JP2000152259A - 固体撮像装置および信号読出し方法 - Google Patents

固体撮像装置および信号読出し方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 色G だけを読み出し、かつ水平方向の転送に
要する時間を結果的に短縮させることのできる固体撮像
装置および信号読出し方法の提供。 【解決手段】 ディジタルスチルカメラ10には、撮像系
10A の撮像部108 に色分解フィルタCFを入射光側に一体
的に単板で配設されている。色分解フィルタCFは、少な
くとも、色G の色フィルタがストライプ状に配置されて
いる。システム制御部12は、レリーズシャッタ14の押圧
操作に応じて駆動信号生成部10D の出力を制御する。測
光制御モードでは、タイミング信号発生部118 からの水
平タイミング信号と、システム制御部12からの制御信号
12A により動作を切り換えて駆動信号が撮像部108 に供
給される。これにより、撮像部108 は、このモードで信
号電荷の読出し時に色G だけを取り出して倍速読出しに
より読出しを短縮している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被写界の像を画像
として取り込み、取り込んだ画像信号に信号処理を施し
て出力するとともに、画像信号を用いて制御も行う固体
撮像装置および信号読出し方法に関し、特に、撮像によ
って得られた画像信号を基にピント・露光の自動制御も
行うディジタルスチルカメラ、画像入力装置等に用いて
好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】画質の向上という要求にともなって撮像
部の画素数は、より一層増加する傾向にある。この傾向
により、撮像部からの撮像信号の読出しに時間が長く要
するようになってきている。このような信号読出しの所
要時間の短縮化する撮像部の駆動方法が提案されてきて
いる。この一例に、特開平10-136244 号公報の電子的撮
像装置がある。これによれば、電子的撮像装置は、100
万画素クラスのCCD （Charge Coupled Device ：電荷結
合素子）イメージセンサを有していながら、20MHz 以下
の駆動周波数で動画の表示を可能にしている。
【０００３】この表示を可能にするため、高速モードで
は、CCD イメージセンサをベイヤ配列の色フィルタを用
いる場合、３ライン毎に１ラインの画像信号を出力する
ように駆動させている。この垂直方向にラインを間引く
駆動によって、低い駆動周波数でも高速の信号読出しを
可能にしている。特に、動画表示の間にオートフォーカ
ス調整機構（以下、AFという）、自動ホワイトバランス
（以下、AWB という）および自動露出調整機構（以下、
AEという）を行う際、１フレーム毎に制御データを要す
るので、連続３ライン分の信号を加算して出力するモー
ドが採用されている。このように信号読出しの時間の短
縮化は、画像を垂直方向にラインを間引く垂直間引きの
手法により行われている。上述したAF、AWB およびAEで
は連続３ライン分の信号電荷を加算して制御信号を求め
ていた。すなわち、原色フィルタの色RGB をすべて読み
出し、合成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、特にAE, AF
における制御データの生成には、輝度信号が重要な役割
を担っていることが知られている。そして、固体撮像装
置において、輝度信号の生成には、三原色RGB のうち、
色G が寄与していることも知られている。このことか
ら、測光の際には、色G だけを読み出すと効果的な読出
しを行えることが期待される。
【０００５】しかしながら、前述したベイヤ配置の色フ
ィルタで一列には色RGB が混在しての配置されているの
で、色G だけを読み出すことは難しい。
【０００６】本発明はこのような従来技術の欠点を解消
し、色G だけを読み出し、かつ水平方向の転送に要する
時間を結果的に短縮させることのできる固体撮像装置お
よび信号読出し方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、被写界からの入射光を色分解する三原色
RGB の色フィルタのうち、色G の色フィルタがストライ
プ状に配置されている色分解手段と、この色分解手段の
各色フィルタに対応して２次元に配置され、この色分解
手段からの光を信号電荷に光電変換する複数の撮像素
子、この複数の撮像素子のそれぞれから得られた信号電
荷を転送する転送素子が列方向に配設された垂直転送
路、この垂直転送路に対して直交する水平方向に供給さ
れる信号電荷を転送する転送素子が配設された水平転送
路、複数の撮像素子が変換したそれぞれの信号電荷を前
記垂直転送路にシフトさせる信号読出し手段および複数
の撮像素子のそれぞれに光電変換により得られた余分な
信号電荷が掃き出される電荷掃出し手段を含む撮像手段
と、この撮像手段からの信号電荷の読出し動作に対して
モードで表す場合、複数の撮像素子すべてから信号電荷
を読み出す全画素読出しモードと色G だけを読み出す指
定読出しモードとを指定するモード指定手段と、このモ
ード指定手段の指示に応じて撮像手段に供給する駆動信
号のうち、全画素読出しモードよりも指定読出しモード
での水平方向の駆動信号の周期を短くする駆動信号生成
手段と、この駆動信号生成手段の制御をモード指定手段
に応じて行う駆動制御手段とを含むことを特徴とする。
【０００８】ここで、色分解手段には、ストライプ状に
色G が配された、G ストライプ、GストライプRB市松、G
ストライプRB完全市松または色G 正方格子状に配さ
れ、色G を挟んで対角位置に同色R,またはB が配される
完全市松に配されるパターンが用いられることが好まし
い。このパターンを用いることにより、色G だけの読出
し制御を容易に行うことができるようになる。
【０００９】駆動信号生成手段は、全画素読出しモード
で駆動信号の供給される電極の数に応じたそれぞれ位相
の異なる第１の水平駆動信号と、色G だけを読み出す指
定読出しモードでは全画素読出しモードで用いる電極の
数の倍に応じたそれぞれ位相の異なる第２の水平駆動信
号とが生成されることが望ましい。これにより、指定読
出しモードでの水平読出しに要する時間を半分にするこ
とができる。
【００１０】第２の水平駆動信号の周期は、第１の水平
駆動信号の周期の半分であることが有利である。これに
より、従来、信号の高速読出しに垂直間引きしか行われ
ていなかったが、水平方向の間引きも行うことができる
ようになる。
【００１１】本発明の固体撮像装置は、色分解手段に色
G の色フィルタがストライプ状に配置され、モード指定
手段で指定読出しモードが選択された際に駆動制御手段
が駆動信号生成手段を制御して撮像手段にこのモードに
対応した駆動信号の生成を行わせるとともに、生成した
駆動信号で信号電荷を読み出すことにより、色G だけを
取り出すことができる。水平駆動信号が全画素読出しモ
ードの場合に比べて周期が短く読み出せるので、読出し
時間を短縮することができる。
【００１２】また、本発明は、被写界からの入射光の色
分解に色G の色フィルタがストライプ状に配置された色
分解手段の各色フィルタに対応して光を信号電荷に光電
変換する複数の撮像素子と、これらの撮像素子から得ら
れた余分な信号電荷が掃き出される電荷掃出し手段とを
配設した撮像手段を用い、さらに、この撮像手段で信号
電荷を各撮像素子から列方向を経て水平方向に転送させ
る信号読出し方法において、撮像手段からの信号電荷の
読出し動作に対してモードで表す場合、複数の撮像素子
すべてから信号電荷を読み出す全画素読出しモードと色
G だけを読み出す指定読出しモードを選択する選択工程
と、この選択工程の選択に応動して撮像手段を駆動させ
る駆動信号を生成する駆動信号生成工程と、選択工程の
選択のうち、指定読出しモードが選択された場合、駆動
信号生成工程で生成された駆動信号により色G の信号電
荷を蓄積するとともに、色R, Bの信号電荷を掃き出す信
号蓄積工程と、この信号蓄積工程の後、蓄積した色G の
信号電荷だけをフィールドシフトさせるシフト工程と、
このシフト工程により飛越し転送された信号電荷を列方
向に転送する列転送工程と、この列転送工程により転送
された信号電荷を全画素読出しした際の読出し所要時間
よりも短い周期で水平方向に転送する水平転送工程とを
含むことを特徴とする。
【００１３】ここで、駆動信号生成工程は、指定読出し
モードでの色G だけの撮像素子に光電変換により得られ
る信号電荷を蓄積させるとともに、色R, Bに対応する撮
像素子の信号電荷を掃き出す色別対応の信号を生成する
第１の信号生成工程と、シフト工程に用いる駆動信号を
生成する第２の信号生成工程と、シフト工程で飛越し転
送した信号電荷を列方向に転送させる駆動信号を生成す
る第３の信号生成工程と、信号電荷の列方向の転送が終
了後、この信号電荷を水平方向に全画素読出しモードの
転送周期に比べて短い周期で転送させる駆動信号を生成
させる第４の信号生成工程とを含むことが好ましい。
【００１４】本発明の信号読出し方法は、指定読出しモ
ードで駆動信号生成工程で生成された駆動信号により色
R, Bの信号電荷を掃き出し、色G の信号電荷を蓄積する
信号電荷だけをフィールドシフトさせることにより、完
全に色R, Bの信号電荷の混在をなくしている。この後、
列方向への転送を経てラインシフトされたに信号電荷を
水平方向に転送する場合に行う駆動を全画素読出しした
際の読出し所要時間よりも短い周期で行うことにより、
垂直間引きでなく水平間引きによって信号電荷の読出し
時間を短くしている。この時間短縮した分だけ信号読出
しを高速化している。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よる固体撮像装置および信号読出し方法の一実施例を詳
細に説明する。
【００１６】本発明の固体撮像装置は、これまでの垂直
方向の間引きによって行われていた高速読出しを色分解
手段の色パターンおよび駆動信号生成手段で生成される
水平方向の駆動信号を撮像手段に供給して通常の全画素
読出しの場合と異なる信号の読出し関係にして水平方向
の間引きを行うことに特徴がある。この固体撮像装置を
ディジタルスチルカメラ10に適用した場合について図１
〜図６を参照しながら説明する。
【００１７】ディジタルスチルカメラ10には、図１に示
すように、撮像系10A 、信号処理系10B 、信号出力系10
C 、駆動信号生成部10D 、システム制御部12およびレリ
ーズシャッタ14が備えられている。撮像系10A には、撮
像レンズ102 、ピント調整機構を含むAF調整部104 、絞
り機構を含むAE調整部106 および撮像部108 が備えられ
ている。この他、図示しないが撮像部108 の入射光の側
に入射光を完全に遮光するためシャッタ機構を含めても
よい。
【００１８】撮像レンズ102 は、被写界からの入射光を
撮像部108 の受光面上に焦点を結ぶように集光する光学
系である。AF調整部104 は、ピント調整機構（図示せ
ず）により被写体とカメラ10との距離を測距して得られ
た情報に応じてレンズを最適な位置に配するようにこの
位置調整を行う。このとき、測距情報の算出とこの測距
情報からの制御量は、システム制御部12で処理される。
この結果、供給される制御信号に応じてAF調整部104
は、ピント調整機構を駆動させ、撮像レンズ102 を移動
させている。
【００１９】また、AE調整部106 は、被写体を含む被写
界の測光値の算出が行われるシステム制御部12内に設け
られる露光制御部（図示せず）からの制御により絞り機
構の絞りを変位させ、入射する光束量を調整する。測光
は、撮像信号の一部を用いている。この場合もシステム
制御部12で測光値に基づいて露光量が算出され、この露
光量になるように絞り値とシャッタ速度値を制御する制
御信号をAE調整部106に供給する。AE調整部106 は、こ
の制御信号に応じて絞り機構およびシャッタ機構をそれ
ぞれ調整している。この調整により露出を最適にするこ
とができる。
【００２０】撮像部108 は、供給される入射光を光電変
換する受光素子108aで受光面が形成されるように行方向
および列方向に２次元配列されている（図２を参照）。
撮像部108 には、受光素子108aより入射光の側に入射光
を色分解する色フィルタが受光素子108aのそれぞれに対
応した色分解フィルタCFが単板で一体的に形成されてい
る。この色分解フィルタCFの配設により、受光素子108a
には、たとえば、三原色RGB というそれぞれの色の属性
を有する入射光が入射することになる。この関係は図２
において受光素子内に記号R, G, B で表している。ま
た、図２の色RGBの配列は、一般にG 縦ストタイプRB完
全市松と呼ばれる色フィルタ配列である。撮像部108
は、後述する駆動信号生成部10D からそれぞれ出力され
る駆動信号に応動する。各受光素子108aは、電荷結合素
子（以下、CCD という）で構成されている。受光素子10
8aは、受光素子に隣接配設された転送素子、すなわち垂
直転送素子との間に、受光して変換した信号電荷を漏れ
ないように信号読出しゲート（トランスファゲート）10
8bが形成されている。信号読出しゲート108bは電極を介
して供給されるフィールドシフトパルスにより信号電荷
を受光素子108aから垂直転送路108cに転送する。垂直転
送路108cは、読み出した信号電荷を列方向、すなわち垂
直方向に順次転送する。垂直転送により、信号電荷はラ
インシフトを介して行方向の転送素子、すなわち水平転
送路108dに供給される。水平転送路108dは、駆動信号に
応動してこの信号電荷をアンプ108eを介して信号処理系
10B に出力する。
【００２１】信号処理系10B には、A/D 変換部110 、信
号処理部112 およびバッファ部114が備えられている。A
/D 変換部110 は、システム制御部12からの制御信号や
クロック発生部116 からのクロック信号を用いて撮像部
108 から供給されるアナログ信号をディジタル信号に変
換する。変換したディジタル信号は信号処理部112 に供
給される。信号処理部112 は、得られた信号に白バラン
ス調整、ガンマ補正、アパーチャ補正等を行った後、信
号処理を２つのモードに応じて施す。すなわち、ここで
のモードとは、後述するレリーズシャッタ14で設定され
たモードを示し、少なくとも得られた静止画を信号出力
系10C の記録装置130 に取り込む静止画撮影モードと単
に撮像系10A のAE, AFにおける測光制御モードの２つで
ある。
【００２２】電子スチルカメラ10が、現在いずれのモー
ドが選択されているかはシステム制御部12からの制御信
号により制御される。この制御により、上述した信号処
理後の信号には、静止画撮影モードで所定の変調処理、
たとえば圧縮処理等が施される。一方、測光制御モード
ではシステム制御部12により撮像部108 からの信号読出
しを、たとえば、従来の読出し速度に比べて倍速で読み
出す制御が行われる。この他、撮像信号を信号出力系10
C の表示部132 に表示させるように垂直間引き処理等も
行われる。信号処理部112 は、静止画撮影モードでの変
調処理（圧縮）によって撮像部108 からの撮像信号を記
録可能な映像信号にしている。そして、信号処理部112
は、表示・記録が選択されたモードの信号だけをバッフ
ァ部114に出力する。
【００２３】システム制御部12は、カメラ全体の動作を
制御するコントローラである。システム制御部12は、レ
リーズシャッタ14からの入力信号によりどのモードが選
択されたかの判断を行う。システム制御部12は、この判
断結果を基に駆動信号生成部10D の動作を制御する。シ
ステム制御部12には、記録制御部12a を設けている。記
録制御部12a は、システム制御部12からのタイミング制
御信号に従いバッファ部114 および信号出力系10C の記
録装置130 の動作を制御している。
【００２４】駆動信号生成部10D には、クロック発生部
116 およびタイミング信号発生部118 が含まれる。クロ
ック発生部116 は、たとえば、現行の放送方式（NTSC/P
AL）で電子スチルカメラ10が駆動するように発生させた
原発振のクロックを基に同期信号を生成して信号処理部
112 に供給する。図示していないがクロック発生部116
は、A/D 変換部110 やバッファ部114 にもサンプリング
信号や書込み／読出し信号のクロックとして信号が供給
されている。
【００２５】タイミング信号発生部118 は、クロック発
生部116 からの同期信号により撮像部108 で得られた信
号電荷の読出しに用いられるタイミング信号を生成して
いる。このタイミング信号には、垂直転送路を駆動する
垂直駆動信号、水平転送路を駆動する水平駆動信号、フ
ィールドシフトやラインシフトさせるタイミング信号等
がある。また、AF調整部104 、AE調整部106 の動作を制
御する際にもタイミング信号発生部118 からの信号を用
いている（信号線を図示せず）。このように各種の信号
を前述した各部に出力するとともに、タイミング信号発
生部118 は、垂直タイミング信号と水平タイミング信号
とをV ドライバ部120 とH ドライバ部122 とにそれぞれ
供給する。この中で、タイミング信号発生部118 にシス
テム制御部12から測光制御モードの制御信号が供給され
た際に、タイミング信号発生部118 は、たとえば、受光
素子の基板電圧、すなわちオーバーフロードレイン電圧
を色R, Bの受光素子に対して高めるようにする。これら
の動作は後段でさらに説明する。V ドライバ部120 とH
ドライバ部122 は、それぞれのタイミングで駆動信号を
生成する。一般的に、信号読出しする速度は、モードに
応じてV ドライバ部120 から切り換えて生成される垂直
駆動信号によっても行われる。
【００２６】本実施例では、V ドライバ部120 だけでな
く、H ドライバ部122 もモードに応じて切り換える。こ
こで、H ドライバ部122 の概略的な構成を図３で説明す
る。H ドライバ部122 には、４つのH ドライバ122a, 12
2b, 122c, 122dおよびモード対応スイッチ部122eが備え
られている。H ドライバ122a, 122cには、12V, 5V の電
圧が印加されている。H ドライバ122a, 122cは、それぞ
れ供給される水平タイミング信号H1のレベルに応じて出
力される。H ドライバ122b, 122dには、8V, 1Vの電圧が
印加されている。H ドライバ122a, 122cは、それぞれ供
給される水平タイミング信号H1の反転信号H2のレベルに
応じて出力される。このことから、信号H1S, H2S, H3S,
H4Sは、12V-5Vの範囲の振幅の信号になる。また、信号
H1B, H2B, H3B, H4Bは、8V-1V の範囲の振幅の信号であ
る。H ドライバ部122 は、モード対応選択部122eで出力
する信号レベルをシステム制御部12からモードに応じて
供給される制御信号12A により選択する。モード対応選
択部122eは、信号H1B, H2S, H3B, H4Sが測光制御モード
時に信号H1S, H2B, H3S, H4Bが選択できるようにするた
めスイッチS10, S12, S14, S16が設けられている。スイ
ッチS10, S12, S14,S16は、測光制御モードが選択され
た際に上述したシステム制御部12からの制御信号12A に
より切り換えられる。図３の設定状況は、測光制御モー
ドで色G だけを読み出すときの状況を示している。この
ように選択された８つの信号が駆動信号として、水平転
送路108dの転送素子に対して設けられている図４に示す
電極E1〜E16 にそれぞれ供給される。
【００２７】バッファ部114 は、前述した信号処理部11
2 から供給される映像信号を所定の振幅に増幅するとと
もに、記録時における時間調整の機能なども有してい
る。バッファ部114 は、記録制御部12a の制御により信
号出力系10C に画像を出力している。
【００２８】信号出力系10C には、記録装置130 および
表示部132 が備えられている。記録装置130 は、磁気記
録媒体、メモリカード等に用いられる半導体メモリ、光
記録媒体、または光磁気記録媒体に供給される映像信号
を記録する。また、記録装置130 は、記録した映像信号
を読み出して表示部132 に表示させることもできる。な
お、この記録装置130 が記録媒体を着脱自在にできる場
合、記録媒体だけ取りはずして外部の装置で記録した映
像信号を再生表示させたり画像を印刷させるようにして
もよい。
【００２９】レリーズシャッタ14は、本実施例におい
て、２段押し機能を備えている。すなわち、第１段の半
押し状態では、測光制御モードを指定して、システム制
御部12にこのモード設定がなされていることを信号とし
て供給し、第２段の全押し状態では、画像の取込みタイ
ミングをシステム制御部122 に提供するとともに、この
操作によりシステム制御部12に画像の記録設定（静止画
撮影モード）がなされたことを信号として供給する。ま
た、レリーズシャッタ14が電源オン状態で、かつ画像モ
ニタ表示のスイッチ（図示せず）がオンになっている場
合、システム制御部12は、表示部132 にムービーモード
で動画表示するように制御する。
【００３０】このように構成したディジタルスチルカメ
ラ10の動作について説明する。ディジタルスチルカメラ
10は、被写界の撮像の際にレリーズシャッタ14を半押し
状態にして測光制御モードにする。この場合、撮像系10
A の撮像部108 で光電変換して得られた信号のうち、色
G だけを取り出す撮像を行う。この撮像を行う際に駆動
信号により高速の信号読出しが行われるがこの信号読出
しついては後段でさらに詳述する。撮像系10A で得られ
た画像信号は、システム制御部12の制御により信号処理
系10B に供給される。信号処理系10B では、供給された
画像信号をディジタル信号に変換する。この変換により
得られた画像データは、測光情報としてシステム制御部
12に供給される。システム制御部12は、この測光情報を
用いて演算を行う。この演算により、システム制御部12
は、AF, AEの調整用の制御信号を生成してそれぞれAF調
整部104 、AE調整部106 に出力する。AF調整部104 、AE
調整部106 は、各機構を介して、それぞれ供給される制
御信号に応じた調整を行う。この調整は、このモードに
おいて繰り返し行われる。
【００３１】この後、ユーザは所望の撮影タイミングで
レリーズシャッタ14を全押し状態にする。このとき、シ
ステム制御部12にこの被写界の映像を記録する信号が供
給される。先のモードと同様に撮像系10A で被写界から
の入射光の撮像が行われる。ただし、この静止画撮影モ
ードでは、色RGB すべてを取り出す処理が撮像部108で
行われ。この撮像の前に、当然、供給される駆動信号も
先の信号読出しとは異なる。撮像した画像信号は、信号
処理系10B のA/D 変換部110 でディジタル信号にされた
後、信号処理部に112 に供給される。信号処理部112 で
は、画像データに輝度信号、色差信号に対応する画像デ
ータが、周波数的に一層の高域側に延びた信号となるよ
うに信号処理を施す。そして、得られた画像データに圧
縮信号処理等を施してバッファ部114 を介して信号出力
系10C に出力される。静止画撮影モードでは、記録制御
部12a の制御により供給される画像データが記録装置13
2に記録される。記録装置132 は、便宜上、記録だけの
表記になっているが記録した画像データを記録制御部12
a の制御により読み出すこともできる。
【００３２】ディジタルスチルカメラ10は、いずれのモ
ードにも対応できるように駆動信号生成部10D を構成し
ていることは前述した通りである。駆動信号生成部10D
におけるH ドライバ部122 の動作について図３および図
５を参照しながら説明する。水平タイミング信号H1が、
H ドライバ122a，122cにそれぞれ供給される（図３を参
照）。また、水平タイミング信号H2が、H ドライバ122
b，122dにそれぞれ供給される。
【００３３】静止画撮影モードでは、駆動信号として撮
像素子108aの受光時に生成される信号電荷の蓄積容量を
規定するオーバーフロードレイン電圧、および撮像素子
108aの信号電荷を垂直転送路108cにトランスファゲート
108bを介してフィールドシフトする、トランスファゲー
ト・タイミング信号が撮像部108 に供給される。撮像素
子108aすべてで生成された信号電荷は、トランスファゲ
ート108bにトランスファゲート・タイミング信号が供給
された際に垂直転送路108cに転送される。垂直転送路10
8cの転送素子には、垂直駆動信号が供給され、順次信号
電荷を水平転送路108dの方向に転送する。垂直転送路10
8cの端部に達した後、水平転送路108dへのラインシフト
が行われる。このようにして信号電荷が水平転送路108d
に供給される。水平転送路108dには、水平タイミング信
号H1が供給される。
【００３４】このモードで、水平転送路108dには、たと
えば、図５(a) に示すように、色G,R/B, G, R/B, G,・・・
の順に信号電荷が供給されている。この水平転送路108
dから信号を４相駆動で読み出す際に図５(a) の色パタ
ーンの下部に対応して描かれている水平タイミング信号
H1が供給されている。この周期の水平タイミング信号が
供給されているとき、H ドライバ部122 は、全画素読出
しにおいて図５(a) の水平タイミング信号H1と図示しな
いが反転した水平タイミング信号H2を組み合わせた駆動
信号を図５(b), (c)のように撮像部108 にそれぞれ供給
する。これにより、信号電荷が駆動信号の１周期分で水
平方向に１段進む。すなわち、１段の移動量は４電極分
である。
【００３５】次にG 縦ストライプRB完全市松パターンで
の撮像において色G だけを読み出す測光制御モードの場
合を説明する。このモードでは、駆動信号生成部10D
は、撮像部108 に供給するオーバーフロードレイン電圧
のうち、色R, Bを受光する撮像素子108aに対するオーバ
ーフロードレイン電圧を上昇させる。これにより、色R,
Bで生成された信号電荷はすべで基板に掃き出される。
色G の撮像素子108aの信号蓄積容量を確保するようにオ
ーバーフロードレイン電圧が駆動信号生成部10Dから供
給される。また、撮像終了後のフィールドシフトでは、
この色G に対応するトランスファゲート108bにだけトラ
ンスファゲート・タイミング信号が供給される。この結
果、垂直転送路108cには、色G の信号電荷しかない。垂
直転送、ラインシフトを経て信号電荷は水平転送路108d
に供給される。
【００３６】ここで、水平転送路108d内の色G の信号電
荷を駆動信号の１周期で２段進ませることを検討する。
このとき、水平転送路108dにおいて、本来色R/B のパケ
ットとしてあるべき領域の転送素子に信号電荷が全く供
給されていないので、この転送素子も含めて色G の領域
とみなして扱う。この結果、駆動信号は、一定の電圧を
占める各ステップの範囲が倍になる。換言すると、この
駆動を行うために信号H1S, H1Bを一つの状態を表す信号
と考えるとよいことが判る。この考えに基づいてモード
対応選択部122eは、信号H1B を信号H1S 、信号H2S を信
号H2B 、信号H3B を信号H3S および信号H4S を信号H4B
に選択する。この選択が制御信号12A によりこのように
切り換えられると、図５(d) 〜(g) に示す関係の各駆動
信号H1S,H2S, H1B, H2Bがそれぞれ出力されるようにな
る。このとき、この切換えによって駆動信号は、図５
(h), (i)に示す選択的に得られた色G を１度に２段、す
なわち８電極分進む信号になる。この制御により、結果
的に駆動信号は、一度の駆動により移動量が先の全画素
読出しの場合に比べて倍になる。このことを時間的に換
算して考えると、駆動信号は、全画素読出しの場合に供
給される駆動信号の周期に比べて半分の周期で得られる
ことが判る。このように信号電荷を一度に２段転送する
ことにより水平方向の間引き、すなわち1/2 間引きが行
われる。そして、G 縦ストライプRB完全市松パターンで
ありながら、撮像部108 は、色G だけの信号電荷を静止
画撮影モードでの撮像部108 からの信号読出しを1/2 に
間引いて出力される。
【００３７】なお、水平方向の間引きを倍速で行うと、
さらに倍の速度で出力される。この結果、水平読出しの
周期は、全画素読出しの場合の1/4 になる。
【００３８】この駆動により色G の信号電荷を用いて測
光制御に用いる画像データが高速に得られる。この画像
データは、システム制御部12に供給されて演算が施され
る。この演算結果に基づいてAF調整およびAE調整が行わ
れる。特に、画素数の増大が要求されている今日、輝度
信号だけを得るAF調整等の場合で非常に有効である。こ
のとき、ディジタルスチルカメラ10は、従来の測光制御
に比べて倍の速度で行われる。
【００３９】測光制御モードにおける信号電荷の高速読
出しはG 縦ストライプRB完全市松パターンに限定される
ものでなく、画素数の増加に伴って小さくなる撮像素子
のセル面積により生じる感度低下等に対応すべく提案さ
れた、縦横に互いの画素のピッチの関係を1/2 ずつずら
して得られる、いわゆるハニカム型のG 正方格子RB完全
市松またはG 正方格子RB市松パターンでも同様に水平転
送路108 の信号電荷の高速読出しを行うことができる。
【００４０】ハニカム型のG 正方格子RB完全市松とは、
撮像素子108 がそれぞれ受光セルの中心に対して互いに
ピッチを1/2 ずつずらして配された状態で、色G に着目
した場合、その配置が正方形をなす関係のパターンと、
色R, Bに着目した場合、対角に位置する色を同色とす
る、完全市松模様のパターンとを合わせた関係と定義す
る。図６(a) から明らかなように、このパターンも色G
が縦（すなわち、列方向）にならび、色R, Bは含まれな
い。この関係有効に利用すると、静止画撮影モードで
は、図６(b) に示すように水平転送路108dには、色RGBG
RGB・・・の順に各色の信号電荷を出力させることができ
る。そして、測光制御モードでは、色G だけの信号読出
しによって、図６(c) に示すように水平転送路108dに
は、色G が G G G・・・ と一つおきに得られる。この得ら
れた信号電荷を水平転送の際に静止画撮影モードでの水
平タイミング信号の倍の速度で読み出すと、図６(c) の
間隔分、時間が短縮されて読み出すことができる。
【００４１】このように構成することにより、少なくと
も、色G が縦（列方向）に配置されている場合、それぞ
れのモードで必要とする色の信号電荷を読み出すことが
できるようになる。これにより、画素数が増加しても選
択的に読み出せるので、複雑な信号電荷の読出し順を考
慮したりすることなく、単純な高速転送が可能になる。
したがって、測光制御モード等のように制御する上で用
いる信号電荷により得られる情報およびその情報により
処理が静止画撮影モードのような信号読出しで行う場合
に比べて迅速に行える。一定時間内にディジタルスチル
カメラの測光制御を行わせる場合、信号読出しの時間短
縮により、実際の各機構にかかっていた負担を軽減する
ことができる。
【００４２】なお、このように信号電荷を読み出すと、
これまで難しかったベイヤパターンにも適用させること
もできる。
【００４３】
【発明の効果】このように本発明の固体撮像装置によれ
ば、色分解手段に色G の色フィルタがストライプ状に配
置され、モード指定手段で指定読出しモードが選択され
た際に駆動制御手段が駆動信号生成手段を制御して撮像
手段にこのモードに対応した駆動信号の生成を行わせる
とともに、生成した駆動信号で信号電荷を読み出すこと
により、色G だけを取り出すことができる。水平駆動信
号が全画素読出しモードの場合に比べて周期が短く読み
出せるので、読出し時間を短縮することができる。一定
時間内にディジタルスチルカメラの測光制御を行わせる
場合、信号読出しの時間短縮により、実際の各機構にか
かっていた負担を軽減することができる。
【００４４】また、本発明の信号読出し方法によれば、
指定読出しモードで駆動信号生成工程で生成された駆動
信号により色R, Bの信号電荷を掃き出し、色G の信号電
荷を蓄積するの信号電荷だけをフィールドシフトさせる
ことにより、完全に色R, Bの信号電荷の混在をなくし、
この後、列方向への転送を経てラインシフトされたに信
号電荷を水平方向に転送する場合に行う駆動を全画素読
出しした際の読出し所要時間よりも短い周期で行うこと
により、垂直間引きでなく水平間引きによって信号電荷
の読出し時間を短くしている。この時間短縮した分だけ
信号読出しを高速化している。これにより、実際の各機
構にかかっていた負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固体撮像装置をディジタルスチル
カメラに適用した際の概略的な構成を示すブロック図で
ある。
【図２】図１のディジタルスチルカメラの撮像部におい
て各撮像素子に対して配置される色フィルタおよび撮像
部の概略的な構成を示す模式図である。
【図３】図１のディジタルスチルカメラにおけるH ドラ
イバ部の概略的な構成を示す回路図である。
【図４】図２の水平転送路に対してそれぞれ配設される
電極とその電極に供給される水平方向の駆動信号の関係
を説明する模式図である。
【図５】図３のH ドライバ部から供給する駆動信号とこ
の駆動信号により生成されるポテンシャルについて静止
画撮影モードと測光制御モードでのそれぞれの関係を説
明する模式図である。
【図６】図２に示した撮像部と異なるハニカム型のG 正
方格子RB完全市松に色フィルタが配された撮像部と、こ
の撮像部からの静止画撮影モードと測光制御モードでの
での信号読出しを説明する模式図である。
【符号の説明】
10 ディジタルスチルカメラ 12 システム制御部 14 レリーズシャッタ 10A 撮像系 10B 信号処理系 10C 信号出力系 10D 駆動信号生成部 116 クロック発生部 118 タイミング信号発生部 120 V ドライバ部 122 H ドライバ部 122a〜122d H ドライバ 122e モード対応選択部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 智洋 宮城県黒川郡大和町松坂平一丁目６番地 富士フイルムマイクロデバイス株式会社内 Ｆターム(参考） 4M118 AA10 AB01 AB10 BA10 CA02 DB01 FA06 GC08 GC14 GC15 5C022 AA13 AB00 AB02 AB22 AB64 AC42 AC52 AC69 5C065 AA03 BB08 BB11 BB30 CC01 CC08 DD02 DD10 EE04 EE05 GG18 GG30 GG44 GG49

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被写界からの入射光を色分解する三原色
    RGB の色フィルタのうち、前記色G の色フィルタがスト
    ライプ状に配置されている色分解手段と、 該色分解手段の各色フィルタに対応して２次元に配置さ
    れ、該色分解手段からの光を信号電荷に光電変換する複
    数の撮像素子、 該複数の撮像素子のそれぞれから得られた信号電荷を転
    送する転送素子が列方向に配設された垂直転送路、 該垂直転送路に対して直交する水平方向に供給される信
    号電荷を転送する転送素子が配設された水平転送路、 前記複数の撮像素子が変換したそれぞれの信号電荷を前
    記垂直転送路にシフトさせる信号読出し手段および前記
    複数の撮像素子のそれぞれに光電変換により得られた余
    分な信号電荷が掃き出される電荷掃出し手段を含む撮像
    手段と、 該撮像手段からの前記信号電荷の読出し動作に対してモ
    ードで表す場合、前記複数の撮像素子すべてから信号電
    荷を読み出す全画素読出しモードと前記色G だけを読み
    出す指定読出しモードとを指定するモード指定手段と、 該モード指定手段の指示に応じて前記撮像手段に供給す
    る駆動信号のうち、前記全画素読出しモードよりも前記
    指定読出しモードでの水平方向の駆動信号の周期を短く
    する駆動信号生成手段と、 該駆動信号生成手段の制御を前記モード指定手段に応じ
    て行う駆動制御手段とを含むことを特徴とする固体撮像
    装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、前記色
    分解手段には、ストライプ状に前記色G が配された、G
    ストライプ、G ストライプRB市松、G ストライプRB完全
    市松または色G 正方格子状に配され、色G を挟んで対角
    位置に同色R,またはB が配される完全市松に配されるパ
    ターンが用いられることを特徴とする固体撮像装置。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の装置において、前記駆
    動信号生成手段は、前記全画素読出しモードで前記駆動
    信号の供給される電極の数に応じたそれぞれ位相の異な
    る第１の水平駆動信号と、 前記色G だけを読み出す指定読出しモードでは前記全画
    素読出しモードで用いる電極の数の倍に応じたそれぞれ
    位相の異なる第２の水平駆動信号とが生成されることを
    特徴とする固体撮像装置。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の装置において、前記第
    ２の水平駆動信号の周期は、前記第１の水平駆動信号の
    周期の半分であることを特徴とする固体撮像装置。
  5. 【請求項５】 被写界からの入射光の色分解に色G の色
    フィルタがストライプ状に配置された色分解手段の各色
    フィルタに対応して光を信号電荷に光電変換する複数の
    撮像素子と、これらの撮像素子から得られた余分な信号
    電荷が掃き出される電荷掃出し手段とを配設した撮像手
    段を用い、さらに、該撮像手段で前記信号電荷を各撮像
    素子から列方向を経て水平方向に転送させる信号読出し
    方法において、該方法は、 前記撮像手段からの前記信号電荷の読出し動作に対して
    モードで表す場合、前記複数の撮像素子すべてから信号
    電荷を読み出す全画素読出しモードと前記色Gだけを読
    み出す指定読出しモードを選択する選択工程と、 該選択工程の選択に応動して前記撮像手段を駆動させる
    駆動信号を生成する駆動信号生成工程と、 前記選択工程の選択のうち、前記指定読出しモードが選
    択された場合、前記駆動信号生成工程で生成された駆動
    信号により前記色G の信号電荷を蓄積するとともに、色
    R, Bの信号電荷を掃き出す信号蓄積工程と、 該信号蓄積工程の後、蓄積した色G の信号電荷だけをフ
    ィールドシフトさせるシフト工程と、 該シフト工程により飛越し転送された信号電荷を列方向
    に転送する列転送工程と、 該列転送工程により転送された信号電荷を前記全画素読
    出しした際の読出し所要時間よりも短い周期で水平方向
    に転送する水平転送工程とを含むことを特徴とする信号
    読出し方法。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の方法は、前記駆動信号
    生成工程は、前記指定読出しモードでの前記色G だけの
    撮像素子に光電変換により得られる信号電荷を蓄積させ
    るとともに、前記色R, Bに対応する撮像素子の信号電荷
    を掃き出す色別対応の信号を生成する第１の信号生成工
    程と、 前記シフト工程に用いる駆動信号を生成する第２の信号
    生成工程と、 前記シフト工程で飛越し転送した信号電荷を列方向に転
    送させる駆動信号を生成する第３の信号生成工程と、 前記信号電荷の列方向の転送が終了後、該信号電荷を水
    平方向に前記全画素読出しモードの転送周期に比べて短
    い周期で転送させる駆動信号を生成させる第４の信号生
    成工程とを含むことを特徴とする信号読出し方法。
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