JP2005354580A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高画質を実現できる撮像装置を提供する。
【解決手段】外部からの光を受けて情報電荷を生成する複数の画素と、画素毎に情報電荷の転送方向と交差する方向に向けて延伸された複数の転送電極３０とを備え、転送電極３０の作用により、画素に入射される光に応答して発生した情報電荷を蓄積及び転送する撮像部、を含み、情報電荷の転送方向に沿って連続する所定数の画素群毎を組として、撮像時に組とされた画素群に蓄積された情報電荷を加算合成して、組とされた画素群が備える転送電極の作用によって情報電荷を転送し、転送時において各画素群を通過する際に情報電荷に加算されるスミア成分を、転送サイクルＴと前記撮像時の撮像期間Ｔ_sとの比に基づいて算出する撮像装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、撮像画像の画質を向上した撮像装置に関する。

図１６にＣＣＤ固体撮像素子を備えた撮像装置１００の構成を示す。撮像装置１００は、ＣＣＤ固体撮像素子１０２、タイミング制御回路１０４及び駆動ドライバ１０６を含んで構成される。ＣＣＤ固体撮像素子１０２は、撮像部２ｉ、蓄積部２ｓ、水平転送部２ｈ及び出力部２ｄを有する。タイミング制御回路１０４は、所定の周波数のクロックパルス及び外部制御信号を受けて、ＣＣＤ固体撮像素子１０２の撮像、垂直転送、水平転送及び出力を制御する制御信号を生成する。制御信号は駆動ドライバ１０６に入力される。駆動ドライバ１０６は、タイミング制御回路１０４から制御信号を受けて、ＣＣＤ固体撮像素子１０２の撮像部２ｉ、蓄積部２ｓ、水平転送部２ｈ及び出力部２ｄのそれぞれに対して必要なタイミングでクロックパルスを出力する。

ＣＣＤ固体撮像素子１０２は、駆動ドライバ１０６からのクロックを受けて、撮像、垂直転送、水平転送及び出力を行う。撮像部２ｉには受光画素がマトリックス状に配置されており、撮像部２ｉに入射された光が各ビットを構成する受光画素により光電変換されて情報電荷が生成される。垂直転送クロックの印加によって、撮像部２ｉにおいて生成された情報電荷の２次元配列は撮像部２ｉの垂直シフトレジスタにより蓄積部２ｓに高速で転送される。これにより、１フレーム分の情報電荷が蓄積部２ｓの垂直シフトレジスタに保持される。続いて、情報電荷は１行分ずつ蓄積部２ｓから水平転送部２ｈへ転送される。さらに、水平転送クロックの印加によって、情報電荷は１画素単位で水平転送部２ｈから出力部２ｄへ転送される。出力部２ｄは１画素毎の電荷量を電圧値に変換し、その電圧値の変化がＣＣＤの出力とされる。

撮像部２ｉ及び蓄積部２ｓは、図１７の素子内部の平面図に示すように、半導体基板の表面領域に形成された垂直シフトレジスタから構成される。垂直シフトレジスタは、垂直方向（図１７の縦方向）に向けて互いに平行に延伸された分離領域１４によって区画された複数のチャネル領域２２と、チャネル領域２２に交差する複数の転送電極２４−１〜２４−３から構成される。従来の固体撮像素子では、隣接する３つの転送電極２４−１，２４−２，２４−３の組が１つの画素を構成している。この一組の転送電極２４−１，２４−２，２４−３の各々に対して所定の周期の転送クロックφ₁〜φ₃を印加することによって撮像部２ｉで生成された情報電荷を転送することができる。

図１８に、撮像時におけるチャネル領域２２に沿ったＮウェル１２内のポテンシャル分布の様子を示す。撮像時には、１組の転送電極２４−１，２４−２，２４−３のうち１つの転送電極（例えば、転送電極２４−２）をオン状態にすると共に、残りの転送電極（例えば、転送電極２４−１，２４−３）をオフ状態にすることにより、オン状態とした転送電極下のチャネル領域２２にポテンシャル井戸５０を形成する。各画素で生成された情報電荷はこのポテンシャル井戸５０に蓄積される。

転送時には、図１９に示すように、１画素を構成する３つの転送電極２４−１，２４−２，２４−３の組み合わせ毎に３相の転送クロックφ₁〜φ₃が印加され、転送電極２４−１，２４−２，２４−３の下にあるチャネル領域２２のポテンシャルが制御されて情報電荷が転送される。

また、カラー画像を対象とするＣＣＤ固体撮像装置では、図６に示すように、垂直転送方向に沿って赤（Ｒ）を透過するフィルタと緑（Ｇ）を透過するフィルタとを交互に配置した列と、緑（Ｇ）を透過するフィルタと青（Ｂ）を透過するフィルタとを交互に配置した列と、を垂直転送方向と交差する方向に交互に配列することによってマトリクス状の画素配列を構成し、カラー画像の取得を可能としている。

特開２００１−１６６２８４号公報 特開平６−１１２４６７号公報

しかしながら、上記従来の撮像装置及びその制御方法では、１つの転送電極毎に情報電荷を順次送り出して転送を行う。そのため、垂直転送時間が長くなり、高品質の画像を得ることができない問題が発生していた。

例えば、撮像部２ｉにメカシャッタが設けられていない場合や動画撮影時のようにシャッタを閉じずに連続して撮影を行う場合、電荷を転送する期間中にも撮像部２ｉの各画素に入射し続ける光によって電荷が発生し続ける。この電荷はスミアと呼ばれるノイズの原因となる。なお、ノイズの原因となる電荷をスミア電荷と呼ぶ。撮像部２ｉから蓄積部２ｓへと情報電荷を転送する時間が長くなると共にスミア電荷量は増加し、撮影された画像に強いノイズとして残ることとなる。

また、撮像部２ｉにおいて１組となる転送電極のうち１つのみをオン状態として撮像を行う場合では、撮像時におけるポテンシャル井戸に蓄積可能な電荷量は限られており、輝度が高い撮影対象物からの光を受けた場合等において十分な感度やダイナミックレンジを得ることができなかった。さらには、撮像期間中に発生する情報電荷量がポテンシャル井戸の容量を越えてしまい、得られた画像のダイナミックレンジが低下してしまう場合もあった。

以上の問題点から、メカシャッタが設けられていない場合や動画撮影の場合にスミアを低減すると共に、得られた信号からスミア電荷による成分を除去できる方法が必要とされている。同時に、画像のダイナミックレンジを十分に高くできることが望ましい。

本発明は、上記従来技術の問題を鑑み、より高品質の画像を得ることができる撮像装置を提供することを目的とする。

本発明は、外部からの光を受けて情報電荷を生成する複数の画素と、前記画素毎に情報電荷の転送方向と交差する方向に向けて延伸された複数の転送電極と、を備え、前記転送電極の作用により、前記画素に入射される光に応答して発生した情報電荷を蓄積及び転送する撮像部、を含む撮像装置であって、情報電荷の転送方向に沿って連続する所定数の画素群毎を組として、撮像時には、前記組とされた画素群に含まれる実質的に互いに分離された複数の画素、に形成されたポテンシャル井戸に情報電荷を蓄積し、転送時には、前記組とされた画素群に蓄積された情報電荷を加算合成して、前記組とされた画素群が備える転送電極のうち情報電荷の転送方向に沿って連続する複数の転送電極に実質的に同相のクロックパルスを印加することによって情報電荷を転送し、転送時において前記組とされた各画素群を通過する際に情報電荷に加算されるスミア成分を、転送時において前記組とされた各画素群を情報電荷が通過する転送サイクルＴと前記撮像時の撮像期間Ｔ_sとの比に基づいて算出することを特徴とする。

より具体的には、外部からの光を受けて情報電荷を生成する複数の画素と、前記画素毎に情報電荷の転送方向と交差する方向に向けて延伸された複数の転送電極と、を備え、前記画素が行列配置され、前記転送電極の作用により、前記画素に入射される光に応答して発生した情報電荷を蓄積及び転送する撮像部、を含む撮像装置であって、情報電荷の転送方向に沿って連続する複数の画素毎を画素群Ｄ（ｘ，ｙ）（但し、行ｘ及び列ｙは１以上の整数）として、撮像時には、前記画素群Ｄ（ｘ，ｙ）に含まれる画素に形成されたポテンシャル井戸に情報電荷を蓄積し、転送時には、前記画素群Ｄ（ｘ，ｙ）に蓄積された情報電荷を情報電荷Ｑ（ｘ，ｙ）として加算合成して、前記画素群Ｄ（ｘ，ｙ）が備える転送電極のうち情報電荷の転送方向に沿って連続する複数の転送電極に実質的に同相のクロックパルスを印加することによって転送し、ｎを１以上の整数とした場合に、転送時において各画素群Ｄ（ｘ，ｙ）を情報電荷が通過する転送サイクルＴ、前記撮像時の撮像期間Ｔ_s、撮像時において実質的に有効な電極数Ｎ_eff及び組となる画素群数Ｎ_pとに基づいて、前記画素群Ｄ（２ｎ＋１，ｙ）から転送されてくる情報電荷Ｑ（２ｎ＋１，ｙ）に重畳されるスミア成分ΔＱ（２ｎ＋１，ｙ）を、

前記画素群Ｄ（２ｎ＋２，ｙ）から転送されてくる情報電荷Ｑ（２ｎ＋２，ｙ）に重畳されるスミア成分ΔＱ（２ｎ＋２，ｙ）を、

（但し、ΔＱ（１，ｙ）＝ΔＱ（２，ｙ）＝０）として算出する処理を行うことを特徴とする撮像装置である。

また、別の態様では、外部からの光を受けて情報電荷を生成する複数の画素と、前記画素毎に情報電荷の転送方向と交差する方向に向けて延伸された複数の転送電極と、を備え、前記画素が行列配置され、前記転送電極の作用により、前記画素に入射される光に応答して発生した情報電荷を蓄積し、外部からの光が遮断された領域へ転送する、撮像部を含む撮像装置であって、情報電荷の転送方向に沿って連続する複数の画素毎を画素群Ｄ（ｘ，ｙ）（但し、ｘ及びｙは１以上の整数）として、撮像時には、前記画素群Ｄ（ｘ，ｙ）に含まれる画素に形成されたポテンシャル井戸に情報電荷を蓄積し、転送時には、前記画素群Ｄ（ｘ，ｙ）に蓄積された情報電荷を情報電荷Ｑ（ｘ，ｙ）として加算合成して、前記画素群Ｄ（ｘ，ｙ）が備える転送電極のうち情報電荷の転送方向に沿って連続する複数の転送電極に実質的に同相のクロックパルスを印加することによって転送し、ｎを２以上の整数とした場合に、転送時において各画素群Ｄ（ｘ，ｙ）を情報電荷が通過する転送サイクルＴ、前記撮像時の撮像期間Ｔ_s、撮像時において実質的に有効な電極数Ｎ_eff及び組となる画素群数Ｎ_pとに基づいて、前記画素群Ｄ（ｎ，ｙ）から転送されてくる情報電荷Ｑ（ｎ，ｙ）に重畳されるスミア成分ΔＱ（ｎ，ｙ）を、

（但し、ΔＱ（１，ｙ）＝０）として算出する処理を行うことを特徴とする撮像装置である。

ここで、カラー撮像を行う撮像装置では、前記画素は、異なる２つ以上の波長領域のいずれかに応答して情報電荷を生成する複数の画素であり、２つの波長領域に対応する画素が転送方向に沿って交互に繰り返すように行列配置され、前記画素群Ｄ（ｘ，ｙ）は、情報電荷の転送方向に沿って連続する３画素毎を１組として、撮像時には前記画素群Ｄ（ｘ，ｙ）に含まれる同一の波長領域に対応する画素に形成されたポテンシャル井戸に情報電荷を蓄積することが好適である。

また、撮像時に、前記画素群Ｄ（ｘ，ｙ）の各々に含まれる少なくとも２つの画素に対して互いに異なる撮像期間だけポテンシャル井戸を形成して情報電荷を蓄積することも好適である。これによって、撮像時にポテンシャル井戸のオーバーフローが生じた場合にも理想的な情報電荷量を推定することができる。

本発明によれば、ＣＣＤ固体撮像素子を含む撮像装置において、高品質の画像を得ることができる。例えば、撮像時における感度及びダイナミックレンジを高くすることができる。また、転送時に発生するスミアを抑制すると共に、出力信号に重畳されたスミア成分を除去することができる。

本発明の実施の形態における撮像装置２００は、図１に示すように、ＣＣＤ固体撮像素子２０２、タイミング制御回路２０４、駆動ドライバ２０６及び出力信号処理部２０８を含んで構成される。

ＣＣＤ固体撮像素子２０２は、撮像部２ｉ、蓄積部２ｓ、水平転送部２ｈ及び出力部２ｄを有する。また、タイミング制御回路２０４は、所定の周波数のクロックパルス及び外部制御信号を受けて、ＣＣＤ固体撮像素子２０２の撮像、垂直転送、水平転送及び出力を制御する制御信号を生成する。これらの制御信号は、タイミング制御回路２０４から駆動ドライバ２０６へ入力される。駆動ドライバ２０６は、タイミング制御回路２０４から制御信号を受けて、ＣＣＤ固体撮像素子２０２の撮像部２ｉ、蓄積部２ｓ、水平転送部２ｈ及び出力部２ｄに各々に対して必要なタイミングでクロックパルスを出力する。出力信号処理部２０８は、出力部２ｄから出力されたＣＣＤ固体撮像素子２０２の出力信号に対してスミア除去等の処理を施した後、装置外部へ出力信号を出力する。

撮像部２ｉ及び蓄積部２ｓは、従来技術と同様に、垂直方向（図１の縦方向）に互いに平行に延伸された複数のチャネル領域とそれに交差する複数の転送電極とから構成される垂直シフトレジスタを含み、各シフトレジスタの各ビットはそれぞれ２次元行列として配置された受光画素の１つとして機能する。

撮像部２ｉは、図２〜４に示すように、半導体基板１０の表面領域に形成された複数のシフトレジスタから構成される。図２は撮像部２ｉの一部を示す模式的な平面図、図３及び図４はそれぞれ図２のＣ−Ｃ線及びＤ−Ｄ線に沿った側断面図である。

図３及び図４に示すように、本実施の形態における撮像部２ｉは従来の撮像装置における撮像部と同様の断面構造を有する。すなわち、Ｎ型半導体基板９内にＰウェル（ＰＷ）１１が形成され、その上にＮウェル１２が形成され、このＰウェル１１の表面領域にＮ型の不純物が高濃度に添加されたＮウェル１２が形成される。さらに、Ｎウェル１２に所定の間隔をもって互いに平行にＰ型不純物領域からなる分離領域１４が形成される。分離領域１４は、隣接するチャネル領域の間にポテンシャル障壁を形成し、これらの分離領域１４に挟まれた領域が電気的に区画され、情報電荷の転送経路であるチャネル領域２２となる。

また、半導体基板９の表面上には絶縁膜１３が成膜される。図２に示すように、この絶縁膜１３を挟んでチャネル領域２２の延伸方向に直交するように、ポリシリコン膜等からなる複数の転送電極３０（３０−１〜３０−９）が互いに平行に繰り返し配置される。

本実施の形態では、カラー画像を撮影対象とする撮像装置２００について説明を行う。カラー画像を撮影対象とする撮像装置２００では、異なる色の波長成分に応答して発生した情報電荷を蓄積する画素が所定の周期で繰り返し配置されたマトリックス状の画素配列の構成となる。例えば、図５に示すように、垂直転送方向に沿って連続する３つの転送電極をそれぞれ１組として赤（Ｒ）を透過するフィルタ３２−Ｒと緑（Ｇ）を透過するフィルタ３２−Ｇとを交互に配置した列３４−１と、青（Ｂ）を透過するフィルタ３２−Ｂと緑（Ｇ）を透過するフィルタ３２−Ｇとを交互に配置した列３４−２と、を垂直転送方向と交差する方向に交互に配列する。これによって、図６に示すように、各々が複数の電極（ここでは３つ）の電極によって制御されるＲ，Ｇ，Ｂの画素がマトリクス状に配置された画素配列が構成される。

本実施の形態では、転送方向に沿って同一の波長領域（色）に対応する画素が配置される周期に１画素を加えた周期に含まれる画素群を１組として、１組に含まれる転送電極の各々に異なるクロックパルスを供給することによって制御を行う。例えば、図５の画素配置に対しては、転送方向に沿って同一の色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の波長領域に対応する画素が２画素周期で配置されているので、２画素＋１画素＝３画素分の転送電極を１組として制御する。すなわち、転送方向に沿って連続する９つの転送電極３０−１〜３０−９を１つの組として、転送電極３０−１〜３０−９の各々に対して異なるクロックパルスを供給し、転送方向に沿って連続する３つの画素に配置された転送電極３０−１〜３０−９の各々を独立に制御することによって撮像部２ｉにおける撮像及び転送を制御する。

撮像装置２００における撮像（情報電荷の蓄積）及び情報電荷の転送は、タイミング制御回路２０４を用いて転送電極３０−１〜３０−９に印加される電圧を制御することによって行うことができる。そこで、図７に撮像から転送までのタイミングチャートを示し、転送電極の制御について説明を行う。また、図８には、時刻Ｔ₁〜Ｔ₇における各転送電極３０−１〜３０−９下におけるポテンシャルの変化の様子を示す。横軸は撮像部２ｉにおける転送方向に沿った位置を示し、縦軸が各位置でのポテンシャルを示す。このとき、図中の下が正電位側、上が負電位側となる。

駆動ドライバ２０６は、タイミング制御回路２０４からの制御信号を受けて、クロックパルスφ₁〜φ₉をそれぞれ転送電極３０−１〜３０−９に印加する。ＣＣＤ固体撮像素子２０２のＮ型半導体基板（Ｎ−ＳＵＢ）１０は基板電位Ｖ_subに固定される。

時刻Ｔ₀は、撮像前の初期状態である。このとき、クロックパルスφ₁〜φ₉の総てがオフとされ、図８に示すように、転送電極３０−１〜３０−９下にはポテンシャル井戸は形成されず、電荷は基板１０へ排出される。

時刻Ｔ₁では、１組とされた画素群のうち両端の画素にポテンシャル井戸が形成されるようにクロックパルスが制御される。ここでは、クロックパルスφ₂，φ₈がオンとされ、転送電極３０−２及び３０−８下に実質的に互いに分離されたポテンシャル井戸が形成される。オン状態となった転送電極３０−２及び３０−８の周囲に入射した光に応じて発生した情報電荷はこれらのポテンシャル井戸に蓄積される。

本実施の形態では、転送方向に沿って同一の波長領域に対応する画素が配置される周期に１画素を加えた周期の画素を１組として転送電極へのクロックパルスの制御を行っているため、１組の画素では同一の波長成分に対応して発生した情報電荷が蓄積されることとなる。例えば、図５に示したＣＣＤ固体撮像素子２０２の列３４−１では、図８に示すように、左からＲ，Ｇ，Ｒの組とＧ，Ｒ，Ｇの組とが繰り返し配置され、Ｒ，Ｇ，Ｒの組では両端のＲに対応する画素に赤の波長成分に応じて発生した情報電荷が蓄積され、Ｇ，Ｒ，Ｇの組では両端のＧに対応する画素に緑の波長成分に応じて発生した情報電荷が蓄積される。他の列についても同様である。

ここでは、両端以外の画素についてはクロックパルスをオフに維持することによって撮像時に常に情報電荷が基板１０へ排出されるように制御したが、これに限定されるものでない。例えば、図９に示すように、時刻Ｓ₀においてクロックパルスφ₂，φ₈と共にクロックパルスφ₅を一旦オンとして情報電荷を蓄積し、撮像が終了する時刻Ｓ₁においてクロックパルスφ₅をオフに戻して情報電荷を排出させることにより、電子的なシャッタ動作を行わせても良い。

時刻Ｔ₂及びＴ₃では、情報電荷の再配列が行われる。１組の画素群において両端の画素のポテンシャル井戸に蓄積された情報電荷が１つのポテンシャル井戸に纏められる。時刻Ｔ₂では、クロックパルスφ₂，φ₈に加えて、クロックパルスφ₃〜φ₇がオンとされ、転送電極３０−２及び３０−８下のポテンシャル井戸に蓄積されていた情報電荷が加算合成される。続いて、時刻Ｔ₃では、クロックパルスφ₂，φ₃，φ₇，φ₈がオフとされ、転送電極３０−４〜３０−６の下に形成されたポテンシャル井戸に情報電荷が再配置される。

このように、撮像時において１組の画素群のうち少なくとも２つ以上の画素に蓄積された情報電荷を再配置によって１つのポテンシャル井戸に纏めることによって、撮像時における感度及びダイナミックレンジを高くすることができる。

時刻Ｔ₄以降では、１組の画素群に対して１つのポテンシャル井戸に纏められた情報電荷が転送される。このとき、転送方向に沿って連続する少なくとも２つの転送電極に対して同相のクロックパルスを供給することにより転送が行われる。ここでは、各画素に配置された３つの転送電極の組毎に対して同相のクロックパルスを供給することによって転送が行われる。

例えば、図５に示したＣＣＤ固体撮像素子２０２では、図７に示すように、クロックパルスφ₁〜φ₃，φ₄〜φ₆，φ₇〜φ₉の組がそれぞれ同相で駆動され、図８に示すように連続して配置されている転送電極３０−１〜３０−３，３０−４〜３０−６，３０−７〜３０−９の組をそれぞれ１つの転送単位として情報電荷が順次転送される。

具体的には、図７に示すように、時刻Ｔ₄ではクロックパルスφ₁〜φ₃がオフ、クロックパルスφ₄〜φ₉がオンとされ、時刻Ｔ₅ではクロックパルスφ₁〜φ₆がオフ、クロックパルスφ₇〜φ₉がオンとされる。これによって、図８に示すように、転送電極３０−４〜３０−６下に形成されていたポテンシャル井戸に蓄積されていた情報電荷が転送電極３０−７〜３０−９下に新たに形成されたポテンシャル井戸に転送される。時刻Ｔ₆ではクロックパルスφ₄〜φ₆がオフ、クロックパルスφ₁〜φ₃及びφ₇〜φ₉がオンとされ、時刻Ｔ₇ではクロックパルスφ₄〜φ₉がオフ、クロックパルスφ₁〜φ₃がオンとされる。これによって、図８に示すように、転送電極３０−７〜３０−９下に形成されていたポテンシャル井戸に蓄積されていた情報電荷が転送電極３０−１〜３０−３下に新たに形成されたポテンシャル井戸に転送される。同様に、１画素に配置された転送電極の組毎に同相のクロックパルスを印加していくことによって情報電荷を順次転送することができる。他の列についても同様に転送が行われる。

なお、クロックパルスφ₁〜φ₃，φ₄〜φ₆，φ₇〜φ₉の組がそれぞれ同相で駆動される場合を示したが、実質的に同相として駆動されれば良く、図１０に示すように、転送方向に沿ってポテンシャルが滑らかに変動するようにそれぞれの組の中で転送電極に供給するクロックパルスに遅延を持たせても良い。このように遅延を持たせることで、滑らかに情報電荷を転送することが可能となる。

このように、転送時において、複数の転送電極を１組として制御を行うことによって、撮像部２ｉから情報電荷を高速に転送することができる。その結果、転送時に発生するスミアを抑制することができる。例えば、本実施の形態のように３つの転送電極を１組に纏めて制御した場合には従来の制御方法と比べて約３倍の転送速度で転送を行うことができる。同様の転送方法は、蓄積部２ｓに対しても適用することができる。

このように転送速度を高速化することによって、メカシャッタが設けられていない場合や動画撮影の場合に転送時におけるスミア電荷の発生を低減することができ、高画質かつ高ダイナミックレンジの画像信号を得ることができる。

さらに、オフセットスミア除去法を応用することによって転送時に情報電荷に重畳されたスミア電荷による成分を除去することもできる。

図１１に、撮像部２ｉから蓄積部２ｓへの接続部を拡大した平面図を示す。図１１に示すように、奇数列（２μ−１）では蓄積部２ｓに近い側からＲ，Ｇ，Ｒ，Ｇ・・・の順に配列された画素が配置され、偶数列（２μ）では蓄積部２ｓに近い側からＧ，Ｂ，Ｇ，Ｂ・・・の順に配列された画素が配置されているものとする。ここで、μは１以上の整数であるとする。

図１１のような画素の配列に対して高速転送の制御を適用した場合、奇数列（２μ−１）では蓄積部２ｓに近い側からＲ，Ｇ，Ｒの組からなる奇数行（２λ−１）、Ｇ，Ｒ，Ｇの組からなる偶数行（２λ）が交互に繰り返されているので、奇数列（２μ−１）におけるＲ，Ｇ，Ｒの組からなる奇数行（２λ−１）を画素Ｄ（２λ−１，２μ−１）で表現し、奇数列（２μ−１）におけるＧ，Ｒ，Ｇの組からなる偶数行（２λ）を画素Ｄ（２λ，２μ−１）で表現することができる。同様に、偶数列（２μ）では蓄積部２ｓに近い側からＧ，Ｂ，Ｇの組からなる奇数行（２λ−１）、Ｂ，Ｇ，Ｂの組からなる偶数行（２λ）が交互に繰り返されているので、偶数列（２μ）におけるＧ，Ｂ，Ｇの組からなる奇数行（２λ−１）を画素群Ｄ（２λ−１，２μ）で表現し、偶数列（２μ）におけるＢ，Ｇ，Ｂの組からなる偶数行（２λ）を画素群Ｄ（２λ，２μ）で表現することができる。ここで、λは１以上の整数であるとする。以下では奇数列（２μ−１）を例にとって説明を行うが、偶数列（２μ）においても同様に処理を行うことができる。

本実施の形態では、空間的に近くに配置された画素では同じ期間に発生する電荷がほぼ等しいと仮定することによってスミア電荷の除去処理を行う。なお、以下の説明において再配置期間は実際には非常に短い期間であるのでこの間に発生する電荷量は無視できるものとする。

情報電荷の転送が開始されると、画素群Ｄ（１，２μ−１）に蓄積された情報電荷Ｑ（１，２μ−１）は直ちに蓄積部２ｓに転送される。従って、画素群Ｄ（１，２μ−１）に蓄積された情報電荷Ｑ（１，２μ−１）にはスミア電荷は殆ど重畳されることなく蓄積部２ｓに送られる。具体的には、最初の画素群Ｄ（１，２μ−１）から蓄積部２ｓに転送されてくる情報電荷Ｑ（１，２μ−１）は撮像期間Ｔ_sに２つのＲの画素で発生した電荷量２ｑ（１，２μ−１）に等しいとする。また、２番目の画素群Ｄ（２，２μ−１）で蓄積された情報電荷Ｑ（２，２μ−１）は、転送サイクルＴで画素群Ｄ（１，２μ−１）に含まれるＲの画素、Ｇの画素、及び、Ｒの画素を順に転送されて蓄積部２ｓに到達する。ここで、最初の画素群Ｄ（１，２μ−１）を通過する際に蓄積されるスミア電荷は僅かであり、無視できるものとすると、撮像期間Ｔ_sに２つのＧの画素で発生した電荷量２ｑ（２，２μ−１）に等しいものとなる。

一方、最初の画素群Ｄ（１，２μ−１）と２番目の画素群Ｄ（２，２μ−１）とを纏めると、含まれる画素は３つのＲの画素と３つのＧの画素であるので、総ての画素を有効に利用した時には最初の画素群Ｄ（１，２μ−１）と２番目の画素群Ｄ（２，２μ−１）からは赤の波長領域に対応する電荷量２ｑ（１，２μ−１）の３／２倍の電荷量３ｑ（１，２μ−１）と緑の波長領域に対応する電荷量２ｑ（２，２μ−１）の３／２倍の電荷量３ｑ（２，２μ−１）の情報電荷が転送されてくるべきであるといえる。この情報電荷量３ｑ（１，２μ−１）と３ｑ（２，２μ−１）は情報電荷Ｑ（１，２μ−１）及びＱ（２，２μ−１）から数式（１）及び（２）を用いて近似的に算出することができる。

３番目の画素群Ｄ（３，２μ−１）から転送されてくる情報電荷Ｑ（３，２μ−１）は転送サイクルＴ毎に画素群Ｄ（２，２μ−１）に含まれるＧの画素、Ｒの画素及びＧの画素、並びに、画素群Ｄ（１，２μ−１）に含まれるＲの画素、Ｇの画素、及び、Ｒの画素を順に転送されて蓄積部２ｓに到達する。従って、情報電荷Ｑ（２，２μ−１）にはそれぞれの画素群を通過する際の転送サイクルＴの時間に応じたスミア電荷ΔＱ（３，２μ−１）が重畳されることとなる。

このスミア電荷ΔＱ（３，２μ−１）は、情報電荷量３ｑ（１，２μ−１）と３ｑ（２，２μ−１）との合計値に、２番目の画素群Ｄ（２，２μ−１）と最初の画素群Ｄ（１，２μ−１）とをそれぞれ通過する際の転送期間Ｔと撮像期間Ｔｓとの比を積算した値となる。すなわち、数式（３）により算出することができる。

従って、３番目の画素群Ｄ（３，２μ−１）から転送されてくる情報電荷Ｑ（３，２μ−１）からスミア電荷ΔＱ（３，２μ−１）を差し引くことによりスミア成分を除去することができる。

また、４番目の画素群Ｄ（４，２μ−１）から転送されてくる情報電荷Ｑ（４，２μ−１）に重畳されるスミア電荷ΔＱ（４，２μ−１）は、３番目の画素群Ｄ（３，２μ−１）において発生するスミア電荷を無視すると、同様に数式（４）により算出することができる。従って、４番目の画素群Ｄ（４，２μ−１）から転送されてくる情報電荷Ｑ（４，２μ−１）からスミア電荷ΔＱ（４，２μ−１）を差し引くことによりスミア成分を除去することができる。

なお、３番目の画素群Ｄ（３，２μ−１）及び４番目の画素群Ｄ（４，２μ−１）を纏めると、これらの画素群には３つのＲの画素及び３つのＧの画素が含まれるので、総ての画素が有効である場合、画素群Ｄ（３，２μ−１）及びＤ（４，２μ−１）からは赤の波長領域に対応する３ｑ（３，２μ−１）と緑の波長領域に対応する３ｑ（４，２μ−１）の情報電荷が転送されてくることとなり、これらの値は数式（５）を用いて算出することができる。

以上の関係を一般化すると、ｎを１以上の整数として、２ｎ＋１番目以降の画素群Ｄ（２ｎ＋１，２μ−１）から転送されてくる情報電荷Ｑ（２ｎ＋１，２μ−１）に重畳されるスミア電荷ΔＱ（２ｎ＋１，２μ−１）は、スミア電荷ΔＱ（２ｎ−１，２μ−１）に２ｎ−１番目の画素群Ｄ（２ｎ−１，２μ−１）及び２ｎ番目の画素群Ｄ（２ｎ，２μ−１）を通過する転送期間Ｔに発生するスミア成分を加算したものとなる。２ｎ−１番目の画素群Ｄ（２ｎ−１，２μ−１）及び２ｎ番目の画素群Ｄ（２ｎ，２μ−１）を通過する転送サイクルＴに発生するスミア電荷は、電荷量３ｑ（２ｎ−１，２μ−１）と電荷量３ｑ（２ｎ，２μ−１）の合計値に転送期間Ｔと撮像期間Ｔｓとの比を積算した値となる。すなわち、数式（６）により算出することができる。

同様に、画素群Ｄ（２ｎ＋２，２μ−１）から転送されてくる情報電荷Ｑ（２ｎ＋２，２μ−１）に重畳されるスミア電荷ΔＱ（２ｎ＋２，２μ−１）は、スミア電荷ΔＱ（２ｎ，２μ−１）に２ｎ−１番目の画素群Ｄ（２ｎ−１，２μ−１）及び２ｎ番目の画素群Ｄ（２ｎ，２μ−１）を通過する転送サイクルＴに発生するスミア電荷を加算したものとして数式（７）により算出することができる。

従って、２ｎ＋１番目の画素群Ｄ（２ｎ＋１，２μ−１）から転送されてくる情報電荷Ｑ（２ｎ＋１，２μ−１）からスミア電荷ΔＱ（２ｎ＋１，２μ−１）を差し引くことによりスミア成分を除去することができる。また、２ｎ＋２番目の画素群Ｄ（２ｎ＋２，２μ−１）から転送されてくる情報電荷Ｑ（２ｎ＋２，２μ−１）からスミア電荷ΔＱ（２ｎ＋２，２μ−１）を差し引くことによりスミア成分を除去することができる。なお、画素群Ｄ（２ｎ＋１，２μ−１）及び画素群Ｄ（２ｎ＋２，２μ−１）を纏めると、総ての画素が有効である場合、これらの画素群からは３ｑ（２ｎ＋１，２μ−１）及び３ｑ（２ｎ＋２，２μ−１）の情報電荷が転送されることとなり、その値は数式（８）及び（９）を用いて算出することができる。

以上のように、複数の転送電極を纏めて同相のクロックパルスを印加することによって高速転送を行う場合において、オフセットスミア除去法を応用することによってスミア成分を除去した信号を求めることができる。

ここでは、２組の画素群を纏めることによってスミア電荷を算出したが、１組の画素群に含まれる各画素で発生するスミア電荷が等しいものとして処理を行うことも好適である。以下に説明を行う。

最初の画素群Ｄ（１，２μ−１）に蓄積された情報電荷Ｑ（１，２μ−１）にはスミア電荷は殆ど重畳されることなく蓄積部２ｓに送られる。２番目の画素群Ｄ（２，２μ−１）に蓄積された情報電荷Ｑ（２，２μ−１）は、転送サイクルＴで画素群Ｄ（１，２μ−１）に含まれるＲの画素、Ｇの画素、及び、Ｒの画素を順に転送されて蓄積部２ｓに到達する。この転送期間に最初の画素群Ｄ（１，２μ−１）に含まれるＧの画素で発生するスミア電荷は僅かであり、他の２つのＲの画素で発生するスミア電荷とほぼ等しいものとして処理を行っても影響は小さい。そこで、情報電荷Ｑ（２，２μ−１）に重畳されるスミア電荷ΔＱ（２，２μ−１）を数式（１０）で算出する。

３番目の画素群Ｄ（３，２μ−１）に蓄積された情報電荷Ｑ（３，２μ−１）は、転送サイクルＴ毎に画素群Ｄ（２，２μ−１）及び画素群Ｄ（１，２μ−１）に含まれる画素を順に転送されて蓄積部２ｓに到達する。ここでも同様に、転送期間に２番目の画素群Ｄ（２，２μ−１）に含まれるＲの画素で発生するスミア電荷は僅かであり、他の２つのＧの画素で発生するスミア電荷とほぼ等しいものとして処理を行っても影響は小さい。そこで、情報電荷Ｑ（３，２μ−１）に重畳されるスミア電荷ΔＱ（３，２μ−１）を数式（１１）で算出する。

これらを一般化して、ｎを２以上の整数として、画素群（ｎ，２μ−１）に蓄積された情報電荷Ｑ（ｎ，２μ−１）に重畳されるスミア電荷ΔＱ（ｎ，２μ−１）を数式（１２）で算出することができる。

従って、情報電荷Ｑ（ｎ，２μ−１）からスミア電荷ΔＱ（ｎ，２μ−１）を差し引くことによりスミア成分の影響を除去することができる。

なお、本実施の形態では、連続する９つの転送電極３０−１〜３０−９を１つの組として、転送電極３０−１〜３０−９の各々に対して異なるクロックパルスを供給することによって撮像部２ｉにおける撮像（情報電荷の蓄積）及び情報電荷の転送を制御したが、もちろん従来と同様に、１つの画素に対応する転送電極３０−１〜３０−３，３０−４〜３０−６，３０−７〜３０−９をそれぞれ１組として転送電極３０−１，３０−４，３０−７と転送電極３０−２，３０−５，３０−８と転送電極３０−３，３０−６，３０−９とをそれぞれ同相のクロックパルスで制御することもできる。このように、連続する複数の画素に跨る転送電極を１組とした制御と１つの画素に対応する転送電極を１組とした制御とを切り替えることによって、低解像度の高速転送と高解像度の低速転送とを切り替えて撮影及び転送を行うこともできる。この場合、従来のオフセットスミア除去法を適用することによって、スミア成分を除去することができる。

また、撮像部２ｉに機械的なシャッタが設けられている場合、動画のように低解像度の高速転送を連続して行うときにはシャッタを開放したまま連続して撮像を行うことができる。このような場合、蓄積部２ｓには従来のように撮像部２ｉと同一の画素数を配列する必要はなく、蓄積部２ｓの蓄積画素を纏めて、加算合成された情報電荷を蓄積できる容量を有する画素を配列することも可能である。例えば、撮像部２ｉにおいて転送方向に沿って３画素を纏めて情報電荷の蓄積を行う場合、蓄積部２ｓの転送方向に沿った画素数を従来の１／３にすることができる。従って、従来の蓄積部２ｓに比べて画素数を減らすことができ、ＣＣＤ固体撮像素子２０２の構成をより小型化することができる。また、蓄積部２ｓの転送電極の制御もより簡易化することができる。なお、高解像度の静止画を撮影する場合には、従来通り３つの転送電極から構成される１画素単位の撮像を行い、撮像が終了した時点において機械的シャッタを閉じ、撮像部２ｉから直接水平転送部２ｈへと情報電荷を順次転送することによって高解像度の画像を得ることもできる。

なお、上記実施の形態では９つの転送電極に対して異なる９つのクロックパルスを供給することにより制御を行ったが、これに限定されるものではない。例えば、制御可能なクロックパルスの数を増やすことによって、より圧縮された画像をより高速に転送することも可能である。

また、本実施の形態と同様に、ＣＣＤ固体撮像素子２０２からの出力信号（電圧値等）に対してスミアの除去処理を行うこともできる。すなわち、ＣＣＤ固体撮像素子２０２の出力信号は情報電荷Ｑに比例するので、出力信号に所定の係数を乗算した値を情報電荷Ｑとして処理すれば良い。

また、本実施の形態では、フレームトランスファー型のＣＣＤ固体撮像素子を含む撮像装置を対象としたが本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば、インターライン型のＣＣＤ固体撮像素子を含む撮像装置にも適用することができる。

＜変形例１＞
また、上記実施の形態における撮像装置の制御を応用することによって、撮像時にポテンシャル井戸の飽和レベルを超える情報電荷が発生するような強い光が入射している場合においてもポテンシャル井戸が飽和しない場合に得られるべき理想的な情報電荷量を求めることもできる。

図１２に撮像時及び再配列時におけるタイミングチャートを示し、転送電極の制御について説明を行う。また、図１３には、時刻Ｔ₁〜Ｔ₃における各転送電極３０−１〜３０−９下におけるポテンシャルの変化の様子を示す。横軸は撮像部２ｉにおける転送方向に沿った位置を示し、縦軸が各位置でのポテンシャルを示す。このとき、図中の下が正電位側、上が負電位側となる。

駆動ドライバ２０６は、タイミング制御回路２０４からの制御信号を受けて、クロックパルスφ₁〜φ₉をそれぞれ転送電極３０−１〜３０−９に印加する。ＣＣＤ固体撮像素子２０２のＮ型半導体基板（Ｎ−ＳＵＢ）１０は基板電位Ｖ_subに固定される。

時刻Ｔ₀では、クロックパルスφ₁〜φ₉の総てがオフとされ、図１３に示すように、転送電極３０−１〜３０−９下にはポテンシャル井戸は形成されず、電荷は基板１０へ排出される。時刻Ｔ₁では、１組とされた画素群のうち一端の画素にポテンシャル井戸が形成されるようにクロックパルスが制御される。ここでは、クロックパルスφ₂のみがオンとされ、転送電極３０−２下にポテンシャル井戸が形成される。オン状態となった転送電極３０−２の周囲に入射した光に応じて発生した情報電荷はこれらのポテンシャル井戸に蓄積される。次に、時刻Ｔ₂では、１組とされた画素群のうち両端の画素にポテンシャル井戸が形成されるようにクロックパルスが制御される。ここでは、クロックパルスφ₂に加えてφ₈がオンとされ、転送電極３０−２及び３０−８下にポテンシャル井戸が形成される。オン状態となった転送電極３０−２及び３０−８の周囲に入射した光に応じて発生した情報電荷はこれらのポテンシャル井戸に蓄積される。時刻Ｔ₃では、情報電荷の再配列が行われる。以下は、上記実施の形態の時刻Ｔ₄以降と同様に情報電荷を転送することができる。

すなわち、撮像時において転送電極３０−２の下には撮像期間Ｔｓと等しいオンゲート期間Ｔ_Hだけポテンシャル井戸が形成され、転送電極３０−８の下にはオンゲート期間Ｔ_Hより短いオンゲート期間Ｔ_Lだけポテンシャル井戸が形成される。

このとき、タイミング制御回路２０４は、前回のフレームにおける最大信号強度に応じてオンゲート期間Ｔ_H及びＴ_Lを制御することが好適である。最大信号強度が小さいほどオフゲート期間が長くなるように、最大信号強度が大きいほどオンゲート期間が長くなるように制御を行う。これは、連続して撮像される画像に含まれる最大信号強度は大きく変化しない傾向があることを利用して撮像期間の制御を行うものである。なお、前回の撮像から長時間が経過した場合や確実に十分なダイナミックレンジを確保したい場合には、一旦予備的に１フレームの画像を撮像及び出力して最大信号強度を検出し、その最大信号強度に基づいて撮像期間の設定を行った後に本番としての撮像を行うものとすることが好ましい。

撮像部２ｉの画素に入射される光が弱い場合、図１４に示すように、単位時間当たりに各画素のポテンシャル井戸に蓄積される情報電荷（図１４のラインＥの傾き）は小さくなる。このような場合、オンゲート期間Ｔ_H及びＴ_Lで蓄積される情報電荷Ｑ_H,total及びＱ_L,totalは各ポテンシャル井戸の飽和レベルＱ_maxよりも小さくなり、十分なダイナミックレンジを確保することができる。

撮像部２ｉの画素に入射される光が強い場合、図１５に示すように、単位時間当たりに画素に蓄積される情報電荷（図１５のラインＦの傾き）は大きくなり、長いオンゲート期間Ｔ_Hだけオン状態となる転送電極３０−２の下のポテンシャル井戸に蓄積される情報電荷Ｑ_H,totalはポテンシャル井戸の飽和レベルを超える。一方、短いオンゲート期間Ｔ_Lだけオン状態となる転送電極３０−７の下のポテンシャル井戸に蓄積される情報電荷Ｑ_L,totalはポテンシャル井戸の飽和レベルを超えない。従って、情報電荷Ｑ_H,totalとＱ_L,totalとの和である出力情報電荷量Ｑ_totalは、図１５のラインＧのようにニー特性を示す。

撮像部２ｉの画素に入射される光が弱い場合、長いオンゲート期間Ｔ_Hで蓄積された情報電荷量Ｑ_H,totalは出力情報電荷量Ｑ_totalから数式（１３）を用いて算出することができる。同様に、短いオンゲート期間Ｔ_Lで蓄積された情報電荷量Ｑ_L,totalは出力情報電荷量Ｑ_totalから数式（１４）を用いて算出することができる。ただし、このようにして算出された情報電荷量Ｑ_H,totalが飽和レベルＱ_maxを超える値として算出された場合には情報電荷量Ｑ_H,total及び情報電荷量Ｑ_L,totalは数式（１５）及び（１６）によりそれぞれ再計算する必要がある。ＣＣＤ固体撮像素子２０２の撮像部２ｉにおける飽和レベルＱ_maxは予め求めておくことができる。

短いオンゲート期間Ｔ_Lに蓄積された情報電荷量Ｑ_L,totalと、ポテンシャル井戸が飽和しない程度の十分な容量を有している場合に長いオンゲート期間Ｔ_Hにおいて１画素分のポテンシャル井戸に蓄積されるべき理想的な情報電荷Ｑ_idealとの比Ｑ_L,total／Ｑ_idealはオンゲート期間の比Ｔ_L／Ｔ_Hに等しくなる。従って、理想的な情報電荷量Ｑ_idealは数式（１７）及び（１８）に基づいて算出することができる。

このとき、出力情報電荷量Ｑ_totalとして上記実施の形態で算出されたスミア除去後の電荷量（例えば、ｎ行（２μ−１）列の画素群Ｄ（ｎ，２μ−１）からの出力情報電荷量Ｑ_total（ｎ，２μ−１）＝Ｑ（ｎ，２μ−１）−ΔＱ（ｎ，２μ−１）とする）を用いることによってスミア電荷の影響を排除した上で理想的な情報電荷Ｑ_idealを得ることができる。

このように、予め１画素当たりのポテンシャル井戸の飽和レベルＱ_max（又は、飽和レベルＱ_maxに相当する出力信号値）を調べておくことによって、撮像期間に蓄積されるべき理想的な出力情報電荷量Ｑ_itotalを求めることができる。

なお、変形例１と同様に、ＣＣＤ固体撮像素子２０２からの出力信号から理想的な出力信号Ｓ_idealを求めることもできる。すなわち、理想的な出力信号Ｓ_idealは情報電荷量Ｑ_itotalに比例する信号であるので、情報電荷量Ｑ_itotalに所定の係数を掛けることにより出力信号Ｓ_idealを算出することができる。

以上のように、本変形例によれば、１組の画素群において異なるオンゲート期間Ｔ_H及びＴ_Lで情報電荷を蓄積することによって、撮像部２ｉの画素に入射される光が強い場合でも、光の強度に応じた正しい情報電荷量や出力信号を求めることができる。従って、画像信号において十分なダイナミックレンジを得ることができる。

＜変形例２＞
さらに、上記変形例１にオフセットスミア除去法を組み合わせることもできる。

例えば、撮像時において転送電極３０−２の下には撮像期間Ｔｓと等しいオンゲート期間Ｔ_Hだけポテンシャル井戸が形成され、転送電極３０−８の下には撮像期間Ｔｓの１／４の短いオンゲート期間Ｔ_Lだけポテンシャル井戸が形成されたものとし、１組の転送電極３０−１〜３０−３，３０−４〜３０−６，３０−７〜３０−９の各々の画素を通過する際の時間が転送時間Ｔであるとする。

このとき、転送電極３０−１〜３０−９における実質的な撮像期間はＴ_H＋Ｔ_L＝Ｔｓ＋Ｔｓ／４＝５Ｔｓ／４で表される。そこで、数式（６），（７）及び（１２）を変形して、スミア電荷ΔＱ（ｎ，２μ−１）を数式（１９）〜（２１）で表すことができる。

“撮像時において実質的に有効な電極数Ｎ_eff”を、転送電極３０−１〜３０−９について、撮像時において各電極がオンされている実質的な時間の積算値を撮像期間Ｔｓで除算した値で定義する。そうすると、実質的な撮像期間Ｔ_H＋Ｔ_Lは撮像期間Ｔｓ×（撮像時において実質的に有効な電極数Ｎ_eff）として表すことができる。従って、転送電極３０−１〜３０−９の組に含まれる画素群数Ｎ_pとして、数式（１９）〜（２１）を一般化すると数式（２２）〜（２４）で表すことができる。

従って、情報電荷Ｑ（ｎ，２μ−１）からスミア電荷ΔＱ（ｎ，２μ−１）を差し引くことによりスミア成分の影響を除去することができる。

以上のように、本変形例によれば、１組の画素群において異なるオンゲート期間Ｔ_H及びＴ_Lで情報電荷を蓄積して入射光が強い場合に光の強度に応じた正しい情報電荷量や出力信号を求める場合においても、予めオフセットスミア除去法によってスミアを除去した上で正しい情報電荷量や出力信号を求めることができる。従って、画像信号において十分なダイナミックレンジをより正しく得ることができる。

本発明の実施の形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態におけるＣＣＤ固体撮像素子の撮像部の内部構成の平面図を示す図である。 本発明の実施の形態におけるＣＣＤ固体撮像素子の撮像部の内部構成の断面図を示す図である。 本発明の実施の形態におけるＣＣＤ固体撮像素子の撮像部の内部構成の断面図を示す図である。 本発明の実施の形態におけるＣＣＤ固体撮像素子のカラーフィルタの配置を示す図である。 本発明の実施の形態におけるＣＣＤ固体撮像素子のカラーフィルタの配列を示す図である。 本発明の実施の形態におけるＣＣＤ固体撮像素子に供給されるクロックパルスのタイミングチャートを示す図である。 本発明の実施の形態における各転送電極下のポテンシャルの状態変化を示す図である。 本発明の実施の形態におけるＣＣＤ固体撮像素子に供給されるクロックパルスのタイミングチャートの別例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるＣＣＤ固体撮像素子の各転送電極下のポテンシャルの状態変化を示す図である。 本発明の実施の形態におけるスミア除去の方法を説明する図である。 本発明の実施の形態の変形例１におけるＣＣＤ固体撮像素子に供給されるクロックパルスのタイミングチャートを示す図である。 本発明の実施の形態の変形例１における各転送電極下のポテンシャルの状態変化を示す図である。 本発明の実施の形態の変形例１における撮像期間における情報電荷の蓄積の様子を説明する図である。 本発明の実施の形態の変形例１における撮像期間における情報電荷の蓄積の様子を説明する図である。 従来の撮像装置の構成を示すブロック図である。 従来のＣＣＤ固体撮像素子の撮像部の内部構成の平面図を示す図である。 撮像時における情報電荷の蓄積を説明する図である。 従来のＣＣＤ固体撮像素子における撮像時及び転送時に転送電極へ供給されるクロックパルスのタイミングチャートを示す図である。

符号の説明

２ｄ 出力部、２ｉ 撮像部、２ｈ 水平転送部、２ｓ 蓄積部、９ 半導体基板、１０ 半導体基板（Ｎ−ＳＵＢ）、１１，１２ ウェル、１３ 絶縁膜、１４ 分離領域、２２ チャネル領域、２４ 転送電極、３０ 転送電極、３２ フィルタ、３４ 画素の列、５０ ポテンシャル井戸、１００ 撮像装置、１０２ ＣＣＤ固体撮像素子、１０４ タイミング制御回路、１０６ 駆動ドライバ、２００ 撮像装置、２０２ ＣＣＤ固体撮像素子、２０４ タイミング制御回路、２０６ 駆動ドライバ、２０８ 出力信号処理部。

Claims (5)

1. 外部からの光を受けて情報電荷を生成する複数の画素と、
   前記画素毎に情報電荷の転送方向と交差する方向に向けて延伸された複数の転送電極と、を備え、
   前記転送電極の作用により、前記画素に入射される光に応答して発生した情報電荷を蓄積及び転送する撮像部、を含む撮像装置であって、
   情報電荷の転送方向に沿って連続する所定数の画素群毎を組として、
   撮像時には、前記組とされた画素群に含まれる実質的に互いに分離された複数の画素、に形成されたポテンシャル井戸に情報電荷を蓄積し、
   転送時には、前記組とされた画素群に蓄積された情報電荷を加算合成して、前記組とされた画素群が備える転送電極のうち情報電荷の転送方向に沿って連続する複数の転送電極に実質的に同相のクロックパルスを印加することによって情報電荷を転送し、
   転送時において前記組とされた各画素群を通過する際に情報電荷に加算されるスミア成分を、転送時において前記組とされた各画素群を情報電荷が通過する転送サイクルＴと前記撮像時の撮像期間Ｔ_sとの比に基づいて算出することを特徴とする撮像装置。
2. 外部からの光を受けて情報電荷を生成する複数の画素と、前記画素毎に情報電荷の転送方向と交差する方向に向けて延伸された複数の転送電極と、を備え、
   前記画素が行列配置され、前記転送電極の作用により、前記画素に入射される光に応答して発生した情報電荷を蓄積及び転送する撮像部、を含む撮像装置であって、
   情報電荷の転送方向に沿って連続する複数の画素毎を画素群Ｄ（ｘ，ｙ）（但し、行ｘ及び列ｙは１以上の整数）として、
   撮像時には、前記画素群Ｄ（ｘ，ｙ）に含まれる画素に形成されたポテンシャル井戸に情報電荷を蓄積し、
   転送時には、前記画素群Ｄ（ｘ，ｙ）に蓄積された情報電荷を情報電荷Ｑ（ｘ，ｙ）として加算合成して、前記画素群Ｄ（ｘ，ｙ）が備える転送電極のうち情報電荷の転送方向に沿って連続する複数の転送電極に実質的に同相のクロックパルスを印加することによって転送し、
   ｎを１以上の整数とした場合に、
   転送時において各画素群Ｄ（ｘ，ｙ）を情報電荷が通過する転送サイクルＴ、前記撮像時の撮像期間Ｔ_s、撮像時において実質的に有効な電極数Ｎ_eff及び組となる画素群数Ｎ_pとに基づいて、
   前記画素群Ｄ（２ｎ＋１，ｙ）から転送されてくる情報電荷Ｑ（２ｎ＋１，ｙ）に重畳されるスミア成分ΔＱ（２ｎ＋１，ｙ）を、
   

   

   前記画素群Ｄ（２ｎ＋２，ｙ）から転送されてくる情報電荷Ｑ（２ｎ＋２，ｙ）に重畳されるスミア成分ΔＱ（２ｎ＋２，ｙ）を、
   

   

   （但し、ΔＱ（１，ｙ）＝ΔＱ（２，ｙ）＝０）
   として算出する処理を行うことを特徴とする撮像装置。
3. 外部からの光を受けて情報電荷を生成する複数の画素と、前記画素毎に情報電荷の転送方向と交差する方向に向けて延伸された複数の転送電極と、を備え、
   前記画素が行列配置され、前記転送電極の作用により、前記画素に入射される光に応答して発生した情報電荷を蓄積し、外部からの光が遮断された領域へ転送する、撮像部を含む撮像装置であって、
   情報電荷の転送方向に沿って連続する複数の画素毎を画素群Ｄ（ｘ，ｙ）（但し、ｘ及びｙは１以上の整数）として、
   撮像時には、前記画素群Ｄ（ｘ，ｙ）に含まれる画素に形成されたポテンシャル井戸に情報電荷を蓄積し、
   転送時には、前記画素群Ｄ（ｘ，ｙ）に蓄積された情報電荷を情報電荷Ｑ（ｘ，ｙ）として加算合成して、前記画素群Ｄ（ｘ，ｙ）が備える転送電極のうち情報電荷の転送方向に沿って連続する複数の転送電極に実質的に同相のクロックパルスを印加することによって転送し、
   ｎを２以上の整数とした場合に、
   転送時において各画素群Ｄ（ｘ，ｙ）を情報電荷が通過する転送サイクルＴ、前記撮像時の撮像期間Ｔ_s、撮像時において実質的に有効な電極数Ｎ_eff及び組となる画素群数Ｎ_pとに基づいて、
   前記画素群Ｄ（ｎ，ｙ）から転送されてくる情報電荷Ｑ（ｎ，ｙ）に重畳されるスミア成分ΔＱ（ｎ，ｙ）を、
   

   

   （但し、ΔＱ（１，ｙ）＝０）
   として算出する処理を行うことを特徴とする撮像装置。
4. 請求項２又は３に記載の撮像装置において、
   前記画素は、異なる２つ以上の波長領域のいずれかに応答して情報電荷を生成する複数の画素であり、２つの波長領域に対応する画素が転送方向に沿って交互に繰り返すように行列配置され、
   前記画素群Ｄ（ｘ，ｙ）は、情報電荷の転送方向に沿って連続する３画素毎を１組として、撮像時には前記画素群Ｄ（ｘ，ｙ）に含まれる同一の波長領域に対応する画素に形成されたポテンシャル井戸に情報電荷を蓄積することを特徴とする撮像装置。
5. 請求項４に記載の撮像装置において、
   撮像時に、前記画素群Ｄ（ｘ，ｙ）の各々に含まれる少なくとも２つの画素に対して互いに異なる撮像期間だけポテンシャル井戸を形成して情報電荷を蓄積することを特徴とする撮像装置。
   

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