JP2005020276A - 固体撮像素子および撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡素な制御によって撮影モードや他の制御に応じた信号電荷転送制御を実現する固体撮像素子と、該固体撮像素子を用いた撮像装置において信号処理系を簡素化できる固体撮像素子および撮像装置を提供する。
【解決手段】ＣＣＤ１２の画素１０２には奇数電極読出ゲート１０６と偶数電極読出ゲート１０８とを備え、該画素１０２に隣接する垂直転送路１０４のどちらへも電荷を読み出す制御が可能になる。該垂直転送路１０４のうち一方では水平転送路１１２へ電荷を転送し、もう一方では水平転送路１１４へ電荷を転送するよう構成すると、該画素１０２の電荷は水平転送路１１２へも水平転送路１１４へも転送することができる。ＣＣＤ１２を用いたデジタルカメラは各水平転送路に備えられた出力部６２から信号を得るか出力部６４から信号を得るかを切り換え制御する出力切換回路を備えると信号処理系を１系統にすることができる。
【選択図】 図２
【解決手段】ＣＣＤ１２の画素１０２には奇数電極読出ゲート１０６と偶数電極読出ゲート１０８とを備え、該画素１０２に隣接する垂直転送路１０４のどちらへも電荷を読み出す制御が可能になる。該垂直転送路１０４のうち一方では水平転送路１１２へ電荷を転送し、もう一方では水平転送路１１４へ電荷を転送するよう構成すると、該画素１０２の電荷は水平転送路１１２へも水平転送路１１４へも転送することができる。ＣＣＤ１２を用いたデジタルカメラは各水平転送路に備えられた出力部６２から信号を得るか出力部６４から信号を得るかを切り換え制御する出力切換回路を備えると信号処理系を１系統にすることができる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固体撮像素子および撮像装置に係り、特に光電変換素子に蓄積された信号電荷の読み出し制御および転送制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルカメラやデジタルビデオカメラの撮像素子に用いられるＣＣＤ（電荷結合素子）は有効画素数の増加や高解像度の要求に伴い、ＣＣＤの微細化、高密度化が進められ、画素数が増加し、信号読み出しの高速化によってＣＣＤの駆動周波数が高くなる傾向にある。その結果、ＣＣＤの構造は複雑になり、配線インピーダンスが増加し、結果として、不要輻射の増加、Ｓ／Ｎ比の悪化、消費電力の増加など様々な問題が発生している。また、動画撮影ではＣＣＤの読み出し速度が撮影画像の連続性に影響するために、ＣＣＤの読み出し速度を上げる様々な工夫がなされている。
【０００３】
特許文献１に開示された固体撮像素子は、撮像領域の上下にそれぞれ水平転送路を配置し、フォトダイオードから水平転送路へ電荷を転送する垂直転送路の配線電極をクロス配線し、同一の駆動パルスによって、奇数列は下方向の垂直転送路、偶数列は上方向の垂直転送路に電荷の読み出しができる方式が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１２５１５８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水平転送路を２つ備え、これに対応して出力回路を２つ備えるＣＣＤでは、該ＣＣＤから出力される信号を高速で読み出すことが可能になるが、一方では、ＣＣＤから出力された撮像信号を処理する信号処理回路が２系統必要になるだけでなくＣＣＤ内での制御が複雑になる。信号処理回路を２系統備えると、撮像装置の小型化や低消費電力化の妨げになるだけでなく、ＣＣＤおよび撮像装置全体の消費電力の増加につながる恐れがある。
【０００６】
特許文献１に開示された固体撮像素子では、上下の水平転送路に電荷を転送する垂直転送路の構造が複雑になり、また、ＣＣＤ出力回路以降の信号処理系については特に開示されていない。
【０００７】
本発明はこのような事情を鑑みてなされたもので、簡素な制御によって、撮影モードや他の制御に応じた信号電荷転送制御を実現する固体撮像素子と、これを用いた撮像装置において、信号処理系を簡素化できる固体撮像素子および撮像装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明に係る固体撮像素子は、二次元的に配列された複数の光電変換素子と、各光電変換素子に蓄積された信号電荷を前記配列の列方向に沿う垂直下方向に転送させる第１の垂直転送路と、各光電変換素子に蓄積された信号電荷を前記配列の列方向に沿う垂直上方向に転送させる第２の垂直転送路と、前記第１の垂直転送路および前記第２の垂直転送路における信号電荷の垂直転送を垂直転送制御信号によって制御する垂直転送制御手段と、第１の垂直転送路の下方に設けられ、前記第１の垂直転送路から送り出される信号電荷を前記配列の行方向に沿う水平方向に転送させる第１の水平転送路と、第２の垂直転送路の上方に設けられ、前記第２の垂直転送路から送り出される信号電荷を前記配列の行方向に沿う水平方向に転送させる第２の水平転送路と、を備えた固体撮像素子であって、前記光電変換素子は、隣接する第１の垂直転送路および第２の垂直転送路のうち何れか一方の垂直転送路へ信号電荷を読み出す第１の読出ゲートと、前記第１の読出ゲートから信号電荷を読み出す垂直転送路と異なる他方の垂直転送路へ信号電荷を読み出す第２の読出ゲートと、前記第１の読出ゲートから信号電荷を読み出すか前記第２の読出ゲートから信号電荷を読み出すかを制御する読出制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、１つの光電変換素子に隣接する２つの垂直転送路に信号電荷を読み出すことができる読出ゲートを２つ備えたので、隣接する２つの垂直転送路のどちらにも信号電荷を読み出すことができる。
【００１０】
すべての光電変換素子に読出ゲートを２つ備えてもよいし、隣接する２つの垂直転送路へ信号電荷を読み出す制御が行われる光電変換素子のみに読出ゲートを２つ備えてもよい。
【００１１】
光電変換素子の列ごとに転送方向を変えてもよいし、各光電変換素子から選択的に転送方向を変えてもよい。
【００１２】
本発明の一態様によれば、前記光電変換素子列は、前記第１の垂直転送路および前記第２の垂直転送路と交互に配置され、且つ、各光電変換素子に隣接して配置される垂直転送路のうち、一方には前記第１の垂直転送路が配置され、他方には前記第２の垂直転送路が配置され、前記読出制御手段は、前記第１の読出ゲートから前記第１の垂直転送路あるいは前記第２の垂直転送路のうち何れか一方に信号電荷を読み出し、前記第２の読出ゲートから、前記第１の読出ゲートを介して信号電荷を読み出した垂直転送路と異なる他方の垂直転送路へ信号電荷を読み出す制御を行うことを特徴としている。
【００１３】
かかる態様によれば、光電変換素子に蓄積された電荷は第１の垂直転送路へ読み出して第１の水平転送路へ転送してもよいし、第２の垂直転送路へ読み出して第２の水平転送路へ転送してもよい。
【００１４】
行方向に隣り合う光電変換素子において、同一の垂直転送路へ信号電荷を読み出すことも可能である。
【００１５】
本発明の他の態様によれば、前記第１の水平転送路と前記第１の垂直転送路とが接続される第１の接続部あるいは前記第２の水平転送路と前記第２の垂直転送手段とが接続される第２の接続部のうち何れか一方に各垂直転送路から前記第１の水平転送路および第２の水平転送路への信号電荷の送り出しタイミングを制御する電荷送出制御電極を備え、前記垂直転送制御手段は、前記電荷送出制御電極を用いて前記第１の垂直転送路から前記第１の水平転送路へ信号電荷を送り出すタイミングと異なるタイミングで前記第２の垂直転送路から前記第２の水平転送路へ信号電荷が送り出し制御を行うことを特徴としている。
【００１６】
電荷送出制御電極は第１の接続部に備えてもよいし、第２の接続部に備えてもよい。また、電荷送出制御電極は１行だけ備えてもよいし、複数行備えてもよい。
【００１７】
さらに、本発明の他の態様によれば、前記第１の垂直転送路と前記第２の垂直転送路との間において、前記垂直転送制御信号が印加される転送電極の配線のうち、隣り合う２つの配線が入れ換えられる構造を有する配線手段を備え、前記垂直転送制御手段は、共通の垂直転送制御信号によって、前記第１の垂直転送路では信号電荷を前記第１の水平転送路へ転送し、前記第２の垂直転送路では信号電荷を前記第２の水平転送路へ転送する制御を行うことを特徴としている。
【００１８】
共通の垂直転送制御信号を用いて垂直転送制御を行うと、同一列系列の垂直転送電極が接続される配線では、すべての垂直転送路において上方向または下方向の何れか一方に電荷が転送される。垂直転送電極の配線のうち、隣接する２つの配線が入れ換えられるクロス配線では、当該配線が入れ換えられた前後の垂直転送路では信号電荷の転送方向が逆になる。垂直転送制御信号と対応してクロス配線の態様が決められる。
【００１９】
２つの配線を入れ換える態様は、１垂直転送路ごとに配線を入れ換えてもよいし、複数の垂直転送路ごとに配線を入れ換えてもよい。また、垂直転送電極の配線は、半導体プロセスなどによって生成された導電経路でもよいし、配線部材による接続でもよい。
【００２０】
一般に、垂直転送制御信号には他相パルス信号が適用される。他相パルス信号には２相駆動、３相駆動、４相駆動、８相駆動などの多様な態様があり、信号電荷の読出速度や他の制御に合わせて何れの態様を適用してもよい。また、垂直転送制御信号は前述した駆動パルス以外の態様を適用してもよい。
【００２１】
本発明のさらに他の態様によれば、前記光電変換素子は、該光電変換素子の幾何学的な形状の中心点を行方向および列方向に１つおきに配列ピッチの半分ずらして配列させたハニカム構造の配列で配列されることを特徴としている。
【００２２】
かかる態様によれば、光電変換素子の配列にハニカム構造の配列を適用すると、光電変換素子が列方向および行方向に整列されている正方配列を適用した場合に比べて垂直転送電極の配線スペースを大きく取ることができる。また２つの配線を入れ換える際にも正方配列に比べて配線を大きくすることができる。したがって、配線インピーダンスを上げることなく、不要輻射の抑制、Ｓ／Ｎ比劣化の防止や消費電力の抑制などを実現できる。
【００２３】
また、前記目的を達成するために本発明に係る撮像装置は、二次元的に配列された複数の光電変換素子と、各光電変換素子に蓄積された信号電荷を前記配列の列方向に沿う垂直下方向に転送させる第１の垂直転送路と、各光電変換素子に蓄積された信号電荷を前記配列の列方向に沿う垂直上方向に転送させる第２の垂直転送路と、前記第１の垂直転送路および前記第２の垂直転送路において信号電荷の転送を制御する垂直転送制御手段と、前記第１の垂直転送路の下方に設けられ前記第１の垂直転送路から送り出される信号電荷を前記配列の行方向に沿う水平方向に転送させる第１の水平転送路と、前記第２の垂直転送路の上方に設けられ第２の垂直転送路から送り出される信号電荷を前記配列の行方向に沿う水平方向に転送させる第２の水平転送路と、前記第１の水平転送路において水平転送された信号電荷を撮像信号として出力する第１の出力部と、前記第２の水平転送路において水平転送された信号電荷を撮像信号として出力する第２の出力部と、を備えた固体撮像素子と、前記第１の出力部から撮像信号を取得するかあるいは前記第２の出力部から撮像信号を取得するかを切換制御する出力切換手段と、を備えたことを特徴としている。
【００２４】
本発明によれば、固体撮像素子は、光電変換素子に蓄積された信号電荷を水平転送する第１の水平転送路と第２の水平転送路とを備え、第１の水平転送路に転送された信号電荷を撮像信号として出力する第１の出力手段と、第２の水平転送路に転送された信号電荷を撮像信号として出力する第２の出力手段とを備え、第１の出力手段から撮像信号を取得するか、あるいは第２の出力手段から撮像信号を取得するかを選択的に切り換える出力切換手段を備えたので、２系統の信号出力に対して後段の信号処理系は１系統備えればよい。
【００２５】
固体撮像素子には、ＣＣＤ型固体撮像素子を適用してもよいし、ＭＯＳ型固体撮像素子を適用してもよい。また、固体撮像素子に制御系を備えた態様でもよい。
【００２６】
本発明の一態様によれば、前記出力切換手段は、動画撮影時には、前記第１出力部あるいは前記第２の出力部のうち何れか一方の出力部から撮像信号を取得する制御を行うことを特徴としている。
【００２７】
信号電荷の取得に高速性、リアルタイム性が要求される動画撮影では、第１の水平転送路あるいは第２の水平転送路の何れか一方から信号電荷を取得すると、両方の水平転送路から信号電荷を取得した場合に比べて処理時間がおよそ半分になる。
【００２８】
前記光電変換素子が配列された撮像面の下側が被写体の上側に相当する場合には、動画撮影に信号電荷を取得する水平転送路は第１の水平転送路とすると、画像生成の際に上下を入れ換える処理を省略できるので、第１の水平転送路から信号電荷を取得する態様が好ましい。
【００２９】
本発明の他の態様によれば、前記出力切換手段は、静止画撮影時には、前記第１の出力部および前記第２の出力部に信号電荷を転送する制御を行うことを特徴としている。
【００３０】
静止画撮影では、処理速度より取得される電荷量（情報量）が優先されるので、両方の水平転送路から信号電荷を取得するように制御される。
【００３１】
両方の水平転送路から信号電荷を取得する態様は、１画素行分の信号電荷を交互に取得する態様でもよいし、一定時間ごとに交互に取得してもよい。
【００３２】
さらに、本発明の他の態様によれば、Ｒ、Ｇ、Ｂ対応したカラーフィルタが所定の配列に従って並べられ、少なくとも列方向に沿ってＧに対応したフィルタを配置した列と、列方向に沿ってＲに対応した素子とＢに対応した素子とを交互に配置した列と、を行方向に沿って交互に配置されたカラーフィルタアレイを含むカラーフィルタアレイを備え、前記垂直転送制御手段は、静止画撮影時には、Ｇ色に対応した電荷信号を前記第１の水平転送手段あるいは第２の水平転送手段の何れか一方に転送し、前記Ｇ色に対応した電荷信号を転送した水平転送手段と異なる水平転送手段にＲおよびＢに対応した電荷信号を転送する制御を行うことを特徴としている。
【００３３】
Ｇに対応した信号電荷は、信号処理において輝度信号の生成などに用いられるために、ＲおよびＢに対応した信号とは分離される。Ｇに対応した信号だけを２つの水平転送路のどちらか一方から取得できるのでＧに対応した信号をＲおよびＢ色に対応した信号と分離する処理を省くことができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係る撮像装置および固体撮像デバイスの好ましい実施の形態について説明する。
【００３５】
図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラのブロック図である。
【００３６】
カメラ１０は、ＣＣＤ固体撮像素子（以下ＣＣＤと記載）１２を介して撮像した被写体の光学像をデジタル画像データに変換して記録メディア１４に記録するデジタルカメラである。
【００３７】
カメラ１０全体の動作は、カメラ内蔵の中央処理装置（以下ＣＰＵと記載）１６によって統括制御される。ＣＰＵ１６は、所定のプログラムに従って本カメラシステムを制御する制御手段として機能するとともに、自動露出（ＡＥ）演算、自動焦点調節（ＡＦ）演算、およびオートホワイトバランス（ＡＷＢ）制御など各種演算を実施する演算手段として機能する。
【００３８】
ＣＰＵ１６はバスを介してＲＯＭ２０およびメモリ（ＲＡＭ）２２と接続されている。ＲＯＭ２０にはＣＰＵ１６が実行するプログラムおよび制御に必要な各種データなどが格納されている。ＲＡＭ２２はプログラムの展開領域およびＣＰＵ１６の演算作業用領域として利用されるとともに、画像データの一時記憶領域として利用される。
【００３９】
また、ＣＰＵ１６にはＥＥＰＲＯＭ２４が接続されており、ＥＥＰＲＯＭ２４はＡＥ、ＡＦおよびＡＷＢ等の制御に必要なデータ或いはユーザが設定したカスタマイズ情報などが格納される不揮発性の記憶手段であり、必要に応じてデータの書き換えが可能であるとともに、電源オフ時においても情報内容が保持される。ＣＰＵ１６は必要に応じてＥＥＰＲＯＭ２４のデータを参照して演算等を行う。
【００４０】
カメラ１０にはユーザが各種の指令を入力するための操作部３０が設けられている。操作部３０は、シャッターボタン３２、ズームスイッチ３４、モード切換スイッチ３６など各種操作部を含む。シャッターボタン３２は、撮影開始の指示を入力する操作手段であり、半押し時にオンするＳ１スイッチと、全押し時にオンするＳ２スイッチとを有する二段ストローク式のスイッチで構成されている。Ｓ１オンにより、ＡＥおよびＡＦ処理が行われ、Ｓ２オンによって記録用の露光が行われる。ズームスイッチ３４は、撮影倍率や再生倍率を変更するための操作手段である。モード切換スイッチ３６は、撮影モードと再生モードとを切り換えるための操作手段である。
【００４１】
また、操作部３０には、上記の他、撮影目的に応じて最適な動作モード（連写モード、オート撮影モード、マニュアル撮影モード、人物モード、風景モード、夜景モードなど）を設定する撮影モード設定手段３８、液晶モニタ（表示装置）４０にメニュー画面を表示させるメニューボタン４４、メニュー画面から所望の項目を選択する十字ボタン（カーソル移動操作手段）４６、選択項目の確定や処理の実行を指令するＯＫボタン４８、選択項目など所望の対象の消去や指示内容の取消し、或いは１つ前の操作状態に戻らせる指令を入力するキャンセルボタン５０などの操作手段も含まれる。
【００４２】
なお、操作部３０の中には、プッシュ式のスイッチ部材、ダイヤル部材、レバースイッチなどの構成によるものに限らず、メニュー画面から所望の項目を選択するようなユーザインターフェースによって実現されるものも含まれている。
【００４３】
操作部３０からの信号はＣＰＵ１６に入力される。ＣＰＵ１６は操作部３０からの入力信号に基づいてカメラ１０の各回路を制御し、例えば、レンズ駆動制御、撮影動作制御、画像処理制御、画像データの記録／再生制御、液晶モニタ（表示装置）４０の表示制御などを行う。
【００４４】
液晶モニタ４０は、撮影時に画角確認用の電子ファインダーとして使用できるとともに、記録済み画像を再生表示する手段として利用される。また、液晶モニタ４０は、ユーザインターフェース用表示画面としても利用され、必要に応じてメニュー情報や選択項目、設定内容などの情報が表示される。なお、本実施形態では表示装置には液晶モニタを用いたが、有機ＥＬなど他の方式の表示装置（表示手段）を用いることも可能である。
【００４５】
次に、カメラ１０の撮影機能について説明する。
【００４６】
カメラ１０の撮像系は、撮影レンズ５２と絞り兼用メカシャター機構５４とを含む光学系５６と、ＣＣＤ１２とを備えている。なお、ＣＣＤ１２に代えて、ＭＯＳ型固体撮像素子など他の方式の撮像素子を用いることも可能である。撮影レンズ５２は電動式のズームレンズで構成されており、主として倍率変更（焦点距離可変）作用をもたらす変倍レンズ群および補正レンズ群と、フォーカス調整に寄与するフォーカスレンズとを含んでいる。
【００４７】
撮影者によって操作部３０のズームスイッチ３４が操作されると、そのスイッチ操作に応じてＣＰＵ１６からレンズドライバー（光学系ドライバー５８）に対して光学系制御信号が出力される。レンズドライバーは、ＣＰＵ１６からの制御信号に基づいてレンズ駆動用の信号を生成し、ズームモータ（不図示）に与える。こうして、レンズドライバーから出力されるモータ駆動電圧によってズームモータが作動し、撮影レンズ内の変倍レンズ群および補正レンズ群が光軸に沿って前後移動することにより、撮影レンズ５２の焦点距離（光学ズーム倍率）が変更される。
【００４８】
また、ＣＰＵ１６は絞りドライバー（光学系ドライバー５８）を介して絞り兼用メカシャター機構５４の制御を行っている。なお、図１には、レンズドライバーと絞りドライバーとを光学系ドライバー５８と表示されている。
【００４９】
光学系を通過した光は、ＣＣＤ１２の受光面に入射する。ＣＣＤ１２の受光面には多数のフォトセンサ（受光素子）が平面的に配列され、各フォトセンサに対応して赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色系カラーフィルタ（ＣＦ）が所定の配列構造で配置されている。もちろん、シアン、マゼンダ、イエロー、（グリーン）からなる補色系のＣＦを用いてもよい。
【００５０】
ＣＣＤ１２の受光面に結像された被写体像は、各フォトセンサによって入射光量に応じた量の信号電荷に変換される。ＣＣＤ１２は、シャッターゲートパルスのタイミングによって各フォトセンサの電荷蓄積時間（シャッタースピード）を制御する電子シャッター機能を有している。
【００５１】
ＣＣＤ１２の各フォトセンサに蓄積された信号電荷は、ＣＣＤドライバー６０から与えられる駆動パルスに基づいて信号電荷に応じた電圧信号（画像信号）として順次読み出される。
【００５２】
ＣＣＤ１２は水平転送路を２つ備えており、各水平転送路にはそれぞれ出力部６２および出力部６４を有している。さらに、撮影モードやＣＣＤ１２の読出制御に応じてどちらの出力部から画像信号を取得するかを切り換えるＣＣＤ出力切換回路６６を備え、各出力部から取得される画像信号はＣＣＤ出力切換回路６６を介して後段の回路に送られる。なお、ＣＣＤ１２の制御については後述する。
【００５３】
静止画撮影時にはＣＣＤ出力切換回路６６は出力部６２と出力部６４とから交互に信号を取得し、動画撮影時には出力部６２あるいは出力部６４の何れか一方から信号を取得し、もう一方からは信号を取得しない制御が行われる。また、静止画撮影時に出力部６２と出力部６４とから交互に信号を取得する態様は、一定時間ごとに出力を切り換える態様や、ＣＣＤ１２の１画素行おき、あるいは複数画素行おきに出力を切り換える態様がある。
【００５４】
ＣＣＤ１２から出力された画像信号は、アナログ処理部（ＣＤＳ／ＧＣＡ）６８に送られる。アナログ処理部６８は、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路およびＧＣＡ回路（ゲイン調整回路）を含む処理部であり、このアナログ処理部６８において、サンプリング処理並びにＲ，Ｇ，Ｂの各色信号に色分離処理され、各色信号の信号レベルの調整が行われる。
【００５５】
アナログ処理部６８から出力された画像信号はＡ／Ｄ変換器７０によってデジタル信号に変換された後、デジタル信号処理部７２を介してＲＡＭ２２に格納される。タイミングジェネレータ（ＴＧ）７４は、ＣＰＵ１６の指令に従ってＣＣＤドライバー６０、ＣＣＤ出力切換回路６６、アナログ処理部６８、Ａ／Ｄ変換器７０およびデジタル信号処理部７２に対してタイミング信号を与えており、このタイミング信号によって各回路の同期がとられている。
【００５６】
デジタル信号処理部７２は、ＲＡＭ２２の読み書きを制御するメモリコントローラを兼ねたデジタル信号処理ブロックである。デジタル信号処理部７２は、ＡＥ／ＡＦ／ＡＷＢ処理を行うオート演算部、ホワイトバランス回路、ガンマ変換回路、同時化回路（単板ＣＣＤのカラーフィルタ配列に伴う色信号の空間的なズレを補間して各点の色を計算する処理回路）、輝度・色差信号輝度・色差信号生成回路、輪郭補正回路、コントラスト補正回路等を含む画像処理手段であり、ＣＰＵ１６からのコマンドに従ってＲＡＭ２２を活用しながら画像信号を処理する。
【００５７】
ＲＡＭ２２に格納されたデータ（ＣＣＤＲＡＷデータ）は、バスを介してデジタル信号処理部７２に送られ、デジタル信号処理部７２に入力された画像データは、ホワイトバランス調整処理、ガンマ変換処理、輝度信号（Ｙ信号）および色差信号（Ｃｒ，Ｃｂ 信号）への変換処理（ＹＣ処理）など、所定の信号処理が施された後、ＲＡＭ２２に格納される。
【００５８】
撮影画像をモニタ出力する場合、ＲＡＭ２２から画像データが読み出され、表示回路７６に送られる。表示回路７６に送られた画像データは表示用の所定方式の信号（例えば、ＮＴＳＣ方式のカラー複合映像信号）に変換された後、液晶モニタ４０に出力される。ＣＣＤ１２から出力される画像信号によってＲＡＭ２２内の画像データが定期的に書き換えられ、その画像データから生成される映像信号が液晶モニタ４０に供給されることにより、撮像中の映像（スルー画）がリアルタイムに液晶モニタ４０に表示される。撮影者は液晶モニタ４０に表示される映像（いわゆるスルームービー）によって画角（構図）を確認できる。
【００５９】
撮影者が画角を決めてシャッターボタン３２を押下すると、ＣＰＵ１６はこれを検知し、シャッターボタンの半押し（Ｓ１オン）に応動してＡＥ処理、ＡＦ処理を行い、シャッターボタンの全押し（Ｓ２オン）に応動して記録用の画像を取り込むためのＣＣＤ露光および読み出し制御を開始する。
【００６０】
すなわち、ＣＰＵ１６は、Ｓ１オンに応動して取り込まれた画像データから焦点評価演算やＡＥ演算などの各種演算を行い、その演算結果に基づいてレンズドライバーに制御信号を送り、不図示のＡＦモータを制御してフォーカスレンズ（図１には光学系として表示）を合焦位置に移動させる。
【００６１】
また、ＡＥ演算部は撮影画像の１画面を複数のエリア（例えば、１６×１６）に分割し、分割エリアごとにＲＧＢ信号を積算する回路を含み、その積算値をＣＰＵ１６に提供する。ＲＧＢの各色信号について積算値を求めてもよいし、これらのうちの一色（例えば、Ｇ信号）のみについて積算値を求めてもよい。
【００６２】
ＣＰＵ１６は、ＡＥ演算部から得た積算値に基づいて重み付け加算を行い、被写体の明るさ（被写体輝度）を検出し、撮影に適した露出値（撮影ＥＶ値）を算出する。
【００６３】
ＣＰＵ１６は、上述のＡＥ演算結果に基づいて絞りとシャッタースピードを制御し、シャッターボタンの全押し（Ｓ２オン）に応動して記録用の画像を取得する。
【００６４】
Ｓ２オンに応動して取り込まれた画像データは、図１に示したデジタル信号処理部７２においてＹＣ処理その他の所定の信号処理を経た後、圧縮伸張回路７８において所定の圧縮フォーマット（例えば、ＪＰＥＧ方式） に従って圧縮される。圧縮された画像データは、メディアインターフェース部を介して記録メディア１４に記録される。圧縮形式はＪＰＥＧに限定されず、ＭＰＥＧその他の方式を採用してもよい。
【００６５】
画像データを保存する手段は、スマートメディアｘＤ−Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｃａｒｄ （商標）、コンパクトフラッシュ（商標）などに代表される半導体メモリカード 、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスクなど、種々の媒体を用いることができる。また、リムーバブルメディアに限らず、カメラ１０に内蔵された記録媒体（内部メモリ）であってもよい。
【００６６】
カメラ１０は、音声付き動画撮影機能を備えている。シャッターボタン３２全押し（Ｓ２オン）に応動して画像記録が開始され、シャッターボタン３２半押し（Ｓ１オン）により画像記録は停止される。音声はマイクロホン（不図示）よりカメラ１０に取り込まれ、カメラ１０内の音声処理回路（不図示）によって所定処理を施され、画像と共に記録メディア１４に記録される。
【００６７】
操作部３０のモード切換スイッチ３６によって再生モードが選択されると、記録メディア１４に記録されている最終の画像ファイル（最後に記録したファイル）が読み出される。記録メディア１４から読み出された画像ファイルのデータは、圧縮伸張回路７８によって伸張処理され、表示回路７６を介して液晶モニタ４０に出力される。
【００６８】
再生モードの一コマ再生時に十字ボタン４６を操作することにより、順方向又は逆方向にコマ送りすることができ、コマ送りされた次のファイルが記録メディア１４から読み出され、表示画像が更新される。
【００６９】
次に、ＣＣＤ１２の制御について詳述する。ＣＣＤ１２はカラー撮影に使用される単板式カラーＣＣＤである。なおＣＣＤ１２には２板式ＣＣＤや３板式ＣＣＤを適用してもよい。
【００７０】
図２は、ＣＣＤ１２の受光面の構造を示す平面図である。ＣＣＤ１２の受光領域１００内には画素１０２が行列状に配置されている。
【００７１】
図２には受光領域１００内略中央部の画素が示されている。なお、今後、縦方向の系列を列、横方向の系列を行とし、右から１列目、２列目、・・・、上から１行目、２行目、・・・、とする。
【００７２】
画素１０２は、画素の幾何学的な形状の中心点を行方向および列方向に１つおきに画素ピッチの半分（１／２ピッチ）ずらして配列させたハニカム構造となっている。すなわち、互いに隣接する画素１０２の行どうし（または列どうし）において、一方の行（または列）の画素配列が、他方の行（または列）の画素配列に対して行方向（または列方向）の配列間隔の略１／２だけ相対的にずれて配置された構造となっている。
【００７３】
各画素列の間には、各画素に蓄積された電荷を読み出す垂直転送路１０４が蛇行するように各画素列に近接して配置されている。垂直転送路１０４には垂直転送駆動パルス信号（ＶＣＣＤパルス）が印加される転送電極１０５を有している。転送電極１０５は１画素あたり４電極（左右に各２電極ずつ）備えられており、図２では垂直転送路１０４内の枠で示されている。
【００７４】
画素１０２には垂直転送路１０４に蓄積電荷を読み出す読出ゲート１０６および読出ゲート１０８が配置されている。読出ゲート１０６および読出ゲート１０８は、図２に示すように、画素１０２内においてそれぞれが対向するように配置されている。
【００７５】
各画素１０２の蓄積電荷は、奇数電極読出ゲート１０６からは図２上で当該画素の右側に隣接する垂直転送路１０４に読み出され、偶数電極読出ゲート１０８から図２上で当該画素の左側に隣接する垂直転送路１０４に読み出される。なお、画素１０２に蓄積された電荷は奇数電極読出ゲート１０６あるいは偶数電極読出ゲート１０８のうち何れか一方からそれぞれに接続される垂直転送路へ読み出されるように制御される。
【００７６】
図２において、受光領域１００の右側には転送電極１０５にＶＣＣＤパルスを印加するＶＣＣＤ駆動回路１１０が配置されている。ＶＣＣＤパルスには２相、３相、４相や８相などの態様があり、ＣＣＤの読み出し速度などＣＣＤの駆動制御により何れの態様を適用するかが決められる。また、上述した駆動パルスだけでなく１６相パルスや３２相パルスなど、ＣＣＤ駆動制御に適したＶＣＣＤパルスを適用できる。
【００７７】
図２では、各画素１０２において、奇数電極読出ゲート１０６は下側の転送電極１０５と接続され、偶数電極読出ゲート１０８が上側の転送電極１０５に接続される態様を例示したが、奇数電極読出ゲート１０６および偶数電極読出ゲート１０８は、それぞれ上側の転送電極１０５に接続されてもよいし、下側の転送電極１０５に接続されてもよい。これは、ＶＣＣＤパルスに対応して決められる。
【００７８】
また、図２において、受光領域１００の下側（垂直転送路１０４の下側最終段）には垂直転送路１０４から移された信号電荷を水平方向に転送する水平転送路（ＨＣＣＤ）１１２が配置され、受光領域１００の上側（垂直転送路１０４の上側最終段）には水平転送路１１４が配置されている。
【００７９】
水平転送路１１２および水平転送路１１４は、２相駆動パルスにより転送制御され、図２の右から左に向かって電荷が転送される。これらの最終段（図２の最左段）ではそれぞれ出力部６２および出力部６４に接続されている。
【００８０】
出力部６２および出力部６４は出力アンプ（フローティングデフュージョンアンプ）を含んでおり、入力された信号電荷の電荷検出を行い、信号電圧として出力端子に出力する。こうして、画素１０２で光電変換した信号が点順次の信号列として出力される。
【００８１】
すなわち、画素１０２に光が入射すると、その光量に応じた量の電荷が画素１０２のフォトダイオードに蓄積され、画素１０２に蓄積された電荷はフィールドシフトパルスに応じて各画素に対応する垂直転送路１０４へ読み出される。
【００８２】
垂直転送路１０４において、画素１０２から読み出された電荷はＶＣＣＤパルスによって水平転送路１１２または水平転送路１１４に順次転送される。電荷の垂直転送制御の詳細については後述する。
【００８３】
１画素行分の電荷が垂直転送路１０４の最下段または最上段（水平転送路に接続される部分）に転送されると、該電荷は垂直転送路１０４から転送ゲートパルスに応じて水平転送路１１２または水平転送路１１４へ読み出される。
【００８４】
上述した構成により、１つの画素列に属する各画素に蓄積された電荷は、対応する垂直転送路１０４へ同じタイミングで読み出され、同じタイミングで水平転送路１１２または水平転送路１１４へ転送される。該画素に奇数電極読出ゲート１０６と偶数電極読出ゲート１０８とを備えており、画素ごと（画素列ごと）に水平転送路１１２へ電荷を転送するか、あるいは水平転送路１１４へ電荷を転送するかを選択的に制御することができる。
【００８５】
図３には、偶数列の画素に奇数電極読出ゲート１０６と偶数電極読出ゲート１０８とを備え、奇数列の画素には奇数電極読出ゲート１０６を備えた態様を示している。図３に示したように、奇数電極読出ゲート１０６と偶数電極読出ゲート１０８とを備える画素は、全画素に備えてもよいし、必要な画素だけに備えてもよい。
【００８６】
次に、１つのＶＣＣＤパルスによって、ある垂直転送路では電荷を水平転送路１１２へ転送し、別の垂直転送路では電荷を水平転送路１１４へ転送するＣＣＤ１２の蓄積電荷読出制御および垂直転送制御について説明する。
【００８７】
図４は、図２に示した受光領域１００の一部を拡大した図である。図５には、ＶＣＣＤパルス（４相信号）２００と電荷の垂直転送の遷移（符号２１０、２１２）が示されている。なお、図４中図２と同一または類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００８８】
図４において、垂直転送路１０４の転送電極１０５には１乃至８の番号が付してあり、これは、図４に示したＶＣＣＤパルス（４相信号）の各相の番号に相当する。
【００８９】
例えば、図４において「１」と表示される転送電極１０５には、図５における「Ｖ１（Ｖ１，５）」に示された第１相の信号（第５相の信号）２０２が印加されることを示している。同様に、図４の転送電極１０５に表示された数字は、図５のＶＣＣＤパルスの各相に対応している。
【００９０】
図５に示したＶＣＣＤパルス２００では、第１相と第５相（符号２０２）、第２相と第６相（符号２０４）、第３相と第７相（符号２０６）、第４相と第８相（符号２０８）には同じ相の駆動信号が印加される。
【００９１】
各垂直転送路間における転送電極１０５の配線は、上下または左右に隣り合う画素間において、その配線が立体的に交差するクロス配線となっている。
【００９２】
垂直転送方向が一方向の場合には、同じ行の転送電極１０５には同じ相の信号が印加されるように配線されている。即ち、３行目の転送電極１０５には図５に示したＶＣＣＤパルス２００の第１相の信号２０２が印加され、図３の転送電極１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｃ、１０５Ｄ、１０５Ｅ、１０５Ｆ、・・・が接続されるストレート配線となっている。
【００９３】
また、第４行目の転送電極１０５には図４のＶＣＣＤパルスの第２相信号２０４が印加され、転送電極１０５Ｇ、１０５Ｈ、１０５Ｉ、１０５Ｊ、１０５Ｋ、１０５Ｌ、・・・が接続されるように配線されている。
【００９４】
前記クロス配線の一例では、図５の第１相信号が印加される転送電極１０５は１０５Ｇ、１０５Ｂ、１０５Ｉ、１０５Ｄ、１０５Ｋ、１０５Ｆ、・・・が接続されるように配線される。また、図５の第２相信号が印加される転送電極１０５は１０５Ａ、１０５Ｈ、１０５Ｃ、１０５Ｊ、１０５Ｅ、１０５Ｌ、・・・が接続されるように配線される。即ち、３行目、４行目の配線が、隣の列への配線されるたびに入れ替えられることになる。
【００９５】
同様に、第３相信号が印加される転送電極１０５と第４相信号が印加される転送電極１０５、第５相信号が印加される転送電極１０５と第６相信号が印加される転送電極１０５、第７相信号が印加される転送電極１０５と第８相信号が印加される転送電極１０５において、上述したクロス配線が施される。
【００９６】
上記のように構成されたＣＣＤ１２では、図５に示したＶＣＣＤパルス２００を用いて、奇数列目の垂直転送路１０４Ａでは電荷を水平転送路１１４（上側）へ転送し、偶数列目の垂直転送路１０４Ｂでは電荷を水平転送路１１２（下側）へ転送することが可能になる。
【００９７】
図５において、符号２１０は水平転送路１１２へ電荷を転送（下方向に転送）する垂直転送路１０４Ｂにおける電荷の遷移を示し、符号２１２は水平転送路１１４へ電荷を転送（上方向に転送）する垂直転送路１０４Ａにおける電荷の遷移を示している。
【００９８】
遷移図２１０および遷移図２１２において、Ｖ１、Ｖ２、・・・、Ｖ８はＶＣＣＤパルス２００の各相の信号を示し、左からの順序が図４の垂直転送路１０４における上からの順序に対応している。すなわち、遷移図２１０では左からＶ８、Ｖ１、Ｖ２、・・・、Ｖ８と並べられており、図４の偶数列目の垂直転送路１０４Ｂでは２行目から８、１、２、・・・、８（１０行目）、・・・、となっており、また、図５の遷移図２１２では、左からＶ７、Ｖ２、Ｖ１、Ｖ４、Ｖ３、Ｖ６、Ｖ５、Ｖ８、Ｖ７、・・・と並べられ、これに対応して、図４の奇数列目の垂直転送路１０４Ａでは、２行目から７、２、１、４、３、６、５、８、７（１０行目）、・・・、といったようになっている。
【００９９】
各遷移図の左端に表示されている数字はＶＣＣＤパルス２００の時系列軸におけるステートを示し、これは、図５に示したＶＣＣＤパルスのステート（横系列）に対応している。
【０１００】
図５に示したＶＣＣＤパルスおよび遷移図では、Ｌレベルは有効、Ｈレベルは無効を表し、Ｌレベルが図４に示した転送電極１０５に印加されると、該当する位置に電荷が存在することになる。
【０１０１】
図５のステート１では、図４の１、４、５、８が付されている位置に電荷が存在する。すなわち、垂直転送路１０４Ａでは、４行目、５行目、８行目、９行目の位置に電荷が蓄積された状態であり、垂直転送路１０４Ｂでは、２行目、３行目、６行目、７行目の位置に電荷が蓄積された状態である。
【０１０２】
図５のステート２になると、図４の４、８が付されている転送電極１０５がＨレベル（無効）に遷移する。４、８が付されている位置が電荷のバリアとなり、電荷は１、５が付された位置に蓄積された状態になる。
【０１０３】
次に、図５のステート３では、図４の２、６が付されている位置がＬレベルになり、垂直転送路１０４Ｂでは、電荷は下方向にシフトされ、垂直転送路１０４Ａでは、電荷は上方向にシフトされる。
【０１０４】
その後、図５のステート４では、図４の１、５が付されている転送電極１０５がＨレベルに遷移し、１、５が付されている位置が電荷のバリアとなり、２、６が付されている転送電極１０５に電荷が蓄積された状態になる。
【０１０５】
このようにして順次ステートが遷移すると、垂直転送路１０４Ｂでは水平転送路１１４の方向（上方向）へ電荷が転送され、垂直転送路１０４Ａでは、水平転送路１１２の方向（下方向）へ電荷が転送される。
【０１０６】
上述したように構成されたＣＣＤ１２では、各画素１０２に２つの読出ゲートである奇数電極読出ゲート１０６および偶数電極読出ゲート１０８が備えられているので、各画素に蓄積された電荷を水平転送路１１２に転送するか、あるいは水平転送路１１４へ転送するかを画素ごとに選択的に決めることができる。
【０１０７】
例えば、画素１０２Ａでは、奇数電極読出ゲート１０６から電荷を読み出すと、読み出された電荷は水平転送路１１４へ転送され、偶数電極読出ゲート１０８から電荷を読み出すと、読み出された電荷は水平転送路１１２へ転送される。
【０１０８】
上述した電荷の転送制御を用いて、ＣＣＤ１２に備えられているカラーフィルタ（ＣＦ）の色ごとに異なる水平転送路に電荷を転送する制御について説明する。
【０１０９】
図６は、図２、図４に示したＣＣＤ１２の各画素にＣＦの色を示した図である。なお、図６中図２および図４と同一または類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１１０】
ＣＣＤ１２には、受光領域１００を被うようにＣＦアレイが配置されて、ＣＦアレイは、個々のフォトダイオードの上方に１つずつ配置されたＣＦによって構成される。３原色系のＣＦアレイと、補色系のＣＦアレイとがあり、補色系のＣＦアレイとしては、補色のＣＦのみによって構成されるものと、補色のＣＦと緑色のＣＦとによって構成されるものとが知られている。ＣＦの色が、その画素の色となる。
【０１１１】
単板式ＣＣＤにおける個々の画素は、光電変換素子であるフォトダイオードと、その上方に配置された１つのＣＦと、を有し、さらに、ＣＦ上に集光効率を上げるためにマイクロレンズが配置される。
【０１１２】
図６には、上述したＣＣＤ１２にＧストライプＲＢ市松配列のＣＦアレイを備えた場合を示している。図６に示した記号Ｒ、Ｇ、Ｂは、それぞれ赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタを示している。また、赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタに対応した画素をそれぞれＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素と記載し、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素に蓄積される電荷をそれぞれＲ電荷、Ｇ電荷、Ｂ電荷と記載する。
【０１１３】
前記ＧストライプＲＢ市松配列は、Ｇフィルタが並べられた画素行と、ＲフィルタとＢフィルタとが交互並べられた画素行と、を交互配置したＣＦアレイである。
【０１１４】
全画素において、奇数電極読出ゲート１０６から蓄積電荷を読み出すと、各画素の右側に隣接する垂直転送路１０４に蓄積電荷が読み出される。例えば、１列目の画素に蓄積されるＧ電荷は垂直転送路１０４Ａに読み出され、読み出されたＧ電荷は水平転送路１１２に転送され、出力部６２から信号出力される。また、２列目の画素に蓄積されるＲ電荷およびＢ画素は垂直転送路１０４Ｂに読み出され、読み出されたＲ電荷およびＢ電荷は水平転送路１１４に転送され、出力部６４から信号出力される。
【０１１５】
同じ色の電荷が異なる出力部に転送されると、出力アンプのゲインなどの出力部の特性の違いによって画像における色むらやパターンノイズの発生原因となるので、同じ色の電荷は同じ出力部に転送するように構成することが好ましい。
【０１１６】
図７には上述したＣＣＤ１２の変形例を示している。図７では、１列目の垂直転送路１０４Ｃの転送電極１０５と２列目の垂直転送路１０４Ｄの転送電極１０５との配線がクロス配線され、２列目の垂直転送路１０４Ｄの転送電極１０５と３列目の垂直転送路１０４Ｅの転送電極１０５とはストレート配線となり、４列目の垂直転送路１０４Ｆの転送電極１０５は１列目の垂直転送路１０４Ｃの転送電極１０５と同じ転送電極の配列である。５列目以降の垂直転送路は１列目乃至４列目の配列が繰り返される構成となっている。
【０１１７】
図５の第１相信号（Ｖ１）は、まず、図７の垂直転送路１０４Ｃ（１列目）の５行目の転送電極１０５Ｐに印加される。垂直転送路１０４Ｃの転送電極１０５から垂直転送路１０４Ｄ（２列目）の転送電極１０５への配線はクロス配線されており、転送電極１０５Ｐは６行目の転送電極１０５Ｒと接続されるので、Ｖ１信号は転送電極１０５Ｒに印加される。
【０１１８】
また、垂直転送路１０４Ｄの転送電極１０５から垂直転送路１０４Ｅ（３列目）の転送電極１０５への配線はストレート配線であり、転送電極１０５Ｒと６行目の転送電極１０５Ｓとが接続され、Ｖ１信号は転送電極１０５Ｓに印加される。
【０１１９】
さらに、垂直転送路１０４Ｅの転送電極１０５から４列目の垂直転送路１０４Ｆの転送電極１０５への配線はクロス配線され、転送電極１０５Ｓは５行目の転送電極１０５Ｔに接続され、Ｖ１信号は転送電極１０５Ｔに印加される。
【０１２０】
第２相信号乃至第８相信号が印可される転送電極１０５において、第１相信号が印加される転送電極１０５と同様の配線と同様の配線構造になっている。前記構成において、垂直転送路１０４は２行ごと転送方向が入れ換えられ、１列目（垂直転送路１０４Ｃ）、４列目（垂直転送路１０４Ｆ）、５列目、８列目、・・・、の垂直転送路では水平転送路１１２へ電荷を転送し、２列目（垂直転送路１０４Ｄ）、３列目（垂直転送路１０４Ｅ）、６列目、７列目、・・・、の垂直転送路では水平転送路１１４へ電荷を転送することができる。
【０１２１】
なお、クロス配線の態様は上述した態様に限定されず、図４の画素１０２Ｂと画素１０２Ｃとの間の領域において、転送電極１０５Ｈと転送電極１０５Ｎとを接続し、転送電極１０５Ｍと転送電極１０５Ｉとを接続する態様でもよい。ただし、クロス配線の態様に合わせたＶＣＣＤパルスを適用しなければならない。
【０１２２】
図８には、水平転送路１１４と各垂直転送路とが接続される最終電極と、水平転送路１１４との間にバリア電極１２０を設けた態様を示している。
【０１２３】
静止画撮影では、水平転送路１１２および水平転送路１１４における電荷の水平転送を同一駆動パルス信号によって制御する場合には、水平転送路１１２と水平転送路１１４とへ各垂直転送路から同時に電荷が送り出されないよう制御する必要がある。
【０１２４】
各垂直転送路から水平転送路１１２に電荷を送り出すタイミングでは、水平転送路１１４ではバリア電極１２０の分（図８では１ステート）だけタイミングが遅れるように制御でき、各垂直転送路から水平転送路１１２と水平転送路１１４とへ同時に電荷を送り出すこと防止できる。
【０１２５】
なお、バリア電極１２０は各垂直転送路と水平転送路１１２との間に設けてもよい。
【０１２６】
次に、動画撮影時のＣＣＤ１２の制御について説明する。
【０１２７】
静止画ではできるだけたくさんの信号電荷量（情報量）を取得できるようにＣＣＤ１２の全画素読み出し制御行われるが、動画撮影では画像の連続性が重視されるようなＣＣＤ１２のインターレース（間引き）読み出し制御が行われる。
【０１２８】
例えば、動画撮影時には、出力部６２および出力部６４の何れか一方からのみ信号を取得するように制御すると、１回の読み出しに要する時間が静止画撮影時の１／２にすることができる。ただし、１回の読み出しで取得できる信号電荷量（情報量）も静止画撮影時の１／２になる。
【０１２９】
図９は、動画撮影時におけるＣＣＤ１２の電荷読み出し制御および垂直転送制御を説明する図である。
【０１３０】
動画撮影では出力部６２からのみ信号を読み出す制御が行われる。図９においてＣＣＤ１２の下側が撮影画像では上側になり、出力部６２から信号を読み出すと画像を生成する際に画像の上下を入れ替える処理が省略することができる。
【０１３１】
図６に示したＣＣＤ１２の垂直転送制御では、水平転送路１１２にはＧ電荷のみが転送されるために画像を生成することができないので、Ｒ電荷およびＢ電荷を水平転送路１１２へ転送しなければならない。
【０１３２】
２列目および４列目など偶数列目の画素１０２では、偶数電極読出ゲート１０８から垂直転送路１０４Ａへ蓄積電荷を読み出すよう制御すると、Ｒ電荷、Ｇ電荷、Ｂ電荷が垂直転送路１０４Ａへ読み出され、水平転送路１１２へ転送可能になる。
【０１３３】
ただし、２行目の画素１０２（Ｇ画素）の蓄積電荷と３行目の画素１０２（Ｒ画素またはＢ画素）の蓄積電荷とを同じタイミングで垂直転送路１０４Ａに読み出すと、水平転送時にＧ電荷とＲ電荷またはＢ電荷が混合されてしまうので、各画素行から垂直転送路１０４への蓄積電荷の読み出し制御を、２行ごとに読み出すインターレース制御とすればよい。
【０１３４】
すなわち、１行目の画素（Ｒ画素、Ｂ画素）、２行目の画素（Ｇ画素）からは蓄積電荷の読み出しをせず、３行目の画素（Ｒ画素、Ｂ画素）および４行目の画素（Ｇ画素）から蓄積電荷を読み出す。さらに５行目および６行目の画素からは蓄積電荷を読み出さず、７行目の画素（Ｒ画素、Ｂ画素）および８行目の画素（Ｇ画素）からは蓄積電荷を読み出すように制御すると、Ｇ画素とＲ画素およびＢ画素との電荷の混合を防ぐことができる。なお、図７のＣＦの色表示がされていない画素１０２は電荷を読み出さない間引きされる画素１０２を示している。
【０１３５】
さらに、上述したＣＣＤ１２では、静止画撮影、動画撮影、何れにおいてもＧ画素から垂直転送路１０４Ｂへ蓄積電荷を読み出す制御が行われないので、Ｇ画素では奇数電極読出ゲートのみを備え、偶数電極読出ゲートを備えない態様が可能である。
【０１３６】
上記の如く構成されたＣＣＤ１２では、画素１０２は奇数電極読出ゲート１０６と偶数電極読出ゲート１０８とを備え、隣接する２つの垂直転送路１０４Ａおよび垂直転送路１０４Ｂの何れにも蓄積電荷を読み出すことができる。したがって、垂直転送制御に合わせて水平転送路１１２へ電荷を転送する垂直転送路１０４Ａに蓄積電荷を読み出すことが可能であり、また、水平転送路１１４へ電荷を転送する垂直転送路１０４Ｂへ蓄積電荷を読み出すことも可能である。
【０１３７】
ＧストライプＲＢ市松配列ＣＦアレイを備え、転送電極１０５の配線を所定のクロス配線とすることで、緑色に対応した電荷（Ｇ電荷）を水平転送路１１２へ転送し、出力部６４から緑色に対応した信号（Ｇ信号）を出力し、また、赤色および青色に対応した電荷（Ｒ電荷、Ｂ電荷）を水平転送路１１４に転送し、出力部６４から赤色に対応した信号（Ｒ信号）および青色に対応した信号（Ｂ信号）を出力する制御が可能である。したがって、出力部６２と出力部６４との特性の違いによって画像に色むらやパターンノイズなどが発生することを防止でき、さらに、輝度信号などの生成に用いられるＧ信号と、Ｒ信号およびＢ信号と、を分離させて取得できるので、静止画撮影された画像を生成する際に、輝度信号などを生成するために行うＧ信号を分離する処理を省略でき、後段の処理負担を軽減することができる。
【０１３８】
また、ＣＣＤ１２を備えたデジタルカメラ１０では、出力部６２と出力部６４との何れの出力から電荷信号を取得するかを切り換える出力切換回路６６を備えたので、２つの出力部に対応して２ライン分の信号処理回路を不要とし、また、何れの出力からも選択的に電荷信号を取得できる。
【０１３９】
動画撮影では、Ｒ画素およびＢ画素は偶数電極読出ゲート１０８から垂直転送路１０４Ａへ蓄積電荷を読み出し、さらに、Ｇ電荷とＲ電荷およびＢ電荷との混合を避けるために、連続する２行の画素から蓄積電荷を読み出し、その後の連続する２行の画素から電荷を読み出さない制御を行う間引き読出とを用いて、Ｒ電荷、Ｇ電荷、Ｂ電荷とも水平転送路１１２へ転送される。出力切換回路６６では出力部６２からのみ信号を取得するよう制御を行う。したがって、動画撮影に好ましいＣＣＤ１２の制御が可能になる。
【０１４０】
本実施形態では、画素配列にハニカム配列を例示したが、本発明は正方画素配列にも適用可能である。しかしながら、正方画素配列では、クロス配線を施すための配線領域を用意しなければならず、これは、高密度化の妨げになる。また、正方画素配列では、ハニカム配列に比べて配線領域が小さくなり、配線インピーダンスの増加、不要輻射の発生等の問題が起こる可能性がある。
【０１４１】
ハニカム配列では、正方配列に比べて配線領域を大きく取ることができ、配線インピーダンスを下げることができる。これにより不要輻射の発生、Ｓ／Ｎ比の劣化、消費電力の増加を抑えることができ、また、高密度化を同時に実現できる。
【０１４２】
本実施形態ではＧストライプＲＢ市松配列のＣＦアレイについて例示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、ベイヤー配列のＣＦアレイや他の配列のＣＦアレイにも適用可能である。
【０１４３】
図１０を用いて、代表的なベイヤー配列のＣＦアレイを備えたＣＣＤ１２の蓄積電荷読出制御および垂直転送制御について説明する。図１０に示したベイヤー配列のＣＦアレイでは、奇数列目の画素配列はＧ画素とＢ画素が交互に並べられ、偶数列目の画素配列はＧ画素とＲ画素が交互に並べられている。また、奇数行目の画素配列はＧ画素とＲ画素が交互に並べられ、偶数列目の画素配列はＧ画素とＢ画素が交互に並べられている。
【０１４４】
上述したベイヤー配列のＣＦアレイを備えたＣＣＤ１２に、上述した転送電極１０５のクロス配線と垂直転送制御を適用すると、奇数列目の垂直転送路１０４ＡにはＧ電荷とＢ電荷とが読み出され、水平転送路１１２にはＧ電荷とＢ電荷とが転送される。また、偶数列目の垂直転送路１０４ＢにはＧ電荷とＲ電荷とが読み出され、水平転送路１１４にはＧ電荷とＲ電荷とが転送される。
【０１４５】
しかしながら、Ｇ電荷から生成されるＧ信号を用いたＣＣＤ１２の後段回路における信号処理（例えば、輝度信号の生成）の都合上、Ｇ電荷とＲ電荷およびＢ電荷とを異なる水平転送路に転送する態様が好ましい。
【０１４６】
奇数列目の画素では、Ｇ画素は奇数電極読出ゲート１０６から蓄積電荷を読み出し、Ｒ画素は偶数電極読出ゲートから蓄積電荷を読み出し、偶数列目の画素では、Ｂ画素は奇数電極読出ゲート１０６から蓄積電荷を読み出し、Ｇ画素は偶数電極読出ゲート１０８から蓄積電荷を読み出す。図１０の各画素から出ている矢印線は、蓄積電荷の読み出し方向を示している。
【０１４７】
このように制御すると、垂直転送路１０４ＡにはＧ電荷が読み出され、垂直転送路にはＲ電荷およびＢ電荷が読み出される。Ｇ電荷は水平転送路１１２へ転送され、Ｒ電荷およびＢ電荷は水平転送路１１４へ転送される。
【０１４８】
ベイヤー配列のＣＦアレイを備えた場合にも、図９に示した動画撮影時の制御と同様の読出制御および垂直転送制御が可能である。奇数列目の画素１０２では奇数電極読出ゲート１０６から蓄積電荷を読み出し、偶数列目の画素１０２では偶数電極読出ゲートから蓄積電荷を読み出すように制御すると、Ｒ電荷、Ｇ電荷、Ｂ電荷とも垂直転送路１０４Ａに読み出され、水平転送路１１２に転送される。
【０１４９】
垂直転送路１０４Ａにおいて、Ｒ電荷とＧ電荷との混合、およびＢ電荷とＧ電荷との混合が発生しないように、奇数電極読出ゲートと偶数電極読出ゲートとの読み出しタイミングを設定してもよい。
【０１５０】
また、垂直転送路１０４Ａにおける異なる画素から読み出された電荷の混合を防ぐには、間引き読み出しを行う態様を適用してもよい。
【０１５１】
さらに、ベイヤー配列のＣＦアレイを備えた場合にも、図９に示したバリア電極を備える態様を適用することが好ましい。
【０１５２】
【発明の効果】
本発明によれば、垂直転送路の上下にそれぞれ水平転送路を備え、信号電荷の高速読み出しを実現する固体撮像素子において、各光電変換素子には隣接する２つの垂直転送手段に接続される読出ゲートを備えたので、隣接する何れの垂直転送路にも信号電荷を読み出すことができる。
【０１５３】
光電変換素子に隣接する垂直転送路のうち、一方が第１の水平転送路へ信号電荷を転送する第１の垂直転送路であり、もう一方が第２の水平転送路へ電荷を転送する第２の垂直転送路であると、２つの読出ゲートのうち一方から信号電荷を読み出すと、該信号電荷は第１の水平転送路へ転送され、もう一方に読出ゲートから信号電荷を読み出すと、該信号電荷は第２の水平転送路へ転送されるので、光電変換素子に蓄積された電荷は、第１の水平転送路および第２の水平転送路の何れにも転送することができる。
【０１５４】
さらに、電荷送出制御電極を備え、各垂直転送路から第１の水平転送路と第２の水平転送路とへ同時に信号電荷を送り出さないように制御可能である。
【０１５５】
隣接する２つの垂直転送路の間で転送電極の配線をクロス配線すると、１つの垂直転送制御信号によって、クロス配線の前後の垂直転送路では、一方は第１の水平転送手段へ信号電荷を転送し、もう一方では第２の水平転送手段へ信号電荷を転送するように制御できるので、撮像装置の撮影モードに合わせて、第１の水平転送手段に信号電荷を転送するか、あるいは第２の水平転送手段に信号電荷を転送するかを制御可能である。
【０１５６】
光電変換素子がハニカム構造の配列に従って並べられると、上下および左右に隣接する光電変換素子の間の領域が正方配列などの他の配列に比べて広くなり、この領域を使用する垂直転送電極のクロス配線がし易くなり、また、配線幅が細くならない。したがって、配線インピーダンスが増加せず、不要輻射の発生や消費電力の増加を抑制することができる。
【０１５７】
また、上記固体撮像素デバイスを備えた撮像装置において、第１の水平転送手段の撮像信号出力となる第１の信号出力手段から撮像信号を取得するか、あるいは第２の水平転送手段の撮像信号出力となる第２の信号出力手段から撮像信号を取得するかを切り換える信号出力切換手段を備えたので、撮像信号に信号処理を施す信号処理系は１系統備えればよく、信号処理系の簡略化が実現できる。
【０１５８】
動画撮影時には前記第１の水平転送路に信号電荷を転送し、静止画撮影時には前記第１の水平転送手段および第２の水平転送手段に信号電荷を転送するように構成すると、リアルタイム性が要求される動画撮影では撮像信号の読み出しを高速で行うことができ、第１の出力手段から撮像信号を読み出すと、画面を上下反転させる処理を省略することができる。
【０１５９】
静止画撮影では、撮像を高速に読み出すことより、たくさんの情報量を得ることが優先されるので、第１の信号出力手段と第２の信号出力手段とから撮像信号を読み出すように構成されている。
【０１６０】
緑色に対応したカラーフィルタを配置した光電変換素子列と、赤色に対応したカラーフィルタと青色に対応したカラーフィルタとを交互に配置したカラーフィルタアレイを備え、赤色に対応した信号電荷と青色に対応した信号電荷とを第１の水平転送手段に転送し、緑色に対応した信号電荷を第２の水平転送手段に転送するように、カラーフィルタの構成色ごとに異なる水平転送手段へ信号電荷を転送することができる。第１の出力部と第２の出力部との特性の違いによって画像に色むらやパターンノイズなどが発生することを防止できる。さらに、緑色に対応した素子から得られる信号（電荷）は輝度の情報を求めるために用いられるので、他の色に対応した素子から得られる信号と別に処理されると、信号処理においても都合がよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るカメラのブロック図
【図２】本発明の実施形態に係るカメラに搭載されたＣＣＤ受光面を示す平面図
【図３】図２に示したＣＣＤの変形例を示す図
【図４】図２に示したＣＣＤの拡大図
【図５】ＶＣＣＤパルスと電荷転送遷移を示した図
【図６】静止画撮影時の垂直転送制御を示す図
【図７】図６に示した垂直転送制御の変形例を示す図
【図８】バリア電極を備えた応用例を示した図
【図９】動画撮影時の垂直転送制御を示す図
【図１０】図６に示したＣＦアレイと異なる配列のＣＦアレイを適用した図
【符号の説明】
１０…カメラ、１２…ＣＣＤ、１６…ＣＰＵ、６０…ＣＣＤドライバー、６２，６４…出力部、６６…ＣＣＤ出力切換回路、７２…デジタル信号処理部、１０２…画素、１０４，１０４Ａ，１０４Ｂ…垂直転送路、１０５…転送電極、１１０…垂直転送路駆動回路、１１２，１１４…水平転送路、１１６，１１８…電極読出ゲート、１２０…バリア電極、２００…垂直転送駆動パルス信号
【発明の属する技術分野】
本発明は固体撮像素子および撮像装置に係り、特に光電変換素子に蓄積された信号電荷の読み出し制御および転送制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルカメラやデジタルビデオカメラの撮像素子に用いられるＣＣＤ（電荷結合素子）は有効画素数の増加や高解像度の要求に伴い、ＣＣＤの微細化、高密度化が進められ、画素数が増加し、信号読み出しの高速化によってＣＣＤの駆動周波数が高くなる傾向にある。その結果、ＣＣＤの構造は複雑になり、配線インピーダンスが増加し、結果として、不要輻射の増加、Ｓ／Ｎ比の悪化、消費電力の増加など様々な問題が発生している。また、動画撮影ではＣＣＤの読み出し速度が撮影画像の連続性に影響するために、ＣＣＤの読み出し速度を上げる様々な工夫がなされている。
【０００３】
特許文献１に開示された固体撮像素子は、撮像領域の上下にそれぞれ水平転送路を配置し、フォトダイオードから水平転送路へ電荷を転送する垂直転送路の配線電極をクロス配線し、同一の駆動パルスによって、奇数列は下方向の垂直転送路、偶数列は上方向の垂直転送路に電荷の読み出しができる方式が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１２５１５８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水平転送路を２つ備え、これに対応して出力回路を２つ備えるＣＣＤでは、該ＣＣＤから出力される信号を高速で読み出すことが可能になるが、一方では、ＣＣＤから出力された撮像信号を処理する信号処理回路が２系統必要になるだけでなくＣＣＤ内での制御が複雑になる。信号処理回路を２系統備えると、撮像装置の小型化や低消費電力化の妨げになるだけでなく、ＣＣＤおよび撮像装置全体の消費電力の増加につながる恐れがある。
【０００６】
特許文献１に開示された固体撮像素子では、上下の水平転送路に電荷を転送する垂直転送路の構造が複雑になり、また、ＣＣＤ出力回路以降の信号処理系については特に開示されていない。
【０００７】
本発明はこのような事情を鑑みてなされたもので、簡素な制御によって、撮影モードや他の制御に応じた信号電荷転送制御を実現する固体撮像素子と、これを用いた撮像装置において、信号処理系を簡素化できる固体撮像素子および撮像装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明に係る固体撮像素子は、二次元的に配列された複数の光電変換素子と、各光電変換素子に蓄積された信号電荷を前記配列の列方向に沿う垂直下方向に転送させる第１の垂直転送路と、各光電変換素子に蓄積された信号電荷を前記配列の列方向に沿う垂直上方向に転送させる第２の垂直転送路と、前記第１の垂直転送路および前記第２の垂直転送路における信号電荷の垂直転送を垂直転送制御信号によって制御する垂直転送制御手段と、第１の垂直転送路の下方に設けられ、前記第１の垂直転送路から送り出される信号電荷を前記配列の行方向に沿う水平方向に転送させる第１の水平転送路と、第２の垂直転送路の上方に設けられ、前記第２の垂直転送路から送り出される信号電荷を前記配列の行方向に沿う水平方向に転送させる第２の水平転送路と、を備えた固体撮像素子であって、前記光電変換素子は、隣接する第１の垂直転送路および第２の垂直転送路のうち何れか一方の垂直転送路へ信号電荷を読み出す第１の読出ゲートと、前記第１の読出ゲートから信号電荷を読み出す垂直転送路と異なる他方の垂直転送路へ信号電荷を読み出す第２の読出ゲートと、前記第１の読出ゲートから信号電荷を読み出すか前記第２の読出ゲートから信号電荷を読み出すかを制御する読出制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、１つの光電変換素子に隣接する２つの垂直転送路に信号電荷を読み出すことができる読出ゲートを２つ備えたので、隣接する２つの垂直転送路のどちらにも信号電荷を読み出すことができる。
【００１０】
すべての光電変換素子に読出ゲートを２つ備えてもよいし、隣接する２つの垂直転送路へ信号電荷を読み出す制御が行われる光電変換素子のみに読出ゲートを２つ備えてもよい。
【００１１】
光電変換素子の列ごとに転送方向を変えてもよいし、各光電変換素子から選択的に転送方向を変えてもよい。
【００１２】
本発明の一態様によれば、前記光電変換素子列は、前記第１の垂直転送路および前記第２の垂直転送路と交互に配置され、且つ、各光電変換素子に隣接して配置される垂直転送路のうち、一方には前記第１の垂直転送路が配置され、他方には前記第２の垂直転送路が配置され、前記読出制御手段は、前記第１の読出ゲートから前記第１の垂直転送路あるいは前記第２の垂直転送路のうち何れか一方に信号電荷を読み出し、前記第２の読出ゲートから、前記第１の読出ゲートを介して信号電荷を読み出した垂直転送路と異なる他方の垂直転送路へ信号電荷を読み出す制御を行うことを特徴としている。
【００１３】
かかる態様によれば、光電変換素子に蓄積された電荷は第１の垂直転送路へ読み出して第１の水平転送路へ転送してもよいし、第２の垂直転送路へ読み出して第２の水平転送路へ転送してもよい。
【００１４】
行方向に隣り合う光電変換素子において、同一の垂直転送路へ信号電荷を読み出すことも可能である。
【００１５】
本発明の他の態様によれば、前記第１の水平転送路と前記第１の垂直転送路とが接続される第１の接続部あるいは前記第２の水平転送路と前記第２の垂直転送手段とが接続される第２の接続部のうち何れか一方に各垂直転送路から前記第１の水平転送路および第２の水平転送路への信号電荷の送り出しタイミングを制御する電荷送出制御電極を備え、前記垂直転送制御手段は、前記電荷送出制御電極を用いて前記第１の垂直転送路から前記第１の水平転送路へ信号電荷を送り出すタイミングと異なるタイミングで前記第２の垂直転送路から前記第２の水平転送路へ信号電荷が送り出し制御を行うことを特徴としている。
【００１６】
電荷送出制御電極は第１の接続部に備えてもよいし、第２の接続部に備えてもよい。また、電荷送出制御電極は１行だけ備えてもよいし、複数行備えてもよい。
【００１７】
さらに、本発明の他の態様によれば、前記第１の垂直転送路と前記第２の垂直転送路との間において、前記垂直転送制御信号が印加される転送電極の配線のうち、隣り合う２つの配線が入れ換えられる構造を有する配線手段を備え、前記垂直転送制御手段は、共通の垂直転送制御信号によって、前記第１の垂直転送路では信号電荷を前記第１の水平転送路へ転送し、前記第２の垂直転送路では信号電荷を前記第２の水平転送路へ転送する制御を行うことを特徴としている。
【００１８】
共通の垂直転送制御信号を用いて垂直転送制御を行うと、同一列系列の垂直転送電極が接続される配線では、すべての垂直転送路において上方向または下方向の何れか一方に電荷が転送される。垂直転送電極の配線のうち、隣接する２つの配線が入れ換えられるクロス配線では、当該配線が入れ換えられた前後の垂直転送路では信号電荷の転送方向が逆になる。垂直転送制御信号と対応してクロス配線の態様が決められる。
【００１９】
２つの配線を入れ換える態様は、１垂直転送路ごとに配線を入れ換えてもよいし、複数の垂直転送路ごとに配線を入れ換えてもよい。また、垂直転送電極の配線は、半導体プロセスなどによって生成された導電経路でもよいし、配線部材による接続でもよい。
【００２０】
一般に、垂直転送制御信号には他相パルス信号が適用される。他相パルス信号には２相駆動、３相駆動、４相駆動、８相駆動などの多様な態様があり、信号電荷の読出速度や他の制御に合わせて何れの態様を適用してもよい。また、垂直転送制御信号は前述した駆動パルス以外の態様を適用してもよい。
【００２１】
本発明のさらに他の態様によれば、前記光電変換素子は、該光電変換素子の幾何学的な形状の中心点を行方向および列方向に１つおきに配列ピッチの半分ずらして配列させたハニカム構造の配列で配列されることを特徴としている。
【００２２】
かかる態様によれば、光電変換素子の配列にハニカム構造の配列を適用すると、光電変換素子が列方向および行方向に整列されている正方配列を適用した場合に比べて垂直転送電極の配線スペースを大きく取ることができる。また２つの配線を入れ換える際にも正方配列に比べて配線を大きくすることができる。したがって、配線インピーダンスを上げることなく、不要輻射の抑制、Ｓ／Ｎ比劣化の防止や消費電力の抑制などを実現できる。
【００２３】
また、前記目的を達成するために本発明に係る撮像装置は、二次元的に配列された複数の光電変換素子と、各光電変換素子に蓄積された信号電荷を前記配列の列方向に沿う垂直下方向に転送させる第１の垂直転送路と、各光電変換素子に蓄積された信号電荷を前記配列の列方向に沿う垂直上方向に転送させる第２の垂直転送路と、前記第１の垂直転送路および前記第２の垂直転送路において信号電荷の転送を制御する垂直転送制御手段と、前記第１の垂直転送路の下方に設けられ前記第１の垂直転送路から送り出される信号電荷を前記配列の行方向に沿う水平方向に転送させる第１の水平転送路と、前記第２の垂直転送路の上方に設けられ第２の垂直転送路から送り出される信号電荷を前記配列の行方向に沿う水平方向に転送させる第２の水平転送路と、前記第１の水平転送路において水平転送された信号電荷を撮像信号として出力する第１の出力部と、前記第２の水平転送路において水平転送された信号電荷を撮像信号として出力する第２の出力部と、を備えた固体撮像素子と、前記第１の出力部から撮像信号を取得するかあるいは前記第２の出力部から撮像信号を取得するかを切換制御する出力切換手段と、を備えたことを特徴としている。
【００２４】
本発明によれば、固体撮像素子は、光電変換素子に蓄積された信号電荷を水平転送する第１の水平転送路と第２の水平転送路とを備え、第１の水平転送路に転送された信号電荷を撮像信号として出力する第１の出力手段と、第２の水平転送路に転送された信号電荷を撮像信号として出力する第２の出力手段とを備え、第１の出力手段から撮像信号を取得するか、あるいは第２の出力手段から撮像信号を取得するかを選択的に切り換える出力切換手段を備えたので、２系統の信号出力に対して後段の信号処理系は１系統備えればよい。
【００２５】
固体撮像素子には、ＣＣＤ型固体撮像素子を適用してもよいし、ＭＯＳ型固体撮像素子を適用してもよい。また、固体撮像素子に制御系を備えた態様でもよい。
【００２６】
本発明の一態様によれば、前記出力切換手段は、動画撮影時には、前記第１出力部あるいは前記第２の出力部のうち何れか一方の出力部から撮像信号を取得する制御を行うことを特徴としている。
【００２７】
信号電荷の取得に高速性、リアルタイム性が要求される動画撮影では、第１の水平転送路あるいは第２の水平転送路の何れか一方から信号電荷を取得すると、両方の水平転送路から信号電荷を取得した場合に比べて処理時間がおよそ半分になる。
【００２８】
前記光電変換素子が配列された撮像面の下側が被写体の上側に相当する場合には、動画撮影に信号電荷を取得する水平転送路は第１の水平転送路とすると、画像生成の際に上下を入れ換える処理を省略できるので、第１の水平転送路から信号電荷を取得する態様が好ましい。
【００２９】
本発明の他の態様によれば、前記出力切換手段は、静止画撮影時には、前記第１の出力部および前記第２の出力部に信号電荷を転送する制御を行うことを特徴としている。
【００３０】
静止画撮影では、処理速度より取得される電荷量（情報量）が優先されるので、両方の水平転送路から信号電荷を取得するように制御される。
【００３１】
両方の水平転送路から信号電荷を取得する態様は、１画素行分の信号電荷を交互に取得する態様でもよいし、一定時間ごとに交互に取得してもよい。
【００３２】
さらに、本発明の他の態様によれば、Ｒ、Ｇ、Ｂ対応したカラーフィルタが所定の配列に従って並べられ、少なくとも列方向に沿ってＧに対応したフィルタを配置した列と、列方向に沿ってＲに対応した素子とＢに対応した素子とを交互に配置した列と、を行方向に沿って交互に配置されたカラーフィルタアレイを含むカラーフィルタアレイを備え、前記垂直転送制御手段は、静止画撮影時には、Ｇ色に対応した電荷信号を前記第１の水平転送手段あるいは第２の水平転送手段の何れか一方に転送し、前記Ｇ色に対応した電荷信号を転送した水平転送手段と異なる水平転送手段にＲおよびＢに対応した電荷信号を転送する制御を行うことを特徴としている。
【００３３】
Ｇに対応した信号電荷は、信号処理において輝度信号の生成などに用いられるために、ＲおよびＢに対応した信号とは分離される。Ｇに対応した信号だけを２つの水平転送路のどちらか一方から取得できるのでＧに対応した信号をＲおよびＢ色に対応した信号と分離する処理を省くことができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係る撮像装置および固体撮像デバイスの好ましい実施の形態について説明する。
【００３５】
図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラのブロック図である。
【００３６】
カメラ１０は、ＣＣＤ固体撮像素子（以下ＣＣＤと記載）１２を介して撮像した被写体の光学像をデジタル画像データに変換して記録メディア１４に記録するデジタルカメラである。
【００３７】
カメラ１０全体の動作は、カメラ内蔵の中央処理装置（以下ＣＰＵと記載）１６によって統括制御される。ＣＰＵ１６は、所定のプログラムに従って本カメラシステムを制御する制御手段として機能するとともに、自動露出（ＡＥ）演算、自動焦点調節（ＡＦ）演算、およびオートホワイトバランス（ＡＷＢ）制御など各種演算を実施する演算手段として機能する。
【００３８】
ＣＰＵ１６はバスを介してＲＯＭ２０およびメモリ（ＲＡＭ）２２と接続されている。ＲＯＭ２０にはＣＰＵ１６が実行するプログラムおよび制御に必要な各種データなどが格納されている。ＲＡＭ２２はプログラムの展開領域およびＣＰＵ１６の演算作業用領域として利用されるとともに、画像データの一時記憶領域として利用される。
【００３９】
また、ＣＰＵ１６にはＥＥＰＲＯＭ２４が接続されており、ＥＥＰＲＯＭ２４はＡＥ、ＡＦおよびＡＷＢ等の制御に必要なデータ或いはユーザが設定したカスタマイズ情報などが格納される不揮発性の記憶手段であり、必要に応じてデータの書き換えが可能であるとともに、電源オフ時においても情報内容が保持される。ＣＰＵ１６は必要に応じてＥＥＰＲＯＭ２４のデータを参照して演算等を行う。
【００４０】
カメラ１０にはユーザが各種の指令を入力するための操作部３０が設けられている。操作部３０は、シャッターボタン３２、ズームスイッチ３４、モード切換スイッチ３６など各種操作部を含む。シャッターボタン３２は、撮影開始の指示を入力する操作手段であり、半押し時にオンするＳ１スイッチと、全押し時にオンするＳ２スイッチとを有する二段ストローク式のスイッチで構成されている。Ｓ１オンにより、ＡＥおよびＡＦ処理が行われ、Ｓ２オンによって記録用の露光が行われる。ズームスイッチ３４は、撮影倍率や再生倍率を変更するための操作手段である。モード切換スイッチ３６は、撮影モードと再生モードとを切り換えるための操作手段である。
【００４１】
また、操作部３０には、上記の他、撮影目的に応じて最適な動作モード（連写モード、オート撮影モード、マニュアル撮影モード、人物モード、風景モード、夜景モードなど）を設定する撮影モード設定手段３８、液晶モニタ（表示装置）４０にメニュー画面を表示させるメニューボタン４４、メニュー画面から所望の項目を選択する十字ボタン（カーソル移動操作手段）４６、選択項目の確定や処理の実行を指令するＯＫボタン４８、選択項目など所望の対象の消去や指示内容の取消し、或いは１つ前の操作状態に戻らせる指令を入力するキャンセルボタン５０などの操作手段も含まれる。
【００４２】
なお、操作部３０の中には、プッシュ式のスイッチ部材、ダイヤル部材、レバースイッチなどの構成によるものに限らず、メニュー画面から所望の項目を選択するようなユーザインターフェースによって実現されるものも含まれている。
【００４３】
操作部３０からの信号はＣＰＵ１６に入力される。ＣＰＵ１６は操作部３０からの入力信号に基づいてカメラ１０の各回路を制御し、例えば、レンズ駆動制御、撮影動作制御、画像処理制御、画像データの記録／再生制御、液晶モニタ（表示装置）４０の表示制御などを行う。
【００４４】
液晶モニタ４０は、撮影時に画角確認用の電子ファインダーとして使用できるとともに、記録済み画像を再生表示する手段として利用される。また、液晶モニタ４０は、ユーザインターフェース用表示画面としても利用され、必要に応じてメニュー情報や選択項目、設定内容などの情報が表示される。なお、本実施形態では表示装置には液晶モニタを用いたが、有機ＥＬなど他の方式の表示装置（表示手段）を用いることも可能である。
【００４５】
次に、カメラ１０の撮影機能について説明する。
【００４６】
カメラ１０の撮像系は、撮影レンズ５２と絞り兼用メカシャター機構５４とを含む光学系５６と、ＣＣＤ１２とを備えている。なお、ＣＣＤ１２に代えて、ＭＯＳ型固体撮像素子など他の方式の撮像素子を用いることも可能である。撮影レンズ５２は電動式のズームレンズで構成されており、主として倍率変更（焦点距離可変）作用をもたらす変倍レンズ群および補正レンズ群と、フォーカス調整に寄与するフォーカスレンズとを含んでいる。
【００４７】
撮影者によって操作部３０のズームスイッチ３４が操作されると、そのスイッチ操作に応じてＣＰＵ１６からレンズドライバー（光学系ドライバー５８）に対して光学系制御信号が出力される。レンズドライバーは、ＣＰＵ１６からの制御信号に基づいてレンズ駆動用の信号を生成し、ズームモータ（不図示）に与える。こうして、レンズドライバーから出力されるモータ駆動電圧によってズームモータが作動し、撮影レンズ内の変倍レンズ群および補正レンズ群が光軸に沿って前後移動することにより、撮影レンズ５２の焦点距離（光学ズーム倍率）が変更される。
【００４８】
また、ＣＰＵ１６は絞りドライバー（光学系ドライバー５８）を介して絞り兼用メカシャター機構５４の制御を行っている。なお、図１には、レンズドライバーと絞りドライバーとを光学系ドライバー５８と表示されている。
【００４９】
光学系を通過した光は、ＣＣＤ１２の受光面に入射する。ＣＣＤ１２の受光面には多数のフォトセンサ（受光素子）が平面的に配列され、各フォトセンサに対応して赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色系カラーフィルタ（ＣＦ）が所定の配列構造で配置されている。もちろん、シアン、マゼンダ、イエロー、（グリーン）からなる補色系のＣＦを用いてもよい。
【００５０】
ＣＣＤ１２の受光面に結像された被写体像は、各フォトセンサによって入射光量に応じた量の信号電荷に変換される。ＣＣＤ１２は、シャッターゲートパルスのタイミングによって各フォトセンサの電荷蓄積時間（シャッタースピード）を制御する電子シャッター機能を有している。
【００５１】
ＣＣＤ１２の各フォトセンサに蓄積された信号電荷は、ＣＣＤドライバー６０から与えられる駆動パルスに基づいて信号電荷に応じた電圧信号（画像信号）として順次読み出される。
【００５２】
ＣＣＤ１２は水平転送路を２つ備えており、各水平転送路にはそれぞれ出力部６２および出力部６４を有している。さらに、撮影モードやＣＣＤ１２の読出制御に応じてどちらの出力部から画像信号を取得するかを切り換えるＣＣＤ出力切換回路６６を備え、各出力部から取得される画像信号はＣＣＤ出力切換回路６６を介して後段の回路に送られる。なお、ＣＣＤ１２の制御については後述する。
【００５３】
静止画撮影時にはＣＣＤ出力切換回路６６は出力部６２と出力部６４とから交互に信号を取得し、動画撮影時には出力部６２あるいは出力部６４の何れか一方から信号を取得し、もう一方からは信号を取得しない制御が行われる。また、静止画撮影時に出力部６２と出力部６４とから交互に信号を取得する態様は、一定時間ごとに出力を切り換える態様や、ＣＣＤ１２の１画素行おき、あるいは複数画素行おきに出力を切り換える態様がある。
【００５４】
ＣＣＤ１２から出力された画像信号は、アナログ処理部（ＣＤＳ／ＧＣＡ）６８に送られる。アナログ処理部６８は、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路およびＧＣＡ回路（ゲイン調整回路）を含む処理部であり、このアナログ処理部６８において、サンプリング処理並びにＲ，Ｇ，Ｂの各色信号に色分離処理され、各色信号の信号レベルの調整が行われる。
【００５５】
アナログ処理部６８から出力された画像信号はＡ／Ｄ変換器７０によってデジタル信号に変換された後、デジタル信号処理部７２を介してＲＡＭ２２に格納される。タイミングジェネレータ（ＴＧ）７４は、ＣＰＵ１６の指令に従ってＣＣＤドライバー６０、ＣＣＤ出力切換回路６６、アナログ処理部６８、Ａ／Ｄ変換器７０およびデジタル信号処理部７２に対してタイミング信号を与えており、このタイミング信号によって各回路の同期がとられている。
【００５６】
デジタル信号処理部７２は、ＲＡＭ２２の読み書きを制御するメモリコントローラを兼ねたデジタル信号処理ブロックである。デジタル信号処理部７２は、ＡＥ／ＡＦ／ＡＷＢ処理を行うオート演算部、ホワイトバランス回路、ガンマ変換回路、同時化回路（単板ＣＣＤのカラーフィルタ配列に伴う色信号の空間的なズレを補間して各点の色を計算する処理回路）、輝度・色差信号輝度・色差信号生成回路、輪郭補正回路、コントラスト補正回路等を含む画像処理手段であり、ＣＰＵ１６からのコマンドに従ってＲＡＭ２２を活用しながら画像信号を処理する。
【００５７】
ＲＡＭ２２に格納されたデータ（ＣＣＤＲＡＷデータ）は、バスを介してデジタル信号処理部７２に送られ、デジタル信号処理部７２に入力された画像データは、ホワイトバランス調整処理、ガンマ変換処理、輝度信号（Ｙ信号）および色差信号（Ｃｒ，Ｃｂ 信号）への変換処理（ＹＣ処理）など、所定の信号処理が施された後、ＲＡＭ２２に格納される。
【００５８】
撮影画像をモニタ出力する場合、ＲＡＭ２２から画像データが読み出され、表示回路７６に送られる。表示回路７６に送られた画像データは表示用の所定方式の信号（例えば、ＮＴＳＣ方式のカラー複合映像信号）に変換された後、液晶モニタ４０に出力される。ＣＣＤ１２から出力される画像信号によってＲＡＭ２２内の画像データが定期的に書き換えられ、その画像データから生成される映像信号が液晶モニタ４０に供給されることにより、撮像中の映像（スルー画）がリアルタイムに液晶モニタ４０に表示される。撮影者は液晶モニタ４０に表示される映像（いわゆるスルームービー）によって画角（構図）を確認できる。
【００５９】
撮影者が画角を決めてシャッターボタン３２を押下すると、ＣＰＵ１６はこれを検知し、シャッターボタンの半押し（Ｓ１オン）に応動してＡＥ処理、ＡＦ処理を行い、シャッターボタンの全押し（Ｓ２オン）に応動して記録用の画像を取り込むためのＣＣＤ露光および読み出し制御を開始する。
【００６０】
すなわち、ＣＰＵ１６は、Ｓ１オンに応動して取り込まれた画像データから焦点評価演算やＡＥ演算などの各種演算を行い、その演算結果に基づいてレンズドライバーに制御信号を送り、不図示のＡＦモータを制御してフォーカスレンズ（図１には光学系として表示）を合焦位置に移動させる。
【００６１】
また、ＡＥ演算部は撮影画像の１画面を複数のエリア（例えば、１６×１６）に分割し、分割エリアごとにＲＧＢ信号を積算する回路を含み、その積算値をＣＰＵ１６に提供する。ＲＧＢの各色信号について積算値を求めてもよいし、これらのうちの一色（例えば、Ｇ信号）のみについて積算値を求めてもよい。
【００６２】
ＣＰＵ１６は、ＡＥ演算部から得た積算値に基づいて重み付け加算を行い、被写体の明るさ（被写体輝度）を検出し、撮影に適した露出値（撮影ＥＶ値）を算出する。
【００６３】
ＣＰＵ１６は、上述のＡＥ演算結果に基づいて絞りとシャッタースピードを制御し、シャッターボタンの全押し（Ｓ２オン）に応動して記録用の画像を取得する。
【００６４】
Ｓ２オンに応動して取り込まれた画像データは、図１に示したデジタル信号処理部７２においてＹＣ処理その他の所定の信号処理を経た後、圧縮伸張回路７８において所定の圧縮フォーマット（例えば、ＪＰＥＧ方式） に従って圧縮される。圧縮された画像データは、メディアインターフェース部を介して記録メディア１４に記録される。圧縮形式はＪＰＥＧに限定されず、ＭＰＥＧその他の方式を採用してもよい。
【００６５】
画像データを保存する手段は、スマートメディアｘＤ−Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｃａｒｄ （商標）、コンパクトフラッシュ（商標）などに代表される半導体メモリカード 、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスクなど、種々の媒体を用いることができる。また、リムーバブルメディアに限らず、カメラ１０に内蔵された記録媒体（内部メモリ）であってもよい。
【００６６】
カメラ１０は、音声付き動画撮影機能を備えている。シャッターボタン３２全押し（Ｓ２オン）に応動して画像記録が開始され、シャッターボタン３２半押し（Ｓ１オン）により画像記録は停止される。音声はマイクロホン（不図示）よりカメラ１０に取り込まれ、カメラ１０内の音声処理回路（不図示）によって所定処理を施され、画像と共に記録メディア１４に記録される。
【００６７】
操作部３０のモード切換スイッチ３６によって再生モードが選択されると、記録メディア１４に記録されている最終の画像ファイル（最後に記録したファイル）が読み出される。記録メディア１４から読み出された画像ファイルのデータは、圧縮伸張回路７８によって伸張処理され、表示回路７６を介して液晶モニタ４０に出力される。
【００６８】
再生モードの一コマ再生時に十字ボタン４６を操作することにより、順方向又は逆方向にコマ送りすることができ、コマ送りされた次のファイルが記録メディア１４から読み出され、表示画像が更新される。
【００６９】
次に、ＣＣＤ１２の制御について詳述する。ＣＣＤ１２はカラー撮影に使用される単板式カラーＣＣＤである。なおＣＣＤ１２には２板式ＣＣＤや３板式ＣＣＤを適用してもよい。
【００７０】
図２は、ＣＣＤ１２の受光面の構造を示す平面図である。ＣＣＤ１２の受光領域１００内には画素１０２が行列状に配置されている。
【００７１】
図２には受光領域１００内略中央部の画素が示されている。なお、今後、縦方向の系列を列、横方向の系列を行とし、右から１列目、２列目、・・・、上から１行目、２行目、・・・、とする。
【００７２】
画素１０２は、画素の幾何学的な形状の中心点を行方向および列方向に１つおきに画素ピッチの半分（１／２ピッチ）ずらして配列させたハニカム構造となっている。すなわち、互いに隣接する画素１０２の行どうし（または列どうし）において、一方の行（または列）の画素配列が、他方の行（または列）の画素配列に対して行方向（または列方向）の配列間隔の略１／２だけ相対的にずれて配置された構造となっている。
【００７３】
各画素列の間には、各画素に蓄積された電荷を読み出す垂直転送路１０４が蛇行するように各画素列に近接して配置されている。垂直転送路１０４には垂直転送駆動パルス信号（ＶＣＣＤパルス）が印加される転送電極１０５を有している。転送電極１０５は１画素あたり４電極（左右に各２電極ずつ）備えられており、図２では垂直転送路１０４内の枠で示されている。
【００７４】
画素１０２には垂直転送路１０４に蓄積電荷を読み出す読出ゲート１０６および読出ゲート１０８が配置されている。読出ゲート１０６および読出ゲート１０８は、図２に示すように、画素１０２内においてそれぞれが対向するように配置されている。
【００７５】
各画素１０２の蓄積電荷は、奇数電極読出ゲート１０６からは図２上で当該画素の右側に隣接する垂直転送路１０４に読み出され、偶数電極読出ゲート１０８から図２上で当該画素の左側に隣接する垂直転送路１０４に読み出される。なお、画素１０２に蓄積された電荷は奇数電極読出ゲート１０６あるいは偶数電極読出ゲート１０８のうち何れか一方からそれぞれに接続される垂直転送路へ読み出されるように制御される。
【００７６】
図２において、受光領域１００の右側には転送電極１０５にＶＣＣＤパルスを印加するＶＣＣＤ駆動回路１１０が配置されている。ＶＣＣＤパルスには２相、３相、４相や８相などの態様があり、ＣＣＤの読み出し速度などＣＣＤの駆動制御により何れの態様を適用するかが決められる。また、上述した駆動パルスだけでなく１６相パルスや３２相パルスなど、ＣＣＤ駆動制御に適したＶＣＣＤパルスを適用できる。
【００７７】
図２では、各画素１０２において、奇数電極読出ゲート１０６は下側の転送電極１０５と接続され、偶数電極読出ゲート１０８が上側の転送電極１０５に接続される態様を例示したが、奇数電極読出ゲート１０６および偶数電極読出ゲート１０８は、それぞれ上側の転送電極１０５に接続されてもよいし、下側の転送電極１０５に接続されてもよい。これは、ＶＣＣＤパルスに対応して決められる。
【００７８】
また、図２において、受光領域１００の下側（垂直転送路１０４の下側最終段）には垂直転送路１０４から移された信号電荷を水平方向に転送する水平転送路（ＨＣＣＤ）１１２が配置され、受光領域１００の上側（垂直転送路１０４の上側最終段）には水平転送路１１４が配置されている。
【００７９】
水平転送路１１２および水平転送路１１４は、２相駆動パルスにより転送制御され、図２の右から左に向かって電荷が転送される。これらの最終段（図２の最左段）ではそれぞれ出力部６２および出力部６４に接続されている。
【００８０】
出力部６２および出力部６４は出力アンプ（フローティングデフュージョンアンプ）を含んでおり、入力された信号電荷の電荷検出を行い、信号電圧として出力端子に出力する。こうして、画素１０２で光電変換した信号が点順次の信号列として出力される。
【００８１】
すなわち、画素１０２に光が入射すると、その光量に応じた量の電荷が画素１０２のフォトダイオードに蓄積され、画素１０２に蓄積された電荷はフィールドシフトパルスに応じて各画素に対応する垂直転送路１０４へ読み出される。
【００８２】
垂直転送路１０４において、画素１０２から読み出された電荷はＶＣＣＤパルスによって水平転送路１１２または水平転送路１１４に順次転送される。電荷の垂直転送制御の詳細については後述する。
【００８３】
１画素行分の電荷が垂直転送路１０４の最下段または最上段（水平転送路に接続される部分）に転送されると、該電荷は垂直転送路１０４から転送ゲートパルスに応じて水平転送路１１２または水平転送路１１４へ読み出される。
【００８４】
上述した構成により、１つの画素列に属する各画素に蓄積された電荷は、対応する垂直転送路１０４へ同じタイミングで読み出され、同じタイミングで水平転送路１１２または水平転送路１１４へ転送される。該画素に奇数電極読出ゲート１０６と偶数電極読出ゲート１０８とを備えており、画素ごと（画素列ごと）に水平転送路１１２へ電荷を転送するか、あるいは水平転送路１１４へ電荷を転送するかを選択的に制御することができる。
【００８５】
図３には、偶数列の画素に奇数電極読出ゲート１０６と偶数電極読出ゲート１０８とを備え、奇数列の画素には奇数電極読出ゲート１０６を備えた態様を示している。図３に示したように、奇数電極読出ゲート１０６と偶数電極読出ゲート１０８とを備える画素は、全画素に備えてもよいし、必要な画素だけに備えてもよい。
【００８６】
次に、１つのＶＣＣＤパルスによって、ある垂直転送路では電荷を水平転送路１１２へ転送し、別の垂直転送路では電荷を水平転送路１１４へ転送するＣＣＤ１２の蓄積電荷読出制御および垂直転送制御について説明する。
【００８７】
図４は、図２に示した受光領域１００の一部を拡大した図である。図５には、ＶＣＣＤパルス（４相信号）２００と電荷の垂直転送の遷移（符号２１０、２１２）が示されている。なお、図４中図２と同一または類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００８８】
図４において、垂直転送路１０４の転送電極１０５には１乃至８の番号が付してあり、これは、図４に示したＶＣＣＤパルス（４相信号）の各相の番号に相当する。
【００８９】
例えば、図４において「１」と表示される転送電極１０５には、図５における「Ｖ１（Ｖ１，５）」に示された第１相の信号（第５相の信号）２０２が印加されることを示している。同様に、図４の転送電極１０５に表示された数字は、図５のＶＣＣＤパルスの各相に対応している。
【００９０】
図５に示したＶＣＣＤパルス２００では、第１相と第５相（符号２０２）、第２相と第６相（符号２０４）、第３相と第７相（符号２０６）、第４相と第８相（符号２０８）には同じ相の駆動信号が印加される。
【００９１】
各垂直転送路間における転送電極１０５の配線は、上下または左右に隣り合う画素間において、その配線が立体的に交差するクロス配線となっている。
【００９２】
垂直転送方向が一方向の場合には、同じ行の転送電極１０５には同じ相の信号が印加されるように配線されている。即ち、３行目の転送電極１０５には図５に示したＶＣＣＤパルス２００の第１相の信号２０２が印加され、図３の転送電極１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｃ、１０５Ｄ、１０５Ｅ、１０５Ｆ、・・・が接続されるストレート配線となっている。
【００９３】
また、第４行目の転送電極１０５には図４のＶＣＣＤパルスの第２相信号２０４が印加され、転送電極１０５Ｇ、１０５Ｈ、１０５Ｉ、１０５Ｊ、１０５Ｋ、１０５Ｌ、・・・が接続されるように配線されている。
【００９４】
前記クロス配線の一例では、図５の第１相信号が印加される転送電極１０５は１０５Ｇ、１０５Ｂ、１０５Ｉ、１０５Ｄ、１０５Ｋ、１０５Ｆ、・・・が接続されるように配線される。また、図５の第２相信号が印加される転送電極１０５は１０５Ａ、１０５Ｈ、１０５Ｃ、１０５Ｊ、１０５Ｅ、１０５Ｌ、・・・が接続されるように配線される。即ち、３行目、４行目の配線が、隣の列への配線されるたびに入れ替えられることになる。
【００９５】
同様に、第３相信号が印加される転送電極１０５と第４相信号が印加される転送電極１０５、第５相信号が印加される転送電極１０５と第６相信号が印加される転送電極１０５、第７相信号が印加される転送電極１０５と第８相信号が印加される転送電極１０５において、上述したクロス配線が施される。
【００９６】
上記のように構成されたＣＣＤ１２では、図５に示したＶＣＣＤパルス２００を用いて、奇数列目の垂直転送路１０４Ａでは電荷を水平転送路１１４（上側）へ転送し、偶数列目の垂直転送路１０４Ｂでは電荷を水平転送路１１２（下側）へ転送することが可能になる。
【００９７】
図５において、符号２１０は水平転送路１１２へ電荷を転送（下方向に転送）する垂直転送路１０４Ｂにおける電荷の遷移を示し、符号２１２は水平転送路１１４へ電荷を転送（上方向に転送）する垂直転送路１０４Ａにおける電荷の遷移を示している。
【００９８】
遷移図２１０および遷移図２１２において、Ｖ１、Ｖ２、・・・、Ｖ８はＶＣＣＤパルス２００の各相の信号を示し、左からの順序が図４の垂直転送路１０４における上からの順序に対応している。すなわち、遷移図２１０では左からＶ８、Ｖ１、Ｖ２、・・・、Ｖ８と並べられており、図４の偶数列目の垂直転送路１０４Ｂでは２行目から８、１、２、・・・、８（１０行目）、・・・、となっており、また、図５の遷移図２１２では、左からＶ７、Ｖ２、Ｖ１、Ｖ４、Ｖ３、Ｖ６、Ｖ５、Ｖ８、Ｖ７、・・・と並べられ、これに対応して、図４の奇数列目の垂直転送路１０４Ａでは、２行目から７、２、１、４、３、６、５、８、７（１０行目）、・・・、といったようになっている。
【００９９】
各遷移図の左端に表示されている数字はＶＣＣＤパルス２００の時系列軸におけるステートを示し、これは、図５に示したＶＣＣＤパルスのステート（横系列）に対応している。
【０１００】
図５に示したＶＣＣＤパルスおよび遷移図では、Ｌレベルは有効、Ｈレベルは無効を表し、Ｌレベルが図４に示した転送電極１０５に印加されると、該当する位置に電荷が存在することになる。
【０１０１】
図５のステート１では、図４の１、４、５、８が付されている位置に電荷が存在する。すなわち、垂直転送路１０４Ａでは、４行目、５行目、８行目、９行目の位置に電荷が蓄積された状態であり、垂直転送路１０４Ｂでは、２行目、３行目、６行目、７行目の位置に電荷が蓄積された状態である。
【０１０２】
図５のステート２になると、図４の４、８が付されている転送電極１０５がＨレベル（無効）に遷移する。４、８が付されている位置が電荷のバリアとなり、電荷は１、５が付された位置に蓄積された状態になる。
【０１０３】
次に、図５のステート３では、図４の２、６が付されている位置がＬレベルになり、垂直転送路１０４Ｂでは、電荷は下方向にシフトされ、垂直転送路１０４Ａでは、電荷は上方向にシフトされる。
【０１０４】
その後、図５のステート４では、図４の１、５が付されている転送電極１０５がＨレベルに遷移し、１、５が付されている位置が電荷のバリアとなり、２、６が付されている転送電極１０５に電荷が蓄積された状態になる。
【０１０５】
このようにして順次ステートが遷移すると、垂直転送路１０４Ｂでは水平転送路１１４の方向（上方向）へ電荷が転送され、垂直転送路１０４Ａでは、水平転送路１１２の方向（下方向）へ電荷が転送される。
【０１０６】
上述したように構成されたＣＣＤ１２では、各画素１０２に２つの読出ゲートである奇数電極読出ゲート１０６および偶数電極読出ゲート１０８が備えられているので、各画素に蓄積された電荷を水平転送路１１２に転送するか、あるいは水平転送路１１４へ転送するかを画素ごとに選択的に決めることができる。
【０１０７】
例えば、画素１０２Ａでは、奇数電極読出ゲート１０６から電荷を読み出すと、読み出された電荷は水平転送路１１４へ転送され、偶数電極読出ゲート１０８から電荷を読み出すと、読み出された電荷は水平転送路１１２へ転送される。
【０１０８】
上述した電荷の転送制御を用いて、ＣＣＤ１２に備えられているカラーフィルタ（ＣＦ）の色ごとに異なる水平転送路に電荷を転送する制御について説明する。
【０１０９】
図６は、図２、図４に示したＣＣＤ１２の各画素にＣＦの色を示した図である。なお、図６中図２および図４と同一または類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１１０】
ＣＣＤ１２には、受光領域１００を被うようにＣＦアレイが配置されて、ＣＦアレイは、個々のフォトダイオードの上方に１つずつ配置されたＣＦによって構成される。３原色系のＣＦアレイと、補色系のＣＦアレイとがあり、補色系のＣＦアレイとしては、補色のＣＦのみによって構成されるものと、補色のＣＦと緑色のＣＦとによって構成されるものとが知られている。ＣＦの色が、その画素の色となる。
【０１１１】
単板式ＣＣＤにおける個々の画素は、光電変換素子であるフォトダイオードと、その上方に配置された１つのＣＦと、を有し、さらに、ＣＦ上に集光効率を上げるためにマイクロレンズが配置される。
【０１１２】
図６には、上述したＣＣＤ１２にＧストライプＲＢ市松配列のＣＦアレイを備えた場合を示している。図６に示した記号Ｒ、Ｇ、Ｂは、それぞれ赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタを示している。また、赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタに対応した画素をそれぞれＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素と記載し、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素に蓄積される電荷をそれぞれＲ電荷、Ｇ電荷、Ｂ電荷と記載する。
【０１１３】
前記ＧストライプＲＢ市松配列は、Ｇフィルタが並べられた画素行と、ＲフィルタとＢフィルタとが交互並べられた画素行と、を交互配置したＣＦアレイである。
【０１１４】
全画素において、奇数電極読出ゲート１０６から蓄積電荷を読み出すと、各画素の右側に隣接する垂直転送路１０４に蓄積電荷が読み出される。例えば、１列目の画素に蓄積されるＧ電荷は垂直転送路１０４Ａに読み出され、読み出されたＧ電荷は水平転送路１１２に転送され、出力部６２から信号出力される。また、２列目の画素に蓄積されるＲ電荷およびＢ画素は垂直転送路１０４Ｂに読み出され、読み出されたＲ電荷およびＢ電荷は水平転送路１１４に転送され、出力部６４から信号出力される。
【０１１５】
同じ色の電荷が異なる出力部に転送されると、出力アンプのゲインなどの出力部の特性の違いによって画像における色むらやパターンノイズの発生原因となるので、同じ色の電荷は同じ出力部に転送するように構成することが好ましい。
【０１１６】
図７には上述したＣＣＤ１２の変形例を示している。図７では、１列目の垂直転送路１０４Ｃの転送電極１０５と２列目の垂直転送路１０４Ｄの転送電極１０５との配線がクロス配線され、２列目の垂直転送路１０４Ｄの転送電極１０５と３列目の垂直転送路１０４Ｅの転送電極１０５とはストレート配線となり、４列目の垂直転送路１０４Ｆの転送電極１０５は１列目の垂直転送路１０４Ｃの転送電極１０５と同じ転送電極の配列である。５列目以降の垂直転送路は１列目乃至４列目の配列が繰り返される構成となっている。
【０１１７】
図５の第１相信号（Ｖ１）は、まず、図７の垂直転送路１０４Ｃ（１列目）の５行目の転送電極１０５Ｐに印加される。垂直転送路１０４Ｃの転送電極１０５から垂直転送路１０４Ｄ（２列目）の転送電極１０５への配線はクロス配線されており、転送電極１０５Ｐは６行目の転送電極１０５Ｒと接続されるので、Ｖ１信号は転送電極１０５Ｒに印加される。
【０１１８】
また、垂直転送路１０４Ｄの転送電極１０５から垂直転送路１０４Ｅ（３列目）の転送電極１０５への配線はストレート配線であり、転送電極１０５Ｒと６行目の転送電極１０５Ｓとが接続され、Ｖ１信号は転送電極１０５Ｓに印加される。
【０１１９】
さらに、垂直転送路１０４Ｅの転送電極１０５から４列目の垂直転送路１０４Ｆの転送電極１０５への配線はクロス配線され、転送電極１０５Ｓは５行目の転送電極１０５Ｔに接続され、Ｖ１信号は転送電極１０５Ｔに印加される。
【０１２０】
第２相信号乃至第８相信号が印可される転送電極１０５において、第１相信号が印加される転送電極１０５と同様の配線と同様の配線構造になっている。前記構成において、垂直転送路１０４は２行ごと転送方向が入れ換えられ、１列目（垂直転送路１０４Ｃ）、４列目（垂直転送路１０４Ｆ）、５列目、８列目、・・・、の垂直転送路では水平転送路１１２へ電荷を転送し、２列目（垂直転送路１０４Ｄ）、３列目（垂直転送路１０４Ｅ）、６列目、７列目、・・・、の垂直転送路では水平転送路１１４へ電荷を転送することができる。
【０１２１】
なお、クロス配線の態様は上述した態様に限定されず、図４の画素１０２Ｂと画素１０２Ｃとの間の領域において、転送電極１０５Ｈと転送電極１０５Ｎとを接続し、転送電極１０５Ｍと転送電極１０５Ｉとを接続する態様でもよい。ただし、クロス配線の態様に合わせたＶＣＣＤパルスを適用しなければならない。
【０１２２】
図８には、水平転送路１１４と各垂直転送路とが接続される最終電極と、水平転送路１１４との間にバリア電極１２０を設けた態様を示している。
【０１２３】
静止画撮影では、水平転送路１１２および水平転送路１１４における電荷の水平転送を同一駆動パルス信号によって制御する場合には、水平転送路１１２と水平転送路１１４とへ各垂直転送路から同時に電荷が送り出されないよう制御する必要がある。
【０１２４】
各垂直転送路から水平転送路１１２に電荷を送り出すタイミングでは、水平転送路１１４ではバリア電極１２０の分（図８では１ステート）だけタイミングが遅れるように制御でき、各垂直転送路から水平転送路１１２と水平転送路１１４とへ同時に電荷を送り出すこと防止できる。
【０１２５】
なお、バリア電極１２０は各垂直転送路と水平転送路１１２との間に設けてもよい。
【０１２６】
次に、動画撮影時のＣＣＤ１２の制御について説明する。
【０１２７】
静止画ではできるだけたくさんの信号電荷量（情報量）を取得できるようにＣＣＤ１２の全画素読み出し制御行われるが、動画撮影では画像の連続性が重視されるようなＣＣＤ１２のインターレース（間引き）読み出し制御が行われる。
【０１２８】
例えば、動画撮影時には、出力部６２および出力部６４の何れか一方からのみ信号を取得するように制御すると、１回の読み出しに要する時間が静止画撮影時の１／２にすることができる。ただし、１回の読み出しで取得できる信号電荷量（情報量）も静止画撮影時の１／２になる。
【０１２９】
図９は、動画撮影時におけるＣＣＤ１２の電荷読み出し制御および垂直転送制御を説明する図である。
【０１３０】
動画撮影では出力部６２からのみ信号を読み出す制御が行われる。図９においてＣＣＤ１２の下側が撮影画像では上側になり、出力部６２から信号を読み出すと画像を生成する際に画像の上下を入れ替える処理が省略することができる。
【０１３１】
図６に示したＣＣＤ１２の垂直転送制御では、水平転送路１１２にはＧ電荷のみが転送されるために画像を生成することができないので、Ｒ電荷およびＢ電荷を水平転送路１１２へ転送しなければならない。
【０１３２】
２列目および４列目など偶数列目の画素１０２では、偶数電極読出ゲート１０８から垂直転送路１０４Ａへ蓄積電荷を読み出すよう制御すると、Ｒ電荷、Ｇ電荷、Ｂ電荷が垂直転送路１０４Ａへ読み出され、水平転送路１１２へ転送可能になる。
【０１３３】
ただし、２行目の画素１０２（Ｇ画素）の蓄積電荷と３行目の画素１０２（Ｒ画素またはＢ画素）の蓄積電荷とを同じタイミングで垂直転送路１０４Ａに読み出すと、水平転送時にＧ電荷とＲ電荷またはＢ電荷が混合されてしまうので、各画素行から垂直転送路１０４への蓄積電荷の読み出し制御を、２行ごとに読み出すインターレース制御とすればよい。
【０１３４】
すなわち、１行目の画素（Ｒ画素、Ｂ画素）、２行目の画素（Ｇ画素）からは蓄積電荷の読み出しをせず、３行目の画素（Ｒ画素、Ｂ画素）および４行目の画素（Ｇ画素）から蓄積電荷を読み出す。さらに５行目および６行目の画素からは蓄積電荷を読み出さず、７行目の画素（Ｒ画素、Ｂ画素）および８行目の画素（Ｇ画素）からは蓄積電荷を読み出すように制御すると、Ｇ画素とＲ画素およびＢ画素との電荷の混合を防ぐことができる。なお、図７のＣＦの色表示がされていない画素１０２は電荷を読み出さない間引きされる画素１０２を示している。
【０１３５】
さらに、上述したＣＣＤ１２では、静止画撮影、動画撮影、何れにおいてもＧ画素から垂直転送路１０４Ｂへ蓄積電荷を読み出す制御が行われないので、Ｇ画素では奇数電極読出ゲートのみを備え、偶数電極読出ゲートを備えない態様が可能である。
【０１３６】
上記の如く構成されたＣＣＤ１２では、画素１０２は奇数電極読出ゲート１０６と偶数電極読出ゲート１０８とを備え、隣接する２つの垂直転送路１０４Ａおよび垂直転送路１０４Ｂの何れにも蓄積電荷を読み出すことができる。したがって、垂直転送制御に合わせて水平転送路１１２へ電荷を転送する垂直転送路１０４Ａに蓄積電荷を読み出すことが可能であり、また、水平転送路１１４へ電荷を転送する垂直転送路１０４Ｂへ蓄積電荷を読み出すことも可能である。
【０１３７】
ＧストライプＲＢ市松配列ＣＦアレイを備え、転送電極１０５の配線を所定のクロス配線とすることで、緑色に対応した電荷（Ｇ電荷）を水平転送路１１２へ転送し、出力部６４から緑色に対応した信号（Ｇ信号）を出力し、また、赤色および青色に対応した電荷（Ｒ電荷、Ｂ電荷）を水平転送路１１４に転送し、出力部６４から赤色に対応した信号（Ｒ信号）および青色に対応した信号（Ｂ信号）を出力する制御が可能である。したがって、出力部６２と出力部６４との特性の違いによって画像に色むらやパターンノイズなどが発生することを防止でき、さらに、輝度信号などの生成に用いられるＧ信号と、Ｒ信号およびＢ信号と、を分離させて取得できるので、静止画撮影された画像を生成する際に、輝度信号などを生成するために行うＧ信号を分離する処理を省略でき、後段の処理負担を軽減することができる。
【０１３８】
また、ＣＣＤ１２を備えたデジタルカメラ１０では、出力部６２と出力部６４との何れの出力から電荷信号を取得するかを切り換える出力切換回路６６を備えたので、２つの出力部に対応して２ライン分の信号処理回路を不要とし、また、何れの出力からも選択的に電荷信号を取得できる。
【０１３９】
動画撮影では、Ｒ画素およびＢ画素は偶数電極読出ゲート１０８から垂直転送路１０４Ａへ蓄積電荷を読み出し、さらに、Ｇ電荷とＲ電荷およびＢ電荷との混合を避けるために、連続する２行の画素から蓄積電荷を読み出し、その後の連続する２行の画素から電荷を読み出さない制御を行う間引き読出とを用いて、Ｒ電荷、Ｇ電荷、Ｂ電荷とも水平転送路１１２へ転送される。出力切換回路６６では出力部６２からのみ信号を取得するよう制御を行う。したがって、動画撮影に好ましいＣＣＤ１２の制御が可能になる。
【０１４０】
本実施形態では、画素配列にハニカム配列を例示したが、本発明は正方画素配列にも適用可能である。しかしながら、正方画素配列では、クロス配線を施すための配線領域を用意しなければならず、これは、高密度化の妨げになる。また、正方画素配列では、ハニカム配列に比べて配線領域が小さくなり、配線インピーダンスの増加、不要輻射の発生等の問題が起こる可能性がある。
【０１４１】
ハニカム配列では、正方配列に比べて配線領域を大きく取ることができ、配線インピーダンスを下げることができる。これにより不要輻射の発生、Ｓ／Ｎ比の劣化、消費電力の増加を抑えることができ、また、高密度化を同時に実現できる。
【０１４２】
本実施形態ではＧストライプＲＢ市松配列のＣＦアレイについて例示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、ベイヤー配列のＣＦアレイや他の配列のＣＦアレイにも適用可能である。
【０１４３】
図１０を用いて、代表的なベイヤー配列のＣＦアレイを備えたＣＣＤ１２の蓄積電荷読出制御および垂直転送制御について説明する。図１０に示したベイヤー配列のＣＦアレイでは、奇数列目の画素配列はＧ画素とＢ画素が交互に並べられ、偶数列目の画素配列はＧ画素とＲ画素が交互に並べられている。また、奇数行目の画素配列はＧ画素とＲ画素が交互に並べられ、偶数列目の画素配列はＧ画素とＢ画素が交互に並べられている。
【０１４４】
上述したベイヤー配列のＣＦアレイを備えたＣＣＤ１２に、上述した転送電極１０５のクロス配線と垂直転送制御を適用すると、奇数列目の垂直転送路１０４ＡにはＧ電荷とＢ電荷とが読み出され、水平転送路１１２にはＧ電荷とＢ電荷とが転送される。また、偶数列目の垂直転送路１０４ＢにはＧ電荷とＲ電荷とが読み出され、水平転送路１１４にはＧ電荷とＲ電荷とが転送される。
【０１４５】
しかしながら、Ｇ電荷から生成されるＧ信号を用いたＣＣＤ１２の後段回路における信号処理（例えば、輝度信号の生成）の都合上、Ｇ電荷とＲ電荷およびＢ電荷とを異なる水平転送路に転送する態様が好ましい。
【０１４６】
奇数列目の画素では、Ｇ画素は奇数電極読出ゲート１０６から蓄積電荷を読み出し、Ｒ画素は偶数電極読出ゲートから蓄積電荷を読み出し、偶数列目の画素では、Ｂ画素は奇数電極読出ゲート１０６から蓄積電荷を読み出し、Ｇ画素は偶数電極読出ゲート１０８から蓄積電荷を読み出す。図１０の各画素から出ている矢印線は、蓄積電荷の読み出し方向を示している。
【０１４７】
このように制御すると、垂直転送路１０４ＡにはＧ電荷が読み出され、垂直転送路にはＲ電荷およびＢ電荷が読み出される。Ｇ電荷は水平転送路１１２へ転送され、Ｒ電荷およびＢ電荷は水平転送路１１４へ転送される。
【０１４８】
ベイヤー配列のＣＦアレイを備えた場合にも、図９に示した動画撮影時の制御と同様の読出制御および垂直転送制御が可能である。奇数列目の画素１０２では奇数電極読出ゲート１０６から蓄積電荷を読み出し、偶数列目の画素１０２では偶数電極読出ゲートから蓄積電荷を読み出すように制御すると、Ｒ電荷、Ｇ電荷、Ｂ電荷とも垂直転送路１０４Ａに読み出され、水平転送路１１２に転送される。
【０１４９】
垂直転送路１０４Ａにおいて、Ｒ電荷とＧ電荷との混合、およびＢ電荷とＧ電荷との混合が発生しないように、奇数電極読出ゲートと偶数電極読出ゲートとの読み出しタイミングを設定してもよい。
【０１５０】
また、垂直転送路１０４Ａにおける異なる画素から読み出された電荷の混合を防ぐには、間引き読み出しを行う態様を適用してもよい。
【０１５１】
さらに、ベイヤー配列のＣＦアレイを備えた場合にも、図９に示したバリア電極を備える態様を適用することが好ましい。
【０１５２】
【発明の効果】
本発明によれば、垂直転送路の上下にそれぞれ水平転送路を備え、信号電荷の高速読み出しを実現する固体撮像素子において、各光電変換素子には隣接する２つの垂直転送手段に接続される読出ゲートを備えたので、隣接する何れの垂直転送路にも信号電荷を読み出すことができる。
【０１５３】
光電変換素子に隣接する垂直転送路のうち、一方が第１の水平転送路へ信号電荷を転送する第１の垂直転送路であり、もう一方が第２の水平転送路へ電荷を転送する第２の垂直転送路であると、２つの読出ゲートのうち一方から信号電荷を読み出すと、該信号電荷は第１の水平転送路へ転送され、もう一方に読出ゲートから信号電荷を読み出すと、該信号電荷は第２の水平転送路へ転送されるので、光電変換素子に蓄積された電荷は、第１の水平転送路および第２の水平転送路の何れにも転送することができる。
【０１５４】
さらに、電荷送出制御電極を備え、各垂直転送路から第１の水平転送路と第２の水平転送路とへ同時に信号電荷を送り出さないように制御可能である。
【０１５５】
隣接する２つの垂直転送路の間で転送電極の配線をクロス配線すると、１つの垂直転送制御信号によって、クロス配線の前後の垂直転送路では、一方は第１の水平転送手段へ信号電荷を転送し、もう一方では第２の水平転送手段へ信号電荷を転送するように制御できるので、撮像装置の撮影モードに合わせて、第１の水平転送手段に信号電荷を転送するか、あるいは第２の水平転送手段に信号電荷を転送するかを制御可能である。
【０１５６】
光電変換素子がハニカム構造の配列に従って並べられると、上下および左右に隣接する光電変換素子の間の領域が正方配列などの他の配列に比べて広くなり、この領域を使用する垂直転送電極のクロス配線がし易くなり、また、配線幅が細くならない。したがって、配線インピーダンスが増加せず、不要輻射の発生や消費電力の増加を抑制することができる。
【０１５７】
また、上記固体撮像素デバイスを備えた撮像装置において、第１の水平転送手段の撮像信号出力となる第１の信号出力手段から撮像信号を取得するか、あるいは第２の水平転送手段の撮像信号出力となる第２の信号出力手段から撮像信号を取得するかを切り換える信号出力切換手段を備えたので、撮像信号に信号処理を施す信号処理系は１系統備えればよく、信号処理系の簡略化が実現できる。
【０１５８】
動画撮影時には前記第１の水平転送路に信号電荷を転送し、静止画撮影時には前記第１の水平転送手段および第２の水平転送手段に信号電荷を転送するように構成すると、リアルタイム性が要求される動画撮影では撮像信号の読み出しを高速で行うことができ、第１の出力手段から撮像信号を読み出すと、画面を上下反転させる処理を省略することができる。
【０１５９】
静止画撮影では、撮像を高速に読み出すことより、たくさんの情報量を得ることが優先されるので、第１の信号出力手段と第２の信号出力手段とから撮像信号を読み出すように構成されている。
【０１６０】
緑色に対応したカラーフィルタを配置した光電変換素子列と、赤色に対応したカラーフィルタと青色に対応したカラーフィルタとを交互に配置したカラーフィルタアレイを備え、赤色に対応した信号電荷と青色に対応した信号電荷とを第１の水平転送手段に転送し、緑色に対応した信号電荷を第２の水平転送手段に転送するように、カラーフィルタの構成色ごとに異なる水平転送手段へ信号電荷を転送することができる。第１の出力部と第２の出力部との特性の違いによって画像に色むらやパターンノイズなどが発生することを防止できる。さらに、緑色に対応した素子から得られる信号（電荷）は輝度の情報を求めるために用いられるので、他の色に対応した素子から得られる信号と別に処理されると、信号処理においても都合がよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るカメラのブロック図
【図２】本発明の実施形態に係るカメラに搭載されたＣＣＤ受光面を示す平面図
【図３】図２に示したＣＣＤの変形例を示す図
【図４】図２に示したＣＣＤの拡大図
【図５】ＶＣＣＤパルスと電荷転送遷移を示した図
【図６】静止画撮影時の垂直転送制御を示す図
【図７】図６に示した垂直転送制御の変形例を示す図
【図８】バリア電極を備えた応用例を示した図
【図９】動画撮影時の垂直転送制御を示す図
【図１０】図６に示したＣＦアレイと異なる配列のＣＦアレイを適用した図
【符号の説明】
１０…カメラ、１２…ＣＣＤ、１６…ＣＰＵ、６０…ＣＣＤドライバー、６２，６４…出力部、６６…ＣＣＤ出力切換回路、７２…デジタル信号処理部、１０２…画素、１０４，１０４Ａ，１０４Ｂ…垂直転送路、１０５…転送電極、１１０…垂直転送路駆動回路、１１２，１１４…水平転送路、１１６，１１８…電極読出ゲート、１２０…バリア電極、２００…垂直転送駆動パルス信号
Claims (9)
- 二次元的に配列された複数の光電変換素子と、
各光電変換素子に蓄積された信号電荷を前記配列の列方向に沿う垂直下方向に転送させる第１の垂直転送路と、
各光電変換素子に蓄積された信号電荷を前記配列の列方向に沿う垂直上方向に転送させる第２の垂直転送路と、
前記第１の垂直転送路および前記第２の垂直転送路における信号電荷の垂直転送を垂直転送制御信号によって制御する垂直転送制御手段と、
第１の垂直転送路の下方に設けられ、前記第１の垂直転送路から送り出される信号電荷を前記配列の行方向に沿う水平方向に転送させる第１の水平転送路と、
第２の垂直転送路の上方に設けられ、前記第２の垂直転送路から送り出される信号電荷を前記配列の行方向に沿う水平方向に転送させる第２の水平転送路と、
を備えた固体撮像素子であって、
前記光電変換素子は、隣接する第１の垂直転送路および第２の垂直転送路のうち何れか一方の垂直転送路へ信号電荷を読み出す第１の読出ゲートと、
前記第１の読出ゲートから信号電荷を読み出す垂直転送路と異なる他方の垂直転送路へ信号電荷を読み出す第２の読出ゲートと、
前記第１の読出ゲートから信号電荷を読み出すか前記第２の読出ゲートから信号電荷を読み出すかを制御する読出制御手段と、
を備えたことを特徴とする固体撮像素子。 - 前記光電変換素子列は、前記第１の垂直転送路および前記第２の垂直転送路と交互に配置され、且つ、各光電変換素子に隣接して配置される垂直転送路のうち、一方には前記第１の垂直転送路が配置され、他方には前記第２の垂直転送路が配置され、
前記読出制御手段は、前記第１の読出ゲートから前記第１の垂直転送路あるいは前記第２の垂直転送路のうち何れか一方に信号電荷を読み出し、前記第２の読出ゲートから、前記第１の読出ゲートを介して信号電荷を読み出した垂直転送路と異なる他方の垂直転送路へ信号電荷を読み出す制御を行うことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。 - 前記第１の水平転送路と前記第１の垂直転送路とが接続される第１の接続部あるいは前記第２の水平転送路と前記第２の垂直転送手段とが接続される第２の接続部のうち何れか一方に各垂直転送路から前記第１の水平転送路および第２の水平転送路への信号電荷の送り出しタイミングを制御する電荷送出制御電極を備え、
前記垂直転送制御手段は、前記電荷送出制御電極を用いて前記第１の垂直転送路から前記第１の水平転送路へ信号電荷を送り出すタイミングと異なるタイミングで前記第２の垂直転送路から前記第２の水平転送路へ信号電荷が送り出し制御を行うことを特徴とする請求項１または２記載の固体撮像装置。 - 前記第１の垂直転送路と前記第２の垂直転送路との間において、前記垂直転送制御信号が印加される転送電極の配線のうち、隣り合う２つの配線が入れ換えられる構造を有する配線手段を備え、
前記垂直転送制御手段は、共通の垂直転送制御信号によって、前記第１の垂直転送路では信号電荷を前記第１の水平転送路へ転送し、前記第２の垂直転送路では信号電荷を前記第２の水平転送路へ転送する制御を行うことを特徴とする請求項１、２または３記載の固体撮像素子。 - 前記光電変換素子は、該光電変換素子の幾何学的な形状の中心点を行方向および列方向に１つおきに配列ピッチの半分ずらして配列させたハニカム構造の配列で配列されることを特徴とする請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の固体撮像素子。
- 二次元的に配列された複数の光電変換素子と、各光電変換素子に蓄積された信号電荷を前記配列の列方向に沿う垂直下方向に転送させる第１の垂直転送路と、各光電変換素子に蓄積された信号電荷を前記配列の列方向に沿う垂直上方向に転送させる第２の垂直転送路と、前記第１の垂直転送路および前記第２の垂直転送路において信号電荷の転送を制御する垂直転送制御手段と、前記第１の垂直転送路の下方に設けられ前記第１の垂直転送路から送り出される信号電荷を前記配列の行方向に沿う水平方向に転送させる第１の水平転送路と、前記第２の垂直転送路の上方に設けられ第２の垂直転送路から送り出される信号電荷を前記配列の行方向に沿う水平方向に転送させる第２の水平転送路と、前記第１の水平転送路において水平転送された信号電荷を撮像信号として出力する第１の出力部と、前記第２の水平転送路において水平転送された信号電荷を撮像信号として出力する第２の出力部と、を備えた固体撮像素子と、
前記第１の出力部から撮像信号を取得するかあるいは前記第２の出力部から撮像信号を取得するかを切換制御する出力切換手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。 - 前記出力切換手段は、動画撮影時には、前記第１出力部あるいは前記第２の出力部のうち何れか一方の出力部から撮像信号を取得する制御を行うことを特徴とする請求項６記載の撮像装置。
- 前記出力切換手段は、静止画撮影時には、前記第１の出力部および前記第２の出力部に信号電荷を転送する制御を行うことを特徴とする請求項６または７記載の撮像装置。
- Ｒ、Ｇ、Ｂ対応したカラーフィルタが所定の配列に従って並べられ、少なくとも列方向に沿ってＧに対応したフィルタを配置した列と、列方向に沿ってＲに対応した素子とＢに対応した素子とを交互に配置した列と、を行方向に沿って交互に配置されたカラーフィルタアレイを含むカラーフィルタアレイを備え、
前記垂直転送制御手段は、静止画撮影時には、Ｇ色に対応した電荷信号を前記第１の水平転送手段あるいは第２の水平転送手段の何れか一方に転送し、前記Ｇ色に対応した電荷信号を転送した水平転送手段と異なる水平転送手段にＲおよびＢに対応した電荷信号を転送する制御を行うことを特徴とする請求項６、７または８記載の撮像装置。
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