(57)【要約】【課題】駆動信号数を増加させずに、水平間引きと垂直間引きの両方を容易に実現することができるようにする。【解決手段】撮像部には、光電変換素子が行列状に配列される。垂直電荷転送部は、撮像部に蓄積された電荷を垂直方向に転送する。水平電荷転送部は、垂直電荷転送部により転送された電荷を水平方向に転送する。ＨＯＤ部は、垂直電荷転送部から水平電荷転送部への電荷の転送を制御するＶＯＧ電極と同一の電圧が印加されるＶＯＧ電極を介して、水平電荷転送部の不要な電荷を掃き捨てる。本技術は、例えば、イメージセンサに適用することができる。【選択図】図２
2013089742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子を行列状に配列した撮像部と、
前記撮像部に蓄積された電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部と、
前記垂直電荷転送部により転送された前記電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部と、
前記垂直電荷転送部から前記水平電荷転送部への前記電荷の転送を制御する第１のゲート電極と同一の電圧が印加される第２のゲート電極を介して、前記水平電荷転送部の不要な電荷を掃き捨てる掃き棄て部と
を備える固定撮像素子。
【請求項２】
前記垂直電荷転送部に対応する前記第１のゲート電極間に垂直方向に配置されるチャネルストップ
をさらに備え、
前記第２のゲート電極の水平方向の位置は、前記チャネルストップの水平方向の位置と同一である
請求項１に記載の固定撮像素子。
【請求項３】
前記水平電荷転送部は、
前記垂直電荷転送部により転送された前記電荷を前記第１のゲート電極を介して取得し、転送する第１の水平電荷転送部と、
前記第１の水平電荷転送部から転送された前記電荷を、前記不要な電荷として前記第２のゲート電極を介して前記掃き棄て部に転送する第２の水平電荷転送部と
を備える
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記第１の水平電荷転送部は、前記第１のゲート電極を介して取得した前記電荷のうちの過剰な電荷を前記掃き捨て部に転送する
請求項３に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
光電変換素子を行列状に配列した撮像部と、前記撮像部に蓄積された電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部と、前記垂直電荷転送部により転送された前記電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部と、前記垂直電荷転送部から前記水平電荷転送部への前記電荷の転送を制御する第１のゲート電極と同一の電圧が印加される第２のゲート電極を介して、前記水平電荷転送部の不要な電荷を掃き捨てる掃き棄て部とを備える固体撮像素子の駆動方法において、
前記垂直電荷転送部を制御し、前記撮像部に蓄積された前記電荷を垂直方向に転送させる垂直電荷転送制御ステップと、
前記水平電荷転送部を制御し、前記垂直電荷転送制御ステップの処理により転送された前記電荷を水平方向に転送させる水平電荷転送制御ステップと、
前記第１のゲート電極と前記第２の電極に印加される同一の電圧を制御することにより、前記掃き棄て部に前記不要な電荷を掃き捨てさせる掃き捨て制御ステップと
を含む駆動方法。
【請求項６】
光電変換素子を行列状に配列した撮像部と、
被写体からの光学像を前記撮像部に結像させる光学部と、
前記撮像部に蓄積された電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部と、
前記垂直電荷転送部により転送された前記電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部と、
前記垂直電荷転送部から前記水平電荷転送部への前記電荷の転送を制御する第１のゲート電極と同一の電圧が印加される第２のゲート電極を介して、前記水平電荷転送部の不要な電荷を掃き捨てる掃き棄て部と
を備えるカメラモジュール。
【請求項７】
光電変換素子を行列状に配列した撮像部と、
前記撮像部に蓄積された電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部と、
前記垂直電荷転送部により転送された前記電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部と、
前記垂直電荷転送部から前記水平電荷転送部への前記電荷の転送を制御する第１のゲート電極と同一の電圧が印加される第２のゲート電極を介して、前記水平電荷転送部の不要な電荷を掃き捨てる掃き棄て部と、
前記水平電荷転送部により転送された前記電荷の信号を画像データとして処理する画像データ処理部と
を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、固体撮像素子および駆動方法、カメラモジュール、および電子機器に関し、特に、駆動信号数を増加させずに、水平間引きと垂直間引きの両方を容易に実現することができるようにした固体撮像素子および駆動方法、カメラモジュール、および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
CCD（Charge Coupled Device）撮像素子において、水平間引きや垂直間引きを実現する方法が提案されている。
【０００３】
例えば、垂直電荷転送部と水平電荷転送部との間に設けられるＶＨ部にドレイン電極を形成することにより、水平間引きと垂直間引きの両方を同時に実現する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、配線が複雑になるとともに、微細加工が必要になるため、この方法は、まだ実用化には至っていない。
【０００４】
また、水平電荷転送部の撮像部側と反対側に、１ライン分の電荷の掃き出しを制御する掃き出し用電極と、１ライン分の電荷を掃き出すドレイン電極を隣接して設けることにより、垂直間引きを実現する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、この方法では、水平間引きを実現することは困難である。また、水平電荷転送部中の過剰電荷を掃き出すこともできないため、水平電荷転送部の転送幅を細くすることができず、垂直間引きの高速化が難しい。さらに、掃き出し用電極に印加する駆動電圧を他のゲート電極とは別にする必要があるため、駆動信号数が増加し、それに伴い部品点数やパッド数が増加する。その結果、製造コストの増加を招く。
【０００５】
一方、水平電荷転送部中の過剰電荷を掃き出す方法としては、水平電荷転送部の転送電極であるゲート電極を、水平電荷転送部の過剰電荷を掃き出すためのゲート電極であるオーバーフローゲートとして用いる方法がある（例えば、特許文献３参照）。しかしながら、この方法では、水平電荷転送部からオーバーフローゲートを介して、過剰電荷を掃き出すドレイン電極であるオーバーフロードレインに電荷を完全に転送することができないため、１つのオーバーフロードレインで水平間引きと垂直間引きの両方を実現することはできない。よって、駆動信号数を増加させずに、水平間引きと垂直間引きの両方を実現することはできない。
【０００６】
また、少なくとも１相のオーバーフローゲートを水平電荷転送部のゲート電極と独立に設け、水平間引きと垂直間引きの両方を同時に実現する方法が考えられている(例えば、特許文献４参照)。しかしながら、この方法では、駆動信号数が増加し、それに伴い部品点数やパッド数が増加する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１-５３２６７号公報
【特許文献２】特開平９-３１２８４９号公報
【特許文献３】特許第２５２３７１７号公報
【特許文献４】特開２００８−２８３１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上のように、駆動信号数を増加させずに、水平間引きと垂直間引きの両方を容易に実現することはできなかった。
【０００９】
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、駆動信号数を増加させずに、水平間引きと垂直間引きの両方を容易に実現することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本技術の第１の側面の固体撮像素子は、光電変換素子を行列状に配列した撮像部と、前記撮像部に蓄積された電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部と、前記垂直電荷転送部により転送された前記電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部と、前記垂直電荷転送部から前記水平電荷転送部への前記電荷の転送を制御する第１のゲート電極と同一の電圧が印加される第２のゲート電極を介して、前記水平電荷転送部の不要な電荷を掃き捨てる掃き棄て部とを備える固定撮像素子である。
【００１１】
本技術の第１の側面の駆動方法は、本技術の第１の側面の固体撮像素子に対応する。
【００１２】
本技術の第１の側面においては、光電変換素子を行列状に配列した撮像部に蓄積された電荷が垂直電荷転送部により垂直方向に転送され、その電荷が水平電荷転送部により水平方向に転送され、前記垂直電荷転送部から前記水平電荷転送部への前記電荷の転送を制御する第１のゲート電極と同一の電圧が印加される第２のゲート電極を介して、前記水平電荷転送部の不要な電荷が掃き捨てられる。
【００１３】
本技術の第２の側面のカメラモジュールは、光電変換素子を行列状に配列した撮像部と、被写体からの光学像を前記撮像部に結像させる光学部と、前記撮像部に蓄積された電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部と、前記垂直電荷転送部により転送された前記電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部と、前記垂直電荷転送部から前記水平電荷転送部への前記電荷の転送を制御する第１のゲート電極と同一の電圧が印加される第２のゲート電極を介して、前記水平電荷転送部の不要な電荷を掃き捨てる掃き棄て部とを備えるカメラモジュールである。
【００１４】
本技術の第２の側面においては、被写体からの光学像が、光電変換素子を行列状に配列した撮像部に結像され、前記撮像部に蓄積された電荷が垂直電荷転送部により垂直方向に転送され、その電荷が水平電荷転送部により水平方向に転送され、前記垂直電荷転送部から前記水平電荷転送部への前記電荷の転送を制御する第１のゲート電極と同一の電圧が印加される第２のゲート電極を介して、前記水平電荷転送部の不要な電荷が掃き捨てられる。
【００１５】
本技術の第３の側面の電子機器は、光電変換素子を行列状に配列した撮像部と、前記撮像部に蓄積された電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部と、前記垂直電荷転送部により転送された前記電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部と、前記垂直電荷転送部から前記水平電荷転送部への前記電荷の転送を制御する第１のゲート電極と同一の電圧が印加される第２のゲート電極を介して、前記水平電荷転送部の不要な電荷を掃き捨てる掃き棄て部と、前記水平電荷転送部により転送された前記電荷の信号を画像データとして処理する画像データ処理部とを備える電子機器である。
【００１６】
本技術の第３の側面においては、光電変換素子を行列状に配列した撮像部に蓄積された電荷が垂直電荷転送部により垂直方向に転送され、その電荷が水平電荷転送部により水平方向に転送され、前記垂直電荷転送部から前記水平電荷転送部への前記電荷の転送を制御する第１のゲート電極と同一の電圧が印加される第２のゲート電極を介して、前記水平電荷転送部の不要な電荷が掃き捨てられ、前記水平電荷転送部により転送された前記電荷の信号が画像データとして処理される。
【発明の効果】
【００１７】
本技術の第１乃至第３の側面によれば、駆動信号数を増加させずに、水平間引きと垂直間引きの両方を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本技術を適用した電子機器の第１実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の固体撮像素子の第１の構成例を示す図である。
【図３】図２の固体撮像素子の電荷の流れを説明する図である。
【図４】図２の固体撮像素子の電極に印加される電圧を説明する図である。
【図５】電圧ＬＶφ，ＶＯＧφ，Ｈφ１，Ｈφ２の時間変化を示すタイミングチャートである。
【図６】電圧ＬＶφ，ＶＯＧφ，Ｈφ１，Ｈφ２の時間変化を示すタイミングチャートである。
【図７】電圧ＬＶφ，ＶＯＧφ，Ｈφ１，Ｈφ２の時間変化を示すタイミングチャートである。
【図８】図３中Ａ−Ａ’のポテンシャルを示す図である。
【図９】図３中Ａ−Ａ’のポテンシャルを示す図である。
【図１０】図３中Ａ−Ａ’のポテンシャルを示す図である。
【図１１】図１の固体撮像素子の第２の構成例を示す図である。
【図１２】図１１の固体撮像素子の電荷の流れを説明する図である。
【図１３】電圧ＬＶφ１，ＬＶφ２，ＶＯＧφ１，ＶＯＧφ２，Ｈφ１，Ｈφ２の時間変化を示すタイミングチャートである。
【図１４】電圧ＬＶφ１，ＬＶφ２，ＶＯＧφ１，ＶＯＧφ２，Ｈφ１，Ｈφ２の時間変化を示すタイミングチャートである。
【図１５】図１の固体撮像素子の第３の構成例を示す図である。
【図１６】図１５の固体撮像素子の電荷の流れを説明する図である。
【図１７】電圧Ｖφ３，Ｖφ４，Ｈφ１，Ｈφ２の時間変化を示すタイミングチャートである。
【図１８】電圧Ｖφ３，Ｖφ４，Ｈφ１，Ｈφ２の時間変化を示すタイミングチャートである。
【図１９】電圧Ｖφ３，Ｖφ４，Ｈφ１，Ｈφ２の時間変化を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜第１実施の形態＞
［電子機器の第１実施の形態の構成例］
図１は、本技術を適用した電子機器の第１実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【００２０】
図１の電子機器１０は、カメラモジュール１１、画像データ処理部１２、表示部１３、外部I/F（Interface）部１４、メモリ部１５、メディアドライブ１６、ＯＳＤ部１７、および制御部１８を有している。また、制御部１８には、ユーザI/F部１９が接続されている。さらに、画像データ処理部１２や外部I/F部１４、メモリ部１５、メディアドライブ１６、ＯＳＤ（On Screen Display）部１７、制御部１８等は、バス２０を介して接続されている。電子機器１０は、被写体を撮像し、被写体の画像を表示部に表示させたり、被写体の画像データを記録媒体に記録したりする。
【００２１】
具体的には、電子機器１０のカメラモジュール１１は、光学部２１、固体撮像素子２２、およびカメラ信号処理部２３により構成される。
【００２２】
光学部２１は、フォーカスレンズや絞り機構等を用いて構成されている。光学部２１は、被写体の光学像を固体撮像素子２２の撮像面に結像させる。固体撮像素子２２は、CCDイメージセンサであり、光電変換によって光学像に応じた電圧信号を生成し、カメラ信号処理部２３に供給する。
【００２３】
カメラ信号処理部２３は、固体撮像素子２２から供給された電圧信号に対してニー補正やガンマ補正、色補正等の種々のカメラ信号処理を行う。カメラ信号処理部２３は、カメラ信号処理後の電圧信号を画像データとして画像データ処理部１２に供給する。
【００２４】
画像データ処理部１２は、カメラ信号処理部２３から供給された画像データの符号化処理を行う。画像データ処理部１２は、符号化処理を行うことにより生成された符号化データを外部I/F部１４やメディアドライブ１６に供給する。また、画像データ処理部１２は、外部I/F部１４やメディアドライブ１６から供給された符号化データの復号化処理を行う。画像データ処理部１２は、復号化処理を行うことにより生成された画像データを表示部１３に供給する。また、画像データ処理部１２は、カメラ信号処理部２３から供給された画像データを表示部１３に供給する処理や、ＯＳＤ部１７から取得した表示用データを、画像データに重畳させて表示部１３に供給する。
【００２５】
外部I/F部１４は、例えば、USB（Universal Serial Bus）入出力端子などで構成され、画像の印刷を行う場合に、プリンタと接続される。また、外部I/F部１４には、必要に応じてドライブが接続され、磁気ディスク、光ディスク等のリムーバブルメディアが適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて、インストールされる。さらに、外部I/F部１４は、LAN（Local Area Network）やインターネット等の所定のネットワークに接続されるネットワークインタフェースを有する。
【００２６】
メディアドライブ１６で駆動される記録メディアとしては、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク、または半導体メモリ等の、読み書き可能な任意のリムーバブルメディアが用いられる。また、記録メディアは、リムーバブルメディアとしての種類も任意であり、テープデバイスであってもよいし、ディスクであってもよいし、メモリカードであってもよい。もちろん、非接触IC（Integrated Circuit）カード等であってもよい。
【００２７】
また、メディアドライブ１６と記録メディアを一体化し、例えば、内蔵型ハードディスクドライブやＳＳＤ（Solid State Drive）等のように、非可搬性の記憶媒体により構成されるようにしてもよい。
【００２８】
ＯＳＤ部１７は、記号、文字、または図形からなるメニュー画面やアイコンなどの表示用データを生成して画像データ処理部１２に出力する。
【００２９】
制御部１８は、CPU（Central Processing Unit）やメモリ等を用いて構成されている。メモリは、CPUにより実行されるプログラムやCPUが処理を行う上で必要な各種のデータ等を記憶する。メモリに記憶されているプログラムは、電子機器１０の起動時などの所定タイミングでCPUにより読み出されて実行される。CPUは、プログラムを実行することで、電子機器１０がユーザ操作に応じた動作を行うように各部を制御する。
【００３０】
例えば、CPUは、ユーザI/F部１９からの指示にしたがって、メモリ部１５から符号化データを読み出し、それを外部I/F部１４から、ネットワークを介して接続される他の装置に供給させる。また、制御部１８は、ユーザI/F部１９からの指示にしたがって、ネットワークを介して他の装置から供給される符号化データや画像データを、外部I/F部１４を介して取得し、それを画像データ処理部１２に供給する。
【００３１】
［固体撮像素子の第１の構成例］
図２は、図１の固体撮像素子２２の第１の構成例を示す図である。
【００３２】
図２の固体撮像素子２２は、撮像部４１、ＶＨ部４２、水平電荷転送部４３、電荷電圧変換部４４、水平オーバーフローバリア部（以下では、ＨＯＢ部という）４５、水平オーバーフロードレイン部（以下では、ＨＯＤ部という）４６、制御部４７、および電源４８により構成される。なお、図２の固体撮像素子２２は、水平３分割構造である。
【００３３】
撮像部４１には、半導体基板上に行列状に配置された複数個の光電変換素子５１が設けられ、光電変換素子５１の垂直列ごとに、光電変換素子５１の配列方向に沿って垂直電荷転送部５２が設けられている。また、撮像部４１には、各光電変換素子５１と垂直電荷転送部５２とを接続する読み出しゲート部５３が設けられている。
【００３４】
光電変換素子５１は、例えば、PN接合のフォトダイオードからなり、入射光を、その光量に応じた電荷量の電荷に変換して蓄積する。蓄積された電荷は、読み出しゲート部５３を介して垂直電荷転送部５２に供給される。垂直電荷転送部５２は、例えば、ＶＨ部４２の制御により駆動され、読み出しゲート部５３を介して供給される電荷を、垂直方向に行単位で順に転送する。
【００３５】
ＶＨ部４２は、制御部４７により電圧が印加される、３垂直列ごとに設けられたＶ１乃至Ｖ６電極、ＳＴ１電極、ＳＴ２電極、ＨＬＤ１電極、ＨＬＤ２電極、ＬＶ電極（いずれも図示せず）、およびゲート電極（以下、ＶＯＧ（Vergアウトプットゲート）電極という）４２Ａにより構成される。
【００３６】
Ｖ１乃至Ｖ６電極、ＳＴ１電極、ＳＴ２電極、ＨＬＤ１電極、およびＨＬＤ２電極は、電位によって垂直電荷転送部５２の各サブピクセルに対する駆動を制御する。また、ＬＶ電極とＶＯＧ電極４２Ａは、電位によって垂直電荷転送部５２から水平電荷転送部４３への電荷の転送を制御する。
【００３７】
水平電荷転送部４３は、制御部４７により電圧が印加される、Ｈ１電極４３Ａの一部とＨ２電極４３Ｂにより構成され、２相駆動を行う。Ｈ１電極４３Ａの一部とＨ２電極４３Ｂは、電位によって、ＶＨ部４２の制御により垂直電荷転送部５２から転送されてきた電荷を水平方向に転送したり、ＨＯＢ部４５に転送したりする。
【００３８】
電荷電圧変換部４４は、例えば、フローティング・ディフュージョン・アンプからなり、水平電荷転送部４３から転送されてきた電荷を電圧信号に変換し、図１のカメラ信号処理部２３に供給する。
【００３９】
ＨＯＢ部４５は、制御部４７によりＶＯＧ電極４２Ａと同一の電圧が印加されるＶＯＧ電極４５Ａの一部により構成され、Ｈ１電極４３Ａで覆われている。ＨＯＢ部４５は、電位によって、水平電荷転送部４３から転送されてきた電荷をＨＯＤ部４６に供給する。
【００４０】
ＨＯＤ部４６には、電源４８が接続され、電源４８から正電圧が印加される。ＨＯＤ部４６は、Ｈ１電極４３ＡとＶＯＧ電極４５Ａにより、Ｈ１電極４３ＡとＶＯＧ電極４５Ａがはみ出すように覆われており、ＨＯＢ部４５から供給される電荷を不要な電荷として掃き捨てる掃き棄て部として機能する。
【００４１】
制御部４７は、ＶＨ部４２、水平電荷転送部４３、およびＨＯＢ部４５に電圧を印加する。
【００４２】
［固体撮像素子の電荷の流れの説明］
図３は、図２の固体撮像素子２２の電荷の流れを説明する図である。
【００４３】
図３に示すように、撮像部４１には、光電変換素子５１の垂直列ごとに、各光電変換素子５１に蓄えられた電荷が水平方向に漏れ出さないように設けられたポテンシャル障壁であるチャネルストップ５４が設けられている。チャネルストップ５４は、ＶＨ部４２まで延び、３垂直列ごとにＶＯＧ電極４２Ａ間に垂直方向に配置される。また、ＶＯＧ電極４２Ａ間に配置されるチャネルストップ５４の水平方向の位置は、ＶＯＧ電極４５Ａの水平方向の位置と同一である。
【００４４】
図３に示すように、垂直電荷転送部５２から転送されてくる電荷は、ＬＶ電極とＶＯＧ電極４２Ａを介して水平電荷転送部４３に転送される。Ｈ１電極４３Ａは、第１の水平電荷転送部として機能し、水平電荷転送部４３に転送された電荷を取得し、Ｈ２電極４３Ｂに転送する。そして、制御部４７が、その電荷を間引かないように電圧制御を行う場合、Ｈ２電極４３Ｂは、Ｈ１電極４３Ａから転送された電荷を、電荷電圧変換部４４に転送する。
【００４５】
一方、制御部４７が、垂直電荷転送部５２から転送されてくる電荷を不要な電荷として間引くように電圧制御を行う場合、Ｈ２電極４３Ｂは、第２の水平電荷転送部として機能し、Ｈ１電極４３Ａから転送された電荷を、ＶＯＧ電極４５Ａを介してＨＯＤ部４６に供給する。ＨＯＤ部４６は、取得した電荷を不要な電荷として掃き捨てる。これにより、水平間引きと垂直間引きが同時に行われる。
【００４６】
［固体撮像素子の電極の印加電圧の説明］
図４は、図２の固体撮像素子２２の電極に印加される電圧を説明する図である。
【００４７】
図４に示すように、ＬＶ電極には、制御部４７により電圧ＬＶφが印加される。また、図４に示すように、ＶＯＧ電極４２ＡとＶＯＧ電極４５Ａには、制御部４７により同一の電圧ＶＯＧφが印加される。また、Ｈ１電極４３ＡとＨ２電極４３Ｂには、制御部４７により、それぞれ、電圧Ｈφ１，Ｈφ２が印加される。また、ＨＯＤ部４６には、電源４８により、正電圧が印加される。
【００４８】
図５乃至図７は、電圧ＬＶφ，ＶＯＧφ，Ｈφ１，Ｈφ２の時間変化を示すタイミングチャートである。
【００４９】
図５に示すように、制御部４７が、垂直電荷転送部５２から転送されてくる電荷を間引かないように電圧制御を行う場合、水平ブランキング期間内の時刻ｔ１において、電圧ＶＯＧφがＬ（Ｌｏｗ）レベルからＨ（Ｈｉｇｈ）レベルに変更される。次に、時刻ｔ２において、電圧ＬＶφがＨレベルからＬレベルに変更され、これにより、垂直電荷転送部５２から転送された電荷が、水平電荷転送部４３のＨ１電極４３Ａに転送される。そして、時刻ｔ３において、電圧ＶＯＧφがＨレベルからＬレベルに戻され、時刻ｔ４において、電圧ＬＶφがＬレベルからＨレベルに戻される。
【００５０】
また、有効水平期間内の時刻ｔ５において、電圧Ｈφ１がＨレベルからＬレベルにされるとともに、電圧Ｈφ２がＬレベルからＨレベルにされる。これにより、垂直電荷転送部５２から転送された電荷が、Ｈ１電極４３ＡからＨ２電極４３Ｂに転送され、電荷電圧変換部４４に供給される。そして、時刻ｔ６において、電圧Ｈφ１がＬレベルからＨレベルに戻されるとともに、電圧Ｈφ２がＨレベルからＬレベルに戻される。
【００５１】
一方、図６に示すように、制御部４７が、垂直電荷転送部５２から転送されてくる電荷を不要な電荷として間引くように電圧制御を行う場合、水平ブランキング期間内の時刻ｔ１１において、電圧ＶＯＧφがＬレベルからＨレベルに変更される。次に、時刻ｔ１２において、電圧ＬＶφがＨレベルからＬレベルに変更され、これにより、垂直電荷転送部５２から転送された電荷が、水平電荷転送部４３のＨ１電極４３Ａに転送される。そして、時刻ｔ１３において、電圧ＬＶφがＬレベルからＨレベルに戻される。
【００５２】
次に、時刻ｔ１４において、電圧Ｈφ１がＨレベルからＬレベルに変更されるとともに、電圧Ｈφ２がＬレベルからＨレベルに変更される。これにより、Ｈ１電極４３Ａに転送された電荷が、Ｈ２電極４３Ｂに転送される。そして、時刻ｔ１５において、電圧Ｈφ２がＨレベルからＬレベルに戻される。このとき、電圧ＶＯＧφはＨレベルのままであるため、Ｈ２電極４３Ｂに転送された電荷が、ＶＯＧ電極４５Ａを介してＨＯＤ部４６に供給され、不要な電荷として掃き捨てられる。
【００５３】
なお、図２等に示すように、Ｈ２電極４３Ｂの撮影部４１側はＶＯＧ電極４２Ａではなく、チャネルストップ５４となっているため、時刻ｔ１５において電圧Ｈφ２がＬレベルに戻されたときに電圧ＶＯＧφがＨレベルであっても、Ｈ２電極４３ＢからＶＯＧ電極４２Ａへ電荷が逆流することはない。従って、不要な電荷を効率良く掃き捨てることができる。
【００５４】
時刻ｔ１５の後、時刻ｔ１６において、電圧ＶＯＧφは、ＨレベルからＬレベルに戻され、有効水平期間の開始時刻である時刻ｔ１７に、電圧Ｈφ１は、ＬレベルからＨレベルに戻される。
【００５５】
そして、有効水平期間内の時刻ｔ１８において、電圧Ｈφ１がＨレベルからＬレベルにされるとともに、電圧Ｈφ２がＬレベルからＨレベルにされる。これにより、垂直電荷転送部５２から転送された電荷が、Ｈ１電極４３ＡからＨ２電極４３Ｂに転送され、電荷電圧変換部４４に供給される。ここでは、不要な電荷が掃き捨てられているため、転送される電荷は略０である。次に、時刻ｔ１９において、電圧Ｈφ１がＬレベルからＨレベルに戻されるとともに、電圧Ｈφ２がＨレベルからＬレベルに戻される。
【００５６】
なお、制御部４７が、垂直電荷転送部５２から転送されてくる電荷を不要な電荷として間引くように電圧制御を行う場合、図７に示すように、時刻ｔ１４から時刻ｔ１５以降までの間、電圧ＶＯＧφをＨレベルではなく、画像信号の読み出し電圧のレベルであるＶＴレベルにするようにしてもよい。具体的には、図７の例では、時刻ｔ１４から時刻ｔ１５までの間の時刻ｔ２１から、時刻ｔ１５から時刻ｔ１６までの間の時刻ｔ２２までの間、電圧ＶＯＧφは、ＶＴレベルになる。このように、電圧ＶＯＧφをＶＴレベルにすることで、Ｈφ２レベルがＨレベルである時刻ｔ２１から、ＶＯＧ電極４５Ａを介したＨＯＤ部４６への電荷の転送を開始することができる。
【００５７】
上述したように、Ｈ２電極４３Ｂの撮影部４１側はＶＯＧ電極４２Ａではなく、チャネルストップ５４となっているので、時刻ｔ２１において電圧ＶＯＧφがＶＴレベルになっても、Ｈ２電極４３ＢからＶＯＧ電極４２Ａへ電荷が逆流することはない。従って、不要な電荷を効率良く掃き捨てることができる。
【００５８】
電圧ＬＶφ，ＶＯＧφ，Ｈφ１、およびＨφ２の時間変化は、図５乃至図７のタイミングチャートで示されるものに限定されない。例えば、時刻ｔ１２においてＶＯＧ電極４２ＡからＨ１電極４３Ａへ電荷が転送される際に電圧ＶＯＧφを一旦Ｌレベルにし、時刻ｔ１５においてＨ２電極４３ＢからＨＯＤ部４６へ電荷が転送される直前に電圧ＶＯＧφをＨレベルにするようにすることもできる。この場合、ＶＯＧ電極４２Ａから水平電荷転送部４３への電荷の転送が改善される。
【００５９】
［電極のポテンシャルの説明］
図８乃至図１０は、図３中Ａ−Ａ’のポテンシャルを示す図である。
【００６０】
図５に示したように、制御部４７が、垂直電荷転送部５２から転送されてくる電荷を間引かないように電圧制御を行う場合、時刻ｔ６では、電圧Ｈφ２がＨレベル（図５中実線）からＬレベル（図５中点線）になるが、電圧ＶＯＧφはＬレベルである。従って、図８に示すように、Ｈ２電極４３ＢのポテンシャルとＶＯＧ電極４５Ａのポテンシャルは低い。よって、水平電荷転送部４３からＨＯＤ部４６へ電荷は転送されない。
【００６１】
一方、図６に示すように、制御部４７が、垂直電荷転送部５２から転送されてくる電荷を不要な電荷として間引くように電圧制御を行う場合、時刻ｔ１５では、電圧Ｈφ２がＨレベルからＬレベルになり、電圧ＶＯＧφはＨレベルである。従って、図９に示すように、Ｈ２電極４３Ｂのポテンシャルは低く、ＶＯＧ電極４５Ａのポテンシャルは高い。よって、水平電荷転送部４３からＨＯＤ部４６へ電荷が転送される。
【００６２】
なお、図７に示すように、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの間、電圧ＶＯＧφがＶＴレベルになる場合、時刻ｔ２１では、電圧Ｈφ２がＨレベルであっても電圧ＶＯＧφがＶＴレベルであるため、図１０に示すように、ＶＯＧ電極４５Ａのポテンシャルは、Ｈ２電極４３Ｂのポテンシャルに比べて十分高くなる。従って、時刻ｔ２１において、水平電荷転送部４３からＨＯＤ部４６への電荷の転送が効率良く開始される。
【００６３】
以上のように、図２の固体撮像素子２２は、ＶＯＧ電極４２Ａと同一の電圧が印加されるＶＯＧ電極４５Ａを介して、水平電荷転送部４３の不要な電荷を掃き捨てる。従って、例えば、図５乃至図７に示したように印加電圧を制御することにより、新たな駆動信号を生成する必要なく、水平間引きと垂直間引きの両方を同時に行うことができる。その結果、固体撮像素子２２の垂直方向と水平方向の電圧信号の情報量を低減し、フレームレートを高めることができる。また、本来電荷が蓄積されない光電変換素子の電荷を選択的に掃き捨てることができるため、従来間引き時に有効信号に対して増加するスミア信号を抑制することができる。例えば、固体撮像素子２２では、従来に対して2.5dB乃至6.0dBのスミア信号が低減される。
【００６４】
また、ＶＯＧ電極４５Ａは、水平電荷転送部４３の撮像部４１と反対側に設けられる。一般的に、水平電荷転送部４３周辺のレイアウトスペースは、ＶＨ部４２等の他の部に比べて大きい。よって、ＶＯＧ電極４５Ａは、特別な微細加工技術を用いることなく、比較的容易に形成することができる。
【００６５】
さらに、Ｈ１電極４３Ａは、ＨＯＢ部４５とＨＯＤ部４６をはみ出すように覆っているため、垂直電荷転送部５２からＶＨ部４２を介して取得した電荷のうちの過剰な電荷を、ＨＯＤ部４６を介して掃き捨てることができる。
【００６６】
［固体撮像素子の第２の構成例］
図１１は、図１の固体撮像素子２２の第２の構成例を示す図である。
【００６７】
図１１に示す構成のうち、図２の構成と同じ構成には同じ符号を付してある。重複する説明については適宜省略する。
【００６８】
図１１の固体撮像素子２２の構成は、主に、ＶＨ部４２、ＨＯＢ部４５、制御部４７の代わりにＶＨ部６０、ＨＯＢ部６１、制御部６２が設けられている点が図２の構成と異なる。図１１の固体撮像素子２２は、水平４分割構造であり、２相のＬＶ電極とＶＯＧ電極で、垂直電荷転送部５２から水平電荷転送部４３への電荷の転送を制御する。
【００６９】
具体的には、ＶＨ部６０は、制御部６２により電圧が印加される、４垂直列ごとに設けられたＶ１乃至Ｖ８電極、ＳＴ電極、ＨＬＤ電極、ＬＶ１電極、ＬＶ２電極（いずれも図示せず）、並びに、ＶＯＧ１電極６０ＡおよびＶＯＧ２電極６０Ｂにより構成される。
【００７０】
Ｖ１乃至Ｖ８電極、ＳＴ電極、およびＨＬＤ電極は、電位によって垂直電荷転送部５２の各サブピクセルに対する駆動を制御する。また、ＬＶ１電極とＶＯＧ１電極６０Ａ、ＬＶ２電極とＶＯＧ２電極６０Ｂは、それぞれ、電位によって垂直電荷転送部５２から水平電荷転送部４３への電荷の転送を制御する。
【００７１】
ＨＯＢ部６１は、制御部６２によりＶＯＧ２電極６０Ｂと同一の電圧が印加されるＶＯＧ２電極６１Ａの一部により構成され、Ｈ１電極４３Ａで覆われている。ＨＯＢ部６１は、電位によって、水平電荷転送部４３から転送されてきた電荷をＨＯＤ部４６に供給する。
【００７２】
制御部６２は、ＶＨ部６０、水平電荷転送部４３、およびＨＯＢ部６１に電圧を印加する。
【００７３】
［固体撮像素子の電荷の流れの説明］
図１２は、図１１の固体撮像素子２２の電荷の流れを説明する図である。
【００７４】
図１２に示すように、図１１の撮像部４１では、チャネルストップ５４が、２垂直列ごとにＶＯＧ１電極６０ＡとＶＯＧ２電極６０Ｂのペアの間に垂直方向に配置される。また、４垂直列ごとに配置されるチャネルストップ５４の水平方向の位置は、ＶＯＧ２電極６１Ａの水平方向の位置と同一である。
【００７５】
図１２に示すように、垂直電荷転送部５２から転送されてくる電荷は、ＬＶ１電極とＶＯＧ１電極６０Ａ、または、ＬＶ２電極とＶＯＧ２電極６０Ｂを介して水平電荷転送部４３に転送される。Ｈ１電極４３Ａは、水平電荷転送部４３に転送された電荷を取得し、Ｈ２電極４３Ｂに転送する。そして、制御部６２が、その電荷を間引かないように電圧制御を行う場合、Ｈ２電極４３Ｂは、Ｈ１電極４３Ａから転送された電荷を、電荷電圧変換部４４に転送する。
【００７６】
一方、制御部６２が、垂直電荷転送部５２から転送されてくる電荷を不要な電荷として間引くように電圧制御を行う場合、Ｈ２電極４３Ｂは、Ｈ１電極４３Ａから転送された電荷を、ＶＯＧ２電極６１Ａを介してＨＯＤ部４６に供給する。ＨＯＤ部４６は、取得した電荷を不要な電荷として掃き捨てる。これにより、水平間引きと垂直間引きが同時に行われる。
【００７７】
［固体撮像素子の電極の印加電圧の説明］
図１３および図１４は、電圧ＬＶφ１，ＬＶφ２，ＶＯＧφ１，ＶＯＧφ２，Ｈφ１，Ｈφ２の時間変化を示すタイミングチャートである。
【００７８】
図１３Ａに示すように、制御部６２が、垂直電荷転送部５２から転送されてくる、ＶＯＧ２電極６０ＢとＬＶ２電極に対応する垂直列の電荷を間引かないように電圧制御を行う場合、水平ブランキング期間内の時刻ｔ３１において、ＶＯＧ２電極６０ＢおよびＶＯＧ２電極６１Ａに印加される電圧ＶＯＧφ２がＬレベルからＨレベルに変更される。次に、時刻ｔ３２において、ＬＶ２電極に印加される電圧ＬＶφ２がＨレベルからＬレベルに変更され、これにより、垂直電荷転送部５２から転送された電荷が、水平電荷転送部４３のＨ１電極４３Ａに転送される。そして、時刻ｔ３３において、電圧ＶＯＧφ２がＨレベルからＬレベルに戻され、時刻ｔ３４において、電圧ＬＶφ２がＬレベルからＨレベルに戻される。
【００７９】
また、有効水平期間内の時刻ｔ３５において、電圧Ｈφ１がＨレベルからＬレベルにされるとともに、電圧Ｈφ２がＬレベルからＨレベルにされる。これにより、垂直電荷転送部５２から転送された電荷が、Ｈ１電極４３ＡからＨ２電極４３Ｂに転送され、電荷電圧変換部４４に供給される。そして、時刻ｔ３６において、電圧Ｈφ１がＬレベルからＨレベルに戻されるとともに、電圧Ｈφ２がＨレベルからＬレベルに戻される。
【００８０】
また、図１３Ｂに示すように、制御部６２が、垂直電荷転送部５２から転送されてくる、ＶＯＧ１電極６０ＡとＬＶ１電極に対応する垂直列の電荷を間引かないように電圧制御を行う場合、水平ブランキング期間内の時刻ｔ３１において、ＶＯＧ１電極６０Ａに印加される電圧ＶＯＧφ１がＬレベルからＨレベルに変更される。次に、時刻ｔ３２において、ＬＶ１電極に印加される電圧ＬＶφ１がＨレベルからＬレベルに変更され、これにより、垂直電荷転送部５２から転送された電荷が、水平電荷転送部４３のＨ１電極４３Ａに転送される。そして、時刻ｔ３３において、電圧ＶＯＧφ１がＨレベルからＬレベルに戻され、時刻ｔ３４において、電圧ＬＶφ１がＬレベルからＨレベルに戻される。
【００８１】
有効水平期間内の電圧ＬＶφ，ＶＯＧφ，Ｈφ１，Ｈφ２の時間変化は、図１３Ａの場合と同様であるので、説明は省略する。
【００８２】
一方、図１４Ａに示すように、制御部６２が、垂直電荷転送部５２から転送されてくる、ＶＯＧ２電極６０ＢとＬＶ２電極に対応する垂直列の電荷を不要な電荷として間引くように電圧制御を行う場合、水平ブランキング期間内の時刻ｔ４１において、電圧ＶＯＧφ２がＬレベルからＨレベルに変更される。次に、時刻ｔ４２において、電圧ＬＶφ２がＨレベルからＬレベルに変更され、これにより、垂直電荷転送部５２から転送された電荷が、水平電荷転送部４３のＨ１電極４３Ａに転送される。そして、時刻ｔ４３において、電圧ＬＶφ２がＬレベルからＨレベルに戻される。
【００８３】
次に、時刻ｔ４４において、電圧Ｈφ１がＨレベルからＬレベルに変更されるとともに、電圧Ｈφ２がＬレベルからＨレベルに変更される。これにより、Ｈ１電極４３Ａに転送された電荷が、Ｈ２電極４３Ｂに転送される。そして、時刻ｔ４５において、電圧Ｈφ２がＨレベルからＬレベルに戻される。このとき、電圧ＶＯＧφ２はＨレベルのままであるため、Ｈ２電極４３Ｂに転送された電荷が、ＶＯＧ２電極６１Ａを介してＨＯＤ部４６に供給され、不要な電荷として掃き捨てられる。
【００８４】
なお、図１１等に示すように、Ｈ２電極４３Ｂの撮影部４１側はＶＯＧ２電極６０Ｂではなく、チャネルストップ５４となっているため、時刻ｔ４５において電圧Ｈφ２がＬレベルに戻されたときに電圧ＶＯＧφ２がＨレベルであっても、Ｈ２電極４３ＢからＶＯＧ２電極６０Ｂへ電荷が逆流することはない。従って、不要な電荷を効率良く掃き捨てることができる。
【００８５】
時刻ｔ４５の後、時刻ｔ４６において、電圧ＶＯＧφ２は、ＨレベルからＬレベルに戻され、時刻ｔ４７に、電圧Ｈφ１は、ＬレベルからＨレベルに戻される。
【００８６】
そして、有効水平期間内の時刻ｔ４８において、電圧Ｈφ１がＨレベルからＬレベルにされるとともに、電圧Ｈφ２がＬレベルからＨレベルにされる。これにより、垂直電荷転送部５２から転送された電荷が、Ｈ１電極４３ＡからＨ２電極４３Ｂに転送され、電荷電圧変換部４４に供給される。ここでは、不要な電荷が掃き捨てられているため、転送される電荷は略０である。次に、時刻ｔ４９において、電圧Ｈφ１がＬレベルからＨレベルに戻されるとともに、電圧Ｈφ２がＨレベルからＬレベルに戻される。
【００８７】
また、図１４Ｂに示すように、制御部６２が、垂直電荷転送部５２から転送されてくる、ＶＯＧ１電極６０ＡとＬＶ１電極に対応する垂直列の電荷を不要な電荷として間引くように電圧制御を行う場合、水平ブランキング期間内の時刻ｔ４１において、電圧ＶＯＧφ１がＬレベルからＨレベルに変更される。次に、時刻ｔ４２において、電圧ＬＶφ１がＨレベルからＬレベルに変更され、これにより、垂直電荷転送部５２から転送された電荷が、水平電荷転送部４３のＨ１電極４３Ａに転送される。そして、時刻ｔ５１において、電圧ＶＯＧφ１がＨレベルからＬレベルに戻され、時刻ｔ４３において、電圧ＬＶφ１がＬレベルからＨレベルに戻される。
【００８８】
次に、時刻ｔ４４において、電圧Ｈφ１がＨレベルからＬレベルに変更されるとともに、電圧Ｈφ２がＬレベルからＨレベルに変更される。これにより、Ｈ１電極４３Ａに転送された電荷が、Ｈ２電極４３Ｂに転送される。そして、時刻ｔ５２において、電圧ＶＯＧφ２がＬレベルからＨレベルに変更され、時刻ｔ４５において、電圧Ｈφ２がＨレベルからＬレベルに戻される。これにより、Ｈ２電極４３Ｂに転送された電荷が、ＶＯＧ２電極６１Ａを介してＨＯＤ部４６に供給され、不要な電荷として掃き捨てられる。
【００８９】
なお、上述したように、Ｈ２電極４３Ｂの撮影部４１側はＶＯＧ２電極６０Ｂではなく、チャネルストップ５４となっているため、時刻ｔ４５において電圧Ｈφ２がＬレベルに戻されたときに電圧ＶＯＧφ２がＨレベルであっても、Ｈ２電極４３ＢからＶＯＧ２電極６０Ｂへ電荷が逆流することはない。従って、不要な電荷を効率良く掃き捨てることができる。
【００９０】
但し、これは、ＬＶ２電極に電荷がないことが前提である。従って、ＬＶ２電極の電荷を電荷電圧変換部４４に転送、または、掃き捨てた後、ＬＶ１電極の電荷を掃き捨てるようにする必要がある。
【００９１】
有効水平期間内の電圧ＬＶφ，ＶＯＧφ，Ｈφ１，Ｈφ２の時間変化は、図１４Ａの場合と同様であるので、説明は省略する。
【００９２】
なお、制御部６２が、垂直電荷転送部５２から転送されてくる電荷を不要な電荷として間引くように電圧制御を行う場合、図７の場合と同様に、時刻ｔ４４から時刻ｔ４５以降までの間、電圧ＶＯＧφ２をＨレベルではなく、ＶＴレベルにするようにしてもよい。
【００９３】
この場合も、上述したように、Ｈ２電極４３Ｂの撮影部４１側はＶＯＧ２電極６０Ｂではなく、チャネルストップ５４となっているので、電圧ＶＯＧφ２がＶＴレベルになっても、Ｈ２電極４３ＢからＶＯＧ２電極６０Ｂへ電荷が逆流することはない。従って、不要な電荷を効率良く掃き捨てることができる。
【００９４】
電圧ＬＶφ１，ＬＶφ２，ＶＯＧφ１，ＶＯＧφ２，Ｈφ１、およびＨφ２の時間変化は、図１３および図１４のタイミングチャートで示されるものに限定されない。例えば、時刻ｔ４２においてＶＯＧ２電極６０ＢからＨ１電極４３Ａへ電荷が転送される際に電圧ＶＯＧφ２を一旦Ｌレベルにし、時刻ｔ４５においてＨ２電極４３ＢからＨＯＤ部４６へ電荷が転送される直前に電圧ＶＯＧφ２をＨレベルにするようにすることもできる。この場合、ＶＯＧ２電極６０Ｂから水平電荷転送部４３への電荷の転送が改善される。
【００９５】
なお、垂直電荷転送部５２から転送されてくる電荷を間引かない場合、および、不要な電荷として間引く場合の図１２中Ｂ−Ｂ’のポテンシャルは、ＶＯＧ電極４５ＡがＶＯＧ２電極６１Ａである点を除いて、それぞれ、図８、図９に示した場合と同様であるので、説明は省略する。
【００９６】
以上のように、図１１の固体撮像素子２２は、ＶＯＧ２電極６０Ｂと同一の電圧が印加されるＶＯＧ２電極６１Ａを介して、水平電荷転送部４３の不要な電荷を掃き捨てる。従って、例えば、図１３および図１４に示したように印加電圧を制御することにより、新たな駆動信号を生成する必要なく、水平間引きと垂直間引きの両方を同時に行うことができる。
【００９７】
また、ＶＯＧ２電極６１Ａは、水平電荷転送部４３の撮像部４１と反対側に設けられる。上述したように、一般的に、水平電荷転送部４３周辺のレイアウトスペースは、ＶＨ部６０等の他の部に比べて大きい。よって、ＶＯＧ２電極６１Ａは、特別な微細加工技術を用いることなく、比較的容易に形成することができる。
【００９８】
さらに、Ｈ１電極４３Ａは、ＨＯＢ部６１とＨＯＤ部４６をはみ出すように覆っているため、垂直電荷転送部５２からＶＨ部６０を介して取得した電荷のうちの過剰な電荷を、ＨＯＤ部４６を介して掃き捨てることができる。
【００９９】
［固体撮像素子の第３の構成例］
図１５は、図１の固体撮像素子２２の第３の構成例を示す図である。
【０１００】
図１５に示す構成のうち、図２の構成と同じ構成には同じ符号を付してある。重複する説明については適宜省略する。
【０１０１】
図１５の固体撮像素子２２の構成は、主に、ＶＨ部４２、ＨＯＢ部４５、制御部４７の代わりに、ＶＨ部８１、ＨＯＢ部８２、制御部８３が設けられている点が図２の構成と異なる。図１５の固体撮像素子２２は、水平分割無し構造である。
【０１０２】
ＶＨ部８１は、制御部８３により電圧が印加される、垂直列ごとに設けられたＶ１電極、Ｖ２電極（いずれも図示せず）、Ｖ３電極１０１、およびＶ４電極１０２により構成される。Ｖ１電極とＶ２電極は、電位によって垂直電荷転送部５２の各ピクセルに対する駆動を制御する。Ｖ３電極１０１とＶ４電極１０２は、電位によって垂直電荷転送部５２から水平電荷転送部４３への電荷の転送を制御する。
【０１０３】
ＨＯＢ部８２は、制御部８３によりＶ４電極１０２と同一の電圧が印加されるＶ４電極８２Ａの一部により構成され、Ｈ１電極４３Ａで覆われている。ＨＯＢ部８２は、電位によって、水平電荷転送部４３から転送されてきた電荷をＨＯＤ部４６に供給する。
【０１０４】
制御部８３は、ＶＨ部８１、水平電荷転送部４３、およびＨＯＢ部８２に電圧を印加する。
【０１０５】
［固体撮像素子の電荷の流れの説明］
図１６は、図１５の固体撮像素子２２の電荷の流れを説明する図である。
【０１０６】
図１６に示すように、図１５の撮像部４１では、チャネルストップ５４が、ＶＨ部８１まで延び、垂直列ごとにＶ４電極１０２間に垂直方向に配置される。また、Ｖ４電極１０２間に配置されるチャネルストップ５４の水平方向の位置は、Ｖ４電極８２Ａの水平方向の位置と同一である。
【０１０７】
図１６に示すように、垂直電荷転送部５２から転送されてくる電荷は、Ｖ３電極１０１とＶ４電極１０２を介して水平電荷転送部４３に転送される。Ｈ１電極４３Ａは、水平電荷転送部４３に転送された電荷を取得し、Ｈ２電極４３Ｂに転送する。そして、制御部８３が、その電荷を間引かないように電圧制御を行う場合、Ｈ２電極４３Ｂは、Ｈ１電極４３Ａから転送された電荷を、電荷電圧変換部４４に転送する。
【０１０８】
一方、制御部８３が、垂直電荷転送部５２から転送されてくる電荷を不要な電荷として間引くように電圧制御を行う場合、Ｈ２電極４３Ｂは、Ｈ１電極４３Ａから転送された電荷を、Ｖ４電極８２Ａを介してＨＯＤ部４６に供給する。ＨＯＤ部４６は、取得した電荷を不要な電荷として掃き捨てる。これにより、水平間引きと垂直間引きが同時に行われる。
【０１０９】
［固体撮像素子の電極の印加電圧の説明］
図１７乃至図１９は、電圧Ｖφ３，Ｖφ４，Ｈφ１，Ｈφ２の時間変化を示すタイミングチャートである。
【０１１０】
図１７に示すように、制御部８３が、垂直電荷転送部５２から転送されてくる電荷を間引かないように電圧制御を行う場合、水平ブランキング期間内の時刻ｔ７１において、Ｖ３電極１０１に印加される電圧Ｖφ３がＬレベルからＨレベルに変更される。次に、時刻ｔ７２において、Ｖ４電極１０２とＶ４電極８２Ａに印加される電圧Ｖφ４がＬレベルからＨレベルに変更される。これにより、Ｖｉ電極により転送された電荷が、水平電荷転送部４３のＨ１電極４３Ａに転送される。そして、時刻ｔ７３において、電圧Ｖφ３がＨレベルからＬレベルに戻され、時刻ｔ７４において、電圧Ｖφ４がＨレベルからＬレベルに戻される。
【０１１１】
また、有効水平期間内の時刻ｔ７５において、電圧Ｈφ１がＨレベルからＬレベルにされるとともに、電圧Ｈφ２がＬレベルからＨレベルにされる。これにより、垂直電荷転送部５２から転送された電荷が、Ｈ１電極４３ＡからＨ２電極４３Ｂに転送され、電荷電圧変換部４４に供給される。そして、時刻ｔ７６において、電圧Ｈφ１がＬレベルからＨレベルに戻されるとともに、電圧Ｈφ２がＨレベルからＬレベルに戻される。
【０１１２】
一方、図１８に示すように、制御部８３が、垂直電荷転送部５２から転送されてくる電荷を不要な電荷として間引くように電圧制御を行う場合、水平ブランキング期間内の時刻ｔ８１において、電圧Ｖφ３がＬレベルからＨレベルに変更され、時刻ｔ８２において、電圧Ｖφ４がＬレベルからＨレベルに変更される。これにより、Ｖｉ電極により転送された電荷が、水平電荷転送部４３のＨ１電極４３Ａに転送される。そして、時刻ｔ８３において、電圧Ｖφ３がＨレベルからＬレベルに戻される。
【０１１３】
次に、時刻ｔ８４において、電圧Ｈφ１がＨレベルからＬレベルに変更されるとともに、電圧Ｈφ２がＬレベルからＨレベルに変更される。これにより、Ｈ１電極４３Ａに転送された電荷が、Ｈ２電極４３Ｂに転送される。そして、時刻ｔ８５において、電圧Ｈφ２がＨレベルからＬレベルに戻される。このとき、電圧Ｖφ４はＨレベルのままであるため、Ｈ２電極４３Ｂに転送された電荷が、Ｖ４電極８２Ａを介してＨＯＤ部４６に供給され、不要な電荷として掃き捨てられる。
【０１１４】
なお、図１５等に示すように、Ｈ２電極４３Ｂの撮影部４１側はＶ４電極１０２ではなく、チャネルストップ５４となっているため、時刻ｔ８５において電圧Ｈφ２がＬレベルに戻されたときに電圧Ｖφ４がＨレベルであっても、Ｈ２電極４３ＢからＶ４電極１０２へ電荷が逆流することはない。従って、不要な電荷を効率良く掃き捨てることができる。但し、垂直電荷転送部５２内における電荷の混合を防止するため、電圧Ｖφ３はＬレベルに保つ必要がある。
【０１１５】
時刻ｔ８５の後、時刻ｔ８６において、電圧Ｖφ４は、ＨレベルからＬレベルに戻され、有効水平期間の開始時刻である時刻ｔ８７に、電圧Ｈφ１は、ＬレベルからＨレベルに戻される。
【０１１６】
そして、有効水平期間内の時刻ｔ８８において、電圧Ｈφ１がＨレベルからＬレベルにされるとともに、電圧Ｈφ２がＬレベルからＨレベルにされる。これにより、垂直電荷転送部５２から転送された電荷が、Ｈ１電極４３ＡからＨ２電極４３Ｂに転送され、電荷電圧変換部４４に供給される。ここでは、不要な電荷が掃き捨てられているため、転送される電荷は略０である。次に、時刻ｔ８９において、電圧Ｈφ１がＬレベルからＨレベルに戻されるとともに、電圧Ｈφ２がＨレベルからＬレベルに戻される。
【０１１７】
なお、制御部８３が、垂直電荷転送部５２から転送されてくる電荷を不要な電荷として間引くように電圧制御を行う場合、図１９に示すように、時刻ｔ８４から時刻ｔ８５以降までの間、電圧Ｖφ４をＨレベルではなく、ＶＴレベルにするようにしてもよい。具体的には、図１９の例では、時刻ｔ８４から時刻ｔ８５までの間の時刻ｔ９１から、時刻ｔ８５から時刻ｔ８６までの間の時刻ｔ９２までの間、電圧Ｖφ４は、ＶＴレベルになる。このように、電圧Ｖφ４をＶＴレベルにすることで、Ｈφ２レベルがＨレベルである時刻ｔ９１から、Ｖ４電極８２Ａを介したＨＯＤ部４６への電荷の転送を開始することができる。
【０１１８】
上述したように、Ｈ２電極４３Ｂの撮影部４１側はＶ４電極１０２ではなく、チャネルストップ５４となっているので、時刻ｔ９１において電圧Ｖφ４がＶＴレベルになっても、Ｈ２電極４３ＢからＶ４電極１０２へ電荷が逆流することはない。従って、不要な電荷を効率良く掃き捨てることができる。
【０１１９】
電圧Ｖφ３，Ｖφ４，Ｈφ１、およびＨφ２の時間変化は、図１７乃至図１９のタイミングチャートで示されるものに限定されない。例えば、時刻ｔ８２においてＶ４電極１０２からＨ１電極４３Ａへ電荷が転送される際に電圧Ｖφ４を一旦Ｌレベルにし、時刻ｔ８５においてＨ２電極４３ＢからＨＯＤ部４６へ電荷が転送される直前に電圧Ｖφ４をＨレベルにするようにすることもできる。この場合、Ｖ４電極１０２から水平電荷転送部４３への電荷の転送が改善される。
【０１２０】
なお、図１７乃至図１９の場合の図１６中Ｃ−Ｃ’のポテンシャルは、ＶＯＧ電極４５ＡがＶ４電極８２Ａである点を除いて、図８乃至図１０に示した場合と同様であるので、説明は省略する。
【０１２１】
以上のように、図１５の固体撮像素子２２は、Ｖ４電極１０２と同一の電圧が印加されるＶ４電極８２Ａを介して、水平電荷転送部４３の不要な電荷を掃き捨てる。従って、例えば、図１７乃至図１９に示したように印加電圧を制御することにより、新たな駆動信号を生成する必要なく、水平間引きと垂直間引きの両方を同時に行うことができる。
【０１２２】
また、Ｖ４電極８２Ａは、水平電荷転送部４３の撮像部４１と反対側に設けられる。上述したように、一般的に、水平電荷転送部４３周辺のレイアウトスペースは他の部に比べて大きい。よって、Ｖ４電極８２Ａは、特別な微細加工技術を用いることなく、比較的容易に形成することができる。
【０１２３】
さらに、Ｈ１電極４３Ａは、ＨＯＢ部８２とＨＯＤ部４６をはみ出すように覆っているため、垂直電荷転送部５２からＶＨ部８１を介して取得した電荷のうちの過剰な電荷を、ＨＯＤ部４６を介して掃き捨てることができる。
【０１２４】
なお、固体撮像素子２２の水平分割数、水平電荷転送部４３の駆動相数は、上述した例に限定されない。
【０１２５】
本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０１２６】
なお、本技術は、以下のような構成もとることができる。
【０１２７】
（１）
光電変換素子を行列状に配列した撮像部と、
前記撮像部に蓄積された電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部と、
前記垂直電荷転送部により転送された前記電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部と、
前記垂直電荷転送部から前記水平電荷転送部への前記電荷の転送を制御する第１のゲート電極と同一の電圧が印加される第２のゲート電極を介して、前記水平電荷転送部の不要な電荷を掃き捨てる掃き棄て部と
を備える固定撮像素子。
（２）
前記垂直電荷転送部に対応する前記第１のゲート電極間に垂直方向に配置されるチャネルストップ
をさらに備え、
前記第２のゲート電極の水平方向の位置は、前記チャネルストップの水平方向の位置と同一である
前記（１）に記載の固定撮像素子。
（３）
前記水平電荷転送部は、
前記垂直電荷転送部により転送された前記電荷を前記第１のゲート電極を介して取得し、転送する第１の水平電荷転送部と、
前記第１の水平電荷転送部から転送された前記電荷を、前記不要な電荷として前記第２のゲート電極を介して前記掃き棄て部に転送する第２の水平電荷転送部と
を備える
前記（１）または（２）に記載の固体撮像素子。
（４）
前記第１の水平電荷転送部は、前記第１のゲート電極を介して取得した前記電荷のうちの過剰な電荷を前記掃き捨て部に転送する
前記（３）に記載の固体撮像素子。
（５）
光電変換素子を行列状に配列した撮像部と、前記撮像部に蓄積された電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部と、前記垂直電荷転送部により転送された前記電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部と、前記垂直電荷転送部から前記水平電荷転送部への前記電荷の転送を制御する第１のゲート電極と同一の電圧が印加される第２のゲート電極を介して、前記水平電荷転送部の不要な電荷を掃き捨てる掃き棄て部とを備える固体撮像素子の駆動方法において、
前記垂直電荷転送部を制御し、前記撮像部に蓄積された前記電荷を垂直方向に転送させる垂直電荷転送制御ステップと、
前記水平電荷転送部を制御し、前記垂直電荷転送制御ステップの処理により転送された前記電荷を水平方向に転送させる水平電荷転送制御ステップと、
前記第１のゲート電極と前記第２の電極に印加される同一の電圧を制御することにより、前記掃き棄て部に前記不要な電荷を掃き捨てさせる掃き捨て制御ステップと
を含む駆動方法。
（６）
光電変換素子を行列状に配列した撮像部と、
被写体からの光学像を前記撮像部に結像させる光学部と、
前記撮像部に蓄積された電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部と、
前記垂直電荷転送部により転送された前記電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部と、
前記垂直電荷転送部から前記水平電荷転送部への前記電荷の転送を制御する第１のゲート電極と同一の電圧が印加される第２のゲート電極を介して、前記水平電荷転送部の不要な電荷を掃き捨てる掃き棄て部と
を備えるカメラモジュール。
（７）
光電変換素子を行列状に配列した撮像部と、
前記撮像部に蓄積された電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部と、
前記垂直電荷転送部により転送された前記電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部と、
前記垂直電荷転送部から前記水平電荷転送部への前記電荷の転送を制御する第１のゲート電極と同一の電圧が印加される第２のゲート電極を介して、前記水平電荷転送部の不要な電荷を掃き捨てる掃き棄て部と、
前記水平電荷転送部により転送された前記電荷の信号を画像データとして処理する画像データ処理部と
を備える電子機器。
【符号の説明】
【０１２８】
１０  電子機器，  １１  カメラモジュール，  ２１  光学部，  ２２  固体撮像素子，  ２３  カメラ信号処理部，  ４１  撮像部，  ４３  水平電荷転送部，  ４３Ａ  Ｈ１電極，  ４３Ｂ  Ｈ２電極，  ４６  ＨＯＤ部，  ５１  光電変換素子，  ５２  垂直電荷転送部，  ５４  チャネルストップ
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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