JP2001085664A - 固体撮像素子およびその駆動方法並びにカメラシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 色差信号Ｃｒ，Ｃｂが五の目状の配置の補色
カラーコーディングの場合には、２画素分離れた同じ色
成分の信号同士の加算によって垂直圧縮を実現すること
になるため、水平方向の解像度が通常の水平２繰り返し
コーディングに対して水平４繰り返しと同程度（即ち、
１／２）に低下する。 【解決手段】 行列状に配された複数個のセンサ部１１
のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を
例えば図の左側に位置する垂直ＣＣＤ１２に読み出し、
他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を例え
ば図の右側に位置する垂直ＣＣＤ１２に読み出し、複数
本の垂直ＣＣＤ１２の各々において各センサ部１２から
読み出された斜め２画素の信号電荷を加算し、さらに水
平ＣＣＤ１４内で複数ライン分の信号電荷を加算して出
力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子およ
びその駆動方法並びにカメラシステムに関し、特に静止
画／動画に兼用可能なカラー方式の固体撮像素子および
その駆動方法、並びに当該固体撮像素子を撮像デバイス
として用いたカメラシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラへのスチル機能搭載
への期待などを背景に、静止画／動画兼用可能な固体撮
像素子の開発が進められている。一般に、静止画は正方
格子、動画は１３．５ＭＨｚをベースとして考えられて
いる。したがって、両者を兼用するには、いずれかの方
式で補間／圧縮が必要となる。ここで、静止画が高画素
ノンフォーマットであるのに対して、動画はＮＴＳＣ／
ＰＡＬなどの放送方式で律促されるため、静止画用多画
素の固体撮像素子からのダウンコンバージョンにより、
ＮＴＳＣ／ＰＡＬなどのテレビジョン信号を作り出すこ
とが最も効率的と考えられる。

【０００３】ダウンコンバージョン（高フレームレート
化）のための手法としては、一部のラインの信号電荷を
センサ部から垂直転送部へ読み出さず、他のラインの信
号電荷のみをセンサ部から垂直転送部へ読み出すいわゆ
る間引き読み出しを行う方式と、手振れ補正の場合のよ
うに、有効画素領域の中心領域を切り出す方式などが知
られている。

【０００４】前者の方式は、原色フィルタを有する固体
撮像素子を撮像デバイスとして用いたデジタルスチルカ
メラなどにおいて、一部のラインの信号電荷をセンサ部
から垂直転送部へ読み出さないことで、垂直方向の情報
を削減し、高フレームレート化を実現しており、主に多
画素の画像情報を液晶ＴＶモニタに出力するときなどに
用いられている。しかし、この手法では、信号を間引く
ことから、サンプリング周波数を下げることになり、空
間的な折り返しが増えるため、綺麗な画像が得られず、
動画として記録保管する目的には不向きであった。

【０００５】一方、後者の方式を用いた場合には、多画
素時に放送方式の切り出しを行うと静止画／動画間の画
角の変化が大きくなるとともに、多くの画素情報を捨て
る結果となって効率が悪い。このような理由から、ダウ
ンコンバージョンの方法として、従来は、信号電荷の転
送過程での混合（垂直加算）によって静止画／動画の垂
直圧縮処理を行う手法が採られている。

【０００６】この信号電荷の転送過程での垂直圧縮処理
を実行するには、カラーフィルタのカラーコーディング
が最大の課題となる。すなわち、原色Ｒ（赤），Ｇ
（緑），Ｂ（青）の場合は縦ストライプとして垂直加算
するのが無難であるのに対して、補色はＣ（シアン），
Ｙ（イエロー），Ｇ（グリーン），Ｍ（マゼンタ）の４
色あり、縦ストライプとした場合には水平方向の色解像
度の点で不利となる。そこで、水平転送部によるシフト
加算（以下、水平シフト加算と称す）の手法を採って水
平駆動周波数については常に一定とする。

【０００７】ところが、Ｃ，Ｙ，Ｇ，Ｍが例えば図２４
に示すように配列された補色市松カラーコーディングで
は、インターレース動作に対応するために、垂直方向に
おいて２画素分の信号電荷を混合（以下、垂直２画素混
合と称す）することによって得られる色差信号Ｃｒ（Ｇ
＋Ｃ，Ｍ＋Ｙ），Ｃｂ（Ｍ＋Ｃ，Ｇ＋Ｙ）が、垂直方向
で交互に得られる線順次となるため、色差信号Ｃｒ，Ｃ
ｂを保持したままの垂直混合は不可能であった。なお、
図２４において、左側が奇数（ＯＤＤ）フィールドを、
右側が偶数（ＥＶＥＮ）フィールドをそれぞれ示してい
る。

【０００８】これに対して、垂直混合を可能とし、水平
シフト加算を実現するために、図２５に示す如き補色カ
ラーコーディングが提案されている（文献；１９９７年
映像情報メディア学会年次大会（ITE'97：1997 ITE Ann
ual Convention）「ハイビジョン／ＮＴＳＣ出力を有す
る単板カラー撮像の検討」pp37〜pp38参照）。この補色
カラーコーディングによれば、図２５から明らかなよう
に、色差信号Ｃｒ（Ｇ＋Ｃ，Ｍ＋Ｙ），Ｃｂ（Ｍ＋Ｃ，
Ｇ＋Ｙ）が五の目状に得られることになる。

【０００９】このように、色差信号Ｃｒ，Ｃｂが五の目
状の配置となる従来の補色カラーコーディングでは、図
２６に示すように、先に水平転送部にラインシフトされ
た１ライン分の信号電荷を、水平ブランキング期間で２
ビット（２画素分）シフトした後に、次の１ライン分の
信号電荷をラインシフトすることにより、同じカラー成
分の信号同士を垂直混合できる。すなわち、色差信号Ｃ
ｒ，Ｃｂを保持したまま垂直混合を実現できる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、色差信
号Ｃｒ，Ｃｂが五の目状の配置、即ち色差信号Ｃｒ，Ｃ
ｂが水平方向および垂直方向で交互に得られる補色カラ
ーコーディングの場合には、上述したように、水平２ビ
ットシフトを伴う垂直混合、即ち２画素分だけ離れた同
じ色成分の信号同士の加算によって垂直圧縮処理を実現
することになるため、水平方向の色解像度が通常の水平
２繰り返しコーディングに対して水平４繰り返しと同程
度（即ち、１／２）に低下するという課題がある。

【００１１】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、任意の垂直圧縮が可
能で、かつ水平・垂直解像度のバランスがとれた動画撮
像／静止画撮像に兼用可能な固体撮像素子およびその駆
動方法ならびにカメラシステムを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像素
子は、行列状に配された複数個のセンサ部と、これら複
数個のセンサ部に対して各列ごとに配された複数本の垂
直転送部と、複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置
するセンサ部群の各信号電荷を複数本の垂直転送部のう
ちの一方側に位置する垂直転送部に読み出し、他の一行
おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を複数本の垂直
転送部のうちの他方側に位置する垂直転送部に読み出す
読み出し手段とを備えている。さらに、複数本の垂直転
送部の各々において複数個のセンサ部から読み出された
斜め２画素の信号電荷を加算する加算駆動手段を有して
いる。

【００１３】上記構成の固体撮像素子およびその駆動方
法において、複数個の画素（センサ部）のうち、一行お
きに位置する画素群の各信号電荷を例えば左側に位置す
る垂直転送部に読み出し、他の一行おきに位置する画素
群の各信号電荷を例えば右側に位置する垂直転送部に読
み出す。すると、同一の垂直転送部の隣り合う２つの転
送段には、画素配列上、互いに斜めに位置する２つの画
素の信号電荷が読み出される。そして、周知のフィール
ド読み出しと同様の駆動を行うことで、隣り合う２つの
転送段の各信号電荷が加算される。すなわち、斜め２画
素の信号電荷の加算読み出しが行われる。

【００１４】本発明によるカメラシステムは、行列状に
配された複数個の画素のうち、一行おきに位置する画素
群の各信号電荷を例えば左側に位置する垂直転送部に読
み出し、他の一行おきに位置する画素群の各信号電荷を
例えば右側に位置する垂直転送部に読み出し、複数本の
垂直転送部の各々において各画素から読み出された斜め
２画素の信号電荷を加算して出力可能な固体撮像素子を
撮像デバイスとして用いる。また、この固体撮像素子に
対して静止画モードと動画モードとを択一的に設定可能
とする。そして、その撮像モードに応じて固体撮像素子
を駆動するとともに、動画撮像モードの設定時には、垂
直転送部内での斜め２画素の信号電荷の加算を行うよう
にする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明で
は、ＣＣＤ型撮像素子（以下、ＣＣＤ撮像素子と称す）
に適用した場合を例に挙げて説明するが、これに限定さ
れるものではなく、固体撮像素子全般に適用可能であ
る。

【００１６】図１は、本発明の一実施形態に係るＣＣＤ
撮像素子を示す概略構成図であり、例えばＩＳ（インタ
ーレーススキャン）−ＩＴ（インターライントランスフ
ァ）方式の単板カラーＣＣＤ撮像素子に適用した場合を
例に採って示している。

【００１７】図１において、本実施形態に係るＣＣＤ撮
像素子１０は、行列状に配された複数個のセンサ部（画
素）１１、これらセンサ部１１の垂直列ごとに配された
複数本の垂直ＣＣＤ（垂直転送部）１２、センサ部１１
と垂直ＣＣＤ１２との間に介在する読み出しゲート部１
３、垂直ＣＣＤ１２の一方の端部側に配された水平ＣＣ
Ｄ（水平転送部）１４、水平ＣＣＤ１４の転送先側の端
部に配された電荷検出部１６および出力回路１７を有す
る構成となっている。

【００１８】また、図１には示していないが、ＣＣＤ撮
像素子１０の撮像エリア（画素エリア）１８上には、例
えば補色市松カラーコーディングのカラーフィルタ１９
が配される。このカラーフィルタ１９は、例えば図２に
示すように、偶数行がＭ／Ｃ／Ｇ／Ｃ、奇数行がＧ／Ｙ
／Ｍ／Ｙのカラーコーディング１９-1（Ａ）、または偶
数行がＭ／Ｃ／Ｇ／Ｙ、奇数行がＧ／Ｙ／Ｍ／Ｃのカラ
ーコーディング１９−２（Ｂ）、即ち同一色が水平方向
（列方向）において４画素ごとに繰り返され、垂直方向
（列方向）において２画素ごとに繰り返される水平４繰
り返し、垂直２繰り返しのカラーコーディングとなって
いる。

【００１９】かかる構成のＣＣＤ撮像素子１０におい
て、センサ部１１は例えばＰＮ接合のフォトダイオード
からなり、入射光をその光量に応じた電荷量の信号電荷
に光電変換して蓄積する。行列状に配された複数個のセ
ンサ部１１に対して、各列ごとに複数本の垂直ＣＣＤ１
２が配されている。

【００２０】読み出しゲート部１３は、後述する読み出
しパルスＸＳＧが印加されることにより、一行おきに位
置するセンサ部群、例えば奇数（ＯＤＤ）行のセンサ部
１１の信号電荷を一方側（本例では、図の左側）に位置
する垂直ＣＣＤ１２に読み出し、他の一行おきに位置す
るセンサ部群、例えば偶数（ＥＶＥＮ）行のセンサ部１
１の信号電荷を他方側（本例では、図の右側）に位置す
る垂直ＣＣＤ１２に読み出す構成となっている。この読
み出しゲート部１３の具体的な構成については後述す
る。

【００２１】垂直ＣＣＤ１２は、例えば４相の垂直転送
クロックＶφ１〜Ｖφ４によって転送駆動される。４相
の垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４のうち、垂直転送ク
ロックＶφ１，Ｖφ３は、図３の波形図に示すように、
低レベル（“Ｌ”レベル）、中間レベル（“Ｍ”レベ
ル）および高レベル（“Ｈ”レベル）の３値をとるよう
に設定されており、垂直ブランキング期間において発生
する３値目（“Ｈ”レベル）のパルスが読み出しパルス
ＸＳＧとなる。

【００２２】垂直ＣＣＤ１２内では、周知のフィールド
読み出し駆動の場合と同様に、４相の垂直転送クロック
Ｖφ１〜Ｖφ４のタイミング関係により、隣り合う２つ
のパケット間で信号電荷の加算が行われるとともに、加
算するパケットの組み合わせが第１フィールドと第２フ
ィールドで変わるようになっている。ここで、パケット
とは、１画素分の信号電荷を扱う単位（１転送段）を言
うものとする。

【００２３】すなわち、第１フィールドでは、図３
（Ａ）に示すように、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ３
に読み出しパルスＸＳＧが立った後、垂直転送クロック
Ｖφ１〜Ｖφ３が“Ｍ”レベル、垂直転送クロックＶφ
４が“Ｌ”レベルとなることで、画素配列の例えば１行
目と２行目、３行目と４行目、……に相当する各パケッ
ト間で信号電荷の加算が行われる。

【００２４】第２フィールドでは、図３（Ｂ）に示すよ
うに、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ３に読み出しパル
スＸＳＧが立った後、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ
３，Ｖφ４が“Ｍ”レベル、垂直転送クロックＶφ２が
“Ｌ”レベルとなることで、画素配列の例えば２行目と
３行目、４行目と５行目、……に相当する各パケット間
で信号電荷の加算が行われる。

【００２５】そして、垂直ＣＣＤ１２は、隣り合う２パ
ケット間で加算された信号電荷を、垂直転送クロックＶ
φ１〜Ｖφ４によって転送駆動されることにより、図４
のタイミングチャートに示すように、水平ブランキング
期間の一部において垂直転送（ラインシフト）して水平
ＣＣＤ１４に移送する。

【００２６】水平ＣＣＤ１４は、例えば２相の水平転送
クロックＨφ１，Ｈφ２によって転送駆動されることに
より、垂直ＣＣＤ１２からラインシフトされた信号電荷
を、水平ブランキング期間後の水平走査期間において順
次水平転送して電荷検出部１６に供給する。この水平Ｃ
ＣＤ１４の動作は通常モードでの転送動作である。

【００２７】電荷検出部１６は、例えばフローティング
・ディフュージョン・アンプによって構成されている。
すなわち、水平ＣＣＤ１４から信号電荷が注入されるフ
ローティングディフュージョンＦＤと、電荷を排出する
リセットドレインＲＤと、フローティングディフュージ
ョンＦＤとリセットドレインＲＤとの間に配されたリセ
ットゲートＲＧとからなり、水平ＣＣＤ１４から順次供
給される信号電荷を検出し、これを信号電圧に変換す
る。リセットドレインＲＤには、所定のリセットドレイ
ン電圧ＶＲＤが印加されている。

【００２８】図５は、センサ部１１、垂直ＣＣＤ１２お
よび読み出しゲート部１３の具体的な構成の一例を示す
平面パターン図である。図５において、垂直ＣＣＤ１２
は、垂直方向に平行に延在する複数本の転送チャネル２
１と、これら転送チャネル２１の上方に垂直方向に順に
配され、かつ水平方向に平行に延在する４相の垂直転送
クロックＶφ１〜Ｖφ４に対応した転送電極２２-1〜２
２-4とを有する構成となっている。転送電極２２-1〜２
２-4は、２ライン（垂直２画素）を１単位として形成さ
れている。

【００２９】これらの転送電極２２-1〜２２-4におい
て、例えば、２相目，４相目の垂直転送クロックＶφ
２，Ｖφ４が印加される転送電極２２-2，２２-4が１層
目のポリシリコン（図中、一点鎖線で示す）によって形
成され、１相目，３相目の垂直転送クロックＶφ１，Ｖ
φ３が印加される転送電極２２-1，２２-3が２層目のポ
リシリコン（図中、二点鎖線で示す）によって形成され
ている。そして、１層目のポリシリコンからなる転送電
極２２-2，２２-4と、２層目のポリシリコンからなる転
送電極２２-1，２２-3とは、転送チャネル２１上におい
て互いにオーバーラップしている。

【００３０】ここで、センサ部１１の周囲において、図
５にハッチングで示すように、一行おき（本例では、奇
数行）の各センサ部１１ｏについては図の左側、他の一
行おき（本例では、偶数行）の各センサ部１１ｅについ
ては図の右側において素子分離用のチャネルストップ部
２３を除いた形状をしている。これに対して、転送電極
２２-1〜２２-4は、転送チャネル２１上だけでなく、セ
ンサ部１１の開口縁まで幅広に形成されることで、チャ
ネルストップ部２３が形成されていない部分において読
み出しゲート部１３のゲート電極を兼ねている。

【００３１】上記の画素構造において、読み出しパルス
ＸＳＧが転送電極２２-1，２２-3を通して読み出しゲー
ト部１３に印加されることにより、各センサ部１１から
の信号電荷の読み出しが行われる。具体的には、１相目
の垂直転送クロックＶφ１に読み出しパルスＸＳＧが立
つことで、奇数行のセンサ部１１ｏの信号電荷が、左向
きの矢印で示すように、図の左側に位置する垂直ＣＣＤ
１２に読み出される。また、３相目の垂直転送クロック
Ｖφ３に読み出しパルスＸＳＧが立つことで、偶数行の
センサ部１１ｅの信号電荷が、右向きの矢印で示すよう
に、図の右側に位置する垂直ＣＣＤ１２に読み出され
る。

【００３２】上述したように、水平４繰り返し、垂直２
繰り返しのカラーコーディングのカラーフィルタ１９を
有するＣＣＤ撮像素子１０において、一行おきに位置す
るセンサ部群、例えば奇数行のセンサ部１１ｏの信号電
荷を一方側（本例では、図の左側）に位置する垂直ＣＣ
Ｄ１２に読み出し、他の一行おきに位置するセンサ部
群、例えば偶数行のセンサ部１１ｅの信号電荷を他方側
（本例では、図の右側）に位置する垂直ＣＣＤ１２に読
み出すようにしたことにより、垂直ＣＣＤ１２内では隣
り合う２パケットの信号電荷の加算が行われる。この加
算により、画素配列において、斜めに位置する２画素間
での信号電荷の加算が行われる。

【００３３】すなわち、図２（Ａ）に示すカラーコーデ
ィング、即ち奇数行がＭ／Ｃ／Ｇ／Ｃ、偶数行がＧ／Ｙ
／Ｍ／Ｙの補色カラーコーディングのカラーフィルタ１
９-1を有するＣＣＤ撮像素子１０において、斜め２画素
加算（混合）を行うことにより、色差（クロマ）信号Ｃ
ｒ，Ｃｂが点順次で出力される。なお、本例では、カラ
ーフィルタ１９-1のカラーコーディングが、偶数行がＭ
／Ｃ／Ｇ／Ｃ、奇数行がＧ／Ｙ／Ｍ／Ｙの場合について
説明したが、これに限られるものではなく、図２（Ｂ）
に示すカラーコーディング、即ち偶数行がＭ／Ｃ／Ｇ／
Ｙ、奇数行がＧ／Ｙ／Ｍ／Ｃや、偶数行がＭ／Ｃ／Ｍ／
Ｙ、奇数行がＧ／Ｙ／Ｇ／Ｃ、又はそれぞれ奇数行、偶
数行が入れ替わったカラーコーディングなど、斜め２画
素加算時に色差信号Ｃｒ，Ｃｂが点順次となるカラーコ
ーディングであれば良い。

【００３４】ここで、補色カラーコーディングと色差信
号Ｃｒ，Ｃｂとの関係について、図６に示す一般的な補
色カラーコーディングを例に採って説明する。

【００３５】通常、ＣＣＤ撮像素子ではフィールド読み
出しを行うことから、第１フィールドでは、ａ１，ａ２
の垂直２画素の組み合わせで信号電荷の混合が行われ
る。したがって、水平ＣＣＤで転送される信号電荷の順
番は、ａ１ラインを考えると、（Ｇ＋Ｃｙ），（Ｍｇ＋
Ｙｅ），（Ｇ＋Ｃｙ），（Ｍｇ＋Ｙｅ），……となる。
なお、第２フィールドでは、ｂの垂直２画素の組み合わ
せとなる。

【００３６】この順番で出力される信号電荷を電気信号
に変換し、これを後段の色信号処理系で処理して輝度信
号Ｙと色差信号Ｃｒ，Ｃｂを構成するには、Ｙ信号は隣
り同士を加え、色差信号Ｃｒ，Ｃｂは減ずるようにす
る。すなわち、Ｙ信号は、 Ｙ信号＝｜（Ｇ＋Ｃｙ）＋（Ｍｇ＋Ｙｅ）｜×１／２ ＝１／２（２Ｂ＋３Ｇ＋２Ｒ） の近似信号を用いる。色差信号Ｃｒは、 Ｃｒ＝（Ｍｇ＋Ｙｅ）−（Ｇ＋Ｃｙ） の近似信号を用いる。

【００３７】次に、ａ２ラインを考えると、水平ＣＣＤ
からは、（Ｍｇ＋Ｃｙ），（Ｇ＋Ｙｅ），（Ｍｇ＋Ｃ
ｙ），（Ｇ＋Ｙｅ），……の順番で出力されることか
ら、これによりＹ信号を構成すると、 Ｙ信号＝｜（Ｇ＋Ｙｅ）＋（Ｍｇ＋Ｃｙ）｜×１／２ ＝１／２（２Ｂ＋３Ｇ＋２Ｒ） となり、ａ１ラインと同一構成でバランスする。同様
に、色差信号Ｃｂは、 Ｃｂ＝（Ｇ＋Ｙｅ）−（Ｍｇ＋Ｃｙ） で近似される。第２フィールドも同様である。

【００３８】一方、本実施形態に係るＣＣＤ撮像素子１
０では、水平４繰り返し、垂直２繰り返しの補色カラー
コーディング（図２を参照）に対して、フィールド読み
出しを行って垂直ＣＣＤ１２内で斜め２画素加算を行う
ことにより、水平ＣＣＤ１４からは、図７の動作説明図
から明らかなように、各ラインａ１，ａ２，ａ３におい
て、？＋Ｍ、Ｇ＋Ｃ、Ｙ＋Ｇ、Ｍ＋Ｃ、Ｙ＋Ｍ、Ｇ＋
Ｃ、Ｙ＋Ｇ、Ｍ＋Ｃ、Ｙ＋Ｍ、Ｇ＋？の順に信号電荷が
出力される。

【００３９】ここで、下線を付したのが色差信号Ｃｒ
を、下線を付さないのが色差信号Ｃｂをそれぞれ表して
いる。ここでは、ＭｇをＭ、ＣｙをＣ、ＹｅをＹと略記
するものとし、以下の説明でも同様とする。なお、図７
は、第１フィールドの場合の動作説明である。この第１
フィールドでは、ある１つの画素について右斜め上（左
斜め下）の画素との間で２画素加算が行われる。

【００４０】一方、第２フィールドでは、先述したよう
に、加算する２つのパケットの組み合わせが変わること
から、ある１つの画素について左斜め上（右斜め下）の
画素との間で２画素加算が行われる。これにより、図８
の動作説明図から明らかなように、各ラインｂ１，ｂ２
において、？＋Ｍ、Ｇ＋Ｃ、Ｙ＋Ｇ、Ｍ＋Ｃ、Ｙ＋Ｍ、
Ｇ＋Ｃ、Ｙ＋Ｇ、Ｍ＋Ｃ、Ｙ＋Ｍ、Ｇ＋？の順に信号電
荷が出力される。

【００４１】このように、水平４繰り返し、垂直２繰り
返しの補色カラーコーディングに対して、斜め２画素加
算を行うことにより、色差信号Ｃｒ，Ｃｂが点順次で出
力されることになる。しかも、第１フィールドと第２フ
ィールドとで斜め加算する２画素の組み合わせを変える
ことにより、インターレース動作を実現できる。

【００４２】また、輝度信号は、先述したことから明ら
かなように、Ｙ／Ｍ／Ｇ／Ｃの各画素信号の加算によっ
て得られる。したがって、水平ＣＣＤ１４から出力され
る斜め２画素加算による信号電荷を１ビットとすると、
後段の信号処理回路において２ビットずつ加算処理する
ことによって輝度信号が得られる。このとき、４画素分
の加算となるが、垂直ＣＣＤ１２内で斜め２画素加算を
行っているため、実質的には、垂直２画素、水平方向で
は３画素加算相当となる。

【００４３】その結果、垂直方向では２画素加算、水平
方向では３画素加算となるため、水平方向で４画素加算
する場合に比べて、垂直解像度と水平解像度とのバラン
スが良いものとなる。また、垂直ＣＣＤ１２の各々には
同じ色のみが存在することになるため、垂直方向でさら
に加算圧縮することが可能となる。この垂直方向でのさ
らなる加算圧縮を行うことにより、フレームレートを上
げることができる。なお、垂直方向での加算圧縮は、水
平ＣＣＤ１４において、その水平転送動作を停止した状
態で、垂直転送（ラインシフト）動作を２ライン分、又
はそれ以上実行することによって実現できる。

【００４４】以上説明した、斜め２画素加算を基本とす
る加算圧縮によるダウンコンバージョンが可能なＣＣＤ
撮像素子１０は、静止画撮像と動画撮像の双方に対応可
能な静止画／動画兼用の撮像デバイスとして用いられ
る。具体的には、ＣＣＤ撮像素子１０を静止画多画素の
撮像素子とし、この静止画多画素のＣＣＤ撮像素子から
の加算圧縮によるダウンコンバージョンによってＮＴＳ
Ｃ／ＰＡＬ／ＨＤＴＶ等のテレビジョン方式に対応した
テレビジョン信号を作り出すようにする。

【００４５】なお、静止画の撮像デバイスとして用いる
場合には、本実施形態に係るＣＣＤ撮像素子１０が斜め
２画素加算を前提とした構造であることから、一例とし
て、第１フィールドでは垂直転送クロックＶφ３にの
み、第２フィールドでは垂直転送クロックＶφ１にのみ
読み出しパルスＸＳＧが立つようにする、即ち周知のフ
レーム読み出しと同様の駆動を行うことで、２フィール
ドで全画素の情報を独立に得ることができ、これにより
高画質の静止画を得ることができる。

【００４６】ここで、各テレビジョン方式に対応したテ
レビジョン信号を作り出す一例として、図９に示す画素
構成の場合を考える。図９には、有効画素領域３１にお
ける水平画素数が１９２０、垂直画素数（ライン数）が
１４４０の画素構成が示されている。なお、実際には、
有効画素領域３１の上下左右には、黒情報を得るための
オプティカルブラック（光学的黒）領域の他に、若干の
有効画素が配されている。また、インターレース動作時
の水平駆動周波数は、ＮＴＳＣ／ＰＡＬ共に３８．２５
ＭＨｚとなる。

【００４７】アスペクト比が４：３の静止画撮像の場合
には、この有効画素領域３１の画素情報をそのまま用い
ることになる。また、静止画撮像時において、モニタリ
ングモードを実現するには、ＮＴＳＣ方式では、１４４
０ラインに対して１／３．０圧縮を行うことで４８０ラ
インを実現し、ＰＡＬ方式では、１４４０ラインに対し
て１／２．５圧縮を行うことで５７６ラインを実現す
る。

【００４８】アスペクト比が４：３の動画撮像の場合
は、ＮＴＳＣ方式では、１２１３ラインに対して１／
２．５圧縮を行うことになる。このとき、有効画素領域
の上下計２２７（＝１４４０−１２１３）ライン分を手
振れ補正に利用することになり、その割合は約１９％と
なる。ＰＡＬ方式では、１１５０ラインに対して１／
２．０圧縮を行うことになる。このとき、２９０（＝１
４４０−１１５０）ライン分を手振れ補正に利用するこ
とになり、その割合は約２５％となる。

【００４９】アスペクト比が１６：９（ＨＤＴＶ）の動
画撮像の場合は、水平画素数が１９２０、垂直画素数
（ライン数）が１０８０の有効画素領域となる。そし
て、ＮＴＳＣ方式では、９７０ラインに対して１／２．
０圧縮を行うことになる。このとき、有効画素領域の上
下計１１０（＝１０８０−９７０）ライン分を手振れ補
正に利用はることになり、その割合は約１１％となる。
ＰＡＬ方式では、８６３ラインに対して１／１．５圧縮
を行うことになる。このとき、２１７（＝１０８０−８
６３）ライン分を手振れ補正に利用することになり、そ
の割合は約２５％となる。

【００５０】上述した圧縮率１／３．０、１／２．５、
１／２．０、１／１．５のうち、１／２．０および１／
２．５の場合を例にとって、その具体的な圧縮（加算）
動作について説明する。

【００５１】先ず、ＮＴＳＣ方式での１／２．０圧縮の
インターレース動作について、図１０の動作説明図に基
づいて、図１１のタイミングチャートを用いて説明す
る。この１／２．０圧縮では、垂直ＣＣＤ１２内で斜め
２画素間での信号電荷の加算を行い、その２画素加算し
た信号電荷を１ライン分の信号電荷として水平ＣＣＤ１
４へ順に２ライン分ずつシフト（２ラインシフト）し、
この水平ＣＣＤ１４内で２ライン（４画素）分の信号電
荷の加算を行う。

【００５２】具体的には、第１フィールドでは、先ず垂
直ブランキング期間（Ｖ−ＢＬＫ）において、垂直転送
クロックＶφ１，Ｖφ３に読み出しパルスＸＳＧを立て
ることによって各センサ部（画素）１１から信号電荷を
読み出す。この信号電荷の読み出しの際に、垂直ＣＣＤ
１２内において、１行目の各画素の信号電荷と２行目の
右斜め上の各画素の信号電荷とを加算し、３行目の各画
素の信号電荷と４行目の右斜め上の各画素の信号電荷と
を加算し、という具合に２行ごとに斜め２画素加算が行
われる。

【００５３】その後、ＮＴＳＣ方式での有効画素領域の
下側（水平ＣＣＤ１４側）の不要画素領域の信号電荷に
ついては、垂直ＣＣＤ１２を高速にて転送駆動すること
によって掃き捨てる動作を行う。この高速掃き捨て動作
は、周知の技術を用いることによって実現できる。その
後、２ライン分ずつラインシフト動作を繰り返して実行
する。この２ライン分のラインシフトを行うことによ
り、水平ＣＣＤ１４内において、２ライン分、１列につ
き計４画素分の信号電荷の加算が行われる。

【００５４】これにより、水平ＣＣＤ１４からは先ず、
（？＋Ｍ２１）＋（？＋Ｍ４１）、（Ｇ１１＋Ｃ２２）
＋（Ｇ３１＋Ｃ４２）、（Ｙ１２＋Ｇ２３）＋（Ｙ３２
＋Ｇ４３）、（Ｍ１３＋Ｃ２４）＋（Ｍ３３＋Ｃ４
４）、…続いて、（？＋Ｍ６１）＋（？＋Ｍ８１）、
（Ｇ５１＋Ｃ６２）＋（Ｇ７１＋Ｃ８２）、（Ｙ５２＋
Ｇ６３）＋（Ｙ７２＋Ｇ８３）、（Ｍ５３＋Ｃ６４）＋
（Ｍ７３＋Ｃ８４）、……という具合に、加算された４
画素分の信号電荷が順に出力される。

【００５５】上述した一連の動作の繰り返しにより、第
１フィールドでの１／２．０圧縮が行われる。ここで、
下線を付したのが色差信号Ｃｒを、下線を付さないのが
色差信号Ｃｂをそれぞれ表している。また、図１０の動
作説明図において、○印および●印を付した４行ずつ
が、第１フィールドで信号電荷が加算される組み合わせ
となり、加算後のライン重心が◆印を付した位置とな
る。

【００５６】第２フィールドの場合にも、第１フィール
ドの場合と同様の動作によって１／２．０圧縮が行われ
る。ただし、第２フィールドでは、図１０の動作説明図
において、△印を付した４行ずつが信号電荷が加算され
る組み合わせとなり、加算後のライン重心が×印を付し
た位置となる。なお、最初の１ラインについては、４画
素分の加算が行われないため掃き捨てられることにな
る。

【００５７】これにより、水平ＣＣＤ１４からは先ず、
（？＋Ｍ４１）＋（？＋Ｍ６１）、（Ｇ３１＋Ｃ４２）
＋（Ｇ５１＋Ｃ６２）、（Ｙ３２＋Ｇ４３）＋（Ｙ５２
＋Ｇ６３）、（Ｍ３３＋Ｃ４４）＋（Ｍ５３＋Ｃ６
４）、…続いて、（？＋Ｍ８１）＋（？＋Ｍ１０１）、
（Ｇ７１＋Ｃ８２）＋（Ｇ９１＋Ｃ１０２）、（Ｙ７２
＋Ｇ８３）＋（Ｙ９２＋Ｇ１０３）、（Ｍ７３＋Ｃ８
４）＋（Ｍ９３＋Ｃ１０４）、……という具合に、加算
された４画素分の信号電荷が順に出力される。

【００５８】なお、本例では、第１フィールド、第２フ
ィールド共に、ある１つの画素について、右斜め上（左
斜め下）の画素との間で斜め２画素加算を行うとした
が、図８の動作説明図に基づいて述べたように、第２フ
ィールドでは、ある１つの画素について、左斜め上（右
斜め下）の画素との間で斜め２画素加算を行うようにし
ても良く、また第１フィールド、第２フィールド共に、
左斜め上（右斜め下）の画素との間で斜め２画素加算を
行うようにしても良い。

【００５９】次に、ＮＴＳＣ方式での１／２．５圧縮の
インターレース動作について、図１２の動作説明図に基
づいて、図１３のタイミングチャートを用いて説明す
る。この１／２．５圧縮では、垂直ＣＣＤ１２内で斜め
２画素加算を行い、その２画素加算した信号電荷を１ラ
イン分の信号電荷として水平ＣＣＤ１４へ２ライン分／
３ライン分のシフト（２ラインシフト／３ラインシフ
ト）を交互に繰り返し、この水平ＣＣＤ１４内で２ライ
ン（４画素）分／３ライン（６画素）分の信号電荷の加
算を繰り返して実行する。

【００６０】具体的には、第１フィールドでは、先ず垂
直ブランキング期間（Ｖ−ＢＬＫ）において、垂直転送
クロックＶφ１，Ｖφ３に読み出しパルスＸＳＧを立て
ることによって各センサ部（画素）１１から信号電荷を
読み出す。この信号電荷の読み出しの際に、垂直ＣＣＤ
１２内において、１行目の各画素の信号電荷と２行目の
右斜め上の各画素の信号電荷とを加算し、３行目の各画
素の信号電荷と４行目の右斜め上の各画素の信号電荷と
を加算し、という具合に２行ごとに斜め２画素加算が行
われる。

【００６１】その後、ＮＴＳＣ方式での有効画素領域の
下側（水平ＣＣＤ１４側）の不要画素領域の信号電荷に
ついては、垂直ＣＣＤ１２を高速にて転送駆動すること
によって掃き捨てる動作を行う。その後先ず、２ライン
分の信号電荷についてラインシフト動作を行うことによ
り、水平ＣＣＤ１４内において、２ライン分、計４画素
分の信号電荷を加算する。続いて、次の３ライン分の信
号電荷についてラインシフト動作を行うことにより、水
平ＣＣＤ１４内において、３ライン分、１列につき計６
画素分の信号電荷を加算する。

【００６２】これにより、水平ＣＣＤ１４からは先ず、
（？＋Ｍ２１）＋（？＋Ｍ４１）、（Ｇ１１＋Ｃ２２）
＋（Ｇ３１＋Ｃ４２）、（Ｙ１２＋Ｇ２３）＋（Ｙ３２
＋Ｇ４３）、…続いて、（？＋Ｍ６１）＋（？＋Ｍ８
１）＋（？＋Ｍ１０１）、（Ｇ５１＋Ｃ６２）＋（Ｇ７
１＋Ｃ８２）＋（Ｇ９１＋Ｃ１０２）、（Ｙ５２＋Ｇ６
３）＋（Ｙ７２＋Ｇ８３）＋（Ｙ９３＋Ｇ１０３）、…
…続いて、（？＋Ｍ１２１）＋（？＋Ｍ１４１）、（Ｇ
１１１＋Ｃ１２２）＋（Ｇ１３１＋Ｃ１４２）、（Ｙ１
１２＋Ｇ１２３）＋（Ｙ１３２＋Ｇ１４３）、…という
具合に、加算された４画素分の信号電荷と６画素分の信
号電荷とがラインごとに繰り返して出力される。

【００６３】上述した一連の動作の繰り返しにより、第
１フィールドでの圧縮が行われる。ここで、下線を付し
たのが色差信号Ｃｒを、下線を付さないのが色差信号Ｃ
ｂをそれぞれ表している。また、図１２の動作説明図に
おいて、○印を付した４行ずつおよび●印を付した６行
ずつが、第１フィールドで信号電荷が加算される組み合
わせとなり、加算後のライン重心が◆印を付した位置と
なる。

【００６４】第２フィールドの場合にも、第１フィール
ドの場合と同様の動作によって圧縮が行われる。ただ
し、第２フィールドでは、図１２の動作説明図におい
て、△印を付した４行ずつおよび▲印を付した６行ずつ
が信号電荷が加算される組み合わせとなり、加算後のラ
イン重心が×印を付した位置となる。なお、最初の１ラ
インについては、４画素分または６画素分の加算が行わ
れないため掃き捨てられることになる。そして、２フィ
ールドで１／２．５圧縮が実現される。すなわち、一方
のフィールドで１０画素が１／２に圧縮され、それが２
フィールドで行われることから、１／２．５（＝１０／
４）圧縮となる。

【００６５】これにより、水平ＣＣＤ１４からは先ず、
（？＋Ｍ４１）＋（？＋Ｍ６１）、（Ｇ３１＋Ｃ４２）
＋（Ｇ５１＋Ｃ６２）、（Ｙ３２＋Ｇ４３）＋（Ｙ５２
＋Ｇ６３）、…続いて、（？＋Ｍ８１）＋（？＋Ｍ１０
１）＋（？＋Ｍ１２１）、（Ｇ７１＋Ｃ８２）＋（Ｇ９
１＋Ｃ１０２）＋（Ｇ１１１＋Ｃ１２２）、（Ｙ７２＋
Ｇ８３）＋（Ｙ９２＋Ｇ１０３）＋（Ｙ１１２＋Ｇ１２
３）、……続いて、（？＋Ｍ１４１）＋（？＋Ｍ１６
１）、（Ｇ１３１＋Ｃ１４２）＋（Ｇ１５１＋Ｃ１６
２）、（Ｙ１３２＋Ｇ１４３）＋（Ｙ１５２＋Ｇ１６
３）、…という具合に、加算された４画素分の信号電荷
と６画素分の信号電荷とがラインごとに繰り返して出力
される。

【００６６】なお、本例では、第１フィールド、第２フ
ィールド共に、ある１つの画素について、右斜め上（左
斜め下）の画素との間で斜め２画素加算を行うとした
が、第２フィールドでは、ある１つの画素について、左
斜め上（右斜め下）の画素との間で斜め２画素加算（図
８を参照）を行うようにしても良く、また第１フィール
ド、第２フィールド共に、左斜め上（右斜め下）の画素
との間で斜め２画素加算を行うようにしても良い。

【００６７】ただし、上述した１／２．５圧縮の動作の
場合には、加算された４画素分の信号電荷と６画素分の
信号電荷とがラインごとに繰り返して出力されることか
ら、フィールド間でライン重心が変わるとともに、ライ
ンごとに信号量が変わることになる。ライン重心のフィ
ールド間差は若干であり、上下のラインから補正しても
著しい画質劣化にはならない。ただし、信号量について
は、後段の信号処理回路において、ラインごとにゲイン
コントロールを行う必要がある。

【００６８】続いて、ラインごとに信号量が変わること
のないようにした１／２．５圧縮の動作について、図１
４の動作説明図に基づいて説明する。

【００６９】この例では、４行分の信号電荷については
加算を行い、次の１行分の信号電荷については間引き動
作を行い、次の４行分の信号電荷については加算を行
い、次の１行分の信号電荷については間引き動作を行
い、…という具合に４画素加算と間引きを繰り返すこと
によって１／２．５圧縮を実現している。ここで、間引
き動作とは、特定の行において信号電荷を読み出さない
動作を言うものとする。

【００７０】具体的には、第１フィールドでは、各セン
サ部（画素）１１から４行分を単位として１行おきに信
号電荷が読み出され、５行に１行の割合で信号電荷の読
み出しが間引かれる。このとき、読み出された信号電荷
について、垂直ＣＣＤ１２内において、１行目の各画素
の信号電荷と２行目の右斜め上の各画素の信号電荷とを
加算し、３行目の各画素の信号電荷と４行目の右斜め上
の各画素の信号電荷とを加算し、という具合に２行ごと
に斜め２画素加算が行われる。

【００７１】その後、斜め２画素加算が行われた２ライ
ン分の信号電荷について、続けてラインシフト動作を行
うことにより、水平ＣＣＤ１４内において、２ライン
分、１列につき計４画素分の信号電荷を加算する。これ
により、水平ＣＣＤ１４からは、（？＋Ｍ２１）＋（？
＋Ｍ４１）、（Ｇ１１＋Ｃ２２）＋（Ｇ３１＋Ｃ４
２）、（Ｙ１２＋Ｇ２３）＋（Ｙ３２＋Ｇ４３）、…と
いう具合に、加算された４画素分の信号電荷が順に出力
される。

【００７２】次の１行分の信号電荷については間引かれ
ていることから、垂直ＣＣＤ１２内において、次の４行
の最初の１行目との間で斜め２画素加算が行われても、
その最初の１行目の信号電荷がそのまま加算結果として
蓄積される。また、次の４行分の信号電荷については、
２行目と３行目との間で斜め２画素加算が行われる。そ
して、最終の行については、その次に間引かれる行との
間で２画素加算が行われ、最終の行の信号電荷がそのま
ま加算結果として蓄積される。

【００７３】そして、この３ライン分の信号電荷につい
て、続けてラインシフト動作を行うことにより、水平Ｃ
ＣＤ１４内において、３ライン分、１列につき計４画素
分の信号電荷を加算する。これにより、水平ＣＣＤ１４
からは、（Ｍ６１）＋（？＋Ｍ８１）＋（？）、（Ｃ６
２）＋（Ｇ７１＋Ｃ８２）＋（Ｇ９１）、（Ｇ６３）＋
（Ｙ７２＋Ｇ８３）＋（Ｙ９２）、…という具合に、加
算された４画素分の信号電荷が順に出力される。

【００７４】上述した一連の動作の繰り返しにより、第
１フィールドでの圧縮が行われる。ここで、下線を付し
たのが色差信号Ｃｒを、下線を付さないのが色差信号Ｃ
ｂをそれぞれ表している。また、図１４の動作説明図に
おいて、○印および●印を付した４行ずつが、第１フィ
ールドで信号電荷が加算される組み合わせとなり、加算
後のライン重心が◆印を付した位置となる。

【００７５】第２フィールドの場合にも、第１フィール
ドの場合と同様の動作によって圧縮が行われる。ただ
し、第２フィールドでは、図１４の動作説明図におい
て、△印および▲印を付した４行ずつが信号電荷が加算
される組み合わせとなり、加算後のライン重心が×印を
付した位置となる。なお、最初の１ラインについては、
４画素分の加算が行われないため掃き捨てられることに
なる。そして、２フィールドで１／２．５圧縮が実現さ
れる。

【００７６】これにより、水平ＣＣＤ１４からは先ず、
（？＋Ｍ４１）＋（？＋Ｍ６１）、（Ｇ３１＋Ｃ４２）
＋（Ｇ５１＋Ｃ６２）、（Ｙ３２＋Ｇ４３）＋（Ｙ５２
＋Ｇ６３）、…続いて、（Ｍ８１）＋（？＋Ｍ１０１）
＋（？）、（Ｃ８２）＋（Ｇ９１＋Ｃ１０２）＋（Ｇ１
１１）、（Ｇ８３）＋（Ｙ９２＋Ｇ１０３）＋（Ｙ１１
２）、……続いて、（？＋Ｍ１４１）＋（？＋Ｍ１６
１）、（Ｇ１３１＋Ｃ１４２）＋（Ｇ１５１＋Ｃ１６
２）、（Ｙ１３２＋Ｇ１４３）＋（Ｙ１５２＋Ｇ１６
３）、…という具合に、加算された４画素分の信号電荷
が順次出力される。

【００７７】上述したように、間引き動作を併用した１
／２．５圧縮を行うことにより、加算された４画素分の
信号電荷が各ラインごとに出力される。したがって、ラ
インごとに信号量が変わるようなことはないため、後段
の信号処理回路においてラインごとにゲインコントロー
ルを行う、というような複雑な信号処理を行わなくて済
むことになる。

【００７８】なお、本例では、第１フィールド、第２フ
ィールド共に、ある１つの画素について、右斜め上（左
斜め下）の画素との間で斜め２画素加算を行うとした
が、第２フィールドでは、ある１つの画素について、左
斜め上（右斜め下）の画素との間で斜め２画素加算（図
８を参照）を行うようにしても良く、また第１フィール
ド、第２フィールド共に、左斜め上（右斜め下）の画素
との間で斜め２画素加算を行うようにしても良い。

【００７９】上述した１／２．５圧縮で用いる間引き動
作は、周知の技術によって容易に実現できる。具体的に
は、図１５の画素部の配線図から明らかなように、読み
出しパルスＸＳＧが立つ１相目、３相目の垂直転送クロ
ックとして、２系統の垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ
１′およびＶφ３，Ｖφ３′を用意する。そして、垂直
転送クロックＶφ１′，Ｖφ３′については、読み出し
パルスＸＳＧが立たないものとする。

【００８０】さらに、６種類の垂直転送クロックＶφ
１，Ｖφ１′，Ｖφ２，Ｖφ３，Ｖφ３′，Ｖφ４に対
応して６本のクロックライン４１〜４６をパターン配線
する。このとき、間引きを行う行については、垂直転送
クロックＶφ１′又はＶφ３′を転送するクロックライ
ン４２又は４５を配線するようにする。図１４で説明し
た１／２．５圧縮の場合には、間引く行について、１行
おきにクロックライン４２とクロックライン４５とを配
線すれば良い。図１５の配線例では、ｎ＋２行目の転送
電極２２-1に垂直転送クロックＶφ１′を印加し、ｎ−
３行目の転送電極２２-3に垂直転送クロックＶφ３′を
印加するようにしており、ｎ＋２行目とｎ−３行目が間
引き対象行となる。

【００８１】そして、間引き動作を行わないモードで
は、配線パターン４１，４３，４４，４６を通して転送
電極２２-1，２２-2，２２-3，２２-4に垂直転送クロッ
クＶφ１，Ｖφ２，Ｖφ３，Ｖφ４を与えることによ
り、垂直転送クロックＶφ１とＶφ３に読み出しパルス
ＸＳＧが立つことから、全センサ部１１から信号電荷が
垂直ＣＣＤ１２に読み出されるとともに、垂直ＣＣＤ１
２内で先述した斜め２画素加算が行われる。

【００８２】一方、間引き動作を行うモードでは、配線
パターン４１，４３，４４，４６を通して転送電極２２
-1，２２-2，２２-3，２２-4に垂直転送クロックＶφ
１，Ｖφ２，Ｖφ３，Ｖφ４を与えることにより、垂直
転送クロックＶφ１′とＶφ３′には読み出しパルスＸ
ＳＧが立たないことから、これら垂直転送クロックＶφ
１′とＶφ３′が印加される行においては、信号電荷の
読み出しは行われず、それ以外の行においてのみ信号電
荷の読み出しが行われるとともに、垂直ＣＣＤ１２内で
先述した斜め２画素加算が行われる。

【００８３】以上、カラーフィルタ１９として補色フィ
ルタを用いた場合の動作例について説明したが、本発明
は、補色フィルタへの適用に限られるものではなく、原
色フィルタにも同様に適用可能である。以下、カラーフ
ィルタ１９として原色フィルタを用いた場合の動作例に
ついて説明する。図１６に、例えば４種類の原色フィル
タ１９-3（Ａ）〜１９-6（Ｂ）のカラーコーディング例
を示す。

【００８４】図１６において、原色フィルタ１９-3
（Ａ）は、Ｒ／Ｇ／Ｂ斜めストライプ配列で、ＧがＶ
（垂直）方向／Ｈ（水平）方向共に２繰り返し、Ｒ／Ｂ
がＶ方向／Ｈ方向共に４繰り返しのカラーコーディング
となっている。原色フィルタ１９-4（Ｂ）は、Ｇ／Ｒ／
Ｂ市松配列で、各色がＶ方向／Ｈ方向共に４繰り返しの
カラーコーディングとなっている。

【００８５】原色フィルタ１９-5（Ｃ）は、Ｇ斜めスト
ライプＲ／Ｂ市松配列で、ＧがＶ方向／Ｈ方向共に２繰
り返し、Ｒ／ＢがＶ方向２繰り返し、Ｈ方向４繰り返し
のカラーコーディングとなっている。原色フィルタ１９
-6（Ｄ）は、Ｇ／Ｒ／Ｂ市松配列で、各色がＶ方向２繰
り返し、Ｈ方向４繰り返しのカラーコーディングとなっ
ている。

【００８６】ここで、原色フィルタ１９-3（Ａ）を用い
たＣＣＤ撮像素子１０において、補色フィルタの場合と
同様に、斜め２画素加算（混合）を行うことにより、同
色が加算される、即ちＧとＧ、ＲとＲ、ＢとＢの斜め２
画素間で信号電荷が加算される。その結果、図１７に示
すように、斜め２画素加算後も原色が保持され、Ｇ縦ス
トライプ、Ｒ／Ｂ市松配列のカラーコーディングとな
る。なお、図１７において、黒丸は画素を模式的に示し
ており、また矢印で示す斜め２画素間で加算が行われる
ものとする。

【００８７】このように、斜め加算後も原色が保持され
ることにより、１／２ＰＳ（プログレッシブスキャン；
全画素独立読み出し）圧縮で用いれば、即ち斜め２画素
加算した情報をそのまま用いれば、後段の信号処理系で
の原色分離処理が不要になるため、解像度や信号処理系
の回路規模の点でメリットがある。

【００８８】一方、１／４ＩＳ（インターレーススキャ
ン）圧縮で用いた場合には、次のような動作となる。１
／４ＩＳ圧縮では、斜め２画素加算した信号電荷を１ラ
イン分の信号電荷として取り扱い、４ライン単位として
垂直加算を行う（このとき必要に応じて１ビットシフト
も行う）とともに、第１フィールドと第２フィールドと
で４ラインの組み合わせを変える。

【００８９】１／４ＩＳ圧縮について図１８の動作説明
図を用いて説明する。図１８において、（Ａ）は第１フ
ィールドの場合を、（Ｂ）は第２フィールドの場合をそ
れぞれ示しており、第１フィールド（Ａ）では、１ライ
ン目〜４ライン目、５ライン目〜８ライン目、…の組み
合わせで、第２フィールド（Ｂ）では、３ライン目〜６
ライン目、７ライン目〜１０ライン目、…の組み合わせ
で垂直加算を行う。

【００９０】先ず、第１フィールド（Ａ）において、１
ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，…）を水平ＣＣ
Ｄ１４にラインシフトし、次いで水平ＣＣＤ１４で１ビ
ット（１段）だけ転送する１ビットシフトを行い、続い
て２ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，…）を水平
ＣＣＤ１４にラインシフトする。これにより、水平ＣＣ
Ｄ１４内では、２ライン１ビットシフト加算が行われ、
その加算結果は、…，Ｂ＋Ｇ，Ｇ＋Ｒ，Ｒ＋Ｇ，Ｇ＋
Ｂ，…となり、Ｂ＋Ｇ＝Ｃｙ、Ｇ＋Ｒ＝Ｙｅであること
から、…，Ｃｙ，Ｙｅ，Ｙｅ，Ｃｙ，…となる。

【００９１】この状態において、３ライン目の信号電荷
（Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，……）と４ライン目の信号電荷
（Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，……）とを水平ＣＣＤ１４に２ライ
ンシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では、４
ライン（８画素）分の信号電荷の加算が行われる。この
とき、３ライン目と４ライン目の２ライン加算では、そ
の加算結果が、２Ｇ，Ｂ＋Ｒ，２Ｇ，Ｒ＋Ｂ，２Ｇ，…
となり、Ｂ＋Ｒ＝Ｍｇであることから、２Ｇ，Ｍｇ，２
Ｇ，Ｍｇ，２Ｇ，…となる。

【００９２】そして、１ライン目〜４ライン目までの４
ライン（８画素）分の信号電荷の加算において、その加
算結果は、図１８（Ａ）に示すように、２Ｇ＋Ｃｙ，Ｍ
ｇ＋Ｙｅ，２Ｇ＋Ｙｅ，Ｍｇ＋Ｃｙ，…となる。なお、
図中、２ＧをＧ、ＣｙをＣ、ＭｇをＭ、ＹｅをＹと略記
している。これらの信号電荷は、水平ＣＣＤ１４によっ
て順に水平転送され、電荷検出部１６で信号電圧に変換
されて後段の信号処理系に出力される。

【００９３】次の５ライン目〜８ライン目までの４ライ
ン分の信号電荷の加算では、先ず、５ライン目の信号電
荷（Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，……）と６ライン目の信号電荷
（Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，……）とを水平ＣＣＤ１４に２ライ
ンシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では２ラ
イン加算が行われ、その加算結果は、…，Ｂ＋Ｒ，２
Ｇ，Ｒ＋Ｂ，２Ｇ，…となり、Ｒ＋Ｂ＝Ｍｇであること
から、…，Ｍｇ，２Ｇ，Ｍｇ，２Ｇ，…となる。

【００９４】この状態において、７ライン目の信号電荷
（Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，……）を水平ＣＣＤ１４にラインシ
フトし、次いで１ビットシフトを行った後、８ライン目
の信号電荷（Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，……）を水平ＣＣＤ１４
にラインシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内で
は５ライン目〜８ライン目までの４ライン分の信号電荷
の加算が行われる。このとき、７ライン目と８ライン目
との間では、２ライン１ビットシフト加算が行われる。

【００９５】７ライン目と８ライン目との間での２ライ
ン１ビットシフト加算による加算結果は、…，Ｂ＋Ｇ，
Ｇ＋Ｒ，Ｒ＋Ｇ，Ｇ＋Ｂ，…となり、Ｂ＋Ｇ＝Ｃｙ、Ｇ
＋Ｒ＝Ｙｅであることから、…，Ｃｙ，Ｙｅ，Ｙｅ，Ｃ
ｙ，…となる。そして、５ライン目〜８ライン目までの
４ライン分の信号電荷の加算結果は、図１８（Ａ）に示
すように、Ｍｇ＋Ｃｙ，２Ｇ＋Ｙｅ，Ｍｇ＋Ｙｅ，２Ｇ
＋Ｃｙ，…となる。これらの信号電荷は順に水平転送さ
れ、信号電圧に変換されて後段の信号処理系に出力され
る。以降、第１フィールドにおいて同様の動作が繰り返
される。

【００９６】次に、第２フィールド（Ｂ）での動作につ
いて説明する。最初に、３ライン目の信号電荷（Ｇ，
Ｂ，Ｇ，Ｒ，……）と４ライン目（Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，…
…）の信号電荷とを水平ＣＣＤ１４に２ラインシフトす
る。これにより、水平ＣＣＤ１４内では２ライン加算が
行われ、その加算結果は、…，２Ｇ，Ｒ＋Ｂ，２Ｇ，Ｂ
＋Ｒ，…となり、Ｒ＋Ｂ＝Ｍｇであることから、…，２
Ｇ，Ｍｇ，２Ｇ，Ｍｇ，…となる。

【００９７】この状態において、５ライン目の信号電荷
（Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，……）を水平ＣＣＤ１４にラインシ
フトし、次いで１ビットシフトを行った後、６ライン目
の信号電荷（Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，……）を水平ＣＣＤ１４
にラインシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内で
は、３ライン目〜６ライン目までの４ライン分の信号電
荷の加算が行われる。このとき、５ライン目と６ライン
目との間では、２ライン１ビットシフト加算が行われ
る。

【００９８】５ライン目と６ライン目との間での２ライ
ン１ビットシフト加算による加算結果は、…，Ｇ＋Ｒ，
Ｒ＋Ｇ，Ｇ＋Ｂ，Ｂ＋Ｇ，…となり、Ｇ＋Ｒ＝Ｙｅ，Ｇ
＋Ｂ＝Ｃｙであることから、…，Ｙｅ，Ｙｅ，Ｃｙ，Ｃ
ｙ，…となる。そして、２ライン目〜５ライン目までの
４ライン分の信号電荷の加算結果は、図１８（Ｂ）に示
すように、２Ｇ＋Ｙｅ，Ｍｇ＋Ｙｅ，２Ｇ＋Ｃｙ，Ｍｇ
＋Ｃｙ，…となる。これらの信号電荷は順に水平転送さ
れ、信号電圧に変換されて後段の信号処理系に出力され
る。

【００９９】７ライン目〜１０ライン目までの４ライン
分の信号電荷の加算では、７ライン目の信号電荷（Ｇ，
Ｂ，Ｇ，Ｒ，…）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトし、
次いで１ビットシフトを行った後、８ライン目の信号電
荷（Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，…）を水平ＣＣＤ１４にラインシ
フトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では、２ライ
ン１ビットシフト加算が行われ、その加算結果は、…，
Ｇ＋Ｒ，Ｒ＋Ｇ，Ｇ＋Ｂ，Ｂ＋Ｇ，…となり、Ｇ＋Ｒ＝
Ｙｅ、Ｇ＋Ｂ＝Ｃｙであることから、…，Ｙｅ，Ｙｅ，
Ｃｙ，Ｃｙ，…となる。

【０１００】この状態において、９ライン目の信号電荷
（Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，……）と１０ライン目の信号電荷
（Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，……）とを水平ＣＣＤ１４に２ライ
ンシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では、４
ライン分の信号電荷の加算が行われる。このとき、９ラ
イン目と１０ライン目の２ライン加算では、その加算結
果が、Ｂ＋Ｒ，２Ｇ，Ｒ＋Ｂ，２Ｇ，…となり、Ｂ＋Ｒ
＝Ｍｇであることから、Ｍｇ，２Ｇ，Ｍｇ，２Ｇ，…と
なる。

【０１０１】そして、７ライン目〜１０ライン目までの
４ライン（８画素）分の信号電荷の加算において、その
加算結果は、図１８（Ｂ）に示すように、Ｍｇ＋Ｙｅ，
２Ｇ＋Ｙｅ，Ｍｇ＋Ｃｙ，２Ｇ＋Ｃｙ，…となる。これ
らの信号電荷は順に水平転送され、信号電圧に変換され
て後段の信号処理系に出力される。以降、第２フィール
ドにおいて同様の動作が繰り返される。

【０１０２】上述したように、図１６（Ａ）に示すカラ
ーコーディングの原色フィルタ１９-4を用いたＣＣＤ撮
像素子において、斜め２画素加算および１ビットシフト
加算を含む４ライン加算による１／４ＩＳ圧縮を行うこ
とにより、出力されるラインごとに色差信号Ｃｂ（Ｃｙ
＋Ｍｇ，Ｙｅ＋Ｇ）と色差信号Ｃｒ（Ｍｇ＋Ｙｅ，Ｇ＋
Ｃｙ）が交互に並んだ色差点順次の信号が得られること
になる。

【０１０３】原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）から補色（Ｇ，Ｙｅ，
Ｍｇ，Ｃｙ）に変換後の信号処理については、一般の補
色市松とは分光特性や信号レベルが異なるため、次のよ
うな原色分離の信号処理を行い、その後通常の原色配列
と同等の処理を行うようにすれば良い。

【０１０４】Ｍｇ＋Ｃｙ（以下、ＭＣと記す），Ｇ＋Ｙ
ｅ（以下、ＧＹと記す）は色差信号Ｃｂであり、Ｇ＋Ｃ
ｙ（以下、ＧＣと記す），Ｍｇ＋Ｙｅ（以下、ＭＹと記
す）は色差信号Ｃｒであり、これら色差信号Ｃｂ，Ｃｒ
に含まれるＲＧＢ信号は、 ＭＣ＝Ｒ＋Ｇ＋２Ｂ ＧＹ＝Ｒ＋３Ｇ ＧＣ＝３Ｇ＋Ｂ ＭＹ＝２Ｒ＋Ｇ＋Ｂ である。

【０１０５】したがって、これらの色差信号から再びＲ
ＧＢ原色信号を演算で求めると、 Ｇ＝｛３（ＧＣ＋ＧＹ）−（ＭＣ−ＭＹ）｝／１６ ＝｛３（３Ｇ＋Ｂ＋Ｒ＋３Ｇ） −（Ｒ＋Ｇ＋２Ｂ＋２Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）｝／１６ Ｒ＝（ＭＹ−ＧＣ＋２Ｇ）／２ ＝｛（２Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）−（３Ｇ＋Ｂ）＋２Ｇ｝／２ Ｂ＝（ＭＣ−ＧＹ＋２Ｇ）／２ ＝｛（Ｒ＋Ｇ＋２Ｂ）−（Ｒ＋３Ｇ）＋２Ｇ｝／２ となる。

【０１０６】輝度信号Ｙに関しては、上式のＧをそのま
ま用いるか、各ラインの色差信号を加算することで、 ２Ｙ＝ＭＣ＋ＧＹ＝ＧＣ＋ＭＹ＝４Ｇ＋２Ｒ＋２Ｂ から簡易に作ることができる。なお、この式において、
２ＹのＹは輝度信号を、ＧＹ，ＭＹのＹはＹｅをそれぞ
れ表わすものとする。

【０１０７】次に、図１６（Ｂ）に示すカラーコーディ
ングの原色フィルタ１９-4を用いた場合について説明す
る。この場合には、斜め２画素加算を行うことにより、
ＧとＧ、ＢとＧ、ＲとＢ、ＧとＲがそれぞれ加算され
る。その結果、図１９に示すように、補色配列のカラー
コーティングとなる。なお、図中、ＹｅをＹ、Ｍｇを
Ｍ、ＣｙをＣと略記している。

【０１０８】この補色配列のカラーコーティングにおい
て、例えば１／２ＩＳ圧縮は次のようにして行う。この
場合にも、第１フィールドと第２フィールドとで、加算
する２ラインの組み合わせを変える。１／２ＩＳ圧縮に
ついて図２０の動作説明図を用いて説明する。同図にお
いて、（Ａ）は第１フィールドの場合を、（Ｂ）は第２
フィールドの場合をそれぞれ示しており、第１フィール
ド（Ａ）では、１ライン目と２ライン目、３ライン目と
４ライン目、…の組み合わせで、第２フィールド（Ｂ）
では、２ライン目と３ライン目、４ライン目と５ライン
目、…の組み合わせで２ラインシフトを行う。

【０１０９】先ず、第１フィールド（Ａ）では、１ライ
ン目の信号電荷（Ｇ，Ｃｙ，Ｍｇ，Ｙｅ，…）を水平Ｃ
ＣＤ１４にラインシフトし、次いで水平ＣＣＤ１４で１
ビットシフトを行い、続いて２ライン目の信号電荷（Ｍ
ｇ，Ｙｅ，Ｇ，Ｃｙ，…）を水平ＣＣＤ１４にラインシ
フトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では２ライン
１ビットシフト加算が行われ、その加算結果は、図２０
（Ａ）に示すように、Ｃｙ＋Ｍｇ，Ｍｇ＋Ｙｅ，Ｙｅ＋
Ｇ，Ｇ＋Ｃｙ，…となる。これらの信号電荷は順に水平
転送され、信号電圧に変換されて後段の信号処理系に出
力される。

【０１１０】続いて、３ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｃ
ｙ，Ｍｇ，Ｙｅ，…）をラインシフトし、次いで１ビッ
トシフトを行った後４ライン目の信号電荷（Ｍｇ，Ｙ
ｅ，Ｇ，Ｃｙ，…）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトす
る。これにより、２ライン１ビットシフト加算が行わ
れ、その加算結果は、図２０（Ａ）に示すように、Ｃｙ
＋Ｍｇ，Ｍｇ＋Ｙｅ，Ｙｅ＋Ｇ，Ｇ＋Ｃｙ，…となる。
これらの信号電荷は順に水平転送され、信号電圧に変換
されて後段の信号処理系に出力される。以降、第１フィ
ールドにおいて同様の動作が繰り返される。

【０１１１】次に、第２フィールド（Ｂ）では、２ライ
ン目の信号電荷（Ｍｇ，Ｙｅ，Ｇ，Ｃｙ，…）を水平Ｃ
ＣＤ１４にラインシフトし、次いで水平ＣＣＤ１４で１
ビットシフトを行い、続いて３ライン目の信号電荷
（Ｇ，Ｃｙ，Ｍｇ，Ｙｅ，…）を水平ＣＣＤ１４にライ
ンシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では２ラ
イン１ビットシフト加算が行われ、その加算結果は、図
２０（Ｂ）に示すように、Ｙｅ＋Ｇ，Ｇ＋Ｃｙ，Ｃｙ＋
Ｍｇ，Ｍｇ＋Ｙｅ，…となる。これらの信号電荷は順に
水平転送され、信号電圧に変換されて後段の信号処理系
に出力される。

【０１１２】続いて、４ライン目の信号電荷（Ｍｇ，Ｙ
ｅ，Ｇ，Ｃｙ，…）をラインシフトし、次いで１ビット
シフトを行った後５ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｃｙ，Ｍ
ｇ，Ｙｅ，…）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトする。
これにより、２ライン１ビットシフト加算が行われ、そ
の加算結果は、図２０（Ｂ）に示すように、Ｙｅ＋Ｇ，
Ｇ＋Ｃｙ，Ｃｙ＋Ｍｇ，Ｍｇ＋Ｙｅ，…となる。これら
の信号電荷は順に水平転送され、信号電圧に変換されて
後段の信号処理系に出力される。以降、第２フィールド
において同様の動作が繰り返される。

【０１１３】上述したように、図１６（Ｂ）に示すカラ
ーコーディングの原色フィルタ１９-4を用いたＣＣＤ撮
像素子において、斜め２画素加算および２ライン１ビッ
トシフト加算による１／２ＩＳ圧縮を行うことにより、
出力されるラインごとに色差信号Ｃｂ（Ｃｙ＋Ｍｇ／Ｙ
ｅ＋Ｇ）と色差信号Ｃｒ（Ｍｇ＋Ｙｅ／Ｇ＋Ｃｙ）が交
互に並んだ色差点順次の信号が得られることになる。

【０１１４】なお、本例では、１／２ＩＳ圧縮の場合に
ついて説明したが、１／２ＰＳ圧縮の場合には、斜め２
画素加算によって得られる補色（Ｇ，Ｙｅ，Ｍｇ，Ｃ
ｙ）の信号電荷が独立に読み出される補色独立読み出し
となる。

【０１１５】次に、図１６（Ｃ）に示すカラーコーディ
ングの原色フィルタ１９-5を用いた場合について説明す
る。この場合には、斜め２画素加算を行うことにより、
ＧとＧ、ＢとＢ、ＲとＲが加算される。その結果、図２
１（Ａ），（Ｂ）に示すように、斜め加算後も原色が保
持され、Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒを単位として各色がストライプ
状に配置される原色縦ストライプのカラーコーディング
となる。

【０１１６】なお、斜め２画素加算を行う際に、第１フ
ィールドと第２フィールドとで行の組み合わせを変える
ことになる。図２１において、（Ａ）は第１フィールド
の場合を、（Ｂ）は第２フィールドの場合をそれぞれ示
している。第１フィールドでは、ある画素について右斜
め上（左斜め下）の画素との間で斜め２画素加算が行わ
れ、第２フィールドでは、ある画素について左斜め上
（右斜め下）の画素との間で斜め２画素加算が行われ
る。

【０１１７】このように、図１６（Ｃ）に示すカラーコ
ーディングの原色フィルタ１９-5を用いたＣＣＤ撮像素
子では、斜め２画素加算の結果が原色縦ストライプのカ
ラーコーディングとなることにより、水平ＣＣＤ１４内
における加算時に任意のライン数を加算できるため、任
意の圧縮率が実現できる。また、斜め加算後も原色であ
るため、後段の信号処理系における原色分離の必要がな
く、信号処理系の回路規模が小さくて済む。

【０１１８】特に、原色市松配列に対して、Ｒ／Ｂのみ
水平４繰り返しが４と低下するのみであるため、デジタ
ルスチルカメラに撮像デバイスとして搭載した際の解像
度の低下を低く抑えることができるという利点がある。
また、垂直方向では色差線順次のような信号処理による
解像度の低下が少ないため、高い圧縮率を得る場合に有
利となる。

【０１１９】次に、図１６（Ｄ）に示すカラーコーディ
ングの原色フィルタ１９-6を用いた場合について説明す
る。この場合には、斜め２画素加算を行うことにより、
ＧとＧ、ＢとＢ、ＲとＢ、ＧとＲが加算される。その結
果、図２２（Ａ），（Ｂ）に示すように、Ｇ，Ｃｙ，Ｍ
ｇ，Ｙｅを単位として各色がストライプ状に配置される
補色縦ストライプのカラーコーディングとなる。

【０１２０】この場合にも、斜め２画素加算を行う際
に、第１フィールドと第２フィールドとで行の組み合わ
せを変えることになる。図２２において、（Ａ）は第１
フィールドの場合を、（Ｂ）は第２フィールドの場合を
それぞれ示している。第１フィールドでは、ある画素に
ついて右斜め上（左斜め下）の画素との間で斜め２画素
加算が行われ、第２フィールドでは、ある画素について
左斜め上（右斜め下）の画素との間で斜め２画素加算が
行われる。

【０１２１】このように、図１６（Ｄ）に示すカラーコ
ーディングの原色フィルタ１９-6を用いたＣＣＤ撮像素
子では、斜め２画素加算の結果が補色縦ストライプのカ
ラーコーディングとなることにより、原色縦ストライプ
の場合と同様に、水平ＣＣＤ１４内における加算時に任
意のライン数を加算できるため、任意の圧縮率が実現で
きる。

【０１２２】図２３は、本実施形態に係るＣＣＤ撮像素
子を撮像デバイスとして用いた本発明に係るカメラシス
テムの構成の一例を示すブロック図である。

【０１２３】本カメラシステムは、ＣＣＤ撮像素子５
１、光学系の一部を構成するレンズ５２、ＣＣＤ撮像素
子５１を駆動するＣＣＤ駆動回路５３、撮像モードを設
定する撮像モード設定部５４およびＣＣＤ撮像素子５１
の出力信号に対して各種の信号処理をなす信号処理回路
５５を有する構成となっている。

【０１２４】ＣＣＤ撮像素子５１には、図２（Ａ），
（Ｂ）に示す水平４繰り返し、垂直２繰り返しの補色カ
ラーコーディング、図１６（Ａ），（Ｂ）に示す水平４
繰り返し、垂直４繰り返しの原色カラーコーディング、
あるいは図１６（Ｃ），（Ｄ）に示す水平４繰り返し、
垂直２繰り返しの原色カラーコーディングを持つカラー
フィルタ５６が装着されている。

【０１２５】かかる構成のカメラシステムにおいて、被
写体（図示せず）からの入射光（像光）は、光学系のレ
ンズ５２によってカラーフィルタ５６を通してＣＣＤ撮
像素子５１の撮像面上に結像される。ＣＣＤ撮像素子５
１としては、静止画撮像に対応した多画素で、図１に示
した画素構成のものが用いられる。このＣＣＤ撮像素子
５１は、ＣＣＤ駆動回路５３により、撮像モード設定部
５４で設定された撮像モードに応じて駆動される。

【０１２６】ここで、撮像モード設定部５４では、静止
画モードおよび動画モードの設定が可能であり、さらに
動画モードについてはＮＴＳＣ／ＰＡＬ／ＨＤ等の各テ
レビジョン方式に対応した撮像モードの設定が可能とな
っている。ＣＣＤ駆動回路５３は、撮像モード設定部５
４で静止画モードが設定されたときには、ＣＣＤ撮像素
子５１を周知のフレーム読み出しと同様の駆動、即ち第
１フィールドでは例えば垂直転送クロックＶφ３にの
み、第２フィールドでは垂直転送クロックＶφ１にのみ
読み出しパルスＸＳＧを立てて各画素からの信号電荷の
読み出し、垂直転送および水平転送の各駆動を行う。

【０１２７】ＣＣＤ駆動回路５３はさらに、撮像モード
設定部５４で動画モードが設定されたときには、静止画
用多画素のＣＣＤ撮像素子５１からの加算圧縮によるダ
ウンコンバージョンによってＮＴＳＣ／ＰＡＬ／ＨＤ等
の各テレビジョン方式に対応したテレビジョン信号を作
り出すために、先述した各テレビジョン方式に対応した
圧縮、即ち斜め２画素加算を基本とする垂直圧縮を実現
するようにＣＣＤ撮像素子５１を駆動する。この動画モ
ードでの動作により、先述したように、色差信号Ｃｒ，
Ｃｂを保持したまま垂直圧縮処理が行われ、各テレビジ
ョン方式に対応したテレビジョン信号へのダウンコンバ
ージョンが実行される。

【０１２８】以上により、１つのＣＣＤ撮像素子５１で
静止画撮像および動画撮像の双方に対応可能なカメラシ
ステムを実現できる。これにより、デジタルスチルカメ
ラ用多画素ＣＣＤ撮像素子を撮像デバイスとして用いる
ことで、画素を低下させることなく、ＮＴＳＣ方式やＰ
ＡＬ方式のテレビジョン画像のモニタリングが可能とな
る。特に、ＣＣＤ撮像素子５１では任意の垂直圧縮が可
能なため、水平・垂直の解像度のバランスがとれた動画
を得ることができる。

【０１２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数個の画素のうち、一行おきに位置する画素群の各信
号電荷を例えば左側に位置する垂直転送部に読み出し、
他の一行おきに位置する画素群の各信号電荷を例えば右
側に位置する垂直転送部に読み出するようにしたことに
より、垂直転送部内において斜め２画素間での信号電荷
の加算が可能となるため、水平・垂直解像度のバランス
がとれた動画撮像が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る固体撮像素子の構成
例を示す概略構成図である。

【図２】補色フィルタのカラーコーディング例を示す図
である。

【図３】斜め２画素加算時のタイミングチャートであ
る。

【図４】通常モードでのタイミングチャートである。

【図５】センサ部周辺の具体的な構成の一例を示す平面
パターン図である。

【図６】一般的なカラーコーディングを示す図である。

【図７】第１フィールドでの斜め２画素加算の動作説明
図である。

【図８】第２フィールドでの斜め２画素加算の動作説明
図である。

【図９】テレビジョン方式に対応した信号を作り出す場
合の画素構成の一例を示す図である。

【図１０】１／２．０圧縮の場合の動作説明図である。

【図１１】１／２．０圧縮の場合のタイミングチャート
である。

【図１２】１／２．５圧縮の場合の動作説明図である。

【図１３】１／２．５圧縮の場合のタイミングチャート
である。

【図１４】間引きを伴う１／２．５圧縮の場合の動作説
明図である。

【図１５】間引きを伴う１／２．５圧縮を実現するため
の配線パターン図である。

【図１６】原色フィルタのカラーコーディング例を示す
図である。

【図１７】図１６（Ａ）のカラーコーディングを持つ原
色フィルタを用いた場合の斜め２画素加算の加算結果を
示す図である。

【図１８】図１６（Ａ）のカラーコーディングを持つ原
色フィルタでの１／４ＩＳ圧縮時の動作説明図である。

【図１９】図１６（Ｂ）のカラーコーディングを持つ原
色フィルタを用いた場合の斜め２画素加算の加算結果を
示す図である。

【図２０】図１６（Ｂ）のカラーコーディングを持つ原
色フィルタでの１／２ＩＳ圧縮時の動作説明図である。

【図２１】図１６（Ｃ）のカラーコーディングを持つ原
色フィルタを用いた場合の斜め２画素加算の加算結果を
示す図である。

【図２２】図１６（Ｄ）のカラーコーディングを持つ原
色フィルタを用いた場合の斜め２画素加算の加算結果を
示す図である。

【図２３】本発明に係るカメラシステムの構成の一例を
示すブロック図である。

【図２４】従来例（その１）の場合の色差信号Ｃｒ，Ｃ
ｂの配置関係を示す図である。

【図２５】従来例（その２）の場合の色差信号Ｃｒ，Ｃ
ｂの配置関係を示す図である。

【図２６】従来例（その２）の場合における垂直圧縮の
動作説明図である。

【符号の説明】

１０，５１…ＣＣＤ撮像素子、１２…垂直ＣＣＤ、１３
…読み出しゲート部、１４…水平ＣＣＤ、１６…電荷検
出部、１９，５６…カラーフィルタ、１９-1，１９-2…
補色フィルタ、１９-3，１９-4，１９-5，１９-6…原色
フィルタ、５３…ＣＣＤ駆動回路、５４…撮像モード設
定部

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 行列状に配された複数個のセンサ部と、 前記複数個のセンサ部に対して各列ごとに配された複数
   本の垂直転送部と、 前記複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセン
   サ部群の各信号電荷を前記複数本の垂直転送部のうちの
   一方側に位置する垂直転送部に読み出し、他の一行おき
   に位置するセンサ部群の各信号電荷を前記複数本の垂直
   転送部のうちの他方側に位置する垂直転送部に読み出す
   読み出し手段とを備えたことを特徴とする固体撮像素
   子。
2. 【請求項２】 前記複数本の垂直転送部の各々において
   前記複数個のセンサ部から読み出された斜め２画素の信
   号電荷を加算する加算駆動手段と、 前記複数本の垂直転送部の各々で斜め２画素加算された
   信号電荷をライン単位で受けてこれを水平転送する水平
   転送部とを有することを特徴とする請求項１記載の固体
   撮像素子。
3. 【請求項３】 前記水平転送部内で複数ライン分の信号
   電荷を加算することを特徴とする請求項２記載の固体撮
   像素子。
4. 【請求項４】 前記加算駆動手段は、第１フィールドと
   第２フィールドとで斜め加算の組み合わせを変えること
   を特徴とする請求項２記載の固体撮像素子。
5. 【請求項５】 前記水平転送部内での複数ライン分の加
   算において、第１フィールドと第２フィールドとで加算
   の組み合わせを変えることを特徴とする請求項３記載の
   固体撮像素子。
6. 【請求項６】 前記加算駆動手段は、行によって斜め加
   算の組み合わせを変えることを特徴とする請求項２記載
   の固体撮像素子。
7. 【請求項７】 同一の色が行方向において２画素ごとに
   繰り返されるカラーコーディングを持つカラーフィルタ
   を有することを特徴とする請求項２記載の固体撮像素
   子。
8. 【請求項８】 前記カラーフィルタは、同一の色が列方
   向において４画素ごとに繰り返され、前記複数本の垂直
   転送部の各々での斜め２画素加算によって色差信号が点
   順次となるカラーコーディングを持つことを特徴とする
   請求項７記載の固体撮像素子。
9. 【請求項９】 行列状に配された複数個のセンサ部のう
   ち一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を、前記
   複数個のセンサ部に対して列ごとに配された複数本の垂
   直転送部のうちの一方側に位置する垂直転送部に読み出
   し、 前記複数個のセンサ部のうち他の一行おきに位置するセ
   ンサ部群の各信号電荷を前記複数本の垂直転送部のうち
   の他方側に位置する垂直転送部に読み出し、 前記複数本の垂直転送部の各々において前記複数個のセ
   ンサ部から読み出された斜め２画素の信号電荷を加算す
   ることを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
10. 【請求項１０】 前記複数本の垂直転送部の各々で斜め
    ２画素加算された信号電荷をライン単位で水平転送部に
    移送し、この水平転送部内で複数ライン分の信号電荷を
    加算することを特徴とする請求項９記載の固体撮像素子
    の駆動方法。
11. 【請求項１１】 行列状に配された複数個のセンサ部の
    うち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を、
    前記複数個のセンサ部に対して列ごとに配された複数本
    の垂直転送部のうちの一方側に位置する垂直転送部に読
    み出すとともに、他の一行おきに位置するセンサ部群の
    各信号電荷を前記複数本の垂直転送部のうちの他方側に
    位置する垂直転送部に読み出し、前記複数本の垂直転送
    部の各々において前記複数個のセンサ部から読み出され
    た斜め２画素の信号電荷を加算して出力可能な固体撮像
    素子と、 静止画モードと動画モードとを択一的に設定可能な撮像
    モード設定手段と、前記撮像モード設定手段によって設
    定された撮像モードに応じて前記固体撮像素子を駆動す
    る駆動手段とを備えたことを特徴とするカメラシステ
    ム。
12. 【請求項１２】 前記固体撮像素子は、前記複数本の垂
    直転送部の各々で斜め２画素加算されたライン単位で信
    号電荷を受けてこれを水平転送する水平転送部とを有
    し、 前記駆動手段は、前記撮像モード設定手段によって動画
    モードが設定されたときに、前記水平転送部内で複数ラ
    イン分の信号電荷を加算することを特徴とする請求項１
    １記載のカメラシステム。
13. 【請求項１３】 前記駆動手段は、前記撮像モード設定
    手段によって動画モードが設定されたときに、第１フィ
    ールドと第２フィールドとで斜め加算の組み合わせを変
    えてインターレース動作を行うことを特徴とする請求項
    １１記載のカメラシステム。
14. 【請求項１４】 前記駆動手段は、前記撮像モード設定
    手段によって動画モードが設定されたときに、第１フィ
    ールドと第２フィールドとで前記水平転送部内での加算
    の組み合わせを変えてインターレース動作を行うことを
    特徴とする請求項１１記載のカメラシステム。