JP2000308075A

JP2000308075A - 撮像素子および撮像素子の駆動方法

Info

Publication number: JP2000308075A
Application number: JP11118327A
Authority: JP
Inventors: Ryushi Nishimura; 龍志西村; Toshiro Kinugasa; 敏郎衣笠
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-04-26
Filing date: 1999-04-26
Publication date: 2000-11-02

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、高画質の動画および静止画の
撮像が可能な撮像装置を提供することにある。【解決手段】ＣＣＤ撮像素子において、色フィルタ配列
を縦ストライプとし、等間隔で間引き読み出し可能なゲ
ート構成とした。等間隔で任意画素数の間引き読み出し
を行なう駆動方法により、高画質の動画、静止画撮像を
行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、静止画及び動画の
撮影が可能な撮像技術にかかり、特に高画質の静止画及
び動画を撮像を行うために有効な技術である。

【従来の技術】ＣＣＤ(Charge Coupled Device)等の撮
像素子を用いて光電変換を行ない、これにデジタル信号
処理を施して所定のデジタル画像信号を得る従来の撮像
装置は、動画を撮像するビデオカメラと、静止画を撮像
する電子スチルカメラとに分類することができる。しか
し、動画撮像と静止画撮像の両方に対応できる撮像装置
も提案されており、このような装置に関し、例えば特開
平２−２８０４９６や、１９９５年、日本写真学会、フ
ァインイメージシンポジウム予稿集、第５９頁から６２
頁に記載されている。上記従来技術においては、一般に
撮像素子は動画用、すなわちビデオカメラ用のＣＣＤを
用いている。このような撮像素子に用いる色フィルタ配
列の例を図５の（ａ）に示す。この例では、Ｍｇ，Ｇ，
Ｃｙ，Ｙｅの補色フィルタを用いている。この色フィル
タを備えた撮像素子を用いて、動画を生成する場合に
は、垂直方向に隣接する２画素の信号を混合する画素混
合を行なって出力する。また、ＮＴＳＣ等のアナログＴ
Ｖ信号規格におけるビデオ信号はインターレース信号で
あるが、このようなインターレース信号を生成するた
め、混合する行の組み合わせをフィールド毎に変えるこ
とにより擬似的にインターレース走査を行なう。また、
このような撮像素子を用いて静止画の撮影を行う場合
は、垂直方向に隣接する画素間の信号を混合せず、各画
素の信号を独立に読み出す。この際、先ず第１フィール
ドにおいて奇数行の画素の信号を読み出し、第２フィー
ルドにおいて偶数行の信号を読み出し、これら第１フィ
ールドと第２フィールドの信号を順次信号に変換して静
止画像を生成する。一方、静止画の解像度を高くするた
め、撮像素子の画素数をビデオカメラ用の撮像素子より
も増加させた撮像素子が一般化してきた。このような撮
像素子の垂直画素数は、現行のテレビジョン方式におけ
る走査線数よりも大きく、一例として垂直方向の有効画
素数が９６０の場合、テレビジョン方式における走査線
数の２倍になる。このような静止画用の撮像素子の色フ
ィルタ配置の例を図５（ｂ）に示す。このフィルタで
は、３原色Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）を用いている。

【発明が解決しようとする課題】しかし、高解像度を得
るために撮像素子の画素数を増やすと、ＮＴＳＣ等の
テレビジョン信号の規格にあわせた動画像を生成する場
合に画質が劣化する問題がある。例えば垂直方向の有効
画素数が４８０の場合、上述したよう図５の（ａ）のフ
ィルタ配列を用いて画素混合と擬似的なインターレース
を行いフィールドあたり２４０ライン分の信号を毎秒６
０枚のフィールド画を出力できるようにすれば、ＮＴＳ
Ｃ方式に対応した動画像をリアルタイムに生成すること
ができる。しかし、例えば画素数を水平、垂直とも２倍
の高解像度化した場合、垂直方向４画素に１画素の割合
で画素を間引き読み出ししなければ、１フィールドに２
４０ラインの信号を出力することができない。このよう
に４画素に１画素の画素の割合で信号を読み出すには、
例えば図３（ａ）の色フィルタの場合、カラー画像を生
成するにはＭＧ画素の行と、ＣＹ画素の行を交互に選択
する必要があるが、この場合４画素毎に等間隔の間引き
を行なうことができない。一例として１行目のＭＧの次
に６行目のＣＹを読み出し、次に９行目のＭＧを読み出
す方法があるが、間引きの画素数を交互に５画素と３画
素とする間引きを行なうことになり、不規則なサンプリ
ングによる折り返しが生じ、画質が劣化してしまう。本
発明の目的は、上記問題を解決し、高画質の動画と静止
画を生成可能な撮像素子、および撮像素子の駆動方法を
提供することにある。

【課題を解決するための手段】そこで本発明において
は、３種類の色光を各々電気信号に変換する３種類の画
素を、縦ストライプ状に配列した画素配列と、各画素に
蓄積した画素信号を垂直方向に転送する垂直転送手段
と、各画素に蓄積した画素信号を、所定の画素数を設定
し、この画素数分だけ等間隔に間引いてこの垂直転送手
段に転送する間引き転送手段と、垂直転送手段によって
転送された画素信号を水平方向に転送して出力する水平
転送手段とによって撮像素子を構成した。間引き転送手
段は、垂直方向の間引きを等間隔に行なうことができ、
かつ間引きの画素数を設定可能である。さらに縦ストラ
イプ状のフィルタ配列としているため、カラー画像生成
のため不規則な間引きを行なうことなく必要なライン数
の出力が可能である。全ての画素を独立に読み出して高
解像度の静止画を生成することが可能であり、また規則
的な間引きを行なえるため高画質の動画像を生成でき
る。また、本発明による撮像素子の駆動方法では、間引
き転送手段によって第１の画素数分間引いて垂直転送手
段に転送し、該垂直転送部および該水平転送部を転送し
て出力する第１の出力モードと、第１の画素とは異なる
第２の画素数分間引いて垂直転送手段に転送し、該垂直
転送部および該水平転送部を転送して出力する第２の出
力モードによって駆動する。間引き画素数の異なる設定
を行なうことにより、第１の出力モードと第２の出力モ
ードとで出力するライン数を変更して静止画、および動
画生成用の画像信号を出力可能である。

【発明の実施の形態】本発明による撮像素子の第１の実
施形態について説明する。図１は本発明による撮像素子
の構成を示す図である。本実施形態は、インターライン
型のＣＣＤ撮像素子に本発明を適用したものである。同
図において１０は画素であり、通常フォトダイオードで
構成する。画素数は一般には任意であるが、本実施形態
では、一般に動画撮像に使用する垂直画素数約５００画
素のほぼ２倍の１０００画素程度とし、垂直方向の有効
画素数を９６０として説明する。１２は垂直転送部であ
り、４相駆動のＣＣＤを用いる。１１は画素１０に蓄積
した信号（画素信号）を垂直転送部１２に転送するため
の転送部であるが、垂直転送部１２のゲートと共通化し
ている。垂直転送部１２は、その４相ゲートにハイ、ミ
ドル、ローの３レベルからなる３値パルスを入力して駆
動するが、画素１０から画素信号の垂直転送部への読み
出しは、ハイレベルを供給することによって行ない、垂
直転送部内における転送の際は、ミドル、ローレベルの
２値パルスによる４相駆動によって行なう。なお、素垂
直転送部１２は１画素あたり２ゲートと構成となってお
り、転送できる画素数は垂直画素数の半分の４８０であ
る。本撮像素子の基本的な動作は、一般的なインターラ
イン型のＣＣＤと同様であるが、その概要をビデオ信号
生成のための動画撮像の場合の例を説明する。垂直部ラ
ンキング期間中に画素信号を垂直転送部１２に読み出
し、垂直転送部では水平のブランキング期間に画素信号
を垂直方向に順次転送する。水平転送部では垂直転送部
から転送された１ライン分の画素信号を、出力アンプ１
４を介して出力端子１５より水平走査期間中に順次出力
する。本発明の特徴は高画質の動画、または静止画の撮
像が可能であるように、信号を読み出す際に複数種類の
間引き読み出しを行なうことである。このため垂直転送
部の４相ゲートＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は、画素に接
続されているＶ１およびＶ３ゲートを各々２系統に分離
することによって、１行毎あるいは２行毎の間引き読み
出しの２種類に対応できるようにした。このとき垂直方
向の間引き画素数を等間隔とするため、本実施形態では
Ｖ１ゲートについては１画素毎に交互にＶ１，Ｖ１’に
分離し、Ｖ３も同様に１画素毎Ｖ３，Ｖ３’に分離し
た。また、任意の画素間隔で間引いたときに、常に色信
号を再生できるようにするため、撮像素子の色フィルタ
配列を、ＲＧＢ３原色の縦ストライプ状とした。縦スト
ライプフィルタの場合、市松状のフィルタとは異なり色
信号の再生に必要な３種類の信号がどの１行からも得ら
れるため、等間隔の間引き読み出しが可能となる。本実
施形態では、撮像素子からの信号読み出しを１行毎、ま
たは２行毎に、画素信号を垂直転送部に転送する手段を
設けており、解像度の異なる動画、静止画生成に適した
映像信号を出力することが可能であり、また画素の間引
きを等間隔に行なうため、折り返しノイズの少ない高画
質の画像が得られる。本実施形態では、２行周期、また
は４行周期の間引き読み出しが可能な構成としたが、画
素と接続されている垂直転送部のゲートを間引きの周期
に合わせて分離し、同時に画素信号読み出す行の組み合
わせを変えることで、３行周期の間引き、あるいは任意
のＮ行周期の間引き読み出しが可能である。この際、縦
ストライプフィルタを用いているため、等間隔の間引き
を行なっても常に色信号を生成することができる。ま
た、本実施形態では素垂直転送部１２は１画素あたり２
ゲートと構成としたが、１画素あたり３ゲートまたは４
ゲートを有するプログレッシブスキャンタイプの撮像素
子を用いてもよい。次に、本発明による撮像素子の駆動
方法の第１の実施形態について説明する。図２は、本実
施形態における撮像素子の駆動パルスのタイミング図で
あり、動画撮像に適した例えば秒６０枚のインターレー
ス画像を出力する場合の駆動パルスのタイミングを示し
ている。Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４およびＶ１’，Ｖ３’
に対応する波形は、垂直転送部の各ゲートに入力するパ
ルスである。毎秒６０枚のインターレース画像は、垂直
の有効ライン数は約２４０本であり、撮像素子の垂直画
素数が９６０の場合、４画素に１画素の割合で間引いて
出力すれば良い。そこで本実施形態では垂直方向の垂直
転送期間においては、４相パルスにより垂直ブランキン
グ期間に４行相当の転送を行なう。垂直転送の際にはＶ
１とＶ１’、Ｖ３とＶ３’は等価であり、同一パルスで
駆動する。垂直転送を行なわない期間（通常は水平走査
期間）はＶ１，Ｖ２はローレベル、Ｖ３，Ｖ４はミドル
レベルである。垂直転送を２行（撮像素子の垂直２画素
相当）分を行なうには、順次Ｖ１，Ｖ２をミドル、Ｖ
３、Ｖ４をローレベルとするパルスを水平ブランキング
期間に１回印加すれば良く、従って４行の転送を行なう
には、同様のパルスを２回発生させれば良い。図２にお
いて垂直転送と記した期間がこのときのパルス波形であ
る。転送を停止している期間は、Ｖ１とＶ２がミドルレ
ベルであり、信号はＶ１，Ｖ２ゲート下にある。時刻ｔ
１においてＶ１をローレベル、Ｖ３をミドルレベルとす
る。これによって、Ｖ１、Ｖ２ゲート下の信号がＶ２，
Ｖ３ゲート下に送られ、さらにＶ４をミドルレベル、Ｖ
２をローレベルとし、続いてＶ１をミドルレベル、Ｖ３
をローレベルとすることで、信号は１行分転送され、時
刻ｔ２では、転送前の状態に戻る。同様にｔ３からｔ４
で更に１行分の転送が行われる。以上のような転送動作
を水平ブランキング期間毎に２４０回繰り返せば有効画
素数分の信号を所定のフィールドレートで出力すること
ができる。また、垂直ブランキング期間には、画素信号
の垂直転送部への読み出しを行なう。図２において読み
出しと記した期間がこのときのパルス波形である。撮像
素子の画素は、Ｖ１、Ｖ３、Ｖ１’、Ｖ３’の各ゲート
に接続されており、これらのゲートをハイレベルとして
画素信号の読み出しを行なう。出力画像の垂直画素数は
２４０であり、４行に１行の割合で読み出せば良い。し
かし、４画素のうちの１画素だけを出力すると、インタ
ーレース読み出しすることを考慮しても半数の画素信号
は使用されないことになり、信号量が減少し感度が悪く
なる。そこで本実施形態では垂直方向に２画素の信号を
加算する画素混合を行なって読み出すことにより感度の
向上を図る。出力はインターレース画像であり、フィー
ルド毎に読み出す画素の行を変える必要があるが、図２
に示す読み出しフィールド（Ａフィールド）では、Ｖ
１，Ｖ３ゲートに接続された画素信号の読み出しを行な
う。先ず時刻ｔ６でＶ１をハイレベルとしてＶ１ゲート
下に画素信号を読み出す。続いてｔ６でＶ３をミドルレ
ベルとし、Ｖ１をローレベルとすることで読み出した画
素信号をＶ２、Ｖ３ゲート下に転送する。ここで同様に
Ｖ３をハイレベルとしてＶ３に接続された画素信号と先
に読み出したＶ１ゲートに対応する画素信号とを混合す
る。以上のようにしてＡフィールドで読み出された画素
信号を、先に述べた垂直転送により順次読み出し、さら
に水平転送部を経てＡフィールドの２４０行分の信号が
出力される。次のフィールドにおいてもほぼ同様の動作
により撮像素子の駆動を行なうが、インターレース出力
するために、信号読み出す画素を変える必要がある。Ａ
フィールドでは、Ｖ１，Ｖ３ゲートに接続された画素
信号の読み出しを行なったが、次のフィールド（Ｂフィ
ールド）ではＶ１’，Ｖ３’ゲートに接続された画素信
号の読み出しを行なう。これによってＢフィールドにお
いて撮像素子の１行、2行、５、６行、９行、１０行、
・・・４ｎ＋１，４ｎ＋２と２画素連続して2画素間引
いて読み出し、Ａフィールドでは、Ｂフィールドにおい
て読み出さなかった３行、４行、５、６行、９行、１０
行、・・・４ｎ＋３，４ｎ＋４と同様に読み出すことが
できる。連続する２行の画素信号は、同じ列の信号につ
いて垂直転送部内で混合することにより、有効ライン数
２４０のインターレ−スした動画像を出力することがで
きる。以上、有効ライン数２４０の動画像を出力する場
合の動作について説明したが、次に静止画用、あるいは
高解像度の動画像生成に適した信号を出力する方法につ
いて説明する。この場合、全画素の半分に相当する４８
０ラインの信号をインターレース読み出しする。インタ
ーレースした各４８０ラインの２毎の画像から、画像メ
モリを用いて垂直９６０ラインの高解像度の画像を生成
することができる。この場合の駆動方法について図4を
用いて説明する。図４は、図２と同様に撮像素子の駆動
パルスのタイミング図であり、静止画撮像に適した４８
０ラインのインターレース信号を出力する場合の駆動パ
ルスのタイミングを示している。２４０ラインの動画出
力の場合は、１回垂直転送を2行ずつ行なったが、４８
０ライン分の画像を転送する場合は１行ずつ行なえば良
い。このため図２または図3の転送パルスと異なり、１
行分の転送に対し各ゲートパルスとも単発となってい
る。信号読み出しは、Ｖ１，およびＶ１’をハイレベル
とすることにより、ＡフィールドではＶ１，およびＶ
３’に接続された偶数行の画素信号を読み出す。同様に
してＢフィールドではＶ３，およびＶ３’をハイレベル
とすることにより奇数行の画素信号を読み出すことがで
きる。このようにして垂直転送部に読み出した画素信号
を、垂直転送、さらに水平転送して出力することによ
り、４８０ラインのインターレース信号を出力すること
ができる。以上のように本実施形態では、動画生成に適
した２４０ラインのインターレース信号、および高解像
度の動画や静止画生成に適した４８０ラインのインター
レース信号を生成でき、高画質の動画、静止画生成が可
能である。２４０ラインのインターレース信号は画素混
合しており、高感度である。次に本発明による撮像素子
の第2の実施形態について説明する。本実施形態の撮像
素子の構成は、図1に示したものと基本的に同一である
が、色フィルタ配列が異なるものである。図６は色フィ
ルタ配列を示しており、同図（ａ）は図1の実施例に用
いているＲＧＢ縦ストライプ構成を示しており、原色フ
ィルタによる配列であるが、本実施形態では、図3Ｙｅ
(黄色）、Ｃｙ(シアン）を用いた補色系の縦ストライプ
フィルタを使用するものであり、同図（ｂ）のＹｅ，
Ｇ，Ｃｙ、または（ｃ）Ｙｅ，Ｗ，Ｃｙのフィルタ構
成とする。ＹｅフィルタはＧとＲの色光、ＣｙはＧと
Ｂ色光を透過するフィルタであり、またＷはＲＧＢの全
色を透過するフィルタである。全色透過フィルタは、Ｇ
感度を落としてマゼンタに近い特性としても良い。本実
施形態では、補色系の色フィルタを用いており、本撮像
素子を用いて映像信号を生成した場合に高感度化でき
る。次に本発明による撮像素子の駆動方法の第２の実施
形態を図７を用いて説明する。第１の実施形態では、２
４０ラインのインターレース信号を生成する際に、２画
素混合を行なったが、本実施形態では４画素の混合を行
なう。図7において、垂直転送動作は、図２または図3の
場合と同一であり、１回の垂直転送に２行分の転送を行
なう。これに対し、信号読み出しは以下のようにする。
まずＶ１、Ｖ１’をハイレベルとして偶数行の信号を全
て読み出し、Ｖ３とＶ３’をミドルとすると共にＶ１、
Ｖ１’をローレベルとして、読み出した信号をＶ２，Ｖ
３ゲート下に転送する。次にＶ３、Ｖ３’ハイレベル奇
数行の信号を読み出す。これによって、1行目と２行
目、３行目と４行目、5行目と６行目、以下同様に垂直
転送部内で奇数行と偶数行の信号が混合される。以上の
ように垂直転送部内で混合された信号を垂直方向に２行
ずつ転送すると、垂直転送部から水平転送部に垂直転送
部で混合された２行分の信号が水平転送部内でさらに混
合され、垂直方向に隣接した４行分の信号が混合される
ことになる。以上のようにして４行分の画素信号の混合
が垂直転送部内の混合と、水平転送部内の混合によって
行われる。このとき、信号をインターレースさせるとめ
には、Ａフィールド、Ｂフィールドの開始において、転
送を２行分行なわず、１行分だけ行い、その後の転送を
２行ずつ行なえば良い。これによって水平転送部で加算
する行の組み合わせがフィールド毎に変化し、インター
レースさせることができる。本実施形態では、４行の混
合を行なって２４０ラインのインターレース信号を出力
できる。４行の混合を行なうので、２行混合より更に高
感度化が可能である。通常、４行分の混合を行なうと色
信号の生成が不可能となるが、本発明では縦ストライプ
フィルタを使用しているため、４行の混合を行なっても
常に３種類の色光に対応した画素信号を出力できるの
で、色信号の生成が可能である。次に本発明による撮像
素子の駆動方法の第３の実施形態を図８を用いて説明す
る。第１および第2の実施形態では、２４０ラインのイ
ンターレース信号を生成したが、本実施形態では４８０
ラインのノンインターレース信号を出力するものであ
る。図８において、垂直転送動作は、図４の場合と同一
であり、１回の垂直転送に１行分の転送を行なう。これ
に対し、信号読み出しは以下のようにする。まずＶ１、
Ｖ１’をハイレベルとして偶数行の信号を全て読み出
し、Ｖ３とＶ３’をミドルとすると共にＶ１、Ｖ１’を
ローレベルとして、読み出した信号をＶ２，Ｖ３ゲート
下に転送する。次にＶ３、Ｖ３’ハイレベル奇数行の信
号を読み出す。これによって、1行目と２行目、３行目
と４行目、5行目と６行目、以下同様に垂直転送部内で
奇数行と偶数行の信号が混合される。以上のように垂直
転送部内で混合した信号を、垂直転送部では１行分ずつ
転送する。水平転送部では、垂直転送部から送られた信
号を順次出力する。このようにして、画素混合した４８
０ラインの順次信号が出力される。本実施形態では、４
８０ラインのノンインターレース信号を出力でき、プロ
グレッシブスキャンの動画生成が可能となる。この場
合、１毎の画像が同一タイミングで露光されており、動
画撮影時において各フレーム画像のぶれが発生しにく
い。次に本発明による撮像素子の駆動方法の第４の実施
形態を図９を用いて説明する。第１および第2の実施形
態では、２４０ラインのインターレース信号を生成する
際、画素混合を行なったが、本実施形態では、画素混合
を行なわない。図９において、垂直転送動作は、図２の
場合と同一であり、１回の垂直転送に２行分の転送を行
なう。これに対し、信号読み出しは以下のようにする。
まずＶ１をハイレベルとして４行毎に１行分の信号を垂
直転送部に読み出す以上のように垂直転送部内で混合し
た信号を、垂直転送部では２行分ずつ転送する。水平転
送部では、垂直転送部から送られた信号を順次出力す
る。このようにして、毎フィールド２４０ラインのフィ
ールド画像出力される。ここではインターレースしてい
ないが、フィールド毎読み度しをＶ１だけでなく、Ｖ１
とＶ３の交互に行なえばインターレース信号の出力も可
能である。本実施形態では、本実施形態では、画素混合
を行なわず、読み出しライン数に合わせて各ライン１行
分の信号を出力するものである。画素混合する場合に比
べ感度面では不利であるが、垂直方向の画素混合による
解像度の劣化がない。また画素混合する場合に比べ転送
する信号量が少ないため、垂直転送部内の転送容量が充
分に確保でき、垂直転送部が飽和する恐れが無く撮像素
子の駆動条件の許容範囲を拡大できる。本発明による撮
像素子の第３の実施形態について説明する。図１０は本
発明による撮像素子の構成を示す図である。本実施形態
は、ＣＭＯＳ撮像素子等、水平、垂直のアドレス選択を
行なって画素信号を読み出す撮像素子に本発明を適用し
たものである。同図において２０は画素であり、２１は
垂直スイッチである。図１１に画素２０および垂直スイ
ッチ２１の構成を示す。画素２０はフォトダイオード３
２と、フォトダイオードに蓄積した信号を増幅するアン
プ３０である。アンプ３０は内蔵しない構成としても良
い。垂直スイッチ２１は垂直ゲート線２４から供給され
るパルスでオン、オフすることにより画素信号を出力
し、垂直転送部に相当する垂直信号線２２に読み出され
る。図１０において２３は垂直走査回路であり、垂直ゲ
ート線２４に所定のパルスを供給し、信号読み出しのた
めの行選択を行なう。２５は水平走査回路、２６は水平
信号線、２７は水平スイッチ、２８は出力アンプであ
り、垂直走査回路２３により行選択されている画素の信
号を１列目の画素から順に対応する水平スイッチをオン
することで、水平信号線２６から出力アンプ２８を経て
画素信号の読み出しを行なう。本実施形態では、垂直走
査回路が行選択を行なう際に等間隔に任意の周期で間引
くことによって間引き読み出しを行なうものである。こ
のような信号読み出しの方法を図１２によって説明す
る。図１２は、図1０の撮像素子における垂直走査回路
が垂直ゲート線に供給するパルスタイミングを示す図で
ある。同図においてＶＰは垂直同期信号、ＨＰは水平同
期信号であり、また、Ｇ１，Ｇ２，・・・ＧＮは、１行
目、２行目、Ｎ行目の垂直ゲート線に供給するパルス波
形を示している。ＶＰ，ＨＰのハイレベル期間が走査
期間に対応し、ローレベル期間がブランキング期間であ
る。図１２の場合、水平走査期間毎にＧ１，Ｇ２，Ｇ３
が順番にハイレベルとなり、行選択される。この場合、
全ての画素の信号が順次出力されることになり、高解像
度の静止画生成に適した駆動方法である。図１３はこれ
に対し、Ｇ１，Ｇ３，Ｇ５，以下奇数行の選択を行なっ
て出力するものである。同様にして選択行をフィールド
毎に奇数行、偶数行を交代させると、インターレース出
力が可能となる。同様にして選択行を３ライン周期で垂
直ゲートパルスを供給すれば３ライン間引きが可能であ
り、任意のｎライン周期垂直ゲートパルスを供給すれば
ｎライン間引きが可能となる。本実施形態では、垂直走
査回路の出力により任意の行の間引き読み出しが可能と
なり、間引き画素数に応じて撮像素子の構成を変更する
必要が無い。このため任意の垂直解像度の動画像出力が
可能であり、間引き画素数お増やせば高速撮像が可能で
ある。

【発明の効果】本発明によれば、動画と静止画を撮影可
能な撮像装置において、動画を撮像する際に画素混合を
行うことにより間引き無しで全画素の信号を読み出しと
動画の生成を行うことができるので、高画質の静止画と
動画を生成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による撮像素子の構成図

【図２】本発明の一実施形態による撮像素子の駆動方法
のパルスタイミング図

【図３】本発明の一実施形態による撮像素子の駆動方法
のパルスタイミング図

【図４】本発明の一実施形態による撮像素子の駆動方法
のパルスタイミング図

【図５】従来の撮像素子の色フィルタ配列を示す図

【図６】本発明の一実施形態による撮像素子の色フィル
タ配列を示す図

【図７】本発明の一実施形態による撮像素子の駆動方法
のパルスタイミング図

【図８】本発明の一実施形態による撮像素子の駆動方法
のパルスタイミング図

【図９】本発明の一実施形態による撮像素子の駆動方法
のパルスタイミング図

【図１０】本発明の一実施形態による撮像素子の構成図

【図１１】本発明の一実施形態による撮像素子の画素と
垂直スイッチの構成図

【図１２】本発明の一実施形態による撮像素子の駆動方
法のパルスタイミング図

【図１３】本発明の一実施形態による撮像素子の駆動方
法のパルスタイミング図

【符号の説明】

１０，２０・・・画素１１・・・転送部１２・・・垂直転送部１３・・・水平転送部１４，２８・・・出力アンプ２１・・・垂直スイッチ２３・・・垂直走査回路２５・・・水平走査回路２７・・・水平スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4M118 AA10 AB01 BA13 BA14 CA02 DB08 FA06 FA35 GC08 GC14 GC15 5C024 BA01 CA11 CA22 DA05 EA08 FA11 GA17 HA08 JA25 JA26 JA32 5C065 AA01 AA03 BB30 CC01 CC08 DD02 EE04 EE06 EE07 GG13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１、第２、および第３の色光を各々電気
信号に変換する３種類の画素を、垂直方向には該３種類
の画素のうちの同一種類の画素を、水平方向には該３種
類の画素を周期的に配列した画素配列と、該画素配列における各画素に蓄積した画素信号を１垂直
列毎に垂直方向に転送する複数の垂直転送手段と、該画素配列において垂直方向に配列した画素に蓄積した
画素信号を、複数種類設定可能な所定の画素数毎に等間
隔に間引いて該垂直転送手段に転送する間引き転送手段
と、該垂直転送手段によって転送された単一または複数行の
画素信号を水平方向に転送して出力する水平転送手段
と、を備えたことを特徴とする撮像素子。
【請求項２】請求項１において、Ｍを自然数、ＮをＭ
以下の自然数としたときに、垂直方向にＭ画素周期で転
送を行い、該Ｍ画素周期のうちの隣接したＭ−Ｎ画素を
間引き、他のＮ画素を上記垂直転送手段に転送する少な
くとも２種類の間引き転送を行なえるように構成したこ
とを特徴とする撮像素子。
【請求項３】請求項２において、Ｍを２、Ｎを１とした
間引き転送を行えるように構成したことを特徴とする撮
像素子。
【請求項４】請求項２において、Ｍを２、Ｎを１とし
た間引き転送と、Ｍを４、Ｎを２とした間引き転送を行
なえるように構成したことを特徴とする撮像素子。
【請求項５】請求項１において、上記間引き転送手段
は、Ｎを整数としたときに該垂直方向に配列した画素に蓄積
した第４Ｎ行目の画素信号と、第４Ｎ＋１行目の画素信
号と、第４Ｎ＋２行目の画素信号と、第４Ｎ＋３行目の
画素信号とを、各々所定のタイミングで独立に上記垂直
転送手段に転送するゲート手段を備えたことを特徴とす
る撮像素子。
【請求項６】請求項１から５において、第1、第2、及び
第3の色光は、各々赤、緑、青であることを特徴とする
撮像素子。
【請求項７】請求項１から５において、第1、第2、及び
第3の色光は、各々黄色、緑、シアンであることを特徴
とする撮像素子。
【請求項８】請求項１から５において、第1、第2、及び
第3の色光は、各々黄色、白色、シアンであることを特
徴とする撮像素子。
【請求項９】請求項１から８において、上記画素配列に
おける垂直方向の有効画素数は、ほぼ９６０であること
を特徴とする撮像素子。
【請求項１０】請求項８において、上記画素配列におけ
る垂直方向の有効画素数は、９００から１１００の間で
あることを特徴とする撮像素子。
【請求項１１】第１、第２、および第３の色光を各々電
気信号に変換する３種類の画素を、垂直方向には該３種
類の画素のうちの同一種類の画素を、水平方向には該３
種類の画素を周期的に配列した画素配列と、該画素配列
における各画素に蓄積した画素信号を１垂直列毎に垂直
方向に転送する複数の垂直転送手段と、該画素配列にお
いて垂直方向に配列した画素に蓄積した画素信号を、複
数種類設定可能な所定の画素数分、等間隔に間引いて該
垂直転送手段に転送する間引き転送手段と、該垂直転送
手段によって転送された単一または複数行の画素信号を
水平方向に転送して出力する水平転送手段と、を備えた
撮像素子の駆動方法であって、該間引き転送手段によって第１の画素数分間引いて垂直
転送手段に転送し、該垂直転送部および該水平転送部を
転送して出力する第１の出力モードと、第１の画素とは異なる第２の画素数分間引いて垂直転送
手段に転送し、該垂直転送部および該水平転送部を転送
して出力する第２の出力モードと、によって駆動するこ
とを特徴とする撮像素子の駆動方法。
【請求項１２】請求項１１において、第１の画素数は１
であり、第２の画素数は２であり、第２の出力モードで
は、上記垂直転送手段に転送した画素信号を隣接する複
数の画素間で混合し、上記垂直転送部、および上記水平
転送部を転送して出力することを特徴とする撮像素子の
駆動方法。
【請求項１３】請求項１から１０に記載の撮像素子を駆
動する撮像素子の駆動方法であって、上記垂直転送手段に転送した画素信号を独立に転送し、
上記垂直転送部および上記水平転送部を転送して出力す
る第１の出力モードと、上記垂直転送手段に転送した画素信号を隣接する複数の
画素間で混合し、上記垂直転送部、および上記水平転送
部を転送して出力する第２の出力モードと、によって駆
動することを特徴とする撮像素子の駆動方法。
【請求項１４】請求項２に記載の撮像素子を駆動する撮
像素子の駆動方法であって、上記垂直転送手段にＭ画素周期で転送したN画素の画素
信号を混合し、上記垂直転送部、および水平転送部を転
送して出力することを特徴とする撮像素子の駆動方法。
【請求項１５】請求項４、５に記載の撮像素子を駆動す
る撮像素子の駆動方法であって、Ｎを整数としたときに
上記垂直方向に配列した画素に蓄積した第４Ｎ行目の画
素信号と、第４Ｎ＋２行目の画素信号とを、各々所定の
タイミングで上記垂直転送手段に転送した後、第４Ｎ＋
１行目の画素信号と、第４Ｎ＋３行目の画素信号とを、
各々所定のタイミングで上記垂直転送手段に転送して第
Ｎ行目の画素信号と、第４Ｎ＋１行目の画素信号とを混
合し、第４Ｎ＋２行目の画素信号と、第４Ｎ＋３行目の
画素信号とを混合することにより垂直方向に隣接する２
画素の画素信号を混合し、上記垂直転送部、および水平
転送部を転送して順次出力することを特徴とする撮像素
子の駆動方法。
【請求項１６】請求項４、５に記載の撮像素子を駆動す
る撮像素子の駆動方法であって、Ｎを整数としたときに
上記垂直方向に配列した画素に蓄積した第４Ｎ行目の画
素信号と、第４Ｎ＋１行目の画素信号とを、各々所定の
タイミングで上記垂直転送手段に転送した後、第４Ｎ行
目の画素信号と、第４Ｎ＋１行目の画素信号とを混合し
て上記垂直転送部、および水平転送部を転送して第１フ
ィールドの出力とし、第４Ｎ＋２行目の画素信号と、第４Ｎ＋３行目の画素信
号とを、各々所定のタイミングで上記垂直転送手段に転
送した後、第４Ｎ行目の画素信号と、第４Ｎ＋１行目の
画素信号とを混合して上記垂直転送部、および水平転送
部を転送して第２フィールドの出力とするることによっ
てインターレース出力することを特徴とする撮像素子の
駆動方法。
【請求項１７】請求項４、５に記載の撮像素子を駆動す
る撮像素子の駆動方法であって、Ｎを整数としたときに
上記垂直方向に配列した画素に蓄積した第４Ｎ行目の画
素信号と、第４Ｎ＋１行目の画素信号とを、各々所定の
タイミングで上記垂直転送手段に転送し、上記垂直転送
部を転送した後、第４Ｎ行目の画素信号と、第４Ｎ＋１
行目の画素信号とを水平転送部において混合して第１フ
ィールドの出力とし、第４Ｎ＋２行目の画素信号と、第４Ｎ＋３行目の画素信
号とを、各々所定のタイミングで上記垂直転送手段に転
送した後、第４Ｎ行目の画素信号と、第４Ｎ＋１行目の
画素信号とを水平転送部において混合して第２フィール
ドの出力とすることにより、インターレース出力するこ
とを特徴とする撮像素子の駆動方法。
【請求項１８】請求項３において、Ｋを自然数としたと
きに上記垂直方向に配列した画素に蓄積した第２Ｋ行目
の画素信号を、所定のタイミングで上記垂直転送手段に
転送した後、第２Ｋ＋１行目の画素信号を、所定のタイ
ミングで上記垂直転送手段に転送して第２Ｋ行目の画素
信号と、第２Ｋ＋１行目の画素信号とを混合して上記垂
直転送部を転送し、水平転送部において、上記垂直部で
混合された画素信号を、隣接する画素信号間で混合して
第１フィールドの出力とし、第２フィールドでは、上記
第１フィールドと同様の動作により上記垂直転送部で混
合された画素信号を、隣接する画素信号間の混合を第１
フィールドとは異なる組み合わせで行うことによりイン
タレース出力することを特徴とする撮像素子の駆動方
法。