷結合素子は、第１から第４の電極を繰り返し備え、４相の駆動パルスによる駆動が可能であり、前記第１および第３の電極が、それぞれ前記分割されるフィールド数に応じた数のグループに電気的に分離され、グループごとに前記独立した駆動パルスの一つが与えられ、駆動されるように接続されてもよい。
【００１５】
また、各フィールドにおいて、前記フォトダイオードから前記電荷結合素子へ読み出された前記信号電荷のそれぞれを、前記電荷結合素子において複数の電荷パケットに分割した後、それぞれの電荷パケットを転送してもよい。
【００１６】
また、好ましくは、前記信号電荷の一つが、前記電荷結合素子の前記第１の電極の一つに対応する部分へ読み出された場合、読み出された信号電荷を、読出し動作をしない他の第１の電極及び第３の電極の何れかに対応する部分において２つの電荷パケットに等分し、前記信号電荷の一つが、前記電荷結合素子の前記第３の電極の一つに対応する部分へ読み出された場合、読み出された信号電荷を、読出し動作をしない他の第３の電極及び第１の電極の何れかに対応する部分において２つの電荷パケットに等分し、前記等分後の電荷パケットを前記４相の駆動パルスに従って転送してもよい。
【００１７】
この構成によれば、各信号電荷を前記電荷結合素子の中で複数の電荷パケットに分割してから垂直転送できるため、飽和信号電荷量を従来に比べて高めることができ、ダイナミックレンジの広い映像を得ることができる。
【００１８】
また、前記電荷結合素子は、各フィールドにおいて、前記読み出された複数の信号電荷を転送するとともに、各信号電荷を転送する部分に隣接する部分で前記電荷結合素子の中で発生するノイズ電荷を転送し、前記信号電荷と前記ノイズ電荷とを独立に出力してもよく、さらには、出力されたノイズ電荷に応じて出力された信号電荷を補正する信号処理手段を備えてもよい。
【００１９】
この構成によれば、電荷結合素子の中で発生するノイズがキャンセルされるので、例えばスミアといった電荷結合素子の中で顕著に発生するノイズを軽減でき、優れた画質向上効果が発揮される。
【００２０】
また、前記第１から第４の電極が、前記電荷結合素子の一画素に対応する大きさの部分に繰り返し設けられているとしてもよく、また、前記複数のフォトダイオードが、隣接する列でずれて配列されているとしてもよい。
【００２１】
この構成によれば、プログレッシブスキャンＣＣＤ撮像素子においても、垂直振り分け転送とインタレース読み出しとを両立させることができ、顕著な画質向上効果を得ることができる。
【００２２】
また、本発明は上述した固体撮像素子として実現できるだけでなく、そのような固体撮像素子を備えた固体撮像システム、カメラ、及びそのような固体撮像素子の駆動方法として実現することもできる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の固体撮像素子は、１フレームを複数のフィールドにインタレース読み出しする場合に、フィールド数に応じた複数の独立した駆動パルスを前記複数の電極へ供給する供給手段を備えるので、各信号電荷を前記電荷結合素子の中で複数の電荷パケットに分割してから垂直転送できるため、飽和信号電荷量を従来に比べて高めることができ、ダイナミックレンジの広い映像を得ることができる。
【００２４】
各信号電荷を電荷パケットに分割しない場合は、空の電荷パケットでノイズ電荷を転送して独立に出力することができるので、ノイズ電荷に応じて出力されるノイズ情報で所望の信号情報を補正することによって、優れた画質向上効果が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態におけるＣＣＤ撮像素子について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
＜ＣＣＤ撮像素子の構成＞
図１は、本発明の実施の形態におけるＣＣＤ撮像素子１の機能的な構成の一例を示すブロック図である。
【００２７】
ＣＣＤ撮像素子１はＶＣＣＤと書かれた縦長の長方形で示した垂直ＣＣＤ１１と、Ｒ、Ｇｒ、Ｇｂ、Ｂと書かれた四角により示したフォトダイオード１２からなる撮像領域において、左から奇数列目の垂直ＣＣＤはフォトダイオードからの信号電荷を下向きに転送し、偶数列目の垂直ＣＣＤはフォトダイオードからの信号電荷を上向きに転送するように構成されている。
【００２８】
撮像領域の上下には、水平ＣＣＤ１３及び水平ＣＣＤ１４が配置されており、それぞれの左端からの出力信号は、フローティングディフュージョン部ＦＤ、及び読み出しアンプＡｍｐで構成されたフローティングディフュージョンアンプ１５、１６へ入力される。これにより、出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２からそれぞれ奇数列、偶数列に属する画素の信号が出力される。
【００２９】
ＣＣＤ撮像素子１は、従来の垂直振り分け転送を行うＣＣＤ撮像素子と類似の構成を採るが、４：１インタレースを実現するために、垂直ＣＣＤの第１電極をＶ１Ａ、Ｖ１Ｂ、第３電極をＶ３Ａ、Ｖ３Ｂのように２つのグループに電気的に分離し、それぞれに独立した駆動パルスが与えられるように接続した点で、従来のＣＣＤ撮像素子と異なる。
【００３０】
ここで４：１インタレースとは、全てのフォトダイオードを４つのフィールドに分類し、フィールドごとにそのフィールドに属するフォトダイオードの信号電荷を読み出すことによって、全てのフォトダイオードの信号電荷、すなわち１フレームの情報を、４フィールドに分けて読み出すことを言う。
【００３１】
フォトダイオードを示す四角に書かれた記号は、一例として画素のカラーフィルタの種類を示し、Ｒは赤、Ｂは青、Ｇｒ、ＧｂはそれぞれＲ行とＢ行の緑を意味する。
【００３２】
フォトダイオードから垂直ＣＣＤへの曲がった矢印はフォトダイオードから読出し転送される信号電荷の転送方向を示している。
【００３３】
水平ＣＣＤ１３、１４は２相ＣＣＤであり、端子Ｈ１、Ｈ２に与えられる制御パルスにより駆動される。
【００３４】
図２は、ＣＣＤ撮像素子１における、垂直ＣＣＤの電極１７、フォトダイオード１２、及び制御信号線１８のレイアウトの一例を示す図である。
【００３５】
垂直ＣＣＤの電極は、基本的には４相駆動可能に構成されていて、フォトダイオードから垂直ＣＣＤへの読出し転送を４：１インタレースにするために第１相の電極がＶ１Ａ、Ｖ１Ｂ、第３相の電極がＶ３Ａ、Ｖ３Ｂ、のように電気的に分離されており、第２相と第４相は基本どおりＶ２、Ｖ４で構成されている。
【００３６】
＜ＣＣＤ撮像素子の動作＞
ＣＣＤ撮像素子１における、従来の４相駆動と共通の基本的な動作について、簡単に説明する。
【００３７】
まず、４：１インタレースの第１フィールドでは、電極Ｖ１Ａに与えられる駆動パルスに応じて、奇数列はフォトダイオードＧｂ−１の信号電荷、偶数列はフォトダイオードＧｒ−１の信号電荷がそれぞれの列の垂直ＣＣＤに読み出され、転送される。
【００３８】
第２〜４フィールドに関しても同様に、第２フィールドでは電極Ｖ１Ｂに与えられる駆動パルスに応じて、フォトダイオードＧｂ−２、Ｇｒ−２の信号電荷が読み出され、転送される。第３フィールドでは、電極Ｖ３Ａに与えられる駆動パルスに応じて、フォトダイオードＲ−３、Ｂ−３の信号電荷が読み出され、転送される。第４フィールドでは、電極Ｖ３Ｂに与えられる駆動パルスに応じて、フォトダイオードＲ−４、Ｂ−４の信号電荷が読み出され、転送される。
【００３９】
そして、ＣＣＤ撮像素子１においては、このように基本的な動作に加えて次のような特徴的な動作が行われる。すなわち、各フィールドにおいて、フォトダイオードから垂直ＣＣＤへ読み出された信号電荷は、垂直転送が行われる前に、４相駆動における２つの電荷パケットに等分される。以下、この動作について詳細に説明する。
【００４０】
図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、各フィールドにおいてフォトダイオードから垂直ＣＣＤへ信号電荷が読み出され、２つの電荷パケットに等分され、その後垂直ＣＣＤによる転送が開始される直前までの具体的な電位分布の一例を、それぞれ奇数列、及び偶数列について示す図である。
【００４１】
図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は、各フィールドにおける駆動パルスのタイミングの一例を、それぞれ第１フィールド〜第４フィールドについて示す図である。
【００４２】
第１フィールド（１ｓｔ  ｆｉｅｌｄ）について注目すると、時刻ｔ１−１直前のタイミングで、電極Ｖ３Ｂの電圧をＶLにし他の電極はＶMの状態に設定し、時刻ｔ１−１でＶ１Ａの電極にＶHを加え奇数列偶数列ともにフォトダイオードＧｒ−１から信号電荷を垂直ＣＣＤに読み出し転送すると、時刻ｔ１−２で電極Ｖ３Ｂ部分が電位障壁になりＶ４、Ｖ１Ａ、Ｖ２、Ｖ３Ａ、Ｖ４、Ｖ１Ｂ、Ｖ２の一連の電極部分に信号電荷が蓄積される。
【００４３】
その後、時刻ｔ１−３で電極Ｖ３Ａの電圧をＶLに変化させるとフォトダイオードＧｒ−１から信号電荷がＶ４、Ｖ１Ａ、Ｖ２部分における電荷パケットとＶ４、Ｖ１Ｂ、Ｖ２部分における電荷パケットとに等分される。
【００４４】
時刻ｔ１−４でＶ４の電極をＶMからＶLに変化させる動作から以降、従来の４相駆動による垂直転送動作を実施すれば、第１フィールドにおいてフォトダイオードＧｒ−１の信号が出力される。
【００４５】
第２フィールドも同様に、読み出すために電圧ＶHを加える電極をＶ１Ｂにすれば、奇数列偶数列ともにフォトダイオードＧｒ−２の信号電荷が読み出され、転送され、出力される。
【００４６】
第３フィールドと第４フィールドでは、それぞれ時刻ｔ３−１およびｔ４−１直前に電極Ｖ３Ａの電圧をＶLにしておいて、時刻ｔ３−１およびｔ４−１でＶ３Ｂの電圧をＶHに変化させることで次の動作が行われる。すなわち、第３フィールドでは奇数列はフォトダイオードＲ３、偶数列はフォトダイオードＢ−３の信号電荷が読み出され、第４フィールドでは奇数列はフォトダイオードＲ４、偶数列はフォトダイオードＢ−４の信号電荷が読み出される。そして、第１、２フィールドと同様に読み出された信号電荷を垂直ＣＣＤの中で等分するようにＶ１Ｂの電圧をＶLに変化させる。
【００４７】
その後に通常の４相駆動を行えば、第３フィールドでは下に位置する水平ＣＣＤ１３を経由してＯＵＴ１からＲ−３の信号が出力され、上に位置する水平ＣＣＤ１４を経由してＯＵＴ２からＢ−３の信号が出力される。また、第４フィールドではＯＵＴ１からＲ−４、ＯＵＴ２からＢ−４の信号が出力される。
【００４８】
以上の動作により、各信号電荷は垂直ＣＣＤの中で２つの電荷パケットに等分されて垂直転送されるため、従来に比べ約２倍の飽和信号電荷量を得ることができ、ダイナミックレンジの広い映像を得ることができる。
【００４９】
＜プログレッシブスキャンＣＣＤ撮像素子への適用例＞
ここまで、２画素に対して１繰り返しの電極を備える４相垂直ＣＣＤについて説明したが、放送業務用などで多用されるプログレッシブスキャンＣＣＤに見られるような１画素に対して１繰り返しの電極を備える４相垂直ＣＣＤについても同様の技術を適用できる。
【００５０】
図５は、この場合の、垂直ＣＣＤの電極２１、フォトダイオード２２、及び制御信号線２３のレイアウトの一例を示した図である。
【００５１】
ここで、読出しに関わる電極を、例えばＶ１、Ｖ３として、このプログレッシブスキャンＣＣＤの場合は２：１以上のインタレースを想定して、これに対応するために行毎に独立して駆動パルスを与えられるようにする。
【００５２】
図６（Ａ）、図６（Ｂ）は、各フィールドにおける駆動パルスのタイミングの一例を、それぞれ第１フィールド、第２フィールドについて示す図である。なお、この駆動パルスに応じた信号電荷の読み出し及び等分動作の考え方は、ここまでの説明と同様であるので詳細な説明を省略する。
【００５３】
＜スミア補正を行う変形例＞
さらに、図３ではフォトダイオードから読み出した信号電荷を２パケットに分割して転送する例について説明したが、これに対して２パケットのうち１パケットに信号電荷、残りの１パケットは空の状態で転送することで、垂直ＣＣＤで発生するノイズ電荷を空パケットに集め、その信号電荷に係る信号情報と、空パケットに集められたノイズ電荷に係るノイズ情報とを独立して出力してもよい。
【００５４】
そして、後にカメラ信号処理の中で、そのノイズ情報でその信号情報を補正する、具体的に言えば、ノイズ情報を信号情報から減算することで、垂直ＣＣＤで発生するノイズ電荷による画質劣化を軽減し、カメラから得られる画像を高画質化することができる。これにより、例えばスミアを大幅に軽減することができる。
【００５５】
図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、その読出し動作における電位分布の一例を、それぞれ奇数列、及び偶数列について示したものである。図１０に対応する駆動パルスのタイミングは、この電位分布図と、図３、図４とを対比することにより容易に知られるので、ここでは説明を省略する。
【００５６】
図８は、スミア補正の信号処理システムの構成の一例を示すブロック図である。図示されるように、ＣＣＤ撮像素子３１と、その外部に、空パケットラインメモリ３２及び演算部３３が設けられる。空パケットラインメモリ３２は、ＣＣＤ撮像素子３１から出力されるノイズ情報を保持し、演算部３３は、ＣＣＤ撮像素子３１から後続して出力される信号情報から、空パケットラインメモリ３２に保持されているノイズ情報を減算する。
【００５７】
なお、ここでは一例として、空パケットラインメモリ３２と、演算部３３とが、ＣＣＤ撮像素子３１の外部に設けられるとして説明したが、これらがＣＣＤ撮像素子３１と同じ半導体基板上に形成されてももちろん構わない。
【００５８】
＜フォトダイオードが隣接する列でずれて配列されたＣＣＤ撮像素子への適用例＞
ここまでに説明した技術は、複数のフォトダイオードが隣接する列においてずれて配列されたＣＣＤ撮像素子にも適用することができる。
【００５９】
図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、そのようなＣＣＤ撮像素子において、隣接する列の垂直ＣＣＤを区切る絶縁領域４１、フォトダイオード４２、及び制御信号線４３のレイアウトの一例を示した図である。この構造において、絶縁領域４１で挟まれた領域が垂直ＣＣＤであり、制御信号線４３との垂直ＣＣＤとの交差領域が、先に説明した電極の機能を果たす。
【００６０】
この構造は、図５及び図６を用いて説明したプログレッシブスキャンＣＣＤ撮像素子と同じく１画素に対して１繰り返しの電極を備える４相垂直ＣＣＤの変形例の一種であって、隣接する列においてフォトダイオードをずれて配置した点が、先に説明したプログレッシブスキャンＣＣＤ撮像素子と異なる。
【００６１】
ここで、読出しに関わる電極を、例えばＶ１、Ｖ３として、このプログレッシブスキャンＣＣＤの場合は２：１以上のインタレースに対応するために行毎に独立して駆動パルスを与えられるようにする。
【００６２】
図９（Ａ）は、制御信号線４３の配列順序が各列で交替する構造の一例を示している。この構造によれば、各垂直ＣＣＤがフォトダイオードからの信号電荷を列交互に逆方向に転送すると共に、２：１インタレース読み出しを行うことができる。
【００６３】
図９（Ｂ）は、制御信号線４３の配列順序が２列ごとに交替する構造の一例を示している。この構造によれば、各垂直ＣＣＤがフォトダイオードからの信号電荷を２行ごとに逆方向に転送すると共に、２：１インタレース読み出しを行うことができる。
【００６４】
何れの構造を採った場合でも、垂直振り分け転送と、インタレース読み出しとを両立できるので、得られる画像の質を大幅に高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、ＣＣＤ撮像素子に有用であり、ビデオカメラ、スチルカメラ、携帯型情報端末など、撮像機能を持つ情報機器に広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態におけるＣＣＤ撮像素子の機能的な構成の一例を示すブロック図
【図２】前記ＣＣＤ撮像素子のレイアウトの一例を示す図
【図３】（Ａ）、（Ｂ）垂直ＣＣＤにおける電位分布の時間変化の一例を示す図
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）駆動パルスのタイミングの一例を示す図
【図５】他のＣＣＤ撮像素子のレイアウトの一例を示す図
【図６】（Ａ）、（Ｂ）駆動パルスのタイミングの他の一例を示す図
【図７】（Ａ）、（Ｂ）垂直ＣＣＤにおける電位分布の時間変化の他の一例を示す図
【図８】スミア補正の信号処理システムの構成の一例を示すブロック図
【図９】（Ａ）、（Ｂ）さらに他のＣＣＤ撮像素子のレイアウトの一例を示す図
【図１０】従来のＣＣＤ撮像素子の構成の一例を示すブロック図
【図１１】従来のＣＣＤ撮像素子における制御信号線の配置を示す図
【符号の説明】
【００６７】
１    ＣＣＤ撮像素子
１１    垂直ＣＣＤ
１２    フォトダイオード
１３、１４  水平ＣＣＤ
１５、１６  フローティングディフュージョンアンプ
１７    電極
１８    制御信号線
２１    電極
２２    フォトダイオード
２３    制御信号線
３１    ＣＣＤ撮像素子
３２    空パケットラインメモリ
３３    演算部
４１    絶縁領域
４２    フォトダイオード
４３    制御信号線
【図１】
2008060726.tif 000003
【図２】
2008060726.tif 000004
【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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