(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックス状に配置された複数の画素と、
前記複数の画素のうち、間引かれる画素（以下、間引画素という）を除く画素（以下、使用画素という）に蓄積された信号電荷を読み出す間引撮像に対応した駆動制御を行うために、駆動信号を出力する駆動手段と、
前記間引撮像時に、前記駆動手段から出力された駆動信号に応じて、前記使用画素に蓄積された信号電荷と、前記間引画素に対応した不要電荷とを、別々に垂直方向に転送する複数本の垂直転送部と、
前記垂直転送部から転送された信号電荷と不要電荷とを、別のパケットに保存すると共に、前記駆動手段から出力された駆動信号に応じて、保存している信号電荷と不要電荷とを１パケットずつ水平方向にシフトさせる水平転送部と、
前記水平転送部から転送された信号電荷と不要電荷とを信号電圧に変換して出力する電荷検出部と、
前記間引撮像時に、前記垂直転送部から転送された信号電荷と不要電荷とを、別のパケットに一時的に保存すると共に、保存している信号電荷と不要電荷のうち、前記駆動手段からの駆動信号により選択された列の信号電荷及び不要電荷のみを、前記水平転送部へ転送するダミー転送部とを備え、
前記駆動手段は、前記ダミー転送部に対して、
前記ダミー転送部に保存している信号電荷のうち、同一行（同一ライン）における複数の同じ色の画素からの信号電荷を、異なるタイミングで前記水平転送部へ転送させるように駆動信号を出力することにより、同一行における複数の同じ色の画素からの信号電荷を加算させると共に、
前記ダミー転送部に保存している不要電荷のうち、同一行における複数の間引画素に対応した不要電荷を、異なるタイミングで前記水平転送部へ転送させるように駆動信号を出力することにより、同一行における複数の間引画素に対応した不要電荷を加算させる固体撮像素子において、
前記駆動手段は、前記信号電荷を前記水平転送部へ転送させるための駆動信号と、前記不要電荷を前記水平転送部へ転送させるための駆動信号とを、同じタイミングで出力することを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記ダミー転送部に対して、該ダミー転送部に保存している信号電荷のうち、同一行における複数の同じ色の画素からの信号電荷を、異なるタイミングで前記水平転送部へ転送させるように駆動信号を出力することにより、同一行における複数の同じ色の画素からの信号電荷を加算させた上で、
前記ダミー転送部に対して、該ダミー転送部に保存している信号電荷のうち、前記複数の同じ色の画素とは異なる行で異なる列における同じ色の画素からの信号電荷を、前記いずれのタイミングとも異なるタイミングで前記水平転送部へ転送させるようにするための駆動信号を出力することにより、前記同一行における複数の同じ色の画素からの信号電荷を加算した信号電荷に対して、さらに、前記複数の同じ色の画素とは異なる行で異なる列における同じ色の画素からの信号電荷を加算させることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マトリックス状に配置された複数の画素を有する固体撮像素子に係わり、より詳細には、間引撮像時におけるスミアを軽減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)イメージセンサー（以下、ＣＣＤと略す）等の固体撮像素子の分野において、高精細化・多画素化に伴って、セルが微細化する傾向がある。ＣＣＤのセルが微細化すると、ＣＣＤ内部に取り込める光量が低下するため、ＣＣＤの感度が低下する。従って、ＣＣＤの感度を低下させずに、セルの微細化を図るためには、セルの開口を大きくせざるを得ない。しかしながら、セルの開口を大きくすると、垂直転送部の遮光マージンがなくなるため、スミアが悪化（信号電荷に対するスミア電荷の割合が大幅に増加）してしまう。
【０００３】
ＣＣＤを採用したデジタルスチルカメラにおける動作モードには、一般に、静止画モード、モニターモード及び動画モードがある。これらのモードのうち、静止画モードでは、通常メカニカルシャッターを使用するため、ＣＣＤ内部への余分な光の漏れこみをほぼ完全に遮断することができるので、ＣＣＤ特有のスミアの発生はない。ここで、スミアとは、ＣＣＤ内部における垂直転送ＣＣＤに直接光が混入して電荷が発生したり、半導体基板内部で発生した電荷が拡散により広がり、隣接画素や垂直転送ＣＣＤに混入するために発生するノイズの一種であり、撮像画像中の輝度の高い部分の上下に現れる、帯状の白っぽいノイズである。
【０００４】
しかし、モニターモードや動画モードではメカニカルシャッターが使用できない上に、３０ＦＰＳ(Frame Per Second)以上の高速走査の画像が要望されるため、ＣＣＤを構成する全画素を読み出さないで、一部の画素のみを読み出す間引き走査（間引撮像）が必要となる。この間引撮像時には、信号電荷を取り出す画素（使用画素）に対応したパケットだけではなく、信号電荷を取り出さない画素（間引画素）に対応した空パケットにも、垂直転送ＣＣＤ上のスミア電荷（スミアの原因となる不要電荷）が蓄積され、この空パケットに蓄積されたスミア電荷と、使用画素に対応したパケットに蓄積されたスミア電荷とが、本来の信号電荷に加算されて一度に取り出されるので、信号電荷に対するスミア電荷の割合が大幅に増加してしまう。
【０００５】
そこで、下記の特許文献１の発明は、間引撮像時に、図４に示されるように、使用画素１０２ａから垂直転送ＣＣＤ１０３に読み出した（スミア電荷成分を含む）信号電荷（図４中の黒丸）と、間引画素１０２ｂに対応したスミア電荷（図４中の灰色の丸）とを混合することなく、順次、水平転送ＣＣＤ１０４内の別々のパケット１４１に転送して読み出し、読み出した信号電荷とスミア電荷との差分をとることで、信号電荷に含まれるスミア電荷成分をキャンセルするものである。しかし、この方法では間引き比率が大きくなると、水平転送ＣＣＤ内に確保する必要のあるパケット数が多くなり、その分、水平転送ＣＣＤの転送周波数（駆動周波数）を上げる（高くする）必要があるので、少なくとも高速走査（高速撮像）用のＣＣＤでは、実現が困難である。また、実現が可能であるとしても、製造コストが高くなってしまう。
【０００６】
一方、下記の特許文献２の発明は、図５に示されるような構成になっている。具体的には、垂直転送ＣＣＤ２０３には、使用画素２０２ａから読み出した（スミア電荷成分を含む）信号電荷（図５中の黒丸）と、間引画素２０２ｂに対応したスミア電荷（図５中の灰色の丸）とが存在するが、垂直方向に連続するスミア電荷をまとめ、まとめたスミア電荷と信号電荷とを垂直転送ＣＣＤ２０３の列数の２倍の段数（パケット数）にした水平転送ＣＣＤ２０４に順次読み込み、信号電荷とスミア電荷とを交互に取り出し、外部回路（スミアキャンセル回路２０７）でスミア電荷と、スミア電荷（成分）を含んだ信号電荷とに分離して、これらの電荷の差分をとることにより、信号電荷からスミア電荷（成分）をキャンセルするものである。しかし、この方法でも、１列の垂直転送ＣＣＤ２０３について、信号電荷とスミア電荷の２つの電荷成分が存在するので、水平転送ＣＣＤの段数（水平転送ＣＣＤ内に確保する必要のあるパケット数）が２倍になる。従って、水平転送ＣＣＤの転送周波数（駆動周波数）を上げる（高くする）必要があるので、高速走査（高速撮像）を要求されるモニターモードでは使用できない。また、動画モードの場合は、間引き比率により異なるが、高速走査（高速撮像）しづらくなる。
【０００７】
なお、上記特許文献１及び２以外で、スミアを削減することを目的とした発明としては、特許文献３の発明がある。また、ＣＣＤ等の固体撮像素子の分野において、高速撮像を目的とした発明には、特許文献４及び５の発明がある。
【０００８】
しかしながら、上記の特許文献３乃至５に記載された発明では、モニターモードや動画モードにおける間引撮像時に、水平転送ＣＣＤの転送周波数（駆動周波数）を上げることなく、撮像画像に現れるスミアを削減することはできない。
【特許文献１】特開２０００−２９９８１７号公報
【特許文献２】特開２００５−３２８２１２号公報
【特許文献３】特許第３５０４３５６号公報
【特許文献４】特開２００７−３２４６２２号公報
【特許文献５】特許第３９４８４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、モニターモードや動画モードにおける間引撮像時に、水平転送部の転送周波数（駆動周波数）を上げることなく、撮像画像に現れるスミアを削減することが可能な固体撮像素子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】
【００１０】
上記目的を達成するために請求項１の
発明は、マトリックス状に配置された複数の画素と、前記複数の画素のうち、間引かれる画素（以下、間引画素という）を除く画素（以下、使用画素という）に蓄積された信号電荷を読み出す間引撮像に対応した駆動制御を行うために、駆動信号を出力する駆動手段と、前記間引撮像時に、前記駆動手段から出力された駆動信号に応じて、前記使用画素に蓄積された信号電荷と、前記間引画素に対応した不要電荷とを、別々に垂直方向に転送する複数本の垂直転送部と、前記垂直転送部から転送された信号電荷と不要電荷とを、別のパケットに保存すると共に、前記駆動手段から出力された駆動信号に応じて、保存している信号電荷と不要電荷とを１パケットずつ水平方向にシフトさせる水平転送部と、前記水平転送部から転送された信号電荷と不要電荷とを信号電圧に変換して出力する電荷検出部と、前記間引撮像時に、前記垂直転送部から転送された信号電荷と不要電荷とを、別のパケットに一時的に保存すると共に、保存している信号電荷と不要電荷のうち、前記駆動手段からの駆動信号により選択された列の信号電荷及び不要電荷のみを、前記水平転送部へ転送するダミー転送部とを備え、前記駆動手段は、前記ダミー転送部に対して、前記ダミー転送部に保存している信号電荷のうち、同一行（同一ライン）における複数の同じ色の画素からの信号電荷を、異なるタイミングで前記水平転送部へ転送させるように駆動信号を出力することにより、同一行における複数の同じ色の画素からの信号電荷を加算させると共に、前記ダミー転送部に保存している不要電荷のうち、同一行における複数の間引画素に対応した不要電荷を、異なるタイミングで前記水平転送部へ転送させるように駆動信号を出力することにより、同一行における複数の間引画素に対応した不要電荷を加算させる固体撮像素子において、前記駆動手段は、前記信号電荷を前記水平転送部へ転送させるための駆動信号と、前記不要電荷を前記水平転送部へ転送させるための駆動信号とを、同じタイミングで出力するものである。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載の固体撮像素子において、前記駆動手段は、前記ダミー転送部に対して、該ダミー転送部に保存している信号電荷のうち、同一行における複数の同じ色の画素からの信号電荷を、異なるタイミングで前記水平転送部へ転送させるように駆動信号を出力することにより、同一行における複数の同じ色の画素からの信号電荷を加算させた上で、前記ダミー転送部に対して、該ダミー転送部に保存している信号電荷のうち、前記複数の同じ色の画素とは異なる行で異なる列における同じ色の画素からの信号電荷を、前記いずれのタイミングとも異なるタイミングで前記水平転送部へ転送させるようにするための駆動信号を出力することにより、前記同一行における複数の同じ色の画素からの信号電荷を加算した信号電荷に対して、さらに、前記複数の同じ色の画素とは異なる行で異なる列における同じ色の画素からの信号電荷を加算させるものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、マトリックス状に配置された複数の画素のうち、同一行における複数の同じ色の画素からの信号電荷を加算させた上で、この加算した信号電荷と不要電荷とを別々の信号電圧に変換して出力することができる。これにより、上記特許文献１及び２の発明と同様に、信号電荷からスミア電荷等の不要電荷（成分）をキャンセルし得るように、水平転送部が、信号電荷と不要電荷とを別のパケットに保存して、１パケットずつ水平方向にシフトさせて電荷検出部に転送する構成を採用しつつも、特許文献１及び２の発明と異なり、モニターモードや動画モードにおける間引撮像時に、水平転送部の転送周波数（駆動周波数）を上げることなく、撮像画像に現れるスミアを削減することができる。また、請求項１の発明によれば、上記のように同一行における複数の同じ色の画素からの信号電荷を加算させると共に、同一行における複数の間引画素に対応した不要電荷を加算させる。そして、この加算した信号電荷と加算した不要電荷とを別々の信号電圧に変換して出力することができる。これにより、モニターモードや動画モードにおける間引撮像時に、水平転送部から電荷検出部への不要電荷の転送速度を実質的に上げることができるので、上記の発明の効果を的確に得ることができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、同一行における複数の同じ色の画素からの信号電荷を加算した信号電荷に対して、さらに、これらの画素とは異なる行で異なる列における同じ色の画素からの信号電荷を加算させることにより、モニターモードや動画モードにおける間引撮像時に、上記請求項１の発明の効果を的確に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態に係る固体撮像素子について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態による固体撮像素子であるＣＣＤ(Charge Coupled Device)カラーイメージセンサー（以下、ＣＣＤと略す）１の概略の構成を示す。図では、説明を簡単にするために、マトリックス状に配置された複数の画素のうち、一部のライン（行）と列の画素のみを示す。このＣＣＤ１では、ディジタルカメラにおける静止画モードに対応した全画素を用いた撮像（全画素撮像）に加えて、ディジタルカメラにおけるモニターモードや動画モードに対応した、一部の画素のみを読み出す間引撮像（間引走査）を行うことが可能である。
【００１８】
図に示されるように、固体撮像素子１は、マトリックス状に配置された複数の画素（フォトダイオード）を有している。全画素撮像時には、固体撮像素子１内の全ての画素から信号電荷を取り出すが、間引撮像時には、固体撮像素子１内の画素は、信号電荷を取り出さない画素（間引画素）２ＳＭと、信号電荷を取り出す画素（使用画素）２ＲＤ，２ＧＲ，２ＢＬとに分類される。これらの画素のうち、２ＲＤ，２ＧＲ，２ＢＬは、それぞれＲ，Ｇ，Ｂ各色のカラーフィルターが配された画素を意味する。また、固体撮像素子１は、不図示の駆動回路（請求項における駆動手段：図３参照）を有している。この駆動回路は、全画素撮像と間引撮像の両方に対応したＣＣＤ１の駆動制御を行うための駆動信号を出力する。また、固体撮像素子１は、間引撮像時に、駆動回路１２から出力された駆動信号に応じて、使用画素２ＲＤ，２ＧＲ，２ＢＬに蓄積された信号電荷と、間引画素２ＳＭに対応したスミア電荷（請求項における不要電荷）とを、別々に（別のパケットで）垂直方向に転送する複数本の垂直転送ＣＣＤ３（請求項における垂直転送部）を有している。ここで、スミア電荷とは、ＣＣＤ１内部における垂直転送ＣＣＤ３に直接光が混入して発生した電荷や、半導体基板内部で発生して隣接画素や垂直転送ＣＣＤ３に混入した電荷等の、スミアの原因となる不要電荷のことである。間引撮像時には、垂直転送ＣＣＤ３における使用画素２ＲＤ，２ＧＲ，２ＢＬに対応したパケットには、本来の信号電荷とスミア電荷とが含まれ、間引画素２ＳＭに対応したパケットには、スミア電荷のみが含まれる。
【００１９】
また、固体撮像素子１は、水平転送ＣＣＤ４（請求項における水平転送部）と、ダミー転送段５（請求項におけるダミー転送部）と、電荷検出部６とをさらに備えている。ダミー転送段５は、間引撮像時に、垂直転送ＣＣＤ３から転送された信号電荷とスミア電荷とを、別のパケットに一時的に保存すると共に、保存している信号電荷とスミア電荷のうち、駆動回路１２（図３参照）からの駆動信号により選択された列の信号電荷及びスミア電荷のみを、水平転送ＣＣＤ４へ転送する。水平転送ＣＣＤ４は、垂直転送ＣＣＤ３から転送された信号電荷とスミア電荷とを、別のパケット４１に保存すると共に、駆動回路１２から出力された駆動信号に応じて、保存している信号電荷とスミア電荷とを１パケットずつ水平方向にシフトさせる。電荷検出部６は、水平転送ＣＣＤ４から転送された信号電荷とスミア電荷とを信号電圧に変換して出力する。なお、水平転送ＣＣＤ４内の各パケット４１は、電荷蓄積部４２と、蓄積電荷を仕切るための仕切壁４３とから構成されている。
【００２０】
図１に示される間引画素２ＳＭと使用画素２ＲＤ，２ＧＲ，２ＢＬとの配置は、垂直方向９画素のうち、２画素の信号電荷を加算して取り出し、他の７画素分を間引きする２／９間引きの方式で、間引撮像を行う際における間引画素２ＳＭと使用画素２ＲＤ，２ＧＲ，２ＢＬとの配置の例を示す。ここで、各垂直転送ＣＣＤ３における１（水平）ライン目と５ライン目のパケットには、使用画素２ＲＤ，２ＧＲから読み出されたＲ信号、Ｇ信号が存在する。これに対して、２，３，４ライン目と６，７，８，９ライン目は、間引きの対象になっているため、これらのラインにおける画素２ＳＭからの信号電荷は読み出されない。従って、各垂直転送ＣＣＤ３における２，３，４ライン目と６，７，８，９ライン目のパケットには、パケット３つ分のスミア電荷（図中において”３Ｓ”と表示）とパケット４つ分のスミア電荷（図中において”４Ｓ”と表示）とが存在することになる。
【００２１】
本発明のＣＣＤ１では、上記の垂直転送ＣＣＤ３の水平転送ＣＣＤ４側の最終段に、遮光されたダミー転送段５を設けて、このダミー転送段５を通して水平転送ＣＣＤ４へ信号を転送する。このダミー転送段５には二つの動作をさせる。一つは、保存している信号電荷と不要電荷のうち、駆動回路（図３参照）からの駆動信号により選択された列の信号電荷及び不要電荷のみを、水平転送ＣＣＤ４へ転送することであり、もう一つは、垂直転送ＣＣＤ３における、連続した信号電荷の無い転送段のスミア電荷を加算する動作である。水平転送ＣＣＤ４は、１水平ライン期間内に駆動回路からの駆動信号により選択されてダミー転送段５から転送される電荷を、水平転送ＣＣＤ４内の対応する列のパケット４１に読み込み、１ステップづつ順送りする。そして、このような動作を繰り返すことにより、Ｒ信号電荷、スミア電荷、Ｇ信号電荷、スミア電荷の順に電荷を並べて、かつ、水平方向と垂直方向の同一種類の電荷（同一色の信号電荷同士又はスミア電荷同士）を加算して、加算後の各種類の電荷を水平転送ＣＣＤ４から電荷検出部６を介して出力信号として取り出す。
【００２２】
次に、図２を参照して、駆動回路からの駆動信号に応じて、ダミー転送段５が垂直転送ＣＣＤ３からの信号電荷及びスミア電荷を水平転送ＣＣＤ４に１ステップづつ転送する動作を説明する。図１と同様、図２においても、説明を簡単にするために、マトリックス状に配置された複数の画素のうち、一部のライン（行）と列の画素のみを示す。また、図２においては、図１と異なり、説明の都合上、水平転送ＣＣＤ４内の各パケット４１が１ステップづつ（１パケットずつ）順送りされた状態で示されている。
【００２３】
まず、駆動回路は、駆動信号により、各垂直転送ＣＣＤ３における１（水平）ライン目のパケットに存在するＲとＧの信号電荷をダミー転送段５に転送する。次に、駆動回路は、駆動信号を用いて、ダミー転送段５に存在する信号電荷のうち、４列目と８列目のＧ信号電荷のみを選択して水平転送ＣＣＤ４のパケット４１に転送する。これにより、図中の（１）（「０パケット転送」）に示されるように、水平転送ＣＣＤ４には、４パケットごとにＧ信号電荷が入ることになる。この時、ダミー転送段５の４列目と８列目のパケットは空になったので、駆動回路は、上記のＧ信号電荷の水平転送ＣＣＤ４のパケット４１への転送と同じタイミングの駆動信号を用いて、４列目と８列目の垂直転送ＣＣＤ３における２ラインから４ラインに存在するスミア電荷を選択してダミー転送段５に転送することにより、ダミー転送段５に、これらのスミア電荷を加算して保存させる。
【００２４】
次に、駆動回路は、駆動信号を用いて、図中の（２）（「１パケット転送」）に示されるように、水平転送ＣＣＤ４内の各パケット４１を１ステップずつ順方向に転送する（シフトさせる）。この状態で、駆動回路が、ダミー転送段５の１列目、５列目及び９列目（不図示）のＲ信号電荷と４列目及び８列目の加算されたスミア電荷とを、駆動信号で選択することにより、（２）（「１パケット転送」）に矢印で示されるように、Ｒ信号電荷とスミア電荷が水平転送ＣＣＤ４に取り込まれる。この時、ダミー転送段５の１列目、５列目及び９列目（不図示）は空になったので、駆動回路は、１列目、５列目及び９列目の垂直転送ＣＣＤ３における２ラインから４ラインに存在するスミア電荷を駆動信号により選択してダミー転送段５に転送することにより、ダミー転送段５に、これらのスミア電荷を加算して保存させると同時に、ダミー転送段５の４列目と８列目（のパケット）も（スミア電荷が転送されて）空になるので、ここには、４列目と８列目の垂直転送ＣＣＤ３における５ライン目のＧ信号電荷を選択して転送することにより、ダミー転送段５に、これらのＧ信号電荷を保存させる。
【００２５】
次に、駆動回路は、駆動信号を用いて、図中の（３）（「２パケット転送」）に示されるように、水平転送ＣＣＤ４内の各パケット４１を１ステップずつ順方向に転送し、ダミー転送段５の２列目及び６列目に保存されているＧ信号電荷と１列目及び５列目に保存されているスミア電荷とを駆動信号により選択して水平転送ＣＣＤ４に転送する。これにより、垂直転送ＣＣＤ３における１ライン目の４列目及び８列目のＧ信号電荷と２列目及び６列目のＧ信号電荷とが水平転送ＣＣＤ４内のパケット４１で加算されるので、水平転送ＣＣＤ４内の２つのパケット４１でＧ信号電荷が水平２画素分ずつ加算（２Ｇ）されたことになる。この時、ダミー転送段５の１列目、５列目及び９列目（不図示）は空になったので、駆動回路は、１列目、５列目及び９列目の垂直転送ＣＣＤ３における５ライン目のＲ信号電荷を駆動信号により選択してダミー転送段５に転送することにより、ダミー転送段５に、これらのＲ信号電荷を保存させると同時に、ダミー転送段５の２列目と６列目（のパケット）も（Ｇ信号電荷が転送されて）空になるので、ここには、２列目と６列目の垂直転送ＣＣＤ３における２ライン目から４ライン目のスミア電荷を選択して転送することにより、ダミー転送段５に、これらのスミア電荷を加算して保存させる。
【００２６】
次に、駆動回路は、駆動信号を用いて、図中の（４）（「３パケット転送」）に示されるように、水平転送ＣＣＤ４内の各パケット４１を１ステップずつ順方向に転送し、ダミー転送段５の２列目及び６列目に保存されているスミア電荷と３列目及び７列目に保存されているＲ信号電荷とを駆動信号により選択して水平転送ＣＣＤ４に転送する。これにより、垂直転送ＣＣＤ３における１ライン目の５列目のＲ信号電荷と３列目のＲ信号電荷とが水平転送ＣＣＤ４内のパケット４１で加算されるので、水平転送ＣＣＤ４内のパケット４１でＲ信号電荷が水平２画素分加算（２Ｒ）されたことになる。この時、ダミー転送段５の２列目と６列目は空になったので、駆動回路は、２列目と６列目の垂直転送ＣＣＤ３における５ライン目のＧ信号電荷を駆動信号により選択してダミー転送段５に転送することにより、ダミー転送段５に、これらのＧ信号電荷を保存させると同時に、ダミー転送段５の３列目と７列目（のパケット）も（Ｒ信号電荷が転送されて）空になるので、ここには、３列目と７列目の垂直転送ＣＣＤ３における６ライン目から９ライン目のスミア信号電荷を選択して転送することにより、ダミー転送段５に、これらのスミア電荷を加算して保存させる。
【００２７】
次に、駆動回路は、駆動信号を用いて、図中の（５）（「４パケット転送」）に示されるように、水平転送ＣＣＤ４内の各パケット４１を１ステップずつ順方向に転送し、ダミー転送段５の３列目及び７列目に保存されているスミア電荷と４列目及び８列目に保存されているＧ信号電荷とを駆動信号により選択して水平転送ＣＣＤ４に転送する。これにより、垂直転送ＣＣＤ３における１ライン目の８列目及び６列目のＧ信号電荷と、５ライン目の４列目のＧ信号電荷とが、水平転送ＣＣＤ４内のパケット４１で加算されるので、水平転送ＣＣＤ４内のパケット４１で、Ｇ信号電荷が水平２画素＋斜め垂直１画素の３画素分加算（３Ｇ）されたことになる。この時、ダミー転送段５の３列目及び７列目は空になったので、駆動回路は、３列目及び７列目の垂直転送ＣＣＤ３における５ライン目のＲ信号電荷を駆動信号により選択してダミー転送段５に転送することにより、ダミー転送段５に、これらのＲ信号電荷を保存させると同時に、ダミー転送段５の４列目と８列目（のパケット）も（Ｇ信号電荷が転送されて）空になるので、ここには、４列目と８列目の垂直転送ＣＣＤ３における６ライン目から９ライン目のスミア電荷を選択して転送することにより、ダミー転送段５に、これらのスミア電荷を加算して保存させる。
【００２８】
次に、駆動回路は、駆動信号を用いて、図中の（６）（「５パケット転送」）に示されるように、水平転送ＣＣＤ４内の各パケット４１を１ステップずつ順方向に転送し、ダミー転送段５の４列目及び８列目に保存されているスミア電荷と１列目及び５列目に保存されているＲ信号電荷とを駆動信号により選択して水平転送ＣＣＤ４に転送する。これにより、垂直転送ＣＣＤ３における１ライン目の３列目及び５列目のＲ信号電荷と、５ライン目の１列目のＲ信号電荷とが、水平転送ＣＣＤ４内のパケット４１で加算されるので、水平転送ＣＣＤ４内のパケット４１で、Ｒ信号電荷が、水平２画素＋斜め垂直１画素の３画素分加算（３Ｒ）されたことになる。この時、ダミー転送段５の４列目及び８列目は空になったので、駆動回路は、４列目及び８列目の垂直転送ＣＣＤ３における１０ライン目のＢ信号電荷を駆動信号により選択してダミー転送段５に転送することにより、ダミー転送段５に、これらのＢ信号電荷を保存させると同時に、ダミー転送段５の１列目と５列目（のパケット）も（Ｒ信号電荷が転送されて）空になるので、ここには、１列目と５列目の垂直転送ＣＣＤ３における６ライン目から９ライン目のスミア電荷を選択して転送することにより、ダミー転送段５に、これらのスミア電荷を加算して保存させる。
【００２９】
次に、駆動回路は、駆動信号を用いて、（７）（「６パケット転送」）に示されるように、水平転送ＣＣＤ４内の各パケット４１を１ステップずつ順方向に転送し、ダミー転送段５の１列目及び５列目に保存されているスミア電荷と２列目及び６列目に保存されているＧ信号電荷とを駆動信号により選択して水平転送ＣＣＤ４に転送する。これにより、垂直転送ＣＣＤ３における１ライン目の６列目及び８列目のＧ信号電荷と、５ライン目の２列目及び４列目のＧ信号電荷とが、水平転送ＣＣＤ４内のパケット４１で加算されるので、水平転送ＣＣＤ４内のパケット４１で、Ｇ信号電荷が水平２画素＋斜め垂直２画素の４画素分加算（４Ｇ）されたことになる。この時、ダミー転送段５の１列目及び５列目は空になったので、駆動回路は、１列目及び５列目の垂直転送ＣＣＤ３における１０ライン目のＧ信号電荷を駆動信号により選択してダミー転送段５に転送することにより、ダミー転送段５に、これらのＧ信号電荷を保存させると同時に、ダミー転送段５の２列目と６列目（のパケット）も（Ｇ信号電荷が転送されて）空になるので、ここには、２列目と６列目の垂直転送ＣＣＤ３における６ライン目から９ライン目のスミア電荷を選択して転送することにより、ダミー転送段５に、これらのスミア電荷を加算して保存させる。
【００３０】
次に、駆動回路は、駆動信号を用いて、（８）（「７パケット転送」）に示されるように、水平転送ＣＣＤ４内の各パケット４１を１ステップずつ順方向に転送し、ダミー転送段５の２列目及び６列目に保存されているスミア電荷と３列目及び７列目に保存されているＲ信号電荷とを駆動信号により選択して水平転送ＣＣＤ４に転送する。ここで、垂直転送ＣＣＤ３における１ライン目の７列目及び９列目（不図示）のＲ信号電荷と、５ライン目の３列目及び５列目のＲ信号電荷とが、水平転送ＣＣＤ４内のパケット４１で加算されるので、水平転送ＣＣＤ４内のパケット４１で、Ｒ信号電荷が水平２画素＋斜め垂直２画素の４画素分加算（４Ｒ）されたことになる。
【００３１】
上記のように、このＣＣＤ１では、垂直転送ＣＣＤ３からダミー転送段５に保存された信号電荷及びスミア電荷が選択されて水平転送ＣＣＤ４に転送されると共に、水平転送ＣＣＤ４内の各パケット４１が１ステップずつ順方向に転送される。これにより、同一色の信号電荷同士が、水平２画素分と、間引きした斜め垂直２画素分の４画素分加算されると共に、図２に示されるように、スミア電荷同士が、水平方向と垂直方向と斜め垂直方向の併せて１４画素分加算される。そして、第１の種類の加算された信号電荷（成分）、加算されたスミア電荷（成分）、第２の種類の加算された信号電荷（成分）、加算されたスミア成分が、水平転送ＣＣＤ４の各パケット４１（転送段）に順次配列されて読み出される。なお、上記の説明では、説明を簡単にするために、垂直転送ＣＣＤ３に保存された電荷（信号電荷及びスミア電荷）のうち、一部の電荷についての転送のみを説明したが、実際には、駆動回路からの１回の駆動信号の出力に合わせて、多数の電荷の垂直転送ＣＣＤ３からダミー転送段５への転送、及び多数の電荷のダミー転送段５から水平転送ＣＣＤ４への転送を行う。駆動回路は、ダミー転送段５に対して、ダミー転送段５に保存している信号電荷のうち、同一行（同一ライン）における複数の同じ色の画素からの信号電荷を、異なるタイミングで水平転送ＣＣＤ４へ転送させるように駆動信号を出力することにより、同一行における複数の同じ色の画素からの信号電荷を加算させる。
【００３２】
上述したように、本実施形態によるＣＣＤ１では、上記特許文献２の発明と異なり、水平転送ＣＣＤ４のパケット４１に存在する電荷を、垂直方向だけではなく、水平方向にも加算するので、水平転送ＣＣＤ４の各パケット４１に信号電荷とスミア電荷とを交互に転送するにも拘わらず、上記特許文献１及び２の発明と比べて、水平転送ＣＣＤ４の転送周波数（駆動周波数）を上げる（高くする）必要がない。
【００３３】
図３は、上記のＣＣＤ１を備えた撮像装置（カメラ）の構成の一例を示すブロック図である。撮像装置１０は、上記のＣＣＤ１に加えて、レンズ１１と、モード設定部１３と、（サンプリング）分離回路３０と、Ｒ補間回路３１と、Ｇ補間回路３２と、Ｂ補間回路３３と、スミア補間回路３４と、Ｒ減算回路３６と、Ｇ減算回路３７と、Ｂ減算回路３８と、ＲＧＢ信号処理回路３９とを有している。レンズ１１は、被写体からの入射光（像光）をＣＣＤ１の撮像面上に結像させる。モード設定部１３は、静止画モード、モニターモード、動画モードといった、各種の撮像モード（動作モード）の切替操作に用いられる。ＣＣＤ１に設けられた駆動回路１２は、モード設定部１３で設定された撮像モードに応じた駆動信号を出力する。
【００３４】
分離回路３０は、ＣＣＤ１から出力された信号電圧の形式の信号をサンプリングして、これらの信号を、Ｒ信号（Ｒ信号電荷に対応した信号（電圧））、Ｇ信号（Ｇ信号電荷に対応した信号（電圧））、Ｂ信号（Ｂ信号電荷に対応した信号（電圧））、及びスミア信号（スミア電荷に対応した信号（電圧））に分離する回路である。Ｒ補間回路３１、Ｇ補間回路３２、Ｂ補間回路３３、スミア補間回路３４は、それぞれ上記の分離回路３０で分離されたＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号、スミア信号を連続した信号に補間するための回路である。Ｒ減算回路３６、Ｇ減算回路３７、Ｂ減算回路３８は、それぞれ分離回路３０で分離されたＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号から、スミア信号を減算するための回路である。また、ＲＧＢ信号処理回路３９は、Ｒ減算回路３６、Ｇ減算回路３７、Ｂ減算回路３８から出力された、スミア除去処理後のＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に基づいて各種の信号処理を行うための回路である。
【００３５】
次に、ＣＣＤ１より出力されたＲ，Ｇ，Ｂの色信号からスミア成分（の信号）を除去する処理について説明する。上記のＣＣＤ１から出力された信号（電圧）は、分離回路３０で、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号、及びスミア信号に分離される。これらのＲＧＢの色成分とスミア成分に分離された信号、すなわち、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号、スミア信号は、それぞれＲ補間回路３１、Ｇ補間回路３２、Ｂ補間回路３３、スミア補間回路３４に送られて補完され、各々連続した信号にされる。これらのＲＧＢの補間回路３１〜３３から出力された補間後のＲ信号、Ｇ信号、及びＢ信号には、いずれもスミア成分（の信号）が残っているので、Ｒ減算回路３６、Ｇ減算回路３７、及びＢ減算回路３８において、上記の補間後のＲ信号、Ｇ信号、及びＢ信号から、スミア補間回路３４より出力された補間後のスミア信号を減算することにより、スミア成分（の信号）を完全に除去したＲ信号、Ｇ信号、及びＢ信号を得る。このスミア成分（の信号）を除去したＲ信号、Ｇ信号、及びＢ信号をＲＧＢ信号処理回路３９に送って、各種の信号処理を行うことにより、スミアの無い画像を得ることができる。
【００３６】
上記のように、本実施形態によるＣＣＤ１によれば、駆動回路１２は、ダミー転送段５に対して、ダミー転送段５に保存している信号電荷のうち、同一行における複数の同じ色の画素からの信号電荷を、異なるタイミングで水平転送ＣＣＤ４へ転送させるように駆動信号を出力することにより、同一行における複数の同じ色の画素からの信号電荷を加算させた上で、ダミー転送段５に対して、ダミー転送段５に保存している信号電荷のうち、上記の複数の同じ色の画素とは異なる行で異なる列における同じ色の画素からの信号電荷を、上記のいずれのタイミングとも異なるタイミングで水平転送ＣＣＤ４へ転送させるようにするための駆動信号を出力することにより、上記の同一行における複数の同じ色の画素からの信号電荷を加算した信号電荷に対して、さらに、これらの画素とは異なる行で異なる列における同じ色の画素からの信号電荷を加算させる。また、駆動回路１２は、ダミー転送段５に対して、ダミー転送段５に保存しているスミア電荷のうち、同一行における複数の間引画素に対応したスミア電荷を、異なるタイミングで水平転送ＣＣＤ４へ転送させるように駆動信号を出力することにより、同一行における複数の間引画素に対応したスミア電荷を加算させる。
【００３７】
これにより、上記特許文献１及び２の発明と同様に、信号電荷からスミア電荷（成分）をキャンセルし得るように、水平転送ＣＣＤ４が、信号電荷とスミア電荷とを別のパケット４１に保存して、１パケット４１ずつ水平方向にシフトさせて電荷検出部６に転送する構成を採用しつつも、特許文献１及び２の発明と異なり、モニターモードや動画モードにおける間引撮像時に、水平転送ＣＣＤ４の転送周波数（駆動周波数）を上げることなく、撮像画像に現れるスミアを削減することができる。
【００３８】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、同一色の信号電荷同士を、水平２画素分と、間引きした斜め垂直２画素分の４画素分加算するようにしたが、同一色の信号電荷同士の加算方法はこれに限られず、例えば同一ライン上に存在する同一色の信号電荷同士の加算のみを行ってもよい。また、スミア電荷同士の加算については、水平方向の加算（同一ライン上に存在するスミア電荷同士の加算）のみを行ってもいいし、水平方向と垂直方向の加算のみを行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る固体撮像素子の概略の構成図。
【図２】上記固体撮像素子における垂直転送ＣＣＤからの信号電荷及びスミア電荷を水平転送ＣＣＤに転送する処理の説明図。
【図３】上記固体撮像素子を備えた撮像装置の構成例を示すブロック図。
【図４】従来例の固体撮像素子における垂直転送ＣＣＤからの信号電荷及びスミア電荷を水平転送ＣＣＤに転送する処理の説明図。
【図５】従来例の固体撮像素子における垂直転送ＣＣＤからの信号電荷及びスミア電荷を水平転送ＣＣＤに転送する処理の説明図。
【符号の説明】
【００４０】
１    ＣＣＤ（固体撮像素子）
３    垂直転送ＣＣＤ（垂直転送部）
４    水平転送ＣＣＤ（水平転送部）
５    ダミー転送段（ダミー転送部）
６    電荷検出部
１２  駆動回路（請求項における駆動手段）
２ＢＬ，２ＧＲ，２ＲＤ  使用画素
２ＳＭ  間引画素
【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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