(57)【要約】【課題】多フィールド読み出し可能な小型且つ安価な固体撮像素子を提供する。【解決手段】ＰＤ５１と、ＰＤ５１で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部５２とを有する固体撮像素子５であって、各ＰＤ５１には２つの転送電極が対応し、垂直方向に並ぶ６つのＰＤ５１に対応する転送電極群には、６つの読み出し電極（Ｖ２Ａ，Ｖ４Ａ，Ｖ６Ａ，Ｖ２Ｂ，Ｖ４Ｂ，Ｖ６Ｂ）と６つの転送電極（Ｖ１，Ｖ３，Ｖ５）が含まれ、この転送電極群に含まれる６つの転送電極を３つおきに共通化した。【選択図】図２
2009159219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の光電変換素子と、前記多数の光電変換素子の各々で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部とを有する固体撮像素子であって、
前記垂直電荷転送部が、電荷転送チャネルと前記電荷転送チャネル上方に前記垂直方向に配列された転送電極とを含み、
前記転送電極は、１つの前記光電変換素子に対応してｎ（ｎは２以上の自然数）個設けられ、
ｎ個の前記転送電極が、対応する前記光電変換素子から前記電荷転送チャネルに電荷を読み出すための読み出し電極を含み、
前記読み出し電極は、それぞれ独立に読み出しパルスを印加可能なＦ（Ｆは２以上の自然数）種類の読み出し電極に分類されており、
前記垂直方向に連続して配列されたそれぞれ異なる種類のＦ個の読み出し電極の各々に対応する前記光電変換素子に対応した該読み出し電極以外の前記転送電極に注目したとき、該転送電極の一部が共通化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、
（ｎ×Ｆ）とＦの公約数のうちのＦ以下の値であって、“１”と“ｎ＝２の場合のＦ”とを除く公約数をＢとしたとき、
前記注目した転送電極は、［｛（ｎ×Ｆ）−Ｆ｝／Ｂ］個おきに共通化され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、前記多数の光電変換素子からＦ回のフィールドに分けて電荷を読み出す多フィールド読み出しを行うものであり、各フィールドにおいて、電荷を読み出すべき前記光電変換素子に対応させて前記電荷転送チャネルに電荷蓄積パケットを形成し、前記電荷を読み出すべき前記光電変換素子に対応する前記読み出し電極に読み出しパルスを印加して前記電荷蓄積パケットに電荷を読み出した後、該電荷を分割してから前記垂直方向に転送する分割転送駆動を行う撮像装置。
【請求項４】
請求項２記載の撮像装置であって、
（ｎ×Ｆ）とＦの公約数のうちのＦ以下の値であって、“１”と“ｎ＝２の場合のＦ”とを除く公約数をＢとしたとき、
前記注目した転送電極は、［｛（ｎ×Ｆ）−Ｆ｝／Ｂ］個おきに共通化されており、
前記駆動手段は、前記分割転送駆動において前記電荷蓄積パケットに読み出した電荷を前記Ｂ個に分割してから転送する撮像装置。
【請求項５】
請求項３又は４記載の撮像装置であって、
前記固体撮像素子が、前記垂直電荷転送部を転送されてきた電荷を一時的に蓄積するラインメモリを備え、
前記駆動手段は、前記分割した電荷同士を前記ラインメモリで混合する撮像装置。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか１項記載の撮像装置であって、
前記駆動手段が、前記分割転送駆動において、前記電荷の読み出し時、同一の前記電荷転送チャネルに形成した前記電荷蓄積パケット同士のバリアを形成する前記転送電極の数が２つ以上となるように制御する撮像装置。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれか１項記載の撮像装置であって、
前記光電変換素子に蓄積される電荷量が閾値以下となる撮影条件の場合、前記駆動手段は、前記分割転送駆動において、分割後の前記電荷蓄積パケットの容量を前記電荷量が閾値よりも大きい撮影条件の場合に比べて小さくする制御を行う撮像装置。
【請求項８】
請求項３〜６のいずれか１項記載の撮像装置であって、
前記光電変換素子に蓄積される電荷量が閾値以下となる撮影条件の場合、前記駆動手段は、前記分割転送駆動において、前記電荷蓄積パケットの容量を、前記電荷量が閾値よりも大きい撮影条件の場合に比べて小さくする撮像装置。
【請求項９】
請求項８記載の撮像装置であって、
前記光電変換素子に蓄積される電荷量が閾値以下となる撮影条件の場合、前記駆動手段が、前記分割転送駆動において、前記Ｆ種類の読み出し電極の各々に印加するＦ種類のパルスの一部が同位相となるように制御する撮像装置。
【請求項１０】
請求項８記載の撮像装置であって、
前記光電変換素子に蓄積される電荷量が閾値以下となる撮影条件の場合、前記駆動手段が、前記分割転送駆動において、前記電荷を分割した後、前記分割された電荷蓄積パケットと、電荷が蓄積されていない空パケットとの結合を避けながら前記電荷蓄積パケット内の電荷を前記垂直方向に転送する撮像装置。
【請求項１１】
請求項８記載の撮像装置であって、
前記光電変換素子に蓄積される電荷量が閾値以下となる撮影条件の場合、前記駆動手段が、前記分割転送駆動において、前記電荷を分割した後、前記分割された電荷蓄積パケット内の電荷が前記垂直方向と逆方向に転送されるのを避けながら前記電荷蓄積パケット内の電荷を前記垂直方向に転送する撮像装置。
【請求項１２】
請求項３〜１１のいずれか１項記載の撮像装置であって、
暗電流量を検出する暗電流量検出手段を備え、
前記暗電流量が閾値以下であった場合、前記駆動手段は、前記分割転送駆動を行う代わりに、フィールド数をＦよりも減らして前記電荷の読み出しを行う撮像装置。
【請求項１３】
請求項１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、
前記多数の光電変換素子からＦ回のフィールドに分けて電荷を読み出す多フィールド読み出しを行う際、各フィールドにおいて、電荷を読み出すべき前記光電変換素子に対応させて前記電荷転送チャネルに電荷蓄積パケットを形成し、前記電荷を読み出すべき前記光電変換素子に対応する前記読み出し電極に読み出しパルスを印加して前記電荷蓄積パケットに電荷を読み出した後、該電荷を分割してから前記垂直方向に転送する分割転送駆動を行う固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
（ｎ×Ｆ）とＦの公約数のうちのＦ以下の値であって、“１”と“ｎ＝２の場合のＦ”とを除く公約数をＢとしたとき、
前記注目した転送電極は、［｛（ｎ×Ｆ）−Ｆ｝／Ｂ］個おきに共通化されており、
前記分割転送駆動において、前記電荷蓄積パケットに読み出した電荷を前記Ｂ個に分割してから転送する固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１５】
請求項１３又は１４記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記固体撮像素子が、前記垂直電荷転送部を転送されてきた電荷を一時的に蓄積するラインメモリを備え、
前記分割転送駆動では、前記分割した電荷同士を前記ラインメモリで混合する固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれか１項記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記分割転送駆動において、前記電荷の読み出し時、同一の前記電荷転送チャネルに形成した前記電荷蓄積パケット同士のバリアを形成する前記転送電極の数が２つ以上となるように制御する固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１７】
請求項１３〜１６のいずれか１項記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記光電変換素子に蓄積される電荷量が閾値以下となる撮影条件の場合、前記分割転送駆動において、分割後の前記電荷蓄積パケットの容量を前記電荷量が閾値よりも大きい撮影条件の場合に比べて小さくする制御を行う固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１８】
請求項１３〜１６のいずれか１項記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記光電変換素子に蓄積される電荷量が閾値以下となる撮影条件の場合、前記分割転送駆動において、前記電荷蓄積パケットの容量を、前記電荷量が閾値よりも大きい場合の撮影条件に比べて小さくする固体撮像素子の駆動方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記光電変換素子に蓄積される電荷量が閾値以下となる撮影条件の場合、前記分割転送駆動において、前記Ｆ種類の読み出し電極の各々に印加するＦ種類のパルスの一部が同位相となるように制御する固体撮像素子の駆動方法。
【請求項２０】
請求項１８記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記光電変換素子に蓄積される電荷量が閾値以下となる撮影条件の場合、前記分割転送駆動において、前記電荷を分割した後、前記分割された電荷蓄積パケットと、電荷が蓄積されていない空パケットとの結合を避けながら前記電荷蓄積パケット内の電荷を前記垂直方向に転送する固体撮像素子の駆動方法。
【請求項２１】
請求項１８記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記光電変換素子に蓄積される電荷量が閾値以下となる撮影条件の場合、前記電荷を分割した後、前記分割された電荷蓄積パケット内の電荷が前記垂直方向と逆方向に転送されるのを避けながら前記電荷蓄積パケット内の電荷を前記垂直方向に転送する固体撮像素子の駆動方法。
【請求項２２】
請求項１３〜２１のいずれか１項記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
撮影時の暗電流量を検出し、前記暗電流量が閾値以下であった場合には、前記分割転送駆動を行う代わりに、フィールド数をＦよりも減らして前記電荷の読み出しを行う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、多数の光電変換素子と、前記多数の光電変換素子の各々で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部とを有する固体撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１８は、６フィールド読み出しのＣＣＤ（Charge Coupled Device）型の固体撮像素子の従来の構成例を示した図である。
図１８に示す固体撮像素子は、垂直方向とこれに直交する水平方向に正方格子状に配列された多数のフォトダイオード（ＰＤ）６１と、各ＰＤ６１で発生した電荷を垂直方向に転送する複数の垂直電荷転送部６２と、複数の垂直電荷転送部６２を転送されてきた電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部６３と、水平電荷転送部６３を転送されてきた電荷に応じた信号を出力する出力部６４とを備える。
【０００３】
垂直電荷転送部６２は、垂直方向に並ぶＰＤ６１からなるＰＤ列に対応してその右側部に垂直方向に延びて形成された電荷転送チャネル（不図示）と、その電荷転送チャネル上方に垂直方向に配列された転送電極Ｖ１Ａ，Ｖ２Ａ，Ｖ３Ａ，Ｖ４Ａ，Ｖ５Ａ，Ｖ６Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ２Ｂ，Ｖ３Ｂ，Ｖ４Ｂ，Ｖ５Ｂ，Ｖ６Ｂとで構成されている。
【０００４】
ＰＤ列の各ＰＤ６１と、それに対応する電荷転送チャネルとの間には、各ＰＤ６１で発生して蓄積された電荷を該電荷転送チャネルに読み出すための電荷読出し部６５（図では模式的に矢印で示してある）が形成されている。
【０００５】
１つのＰＤ６１には２つの転送電極が対応して設けられている。ＰＤ６１には、転送電極Ｖ１Ａと転送電極Ｖ２Ａが対応して設けられたＰＤと、転送極Ｖ３Ａと転送電極Ｖ４Ａが対応して設けられたＰＤと、転送電極Ｖ５Ａと転送電極Ｖ６Ａが対応して設けられたＰＤと、転送電極Ｖ１Ｂと転送電極Ｖ２Ｂが対応して設けられたＰＤと、転送電極Ｖ３Ｂと転送電極Ｖ４Ｂが対応して設けられたＰＤと、転送電極Ｖ５Ｂと転送電極Ｖ６Ｂが対応して設けられたＰＤとがあり、ＰＤ列は、これらを垂直方向に並べたパターンを、垂直方向に繰り返し配列したものとなっている。
【０００６】
転送電極Ｖ２Ａ，Ｖ４Ａ，Ｖ６Ａ，Ｖ２Ｂ，Ｖ４Ｂ，Ｖ６Ｂは、それぞれ、ＰＤ６１から電荷転送チャネルに電荷を読み出すための読み出し電極も兼ねており、対応するＰＤ６１の電荷読出し部６５も覆って形成されている。転送電極Ｖ２Ａ，Ｖ４Ａ，Ｖ６Ａ，Ｖ２Ｂ，Ｖ４Ｂ，Ｖ６Ｂには、それぞれ読み出しパルスも印加可能となっている。この読み出し電極に読み出しパルスを印加することで、ＰＤ６１から電荷転送チャネルに電荷を読み出すことができる。
【０００７】
このように、６フィールド読み出しの固体撮像素子では、転送電極として、フィールド数分の種類の読み出し電極（Ｖ２Ａ，Ｖ４Ａ，Ｖ６Ａ，Ｖ２Ｂ，Ｖ４Ｂ，Ｖ６Ｂ）と、読み出した電荷を転送するための６種類の転送電極（Ｖ１Ａ，Ｖ３Ａ，Ｖ５Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ３Ｂ，Ｖ５Ｂ）との計１２種類の電極が必要となる。
【０００８】
複数フィールド読み出しに関する文献として例えば特許文献１が挙げられる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１１９６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように、多フィールド読み出しを実現するためには、フィールド数分の種類の読み出し電極と、読み出した電荷を転送するための少なくとも読み出し電極の倍の種類の転送電極とが必要となり、フィールド数に比例して転送電極の種類が多くなってしまう。このため、固体撮像素子の入力ピン数や駆動信号数が増加し、小型化や低コスト実現への妨げとなる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、多フィールド読み出し可能な小型且つ安価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】
【００１２】
本発明の固体撮像素子は、多数の光電変換素子と、前記多数の光電変換素子の各々で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部とを有する固体撮像素子であって、前記垂直電荷転送部が、電荷転送チャネルと前記電荷転送チャネル上方に前記垂直方向に配列された転送電極とを含み、前記転送電極は、１つの前記光電変換素子に対応してｎ（ｎは２以上の自然数）個設けられ、ｎ個の前記転送電極が、対応する前記光電変換素子から前記電荷転送チャネルに電荷を読み出すための読み出し電極を含み、前記読み出し電極は、それぞれ独立に読み出しパルスを印加可能なＦ（Ｆは２以上の自然数）種類の読み出し電極に分類されており、前記垂直方向に連続して配列されたそれぞれ異なる種類のＦ個の読み出し電極の各々に対応する前記光電変換素子に対応した該読み出し電極以外の前記転送電極に注目したとき、該転送電極の一部が共通化されている。
【００１３】
本発明の固体撮像素子は、（ｎ×Ｆ）とＦの公約数のうちのＦ以下の値であって、“１”と“ｎ＝２の場合のＦ”とを除く公約数をＢとしたとき、前記注目した転送電極は、［｛（ｎ×Ｆ）−Ｆ｝／Ｂ］個おきに共通化されている。
【００１４】
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、前記多数の光電変換素子からＦ回のフィールドに分けて電荷を読み出す多フィールド読み出しを行うものであり、各フィールドにおいて、電荷を読み出すべき前記光電変換素子に対応させて前記電荷転送チャネルに電荷蓄積パケットを形成し、前記電荷を読み出すべき前記光電変換素子に対応する前記読み出し電極に読み出しパルスを印加して前記電荷蓄積パケットに電荷を読み出した後、該電荷を分割してから前記垂直方向に転送する分割転送駆動を行う。
【００１５】
本発明の撮像装置は、（ｎ×Ｆ）とＦの公約数のうちのＦ以下の値であって、“１”と“ｎ＝２の場合のＦ”とを除く公約数をＢとしたとき、前記注目した転送電極は、［｛（ｎ×Ｆ）−Ｆ｝／Ｂ］個おきに共通化されており、前記駆動手段は、前記分割転送駆動において前記電荷蓄積パケットに読み出した電荷を前記Ｂ個に分割してから転送する。
【００１６】
本発明の撮像装置は、前記固体撮像素子が、前記垂直電荷転送部を転送されてきた電荷を一時的に蓄積するラインメモリを備え、前記駆動手段は、前記分割した電荷同士を前記ラインメモリで混合する。
【００１７】
本発明の撮像装置は、前記駆動手段が、前記分割転送駆動において、前記電荷の読み出し時、同一の前記電荷転送チャネルに形成した前記電荷蓄積パケット同士のバリアを形成する前記転送電極の数が２つ以上となるように制御する。
【００１８】
本発明の撮像装置は、前記光電変換素子に蓄積される電荷量が閾値以下となる撮影条件の場合、前記駆動手段は、前記分割転送駆動において、分割後の前記電荷蓄積パケットの容量を前記電荷量が閾値よりも大きい撮影条件の場合に比べて小さくする制御を行う。
【００１９】
本発明の撮像装置は、前記光電変換素子に蓄積される電荷量が閾値以下となる撮影条件の場合、前記駆動手段は、前記分割転送駆動において、前記電荷蓄積パケットの容量を、前記電荷量が閾値よりも大きい撮影条件の場合に比べて小さくする。
【００２０】
本発明の撮像装置は、前記光電変換素子に蓄積される電荷量が閾値以下となる撮影条件の場合、前記駆動手段が、前記分割転送駆動において、前記Ｆ種類の読み出し電極の各々に印加するＦ種類のパルスの一部が同位相となるように制御する。
【００２１】
本発明の撮像装置は、前記光電変換素子に蓄積される電荷量が閾値以下となる撮影条件の場合、前記駆動手段が、前記分割転送駆動において、前記電荷を分割した後、前記分割された電荷蓄積パケットと、電荷が蓄積されていない空パケットとの結合を避けながら前記電荷蓄積パケット内の電荷を前記垂直方向に転送する。
【００２２】
本発明の撮像装置は、前記光電変換素子に蓄積される電荷量が閾値以下となる撮影条件の場合、前記駆動手段が、前記分割転送駆動において、前記電荷を分割した後、前記分割された電荷蓄積パケット内の電荷が前記垂直方向と逆方向に転送されるのを避けながら前記電荷蓄積パケット内の電荷を前記垂直方向に転送する。
【００２３】
本発明の撮像装置は、暗電流量を検出する暗電流量検出手段を備え、前記暗電流量が閾値以下であった場合、前記駆動手段は、前記分割転送駆動を行う代わりに、フィールド数をＦよりも減らして前記電荷の読み出しを行う。
【００２４】
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、前記多数の光電変換素子からＦ回のフィールドに分けて電荷を読み出す多フィールド読み出しを行う際、各フィールドにおいて、電荷を読み出すべき前記光電変換素子に対応させて前記電荷転送チャネルに電荷蓄積パケットを形成し、前記電荷を読み出すべき前記光電変換素子に対応する前記読み出し電極に読み出しパルスを印加して前記電荷蓄積パケットに電荷を読み出した後、該電荷を分割してから前記垂直方向に転送する分割転送駆動を行う。
【００２５】
本発明の固体撮像素子の駆動方法は、（ｎ×Ｆ）とＦの公約数のうちのＦ以下の値であって、“１”と“ｎ＝２の場合のＦ”とを除く公約数をＢとしたとき、前記注目した転送電極は、［｛（ｎ×Ｆ）−Ｆ｝／Ｂ］個おきに共通化されており、前記分割転送駆動において、前記電荷蓄積パケットに読み出した電荷を前記Ｂ個に分割してから転送する。
【００２６】
本発明の固体撮像素子の駆動方法は、前記固体撮像素子が、前記垂直電荷転送部を転送されてきた電荷を一時的に蓄積するラインメモリを備え、前記分割転送駆動では、前記分割した電荷同士を前記ラインメモリで混合する。
【００２７】
本発明の固体撮像素子の駆動方法は、前記分割転送駆動において、前記電荷の読み出し時、同一の前記電荷転送チャネルに形成した前記電荷蓄積パケット同士のバリアを形成する前記転送電極の数が２つ以上となるように制御する。
【００２８】
本発明の固体撮像素子の駆動方法は、前記光電変換素子に蓄積される電荷量が閾値以下となる撮影条件の場合、前記分割転送駆動において、分割後の前記電荷蓄積パケットの容量を前記電荷量が閾値よりも大きい撮影条件の場合に比べて小さくする制御を行う。
【００２９】
本発明の固体撮像素子の駆動方法は、前記光電変換素子に蓄積される電荷量が閾値以下となる撮影条件の場合、前記分割転送駆動において、前記電荷蓄積パケットの容量を、前記電荷量が閾値よりも大きい場合の撮影条件に比べて小さくする。
【００３０】
本発明の固体撮像素子の駆動方法は、前記光電変換素子に蓄積される電荷量が閾値以下となる撮影条件の場合、前記分割転送駆動において、前記Ｆ種類の読み出し電極の各々に印加するＦ種類のパルスの一部が同位相となるように制御する。
【００３１】
本発明の固体撮像素子の駆動方法は、前記光電変換素子に蓄積される電荷量が閾値以下となる撮影条件の場合、前記分割転送駆動において、前記電荷を分割した後、前記分割された電荷蓄積パケットと、電荷が蓄積されていない空パケットとの結合を避けながら前記電荷蓄積パケット内の電荷を前記垂直方向に転送する。
【００３２】
本発明の固体撮像素子の駆動方法は、前記光電変換素子に蓄積される電荷量が閾値以下となる撮影条件の場合、前記電荷を分割した後、前記分割された電荷蓄積パケット内の電荷が前記垂直方向と逆方向に転送されるのを避けながら前記電荷蓄積パケット内の電荷を前記垂直方向に転送する。
【００３３】
本発明の固体撮像素子の駆動方法は、撮影時の暗電流量を検出し、前記暗電流量が閾値以下であった場合には、前記分割転送駆動を行う代わりに、フィールド数をＦよりも減らして前記電荷の読み出しを行う。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、多フィールド読み出し可能な小型且つ安価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】
【００３５】
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。
【００３６】
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
図２は、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である。
図２に示す固体撮像素子５は、垂直方向とこれに直交する水平方向に正方格子状に配列された多数のフォトダイオード（ＰＤ）５１と、各ＰＤ５１で発生した電荷を垂直方向に転送する複数の垂直電荷転送部５２と、複数の垂直電荷転送部５２を転送されてきた電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部５３と、水平電荷転送部５３を転送されてきた電荷に応じた信号を出力する出力部５４とを備える。
【００４２】
垂直電荷転送部５２は、垂直方向に並ぶＰＤ５１からなるＰＤ列に対応してその右側部に垂直方向に延びて形成された電荷転送チャネル（不図示）と、その電荷転送チャネル上方に垂直方向に配列された転送電極Ｖ１，Ｖ２Ａ，Ｖ３，Ｖ４Ａ，Ｖ５，Ｖ６Ａ，Ｖ２Ｂ，Ｖ４Ｂ，Ｖ６Ｂとで構成されている。各転送電極には、電荷を蓄積するための電荷蓄積パケットを電荷転送チャネルに形成可能なミドルレベルＶＭのパルスと、該電荷蓄積パケットのバリアを形成可能なローレベルＶＬ（＜ＶＭ）のパルスとが印加可能となっている。
【００４３】
ＰＤ列の各ＰＤ５１と、それに対応する電荷転送チャネルとの間には、各ＰＤ５１で発生して蓄積された電荷を該電荷転送チャネルに読み出すための電荷読出し部５５（図では模式的に矢印で示してある）が形成されている。
【００４４】
１つのＰＤ５１には２つの転送電極が対応して設けられている。ＰＤ５１には、転送電極Ｖ１と転送電極Ｖ２Ａが対応して設けられたＰＤと、転送電極Ｖ３と転送電極Ｖ４Ａが対応して設けられたＰＤと、転送電極Ｖ５と転送電極Ｖ６Ａが対応して設けられたＰＤと、転送電極Ｖ１と転送電極Ｖ２Ｂが対応して設けられたＰＤと、転送電極Ｖ３と転送電極Ｖ４Ｂが対応して設けられたＰＤと、転送電極Ｖ５と転送電極Ｖ６Ｂが対応して設けられたＰＤとがあり、ＰＤ列は、これらを垂直方向に並べたパターンを、垂直方向に繰り返し配列したものとなっている。
【００４５】
図２において同じ符号を付した転送電極同士は共通配線に接続されて共通化されており、撮像素子駆動部１０内の１つのドライバからパルスが共通に印加されるようになっている。
【００４６】
転送電極Ｖ２Ａ，Ｖ４Ａ，Ｖ６Ａ，Ｖ２Ｂ，Ｖ４Ｂ，Ｖ６Ｂは、それぞれ、ＰＤ５１から電荷転送チャネルに電荷を読み出すための読み出し電極も兼ねており、対応するＰＤ５１の電荷読出し部５５も覆って形成されている。転送電極Ｖ２Ａ，Ｖ４Ａ，Ｖ６Ａ，Ｖ２Ｂ，Ｖ４Ｂ，Ｖ６Ｂのそれぞれを以下では読み出し電極とも言う。これら読み出し電極には、それぞれハイレベル（ＶＨ）の読み出しパルスも印加可能となっており、読み出し電極に読み出しパルスを印加することで、ＰＤ５１から電荷転送チャネルに電荷を読み出すことができる。
【００４７】
垂直電荷転送部５２と水平電荷転送部５３との間には、垂直電荷転送部５２を転送されてきた電荷を一時的に蓄積するためのラインメモリＬＭが形成されている。ラインメモリＬＭは、電荷を蓄積する電荷蓄積領域（不図示）とこの上方に設けられたラインメモリ電極ＶＬＭとから構成されている。ラインメモリ電極ＶＬＭへの印加電圧を制御することで、電荷蓄積領域に蓄積した電荷の水平電荷転送部５３への転送を制御することができる。
【００４８】
本実施形態の固体撮像素子５の特徴は、それぞれ独立にパルスを印加可能な６種類の読み出し電極を有し、垂直方向に連続して配列されたそれぞれ異なる種類の６個の読み出し電極（Ｖ２Ａ，Ｖ４Ａ，Ｖ６Ａ，Ｖ２Ｂ，Ｖ４Ｂ，Ｖ６Ｂ）の各々に対応するＰＤ５１に対応した該読み出し電極以外の６個の転送電極に注目したとき、該６個の転送電極の一部が共通化されている点である。
【００４９】
即ち、読み出し電極Ｖ２Ａ，Ｖ４Ａ，Ｖ６Ａ，Ｖ２Ｂ，Ｖ４Ｂ，Ｖ６Ｂの各々とペアを組む計６個の転送電極に注目すると、この６個の転送電極は３つおきに共通化されており、該６個の転送電極は３種類の転送電極で構成されている。
【００５０】
このように転送電極を共通化することで、図１８に示した従来構成と比べて転送電極の種類を削減（６種類→３種類）している。しかし、転送電極の種類が削減されているため、従来と同じ駆動方法を採用したのでは、６フィールド読み出しを実現することができない。そこで以下に説明する駆動方法を採用することで、転送電極の種類を削減しても、６フィールド読み出しを可能としている。
【００５１】
以下では、垂直方向に連続して並ぶ６個の読み出し電極Ｖ２Ａ，Ｖ４Ａ，Ｖ６Ａ，Ｖ２Ｂ，Ｖ４Ｂ，Ｖ６Ｂと、これらとペアを組む６個の転送電極とを合わせた１２個の電極を電極群という。垂直電荷転送部５２は、電荷転送チャネル上方にこの電極群を垂直方向に複数配列したものと言うこともできる。
【００５２】
以下、図２に示した固体撮像素子５において６フィールド読み出しを実現するための駆動方法の一例を説明する。
図３は、図２に示す固体撮像素子の駆動パターン例を示す図である。図３は、時刻Ｔ１〜Ｔ２５と、各時刻における各転送電極に印加される電圧との関係を示した図となっている。
【００５３】
露光終了後、撮像素子駆動部１０は、図３の時刻Ｔ１に示すように、転送電極Ｖ６ＢにＶＬのパルスを印加し、それ以外の転送電極にＶＭのパルスを印加して、１つの電極群に対応させて１つの電荷蓄積パケットを形成する。次に、撮像素子駆動部１０は、転送電極Ｖ２Ａに読み出しパルスを印加して、転送電極Ｖ２Ａに対応するＰＤ５１に蓄積された電荷を、時刻Ｔ１で形成した電荷蓄積パケットに読み出す。
【００５４】
次に、撮像素子駆動部１０は、図３の時刻Ｔ２に示すように、転送電極Ｖ６ＡにＶＬのパルスを印加して、電荷蓄積パケットに読み出された電荷を２つに分割する。以降、時刻Ｔ３〜Ｔ２５に示すように各転送電極への印加パルスを制御することで、２つに分割した電荷を混ぜないようにして垂直方向に転送する。
【００５５】
撮像素子駆動部１０は、２つに分割した電荷をそれぞれラインメモリＬＭの電荷蓄積領域まで転送し、ここで２つの電荷を混合する。以降は、混合した電荷をラインメモリＬＭから水平電荷転送部５３へ転送し、水平電荷転送部５３でこれを出力部５４まで転送し、出力部から該電荷に応じた信号を出力させることで第１フィールドを終了する。
【００５６】
第２フィールドは、図３の時刻Ｔ１の後に転送電極Ｖ４Ａに読み出しパルスを印加して電荷蓄積パケットに電荷を読み出す以外は第１フィールドと同様の駆動である。第３フィールドは、図３の時刻Ｔ１の後に転送電極Ｖ６Ａに読み出しパルスを印加して電荷蓄積パケットに電荷を読み出す以外は第１フィールドと同様の駆動である。第４フィールドは、図３の時刻Ｔ１の後に転送電極Ｖ２Ｂに読み出しパルスを印加して電荷蓄積パケットに電荷を読み出す以外は第１フィールドと同様の駆動である。第５フィールドは、図３の時刻Ｔ１の後に転送電極Ｖ４Ｂに読み出しパルスを印加して電荷蓄積パケットに電荷を読み出す以外は第１フィールドと同様の駆動である。
【００５７】
第６フィールドでは、図３の時刻Ｔ１において転送電極Ｖ６Ｂの代わりに転送電極Ｖ４ＢにＶＬのパルスを印加して電荷蓄積パケットを形成した後、転送電極Ｖ６Ｂに読み出しパルスを印加して該電荷蓄積パケットに電荷を読み出し、その後、転送電極Ｖ４ＡにＶＬのパルスを印加して電荷を２つに分割し、分割した電荷を混ざらないように転送する駆動を行う。
【００５８】
このように、各フィールドで電荷を読み出すべきＰＤ５１に対応させて電荷蓄積パケットを形成し、その電荷蓄積パケットに該ＰＤ５１から電荷を読み出した後、その電荷蓄積パケット内の電荷を２つに分割して転送することで、転送電極の種類を従来より３つ減らした構成であっても、６フィールド読み出しを行うことが可能となる。
【００５９】
本実施形態の固体撮像素子５によれば、同じフィールド数で読み出しを行うことが可能な従来の固体撮像素子と比べて、転送電極の種類を削減することができるため、転送パルス数の削減による入力ピン数の削減が可能となり、小型化、低コスト化を実現することができる。
【００６０】
又、本実施形態の固体撮像素子５によれば、ラインメモリＬＭを有しているため、分割した電荷をここで混合してから水平電荷転送部５３へ転送することができる。このため、複雑な信号処理が不要となる。
【００６１】
尚、以上の説明では、電荷蓄積パケット内の電荷を２つに分割して転送するものとしたが、分割数は２つに限らず、例えば３つに分割して転送することも可能である。電荷を３つに分割して転送する場合には、転送電極の種類の更なる削減が可能となる。
【００６２】
図４は、図２に示す固体撮像素子５の変形例を示す図である。図４において図２と同様の構成には同一符号を付してある。
図４に示す固体撮像素子は、図２に示す固体撮像素子５の電極群に含まれる読み出し電極以外の６つの転送電極を、２つおきに共通化して計２種類の転送電極で構成したものとなっている。
【００６３】
図５は、図４に示す固体撮像素子の駆動パターンを示した図である。図５は、時刻Ｔ１〜Ｔ２５と、各時刻における各転送電極に印加される電圧との関係を示した図となっている。以下、図５を参照しながら図４に示す固体撮像素子の駆動方法について説明する。
【００６４】
露光終了後、撮像素子駆動部１０は、図５の時刻Ｔ０に示すように、転送電極Ｖ６ＢにＶＬのパルスを印加し、それ以外の転送電極にＶＭのパルスを印加して、電極群に対応する電荷蓄積パケットを形成する。次に、撮像素子駆動部１０は、転送電極Ｖ２Ａに読み出しパルスを印加して、転送電極Ｖ２Ａに対応するＰＤ５１に蓄積された電荷を、形成した電荷蓄積パケットに読み出す。
【００６５】
次に、撮像素子駆動部１０は、図５の時刻Ｔ１に示すように、転送電極Ｖ４Ａ，Ｖ２ＢにＶＬのパルスを印加して、電極群に対応する電荷蓄積パケットに読み出された電荷を３つに分割する。以降、時刻Ｔ２〜Ｔ２５に示すように各転送電極への印加パルスを制御することで、３つに分割した電荷を混ぜないようにして垂直方向に転送する。
【００６６】
撮像素子駆動部１０は、３つに分割した電荷をそれぞれラインメモリＬＭの電荷蓄積領域まで転送し、ここで３つの電荷を混合する。以降は、混合した電荷をラインメモリＬＭから水平電荷転送部５３へ転送し、水平電荷転送部５３でこれを出力部５４まで転送し、出力部から該電荷に応じた信号を出力させることで第１フィールドを終了する。
【００６７】
第２フィールドは、図５の時刻Ｔ０の後に転送電極Ｖ４Ａに読み出しパルスを印加して電荷蓄積パケットに電荷を読み出す以外は第１フィールドと同様の駆動である。第３フィールドは、図５の時刻Ｔ０の後に転送電極Ｖ６Ａに読み出しパルスを印加して電荷蓄積パケットに電荷を読み出す以外は第１フィールドと同様の駆動である。第４フィールドは、図５の時刻Ｔ０の後に転送電極Ｖ２Ｂに読み出しパルスを印加して電荷蓄積パケットに電荷を読み出す以外は第１フィールドと同様の駆動である。第５フィールドは、図５の時刻Ｔ０の後に転送電極Ｖ４Ｂに読み出しパルスを印加して電荷蓄積パケットに電荷を読み出す以外は第１フィールドと同様の駆動である。
【００６８】
第６フィールドでは、図５の時刻Ｔ０において転送電極Ｖ６Ｂの代わりに転送電極Ｖ４ＢにＶＬのパルスを印加して電荷蓄積パケットを形成した後、転送電極Ｖ６Ｂに読み出しパルスを印加して該電荷蓄積パケットに電荷を読み出し、その後、転送電極Ｖ１にＶＬのパルスを印加して電荷を２つに分割し、分割した電荷を混ざらないように転送する駆動を行う。
【００６９】
このように、電極群に含まれる読み出し電極以外の６つの転送電極を２つおきに共通化することで、電荷を３分割して転送することが可能となる。図４に示した構成によれば、図２に示した構成よりも転送電極の種類を１種類減らすことができるため、更なる小型化、低コスト化が可能となる。
【００７０】
電極群を構成する転送電極の総数は、読み出しフィールド数Ｆ（Ｆは２以上の自然数）と１つのＰＤ５１に対応する転送電極数ｎ（ｎは２以上の自然数）とによって決まる。又、分割をしない場合よりも電極群の転送電極の種類Ｓを減らすことが可能な電荷の分割数Ｂは、電極群を構成する転送電極の総数によって様々な値を取ることができる。例えば、ｎ＝２，３，４とし、Ｆを変化させたときの、電荷を分割しない場合に最低限必要な電極群の転送電極の種類の総数と、分割数Ｂとを求めた結果を図６に示す。
【００７１】
図６（ａ）はｎ＝２のときの結果であり、図６（ｂ）はｎ＝３のときの結果であり、図６（ｃ）はｎ＝４のときの結果である。
図６の表において“最小電極数Ｓ”という項目は、転送電極の種類Ｓを分割しない場合に比べて減らすことができる場合のＳの最小値を示している。図６の表において“なし”という記載は、転送電極の種類Ｓを減らせる分割数が存在しなかったことを示している。例えば、ｎ＝２でＦ＝５の場合には、電荷を２分割して転送することが可能であるが、この場合に必要な転送電極の種類Ｓは１０であるため、種類Ｓを減らすことのできる分割数は存在しない。
【００７２】
図６に示す結果から、転送電極の種類Ｓを減らすことのできる分割数Ｂは、２以上の自然数であって、（Ｆ×ｎ）とＦの公約数のうちＦ以下のもの（ただし、ｎ＝２の場合はＦを除く）と定義できることが分かった。図２，４に示した構成を例にすると、ｎ＝２、Ｆ＝６であるため、Ｂ＝２，３となり、この定義に当てはまっていることが分かる。
【００７３】
Ｂ＝２の場合、１つの電極群に対応して２つの電荷蓄積パケットが形成されることになり、この２つの電荷蓄積パケットをそれぞれ同一パターンで垂直方向に転送する必要がある。電極群に含まれる読み出し電極は全て独立に制御することができるため、２つの電荷蓄積パケットを同一パターンで転送できるようにするためには、電極群の読み出し電極以外の転送電極を２つのグループに分け、各グループ内の転送電極の並びを同一にする必要がある。
【００７４】
又、Ｂ＝３の場合、１つの電極群に対応して３つの電荷蓄積パケットが形成されることになり、この３つの電荷蓄積パケットをそれぞれ同一パターンで垂直方向に転送する必要がある。電極群に含まれる読み出し電極は全て独立に制御することができるため、３つの電荷蓄積パケットを同一パターンで転送できるようにするためには、電極群の読み出し電極以外の転送電極を３つのグループに分け、各グループ内の転送電極の並びを同一にする必要がある。
【００７５】
このようなことから、上記分割数Ｂで問題なく電荷を転送できるようにするためには、電極群のうちの読み出し電極以外の転送電極を、［｛（ｎ×Ｆ）−Ｆ｝／Ｂ］個おきに共通化しておくことが必要であることが分かる。｛（ｎ×Ｆ）−Ｆ｝の項は、電極群の読み出し電極以外の転送電極の数に相当する。
【００７６】
図２に示した構成を例にすると、ｎ＝２、Ｆ＝６、Ｂ＝２であるため、電極群のうちの読み出し電極以外の転送電極は３つおきに共通化されており、上記定義に当てはまっていることが分かる。同様に、図４に示した構成を例にすると、ｎ＝２、Ｆ＝６、Ｂ＝３であるため、電極群のうちの読み出し電極以外の転送電極は２つおきに共通化されており、上記定義に当てはまっていることが分かる。
【００７７】
このように、電極群のうちの読み出し電極以外の転送電極を［｛（ｎ×Ｆ）−Ｆ｝／Ｂ］個おきに共通化することで、転送電極の種類を減らしながらも、Ｆフィールド読み出しを問題なく行うことができるようになり、固体撮像素子の小型化及び低コスト化が可能となる。
【００７８】
以下、第二〜第六実施形態において、図２に示した固体撮像素子５の駆動方法の変形例について説明する。
【００７９】
（第二実施形態）
図７は、図２に示した固体撮像素子の駆動パターンの変形例を示した図である。
図７に示す駆動パターンは、電荷蓄積パケットを形成する際に、電荷蓄積パケット同士の間にバリアを複数形成している（図７の時刻Ｔ１）ことと、電荷を分割した後の転送時（図７の時刻Ｔ３以降）において、分割した電荷を蓄積する電荷蓄積パケットの容量を図３に示す駆動パターンよりも小さくしていることとを特徴としている。
【００８０】
撮像素子駆動部１０は、例えば、システム制御部１１により各ＰＤ５１に蓄積される電荷量が閾値以下であると判断された場合に、図７に示す駆動パターンに基づく駆動を行い、システム制御部１１により各ＰＤ５１に蓄積される電荷量が閾値より上であると判断された場合に、図３に示す駆動パターンに基づく駆動を行う。
【００８１】
システム制御部１１は、受光部１３から得られる測光データや、測光データに基づいて決定した露出値等の撮影条件によって、上記判断を行うことができる。
【００８２】
図７に示した駆動パターンによれば、時刻Ｔ１において、電極群に対応する電荷蓄積パケットのうち、同一の電荷転送チャネルにおいて隣接する電荷蓄積パケット同士のバリアを形成する転送電極を、転送電極Ｖ４Ｂと転送電極Ｖ６Ｂの２つにしているため、任意の電荷蓄積パケットからそこに隣接する電荷蓄積パケットに電荷が流れ込んでしまう確率を第一実施形態の場合よりも低くすることができ、画質向上を図ることができる。
【００８３】
又、図７に示した駆動パターンによれば、分割した電荷を蓄積するパケットの容量が、図３に示した駆動パターンよりも転送電極２つ分小さくなっているため、電荷転送中の暗電流発生量を少なくすることができる。上記判断に用いる閾値は、転送電極２つ分の電荷蓄積容量としておけば良い。
【００８４】
尚、図７の時刻Ｔ１の駆動については、撮影条件に関わらず常に行うようにしても良い。つまり、図３の時刻Ｔ１において、転送電極Ｖ４ＢにＶＬのパルスを印加するようにしても良い。又、図７において時刻Ｔ１の駆動を省略しても良い。つまり、図３の駆動パターンにおいて、時刻Ｔ３以降の電荷蓄積パケットの容量を小さくしただけの駆動パターンであっても良い。
【００８５】
（第三実施形態）
図８は、図２に示した固体撮像素子の駆動パターンの変形例を示した図である。
図８に示す駆動パターンは、電荷を読み出す前に形成する電荷蓄積パケットの容量を、図３の駆動パターンよりも小さくした（図８の時刻Ｔ１）ことを特徴としている。
【００８６】
撮像素子駆動部１０は、例えば、システム制御部１１により各ＰＤ５１に蓄積される電荷量が閾値以下であると判断された場合に、図８に示す駆動パターンに基づく駆動を行い、システム制御部１１により各ＰＤ５１に蓄積される電荷量が閾値より上であると判断された場合に、図３に示す駆動パターンに基づく駆動を行う。
【００８７】
以下、動作を説明する。
露光終了後、撮像素子駆動部１０は、図８の時刻Ｔ１に示すように、転送電極Ｖ５，Ｖ６Ａ，Ｖ２Ｂ，Ｖ４Ｂ，Ｖ６ＢにＶＬのパルスを印加し、それ以外の転送電極にＶＭのパルスを印加して、電極群に対応する電荷蓄積パケットを転送電極Ｖ１〜Ｖ４Ａ下に形成し、転送電極Ｖ２Ａに読み出しパルスを印加して、転送電極Ｖ２Ａに対応するＰＤ５１に蓄積された電荷を、該電荷蓄積パケットに読み出す。
【００８８】
次に、撮像素子駆動部１０は、図８の時刻Ｔ２に示すように、転送電極Ｖ５にＶＭのパルスを印加した後、図８の時刻Ｔ３に示すように転送電極Ｖ３にＶＬのパルスを印加して、電荷蓄積パケット内の電荷を２つに分割する。以降、図８の時刻Ｔ４〜Ｔ３２に示すように各転送電極への印加パルスを制御することで、２つに分割した電荷を混ぜないようにして垂直方向に転送する。
【００８９】
撮像素子駆動部１０は、２つに分割した電荷をそれぞれラインメモリＬＭの電荷蓄積領域まで転送し、ここで２つの電荷を混合する。以降は、混合した電荷をラインメモリＬＭから水平電荷転送部５３へ転送し、水平電荷転送部５３でこれを出力部５４まで転送し、出力部から該電荷に応じた信号を出力させることで第１フィールドを終了する。
【００９０】
図９及び図１０は、図８に示した駆動パターンの効果を説明するための図である。
図９（ａ）に示すように、図３の時刻Ｔ１で形成した電荷蓄積パケットに読み出された電荷量が多い場合には、電荷蓄積パケット内での電荷のムラが少なくなるため、このまま電荷を２つに分割することで、電荷をほぼ均等に分割することができる。しかし、図９（ｂ）に示すように、図３の時刻Ｔ１で形成した電荷蓄積パケットに読み出された電荷量が少ない場合には、電荷蓄積パケット内での電荷のムラが大きくなるため、分割された２つの電荷蓄積パケットにそれぞれ均等に電荷を蓄積することができなくなる。例えば、図９（ｂ）に示すように、分割されたパケットのうちの右側により多くの電荷が蓄積されてしまうことになる。分割されたパケットは、電荷が均等に分割されたときにその電荷が溢れ出ないように、その容量が決められているため、電荷が均等に分割されないと片方のパケットから電荷が外に溢れ出てしまう。
【００９１】
本実施形態では、時刻Ｔ１で形成する電荷蓄積パケットを小さくして電荷のムラをなくしているため、図１０（ａ）に示すように電荷を均等に分割することができ、電荷漏れの問題を解決することができる。
【００９２】
（第四実施形態）
図１１は、図２に示した固体撮像素子の駆動パターンの変形例を示した図である。
図１１に示す駆動パターンは、電荷を読み出す前に形成する電荷蓄積パケットの容量を、図３の駆動パターンよりも小さくする（図１１の時刻Ｔ１）第三実施形態で説明した駆動において、転送電極Ｖ２Ａと転送電極Ｖ２Ｂに印加するパルスがそれぞれ同位相となり、転送電極Ｖ４Ａと転送電極Ｖ４Ｂに印加するパルスがそれぞれ同位相となり、転送電極Ｖ６Ａと転送電極Ｖ６Ｂに印加するパルスがそれぞれ同位相となるように駆動パターンを工夫したことを特徴としている。
【００９３】
撮像素子駆動部１０は、例えば、システム制御部１１により各ＰＤ５１に蓄積される電荷量が閾値以下であると判断された場合に、図１１に示す駆動パターンに基づく駆動を行い、システム制御部１１により各ＰＤ５１に蓄積される電荷量が閾値より上であると判断された場合に、図３に示す駆動パターンに基づく駆動を行う。
【００９４】
以下、動作を説明する。
露光終了後、撮像素子駆動部１０は、図１１の時刻Ｔ１に示すように、転送電極Ｖ５，Ｖ６Ａ，Ｖ６ＢにＶＬのパルスを印加し、それ以外の転送電極にＶＭのパルスを印加して、電極群に対応する電荷蓄積パケットを転送電極Ｖ１〜Ｖ４Ａ下に形成し、転送電極Ｖ２Ａに読み出しパルスを印加して、転送電極Ｖ２Ａに対応するＰＤ５１に蓄積された電荷を、該電荷蓄積パケットに読み出す。
【００９５】
次に、撮像素子駆動部１０は、図１１の時刻Ｔ２に示すように、転送電極Ｖ５にＶＭのパルスを印加した後、図１１の時刻Ｔ３に示すように転送電極Ｖ３にＶＬのパルスを印加して、電荷蓄積パケット内の電荷を２つに分割する。以降、図１１の時刻Ｔ４〜Ｔ３２に示すように各転送電極への印加パルスを制御することで、２つに分割した電荷を混ぜないようにして垂直方向に転送する。
【００９６】
図１２及び図１３は、図１１に示した駆動パターンの効果を説明するための図である。
一般的に、各転送電極に印加されるパルスは、２つのパルスを足し合わせて作られる。例えば、図１２に示すパルスＰ１は、ＶＭのパルスＰ２とＶＨのパルスＰ３とをＶドライバで足し合わせることで生成される。同様に、図１２に示すパルスＰ４は、ＶＭのパルスＰ５とＶＬのパルスＰ６とをＶドライバで足し合わせることで生成される。
【００９７】
このため、転送電極Ｖ２Ａに印加するパルスＰ１と転送電極Ｖ２Ｂに印加するパルスＰ４が同位相とならないように駆動パターンを作成すると、パルスＰ１，Ｐ４のために計４つのパルスが必要となる。
【００９８】
これに対し、本実施形態では、パルスＰ１とパルスＰ４とが同位相となるように駆動パターンを作成しているため、図１３に示したように、パルスＰ５とパルスＰ２を共通化することができる。つまり、パルスＰ１とパルスＰ４を３種類のパルスで作ることができる。この結果、制御する信号ラインが経ることになり、コスト削減や周辺部品の削減、小型化が可能となる。
【００９９】
（第五実施形態）
図１４は、図２に示した固体撮像素子の駆動パターンの変形例を示した図である。図１５は、図１４に示す駆動パターンの時刻Ｔ２，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６における電荷転送チャネルのポテンシャル図である。
図１４に示す駆動パターンは、電荷を読み出す前に形成する電荷蓄積パケットの容量を、図３の駆動パターンよりも小さく（図１４の時刻Ｔ１）する第三実施形態で説明した駆動において、分割した電荷と、電荷が蓄積されていない空パケットとの結合を避けながら、該電荷を転送するようにしたことを特徴としている。
【０１００】
撮像素子駆動部１０は、例えば、システム制御部１１により各ＰＤ５１に蓄積される電荷量が閾値以下であると判断された場合に、図１４に示す駆動パターンに基づく駆動を行い、システム制御部１１により各ＰＤ５１に蓄積される電荷量が閾値より上であると判断された場合に、図３に示す駆動パターンに基づく駆動を行う。
【０１０１】
以下、動作を説明する。
露光終了後、撮像素子駆動部１０は、図１４の時刻Ｔ１に示すように、転送電極Ｖ５，Ｖ６Ａ，Ｖ２Ｂ，Ｖ６ＢにＶＬのパルスを印加し、それ以外の転送電極にＶＭのパルスを印加して、電極群に対応する電荷蓄積パケットを転送電極Ｖ１〜Ｖ４Ａ下に形成し、転送電極Ｖ２Ａに読み出しパルスを印加して、転送電極Ｖ２Ａに対応するＰＤ５１に蓄積された電荷を、該電荷蓄積パケットに読み出す。
【０１０２】
次に、撮像素子駆動部１０は、図１４の時刻Ｔ２に示すように、転送電極Ｖ５にＶＭのパルスを印加した後、図１４の時刻Ｔ３に示すように転送電極Ｖ１にＶＬのパルスを印加する。
【０１０３】
次に、撮像素子駆動部１０は、図１４の時刻Ｔ４に示すように、転送電極Ｖ６ＡにＶＭのパルスを印加した後、図１４の時刻Ｔ５に示すように転送電極Ｖ４Ａ，Ｖ４ＢにＶＬのパルスを印加して、電荷蓄積パケット内の電荷を２つに分割する。以降、図１４の時刻Ｔ６〜Ｔ９に示すように各転送電極への印加パルスを制御することで、２つに分割した電荷を混ぜないように且つ空パケットとの結合がないようにして垂直方向に転送する。尚、図１４の時刻Ｔ９以降の駆動パターンは、図８の時刻Ｔ１０以降の駆動パターンと同一である。
【０１０４】
図１６は、図８に示す駆動パターンの時刻Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４における電荷転送チャネルのポテンシャル図である。
図１６に示すように、図８に駆動パターンの場合、時刻Ｔ４において、分割された電荷と、電荷が蓄積されていない空パケットとが結合されてしまう。このように、電荷と空パケットとの結合があると、その結合時に電荷に勢いがついてしまい、この電荷が電荷蓄積パケット外に漏れてしまう可能性がある。そこで、図１４に示したような、電荷と空パケットの結合を防ぐ駆動パターンを採用することで、電荷漏れが発生する可能性を低くすることができる。
【０１０５】
（第六実施形態）
図１７は、図２に示した固体撮像素子の駆動パターンの変形例を示した図である。
図１７に示す駆動パターンは、電荷を読み出す前に形成する電荷蓄積パケットの容量を、図３の駆動パターンよりも小さく（図１７の時刻Ｔ１）する第三実施形態で説明した駆動において、分割した電荷蓄積パケット内の電荷が垂直方向と逆方向に転送されるのを避けながら、該電荷蓄積パケット内の電荷を垂直方向に転送するようにしたことを特徴としている。
【０１０６】
撮像素子駆動部１０は、例えば、システム制御部１１により各ＰＤ５１に蓄積される電荷量が閾値以下であると判断された場合に、図１７に示す駆動パターンに基づく駆動を行い、システム制御部１１により各ＰＤ５１に蓄積される電荷量が閾値より上であると判断された場合に、図３に示す駆動パターンに基づく駆動を行う。
【０１０７】
露光終了後、撮像素子駆動部１０は、図１７の時刻Ｔ１に示すように、転送電極Ｖ５，Ｖ６Ａ，Ｖ２Ｂ，Ｖ４Ｂ，Ｖ６ＢにＶＬのパルスを印加し、それ以外の転送電極にＶＭのパルスを印加して、電極群に対応する電荷蓄積パケットを転送電極Ｖ１〜Ｖ４Ａ下に形成し、転送電極Ｖ２Ａに読み出しパルスを印加して、転送電極Ｖ２Ａに対応するＰＤ５１に蓄積された電荷を、該電荷蓄積パケットに読み出す。
【０１０８】
次に、撮像素子駆動部１０は、図１７の時刻Ｔ２に示すように、転送電極Ｖ５にＶＭのパルスを印加した後、図１７の時刻Ｔ３に示すように転送電極Ｖ３にＶＬのパルスを印加して、電荷蓄積パケット内の電荷を２つに分割する。以降、図１７の時刻Ｔ４〜Ｔ１０に示すように各転送電極への印加パルスを制御することで、２つに分割した電荷を混ぜないよう且つ逆方向に転送されないようにして垂直方向に順次転送する。尚、図１７の時刻Ｔ１０以降の駆動パターンは、図８の時刻Ｔ１０以降の駆動パターンと同一である。
【０１０９】
一般に、電荷転送チャネルは、垂直方向に電荷を転送しやすくするために電位勾配を与えているため、図１４の時刻Ｔ６のように、電荷が垂直方向とは逆方向に流れてしまうタイミングがある駆動パターンでは、垂直転送をうまく行えない可能性がある。図１７に示した駆動パターンによればこのような問題を解決することができる。
【０１１０】
尚、電荷が逆転送されることによる影響と、電荷が空パケットと結合されることによる影響とでどちらが大きいのかを予め調べておき、撮影条件等によって図１４に示す駆動パターンと図１７に示す駆動パターンのどちらかを選択できるようにしても良い。
【０１１１】
（第七実施形態）
第二〜第六実施形態で説明した駆動パターンは、いずれも、転送中の電荷蓄積パケットの容量が小さくなるため、暗電流を減らすことができるという利点があるが、そもそも暗電流が多くない撮影条件の場合には、第二〜第六実施形態で説明した駆動パターンを実行することによるメリットは少なくなる。そこで、本実施形態では、暗電流が少ない撮影条件の場合には、撮像素子駆動部１０が、６フィールド読み出しから３フィールド読み出しに切り替えると共に、電荷を分割しない駆動を行うことで、撮影から記録までの時間を短縮できるようにしている。
【０１１２】
暗電流が多いか少ないかは、例えば固体撮像素子５の温度を検出する温度センサをデジタルカメラ内に設けておき、この温度によって判断する方法等が考えられる。
【０１１３】
以下、本実施形態のデジタルカメラの動作を説明する。
各ＰＤ５１に蓄積される電荷量が閾値以下であっても、暗電流が閾値以下であることがシステム制御部１１により判断されると、撮像素子駆動部１０は次のような駆動パターンで固体撮像素子５を駆動する。
露光終了後、撮像素子駆動部１０は、転送電極Ｖ５，Ｖ６Ａ，Ｖ６ＢにＶＬのパルスを印加し、それ以外の転送電極にＶＭのパルスを印加して、１つの電極群に対して２つの電荷蓄積パケットを形成する。
【０１１４】
次に、撮像素子駆動部１０は、転送電極Ｖ２Ａ，Ｖ２Ｂに読み出しパルスを印加して、転送電極Ｖ２Ａ，Ｖ２Ｂに対応するＰＤ５１からの電荷を電荷蓄積パケットに読み出す。次に、撮像素子駆動部１０は、各転送電極に印加するパルスを制御して電荷蓄積パケット内の電荷を混合することなく垂直方向に転送する。撮像素子駆動部１０は、電荷をラインメモリＬＭまで転送し、ラインメモリＬＭから水平電荷転送部５３へ転送し、水平電荷転送部５３でこれを出力部５４まで転送し、出力部から該電荷に応じた信号を出力させることで第１フィールドを終了する。
【０１１５】
第２フィールドに入ると、撮像素子駆動部１０は、転送電極Ｖ１，Ｖ２Ａ，Ｖ２ＢにＶＬのパルスを印加し、それ以外の転送電極にＶＭのパルスを印加して、１つの電極群に対して２つの電荷蓄積パケットを形成する。次に、撮像素子駆動部１０は、転送電極Ｖ４Ａ，Ｖ４Ｂに読み出しパルスを印加して、転送電極Ｖ４Ａ，Ｖ４Ｂに対応するＰＤ５１からの電荷を電荷蓄積パケットに読み出す。次に、撮像素子駆動部１０は、各転送電極に印加するパルスを制御して電荷蓄積パケット内の電荷を混合することなく垂直方向に転送する。撮像素子駆動部１０は、電荷をラインメモリＬＭまで転送し、ラインメモリＬＭから水平電荷転送部５３へ転送し、水平電荷転送部５３でこれを出力部５４まで転送し、出力部から該電荷に応じた信号を出力させることで第２フィールドを終了する。
【０１１６】
第３フィールドに入ると、撮像素子駆動部１０は、転送電極Ｖ３，Ｖ４Ａ，Ｖ４ＢにＶＬのパルスを印加し、それ以外の転送電極にＶＭのパルスを印加して、１つの電極群に対して２つの電荷蓄積パケットを形成する。次に、撮像素子駆動部１０は、転送電極Ｖ６Ａ，Ｖ６Ｂに読み出しパルスを印加して、転送電極Ｖ６Ａ，Ｖ６Ｂに対応するＰＤ５１からの電荷を電荷蓄積パケットに読み出す。次に、撮像素子駆動部１０は、各転送電極に印加するパルスを制御して電荷蓄積パケット内の電荷を混合することなく垂直方向に転送する。撮像素子駆動部１０は、電荷をラインメモリＬＭまで転送し、ラインメモリＬＭから水平電荷転送部５３へ転送し、水平電荷転送部５３でこれを出力部５４まで転送し、出力部から該電荷に応じた信号を出力させることで第３フィールドを終了する。
【０１１７】
このように、暗電流量が少ないと判断された場合には、電荷の分割を行わない３フィールド読み出しで固体撮像素子５から信号を読み出すことで、垂直転送段数の削減やフィールド間のスミア掃き出しの省略等が可能となり、撮影から記録までの時間を短縮することができる。
【０１１８】
尚、第一実施形態においても、本実施形態のように、暗電流量が少ないと判断された場合には、電荷の分割を行わない３フィールド読み出しで固体撮像素子５から信号を読み出すようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の第一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の概略構成を示す平面模式図
【図３】図２に示す固体撮像素子の駆動パターン例を示す図
【図４】図２に示す固体撮像素子の変形例を示す図
【図５】図４に示す固体撮像素子の駆動パターンを示した図
【図６】１ＰＤあたりの転送電極数ｎ、読み出し電極数Ｆ、電荷の分割数Ｂとの関係を示す図
【図７】図２に示した固体撮像素子の駆動パターンの変形例（第二実施形態）を示した図
【図８】図２に示した固体撮像素子の駆動パターンの変形例（第三実施形態）を示した図
【図９】図８に示した駆動パターンの効果を説明するための図
【図１０】図８に示した駆動パターンの効果を説明するための図
【図１１】図２に示した固体撮像素子の駆動パターンの変形例（第四実施形態）を示した図
【図１２】図１１に示した駆動パターンの効果を説明するための図
【図１３】図１１に示した駆動パターンの効果を説明するための図
【図１４】図２に示した固体撮像素子の駆動パターンの変形例（第五実施形態）を示した図
【図１５】図１４に示す駆動パターンの時刻Ｔ２，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６における電荷転送チャネルのポテンシャル図
【図１６】図８に示す駆動パターンの時刻Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４における電荷転送チャネルのポテンシャル図
【図１７】図２に示した固体撮像素子の駆動パターンの変形例（第六実施形態）を示した図
【図１８】６フィールド読み出しのＣＣＤ（Charge Coupled Device）型の固体撮像素子の従来の構成例を示した図
【符号の説明】
【０１２０】
５１  ＰＤ
５２  垂直電荷転送部
Ｖ２Ａ，Ｖ４Ａ，Ｖ６Ａ，Ｖ２Ｂ，Ｖ４Ｂ，Ｖ６Ｂ  読み出し電極
Ｖ１，Ｖ３，Ｖ５  転送電極
【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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