(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写界からの入射光を複数の色に色分解する色フィルタと、
該色フィルタからの透過光を光電変換し該色に対応して設けられる複数の受光素子と、
該受光素子から読み出された信号電荷を第１の方向に転送する第１の転送手段と、
該第１の転送手段を転送された信号電荷を第２の方向に転送する第２の転送手段と、
該第２の転送手段の出力端に配され、転送された信号電荷を複数の出力先に振り分ける分岐手段と、
該分岐手段に出力先として接続される複数の第３の転送手段と、
該第３の転送手段の出力端に設けられる出力手段とを含む固体撮像装置において、
前記複数の色は、該色に応じて複数のグループに分けられ、
前記第２の転送手段と前記分岐手段と前記第３の転送手段は、同一のグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送した後に、異なるグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送し、
前記グループの１つに属する色が複数ある場合、該複数の色に対応する受光素子から読み出された信号電荷は、前記第３の転送手段を複数個用いて転送され、前記グループの１つに属する色が１つである場合、該色に対応する受光素子から読み出された信号電荷は、前記第３の転送手段のうちの特定の１つを用いて転送されることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像装置において、前記複数の色は、赤緑青の３色であり、前記グル-プは、赤と青からなるグループと、緑からなるグループの２つであることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
請求項１に記載の固体撮像装置において、前記グループの１つに属する色が複数ある場合、各色に対応する受光素子から読み出された信号電荷は、該色ごとに、前記第３の転送手段のうちの特定の１つを用いて転送されることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項４】
請求項１に記載の固体撮像装置において、該装置は、前記複数の出力手段間の特性の差を補正する補正手段を含むことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の固体撮像装置において、該装置は、前記複数の出力手段間の特性の差を補正するためのデータを保持する保持手段を含み、前記補正手段は、該保持手段が有するデータを用いて、特性の差を補正することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれかに記載の固体撮像装置において、前記第１の転送手段は、前記第２の転送手段に対して、同一のグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送した後に、異なるグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項７】
被写界からの入射光を色フィルタにより複数の色に色分解し、
該色に対応して設けられる複数の受光素子により、該色フィルタからの透過光を光電変換し、
該受光素子から読み出された信号電荷を第１の転送手段により、第１の方向に転送し、
該第１の転送手段を転送された信号電荷を第２の転送手段により、第２の方向に転送し、
転送された信号電荷を、該第２の転送手段の出力端に配された分岐手段により、複数の出力先に振り分け、
該分岐手段に出力先として接続された複数の第３の転送手段および該第３の転送手段の出力端に設けられる出力手段を介して信号電荷を出力する撮像方法において、
前記複数の色は、該色に応じて複数のグループに分けられており、
前記第２の転送手段と前記分岐手段と前記第３の転送手段において、同一のグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送した後に、異なるグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送し、
前記グループの１つに属する色が複数ある場合、該複数の色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を、前記第３の転送手段を複数個用いて転送し、前記グループの１つに属する色が１つである場合、該色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を、前記第３の転送手段のうちの特定の１つを用いて転送することを特徴とする撮像方法。
【請求項８】
請求項７に記載の撮像方法において、前記複数の色は、赤緑青の３色であり、前記グル-プは、赤と青からなるグループと、緑からなるグループの２つであることを特徴とする撮像方法。
【請求項９】
請求項７に記載の撮像方法において、前記グループの１つに属する色が複数ある場合、各色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を、該色ごとに、前記第３の転送手段のうちの特定の１つを用いて転送することを特徴とする撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置および撮像方法に関し、とくに、固体撮像装置は、入射光を画像信号に変換するCCD（Charge Coupled Device）型撮像素子の水平転送および出力アンプに関するものであり、その撮像方法は、水平転送の方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、１本の転送路、すなわちシフトレジスタを分岐させ、分岐した転送路の先端部にそれぞれアンプが配設されることを開示する。アンプは、フローティング・ディフュージョン・アンプ（FDA：Floating Diffusion Amplifier）であり、互いの電荷検出感度または電荷/電圧変換効率が異なる。被写体が低輝度の場合、出力信号を高効率のアンプから出力させる。こうして、受光により得られた低信号電荷に対する電圧変換効率を高めて、感度を向上させる。また、被写体が高輝度の場合、出力信号を低効率のアンプから出力させる。これらのアンプを利用すると、出力信号により生成される画像は、高い感度と、広いダイナミックレンジを有する。
【０００３】
特許文献２も１本の転送路、すなわちシフトレジスタを分岐させている。ただし、受光により得られた信号電荷は分岐部で交互に振り分けられ、各アンプに転送される。分岐前の転送路に供給される駆動パルスの周波数は、分岐後の転送路に供給される駆動パルスの周波数の倍である。したがって、分岐後の転送路では、分岐前の駆動周波数に対して半分の駆動周波数で駆動することができる。こうして、アンプの動作周波数を低くしたまま、転送を高速化させることができる。
【特許文献１】特開平７−50409号公報
【特許文献２】特開平５−244340号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１には、信号電荷を、選択した一つの転送路に誘導することが記載されているに過ぎない。特許文献２のように、信号電荷を交互に出力することを開示しない。
【０００５】
また、特許文献１および２は、色信号の読み出しの順序や、色に応じて信号電荷を分岐後の転送路にどのように分配するか等について、なんらの示唆も開示もない。したがって、分岐部を、交互にさまざまな色に対応する信号が通過し、分岐部が完全に信号電荷を転送できない場合、異なる色の間で信号の混入が起こりうる。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑み、分岐部が完全に信号電荷を転送できない場合でも、異なる色の間で信号の混入が起こらない固体撮像装置および撮像方法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】
【０００７】
本発明は上述の課題を解決するために、被写界からの入射光を複数の色に色分解する色フィルタと、色フィルタからの透過光を光電変換し色に対応して設けられる複数の受光素子と、受光素子から読み出された信号電荷を第１の方向に転送する第１の転送手段と、第１の転送手段を転送された信号電荷を第２の方向に転送する第２の転送手段と、第２の転送手段の出力端に配され、転送された信号電荷を複数の出力先に振り分ける分岐手段と、分岐手段に出力先として接続される複数の第３の転送手段と、第３の転送手段の出力端に設けられる出力手段とを含む固体撮像装置において、複数の色は、色に応じて複数のグループに分けられ、第２の転送手段と分岐手段と第３の転送手段は、同一のグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送した後に、異なるグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、第２の転送手段、たとえば水平転送路を途中で分岐させ、複数の出力部から出力させるときに、異なるグループに属する色、たとえばR(赤)、B(青)信号と、G(緑)信号とを完全に分離して読み出すことができる。たとえば、同一の１ラインまたは１フィールドに含まれるG信号とRB信号を転送するときに、同一の１ラインまたは１フィールドに含まれるG信号を転送した後に、当該１ラインまたは１フィールドに含まれるRB信号を転送することができる。同一の１ラインまたは同一の１フィールドに含まれるG信号とRB信号をあたかも、別のラインまたは別のフィールドに属する信号のように分離して読み出す。
【０００９】
これにより、分岐手段を、異なる色が交互に通過することがなく、たとえばR、B信号からG信号、またはG信号からR、B信号への電荷の混入を防ぎ、良好な状態の画像を提供することができる。分岐手段において、信号の混入がおきやすい理由は、分岐手段は、複数の方向に転送可能でなければならないために、他の転送部に比べて、サイズが大きい、または、形が四角形以外の特殊形状である等の理由により、信号電荷の転送が完全に行われにくいためである。たとえば、分岐手段の端部にある信号が転送されない等のことが起こる。
【００１０】
なお、本発明では、同一グループに属するとして、一括転送される信号電荷は、１ラインまたは１フィールド分の信号電荷に限られるものではなく、これより多くても少なくてもよい。複数ライン、複数フィールド、１フレーム、複数フレーム、１／２ライン等を、一括転送してもよい。
【００１１】
本発明において、複数の色が、赤緑青の３色であるときは、グル-プを、赤と青からなるグループと、緑からなるグループの２つとすることが好ましい。仮に、赤と青の間で信号の混入が生じたとしても、赤と青の間の混入は、補正が容易であるからである。
【００１２】
また、グループの１つに属する色が複数ある場合、複数の色に対応する受光素子から読み出された信号電荷は、第３の転送手段を複数個用いて転送し、グループの１つに属する色が１つである場合、この色に対応する受光素子から読み出された信号電荷は、第３の転送手段のうちの特定の１つを用いて転送することができる。
【００１３】
なお、グループの１つに属する色が複数ある場合、複数の色に対応する受光素子から読み出された信号電荷は、第３の転送手段を複数個用いて転送し、グループの１つに属する色が１つである場合、この色に対応する受光素子から読み出された信号電荷も、第３の転送手段を複数個用いて転送することができる。このとき、グループに属する色が１つである場合も、高速に読み出すことができる。
【００１４】
さらに、グループの１つに属する色が複数ある場合、各色に対応する受光素子から読み出された信号電荷は、色ごとに、第３の転送手段のうちの特定の１つを用いて転送することが好ましい。色ごとに出力手段が決まるため、出力部の特性の個体差による同色間の強度の差(段差)を避けることができる。
【００１５】
また、信号電荷を、第３の転送手段を複数個用いて転送した場合、複数の出力手段間の特性の差を補正する補正手段を設け、補正手段により、複数の出力手段間の特性の差を補正することが好ましい。出力部の特性の個体差に起因した色の段差を補正することができる。
【００１６】
この補正をするときに、複数の出力手段間の特性の差を補正するためのデータを保持する保持手段を設け、補正手段は、保持手段が有するデータを用いて、特性の差を補正することとしてもよい。
【００１７】
なお、第２の転送手段に対して、同一のグループに属する色の信号電荷を転送した後に、異なるグループに属する色の信号電荷を転送させるために、第１の転送手段は、第２の転送手段に対して、同一のグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送した後に、異なるグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送することとしてもよい。
【００１８】
本発明は上述の課題を解決するために、被写界からの入射光を色フィルタにより複数の色に色分解し、色に対応して設けられる複数の受光素子により、色フィルタからの透過光を光電変換し、受光素子から読み出された信号電荷を第１の転送手段により、第１の方向に転送し、第１の転送手段を転送された信号電荷を第２の転送手段により、第２の方向に転送し、転送された信号電荷を、第２の転送手段の出力端に配された分岐手段により、複数の出力先に振り分け、分岐手段に出力先として接続された複数の第３の転送手段および第３の転送手段の出力端に設けられる出力手段を介して信号電荷を出力する撮像方法において、複数の色は、色に応じて複数のグループに分けられており、第２の転送手段と分岐手段と第３の転送手段において、同一のグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送した後に、異なるグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送することを特徴とする。
【００１９】
本発明は、分岐手段を用いない撮像方法にも適用できる、すなわち、被写界からの入射光を色フィルタにより複数の色に色分解し、色に対応して設けられる複数の受光素子により、色フィルタからの透過光を光電変換し、受光素子から読み出された信号電荷を第１の転送手段により、第１の方向に転送し、第１の転送手段を転送された信号電荷を第２の転送手段により、第２の方向に転送し、第２の転送手段の出力端に設けられる出力手段を介して信号電荷を出力する撮像方法において、複数の色は、色に応じて複数のグループに分けられており、第２の転送手段において、同一のグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送した後に、異なるグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送することを特徴としてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、分岐部が完全に信号電荷を転送できない場合でも、異なる色の間で信号の混入が起こらない固体撮像装置および撮像方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に添付図面を参照して本発明による固体撮像装置および当該装置で用いる固体撮像素子の実施例を詳細に説明する。図１を参照すると、本発明による固体撮像素子44の実施例は、水平転送路50を複数の色に対応する信号電荷が転送されるときは、分岐部54で色に応じて信号電荷を、複数の水平転送路56および58のそれぞれに分岐させ、変換したアナログ電圧信号82および84を同時に出力させ、水平転送路50を１つの色に対応する信号電荷が転送されるときは、たとえば選択された水平転送路56から変換したアナログ電圧信号82を出力する。
【００２２】
本実施例では、色フィルタは、入射光を赤緑青の３色に分解する。３色は、赤と青からなるグループと、緑からなるグループの２つに分けられる。１ラインを構成する赤緑青の３色について、緑と赤青を分離して読み出した後、次の１ラインを構成する赤緑青の３色について、緑と赤青を分離して読み出す。これを、全画素(１フレーム)を構成する全ラインについて繰り返す。したがって、読出方式は、プログレッシブ読出しである。
【００２３】
緑色に対応する受光素子から読み出された信号電荷は、水平転送路56のみを用いて転送する。赤色および青色に対応する受光素子から読み出された信号電荷は、水平転送路56および58を用いて転送する。赤色は、水平転送路56により、青色は、水平転送路58により転送する。
【００２４】
本実施例は、本発明の固体撮像素子をディジタルカメラ10に適用した場合である。本発明と直接関係のない部分について図示および説明を省略する。以下の説明で、信号はその現れる接続線の参照番号で指示する。
【００２５】
ディジタルカメラ10は、図２に示すように、光学系12、撮像部14、アンプ電源部16、バイアス供給部18、ドライバ20、前処理部22、メモリ部24、信号処理部26、システム制御部28、タイミング信号発生器32を含む。
【００２６】
光学系12は、被写界からの入射光40を、撮像部14において画像に結像させる。撮像部14には、図１に示すように固体撮像素子44が含まれる。固体撮像素子44には、図示しないが、入射光42の到来方向に受光素子の配設位置に対応させて色フィルタが配される。固体撮像素子44は、入射光42を色分解し、この分解された色成分の光を受光素子46で信号電荷に変換し、蓄積し、さらに電気信号として出力する機能を有する。固体撮像素子44は、蓄積された信号電荷を垂直転送路48に読み出して、垂直方向に順次転送する。固体撮像素子44には、垂直転送路48と直交する方向に水平転送路50が形成されている。垂直に転送された信号電荷は、水平転送路50に供給される。
【００２７】
本実施例の水平転送路50は、出力端52に分岐部54が形成される。分岐部54には、水平転送路56および58がそれぞれ結合している。水平転送路56および58には、出力端に、それぞれ出力アンプ60および62が形成されている。出力アンプ60および62は、フローティングディフュージョンアンプである。フローティングディフュージョンアンプは、信号電荷をアナログ電圧信号に変換する機能を有する。出力アンプ部60および62には、電源ライン64および66が接続される。電源ライン64および66は互いに独立に、アンプ電源部16から接続される。また、出力アンプ60および62には、ドライバ20からリセット信号68および70が個々に供給される。この供給により、出力アンプ60および62は、独立に動作させることができる。
【００２８】
分岐部54には、バイアス供給部18から、固定電圧であるバイアス信号72が供給される。分岐部54は、水平転送路50からの信号電荷を、色に応じて水平転送路56および58の一方に分岐させる。その方法については後述する。
【００２９】
水平転送路50には水平駆動信号74が供給され、水平転送路56および58には水平駆動信号76が供給される。水平駆動信号76は、赤色および青色に対応する信号を転送するときは、水平駆動信号74の半分の周波数であり、緑色に対応する信号を転送するときは、水平駆動信号74と同じ周波数である。水平転送路56および58をこのように駆動することにより、出力アンプ60および62の仕様周波数帯域が、水平駆動信号74の半分の帯域であっても高速読出しが可能になる。この他、固体撮像素子44には、オーバーフロードレイン（OFD）パルス78および垂直駆動信号80が供給される。
【００３０】
このように固体撮像素子44は、出力アンプ60および62から、２系統の出力信号82および84を前処理部22に出力する。固体撮像素子44における水平転送については後段でさらに述べる。
【００３１】
図２に戻って、アンプ電源部16は、固体撮像素子44に配設される出力アンプ部60および62に電源電力を供給する機能を有する。アンプ電源部16は、固体撮像素子44を１系統または２系統の出力にするかに応じて電源を供給する。この電源供給は、信号処理部26からアンプ電源部16に供給される制御信号86により制御される。
【００３２】
バイアス供給部18は、分岐部54にバイアス信号72を供給する機能を有する。バイアス信号72は、バイアス電圧として印加される。バイアス供給部18は、信号処理部26から供給される制御信号88により制御される。
【００３３】
ドライバ部20は、固体撮像素子44を駆動させる各種の駆動信号を供給する機能を有する。ドライバ部20には、タイミング信号発生器32から複数のタイミング信号90が供給される。ドライバ部20は、図３に示すように、OFDパルス出力部92、垂直（V）ドライバ94、水平直列（HS）ドライバ96、水平並列（HP）ドライバ98およびリセット（RS）ドライバ100を含む。OFDパルス出力部92はOFDパルス78を固体撮像素子44に出力する。Vドライバ94は垂直駆動信号80を固体撮像素子44に出力する。
【００３４】
HSドライバ96は水平駆動信号74を固体撮像素子44に出力する。HPドライバ98は水平駆動信号76を固体撮像素子44に出力する。水平駆動信号76は、どの色を転送しているかに応じて、水平駆動信号74の周期に比べて、同一または２倍の周期である。本実施例では、水平駆動信号76の周期は一定であり、水平駆動信号74の周期が色に応じて、水平駆動信号76の周期に対して、同一または1/2倍の周期になる。RSドライバ100はリセット信号68および70を固体撮像素子44に出力する。
【００３５】
再び、図２に戻って、前処理部22は、アナログフロントエンド（AFE）機能を有する。この機能は、供給されるアナログ電気信号82および84に対する相関二重サンプリング（CDS）によるノイズ除去と、ノイズが除去されたアナログ電気信号のディジタル化、すなわちA/D変換である。前処理部22には、タイミング信号発生器32から各系統の入力信号に対してノイズ除去およびA/D変換をさせるタイミング信号またはサンプリング信号106および108が供給される。前処理部22には、２系統のアナログ電気信号82および84が供給されるが、１系統の入力の場合、この入力される系統に対応したタイミング信号106および108のみが供給されると、CDSおよびA/D変換の動作も１系統のみを動作させることができる。これにより消費電力を低減させることができる。前処理部22は、このタイミング信号106および108の供給に応じて１または２系統のディジタル信号110および112をメモリ部24に出力する。
【００３６】
メモリ部24は、供給されるディジタル信号110および112を一時格納し、出力する機能を有する。メモリ部24には、図示しないが系統毎にラインメモリが配設される。メモリ部24は、バス114を介して供給される制御信号116に応じて入出力が制御される。メモリ部24は、制御信号116に応じて、入力されたディジタル信号110および108をディジタル信号118として、バス114、信号線120を介して信号処理部26に出力する。
【００３７】
信号処理部26は、供給されるディジタル信号118に信号処理を施し、制御信号を生成する機能を有する。信号処理部26は、電源制御機能部122、バイアス制御機能部124、および図示しないAF制御機能部、AE制御機能部、AWB（Automatic White Balance）制御機能部、配置変換機能部等を含む。電源制御機能部122は、高速または低速読出しに応じて制御信号86を生成する機能を有する。電源制御機能部122は生成した制御信号86をアンプ電源部16に出力する。
【００３８】
バイアス制御機能部124は、制御信号88をバイアス供給部18に出力する。バイアス供給部18はバイアス信号72を分岐部54に印加させる。また、AF制御機能部は、生成した画像データを基に焦点調節する機能を有する。AE制御機能部は、生成した画像データを基に評価値を求めて、絞りおよびシャッタ速度を調節する機能を有する。AF制御機能部およびAE制御機能部は、図示しない制御信号を信号線120、バス114および信号線134を経てシステム制御部28に送る。AWB制御機能部は、生成した画像データを基にホワイトバランスを調節する機能を有する。配置変換機能部は、２系統もしくは１系統を用いた読出しにより得られた画像データを、たとえば画像の色フィルタセグメントの配列に対応した画像データに補正し、一枚の画像に合成する機能を有する。
【００３９】
システム制御部28は、水平転送の出力を２出力/１出力のいずれとするかを制御する制御信号142を生成する。タイミング信号発生器32は、撮像部14の固体撮像素子44に対して垂直および水平同期信号、フィールドシフトゲート信号、垂直および水平タイミング信号、ならびにOFDパルスやリセット信号等、各種のタイミング信号を生成する機能を有する。タイミング信号発生器32は、システム制御部28からの制御信号142に応じて各種のタイミング信号90、106および108を生成する。タイミング信号発生器32は、各種のタイミング信号90をドライバ20に出力する。タイミング信号発生器32は、基準クロック信号を発生する機能を有し、とくに、水平タイミング信号を生成する。タイミング信号発生器32は、この水平タイミング信号を分周して、２つの周波数の水平タイミング信号を生成する。タイミング信号発生器32は、システム制御部28からの制御信号142に応じて、サンプリング信号106および108のいずれか一方のみを出力、または両方を出力する。このように動作させることでディジタルカメラ10の電力消費を抑制することができる。
【００４０】
次に、水平転送路50、分岐部54、水平転送路56および58の構造と、信号電荷の水平転送方法について説明する。分岐部54と一方の水平転送路56における転送と、分岐部54と一方の水平転送路58における転送とに分けて説明する。水平転送路50、56および58には、複数の転送素子が形成されている。１つの転送素子は、多結晶シリコン（Poly-Silicon）からなる２つの電極と、シリコン基板の表面付近の不純物層とにより形成されている。２つの電極の下にある２つの不純物層は、その構成が互いに異なる。このため、２つの電極に同電位の駆動信号を印加することにより、階段状のポテンシャル電位が形成される。以下では、１つの転送素子と、当該転送素子に含まれる２つの電極とを同一の参照符号で示す。たとえば、「分岐部54」は転送素子を示し、「電極54」は、分岐部54の２つの電極を示す。
【００４１】
水平転送路50は、図４に示すように、分岐部54(電極HSL)に向けて、右から左へ、たとえばポリシリコン電極HS2およびHS1が、この順に、かつこれを繰り返し単位として形成される。水平転送路56は、分岐部54から出力アンプ60に向かって、６つのポリシリコン電極HP1、HP2、HP1、HP2、HP1、HP2が形成される。水平転送路58は、分岐部54から出力アンプ62に向かって、７つのポリシリコン電極HP2、HP1、HP2、HP1、HP2、HP1、HP2が形成される。
【００４２】
出力アンプ60は、右から左へ向かって配置されたOG（Output Gate）電極と、フローティングディヒュージョン（FD）と、リセット電極RSと、リセットドレインRDから形成される。水平転送走路50からリセットドレインRDまでの断面構造を図５に示す。図５は、左端のリセットドレインRDから水平転送路50の電極HP2までを示す。水平転送路56は、６つのポリシリコン電極HP1、HP2、HP1、HP2、HP1、HP2のうち、２つのポリシリコン電極HP1、HP2のみを示す。
【００４３】
この断面が示すように、図示しないP型のシリコン基板内の各電極の直下に不純物層が形成される。不純物層には、イオン注入法等を用いて不純物をドープさせ、ドープする不純物の種類およびその濃度によりポテンシャル電位の大きさが変わる。また、不純物層の直上に形成される電極に印加される駆動信号の電圧レベルに応じて後述するように、所定のポテンシャル電位が形成される。
【００４４】
次に各電極に供給する駆動信号について説明する。電極HS1、HS2には、駆動信号φHS1、φHS2がそれぞれ供給される。電極HSLには、駆動信号φHSLが供給される。駆動信号φHSLは一定のバイアス電圧である。電極HP1およびHP2には、駆動信号φHP1およびφHP2が供給される。電極OGには駆動信号φOGが供給される。駆動信号φOGは一定のバイアス電圧である。また、電極RSには駆動信号φRSが供給される。さらに、リセットドレインRDには駆動信号φRDが供給される。駆動信号φRDは一定のバイアス電圧である。
【００４５】
次に、これらの駆動信号により、水平転送される信号電荷の流れを、水平転送の前の垂直転送も含めて説明する。信号電荷は、撮像部14の撮像素子44において、最初に生成される。撮像素子44における画素の配置を図６に示す。本実施例における固体撮像素子44では、図６に示すように、同一の行方向と同一の列方向に配される受光素子46の間隔を、同一のピッチPPに設定し、一つの受光素子46に隣接する受光素子46を互いに行方向と列方向に1/2ピッチずらして配する。これは、いわゆるハニカム配列である。受光素子46の入射光側に形成するカラーフィルタは、三原色RGBを用いたものであり、色フィルタセグメントGを正方に配列する。色セグメントRおよびBに着目すると、これらはRB完全市松に配列している。フィルタ配列は全体として、いわゆるG正方RB完全市松パターンである。このように画素または受光素子46をずらして配しているため、垂直転送路48は、画素を迂回するように蛇行して形成される。
【００４６】
垂直転送路48上を転送される順番は、ライン201、ライン202、ライン203、ライン204の順であり、ライン201には、信号電荷がR、B、R、B、・・・と並んでいる。ライン202およびライン204には、信号電荷がG、G、G、G、・・・と並んでいる。、ライン203には、信号電荷がB、R、B、R、・・・と並んでいる。水平転送路50、56、58においても、この順番は維持され、ライン201のR、B、R、B、・・・、ライン202のG、G、G、G、・・・、ライン203のB、R、B、R、・・・、ライン204のG、G、G、G、・・・の順に水平転送される。
【００４７】
ただし、ライン201のR、B、R、B、・・・、およびライン203のB、R、B、R、・・・、は、２本の水平転送路56、58により転送され、ライン202およびライン204のG、G、G、G、・・・、は１本の水平転送路56により転送される。さらにライン201のR、B、R、B、・・・、およびライン203のB、R、B、R、・・・、については、分岐部54により、R信号とB信号に振り分けられ、R信号は、常に水平転送路56により転送され、B信号は、常に水平転送路58により転送される。
【００４８】
これを図7、8に示す。図７は、ライン201のR、B、R、B、・・・、およびライン203のB、R、B、R、・・・、が水平転送される様子を、順次、時刻t=1、2、3、4、5について示す。図８は、ライン201およびライン203の次に転送されるライン202およびライン204のG、G、G、G、・・・、が水平転送される様子を、順次、時刻t=1、2、3、4、5について示す。時刻t=1、2、3、4、5は、信号電荷が、水平転送路50を、転送素子の１個分ずつ、左に向かって転送される時刻である。このとき、図７では、水平転送路56、58は、水平転送路50の半分の周波数で駆動されているため、転送速度は、半分である。一方、図８では、水平転送路56、58は、水平転送路50と同じ周波数で駆動されているため、転送速度は、同じである。これを実現する方法の詳細については後述する。
【００４９】
水平転送路に後続する信号処理部では、ライン201およびライン202の信号電荷により第１ラインが形成され、ライン203およびライン204の信号電荷により第２ラインが形成されるとして処理が行われる。なお、図６に示す水平転送路50において、第１ラインとして、RGBGRGBG・・・と記載し、第２ラインとして、BGRGBGRG・・・と記載するが、これは、信号電荷が、垂直転送路48から水平転送路50のどの位置に降りてくるかを示すものであり、水平転送路50上をRGBGRGBG・・・、BGRGBGRG・・・の順に転送されるという意味ではない。
【００５０】
図６に戻って、受光素子46から垂直転送路48に読み出された信号電荷は、垂直転送路48に供給される８相駆動信号φV1〜φV8により、垂直転送路48を水平転送路50に向けて転送される。水平転送路50には、既述のように、左から、電極HS1、HS2、HS1、HS2、・・・が形成されている。
【００５１】
水平転送路50には、本実施例のハニカム配列かつG正方RB完全市松パターンの場合、G信号とR、B信号が、ライン201、ライン202のように別のラインとして分かれて降りてくるが、一般の受光素子配列および色フィルタ配列では、G信号とR、B信号が、分かれて降りてくるとは限らない。そのような時は、G信号とR、B信号を並べ替えることが必要になる。そのためにはたとえば、垂直転送路48と水平転送路50との間にラインメモリを設けて、並べ替えを行ってから、水平転送路50に転送すればよい。
【００５２】
次に、水平転送路50、54、56、58の駆動信号について説明する。最初に、ライン201のR、B、R、B、・・・、およびライン203のB、R、B、R、・・・、を転送する場合について説明する。図９は、ライン201およびライン203のR、B、R、B、・・・、を転送するための駆動信号を示す。駆動信号の位相に着目すると、図9(A)の駆動信号φHS1は、図9(B)の駆動信号φHS2と180°位相が異なる２相駆動信号である。また、図9(C)の駆動信号φHP1と図9(D)の駆動信号φHP2は、互いに逆位相であり、２相駆動信号である。
【００５３】
さらに、駆動信号の周期に着目すると、図9(A)および9(B)の駆動信号は、図9(C)および9(D)の半分の周期である。すなわち、図9(A)および9(B)の駆動信号の周波数は、図9(C)および9(D)の２倍の周波数である。駆動信号φRSは、図9(E)に示すように、たとえばt＝1、t＝5,・・・と4n＋1のタイミングでレベル“H”を供給する。変数nはゼロを含む整数である。出力信号OS1およびOS2は、図9(F)に示すように出力される。
【００５４】
これらの駆動信号が水平転送路50、54、56、58に印加されたときに、水平転送路50、54、56、58に形成されるポテンシャルを図10、11に示す。図10、11は、図５に示した構造についてのものであり、図５を簡略化したものも、ポテンシャルの位置を示すために合わせて記載してある。図10(a1)、10(a2)は、図７の時刻t=1に対応し、図10(b1)、10(b2)は、図７の時刻t=2に対応し、図10(c1)、10(c2)は、図７の時刻t=3に対応する。図11(a1)、11(a2)は、図７の時刻t=4に対応し、図11(b1)、11(b2)は、図７の時刻t=5に対応する。また、図10(a1)、10(b1)、10(c1)、11(a1)、11(b1)は、水平転送路50、54、56を示し、図10(a2)、10(b2)、10(c2)、11(a2)、11(b2)は、水平転送路50、54、58を示す。したがって、これらの図の左側(図10(a1)、10(b1)、10(c1)、11(a1)、11(b1))と、右側(図10(a2)、10(b2)、10(c2)、11(a2)、11(b2))のポテンシャルは、図からわかるように、水平転送路50、54の部分に関しては、同一である。
【００５５】
図9、10、11により、水平転送について説明する。図示しないが駆動信号φHSLが供給されることにより、駆動信号φHSLの供給される電極HSLの直下には、図10、11に示すように、常に固定されている基準レベル146のポテンシャル電位と、水平転送路50から供給される信号電荷の逆流を防ぐポテンシャル障壁（バリア）148が形成される。
【００５６】
供給される駆動信号に応じて変化して形成されるポテンシャルと、この一定のポテンシャル146、148による信号電荷の移動を説明する。以下では、色R、GおよびBに対応する信号電荷を信号電荷R、GおよびBという。最初に、図10(a1)、10(b1)、10(c1)、11(a1)、11(b1)により、水平転送路56での信号電荷Rの転送を説明する。
【００５７】
本実施例において、信号電荷が分岐部54において振り分けが可能になる理由は、次の通りである。分岐部54に後続する水平転送路56、58の電極HP2およびHP1の直下には、不純物層が形成されている。これにより、電極HP2およびHP1にレベル“H”が供給されると、一定であるバイアス電圧により分岐部54に常時生成されている基準レベル146より一段低いレベルと最深のレベルのポテンシャル電位が階段状に形成される。これは、たとえば、図10(a2)に示される。また、電極HP2およびHP1にレベル“L”が供給されると、基準レベル146より一段高いレベルと基準レベル146と同レベルのポテンシャル電位が形成される。これは、たとえば、図10(a1)に示される。これにより、以下に示すように、形成されるポテンシャルは、順に信号電荷の転送方向に向かって階段状にレベルが低下する。これをふまえて、時間順に動作を説明する。
【００５８】
時刻t＝1にて図９に示すように、駆動信号φHS1、φHS2、φHSLおよびφHP1が供給される。駆動信号φHS2はレベル“L”、駆動信号φHP1はレベル“L”である。このように駆動信号が印加されると、信号電荷Bが分岐部54で保持される。このとき、電極HSLに隣接する水平転送路56の電極HP1の下にある不純物層は、レベル“L”の供給により、たとえば信号電荷Bが水平転送路56に混入しない程度のポテンシャル電位148またはバリアを生成する。
【００５９】
分岐部54に隣接する水平転送路58の電極HP2には、レベル“H”の駆動信号φHP2が供給される。この供給により信号電荷Bが水平転送路58に流入するように、基準レベルより低いポテンシャル電位152が、図10(a2)に示すように生成される。このとき、信号電荷Bは、基準レベル146およびポテンシャル電位152の両方パケットに存在する。時刻t＝1で水平転送路56には、１つ置きに信号電荷Rが保持される。
【００６０】
次に時刻t＝2にて図9(B)に示すように、水平転送路52では、駆動信号φHS2がレベル“H”で電極HS2に印加される。この印加により電極HS2の下には、ポテンシャル電位148と基準レベル146が生成される。このポテンシャル電位の形成により電極HS2は、電極HSLとの間にパケットを形成する。このパケットには信号電荷Rが保持される。水平転送路56、58の電極には時刻t＝1と同じレベルの駆動信号がそれぞれ供給される。したがって、形成されるポテンシャル電位は時刻t＝1から変わらない。この間に電極HSLの信号電荷Bは、図10(b2)に示すように、水平転送路58側の電極HP2に移動する。
【００６１】
次に時刻t＝3にて図9(B)に示すように、電極HS2には駆動信号φHS2がレベル“L”で印加される。この印加によりポテンシャル電位は、時刻t＝1の状態になる。時刻t＝2で電極HS2に形成されたパケットに保持していた信号電荷Rは、このポテンシャル電位の形成により、図10(c1)に示すように、分岐部54の基準レベル146まで移動する。このとき、電極HSLに隣接する水平転送路56の電極HP1には、レベル“H”の駆動信号φHP1が供給される。電極HP1の下に形成されるポテンシャル電位は、基準レベル146より低いポテンシャル電位152になる。この結果、信号電荷Rは、基準レベル146およびポテンシャル電位152の両方パケットに存在する。このとき、水平転送路58の電極HP2には、レベル“L”の駆動信号φHP2が供給される。これにより、電極HP2には、図10(c2)に示すように、ポテンシャル電位148が生成される。このポテンシャル電位148は、水平転送路58への信号電荷Rの混入を防止する。分岐部54の信号電荷Rは、図10(c1)に示すように、水平転送路56の電極HP1に形成されるパケットに向かって移動する。
【００６２】
電極HSLに隣接する水平転送路58の電極HP2には、上述のようにレベル“L”の駆動信号φHP2が印加される。これにより電極HP2の下には、ポテンシャル電位148および基準レベル146のレベルを形成する。また、この電極HP2に隣接する電極HP1にはレベル“H”の駆動信号φHP1が印加される。これにより電極HP1の下には、基準レベル146より１段低いレベルと最深のポテンシャル電位を形成する。さらに、隣接する電極HP2に供給されるレベル“L”によりポテンシャル電位148および基準レベル146のレベルが形成される。この結果、時刻t＝2にてパケットに保持された信号電荷Bは電極HP1に形成されるパケットに移動し、保持される。
【００６３】
また、時刻t＝2で、水平転送路56、58の出力部60、62の直前に形成されたパケットに保持された電極HP2の信号電荷R、Bは、このポテンシャル電位の上昇により出力側に向かって移動され、電極OGを介してFDに転送される。
【００６４】
次に時刻t＝4にて電極HS2には、レベル“H”の駆動信号φHS2が供給されることにより時刻t＝2と同じポテンシャルを形成する。このとき、形成されるパケットには信号電荷Bが保持される。分岐部54の信号電荷Rは、水平転送路56の電極HP1の直下に形成されるパケットに移動する。水平転送路56、58のこれ以降の電極には時刻t＝3と同じレベルの駆動信号がそれぞれ供給される。したがって、形成されるポテンシャルは時刻t＝3と同じである。
【００６５】
次に時刻t＝5にて電極HS2に対応する不純物層は、時刻t＝1と同じポテンシャルを形成する。これにより分岐部54に隣接する電極HP1の直下には、ポテンシャル電位148が形成され、信号電荷Bに対するポテンシャル障壁になる。信号電荷Bは、水平転送路56に混入または混色しないようにすることができる。分岐部54は、パケットを形成しながら、転送されてきた信号電荷Bをさらに水平転送路58へと移動させる。水平転送路56には、時刻t＝1と同じレベルの駆動信号がそれぞれ供給される。したがって、形成されるポテンシャル電位は時刻t＝1と同じである。時刻t＝5では、FDに供給された信号電荷R、Bがアナログ電圧信号に変換され、出力アンプ60に送られる。
【００６６】
次に水平転送路58での転送について説明する。水平転送路58では、水平転送路56と同様に、たとえば図示しないP型のシリコン基板と各電極の直下に不純物層が形成されている。この不純物層も多結晶シリコンの電極の大きさに応じてそれぞれ区切られる。区切られた不純物層は、供給される駆動信号の電圧レベルに応じて、後述する所定のポテンシャルが形成されるように、不純物の濃度が調整され、形成される。水平転送路58は、水平転送路56の電極数よりも１個多く形成される点に特徴がある。
【００６７】
時刻t＝1にて図９に示すように、水平転送路58の電極それぞれにレベル“H”の駆動信号φHP2、定バイアス電圧の駆動信号φHSLおよびレベル“L”の駆動信号φHP1が供給される。このように各駆動信号が印加されると、信号電荷Bが分岐部54で保持される。このとき、電極HSLに隣接する水平転送路58の電極HP2の不純物層が生成するポテンシャル電位は、駆動信号φHP2の印加により基準レベル146よりも一段階低いレベル152である。また、水平転送路56の電極HP1の下に形成されるポテンシャル電位148は、ポテンシャル障壁として機能し、信号電荷Bの混入を防止する。
【００６８】
電極HP1には、レベル“L”の駆動信号φHP1が供給されるから、電極HP1の直下には、ポテンシャル電位148および基準レベル146のレベルが形成される。電極HP2には、レベル“H”の駆動信号φHP2が供給される。これにより、電極HP2の直下には、基準レベル146より１段低いレベルと最深のレベルのポテンシャル電位が形成される。
【００６９】
時刻t＝1では、上述したように駆動信号が供給されることから、各電極HP2の直下にパケットが形成される。パケットには、信号電荷Bが保持される。
【００７０】
次に時刻t＝2にて図９に示すように、レベル“H”の駆動信号φHS2が電極HS2に印加される。この印加により電極HS2の下の不純物層は、図10(b1)、(b2)に示すように、ポテンシャル電位を生成し、パケットを形成する。このパケットには信号電荷Rが保持される。これ以降の水平転送路58の電極には、時刻t＝1と同じレベルの駆動信号がそれぞれ供給される。したがって、形成されるポテンシャルは時刻t＝1と同じである。
【００７１】
次に時刻t＝3におけるポテンシャルを図10(c2)に示す。時刻t＝3では、駆動信号φHS2がレベル“L”で電極HS2に印加される。この印加によりポテンシャルは、時刻t＝1の状態になる。時刻t＝2で電極HS2の直下のパケットに保持していた信号電荷Rは、基準レベル146である分岐部54まで移動する。このとき、電極HSLに隣接する水平転送路58の電極HP2には、レベル“L”の駆動信号φHP2が供給される。電極HP2の下の不純物層のポテンシャル電位は、基準レベル146より高いポテンシャル電位148になる。すなわちポテンシャル障壁が形成される。この形成により信号電荷Rは水平転送路58に混入しない。一方、水平転送路56の電極HP1に供給されるレベル“H”によりポテンシャル電位152が形成される。これにより、信号電荷Rは、矢印162が示すように移動する。水平転送路56における駆動信号φHP1が供給される電極HP1の直下には、図10(c1)に示すように、ポテンシャル電位152によりパケットが形成される。
【００７２】
水平転送路58では、駆動信号φHP1へのレベル“H”の供給により、時刻t＝3に電極HP1の下にパケットが形成される。電極HP1のパケットには、信号電荷Bが保持される。時刻t＝2で形成されたパケットに保持された電極HP2の信号電荷Bは、このポテンシャル電位の上昇により出力側に向かって移動し、電極OGを介してFDに転送される。
【００７３】
次に時刻t＝4に電極HS2の直下には、時刻t＝2と同じポテンシャルが形成される。このとき、形成されるパケットには信号電荷Bが保持される。水平転送路58のこれ以降の電極には時刻t＝3と同じレベルの駆動信号がそれぞれ供給される。したがって、形成されるポテンシャルは時刻t＝3と同じである。電極HSLに隣接する電極HP2の直下に形成されるポテンシャル電位は、基準レベル146より高いポテンシャル電位148の状態にある。また、電極HSLに隣接する水平転送路56の電極HP1の直下に形成されるポテンシャル電位は、基準レベル146より低いポテンシャル電位152の状態にある。
【００７４】
次に時刻t＝5では時刻t＝1と同じポテンシャル電位が形成される。電極HP2のパケットには、信号電荷Bが保持される。以上のようにして、既述の図７に示した水平転送が達成される。図10、11をふまえて、図７により、水平転送動作を説明する。
【００７５】
水平転送は、時刻t＝1で水平転送路50から分岐部54に供給されるたとえば、信号電荷R、B、R、Bを、分岐部54で水平転送路56および58に振り分けている。図７の水平転送路50、56、58では信号電荷が１転送素子ごとにあることがわかる。水平転送路56は、供給される駆動信号に応じて信号電荷Rだけを転送する。また、水平転送路58は、供給される駆動信号に応じて信号電荷Bだけを転送する。この時点で分岐部54に隣接する水平転送路56の電極HP1ではポテンシャル障壁が形成されているため、信号電荷Bが水平転送路56へ混入することが防止される。
【００７６】
水平転送路50は、水平転送路56および58に比べて２倍の周波数で動作させる。これにより時刻t＝2で水平転送路50は、供給される駆動信号に応じて保持する信号電荷を分岐部54に向けて１転送素子分水平転送する。これに対して、水平転送路56では、供給される駆動信号のレベルが変化しないことから信号電荷の転送は起こらない。水平転送路58でも駆動信号のレベルに変化がないことから、信号電荷の転送は起こらない。しかしながら、分岐部54の信号電荷Bは、分岐部54の基準レベル146より低いポテンシャル電位が、電極HP2の下に形成されていることから、電極HP2の下に形成されるパケットに移動する。
【００７７】
時刻t＝3で水平転送路50は、保持する信号電荷を分岐部54に向けて１転送素子分水平転送を行う。分岐部54および分岐部54に隣接する水平転送路56の電極HP1の直下に形成されるパケットには、信号電荷Rが保持される。この時点で分岐部54に隣接する水平転送路58の電極HP2にはポテンシャル障壁が形成されている。このため、信号電荷Rが水平転送路58へ混入することが防止される。また、水平転送路56および58は、供給される駆動信号のレベルに応じて保持する信号電荷を出力部60、62に向けて１転送素子分、水平転送する。これにより信号電荷Rと信号電荷Bそれぞれが、水平転送路56および58の出力アンプ60および62のFDに供給される。
【００７８】
次に時刻t＝4で水平転送路50は、供給される駆動信号に応じて、保持する信号電荷を分岐部54に向けて１転送素子分、水平転送する。信号電荷Rは、分岐部54に隣接する水平転送路56の電極HP1の直下に形成されるパケットに移動する。
【００７９】
時刻t＝5では水平転送路50、56および58は、保持する信号電荷を１転送素子分、出力側に向けて水平転送する。これにより、出力アンプ60および62から同時に色Rおよび色Bの信号電荷がアナログ電圧信号に変換されて、出力信号OS1およびOS2として出力される。出力信号OS1およびOS2は、完全並列処理される。これにより出力信号OS1およびOS2の時系列的な処理に起因する信号強度の差をなくすことができる。なお、時系列的な処理に起因する信号強度の差が許容できる場合は、出力信号OS1およびOS2を交互に出力してもよい。
【００８０】
信号電荷は、このように動作させることで、混色することなく転送され、出力することができる。一般的に固体撮像素子では、高画素化にともない、得られた信号電荷を高速に読み出すことが要求される。この要求を満たすためには、水平転送路の出力アンプの周波数帯域を高くする必要がある。固体撮像素子は、ある一定以上の周波数での駆動が困難であるが、これは、たとえば出力アンプの周波数帯域の不足によるものである。しかしながら、本実施例の固体撮像素子44は、たとえ高画素化に対応して水平転送路50の駆動周波数を上昇させても、出力を分岐させ、出力数を増やすことにより、出力部60および62の駆動周波数を上げなくても、所定の周波数帯域内で信号電荷を読み出すことができる。すなわち、信号電荷の読出し速度の向上を実現することができる。
【００８１】
次に、ライン202およびライン204のG、G、G、G、・・・、と、同一色が並んだ信号電荷を転送するための水平転送路50、54、56、58の駆動信号について説明する。同一色の場合、本実施例では、２本の水平転送路56、58のうち、水平転送路56のみを用いる。このときは、図12(A)および12(B)に示す駆動信号φHS1およびφHS2が、図12(C)および12(D)に示す駆動信号φHP1およびφHP2と同じ周波数を有する。すなわち、駆動信号φHS1およびφHS2は、図９と比べて低速になる。
【００８２】
時刻t=1において、水平転送路50の最終電極HS2に供給される駆動信号φHS2がレベル“L”であり、電極HP1に供給される駆動信号φHP1は、レベル“H”、電極HP2に供給される駆動信号φHP2は、レベル“L”である。したがって、信号電荷は、分岐部（HSL）54を介して電極HP1、すなわち水平転送路56側に転送される。
【００８３】
これらの駆動信号が水平転送路50、54、56、58に印加されたときに、水平転送路50、54、56、58に形成されるポテンシャルを図13に示す。図13は、図５に示した構造についてのものであり、図５を簡略化したものも、ポテンシャルの位置を示すために合わせて記載してある。図13(a1)、13(a2)は、図12の時刻t=1に対応し、図13(b1)、13(b2)は、図12の時刻t=2に対応する。また、図13(a1)、13(b1)は、水平転送路50、54、56を示し、図13(a2)、13(b2)は、水平転送路50、54、58を示す。
【００８４】
時刻t=2において、水平転送路50の最終電極HS2に供給される駆動信号φHS2がレベル“H”であり、電極HP1に供給される駆動信号φHP1は、レベル“L”、電極HP2に供給される駆動信号φHP2は、レベル“H”である。したがって、信号電荷は、転送素子HS2にあり、また転送素子HP1から転送素子HP2に転送される。
【００８５】
時刻t=3は、時刻t=1と同じ状態であり、時刻t=4は、時刻t=2と同じ状態である。時刻t=1と時刻t=2の状態が繰り返されるのは、駆動信号φHS1、φHS2、φHP1およびφHP2が同一周波数であり、また２つの状態のみが生じるように位相が調整されているためである。
【００８６】
出力部に関しては、図12(E)に示すリセット信号φRSが印加され、また、図12(F)、図12(G)に示す出力信号OS1、OS2が出力される。信号電荷Gの転送に関しては、固体撮像素子44は、出力信号OS1だけの１線出力である。出力信号OS2は、使用されないことから、出力アンプ62の電源をオフにしてもよい。この場合、電源制御機能部122からの制御信号86によりアンプ電源部16の電源供給を制御して、電源66をオフ状態にする。
【００８７】
なお、駆動信号φHP1およびφHP2、駆動信号φHS1およびφHS2の位相を逆転させることで、出力アンプ62だけを動作させるようにしてもよい。これにより水平転送路58だけを動作させる１線出力にすることができる。このようにして、本実施例では、簡単に１線読出しと２線読出しを切り替えることや、出力部を自由に選択することが可能である。
【００８８】
ところで、図６に示すように、第１ラインと第２ラインにおけるR、B画素の順番を比較すると、第１ラインのライン201では、R、B、R、B、であり、第２ラインのライン203では、B、R、B、R、であり、ラインの先頭画素が異なる。第１ラインと第２ラインで同一の水平転送駆動信号を用いると、出力部60から出力される画素が１ラインごとに異なってしまう。出力部62についても同様である。出力部60と出力部62は、ゲイン等の特性が若干異なるため、出力部に起因して、同一の色の間に段差が生じてしまう。これを避けるために、同一の出力部からは、同一の色を出力することが好ましい。これを実現する方法について説明する。
【００８９】
第１、第２ラインのライン201、203を水平転送するときの水平駆動信号を、それぞれ図14(a)、14(b)に示す。最初に、ライン201の水平転送を図14(a)により説明する。ライン201から、垂直転送路を経由して水平転送路50に対して、信号電荷が、ライン201の先頭部から、ダミーD1、ダミーD2、光学的ブラックOB1、光学的ブラックOB2、R、B、・・・、という順序で転送されてくる。
【００９０】
図14(A)および(B)に示す駆動信号φHS1、φHS2を供給して、水平転送路50に保持する信号電荷を水平転送路56、58に転送する。水平転送路56および58には、図14(C)および14(D)に示す駆動信号φHP1およびφHP2を供給する。転送が開始される位置は、水平ブランキング期間200経過後に初めて、駆動信号の電位が変化する位置である。出力に際し、図14(E)に示すリセット信号φRSを、出力部に信号電荷が入る直前に印加し、その後、出力時間領域182において出力を行う。
【００９１】
出力部は、信号電荷をアナログ電圧信号に変換し、図14(F)の出力信号OS1として各出力時間領域182に、ダミーD2、光学的ブラックOB2、R、R,・・・、を出力する。また、図14(G)の出力信号OS2として各出力時間領域182に、ダミーD1、光学的ブラックOB1、B、B,・・・、を出力する。このように、水平転送路56の出力信号OS1は色Rを出力し、水平転送路58の出力信号OS2は色Bを出力する。
【００９２】
これに対して、第２ラインのライン203を水平転送するときは、第１ラインのライン201に対して出力を切り替えるため、図14(H)に示す駆動信号φHS1、ならびに図14(I)に示すφHS2を用いる。他の信号は第１ラインのときと同じである。第１ラインに比べて、第２ラインでは、駆動信号φHS1、φHS2は、開始位置がこれらの駆動信号の１周期分、早くなっている。
【００９３】
これにより、出力部は、図14(M)の出力信号OS1として各出力時間領域182に、ダミーD1、光学的ブラックOB1、R、R,・・・、を出力する。また、出力部は、図14(N)の出力信号OS2として各出力時間領域182に、ダミーD2、光学的ブラックOB2、B、B,・・・、を出力する。こうして、第１、第２ラインにおいて、同一の出力部からは同一の色を出力することができる。
【００９４】
なお、本実施例は、駆動信号φHSの位相をずらすという手法を用いたが、この手法に限定されるものでなく、ラインメモリを用いて並べ替えを行った後に、水平転送路50に出力するという方法もある。図14は、駆動信号φHS1、φHS2が高速である場合を示すが、駆動信号φHS1、φHS2が低速の場合でも同様なことは可能であり、いずれの場合でも、出力信号を容易に切り替えることが可能である。
【００９５】
なお、図８では、信号電荷Gを水平転送路56のみを用いて転送したが、図15に示すように、信号電荷Gを水平転送路56、58を用いて転送してもよい。このときの水平駆動信号は、図９に示す信号を用いればよい。これによれば、信号電荷Gについても高速転送が可能になる。ただし、この場合、同一の色が異なる出力部から出力されるため、出力部に起因して、同一の色の間に段差が生じる可能性がある。
【００９６】
段差に対する対策としては、たとえば、以下の方法がある。複数の出力部間の特性の差、たとえばゲイン差を補正するためのデータを、カメラ10を工場から出荷する前に取得する。取得方法としては、一定光量をカメラに撮像させ、出力部60、62の信号電荷Gの出力値を測定する。出力部60、62の出力値を等しくするための係数データを算出して、カメラ10内の不揮発性メモリに保持する。出荷後の補正では、信号処理部26は、メモリが有する係数データを読み出して、出力部60、62の出力値に係数データを乗算して、ゲイン差を補正する。これにより、信号電荷Gの出力が等しくなる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明に係る固体撮像素子を適用した２線読出しCCDの実施例の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】図１の固体撮像素子を適用したディジタルカメラの実施例の概略的な構成を示すブロック図である。
【図３】図２のドライバにおける概略的な構成を示すブロック図である。
【図４】図１の固体撮像素子における水平転送路を上から見た平面図である。
【図５】図４の水平転送路の主要部の断面図である。
【図６】図１の固体撮像素子に適用する画素ずらし配置および色フィルタセグメントの配置パターンを示す図である。
【図７】図１の水平転送路における信号電荷R、Bの転送を説明する説明図である。
【図８】図１の水平転送路における信号電荷Gの転送を説明する説明図である。
【図９】信号電荷R、Bを転送するときに、図４の電極に供給される駆動信号のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図１０】図９に示す駆動信号が印加されたときに水平転送路に形成されるポテンシャル電位を示す図である。
【図１１】図９に示す駆動信号が印加されたときに水平転送路に形成されるポテンシャル電位を示す図である。
【図１２】信号電荷Gを転送するときに、図４の電極に供給される駆動信号のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図１３】図12に示す駆動信号が印加されたときに水平転送路に形成されるポテンシャル電位を示す図である。
【図１４】第１ラインと第２ラインにおいて、同一の出力部から出力される信号電荷の色を同一にするための駆動信号を示すタイミングチャートである。
【図１５】２本の水平転送路を用いた信号電荷Gの転送を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００９８】
10  ディジタルカメラ
12  光学系
14  撮像部
16  アンプ電源部
18  バイアス供給部
20  ドライバ
22  前処理部
24  メモリ部
26  信号処理部
28  システム制御部
32  タイミング信号発生器
【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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