JP2003189183A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 静止画動画兼用のＣＣＤを用いた撮像装置の
画質及び機能を向上する。 【解決手段】 動画の撮影時に、ＣＰＵ14は、ＣＣＤ２
を、間引き読み出しモードと加算読み出しモードとに切
り替えて駆動する。加算読み出しモードは、複数の画素
の信号電荷を加算して用いるため、感度が上昇し、暗い
撮影状況でも高画質で撮影できる。間引き読み出しモー
ドでは、スミアの発生を抑制できる。

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、デジタル
カメラ、ムービーカメラなどの撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、いわゆる電子スチルカメラやムー
ビーカメラなどの撮像装置において、従来の動画専用の
撮像素子に代わり、静止画・動画兼用の撮像素子が多く
用いられている。このような静止画・動画兼用の撮像素
子は、静止画像を極めて高精細に撮影する目的で、従来
の動画専用の撮像素子に較べて、画素数が著しく多く設
定されたいわゆる多画素撮像素子が用いられている。

【０００３】そこで、このような多画素撮像素子で静止
画像を撮影すると、従来の動画専用の撮像素子で撮影し
た静止画像に較べて、非常に緻密で高品位の、例えばＡ
４サイズで印刷しても十分に鑑賞に堪えうる高画質画像
を得ることができる。反面、このような多画素撮像素子
でそのまま動画を撮影しようとすると、画素数が多すぎ
るため、動画を構成する１コマ分の画像の読み出しにか
かる時間が長くなり、滑らかな動画を得ることが難しく
なる。この点、撮像素子そのものの動作速度や撮像素子
の周辺回路の動作速度を高速化して対処する構成が考え
られるが、このような高速化は著しいコストの上昇を招
き、現実的ではない。

【０００４】そこで、通常、多画素撮像素子を用いる場
合、静止画像の撮影時には全画素の画素信号を個別に読
み出すが、動画像の撮影時には、一部の画素の信号を間
引いて読み出す構成が採用されている。そして、固体撮
像素子として、多画素のＣＣＤ(電荷結合素子、charge
coupled device)撮像素子すなわちＣＣＤイメージセン
サであるいわゆるＣＣＤを用いる場合には、間引きの手
法として、基本的には、垂直方法、すなわち、水平ライ
ンを特定の割合で間引く手法が、現在一般的に採用され
ている。

【０００５】また、このような間引き読み出しは、撮像
素子そのものを撮影状況測定センサとして利用する場合
にも用いられ、すなわち、静止画や動画の撮影に先立つ
撮影状況予備測定など、撮影システム制御のためにも用
いられている。

【０００６】ここで、ＣＣＤは、画素を構成するフォト
ダイオードが２次元の格子状に配置されて撮像面を構成
し、この撮像面上に光学系により結像された画像を、画
素ごとの光の強弱に応じて各フォトダイオードに蓄積さ
れる電荷量の大小を信号として取り出す方式の撮像素子
である。そして、信号電荷は、１画素分ずつ順番にＣＣ
Ｄ内部の出力回路へと送られ、１つの電荷電圧変換器に
より電荷信号量が電圧変化の信号へと変換された後、Ｃ
ＣＤの外部へと出力される。そして、このように各画素
の信号電荷を出力回路へと導く動作を転送と称してい
る。そして、２次元の長方形状に配置された画素の信号
電荷を順番に出力回路へ転送する方式として一般的に行
われている手法は、いわゆる垂直転送と水平転送とを組
み合わせた手法である。ここで、撮像画面の上下方向を
垂直、左右方向を水平とした場合、垂直転送とは、全て
の画素の信号電荷を一斉に垂直方向でしかも上記の出力
回路方向へ転送する動作であり、水平転送とは、上記の
一段分の垂直転送により水平転送路へ送り込まれた垂直
方向の最端部、すなわち最も出力回路に近い部分にあっ
た１水平ライン分の信号電荷を、水平方向でしかも上記
の出力回路方向へ一斉に転送する動作である。この時、
水平転送路内の最端部、すなわち最も出力回路に近い部
分にあった１画素分の信号電荷が、電荷電圧変換器へ送
り込まれる。このように、水平転送を繰り返して水平転
送路内の全ての信号電荷が電荷電圧変換され、出力が終
了して水平転送路が空になると、再度上記の垂直転送が
行われる。そして、次の垂直方向の最端部にある１水平
ライン分の信号電荷が再び水平転送路へと送られた後、
同様に水平転送により順に出力回路へと送られ出力され
る。このようにして、全画素の信号電荷の一斉垂直転
送、水平転送路上の信号電荷の一斉水平転送とを順に繰
り返すことにより、全ての画素を出力すると、１画面分
の画素信号の出力が終了したことになり、電子画像を形
成復元することができる。

【０００７】また、各画素の信号電荷を転送する動作に
おいて、通常、垂直転送は、上記のように水平転送路方
向へすなわち正方向へと信号電荷を転送する正転送とす
るが、ＣＣＤの原理上、垂直転送は、水平転送路とは逆
方向へ、すなわち逆転転送(垂直逆転送)を行うことも可
能である。しかしながら、ＣＣＤは、近年、画素数の増
加にともなう画素の著しい微細化や、低消費電力化の傾
向から、転送駆動電圧の低電圧化が進み、従来のように
容易に効率良く垂直転送を行うことが困難になってい
る。そして、このような点を背景として、多画素のＣＣ
Ｄの中には、正方向の垂直転送の効率を追求した設計が
なされ、この結果、逆転転送の転送効率は著しく低下し
たＣＣＤも用いられている。

【０００８】そして、各種の方式のＣＣＤの内、上記の
多画素のＣＣＤとして通常用いられるものは、インター
ライン型と呼ばれるＣＣＤで、このインターライン型の
ＣＣＤは、さらに、スキャンの方式により、インターレ
ーススキャン方式のＣＣＤ(以下、インターレースＣＣ
Ｄ)と、プログレッシブスキャン方式のＣＣＤ(以下、プ
ログレッシブＣＣＤ)とに大別される。そして、インタ
ーレースＣＣＤは、現在コストと性能とのバランスが最
も良く、多画素撮像素子に適した構造として広く普及し
採用されている。このインターレースＣＣＤでは、垂直
転送路に保持できる信号電荷(画素信号電荷、電荷、画
素電荷とも呼ばれる)の水平ライン数が、光電変換部で
あり１画素を構成するフォトダイオードの水平ライン数
の半分であるため、全画素を独立に読み出すには、１フ
レームを２つのフィールドに分け、２度にわたり、偶数
ラインと奇数ラインとを交互に、すなわちインターレー
スして読み出している。従って、フォトダイオード上の
信号電荷の垂直転送路への電荷読出電極(信号電荷読出
電極、電荷読出ゲート電極とも呼ばれる)は、偶数ライ
ン用と奇数ライン用の２系統が用意されている。そし
て、インターレースＣＣＤでは、例えば、この電荷読出
電極を、２系統から４系統に増やすことにより、一部の
ラインのみを選択的に、かつ、１フィールドでカラーフ
ィルタの全組合せを垂直転送路へ読み出し、残りは読み
出さないといったライン読み出しに選択性を持たせた構
成が可能であり、容易にライン間引き機能が実現されて
いる。また、このような多画素のインターレースＣＣＤ
の垂直転送は、４相駆動が一般的であり、ライン間引き
機能の実現のためには、例えば、電荷読出電極の４系統
を含め、垂直転送路の電極数が従来の４系統が６系統と
なる。

【０００９】一方、このようなインターレースＣＣＤに
対して、プログレッシブＣＣＤでは、フォトダイオード
のライン数分だけ垂直転送路に信号電荷を保持できるた
め、１フレームの全てのラインを先頭から順番に読み出
すことができる。従って、間引きをしなければ、電荷読
出電極は１系統で構成可能であるが、間引き読み出しを
行うためには、読み出しラインの選択性を実現するた
め、さらに１系統の電荷読出電極が追加される。そこ
で、プログレッシブＣＣＤの垂直転送は、電荷読出電極
の合計２系統を含めると、４相駆動の場合は垂直転送路
の電極数は従来の４系統が５系統になり、また、３相駆
動の場合は従来の３系統が４系統になる。

【００１０】そして、このような電荷読出電極構造の多
系統化は、従来に較べて電極構造の増加分だけＣＣＤの
内部配線の複雑化や外部ＣＣＤ駆動回路の増加などのマ
イナス面があるものの、より低コストの代替手法が他に
ないこともあり、ほとんどの多画素ＣＣＤで採用されて
いる。

【００１１】そして、従来、上記のように、ＣＣＤの全
画素の信号電荷を独立に読み出して利用する全画素個別
読み出しモードと、ＣＣＤの一部の画素の信号電荷のみ
を選択的に読み出し他の画素の信号電荷は利用せずに破
棄する間引き読み出しモードとを切り替えて使用する撮
像装置が知られている。すなわち、主に静止画の撮影用
のスチルモードとしては、全画素個別読み出しモードを
用い、高フレームレートの駆動が必要になる主に動画の
撮影用あるいは撮影に先立つ予備測定用としては、間引
き読み出しモードを利用している。

【００１２】また、上記のような一般的なライン間引き
読み出しに対し、例えば、特開平１０−１３６２４４号
公報に示されるように、プログレッシブＣＣＤについ
て、種々の水平ライン間引き、及びライン加算読み出し
の方式が提案されている。これら方式としては、大別す
ると、(1)ｍライン中ｎラインのみを読み出す方式(ｍ＞
ｎ，ｍ≧３)、(2)ｍライン中ｎラインの信号電荷を加算
して読み出す手法(ｍ＞ｎ)、(3)垂直方向に連続するｑ
ラインの画素信号を加算して出力する方式の３方式が示
されている。そして、単純に不要ラインを間引いてしま
う構成に対し、複数のライン間で信号電荷の加算を行い
つつ、フレームレートの向上を図った構成が示されてい
る。また、例えば、特開平１０−２１０３６７号公報に
示されるように、静止画の撮影時には、ＣＣＤの全画素
の信号電荷を独立に読み出して利用するとともに、静止
画あるいは動画の撮影時には、ＣＣＤの画素の一部を間
引きして読み出し、あるいは、加算して読み出す構成が
知られている。

【００１３】すなわち、上記従来のように、特定のライ
ンのみを選択的に読み出し、残りを間引く手法による
と、フレームレートを向上することはできるが、感度が
低下する問題を有している。すなわち、暗い撮影状況に
おいて、間引き読み出しモードで動画を撮影すると、感
度が足りずに、きわめてＳ／Ｎ(signal-to-noise rati
o)の悪い画像となる。また、測光、測距などの本撮影に
先立つ予備測定についても、感度が足りずに、精度が著
しく低下する。そして、このような予備測定時の感度不
足を補助光の投光により補う場合は、コストが大きく、
外形が大きく、消費電力の大きい、非常に明るいランプ
を用いる必要が生じる。また、感度不足の場合、予備測
定のための露光時間を、測定精度を短くしたまま短縮す
ることはできないため、使用者が撮影を意図してから本
撮影の露光開始までに要するいわゆるタイムラグが大き
くなるおそれがある。

【００１４】さらに、動画の撮影時に単純にラインを間
引くと、撮影した画像の垂直方向の空間周波数再現性が
悪化し、モアレが発生して、画像の品位を著しく損ねる
場合がある。すなわち、ラインを間引いた状態において
は、垂直方向の空間サンプリング周波数及び開口率が相
応分減少しているにも関わらず、撮影レンズのＭＴＦ(m
odulation transfer function、変調伝達関数)はそのま
まであるため、著しい折り返し歪みが発生する。この現
象は、モアレと呼ばれ、例えば、目の細かな縞状の被写
体が実際とは異なる太い目の粗い縞状に写ってしまう現
象であり、撮像装置には好ましくない現象である。

【００１５】そして、このような現象を緩和するために
は、フレームレートを向上する目的で単純にラインを間
引くのではなく、特開平１０−１３６２４４号公報に示
されるように、ライン加算を取り入れる構成が知られて
いる。そして、ライン間引き後の空間サンプリング周波
数上で撮影レンズのＭＴＦが高くても、ライン加算を行
うと開口率が増加し、高域の空間周波数成分が減らされ
て、空間フィルタ処理と同じ効果が得られる。そして、
この効果を最大限に作用させるためには、例えば、フレ
ームレートを５倍にするために全ライン中４／５ライン
を間引いて１／５ラインを読み出すのではなく、５ライ
ンをカラーフィルタの同色同士で加算をして読み出すこ
とにより、結局５倍のフレームレートで全画素を読み出
すことに等しくなり、空間フィルタの効果は最大で、し
かも全画素の信号電荷が撮像に寄与するので、開口率は
静止画像撮影時と全く同じになる。

【００１６】しかしながら、上記の特開平１０−１３６
２４４号公報では、上記のように同色同士の複数ライン
の加算により全画素の信号電荷を読み出す手法について
は提案されていない。連続するラインの信号電荷を垂直
転送路上で加算し、あるいは水平転送路上で加算して、
全画素を読み出す手法については言及されているが、こ
の手法では、縦ストライプフィルタ配列以外のカラーＣ
ＣＤの場合は、混色が生じ、色再現性に重大な弊害をも
たらすばかりか、混色の組合せによっては、元の色を再
現できないという問題を有している。ここで、上記特開
平１０−１３６２４４号公報には示されていないが、こ
の公報記載の構成であえて、同色の複数ラインの加算に
よる全画素読み出しを実現しようとすると、例えば、上
記の５ライン加算の場合は、この公報機能のようにカラ
ーフィルタ配列がベイヤー配列であるとすると、縦１列
の色の組合せは２種類で、それぞれの色を個別に、さら
に各色毎に５画素を個別に読み出す必要があるため、電
荷読出電極は全部で１０系統が必要になり、垂直転送駆
動の場合は、垂直転送電極としては合計１２系統を要す
る計算になる。そして、現存する３相垂直転送、間引き
対応の３相多画素プログレッシブＣＣＤの垂直転送の電
極は、上記のように４系統であるので、８系統分の外部
垂直転送駆動回路を追加することになり、ＣＣＤ駆動回
路の規模が著しく増大することになる。さらに、ＣＣＤ
の多画素化が進み、加算ライン数が増加すると、さらに
垂直転送の電極の系統数が相応分増加する。そして、こ
のような垂直転送の電極の系統数の増加は、コストや装
置の小型化あるいは消費電力などの点から好ましくない
ものである。

【００１７】また、撮影状況がきわめて明るい場合は、
例えば各画素から溢れだした信号電荷が垂直転送路に洩
れ込みすじとなって現れるスミア(smear)が発生し、通
常の間引き読み出しモードに比して、画素を加算して読
み出す加算読み出しモードでは、画像の品位を損ねる場
合がある。

【００１８】このため、特開平１０−２１０３６７号公
報に示されるように、動画の撮影時には、間引き読み出
しあるいは加算読み出しのいずれかと限定すると、画像
の品位を損ねる場合がある。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、静止画
の品質を向上するために、動画専用の撮像素子に対して
多画素の撮像素子を用いる場合は、フレームレートを向
上するため、動画の撮影時に画素の信号を間引く構成が
採られるが、この場合、単純に特定のラインのみを選択
的に読み出し残りを間引く手法によると、動画の画質が
低下する。一方、従来の構成で全画素の信号電荷を加算
して利用しようとすると、構成が複雑になり、コストの
上昇などを招くという問題を有している。また、画素の
加算手法によっては、スミアにより画像品位を損ねる場
合もある。

【００２０】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、高画質、高機能を実現できるとともに、簡略な構
成でコストを抑制できる撮像装置を提供することを目的
とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の撮像装置
は、光電変換手段を設け所定のパターンで配置された複
数の画素を備えた撮像素子と、この撮像素子を制御する
制御手段と、前記撮像素子が出力する信号電荷が入力さ
れる画像処理手段とを備え、前記制御手段は、動画の撮
影時において、前記撮像素子の一部の画素の信号電荷を
読み出し前記画像処理手段に出力する間引き読み出しモ
ードと、前記撮像素子の画素の信号電荷を読み出し複数
の画素の信号電荷を加算した上で前記画像処理手段に出
力する加算読み出しモードとを切り替え可能としたもの
である。

【００２２】そして、この構成では、動画の撮影時にお
いて、撮影状況や撮影対象に応じて、手動により、ある
いは制御手段の制御により自動的に、間引き読み出しモ
ードと加算読み出しモードとを切り替えることにより、
画像の品位の向上が容易になる。また、間引き読み出し
モードと加算読み出しモードとの切り替えは、撮像素子
の制御により可能なため、構成が複雑化せず、製造コス
トが低減される。

【００２３】請求項２記載の撮像装置は、請求項１記載
の撮像装置において、撮像素子は、所定のパターンで複
数の色が配列された複数の画素を備えたＣＣＤ固体撮像
素子であり、加算読み出しモードは、同色の複数の画素
の信号電荷同士を加算するものである。

【００２４】そして、この構成では、一般的に用いられ
ているＣＣＤ固体撮像素子を用い、製造コストが低減さ
れるとともに、画像の品位が向上し、処理速度が向上す
る。

【００２５】請求項３記載の撮像装置は、光電変換手段
を設け所定のパターンで複数の色が配置された複数の画
素を備えた撮像素子と、この撮像素子を制御する制御手
段と、前記撮像素子が出力する信号電荷が入力される画
像処理手段とを備え、前記制御手段は、本撮影用のデー
タを測定する予備撮影時において、前記撮像素子の一部
の画素の信号電荷を読み出し前記画像処理手段に出力す
る間引き読み出しモードと、前記撮像素子の画素の信号
電荷を読み出し同色の複数の画素の信号電荷を加算した
上で前記画像処理手段に出力する加算読み出しモード
と、前記撮像素子の画素の信号電荷を読み出し異なる色
の複数の画素の信号電荷を加算した上で前記画像処理手
段に出力する混色加算読み出しモードとを切り替え制御
するものである。

【００２６】そして、この構成では、予備撮影時におい
て、撮影状況や撮影対象に応じて、制御手段の制御によ
り自動的に、間引き読み出しモードと加算読み出しモー
ドと混色加算読み出しモードとを切り替えることによ
り、本撮影用のデータが有効に測定され、本撮影時の画
像の品位が向上する。

【００２７】請求項４記載の撮像装置は、請求項１ない
し３いずれか記載の撮像装置において、制御手段は、撮
影状況の明るさに応じ、加算読み出しモードと間引き読
み出しモードとを切り替えて撮像素子を駆動するもので
ある。

【００２８】そして、この構成では、撮影状況の明るさ
に応じ、暗い場合には加算読み出しモードに切り替え
て、間引き読み出しモードより高品位な画像が撮影さ
れ、あるいは高速な処理が可能になる。

【００２９】請求項５記載の撮像装置は、請求項１ない
し４いずれか記載の撮像装置において、制御手段は、モ
アレの発生の可能性を判定し、モアレの発生の可能性の
ある場合には加算読み出しモード、他の場合には間引き
読み出しモードに切り替えて撮像素子を駆動するもので
ある。

【００３０】そして、この構成では、撮影対象に応じ
て、間引き読み出しモードを加算読み出しモードに切り
替えることにより、モアレの発生が抑制され、高品位な
画像が撮影される。

【００３１】請求項６記載の撮像装置は、請求項１ない
し５いずれか記載の撮像装置において、制御手段は、ス
ミアの発生の可能性を判定し、スミアの発生の可能性の
ある場合には間引き読み出しモード、他の場合には加算
読み出しモードに切り替えて撮像素子を駆動するもので
ある。

【００３２】そして、この構成では、撮影対象に応じ
て、加算読み出しモードを間引き読み出しモードに切り
替えることにより、スミアによる画質の劣化が抑制さ
れ、高品位な画像が撮影される。

【００３３】請求項７記載の撮像装置は、請求項１ない
し６いずれか記載の撮像装置において、制御手段に制御
され、加算読み出しモードで撮像素子を駆動する際に、
前記撮像素子内部での信号の飽和を抑制する飽和抑制手
段を備えたものである。

【００３４】そして、この構成では、飽和抑制手段を備
えたため、加算読み出しモードにおいて、撮像素子内部
で信号の飽和が抑制可能になり、画像の品質が向上す
る。また、容量が大きい専用の撮像素子を使用する必要
がなく、製造コストの上昇が抑制される。

【００３５】請求項８記載の撮像装置は、請求項１ない
し７いずれか記載の撮像装置において、制御手段は、撮
像素子の一部の画素の信号電荷を読み出し前記画像処理
手段に出力する間引き読み出しモードと、前記撮像素子
の画素の信号電荷を読み出し複数の画素の信号電荷を加
算した上で前記画像処理手段に出力する加算読み出しモ
ードと、前記撮像素子の略全部の画素の信号電荷を独立
に読み出して利用する全画素個別読み出しモードとを切
り替え制御するものである。

【００３６】そして、この構成では、全画素個別読み出
しモードを用い、高精細な例えば静止画の画像が撮影さ
れるとともに、間引き読み出しモードあるいは加算読み
出しモードを用い、高速なフレームレートが求められる
予備測定あるいは動画の画像が撮影される。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の撮像装置の一実施
の形態を図面を参照して説明する。

【００３８】図１において、１は撮像装置で、この撮像
装置１は、デジタルカメラ、ムービーカメラなどと呼ば
れるもので、静止画及び動画を撮影可能ないわゆる静止
画動画兼用の装置であり、記録及び表示が可能なもので
ある。

【００３９】そして、この撮像装置１は、撮像素子とし
てのＣＣＤ２、このＣＣＤ２を駆動するＣＣＤ駆動回路
３、ＣＣＤ２の出力が順次入力される画像処理手段を構
成するアナログ処理回路４、Ａ／Ｄ変換器５、画像処理
回路６、メモリ７、このメモリ７の内容を表示する画像
表示装置８、メモリ７の内容を記録する画像記録媒体
(記録装置)９、光学系を構成する絞り10、機械シャッタ
11、レンズ12、及び制御手段を構成するＣＰＵ14、及び
図示しない筐体、レリーズボタンや切替スイッチなどの
操作手段、電源装置、入出力端子などを備えている。

【００４０】そして、ＣＰＵ14は、いわゆるマイクロプ
ロセッサであり、システム全体の制御を司るもので、本
実施の形態では、少なくとも、絞り10のＦ値制御、機械
シャッタ11の開閉制御、レンズ12の焦点制御、ＣＣＤ駆
動回路３の制御を介してのＣＣＤ２の駆動制御、アナロ
グ処理回路４の制御、画像処理回路６の制御、メモリ７
に記録されるデータの処理、画像表示装置８の制御、画
像記録媒体９への画像データの記録及び読み出しなどを
行う。

【００４１】例えば、動画を撮影する場合、ＣＰＵ14
は、機械シャッタ11を開放し、絞り10のＦ値を制御する
ことにより、ＣＣＤ２に入射する被写体光量を調整し、
さらに、ＣＣＤ駆動回路３を介して、ＣＣＤ２の電子シ
ャッタを変化させ、露光量を制御する。

【００４２】ＣＣＤ２は、固体撮像素子であり、電荷結
合素子(ＣＣＤ：charge coupled device)を用いたＣＣ
ＤイメージセンサとしてのＣＣＤ２であり、後述するよ
うに、図２に示す画素構造を有し、いわゆるカラーベイ
ヤー配列間引き対応のカラー単板、多画素インターライ
ン型インターレーススキャンＣＣＤで、静止画動画兼用
を特徴とし、動画専用用途のＣＣＤに較べて画素数が著
しく多いため、静止画撮影時にはメカニカルシャッタを
併用する事で全画素を個別に読み出す一方、動画撮影時
には、全水平ラインの１／５の画素のみを選択的に間引
いて読み出せる間引き対応で、多画素であっても動画時
のフレームレート（単位時間当たりのコマ数）を高く維
持する工夫がされている。

【００４３】そして、このＣＣＤ２は、ＣＣＤ駆動回路
３の駆動信号により駆動され、被写体光が光電変換され
た結果のアナログ映像信号をアナログ処理回路４に出力
する。すると、アナログ処理回路４は、相関２重サンプ
リング及びゲインコントロールアンプからなり、ＣＣＤ
２から出力されるアナログ映像信号のノイズ除去や映像
信号の増幅などを行う。ここで、ＣＰＵ14は、例えば、
アナログ処理回路４のゲインコントロールアンプの増幅
度などを制御する。

【００４４】そして、アナログ処理回路４の出力は、Ａ
／Ｄ変換器５へ入力され、ここでデジタル信号に変換さ
れる。さらに、デジタル信号に変換された映像信号は、
そのままメモリ７に一時記録されて以後の処理を待つ
か、あるいは、画像処理回路６に入力される。そして、
画像処理回路６に入力された映像信号は、画像処理を施
された後、メモリ７を介して画像表示装置８により表示
され、あるいは、使用者の操作に従い、画像記録媒体９
へ動画るあいは静止画として記録される。また、メモリ
７に一時記録された処理前の画像データは、ＣＰＵ14及
び画像処理回路６の一方あるいは両方により処理され
る。

【００４５】次に、ＣＣＤ２の構成及び駆動について概
略を説明する。

【００４６】図２に示すように、ＣＣＤ駆動回路３がＣ
ＣＤ２に与える駆動信号には、垂直転送路ゲート信号が
流れる垂直転送路ゲート電極V1A,V1B,V2,V3A,V3B,V4が
含まれている。さらに、ＣＣＤ駆動回路３には、ＣＰＵ
14から駆動モード切替信号が入力され、この駆動モード
切替信号により、ＣＣＤ駆動回路３がＣＣＤ２の駆動動
作モードを切り替えるようになっている。すなわち、本
実施の形態では、間引き読み出しモード(第１の駆動)、
加算読み出しモード(第２の駆動)、及び全画素個別読み
出しモード(第３の駆動)が切り替えられる。

【００４７】そして、このＣＣＤ２は、一部の画素(図
２に網掛けで示すＲ0，Ｇ5，Ｒ10，Ｇ15，…，Ｇ0，Ｂ
5，Ｇ10，Ｂ15，…)のみを選択的に読み出せるように垂
直転送路ゲート電極が配置されており、多画素ＣＣＤで
あっても、画素(ライン)の間引き読み出しを行うことに
より、高いフレームレートが実現できるように工夫され
ている。

【００４８】すなわち、このＣＣＤ２において、間引き
読み出しモードは、図１４に示すように、垂直転送路電
極への電圧印加操作を行い、信号電荷の垂直転送路への
読み出しを行い、以後、３段垂直転送、水平転送、２段
垂直転送、水平転送を繰り返すことにより、全水平ライ
ンの１／５、すなわち、全画素の１／５のみを選択的に
読み出すことが可能である。この間引き読み出しモード
では、全画素を個別に読み出す場合の５倍という高いフ
レームレートを特徴とし、一般的に、動画の撮影、表示
に用いられる。また、この間引き読み出しモードは、静
止画などの撮影時に、撮像装置１の使用者が、レリーズ
ボタンを押動操作してから本撮影が行われる間での間
に、例えば、被写体輝度測定、被写体距離測定などの予
備測定用画像を高速に獲得する手段としても用いられ
る。

【００４９】また、このＣＣＤ２において、加算読み出
しモードは、同色加算全画素読み出しモードとも呼びう
るもので、図１５及び図１６に示すように、垂直転送路
電極への電圧印加操作を行い、信号電荷の垂直転送路へ
の読み出しを行い、以後、１段垂直転送、水平転送、４
段垂直転送、水平転送…を繰り返すことにより、あるい
は、図３０及び図３１に示すように、垂直転送路電極へ
の電圧印加操作を行い、信号電荷の垂直転送路への読み
出しを行い、以後、４段垂直転送、水平転送、１段垂直
転送、水平転送…を繰り返すことにより、カラーフィル
タ画素を混色させずに同色同士が５画素分加算されて、
全画素分の信号電荷を、全画素を個別に読み出す場合の
５倍のフレームレートで読み出すことが可能になってい
る。なお、図１５及び図１６に示す駆動方法の場合は、
ＣＣＤ２の後段の、画像処理回路６内部にラインバッフ
ァを設けるか、あるいは、メモリ７を利用して、入力ラ
イン順の偶数奇数を入れ替える操作が必要になるが、図
１５及び図１６及び図３０及び図３１に示す構成のいず
れも、最終的には、上記の１／５の画素を選択した間引
き読み出しモードに較べて、感度が５倍になったことと
等価になり、かつ、上記の１／５の画素を選択した間引
き読み出しモードとほぼ同様の出力形態で、同じフレー
ムレートの画像信号を得ることができる。そして、この
加算読み出しモードにおける駆動方法は、電荷読出パル
ス(図１５における31a、図３０における31a，32a)を出
力したまま、垂直転送を行うことにより、垂直転送路上
での複数画素の加算を行うことができる。従って、この
加算読み出しモードも、間引き読み出しモードと同様
に、高フレームレートを一つの特徴とし、動画の撮影、
表示や本撮影前の予備測定に最適である。

【００５０】また、このＣＣＤ２において、全画素個別
読み出しモードは、図１２及び図１３に示すように、２
フィールドを使ってＣＣＤ２上の全画素の信号電荷を個
別に読み出すモードであり、１コマが偶数ラインと奇数
ラインとで２分割されていることと、機械シャッタ11な
どの物理的遮光手段の動作が伴うことに加え、非常に遅
いフレームレートとなることから、動画像には向かない
ものの、いわゆる多画素ＣＣＤの全画素を全て独立で読
み出すため、静止画としては申し分のない、極めて高精
細の画像を得ることができる。

【００５１】次に、これら読み出しモードの切り替え動
作について説明する。

【００５２】まず、第１の実施の形態として、間引き読
み出しモードと加算読み出しモードとを、被写体光量を
判定条件として、撮像装置１自体が自動的に切り替えて
動画像の撮影などを行う構成について説明する。

【００５３】まず、ＣＰＵ14は、初期状態として、ＣＣ
Ｄ駆動回路３を介して、ＣＣＤ２を加算読み出しモード
(第２の駆動)で動作させる。この加算読み出しモード
は、間引き読み出しモードに較べて、高感度が特徴であ
り、室内撮影や夜間の撮影などに最適である。例えば、
間引き読み出しモードによる撮影動作ではアナログ処理
回路４のゲインを大きくしなければならず、Ｓ／Ｎが低
下し著しく画質が悪化してしまうような暗い撮影条件で
あっても、加算読み出しモードによる５倍の高感度であ
れば、低いゲインのままで高いＳ／Ｎを維持できる。そ
して、この初期状態では、ＣＣＤ２から出力される映像
信号は、アナログ処理回路４、Ａ／Ｄ変換器５、画像処
理回路６、メモリ７をへて、画像表示装置８に略同時
(リアルタイム)に表示され続けている。ここで、使用者
が図示しないレリーズボタン(撮影ボタン)を押し下げな
どして動画の記録を意図すると、意図した期間の動画デ
ータが、画像記録媒体９に記録される。また、動画の撮
影の場合は、撮像装置１のパンや、主要被写体の移動、
動作、あるいは画面内の主要被写体以外の状況の変化な
どにより、被写体光量が常に変化し続けるため、ＣＣＤ
２の露光量を常に適正に維持するため、露光制御とし
て、絞り10、あるいはＣＣＤ２の電子シャッタ、さらに
は、場合により、アナログ処理回路４のゲインが、本実
施の形態の場合はＣＰＵ14により制御し続けられる。す
なわち、ＣＰＵ14は、次々にメモリ７に記録され更新さ
れていく画像データを定期的に監視(モニタ)し、ＣＣＤ
２の露光量状況を常時監視している。そして、露光量が
少ない、すなわち画面が暗いと判断した場合は、ＣＰＵ
14は、絞り10をＦ値が小さくなる、すなわち、ＣＣＤ２
に入射する光量が多くなる方向へ制御する。反対に、露
光量が多い、すなわち画面が明るいと判断した場合は、
ＣＰＵ14は、絞り10をＦ値が大きくなる、すなわち、Ｃ
ＣＤ２に入射する光量が少なくなる方向へ制御する。し
かしながら、どのような絞り機構であっても、Ｆ値を無
制限に変化させることはできず、所定の明るさ以上に明
るい状況になると、絞り10のＦ値変化だけではＣＣＤ２
に適正な露光量の範囲内に制御できなくなる。このよう
な場合、ＣＰＵ14は、ＣＣＤ駆動回路３を制御し、ＣＰ
Ｕ14の電子シャッタ動作を有効として、この電子シャッ
タの量により、絞り10で制御しきれなかった過剰な露光
分が適正量となるように制御する。

【００５４】しかしながら、インターラインＣＣＤの場
合、電子シャッタにより露光量の制御を行うと、信号対
スミア比が悪化する問題がある。すなわち、映像の信号
電荷の蓄積時間は、電子シャッタにより短くなるが、垂
直転送路に発生するスミアの量は電子シャッタの動作に
係わらず常に一定なので、電子シャッタにより露光時間
を短くするほど、信号対スミア比は悪化する。すなわ
ち、電子シャッタを動作させ、シャッタスピードを速く
するほど、画面に現れるスミアの影響は悪化する。そし
て、本実施の形態における通常の間引き読み出しモード
では、スミアの蓄積された垂直転送路を、３段、２段の
繰り返しで垂直転送を行うのに対して、加算読み出しモ
ードでは、４段、１段、あるいは、１段、４段の繰り返
しで垂直転送を行うため、互いに隣接する偶数ラインと
奇数ラインとの間でのスミアの差が大きくなり、この垂
直転送後の画像処理の手法によっては、発生したスミア
により横縞状の輝度差が生じ、画像の品位を損ねる場合
がある。

【００５５】そこで、本実施の形態では、ＣＰＵ14は、
ＣＣＤ２の露光量を判定し、ＣＣＤ駆動回路３に指示し
ているＣＣＤ２の電子シャッタのシャッタスピードが一
定値以上高速になると、言い換えると、ＣＣＤ駆動回路
３の出力する電子シャッタパルス数が一定数以上となる
状況が発生すると、ＣＣＤ駆動回路３に、ＣＣＤ２の駆
動を、加算読み出しモードから間引き読み出しモードへ
と切り替えるように指示を出す。そして、本実施の形態
では、間引き読み出しモードを利用することにより、画
像処理の手法によらず、スミアによる画像品位の劣化を
低く抑えることができる。

【００５６】このように、本実施の形態の撮像装置１に
よれば、多画素のＣＣＤ２について、高フレームレート
駆動を、２モード設け、適宜切り替えることで、高画質
高機能化を実現できる。すなわち、間引き読み出しモー
ドに加え、加算読み出しモード(同色加算全画素読み出
しモード)を採用し、適宜切り替えて利用することによ
り、双方の長所を生かし、短所を補って、撮像装置１全
体としての性能を向上できる。

【００５７】すなわち、本実施の形態によれば、ＣＣＤ
２の駆動方法について、動画撮影時に、撮影状況の明る
さにより、撮影条件が暗い場合は、加算読み出しモー
ド、明るい場合は、従来の間引き読み出しモードへ切り
替えることにより、暗い場合には感度増による画質向上
効果を、明るい場合にはスミアによる画像品位の劣化を
抑制した少なくとも現状通りの画質を得ることができ
る。

【００５８】さらに、ＣＣＤ２は、特殊なＣＣＤ２では
なく、電子スチルカメラなどで一般的に利用されている
ごく一般的な、間引き対応の静止画動画兼用のＣＣＤ
(カラーインターライン型インターレースＣＣＤ)２をそ
のまま利用することが可能で、このＣＣＤ２の駆動方法
を切り替えることにより画質を向上できるため、製造コ
ストを抑制することができる。

【００５９】また、上記のように、間引き読み出しモー
ドと加算読み出しモードとを撮像装置１自体が自動的に
切り替えを行う構成の他、使用者が、画像表示装置８な
どに表示された動画を見て、許容できないスミアを認め
た場合には、図示しない切替スイッチを操作し、すなわ
ち手動により、加算読み出しモードから間引き読み出し
モードに切り替えることもできる。

【００６０】さらに、間引き読み出しモードでＣＣＤ２
を駆動している状態で、撮影状況が暗くなり、間引き読
み出しモードのままだと感度が足りないため、アナログ
処理回路４のゲインが上昇し、この結果、Ｓ／Ｎが低下
し、画像表示装置８などに表示された画面のノイズが許
容できない状況となった場合にも、手動操作により間引
き読み出しモードから加算読み出しモードに切り替える
ことができる。

【００６１】また、加算読み出しモード(同色加算全画
素読み出しモード)は、後に詳細に説明するように、特
定の電荷読出電極に電荷読出電圧を加えたまま垂直転送
を行うことにより、垂直転送路上で同色同士の画素の信
号電荷の加算を行い、間引き読み出しモードでは捨てら
れてしまう画素の信号電荷も加算して利用することによ
り、結果的には全画素を読み出すＣＣＤ撮像素子駆動方
法である。そして、この駆動方法によれば、加算読み出
しモードは、間引き読み出しモードと、同じフレームレ
ートでかつほぼ同じ出力形態で画像信号が得られるた
め、きわめて容易に相互を切り替えて使用できる。

【００６２】次に、上記の第１の実施の形態の動作を図
３に示すフローチャートを参照して説明する。このフロ
ーチャートは、撮像装置１が動画の撮影記録待機状態
か、あるいは、静止画撮影時の電子ビューファインダ動
作として、図１に示すＣＣＤ２から順次出力される動画
のデータを、画像表示装置８に略同時(リアルタイム)に
表示し続けている状態を想定している。さらに、この状
態からは、動画の記録シーケンス、静止画の撮影記録
(本撮影)シーケンス、あるいは、使用者が手動で上記の
間引き読み出しモードあるいは加算読み出しモードに駆
動動作を固定するなどの状態へ、種々のスイッチ(SW)入
力により移行することを前提としている。従って、ま
ず、ステップ100では、各スイッチ(SW)の初期状態を確
認し、以後、各スイッチ(SW)からの割り込み許可を許可
する設定を行う。例えば、この時点以後、レリーズボタ
ンの押し下げ動作を割り込みにより検知すると、直ちに
静止画撮影のルーチンへ移行する。また、例えば、ＣＣ
Ｄ２を加算読み出しモードに固定するスイッチ(SW)がオ
ンになったことを割り込みにより検知すると、その時点
以後、間引き読み出しモードへは移行しない。

【００６３】そして、ステップ100の段階で特にスイッ
チ(SW)が検知されていないと、機械シャッタ11を開放し
（ステップ101）、加算読み出しモードを設定し（ステ
ップ102）、ＣＣＤ２の撮影動作を開始し、アナログ処
理回路４のアンプゲインは想定範囲の最低値に設定する
（ステップ103）。次いで、絞り10のＦ値を制御するこ
とによるフィードバッグ露出制御を開始する（ステップ
104〜106）。そして、この露出制御の後、Ｆ値が予め想
定した値以上であり（ステップ105）、さらに、Ｆ値が
最大になったことを検知すると（ステップ106）、Ｆ値
ではこれ以上の露出制御ができないため、電子シャッタ
による露光時間制御に移行する（ステップ107〜109）。
但し、電子シャッタによる露光時間が一定値以下、すな
わち、電子シャッタパルス数が規定値以上になったこと
が検知され、スミア発生の危険が認識されると（ステッ
プ108）、加算読み出しモードから間引き読み出しモー
ドへＣＣＤ２の駆動が切り替えられ（ステップ110）、
より少ない電子シャッタパルスとなるように制御され
る。

【００６４】さらに、間引き読み出しモード(第１の駆
動)へ切り替えられた状態で、電子シャッタパルス数が
最低値になったことが検知されると（ステップ109）、
絞り10のＦ値を制御する露出制御が行われ（ステップ10
4〜106）、さらに、Ｆ値が最小あるいは予め想定した値
以下であることが検知され（ステップ105）、すなわち
撮影状況が十分に暗いと認識されると、再び加算読み出
しモードに設定される。

【００６５】また、加算読み出しモードの状態でも、さ
らに光量が不足している場合は（ステップ111）、アナ
ログ処理回路４のゲインを操作し、光量の不足を補う
（ステップ113〜114）。また、アナログ処理回路４のゲ
イン設定が想定範囲の最低値になったことが検知される
と（ステップ114）、すなわち、一定以上の光量があれ
ば、再び、絞り10のＦ値を制御することによるフィード
バッグ露出制御に復帰する（ステップ104〜106）。

【００６６】このようにして、ＣＣＤ２の駆動は、自動
的に、間引き読み出しモードと加算読み出しモードとが
相互に双方向に切り替えられ、また、使用者がスイッチ
(SW)の操作によりいずれかを手動で選択固定することも
できる。

【００６７】なお、この第１の実施の形態では、動画の
撮影について説明したが、静止画の撮影についても、例
えば低解像度の場合は、本実施の形態の動作を適用する
ことができる。

【００６８】すなわち、本実施の形態によれば、間引き
対応、カラーインターライン型ＣＣＤ撮像素子を使用し
た撮像装置において、非常に暗い撮影条件下で、動画あ
るいは低解像度の静止画を撮影する場合に、従来の手法
では実現できなかった高感度、高Ｓ／Ｎの画像を得るこ
とができる。さらに、スミアが発生する可能性がある明
るい撮影条件下では、比較的スミアによる画質劣化の少
ない従来の手法に切り替えることも可能であり、あらゆ
る撮影条件下で、総合的に高い画質を実現できる。

【００６９】次に、第２の実施の形態を説明する。

【００７０】この実施の形態の構成は、図１に示す第１
の実施の形態と同様であり、すなわち、信号の流れ、各
部の機能及び動作などは第１の実施の形態と同様であ
る。ここでは、静止画撮影あるいは動画撮影の本撮影の
前の予備測定(予備撮影)として、間引き読み出しモード
と加算読み出しモードとを相互に切り替えて用いる実施
の形態を説明する。

【００７１】現在、例えば、デジタルスチルカメラなど
では、製造コストの低減のために、本撮影用のＣＣＤで
測距や測光動作を兼用する構成が用いられている。この
予備測定の動作について、例えば静止画の撮影につい
て、図４のタイムチャートを参照して概略を説明する。

【００７２】まず、使用者がレリーズボタンを押動操作
すると、機械式のシャッタが開き、ＣＣＤ２が露光状態
になる。ここから予備測定が始まるが、この例では、測
光用の画像撮影が１回、ホワイトバランス測定用の画像
撮影が１回、測距用の画像撮影は２回である。そして、
この例では、図１に示すＣＣＤ２は、通常は、この予備
測定の期間は、間引き読み出しモードで駆動される。図
４中、測光用画像Ａ1は、Ａで露光されたもので、ＣＣ
Ｄ２から出力される。同様に、ホワイトバランス用画像
Ｂ1はＢで露光され、測距用画像Ｃ1，Ｄ1は、Ｃ，Ｄで
露光されたもので、ＣＣＤ２から出力される。なお、各
予備測定の撮影回数は、必ずしもここに示した回数に限
られない。

【００７３】この後、ＣＰＵ14は、この予備測定の結果
から求められた露光条件に応じ、すなわち、図１のレン
ズ12のフォーカス位置、絞り10のＦ値、機械シャッタ11
のシャッタスピードの組み合わせを最適に制御して、図
４のＥのタイミングで本撮影の露光を行う。

【００７４】なお、第１の実施の形態と同様に、ＣＣＤ
２がインターレーススキャンＣＣＤの場合は、静止画撮
影時の画像出力では、図４のように、偶数ラインと奇数
ラインとが２画面分の垂直同期信号期間にわたって出力
される。

【００７５】ここで、撮影状況が非常に暗い場合には、
各予備測定時にそれぞれ１垂直同期信号期間一杯に露光
したとしても、まだ光量が十分でなく、図１に示すアナ
ログ処理回路４のゲインを大きくしなければならない状
況が生じる。しかしながら、ゲインを大きくすると、画
像信号のＳ／Ｎが悪化してしまうため、予備測定の判定
に支障をきたす事態ともなりうる。そこで、このよう
に、図１に示すＣＰＵ14により、予備測定動作の内、
Ａ，Ａ1の測光動作の結果、撮影状況が所定のレベルを
超えて暗いと判断されは場合、ＣＰＵ14は、Ｂ，Ｂ1，
Ｃ，Ｃ1，Ｄ，Ｄ1以降のホワイトバランス及び測距動作
において、ＣＣＤ２の駆動を加算読み出しモードに切り
替える。なお、この場合は、加算読み出しモードに切り
替えたのち、再度測光動作を行うと、より測光精度が向
上する。このように、加算読み出しモードでは、ＣＣＤ
２の感度が実質的に向上し、例えば、この実施の形態で
は５倍になるため、間引き読み出しモードでは正確な予
備測定ができないような非常に暗い撮影条件において
も、きわめて正確な予備測定を行うことができる。

【００７６】次に、上記の第２の実施の形態の動作を図
５に示すフローチャートを参照して説明する。このフロ
ーチャートは、撮像装置１が撮影待機状態、あるいは、
第１の実施の形態に説明している状態で、レリーズボタ
ンの押し下げを割り込みで検知した場合のサブルーチン
を想定している。

【００７７】まず、機械シャッタ11が開いていない場
合、機械シャッタ11を開き（ステップ200）、ＣＣＤ２
の駆動を間引き読み出しモード(第１の駆動)に設定する
（ステップ201）。次に、測光用露光条件を設定した後
（ステップ202）、測光処理を行う（ステップ203）。こ
こで、撮影状況が規定値よりも暗く、以後の予備測定の
精度の維持が困難と判断されると（ステップ204）、Ｃ
ＣＤ２の駆動を加算読み出しモード(第２の駆動)に設定
し（ステップ205）、測光結果を反映したホワイトバラ
ンス測定用の露光条件を設定する（ステップ206）。一
方、測光処理の結果、撮影状況が規定値よりも十分に明
るい場合は、間引き読み出しモードのままとする（ステ
ップ204）。次いで、ホワイトバランス処理(ＡＷＢ)を
行い（ステップ207）、測光結果及びホワイトバランス
の測定結果を反映した測距用露光条件を設定し（ステッ
プ208）、この状態で、測距処理を行う（ステップ20
9）。そして、これらの測光、ホワイトバランス及び測
距の結果を反映した本撮影用の露光条件を設定し（ステ
ップ210）、本撮影を行う（ステップ211）。

【００７８】このように、本実施の形態によれば、予備
測定時に、撮影状況の明るさにより、間引き読み出しモ
ードと加算読み出しモードとを切り替えることにより、
従来の手法では、感度不足による低画質のため、測定精
度が低下してしまうような非常に暗い撮影条件下で、動
画あるいは静止画の本撮影に先立つ予備測定のための撮
影を行う場合にも、高感度で高Ｓ／Ｎの画像が得られ、
高い測定精度を維持することができる。

【００７９】また、このように非常に暗い撮影条件にお
いて、予備測定時に被写体に対して、撮像装置１に付属
したランプなどの光源から補助光を投光して予備測定画
像の光量不足を補う構成においては、本実施の形態の予
備測定時の加算読み出しモードを組み合わせることによ
り、より明るく正確に予備測定できる一方、ＣＣＤ２の
感度が向上する効果により、補助光用のランプの光量が
小さくても、従来同様の効果を得られるため、安価で小
さく、低電力のランプを採用することも可能になり製造
コストを低減できる。

【００８０】すなわち、暗時対策として撮像装置に補助
光を搭載し、予備測定時にこの補助光を被写体に投光し
て光量不足を補う構成の場合、加算読み出しモードによ
りＣＣＤ２の相対感度が飛躍的に向上するため、低コス
ト、小型、低消費電力のランプを使用することが可能に
なる。そこで、従来と同じ性能をもつ撮像装置を、低コ
ストで、小型、かつ低い電力消費で実現できる。

【００８１】次に、第３の実施の形態を説明する。

【００８２】この実施の形態の構成は、図１に示す第１
の実施の形態と同様であり、すなわち、信号の流れ、各
部の機能及び動作などは第１の実施の形態と同様であ
る。ここでは、静止画撮影あるいは動画撮影の本撮影の
前の予備測定(予備撮影)において、加算読み出しモード
を用いて予備測定にかかる時間を短くする手法を説明す
る。

【００８３】上記の図４に示すように、予備測定動作
は、使用者がレリーズボタンを押し下げしてから、本撮
影の露光が開始されるまでの間に存在する。すなわち、
使用者が撮影を意図した瞬間と、実際に本撮影動作に移
り露光が開始されるまでの間には、時間差(タイムラグ)
が存在する。そして、この時間差は、あまり大きいとい
わゆるシャッタチャンスを逃がすことにつながる。従っ
て、この時間差は短いほど良く、理想はゼロである。こ
の点、撮像素子と、測距、測光センサとを共用する構成
では、予備測定の時間をゼロにすることは困難である
が、本実施の形態によれば、従来の構成より時間差を小
さくして、なお従来と同等の予備測定精度を維持するこ
とができる。

【００８４】本実施の形態における静止画撮影時の動作
を図６のタイムチャートを参照して説明する。

【００８５】予備測定の動作期間中は、ＣＣＤ２は、加
算読み出しモード(第２の駆動)で動作している。この図
６は基本的には図４に対応しており、Ａ〜Ｄ，Ａ1〜Ｄ1
の意味は図４と同様で、測光用画像Ａ1は、Ａで露光さ
れたもの、ホワイトバランス用画像Ｂ1はＢで露光され
たもの、測距用画像Ｃ1，Ｄ1は、Ｃ，Ｄで露光されたも
のであるが、予備測定動作にかかる時間は、半分に短縮
されている。これは、予備測定の動作時の垂直同期信号
周期が、半分に減らされて設定されているためである。
このように、予備測定動作時に垂直同期信号周期、すな
わち１画面周期を半分にする手法としては、例えば、予
備測定の動作期間のみ、図１に示すＣＣＤ駆動回路３の
基本クロックを倍の速度として、ＣＣＤ２から出力され
る画像信号の１画素あたりにかかる時間(ピクセルレー
ト)を半分にするという比較的単純な方法も考えられる
が、以下に説明するような手法も存在する。

【００８６】なお、図６には、後に説明する垂直転送の
様子も合わせて記載されている。まず、加算読み出しモ
ード(第２の駆動)による電荷読出動作でＣＣＤ２の垂直
転送路への信号電荷の読出、加算が終了したら、画面垂
直方向の任意の位置になるまで高速に垂直転送を行う
(図６のＦ1)。この時、ＣＣＤ２の外部に出力される信
号は無効とする。次に、加算読み出しモードによる垂直
転送で、任意の数分ラインを読み出す(図６のＦ2)。こ
のときの画像信号は有効とする。そして、必要なライン
数分画像信号を確保したら、垂直転送路に残っている画
素信号を再び高速垂直転送により掃き出す(図６のＦ
3)。

【００８７】このようにすると、１画面の任意の位置を
任意の幅すなわちライン数で読み出すことができる。測
光、ホワイトバランス測定、及び測距では、必ずしも画
面の全体が必要ではなく、中心部分があればよい。従っ
て、上記の手法により、例えば全画面の中心部を１／３
(ライン)の幅で読み出す、という動作を行うと、予備測
定の動作時のみ垂直同期信号周期を容易に半分にでき
る。なお、このように、高速垂直転送を組み合わせて連
続した任意区画の画像を選択的に獲得する手法(以下、
中心部高速読み出しと称する)自体は知られているが、
この第３の実施の形態は、加算読み出しモードにおい
て、中心部高速読み出しを応用したものである。

【００８８】いずれにしても、従来の構成では、予備測
定の動作時間を短くすると、露光時間が不足し、さほど
暗くない撮影時要件でも十分な信号量を得ることができ
なくなるが、本実施の形態では、加算読み出しモードで
ＣＣＤ２を動作させているため、予備測定の動作時間が
例えば半分となり、測光、ホワイトバランス測定、測距
のための露光時間が半分に短縮されたとしても、感度は
５倍になっているため、間引き読み出しモードで時間を
短縮しなかった場合よりも、すなわち、従来の時間がか
かる予備測定の時の状況よりも、まだ余りのある光量を
確保できる。

【００８９】なお、この第３の実施の形態では、基本的
には、加算読み出しモードを使用するが、撮影状況が十
分に明るい場合は、あえて間引き読み出しモードを選択
的に使用することもできる。そして、この切り替えは、
ＣＰＵ14の画像データ判定による自動切り替えとするこ
とができ、また、使用者が手動で切り替える構成とする
こともできる。さらに、このように予備測定において加
算読み出しモードを用い予備測定にかかる時間を短くす
る手法については、予備測定時に撮影状況の明るさによ
り間引き読み出しモードと加算読み出しモードとを切り
替える第２の実施の形態への応用も可能であり、この場
合には、予備測定において適宜駆動モードを切り替えつ
つ、中心部高速読み出しの適用により、さらに、正確で
高速な予備測定を実現できる。

【００９０】次に、上記の第３の実施の形態の動作を図
７に示すフローチャートを参照して説明する。このフロ
ーチャートは、撮像装置１が撮影待機状態、あるいは、
第１の実施の形態に説明している状態で、レリーズボタ
ンの押し下げを割り込みで検知した場合のサブルーチン
を想定している。

【００９１】まず、機械シャッタ11が開いていない場
合、機械シャッタ11を開き（ステップ300）、ＣＣＤ２
の駆動を加算読み出しモードに設定する（ステップ30
1）。次に、ＣＣＤ２のライン読み出しを、中心部高速
読み出しとして、例えば、この場合は、画面の１／３ラ
インを高速に読み出すように、加算読み出しモードと組
み合わせて動作させ、垂直同期信号期間を通常の１／２
とする（ステップ302）。以下、第２の実施の形態と同
様に、測光用露光条件を設定した後（ステップ303）、
測光処理を行う（ステップ304）。そして、測光結果を
反映したホワイトバランス測定用の露光条件を設定する
（ステップ305）、次いで、ホワイトバランス処理(ＡＷ
Ｂ)を行い（ステップ306）、測光結果及びホワイトバラ
ンスの測定結果を反映した測距用露光条件を設定し（ス
テップ307）、この状態で、測距処理を行う（ステップ3
08）。そして、これらの測光、ホワイトバランス及び測
距の結果を反映した本撮影用の露光条件を設定し（ステ
ップ309）、本撮影を行う（ステップ310）。

【００９２】このように、本実施の形態によれば、予備
測定時に、加算読み出しモードとして、高感度の利点を
生かし、予備測定にかかる時間を大幅に短縮でき、例え
ば予備測定のための露光時間を例えば半分として、シャ
ッタレスポンスを大きく向上させることができる。すな
わち、従来の手法では、予備測定の時間を短縮するた
め、画面の一部を高速に読み出すなどして予備測定用の
画像撮影時の露光時間を短く切りつめると、暗い時のみ
ならず、室内のように通常の撮影時要件下でも感度不足
が深刻な問題となるが、本実施の形態では、加算読み出
しモードにより、相対的に高くなった撮像感度を利用し
て、測定の精度を損なうことなく、予備測定にかかる時
間を大きく短縮できる。

【００９３】次に、第４の実施の形態を説明する。

【００９４】この実施の形態の構成は、図１に示す第１
の実施の形態と同様であり、すなわち、信号の流れ、各
部の機能及び動作などは第１の実施の形態と同様であ
る。ここでは、静止画撮影あるいは動画撮影の本撮影の
前の予備測定(予備撮影)において、３種以上の複数の読
み出しモード、ここでは、間引き、加算、混色加算の３
種の読み出しモードを切り替えて、精度の高い予備測定
を高速に行う手法を説明する。

【００９５】なお、この実施の形態における静止画撮影
時の動作は図４のタイムチャートと同様となる。

【００９６】ここで、混色加算読み出しモードは、あえ
て混色を生じる加算を行うものである。すなわち、上記
の加算読み出しモードは、混色を回避し同色同士の画素
の信号電荷を加算するものであるが、混色加算読み出し
モードは、意図的に異なる色の画素の信号電荷混ぜて読
み出し、輝度信号により近い信号を出力して、測距すな
わちオートフォーカスに利用するものであり、予備測定
でのみ採用される。

【００９７】そして、この混色加算読み出しモードは、
例えば、原色ベイヤー配列のＣＣＤにおいて、偶数ライ
ンのＲ(赤)の画素の信号電荷を全て垂直転送路(垂直レ
ジスタ)に読み出し、この後、このＲの信号電荷を１／
２段垂直転送した状態で、奇数ラインのＧ(緑)の画素の
信号電荷を垂直転送路上に読み出すことにより、Ｒの信
号電荷とＧの信号電荷とを混合し、さらに、垂直転送を
行い、水平転送路(水平レジスタ)上で任意のライン数を
加算する手法により実現され、また、後に詳細に説明す
るように、電荷読出パルスを印加したまま、垂直転送を
行う手法により実現される。すなわち、これらの方法で
は、Ｒ+Ｇの混合した信号電荷と、Ｇ+Ｂの混合した信号
電荷とを生成できるとともに、高速なフレームレートを
実現できる。

【００９８】次に、上記の第４の実施の形態の動作を図
８に示すフローチャートを参照して説明する。このフロ
ーチャートは、撮像装置１が撮影待機状態、あるいは、
第１の実施の形態に説明している状態で、レリーズボタ
ンの押し下げを割り込みで検知した場合のサブルーチン
を想定している。

【００９９】まず、機械シャッタ11が開いていない場
合、機械シャッタ11を開き（ステップ400）、ＣＣＤ２
の駆動を間引き読み出しモード(第１の駆動)に設定する
（ステップ401）。次に、測光用露光条件を設定した後
（ステップ402）、測光処理を行う（ステップ403）。こ
こで、撮影状況(被写体)が規定値よりも暗く、以後の予
備測定の精度の維持が困難と判断されると（ステップ40
4）、ＣＣＤ２の駆動を加算読み出しモード(第２の駆
動)に設定し（ステップ405）、測光結果を反映したホワ
イトバランス測定用の露光条件を設定する（ステップ40
6）。一方、測光処理の結果、撮影状況が規定値よりも
十分に明るい場合は、間引き読み出しモードのままとす
る（ステップ404）。次いで、ホワイトバランス処理(Ａ
ＷＢ)を行う（ステップ407）。そして、このホワイトバ
ランス処理の際、被写体の色に著しい偏りが認められた
場合は、いわば、ホワイトバランスずれ量が既定値より
大きいと判定された場合は（ステップ408）、ＣＣＤ２
の駆動を混色加算読み出しモード(第４の駆動)に設定し
（ステップ409）、これら測光結果及びホワイトバラン
スの測定結果を反映した測距用露光条件を設定し（ステ
ップ410）、この状態で、測距処理を行う（ステップ41
1）。また、ホワイトバランスずれ量が既定値以下であ
る場合は（ステップ408）、従前の読み出しモードを維
持し、測距用露光条件を設定して（ステップ410）、測
距処理を行う（ステップ411）。例えば、被写体が十分
に明るく、かつ、色の偏りもない場合には、ＣＣＤ２の
駆動は当初から間引き読み出しモードのまま維持されて
いる。そして、そして、これらの測光、ホワイトバラン
ス及び測距の結果を反映した本撮影用の露光条件を設定
し（ステップ412）、本撮影を行う（ステップ413）。

【０１００】そして、この実施の形態では、被写体の色
の偏りを認めた際に、混色加算読み出しモードを用いる
ことにより、測距演算を容易に正確に実行することが可
能になり、測距を正確にできる。すなわち、カラーのＣ
ＣＤ２では、著しい色の偏りがある被写体を撮影した場
合、間引き読み出しモード、あるいは混色なしの加算読
み出しモードでは、画素毎(色毎)のレベル差が非常に大
きくなり、測距演算に適さない状態になる場合がある。
この場合、あえて混色加算を行うことで、画素毎のレベ
ル差を抑制することができ、測距測定を正確に行うこと
ができる。

【０１０１】なお、混色加算を利用した測距について
は、例えば、特開平１０−１３６２４４号公報に示され
ているが、この公報記載の構成と異なり、本実施の形態
では、同一のＣＣＤ２を、同色の加算と混色加算とに切
り替えて用いることができる。そして、特開平１０−１
３６２４４号公報記載の構成では、ホワイトバランス
(ＡＷＢ)の予備測定を混色加算時に行っているが、混色
の状態では色の分離性が失われ、色温度測定が正確にで
きずに、ホワイトバランスの設定の精度が低下する問題
を有している。この点、本実施の形態によれば、ホワイ
トバランスの予備測定は、混色のない、間引き読み出し
モード及び加算読み出しモードのいずれかを選択して行
われるため、色の分離性を保つことができるとともに、
暗い撮影条件であっても、感度を向上できる加算読み出
しモードを利用できるため、きわめて正確にホワイトバ
ランスを設定でき、画像の品質を向上できる。

【０１０２】また、この第４の実施の形態においても、
第３の実施の形態と同様に、画面中の特定の部分を抜き
出して利用することで、予備測定を高速化することもで
きる。このように第３の実施の形態と第４の実施の形態
とを組み合わせることで、より正確な予備測定を高速に
行うことができる。

【０１０３】このように、予備撮影時に、間引き読み出
しモード、同色の加算読み出しモード、混色加算読み出
しモードの中から、適宜、１モードのみ、あるいは２モ
ード、あるいは３モードの最適な組み合わせを自動的に
選択することにより、予備測定のデータとして有効なデ
ータを確保でき、動画あるいは静止画の本撮影における
画像の品位を向上できる。

【０１０４】次に、第５の実施の形態を説明する。

【０１０５】この実施の形態の構成は、図１に示す第１
の実施の形態と同様であり、すなわち、信号の流れ、各
部の機能及び動作などは第１の実施の形態と同様であ
る。ここでは、静止画撮影あるいは動画撮影の本撮影時
において、加算読み出しモード(第２の駆動)を用いてモ
アレを抑制する手法を説明する。

【０１０６】本実施の形態では、動画撮影時に、ＣＣＤ
２は初期状態として間引き読み出しモードで駆動する。
この間引き読み出しモードでは、単純に画素を、すなわ
ちラインを間引いているため、画面垂直方向の空間周波
数再現性は著しく悪化している。例えば、非常に細かい
横縞状の被写体があった場合、細かい縞が太い縞のよう
に撮影されたり、白黒がくっきりした境界部分に本来存
在しない偽色が見えたりする。これは、モアレと呼ばれ
る現象で、撮影画像の品位を著しく損なう。

【０１０７】そこで、本実施の形態では、ＣＰＵ14は、
メモリ７に次々に記録更新されていく動画を監視してい
るが、この監視と同時に、画面垂直方向の色差成分の空
間周波数分布を分析する。この分析には、高速フーリエ
変換(ＦＦＴ)など、種々の方法を用いることができる。
また、この分析は、必ずしも画面全体について行う必要
はなく、画面の特定部分について行い、あるいは、画面
全体を離散的に行うこともできる。そして、色差成分の
比較的高周波成分に一定量以上の成分分布が認められた
場合には、モアレ発生の危険があると判断して、ＣＣＤ
２の駆動を間引き読み出しモードから加算読み出しモー
ドに切り替える。そして、この加算読み出しモードで
は、空間的に分離している複数画素を同色同士で加算す
るので、低域通過フィルタを通した状態に等しい効果が
得られ、非常に効果的にモアレを抑制できる。

【０１０８】また、使用者が、撮像装置１の画像表示装
置８に表示される動画をモニタし、許容できないモアレ
の発生を認めた場合には、ＣＣＤ２の駆動を手動で間引
き読み出しモードから加算読み出しモードに切り替える
こともできる。

【０１０９】次に、上記の第５の実施の形態の動作を図
９に示すフローチャートを参照して説明する。このフロ
ーチャートは、撮像装置１が動画の撮影待機状態、ある
いは、静止画の撮影時にＣＣＤ２から順次出力される動
画像を電子ビューファインダ動作として画像表示装置８
に同時的(リアルタイム)に表示し続けている状態を想定
している。同時に、この状態から、動画の記録シーケン
ス、静止画の撮影記録シーケンス、あるいは、使用者が
手動で間引き読み出しモードから加算読み出しモードに
駆動動作を固定するなどのなどの状態へ、種々のスイッ
チ(SW)入力により移行する状態を前提としている。従っ
て、まず、各スイッチ(SW)の初期状態を確認し、以後、
各スイッチ(SW)からの割り込みを許可する設定を行う
（ステップ500）。例えば、このステップ500以後、レリ
ーズボタンの押し下げを割り込みにより検知すると、直
ちに静止画撮影のルーチンに移行する。また、例えば、
ＣＣＤ２の駆動を加算読み出しモードに固定するスイッ
チ(SW)がオンになったことを割り込みで検知すると、こ
の検知以後、間引き読み出しモードへは移行しない。そ
して、このステップ500で特にスイッチ(SW)入力が検知
されない場合は、機械シャッタ11を開放し（ステップ50
1）、間引き読み出しモードに設定して（ステップ50
2）、ＣＣＤ２の撮影動作を開始し、露光量自動調整処
理（ステップ503）へ移行する。そして、この露光量自
動調整処理では、絞り10のＦ値、ＣＣＤ駆動回路３によ
るＣＣＤ２の電子シャッタ、アナログ処理回路４のゲイ
ンなどが逐次切り替えられ、常に適正な明るさで画像表
示装置に画像が表示されるように制御される。次いで、
この露光量自動調整処理の１回ごとに、あるいは複数回
に１回、モアレ発生判定処理へ移行する（ステップ50
4）。ここでは、画面のモアレ発生状況を評価して、モ
アレ発生の危険がない場合には、ＣＣＤ２の駆動を間引
き読み出しモードに設定し（ステップ506）、モアレ発
生の危険を検知した場合には、ＣＣＤ２の駆動を加算読
み出しモードに設定する（ステップ505）。この後、再
びステップ503に戻り、自動露光調整処理を行う。な
お、このステップ504では、間引き読み出しモード及び
加算読み出しモードのそれぞれの状態でモアレ発生の判
定が行われるが、同じ被写体に対して、加算読み出しモ
ードによる画像の方が、間引き読み出しモードによる画
像よりも、モアレの検出レベルは低くなる。そこで、判
定レベルは、それぞれの駆動方式による獲得画面の特質
を考慮して設定される。

【０１１０】このように、本実施の形態によれば、モア
レ発生のおそれがある場合には、加算読み出しモードを
用い、その他の場合には、間引き読み出しモードを利用
することにより、従来のライン間引きに起因するモアレ
の発生を効果的に抑制でき、さらに、抑制の有無を手動
で切り替え、操作者の意図を反映させることもできる。

【０１１１】次に、第６の実施の形態を説明する。

【０１１２】比較的に暗い撮影状況で、従来の間引き読
み出しモードを利用して例えば高速連写などにより動き
の速い被写体の連続写真を撮影する場合、感度不足のた
め、高速シャッタを切ることができず、動きのぶれた画
像となることがあるが、このような撮影条件において、
加算読み出しモードを用いることにより、高速シャッタ
を組み合わせることが可能になり、被写体のぶれのない
鮮明な連続写真を得ることができる。

【０１１３】次に、第７の実施の形態を説明する。

【０１１４】この実施の形態の構成は、図１０に示すよ
うに、図１に示す第１の実施の形態の構成に加え、ＣＰ
Ｕ14に制御されてＣＣＤ２の基板バイアス電圧を切り替
える飽和抑制手段としての基板バイアス電圧切替回路13
を備え、いわゆるブルーミング(blooming)の除去を容易
にできるものである。なお、この基板バイアス電圧切替
回路13以外の部分は図１に示す第１の実施の形態と同様
であり、すなわち、信号の流れ、各部の機能及び動作な
どは第１の実施の形態と同様である。

【０１１５】すなわち、ＣＣＤ２の駆動を加算読み出し
モードとする場合、すなわち、複数の信号電荷(画素電
荷)をＣＣＤ内部で混合して読み出す場合、垂直転送路
あるいは水平転送路の電荷転送容量が問題となることが
考えられる。例えば、５画素分の信号電荷を加算する場
合、各転送路の転送容量は、光電変換手段としてのフォ
トダイオード15の飽和蓄積電荷量の５倍必要となるが、
垂直水平転送路上で信号電荷がオーバーフローすると、
固体撮像素子の各画素の信号電荷が溢れて隣接する画素
に洩れ込み、例えばハイライト部の像が広がって見える
いわゆるブルーミングを発生することがある。

【０１１６】この対策としては、垂直転送路及び水平転
送路の電荷転送容量を、画素混合される量に見合った容
量として設計し製造されたＣＣＤを使用することも考え
られるが、専用のＣＣＤが必要になり、製造コストが上
昇する。

【０１１７】そこで、通常の設計のＣＣＤ２を用いると
ともに、同色の加算読み出しモードあるいは混色加算読
み出しモードなど、画素混合を行う場合であって、か
つ、ＣＰＵ14により被写体の明るさの条件が一定レベル
以上と判定された場合には、ブルーミングの危険がある
と判断し、ＣＰＵ14の制御により基板バイアス電圧切替
回路13がＣＣＤ２の基板バイアス電圧を通常より相応に
高い電圧に切り替えられ、フォトダイオードの飽和蓄積
電荷量を制限することにより、製造コストの上昇を抑制
しつつ、水平転送路及び垂直転送路で発生するブルーミ
ングを抑制し、画像の品位を向上できる。

【０１１８】次に、上記の第７の実施の形態の動作を図
１１に示すフローチャートを参照して説明する。このフ
ローチャートは、上記の第１ないし第６の実施の形態に
示されるフローチャートにおいて、加算読み出しモード
あるいは混色加算読み出しモードに切り替えるステッ
プ、あるいはこのステップ以降のステップにおいて、直
前の状況、あるいは、その後に被写体輝度の状況が明ら
かとなった時点でのサブルーチンを想定している。

【０１１９】まず、被写体の明るさの判定を行い（ステ
ップ600）、被写体が規定値よりも明るく、ブルーミン
グの危険があると判断すると、ＣＰＵ14は基板バイアス
電圧切替回路13によりＣＣＤ２の基板バイアス電圧をブ
ルーミングの抑圧する方向へ切り替える（ステップ60
1）。一方、被写体の明るさの判定を行い（ステップ60
0）、被写体が規定値よりも暗く、ブルーミングの危険
がないと判断すると、ＣＣＤ２の基板バイアス電圧を維
持するようになっている。

【０１２０】また、上記の第１ないし第６の実施の形態
について、撮像装置１に単独で適用するほか、任意の項
目を組み合わせて適用し、あるいは、全ての項目を組み
合わせて適用することもできる。

【０１２１】さらに、加算読み出しモードは、間引き読
み出しモードに較べて、相対感度を著しく向上できるた
め、暗時画質の向上、暗時予備測定の高精度化、予備測
定の高速化に加え、撮像装置の、特に電子スチルカメラ
の電子ビューファインダ用として最適な画像データを提
供できる。すなわち、電子ビューファインダ(Electric
View Finder : ＥＶＦ)は、ＣＣＤを通常動画モードす
なわち間引き読み出しモードで駆動し、電子表示装置に
リアルタイムの動画映像を表示する機構であり、現在ほ
とんど全ての電子スチルカメラが表示再生用の液晶モニ
タ(ＬＣＤモニタ)を搭載しているため、この液晶モニタ
をファインディングに利用することが可能であり、この
点で、電子ビューファンインダが一般的に用いられてい
る。また、電子スチルカメラに限らず、カメラが高倍率
ズームを搭載した場合は、ズームに連動しない光学ファ
インダは視差(パララクス)が大きくなり使用できなくな
る。そこで、現在、一般消費者(コンシューマー)向けの
電子スチルカメラの内、一眼レフタイプ以外の高倍率ズ
ーム搭載機は、全て電子ビューファンインダを採用して
いる。さらに、これら高倍率ズーム搭載機の中には、光
学ファインダを廃止し、液晶モニタのみによるファイン
ダ動作に限定したものや、あるいは、液晶モニタとは別
にファインダ専用の小型の液晶モニタに接眼光学系を組
み合わせ、いわゆるムービーカメラと同様の電子ビュー
ファンインダを設けた構成が用いられている。

【０１２２】そして、光学ファインダを備えない電子ス
チルカメラでは、電子ビューファンインダのみでファイ
ンディングを行うことになるが、比較的感度の低い多画
素ＣＣＤを用いる場合には、通常の間引き読み出しモー
ドを利用した動画撮影によるファインダ動作では、暗い
場面ではファインディングが困難になる問題がある。す
なわち、ムービーカメラであれば、電子ビューファンイ
ンダに表示できない場面は撮影もできない場面であるた
め、問題は生じないが、電子スチルカメラの場合には、
例えばストロボを用いた撮影も可能であり、どのように
暗い状況でも、電子ビューファンインダは画角調整がで
きる程度の画像を表示する必要がある。

【０１２３】この点、加算読み出しモードでは、全画素
が撮像に寄与するため、当該ＣＣＤを用いた場合の最大
レベルまで感度を向上させることができ、上記の加算読
み出しモードのＣＣＤと電子ビューファンインダとを組
み合わせることにより、暗い環境でも被写体を確認でき
るファインダシステムを提供できる。

【０１２４】次に、上記の各実施の形態において、加算
読み出しモードを実現するＣＣＤの構成を説明する。

【０１２５】なお、以下に示す各実施の形態は、上記の
第１ないし第７の各実施の形態にそれぞれ適用すること
ができる。

【０１２６】このＣＣＤは、第１の転送路としての各垂
直転送路に沿って縦１列にある２色のカラーフィルタ画
素のうち、先に一方の同色の信号電荷を全て垂直転送路
へ読み出した後、複数系統ある電荷読出電極のうち、特
定の系統の電荷読出電極に電荷読出電圧を印加したま
ま、垂直転送を行うことにより、この垂直転送路上で同
色同士のライン加算を行うものである。さらに、垂直転
送と、複数ある電荷読出電極による選択的な読出とを組
み合わせて、先に読み出され垂直転送路上で加算されて
いる信号電荷と、後に読み出す別の色のもう一方のライ
ンの信号電荷との混色を回避させながら、もう一方のカ
ラーフィルタ画素を含むラインの画素を垂直転送路に読
み出して、１色目と同様に特定の電荷読出電極に電荷読
出電圧を加えたまま垂直転送を行うことにより、あるい
は、第２の転送路としての水平転送路上でのライン加算
動作を組み合わせることにより、後から読み出された同
色同士のライン加算を行い、結果として、同色同士を複
数ラインで加算して全画素読出を行い、フレームレート
を向上しつつ、垂直空間周波数再現性の向上、画素感度
の向上といった動画の著しい画質向上などを実現でき、
さらに、各種ＣＣＤにも適用可能であるとともに、構造
の複雑化を抑制して製造コストの上昇を抑制できるもの
である。

【０１２７】すなわち、多画素ＣＣＤで、垂直転送路へ
電荷読出後に特定の読出電極に電圧印加状態のまま垂直
転送を行うことで画素電荷混合を行い、高速高画質動画
像を得ることができ、さらに、動画像の画質向上など
を、読み出しの手法のみで実現できるものである。

【０１２８】そして、以下に詳細に説明するが、ＣＣＤ
の第１の実施の形態は、インターレースＣＣＤで、垂直
転送を正方向のみに転送(正転送)するとともに、水平転
送路における加算を行うものである。そして、第２の実
施の形態は、インターレースＣＣＤで、垂直転送を正転
送のみならず逆転方向に転送(逆転転送)するものであ
る。また、第３の実施の形態は、プログレッシブＣＣＤ
で、垂直転送を正転送のみならず逆転転送するものであ
る。そして、第４の実施の形態は、プログレッシブＣＣ
Ｄで、垂直転送を正転送のみとするとともに、水平転送
路における加算を行うものである。また、第５の実施の
形態は、インターレース補色線順次ＣＣＤで、垂直転送
を正転送のみならず逆転転送するものである。そして、
第６の実施の形態は、インターレース補色線順次ＣＣＤ
で、垂直転送を正転送のみとするとともに、水平転送路
における加算を行うものである。

【０１２９】このように、本発明では、あらゆるカラー
フィルタ配列のカラー単板、動画静止画兼用、間引き対
応の多画素インターラインＣＣＤにおいて、副次的な混
色を回避させた複数ライン加算による高速全画素読み出
しを、ライン加算数の増加とともに垂直転送電極数を増
加させることなく、あらゆる数のライン加算において、
同一最低限の垂直転送電極構成で実現できるものであ
る。

【０１３０】また、同一色の画素同士の画素加算を行う
際に、垂直転送路における逆点転送を行い、ＣＣＤから
出力した後の処理を容易にする構成を採ることもでき、
また、逆転転送の効率が悪いＣＣＤなどにおいては、正
方向のみに転送することもできる。

【０１３１】次に、本発明の各実施の形態を図面を参照
して説明する。

【０１３２】まず、図１、図２、図１２ないし図２８に
示す第１及び第２の実施の形態である、間引き対応のイ
ンターレーススキャン方式ＣＣＤ(インターレースＣＣ
Ｄ)を用いた構成について概説する。

【０１３３】そして、このインターレースＣＣＤでは、
加算されるラインの数に依らず、電荷読出電極の４系統
を含み、垂直転送電極の合計は６系統のまま増えること
はない。具体的には、電荷読出電極は、V1A,V1B,V3A,V3
Bの４系統であり、垂直転送電極は、V1A,V1B,V2,V3A,V3
B,V4の合計６系統である。すなわち、ごく普通の多画素
インターレースＣＣＤで実現が可能である。

【０１３４】すなわち、通常のカラーフィルタ配列のカ
ラー単板、動画静止画兼用、間引き対応の多画素インタ
ーラインＣＣＤにおいて、インターレースＣＣＤの場
合、電荷読出電極は、V1A,V1B,V3A,V3Bの４種類が存在
する。そして、例えば、Ｒ(赤),Ｇ(緑),Ｂ(青)のフィル
タを用いるベイヤ方式(原色方式)において、ある縦列の
カラーフィルタの組み合わせがＲＧＲＧ…となり、Ｒが
偶数番目、Ｇが奇数番目の水平ライン上にあり、電荷読
出電極V1Aが５の倍数の奇数ライン番号のＧの画素の電
荷読出電極、V1Bが残りのＧの画素すなわち残りの奇数
番目の水平ラインの電荷読出電極、V3Aが１０の倍数の
水平ライン番号のＲの画素の電荷読出電極、V3Bが残り
のＲの画素すなわち残りの偶数番目の水平ラインの電荷
読出電極であるとする。ちなみに、この場合、その１つ
隣の縦列は、カラーフィルタの組み合わせがＧＢＧＢ…
で、Ｇが偶数番目、Ｂが奇数番目の水平ライン上にあ
る。すなわち、V1Aは５の倍数のライン番号のＢの画
素、V3Aは１０の倍数の水平ライン番号のＧの画素の電
荷読出電極になる。以下、ここでは、説明を簡略化する
ため、ＲＧＲＧの縦列について、同色加算全画素読み出
し動作を説明する。但し、１縦列毎に色の組み合わせは
異なるが同一水平ライン上の全ての画素で同じ事が生じ
ているとの前提で説明する。

【０１３５】まず、V3AとV3Bに電荷読出電圧を加えて、
第１の色としてのＲ画素の信号電荷、即ち偶数ラインの
信号電荷を全て垂直転送路へ読み出す。その後、V3Bの
電圧はもとに戻すが、V3Aには電荷読出電圧を加えたま
ま垂直転送を４段分行う。すると、１０ライン毎（垂直
転送路５段毎）に存在するV3Aの電極下ではポテンシャ
ル井戸が深いままなので、この部分でV3Aの上方向に近
接するＲ画素５画素分の信号電荷が同色同士で加算し、
第１の加算電荷としてのＲの５画素加算電荷(5Ｒ)を生
成する。その後、このＲの５画素加算電荷すなわち偶数
ラインの５画素加算電荷を、混色を避ける為、V1A電極
下へ垂直転送して一時待避させた後、V1Bにのみ電荷読
出電圧を加えて、５の倍敷以外の第２の色としてのＧの
画素、即ち５の倍数以外の奇数ラインの信号電荷を垂直
転送路へ読み出す。すると、これらＧの画素の内、Ｒの
５画素加算電荷の位置するV1A電極以外の場所の全ての
信号電荷が読み出される。そして、１段垂直転送し、今
度は、Ｒの５画素加算電荷をV1A電極から待避させ、V1A
に信号電荷読出電圧を加える。この結果、V1A電極下
で、V1A電極のＧの信号電荷と、その１つ上の既に読み
出されていて１段転送されたＧの信号電荷とが合計２画
素分混合すなわち加算される。そして、同じくV1Aに電
荷読出電圧を加えたまま、垂直転送を３段分行う。する
と、１０ライン毎（垂直転送路５段毎）に存在するV1A
の電極下ではポテンシャル井戸が深いままなので、この
部分でV1Aの上方向に近接する残りのＧ画素３画素分が
加算され、同色同士５画素が足し合わされて、第２の加
算信号電荷としてのＧの５画素加算電荷(5Ｇ)が生成さ
れる。

【０１３６】この結果、垂直転送路には、5Ｇ、5Ｒ、
空、空、空、5Ｇ、5Ｒ、空、空、空…の繰り返しで全画
素が読み出された状態が作り出される。その後、垂直転
送１段、水平転送、垂直転送５段、水平転送の繰り返し
で外部へ信号を読み出すと、５倍のフレームレートで同
色加算全画素読み出しが実現する。

【０１３７】次に、本発明の第１の実施の形態を図１、
図２、図１２ないし図２２を参照して説明する。

【０１３８】図１において、ＣＣＤ２は、いわゆるカラ
ーベイヤー配列間引き対応インターライン型インターレ
ーススキャンＣＣＤで、静止画動画兼用を特徴とし、動
画専用用途のＣＣＤに較べて画素数が著しく多いため、
静止画撮影時にはメカニカルシャッタを併用する事で全
画素を個別に読み出す一方、動画撮影時には、全水平ラ
インの１／５の画素のみを選択的に間引いて読み出せる
様になっており、多画素であっても動画時のフレームレ
ート（単位時間当たりのコマ数）を高く維持する工夫が
されている。

【０１３９】また、ＣＣＤ２は、ＣＣＤ駆動回路３の駆
動信号により駆動され、画像信号を出力する。そして、
ＣＣＤ駆動回路３がＣＣＤ２に与える駆動信号には、後
述するように、垂直転送路ゲート信号が流れる垂直転送
路ゲート電極V1A,V1B,V2,V3A,V3B,V4が含まれている。
さらに、ＣＣＤ駆動回路３には、デジタルカメラの制御
手段であるＣＰＵ14から駆動モード切替信号が入力さ
れ、この駆動モード切替信号により、ＣＣＤ駆動回路３
がＣＣＤ２の駆動動作モードを切り替えるようになって
いる。すなわち、本実施の形態では、静止画モードであ
る全画素個別読み出しモードと、動画モードあるいは予
備測定モードである間引き読み出しモード及び加算読み
出しモードとが切り替えられる。

【０１４０】また、ＣＣＤ２は、図２に内部構造を示す
ように、光電変換手段としてのフォトダイオード15と、
これらフォトダイオード15に接続された第１の転送路と
しての垂直転送路16と、これら垂直転送路16にそれぞれ
接続された垂直転送路ゲート信号配線18とを備えてい
る。また、図中、矢印19は、図示しない水平転送路方向
への転送方向である正方向を示している。なお、以下、
この水平転送路方向の反対方向を逆方向とし、この逆方
向への転送を逆転転送として説明する。

【０１４１】また、フォトダイオード15は、それぞれ画
素を構成し、二次元的に所定のパターンで配列され、本
実施の形態では、原色ベイヤー配列すなわち原色方式で
あるベイヤ方式で、所定の縦列のカラーフィルタの組み
合わせがＲＧＲＧ…となり、Ｒが偶数番目、Ｇが奇数番
目の水平ライン上にあり、この縦列に隣接する縦列のカ
ラーフィルタの組み合わせがＧＢＧＢ…で、Ｇが偶数番
目、Ｂが奇数番目の水平ライン上にある。

【０１４２】そして、フォトダイオード15に蓄積された
信号電荷は、それぞれに隣接する垂直転送路16のゲート
電極にプラス電位の電荷読出電圧である信号電荷読出パ
ルスが加わることで、垂直転送路16側に読み出される。
そして、ＣＣＤ２のこのような電荷読出動作を伴う垂直
転送路ゲート電極の組み合わせは、図２に示すように、
信号電荷読出電極V1A,V1B,V3A,V3Bの４系統であり、こ
れら４系統の電極に、電荷読出動作を伴わない垂直転送
専用ゲート電極V2,V4を加え、合計６系統の垂直転送路
ゲート電極が存在し、それぞれ垂直転送路ゲート信号配
線18に接続されている。なお、このような垂直転送路ゲ
ート信号配線18は、現在、静止画動画兼用の多画素の多
画素のＣＣＤとして最も一般的なものである。そして、
本実施の形態のＣＣＤ２では、図２に示すように、V1A
が１０画素(ライン)ごとに１個(５の倍数の奇数ライン
番号のＧ及びＢの画素)、V3Aが１０画素(ライン)ごとに
１個(１０の倍数の水平ライン番号のＲ及びＢの画素)接
続されているので、これらV1A,V3Aに隣接する画素のみ
から選択的に信号電荷を読み出すことで、１／５間引き
読み出しが容易に実現できるようになっている。

【０１４３】なお、本実施の形態のＣＣＤ２は一例を示
しているにすぎず、実際にはV1A,V3Aに相当する電極を
カラーフィルタを考慮しつつ何ラインごとに配置するか
で、色々な間引き率に対応したＣＣＤが存在している。
ちなみに、上記の電極構成では容易に実現できない高度
に複雑な読み出し動作を実現しようとして安易に電荷読
出動作を伴うゲート電極の組み合わせ数を増やすと、Ｃ
ＣＤの内部配線が複雑になるばかりでなく、増加した垂
直転送路ゲート配線の数分だけ外部駆動回路が必要にな
り、コスト増、装置の大型化、消費電力の増加などの弊
害をもたらすことは先に述べた通りである。

【０１４４】次に、実際の信号読出動作について、全画
素個別読み出しモードから説明する。

【０１４５】まず、全フォトダイオード15は、電子シャ
ッタ動作により、不要な信号電荷がＣＣＤの基板部へ掃
き捨てられて、図示しない光学系を介した露光に対して
一斉に信号電荷の蓄積を開始する。そして、所定の露光
時間が経過して露光が終了すると、図示しないメカニカ
ルシャッタなどの遮光手段によりフォトダイオード15へ
の光路が遮断され、各フォトダイオード15は、以後全信
号電荷が読み出し終わるまで暗黒状態で保持される。

【０１４６】次に、図１２及び図１３を参照して、電荷
読出及び垂直転送の状態について説明する。図１２及び
図１３は、図２の一番左端の縦列における電荷読出と垂
直転送の様子すなわち垂直転送波形とポテンシャルにつ
いて説明しているが、以下の説明において、隣接する縦
列を含む他の全ての縦列で同様の動作が生じているもの
とする。すなわち、電荷読出や垂直転送は、水平ライン
単位で行われる。また、これら図１２及び図１３におい
て、V1A〜V4を付した波形は、各垂直転送路ゲート信号
の電圧波形を示し、この電圧波形に直交する方向に示す
Ａ〜Ｇを付した波形は垂直転送路のポテンシャルを示し
ている。また、図中、21は電荷読出パルス、22は読み出
された信号電荷である。まず、初期状態として、各垂直
転送路ゲート信号及びポテンシャル状態がそれぞれ図１
２のＡに示す状態から、図１２のＢに示すように、V3A,
V3Bに電荷読出パルス21を加える。すると、図１２のＣ
に示すように、偶数ライン上の全ての信号電荷が垂直転
送路へ読み出される。次いで、V1A〜V4に所定の電圧を
加えて、図１２のＤ〜Ｇに示すように、読み出した信号
電荷22を１段垂直転送し、最下部のラインの信号電荷を
図示しない水平転送路に転送する。この後、水平転送に
より１ラインの信号電荷(画素電荷)を全て読み出す。次
いで、１段垂直転送、水平転送を繰り返し偶数ラインの
信号電荷を個別に全て読み出し、ＣＣＤ２の外部に出力
して第１フィールドの読み出しを終了する。

【０１４７】続いて、図１３のＡに示す各垂直転送路ゲ
ート信号及びポテンシャル状態から、図１３のＢに示す
ように、V1A,V1Bに電荷読出パルス21を加える。する
と、図１３のＣに示すように、奇数ライン上の全ての信
号電荷が垂直転送路へ読み出される。次いで、V1A〜V4
に所定の電圧を加えて、図１３のＤ〜Ｅに示すように、
読み出した信号電荷22を１／２段垂直転送し、さらに、
図１３のＦ〜Ｉに示すように、読み出した信号電荷22を
１段垂直転送し、最下部のラインの信号電荷を図示しな
い水平転送路に転送する。この後、水平転送により１ラ
インの信号電荷(画素電荷)を全て読み出す。次いで、１
段垂直転送、水平転送を繰り返し奇数ラインの信号電荷
を個別に全て読み出し、ＣＣＤ２の外部に出力して第２
フィールドの読み出しを終了する。

【０１４８】このようにして、２フィールドにわたりＣ
ＣＤ２上の信号電荷を読み出すことにより、全画素個別
読み出しモードの読み出し動作が完了する。図２０に模
式的に示すように、この全画素個別読み出しモードの動
作は、外部遮光手段との併用により、２フィールドを使
って全画素を個別に読み出すモードであり、１コマが偶
数ラインと奇数ラインとで２分割されていることと、メ
カニカルシャッタなどの物理的遮光手段の動作が伴うこ
とに加え、非常に遅いフレームレートとなることから、
動画像には向かないものの、いわゆる多画素ＣＣＤの全
画素を全て独立で読み出すため、静止画としては申し分
のない、極めて高精細の画像を得ることができる。

【０１４９】次に、本実施の形態のＣＣＤ２を用いて通
常行われる１／５間引きモード、すなわち、４／５ライ
ンを間引いて１／５ラインを読み出す間引き読み出しモ
ードを説明する。この１／５間引きモードは、主に動画
の撮影に用いられ、選択されるカラーフィルタの組み合
わせ方が考慮されており、１フィールドでＲＧＢ全ての
カラーフィルタ信号が揃うように配慮されている。そし
て、１度の露光、読み出しでＲＧＢが１フィールド内に
揃うので、信号電荷の読み出し時にメカニカルシャッタ
などの遮光手段による遮光動作を伴う必要もない。そし
て、このモードでは、V1A,V3Aのみに電荷読出パルスが
与えられるので、これらV1A,V3Aに接続されないその他
のフォトダイオード15すなわち画素の読み出しは行われ
ない。すなわち、例えば図２において、Ｒ0、Ｇ0、Ｇ
5、Ｂ5、Ｒ10、Ｇ10…などの網掛けされた水平ライン上
のフォトダイオード15すなわち画素のみが選択的に読み
出される。

【０１５０】以下、この読出動作を図１４を参照して説
明する。図１４は、図２の一番左端の縦列における電荷
読出と垂直転送の様子について説明しているが、以下の
説明において、隣接する縦列を含む他の全ての縦列で同
様の動作が生じているものとする。すなわち、電荷読出
や垂直転送は、水平ライン単位で行われる。また、この
図１４において、21aは、V3Aに加えられる電荷読出パル
ス、21bは、V1Aに加えられる電荷読出パルス、22aは、
選択されて読み出されたＲＧラインの信号電荷、22b
は、同じく選択されて読み出されたＧＢラインの信号電
荷である。

【０１５１】まず、初期状態として、各垂直転送路ゲー
ト信号及びポテンシャル状態がそれぞれ図１４のＡに示
す状態から、図１４のＢに示すように、V3Aに電荷読出
パルス21aを加える。すると、図１４のＣに示すよう
に、ＲO、ＲlO、Ｒ20…、と１０ラインおきにＲの画素
を含むラインの信号電荷22aが垂直転送路へ読み出され
る。次いで、V1A〜V4に所定の電圧を加えて、図１４の
Ｄ〜Ｅに示すように、読み出した信号電荷22aを１／２
段垂直転送し、さらに、図１４のＦに示すように、V1A
に電荷読出パルスを加える。すると、図１４のＧに示す
ように、Ｇ5、Ｇ15…、Ｂ5、Ｂ15…と、同様に１０ライ
ンおきにＧの画素を含むラインの信号電荷22bが垂直転
送路へ読み出される。この状態では、垂直転送路の電荷
保持部５段の内、２段分にのみ信号電荷22a，22bが存在
し、残りは空である。従って、この後は、垂直転送路３
段転送後、水平転送、水平転送終了後、垂直転送路２段
転送後、水平転送…の繰り返しで水平転送路へと順次垂
直転送路上を信号電荷が転送されて行く。

【０１５２】図２１に模式的に示すように、この動画モ
ードの動作では、フレームレートは全画素個別読み出し
モードの５倍の速度となるが、ラインを大幅に間引いて
いるので、当然ながらこの動画モードにより得られた画
像の垂直方向の空間周波数再現性は著しく悪化してい
る。

【０１５３】次に、本実施の形態による同色５ライン足
し合わせ全画素読出モード、動画モードである加算読み
出しモードについて、図１５及び図１６を参照して説明
する。

【０１５４】これら図１５及び図１６においては、図２
の一番左端の縦列における電荷読出と垂直転送の様子に
ついて説明しているが、以下の説明において、隣接する
縦列を含む他の全ての縦列で同様の動作が生じているも
のとする。すなわち、加算や電荷読出、垂直転送は、水
平ライン単位で行われる。また、図１５に示すV1A〜V4
を付した各垂直転送路ゲート信号の電圧波形と、図１６
に示すV1A〜V4を付した各垂直転送路ゲート信号の電圧
波形とは、同一のものである。一方、この電圧波形に直
交する方向に示すＡ〜Ｔを付した垂直転送路のポテンシ
ャル状況を示す波形は、図１５が前半部分を示し、図１
６が後半部分を示している。

【０１５５】まず、初期状態として、各垂直転送路ゲー
ト信号及びポテンシャル状態がそれぞれ図１５のＡに示
す状態から、図１５のＢに示すように、V3A，V3Bにそれ
ぞれ電荷読出電圧としての電荷読出パルス31a，31bを与
え、偶数ラインの信号電荷33のみを全て垂直転送路に読
み出す。次に、図１５のＣ〜Ｈに示すように、V3Bの電
荷読出パルス31bの印加は停止するが、V3Aには電荷読出
パルス31aを加えたまま、４段分正方向に垂直転送を行
う。すると、垂直転送を行っても、１０ラインおき、す
なわち５段おきのV3Aの電極部分でポテンシャル井戸が
深くなっているため、読み出された偶数ラインの信号電
荷(画素電荷)は、V3A下の電荷保持部において、Ｒの画
素の同色５画素分の信号電荷が混合すなわち加算され
る。そして、V3Aの電荷読出パルス31aの印加を停止した
状態で、図１５のＩ及び図１６のＩに示すように、１段
あたりに５画素分の信号電荷が足し合わされた第１の加
算電荷としての５画素混合電荷34が保持された状態とな
る。

【０１５６】そして、この図１５のＩ及び図１６のＩに
示す状態から、V1A〜V4に所定の電圧を加えて、図１６
のＪ〜Ｌに示すように、５画素混合電荷を水平転送路方
向に２．５段分垂直転送し、V1A電極下に偶数ラインの
５画素混合電荷を一時待避させる。この状態から、図１
６のＭに示すように、V1Bに電荷読出パルス32bを与え、
奇数ラインの信号電荷の４／５を読み出す。次いで、図
１６のＮに示すように、このV1Bの電荷読出パルス32bの
印加を停止した後、V1A〜V4に所定の電圧を加えて、図
１６のＯ〜Ｒに示すように、偶数ラインの５画素混合電
荷34及び奇数ラインの４／５の信号電荷を、一段分、水
平転送路に向かって垂直転送する。

【０１５７】次いで、図１６のＳに示すように、V1Aに
電荷読出パルス32aを与え、奇数ラインの残りの１／５
ラインの電荷を垂直転送路へ読み出す。次いで、図１６
のＴに示すように、V1Aの電荷読出パルス32aの印加を停
止した後、この図１６のＴに示すV1Aの電極下では、奇
数ラインのうち、隣接する２画素分が混合され、残りの
奇数ラインの電荷保持部には１画素分の信号電荷が読み
出され保持された状態となる。この状態で、５Ｒ，２
Ｇ，Ｇ，Ｇ，Ｇ，５Ｒ，２Ｇ，Ｇ，Ｇ，Ｇ，…の繰り返
しの形で、全画素の信号電荷が垂直転送路へ一部加算さ
れ読み出された状態になる。

【０１５８】さらに、この後の垂直転送及び水平転送は
図１７ないし図１９に示すように行われる。すなわち、
図１７(Ａ)は、図１６のＴに示す垂直転送路の状態を示
している。また、図１７ないし図１９の41は垂直転送路
を示し、42は水平転送路を示している。そして、この図
１７(Ａ)の段階では、上記の読み出し動作の過程の結果
により、既に水平転送路42には、偶数ラインの５画素混
合電荷(Ｒ0+Ｒ2+Ｒ4+Ｒ6+Ｒ8)34が存在している。そこ
で、図１７(Ｂ)に示すように、この５画素混合電荷(Ｒ0
+Ｒ2+Ｒ4+Ｒ6+Ｒ8)34を水平転送で読み出した後、図１
７(Ｃ)に示すように、水平転送を止めたまま垂直転送を
行い、水平転送路で奇数ラインの加算すなわち画素混合
を行う。また、この図１７(Ｃ)に示す状態では、水平転
送路上の信号電荷（Ｇ1+Ｇ3）は、画面の端部のため、
足し合わせが足りず、不完全な混合画素数となってい
る。そこで、図１８(Ｄ)に示すように、この電荷（Ｇ1+
Ｇ3）を水平転送出力したのち、図１８(Ｅ)に示すよう
に、１段分垂直転送を行って、５画素が足し合わされた
偶数ラインの５画素混合電荷(Ｒ10+Ｒ12+Ｒ14+Ｒ16+Ｒ1
8)34を水平転送路へ転送する。そして、図１８(Ｆ)に示
すように、この５画素混合電荷(Ｒ10+Ｒ12+Ｒ14+Ｒ16+
Ｒ18)34を水平転送により出力する。次いで、図１９
(Ｇ)に示すように、１段分垂直転送を行って、奇数ライ
ンの２画素を足し合わせた信号電荷（Ｇ5+Ｇ7）を水平
転送路へ転送する。次いで、図１９(Ｈ〜Ｉ)に示すよう
に、水平転送を行わないうちに、引き続き３段分の垂直
転送を行い、水平転送路上で奇数ラインの加算を行い、
第２の加算電荷としての５画素加算信号電荷である５画
素混合電荷(Ｇ5+Ｇ7+Ｇ9+Ｇ11+Ｇ13)44を生成する。

【０１５９】そして、この信号電荷を水平転送で出力し
た後は、上記と同様に、１段垂直転送、水平転送、４段
垂直転送、水平転送…との動作を繰り返し、画像信号を
外部へ読み出す。このように、垂直転送路41に全画素が
一部加算されて読み出された後は、垂直転送路41を１
段、４段の繰り返しで転送動作させることにより、結果
として、静止画の５倍のフレームレートで全画素信号を
読み出すことができる。

【０１６０】そして、図２２は、この加算読み出しモー
ドにより、最終的に足し合わされて読み出された画素の
組み合わせを模式的に示している。なお、信号電荷の本
来の配列は、Ｇ1〜3→Ｒ0〜8→Ｇ5〜13→Ｒ10〜18→Ｇ1
5〜23→Ｒ20〜28…となるべきところ、この図２２から
分かるように、本実施の形態では、Ｒ0〜8→Ｇ1〜3→Ｒ
10〜18→Ｇ5〜13→Ｒ20〜28→Ｇ15〜23…との順で５画
素混合電荷である加算信号が出され、偶数ラインと奇数
ラインとの位置関係が逆転している。そして、このよう
な現象は、この実施の形態に示すＣＣＤ２の後段に配置
される画像処理などを司るＣＣＤ２外部の構成要素によ
り、例えば、１ライン分の画像データを記録できる処理
装置としてのラインバッファを設け、先に出力されたラ
イン信号を一時保持し、次のライン信号を先に通過さ
せ、偶数ラインと奇数ラインとの信号を入れ替える処理
などを行うことで、補償することができる。

【０１６１】また、この実施の形態では、原色ベイヤー
配列を例にあげて説明したが、これに限られず、１つの
縦ラインのカラーフィルタが２組以下であれば、どのよ
うなフィルタ配列であっても適用可能である。すなわ
ち、第４の実施の形態に示すフィルタ配列など以外に
も、現存するほとんど全てのフィルタ配列において適用
可能である。

【０１６２】このように、本実施の形態によれば、イン
ターレースＣＣＤでは、ほとんどのカラーフィルタ配列
において、現状の構成のまま、電荷読出の手法を変更す
るだけで、いわば高フレームレート同色加算全画素読み
出しを実現できる。この結果、コストが上昇することな
く、あるいはコストの上昇を抑制しつつ、動画像の画質
を著しく向上できるとともに、加算読み出しによる高感
度化効果に伴い、動画の撮影条件を、特に暗いシーンな
どで大きく広げることができる。また、ＣＣＤの画素数
の増加に伴い、ラインの加算数が増加しても、垂直転送
電極の数は変わらず、コストの上昇を抑制できる。

【０１６３】また、本実施の形態では、垂直転送路にお
いて、信号電荷を水平転送路方向である正方向のみに転
送すれば良く、逆転転送する必要がないため、逆転転送
の転送効率が著しく低下したＣＣＤについても対応で
き、汎用性を向上できる。

【０１６４】次に、第２の実施の形態について、図２３
ないし図３４を参照して説明する。なお、この第２の実
施の形態のＣＣＤ２の内部構成及びＣＣＤ２の駆動を含
む基本動作は、図１及び図２などに示す第１の実施の形
態と全く同様である。そして、この実施の形態では、同
色５ライン足し合わせ全画素読出駆動において、第１の
実施の形態で必要となったＣＣＤ２外部の構成要素によ
るライン入れ替え処理を、ＣＣＤ２の駆動手法を工夫す
ることにより不要とすることができるものである。

【０１６５】以下、第２の実施の形態による加算読み出
しモード(同色５ライン足し合わせ全画素読出モード)に
ついて、図２４及び図２５を参照して説明する。これら
図２４及び図２５においては、図２の一番左端の縦列に
おける電荷読出と垂直転送の様子について説明している
が、以下の説明において、隣接する縦列を含む他の全て
の縦列で同様の動作が生じているものとする。すなわ
ち、加算や電荷読出、垂直転送は、水平ライン単位で行
われる。また、図２４に示すV1A〜V4を付した各垂直転
送路ゲート信号の電圧波形と、図２５に示すV1A〜V4を
付した各垂直転送路ゲート信号の電圧波形とは、同一の
ものである。一方、この電圧波形に直交する方向に示す
Ａ〜Ｓを付した垂直転送路のポテンシャル状況を示す波
形は、図２４が前半部分を示し、図２５が後半部分を示
している。

【０１６６】まず、初期状態として、各垂直転送路ゲー
ト信号及びポテンシャル状態がそれぞれ図２４のＡに示
す状態から、図２４のＢに示すように、V3A，V3Bにそれ
ぞれ電荷読出パルス31a，31bを与え、偶数ラインの信号
電荷のみを全て垂直転送路に読み出す。次に、図２４の
Ｃ〜Ｈに示すように、V3Bの電荷読出パルス31bの印加は
停止するが、V3Aには電荷読出パルス31aを加えたまま、
４段分正方向に垂直転送を行う。すると、垂直転送を行
っても、１０ラインおき、すなわち５段おきのV3Aの電
極部分でポテンシャル井戸が深くなっているため、読み
出された偶数ラインの信号電荷(画素電荷)は、V3A下の
電荷保持部において、Ｒの画素の同色５画素分の信号電
荷が混合すなわち加算される。そして、V3Aの電荷読出
パルス31aの印加を停止した状態で、図２４のＩ及び図
２５のＩに示すように、１段あたりに５画素分の信号電
荷が足し合わされた５画素混合電荷34が保持された状態
となる。

【０１６７】そして、この図２４のＩ及び図２５のＩに
示す状態から、V1A〜V4に所定の電圧を加えて、図２５
のＪ〜Ｋに示すように、５画素混合電荷34を水平転送路
とは逆方向に２．５段分垂直転送、いわば逆転転送し、
V1A電極下に偶数ラインの５画素混合電荷34を一時待避
させる。この状態から、図２５のＬに示すように、V1B
に電荷読出パルス32bを与え、奇数ラインの信号電荷の
４／５を読み出す。次いで、図２５のＭに示すように、
このV1Bの電荷読出パルス32bの印加を停止した後、V1A
〜V4に所定の電圧を加えて、図２５のＮ〜Ｏに示すよう
に、偶数ラインの５画素混合電荷34及び奇数ラインの４
／５の信号電荷を、一段分、正方向にすなわち水平転送
路に向かって垂直転送する。

【０１６８】次いで、図２５のＰに示すように、V1Aに
電荷読出パルス32aを与え、奇数ラインの残りの１／５
ラインの信号電荷を垂直転送路へ読み出す。すると、こ
の図２５のＰに示すV1Aの電極下では、奇数ラインのう
ち、隣接する２画素分が混合され、残りの奇数ラインの
電荷保持部には１画素分の信号電荷が読み出され保持さ
れた状態となる。この状態から、図２５のＱ〜Ｒに示す
ように、V1Aに電荷読出パルス32aを加えたまま、各信号
電荷を正方向に３段分垂直転送する。すると、図２５の
Ｒに示すように、V1Aの電極下の電荷保持部において、
Ｇの画素同色５画素分の信号電荷が加算され、５画素混
合電荷44が生成される。そして、V1Aの電荷読出パルス3
2aの印加を停止した後、図２５のＳに示すように、１段
あたりに偶数ライン、奇数ラインそれぞれの信号電荷が
同色同士で５画素分足し合わされた５画素混合電荷34，
44が保持された状態となる。

【０１６９】さらに、この後の垂直転送及び水平転送は
図２６ないし図２８に示すように行われる。すなわち、
図２６(Ａ)は、図２５のＳに示す垂直転送路の状態を示
している。また、図２６ないし図２８の41は垂直転送路
を示し、42は水平転送路を示している。図２４及び図２
５に示す工程では、垂直転送路41で複数ラインを足し合
わせているが、端部、例えば水平転送路42側である一番
下側のライン43では、全ての有効画素の足し合わせはで
きず、不完全な画素混合状況が発生している。そこで、
まず、このライン43の不完全な混合画素を垂直転送、水
平転送で外部に読み出す。この後、図２６(Ｂ)に示すよ
うに、最初の有効な５画素混合ラインを水平転送路に転
送する。この５画素混合ラインの上部には、空の電荷保
持部が３段分存在するため、ここで直ちに水平転送を行
わず、図２６（Ｃ）、図２７(Ｄ)、及び図２７(Ｅ)に示
すように、３段分垂直転送を行う。即ち、最初の有効ラ
インを水平転送路に転送した分を含めると、水平転送を
行う前に４段の垂直転送を行う。その後、図２７(Ｆ)に
示すように、水平転送を行って、最初の有効５画素混合
ラインを読み出し、次に、図２８(Ｇ)に示すように、１
段分垂直転送を行って、次の有効５画素混合ラインを水
平転送路に転送する。そして、今回は、図２８(Ｈ)に示
すように、直ぐ上に有効ラインが存在するため、直ちに
水平転送を行い、図２８(Ｉ)に示すように、１段分垂直
転送を行う。

【０１７０】そして、以後、４段垂直転送、水平転送、
１段垂直転送、水平転送、…との動作を繰り返し、画像
信号を外部へ読み出す。このように、垂直転送路で全画
素が読み出され同色同士足し合わされた後は、垂直転送
路は４段、１段の繰り返しで正方向に転送動作させるこ
とにより、結果として、静止画の５倍のフレームレート
で全画素信号を読み出すことができる。

【０１７１】なお、図２３は、この加算読み出しモード
により、最終的に足し合わされて読み出された画素の組
み合わせを模式的に示している。このように、本実施の
形態では、電荷読出の過程で垂直転送の方向の反転であ
る逆転転送の動作を行うことにより、ラインの読み出し
順の補正が可能になり、外部構成要素などによるライン
入れ替え処理の必要もなく、コストを低減することが容
易になる。

【０１７２】また、この第２の実施の形態では、偶数ラ
インのみならず奇数ラインも垂直転送路上でライン加算
動作を完結させているが、第１の実施の形態と同様に、
奇数ラインの加算動作は、垂直転送路上での加算と水平
転送路上での加算とを組み合わせて実現することもでき
る。

【０１７３】また、第１の実施の形態においても、奇数
ラインの加算動作を、この第２の実施の形態のように、
垂直転送路上で完結させることもできる。すなわち、本
願で説明する各実施の形態において、奇数ラインの加算
動作は、垂直転送路上で完結させてもよく、また、垂直
転送路上での加算と水平転送路上での加算とを組み合わ
せて実現することができる。

【０１７４】次に、図２９ないし図４０に示す第３及び
第４の実施の形態である、間引き対応のプログレッシブ
スキャン方式ＣＣＤ(プログレッシブＣＣＤ)を用いた構
成について概説する。

【０１７５】このプログレッシブＣＣＤでは、３相垂直
転送構造の場合、通常の間引き対応では、電荷読出電極
の数はV2A,V2Bの２系統で、垂直転送電極はV1,V2A,V2B,
V3の合計４系統のところが、本構成を実現するために電
荷読出電極がV2A,V2B,V2C,V2Dの４系統となり、垂直転
送電極はこれら電荷読出電極にV1,V3を加えた合計６系
統に増加させる必要があるが、どのような数のライン加
算であっても、この系統の数が増えることはない。

【０１７６】また、４相垂直転送構造の場合、通常の間
引き対応では電荷読出電極の数はV2A,V2Bの２系統で、
垂直転送電極の合計はV1,V2A,V2B,V3,V4の合計５系統の
ところが、本構成を実現するために電荷読出電極がV1,V
2A,V2B,V3の４系統となり垂直転送電極はこれら電荷読
出電極にV1,V3,V4を加えた合計７系統に増加させる必要
があるが、どのような数のライン加算であっても、この
系統の数が増えることはない。

【０１７７】すなわち、プログレッシブＣＣＤの場合、
電荷読出電極はV2A,V2B,V2C,V2Dの4系統を設ける。そし
て、ある縦列のカラーフィルタの組み合わせがＲＧＲＧ
…となり、Ｒが偶数番目、Ｇが奇数番目の水平ライン上
にあり、電荷読出電極V2Aが１０の倍数のライン番号の
Ｒの画素、V2Bが残りのＲ画素すなわち残りの偶数番目
の水平ラインの電荷読出電極、V2Cが５の倍数の奇数ラ
イン番号のＧの画素、V2Dが残りのＧの画素すなわち残
りの偶数番目の水平ラインの電荷読出電極であるとす
る。

【０１７８】まず、V2AとV2Bに電荷読出電圧を加えて、
Ｒの画素すなわち偶数ラインの信号電荷を全て垂直転送
路へ読み出す。その後、V2Bの電圧は元に戻すが、V2Aに
は電荷読出電圧を加えたまま垂直転送を８段分行う。す
ると、１０ライン毎に存在するV2Aの電極下ではポテン
シャル井戸が深いままなので、この部分でV2Aの上方向
に近接するＲ画素５画素分の信号電荷が同色同士で足し
合わされ、第１の加算電荷としてのＲの５画素加算電荷
(5Ｒ)が生成される。

【０１７９】この後、このＲの５画素加算電荷すなわち
偶数ラインの５画素加算電荷を、４段水平転送路とは逆
方向に転送し待避させた後、今度は、V2C,V2Dに電荷読
出電圧を加えてＧの画素すなわち奇数ラインの信号電荷
を全て垂直転送路へ読み出す。偶数ラインの時と同様
に、V2Dの電圧は元に戻すが、V2Cには電荷読出電圧を加
えたまま、垂直転送を８段分行う。すると、V2Cの電極
下でその上方向に近接するＧ画素５画素分の信号電荷が
同色同士で足し合わされ、第２の加算電荷としてのＧの
５画素加算電荷(5Ｇ)が生成される。

【０１８０】この結果、垂直転送路には、下側から順
に、5Ｇ、5Ｒ、空、空、空、空、空、空、空、空、5
Ｇ、5Ｒ、空、空…の状態で、全画素が読み出された状
態が作り出される。そして、この以後は、１段垂直転
送、水平転送、９段垂直転送、水平転送…の繰り返しで
画素信号をＣＣＤの外部へ読み出せば、５倍のフレーム
レートで、同色加算全画素読み出しを実現できる。

【０１８１】次に、本発明の第３の実施の形態を図２９
ないし図３５を参照して説明する。この第３の実施の形
態の構成は、第１の実施の形態の構成に準じ、構成図は
図１と同一であるが、本実施の形態は、図２９に内部構
造を示すように、ＣＣＤ２として、いわゆるカラーベイ
ヤー配列間引き対応インターライン型プログレッシブス
キャンＣＣＤに適用したものである。

【０１８２】すなわち、この第３の実施の形態では、Ｃ
ＣＤ２は、カラーベイヤー配列インターライン型プログ
レッシブスキャンＣＣＤである。このＣＣＤ２は、静止
画、動画兼用を特徴とし、動画専用用途のＣＣＤに較べ
て画素数が著しく多いため、静止画撮影時には全画素を
順番に個別に読み出すが、動画撮影時には水平ラインを
５画素同色同士を加算して読み出すようになっており、
多画素であっても動画時のフレームレートを高く維持す
る工夫がされている。

【０１８３】そして、このＣＣＤ２は、ＣＣＤ駆動回路
３により駆動され、画像信号を出力する。そして、ＣＣ
Ｄ駆動回路３がＣＣＤ２に与える駆動信号には、後述す
る垂直転送路ゲート信号V1,V2A,V2B,V2C,V2D,V3、が含
まれている。また、ＣＣＤ駆動回路３には、駆動モード
切替信号が入力され、この駆動モード切替信号により、
ＣＣＤ駆動回路３はＣＣＤ２の駆動動作モードを切り替
える。

【０１８４】また、ＣＣＤ２は、図２９に内部構造を示
すように、光電変換手段としてのフォトダイオード15
と、これらフォトダイオード15に接続された第１のＣＣ
Ｄである垂直転送路16と、これら垂直転送路16にそれぞ
れ接続された垂直転送路ゲート信号配線18とを備えてい
る。また、図中、矢印19は、図示しない第２のＣＣＤで
ある水平転送路方向への垂直転送方向である正方向を示
している。

【０１８５】また、フォトダイオード15は、それぞれ画
素を構成し、二次元的に所定のパターンで配列され、本
実施の形態では、原色ベイヤー配列すなわち原色方式で
あるベイヤ方式で、所定の縦列のカラーフィルタの組み
合わせがＲＧＲＧ…となり、Ｒが偶数番目、Ｇが奇数番
目の水平ライン上にあり、この縦列に隣接する縦列のカ
ラーフィルタの組み合わせがＧＢＧＢ…で、Ｇが偶数番
目、Ｂが奇数番目の水平ライン上にある。

【０１８６】そして、フォトダイオード15に蓄積された
信号電荷は、それぞれに隣接する垂直転送路16のゲート
電極にプラス電位の電荷読出電圧である電荷読出パルス
が加わることで、垂直転送路16側に読み出される。そし
て、ＣＣＤ２のこのような電荷読出動作を伴う垂直転送
路ゲート電極の組み合わせは、図２９に示すように、V2
A,V2B,V2C,V2Dの４系統であり、これら４系統の電極
に、電荷読出動作を伴わない垂直転送専用ゲート電極V
1,V3を加え、合計６系統の垂直転送路ゲート電極が存在
し、それぞれ垂直転送路ゲート信号配線18に接続されて
いる。

【０１８７】なお、本実施の形態のＣＣＤ２は一例とし
て５ライン加算の構成を示しているにすぎず、実際に
は、V2A,V2Cに相当する電極をカラーフィルタを考慮し
つつ何ラインごとに配置するかで、様々なライン加算数
のＣＣＤを実現することも可能である。本実施の形態で
は、ライン加算数がどのように増加しても、垂直転送路
ゲート電極の数が増えることはなく、コストを抑制する
ことができる。

【０１８８】次に、実際の信号読出動作について、全画
素個別読み出しモードから説明する。

【０１８９】まず、全フォトダイオード15は、電子シャ
ッタ動作により、不要な信号電荷がＣＣＤの基板部へ掃
き捨てられて、光学系を介した露光に対して一斉に信号
電荷の蓄積を開始する。そして、所定の露光時間が経過
して露光が終了すると、全フォトダイオード15の信号電
荷が垂直転送路16へと読み出される。

【０１９０】次に、図３０を参照して、電荷読出及び垂
直転送の状態について説明する。図３０は、図２９の一
番左端の縦列における電荷読出と垂直転送の様子につい
て説明しているが、以下の説明において、隣接する縦列
を含む他の全ての縦列で同様の動作が生じているものと
する。すなわち、電荷読出や垂直転送は、水平ライン単
位で行われる。また、この図３０において、V1〜V3を付
した波形は、各垂直転送路ゲート信号の電圧波形を示
し、この電圧波形に直交する方向に示すＡ〜Ｉを付した
波形は垂直転送路のポテンシャルを示している。また、
図中、51a，51b，51c，51dは電荷読出パルス、52は読み
出された信号電荷である。まず、初期状態として、各垂
直転送路ゲート信号及びポテンシャル状態がそれぞれ図
３０のＡに示す状態から、図３０のＢに示すように、V2
A,V2B,V2C,V2Dに電荷読出パルス51a，51b，51c，51dを
加える。すると、図３０のＣに示すように、全ての信号
電荷52が垂直転送路へ読み出される。次いで、V1A〜V4
に所定の電圧を加えて、図３０のＤ〜Ｉに示すように、
読み出した信号電荷52を１段垂直転送し、最下部のライ
ンの信号電荷を図示しない水平転送路に転送する。この
後、水平転送により１ラインの信号電荷を全て読み出
す。次いで、１段垂直転送、水平転送を繰り返し、水平
ラインの信号電荷を先頭から順番に１ラインずつ個別に
全て読み出し、ＣＣＤ２の外部に出力することにより、
全画素個別読み出しモードの読み出しを終了する。すな
わち、全画素個別読み出しモードは、１フレームで全画
素を先頭から順番に個別に読み出すモードであり、１コ
マの画素数が非常に多くなるため、非常に遅いフレーム
レートとなり、動画には向かないものの、多画素ＣＣＤ
の全画素を全て独立で読み出すため、静止画としては申
し分のない、極めて高精細の画像を得ることができる。

【０１９１】次に、本実施の形態による加算読み出しモ
ードについて、図３１及び図３２を参照して説明する。

【０１９２】これら図３１及び図３２においては、図２
９の一番左端の縦列における電荷読出と垂直転送の様子
について説明しているが、以下の説明において、隣接す
る縦列を含む他の全ての縦列で同様の動作が生じている
ものとする。すなわち、加算や電荷読出、垂直転送は、
水平ライン単位で行われる。また、図３１に示すV1〜V3
を付した各垂直転送路ゲート信号の電圧波形と、図３２
に示すV1〜V3を付した各垂直転送路ゲート信号の電圧波
形とは、同一のものである。一方、この電圧波形に直交
する方向に示すＡ〜Ｙを付した垂直転送路のポテンシャ
ル状況を示す波形は、図３１が前半部分を示し、図３２
が後半部分を示している。

【０１９３】まず、初期状態として、各垂直転送路ゲー
ト信号及びポテンシャル状態がそれぞれ図３１のＡに示
す状態から、図３１のＢに示すように、V2A,V2Bにそれ
ぞれ電荷読出パルス51a，51bを与え、偶数ラインの信号
電荷52のみを全て垂直転送路に読み出す。次に、図３１
のＣ〜Ｋに示すように、V2Bの電荷読出パルス51bの印加
は停止するが、V2Aには電荷読出パルス51aを加えたま
ま、８段分正方向に垂直転送を行う。すると、垂直転送
を行っても、１０段おきのV2Aの電極部分でポテンシャ
ル井戸が深くなっているため、読み出された偶数ライン
の信号電荷(画素電荷)は、V2A下の電荷保持部におい
て、Ｒの画素の同色５画素分の信号電荷が混合すなわち
加算される。そして、V2Aの電荷読出パルス51aの印加を
停止した状態で、図３１のＬ及び図３２のＬに示すよう
に、１段あたりに５画素分の信号電荷が足し合わされた
５画素混合電荷54が保持された状態となる。

【０１９４】そして、この図３２のＬに示す状態から、
V1〜V3に所定の電圧を加えて、図３２のＭ〜Ｒに示すよ
うに、５画素混合電荷54を水平転送路方向の反対方向に
４段分垂直転送すなわち逆転転送し、V2B電極下に５画
素混合電荷54を一時待避させる。この状態から、図３２
のＳに示すように、V2C,V2Dに電荷読出パルス51c，51d
を与え、奇数ラインの信号電荷を垂直転送路に読み出
す。次いで、図３２のＴ〜Ｘに示すように、V2Cの電荷
読出パルス51cを加えたまま、V2Dの電荷読出パルス51d
の印加は停止した状態で、V1〜V3に所定の電圧を加え
て、垂直転送路の各信号電荷52を水平転送路に向かって
正方向に８段分垂直転送する。すると、垂直転送をおこ
なっても、１０段おきのV2Cの電極部分でポテンシャル
井戸が深くなっているため、読み出された奇数ラインの
信号電荷は、V2C下の電荷保持部において、Ｇの画素の
同色５画素分の信号電荷が混合すなわち加算される。そ
して、V2Cの電荷読出パルス51cの印加を停止した状態
で、図３２のＹに示すように、１段あたりに５画素分の
信号電荷が足し合わされた５画素混合電荷55が保持され
た状態となる。そして、この図３２のＹに示す状態で
は、図３３(Ａ)にも示すように、奇数ラインの５画素混
合電荷55のすぐ上に、先に読み出され混合されていた偶
数ラインの５画素混合電荷54が存在している。そこで、
図３３(Ｂ)及び(Ｃ)に示すように、最初の５画素混合電
荷55を水平転送路に読み出し出力した後は、図３４(Ｄ)
ないし図３５(Ｉ)に示すように、１段垂直転送、水平転
送、９段垂直転送、水平転送、…の繰り返しで、同色の
５画素混合電荷54，55を読み出すことができる。

【０１９５】なお、この実施の形態では、原色ベイヤー
配列を例にあげて説明したが、これに限られず、１つの
縦ラインのカラーフィルタが２組以下であれば、どのよ
うなフィルタ配列であっても適用可能である。すなわ
ち、第４の実施の形態に示すフィルタ配列以外にも、現
存するほとんど全てのフィルタ配列において適用可能で
ある。

【０１９６】すなわち、この実施の形態のように、プロ
グレッシブＣＣＤでは、読み出し電極を４系統とするこ
とにより、あらゆるカラーフィルタ配列で上記と同様の
効果を得ることができる。また、この構成では、通常の
構成に較べ、垂直転送電極の数が２系統増加するが、Ｃ
ＣＤの画素数の増加に伴いラインの加算数が増加して
も、垂直転送電極の数はこれ以上増加せず、コストの上
昇を抑制できる。

【０１９７】また、この実施の形態では、垂直転送路上
で偶数ラインの５画素混合電荷を生成した後に、第２の
実施の形態で示した手法により、すなわち、垂直転送路
で逆転転送を行い、ＣＣＤ２の内部で出力ライン順の偶
数奇数逆転を補償しているが、次に示す第４の実施の形
態のように、第１の実施の形態と同様に、正方向の垂直
転送のみで全ての画素混合を実現し、画像処理などを司
るＣＣＤ外部の構成要素によりライン順を補償すること
もできる。さらに、この実施の形態においても、第２の
実施の形態と同様に、奇数ライン側の画素混合は、水平
転送路上で行うこともできる。

【０１９８】次に、本発明の第４の実施の形態を図３６
ないし図４０を参照して説明する。

【０１９９】なお、この第４の実施の形態のＣＣＤ２の
内部構成及びＣＣＤ２の駆動を含む基本動作は、図２９
に示す第３の実施の形態と同様であり、全画素個別読み
出しモードの動作の説明は省略する。そして、この実施
の形態は、垂直転送路において、信号電荷を水平転送路
方向である正方向のみに転送すれば良く、逆転転送する
必要がないため、逆転転送の転送効率が著しく低下した
ＣＣＤについても対応でき、汎用性を向上できるととも
に、水平転送路での加算を取り入れることにより、読み
出し動作に要する時間を第３の実施の形態に較べて若干
短くすることができる。

【０２００】次に、本実施の形態による動画モード、す
なわち加算読み出しモードについて、図３６及び図３７
を参照して説明する。

【０２０１】これら図３６及び図３７においては、図２
９の一番左端の縦列における電荷読出と垂直転送の様子
について説明しているが、以下の説明において、隣接す
る縦列を含む他の全ての縦列で同様の動作が生じている
ものとする。すなわち、加算や電荷読出、垂直転送は、
水平ライン単位で行われる。また、図３６に示すV1〜V3
を付した各垂直転送路ゲート信号の電圧波形と、図３７
に示すV1〜V3を付した各垂直転送路ゲート信号の電圧波
形とは、同一のものである。一方、この電圧波形に直交
する方向に示すＡ〜Ｕを付した垂直転送路のポテンシャ
ル状況を示す波形は、図３６が前半部分を示し、図３７
が後半部分を示している。

【０２０２】まず、初期状態として、各垂直転送路ゲー
ト信号及びポテンシャル状態がそれぞれ図３６のＡに示
す状態から、図３６のＢに示すように、V2A，V2Bにそれ
ぞれ電荷読出パルス51a，51bを与え、偶数ラインの信号
電荷52のみを全て垂直転送路に読み出す。次に、図３６
のＣ〜Ｋに示すように、V2Bの電荷読出パルス51bの印加
は停止するが、V2Aには電荷読出パルス51aを加えたま
ま、８段分正方向に垂直転送を行う。すると、垂直転送
を行っても、１０段おきのV2Aの電極部分でポテンシャ
ル井戸が深くなっているため、読み出された偶数ライン
の信号電荷(画素電荷)は、V2A下の電荷保持部におい
て、Ｒの画素の同色５画素分の信号電荷が混合すなわち
加算される。そして、V2Aの電荷読出パルス51aの印加を
停止した状態で、図３６のＬ及び図３７のＬに示すよう
に、１段あたりに５画素分の信号電荷が足し合わされた
５画素混合電荷54が保持された状態となる。

【０２０３】そして、この図３７のＬに示す状態から、
V1〜V3に所定の電圧を加えて、図３７のＭ〜Ｒに示すよ
うに、５画素混合電荷54を水平転送路方向すなわち正方
向に６段分垂直転送し、V2B電極下に５画素混合電荷54
を一時待避させる。この状態から、図３７のＳに示すよ
うに、V2C,V2Dに電荷読出パルス51c，51dを与え、奇数
ラインの信号電荷を垂直転送路に読み出す。次いで、図
３７のＴに示すように、これらV2C,V2Dの電荷読出パル
ス51c，51dの印加を停止する。この状態で、図３７のＵ
に示すように、最下段の一部を除き、５Ｒ，Ｇ，Ｇ，
Ｇ，Ｇ，Ｇ，５Ｒ，Ｇ，Ｇ，Ｇ，Ｇ，Ｇ，…の繰り返し
の形で、全画素の信号電荷が垂直転送路へ読み出された
状態になる。

【０２０４】さらに、この後の垂直転送及び水平転送は
図３８及び図３９に示すように行われる。すなわち、図
３８(Ａ)は、図３７のＵに示す垂直転送路の状態を示し
ている。また、図３８及び図３９の61は垂直転送路を示
し、62は水平転送路を示している。そして、この図３８
(Ａ)の段階では、上記の読み出し動作の過程の結果によ
り、既に水平転送路62には、偶数ラインの５画素混合電
荷(Ｒ0+Ｒ2+Ｒ4+Ｒ6+Ｒ8)63が存在している。そこで、
図３８(Ｂ)に示すように、この５画素混合電荷(Ｒ0+Ｒ2
+Ｒ4+Ｒ6+Ｒ8)63を水平転送で読み出した後、図３８
(Ｃ)に示すように、水平転送を止めたまま垂直転送を行
い、水平転送路で奇数ラインの加算すなわち画素混合を
行う。また、図３８(Ｃ)に示す状態では、水平転送路上
の信号電荷（Ｇ1+Ｇ3）は、画面の端部のため、足し合
わせが足りず、不完全な混合画素数となっている。そこ
で、図３９(Ｄ)に示すように、この信号電荷（Ｇ1+Ｇ
3）を水平転送出力したのち、図３９(Ｅ)に示すよう
に、１段分垂直転送を行って、５画素が足し合わされた
偶数ラインの５画素混合電荷(Ｒ10+Ｒ12+Ｒ14+Ｒ16+Ｒ1
8)63を水平転送路へ転送する。

【０２０５】そして、図３９(Ｆ)に示すように、この５
画素混合電荷(Ｒ10+Ｒ12+Ｒ14+Ｒ16+Ｒ18)63を水平転送
により出力する。次いで、図４０(Ｇ)に示すように、１
段分垂直転送を行って、信号電荷（Ｇ5）を水平転送路
へ転送し、続いて、図４０(Ｈ)に示すように、水平転送
を行わないうちに、引き続き８段分の垂直転送を行い、
水平転送路上で奇数ラインの加算を行い、第２の加算電
荷としての５画素加算信号電荷である５画素混合電荷
(Ｇ5+Ｇ7+Ｇ9+Ｇ11+Ｇ13)64を生成する。

【０２０６】そして、図４０(Ｉ)に示すように、この信
号電荷を水平転送で出力した後は、上記と同様に、１段
垂直転送、水平転送、９段垂直転送、水平転送…との動
作を繰り返し、画像信号を外部へ読み出す。このよう
に、垂直転送路61に全画素が一部加算されて読み出され
た後は、垂直転送路61を１段、９段の繰り返しで転送動
作させることにより、結果として、静止画の５倍のフレ
ームレートで全画素信号を読み出すことができる。

【０２０７】なお、この第４の実施の形態においても、
第１の実施の形態と同様に、５画素混合電荷である加算
信号について、信号電荷の配列が偶数ラインと奇数ライ
ンとで位置関係が逆転している。そして、このような現
象は、この実施の形態に示すＣＣＤ２の後段に配置され
る画像処理などを司るＣＣＤ２外部の構成要素により、
例えば、１ライン分の画像データを記録できる処理装置
としてのラインバッファを設け、先に出力されたライン
信号を一時保持し、次のライン信号を先に通過させ、偶
数ラインと奇数ラインとの信号を入れ替える処理などを
行うことで、補償することができる。

【０２０８】次に、図４１ないし図４７に示す第５及び
第６の実施の形態である、インターレース補色線順次を
用いた構成について概説する。

【０２０９】すなわち、図４１ないし図４７に示す第５
及び第６の実施の形態のように、例えば、Ｙｅ(イエロ
ー),Ｍｇ(マゼンダ),Ｃｙ(シアン),Ｇ(グリーン)のフィ
ルタを用いる色差線順次方式(補色方式)のように、特定
の意図的色混合(フィルタペア形成)を前提としたカラー
フィルタ配列のカラー単板、動画静止画兼用、間引き対
応の多画素インターラインＣＣＤに適用することもでき
る。この多画素インターラインＣＣＤでは、先に一方の
フィルタペアを垂直転送路上に形成した後、特定の電荷
読出電極に電荷読出電圧を加えたまま垂直転送をするこ
とにより、複数の同色フィルタペアのライン加算を行
い、次に、残されたラインによるカラーフィルタペア
を、先のフィルタペアとの混色を回避させつつ垂直転送
路へ読み出し形成し、再度特定の電荷読出電極に電荷読
出電圧を加えたまま垂直転送をすることにより、複数の
同色フィルタペア同士をライン加算して、結果として、
同色複数フィルタペアのライン加算で全画素読出を行
い、予め意図している後段の画像処理に支障を来すこと
なく、フレームレート向上、垂直空間周波数再現性向
上、感度向上といった、動画像の著しい画質向上を実現
できる。

【０２１０】すなわち、ライン混合により輝度、色差信
号を容易に生成できるカラーフィルタ配列のカラー単
板、動画静止画兼用、間引き対応多画素インターライン
・インターレーススキャンＣＣＤにおいても、上記動作
を応用して、後段の画像処理に影響を与えることなく、
同色フィルタペア同士を複数加算して全画素読み出しを
実現できる。

【０２１１】次に、本発明の第５の実施の形態を図４１
ないし図４４を参照して説明する。この第５の実施の形
態の構成は、第１の実施の形態の構成に準じ、構成図は
図１と同一であるが、本実施の形態では、図４１に内部
構造を示すように、ＣＣＤとして、いわゆる色差線順次
方式(補色方式)の間引き対応インターライン型インター
レーススキャンＣＣＤに適用したものである。

【０２１２】すなわち、この第５の実施の形態では、Ｃ
ＣＤは、カラーインターライン型インターレーススキャ
ンＣＣＤである。このＣＣＤ２は、静止画、動画兼用を
特徴とし、動画専用用途のＣＣＤに較べて画素数が著し
く多いため、静止画撮影時には、メカニカルシャッタを
併用することで、全画素を個別に読み出すが、動画撮影
時には画素混合を行うことにより、全画素を静止画の４
倍のフレームレートで読み出すことができる。また、こ
のカラーフィルタ配列は、動画時には意図的に異なる色
のフィルタ画素を混色させることにより、以後の画像処
理を容易にすることができる。すなわち、上下に隣接す
る画素同士を足し合わせることにより、Ｙｅ+Ｍｇ，Ｙ
ｅ+Ｇ，Ｃｙ+Ｇ，Ｃｙ+Ｍｇの４通りのフィルタペア信
号を取り出すことができる。そして、 (Ｙｅ+Ｍｇ)+(Ｃｙ+Ｇ)＝２Ｒ+３Ｇ+２Ｂ≒輝度信号Ｙ１ (Ｙｅ+Ｇ)+(Ｃｙ+Ｍｇ)＝２Ｒ+３Ｇ+２Ｂ≒輝度信号Ｙ２ (Ｃｙ+Ｇ)−(Ｙｅ+Ｍｇ)＝Ｇ−２Ｒ ≒色差信号Ｃｒ (Ｙｅ+Ｇ)−(Ｃｙ+Ｍｇ)＝Ｇ−２Ｂ ≒色差信号Ｃｂ のように、それぞれフィルタペア信号を加算あるいは減
算することにより、輝度信号、色差信号の近似信号をご
く容易に生成できる。このため、このようなカラーフィ
ルタ配列は、一般的には、ムービー用途のカラーＣＣＤ
フィルタ配列として普及定着している。

【０２１３】そして、ＣＣＤは、図４１に内部構造を示
すように、光電変換手段としてのフォトダイオード15
と、これらフォトダイオード15に接続された第１のＣＣ
Ｄである垂直転送路16と、これら垂直転送路16にそれぞ
れ接続された垂直転送路ゲート信号配線18とを備えてい
る。また、図中、矢印19は、図示しない第２のＣＣＤで
ある水平転送路方向への垂直転送方向である正方向を示
している。

【０２１４】また、フォトダイオード15は、それぞれ画
素を構成し、二次元的に所定のパターンで配列され、本
実施の形態では、上記のようにカラーフィルタの配列は
色差線順次方式(補色方式)で、所定の縦列のカラーフィ
ルタの組み合わせが、Ｙｅ,Ｍｇ,Ｙｅ,Ｇ…となり、Ｍ
ｇ及びＧが偶数番目の水平ライン上に位置している。そ
して、この縦列に隣接する縦列のカラーフィルタの組み
合わせがＣｙ,Ｍｇ,Ｃｙ,Ｇ…となり、Ｍｇ及びＧが偶
数番目の水平ライン上に位置している。

【０２１５】そして、フォトダイオード15に蓄積された
信号電荷は、それぞれに隣接する垂直転送路16のゲート
電極にプラス電位の電荷読出電圧である電荷読出パルス
が加わることで、垂直転送路16側に読み出される。そし
て、ＣＣＤのこのような電荷読出動作を伴う垂直転送路
ゲート電極の組み合わせは、図４１に示すように、V1A,
V1B,V1C,V3A,V3B,V3Cの６系統であり、これら６系統の
電極に、電荷読出動作を伴わない垂直転送専用ゲート電
極V2,V4を加え、合計８系統の垂直転送路ゲート電極が
存在し、それぞれ垂直転送路ゲート信号配線18に接続さ
れている。

【０２１６】なお、上記の実施の形態のＣＣＤは一例と
して４ライン加算(同色フィルタペア２組加算)の場合を
示しているが、実際には、V1A,V3Aに相当する電極をカ
ラーフィルタを考慮しつつ何ライン毎に配置するかによ
り、様々なライン加算数のＣＣＤを実現することができ
る。さらに、ライン加算数がどのように増加しても、垂
直転送ゲート電極の数が増えることはない。

【０２１７】そして、この実施の形態においては、信号
読出動作は、第１の実施の形態同様に、静止画撮影時
(全画素個別読み出しモード)では、１画面を偶数ライン
と奇数ラインとの２フィールドに分けて、全画素を独立
に読み出す。一方、動画撮影時(動画モード)では、上記
のフィルタペアを、他のフィルタペアとの混色を避けつ
つ足し合わせて、全画素信号を４倍のフレームレートで
高速に読み出す。

【０２１８】なお、静止画撮影時の動作は、上記の各実
施の形態と同様に全画素を独立に読み出すもので、説明
を省略する。

【０２１９】そして、動画撮影時など、同色フィルタペ
アを２組足し合わせて全画素を読み出すモードについ
て、以下、図４２ないし図４４を参照して電荷読出及び
垂直転送の状態について説明する。すなわち、図４２及
び図４３では、図４１の一番左端の縦列における電荷読
出と垂直転送の様子について説明しているが、以下の説
明において、隣接する縦列を含む他の全ての縦列で同様
の動作が生じているものとする。すなわち、電荷読出や
垂直転送は、水平ライン単位で行われる。また、図４２
に示すV1A〜V4を付した各垂直転送路ゲート信号の電圧
波形と、図４３に示すV1A〜V4を付した各垂直転送路ゲ
ート信号の電圧波形とは、同一のものである。一方、こ
の電圧波形に直交する方向に示すＡ〜Ｕを付した垂直転
送路のポテンシャル状況を示す波形は、図４２が前半部
分を示し、図４３が後半部分を示している。

【０２２０】まず、初期状態として、各垂直転送路ゲー
ト信号及びポテンシャル状態がそれぞれ図４２のＡに示
す状態から、図４２のＢに示すように、V3Cのみに電荷
読出パルス71を加え、Ｍｇ(マゼンダ)の存在するライン
の信号電荷を全て垂直転送路に読み出す。次に、図４２
のＣに示すように、V3Cの電荷読出パルスの印加を停止
した状態で、V1A〜V4に所定の電圧を加えて、図４２の
Ｃ〜Ｅに示すように、水平転送路方向とは逆方向に１／
２段分垂直転送、すなわち逆転転送する。次いで、図４
２のＦに示すように、V1A,V1Bに電荷読出パルスを加え
る。すると、ＭｇとＹｅ(イエロー)との信号電荷が足し
合わされて、フィルタペア信号Ｍｇ+Ｙｅが形成され
る。次いで、図４２のＧに示すように、V1Aに電荷読出
パルスを加えたまま、V1Bの電荷読出パルスの印加を停
止した後、さらに、図４２のＨ〜Ｊに示すように、２段
分逆方向に垂直転送すなわち逆転転送を行う。すると、
８ラインごとに存在するV1Aの電極下では、ポテンシャ
ル井戸が深くなっているため、２組の同色のフィルタペ
ア信号Ｍｇ+ＹｅがV1A下の電荷保持部において混合され
る。すなわち、この電荷保持部では、４画素分の画素信
号信号電荷が加算された状態になる。この後、図４２の
Ｋ及び図４３のＫに示すように、V1Aの電荷読出パルス
の印加を停止すると、V1Aの電極下に、２組の同色のフ
ィルタペア信号が加算され、保持された状態になる。さ
らに、この状態から、図４３のＬに示すように、V1Cに
電荷読出パルスを加え、Ｇ(グリーン)の上側のＹｅの信
号電荷を読み出す。次いで、図４３のＭ〜Ｏに示すよう
に、V1Cの電荷読出パルスの印加を停止し、水平転送路
方向すなわち正方向に１／２段分垂直転送を行った後、
図４３のＰに示すように、V3A,V3Bに電荷読出パルスを
加える。すると、ＧとＹｅとの信号電荷が足し合わされ
て、フィルタペア信号Ｇ+Ｙｅが形成される。さらに、
この状態で、図４３のＱに示すように、V3Aに電荷読出
パルスを加えたまま、V3Bの電荷読出パルスの印加を停
止した後、さらに、図４３のＲ〜Ｔに示すように、水平
転送路方向すなわち正方向に２段分垂直転送を行う。す
ると、８ラインごとに存在するV3Aの電極下では、ポテ
ンシャル井戸が深くなっているため、２組の同色のフィ
ルタペア信号Ｇ+ＹｅがV3A下の電荷保持部において混合
される。すなわち、この電荷保持部では、４画素分の画
素信号電荷が加算された状態になる。この後、図４３の
Ｕに示すように、V3Aの電荷読出パルスの印加を停止す
ると、V3Aの電極下に、２組の同色のフィルタペア信号
が加算され、保持された状態になる。

【０２２１】この後、図４４に読み出される画素の状況
を示すように、まず、垂直転送路の信号電荷(Ｇ0+Ｙｅ
1)+(Ｇ4+Ｙｅ5)を水平転送路に転送し、水平転送する。
この後、３段分垂直転送して信号電荷(Ｍｇ2+Ｙｅ3)+
(Ｍｇ6+Ｙｅ7)を水平転送路に読み出し、水平転送す
る。以後、同様に、一段分垂直転送、水平転送、３段分
垂直転送、水平転送、…を繰り返し、静止画の４倍のフ
レームレートでライン混合された全画素電荷信号を読み
出していくことができる。

【０２２２】なお、この実施の形態では、垂直転送路で
逆転転送を行うことで画素混合を実現しているが、以下
に示す第６の実施の形態では、上記の各実施の形態と同
様に、逆転転送を伴わなくとも、垂直転送路での正方向
の転送のみで画素混合、この場合は同色フィルタペア信
号同士の混合を実現でき、すなわち、正方向の垂直転送
のみで全ての画素混合を実現し、画像処理などを司るＣ
ＣＤ外部の構成要素によりライン順を補償できる。さら
に、この実施の形態においても、第２の実施の形態と同
様に、奇数ライン側の画素混合は、水平転送路上で行う
こともできる。

【０２２３】次に、本発明の第６の実施の形態を図４５
ないし図４７を参照して説明する。

【０２２４】そして、この第６の実施の形態のＣＣＤ２
の内部構成及びＣＣＤ２の駆動を含む基本動作は、図４
１に示す第５の実施の形態と同様であり、全画素個別読
み出しモードの動作の説明は省略する。そして、この実
施の形態は、垂直転送路において、信号電荷を水平転送
路方向である正方向のみに転送すれば良く、逆転転送す
る必要がないため、逆転転送の転送効率が著しく低下し
たＣＣＤについても対応でき、汎用性を向上できるとと
もに、水平転送路での加算を取り入れることにより、読
み出し動作に要する時間を第５の実施の形態に較べて若
干短くすることができる。また、この６の実施の形態で
は、第５の実施の形態に対し、フィルタペア加算の組み
合わせが変更されている。

【０２２５】そして、動画撮影時など、同色フィルタペ
アを２組足し合わせて全画素を読み出すモードについ
て、以下、図４５ないし図４７を参照して電荷読出及び
垂直転送の状態について説明する。すなわち、図４５及
び図４６では、図４１の一番左端の縦列における電荷読
出と垂直転送の様子について説明しているが、以下の説
明において、隣接する縦列を含む他の全ての縦列で同様
の動作が生じているものとする。すなわち、電荷読出や
垂直転送は、水平ライン単位で行われる。また、図４５
に示すV1A〜V4を付した各垂直転送路ゲート信号の電圧
波形と、図４６に示すV1A〜V4を付した各垂直転送路ゲ
ート信号の電圧波形とは、同一のものである。一方、こ
の電圧波形に直交する方向に示すＡ〜Ｖを付した垂直転
送路のポテンシャル状況を示す波形は、図４５が前半部
分を示し、図４６が後半部分を示している。

【０２２６】まず、初期状態として、各垂直転送路ゲー
ト信号及びポテンシャル状態がそれぞれ図４５のＡに示
す状態から、図４５のＢに示すように、V1Cのみに電荷
読出パルス81を加え、Ｙｅの１／２、すなわちＧの上側
のＹｅの信号電荷を垂直転送路に読み出す。次に、図４
５のＣに示すように、V1Cの電荷読出パルスの印加を停
止した状態で、V1A〜V4に所定の電圧を加えて、図４５
のＣ〜Ｄに示すように、水平転送路方向に１／２段分垂
直転送する。次いで、図４５のＥに示すように、V3A,V3
Bに電荷読出パルスを加える。すると、ＹｅとＧとの信
号電荷が足し合わされて、フィルタペア信号Ｇ+Ｙｅが
形成される。次いで、図４５のＦに示すように、V3Aに
電荷読出パルスを加えたまま、V3Bの電荷読出パルスの
印加を停止した後、さらに、図４５のＧ〜Ｉに示すよう
に、２段分垂直転送を行う。すると、８ラインごとに存
在するV3Aの電極下では、ポテンシャル井戸が深くなっ
ているため、２組の同色のフィルタペア信号Ｇ+ＹｅがV
3A下の電荷保持部において混合される。すなわち、この
電荷保持部では、４画素分の画素信号電荷が加算された
状態になる。この後、図４５のＪ及び図４６のＪに示す
ように、V3Aの電荷読出パルスの印加を停止すると、V3A
の電極下に、２組の同色のフィルタペア信号が加算さ
れ、保持された状態になる。さらに、この状態から、図
４６のＫ〜Ｐに示すように、水平転送路方向すなわち正
方向に１．５段分垂直転送を行い、V1C電極下にフィル
タペア信号を一時待避させる。この状態から、図４６の
Ｑに示すように、V1A,V1Bに電荷読出パルスを与え、Ｙ
ｅの１／２、すなわちＭｇの上側のＹｅの信号電荷を垂
直転送路に読み出す。次いで、図４６のＲに示すよう
に、これらV1A,V1Bの電荷読出パルスの印加を停止す
る。次いで、図４６のＳ〜Ｔに示すように、１／２段分
垂直転送を行う。そして、図４６のＵに示すように、V3
Cに電荷読出パルスを加える。すると、ＹｅにＭｇの信
号電荷が足し合わされて、フィルタペア信号Ｍｇ+Ｙｅ
が形成される。次いで、図４６のＶに示すように、V3C
の電荷読出パルスの印加を停止すると、V3Cの電極下
に、Ｍｇ+Ｙｅが保持された状態になる。

【０２２７】この後、図４７に読み出される画素の状況
を示すように、まず、すでに水平転送路上にある信号電
荷(Ｇ0+Ｙｅ1)+(Ｇ4+Ｙｅ5)を水平転送し出力した後、
信号電荷(Ｍｇ2+Ｙｅ3)を垂直転送、水平転送で出力す
る。以後、１段垂直転送、水平転送、３段垂直転送、水
平転送を繰り返し、静止画の４倍のフレームレートでラ
イン混合された全画素電荷信号を読み出していくことが
できる。

【０２２８】なお、この第６の実施の形態においても、
第１の実施の形態と同様に、５画素混合電荷である加算
信号について、信号電荷の配列が偶数ラインと奇数ライ
ンとで位置関係が逆転している。そして、このような現
象は、この実施の形態に示すＣＣＤ２の後段に配置され
る画像処理などを司るＣＣＤ２外部の構成要素により、
例えば、１ライン分の画像データを記録できる処理装置
としてのラインバッファを設け、先に出力されたライン
信号を一時保持し、次のライン信号を先に通過させ、偶
数ラインと奇数ラインとの信号を入れ替える処理などを
行うことで、補償することができる。

【０２２９】また、上記の第５及び第６の実施の形態で
は、１例としてインターレースＣＣＤについて説明した
が、第１及び第２の実施の形態と第３の実施の形態との
相関、及びこれら実施の形態の動作を考慮すれば、プロ
グレッシブＣＣＤについても容易に適用できることは明
らかである。ちなみに、プログレッシブＣＣＤの場合、
垂直転送路ゲート電極(読み出し電極)は、第３の実施の
形態同様４系統で実現可能となる。

【０２３０】このように、ムービーカメラなどで広く採
用されている、ライン混合前提のフィルタ配列の場合
は、読み出し電極が６系統必要になるが、効果は上記の
各実施の形態と同様であり、同じくラインの加算数によ
り対応でき、垂直転送電極の数は変わらず、コストの上
昇を抑制できる。

【０２３１】なお、上記の各実施の形態において、水平
転送路を利用したいわば第２の加算は、垂直転送を正転
送のみとした構成、あるいは、垂直転送が正転送のみな
らず逆転転送を含む構成のいずれとも組み合わせること
ができる。

【０２３２】さらに、垂直転送を正転送のみとした構成
についても、水平転送路を利用した加算を用いず、垂直
転送路を用いて加算を完了することも可能である。な
お、インターレース補色線順次ＣＣＤにおいて、正転送
の垂直転送で加算を完了する構成については、第６の実
施の形態の構成とは異なる電極配線が用いられる。

【０２３３】また、上記の各実施の形態では、例えば５
個の画素の信号電荷を加算して加算電荷としたが、この
構成に限られず、垂直方向に連続しない２個以上の画素
の信号電荷を加算すれば、フレームレートの向上、画質
の向上などの効果を奏することができる。

【０２３４】また、上記の実施の形態では、全画素の信
号電荷を読み出して利用したが、有効画素から外れた一
部の信号電荷を読み出さず、また、読み出した信号電荷
を利用しないことなどもできる。

【０２３５】

【発明の効果】請求項１記載の撮像装置によれば、動画
の撮影時において、撮影状況や撮影対象に応じて、手動
により、あるいは制御手段の制御により自動的に、間引
き読み出しモードと加算読み出しモードとを切り替える
ことにより、画像の品位を容易に向上できる。また、間
引き読み出しモードと加算読み出しモードとの切り替え
は、撮像素子の制御により可能なため、構成が複雑化せ
ず、製造コストを低減できる。

【０２３６】請求項２記載の撮像装置によれば、請求項
１記載の効果に加え、一般的に用いられているＣＣＤ固
体撮像素子を用い、製造コストを低減できるとともに、
画像の品位を向上でき、処理速度を向上できる。

【０２３７】請求項３記載の撮像装置によれば、予備撮
影時において、撮影状況や撮影対象に応じて、制御手段
の制御により自動的に、間引き読み出しモードと加算読
み出しモードと混色加算読み出しモードとを切り替える
ことにより、本撮影用のデータが有効に測定され、本撮
影時の画像の品位が向上する。

【０２３８】請求項４記載の撮像装置によれば、請求項
１ないし３いずれか記載の効果に加え、制御手段は、撮
影状況の明るさに応じ、加算読み出しモードと間引き読
み出しモードとを切り替えて撮像素子を駆動するため、
暗い場合には加算読み出しモードに切り替えて、間引き
読み出しモードより高品位な画像を撮影でき、あるいは
高速な処理が可能になる。

【０２３９】請求項５記載の撮像装置によれば、請求項
１ないし４いずれか記載の効果に加え、制御手段は、モ
アレの発生の可能性を判定し、モアレの発生の可能性の
ある場合には加算読み出しモード、他の場合には間引き
読み出しモードに切り替えて撮像素子を駆動するため、
撮影対象に応じて、間引き読み出しモードを加算読み出
しモードに切り替えることにより、モアレの発生を抑制
し、高品位な画像を撮影できる。

【０２４０】請求項６記載の撮像装置によれば、請求項
１ないし５いずれか記載の効果に加え、制御手段は、ス
ミアの発生の可能性を判定し、スミアの発生の可能性の
ある場合には間引き読み出しモード、他の場合には加算
読み出しモードに切り替えて撮像素子を駆動するため、
撮影対象に応じて、加算読み出しモードを間引き読み出
しモードに切り替えることにより、スミアによる画質の
劣化を抑制し、高品位な画像を撮影できる。

【０２４１】請求項７記載の撮像装置によれば、請求項
１ないし６いずれか記載の効果に加え、制御手段に制御
され、加算読み出しモードで撮像素子を駆動する際に、
撮像素子内部での信号の飽和を抑制する飽和抑制手段を
備えたため、加算読み出しモードにおいて、撮像素子内
部で信号の飽和を抑制でき、画像の品質を向上できる。
また、容量が大きい専用の撮像素子を使用する必要がな
く、製造コストの上昇を抑制できる。

【０２４２】請求項８記載の撮像装置によれば、請求項
１ないし７いずれか記載の効果に加え、全画素個別読み
出しモードを用い、高精細な例えば静止画の画像を撮影
できるとともに、間引き読み出しモードあるいは加算読
み出しモードを用い、高速なフレームレートが求められ
る予備測定あるいは動画の画像の撮影ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の撮像装置の一実施の形態を示す構成図
である。

【図２】同上撮像装置のＣＣＤの内部構造を示す一部の
説明図である。

【図３】本発明の撮像装置の第１の実施の形態の動作を
示すフローチャートである。

【図４】本発明の撮像装置の第２の実施の形態の動作を
示すタイムチャートである。

【図５】同上撮像装置の第２の実施の形態の動作を示す
フローチャートである。

【図６】本発明の撮像装置の第３の実施の形態の動作を
示すタイムチャートである。

【図７】同上撮像装置の第３の実施の形態の動作を示す
フローチャートである。

【図８】本発明の撮像装置の第４の実施の形態の動作を
示すフローチャートである。

【図９】本発明の撮像装置の第５の実施の形態の動作を
示すフローチャートである。

【図１０】本発明の撮像装置の第７の実施の形態を示す
構成図である。

【図１１】同上撮像装置の第７の実施の形態の動作を示
すフローチャートである。

【図１２】本発明の撮像装置のＣＣＤの全画素個別読み
出しモードを示す説明図である。

【図１３】同上撮像装置のＣＣＤの全画素個別読み出し
モードを示す説明図である。

【図１４】本発明の撮像装置のＣＣＤの間引き読み出し
モードを示す説明図である。

【図１５】本発明の撮像装置のＣＣＤの加算読み出しモ
ードを示す説明図である。

【図１６】同上撮像装置のＣＣＤの加算読み出しモード
を示す説明図である。

【図１７】同上撮像装置のＣＣＤの加算読み出しモード
を示す説明図である。

【図１８】同上図１７に続く説明図である。

【図１９】同上図１８に続く説明図である。

【図２０】同上撮像装置のＣＣＤの全画素個別読み出し
モードの概略を示す説明図である。

【図２１】同上撮像装置のＣＣＤの間引き読み出しモー
ドの概略を示す説明図である。

【図２２】同上撮像装置のＣＣＤの加算読み出しモード
の概略を示す説明図である。

【図２３】本発明の撮像装置のＣＣＤの加算読み出しモ
ードの第２の実施の形態を示すライン読み出し加算の概
略の説明図である。

【図２４】同上撮像装置のＣＣＤの加算読み出しモード
を示す説明図である。

【図２５】同上図２４に続く説明図である。

【図２６】同上撮像装置のＣＣＤの加算読み出しモード
を示す説明図である。

【図２７】同上図２６に続く説明図である。

【図２８】同上図２７に続く説明図である。

【図２９】本発明の撮像装置のＣＣＤの第３の実施の形
態を示すＣＣＤの内部構造の一部の説明図である。

【図３０】同上ＣＣＤの全画素個別読み出しモードを示
す説明図である。

【図３１】同上撮像装置のＣＣＤの加算読み出しモード
を示す説明図である。

【図３２】同上図３１に続く説明図である。

【図３３】同上撮像装置のＣＣＤの加算読み出しモード
を示す説明図である。

【図３４】同上図３３に続く説明図である。

【図３５】同上図３４に続く説明図である。

【図３６】本発明の撮像装置のＣＣＤの第４の実施の形
態を示す加算読み出しモードを示す説明図である。

【図３７】同上図３６に続く説明図である。

【図３８】同上撮像装置のＣＣＤの加算読み出しモード
を示す説明図である。

【図３９】同上図３８に続く説明図である。

【図４０】同上図３９に続く説明図である。

【図４１】本発明の撮像装置のＣＣＤの第５の実施の形
態を示すＣＣＤの内部構造の一部の説明図である。

【図４２】同上撮像装置のＣＣＤの加算読み出しモード
を示す説明図である。

【図４３】同上図４２に続く説明図である。

【図４４】同上撮像装置のＣＣＤの加算読み出しモード
のライン読み出し加算の概略を示す説明図である。

【図４５】本発明の撮像装置のＣＣＤの第６の実施の形
態を示すＣＣＤの加算読み出しモードを示す説明図であ
る。

【図４６】同上図３７に続く説明図である。

【図４７】同上撮像装置のＣＣＤの加算読み出しモード
のライン読み出し加算の概略を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 撮像装置 ２ 撮像素子としてのＣＣＤ ４ 画像処理手段を構成するアナログ処理回路 13 飽和抑制手段としての基板バイアス電圧切替回路 14 制御手段を構成するＣＰＵ 15 光電変換手段としてのフォトダイオード 33 信号電荷

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C022 AA13 AB17 AC01 AC42 AC69 5C024 BX01 CX13 CX37 CX56 CY11 CY17 GY04 GZ27 HX02 HX50 JX14 5C065 AA01 AA03 BB13 BB24 DD02 EE10 GG21

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光電変換手段を設け所定のパターンで配
   置された複数の画素を備えた撮像素子と、 この撮像素子を制御する制御手段と、 前記撮像素子が出力する信号電荷が入力される画像処理
   手段とを備え、 前記制御手段は、動画の撮影時において、 前記撮像素子の一部の画素の信号電荷を読み出し前記画
   像処理手段に出力する間引き読み出しモードと、 前記撮像素子の画素の信号電荷を読み出し複数の画素の
   信号電荷を加算した上で前記画像処理手段に出力する加
   算読み出しモードとを切り替え可能としたことを特徴と
   する撮像装置。
2. 【請求項２】 撮像素子は、所定のパターンで複数の色
   が配列された複数の画素を備えたＣＣＤ固体撮像素子で
   あり、 加算読み出しモードは、同色の複数の画素の信号電荷同
   士を加算することを特徴とする請求項１記載の撮像装
   置。
3. 【請求項３】 光電変換手段を設け所定のパターンで複
   数の色が配置された複数の画素を備えた撮像素子と、 この撮像素子を制御する制御手段と、 前記撮像素子が出力する信号電荷が入力される画像処理
   手段とを備え、 前記制御手段は、本撮影用のデータを測定する予備撮影
   時において、 前記撮像素子の一部の画素の信号電荷を読み出し前記画
   像処理手段に出力する間引き読み出しモードと、 前記撮像素子の画素の信号電荷を読み出し同色の複数の
   画素の信号電荷を加算した上で前記画像処理手段に出力
   する加算読み出しモードと、 前記撮像素子の画素の信号電荷を読み出し異なる色の複
   数の画素の信号電荷を加算した上で前記画像処理手段に
   出力する混色加算読み出しモードとを切り替え制御する
   ことを特徴とする撮像装置。
4. 【請求項４】 制御手段は、撮影状況の明るさに応じ、
   加算読み出しモードと間引き読み出しモードとを切り替
   えて撮像素子を駆動することを特徴とする請求項１ない
   し３いずれか記載の撮像装置。
5. 【請求項５】 制御手段は、モアレの発生の可能性を判
   定し、モアレの発生の可能性のある場合には加算読み出
   しモード、他の場合には間引き読み出しモードに切り替
   えて撮像素子を駆動することを特徴とする請求項１ない
   し４いずれか記載の撮像装置。
6. 【請求項６】 制御手段は、スミアの発生の可能性を判
   定し、スミアの発生の可能性のある場合には間引き読み
   出しモード、他の場合には加算読み出しモードに切り替
   えて撮像素子を駆動することを特徴とする請求項１ない
   し５いずれか記載の撮像装置。
7. 【請求項７】 制御手段に制御され、加算読み出しモー
   ドで撮像素子を駆動する際に、前記撮像素子内部での信
   号の飽和を抑制する飽和抑制手段を備えたことを特徴と
   する請求項１ないし６いずれか記載の撮像装置。
8. 【請求項８】 制御手段は、 撮像素子の一部の画素の信号電荷を読み出し前記画像処
   理手段に出力する間引き読み出しモードと、 前記撮像素子の画素の信号電荷を読み出し複数の画素の
   信号電荷を加算した上で前記画像処理手段に出力する加
   算読み出しモードと、 前記撮像素子の略全部の画素の信号電荷を独立に読み出
   して利用する全画素個別読み出しモードとを切り替え制
   御することを特徴とする請求項１ないし７いずれか記載
   の撮像装置。