JP2000156823A - 固体撮像装置及びその制御方法及び撮像装置及び光電変換セルの基本配列及び記憶媒体 - Google Patents
固体撮像装置及びその制御方法及び撮像装置及び光電変換セルの基本配列及び記憶媒体Info
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- H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
- H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
- H04N25/134—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on three different wavelength filter elements
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Abstract
(57)【要約】
【課題】カメラの機構部を増やすことなく、かつ、消費
電力を増すことなく、精度の高いＡＦ、ＡＥができる固
体撮像装置を提供する。 【解決手段】 光学系により結像された光学像を電気信
号に変換する光電変換セルが２次元的に配列された固体
撮像装置において、光電変換セル群のうちの少なくとも
一部Ｓ１，Ｓ２が、画像信号を形成するため以外の信号
を出力するように構成されている。
電力を増すことなく、精度の高いＡＦ、ＡＥができる固
体撮像装置を提供する。 【解決手段】 光学系により結像された光学像を電気信
号に変換する光電変換セルが２次元的に配列された固体
撮像装置において、光電変換セル群のうちの少なくとも
一部Ｓ１，Ｓ２が、画像信号を形成するため以外の信号
を出力するように構成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像装置及びそ
の制御方法及び撮像装置及び光電変換セルの基本配列及
び記憶媒体に関するものである。
の制御方法及び撮像装置及び光電変換セルの基本配列及
び記憶媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、コンピュータで画像を扱う用途が
飛躍的に増大している。ここにおいて、コンピュータに
画像を取り込むためのデジタルカメラの製品化が活発に
なっている。このようなデジタルカメラの発展動向とし
て、静止画像を扱うデジタルスチルカメラは多画素化へ
の方向性をより鮮明にしており、通常動画像用（ビデオ
ムービー）カメラの撮像素子の画素数が２５万から４０
万画素であるのに対し、８０万画素（ＸＧＡクラス）の
撮像素子を搭載するカメラが普及しており、さらに最近
では１００万画素から１５０万画素程度のものが多く世
に出されている。さらに、交換レンズタイプの高級機で
は、２００万画素、４００万画素、６００万画素といっ
た高画素撮像素子を用いたカメラも製品化されるにいた
っている。
飛躍的に増大している。ここにおいて、コンピュータに
画像を取り込むためのデジタルカメラの製品化が活発に
なっている。このようなデジタルカメラの発展動向とし
て、静止画像を扱うデジタルスチルカメラは多画素化へ
の方向性をより鮮明にしており、通常動画像用（ビデオ
ムービー）カメラの撮像素子の画素数が２５万から４０
万画素であるのに対し、８０万画素（ＸＧＡクラス）の
撮像素子を搭載するカメラが普及しており、さらに最近
では１００万画素から１５０万画素程度のものが多く世
に出されている。さらに、交換レンズタイプの高級機で
は、２００万画素、４００万画素、６００万画素といっ
た高画素撮像素子を用いたカメラも製品化されるにいた
っている。
【０００３】カメラのＡＦ、ＡＥといったカメラ撮影系
の制御は、ビデオムービーカメラでは、ビデオレートで
連続的に出力される撮像素子の出力信号を用いておこな
っており、このためＡＦではＴＶ−ＡＦ（山登り方式、
コントラスト方式）を行っている。
の制御は、ビデオムービーカメラでは、ビデオレートで
連続的に出力される撮像素子の出力信号を用いておこな
っており、このためＡＦではＴＶ−ＡＦ（山登り方式、
コントラスト方式）を行っている。
【０００４】一方で、デジタルスチルカメラでは、画素
数、カメラの動作方法により様々な方法がとられる。一
般にビデオムービーで用いる２５万画素から４０万画素
クラスでは、多くのものはカメラに搭載されるカラー液
晶表示器（最近は２インチ程度のＴＦＴ液晶が多く用い
られている）にセンサからの繰返し読み出し信号（画
像）を表示すること（以下ファインダーモード、あるい
はＥＶＦモード）から、基本的にビデオムービーカメラ
と動作が同じであり、このためにビデオと同様な方式が
とられることが多い。
数、カメラの動作方法により様々な方法がとられる。一
般にビデオムービーで用いる２５万画素から４０万画素
クラスでは、多くのものはカメラに搭載されるカラー液
晶表示器（最近は２インチ程度のＴＦＴ液晶が多く用い
られている）にセンサからの繰返し読み出し信号（画
像）を表示すること（以下ファインダーモード、あるい
はＥＶＦモード）から、基本的にビデオムービーカメラ
と動作が同じであり、このためにビデオと同様な方式が
とられることが多い。
【０００５】しかしながら、８０万画素クラス以上の撮
像素子をもつデジタルスチルカメラ（以下高画素デジタ
ルスチルカメラ）においては、ファインダーモード時の
撮像素子の動作は、ファインダーレートを早くする（ビ
デオレートに近づける）ために液晶表示器に表示するた
めに必要な信号ライン、あるいは画素以外はなるべく間
引かれるような駆動方法がとられる。
像素子をもつデジタルスチルカメラ（以下高画素デジタ
ルスチルカメラ）においては、ファインダーモード時の
撮像素子の動作は、ファインダーレートを早くする（ビ
デオレートに近づける）ために液晶表示器に表示するた
めに必要な信号ライン、あるいは画素以外はなるべく間
引かれるような駆動方法がとられる。
【０００６】また、１００万画素を越えるような本格的
なデジタルスチルカメラでは、銀塩カメラ同様に静止画
像を即座にとるニーズがつよいことから、レリーズスイ
ッチを押してから撮影までの時間が短いことが要求され
る。
なデジタルスチルカメラでは、銀塩カメラ同様に静止画
像を即座にとるニーズがつよいことから、レリーズスイ
ッチを押してから撮影までの時間が短いことが要求され
る。
【０００７】このような理由で、高画素デジタルスチル
カメラでは様々なＡＦ、ＡＥ方式がとられる。以下、そ
の例を述べる。 （１）ＡＦに関して （ａ）撮像素子とは別にＡＦのためのセンサをもつ。そ
して、ＡＦ方式としては、銀塩カメラで用いられるよう
な位相差方式、コントラスト方式、距離計方式、アクテ
ィブ方式等がある。
カメラでは様々なＡＦ、ＡＥ方式がとられる。以下、そ
の例を述べる。 （１）ＡＦに関して （ａ）撮像素子とは別にＡＦのためのセンサをもつ。そ
して、ＡＦ方式としては、銀塩カメラで用いられるよう
な位相差方式、コントラスト方式、距離計方式、アクテ
ィブ方式等がある。
【０００８】（ｂ）撮像素子そのものの出力を利用す
る。なお、この場合、撮像素子の全画素を読み出すので
は時間がかかりすぎること、また、測距のためには、全
画素の情報を必要としないことから、撮像素子の特定領
域のみ（但し、その領域内の信号は間引かない）の信号
を用いた山登り方式、位相差方式が行われる。 （２）ＡＥに関して （ａ）撮像素子とは別にＡＥ用のセンサをもつ。
る。なお、この場合、撮像素子の全画素を読み出すので
は時間がかかりすぎること、また、測距のためには、全
画素の情報を必要としないことから、撮像素子の特定領
域のみ（但し、その領域内の信号は間引かない）の信号
を用いた山登り方式、位相差方式が行われる。 （２）ＡＥに関して （ａ）撮像素子とは別にＡＥ用のセンサをもつ。
【０００９】（ｂ）撮像素子そのものの出力を利用す
る。
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来例の高画素デジタルスチルカメラにおいては以下の問
題がある。
来例の高画素デジタルスチルカメラにおいては以下の問
題がある。
【００１１】まず、ＡＦでいうと、撮像素子以外にＡＦ
のためのセンサを持つ場合、そのセンサに像を結ぶため
のレンズ系、また、それぞれのＡＦ方式を実現するため
の機構（たとえば、アクティブ方式では赤外光の発生部
と投影のためのレンズと受光センサと受光レンズ、赤外
投光の移動機構であり、位相差方式では測距センサへの
結像レンズ、位相差を設けるためのメガネレンズ等）が
必要となり、カメラの大きさを大きくすることとなり、
当然コスト高となる。また、撮像素子への光学系とＡＦ
センサへの光学系の経路の差、またそれぞれの光学系を
構成するモールド部材等の製造誤差、温度による膨張な
どの要因による誤差など、撮像素子そのものを使うＡＦ
に対して誤差要因が増えることとなる。このような誤差
成分は、交換レンズ式のデジタルスチルカメラではレン
ズ固定のデジタルスチルカメラよりも大きくなる。
のためのセンサを持つ場合、そのセンサに像を結ぶため
のレンズ系、また、それぞれのＡＦ方式を実現するため
の機構（たとえば、アクティブ方式では赤外光の発生部
と投影のためのレンズと受光センサと受光レンズ、赤外
投光の移動機構であり、位相差方式では測距センサへの
結像レンズ、位相差を設けるためのメガネレンズ等）が
必要となり、カメラの大きさを大きくすることとなり、
当然コスト高となる。また、撮像素子への光学系とＡＦ
センサへの光学系の経路の差、またそれぞれの光学系を
構成するモールド部材等の製造誤差、温度による膨張な
どの要因による誤差など、撮像素子そのものを使うＡＦ
に対して誤差要因が増えることとなる。このような誤差
成分は、交換レンズ式のデジタルスチルカメラではレン
ズ固定のデジタルスチルカメラよりも大きくなる。
【００１２】このために、撮像素子の出力そのものを使
うＡＦ方式が模索されることとなる。このうち、山登り
方式は合焦までの時間が長くなる欠点がある。このため
に、本願出願人は、既に、撮像素子へ結像するためのレ
ンズ系に、光軸に対して対称の位置に瞳位置を移動させ
る機構を設けることで、夫々の瞳を通って結ばれた像の
位相差からデフォーカス量を求めて、レンズのフォーカ
スをあわせる方式を提案している（特開平９−４３５０
７号公報）。この方法によって、早い速度で精度の高い
ＡＦが実現されている（ＡＦのためには、撮像素子中の
特定の数ラインが読み出され、その他は高速にクリアさ
れるので、信号読み出しに時間はかからない）。ただ
し、この方式では瞳移動のための機構が必要になり、そ
のための体積とコストが要求される。
うＡＦ方式が模索されることとなる。このうち、山登り
方式は合焦までの時間が長くなる欠点がある。このため
に、本願出願人は、既に、撮像素子へ結像するためのレ
ンズ系に、光軸に対して対称の位置に瞳位置を移動させ
る機構を設けることで、夫々の瞳を通って結ばれた像の
位相差からデフォーカス量を求めて、レンズのフォーカ
スをあわせる方式を提案している（特開平９−４３５０
７号公報）。この方法によって、早い速度で精度の高い
ＡＦが実現されている（ＡＦのためには、撮像素子中の
特定の数ラインが読み出され、その他は高速にクリアさ
れるので、信号読み出しに時間はかからない）。ただ
し、この方式では瞳移動のための機構が必要になり、そ
のための体積とコストが要求される。
【００１３】ＡＥに関しても同様のことがいえる。撮像
素子以外にＡＥセンサを持つ場合、ＡＥセンサのための
機構部が必要になるのである。次に、撮像素子そのもの
の信号電荷を使う場合であるが、撮像素子のダイナミッ
クレンジが低いことから、絞り径か、シャッタースピー
ドを変えての複数回の測光のための撮像駆動が必要にな
る。このために、本撮影までの時間が長くなるという問
題、また、絞りを逐次動かすことでの消費電力の増加と
いった問題点がある。
素子以外にＡＥセンサを持つ場合、ＡＥセンサのための
機構部が必要になるのである。次に、撮像素子そのもの
の信号電荷を使う場合であるが、撮像素子のダイナミッ
クレンジが低いことから、絞り径か、シャッタースピー
ドを変えての複数回の測光のための撮像駆動が必要にな
る。このために、本撮影までの時間が長くなるという問
題、また、絞りを逐次動かすことでの消費電力の増加と
いった問題点がある。
【００１４】本発明は以上の問題点に鑑みてなされたも
のであり、カメラの機構部を増やすことなく、かつ、消
費電力を増すことなく、精度の高いＡＦ、ＡＥができる
固体撮像装置及びその制御方法及び撮像装置及び光電変
換セルの基本配列及び記憶媒体を提供することを目的と
する。
のであり、カメラの機構部を増やすことなく、かつ、消
費電力を増すことなく、精度の高いＡＦ、ＡＥができる
固体撮像装置及びその制御方法及び撮像装置及び光電変
換セルの基本配列及び記憶媒体を提供することを目的と
する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明に係わる固体撮像装置
は、光学系により結像された光学像を電気信号に変換す
る光電変換セルが２次元的に配列された固体撮像装置に
おいて、前記光電変換セル群のうちの少なくとも一部
が、画像信号を形成するため以外の信号を出力するよう
に構成されていることを特徴としている。
目的を達成するために、本発明に係わる固体撮像装置
は、光学系により結像された光学像を電気信号に変換す
る光電変換セルが２次元的に配列された固体撮像装置に
おいて、前記光電変換セル群のうちの少なくとも一部
が、画像信号を形成するため以外の信号を出力するよう
に構成されていることを特徴としている。
【００１６】また、この発明に係わる固体撮像装置にお
いて、前記画像信号を形成するため以外の信号とは、測
距のための信号であることを特徴としている。
いて、前記画像信号を形成するため以外の信号とは、測
距のための信号であることを特徴としている。
【００１７】また、この発明に係わる固体撮像装置にお
いて、前記画像信号を形成するため以外の信号とは、測
光のための信号であることを特徴としている。
いて、前記画像信号を形成するため以外の信号とは、測
光のための信号であることを特徴としている。
【００１８】また、この発明に係わる固体撮像装置にお
いて、前記光電変換セルは光電変換をし、かつ、光電変
換された信号電荷を転送するＣＣＤエレメントであるこ
とを特徴としている。
いて、前記光電変換セルは光電変換をし、かつ、光電変
換された信号電荷を転送するＣＣＤエレメントであるこ
とを特徴としている。
【００１９】また、この発明に係わる固体撮像装置にお
いて、前記光電変換セルはホトダイオードであり、該ホ
トダイオードの列にそって該ホトダイオードの信号電荷
を一端蓄積し転送するためのＶＣＣＤが配置されている
ことを特徴としている。
いて、前記光電変換セルはホトダイオードであり、該ホ
トダイオードの列にそって該ホトダイオードの信号電荷
を一端蓄積し転送するためのＶＣＣＤが配置されている
ことを特徴としている。
【００２０】また、この発明に係わる固体撮像装置にお
いて、前記固体撮像装置がＸ−Ｙアドレス方式であるこ
とを特徴としている。
いて、前記固体撮像装置がＸ−Ｙアドレス方式であるこ
とを特徴としている。
【００２１】また、本発明に係わる固体撮像装置は、光
学系により結像される光学像を電気信号に変換する光電
変換セルが２次元的に配列された撮像領域を有する固体
撮像装置において、前記撮像領域は、複数の色のいずれ
かを検知する光電変換セルの基本的な配列の繰り返しに
より構成され、前記撮像領域のうちの少なくとも一部の
前記基本的な配列のうちの１つの光電変換セルが画像信
号を形成するため以外の信号を出力するように構成され
ていることを特徴としている。
学系により結像される光学像を電気信号に変換する光電
変換セルが２次元的に配列された撮像領域を有する固体
撮像装置において、前記撮像領域は、複数の色のいずれ
かを検知する光電変換セルの基本的な配列の繰り返しに
より構成され、前記撮像領域のうちの少なくとも一部の
前記基本的な配列のうちの１つの光電変換セルが画像信
号を形成するため以外の信号を出力するように構成され
ていることを特徴としている。
【００２２】また、この発明に係わる固体撮像装置にお
いて、前記画像信号を形成するため以外の信号を出力す
る光電変換セルが、光電変換部上に配置されたマイクロ
レンズと、該マイクロレンズと光電変換部との間に配置
された特定の開口部を有する遮光膜層とを有し、前記光
電変換セルは、前記遮光膜層の開口がマイクロレンズの
光学中心に対して偏りをもつ第１の光電変換セルと、前
記遮光膜層の開口がマイクロレンズの光学中心に対して
第１の光電変換セルと逆方向に偏りをもつ第２の光電変
換セルとに分類され、第１の光電変換セルを含む基本的
な配列の並ぶ第１の行と、該第１の行に隣接する第２の
光電変換セルを含む基本的な配列の並ぶ第２の行とから
なる配列を、前記撮像領域の少なくとも１つの領域に有
することを特徴としている。
いて、前記画像信号を形成するため以外の信号を出力す
る光電変換セルが、光電変換部上に配置されたマイクロ
レンズと、該マイクロレンズと光電変換部との間に配置
された特定の開口部を有する遮光膜層とを有し、前記光
電変換セルは、前記遮光膜層の開口がマイクロレンズの
光学中心に対して偏りをもつ第１の光電変換セルと、前
記遮光膜層の開口がマイクロレンズの光学中心に対して
第１の光電変換セルと逆方向に偏りをもつ第２の光電変
換セルとに分類され、第１の光電変換セルを含む基本的
な配列の並ぶ第１の行と、該第１の行に隣接する第２の
光電変換セルを含む基本的な配列の並ぶ第２の行とから
なる配列を、前記撮像領域の少なくとも１つの領域に有
することを特徴としている。
【００２３】また、この発明に係わる固体撮像装置にお
いて、前記画像信号を形成するため以外の信号を出力す
る光電変換セルが、光電変換部上に配置されたマイクロ
レンズと、該マイクロレンズと光電変換部との間に配置
された特定の開口部を有する遮光膜層とを有し、前記光
電変換セルは、前記遮光膜層の開口がマイクロレンズの
光学中心に対して偏りをもつ第１の光電変換セルと、前
記遮光膜層の開口がマイクロレンズの光学中心に対して
第１の光電変換セルと逆方向に偏りをもつ第２の光電変
換セルとに分類され、第１の光電変換セルを含む基本的
な配列の並ぶ第１の行と、該第１の行の上下に隣接する
第２の光電変換セルを含む基本的な配列の並ぶ第２の行
とからなる配列を、前記撮像領域の少なくとも１つの領
域に有することを特徴としている。
いて、前記画像信号を形成するため以外の信号を出力す
る光電変換セルが、光電変換部上に配置されたマイクロ
レンズと、該マイクロレンズと光電変換部との間に配置
された特定の開口部を有する遮光膜層とを有し、前記光
電変換セルは、前記遮光膜層の開口がマイクロレンズの
光学中心に対して偏りをもつ第１の光電変換セルと、前
記遮光膜層の開口がマイクロレンズの光学中心に対して
第１の光電変換セルと逆方向に偏りをもつ第２の光電変
換セルとに分類され、第１の光電変換セルを含む基本的
な配列の並ぶ第１の行と、該第１の行の上下に隣接する
第２の光電変換セルを含む基本的な配列の並ぶ第２の行
とからなる配列を、前記撮像領域の少なくとも１つの領
域に有することを特徴としている。
【００２４】また、この発明に係わる固体撮像装置にお
いて、前記画像信号を形成するため以外の信号を出力す
る光電変換セルが、光電変換部上に配置されたマイクロ
レンズと、該マイクロレンズと光電変換部との間に配置
された特定の開口部を有する遮光膜層とを有し、前記光
電変換セルは、前記遮光膜層の開口がマイクロレンズの
光学中心に対して偏りをもつ第１の光電変換セルと、前
記遮光膜層の開口がマイクロレンズの光学中心に対して
第１の光電変換セルと逆方向に偏りをもつ第２の光電変
換セルとに分類され、第１の光電変換セルを含む基本的
な配列と第２の光電変換セルを含む基本的な配列とを交
互に配置した配列を、前記撮像領域の少なくとも１つの
領域に有することを特徴としている。
いて、前記画像信号を形成するため以外の信号を出力す
る光電変換セルが、光電変換部上に配置されたマイクロ
レンズと、該マイクロレンズと光電変換部との間に配置
された特定の開口部を有する遮光膜層とを有し、前記光
電変換セルは、前記遮光膜層の開口がマイクロレンズの
光学中心に対して偏りをもつ第１の光電変換セルと、前
記遮光膜層の開口がマイクロレンズの光学中心に対して
第１の光電変換セルと逆方向に偏りをもつ第２の光電変
換セルとに分類され、第１の光電変換セルを含む基本的
な配列と第２の光電変換セルを含む基本的な配列とを交
互に配置した配列を、前記撮像領域の少なくとも１つの
領域に有することを特徴としている。
【００２５】また、この発明に係わる固体撮像装置にお
いて、前記画像信号を形成するため以外の信号を出力す
る光電変換セルが、光電変換部上に配置されたマイクロ
レンズと、該マイクロレンズと光電変換部との間に配置
された特定の開口部を有する遮光膜層とを有し、前記光
電変換セルは、前記遮光膜層の開口がマイクロレンズの
光学中心に対して偏りをもつ第１の光電変換セルと、前
記遮光膜層の開口がマイクロレンズの光学中心に対して
第１の光電変換セルと逆方向に偏りをもつ第２の光電変
換セルとに分類され、第１の光電変換セルを含む基本的
な配列と第２の光電変換セルを含む基本的な配列を交互
に配置した第１の行と、該第１の行に隣接する第１の行
とは逆に第１の基本配列と第２の基本配列を配した第２
の行とからなる配列を、前記撮像領域の少なくとも１つ
の領域に有することを特徴としている。
いて、前記画像信号を形成するため以外の信号を出力す
る光電変換セルが、光電変換部上に配置されたマイクロ
レンズと、該マイクロレンズと光電変換部との間に配置
された特定の開口部を有する遮光膜層とを有し、前記光
電変換セルは、前記遮光膜層の開口がマイクロレンズの
光学中心に対して偏りをもつ第１の光電変換セルと、前
記遮光膜層の開口がマイクロレンズの光学中心に対して
第１の光電変換セルと逆方向に偏りをもつ第２の光電変
換セルとに分類され、第１の光電変換セルを含む基本的
な配列と第２の光電変換セルを含む基本的な配列を交互
に配置した第１の行と、該第１の行に隣接する第１の行
とは逆に第１の基本配列と第２の基本配列を配した第２
の行とからなる配列を、前記撮像領域の少なくとも１つ
の領域に有することを特徴としている。
【００２６】また、この発明に係わる固体撮像装置にお
いて、前記第１の光電変換セルのつながりにより出力さ
れる信号と前記第２の光電変換セルのつながりにより出
力される信号との位相差から、撮像素子に被写体像を結
ぶための光学系のフォーカスを調整することを特徴とし
ている。
いて、前記第１の光電変換セルのつながりにより出力さ
れる信号と前記第２の光電変換セルのつながりにより出
力される信号との位相差から、撮像素子に被写体像を結
ぶための光学系のフォーカスを調整することを特徴とし
ている。
【００２７】また、この発明に係わる固体撮像装置にお
いて、前記画像信号を作るため以外の信号を出力する光
電変換セルは、光電変換部の上部に特定の開口部を有す
る遮光膜層を有し、前記撮像領域には、開口率の異なる
前記開口部を有する光電変換セルが任意の場所に配置さ
れていることを特徴としている。
いて、前記画像信号を作るため以外の信号を出力する光
電変換セルは、光電変換部の上部に特定の開口部を有す
る遮光膜層を有し、前記撮像領域には、開口率の異なる
前記開口部を有する光電変換セルが任意の場所に配置さ
れていることを特徴としている。
【００２８】また、この発明に係わる固体撮像装置にお
いて、前記開口率の異なる光電変換セルのそれぞれの出
力に基づいて露出制御を行うことを特徴としている。
いて、前記開口率の異なる光電変換セルのそれぞれの出
力に基づいて露出制御を行うことを特徴としている。
【００２９】また、この発明に係わる固体撮像装置にお
いて、前記光電変換セルは光電変換をし、かつ、光電変
換された信号電荷を転送するＣＣＤエレメントであるこ
とを特徴としている。
いて、前記光電変換セルは光電変換をし、かつ、光電変
換された信号電荷を転送するＣＣＤエレメントであるこ
とを特徴としている。
【００３０】また、この発明に係わる固体撮像装置にお
いて、前記光電変換セルはホトダイオードであり、該ホ
トダイオードの列にそって該ホトダイオードの信号電荷
を一端蓄積し転送するためのＶＣＣＤが配置されている
ことを特徴としている。
いて、前記光電変換セルはホトダイオードであり、該ホ
トダイオードの列にそって該ホトダイオードの信号電荷
を一端蓄積し転送するためのＶＣＣＤが配置されている
ことを特徴としている。
【００３１】また、この発明に係わる固体撮像装置にお
いて、前記固体撮像装置がＸ−Ｙアドレス方式であるこ
とを特徴としている。
いて、前記固体撮像装置がＸ−Ｙアドレス方式であるこ
とを特徴としている。
【００３２】また、本発明に係わる光電変換セルの基本
配列は、光学系により結像される光学像を電気信号に変
換する光電変換セルが２次元的に配置された撮像領域を
有する固体撮像装置における光電変換セルの基本配列で
あって、複数の色のいずれかを検知する光電変換セル
と、画像信号を形成するため以外の信号を出力する光電
変換セルとを組み合わせたことを特徴としている。
配列は、光学系により結像される光学像を電気信号に変
換する光電変換セルが２次元的に配置された撮像領域を
有する固体撮像装置における光電変換セルの基本配列で
あって、複数の色のいずれかを検知する光電変換セル
と、画像信号を形成するため以外の信号を出力する光電
変換セルとを組み合わせたことを特徴としている。
【００３３】また、本発明に係わる固体撮像装置は、光
学像を電気信号に変換する光電変換セルが２次元的に配
置された固体撮像装置において、２次元画像を形成する
ための輝度信号、又は輝度信号と色信号を生成するため
の信号を出力する第１の光電変換セルと、前記輝度信
号、又は輝度信号と色信号を生成するため意外の信号を
出力する第２の光電変換セルと、前記第１の光電変換セ
ルから出力される信号と前記第２の光電変換セルから出
力される信号の両者を含む信号を読み出す第１の読み出
しモードと、前記第２の光電変換セルから読み出される
信号は含まずに第１の光電変換セルから読み出される信
号を含む信号を読み出す第２の読み出しモードとを切り
換える切り換え手段とを具備することを特徴としてい
る。
学像を電気信号に変換する光電変換セルが２次元的に配
置された固体撮像装置において、２次元画像を形成する
ための輝度信号、又は輝度信号と色信号を生成するため
の信号を出力する第１の光電変換セルと、前記輝度信
号、又は輝度信号と色信号を生成するため意外の信号を
出力する第２の光電変換セルと、前記第１の光電変換セ
ルから出力される信号と前記第２の光電変換セルから出
力される信号の両者を含む信号を読み出す第１の読み出
しモードと、前記第２の光電変換セルから読み出される
信号は含まずに第１の光電変換セルから読み出される信
号を含む信号を読み出す第２の読み出しモードとを切り
換える切り換え手段とを具備することを特徴としてい
る。
【００３４】また、この発明に係わる固体撮像装置にお
いて、前記第２の光電変換セルは、焦点検出を行うため
の信号を出力する光電変換セルであることを特徴として
いる。
いて、前記第２の光電変換セルは、焦点検出を行うため
の信号を出力する光電変換セルであることを特徴として
いる。
【００３５】また、本発明に係わる撮像装置は、光学像
を電気信号に変換する光電変換セルが２次元的に配置さ
れた固体撮像素子であって、２次元画像を形成するため
の輝度信号、又は輝度信号と色信号を生成するための信
号を出力する第１の光電変換セルと、前記輝度信号、又
は輝度信号と色信号を生成するため以外の信号を出力す
る第２の光電変換セルとを有する固体撮像素子と、該固
体撮像素子に対する駆動信号を生成するタイミングジェ
ネレータであって、前記第１の光電変換セルから出力さ
れる信号と前記第２の光電変換セルから出力される信号
の両者を含む信号を前記撮像素子から出力させるための
第１の駆動信号と、前記第２の光電変換セルから読み出
される信号は含まずに第１の光電変換セルから読み出さ
れる信号を含む信号を前記撮像素子から出力させるため
の第２の駆動信号とを生成するタイミングジェネレータ
と、前記第１の駆動信号により、前記撮像素子上の全画
素を用いて映像信号を生成する第１の撮影モードと、前
記第２の駆動信号により、前記撮像素子の画素を間引い
て映像信号を生成する第２の撮影モードとを切り換える
ための切り換え手段とを具備することを特徴としてい
る。
を電気信号に変換する光電変換セルが２次元的に配置さ
れた固体撮像素子であって、２次元画像を形成するため
の輝度信号、又は輝度信号と色信号を生成するための信
号を出力する第１の光電変換セルと、前記輝度信号、又
は輝度信号と色信号を生成するため以外の信号を出力す
る第２の光電変換セルとを有する固体撮像素子と、該固
体撮像素子に対する駆動信号を生成するタイミングジェ
ネレータであって、前記第１の光電変換セルから出力さ
れる信号と前記第２の光電変換セルから出力される信号
の両者を含む信号を前記撮像素子から出力させるための
第１の駆動信号と、前記第２の光電変換セルから読み出
される信号は含まずに第１の光電変換セルから読み出さ
れる信号を含む信号を前記撮像素子から出力させるため
の第２の駆動信号とを生成するタイミングジェネレータ
と、前記第１の駆動信号により、前記撮像素子上の全画
素を用いて映像信号を生成する第１の撮影モードと、前
記第２の駆動信号により、前記撮像素子の画素を間引い
て映像信号を生成する第２の撮影モードとを切り換える
ための切り換え手段とを具備することを特徴としてい
る。
【００３６】また、この発明に係わる撮像装置におい
て、前記第２の光電変換セルは、焦点検出を行うための
信号を出力する光電変換セルであることを特徴としてい
る。
て、前記第２の光電変換セルは、焦点検出を行うための
信号を出力する光電変換セルであることを特徴としてい
る。
【００３７】また、この発明に係わる撮像装置におい
て、前記タイミングジェネレータは、第２の光電変換セ
ルから出力される信号を含む映像信号を前記撮像素子か
ら出力させるための第３の駆動信号をさらに生成し、前
記切り換え手段は、さらに前記タイミングジェネレータ
が前記第２の駆動信号を生成する状態と前記第３の駆動
信号を生成する状態とを所定時間毎に切り換えることを
特徴としている。
て、前記タイミングジェネレータは、第２の光電変換セ
ルから出力される信号を含む映像信号を前記撮像素子か
ら出力させるための第３の駆動信号をさらに生成し、前
記切り換え手段は、さらに前記タイミングジェネレータ
が前記第２の駆動信号を生成する状態と前記第３の駆動
信号を生成する状態とを所定時間毎に切り換えることを
特徴としている。
【００３８】また、本発明に係わる撮像装置は、光学像
を電気信号に変換する光電変換セルが２次元的に配置さ
れた固体撮像素子であって、２次元画像を形成するため
の輝度信号、又は輝度信号と色信号を生成するための信
号を出力する第１の光電変換セルと、前記輝度信号、又
は輝度信号と色信号を生成するため以外の信号を出力す
る第２の光電変換セルとを有する固体撮像素子と、画像
信号を所定時間ごとに間引く間引き回路と、前記撮像素
子上の全画素を用いて映像信号を生成する第１の撮影モ
ードと、前記間引き回路により前記第２の光電変換セル
が出力する信号を破棄することにより、前記撮像素子上
の画素を間引いて映像信号を生成する第２の撮影モード
とを切り換えるための切り換え手段とを具備することを
特徴としている。
を電気信号に変換する光電変換セルが２次元的に配置さ
れた固体撮像素子であって、２次元画像を形成するため
の輝度信号、又は輝度信号と色信号を生成するための信
号を出力する第１の光電変換セルと、前記輝度信号、又
は輝度信号と色信号を生成するため以外の信号を出力す
る第２の光電変換セルとを有する固体撮像素子と、画像
信号を所定時間ごとに間引く間引き回路と、前記撮像素
子上の全画素を用いて映像信号を生成する第１の撮影モ
ードと、前記間引き回路により前記第２の光電変換セル
が出力する信号を破棄することにより、前記撮像素子上
の画素を間引いて映像信号を生成する第２の撮影モード
とを切り換えるための切り換え手段とを具備することを
特徴としている。
【００３９】また、この発明に係わる撮像装置におい
て、前記第２の光電変換セルは、焦点検出を行うための
信号を出力する光電変換セルであることを特徴としてい
る。
て、前記第２の光電変換セルは、焦点検出を行うための
信号を出力する光電変換セルであることを特徴としてい
る。
【００４０】また、本発明に係わる固体撮像装置の制御
方法は、光学像を電気信号に変換する光電変換セルが２
次元的に配置された固体撮像装置であって、２次元画像
を形成するための輝度信号、又は輝度信号と色信号を生
成するための信号を出力する第１の光電変換セルと、前
記輝度信号、又は輝度信号と色信号を生成するため意外
の信号を出力する第２の光電変換セルとを有する固体撮
像素子を制御するための固体撮像装置の制御方法であっ
て、前記第１の光電変換セルから出力される信号と前記
第２の光電変換セルから出力される信号の両者を含む信
号を読み出す第１の読み出しモードと、前記第２の光電
変換セルから読み出される信号は含まずに第１の光電変
換セルから読み出される信号を含む信号を読み出す第２
の読み出しモードとを切り換えるように制御することを
特徴としている。
方法は、光学像を電気信号に変換する光電変換セルが２
次元的に配置された固体撮像装置であって、２次元画像
を形成するための輝度信号、又は輝度信号と色信号を生
成するための信号を出力する第１の光電変換セルと、前
記輝度信号、又は輝度信号と色信号を生成するため意外
の信号を出力する第２の光電変換セルとを有する固体撮
像素子を制御するための固体撮像装置の制御方法であっ
て、前記第１の光電変換セルから出力される信号と前記
第２の光電変換セルから出力される信号の両者を含む信
号を読み出す第１の読み出しモードと、前記第２の光電
変換セルから読み出される信号は含まずに第１の光電変
換セルから読み出される信号を含む信号を読み出す第２
の読み出しモードとを切り換えるように制御することを
特徴としている。
【００４１】また、本発明に係わる記憶媒体は、光学像
を電気信号に変換する光電変換セルが２次元的に配置さ
れた固体撮像装置であって、２次元画像を形成するため
の輝度信号、又は輝度信号と色信号を生成するための信
号を出力する第１の光電変換セルと、前記輝度信号、又
は輝度信号と色信号を生成するため意外の信号を出力す
る第２の光電変換セルとを有する固体撮像素子を制御す
るための制御プログラムを格納した記憶媒体であって、
前記制御プログラムが、前記第１の光電変換セルから出
力される信号と前記第２の光電変換セルから出力される
信号の両者を含む信号を読み出す第１の読み出しモード
と、前記第２の光電変換セルから読み出される信号は含
まずに第１の光電変換セルから読み出される信号を含む
信号を読み出す第２の読み出しモードとを切り換える工
程のコードを有することを特徴としている。
を電気信号に変換する光電変換セルが２次元的に配置さ
れた固体撮像装置であって、２次元画像を形成するため
の輝度信号、又は輝度信号と色信号を生成するための信
号を出力する第１の光電変換セルと、前記輝度信号、又
は輝度信号と色信号を生成するため意外の信号を出力す
る第２の光電変換セルとを有する固体撮像素子を制御す
るための制御プログラムを格納した記憶媒体であって、
前記制御プログラムが、前記第１の光電変換セルから出
力される信号と前記第２の光電変換セルから出力される
信号の両者を含む信号を読み出す第１の読み出しモード
と、前記第２の光電変換セルから読み出される信号は含
まずに第１の光電変換セルから読み出される信号を含む
信号を読み出す第２の読み出しモードとを切り換える工
程のコードを有することを特徴としている。
【００４２】また、本発明に係わる撮像装置は、光学像
を電気信号に変換する光電変換セルが２次元的に配列さ
れた撮像領域を有し、前記撮像領域は、画像信号を形成
するための信号を出力するための複数の第１の光電変換
セルと、画像信号を形成するため以外の信号を出力する
ための第２の光電変換セルとを含むことを特徴としてい
る。
を電気信号に変換する光電変換セルが２次元的に配列さ
れた撮像領域を有し、前記撮像領域は、画像信号を形成
するための信号を出力するための複数の第１の光電変換
セルと、画像信号を形成するため以外の信号を出力する
ための第２の光電変換セルとを含むことを特徴としてい
る。
【００４３】また、この発明に係わる撮像装置におい
て、前記複数の第１の光電変換セルからの信号及び前記
複数の第２の光電変換セルからの信号を読み出すととも
に、前記複数の第１の光電変換セルからの信号を用い
て、前記複数の第２の光電変換セルの補間を行うように
制御する第１の制御手段をさらに有することを特徴とし
ている。
て、前記複数の第１の光電変換セルからの信号及び前記
複数の第２の光電変換セルからの信号を読み出すととも
に、前記複数の第１の光電変換セルからの信号を用い
て、前記複数の第２の光電変換セルの補間を行うように
制御する第１の制御手段をさらに有することを特徴とし
ている。
【００４４】また、この発明に係わる撮像装置におい
て、前記複数の第２の光電変換セルから出力された信号
を用いて撮像のための調整を行うとともに、前記複数の
第１の光電変換セルからの信号を用いて画像の形成を行
うように制御する第２の制御手段をさらに有することを
特徴としている。
て、前記複数の第２の光電変換セルから出力された信号
を用いて撮像のための調整を行うとともに、前記複数の
第１の光電変換セルからの信号を用いて画像の形成を行
うように制御する第２の制御手段をさらに有することを
特徴としている。
【００４５】また、この発明に係わる撮像装置におい
て、前記撮像のための調整とは、焦点調整及び／又は露
光調整を含むことを特徴としている。
て、前記撮像のための調整とは、焦点調整及び／又は露
光調整を含むことを特徴としている。
【００４６】また、この発明に係わる撮像装置におい
て、前記画像の形成とは、輝度信号及び色信号を生成す
ることであることを特徴としている。
て、前記画像の形成とは、輝度信号及び色信号を生成す
ることであることを特徴としている。
【００４７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて、添付図面を参照して詳細に説明する。
ついて、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００４８】（第１の実施形態）まず最初に、本発明の
第１の実施形態の基本となる画素配列に関して、図１と
図１２を用いて説明する。図１は撮像素子の画素配列を
示したものである。図１２は通常の画素配列を示したも
のである。
第１の実施形態の基本となる画素配列に関して、図１と
図１２を用いて説明する。図１は撮像素子の画素配列を
示したものである。図１２は通常の画素配列を示したも
のである。
【００４９】図１２を説明する。ここに示されたものは
２画素×２画素を基本単位とするエリアセンサの基本単
位部の色配列である。ここで、（ａ）はベイヤ配列であ
る。（ｂ）はベイヤ配列を補色フィルターに適用したも
のである。以下では、（ａ）を純色ベイヤ配列、（ｂ）
を補色ベイヤ風配列とよぶ。（ｃ）は補色３色にＧを加
えたものである（Ｇ込補色配列）。
２画素×２画素を基本単位とするエリアセンサの基本単
位部の色配列である。ここで、（ａ）はベイヤ配列であ
る。（ｂ）はベイヤ配列を補色フィルターに適用したも
のである。以下では、（ａ）を純色ベイヤ配列、（ｂ）
を補色ベイヤ風配列とよぶ。（ｃ）は補色３色にＧを加
えたものである（Ｇ込補色配列）。
【００５０】通常知られる画素配列としては、このほか
に２画素×４画素単位の補色市松配列があり、これはビ
デオムービーカメラ用のセンサとして最もよく使われ
る。また、本願出願人より提案されている色配列として
２画素×８画素の補色市松がある（特開平９−４６７１
５号公報）。
に２画素×４画素単位の補色市松配列があり、これはビ
デオムービーカメラ用のセンサとして最もよく使われ
る。また、本願出願人より提案されている色配列として
２画素×８画素の補色市松がある（特開平９−４６７１
５号公報）。
【００５１】ここで、２画素×４画素、２画素×８画素
の色配列は動画像（インターレース走査を行うビデオ）
を扱うエリアセンサとしては優位であるが、スチル画像
を扱うカメラとしては２画素×２画素の方が信号処理を
簡易化でき、かつ、高画質の画像を得ることができる。
以下では、２画素×２画素で説明するが、２画素×４画
素、２画素×８画素の色配列をもつエリアセンサにも適
用できるものである。
の色配列は動画像（インターレース走査を行うビデオ）
を扱うエリアセンサとしては優位であるが、スチル画像
を扱うカメラとしては２画素×２画素の方が信号処理を
簡易化でき、かつ、高画質の画像を得ることができる。
以下では、２画素×２画素で説明するが、２画素×４画
素、２画素×８画素の色配列をもつエリアセンサにも適
用できるものである。
【００５２】一実施形態の基本画素配列である図１につ
いて説明する。（ａ）は純色ベイヤ配列の場合、（ｂ）
は補色ベイヤ風配列、またはＧ込補色配列の場合であ
る。
いて説明する。（ａ）は純色ベイヤ配列の場合、（ｂ）
は補色ベイヤ風配列、またはＧ込補色配列の場合であ
る。
【００５３】ここで、Ｓの部分は、ＡＦのための測距あ
るいは、ＡＥのための測光データを読み出すための、機
能センサセルである。本実施形態のセンサは撮像素子そ
のもののなかにＡＦ、ＡＥのためのセンサとしての機能
をもつ画素を構成することで、カメラのＡＦのための測
距、ＡＥのための測光を撮像素子そのものからの信号を
読み出すことで行うことを可能ならしめる。これによっ
て、高精度のＡＦ、ＡＥを可能ならしめる。また、撮像
素子そのものの信号を使った従来のＡＥのように測光の
ための所要時間が長くなるようなこともない。そして、
別にセンサを持つ場合に必要な機構部が無くせること
で、カメラを小型で低価格のものとすることができる。
るいは、ＡＥのための測光データを読み出すための、機
能センサセルである。本実施形態のセンサは撮像素子そ
のもののなかにＡＦ、ＡＥのためのセンサとしての機能
をもつ画素を構成することで、カメラのＡＦのための測
距、ＡＥのための測光を撮像素子そのものからの信号を
読み出すことで行うことを可能ならしめる。これによっ
て、高精度のＡＦ、ＡＥを可能ならしめる。また、撮像
素子そのものの信号を使った従来のＡＥのように測光の
ための所要時間が長くなるようなこともない。そして、
別にセンサを持つ場合に必要な機構部が無くせること
で、カメラを小型で低価格のものとすることができる。
【００５４】次に、本実施形態におけるＡＦのための測
距のためのデータを検知するための画素と、その画素を
配したエリアセンサについて説明する。
距のためのデータを検知するための画素と、その画素を
配したエリアセンサについて説明する。
【００５５】高画素デジタルスチルカメラ用の撮像素子
としては、主にインターライン型ＣＣＤかフルフレーム
型ＣＣＤが使われる。このうちインターライン型ＣＣＤ
は２／３インチ光学系以下の低価格なカメラ、フルフレ
ーム型ＣＣＤは１インチ光学系以上の高価格なカメラに
用いられることが多い。この両者の違いでもっとも大き
いのは、インターライン型ＣＣＤは、撮像素子に光が入
射していても撮像された信号電荷を読み出すことが可能
であるが、フルフレームＣＣＤでは、撮像素子の前面に
設けられるメカニカルシャッタを閉じないと信号電荷の
読み出しができないことである。
としては、主にインターライン型ＣＣＤかフルフレーム
型ＣＣＤが使われる。このうちインターライン型ＣＣＤ
は２／３インチ光学系以下の低価格なカメラ、フルフレ
ーム型ＣＣＤは１インチ光学系以上の高価格なカメラに
用いられることが多い。この両者の違いでもっとも大き
いのは、インターライン型ＣＣＤは、撮像素子に光が入
射していても撮像された信号電荷を読み出すことが可能
であるが、フルフレームＣＣＤでは、撮像素子の前面に
設けられるメカニカルシャッタを閉じないと信号電荷の
読み出しができないことである。
【００５６】しかしながら、本願発明者は、すでにこの
解決方法として、フルフレームＣＣＤのイメージエリア
と水平ＣＣＤの間にわずかのライン分の電荷を蓄積する
ためのストレージ部を設ける構造の改良フルフレーム型
ＣＣＤと、それによるメカニカルシャッタを開いた状態
でのＡＦ、ＡＥのための部分読み出し駆動方法を提案し
ている。また、インターライン型ＣＣＤでのＡＦ、ＡＥ
のためのイメージエリア内の部分的に必要な部分のみを
高速に読み出す方法（すなわち、必要な部分以外の信号
電荷の高速クリアの方法）も提案している。これによ
り、イメージエリア内に配された測距、測光画素を含む
領域の信号電荷をメカニカルシャッタを何度も開閉する
ことなく短時間に読みだすことがインターライン型ＣＣ
Ｄでも、フルフレーム型ＣＣＤ（但し、改良型）でもお
こなうことができる。以下、改良型のフルフレーム型Ｃ
ＣＤを用いた一実施形態について説明するが、インター
ライン型にも適用できるものである。
解決方法として、フルフレームＣＣＤのイメージエリア
と水平ＣＣＤの間にわずかのライン分の電荷を蓄積する
ためのストレージ部を設ける構造の改良フルフレーム型
ＣＣＤと、それによるメカニカルシャッタを開いた状態
でのＡＦ、ＡＥのための部分読み出し駆動方法を提案し
ている。また、インターライン型ＣＣＤでのＡＦ、ＡＥ
のためのイメージエリア内の部分的に必要な部分のみを
高速に読み出す方法（すなわち、必要な部分以外の信号
電荷の高速クリアの方法）も提案している。これによ
り、イメージエリア内に配された測距、測光画素を含む
領域の信号電荷をメカニカルシャッタを何度も開閉する
ことなく短時間に読みだすことがインターライン型ＣＣ
Ｄでも、フルフレーム型ＣＣＤ（但し、改良型）でもお
こなうことができる。以下、改良型のフルフレーム型Ｃ
ＣＤを用いた一実施形態について説明するが、インター
ライン型にも適用できるものである。
【００５７】図１１は改良型のフルフレーム型ＣＣＤエ
リアセンサの構造図である。
リアセンサの構造図である。
【００５８】１はｍ行×ｎ列（以下、縦の並びを列、横
の並びを行と呼ぶ）画素のイメージエリアであり、感光
するｎ本の垂直ＣＣＤにより構成される。
の並びを行と呼ぶ）画素のイメージエリアであり、感光
するｎ本の垂直ＣＣＤにより構成される。
【００５９】ここで、ＶＣＣＤは通常、２〜４相駆動、
あるいはバーチャルフェーズのような疑似１相駆動ＣＣ
Ｄから構成される。この領域のＣＣＤの転送のためのパ
ルスがΦＶＩである（当然のことながら、擬似１相駆動
ＣＣＤでは１種類のパルスのみ、２相であれば２相の電
極に与える２種類のパルスというようにＶＣＣＤの構成
により加えられるパルスの種類は異なる。以下、ストレ
ージ部も水平ＣＣＤも同様であるが、説明を簡易ならし
めるためにパルス記号は１つだけを記載する）。
あるいはバーチャルフェーズのような疑似１相駆動ＣＣ
Ｄから構成される。この領域のＣＣＤの転送のためのパ
ルスがΦＶＩである（当然のことながら、擬似１相駆動
ＣＣＤでは１種類のパルスのみ、２相であれば２相の電
極に与える２種類のパルスというようにＶＣＣＤの構成
により加えられるパルスの種類は異なる。以下、ストレ
ージ部も水平ＣＣＤも同様であるが、説明を簡易ならし
めるためにパルス記号は１つだけを記載する）。
【００６０】２はイメージエリアｎ列中の任意のｏ列を
蓄積するための部分ストレージエリアである。ｏはｎの
数パーセント程度の行が蓄積できるように構成される。
したがって、このメモリ部による撮像素子のチップ面積
の増加分は極めて微量である。この領域のＣＣＤの転送
のためのパルスがΦＶＳである。そして、この領域は上
部に遮光のためのアルミ層が形成される。
蓄積するための部分ストレージエリアである。ｏはｎの
数パーセント程度の行が蓄積できるように構成される。
したがって、このメモリ部による撮像素子のチップ面積
の増加分は極めて微量である。この領域のＣＣＤの転送
のためのパルスがΦＶＳである。そして、この領域は上
部に遮光のためのアルミ層が形成される。
【００６１】３はイメージエリア１で光電変換された信
号電荷の一行ずつを受け取り出力アンプ４に出力するた
めの水平ＣＣＤであり、ΦＳはこれの転送パルスであ
る。
号電荷の一行ずつを受け取り出力アンプ４に出力するた
めの水平ＣＣＤであり、ΦＳはこれの転送パルスであ
る。
【００６２】４は水平ＣＣＤ３から転送されてくる各画
素の信号電荷を電圧信号に変換するための出力アンプ
で、通常フローティングディフュージョンアンプが構成
される。
素の信号電荷を電圧信号に変換するための出力アンプ
で、通常フローティングディフュージョンアンプが構成
される。
【００６３】５は水平ＣＣＤと不図示のチャネルストッ
プ（ドレインバリア）をはさんで形成される不要電荷の
掃き捨てのための水平ドレインであり、部分読み出し時
における不要領域画素の信号電荷は水平ＣＣＤからチャ
ネルストップをこえてここに排出される。なお、水平Ｃ
ＣＤと水平ドレインの間のドレインバリア上に電極を設
け、これに与える電圧を変えることで不要電荷の掃き捨
てを効率的にすることもなされる。
プ（ドレインバリア）をはさんで形成される不要電荷の
掃き捨てのための水平ドレインであり、部分読み出し時
における不要領域画素の信号電荷は水平ＣＣＤからチャ
ネルストップをこえてここに排出される。なお、水平Ｃ
ＣＤと水平ドレインの間のドレインバリア上に電極を設
け、これに与える電圧を変えることで不要電荷の掃き捨
てを効率的にすることもなされる。
【００６４】基本的にこの構成は通常のフルフレームＣ
ＣＤにわずかのストレージ領域を設けたものであり、こ
れにより任意の場所の部分読み出しを可能とするのであ
る。
ＣＤにわずかのストレージ領域を設けたものであり、こ
れにより任意の場所の部分読み出しを可能とするのであ
る。
【００６５】以下、画素構造を説明するが、ここでは便
宜上、バーチャルフェーズの場合で説明する。
宜上、バーチャルフェーズの場合で説明する。
【００６６】図１３にイメージエリアの画素構造を示
す。（ａ）は上部からみた構造図、（ｂ）はＡ−Ａ’断
面の構造とポテンシャルプロフィールである。
す。（ａ）は上部からみた構造図、（ｂ）はＡ−Ａ’断
面の構造とポテンシャルプロフィールである。
【００６７】図１３において、２０１は光透過性のある
ポリシリコンで形成されるクロックゲート電極であり、
この電極下の半導体表面がクロックフェーズ領域であ
る。クロックフェーズ領域はイオンの打ち込みにより２
領域に分けられ、その一方が、クロックバリア領域２０
２であり、もう一方がクロックバリアよりもポテンシャ
ルが高くなるようにイオンを打ち込むことで形成される
クロックウエル領域２０３である。
ポリシリコンで形成されるクロックゲート電極であり、
この電極下の半導体表面がクロックフェーズ領域であ
る。クロックフェーズ領域はイオンの打ち込みにより２
領域に分けられ、その一方が、クロックバリア領域２０
２であり、もう一方がクロックバリアよりもポテンシャ
ルが高くなるようにイオンを打ち込むことで形成される
クロックウエル領域２０３である。
【００６８】２０４は半導体表面にＰ＋層を形成するこ
とでチャネルポテンシャルを固定するためのバーチャル
ゲートであり、この領域がバーチャルフェーズ領域であ
る。この領域もまた、Ｐ＋層より深い層にＮ型イオンを
打ち込むことで２領域にわけられ、その一方がバーチャ
ルバリア領域２０５、もう一方がバーチャルウエル領域
２０６である。２０７は電極と半導体の間にもうけられ
る酸化膜などによる絶縁層である。２０８は各ＶＣＣＤ
のチャネルを分離するためのチャネルストップである。
とでチャネルポテンシャルを固定するためのバーチャル
ゲートであり、この領域がバーチャルフェーズ領域であ
る。この領域もまた、Ｐ＋層より深い層にＮ型イオンを
打ち込むことで２領域にわけられ、その一方がバーチャ
ルバリア領域２０５、もう一方がバーチャルウエル領域
２０６である。２０７は電極と半導体の間にもうけられ
る酸化膜などによる絶縁層である。２０８は各ＶＣＣＤ
のチャネルを分離するためのチャネルストップである。
【００６９】なお、ここでは図示しなかったが、強い光
が入射した場合に電荷が隣接画素にあふれて擬似信号と
なるブルーミング現象の防御の機能が付加される。その
代表的な方法は横形オーバーフロードレインを設ける方
法である。
が入射した場合に電荷が隣接画素にあふれて擬似信号と
なるブルーミング現象の防御の機能が付加される。その
代表的な方法は横形オーバーフロードレインを設ける方
法である。
【００７０】すなわち、各ＶＣＣＤに接してＮ＋層より
なるドレインが設けられ、オーバーフロードレインと電
荷転送チャネルとの間にはオーバーフロードレインバリ
アが設けられる。オーバーフロードレインバリアの高さ
を超える電荷はドレインに掃き捨てられることになるの
である。ドレインバリアの高さはイオンのうちこみによ
り固定されるか、オーバーフロードレインバリア上に電
極（オーバードレインバリア電極）を構成することで、
ドレイン電極に加える電圧（ＶＯＤ）の値の制御により
ドレインバリアの高さを変えるようにされる。
なるドレインが設けられ、オーバーフロードレインと電
荷転送チャネルとの間にはオーバーフロードレインバリ
アが設けられる。オーバーフロードレインバリアの高さ
を超える電荷はドレインに掃き捨てられることになるの
である。ドレインバリアの高さはイオンのうちこみによ
り固定されるか、オーバーフロードレインバリア上に電
極（オーバードレインバリア電極）を構成することで、
ドレイン電極に加える電圧（ＶＯＤ）の値の制御により
ドレインバリアの高さを変えるようにされる。
【００７１】ＶＣＣＤの転送はクロック電極２０２に任
意のパルスを加えることでクロックフェーズ相のポテン
シャルをバーチャル層のポテンシャルに対して上下に動
かすことで電荷を水平ＣＣＤの方向へ転送する。（図１
３（ｂ）→○で電荷の移動の概念を示す。）以上はイメ
ージ部の画素構造であるが、ストレージ部の画素構造も
これに準ずる。ただし、この領域は、画素上部がアルミ
遮光されているため、ブルーミングを防御する必要がな
いのでオーバーフロードレインは省かれる。Ｈ−ＣＣＤ
も、また、バーチャルフェーズ構造とされるがＶＣＣＤ
からの電荷をうけとり、かつそれを水平に転送すること
ができるようにクロック相領域とバーチャルフェーズ相
領域のレイアウトを構成する。
意のパルスを加えることでクロックフェーズ相のポテン
シャルをバーチャル層のポテンシャルに対して上下に動
かすことで電荷を水平ＣＣＤの方向へ転送する。（図１
３（ｂ）→○で電荷の移動の概念を示す。）以上はイメ
ージ部の画素構造であるが、ストレージ部の画素構造も
これに準ずる。ただし、この領域は、画素上部がアルミ
遮光されているため、ブルーミングを防御する必要がな
いのでオーバーフロードレインは省かれる。Ｈ−ＣＣＤ
も、また、バーチャルフェーズ構造とされるがＶＣＣＤ
からの電荷をうけとり、かつそれを水平に転送すること
ができるようにクロック相領域とバーチャルフェーズ相
領域のレイアウトを構成する。
【００７２】さて、図１１に示されたイメージ部のＣＣ
Ｄセルの上部にはカラーフィルタが設けられる。また、
カラーフィルタとＣＣＤセルの間には、各色の混色を防
止するためのメタル遮光層が設けられる。図１４がその
構造図である。
Ｄセルの上部にはカラーフィルタが設けられる。また、
カラーフィルタとＣＣＤセルの間には、各色の混色を防
止するためのメタル遮光層が設けられる。図１４がその
構造図である。
【００７３】２０９は半導体表面の保護層である。２１
０は混色防止のためのメタル層である。但し、これは色
フィルタと同様の材料で作られる黒の色素層で構成され
ることもある。２１１は色フィルタ層をのせる表面を平
らにするための平滑層、２１２は純色のいずれかの色か
補色のいずれかの色のカラーフィルタ層、２１３はフィ
ルタ層を保護する保護層である。
０は混色防止のためのメタル層である。但し、これは色
フィルタと同様の材料で作られる黒の色素層で構成され
ることもある。２１１は色フィルタ層をのせる表面を平
らにするための平滑層、２１２は純色のいずれかの色か
補色のいずれかの色のカラーフィルタ層、２１３はフィ
ルタ層を保護する保護層である。
【００７４】さて、上記のフルフレームＣＣＤにＡＦの
ための測距用の画素を構成した場合の配列を図２に示
す。通常のベイヤ配列のセンサにＳ１の機能画素を複数
もつラインとＳ２の機能画素をもつラインが並んで構成
される。
ための測距用の画素を構成した場合の配列を図２に示
す。通常のベイヤ配列のセンサにＳ１の機能画素を複数
もつラインとＳ２の機能画素をもつラインが並んで構成
される。
【００７５】ここで、Ｓ１とＳ２の画素構成を説明す
る。
る。
【００７６】図３にＳ１の画素構造を示す。（ａ）は上
部からみた図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ’断面である。こ
の画素はフィルタ層はもたず、最上部にマイクロレンズ
２１６が構成される。２１５はマイクロレンズを形成す
るための平面を構成するための平滑層であり、色画素の
２１３に相当する（当然、２１３と同一工程でつくられ
る）。この画素で特徴的なのは色画素の混色防止遮光メ
タルの同一平面上に、画素の光電変換エリアの中心部か
ら一方に偏った（偏心した）開口部を有する遮光層を構
成したところにある。
部からみた図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ’断面である。こ
の画素はフィルタ層はもたず、最上部にマイクロレンズ
２１６が構成される。２１５はマイクロレンズを形成す
るための平面を構成するための平滑層であり、色画素の
２１３に相当する（当然、２１３と同一工程でつくられ
る）。この画素で特徴的なのは色画素の混色防止遮光メ
タルの同一平面上に、画素の光電変換エリアの中心部か
ら一方に偏った（偏心した）開口部を有する遮光層を構
成したところにある。
【００７７】図４はＳ２の断面構造図である。Ｓ１とは
反対方向に画素中心から同距離のところに開口部をも
つ。
反対方向に画素中心から同距離のところに開口部をも
つ。
【００７８】１００万画素を越えるエリアセンサにとっ
ては、図２の配列で、Ｓ１の行とＳ２の行はほとんど同
一ラインとして近似の像がマイクロレンズ上に結像され
る。いま撮像素子に像を結ぶカメラレンズが撮像素子上
でピントがあっているのであれば、Ｓ１を含む行のＳ１
群からの像信号と、Ｓ２を含む行のＳ２群の信号群から
の像信号は一致する。もし、ピントを結ぶ点が撮像素子
のイメージ面よりも前方か後方にあるならば、Ｓ１を含
む行のＳ１群からの像信号と、Ｓ２を含む行のＳ２群の
信号群からの像信号の位相差が生じる。そして、結像点
が前の場合と後の場合では位相のずれ方向が逆になるの
である。
ては、図２の配列で、Ｓ１の行とＳ２の行はほとんど同
一ラインとして近似の像がマイクロレンズ上に結像され
る。いま撮像素子に像を結ぶカメラレンズが撮像素子上
でピントがあっているのであれば、Ｓ１を含む行のＳ１
群からの像信号と、Ｓ２を含む行のＳ２群の信号群から
の像信号は一致する。もし、ピントを結ぶ点が撮像素子
のイメージ面よりも前方か後方にあるならば、Ｓ１を含
む行のＳ１群からの像信号と、Ｓ２を含む行のＳ２群の
信号群からの像信号の位相差が生じる。そして、結像点
が前の場合と後の場合では位相のずれ方向が逆になるの
である。
【００７９】これは、原理的には、先に上げた特開平０
９−０４３５０７号公報の瞳分割位相差ＡＦと同じであ
る。Ｓ１の光電変換部からカメラレンズを見た場合と、
Ｓ２の光電変換部からカメラレンズをみた場合とでは、
あたかも光学中心に対して瞳が左右に分割したように見
える。
９−０４３５０７号公報の瞳分割位相差ＡＦと同じであ
る。Ｓ１の光電変換部からカメラレンズを見た場合と、
Ｓ２の光電変換部からカメラレンズをみた場合とでは、
あたかも光学中心に対して瞳が左右に分割したように見
える。
【００８０】図５にピントずれによる像ずれの概念図を
示す。ここではＳ１とＳ２を合一させＡ、Ｂの点で示し
た。また、わかりやすくするために各機能画素の間の色
画素も省いて、あたかも機能画素がならんでいるように
示している。
示す。ここではＳ１とＳ２を合一させＡ、Ｂの点で示し
た。また、わかりやすくするために各機能画素の間の色
画素も省いて、あたかも機能画素がならんでいるように
示している。
【００８１】被写体の特定点からの光は、Ａにとっての
瞳を通って該当のＡ点にはいる光線束（ΦＬａ）と、Ｂ
にとっての瞳を通って該当のＢ点に入る光線束（ΦＬ
ｂ）に分けられる。この２つの光束は、もともと１点よ
り発したものであるから、もしカメラレンズのピントが
撮像素子面上にあっていれば同一マイクロレンズで括ら
れる１点に到達することとなる（ａ）。しかし、たとえ
ばｘ手前であれば、２θｘだけたがいにずれるのである
（ｂ）。仮に、−ｘであれば、到達点は逆方向にずれ
る。
瞳を通って該当のＡ点にはいる光線束（ΦＬａ）と、Ｂ
にとっての瞳を通って該当のＢ点に入る光線束（ΦＬ
ｂ）に分けられる。この２つの光束は、もともと１点よ
り発したものであるから、もしカメラレンズのピントが
撮像素子面上にあっていれば同一マイクロレンズで括ら
れる１点に到達することとなる（ａ）。しかし、たとえ
ばｘ手前であれば、２θｘだけたがいにずれるのである
（ｂ）。仮に、−ｘであれば、到達点は逆方向にずれ
る。
【００８２】この原理に基づき、Ａの並びでできる像
（光の強弱による信号線）とＢの並びによりできる像は
カメラレンズのフォーカスがあっていれば一致し、そう
でなければずれることとなる。
（光の強弱による信号線）とＢの並びによりできる像は
カメラレンズのフォーカスがあっていれば一致し、そう
でなければずれることとなる。
【００８３】本実施形態の撮像素子は、この原理に基づ
き、開口位置の異なるマイクロレンズをもった画素を基
本配列のなかに組み込み、第１の開口をもつ画素（Ｓ
１）を含む基本配列の行と第２の開口をもつ画素（Ｓ
２）を含む基本配列の行を隣接してならべる領域を設け
たのである。この領域のＳ１群からの行像信号とＳ２群
からの行像信号のずれ分を演算してカメラレンズのフォ
ーカスのずれ分をもとめ、カメラのフォーカスを動かし
てやればオートフォーカスが可能になる。
き、開口位置の異なるマイクロレンズをもった画素を基
本配列のなかに組み込み、第１の開口をもつ画素（Ｓ
１）を含む基本配列の行と第２の開口をもつ画素（Ｓ
２）を含む基本配列の行を隣接してならべる領域を設け
たのである。この領域のＳ１群からの行像信号とＳ２群
からの行像信号のずれ分を演算してカメラレンズのフォ
ーカスのずれ分をもとめ、カメラのフォーカスを動かし
てやればオートフォーカスが可能になる。
【００８４】さて、このようなＳ１群、Ｓ２群よりなる
測距画素を有する領域は撮像エリア全てにある必要はな
い。また行全てに行き渡る必要はない。たとえば、図１
０に示されるように数ポイントに測距領域を埋め込めば
よい。
測距画素を有する領域は撮像エリア全てにある必要はな
い。また行全てに行き渡る必要はない。たとえば、図１
０に示されるように数ポイントに測距領域を埋め込めば
よい。
【００８５】そして、測距のための信号を撮像素子から
読み出す場合は測距のための信号の含まれるラインだけ
を読み出し、他の不要な電荷は高速にクリアすればよ
い。
読み出す場合は測距のための信号の含まれるラインだけ
を読み出し、他の不要な電荷は高速にクリアすればよ
い。
【００８６】先にのべた改良型フルフレーム型ＣＣＤの
画像取り込みモードを図１５のタイミング図を用いて、
測距領域部分を読む部分読み出しモードを図１６のタイ
ミング図を用いてそれぞれ以下に説明する。
画像取り込みモードを図１５のタイミング図を用いて、
測距領域部分を読む部分読み出しモードを図１６のタイ
ミング図を用いてそれぞれ以下に説明する。
【００８７】図１１のセンサを用いた通常の撮影では、
最初、撮像素子の前面に設けられるメカニカルシャッタ
ーは閉じられており、まず、ΦＶＩ、ΦＶＳ、ΦＳに高
速なパルスを加えることで、イメージエリア、ストレー
ジエリアの電荷をクリアドレイン５に掃き捨てるクリア
動作が行われる（Ｔclear）。
最初、撮像素子の前面に設けられるメカニカルシャッタ
ーは閉じられており、まず、ΦＶＩ、ΦＶＳ、ΦＳに高
速なパルスを加えることで、イメージエリア、ストレー
ジエリアの電荷をクリアドレイン５に掃き捨てるクリア
動作が行われる（Ｔclear）。
【００８８】このときのΦＶＩ、ΦＶＳ、ΦＳのパルス
数はＶＣＣＤの転送段数ｎ＋ｏ以上のパルスが加えら
れ、イメージエリア、ストレージエリア内の電荷を水平
ＣＣＤを通して、水平ドレイン及びフローティングディ
フュジョンアンプの先のクリアドレインに排出する。水
平ＣＣＤと水平ドレインの間にゲートがある撮像素子で
あれば、このクリア期間中のみゲートを開けるようにし
ておけばより効率的な不要電荷排出を行うことができ
る。
数はＶＣＣＤの転送段数ｎ＋ｏ以上のパルスが加えら
れ、イメージエリア、ストレージエリア内の電荷を水平
ＣＣＤを通して、水平ドレイン及びフローティングディ
フュジョンアンプの先のクリアドレインに排出する。水
平ＣＣＤと水平ドレインの間にゲートがある撮像素子で
あれば、このクリア期間中のみゲートを開けるようにし
ておけばより効率的な不要電荷排出を行うことができ
る。
【００８９】クリア動作が終了すると、直ちに、メカニ
カルシャッタは開かれ適正露光量を得るための時間に達
するとシャッタは閉じられる。この期間を露光時間（ま
たは蓄積時間）とする（Ｔstorage）。蓄積時間中Ｖ−
ＣＣＤは停止される（ΦＶＩ、ΦＶＳはＬｏｗレベ
ル）。
カルシャッタは開かれ適正露光量を得るための時間に達
するとシャッタは閉じられる。この期間を露光時間（ま
たは蓄積時間）とする（Ｔstorage）。蓄積時間中Ｖ−
ＣＣＤは停止される（ΦＶＩ、ΦＶＳはＬｏｗレベ
ル）。
【００９０】センサ面に入射する光（センサ前面の結像
レンズを通過してセンサ表面に結像される像光）に応じ
て発生する信号電荷は各画素内のバーチャルウエルに集
積される。そして、オーバーフロードレインバリアの障
壁の高さをこえる電荷量になると、それ以上発生する電
荷はオーバーフロードレインに捨てられる。ストレージ
部は遮光されているので、各画素は信号電荷のない空の
状態である。
レンズを通過してセンサ表面に結像される像光）に応じ
て発生する信号電荷は各画素内のバーチャルウエルに集
積される。そして、オーバーフロードレインバリアの障
壁の高さをこえる電荷量になると、それ以上発生する電
荷はオーバーフロードレインに捨てられる。ストレージ
部は遮光されているので、各画素は信号電荷のない空の
状態である。
【００９１】シャッタが閉じられると、まず、ｏライン
分の垂直転送がなされる（Ｔｃｍ）。この動作によりイ
メージエリアの最初のライン（ストレージ部と隣接する
ライン）はストレージ部の頭（Ｈ−ＣＣＤに隣接するラ
イン）に転送される。この最初のｏライン転送は連続的
になされる。次にイメージ部の最初のラインをＨ−ＣＣ
Ｄに転送する前にＨ−ＣＣＤを電荷クリアのために、一
度、水平ＣＣＤの全段数分の転送をしておくこととなる
（Ｔｃｈ）。これにより先のイメージ部、ストレージ部
のクリア時（Ｔstorage）に水平ＣＣＤに残った不要電
荷分とストレージ部クリア（Ｔｃｍ）により水平ＣＣＤ
に集められたストレージ部の暗電流分の電荷が排出され
る。
分の垂直転送がなされる（Ｔｃｍ）。この動作によりイ
メージエリアの最初のライン（ストレージ部と隣接する
ライン）はストレージ部の頭（Ｈ−ＣＣＤに隣接するラ
イン）に転送される。この最初のｏライン転送は連続的
になされる。次にイメージ部の最初のラインをＨ−ＣＣ
Ｄに転送する前にＨ−ＣＣＤを電荷クリアのために、一
度、水平ＣＣＤの全段数分の転送をしておくこととなる
（Ｔｃｈ）。これにより先のイメージ部、ストレージ部
のクリア時（Ｔstorage）に水平ＣＣＤに残った不要電
荷分とストレージ部クリア（Ｔｃｍ）により水平ＣＣＤ
に集められたストレージ部の暗電流分の電荷が排出され
る。
【００９２】さて、ストレージ部クリア（これはイメー
ジ部の最初のラインの信号が水平ＣＣＤに接するＶＣＣ
Ｄの最終段まで進められる読み出しセット動作でもあ
る）、及び、水平ＣＣＤクリアが終了するとすぐに、イ
メージ部の信号電荷は１ライン目から、順次Ｈ−ＣＣＤ
に転送され逐次ライン毎の信号が読み出される（Ｔrea
d）。このようにして読み出された信号電荷はＣＤＳ回
路、アンプ回路、Ａ／Ｄ変換回路よりなる前段処理回路
により、デジタル信号にされ、画像信号処理される。
ジ部の最初のラインの信号が水平ＣＣＤに接するＶＣＣ
Ｄの最終段まで進められる読み出しセット動作でもあ
る）、及び、水平ＣＣＤクリアが終了するとすぐに、イ
メージ部の信号電荷は１ライン目から、順次Ｈ−ＣＣＤ
に転送され逐次ライン毎の信号が読み出される（Ｔrea
d）。このようにして読み出された信号電荷はＣＤＳ回
路、アンプ回路、Ａ／Ｄ変換回路よりなる前段処理回路
により、デジタル信号にされ、画像信号処理される。
【００９３】次に、本センサを用いたデジタルカメラの
ＡＦのための部分読み出しについて図１６のタイミング
図を用いて説明する。
ＡＦのための部分読み出しについて図１６のタイミング
図を用いて説明する。
【００９４】通常、フルフレーム型センサは転送時はシ
ャッタを閉じておかなければならないことから、ＡＦ、
ＡＥセンサを別に設ける。これに対し、本センサでは、
シャッタを開放したままでイメージ部の一部分を単発
に、あるいは繰り返し読み出すことができる。
ャッタを閉じておかなければならないことから、ＡＦ、
ＡＥセンサを別に設ける。これに対し、本センサでは、
シャッタを開放したままでイメージ部の一部分を単発
に、あるいは繰り返し読み出すことができる。
【００９５】まず、イメージエリア内の任意の場所のｏ
ライン（ｎｏライン）の信号電荷をストレージエリアに
蓄積し、かつ、蓄積する任意のｏラインの前段のイメー
ジ領域（ｎｆ）の信号電荷を排出するためのｏ＋ｎｆラ
イン分の電荷掃き捨てのための前段クリア転送が行われ
る（Ｔｃｆ）。これにより、前段クリアＴｃｆの前の蓄
積期間（Ｔｓ）においてｎｏラインに蓄積された信号電
荷はストレージエリア２に蓄積される。
ライン（ｎｏライン）の信号電荷をストレージエリアに
蓄積し、かつ、蓄積する任意のｏラインの前段のイメー
ジ領域（ｎｆ）の信号電荷を排出するためのｏ＋ｎｆラ
イン分の電荷掃き捨てのための前段クリア転送が行われ
る（Ｔｃｆ）。これにより、前段クリアＴｃｆの前の蓄
積期間（Ｔｓ）においてｎｏラインに蓄積された信号電
荷はストレージエリア２に蓄積される。
【００９６】その直後、水平ＣＣＤ内に残る前段クリア
の残り電荷分を掃き捨てる水平ＣＣＤクリアをおこなう
（Ｔｃｈ）。この後、ストレージ部のｎｏラインの信号
電荷は１ライン毎にＨ−ＣＣＤに移され、逐次出力アン
プから読み出される（Ｔｒ）。そして、ｎｏラインの信
号の読み出しが終了すると撮像素子の全段のクリア動作
が行われる（Ｔｃｒ）。これにより、高速の部分読み出
しが終了する。そして、これを同様に繰り返せば部分読
み出しの連続駆動もできる。結像の位相差を測定するこ
とでＡＦをおこなう前記の方法では、ＡＦのための読み
出しのためには、イメージエリア内の数個所くらいを読
み出すことがあるわけだが、たとえば、第１回の１シー
ケンス（Ｔｃｒ−Ｔｓ−Ｔｃｆ−Ｔｒ）でＨ−ＣＣＤ
側、第２回目の１シーケンスで中間位置、図３の１シー
ケンスでＨ−ＣＣＤの逆側の信号を読み出すというよう
に場所を変えた読み出しを繰り返すことで、数個所のピ
ント位置の差を測定し、重み付けをすることもおこなわ
れる。
の残り電荷分を掃き捨てる水平ＣＣＤクリアをおこなう
（Ｔｃｈ）。この後、ストレージ部のｎｏラインの信号
電荷は１ライン毎にＨ−ＣＣＤに移され、逐次出力アン
プから読み出される（Ｔｒ）。そして、ｎｏラインの信
号の読み出しが終了すると撮像素子の全段のクリア動作
が行われる（Ｔｃｒ）。これにより、高速の部分読み出
しが終了する。そして、これを同様に繰り返せば部分読
み出しの連続駆動もできる。結像の位相差を測定するこ
とでＡＦをおこなう前記の方法では、ＡＦのための読み
出しのためには、イメージエリア内の数個所くらいを読
み出すことがあるわけだが、たとえば、第１回の１シー
ケンス（Ｔｃｒ−Ｔｓ−Ｔｃｆ−Ｔｒ）でＨ−ＣＣＤ
側、第２回目の１シーケンスで中間位置、図３の１シー
ケンスでＨ−ＣＣＤの逆側の信号を読み出すというよう
に場所を変えた読み出しを繰り返すことで、数個所のピ
ント位置の差を測定し、重み付けをすることもおこなわ
れる。
【００９７】上記で、部分読み出しの１サイクルの動作
と読み出し場所を変える方法を説明したが、１サイクル
で複数個所の信号を読み出す（ストレージエリアに蓄
積）することも可能である。たとえば、ストレージ部に
ｏ／２ラインを入れた直後、ストレージエリアの電極の
電圧をＨｉｇｈとしておき（すなわち、イメージエリア
からの信号電荷の転送を止める壁をつくる）、つぎに必
要なｏラインまでの電荷をイメージ部のＶＣＣＤの最終
段のバーチャルウエルに転送するべく、次に必要な信号
までの段数分のパルスをイメージエリアの電極に加え
る。それにより、次に必要な信号までの間の電荷は最終
段のバーチャルウエル転送され、オーバーフロードレイ
ンバリアを越える電荷分はオーバーフロードレインに排
除される。次に、イメージエリア電極とストレージエリ
ア電極に転送パルスをｏ／２パルス加えると、ストレー
ジエリアには最初のｏ／２ラインの次に、中間部のクリ
ア残りの無効ライン後に第２の領域の（ｏ／２）−１ラ
イン分の信号ラインの信号が蓄積されることとなる。さ
らにこれを３領域取り込むのであれば、第２の信号取り
込み後に第２の中間クリアをおこなって第３の領域の信
号を取り込めばよい。いうまでもないが、取り込み領域
が増えれば、各箇所の取り込みライン数は減ることとな
る。このように１サイクルで複数箇所のデータが読み出
されば、先の１サイクル毎に別の箇所を読み出すよりも
早い速度でのＡＦが可能となる。
と読み出し場所を変える方法を説明したが、１サイクル
で複数個所の信号を読み出す（ストレージエリアに蓄
積）することも可能である。たとえば、ストレージ部に
ｏ／２ラインを入れた直後、ストレージエリアの電極の
電圧をＨｉｇｈとしておき（すなわち、イメージエリア
からの信号電荷の転送を止める壁をつくる）、つぎに必
要なｏラインまでの電荷をイメージ部のＶＣＣＤの最終
段のバーチャルウエルに転送するべく、次に必要な信号
までの段数分のパルスをイメージエリアの電極に加え
る。それにより、次に必要な信号までの間の電荷は最終
段のバーチャルウエル転送され、オーバーフロードレイ
ンバリアを越える電荷分はオーバーフロードレインに排
除される。次に、イメージエリア電極とストレージエリ
ア電極に転送パルスをｏ／２パルス加えると、ストレー
ジエリアには最初のｏ／２ラインの次に、中間部のクリ
ア残りの無効ライン後に第２の領域の（ｏ／２）−１ラ
イン分の信号ラインの信号が蓄積されることとなる。さ
らにこれを３領域取り込むのであれば、第２の信号取り
込み後に第２の中間クリアをおこなって第３の領域の信
号を取り込めばよい。いうまでもないが、取り込み領域
が増えれば、各箇所の取り込みライン数は減ることとな
る。このように１サイクルで複数箇所のデータが読み出
されば、先の１サイクル毎に別の箇所を読み出すよりも
早い速度でのＡＦが可能となる。
【００９８】図６、図７、図８はＳ１、Ｓ２の配列の仕
方を変えたものである。これまで述べてきた実施形態で
は第１の位相検知行と第２の位相検知行が僅かではある
がずれている。１００画素を越える撮像素子では実用上
問題となることはないが、これらの実施形態は、位相検
知行をより同一箇所に近似させようというものである。
方を変えたものである。これまで述べてきた実施形態で
は第１の位相検知行と第２の位相検知行が僅かではある
がずれている。１００画素を越える撮像素子では実用上
問題となることはないが、これらの実施形態は、位相検
知行をより同一箇所に近似させようというものである。
【００９９】図６は同一行にＳ１とＳ２を交互に配し
た。図７はＳ１の行をＳ２の行の上下に設けたものでＳ
１による第１の行と第２の行の補間によりＳ２の行に相
当するＳ１行データを作るものである。図８は図６の変
形であり、Ｓ１、Ｓ２を交互にもつ行を２行にしそれぞ
れジグザグになるように配したものである。
た。図７はＳ１の行をＳ２の行の上下に設けたものでＳ
１による第１の行と第２の行の補間によりＳ２の行に相
当するＳ１行データを作るものである。図８は図６の変
形であり、Ｓ１、Ｓ２を交互にもつ行を２行にしそれぞ
れジグザグになるように配したものである。
【０１００】以上のように、位相差信号を作り出すため
の画素群とその部分のみを読み出す駆動方法により、高
速で、かつ精度の高いＡＦが可能となる。
の画素群とその部分のみを読み出す駆動方法により、高
速で、かつ精度の高いＡＦが可能となる。
【０１０１】この撮像素子で本撮影の画像のＲｏｗデー
タ（各画素のそのままの情報）の画像処理においては、
Ｓ１、Ｓ２の部分は周辺の色画素からの補間によりなさ
れる。このことにより、画質の劣化ははとんどなく、か
つ、画像取り込み以外の測距データをも読みこめる撮像
素子が実現するのである。このような補間をする前提に
たつと、図１のような２×２画素で３色と１機能セルだ
と補間が簡易で、かつ画像劣化もほとんど問題にならな
い。もちろん、２×４配列も可能であるが、Ｓ１行とＳ
２行の距離が２×２よりも離れることとなる。
タ（各画素のそのままの情報）の画像処理においては、
Ｓ１、Ｓ２の部分は周辺の色画素からの補間によりなさ
れる。このことにより、画質の劣化ははとんどなく、か
つ、画像取り込み以外の測距データをも読みこめる撮像
素子が実現するのである。このような補間をする前提に
たつと、図１のような２×２画素で３色と１機能セルだ
と補間が簡易で、かつ画像劣化もほとんど問題にならな
い。もちろん、２×４配列も可能であるが、Ｓ１行とＳ
２行の距離が２×２よりも離れることとなる。
【０１０２】以上はＡＦのための測距画素群を含む撮像
素子の実施形態であるが、以上の応用として、ＡＥのた
めの情報をえるための画素群をもつ撮像素子を構成する
ことができる。その実施形態を以下に説明する。
素子の実施形態であるが、以上の応用として、ＡＥのた
めの情報をえるための画素群をもつ撮像素子を構成する
ことができる。その実施形態を以下に説明する。
【０１０３】図９はＡＥ用画素として機能する画素の開
口部である。これらの開口部はＡＦ用画素と同様にメタ
ル遮光膜により形成される。ＡＦ画素と異なるのは開口
の中心部と光電変換部の中心が一致する点である。な
お、ＡＥの画素部はＡＦ用の画素のようにマイクロレン
ズを必ずしも必要としない。要は感度の差が明確であれ
ばよいのである。
口部である。これらの開口部はＡＦ用画素と同様にメタ
ル遮光膜により形成される。ＡＦ画素と異なるのは開口
の中心部と光電変換部の中心が一致する点である。な
お、ＡＥの画素部はＡＦ用の画素のようにマイクロレン
ズを必ずしも必要としない。要は感度の差が明確であれ
ばよいのである。
【０１０４】Ｓ３の感度を１としたとき、Ｓ４は１／２
（すなわち１段落ち）、Ｓ５は１／４（すなわち２段落
ち）、Ｓ６は１／８（すなわち３段落ち）である。これ
らＳ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６を撮像エリアの任意の複数領
域に、夫々複数配する。そして、それらからとれる各領
域のＳ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６画素群の積分値と各色画素
の積分値とから、現行の露出が適正レベルからどれだけ
ずれているかを演算することができる。
（すなわち１段落ち）、Ｓ５は１／４（すなわち２段落
ち）、Ｓ６は１／８（すなわち３段落ち）である。これ
らＳ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６を撮像エリアの任意の複数領
域に、夫々複数配する。そして、それらからとれる各領
域のＳ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６画素群の積分値と各色画素
の積分値とから、現行の露出が適正レベルからどれだけ
ずれているかを演算することができる。
【０１０５】このように、開口のことなる画素の複数を
複数領域に配することで、露出レベルを振りながら撮像
素子の出力レベルを調整するＡＥの方法に対して、はる
かに早い速度でのＡＥが可能となるのである。いうまで
もないが、この場合も先のＡＦのときと同様に検知画素
を含む領域部分のみの読み出しがなされることで、撮像
素子の読み出し時間の短縮がなされる。
複数領域に配することで、露出レベルを振りながら撮像
素子の出力レベルを調整するＡＥの方法に対して、はる
かに早い速度でのＡＥが可能となるのである。いうまで
もないが、この場合も先のＡＦのときと同様に検知画素
を含む領域部分のみの読み出しがなされることで、撮像
素子の読み出し時間の短縮がなされる。
【０１０６】以上は改良型のフルフレーム型ＣＣＤで説
明してきたが、インターライン型ＣＣＤ撮像素子、フレ
ームトランスファ型ＣＣＤ撮像素子、また、Ｘ−Ｙアド
レス型撮像素子にも適用できるものである。
明してきたが、インターライン型ＣＣＤ撮像素子、フレ
ームトランスファ型ＣＣＤ撮像素子、また、Ｘ−Ｙアド
レス型撮像素子にも適用できるものである。
【０１０７】（第２の実施形態）第２の実施形態につい
て説明する前に、第１の実施形態のさらに改良可能な点
について説明する。
て説明する前に、第１の実施形態のさらに改良可能な点
について説明する。
【０１０８】図１７、図１８に第１の実施形態における
焦点検出の概念図を示す。ここでは説明のためＳ１及び
Ｓ２を同一の平面上に表す。
焦点検出の概念図を示す。ここでは説明のためＳ１及び
Ｓ２を同一の平面上に表す。
【０１０９】被写体の特定点からの光はＳ１にとっての
瞳を通ってＳ１に入射する光束（Ｌ１）と、Ｓ２にとっ
ての瞳を通ってＳ２に入射する光束（Ｌ２）に分けられ
る。この二つの光束は、カメラのピントが合っていると
きには、図１４に示すようにマイクロレンズ表面上の一
点に集光する。そしてＳ１及びＳ２には同一の像が露光
される。これにより、Ｓ１の行から読み出した映像信号
と、Ｓ２の行から読み出した映像信号は同一のものとな
る。
瞳を通ってＳ１に入射する光束（Ｌ１）と、Ｓ２にとっ
ての瞳を通ってＳ２に入射する光束（Ｌ２）に分けられ
る。この二つの光束は、カメラのピントが合っていると
きには、図１４に示すようにマイクロレンズ表面上の一
点に集光する。そしてＳ１及びＳ２には同一の像が露光
される。これにより、Ｓ１の行から読み出した映像信号
と、Ｓ２の行から読み出した映像信号は同一のものとな
る。
【０１１０】一方、カメラのピントが合っていないとき
には、図１８に示すように、Ｌ１とＬ２はマイクロレン
ズ表面とは異なる位置で交差する。マイクロレンズ表面
と二つの光束の交点との距離すなわちデフォーカス量が
ｘであったとする。また、この時に発生したＳ１の像と
Ｓ２の像のずれ量がｎ画素分であり、センサピッチが
ｄ、二つの瞳の重心間の距離がＤaf、レンズの主点から
焦点までの距離がｕであったとする。この時デフォーカ
ス量ｘは、 ｘ＝ｎ×ｄ×ｕ／Ｄaf …（１） で求められる。さらに、ｕはレンズの焦点距離ｆにほぼ
等しいと考えられるので、 ｘ＝ｎ×ｄ×ｆ／Ｄaf …（２） で求めればよい。
には、図１８に示すように、Ｌ１とＬ２はマイクロレン
ズ表面とは異なる位置で交差する。マイクロレンズ表面
と二つの光束の交点との距離すなわちデフォーカス量が
ｘであったとする。また、この時に発生したＳ１の像と
Ｓ２の像のずれ量がｎ画素分であり、センサピッチが
ｄ、二つの瞳の重心間の距離がＤaf、レンズの主点から
焦点までの距離がｕであったとする。この時デフォーカ
ス量ｘは、 ｘ＝ｎ×ｄ×ｕ／Ｄaf …（１） で求められる。さらに、ｕはレンズの焦点距離ｆにほぼ
等しいと考えられるので、 ｘ＝ｎ×ｄ×ｆ／Ｄaf …（２） で求めればよい。
【０１１１】図１９に撮像素子上のＳ１の行から読み出
した映像信号の様子とＳ２の行から読み出した映像信号
の様子を示す。Ｓ１の行から読み出した映像信号とＳ２
の行から読み出した映像信号には像のずれｎ×ｄが発生
する。この二つの映像信号のずれ量を求め、これよりデ
フォーカス量ｘを求め、さらにレンズをｘ移動すればオ
ートフォーカスを達成することが可能となる。
した映像信号の様子とＳ２の行から読み出した映像信号
の様子を示す。Ｓ１の行から読み出した映像信号とＳ２
の行から読み出した映像信号には像のずれｎ×ｄが発生
する。この二つの映像信号のずれ量を求め、これよりデ
フォーカス量ｘを求め、さらにレンズをｘ移動すればオ
ートフォーカスを達成することが可能となる。
【０１１２】ところで、上記のような像のずれを発生さ
せるためには、レンズに入射する光のうち二つの異なる
瞳を通った光束Ｌ１及びＬ２を分離する必要がある。本
方法は撮像素子上に瞳分離の機能を持つフォーカス検出
用セルを生成することにより、瞳分離を行う。
せるためには、レンズに入射する光のうち二つの異なる
瞳を通った光束Ｌ１及びＬ２を分離する必要がある。本
方法は撮像素子上に瞳分離の機能を持つフォーカス検出
用セルを生成することにより、瞳分離を行う。
【０１１３】図２０に焦点検出用セルの様子を示す。２
１６はマイクロレンズ、２１４は遮光膜、２０７は光電
変換素子である。マイクロレンズ２１６には撮影レンズ
からの光が入射するが、光電変換素子２０７に入射する
光は遮光膜２１４により制限され、特定の方向から入射
する光束のみとなる。焦点検出セルＳ１の遮光膜と焦点
検出セルＳ２の遮光膜は図２１に示すように左右（また
は上下）対称となるように設ける。これにより、光軸を
中心として対称となる二つの瞳位置からの光束によりセ
ンサ上に結像した像のうち、一方がＳ１の行によって光
電変換され、もう一方がＳ２の行によって光電変換さ
れ、瞳位置の異なる二つの像が得られる。
１６はマイクロレンズ、２１４は遮光膜、２０７は光電
変換素子である。マイクロレンズ２１６には撮影レンズ
からの光が入射するが、光電変換素子２０７に入射する
光は遮光膜２１４により制限され、特定の方向から入射
する光束のみとなる。焦点検出セルＳ１の遮光膜と焦点
検出セルＳ２の遮光膜は図２１に示すように左右（また
は上下）対称となるように設ける。これにより、光軸を
中心として対称となる二つの瞳位置からの光束によりセ
ンサ上に結像した像のうち、一方がＳ１の行によって光
電変換され、もう一方がＳ２の行によって光電変換さ
れ、瞳位置の異なる二つの像が得られる。
【０１１４】図２２に撮像素子の様子を示す。撮像素子
上にはカラーフィルターまたはフォーカス検出用の遮光
膜が構成されていて、Ｒは赤色のフィルタを持つセル、
Ｇは緑色のフィルタを持つセル、Ｂは青色のフィルタを
持つセル、Ｓ１及びＳ２はフォーカス検出用のセルを示
す。
上にはカラーフィルターまたはフォーカス検出用の遮光
膜が構成されていて、Ｒは赤色のフィルタを持つセル、
Ｇは緑色のフィルタを持つセル、Ｂは青色のフィルタを
持つセル、Ｓ１及びＳ２はフォーカス検出用のセルを示
す。
【０１１５】オートフォーカス動作を行うときは撮像素
子上からＳ１及びＳ２を含む行を読み出し、これによっ
て撮像素子から出力された信号をＡ／Ｄ変換する。これ
によって得た各画素値よりＳ１の像とＳ２の像をそれぞ
れ生成し、二つの像の相関を演算することによって像の
ずれ量を求める。求めたずれ量に従ってレンズを移動
し、オートフォーカス動作を達成する。
子上からＳ１及びＳ２を含む行を読み出し、これによっ
て撮像素子から出力された信号をＡ／Ｄ変換する。これ
によって得た各画素値よりＳ１の像とＳ２の像をそれぞ
れ生成し、二つの像の相関を演算することによって像の
ずれ量を求める。求めたずれ量に従ってレンズを移動
し、オートフォーカス動作を達成する。
【０１１６】一方、撮影を行うときは、まず、撮像素子
上に被写体像を露光し、これを全画素読み出す。撮像素
子から読み出した信号はＡ／Ｄ変換し、信号処理回路に
入力する。信号処理回路においては、まずＳ１、Ｓ２か
ら読み出した画素値を破棄し、代わりに周辺画素よりＳ
１，Ｓ２に相当する画素値を生成し補間する。この後輝
度色差信号の生成及び圧縮を行い、記録メディアに画像
ファイルとして保存する。
上に被写体像を露光し、これを全画素読み出す。撮像素
子から読み出した信号はＡ／Ｄ変換し、信号処理回路に
入力する。信号処理回路においては、まずＳ１、Ｓ２か
ら読み出した画素値を破棄し、代わりに周辺画素よりＳ
１，Ｓ２に相当する画素値を生成し補間する。この後輝
度色差信号の生成及び圧縮を行い、記録メディアに画像
ファイルとして保存する。
【０１１７】ところが、このような第１の実施形態の装
置では、オートフォーカスの機能セルは撮影時には使用
できず、この部分を周辺画素を用いて補間する必要があ
る。
置では、オートフォーカスの機能セルは撮影時には使用
できず、この部分を周辺画素を用いて補間する必要があ
る。
【０１１８】静止画撮影時においては補間処理は、映像
信号をメモリ上に取込んだ後に行えばよいが、動画撮影
時や電子ビューファインダーを動作させるときは、１秒
間に３０枚ほどの画像を撮像素子から繰り返し読み出す
ため、処理が間に合わなくなる場合がある。
信号をメモリ上に取込んだ後に行えばよいが、動画撮影
時や電子ビューファインダーを動作させるときは、１秒
間に３０枚ほどの画像を撮像素子から繰り返し読み出す
ため、処理が間に合わなくなる場合がある。
【０１１９】第２の実施形態は、このような点を改良し
たものである。
たものである。
【０１２０】第２の実施形態の固体撮像装置の構成を図
２３に示す。
２３に示す。
【０１２１】第２の実施形態では補色カラーフィルタを
持つインターラインＣＣＤを例に挙げて説明をする。５
０１は光電変換素子からなる画素であり、撮像素子上に
マトリクス状に配置され、その表面にはカラーフィルタ
または焦点検出用のフィルタが設けられている。５０２
は垂直転送ＣＣＤである。垂直転送ＣＣＤ５０２は四相
駆動ＣＣＤであるが、焦点検出用の画素あるいは間引き
モード時に読み出す画素をそれぞれ独立で読み出せるよ
う、印可される垂直転送パルスＶ１，Ｖ３を機能別に分
け、Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１af，Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ，Ｖ３af
としてある。これらとＶ２，Ｖ４を四相駆動し、各画素
に蓄積した電荷を水平転送ＣＣＤ５０３に転送する。水
平転送ＣＣＤ５０３は水平転送パルスＨ１，Ｈ２により
電荷を転送し、出力アンプ５０４に入力する。出力アン
プは電荷量を電圧に変換し、出力端子５０５に出力す
る。
持つインターラインＣＣＤを例に挙げて説明をする。５
０１は光電変換素子からなる画素であり、撮像素子上に
マトリクス状に配置され、その表面にはカラーフィルタ
または焦点検出用のフィルタが設けられている。５０２
は垂直転送ＣＣＤである。垂直転送ＣＣＤ５０２は四相
駆動ＣＣＤであるが、焦点検出用の画素あるいは間引き
モード時に読み出す画素をそれぞれ独立で読み出せるよ
う、印可される垂直転送パルスＶ１，Ｖ３を機能別に分
け、Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１af，Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ，Ｖ３af
としてある。これらとＶ２，Ｖ４を四相駆動し、各画素
に蓄積した電荷を水平転送ＣＣＤ５０３に転送する。水
平転送ＣＣＤ５０３は水平転送パルスＨ１，Ｈ２により
電荷を転送し、出力アンプ５０４に入力する。出力アン
プは電荷量を電圧に変換し、出力端子５０５に出力す
る。
【０１２２】以下に第２の実施形態の動作を説明する。
本実施形態には、静止画撮影モード、間引きモード、測
距モードの３種類の読み出し方法が存在する。
本実施形態には、静止画撮影モード、間引きモード、測
距モードの３種類の読み出し方法が存在する。
【０１２３】まず静止画撮影モードについて説明する。
図２４及び図２７は本実施形態において静止画像の撮影
を行うときの動作を示す。撮影動作は、図２４に示す第
一のフィールドと図２７に示す第二のフィールドをそれ
ぞれ読み出し、これをメモリ上において、読み出した画
素の並びが撮像素子上での画素の並びと同一になるよう
に再配置する。これによって撮像素子上の全画素がメモ
リ上に転送され、撮像素子上の全画素を用いた高精細な
映像を得ることが可能となる。
図２４及び図２７は本実施形態において静止画像の撮影
を行うときの動作を示す。撮影動作は、図２４に示す第
一のフィールドと図２７に示す第二のフィールドをそれ
ぞれ読み出し、これをメモリ上において、読み出した画
素の並びが撮像素子上での画素の並びと同一になるよう
に再配置する。これによって撮像素子上の全画素がメモ
リ上に転送され、撮像素子上の全画素を用いた高精細な
映像を得ることが可能となる。
【０１２４】ここでまず第一のフィールドの読み出しに
ついて説明する。図２４は垂直転送ＣＣＤ及び図２３の
画素マトリクスの中の一列の画素を示している。図２５
及び図２６は垂直転送パルスの様子を示している。垂直
転送パルスは低電圧、中電圧、高電圧の三種類の電圧に
よって構成される。
ついて説明する。図２４は垂直転送ＣＣＤ及び図２３の
画素マトリクスの中の一列の画素を示している。図２５
及び図２６は垂直転送パルスの様子を示している。垂直
転送パルスは低電圧、中電圧、高電圧の三種類の電圧に
よって構成される。
【０１２５】まず、図２５のｔｖ１において、Ｖ１Ａ，
Ｖ１Ｂ，Ｖ１afに高電圧が加えられる。これにより図２
のｔｖ１に示すようにＶ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１afにポテン
シャル井戸ができると同時に、Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１af
に設けられた読み出しゲートが開き、図２４のｔｖ１に
示すように画素マトリクスの中のＹｅ、Ｃｙによるライ
ンとＹｅ、Ｓ２によるラインの光電変換素子上の電荷が
垂直転送ＣＣＤに移動する。図２４ではこのうちのＹｅ
及びＳ２のみを示している。この後、ｔｖ２，ｔｖ３，
ｔｖ４，ｔｖ５と時間が推移するに従って図２５に示す
パルスが垂直転送ＣＣＤに印可され、垂直転送ＣＣＤ上
の電荷はポテンシャル井戸の移動に従って図２４のｔｖ
２，ｔｖ３，ｔｖ４，ｔｖ５に示すように移動する。
Ｖ１Ｂ，Ｖ１afに高電圧が加えられる。これにより図２
のｔｖ１に示すようにＶ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１afにポテン
シャル井戸ができると同時に、Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１af
に設けられた読み出しゲートが開き、図２４のｔｖ１に
示すように画素マトリクスの中のＹｅ、Ｃｙによるライ
ンとＹｅ、Ｓ２によるラインの光電変換素子上の電荷が
垂直転送ＣＣＤに移動する。図２４ではこのうちのＹｅ
及びＳ２のみを示している。この後、ｔｖ２，ｔｖ３，
ｔｖ４，ｔｖ５と時間が推移するに従って図２５に示す
パルスが垂直転送ＣＣＤに印可され、垂直転送ＣＣＤ上
の電荷はポテンシャル井戸の移動に従って図２４のｔｖ
２，ｔｖ３，ｔｖ４，ｔｖ５に示すように移動する。
【０１２６】この後、図２６に示す垂直転送パルスが一
水平ブランキングに付き一周期ずつ垂直転送ＣＣＤに印
可され、各ラインは水平転送ＣＣＤに１ラインずつ転送
される。
水平ブランキングに付き一周期ずつ垂直転送ＣＣＤに印
可され、各ラインは水平転送ＣＣＤに１ラインずつ転送
される。
【０１２７】水平転送期間には水平転送パルスＨ１，Ｈ
２により、水平転送ＣＣＤ上の電荷は出力アンプ５０４
に転送され、電圧値となって出力端子５０５より出力さ
れる。
２により、水平転送ＣＣＤ上の電荷は出力アンプ５０４
に転送され、電圧値となって出力端子５０５より出力さ
れる。
【０１２８】次に第二のフィールドの読み出しについて
説明する。図２７は図２４と同一の場所の垂直転送ＣＣ
Ｄ及び画素マトリクスの中の一列の画素を示している。
図２８は垂直転送パルスの様子を示している。
説明する。図２７は図２４と同一の場所の垂直転送ＣＣ
Ｄ及び画素マトリクスの中の一列の画素を示している。
図２８は垂直転送パルスの様子を示している。
【０１２９】図２８のｔｖ１においてはＶ１Ａ，Ｖ１
Ｂ，Ｖ１afに中電圧が加えられる。これにより図２７の
ｔｖ１に示すように垂直転送ＣＣＤにはポテンシャル井
戸ができるが、読み出しゲートは開かないので画素中の
電荷は垂直転送ＣＣＤには転送されない。ｔｖ２からｔ
ｖ３にかけてＶ３Ａ，Ｖ３Ｂ，Ｖ３afに高電圧が加えら
れると、Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ，Ｖ３afの読み出しゲートが開
き、Ｍｇ，Ｇで構成されるラインと、Ｍｇ，Ｓ１で構成
されるラインの光電変換素子上の電荷が垂直転送ＣＣＤ
に移動する。この後ｔｖ４，ｔｖ５に示す電圧が垂直転
送ＣＣＤに印可され、垂直転送ＣＣＤ中の電荷はポテン
シャル井戸の移動に伴って移動する。
Ｂ，Ｖ１afに中電圧が加えられる。これにより図２７の
ｔｖ１に示すように垂直転送ＣＣＤにはポテンシャル井
戸ができるが、読み出しゲートは開かないので画素中の
電荷は垂直転送ＣＣＤには転送されない。ｔｖ２からｔ
ｖ３にかけてＶ３Ａ，Ｖ３Ｂ，Ｖ３afに高電圧が加えら
れると、Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ，Ｖ３afの読み出しゲートが開
き、Ｍｇ，Ｇで構成されるラインと、Ｍｇ，Ｓ１で構成
されるラインの光電変換素子上の電荷が垂直転送ＣＣＤ
に移動する。この後ｔｖ４，ｔｖ５に示す電圧が垂直転
送ＣＣＤに印可され、垂直転送ＣＣＤ中の電荷はポテン
シャル井戸の移動に伴って移動する。
【０１３０】さらにこの後、図２６に示す垂直転送パル
スが一水平ブランキングに付き一周期ずつ垂直転送ＣＣ
Ｄに印可され、各ラインは水平転送ＣＣＤに１ラインず
つ転送される。
スが一水平ブランキングに付き一周期ずつ垂直転送ＣＣ
Ｄに印可され、各ラインは水平転送ＣＣＤに１ラインず
つ転送される。
【０１３１】垂直転送ＣＣＤ上の電荷は１水平ブランキ
ング毎に水平転送ＣＣＤに順に転送され、出力アンプか
ら出力端子へ出力される。
ング毎に水平転送ＣＣＤに順に転送され、出力アンプか
ら出力端子へ出力される。
【０１３２】以上のように、本実施形態は静止画撮影モ
ードにおいては第１のフィールドと第２のフィールドの
２つのフィールドを用いて撮像素子上のすべての画素を
読み出す。そして、第１のフィールドと第２のフィール
ドは交互に繰り返す。
ードにおいては第１のフィールドと第２のフィールドの
２つのフィールドを用いて撮像素子上のすべての画素を
読み出す。そして、第１のフィールドと第２のフィール
ドは交互に繰り返す。
【０１３３】これを用いたカメラにおいては、第１のフ
ィールド及び第２のフィールドをすべてメモリ上に取り
込み、Ｓ１，Ｓ２の補間を行う。Ｓ１は周辺のＧの画素
のデータを用いて補間し、Ｓ２は周辺のＹｅの画素を用
いて補間する。さらにメモリ上の画素データを信号処理
し、輝度色差信号の生成、及び画像の圧縮、ファイリン
グを行い、撮影動作を終了する。
ィールド及び第２のフィールドをすべてメモリ上に取り
込み、Ｓ１，Ｓ２の補間を行う。Ｓ１は周辺のＧの画素
のデータを用いて補間し、Ｓ２は周辺のＹｅの画素を用
いて補間する。さらにメモリ上の画素データを信号処理
し、輝度色差信号の生成、及び画像の圧縮、ファイリン
グを行い、撮影動作を終了する。
【０１３４】次に間引きモードについて説明する。近年
デジタルスチルカメラは高解像度化が進み、搭載される
撮像素子は数百万画素を有するものが多くなっていて、
これによって動画の読み出しに多くの時間を要するよう
になっている。例えば、１６０万画素を図２３に示すよ
うなインターラインＣＣＤで実現した場合、４０万画素
クラスのインターラインＣＣＤが１フィールドの読み出
しに１／６０秒を要するのに対して、１６０万画素を読
み出すには概略１／１５秒の時間を要する。
デジタルスチルカメラは高解像度化が進み、搭載される
撮像素子は数百万画素を有するものが多くなっていて、
これによって動画の読み出しに多くの時間を要するよう
になっている。例えば、１６０万画素を図２３に示すよ
うなインターラインＣＣＤで実現した場合、４０万画素
クラスのインターラインＣＣＤが１フィールドの読み出
しに１／６０秒を要するのに対して、１６０万画素を読
み出すには概略１／１５秒の時間を要する。
【０１３５】これを用いてデジタルスチルカメラを作っ
た場合、動画やビューファインダーにおいて１秒当たり
のコマ数が少なく、動画の画質としては耐えられないも
のとなる。また、自動露出などの測光動作を行うのに要
する時間が多大なものとなる。
た場合、動画やビューファインダーにおいて１秒当たり
のコマ数が少なく、動画の画質としては耐えられないも
のとなる。また、自動露出などの測光動作を行うのに要
する時間が多大なものとなる。
【０１３６】これを改善するために、本実施形態では撮
像素子に間引きモードを設け、１フィールドあたりに読
み出される画素数を低減する。なお、撮像素子で間引き
を行う例は特開平９−４６７１５として本願出願人によ
り出願されている。
像素子に間引きモードを設け、１フィールドあたりに読
み出される画素数を低減する。なお、撮像素子で間引き
を行う例は特開平９−４６７１５として本願出願人によ
り出願されている。
【０１３７】図２９は本実施形態における間引きモード
の動作を示し、図２４と同一の場所の垂直転送ＣＣＤ及
び画素マトリクス中の一列の画素を示している。図３０
は垂直転送パルスの様子を示している。
の動作を示し、図２４と同一の場所の垂直転送ＣＣＤ及
び画素マトリクス中の一列の画素を示している。図３０
は垂直転送パルスの様子を示している。
【０１３８】図３０のｔｖ１においてはＶ１Ａには高電
圧、Ｖ１Ｂ，Ｖ１afには中電圧が加えられる。これによ
り図２９のｔｖ１に示すように垂直転送ＣＣＤのＶ１
Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１afにポテンシャル井戸ができる。同時
にＶ１Ａの読み出しゲートが開き、Ｖ１Ａのラインから
Ｙｅの光電変換素子上の電荷が垂直転送ＣＣＤに移動す
る。次にｔｖ２からｔｖ３にかけてＶ３Ａに高電圧、Ｖ
３Ｂ，Ｖ３afに中電圧が加えられると、ポテンシャル井
戸の移動が起こるとともに、Ｖ３Ａの読み出しゲートが
開き、Ｖ３Ａのラインの光電変換素子からＭｇの電荷が
垂直転送ＣＣＤに移動する。この後ｔｖ４，ｔｖ５に示
す電圧が垂直転送ＣＣＤに印可され、垂直転送ＣＣＤ中
の電荷は移動する。
圧、Ｖ１Ｂ，Ｖ１afには中電圧が加えられる。これによ
り図２９のｔｖ１に示すように垂直転送ＣＣＤのＶ１
Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１afにポテンシャル井戸ができる。同時
にＶ１Ａの読み出しゲートが開き、Ｖ１Ａのラインから
Ｙｅの光電変換素子上の電荷が垂直転送ＣＣＤに移動す
る。次にｔｖ２からｔｖ３にかけてＶ３Ａに高電圧、Ｖ
３Ｂ，Ｖ３afに中電圧が加えられると、ポテンシャル井
戸の移動が起こるとともに、Ｖ３Ａの読み出しゲートが
開き、Ｖ３Ａのラインの光電変換素子からＭｇの電荷が
垂直転送ＣＣＤに移動する。この後ｔｖ４，ｔｖ５に示
す電圧が垂直転送ＣＣＤに印可され、垂直転送ＣＣＤ中
の電荷は移動する。
【０１３９】光電変換素子上の電荷を垂直転送ＣＣＤ上
に転送し終わると、これらの電荷を順に水平転送ＣＣＤ
に転送するのであるが、間引きモードにおいては図２９
に示すように、電荷が存在する井戸と空の井戸の両方が
存在する。そこで、水平転送ＣＣＤに電荷を転送するに
際して、水平転送ＣＣＤ上において電荷が存在するライ
ンと空のラインが１対１で加算されるように、１水平ブ
ランキングにおいて図２６の垂直転送パルスを２回ずつ
水平転送ＣＣＤに印加する。
に転送し終わると、これらの電荷を順に水平転送ＣＣＤ
に転送するのであるが、間引きモードにおいては図２９
に示すように、電荷が存在する井戸と空の井戸の両方が
存在する。そこで、水平転送ＣＣＤに電荷を転送するに
際して、水平転送ＣＣＤ上において電荷が存在するライ
ンと空のラインが１対１で加算されるように、１水平ブ
ランキングにおいて図２６の垂直転送パルスを２回ずつ
水平転送ＣＣＤに印加する。
【０１４０】以上のように、間引きモードにおいて読み
出された画像データ中には測距用のＳ１及びＳ２のデー
タは含まれず、すべてが画像の生成に使うことが可能な
画素となる。また、読み出し時の画素の間引きが行われ
ることにより、静止画１枚分の読み出し時間と比較して
１／４の時間で１フィールド分の画像を得ることが可能
となる。
出された画像データ中には測距用のＳ１及びＳ２のデー
タは含まれず、すべてが画像の生成に使うことが可能な
画素となる。また、読み出し時の画素の間引きが行われ
ることにより、静止画１枚分の読み出し時間と比較して
１／４の時間で１フィールド分の画像を得ることが可能
となる。
【０１４１】これによって得た画像データを用いること
により、静止画撮影モードのような画素補間処理を行う
ことなく、動画あるいはビューファインダー用の画像デ
ータを生成することが可能となるのである。
により、静止画撮影モードのような画素補間処理を行う
ことなく、動画あるいはビューファインダー用の画像デ
ータを生成することが可能となるのである。
【０１４２】さらに測距モードについて説明する。図３
１は本実施形態における測距モードの動作を示し、図２
４と同一の場所の垂直転送ＣＣＤ及び画素マトリクス中
の一列の画素を示している。図３２は垂直転送パルスの
様子を示している。
１は本実施形態における測距モードの動作を示し、図２
４と同一の場所の垂直転送ＣＣＤ及び画素マトリクス中
の一列の画素を示している。図３２は垂直転送パルスの
様子を示している。
【０１４３】図３２のｔｖ１においてはＶ１afには高電
圧、Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂには中電圧が加えられる。これによ
り図３１のｔｖ１に示すように垂直転送ＣＣＤのＶ１
Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１afにポテンシャル井戸ができる。同時
にＶ１afの読み出しゲートが開き、Ｖ１afのラインから
測距用セルＳ１の電荷が垂直転送ＣＣＤに移動する。次
にｔｖ２からｔｖ３にかけてＶ３afに高電圧、Ｖ３Ａ，
Ｖ３Ｂに中電圧が加えられると、ポテンシャル井戸の移
動が起こるとともに、Ｖ３afの読み出しゲートが開き、
Ｖ３afのラインの光電変換素子から測距用セルＳ２の電
荷が垂直転送ＣＣＤに移動する。この後ｔｖ４，ｔｖ５
に示す電圧が垂直転送ＣＣＤに印可され、垂直転送ＣＣ
Ｄ中の電荷は移動する。
圧、Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂには中電圧が加えられる。これによ
り図３１のｔｖ１に示すように垂直転送ＣＣＤのＶ１
Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１afにポテンシャル井戸ができる。同時
にＶ１afの読み出しゲートが開き、Ｖ１afのラインから
測距用セルＳ１の電荷が垂直転送ＣＣＤに移動する。次
にｔｖ２からｔｖ３にかけてＶ３afに高電圧、Ｖ３Ａ，
Ｖ３Ｂに中電圧が加えられると、ポテンシャル井戸の移
動が起こるとともに、Ｖ３afの読み出しゲートが開き、
Ｖ３afのラインの光電変換素子から測距用セルＳ２の電
荷が垂直転送ＣＣＤに移動する。この後ｔｖ４，ｔｖ５
に示す電圧が垂直転送ＣＣＤに印可され、垂直転送ＣＣ
Ｄ中の電荷は移動する。
【０１４４】光電変換素子上の電荷を垂直転送ＣＣＤ上
に転送し終わると、これらの電荷を順に水平転送ＣＣＤ
に転送するのであるが、測距モードにおいては図３１に
示すように、電荷が存在すると井戸と空の井戸が順に繰
り返される。そこで、水平転送ＣＣＤに電荷を転送する
に際して、水平転送ＣＣＤ上において電荷が存在するラ
インと空のラインが１対１で加算されるように、１水平
ブランキングにおいて図２６の垂直転送パルスを２回ず
つ水平転送ＣＣＤに印加する。
に転送し終わると、これらの電荷を順に水平転送ＣＣＤ
に転送するのであるが、測距モードにおいては図３１に
示すように、電荷が存在すると井戸と空の井戸が順に繰
り返される。そこで、水平転送ＣＣＤに電荷を転送する
に際して、水平転送ＣＣＤ上において電荷が存在するラ
インと空のラインが１対１で加算されるように、１水平
ブランキングにおいて図２６の垂直転送パルスを２回ず
つ水平転送ＣＣＤに印加する。
【０１４５】以上によって測距用セルＳ１，Ｓ２を含む
ラインの読み出しが完了する。カメラにおいてはこの中
の特定の２つのラインを選択し、Ｓ１とＳ２の位相差よ
りデフォーカス量を演算し、レンズを駆動することによ
ってオートフォーカス動作を完了する。
ラインの読み出しが完了する。カメラにおいてはこの中
の特定の２つのラインを選択し、Ｓ１とＳ２の位相差よ
りデフォーカス量を演算し、レンズを駆動することによ
ってオートフォーカス動作を完了する。
【０１４６】以上のように、本実施形態によれば、間引
きモードの読み出しにおいて読み出される画素には測距
用の画素が含まれず、なおかつ動画の生成に必要十分な
画素数を読み出すことができる。
きモードの読み出しにおいて読み出される画素には測距
用の画素が含まれず、なおかつ動画の生成に必要十分な
画素数を読み出すことができる。
【０１４７】これにより、測距用画素の部分の補間を行
う必要が生じず、かつあらかじめ画素数が動画の生成に
必要な量に間引かれているため、動画の生成処理を高速
に行うことが可能となる。これにより、コマ数の多い高
画質のビューファインダーや動画ファイルの撮影を実現
し、さらには高速な測光動作をも実現する。
う必要が生じず、かつあらかじめ画素数が動画の生成に
必要な量に間引かれているため、動画の生成処理を高速
に行うことが可能となる。これにより、コマ数の多い高
画質のビューファインダーや動画ファイルの撮影を実現
し、さらには高速な測光動作をも実現する。
【０１４８】以上によってデジタルスチルカメラなどの
撮像装置の使い勝手を向上し、製品のコストを低減する
ことができる。
撮像装置の使い勝手を向上し、製品のコストを低減する
ことができる。
【０１４９】（第３の実施形態）第３の実施形態の固体
撮像装置を図３５に示す。第３の実施形態では純色カラ
ーフィルタを持つインターラインＣＣＤを例に挙げて説
明をする。
撮像装置を図３５に示す。第３の実施形態では純色カラ
ーフィルタを持つインターラインＣＣＤを例に挙げて説
明をする。
【０１５０】図３５において、６０１はマトリクス状に
配置された光電変換素子からなる画素であり、その表面
には純色カラーフィルタまたは焦点検出用のフィルタが
設けられている。６０２は垂直転送ＣＣＤである。垂直
転送ＣＣＤ６０２は四相駆動ＣＣＤであるが、焦点検出
用の画素あるいは間引きモード時に読み出す画素をそれ
ぞれ独立で読み出せるよう、垂直転送パルスＶ１，Ｖ３
を機能別に分け、Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１Ｃ，Ｖ１Ｄ，Ｖ
３Ａ，Ｖ３Ｂ，Ｖ３Ｃ，Ｖ３Ｄとしてある。これらとＶ
２，Ｖ４を四相駆動し、各画素に蓄積した電荷を水平転
送ＣＣＤ６０３に転送する。水平転送ＣＣＤは水平転送
パルスＨ１，Ｈ２により電荷を転送し、出力アンプ６０
４に入力する。出力アンプは電荷量を電圧に変換し、出
力端子６０５に出力する。
配置された光電変換素子からなる画素であり、その表面
には純色カラーフィルタまたは焦点検出用のフィルタが
設けられている。６０２は垂直転送ＣＣＤである。垂直
転送ＣＣＤ６０２は四相駆動ＣＣＤであるが、焦点検出
用の画素あるいは間引きモード時に読み出す画素をそれ
ぞれ独立で読み出せるよう、垂直転送パルスＶ１，Ｖ３
を機能別に分け、Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１Ｃ，Ｖ１Ｄ，Ｖ
３Ａ，Ｖ３Ｂ，Ｖ３Ｃ，Ｖ３Ｄとしてある。これらとＶ
２，Ｖ４を四相駆動し、各画素に蓄積した電荷を水平転
送ＣＣＤ６０３に転送する。水平転送ＣＣＤは水平転送
パルスＨ１，Ｈ２により電荷を転送し、出力アンプ６０
４に入力する。出力アンプは電荷量を電圧に変換し、出
力端子６０５に出力する。
【０１５１】以下に第３の実施形態の動作を説明する。
本実施形態は、第２の実施形態と同様に、静止画撮影モ
ード、間引きモード、測距モードの３種類の読み出し方
法が存在する。
本実施形態は、第２の実施形態と同様に、静止画撮影モ
ード、間引きモード、測距モードの３種類の読み出し方
法が存在する。
【０１５２】まず静止画撮影モードについて説明する。
図３６、図３７、図３８及び図３９は本実施形態におい
て静止画撮影を行うときの動作を説明する。静止画撮影
は、図３６に示す第一のフィールドと図３８に示す第二
のフィールドをそれぞれ読み出し、これをメモリ上にお
いて、読み出した画素の並びが撮像素子上での画素の並
びと同一になるように再配置する。これによって撮像素
子上の全画素がメモリ上に転送され、撮像素子上の全画
素を用いた高精細な映像を得ることが可能となる。
図３６、図３７、図３８及び図３９は本実施形態におい
て静止画撮影を行うときの動作を説明する。静止画撮影
は、図３６に示す第一のフィールドと図３８に示す第二
のフィールドをそれぞれ読み出し、これをメモリ上にお
いて、読み出した画素の並びが撮像素子上での画素の並
びと同一になるように再配置する。これによって撮像素
子上の全画素がメモリ上に転送され、撮像素子上の全画
素を用いた高精細な映像を得ることが可能となる。
【０１５３】ここでまず第一のフィールドの読み出しに
ついて説明する。図３６は垂直転送ＣＣＤ及び図３５の
画素マトリクスの中の一列の画素を示している。図３７
及び図２６は垂直転送パルスの様子を示している。垂直
転送パルスは低電圧、中電圧、高電圧の三種類の電圧に
よって構成される。
ついて説明する。図３６は垂直転送ＣＣＤ及び図３５の
画素マトリクスの中の一列の画素を示している。図３７
及び図２６は垂直転送パルスの様子を示している。垂直
転送パルスは低電圧、中電圧、高電圧の三種類の電圧に
よって構成される。
【０１５４】まず、図３７のｔｖ１においてＶ１Ａ，Ｖ
１Ｂ，Ｖ１Ｃ，Ｖ１Ｄに高電圧が加えられる。これによ
り図３６のｔｖ１に示すようにＶ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１
Ｃ，Ｖ１Ｄにポテンシャル井戸ができると同時に、Ｖ１
Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１Ｃ，Ｖ１Ｄに設けられた読み出しゲー
トが開き、画素マトリクスの中のＲとＧによるラインの
光電変換素子上の電荷が垂直転送ＣＣＤに移動する。図
３６ではこのうちのＲのみを示している。この後、ｔｖ
２，ｔｖ３，ｔｖ４，ｔｖ５と時間が推移するに従って
図３７に示すパルスが垂直転送ＣＣＤに印可され、垂直
転送ＣＣＤ上の電荷はポテンシャル井戸の移動に従って
図１８のｔｖ２，ｔｖ３，ｔｖ４，ｔｖ５に示すように
移動する。
１Ｂ，Ｖ１Ｃ，Ｖ１Ｄに高電圧が加えられる。これによ
り図３６のｔｖ１に示すようにＶ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１
Ｃ，Ｖ１Ｄにポテンシャル井戸ができると同時に、Ｖ１
Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１Ｃ，Ｖ１Ｄに設けられた読み出しゲー
トが開き、画素マトリクスの中のＲとＧによるラインの
光電変換素子上の電荷が垂直転送ＣＣＤに移動する。図
３６ではこのうちのＲのみを示している。この後、ｔｖ
２，ｔｖ３，ｔｖ４，ｔｖ５と時間が推移するに従って
図３７に示すパルスが垂直転送ＣＣＤに印可され、垂直
転送ＣＣＤ上の電荷はポテンシャル井戸の移動に従って
図１８のｔｖ２，ｔｖ３，ｔｖ４，ｔｖ５に示すように
移動する。
【０１５５】この後、図２６に示す垂直転送パルスが一
水平ブランキングに付き一周期ずつ垂直転送ＣＣＤに印
可され、各ラインは水平転送ＣＣＤに１ラインずつ転送
される。
水平ブランキングに付き一周期ずつ垂直転送ＣＣＤに印
可され、各ラインは水平転送ＣＣＤに１ラインずつ転送
される。
【０１５６】水平転送期間には水平転送パルスＨ１，Ｈ
２により、水平転送ＣＣＤ上の電荷が出力アンプ６０４
に転送され、電圧値となって出力端子６０５より出力さ
れる。
２により、水平転送ＣＣＤ上の電荷が出力アンプ６０４
に転送され、電圧値となって出力端子６０５より出力さ
れる。
【０１５７】次に第２のフィールドの読み出しについて
説明する。図３８は図３６と同一の場所の垂直転送ＣＣ
Ｄ及び画素マトリクスの中の一列の画素を示している。
図３９は垂直転送パルスの様子を示している。
説明する。図３８は図３６と同一の場所の垂直転送ＣＣ
Ｄ及び画素マトリクスの中の一列の画素を示している。
図３９は垂直転送パルスの様子を示している。
【０１５８】図３９のｔｖ１においてはＶ１Ａ，Ｖ１
Ｂ，Ｖ１Ｃ，Ｖ１Ｄに中電圧が加えられる。これにより
図３８のｔｖ１に示すように垂直転送ＣＣＤにはポテン
シャル井戸ができるが、読み出しゲートは開かないので
画素中の電荷は垂直転送ＣＣＤには転送されない。ｔｖ
２からｔｖ３にかけてＶ３Ａ，Ｖ３Ｂ，Ｖ３Ｃ，Ｖ３Ｄ
に高電圧が加えられると、Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ，Ｖ３Ｃ，Ｖ
３Ｄの読み出しゲートが開き、ＧとＢまたはＳ１，Ｓ２
とＢで構成されるラインの電荷が垂直転送ＣＣＤに移動
する。この後ｔｖ４，ｔｖ５に示す電圧が垂直転送ＣＣ
Ｄに印可され、垂直転送ＣＣＤ中の電荷はポテンシャル
井戸の移動に伴って移動する。
Ｂ，Ｖ１Ｃ，Ｖ１Ｄに中電圧が加えられる。これにより
図３８のｔｖ１に示すように垂直転送ＣＣＤにはポテン
シャル井戸ができるが、読み出しゲートは開かないので
画素中の電荷は垂直転送ＣＣＤには転送されない。ｔｖ
２からｔｖ３にかけてＶ３Ａ，Ｖ３Ｂ，Ｖ３Ｃ，Ｖ３Ｄ
に高電圧が加えられると、Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ，Ｖ３Ｃ，Ｖ
３Ｄの読み出しゲートが開き、ＧとＢまたはＳ１，Ｓ２
とＢで構成されるラインの電荷が垂直転送ＣＣＤに移動
する。この後ｔｖ４，ｔｖ５に示す電圧が垂直転送ＣＣ
Ｄに印可され、垂直転送ＣＣＤ中の電荷はポテンシャル
井戸の移動に伴って移動する。
【０１５９】さらにこの後、図２６に示す垂直転送パル
スが一水平ブランキングに付き一周期ずつ垂直転送ＣＣ
Ｄに印可され、各ラインは水平転送ＣＣＤに１ラインず
つ転送される。
スが一水平ブランキングに付き一周期ずつ垂直転送ＣＣ
Ｄに印可され、各ラインは水平転送ＣＣＤに１ラインず
つ転送される。
【０１６０】垂直転送ＣＣＤ上の電荷は１水平ブランキ
ング毎に水平転送ＣＣＤに順に転送され、出力アンプか
ら出力端子へ出力される。
ング毎に水平転送ＣＣＤに順に転送され、出力アンプか
ら出力端子へ出力される。
【０１６１】以上のように２つのフィールドを用いるこ
とによって撮像素子上のすべての画素が読み出される。
とによって撮像素子上のすべての画素が読み出される。
【０１６２】これを用いたカメラでは、第１のフィール
ド及び第２のフィールドをすべてメモリ上に転送し終わ
ったら、Ｓ１，Ｓ２の補間を行う。Ｓ１及びＳ２は周辺
のＧの画素のデータを用いて補間する。さらにメモリ上
の画素データを信号処理し、輝度・色差信号の生成、及
び画像の圧縮、ファイリングを行い、撮影動作を終了す
る。
ド及び第２のフィールドをすべてメモリ上に転送し終わ
ったら、Ｓ１，Ｓ２の補間を行う。Ｓ１及びＳ２は周辺
のＧの画素のデータを用いて補間する。さらにメモリ上
の画素データを信号処理し、輝度・色差信号の生成、及
び画像の圧縮、ファイリングを行い、撮影動作を終了す
る。
【０１６３】次に間引きモードについて説明する。図４
０は本実施形態における間引きモードの動作を示し、図
３６と同一の場所の垂直転送ＣＣＤ及び画素マトリクス
中の一列の画素を示している。図４１は垂直転送パルス
の様子を示している。
０は本実施形態における間引きモードの動作を示し、図
３６と同一の場所の垂直転送ＣＣＤ及び画素マトリクス
中の一列の画素を示している。図４１は垂直転送パルス
の様子を示している。
【０１６４】図４１のｔｖ１においてはＶ１Ｄには高電
圧、Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１Ｃには中電圧が加えられる。
これにより図４０のｔｖ１に示すように垂直転送ＣＣＤ
のＶ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１Ｃ，Ｖ１Ｄにポテンシャル井戸
ができる。同時にＶ１Ｄの読み出しゲートが開き、Ｖ１
ＤのラインからＲの光電変換素子上の電荷が垂直転送Ｃ
ＣＤに移動する。次にｔｖ２からｔｖ３にかけてＶ３Ａ
に高電圧、Ｖ３Ｂ，Ｖ３Ｃ，Ｖ３Ｄに中電圧が加えられ
ると、ポテンシャル井戸の移動が起こるとともに、Ｖ３
Ａの読み出しゲートが開き、Ｖ３Ａのラインの光電変換
素子からＧの電荷が垂直転送ＣＣＤに移動する。この後
ｔｖ４，ｔｖ５に示す電圧が垂直転送ＣＣＤに印可さ
れ、垂直転送ＣＣＤ中の電荷は移動する。
圧、Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１Ｃには中電圧が加えられる。
これにより図４０のｔｖ１に示すように垂直転送ＣＣＤ
のＶ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１Ｃ，Ｖ１Ｄにポテンシャル井戸
ができる。同時にＶ１Ｄの読み出しゲートが開き、Ｖ１
ＤのラインからＲの光電変換素子上の電荷が垂直転送Ｃ
ＣＤに移動する。次にｔｖ２からｔｖ３にかけてＶ３Ａ
に高電圧、Ｖ３Ｂ，Ｖ３Ｃ，Ｖ３Ｄに中電圧が加えられ
ると、ポテンシャル井戸の移動が起こるとともに、Ｖ３
Ａの読み出しゲートが開き、Ｖ３Ａのラインの光電変換
素子からＧの電荷が垂直転送ＣＣＤに移動する。この後
ｔｖ４，ｔｖ５に示す電圧が垂直転送ＣＣＤに印可さ
れ、垂直転送ＣＣＤ中の電荷は移動する。
【０１６５】光電変換素子上の電荷を垂直転送ＣＣＤ上
に転送し終わると、これらの電荷を順に水平転送ＣＣＤ
に転送するのであるが、間引きモードにおいては図４０
に示すように、電荷が存在する井戸と空の両方が存在す
る。そこで、水平転送ＣＣＤに電荷を転送するに際し
て、水平転送ＣＣＤ上において電荷が存在するラインと
空のラインが１対１で加算されるように、１水平ブラン
キングにおいて図２６の垂直転送パルスを２回ずつ水平
転送ＣＣＤに印加する。
に転送し終わると、これらの電荷を順に水平転送ＣＣＤ
に転送するのであるが、間引きモードにおいては図４０
に示すように、電荷が存在する井戸と空の両方が存在す
る。そこで、水平転送ＣＣＤに電荷を転送するに際し
て、水平転送ＣＣＤ上において電荷が存在するラインと
空のラインが１対１で加算されるように、１水平ブラン
キングにおいて図２６の垂直転送パルスを２回ずつ水平
転送ＣＣＤに印加する。
【０１６６】以上のように、間引きモードにおいて読み
出された画像データ中には測距用のＳ１及びＳ２のデー
タは含まれず、すべてが画像の生成に使うことが可能な
画素となる。また、読み出し時に画素の間引きが行われ
ることにより、静止画撮影モードと比較して１／４の時
間で動画１枚分の画像を得ることが可能となる。
出された画像データ中には測距用のＳ１及びＳ２のデー
タは含まれず、すべてが画像の生成に使うことが可能な
画素となる。また、読み出し時に画素の間引きが行われ
ることにより、静止画撮影モードと比較して１／４の時
間で動画１枚分の画像を得ることが可能となる。
【０１６７】これによって得た画像データを用いること
により、静止画撮影モードのような画素補間処理を行う
ことなく、動画あるいはビューファインダー用の画像デ
ータを生成することが可能となるのである。
により、静止画撮影モードのような画素補間処理を行う
ことなく、動画あるいはビューファインダー用の画像デ
ータを生成することが可能となるのである。
【０１６８】さらに測距モードについて説明する。図４
２は本実施形態における測距モードの動作を示し、図３
６と同一の場所の垂直転送ＣＣＤ及び画素マトリクス中
の一列の画素を示している。図４３は垂直転送パルスの
様子を示している。
２は本実施形態における測距モードの動作を示し、図３
６と同一の場所の垂直転送ＣＣＤ及び画素マトリクス中
の一列の画素を示している。図４３は垂直転送パルスの
様子を示している。
【０１６９】図４３のｔｖ１においてはＶ１Ａ，Ｖ１
Ｂ，Ｖ１Ｃ，Ｖ１Ｄには中電圧が加えられる。これによ
り図４２のｔｖ１に示すように垂直転送ＣＣＤのＶ１
Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１Ｃ，Ｖ１Ｄにポテンシャル井戸ができ
るが、読み出しゲートは開かず、電荷は垂直転送ＣＣＤ
には移動しない。次にｔｖ２からｔｖ３にかけてＶ３
Ｂ，Ｖ３Ｃに高電圧、Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｄに中電圧が加えら
れると、ポテンシャル井戸の移動が起こるとともに、Ｖ
３Ｂ，Ｖ３Ｃの読み出しゲートが開き、Ｖ３Ｂ，Ｖ３Ｃ
のラインの光電変換素子から測距用セルＳ１及びＳ２の
電荷が垂直転送ＣＣＤに移動する。この後ｔｖ４，ｔｖ
５に示す電圧が垂直転送ＣＣＤに印可され、垂直転送Ｃ
ＣＤ中の電荷は移動する。
Ｂ，Ｖ１Ｃ，Ｖ１Ｄには中電圧が加えられる。これによ
り図４２のｔｖ１に示すように垂直転送ＣＣＤのＶ１
Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１Ｃ，Ｖ１Ｄにポテンシャル井戸ができ
るが、読み出しゲートは開かず、電荷は垂直転送ＣＣＤ
には移動しない。次にｔｖ２からｔｖ３にかけてＶ３
Ｂ，Ｖ３Ｃに高電圧、Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｄに中電圧が加えら
れると、ポテンシャル井戸の移動が起こるとともに、Ｖ
３Ｂ，Ｖ３Ｃの読み出しゲートが開き、Ｖ３Ｂ，Ｖ３Ｃ
のラインの光電変換素子から測距用セルＳ１及びＳ２の
電荷が垂直転送ＣＣＤに移動する。この後ｔｖ４，ｔｖ
５に示す電圧が垂直転送ＣＣＤに印可され、垂直転送Ｃ
ＣＤ中の電荷は移動する。
【０１７０】光電変換素子上の電荷を垂直転送ＣＣＤ上
に転送し終わると、これらの電荷を順に水平転送ＣＣＤ
に転送するのであるが、測距モードにおいては図４２に
示すように、電荷が存在する井戸と空の井戸が２ライン
おきに繰り返される。そこで、水平転送ＣＣＤに電荷を
転送するに際して、水平転送ＣＣＤ上において電荷が存
在するラインと空のラインが１対１で加算されるよう
に、１水平ブランキングにおいて図２６の垂直転送パル
スを２回ずつ水平転送ＣＣＤに印加する。
に転送し終わると、これらの電荷を順に水平転送ＣＣＤ
に転送するのであるが、測距モードにおいては図４２に
示すように、電荷が存在する井戸と空の井戸が２ライン
おきに繰り返される。そこで、水平転送ＣＣＤに電荷を
転送するに際して、水平転送ＣＣＤ上において電荷が存
在するラインと空のラインが１対１で加算されるよう
に、１水平ブランキングにおいて図２６の垂直転送パル
スを２回ずつ水平転送ＣＣＤに印加する。
【０１７１】以上によって測距用セルＳ１，Ｓ２を含む
ラインの読み出しが完了する。カメラにおいてはこの中
の特定の２つのラインを選択し、Ｓ１とＳ２の位相差よ
りデフォーカス量を演算し、レンズを駆動することによ
ってオートフォーカス動作を完了する。
ラインの読み出しが完了する。カメラにおいてはこの中
の特定の２つのラインを選択し、Ｓ１とＳ２の位相差よ
りデフォーカス量を演算し、レンズを駆動することによ
ってオートフォーカス動作を完了する。
【０１７２】第２の実施形態と第３の実施形態はインタ
ーラインＣＣＤを用いた例を説明したが、例えばＣ−Ｍ
ＯＳセンサのようにＸ−Ｙアドレス方式によって指定し
た画素を自由に読み出すことが可能な撮像素子を用いた
場合においても、間引き読み出しによって使用する行
（または列）と、測距用のセルが存在する行（または
列）を分離することにより、同様に実現することが可能
である。
ーラインＣＣＤを用いた例を説明したが、例えばＣ−Ｍ
ＯＳセンサのようにＸ−Ｙアドレス方式によって指定し
た画素を自由に読み出すことが可能な撮像素子を用いた
場合においても、間引き読み出しによって使用する行
（または列）と、測距用のセルが存在する行（または
列）を分離することにより、同様に実現することが可能
である。
【０１７３】以上のように、本実施形態は純色カラーフ
ィルタを持つ撮像素子において、静止画撮影モード、間
引きモード及び測距モードを実現する。そして本実施形
態もまた、間引きモードの読み出しにおいて読み出され
る画素には測距用の画素が含まれず、なおかつ動画の生
成に必要十分な画素数を読み出すことができる。
ィルタを持つ撮像素子において、静止画撮影モード、間
引きモード及び測距モードを実現する。そして本実施形
態もまた、間引きモードの読み出しにおいて読み出され
る画素には測距用の画素が含まれず、なおかつ動画の生
成に必要十分な画素数を読み出すことができる。
【０１７４】これにより、測距用画素の部分の補間を行
う必要が生じず、かつあらかじめ画素数が動画の生成に
必要な量に間引かれているため、動画の生成処理を高速
に行うことが可能となる。これにより、コマ数の多い高
画質のビューファインダーや動画ファイルの撮影を実現
し、さらには高速な測光動作をも実現することができ
る。
う必要が生じず、かつあらかじめ画素数が動画の生成に
必要な量に間引かれているため、動画の生成処理を高速
に行うことが可能となる。これにより、コマ数の多い高
画質のビューファインダーや動画ファイルの撮影を実現
し、さらには高速な測光動作をも実現することができ
る。
【０１７５】以上によってデジタルスチルカメラなどの
撮像装置の使い勝手を向上し、製品のコストを低減する
ことができる。
撮像装置の使い勝手を向上し、製品のコストを低減する
ことができる。
【０１７６】（第４の実施形態）図３３に第４の実施形
態の撮像装置の構成を示す。第４の実施形態は、第１の
実施形態の撮像素子及びこれを駆動する駆動回路を用い
たデジタルスチルカメラの構成例である。
態の撮像装置の構成を示す。第４の実施形態は、第１の
実施形態の撮像素子及びこれを駆動する駆動回路を用い
たデジタルスチルカメラの構成例である。
【０１７７】図３３において、撮像素子７１０は第２の
実施形態で示した撮像素子である。タイミングジェネレ
ータ７１１は垂直転送パルスＶ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１af，
Ｖ２，Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ，Ｖ３af，Ｖ４及び水平転送パル
スＨ１，Ｈ２をそれぞれ、静止画撮影モード、間引きモ
ード、測距モードに応じて第２の実施形態で示したよう
に生成する。また、タイミングジェネレータはマイクロ
プロセッサ７２４と制御線で接続されていて、マイクロ
プロセッサからの指令に応じて駆動パルスを、静止画撮
影モード、間引きモード、測距モードに切り替える。
実施形態で示した撮像素子である。タイミングジェネレ
ータ７１１は垂直転送パルスＶ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１af，
Ｖ２，Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ，Ｖ３af，Ｖ４及び水平転送パル
スＨ１，Ｈ２をそれぞれ、静止画撮影モード、間引きモ
ード、測距モードに応じて第２の実施形態で示したよう
に生成する。また、タイミングジェネレータはマイクロ
プロセッサ７２４と制御線で接続されていて、マイクロ
プロセッサからの指令に応じて駆動パルスを、静止画撮
影モード、間引きモード、測距モードに切り替える。
【０１７８】撮像素子７１０の出力はＣＤＳ７１２で相
関二重サンプリングされ、ＡＧＣ７１３で信号レベルの
調整をされた後、Ａ／Ｄコンバータ７１４においてデジ
タル値に変換される。Ａ／Ｄコンバータの出力はスイッ
チ７２６及びメモリコントローラ７１９に接続されてい
る。
関二重サンプリングされ、ＡＧＣ７１３で信号レベルの
調整をされた後、Ａ／Ｄコンバータ７１４においてデジ
タル値に変換される。Ａ／Ｄコンバータの出力はスイッ
チ７２６及びメモリコントローラ７１９に接続されてい
る。
【０１７９】信号処理回路７１５はＡ／Ｄ変換された撮
像素子の出力信号を元に、輝度・色差画像データを生成
する回路である。圧縮回路７１６は、信号処理回路７１
５によって生成した輝度色差画像データをＪＰＥＧなど
の規格に則って圧縮処理する回路である。
像素子の出力信号を元に、輝度・色差画像データを生成
する回路である。圧縮回路７１６は、信号処理回路７１
５によって生成した輝度色差画像データをＪＰＥＧなど
の規格に則って圧縮処理する回路である。
【０１８０】７２０はメモリで、ＤＲＡＭなどのメモリ
素子によって構成される。メモリコントローラ７１９
は、入力されるデータをメモリ７２０に記録するための
制御を行ったり、メモリ７２０上のデータを他のブロッ
クからのリクエストに応じて読み出すための制御を行う
回路である。
素子によって構成される。メモリコントローラ７１９
は、入力されるデータをメモリ７２０に記録するための
制御を行ったり、メモリ７２０上のデータを他のブロッ
クからのリクエストに応じて読み出すための制御を行う
回路である。
【０１８１】外部記録メディア７２３は、不揮発性のメ
モリ素子によって構成され、画像データファイルなどの
保存を行う。外部記録メディア制御回路７２２は、外部
記録メディアに対してデータの書き込みあるいは読み出
しを制御する回路である。
モリ素子によって構成され、画像データファイルなどの
保存を行う。外部記録メディア制御回路７２２は、外部
記録メディアに対してデータの書き込みあるいは読み出
しを制御する回路である。
【０１８２】ディスプレイ７１８はＬＣＤなどによって
構成され、撮影した静止画像や動画像を表示したり、電
子ビューファインダーとして撮影前に撮像素子に入射す
る被写体像を表示する。
構成され、撮影した静止画像や動画像を表示したり、電
子ビューファインダーとして撮影前に撮像素子に入射す
る被写体像を表示する。
【０１８３】撮影レンズ７２８は、マイクロプロセッサ
７２４からの指令によって撮像素子に対する焦点位置を
調整することが可能なレンズである。シャッタースイッ
チ７２５は半押しすると制御信号ＳＷ１が出力され、全
押しするとＳＷ２が出力され、何も押さない状態ではＳ
Ｗ０を出力するスイッチで、測距時に半押し、撮影時に
全押しして使用する。７２７はシャッターで、羽根を開
閉させることにより撮像素子への光の入射を制御する。
７２４からの指令によって撮像素子に対する焦点位置を
調整することが可能なレンズである。シャッタースイッ
チ７２５は半押しすると制御信号ＳＷ１が出力され、全
押しするとＳＷ２が出力され、何も押さない状態ではＳ
Ｗ０を出力するスイッチで、測距時に半押し、撮影時に
全押しして使用する。７２７はシャッターで、羽根を開
閉させることにより撮像素子への光の入射を制御する。
【０１８４】図３４に本実施形態のデジタルスチルカメ
ラの動作の流れを示す。
ラの動作の流れを示す。
【０１８５】図３４のＳｔｅｐ１においてカメラに電源
が投入される。
が投入される。
【０１８６】カメラはまず電子ビューファインダーを起
動する。マイクロプロセッサ７２４は、Ｓｔｅｐ２にお
いて、タイミングジェネレータが間引きモードで動作す
るように、制御信号を通してタイミングジェネレータに
対して指令を送る。これによってタイミングジェネレー
タは間引きモードの駆動信号、すなわち垂直転送パルス
Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１af，Ｖ２，Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ，Ｖ３
af，Ｖ４と水平転送パルスＨ１，Ｈ２を第２の実施形態
の間引きモードに従って撮像素子に対して出力する。
動する。マイクロプロセッサ７２４は、Ｓｔｅｐ２にお
いて、タイミングジェネレータが間引きモードで動作す
るように、制御信号を通してタイミングジェネレータに
対して指令を送る。これによってタイミングジェネレー
タは間引きモードの駆動信号、すなわち垂直転送パルス
Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ１af，Ｖ２，Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ，Ｖ３
af，Ｖ４と水平転送パルスＨ１，Ｈ２を第２の実施形態
の間引きモードに従って撮像素子に対して出力する。
【０１８７】さらに、マイクロプロセッサはＳｔｅｐ３
においてスイッチ７２６をａに接続するよう制御信号を
送る。撮像素子７１０に露光した像は、第２の実施形態
で述べたように間引きされて読み出される。撮像素子が
１６０万画素であるとすると、秒３０コマ程度で画像の
読み出しが行われる。また測距用のセルから読み出され
るデータは存在しないので、後で述べる静止画撮影モー
ドのような補間処理を行う必要はない。
においてスイッチ７２６をａに接続するよう制御信号を
送る。撮像素子７１０に露光した像は、第２の実施形態
で述べたように間引きされて読み出される。撮像素子が
１６０万画素であるとすると、秒３０コマ程度で画像の
読み出しが行われる。また測距用のセルから読み出され
るデータは存在しないので、後で述べる静止画撮影モー
ドのような補間処理を行う必要はない。
【０１８８】撮像素子７１０の出力はＣＤＳ７１２で相
関二重サンプリングされ、さらにＡＧＣ７１３で振幅の
調整がなされる。さらにＡ／Ｄコンバータ７１４でデジ
タル値に変換される。
関二重サンプリングされ、さらにＡＧＣ７１３で振幅の
調整がなされる。さらにＡ／Ｄコンバータ７１４でデジ
タル値に変換される。
【０１８９】信号処理回路７１５はＡ／Ｄコンバータか
ら入力される信号より輝度・色差画像データを生成し、
これを出力する。ディスプレイ制御回路７１７は信号処
理回路７１５が出力する輝度・色差画像データをディス
プレイ７１８に表示が可能となるように信号出力タイミ
ングを調整し、これをディスプレイ７１８に連続して出
力する。ディスプレイ７１８は入力される画像データを
繰り返し表示する。これによりディスプレイ７１８には
撮像素子７１０に入射している被写体像が１秒あたり約
３０コマの動画として表示される。
ら入力される信号より輝度・色差画像データを生成し、
これを出力する。ディスプレイ制御回路７１７は信号処
理回路７１５が出力する輝度・色差画像データをディス
プレイ７１８に表示が可能となるように信号出力タイミ
ングを調整し、これをディスプレイ７１８に連続して出
力する。ディスプレイ７１８は入力される画像データを
繰り返し表示する。これによりディスプレイ７１８には
撮像素子７１０に入射している被写体像が１秒あたり約
３０コマの動画として表示される。
【０１９０】また、マイクロプロセッサはビューファイ
ンダーの動作中において、撮像素子の露光量が適正であ
るように、撮像素子上のすべての光電変換素子の電荷の
クリアを行う電子シャッターパルスのタイミングを調整
する。これによって自動露出が達成される。
ンダーの動作中において、撮像素子の露光量が適正であ
るように、撮像素子上のすべての光電変換素子の電荷の
クリアを行う電子シャッターパルスのタイミングを調整
する。これによって自動露出が達成される。
【０１９１】撮影者が電子ビューファインダーによって
被写体を決定し、シャッタースイッチ７２５を半押しす
る。マイクロプロセッサ７２４はＳｔｅｐ４においてシ
ャッタースイッチ７２５がＳＷ１状態であることを判断
すると、処理をＳｔｅｐ５に進め、オートフォーカス動
作を開始する。
被写体を決定し、シャッタースイッチ７２５を半押しす
る。マイクロプロセッサ７２４はＳｔｅｐ４においてシ
ャッタースイッチ７２５がＳＷ１状態であることを判断
すると、処理をＳｔｅｐ５に進め、オートフォーカス動
作を開始する。
【０１９２】マイクロプロセッサはＳｔｅｐ５において
タイミングジェネレータを測距モードに変更する。
タイミングジェネレータを測距モードに変更する。
【０１９３】タイミングジェネレータは駆動信号を測距
モードに切り替え、垂直転送パルスＶ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ
１af，Ｖ２，Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ，Ｖ３af，Ｖ４と水平転送
パルスＨ１，Ｈ２を第２の実施形態の測距モードに従っ
て撮像素子に対して出力する。
モードに切り替え、垂直転送パルスＶ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ
１af，Ｖ２，Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ，Ｖ３af，Ｖ４と水平転送
パルスＨ１，Ｈ２を第２の実施形態の測距モードに従っ
て撮像素子に対して出力する。
【０１９４】撮像素子７１０の出力はＣＤＳ７１２で相
関二重サンプリングされ、さらにＡＧＣ７１３で振幅の
調整がなされる。さらにＡ／Ｄコンバータ７１４でデジ
タル値に変換される。メモリコントローラ７１９はＡ／
Ｄコンバータからの出力を１フィールド分、メモリ７２
０に記録する。
関二重サンプリングされ、さらにＡＧＣ７１３で振幅の
調整がなされる。さらにＡ／Ｄコンバータ７１４でデジ
タル値に変換される。メモリコントローラ７１９はＡ／
Ｄコンバータからの出力を１フィールド分、メモリ７２
０に記録する。
【０１９５】さらにメモリコントローラはメモリ上のデ
ータから測距用セルＳ１の像とＳ２の像を位相差演算回
路７２１に転送する。位相差演算回路７２１は二つのラ
インずれ量ｎを相関演算によって求め、出力する。マイ
クロプロセッサは位相差演算回路７２１が出力したずれ
量ｎを読み出し、ずれ量ｎから式（２）によりデフォー
カス量ｘを演算し、これに相当するレンズ駆動信号を撮
影レンズ７２８に出力する。
ータから測距用セルＳ１の像とＳ２の像を位相差演算回
路７２１に転送する。位相差演算回路７２１は二つのラ
インずれ量ｎを相関演算によって求め、出力する。マイ
クロプロセッサは位相差演算回路７２１が出力したずれ
量ｎを読み出し、ずれ量ｎから式（２）によりデフォー
カス量ｘを演算し、これに相当するレンズ駆動信号を撮
影レンズ７２８に出力する。
【０１９６】撮影レンズ７２８はレンズの位置を駆動信
号に従って移動する。これによってオートフォーカス動
作が完了する。
号に従って移動する。これによってオートフォーカス動
作が完了する。
【０１９７】ここで撮影者がシャッタースイッチ７２５
を全押ししたとする。スイッチ７２５は制御信号ＳＷ２
を出力する。マイクロプロセッサはＳｔｅｐ７において
シャッタースイッチの全押しを検知すると、Ｓｔｅｐ８
においてタイミングジェネレータのモードを静止画撮影
モードに切り替える。また、Ｓｔｅｐ９においてスイッ
チ７２７をｂに切り替える。
を全押ししたとする。スイッチ７２５は制御信号ＳＷ２
を出力する。マイクロプロセッサはＳｔｅｐ７において
シャッタースイッチの全押しを検知すると、Ｓｔｅｐ８
においてタイミングジェネレータのモードを静止画撮影
モードに切り替える。また、Ｓｔｅｐ９においてスイッ
チ７２７をｂに切り替える。
【０１９８】タイミングジェネレータは静止画撮影モー
ドにおいて、第２の実施形態の静止画撮影モードでの駆
動パルスを生成する。タイミングジェネレータは第１の
フィールドと第２のフィールドが交互に繰り返すよう駆
動パルスを生成し、垂直転送パルスＶ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ
１af，Ｖ２，Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ，Ｖ３af，Ｖ４と水平転送
パルスＨ１，Ｈ２を撮像素子に対して出力する。これに
よって撮像素子は第１のフィールドと第２のフィールド
の映像信号を交互に出力する。また、マイクロプロセッ
サは、電子シャッターパルスのタイミングをタイミング
ジェネレータに設定し、露光時間を調整する。
ドにおいて、第２の実施形態の静止画撮影モードでの駆
動パルスを生成する。タイミングジェネレータは第１の
フィールドと第２のフィールドが交互に繰り返すよう駆
動パルスを生成し、垂直転送パルスＶ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ
１af，Ｖ２，Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ，Ｖ３af，Ｖ４と水平転送
パルスＨ１，Ｈ２を撮像素子に対して出力する。これに
よって撮像素子は第１のフィールドと第２のフィールド
の映像信号を交互に出力する。また、マイクロプロセッ
サは、電子シャッターパルスのタイミングをタイミング
ジェネレータに設定し、露光時間を調整する。
【０１９９】マイクロプロセッサはＳｔｅｐ１０におい
て静止画のキャプチャーを開始する。静止画のキャプチ
ャーは次のように行う。まずマイクロプロセッサはメカ
シャッター７２７を閉じる。次にメモリコントローラに
Ａ／Ｄコンバータ出力の取込を指示する。撮像素子が第
２の実施形態で述べた第１のフィールドを出力し始め
る。メモリコントローラは第１のフィールドの映像信号
をＡ／Ｄコンバータから取り込み、これをメモリ７２０
に記録する。このとき、メモリ上における２ラインを一
組とし、メモリコントローラは組の１ライン目にＡ／Ｄ
コンバータから取り込んだラインを記録する。
て静止画のキャプチャーを開始する。静止画のキャプチ
ャーは次のように行う。まずマイクロプロセッサはメカ
シャッター７２７を閉じる。次にメモリコントローラに
Ａ／Ｄコンバータ出力の取込を指示する。撮像素子が第
２の実施形態で述べた第１のフィールドを出力し始め
る。メモリコントローラは第１のフィールドの映像信号
をＡ／Ｄコンバータから取り込み、これをメモリ７２０
に記録する。このとき、メモリ上における２ラインを一
組とし、メモリコントローラは組の１ライン目にＡ／Ｄ
コンバータから取り込んだラインを記録する。
【０２００】第１のフィールドをメモリに記録し終わる
と、続いて第２のフィールドを記録する。メモリコント
ローラはメモリ上ラインの組のうちの２ライン目に第２
のフィールドの映像信号を記録する。以上によって撮像
素子上の全画素がメモリ上に撮像素子と同じ配列で記録
される。
と、続いて第２のフィールドを記録する。メモリコント
ローラはメモリ上ラインの組のうちの２ライン目に第２
のフィールドの映像信号を記録する。以上によって撮像
素子上の全画素がメモリ上に撮像素子と同じ配列で記録
される。
【０２０１】次に測距用セルＳ１，Ｓ２の部分の映像信
号を周辺画素を用いて補間する。マイクロプロセッサ
は、マイクロプロセッサ内に内蔵されたＲＯＭに記録さ
れた、測距用セルの位置パターン情報に基づいて測距用
セルの位置を判断し、この部分を周辺の画素より補間す
る。例えば図２３のＳ１を補間するのであれば、周辺の
Ｇの画素の値を用いて、公知のバイキュービック法など
を用いて行えばよい。
号を周辺画素を用いて補間する。マイクロプロセッサ
は、マイクロプロセッサ内に内蔵されたＲＯＭに記録さ
れた、測距用セルの位置パターン情報に基づいて測距用
セルの位置を判断し、この部分を周辺の画素より補間す
る。例えば図２３のＳ１を補間するのであれば、周辺の
Ｇの画素の値を用いて、公知のバイキュービック法など
を用いて行えばよい。
【０２０２】この後メモリコントローラはメモリ上の画
像データを信号処理回路７１５に対して出力する。信号
処理回路７１５は入力された画像データを輝度・色差画
像データに変換する。さらに輝度・色差画像データにガ
ンマ補正などの処理を行う。
像データを信号処理回路７１５に対して出力する。信号
処理回路７１５は入力された画像データを輝度・色差画
像データに変換する。さらに輝度・色差画像データにガ
ンマ補正などの処理を行う。
【０２０３】信号処理回路７１５は処理を終わったデー
タを順に出力する。圧縮回路７１６は信号処理回路７１
５が出力したデータをＪＰＥＧなどの規格に則って圧縮
処理し、これを出力する。
タを順に出力する。圧縮回路７１６は信号処理回路７１
５が出力したデータをＪＰＥＧなどの規格に則って圧縮
処理し、これを出力する。
【０２０４】メモリコントローラ７１９は圧縮された画
像データを外部記録メディア制御回路７２２に出力する
ことにより、外部記録メディア７２３に画像データをフ
ァイルとして記録する。
像データを外部記録メディア制御回路７２２に出力する
ことにより、外部記録メディア７２３に画像データをフ
ァイルとして記録する。
【０２０５】以上によって静止画の撮影を完了する。こ
の後マイクロプロセッサはＳｔｅｐ２に処理を戻し、タ
イミングジェネレータを間引きモードに、スイッチ７２
６をａに接続し、再びビューファインダーを開始する。
の後マイクロプロセッサはＳｔｅｐ２に処理を戻し、タ
イミングジェネレータを間引きモードに、スイッチ７２
６をａに接続し、再びビューファインダーを開始する。
【０２０６】最後に、動画の撮影について説明する。図
４４は本実施形態の装置の動画撮影の流れ図である。
４４は本実施形態の装置の動画撮影の流れ図である。
【０２０７】まず、図４４のＳｔｅｐ１００において、
図示しないモードダイヤルで動画撮影が選択され、カメ
ラに電源が投入されたとする。マイクロプロセッサはま
ずビューファインダーを動作させるために、Ｓｔｅｐ１
０１においてタイミングジェネレータを間引きモードに
セットする。さらにＳｔｅｐ１０２においてスイッチ７
２６をａに接続する。これにより、ディスプレイ７１８
には撮像素子に入射する像が表示され、カメラはビュー
ファインダーの動作を行う。
図示しないモードダイヤルで動画撮影が選択され、カメ
ラに電源が投入されたとする。マイクロプロセッサはま
ずビューファインダーを動作させるために、Ｓｔｅｐ１
０１においてタイミングジェネレータを間引きモードに
セットする。さらにＳｔｅｐ１０２においてスイッチ７
２６をａに接続する。これにより、ディスプレイ７１８
には撮像素子に入射する像が表示され、カメラはビュー
ファインダーの動作を行う。
【０２０８】Ｓｔｅｐ１０３において、撮影者がシャッ
ターを半押ししたとする。これによりシャッタースイッ
チ７２５はＳＷ１信号を出力する。マイクロプロセッサ
はこれを検知し、処理をＳｔｅｐ１０４に進める。
ターを半押ししたとする。これによりシャッタースイッ
チ７２５はＳＷ１信号を出力する。マイクロプロセッサ
はこれを検知し、処理をＳｔｅｐ１０４に進める。
【０２０９】これによってカメラはオートフォーカスを
開始する。マイクロプロセッサはＳｔｅｐ１０４におい
てタイミングジェネレータを測距モードに変更する。こ
れによりタイミングジェネレータは駆動信号を測距モー
ドに切り替える。
開始する。マイクロプロセッサはＳｔｅｐ１０４におい
てタイミングジェネレータを測距モードに変更する。こ
れによりタイミングジェネレータは駆動信号を測距モー
ドに切り替える。
【０２１０】マイクロプロセッサはＳｔｅｐ１０５にお
いて測距用セルの読み出しを開始する。撮像素子７１０
の出力はＣＤＳ７１２で相関二重サンプリングされ、さ
らにＡＧＣ７１３で振幅の調整がなされる。さらにＡ／
Ｄコンバータ７１４でデジタル値に変換される。メモリ
コントローラ７１９はＡ／Ｄコンバータからの出力を１
フィールド分、メモリ７２０に記録する。
いて測距用セルの読み出しを開始する。撮像素子７１０
の出力はＣＤＳ７１２で相関二重サンプリングされ、さ
らにＡＧＣ７１３で振幅の調整がなされる。さらにＡ／
Ｄコンバータ７１４でデジタル値に変換される。メモリ
コントローラ７１９はＡ／Ｄコンバータからの出力を１
フィールド分、メモリ７２０に記録する。
【０２１１】さらにメモリコントローラはメモリ上に記
録された測距用セルＳ１の像と同じくＳ２の像を位相差
演算回路７２１に転送する。マイクロプロセッサは位相
差演算回路より二つのラインのずれ量を読み出し、さら
にずれ量からデフォーカス量を演算し、これに相当する
レンズ駆動信号を撮影レンズ７２８に出力する。
録された測距用セルＳ１の像と同じくＳ２の像を位相差
演算回路７２１に転送する。マイクロプロセッサは位相
差演算回路より二つのラインのずれ量を読み出し、さら
にずれ量からデフォーカス量を演算し、これに相当する
レンズ駆動信号を撮影レンズ７２８に出力する。
【０２１２】撮影レンズ７２８は、駆動信号に従ってレ
ンズの位置を移動する。これによってオートフォーカス
動作が完了する。
ンズの位置を移動する。これによってオートフォーカス
動作が完了する。
【０２１３】この後マイクロプロセッサはＳｔｅｐ１０
６においてプロセッサに内蔵されたタイマの値を０にリ
セットする。
６においてプロセッサに内蔵されたタイマの値を０にリ
セットする。
【０２１４】次に、Ｓｔｅｐ１０７において撮影者がシ
ャッターを全押ししたとする。これによりシャッタース
イッチはＳＷ２信号を出力する。マイクロプロセッサは
これを検知すると処理をＳｔｅｐ１０８に進め、動画の
取込を開始する。
ャッターを全押ししたとする。これによりシャッタース
イッチはＳＷ２信号を出力する。マイクロプロセッサは
これを検知すると処理をＳｔｅｐ１０８に進め、動画の
取込を開始する。
【０２１５】まずＳｔｅｐ１８において、タイマーのカ
ウント値が評価基準値を超えているかどうか評価され
る。ここではタイマーの評価基準値を０．２秒とする。
ここではタイマーの値は０．２秒に達しておらず、マイ
クロプロセッサは処理をＳｔｅｐ１０９に進めるとす
る。
ウント値が評価基準値を超えているかどうか評価され
る。ここではタイマーの評価基準値を０．２秒とする。
ここではタイマーの値は０．２秒に達しておらず、マイ
クロプロセッサは処理をＳｔｅｐ１０９に進めるとす
る。
【０２１６】マイクロプロセッサはＳｔｅｐ１０９にお
いてタイミングジェネレータを間引きモードに設定す
る。これにより、タイミングジェネレータは間引きモー
ドの駆動パルスを発生し、撮像素子７１０は間引かれた
画素データを出力する。撮像素子の出力はＣＤＳ７１２
で相関二重サンプリングされ、さらにＡＧＣ７１３で振
幅の調整がなされる。さらにＡ／Ｄコンバータ７１４で
デジタル値に変換される。
いてタイミングジェネレータを間引きモードに設定す
る。これにより、タイミングジェネレータは間引きモー
ドの駆動パルスを発生し、撮像素子７１０は間引かれた
画素データを出力する。撮像素子の出力はＣＤＳ７１２
で相関二重サンプリングされ、さらにＡＧＣ７１３で振
幅の調整がなされる。さらにＡ／Ｄコンバータ７１４で
デジタル値に変換される。
【０２１７】信号処理７１５はＡ／Ｄコンバータから入
力される信号より輝度・色差画像データを生成し、これ
を出力する。信号処理７１５の出力はディスプレイ制御
回路７１７と圧縮回路７１６に入力される。ディスプレ
イ制御回路はビューファインダー時と同様に入力された
輝度色差信号をディスプレイ７１８に表示させる。同時
に圧縮回路７１６は入力された輝度・色差信号を圧縮処
理し、これをメモリコントローラに出力する。
力される信号より輝度・色差画像データを生成し、これ
を出力する。信号処理７１５の出力はディスプレイ制御
回路７１７と圧縮回路７１６に入力される。ディスプレ
イ制御回路はビューファインダー時と同様に入力された
輝度色差信号をディスプレイ７１８に表示させる。同時
に圧縮回路７１６は入力された輝度・色差信号を圧縮処
理し、これをメモリコントローラに出力する。
【０２１８】メモリコントローラ７１９は圧縮された画
像データを外部記憶メディア制御回路７２２に出力する
ことにより、外部記憶メディア７２３に画像データをフ
ァイルとして記録する。
像データを外部記憶メディア制御回路７２２に出力する
ことにより、外部記憶メディア７２３に画像データをフ
ァイルとして記録する。
【０２１９】マイクロプロセッサは処理をＳｔｅｐ１０
７に戻す。Ｓｔｅｐ１０７はシャッタースイッチの全押
し状態が続けられているか、または放されたかを判定す
る。カメラはシャッタースイッチが全押しされている間
は動画の撮影を続ける。ここではシャッタースイッチは
全押しされ続けていたとする。これによってマイクロプ
ロセッサは処理をＳｔｅｐ１０８に進める。
７に戻す。Ｓｔｅｐ１０７はシャッタースイッチの全押
し状態が続けられているか、または放されたかを判定す
る。カメラはシャッタースイッチが全押しされている間
は動画の撮影を続ける。ここではシャッタースイッチは
全押しされ続けていたとする。これによってマイクロプ
ロセッサは処理をＳｔｅｐ１０８に進める。
【０２２０】ここではＳｔｅｐ１０８において、タイマ
のカウントが０．２秒を超えていたとする。マイクロプ
ロセッサはこれを検知し処理をＳｔｅｐ１０４に戻し、
タイミングジェネレータを再び測距モードに切り替え、
Ｓｔｅｐ１０５において再びオートフォーカスを行う。
その後Ｓｔｅｐ１０６にてタイマをリセットする。上記
の処理によってカメラは動画撮影中において断続的にオ
ートフォーカスを繰り返し、被写体像が動いても合焦状
態に追従することが可能となる。
のカウントが０．２秒を超えていたとする。マイクロプ
ロセッサはこれを検知し処理をＳｔｅｐ１０４に戻し、
タイミングジェネレータを再び測距モードに切り替え、
Ｓｔｅｐ１０５において再びオートフォーカスを行う。
その後Ｓｔｅｐ１０６にてタイマをリセットする。上記
の処理によってカメラは動画撮影中において断続的にオ
ートフォーカスを繰り返し、被写体像が動いても合焦状
態に追従することが可能となる。
【０２２１】この後、Ｓｔｅｐ１０７においてシャッタ
ーが全押しされ続け、Ｓｔｅｐ１０８においてタイマが
０．２秒に満たなかったとする。マイクロプロセッサは
Ｓｔｅｐ１０９において再びタイミングジェネレータを
間引きモードに戻し、Ｓｔｅｐ１１０において動画のキ
ャプチャーを再開する。また、Ｓｔｅｐ１０９におい
て、すでにタイミングジェネレータが間引きモードにセ
ットされている場合は、タイミングジェネレータはすで
に行われている設定を変更せずにそのまま動作する。
ーが全押しされ続け、Ｓｔｅｐ１０８においてタイマが
０．２秒に満たなかったとする。マイクロプロセッサは
Ｓｔｅｐ１０９において再びタイミングジェネレータを
間引きモードに戻し、Ｓｔｅｐ１１０において動画のキ
ャプチャーを再開する。また、Ｓｔｅｐ１０９におい
て、すでにタイミングジェネレータが間引きモードにセ
ットされている場合は、タイミングジェネレータはすで
に行われている設定を変更せずにそのまま動作する。
【０２２２】以上のループによって、カメラはシャッタ
ーを全押しされている間は動画を撮影し続け、かつ０．
２秒に一回の割合で動画撮影に割り込んでオートフォー
カス動作を行う。これによって被写体像に焦点が合い続
けた状態で動画の撮影が行われる。
ーを全押しされている間は動画を撮影し続け、かつ０．
２秒に一回の割合で動画撮影に割り込んでオートフォー
カス動作を行う。これによって被写体像に焦点が合い続
けた状態で動画の撮影が行われる。
【０２２３】また、動画をキャプチャーする際に測距用
のセルＳ１，Ｓ２は読み出されないので、画素の補間を
行う必要が生じず、コマ数が多い高品質な動画を撮影す
ることが可能となる。
のセルＳ１，Ｓ２は読み出されないので、画素の補間を
行う必要が生じず、コマ数が多い高品質な動画を撮影す
ることが可能となる。
【０２２４】ところで、デジタルスチルカメラは、撮影
する画像の解像度をユーザが選択することが可能なよう
に構成されたものが多い。本実施形態ではすでに静止画
撮影について述べており、これにおいては最高解像度の
画像を撮影することが可能である。
する画像の解像度をユーザが選択することが可能なよう
に構成されたものが多い。本実施形態ではすでに静止画
撮影について述べており、これにおいては最高解像度の
画像を撮影することが可能である。
【０２２５】本実施形態の撮像装置において、より低い
解像度の画像を撮影する場合には、図３４に述べた処理
においてＳｔｅｐ８でタイミングジェネレータを静止画
撮影モードにセットしているところを、タイミングジェ
ネレータを間引きモードにセットするように変更する。
そしてこれまでに述べた静止画撮影の処理を同様に行う
ことによって、解像度の低い画像データファイルを生成
することが可能となる。
解像度の画像を撮影する場合には、図３４に述べた処理
においてＳｔｅｐ８でタイミングジェネレータを静止画
撮影モードにセットしているところを、タイミングジェ
ネレータを間引きモードにセットするように変更する。
そしてこれまでに述べた静止画撮影の処理を同様に行う
ことによって、解像度の低い画像データファイルを生成
することが可能となる。
【０２２６】これにより、低い解像度の画像を撮影する
場合においても、撮像素子出力に、測距用のセルは撮像
素子から読み出されずに画像生成のための信号のみが読
み出される。これによって測距用セル部分の補間を行う
必要が生じず、短時間で静止画の生成を行うことが可能
となる。これによって連写速度が向上し、デジタルスチ
ルカメラの性能が向上する。
場合においても、撮像素子出力に、測距用のセルは撮像
素子から読み出されずに画像生成のための信号のみが読
み出される。これによって測距用セル部分の補間を行う
必要が生じず、短時間で静止画の生成を行うことが可能
となる。これによって連写速度が向上し、デジタルスチ
ルカメラの性能が向上する。
【０２２７】本実施形態は第２の実施形態に示した撮像
素子を使った場合について説明をしたが、第３の実施形
態に示した撮像素子やその他類似する撮像素子を使った
場合においても、タイミングジェネレータの発生する駆
動パルスをカメラの動作に応じて切り替えることによ
り、同様の効果を得ることが可能である。
素子を使った場合について説明をしたが、第３の実施形
態に示した撮像素子やその他類似する撮像素子を使った
場合においても、タイミングジェネレータの発生する駆
動パルスをカメラの動作に応じて切り替えることによ
り、同様の効果を得ることが可能である。
【０２２８】以上に示したように、本実施形態に述べた
撮像装置は、撮像素子上にオートフォーカス用のセルを
持つ撮像素子を使用することによって、高速で高精度な
オートフォーカスが実現される。また撮像素子上にオー
トフォーカス用のセルを持つ撮像素子を使用するにも関
わらず、カメラシステムのコストを増大することなく、
コマ数の多い高品質のビューファインダーを表示するこ
とや同様に高品質の動画の撮影を可能とする。また、コ
マ数の多いビューファインダーによって、ビューファイ
ンダー中の測光動作を高速に行うことが可能となる。さ
らには、低解像度静止画による連写を高速に行うことも
可能とすることができる。
撮像装置は、撮像素子上にオートフォーカス用のセルを
持つ撮像素子を使用することによって、高速で高精度な
オートフォーカスが実現される。また撮像素子上にオー
トフォーカス用のセルを持つ撮像素子を使用するにも関
わらず、カメラシステムのコストを増大することなく、
コマ数の多い高品質のビューファインダーを表示するこ
とや同様に高品質の動画の撮影を可能とする。また、コ
マ数の多いビューファインダーによって、ビューファイ
ンダー中の測光動作を高速に行うことが可能となる。さ
らには、低解像度静止画による連写を高速に行うことも
可能とすることができる。
【０２２９】そして、これらの効果を持つ優れたデジタ
ルスチルカメラなどの撮像装置を低コストにて実現する
ことができる。
ルスチルカメラなどの撮像装置を低コストにて実現する
ことができる。
【０２３０】（第５の実施形態）第５の実施形態の撮像
装置の構成を図４６に示す。なお、この第５の実施形態
の撮像装置の構成は、図３３に示した第４の実施形態の
構成と共通する部分が多いので、同一機能部分には同一
符号を付してその説明を省略する。
装置の構成を図４６に示す。なお、この第５の実施形態
の撮像装置の構成は、図３３に示した第４の実施形態の
構成と共通する部分が多いので、同一機能部分には同一
符号を付してその説明を省略する。
【０２３１】第４の実施形態においては、タイミングジ
ェネレータ７１１は全画素を読み出す駆動モードによる
撮像素子駆動信号のみを出力する。一方、本実施形態の
装置は、撮像素子に間引き読み出しモードを設けられな
い場合において、動画像やビューファインダーの品質を
向上させるものである。
ェネレータ７１１は全画素を読み出す駆動モードによる
撮像素子駆動信号のみを出力する。一方、本実施形態の
装置は、撮像素子に間引き読み出しモードを設けられな
い場合において、動画像やビューファインダーの品質を
向上させるものである。
【０２３２】図４５に本実施形態のデジタルスチルカメ
ラの動作の流れを示す。図４５のＳｔｅｐ２００におい
てカメラに電源が投入される。
ラの動作の流れを示す。図４５のＳｔｅｐ２００におい
てカメラに電源が投入される。
【０２３３】カメラはまず電子ビューファインダーを起
動する。マイクロプロセッサ７２４は、Ｓｔｅｐ２０１
においてスイッチ８３０をａに接続するよう制御信号を
送る。
動する。マイクロプロセッサ７２４は、Ｓｔｅｐ２０１
においてスイッチ８３０をａに接続するよう制御信号を
送る。
【０２３４】撮像素子７１０の出力はＣＤＳ７１２で相
関二重サンプリングされ、さらにＡＧＣ７１３で振幅の
調整がなされる。さらにＡ／Ｄコンバータ７１４でデジ
タル値に変換される。
関二重サンプリングされ、さらにＡＧＣ７１３で振幅の
調整がなされる。さらにＡ／Ｄコンバータ７１４でデジ
タル値に変換される。
【０２３５】Ａ／Ｄコンバータの出力は、ライン間引き
回路８２９において、ライン間引きされる。撮像素子７
１０は第２および第３の実施形態に示したように、間引
き時に画像信号生成に用いる行と測距用のセルが含まれ
る行を別のラインに配置した撮像素子である。ライン間
引き回路は、例えば図２３に示した間引きモード時に読
み出される行のみを出力するように構成する。これによ
りライン間引き回路８２９の出力には測距用セルの出力
は含まれない。
回路８２９において、ライン間引きされる。撮像素子７
１０は第２および第３の実施形態に示したように、間引
き時に画像信号生成に用いる行と測距用のセルが含まれ
る行を別のラインに配置した撮像素子である。ライン間
引き回路は、例えば図２３に示した間引きモード時に読
み出される行のみを出力するように構成する。これによ
りライン間引き回路８２９の出力には測距用セルの出力
は含まれない。
【０２３６】また、ライン間引き回路８２９にはメモリ
を用いた画素レート変換回路が内蔵され、ライン間引き
回路の出力には連続した画像信号が出力される。
を用いた画素レート変換回路が内蔵され、ライン間引き
回路の出力には連続した画像信号が出力される。
【０２３７】信号処理回路７１５はライン間引き回路か
ら入力される信号より輝度・色差画像データを生成し、
これを出力する。ディスプレイ制御回路７１７は信号処
理回路７１５が出力する輝度・色差画像データをディス
プレイ７１８に表示が可能となるように信号出力タイミ
ングを調整し、これをディスプレイ７１８に連続して出
力する。ディスプレイ７１８は入力される画像データを
繰り返し表示する。これによりディスプレイ７１８には
撮像素子７１０に入射している被写体像が１秒あたり約
３０コマの動画として表示される。
ら入力される信号より輝度・色差画像データを生成し、
これを出力する。ディスプレイ制御回路７１７は信号処
理回路７１５が出力する輝度・色差画像データをディス
プレイ７１８に表示が可能となるように信号出力タイミ
ングを調整し、これをディスプレイ７１８に連続して出
力する。ディスプレイ７１８は入力される画像データを
繰り返し表示する。これによりディスプレイ７１８には
撮像素子７１０に入射している被写体像が１秒あたり約
３０コマの動画として表示される。
【０２３８】また、マイクロプロセッサはビューファイ
ンダーの動作中において、撮像素子の露光量が適正であ
るように、撮像素子上のすべての光電変換素子の電荷の
クリアを行う電子シャッターパルスのタイミングを調整
する。これによって自動露出が達成される。
ンダーの動作中において、撮像素子の露光量が適正であ
るように、撮像素子上のすべての光電変換素子の電荷の
クリアを行う電子シャッターパルスのタイミングを調整
する。これによって自動露出が達成される。
【０２３９】撮影者が電子ビューファインダーによって
被写体を決定し、シャッタースイッチ７２５を半押しす
る。マイクロプロセッサ７２４はＳｔｅｐ２０２におい
てシャッタースイッチ７２５がＳＷ１状態であることを
判断すると、処理をＳｔｅｐ２０３に進め、オートフォ
ーカス動作を開始する。
被写体を決定し、シャッタースイッチ７２５を半押しす
る。マイクロプロセッサ７２４はＳｔｅｐ２０２におい
てシャッタースイッチ７２５がＳＷ１状態であることを
判断すると、処理をＳｔｅｐ２０３に進め、オートフォ
ーカス動作を開始する。
【０２４０】マイクロプロセッサはＳｔｅｐ２０３にお
いてスイッチ８３１をｂに接続する。そしてＳｔｅｐ２
０４においてマイクロプロセッサはメモリコントローラ
に指令を出し、メモリコントローラがＡ／Ｄコンバータ
からの出力を１フィールド分、メモリ７２０に記録す
る。
いてスイッチ８３１をｂに接続する。そしてＳｔｅｐ２
０４においてマイクロプロセッサはメモリコントローラ
に指令を出し、メモリコントローラがＡ／Ｄコンバータ
からの出力を１フィールド分、メモリ７２０に記録す
る。
【０２４１】さらにメモリコントローラはメモリ上に記
録された測距用セルＳ１の像と同じくＳ２の像を位相差
演算回路７２１に転送する。マイクロプロセッサは位相
差演算回路より二つのラインのずれ量を読み出し、さら
にずれ量からデフォーカス量を演算し、これに相当する
レンズ駆動信号を撮影レンズ７２８に出力する。
録された測距用セルＳ１の像と同じくＳ２の像を位相差
演算回路７２１に転送する。マイクロプロセッサは位相
差演算回路より二つのラインのずれ量を読み出し、さら
にずれ量からデフォーカス量を演算し、これに相当する
レンズ駆動信号を撮影レンズ７２８に出力する。
【０２４２】撮影レンズ７２８は、駆動信号に従ってレ
ンズの位置を移動する。これによってオートフォーカス
動作が完了する。
ンズの位置を移動する。これによってオートフォーカス
動作が完了する。
【０２４３】ここで撮影者がシャッタースイッチ７２５
を全押ししたとする。スイッチ７２５は制御信号ＳＷ２
を出力する。マイクロプロセッサはＳｔｅｐ２０５にお
いてシャッタースイッチの全押しを検知すると、Ｓｔｅ
ｐ２０６においてスイッチ８３０をｂに切り替える。
を全押ししたとする。スイッチ７２５は制御信号ＳＷ２
を出力する。マイクロプロセッサはＳｔｅｐ２０５にお
いてシャッタースイッチの全押しを検知すると、Ｓｔｅ
ｐ２０６においてスイッチ８３０をｂに切り替える。
【０２４４】さらにマイクロプロセッサはＳｔｅｐ２０
７において静止画のキャプチャーを開始する。マイクロ
プロセッサはメカシャッター７２７を閉じ、次にメモリ
コントローラにＡ／Ｄコンバータ出力の取り込みを指示
する。撮像素子が第２の実施形態で述べた第１のフィー
ルドを出力し始める。メモリコントローラは第１のフィ
ールドの映像信号をＡ／Ｄコンバータから取り込み、こ
れをメモリに記録する。このとき、メモリ上における２
ラインを一組とし、メモリコントローラは組の１ライン
目にＡ／Ｄコンバータから取り込んだラインを記録す
る。
７において静止画のキャプチャーを開始する。マイクロ
プロセッサはメカシャッター７２７を閉じ、次にメモリ
コントローラにＡ／Ｄコンバータ出力の取り込みを指示
する。撮像素子が第２の実施形態で述べた第１のフィー
ルドを出力し始める。メモリコントローラは第１のフィ
ールドの映像信号をＡ／Ｄコンバータから取り込み、こ
れをメモリに記録する。このとき、メモリ上における２
ラインを一組とし、メモリコントローラは組の１ライン
目にＡ／Ｄコンバータから取り込んだラインを記録す
る。
【０２４５】第１のフィールドをメモリに記録し終わる
と、続いて第２のフィールドを記録する。メモリコント
ローラはメモリ上ラインの組のうちの２ライン目に第２
のフィールドのラインの映像信号を記録する。以上によ
って撮像素子上の全画素がメモリ上に撮像素子と同じ配
列で記録される。
と、続いて第２のフィールドを記録する。メモリコント
ローラはメモリ上ラインの組のうちの２ライン目に第２
のフィールドのラインの映像信号を記録する。以上によ
って撮像素子上の全画素がメモリ上に撮像素子と同じ配
列で記録される。
【０２４６】次に測距用セルＳ１，Ｓ２の部分の映像信
号を周辺画素を用いて補間する。マイクロプロセッサ
は、マイクロプロセッサ内に内蔵されたＲＯＭに記録さ
れた測距用セルの位置パターン情報に基づいて測距用セ
ルの位置を判断し、この部分を周辺の画素より補間す
る。例えば図２３のＳ１を補間するのであれば、周辺の
Ｇの画素の値を用いて、公知のバイキュービック法など
を用いて行えばよい。
号を周辺画素を用いて補間する。マイクロプロセッサ
は、マイクロプロセッサ内に内蔵されたＲＯＭに記録さ
れた測距用セルの位置パターン情報に基づいて測距用セ
ルの位置を判断し、この部分を周辺の画素より補間す
る。例えば図２３のＳ１を補間するのであれば、周辺の
Ｇの画素の値を用いて、公知のバイキュービック法など
を用いて行えばよい。
【０２４７】この後メモリコントローラはメモリ上の画
像データを信号処理回路７１５に対して出力する。信号
処理回路７１５は入力された画像データを輝度色差画像
データに変換する。さらに輝度色差画像データにガンマ
補正などの処理を行う。
像データを信号処理回路７１５に対して出力する。信号
処理回路７１５は入力された画像データを輝度色差画像
データに変換する。さらに輝度色差画像データにガンマ
補正などの処理を行う。
【０２４８】信号処理回路１５は処理を終わったデータ
を順に出力する。圧縮回路７１６は信号処理回路７１５
が出力したデータをＪＰＥＧなどの規格に則って圧縮処
理し、これを出力する。
を順に出力する。圧縮回路７１６は信号処理回路７１５
が出力したデータをＪＰＥＧなどの規格に則って圧縮処
理し、これを出力する。
【０２４９】メモリコントローラ７１９は圧縮された画
像データを外部記録メディア制御回路７２２に出力する
ことにより、外部記録メディア７２３に画像データをフ
ァイルとして記録する。
像データを外部記録メディア制御回路７２２に出力する
ことにより、外部記録メディア７２３に画像データをフ
ァイルとして記録する。
【０２５０】以上によって静止画のキャプチャーを完了
する。この後マイクロプロセッサはＳｔｅｐ２０１に処
理を戻し、再びビューファインダーの動作を開始する。
する。この後マイクロプロセッサはＳｔｅｐ２０１に処
理を戻し、再びビューファインダーの動作を開始する。
【０２５１】以上のように、ライン間引き回路を用いて
測距用のセルを含むラインを間引くことによって、ビュ
ーファインダー動作を測距用セルの補間を行わずに達成
することができる。また、同様に動画撮影時、低解像度
静止画撮影時においても同様にライン間引き回路を用い
て測距用のセルを含むラインを間引くことにより、第４
の実施形態と同様に動画の生成や低解像度静止画の生成
を高速に行うことが可能となる。
測距用のセルを含むラインを間引くことによって、ビュ
ーファインダー動作を測距用セルの補間を行わずに達成
することができる。また、同様に動画撮影時、低解像度
静止画撮影時においても同様にライン間引き回路を用い
て測距用のセルを含むラインを間引くことにより、第４
の実施形態と同様に動画の生成や低解像度静止画の生成
を高速に行うことが可能となる。
【０２５２】以上に説明したように、本実施形態に述べ
た撮像装置は、撮像素子上にオートフォーカス用のセル
を持つ撮像素子を使用した撮像装置において、撮像素子
の駆動信号を特殊とすることなく、動画撮影時やビュー
ファインダー時に測距用のセルの補間を行う必要をなく
することが可能となる。
た撮像装置は、撮像素子上にオートフォーカス用のセル
を持つ撮像素子を使用した撮像装置において、撮像素子
の駆動信号を特殊とすることなく、動画撮影時やビュー
ファインダー時に測距用のセルの補間を行う必要をなく
することが可能となる。
【０２５３】本実施形態は、第４の実施形態と比較する
と多くのコマ数は望めないが、測距用セルの補間を必要
としない分、低コスト低消費電力を実現しながら、ビュ
ーファインダーの表示や動画の撮影を可能とすることが
できる。また、低解像度静止画による連写を高速に行う
ことも可能とすることができる。
と多くのコマ数は望めないが、測距用セルの補間を必要
としない分、低コスト低消費電力を実現しながら、ビュ
ーファインダーの表示や動画の撮影を可能とすることが
できる。また、低解像度静止画による連写を高速に行う
ことも可能とすることができる。
【０２５４】ところで、撮像素子上に自動露出用等オー
トフォーカス以外の用途の機能セルを設ける場合は、オ
ートフォーカス用のセルが位置するライン上にこれを設
けることによって同様の効果を得ることが可能となる。
トフォーカス以外の用途の機能セルを設ける場合は、オ
ートフォーカス用のセルが位置するライン上にこれを設
けることによって同様の効果を得ることが可能となる。
【０２５５】
【他の実施形態】なお、本発明は、複数の機器（例えば
ホストコンピュータ，インタフェイス機器，リーダ，プ
リンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一
つの機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ
装置など）に適用してもよい。
ホストコンピュータ，インタフェイス機器，リーダ，プ
リンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一
つの機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ
装置など）に適用してもよい。
【０２５６】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そ
のシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵ
やＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを
読出し実行することによっても、達成されることは言う
までもない。
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そ
のシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵ
やＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを
読出し実行することによっても、達成されることは言う
までもない。
【０２５７】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。
【０２５８】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディス
ク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ
−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭな
どを用いることができる。
体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディス
ク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ
−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭな
どを用いることができる。
【０２５９】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレ
ーティングシステム）などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれることは言うまでもない。
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレ
ーティングシステム）などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【０２６０】さらに、記憶媒体から読出されたプログラ
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わ
るＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わ
るＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。
【０２６１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、撮
像素子の画素のうちに、わずかの、本来の画像情報取り
込み以外の測距、測光等のための機能画素を設けること
で、本来の撮像面おいて、撮像素子そのもので、ＡＦ、
ＡＥのための情報が得られるようになる。これにより、
これまで、撮像素子とは別にセンサをもっていたカメラ
に対し、はるかに小型で、低価格なカメラを提供するこ
とが可能となる。また、ＡＦ，ＡＥのための動作時間も
短くてすみ、撮影者のシャッターチャンスを拡大するこ
とが出来る。また、極めて高い精度のＡＦ、ＡＥが可能
となるので、ミス撮影で必要な画像を失うことも大幅に
少なくできる。
像素子の画素のうちに、わずかの、本来の画像情報取り
込み以外の測距、測光等のための機能画素を設けること
で、本来の撮像面おいて、撮像素子そのもので、ＡＦ、
ＡＥのための情報が得られるようになる。これにより、
これまで、撮像素子とは別にセンサをもっていたカメラ
に対し、はるかに小型で、低価格なカメラを提供するこ
とが可能となる。また、ＡＦ，ＡＥのための動作時間も
短くてすみ、撮影者のシャッターチャンスを拡大するこ
とが出来る。また、極めて高い精度のＡＦ、ＡＥが可能
となるので、ミス撮影で必要な画像を失うことも大幅に
少なくできる。
【０２６２】また、動画やビューファインダー時に読み
出される画素には測距用の画素が含まれず、なおかつ動
画の生成に必要十分な画素数を読み出すことが可能な撮
像素子を実現することができる。
出される画素には測距用の画素が含まれず、なおかつ動
画の生成に必要十分な画素数を読み出すことが可能な撮
像素子を実現することができる。
【０２６３】これを使用する撮像装置は、測距用画素の
部分の補間を行う必要が生じず、かつあらかじめ画素数
が動画の生成に必要な量に間引かれているため、動画の
生成処理を高速に行うことが可能である。これにより、
コマ数の多い高画質のビューファインダーや動画ファイ
ルの撮影や、高速な測光動作が可能であり、かつ低コス
トで優れた撮像装置が実現される。
部分の補間を行う必要が生じず、かつあらかじめ画素数
が動画の生成に必要な量に間引かれているため、動画の
生成処理を高速に行うことが可能である。これにより、
コマ数の多い高画質のビューファインダーや動画ファイ
ルの撮影や、高速な測光動作が可能であり、かつ低コス
トで優れた撮像装置が実現される。
【０２６４】また、撮像装置上で動作する処理が簡略化
されるため、装置の消費電力が低減される。
されるため、装置の消費電力が低減される。
【図１】本発明の一実施形態の固体撮像装置の基本画素
配列図である。
配列図である。
【図２】本発明の一実施形態の固体撮像装置の測距画素
を含む画素配列図である。
を含む画素配列図である。
【図３】本発明の一実施形態の固体撮像装置の第１の位
相の検知のための画素の構造図である。
相の検知のための画素の構造図である。
【図４】本発明の一実施形態の固体撮像装置の第２の位
相の検知のための画素の構造図である。
相の検知のための画素の構造図である。
【図５】本発明の一実施形態の固体撮像装置のフォーカ
スずれ検知の原理図である。
スずれ検知の原理図である。
【図６】本発明の一実施形態の固体撮像装置の測距画素
を含む画素配列図である。
を含む画素配列図である。
【図７】本発明の一実施形態の固体撮像装置の測距画素
を含む画素配列図である。
を含む画素配列図である。
【図８】本発明の一実施形態の固体撮像装置の測距画素
を含む画素配列図である。
を含む画素配列図である。
【図９】本発明の一実施形態の固体撮像装置の測光のた
めの画素の構成図である。
めの画素の構成図である。
【図１０】本発明の一実施形態の固体撮像装置の測距画
素をもつ領域の配置図である。
素をもつ領域の配置図である。
【図１１】固体撮像装置の構成図である。
【図１２】固体撮像装置の通常領域の基本画素配列図で
ある。
ある。
【図１３】固体撮像装置の画素構造図である。
【図１４】固体撮像装置の画素構造図である。
【図１５】固体撮像装置の画像読み出しタイミング図で
ある。
ある。
【図１６】固体撮像装置の測距、測光データ読み出しタ
イミング図である。
イミング図である。
【図１７】第１の実施形態における焦点検出の概念を示
す図である。
す図である。
【図１８】第１の実施形態における焦点検出の概念を示
す図である。
す図である。
【図１９】第１の実施形態における像のずれを示す図で
ある。
ある。
【図２０】第１の実施形態における焦点検出用セルを示
す図である。
す図である。
【図２１】遮光膜を示す図である。
【図２２】第１の実施形態の撮像素子の構成を示す図で
ある。
ある。
【図２３】第２の実施形態の撮像素子の構成を示す図で
ある。
ある。
【図２４】第２の実施形態における垂直転送ＣＣＤの動
作概念を示す図である。
作概念を示す図である。
【図２５】第２の実施形態における垂直転送パルスを示
した図である。
した図である。
【図２６】第２および第３の実施形態における垂直転送
パルスを示した図である。
パルスを示した図である。
【図２７】第２の実施形態における垂直転送ＣＣＤの動
作概念を示す図である。
作概念を示す図である。
【図２８】第２の実施形態における垂直転送パルスを示
した図である。
した図である。
【図２９】第２の実施形態における垂直転送ＣＣＤの動
作概念を示す図である。
作概念を示す図である。
【図３０】第２の実施形態における垂直転送パルスを示
した図である。
した図である。
【図３１】第２の実施形態における垂直転送ＣＣＤの動
作概念を示す図である。
作概念を示す図である。
【図３２】第２の実施形態における垂直転送パルスを示
した図である。
した図である。
【図３３】第４の実施形態における撮像装置の構成例を
示した図である。
示した図である。
【図３４】第４の実施形態における撮像装置の処理の流
れ図である。
れ図である。
【図３５】第３の実施形態の撮像素子の構成を示す図で
ある。
ある。
【図３６】第２の実施形態における垂直転送ＣＣＤの動
作概念を示す図である。
作概念を示す図である。
【図３７】第３の実施形態における垂直転送パルスを示
した図である。
した図である。
【図３８】第２の実施形態における垂直転送ＣＣＤの動
作概念を示す図である。
作概念を示す図である。
【図３９】第３の実施形態における垂直転送パルスを示
した図である。
した図である。
【図４０】第２の実施形態における垂直転送ＣＣＤの動
作概念を示す図である。
作概念を示す図である。
【図４１】第３の実施形態における垂直転送パルスを示
した図である。
した図である。
【図４２】第２の実施形態における垂直転送ＣＣＤの動
作概念を示す図である。
作概念を示す図である。
【図４３】第３の実施形態における垂直転送パルスを示
した図である。
した図である。
【図４４】第４の実施形態における撮像装置の処理の流
れ図である。
れ図である。
【図４５】第５の実施形態における撮像装置の処理の流
れ図である。
れ図である。
【図４６】第５の実施形態における撮像装置の構成例を
示した図である。
示した図である。
Ｒ レッド Ｇ グリーン Ｂ ブルー Ｃｙ シアン Ｙｅ イエロー Ｍｇ マゼンタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堺 信二 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 嵯峨 吉博 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内
Claims (32)
- 【請求項１】 光学系により結像された光学像を電気信
号に変換する光電変換セルが２次元的に配列された固体
撮像装置において、 前記光電変換セル群のうちの少なくとも一部が、画像信
号を形成するため以外の信号を出力するように構成され
ていることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 前記画像信号を形成するため以外の信号
とは、測距のための信号であることを特徴とする請求項
１に記載の固体撮像装置。 - 【請求項３】 前記画像信号を形成するため以外の信号
とは、測光のための信号であることを特徴とする請求項
１に記載の固体撮像装置。 - 【請求項４】 前記光電変換セルは光電変換をし、か
つ、光電変換された信号電荷を転送するＣＣＤエレメン
トであることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装
置。 - 【請求項５】 前記光電変換セルはホトダイオードであ
り、該ホトダイオードの列にそって該ホトダイオードの
信号電荷を一端蓄積し転送するためのＶＣＣＤが配置さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装
置。 - 【請求項６】 前記固体撮像装置がＸ−Ｙアドレス方式
であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装
置。 - 【請求項７】 光学系により結像される光学像を電気信
号に変換する光電変換セルが２次元的に配列された撮像
領域を有する固体撮像装置において、 前記撮像領域は、複数の色のいずれかを検知する光電変
換セルの基本的な配列の繰り返しにより構成され、前記
撮像領域のうちの少なくとも一部の前記基本的な配列の
うちの１つの光電変換セルが画像信号を形成するため以
外の信号を出力するように構成されていることを特徴と
する固体撮像装置。 - 【請求項８】 前記画像信号を形成するため以外の信号
を出力する光電変換セルが、光電変換部上に配置された
マイクロレンズと、該マイクロレンズと光電変換部との
間に配置された特定の開口部を有する遮光膜層とを有
し、前記光電変換セルは、前記遮光膜層の開口がマイク
ロレンズの光学中心に対して偏りをもつ第１の光電変換
セルと、前記遮光膜層の開口がマイクロレンズの光学中
心に対して第１の光電変換セルと逆方向に偏りをもつ第
２の光電変換セルとに分類され、第１の光電変換セルを
含む基本的な配列の並ぶ第１の行と、該第１の行に隣接
する第２の光電変換セルを含む基本的な配列の並ぶ第２
の行とからなる配列を、前記撮像領域の少なくとも１つ
の領域に有することを特徴とする請求項７に記載の固体
撮像装置。 - 【請求項９】 前記画像信号を形成するため以外の信号
を出力する光電変換セルが、光電変換部上に配置された
マイクロレンズと、該マイクロレンズと光電変換部との
間に配置された特定の開口部を有する遮光膜層とを有
し、前記光電変換セルは、前記遮光膜層の開口がマイク
ロレンズの光学中心に対して偏りをもつ第１の光電変換
セルと、前記遮光膜層の開口がマイクロレンズの光学中
心に対して第１の光電変換セルと逆方向に偏りをもつ第
２の光電変換セルとに分類され、第１の光電変換セルを
含む基本的な配列の並ぶ第１の行と、該第１の行の上下
に隣接する第２の光電変換セルを含む基本的な配列の並
ぶ第２の行とからなる配列を、前記撮像領域の少なくと
も１つの領域に有することを特徴とする請求項７に記載
の固体撮像装置。 - 【請求項１０】 前記画像信号を形成するため以外の信
号を出力する光電変換セルが、光電変換部上に配置され
たマイクロレンズと、該マイクロレンズと光電変換部と
の間に配置された特定の開口部を有する遮光膜層とを有
し、前記光電変換セルは、前記遮光膜層の開口がマイク
ロレンズの光学中心に対して偏りをもつ第１の光電変換
セルと、前記遮光膜層の開口がマイクロレンズの光学中
心に対して第１の光電変換セルと逆方向に偏りをもつ第
２の光電変換セルとに分類され、第１の光電変換セルを
含む基本的な配列と第２の光電変換セルを含む基本的な
配列とを交互に配置した配列を、前記撮像領域の少なく
とも１つの領域に有することを特徴とする請求項７に記
載の固体撮像装置。 - 【請求項１１】 前記画像信号を形成するため以外の信
号を出力する光電変換セルが、光電変換部上に配置され
たマイクロレンズと、該マイクロレンズと光電変換部と
の間に配置された特定の開口部を有する遮光膜層とを有
し、前記光電変換セルは、前記遮光膜層の開口がマイク
ロレンズの光学中心に対して偏りをもつ第１の光電変換
セルと、前記遮光膜層の開口がマイクロレンズの光学中
心に対して第１の光電変換セルと逆方向に偏りをもつ第
２の光電変換セルとに分類され、第１の光電変換セルを
含む基本的な配列と第２の光電変換セルを含む基本的な
配列を交互に配置した第１の行と、該第１の行に隣接す
る第１の行とは逆に第１の基本配列と第２の基本配列を
配した第２の行とからなる配列を、前記撮像領域の少な
くとも１つの領域に有することを特徴とする請求項７に
記載の固体撮像装置。 - 【請求項１２】 前記第１の光電変換セルのつながりに
より出力される信号と前記第２の光電変換セルのつなが
りにより出力される信号との位相差から、撮像素子に被
写体像を結ぶための光学系のフォーカスを調整すること
を特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の
固体撮像装置。 - 【請求項１３】 前記画像信号を作るため以外の信号を
出力する光電変換セルは、光電変換部の上部に特定の開
口部を有する遮光膜層を有し、前記撮像領域には、開口
率の異なる前記開口部を有する光電変換セルが任意の場
所に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の
固体撮像装置。 - 【請求項１４】 前記開口率の異なる光電変換セルのそ
れぞれの出力に基づいて露出制御を行うことを特徴とす
る請求項１３に記載の固体撮像装置。。 - 【請求項１５】 前記光電変換セルは光電変換をし、か
つ、光電変換された信号電荷を転送するＣＣＤエレメン
トであることを特徴とする請求項７に記載の固体撮像装
置。 - 【請求項１６】 前記光電変換セルはホトダイオードで
あり、該ホトダイオードの列にそって該ホトダイオード
の信号電荷を一端蓄積し転送するためのＶＣＣＤが配置
されていることを特徴とする請求項７に記載の固体撮像
装置。 - 【請求項１７】 前記固体撮像装置がＸ−Ｙアドレス方
式であることを特徴とする請求項７に記載の固体撮像装
置。 - 【請求項１８】 光学系により結像される光学像を電気
信号に変換する光電変換セルが２次元的に配置された撮
像領域を有する固体撮像装置における光電変換セルの基
本配列であって、 複数の色のいずれかを検知する光電変換セルと、画像信
号を形成するため以外の信号を出力する光電変換セルと
を組み合わせたことを特徴とする光電変換セルの基本配
列。 - 【請求項１９】 光学像を電気信号に変換する光電変換
セルが２次元的に配置された固体撮像装置において、 ２次元画像を形成するための輝度信号、又は輝度信号と
色信号を生成するための信号を出力する第１の光電変換
セルと、 前記輝度信号、又は輝度信号と色信号を生成するため意
外の信号を出力する第２の光電変換セルと、 前記第１の光電変換セルから出力される信号と前記第２
の光電変換セルから出力される信号の両者を含む信号を
読み出す第１の読み出しモードと、前記第２の光電変換
セルから読み出される信号は含まずに第１の光電変換セ
ルから読み出される信号を含む信号を読み出す第２の読
み出しモードとを切り換える切り換え手段とを具備する
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２０】 前記第２の光電変換セルは、焦点検出
を行うための信号を出力する光電変換セルであることを
特徴とする請求項１９に記載の固体撮像装置。 - 【請求項２１】 光学像を電気信号に変換する光電変換
セルが２次元的に配置された固体撮像素子であって、２
次元画像を形成するための輝度信号、又は輝度信号と色
信号を生成するための信号を出力する第１の光電変換セ
ルと、前記輝度信号、又は輝度信号と色信号を生成する
ため以外の信号を出力する第２の光電変換セルとを有す
る固体撮像素子と、 該固体撮像素子に対する駆動信号を生成するタイミング
ジェネレータであって、前記第１の光電変換セルから出
力される信号と前記第２の光電変換セルから出力される
信号の両者を含む信号を前記撮像素子から出力させるた
めの第１の駆動信号と、前記第２の光電変換セルから読
み出される信号は含まずに第１の光電変換セルから読み
出される信号を含む信号を前記撮像素子から出力させる
ための第２の駆動信号とを生成するタイミングジェネレ
ータと、 前記第１の駆動信号により、前記撮像素子上の全画素を
用いて映像信号を生成する第１の撮影モードと、前記第
２の駆動信号により、前記撮像素子の画素を間引いて映
像信号を生成する第２の撮影モードとを切り換えるため
の切り換え手段とを具備することを特徴とする撮像装
置。 - 【請求項２２】 前記第２の光電変換セルは、焦点検出
を行うための信号を出力する光電変換セルであることを
特徴とする請求項２１に記載の撮像装置。 - 【請求項２３】 前記タイミングジェネレータは、第２
の光電変換セルから出力される信号を含む映像信号を前
記撮像素子から出力させるための第３の駆動信号をさら
に生成し、前記切り換え手段は、さらに前記タイミング
ジェネレータが前記第２の駆動信号を生成する状態と前
記第３の駆動信号を生成する状態とを所定時間毎に切り
換えることを特徴とする請求項２１に記載の撮像装置。 - 【請求項２４】 光学像を電気信号に変換する光電変換
セルが２次元的に配置された固体撮像素子であって、２
次元画像を形成するための輝度信号、又は輝度信号と色
信号を生成するための信号を出力する第１の光電変換セ
ルと、前記輝度信号、又は輝度信号と色信号を生成する
ため以外の信号を出力する第２の光電変換セルとを有す
る固体撮像素子と、 画像信号を所定時間ごとに間引く間引き回路と、 前記撮像素子上の全画素を用いて映像信号を生成する第
１の撮影モードと、前記間引き回路により前記第２の光
電変換セルが出力する信号を破棄することにより、前記
撮像素子上の画素を間引いて映像信号を生成する第２の
撮影モードとを切り換えるための切り換え手段とを具備
することを特徴とする撮像装置。 - 【請求項２５】 前記第２の光電変換セルは、焦点検出
を行うための信号を出力する光電変換セルであることを
特徴とする請求項２４に記載の撮像装置。 - 【請求項２６】 光学像を電気信号に変換する光電変換
セルが２次元的に配置された固体撮像装置であって、２
次元画像を形成するための輝度信号、又は輝度信号と色
信号を生成するための信号を出力する第１の光電変換セ
ルと、前記輝度信号、又は輝度信号と色信号を生成する
ため意外の信号を出力する第２の光電変換セルとを有す
る固体撮像素子を制御するための固体撮像装置の制御方
法であって、 前記第１の光電変換セルから出力される信号と前記第２
の光電変換セルから出力される信号の両者を含む信号を
読み出す第１の読み出しモードと、前記第２の光電変換
セルから読み出される信号は含まずに第１の光電変換セ
ルから読み出される信号を含む信号を読み出す第２の読
み出しモードとを切り換えるように制御することを特徴
とする固体撮像装置の制御方法。 - 【請求項２７】 光学像を電気信号に変換する光電変換
セルが２次元的に配置された固体撮像装置であって、２
次元画像を形成するための輝度信号、又は輝度信号と色
信号を生成するための信号を出力する第１の光電変換セ
ルと、前記輝度信号、又は輝度信号と色信号を生成する
ため意外の信号を出力する第２の光電変換セルとを有す
る固体撮像素子を制御するための制御プログラムを格納
した記憶媒体であって、 前記制御プログラムが、 前記第１の光電変換セルから出力される信号と前記第２
の光電変換セルから出力される信号の両者を含む信号を
読み出す第１の読み出しモードと、前記第２の光電変換
セルから読み出される信号は含まずに第１の光電変換セ
ルから読み出される信号を含む信号を読み出す第２の読
み出しモードとを切り換える工程のコードを有すること
を特徴とする記憶媒体。 - 【請求項２８】 光学像を電気信号に変換する光電変換
セルが２次元的に配列された撮像領域を有し、前記撮像
領域は、画像信号を形成するための信号を出力するため
の複数の第１の光電変換セルと、画像信号を形成するた
め以外の信号を出力するための第２の光電変換セルとを
含むことを特徴とする撮像装置。 - 【請求項２９】 前記複数の第１の光電変換セルからの
信号及び前記複数の第２の光電変換セルからの信号を読
み出すとともに、前記複数の第１の光電変換セルからの
信号を用いて、前記複数の第２の光電変換セルの補間を
行うように制御する第１の制御手段をさらに有すること
を特徴とする請求項２８に記載の撮像装置。 - 【請求項３０】 前記複数の第２の光電変換セルから出
力された信号を用いて撮像のための調整を行うととも
に、前記複数の第１の光電変換セルからの信号を用いて
画像の形成を行うように制御する第２の制御手段をさら
に有することを特徴とする請求項２８に記載の撮像装
置。 - 【請求項３１】 前記撮像のための調整とは、焦点調整
及び／又は露光調整を含むことを特徴とする請求項３０
に記載の撮像装置。 - 【請求項３２】 前記画像の形成とは、輝度信号及び色
信号を生成することであることを特徴とする請求項３０
に記載の撮像装置。
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