JP2002077931A - 固体撮像装置の駆動方法およびそれを用いたカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動画時における出力信号の高速読み出しと消
費電力の低減とを両立させた固体撮像装置の駆動方法を
提供する。 【解決手段】 行列状に複数の画素が配置され前記画素
から読み出された信号電荷を垂直転送部４および水平転
送部７で転送する固体撮像装置の駆動方法であって、連
続する３列以上かつ１行以上の領域内の画素を単位ブロ
ックとして、該単位ブロック内の特定列の信号電荷を垂
直転送部または水平転送部で混合し、単位ブロック内の
前記特定列とは異なる列の信号電荷を水平転送部の下側
に設けたドレイン１１へ排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＣＣＤレジ
スタを有して成る固体撮像装置の駆動方法およびそれを
用いたカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像素子の画素数は技術の進歩に伴
い著しく増加してきた。このような画素数の増加に伴
い、１フレーム期間の出力データ数を必要に応じて削減
する機能が強く望まれている。例えば、特開平１１−２
３４６８８号公報には、信号をあまり捨てずにかつ水平
・垂直の解像度のバランスを保ち、信号出力のデータ量
を１／３、１／９に削減する旨の記載がある。これにつ
いて、以下で説明する。

【０００３】図１９は、従来のカラーＣＣＤ固体撮像装
置の概略構成図である。図１９において、画素の色フィ
ルタには、図２０に示すような、垂直方向・水平方向共
に２画素周期の配列で、各周期の中で緑Ｇが市松状に斜
めに並んで配置され、残りに青Ｂと赤Ｒが配置された、
いわゆるベイヤー配列の色フィルタを用いている。図１
９中の画素に付した記号はフィルタの色（赤Ｒ、緑Ｇ、
青Ｂ）を、数字は画素の行と列の座標（ｍ行目ｎ列目の
場合はｍｎ）をそれぞれ示している。この従来例の特徴
としては、垂直ＣＣＤレジスタ４と水平ＣＣＤレジスタ
７との間にコントロールレジスタ部６を配置し、３列毎
に垂直ＣＣＤレジスタ４から水平ＣＣＤレジスタ７に転
送する電荷の動作をコントロールできることにある。

【０００４】図２１は、従来のカラーＣＣＤ固体撮像装
置において信号出力のデータ量を１／３にした場合の信
号重心の配置図である。また、図２１中、○印は加算さ
れた信号の重心位置を示し、○印の中の文字は対応する
色を、また○印の外に示した記号は加算された成分の図
１７における座標位置を示している。

【０００５】図２１において、水平方向３画素を１ブロ
ックとして、各ブロックの中央を除く２画素の信号電荷
が撮像素子内で加算される。また、図示していないが、
中央の１画素の信号電荷は隣接するブロックの中央の１
画素の信号電荷と加算される。すなわち、図１９中、１
行目の色フィルタ配列に対応する信号電荷Ｇ１１、Ｒ１
２、Ｇ１３、Ｒ１４、Ｇ１５、Ｒ１６を、Ｇ１１＋Ｇ１
３、Ｒ１４＋Ｒ１６、Ｒ１２＋Ｇ１５の組み合わせの信
号にする。同様に、２行目の色フィルタ配列に対応する
信号電荷Ｂ２１、Ｇ２２、Ｂ２３、Ｇ２４、Ｂ２５、Ｇ
２６を、Ｂ２１＋Ｂ２３、Ｇ２４＋Ｇ２６、Ｇ２２＋Ｂ
２５の組み合わせの信号にする。

【０００６】ここで、Ｇ１１＋Ｇ１３、Ｒ１４＋Ｒ１
６、Ｂ２１＋Ｂ２３、Ｇ２４＋Ｇ２６は等間隔のベイヤ
ー配列の信号配置となり、色が混合しているＲ１２＋Ｇ
１５、Ｇ２２＋Ｂ２５は撮像素子外の信号処理で除く。
この結果、水平方向に信号出力が１／３に削減され、１
ブロックの信号重心がブロックの中央に配置される。こ
のようにして、ベイヤー配列の色フィルタに対応する信
号電荷に信号処理が簡単に適用でき、解像度のバランス
を保つことができる。

【０００７】また、図２２は、従来のカラーＣＣＤ固体
撮像装置において信号出力のデータ量を１／９にした場
合の信号重心の配置図である。

【０００８】図２２において、水平方向３画素、垂直方
向３画素の合計９画素を１ブロックとして、各ブロック
の中央行と中央列を除く４画素の信号電荷が撮像素子内
で加算される。また、図示していないが、中央列の２画
素の信号電荷は隣接するブロックの中央列の２画素の信
号電荷と加算される。すなわち、図１９中、１行目の色
フィルタ配列に対応する信号電荷を、Ｇ１１＋Ｇ１３＋
Ｇ３１＋Ｇ３３、Ｒ１４＋Ｒ１６＋Ｒ３４＋Ｒ３６の組
み合わせの信号にする。同様に、２行目の色フィルタ配
列に対応する信号電荷を、Ｂ４１＋Ｂ４３＋Ｂ６１＋Ｂ
６３、Ｇ４４＋Ｇ４６＋Ｇ６４＋Ｇ６６の組み合わせの
信号にする。Ｇ１１＋Ｇ１３＋Ｇ３１＋Ｇ３３、Ｒ１４
＋Ｒ１６＋Ｒ３４＋Ｒ３６、Ｂ４１＋Ｂ４３＋Ｂ６１＋
Ｂ６３、Ｇ４４＋Ｇ４６＋Ｇ６４＋Ｇ６６は等間隔のベ
イヤー配列の信号配置となり、色が混合しているＲ１２
＋Ｒ３２＋Ｇ４２＋Ｇ６２、Ｇ１５＋Ｇ３５＋Ｂ４５＋
Ｂ６５は撮像素子外の信号処理で除く。これらの結果、
水平方向に信号出力を１／３、垂直方向に信号出力を１
／３、合計１／９に削減し、１ブロックの信号重心をブ
ロックの中央に配置している。これにより、ベイヤー配
列の信号処理を簡単に適用でき、解像度のバランスが保
てる。

【０００９】解像度を優先させる静止画の場合に対し
て、動画の場合、水平レジスタの駆動周波数を同一とし
て信号出力を１／３に削減する場合は１フレームの時間
を１／２、信号出力を１／９に削減する場合は１フレー
ムの時間を１／６に短縮できる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
駆動方法では、色が混合している信号を撮像素子外で除
く信号処理が必要となり、静止画時とは違うアルゴリズ
ムを適用しなければならない。

【００１１】また、水平レジスタの駆動周波数を大きく
落とすことができない。例えば、水平レジスタの駆動周
波数を１／２にしたとき、信号出力を１／３に削減する
場合は１フレームの時間が同一時間になり、信号出力を
１／９に削減する場合は１フレームの時間を１／３にし
か短縮できない。

【００１２】消費電力に占める信号処理や水平レジスタ
の駆動の割合は大きく、また、カメラ全体の輻射ノイズ
の問題に与える影響も大きいことから、動画時の信号出
力の高速化と、水平レジスタの駆動周波数の低減による
低消費電力化との両立が望まれている。

【００１３】このように、従来の固体撮像装置の駆動方
法では、動画時の水平レジスタの駆動周波数を静止画な
みに高めないと１フレームの時間を短縮できず、また、
信号処理のアルゴリズムが複雑になる。

【００１４】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、動画時における出力信号の高速読み出しと消費
電力の低減とを両立させることが可能な固体撮像装置の
駆動方法およびそれを用いたカメラを提供することを目
的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る固体撮像素子の駆動方法は、行列状に
複数の画素が配置され前記画素から読み出された信号電
荷を垂直転送部および水平転送部で転送する固体撮像装
置の駆動方法であって、連続する３列以上かつ１行以上
の領域内の画素を単位ブロックとして、該単位ブロック
内の特定列の信号電荷を前記垂直転送部または前記水平
転送部で混合し、前記単位ブロック内の前記特定列とは
異なる列の信号電荷を前記水平転送部の下側に設けたド
レインへ排出することを特徴とする。

【００１６】この方法によれば、信号電荷を混合した際
に生じる不要な電荷を固体撮像素子内のドレインへ排出
することにより除去できるので、固体撮像素子の後段に
おける信号処理系で除去する必要がなくなり、システム
を簡略化することができる。

【００１７】前記の駆動方法においては、前記垂直転送
部の各列に対応して前記水平転送部に設けられた２つの
電極に異なる極性の電圧を印加する第１駆動モードと、
前記単位ブロックに対応する水平転送部の電極のうち、
水平転送方向で連続する半分の数の電極からなる第１電
極群の各電極には同一極性の電圧を印加し、前記第１電
極群に隣接して水平転送方向で連続する半分の数の電極
からなる第２電極群には、第１電極群に印加する電圧と
は異なる極性で、各電極に同一極性の電圧を印加する第
２駆動モードとを有することが好ましい。この場合、静
止画像を出力する際には前記第１駆動モードを選択し、
動画像を出力する際には前記第２駆動モードを選択す
る。

【００１８】この方法によれば、静止画像を出力する際
には第１駆動モードで固体撮像素子を駆動することで、
解像度を優先させることができ、動画像を出力する際に
は第２駆動モードで固体撮像素子を駆動することで、水
平転送部の駆動周波数を低くすることができ、消費電力
を低減することが可能になる。

【００１９】前記の目的を達成するため、本発明に係る
カメラは、前記の駆動方法を用いたことを特徴とする。

【００２０】この構成によれば、動画時における出力信
号の高速読み出しと消費電力の低減とを両立させること
が可能なカメラを実現することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。

【００２２】（第１実施形態）本発明の第１実施形態に
ついて、図１および図２を用いて説明する。

【００２３】図１は、カラーＣＣＤ固体撮像装置の概略
構成を示す模式図である。図２は、カラーＣＣＤ固体撮
像装置内の具体的な配置図である。

【００２４】カラーＣＣＤ固体撮像装置１には、各画素
はフォトダイオード２と垂直ＣＣＤレジスタ４、および
これらの間を制御する読み出しゲート３が配されてお
り、画素全体で撮像領域５を形成する。撮像領域５と水
平ＣＣＤレジスタ７との間で、垂直ＣＣＤレジスタ４の
延長部にはコントロールレジスタ部６があり、これは、
図示しないが、遮光されており、垂直ＣＣＤレジスタ４
と水平ＣＣＤレジスタ７との間の転送を受け持ってい
る。水平ＣＣＤレジスタ７に対してコントロールレジス
タ部６の反対側には、コントロールゲート部１０とドレ
イン１１があり、水平ＣＣＤレジスタ７に転送された電
荷のうち有効出力信号としない電荷をドレイン１１に転
送し装置外に捨てる。

【００２５】このカラーＣＣＤ固体撮像装置１は、イン
ターライントランスファ型のＣＣＤ固体撮像装置であ
り、全てのフォトダイオード２の電荷を同時に垂直ＣＣ
Ｄレジスタ４に転送し、かつ各電荷を垂直ＣＣＤレジス
タ４で混合させずに各々独立した垂直ＣＣＤレジスタ４
のパケットで垂直転送することが可能である、いわゆる
全画素読み出しＣＣＤ撮像装置である。

【００２６】なお、垂直ＣＣＤレジスタ４の延長領域を
拡大して、フレームインターライントランスファ型のＣ
ＣＤ固体撮像装置とすることもできる。

【００２７】そして、各画素の上には、色フィルタが設
けられ、これを介してそれぞれシアンＣｙ、マゼンタＭ
ｇ、イエローＹｅ、グリーンＧの４色の光信号を得て、
カラーＣＣＤ固体撮像装置１が構成されている。

【００２８】この色フィルタに対応して、各画素を、図
１に一部示すように、色フィルタの色Ｃｙ、Ｍｇ、Ｙ
ｅ、Ｇと行列を添字としてＭｇ１１、Ｇ１２、Ｍｇ１３
のように表す。

【００２９】図２は、図１に示したカラーＣＣＤ固体撮
像装置１の全体図の内、垂直ＣＣＤレジスタ４、コント
ロールレジスタ部６、水平ＣＣＤレジスタ７、およびコ
ントロールゲート部１０の一部の転送電極を構成するゲ
ート電極の具体的配置について示したものである。

【００３０】図２において、垂直ＣＣＤレジスタ４の水
平ＣＣＤレジスタ７側の一部であるコントロールレジス
タ部６に、垂直ＣＣＤレジスタ４の１列当たりに３つの
転送電極ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３が設けられている。そ
して、これら３つの転送電極ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３
が、それぞれ相異なる３層のゲート電極層（第１層、第
２層、第３層）のうち一つのゲート電極層から形成され
ている。３つの転送電極ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３は、垂
直ＣＣＤレジスタ４の前述の１ブロックに対応する３列
周期で配置されている。同様に、３列周期でコントロー
ルゲート部１０に２つの電極ＣＧ１、ＣＧ２が設けられ
ている。そして、水平ＣＣＤレジスタ７にも同様に、３
列周期で４つの転送電極Ｈ１Ａ、Ｈ２Ａ、Ｈ１Ｂ、Ｈ２
Ｂが設けられている。

【００３１】また、図２に示すように、３つの転送電極
ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３のうち、水平ＣＣＤレジスタ７
に隣接した転送電極は、相異なる３層のうち２層のゲー
ト電極層ＣＲ２、ＣＲ３から構成され、水平ＣＣＤレジ
スタ７と反対側の転送電極は、相異なる３層のうち水平
ＣＣＤレジスタ７に隣接した転送電極には使われない層
のゲート電極ＣＲ１を含む２層のゲート電極層ＣＲ１、
ＣＲ３から構成されている。

【００３２】垂直ＣＣＤレジスタ４の各転送電極Ｖ１、
Ｖ２ａ、Ｖ２ｂ、Ｖ３には、それぞれ駆動パルスφＶ
１、φＶ２ａ、φＶ２ｂ、φＶ３が印加される。電極Ｖ
２ａ、Ｖ２ｂは５行周期で配置されている。コントロー
ルレジスタ部６の各転送電極ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３に
は、それぞれ駆動パルスφＣＲ１、φＣＲ２、φＣＲ３
が印加される。

【００３３】また、コントロールレジスタ部６と水平Ｃ
ＣＤレジスタ７との間には、固定電圧ＶＤＣ（あるい
は、固定電圧の代わりにパルス状電圧であってもよい）
が印加される第１層のゲート電極により形成された電極
があり、コントロールレジスタ部６の最終行の電極に電
荷を溜めることができるようにして、水平ＣＣＤレジス
タ７への転送をコントロールレジスタ部６で制御可能に
している。

【００３４】コントロールゲート部１０の電極ＣＧ１、
ＣＧ２には、それぞれ駆動パルスφＣＧ１φ、ＣＧ２が
印加され、水平ＣＣＤレジスタ７の不要電荷を取り除く
制御を行う。

【００３５】水平ＣＣＤレジスタ７の転送電極Ｈ１Ａ、
Ｈ２Ａ、Ｈ１Ｂ、Ｈ２Ｂには、それぞれ駆動パルスφＨ
１Ａ、φＨ１Ｂ、φＨ２Ａ、φＨ２Ｂが印加される。

【００３６】次に、このように構成されたカラーＣＣＤ
固体撮像装置の動作について、図３および図４を用いて
説明する。

【００３７】図３は信号転送のタイミングチャートで、
図４〜図１６は、それぞれ図３の各タイミングＡ〜Ｍで
の信号転送状態を示す概念図である。なお、図４〜図１
６において、記号はフィルターの色（シアンＣｙ、マゼ
ンタＭｇ、イエローＹｅ、グリーンＧ）を、数字は図１
に対応する画素の行と列の座標（ｍ行目ｎ列目の場合ｍ
ｎ）をそれぞれ示す。

【００３８】まず、図３のＡで示す期間では、垂直レジ
スタ駆動パルスφＶ２ａによって、図２に示す１、５、
６行の画素のフォトダイオード２から信号電荷が垂直Ｃ
ＣＤレジスタ４に転送されるが、垂直レジスタ駆動パル
スφＶ２ｂによる２、３、４行の画素のフォトダイオー
ド２から垂直ＣＣＤレジスタ４への信号電荷転送は行な
われない。これにより、図４に示すように、垂直ＣＣＤ
レジスタ４にＭｇ１１、Ｇ１２、Ｍｇ１３、Ｇ１４、Ｍ
ｇ１５、Ｇ１６の信号電荷だけが転送されたことにな
る。また、図４中の○は電荷が収まるパケットを示して
いる。すなわち、空白の○しかないコントロールレジス
タ部６、水平ＣＣＤレジスタ７には電荷が存在していな
いことを示している。

【００３９】次に、図３のＢで示す期間では、垂直レジ
スタ駆動パルスφＶ１、φＶ２ａ、φＶ２ｂ、φＶ３に
よって、垂直ＣＣＤレジスタ４において信号電荷が４段
転送される。これにより、図５に示すように、垂直ＣＣ
Ｄレジスタ４による４段転送の結果、垂直ＣＣＤレジス
タ４内でＭｇ１１＋Ｍｇ５１、Ｇ１２＋Ｇ５２、Ｍｇ１
３＋Ｍｇ５３、Ｇ１４＋Ｇ５４、Ｍｇ１５＋Ｍｇ５５、
Ｇ１６＋Ｇ５６というように信号電荷の加算動作が行な
われ、それ以外の信号電荷は４段転送されたことにな
る。

【００４０】次に、図３のＣで示す期間では、コントロ
ールレジスタ駆動パルスφＣＲ１、φＣＲ２、φＣＲ３
が同時に「Ｈ」レベルになることによって、垂直ＣＣＤ
レジスタ４からコントロールレジスタ部６に電荷が転送
され、垂直レジスタ駆動パルスφＶ１によって垂直ＣＣ
Ｄレジスタ４においても１段転送が行なわる。これによ
り、図６に示すように、Ｍｇ１１＋Ｍｇ５１、Ｇ１２＋
Ｇ５２、Ｍｇ１３＋Ｍｇ５３、Ｇ１４＋Ｇ５４、Ｍｇ１
５＋Ｍｇ５５、Ｇ１６＋Ｇ５６の電荷がコントロールレ
ジスタ部６に転送され、それ以外の信号電荷が垂直ＣＣ
Ｄレジスタ４内を１段転送されたことになる。

【００４１】次に、図３のＤで示す期間では、コントロ
ールレジスタ部６において、Ｍｇ１１＋Ｍｇ５１の電荷
はφＣＲ１、φＣＲ２によって２段、Ｇ１２＋Ｇ５２の
電荷はφＣＲ３によって１段、Ｍｇ１３＋Ｍｇ５３の電
荷はφＣＲ１、φＣＲ３、φＣＲ２によって３段、Ｇ１
４＋Ｇ５４の電荷はφＣＲ１、φＣＲ２によって２段、
Ｍｇ１５＋Ｍｇ５５の電荷はφＣＲ３によって１段、Ｇ
１６＋Ｇ５６の電荷はφＣＲ１、φＣＲ３、φＣＲ２に
よって３段の転送が行われる。これにより、図７に示す
ように、水平ＣＣＤレジスタ７にＭｇ１３＋Ｍｇ５３、
Ｇ１６＋Ｇ５６の電荷が転送され、Ｍｇ１１＋Ｍｇ５
１、Ｇ１２＋Ｇ５２、Ｇ１４＋Ｇ５４、Ｍｇ１５＋Ｍｇ
５５の電荷がそれぞれの転送段数に応じてコントロール
レジスタ６内を転送されたことになる。

【００４２】次に、図３のＥで示す期間では、コントロ
ールレジスタ駆動パルスφＣＲ１によってコントロール
レジスタ６において、Ｇ１２＋Ｇ５２、Ｍｇ１５＋Ｍｇ
５５の電荷を転送するとともに、水平レジスタ駆動パル
スφＨ１Ａ、φＨ２Ａ、φＨ１Ｂ、φＨ２Ｂによって水
平ＣＣＤレジスタ７において、Ｍｇ１３＋Ｍｇ５３、Ｇ
１６＋Ｇ５６の電荷の２段転送が行われる。これによ
り、図８に示すように、コントロールレジスタ部６にお
いて、Ｇ１２＋Ｇ５２、Ｍｇ１５＋Ｍｇ５５の電荷が１
段転送され、水平ＣＣＤレジスタ７において、Ｍｇ１３
＋Ｍｇ５３、Ｇ１６＋Ｇ５６の電荷が２段転送されたこ
とになる。

【００４３】次に、図３のＦで示す期間では、コントロ
ールレジスタ駆動パルスφＣＲ２、φＣＲ３が同時に
「Ｌ」レベルになることによって、Ｍｇ１１＋Ｍｇ５
１、Ｇ１２＋Ｇ５２、Ｇ１４＋Ｇ５４、Ｍｇ１５＋Ｍｇ
５５の電荷が水平ＣＣＤレジスタ７に転送され、さらに
φＣＧ２によって、Ｇ１２＋Ｇ５２、Ｍｇ１５＋Ｍｇ５
５の電荷をドレイン１１に転送し捨てている。これによ
り、図９に示すように、水平ＣＣＤレジスタ７における
Ｍｇ１３＋Ｍｇ５３、Ｇ１６＋Ｇ５６の電荷が既に存在
するパケットにそれぞれＭｇ１１＋Ｍｇ５１、Ｇ１４＋
Ｇ５４の電荷が転送され、それぞれＭｇ１１＋Ｍｇ１３
＋Ｍｇ５１＋Ｍｇ５３、Ｇ１４＋Ｇ１６＋Ｇ５４＋Ｇ５
６というように信号の加算が行われ、Ｇ１２＋Ｇ５２、
Ｍｇ１５＋Ｍｇ５５の電荷はドレイン１１に転送され、
水平ＣＣＤレジスタ７には存在しないことになる。

【００４４】次に、図３のＧで示す期間では、水平レジ
スタ駆動パルスφＨ１Ａ、φＨ２Ａ、φＨ１Ｂ、φＨ２
Ｂによって、水平ＣＣＤレジスタ７の電荷をカラーＣＣ
Ｄ固体撮像装置１外に読み出す動作を行っている。この
期間では、図３の下側に示すように、φＨ１ＡとφＨ２
Ａ、φＨ１ＢとφＨ２Ｂはそれぞれ同極性のパルスとな
る。通常、φＨ１ＡとφＨ２Ａ、φＨ１ＢとφＨ２Ｂは
それぞれ反対の極性のパルスであり、図２の水平ＣＣＤ
レジスタ７の１列毎に２つある転送電極の一方が「Ｈ」
レベル、他方が「Ｌ」レベルとなり、信号電荷の収める
パケットを１列毎に発生させる。図３のＧ期間のよう
に、φＨ１ＡとφＨ２Ａ、φＨ１ＢとφＨ２Ｂはそれぞ
れ同極性のパルスのとき、図２の水平ＣＣＤレジスタ７
の３列毎に６つある転送電極の内３つの転送電極に対し
て「Ｈ」レベル、他の３つの転送電極に対して「Ｌ」レ
ベルとなり、信号電荷の収めるパケットを３列毎に発生
させる。

【００４５】よって、図３のＧ期間では、図１０に示す
ように、水平ＣＣＤレジスタ７のパケットを通常１画素
分から３画素分に拡大できる。このため、同一時間内に
水平ＣＣＤレジスタ７内の電荷をカラーＣＣＤ固体撮像
装置１外に全て読み出すための水平ＣＣＤレジスタ駆動
周波数が通常時に対して１／３になる。

【００４６】なお、図３のＨ〜Ｍで示す期間およびそれ
ぞれに対応する図１１〜図１６は、前述したＢ〜Ｇで示
す期間およびそれぞれに対応する図５〜図１０と同じ動
作および信号転送状態であり、Ｃｙ６１、Ｙｅ６２、Ｃ
ｙ６３、Ｙｅ６４、Ｃｙ６５、Ｙｅ６６、Ｃｙ１０１、
Ｙｅ１０２、Ｃｙ１０３、Ｙｅ１０４、Ｃｙ１０５、Ｙ
ｅ１０６の電荷に対して、加算された電荷Ｃｙ６１＋Ｃ
ｙ６３＋Ｃｙ１０１＋Ｃｙ１０３、Ｙｅ６４＋Ｙｅ６６
＋Ｙｅ１０４＋Ｙｅ１０６を得ている。

【００４７】したがって、本実施形態によれば、信号の
サンプル数を水平方向に１／３、垂直方向に１／５、合
計１／１５に削減でき、Ｍｇ１１＋Ｍｇ１３＋Ｍｇ５１
＋Ｍｇ５３、Ｇ１４＋Ｇ１６＋Ｇ５４＋Ｇ５６、Ｃｙ６
１＋Ｃｙ６３＋Ｃｙ１０１＋Ｃｙ１０３、Ｙｅ６４＋Ｙ
ｅ６６＋Ｙｅ１０４＋Ｙｅ１０６の信号電荷が得られ
る。

【００４８】図５は、本実施形態での信号の重心を示し
ている。図５中の記号はフィルタの色（シアンＣｙ、マ
ゼンタＭｇ、イエローＹｅ、グリーンＧ）を、数字は画
素の行と列の座標（ｍ行目ｎ列目の場合ｍｎ）をそれぞ
れ示す。図５中、○印は加算された信号の重心位置を示
し、○印の中の文字は対応する色を、また○印の外に示
した記号は加算された色成分の図１における座標位置を
示している。

【００４９】なお、本実施形態では、図５および図１１
のように、垂直ＣＣＤレジスタ４内でＭｇ１１とＭｇ５
１、Ｃｙ６１とＣｙ１０１等の信号電荷を加算していた
が、フォトダイオード２から垂直ＣＣＤレジスタ４へ転
送した直後に加算を行なっても良いし、垂直ＣＣＤレジ
スタ４からコントロールレジスタ部６へ転送するとき、
或いはコントロールレジスタ部６から水平ＣＣＤレジス
タ７へ転送するときに加算しても良い。

【００５０】また、本実施形態では、１ブロックを５×
３画素周期としたが、３画素以上の画素周期とすれば、
同様の効果を得ることができる。

【００５１】なお、図３のＡで示す期間で、垂直レジス
タ駆動パルスφＶ２ｂによるフォトダイオード２から垂
直ＣＣＤレジスタ４の転送を行い、全画素の信号電荷を
垂直ＣＣＤレジスタ４に転送し、図３のＡ−Ｂ或いはＧ
−Ｈ期間のφＶ１、φＶ２ａ、φＶ２ｂ、φＶ３による
垂直ＣＣＤレジスタ４における４段転送を行なわず、図
３のＤ−Ｅ或いはＪ−Ｋ期間のφＨ１Ａ、φＨ２Ａ、φ
Ｈ１Ｂ、φＨ２Ｂによる転送を行なわず、水平ＣＣＤレ
ジスタ７に全て信号電荷を混合せずにコントロールレジ
スタ６から転送し、図３のＦ或いはＬ期間のφＣＧ２に
よる転送を行なわない場合、通常の解像度を優先した静
止画像の信号が得られる。

【００５２】なお、上述の動作説明においては、図２に
示した４行×２列周期の繰り返しの補色フィルタを用い
たが、水平方向に２画素周期、垂直方向に４画素周期の
繰り返しを有する色フィルタであれば、それら全ての色
フィルタに本発明を適用することができる。

【００５３】また、上述の動作説明においては、垂直Ｃ
ＣＤレジスタ４を３相電極のものとしたが、４相以上電
極を備える垂直ＣＣＤレジスタであってもかまわない。

【００５４】また、本発明は、インターライントランス
ファ型、フレームインターライントランスファ型の他、
受光機能を有する垂直レジスタを画素とするフレームト
ランスファ型の固体撮像装置にも適用できる。

【００５５】また、本発明は、単色や白黒用の固体撮像
装置にも適用できる。それにより、単色や白黒用の固体
撮像装置においても、データ数が低減され高速動作・低
消費電力化が可能になる。

【００５６】（第２実施形態）次に、本発明の第２実施
形態について、図１８を用いて説明する。

【００５７】図１８は、上述した第１実施形態によるカ
ラーＣＣＤ固体撮像装置およびその駆動方法が適用され
る本発明の第２実施形態によるカメラの概略構成示すブ
ロック図である。

【００５８】図１８において、被写体からの入射光はレ
ンズ２１を含む光学系によって固体撮像素子２２の撮像
面上に結像される。固体撮像素子２２としては、図１に
示した構成のカラーＣＣＤ固体撮像装置１に用いられる
固体撮像素子と同様の構成の固体撮像素子が用いられ
る。この固体撮像素子２２は、駆動系２３によって前述
した駆動方法を基に駆動される。そして、固体撮像素子
２２の出力信号は、信号処理系２４で種々の信号処理が
施されて映像信号となる。

【００５９】このように構成されたカメラにおいては、
固体撮像素子２２から適度にコントロールされたダイナ
ミックレンジを有する信号が直接出力される。この出力
信号を従来と同じ構成の信号処理系２４に入力すること
で、従来システムとの整合性がとれたカメラを実現する
ことができる。

【００６０】そして、水平方向３画素および垂直方向５
画素の合計１５画素からなるブロックの４隅の４画素の
信号電荷を固体撮像素子２２内で加算した混合電荷を有
効な信号出力として用いる高速動作モードを設定する。

【００６１】この高速動作モードと、通常の撮像モード
との切り替えモードを有してカメラを構成すれば、電子
ファインダでの観測時には高速動作モードで受光量の変
化に高速に対応して高い動解像度の画像を得ることがで
き、一方、撮影時には通常の撮像モードで静止画の解像
度を高くすることができる。

【００６２】なお、本発明に係る固体撮像装置の駆動方
法およびカメラは、上述の実施の形態に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々
な構成をとり得る。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
信号処理系の整合性を保ったまま、水平ＣＣＤレジスタ
の低周波数駆動を行うことができ、動画時における出力
信号の高速読み出しと消費電力の低減とを両立させるこ
とが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態によるカラーＣＣＤ固
体撮像装置の概略構成を示す模式図

【図２】 本発明の第１実施形態によるカラーＣＣＤ固
体撮像装置の詳細構成を示す模式図

【図３】 本発明の第１実施形態によるカラーＣＣＤ固
体撮像装置の駆動方法を示す駆動パルスタイミングチャ
ート

【図４】 図３のＡで示す期間に対応した信号転送状態
を示す概念図

【図５】 図３のＢで示す期間に対応した信号転送状態
を示す概念図

【図６】 図３のＣで示す期間に対応した信号転送状態
を示す概念図

【図７】 図３のＤで示す期間に対応した信号転送状態
を示す概念図

【図８】 図３のＥで示す期間に対応した信号転送状態
を示す概念図

【図９】 図３のＦで示す期間に対応した信号転送状態
を示す概念図

【図１０】 図３のＧで示す期間に対応した信号転送状
態を示す概念図

【図１１】 図３のＨで示す期間に対応した信号転送状
態を示す概念図

【図１２】 図３のＩで示す期間に対応した信号転送状
態を示す概念図

【図１３】 図３のＪで示す期間に対応した信号転送状
態を示す概念図

【図１４】 図３のＫで示す期間に対応した信号転送状
態を示す概念図

【図１５】 図３のＬで示す期間に対応した信号転送状
態を示す概念図

【図１６】 図３のＭで示す期間に対応した信号転送状
態を示す概念図

【図１７】 本発明の第１実施形態によるカラーＣＣＤ
固体撮像装置の信号重心の配置図

【図１８】 本発明の第２実施形態によりカメラの概略
構成を示すブロック図

【図１９】 従来のカラーＣＣＤ固体撮像装置の概略構
成を示す模式図

【図２０】 従来のカラーＣＣＤ固体撮像装置における
色フィルタの配置図

【図２１】 従来のカラーＣＣＤ固体撮像装置において
信号出力のデータ量を１／３にした場合の信号重心の配
置図

【図２２】 従来のカラーＣＣＤ固体撮像装置において
信号出力のデータ量を１／９にした場合の信号重心の配
置図

【符号の説明】

１ カラーＣＣＤ固体撮像装置 ２ フォトダイオード ３ 読み出しゲート ４ 垂直ＣＣＤレジスタ ５ 撮像領域 ６ コントロールレジスタ部 ７ 水平ＣＣＤレジスタ ８ 電荷検出アンプ ９ 出力端子 １０ コントロールゲート部 １１ ドレイン ２１ レンズ ２２ 固体撮像素子 ２３ 駆動系 ２４ 信号処理系 Ｖ１、Ｖ２ａ、Ｖ２ｂ、Ｖ３ 垂直ＣＣＤレジスタ４の
転送電極 ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３ コントロールレジスタ部６の
転送電極 Ｈ１Ａ、Ｈ２Ａ、Ｈ１Ｂ、Ｈ２Ｂ 水平ＣＣＤレジスタ
７の転送電極 ＣＧ１、ＣＧ２ コントロールゲート部１０の転送電極

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｆターム(参考） 2H054 AA01 4M118 AA10 AB01 BA13 DA02 DA03 GC08 5C024 CX17 CX37 CY12 DX01 EX52 GX03 GY05 GZ02 GZ26 GZ27 JX24 JX25 5C065 AA01 BB19 BB48 CC01 CC09 DD02 DD08 DD17 EE07 GG21

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 行列状に複数の画素が配置され前記画素
   から読み出された信号電荷を垂直転送部および水平転送
   部で転送する固体撮像装置の駆動方法であって、 連続する３列以上かつ１行以上の領域内の画素を単位ブ
   ロックとして、該単位ブロック内の特定列の信号電荷を
   前記垂直転送部または前記水平転送部で混合し、 前記単位ブロック内の前記特定列とは異なる列の信号電
   荷を前記水平転送部の下側に設けたドレインへ排出する
   ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
2. 【請求項２】 前記垂直転送部の各列に対応して前記水
   平転送部に設けられた２つの電極に異なる極性の電圧を
   印加する第１駆動モードと、 前記単位ブロックに対応する水平転送部の電極のうち、
   水平転送方向で連続する半分の数の電極からなる第１電
   極群の各電極には同一極性の電圧を印加し、前記第１電
   極群に隣接して水平転送方向で連続する半分の数の電極
   からなる第２電極群には、第１電極群に印加する電圧と
   は異なる極性で、各電極に同一極性の電圧を印加する第
   ２駆動モードとを有することを特徴とする請求項１記載
   の固体撮像装置の駆動方法。
3. 【請求項３】 静止画像を出力する際には前記第１駆動
   モードを選択し、動画像を出力する際には前記第２駆動
   モードを選択することを特徴とする請求項２記載の固体
   撮像装置の駆動方法。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれか一項記載の固
   体撮像装置の駆動方法を用いたことを特徴とするカメ
   ラ。