(57)【要約】【課題】垂直方向および水平方向での画素間引きを行うモニターモードにおいて、スミア混入を防止し、高画質の画像が得られる固体撮像装置を提供する。【解決手段】本発明の固体撮像装置は、垂直転送部１３における転送電極が６相の電極群を繰り返して構成され、垂直最終段２１は３列毎に同じ転送電極構成を有し、かつ第３相電極（Ｖ３Ｂ、Ｖ３Ｒ、Ｖ３Ｌ）および第５相電極（Ｖ３Ｂ、Ｖ３Ｒ、Ｖ３Ｌ）が他とは独立して駆動可能である。垂直転送部１３から水平転送部１４へ電荷を転送する際、垂直最終段２１における第３相電極および第５相電極を駆動させ、列毎に異なる電荷転送動作を行い、かつ水平転送部１４での１〜２段の転送動作を組み合わせることにより、水平転送部１４内で信号成分とスミア成分とを分離する。【選択図】図５
2007295230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元配列の画素から読み出した信号電荷を垂直方向へ転送するために前記画素の各列に対応して設けられた垂直転送部と、
前記垂直転送部から受け取った信号電荷を水平方向に転送する水平転送部とを有し、
前記垂直転送部における前記水平転送部に最も近い転送段である垂直最終段が、ｍ（ｍは２以上の整数）列毎に同じ転送電極構成を有し、
前記ｍ列のうち、一つの列以外の垂直最終段あるいは全ての列の垂直最終段に、当該垂直最終段から前記水平転送部への転送動作を、当該ｍ列における他の列とは独立して制御するために、前記他の列とは独立した転送電極が設けられた固体撮像装置であって、
画像信号として用いられる信号成分が入った第１のパケットと画像信号として用いられる信号成分が入っていない第２のパケットとを、１水平転送期間内に少なくとも１パケットずつ連続して垂直方向に転送する連続垂直転送駆動モードを備え、
前記連続垂直転送駆動モードにおいて、前記第１のパケットと前記第２のパケットとが前記水平転送部内で振り分けられて分離されるように前記垂直転送段の転送電極および前記水平転送部の転送電極とにそれぞれ転送パルスが印加されることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１のパケットと前記第２のパケットとを前記水平転送部内で振り分ける際、前記第１のパケットが（ｍ−１）パケット以下であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記各画素に対応したカラーフィルタが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記カラーフィルタはベイヤー配列で配置されていることを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
撮像モードとして少なくとも垂直方向および水平方向に画素を間引いて読み出すモニターモードを備えた固体撮像装置の駆動方法であって、
二次元配列の画素から読み出した信号電荷を垂直方向へ転送するための垂直転送部で、画像信号として用いられる信号成分が入った第１のパケットと画像信号として用いられる信号成分が入っていない第２のパケットとを転送するステップと、
前記垂直転送部から受け取った信号電荷を水平方向に転送する水平転送部の所定の転送段に、任意の前記垂直転送部の列にある前記第２のパケットに含まれる電荷を前記垂直転送部から転送するステップと、
前記水平転送部における前記所定の転送段とは異なる転送段に前記第１のパケットに含まれる電荷を前記垂直転送部から転送するステップと、
前記水平転送部で各転送段に入った電荷を水平転送し、出力信号を得るステップとを有する固体撮像装置の駆動方法。
【請求項６】
前記垂直転送部内で前記電荷を加算した後、前記水平転送部に転送することを特徴とする請求項５記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項７】
前記垂直転送部内で複数の前記第１のパケットが連続して転送されるようにすることを特徴とする請求項５または６に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項８】
前記垂直転送部における前記水平転送部に最も近い転送段である垂直最終段で、前記第１のパケット内の電荷と前記第２のパケット内の電荷とを混合するステップを有する請求項５ないし７のいずれかに記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項９】
被写体からの入射光を固体撮像装置の撮像面に結像するためのレンズ等を含む光学系と、前記固体撮像装置の駆動を制御する制御部と、前記固体撮像装置からの出力信号に対して様々な信号処理を施す画像処理部とを備えたカメラであって、
前記固体撮像装置は請求項１ないし４のいずれかに記載の固体撮像装置であることを特徴とするカメラ。
【請求項１０】
前記出力信号を格納するためのメモリをさらに備える請求項９記載のカメラ。
【請求項１１】
前記水平転送部から出力される出力信号のうち、信号成分の量が同じでスミア成分の異なる信号間で差分を行い得られた１画素あたりのスミア成分を用いて、出力信号中のスミア成分を除去して画像信号を得る請求項９または１０に記載のカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤイメージセンサ等の固体撮像装置およびその駆動方法に関し、特に、間引き駆動時のスミア等のノイズ低減技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、受けた光を電気信号に変換し、映像信号として出力する固体撮像素子が知られており、この固体撮像素子から得た映像信号を静止画像として表示するディジタルスチルカメラ等のカメラが知られている。近年では、このような固体撮像素子を用いたカメラは、画質および機能のさらなる向上が要望され、画素の高密度化が進んでいる。
【０００３】
このような固体撮像素子において、特にモニターモード等で出力スピードを向上させるために、信号電荷を読み出す画素を間引くことにより出力映像信号中の画素数を減らす駆動方法が、例えば特許文献１、２に開示されている。
【０００４】
しかし、このような間引き駆動において、スミアや暗電流等のノイズ成分が問題となる。このことについて図３０を用いて説明する。
【０００５】
図３０は特許文献３に開示された従来技術の課題を説明するための模式図である。図３０の模式図において、白抜きの丸（○）は垂直転送部１３上のノイズ成分を、黒塗りの丸（●）は水平ブランキング期間一回に転送されるノイズ成分を含む信号成分をそれぞれ示している。
【０００６】
静止画撮像モード等で用いられる全画素読み出し駆動では、図３０（ａ）に示すように、全画素の信号電荷（図中、黒塗りの四角で示す）を同一時刻に垂直転送部１３に一斉に読み出し、当該垂直転送部１３中で混合することなく独立に垂直方向に転送し、さらにその信号電荷を水平転送部１４により水平方向に転送し、電荷検出部１５を介して読み出すようにしている。
【０００７】
この全画素読み出し駆動（ａ）では、水平ブランキング期間当りの垂直転送部１本での転送画素数は１画素である。また、一回に出力される信号画素数は１画素であり、一回に出力されるノイズ量は垂直転送部１個分（１パケット分のノイズ量）である。なお、ここでは、全画素読み出しでも、メカシャッタを使わないことを前提としている。
【０００８】
一方、モニターモード等で用いられる間引き読み出し駆動では、図３０（ｂ）に示すように、例えば垂直方向において１画素おきに間引く場合には、奇数行（図中、１，３，５，……）の画素の信号電荷のみを垂直転送部１３に読み出す。このとき、垂直転送部１３には空パケットが存在する。そして、信号パケットと空パケットを対にして垂直方向に転送し、さらにその２パケット分の電荷を水平転送部１４中で混合して水平方向に転送し、電荷検出部１５を介して読み出すようにしている。
【０００９】
この間引き読み出し駆動（ｂ）では、水平ブランキング期間当りの垂直転送部１本での転送画素数は２画素である。また、一回に出力される信号画素数は１画素であり、一回に出力されるノイズ量は垂直転送部２個分（２パケット分のノイズ量）である。
【００１０】
上述した動作説明から明らかなように、間引き読み出しの駆動方法（ｂ）でノイズが助長されるのは、信号電荷が読み出されない空パケットが存在し、しかもこの空パケットにも垂直転送部１３上のノイズ成分が蓄積されることから、水平転送部１４において垂直２画素（上下２パケット）間で混合を行うことにより、１画素分の信号成分に対して２パケット分のノイズ成分が加算され、Ｓ／Ｎが２倍（６ｄＢ）悪化することになるからである。
【００１１】
この問題を解決するための提案が従来よりなされており、上記特許文献３にその一手法が開示されている。この技術について以下に説明する。
【００１２】
図３１は従来技術に係る固体撮像素子を示す概略構成図である。ここでは、例えば全画素読み出し駆動方式ＣＣＤ撮像素子において、全画素読み出しモードの他に、垂直方向において例えば１画素おきに画素情報を間引く処理を行う間引き読み出しモードをとり得る場合を例に挙げて説明するものとする。
【００１３】
図３１において、撮像部（撮像エリア）１１は、半導体基板上にマトリクス状に配列され、入射光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に変換して蓄積するフォトダイオード等の複数個の受光素子（画素）１２と、これら複数個の受光素子１２の垂直列ごとにその配列方向に沿って設けられた複数本の垂直転送部１３とから構成されている。
【００１４】
複数本の垂直転送部１３は、各画素に１：１の対応関係を持って設けられた信号パケットと、これら信号パケットの垂直転送方向前方側に１個ずつ配された空パケットの集合（パケット列）からなり、各パケットの転送チャネル上には３つの転送電極（図示せず）が転送方向に配列されている。ここで、パケットとは、信号電荷の転送路上において、信号を転送する単位を言う。そして、垂直転送部１３は、例えば３相の垂直転送パルスＶφ１，Ｖφ２，Ｖφ３によって転送駆動される。
【００１５】
すなわち、垂直転送部１３は、水平ブランキング期間において、１行（１ライン）分の信号電荷を、３相の垂直転送パルスＶφ１，Ｖφ２，Ｖφ３に応じて１ラインずつ転送（以下、これをラインシフトと称す）する動作を行う。ここで、垂直転送部１３の転送電極の一部が読み出しゲート電極を兼ねていることから、垂直転送パルスＶφ１，Ｖφ２，Ｖφ３のうちのいずれか１つは、低レベル、中間レベルおよび高レベルの３値レベルをとり、その３値目の高レベルのパルスが読み出しパルスとなる。
【００１６】
ただし、３相の垂直転送パルスＶφ１，Ｖφ２，Ｖφ３の各パケットへの与え方は、間引き読み出しモードでは全画素読み出しモードと異なる。すなわち、信号電荷の読み出しが間引かれる画素については、当然のことながら、読み出しパルスが与えられないことになる。また、垂直転送部１３において、全画素読み出しモードでは水平ブランキング期間に１回ラインシフトが行われるのに対して、１画素おきの間引き読み出し駆動では、水平ブランキング期間に２回ラインシフトが行われることになる。
【００１７】
撮像部１１の図面上の下側には、複数本の垂直転送部１３の転送方向側端部に隣接して水平転送部１４が配されている。この水平転送部１４は、間引き読み出しモードでは、信号成分とノイズ成分を対にして転送する必要があるために、水平方向の画素数の２倍の数（倍密度）のパケットの配置（パケット列）からなる構成となっている。そして、互いに逆相の水平転送パルスＨφ１，Ｈφ２によって転送駆動される。この水平転送パルスＨφ１，Ｈφ２は、水平転送部１４が倍密度で構成されていることから、その周波数も通常の２倍に設定されている。
【００１８】
水平転送部１４の転送先側の端部には、この水平転送部１４によって転送されてくる信号電荷を検出し、これを信号電圧に変換して出力する例えばフローティングディフュージョン・アンプ構成の電荷検出部１５が配されている。この電荷検出部１５は、水平転送部１４の最終出力ゲート１６に隣接して設けられたＦＤ（フローティングディフュージョン）部１７と、電荷を掃き出すＲＤ（リセットドレイン）部１８と、ＦＤ部１７の電荷をＲＤ部１８へ排出するＲＧ（リセットゲート）部１９とから構成されている。
【００１９】
この電荷検出部１５において、ＲＤ部１８には、所定のドレイン電圧Ｖｒｄが与えられている。また、ＲＧ部１９には、水平転送パルスＨφ１，Ｈφ２と例えば同周期のリセットゲートパルスＲＧφが印加される。そして、ＦＤ部１７からは、信号電荷を信号電圧に変換して得られる信号出力Ｖｏｕｔが導出される。なお、垂直転送パルスＶφ１〜Ｖφ３、水平転送パルスＨφ１，Ｈφ２およびリセットゲートパルスＲＧφを含む各種のタイミング信号は、タイミング発生回路２０で生成される。
【００２０】
図３２に、水平転送パルスＨφ１，Ｈφ２、リセットゲートパルスＲＧφおよび信号出力Ｖｏｕｔのタイミング関係を示す。信号出力Ｖｏｕｔの波形において、Ｐ相はプリセット部、Ｄ相はデータ部であり、水平転送部１４が２パケットを１単位とした倍密度構成であることから、水平方向前方側のパケットの情報がＰ相に、後方側のパケットの情報がＤ相として出力されることになる。
【００２１】
次に、上記構成の全画素読み出し駆動方式のＣＣＤ撮像素子の各駆動モードの動作について、図３３、図３４の模式図を用いて説明する。なお、図３３、図３４の各模式図において、白抜きの丸（○）は垂直転送部１３上のノイズ成分を、黒塗りの丸（●）は水平ブランキング期間一回に転送されるノイズ成分を含む信号成分をそれぞれ示している。
【００２２】
先ず、モード切替え信号によって全画素読み出しモードが設定されると、タイミング発生回路２０は、当該モードに対応したタイミングの垂直転送パルスＶφ１〜Ｖφ３を出力する。これにより、図３３の模式図において、全画素の信号電荷（図中、黒塗りの四角で示す）が同一時刻に垂直転送部１３に一斉に読み出される（図３３（ａ））。
【００２３】
続いて、垂直転送部１３においてラインシフトが行われるのであるが、その前に、水平転送部１４は２パケットを１単位としていることから、このパケット対のうちの水平転送方向後方側のパケットに信号電荷を供給するために、水平転送部１４ではあらかじめ１ビット（１パケット）分のシフト（以下、これを１ビットシフトと称す）が行われる。その後、水平ブランキング期間内において１回ラインシフトが行われる。その結果、１ライン（１行）分の信号電荷が水平転送部１４にシフトされる（図３３（ｂ））。
【００２４】
このようにして、垂直転送部１３から水平転送部１４にシフトされた１ライン分の信号電荷は、水平転送パルスＨφ１，Ｈφ２にて水平方向に転送され、電荷検出部１５に画素単位で順に注入される。電荷検出部１５においては、水平転送パルスＨφ１，Ｈφ２と同周期でリセットゲートパルスＲＧφがリセットゲート部１９に印加されることにより、ＦＤ部１７の残留電荷をＲＤ１８に排出するリセット動作が行われる。
【００２５】
これにより、ＦＤ部１７からは、図３２に示す如き波形の信号出力Ｖｏｕｔが導出される。なお、全画素読み出しモードにおいては、先述した動作説明から明らかなように、前方側のパケットには垂直転送部１３から何ら情報が与えられないようになっている。したがって、信号出力Ｖｏｕｔにおいて、Ｐ相には何ら情報は乗らず、このＰ相は後述する信号処理の際の基準となり、またＤ相には信号成分の情報が乗ることになる。
【００２６】
一方、モード切替え信号によって間引き読み出しモードが設定されると、タイミング発生回路２０は、当該モードに対応したタイミングの垂直転送パルスＶφ１〜Ｖφ３を出力する。これにより、図３４の模式図において、例えば偶数行（図中、２，４，……）の画素の信号電荷（図中、黒塗りの四角で示す）のみが垂直転送部１３に読み出される（図３４（ａ））。
【００２７】
続いて、垂直転送部１３において、水平ブランキング期間内において１回目のラインシフトが行われる。これにより、水平転送部１４のパケット対のうちの水平転送方向前方側のパケットに、垂直転送部１３から１ライン分のノイズ成分の電荷が供給されることになる（図３４（ｂ））。その後引き続いて、水平転送部１４において、１ビットシフトが行われる。
【００２８】
次に、垂直転送部１３において、同じブランキング期間内において２回目のラインシフトが行われる。これにより、水平転送部１４のパケット対のうちの水平転送方向後方側のパケットに、垂直転送部１３から１ライン分の信号成分の電荷が供給されることになる（図３４（ｃ））。その結果、水平転送部１４上において、パケット対の前方にノイズ成分の電荷が、後方に信号成分の電荷がそれぞれ蓄積されることになる。
【００２９】
このようにして、水平ブランキング期間内においてラインシフトが２回行われることによって垂直転送部１３から水平転送部１４にシフトされたノイズ成分および信号成分の各電荷は対で水平方向に転送され、電荷検出部１５に順に注入される。電荷検出部１５では、水平転送パルスＨφ１，Ｈφ２と同周期のリセットゲートパルスＲＧφによってリセット動作が行われ、その結果、図３２に示す如き波形の信号出力Ｖｏｕｔにおいて、Ｐ相にはノイズ成分の情報が乗り、Ｄ相には信号成分の情報が乗ることになる。
【００３０】
この電荷検出部１５において、水平転送部１４の転送周期と同周期でリセット動作が行われることにより、Ｐ相とＤ相の間でもリセット動作が行われることになる。その結果、Ｐ相には１パケット分のノイズ成分が乗り、Ｄ相には１パケット分の信号成分＋ノイズ成分が乗ることになる。
【００３１】
上述したように、全画素読み出し駆動方式のＣＣＤ撮像素子において、間引き読み出しモード時に、信号パケットと空パケットの各電荷を組（本例では、対）にして水平転送し、この水平転送される電荷を順に電気信号に変換して空パケットのノイズ成分をＰ相に乗せ、信号パケットの信号成分をＤ相に乗せて出力することにより、画素情報と同一画素列、即ち水平方向の同アドレスのノイズ情報をその画素情報と組で得ることができる。
【００３２】
したがって、後段の信号処理系において、Ｄ相の信号成分とＰ相のノイズ成分との差分をとる処理を行うことで、信号成分に含まれるノイズ成分をキャンセルすることができる。ここで、空パケットのノイズ成分とは、スミアや暗電流等の垂直転送と同方向に乗るノイズのことを言う。
【００３３】
また、特許文献４には読み出し画素から読み出された信号成分＋スミア成分と、空パケットに含まれるスミア成分とを後段回路で差分してスミア成分を除去すること及び垂直転送路の最終部に転送阻止ゲートを設けることで垂直方向の間引きだけでなく水平方向の間引きにも対応できることが開示されている。
【特許文献１】特開平９−２９８７５５号公報
【特許文献２】特開平１１−２３４６８８号公報
【特許文献３】特開２０００−２９９８１７号公報
【特許文献４】特開２００５−３２８２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
しかし、特許文献３、４に開示された上述の方法では以下に示す問題が生じる。
【００３５】
第１に特許文献３に開示された方法では水平方向で画素を間引く駆動方法に対応できない。例えば、水平方向に１画素おきに画素を読み出す場合を考えてみる。上述の駆動方法によれば、垂直転送部から水平転送部に信号電荷を転送した後、水平転送部で電荷を１ビット分シフトし、次に空パケットのノイズ成分を垂直転送部から水平転送部における電荷の入ったパケットの後段のパケットに送ってノイズ成分と信号成分との分離を図るものである。しかし、水平方向に画素を間引く場合には、信号が読み出された同一行に信号パケットと空パケットが交互に存在し、さらに信号が読み出されない間引き行はすべて空パケットという配列になる。よって、この方法のように垂直転送部から水平転送部に信号を転送した後、ビットシフトを行ったとしても信号パケットと空パケットとの分離がうまく行われない。
【００３６】
第２に特許文献３に開示された方法では水平転送部を水平方向の画素数の倍密度のパケット列からなる構成とする必要があるため、垂直転送路の１列に対する水平転送路の面積が大きくなってしまい、素子の微細化に適さない。また、飽和電荷量に対し大きすぎる容量を持つことになるため、高速転送時に信号なまりを生じるおそれがある。
【００３７】
第３に特許文献３に開示された方法では水平転送部の駆動周波数を通常の２倍に設定する必要があるため、駆動回路が複雑化するだけでなく消費電力の増大にもつながる。
【００３８】
第４に、特許文献４に開示された方法では信号パケットと空パケットを別々に水平転送する必要があり、水平転送数の削減による高速駆動が不可能である。また、水平転送パケットを倍密度にする方法は、特許文献３と同様の課題を有する。
【００３９】
また、水平方向の間引き数に応じて転送阻止ゲートを設け、同一垂直転送列の信号パケットと空パケットを分離する技術が開示されているが、転送阻止ゲートに阻止された電荷を排出するための技術については開示が無く、この電荷の排出ができなければ水平方向の間引きは実現できない。例えば、転送阻止ゲートの近傍に排出用のドレインを設けるか、阻止された電荷を別に水平転送して排出することが考えられるが、前者では構造的に微細化に対応困難であること、後者では、不要電荷排出のための水平転送が別に必要になるため高速化に不向きであることから現実的な方法ではない。また、転送阻止ゲートによって水平転送部に送られない信号成分はそのまま捨てられるため、この信号成分を画質向上等のために有効利用することもできない。
【００４０】
そこで、本発明は、水平方向で画素を間引く駆動モードにおいても大幅にスミア等のノイズを低減して高画質の画像が得られる固体撮像装置およびその駆動方法を提供とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
上記課題を解決するため、本発明の固体撮像装置は、二次元配列の画素から読み出した信号電荷を垂直方向へ転送するために前記画素の各列に対応して設けられた垂直転送部と、前記垂直転送部から受け取った信号電荷を水平方向に転送する水平転送部とを有し、前記垂直転送部における前記水平転送部に最も近い転送段である垂直最終段が、ｍ（ｍは２以上の整数）列毎に同じ転送電極構成を有し、前記ｍ列のうち、一つの列以外の垂直最終段あるいは全ての列の垂直最終段に、当該垂直最終段から前記水平転送部への転送動作を、当該ｍ列における他の列とは独立して制御するために、前記他の列とは独立した転送電極が設けられた固体撮像装置であって、画像信号として用いられる信号成分が入った第１のパケットと画像信号として用いられる信号成分が入っていない第２のパケットとを、１水平転送期間内に少なくとも１パケットずつ連続して垂直方向に転送する連続垂直転送駆動モードを備え、前記連続垂直転送駆動モードにおいて、前記第１のパケットと前記第２のパケットとが前記水平転送部内で振り分けられて分離されるように前記垂直転送段の転送電極および前記水平転送部の転送電極とにそれぞれ転送パルスが印加されることを特徴とする。
【００４２】
前記第１のパケットと前記第２のパケットとを前記水平転送部内で振り分ける際、前記第１のパケットが（ｍ−１）パケット以下であることが好ましい。
【００４３】
前記各画素に対応したカラーフィルタが設けられていることが好ましい。
【００４４】
前記カラーフィルタはベイヤー配列で配置されていることが好ましい。
【００４５】
本発明の固体撮像装置の駆動方法は、撮像モードとして少なくとも垂直方向および水平方向に画素を間引いて読み出すモニターモードを備えた固体撮像装置の駆動方法であって、二次元配列の画素から読み出した信号電荷を垂直方向へ転送するための垂直転送部で、画像信号として用いられる信号成分が入った第１のパケットと画像信号として用いられる信号が入っていない第２のパケットとを転送するステップと、前記垂直転送部から受け取った信号電荷を水平方向に転送する水平転送部の所定の転送段に、任意の前記垂直転送部の列にある前記第２のパケットに含まれる電荷を前記垂直転送部から転送するステップと、前記水平転送部における前記所定の転送段とは異なる転送段に前記第１のパケットに含まれる電荷を前記垂直転送部から転送するステップと、前記水平転送部で各転送段に入った電荷を水平転送し、出力信号を得るステップとを有する。
【００４６】
前記垂直転送部内で前記電荷を加算した後、前記水平転送部に転送することが好ましい。
【００４７】
前記垂直転送部内で前記第１のパケットが連続して転送されるようにすることが好ましい。
【００４８】
前記垂直転送部における前記水平転送部に最も近い転送段である垂直最終段で、前記第１のパケット内の電荷と前記第２のパケット内の電荷とを混合するステップを有することが好ましい。
【００４９】
また、本発明のカメラは、被写体からの入射光を固体撮像装置の撮像面に結像するためのレンズ等を含む光学系と、前記固体撮像装置の駆動を制御する制御部と、前記固体撮像装置からの出力信号に対して様々な信号処理を施す画像処理部とを備えたカメラであって、前記固体撮像装置は上記本発明の固体撮像装置であることを特徴とする。
【００５０】
前記出力信号を格納するためのメモリをさらに備えるのが好ましい。
【００５１】
前記水平転送部から出力される出力信号のうち、信号成分の量が同じでスミア成分の異なる信号間で差分を行い得られた１画素あたりのスミア成分を用いて、出力信号中のスミア成分を除去して画像信号を得ることが好ましい。
【発明の効果】
【００５２】
本発明に係る固体撮像装置によれば、垂直方向および水平方向での画素間引きを行う駆動時、多画素混合駆動時においても、信号電荷に対するスミア等のノイズを大幅に低減でき、モニターモードでもきわめて高い品質の画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
（本発明に係る固体撮像装置の構成）
図１に本発明に係る固体撮像装置の概略構成図を示す。全体および各部の構成は図３１に示したのとほぼ同様であるが、垂直転送部１３を駆動するための垂直転送パルスおよび転送電極が基本的に６相であることと垂直最終段２１における垂直転送電極の構成が異なる。また、この構成では、垂直・水平方向共に２画素おきにＲ・Ｇ・Ｂのそれぞれのカラーフィルタが周期的に配置されている。例えば、垂直方向２画素×水平方向２画素の計４画素を単位とすれば、左下の画素がＲ、右下および左上の画素がＧ、右上の画素がＢとなるように、いわゆるベイヤー配列でカラーフィルタが配置されている。このフィルタ構成は以降に示す実施形態においても同様である。
【００５４】
ここで、垂直転送部の転送電極構造の一例を図２に示す。上述したように、Ｖ１〜Ｖ６の６相の転送電極（共通電極）の組を１転送段とし、複数の転送段を繰り返し配置して垂直転送部１３の転送電極が構成されている。ただし、垂直方向の間引き駆動に対応させるため、間引き時の読み出し画素に対応する読み出し電極は他の電極と独立して駆動できる構成としている。具体的構成については図３に示す。また、垂直最終段２１は、他の垂直転送段と電極構造が異なっている。すなわち、垂直最終段２１は、他の垂直転送段のいずれとも独立して転送動作を行わせるために、第３相および第５相が、前述の共通電極とは異なる独立電極（Ｖ３Ｂ、Ｖ３Ｒ、Ｖ３Ｌ、Ｖ５Ｂ、Ｖ５Ｒ、Ｖ５Ｌ）により構成されている。
【００５５】
このような電極構造をとることにより、垂直最終段でそれ以外の転送段とは独立して転送動作を行わせることが可能となる。
【００５６】
なお、図２（ｂ）に示すように、垂直最終段の６枚の電極中、水平転送部１４から遠い側にある第１相電極を、他の垂直転送段の第１相とは独立した転送動作を行うために単独トランジェント電極２２としてもよい。
【００５７】
この構成とすることにより図１に示した場合に比べて垂直転送における取り扱い電荷量を増加することができる。
【００５８】
なお、図２に示した電極構造等は特開２００４−１８０２８４号公報に、図２に示した構造等は特開２００６−１４０７５号公報にそれぞれ詳細に開示されている。
【００５９】
（間引き駆動およびスミアの説明）
図３に間引き駆動時の画素と転送電極との配置関係を示す。図３（ａ）、（ｂ）には信号読み出し画素と転送電極との配置関係を、図３（ｃ）には転送電極の組におけるバリア電極と蓄積電極の配置関係をそれぞれ示している。また、図３（ａ）と図３（ｂ）とでは垂直転送部内で画素混合を行う場合と行わない場合とに対応している。
【００６０】
この例では、垂直方向において９画素中２画素を読み出す間引き駆動モードについて説明する。垂直転送電極のうち間引き時の読み出し画素に対応する第３相、第５相の電極（Ｖ３Ａ、Ｖ５Ａ）が他とは独立して駆動できるように構成されている。よって、図２に示した電極構造のうち通常の垂直転送段における電極構造も図３に示したのと同様な周期構造である。
【００６１】
次に信号電荷の読み出し・転送動作について説明する。
【００６２】
図３（ａ）に示すように画素Ｇ１から読み出された信号電荷は垂直転送路内で転送され、次に画素Ｇ２から読み出された信号電荷と垂直転送路内で加算される。この際、画素加算は画素Ｇ２から垂直転送路へ信号電荷が読み出された時点で行われる。加算された信号電荷はさらに水平転送路へと転送動作が行われる。同様に、画素Ｒ１から読み出された信号電荷と画素Ｒ２から読み出された信号電荷とが垂直転送路内で加算されて水平転送路へと転送動作が行われる。
【００６３】
また、図３（ｂ）に示す例では、画素Ｇ１、Ｇ２から読み出された信号電荷は垂直転送路内でそれぞれ転送され、水平転送路へと転送動作が行われる。
【００６４】
また、図３（ｃ）に示すように画素から読み出された信号電荷はＶ１電極〜Ｖ４電極の４ゲート下に蓄積され、Ｖ５、Ｖ６電極はバリアゲートの役割を果たす。このときの信号電荷は、フォトダイオードから読み出された純粋な信号成分とスミアや暗電流等のノイズ成分を含んでいる。また、蓄積ゲートＶ１〜Ｖ４に蓄積された電荷が上述した１パケットに対応する。
【００６５】
このように６相ゲート電極構成とすることにより、電荷蓄積用のゲート数を増やすことができ、垂直転送路内を転送可能な電荷量を増加させることが可能となる。
【００６６】
スミアや暗電流などのノイズ成分は垂直転送中に各転送パケット中に生じてくる。例えばスミアであれば、各画素からの漏れ光などにより発生した擬信号が転送パケットに加算されていき、暗電流であれば、熱などにより誘起された電子が擬信号となり転送パケットに加算される。これは各フィールドでの１画面の垂直方向全画素分の転送中に加算されていき、水平転送部に転送されるときには同一垂直転送列の各パケットにほぼ均一にノイズ信号が存在することになる。
【００６７】
このノイズ信号は、各転送パケットの取り扱い可能電荷量内であればそこに入っている信号の如何に関わらず、垂直転送中に加算されていくものである。
【００６８】
そのノイズ抑圧レベルはノイズの信号比を対数表示して表すことが一般的で、例えばスミア抑圧比として
（スミア抑圧レベル）＝２０×ＬＯＧ（（スミア信号）／（信号））    （式１）
という計算式で表される。
【００６９】
スミアの改善度も同様に比率で表すことができ、
（スミア改善度）＝２０×ｌｏｇ（スミア改善比率）                  （式２）
という計算式で表される。スミアの改善は上記の式からも読み取れるが、スミア信号そのものの低減と同時に、信号レベルの増加によっても改善が得られる。
【００７０】
なお、図３（ａ）に示した読み出し・転送動作にすることで、画素加算時に後から読み出す信号電荷にはスミア電荷が混入しないため信号電荷に対するスミア電荷の割合を低減できる。すなわち、図３（ａ）の読み出し・転送動作であれば、垂直転送１パケットに画素からの読み出し時に２画素分の信号を入れ、垂直転送は１パケット２画素分の信号の状態で行うので、前述したようにノイズ信号に対して信号レベルが２倍の比率になっている。従って、この読み出し・転送動作であれば、スミア抑圧レベルを改善することができる。
【００７１】
また、特に断らない限り、以降の実施形態において垂直方向９画素中２画素を読み出し、かつ垂直転送路内で２画素を混合する間引き駆動モード（図３（ａ））を前提として説明を行う。
【００７２】
（第１の実施形態）
図４に本発明の第１の実施形態における固体撮像装置の垂直、水平転送パルスのタイミングチャートを示し、図５〜図７に転送部での電荷の転送状態を説明するための図を示す。なお、図４には垂直最終段での転送パルスおよび水平転送パルスを示している。
【００７３】
以下に、本実施形態における電荷の信号成分およびスミア成分の転送動作について水平方向において３周期（Ｂ列、Ｒ列、Ｌ列）の画素から１画素を読み出す間引き駆動モードを例にとって説明する。
【００７４】
垂直最終段の転送電極が駆動して垂直転送段にある１パケット分の信号電荷が水平転送部１４に転送される（図５）。このとき、Ｒ列を例に取ると、水平転送部に転送された信号電荷には２画素から読み出された信号成分（２×Ｇ１、２×Ｒ１）と１画素分に対応するスミア成分（Ｓ０）とが含まれる。スミア成分が１画素分であるのは上述した理由による。また、Ｒ列から転送される電荷には信号成分（２×Ｇ２、２×Ｒ２）と１画素分のスミア成分（Ｓ０）の他に前段のパケットに含まれていたスミア成分（Ｓ２）が加算されているが、これについては後で述べる。また、このときの垂直最終段の転送電極には図４の期間Ａに示したタイミングで転送パルスが印加される。
【００７５】
次に、水平転送部１４で１段分の転送がなされた後、Ｌ列の垂直転送段の電極Ｖ５ＬをＬＯＷレベルのままとし、このゲートをバリアとしてＬ列の最終段に位置する空パケット内のスミア成分を水平転送部１４に転送させず、後段の空パケットに加算させる。それ以外の、Ｂ列、Ｒ列のスミア成分は水平転送部１４に送り、信号電荷に加算する（図６）。
【００７６】
なお、この空パケット内の信号は、スミア成分以外に垂直転送路内で発生した暗電流成分等が含まれたノイズ信号である。
【００７７】
また、このときの垂直最終段の転送電極には図４の期間Ｂに示したタイミングで転送パルスが印加される。
【００７８】
次に、再度、水平転送部１４で１段分の転送がなされた後、Ｒ列の垂直転送段の電極Ｖ５ＲをＬＯＷレベルのままとし、このゲートをバリアとしてＲ列の最終段に位置する空パケット内のスミア成分を水平転送部１４に転送させず、後段の空パケットに加算させる。それ以外の、Ｂ列、Ｌ列のスミア成分は水平転送部１４に送り、信号電荷に加算する（図７）。その結果、信号パケット内に含まれていた信号成分（Ｇ２、Ｒ２）およびスミア成分（Ｓ０）と空パケット内に含まれていたスミア成分（Ｓ１、Ｓ２）とが加算混合された段と、信号パケット内に含まれていた信号成分（Ｇ１、Ｒ１）およびスミア成分のみが存在する段とが水平転送部１４内で分離される。
【００７９】
また、このときの垂直最終段の転送電極には図４の期間Ｂに示したタイミングで転送パルスが印加される。
【００８０】
この状態で水平転送部１４が駆動して水平転送動作を行い、信号を出力する。つまり、１水平ブランキング期間内に図５〜図７に示した転送動作が行われる。
【００８１】
後者の信号（図７における水平転送部１４において太枠で囲んだ信号）のみを最終的に画像信号として用いることで、画像に含まれるスミア信号を大幅に低減することができる。以降、上記図５〜図７の動作を繰り返し行って信号を出力する。
【００８２】
また、本実施形態では（Ｇ−Ｒ）行の読み出し・転送動作のみ説明したが、（Ｇ−Ｂ）行の読み出し・転送動作についても同様に行う。
【００８３】
以上のように本実施形態によれば、他と独立して駆動可能な垂直最終段２１の転送電極によって列毎に垂直方向の転送動作を異ならせるようにし、かつ水平転送部１４での転送動作と組み合わせることによりスミア成分と信号成分との分離を可能とし、垂直方向および水平方向での画素間引き駆動モードにおいて、画像信号として用いられる信号電荷内のスミア成分を最小とすることができる。よって、モニターモードにおいて、水平方向にも画素を間引くことによりさらに高速の画像読み出し、すなわち高フレームレートの実現が可能となるとともに、高画質の画像を得ることができる。また、図７に示したように垂直最終段２１内でスミア成分を信号パケットに逆転送させることで、空パケットからのスミア成分の転送ステップが増えるのを防止し、フレームレートの低下を防止できる。
【００８４】
なお、上記実施形態では垂直転送路内で２画素加算混合を行う駆動モードについて説明したが、例えば、垂直方向の解像度を確保したい場合には、図３（ｂ）に示したように垂直転送路内での画素混合を行わないことも考えられる。この場合、画像信号中のスミア成分は増加するが、後述するように従来の方法と比べれば大幅な低減が可能である。
【００８５】
しかし、この場合、図８（ａ）、（ｂ）に示すように信号パケットが連続した状態で転送される必要がある。図８（ｃ）のように信号パケットと空パケットとが交互に存在する場合、信号のみのパケットを作ろうにも必ずその間にスミアパケットを加算しなければならないからである。ただし、水平転送部１４が２相駆動でなく、例えば、図９（ｄ）に示すように４相駆動であれば水平転送路内で電荷を逆転送させる等すれば、図８（ｃ）に示したパケットの配列であっても上記のように信号成分とスミア成分との分離が可能となる。
【００８６】
図１０に全画素読み出し駆動モード（スチルモード）で得られる信号に対する種々の間引き駆動モード（モニターモード）でのスミア改善度を示す。
【００８７】
スチルモードでは、１画素からの信号電荷に１の信号成分と１のスミア成分を含んでいる。これに対して、垂直方向９画素から２画素を読み出す際、従来のモニターモードでは２画素の信号成分に対し、９画素分のスミア成分が加算されるため、スミアは２０×ＬＯＧ（９／２）≒１３．１（ｄＢ）悪化する。一方、上記実施形態のうち、垂直転送路内で画素を混合しない場合（図３（ｂ））には、２画素分の信号成分に対し２画素分のスミア成分が含まれることになるから、信号成分に対するスミア成分の比は同じ、すなわちスミア改善度は０（ｄＢ）である。さらに図５〜図７を用いて説明した垂直転送路内で２画素を加算混合するモードでは、２画素分の信号成分に対し１画素分のスミア成分が含まれることになるから、スミア改善度は２０×ＬＯＧ（１／２）≒−６．０（ｄＢ）、つまりスミアはスチルモードに比べて６（ｄＢ）程度良化する。
【００８８】
なお、スミアは垂直転送路中で転送する信号電荷に混入するノイズ成分であるから、水平方向の画素間引きはスミアの良化・悪化に関係しない。
【００８９】
以上からわかるように、本実施形態によれば従来のモニターモードで得られる出力に対し、垂直画素加算を行わない場合でも約１３（ｄＢ）、垂直画素加算を行った場合には約１９（ｄＢ）と大幅にスミアが改善される。
【００９０】
この改善度は垂直方向の間引き率によって変化するが、間引き率が高ければスミア改善度が良化することは明らかである。
【００９１】
なお、図５〜図９において、説明の便宜上、水平転送部１４の１段を複数領域に分けて書いているが、実際には複数領域に分割されているわけではなく、特許文献３に開示されたような倍密度のパケット構成ではない。ただし、１段あたりの容量として信号電荷があふれ出さない程度に十分な容量に設定する必要がある。
【００９２】
また、本実施形態および以降の実施形態において、最終的に画像信号として用いられる信号成分には添字１を（例えば、Ｇ１、Ｒ１）、画像信号として用いられない信号成分には添字２を（例えば、Ｇ２、Ｒ２）付与している。また、各スミア成分（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）は１画素あたりの成分につき、その電荷量は同じとして取り扱っている。
【００９３】
（第２の実施形態）
図１１〜図１６に本発明の第２の実施形態における転送部での電荷の転送状態を説明するための図を示す。本実施形態と第１の実施形態とで異なる主な点は、水平転送部１４内で同色の信号成分を混合している点である。このようにすることで、画像信号における色信号成分を増やすことができ、感度の向上および画素の有効利用が図れる。
【００９４】
以下に電荷の転送動作について説明するが、本実施形態では（Ｇ−Ｒ）行（以下、第１色系列という）のＧ成分と（Ｇ−Ｂ）行（以下、第２色系列という）のＧ成分とを区別するため、第１色系列のＧ成分は、ｇ１、ｇ２等と標記することとする。
【００９５】
垂直最終段２１に蓄積された第１色系列の信号のうち、Ｒ列の信号パケット内の信号電荷のみが水平転送部１４に転送される（図１１）。
【００９６】
次に水平転送部で２段転送された後、Ｂ列、Ｌ列の信号パケット内の信号電荷のみが水平転送部１４に転送される（図１２）。この転送動作によってＧ１成分を含む信号電荷が加算混合され、またＲ１成分を含む信号電荷が加算混合される。この際、図１２に示すようにＲ列の空パケット（スミア成分もなし）は後段のパケット内と加算してもよい。
【００９７】
上記の垂直転送動作により、最終垂直段２１に空パケットが転送されてくる。このうち、Ｂ列、Ｒ列の空パケットからスミア成分のみの電荷が水平転送部１４に転送される（図１３）。Ｌ列からのスミア成分の転送を止めることで、Ｇ１成分を含む信号電荷およびＲ１成分を含む信号電荷には空パケットからのスミア成分が混入されない。また、Ｌ列の空パケットにあるスミア成分は後段の空パケットに加算される。
【００９８】
次に、水平転送部１４で２段転送された後、最終垂直段２１にある空パケットのうち、Ｌ列、Ｒ列の空パケットからスミア成分のみの電荷が水平転送部１４に転送される（図１４）。
【００９９】
スミア成分の転送開始時点でＧ１成分を含む信号電荷およびＲ１成分を含む信号電荷はそれぞれＢ列に位置しているため、空パケットからのスミア成分が混入されない。
【０１００】
水平転送部１４で１段転送された後、最終垂直段２１にある空パケットのうち、Ｂ列の空パケットからスミア成分のみの電荷が水平転送部１４に転送される（図１５）。
【０１０１】
スミア成分の転送開始時点でＧ１成分を含む信号電荷およびＲ１成分を含む信号電荷はそれぞれＬ列に位置しているため、空パケットからのスミア成分が混入されない。
【０１０２】
上記の垂直転送動作により、最終垂直段２１に第２色系列の信号パケットが転送される（図１６）。
【０１０３】
このとき、Ｇ１成分を含む信号電荷およびＲ１成分を含む信号電荷に空パケットからスミア成分が混入しない状態が水平転送部１４内で実現される。すなわち、信号成分とスミア成分とをきちんと分離させることができる。
【０１０４】
また、Ｇ１成分を含む信号電荷の入った転送段およびＲ１成分を含む信号電荷の入った転送段にはそれぞれ４画素分の信号成分が入っており、これらを水平転送して出力することにより第１の実施形態と比べて１パケットあたり２倍の出力が得られ、感度を向上できる。
【０１０５】
この状態で水平転送部１４を駆動させ、水平転送動作を行い、信号を出力する。つまり、１水平ブランキング期間内に図１１〜図１６に示した転送動作が行われる。
【０１０６】
以降、同様の動作を繰り返すことにより、画像信号が得られる。
【０１０７】
（第３の実施形態）
図１７〜図２５に本発明の第３の実施形態における転送部での電荷の転送状態を説明するための図を示す。本実施形態と第２の実施形態とで異なる主な点は、水平転送部１４内に第１色系列、第２色系列の信号成分を含む信号電荷を両方とも読み出した状態で、水平転送動作を行う点である。このようにすることで、画像信号における色信号成分を増やすことができ、感度の向上および画素の有効利用が図れるとともに、１水平ブランキング期間内に転送できる信号の種類を増やすことができ、その結果、高速の画像読み出しを実現できる。
【０１０８】
以下に電荷の転送動作について説明する。
【０１０９】
垂直最終段２１に蓄積された第１色系列の信号のうち、Ｒ列の信号パケット内の信号電荷のみが水平転送部１４に転送される（図１７）。
【０１１０】
次に水平転送部が２段転送された後で、Ｌ列の信号パケット内の信号電荷のみが水平転送部１４に転送される（図１８）。この転送動作によってＧ１成分を含む信号電荷が加算混合され、またＲ１成分を含む信号電荷が加算混合される。
【０１１１】
同様に、水平転送部がさらに２段転送された後で、Ｂ列の信号パケット内の信号電荷のみが水平転送部１４に転送される（図１９）。この転送動作によってＧ１成分を含む信号電荷が６画素分加算混合され、またＲ１成分を含む信号電荷が６画素分加算混合される。
【０１１２】
上記の垂直転送動作により、最終垂直段２１に空パケットが転送されてくる（図２０）。
【０１１３】
この空パケット内のスミア成分が、図１７から図１９に示した動作によって水平転送部１４に転送される（図２１）垂直最終段２１からの転送動作完了時点でスミア成分は３画素分づつ加算混合されて水平転送部１４の１段に集められる。図２１に示した例では、スミア成分（Ｓ１）がＢ列下の転送段に、信号電荷（信号成分＋スミア成分）がＬ列に分離して集められる。
【０１１４】
さらに、同様の動作を繰り返してスミア成分と信号電荷とが分離されるように垂直最終段２１から水平転送部１４への電荷転送動作が行われる（図２２）。また、上記の垂直転送動作により、最終垂直段２１に第２色系列の信号パケットが転送されてくる。
【０１１５】
次に図１７から図１９に示したのと同様の動作を行い、第１色系列の信号電荷およびスミア成分と分離した状態で、第２色系列の信号電荷が水平転送部１４に転送される（図２３）。
【０１１６】
さらに、スミア成分（Ｓ３、Ｓ４）が信号成分と分離されて水平転送部１４に転送される（図２４）。
【０１１７】
上記の垂直転送動作により、最終垂直段２１に第１色系列の信号パケットが転送される（図２５）。
【０１１８】
このとき、Ｇ１成分、Ｒ１成分、ｇ１成分、Ｂ１成分を含む信号電荷に空パケットからスミア成分が混入しない状態が水平転送部１４内で実現される。すなわち、信号成分とスミア成分とをきちんと分離させることができる。
【０１１９】
また、このとき本実施形態においては水平方向に３列ずつ独立の垂直転送ゲートを備えているが、水平転送部内で信号成分は２パケット、スミア成分は１パケットに振り分けることで、信号成分とスミア成分の分離を行うことができる。すなわち、垂直最終段が、ｍ（ｍは２以上の整数）列毎に同じ転送電極構成を有し水平方向にｍ列ずつに繰り返されるとき、従来ではｍ列全てに信号パケットとノイズ信号のみの空パケットを重畳させる形で出力していたのに対し、本実施形態のように（ｍ−１）列の信号パケットと１列の空パケットに振り分ける事で、ノイズ信号を大幅に低減させた信号出力が実現できる（本実施形態ではｍ＝３、水平転送部内の信号パケットが２列、ノイズ信号パケットが１列に相当する）。
【０１２０】
また、Ｇ１成分を含む信号電荷の入った転送段およびＲ１成分を含む信号電荷の入った転送段にはそれぞれ４画素分の信号成分が入っており、これらを水平転送して出力することにより第１の実施形態と比べて１パケットあたり３倍の出力が得られ、感度を向上できる。
【０１２１】
この状態で水平転送部１４を駆動させ、水平転送動作を行い、信号を出力する。つまり、１水平ブランキング期間内に図１７〜図２５に示した転送動作が行われるが、第２の実施形態に示した場合と比べて、１回の水平転送動作で電荷検出部１５に転送する情報は２倍となる。よって、画像信号の読み出しを高速化できる。
【０１２２】
以降、同様の動作を繰り返すことにより、画像信号が得られる。
【０１２３】
また、本実施形態に示したのと同様な方法によって、多画素混合のモニターモードにおいて高速読み出しおよび高画質の画像が実現できる。
【０１２４】
例えば、図２６（ａ）に示すように、水平方向に１画素おきの３画素を、垂直方向に１行おきの行分、合計９画素を一つの混合画素群として、上記の転送動作を行えば、スミア成分の低減が図れるとともに、全てのフォトダイオードの信号画素を捨てずに混合できるので、感度を向上させることができ、好ましい。この場合、ＲＧＢのそれぞれについての混合画素群の重心は、図２６（ａ）に示したように、等間隔となる。従って、解像度が高くモワレが少ない画像を得ることができる。
【０１２５】
また、図２６（ｂ）に示すように、図２６（ａ）に示した９画素から、垂直方向における真ん中の行を間引いた、合計６画素を一つの混合画素群としても良い。この場合も、ＲＧＢのそれぞれについての混合画素群の重心が等間隔となるので、解像度が高くモワレが少ない画像を得ることができる。
【０１２６】
（第４の実施形態）
図２７に本発明の第４の実施形態におけるディジタルカメラの概略構成を示す。本ディジタルカメラは、被写体からの入射光を固体撮像装置１の撮像面に結像するためのレンズなどを含む光学系３１と、固体撮像装置１の駆動を制御する制御部３２と、固体撮像装置１からの出力信号に対して様々な信号処理を施す画像処理部３３とを備えている。
【０１２７】
固体撮像装置１は図１に示した構成であり、かつ上記第１〜第３の実施形態における電荷転送動作が可能である。また、タイミング発生装置２０には制御部３２から制御信号が送られる。
【０１２８】
このディジタルカメラによれば、モニターモードでの撮像時にスミアの影響を大幅に低減した高画質撮像が可能となる。また、画像処理部３３での信号処理機能を用いると、図１０に示した以上のスミア低減効果が得られる。
【０１２９】
図２８に固体撮像装置１における出力信号を時系列に並べた例を示し、図２９にスミア低減のための信号処理フローの一例を示す。
【０１３０】
図２８には、第１の実施形態における出力動作の例を示しており、水平方向に３転送段おきに画像信号として用いられる信号電荷が出力される。この３転送段を１周期として各信号に処理ＩＤを付与する。例えば、画像信号に用いられるのは出力ａとする。
【０１３１】
次に図２９に示すように画像処理部３３で出力ａと出力ｂとの差分を取る。この場合、出力ａには２画素分の信号成分と１画素分のスミア成分、出力ｂには２画素分の信号成分と５画素分のスミア成分がそれぞれ含まれるから、４画素分のスミア成分の信号が差分として得られる。
【０１３２】
次に、得られた差分信号を１／４倍して、約１画素分のスミア成分信号を得る。
【０１３３】
最後に、出力ａから得られたスミア成分信号を差分すると、ほぼスミアのない出力信号を得ることができる。このとき、出力ａ、ｂ、ｃから得られる信号は１画素づつずれているが、モニターモードでは連続的に画像を出力しているため、視感上、問題とはならない。
【０１３４】
なお、このような処理を行うためには、図２７に示したようにデータを格納するメモリ３４が必要である。
【０１３５】
なお、第１〜第３の実施形態において、垂直転送電極群を６相１組としたが、それ以外の相数であってもよい。また、垂直最終段において他と独立で駆動可能な電極を増やしてもよい。例えば、１相目の電極の組を（Ｖ１Ｂ、Ｖ１Ｒ、Ｖ１Ｌ）としてもよい。
【０１３６】
また、垂直方向および水平方向の画素の間引き方は、本発明の思想の範囲内で自由に設定できる。多画素混合モードも６画素混合、９画素混合に限らず、４画素混合モードや９以上の画素混合モードとしてもよい。
【０１３７】
なお、固体撮像装置１の外部にタイミング発生回路２０があってもよいし、内部にあってもよい。また、スミア低減のための信号処理方法は、第４の実施形態に示した例に限定されず、他の方法であってもよい。
【０１３８】
なお、第１から第４の実施形態において、ノイズ信号を空パケットとして垂直転送する駆動モードに関してであるが、空パケットに色信号成分等の信号電荷が存在していても、このパケットを信号処理にて使用しない方法を用いれば、同様のノイズ低減効果が得られることは言うまでもない。
【０１３９】
また、第１から第４の実施形態ではスミア成分の除去効果について主に、空パケット内には上述したとおり垂直転送時に混入する暗電流等のノイズ成分も含まれるため、画像信号からこれらのノイズを除去するのにも同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明に係る固体撮像装置によれば、垂直方向および水平方向での画素間引き読み出しモードにおいて、スミアを大幅に低減した高画質の画像が得られ、高品質のディジタルカメラ等に適用する上で特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本発明の第１の実施の形態における固体撮像装置の概略構成図
【図２】本発明の第１の実施の形態における固体撮像装置の垂直転送電極の構成図
【図３】本発明の第１の実施の形態における間引き駆動時の画素と転送電極との配置関係を示す図であり、（ａ）、（ｂ）は信号読み出し画素と転送電極との配置関係を示す図、（ｃ）は転送電極の組におけるバリア電極と蓄積電極の配置関係を示す図
【図４】本発明の第１の実施形態における固体撮像装置の垂直、水平転送パルスのタイミングチャート
【図５】本発明の第１の実施の形態における固体撮像装置の転送部での電荷の転送状態を説明するための図
【図６】本発明の第１の実施の形態における固体撮像装置の転送部での電荷の転送状態を説明するための図
【図７】本発明の第１の実施の形態における固体撮像装置の転送部での電荷の転送状態を説明するための図
【図８】本発明の第１の実施の形態における固体撮像装置の転送部の状態を説明するための図であり、（ａ）、（ｂ）は垂直画素加算が可能なパケット配置を示す図、（ｃ）は垂直画素加算が可能でないパケット配置を示す図
【図９】図８（ｃ）に示すパケット配置での駆動を可能とする水平転送部の概略構成図
【図１０】本発明の第１の実施の形態におけるスチルモードで得られる信号に対する種々のモニターモードでのスミア改善度を示す図
【図１１】本発明の第２の実施の形態における固体撮像装置の転送部での電荷の転送状態を説明するための図
【図１２】本発明の第２の実施の形態における固体撮像装置の転送部での電荷の転送状態を説明するための図
【図１３】本発明の第２の実施の形態における固体撮像装置の転送部での電荷の転送状態を説明するための図
【図１４】本発明の第２の実施の形態における固体撮像装置の転送部での電荷の転送状態を説明するための図
【図１５】本発明の第２の実施の形態における固体撮像装置の転送部での電荷の転送状態を説明するための図
【図１６】本発明の第２の実施の形態における固体撮像装置の転送部での電荷の転送状態を説明するための図
【図１７】本発明の第３の実施の形態における固体撮像装置の転送部での電荷の転送状態を説明するための図
【図１８】本発明の第３の実施の形態における固体撮像装置の転送部での電荷の転送状態を説明するための図
【図１９】本発明の第３の実施の形態における固体撮像装置の転送部での電荷の転送状態を説明するための図
【図２０】本発明の第３の実施の形態における固体撮像装置の転送部での電荷の転送状態を説明するための図
【図２１】本発明の第３の実施の形態における固体撮像装置の転送部での電荷の転送状態を説明するための図
【図２２】本発明の第３の実施の形態における固体撮像装置の転送部での電荷の転送状態を説明するための図
【図２３】本発明の第３の実施の形態における固体撮像装置の転送部での電荷の転送状態を説明するための図
【図２４】本発明の第３の実施の形態における固体撮像装置の転送部での電荷の転送状態を説明するための図
【図２５】本発明の第３の実施の形態における固体撮像装置の転送部での電荷の転送状態を説明するための図
【図２６】本発明の第３の実施の形態における固体撮像装置において混合される画素の組み合わせ（混合画素群）の一例を示す説明図
【図２７】本発明の第４の実施形態におけるディジタルカメラの概略構成を示す図
【図２８】本発明の第４の実施形態における固体撮像装置の出力信号を時系列に並べた図
【図２９】本発明の第４の実施形態におけるスミア低減のための信号処理フローの一例を示す図
【図３０】従来技術の課題を説明するための電荷転送状態を示す模式図
【図３１】従来技術における固体撮像装置の概略構成図
【図３２】従来技術における水平転送パルスＨφ１，Ｈφ２、リセットゲートパルスＲＧφおよび信号出力Ｖｏｕｔのタイミング関係を示す図
【図３３】従来技術におけるＣＣＤ撮像素子の全画素読み出し駆動モードの動作を説明するための図
【図３４】従来技術におけるＣＣＤ撮像素子の間引き駆動モードの動作を説明するための図
【符号の説明】
【０１４２】
１  固体撮像装置
１１  撮像部
１２  受光素子（フォトダイオード）
１３  垂直転送部
１４  水平転送部
１５  電荷検出部
１６  最終出力ゲート
１７  ＦＤ（フローティングディフュージョン）部
１８  ＲＤ（リセットドレイン）部
１９  ＲＧ（リセットゲート）部
２０  タイミング発生回路
２１  垂直最終段
２２  単独トランジェント電極
３１  光学系（レンズ）
３２  制御部
３３  画像処理部
３４  メモリ
【図１】
2007295230.tif 000003
【図２】
2007295230.tif 000004
【図３】
2007295230.tif 000005
【図４】
2007295230.tif 000006
【図５】
2007295230.tif 000007
【図６】
2007295230.tif 000008
【図７】
2007295230.tif 000009
【図８】
2007295230.tif 000010
【図９】
2007295230.tif 000011
【図１０】
2007295230.tif 000012
【図１１】
2007295230.tif 000013
【図１２】
2007295230.tif 000014
【図１３】
2007295230.tif 000015
【図１４】
2007295230.tif 000016
【図１５】
2007295230.tif 000017
【図１６】
2007295230.tif 000018
【図１７】
2007295230.tif 000019
【図１８】
2007295230.tif 000020
【図１９】
2007295230.tif 000021
【図２０】
2007295230.tif 000022
【図２１】
2007295230.tif 000023
【図２２】
2007295230.tif 000024
【図２３】
2007295230.tif 000025
【図２４】
2007295230.tif 000026
【図２５】
2007295230.tif 000027
【図２６】
2007295230.tif 000028
【図２７】
2007295230.tif 000029
【図２８】
2007295230.tif 000030
【図２９】
2007295230.tif 000031
【図３０】
2007295230.tif 000032
【図３１】
2007295230.tif 000033
【図３２】
2007295230.tif 000034
【図３３】
2007295230.tif 000035
【図３４】
2007295230.tif 000036