(57)【要約】【課題】静止画撮像用途に求められる高Ｓ／Ｎ化の要求と、動画撮像用途に求められる低消費電力化の要求を同時に満足することができる固体撮像素子を提供する。【解決手段】固体撮像素子の構成として、二次元マトリクス状に配列された複数の画素部から読み出された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部を有する撮像部２と、複数の垂直転送部によって転送された信号電荷を水平ＣＣＤ５で水平方向に転送して読み出す第１の読み出し部３と、複数の垂直転送部によって転送された信号電荷を水平走査回路１１で水平方向に走査して読み出す第２の読み出し部４とを備える。【選択図】図１
2005159784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光の信号電荷への変換を行う光電変換部と、
前記信号電荷を転送して読み出す第１の読み出し手段と、
前記信号電荷を走査して読み出す第２の読み出し手段と
を有することを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記光電変換部は、二次元マトリクス状に配列された複数の画素部からなる
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部を備え、
前記第１の読み出し手段は前記信号電荷を水平転送部で水平方向に転送して読み出し、
前記第２の読み出し手段は前記信号電荷を水平走査部で水平方向に走査して読み出す
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記第２の読み出し手段は、前記信号電荷の垂直方向転送終了後に、電荷電圧変換を行うフローティングディフュージョン部を備える
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記第２の読み出し手段は、相関二重サンプリング回路を用いて前記信号電荷を読み出す
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記第１の読み出し手段は、前記複数の垂直転送部によって垂直転送された前記信号電荷を選択的に前記第２の読み出し手段に転送する転送手段を有する
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記第２の読み出し手段は、前記転送手段によって転送された前記信号電荷を電荷電圧変換部で受け取る
ことを特徴とする請求項６記載の固体撮像素子。
【請求項８】
入射光を光電変換部で光電変換して得られた信号電荷を読み出す場合に、前記信号電荷を転送して読み出すか走査して読み出すかを、撮像モードに応じて切り換える
ことを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
【請求項９】
前記光電変換部は、二次元マトリクス状に配列された複数の画素部からなる
ことを特徴とする請求項８記載の固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１０】
前記信号電荷を垂直方向に転送してから読み出す場合に、前記垂直方向に転送された前記信号電荷を水平方向に転送して読み出すか水平方向に走査して読み出すかを、撮像モードに応じて切り換える
ことを特徴とする請求項８記載の固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１１】
前記撮像モードが静止画を撮像する静止画モードに設定されている場合は、前記信号電荷を転送して読み出すように切り換える
ことを特徴とする請求項８記載の固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１２】
前記撮像モードが動画を撮像する動画モードに設定されている場合は、前記信号電荷を走査して読み出すように切り換える
ことを特徴とする請求項８記載の固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１３】
入射光の信号電荷への変換を行う光電変換部と、前記信号電荷を転送して読み出す第１の読み出し手段と、前記信号電荷を走査して読み出す第２の読み出し手段とを有する固体撮像素子と、
静止画を撮像する静止画モードと動画を撮像する動画モードのいずれかに撮像モードを設定するモード設定手段と、
前記固体撮像素子において前記信号電荷を前記第１の読み出し手段によって読み出すか前記第２の読み出し手段によって読み出すかを、前記モード設定手段で設定された撮像モードに応じて切り換える切換手段と
を備えることを特徴とするカメラシステム。
【請求項１４】
前記切換手段は、前記モード設定手段で設定された撮像モードが前記静止画モードである場合に、前記信号電荷を前記第１の読み出し手段によって読み出すように切り換える
ことを特徴とする請求項１３記載のカメラシステム。
【請求項１５】
前記切換手段は、前記モード設定手段で設定された撮像モードが前記動画モードである場合に、前記信号電荷を前記第２の読み出し手段によって読み出すように切り換える
ことを特徴とする請求項１３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、固体撮像素子及びその駆動方法並びにカメラシステムに関し、特に静止画撮像と動画撮像を兼用する固体撮像素子及びその駆動方法並びにカメラシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像素子を用いたカメラシステムには、多彩な撮像シーンに対応するために、動画を撮像する機能と静止画を撮像する機能を併せ持つことが要求されている。特に、動画の撮像を主目的とするビデオカメラなどでは低消費電力化が求められ、静止画の撮像を主目的とするデジタルカメラなどでは高Ｓ／Ｎ化が求められている。また、固体撮像素子の信号の読み出し方式には、ＣＣＤイメージセンサで採用されている転送（ＣＣＤ）方式と、ＣＭＯＳイメージセンサで採用されている走査（スキャナ）方式がある。
【０００３】
現在の動画撮像用途の固体撮像素子で主流になっているＣＣＤイメージセンサでは、画素数の増加に伴って、水平ＣＣＤの高速化や出力アンプの高速化が必要となり、これにしたがって消費電力量も多くなってきている。ＣＣＤイメージセンサで消費電力量が多くなる部分は、主に、駆動周波数が高くなる水平ＣＣＤと出力アンプの部分である。水平ＣＣＤの消費電力は、自身の容量と電圧振幅がトレードオフの関係になっているため、低消費電力化が難しい。そのため、この点でデメリットを生じないＣＭＯＳイメージセンサが台頭してきている。例えば、ＣＭＯＳイメージセンサでは、ＣＣＤの代わりに、低電圧で動作する走査回路を搭載したり、低電圧動作が可能な出力アンプを搭載したりすることで低消費電力化を実現している。これに対して、静止画用途については、動画を撮像する場合に比較して撮像時間が短いため、低消費電力化の要求は小さいものとなっている。
【０００４】
また一般に、動画撮像と静止画撮像を兼用する固体撮像素子においては、動画撮像時に隣接画素の信号を加算して読み出すことにより、静止画撮像時よりも実効的な出力画素数を低減している。この理由は、動画撮像時と静止画撮像時では、走査回路やＣＣＤ、出力回路等の駆動周波数に依存する読み出しスピードが等しく、その限界もある程度決まっているため、静止画撮像の画素数分を動画で出力し得る程度に、それらの読み取りスピードの高速化が実現されていないためである。これに対して、静止画撮像時には画素信号の加算を行わないため、動画撮像時に比較して解像度が高くなるものの、１画素当たりの信号量は少なくなるのでＳ／Ｎの面で不利になる。
【０００５】
また、人間の目は、その視認特性から、時間的に変動するノイズ（ランダムノイズ）に対して感度が低い。このことは、動画の方が静止画よりもＳ／Ｎの面で有利であることを意味している。すなわち、動画撮像と静止画撮像を兼用する固体撮像素子では、動画は読取スピードに制限があるために画素信号の加算が必要になり、結果的にＳ／Ｎが改善される。これに対して、Ｓ／Ｎが厳しく要求される静止画については、撮像時に画素信号の加算が行われないため、解像度は動画よりも高くなるが、Ｓ／Ｎの面では不利になる。
【０００６】
また、読み出し方式で比較すると、先ず、転送方式の場合は、画素信号が電荷で運ばれるため、高Ｓ／Ｎを実現しやすいというメリットがある。したがって、転送方式は静止画用途に適していると言える。一方、走査方式の場合は、画素部から信号が電圧で読み出されるため、これを走査回路で走査する前に、信号電圧をカラム（列）ごとのキャパシタに保持しておく必要がある。その際、信号電圧にキャパシタのｋＣＴノイズ（リセット・ノイズ）が加わるため、Ｓ／Ｎの面で不利になる。また、一般的な走査方式では、カラムごとに相関二重サンプリング回路（以下、ＣＤＳ回路）が搭載されており、この回路のｋＣＴノイズも加わることになるため、Ｓ／Ｎ的には一層不利になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような観点から従来では、動画撮像を主目的とするビデオカメラなどのカメラシステムで採用される固体撮像素子の特性と、静止画撮像を主目的とするデジタルカメラなどのカメラシステムで採用される固体撮像素子の特性が、それぞれの撮像用途に合わせて異なるものとなっている。また現在のところ、動画撮像用途に求められる低消費電力化の要求と、静止画撮像用途に求められる高Ｓ／Ｎ化の要求を同時に満足する固体撮像素子は実現されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る固体撮像素子は、入射光の信号電荷への変換を行う光電変換部と、信号電荷を転送して読み出す第１の読み出し手段と、信号電荷を走査して読み出す第２の読み出し手段とを有するものである。
【０００９】
本発明に係る固体撮像素子においては、光電変換部で光電変換された信号電荷を転送して読み出す第１の読み出し手段に加えて、信号電荷を走査して読み出す第２の読み出し手段を備えているため、いずれの読み出し手段で信号電荷を読み出すかを、撮像モード（静止画モード、動画モード）に応じて切り換えることが可能となる。
【００１０】
本発明に係る固体撮像素子の駆動方法は、入射光を光電変換部で光電変換して得られた信号電荷を読み出す場合に、信号電荷を転送して読み出すか走査して読み出すかを、撮像モードに応じて切り換えるものである。
【００１１】
本発明に係る固体撮像素子の駆動方法においては、光電変換して得られた信号電荷を転送して読み出すか走査して読み出すかを、撮像モードに応じて切り換えることにより、撮像モードに適した読み出し方式で信号電荷を読み出すことが可能となる。
【００１２】
本発明に係るカメラシステムは、入射光の信号電荷への変換を行う光電変換部と、信号電荷を転送して読み出す第１の読み出し手段と、信号電荷を走査して読み出す第２の読み出し手段とを有する固体撮像素子と、静止画を撮像する静止画モードと動画を撮像する動画モードのいずれかに撮像モードを設定するモード設定手段と、固体撮像素子において信号電荷を第１の読み出し手段によって読み出すか第２の読み出し手段によって読み出すかを、モード設定手段で設定された撮像モードに応じて切り換える切換手段とを備えるものである。
【００１３】
本発明に係るカメラシステムにおいては、固体撮像素子で光電変換して得た信号電荷を第１の読み出し手段によって読み出すか第２の読み出し手段によって読み出すかを、モード設定手段で設定された撮像モードに応じて切り換えることにより、撮像モードに適した読み出し方式で信号電荷を読み出すことが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、静止画撮像用途に求められる高Ｓ／Ｎ化の要求と、動画撮像用途に求められる低消費電力化の要求を同時に満足することができる固体撮像素子とその駆動方法及びカメラシステム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、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施形態に係る固体撮像素子の構成例を示す概略図である。図示した固体撮像素子１は、大きくは、撮像部２と、第１の読み出し手段となる第１の読み出し部３と、第２の読み出し手段となる第２の読み出し部４とを備えた構成となっている。撮像部２は、実際に被写体を撮像する機能を有する部分である。第１の読み出し部３は、撮像部２で撮像して得られた信号電荷を第１の読み出し経路で読み出す機能を有するものであり、第２の読み出し部４は、撮像部２で撮像して得られた信号電荷を上記第１の読み出し経路と異なる第２の読み出し経路で読み出す機能を有するものである。第１の読み出し部３は、水平転送部となる水平ＣＣＤ５と、電荷電圧変換部６と、出力部７とを備えている。第２の読み出し部４は、電荷電圧変換部８と、ＣＤＳ回路部９と、電圧保持キャパシタ部１０と、水平走査部となる水平走査回路１１と、出力部１２とを備えている。
【００１７】
図２は撮像部２の具体的な構成例を示す図である。図示のように撮像部２は、入射光の信号電荷への変換を行う光電変換部を構成する複数の画素部（センサ部）１３と、複数の垂直ＣＣＤ１４と、複数の読み出しゲート部１５とを備えている。各々の画素部１３は、図示しない半導体基板上に二次元マトリクス状（行列状）に配列されている。画素部１３は、例えばＰＮ接合のフォトダイオード（Ｐ）からなるもので、入射光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に変換（光電変換）して蓄積する。各々の垂直ＣＣＤ１４は、複数の画素部１３の垂直列ごとに、画素の配列方向（垂直方向）に沿って設けられている。また、各々の読み出しゲート部１５は、垂直方向に並ぶ複数の画素部１３とこれに隣接する垂直ＣＣＤ１４との間に設けられている。読み出しゲート１５は、画素部１３で光電変換されて蓄積された信号電荷を垂直ＣＣＤ１４に読み出すためのゲートである。垂直ＣＣＤ１４は、各々の画素部１３から読み出しゲート部１５を通して読み出された信号電荷をライン（行）単位で垂直方向に順に転送するものである。垂直ＣＣＤ１４は、例えば４相の垂直転送パルスにしたがって信号電荷を垂直方向に転送するもので、固体撮像素子を駆動する駆動回路（後述）からの垂直転送パルスの与え方によって信号電荷の転送方向を垂直方向（図２の上下方向）で反転し得るものとなっている。
【００１８】
図３は第１の読み出し部３の具体的な構成例を示す図である。図３においては、水平ＣＣＤ５の異なる位置に各々の垂直ＣＣＤ１４の一端が接続されている。水平ＣＣＤ５は、各々の垂直ＣＣＤ１４によって垂直方向に転送された信号電荷を、ライン（行）単位で受け取るとともに、受け取った１ライン分の信号電荷を水平方向に順に転送するものである。水平ＣＣＤ５は、例えば２相の水平転送パルスにしたがって信号電荷を水平方向に転送する。ここでは１つの水平ＣＣＤで信号電荷を水平方向に転送するものとなっているが、これ以外にも、転送周波数を下げる目的で２つの水平ＣＣＤを並列に設ける場合もあり得る。
【００１９】
電荷電圧変換部６は、水平ＣＣＤ５の転送先側の端部に設けられている。電荷電圧変換部６は、水平ＣＣＤ５によって転送された信号電荷を電気信号に変換する動作（電荷検出動作）を行うことにより、当該信号電荷を電圧変化として検出するものである。電荷電圧変換部６は、例えばフローティング・ディフュージョン・アンプ（ＦＤＡ）やフローティング・ゲート・アンプ（ＦＧＡ）を用いて構成されるもので、信号電荷を信号電圧に変換して出力する。その際、電荷電圧変換部６からは、信号電荷の電荷量に比例した信号電圧が出力される。出力部７は、電荷電圧変換部６から出力された信号電圧を増幅し、これを撮像信号として出力するものである。
【００２０】
図４は第２の読み出し部４の具体的な構成例を示す図である。図４においては、電荷電圧変換部８を構成する複数の電荷電圧変換素子８１が、複数の垂直ＣＣＤ１４と１：１の対応関係で設けられている。電荷電圧変換素子８１は、各々の垂直ＣＣＤ１４ごとに、当該垂直転送ＣＣＤ１４の他端（水平ＣＣＤ５と反対側の端部）に設けられている。電荷電圧変換素子８１は、これに対応する垂直ＣＣＤ１５によって転送された信号電荷を電気信号に変換する動作（電荷検出動作）を行うことにより、当該信号電荷を電圧変化として検出するもの、つまり第１の読み出し３に設けられた電荷電圧変換部６と同様の機能（電荷検出動作）を行うものである。電荷電圧変換素子８１は、上記電荷電圧変換部６と同様に、例えばフローティング・ディフュージョン・アンプ（ＦＤＡ）やフローティング・ゲート・アンプ（ＦＧＡ）を用いて構成されるもので、信号電荷を信号電圧に変換して出力する。
【００２１】
ＣＤＳ回路部９を構成する複数のＣＤＳ回路（相関二重サンプリング回路）９１は、上記垂直ＣＣＤ１４及び電荷電圧変換素子８１と１：１の対応関係で設けられている。ＣＤＳ回路９１は、各々の電荷電圧変換素子８１ごとに設けられるとともに、当該電荷電圧変換素子８１の出力端に電気的に接続されている。したがって、電荷電圧変換素子８１で変換された信号電圧は、これに対応（電気的に接続）するＣＤＳ回路９１に与えられる。ＣＤＳ回路９１は、電荷電圧変換素子８１から出力された信号電圧に含まれるノイズ（ＦＤＡのリセット・ノイズ等）を低減するものである。ちなみに、第２の読み出し部４による信号の読み出しは、静止画モードに比較してノイズの影響が小さい動画モードで適用されることから、ＣＤＳ回路部９は必要に応じて設けるようにすればよい。
【００２２】
電圧保持キャパシタ部１０を構成する複数のキャパシタＣは、上記垂直ＣＣＤ１４、電荷電圧変換素子８１及びＣＤＳ回路９１と１：１の対応関係で設けられている。キャパシタＣは、各々のＣＤＳ回路９１ごとに設けられるとともに、当該ＣＤＳ回路９１の出力端に電気的に接続されている。キャパシタＣは、ＣＤＳ回路９１から出力された信号電圧を一時的に保持するものである。各々のキャパシタＣは、トランジスタ等からなるスイッチ回路ＳＷを介して、それぞれ共通の水平信号線１６に接続可能となっている。
【００２３】
水平走査回路１１は、水平信号線１６につながる各々のスイッチ回路ＳＷを順に選択してスイッチング（オン）動作させることにより、各々のキャパシタＣに保持された信号電圧を水平方向に走査して水平信号線１６へと順に読み出すものである。出力部１２は、水平信号線１６の一端に電気的に接続されている。出力部１２は、水平走査回路１１によって水平信号線１６に読み出された信号電圧を増幅し、これを撮像信号として出力するものである。
【００２４】
図５は本発明の実施形態に係るカメラシステムの構成例を示すブロック図である。図５において、モード設定部１７は、カメラシステムを用いて撮像する際の撮像モードを設定するものである。カメラシステムは２つの撮像モードを備えている。一つは、静止画を撮像する静止画モードであり、もう一つは、動画を撮像する動画モードである。モード設定部１７では、例えばカメラシステムを使用するユーザが撮像モード設定用のボタンやスイッチなどを操作したときに、その設定操作（ボタン操作、スイッチ操作など）に基づいて、カメラシステムの撮像モードを静止画モードと動画モードのいずれかに設定する。
【００２５】
カメラ制御部１８は、カメラシステム全体の処理動作を制御するものである。カメラ制御部１８には上記モード設定部１７から撮像モードの設定情報が通知される。すなわち、モード設定部１７で撮像モードを静止画モードに設定した場合はその旨の設定情報がカメラ制御部１８に通知され、モード設定部１７で撮像モードを動画モードに設定した場合はその旨の設定情報がカメラ制御部１８に通知される。また、カメラ制御部１８は、モード設定部１７から通知される撮像モードの設定情報にしたがって、駆動回路１９や信号処理回路２０に制御信号を出力する。
【００２６】
駆動回路１９は、カメラ制御部１８から与えられる制御信号にしたがって固体撮像素子１を駆動するものである。例えば、上述した画素部１３から垂直ＣＣＤ１４への信号電荷の読み出し動作や、垂直ＣＣＤ１４による垂直転送動作、さらには水平ＣＣＤ５による水平転送動作や、水平走査回路１１による水平走査動作などは、駆動回路１９から固体撮像装置１に与えられる駆動信号（駆動パルス等）に基づいて行われる。
【００２７】
信号処理回路２０は、固体撮像素子１から出力される撮像信号（画像信号）を処理するものである。信号処理回路２０の処理内容の一つに、固体撮像素子１から出力される撮像信号（画素信号）を並べ替えて、画像の上下（天地）を反転させる上下反転処理がある。信号処理回路２０で上下反転処理を行うか否かは、カメラ制御部１８から信号処理回路２０に与えられる制御信号に基づいて判断される。
【００２８】
画像記録部２１は、信号処理回路２０で処理された撮像信号（画像信号）を、磁気記録テープ、光ディスク、メモリカードなどの記録媒体に記録するものである。画像表示部２２は、信号処理回路２０で処理された撮像信号をＬＣＤ（liquid clystal display）などのディスプレイに可視画像として表示するものである。
【００２９】
続いて、本発明の実施形態に係るカメラシステムの動作について、図６のフローチャートに基づいて説明する。先ず、カメラシステムを使用するユーザが撮像モードの設定操作を行うと、その設定情報に基づいてカメラ制御部１８が撮像モードの設定を確認する（ステップＳ１）。
【００３０】
次に、カメラ制御部１８は、先ほど確認した撮像モードが静止画モードであるか否かを判断する（ステップＳ２）。そして、静止画モードであると判断した場合は、固体撮像素子１を第１の読み出し動作（後述）で駆動すべく、駆動回路１９及信号処理回路２０に制御信号を出力する（ステップＳ３）。また、静止画モードではない、つまり動作モードであると判断した場合は、固体撮像素子１を第２の読み出し動作（後述）で駆動すべく、駆動回路１９及び信号処理回路２０に制御信号を出力する（ステップＳ４）。
【００３１】
ここで、固体撮像素子１を第１の読み出し動作で駆動する場合（換言すると、撮像モードが静止画モードに設定されている場合）は、各々の画素部１３で光電変換して蓄積した信号電荷を、それぞれに対応する読み出しゲート１５を通して垂直ＣＣＤ１４へと読み出し、さらに各々の垂直ＣＣＤ１４で信号電荷を垂直方向の一方（第１の読み出し部３側）に転送する。これにより、複数の垂直ＣＣＤ１４によって転送された信号電荷は、１ライン単位で第１の読み出し部３に受け渡される。
【００３２】
そうすると、第１の読み出し部３では、複数の垂直ＣＣＤ１４によって転送された各ラインの信号電荷が水平ＣＣＤ５に取り込まれ、この水平ＣＣＤ５の水平転送動作によって水平方向に転送される。さらに、水平ＣＣＤ５によって転送された信号電荷は電荷電圧変換部６に入力され、そこで信号電荷の電荷量に比例した信号電圧に変換された後、出力部７で増幅されて出力される。
【００３３】
これに対して、固体撮像素子１を第２の読み出し動作で駆動する場合（換言すると、撮像モードが動画モードに設定されている場合）は、各々の画素部１３で光電変換して蓄積した信号電荷を、それぞれに対応する読み出しゲート１５を通して垂直ＣＣＤ１４へと読み出し、さらに各々の垂直ＣＣＤ１４で信号電荷を垂直方向の他方（第２の読み出し部４側）に転送する。これにより、複数の垂直ＣＣＤ１４によって転送された信号電荷は、１ライン単位で第２の読み出し部４に受け渡される。
【００３４】
そうすると、第２の読み出し部４では、各々の垂直ＣＣＤ１４によって転送された信号電荷が、それぞれに対応する電荷電圧変換素子８１に入力され、そこで信号電荷の電荷量に比例した信号電圧に変換される。さらに、この信号電圧はＣＤＳ回路９１に入力され、そこでノイズが取り除かれた後、キャパシタＣに保持される。これにより、電圧保持キャパシタ部１０には、複数の垂直ＣＣＤ１４によって転送された各ラインの信号電荷の電荷量に対応する信号電圧が保持される。この状態で水平転送回路１１は、水平信号線１６につながる各々のスイッチ回路ＳＷを順に選択してスイッチング（オン）動作させる。これにより、各々のキャパシタＣに保持された信号電圧が水平方向に走査されて水平信号線１６に順に読み出される。また、水平信号線１６に読み出された信号電圧は、出力部１２で増幅されて出力される。
【００３５】
このような読み出し動作にしたがって固体撮像素子１から出力された撮像信号は信号処理回路２０に取り込まれる。このとき、信号処理回路２０では、固体撮像素子１での信号電荷の読み出しが、第１の読み出し部３を介して行われた場合（換言すると、撮像モードが静止画モードに設定されていた場合）は上下反転処理を実行せず、第２の読み出し部４を介して行われた場合（換言すると、撮像モードが動画モードに設定されていた場合）のみ上下反転処理を実行する。
【００３６】
この理由は、次のような事情による。すなわち、静止画モードの場合は、ある読み出しタイミングにおいて、図２の下側の画素部１３から読み出された信号電荷がそれよりも上側の画素部１３から読み出された信号電荷よりも早く水平ＣＣＤ５へと転送されるのに対し、動画モードの場合は、図２の上側の画素部１３から読み出された信号電荷がそれよりも下側の画素部１３から読み出された信号電荷よりも早く電荷電圧変換部８に転送される。したがって、複数の垂直ＣＣＤ１４によって垂直方向に転送される信号電荷の読み出し順序は、静止画モードの場合と動画モードの場合で逆になる。そのため、本実施形態においては、静止画モードの場合は上下反転処理を実行せず、動画モードの場合のみ上下反転処理を実行することにより、双方の撮像モードで撮像した画像の向きを揃えるようにしている。
【００３７】
こうして信号処理回路２０で処理された撮像信号は画像記録部２１と画像表示部２２にそれぞれ入力される。そして、画像記録部２１に入力された撮像信号は、記録媒体に記録され、画像表示部２２に入力された撮像信号は、ディスプレイに可視画像として表示される。
【００３８】
このようにカメラシステムで固体撮像素子１を駆動する際に、複数の垂直ＣＣＤ１４によって垂直方向に転送された信号電荷を、第１の読み出し部３で水平方向に転送して読み出すか、第２の読み出し部４で水平方向に走査して読み出すかを、撮像モードが静止画モードと動画モードのいずれに設定されているかに応じて切り換えることにより、静止画モードと動画モードの双方で、それぞれの撮像モードに適した読み出し方式により撮像信号を読み出すことができる。
【００３９】
すなわち、撮像モードが静止画モードに設定されている場合は、複数の垂直ＣＣＤ１４によって垂直方向に転送された信号電荷を第１の読み出し部３で水平方向に転送して読み出すように切り換えることにより、高いＳ／Ｎ比をもって撮像信号を出力することができる。また、撮像モードが動画モードに設定されている場合は、複数の垂直ＣＣＤ１４によって垂直方向に転送された信号電荷を第２の読み出し部４で水平方向に走査して読み出すように切り換えることにより、低い消費電力をもって撮像信号を出力することができる。これにより、静止画撮像と動画撮像を兼用する固体撮像素子１において、静止画撮像用途に求められる高Ｓ／Ｎ化の要求と、動画撮像用途に求められる低消費電力化の要求を同時に満足することができる。
【００４０】
なお、上記実施形態においては、固体撮像素子１の構成として、撮像部２を間に挟んで垂直方向の一方側に第１の読み出し部３、同他方側に第２の読み出し部４を配置し、撮像モードが静止画モードに設定された場合は垂直ＣＣＤ１４によって信号電荷を垂直方向の一方に転送し、動画モードに設定された場合は垂直ＣＣＤ１４によって信号電荷を垂直方向の他方に転送するものとしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、図７に示すように、垂直方向の一方側に第１の読み出し部３と第２の読み出し部４を隣接状態にまとめて配置し、撮像モードが静止画モードと動画モードのいずれに設定された場合でも垂直ＣＣＤ１４によって信号電荷を常に垂直方向の一方に転送するものとしてもよい。
【００４１】
かかる構成においては、撮像部２で複数の垂直ＣＣＤ１４により転送される信号電荷の転送方向が常に同一方向となるため、垂直ＣＣＤ１４による信号電荷の転送方向を反転したり、信号処理回路２０で上下反転処理を行ったりする必要がなくなる。また、かかる構成を採用する場合は、第１の読み出し部３が備える水平ＣＣＤ５から第２の読み出し部４が備える電荷電圧変換部８へと信号電荷を選択的に転送可能な転送手段を設け、この転送手段による信号電荷の転送動作を撮像モードの設定条件（静止画モード、動画モード）に応じて切り換える必要がある。すなわち、撮像モードが静止画モードに設定されている場合は、転送手段による信号電荷の転送を行わずに、第１の読み出し部３により信号を読み出し、撮像モードが動画モードに設定されている場合は、転送手段による信号電荷の転送を行って、その信号電荷を電荷電圧変換部８で受け取り、第２の読み出し部４により信号を読み出すようにする。転送手段による信号電荷の転送機能は水平ＣＣＤ５自身に持たせることができる。
【００４２】
また、上記実施形態においては、第２の読み出し部４の構成として、複数の垂直ＣＣＤ１４と１：１の関係となるように電荷電圧変換素子８１及びＣＤＳ回路９１を設けるようにしたが、これ以外にも、例えば、複数の垂直ＣＣＤ１４ごとに１つの電荷電圧変換素子８１を設け、かつ当該電荷電圧変換素子８１と１：１の対応関係でＣＤＳ回路９１を設けた構成としたり、複数の垂直ＣＣＤ１４と１：１の対応関係で電荷電圧変換素子８１を設け、かつ当該複数の電荷電圧変換素子８１ごとに１つのＣＤＳ回路９１を設けた構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係る固体撮像素子の構成例を示す概略図である。
【図２】撮像部の具体的な構成例を示す図である。
【図３】第１の読み出し部の具体的な構成例を示す図である。
【図４】第２の読み出し部の具体的な構成例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るカメラシステムの構成例を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態に係るカメラシステムの動作を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態に係る固体撮像素子の他の構成例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…固体撮像素子、２…撮像部、３…第１の読み出し部、４…第２の読み出し部、５…水平ＣＣＤ、１１…水平走査回路、１３…画素部、１４…垂直ＣＣＤ
【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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