(57)【要約】【課題】画素の間引きを行う固体撮像装置の駆動方法であって、異なる色の画素出力を得ることが可能な固体撮像装置の駆動方法を提供する。【解決手段】マトリックス状に配置され、それぞれがフォトダイオードと垂直ＣＣＤの一部とを有する複数の画素と、複数の画素の上に設けられたベイヤー配列のカラーフィルタとを備える固体撮像装置の駆動方法であって、列方向に上から順次連続して並んだ同一列の第１番目の画素、第２番目の画素、第３番目の画素、第４番目の画素、第５番目の画素及び第６番目の画素を１組とし、列方向に連続して並んだ同一列の複数の組を１グループとして、列方向に連続して並んだ２つのグループの一方では、組内の偶数番目の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ２つのグループの他方では、組内の奇数番目の画素においてのみ信号電荷の読み出し行われるように前記垂直ＣＣＤを駆動する。【選択図】図４
2009153062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックス状に配置され、それぞれがフォトダイオードと、前記フォトダイオードから信号電荷を読み出し、読み出した信号電荷を列方向に転送する垂直ＣＣＤの一部とを有する複数の画素と、
前記複数の画素の上に設けられたベイヤー配列のカラーフィルタとを備える固体撮像装置の駆動方法であって、
列方向に順次連続して並んだ同一列の第１番目の画素、第２番目の画素、第３番目の画素、第４番目の画素、第５番目の画素及び第６番目の画素を１組とし、列方向に連続して並んだ同一列の複数の組を１グループとして、
列方向に連続して並んだ２つのグループの一方では、組内の偶数番目の画素の少なくとも１つにおいてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ２つのグループの他方では、組内の奇数番目の画素の少なくとも１つにおいてのみ信号電荷の読み出し行われるように前記垂直ＣＣＤを駆動する
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【請求項２】
列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、所定の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ同一列のグループの他方では、所定の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直ＣＣＤを駆動する
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項３】
列方向に順次連続して並んだ第１番目の組及び第２番目の組を１グループとして、
列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、第１番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ同一列のグループの他方では、第１番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直ＣＣＤを駆動する
ことを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項４】
列方向に順次連続して並んだ第１番目の組、第２番目の組及び第３番目の組を１グループとして、
列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、第１番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ同一列のグループの他方では、第１番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直ＣＣＤを駆動する
ことを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項５】
列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、複数の組内の画素において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ同一列のグループの他方では、複数の組内の画素において信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直ＣＣＤを駆動する
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項６】
列方向に順次連続して並んだ第１番目の組及び第２番目の組を１グループとして、
列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、第１番目の組及び第２番目の組内の画素において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ同一列のグループの他方では、第１番目の組及び第２番目の組内の画素において信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直ＣＣＤを駆動する
ことを特徴とする請求項５記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項７】
列方向に順次連続して並んだ第１番目の組、第２番目の組及び第３番目の組を１グループとして、
列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、第１番目の組及び第２番目の組内の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ同一列のグループの他方では、第１番目の組及び第２番目の組内の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直ＣＣＤを駆動する
ことを特徴とする請求項５記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項８】
１つのグループにおける複数の画素において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、
同一のグループ内の画素から読み出された信号電荷は前記垂直ＣＣＤで混合されるように前記垂直ＣＣＤを駆動する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項９】
マトリックス状に配置され、それぞれがフォトダイオードと、前記フォトダイオードから信号電荷を読み出し、読み出した信号電荷を列方向に転送する垂直ＣＣＤとを有する複数の画素と、
前記複数の画素の上に設けられたベイヤー配列のカラーフィルタとを備える固体撮像装置の駆動方法であって、
列方向に順次連続して並んだ同一列の第１番目の画素、第２番目の画素、第３番目の画素、第４番目の画素、第５番目の画素及び第６番目の画素を１組とし、列方向に連続して並んだ同一列の複数の組を１グループとして、
列方向に連続して並んだ２つのグループの一方では、所定の組内の偶数番目の画素の少なくとも１つ、及び所定の組以外の組内の奇数番目の画素の少なくとも１つにおいてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ２つのグループの他方では、信号電荷の読み出しが行われないように前記垂直ＣＣＤを駆動する
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１０】
列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、所定の組内の複数の画素、及び所定の組以外の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行わるように前記垂直ＣＣＤを駆動する
ことを特徴とする請求項９記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１１】
列方向に順次連続して並んだ第１番目の組及び第２番目の組を１グループとして、
列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、第１番目の組内の複数の画素、及び第２番目の組内の複数の画素において信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直ＣＣＤを駆動する
ことを特徴とする請求項１０記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１２】
列方向に順次連続して並んだ第１番目の組、第２番目の組及び第３番目の組を１グループとして、
列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、第１番目の組内の複数の画素、及び第２番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直ＣＣＤを駆動する
ことを特徴とする請求項１０記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１３】
１つの組内の複数の画素において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、
同一の組内の画素から読み出された信号電荷は前記垂直ＣＣＤで混合されるように前記垂直ＣＣＤを駆動する
ことを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１４】
マトリックス状に配置され、それぞれがフォトダイオードと、前記フォトダイオードから信号電荷を読み出し、読み出した信号電荷を列方向に転送する垂直ＣＣＤの一部とを有する複数の画素と、
前記複数の画素の上に設けられたベイヤー配列のカラーフィルタと、
前記垂直ＣＣＤによる信号電荷の読み出し及び転送を制御する転送制御部とを備え、
前記転送制御部は、列方向に順次連続して並んだ同一列の第１番目の画素、第２番目の画素、第３番目の画素、第４番目の画素、第５番目の画素及び第６番目の画素を１組とし、列方向に連続して並んだ同一列の複数の組を１グループとして、前記垂直ＣＣＤの転送電極に駆動パルスを印加して前記垂直ＣＣＤを制御し、
前記垂直ＣＣＤは、
前記列方向に連続して並んだ２つのグループの一方で、組内の偶数番目の画素の少なくとも１つにおいて列方向に独立の駆動パルスが印加される転送電極を有し、それ以外の画素において列方向に共通の駆動パルスが印加される転送電極を有し、かつ、
前記列方向に連続して並んだ２つのグループの他方で、組内の奇数番目の画素の少なくとも１つにおいて列方向に独立の駆動パルスが印加される転送電極を有し、それ以外の画素において列方向に共通の駆動パルスが印加される転送電極を有する
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１５】
マトリックス状に配置され、それぞれがフォトダイオードと、前記フォトダイオードから信号電荷を読み出し、読み出した信号電荷を列方向に転送する垂直ＣＣＤの一部とを有する複数の画素と、
前記複数の画素の上に設けられたベイヤー配列のカラーフィルタと、
前記垂直ＣＣＤによる信号電荷の読み出し及び転送を制御する転送制御部とを備え、
前記転送制御部は、列方向に順次連続して並んだ同一列の第１番目の画素、第２番目の画素、第３番目の画素、第４番目の画素、第５番目の画素及び第６番目の画素を１組とし、列方向に連続して並んだ同一列の複数の組を１グループとして、前記垂直ＣＣＤの転送電極に駆動パルスを印加して前記垂直ＣＣＤを制御し、
前記垂直ＣＣＤは、
前記列方向に連続して並んだ２つのグループの一方で、所定の組内の偶数番目の画素の少なくとも１つ、及び所定の組以外の組内の奇数番目の画素の少なくとも１つにおいて列方向に独立の駆動パルスが印加される転送電極を有し、それ以外の画素において列方向に共通の駆動パルスが印加される転送電極を有し、かつ、
前記列方向に連続して並んだ２つのグループの他方で、列方向に共通の駆動パルスが印加される転送電極のみを有する
ことを特徴とする固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置の駆動方法に関し、特に画素の間引きを行うＣＣＤ型固体撮像装置の駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ビデオカメラ及びデジタルスチルカメラ等の撮像装置を構成する固体撮像装置には、ＣＣＤ型固体撮像装置が利用されている。ＣＣＤ型固体撮像装置においては、光入射によりフォトダイオードで生成された信号電荷が垂直ＣＣＤに読み出され、垂直ＣＣＤ及び水平ＣＣＤにより電荷検出部（ＦＤ部）まで転送される。このようなＣＣＤ型固体撮像装置の駆動方法に関し、動画を得るために画素間引きを行う技術が例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
図１１Ａ及び１１Ｂは特許文献１に記載の固体撮像素子の色フィルタ配置を垂直１２画素分だけ示す図である。なお、図示していないが、この色フィルタ配置は垂直方向及び水平方向に繰り返される。図１１Ａ及び１１Ｂでは、Ｒ及びＧのカラーフィルタ１０１が載せられたＲ画素及びＧ画素が繰り返す画素列と、Ｇ及びＢのカラーフィルタ１０１が載せられたＧ画素及びＢ画素が繰り返す画素列が、水平方向に交互に配列されている。
【０００４】
この特許文献１の固体撮像装置の駆動方法では、ｍを３以上の奇数として、垂直方向にｍ画素を１組とした画素列が垂直方向に上から順次第１番目の画素列から第ｍ番目の画素列となるように配置され、画素列毎にそれぞれの信号電荷が垂直ＣＣＤに読み出される。
【０００５】
例えば、垂直方向に３画素の画素列が構成される。そして、図１１Ａに示されるように、それぞれの画素列の上から第３番目の画素の信号電荷が垂直ＣＣＤに読み出される。または、図１１Ｂに示されるように、連続する画素列のうちの一方の上から第３番目の画素の信号電荷が垂直ＣＣＤに読み出される。この場合、ｍ画素の画素列のうちｎ（ｎ＜ｍ）画素のみフォトダイオードから垂直ＣＣＤに信号電荷を読み出す手段を有している。
【０００６】
さらに、第１番目から第ｍ番目の画素列のうちの少なくとも２つの画素列において、それぞれの読み出す画素列をさらに１／２に間引いて１／６間引き画素列として構成し、１／６間引き画素列それぞれの信号電荷が垂直ＣＣＤに読み出される。加えて、１／６間引き画素列は、対応するフィールド画素列において垂直方向に連続する２画素の読み出しと連続する２画素の間引きとを交互に行う構成により間引きを行う。
【特許文献１】特開２００６−２５４４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の固体撮像装置の駆動方法では、画素列が偶数画素から構成される場合、同色のみ（Ｒ画素とＧ画素もしくはＢ画素とＧ画素）の出力しか得られないという問題点がある。
【０００８】
例えば、図１１Ｃに示されるように、特許文献１の固体撮像装置の駆動方法でｍ＝６として６画素の画素列を構成し、それぞれの画素列の上から第３番目の画素を読み出した場合、出力される画素はＲ画素もしくはＧ画素のみの出力となる。また、特許文献１の固体撮像素子でｍ＝６として６画素の画素列を構成し、連続する画素列のうちの一方の画素列の上から第３番目の画素の信号電荷を垂直ＣＣＤに読み出した場合、該連続する画素列のうちの他方の上から第３番目の画素は間引きかれ、出力される画素はＲ画素もしくはＧ画素のみの出力となる。
【０００９】
従って、画素列を偶数画素で構成した固体撮像装置の駆動方法では、同色のみ（Ｒ画素とＧ画素もしくはＢ画素とＧ画素）の出力しか得られないという問題点がある。
【００１０】
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、画素列を偶数画素で構成した間引きを行う固体撮像装置の駆動方法であって、異なる色の画素出力を得ることが可能な固体撮像装置の駆動方法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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の固体撮像装置の駆動方法は、マトリックス状に配置され、それぞれがフォトダイオードと、前記フォトダイオードから信号電荷を読み出し、読み出した信号電荷を列方向に転送する垂直ＣＣＤの一部とを有する複数の画素と、前記複数の画素の上に設けられたベイヤー配列のカラーフィルタとを備える固体撮像装置の駆動方法であって、列方向に上から順次連続して並んだ同一列の第１番目の画素、第２番目の画素、第３番目の画素、第４番目の画素、第５番目の画素及び第６番目の画素を１組とし、列方向に連続して並んだ同一列の複数の組を１グループとして、列方向に連続して並んだ２つのグループの一方では、組内の偶数番目の画素の少なくとも１つにおいてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ２つのグループの他方では、組内の奇数番目の画素の少なくとも１つにおいてのみ信号電荷の読み出し行われるように前記垂直ＣＣＤを駆動することを特徴とする。
【００１２】
これによって、列方向に連続して並んだ２つのグループの一方からはＧ画素及びＢ画素（もしくはＲ画素及びＧ画素）が読み出され、列方向に連続して並んだ２つのグループの他方からはＲ画素及びＧ画素（もしくはＧ画素及びＢ画素）が読み出されるため、画素列が偶数画素から構成される場合でも異なる色の画素出力を得ることができる。また、６画素を１組として信号電荷の転送を行うため、電荷転送における十分な信号蓄積容量を確保することができ、高画素化に対応可能な固体撮像装置の駆動方法を実現できる。
【００１３】
ここで、列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、所定の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ同一列のグループの他方では、所定の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直ＣＣＤを駆動してもよい。
【００１４】
また、列方向に上から順次連続して並んだ第１番目の組及び第２番目の組を１グループとして、列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、第１番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ同一列のグループの他方では、第１番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直ＣＣＤを駆動してもよい。
【００１５】
また、列方向に上から順次連続して並んだ第１番目の組、第２番目の組及び第３番目の組を１グループとして、列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、第１番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ同一列のグループの他方では、第１番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直ＣＣＤを駆動してもよい。
【００１６】
これによって、信号電荷の読み出されない組をつくることができるので、信号電荷が蓄積されていない空パケットを発生させて信号電荷が存在する蓄積パケットを分離できる。その結果、各パケットを固体撮像素子外部へ分離して出力させ、出力後にデジタル信号処理（スミア減算）することで、ノイズあるいはスミア成分を除去できる。
【００１７】
また、列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、複数の組内の画素において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ同一列のグループの他方では、複数の組内の画素において信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直ＣＣＤを駆動してもよい。
【００１８】
また、列方向に上から順次連続して並んだ第１番目の組及び第２番目の組を１グループとして、列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、第１番目の組及び第２番目の組内の画素において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ同一列のグループの他方では、第１番目の組及び第２番目の組内の画素において信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直ＣＣＤを駆動してもよい。
【００１９】
また、列方向に上から順次連続して並んだ第１番目の組、第２番目の組及び第３番目の組を１グループとして、列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、第１番目の組及び第２番目の組内の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ同一列のグループの他方では、第１番目の組及び第２番目の組内の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直ＣＣＤを駆動してもよい。
【００２０】
これによって、混合される同色の画素の画素重心の空間分布が均一となり易いので、バランスが良く偽色が発生しにくくなる。
【００２１】
また、本発明は、マトリックス状に配置され、それぞれがフォトダイオードと、前記フォトダイオードから信号電荷を読み出し、読み出した信号電荷を列方向に転送する垂直ＣＣＤとを有する複数の画素と、前記複数の画素の上に設けられたベイヤー配列のカラーフィルタとを備える固体撮像装置の駆動方法であって、列方向に上から順次連続して並んだ同一列の第１番目の画素、第２番目の画素、第３番目の画素、第４番目の画素、第５番目の画素及び第６番目の画素を１組とし、列方向に連続して並んだ同一列の複数の組を１グループとして、列方向に連続して並んだ２つのグループの一方では、所定の組内の偶数番目の画素の少なくとも１つ、及び所定の組以外の組内の奇数番目の画素の少なくとも１つにおいてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ２つのグループの他方では、信号電荷の読み出しが行われないように前記垂直ＣＣＤを駆動することを特徴とする固体撮像装置の駆動方法とすることもできる。
【００２２】
また、列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、所定の組内の複数の画素、及び所定の組以外の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行わるように前記垂直ＣＣＤを駆動してもよい。
【００２３】
また、列方向に上から順次連続して並んだ第１番目の組及び第２番目の組を１グループとして、列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、第１番目の組内の複数の画素、及び第２番目の組内の複数の画素において信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直ＣＣＤを駆動してもよい。
【００２４】
また、列方向に上から順次連続して並んだ第１番目の組、第２番目の組及び第３番目の組を１グループとして、列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、第１番目の組内の複数の画素、及び第２番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直ＣＣＤを駆動してもよい。
【００２５】
これによって、列方向に連続して並んだ２つのグループの一方の所定の組からはＧ画素及びＢ画素（もしくはＲ画素及びＧ画素）が読み出され、列方向に連続して並んだ２つのグループの一方の所定の組以外の組からはＲ画素及びＧ画素（もしくはＧ画素及びＢ画素）が読み出されるため、画素列が偶数画素から構成される場合でも異なる色の画素出力を得ることができる。
【００２６】
また、信号電荷の読み出されないグループをつくることができるので、信号電荷が蓄積されていない空パケットを発生させて信号電荷が存在する蓄積パケットで分離できる。その結果、各パケットを固体撮像素子外部へ分離して出力させ、出力後にデジタル信号処理することで、ノイズあるいはスミア成分を除去できる。
【００２７】
また、本発明は、マトリックス状に配置され、それぞれがフォトダイオードと、前記フォトダイオードから信号電荷を読み出し、読み出した信号電荷を列方向に転送する垂直ＣＣＤの一部とを有する複数の画素と、前記複数の画素の上に設けられたベイヤー配列のカラーフィルタと、前記垂直ＣＣＤによる信号電荷の読み出し及び転送を制御する転送制御部とを備え、前記転送制御部は、列方向に上から順次連続して並んだ同一列の第１番目の画素、第２番目の画素、第３番目の画素、第４番目の画素、第５番目の画素及び第６番目の画素を１組とし、列方向に連続して並んだ同一列の複数の組を１グループとして、前記垂直ＣＣＤの転送電極に駆動パルスを印加して前記垂直ＣＣＤを制御し、前記垂直ＣＣＤは、前記列方向に連続して並んだ２つのグループの一方で、組内の偶数番目の画素の少なくとも１つにおいて列方向に独立の駆動パルスが印加される転送電極を有し、それ以外の画素において列方向に共通の駆動パルスが印加される転送電極を有し、かつ、前記列方向に連続して並んだ２つのグループの他方で、組内の奇数番目の画素の少なくとも１つにおいて列方向に独立の駆動パルスが印加される転送電極を有し、それ以外の画素において列方向に共通の駆動パルスが印加される転送電極を有することを特徴とする固体撮像装置とすることもできる。
【００２８】
また、マトリックス状に配置され、それぞれがフォトダイオードと、前記フォトダイオードから信号電荷を読み出し、読み出した信号電荷を列方向に転送する垂直ＣＣＤの一部とを有する複数の画素と、前記複数の画素の上に設けられたベイヤー配列のカラーフィルタと、前記垂直ＣＣＤによる信号電荷の読み出し及び転送を制御する転送制御部とを備え、前記転送制御部は、列方向に上から順次連続して並んだ同一列の第１番目の画素、第２番目の画素、第３番目の画素、第４番目の画素、第５番目の画素及び第６番目の画素を１組とし、列方向に連続して並んだ同一列の複数の組を１グループとして、前記垂直ＣＣＤの転送電極に駆動パルスを印加して前記垂直ＣＣＤを制御し、前記垂直ＣＣＤは、前記列方向に連続して並んだ２つのグループの一方で、所定の組内の偶数番目の画素の少なくとも１つ、及び所定の組以外の組内の奇数番目の画素の少なくとも１つにおいて列方向に独立の駆動パルスが印加される転送電極を有し、それ以外の画素において列方向に共通の駆動パルスが印加される転送電極を有し、かつ、前記列方向に連続して並んだ２つのグループの他方で、列方向に共通の駆動パルスが印加される転送電極のみを有することを特徴とする固体撮像装置とすることもできる。
【００２９】
これによって、画素の間引きを行う固体撮像装置であって、画素列が偶数画素から構成される場合でも異なる色の画素出力を得ることが可能な固体撮像装置を実現できる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、画素の間引きを行う固体撮像装置の駆動方法であって、異なる色の画素出力を得ることが可能な固体撮像装置の駆動方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態に係る固体撮像装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る固体撮像装置の固体撮像素子の構成を示す図である。
【００３２】
この固体撮像素子は、フォトダイオード、読み出しゲート及び垂直ＣＣＤの一部を有する複数の画素が行列状（マトリックス状）に配置された領域を有する。具体的には、固体撮像素子は、フォトダイオード２０１、垂直ＣＣＤ２０２、水平ＣＣＤ２０３、出力アンプ２０４、及び読み出しゲート２０５を有する。
【００３３】
フォトダイオード２０１は、画素に対応して行列状に配置され、入射した光を光電変換することで信号電荷を発生させる。各フォトダイオード２０１の上には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３色のカラーフィルタのいずれかが配置されている。
【００３４】
垂直ＣＣＤ２０２は、フォトダイオード２０１の列毎に設けられ、フォトダイオード２０１で発生した信号電荷を読み出し、読み出した信号電荷を垂直方向（列方向）に転送する。垂直ＣＣＤ２０２では、１つのフォトダイオード２０１に対して２つの転送電極が配置されている。垂直ＣＣＤ２０２は、転送電極Ｖ１Ａ／Ｖ１Ｂ、Ｖ２、Ｖ３Ａ／Ｖ３Ｂ、Ｖ４、Ｖ５Ａ／Ｖ５Ｂ、Ｖ６、Ｖ７Ａ／Ｖ７Ｂ、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、及びＶ１２を有する１２相駆動のＣＣＤである。転送電極Ｖ１Ａ／Ｖ１Ｂ〜Ｖ１２には、それぞれ駆動パルスφＶ１Ａ／Ｖ１Ｂ〜φＶ１２が印加され、駆動パルスφＶ１Ａ／Ｖ１Ｂ〜φＶ１２の印加に応じてフォトダイオード２０１から信号電荷を読み出し、垂直方向に転送する。なお、転送電極Ｖ２、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１及びＶ１２はそれぞれ列方向に共通の駆動パルスが印加される共通電極であり、転送電極Ｖ１Ａ／Ｖ１Ｂ、Ｖ３Ａ／Ｖ３Ｂ、Ｖ５Ａ／Ｖ５Ｂ及びＶ７Ａ／Ｖ７Ｂはそれぞれ列方向に独立の駆動パルスが印加される独立電極である。
【００３５】
水平ＣＣＤ２０３は、転送電極Ｈ１及びＨ２を有する２相駆動のＣＣＤであり、垂直ＣＣＤ２０２により転送された信号電荷を受け取り、水平方向（行方向）に転送する。転送電極Ｈ１及びＨ２には、それぞれ駆動パルスφＨ１及びφＨ２が印加され、駆動パルスφＨ１及びφＨ２の印加に応じて信号電荷を水平方向に転送する。
【００３６】
出力アンプ２０４は、水平ＣＣＤ２０３により転送された信号電荷を電圧信号に変換し固体撮像素子外部へ出力する。
【００３７】
読み出しゲート２０５は、フォトダイオード２０１と垂直ＣＣＤ２０２とを接続しており、フォトダイオード２０１に蓄積された信号電荷を垂直ＣＣＤ２０２に読み出すものである。
【００３８】
図２は、固体撮像素子のカラーフィルタ１０１の構成を示す図である。
カラーフィルタ１０１は複数の画素の上方に配置され、ベイヤー配列のカラーフィルタを構成している。カラーフィルタ１０１では、ＲのカラーフィルタとＧのカラーフィルタとが交互に配置された列と、ＧのカラーフィルタとＢのカラーフィルタとが交互に配置された列とが、行方向に交互に配置される。これにより、Ｒのカラーフィルタの上と右には、Ｇのカラーフィルタが配置され、Ｒのカラーフィルタの右上には、Ｂのカラーフィルタが配置されるようになる。
【００３９】
図３は、上記構造を有する固体撮像素子を備えるカメラシステムの構成を示すブロック図である。
【００４０】
このカメラシステムは、本発明の固体撮像装置の一例であり、レンズ４０１、固体撮像素子４０２、クロックドライバ４０３、アナログ信号処理４０４、タイミング発生回路４０５、デジタル信号処理（ＤＳＰ）４０６、表示部４０７、及びメモリ４０８を備えている。なお、クロックドライバ４０３及びタイミング発生回路４０５は、本発明の転送制御部の一例である。
【００４１】
レンズ４０１は、固体撮像素子４０２に入射する光が固体撮像素子４０２面に移動しながら焦点が合うように配置されている。
【００４２】
固体撮像素子４０２は、フォトダイオード２０１、垂直ＣＣＤ２０２、水平ＣＣＤ２０３、出力アンプ２０４、及び読み出しゲート２０５を含んでいる。固体撮像素子４０２は、クロックドライバ４０３からの駆動パルスφＶ１Ａ／Ｖ１Ｂ〜φＶ１２の入力に従って垂直ＣＣＤ２０２を動作させ、また、タイミング発生回路４０５からの駆動パルスφＨ１及びφＨ２の入力に従って水平ＣＣＤ２０３を動作させ、信号電荷を垂直ＣＣＤ２０２、水平ＣＣＤ２０３及び出力アンプ２０４へと転送させる。
【００４３】
クロックドライバ４０３は、固体撮像素子４０２の垂直ＣＣＤ２０２に駆動パルスφＶ１Ａ／Ｖ１Ｂ〜φＶ１２を出力し、垂直ＣＣＤ２０２による信号電荷の読み出し及び転送を制御する。
【００４４】
アナログ信号処理４０４は、固体撮像素子４０２から出力された電圧信号に対してノイズ抑制、利得制御及びデジタル変換の処理を行う。
【００４５】
タイミング発生回路４０５は、固体撮像素子４０２の水平ＣＣＤ２０３に駆動パルスφＨ１及びφＨ２を出力し、水平ＣＣＤ２０３による信号電荷の転送を制御する。タイミング発生回路４０５は、カメラシステム全体を同期制御する回路である。
【００４６】
デジタル信号処理４０６は、タイミング発生回路４０５からの同期信号により、アナログ信号処理４０４から出力されたデジタル信号に対して、画像向上のための処理、及び画像保存フォーマットへの変換処理を行う。
【００４７】
表示部４０７は、デジタル信号処理４０６から出力されたデジタル信号をＬＣＤ等に出力する。
【００４８】
メモリ４０８は、デジタル信号処理４０６から出力されたデジタル信号を一時的に記憶しておく装置である。
【００４９】
以上のような構成を有するカメラシステムにおいて、クロックドライバ４０３は、次のような信号電荷の読み出しが行われるように、垂直ＣＣＤ２０２を制御する。
【００５０】
すなわち、上から順に列方向に連続して並んだ同一列の６つの画素、つまり第１番目の画素、第２番目の画素、第３番目の画素、第４番目の画素、第５番目の画素及び第６番目の画素は１組とされ、列方向に連続して並んだ同一列のｋ（ｋ≧２：自然数）個の組は１グループとされる。そして、列方向に連続して並んだ２つのグループの一方では、組内の偶数番目の画素、つまり第２番目の画素、第４番目の画素及び第６番目の画素の少なくとも１つにおいてのみ信号電荷の読み出しが行われる。また、列方向に連続して並んだ２つのグループの他方では、組内の奇数番目の画素、つまり第１番目の画素、第３番目の画素及び第５番目の画素の少なくとも１つにおいてのみ信号電荷の読み出しが行われる。この場合には、垂直ＣＣＤ２０２は、列方向に連続して並んだ２つのグループの一方で、組内の偶数番目の画素の少なくとも１つにおいて独立電極を有し、それ以外の画素において共通電極を有する。同時に、垂直ＣＣＤ２０２は、列方向に連続して並んだ２つのグループの他方で、組内の奇数番目の画素の少なくとも１つにおいて独立電極を有し、それ以外の画素において共通電極を有する。
【００５１】
又は、上から順に列方向に連続して並んだ同一列の６画素、つまり第１番目の画素、第２番目の画素、第３番目の画素、第４番目の画素、第５番目の画素及び第６番目の画素は１組とされ、列方向に連続して並んだ同一列のｋ（ｋ≧２：自然数）個の組は１グループとされる。そして、列方向に連続して並んだ２つのグループの一方では、所定の組内の偶数番目の画素、つまり第２番目の画素、第４番目の画素及び第６番目の画素の少なくとも１つ、及び所定の組以外の組内の奇数番目の画素、つまり第１番目の画素、第３番目の画素及び第５番目の画素の少なくとも１つにおいてのみ信号電荷の読み出しが行われる。また、列方向に連続して並んだ２つのグループの他方では、信号電荷の読み出しが行われない。この場合、垂直ＣＣＤ２０２は、列方向に連続して並んだ２つのグループの一方で、所定の組内の偶数番目の画素の少なくとも１つ、及び所定の組以外の組内の奇数番目の画素の少なくとも１つにおいて独立電極を有し、それ以外の画素において共通電極を有する。同時に、垂直ＣＣＤ２０２は、列方向に連続して並んだ２つのグループの他方で、共通電極のみを有する。
【００５２】
以上のように、本実施の形態の固体撮像装置によれば、同一列の画素において、全ての画素の信号電荷が読み出されず、画素の間引きが行われる。また、同一列の画素において、偶数番目の画素及び奇数番目の画素の信号電荷が読み出されるため、異なる色の画素出力が得られる。
【００５３】
（実施例１）
図４は、本実施例に係る固体撮像素子４０２の画素配置とそこでの電荷転送を示す図である。図４において、左側に画素５００の配置及びそれに対応する垂直ＣＣＤ２０２の転送電極の配置が示され、右側に垂直ＣＣＤ２０２のポテンシャル分布が変化する様子が示されている。なお、図４において、斜線部５０１はフォトダイオード２０１から垂直ＣＣＤ２０２に信号電荷を読み出すためのポテンシャルが形成されていることを示し、斜線部５０２はポテンシャルウェル（蓄積パケット）が形成されていることを示し、白抜き部５０３はポテンシャルバリアが形成されていることを示している。
【００５４】
この固体撮像素子４０２では、上から順に列方向に連続して並んだ２つの画素５００の組（第１番目の組及び第２番目の組）が１グループとされ、列方向に連続して並んだ２つのグループ（第１グループ及び第２グループ）が構成されている。そして、転送電極Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１及びＶ１２は共通電極とされ、転送電極Ｖ１Ａ、Ｖ３Ａ、Ｖ５Ａ及びＶ７Ａは独立電極とされている。
【００５５】
初期状態では、垂直ＣＣＤ２０２の転送電極Ｖ１／Ｖ１Ａ、Ｖ２、Ｖ３／Ｖ３Ａ、Ｖ４、Ｖ５／Ｖ５Ａ、Ｖ６、Ｖ７／Ｖ７Ａ及びＶ８にはミドルレベルの駆動パルスが印加されており、それら転送電極下には信号電荷を蓄積できる領域、つまり蓄積パケットが形成されている。一方、垂直ＣＣＤ２０２の転送電極Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１及びＶ１２にはローレベルの駆動パルスが印加されており、それら転送電極下には信号電荷を蓄積できる領域を分離するポテンシャルバリアが形成されている。
【００５６】
時刻ｔ５０１において、第２グループの第１番目の組の第１番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ１Ａにハイレベルの駆動パルスが印加され、第２グループの第１番目の組の第１番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりＲの画素信号（Ｇの画素信号）が第２グループの第１番目の組の垂直ＣＣＤ２０２に形成された蓄積パケットに読み出される。ここで、第１グループの第１番目の組及び第２番目の組と第２グループの第２番目の組では、信号電荷の読み出しが行われないため、第１グループの第１番目の組及び第２番目の組と第２グループの第２番目の組の蓄積パケットは空パケットとなる。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平ＣＣＤ２０３方向へ１画素分転送される。
【００５７】
時刻ｔ５０２において、各組の第２番目の画素から第５番目の画素（転送電極Ｖ３／Ｖ３Ａ、Ｖ４、Ｖ５／Ｖ５Ａ、Ｖ６、Ｖ７／Ｖ７Ａ、Ｖ８、Ｖ９及びＶ１０下）に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第１グループの第１番目の組の第２番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ３Ａにハイレベルの駆動パルスが印加され、第１グループの第１番目の組の第２番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりＧの画素信号（Ｂの画素信号）が第１グループの第１番目の組の垂直ＣＣＤ２０２に形成された蓄積パケットに読み出される。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平ＣＣＤ２０３方向へ１画素分転送される。
【００５８】
時刻ｔ５０３において、各組の第３番目の画素から第６番目の画素（転送電極Ｖ５／Ｖ５Ａ、Ｖ６、Ｖ７／Ｖ７Ａ、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１及びＶ１２下）に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第２グループの第１番目の組の第３番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ５Ａにハイレベルの駆動パルスが印加され、第２グループの第１番目の組の第３番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりＲの画素信号（Ｇの画素信号）が第２グループの第１番目の組の垂直ＣＣＤ２０２に形成された蓄積パケットに読み出される。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平ＣＣＤ２０３方向へ１画素分転送される。
【００５９】
時刻ｔ５０４において、各組の第４番目の画素から水平ＣＣＤ２０３方向に隣接した組の第１番目の画素（転送電極Ｖ７／Ｖ７Ａ、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１／Ｖ１Ａ及びＶ２下）に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第１グループの第１番目の組の第４番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ７Ａにハイレベルの駆動パルスが印加され、第１グループの第１番目の組の第４番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりＧの画素信号（Ｂの画素信号）が読み出される。
【００６０】
時刻ｔ５０４〜ｔ５０５の期間において、駆動パルスが一定の規則で発生され、各蓄積パケットが水平ＣＣＤ２０３方向へ３画素分転送される。水平ＣＣＤ２０３近傍の蓄積パケットの信号電荷は水平ＣＣＤ２０３へ転送される。
【００６１】
水平ＣＣＤ２０３に転送された信号電荷は、２相の駆動パルスφＨ１およびφＨ２により出力アンプ２０４へ転送される。その後、出力アンプ２０４に転送された信号電荷は電圧信号に変換され、固体撮像素子４０２外部へ出力される。
【００６２】
このとき、水平ＣＣＤ２０３による信号電荷の水平転送について詳しく説明すると、同色の信号を出力する行方向に連続する３列（なお、この３列は、本実施形態ではカラーフィルタがベイヤー配列なので同色の信号を出力する列は１列おきの列となる）の画素列を１組として、１つの組内の複数の画素列において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、同一の組内の画素列の信号電荷は水平ＣＣＤ２０３で混合される。
【００６３】
具体的には、第３列目の画素列の信号電荷のみが垂直ＣＣＤ２０２から水平ＣＣＤ２０３に転送された後、水平ＣＣＤ２０３の蓄積パケットが水平方向に２画素分だけ転送される。そして、第２列目の画素列の信号電荷のみが垂直ＣＣＤ２０２から水平ＣＣＤ２０３に転送され、既に水平ＣＣＤ２０３に転送された第３列目の信号電荷と混合された後、水平ＣＣＤ２０３の蓄積パケットが水平方向に２画素分だけ転送される。さらに、第１列目の画素列の信号電荷のみが垂直ＣＣＤ２０２から水平ＣＣＤ２０３に転送され、既に水平ＣＣＤ２０３に転送された第２及び第３列目の信号電荷と混合される。これにより、水平ＣＣＤ２０３で水平３画素分の信号電荷は混合される。
【００６４】
上記図４に示した垂直ＣＣＤ２０２における信号電荷の転送によれば、第１グループでは、第１番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、第２グループでは、第１番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われる。また、１つのグループにおける複数の画素において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、同一のグループ内の画素から読み出された信号電荷が垂直ＣＣＤで混合される。
【００６５】
具体的には、時刻ｔ５０１で第２グループの第１番目の組の第１番目の画素の信号電荷が読み出され、時刻ｔ５０２で第１グループの第１番目の組の第２番目の画素の信号電荷が読み出される。時刻ｔ５０３で第２グループの第１番目の組の第３の画素の信号電荷が読み出され、既に読み出された第２グループの第１番目の組の第１番目の画素の信号電荷と混合される。時刻ｔ５０４で第１グループの第１番目の組の第４番目の画素の信号電荷が読み出され、既に読み出された第１グループの第１番目の組の第２番目の画素の信号電荷と混合される。
【００６６】
以上のように本実施例に係る固体撮像素子によれば、時刻ｔ５０５において垂直ＣＣＤ２０２には、第１グループの第１番目の組の信号電荷つまりＧの画素信号（Ｂの画素信号）が蓄積された蓄積パケット、空パケット、第２グループの第１番目の組の信号電荷つまりはＲの画素信号（Ｇの画素信号）が蓄積された蓄積パケット、及び空パケットが順次並んで配置される。従って、垂直ＣＣＤ２０２から水平ＣＣＤ２０３に出力される画素信号はＧの画素信号（Ｂの画素信号）及びＲの画素信号（Ｇの画素信号）の繰り返しとなり、１２相駆動の固体撮像素子における信号電荷の間引き読み出し（プレビューモードなどにおける信号電荷の間引き読み出し）において、ベイヤー配列順の出力を実現することが出来る。
【００６７】
また、本実施例に係る固体撮像素子によれば、それぞれ１２の画素から構成される第１グループ及び第２グループにおいて、２つの画素の信号電荷のみが読み出され、さらに２つの画素の信号電荷は混合される。従って、垂直方向に間引き率１／１２での信号電荷の読み出しを実現することができる。
【００６８】
なお、本実施例に係る固体撮像素子において、時刻ｔ５０１に第２グループの第１番目の組の第１番目の画素及び第３番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ１Ａ及びＶ５Ａに同時にハイレベルの駆動パルスを印加し、時刻ｔ５０２に第１グループの第１番目の組の第２番目の画素及び第４番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ３Ａ及びＶ７Ａに同時にハイレベルの駆動パルスを印加してもよい。この場合、フォトダイオードの現象である蓄積した信号電荷が経時的に減少してしまい、飽和が低下する現象を抑える効果が得られる。
【００６９】
（実施例２）
図５Ａは、本実施例に係る固体撮像素子４０２の画素配置とそこでの電荷転送を示す図である。図５Ａにおいて、左側に画素５００の配置及びそれに対応する垂直ＣＣＤ２０２の転送電極の配置が示され、右側に垂直ＣＣＤ２０２のポテンシャル分布が変化する様子が示されている。なお、図５Ａにおいて、斜線部５０１はフォトダイオード２０１から垂直ＣＣＤ２０２に信号電荷を読み出すためのポテンシャルが形成されていることを示し、斜線部５０２はポテンシャルウェル（蓄積パケット）が形成されていることを示し、白抜き部５０３はポテンシャルバリアが形成されていることを示している。
【００７０】
この固体撮像素子４０２では、上から順に列方向に連続して並んだ２つの画素５００の組（第１番目の組及び第２番目の組）が１グループとされ、列方向に連続して並んだ２つのグループ（第１グループ及び第２グループ）が構成されている。そして、転送電極Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１及びＶ１２は共通電極とされ、転送電極Ｖ１Ａ／Ｖ１Ｂ及びＶ３Ａ／Ｖ３Ｂは独立電極とされている。
【００７１】
初期状態では、垂直ＣＣＤ２０２の転送電極Ｖ１／Ｖ１Ａ／Ｖ１Ｂ、Ｖ２、Ｖ３／Ｖ３Ａ／Ｖ３Ｂ、Ｖ４、Ｖ５／Ｖ５Ａ／Ｖ５Ｂ、Ｖ６、Ｖ７／Ｖ７Ａ／Ｖ７Ｂ及びＶ８にはミドルレベルの駆動パルスが印加されており、それら転送電極下には信号電荷を蓄積できる領域、つまり蓄積パケットが形成されている。一方、垂直ＣＣＤ２０２の転送電極Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１及びＶ１２にはローレベルの駆動パルスが印加されており、それら転送電極下には信号電荷を蓄積できる領域を分離するポテンシャルバリアが形成されている。
【００７２】
時刻ｔ６０１において、第２グループの第１番目の組の第１番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ１Ａにハイレベルの駆動パルスが印加され、第２グループの第１番目の組の第１番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりＲの画素信号（Ｇの画素信号）が第２グループの第１番目の組の垂直ＣＣＤ２０２に形成された蓄積パケットに読み出される。ここで、第１グループの第１番目の組及び第２番目の組と第２グループの第２番目の組では、信号電荷の読み出しが行われないため、第１グループの第１番目の組及び第２番目の組と第２グループの第２番目の組の蓄積パケットは空パケットとなる。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平ＣＣＤ２０３方向へ１画素分転送される。
【００７３】
時刻ｔ６０２において、各組の第２番目の画素から第５番目の画素（転送電極Ｖ３／Ｖ３Ａ／Ｖ３Ｂ、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９及びＶ１０下）に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第１グループの第１番目の組の第２番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ３Ａにハイレベルの駆動パルスが印加され、第１グループの第１番目の組の第２番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりＧの画素信号（Ｂの画素信号）が第１グループの第１番目の組の垂直ＣＣＤ２０２に形成された蓄積パケットに読み出される。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平ＣＣＤ２０３方向へ５画素分転送される。
【００７４】
時刻ｔ６０３において、各組の第１番目の画素から第４番目の画素（転送電極Ｖ１／Ｖ１Ａ／Ｖ１Ｂ、Ｖ２、Ｖ３／Ｖ３Ａ／Ｖ３Ｂ、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７及びＶ８下）に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第２グループの第２番目の組の第１番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ１Ｂにハイレベルの駆動パルスが印加され、第２グループの第２番目の組の第１番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりＲの画素信号（Ｇの画素信号）が第２グループの第２番目の組の垂直ＣＣＤ２０２に形成された蓄積パケットに読み出される。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平ＣＣＤ２０３方向へ１画素分転送される。
【００７５】
時刻ｔ６０４において、各組の第２番目の画素から第５番目の画素（転送電極Ｖ３／Ｖ３Ａ／Ｖ３Ｂ、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９及びＶ１０下）に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第１グループの第２番目の組の第２番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ３Ｂにハイレベルの駆動パルスが印加され、第１グループの第２番目の組の第２番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりＧの画素信号（Ｂの画素信号）が読み出される。
【００７６】
時刻ｔ６０４以降の期間において、駆動パルスが一定の規則で発生され、各蓄積パケットが水平ＣＣＤ２０３方向へ５画素分転送される。水平ＣＣＤ２０３近傍の蓄積パケットの信号電荷は水平ＣＣＤ２０３へ転送される。
【００７７】
水平ＣＣＤ２０３に転送された信号電荷は、２相の駆動パルスφＨ１およびφＨ２により出力アンプ２０４へ転送される。その後、出力アンプ２０４に転送された信号電荷は電圧信号に変換され、固体撮像素子４０２外部へ出力される。
【００７８】
このとき、水平ＣＣＤ２０３による信号電荷の水平転送について詳しく説明すると、同色の信号を出力する行方向に連続する３列（なお、この３列は、本実施形態ではカラーフィルタがベイヤー配列なので同色の信号を出力する列は１列おきの列となる）の画素列を１組として、１つの組内の複数の画素列において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、同一の組内の画素列の信号電荷は水平ＣＣＤ２０３で混合される。
【００７９】
具体的には、第３列目の画素列の信号電荷のみが垂直ＣＣＤ２０２から水平ＣＣＤ２０３に転送された後、水平ＣＣＤ２０３の蓄積パケットが水平方向に２画素分だけ転送される。そして、第２列目の画素列の信号電荷のみが垂直ＣＣＤ２０２から水平ＣＣＤ２０３に転送され、既に水平ＣＣＤ２０３に転送された第３列目の信号電荷と混合された後、水平ＣＣＤ２０３の蓄積パケットが水平方向に２画素分だけ転送される。さらに、第１列目の画素列の信号電荷のみが垂直ＣＣＤ２０２から水平ＣＣＤ２０３に転送され、既に水平ＣＣＤ２０３に転送された第２及び第３列目の信号電荷と混合される。これにより、水平ＣＣＤ２０３で水平３画素分の信号電荷は混合される。
【００８０】
上記図５Ａに示した垂直ＣＣＤ２０２における信号電荷の転送によれば、図５Ｂに示されるように、第１グループでは、複数の組内つまり第１番目の組及び第２番目の組内の画素において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、第２グループでは、複数の組内つまり第１番目の組及び第２番目の組内の画素において信号電荷の読み出しが行われる。また、１つのグループにおける複数の画素において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、同一のグループ内の画素から読み出された信号電荷が垂直ＣＣＤで混合される。
【００８１】
具体的には、時刻ｔ６０１で第２グループの第１番目の組の第１番目の画素の信号電荷が読み出され、時刻ｔ６０２で第１グループの第１番目の組の第２番目の画素の信号電荷が読み出される。時刻ｔ６０３で第２グループの第２番目の組の第１番目の画素の信号電荷が読み出され、既に読み出された第２グループの第１番目の組の第１番目の画素の信号電荷と混合される。時刻ｔ６０４で第１グループの第２番目の組の第２番目の画素の信号電荷が読み出され、既に読み出された第１グループの第１番目の組の第２番目の画素の信号電荷と混合される。
【００８２】
以上のように本実施例に係る固体撮像素子によれば、時刻ｔ６０４において垂直ＣＣＤ２０２には、第１グループの第１番目の組及び第２番目の組の信号電荷つまりＧの画素信号（Ｂの画素信号）が蓄積された蓄積パケット、空パケット、第２グループの第１番目の組及び第２番目の組の信号電荷つまりはＲの画素信号（Ｇの画素信号）が蓄積された蓄積パケット、及び空パケットが順次並んで配置される。従って、垂直ＣＣＤ２０２から水平ＣＣＤ２０３に出力される画素信号はＧの画素信号（Ｂの画素信号）及びＲの画素信号（Ｇの画素信号）の繰り返しとなり、１２相駆動の固体撮像素子における信号電荷の間引き読み出しにおいて、ベイヤー配列順の出力を実現することが出来る。
【００８３】
また、本実施例に係る固体撮像素子によれば、それぞれ１２の画素から構成される第１グループ及び第２グループにおいて、２つの画素の信号電荷のみが読み出され、さらに２つの画素の信号電荷は混合される。従って、垂直方向に間引き率１／１２での信号電荷の読み出しを実現することができる。
【００８４】
さらに、本実施例に係る固体撮像素子によれば、異なる色の画素信号が読み出される画素の間隔が１１画素又は１３画素間隔で均一である。従って、図６Ａに示されるように混合される画素５００の画素重心５０４の空間分布が不均一でなく図６Ｂに示されるように均一となるので、バランスが良く偽色が発生しにくい効果が得られる。
【００８５】
（実施例３）
図７Ａは、本実施例に係る固体撮像素子４０２の画素配置とそこでの電荷転送を示す図である。図７Ａにおいて、左側に画素５００の配置及びそれに対応する垂直ＣＣＤ２０２の転送電極の配置が示され、右側に垂直ＣＣＤ２０２のポテンシャル分布が変化する様子が示されている。なお、図７Ａにおいて、斜線部５０１はフォトダイオード２０１から垂直ＣＣＤ２０２に信号電荷を読み出すためのポテンシャルが形成されていることを示し、斜線部５０２はポテンシャルウェル（蓄積パケット）が形成されていることを示し、白抜き部５０３はポテンシャルバリアが形成されていることを示している。
【００８６】
この固体撮像素子４０２では、上から順に列方向に連続して並んだ２つの画素５００の組（第１番目の組及び第２番目の組）が１グループとされ、列方向に連続して並んだ２つのグループ（第１グループ及び第２グループ）が構成されている。そして、転送電極Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１及びＶ１２は共通電極とされ、転送電極Ｖ１Ｂ、Ｖ３Ａ、Ｖ５Ｂ及びＶ７Ａは独立電極とされている。
【００８７】
初期状態では、垂直ＣＣＤ２０２の転送電極Ｖ１／Ｖ１Ｂ、Ｖ２、Ｖ３／Ｖ３Ａ、Ｖ４、Ｖ５／Ｖ５Ｂ、Ｖ６、Ｖ７／Ｖ７Ａ及びＶ８にはミドルレベルの駆動パルスが印加されており、それら転送電極下には信号電荷を蓄積できる領域、つまり蓄積パケットが形成されている。一方、垂直ＣＣＤ２０２の転送電極Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１及びＶ１２にはローレベルの駆動パルスが印加されており、それら転送電極下には信号電荷を蓄積できる領域を分離するポテンシャルバリアが形成されている。
【００８８】
時刻ｔ７０１において、第１グループの第２番目の組の第１番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ１Ｂにハイレベルの駆動パルスが印加され、第１グループの第２番目の組の第１番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりＲの画素信号（Ｇの画素信号）が第１グループの第２番目の組の垂直ＣＣＤ２０２に形成された蓄積パケットに読み出される。ここで、第１グループの第１番目の組と第２グループの第１番目の組及び第２番目の組では、信号電荷の読み出しが行われないため、第１グループの第１番目の組と第２グループの第１番目の組及び第２番目の組の蓄積パケットは空パケットとなる。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平ＣＣＤ２０３方向へ１画素分転送される。
【００８９】
時刻ｔ７０２において、各組の第２番目の画素から第５番目の画素（転送電極Ｖ３／Ｖ３Ａ、Ｖ４、Ｖ５／Ｖ５Ｂ、Ｖ６、Ｖ７／Ｖ７Ａ、Ｖ８、Ｖ９及びＶ１０下）に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第１グループの第１番目の組の第２番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ３Ａにハイレベルの駆動パルスが印加され、第１グループの第１番目の組の第２番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりＧの画素信号（Ｂの画素信号）が第１グループの第１番目の組の垂直ＣＣＤ２０２に形成された蓄積パケットに読み出される。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平ＣＣＤ２０３方向へ１画素分転送される。
【００９０】
時刻ｔ７０３において、各組の第３番目の画素から第６番目の画素（転送電極Ｖ５／Ｖ５Ｂ、Ｖ６、Ｖ７／Ｖ７Ａ、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１及びＶ１２下）に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第１グループの第２番目の組の第３番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ５Ｂにハイレベルの駆動パルスが印加され、第１グループの第２番目の組の第３番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりＲの画素信号（Ｇの画素信号）が第１グループの第２番目の組の垂直ＣＣＤ２０２に形成された蓄積パケットに読み出される。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平ＣＣＤ２０３方向へ１画素分転送される。
【００９１】
時刻ｔ７０４において、各組の第４番目の画素から水平ＣＣＤ２０３方向に隣接した組の第１番目の画素（転送電極Ｖ７／Ｖ７Ａ、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１／Ｖ１Ｂ及びＶ２下）に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第１グループの第１番目の組の第４番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ７Ａにハイレベルの駆動パルスが印加され、第１グループの第１番目の組の第４番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりＧの画素信号（Ｂの画素信号）が読み出される。
【００９２】
時刻ｔ７０４〜ｔ７０５の期間において、駆動パルスが一定の規則で発生され、各蓄積パケットが水平ＣＣＤ２０３方向へ３画素分転送される。水平ＣＣＤ２０３近傍の蓄積パケットの信号電荷は水平ＣＣＤ２０３へ転送される。
【００９３】
水平ＣＣＤ２０３に転送された信号電荷は、２相の駆動パルスφＨ１およびφＨ２により出力アンプ２０４へ転送される。その後、出力アンプ２０４に転送された信号電荷は電圧信号に変換され、固体撮像素子４０２外部へ出力される。
【００９４】
このとき、水平ＣＣＤ２０３による信号電荷の水平転送について詳しく説明すると、同色の信号を出力する行方向に連続する３列（なお、この３列は、本実施形態ではカラーフィルタがベイヤー配列なので同色の信号を出力する列は１列おきの列となる）の画素列を１組として、１つの組内の複数の画素列において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、同一の組内の画素列の信号電荷は水平ＣＣＤ２０３で混合される。
【００９５】
具体的には、第３列目の画素列の信号電荷のみが垂直ＣＣＤ２０２から水平ＣＣＤ２０３に転送された後、水平ＣＣＤ２０３の蓄積パケットが水平方向に２画素分だけ転送される。そして、第２列目の画素列の信号電荷のみが垂直ＣＣＤ２０２から水平ＣＣＤ２０３に転送され、既に水平ＣＣＤ２０３に転送された第３列目の信号電荷と混合された後、水平ＣＣＤ２０３の蓄積パケットが水平方向に２画素分だけ転送される。さらに、第１列目の画素列の信号電荷のみが垂直ＣＣＤ２０２から水平ＣＣＤ２０３に転送され、既に水平ＣＣＤ２０３に転送された第２及び第３列目の信号電荷と混合される。これにより、水平ＣＣＤ２０３で水平３画素分の信号電荷は混合される。
【００９６】
上記図７Ａに示した垂直ＣＣＤ２０２における信号電荷の転送によれば、図７Ｂに示されるように、第１グループでは、第１番目の組内の複数の画素、及び第２番目の組内の複数の画素において信号電荷の読み出しが行われ、第２グループでは、信号電荷の読み出しが行われない。また、１つの組内の複数の画素において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、同一の組内の画素から読み出された信号電荷が垂直ＣＣＤで混合される。
【００９７】
具体的には、時刻ｔ７０１で第１グループの第２番目の組の第１番目の画素の信号電荷が読み出され、時刻ｔ７０２で第１グループの第１番目の組の第２番目の画素の信号電荷が読み出される。時刻ｔ７０３で第１グループの第２番目の組の第３番目の画素の信号電荷が読み出され、既に読み出された第１グループの第２番目の組の第１番目の画素の信号電荷と混合される。時刻ｔ７０４で第１グループの第１番目の組の第４番目の画素の信号電荷が読み出され、既に読み出された第１グループの第１番目の組の第２番目の画素の信号電荷と混合される。
【００９８】
以上のように本実施例に係る固体撮像素子によれば、時刻ｔ７０５において垂直ＣＣＤ２０２には、第１グループの第１番目の組の信号電荷つまりＧの画素信号（Ｂの画素信号）が蓄積された蓄積パケット、第１グループの第２番目の組の信号電荷つまりはＲの画素信号（Ｇの画素信号）が蓄積された蓄積パケット、及び２つの空パケットが順次並んで配置される。従って、垂直ＣＣＤ２０２から水平ＣＣＤ２０３に出力される画素信号はＧの画素信号（Ｂの画素信号）及びＲの画素信号（Ｇの画素信号）の繰り返しとなり、１２相駆動の固体撮像素子における信号電荷の間引き読み出しにおいて、ベイヤー配列順の出力を実現することが出来る。
【００９９】
また、本実施例に係る固体撮像素子によれば、２４の画素から構成される第１グループ及び第２グループにおいて、４つの画素の信号電荷のみが読み出され、さらに２つの画素の信号電荷は混合される。従って、垂直方向に間引き率１／１２での信号電荷の読み出しを実現することができる。
【０１００】
さらに、本実施例に係る固体撮像素子によれば、図７Ｃに示されるように、信号電荷が蓄積されていない空パケット（空ゲート）と信号電荷が存在する蓄積パケット（信号成分）とが分離されている。従って、各パケットを固体撮像素子外部へ分離して出力させ、出力後にデジタル信号処理することで、ノイズあるいはスミア成分を除去できる効果が得られる。
【０１０１】
（実施例４）
図８は、本実施例に係る固体撮像素子４０２の画素配置とそこでの電荷転送を示す図である。図８において、左側に画素５００の配置及びそれに対応する垂直ＣＣＤ２０２の転送電極の配置が示され、右側に垂直ＣＣＤ２０２のポテンシャル分布が変化する様子が示されている。なお、図８において、斜線部５０１はフォトダイオード２０１から垂直ＣＣＤ２０２に信号電荷を読み出すためのポテンシャルが形成されていることを示し、斜線部５０２はポテンシャルウェル（蓄積パケット）が形成されていることを示し、白抜き部５０３はポテンシャルバリアが形成されていることを示している。
【０１０２】
この固体撮像素子４０２では、上から順に列方向に連続して並んだ３つの画素５００の組（第１番目の組、第２番目の組及び第３番目の組）が１グループとされ、列方向に連続して並んだ２つのグループ（第１グループ及び第２グループ）が構成されている。そして、転送電極Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１及びＶ１２は共通電極とされ、転送電極Ｖ１Ａ、Ｖ３Ａ、Ｖ５Ａ及びＶ７Ａは独立電極とされている。
【０１０３】
初期状態では、垂直ＣＣＤ２０２の転送電極Ｖ１／Ｖ１Ａ、Ｖ２、Ｖ３／Ｖ３Ａ、Ｖ４、Ｖ５／Ｖ５Ａ、Ｖ６、Ｖ７／Ｖ７Ａ及びＶ８にはミドルレベルの駆動パルスが印加されており、それら転送電極下には信号電荷を蓄積できる領域、つまり蓄積パケットが形成されている。一方、垂直ＣＣＤ２０２の転送電極Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１及びＶ１２にはローレベルの駆動パルスが印加されており、それら転送電極下には信号電荷を蓄積できる領域を分離するポテンシャルバリアが形成されている。
【０１０４】
時刻ｔ８０１において、第２グループの第１番目の組の第１番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ１Ａにハイレベルの駆動パルスが印加され、第２グループの第１番目の組の第１番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりＲの画素信号（Ｇの画素信号）が第２グループの第１番目の組の垂直ＣＣＤ２０２に形成された蓄積パケットに読み出される。ここで、第１グループの第１番目の組〜第３番目の組と第２グループの第２番目の組及び第３番目の組では、信号電荷の読み出しが行われないため、第１グループの第１番目の組〜第３番目の組と第２グループの第２番目の組及び第３番目の組の蓄積パケットは空パケットとなる。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平ＣＣＤ２０３方向へ１画素分転送される。
【０１０５】
時刻ｔ８０２において、各組の第２番目の画素から第５番目の画素（転送電極Ｖ３／Ｖ３Ａ、Ｖ４、Ｖ５／Ｖ５Ａ、Ｖ６、Ｖ７／Ｖ７Ａ、Ｖ８、Ｖ９及びＶ１０下）に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第１グループの第１番目の組の第２番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ３Ａにハイレベルの駆動パルスが印加され、第１グループの第１番目の組の第２番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりＧの画素信号（Ｂの画素信号）が第１グループの第１番目の組の垂直ＣＣＤ２０２に形成された蓄積パケットに読み出される。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平ＣＣＤ２０３方向へ１画素分転送される。
【０１０６】
時刻ｔ８０３において、各組の第３番目の画素から第６番目の画素（転送電極Ｖ５／Ｖ５Ａ、Ｖ６、Ｖ７／Ｖ７Ａ、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１及びＶ１２下）に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第２グループの第１番目の組の第３番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ５Ａにハイレベルの駆動パルスが印加され、第２グループの第１番目の組の第３番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりＲの画素信号（Ｇの画素信号）が第２グループの第１番目の組の垂直ＣＣＤ２０２に形成された蓄積パケットに読み出される。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平ＣＣＤ２０３方向へ１画素分転送される。
【０１０７】
時刻ｔ８０４において、各組の第４番目の画素から水平ＣＣＤ２０３方向に隣接した組の第１番目の画素（転送電極Ｖ７／Ｖ７Ａ、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１／Ｖ１Ａ及びＶ２下）に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第１グループの第１番目の組の第４番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ７Ａにハイレベルの駆動パルスが印加され、第１グループの第１番目の組の第４番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりＧの画素信号（Ｂの画素信号）が読み出される。
【０１０８】
時刻ｔ８０４〜ｔ８０５の期間において、駆動パルスが一定の規則で発生され、各蓄積パケットが水平ＣＣＤ２０３方向へ３画素分転送される。水平ＣＣＤ２０３近傍の蓄積パケットの信号電荷は水平ＣＣＤ２０３へ転送される。
【０１０９】
水平ＣＣＤ２０３に転送された信号電荷は、２相の駆動パルスφＨ１およびφＨ２により出力アンプ２０４へ転送される。その後、出力アンプ２０４に転送された信号電荷は電圧信号に変換され、固体撮像素子４０２外部へ出力される。
【０１１０】
このとき、水平ＣＣＤ２０３による信号電荷の水平転送について詳しく説明すると、同色の信号を出力する行方向に連続する３列（なお、この３列は、本実施形態ではカラーフィルタがベイヤー配列なので同色の信号を出力する列は１列おきの列となる）の画素列において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、同一の組内の画素列の信号電荷は水平ＣＣＤ２０３で混合される。
【０１１１】
具体的には、第３列目の画素列の信号電荷のみが垂直ＣＣＤ２０２から水平ＣＣＤ２０３に転送された後、水平ＣＣＤ２０３の蓄積パケットが水平方向に２画素分だけ転送される。そして、第２列目の画素列の信号電荷のみが垂直ＣＣＤ２０２から水平ＣＣＤ２０３に転送され、既に水平ＣＣＤ２０３に転送された第３列目の信号電荷と混合された後、水平ＣＣＤ２０３の蓄積パケットが水平方向に２画素分だけ転送される。さらに、第１列目の画素列の信号電荷のみが垂直ＣＣＤ２０２から水平ＣＣＤ２０３に転送され、既に水平ＣＣＤ２０３に転送された第２及び第３列目の信号電荷と混合される。これにより、水平ＣＣＤ２０３で水平３画素分の信号電荷は混合される。
【０１１２】
上記図８に示した垂直ＣＣＤ２０２における信号電荷の転送によれば、第１グループでは、第１番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、第２グループでは、第１番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われる。また、１つのグループにおける複数の画素において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、同一のグループ内の画素から読み出された信号電荷が垂直ＣＣＤで混合される。
【０１１３】
具体的には、時刻ｔ８０１で第２グループの第１番目の組の第１番目の画素の信号電荷が読み出され、時刻ｔ８０２で第１グループの第１番目の組の第２番目の画素の信号電荷が読み出される。時刻ｔ８０３で第２グループの第１番目の組の第３番目の画素の信号電荷が読み出され、既に読み出された第２グループの第１番目の組の第１番目の画素の信号電荷と混合される。時刻ｔ８０４で第１グループの第１番目の組の第４番目の画素の信号電荷が読み出され、既に読み出された第１グループの第１番目の組の第２番目の画素の信号電荷と混合される。
【０１１４】
以上のように本実施例に係る固体撮像素子によれば、時刻ｔ８０５において垂直ＣＣＤ２０２には、第１グループの第１番目の組の信号電荷つまりＧの画素信号（Ｂの画素信号）が蓄積された蓄積パケット、２つの空パケット、第２グループの第１番目の組の信号電荷つまりはＲの画素信号（Ｇの画素信号）が蓄積された蓄積パケット、及び２つの空パケットが順次並んで配置される。従って、垂直ＣＣＤ２０２から水平ＣＣＤ２０３に出力される画素信号はＧの画素信号（Ｂの画素信号）及びＲの画素信号（Ｇの画素信号）の繰り返しとなり、１２相駆動の固体撮像素子における信号電荷の間引き読み出しにおいて、ベイヤー配列順の出力を実現することが出来る。
【０１１５】
また、本実施例に係る固体撮像素子によれば、それぞれ１８の画素から構成される第１グループ及び第２グループにおいて、２つの画素の信号電荷のみが読み出され、さらに２つの画素の信号電荷は混合される。従って、垂直方向に間引き率１／１８での信号電荷の読み出しを実現することができる。
【０１１６】
なお、本実施例に係る固体撮像素子において、時刻ｔ８０１に第２グループの第１番目の組の第１番目の画素及び第３番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ１Ａ及びＶ５Ａに同時にハイレベルの駆動パルスを印加し、時刻ｔ８０２に第１グループの第１番目の組の第２番目の画素及び第４番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ３Ａ及びＶ７Ａに同時にハイレベルの駆動パルスを印加してもよい。この場合、フォトダイオードの現象である蓄積した信号電荷が経時的に減少してしまい、飽和が低下する現象を抑える効果が得られる。
【０１１７】
（実施例５）
図９は、本実施例に係る固体撮像素子４０２の画素配置とそこでの電荷転送を示す図である。図９において、左側に画素５００の配置及びそれに対応する垂直ＣＣＤ２０２の転送電極の配置が示され、右側に垂直ＣＣＤ２０２のポテンシャル分布が変化する様子が示されている。なお、図９において、斜線部５０１はフォトダイオード２０１から垂直ＣＣＤ２０２に信号電荷を読み出すためのポテンシャルが形成されていることを示し、斜線部５０２はポテンシャルウェル（蓄積パケット）が形成されていることを示し、白抜き部５０３はポテンシャルバリアが形成されていることを示している。
【０１１８】
この固体撮像素子４０２では、上から順に列方向に連続して並んだ３つの画素５００の組（第１番目の組、第２番目の組及び第３番目の組）が１グループとされ、列方向に連続して並んだ２つのグループ（第１グループ及び第２グループ）が構成されている。そして、転送電極Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１及びＶ１２は共通電極とされ、転送電極Ｖ１Ａ、Ｖ３Ａ、Ｖ５Ｂ及びＶ７Ｂは独立電極とされている。
【０１１９】
初期状態では、垂直ＣＣＤ２０２の転送電極Ｖ１／Ｖ１Ａ、Ｖ２、Ｖ３／Ｖ３Ａ、Ｖ４、Ｖ５／Ｖ５Ｂ、Ｖ６、Ｖ７／Ｖ７Ｂ及びＶ８にはミドルレベルの駆動パルスが印加されており、それら転送電極下には信号電荷を蓄積できる領域、つまり蓄積パケットが形成されている。一方、垂直ＣＣＤ２０２の転送電極Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１及びＶ１２にはローレベルの駆動パルスが印加されており、それら転送電極下には信号電荷を蓄積できる領域を分離するポテンシャルバリアが形成されている。
【０１２０】
時刻ｔ９０１において、第２グループの第１番目の組の第１番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ１Ａにハイレベルの駆動パルスが印加され、第２グループの第１番目の組の第１番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりＲの画素信号（Ｇの画素信号）が第２グループの第１番目の組の垂直ＣＣＤ２０２に形成された蓄積パケットに読み出される。ここで、第１グループの第１番目の組〜第３番目の組と第２グループの第２番目の組及び第３番目の組では、信号電荷の読み出しが行われないため、第１グループの第１番目の組〜第３番目の組と第２グループの第２番目の組及び第３番目の組の蓄積パケットは空パケットとなる。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平ＣＣＤ２０３方向へ１画素分転送される。
【０１２１】
時刻ｔ９０２において、各組の第２番目の画素から第５番目の画素（転送電極Ｖ３／Ｖ３Ａ、Ｖ４、Ｖ５／Ｖ５Ｂ、Ｖ６、Ｖ７／Ｖ７Ｂ、Ｖ８、Ｖ９及びＶ１０下）に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第１グループの第１番目の組の第２番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ３Ａにハイレベルの駆動パルスが印加され、第１グループの第１番目の組の第２番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりＧの画素信号（Ｂの画素信号）が第１グループの第１番目の組の垂直ＣＣＤ２０２に形成された蓄積パケットに読み出される。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平ＣＣＤ２０３方向へ５画素分転送される。
【０１２２】
時刻ｔ９０３において、各組の第３番目の画素から第６番目の画素（転送電極Ｖ５／Ｖ５Ｂ、Ｖ６、Ｖ７／Ｖ７Ｂ、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１及びＶ１２下）に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第２グループの第２番目の組の第３番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ５Ｂにハイレベルの駆動パルスが印加され、第２グループの第２番目の組の第３番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりＲの画素信号（Ｇの画素信号）が第２グループの第２番目の組の垂直ＣＣＤ２０２に形成された蓄積パケットに読み出される。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平ＣＣＤ２０３方向へ１画素分転送される。
【０１２３】
時刻ｔ９０４において、各組の第４番目の画素から水平ＣＣＤ２０３方向に隣接した組の第１番目の画素（転送電極Ｖ７／Ｖ７Ｂ、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１／Ｖ１Ａ及びＶ２下）に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第１グループの第２番目の組の第４番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ７Ｂにハイレベルの駆動パルスが印加され、第１グループの第２番目の組の第４番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりＧの画素信号（Ｂの画素信号）が読み出される。
【０１２４】
時刻ｔ９０４以降の期間において、駆動パルスが一定の規則で発生され、各蓄積パケットが水平ＣＣＤ２０３方向へ３画素分転送される。水平ＣＣＤ２０３近傍の蓄積パケットの信号電荷は水平ＣＣＤ２０３へ転送される。
【０１２５】
水平ＣＣＤ２０３に転送された信号電荷は、２相の駆動パルスφＨ１およびφＨ２により出力アンプ２０４へ転送される。その後、出力アンプ２０４に転送された信号電荷は電圧信号に変換され、固体撮像素子４０２外部へ出力される。
【０１２６】
このとき、水平ＣＣＤ２０３による信号電荷の水平転送について詳しく説明すると、同色の信号を出力する行方向に連続する３列（なお、この３列は、本実施形態ではカラーフィルタがベイヤー配列なので同色の信号を出力する列は１列おきの列となる）の画素列を１組として、１つの組内の複数の画素列において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、同一の組内の画素列の信号電荷は水平ＣＣＤ２０３で混合される。
【０１２７】
具体的には、第３列目の画素列の信号電荷のみが垂直ＣＣＤ２０２から水平ＣＣＤ２０３に転送された後、水平ＣＣＤ２０３の蓄積パケットが水平方向に２画素分だけ転送される。そして、第２列目の画素列の信号電荷のみが垂直ＣＣＤ２０２から水平ＣＣＤ２０３に転送され、既に水平ＣＣＤ２０３に転送された第３列目の信号電荷と混合された後、水平ＣＣＤ２０３の蓄積パケットが水平方向に２画素分だけ転送される。さらに、第１列目の画素列の信号電荷のみが垂直ＣＣＤ２０２から水平ＣＣＤ２０３に転送され、既に水平ＣＣＤ２０３に転送された第２及び第３列目の信号電荷と混合される。これにより、水平ＣＣＤ２０３で水平３画素分の信号電荷は混合される。
【０１２８】
上記図９に示した垂直ＣＣＤ２０２における信号電荷の転送によれば、第１グループでは、複数の組内つまり第１番目の組及び第２番目の組内の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、第２グループでは、複数の組内つまり第１番目の組及び第２番目の組内の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われる。また、１つのグループにおける複数の画素において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、同一のグループ内の画素から読み出された信号電荷が垂直ＣＣＤで混合される。
【０１２９】
具体的には、時刻ｔ９０１で第２グループの第１番目の組の第１番目の画素の信号電荷が読み出され、時刻ｔ９０２で第１グループの第１番目の組の第２番目の画素の信号電荷が読み出される。時刻ｔ９０３で第２グループの第２番目の組の第３番目の画素の信号電荷が読み出され、既に読み出された第２グループの第１番目の組の第１番目の画素の信号電荷と混合される。時刻ｔ９０４で第１グループの第２番目の組の第４番目の画素の信号電荷が読み出され、既に読み出された第１グループの第１番目の組の第２番目の画素の信号電荷と混合される。
【０１３０】
以上のように本実施例に係る固体撮像素子によれば、時刻ｔ９０４において垂直ＣＣＤ２０２には、第１グループの第１番目の組及び第２番目の組の信号電荷つまりＧの画素信号（Ｂの画素信号）が蓄積された蓄積パケット、２つの空パケット、第２グループの第１番目の組及び第２番目の組の信号電荷つまりはＲの画素信号（Ｇの画素信号）が蓄積された蓄積パケット、及び２つの空パケットが順次並んで配置される。従って、垂直ＣＣＤ２０２から水平ＣＣＤ２０３に出力される画素信号はＧの画素信号（Ｂの画素信号）及びＲの画素信号（Ｇの画素信号）の繰り返しとなり、１２相駆動の固体撮像素子における信号電荷の間引き読み出しにおいて、ベイヤー配列順の出力を実現することが出来る。
【０１３１】
また、本実施例に係る固体撮像素子によれば、それぞれ１８の画素から構成される第１グループ及び第２グループにおいて、２つの画素の信号電荷のみが読み出され、さらに２つの画素の信号電荷は混合される。従って、垂直方向に間引き率１／１８での信号電荷の読み出しを実現することができる。
【０１３２】
さらに、本実施例に係る固体撮像素子によれば、異なる色の画素信号が読み出される画素の間隔が１７画素又は１９画素間隔で均一である。従って、混合される画素の画素重心の空間分布が均一となるので、バランスが良く偽色が発生しにくい効果が得られる。
【０１３３】
（実施例６）
図１０は、本実施例に係る固体撮像素子４０２の画素配置とそこでの電荷転送を示す図である。図１０において、左側に画素５００の配置及びそれに対応する垂直ＣＣＤ２０２の転送電極の配置が示され、右側に垂直ＣＣＤ２０２のポテンシャル分布が変化する様子が示されている。なお、図１０において、斜線部５０１はフォトダイオード２０１から垂直ＣＣＤ２０２に信号電荷を読み出すためのポテンシャルが形成されていることを示し、斜線部５０２はポテンシャルウェル（蓄積パケット）が形成されていることを示し、白抜き部５０３はポテンシャルバリアが形成されていることを示している。
【０１３４】
この固体撮像素子４０２では、上から順に列方向に連続して並んだ３つの画素５００の組（第１番目の組、第２番目の組及び第３番目の組）が１グループとされ、列方向に連続して並んだ２つのグループ（第１グループ及び第２グループ）が構成されている。そして、転送電極Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１及びＶ１２は共通電極とされ、転送電極Ｖ１Ｂ、Ｖ３Ａ、Ｖ５Ｂ及びＶ７Ａは独立電極とされている。
【０１３５】
初期状態では、垂直ＣＣＤ２０２の転送電極Ｖ１／Ｖ１Ｂ、Ｖ２、Ｖ３／Ｖ３Ａ、Ｖ４、Ｖ５／Ｖ５Ｂ、Ｖ６、Ｖ７／Ｖ７Ａ及びＶ８にはミドルレベルの駆動パルスが印加されており、それら転送電極下には信号電荷を蓄積できる領域、つまり蓄積パケットが形成されている。一方、垂直ＣＣＤ２０２の転送電極Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１及びＶ１２にはローレベルの駆動パルスが印加されており、それら転送電極下には信号電荷を蓄積できる領域を分離するポテンシャルバリアが形成されている。
【０１３６】
時刻ｔ１００１において、第１グループの第２番目の組の第１番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ１Ｂにハイレベルの駆動パルスが印加され、第１グループの第２番目の組の第１番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりＲの画素信号（Ｇの画素信号）が第１グループの第２番目の組の垂直ＣＣＤ２０２に形成された蓄積パケットに読み出される。ここで、第１グループの第１番目の組及び第３番目の組と第２グループの第１番目の組〜第３番目の組では、信号電荷の読み出しが行われないため、第１グループの第１番目の組及び第３番目の組と第２グループの第１番目の組〜第３番目の組の蓄積パケットは空パケットとなる。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平ＣＣＤ２０３方向へ１画素分転送される。
【０１３７】
時刻ｔ１００２において、各組の第２番目の画素から第５番目の画素（転送電極Ｖ３／Ｖ３Ａ、Ｖ４、Ｖ５／Ｖ５Ｂ、Ｖ６、Ｖ７／Ｖ７Ａ、Ｖ８、Ｖ９及びＶ１０下）に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第１グループの第１番目の組の第２番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ３Ａにハイレベルの駆動パルスが印加され、第１グループの第１番目の組の第２番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりＧの画素信号（Ｂの画素信号）が第１グループの第１番目の組の垂直ＣＣＤ２０２に形成された蓄積パケットに読み出される。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平ＣＣＤ２０３方向へ１画素分転送される。
【０１３８】
時刻ｔ１００３において、各組の第３番目の画素から第６番目の画素（転送電極Ｖ５／Ｖ５Ｂ、Ｖ６、Ｖ７／Ｖ７Ａ、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１及びＶ１２下）に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第１グループの第２番目の組の第３番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ５Ｂにハイレベルの駆動パルスが印加され、第１グループの第２番目の組の第３番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりＲの画素信号（Ｇの画素信号）が第１グループの第２番目の組の垂直ＣＣＤ２０２に形成された蓄積パケットに読み出される。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平ＣＣＤ２０３方向へ１画素分転送される。
【０１３９】
時刻ｔ１００４において、各組の第４番目の画素から水平ＣＣＤ２０３方向に隣接した組の第１番目の画素（転送電極Ｖ７／Ｖ７Ａ、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１／Ｖ１Ｂ及びＶ２下）に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第１グループの第１番目の組の第４番目の画素に対応して設けられた転送電極Ｖ７Ａにハイレベルの駆動パルスが印加され、第１グループの第１番目の組の第４番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりＧの画素信号（Ｂの画素信号）が読み出される。
【０１４０】
時刻ｔ１００４〜ｔ１００５の期間において、駆動パルスが一定の規則で発生され、各蓄積パケットが水平ＣＣＤ２０３方向へ３画素分転送される。水平ＣＣＤ２０３近傍の蓄積パケットの信号電荷は水平ＣＣＤ２０３へ転送される。
【０１４１】
水平ＣＣＤ２０３に転送された信号電荷は、２相の駆動パルスφＨ１およびφＨ２により出力アンプ２０４へ転送される。その後、出力アンプ２０４に転送された信号電荷は電圧信号に変換され、固体撮像素子４０２外部へ出力される。
【０１４２】
このとき、水平ＣＣＤ２０３による信号電荷の水平転送について詳しく説明すると、同色の信号を出力する行方向に連続する３列（なお、この３列は、本実施形態ではカラーフィルタがベイヤー配列なので同色の信号を出力する列は１列おきの列となる）の画素列を１組として、１つの組内の複数の画素列において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、同一の組内の画素列の信号電荷は水平ＣＣＤ２０３で混合される。
【０１４３】
具体的には、第３列目の画素列の信号電荷のみが垂直ＣＣＤ２０２から水平ＣＣＤ２０３に転送された後、水平ＣＣＤ２０３の蓄積パケットが水平方向に２画素分だけ転送される。そして、第２列目の画素列の信号電荷のみが垂直ＣＣＤ２０２から水平ＣＣＤ２０３に転送され、既に水平ＣＣＤ２０３に転送された第３列目の信号電荷と混合された後、水平ＣＣＤ２０３の蓄積パケットが水平方向に２画素分だけ転送される。さらに、第１列目の画素列の信号電荷のみが垂直ＣＣＤ２０２から水平ＣＣＤ２０３に転送され、既に水平ＣＣＤ２０３に転送された第２及び第３列目の信号電荷と混合される。これにより、水平ＣＣＤ２０３で水平３画素分の信号電荷は混合される。
【０１４４】
上記図１０に示した垂直ＣＣＤ２０２における信号電荷の転送によれば、第１グループでは、第１番目の組内の複数の画素、及び第２番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われ、第２グループでは、信号電荷の読み出しが行われない。また、１つの組内の複数の画素において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、同一の組内の画素から読み出された信号電荷が垂直ＣＣＤで混合される。
【０１４５】
具体的には、時刻ｔ１００１で第１グループの第２番目の組の第１番目の画素の信号電荷が読み出され、時刻ｔ１００２で第１グループの第１番目の組の第２番目の画素の信号電荷が読み出される。時刻ｔ１００３で第１グループの第２番目の組の第３番目の画素の信号電荷が読み出され、既に読み出された第１グループの第２番目の組の第１番目の画素の信号電荷と混合される。時刻ｔ１００４で第１グループの第１番目の組の第４番目の画素の信号電荷が読み出され、既に読み出された第１グループの第１番目の組の第２番目の画素の信号電荷と混合される。
【０１４６】
以上のように本実施例に係る固体撮像素子によれば、時刻ｔ１００５において垂直ＣＣＤ２０２には、第１グループの第１番目の組の信号電荷つまりＧの画素信号（Ｂの画素信号）が蓄積された蓄積パケット、第１グループの第２番目の組の信号電荷つまりはＲの画素信号（Ｇの画素信号）が蓄積された蓄積パケット、及び４つの空パケットが順次並んで配置される。従って、垂直ＣＣＤ２０２から水平ＣＣＤ２０３に出力される画素信号はＧの画素信号（Ｂの画素信号）及びＲの画素信号（Ｇの画素信号）の繰り返しとなり、１２相駆動の固体撮像素子における信号電荷の間引き読み出しにおいて、ベイヤー配列順の出力を実現することが出来る。
【０１４７】
また、本実施例に係る固体撮像素子によれば、３６の画素から構成される第１グループ及び第２グループにおいて、４つの画素の信号電荷のみが読み出され、さらに２つの画素の信号電荷は混合される。従って、垂直方向に間引き率１／１８での信号電荷の読み出しを実現することができる。
【０１４８】
さらに、本実施例に係る固体撮像素子によれば、信号電荷が蓄積されていない空パケットと信号電荷が存在する蓄積パケットとが分離されている。従って、各パケットを固体撮像素子外部へ分離して出力させ、出力後にデジタル信号処理することで、ノイズあるいはスミア成分を除去できる効果が得られる。
【０１４９】
以上、本発明の固体撮像装置の駆動方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明は、固体撮像装置の駆動方法に利用でき、特にＣＣＤ型固体撮像装置の駆動方法等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】本発明の実施形態に係る固体撮像装置の固体撮像素子の構成を示す図である。
【図２】本実施形態における固体撮像素子のカラーフィルタの構成を示す図である。
【図３】本実施形態におけるカメラシステムの構成を示すブロック図である。
【図４】実施例１に係る固体撮像素子の画素配置とそこでの電荷転送を示す図である。
【図５Ａ】実施例２に係る固体撮像素子の画素配置とそこでの電荷転送を示す図である。
【図５Ｂ】実施例２に係る固体撮像素子の色フィルタ配置を垂直２４画素分だけ示す図である。
【図６Ａ】混合される画素の画素重心の空間分布を示す図である。
【図６Ｂ】混合される画素の画素重心の空間分布を示す図である。
【図７Ａ】実施例３に係る固体撮像素子の画素配置とそこでの電荷転送を示す図である。
【図７Ｂ】実施例３に係る固体撮像素子の色フィルタ配置を垂直２４画素分だけ示す図である。
【図７Ｃ】空パケットと蓄積パケットとが分離されて転送される様子を示す図である。
【図８】実施例４に係る固体撮像素子の画素配置とそこでの電荷転送を示す図である。
【図９】実施例５に係る固体撮像素子の画素配置とそこでの電荷転送を示す図である。
【図１０】実施例６に係る固体撮像素子の画素配置とそこでの電荷転送を示す図である。
【図１１Ａ】特許文献１に記載の固体撮像素子の色フィルタ配置を垂直１２画素分だけ示す図である。
【図１１Ｂ】特許文献１に記載の固体撮像素子の色フィルタ配置を垂直１２画素分だけ示す図である。
【図１１Ｃ】特許文献１に記載の固体撮像素子の色フィルタ配置を垂直１２画素分だけ示す図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１０１    カラーフィルタ
２０１    フォトダイオード
２０２    垂直ＣＣＤ
２０３    水平ＣＣＤ
２０４    出力アンプ
２０５    読み出しゲート
４０１    レンズ
４０２    固体撮像素子
４０３    クロックドライバ
４０４    アナログ信号処理
４０５    タイミング発生回路
４０６    デジタル信号処理（ＤＳＰ）
４０７    表示部
４０８    メモリ
５００    画素
５０１、５０２    斜線部
５０３    白抜き部
５０４    画素重心
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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