(57)【要約】【課題】水平電荷転送路を削除し、複数の垂直ＣＣＤ毎に１つの電荷検出器を設けた固体撮像素子における駆動の容易化を図る。【解決手段】  二次元アレイ状に配列形成された複数の光電変換素子２と、光電変換素子２が検出した信号電荷を転送する複数の第１電荷転送手段３と、第１電荷転送手段３の各々に対応して設けられ、夫々が同一転送段数を有する複数の第２電荷転送手段４と、隣接する所定数本を１グループとする第２電荷転送手段４に対しグループ毎に設けられ第２電荷転送手段４により転送されてきた前記信号電荷を検出する電荷検出手段１０と、電荷検出手段１０が検出する信号電荷の各グループ内における転送順を制御する転送制御手段（φｓ１〜４，φｓ１’〜４’）とを備える。【選択図】図２
2009027528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元アレイ状に配列形成された複数の光電変換素子と、該光電変換素子が検出した信号電荷を転送する複数の第１電荷転送手段と、該第１電荷転送手段の各々に対応して設けられ、夫々が同一転送段数を有する複数の第２電荷転送手段と、隣接する所定数本を１グループとする前記第２電荷転送手段に対し該グループ毎に設けられ該第２電荷転送手段により転送されてきた前記信号電荷を検出する電荷検出手段と、該電荷検出手段が検出する前記信号電荷の前記各グループ内における転送順を制御する転送制御手段とを備えることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記転送制御手段は、前記各グループ内の所定数本の前記第２電荷転送手段の各々を個別に制御して前記転送順を制御することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記転送制御手段は、前記各グループ毎に、前記第２電荷転送手段の所定位置まで転送されてきた前記信号電荷の次段への転送／非転送を制御することで前記転送順の制御を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記転送制御手段は、前記各グループ毎に、グループ内の全て或いは少なくとも一部の前記信号電荷を時系列的に前記電荷検出手段に転送させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記転送制御手段は、前記各グループ毎に、予め決められた複数の前記第２電荷転送路手段で転送される信号電荷を同時に前記電荷検出手段に転送させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項６】
二次元アレイ状に配列形成された複数の光電変換素子と、該光電変換素子が検出した信号電荷を転送する複数の第１電荷転送手段と、該第１電荷転送手段の各々に対応して設けられ、夫々が同一転送段数を有する複数の第２電荷転送手段と、隣接する所定数本を１グループとする前記第２電荷転送手段に対し該グループ毎に設けられ該第２電荷転送手段により転送されてきた前記信号電荷を検出する電荷検出手段とを備える固体撮像素子の駆動方法であって、前記第２電荷転送手段を前記グループ毎に制御し、各グループ内の所定数個の前記信号電荷の前記電荷検出手段への転送順を制御することを特徴と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、電荷転送路を有する固体撮像素子及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルスチルカメラの小型化，高解像度化が進み、同一光学サイズでも、固体撮像素子に搭載する画素数を増大させる傾向がある。しかし、画素数が増大すると、固体撮像素子から読み出す信号数が増大するため、それだけ撮像した画像信号の固体撮像素子からの読み出しに時間がかかってしまう。このため、信号読出速度の高速度化を図る必要が生じている。
【０００３】
また一方で、複数枚の被写体画像を連続して撮像する高速連写に対するユーザの要望が高く、これを満たすためにも、固体撮像素子からの信号読出速度の高速化が必要になっている。
【０００４】
電荷転送路を備えるＣＣＤ型固体撮像素子の信号読出速度は、特許文献１に記載されている様に、水平電荷転送路（ＨＣＣＤ：以下、水平ＣＣＤという。）の動作速度に依存している。このため、上記の高速化に対する要求を満たすには、水平ＣＣＤの転送速度を高速化する必要がある。つまり、水平ＣＣＤの転送パルスのクロック周波数を高周波化する必要がある。
【０００５】
しかし、信号電荷を出力部に転送する転送パルスの周波数をあまりに高周波数にすると、水平ＣＣＤの転送効率が悪化し画像品質が劣化する、或いは水平ＣＣＤを駆動するための消費電力が増大するという問題が生じる。
【０００６】
そこで、今後のＣＣＤ型固体撮像素子の開発では、水平ＣＣＤのクロック周波数を如何に抑え、且つ、多画素化，高速読出化を如何に図るかがキーポイントとなる。
【０００７】
水平ＣＣＤのクロック周波数を低減する従来方法の１つとして、特許文献３，４に記載される第１の方法があり、別の第２方法として、特許文献１，２に記載の方法がある。
【０００８】
第１の方法は、固体撮像素子のセンサ部を複数ブロックに分割し、各々のブロックを夫々に対応して設けた水平ＣＣＤで転送し出力するという、複数の水平ＣＣＤを用いる方法である。
【０００９】
第２の方法は、水平ＣＣＤを用いない方法であり、垂直電荷転送路（ＶＣＣＤ：以下、垂直ＣＣＤという。）の１本１本毎に、あるいは幾本か毎に纏めた垂直ＣＣＤグループ毎に、フローティングディフージョンアンプ（ＦＤＡ）などの電荷検出部を設け、この電荷検出部で信号電荷を電圧信号に変換し出力する方法である。
【００１０】
複数の水平ＣＣＤを用いる固体撮像素子は、半導体基板上に製造するとき限られたピッチの中に水平ＣＣＤを入れるための工夫が必要となる。特許文献３記載の従来技術では、中間レジスタ領域で垂直ＣＣＤを絞り込み、その副に水平ＣＣＤを入れるときの面積増大を防ぐために、テーパーを付けた水平ＣＣＤを使う様にしている。
【００１１】
しかし、この従来技術では、多画素化を図るために画素ピッチが狭くなると、複数の水平ＣＣＤの配置が困難になり、個々の水平ＣＣＤが担当する垂直ＣＣＤの本数が多くなり、各水平ＣＣＤに対応したフローティングディフュージョンアンプの感度が互いに異なることの影響が、撮像画像中に縦スジとして目立ちやすくなると言う問題がある。
【００１２】
また、特許文献４記載の従来技術では、垂直ＣＣＤの段数を階段状に変え、そこに複数の水平ＣＣＤを段違いに配置しているが、この場合には、垂直ＣＣＤの駆動方法が複雑になり、電荷転送路を駆動するためのタイミングジェネレータの回路規模が大きくなるという問題がある。
【００１３】
特許文献３，４のいずれの場合にも、水平ＣＣＤを設ける必要があるため、製造工程が増えてコストの増大を招いてしまうという問題もある。
【００１４】
一方、水平ＣＣＤを用いない方法を採用する場合、特許文献２に示されるように、垂直ＣＣＤ１本に付き１つのフローティングディフュージョンアンプ（ＦＤＡ）を配置するのが好適であるが、実際に微細化が進むと、例えば２μｍ程度の幅にフローティングディフュージョンアンプを形成する必要があり、実現が極めて困難である。そこで、特許文献１に記載されている様に、隣接する複数の垂直ＣＣＤを束ねてグループ分けし、各グループに一つの電荷検出器を設けるのが現実的である。
【００１５】
特許文献１には、複数の垂直ＣＣＤの出力を一つの電荷検出器で受ける例として、各垂直ＣＣＤとフローティングディフュージョンアンプとの間に設けられたアウトプットゲート（ＯＧ）を、垂直ＣＣＤ毎に個別制御して各垂直ＣＣＤ毎の信号電荷を順次読み出す方法が記載されている。しかし、この方法は、アウトプットゲートの電極への配線接続の困難さがある。
【００１６】
そこで、特許文献１記載の発明では、この困難を回避するためにアウトプットゲート（ＯＧ）に接する複数の垂直ＣＣＤの最終電極の位相をずらし、異なる位相の電極間から交互に信号電荷を読み出すという特殊なレイアウトと駆動を行い、アウトプットゲート（ＯＧ）の各垂直ＣＣＤでの共通化を図っている。
【００１７】
しかし、この場合には、垂直ＣＣＤの電極の物理的なレイアウト配置が難しく、束ねる垂直ＣＣＤの本数を多くすればするほどレイアウトが困難になるという問題がある。また、駆動方法の煩雑化により駆動パルスを生成するタイミングジェネレータが複雑になってしまうという問題もある。
【００１８】
【特許文献１】再公表特許ＷＯ２００３／１０７６６１号公報
【特許文献２】特開平６―９７４１４号公報
【特許文献３】特開２００１−１１９０１０号公報
【特許文献４】特許第２７８５７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の目的は、複数の垂直ＣＣＤ毎に１つの電荷検出器を設け水平ＣＣＤを設けない構造において、レイアウト設計の容易化や製造の容易化、垂直ＣＣＤの電極配置を容易化することができ、また、駆動の容易化を行うことができる固体撮像素子及びその駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の固体撮像素子は、二次元アレイ状に配列形成された複数の光電変換素子と、該光電変換素子が検出した信号電荷を転送する複数の第１電荷転送手段と、該第１電荷転送手段の各々に対応して設けられ、夫々が同一転送段数を有する複数の第２電荷転送手段と、隣接する所定数本を１グループとする前記第２電荷転送手段に対し該グループ毎に設けられ該第２電荷転送手段により転送されてきた前記信号電荷を検出する電荷検出手段と、該電荷検出手段が検出する前記信号電荷の前記各グループ内における転送順を制御する転送制御手段とを備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明の固体撮像素子の前記転送制御手段は、前記各グループ内の所定数本の前記第２電荷転送手段の各々を個別に制御して前記転送順を制御することを特徴とする。
【００２２】
本発明の固体撮像素子の前記転送制御手段は、前記各グループ毎に、前記第２電荷転送手段の所定位置まで転送されてきた前記信号電荷の次段への転送／非転送を制御することで前記転送順の制御を行うことを特徴とする。
【００２３】
本発明の固体撮像素子の前記転送制御手段は、前記各グループ毎に、グループ内の全て或いは少なくとも一部の前記信号電荷を時系列的に前記電荷検出手段に転送させることを特徴とする。
【００２４】
本発明の固体撮像素子の前記転送制御手段は、前記各グループ毎に、予め決められた複数の前記第２電荷転送路手段で転送される信号電荷を同時に前記電荷検出手段に転送させることを特徴とする。
【００２５】
本発明の固体撮像素子の駆動方法は、二次元アレイ状に配列形成された複数の光電変換素子と、該光電変換素子が検出した信号電荷を転送する複数の第１電荷転送手段と、該第１電荷転送手段の各々に対応して設けられ、夫々が同一転送段数を有する複数の第２電荷転送手段と、隣接する所定数本を１グループとする前記第２電荷転送手段に対し該グループ毎に設けられ該第２電荷転送手段により転送されてきた前記信号電荷を検出する電荷検出手段とを備える固体撮像素子の駆動方法であって、前記第２電荷転送手段を前記グループ毎に制御し、各グループ内の所定数個の前記信号電荷の前記電荷検出手段への転送順を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、水平電荷転送手段を削除し、同一転送段数の複数の第２電荷転送手段を第１電荷転送手段に接続させる構成のため、レイアウト設計や製造が容易となる。また、第２電荷転送手段内における転送順を制御することでグループ内の信号を時系列に出力することが可能となり、高速で駆動する水平転送レジスタが不要となるため、固体撮像素子の多画素化，高速読出化が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態に係るＣＣＤ型固体撮像素子の表面模式図である。本実施形態の固体撮像素子１は、領域Ａ，Ｂ，Ｃの３領域に分けて設けられる。領域（光電変換＆垂直転送レジスタ領域）Ａには、光電変換素子（感光部）である複数のＰＤ（フォトダイオード）２が２次元的に配列形成され、また、各ＰＤ列に沿って垂直ＣＣＤ３が配置されている。この領域Ａの構成は、従来のＣＣＤ型固体撮像素子の受光領域における構造と同様の構造であり、ＰＤ２で発生した信号電荷を垂直ＣＣＤ３に読み出し、垂直ＣＣＤ３がこの信号電荷を図示の例では下方向に順次転送する様になっている。この領域Ａにおける垂直ＣＣＤ３を、第１垂直ＣＣＤということにする。
【００２９】
領域Ａの下側に隣接して設けられた領域（並べ替え垂直転送レジスタ領域）Ｂには、各第１垂直ＣＣＤ３に１本づつ繋がる複数の垂直ＣＣＤ４が第１垂直ＣＣＤ３に連続して設けられている。各垂直ＣＣＤ４は、同一転送段数になっている。この領域Ｂにおける垂直ＣＣＤ４を第２垂直ＣＣＤということにする。領域Ｂでは、領域Ａから同時並行的に転送されてきた複数の信号電荷を受け取り、詳細は後述するようにして、その順序を制御し並べ替えてから、領域Ｃに出力する様になっている。
【００３０】
領域（電荷検出部領域）Ｃは、領域Ｂに設けられている第２垂直ＣＣＤ４の端部に設けられる電荷検出部が設けられる領域である。本実施形態では、４本の第２垂直ＣＣＤ４に対して、該４本の第２垂直ＣＣＤ４の出力端部を束ねる１つのアウトプットゲート（ＯＧ）５と、該ＯＧ部５に接続される１つのフローティングディフュージョンアンプ（ＦＤＡ）１０とが設けられる。
【００３１】
ＦＤＡ１０は、周知の様に、フローティングディフュージョン（ＦＤ）部６と、リセットゲート（ＲＧ）部７と、リセットドレイン（ＲＤ）部８と、ソースフォロアアンプ９でなり、並び替え垂直レジスタ領域Ｂで決められた順番によりＯＧ部５に入った信号電荷は、この領域Ｃで、電圧値信号に変換され、画像信号として順次出力される。
【００３２】
以上述べた構成により、本実施形態の固体撮像素子では、受光量に応じた信号電荷がフォトダイオード２により検出され、各信号電荷が、第１垂直ＣＣＤ３に読み出されて転送される。次に、４本毎のブロック（グループ）に分けられた第２垂直ＣＣＤ４に同時に取り込まれた信号電荷は、各ブロック毎に出力順の制御が行われ、各ブロック毎に設けられたＦＤＡ１０から４つの画像信号が時系列的に出力される。この画像信号の出力は、各ブロック毎に、同時並列的に行われる。
【００３３】
図２（ａ）は、垂直ＣＣＤが４本毎に１単位となる単位ブロックの詳細構成図である。光電変換＆垂直転送レジスタ領域Ａ中の第１垂直ＣＣＤ３は、Ｖ１〜Ｖ４の４つの転送電極で一段の転送レジスタを構成し、各転送電極には４相のクロックφ１〜φ４が接続されている。
【００３４】
本実施形態では、フォトダイオード（ＰＤ）２は、垂直ＣＣＤ３の２つの転送電極に１つのＰＤ２が対応するインターレース型ＣＣＤを用いているが、４転送電極に１つのＰＤ２を対応させたプログレッシブ型ＣＣＤにも適用可能である。
【００３５】
領域Ａにおける４本の第１垂直ＣＣＤ３は、夫々、並べ替え垂直転送レジスタ領域Ｂの４本の第２垂直ＣＣＤ４に繋がるように、第１垂直ＣＣＤ３の最終電極と第２垂直ＣＣＤ４の量初の電極とが隣接するように配置され、且つ、信号電荷が転送される半導体基板内の埋め込みチャンネルも第１垂直ＣＣＤ３から第２垂直ＣＣＤ４へ連続して形成されている。
【００３６】
領域Ｂにおける第２垂直ＣＣＤ４は、転送クロックφｓ１〜φｓ４が接続されたＶｓ１〜Ｖｓ４の４つの転送電極を一つのセットとする部位と、転送クロックφｓ１’〜φｓ４’が接続されるＶｓ１’〜Ｖｓ４’の４つの転送電極を一つのセットとする部位とから構成されている。
【００３７】
ここで、転送電極Ｖｓ１〜Ｖｓ４は、単純な４相の転送動作のみを行う単一モード動作の転送電極セット（以下、１モード動作電極セットという。）であり、転送電極Ｖｓ１’〜Ｖｓ４’は、転送／非転送の２つの動作モードのいずれか一方を選択して動作させることができる転送電極セット（以下、２モード動作電極セットという。）である。２モード動作電極セットのモード切換は、転送電極Ｖｓ１’〜Ｖｓ４’に印加するクロックφｓ１’〜φｓ４’を、転送動作を行わせる「転送クロック」とするか、転送動作を行わせない「非転送クロック」とするかで行う。これらのクロックは、図示しない転送制御手段であるタイミングジェネレータがデジタルカメラ等に搭載されているＣＰＵ等からの指示により発生する。
【００３８】
図２（ｂ）は、第２垂直ＣＣＤ４における転送パルスの印加線配線図である。図２（ａ）に示す第２垂直ＣＣＤ４の例えば転送パルスφｓ１を印加する転送電極は、図２（ｂ）に示す様に、横一行に４枚並んで設けられている。この４枚の転送電極４１，４２，４３，４４は、例えばポリシリコン膜で形成され、この上にメタル配線４５，４６によりパルス印加線が形成される。
【００３９】
通常の転送パルスφｓ１を印加するメタル配線４５は、４枚の転送電極４１〜４４のうち転送電極Ｖｓ１である３枚の転送電極４１，４３，４４に夫々コンタクトされ、上記のクロックφｓ１’を印加するメタル配線４６は、転送電極Ｖｓ１’（図示の例では転送電極４２）に対してだけコンタクトされる。
【００４０】
並べ替え垂直転送レジスタ領域Ｂは、図２（ａ）に示す様に、最終的に徐々に絞り込まれる形に製造される。即ち、各第２垂直ＣＣＤ４間の間隔が狭くなるように並べられ、４本全ての第２垂直ＣＣＤ４の最終電極が近接してＯＧ部５に接するように製造される。そして、このＯＧ部５に隣接してＦＤＡ１０のＦＤ部６が形成され、ＦＤ部６に隣接してＲＧ部７が形成され、ＲＧ部７に隣接してＲＧ部８が形成され、ＦＤ部６にソースフォロアアンプ９が接続されて形成される。
【００４１】
ＦＤＡ１０は、４本の第２垂直ＣＣＤ４の出力を全て受け取ることが可能であり、単一の第２垂直ＣＣＤ４からのみ信号電荷が送られれば、その第２垂直ＣＣＤ４の信号電荷量に応じた電圧値信号出力が、また複数の第２垂直ＣＣＤ４から同時に信号電荷が送られれば、各第２垂直ＣＣＤ４の信号電荷が加算され、それらの和に応じた信号出力が得られる。
【００４２】
次に、図２（ａ）に示す各部の詳細な動作を、図３以下を参照して説明する。図３は、第１垂直ＣＣＤ３から第２垂直ＣＣＤ４への繋ぎの部分における動作説明図である。図３（ａ）はポテンシャル遷移図であり、図３（ｂ）は転送クロック（転送パルス）φｓ１（＝φｓ１’）〜φｓ４（＝φｓ４’）のタイミングチャートである。
【００４３】
図示するＶ１〜Ｖ４は第１垂直ＣＣＤ３の転送電極であり、Ｖｓ１〜Ｖｓ４は第２垂直ＣＣＤ４の転送電極である。第２垂直ＣＣＤ４の電極Ｖｓ１〜Ｖｓ４に印加されたクロックφｓ１〜φｓ４は、時刻ｔ１００〜ｔ１０８の間で状態変化無しとなっており、電極Ｖｓｌ，Ｖｓ２にはＨレベルが、電極Ｖｓ３，Ｖｓ４にはＬレベルが印加されている。
【００４４】
これにより、第２垂直ＣＣＤ４における電極Ｖｓｌ，Ｖｓ２下に深いポテンシャル井戸が形成され、電極Ｖｓ３，Ｖｓ４下のポテンシャル井戸は浅くなっており、この状態が時刻ｔ１００〜ｔ１０８の間に渡って保持される。
【００４５】
一方、第１垂直ＣＣＤ３の電極Ｖ１〜Ｖ４に印加されるクロックφ１〜φ４の状態は刻々と変化している。時刻ｔ１００では、電極Ｖ１〜Ｖ４に印加されるクロックφ１〜φ４の状態はそれぞれ“Ｈ，Ｈ，Ｌ，Ｌ”となっており、電極Ｖ１，Ｖ２下に深いポテンシャル井戸が形成され、電極Ｖ３，Ｖ４下に形成されるポテンシャル井戸は浅くなっている。これにより、第１垂直ＣＣＤ３が転送している信号電荷は、電極Ｖ１，Ｖ２下のポテンシャル井戸内に蓄積される。
【００４６】
時刻ｔｌ０１になると、電極Ｖ３の電位がＬ→Ｈとなって電極Ｖ３下のポテンシャル井戸が深くなり、電極Ｖ２，Ｖ３下にあった信号電荷が電極Ｖ３下にも分布する。更に時刻ｔ１０２になると、電極Ｖ１の電位がＨ→Ｌとなって電極Ｖ１下のポテンシャルが浅くなり、電極Ｖ１下に蓄積されていた信号電荷が電極Ｖ２，Ｖ３下へと転送されることになる。
【００４７】
続いて時刻ｔ１０３で電極Ｖ４にＨレベルが印加されると、電極Ｖ４下に深いポテンシャル井戸が形成され、第１垂直ＣＣＤ３の電極Ｖ２下から第２垂直ＣＣＤ４の電極Ｖｓ２下までに至る広い領域が深いポテンシャル井戸となり、この広いポテンシャル井戸内に信号電極が蓄積されることになる。
【００４８】
その後、時刻ｔｌ０４で電極Ｖ２に印加される電圧がＨ→Ｌとなることで電極２下のポテンシャルが浅くなり、電極Ｖ２下にあった信号電荷が電極Ｖ３，Ｖ４，Ｖｓ１，Ｖｓ２下へと移動し、…同様なことを繰り返して行くことで、最終的に、時刻ｔ１０８では、第２垂直ＣＣＤ４の電極Ｖｓ１，Ｖｓ２下にのみ信号電荷が蓄積されることになる。この様にして、第１垂直ＣＣＤ３から第２垂直ＣＣＤ４への電荷転送が完了する。
【００４９】
図４は、第２垂直ＣＣＤ４からＦＤＡ１０に信号電荷を転送する動作説明図である。図４（ａ）はポテンシャル遷移図であり、図４（ｂ）は転送クロックφｓ１〜φｓ４等のタイミングチャートである。
【００５０】
Ｖｓ１〜Ｖｓ４は第２垂直ＣＣＤ４の転送電極であり、ＯＧはアウトプットゲート、ＦＤはフローティングディフージョン領域、ＲＧはリセットゲート、ＲＤはリセットドレインである。
【００５１】
電極Ｖｓ１〜Ｖｓ４には転送クロックφｓ１〜φｓ４が印加される。ＯＧには、Ｌレベル印加の電極Ｖｓ４下に形成されるポテンシャルよりも低いポテンシャルとなるように設定されたＤＣ電圧ＶＯＧが印加される。
【００５２】
ＲＤはリセットドレインで、ＯＧ電極下のポテンシャルより充分深いＤＣ電圧が与えられる。ＲＧはリセットゲートで、Ｈレベル印加時にはそのポテンシャルがＲＤの電位よりも深く、Ｌレベル印加時にはポテンシャルがＲＤ電位よりも充分高いポテンシャルになるようなクロックφＲＧが印加される。
【００５３】
時刻ｔ２００では、電極Ｖｓ１〜Ｖｓ４に印加されるクロックφｓ１〜φｓ４の状態が夫々“Ｈ，Ｈ，Ｌ，Ｌ”となっており、電極Ｖｓ１，Ｖｓ２下に深いポテンシャル井戸が形成され、電極Ｖｓ３，Ｖｓ４下に形成されるポテンシャル井戸は浅くなっている。
【００５４】
ここで、ＯＧに隣接する電極セットの電極Ｖｓ１，Ｖｓ２下に信号電荷が蓄積されているとすると、この信号電荷は、時刻がｔ２０１〜ｔ２０７と進むと、最終的にＯＧ電極に隣接する電極Ｖｓ４下にのみ蓄積されることになる。次の時刻ｔ２０８で電極Ｖｓ４のレベルがＨ→Ｌになると、蓄積されていた信号電荷はＯＧを越えてＦＤ部へと転送され、ＦＤ部の電位は信号電荷量に相当する分だけ下がることになる。これが出力信号（ＯＳ）としてアンプ９により観測されることになる。
【００５５】
尚、当然ながら電極Ｖｓ４のレベルがＨ→Ｌとなる以前の適当なタイミングでφＲＧパルスを入力して、ＦＤの電圧レベルをリセットしておくことは言うまでもない。
【００５６】
次に、図５〜図８を用い、第２垂直ＣＣＤ４における信号電荷の転送／非転送の動作を説明する。図５は「１モード動作電極セット（Ｖｓ１〜Ｖｓ４）」が並んだ部分における転送動作説明図であり、図５（ａ）はポテンシャル遷移図、図５（ｂ）は転送クロックΦｓ１（＝φｓ１’）〜φｓ４（＝φｓ４’）のタイミングチャートである。
【００５７】
時刻ｔ３００では、電極Ｖｓ１〜Ｖｓ４に印加されるクロックφｓ１〜φｓ４の状態が夫々“Ｈ，Ｈ，Ｌ，Ｌ”となっており、電極Ｖｓ１，Ｖｓ２下に深いポテンシャル井戸が形成され、電極Ｖｓ３，Ｖｓ４下に形成されるポテンシャル井戸は浅くなっているため、電極Ｖｓ１，Ｖｓ２下に信号電荷が蓄積されている。
【００５８】
次の時刻ｔ３０１では、電極Ｖｓ３の電位がＬ→Ｈとなり、電極Ｖｓ３下のポテンシャル井戸が深くなる。この結果、電極Ｖｓ１，Ｖｓ２下にあった信号電荷が電極Ｖｓ３下にも分布する。更に、時刻ｔ３０２に進むと、電極Ｖｓ１の電位がＨ→Ｌとなり、電極Ｖｓ１下のポテンシャルが浅くなり、電極Ｖｓ１下に蓄積されていた信号電荷は電極Ｖｓ２，Ｖｓ３下へと転送されることになる。以上のような転送動作を、時刻ｔ３０３〜ｔ３０８まで繰り返すことで、最初に図５（ａ）の中央付近に示した電極Ｖｓ１，Ｖｓ２下の信号電荷が、隣の電極セットの電極Ｖｓ１，Ｖｓ２下に、１段分だけ転送される。
【００５９】
図６，図７，図８は、図５で説明した単純な転送動作のみの「１モード動作電極セット（Ｖｓ１〜Ｖｓ４）」の動作中に行われる「２モード動作電極セット（Ｖｓ１’〜Ｖｓ４’）」における動作説明図である。
【００６０】
まず、図６であるが、これは、２モード動作電極セットＶｓ１’〜Ｖｓ４’に転送クロックを与え、この電極セットＶｓ１’〜Ｖｓ４’で通常の転送を行う様子を示した図であり、図６（ａ）はポテンシャル遷移図、図６（ｂ）は転送クロックのタイミングチャートである。
【００６１】
この場合には、転送電極Ｖｓ１’〜Ｖｓ４’に印加されるクロックφｓ１’〜φｓ４’は、転送電極Ｖｓ１〜Ｖｓ４に印加されるクロックφｓ１〜φｓ４と全く同一である。このため、転送電極Ｖｓ１’〜Ｖｓ４’は転送電極Ｖｓ１〜Ｖｓ４と同一の動作を行うため、図６（ａ）に示すポテンシャル遷移図は、図５（ａ）に示すポテンシャル遷移図と同じとなる。
【００６２】
図７，図８は、「１モード動作電極セット」の動作中における「２モード動作電極セット」が配置された部分の動作説明図（（ａ）がポテンシャル遷移図、（ｂ）が転送クロックのタイミングチャート）である。
【００６３】
図７が、初期状態として１モード転送電極セット下に信号電荷が存在した場合を示しており、図８が、初期状態として２モード動作の転送電極セット下に信号電荷が存在した場合を示している。
【００６４】
図７，図８で説明する動作では、転送クロックφｓ１〜φｓ４と、転送クロックφｓ１’〜φｓ４’とは異なるパルスになっており、電極Ｖｓ１〜Ｖｓ４下の電位井戸の転送状態と、電極Ｖｓ１’〜Ｖｓ４’下の電位井戸の転送状態は、以下の説明に様に、異なってくる。
【００６５】
図７において、時刻ｔ４００では、電極Ｖｓ１〜Ｖｓ４に印加されるクロックφｓ１〜φｓ４の状態が夫々“Ｈ，Ｈ，Ｌ，Ｌ”となっており、電極Ｖｓ１，Ｖｓ２下に深いポテンシャル井戸が形成され、電極Ｖｓ３，Ｖｓ４下のポテンシャル井戸は浅くなっている。このため、電極Ｖｓ１，Ｖｓ２下に信号電荷が蓄積されている。時刻ｔ４０１〜ｔ４０４と経過するに従って信号電荷は順次転送され、電極Ｖｓ１’に隣接した電極Ｖｓ３，Ｖｓ４下に蓄積されることになる。
【００６６】
時刻ｔ４０５では、電極Ｖｓ１’にＨレベルが印加されるため、電極Ｖｓ１’下のポテンシャルが下がり、電極Ｖｓ３，Ｖｓ４，Ｖｓ１’，ｖｓ２’，Ｖｓ３’下の広い範囲に広がって信号電荷が蓄積されることになる。その後、時刻ｔ４０７，ｔ４０８で、最終的に電極Ｖｓ１’，Ｖｓ２’下に信号電荷が蓄積される。
【００６７】
以上により、時刻ｔ４００で電極Ｖｓ１，Ｖｓ２下にあった信号電荷は、時刻ｔ４０８で電極Ｖｓ１’，Ｖｓ２’下に転送されることになる。これは即ち、「１モード動作電極セット」に転送クロックを与え、「２モード動作電極セット」に非転送クロックを与えた状態で、「１モード動作電極セット」から「２モード動作電極セット」へと信号電荷が転送されることを示している。
【００６８】
次に、図８により、２モード動作の転送電極セットの下に信号電荷があった場合を説明する。
【００６９】
時刻ｔ５００では、電極Ｖｓ１〜Ｖｓ４に印加されるクロックφｓ１’〜φｓ４’の状態は夫々“Ｈ，Ｈ，Ｌ，Ｌ”となっている。このため、電極Ｖｓ１’，Ｖｓ２’下に深いポテンシャル井戸が形成され、電極Ｖｓ１’，Ｖｓ２’下に信号電荷が蓄積されている。
【００７０】
時刻ｔ５０１，ｔ５０２と経過するに従って、第２垂直ＣＣＤに形成された深い電位井戸は夫々図８（ａ）の右方向に進み、信号電荷は電極Ｖｓ２’，Ｖｓ３’下に転送した電位井戸内に保持される。
【００７１】
次に時刻ｔ５０３，ｔ５０４と経過すると、信号電荷が蓄積された電位井戸に隣接する電位井戸、図示する例では電極Ｖｓ２，Ｖｓ３下に形成されている深い電位井戸は、図８（ａ）の右方向に転送することになる。
【００７２】
しかし、信号電荷を蓄積した電極Ｖｓ２’，Ｖｓ３’下の深い電位井戸は、図８（ｂ）に示す様に、電極Ｖｓ４’への印加電圧が時刻ｔ５０３，ｔ５０４でもＬレベルに維持されているため、電極Ｖｓ４’下のポテンシャルが障壁となって、転送されることが無い。
【００７３】
時刻ｔ５０４で形成されていた、信号電荷を蓄積した深い電位井戸と電極Ｖｓ３，Ｖｓ４下の深い電位井戸との間のポテンシャル障壁が、時刻ｔ５０５で無くなると、信号電荷は、電極Ｖｓ３，Ｖｓ４，Ｖｓ１’，Ｖｓ２’，Ｖｓ３’下に形成された５電極分の広い電位井戸に保持される。
【００７４】
次の時刻ｔ５０６，ｔ５０７になると、信号電荷を蓄積した深い電位井戸は、電極Ｖｓ４，Ｖｓ１’，Ｖｓ２’，Ｖｓ３’下の４電極分に縮まり、時刻ｔ５０８では、最初の時刻ｔ５００の状態と同じ状態に戻ることになる。
【００７５】
このように、本実施形態では、時刻ｔ５００〜ｔ５０８に渡って常にＬレベルの信号が電極Ｖｓ４’に印加され続けているため、電極Ｖｓ４’より先に電荷が転送されることはない。即ち、この図８に示す動作では、電極Ｖｓ１’，Ｖｓ２’下の信号電荷の転送は、停止状態となる。
【００７６】
以上を纏めると、以下の様になる。
【００７７】
（１）「転送クロック」が与えられている「２モード動作電極セット」は、「１モード動作電極セット」に「転送クロック」を与えたときと同様、前段からの転送も、次段への転送も可能である。
【００７８】
（２）「非転送クロック」が与えられている「２モード動作電極セット」ヘ、前段から転送を行うことは可能である。
【００７９】
（３）「非転送クロック」が与えられている「２モード動作電極セットから、次段に信号霜荷を転送することは不可能である。
【００８０】
以上の動作を行う「２モード動作電極セット」を第２垂直ＣＣＤ４内に適切に配置して、その転送電極に対するクロックを「転送クロック」にするか「非転送クロック」にするかを適切に選ぶことで、第１垂直ＣＣＤ３から並列的に送られてきた信号電荷のパケットを時系列的に並べることが可能となる。
【００８１】
図９は、第２垂直ＣＣＤ４で行う信号電荷の並べ替えの動作説明図である。図９（ａ）のタイミング図で、［φ］は、第１垂直ＣＣＤ３に対するクロックを表し、［φｓ］は、第２垂直ＣＣＤ４の「１モード動作電極セット」に対するクロックを表し、［φｓ’］は第２垂直ＣＣＤ４の「２モード動作電極セット」に対するクロックを表している。
【００８２】
「転送」と表記されているのは、対応する電極に「転送クロック」を与え、「非転送」と表記されている部分は、対応する電極に「非転送クロック」を与え、ブランクは、対応する電極に対してクロック操作を行わないことを意味している。
【００８３】
また、図９（ｂ）の転送並替模式図は、第２垂直ＣＣＤ４の一つの電極セットを単位として表したもので、第１垂直ＣＣＤ３の最終段と第２垂直ＣＣＤ４の全段およびＯＧ５とＦＤ部６を示している。
【００８４】
図中で黒丸印は信号電荷に対応しており、転送されると下段へと移動し、図９（ｂ）では最終的にＦＤ６に送り込まれる様子を示している。尚、４本の第２垂直ＣＣＤ４は、左から順に符号「４１」「４２」「４３」「４４」を付して区別し説明する。
【００８５】
左端の第２垂直ＣＣＤ４１には「２モード動作電極セット」は存在せず、右隣の第２垂直ＣＣＤ４２には３段目に「２モード動作電極セット」が配置され、次の第２垂直ＣＣＤ４３には２段目に「２モード動作電極セット」が配置され、右端の第２垂直ＣＣＤ４４には１段目に「２モード動作電極セット」が配置されている。「２モード動作電極セット」の部分を、図９（ｂ）ではハッチングで示している。
【００８６】
時刻ｔ６００は初期状態で、第１垂直ＣＣＤ３の最終段に信号電荷が蓄積されている。その後、図９（ａ）に示す様に［φ］に転送クロックが与えられると、時刻ｔ６０１で、第１垂直ＣＣＤ３の最終段に蓄積されていた信号電荷は、第２垂直ＣＣＤ４の１段目へと転送される。第１垂直ＣＣＤ３の最終段には、その前段にあった信号電荷が転送されてくる。次に［φ］に転送クロックが与えられるのは時刻ｔ６０６であるため、時刻ｔ６０５まで、第１垂直ＣＣＤ３最終段の信号電荷はそのまま保持される。
【００８７】
時刻ｔ６０２で［φｓ］に転送クロックが与えられ、［φｓ’］に非転送クロックが与えられると、第２垂直ＣＣＤ４１〜４３の１段目の電荷は転送され、第２垂直ＣＣＤ４４の１段目にあった電荷は転送されないため、時刻ｔ６０２で、第２垂直ＣＣＤ４１〜４３の電荷は２段目に進み、第２垂直ＣＣＤ４４の電荷は１段目に残る状態が作られる。
【００８８】
引き続き［φｓ］に転送クロック、［φｓ’］に非転送クロックを与えると、第２垂直ＣＣＤ４１，４２の電荷は転送され、第２垂直ＣＣＤ４３，４４は転送されないために前の場所に留まり、時刻ｔ６０３では、第２垂直ＣＣＤ４１，４２の電荷が３段目に、第２垂直ＣＣＤ４３の電荷が２段目に、第２垂直ＣＣＤ４４の電荷が１段目に残る状態が作られる。
【００８９】
同様に制御して行くと、時刻ｔ６０４で、第２垂直ＣＣＤ４１の電荷が４段目に、第２垂直ＣＣＤ４２の電荷が３段目に、第２垂直ＣＣＤ４３の電荷が２段目に、そして第２垂直ＣＣＤ４４の電荷が１段目にと全部の電荷の場所が異なるように分布した状態ができる。
【００９０】
すなわち、時刻ｔ６０１で並列に１段目に並んでいた各信号電荷が、上記の駆動を行うことで、時刻ｔ６０４では、順番に並び替えがなされたことになる。
【００９１】
次に、［φｓ］［φｓ’］に共に転送クロックが与えられると、４つの信号電荷が次段に転送され、次に［φ］に転送クロックが与えられると、再び第１垂直ＣＣＤ３最終段の信号電荷が第２垂直ＣＣＤ４に転送される。この新たに第２垂直ＣＣＤ４に転送されてきた４つの信号電荷の動作は、時刻ｔ６００〜ｔ６０４における説明と同じとなる。
【００９２】
時刻ｔ６０５，６０６の状態すなわち４つの信号電荷の垂直方向の位置が異なる状態となったまま転送が進んでいくと、時刻ｔ６０７では、第２垂直ＣＣＤ４１にあった信号電荷がＯＧ５を通ってＦＤ部６に送られ、信号電荷量に応じた電圧値信号に変換される。
【００９３】
次の時刻ｔ６０８では、第２垂直ＣＣＤ４２にあった信号電荷が電圧値信号に変換され、時刻ｔ６０９では第２垂直ＣＣＤ４３にあった信号電荷が電圧値信号に変換され、時刻ｔ６１０では第２垂直ＣＣＤ４４にあった信号電荷がＦＤ部６に送られ電圧値信号に変換される。このように、結果的に、第２垂直ＣＣＤ４１→４２→４３→４４の順番で、時系列的に４つの信号電荷の電荷量に応じた電圧値信号が読み出されることになる。
【００９４】
図１０は、本発明の別実施形態に係る時系列出力化の説明図である。本実施形態では、「２モード動作電極セット」の配置位置が図９とは異なる。図１０の例では、第２垂直ＣＣＤ４１には「２モード動作電極セット」が存在せず、第２垂直ＣＣＤ４２には１段目に、第２垂直ＣＣＤ４３には１段目と２段目に、第２垂直ＣＣＤ４４には１段目から３段目に夫々「２モード動作電極セット」が配置されている。本実施形態でも、図９に示す実施形態と同様に、同一グループ内の個々の第２垂直ＣＣＤ４の電極構成（２モード動作電極セットの配置位置）が異なるため、個々の第２垂直ＣＣＤ４が個別に制御される。
【００９５】
時刻ｔ７００は初期状態で、第１垂直ＣＣＤ３の最終段に信号電荷が蓄積され、［φ］に転送クロックが与えられると第１垂直ＣＣＤ３の最終段に蓄積されていた信号電荷が第２垂直ＣＣＤ４の１段目へと転送され、時刻ｔ７０１での状態が作られる。
【００９６】
次に［φｓ］に転送クロックが与えられ、［φｓ’］に非転送クロックが与えられると、第２垂直ＣＣＤ４１の１段目の電荷のみが転送され、第２垂直ＣＣＤ４２〜４４の１段目にあった電荷は転送されないため、時刻ｔ７０２の状態が得られる。
【００９７】
次に［φｓ］および［φｓ’］に共に転送クロックが与えられると、全ての第２垂直ＣＣＤ４１〜４４で転送がなされるため、第２垂直ＣＣＤ４１では２段目から３段目に、第２垂直ＣＣＤ４２〜４４は１段目から２段目へと信号電荷の転送位置が進む（時刻ｔ７０３）。
【００９８】
以上の動作を繰り返すことで、徐々に第２垂直ＣＣＤ４１〜４４間で順番付けされた並び替えがなされ、図９と同様に、第２垂直ＣＣＤ４１→４２→４３→４４の順番で時系列的に信号電荷の電圧値信号を読み出すことが可能となる。
【００９９】
図１１は、本発明において、垂直ＣＣＤで転送する信号電荷を加算する、いわゆる画素混合を行う実施形態の一例を示す構成図である。図２及び図９，図１０の実施形態では、信号電荷の単純な時系列的並べ替えだけを行ったが、本実施形態では、画素混合といわれる信号処理を並べ替え垂直転送レジスタ領域Ｂで行う。
【０１００】
図１１に要部構成を示す固体撮像素子では、「２モード動作電極セット」として「電極Ｖｓ１’〜Ｖｓ４’」と「電極Ｖｓ１”〜Ｖｓ４”」の２種類が用意され、これが第２垂直ＣＣＤ４の一部分に配置され、夫々にクロック［φｓ’］と［φｓ”］が印加される構成になっている。
【０１０１】
電極セットの配置としては、電極Ｖｓ１’〜Ｖｓ４’からなる第１の「２モード動作電極セット」が、第２垂直ＣＣＤ４２の３段目と、第２垂直ＣＣＤ４３の２段目と、第２垂直ＣＣＤ４４の１段目に夫々配置される。また、電極Ｖｓ１”〜Ｖｓ４”からなる第２の「２モード動作電極セット」が、第２垂直ＣＣＤ４１の６段目と、第２垂直ＣＣＤ４３の５段目とに夫々配置される。
【０１０２】
この構成の並び替え垂直転送レジスタ領域Ｂを使って、
（１）画素混合なしで通常の時系列出力を行う場合の動作（図１２）
（２）画素混合を行って出力を行う場合の動作（図１３）
を説明する。
【０１０３】
図１２（ｂ）において、時刻ｔ８００は初期状態を示し、第１垂直ＣＣＤ３の最終段に信号電荷が蓄積されている。その後、図１２（ａ）に示す様に、［φ］に転送クロックが与えられると、時刻ｔ８０１で、第１垂直ＣＣＤ３の最終段に蓄積されていた信号電荷は第２垂直ＣＣＤ４の１段目へと転送される。このとき、第１垂直ＣＣＤ３の最終段には、その前段から次の電荷が転送される。
【０１０４】
続く時刻ｔ８０１〜ｔ８０５までの間は、図９で説明した動作と同一であり、時系列的に出力されるように信号電荷の並び替えがなされる。
【０１０５】
第２の電極Ｖｓ１”〜Ｖｓ４”のセット（図１２（ｂ）ではクロスハッチで示す。）には通常の転送クロックが与えられるため、並び替えられた電荷パケットはその位置関係を維持したまま単純な転送がなされる。そして、最終的にＦＤ部６に、第２垂直ＣＣＤ４１，４２，４３，４４から順番に信号電荷が転送され、時系列出力が行われる。
【０１０６】
すなわち、この場合には、第１の「２モード動作電極セット」が配置された領域（１段〜４段）を使って時系列出力化の並べ替えを行い、第２の「２モード動作電極セット」が配置された領域（５段〜８段）には転送クロック与えることで通常の転送を行うという２つの動作の組み合わせで、時系列出力を実現している。
【０１０７】
次に、図１３を用い、画素混合を行う場合の動作について説明する。時刻ｔ９００は初期状態を示し、第１垂直ＣＣＤ３の最終段に信号電荷が蓄積されている。その後、第１垂直ＣＣＤ３に転送クロック［φ］が与えられると、時刻ｔ９０１で第１垂直ＣＣＤ３の最終段に蓄積されていた信号電荷が第２垂直ＣＣＤ４の１段目へと転送され、第１垂直ＣＣＤ３の最終段には、その前段から次の電荷が転送される。
【０１０８】
第２垂直ＣＣＤ４１，４２，４３，４４に転送されてきた４つの信号電荷が、例えば夫々この順に、赤色（Ｒ）画素の信号電荷，緑色（Ｇ）画素の信号電荷，青色（Ｂ）画素の信号電荷，緑色（Ｇ）画素の信号電荷であり、２つの緑色（Ｇ）画素の信号電荷を加算して出力するものとする。
【０１０９】
第２垂直ＣＣＤ４の１〜４段目の第１の「２モード動作電極セット」に対しては、［φｓ’］として転送クロックが与えるために、時刻ｔ９０１〜ｔ９０５では全ての信号電荷が同時に転送され、５段目まで進む。
【０１１０】
その後の時刻ｔ９０６〜ｔ９０９に間では［φｓ”］に非転送クロックが与えられるため、図示する様に、左端の第２垂直ＣＣＤ４１の信号電荷は６段目で、第２垂直ＣＣＤ４３の信号電荷は５段目に達したところでそれ以降へは転送されず、夫々６段目，５段目で保持された状態となり、第２垂直ＣＣＤ４２と第２垂直ＣＣＤ４４の信号電荷は、同じ８段目に存在する状態が作られる。
【０１１１】
その後は「１モード動作電極セット」しか存在しないため、それらは全て同時に転送され、同じ位置関係を保ったまま転送が進んで行く。時刻ｔ９１２では、第２垂直ＣＣＤ４２と第２垂直ＣＣＤ４４の信号電荷がＦＤ部６へと同時に送られ、その２つの信号電荷量の和に対応する電圧値信号が出力される。すなわち、第２垂直ＣＣＤ４２の信号電荷を発生させた画素の信号と、第２垂直ＣＣＤ４４の信号電荷を発生させた画素の信号とが加算され、２つの画素を混合したことと等価な出力が得られる。
【０１１２】
時刻ｔ９１４では、第２垂直ＣＣＤ４１の信号電荷が単独でＦＤ部６に送られ、次の時刻９１５では第２垂直ＣＣＤ４３の信号電荷が単独でＦＤ部６に送られる。
【０１１３】
以上を纏めると、１〜４段目の第１の「２モード動作電極セット」が配置された領域では転送クロックを与えてスルーで信号電荷を転送し、５〜８段目での第２の「２モード動作電極セット」が配置された領域では、それらに非転送クロックを与えて画素混合に対応した信号電荷の並び替えを行うという２つの動作を組み合わせることで、画素混合出力を実現している。
【０１１４】
以上説明した様に、本実施形態によれば、第２垂直ＣＣＤ４２の信号電荷と第２垂直ＣＣＤ４４の信号電荷は画素混合して出力し、第２垂直ＣＣＤ４１の信号電荷と第２垂直ＣＣＤ４３の信号電荷は画素混合なしで出力するというような複雑な操作を、「２モード動作電極セット」の配置位置と、クロック操作のみで可能となる。
【０１１５】
尚、本実施形態では、４本の垂直ＣＣＤ４１〜４４を束ねて一つのＦＤＡ１０から出力するに際し、時系列的あるいは画素混合に対応した並べ替えを行う例について説明したが、本発明は当然ながら「４本」に限られる訳ではなく、任意の数の垂直ＣＣＤを束ねることが可能であることは言うまでもない。
【０１１６】
１グループに束ねられた第２垂直ＣＣＤ４の転送段数は同一であるが、その転送段数は、図９，図１０の例では５段、図１２，図１３の例では９段としているが、これらの転送段数に限られるわけではなく、１グループがｎ本の垂直ＣＣＤを有する場合、少なくともｎ−１段の転送段数があれば、ｎ個の信号電荷の時系列出力が可能となる。
【０１１７】
また、「２モード動作電極セット」の配置方法は、上記実施形態で述べた配置位置に限られるものではなく、種々の組み合わせが可能である。更に、上述した実施形態で説明した画素混合についても、４本中の２本の垂直ＣＣＤの出力加算に限られるものではなく、「２モード動作電極セット」の配置方法や駆動方法は種々に変更することで対応可能である。
【０１１８】
以上述べた様に、上述した実施形態によれば、水平電荷転送路を一切使わずに、複数の垂直ＣＣＤからなるブロックにおいて、時系列出力が可能となる。またこの構造を取ることで垂直ＣＣＤ毎の信号電荷の加算も、複雑な制御や処理を行うことなく実現できる。更に、複数の垂直ＣＣＤを束ねる際の本数などに対する制約もほとんどないため、実現が容易である。
【０１１９】
更にまた、通常の転送を行う転送電極以外に、「転送する／しない」を制御できる電極を設けることで転送される信号電荷の配列順序付けを行うため、新たな回路を追加することが不要となり、固体撮像素子の製造上でも追加の工程が不要となる。水平ＣＣＤが不要なため、固体撮像素子の製造工程も削減可能となり、チップコストの低減を図ることも可能となる。
【０１２０】
尚、上述した実施形態では、図１に示す様に、領域Ａにおいてフォトダイオードを正方格子配列した例を説明したが、例えば特開平１０―１３６３９１号公報に記載されている様な、奇数行のフォトダイオード行に対して偶数行のフォトダイオード行を１／２ピッチずらし、各フォトダイオード列間に設ける垂直ＣＣＤ３が蛇行配置される、所謂ハニカム画素配列の固体撮像素子にも上述した実施形態をそのまま適用可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明に係る固体撮像素子及びその駆動方法は、容易に実現可能であるため、多画素化や高速連写を図る固体撮像素子に適用すると有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るＣＣＤ型固体撮像素子の表面模式図である。
【図２】図１に示すＣＣＤ型固体撮像素子の要部詳細構成図である。
【図３】図２に示す第１垂直ＣＣＤから第２垂直ＣＣＤへの繋ぎの部分における動作説明図である。
【図４】図２に示す第２垂直ＣＣＤからＦＤＡに信号電荷を転送する動作説明図である。
【図５】図２に示す１モード動作電極セット（Ｖｓ１〜Ｖｓ４）が並んだ部分における転送動作説明図である。
【図６】図２に示す２モード動作電極セット（Ｖｓ１’〜Ｖｓ４’）に転送クロックを与えて通常の転送を行う様子を示した図である。
【図７】図２に示す２モード動作電極セットが配置された部分での動作説明図である。
【図８】図２に示す２モード動作電極セットが配置された部分での図７とは異なる動作説明図である。
【図９】図２に示す第２垂直ＣＣＤで行う信号電荷の並べ替え（時系列出力）の動作説明図である。
【図１０】本発明の別実施形態に係る時系列出力化の説明図である。
【図１１】本発明の画素混合を行う実施形態の一例を示す図２に対応する部分の構成図である。
【図１２】図１１に示す実施形態で画素混合なしで通常の時系列出力を行う場合の動作説明図である。
【図１３】図１１に示す実施形態で画素混合して出力を行う場合の動作説明図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１  固体撮像素子
２  フォトダイオード（ＰＤ：光電変換素子）
３  第１垂直ＣＣＤ
４  第２垂直ＣＣＤ
５  アウトプットゲート（ＯＧ）部
６  フローティングディフュージョン（ＦＤ）部
７  リセットゲート（ＲＧ）部
８  リセットドレイン（ＲＤ）部
９  ソースフォロアアンプ
１０  フローディングディフュージョンアンプ（ＦＤＡ）
【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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