JP3000958B2 - 固体撮像装置の駆動方法 - Google Patents
固体撮像装置の駆動方法Info
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 29
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 48
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- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
- H04N25/46—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by combining or binning pixels
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/73—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors using interline transfer [IT]
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、固体撮像装置の
駆動方法に関し、特に、単位画素の信号電荷を一括して
読み出す全画素読出し型の固体撮像素子を用いた固体撮
像装置の駆動方法に関する。
駆動方法に関し、特に、単位画素の信号電荷を一括して
読み出す全画素読出し型の固体撮像素子を用いた固体撮
像装置の駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の固体撮像装置について、
図9及び図10を参照して説明する。図9は、従来の技
術による全画素読出し型固体撮像素子の全体構成を示す
図である。図9を参照して、この図に示す固体撮像素子
は、光を信号電荷に変換する光電変換領域(RGBベイ
ヤ配列型フィルタ)6と、画像の基準レベルとなる光学
的黒レベル領域7と、余剰電荷を掃き捨てるための垂直
余剰電荷掃出しドレイン1及び水平余剰電荷掃出しドレ
イン2と、信号を強制的に入力可能な入力ダイオード3
と、水平転送レジスタ5と、出力アンプ4と、図10
(a)に示す垂直転送レジスタ8とで構成されている。
図9及び図10を参照して説明する。図9は、従来の技
術による全画素読出し型固体撮像素子の全体構成を示す
図である。図9を参照して、この図に示す固体撮像素子
は、光を信号電荷に変換する光電変換領域(RGBベイ
ヤ配列型フィルタ)6と、画像の基準レベルとなる光学
的黒レベル領域7と、余剰電荷を掃き捨てるための垂直
余剰電荷掃出しドレイン1及び水平余剰電荷掃出しドレ
イン2と、信号を強制的に入力可能な入力ダイオード3
と、水平転送レジスタ5と、出力アンプ4と、図10
(a)に示す垂直転送レジスタ8とで構成されている。
【0003】以下に、上述の固体撮像素子を用いて固体
撮像装置を構成した場合の動作について、図10を参照
して説明する。垂直転送レジスタ転送電極は、図10
(a)に示すように、各単位画素に対し電極φV1,φ
V2,φV3,φV4の4電極で構成される。そして、
単位画素の信号電荷をφV3で読み出し、4電極のうち
の2電極下に蓄積する構成となっている。図10(b)
は、上記4電極のそれぞれに印加される駆動パルスのタ
イミングチャートを示す。この固体撮像装置は、固体撮
像素子が4個の異なるパルスで駆動される、4相駆動と
なっている。しかし、各画素の信号電荷読出し電極につ
いてみれば、(φV1,φV2,φV3,φV4)とい
う同じ1種類のパルスの組合せで電荷読出しが行われる
画素が繰り返し配列されている、1相駆動であるといえ
る。尚、以下の説明では、理解を容易にするために、符
号φV1,φV2,…,φVnで、電極又はその電極に
一対一に対応して印加される駆動パルスを表すものとす
る。
撮像装置を構成した場合の動作について、図10を参照
して説明する。垂直転送レジスタ転送電極は、図10
(a)に示すように、各単位画素に対し電極φV1,φ
V2,φV3,φV4の4電極で構成される。そして、
単位画素の信号電荷をφV3で読み出し、4電極のうち
の2電極下に蓄積する構成となっている。図10(b)
は、上記4電極のそれぞれに印加される駆動パルスのタ
イミングチャートを示す。この固体撮像装置は、固体撮
像素子が4個の異なるパルスで駆動される、4相駆動と
なっている。しかし、各画素の信号電荷読出し電極につ
いてみれば、(φV1,φV2,φV3,φV4)とい
う同じ1種類のパルスの組合せで電荷読出しが行われる
画素が繰り返し配列されている、1相駆動であるといえ
る。尚、以下の説明では、理解を容易にするために、符
号φV1,φV2,…,φVnで、電極又はその電極に
一対一に対応して印加される駆動パルスを表すものとす
る。
【0004】図10(c)は、単位画素から信号電荷を
読み出し、転送する時の電荷の移動の様子を、単位画素
に対応させて示している。ここで、時刻t1から時刻t
2はそれぞれ、図10(b)に対応している。単位画素
のフォトダイオードで光電変換された信号電荷は時刻t
1に電極φV3に読み出されると共に、電極φV3,φ
V4下に蓄積される。時刻t2でパルスφV1がオン
し、次に時刻t3でパルスφV3がオフすることによ
り、1電極分が転送される。この動作を繰り返すことに
より、信号電荷が順次転送され、時刻t9には単位画素
分が転送される。
読み出し、転送する時の電荷の移動の様子を、単位画素
に対応させて示している。ここで、時刻t1から時刻t
2はそれぞれ、図10(b)に対応している。単位画素
のフォトダイオードで光電変換された信号電荷は時刻t
1に電極φV3に読み出されると共に、電極φV3,φ
V4下に蓄積される。時刻t2でパルスφV1がオン
し、次に時刻t3でパルスφV3がオフすることによ
り、1電極分が転送される。この動作を繰り返すことに
より、信号電荷が順次転送され、時刻t9には単位画素
分が転送される。
【0005】ここで、駆動パルスを変更することによ
り、信号電荷数を、垂直方向に限って1/2だけ掃き捨
て1/2だけを信号電荷として使用して、垂直解像度を
1/2に変換する方法について説明する。図11は、全
画素と、垂直方向1/2の掃き捨てる画素領域11と、
1/2の信号電荷として使用する画素領域12とを示し
ている。図12(a),(b)は、垂直転送レジスタの
電極φV1,φV2,φV3,φV4にそれぞれ印加さ
れる駆動パルス及び、水平転送レジスタの電極φH1,
φH2にそれぞれ印加される駆動パルスを示す。
り、信号電荷数を、垂直方向に限って1/2だけ掃き捨
て1/2だけを信号電荷として使用して、垂直解像度を
1/2に変換する方法について説明する。図11は、全
画素と、垂直方向1/2の掃き捨てる画素領域11と、
1/2の信号電荷として使用する画素領域12とを示し
ている。図12(a),(b)は、垂直転送レジスタの
電極φV1,φV2,φV3,φV4にそれぞれ印加さ
れる駆動パルス及び、水平転送レジスタの電極φH1,
φH2にそれぞれ印加される駆動パルスを示す。
【0006】先ず、図12(a),(b)中の時刻t1
において、信号電荷が読出しパルスで垂直転送レジスタ
に読み出される。次いで、時刻t2〜t3までの間に、
全画素を転送するための転送レートで、図11に示す垂
直方向1/2の信号電荷領域12までを水平転送レジス
タまで転送する。そして、図11の垂直方向1/2の掃
き捨てる領域11の信号電荷は、次のフレームが始まる
までの時間で、図12(b)の時刻t3〜t4に示す垂
直高速駆動パルスにより、水平転送レジスタに高速転送
される。高速転送された信号電荷は、水平転送レジスタ
下部に形成された余剰電荷掃出しドレイン2に、捨てら
れる。尚、電荷の掃出し先は、水平転送レジスタの下部
に形成された余剰電荷掃出しドレイン2に限らず、出力
回路4に水平転送レジスタで高速転送を行ってもよい。
この時使用しない信号電荷は、画像に使用されないこと
から、掃き捨てられたのと同じである。その他、垂直転
送レジスタ上部、水平転送レジスタとは反対側の余剰電
荷掃出しドレイン1に、垂直転送レジスタ内の使用しな
い信号電荷を高速逆転送して掃き捨ててもよい。
において、信号電荷が読出しパルスで垂直転送レジスタ
に読み出される。次いで、時刻t2〜t3までの間に、
全画素を転送するための転送レートで、図11に示す垂
直方向1/2の信号電荷領域12までを水平転送レジス
タまで転送する。そして、図11の垂直方向1/2の掃
き捨てる領域11の信号電荷は、次のフレームが始まる
までの時間で、図12(b)の時刻t3〜t4に示す垂
直高速駆動パルスにより、水平転送レジスタに高速転送
される。高速転送された信号電荷は、水平転送レジスタ
下部に形成された余剰電荷掃出しドレイン2に、捨てら
れる。尚、電荷の掃出し先は、水平転送レジスタの下部
に形成された余剰電荷掃出しドレイン2に限らず、出力
回路4に水平転送レジスタで高速転送を行ってもよい。
この時使用しない信号電荷は、画像に使用されないこと
から、掃き捨てられたのと同じである。その他、垂直転
送レジスタ上部、水平転送レジスタとは反対側の余剰電
荷掃出しドレイン1に、垂直転送レジスタ内の使用しな
い信号電荷を高速逆転送して掃き捨ててもよい。
【0007】図13〜図20には、他の信号電荷掃捨て
方法を示す。図13は、図11に対して、垂直方向の上
1/2の信号電荷を使用し、下1/2を掃き捨てる場合
を示す。これに対し、図14は、水平方向の左1/2の
信号電荷を使用し、右1/2を掃き捨てる場合を示す。
図15は、水平方向の右1/2を使用し、左1/2を掃
き捨てる場合を示す。この他に、これら水平方向と垂直
方向とを組み合わせてもよく、図16は、垂直方向の上
1/4と下1/4とを掃き捨てると共に、水平方向の左
1/4と右1/4とを掃き捨てることにより、全画素の
中心部分を信号電荷として使用する場合を示す。図17
は、垂直方向の上1/2と水平方向の右1/2とを掃き
捨てて全画素の左下を信号電荷として使用する場合を示
す。図18は、垂直方向の上1/2と左1/2とを掃き
捨てて全画素の右下を信号電荷として使用する場合を示
す。図19は、垂直方向の下1/2と水平方向の右1/
2とを掃き捨てて全画素の左上を信号電荷として使用す
る場合を示す。図20は、垂直方向の下1/2と水平方
向の左1/2とを掃き捨てて全画素の右上を信号電荷と
して使用する場合を表す。
方法を示す。図13は、図11に対して、垂直方向の上
1/2の信号電荷を使用し、下1/2を掃き捨てる場合
を示す。これに対し、図14は、水平方向の左1/2の
信号電荷を使用し、右1/2を掃き捨てる場合を示す。
図15は、水平方向の右1/2を使用し、左1/2を掃
き捨てる場合を示す。この他に、これら水平方向と垂直
方向とを組み合わせてもよく、図16は、垂直方向の上
1/4と下1/4とを掃き捨てると共に、水平方向の左
1/4と右1/4とを掃き捨てることにより、全画素の
中心部分を信号電荷として使用する場合を示す。図17
は、垂直方向の上1/2と水平方向の右1/2とを掃き
捨てて全画素の左下を信号電荷として使用する場合を示
す。図18は、垂直方向の上1/2と左1/2とを掃き
捨てて全画素の右下を信号電荷として使用する場合を示
す。図19は、垂直方向の下1/2と水平方向の右1/
2とを掃き捨てて全画素の左上を信号電荷として使用す
る場合を示す。図20は、垂直方向の下1/2と水平方
向の左1/2とを掃き捨てて全画素の右上を信号電荷と
して使用する場合を表す。
【0008】いずれの方法も基本的には同じで、使用し
ない信号電荷は垂直および水平転送レジスタにおいて高
速転送を行うことにより、信号電荷を掃出しドレインに
掃き捨てるか、又は使用しないという処理がなされる。
ない信号電荷は垂直および水平転送レジスタにおいて高
速転送を行うことにより、信号電荷を掃出しドレインに
掃き捨てるか、又は使用しないという処理がなされる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の固体撮
像装置の駆動方法においては、選択した必要信号電荷以
外は掃き捨てなければならない。従って、信号が無駄に
なってしまう。又、全画素の一部しか信号電荷として使
用しないので、全画素使用時の画像の大きさよりも小さ
くなってしまい、画角が変わってしまう。更に、信号電
荷の掃捨てに伴う高速転送のために、駆動回路の能力を
高くしなければならず、固体撮像装置としての低消費電
力化ができない、撮像素子自体を高速転送時に転送不良
が発生しないようにしなければならず、素子の設計に負
担がかかり、良品率が低下してしまうという問題があっ
た。
像装置の駆動方法においては、選択した必要信号電荷以
外は掃き捨てなければならない。従って、信号が無駄に
なってしまう。又、全画素の一部しか信号電荷として使
用しないので、全画素使用時の画像の大きさよりも小さ
くなってしまい、画角が変わってしまう。更に、信号電
荷の掃捨てに伴う高速転送のために、駆動回路の能力を
高くしなければならず、固体撮像装置としての低消費電
力化ができない、撮像素子自体を高速転送時に転送不良
が発生しないようにしなければならず、素子の設計に負
担がかかり、良品率が低下してしまうという問題があっ
た。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置の
駆動方法は、複数のフォトダイオードと各各のフォトダ
イオードに隣接した電荷転送部とを備え、各各のフォト
ダイオードで発生した信号電荷をそれぞれ独立に、同時
に、全て読み出し、転送する構成の全画素読出し型の同
体撮像素子を用いた固体撮像装置であって、フォトダイ
オードからの信号電荷を個々のフォトダイオード毎に上
記電荷転送部ヘ読み出すための電極を備え、上記電極が
3相分以上で、周期的に配列されている固体撮像装置の
駆動方法において、上記3相分以上の信号電荷読出し用
電極に、それぞれ異なったタイミングで読出しパルスを
重畳させて信号電荷を読み出し、上記信号電荷の読出し
により、上記電荷転送部の電荷転送方向に少なくとも1
画素分以上を隔てた信号電荷を互いに隣接するように並
べ替えることを特徴とする。
駆動方法は、複数のフォトダイオードと各各のフォトダ
イオードに隣接した電荷転送部とを備え、各各のフォト
ダイオードで発生した信号電荷をそれぞれ独立に、同時
に、全て読み出し、転送する構成の全画素読出し型の同
体撮像素子を用いた固体撮像装置であって、フォトダイ
オードからの信号電荷を個々のフォトダイオード毎に上
記電荷転送部ヘ読み出すための電極を備え、上記電極が
3相分以上で、周期的に配列されている固体撮像装置の
駆動方法において、上記3相分以上の信号電荷読出し用
電極に、それぞれ異なったタイミングで読出しパルスを
重畳させて信号電荷を読み出し、上記信号電荷の読出し
により、上記電荷転送部の電荷転送方向に少なくとも1
画素分以上を隔てた信号電荷を互いに隣接するように並
べ替えることを特徴とする。
【0011】
【0012】
【0013】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図1は、第1の実施の形
態による固体撮像装置における垂直転送レジスタの電極
構成を示す。図2(a)は、垂直転送レジスタの各電極
に印加される駆動パルスのタイミング図を示し、図2
(b)は、信号電荷が読み出され、並べ替えられる様子
を示す。図3は、元画像が垂直解像度1/2に変換され
る様子をそれぞれ表す。
て、図面を参照して説明する。図1は、第1の実施の形
態による固体撮像装置における垂直転送レジスタの電極
構成を示す。図2(a)は、垂直転送レジスタの各電極
に印加される駆動パルスのタイミング図を示し、図2
(b)は、信号電荷が読み出され、並べ替えられる様子
を示す。図3は、元画像が垂直解像度1/2に変換され
る様子をそれぞれ表す。
【0014】図1を参照して、本実施例に用いられる固
体撮像素子は、カラーフィルタ構成がRGBベイヤ配列
型で、φV1,φV2,φV3A,φV3B,φV3
C,φV4の6相のパルスで駆動される。但し、フォト
ダイオード9から電荷転送部への信号電荷の読出しにつ
いてみれば、図示するように、(φV1,φV2,φV
3A,φV4)というパルスの組合せで電荷読出しがな
される画素、(φV1,φV2,φV3B,φV4)と
いうパルスの組合せで電荷読出しがなされる画素、(φ
V1,φV2,φV3C,φV4)というパルスの組合
せで電荷読出しがなされる画素の3種類の画素が、周期
的に配列されていることになる。つまり、信号読出しの
ためのパルスの組合せが3種類の、3相駆動であるとい
える。
体撮像素子は、カラーフィルタ構成がRGBベイヤ配列
型で、φV1,φV2,φV3A,φV3B,φV3
C,φV4の6相のパルスで駆動される。但し、フォト
ダイオード9から電荷転送部への信号電荷の読出しにつ
いてみれば、図示するように、(φV1,φV2,φV
3A,φV4)というパルスの組合せで電荷読出しがな
される画素、(φV1,φV2,φV3B,φV4)と
いうパルスの組合せで電荷読出しがなされる画素、(φ
V1,φV2,φV3C,φV4)というパルスの組合
せで電荷読出しがなされる画素の3種類の画素が、周期
的に配列されていることになる。つまり、信号読出しの
ためのパルスの組合せが3種類の、3相駆動であるとい
える。
【0015】以下に、本実施の形態における信号電荷の
加算について、説明する。図2を参照して、時刻t1に
垂直転送レジスタ内に読み出された信号電荷R31は、
時刻t2に単位画素G21の位置まで転送される。それ
と同時に、信号電荷R11,G41が読み出される。時
刻t3で、信号電荷R11,R31,G41が単位画素
OB,R11,R31の位置までそれぞれ転送されると
同時に、信号電荷G21が読み出される。下から、R1
1,G21,R31,G41の順だった画素は、この読
出しおよび転送方法によって、図3に示すように、垂直
方向の信号データR11,R31,G21,G41の順
に並べ替えられる。すなわち、1画素隔てて配置された
同一種類のカラーフィルタの画素の信号が、お互いに隣
接するように並べ替えられたことになる。
加算について、説明する。図2を参照して、時刻t1に
垂直転送レジスタ内に読み出された信号電荷R31は、
時刻t2に単位画素G21の位置まで転送される。それ
と同時に、信号電荷R11,G41が読み出される。時
刻t3で、信号電荷R11,R31,G41が単位画素
OB,R11,R31の位置までそれぞれ転送されると
同時に、信号電荷G21が読み出される。下から、R1
1,G21,R31,G41の順だった画素は、この読
出しおよび転送方法によって、図3に示すように、垂直
方向の信号データR11,R31,G21,G41の順
に並べ替えられる。すなわち、1画素隔てて配置された
同一種類のカラーフィルタの画素の信号が、お互いに隣
接するように並べ替えられたことになる。
【0016】又、図4に示すように、並べ替えた信号電
荷を水平ブランキング周期内で2ライン分転送して、R
11+R31,G21+G41のように同一種フィルタ
の画素の信号電荷が水平転送レジスタで加算されるよう
にすると共に、水平方向の画素についても外部回路また
は画像処理ソフトで、1画素分隔てた画素の信号が互い
に隣接するように並べ替え、同一種類のフィルタの画素
信号の和を取ることにより、垂直および水平の解像度が
1/2の画像を得ることができる。この一連の様子を、
図5に、分図(a),(b),(c)の順に示す。
荷を水平ブランキング周期内で2ライン分転送して、R
11+R31,G21+G41のように同一種フィルタ
の画素の信号電荷が水平転送レジスタで加算されるよう
にすると共に、水平方向の画素についても外部回路また
は画像処理ソフトで、1画素分隔てた画素の信号が互い
に隣接するように並べ替え、同一種類のフィルタの画素
信号の和を取ることにより、垂直および水平の解像度が
1/2の画像を得ることができる。この一連の様子を、
図5に、分図(a),(b),(c)の順に示す。
【0017】このとき、前述した従来の技術による固体
撮像装置の駆動方法とは異なって、全画素の或る領域を
掃き捨てていないので、画角は全く変化せずに解像度が
1/2に変換される。すなわち、画角を変えずに垂直お
よび水平画素数が共に1/2の固体撮像素子を用いたの
と同じことになり、例えばコンピュータディスプレイ規
格のVGAとSIFとの変換を容易に行えることにな
る。この場合、互いに連続しない1画素分以上を隔てた
元の4画素を加算して1画素として扱っているので、異
なる色どうしの混色なしに感度は4倍で且つ飽和出力も
4倍となる。従って、切替え時の画像での標準出力設定
を元の画像と同じにすれば、ダイナミックレンジは元の
画像の4倍になる。電子シャッタを併用し、フォトダイ
オードの蓄積時間を1/4にしておけば、元の画像と同
様に取り扱うこともできる。
撮像装置の駆動方法とは異なって、全画素の或る領域を
掃き捨てていないので、画角は全く変化せずに解像度が
1/2に変換される。すなわち、画角を変えずに垂直お
よび水平画素数が共に1/2の固体撮像素子を用いたの
と同じことになり、例えばコンピュータディスプレイ規
格のVGAとSIFとの変換を容易に行えることにな
る。この場合、互いに連続しない1画素分以上を隔てた
元の4画素を加算して1画素として扱っているので、異
なる色どうしの混色なしに感度は4倍で且つ飽和出力も
4倍となる。従って、切替え時の画像での標準出力設定
を元の画像と同じにすれば、ダイナミックレンジは元の
画像の4倍になる。電子シャッタを併用し、フォトダイ
オードの蓄積時間を1/4にしておけば、元の画像と同
様に取り扱うこともできる。
【0018】次に、本発明の第2の実施の形態につい
て、図6〜図8を参照して説明する。図6は、第2の実
施の形態による固体撮像素子における垂直転送レジスタ
の電極構成を示す。図7は、垂直転送レジスタの各電極
に印加される駆動パルスのタイミング図を上部に示し、
信号電荷が読み出され、並べ替えられる様子を紙面下部
に示す。図8は、元画像が垂直解像度1/3に変換され
る様子を示す。
て、図6〜図8を参照して説明する。図6は、第2の実
施の形態による固体撮像素子における垂直転送レジスタ
の電極構成を示す。図7は、垂直転送レジスタの各電極
に印加される駆動パルスのタイミング図を上部に示し、
信号電荷が読み出され、並べ替えられる様子を紙面下部
に示す。図8は、元画像が垂直解像度1/3に変換され
る様子を示す。
【0019】図6を参照して、本実施の形態における固
体撮像素子もカラーフィルタ構成がRGBベイヤ配列型
で、φV1,φV2,φV3A,φV3B,φV3C,
φV3D,φV4の7相のパルスで駆動される。但し、
フォトダイオードから電荷転送部への信号電荷の読出し
についてみれば、(φV1,φV2,φV3A,φV
4)というパルスの組合せで電荷読出しがなされる画
素、(φV1,φV2,φV3B,φV4)というパル
スの組合せで電荷読出しがなされる画素、(φV1,φ
V2,φV3C,φV4)というパルスの組合せで電荷
読出しがなされる画素、(φV1,φV2,φV3D,
φV4)というパルスの組合せで電荷読出しがなされる
画素の4種類の画素が、周期的に配列されていることに
なる。つまり、信号読出しのためのパルスの組合せが4
種類の、4相駆動であるといえる。
体撮像素子もカラーフィルタ構成がRGBベイヤ配列型
で、φV1,φV2,φV3A,φV3B,φV3C,
φV3D,φV4の7相のパルスで駆動される。但し、
フォトダイオードから電荷転送部への信号電荷の読出し
についてみれば、(φV1,φV2,φV3A,φV
4)というパルスの組合せで電荷読出しがなされる画
素、(φV1,φV2,φV3B,φV4)というパル
スの組合せで電荷読出しがなされる画素、(φV1,φ
V2,φV3C,φV4)というパルスの組合せで電荷
読出しがなされる画素、(φV1,φV2,φV3D,
φV4)というパルスの組合せで電荷読出しがなされる
画素の4種類の画素が、周期的に配列されていることに
なる。つまり、信号読出しのためのパルスの組合せが4
種類の、4相駆動であるといえる。
【0020】以下に、本実施の形態における信号電荷の
加算について、説明する。図7を参照して、時刻t1に
おいて垂直転送レジスタ内に読み出された信号電荷R5
1は、時刻t2に単位画素G41の位置まで転送され
る。それと同時に、信号電荷R31,G61が読み出さ
れる。時刻t3までに電荷R31,R51,G61が単
位画素G21,R31,R51の位置までそれぞれ転送
されると同時に、信号電荷R11が読み出される。更
に、時刻t4までに電荷R11,R31,R51,G6
1が単位画素OB,OB,R11,R31の位置までそ
れぞれ転送されると同時に、信号電荷G41,G21が
それぞれ読み出される。下からR11,G21,R3
1,G41,R51,G61の順であった画素は、この
読出し及び転送により、R11,R31,R51,G2
1,G61,G41の順に並べ替えられる。これを図8
に示すように、水平ブランキング期間内に垂直方向へ3
ライン分転送し、水平転送レジスタでR11,R31,
R51を加算し、又、G21,G41,G61を加算す
ることにより、画角の変化無しに垂直方向の解像度が1
/3に変換される。
加算について、説明する。図7を参照して、時刻t1に
おいて垂直転送レジスタ内に読み出された信号電荷R5
1は、時刻t2に単位画素G41の位置まで転送され
る。それと同時に、信号電荷R31,G61が読み出さ
れる。時刻t3までに電荷R31,R51,G61が単
位画素G21,R31,R51の位置までそれぞれ転送
されると同時に、信号電荷R11が読み出される。更
に、時刻t4までに電荷R11,R31,R51,G6
1が単位画素OB,OB,R11,R31の位置までそ
れぞれ転送されると同時に、信号電荷G41,G21が
それぞれ読み出される。下からR11,G21,R3
1,G41,R51,G61の順であった画素は、この
読出し及び転送により、R11,R31,R51,G2
1,G61,G41の順に並べ替えられる。これを図8
に示すように、水平ブランキング期間内に垂直方向へ3
ライン分転送し、水平転送レジスタでR11,R31,
R51を加算し、又、G21,G41,G61を加算す
ることにより、画角の変化無しに垂直方向の解像度が1
/3に変換される。
【0021】尚、これまではカラーの例についてのべた
が、白黒の場合であっても、画角が変わらずに解像度を
切り替えられることは、言うまでもない。
が、白黒の場合であっても、画角が変わらずに解像度を
切り替えられることは、言うまでもない。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、全画素
読み出し型固体撮像素子を用い、読出し電極を3相以上
とし、固体撮像装置として各各の読出し電極に印加され
る駆動パルスを3相以上として、駆動により垂直方向の
信号電荷を並べ替える。これにより、画角を変えずに解
像度の切替えが可能になる。
読み出し型固体撮像素子を用い、読出し電極を3相以上
とし、固体撮像装置として各各の読出し電極に印加され
る駆動パルスを3相以上として、駆動により垂直方向の
信号電荷を並べ替える。これにより、画角を変えずに解
像度の切替えが可能になる。
【0023】本発明によれば、解像度切替えを行った場
合に、互いに連続しない1画素分以上を隔てた元の画素
からの信号電荷が隣り合うように並べ替え、その並べ替
えた信号電荷の和を取ることで、カラー表示においても
異なる色どうしの混色なしに感度および飽和出力を飛躍
的に向上させることが可能である。又、電子シャッタを
併用すれば、感度およびダイナミックレンジを変えずに
画像画角と解像度の切替えも可能である。
合に、互いに連続しない1画素分以上を隔てた元の画素
からの信号電荷が隣り合うように並べ替え、その並べ替
えた信号電荷の和を取ることで、カラー表示においても
異なる色どうしの混色なしに感度および飽和出力を飛躍
的に向上させることが可能である。又、電子シャッタを
併用すれば、感度およびダイナミックレンジを変えずに
画像画角と解像度の切替えも可能である。
【0024】本発明は、あらゆる方式の全画素読出し型
固体撮像素子搭載の固体撮像装置に適用可能である。
固体撮像素子搭載の固体撮像装置に適用可能である。
【図1】本発明の第1の実施の形態における固体撮像素
子の垂直転送レジスタの電極構成を示す図である。
子の垂直転送レジスタの電極構成を示す図である。
【図2】第1の実施の形態の駆動パルスのタイミング図
および、信号電荷の転送状態を示す図である。
および、信号電荷の転送状態を示す図である。
【図3】第1の実施の形態において、元画像が垂直解像
度1/2に変換される様子を示す図である。
度1/2に変換される様子を示す図である。
【図4】第1の実施の形態の駆動パルスのタイミング図
および信号電荷の転送状態を示す図である。
および信号電荷の転送状態を示す図である。
【図5】第1の実施の形態において、垂直および水平の
解像度が1/2に変換される様子を示す図である。
解像度が1/2に変換される様子を示す図である。
【図6】本発明の第2の実施の形態における固体撮像素
子の垂直転送レジスタの電極構成を表す図である。
子の垂直転送レジスタの電極構成を表す図である。
【図7】第2の実施の形態における駆動パルスのタイミ
ング図および、信号電荷の転送状態を示す図である。
ング図および、信号電荷の転送状態を示す図である。
【図8】第2の実施の形態において、元画像が垂直解像
度1/3に変換される様子を示す図である。
度1/3に変換される様子を示す図である。
【図9】従来の技術による固体撮像装置における固体撮
像素子の一例の構成を示す図および、垂直転送レジスタ
の電極構成を示す図である。
像素子の一例の構成を示す図および、垂直転送レジスタ
の電極構成を示す図である。
【図10】従来の固体撮像装置を駆動するパルスのタイ
ミング図および、信号電荷の転送状態を示す図である。
ミング図および、信号電荷の転送状態を示す図である。
【図11】従来の固体撮像装置における解像度切替えの
第1の方法を説明するための図である。
第1の方法を説明するための図である。
【図12】解像度切替えの第1の方法における駆動パル
スのタイミング図および、信号電荷の転送状態を示す図
である。
スのタイミング図および、信号電荷の転送状態を示す図
である。
【図13】従来の固体撮像装置における解像度切替えの
第2の方法を説明するための図である。
第2の方法を説明するための図である。
【図14】従来の固体撮像装置における解像度切替えの
第3の方法を説明するための図である。
第3の方法を説明するための図である。
【図15】従来の固体撮像装置における解像度切替えの
第4の方法を説明するための図である。
第4の方法を説明するための図である。
【図16】従来の固体撮像装置における解像度切替えの
第5の方法を説明するための図である。
第5の方法を説明するための図である。
【図17】従来の固体撮像装置における解像度切替えの
第6の方法を説明するための図である。
第6の方法を説明するための図である。
【図18】従来の固体撮像装置における解像度切替えの
第7の方法を説明するための図である。
第7の方法を説明するための図である。
【図19】従来の固体撮像装置における解像度切替えの
第8の方法を説明するための図である。
第8の方法を説明するための図である。
【図20】従来の固体撮像装置における解像度切替えの
第9の方法を説明するための図である。
第9の方法を説明するための図である。
1 垂直余剰電荷掃出しドレイン 2 水平余剰電荷掃出しドレイン 3 入力ダイオード 4 出力アンプ 5 水平転送レジスタ 6 光電変換領域 7 光学的黒レベル領域 8 垂直転送レジスタ 9 フォトダイオード 11 掃き捨てる領域 12 信号電荷として使用する領域
Claims (5)
- 【請求項1】 複数のフォトダイオードと各各のフォト
ダイオードに隣接した電荷転送部とを備え、各各のフォ
トダイオードで発生した信号電荷をそれぞれ独立に、同
時に、全て読み出し、転送する構成の全画素読出し型の
同体撮像素子を用いた固体撮像装置であって、フォトダ
イオードからの信号電荷を個々のフォトダイオード毎に
前記電荷転送部ヘ読み出すための電極を備え、前記電極
が3相分以上で、周期的に配列されている固体撮像装置
の駆動方法において、 前記3相分以上の信号電荷読出し用電極に、それぞれ異
なったタイミングで読出しパルスを重畳させて信号電荷
を読み出し、前記信号電荷の読出しにより、前記電荷転
送部の電荷転送方向に少なくとも1画素分以上を隔てた
信号電荷を互いに隣接するように並べ替える ことを特徴
とする固体撮像装置の駆動方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の固体撮像装置の駆動方
法において、前記信号電荷の読出し、並べ替え後の転送
を水平ブランキング期問内に少なくとも2ライン分以上
行うことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。 - 【請求項3】 請求項2に記載の固体撮像装置の駆動方
法において、前記水平ブランキング期間内に少なくとも
2ライン分以上転送された信号電荷を水平転送レジスタ
内で加算することを特徴とする固体撮像装置の駆動方
法。 - 【請求項4】 請求項3に記載の固体撮像装置の駆動方
法において、前記信号電荷の読出しおよび転送により並
べ替えられた信号電荷により得られる画像は垂直解像度
が1/2以下であることを特徴とする固体撮像装置の駆
動方法。 - 【請求項5】 請求項1乃至4に記載の固体撮像装置の
駆動方法において、前記固体撮像素子がRGBベイヤ配
列型のカラーフィルタを備えることを特徴とする固体撮
像装置の駆動方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9129427A JP3000958B2 (ja) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | 固体撮像装置の駆動方法 |
EP98102616A EP0880276A3 (en) | 1997-05-20 | 1998-02-16 | Variable resolution driving method for image sensor |
KR1019980005082A KR100265197B1 (ko) | 1997-05-20 | 1998-02-19 | 이미지 센서를 위한 가변해상도 구동방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9129427A JP3000958B2 (ja) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | 固体撮像装置の駆動方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11035387A Division JP3050223B2 (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 固体撮像装置及びその駆動方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10322601A JPH10322601A (ja) | 1998-12-04 |
JP3000958B2 true JP3000958B2 (ja) | 2000-01-17 |
Family
ID=15009233
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9129427A Expired - Lifetime JP3000958B2 (ja) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | 固体撮像装置の駆動方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0880276A3 (ja) |
JP (1) | JP3000958B2 (ja) |
KR (1) | KR100265197B1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7773129B2 (en) | 2002-08-02 | 2010-08-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Image pickup device, imaging apparatus containing the same, and control method thereof |
JP2009021809A (ja) | 2007-07-11 | 2009-01-29 | Canon Inc | 撮像装置の駆動方法、撮像装置、及び撮像システム |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4740828A (en) * | 1983-12-24 | 1988-04-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Image sensing apparatus having a low-resolution monitor, means for reducing the amount of information in an image signal, and switching means for reducing power consumption in various operating modes |
JPH04134989A (ja) * | 1990-09-27 | 1992-05-08 | Toshiba Corp | 固体撮像素子の駆動方法 |
-
1997
- 1997-05-20 JP JP9129427A patent/JP3000958B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-02-16 EP EP98102616A patent/EP0880276A3/en not_active Withdrawn
- 1998-02-19 KR KR1019980005082A patent/KR100265197B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10322601A (ja) | 1998-12-04 |
KR19980086507A (ko) | 1998-12-05 |
KR100265197B1 (ko) | 2000-09-15 |
EP0880276A3 (en) | 2001-05-02 |
EP0880276A2 (en) | 1998-11-25 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990105 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19991012 |