JP2001111894A - 固体撮像素子、その制御方法およびそれを用いた固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像素子、その制御方法およびそれを用いた固体撮像装置

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JP2001111894A
JP2001111894A JP28733799A JP28733799A JP2001111894A JP 2001111894 A JP2001111894 A JP 2001111894A JP 28733799 A JP28733799 A JP 28733799A JP 28733799 A JP28733799 A JP 28733799A JP 2001111894 A JP2001111894 A JP 2001111894A
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Katsumi Ikeda
勝己 池田
Kazuyuki Masukane
和行 益金
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Fujifilm Microdevices Co Ltd
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Fujifilm Microdevices Co Ltd
Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 固体撮像装置のムービーモード動作時におけ
る表示感度を向上させる。 【解決手段】 二次元平面上に整列配列された光電変換
素子３と、光電変換素子列に近接して形成される垂直電
荷転送路５と、電荷を１電荷転送段ずつ転送するために
設けられた垂直電荷転送電極ＥＶと、垂直電荷転送路５
の一端に設けられ転送された電荷を受けて水平方向に転
送する水平電荷転送路７と、その上に水平方向に並ぶ水
平電荷転送電極ＥＨと、その一端に形成され水平電荷転
送路７からの電荷を増幅する出力アンプ１１と、光電変
換素子３から垂直電荷転送路５に読み出された電荷をそ
の電荷転送段４１の全てに読み出し垂直電荷転送路５か
ら水平電荷転送路７へ２つ以上の光電変換素子３からの
電荷を転送した後、電荷転送を停止し、水平電荷転送路
７による電荷転送及び外部への出力を行う加算ムービー
モードで駆動する制御回路Ｄとを含む。

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
びその制御方法、さらにモニター画面を有するスチルカ
メラなどの固体撮像装置およびその制御方法に関する。
【０００２】尚、本明細書において、電荷転送路に連続
して設けられている電荷転送電極に位相の異なる複数の
パルス信号を印加した場合に、電荷が転送される電荷転
送領域の最小単位を１転送段と言う。
【０００３】例えば、電荷転送路中の電荷を４相駆動で
転送する場合には、連続して設けられている４つの電荷
転送電極に位相の異なる４つのパルス信号を印加する。
その際に電荷が転送される領域を１転送段という。例え
ば４相駆動の場合には、連続する４つの電荷転送電極が
設けられている領域を１転送段という。
【０００４】ｎ相駆動（ｎは２以上の整数）の場合に
は、連続するｎ個の電荷転送電極が設けられている領域
を１転送段という。
【０００５】
【従来の技術】図４１に一般的な固体撮像素子の平面図
を示す。
【０００６】図４１に示される固体撮像素子Ｘは、半導
体基板１０１表面の２次元平面上に整列配置された複数
の光電変換素子１０３、１０３、１０３と、各光電変換
素子１０３に蓄積されている信号電荷を読み出し、読み
出した電荷を列方向に順次転送する複数本の垂直電荷転
送路１０５と、垂直電荷転送路１０５の一端に接続され
垂直電荷転送路１０５から転送された電荷を水平方向に
転送する水平電荷転送路１０７と、水平電荷転送路１０
７から転送された電荷を増幅して外部に出力する出力ア
ンプ１１１とを有する。
【０００７】光電変換素子１０３と垂直電荷転送路１０
５との間には、光電変換素子１０３に蓄積されている電
荷を垂直電荷転送路１０５に読み出すための読み出しゲ
ート１０３ａが設けられている。
【０００８】図４２に水平電荷転送路１０７の断面図を
示す。
【０００９】水平電荷転送路１０７は、半導体基板１０
１中に形成されるｐウェル層１１８と、ｐウェル層１１
８中に形成されるｎ型導電層１１７と、半導体基板１０
１上に形成される２層のポリシリコン（１ポリ、２ポ
リ）からなる水平電荷転送電極１２１とを主要構成要素
とする。
【００１０】ｎ型導電層１１８は、ｎ型不純物濃度の低
い低濃度領域１１８ａと、ｎ型不純物濃度の高い高濃度
領域１１８ｂとが交互に設けられて形成されている。低
濃度領域１１８ａは、ポテンシャルエネルギーの高いポ
テンシャルバリアを形成する。高濃度領域１１８ｂは、
ポテンシャルエネルギーの低いポテンシャルウェルＷを
形成する。
【００１１】ポテンシャルバリアとポテンシャルウェル
とが水平方向に交互に並ぶ。１つのポテンシャルバリア
と１つのポテンシャルウェルとを１組とし、この１組に
より電荷の１転送単位（以下「１パケット」という。）
を形成する。パケットが水平方向に多数形成されてい
る。
【００１２】低濃度領域１１８ａ（ポテンシャルバリア
Ｂ）上に第一層目のポリシリコン電極（水平転送電極１
２１−０、１２１−２、１２１−４、・・・）が、高濃
度領域１１８ｂ（ポテンシャルウェルＷ）上に第二層目
のポリシリコン電極（水平転送電極１２１−１、１２１
−３、１２１−５、・・・）が形成されている。
【００１３】水平電荷転送電極１２１−０と水平電荷転
送電極１２１−１とが接続されて電圧波形φ１が印加さ
れる。水平転送電極１２１−２と水平転送電極１２１−
３とが接続されて電圧波形φ２が印加される。同様に、
水平転送電極１２１−４と水平転送電極１２１−５とが
接続されて電圧φ１が印加される。
【００１４】図４３に垂直電荷転送電極の配置を中心と
した平面図を示す。
【００１５】垂直電荷転送路１０５上には、列方向に並
ぶ光電変換素子１０３のうち一の光電変換素子１０３に
対して、上から垂直電荷転送電極ＥＶ１からＥＶ４まで
の４本の垂直電荷転送電極ＥＶが設けられている。一の
光電変換素子１０３の上方および下方に設けられている
他の光電変換素子１０３、１０３に対して、垂直電荷転
送電極ＥＶ５からＥＶ８までの４本の垂直電荷転送電極
がそれぞれ設けられている。
【００１６】ＥＶ１からＥＶ８までの各垂直電荷転送電
極に対して、それぞれＶ１からＶ８までの電圧波形を印
加する駆動回路（図示せず）が設けられている。
【００１７】電圧波形Ｖ１からＶ４（或いはＶ５からＶ
８）は、例えば垂直電荷転送路１０５中にポテンシャル
バリアＢを形成する場合に垂直電荷転送電極に０Ｖ、電
荷転送用ポテンシャルウェルＷを形成する場合に垂直電
荷転送電極に８Ｖ、光電変換素子１０３から電荷を読み
出す場合に垂直電荷転送電極に１５Ｖの電圧が印加され
る。
【００１８】垂直電荷転送路１０５は、水平電荷転送路
１０７の各パケットごとに１本づつの割合でポテンシャ
ルウェルＷが形成されている領域と電気的に接続されて
いる。
【００１９】以下に、固体撮像素子Ｘの動作を図４４か
ら図４５までに基づき説明する。
【００２０】図４４において、例えば、垂直電荷転送電
極ＥＶ１＝０Ｖ、ＥＶ２＝８Ｖ、ＥＶ３＝８Ｖ、ＥＶ４
＝０Ｖに設定しておき、次いでＶ３を１５Ｖにする。
【００２１】図４４（ａ）に示すように、光電変換素子
１０３、１０３、１０３・・・に蓄積されている電荷
は、トランスファーゲート１０３ａを介して垂直電荷転
送路１０５に読み出される。Ｅ３を８Ｖに戻す。
【００２２】図４４（ｂ）に示すように、垂直電荷転送
路１０５に読み出された全ての電荷は、水平電荷転送路
１０７へ向けて垂直方向に１転送段（４１）分転送され
る。
【００２３】垂直電荷転送路１０５内の電荷を１転送段
ずつ転送する動作について詳細に説明する。
【００２４】垂直電荷転送電極ＥＶ４を８Ｖにする。電
荷は、垂直電荷転送電極ＥＶ２からＥＶ４までの電極下
に分布する。
【００２５】次いで垂直電荷転送電極ＥＶ２を０Ｖにす
る。電荷は垂直電荷転送電極ＥＶ３およびＥＶ４の電極
下の半導体領域に閉じ込められる。
【００２６】垂直電荷転送電極ＥＶ５（ＥＶ１）を８Ｖ
にすると、電荷は垂直電荷転送電極ＥＶ３からＥＶ５ま
での電極下の半導体領域に拡がる。
【００２７】垂直電荷転送電極ＥＶ３を０Ｖにすると、
電荷はＥＶ４およびＥＶ５の電極下の半導体領域に閉じ
込められる。
【００２８】ＥＶ６（Ｖ２）を８Ｖにし、ＥＶ４（Ｖ
８）を０Ｖにする。電荷はＥＶ５およびＥＶ６電極下の
半導体領域に電荷が蓄積される。水平電荷転送路１０７
に垂直方向に隣接する垂直電荷転送路１０５の転送段４
１に読み出された１光電変換素子１０３分の電荷は、水
平電荷転送路１０７に転送される。
【００２９】図４４（ｃ）に示すように、水平電荷転送
路１０７に転送された電荷は、水平電荷転送路１０７内
を水平方向に転送され、外部に出力される。
【００３０】次いで、上記と同じ動作を行うことによ
り、垂直電荷転送路１０５に読み出された電荷を、再び
水平電荷転送路１０７へ向けて垂直方向に１転送段（４
１）分転送する。
【００３１】水平電荷転送路１０７に垂直方向に隣接す
る垂直電荷転送路１０５の転送段１４１に読み出された
１光電変換素子１０３分の電荷が、水平電荷転送路１０
７に転送される。水平電荷転送路１０７に転送された電
荷は、水平電荷転送路１０７内を水平方向に転送され、
外部に出力される。
【００３２】以上の動作を繰り返すことにより、固体撮
像素子Ｘに含まれる全画素からの電荷を読み出すことが
できる。いわゆる全画素読み出しである。
【００３３】全画素読み出し法によれば、例えばデジタ
ルスチルカメラなどの固体撮像装置において最大の解像
度が得られ、高画質の静止画像の再生に適している。
【００３４】
【発明が解決しようとする課題】固体撮像装置の総画素
数が増大するに従って、１フレームの画像信号を読み出
すための所用時間が増大する。ＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎ
ａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｍｍ
ｉｔｅｅ）方式によるデジタルスチルカメラの場合、画
像信号のフレームレートは、例えば１／３０秒である。
【００３５】デジタルカメラを用いて撮影した静止画像
を再生する場合には、画像信号を読み出すための所用時
間が増大しても特に問題とはならない。
【００３６】これに対して、デジタルスチルカメラに備
えられている撮影前のモニター用のＬＣＤ表示装置の場
合に、動画周期を早め、動画像をリアルタイムに表示す
る必要がある。すなわち、動画像を表示する場合（以
下、「ムービーモード」という。）に、画素数の増大に
伴って上記のフレームレートに追従できなくなくなる場
合がある。
【００３７】特に、固体撮像素子の全画素数が１００万
画素を超えると、１／３０秒間以内に全画素からの画像
信号を読み出すことは困難であり、鮮明なモニター画像
が得られなくなる。
【００３８】そこで、光電変換素子１０３から垂直電荷
転送路１０５への電荷の読み出しを、例えば図４５に示
すように、垂直方向の信号電荷を例えば等間隔に間引い
て読み出し、間引き読み出しを行った電荷のみを転送す
ることにより、表示周期（読み出し周期）を早める動
作、すなわち間引き読み出しによる表示が行われる。
【００３９】間引き読み出し動作は、図４５（ａ）に示
すように、列方向に整列する光電変換素子１０３、１０
３、１０３に蓄積された電荷のうち全ての電荷を読み出
すのではなく、垂直方向に隣接する光電変換素子のうち
例えば２行ごとに１行分を間引きして垂直電荷転送路１
０５に読み出す（図４５では、読み出された電荷は、黒
丸で示される。）。
【００４０】図４５（ｂ）に示すように、垂直電荷転送
路１０５内に読み出された電荷は、上記と同様の方法に
より水平電荷転送路１０７方向へ垂直方向に転送され
る。
【００４１】図４５（ｃ）に示すように、水平電荷転送
路１０７に転送された光電変換素子１個分の電荷は、水
平電荷転送路１０７内を水平方向に転送される。
【００４２】尚、上記の説明は黒塗りの電荷について説
明したが、図４３に白抜きの丸印で示されるように、前
回は間引いた電荷を垂直電荷転送路１０５に間引き読み
出し、同様の動作により、これを水平電荷転送路１０７
に転送しても良い。
【００４３】以上説明したような間引き読み出しの場合
には、光電変換素子より得られる画像の感度は最大でも
読み出し周期である信号蓄積期間となり、従って表示周
期を早くするほど最大感度は低下する。
【００４４】暗い被写体の場合でも、本撮影（全画素読
み出しの静止画再生モード）ではフラッシュを点灯さ
せ、被写体に対して十分な照度を得ることができる。
【００４５】しかしながら、モニター画像は、本撮影の
前にその被写体を捉えるべく観察するものである。従っ
て、モニター画像を観察している場合に被写体の近傍は
暗いままであるため、シャッターチャンスを逃したり、
ねらい通りの本撮影画像が得にくいという問題点があっ
た。
【００４６】本発明の目的は、動画像を表示させるムー
ビーモード動作時において、表示感度を向上させ、暗い
被写体を撮影する場合でも画像を鮮明に捉えることがで
きる固体撮像素子、その制御方法および固体撮像素子を
用いた固体撮像装置を提供することにある。
【００４７】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点によれ
ば、二次元平面上に垂直方向および水平方向に整列配列
された複数の光電変換素子と；垂直方向に整列する光電
変換素子列に近接して形成される垂直電荷転送路と；前
記垂直電荷転送路内で電荷を１電荷転送段ずつ転送する
ため前記垂直電荷転送路上に垂直方向に並ぶ複数の垂直
電荷転送電極と；複数の前記垂直電荷転送路の一端に設
けられ、該垂直電荷転送路から転送された電荷を受けて
これを水平方向に転送する水平電荷転送路と；前記水平
電荷転送路上に水平方向に並ぶ複数の水平電荷転送電極
と；該水平電荷転送路の一端に形成され該水平電荷転送
路から供給される電荷を増幅して外部に出力する出力ア
ンプと；前記電荷転送段のうちの一部の電荷転送段にの
み前記光電変換素子から読み出された電荷を読み出し、
前記垂直電荷転送路から前記水平電荷転送路に転送する
間引き読み出しモードと、前記垂直電荷転送路に含まれ
る全ての電荷転送段に電荷を読み出し、前記垂直電荷転
送路から前記水平電荷転送路へ２つ以上の前記光電変換
素子からの電荷を転送して加算した後、前記垂直電荷転
送路から前記水平電荷転送路への電荷転送を停止し、前
記水平電荷転送路による電荷転送及び外部への出力を行
う加算ムービーモードと、で駆動することができる制御
回路とを含む固体撮像素子が提供される。
【００４８】本発明の他の観点によれば、二次元平面上
に垂直方向および水平方向に整列配列された複数の光電
変換素子と；垂直方向に整列する光電変換素子列に近接
して形成される垂直電荷転送路と；前記垂直電荷転送路
内で電荷を１転送段ずつ転送するため前記垂直電荷転送
路上に垂直方向に並ぶ複数の垂直電荷転送電極と；複数
の前記垂直電荷転送路の一端に設けられ、該垂直電荷転
送路から転送された電荷を受けてこれを水平方向に転送
する水平電荷転送路と；前記水平電荷転送路上に水平方
向に並ぶ複数の水平電荷転送電極と；該水平電荷転送路
の一端に形成され該水平電荷転送路から供給される電荷
を増幅して外部に出力する出力アンプと；前記電荷転送
段のうちの一部の電荷転送段にのみ前記光電変換素子か
ら読み出された電荷を前記垂直電荷転送路に読み出し、
前記垂直電荷転送路から前記水平電荷転送路に転送する
間引き読み出しモードと、前記垂直電荷転送路に含まれ
る全ての電荷転送段に電荷を読み出し、前記垂直電荷転
送路から前記水平電荷転送路へ２つ以上の前記光電変換
素子からの電荷を転送して加算した後、前記垂直電荷転
送路から前記水平電荷転送路への電荷転送を停止し、前
記水平電荷転送路による電荷転送及び外部への出力を行
う加算ムービーモードと、で駆動することができる制御
回路と；を含む固体撮像装置と、光学レンズと、露光量
を制御する絞り機構と、撮影すべき対象を随時表示させ
る動画モニター表示装置と、撮影対象近傍の明るさを測
定する光量モニタと、前記光量モニタの測定結果に基づ
き、前記撮影対象近傍の明るさが基準値を上回る場合
に、間引き読み出しモードによる駆動を自動的に選択
し、前記撮影対象近傍の明るさが基準値を下回る場合
に、前記加算ムービーモードによる駆動を自動的に選択
する切り替えスイッチとを含む固体撮像装置が提供され
る。
【００４９】本発明の別の観点によれば、二次元平面上
に垂直方向および水平方向に整列配列された複数の光電
変換素子と、垂直方向に整列する光電変換素子列に近接
して形成された垂直電荷転送路と、前記垂直電荷転送路
上に１電荷転送段当たり垂直方向にｎ個（ｎ≧３、ｎは
整数）並んで形成された垂直電荷転送電極と、複数の前
記垂直電荷転送路の下端に設けられ、該垂直電荷転送路
から転送された電荷を受けてこれを水平方向に転送する
水平電荷転送路と、該水平電荷転送路の一端に形成され
該水平電荷転送路からの電荷を増幅して外部に読み出す
出力アンプと、前記垂直電荷転送電極に対して前記固体
撮像装置を駆動するための駆動パルス信号を発生するタ
イミング発生器を有する駆動回路と、を含む固体撮像装
置と、光学レンズと、絞り機構と、撮影すべき対象を表
示させる動画モニター表示装置と、撮影対象近傍の明る
さを測定する光量モニタと、該光量モニタの出力に応じ
て撮影方法を切り換える撮影方法切り換えスイッチとを
含む固体撮像装置の制御方法であって、ａ）ムービーモ
ードをオンし、前記動画モニター表示装置にモニター画
像を映し出す工程と、ｂ）前記光量モニタにより撮影対
象近傍の光量を測定し、測定した光量が基準値よりも高
い場合に、前記電荷転送段のうちの一部の電荷転送段に
のみ前記光電変換素子から読み出された電荷を前記垂直
電荷転送路に読み出し、前記垂直電荷転送路から前記水
平電荷転送路に転送する間引き読み出しモードを選択
し、前記光量モニタにより測定された光量が基準値より
も小さい場合に、前記垂直電荷転送路に含まれる全ての
電荷転送段に電荷を読み出し、前記垂直電荷転送路から
前記水平電荷転送路へ２つ以上の前記光電変換素子から
の電荷を転送して加算した後、前記垂直電荷転送路から
前記水平電荷転送路への電荷転送を停止し、前記水平電
荷転送路による電荷転送及び外部への出力を行う加算ム
ービーモードを選択し工程と、ｃ）前記水平電荷転送路
内に転送された電荷を前記出力アンプに向けて転送し、
前記出力アンプで増幅された信号を外部に取り出す工程
と、ｄ）前記ｂ）からｃ）までの工程を繰り返して前記
モニター表示装置に前記間引き読み出しモード或いは前
記加算ムービーモードによる表示を継続して表示させる
工程と、ｅ）所望のタイミングで静止画像を撮影する工
程とを含む固体撮像装置の制御方法が提供される。
【００５０】
【発明の実施の形態】図１に本発明の一実施の形態によ
る固体撮像素子Ａの平面図を示す。
【００５１】図１に示される固体撮像素子Ａは、半導体
基板１表面の２次元平面上に整列配置された複数の光電
変換素子（フォトダイオードＰＤ）３、３、３と、各光
電変換素子３に蓄積された信号電荷を読み出し、読み出
した電荷を列方向に順次転送する複数本の垂直電荷転送
路５と、垂直電荷転送路５の一端に接続され垂直電荷転
送路５から転送された電荷を水平方向に転送する水平電
荷転送路７と、水平電荷転送路７から転送された電荷を
増幅して外部に出力する出力アンプ１１とを有する。
【００５２】光電変換素子３とそれに近接して形成され
る垂直電荷転送路５との間には、光電変換素子３に蓄積
されている電荷を垂直電荷転送路５に読み出すための読
み出しゲート３ａが設けられている。
【００５３】水平電荷転送路７と垂直方向下方に隣接す
る半導体領域１内に、水平電荷転送路７に沿うように水
平方向に延在するｐ型不純物が薄くドーピングされた電
荷量調整用バリア層８が形成されている。電荷量調整用
バリア層８は、水平電荷転送路７のウェル層内に電荷を
蓄積し、ある一定値以上の電荷が蓄積された場合にはそ
れ以上の過剰な電荷を水平電荷転送路７の外に放出す
る。
【００５４】半導体基板１に、電荷量調整用バリア層８
に沿うように、水平方向に延在するｎ型不純物がドーピ
ングされたオーバーフロードレイン領域ＯＤが形成され
ている。
【００５５】オーバーフロードレイン領域ＯＤの上には
オーバーフロードレイン電極ＯＤＥが形成されている。
オーバーフロードレイン電極ＯＤＥと接地ＧＮＤ点との
間に電源９が設けられている。電源９は固定電源でも良
いし可変電源でもよい。
【００５６】オーバーフロードレイン領域ＯＤの外周を
覆うようにオーバーフロードレイン領域ＯＤの垂直方向
下方に高濃度のｐ型不純物領域により形成される分離領
域１０が形成されている。
【００５７】固体撮像素子Ａにおいて、各行当たりｘ１
からｘｍまでのｍ列、各行当たりｙ１からｙｎまでのｎ
行の光電変換素子３が形成されている。
【００５８】図２に光電変換素子３およびその周辺の断
面図を、図３に図２のｘ１−ｘ２線断面図を示す。
【００５９】図２に示すように、ｎ型半導体基板１上
に、ｐ型のウェル層２が形成されている。ｐ型のウェル
層２の上に、例えば、薄い不純物濃度を有するｐ型半導
体層１８が形成されている。ｐ型半導体層１８中に光電
変換素子（フォトダイオード）３および垂直電荷転送路
５が形成されている。
【００６０】光電変換素子３は、ｎ型不純物がドーピン
グされたｎ型導電層２１とその上の半導体領域に形成さ
れているｐ型導電層２３とにより形成されるｐ−ｎ接合
を含む。
【００６１】光電変換素子３に隣接してｎ型導電層から
なる垂直電荷転送路５が形成されている。光電変換素子
３と垂直電荷転送路５との間に、ｐ型半導体層１８が介
在しており、読み出しゲート３ａを形成する。垂直電荷
転送路５の読み出しゲート３ａと反対側に高濃度のｐ型
不純物がドーピングされた素子分離層２５ａが形成され
ている。垂直電荷転送路５の下方にｐ型半導体層１８を
形成する層を介して、高濃度のｐ型不純物がドーピング
された素子分離ウェル層２５ｂが形成されている。
【００６２】半導体基板１のうち最上層のｐ型半導体層
１８の表面上に、例えば酸化膜からなる薄い絶縁膜２７
が形成されている。絶縁膜２７上であって、少なくとも
光電変換素子３の受光面を除く領域に、例えば多結晶シ
リコンからなる垂直電荷転送電極２９が形成されてい
る。垂直電荷転送電極２９上に薄い絶縁膜３１が形成さ
れている。絶縁膜３１の上に例えばＡｌよりなる遮光膜
３３が形成されている。光電変換素子３の受光面を露出
するように遮光膜３３に開口部３５が形成されている。
【００６３】図３に、図２のＸ１−Ｘ２線に沿った半導
体領域のエネルギーポテンシャルを模式的に示す。
【００６４】前述のように、Ｘ１からＸ２に向けて、ポ
テンシャルの低いｎ型半導体基板１、ポテンシャルの高
いｐ型ウェル層２、ｉ型又はｎ-型の半導体層１８、光
電変換素子３の一部を形成するｎ型半導体層２１、読み
出しゲートを形成するポテンシャルの高いｐ型の半導体
層３ａ、垂直電荷転送路５を形成するポテンシャルの低
いｎ型半導体層５、素子分離領域を形成するポテンシャ
ルの高いｐ型半導体層２５ａが形成されている。
【００６５】光電変換素子３に光を照射すると、それに
対応した電荷が発生する。発生した電荷のうち電子は、
光電変換素子３の一部を形成するｎ型の半導体層２１内
に蓄積される。
【００６６】垂直電荷転送電極２９（図２）に高い正の
電圧、例えば１５Ｖを印加すると、読み出しゲートを形
成するｐ型半導体層３ａに対して高い正の読み出し電圧
が印加され、読み出しゲート３ａのポテンシャルが点線
に示すように下がる。垂直電荷転送路５を形成するポテ
ンシャルの低いｎ型半導体層５のポテンシャルも同様に
下がる（点線で示す）。
【００６７】光電変換素子３の一部を形成するｎ型の半
導体層２１内に蓄積されていた電荷は、垂直電荷転送路
５を形成するポテンシャルの低いｎ型半導体層５中に流
れ込む。垂直電荷転送電極２９の電圧を、例えば８Ｖを
印加しておけば、垂直電荷転送電極２９直下の垂直電荷
転送路を形成するｎ型半導体層５にポテンシャルウェル
が形成される。
【００６８】光電変換素子３から読み出された電荷は、
この垂直電荷転送路を形成するｎ型半導体層５内に形成
されるポテンシャルウェル中に蓄積される。
【００６９】図４は、半導体基板１内に形成された光電
変換素子３と垂直電荷転送路５との配置を示す平面図で
あり、図５は、半導体基板１上に形成された垂直電荷転
送電極２９（ＥＶ１からＥＶ８まで）の配置を示す平面
図である。
【００７０】図４および図５において符号４１で示す領
域は、電荷の１転送段を示す。
【００７１】図５に示すように、１転送段４１に４つの
連続した垂直電荷転送電極ＥＶが形成されている。４つ
の垂直電荷転送電極に対して位相の異なる４種類の信号
パルスを印加することにより、４相駆動方式で１転送段
分、電荷が転送される。
【００７２】図４に示すように、垂直電荷転送路５には
電荷の１転送段４１ごとに１つの光電変換素子３が形成
されている。図５に示すように、垂直電荷転送路５の上
に、電荷の１転送段４１当たり４電極（例えばＥＶ１か
らＥＶ４まで、ＥＶ５からＥＶ８まで）が形成されてい
る。
【００７３】図６および図７は、図４および図５に示し
た固体撮像素子の変形例を示す平面図である。
【００７４】図６および図７に示す構造では、光電変換
素子３が斜辺を有する略正八角形の形状を有している。
垂直方向に整列配置された光電変換素子３ｃ、３ｃ、３
ｃと、光電変換素子３ｃ、３ｃ、３ｃと水平方向に隣接
する光電変換素子３ｄ、３ｄ、３ｄとは、光電変換素子
３ｃ、３ｃ、３ｃの画素ピッチの半分のピッチだけずれ
て配置されている。いわゆる画素ずらし構造である。
【００７５】この構造においても、垂直電荷転送路５に
は電荷の１転送段４１ごとに１つの光電変換素子３が形
成されている。垂直電荷転送路５の上に、電荷の１転送
段４１当たり４つの電極（例えばＥＶ１からＥＶ４ま
で、ＥＶ５からＥＶ８までのように）が形成されてい
る。
【００７６】図４、図５又は図６、図７に示される構造
を有する固体撮像素子の動作について説明する。
【００７７】図８に静止画像等の再生に用いられる全画
素読み出しモードの動作を示す。前述の図面を適宜参照
する。
【００７８】まず、図８（ａ）に示すように、垂直電荷
転送電極ＥＶ３およびＥＶ７に読み出しパルス電圧を印
加する。固体撮像装置Ｘ中の光電変換素子３、３、３に
蓄積された信号電荷が全て垂直電荷転送路５内に読み出
される。
【００７９】図８（ｂ）は、電荷を１転送段（４１）ず
つ転送する動作を示す図である。
【００８０】まず、ＥＶ４を８Ｖにする。電荷は、ＥＶ
２からＥＶ４までの電極下に分布する。次いでＥＶ２を
０Ｖにする。電荷はＥＶ３およびＥＶ４の電極下の半導
体領域に閉じ込められる。ＥＶ５（ＥＶ１）を８Ｖにす
ると、電荷はＥＶ３からＥＶ５までの電極下の半導体領
域に拡がる。ＥＶ３を０Ｖにすると、電荷はＥＶ４およ
びＥＶ５の電極下の半導体領域に閉じ込められる。ＥＶ
６（ＥＶ２）を８Ｖにし、ＥＶ４（ＥＶ８）を０Ｖにす
る。電荷はＥＶ５およびＥＶ６電極下の半導体領域に電
荷が蓄積される。
【００８１】以上の動作により、垂直電荷転送路５内に
読み出された電荷は、垂直電荷転送路５内を１転送段
（４１）分だけ水平電荷転送路７方向へ向けて転送され
る。
【００８２】水平電荷転送路７に電荷が転送されるごと
に、図８（ｃ）に示すように、電荷は水平電荷転送路７
内を水平方向（出力アンプ方向）に向けて２相駆動方式
により転送される。
【００８３】図９に水平電荷転送路７の断面図（図１の
ｃ−ｄ線断面図）を示す。
【００８４】図９（ａ）は水平電荷転送路７の断面図、
図９（ｂ）は図９（ａ）のｃ−ｄ線に沿ったポテンシャ
ルプロファイルを示す図、図９（ｃ）は、水平電荷転送
電極２１に印加する２相駆動の電圧波形を示す図であ
る。
【００８５】図９（ａ）に示すように、水平電荷転送路
７は、ｎ型半導体基板１、ｐ型半導体層２、ｐ型半導体
層１８の上に形成されているｎ型導電層７と、その上に
絶縁膜２７を介して形成される２層のポリシリコン層
（１ポリ、２ポリ）からなる水平電荷転送電極２１とを
主要構成要素とする。
【００８６】ｎ型導電層７は、ｎ型不純物濃度の低い低
不純物濃度層７ｂとｎ型不純物濃度の高い高不純物濃度
層７ａとが交互に形成されている。低不純物濃度層７ｂ
は、ポテンシャルエネルギーの高いポテンシャルバリア
を形成する。高不純物濃度層７ａは、ポテンシャルエネ
ルギーの低いポテンシャルウェルＷを形成する。
【００８７】水平電荷転送路７に、ポテンシャルバリア
ＢとポテンシャルウェルＷとが水平方向に交互に並ぶ。
１つのポテンシャルバリアＢと１つのポテンシャルウェ
ルＷとを１組とし、この１組により水平電荷転送路７に
おける電荷の１転送単位（以下「１パケット」とい
う。）を形成する。パケットは水平方向に多数形成され
ている。
【００８８】ポテンシャルバリアＢ上に第一層目のポリ
シリコン（１ポリ）からなる水平電荷転送電極２１−０
が、ポテンシャルウェルＷ上に第二層目のポリシリコン
（２ポリ）からなる水平電荷転送電極２１−１が形成さ
れている。
【００８９】水平電荷転送電極２１−０と水平電荷転送
電極２１−１とが接続されており、電圧波形φ１が印加
される。水平転送電極２１−２と水平転送電極２１−３
とが接続されており、電圧波形φ２が印加される。同様
に、水平転送電極２１−４と水平転送電極２１−５とが
接続されており、電圧φ１が印加される。
【００９０】図９（ｂ）に、水平電荷転送路７のポテン
シャルプロファイルを示す。
【００９１】図９（ｂ）に示す状態は、水平電荷転送路
７のうち符号７ａ−１、７ｂ−１で示される領域にＬｏ
ｗ、符号７ａ−２、７ｂ−２で示される領域にＨｉｇ
ｈ、符号７ａ−３、７ｂ−３で示される領域にＬｏｗの
電圧が印加された場合のポテンシャルプロファイルを示
す。
【００９２】符号７ａ−２、７ｂ−２で示される領域に
Ｈｉｇｈの電圧が印加されている状態において、その領
域のポテンシャルは低くなり電荷（電子）がこの領域、
特に７ａ−２に転送されて蓄積される。
【００９３】図９（ｃ）に水平電荷転送電極２１に印加
するφ１、φ２の電圧波形を示す。横軸は時間軸であ
る。φ１に、Ｈｉｇｈの電圧ＶＨとＬｏｗの電圧ＶＬと
が交互に印加されている。φ２に、Ｈｉｇｈの電圧ＶＨ
とＬｏｗの電圧ＶＬとが交互に印加されている。φ１と
φ２とに印加される電圧のタイミングは、ＨｉｇｈとＬ
ｏｗとがお互いに逆のタイミングで印加されるようにな
っている。
【００９４】上記図９（ｃ）の電圧波形を水平電荷転送
電極２１に対して印加することにより、図９（ｂ）に示
す電荷は、順次出力アンプ（図１）の方向に転送され
る。
【００９５】２相駆動方式により電荷を水平方向に転送
する。
【００９６】図１において、水平電荷転送路７のうち、
少なくとも垂直電荷転送路５が接続されている箇所の垂
直方向下方の半導体基板１上に、高濃度のｎ型不純物濃
度を有するオーバーフロードレインＯＤ領域が形成され
ている。
【００９７】図１０（ａ）に、図１のａ−ｂ線断面図
を、図１０（ｂ）に図１のａ−ｂ線断面のポテンシャル
プロファイルを示す。
【００９８】図１０（ａ）に示すように、水平電荷転送
路７に隣接してｐ型不純物が薄くドーピングされた電荷
量調整用バリア層８が形成されている。
【００９９】電荷量調整用バリア層８に隣接してｎ型不
純物がドーピングされたオーバーフロードレイン領域Ｏ
Ｄが形成されている。
【０１００】オーバーフロードレイン領域ＯＤの上には
オーバーフロードレイン電極ＯＤＥが形成されている。
オーバーフロードレイン電極ＯＤＥと接地ＧＮＤ点との
間に電源９が形成されている。電源９は固定電源でも良
いし可変電源でもよい。
【０１０１】オーバーフロードレイン領域ＯＤの外周部
を覆うようにオーバーフロードレイン領域ＯＤの垂直方
向下方に高濃度のｐ型不純物領域により形成される分離
領域１０が形成されている。
【０１０２】点線ＤＬを境に右側が垂直電荷転送路５、
左側が水平電荷転送路７である。
【０１０３】水平電荷転送路７および電荷量調整用バリ
ア層８の上に、絶縁膜２７を介して水平電荷転送電極２
１が形成されている。
【０１０４】図１０（ｂ）に示すように、水平電荷転送
電極２１（図１０（ａ））に高い電圧（ＶＨＨ）を印加
した場合又は低い電圧（ＶＨＬ）を印加した場合のいず
れの場合においても、水平電荷転送路７内に電荷量調整
用バリア層８の高さを超える量の電荷が蓄積された場合
には、電荷量調整用バリア層８の高さを超えた分の電荷
は、過剰電荷としてオーバーフロードレインＯＤ側に引
き抜かれる。
【０１０５】電荷量調整用バリア層８の高さは、水平電
荷転送電極２１に印加される電圧によって変化する。
【０１０６】電荷量調整用バリア層８は、水平電荷転送
路７のウェル層内に蓄積される電荷を蓄積し、ある一定
値以上の電荷が蓄積された場合にはその過剰な電荷をウ
ェル外に引き抜く。これにより、ウェル内に過剰な電荷
が蓄積され、水平電荷転送路７内の他の転送段に溢れ出
すのを防ぐ。
【０１０７】オーバーフロードレインＯＤ上の電極９に
は電源からの電圧が印加されている。
【０１０８】電極９に印加する正の電圧を高くすること
により、オーバーフロードレインＯＤのウェルの深さを
深くすると共に、バリア層８の高さを引き下げ蓄積電荷
の量を減少させる。
【０１０９】図１１に、モニター画像の再生に用いられ
る間引き読み出しの動作（間引き読み出しムービーモー
ド）を示す。
【０１１０】図１１（ａ）に示すように、光電変換素子
３、３、３からの電荷を、例えば２転送段のうち１転送
段（４１）ごとに垂直電荷転送路５内に読み出す。
【０１１１】図１１（ｂ）に示すように、読み出された
電荷を、垂直電荷転送路５の２転送段（４１，４１）
分、水平電荷転送路７側に向けて転送する。
【０１１２】図１１（ｃ）に示すように、水平電荷転送
路７に１光電変換素子分の電荷が転送されるたびに、水
平電荷転送路７内の電荷を水平方向に転送し、モニター
画像に表示するために外部に読み出す。
【０１１３】上記のような間引き読み出しを行うことに
より、光電変換素子３に蓄積された電荷を全画素読み出
しの場合よりも早い速度で水平電荷転送路７へ転送し、
外部へ読み出すことができる。
【０１１４】図１２から図１７に、モニター画像の再生
に用いられる読み出し動作のうち、加算ムービーモード
の動作を示す。
【０１１５】図１２は、垂直電荷転送路５から水平電荷
転送路７に２つの光電変換素子分の電荷を加算して転送
する電荷転送の例である。
【０１１６】図１２（ａ）に示すように、垂直電荷転送
電極ＥＶ３およびＥＶ７（図５、図７）に読み出しパル
ス電圧を印加する。光電変換素子３、３、３に蓄積され
た信号電荷が全て垂直電荷転送路５に読み出される。
【０１１７】図１２（ｂ）に示すように、ｙｎ、ｙｎ＋
２、ｙｎ＋４、ｙｎ＋６、・・・の電荷を、電荷転送ラ
インＬ１に示すように２転送段（４１）ずつ転送する。
同時に、ｙｎ＋１、ｙｎ＋３、ｙｎ＋５、ｙｎ＋７、・
・・の電荷を、電荷転送ラインＬ２に示すように２転送
段（４１）ずつ転送する。
【０１１８】図１２（ｃ）に示すように、光電変換素子
３（ｙｎ）、３（ｙｎ＋１）から読み出された電荷が、
まずはじめに水平電荷転送路７に転送される。２つの光
電変換素子分の電荷が、まずはじめに水平電荷転送路７
に転送される際に加算される。
【０１１９】水平電荷転送路７内に２つの光電変換素子
の電荷が蓄積されると、垂直電荷転送路５から水平電荷
転送路７への電荷転送を停止する。
【０１２０】水平電荷転送路７内で加算された電荷は、
水平電荷転送路７内を水平方向に転送され、外部に出力
される。
【０１２１】上記と同様の電荷転送動作が、繰り返され
て全ての画素からの電荷を外部に出力することができ
る。
【０１２２】水平電荷転送路７に転送された電荷が２つ
の光電変換素子分加算されているため、信号量を２倍に
することができる。
【０１２３】従って、早いフレーム速度を維持しつつ、
明るいモニター画像を得ることができる。
【０１２４】図１３および図１４に、図１２に示す加算
ムービーモードの動作の第１および第２の変形例を示
す。
【０１２５】図１３に示すように、第１の変形例におい
ても、全ての光電変換素子から垂直電荷転送路５へ電荷
を読み出す。
【０１２６】ｙｎ、ｙｎ＋３、ｙｎ＋６、ｙｎ＋９、・
・・の電荷を、まず３転送段（４１）分転送する（Ｌ
１）。同時に、ｙｎ＋１、ｙｎ＋４、ｙｎ＋７、・・・
の電荷を、３転送段（４１）分転送する（Ｌ２）。ｙｎ
＋２、ｙｎ＋５、・・・の電荷を、３転送段（４１）分
転送する（Ｌ３）。
【０１２７】まず、光電変換素子３（ｙｎ）、３（ｙｎ
＋１）、３（ｙｎ＋２）から読み出された電荷が水平電
荷転送路７に転送される。
【０１２８】３つの光電変換素子３、３、３から読み出
された電荷が水平電荷転送路７に転送される際に加算さ
れる。
【０１２９】水平電荷転送路７内に３つの光電変換素子
分の電荷が転送された場合に、垂直電荷転送路５から水
平電荷転送路７への電荷の転送を停止する。
【０１３０】垂直電荷転送路５から水平電荷転送路７へ
電荷が転送された際に加算された電荷は、水平電荷転送
路７内を水平方向に転送され、外部に出力される。
【０１３１】上記と同様の電荷転送動作が、繰り返され
て全ての画素からの電荷を外部に出力することができ
る。
【０１３２】水平電荷転送路７に転送された電荷が３つ
の光電変換素子分加算されているため、信号量を３倍に
することができる。
【０１３３】従って、早いフレーム速度を維持しつつ、
明るいモニター画像を得ることができる。
【０１３４】図１４に示す第２の変形例では、電荷を１
回の転送動作においてＬ１からＬ４までに示すように４
転送段（４１）分ずつ転送する。その他の転送動作は上
述の例と同じである。
【０１３５】水平電荷転送路７に転送された電荷が４つ
の光電変換素子分加算されているため、信号量を４倍に
することができる。
【０１３６】従って、早いフレーム速度を維持しつつ、
さらに明るいモニター画像を得ることができる。
【０１３７】転送ライン数を増やせば、解像度は落ちる
が光量をさらに増加させることができる。
【０１３８】図１５に、図１２に示す加算ムービーモー
ドの動作の別の変形例を示す。
【０１３９】この読み出し方法は、列方向に並ぶ光電変
換素子３のうち一行飛びの光電変換素子３、３，３か
ら、垂直電荷転送路５に電荷を読み出す。（図１５
（ａ））。
【０１４０】図１５（ｂ）に示すように、垂直電荷転送
路５に読み出された電荷は、垂直電荷転送路５中を、１
度に４転送段（４１）分転送される。水平電荷転送路７
に、２つの光電変換素子分の電荷が転送されて加算され
る。
【０１４１】水平電荷転送路７内に２つの光電変換素子
からの電荷分が転送され蓄積された場合に、垂直電荷転
送路５から水平電荷転送路７への電荷の転送を停止す
る。
【０１４２】水平電荷転送路７に２つの光電変換素子分
の電荷が転送された時点で、水平電荷転送路７中の電荷
を水平方向に転送し、外部に読み出す。
【０１４３】水平電荷転送路７に転送された電荷が２つ
の光電変換素子分加算されているため、信号量を２倍に
することができる。
【０１４４】従って、早いフレーム速度を維持しつつ、
さらに明るいモニター画像を得ることができる。
【０１４５】図１６、図１７に、図１５の読み出し動作
の変形例を示す。
【０１４６】図１６に示す電荷転送方法は、列方向に並
ぶ光電変換素子３のうち一行飛びの光電変換素子３、
３，３から、垂直電荷転送路５に電荷を読み出す。
【０１４７】１つのラインの電荷は６転送段分（４１）
転送される。
【０１４８】水平電荷転送路７に、３つの光電変換素子
分の電荷が転送されて加算される。
【０１４９】水平電荷転送路７内に３つの光電変換素子
からの電荷が転送、蓄積された場合に、垂直電荷転送路
５から水平電荷転送路７への電荷の転送を停止する。
【０１５０】垂直電荷転送路５から水平電荷転送路７
に、３つの光電変換素子分の電荷が転送された時点で、
水平電荷転送路７中の電荷を水平方向に転送し、外部に
読み出す。水平電荷転送路７に転送された電荷が３つの
光電変換素子分加算されているため、信号量を３倍にす
ることができる。
【０１５１】図１７に示す電荷転送方法は、列方向に並
ぶ光電変換素子３のうち一行飛びの光電変換素子３、
３，３から、垂直電荷転送路５に電荷を読み出す。電荷
は８転送段（４１）分転送される。
【０１５２】転送ラインを増やせば、解像度は落ちるが
光量をさらに増加させることができる。
【０１５３】図１８に、電荷を実際に読み出し、転送す
る際に垂直電荷転送電極Ｖ１からＶ８（図５、図７参
照）に印加電圧の具体的な波形を示す。図１８に示す印
加電圧の波形は、図１２に示す電荷読み出し、電荷転送
動作に対応する波形である。電極配置は図５に示す。
【０１５４】垂直電荷転送電極ＥＶ１からＥＶ４までに
印加される電圧は、垂直電荷転送電極ＥＶ５からＥＶ８
までに印加される電圧と同じである。
【０１５５】時間ｔ１において、垂直電荷転送電極ＥＶ
１＝０Ｖ、ＥＶ２＝８Ｖ、ＥＶ３＝８Ｖ、ＥＶ４＝０Ｖ
に設定しておく。
【０１５６】時間ｔ２において、ＥＶ３に１５Ｖの高電
圧を印加する。光電変換素子３に蓄積されている電荷
は、トランスファーゲート３ａを介して垂直電荷転送路
５に読み出される。ＥＶ３を８Ｖに戻す。
【０１５７】読み出しゲート３ａを介して光電変換素子
３と接続されている垂直電荷転送路５の一転送段４１ご
とに、各光電変換素子３からの信号電荷が転送される。
この動作により固体撮像装置Ｘに含まれる全画素からの
電荷を読み出すことができる。
【０１５８】以下の動作により、垂直電荷転送路５に読
み出した信号電荷を、水平電荷転送路７の方向へ向けて
順次転送する。
【０１５９】時間ｔ２と時間ｔ３の間において、ＥＶ２
とＥＶ３の下の半導体領域に電荷が蓄積される。
【０１６０】電荷を１転送段ずつ転送する動作について
説明する。
【０１６１】時間ｔ３において、ＥＶ４に８Ｖを印加す
る。電荷は、ＥＶ２からＥＶ４までの電極下に分布す
る。
【０１６２】時間ｔ４において、ＥＶ２に０Ｖを印加す
る。電荷は、ＥＶ３およびＥＶ４の電極下の半導体領域
に閉じ込められる。
【０１６３】時間ｔ５において、ＥＶ５（Ｖ１）を８Ｖ
にすると、電荷はＥＶ３からＥＶ５までの電極下の半導
体領域に拡がる。
【０１６４】時間ｔ６において、ＥＶ３を０Ｖにする
と、電荷はＥＶ４およびＥＶ５の電極下の半導体領域に
閉じ込められる。
【０１６５】時間ｔ７において、ＥＶ６（ＥＶ２）を８
Ｖにし、時間ｔ８において、ＥＶ４（ＥＶ８）を０Ｖに
する。電荷はＥＶ５およびＥＶ６電極下の半導体領域に
電荷が蓄積される。
【０１６６】時間ｔ９において、ＥＶ３（ＥＶ７）に８
Ｖを印加し、時間ｔ１０において、ＥＶ１（ＥＶ５）に
する。
【０１６７】以上の第１の読み出し転送動作期間Ｔ１に
おける読み出し動作により、一の転送段に読み出された
電荷は、次の転送段に転送される。
【０１６８】時間ｔ２において一の転送段の下（次）の
転送段に読み出された電荷についても、上記と同様の動
作により転送される。
【０１６９】時間ｔ１１において、ＥＶ４に８Ｖを印加
する。電荷は、ＥＶ２からＥＶ４までの電極下に分布す
る。
【０１７０】時間ｔ１２において、ＥＶ２に０Ｖを印加
する。電荷は、ＥＶ３およびＥＶ４の電極下の半導体領
域に閉じ込められる。
【０１７１】時間ｔ１３において、ＥＶ５（ＥＶ１）を
８Ｖにすると、電荷はＥＶ３からＥＶ５までの電極下の
半導体領域に拡がる。
【０１７２】時間ｔ１４において、ＥＶ３を０Ｖにする
と、電荷はＥＶ４およびＥＶ５の電極下の半導体領域に
閉じ込められる。
【０１７３】時間ｔ１５において、ＥＶ６（ＥＶ２）を
８Ｖにし、時間ｔ１６において、ＥＶ４（ＥＶ８）を０
Ｖにする。電荷はＥＶ５およびＥＶ６電極下の半導体領
域に電荷が蓄積される。
【０１７４】時間ｔ１７において、ＥＶ３（ＥＶ７）に
８Ｖを印加し、時間ｔ１８において、ＥＶ１（ＥＶ５）
にする。
【０１７５】以上の第２の転送動作期間Ｔ２における読
み出し動作により、一の転送段に読み出された電荷は、
２段下の転送段に転送される。
【０１７６】時間ｔ２において一の転送段の下（次）の
転送段に読み出された電荷についても、上記と同様の動
作により転送される。
【０１７７】垂直電荷転送路５に読み出された２転送段
（２光電変換素子）分の電荷は、垂直電荷転送路５から
水平電荷転送路７へと転送される際に加算される。
【０１７８】図１９に、図１２から図１４までの読み出
し転送動作に対応する垂直電荷転送電極への印加電圧波
形の簡略図を示す。
【０１７９】図１９（ａ）の波形は、図１２の読み出し
転送動作に対応する。図１９（ｂ）は、図１３の読み出
し転送動作に対応する。図１９（ｃ）は、図１４の読み
出し転送動作に対応する。
【０１８０】図１９に示すＴ１の波形は、図１８の読み
出し電荷転送動作波形Ｔ１に対応する。
【０１８１】図１９に示すＴ２の波形は、図１８の電荷
転送波形Ｔ２に対応する。
【０１８２】図１９（ａ）に示す波形では、垂直電荷転
送路５に読み出された電荷は、水平方向に整列した１行
の光電変換素子３から読み出された電荷を水平電荷転送
路７に転送するために、電荷を２転送段分づつ転送され
る。
【０１８３】水平電荷転送路７に転送される際に加算さ
れた電荷は、水平電荷転送路７内を水平方向に向けて転
送され外部に出力される。
【０１８４】図１９（ｂ）に示す波形では、垂直電荷転
送路５に読み出された電荷は、水平方向に整列した１行
の光電変換素子３から読み出された電荷を水平電荷転送
路７に転送するために、電荷を３転送段分づつ転送され
る。
【０１８５】水平電荷転送路７内に２つの光電変換素子
からの電荷が転送され、垂直電荷転送路５から水平電荷
転送路７への電荷の転送が停止される。
【０１８６】垂直電荷転送路５から水平電荷転送路７に
転送される際に加算された電荷は、水平電荷転送路７内
を水平方向に向けて転送され外部に出力される。
【０１８７】図１９（ｃ）に示す波形では、垂直電荷転
送路５に読み出された電荷は、水平方向に整列した１行
の光電変換素子３から読み出された電荷を水平電荷転送
路７に転送するために、電荷を４転送段分づつ転送され
る。
【０１８８】水平電荷転送路７内に４つの光電変換素子
からの電荷が転送された場合に、垂直電荷転送路５から
水平電荷転送路７への電荷の転送が停止される。
【０１８９】垂直電荷転送路５から水平電荷転送路７に
転送される際に加算された電荷は、水平電荷転送路７内
を水平方向に向けて転送され外部に出力される。
【０１９０】次に本発明の第２の実施の形態による固体
撮像素子について説明する。
【０１９１】図２０は、半導体基板１内に形成された光
電変換素子３と垂直電荷転送路５との配置を示す平面図
であり、図２１は、半導体基板１上に形成された垂直電
荷転送電極ＥＶ（ＥＶ１からＥＶ４まで）の配置を示す
平面図である。
【０１９２】図２０および図２１において符号４１で示
す領域は、電荷の１転送段を示す。
【０１９３】図２０に示すように、垂直電荷転送路５
に、電荷の１転送段４１ごとに２つの光電変換素子３が
形成されている。
【０１９４】図２１に示すように、垂直電荷転送路５の
上に、電荷の１転送段４１当たり４つの電極（例えばＥ
Ｖ１からＥＶ４まで）が形成されている。光電変換素子
は１転送段４１に含まれている４つの垂直電荷転送電極
ＥＶ１からＥＶ４までのうち例えばＥＶ２とＥＶ４のよ
うに１つ飛びの電極下の垂直電荷転送路５を形成する半
導体領域と読み出しゲート３ａを介して接続されてい
る。
【０１９５】図２２および図２３は、図２０および図２
１に示した固体撮像素子の変形例を示す平面図である。
【０１９６】図２２および図２３に示す構造では、光電
変換素子３が斜辺を有する略正八角形の形状を有してい
る。垂直方向に整列配置された光電変換素子３ｃ、３
ｃ、３ｃと、光電変換素子３ｃ、３ｃ、３ｃと水平方向
に隣接する光電変換素子３ｄ、３ｄ、３ｄとは、光電変
換素子３ｃ、３ｃ、３ｃの画素ピッチの半分のピッチだ
けずれて配置されている。いわゆる画素ずらし構造であ
る。
【０１９７】この構造においても、垂直電荷転送路５に
は電荷の１転送段４１ごとに２つの光電変換素子３が形
成されている。垂直電荷転送路５の上に、電荷の１転送
段４１当たり４つの電極（例えばＥＶ１からＥＶ４ま
で）が形成されている。
【０１９８】図２０、図２１又は図２２、図２３に示さ
れる構造を有する固体撮像素子の動作について説明す
る。
【０１９９】図２４に静止画像等の再生に用いられる全
画素読み出しモードの動作を示す。図２０から図２３を
適宜参照する。
【０２００】まず、図２４（ａ）に示すように、垂直電
荷転送電極ＥＶ２に読み出しパルス電圧を印加する。光
電変換素子３、３、３に蓄積された信号電荷のうち１つ
飛びの光電変換素子３｛ｙｎ＋１、ｙｎ＋３、ｙｎ＋
５、・・・｝の電荷が垂直電荷転送路５に読み出される
（図２４（ａ）の黒丸で示す。）。
【０２０１】図２４（ｂ）は、図２４（ａ）に示す垂直
電荷転送路５に読み出された電荷を１転送段４１ずつ転
送する動作を示す図である。
【０２０２】図２４（ｂ）に実線で示すように、電荷は
１転送段分だけ水平電荷転送路７方向へ向けて転送され
る。
【０２０３】水平電荷転送路７に転送された電荷（黒
丸）は、図２４（ｃ）に示すように、水平電荷転送路７
内を外部へ転送される。
【０２０４】以上の動作を繰り返すことにより、第１フ
ィールドにおいて読み出した電荷（黒丸で示される）
を、全て外部に読み出すことができる。
【０２０５】次に、同じ転送段に接続される別の光電変
換素子３｛ｙｎ＋２、ｙｎ＋４、ｙｎ＋６、・・・｝か
ら電荷を垂直電荷転送路５に読み出す（図２４（ａ）の
白抜き丸印）。
【０２０６】上記の実線で示した動作と同様の動作によ
り、白抜きの電荷も破線で示した動作により、垂直電荷
転送路５内を水平電荷転送路７の方向へ向けて転送され
る。
【０２０７】水平電荷転送路７内に転送された電荷は、
水平電荷転送路７内を水平方向に転送され、外部に出力
される。
【０２０８】以上の動作を繰り返すことにより、第２フ
ィールドにおいて読み出した電荷（白抜きの丸印で示さ
れる）を、全て外部に読み出すことができる。
【０２０９】図２５に、モニター画像の表示に用いられ
る間引き読み出しの動作（間引き読み出しムービーモー
ド）を示す。
【０２１０】図２５（ａ）に示すように、光電変換素子
のうち例えば１転送段４１ごとにそれに接続される光電
変換素子のうち１つの光電変換素子からの電荷を垂直電
荷転送路５に読み出す。
【０２１１】例えば、第１フィールドにおいて、光電変
換素子３｛ｙｎ＋１、ｙｎ＋３、ｙｎ＋５、ｙｎ＋６、
・・・｝からの電荷を垂直電荷転送路５内の各転送段４
１、４１、４１ 、・・・に読み出す。
【０２１２】図２５（ｂ）に示すように、電荷を垂直電
荷転送路５の１転送段４１分、水平電荷転送路７側に向
けて転送する。水平電荷転送路７に転送された電荷は、
図２５（ｃ）に示すように、出力アンプ方向へ転送され
る。
【０２１３】上記のような間引き読み出しを行うことに
より、光電変換素子３に蓄積された電荷を早い速度で水
平電荷転送路７へ転送することができる。
【０２１４】図２６は、１度の読み出し動作で全画素か
らの電荷を読み出す方法を示す。この場合には、図２６
（ａ）に示すように、１転送段４１に接続される２つの
光電変換素子３、３に蓄積された電荷を同時に垂直電荷
転送路５内に読み出す。図２６（ｂ）に示すように、垂
直電荷転送路５において、電荷が転送段ごとに加算され
る。加算された後に、電荷を図２６（ｃ）に示すように
１転送段（４１）ごとに水平電荷転送路７へ向けて転送
する。
【０２１５】図２７から図３２に、モニター画像の再生
に用いられる読み出し動作のうち、加算ムービーモード
の動作例を示す。
【０２１６】図２７から図３２までに示す動作方法は、
まず垂直電荷転送路５内で電荷を加算し、次いで水平電
荷転送路７内においてさらに電荷を加算する方法でる。
【０２１７】図２７から図２９までに基づき、このよう
な電荷の読み出し転送方法について説明する。
【０２１８】図２７（ａ）に示すように、１転送段４１
に接続される２つの光電変換素子３、３の両方から垂直
電荷転送路５内に電荷を読み出す。全ての光電変換素子
３に蓄積されている電荷が垂直電荷転送路５に転送され
る。
【０２１９】１転送段４１当たり２つの光電変換素子３
が接続されているため、１転送段に２つの光電変換素子
からの電荷が転送されて加算される。
【０２２０】図２７（ｂ）に示すように、各転送段４１
に転送された２つの光電変換素子分の電荷を、１転送段
（４１）飛びに転送する。
【０２２１】まず、光電変換素子３｛ｙｎ、ｙｎ＋１｝
からの電荷と、光電変換素子３｛ｙｎ＋２、ｙｎ＋３｝
から垂直電荷転送路５へ転送された４光電変換素子分の
電荷が水平電荷転送路７内に転送される。
【０２２２】水平電荷転送路７内に４つの光電変換素子
からの電荷が転送された後に、垂直電荷転送路５から水
平電荷転送路７への電荷の転送を停止する。
【０２２３】図２７（ｃ）に示すように、加算された電
荷が水平電荷転送路７内を出力アンプの方向へ向けて転
送される。
【０２２４】垂直電荷転送路５内に転送される際に２つ
の光電変換素子３，３からの電荷が垂直電荷転送路内で
転送されて加算される。水平電荷転送路７に電荷が転送
される際に、２ずつ、合計４つの光電変換素子からの電
荷が加算されて蓄積される。
【０２２５】図２８に示す読み出し方法は、図２５に示
す読み出し方法の変形例である。図２８に示す方法は、
まず、１転送段４１に接続される２つの光電変換素子
３、３の両方から垂直電荷転送路５内に電荷を読み出
す。各転送段４１に転送された２つの光電変換素子分の
電荷を、３転送段（４１）飛びに転送する。
【０２２６】まず、光電変換素子３、３｛ｙｎ、ｙｎ＋
１｝光電変換素子３，３｛ｙｎ＋２、ｙｎ＋３｝光電変
換素子３、３｛ｙｎ＋４、ｙｎ＋５｝からの電荷が水平
電荷転送路７へ転送される際に、６つの光電変換素子分
の電荷に加算される。加算された電荷は、水平電荷転送
路７内を出力アンプの方向へ向けて転送される。
【０２２７】図２９に示す方法は、図２７、図２８に示
す方法の変形例である。図２７に示す方法は、３転送段
飛びに電荷を転送する。水平電荷転送路７に、８つの光
電変換素子分の電荷が転送されて加算される。
【０２２８】図３０から図３２に示す方法においては、
１転送段４１当たり２つの光電変換素子３、３が接続さ
れている点は上記の構造と同じであるが、２つの光電変
換素子３、３そのうちの１つの光電変換素子３のみから
電荷を垂直電荷転送路５内に読み出す点が異なる。
【０２２９】図３０（ａ）に示すように、垂直電荷転送
路５に読み出された電荷は、図３０（ｂ）に示すよう
に、垂直電荷転送路５内を１転送段（４１）飛びに転送
される。垂直電荷転送路５内で電荷は加算されず、水平
電荷転送路７内に転送された後に２つの光電変換素子分
の電荷が加算される。
【０２３０】図３０（ｃ）に示すように、水平電荷転送
路７内に転送される際に加算された電荷は、水平電荷転
送路７内を外部に向けて転送される。
【０２３１】図３１、図３２に示す方法は、図３０に示
した方法の変形例である。
【０２３２】図３１に示す方法は、１回の転送で３転送
段（４１）飛びに電荷を転送する。
【０２３３】図３２に示す方法は、１回の転送で４転送
段（４１）飛びに電荷を転送する。
【０２３４】上記のいずれの加算ムービーモードにおい
ても、１回の電荷転送で水平電荷転送路７に転送された
電荷は、垂直電荷転送路５内又は水平電荷転送路７内の
少なくともいずれかにおいて加算されているため、信号
量を通常の全画素読み出しモードの２倍、３倍、４倍、
・・・とにすることができる。
【０２３５】従って、早いフレーム速度を維持しつつ、
明るいモニター画像を得ることができる。
【０２３６】次に具体的な固体撮像装置Ｘの読み出し方
法について、カラーフィルタアレイのカラー配列を特定
した状態で図３３から図３８に基づき説明する。
【０２３７】図３３および図３４は、光電変換素子およ
びカラーフィルタが水平方向および垂直方向に整列配置
されている場合の読み出し動作を具体的に説明するため
の図である。
【０２３８】カラーフィルタアレイの色配置は、Ｇスト
ライプＲＢ完全市松型の配置である。
【０２３９】図３３に示す画素の配置は、前述の図１５
に示した構造に対して、ＧストライプＲＢ完全市松型の
カラーフィルタアレイを配置したものである。
【０２４０】図３３（ａ）に、ｙ１ラインからｙ８ライ
ンまでの８行、４列の画素配置を示したが、実際には１
００万画素以上にも及ぶ多数の画素が２次元平面上に配
置されている。
【０２４１】図３３（ｂ）に示すように、第１フィール
ドの読み出し動作においては、１行飛びに光電変換素子
からの電荷を読み出す。具体的には、図３３（ａ）の奇
数ライン、すなわち、ｙ１ライン、ｙ３ライン、ｙ５ラ
イン、ｙ７ライン、・・・に配置されている光電変換素
子からの電荷を読み出す。
【０２４２】ｙ１からｙ７までの各ライン(行)には、水
平方向にｘ１からｘ４までの列に対して、Ｇ（緑色）Ｒ
（赤色）Ｇ（緑色）Ｂ（青色）の順にカラーフィルタが
並んでおり、この色配列に対応した電荷が読み出され
る。
【０２４３】読み出された電荷を、図１５に示すよう
に、垂直電荷転送路内を４転送段分転送する。図３３
（ｄ）に示すように、ｙ１ラインとｙ３ラインとから読
み出された電荷が垂直電荷転送路内を転送される。電荷
が垂直電荷転送路から水平電荷転送路に転送される際に
電荷が加算される。水平電荷転送路内において加算され
た電荷が、水平電荷転送路内を水平方向に転送されて、
外部に読み出される。
【０２４４】次いで、ｙ５ラインとｙ７ラインとから読
み出された電荷が垂直電荷転送路から水平電荷転送路に
転送される際に加算される。
【０２４５】画素列ｘ１に対応する垂直電荷転送路に、
Ｇに対応する電荷が２つの光電変換素子分だけ加算され
る（ＧＧ）。同様に、画素列ｘ２に対応する垂直電荷転
送路に、Ｒに対応する電荷が２つの光電変換素子分だけ
加算される（ＲＲ）。画素列ｘ３に対応する垂直電荷転
送路に、Ｇに対応する電荷が２つの光電変換素子分だけ
加算される（ＧＧ）。画素列ｘ４に対応する垂直電荷転
送路に、Ｂに対応する電荷が２光電変換素子分だけ加算
される（ＢＢ）。垂直電荷転送路から水平電荷転送路に
転送される際に加算された電荷は、水平電荷転送路内を
水平方向に転送されて外部に読み出される。
【０２４６】次いで、ｙ５ラインとｙ７ラインからの電
荷が、垂直電荷転送路から水平電荷転送路に転送される
際に加算され、上記の読み出し動作と同様の動作によ
り、水平電荷転送路を水平方向に転送される。以上の動
作を繰り返すことにより、１行飛びの画素からの電荷を
加算して読み出す。これにより第１フィールドの電荷読
み出し動作が行われる。
【０２４７】次いで、図３３（ｃ）に示すように、偶数
行、すなわち、ｙ２、ｙ４、ｙ６、ｙ８ラインに並ぶ光
電変換素子からの信号電荷を読み出す。各ラインに、Ｇ
ＢＧＲの順に対応する信号電荷が読み出される。
【０２４８】上記の垂直電荷転送路内における電荷転送
動作と同様の動作により、まず、ｙ２ラインとｙ４ライ
ンとに対応する電荷が垂直電荷転送路内に読み出され
る。電荷は、垂直電荷転送路から水平電荷転送路内に転
送される際に加算される。加算された電荷は、水平電荷
転送路内を水平方向に外部に向けて転送され外部に読み
出される（第１フィールドの読み出し）。
【０２４９】次いで、ｙ６ラインとｙ８ラインとに対応
する電荷が垂直電荷転送路に転送される。電荷は垂直電
荷転送路から水平電荷転送路に転送される際に加算され
る。加算された電荷は、水平電荷転送路内を水平方向に
転送されて外部に読み出される（第２フィールドの読み
出し）。
【０２５０】以上の動作を繰り返して、第１フィールド
および第２フィールドの読み出しが行われる。
【０２５１】上記の第１フィールドおよび第２フィール
ドの読み出し動作により、最終的に全画素からの電荷を
読み出す。その際、電荷が加算されて水平電荷転送路内
を転送されるため、光量が少ない場合でもモニター画像
は明るくなる。
【０２５２】図３４（ａ）に示すカラーフィルターの配
置は、図３３（ａ）に示す色配置と同じである。
【０２５３】図３４（ｂ）又は図３４（ｃ）に示すよう
に、画素からの読み出しは第１フィールドでｙ１および
ｙ５ラインの画素からの信号を読み出す。
【０２５４】垂直電荷転送路に転送された電荷は、水平
方向にＧＲＧＢの順に並ぶ。垂直電荷転送路に読み出さ
れ電荷を、１度に垂直電荷転送路内を８転送段分、水平
電荷転送路に向けて転送する。
【０２５５】ｙ１ラインとｙ５ラインから読み出された
電荷は、水平電荷転送路に転送される際に加算される。
加算された電荷は、水平電荷転送路を水平方向に転送さ
れる。
【０２５６】以上の動作により、第１フィールドの電荷
の読み出し動作が行われる。
【０２５７】同様に、第２フィールドの読み出し動作に
おいては、図３４（ｃ）に示すように、ｙ２およびｙ６
ラインに並ぶ電荷が読み出される。第１フィールドの読
み出し動作および転送動作と同様の動作を行うことによ
り、水平電荷転送路に転送される際に加算された電荷信
号は、水平電荷転送路内を水平方向に向けて転送され、
外部に読み出される。
【０２５８】図３５に、画素ずらし構造を有する固体撮
像素子の平面図を示す。カラーフィルタアレイの配置
は、１列おきにＧだけの列が存在し、それらの列の間に
ＲＢＲＢＲＢ・・・のストライプと、ＢＲＢＲＢＲ・・
・のストライプのカラーフィルタが存在するＲＢ完全市
松型の色配置である。図においては、水平方向に並ぶｙ
１からｙ１６までの１６ラインの画素が示されている。
【０２５９】図３５（ｂ）に示すように、第１フィール
ドの読み出し動作においては、ｙ１およびｙ２ライン、
ｙ５およびｙ６ライン、ｙ９およびｙ１０ライン、ｙ１
３およびｙ１４ラインの電荷が垂直電荷転送路に読み出
される。
【０２６０】図３５（ｄ）に示すように、ｙ１およびｙ
２ラインとｙ５およびｙ６ラインとの電荷が垂直電荷転
送路を水平電荷転送路方向に転送される。電荷が垂直電
荷転送路から水平電荷転送路に転送される際に加算され
る。水平電荷転送路内において加算された電荷は、水平
電荷転送路内を水平方向に転送される。
【０２６１】同様に、ｙ９およびｙ１０ラインとｙ１３
およびｙ１４ラインとの電荷が垂直電荷転送路に読み出
され、垂直電荷転送路から水平電荷転送路に転送される
際に加算される。水平電荷転送路内において加算された
電荷は、水平電荷転送路内を水平方向に転送される（第
１フィールドの読み出し動作）。
【０２６２】同様に第２フィールドの電荷読み出し動作
においては、ｙ３およびｙ４ライン、ｙ７およびｙ８ラ
イン、ｙ１１およびｙ１２ライン、ｙ１５およびｙ１６
ラインの電荷が垂直電荷転送路内に読み出される。
【０２６３】ｙ３およびｙ４ラインとｙ７およびｙ８ラ
インとの電荷が水平電荷転送路に転送される際に加算さ
れる。水平電荷転送路内において加算された電荷は、水
平電荷転送路内を水平方向に転送される。
【０２６４】ｙ１１およびｙ１２ラインとｙ１５および
ｙ１６ラインとの電荷が水平電荷転送路に転送される際
に加算される。水平電荷転送路内において加算された電
荷は、水平電荷転送路内を水平方向に向けて転送され
る。
【０２６５】図３６に示す構造は、図３５（ａ）に示さ
れるカラーフィルタ配列と同様である。
【０２６６】第１フィールドにおいては、ｙ１ラインお
よびｙ２ライン、ｙ９ラインおよびｙ１０ラインの電荷
が垂直電荷転送路内に転送される。
【０２６７】水平電荷転送路に転送される際に、ｙ１ラ
インおよびｙ２ラインの電荷が加算される。水平電荷転
送路内において加算された電荷は、水平電荷転送路内を
水平方向に転送される。
【０２６８】さらに、ｙ９ラインおよびｙ１０ラインの
電荷が加算される。水平電荷転送路内において加算され
た電荷は、水平電荷転送路内を水平方向に転送される。
【０２６９】第２フィールドにおいては、ｙ３ラインお
よびｙ４ライン、ｙ１１ラインおよびｙ１２ラインの電
荷が垂直電荷転送路内に転送される。
【０２７０】水平電荷転送路に転送される際に、ｙ３ラ
インおよびｙ４ラインの電荷が加算される。水平電荷転
送路内において加算された電荷は、水平電荷転送路内を
水平方向に転送される。
【０２７１】さらに、ｙ１１ラインおよびｙ１２ライン
の電荷が加算される。水平電荷転送路内において加算さ
れた電荷は、水平電荷転送路内を水平方向に転送され
る。
【０２７２】次にカラーフィルタの配列がベイヤー配列
の場合のムービーモードの読み出し動作例について図３
７および図３８に基づき説明する。
【０２７３】図３７（ａ）に示すカラーフィルタアレイ
の配列は、一の列の色配置がＲＧＲＧＲＧＲＧ・・・で
あり、それと水平方向に隣接する他の列の色配置が、Ｇ
ＢＧＢＧＢＧＢ・・・であり、これらの色配列が繰り返
されている、いわゆるベイヤー配列である。ｙ１ライン
の色配列は、ＲＧＲＧの配列であり、その上のｙ２ライ
ンの配列は、ＧＢＧＢの配列である。このＲＧＲＧおよ
びＧＢＧＢの配列の２行の配列を１組として、この１組
の配列と同様の配列が垂直方向に並んでいる。
【０２７４】図３７（ｂ）に示すように、第１フィール
ドの読み出し動作においては、ｙ１、ｙ３、ｙ５、ｙ７
の奇数行のラインに並ぶ光電変換素子からの電荷が垂直
電荷転送路に読み出される。垂直電荷転送路に読み出さ
れた電荷は、１行飛びに垂直電荷転送路内を水平電荷転
送路に向けて転送される。
【０２７５】図３７（ｄ）に示すように、第１フィール
ドの読み出し動作において、ｙ１ラインおよびｙ３ライ
ンの電荷が水平電荷転送路に転送される際に加算され
る。水平電荷転送路内において加算された電荷は、水平
電荷転送路内を水平方向に向けて転送される。
【０２７６】次いで、ｙ５ラインとｙ７ラインの電荷が
水平電荷転送路に転送される際に加算される。水平電荷
転送路内において加算された電荷は、水平電荷転送路内
を水平方向に向けて転送される。
【０２７７】図３７（ｃ）、図３７（ｅ）に示されるよ
うに，第２フィールドの読み出し動作において、ｙ２ラ
インおよびｙ４ライン、ｙ６ラインとｙ８ラインの電荷
が垂直電荷転送路に読み出される。
【０２７８】ｙ２ラインおよびｙ４ラインの電荷が垂直
電荷転送路を水平電荷転送路に向けて転送され、水平電
荷転送路に転送される際に加算される。水平電荷転送路
内において加算された電荷は、水平電荷転送路内を水平
方向に向けて転送される。
【０２７９】ｙ６ラインおよびｙ８ラインの電荷が垂直
電荷転送路を水平電荷転送路に向けて転送され、水平電
荷転送路に転送される際に加算される。水平電荷転送路
内において加算された電荷は、水平電荷転送路内を水平
方向に向けて転送される。
【０２８０】図３８に示される読み出し動作は、第１フ
ィールドにおいてｙ１ラインとｙ５ラインに並ぶ光電変
換素子からの電荷が読み出され、第２フィールドにおい
てｙ２ラインとｙ６ラインに並ぶ光電変換素子からの電
荷が読み出される。
【０２８１】第１フィールドの転送動作において、ｙ１
ラインとｙ５ラインに並ぶ光電変換素子からの電荷が水
平電荷転送路に転送される際に加算される。第２フィー
ルドの読み出しにおいて、ｙ２ラインとｙ６ラインに並
ぶ光電変換素子からの電荷が水平電荷転送路に転送され
る際に加算される。（図（ｄ）、図（ｅ）参照）。
【０２８２】次に、図３９および図４０に基づき、本発
明の固体撮像素子を実際のデジタルスチルカメラに適用
した場合の具体的な構成例を示す。
【０２８３】図３９に示すスチルカメラＤは、レンズを
含む光学系ＬＳと、絞り機構（絞り７１、駆動モータ
Ｍ）と、フラッシュ機構Ｆと、制御回路Ｓと、光量モニ
タＬＭと、手動切り替えスイッチ７７と、固体撮像素子
Ｘとを有している。
【０２８４】制御回路Ｓに、固体撮像素子Ｘを駆動する
ための駆動パルス信号を発生するタイミング発生器７３
と、撮影モードの切り替えを行う撮影モード切り替えス
イッチ回路７５とが含まれている。
【０２８５】撮影モード切り替えスイッチ回路７５は、
光量モニタＬＭからの信号を受けて、間引き読み出しム
ービーモードと加算ムービーモードとの切り替えを行
う。
【０２８６】図４０に、ムービーモードの動作のフロー
チャートを示す。
【０２８７】ステップＳ１１において、ムービーモード
がオンされる。モニタ画像に動画が映し出される。
【０２８８】ステップＳ１２において、光量モニタＬＭ
により光量が測定される。光量モニタの出力に応じてモ
ニター画像の撮影モードを切り替える。
【０２８９】光量モニターＬＭにより、明るいモニター
画像を撮影するのに十分な光量が感知された場合には、
その光量モニタＬＭの出力に応じて、ステップＳ１４に
おいて間引き読み出しムービーモードが維持される。
【０２９０】適当なタイミングでステップＳ１６のよう
に静止画像を撮影する。この際、適宜、フラッシュが動
作する。
【０２９１】一方、ステップＳ１３において、光量が基
準値よりも小さいことが光量モニターＬＭにより感知さ
れ、その旨の出力が得られた場合には、ステップＳ１５
に進む。ステップ１５においては、加算ムービーモード
による読み出しが開始される。光電変換素子からの電荷
が垂直電荷転送路又は水平電荷転送路において加算さ
れ、明るいモニタ画像が得られる。
【０２９２】撮影者は、所望のタイミングでステップＳ
１６において静止画像を撮影する。この際、任意に又は
強制的にフラッシュを動作させる。
【０２９３】以上のように、光量モニタＬＭにより測定
された光量の値に応じて、通常の間引き読み出しモード
による撮影と、画像モニターを明るくすることができる
加算ムービーモードによる撮影とを自動的に選択し、モ
ニター画像を表示することができる。
【０２９４】尚、手動切り替えスイッチ７７をオンする
ことにより、間引きムービーモードによる撮影と加算ム
ービーモードによる撮影とをマニュアルで切り替えるこ
ともできる。
【０２９５】固体撮像装置に色フィルタアレイを設ける
場合、当該色フィルタアレイは、カラー撮像を可能にす
る色フィルタによって構成されていればよい。このよう
な色フィルタアレイとしては、実施例で挙げた３原色
（赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ））系の色フィルタアレ
イの他に、いわゆる補色タイプの色フィルタアレイがあ
る。
【０２９６】補色タイプの色フィルタアレイとしては、
例えば(i) 緑（Ｇ）、シアン（Ｃｙ）および黄（Ｙｅ）
の各色フィルタからなるもの、(ii)シアン（Ｃｙ）、黄
（Ｙｅ）および白もしくは無色（Ｗ）の各色フィルタか
らなるもの、(iii) シアン（Ｃｙ）、マゼンダ（Ｍ
ｇ）、黄（Ｙｅ）および緑（Ｇ）の各色フィルタからな
るもの、および、(iv)シアン（Ｃｙ）、黄（Ｙｅ）、緑
（Ｇ）および白もしくは無色（Ｗ）の各色フィルタから
なるもの、等が知られている。
【０２９７】原色系の色フィルタアレイにおける色フィ
ルタの配置パターンとしては、ベイヤー型、インターラ
イン型、ＧストライプＲＢ市松型、ＧストライプＲＢ完
全市松型等が用いられる。
【０２９８】尚、本発明の固体撮像素子（装置）および
その読み出し方法は、主にムービーモードによる画像表
示に用いられるが、用途はムービーモードによる画像表
示には限定されない。例えば、自動露光（ＡＥ）／自動
焦点（ＡＦ）モード等の静止画撮影の場合において、信
号量（光量）が不足している場合における感度アップに
も用いることができることは言うまでもない。
【０２９９】
【発明の効果】本発明の固体撮像素子（装置）によれ
ば、例えば暗い被写体の場合に、本撮影（静止画撮影）
の前に、その被写体を捕らえるべくモニターで観察する
場合に、より高感度なモニター画像が得られ、シャッタ
ーチャンスを逃すことなく狙い通りの画像を得やすくな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態による固体撮像素子の
平面図である。
【図２】 光電変換素子およびその周辺の断面図であ
る。
【図３】 図２のｘ１−ｘ２線に沿ったエネルギーポテ
ンシャル図を示す。
【図４】 半導体基板内に形成された光電変換素子と垂
直電荷転送路との配置を示す平面図である。
【図５】 半導体基板上に形成された垂直電荷転送電極
の配置を示す平面図である。
【図６】 図４に示した固体撮像素子の変形例を示す平
面図である。
【図７】 図５に示した固体撮像素子の変形例を示す平
面図である。
【図８】 静止画像等の再生に用いられる全画素読み出
しモードの動作を示す。
【図９】 水平電荷転送路７の断面図（図１のｃ−ｄ線
断面図）である。
【図１０】 （ａ）は図１のｃ−ｄ線断面図、（ｂ）は
図１のｃ−ｄ線断面のポテンシャルプロファイルであ
る。
【図１１】 モニター画像の再生に用いられる間引き読
み出しの動作（間引き読み出しムービーモード）を示
す。
【図１２】 垂直電荷転送路５から水平電荷転送路７に
２つの光電変換素子分の電荷を加算して転送する電荷転
送の例を示す。
【図１３】 図１２に示す加算ムービーモードの動作の
第１の変形例を示す。
【図１４】 図１２に示す加算ムービーモードの動作の
第２の変形例を示す。
【図１５】 図１２に示す加算ムービーモードの動作の
別の変形例を示す。
【図１６】 図１５の読み出し動作の変形例を示す。
【図１７】 図１５の読み出し動作の他の変形例を示
す。
【図１８】 電荷を実際に読み出し、転送する際に垂直
電荷転送電極ＥＶ１からＥＶ８に加える印加電圧の具体
的な波形を示す。
【図１９】 図１２から図１４までの読み出し転送動作
に対応する垂直電荷転送電極への印加電圧波形の簡略図
を示す。
【図２０】 半導体基板内に形成された光電変換素子と
垂直電荷転送路との配置を示す平面図である。
【図２１】 半導体基板上に形成された垂直電荷転送電
極の配置を示す平面図である。
【図２２】 図２０に示した固体撮像素子の変形例を示
す平面図である。
【図２３】 図２１に示した固体撮像素子の変形例を示
す平面図である。
【図２４】 静止画像等の再生に用いられる全画素読み
出しモードの動作を示す。
【図２５】 モニター画像の表示に用いられる間引き読
み出しの動作（間引き読み出しムービーモード）を示
す。
【図２６】 １度の読み出し動作で全画素からの電荷を
読み出す方法を示す。
【図２７】 垂直電荷転送路５内で電荷を加算し、次い
で水平電荷転送路７内においてさらに電荷を加算する方
法を示す。
【図２８】 垂直電荷転送路５内で電荷を加算し、次い
で水平電荷転送路７内においてさらに電荷を加算する方
法を示す。
【図２９】 垂直電荷転送路５内で電荷を加算し、次い
で水平電荷転送路７内においてさらに電荷を加算する方
法を示す。
【図３０】 ２つの光電変換素子うちの１つの光電変換
素子のみから電荷を垂直電荷転送路内に電荷読み出す方
法を示す。
【図３１】 ２つの光電変換素子うちの１つの光電変換
素子のみから電荷を垂直電荷転送路内に電荷読み出す方
法を示す。
【図３２】 ２つの光電変換素子うちの１つの光電変換
素子のみから電荷を垂直電荷転送路内に電荷読み出す方
法を示す。
【図３３】 光電変換素子およびカラーフィルタが水平
方向および垂直方向に整列配置されている場合の読み出
し動作を具体的に説明するための図である。
【図３４】 光電変換素子およびカラーフィルタが水平
方向および垂直方向に整列配置されている場合の読み出
し動作を具体的に説明するための図である。
【図３５】 画素ずらし構造を有する固体撮像素子の平
面図を示す。
【図３６】 画素ずらし構造を有する固体撮像素子の平
面図を示す。
【図３７】 カラーフィルタの配列がベイヤー配列の場
合のムービーモードの読み出し動作例である。
【図３８】 カラーフィルタの配列がベイヤー配列の場
合のムービーモードの読み出し動作例である。
【図３９】 本発明の固体撮像素子を実際のデジタルス
チルカメラに適用した場合の具体的な構成例を示す。
【図４０】 本発明の固体撮像素子を実際のデジタルス
チルカメラに適用した場合の動作を示す。
【図４１】 一般的な固体撮像素子の平面図を示す。
【図４２】 水平電荷転送路の断面図を示す。
【図４３】 垂直電荷転送電極の配置を中心とした平面
図を示す。
【図４４】 固体撮像素子の動作を示す。
【図４５】 固体撮像素子の動作を示す。
【符号の説明】
Ａ 固体撮像素子 Ｄ 制御回路 ＯＤ オーバフロードレイン ＯＤＥ オーバフロードレイン電極 ＧＮＤ 接地 １ 半導体表面 ２ ｐウェル ３ 光電変換素子 ３ａ 読み出しゲート ５ 垂直電荷転送路 ７ 水平電荷転送路 ８ 電荷調整用バリア ９ 電源 １８ ｐ型半導体層 ２１ ｎ型導電層 ２３ ｐ型導電層 ２５ａ 素子分離層 ２７ 絶縁膜 ＥＶ、２９ 垂直電荷転送電極 ３１ 絶縁膜 ３３ 遮光膜 ３５ 開口部 ４１ 転送段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 益金 和行 宮城県黒川郡大和町松坂平１丁目６番地 富士フイルムマイクロデバイス株式会社内 Ｆターム(参考） 4M118 AA10 AB01 BA10 CA04 CA20 DA03 DA13 DA32 DB01 DB11 FA01 FA06 FA17 FA35 GC08 GC09 GC14 5C024 AA01 BA01 CA12 CA13 DA01 EA02 EA04 EA08 FA01 GA01 GA22 GA43 GA48 HA06 HA10 HA27 JA23 JA25 5C065 AA03 BB48 CC01 CC08 DD03 EE05 EE06 EE12 GG11 GG21 GG44

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】二次元平面上に垂直方向および水平方向に
    整列配列された複数の光電変換素子と；垂直方向に整列
    する光電変換素子列に近接して形成される垂直電荷転送
    路と；前記垂直電荷転送路内で電荷を１電荷転送段ずつ
    転送するため前記垂直電荷転送路上に垂直方向に並ぶ複
    数の垂直電荷転送電極と；複数の前記垂直電荷転送路の
    一端に設けられ、該垂直電荷転送路から転送された電荷
    を受けてこれを水平方向に転送する水平電荷転送路と；
    前記水平電荷転送路上に水平方向に並ぶ複数の水平電荷
    転送電極と；該水平電荷転送路の一端に形成され該水平
    電荷転送路から供給される電荷を増幅して外部に出力す
    る出力アンプと；前記電荷転送段のうちの一部の電荷転
    送段にのみ前記光電変換素子から読み出された電荷を読
    み出し、前記垂直電荷転送路から前記水平電荷転送路に
    転送する間引き読み出しモードと、 前記垂直電荷転送路に含まれる全ての電荷転送段に電荷
    を読み出し、前記垂直電荷転送路から前記水平電荷転送
    路へ２つ以上の前記光電変換素子からの電荷を転送して
    加算した後、前記垂直電荷転送路から前記水平電荷転送
    路への電荷転送を停止し、前記水平電荷転送路による電
    荷転送及び外部への出力を行う加算ムービーモードと、
    で駆動することができる制御回路とを含む固体撮像素
    子。
  2. 【請求項２】前記光電変換素子は、前記垂直電荷転送路
    の１電荷転送段当たり１個設けられている請求項１記載
    の固体撮像素子。
  3. 【請求項３】前記光電変換素子は、前記垂直電荷転送路
    の１電荷転送段当たり２個設けられている請求項１記載
    の固体撮像素子。
  4. 【請求項４】二次元平面上に垂直方向および水平方向に
    整列配列された複数の光電変換素子と；垂直方向に整列
    する光電変換素子列に近接して形成される垂直電荷転送
    路と；前記垂直電荷転送路内で電荷を１転送段ずつ転送
    するため前記垂直電荷転送路上に垂直方向に並ぶ複数の
    垂直電荷転送電極と；複数の前記垂直電荷転送路の一端
    に設けられ、該垂直電荷転送路から転送された電荷を受
    けてこれを水平方向に転送する水平電荷転送路と；前記
    水平電荷転送路上に水平方向に並ぶ複数の水平電荷転送
    電極と；該水平電荷転送路の一端に形成され該水平電荷
    転送路から供給される電荷を増幅して外部に出力する出
    力アンプと；前記電荷転送段のうちの一部の電荷転送段
    にのみ前記光電変換素子から読み出された電荷を前記垂
    直電荷転送路に読み出し、前記垂直電荷転送路から前記
    水平電荷転送路に転送する間引き読み出しモードと、前
    記垂直電荷転送路に含まれる全ての電荷転送段に電荷を
    読み出し、前記垂直電荷転送路から前記水平電荷転送路
    へ２つ以上の前記光電変換素子からの電荷を転送して加
    算した後、前記垂直電荷転送路から前記水平電荷転送路
    への電荷転送を停止し、前記水平電荷転送路による電荷
    転送及び外部への出力を行う加算ムービーモードと、で
    駆動することができる制御回路と；を含む固体撮像素子
    と、 光学レンズと、 露光量を制御する絞り機構と、 撮影すべき対象を随時表示させる動画モニター表示装置
    と、 撮影対象近傍の明るさを測定する光量モニタと、 前記光量モニタの測定結果に基づき、前記撮影対象近傍
    の明るさが基準値を上回る場合に、間引き読み出しモー
    ドによる駆動を自動的に選択し、前記撮影対象近傍の明
    るさが基準値を下回る場合に、前記加算ムービーモード
    による駆動を自動的に選択する切り替えスイッチとを含
    む固体撮像装置。
  5. 【請求項５】さらに前記間引き読み出しモードと前記加
    算ムービーモードとを自動的に選択する自動選択モード
    と、前記間引き読み出しモードと前記加算ムービーモー
    ドとを手動で切り替える手動選択モードとの切り替えを
    行う自動−手動切り替えスイッチを含む請求項４記載の
    固体撮像装置。
  6. 【請求項６】さらに、前記水平電荷転送路に近接して配
    置され、前記水平電荷転送路に蓄積された電荷を引き抜
    く、該電荷と同じ電荷をキャリアとする半導体層からな
    るオーバーフロードレインと、 該オーバーフロードレインと前記水平電荷転送路との間
    に設けられ、前記水平電荷転送路における電荷蓄積量を
    そのバリア高さを変化させることにより制御可能な電荷
    量調整用バリアとを含む請求項５記載の固体撮像装置。
  7. 【請求項７】第１の画素列に含まれる画素は、光電変換
    素子と緑色フィルタとを含む緑色画素であり、 前記第１の画素列と水平方向に隣接する前記第２の画素
    列に含まれる画素は、光電変換素子と赤色フィルタとを
    含む赤色画素と光電変換素子と青色フィルタとを含む青
    色画素とが垂直方向に交互に配置され、複数の前記第２
    の画素列に含まれる赤色画素と青色画素とが水平方向に
    交互に配置されている請求項１から３までのいずれか１
    項に記載の固体撮像素子。
  8. 【請求項８】二次元平面上に垂直方向および水平方向に
    整列配列された複数の光電変換素子と、垂直方向に整列
    する光電変換素子列に近接して形成された垂直電荷転送
    路と、前記垂直電荷転送路上に１電荷転送段当たり垂直
    方向にｎ個（ｎ≧３、ｎは整数）並んで形成された垂直
    電荷転送電極と、複数の前記垂直電荷転送路の下端に設
    けられ、該垂直電荷転送路から転送された電荷を受けて
    これを水平方向に転送する水平電荷転送路と、該水平電
    荷転送路の一端に形成され該水平電荷転送路からの電荷
    を増幅して外部に読み出す出力アンプと、前記垂直電荷
    転送電極に対して前記固体撮像装置を駆動するための駆
    動パルス信号を発生するタイミング発生器を有する駆動
    回路と、を含む固体撮像素子と、光学レンズと、絞り機
    構と、撮影すべき対象を表示させる動画モニター表示装
    置と、撮影対象近傍の明るさを測定する光量モニタと、
    該光量モニタの出力に応じて撮影方法を切り換える撮影
    方法切り換えスイッチとを含む固体撮像装置の制御方法
    であって、 ａ）ムービーモードをオンし、前記動画モニター表示装
    置にモニター画像を映し出す工程と、 ｂ）前記光量モニタにより撮影対象近傍の光量を測定
    し、測定した光量が基準値よりも高い場合に、前記電荷
    転送段のうちの一部の電荷転送段にのみ前記光電変換素
    子から読み出された電荷を前記垂直電荷転送路に読み出
    し、前記垂直電荷転送路から前記水平電荷転送路に転送
    する間引き読み出しモードを選択し、 前記光量モニタにより測定された光量が基準値よりも小
    さい場合に、前記垂直電荷転送路に含まれる全ての電荷
    転送段に電荷を読み出し、前記垂直電荷転送路から前記
    水平電荷転送路へ２つ以上の前記光電変換素子からの電
    荷を転送して加算した後、前記垂直電荷転送路から前記
    水平電荷転送路への電荷転送を停止し、前記水平電荷転
    送路による電荷転送及び外部への出力を行う加算ムービ
    ーモードを選択し工程と、 ｃ）前記水平電荷転送路内に転送された電荷を前記出力
    アンプに向けて転送し、前記出力アンプで増幅された信
    号を外部に取り出す工程と、 ｄ）前記ｂ）からｃ）までの工程を繰り返して前記モニ
    ター表示装置に前記間引き読み出しモード或いは前記加
    算ムービーモードによる表示を継続して表示させる工程
    と、 ｅ）所望のタイミングで静止画像を撮影する工程とを含
    む固体撮像装置の制御方法。
  9. 【請求項９】二次元平面上に垂直方向および水平方向に
    整列配列された複数の光電変換素子と、垂直方向に整列
    する光電変換素子列に近接して形成される垂直電荷転送
    路と、前記垂直電荷転送路内で電荷を１転送段ずつ転送
    するため前記垂直電荷転送路上に１電荷転送段当たり垂
    直方向に並ぶｎ個（ｎ≧３、ｎは整数）形成される垂直
    電荷転送電極と、複数の前記垂直電荷転送路の下端に設
    けられ、該垂直電荷転送路から転送された電荷を受けて
    これを水平方向に転送する水平電荷転送路と、該水平電
    荷転送路の一端に形成され該水平電荷転送路から供給さ
    れる電荷を増幅して外部に読み出す出力アンプと、前記
    各電荷転送段に属するｎ個の垂直電荷転送電極のうち対
    応する位置の各垂直電荷転送電極に対して同じタイミン
    グで電圧を印加する駆動回路と、前記光電変換素子が垂
    直方向に整列配置される第１の光電変換素子列に含まれ
    る光電変換素子の上に形成される緑色フィルタと、前記
    第１の光電変換素子列と水平方向に隣接する第２の光電
    変換素子列に含まれる光電変換素子の上に垂直方向に交
    互に形成されるとともに、水平方向にも交互に配置され
    ている赤色フィルタと青色フィルタとを含む固体撮像素
    子の制御方法であって、 ａ）前記垂直電荷転送電極のうち行方向に同じ色配列を
    有する光電変換素子から電荷を読み出す垂直電荷転送電
    極に対して読み出し電圧を印加して垂直電荷転送路のう
    ち対応する転送段に前記光電変換素子からの電荷を読み
    出す工程と、 ｂ）前記垂直電荷転送路に読み出された電荷を前記水平
    電荷転送路に向けて１転送段ずつ転送し、工程（ａ）に
    おいて読み出された電荷を前記水平電荷転送路に向けて
    転送する工程と、 ｃ）前記光電変換素子に蓄積されていた電荷のうち２以
    上の光電変換素子に蓄積されていた電荷が、前記水平電
    荷転送路内に転送され加算された後に、前記垂直電荷転
    送路内での電荷の転送を停止し、前記水平電荷転送路に
    蓄積された電荷を前記出力アンプに向けて転送して前記
    水平電荷転送路からの電荷を前記出力アンプにより増幅
    し外部に出力する工程と、 ｄ）前記ｂ）およびｃ）の工程を繰り返し、前記ａ）の
    工程において読み出された電荷を外部に出力する工程
    と、 ｅ）異なる行の光電変換素子について前記ａ）からｄ）
    までの工程を繰り返し、前記光電変換素子からの電荷を
    読み出す工程とを含む固体撮像素子の制御方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002093939A1 (fr) * 2001-05-15 2002-11-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Dispositif d'imagerie et procede de traitement de signaux associe
JP2003060994A (ja) * 2001-08-10 2003-02-28 Canon Inc 撮像装置及びカメラシステム
JP2007013245A (ja) * 2005-06-28 2007-01-18 Sony Corp 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および撮像装置

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000224599A (ja) * 1999-01-28 2000-08-11 Fuji Photo Film Co Ltd 固体撮像装置および信号読出し方法
TW411705B (en) * 1999-03-15 2000-11-11 Avision Inc Charge transfer method for CCD image sensing device
US6809764B1 (en) * 1999-05-12 2004-10-26 Fuji Photo Film Co., Ltd. Solid-state electronic image sensing device with high subsampling efficiency and method of reading a video signal out of the same
JP2001238134A (ja) * 2000-02-23 2001-08-31 Sony Corp 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
US6545303B1 (en) * 2001-11-06 2003-04-08 Fillfactory Method to increase conversion gain of an active pixel, and corresponding active pixel
US7535038B2 (en) * 2002-08-12 2009-05-19 Sony Corporation Solid-state imaging device and its manufacturing method
KR100482369B1 (ko) * 2002-09-19 2005-04-13 삼성전자주식회사 조사광의 광에너지 검사장치, 이를 갖는 노광조건조절시스템, 노광조건 검사방법 및 그에 따른 반도체소자제조방법
JP3848650B2 (ja) * 2002-11-12 2006-11-22 松下電器産業株式会社 固体撮像素子およびこれを備えたカメラ
US7701498B2 (en) * 2002-12-20 2010-04-20 Panasonic Corporation Solid-state image pickup device, drive method therefor and camera
JP2004335804A (ja) * 2003-05-08 2004-11-25 Fuji Photo Film Co Ltd 固体撮像素子およびその製造方法
TW200520225A (en) * 2003-10-24 2005-06-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Pixel arranging apparatus, solid-state image sensing apparatus, and camera
JP4183635B2 (ja) * 2004-02-16 2008-11-19 富士フイルム株式会社 固体撮像装置
JP4639406B2 (ja) * 2006-03-31 2011-02-23 富士フイルム株式会社 撮像装置
JP2008244738A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Fujifilm Corp 撮像装置および撮像素子の駆動制御方法
JP2009049523A (ja) * 2007-08-14 2009-03-05 Fujifilm Corp 固体撮像素子、撮像装置、及び固体撮像素子の駆動方法
JP2011097568A (ja) * 2009-10-02 2011-05-12 Sanyo Electric Co Ltd 撮像装置
JP5585208B2 (ja) * 2010-05-20 2014-09-10 ソニー株式会社 固体撮像装置及び電子機器

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4689687A (en) * 1984-11-13 1987-08-25 Hitachi, Ltd. Charge transfer type solid-state imaging device
KR920003656B1 (ko) * 1988-04-01 1992-05-06 샤프 가부시끼 가이샤 전자적으로 화상을 확대하여 촬영이 가능한 촬상 장치
JP2595077B2 (ja) * 1988-12-23 1997-03-26 株式会社日立製作所 撮像装置
US5264939A (en) * 1992-05-29 1993-11-23 Eastman Kodak Company Apparatus and method for generating an interlaced viewing signal from the output signal of a non-interlaced camera system
JPH08111517A (ja) 1994-10-07 1996-04-30 Sony Corp 画素信号読み出し方法とこれによる固体撮像装置
JPH08242410A (ja) * 1994-12-30 1996-09-17 Eastman Kodak Co 電子カメラの順次走査センサからインタレースされた画像を作成する電子カメラ
JP3551571B2 (ja) * 1995-08-11 2004-08-11 ソニー株式会社 カラーｃｃｄ固体撮像素子
JPH10136244A (ja) * 1996-11-01 1998-05-22 Olympus Optical Co Ltd 電子的撮像装置
JP4161384B2 (ja) * 1997-04-30 2008-10-08 ソニー株式会社 固体撮像装置、これを用いたカメラおよび固体撮像装置の駆動方法
JPH11234569A (ja) * 1998-02-13 1999-08-27 Sony Corp 固体撮像装置の駆動方法及び固体撮像素子、並びにカメラ

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002093939A1 (fr) * 2001-05-15 2002-11-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Dispositif d'imagerie et procede de traitement de signaux associe
US7148926B2 (en) 2001-05-15 2006-12-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Image sensing apparatus and signal processing method therefor
JP2003060994A (ja) * 2001-08-10 2003-02-28 Canon Inc 撮像装置及びカメラシステム
JP4738667B2 (ja) * 2001-08-10 2011-08-03 キヤノン株式会社 撮像装置
JP2007013245A (ja) * 2005-06-28 2007-01-18 Sony Corp 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および撮像装置

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