(57)【要約】【課題】複数の出力アンプに特性差があっても画質劣化を生じることなく、しかも消費電力の小さい固体撮像素子及びその駆動方法並びに撮像装置を提供する【解決手段】第２電荷転送路１０３を分割して形成した第１領域１０３ａ及び第２領域１０３ｂを設け、第１領域の下流側に設けた第１分岐部１１１で第１分岐転送路１１３と第２分岐転送路１１４とに分岐し、第２領域の下流側に設けた第２分岐部１１２で第３分岐転送路１１５と第４分岐転送路１１６とに分岐し、第１分岐転送路１１３と第３分岐転送路１１５とを第１の出力アンプ１３１に接続される第１電荷検出部１１７に共通に接続し、第２分岐転送路１１４と第４分岐転送路１１６とを第２の出力アンプに１３２接続される第２電荷検出部１１８に共通に接続した。【選択図】図２
2009010715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光に応じた信号電荷をそれぞれが発生する複数の光電変換セルが２次元状に配列された光電変換部と、前記光電変換部の各光電変換セルで発生した信号電荷を第１の方向へ転送する複数列の第１電荷転送路と、前記複数列の第１電荷転送路から転送された電荷を受け取り前記第１の方向とは直交する第２の方向に沿って転送する第２電荷転送路とが半導体基板に形成された固体撮像素子であって、
前記第２電荷転送路を、前記第２の方向に２つに分割することにより形成された第１領域及び第２領域と、
前記第１領域における信号電荷の転送方向下流側に配置され、前記第１領域の転送路を少なくとも第１分岐転送路と第２分岐転送路とに分岐する第１分岐部と、
前記第２領域における信号電荷の転送方向下流側に配置され、前記第２領域の転送路を少なくとも第３分岐転送路と第４分岐転送路とに分岐する第２分岐部と、
前記第１分岐部で分岐された第１分岐転送路と、前記第２分岐部で分岐された第３分岐転送路とを接続する位置に形成され、第１の出力アンプに接続される第１電荷検出部と、
前記第１分岐部で分岐された第２分岐転送路と、前記第２分岐部で分岐された第４分岐転送路とを接続する位置に形成され、第２の出力アンプに接続される第２電荷検出部と、
を備えた固体撮像素子。
【請求項２】
請求項１記載の固体撮像素子であって、
前記第２電荷転送路の前記第１領域及び第２領域は、前記第２電荷転送路の略中央を境界として分割することで形成されている固体撮像素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の固体撮像素子であって、
前記第１領域から前記第１分岐部を経て下流側に転送する信号電荷の転送先を、前記第１分岐転送路側に振り分ける第１振り分け電極と、
前記第１領域から前記第１分岐部を経て下流側に転送する信号電荷の転送先を、前記第２分岐転送路側に振り分ける第２振り分け電極と、
前記第２領域から前記第２分岐部を経て下流側に転送する信号電荷の転送先を、前記第３分岐転送路側に振り分ける第３振り分け電極と、
前記第２領域から前記第２分岐部を経て下流側に転送する信号電荷の転送先を、前記第４分岐転送路側に振り分ける第４振り分け電極と
を備え、
前記第１振り分け電極と第４振り分け電極とを共通に接続するとともに、前記第２振り分け電極と第３振り分け電極とを共通に接続した固体撮像素子。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の固体撮像素子であって、
前記第１電荷検出部が保持する信号電荷を所定のドレインに廃棄するための第１リセットゲート電極と、
前記第２電荷検出部が保持する信号電荷を所定のドレインに廃棄するための第２リセットゲート電極と
を備えた固体撮像素子。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の固体撮像素子を制御するための固体撮像素子の駆動方法であって、
前記第１，第２，第３，第４分岐転送路で信号電荷を転送するための第２の転送制御信号を、前記第２電荷転送路で信号電荷を転送するための転送制御信号に対して周期を２倍とする固体撮像素子の駆動方法。
【請求項６】
請求項５記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記第１領域から前記第１分岐部を経て下流側に転送される信号電荷の転送先を前記第１分岐転送路側及び前記第２分岐転送路側に交互に振り分け、前記第２領域から前記第２分岐部を経て下流側に転送される信号電荷の転送先を前記第３分岐転送路側及び前記第４分岐転送路側に交互に振り分けるための第２の転送制御信号の位相を、前記第１電荷転送路から前記第２電荷転送路に信号電荷を移す毎に半周期分ずらす固体撮像素子の駆動方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の固体撮像素子と、
前記固体撮像素子に光学像を結像させる光学系と、
前記第１電荷転送路および前記第２電荷転送路に信号電荷を転送する制御信号を発生する制御部と、
前記固体撮像素子から出力される信号から画像データを生成する信号処理手段と、
を備えた撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光に応じて発生した信号電荷を転送する電荷転送路を備えた固体撮像素子及びその駆動方法並びに撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、２次元固体撮像素子においては、２次元画像を構成する各画素の明度や色度の情報を含む信号を生成するため、多数の光電変換セルが２次元状に配列された光電変換部が設けられている。また、ＣＣＤ型の固体撮像素子においては、各画素位置の光電変換セルから出力される信号電荷を垂直方向へ向かって転送する垂直電荷転送路が各光電変換セルと隣接する位置に列毎にそれぞれ設けられ、垂直電荷転送路の下流側には、各列の垂直電荷転送路から受け取った信号電荷を水平方向へ向かって転送する水平電荷転送路が設けられており、第２電荷転送路の出力側に各画素の信号電荷を電圧信号として取り出すための出力アンプが接続されている。
【０００３】
高解像度の画像の撮影を可能にするために、光電変換部に配列される光電変換セルの数を増やすと、全ての光電変換セルで得られた信号電荷を垂直電荷転送路及び水平電荷転送路を通じて出力アンプから出力させるまでに、膨大な回数の転送動作が必要になる。そこで、出力にかかる時間を短縮するためには、垂直電荷転送路や水平電荷転送路に対する電荷転送用の駆動信号を高い周波数の信号にする必要がある。
【０００４】
ところが、近年のデジタルカメラ等に用いられる固体撮像素子は、数百万個の光電変換セルを固体撮像素子に搭載している場合が多く、短時間で画像信号を出力するためには、極めて高い周波数の駆動信号を用いて信号電荷の転送を行うことになる（特に水平電荷転送路）。しかし、信号電荷転送用の駆動信号の周波数を高くすると、信号電荷の転送不良を招いて出力アンプから出力される画像信号が乱れることがあり、また、駆動信号の周波数が高くなるほど消費電力が増大する不利があった。
この問題を解消するため、例えば特許文献１に記載された構成が提案されている。この特許文献１には、水平電荷転送路を水平方向の中央付近で２つに分割し、独立した第１領域と第２領域とを水平電荷転送路として形成した構成が記載されている。この場合、光電変換部は左右２つの領域に区分され、光電変換部の左側の領域に属する各光電変換セルで生成された信号電荷については、垂直方向に転送した後、水平電荷転送路の第１領域を使って水平方向に転送し、右側の領域に属する各光電変換セルで生成された信号電荷については、垂直方向に転送した後、水平電荷転送路の第２領域を使って水平方向に転送し、それぞれ第１領域および第２領域の下流に接続された出力アンプから画像信号として出力される。
上記構成の固体撮像素子によれば、信号電荷の水平方向への転送距離が通常の半分に短縮され、撮像画像の出力時間を短縮でき、信号電荷転送用の駆動信号の周波数を低くすることができる。
【特許文献１】特開２００４−８０２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された構成では、水平電荷転送路の第１領域下流側の第１出力アンプと、第２領域下流側の第２出力アンプとの特性（ゲイン等）がそれぞれ厳密には異なるため、これら特性の違いが同じフレームの画像における明るさの違いとして現れる。例えば、撮影された１フレームの画像の中で、中央を境界として左側部分と右側部分との境界部に明るさの段差が形成されることになり、画質が大幅に低下する。
本発明は、複数の出力アンプに特性差があっても画質劣化を生じることなく、しかも消費電力の小さい固体撮像素子及びその駆動方法並びに撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１）  入射光に応じた信号電荷をそれぞれが発生する複数の光電変換セルが２次元状に配列された光電変換部と、前記光電変換部の各光電変換セルで発生した信号電荷を第１の方向へ転送する複数列の第１電荷転送路と、前記複数列の第１電荷転送路から転送された電荷を受け取り前記第１の方向とは直交する第２の方向に沿って転送する第２電荷転送路とが半導体基板に形成された固体撮像素子であって、
前記第２電荷転送路を、前記第２の方向に２つに分割することにより形成された第１領域及び第２領域と、
前記第１領域における信号電荷の転送方向下流側に配置され、前記第１領域の転送路を少なくとも第１分岐転送路と第２分岐転送路とに分岐する第１分岐部と、
前記第２領域における信号電荷の転送方向下流側に配置され、前記第２領域の転送路を少なくとも第３分岐転送路と第４分岐転送路とに分岐する第２分岐部と、
前記第１分岐部で分岐された第１分岐転送路と、前記第２分岐部で分岐された第３分岐転送路とを接続する位置に形成され、第１の出力アンプに接続される第１電荷検出部と、
前記第１分岐部で分岐された第２分岐転送路と、前記第２分岐部で分岐された第４分岐転送路とを接続する位置に形成され、第２の出力アンプに接続される第２電荷検出部と、
を備えた固体撮像素子。
【０００７】
この固体撮像素子によれば、第２電荷転送路の第１領域で転送する信号電荷を、第１分岐部で分岐して第１分岐転送路又は第２分岐転送路に転送し、第１分岐転送路の下流側に接続された第１電荷検出部、または、第２分岐転送路の下流側に接続された第２電荷検出部から出力することができる。また、第２電荷転送路の第２領域で転送する信号電荷を、第２分岐部で分岐して第３分岐転送路又は第４分岐転送路に転送し、第３分岐転送路の下流側に接続された第１電荷検出部、または、第４分岐転送路の下流側に接続された第２電荷検出部から出力することができる。従って、各画素位置の信号電荷は、第１電荷検出部を経由して第１の出力アンプから出力させ、かつ、第２電荷検出部を経由して第２の出力アンプから出力させることもできる。そのため、必要に応じて双方の出力アンプを使い分けることができ、各出力アンプ間の特性の違いが出力画像に現れることを防止できる。また、第２電荷転送路を分割することにより第１領域と第２領域を形成して、撮影された画像の出力時間を短縮することができる。そして、信号電荷の転送制御信号の駆動周波数は別段高める必要がないので、消費電力が増大することはない。
【０００８】
（２）  （１）記載の固体撮像素子であって、
前記第２電荷転送路の前記第１領域及び第２領域は、前記第２電荷転送路の略中央を境界として分割することで形成されている固体撮像素子。
【０００９】
この固体撮像素子によれば、第２電荷転送路の転送路の中央に近い領域を境界として分割することにより第１領域と第２領域が形成されているので、例えば光電変換部に２次元状に配列された複数の光電変換セルを、水平方向の中央付近で２つのグループに区分し、左側のグループに属する光電変換セルが生成した信号電荷については、第２電荷転送路の第１領域を経由して転送し、右側のグループに属する光電変換セルが生成した信号電荷については、第２電荷転送路の第２領域を経由して転送することができる。
【００１０】
（３）  （１）記載の固体撮像素子であって、
前記第１領域から前記第１分岐部を経て下流側に転送する信号電荷の転送先を、前記第１分岐転送路側に振り分ける第１振り分け電極と、
前記第１領域から前記第１分岐部を経て下流側に転送する信号電荷の転送先を、前記第２分岐転送路側に振り分ける第２振り分け電極と、
前記第２領域から前記第２分岐部を経て下流側に転送する信号電荷の転送先を、前記第３分岐転送路側に振り分ける第３振り分け電極と、
前記第２領域から前記第２分岐部を経て下流側に転送する信号電荷の転送先を、前記第４分岐転送路側に振り分ける第４振り分け電極と
を備え、
前記第１振り分け電極と第４振り分け電極とを共通に接続するとともに、前記第２振り分け電極と第３振り分け電極とを共通に接続した固体撮像素子。
【００１１】
この固体撮像素子によれば、第１振り分け電極と第４振り分け電極とが共通に接続されているので、第１領域から第１分岐部を経て下流側に転送される信号電荷を第１分岐転送路側に振り分ける際に、第２領域から第２分岐部を経て下流側に転送される信号電荷を第４分岐転送路側に振り分けることができる。つまり、この時には第１領域側から入力された信号電荷を、第１電荷検出部を経由して第１の出力アンプから出力するとともに、第２領域側から入力された信号電荷を、第２電荷検出部を経由して第２の出力アンプから出力することができる。また、第２振り分け電極と第３振り分け電極とが共通に接続されているので、第１領域から第１分岐部を経て下流側に転送される信号電荷を第２分岐転送路側に振り分ける際に、第２領域から第２分岐部を経て下流側に転送される信号電荷を第３分岐転送路側に振り分けることができる。つまり、この時には第１領域側から入力された信号電荷を、第２電荷検出部を経由して前記第２の出力アンプから出力するとともに、第２領域側から入力された信号電荷を、第１電荷検出部を経由して第１の出力アンプから出力することができる。
【００１２】
（４）  （１）〜（３）のいずれか１項記載の固体撮像素子であって、
前記第１電荷検出部が保持する信号電荷を所定のドレインに廃棄するための第１リセットゲート電極と、
前記第２電荷検出部が保持する信号電荷を所定のドレインに廃棄するための第２リセットゲート電極と
を備えた固体撮像素子。
【００１３】
この固体撮像素子によれば、第１電荷検出部が１画素分の信号電荷の検出を終了したときに、第１リセットゲート電極を制御することにより、第１電荷検出部の位置に存在する信号電荷をドレインに廃棄し、第１電荷検出部を初期状態に戻すことができる。また、第２電荷検出部が１画素分の信号電荷の検出を終了したときに、第２リセットゲート電極を制御することにより、第２電荷検出部の位置に存在する信号電荷をドレインに廃棄し、第２電荷検出部を初期状態に戻すことができる。
【００１４】
（５）  （１）〜（４）のいずれか１項記載の固体撮像素子であって、
前記第１，第２，第３，第４分岐転送路で信号電荷を転送するための第２の転送制御信号を、前記第２電荷転送路で信号電荷を転送するための転送制御信号に対して周期を２倍とする固体撮像素子の駆動方法。
【００１５】
この固体撮像素子の駆動方法によれば、第１領域から第１分岐部を経て下流側に転送される信号電荷の転送先を、第１分岐転送路側及び第２分岐転送路側に交互に振り分け、また、第２領域から第２分岐部を経て下流側に転送される信号電荷の転送先を、第３分岐転送路側及び第４分岐転送路側に交互に振り分けた後の第１，第２，第３，第４分岐転送路では、振り分け前の第２電荷転送路の転送制御信号に対して２倍の周期の転送制御信号により駆動されることで、個々の信号電荷を各分岐転送路でそれぞれ順次に転送させることができる。
【００１６】
（６）  （５）記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記第１領域から前記第１分岐部を経て下流側に転送される信号電荷の転送先を前記第１分岐転送路側及び前記第２分岐転送路側に交互に振り分け、前記第２領域から前記第２分岐部を経て下流側に転送される信号電荷の転送先を前記第３分岐転送路側及び前記第４分岐転送路側に交互に振り分けるための第２の転送制御信号の位相を、前記第１電荷転送路から前記第２電荷転送路に信号電荷を移す毎に半周期分ずらす固体撮像素子の駆動方法。
【００１７】
この固体撮像素子の駆動方法によれば、第２の転送制御信号の位相を、第１電荷転送路から第２電荷転送路に信号電荷を移す毎に、すなわち光電変換部の光電変換セル１行毎に、半周期分ずらすので、それぞれの行に配置された各光電変換セルから読み出された信号電荷を、第１の出力アンプと、第２の出力アンプとを行毎で交互に振り分けることができる。これにより、光電変換セルの検出色が同じ列において、行毎に検出色が異なっている場合に（例えばベイヤー配列など）、同じ色を同じ出力アンプで出力させることができる。これにより、各出力アンプの特性に違いがあっても、出力される画像全体のカラーバランスを調整することで出力アンプの特性の違いを補償することができ、カラー画像の画質の劣化を防止できる。
【００１８】
（７）  （１）〜（５）のいずれか１項記載の固体撮像素子と、
前記固体撮像素子に光学像を結像させる光学系と、
前記第１電荷転送路および前記第２電荷転送路に信号電荷を転送する制御信号を発生する制御部と、
前記固体撮像素子から出力される信号から画像データを生成する信号処理手段と、
を備えた撮像装置。
【００１９】
この撮像装置によれば、上記の固体撮像素子を用いることで、二つの出力アンプの特性に差があっても、画面中央部に明るさの段差が発生せず、良好な画像を得ることができ、また、第２電荷転送路の転送路を二分割しても転送制御信号の駆動周波数を別段高める必要がなく、消費電力の増大が避けられる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の固体撮像素子によれば、それぞれの光電変換セルから読み出された信号電荷の出力先を、複数の出力アンプのうちいずれかに振り分けることができるので、各出力アンプの特性の違いが出力画像に現れることを防止できる。また、第２電荷転送路を分割して第１領域及び第２領域を形成して、それぞれで信号電荷を転送しているので、撮影された画像の出力時間を短縮することができる。さらに、第２電荷転送路の転送制御信号の駆動周波数を高める必要がないため、消費電力が増大することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の固体撮像素子及びその駆動方法並びに撮像装置の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は撮像装置の一構成例を示すブロック図、図２は撮像装置に搭載される固体撮像素子の要部を概念的に示す要部説明図である。なお、撮像装置２００は具体的にはデジタルカメラを想定している。
【００２２】
図１に示す撮像装置２００の光学系には、撮影レンズ１０と、絞り１２と、赤外線カットフィルタ１３と、光学ローパスフィルタ１４と、固体撮像素子１００とが設けてある。絞り１２と、赤外線カットフィルタ１３と、光学ローパスフィルタ１４は、撮影レンズ１０と固体撮像素子１００との間に配置してある。固体撮像素子１００は、詳細は後述するが、ＣＣＤ型の２次元カラー撮像素子である。
この撮像装置２００の全体を統括制御するＣＰＵ（マイクロプロセッサ）１５は、フラッシュ発光部１６及び受光部１７を制御し、レンズ駆動部１８を制御して撮影レンズ１０の位置を適正なフォーカス位置に調整し、絞り駆動部１９を介して絞り１２の開口量を制御して露光量調整を行う。
また、ＣＰＵ１５は、撮像素子駆動部２２を介して固体撮像素子１００を駆動し、撮影レンズ１０を通して撮像した被写体画像を出力信号として出力させる。ＣＰＵ１５には、操作部２１を通してユーザからの指示信号が入力され、ＣＰＵ１５はこの指示に従って各種制御を行う。ＣＰＵ１５と撮像素子駆動部２２は固体撮像素子１００に信号電荷を転送する制御信号を発生する制御部として機能する。
【００２３】
図１に示した撮像装置２００の電気制御系には、ＣＰＵ１５の他に、アナログ信号処理部２０と、Ａ／Ｄ変換回路２３と、メモリ制御部２４と、メインメモリ（フレームメモリ）２５と、デジタル信号処理部２６と、圧縮伸張処理部２７と、積算部２８と、記録媒体２９を着脱自在に収容する外部メモリ制御部３０と、液晶表示部３１と、表示制御部３２とが設けてあり、信号処理手段として機能する。
固体撮像素子１００は、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の色成分毎に独立した各画素の明るさを表す信号をアナログ画像信号として出力する。アナログ信号処理部２０は、固体撮像素子１００から出力される画像のアナログ信号に対して所定の処理を施す。Ａ／Ｄ変換回路２３は、アナログ信号処理部２０から出力されるアナログ画像信号をデジタル信号に変換する。アナログ信号処理部２０及びＡ／Ｄ変換回路２３の動作はＣＰＵ１５によって制御される。
【００２４】
メモリ制御部２４は、メインメモリ（フレームメモリ）２５を制御するために設けてある。デジタル信号処理部２６は、画像のデジタル信号について、補間演算やガンマ補正演算や、ＲＧＢ／ＹＣ変換処理等を行うための機能を備えている。
圧縮伸張処理部２７は、撮像して得られた画像をＪＰＥＧ画像に圧縮したり圧縮画像を伸張したりするための機能を備えている。積算部２８は、測光データを積算し、デジタル信号処理部２６が行うホワイトバランス補正のためのゲインを求める機能を備えている。記録媒体２９は、例えばメモリカードのように着脱自在な媒体であり、外部メモリ制御部３０に接続される。
液晶表示部３１は、二次元画像や文字情報等を表示する機能を備えた表示部であり、カメラ背面等に配置され、撮影する被写体の像や撮影後の画像を表示したり、動作モードなどの情報を撮影者に知らせるために利用される。液晶表示部３１は表示制御部３２によって制御される。
【００２５】
メモリ制御部２４、メインメモリ（フレームメモリ）２５、デジタル信号処理部２６、圧縮伸張処理部２７、積算部２８、外部メモリ制御部３０及び表示制御部３２は、制御バス３３及びデータバス３４を介してＣＰＵ１５と相互に接続されており、ＣＰＵ１５からの指令によって制御される。
【００２６】
次に固体撮像素子１００について説明する。
図２に示すように、この固体撮像素子１００の光電変換部１１０は、図中のＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って２次元状に配置された多数の光電変換セル１０１を備えている。これらの各光電変換セル１０１は、実際には半導体基板上に形成されたフォトダイオード（ＰＤ）であり、図２の紙面垂直方向から入射する光の強度及び露光時間の長さに応じて定まる量の信号電荷を生成する。
【００２７】
なお、ここでは図中のＸ軸に沿った方向を水平方向、Ｙ軸に沿った方向を垂直方向と呼称する。また、光電変換部１１０に配列された多数の光電変換セル１０１のそれぞれを特定するために、水平方向の並びの位置を表す「行」と、垂直方向の並びの位置を表す「列」とを用いる。図２のＬ（ｎ）、Ｌ（ｎ＋１）、Ｌ（ｎ＋２）、・・・がそれぞれの行の位置を表し、Ｃ（ｎ）、Ｃ（ｎ＋１）、Ｃ（ｎ＋２）、・・・がそれぞれの列の位置を表している。
【００２８】
なお、図２においては、説明の簡単化のため、１６個の光電変換セル１０１のみを示していている。また、図２に示されている各光電変換セル１０１は、光電変換部１１０におけるＸ軸方向の中央付近を表しており、列Ｃ（ｎ＋１）と列Ｃ（ｎ＋２）との境界がＸ軸方向の中央位置に相当する。また、行Ｌ（ｎ＋３）はＹ軸方向の最も電荷転送方向下流側の位置を表している。
【００２９】
また、図２に示した固体撮像素子１００においては、各光電変換セル１０１の光の入射面の前面に図示しない光学カラーフィルタ（ＲＧＢ）が配置され、カラー画像の撮影を可能にしている。なお、図中、各光電変換セル１０１に示されている「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」の記号がその光電変換セル１０１の検出色を表している。また、Ｘ軸方向の中央を境界として左側の領域に属している光電変換セル１０１については、「ＲＬ」、「ＧＬ」、「ＢＬ」のように「Ｌ」を付してあり、右側の領域に属している光電変換セル１０１については、「ＲＲ」、「ＧＲ」、「ＢＲ」のように「Ｒ」を付けて表してある。
【００３０】
光電変換部１１０の各光電変換セル１０１と隣接する位置には、垂直電荷転送部（第１電荷転送路：ＶＣＣＤ）１０２が、列毎にそれぞれ設けられている。各列の垂直電荷転送部１０２は、Ｙ軸と平行に延設された埋め込みチャネル上で信号電荷を転送するための多数の転送制御用電極２０１を備えている。
【００３１】
また、各垂直電荷転送部１０２の電荷転送方向下流の端部と隣接するように水平電荷転送部（第２電荷転送路：ＨＣＣＤ）１０３が設けてある。この水平電荷転送部１０３は、基本的な構造としては、Ｘ軸と平行に延設された埋め込みチャネル上で信号電荷を転送するための多数の転送制御用電極２１０を備えている。但し、水平電荷転送部１０３は一般的なＨＣＣＤとは異なり以下に説明する構成になっている。
【００３２】
すなわち、水平電荷転送部１０３は、Ｘ軸方向の略中央を境界として２つに区分された第１領域１０３ａと第２領域１０３ｂとを有している。第１領域１０３ａでは、Ｘ軸方向の中央よりも左側に配置された各光電変換セル１０１によって画成され、該当する列の垂直電荷転送部１０２により転送された信号電荷を受け取り、撮像素子駆動部２２から転送制御用電極２１０に印加されるパルス状の水平転送信号（φＨ１，φＨ２）によって形成される電位分布に従って、埋め込みチャネル上の信号電荷を矢印Ａ３方向に、すなわち中央に向かう方向に転送する。一方、第２領域１０３ｂでは、Ｘ軸方向の中央よりも右側に配置された各光電変換セル１０１によって画成され、該当する列の垂直電荷転送部１０２により転送された信号電荷を受け取り、水平転送信号（φＨ１，φＨ２）によって形成される電位分布に従って、埋め込みチャネル上の信号電荷を矢印Ａ５方向に、すなわち中央に向かう方向に転送する。
【００３３】
水平電荷転送部１０３における第１領域１０３ａの右端（最も下流側の位置）には、第１分岐部（ＨＳＬ）１１１を介して、第１分岐転送路１１３と第２分岐転送路１１４とが接続されている。また、水平電荷転送部１０３における第２領域１０３ｂの左端（最も下流側の位置）には、第２分岐部（ＨＳＬ）１１２を介して、第３分岐転送路１１５と第４分岐転送路１１６とが接続されている。
第１分岐転送路１１３、第２分岐転送路１１４、第３分岐転送路１１５及び第４分岐転送路１１６については、信号電荷を転送するための埋め込みチャネルを有しており、更に信号電荷の分岐及び転送を制御するための電極１１３ａ（第1振り分け電極）、１１４ａ（第２振り分け電極）、１１５ａ（第３振り分け電極）、１１６ａ（第４振り分け電極）を備えている。
【００３４】
すなわち、撮像素子駆動部２２から電極１１３ａに印加される信号φＨＰ１を制御することにより、第１領域１０３ａの右端から出力される信号電荷を第１分岐転送路１１３側に分岐するように導くことができ、撮像素子駆動部２２から電極１１４ａに印加される信号φＨＰ２を制御することにより、第１領域１０３ａの右端から出力される信号電荷を第２分岐転送路１１４側に分岐するように導くことができる。また同様に、撮像素子駆動部２２から電極１１５ａに印加される信号φＨＰ２を制御することにより、第２領域１０３ｂの左端から出力される信号電荷を第３分岐転送路１１５側に分岐するように導くことができ、撮像素子駆動部２２から電極１１６ａに印加される信号φＨＰ１を制御することにより、第２領域１０３ｂの左端から出力される信号電荷を第４分岐転送路１１６側に分岐するように導くことができる。
【００３５】
また、電極１１３ａと電極１１６ａとが電気的に共通に接続されており、更に電極１１４ａと電極１１５ａとが電気的に共通に接続されている。つまり、電極１１３ａ及び電極１１６ａには同じ信号φＨＰ１が撮像素子駆動部２２から印加され、電極１１４ａ及び電極１１５ａには同じ信号φＨＰ２が撮像素子駆動部２２から印加される。
これにより、第１領域１０３ａの右端から出力される信号電荷を第１分岐転送路１１３側に分岐するように導く時には、同時に第２領域１０３ｂの左端から出力される信号電荷を第４分岐転送路１１６側に分岐するように導かれる。また、第１領域１０３ａの右端から出力される信号電荷を第２分岐転送路１１４側に分岐するように導く時には、同時に第２領域１０３ｂの左端から出力される信号電荷を第３分岐転送路１１５側に分岐するように導かれる。
【００３６】
また、Ｘ軸方向の中央に近い位置には、それぞれがフローティングディフュージョン（ＦＤ）として構成された第１電荷検出部１１７及び第２電荷検出部１１８が設けてある。前記第１分岐転送路１１３の下流側（Ｘ軸方向の中央に近い位置）は、それに隣接する位置に設けた出力ゲート（ＯＧ）を介して第１電荷検出部１１７と接続されており、第３分岐転送路１１５の下流側（Ｘ軸方向の中央に近い位置）もそれに隣接する位置に設けた出力ゲート（ＯＧ）を介して第１電荷検出部１１７と接続されている。つまり、第１分岐転送路１１３の下流側と第３分岐転送路１１５の下流側とが共通の第１電荷検出部１１７と接続されている。
一方、前記第２分岐転送路１１４の下流側（Ｘ軸方向の中央に近い位置）は、それに隣接する位置に設けた出力ゲート（ＯＧ）を介して第２電荷検出部１１８と接続されており、第４分岐転送路１１６の下流側（Ｘ軸方向の中央に近い位置）もそれに隣接する位置に設けた出力ゲート（ＯＧ）を介して第２電荷検出部１１８と接続されている。つまり、第２分岐転送路１１４の下流側と第４分岐転送路１１６の下流側とが共通の第２電荷検出部１１８と接続されている。
【００３７】
第１電荷検出部１１７はフローティングディフュージョンであるため、キャパシタを有しており、第１分岐転送路１１３の出力又は第３分岐転送路１１５の出力から転送される各画素の信号電荷の電荷量に対応する信号電圧がこの領域に現れる。第１電荷検出部１１７に現れた信号電圧は、この領域に接続されている出力アンプ１３１によって増幅され、出力信号ＯＳ１として出力される。
【００３８】
同様に、第２電荷検出部１１８はフローティングディフュージョンであるため、キャパシタを有しており、第２分岐転送路１１４の出力又は第４分岐転送路１１６の出力から転送される各画素の信号電荷の電荷量に対応する信号電圧がこの領域に現れる。第２電荷検出部１１８に現れた信号電圧は、この領域に接続されている出力アンプ１３２によって増幅され、出力信号ＯＳ２として出力される。
【００３９】
また、第１電荷検出部１１７と第２電荷検出部１１８との間には、これらの領域に存在する不要になった信号電荷を廃棄するためのリセットドレイン（ＲＤ）と接続されたリセットドレイン電極１２３が設けてある。更に、第１電荷検出部１１７とリセットドレイン（ＲＤ）との間にリセットゲート電極（第１リセットゲート電極：ＲＧ）１２１が設けてあり、第２電荷検出部１１８とリセットドレイン（ＲＤ）との間にリセットゲート電極（第２リセットゲート電極：ＲＧ）１２２が設けてある。２つのリセットゲート電極１２１、１２２には、共通のリセットゲート信号ＲＳが印加される。
【００４０】
次に、図２に示した固体撮像素子１００において、光電変換部１１０の１つの行に並んだ光電変換セル１０１群から読み出された信号電荷を、各垂直電荷転送部１０２で垂直方向に転送し、水平電荷転送部１０３に導いた後、水平電荷転送部１０３上で水平方向に転送して出力信号（ＯＳ１，ＯＳ２）を出力するまでの具体的な動作について以下に説明する。
【００４１】
図３は図１に示した固体撮像素子が信号電荷を水平方向に転送して出力するための動作に用いる制御信号の具体例を示すタイムチャートである。
図３に示す動作例では、例えば図２に示すＬ（ｎ＋３）のように、Ｂ色を検出する光電変換セル１０１とＧ色を検出する光電変換セル１０１が存在する行から読み出された信号電荷を処理する場合を想定している。この場合には、２相の水平転送信号φＨ１、φＨ２が各転送制御用電極２１０に印加され、水平転送信号φＨＰ１が電極１１３ａ及び電極１１６ａに印加され、水平転送信号φＨＰ２が電極１１４ａ及び電極１１５ａに印加され、リセット信号φＲＳがリセットゲート電極１２１、１２２に印加される。
【００４２】
また、図３に示す時刻ｔ１〜ｔ７に対応する水平電荷転送部１０３の各埋め込みチャネルにおける信号電荷の転送状態を図４及び図５に示した。なお、図３〜図５に示す各信号電荷を表す記号（ＲＬ、ＧＬ、ＢＬ、ＲＲ、ＧＲ、ＢＲ）については、図１中の各光電変換セル１０１に割り当てられた色の表記と対応付けてある。
【００４３】
図３に示すように、電極１１３ａ、１１６ａに印加される水平転送信号φＨＰ１、及び電極１１４ａ、１１５ａに印加される水平転送信号φＨＰ２のパルスの周期Ｔ１は、第１領域１０３ａ及び第２領域１０３ｂの各転送制御用電極２１０に印加される水平転送信号φＨ１、φＨ２の周期Ｔ２の２倍の長さになっている。そのため、水平転送信号φＨ１、φＨ２によって第１領域１０３ａ又は第２領域１０３ｂ上で１画素分だけ信号電荷が移動する間（Ｔ２の期間）に、各電極１１３ａ、１１６ａ、１１４ａ、１１５ａの電位は、高電位と低電位との間で１回だけ切り替わる。その結果、例えばある時点で第１領域１０３ａの右端から出力される１画素分の信号電荷が第１分岐部１１１を介して第１分岐転送路１１３側に転送されると、第１領域１０３ａ上の次の１画素分の信号電荷は、次の時点（Ｔ２経過後の時点）で第１分岐部１１１を介して第２分岐転送路１１４側に転送される。つまり、第１領域１０３ａの右端から出力される各画素の信号電荷については、第１分岐部１１１で分岐された後の転送先が、第１分岐転送路１１３側と第２分岐転送路１１４側との間で画素毎に交互に切り替わる。
【００４４】
同様に、例えばある時点で第２領域１０３ｂの左端から出力される１画素分の信号電荷が第２分岐部１１２を介して第４分岐転送路１１６側に転送されると、第２領域１０３ｂ上の次の１画素分の信号電荷は、次の時点（Ｔ２経過後の時点）で第２分岐部１１２を介して第３分岐転送路１１５側に転送される。つまり、第２領域１０３ｂの左端から出力される各画素の信号電荷については、第２分岐部１１２で分岐された後の転送先が、第４分岐転送路１１６側と第３分岐転送路１１５側との間で画素毎に交互に切り替わる。
【００４５】
また、図４（ａ）に示すように時刻ｔ１において、第１領域１０３ａの電極２１２に対応する埋め込みチャネルにＧ色の信号電荷５１（ＧＬ）が存在し、電極２１４に対応する埋め込みチャネルにＢ色の信号電荷５２（ＢＬ）が存在している。更に、第２領域１０３ｂの電極２２２と対向する位置にＢ色の信号電荷６１（ＢＲ）が存在し、電極２２４と対向する位置にＧ色の信号電荷６２（ＧＲ）が存在している。
【００４６】
時刻ｔ１から周期Ｔ２の半周期分の時間が経過した時刻ｔ２になると、図３に示すように水平転送信号φＨ１は低電位（Ｌ）に、水平転送信号φＨ２は高電位（Ｈ）にそれぞれ変化する。そのため、水平転送信号φＨ１、φＨ２によって形成される電位分布の変化に従って、信号電荷は図４（ｂ）に示す状態に変化する。
【００４７】
すなわち、第１領域１０３ａにおいてはＧ色の信号電荷５１（ＧＬ）が電極２１２の位置から電極２１１の位置に矢印Ａ３方向に向かって移動し、Ｂ色の信号電荷５２（ＢＬ）も電極２１４の位置から電極２１３の位置に移動する。また、第２領域１０３ｂにおいてはＢ色の信号電荷６１（ＢＲ）が電極２２２の位置から電極２２１の位置に矢印Ａ５方向に向かって移動し、Ｇ色の信号電荷６２（ＧＲ）も電極２２４の位置から電極２２３の位置に移動する。
【００４８】
次の時刻ｔ３においては、図３に示すように、水平転送信号φＨ１、φＨ２が電位を反転して、更に水平転送信号φＨＰ１は低電位（Ｌ）、水平転送信号φＨＰ２は高電位（Ｈ）にそれぞれ変化する。すると、水平転送信号φＨＰ１、φＨＰ２と、水平転送信号φＨ１、φＨ２によって形成される電位分布に従って、図４（ｃ）に示すように、Ｇ色の信号電荷５１（ＧＬ）は第１領域１０３ａの右端から第１分岐部１１１を経由して第２分岐転送路１１４側に移動し、同時にＢ色の信号電荷５２（ＢＬ）も電極２１２の位置に移動する。また、Ｂ色の信号電荷６１（ＢＲ）は第２領域１０３ｂの左端から第２分岐部１１２を経由して第３分岐転送路１１５側に移動し、同時にＧ色の信号電荷６２（ＧＲ）も電極２２２の位置に移動する。
【００４９】
次の時刻ｔ４においては、図３に示すように、水平転送信号φＨ１、φＨ２は電位を反転する。すると、図４（ｃ）の状態から図５（ａ）に示す状態に変化する。すなわち、第１領域１０３ａ上でＢ色の信号電荷５２（ＢＬ）は電極２１２の位置から電極２１１の位置に移動し、同時にＢ色の信号電荷５３（ＧＬ）は電極２１４の位置から電極２１３の位置に移動する。また、第２領域１０３ｂ上でＧ色の信号電荷６２（ＧＲ）は電極２２２の位置から電極２２１の位置に移動し、同時にＢ色の信号電荷６３（ＢＲ）は電極２２４の位置から電極２２３の位置に移動する。
【００５０】
また、図３に示すように、時刻ｔ３から時刻ｔ４になる前に、リセット信号φＲＳが一時的に高電位になる。このリセット信号φＲＳにより、第１電荷検出部１１７とリセットドレイン電極１２３との間のリセットゲート１２１（ＲＧ）が開き、第１電荷検出部１１７にそれまで存在していた信号電荷はリセットドレイン電極１２３側に廃棄される。これにより、第１電荷検出部１１７の電位は所定の基準電位にリセットされる。同様に、第２電荷検出部１１８に存在していた信号電荷もリセットドレイン電極１２３側に廃棄されるので、第２電荷検出部１１８の電位は所定の基準電位にリセットされる。
【００５１】
次の時刻ｔ５においては、図３に示すように、水平転送信号φＨ１、φＨ２は電位を反転し、更に水平転送信号φＨＰ１は高電位（Ｈ）、水平転送信号φＨＰ２は低電位（Ｌ）にそれぞれ変化する。すると、図５（ｂ）に示すように、Ｇ色の信号電荷５１（ＧＬ）は第２電荷検出部１１８の位置に移動し、Ｂ色の信号電荷５２（ＢＬ）は第１領域１０３ａの右端から第１分岐部１１１を経由して第１分岐転送路１１３側に移動し、同時にＧ色の信号電荷５３（ＧＬ）は電極２１２の位置に移動する。また、Ｂ色の信号電荷６１（ＢＲ）は第１電荷検出部１１７の位置に移動し、Ｇ色の信号電荷６２（ＧＲ）は第２領域１０３ｂの左端から第２分岐部１１２を経由して第４分岐転送路１１６側に移動し、同時にＢ色の信号電荷６３（ＢＲ）は電極２２２の位置に移動する。
【００５２】
第２電荷検出部１１８においては、受け取った信号電荷５１（ＧＬ）の電荷量に対応する電位が生成され、この電位が出力アンプ１３２（図２参照）の入力に印加される。従って、信号電荷５１（ＧＬ）の電荷量に対応する電圧が出力アンプ１３２から出力信号ＯＳ２として出力される。同様に、第１電荷検出部１１７においては、受け取った信号電荷６１（ＢＲ）の電荷量に対応する電位が生成され、この電位が出力アンプ１３１（図２参照）の入力に印加される。従って、信号電荷６１（ＢＲ）の電荷量に対応する電圧が出力アンプ１３１から出力信号ＯＳ１として出力される。
【００５３】
ここで、第１領域１０３ａの下流端から出力される各画素の信号電荷については、信号電荷５１（ＧＬ）、信号電荷５２（ＢＬ）、信号電荷５３（ＧＬ）、・・・のように、Ｇ色とＢ色とが交互に並んでいるが、第１分岐部１１１で分岐された信号の転送先が第１分岐転送路１１３と第２分岐転送路１１４とに交互に切り替わるため、第１分岐転送路１１３側に転送される信号電荷はＢ色（ＢＬ）のみになり、第２分岐転送路１１４側に転送される信号電荷はＧ色（ＧＬ）のみになる。
【００５４】
同様に、第２領域１０３ｂの下流端から出力される各画素の信号電荷については、信号電荷６１（ＢＲ）、信号電荷６２（ＧＲ）、信号電荷６３（ＢＲ）、・・・のように、Ｂ色とＧ色とが交互に並んでいるが、第２分岐部１１２で分岐された信号の転送先が第４分岐転送路１１６と第３分岐転送路１１５とに交互に切り替わるため、第４分岐転送路１１６側に転送される信号電荷はＧ色（ＧＲ）のみになり、第３分岐転送路１１５側に転送される信号電荷はＢ色（ＢＲ）のみになる。
【００５５】
時刻ｔ５の時点で第１電荷検出部１１７に存在する信号電荷６１（ＢＲ）は、次の時刻ｔ６になる前に変化するリセット信号φＲＳによってドレインに廃棄されるので、時刻ｔ６になる前に第１電荷検出部１１７は基準電位に初期化される。同様に、時刻ｔ５の時点で第２電荷検出部１１８に存在する信号電荷５１（ＧＬ）もリセット信号φＲＳによってドレインに廃棄され基準電位に初期化される。
【００５６】
時刻ｔ６においては、図３に示すように、水平転送信号φＨ１、φＨ２は電位を反転する。すると、図５（ｃ）に示す状態になる。すなわち、第１領域１０３ａ上にあるＧ色の信号電荷５３（ＧＬ）は電極２１１の位置に移動し、Ｂ色の信号電荷５４（ＢＬ）は電極２１３の位置に移動する。また、第２領域１０３ｂ上にあるＢ色の信号電荷６３（ＢＲ）は電極２２１の位置に移動し、Ｇ色の信号電荷６４（ＧＲ）は電極２２３の位置に移動する。
【００５７】
次の時刻ｔ７においは、図３に示すように、水平転送信号φＨ１、φＨ２は電位を反転し、更に水平転送信号φＨＰ１は低電位（Ｌ）、水平転送信号φＨＰ２は高電位（Ｈ）にそれぞれ変化する。すると、図５（ｄ）に示すように、Ｂ色の信号電荷５２（ＢＬ）は第１電荷検出部１１７の位置に移動し、Ｇ色の信号電荷５３（ＧＬ）は第１領域１０３ａの右端から第１分岐部１１１を経由して第２分岐転送路１１４側に移動し、同時にＢ色の信号電荷５４（ＢＬ）は電極２１２の位置に移動する。また、Ｇ色の信号電荷６２（ＧＲ）は第２電荷検出部１１８の位置に移動し、Ｂ色の信号電荷６３（ＢＲ）は第２領域１０３ｂの左端から第２分岐部１１２を経由して第３分岐転送路１１５側に移動し、同時にＧ色の信号電荷６４（ＧＲ）は電極２２２の位置に移動する。
【００５８】
従って、第１電荷検出部１１７においては、受け取ったＢ色の信号電荷５２（ＢＬ）の電荷量に対応する電位が生成され、この電位が出力アンプ１３１（図２参照）の入力に印加される。従って、信号電荷５２（ＢＬ）の電荷量に対応する電圧が出力アンプ１３１から出力信号ＯＳ１として出力される。また、第２電荷検出部１１８においては、受け取ったＧ色の信号電荷６２（ＧＲ）の電荷量に対応する電位が生成され、この電位が出力アンプ１３２（図２参照）の入力に印加される。従って、信号電荷６２（ＧＲ）の電荷量に対応する電圧が出力アンプ１３２から出力信号ＯＳ２として出力される。
【００５９】
以上に説明したような動作が繰り返されるので、図３に示すように、出力アンプ１３１から出力される出力信号φＯＳ１には、信号電荷６１（ＢＲ）、信号電荷５２（ＢＬ）、信号電荷６３（ＢＲ）、信号電荷５４（ＢＬ）、・・・に対応する各画素の信号が順次に現れ、出力アンプ１３２から出力される出力信号φＯＳ２には、信号電荷５１（ＧＬ）、信号電荷６２（ＧＲ）、信号電荷５３（ＧＬ）、信号電荷６４（ＧＲ）、・・・に対応する各画素の信号が順次に現れる。つまり、出力信号φＯＳ１に現れるのはＢ色成分のみであり、出力信号φＯＳ２に現れるのはＧ色成分のみである。そのため、Ｂ色の各画素とＧ色の各画素とを分離して処理することができる。
【００６０】
図７に各光電変換セルからの出力をＯＳ１、ＯＳ２のいずれかからの出力であるかを模式的に表した説明図を示した。
上記の信号電荷の処理によれば、図１に示す行Ｌ（ｎ＋３）から読み出した信号電荷を処理すると、出力信号ＯＳ１としてＢ色成分のみが画素毎に出力され、出力信号ＯＳ２としてＧ色成分のみが画素毎に出力される。ここで、出力アンプ１３１のゲインと出力アンプ１３２のゲインとの間に違いがあると、出力信号ＯＳ１と出力信号ＯＳ２との間に感度の違いが現れる。しかし、色成分の間の特性の違いについては、カラーバランスの補正により修正できるので、最終的に出力される画像については、２つの出力アンプ１３１、１３２の間の特性の違いによって生じる画質の劣化を防止できる。
【００６１】
また、図１に示すＸ軸方向の中央付近を境界として、左側の列Ｃ（ｎ＋１）、Ｃ（ｎ）、・・・に属する各光電変換セル１０１の信号電荷は水平電荷転送部（ＨＣＣＤ）１０３の左側にある第１領域１０３ａで転送され、右側の列Ｃ（ｎ＋２）、Ｃ（ｎ＋３）、・・・に属する各光電変換セル１０１の信号電荷は水平電荷転送部１０３の右側にある第２領域１０３ｂで転送されるが、Ｂ色の信号電荷については左右の区別なく同じ出力アンプ１３１から出力され、Ｇ色の信号電荷については左右の区別なく同じ出力アンプ１３２から出力されるので、出力画像の中央部の境界位置に明るさの段差が形成されることはない。
【００６２】
なお、図７に示す配列パターンにおいては、行Ｌ（ｎ＋３）にはＢ色を検出する光電変換セル１０１とＧ色を検出する光電変換セル１０１との２色分だけが配置されているが、行Ｌ（ｎ＋２）にはＧ色を検出する光電変換セル１０１とＲ色を検出する光電変換セル１０１との２色分が配置される。この行Ｌ（ｎ＋２）の場合でも同様に、色毎に異なる出力アンプから出力されることになる。
【００６３】
行Ｌ（ｎ＋２）の光電変換セル１０１群から読み出された１行分の信号電荷を取り出す場合の各信号の状態を図６に示した。
図６示す水平転送信号φＨＰ１、φＨＰ２は、図３に示す水平転送信号φＨＰ１、φＨＰ２と比較して位相が半周期分（Ｔ１／２）だけずれている。そのため、第１分岐部１１１で分岐される経路において各信号電荷の転送先を第１分岐転送路１１３と第２分岐転送路１１４のどちらにするかを決める順番が、図３に示す動作と図６に示す動作とで逆になる。同様に、第２分岐部１１２で分岐される経路において各信号電荷の転送先を第３分岐転送路１１５と第４分岐転送路１１６のどちらにするかを決める順番が、図３に示す動作と図６に示す動作とで逆になる。
【００６４】
このように、水平転送信号φＨＰ１、φＨＰ２の位相を半周期分（Ｔ１／２）だけずらすことにより、各色の信号電荷を出力信号ＯＳ１として出力アンプ１３１から出力するか、出力信号ＯＳ２として出力アンプ１３２から出力するかを切り替えることができる。
【００６５】
図７に示す配列パターンにおいては、例えば行Ｌ（ｎ＋３）のＣ（ｎ＋１）の列から左方向に、Ｇ色の信号電荷５１（ＧＬ）、Ｂ色の信号電荷５２（ＢＬ）、Ｇ色の信号電荷５３（ＧＬ）、Ｂ色の信号電荷５４（ＢＬ）、・・・が順番に並んでいるが、その上の行Ｌ（ｎ＋２）のＣ（ｎ＋１）の列から左方向に、Ｒ色の信号電荷７１（ＲＬ）、Ｇ色の信号電荷７２（ＧＬ）、Ｒ色の信号電荷７３（ＲＬ）、Ｇ色の信号電荷７４（ＧＬ）、・・・が順番に並んでいる。
【００６６】
ここで、同じＧ色の信号電荷のみに注目すると、隣接する行Ｌ（ｎ＋３）と行Ｌ（ｎ＋２）との間で、Ｇ色の信号電荷の画素位置が１列分だけずれている。そのため、図３に示した信号を用いて行Ｌ（ｎ＋３）から各信号電荷を読み出す場合には、上述のように、Ｂ色の信号電荷５２（ＢＬ）、５４（ＢＬ）、・・・は出力信号ＯＳ１として出力され、Ｇ色の信号電荷５１（ＧＬ）、５３（ＧＬ）、・・・は出力信号ＯＳ２として出力される。ところが、図３と同じ信号を用いて行Ｌ（ｎ＋２）から各信号電荷を読み出す場合には、Ｇ色の信号が、出力信号ＯＳ１とＯＳ２とが混在した状態で出力されることになり、各行から読み出された信号の中からＧ色成分だけを抽出するために比較的複雑な処理が必要になる。そこで、図７に示したように、Ｇ色の信号電荷についてはいずれの行についても同じ出力信号ＯＳ２として出力されるように割り当てておけば、Ｇ色と他の色との分離を行う必要はなくなる。
【００６７】
このように、図３に示す信号と図６に示す信号との違いのように、各信号電荷を読み出す行の切り替わり毎に、水平転送信号φＨＰ１、φＨＰ２の位相を半周期分（Ｔ１／２）だけずらすことにより、行毎に各画素を１列分だけずらしたことと同様の結果が得られる。
すなわち、第１領域１０３ａから第１分岐部１１１を経て下流側に転送される信号電荷の転送先を第１分岐転送路１１３側及び第２分岐転送路１１４側に交互に振り分け、第２領域１０３ｂから第２分岐部１１２を経て下流側に転送される信号電荷の転送先を第３分岐転送路１１５側及び第４分岐転送路１１６側に交互に振り分けるための第２の転送制御信号の位相を、第１電荷転送路１０２から第２電荷転送路１０３に信号電荷を移す毎に半周期分ずらすことで、色毎に決まった出力アンプを用いて出力される。
【００６８】
行毎にずらす水平転送信号φＨＰ１、φＨＰ２の位相については、ＲＧＢ各色の配列パターンに応じて、各色の分離が容易になるように決定すればよい。但し、それぞれの行に３色以上の異なる色の信号電荷が存在すると、同色毎に出力経路を分離できなくなるので、各行から出力される画素の色が２色以内に制限されるようにカラーフィルタの配列パターンを決定する必要がある。
例えば第１分岐部１１１及び第２分岐部１１２の分岐先に３以上の出力経路を設けるように構成を変更すれば、光電変換部１１０の各行に３色以上を割り当てたような配列パターンが採用できる。
【００６９】
以上のように、図１に示す固体撮像素子１００上の水平電荷転送部（ＨＣＣＤ）１０３の領域を中央付近で分割することにより独立した第１領域１０３ａと第２領域１０３ｂとを形成してあるので、光電変換部１１０の多数の光電変換セル１０１を、中央付近（列Ｃ（ｎ＋１）と列Ｃ（ｎ＋２）との間）を境界として左側のグループと右側のグループとに区分し、左側のグループに属する各光電変換セル１０１から出力される信号電荷を第１領域１０３ａで転送し、右側のグループに属する各光電変換セル１０１から出力される信号電荷を同時に第２領域１０３ｂで転送することができる。従って、同時に２画素分の信号を読み出すことができ、画像の読み出しにかかる時間を大幅に短縮できる。
【００７０】
また、第１領域１０３ａの右端に第１分岐部１１１を介して第１分岐転送路１１３及び第２分岐転送路１１４を接続し、第２領域１０３ｂの左端に第２分岐部１１２を介して第３分岐転送路１１５及び第４分岐転送路１１６を接続し、更に第１分岐転送路１１３と第３分岐転送路１１５とを第１電荷検出部１１７に共通に接続してあり、第２分岐転送路１１４と第４分岐転送路１１６とを第２電荷検出部１１８に共通に接続してあるため、左側のグループに属する各光電変換セル１０１から出力される信号電荷と、右側のグループに属する各光電変換セル１０１から出力される信号電荷とのいずれについても、第１電荷検出部１１７から出力することもでき、第２電荷検出部１１８から出力することもできる。
【００７１】
そのため、各行から信号電荷を読み出す際に、出力信号ＯＳ１に複数の色成分が混在して現れないように制御でき、出力信号ＯＳ２にも複数の色成分が混在して現れないように制御できる。従って、出力アンプ１３１のゲインの影響を受ける信号電荷の中に複数の色成分が混在することがなく、出力アンプ１３２のゲインの影響を受ける信号電荷の中に複数の色成分が混在することもない。そこで、出力信号ＯＳ１及び出力信号ＯＳ２を処理し、Ｒ、Ｇ、Ｂ間のゲインを相対的に調整しホワイトバランスを修正すれば、出力アンプ１３１と出力アンプ１３２との間のゲインの違いが出力画像に及ぼす影響を除去できる。
【００７２】
また、同じ色成分については、左側のグループに属する各光電変換セル１０１から出力される信号電荷と、右側のグループに属する各光電変換セル１０１から出力される信号電荷との区別なく、共通の出力信号ＯＳ１又は出力信号ＯＳ２として出力されるので、左側のグループと右側のグループとの境界位置で明るさに段差が生じることもない。更に、水平電荷転送部（ＨＣＣＤ）１０３を駆動するための信号の周波数を上げる必要がないので、消費電力の増大も避けることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上のように、本発明の固体撮像素子及びその駆動方法並びに撮像装置は、例えばデジタルカメラのような様々な撮影装置に利用することができ、特に解像度の高い画像の撮影を可能にするために、多数の光電変換セルを搭載している場合であっても、撮像した画像の出力時間を短縮することができ、しかも出力画像の中央部等に明るさの段差ができるのを防止することができ、消費電力の増大も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】固体撮像素子を用いた撮像装置の一構成例を示すブロック図である。
【図２】撮像装置に搭載される固体撮像素子の要部を概念的に示す要部説明図である。
【図３】固体撮像素子が信号電荷を水平方向に転送して出力するための動作に用いる制御信号の具体例を示すタイムチャートである。
【図４】固体撮像素子が信号電荷を水平方向に転送する場合の具体的な動作例を示す図で（ａ）はｔ＝ｔ１，（ｂ）はｔ＝ｔ２，（ｃ）はｔ＝ｔ３のときの状態を示す模式図である。
【図５】固体撮像素子が信号電荷を水平方向に転送する場合の具体的な動作例を示す図で（ａ）はｔ＝ｔ４，（ｂ）はｔ＝ｔ５，（ｃ）はｔ＝ｔ６、（ｄ）はｔ＝ｔ７のときの状態を示す模式図である。
【図６】固体撮像素子が信号電荷を水平方向に転送して出力するための動作に用いる制御信号の具体例を示すタイムチャートである。
【図７】各光電変換セルからの出力をＯＳ１、ＯＳ２のいずれかからの出力であるかを模式的に表した説明図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０  撮影レンズ
１２  絞り
１３  赤外線カットフィルタ
１４  光学ローパスフィルタ
１５  ＣＰＵ
１６  フラッシュ発光部
１７  受光部
１８  レンズ駆動部
１９  絞り駆動部
２０  アナログ信号処理部
２１  操作部
２２  撮像素子駆動部
２３  Ａ／Ｄ変換回路
２４  メモリ制御部
２５  メインメモリ（フレームメモリ）
２６  デジタル信号処理部
２７  圧縮伸張処理部
２８  積算部
２９  記録媒体
３０  外部メモリ制御部
３１  液晶表示部
３２  表示制御部
３３  制御バス
３４  データバス
５１，５２，５３，５４  信号電荷（左側）
６１，６２，６３，６４  信号電荷（右側）
７１，７２，７３，７４  信号電荷（左側）
１００  固体撮像素子
１０１  光電変換セル
１０２  垂直電荷転送部（ＶＣＣＤ）
１０３  水平電荷転送部（ＨＣＣＤ）
１０３ａ  第１領域
１０３ｂ  第２領域
１１０  光電変換部
１１１  第１分岐部
１１２  第２分岐部
１１３  第１分岐転送路
１１３ａ，１１４ａ，１１５ａ，１１６ａ  電極
１１４  第２分岐転送路
１１５  第３分岐転送路
１１６  第４分岐転送路
１１７  第１電荷検出部
１１８  第２電荷検出部
２００  撮像装置
１２１，１２２  リセットゲート電極
１２３  リセットドレイン電極
１３１，１３２  出力アンプ
２０１  転送制御用電極
２１０  転送制御用電極
【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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