JP2001053267A - 固体撮像素子およびその駆動方法並びにカメラシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサ部から垂直ＣＣＤへ信号電荷を読み出
す段階でライン間引きを行う構成をとった場合は、予め
決められた特定の間引き率しか実現できなく、したがっ
て垂直圧縮率を任意に設定できない。 【解決手段】 垂直ＣＣＤ１３と水平ＣＣＤ１５との間
のＶＨ転送部に、ホールドゲート電極２４、ストレージ
ゲート電極２３およびオーバーフロードレイン２６を設
けて電荷排出制御部１７を構成し、制御電圧であるドレ
イン電圧ＶφＤｒａｉｎによってオーバーフロードレイ
ン２６を電圧変調することで、電荷排出制御部１７に転
送されてきた信号電荷をライン単位で掃き出し、ライン
間引きによる垂直圧縮を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子およ
びその駆動方法並びにカメラシステムに関し、特に垂直
方向の画素情報を間引く垂直圧縮が可能な固体撮像素子
およびその駆動方法、並びに当該固体撮像素子を撮像デ
バイスとして用いたカメラシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】デジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）では、
撮像デバイスとして例えば、全画素の信号電荷を同時刻
に一斉に垂直転送部に読み出し、かつ当該垂直転送部中
で混合せずに独立に転送して出力するいわゆる全画素読
み出し方式の固体撮像素子、例えばＣＣＤ(Charge Coup
led Device) 型撮像素子が用いられている。また、ＤＳ
Ｃ用ＣＣＤ型撮像素子では、高画質の静止画の撮像を目
的として多画素化が進められている。

【０００３】ところで、デジタルスチルカメラの場合、
撮像時にピントを合わせたり、撮像時のカメラアングル
を調整するためには、撮像中の画像をモニタリングする
必要がある。そのために、デジタルスチルカメラには、
一般的に、撮像画像を写し出すモニタ、例えば液晶ＴＶ
モニタが装備されている。この液晶ＴＶモニタに対し
て、特に多画素のＣＣＤ型撮像素子の撮像画像を写し出
すためには、フレームレートを上げる必要がある。

【０００４】そのために、全画素読み出し方式の多画素
ＣＣＤ型撮像素子では、従来、一部のライン（行）の信
号電荷を画素から垂直転送部に読み出さない（以下、こ
れを間引き読み出しと称す）ことで、垂直方向の画素情
報の情報量を低減し、高フレームレート化を実現してい
た。すなわち、デジタルスチルカメラでは、高フレーム
レート化のための一手法として、間引き読み出しの技術
を用いていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、間引き読
み出しが可能なＣＣＤ型撮像素子において、間引きの対
象となるライン（行）の画素に着目すると、モニタリン
グモードでは間引きの対象となるが、通常の静止画モー
ドでは他のラインの画素と同様に信号電荷の読み出しが
行われるため、信号電荷を読み出すラインでは動作モー
ドに拘らずその駆動形態は同じであるのに対して、間引
きの対象となるラインではモニタリングモードと静止画
モードとでその駆動形態が異なる。

【０００６】したがって、間引き読み出しが可能な従来
のＣＣＤ型撮像素子では、信号電荷を読み出すライン用
と間引き対象のライン用の２系統の駆動系（駆動パル
ス、駆動端子、配線など）を用意する必要があり、しか
も一度設定した駆動系は以降変更できず、ハード的に固
定となるため、予め決められた特定の間引き率しか実現
できなく、したがって垂直圧縮率を任意に設定すること
ができなかった。

【０００７】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、垂直方向の圧縮率を
任意に設定可能な固体撮像素子およびその駆動方法並び
にカメラシステムを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
た、本発明では、行列状に配置されて光電変換を行う複
数のセンサ部と、これらセンサ部から読み出された信号
電荷を垂直転送する垂直転送部と、この垂直転送部から
移送された信号電荷を水平転送する水平転送部とを具備
する固体撮像素子において、垂直転送部から水平転送部
への信号電荷の転送を行単位で選択的に阻止しかつ排出
する構成を採っている。また、本発明によるカメラシス
テムは、上記構成の固体撮像素子を撮像デバイスして用
いた構成となっている。

【０００９】上記構成の固体撮像素子およびこれを撮像
デバイスとして用いたカメラシステムにおいて、垂直転
送部から水平転送部へ信号電荷を転送する過程で、行単
位で信号電荷を排出することにより、センサ部から信号
電荷を読み出す際に信号電荷の間引き読み出しを行わな
くても、垂直方向における行（ライン）単位での間引
き、即ち垂直圧縮（以下、これをライン間引き圧縮と称
す）を実現できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一
実施形態に係る全画素読み出し方式ＣＣＤ型撮像素子を
示す概略構成図である。本実施形態に係る全画素読み出
し方式ＣＣＤ型撮像素子は、全画素読み出しモードの他
に、垂直方向において画素情報を間引く処理を行うライ
ン間引き圧縮モードをとり得るものとする。

【００１１】図１において、撮像部（撮像エリア）１１
は、半導体基板上に行列状に配置された複数個のセンサ
部（画素）１２と、これらセンサ部１２の垂直列ごとに
その配列方向に沿って設けられた複数本の垂直（Ｖ）Ｃ
ＣＤ（垂直転送部）１３と、各センサ部１２から垂直Ｃ
ＣＤ１３へ信号電荷を読み出す読み出しゲート部１４と
を有する構成となっている。

【００１２】この撮像部１１において、センサ部１２は
例えばＰＮ接合のフォトダイオードからなり、入射光を
その光量に応じた電荷量の信号電荷に変換して蓄積す
る。垂直ＣＣＤ１３は、例えば４相の垂直転送クロック
Ｖφ１〜Ｖφ４によって転送駆動され、読み出しゲート
部１４を通して各センサ部１２から読み出された信号電
荷を混合することなく、ライン（行）単位で順に垂直転
送する（以下、これをラインシフトと称す）。

【００１３】撮像部１１の下側には、垂直ＣＣＤ１３か
らラインシフトされる信号電荷を水平転送する水平
（Ｈ）ＣＣＤ１５が配置されている。水平ＣＣＤ１５
は、例えば２相の水平転送クロックＨφ１，Ｈφ２によ
って転送駆動される。水平ＣＣＤ１５の転送先側の端部
には、例えばフローティング・ディフュージョン・アン
プからなる電荷電圧変換部１６が配されている。

【００１４】また、複数本の垂直ＣＣＤ１３と水平ＣＣ
Ｄ１４との間のＶＨ転送部には、垂直ＣＣＤ１３から水
平ＣＣＤ１５への信号電荷の転送をライン単位で選択的
に阻止しかつ排出する電荷排出制御部１７が設けられて
いる。この電荷排出制御部１７は、通常撮像モード、即
ち静止画モードでは、複数本の垂直ＣＣＤ１３から１ラ
インずつ送り込まれる信号電荷をそのまま水平ＣＣＤ１
５へ転送する一方、ライン間引き圧縮モード（例えば、
モニタリングモード）では、複数本の垂直ＣＣＤ１３か
ら送り込まれる所定ラインの信号電荷についてその転送
を阻止しかつ排出する。

【００１５】以下、この電荷排出制御部１７の構成につ
いて詳細に説明する。図２は、電荷排出制御部１７の具
体的な構成の第１例を示す平面パターン図であり、その
周辺部を含んで示している。

【００１６】先ず、垂直ＣＣＤ１３は、信号電荷を転送
する転送チャネル２１と、この転送チャネル２１の上方
にその転送方向にオーバーラップした状態で繰り返して
配列された４相の転送電極２２-1〜２２-4とを有する構
成となっている。これら転送電極２２-1〜２２-4におい
て、２相目の転送電極２２-2と４相目の転送電極２２-4
が１層目のポリシリコン（図中、一点鎖線で示す）によ
って形成され、１相目の転送電極２２-1と３相目の転送
電極２２-3が２層目のポリシリコン（図中、二点鎖線で
示す）によって形成された２層電極構造となっている。

【００１７】電荷排出制御部１７は、転送チャネル２１
の上方にその転送方向にオーバーラップした状態で順に
配列されたストレージゲート電極２３およびホールドゲ
ート電極２４を有している。これらゲート電極２３，２
４のうち、ストレージゲート電極２３は２層目のポリシ
リコン（図中、二点鎖線で示す）によって形成され、ホ
ールドゲート電極２４は１層目のポリシリコン（図中、
一点鎖線で示す）によって形成されている。そして、ス
トレージゲート電極２３には所定の直流電圧がストレー
ジゲート電圧ＶＳｔｒａｇｅとして印加され、ホールド
電極２４にはホールドゲート電圧ＶφＨｏｌｄが制御電
圧として印加される。

【００１８】また、転送チャネル２１，２１間の領域１
５の各々においては、ストレージゲート電極２３および
ホールドゲート電極２４がオーバーラップしておらず、
領域２５の各々には電荷排出部であるオーバーフロード
レイン（ＯＦＤ）２６が形成されている。これらオーバ
ーフロードレイン２６には、パターン配線（図中、点線
で示す）を通してドレイン電圧ＶφＤｒａｉｎが印加さ
れる。

【００１９】そして、転送チャネル２１と領域２５との
間で、かつストレージゲート電極２３の下の部分（図
中、ハッチング部分）が、転送チャネル２１中の信号電
荷をオーバーフロードレイン２６へ選択的に排出するた
めのオーバーフローバリア（ＯＦＢ）２７となってい
る。

【００２０】水平ＣＣＤ１５は、垂直ＣＣＤ１３の転送
チャネル２１に連続する転送チャネル２８と、この転送
チャネル２８の上方にその転送方向にオーバーラップし
た状態で繰り返して配列された転送電極２９および蓄積
電極３０の電極対とを有する構成となっている。そし
て、転送電極２９が２層目のポリシリコン（図中、二点
鎖線で示す）によって形成され、蓄積電極３０が１層目
のポリシリコン（図中、一点鎖線で示す）によって形成
された２層電極構造となっている。

【００２１】この水平ＣＣＤ１５において、繰り返し配
列された電極対（転送電極２９および蓄積電極３０）に
は、水平転送クロックＨφ１，Ｈφ２が交互に印加され
る。また、垂直ＣＣＤ１３の転送チャネル２１の延長線
上に位置する転送電極２９の端部２９Ａは、電荷排出制
御部１７のホールドゲート電極２４まで延在しかつこの
ホールドゲート電極２４とオーバーラップするように形
成されている。

【００２２】次に、上記構成の電荷排出制御部１７の各
撮像モードごとの動作について、図３および図４のポテ
ンシャル動作図を用いて説明する。図３は図２のＡ‐
Ａ′線断面（転送方向の断面）のポテンシャル図であ
り、図４は図２のＢ‐Ｂ′線断面（掃き出しドレイン部
の断面）のポテンシャル図である。

【００２３】先ず、通常撮像モードでの通常転送時の動
作について、図５のタイミングチャートを用いて説明す
る。このタイミングチャートから明らかなように、通常
転送時には、ホールドゲート電極２４に“Ｈ”レベルの
ホールドゲート電圧ＶφＨｏｌｄが印加され、オーバー
フロードレイン２６（ＯＦＤ）に“Ｌ”レベルのドレイ
ン電圧ＶφＤｒａｉｎが印加される。

【００２４】これにより、オーバーフローバリア２７の
ポテンシャルがストレージゲート電極２３下の転送チャ
ネル２１のポテンシャルよりも浅い状態となる。また、
ホールドゲート電極２４の下のポテンシャルが深くな
り、よって転送チャネル２１中を転送される信号電荷が
ホールドゲート電極２４の下を通過可能な状態となる。
この状態において、４相の垂直転送クロックＶφ１〜Ｖ
φ４によって垂直ＣＣＤ１３が転送駆動されることによ
り、センサ部１２から垂直ＣＣＤ１３に読み出された信
号電荷がライン単位（行単位）で水平ＣＣＤ１５へ移送
（ラインシフト）される。

【００２５】水平ＣＣＤ１５へシフトされた１ライン分
の信号電荷は、２相の水平転送クロックＨφ１，Ｈφ２
によって水平ＣＣＤ１５が転送駆動されることにより、
順次電荷電圧変換部１６へ転送され、ここで信号電圧に
変換されて出力される。以上のラインシフトおよび水平
転送の繰り返しにより、全画素の信号電荷が撮像部１１
から読み出され、ＣＣＤ出力として導出される。

【００２６】ここでは、通常転送時の動作として、通常
撮像モードでの転送動作を例にとって説明したが、以下
に説明するライン間引き圧縮モードにおいて、間引き対
象となるライン以外、即ち読み出し対象のラインのライ
ンの転送動作についても全く同じ転送動作が行われる。

【００２７】続いて、ライン間引き圧縮モードでのライ
ンリセット時の動作について、図６のタイミングチャー
トを用いて説明する。なお、図４のポテンシャル図にお
いて、（Ａ）は期間Ｔ０のポテンシャルを、（Ｂ）は期
間Ｔ１のポテンシャルをそれぞれ示している。

【００２８】先ず、間引き対象ラインである特定ライン
の１ライン前の信号電荷について、上述したラインシフ
トおよび水平転送が終了した時点で、ホールドゲート電
圧ＶφＨｏｌｄが“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに遷移
し、ドレイン電圧ＶφＤｒａｉｎが“Ｌ”レベルから
“Ｈ”レベルに遷移する。これにより、オーバーフロー
ドレイン２６のポテンシャルが深い状態となる。このと
き、ドレイン電圧ＶφＤｒａｉｎによる電圧変調によ
り、オーバーフローバリア（ＯＦＢ）２７のポテンシャ
ルが、転送チャネル２１のポテンシャルよりも深くな
る。

【００２９】また、ホールドゲート電極２４の下のポテ
ンシャルが浅くなり、このポテンシャルバリアによって
転送チャネル２１中を転送される信号電荷の水平ＣＣＤ
１５への転送が阻止される状態となる。この状態におい
て、４相の垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４による垂直
ＣＣＤ１３の転送駆動より、特定ラインの信号電荷につ
いてラインシフトが行われる。このラインシフト後の期
間Ｔ１では、ストレージゲート電極２３の下に転送され
た信号電荷は、ホールドゲート電極２４の下のポテンシ
ャルバリアによって水平ＣＣＤ１５への転送が阻止され
る。

【００３０】このとき、図４（Ｂ）のポテンシャル図か
ら明らかなように、オーバーフローバリア２７のポテン
シャルが転送チャネル２１のポテンシャルよりも深く、
さらにオーバーフロードレイン２６のポテンシャルがオ
ーバーフローバリア２７のポテンシャルよりも深いこと
から、ストレージゲート電極２３の下に転送された信号
電荷は、オーバーフローバリア２７を通してオーバーフ
ロードレイン２６へ完全に掃き出される。これが、特定
ラインの信号電荷を完全に排出するラインリセット動作
となる。

【００３１】特定ラインについてのラインリセット動作
が終了すると、再びラインシフト期間Ｔ２に入り、ホー
ルドゲート電圧ＶφＨｏｌｄが“Ｌ”レベルから“Ｈ”
レベルに遷移し、ドレイン電圧ＶφＤｒａｉｎが“Ｈ”
レベルから“Ｌ”レベルに遷移する。そして、先述した
通常転送時のラインシフトおよび水平転送の各動作が繰
り返して実行される。

【００３２】上述したように、垂直ＣＣＤ１３と水平Ｃ
ＣＤ１５との間のＶＨ転送部に、ホールドゲート電極２
４、ストレージゲート電極２３およびオーバーフロード
レイン２６を設けて電荷排出制御部１７を構成し、制御
電圧であるドレイン電圧ＶφＤｒａｉｎによってオーバ
ーフロードレイン２６を電圧変調するようにしたことに
より、電荷排出制御部１７に転送されてきた信号電荷を
ライン単位で完全に掃き出すことができる。

【００３３】間引きラインシフトＴ１を所望の回数繰り
返した後、ラインシフトＴ２を行うことで、任意のライ
ンの信号電荷を簡単に間引くことができる。しかも、セ
ンサ部１２から信号電荷を読み出す際に間引くのではな
く、ＶＨ転送部におけるライン単位での完全掃き出しに
よって間引くようにしていることから、ドレイン電圧Ｖ
φＤｒａｉｎおよびホールドゲート電圧ＶφＨｏｌｄの
タイミング制御のみによってライン間引き動作を実現で
きる。したがって、ライン間引きによる垂直圧縮の圧縮
率を任意に設定できるため、任意のフレームレートを実
現できる。

【００３４】図７は、電荷排出制御部１７の具体的な構
成の第２例を示す平面パターン図である。

【００３５】本例に係る電荷排出制御部１７において
も、転送チャネル２１の上方にその転送方向にオーバー
ラップした状態で順に配列されたストレージゲート電極
２３およびホールドゲート電極２４を有するとともに、
転送チャネル２１，２１間の領域１５の各々にオーバー
フロードレイン２６が形成されている点では、第１例の
場合と同じである。

【００３６】構成上異なるのは、第１例の場合には、ス
トレージゲート電極２３に所定の直流電圧をストレージ
ゲート電圧ＶＳｔｒａｇｅとして印加するようにしてい
るのに対して、本例では、パターン配線（図中、点線で
示す）を通してストレージゲート電極２３にもオーバー
フロードレイン２６と同じドレイン電圧ＶφＤｒａｉｎ
を印加するようにしている点である。

【００３７】このように、ストレージゲート電極２３お
よびオーバーフロードレイン２６を同電位に設定し、制
御電圧であるドレイン電圧ＶφＤｒａｉｎによってオー
バーフロードレイン２６を変調すると同時に、ストレー
ジゲート電極２３の下のオーバーフローバリア２７も変
調するようにしたことより、図８のポテンシャル動作図
から明らかなように、第１例の場合と同様に、電荷排出
部１７に転送されてきた信号電荷をライン単位で完全に
掃き出すことができる。

【００３８】なお、図８は図７のＣ‐Ｃ′線断面のポテ
ンシャル動作図であり、（Ａ）は図６のタイミングチャ
ートにおける期間Ｔ０のポテンシャルを、（Ｂ）は期間
Ｔ１のポテンシャルをそれぞれ示している。

【００３９】本例に係る電荷排出制御部１７の構成の場
合には、オーバーフロードレイン２６と同時にストレー
ジゲート電極２３に対してもコンタクトをとれることか
ら、オーバーフロードレイン２６のコンタクトとストレ
ージゲート電極２３との間に合わせズレの領域を確保す
る必要がなくなるという利点がある。

【００４０】また、ストレージゲート電極２３の下の転
送方向のチャネル長を意図的に短くすることで、その上
流および下流に隣接する転送電極２２-4およびホールド
ゲート電極２４の下の転送チャネルの変調を利用してス
トレージゲート電極２３の下の転送チャネルのポテンシ
ャルを、オーバーフローバリア２７のポテンシャルより
も浅くできるため、ラインリセットを完全に行うことが
できる。この構造は、パターンの微細化に最適な構造と
なる。

【００４１】なお、以上説明した各例では、オーバーフ
ロードレイン２６を１本の転送チャネル２１に対してそ
の両側に配置し、１本の転送チャネル２１によって転送
される信号電荷を両側のオーバーフロードレイン２６，
２６に掃き出す構成をとっているが、必ずしもこの構成
に限られるものではない。

【００４２】すなわち、オーバーフロードレイン２６の
左右にオーバーフローバリア２７を設けることができる
ので、図９に示すように、オーバーフロードレイン２６
を２本の転送チャネル２１，２１に対して１個、即ち水
平１画素おきに配置する構成を採ることも可能である。
ここでは、第１例への適用例を示したが、第２例にも同
様に適用可能であることは言うまでもない。

【００４３】また、転送チャネル２１の形状を工夫する
ことにより、即ち図１０に示すように、オーバーフロー
ドレイン２６を配置する部分で、転送チャネル２１を屈
曲させた形状に形成することにより、転送チャネル２
１，２１間の非常に狭い領域にオーバーフロードレイン
２６を配置するに当たって、オーバーフロードレイン２
６のパターンレイアウトをラフに設計できるようにな
る。

【００４４】図１１は、本実施形態に係るＣＣＤ撮像素
子を撮像デバイスとして用いた本発明に係るカメラシス
テムの構成の一例を示すブロック図である。

【００４５】本カメラシステムは、ＣＣＤ型撮像素子３
１、光学系の一部を構成するレンズ３２、ＣＣＤ型撮像
素子３１を駆動するＣＣＤ駆動回路３３、撮像モードを
設定する撮像モード設定部３４およびＣＣＤ型撮像素子
３１の出力信号に対して各種の信号処理をなす信号処理
回路３５を有する構成となっている。

【００４６】かかる構成のカメラシステムにおいて、被
写体（図示せず）からの入射光（像光）は、光学系のレ
ンズ３２によってＣＣＤ型撮像素子３１の撮像面上に結
像される。ＣＣＤ型撮像素子３１としては、静止画撮像
に対応した多画素のものが用いられる。このＣＣＤ型撮
像素子３１は、ＣＣＤ駆動回路３３により、撮像モード
設定部３４で設定された撮像モードに応じて駆動され
る。

【００４７】ＣＣＤ駆動回路３３からは、図１において
説明した垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４、水平転送ク
ロックＨφ１，Ｈφ２、ドレイン電圧ＶφＤｒａｉｎ、
ホールドゲート電圧ＶφＨｏｌｄ等の各種の駆動信号が
出力され、これら駆動信号に基づいて、センサ部１２か
らの信号電荷の読み出し、垂直ＣＣＤ１３での垂直転
送、水平ＣＣＤ１５での水平転送、電荷排出制御部１７
での信号電荷のライン単位での間引き等の処理が行われ
る。

【００４８】ここで、撮像モード設定部３４では、静止
画を得る静止画モードと、撮像中の画像を例えば液晶Ｔ
Ｖモニタ（図示せず）に動画として写し出すモニタリン
グモードとのモード設定が可能となっている。ＣＣＤ駆
動回路３３は、撮像モード設定部３４で静止画モードが
設定されたときには、ＣＣＤ型撮像素子３１を全画素読
み出し駆動、即ち全画素からの信号電荷の読み出し、垂
直転送および水平転送の各駆動を行う。

【００４９】ＣＣＤ駆動回路３３はさらに、撮像モード
設定部３４でモニタリングモードが設定されたときに
は、フレームレートを上げるべく、ライン間引きによる
垂直圧縮を実現するようにＣＣＤ型撮像素子３１を駆動
する。ここで、簡単のために、一例として１／２の垂直
圧縮を行う場合を考えると、ＣＣＤ駆動回路３３は、図
６のタイミングチャートに示したように、“Ｌ”レベル
のホールドゲート電圧ＶφＨｏｌｄおよび“Ｈ”レベル
のドレイン電圧ＶφＤｒａｉｎを毎ライン出力すること
で、１ラインおきのライン間引きを行う。

【００５０】このことから明らかなように、ホールドゲ
ート電圧ＶφＨｏｌｄおよびドレイン電圧ＶφＤｒａｉ
ｎのタイミングを制御するだけで、任意のライン間引き
を実現できる。したがって、撮像モード設定部３４から
垂直圧縮率をも設定できるようにする一方、ＣＣＤ駆動
回路３３ではその設定された垂直圧縮率に応じたライン
間引きのタイミングで“Ｌ”レベルのホールドゲート電
圧ＶφＨｏｌｄおよび“Ｈ”レベルのドレイン電圧Ｖφ
Ｄｒａｉｎを出力する構成とすることで、ライン間引き
による垂直圧縮率を任意に設定可能となる。

【００５１】なお、ここでは、モニタリングモード設定
時のライン間引きの場合を例にとって説明したが、静止
画用多画素のＣＣＤ型撮像素子３１からＮＴＳＣやＰＡ
Ｌ等のテレビジョン方式へのダウンコンバージョンを行
う際にも、そのライン間引き処理によって垂直圧縮を行
うことで高フレームレート化が実現できる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
垂直転送部から水平転送部への信号電荷の転送を行単位
で選択的に阻止しかつ排出する構成とし、垂直転送部か
ら水平転送部へ信号電荷を転送する過程でライン単位で
信号電荷を排出することで、センサ部から信号電荷を読
み出す際に信号電荷の間引き読み出しを行わなくても、
垂直方向におけるライン単位での間引きを簡単に実現で
きるため、タイミング制御のみによって垂直圧縮率を任
意に設定できることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る全画素読み出し方式
ＣＣＤ型撮像素子を示す概略構成図である。

【図２】電荷排出制御部の具体的な構成の第１例を示す
平面パターン図である。

【図３】第１例に係る電荷排出制御部のポテンシャル動
作図であり、図２のＡ‐Ａ′線断面のポテンシャル分布
を示している。

【図４】第１例に係る電荷排出制御部のポテンシャル動
作図であり、図２のＢ‐Ｂ′線断面のポテンシャル分布
を示している。

【図５】通常転送時の動作説明のためのタイミングチャ
ートである。

【図６】ラインリセット時の動作説明のためのタイミン
グチャートである。

【図７】電荷排出制御部の具体的な構成の第２例を示す
平面パターン図である。

【図８】第２例に係る電荷排出制御部のポテンシャル動
作図であり、図７のＣ‐Ｃ′線断面のポテンシャル分布
を示している。

【図９】電荷排出制御部の具体的な構成の変形例を示す
平面パターン図である。

【図１０】電荷排出制御部の具体的な構成の他の変形例
を示す平面パターン図である。

【図１１】本発明に係るカメラシステムの構成の一例を
示すブロック図ある。

【符号の説明】

１２…センサ部、１３…垂直ＣＣＤ、１５…水平ＣＣ
Ｄ、１７…電荷排出制御部、２１，２８…転送チャネ
ル、２２-1〜２２-4…転送電極、２３…ストレージゲー
ト電極、２４…ホールドゲート電極、２６…オーバーフ
ロードレイン（ＯＦＤ）、２７…オーバーフローバリア
（ＯＦＢ）、３１…ＣＣＤ型撮像素子、３３…ＣＣＤ駆
動回路、３４…撮像モード設定部、３５…信号処理回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 行列状に配置されて光電変換を行う複数
   のセンサ部と、 前記センサ部から読み出された信号電荷を垂直転送する
   垂直転送部と、 前記垂直転送部から移送された信号電荷を水平転送する
   水平転送部と、 前記垂直転送部から前記水平転送部への信号電荷の転送
   を行単位で選択的に阻止しかつ排出する電荷排出制御部
   とを備えたことを特徴とする固体撮像素子。
2. 【請求項２】 前記電荷排出制御部は、前記垂直転送部
   と前記水平転送部との間に設けられて信号電荷の転送を
   選択的に阻止するホールドゲート部と、前記垂直転送部
   から前記水平転送部への転送チャネルにおいて前記ホー
   ルドゲート部によって転送阻止された信号電荷を蓄積す
   る電荷蓄積部と、前記電荷蓄積部に隣接して設けられ、
   制御電圧が印加されることによって前記電荷蓄積部に蓄
   積された信号電荷を排出する電荷排出部とを有すること
   を特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
3. 【請求項３】 前記電荷蓄積部および前記電荷排出部の
   各電位が同電位に設定されており、 前記制御電圧が前記電荷蓄積部および前記電荷排出部に
   同時に印加されることを特徴とする請求項２記載の固体
   撮像素子。
4. 【請求項４】 行列状に配置されて光電変換を行う複数
   のセンサ部と、前記センサ部から読み出された信号電荷
   を垂直転送する垂直転送部と、前記垂直転送部から移送
   された信号電荷を水平転送する水平転送部とを備えた固
   体撮像素子において、 前記垂直転送部から前記水平転送部へ信号電荷を転送す
   る際に、その転送を行単位で選択的に阻止しかつ排出す
   ることを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
5. 【請求項５】 行列状に配置されて光電変換を行う複数
   のセンサ部、前記センサ部から読み出された信号電荷を
   垂直転送する垂直転送部、前記垂直転送部から移送され
   た信号電荷を水平転送する水平転送部および前記垂直転
   送部から前記水平転送部への信号電荷の転送を行単位で
   選択的に阻止しかつ排出する電荷排出制御部を有する固
   体撮像素子と、 通常撮像モードと間引き読み出しモードとを択一的に設
   定可能な撮像モード設定手段と、 前記撮像モード設定手段による前記間引き読み出しモー
   ドの設定時に、行単位での信号電荷の排出動作を行うべ
   く前記電荷排出制御部を駆動する駆動手段とを備えたこ
   とを特徴とするカメラシステム。