(57)【要約】【課題】感度の低下を防ぎながら高精度のスミア補正を行うことが可能な固体撮像素子を提供する。【解決手段】固体撮像素子５は、Ｒ光電変換素子５１とＧ光電変換素子５２とＢ光電変換素子５３とを備える。Ｒ光電変換素子５１とＧ光電変換素子５２とＢ光電変換素子５３の各々と、それに対応する右側部の垂直電荷転送路５４との間には電荷読出し部５５が設けられ、Ｇ光電変換素子５２とそれの左側部にある垂直電荷転送路５４との間には電荷読出し部５６が設けられ、電荷読出し部５５と電荷読出し部５６とにはそれぞれ独立に電圧が印加可能となっている。【選択図】図２
2009049523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に配列された複数の光電変換素子からなる光電変換素子列を複数有する固体撮像素子であって、
前記複数の光電変換素子列は、前記所定方向と直交する直交方向に配列されており、
前記光電変換素子列の側部に前記光電変換素子列に対応して設けられた、前記光電変換素子列を構成する光電変換素子で発生した電荷を前記所定方向に転送するための電荷転送路と、
前記電荷転送路と前記電荷転送路に対応する前記光電変換素子列を構成する複数の光電変換素子の各々との間に設けられた、前記各々の光電変換素子に蓄積された電荷を前記電荷転送路に読み出すための第一の電荷読出し部とを備え、
前記直交方向に１つおきに並ぶ前記光電変換素子列を第一の光電変換素子列とし、それ以外の前記光電変換素子列を第二の光電変換素子列とし、
前記第二の光電変換素子列を構成する複数の光電変換素子のうちの少なくとも一部の光電変換素子と、前記第二の光電変換素子列の、前記第二の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路の存在する側とは反対側の側部にある前記電荷転送路との間に設けられた、前記少なくとも一部の光電変換素子に蓄積された電荷を前記反対側の側部にある電荷転送路に読み出すための第二の電荷読出し部を備える固体撮像素子。
【請求項２】
請求項１記載の固体撮像素子であって、
前記少なくとも一部の光電変換素子に隣接する前記第一の電荷読出し部と前記第二の電荷読出し部とには、前記光電変換素子から前記電荷転送路に電荷を読み出すための読み出しパルスを、それぞれ独立に印加可能となっている固体撮像素子。
【請求項３】
請求項１又は２記載の固体撮像素子であって、
前記第一の光電変換素子列が、青色の波長域の光を検出するＢ光電変換素子と赤色の波長域の光を検出するＲ光電変換素子とからなり、
前記第二の光電変換素子列が、緑色の波長域の光を検出するＧ光電変換素子からなる固体撮像素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載の固体撮像素子であって、
前記第一の光電変換素子列と前記第二の光電変換素子列とが、それぞれを構成する前記複数の光電変換素子の配列ピッチの略１／２だけ前記所定方向に互いにずれている固体撮像素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆動する駆動手段とを備える撮像装置であって、
前記駆動手段は、複数種類の駆動モードで前記固体撮像素子を駆動するものであり、
前記複数種類の駆動モードが、第一の駆動モードと第二の駆動モードを含み、
前記第一の駆動モードは、前記光電変換素子から前記電荷転送路に電荷を読み出すための読み出しパルスを前記第一の電荷読出し部に印加して、前記第一の光電変換素子列を構成する光電変換素子に蓄積された電荷を前記第一の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出し、前記第二の光電変換素子列を構成する光電変換素子に蓄積された電荷を前記第二の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出すステップと、前記電荷転送路に所定のパルスを印加して、前記第一の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出した電荷と、前記第二の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出した電荷とをそれぞれ前記所定方向に転送するステップとを実行する駆動モードであり、
前記第二の駆動モードは、前記読み出しパルスを前記第一の光電変換素子列に隣接する前記第一の電荷読出し部に印加して、前記第一の光電変換素子列を構成する光電変換素子に蓄積された電荷を前記第一の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出すステップと、前記読み出しパルスを前記第二の電荷読出し部に印加して、前記第二の光電変換素子列を構成する光電変換素子に蓄積された電荷を、前記第二の光電変換素子列の隣の前記第一の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出すステップと、前記電荷転送路に所定のパルスを印加して、前記第一の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出した電荷と、前記第二の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に存在するスミア電荷とをそれぞれ前記所定方向に転送するステップとを実行する駆動モードである撮像装置。
【請求項６】
請求項５記載の撮像装置であって、
前記第二の駆動モードによって前記固体撮像素子から出力された、前記第一の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路を転送されてきた電荷に応じた信号から、前記第一の光電変換素子列に隣接する前記第二の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路を転送されてきた電荷に応じた信号を減算してスミア補正を行うスミア補正手段を備える撮像装置。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか１項記載の固体撮像素子を駆動する固体撮像素子の駆動方法であって、
前記光電変換素子から前記電荷転送路に電荷を読み出すための読み出しパルスを前記第一の電荷読出し部に印加して、前記第一の光電変換素子列を構成する光電変換素子に蓄積された電荷を前記第一の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出し、前記第二の光電変換素子列を構成する光電変換素子に蓄積された電荷を前記第二の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出すステップと、前記電荷転送路に所定のパルスを印加して、前記第一の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出した電荷と、前記第二の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出した電荷とをそれぞれ前記所定方向に転送するステップとを含む第一の駆動モードと、
前記読み出しパルスを前記第一の光電変換素子列に隣接する前記第一の電荷読出し部に印加して、前記第一の光電変換素子列を構成する光電変換素子に蓄積された電荷を前記第一の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出すステップと、前記読み出しパルスを前記第二の電荷読出し部に印加して、前記第二の光電変換素子列を構成する光電変換素子に蓄積された電荷を、前記第二の光電変換素子列の隣の前記第一の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出すステップと、前記電荷転送路に所定のパルスを印加して、前記第一の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出した電荷と、前記第二の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に存在するスミア電荷とをそれぞれ前記所定方向に転送するステップとを含む複数種類の駆動モードのいずれかを選択して前記固体撮像素子を駆動する固体撮像素子の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定方向に配列された複数の光電変換素子からなる光電変換素子列を複数有する固体撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、多数の光電変換素子を有する固体撮像素子において、全ての光電変換素子に対して２つの電荷読み出しゲートを設けることで、様々な駆動方法を採用することを可能にした固体撮像素子が提案されている。この固体撮像素子は、奇数列に対応する電荷転送路と偶数列に対応する電荷転送路の各々から、撮像電荷とスミア電荷とを交互に得ることができ、撮像電荷に応じた信号から、その撮像電荷の隣にあったスミア電荷に応じた信号を減算することで、スミア補正が可能となっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２１４３６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された固体撮像素子は、全ての光電変換素子に対して２つの電荷読み出しゲートが設けられているため、全ての光電変換素子の開口面積が小さくなり、感度の低下を招いてしまう。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、感度の低下を防ぎながら高精度のスミア補正を行う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】
【０００６】
本発明の固体撮像素子は、所定方向に配列された複数の光電変換素子からなる光電変換素子列を複数有する固体撮像素子であって、前記複数の光電変換素子列は、前記所定方向と直交する直交方向に配列されており、前記光電変換素子列の側部に前記光電変換素子列に対応して設けられた、前記光電変換素子列を構成する光電変換素子で発生した電荷を前記所定方向に転送するための電荷転送路と、前記電荷転送路と前記電荷転送路に対応する前記光電変換素子列を構成する複数の光電変換素子の各々との間に設けられた、前記各々の光電変換素子に蓄積された電荷を前記電荷転送路に読み出すための第一の電荷読出し部とを備え、前記直交方向に１つおきに並ぶ前記光電変換素子列を第一の光電変換素子列とし、それ以外の前記光電変換素子列を第二の光電変換素子列とし、前記第二の光電変換素子列を構成する複数の光電変換素子のうちの少なくとも一部の光電変換素子と、前記第二の光電変換素子列の、前記第二の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路の存在する側とは反対側の側部にある前記電荷転送路との間に設けられた、前記少なくとも一部の光電変換素子に蓄積された電荷を前記反対側の側部にある電荷転送路に読み出すための第二の電荷読出し部を備える。
【０００７】
本発明の固体撮像素子は、前記少なくとも一部の光電変換素子に隣接する前記第一の電荷読出し部と前記第二の電荷読出し部とには、前記光電変換素子から前記電荷転送路に電荷を読み出すための読み出しパルスを、それぞれ独立に印加可能となっている。
【０００８】
本発明の固体撮像素子は、前記第一の光電変換素子列が、青色（Ｂ）の波長域の光を検出するＢ光電変換素子と赤色（Ｒ）の波長域の光を検出するＲ光電変換素子とからなり、前記第二の光電変換素子列が、緑色（Ｇ）の波長域の光を検出するＧ光電変換素子からなる。
【０００９】
本発明の固体撮像素子は、前記第一の光電変換素子列と前記第二の光電変換素子列とが、それぞれを構成する前記複数の光電変換素子の配列ピッチの略１／２だけ前記所定方向に互いにずれている。
【００１０】
本発明の撮像装置は、前記固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆動する駆動手段とを備える撮像装置であって、前記駆動手段は、複数種類の駆動モードで前記固体撮像素子を駆動するものであり、前記複数種類の駆動モードが、第一の駆動モードと第二の駆動モードを含み、前記第一の駆動モードは、前記光電変換素子から前記電荷転送路に電荷を読み出すための読み出しパルスを前記第一の電荷読出し部に印加して、前記第一の光電変換素子列を構成する光電変換素子に蓄積された電荷を前記第一の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出し、前記第二の光電変換素子列を構成する光電変換素子に蓄積された電荷を前記第二の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出すステップと、前記電荷転送路に所定のパルスを印加して、前記第一の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出した電荷と、前記第二の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出した電荷とをそれぞれ前記所定方向に転送するステップとを実行する駆動モードであり、前記第二の駆動モードが、前記読み出しパルスを前記第一の光電変換素子列に隣接する前記第一の電荷読出し部に印加して、前記第一の光電変換素子列を構成する光電変換素子に蓄積された電荷を前記第一の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出すステップと、前記読み出しパルスを前記第二の電荷読出し部に印加して、前記第二の光電変換素子列を構成する光電変換素子に蓄積された電荷を、前記第二の光電変換素子列の隣の前記第一の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出すステップと、前記電荷転送路に所定のパルスを印加して、前記第一の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出した電荷と、前記第二の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に存在するスミア電荷とをそれぞれ前記所定方向に転送するステップとを実行する駆動モードである。
【００１１】
本発明の撮像装置は、前記第二の駆動モードによって前記固体撮像素子から出力された、前記第一の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路を転送されてきた電荷に応じた信号から、前記第一の光電変換素子列に隣接する前記第二の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路を転送されてきた電荷に応じた信号を減算してスミア補正を行うスミア補正手段を備える。
【００１２】
本発明の固体撮像素子の駆動方法は、前記固体撮像素子を駆動する固体撮像素子の駆動方法であって、前記光電変換素子から前記電荷転送路に電荷を読み出すための読み出しパルスを前記第一の電荷読出し部に印加して、前記第一の光電変換素子列を構成する光電変換素子に蓄積された電荷を前記第一の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出し、前記第二の光電変換素子列を構成する光電変換素子に蓄積された電荷を前記第二の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出すステップと、前記電荷転送路に所定のパルスを印加して、前記第一の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出した電荷と、前記第二の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出した電荷とをそれぞれ前記所定方向に転送するステップとを含む第一の駆動モードと、前記読み出しパルスを前記第一の光電変換素子列に隣接する前記第一の電荷読出し部に印加して、前記第一の光電変換素子列を構成する光電変換素子に蓄積された電荷を前記第一の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出すステップと、前記読み出しパルスを前記第二の電荷読出し部に印加して、前記第二の光電変換素子列を構成する光電変換素子に蓄積された電荷を、前記第二の光電変換素子列の隣の前記第一の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出すステップと、前記電荷転送路に所定のパルスを印加して、前記第一の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に読み出した電荷と、前記第二の光電変換素子列に対応する前記電荷転送路に存在するスミア電荷とをそれぞれ前記所定方向に転送するステップとを含む複数種類の駆動モードのいずれかを選択して前記固体撮像素子を駆動する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、感度の低下を防ぎながら高精度のスミア補正を行うことが可能な固体撮像素子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】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態を説明するための撮像装置の一例であるデジタルカメラの概略構成を示す図である。
図示するデジタルカメラの撮像系は、撮影レンズ１と、ＣＣＤ型イメージセンサ等の電荷転送型の固体撮像素子５と、この両者の間に設けられた絞り２と、赤外線カットフィルタ３と、光学ローパスフィルタ４とを備える。
【００１６】
デジタルカメラの電気制御系全体を統括制御するシステム制御部１１は、フラッシュ発光部１２及び受光部１３を制御し、レンズ駆動部８を制御して撮影レンズ１の位置をフォーカス位置に調整したりズーム調整を行ったりし、絞り駆動部９を介し絞り２の開口量を制御して露光量調整を行う。
【００１７】
又、システム制御部１１は、撮像素子駆動部１０を介して固体撮像素子５を駆動し、撮影レンズ１を通して撮像した被写体画像を色信号として出力させる。システム制御部１１には、操作部１４を通してユーザからの指示信号が入力される。
【００１８】
デジタルカメラの電気制御系は、更に、固体撮像素子５の出力に接続された相関二重サンプリング処理等のアナログ信号処理を行うアナログ信号処理部６と、このアナログ信号処理部６から出力されたＲＧＢの色信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路７とを備え、これらはシステム制御部１１によって制御される。
【００１９】
更に、このデジタルカメラの電気制御系は、メインメモリ１６と、メインメモリ１６に接続されたメモリ制御部１５と、補間演算やガンマ補正演算，ＲＧＢ／ＹＣ変換処理等を行って画像データを生成するデジタル信号処理部１７と、デジタル信号処理部１７で生成された画像データをＪＰＥＧ形式に圧縮したり圧縮画像データを伸張したりする圧縮伸張処理部１８と、測光データを積算しデジタル信号処理部１７が行うホワイトバランス補正のゲインを求める積算部１９と、着脱自在の記録媒体２１が接続される外部メモリ制御部２０と、カメラ背面等に搭載された液晶表示部２３が接続される表示制御部２２とを備え、これらは、制御バス２４及びデータバス２５によって相互に接続され、システム制御部１１からの指令によって制御される。
【００２０】
図２は、図１に示す固体撮像素子５の一構成例を示した平面模式図である。
固体撮像素子５は、半導体基板５０上の行方向Ｘとこれに直交するＹ方向とに正方格子状に配列された赤色（Ｒ）の波長域の光（Ｒ光）を検出するＲ光電変換素子５１及び青色（Ｂ）の波長域の光（Ｂ光）を検出するＢ光電変換素子５３からなるＲＢ光電変換素子群と、半導体基板５０上の行方向Ｘと列方向Ｙとに正方格子状に配列された緑色（Ｇ）の波長域の光（Ｇ光）を検出するＧ光電変換素子５２からなるＧ光電変換素子群とを備え、これらが、それぞれの光電変換素子配列ピッチの略１／２だけ、行方向Ｘ及び列方向Ｙにずれた位置に配置されている。このような光電変換素子配列については、特開平１０−１３６３９１号公報に詳細が記載されている。
【００２１】
固体撮像素子５の各光電変換素子の配列は、列方向Ｙに並ぶＲ光電変換素子５１とＢ光電変換素子５２とからなるＲＢ光電変換素子列と、列方向Ｙに並ぶＧ光電変換素子５３からなるＧ光電変換素子列とを、行方向Ｘに交互に配列したものと言うことができる。又、固体撮像素子５の各光電変換素子の配列は、行方向Ｘに並ぶＲ光電変換素子５１とＢ光電変換素子５２とからなるＲＢ光電変換素子行と、行方向Ｘに並ぶＧ光電変換素子５３からなるＧ光電変換素子行とを、列方向Ｙに交互に配列したものと言うこともできる。
【００２２】
ＲＢ光電変換素子行のうち、固体撮像素子５の上端部から数えて奇数番目にあるＲＢ光電変換素子行は、Ｂ光電変換素子５３を先頭にしてＢ光電変換素子５３とＲ光電変換素子５１とをこの順番で行方向Ｘに配列したもの（以下、この光電変換素子行をｂｒ光電変換素子行という）となっており、上端部から数えて偶数番目にあるＲＢ光電変換素子行は、Ｒ光電変換素子５１を先頭にしてＲ光電変換素子５１とＢ光電変換素子５３とをこの順番で行方向Ｘに配列したもの（以下、この光電変換素子行をｒｂ光電変換素子行という）となっている。
【００２３】
ＲＢ光電変換素子列とＧ光電変換素子列の各々の右側部には、該各々に対応させて、該各々を構成する光電変換素子に蓄積された電荷を列方向Ｙに転送するための垂直電荷転送路５４（図２では一部のみ図示してある）が形成されている。垂直電荷転送路５４は、例えば、ｎ型シリコン基板上に形成されたｐウェル層内に注入されたｎ型不純物によって形成されている。
【００２４】
垂直電荷転送路５４上方には、垂直電荷転送路５４に読み出された電荷を転送するための８相の転送パルスが撮像素子駆動部１０によって印加される転送電極Ｖ１〜Ｖ８が形成されている。転送電極Ｖ１には転送パルスφＶ１が印加され、転送電極Ｖ２には転送パルスφＶ２が印加され、転送電極Ｖ３には転送パルスφＶ３が印加され、転送電極Ｖ４には転送パルスφＶ４が印加され、転送電極Ｖ５には転送パルスφＶ５が印加され、転送電極Ｖ６には転送パルスφＶ６が印加され、転送電極Ｖ７には転送パルスφＶ７が印加され、転送電極Ｖ８には転送パルスφＶ８が印加される。
【００２５】
転送電極Ｖ１〜Ｖ８は、それぞれ、各光電変換素子行の間を、これらを構成する光電変換素子を避けるように行方向Ｘに蛇行して配設されている。ｂｒ光電変換素子行の上側部には、隣接するＧ光電変換素子行との間に、該Ｇ光電変換素子行側から順に転送電極Ｖ１と転送電極Ｖ２が配置されている。ｂｒ光電変換素子行の下側部には、隣接するＧ光電変換素子行との間に、該ｂｒ光電変換素子行側から順に転送電極Ｖ３と転送電極Ｖ４が配置されている。ｒｂ光電変換素子行の上側部には、隣接するＧ光電変換素子行との間に、該Ｇ光電変換素子行側から順に転送電極Ｖ５と転送電極Ｖ６が配置されている。ｒｂ光電変換素子行の下側部には、隣接するＧ光電変換素子行との間に、該ｒｂ光電変換素子行側から順に転送電極Ｖ７と転送電極Ｖ８が配置されている。
【００２６】
光電変換素子５１〜５３の各々と、それに対応する垂直電荷転送路５４との間には、該各々で発生した電荷を、該垂直電荷転送路５４に読み出すための電荷読出し部５５が設けられている。電荷読出し部５５は、例えば、ｎ型シリコン基板上に形成されたｐウェル層の一部分によって形成されている。電荷読出し部５５は、光電変換素子５１〜５３の各々に対して同一の方向（図中の斜め右下方向）に設けられている。
【００２７】
固体撮像素子５の上端部から数えて奇数番目のＧ光電変換素子行の各光電変換素子に対応する電荷読出し部５５上方には転送電極Ｖ１が形成されており、ここに読み出しパルスを印加することで、奇数番目のＧ光電変換素子行の各光電変換素子に蓄積されている電荷を、各光電変換素子の右側部にある垂直電荷転送路５４に読み出すことができる。
【００２８】
固体撮像素子５の上端部から数えて偶数番目のＧ光電変換素子行の各光電変換素子に対応する電荷読出し部５５上方には転送電極Ｖ５が形成されており、ここに読み出しパルスを印加することで、偶数番目のＧ光電変換素子行の各光電変換素子に蓄積されている電荷を、各光電変換素子の右側部にある垂直電荷転送路５４に読み出すことができる。
【００２９】
ｂｒ光電変換素子行の各光電変換素子に隣接する電荷読出し部５５上方には転送電極Ｖ３が形成されており、ここに読み出しパルスを印加することで、ｂｒ光電変換素子行の各光電変換素子に蓄積されている電荷を、各光電変換素子の右側部にある垂直電荷転送路５４に読み出すことができる。
【００３０】
ｒｂ光電変換素子行の各光電変換素子に対応する電荷読出し部５５上方には転送電極Ｖ７が形成されており、ここに読み出しパルスを印加することで、ｒｂ光電変換素子行の各光電変換素子に蓄積されている電荷を、各光電変換素子の右側部にある垂直電荷転送路５４に読み出すことができる。
【００３１】
Ｇ光電変換素子５２と、Ｇ光電変換素子５２の左側部にある垂直電荷転送路５４との間には、Ｇ光電変換素子５２に蓄積された電荷を該左側部にある垂直電荷転送路５４に読み出すための電荷読出し部５６が形成されている。電荷読出し部５６は、例えば、ｎ型シリコン基板上に形成されたｐウェル層の一部分によって形成されている。電荷読出し部５６は、全てのＧ光電変換素子５２に対して同一の方向（図中の斜め左上方向）に設けられている。
【００３２】
固体撮像素子５の上端部から数えて奇数番目のＧ光電変換素子行の各光電変換素子に隣接する電荷読出し部５６上方には転送電極Ｖ８が形成されており、ここに読み出しパルスを印加することで、奇数番目のＧ光電変換素子行の各光電変換素子に蓄積されている電荷を、各光電変換素子の左側部にある垂直電荷転送路５４に読み出すことができる。
【００３３】
固体撮像素子５の上端部から数えて偶数番目のＧ光電変換素子行の各光電変換素子に対応する電荷読出し部５６上方には転送電極Ｖ４が形成されており、ここに読み出しパルスを印加することで、偶数番目のＧ光電変換素子行の各光電変換素子に蓄積されている電荷を、各光電変換素子の左側部にある垂直電荷転送路５４に読み出すことができる。
【００３４】
垂直電荷転送路５４には、垂直電荷転送路５４を転送されてきた電荷を行方向Ｘに転送するための水平電荷転送路５７が接続され、水平電荷転送路５７には、水平電荷転送路５７を転送されてきた電荷を電圧信号に変換して出力する出力アンプ５８が接続されている。
【００３５】
次に、このような構成の固体撮像素子５の駆動方法を説明する。
（静止画撮影モード）
撮像素子駆動部１０は、操作部１４によって静止画撮影モードが設定されると、システム制御部１１の制御により、静止画撮影モードに応じた駆動方法で固体撮像素子５を駆動する。
図３は、第一実施形態の固体撮像素子の静止画撮影モード時の転送パルスの状態を示したタイミングチャートである。図４は、第一実施形態の固体撮像素子における静止画撮影モード時の各光電変換素子からの電荷の読み出し状態を示した図である。
露光期間の終了後、撮像素子駆動部１０は、時刻ｔ２で、転送電極Ｖ１，Ｖ５に印加する転送パルスをハイレベルにして、図４の矢印で示したように、Ｇ光電変換素子５２に蓄積された電荷を、電荷読出し部５５を介して、Ｇ光電変換素子５２の右側部の垂直電荷転送路５４に読み出す。次に、撮像素子駆動部１０は、時刻ｔ６で転送電極Ｖ３，Ｖ７に印加する転送パルスをハイレベルにして、図４の矢印で示したように、Ｒ光電変換素子５１とＢ光電変換素子５２に蓄積された電荷を、電荷読出し部５５を介して、Ｒ光電変換素子５１とＢ光電変換素子５２の右側部の垂直電荷転送路５４に読み出す。時刻ｔ６以降は、転送電極Ｖ１〜Ｖ８に所定パターンの転送パルスを印加することで、垂直電荷転送路５４に読み出した電荷を水平電荷転送路５７まで転送し、その後、水平電荷転送路５７に２相の転送パルスを印加して、水平電荷転送路５７に転送した電荷を行方向Ｘに転送して、出力アンプ５８から該電荷に応じた信号を出力させる。
【００３６】
（動画撮影モード）
撮像素子駆動部１０は、操作部１４によって動画撮影モードが設定されると、システム制御部１１の制御により、動画撮影モードに応じた駆動方法で固体撮像素子５を駆動する。
図５は、第一実施形態の固体撮像素子の動画撮影モード時の転送パルスの状態を示したタイミングチャートである。図６は、第一実施形態の固体撮像素子における動画撮影モード時の各光電変換素子からの電荷の読み出し状態を示した図である。
露光期間の終了後、撮像素子駆動部１０は、時刻ｔ２で、転送電極Ｖ３，Ｖ４，Ｖ７，Ｖ８に印加する転送パルスをミドルレベルにして、転送電極Ｖ３，Ｖ４下方の垂直電荷転送路５４にＲＢ電荷蓄積用パケットを形成し、転送電極Ｖ７，Ｖ８下方の垂直電荷転送路５４にＧ電荷蓄積用パケットを形成すると共に、転送電極Ｖ３に印加する転送パルスにハイレベルの読み出しパルスを重畳して、図６の矢印で示したように、ｂｒ光電変換素子行を構成するＲ光電変換素子５１とＢ光電変換素子５２に蓄積された電荷を、電荷読出し部５５を介して、該Ｒ光電変換素子５１と該Ｂ光電変換素子５２の右側部の垂直電荷転送路５４に形成したＲＢ電荷蓄積用パケットに読み出す。
【００３７】
次に、撮像素子駆動部１０は、時刻ｔ３，ｔ４でＲＢ電荷蓄積用パケットを転送電極Ｖ４，Ｖ５下方に移動させ、Ｇ電荷蓄積用パケットを転送電極Ｖ８，Ｖ１下方に移動させると共に、時刻ｔ４では、転送電極Ｖ８にハイレベルの読み出しパルスを重畳して、図６の矢印に示したように、奇数番目のＧ光電変換素子行を構成するＧ光電変換素子５２に蓄積された電荷を、電荷読出し部５６を介して、該Ｇ光電変換素子５２の左側部の垂直電荷転送路５４に形成したＧ電荷蓄積用パケットに読み出す。
次に、撮像素子駆動部１０は、時刻ｔ４以降、転送電極Ｖ１〜Ｖ８に所定パターンの転送パルスを印加することで、垂直電荷転送路５４に読み出した電荷を水平電荷転送路５７まで転送し、その後、水平電荷転送路５７に２相の転送パルスを印加して、水平電荷転送路５７に転送した電荷を行方向Ｘに転送して、出力アンプ５８から該電荷に応じた信号を出力させて、１フレーム分の撮影を終了する。
【００３８】
このような方法により、偶数番目のＧ光電変換素子行及びｒｂ光電変換素子行からの電荷を間引いた１／２間引き読み出しを行う。
【００３９】
上記動画撮影モードでの駆動中、Ｇ光電変換素子列に対応する垂直電荷転送路５４には、そのＧ光電変換素子列の左側部にある垂直電荷転送路５４に形成されるＲＢ電荷蓄積パケット及びＧ電荷蓄積パケットの各々と対応する位置に、空パケットが形成される。この空パケットには、スミア電荷が蓄積されるため、この空パケットを、スミア電荷検出用のパケットとして利用することができる。
【００４０】
Ｒ光電変換素子５１から得られた信号をＲ信号といい、Ｇ光電変換素子５２から得られた信号をＧ信号といい、Ｂ光電変換素子５３から得られた信号をＢ信号といい、空パケットから得られた信号をスミア信号というと、動画撮影モード時の駆動によれば、固体撮像素子５の１ライン分の信号を、Ｂ信号，スミア信号，Ｒ信号，スミア信号，Ｂ信号，スミア信号，Ｒ信号，スミア信号・・・という順番で出力させることができる。そこで、本実施形態では、アナログ信号処理部６が、各色信号の相関二重サンプリング処理後の信号から、その色信号の直前又は直後に出力されたスミア信号の相関二重サンプリング処理後の信号を減算する処理を行うことで、各色信号のスミア補正を行う処理も行うものとなっている。
【００４１】
以上のように、本実施形態の固体撮像素子５によれば、Ｇ光電変換素子５２については、その左側部にある垂直電荷転送路５４との間にも電荷読出し部５６を設けているため、動画撮影モード時の駆動のように、Ｒ光電変換素子５１とＢ光電変換素子５２からの電荷は電荷読出し部５５を介して垂直電荷転送路５４に読み出し、Ｇ光電変換素子５３からの電荷は電荷読出し部５６を介して垂直電荷転送路５４に読み出す駆動を行うことで、Ｇ光電変換素子列に対応する垂直電荷転送路５４を、スミア検出用の垂直電荷転送路５４として利用することが可能となる。
【００４２】
又、本実施形態の固体撮像素子５によれば、スミア検出用の垂直電荷転送路５４に形成される空パケットと、ＲＢ電荷蓄積用パケット及びＧ電荷蓄積用パケットとが、それぞれ同じラインに存在しているため、高精度なスミア補正を行うことができる。
【００４３】
又、本実施形態の固体撮像素子５は、Ｒ光電変換素子５１やＢ光電変換素子５２については、その周囲に電荷読出し部を１つだけしか設けていない。このため、Ｒ光電変換素子５１及びＢ光電変換素子５２の開口面積の減少を防ぐことができ、感度の低下を防ぐことができる。Ｇ光電変換素子５２については、その周囲に電荷読出し部が２つ設けられるため、開口面積がＲ光電変換素子５１やＢ光電変換素子５２よりも小さくなるが、Ｇ光電変換素子は感度が元々高いため、問題にはならない。
【００４４】
尚、以上の説明では、２つの電荷読出し部を設ける光電変換素子を、Ｇ光電変換素子列を構成する光電変換素子としたが、これをＲＢ光電変換素子列を構成する光電変換素子としても良い。つまり、Ｒ光電変換素子５１とＢ光電変換素子５３の各々に対しては２つの電荷読出し部を設け、Ｇ光電変換素子５２に対しては１つの電荷読出し部を設けた構成としても良い。
【００４５】
又、以上の説明では、Ｇ光電変換素子列を構成する全てのＧ光電変換素子５２について電荷読出し部５６を設けているが、電荷読出し部５６は、Ｇ光電変換素子列を構成するＧ光電変換素子５２の少なくとも一部について設けてあれば良い。例えば、上述した動画撮影モードのように、１／２間引きを前提とした場合には、図２において、転送電極Ｖ４下方の電荷読出し部５６は省略しても構わない。全てのＧ光電変換素子５２について電荷読出し部５６を設けた場合は、２フィールド読みを前提とした全画素読み出しが可能となる。
【００４６】
又、水平電荷転送路５７の構造によっては、奇数番目の光電変換素子行において隣接する同種類の２つの光電変換素子の各々から得られる電荷同士を水平電荷転送路５７において加算し、この電荷と同一ラインにある隣接する２つのスミア電荷同士を水平電荷転送路５７において加算してから、行方向Ｘに転送する必要がある。
【００４７】
（第二実施形態）
図７は、図１に示す固体撮像素子５の別の構成例を示す平面模式図である。
図７に示した固体撮像素子５’は、半導体基板上の行方向Ｘと列方向Ｙに正方格子状に配列されたＲ光を検出するＲ光電変換素子６１、Ｇ光を検出するＧ光電変換素子６２、及びＢ光を検出するＢ光電変換素子６３を備える。
【００４８】
固体撮像素子５’の各光電変換素子の配列は、列方向Ｙに並ぶＧ光電変換素子６２とＢ光電変換素子６３とからなる光電変換素子列（以下、ＧＢ光電変換素子列とも言う）と、列方向Ｙに並ぶＲ光電変換素子６１とＧ光電変換素子６２とからなる光電変換素子列（以下、ＲＧ光電変換素子列とも言う）とを、行方向Ｘに交互に配列したものと言うことができる。又、固体撮像素子５’の各光電変換素子の配列は、行方向Ｘに並ぶＧ光電変換素子６２とＲ光電変換素子６１とからなる光電変換素子行（以下、ＧＲ光電変換素子行とも言う）と、行方向Ｘに並ぶＢ光電変換素子６３とＧ光電変換素子６２とからなる光電変換素子行（以下、ＢＧ光電変換素子行とも言う）とを、列方向Ｙに交互に配列したものと言うこともできる。
【００４９】
ＧＢ光電変換素子列とＲＧ光電変換素子列の各々の左側部には、該各々に対応させて、該各々を構成する光電変換素子に蓄積された電荷を列方向Ｙに転送するための垂直電荷転送路６４が形成されている。垂直電荷転送路６４は、例えば、ｎ型シリコン基板上に形成されたｐウェル層内に注入されたｎ型不純物によって形成されている。
【００５０】
垂直電荷転送路６４上方には、垂直電荷転送路６４に読み出された電荷を転送するための６相の転送パルスが撮像素子駆動部１０によって印加される転送電極Ｖ１〜Ｖ６が形成されている。転送電極Ｖ１には転送パルスφＶ１が印加され、転送電極Ｖ２には転送パルスφＶ２が印加され、転送電極Ｖ３には転送パルスφＶ３が印加され、転送電極Ｖ４には転送パルスφＶ４が印加され、転送電極Ｖ５には転送パルスφＶ５が印加され、転送電極Ｖ６には転送パルスφＶ６が印加される。
【００５１】
転送電極Ｖ１〜Ｖ６は、それぞれ、各光電変換素子行の間に、これらを構成する光電変換素子を避けるように行方向Ｘに配設されている。
【００５２】
固体撮像素子５’の上端部から数えて（３ｎ＋１）（ｎは正の整数）番目にある光電変換素子行の上側部には転送電極Ｖ１が形成されている。固体撮像素子５’の上端部から数えて（３ｎ＋１）番目にある光電変換素子行の下側部には転送電極Ｖ２が形成されている。
【００５３】
固体撮像素子５’の上端部から数えて（３ｎ＋２）番目にある光電変換素子行の上側部には転送電極Ｖ３が形成されている。固体撮像素子５’の上端部から数えて（３ｎ＋２）番目にある光電変換素子行の下側部には転送電極Ｖ４が形成されている。
【００５４】
固体撮像素子５’の上端部から数えて（３ｎ＋３）番目にある光電変換素子行の上側部には転送電極Ｖ５が形成されている。固体撮像素子５’の上端部から数えて（３ｎ＋３）番目にある光電変換素子行の下側部には転送電極Ｖ６が形成されている。
【００５５】
光電変換素子６１〜６３の各々と、それに対応する垂直電荷転送路６４との間には、該各々で発生した電荷を、該垂直電荷転送路６４に読み出すための電荷読出し部６５が設けられている。電荷読出し部６５は、例えば、ｎ型シリコン基板上に形成されたｐウェル層の一部分によって形成されている。
【００５６】
固体撮像素子５’の上端部から数えて（３ｎ＋１）番目にある光電変換素子行の各光電変換素子に隣接して設けられた電荷読出し部６５上方には転送電極Ｖ２が形成されており、ここに読み出しパルスを印加することで、（３ｎ＋１）番目にある光電変換素子行の各光電変換素子に蓄積されている電荷を、各光電変換素子の左側部にある垂直電荷転送路６４に読み出すことができる。
【００５７】
固体撮像素子５’の上端部から数えて（３ｎ＋２）番目にある光電変換素子行の各光電変換素子に隣接して設けられた電荷読出し部６５上方には転送電極Ｖ４が形成されており、ここに読み出しパルスを印加することで、（３ｎ＋２）番目にある光電変換素子行の各光電変換素子に蓄積されている電荷を、各光電変換素子の左側部にある垂直電荷転送路６４に読み出すことができる。
【００５８】
固体撮像素子５’の上端部から数えて（３ｎ＋３）番目にある光電変換素子行の各光電変換素子に隣接して設けられた電荷読出し部６５上方には転送電極Ｖ６が形成されており、ここに読み出しパルスを印加することで、（３ｎ＋３）番目にある光電変換素子行の各光電変換素子に蓄積されている電荷を、各光電変換素子の左側部にある垂直電荷転送路６４に読み出すことができる。
【００５９】
固体撮像素子５’の左端部から数えて奇数番目の光電変換素子列に含まれる光電変換素子のうち、固体撮像素子５’の上端部から数えて（３ｎ＋２）番目にある光電変換素子と、その光電変換素子の右側部にある垂直電荷転送路６４との間には、その光電変換素子に蓄積された電荷を該右側部にある垂直電荷転送路６４に読み出すための電荷読出し部６６が形成されている。電荷読出し部６６は、例えば、ｎ型シリコン基板上に形成されたｐウェル層の一部分によって形成されている。
【００６０】
電荷読出し部６６上方には転送電極Ｖ３が形成されており、ここに読み出しパルスを印加することで、固体撮像素子５’の左端部から数えて奇数番目の光電変換素子列に含まれる光電変換素子のうち、固体撮像素子５’の上端部から数えて（３ｎ＋２）番目にある光電変換素子に蓄積されている電荷を、その光電変換素子の右側部にある垂直電荷転送路６４に読み出すことができる。
【００６１】
垂直電荷転送路６４には、垂直電荷転送路６４を転送されてきた電荷を行方向Ｘに転送するための水平電荷転送路６７が接続され、水平電荷転送路６７には、水平電荷転送路６７を転送されてきた電荷を電圧信号に変換して出力する出力アンプ６８が接続されている。
【００６２】
次に、このような構成の固体撮像素子５’の駆動方法を説明する。
（静止画撮影モード）
撮像素子駆動部１０は、操作部１４によって静止画撮影モードが設定されると、システム制御部１１の制御により、静止画撮影モードに応じた駆動方法で固体撮像素子５’を駆動する。
露光期間の終了後、撮像素子駆動部１０は、転送電極Ｖ２に印加する転送パルスをハイレベルにして、（３ｎ＋１）番目の光電変換素子行の光電変換素子に蓄積された電荷を、電荷読出し部６５を介して、垂直電荷転送路６４に読み出す。電荷の読み出し後、撮像素子駆動部１０は、転送電極Ｖ１〜Ｖ６に所定パターンの転送パルスを印加することで、垂直電荷転送路６４に読み出した電荷を水平電荷転送路６７まで転送し、その後、水平電荷転送路６７に２相の転送パルスを印加して、水平電荷転送路６７に転送した電荷を行方向Ｘに転送して、出力アンプ６８から該電荷に応じた信号を出力させる。
【００６３】
次に、撮像素子駆動部１０は、転送電極Ｖ４に印加する転送パルスをハイレベルにして、（３ｎ＋２）番目の光電変換素子行の光電変換素子に蓄積された電荷を、電荷読出し部６５を介して、垂直電荷転送路６４に読み出す。電荷の読み出し後、撮像素子駆動部１０は、転送電極Ｖ１〜Ｖ６に所定パターンの転送パルスを印加することで、垂直電荷転送路６４に読み出した電荷を水平電荷転送路６７まで転送し、その後、水平電荷転送路６７に２相の転送パルスを印加して、水平電荷転送路６７に転送した電荷を行方向Ｘに転送して、出力アンプ６８から該電荷に応じた信号を出力させる。
【００６４】
次に、撮像素子駆動部１０は、転送電極Ｖ６に印加する転送パルスをハイレベルにして、（３ｎ＋３）番目の光電変換素子行の光電変換素子に蓄積された電荷を、電荷読出し部６５を介して、垂直電荷転送路６４に読み出す。電荷の読み出し後、撮像素子駆動部１０は、転送電極Ｖ１〜Ｖ６に所定パターンの転送パルスを印加することで、垂直電荷転送路６４に読み出した電荷を水平電荷転送路６７まで転送し、その後、水平電荷転送路６７に２相の転送パルスを印加して、水平電荷転送路６７に転送した電荷を行方向Ｘに転送して、出力アンプ６８から該電荷に応じた信号を出力させる。
【００６５】
このように、３フィールドに分けて全ての光電変換素子からの電荷を読み出すことができる。
【００６６】
（動画撮影モード）
撮像素子駆動部１０は、操作部１４によって動画撮影モードが設定されると、システム制御部１１の制御により、動画撮影モードに応じた駆動方法で固体撮像素子５’を駆動する。
図８は、第二実施形態の固体撮像素子の動画撮影モード時の転送パルスの状態を示したタイミングチャートである。
露光期間の終了後、撮像素子駆動部１０は、時刻ｔ１で、転送電極Ｖ２，Ｖ３，Ｖ５，Ｖ６に印加する転送パルスをミドルレベルにして、転送電極Ｖ２，Ｖ３下方の垂直電荷転送路６４と転送電極Ｖ５，Ｖ６下方の垂直電荷転送路６４に電荷蓄積用パケットを形成する。次に、時刻ｔ２で、転送電極Ｖ３に印加する転送パルスにハイレベルの読み出しパルスを重畳して、電荷読出し部６６に隣接する光電変換素子に蓄積された電荷を、該電荷読出し部６６を介して、該光電変換素子の右側部の垂直電荷転送路６４に形成した電荷蓄積用パケットに読み出す。
【００６７】
次に、撮像素子駆動部１０は、時刻ｔ３〜ｔ１１で、転送電極Ｖ２，Ｖ３下方にあった電荷蓄積用パケットを転送電極Ｖ６，Ｖ１下方まで移動させ、転送電極Ｖ５，Ｖ６下方にあった電荷蓄積用パケットを転送電極Ｖ３，Ｖ４下方まで移動させる。次に、時刻ｔ１２で、転送電極Ｖ４にハイレベルの読み出しパルスを重畳して、偶数番目の光電変換素子列を構成する光電変換素子のうちの上端部から数えて（３ｎ＋２）番目にある光電変換素子に蓄積された電荷を、電荷読出し部６５を介して、該光電変換素子の左側部の垂直電荷転送路６４にある電荷蓄積用パケットに読み出す。時刻ｔ１２以降は、転送電極Ｖ１〜Ｖ６に所定パターンの転送パルスを印加することで、垂直電荷転送路６４に読み出した電荷を水平電荷転送路６７まで転送し、その後、水平電荷転送路６７に２相の転送パルスを印加して、水平電荷転送路６７に転送した電荷を行方向Ｘに転送して、出力アンプ６８から該電荷に応じた信号を出力させて、１フレーム分の撮影を終了する。
【００６８】
固体撮像素子５’においても、固体撮像素子５と同様に、上記動画撮影モードでの駆動中、奇数番目の光電変換素子列に対応する垂直電荷転送路６４には、その光電変換素子列の右側部にある垂直電荷転送路６４に形成される電荷蓄積用パケットと対応する位置に、空パケットが形成される。この空パケットには、スミア電荷のみが蓄積されるため、この空パケットを、スミア電荷検出用のパケットとして利用することができる。
【００６９】
上記動画撮影モード時の駆動によれば、固体撮像素子５’の１ライン分の信号を、スミア信号，色（ＲorＧorＢ）信号，スミア信号，色（ＲorＧorＢ）信号，スミア信号，色（ＲorＧorＢ），・・・という順番で出力させることができる。そこで、本実施形態においても、アナログ信号処理部６が、各色信号の相関二重サンプリング処理後の信号から、その色信号の直前又は直後に出力されたスミア信号の相関二重サンプリング処理後の信号を減算する処理を行うことで、各色信号のスミア補正を行う。
【００７０】
以上のように、本実施形態の固体撮像素子５’によれば、奇数番目の光電変換素子列を構成する光電変換素子のうちの一部については、その右側部にある垂直電荷転送路６４との間にも電荷読出し部６６を設けているため、動画撮影モード時の駆動のように、電荷読出し部６６に隣接する光電変換素子からの電荷は、この電荷読出し部６６を介して垂直電荷転送路６４に読み出す駆動を行うことで、奇数番目の光電変換素子列に対応する垂直電荷転送路６４を、スミア検出用の垂直電荷転送路６４として利用することが可能となる。
【００７１】
又、本実施形態の固体撮像素子５’によれば、スミア検出用の垂直電荷転送路６４に形成される空パケットと、偶数番目の光電変換素子列に対応する垂直電荷転送路６４に形成される電荷蓄積用パケットとが、それぞれ同じラインに存在しているため、高精度なスミア補正を行うことができる。
【００７２】
又、本実施形態の固体撮像素子５’は、一部の光電変換素子にのみ、その周囲に電荷読出し部に２つ設けるものとしているため、一部以外の光電変換素子の開口面積の減少を防ぐことができ、感度の低下を防ぐことができる。
【００７３】
尚、以上の説明では、２つの電荷読出し部を設ける光電変換素子を、奇数番目の光電変換素子列に含まれる光電変換素子としたが、これを偶数番目の光電変換素子列に含まれる光電変換素子としても良い。
【００７４】
（第三実施形態）
図９は、図１に示す固体撮像素子５の別の構成例を示す平面模式図である。
図９に示す固体撮像素子５’’は、Ｒ光電変換素子６１と、Ｇ光電変換素子６２と、Ｂ光電変換素子６３と、垂直電荷転送路６４と、水平電荷転送路６７と、出力アンプ６８とを備え、これらの構成は図７に示したものと同一となっている。
【００７５】
垂直電荷転送路６４上方には、垂直電荷転送路６４に読み出された電荷を転送するための９相の転送パルスが撮像素子駆動部１０によって印加される転送電極Ｖ１〜Ｖ９が形成されている。転送電極Ｖ１には転送パルスφＶ１が印加され、転送電極Ｖ２には転送パルスφＶ２が印加され、転送電極Ｖ３には転送パルスφＶ３が印加され、転送電極Ｖ４には転送パルスφＶ４が印加され、転送電極Ｖ５には転送パルスφＶ５が印加され、転送電極Ｖ６には転送パルスφＶ６が印加され、転送電極Ｖ７には転送パルスφＶ７が印加され、転送電極Ｖ８には転送パルスφＶ８が印加され、転送電極Ｖ９には転送パルスφＶ９が印加される。
【００７６】
転送電極Ｖ１，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ９は、それぞれ、各光電変換素子行の間を、これらを避けるように行方向Ｘに延びて配設されている。
【００７７】
固体撮像素子５’’の上端部から数えて（３ｎ＋１）番目にある光電変換素子行の上側部には、隣接する光電変換素子行との間に転送電極Ｖ１が形成されている。固体撮像素子５’’の上端部から数えて（３ｎ＋１）番目にある光電変換素子行の下側部には、隣接する光電変換素子行との間に転送電極Ｖ３が形成されている。
【００７８】
転送電極Ｖ１と転送電極Ｖ３との間には転送電極Ｖ２が形成されており、転送電極Ｖ２同士は共通配線に接続されていて、全ての転送電極Ｖ２に同時に同一のパルスを印加できるようになっている。
【００７９】
固体撮像素子５’’の上端部から数えて（３ｎ＋２）番目にある光電変換素子行の上側部には、隣接する光電変換素子行との間に転送電極Ｖ４が形成されている。固体撮像素子５’’の上端部から数えて（３ｎ＋２）番目にある光電変換素子行の下側部には、隣接する光電変換素子行との間に転送電極Ｖ６が形成されている。
【００８０】
転送電極Ｖ４と転送電極Ｖ６との間には転送電極Ｖ５が形成されており、転送電極Ｖ５同士は共通配線に接続されていて、全ての転送電極Ｖ５に同時に同一のパルスを印加できるようになっている。
【００８１】
固体撮像素子５’’の上端部から数えて（３ｎ＋３）番目にある光電変換素子行の上側部には、隣接する光電変換素子行との間に転送電極Ｖ７が形成されている。固体撮像素子５’’の上端部から数えて（３ｎ＋３）番目にある光電変換素子行の下側部には、隣接する光電変換素子行との間に転送電極Ｖ９が形成されている。
【００８２】
転送電極Ｖ７と転送電極Ｖ９との間には転送電極Ｖ８が形成されており、転送電極Ｖ８同士は共通配線に接続されていて、全ての転送電極Ｖ８に同時に同一のパルスを印加できるようになっている。
【００８３】
光電変換素子６１〜６３の各々と、それに対応する垂直電荷転送路６４との間には、該各々で発生した電荷を、該垂直電荷転送路６４に読み出すための電荷読出し部７５が設けられている。電荷読出し部７５は、例えば、ｎ型シリコン基板上に形成されたｐウェル層の一部分によって形成されている。
【００８４】
固体撮像素子５’’の上端部から数えて（３ｎ＋１）番目にある光電変換素子行の各光電変換素子に対応する電荷読出し部７５上方には転送電極Ｖ２が形成されており、ここに読み出しパルスを印加することで、（３ｎ＋１）番目にある光電変換素子行の各光電変換素子に蓄積されている電荷を、各光電変換素子の左側部にある垂直電荷転送路６４に読み出すことができる。
【００８５】
固体撮像素子５’’の上端部から数えて（３ｎ＋２）番目にある光電変換素子行の各光電変換素子に対応する電荷読出し部７５上方には転送電極Ｖ５が形成されており、ここに読み出しパルスを印加することで、（３ｎ＋２）番目にある光電変換素子行の各光電変換素子に蓄積されている電荷を、各光電変換素子の左側部にある垂直電荷転送路６４に読み出すことができる。
【００８６】
固体撮像素子５’’の上端部から数えて（３ｎ＋３）番目にある光電変換素子行の各光電変換素子に対応する電荷読出し部７５上方には転送電極Ｖ８が形成されており、ここに読み出しパルスを印加することで、（３ｎ＋３）番目にある光電変換素子行の各光電変換素子に蓄積されている電荷を、各光電変換素子の左側部にある垂直電荷転送路６４に読み出すことができる。
【００８７】
固体撮像素子５’’の左端部から数えて奇数番目の光電変換素子列に含まれる光電変換素子のうち、固体撮像素子５’’の上端部から数えて（３ｎ＋２）番目にある光電変換素子と、その光電変換素子の右側部にある垂直電荷転送路６４との間には、その光電変換素子に蓄積された電荷を該右側部にある垂直電荷転送路６４に読み出すための電荷読出し部７６が形成されている。電荷読出し部７６は、例えば、ｎ型シリコン基板上に形成されたｐウェル層の一部分によって形成されている。
【００８８】
電荷読出し部７６上方には転送電極Ｖ６が形成されており、ここに読み出しパルスを印加することで、固体撮像素子５’’の左端部から数えて奇数番目の光電変換素子列に含まれる光電変換素子のうち、固体撮像素子５’’の上端部から数えて（３ｎ＋２）番目にある光電変換素子に蓄積されている電荷を、その光電変換素子の右側部にある垂直電荷転送路６４に読み出すことができる。
【００８９】
次に、このような構成の固体撮像素子５’’の駆動方法を説明する。
（静止画撮影モード）
撮像素子駆動部１０は、操作部１４によって静止画撮影モードが設定されると、システム制御部１１の制御により、静止画撮影モードに応じた駆動方法で固体撮像素子５’’を駆動する。
露光期間の終了後、撮像素子駆動部１０は、転送電極Ｖ２に印加する転送パルスをハイレベルにして、（３ｎ＋１）番目の光電変換素子行の光電変換素子に蓄積された電荷を、電荷読出し部７５を介して、垂直電荷転送路６４に読み出す。電荷の読み出し後、撮像素子駆動部１０は、転送電極Ｖ１〜Ｖ９に９相の転送パルスを印加することで、垂直電荷転送路６４に読み出した電荷を水平電荷転送路６７まで転送し、その後、水平電荷転送路６７に２相の転送パルスを印加して、水平電荷転送路６７に転送した電荷を行方向Ｘに転送して、出力アンプ６８から該電荷に応じた信号を出力させる。
【００９０】
次に、撮像素子駆動部１０は、転送電極Ｖ５に印加する転送パルスをハイレベルにして、（３ｎ＋２）番目の光電変換素子行の光電変換素子に蓄積された電荷を、電荷読出し部７５を介して、垂直電荷転送路６４に読み出す。電荷の読み出し後、撮像素子駆動部１０は、転送電極Ｖ１〜Ｖ９に９相の転送パルスを印加することで、垂直電荷転送路６４に読み出した電荷を水平電荷転送路６７まで転送し、その後、水平電荷転送路６７に２相の転送パルスを印加して、水平電荷転送路６７に転送した電荷を行方向Ｘに転送して、出力アンプ６８から該電荷に応じた信号を出力させる。
【００９１】
次に、撮像素子駆動部１０は、転送電極Ｖ８に印加する転送パルスをハイレベルにして、（３ｎ＋３）番目の光電変換素子行の光電変換素子に蓄積された電荷を、電荷読出し部７５を介して、垂直電荷転送路６４に読み出す。電荷の読み出し後、撮像素子駆動部１０は、転送電極Ｖ１〜Ｖ９に９相の転送パルスを印加することで、垂直電荷転送路６４に読み出した電荷を水平電荷転送路６７まで転送し、その後、水平電荷転送路６７に２相の転送パルスを印加して、水平電荷転送路６７に転送した電荷を行方向Ｘに転送して、出力アンプ６８から該電荷に応じた信号を出力させる。
【００９２】
このように、３フィールドに分けて全ての光電変換素子からの電荷を読み出すことができる。
【００９３】
（動画撮影モード）
撮像素子駆動部１０は、操作部１４によって動画撮影モードが設定されると、システム制御部１１の制御により、動画撮影モードに応じた駆動方法で固体撮像素子５’を駆動する。
図１０は、第三実施形態の固体撮像素子の動画撮影モード時の転送パルスの状態を示したタイミングチャートである。
露光期間の終了後、撮像素子駆動部１０は、時刻ｔ５で、転送電極Ｖ５，Ｖ６，Ｖ９，Ｖ１に印加する転送パルスをミドルレベルにして、転送電極Ｖ５，Ｖ６下方の垂直電荷転送路６４と転送電極Ｖ９，Ｖ１下方の垂直電荷転送路６４に電荷蓄積用パケットを形成する。次に、時刻ｔ６で、転送電極Ｖ６に印加する転送パルスにハイレベルの読み出しパルスを重畳して、電荷読出し部７６に隣接する光電変換素子に蓄積された電荷を、該電荷読出し部７６を介して、該光電変換素子の右側部の垂直電荷転送路６４に形成した電荷蓄積用パケットに読み出す。
【００９４】
次に、撮像素子駆動部１０は、時刻ｔ７〜ｔ１５で、転送電極Ｖ５，Ｖ６下方にあった電荷蓄積用パケットを転送電極Ｖ９，Ｖ１下方まで移動させ、転送電極Ｖ９，Ｖ１下方にあった電荷蓄積用パケットを転送電極Ｖ４，Ｖ５下方まで移動させる。次に、時刻ｔ１６で、転送電極Ｖ５にハイレベルの読み出しパルスを重畳して、偶数番目の光電変換素子列を構成する光電変換素子のうちの上端部から数えて（３ｎ＋２）番目にある光電変換素子に蓄積された電荷を、電荷読出し部７５を介して、該光電変換素子の左側部の垂直電荷転送路６４にある電荷蓄積用パケットに読み出す。時刻ｔ１６以降は、転送電極Ｖ１〜Ｖ９に９相の転送パルスを印加することで、垂直電荷転送路６４に読み出した電荷を水平電荷転送路６７まで転送し、その後、水平電荷転送路６７に２相の転送パルスを印加して、水平電荷転送路６７に転送した電荷を行方向Ｘに転送して、出力アンプ６８から該電荷に応じた信号を出力させて、１フレーム分の撮影を終了する。
【００９５】
固体撮像素子５’’においても、固体撮像素子５と同様に、上記動画撮影モードでの駆動中、奇数番目の光電変換素子列に対応する垂直電荷転送路６４には、その光電変換素子列の右側部にある垂直電荷転送路６４に形成される電荷蓄積用パケットと対応する位置に、空パケットが形成される。この空パケットには、スミア電荷のみが蓄積されるため、この空パケットを、スミア電荷検出用のパケットとして利用することができる。
【００９６】
上記動画撮影モード時の駆動によれば、固体撮像素子５’’の１ライン分の信号を、スミア信号，色（ＲorＧorＢ）信号，スミア信号，色（ＲorＧorＢ）信号，スミア信号，色（ＲorＧorＢ），・・・という順番で出力させることができる。そこで、本実施形態においても、アナログ信号処理部６が、各色信号の相関二重サンプリング処理後の信号から、その色信号の直前又は直後に出力されたスミア信号の相関二重サンプリング処理後の信号を減算する処理を行うことで、各色信号のスミア補正を行う処理を行う。
【００９７】
以上のように、本実施形態の固体撮像素子５’’によれば、奇数番目の光電変換素子列を構成する光電変換素子のうちの一部については、その右側部にある垂直電荷転送路６４との間にも電荷読出し部７６を設けているため、動画撮影モード時の駆動のように、電荷読出し部７６に隣接する光電変換素子からの電荷は、この電荷読出し部７６を介して垂直電荷転送路６４に読み出す駆動を行うことで、奇数番目の光電変換素子列に対応する垂直電荷転送路６４を、スミア検出用の垂直電荷転送路６４として利用することが可能となる。
【００９８】
又、本実施形態の固体撮像素子５’’によれば、スミア検出用の垂直電荷転送路６４に形成される空パケットと、偶数番目の光電変換素子列に対応する垂直電荷転送路６４に形成される電荷蓄積用パケットとが、それぞれ同じラインに存在しているため、高精度なスミア補正を行うことができる。
【００９９】
又、本実施形態の固体撮像素子５’’は、一部の光電変換素子にのみ、その周囲に電荷読出し部に２つ設けるものとしているため、一部以外の光電変換素子の開口面積の減少を防ぐことができ、感度の低下を防ぐことができる。
【０１００】
尚、以上の説明では、２つの電荷読出し部を設ける光電変換素子を、奇数番目の光電変換素子列に含まれる光電変換素子としたが、これを偶数番目の光電変換素子列に含まれる光電変換素子としても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の実施形態を説明するための撮像装置の一例であるデジタルカメラの概略構成を示す図
【図２】図１に示す固体撮像素子５の概略構成を示す平面模式図
【図３】第一実施形態の固体撮像素子の静止画撮影モード時の転送パルスの状態を示したタイミングチャート
【図４】第一実施形態の固体撮像素子における静止画撮影モード時の各光電変換素子からの電荷の読み出し状態を示した図
【図５】第一実施形態の固体撮像素子の動画撮影モード時の転送パルスの状態を示したタイミングチャート
【図６】第一実施形態の固体撮像素子における動画撮影モード時の各光電変換素子からの電荷の読み出し状態を示した図
【図７】図１に示す固体撮像素子５の別の構成例を示す平面模式図
【図８】第二実施形態の固体撮像素子の動画撮影モード時の転送パルスの状態を示したタイミングチャート
【図９】図１に示す固体撮像素子５の別の構成例を示す平面模式図
【図１０】第三実施形態の固体撮像素子の動画撮影モード時の転送パルスの状態を示したタイミングチャート
【符号の説明】
【０１０２】
５  固体撮像素子
５０  半導体基板
５１  Ｒ光電変換素子
５２  Ｇ光電変換素子
５３  Ｂ光電変換素子
５４  垂直電荷転送路
５５，５６  電荷読出し部
５７  水平電荷転送路
５８  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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