CN1104804C - 固态摄像器件及其驱动方法、摄像装置及系统 - Google Patents

固态摄像器件及其驱动方法、摄像装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明在全像素读出图像传感器和逐行扫描输出方式的图像传感器中，不使用在外部电路上的帧存储器等，并有选择地输出隔行扫描方式。在本发明的3层3相驱动的全像素读出方式的CCD图像传感器中，当要进行隔行扫描信号的输出时，向垂直转移寄存器2提供第1～第3垂直转移脉冲，例如在将第n行像素的信号电荷转移到水平转移寄存器4后，向该水平转移寄存器4提供水平转移脉冲，将进行在水平转移寄存器4中的第n行的信号电荷转移(位移)到输出一侧例如2像素。其后，向垂直转移寄存器2提供第1～第3垂直转移脉冲，将第n+1行像素中的信号电荷转移到水平转移寄存器4，在该水平转移寄存器4内，混合第n行的信号电荷和第n+1行的信号电荷。

Description

固态摄像器件及其驱 动方法、摄像装置及系统
本发明涉及摄像系统，即采用逐行扫描方式或有选择地采用隔行扫描方式使用例如CCD作为电荷转换装置进行像素读出及实现电荷转移的驱动方法及具有上述固态摄像器件的摄像装置以及以该摄像装置为主体输出图像，将来自该摄像装置的基于隔行扫描方式的摄像信号(以下只称作逐行扫描方式)存储在外部存储装置中，使来自上述摄像装置的基于隔行扫描方式的摄像信号(以下只称作隔行扫描信号)可以显示在监视画面上。
一般，作为摄像被摄像体显示在监视装置上的摄像装置，由于监视装置通常采用NTSC等的隔行扫描方式，所以装入其内部的固态摄像器件的摄像输出也以隔行扫描方式为标准。
作为以该隔行扫描方式为标准进行摄像输出的固态摄像器件，一般具有垂直4相驱动的IT(Interline)(行间转移)方式的CCD图像传感器和同样的垂直4相驱动的FIT(帧·行间转移)方式的CCD图像传感器等。
例如，在行间转移方式的CCD图像传感器中，如图1所示，具有这样的图像装置3，其中，将入射光量光电转换成相应的电荷量的受光装置1的多个被配列成矩阵形，进而，在这些受光装置1中，对于在列方向上排列的受光装置1是共用的垂直转移寄存器2在行方向上排列多条。
另外，在上述图像传感器中，设置有与上述图像装置3邻接，并且对于多个垂直转移寄存器2是共同的水平转移寄存器4，在该水平转移寄存器4的最后段上，连接着具有用例如浮动扩散和浮动门构成的电荷-电压转换装置，和放大来自该电荷-电压转换装置的输出信号的输出放大器的输出装置8。
通过向图像装置3提供4相的垂直转移脉冲φV1～φV4，在图像装置3中的各垂直转移电极下的电位分布逐渐变化，由此，信号电荷就可以沿着图像装置3的垂直转移寄存器2在垂直方向(水平转移寄存器4一侧)转移。
另外，此时，通过向形成在水平转移寄存器4上的例如由2层多晶体硅层产生的水平转移电极提供相位互不相同的2相水平转移脉冲φH1以及φH2，就可以使信号电荷顺序转移至输出装置8，在该输出装置8中转换成电信号，作为摄像信号S从该输出端子φout取出。
这时，例如在奇数帧中，在垂直转移寄存器2内，例如将第1行和第2行、第3行和第4行分别混合转移至水平转移寄存器4一侧，在偶数帧中，在垂直转移寄存器2内，将第2行和第3行、第4行和第5行分别混合转移至水平转移寄存器4一侧。
但是，最近，对用可以独立地读出全部像素信息的全像素读出CCD图像传感器和帧转移方式进行逐行扫描动作的CCD图像传感器的需求增加，特别是在向计算机的图像输入等方面(作为电子静像摄像机的用途)，其需求更加广泛。
作为该全像素读出方式的图像传感器，已经提出了具有如图2所示的由3层3相CCD产生的垂直转移装置的构造。进而，与图4对应的部分标记采用同一符号，并省略其重复说明。
在此，参照图3的时间图已及图4的动作概念图说明在上述3层3相CCD图像传感器中的垂直方向的转移动作(沿着垂直转移寄存器2的转移动作)。
首先，从在垂直回扫期的电荷读出动作结束后，在形成于第2垂直转移电极111b下的电位井中转移·积蓄信号电荷的状态(t1时)开始说明，在下一个t2时，由于第1垂直转移脉冲φV1变为高电平，所以，在第1垂直转移电极111a下形成电位井，读出动作后的信号电荷e被转移·积蓄在第1以及第2垂直转移电极111a以及111b下连续形成的电位井中。
在接着的t3时，由于第2垂直转移脉冲φV2变为低电平，所以，在第2垂直转移电极111b下形成电位势垒，信号电荷e被转移·积蓄在第1垂直转移电极111a下形成的电位井中。
在接着的t4时，由于第3垂直转移脉冲φV3变为高电平，所以，在第3垂直转移电极111c下形成电位井，信号电荷e被转移·积蓄到在第1以及第3垂直转移电极111a以及111c下连续形成的电位井中。
在接着的t5时，由于第1垂直转移脉冲φV1变为低电平，所以在第1垂直转移电极111a下形成电位位垒，信号电荷e被转移·积蓄到在第3垂直转移电极111c下形成的电位井中。
在接着的t6时，由于第2垂直转移脉冲φV2变为高电平，所以在第2垂直转移电极111b下形成电位井，信号电荷e被转移·积蓄到在第2以及第3垂直转移电极111b以及111c下连续形成的电位井中。
在接着的t7时，由于第3垂直转移脉冲φV3变为低电平，所以在第3垂直转移电极111c下形成电位位垒，信号电荷e被转移·积蓄到在第2垂直转移电极111b下形成的电位井中。
在此阶段中，在前一阶段积蓄在第2垂直转移电极111b下的信号电荷e，被转移到下一阶段的第2垂直转移电极111b下。这样，由于在图3所示的时刻，在各垂直转移电极111a～111c上施加第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3，所以，全像素的信号电荷e被分别独立顺序地转移到垂直方向。
但是，即使在上述那样的电子静像摄像机中，也可以进行所谓在监视装置上显示该摄像信息确定画面视角。
用于电子静像摄像机的光电摄像元件，如上所述，由于是用全像素读出CCD图像传感器和帧传送方式进行逐行扫描动作的CCD图像传感器，所以，监视装置最好也使用逐行扫描方式的监视装置。
但是，由于逐行扫描方式的监视装置价格高，所以成为电子静像摄像机一般普及时的屏障。
因而，可以考虑在便宜的NTSC等的隔行扫描方式的监视装置上显示摄像信息，但是，这种情况下，就必须将逐行扫描信号变化成隔行扫描信号。
为了直接从固态摄像器件得到隔行扫描信号，以往是通过在垂直转移寄存器内混合垂直相邻的2像素的信号电荷实现的，但这需要使设置在图像装置上的摄像机滤色器的排列与隔行扫描方式对应才能实现。
这里，作为设置在图像装置上的摄像机滤色器的排列与隔行扫描方式对应的例子，应该是使摄像机滤色器对1行的颜色的重复动作变为在全部行中相同的排列规则。
但是，在电子静像摄像机中，为了使每帧的高画质优先，往往使用与上述的垂直方向2像素的信号电荷的混合产生的隔行扫描动作不对应的颜色排列的摄像机滤色器。作为这种例子，例如有G带状(strip)R/B方格纹编码和R/B方格纹编码。
例如，当使用根据G带状R/B方格纹编码的摄像机滤色器进行垂直方向2像素的信号电荷的混合时，由于只输出绿色信号电荷混合后的2G信号和红色信号电荷和蓝色信号电荷混合后的RB信号，因而，在后面的信号处理中，存在不能制成颜色信号的问题。以往，在使用这种与垂直方向2像素的混合产生的隔行扫描输出不对应的摄像机编码的固态摄像机的系统中，是使1帧的摄像信号暂存于存储器(帧存储器)后，输出隔行扫描信号。
但是，在这种以往的系统中，因为需要帧存储器等大容量的图像存储器，所以存在由此带来制造成本增大以及消耗电力增大特征的问题。
本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供这样一种固态摄像器件，即，在全像素读出图像传感器和逐行扫描输出方式的图像传感器中，在外部电路上不使用帧存储器等，而可以有选择地进行隔行扫描方式的输出。
另外，本发明的另一目的在于提供这样一种固态摄像器件的驱动方法，即，在全像素读出图像传感器和逐行扫描输出方式的图像传感器中的驱动方法中，即使在外部电路上不使用帧存储器等，也可以有选择地进行隔行扫描方式的输出。
再有，本发明的另一目的在于提供这样一种摄像装置，即，在搭载有全像素读出图像传感器和逐行扫描输出方式的图像传感器的摄像装置中，即使在外部电路上不使用帧存储器等，也可以有选择地进行隔行扫描方式的输出。
再有，本发明的另一目的在于提供这样一种摄像系统，即，可以在计算机的外部存储装置中存储从搭载有全像素读出图像传感器和逐行扫描输出方式的图像传感器的摄像装置输出的逐行扫描信号，可以使从上述摄像装置有选择地输出的隔行扫描信号显示在NTSC方式的监视装置的画面上。
本发明涉及的固态摄像器件以及固态摄像器件的驱动方法的构成是，具有摄像滤色器，其将来自被摄体的入射光的光量对应地光电转换成相应的信号电荷作为像素，在图像装置的受光装置上按照规定的排列规则排列成矩阵型结构，根据提供给水平回扫期的第1垂直转换脉冲群，转移上述积蓄在各像素上的信号电荷的每一行至水平转移寄存器4，根据提供给水平回扫期间的第2垂直转移脉冲群，将上述积蓄在各像素中的信号电荷的每2行转移至水平转移寄存器4。
由此，首先，在电荷积蓄期间，在构成像素的受光装置中，对应于来自被摄体的入射光的光量光电转换成相应的信号电荷。此后，在水平回扫期中，顺序将积蓄在受光装置中的信号电荷垂直转移至水平转移寄存器4的一侧。
这时，如果在上述水平回扫期提供第1垂直脉冲群，则由于对每1行积蓄在各像素中的信号电荷逐次垂直转移至水平转移寄存器4，所以可以从该固态摄像器件输出按照逐行扫描方式输出的摄像信号。
另一方面，当在上述水平回扫期提供第2转移脉冲群时，由于对于每2帧将积蓄在各像素中的信号电荷逐次转移至水平转移寄存器，所以可以从该固态摄像机输出根据隔行扫描方式的摄像信号。即，由于在第1行信号电荷转移至水平转移寄存器后，进而第2行信号电荷同样被转移至水平转移寄存器，所以通过在该水平转移寄存器中混合第1行信号电荷和第2行信号电荷，其结果，就可以作为根据隔行扫描方式的摄像信号输出。
特别是通过这样的构成，即，在上述水平回扫期间提供上述第2转移脉冲群中，在每隔1个垂直回扫期的任意1个水平回扫期，提供1个上述第1转移脉冲群，就可以在奇数帧期间，例如在水平转移寄存器内混合第1行以及第2行的信号电荷。而后，在接着的偶数帧期间，由于在该偶数帧前，在垂直回扫期中，提供1个第1转移脉冲群，输出1行的信号电荷，所以例如可以在水平转移寄存器内混合第2行和第3行的信号电荷。
其结果，可以从固态摄像器件输出具有奇数帧和偶数帧的隔行扫描方式的摄像信号。
作为上述规定的排列规则，具有这样构成的固态摄像机，即，在将第n行(n＝1，2…)的摄像机滤色器在空间上错开成规定像素份时，使用该第n颜色的重复与第n+1行的摄像机滤色器的颜色重复具有相同的排列规则的摄像机滤色器，将第2转移脉冲群设置成例如上述第1转移脉冲群经过2次提供的构成的转移脉冲群，进而在第1次提供上述第1转移脉冲群后，向上述水平转移寄存器提供使已存储到上述水平转移寄存器中的信号电荷转移规定像素份用的水平转移脉冲，以下，具体地说明这种固态摄像机。
首先，由于在水平回扫期间在第2转移脉冲群中第1次提供第1转移脉冲群，所以对每1行将各像素的信号电荷转移至水平转移寄存器，在水平转移寄存器中例如转移·积蓄第n行的信号电荷。此后，由于向水平转移寄存器提供水平转移脉冲，所以水平转移寄存器内的信号电荷位移与摄像机滤色器的上述水平方向的的位移量相当的像素量。由此，在积蓄于水平转移寄存器中的第n行的信号电荷中，对应图像装置的范围的信号电荷的颜色的重复变成与积蓄在图像装置的例如最后段的第n+1行的信号电荷的颜色的重复相同。
其后，由于在第2转移脉冲群中第2次提供第1转移脉冲群，所以各像素的信号电荷每1行向水平转移寄存器中转移，在水平转移寄存器中转移·积蓄第n+1行的信号电荷，其结果，可以在水平转移寄存器内混合第n行信号电荷和第n+1行信号电荷。
这种情况下，如上所述，由于第n行信号电荷的颜色的重复和第n+1行的信号电荷的颜色的重复变得一致，所以通过在同一颜色之间混合，就可以在水平转移寄存器内将垂直方向的2像素进行混合以得到隔行扫描方式输出的信号。
这样，在本发明涉及的固态摄像器件以及固态摄像器件的驱动方法中，在全像素读出图像传感器和逐行扫描输出方式的图像传感器中，通过在水平回扫期提供第1转移脉冲群，就可以进行逐行扫描信号的输出，通过在水平回扫期提供第2转移脉冲群，就可以进行隔行扫描信号的输出。这种情况下，在外部电路中不使用帧存储器就可以有选择地进行隔行扫描方式的输出。
接着，本发明涉及的摄像装置中设置以下装置：固态摄像器件，其具有在由以矩阵型排列多个将来自被摄体的入射光的光量光电转换成相应的信号电荷作为像素的受光装置构成的通信装置上，按照规定的排列规则与各像素对应地排列的摄像滤色器；第1定时发生电路，其根据基准时钟的输入，生成用于在水平回扫期使积蓄在上述各像素中的信号电荷每1行向水平转移寄存器转移的第1转移脉冲群；第2定时发生电路，其根据基准时钟的输入，生成用于在上述水平回扫期将积蓄在上述各像素中的信号电荷每2行转移到水平转移寄存器的第2转移脉冲群；选择装置，作为应提供给上述固态摄像器件的转移脉冲群，其根据来自外部的逐行扫描指令选择上述第1转移脉冲群，根据来自外部的隔行扫描指令选择上述第2转移脉冲群。
由此，首先，在电荷积蓄期间，在构成像素的受光装置中，将来自被摄体的入射光的光量光电转换成相应的信号电荷。其后，在水平回扫期，将积蓄在受光装置中的信号电荷顺序转移至水平转移寄存器一侧。
这时，当有来自外部的逐行扫描指令时，由选择装置选择来自第1定时发生电路的第1转移脉冲群，提供给固态摄像器件。
在固态摄像器件中，通过根据经上述选择装置提供的来自第1定时发生电路的第1转移脉冲，对每1行将积蓄在各像素中的信号电荷顺序转移至水平转移寄存器，就可以从该固态摄像器件输出根据逐行扫描方式的摄像信号。另一方面，当有来自外部的隔行扫描指令时，由选择装置选择来自第2定时发生电路的第2转移脉冲群，提供给固态摄像器件。
在固态摄像器件中，通过根据经上述选择装置提供的来自第2定时发生电路的第2转移脉冲，将积蓄在各像素上的信号电荷每2行顺序转移到水平转移寄存器，就可以从该固态摄像器件输出根据隔行扫描方式的摄像信号。即，在第1行信号电荷被转移到水平转移寄存器后，由于第2信号电荷也同样地转移到水平转移寄存器，所以可以在该水平转移寄存器内混合第1行的信号电荷和第2行的信号电荷，其结果，可以作为根据隔行扫描方式的摄像信号输出。
特别对在有来自外部的隔行扫描指令时，在每隔1个垂直回扫期的任意1个水平回扫期，从上述第1定时发生电路输出1个上述第1转移脉冲群的情况的动作进行说明。
即，在奇数帧期间，例如在水平转移寄存器内混合第1行以及第2行信号电荷。而后，在接着的偶数帧期间，在该偶数期间前，在垂直回扫期间，提供1个第1转移脉冲群并输出1行信号电荷，因而，可以在水平转移寄存器中例如混合第2行和第3行信号电荷。
其结果，可以从固态摄像器件输出具有奇数帧和偶数帧的隔行扫描方式的摄像信号。
作为上述规定的排列规则，在将第n行(n＝1，2…)的摄像机滤色器在空间上错开成规定像素量时，使用该第n颜色的重复与第n+1行的摄像机滤色器的颜色重复具有相同的排列规则的摄像机滤色器，将第2转移脉冲群设置成例如上述第1转移脉冲群经过2次提供的构成的转移脉冲群，进而在第1次提供上述第1转移脉冲群后，向上述水平转移寄存器提供使已存储到上述水平转移寄存器中的信号电荷转移规定像素量用的水平转移脉冲，这种情况下进行以下动作。
首先，由于在水平回扫期在第2转移脉冲群中第1次提供第1转移脉冲群，所以对每1行将各像素的信号电荷这样转移到水平转移寄存器，即在水平转移寄存器中转移·积蓄例如第n行的信号电荷。其后，通过向水平转移寄存器提供水平转移脉冲，就可以使水平转移寄存器内的信号电荷位移与上述水平方向的位移量相当的像素量。由此，在积蓄在水平转移寄存器中的第n行信号电荷中，对应于图像装置的范围的信号电荷的颜色的重复和积蓄在图像装置的例如最后段的第n+1行的信号电荷的颜色变得相同。
其后，由于在第2转移脉冲群中第2次提供第1转移脉冲群，因而，各像素的信号电荷每1行向水平转移寄存器转移，在水平转移寄存器中转移·积蓄第n+1行的信号电荷，其结果，可以在水平转移寄存器内混合第n行信号电荷和第n+1行的信号电荷。
这种情况下，如上所述，由于第n行信号电荷的颜色的重复和第n+1行的信号电荷的颜色的重复变得一致，所以通过在同一颜色之间混合，就可以在水平转移寄存器内进行用于得到隔行扫描信号的垂直方向2像素的混合。
这样，在本发明涉及的摄像装置中，由于根据来自外部的逐行扫描指令，在水平回扫期向固态摄像元件提供来自第1定时发生电路的第1转移脉冲群，所以可以从该固态摄像元件输出逐行扫描信号，另外，由于根据来自外部的隔行扫描指令，在水平回扫期向固态摄像元件提供来自第2定时发生电路的第2转移脉冲群，所以可以从该固态摄像元件输出隔行扫描信号。这种情况下，在搭载有全像素读出图像传感器和逐行扫描输出方式的图像传感器的上述摄像装置中，即使在外部电路上不使用帧存储器，也可以有选择地进行隔行扫描方式的输出。
接下来，本发明涉及的摄像系统的构成是，设置具有以下构成的摄像装置、外部存储装置、显示装置以及切换装置。
即，上述摄像装置具有：固态摄像元件，其具有在由以矩阵型排列多个将来自被摄体的入射光的光量光电转换成相应的信号电荷作为像素的受光装置构成的通信装置上，按照规定的排列规则与各像素对应地排列的摄像滤色器；第1定时发生电路，其根据基准时钟的输入，生成用于在水平回扫期使积蓄在上述各像素中的信号电荷每1行向水平转移寄存器转移的第1转移脉冲群；第2定时发生电路，其根据基准时钟的输入，生成用于在上述水平回扫期将积蓄在上述各像素中的信号电荷每2行转移到水平转移寄存器的第2转移脉冲群；选择装置，作为应提供给上述固态摄像器件的转移脉冲群，其根据来自外部的逐行扫描指令选择上述第1转移脉冲群，根据来自外部的隔行扫描指令选择上述第2转移脉冲群。
上述外部存储装置具有，至少存储从上述摄像装置中的固态摄像器件输出的1帧图像信号的存储器；上述显示装置的构成是，将从上述摄像装的固态摄像器件输出的摄像信号变换成图像信号显示在画面上。
上述切换装置的构成是，将从上述固态摄像器件输出的摄像信号在上述通常的动作中提供给显示装置，当从上述快门操作键输入中断信号时，根据该信号将上述摄像信号切换提供给外部存储装置。
本发明涉及的摄像系统，根据上述构成，首先，在摄像装置的固态摄像器件中，在电荷积蓄期间，在构成图像的受光装置中，将来自被摄体的入射光的光量光电转换成相应的信号电荷。切换，在水平回扫期间，将在受光装置中连续接收到的信号电荷顺序转移到水平转移寄存器一侧。
在通常的动作情况下，即在隔行扫描动作的情况下，由选择装置选择来自第2定时发生电路的第2转移脉冲群，提供给固态摄像器件。
在固态摄像器件中，通过根据经上述选择装置提供的来自第2定时发生电路的第2转移脉冲，将积蓄在各像素中的信号电荷每2行顺序转移到水转移寄存器，就可以从该固态摄像器件输出根据隔行扫描方式的摄像信号。即，在第1行信号电荷被转移到水平转移寄存器后，由于第2信号电荷也同样地转移到水平转移寄存器，所以可以在该水平转移寄存器内混合第1行的信号电荷和第2行的信号电荷，其结果，可以作为根据隔行扫描方式的摄像信号输出。
特别在上述通常动作中，对在每隔1个垂直回扫期的任意1个水平回扫期，从上述第1定时发生电路输出1个上述第1转移脉冲群的动作情况进行说明。
即，在奇数场期间，例如在水平转移寄存器内混合第1行以及第2行信号电荷。而后，在接着的偶数场期间，在该偶数场期间前，在垂直回扫期间，提供1个第1转移脉冲群并输出1行信号电荷，因而，可以在水平转移寄存器中例如混合第2行和第3行信号电荷。
其结果，可以从固态摄像器件输出具有奇数场和偶数场的隔行扫描方式的摄像信号。
这种情况下，由于是通常动作，所以始终由切换装置将固态摄像器件的输出提供给显示装置一侧。因而，向显示装置提供从固态摄像器件输出的基于隔行扫描方式的摄像信号，因此，在该显示装置的显示画面上，显示出根据隔行扫描方式的图像。
在上述的通常动作进行中，如果输入根据快门操作键的操作的中断信号，则由选择装置选择此次来自第1定时发生电路的第1转移脉冲群，将该第1转移脉冲群提供给摄像装置的固态摄像器件。
由此，在固态摄像器件中，通过根据经上述选择装置提供的来自第1定时发生电路的第1转移脉冲，对每1行将进行在各像素中的信号电荷顺序转移到水平转移寄存器，就可以从该固态摄像器件输出基于逐行扫描方式的摄像信号。
当输入了上述信号时，由于由上述切换装置将固态摄像器件的输出切换到外部存储装置一侧，所以从固态摄像器件输出的基于逐行扫描方式的摄像信号(例如1帧的摄像信号)，就通过切换装置提供给外部存储装置，存储在该外部存储装置的存储区域中。存储在该外部存储装置中的摄像信号，例如由计算机处理后印刷在印刷纸上，或输出的与逐行扫描对应的监视装置。
即，在本发明涉及的摄像系统中，在通常动作(隔行扫描动作)的情况下，由于在水平回扫期间向固态摄像器件提供来自第2定时发生电路的第2转移脉冲群，因而，从该固态摄像器件输出隔行扫描信号，该隔行扫描信号由切换装置提供给与隔行扫描对应的监视装置。另外，当有基于快门操作键的操作的中断信号输入时，由于根据该信号，在水平回扫期间向固态摄像器件提供来自第1定时发生电路的第1转移脉冲群，所以可以从该固态摄像器件输出逐行扫描信号，该逐行扫描信号由切换装置提供给外部存储装置。
这样，在本发明涉及的摄像系统中，可以在计算机的外部存储装置中存储从搭载全像素读出图像传感器和逐行扫描输出方式的图像传感器的摄像装置输出的逐行扫描信号，可以在NTSC方式的监视装置的画面上，显示从上述摄像装置有选择地输出的隔行扫描信号。
图1是常规的4相驱动行间转移方式的CCD图像传感器的构成图；
图2是常规的3层3相全像素读出方式的CCD图像传感器的构成图；
图3是展示在3层3相CCD图像传感器中的垂直方向的转移动作中使用的第1～第3垂直转移脉冲的时间图；
图4展示在3层3相CCD图像传感器中的垂直方向的转移动作的概念图；
图5是在3层3相全像素读出方式的CCD图像传感器中适用本发明涉及的固态摄像器件的实施例(以下，仅称为涉及实施例的图像传感器)的构成图；
图6是展示涉及本实施例的图像传感器的受光装置和其外围部分的结构图；
图7是展示在涉及本实施例的图像传感器上使用的G带状R/B方格纹编码的摄像滤色器的颜色排列的说明图；
图8是展示在3层3相CCD图像传感器中的垂直方向的转移动作中使用的第1～第3垂直转移脉冲的时间图；
图9是展示在3层3相CCD图像传感器中的垂直方向的转移动作的动作概念图；
图10展示在本实施例中提供给图像传感器的具有第1信号形态的第1～第3垂直转移脉冲以及第1和第2水平转移脉冲的时间图；
图11是展示在本实施例中提供给图像传感器的具有第2信号形态的第1～第3垂直转移脉冲以及第1和第2水平转移脉冲的时间图；
图12是在本实施例的图像传感器中，进行隔行扫描输出时的动作概念图；
图13是展示搭载有实施例的图像传感器的摄像装置的结构图；
图14是展示使用实施例的摄像装置的摄像系统的结构图；
图15是展示搭载有2个本实施例的图像传感器的2板式摄像装置的结构图；
图16是展示搭载在2板式摄像装置中的易于彩色摄像方式的图像传感器的R/B方格纹编码的彩色滤色器的颜色排列的说明图；
图17是展示搭载于2板式摄像装置中的供彩色摄像方式的图像传感器用的具有第2信号形态的第1～第3垂直转移脉冲以及第1和第2水平转移脉冲的时间图；
图18是在搭载2板式摄像装置中的彩色摄像方式的图像传感器中，进行2隔行扫描输出时的动作概念图。
以下，参照图5至图18说明关于在3层3相全像素读出方式的CCD图像传感器上适用本发明涉及的固态摄像器件的实施例(以下，仅称作涉及实施例的图像传感器)、搭载了该实施例的图像传感器的摄像装置(以下，仅称作涉及实施例的摄像装置)、使用该实施例的摄像装置的摄像系统(以下，仅称作涉及实施例的摄像系统)。
首先，参照图5说明涉及实施例的图像传感器。
该涉及实施例的图像传感器，如图5所示，具有图像装置3(摄像部分)，其构成是：光电转换入射光量为相应的电荷的受光装置1的多个排列成矩阵型，进而在这些受光装置1中，对于在列方向上排列的受光装置1是共用的垂直转移寄存器2的多条在行方向上排列。
另外，与上述图像装置3相邻，并且对于多条垂直转移寄存器2是共用的水平转移寄存器4一条并联设置。
而后，在图像装置3和水平转移寄存器4之间，使2个垂直-水平转移寄存器VH1以及VH2对于多个垂直转移寄存器2是共用并且分别并列的形成，而这2个寄存器用于将在图像装置3的垂直转移寄存器2的最后段转移的信号电荷转移到水平转移寄存器4。向这2个垂直-水平转移寄存器VH1以及VH2分别提供垂直-水平转移脉冲φVH1以及φVH2，由于提供了转移脉冲φVH1以及φVH2，所以来自垂直转移寄存器2的信号电荷可以转移至水平转移寄存器4。
另外，输出装置5与上述水平转移寄存器4的最后段连接。该输出装置5的构成是具有，电荷-电信号转换装置6，其将从水平转移寄存器4的最后段转移出的信号电荷变换成电信号(例如电压信号)，例如由浮动扩散或浮动门等构成；复位门7，其根据输入的复位脉冲φRG，在漏极区域D清除由电荷-电信号转换装置6进行电信号转换后的信号电荷；放大器8，其放大来自电荷-电信号转换装置6的电信号。进而，在漏极区域D施加电源电压VRD。
而后，由于在图像装置3上提供了3相垂直转移脉冲φV1～φV3，在图像装置3中的各垂直转移电极下的电位发布顺序变换，由此，信号电荷分别沿着图像装置3中的垂直转移寄存器2转移到纵方向(水平转移寄存器4一侧)上。
另外，在图像装置3中，在垂直回扫期间，首先将进行在受光装置1中的信号电荷读出到垂直转移寄存器2，在其后的水平回扫期间，以1行为单位，转移至水平转移寄存器4。由此，在垂直转移寄存器2的最后段的信号电荷，经由2个垂直-水平转移寄存器VH1以及VH2转移到水平转移寄存器4。
在接着的水平扫描期间，由于向在水平转移寄存器4上形成的例如由2层多结晶硅层构成的水平转移电极施加相位相互不同的2相水平转移脉冲φH1以及φH2，因而，信号电荷顺序转移到输出装置5一侧的电荷-电信号转换装置6，在该电荷-电信号转换装置6中被转换成电信号后，经由放大器8从对应的输出端子9作为摄像信号S取出。
这里，如果看该图像传感器的受光装置1的周围的断面，则如图6所示形成有，例如在n形的硅基板21上由导入p形杂质(例如硼(B))形成的p形沟区域22；用于形成上述受光装置1的n形杂质扩散区域23；构成垂直转移寄存器2的n形转移沟道区域24以及p形沟道截止环区域25，进而，在上述n形杂质扩散区域23的表面形成p形的正电荷积蓄区域26，在n形转移沟道区域24的之下分别形成有以降低阴渗(smear)为目的的第2p形沟区域27。进而，n形杂质扩散区域23和转移沟道区域24之间的区域形成读出门28。
另外，该图像传感器如图所示，在n形硅基板21的表面形成p形沟区域22，在比该沟区域22还浅的位置上形成构成上述受光装置1的n形杂质扩散区域23，由此就可以构成所谓的电子快门的功能。
即，通过使供给硅基板21的基板电位为与快门脉冲同步的高电平，在p形沟区域22中的电位位垒(溢流位垒)下降，积蓄在受光装置1中的电荷(这种情况下是电子)越过上述溢流位垒，在纵方向上，即硅基板21一侧被清除。由此，从快门脉冲的最后施加时刻到电荷读出时刻期间就成为实际的曝光期，因而可以防止余像等问题。
另外，在该图像传感器中，受光装置1(光电转换装置)的构成如下，由上述n形杂质扩散区域23和p形沟区域22的pn接合产生的光电二极管、由n形杂质扩散区域23和读出门RG的pn接合产生的光电二极管、由n形杂质扩散区域23和沟道截止环区域25的pn接合产生的光电二极管、以及由n形杂质扩散区域23和p形储孔区域26的pn接合产生的光电二极管，该受光装置1的多个被排列成矩阵型，形成图像装置3。
该图像传感器，由于是彩色摄像方式，所以在上述图像装置3上形成有按照更多多排列规则被编码的彩色滤色器(未图示)。形成这样的彩色滤色器，使得对于1个受光装置1分配1个颜色。
而后，该图像传感器中的彩色滤色器，例如如图7所示，使用所谓的G带状R/B方格纹编码的彩色滤色器，即，例如对于奇数行，沿着水平方向将按照R、G、B、G顺序的排列作为1组，在水平方向上排列多个这样的组，而对于偶数行，沿着水平方向将按照B、G、R、G的顺序的排列作为1个组，在水平方向上排列多个这样的组。
另外，在涉及该实施例的图像传感器中，如图6所示，在转移光电区域24、沟道截止环区域25以及读出门28上形成例如通过SIO2膜顺序积层SI3N4膜以及SIO2膜构成的3层构造的门绝缘膜29，在该门绝缘膜上形成由第1层～第3层的多结晶硅层形成的3层转移电极(在图6中代表性地展示由第1层多结晶硅层构成的转移电极30)。进而，由这些转移沟道区域24、门绝缘膜29以及转移电极30构成垂直转移寄存器2。
在上述转移电极30的表面上，形成有由热氧化产生的硅氧化膜(SiO2膜)31，在包含上述转移电极30的整个面上形成由PSG构成的层间绝缘膜32，在该层间绝缘膜32上，形成由Al层构成的遮光膜33(以下，称作Al遮光膜)以覆盖下层的转移电极30，在包含该AI遮光膜33的整个面上形成保护膜(例如由等离子体CVD法产生的SiN膜等)34。
上述Al遮光膜33在受光装置1上被有选择地腐蚀掉，光可以通过由该腐蚀形成的开口33a照射在受光装置1内。
进而，在上述图6的断面图中，为了简单起见，省略了保护膜34上的平坦化膜、彩色滤色器以及微型聚光透镜等。
以下，参照图8～图12的时间图等说明涉及上述实施例的图像传感器的读出动作，特别说明在垂直转移寄存器2中读出信号电荷后的垂直方向的转移动作。
向该图像传感器的垂直方向的转移动作，基本上如图8所示的时间进行。即，如图9所示，如果从形成在第2垂直转移电极41b下的电位井中转移·积蓄信号电荷e的状态下开始说明，则在接着的t2时，由于第1垂直转移脉冲φV1变为高电平，因而在第1垂直转移电极41a下形成电位井，读出动作后的信号电荷e转移·积蓄到在第1以及第2垂直转移电极41a以及41b下连续形成的电位井中。
在接着的t3时，由于第2垂直转移脉冲φV2变为低电平，因而在第2垂直转移电极41b下形成电位位垒，信号电荷e转移·积蓄到在第1垂直转移电极41a下形成的电位井中。
在接着的t4时，由于第3垂直转移脉冲φV3变为高电平，因而在第3垂直转移电极41c下形成电位井，信号电荷e转移·积蓄到在第1以及第3垂直转移电极41a以及41c下连续形成的电位井中。
在接着的t5时，由于第1垂直转移脉冲φV1变为低电平，因而在第1垂直转移电极41a下形成电位位垒，信号电荷e被转移积蓄到在第3垂直转移电极41c下形成的电位井中。
在接着的t6时，由于第2垂直转移脉冲φV2变为高电平，因而在第2垂直转移电极41b下形成电位井，信号电荷e被转移·积蓄到在第2以及第3垂直转移电极41b以及41c下连续形成的电位井中。
在接着的t7时，由于第3垂直转移脉冲φV3变为低电平，因而在第3垂直转移电极41c下形成电位位垒，信号电荷e被转移积蓄到在第2垂直转移电极41c下形成的电位井中。
在此阶段中，在前一段积蓄在第2垂直转移电极41b下的信号电荷e，被转移到下一段的第2垂直转移电极41b下。这样一来，在图8所示的时间图中，通过在各垂直转移电极41a～41c上施加第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3，就可以将全像素的信号电荷e分别独立地顺序地转移至垂直方向。
而后，在该图像传感器中，供给第1～第3垂直转移电极41a～41c的第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3具有2种信号形态。第1信号形态如图10所示，是在1水平回扫期间内只输出1次上述图8所示的第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3的形态，第2信号形态如图11所示，是在1水平回扫期间经2次输出如上述图8所示的第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3的形态。
因而，当按照图11的第2信号形态时，2行信号电荷分别独立地被转移到水平转移寄存器4一侧，在该水平转移寄存器4内，这2行信号电荷被混合。正确地在上述水平转移寄存器4内混合垂直方向2像素的信号电荷。
特别是在该第2信号形态中，在第1次输出第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3后，第1以及第2水平转移脉冲φH1以及φH2分别输出2脉冲。由于提供该2脉冲的第1以及第2水平转移脉冲φH1以及φH2，所以积蓄在水平转移寄存器4内的信号电荷被转移(位移)2像素到输出装置5一侧。
如果参照体11以及体12具体地说明由上述第2信号形态产生的信号电荷的转移动作，则首先，由于第1次向图像装置3提供第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3，因而在图11的t1时，各像素的信号电荷每1行独立地转移至水平转移寄存器4，如图12A所示，在水平转移寄存器4上，例如转移·积蓄第n行的信号电荷。在该图12中，R表示红色像素的电信号，B表示蓝色像素的信号电荷，G表示绿色像素的信号电荷。
其后，由于对于水平转移寄存器4，分别将2脉冲的第1以及第2水平转移脉冲φH1以及φH2提供给图像装置3，因而在图11的t12时，如图12所示，将水平转移寄存器4内的第n行的信号电荷的2像素位移至输出装置5一侧。
这里，如果观察用于该图像传感器的彩色滤色器，则如上所述，是图7所示的G带状R/B方格纹表面的彩色滤色器，但该彩色滤色器，在将奇数行彩色滤色器在空间上向输出装置5一侧错开2像素时，证实该奇数行的颜色的重复与偶数行的彩色滤色器的颜色的重复具有相同的排列规则。
因此，通过在水平转移寄存器4内使第n行信号电荷向输出装置5一侧位移2像素，在积蓄在水平转移寄存器4内的第n行的信号电荷中，与图像装置3对应的范围的信号电荷的颜色的重复和积蓄在图像装置3的例如最后段的第n+1行的信号电荷的颜色重复变得相同。
其后，由于第2次提供第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3，因而在图11的t13时，各像素的信号电荷每1行向水平转移寄存器4，在水平转移寄存器4中转移·积蓄第n+1行的信号电荷，其结果如图12C所示，可以在水平转移寄存器4内混合第n行信号电荷和第n+1行的信号电荷。
这种情况下，如上所述，由于第n行信号电荷的颜色的重复和第n+1行信号电荷的颜色的重复变为相同，因而可以通过在同一颜色间混合，在水平转移寄存器4内进行用于得到隔行扫描信号的垂直方向2像素的混合。
因而，在垂直方向的转移动作结束后的水平扫描期间，从输出装置5按顺序输出R信号、G信号、B信号以及G信号，在后段的信号处理中可以制成得到图像信号的颜色信号。总之，由于采用根据上述第2信号形态的驱动方式，所以可以输出将垂直方向的扫描线数设置成一半的帧图像的输出。
进而，在涉及本实施例的图像传感器中，虽然在图1中未图示，但在上述第2信号形态中，在每隔1个垂直回扫期间的任意1水平回扫期间向图像装置3输出1次第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3。由此，在垂直回扫期间，在未提供第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3的情况下的垂直转移动作中，例如从第1行向水平转移寄存器4转移信号电荷，另外，在垂直回扫期间，在提供了第～第3垂直转移脉冲φV1～φV3的情况下的垂直转移动作中，从第2行向水平转移寄存器4转移信号电荷。
总之，在奇数场期间，例如在水平转移寄存器4内混合第1行和第2行的信号电荷，在接着的偶数场期间，在该偶数场期间之前在垂直回扫期间，提供第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3，并输出1行的信号电荷，因而，例如可以在水平转移寄存器4内混合第2行和第3行的信号电荷。
其结果，可以从输出装置5的输出端子9输出具有奇数帧和偶数帧的隔行扫描方式的摄像信号S。
这样，在涉及上述实施例的图像传感器中，在全像素读出图像传感器中，通过在水平回扫期间提供具有第1信号形态的第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3(参照图10)，就可以进行逐行扫描信号SNIL的输出，通过在水平回扫期间提供具有第2信号形态的第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3(参照图11)，就可以进行隔行扫描信号SIL的输出。这种情况下，在外部电路上不使用帧存储器等，就可以有选择地进行隔行扫描方式的输出。
以下，参照图13说明向涉及本实施例的图像传感器提供各种转移脉冲的转移脉冲供给电路系统。用该转移脉冲供给电路系统和图像传感器51以及摄像透镜52构成涉及本实施例的摄像装置的主要部分。
该转移脉冲供给电路具有以下构成，基准时钟脉冲发生器53，其产生按标准决定的基准时钟脉冲；第1垂直定时发生电路54A，其根据来自该基准时钟脉冲发生电路53的基准时钟脉冲Pc的输入，生成图10所示的基于第1信号形态的第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3；第2垂直定时发生电路54B，其根据上述基准时钟脉冲Pc的输入，生成图11所示的基于第2信号形态的第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3；第1水平定时发生电路55A，其根据上述基准时钟脉冲Pc的输入，生成图10所示的根据第1信号形态的第1以及第2水平转移脉冲φH1～φH2；第2水平定时发生电路55B，其根据上述基准时钟脉冲Pc的输入，生成图11所示的根据第2信号形态的第1以及第2水平转移脉冲φH1～φH2。
另外，该转移脉冲供给电路系统还具有，连接在该系统上的垂直驱动电路56，其目的是防止从上述第1或第2垂直定时发生电路54A或54B输出的第1～第2垂直转移脉冲φV1～φV3的衰减；连接在该系统上的水平驱动电路57，其目的是防止从上述第1或第2水平定时发生电路55A或55B输出的第1～第2水平转移脉冲φH1～φH2的衰减；第1开关电路59A，其根据来自系统控制器58的开关控制信号Ssw，有选择地切换来自第1垂直定时发生电路54A的第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3和来自第2垂直定时发生电路54B的第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3；第2开关电路59B，其根据来自系统控制器58的开关控制信号Ssw，有选择地切换来自第1水平定时发生电路55A的第1以及第2水平转移脉冲φH1以及φH2和来自第2水平定时发生电路55B的第1以及第2水平转移脉冲φH1以及φH2。
当开关控制信号Ssw的电平为例如高电平时，在第1开关电路59A中，选择来自第1垂直定时发生电路54A的基于第1信号形态的第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3，与此同时，在第2开关电路59B中，选择来自第1水平定时发生电路55A的基于第1信号形态的第1以及第2水平转移脉冲φH1以及φH2。
另外该转移脉冲供给电路系统，除了上述电路群外还具有，快门脉冲基准信号发生电路60，其根据来自基准时钟发生电路53的基准时钟脉冲Pc的输入，产生与水平回扫期间同步的电子快门脉冲生成用的基准信号Ps；基板施加用信号生成电路61，其根据来自该快门脉冲基准信号发生电路60的基准信号Ps和上述基准时钟脉冲Pc和来自系统控制器58的快门速率这些表示快门控制信号Ss的输入，生成快门脉冲，进而生成将该快门脉冲叠加在基板电位上的基板施加用信号Vs。
系统控制器58，经接口电路62与设置在该摄像装置的外部的操作盘63上的操作键连接，该操作键排列有各种功能键，但这里只显示有代表性的逐行扫描(non-interline)指示用的NIL操作键64A和隔行扫描(interline)用的IL操作键64B。
以下，说明上述摄像装置的处理动作。首先，由于接通摄像装置的电源，自动地从系统控制器58输出高电平的开关控制信号Ssw。
第1开关电路59A，根据来自系统控制器58的高电平的开关控制信号Ssw的输入，选择来自第1垂直定时发生电路54A的第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3。该第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3通过垂直驱动电路56提供给图像传感器51。
另一方面，第2开关电路59B，根据来自系统控制器58的上述高电平的开关控制信号Ssw的输入，选择来自第1水平定时发生电路55A的第1以及第2水平转移脉冲φH1Y以及φH2。该第1以及第2水平转移脉冲φH1以及φH2通过水平驱动电路57提供给图像传感器51。
由此，可以从图像传感器51输出逐行扫描信号SNIL。
在这种状态下，如果操作者操作在操作盘上的IL操作键64B，则基于该操作的中断信号S2通过接口电路62提供给系统控制器58。系统控制器58根据上述中断信号S2的输入输出低电平的开关控制信号Ssw。
第1开关电路59A，根据来自系统控制器58的低电平的开关控制信号Ssw的输入，此次选择来自第2垂直定时发生电路54B的第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3。该第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3经垂直驱动电路56提供给图像传感器51。
另一方面，第2开关电路59B，根据来自系统控制器58的低电平的开关控制信号Ssw的输入，选择来自第2水平定时发生电路55B的第1以及第2水平转移脉冲φH1以及φH2。该第1第2水平转移脉冲φH1以及φH2经水平驱动电路57提供给图像传感器51。
由此，可以从图像传感器51输出隔行扫描信号SNIL。
在输出该隔行扫描信号SJL的过程中，当操作者操作操作盘63上的NIL操作键64B时，伴随该键操作的中断信号S1通过接口电路62提供给系统控制器58。因此，通过从系统控制器58再次输出高电平的开关控制信号Ssw，就可以从图像传感器51再次输出逐行扫描信号SNIL。
这样，在施加上述本实施例的摄像装置中，由于可以根据操作NIL操作键64A产生的逐行扫描指令S1，在水平回扫期间向图像传感器51提供来自第1垂直定时发生电路54A的具有第1信号形态的第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3，因而可以从该图像传感器51输出逐行扫描信号SNIL，另外，由于可以根据操作IL操作键64B产生的隔行扫描指令S2，在水平回扫期间向图像传感器51提供来自第2垂直定时发生电路54B的具有第2信号形态的第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3，因而可以从该图像传感器51输出隔行扫描信号SIL。这种情况下，在搭载有全像素读出图像传感器的摄像装置中，即使在外部电路上不使用帧存储器等，也可以有选择地进行隔行扫描方式的输出。
以下，参照图14说明在电子静像摄像系统中适用上述摄像装置的施加本实施例的摄像系统。进而，与图13对应的部分标记同样的符号，并省略其重复说明。
涉及本实施例的摄像系统，如图14所示，在上述摄像装置71上附加外部存储装置72和显示装置73以及切换装置74构成。上述切换装置74例如被装在摄像装置71内。搭载在该摄像系统上的摄像装置71的系统控制器58与图1 3的摄像装置有一部分不同，其构成是，在通常时，输出低电平的开关控制信号Ssw，根据操作盘63上的快门操作键65的操作，将开关控制信号Ssw设置成高电平。
外部存储装置72的构成是，具有至少存储从上述摄像装置71中的图像传感器51输出的1帧的逐行扫描方式的摄像信号SNIL的存储器。在该外部存储装置72的前面连接有A/D转换器75和图像处理电路79，其中A/D转换器75将从图像传感器51输出的摄像信号SNIL转换成数字的摄像数据DNIL；图像处理电路79对于来自该A/D转换器75的摄像数据DNIL，进行附加水平同步信号等的转换和各种图像显示所需要的数据形态的转换，并作为图像数据VNIL输出。在上述A/D转换器75中的连续选择处理以及在图像处理电路79中的图像数据的转换处理，例如可以由存储控制器76产生的定时控制进行控制。
从上述图像处理电路75输出的图像数据VNIL，根据由存储控制器76产生的写入控制信号例如按照地址顺序写入外部存储装置72的存储区域。
显示装置73具有以下构成，图像处理电路77，其将从上述摄像装置71中的图像传感器51输出的隔行扫描方式的摄像信号SIL转换成图像信号；监视器，其将来自该图像处理电路77的图像信号显示在画面上。进而，图像处理电路77对于摄像信号SIL进行灰度修正和孔径失真补偿(aperture compensator)处理以及水平同步附加处理等，转换成图像信号。
切换装置74具有以下构成，第1固定接点74a，其连接在外部存储装置72的输入一侧；第2固定接点74b，其连接在显示装置73的输入一侧；可动接点74c，其连接在摄像装置71中的图像传感器51的输出一侧。该可动接点74c可以与来自系统控制器58的开关控制信号Ssw的电平对应地进行切换。具体地说，上述可动接点74c，例如在开关控制信号Ssw是低电平时如此进行切换，将从图像传感器51接收的隔行扫描信号SIL提供给显示装置73一侧；在开关控制信号Ssw是高电平时如此进行切换，将从图像传感器接收的逐行扫描信号SNIL提供给显示装置73一侧。
以下，说明数据上述实施例的摄像系统的处理动作。首先，当接通摄像装置71的电源时，自动地从系统控制器58输出低电平的开关控制信号Ssw。
第1开关电路59A，根据来自系统控制器58的低电平的开关控制信号Ssw的输入，选择来自第2垂直定时发生电路54B的具有第2信号形态的第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3。该第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3经垂直驱动电路56提供给图像传感器51。
另一方面，第2开关电路59B，根据来自系统控制器58的低电平的开关控制信号Ssw的输入，选择来自第2水平定时发生电路55B的具有第2信号形态的第1以及第2水平转移脉冲φH1以及φH2。该第1第2水平转移脉冲φH1以及φH2经水平驱动电路57提供给图像传感器51。
由此，可以从摄像装置71的图像传感器51输出隔行扫描信号SIL。
来自上述系统控制器58的上述低电平开关控制信号Ssw还提供给切换装置74。这种情况下，切换装置74的可动接点74c切换到第2固定接点74b一侧，因此，由于来自上述图像传感器51的隔行扫描信号SIL通过切换装置74提供给显示装置73，所以可以在该显示装置74的画面上显示由隔行扫描方式产生的图像。
如果在向显示装置73提供上述隔行扫描信号SIL的过程中，操作者操作快门操作键56，则伴随该快门操作键65的操作的中断信号通过接口电路62提供给系统控制器58。系统控制器58根据上述中断信号的输入输出高电平的开关控制信号Ssw。
第1开关电路59A，根据来自系统控制器58的高电平的开关控制信号Ssw的输入，选择来自第1垂直定时发生电路54A的具有第1信号形态的第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3。该第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3经垂直驱动电路56提供给图像传感器51。
另一方面，第2开关电路59B，根据来自系统控制器58的高电平的开关控制信号Ssw的输入，选择来自第1水平定时发生电路55A的具有第1信号形态的第1以及第2水平转移脉冲φH1以及φH2。该第1第2水平转移脉冲φH1以及φH2经水平驱动电路57提供给图像传感器51。
由此，可以从摄像装置71的图像传感器51接收隔行扫描信号SIL。来自上述系统控制器58的上述高电平的开关控制信号Ssw还提供给切换装置74，这种情况下，切换装置的可动接点74c此次切换到第1固定接点74a一侧，因此，来自上述图像传感器51的逐行扫描信号SNIL通过切换装置74提供给A/D转换器75，被转换成数字的摄像数据DNIL。该摄像数据DNIL在后面的图像处理电路79中被转换成图像数据VNIL，进而由存储控制器76的写入控制，例如按地址顺序写入外部存储装置72中的存储器的规定的存储区域。
外部存储装置72，当考虑例如提供静像图像的情况下，在将1帧的逐行扫描信号SNIL作为图像数据VNIL写入外部存储装置72的存储器后，需要如此控制，使得切换装置74的可动接点74c再次切换到第2规定接点74b一侧。
这种情况下，例如在系统控制器58中，计数来自基准时钟脉冲发生器53的基准时钟脉冲Pc，在计数相当于1帧的输出期间的计数值的时刻，将开关控制信号Ssw的电平设置成低电平。因此输出到外部存储装置72的数据变为1帧的逐行扫描的摄像数据DNIL。进而，当向外部存储装置72提供动态图像时，就不需要上述那样的计数处理，而代之以设置如图13所示的NIL操作键64A和IL操作键64B，并可以进行如此控制，即，当操作IL操作键64B时，使开关控制信号Ssw置于低电平，当操作NIL操作键64A时，使开关控制信号Ssw置于高电平。
在上述实施例中，是对基本的1板式摄像机进行了说明，但另外如图15所示，也可以使用具有2个图像传感器(图1以及图2的图像传感器51A以及51B的2板式摄像机。进而，与图13相同的部分标记同一符号。
该2板式摄像机具有以下构成，棱镜81，其将通过摄像透镜52摄入的来自被摄体的光分解成绿成份红蓝成份；黑白摄像方式的第1图像传感器51A，其被配置在绿色光出射位置；彩色摄像方式的第2图像传感器51B，其被配置在红蓝成份出射位置。这里，第2图像传感器51B是使用R/B方格纹编码的彩色滤色器的彩色摄像方式的图像传感器。
用于第2图像传感器51B的R/B方格纹编码的彩色滤色器如图16所示，其排列方式例如是，对于奇数行，设置成沿着水平方向顺序排列R、B为1组，在水平方向上排列多个这样的组，对于偶数行，沿着水平方向顺序排列B、R为1组，在水平方向上排列多个这样的组。
该R/B方格纹编码的彩色滤色器，在使奇数行的彩色滤色器在空间上向输出一侧位移1像素时，该奇数行的颜色的重复就与偶数行的彩色滤色器的颜色的重复变为同一排列规则。
因而，在搭载该2板式摄像机的摄像装置中，将用于进行逐行扫描输出的转移脉冲的信号形态(第1信号形态)设置成与上述图10相同的信号形态，将用于隔行扫描输出的转移脉冲的信号形态(第2信号形态)设置成图17所示那样。
即，对于第2信号形态的第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3，如图17所示，设置成在1水平回扫期间经2次输出上述图8所示的第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3的形态，对于第2信号形态的第1以及第第2水平转移脉冲φH1以及φH2，设置成在第1次输出第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3后，分别输出1个脉冲的第1以及第2水平转移脉冲φH1以及φH2的形态。通过学水平转移寄存器4提供该1个脉冲的第1以及第2水平转移脉冲φH1以及φH2，就可以将积蓄在该水平转移寄存器4内的信号电荷向输出装置5一侧转移(位移)1像素。
如果参照图17和图18具体地说明由上述第2信号形态产生的信号电荷的转移动作，则首先，由于向图像装置3提供第1次的第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3，因而在图17的t1时，对于每1帧将各像素的信号电荷分别独立地转移至水平转移寄存器4，如图18A所示，在水平转移寄存器4中转移·积蓄例如第n行的信号电荷。
其后，由于对于水平转移寄存器，向图像装置3提供各1个脉冲的第1以及第2水平转移脉冲φH1以及φH2，因而在图17的t2时，如图18所示，使水平转移寄存器4内的第n行的信号电荷向输出装置5一侧位移1像素。
因此，在水平转移寄存器4中积蓄的第n行的信号电荷中，对于于图像装置3的范围的信号电荷的颜色重复和积蓄在图像装置3的例如最后段的第n+1行的信号电荷的颜色重复变得相同。
其后，由于第2次提供第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3，因而在图17的t3时，各像素的信号电荷每1行转移·积蓄到水平转移寄存器4，在水平转移寄存器4中转移·积蓄第n+1行的信号电荷，其结果如图18C所示，第n行的信号电荷和第n+1行的信号电荷在水平转移寄存器4内混合。
这种情况下，如上所述，由于第n行的信号电荷的颜色的重复和第n+1行的信号电荷的颜色的重复变得相同，所以通过在同一颜色间混合，就可以在水平转移寄存器4内进行用于得到隔行扫描信号SIL的垂直方向2像素的混合。
因而，在垂直方向的转移动作结束后的水平扫描期间，可以从输出装置5，即第2图像传感器51B的输出装置5按R信号以及B信号的顺序输出。
对于G信号，可以从黑白顺序方式的第1图像传感器51A的输出中得到。即使对于该第1图像传感器51A，也可以提供在上述彩色摄像方式中对第2图像传感器51B提供的转移脉冲。即，当进行逐行扫描输出时，可以提供图10所示的涉及第1信号形态的第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3和第1以及第2水平转移脉冲φH1以及φH2，而当进行隔行扫描输出时，提供图17所示的涉及第2信号形态的第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3和第1以及第2水平转移脉冲φH1以及φH2。
这样，由于从第1图像传感器51A输出G信号，从第2图像传感器51B顺序输出R信号和B信号，所以可以在后段的信号处理中制成为得到图像信号的彩色信号。
进而，上述第1以及第2图像传感器51A以及51B虽然未图示，但是在上述第2信号形态中，在每隔1个垂直回扫期间的任意1个水平回扫期间都向图像装置3输出1次第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3。因此，在垂直回扫期间，在不提供第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3情况下的垂直转移动作中，例如是从第1行开始向水平转移寄存器4转移，在垂直回扫期间，在提供第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3时的动作是，从第2行开始向水平转移寄存器4转移。
总之，在奇数帧期间，例如在水平转移寄存器4内混合第1行和第2行的信号电荷，在接着的偶数帧期间，在水平转移寄存器4内混合第2行以及第3行的信号电荷。
其结果，可以从第1图像传感器51A以及第2图像传感器51B分别输出具有奇数帧和偶数帧的隔行扫描信号SIL。
这样，即使在使用上述2板式摄像机的摄像装置中，在搭载有全像素读出图像传感器(第1以及第2图像传感器51A以及51B)的情况下，通过在水平回扫期间提供图10所示的具有第1信号形态的第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3，就可以进行逐行扫描信号SNIL的输出，另一方面，通过在水平回扫期间提供图17所示的具有第2信号形态的第1～第3垂直转移脉冲φV1～φV3，就可以进行隔行扫描信号SIL的输出。这种情况下，在外部电路上不使用帧存储器就可以有选择地进行隔行扫描方式的输出。
在上述实施例中，展示了适用于3层3相全像素读出方式(特别是隔行转移方式)的CCD图像传感器的例子，但是也适用于其它的帧隔行(interline)转移(FIT)方式的图像传感器和帧转移(FT)方式的图像传感器。
如上所述，如果采用本发明的固态摄像器件，则具有彩色滤色器，其在以矩阵形排列多个将来自被摄体的入射光量光电转换成相应的信号电荷作为像素的受光装置构成的图像装置上，与各像素对应地按照规定的排列规则排列，由于其构成是，根据在水平回扫期间提供的第1转移脉冲群，将积蓄在上述各像素上的信号电荷每1行转移到水平转移寄存器，根据在水平回扫期间提供的第2转移脉冲群，将积蓄在上述各像素中的信号电荷每2行转移到水平转移寄存器，所以，在全像素读出图像传感器和逐行扫描输出方式的图像传感器中，在外部电路上不使用帧存储器等，就可以有选择地积蓄隔行扫描方式的输出。
另外如果采用本发明涉及的固态摄像器件的驱动方法，则其构成是，根据在水平回扫期间提供的第1转移脉冲群，将积蓄在上述各像素中的信号电荷每1行转移到水平转移寄存器，根据在上述水平回扫期间提供的第2转移脉冲群，将积蓄在上述各像素中的信号电荷每2行转移到水平转移寄存器，由于具有这样的构成，所以，在全像素读出图像传感器和逐行扫描输出方式的图像传感器中的驱动方法中，即使在外部电路上不使用帧存储器等，也可以有选择地进行隔行扫描方式的输出。
另外，如果采用本发明涉及的摄像装置，则具有以下构成：上述固态摄像器件；第1定时发生电路，其根据基准时钟脉冲的输入，生成用于在水平回扫期间将积蓄在上述各像素中的信号电荷每1行转移到水平转移寄存器的第1转移脉冲群；第2定时发生电路，其根据基准时钟脉冲的输入，生成用于在水平回扫期间将积蓄在上述各像素中的信号电荷每2行转移到水平转移寄存器的第2转移脉冲群；选择装置，作为应该提供给上述固态摄像器件的转移脉冲群，其根据来自外部的逐行扫描指令选择上述第转移脉冲群，根据来自外部的隔行扫描指令选择上述第2转移脉冲群，因为具有以上构成，所以，在搭载有全像素读出图像传感器和逐行扫描输出方式的图像传感器的摄像装置中，即使不在外部电路上使用帧存储器等，也可以有选择地进行隔行扫描方式的输出。
另外，如果采用本发明涉及的摄像系统，则具有以下构成：上述摄像装置；外部存储装置，其具备至少存储从上述摄像装置中的固态摄像器件输出的1帧摄像信号的存储器；显示装置，其将从上述摄像装置中的固态摄像器件输出的摄像信号转换成图像信号显示在画面上；切换装置，其切换动作是在上述通常动作时，将从上述固态摄像器件输出的摄像信号提供给显示装置，根据来自上述快门操作键的中断信号的输入，将上述信号提供给外部存储器，由于具有以上构成，所以，可以在计算机的外部存储装置中存储从搭载了全像素读出图像传感器和逐行扫描输出方式的图像传感器的摄像装置输出的逐行扫描信号，可以将从上述摄像装置中有选择地输出的隔行扫描信号显示在NTSC方式的监视装置的画面上。

Claims (21)

1.一种固态摄像器件，其特征在于包括：受光装置，其具有排列成矩阵型的多个像素；彩色滤色器，其与各像素对应地按规定的排列规则排列在上述多个像素上上述规定的排列规则是，在使第n(n＝1，2…)行的彩色滤色器在空间上错开了规定个数的像素时，第n行的颜色的重复与第n+1行的彩色滤色器的颜色的重复是同一排列规则；垂直转移装置，其转移在上述受光装置中产生的电荷；水平转移装置，其从该垂直转移装置接收电荷转移到水平方向；输出装置，其从该水平转移装置接收电荷转换成电信号；垂直驱动电路，在进行逐行扫描时，其在1水平回扫期间向上述垂直转移装置提供第1垂直转移脉冲群，将进行在上述各像素中的电荷转移1行到水平转移装置，另外，在进行隔行扫描时，其在水平回扫期间向在上述垂直转移装置提供第2垂直转移脉冲群，将积蓄在上述各像素中的电荷转移2行到水平转移装置；水平驱动电路，其向上述水平转移装置提供水平转移脉冲群。
2.如权利要求1所述的固态摄像器件，其特征在于：当在上述水平回扫期间提供上述第2转移脉冲群时，在每隔1个垂直回扫期间中的任意1个水平回扫期间，提供1个上述第1转移脉冲群。
3.如权利要求1所述的固态摄像器件，其特征在于：上述彩色滤色器，具有上述规定个数的像素的偏移是2像素的G带状R/B方格纹编码。
4.如权利要求1所述的固态摄像器件，其特征在于：上述彩色滤色器，具有上述规定个数的像素的偏移是1像素的G带状R/B方格纹编码。
5.如权利要求1所述的固态摄像器件，其特征在于：上述第2转移脉冲群，具有上述第1转移脉冲群经过2次提供的构成，在第1次提供上述第1转移脉冲群后，向上述水平转移寄存器提供用于使转移到水平转移寄存器的上述规定个数的像素的信号电荷转移的水平转移脉冲。
6.一种固态摄像器件的驱动方法，其特征在于：具有彩色滤色器，其在以将来自被摄体的入射光量光电转换成相应的信号电荷作为像素的多个受光装置排列成矩阵型构成的图像装置上与各像素对应地按规定的排列规则排列，上述规定的排列规则是，在使第n(n＝1，2…)行的彩色滤色器在空间上错开了规定个数的像素时，第n行的颜色的重复与第n+1行的彩色滤色器的颜色的重复是同一排列规则，在具有这样的彩色滤色器的固态摄像器件的驱动方法中，根据在水平回扫期间提供的第1转移脉冲群，将积蓄在上述各像素上的信号电荷每1行转移到水平转移寄存器，根据在上述水平回扫期间提供的第2转移脉冲群，将积蓄在上述各像素中的信号电荷每2行转移到水平转移寄存器。
7.如权利要求6所述的固态摄像器件的驱动方法，其特征在于：当在上述水平回扫期间提供上述第2转移脉冲群的情况下，在每隔1个垂直回扫期间的任意1个水平回扫期间，提供1个上述第1转移脉冲群。
8.如权利要求6所述的固态摄像器件的驱动方法，其特征在于：上述彩色滤色器，具有上述规定个数的像素的偏移是2像素的G带状R/B方格纹编码。
9.如权利要求6所述的固态摄像器件的驱动方法，其特征在于：上述彩色滤色器，具有上述规定个数的像素的偏移是1像素的G带状R/B方格纹编码。
10.如权利要求6所述的固态摄像器件的驱动方法，其特征在于：上述第2转移脉冲群，具有上述第1转移脉冲群经过2次提供的构成，在每次提供上述第1转移脉冲群后，向上述水平转移寄存器提供用于使转移到上述水平转移寄存器的信号电荷转移上述规定像素的水平转移脉冲。
11.一种摄像装置，其特征在于：具有，固态摄像器件，其具有彩色滤色器，在以将来自被摄体的入射光量光电转换成相应的信号电荷作为像素的多个受光装置排列成矩阵型构成的图像装置上与各像素对应地按规定的排列规则排列，上述规定的排列规则是，在使第n(n＝1，2…)行的彩色滤色器在空间上错开了规定像素时，第n行的颜色的重复与第n+1行的彩色滤色器的颜色的重复是同一排列规则；第1定时发生电路，其根据基准时钟脉冲的输入，生成用于在水平回扫期间将积蓄在上述各像素中的信号电荷每1行转移到水平转移寄存器的第1转移脉冲群；第2定时发生电路，其根据基准时钟脉冲的输入，生成用于在水平回扫期间将积蓄在上述各像素中的信号电荷每2行转移到水平转移寄存器的第2转移脉冲群；选择装置，作为应该提供给上述固态摄像器件的转移脉冲群，其根据来自外部的逐行扫描指令选择上述第1转移脉冲群，根据来自外部的隔行扫描指令选择上述第2转移脉冲群。
12.如权利要求11所述的摄像装置，其特征在于：上述第2定时发生电路，在由上述选择装置选择第2转移脉冲群的情况下，在每隔1个垂直回扫期间的任意1个水平回扫期间，输出1个上述第1转移脉冲群。
13.如权利要求11所述的摄像装置，其特征在于：上述彩色滤色器，具有上述规定个数的像素的偏移是2像素的G带状R/B方格纹编码。
14.如权利要求11所述的摄像装置，其特征在于：上述彩色滤色器，具有上述规定个数的像素的偏移是1像素的G带状R/B方格纹编码。
15.如权利要求11所述的摄像装置，其特征在于：在上述第2定时发生电路中生成的上述第2转移脉冲群，具有上述第1转移脉冲群经过2次提供的构成，上述第2定时发生电路，在提供第1次的上述第1转移脉冲群后，向上述水平转移寄存器提供用于使转移的上述水平转移寄存器的信号电荷转移上述规定个数的像素的水平转移脉冲。
16.一种摄像系统，其特征在于：具有，
摄像装置，其中具有：
固态摄像器件，其具有彩色滤色器，在以将来自被摄体的入射光量光电转换成相应的信号电荷作为像素的多个受光装置排列成矩阵型构成的图像装置上与各像素对应地按规定的排列规则排列，上述规定的排列规则是，在使第n(n＝1，2…)行的彩色滤色器在空间上错开了规定个数的像素时，第n行的颜色的重复与第n+1行的彩色滤色器的颜色的重复是同一排列规则，
第1定时发生电路，其根据基准时钟脉冲的输入，生成用于在水平回扫期间将积蓄在上述各像素中的信号电荷每1行转移到水平转移寄存器的第1转移脉冲群，
第2定时发生电路，其根据基准时钟脉冲的输入，生成用于在水平回扫期间将积蓄在上述各像素中的信号电荷每2行转移到水平转移寄存器的第2转移脉冲群，
选择装置，作为应该提供给上述固态摄像器件的转移脉冲群，其根据来自外部的逐行扫描指令选择上述第1转移脉冲群，根据来自外部的隔行扫描指令选择上述第2转移脉冲群；
外部存储装置，其具有存储从上述摄像装置的固态摄像器件输出的至少1帧摄像信号的存储器；
显示装置，将从上述摄像装置的固态摄像器件输出的摄像信号转换成图像信号显示在画面上；
切换装置，其切换方法是，在通常的动作中，其将从上述固态摄像器件输出的摄像信号提供给显示装置，根据来自快门操作键的中断信号的输入，将上述信号提供给外部存储装置。
17.如权利要求16所述的摄像系统，其特征在于：上述第2定时发生电路，在由上述选择装置选择第2转移脉冲群的情况下，在每隔1个垂直回扫期间的任意1个水平回扫期间，输出1个上述第1转移脉冲群。
18.如权利要求16所述的摄像系统，其特征在于：上述彩色滤色器，具有上述规定个数的像素的偏移是2像素的G带状R/B方格纹编码。
19.如权利要求16所述的摄像系统，其特征在于：上述彩色滤色器，具有上述规定个数的像素的偏移是1像素的G带状R/B方格纹编码。
20.如权利要求16所述的摄像系统，其特征在于：在上述第2定时发生电路中生成的上述第2转移脉冲群，具有上述第1转移脉冲群经过2次提供的构成，上述第2定时发生电路，在提供第1次的上述第1转移脉冲群后，向上述水平转移寄存器提供用于使转移到水平转移寄存器的上述规定个数的像素的信号电荷转移的水平转移脉冲。
21.一种固态摄像器件的驱动方法，其特征在于：在排列成矩阵型构成的图像装置上具有多个像素，与各像素对应地设置彩色滤色器，同时将该彩色滤色器的排列规则设置成在使第n(n＝1，2…)行的彩色滤色器在空间上错开了规定个数的像素时，第n行的颜色的重复与第n+1行的彩色滤色器的颜色的重复是同一排列规则，在具有上述的固态摄像器件的驱动方法中具有以下步骤，回应从外部给予上述固态摄像器件的逐行扫描指令，在1水平回扫期间输出1行像素信号的步骤；回应从外部给予上述固态摄像器件的隔行扫描指令，在1水平扫描期间使第n行的像素信号位移上述规定像素，与第n+1行的像素信号相加后输出的步骤。
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