(57)【要約】【課題】水平電荷転送路のサイズを拡大することなく多画素化を進めた場合でも、水平電荷転送路の電荷転送容量の減少、消費電力の増加、転送効率の劣化といった問題を解決することが可能な固体撮像素子を提供する。【解決手段】光電変換素子と、前記光電変換素子で発生した電荷を垂直方向Ｙに転送する多数の垂直電荷転送路１と、垂直電荷転送路１を転送されてきた電荷を垂直方向Ｙと直交する水平方向Ｘに転送する水平電荷転送路２とを有する固体撮像素子であって、水平電荷転送路２は、印加電圧のレベルに応じてバリア領域又は蓄積領域として動作する複数の電荷転送段を含み、前記複数の電荷転送段の各々に、垂直電荷転送路１が２つ接続されている。【選択図】図１
2009049353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子と、前記光電変換素子で発生した電荷を垂直方向に転送する多数の垂直電荷転送路と、前記垂直電荷転送路を転送されてきた電荷を前記垂直方向と直交する水平方向に転送する水平電荷転送路とを有する固体撮像素子であって、
前記水平電荷転送路は、印加電圧のレベルに応じて電荷蓄積領域又はバリア領域として動作する複数の電荷転送段を含み、
前記複数の電荷転送段の各々に、前記垂直電荷転送路が複数接続されている固体撮像素子。
【請求項２】
請求項１記載の固体撮像素子であって、
前記多数の垂直電荷転送路の各々と前記水平電荷転送路とを結ぶ多数の電荷蓄積領域と、前記多数の電荷蓄積領域の各々の上方に独立して設けられたメモリ電極とからなるラインメモリを備え、
前記電荷転送段と前記複数の垂直電荷転送路とを結ぶ前記電荷蓄積領域の各々上方の前記メモリ電極には、それぞれ独立に電圧が印加可能となっている固体撮像素子。
【請求項３】
請求項１記載の固体撮像素子であって、
前記多数の垂直電荷転送路の各々と前記水平電荷転送路とを結ぶ多数の電荷蓄積領域と、それぞれ異なる前記電荷転送段に接続され、且つ、互いに隣接する２つの前記電荷蓄積領域の上方に独立して設けられたメモリ電極とからなるラインメモリを備え、
前記メモリ電極は、それぞれ独立に電圧を印加可能な第一のメモリ電極と第二のメモリ電極を含む固体撮像素子。
【請求項４】
請求項２又は３記載の固体撮像素子であって、
前記光電変換素子が、それぞれ異なる波長域の光を検出する３種類の光電変換素子を含み、
前記多数の電荷蓄積領域の各々に電荷を蓄積させた状態で、該電荷の配列が第一の色成分の電荷と第二の色成分の電荷とを第三の色成分の電荷を挟んで前記水平方向に交互に並べた配列となるように、前記３種類の光電変換素子の配列が決められている固体撮像素子。
【請求項５】
請求項２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、
前記電荷転送段には、前記垂直電荷転送路が２つ接続されており、
前記メモリ電極は、それぞれ独立に電圧を印加可能な第一のメモリ電極と第二のメモリ電極を含み、
前記駆動手段は、前記多数の電荷蓄積領域の各々に電荷を蓄積させた後、前記第一のメモリ電極及び前記第二のメモリ電極に印加する電圧と、前記複数の電荷転送段の各々に印加する電圧とを制御して、前記電荷蓄積領域に蓄積された多数の電荷のうち、同一色成分の４つの電荷を前記水平電荷転送路上で混合して転送する駆動を行う撮像装置。
【請求項６】
請求項３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、
前記電荷転送段には、前記垂直電荷転送路が２つ接続されており、
前記駆動手段は、前記多数の電荷蓄積領域の各々に電荷を蓄積させた後、前記第一のメモリ電極及び前記第二のメモリ電極に印加する電圧と、前記複数の電荷転送段の各々に印加する電圧とを制御して、前記電荷蓄積領域に蓄積された多数の電荷のうち、同一色成分の４つの電荷を前記水平電荷転送路上で混合して転送する駆動を行う撮像装置。
【請求項７】
請求項５又は６記載の撮像装置であって、
前記光電変換素子が、それぞれ異なる波長域の光を検出する３種類の光電変換素子を含み、
前記多数の電荷蓄積領域の各々に電荷を蓄積させた状態で、該電荷の配列が第一の色成分の電荷と第二の色成分の電荷とを第三の色成分の電荷を挟んで前記水平方向に交互に並べた配列となるように、前記３種類の光電変換素子の配列が決められている撮像装置。
【請求項８】
光電変換素子と、前記光電変換素子で発生した電荷を垂直方向に転送する多数の垂直電荷転送路と、前記垂直電荷転送路を転送されてきた電荷を前記垂直方向と直交する水平方向に転送する水平電荷転送路とを有する固体撮像素子の駆動方法であって、
前記水平電荷転送路は、印加電圧のレベルに応じて電荷蓄積領域又はバリア領域として動作する複数の電荷転送段を含み、
前記複数の電荷転送段の各々に、前記垂直電荷転送路が２つ接続されており、
前記固体撮像素子が、前記多数の垂直電荷転送路の各々と前記水平電荷転送路とを結ぶ多数の電荷蓄積領域と、前記多数の電荷蓄積領域の各々の上方に独立して設けられたメモリ電極とからなるラインメモリを備え、
前記電荷転送段とそこに接続される２つの前記垂直電荷転送路とを結ぶ前記電荷蓄積領域の各々上方の前記メモリ電極には、それぞれ独立に電圧が印加可能となっており、
前記メモリ電極は、それぞれ独立に電圧を印加可能な第一のメモリ電極と第二のメモリ電極を含み、
前記多数の電荷蓄積領域の各々に電荷を蓄積させた後、前記第一のメモリ電極及び前記第二のメモリ電極に印加する電圧と、前記複数の電荷転送段の各々に印加する電圧とを制御して、前記電荷蓄積領域に蓄積された多数の電荷のうち、同一色成分の４つの電荷を前記水平電荷転送路上で混合して転送する駆動を行う固体撮像素子の駆動方法。
【請求項９】
光電変換素子と、前記光電変換素子で発生した電荷を垂直方向に転送する多数の垂直電荷転送路と、前記垂直電荷転送路を転送されてきた電荷を前記垂直方向と直交する水平方向に転送する水平電荷転送路とを有する固体撮像素子の駆動方法であって、
前記水平電荷転送路は、印加電圧のレベルに応じて電荷蓄積領域又はバリア領域として動作する複数の電荷転送段を含み、
前記複数の電荷転送段の各々に、前記垂直電荷転送路が２つ接続されており、
前記固体撮像素子が、前記多数の垂直電荷転送路の各々と前記水平電荷転送路とを結ぶ多数の電荷蓄積領域と、それぞれ異なる前記電荷転送段に接続された互いに隣接する２つの前記電荷蓄積領域毎にその上方に独立して設けられたメモリ電極とからなるラインメモリを備え、
前記メモリ電極は、それぞれ異なる電圧を印加可能な第一のメモリ電極と第二のメモリ電極を含み、
前記多数の電荷蓄積領域の各々に電荷を蓄積させた後、前記第一のメモリ電極及び前記第二のメモリ電極に印加する電圧と、前記複数の電荷転送段の各々に印加する電圧とを制御して、前記電荷蓄積領域に蓄積された多数の電荷のうち、同一色成分の４つの電荷を前記水平電荷転送路上で混合して転送する固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１０】
請求項８又は９記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記光電変換素子が、それぞれ異なる波長域の光を検出する３種類の光電変換素子を含み、
前記多数の電荷蓄積領域の各々に電荷を蓄積させた状態で、該電荷の配列が第一の色成分の電荷と第二の色成分の電荷とを第三の色成分の電荷を挟んで交互に前記水平方向に並べた配列となるように、前記３種類の光電変換素子の配列が決められてい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、光電変換素子と、前記光電変換素子で発生した電荷を垂直方向に転送する多数の垂直電荷転送路と、前記垂直電荷転送路を転送されてきた電荷を前記垂直方向と直交する水平方向に転送する水平電荷転送路とを有する固体撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２９は、一般的な固体撮像素子の部分拡大図である。
図２９に示す固体撮像素子は、半導体基板上に二次元状に配列された図示しない光電変換素子と、光電変換素子で発生した電荷を垂直方向Ｙに転送する多数の垂直電荷転送路１１と、垂直電荷転送路１１を転送されてきた電荷を垂直方向Ｙと直交する水平方向Ｘに転送する水平電荷転送路１２と、垂直電荷転送路１１と水平電荷転送路１２とを結ぶ電荷蓄積領域１６及び電荷蓄積領域１６上方に形成されたメモリ電極１３からなるラインメモリＬＭとを備える。垂直電荷転送路１１、電荷蓄積領域１６、及び水平電荷転送路１２は、例えばｎ型の不純物層で構成されている。
【０００３】
水平電荷転送路１２上方には、逆Ｌ字型の電極１４と長方形の電極１５とをこの順番で水平方向Ｘに配列した電極組が水平方向Ｘに複数配列されている。この電極組は、転送パルスφＨ１が印加される第一の電極組と、転送パルスφＨ２が印加される第二の電極組とを含み、これらが水平方向Ｘに交互に配列されている。転送パルスφＨ１がハイレベル、転送パルスφＨ２がローレベルになると、第一の電極組下方の水平電荷転送路１２は電荷を蓄積可能な電荷蓄積領域として動作し、第二の電極組下方の水平電荷転送路１２は電荷蓄積領域同士のバリア領域として動作する。一方、転送パルスφＨ１がローレベル、転送パルスφＨ２がハイレベルになると、第二の電極組下方の水平電荷転送路１２は電荷を蓄積可能な電荷蓄積領域として動作し、第一の電極組下方の水平電荷転送路１２は電荷蓄積領域同士のバリア領域として動作する。このように、水平電荷転送路１２には、第一の電極組と第二の電極組とにより、印加電圧のレベルに応じてバリア領域又は電荷蓄積領域として動作する複数の電荷転送段が形成されている。
【０００４】
特許文献１には、垂直電荷転送路とラインメモリと水平電荷転送路とを有する固体撮像素子が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２７９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図２９に示した構成の固体撮像素子は、１つの垂直電荷転送路１１に対して１つの電荷転送段が対応して設けられている。このため、多画素化に対応して、水平電荷転送路１２の水平方向幅を変えずに画素サイズを縮小した場合に、電荷転送段の水平方向幅（図２９中のＡで示した部分）が縮小し、水平電荷転送路１２の電荷転送容量が減少してしまう。電荷転送容量を確保するために、各電荷転送段の幅を拡大することも考えられるが、この場合は水平電荷転送路１２全体の幅が水平方向に拡大するため、静電容量上昇に伴う消費電力増加が生じてしまう。又、多画素化に対応して電荷転送段の数も増えるため、高速駆動を行おうとした場合の転送効率の悪化も懸念される。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、水平電荷転送路のサイズを拡大することなく多画素化を進めた場合でも、水平電荷転送路の電荷転送容量の減少、消費電力の増加、転送効率の劣化といった問題を解決する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】
【０００８】
本発明の固体撮像素子は、光電変換素子と、前記光電変換素子で発生した電荷を垂直方向に転送する多数の垂直電荷転送路と、前記垂直電荷転送路を転送されてきた電荷を前記垂直方向と直交する水平方向に転送する水平電荷転送路とを有する固体撮像素子であって、前記水平電荷転送路は、印加電圧のレベルに応じて電荷蓄積領域又はバリア領域として動作する複数の電荷転送段を含み、前記複数の電荷転送段の各々に、前記垂直電荷転送路が複数接続されている。
【０００９】
本発明の固体撮像素子は、前記多数の垂直電荷転送路の各々と前記水平電荷転送路とを結ぶ多数の電荷蓄積領域と、前記多数の電荷蓄積領域の各々の上方に独立して設けられたメモリ電極とからなるラインメモリを備え、前記電荷転送段と前記複数の垂直電荷転送路とを結ぶ前記電荷蓄積領域の各々上方の前記メモリ電極には、それぞれ独立に電圧が印加可能となっている。
【００１０】
本発明の固体撮像素子は、前記多数の垂直電荷転送路の各々と前記水平電荷転送路とを結ぶ多数の電荷蓄積領域と、それぞれ異なる前記電荷転送段に接続され、且つ、互いに隣接する２つの前記電荷蓄積領域の上方に独立して設けられたメモリ電極とからなるラインメモリを備え、前記メモリ電極は、それぞれ独立に電圧を印加可能な第一のメモリ電極と第二のメモリ電極を含む。
【００１１】
本発明の固体撮像素子は、前記光電変換素子が、それぞれ異なる波長域の光を検出する３種類の光電変換素子を含み、前記多数の電荷蓄積領域の各々に電荷を蓄積させた状態で、該電荷の配列が第一の色成分の電荷と第二の色成分の電荷とを第三の色成分の電荷を挟んで前記水平方向に交互に並べた配列となるように、前記３種類の光電変換素子の配列が決められている。
【００１２】
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、前記電荷転送段には、前記垂直電荷転送路が２つ接続されており、前記メモリ電極は、それぞれ独立に電圧を印加可能な第一のメモリ電極と第二のメモリ電極を含み、前記駆動手段は、前記多数の電荷蓄積領域の各々に電荷を蓄積させた後、前記第一のメモリ電極及び前記第二のメモリ電極に印加する電圧と、前記複数の電荷転送段の各々に印加する電圧とを制御して、前記電荷蓄積領域に蓄積された多数の電荷のうち、同一色成分の４つの電荷を前記水平電荷転送路上で混合して転送する駆動を行う。
【００１３】
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、前記電荷転送段には、前記垂直電荷転送路が２つ接続されており、前記駆動手段は、前記多数の電荷蓄積領域の各々に電荷を蓄積させた後、前記第一のメモリ電極及び前記第二のメモリ電極に印加する電圧と、前記複数の電荷転送段の各々に印加する電圧とを制御して、前記電荷蓄積領域に蓄積された多数の電荷のうち、同一色成分の４つの電荷を前記水平電荷転送路上で混合して転送する駆動を行う。
【００１４】
本発明の撮像装置は、前記光電変換素子が、それぞれ異なる波長域の光を検出する３種類の光電変換素子を含み、前記多数の電荷蓄積領域の各々に電荷を蓄積させた状態で、該電荷の配列が第一の色成分の電荷と第二の色成分の電荷とを第三の色成分の電荷を挟んで前記水平方向に交互に並べた配列となるように、前記３種類の光電変換素子の配列が決められている。
【００１５】
本発明の固体撮像素子の駆動方法は、光電変換素子と、前記光電変換素子で発生した電荷を垂直方向に転送する多数の垂直電荷転送路と、前記垂直電荷転送路を転送されてきた電荷を前記垂直方向と直交する水平方向に転送する水平電荷転送路とを有する固体撮像素子の駆動方法であって、前記水平電荷転送路は、印加電圧のレベルに応じて電荷蓄積領域又はバリア領域として動作する複数の電荷転送段を含み、前記複数の電荷転送段の各々に、前記垂直電荷転送路が２つ接続されており、前記固体撮像素子が、前記多数の垂直電荷転送路の各々と前記水平電荷転送路とを結ぶ多数の電荷蓄積領域と、前記多数の電荷蓄積領域の各々の上方に独立して設けられたメモリ電極とからなるラインメモリを備え、前記電荷転送段とそこに接続される２つの前記垂直電荷転送路とを結ぶ前記電荷蓄積領域の各々上方の前記メモリ電極には、それぞれ独立に電圧が印加可能となっており、前記メモリ電極は、それぞれ独立に電圧を印加可能な第一のメモリ電極と第二のメモリ電極を含み、前記多数の電荷蓄積領域の各々に電荷を蓄積させた後、前記第一のメモリ電極及び前記第二のメモリ電極に印加する電圧と、前記複数の電荷転送段の各々に印加する電圧とを制御して、前記電荷蓄積領域に蓄積された多数の電荷のうち、同一色成分の４つの電荷を前記水平電荷転送路上で混合して転送する駆動を行う。
【００１６】
本発明の固体撮像素子の駆動方法は、光電変換素子と、前記光電変換素子で発生した電荷を垂直方向に転送する多数の垂直電荷転送路と、前記垂直電荷転送路を転送されてきた電荷を前記垂直方向と直交する水平方向に転送する水平電荷転送路とを有する固体撮像素子の駆動方法であって、前記水平電荷転送路は、印加電圧のレベルに応じて電荷蓄積領域又はバリア領域として動作する複数の電荷転送段を含み、前記複数の電荷転送段の各々に、前記垂直電荷転送路が２つ接続されており、前記固体撮像素子が、前記多数の垂直電荷転送路の各々と前記水平電荷転送路とを結ぶ多数の電荷蓄積領域と、それぞれ異なる前記電荷転送段に接続された互いに隣接する２つの前記電荷蓄積領域毎にその上方に独立して設けられたメモリ電極とからなるラインメモリを備え、前記メモリ電極は、それぞれ異なる電圧を印加可能な第一のメモリ電極と第二のメモリ電極を含み、前記多数の電荷蓄積領域の各々に電荷を蓄積させた後、前記第一のメモリ電極及び前記第二のメモリ電極に印加する電圧と、前記複数の電荷転送段の各々に印加する電圧とを制御して、前記電荷蓄積領域に蓄積された多数の電荷のうち、同一色成分の４つの電荷を前記水平電荷転送路上で混合して転送する。
【００１７】
本発明の固体撮像素子の駆動方法は、前記光電変換素子が、それぞれ異なる波長域の光を検出する３種類の光電変換素子を含み、前記多数の電荷蓄積領域の各々に電荷を蓄積させた状態で、該電荷の配列が第一の色成分の電荷と第二の色成分の電荷とを第三の色成分の電荷を挟んで交互に前記水平方向に並べた配列となるように、前記３種類の光電変換素子の配列が決められている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、水平電荷転送路のサイズを拡大することなく多画素化を進めた場合でも、水平電荷転送路の電荷転送容量の減少、消費電力の増加、転送効率の劣化といった問題を解決する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】
【００１９】
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。
【００２０】
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態である固体撮像素子の概略構成を示す部分平面模式図である。
図１に示す固体撮像素子は、半導体基板上に水平方向Ｘとこれに直交する垂直方向Ｙに二次元状に配列された図示しない光電変換素子と、光電変換素子で発生した電荷を垂直方向Ｙに転送する水平方向Ｘに並べられた多数の垂直電荷転送路１と、多数の垂直電荷転送路１の各々を転送されてきた電荷を水平方向Ｘに転送する水平電荷転送路２と、多数の垂直電荷転送路１の各々と水平電荷転送路２とを結ぶ電荷蓄積領域５及び電荷蓄積領域５上方に独立して設けられたメモリ電極３（３ａ，３ｂ）からなるラインメモリＬＭとを備える。垂直電荷転送路１、電荷蓄積領域５、及び水平電荷転送路２は、例えばｎ型半導体基板上に形成されるｐウェル層内に形成されたｎ型の不純物層で構成されている。
【００２１】
水平電荷転送路２上方には、逆Ｌ字型の電極４ａと長方形の電極４ｂとをこの順番で水平方向Ｘに配列した電極組が水平方向Ｘに複数配列されている。この電極組は、転送パルスφＨ２が印加される電極組Ｄ１と、転送パルスφＨ１が印加される電極組Ｄ２とを含み、これらが水平方向Ｘに交互に配列されている。
【００２２】
転送パルスφＨ２がハイレベル、転送パルスφＨ１がローレベルになると、電極組Ｄ１下方の水平電荷転送路２は電荷を蓄積可能な電荷蓄積領域として動作し、電極組Ｄ２下方の水平電荷転送路２は該電荷蓄積領域同士のバリア領域として動作する。一方、転送パルスφＨ２がローレベル、転送パルスφＨ１がハイレベルになると、電極組Ｄ２下方の水平電荷転送路２は電荷を蓄積可能な電荷蓄積領域として動作し、電極組Ｄ１下方の水平電荷転送路２は該電荷蓄積領域同士のバリア領域として動作する。このように、水平電荷転送路２には、電極組Ｄ１と電極組Ｄ２との重なる部分により、印加電圧のレベルに応じてバリア領域又は電荷蓄積領域として動作する複数の電荷転送段が形成される。
【００２３】
水平電荷転送路２の各電荷転送段には、隣接する２つの垂直電荷転送路１の各々が電荷蓄積領域５を介して接続されている。各電荷転送段に接続される２つの電荷蓄積領域５のうち、水平電荷転送路２の電荷転送方向上流側（図中右側）にある電荷蓄積領域５上方には、ラインメモリパルスφＬＭ１が印加されるメモリ電極３ａが形成され、水平電荷転送路２の電荷転送方向下流側（図中左側）にある電荷蓄積領域５上方には、ラインメモリパルスφＬＭ２が印加されるメモリ電極３ｂが形成されている。ラインメモリパルスφＬＭ１，φＬＭ２は、それぞれハイレベルとローレベルの状態をとることができる。
【００２４】
図２は、第一実施形態の固体撮像素子の全体構成の一例を示す平面模式図である。図３は、図２に示す固体撮像素子の部分拡大図である。
【００２５】
図２に示す固体撮像素子１００は、垂直方向Ｙと水平方向Ｘに正方格子状に配列された多数の光電変換素子１０を備える。垂直方向Ｙに並ぶ光電変換素子からなる光電変換素子列には、その側部に、垂直電荷転送路１とその上方の転送電極Ｖ１〜Ｖ４からなる垂直電荷転送装置２０が対応して設けられている。光電変換素子列を構成する各光電変換素子１０と、該光電変換素子列に対応する垂直電荷転送路１との間には、光電変換素子１０に蓄積された電荷を該垂直電荷転送路１に読み出すための電荷読出し部６０が形成されている。
【００２６】
垂直電荷転送装置２０の終端には、電荷蓄積領域５とメモリ電極３ａ，３ｂからなるラインメモリＬＭが接続され、このラインメモリＬＭには、水平電荷転送路２と電極４ａ，４ｂからなる水平電荷転送装置４０が接続されている。水平電荷転送装置４０には、水平電荷転送路２を転送されてきた電荷に応じた信号を出力する出力部５０が接続されている。
【００２７】
固体撮像素子を搭載する撮像装置２００には駆動部７０が設けられ、この駆動部７０が、垂直電荷転送装置２０の転送電極Ｖ１〜Ｖ４に転送パルスφＶ１〜φＶ４を供給し、水平電荷転送装置４０の電極組Ｄ１，Ｄ２に転送パルスφＨ１，φＨ２を供給して、固体撮像素子１００を駆動する。
【００２８】
図４は、第一実施形態の固体撮像素子の全体構成の別例を示す平面模式図である。図５は、図４に示す固体撮像素子の部分拡大図である。
図４に示す固体撮像素子１００と図２に示す固体撮像素子１００との違いは、光電変換素子１０の配置と、垂直電荷転送装置２０の形状である。
図４に示す固体撮像素子１００は、垂直方向Ｙと水平方向Ｘに正方格子状に光電変換素子１０を並べた第一の光電変換素子群と、垂直方向Ｙと水平方向Ｘに正方格子状に光電変換素子１０を並べた第二の光電変換素子群とを、各光電変換素子群の光電変換素子１０の配列ピッチの１／２だけ垂直方向Ｙと水平方向Ｘにずらして配置したものとなっている。そして、垂直電荷転送装置２０は、垂直方向Ｙに並ぶ光電変換素子１０からなる光電変換素子列の間を、光電変換素子１０を避けるように垂直方向Ｙに蛇行して形成されている。
【００２９】
図５に示すように、垂直電荷転送装置２０は、蛇行形状の垂直電荷転送路１と、この上方に垂直方向Ｙに配列された蛇行形状の転送電極Ｖａ，Ｖｂとから構成されている。この転送電極Ｖａ，Ｖｂに図示しない駆動部から４相の転送パルスφＶ１〜φＶ４が供給されることで、垂直電荷転送装置２０の電荷転送動作が制御される。
【００３０】
本実施形態の固体撮像素子は、それぞれ異なる波長域の光を検出する３種類の光電変換素子（例えば、赤色（Ｒ）の波長域の光を検出するＲ光電変換素子、緑色（Ｇ）の波長域の光を検出するＧ光電変換素子、青色（Ｂ）の波長域の光を検出するＢ光電変換素子の３種類）を含み、全ての電荷蓄積領域５に電荷を蓄積させた状態で、該電荷の配列が第一の色成分（Ｒ成分）の電荷と第二の色成分（Ｂ成分）の電荷とを第三の色成分（Ｇ成分）の電荷を挟んで水平方向Ｘに交互に並べた配列となるように、上記３種類の光電変換素子の配列が決められている。
【００３１】
図６は、第一実施形態の固体撮像素子の光電変換素子の配列例を示す図である。図６において“Ｒ”はＲ光電変換素子、“Ｇ”はＧ光電変換素子、“Ｂ”はＢ光電変換素子をそれぞれ示している。
【００３２】
図６（ａ）に示した配列は、図４に示した固体撮像素子１００におけるＲ光電変換素子とＧ光電変換素子とＢ光電変換素子の配置例を示したものであり、正方格子状に並ぶ第一の光電変換素子群をＲ光電変換素子とＢ光電変換素子で構成し、正方格子状に並ぶ第二の光電変換素子群をＧ光電変換素子で構成しており、第一の光電変換素子群の光電変換素子配列は、Ｒ光電変換素子とＢ光電変換素子を市松状に配置したものとなっている。
【００３３】
この配列によれば、全ての電荷蓄積領域５に電荷を蓄積させた状態（２ライン分の光電変換素子からの電荷を電荷蓄積領域５に蓄積させた状態）で、その電荷の色成分の並びが、ＲＧＢＧＲＧＢＧ・・・、又は、ＢＧＲＧＢＧＲＧ・・・・となり、Ｒ電荷とＢ電荷がＧ電荷を挟んで水平方向Ｘに交互に並んだものとなるため、上述した配列条件を満たすことができる。
【００３４】
図６（ｂ）に示した配列は、図２に示した固体撮像素子１００におけるＲ光電変換素子とＧ光電変換素子とＢ光電変換素子の配置例を示したものであり、垂直方向Ｙに並べたＢ光電変換素子からなるＢ光電変換素子列と、垂直方向Ｙに並べたＲ光電変換素子からなるＲ光電変換素子列とを、垂直方向Ｙに並べたＧ光電変換素子からなるＧ光電変換素子列を挟んで水平方向Ｘに交互に並べた配列となっている。
【００３５】
この配列によれば、全ての電荷蓄積領域５に電荷を蓄積させた状態（１ライン分の光電変換素子からの電荷を電荷蓄積領域５に蓄積させた状態）で、その電荷の色成分の並びが、ＲＧＢＧＲＧＢＧ・・・、又は、ＢＧＲＧＢＧＲＧ・・・となり、Ｒ電荷とＢ電荷がＧ電荷を挟んで水平方向Ｘに交互に並んだものとなるため、上述した配列条件を満たすことができる。
【００３６】
尚、図６では原色の光を検出する光電変換素子配列を示したが、補色の光を検出する光電変換素子配列とすることも可能である。
【００３７】
以下、このような構成の固体撮像素子の動作について説明する。
図７は、図１に示した固体撮像素子のラインメモリから水平電荷転送路への電荷転送動作を説明するための図である。図７においては、左側に転送パルスφＨ１，φＨ２、ラインメモリパルスφＬＭ１，φＬＭ２のタイミングチャートを示し、右側に、左側に示した各タイミングにおける電荷の様子を図示してある。ここでは、固体撮像素子に含まれる光電変換素子の配列が、図６に示したような配列となっている場合を例にして説明する。
【００３８】
図７（ａ）は、多数の電荷蓄積領域５に、固体撮像素子の２ライン分の光電変換素子から得られた電荷を蓄積した状態を示している。この状態では、φＨ１，φＨ２はローレベル、φＬＭ１，φＬＭ２はハイレベルとなっており、電荷蓄積領域５に電位井戸が形成され、水平電荷転送路２の各電荷転送段がこの電位井戸のバリアを形成している。
【００３９】
次に、図７（ｂ）に示すように、φＬＭ２をローレベル、φＨ２をハイレベルにして、電極組Ｄ１下方の電荷転送段に、この電荷転送段に対応するメモリ電極３ｂ下方の電荷蓄積領域５にある電荷“Ｒ”を移動させる。その後は、φＨ２をローレベル、φＨ１をハイレベルにして電荷“Ｒ”を隣の電荷転送段に転送し、このような転送動作を繰り返すことで、電荷“Ｒ”に応じた信号が水平電荷転送路２端部に接続された出力アンプから出力される。
【００４０】
電荷“Ｒ”に応じた信号の出力後は、φＬＭ２，φＬＭ１，φＨ１，φＨ２を図７（ａ）の状態にした後、図７（ｃ）に示すように、φＬＭ１をローベル、φＨ２をハイレベルにして、電極組Ｄ１下方の電荷転送段に、この電荷転送段に対応するメモリ電極３ａ下方の電荷蓄積領域５にある電荷“Ｇ１”を移動させる。その後は、φＨ２をローレベル、φＨ１をハイレベルにして電荷“Ｇ１”を隣の電荷転送段に転送し、このような転送動作を繰り返すことで、電荷“Ｇ１”に応じた信号が水平電荷転送路２端部に接続された出力アンプから出力される。
【００４１】
電荷“Ｇ１”に応じた信号の出力後は、φＬＭ２，φＬＭ１，φＨ１，φＨ２を図７（ａ）の状態にした後、図７（ｄ）に示すように、φＬＭ２をローベル、φＨ１をハイレベルにして、電極組Ｄ２下方の電荷転送段に、この電荷転送段に対応するメモリ電極３ｂ下方の電荷蓄積領域５にある電荷“Ｂ”を移動させる。その後は、φＨ１をローレベル、φＨ２をハイレベルにして電荷“Ｂ”を隣の電荷転送段に転送し、このような転送動作を繰り返すことで、電荷“Ｂ”に応じた信号が水平電荷転送路２端部に接続された出力アンプから出力される。
【００４２】
電荷“Ｂ”に応じた信号の出力後は、φＬＭ２，φＬＭ１，φＨ１，φＨ２を図７（ａ）の状態にした後、図７（ｅ）に示すように、φＬＭ１をローベル、φＨ１をハイレベルにして、電極組Ｄ２下方の電荷転送段に、この電荷転送段に対応するメモリ電極３ａ下方の電荷蓄積領域５にある電荷“Ｇ２”を移動させる。その後は、φＨ１をローレベル、φＨ２をハイレベルにして電荷“Ｇ２”を隣の電荷転送段に転送し、このような転送動作を繰り返すことで、電荷“Ｇ２”に応じた信号が水平電荷転送路２端部に接続された出力アンプから出力される。
【００４３】
このような動作により、２ライン分の電荷の転送が完了する。
【００４４】
以上のように、本実施形態の固体撮像素子によれば、１つの電荷転送段に２つの垂直電荷転送路１を接続し、この２つの垂直電荷転送路１に接続された電荷蓄積領域５上方のメモリ電極３ａ，３ｂにそれぞれ独立に電圧を印加可能とすることで、ラインメモリＬＭで水平電荷転送路２へ転送する電荷を選択することができる。
【００４５】
このため、図２９と同じ画素ピッチを実現した場合でも、水平電荷転送路２の水平方向の幅を維持したまま、電荷転送段の水平方向幅（図１中のＡ’）を図２９に示したものよりも拡大することができる。この結果、消費電力を増加させることなく、水平電荷転送路２の電荷転送容量を増加することができる。又、電荷転送段数を減少させることができるため、転送効率の劣化を防ぐこともできる。
【００４６】
又、本実施形態の固体撮像素子によれば、ラインメモリＬＭのメモリ電極が、それぞれ独立に電圧を印加可能なメモリ電極３ａとメモリ電極３ｂとに分割されているため、ラインメモリパルスφＬＭ１，φＬＭ２を制御することで、ラインメモリＬＭから水平電荷転送路２への電荷の振り分けを行うことができる。
【００４７】
図２９に示した構成で多フィールド読みを行う場合、垂直電荷転送路１１の駆動が複雑になってしまうが、図１に示した構成によれば、垂直電荷転送路１の駆動を複雑にすることなく、ラインメモリパルスφＬＭ１，φＬＭ２の制御のみで多フィールド読みを実現することができる。又、ラインメモリパルスφＬＭ１，φＬＭ２を制御することで、間引き駆動等を容易に実現することもできる。このように、メモリ電極を複数種類設けることで、様々な駆動方法を容易に実現することができる。
【００４８】
尚、以上の説明では、水平電荷転送路２の各電荷転送段に２つの垂直電荷転送路１が接続されるものとしているが、各電荷転送段に接続される垂直電荷転送路１の数は、３つ以上であっても、上述した効果を得ることができる。以下では、各電荷転送段に接続される垂直電荷転送路１の数を４つにした場合を例にして説明する。
【００４９】
図８は、本発明の第一実施形態である固体撮像素子の変形例の概略構成を示す部分平面模式図である。図８において図１と同様の構成には同一符号を付してある。
図８に示す固体撮像素子において図１に示した固体撮像素子と異なる点は、水平電荷転送路２の各電荷転送段に４つの垂直電荷転送路１が接続されている点である。
【００５０】
図８に示すように、水平電荷転送路２の各電荷転送段には、電荷蓄積領域５を介して４つの垂直電荷転送路１が接続されており、この４つの垂直電荷転送路１の各々に接続された４つの電荷蓄積領域５のうち、水平電荷転送路２による電荷転送方向の最も下流側（図８中の一番左）にある電荷蓄積領域５上方には、ラインメモリパルスφＬＭ１が印加されるメモリ電極３ｆが形成され、図８中の左から２番目にある電荷蓄積領域５上方には、ラインメモリパルスφＬＭ２が印加されるメモリ電極３ｅが形成され、図８中の左から３番目にある電荷蓄積領域５上方には、ラインメモリパルスφＬＭ３が印加されるメモリ電極３ｄが形成され、図８中の左から４番目にある電荷蓄積領域５上方には、ラインメモリパルスφＬＭ４が印加されるメモリ電極３ｃが形成されている。ラインメモリパルスφＬＭ１〜φＬＭ４は、それぞれハイレベルとローレベルの状態をとることができる。
【００５１】
以下、このような構成の固体撮像素子の動作について説明する。
図９は、図８に示した固体撮像素子のラインメモリから水平電荷転送路への電荷転送動作を説明するための図である。図９においては、左側に転送パルスφＨ１，φＨ２、ラインメモリパルスφＬＭ１〜φＬＭ４のタイミングチャートを示し、右側に、左側に示した各タイミングにおける電荷の様子を図示してある。ここでは、固体撮像素子に含まれる光電変換素子の配列が、図６に示したような配列となっている場合を例にして説明する。
【００５２】
図９（ａ）は、多数の電荷蓄積領域５に、固体撮像素子の２ライン分の光電変換素子から得られた電荷を蓄積した状態を示している。この状態では、φＨ１，φＨ２はローレベル、φＬＭ１〜φＬＭ４はハイレベルとなっており、電荷蓄積領域５に電位井戸が形成され、水平電荷転送路２の各電荷転送段がこの電位井戸のバリアを形成している。
【００５３】
次に、図９（ｂ）に示すように、φＬＭ１をローレベル、φＨ２をハイレベルにして、電極組Ｄ１下方の電荷転送段に、この電荷転送段に対応するメモリ電極３ｆ下方の電荷蓄積領域５にある電荷“Ｒ”を移動させる。その後は、φＨ２をローレベル、φＨ１をハイレベルにして電荷“Ｒ”を隣の電荷転送段に転送し、このような転送動作を繰り返すことで、電荷“Ｒ”に応じた信号が水平電荷転送路２端部に接続された出力アンプから出力される。
【００５４】
電荷“Ｒ”に応じた信号の出力後は、φＬＭ１〜φＬＭ４，φＨ１，φＨ２を図９（ａ）の状態にした後、図９（ｃ）に示すように、φＬＭ２をローレベル、φＨ２をハイレベルにして、電極組Ｄ１下方の電荷転送段に、この電荷転送段に対応するメモリ電極３ｅ下方の電荷蓄積領域５にある電荷“Ｇ１”を移動させる。その後は、φＨ２をローレベル、φＨ１をハイレベルにして電荷“Ｇ１”を隣の電荷転送段に転送し、このような転送動作を繰り返すことで、電荷“Ｇ１”に応じた信号が水平電荷転送路２端部に接続された出力アンプから出力される。
【００５５】
電荷“Ｇ１”に応じた信号の出力後は、φＬＭ１〜φＬＭ４，φＨ１，φＨ２を図９（ａ）の状態にした後、図９（ｄ）に示すように、φＬＭ３をローレベル、φＨ２をハイレベルにして、電極組Ｄ１下方の電荷転送段に、この電荷転送段に対応するメモリ電極３ｄ下方の電荷蓄積領域５にある電荷“Ｂ”を移動させる。その後は、φＨ２をローレベル、φＨ１をハイレベルにして電荷“Ｂ”を隣の電荷転送段に転送し、このような転送動作を繰り返すことで、電荷“Ｂ”に応じた信号が水平電荷転送路２端部に接続された出力アンプから出力される。
【００５６】
電荷“Ｂ”に応じた信号の出力後は、φＬＭ１〜φＬＭ４，φＨ１，φＨ２を図９（ａ）の状態にした後、図９（ｅ）に示すように、φＬＭ４をローレベル、φＨ２をハイレベルにして、電極組Ｄ１下方の電荷転送段に、この電荷転送段に対応するメモリ電極３ｃ下方の電荷蓄積領域５にある電荷“Ｇ２”を移動させる。その後は、φＨ２をローレベル、φＨ１をハイレベルにして電荷“Ｇ２”を隣の電荷転送段に転送し、このような転送動作を繰り返すことで、電荷“Ｇ２”に応じた信号が水平電荷転送路２端部に接続された出力アンプから出力される。
【００５７】
電荷“Ｇ２”に応じた信号の出力後は、φＬＭ１〜φＬＭ４，φＨ１，φＨ２を図９（ａ）の状態にした後、図９（ｆ）に示すように、φＬＭ１をローレベル、φＨ１をハイレベルにして、電極組Ｄ２下方の電荷転送段に、この電荷転送段に対応するメモリ電極３ｆ下方の電荷蓄積領域５にある電荷“Ｒ”を移動させる。その後は、φＨ１をローレベル、φＨ２をハイレベルにして電荷“Ｒ”を隣の電荷転送段に転送し、このような転送動作を繰り返すことで、電荷“Ｒ”に応じた信号が水平電荷転送路２端部に接続された出力アンプから出力される。
【００５８】
電荷“Ｒ”に応じた信号の出力後は、φＬＭ１〜φＬＭ４，φＨ１，φＨ２を図９（ａ）の状態にした後、図９（ｇ）に示すように、φＬＭ２をローレベル、φＨ１をハイレベルにして、電極組Ｄ２下方の電荷転送段に、この電荷転送段に対応するメモリ電極３ｅ下方の電荷蓄積領域５にある電荷“Ｇ１”を移動させる。その後は、φＨ１をローレベル、φＨ２をハイレベルにして電荷“Ｇ１”を隣の電荷転送段に転送し、このような転送動作を繰り返すことで、電荷“Ｇ１”に応じた信号が水平電荷転送路２端部に接続された出力アンプから出力される。
【００５９】
電荷“Ｇ１”に応じた信号の出力後は、φＬＭ１〜φＬＭ４，φＨ１，φＨ２を図９（ａ）の状態にした後、図９（ｈ）に示すように、φＬＭ３をローレベル、φＨ１をハイレベルにして、電極組Ｄ２下方の電荷転送段に、この電荷転送段に対応するメモリ電極３ｄ下方の電荷蓄積領域５にある電荷“Ｂ”を移動させる。その後は、φＨ１をローレベル、φＨ２をハイレベルにして電荷“Ｂ”を隣の電荷転送段に転送し、このような転送動作を繰り返すことで、電荷“Ｂ”に応じた信号が水平電荷転送路２端部に接続された出力アンプから出力される。
【００６０】
電荷“Ｂ”に応じた信号の出力後は、φＬＭ１〜φＬＭ４，φＨ１，φＨ２を図９（ａ）の状態にした後、図９（i）に示すように、φＬＭ４をローレベル、φＨ１をハイレベルにして、電極組Ｄ２下方の電荷転送段に、この電荷転送段に対応するメモリ電極３ｃ下方の電荷蓄積領域５にある電荷“Ｇ２”を移動させる。その後は、φＨ１をローレベル、φＨ２をハイレベルにして電荷“Ｇ２”を隣の電荷転送段に転送し、このような転送動作を繰り返すことで、電荷“Ｇ２”に応じた信号が水平電荷転送路２端部に接続された出力アンプから出力される。
【００６１】
このような動作により、２ライン分の電荷の転送が完了する。
【００６２】
以上のように、水平電荷転送路２の各電荷転送段に４つの垂直電荷転送路１を接続することで、第一実施形態の固体撮像素子に比べて電荷転送段の水平方向幅Ａ”を２倍にすることができ、転送容量をより増加させることができる。本実施形態の構成によれば、例えば図９（ｅ）の時点で駆動を終了させることで、水平方向の間引き読出しも可能となる。
【００６３】
（第二実施形態）
図１０は、本発明の第二実施形態である固体撮像素子の概略構成を示す部分平面模式図である。図１０において図１と同様の構成には同一符号を付してある。
図１０に示す固体撮像素子は、図１に示す固体撮像素子において、それぞれ異なる電荷転送段に接続され、且つ、互いに隣接する２つの電荷蓄積領域５の各々の上方のメモリ電極３ａ，３ｂを一体化した構成となっている。
【００６４】
図１０に示すように、それぞれ異なる電荷転送段に接続された隣接する２つの電荷蓄積領域５上方には、この２つの電荷蓄積領域５を覆う１枚構成のメモリ電極６ａ又はメモリ電極６ｂが形成されている。メモリ電極６ａとメモリ電極６ｂは、水平方向Ｘに交互に並べて配列されている。メモリ電極６ａにはラインメモリパルスφＬＭ２が印加され、メモリ電極６ｂにはラインメモリパルスφＬＭ１が印加されるようになっている。ラインメモリパルスφＬＭ１，φＬＭ２は、それぞれハイレベルとローレベルの状態をとることができる。
【００６５】
以下、このような構成の固体撮像素子の動作について説明する。
図１１は、図１０に示した固体撮像素子のラインメモリから水平電荷転送路への電荷転送動作を説明するための図である。図１１においては、左側に転送パルスφＨ１，φＨ２、ラインメモリパルスφＬＭ１，φＬＭ２のタイミングチャートを示し、右側に、左側に示した各タイミングにおける電荷の様子を図示してある。ここでは、固体撮像素子に含まれる光電変換素子の配列が、図６に示したような配列となっている場合を例にして説明する。
【００６６】
図１１（ａ）は、多数の電荷蓄積領域５に、固体撮像素子の２ライン分の光電変換素子から得られた電荷を蓄積した状態を示している。この状態では、φＨ１，φＨ２はローレベル、φＬＭ１，φＬＭ２はハイレベルとなっており、電荷蓄積領域５に電位井戸が形成され、水平電荷転送路２の各電荷転送段がこの電位井戸のバリアを形成している。
【００６７】
次に、図１１（ｂ）に示すように、φＬＭ２をローレベル、φＨ２をハイレベルにして、電極組Ｄ１下方の電荷転送段に、この電荷転送段に接続された２つの電荷蓄積領域５のうち、メモリ電極６ａ下方の電荷蓄積領域５にある電荷“Ｒ”を移動させる。その後は、φＨ２をローレベル、φＨ１をハイレベルにして電荷“Ｒ”を隣の電荷転送段に転送し、このような転送動作を繰り返すことで、電荷“Ｒ”に応じた信号が水平電荷転送路２端部に接続された出力アンプから出力される。
【００６８】
電荷“Ｒ”に応じた信号の出力後は、φＬＭ２，φＬＭ１，φＨ１，φＨ２を図１１（ａ）の状態にした後、図１１（ｃ）に示すように、φＬＭ１をローレベル、φＨ２をハイレベルにして、電極組Ｄ１下方の電荷転送段に、この電荷転送段に接続された２つの電荷蓄積領域５のうち、メモリ電極６ｂ下方の電荷蓄積領域５にある電荷“Ｇ１”を移動させる。その後は、φＨ２をローレベル、φＨ１をハイレベルにして電荷“Ｇ１”を隣の電荷転送段に転送し、このような転送動作を繰り返すことで、電荷“Ｇ１”に応じた信号が水平電荷転送路２端部に接続された出力アンプから出力される。
【００６９】
電荷“Ｇ１”に応じた信号の出力後は、φＬＭ２，φＬＭ１，φＨ１，φＨ２を図１１（ａ）の状態にした後、図１１（ｄ）に示すように、φＬＭ１をローレベル、φＨ１をハイレベルにして、電極組Ｄ２下方の電荷転送段に、この電荷転送段に接続された２つの電荷蓄積領域５のうち、メモリ電極６ｂ下方の電荷蓄積領域５にある電荷“Ｂ”を移動させる。その後は、φＨ１をローレベル、φＨ２をハイレベルにして電荷“Ｂ”を隣の電荷転送段に転送し、このような転送動作を繰り返すことで、電荷“Ｂ”に応じた信号が水平電荷転送路２端部に接続された出力アンプから出力される。
【００７０】
電荷“Ｂ”に応じた信号の出力後は、φＬＭ２，φＬＭ１，φＨ１，φＨ２を図１１（ａ）の状態にした後、図１１（ｅ）に示すように、φＬＭ２をローレベル、φＨ１をハイレベルにして、電極組Ｄ２下方の電荷転送段に、この電荷転送段に接続された２つの電荷蓄積領域５のうち、メモリ電極６ａ下方の電荷蓄積領域５にある電荷“Ｇ２”を移動させる。その後は、φＨ１をローレベル、φＨ２をハイレベルにして電荷“Ｇ２”を隣の電荷転送段に転送し、このような転送動作を繰り返すことで、電荷“Ｇ２”に応じた信号が水平電荷転送路２端部に接続された出力アンプから出力される。
【００７１】
このような動作により、２ライン分の電荷の転送が完了する。
【００７２】
以上のように、本実施形態の固体撮像素子によれば、１つの電荷転送段に２つの垂直電荷転送路１を接続し、この２つの垂直電荷転送路１に接続された電荷蓄積領域５上方のメモリ電極６ａ，６ｂにそれぞれ独立に電圧を印加可能とすることで、ラインメモリＬＭで水平電荷転送路２へ転送する電荷を選択することができる。
【００７３】
このため、図２９と同じ画素ピッチを実現した場合でも、水平電荷転送路２の水平方向の幅を維持したまま、電荷転送段の水平方向幅（図１０中のＡ’）を図２９に示したものよりも拡大することができる。この結果、消費電力を増加させることなく、水平電荷転送路２の電荷転送容量を増加することができる。又、電荷転送段数を減少させることができるため、転送効率の劣化を防ぐこともできる。
【００７４】
又、本実施形態の固体撮像素子によれば、図１に示す固体撮像素子と比べて、メモリ電極の数が半分となるため、各メモリ電極に接続する配線を減らすことができ、配線形成のためのマスクパターンの設計に余裕を持たせることができる。又、メモリ電極同士の隙間も半分となるため、メモリ電極形成のためのマスクパターンの設計についても余裕を持たせることができる。
【００７５】
以上の実施形態で説明した固体撮像素子は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置に搭載して用いることができる。撮像装置に搭載した場合には、撮像装置内に設けた撮像素子駆動部が、撮影モードに応じてラインメモリパルスを制御することで、間引き読出し駆動や多フィールド読出し駆動等の様々な駆動を行うことができ、垂直電荷転送路１の駆動を複雑にすることなく様々な撮影シーンに合わせた撮影が可能となる。以下の実施形態では、上述した構成の固体撮像素子を駆動する駆動方法について詳細に説明する。
【００７６】
（第三実施形態）
本実施形態では、図１に示した構成の固体撮像素子の水平電荷転送路２を転送パルスφＨ１〜φＨ６で６相駆動する方法について説明する。
【００７７】
図１２は、図１に示した構成の固体撮像素子の水平電荷転送路２を６相駆動するために必要な配線例を示した図である。図１２において図１と同様の構成には同一符号を付してある。
図１に示した固体撮像素子の水平電荷転送路２上方には複数の電極組が設けられるが、図１２に示す固体撮像素子は、この電極組が、図示しない撮像装置に搭載される撮像素子駆動部から転送パルスφＨ１が印加される電極組Ｈ１と、撮像素子駆動部から転送パルスφＨ２が印加される電極組Ｈ２と、撮像素子駆動部から転送パルスφＨ３が印加される電極組Ｈ３と、撮像素子駆動部から転送パルスφＨ４が印加される電極組Ｈ４と、撮像素子駆動部から転送パルスφＨ５が印加される電極組Ｈ５と、撮像素子駆動部から転送パルスφＨ６が印加される電極組Ｈ６とを含む構成となっている。転送パルスφＨ１〜φＨ６は、それぞれハイレベルとローレベルの状態をとることができる。
【００７８】
これらの電極組は、電極組Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５，Ｈ６，Ｈ３，Ｈ４をこの順番に並べた電極組群を、水平方向に繰り返し並べた配置となっている。
【００７９】
次に、図１２に示した固体撮像素子の駆動方法について説明する。以下では、固体撮像素子の光電変換素子の配列を、図６（ｂ）に示したものとして説明する。
【００８０】
＜第一の駆動方法＞
図１３〜図１５は、図１２に示す固体撮像素子を駆動する第一の駆動方法を説明するための図であり、図１２に示す固体撮像素子に供給するラインメモリパルスφＬＭ１，φＬＭ２及び転送パルスφＨ１〜φＨ６のタイミングチャートと、時刻ｔ１〜ｔ４２における電極組Ｈ１〜Ｈ６の下方の水平電荷転送路２のポテンシャルとを併せて示した図である。
【００８１】
時刻ｔ３でφＬＭ１をローレベルにして、φＬＭ１が印加されるメモリ電極３ａ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ３及びＨ５下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＲ電荷を、該電荷転送段に転送する。
【００８２】
次に、時刻ｔ４〜ｔ８の間で転送パルスφＨ１〜φＨ６を図示のように制御し、時刻ｔ３で水平電荷転送路２に転送されたＲ電荷のうち、隣接する３つのＲ電荷を水平電荷転送路２上で混合する。この混合された電荷を、時刻ｔ９で、電極組Ｈ２下方の水平電荷転送路２に転送する。
【００８３】
次に、時刻ｔ１１でφＬＭ１をローレベルにして、φＬＭ１が印加されるメモリ電極３ａ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ４及びＨ６下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＢ電荷を該電荷転送段に転送する。
【００８４】
次に、時刻ｔ１２〜ｔ１７の間で転送パルスφＨ１〜φＨ６を図示のように制御し、時刻ｔ１１で水平電荷転送路２に転送されたＢ電荷のうち、隣接する３つのＢ電荷を水平電荷転送路２上で混合する。
【００８５】
次に、時刻ｔ１９でφＬＭ１をローレベルにして、φＬＭ１が印加されるメモリ電極３ａ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ１下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＲ電荷を該電荷転送段に転送する。該電荷転送段には、混合された３つのＲ電荷が存在しているため、時刻ｔ１９の時点で、４つのＲ電荷の混合が完了する。
【００８６】
次に、時刻ｔ２０〜ｔ２３の間で転送パルスφＨ１〜φＨ６を図示のように制御して、混合した４つのＲ電荷を電極組Ｈ６下方の水平電荷転送路２に転送し、混合した３つのＢ電荷を電極組Ｈ２下方の水平電荷転送路２に転送する。
【００８７】
次に、時刻ｔ２５でφＬＭ１をローレベルにして、φＬＭ１が印加されるメモリ電極３ａ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ２下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＢ電荷を該電荷転送段に転送する。該電荷転送段には、混合された３つのＢ電荷が存在しているため、時刻ｔ２５の時点で、４つのＢ電荷の混合が完了する。
【００８８】
次に、時刻ｔ２８でφＬＭ２をローレベルにして、φＬＭ２が印加されるメモリ電極３ｂ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ４下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＧ電荷を該電荷転送段に転送する。
【００８９】
次に、時刻ｔ３０で、電極組Ｈ４下方の水平電荷転送路２にあるＧ電荷を、電極組Ｈ３下方の水平電荷転送路２に転送する。
【００９０】
次に、時刻ｔ３２でφＬＭ２をローレベルにして、φＬＭ２が印加されるメモリ電極３ｂ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ３下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＧ電荷を該電荷転送段に転送する。
【００９１】
次に、時刻ｔ３４で、電極組Ｈ３下方の水平電荷転送路２にあった混合された２つのＧ電荷を、電極組Ｈ２又は電極組Ｈ６下方の水平電荷転送路２に転送する。
【００９２】
次に、時刻ｔ３６でφＬＭ２をローレベルにして、φＬＭ２が印加されるメモリ電極３ｂ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ２及びＨ６下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＧ電荷を該電荷転送段に転送する。
【００９３】
次に、時刻ｔ３８で、電極組Ｈ２下方の水平電荷転送路２にあった混合された３つのＧ電荷を、隣の電極組Ｈ１下方の水平電荷転送路２に転送し、電極組Ｈ６下方の水平電荷転送路２にあった混合された３つのＧ電荷を、隣の電極組Ｈ５下方の水平電荷転送路２に転送する。
【００９４】
次に、時刻ｔ４０でφＬＭ２をローレベルにして、φＬＭ２が印加されるメモリ電極３ｂ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ１及びＨ５下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＧ電荷を該電荷転送段に転送する。該電荷転送段には、混合された３つのＧ電荷が存在しているため、時刻ｔ４０の時点で、４つのＧ電荷の混合が完了する。
【００９５】
これ以降は、転送パルスφＨ１〜φＨ６を制御することで、混合したＲ電荷、Ｇ電荷、Ｂ電荷を水平方向Ｘに順次転送して、１ライン分の電荷に応じた信号の出力を完了する。このような処理を全ライン分行うことで、全ての光電変換素子から信号を取得することができる。
【００９６】
以上のように、図１２に示した構成の固体撮像素子によれば、電荷蓄積領域５から水平電荷転送路２への電荷の転送処理を、ラインメモリパルスφＬＭ１，φＬＭ２と転送パルスφＨ１〜φＨ６の組み合わせによって細かく制御することができる。このため、全ての電荷蓄積領域５に蓄積された電荷のうち同一色成分の４つの電荷を水平電荷転送路２で混合する処理を、わずか４０回のパルス変化で実現することができ、従来の構成で４つの電荷を混合する処理を行う場合に比べて、その処理時間を大幅に短縮することができる。この結果、動画撮影モード等でこの４画素混合処理を採用することで、多画素化が進んだ場合でも、高フレームレートを達成することが可能となる。
【００９７】
又、第一の駆動方法によれば、電荷の混合処理後も電荷の並びが変わらないため、特別な信号処理を行うことなく、画像データを生成することが可能となり、この点からも高フレームレートを実現することができる。
【００９８】
＜第二の駆動方法＞
次に、図１２に示す構成の固体撮像素子の駆動方法の別の例について説明する。
【００９９】
図１６〜図１８は、図１２に示す固体撮像素子を駆動する第二の駆動方法を説明するための図であり、図１２に示す固体撮像素子に供給するラインメモリパルスφＬＭ１，φＬＭ２及び転送パルスφＨ１〜φＨ６のタイミングチャートと、時刻ｔ１〜ｔ４６における電極組Ｈ１〜Ｈ６の下方の水平電荷転送路２のポテンシャルとを併せて示した図である。
【０１００】
時刻ｔ３でφＬＭ１をローレベルにして、φＬＭ１が印加されるメモリ電極３ａ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ３及びＨ５下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＲ電荷を、該電荷転送段に転送する。
【０１０１】
次に、時刻ｔ４〜ｔ８の間で転送パルスφＨ１〜φＨ６を図示のように制御し、時刻ｔ３で水平電荷転送路２に転送されたＲ電荷のうち、隣接する３つのＲ電荷を水平電荷転送路２上で混合する。この混合された電荷を、時刻ｔ９で、電極組Ｈ２下方の水平電荷転送路２に転送する。
【０１０２】
次に、時刻ｔ１１でφＬＭ１をローレベルにして、φＬＭ１が印加されるメモリ電極３ａ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ４及びＨ６下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＢ電荷を該電荷転送段に転送する。
【０１０３】
次に、時刻ｔ１２〜ｔ１８の間で転送パルスφＨ１〜φＨ６を図示のように制御し、時刻ｔ１１で水平電荷転送路２に転送されたＢ電荷のうち、隣接する３つのＢ電荷を水平電荷転送路２上で混合する。
【０１０４】
尚、図１３〜図１５に示した第一の駆動方法では、時刻ｔ１２→ｔ１３にかけて、電極組Ｈ２下方にある３つのＲ電荷を隣の電極組Ｈ１下方に転送する際、電極組Ｈ２下方の水平電荷転送路２のポテンシャルがローレベルからハイレベルになりながら転送されてしまう。この場合、Ｒ電荷が他の電荷転送段に流れ込む可能性がある。そこで、第二の駆動方法では、Ｒ電荷が蓄積されているパケットのポテンシャルを時刻ｔ１３でハイレベルにしてから、該パケット内のＲ電荷を隣の電極組Ｈ１下方に転送するようにしている。このようにすることで、上述した転送漏れを防ぐことが可能となる。
【０１０５】
次に、時刻ｔ２０でφＬＭ１をローレベルにして、φＬＭ１が印加されるメモリ電極３ａ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ１下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＲ電荷を該電荷転送段に転送する。該電荷転送段には、混合された３つのＲ電荷が存在しているため、時刻ｔ２０の時点で、４つのＲ電荷の混合が完了する。
【０１０６】
次に、時刻ｔ２１〜ｔ２４の間で転送パルスφＨ１〜φＨ６を図示のように制御して、混合した４つのＲ電荷を電極組Ｈ６下方の水平電荷転送路２に転送し、混合した３つのＢ電荷を電極組Ｈ２下方の水平電荷転送路２に転送する。
【０１０７】
次に、時刻ｔ２６でφＬＭ１をローレベルにして、φＬＭ１が印加されるメモリ電極３ａ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ２下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＢ電荷を該電荷転送段に転送する。該電荷転送段には、混合された３つのＢ電荷が存在しているため、時刻ｔ２６の時点で、４つのＢ電荷の混合が完了する。
【０１０８】
次に、時刻ｔ２９でφＬＭ２をローレベルにして、φＬＭ２が印加されるメモリ電極３ｂ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ４下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＧ電荷を該電荷転送段に転送する。
【０１０９】
次に、上述したような電荷漏れを防ぐために、時刻ｔ３１で電極組Ｈ６及び電極組Ｈ２下方の水平電荷転送路２のポテンシャルをハイレベルする。次に、時刻ｔ３２で、電極組Ｈ４下方の水平電荷転送路２にあるＧ電荷を、電極組Ｈ３下方の水平電荷転送路２に転送する。
【０１１０】
次に、時刻ｔ３４でφＬＭ２をローレベルにして、φＬＭ２が印加されるメモリ電極３ｂ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ３下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＧ電荷を該電荷転送段に転送する。
【０１１１】
次に、上述したような電荷漏れを防ぐために、時刻ｔ３６で電極組Ｈ５及び電極組Ｈ１下方の水平電荷転送路２のポテンシャルをハイレベルにする。次に、時刻ｔ３７で、電極組Ｈ３下方の水平電荷転送路２にあった混合された２つのＧ電荷を、電極組Ｈ２又は電極組Ｈ６下方の水平電荷転送路２に転送する。
【０１１２】
次に、時刻ｔ３９でφＬＭ２をローレベルにして、φＬＭ２が印加されるメモリ電極３ｂ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ２及びＨ６下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＧ電荷を該電荷転送段に転送する。
【０１１３】
次に、上述したような電荷漏れを防ぐために、時刻ｔ４１で電極組Ｈ４下方の水平電荷転送路２のポテンシャルをハイレベルにする。次に、時刻ｔ４２で、電極組Ｈ２下方の水平電荷転送路２にあった混合された３つのＧ電荷を、隣の電極組Ｈ１下方の水平電荷転送路２に転送し、電極組Ｈ６下方の水平電荷転送路２にあった混合された３つのＧ電荷を、隣の電極組Ｈ５下方の水平電荷転送路２に転送する。
【０１１４】
次に、時刻ｔ４４でφＬＭ２をローレベルにして、φＬＭ２が印加されるメモリ電極３ｂ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ１及びＨ５下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＧ電荷を該電荷転送段に転送する。該電荷転送段には、混合された３つのＧ電荷が存在しているため、時刻ｔ４４の時点で、４つのＧ電荷の混合が完了する。
【０１１５】
これ以降は、転送パルスφＨ１〜φＨ６を制御することで、混合したＲ電荷、Ｇ電荷、Ｂ電荷を水平方向Ｘに順次転送して、１ライン分の電荷に応じた信号の出力を完了する。このような処理を全ライン分行うことで、全ての光電変換素子から信号を取得することができる。
【０１１６】
以上のように、第二の駆動方法によれば、第一の駆動方法で起こりうる電荷転送漏れを防ぐことができ、高フレームレート且つ高画質の動画撮影が可能となる。
【０１１７】
（第四実施形態）
本実施形態では、図１０に示した構成の固体撮像素子の水平電荷転送路２を転送パルスφＨ１〜φＨ６で６相駆動する方法について説明する。
【０１１８】
図１９は、図１０に示した構成の固体撮像素子の水平電荷転送路２を６相駆動するために必要な配線例を示した図である。図１９において図１０と同様の構成には同一符号を付してある。
図１０に示した固体撮像素子の水平電荷転送路２上方には複数の電極組が設けられるが、図１９に示す固体撮像素子は、この電極組が、図示しない撮像装置に搭載される撮像素子駆動部から転送パルスφＨ１が印加される電極組Ｈ１と、撮像素子駆動部から転送パルスφＨ２が印加される電極組Ｈ２と、撮像素子駆動部から転送パルスφＨ３が印加される電極組Ｈ３と、撮像素子駆動部から転送パルスφＨ４が印加される電極組Ｈ４と、撮像素子駆動部から転送パルスφＨ５が印加される電極組Ｈ５と、撮像素子駆動部から転送パルスφＨ６が印加される電極組Ｈ６とを含む構成となっている。転送パルスφＨ１〜φＨ６は、それぞれハイレベルとローレベルの状態をとることができる。
【０１１９】
これらの電極組は、電極組Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５，Ｈ６，Ｈ３，Ｈ４をこの順番に並べた電極組群を、水平方向に繰り返し並べた配置となっている。
【０１２０】
次に、図１９に示した固体撮像素子の駆動方法について説明する。以下では、固体撮像素子の光電変換素子の配列を、図６（ｂ）に示したものとして説明する。
【０１２１】
＜第一の駆動方法＞
図２０〜図２２は、図１９に示す固体撮像素子を駆動する第一の駆動方法を説明するための図であり、図１９に示す固体撮像素子に供給するラインメモリパルスφＬＭ１，φＬＭ２及び転送パルスφＨ１〜φＨ６のタイミングチャートと、時刻ｔ１〜ｔ４２における電極組Ｈ１〜Ｈ６の下方の水平電荷転送路２のポテンシャルとを併せて示した図である。
【０１２２】
時刻ｔ３でφＬＭ１をローレベルにして、φＬＭ１が印加されるメモリ電極６ｂ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ３及びＨ５下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＲ電荷を、該電荷転送段に転送する。
【０１２３】
次に、時刻ｔ４〜ｔ８の間で転送パルスφＨ１〜φＨ６を図示のように制御し、時刻ｔ３で水平電荷転送路２に転送されたＲ電荷のうち、隣接する３つのＲ電荷を水平電荷転送路２上で混合する。この混合された電荷を、時刻ｔ９で、電極組Ｈ２下方の水平電荷転送路２に転送する。
【０１２４】
次に、時刻ｔ１１でφＬＭ２をローレベルにして、φＬＭ２が印加されるメモリ電極６ａ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ４及びＨ６下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＢ電荷を該電荷転送段に転送する。
【０１２５】
次に、時刻ｔ１２〜ｔ１７の間で転送パルスφＨ１〜φＨ６を図示のように制御し、時刻ｔ１１で水平電荷転送路２に転送されたＢ電荷のうち、隣接する３つのＢ電荷を水平電荷転送路２上で混合する。
【０１２６】
次に、時刻ｔ１９でφＬＭ１をローレベルにして、φＬＭ１が印加されるメモリ電極６ｂ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ１下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＲ電荷を該電荷転送段に転送する。該電荷転送段には、混合された３つのＲ電荷が存在しているため、時刻ｔ１９の時点で、４つのＲ電荷の混合が完了する。
【０１２７】
次に、時刻ｔ２０〜ｔ２４の間で転送パルスφＨ１〜φＨ６を図示のように制御して、混合した４つのＲ電荷を電極組Ｈ６下方の水平電荷転送路２に転送し、混合した３つのＢ電荷を電極組Ｈ２下方の水平電荷転送路２に転送する。
【０１２８】
次に、時刻ｔ２５でφＬＭ２をローレベルにして、φＬＭ２が印加されるメモリ電極６ａ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ２下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＢ電荷を該電荷転送段に転送する。該電荷転送段には、混合された３つのＢ電荷が存在しているため、時刻ｔ２５の時点で、４つのＢ電荷の混合が完了する。
【０１２９】
次に、時刻ｔ２８でφＬＭ１をローレベルにして、φＬＭ１が印加されるメモリ電極６ｂ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ４下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＧ電荷を該電荷転送段に転送する。
【０１３０】
次に、時刻ｔ３０で、電極組Ｈ４下方の水平電荷転送路２にあるＧ電荷を、電極組Ｈ３下方の水平電荷転送路２に転送する。
【０１３１】
次に、時刻ｔ３２でφＬＭ２をローレベルにして、φＬＭ２が印加されるメモリ電極６ａ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ３下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＧ電荷を該電荷転送段に転送する。
【０１３２】
次に、時刻ｔ３４で、電極組Ｈ３下方の水平電荷転送路２にあった混合された２つのＧ電荷を、電極組Ｈ２又は電極組Ｈ６下方の水平電荷転送路２に転送する。
【０１３３】
次に、時刻ｔ３６でφＬＭ１をローレベルにして、φＬＭ１が印加されるメモリ電極６ｂ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ２及びＨ６下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＧ電荷を該電荷転送段に転送する。
【０１３４】
次に、時刻ｔ３８で、電極組Ｈ２下方の水平電荷転送路２にあった混合された３つのＧ電荷を、隣の電極組Ｈ１下方の水平電荷転送路２に転送し、電極組Ｈ６下方の水平電荷転送路２にあった混合された３つのＧ電荷を、隣の電極組Ｈ５下方の水平電荷転送路２に転送する。
【０１３５】
次に、時刻ｔ４０でφＬＭ２をローレベルにして、φＬＭ２が印加されるメモリ電極６ａ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ１及びＨ５下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＧ電荷を該電荷転送段に転送する。該電荷転送段には、混合された３つのＧ電荷が存在しているため、時刻ｔ４０の時点で、４つのＧ電荷の混合が完了する。
【０１３６】
これ以降は、転送パルスφＨ１〜φＨ６を制御することで、混合したＲ電荷、Ｇ電荷、Ｂ電荷を水平方向Ｘに順次転送して、１ライン分の電荷に応じた信号の出力を完了する。このような処理を全ライン分行うことで、全ての光電変換素子から信号を取得することができる。
【０１３７】
以上のように、図１９に示した構成の固体撮像素子によれば、電荷蓄積領域５から水平電荷転送路２への電荷の転送処理を、ラインメモリパルスφＬＭ１，φＬＭ２と転送パルスφＨ１〜φＨ６の組み合わせによって細かく制御することができる。このため、全ての電荷蓄積領域５に蓄積された電荷のうち同一色成分の４つの電荷を水平電荷転送路２で混合する処理を、わずか４０回のパルス変化で実現することができ、従来の構成で４つの電荷を混合する処理を行う場合に比べて、その処理時間を大幅に短縮することができる。この結果、動画撮影モード等でこの４画素混合処理を採用することで、多画素化が進んだ場合でも、高フレームレートを達成することが可能となる。
【０１３８】
又、本駆動方法によれば、電荷の混合処理後も電荷の並びが変わらないため、特別な信号処理を行うことなく、画像データを生成することが可能となり、この点からも高フレームレートを実現することができる。
【０１３９】
＜第二の駆動方法＞
図２３〜図２５は、図１９に示す固体撮像素子を駆動する第二の駆動方法を説明するための図であり、図１９に示す固体撮像素子に供給するラインメモリパルスφＬＭ１，φＬＭ２及び転送パルスφＨ１〜φＨ６のタイミングチャートと、時刻ｔ１〜ｔ４６における電極組Ｈ１〜Ｈ６の下方の水平電荷転送路２のポテンシャルとを併せて示した図である。
【０１４０】
時刻ｔ３でφＬＭ１をローレベルにして、φＬＭ１が印加されるメモリ電極６ｂ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ３及びＨ５下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＲ電荷を、該電荷転送段に転送する。
【０１４１】
次に、時刻ｔ４〜ｔ８の間で転送パルスφＨ１〜φＨ６を図示のように制御し、時刻ｔ３で水平電荷転送路２に転送されたＲ電荷のうち、隣接する３つのＲ電荷を水平電荷転送路２上で混合する。この混合された電荷を、時刻ｔ９で、電極組Ｈ２下方の水平電荷転送路２に転送する。
【０１４２】
次に、時刻ｔ１１でφＬＭ２をローレベルにして、φＬＭ２が印加されるメモリ電極６ａ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ４及びＨ６下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＢ電荷を該電荷転送段に転送する。
【０１４３】
次に、時刻ｔ１２〜ｔ１８の間で転送パルスφＨ１〜φＨ６を図示のように制御し、時刻ｔ１１で水平電荷転送路２に転送されたＢ電荷のうち、隣接する３つのＢ電荷を水平電荷転送路２上で混合する。
【０１４４】
尚、第一の駆動方法では、時刻ｔ１２→ｔ１３にかけて、電極組Ｈ２下方にある３つのＲ電荷を隣の電極組Ｈ１下方に転送する際、電極組Ｈ２下方の水平電荷転送路２のポテンシャルがローレベルからハイレベルになりながら転送されてしまう。この場合、Ｒ電荷が他の電荷転送段に流れ込む可能性がある。そこで、第二の駆動方法では、Ｒ電荷が蓄積されているパケットのポテンシャルを時刻ｔ１３でハイレベルにしてから、該パケット内のＲ電荷を隣の電極組Ｈ１下方に転送するようにしている。このようにすることで、上述した転送漏れを防ぐことが可能となる。
【０１４５】
次に、時刻ｔ２０でφＬＭ１をローレベルにして、φＬＭ１が印加されるメモリ電極６ｂ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ１下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＲ電荷を該電荷転送段に転送する。該電荷転送段には、混合された３つのＲ電荷が存在しているため、時刻ｔ２０の時点で、４つのＲ電荷の混合が完了する。
【０１４６】
次に、時刻ｔ２１〜ｔ２４の間で転送パルスφＨ１〜φＨ６を図示のように制御して、混合した４つのＲ電荷を電極組Ｈ６下方の水平電荷転送路２に転送し、混合した３つのＢ電荷を電極組Ｈ２下方の水平電荷転送路２に転送する。
【０１４７】
次に、時刻ｔ２６でφＬＭ２をローレベルにして、φＬＭ２が印加されるメモリ電極６ａ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ２下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＢ電荷を該電荷転送段に転送する。該電荷転送段には、混合された３つのＢ電荷が存在しているため、時刻ｔ２６の時点で、４つのＢ電荷の混合が完了する。
【０１４８】
次に、時刻ｔ２９でφＬＭ１をローレベルにして、φＬＭ１が印加されるメモリ電極６ｂ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ４下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＧ電荷を該電荷転送段に転送する。
【０１４９】
次に、上述したような電荷漏れを防ぐために、時刻ｔ３１で電極組Ｈ６及び電極組Ｈ２下方の水平電荷転送路２のポテンシャルをハイレベルする。次に、時刻ｔ３２で、電極組Ｈ４下方の水平電荷転送路２にあるＧ電荷を、電極組Ｈ３下方の水平電荷転送路２に転送する。
【０１５０】
次に、時刻ｔ３４でφＬＭ２をローレベルにして、φＬＭ２が印加されるメモリ電極６ａ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ３下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＧ電荷を該電荷転送段に転送する。
【０１５１】
次に、上述したような電荷漏れを防ぐために、時刻ｔ３６で電極組Ｈ５及び電極組Ｈ１下方の水平電荷転送路２のポテンシャルをハイレベルする。次に、時刻ｔ３７で、電極組Ｈ３下方の水平電荷転送路２にあった混合された２つのＧ電荷を、電極組Ｈ２又は電極組Ｈ６下方の水平電荷転送路２に転送する。
【０１５２】
次に、時刻ｔ３９でφＬＭ１をローレベルにして、φＬＭ１が印加されるメモリ電極６ｂ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ２及びＨ６下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＧ電荷を該電荷転送段に転送する。
【０１５３】
次に、上述したような電荷漏れを防ぐために、時刻ｔ４１で電極組Ｈ４下方の水平電荷転送路２のポテンシャルをハイレベルにする。次に、時刻ｔ４２で、電極組Ｈ２下方の水平電荷転送路２にあった混合された３つのＧ電荷を、隣の電極組Ｈ１下方の水平電荷転送路２に転送し、電極組Ｈ６下方の水平電荷転送路２にあった混合された３つのＧ電荷を、隣の電極組Ｈ５下方の水平電荷転送路２に転送する。
【０１５４】
次に、時刻ｔ４４でφＬＭ２をローレベルにして、φＬＭ２が印加されるメモリ電極６ａ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ１及びＨ５下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＧ電荷を該電荷転送段に転送する。該電荷転送段には、混合された３つのＧ電荷が存在しているため、時刻ｔ４４の時点で、４つのＧ電荷の混合が完了する。
【０１５５】
これ以降は、転送パルスφＨ１〜φＨ６を制御することで、混合したＲ電荷、Ｇ電荷、Ｂ電荷を水平方向Ｘに順次転送して、１ライン分の電荷に応じた信号の出力を完了する。このような処理を全ライン分行うことで、全ての光電変換素子から信号を取得することができる。
【０１５６】
以上のように、第二の駆動方法によれば、第一の駆動方法で起こりうる電荷転送漏れを防ぐことができ、高フレームレート且つ高画質の動画撮影が可能となる。
【０１５７】
（第五実施形態）
本実施形態では、図１０に示した構成の固体撮像素子の水平電荷転送路２を転送パルスφＨ１〜φＨ８で８相駆動する方法について説明する。
【０１５８】
図２６は、図１０に示した構成の固体撮像素子の水平電荷転送路２を８相駆動するために必要な配線例を示した図である。図２６において図１０と同様の構成には同一符号を付してある。
図１に示した固体撮像素子の水平電荷転送路２上方には複数の電極組が設けられるが、図２６に示す固体撮像素子は、この電極組が、図示しない撮像装置に搭載される撮像素子駆動部から転送パルスφＨ１が印加される電極組Ｈ１と、撮像素子駆動部から転送パルスφＨ２が印加される電極組Ｈ２と、撮像素子駆動部から転送パルスφＨ３が印加される電極組Ｈ３と、撮像素子駆動部から転送パルスφＨ４が印加される電極組Ｈ４と、撮像素子駆動部から転送パルスφＨ５が印加される電極組Ｈ５と、撮像素子駆動部から転送パルスφＨ６が印加される電極組Ｈ６と、撮像素子駆動部から転送パルスφＨ７が印加される電極組Ｈ７と、撮像素子駆動部から転送パルスφＨ８が印加される電極組Ｈ８とを含む構成となっている。転送パルスφＨ１〜φＨ８は、それぞれハイレベルとローレベルの状態をとることができる。
【０１５９】
これらの電極組は、電極組Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５，Ｈ６，Ｈ７，Ｈ８をこの順番に並べた電極組群を、水平方向に繰り返し並べた配置となっている。
【０１６０】
次に、図２６に示した固体撮像素子の駆動方法について説明する。以下では、固体撮像素子の光電変換素子の配列を、図６（ｂ）に示したものとして説明する。
【０１６１】
図２７〜図２８は、図２６に示す固体撮像素子の駆動方法を説明するための図であり、図２６に示す固体撮像素子に供給するラインメモリパルスφＬＭ１，φＬＭ２及び転送パルスφＨ１〜φＨ８のタイミングチャートと、時刻ｔ１〜ｔ３０における電極組Ｈ１〜Ｈ８の下方の水平電荷転送路２のポテンシャルとを併せて示した図である。
【０１６２】
時刻ｔ３でφＬＭ１をローレベルにして、φＬＭ１が印加されるメモリ電極６ｂ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ３、Ｈ５、及びＨ７下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＲ電荷を、該電荷転送段に転送する。
【０１６３】
次に、時刻ｔ４〜ｔ７の間で転送パルスφＨ１〜φＨ８を図示のように制御し、時刻ｔ３で水平電荷転送路２に転送されたＲ電荷のうち、隣接する３つのＲ電荷を水平電荷転送路２上で混合する。この混合された電荷を、時刻ｔ８で、電極組Ｈ２下方の水平電荷転送路２に転送する。
【０１６４】
次に、時刻ｔ９でφＬＭ２をローレベルにして、φＬＭ２が印加されるメモリ電極６ａ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ３、Ｈ６、及びＨ８下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＢ電荷又はＧ電荷を該電荷転送段に転送する。
【０１６５】
次に、時刻ｔ１０〜ｔ１２の間で転送パルスφＨ１〜φＨ８を図示のように制御し、時刻ｔ９で水平電荷転送路２に転送されたＢ電荷のうち、隣接する２つのＢ電荷を水平電荷転送路２上で混合する。
【０１６６】
次に、時刻ｔ１４でφＬＭ１をローレベルにして、φＬＭ１が印加されるメモリ電極６ｂ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ４及びＨ８下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＧ電荷を該電荷転送段に転送する。
【０１６７】
次に、時刻ｔ１５〜ｔ１６の間で転送パルスφＨ１〜φＨ８を図示のように制御して、電極組Ｈ３，Ｈ４下方にある２つのＧ電荷を水平電荷転送路２上で混合する。
【０１６８】
次に、時刻ｔ１７で、電極組Ｈ５下方の水平電荷転送路２にあるＢ電荷を、電極組Ｈ４下方の水平電荷転送路２に転送する。
【０１６９】
次に、時刻ｔ１８でφＬＭ２をローレベルにして、φＬＭ２が印加されるメモリ電極６ａ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ４下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＢ電荷を該電荷転送段に転送し、φＬＭ２が印加されるメモリ電極６ａ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ７下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＧ電荷を該電荷転送段に転送する。
【０１７０】
次に、時刻ｔ２０で、電極組Ｈ３下方の水平電荷転送路２にあった混合された２つのＧ電荷を、隣の電極組Ｈ２下方の水平電荷転送路２に転送し、電極組Ｈ７下方の水平電荷転送路２にあった混合された２つのＧ電荷を、隣の電極組Ｈ６下方の水平電荷転送路２に転送する。
【０１７１】
次に、時刻ｔ２１でφＬＭ１をローレベルにして、φＬＭ１が印加されるメモリ電極６ｂ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ２及びＨ６下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＧ電荷を該電荷転送段に転送し、φＬＭ１が印加されるメモリ電極６ｂ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ１下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＲ電荷を該電荷転送段に転送する。
【０１７２】
次に、時刻ｔ２３〜ｔ２５の間で転送パルスφＨ１〜φＨ８を図示のように制御して、電極組Ｈ１下方にあった４つのＲ電荷を電極組Ｈ７下方まで転送し、電極組Ｈ２下方にあった３つのＧ電荷を隣の電極組Ｈ１下方まで転送し、電極組Ｈ６下方にあった３つのＧ電荷を隣の電極組Ｈ５下方まで転送し、電極組Ｈ４下方にあった３つのＢ電荷を隣の電極組Ｈ３下方まで転送する。
【０１７３】
次に、時刻ｔ２６でφＬＭ２をローレベルにして、φＬＭ２が印加されるメモリ電極６ａ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ１及びＨ５下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＧ電荷を該電荷転送段に転送する。
【０１７４】
次に、時刻ｔ２７〜ｔ２８の間で転送パルスφＨ１〜φＨ８を図示のように制御して、電極組Ｈ７下方にあった４つのＲ電荷を隣の電極組Ｈ６下方まで転送し、電極組Ｈ１下方にあった４つのＧ電荷を隣の電極組Ｈ８下方まで転送し、電極組Ｈ５下方にあった４つのＧ電荷を隣の電極組Ｈ４下方まで転送し、電極組Ｈ３下方にあった３つのＢ電荷を隣の電極組Ｈ２下方まで転送する。
【０１７５】
次に、時刻ｔ２９でφＬＭ２をローレベルにして、φＬＭ２が印加されるメモリ電極６ｂ下方の電荷蓄積領域５のうち、電極組Ｈ２下方の電荷転送段に接続されている電荷蓄積領域５に蓄積されているＢ電荷を該電荷転送段に転送する。
【０１７６】
これ以降は、転送パルスφＨ１〜φＨ８を制御することで、混合したＲ電荷、Ｇ電荷、Ｂ電荷を水平方向Ｘに順次転送して、１ライン分の電荷に応じた信号の出力を完了する。このような処理を全ライン分行うことで、全ての光電変換素子から信号を取得することができる。
【０１７７】
以上のように、図２６に示した構成の固体撮像素子によれば、電荷蓄積領域５から水平電荷転送路２への電荷の転送処理を、ラインメモリパルスφＬＭ１，φＬＭ２と転送パルスφＨ１〜φＨ８の組み合わせによって細かく制御することができる。このため、全ての電荷蓄積領域５に蓄積された電荷のうち同一色成分の４つの電荷を水平電荷転送路２で混合する処理を、わずか２９回のパルス変化で実現することができ、従来の構成で４つの電荷を混合する処理を行う場合に比べて、その処理時間を大幅に短縮することができる。この結果、動画撮影モード等でこの４画素混合処理を採用することで、多画素化が進んだ場合でも、高フレームレートを達成することが可能となる。
【０１７８】
又、本駆動方法によれば、電荷の混合処理後も電荷の並びが変わらないため、特別な信号処理を行うことなく、画像データを生成することが可能となり、この点からも高フレームレートを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７９】
【図１】本発明の第一実施形態である固体撮像素子の概略構成を示す部分平面模式図
【図２】第一実施形態の固体撮像素子の全体構成の一例を示す平面模式図
【図３】図２に示す固体撮像素子の部分拡大図
【図４】第一実施形態の固体撮像素子の全体構成の別例を示す平面模式図
【図５】図４に示す固体撮像素子の部分拡大図
【図６】第一実施形態の固体撮像素子の光電変換素子の配列例を示す図
【図７】図１に示した固体撮像素子のラインメモリから水平電荷転送路への電荷転送動作を説明するための図
【図８】本発明の第一実施形態である固体撮像素子の変形例の概略構成を示す部分平面模式図
【図９】図８に示した固体撮像素子のラインメモリから水平電荷転送路への電荷転送動作を説明するための図
【図１０】本発明の第二実施形態である固体撮像素子の概略構成を示す部分平面模式図
【図１１】図１０に示した固体撮像素子のラインメモリから水平電荷転送路への電荷転送動作を説明するための図
【図１２】図１に示した構成の固体撮像素子の水平電荷転送路を６相駆動するために必要な配線例を示した図
【図１３】図１２に示す固体撮像素子を駆動する第一の駆動方法を説明するための図
【図１４】図１２に示す固体撮像素子を駆動する第一の駆動方法を説明するための図
【図１５】図１２に示す固体撮像素子を駆動する第一の駆動方法を説明するための図
【図１６】図１２に示す固体撮像素子を駆動する第二の駆動方法を説明するための図
【図１７】図１２に示す固体撮像素子を駆動する第二の駆動方法を説明するための図
【図１８】図１２に示す固体撮像素子を駆動する第二の駆動方法を説明するための図
【図１９】図１０に示した構成の固体撮像素子の水平電荷転送路を６相駆動するために必要な配線例を示した図
【図２０】図１９に示す固体撮像素子を駆動する第一の駆動方法を説明するための図
【図２１】図１９に示す固体撮像素子を駆動する第一の駆動方法を説明するための図
【図２２】図１９に示す固体撮像素子を駆動する第一の駆動方法を説明するための図
【図２３】図１９に示す固体撮像素子を駆動する第二の駆動方法を説明するための図
【図２４】図１９に示す固体撮像素子を駆動する第二の駆動方法を説明するための図
【図２５】図１９に示す固体撮像素子を駆動する第二の駆動方法を説明するための図
【図２６】図１０に示した構成の固体撮像素子の水平電荷転送路を８相駆動するために必要な配線例を示した図
【図２７】図２６に示す固体撮像素子の駆動方法を説明するための図
【図２８】図２６に示す固体撮像素子の駆動方法を説明するための図
【図２９】一般的な固体撮像素子の部分拡大図
【符号の説明】
【０１８０】
１  垂直電荷転送路
２  水平電荷転送路
３，３ａ，３ｂ  メモリ電極
ＬＭ  ラインメモリ
５  電荷蓄積領域
４ａ，４ｂ  転送電極
Ｄ１，Ｄ２  電極組
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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