(57)【要約】【課題】  省力化・処理の効率化を達成可能な撮像装置及びその駆動方法を提供する。【解決手段】  撮影した像を電荷に変換して蓄積する複数の光電変換部と、前記電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部と、前記電荷を水平方向に転送する複数の水平転送部と、複数の読み出しモードとを有する撮像装置であって、前記垂直転送部は、異なる読み出しモード毎に独立して駆動可能な複数の系を有することを特徴とする撮像装置を提供する。【選択図】      図２
2005175031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影した像を電荷に変換して蓄積する複数の光電変換部と、前記電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部と、前記電荷を水平方向に転送する複数の水平転送部と、複数の読み出しモードとを有する撮像装置の駆動方法であって、
前記複数の読み出しモードのうちで第１の読み出しモードでは、前記複数の垂直転送部のうちで第１の垂直転送部を駆動して前記第１の電荷を読み出すステップと、
前記第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードでは、前記複数の垂直転送部のうちで前記第１の垂直転送部とは完全に一致しない第２の垂直転送部を駆動して前記第２の電荷を読み出すステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の電荷の読み出しモードは水平間引き読み出しであり、前記第１の垂直転送部は前記複数の垂直転送部のうちの一部であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記複数の光電変換部は独立して駆動可能な複数の系を含み、
前記第１の読み出しモードにおいては、所定の周期で前記複数の系を駆動することを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記第１の読み出しモードは垂直間引き読み出しであり、前記第１の読み出しモードにおいては前記複数の光電変換部のうちで一部の光電変換部を駆動することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記複数の読み出しモードは垂直画素加算読み出しモードを含み、
前記方法は、前記垂直画素加算読み出しモードにおいて、前記垂直転送部から前記水平転送部に読み出す際に前記垂直転送部を複数段送るステップを有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
撮影した像を電荷に変換して蓄積する複数の光電変換部と、
前記電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部と、
前記電荷を水平方向に転送する複数の水平転送部と、複数の読み出しモードとを有する撮像装置であって、
前記垂直転送部は、異なる読み出しモード毎に独立して駆動可能な複数の系を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
前記複数の垂直転送部は前記系を繰り返し配置することを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記光電変換部は独立して駆動可能な複数の系を有することを特徴とする請求項６記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、撮像装置及びその駆動方法に係り、特に、固体撮像素子の画素からの出力信号の読み出し処理に関する。本発明は、例えば、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ用の出力信号読み出し処理に好適である。
【背景技術】
【０００２】
近年普及しつつあるデジタルスチルカメラにおいて使用される撮像素子としてＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）センサにおいては高解像度化・小型化のみならず省力化・処理の効率化が益々要請されている。
【０００３】
ＣＣＤセンサの読出しには主に順次走査（プログレッシブスキャン又は全画素読み出し）方式と全画素を２回に分けて読み出す飛び越し走査（インターレース）方式がある。順次読出し方式は１回の読出しにおいて飛び越し走査方式に比べ２倍の解像度を得られるという特徴がある（例えば、特許文献１及び２）。更に、ＣＣＤセンサには垂直転送ＣＣＤの構成により垂直間引き読出しが可能なものもある。間引き読出しは技術の進歩によりＣＣＤセンサの多画素化が進んでいるなか、ファインダ駆動（ＥＶＦ駆動）や画素数よりも小さいサイズで画像を生成する等により撮像素子にある全画素を読み出す必要がない場合や、動画撮影など１フレームの画像をより高速で読み出す必要がある場合に有効な手段である（例えば、特許文献３）。
【０００４】
また、典型的な構造であるインターライン構造においては、信号電荷を蓄積するフォトダイオードと信号電荷を転送するための垂直転送ＣＣＤで構成された画素を、フォトダイオードと垂直転送ＣＣＤが交互になるように、マトリクス状に配置し、画素の下に水平転送ＣＣＤと出力アンプを配置する（例えば、特許文献２を参照のこと。）。
【０００５】
典型的な順次走査においては、垂直転送ＣＣＤを１段転送する毎に水平転送ＣＣＤを水平画素数以上の数だけ転送し（１ライン転送）、このような垂直転送１段、水平転送１ライン分の転送を垂直画素数以上の数だけ繰り返す（１フレーム転送）。最終段にある出力アンプは転送された電荷を電圧に変換し、撮像素子の外部に出力する。一方、典型的な垂直間引き読み出しにおいては、垂直転送ＣＣＤを、例えば、３段転送する毎に水平転送ＣＣＤは１ライン転送を行う。これにより、順次走査読出し時の約３倍の速度で１画面（１フレーム）の画像を得ることができる。垂直転送ＣＣＤは、露出・フォーカス制御時、電子ビューファインダ駆動のように、全画素の読み出しが可能なように配線されている。
【特許文献１】特開２０００−０２３００８号公報
【特許文献２】特開２０００−０５０１７４号公報
【特許文献３】特開２００３−３３３４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の撮像素子の駆動方法においては、配線の都合上、間引き時や電子ズーム時などの全画素中の一部の範囲の画素のみを必要とする場合であっても全ての垂直転送ＣＣＤを駆動して不要な（即ち、捨てる）画素も含めて読み出していたため、不要な駆動や読み捨て動作のために無駄な電力消費を招いていた。
【０００７】
そこで、本発明は、省力化・処理の効率化を達成可能な撮像装置及びその駆動方法を提供することを例示的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面としての撮影装置の駆動方法は、撮影した像を電荷に変換して蓄積する複数の光電変換部と、前記電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部と、前記電荷を水平方向に転送する複数の水平転送部と、複数の読み出しモードとを有する撮像装置の駆動方法であって、前記複数の読み出しモードのうちで第１の読み出しモードでは、前記複数の垂直転送部のうちで第１の垂直転送部を駆動して前記第１の電荷を読み出すステップと、前記第１の読み出しモードとは異なる第２の読み出しモードでは、前記複数の垂直転送部のうちで前記第１の垂直転送部とは完全に一致しない第２の垂直転送部を駆動して前記第２の電荷を読み出すステップとを有することを特徴とする。
【０００９】
例えば、前記第１の電荷の読み出しモードは水平間引き読み出しであり、前記第１の垂直転送部は前記複数の垂直転送部のうちの一部である。前記複数の光電変換部は独立して駆動可能な複数の系を含み、前記第１の読み出しモードにおいては、所定の周期で前記複数の系を駆動してもよい。
【００１０】
代替的に、前記第１の読み出しモードは垂直間引き読み出しであり、前記第１の読み出しモードにおいては前記複数の光電変換部のうちで一部の光電変換部を駆動してもよい。
【００１１】
更に別の例においては、前記複数の読み出しモードは垂直画素加算読み出しモードを含み、前記方法は、前記垂直画素加算読み出しモードにおいて、前記垂直転送部から前記水平転送部に読み出す際に前記垂直転送部を複数段送るステップを有してよい。
【００１２】
本発明の別の側面としての駆動装置は、撮影した像を電荷に変換して蓄積する複数の光電変換部と、前記電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部と、前記電荷を水平方向に転送する複数の水平転送部と、複数の読み出しモードとを有する撮像装置であって、前記垂直転送部は異なる読み出しモード毎に独立して駆動可能な複数の系を有することを特徴とする。前記複数の垂直転送部は前記系を繰り返し配置してもよい。前記光電変換部は独立して駆動可能な複数の系を有してもよい。
【００１３】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、省力化・処理の効率化を達成可能な撮像装置及びその駆動方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図１乃至図９を参照して本発明の実施例の撮像装置１００について説明する。ここで、図１は、撮像装置１００の概略ブロック図である。撮像装置１００は、撮像装置１００は、図１に示すように、撮影する被写体の像を撮像素子（ＣＣＤ）１０３に結像させるための光学系（撮像レンズ）被写体映像を撮像素子上に結像するためのレンズ１０１と、光学フィルタ１０２と、光電変換素子としての撮像素子１０３と、撮像素子１０３を駆動するためのタイミングジェネレータ（ＴＧ）１０４と、撮像素子からのアナログ画像データを信号処理するための電気回路で構成されるアナログ信号処理部１０５と、アナログ画像データをデジタル化するためのＡ／Ｄ変換部１０６と、デジタル化された画像データを画像処理するためのデジタル画像処理部１０７と、画像処理部での処理等の際に使用される内部メモリ１０８と、画像処理済みの画像データを保存するための外部メモリ１０９とを有する。
【００１６】
光学フィルタ１０２には主に光学ＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）と赤外（ＩＲ）カットフィルタがある。光学系１０１より入射した像が撮像素子１０３で結像し、その像を撮像素子１０３にて光電変換して出力する。その出力をＣＣＤ出力信号からクロックやノイズを除去するための相関二重サンプリング （Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ：ＣＤＳ）、ＡＧＣ−ＡＭＰ（ゲインコントロールアンプ）、クランプ回路等のアナログ信号処理部１０５を経てＡ／Ｄ変換１０６にてデジタル信号に変換する。デジタル信号に変換された画像データはデジタル画像処理部１０７にて水平間引きやリサイズ等の前処理を経たのち色、輝度信号の信号処理をしてＲＧＢやＹＵＶ等の画像ファイルとして生成する。その画像処理の際に一時画像を保管するために内部メモリ１０８を使用するが、最後には外部メモリ１００９に保存する。
【実施例１】
【００１７】
以下、図２乃至図５を参照して、撮像装置１００の撮像素子１０３に適用可能な第一の実施例の光電変換部１０３Ａから電荷を出力するまでの読出しの流れを説明する。ここで、図２は、水平間引き読出し方式を説明する概略ブロック図である。本実施例は、水平方向に間引きを行なうために、垂直転送ＣＣＤ２０２をφＶ１Ｂ、φＶ２Ｂ、φＶ３Ｂで駆動し、垂直転送ＣＣＤ２０４をφＶ１Ａ、φＶ２Ａ、φＶ３Ａで駆動する垂直３相６電極のＣＣＤセンサを使用する。図示しない全画素読出し時にはφＶ１Ａ＝φＶ１Ｂ、φＶ２Ａ＝φＶ２Ｂ、φＶ３Ａ＝φＶ３Ｂとし、垂直転送ＣＣＤ２０２、２０４をすべて駆動する。２０１及び２０３はフォトダイオード（ＰＤ）である。
【００１８】
図２を参照するに、水平間引き読出しは、まずＴＧ１０４が供給する垂直転送パルスφＶ３ＢによりＰＤ２０１にて光電変換され、蓄積された（信号）電荷を垂直転送ＣＣＤ２０２に読み出す。このとき垂直転送パルスφＶ３Ａを止めておくことにより、ＰＤ２０３にて光電変換され、蓄積された電荷は垂直転送ＣＣＤ２０４には読み出されない。垂直転送ＣＣＤ２０２はＴＧ１０４が供給する垂直転送パルスφＶ１Ｂ、φＶ２Ｂ、φＶ３Ｂに従って電荷を水平転送ＣＣＤ２０５に転送する。水平転送ＣＣＤ２０５はＴＧ１０４より供給する水平転送パルスφＨ１、φＨ２により駆動し、出力アンプ２０６に電荷を転送する。このとき、垂直転送ＣＣＤ２０２を１段転送する毎に水平転送ＣＣＤ２０５を水平画素数以上の数だけ転送する（１ライン転送）。このような垂直転送１段、水平転送１ライン分の転送を垂直画素数以上の数だけ繰り返す（１フレーム転送）。最終段にある出力アンプ２０６では転送された電荷を電圧に変換し撮像素子１０３の外部に出力する。
【００１９】
図３は、図２の電荷転送を達成するための垂直転送ＣＣＤ２０２、２０４を駆動する電極の配線図である。本実施例では、各ＰＤ２０１、２０３には後段のデジタル画像処理部１０７にて色の処理をするためにＲ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂの２ｘ２画素構成のカラーフィルタが備えられている。図示しない全画素読出し駆動においては、撮像素子に存在する全ＰＤ２０１及び２０３から順次読出す。図２に示した水平間引き読出し時には図３でハッチングされたＰＤ（図では水平方向に２ライン飛ばしで表示）のみから垂直転送ＣＣＤ２０２、２０４に転送して読み出す。
【００２０】
図２に示す２０２が図３に示す３０４乃至３０６に、図２に示す２０４が図３に示す３０１−３０３に対応する。３０１乃至３０６の各垂直転送ＣＣＤにはそれぞれφＶ１Ａ、φＶ２Ａ、φＶ３Ａ、φＶ１Ｂ、φＶ２Ｂ、φＶ３Ｂという垂直転送パルスを加えることにより垂直転送動作を行なう。なお、φＶ３Ａ、φＶ３ＢはＰＤ２０１からの読出し動作も兼ねる。
【００２１】
図３を用いて垂直間引き読出しが不可能な構成の撮像素子の垂直転送ＣＣＤの動作について説明する。最初にＰＤ２０１にて光電変換され蓄積された電荷がφＶ３Ａ＝φＶ３Ｂ＝Ｍ（ミドルレベル）がＨ（ハイレベル）になるタイミングで、垂直転送ＣＣＤ３０３、３０６に読み出す。次に、φＶ３Ａ＝φＶ３Ｂ＝ＨがＭになるタイミングで戻り、垂直転送ＣＣＤ３０３、３０６にて電荷を保持する。その後、φＶ１Ａ＝φＶ１Ｂ＝Ｌ（ローレベル）がＭになるタイミングで垂直転送ＣＣＤ３０３、３０６から垂直転送ＣＣＤ３０１、３０４に電荷を移動し、φＶ３Ａ＝φＶ３Ｂ＝ＭがＬになるタイミングで電荷を垂直転送ＣＣＤ３０１、３０４に保持する。後は、順次φＶ２Ａ＝φＶ２Ｂ＝ＭからφＶ３Ａ＝φＶ３Ｂ＝Ｍ、次いで、φＶ１Ａ＝φＶ１Ｂ＝Ｍ・・・と駆動することにより垂直転送ＣＣＤ３０２、垂直転送ＣＣＤ３０５から垂直転送ＣＣＤ３０３、垂直転送ＣＣＤ３０６、次いで、垂直転送ＣＣＤ３０１、垂直転送ＣＣＤ３０４・・・と電荷を転送する。
【００２２】
次に、図２で示す水平間引き読出し時を図３を参照して説明する。最初にＰＤ２０１にて光電変換され、蓄積された電荷がφＶ３Ａ＝Ｍ固定、φＶ３Ｂ＝Ｍ（ミドルレベル）がＨ（ハイレベル）になるタイミングで垂直転送ＣＣＤ３０６に読み出す。次に、φＶ３Ａ＝Ｍ固定、φＶ３Ｂ＝ＨがＭになるタイミングで戻り、垂直転送ＣＣＤ３０６にて電荷を保持する。その後、φＶ１Ａ＝Ｌ固定、φＶ１Ｂ＝Ｌ（ローレベル）がＭになるタイミングで垂直転送ＣＣＤ３０６から垂直転送ＣＣＤ３０４に電荷を移動し、φＶ３Ａ＝Ｍ固定、φＶ３Ｂ＝ＭからＬになるタイミングで電荷を垂直転送ＣＣＤ３０４に保持する。後は、φＶ１Ａ＝φＶ２Ａ＝Ｌ固定、φＶ３Ａ＝Ｍ固定のまま、順次φＶ２Ｂ＝ＭからφＶ３Ｂ＝Ｍ、次いで、φＶ１Ｂ＝Ｍ・・・と駆動することにより垂直転送ＣＣＤ３０５から垂直転送ＣＣＤ３０６、次いで、垂直転送ＣＣＤ３０４・・・と電荷を転送する。
【００２３】
図４は図２及び図３の読出し方法を実現するための垂直転送パルスφＶ１Ａ、φＶ２Ａ、φＶ３Ａ、φＶ１Ｂ、φＶ２Ｂ、φＶ３Ｂのタイミングチャートでり、図４（ａ）は全画素読み出し時、図４（ｂ）は水平間引き読み出し時のタイミングチャートを示している。
【００２４】
図中４０１がＰＤから垂直転送ＣＣＤへ電荷を読み出すためのパルス、４０２が垂直転送ＣＣＤを１段転送するためのパルス、４０３が垂直転送ＣＣＤを３段転送するためのパルスである。なお、４００は読出し直前に垂直転送ＣＣＤに蓄積された不要電荷を掃き捨てるための高速垂直転送パルスであり、一般的に垂直画素数分（ライン数分）以上の段数分転送する。また、４０４は１ライン（１Ｈ）の周期であり、全画素読み出し時、水平間引き読出し時ともに４０４の期間が垂直画素数分（ライン数分）存在する。図では省略したが、期間４０４のうち期間４０２（４０３）以外の間に全画素読出し時には全水平画素数分（１ライン分）、水平間引き読出し時には読み出す水平画素数分（本説明では水平画素数／３）の信号（電荷）を出力する。図３を参照して説明したように、水平間引き読出し時には垂直転送パルスφＶ１Ａ、φＶ２Ａ、φＶ３Ａは、φＶ１Ａ＝φＶ２Ａ＝Ｌ固定、φＶ３Ａ＝Ｍ固定とする。
【００２５】
図５（ａ）乃至（ｄ）は、それぞれ図２乃至図４の読出し方法を実現するための１画素の構成例を示す平面図、図５（ａ）のＡ−Ａ’断面図、Ｂ−Ｂ’断面図及びＣ−Ｃ’断面図である。図５（ａ）において、Ｈは垂直ＣＣＤの幅であり、垂直方向にＣＣＤを構成する。垂直転送パルスφＶ１Ａ＝φＶ１Ｂ、φＶ２Ａ＝φＶ２Ｂ、φＶ３Ａ＝φＶ３Ｂの配線はそれぞれ電極５０１乃至５０３に対応する。各配線は垂直隣接画素と接続し垂直方向に延びていて１列分続く。Ｈの領域には３本の電極５０１乃至５０３の下層にＳｉＯ２等の絶縁層５０４があり、３本の電極と共に垂直転送ＣＣＤを構成する。また、厚みのある絶縁層５０５は、各電極とＣＣＤを隔離する機能を有する。これにより、絶縁層５０５上での電極配線が可能となる。
【実施例２】
【００２６】
以下、図６乃至図９を参照して、撮像装置１００の撮像素子１０３に適用可能な第二の実施例の光電変換部１０３Ｂから電荷を出力するまでの読出しの流れを説明する。ここで、図６は、水平・垂直間引き読出し方式を説明する概略ブロック図である。２１１及び２１３はＰＤ、２２２及び２１４は垂直転送ＣＣＤ、２１５は水平転送ＣＣＤ、２１６は出力アンプである。
【００２７】
本実施例は、垂直３相７電極構成のＣＣＤを使用する。動作において、全画素読出し時は垂直転送ＣＣＤ２１２及び２１４を１段転送する、つまり水平転送ＣＣＤ２１５に１ライン分の電荷を転送する毎に水平転送ＣＣＤ２１５を駆動し１ライン分出力するのに対し、垂直間引き読出し時は、例えば図６では垂直転送ＣＣＤ２１２及び２１４を３段転送し水平転送ＣＣＤ２１５を駆動し１ライン分出力する。この駆動方法により全画素読出し時の約３倍の速度で１画面（１フレーム）の画像を得ることができる。
【００２８】
図７は、図６の電荷転送を達成するための垂直転送ＣＣＤ２１２、２１４を駆動する電極の配線図である。本実施例では、各ＰＤ２１１、２１３には後段のデジタル画像処理部１０７にて色の処理をするためにＲ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂの２ｘ２画素構成のカラーフィルタが備えられている。図示しない全画素読出し駆動においては、撮像素子に存在する全ＰＤ２１１及び２１３から順次読出す。図６に示した水平・垂直間引き読出し時には図７でハッチングされたＰＤのみから垂直転送ＣＣＤ２１２、２１４に転送して読出す。
【００２９】
図６に示す２１２が図７に示す３１４乃至３１６に、図６に示す２１４が図７に示す３１１−３１３に対応する。３１１乃至３１７の各垂直転送ＣＣＤにはそれぞれφＶ１Ａ、φＶ２Ａ、φＶ３Ａ、φＶ１Ｂ、φＶ２Ｂ、φＶ３Ｂ、φＶ３Ｂ’という垂直転送パルスを加えることにより垂直転送動作を行なう。なお、φＶ３Ａ、φＶ３Ｂ、φＶ３Ｂ’はＰＤ２１１からの読出し動作も兼ね、垂直間引き読出しを行なわない撮像素子の構成の場合、φＶ３Ｂ＝φＶ３Ｂ’であり、φＶ３Ｂ’を設けて配線を増やす必要がない。
【００３０】
図７のφＶ３’が存在する垂直間引きが可能な構成の撮像素子の垂直転送ＣＣＤの動作を説明する。撮像素子１０３Ｂにおいて全画素読出しを行なう場合はφＶ１Ａ＝φＶ１Ｂ、φＶ２Ａ＝φＶ２Ｂ、φＶ３Ａ＝φＶ３Ｂ＝φＶ３Ｂ’というようにそれぞれ同位相のパルスを与えることにより上で説明した全画素読出し構成の撮像素子の駆動と同一の駆動が実現する。
【００３１】
図７にて水平間引きを行う場合は、φＶ３Ｂ＝φＶ３Ｂ’とし、φＶ１Ａ＝φＶ２Ａ＝Ｌ固定、φＶ３Ａ＝Ｍ固定とすることにより図３の水平間引き読出しと同様の駆動をする。
【００３２】
最後に、図６に示す水平・垂直間引き読出し時を図７を参照して説明する。垂直間引き読出し駆動は、φＶ３Ｂ’のみＭをＨとするタイミングでＰＤから垂直転送ＣＣＤ３１７に電荷を読み出す。なお、同タイミングにおけるφＶ３Ａ、φＶ３ＢはＭのままとし、ＰＤから垂直転送ＣＣＤ３１３、３１６には電荷は読み出さず、ＰＤに保持する。垂直転送ＣＣＤ３１７に読み出した後の動作は上で説明した全画素読出し構成の撮像素子の駆動と同様にφＶ３Ａ＝Ｍ固定、φＶ３Ｂ＝φＶ３Ｂ’＝ＭからφＶ１Ａ＝Ｍ固定、φＶ１Ｂ＝ＭからφＶ２Ａ＝Ｍ固定、φＶ２Ｂ＝ＭからφＶ３Ａ＝Ｍ固定、φＶ３Ｂ＝φＶ３Ｂ’＝ＭからφＶ１Ａ＝Ｍ固定、φＶ１Ｂ＝Ｍ・・・と駆動することにより垂直転送ＣＣＤ３１７から垂直転送ＣＣＤ３１４、次いで、垂直転送ＣＣＤ３１５、次いで、垂直転送ＣＣＤ３１６（３１７）、次いで、垂直転送ＣＣＤ３１４・・・と電荷を転送する。このとき、垂直転送ＣＣＤ３１６及び３１７はＰＤ２１１から垂直転送ＣＣＤへの読出しのみの違いであり、垂直転送ＣＣＤでの転送は同じ動作となる。
【００３３】
図８は図６及び図７の読出し方法を実現するための垂直転送パルスφＶ１Ａ、φＶ２Ａ、φＶ３Ａ、φＶ１Ｂ、φＶ２Ｂ、φＶ３Ｂ、φＶ３Ｂ’のタイミングチャートであり、図８（ａ）は全画素読み出し時、図８（ｂ）は水平・垂直間引き読み出し時のタイミングチャートを示している。
【００３４】
図中６０１がＰＤから垂直転送ＣＣＤへ電荷を読み出すためのパルス、６０２が垂直転送ＣＣＤを１段転送するためのパルス、６０３が垂直転送ＣＣＤを３段転送するためのパルスである。なお、６００は読出し直前に垂直転送ＣＣＤに蓄積された不要電荷を掃き捨てるための高速垂直転送パルスであり、一般的に垂直画素数分（ライン数分）以上の段数分転送する。また、６０４は１ライン（１Ｈ）の周期であり、全画素読出し時には期間６０４が垂直画素数分（ライン数分）存在し、水平・垂直間引き読出し時は読み出すライン数分（本説明では垂直画素数／３）存在する。図示はしていないが、期間６０４のうちの期間６０２（６０３）以外の間に全画素読出し時には全水平画素数分（１ライン分）、水平・垂直間引き読出し時には読み出す水平画素数分（本説明では水平画素数／３）の信号（電荷）を出力する。図６を参照して説明したように、水平間引き読出し時には垂直転送パルスφＶ１Ａ、φＶ２Ａ、φＶ３Ａは、φＶ１Ａ＝φＶ２Ａ＝Ｌ固定、φＶ３Ａ＝Ｍ固定とする。またＰＤからの読出しにおいてはφＶ３Ｂ’のみとし、φＶ３ＢのＰＤからの読出しパルス（φＶ３Ｂ＝Ｈとなる期間）は存在しない。
【００３５】
図９及び図１０は、図６乃至図８に示す読出し方法を実現するための１画素の構成例である。図９は、水平・垂直間引き時に間引かれる画素の構成例であり、図６の垂直転送ＣＣＤ３１６に対応する。図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）乃至（ｄ）はそれぞれ図９（ａ）のＡ−Ａ’断面図、Ｂ−Ｂ’断面図及びＣ−Ｃ’断面図である。図１０は、水平・垂直間引きときに読み出す画素の構成例であり、図６の垂直転送ＣＣＤ３１７に対応する。図１０（ａ）は平面図、図９（ｂ）乃至（ｄ）はそれぞれ図９（ａ）のＡ−Ａ’断面図、Ｂ−Ｂ’断面図及びＣ−Ｃ’断面図である。
【００３６】
また、図中Ｈは垂直ＣＣＤの幅であり、垂直方向にＣＣＤを構成する。垂直転送パルスφＶ１Ａ＝φＶ１Ｂ、φＶ２Ａ＝φＶ２Ｂ、φＶ３Ａ＝φＶ３Ｂ、φＶ３Ｂ’の配線はそれぞれ電極７０１乃至７０４に対応する。各配線は垂直隣接画素と接続し垂直方向に延びていて、１列分続く。Ｈの領域には４本の電極７０１乃至７０４の下層にＳｉＯ２等の絶縁層７０５を配置し、４本の電極と共にＣＣＤを構成する。また、厚みのある絶縁層７０５は各電極とＣＣＤを隔離する役目を果たす。これにより、絶縁層７０５上での電極配線が可能となる。
【実施例３】
【００３７】
以下、図１１及び図１２を参照して、撮像装置１００の撮像素子１０３に適用可能な第三の実施例の光電変換部１０３Ｃから電荷を出力するまでの読出しの流れを説明する。ここで、図１１は、水平間引き・垂直加算読出し方式を説明する概略ブロック図である。２２１及び２２３はＰＤ、２２２及び２２４は垂直転送ＣＣＤ、２２５は水平転送ＣＣＤ、２２６は出力アンプである。
【００３８】
本実施例は、図６と同様に、垂直３相７電極構成のＣＣＤを使用する。垂直間引き読出し時と同様に垂直転送ＣＣＤ２２２を３段転送し、水平転送ＣＣＤ２２５を駆動し１ライン分出力する。このとき３段分を転送することにより垂直転送ＣＣＤ２２２から水平転送ＣＣＤ２２５に転送する際に垂直方向の２画素の加算ができる。つまり、電極の配線により図６では垂直間引き、図１１では垂直加算を実現できる。この駆動方法により全画素読出し時の約３倍の速度で１画面（１フレーム）の画像を得ることができる。垂直加算を行なうことの長所としては受光する画素（ＰＤ２０１）が２倍になることにより感度が２倍になることである。
【００３９】
図１２は図１１の駆動を実現するための電極配線である。水平間引きを行なう際に間引かれる画素はφＶ１Ａ、φＶ２Ａ、φＶ３Ａで配線し、水平間引き時に読み出す画素はφＶ１Ｂ、φＶ２Ｂ、φＶ３Ｂ（φＶ３Ｂ’）で結線する。さらに垂直加算読出し時に読み出す画素はφＶ３Ｂ’に、間引く画素はφＶ３Ｂに結線する。
【００４０】
以上、３つの実施例により本発明の説明をしたが、電極構成は３相と限定しない。また、フィルタ配列も２ｘ２のＲＧＢとしたが、それに限定しない。さらに、実施例は順次走査（全画素読み出し）で説明したが飛び越し走査時も本発明は有効である。
【００４１】
以上説明したように、本発明によれば、垂直転送ＣＣＤの電極を垂直方向に配線する撮像素子とその駆動方法により、列ごとの駆動及び停止を独立に行なうことができる。これにより、露出・フォーカス制御時、電子ビューファインダ駆動のような全画素を必要としないために水平・垂直方向の数画素おきに間引いて読み出す駆動方式や、電子ズーム時などの全画素中一部の範囲の画素のみを順次読出し、画像左右などの周辺の画素の読出しを必要としないような、不要な垂直転送ＣＣＤを動かす必要がない場合には該当する垂直転送ＣＣＤを止めることが可能となり、結果として省電力を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施例の撮像装置の全体構成を示す概略ブロック図である。
【図２】図１に示す撮像装置に適用可能な第１の実施例の撮像素子からの読み出し方式を説明するための概略ブロック図である。
【図３】図２に示す撮像素子の配線例を説明する概略ブロック図である。
【図４】図３の配線に適用可能な転送パルスのタイミングチャートである。
【図５】図２に示す撮像素子の一画素の構成例を示す概略平面図及び概略断面図である。
【図６】図１に示す撮像装置に適用可能な第２の実施例の撮像素子からの読み出し方式を説明するための概略ブロック図である。
【図７】図６に示す撮像素子の配線例を説明する概略ブロック図である。
【図８】図７の配線に適用可能な転送パルスのタイミングチャートである。
【図９】図６に示す撮像素子の一画素の構成例を示す概略平面図及び概略断面図である。
【図１０】図６に示す撮像素子の別の画素の構成例を示す概略平面図及び概略断面図である。
【図１１】図１に示す撮像装置に適用可能な第３の実施例の撮像素子からの読み出し方式を説明するための概略ブロック図である。
【図１２】図１１に示す撮像素子の配線例を説明する概略ブロック図である。
【符号の説明】
【００４３】
１００                                    撮像装置
１０３、１０３Ａ−Ｃ                      撮像素子
１０４                                    タイミングジェネレータ
２０１、２０３、２１１、２１３、２２１、２２３        フォトダイオード
２０２、２０４、２１２、２１４、２２２、２２４        垂直転送ＣＣＤ
２０５、２１５、２２５                    水平転送ＣＣＤ
２０６、２１６、２２６                    出力アンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【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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