JP2001160924A - Ｃｃｄ固体撮像素子の駆動方法 - Google Patents
Ｃｃｄ固体撮像素子の駆動方法Info
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- H04N25/73—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors using interline transfer [IT]
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- Signal Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】モニタリングモードにおいもスチルモードと変
わらない信号量を処理できる。 【解決手段】本発明のＣＣＤ固体撮像素子の駆動方法
は、複数の受光部がそれぞれ垂直方向に配列している受
光部列と、受光部列に沿って設けられ、各受光部で発生
する信号電荷をそれぞれ読み込む複数のパケットをもつ
垂直ＣＣＤと、垂直ＣＣＤからの信号電荷を順次読み込
むように水平方向に沿って設けられた水平ＣＣＤとを備
えたＣＣＤ固体撮像素子を、全受光部から一部の受光部
による信号電荷を間引いて処理するモニタリングモード
で駆動する方法である。その方法は、いずれか１つの受
光部からの第１の信号電荷を、垂直ＣＣＤの対応する第
１のパケットに読み込む工程と、第１のパケットにおけ
る第１の信号電荷の一部を、垂直ＣＣＤにおける１また
は複数の空の第２のパケットに分割して読み込む工程
と、第１及び第２のパケットの信号電荷を、第１及び第
２のパケットのトータルパケット数だけ、垂直方向に繰
り返し転送する工程とを包含する。
わらない信号量を処理できる。 【解決手段】本発明のＣＣＤ固体撮像素子の駆動方法
は、複数の受光部がそれぞれ垂直方向に配列している受
光部列と、受光部列に沿って設けられ、各受光部で発生
する信号電荷をそれぞれ読み込む複数のパケットをもつ
垂直ＣＣＤと、垂直ＣＣＤからの信号電荷を順次読み込
むように水平方向に沿って設けられた水平ＣＣＤとを備
えたＣＣＤ固体撮像素子を、全受光部から一部の受光部
による信号電荷を間引いて処理するモニタリングモード
で駆動する方法である。その方法は、いずれか１つの受
光部からの第１の信号電荷を、垂直ＣＣＤの対応する第
１のパケットに読み込む工程と、第１のパケットにおけ
る第１の信号電荷の一部を、垂直ＣＣＤにおける１また
は複数の空の第２のパケットに分割して読み込む工程
と、第１及び第２のパケットの信号電荷を、第１及び第
２のパケットのトータルパケット数だけ、垂直方向に繰
り返し転送する工程とを包含する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イメージセンサに
適用されるＣＣＤ固体撮像素子に関し、特に、高密度画
素のデジタルスチルカメラなどに用いられる、画素間引
き読み出し高速駆動（モニタリングモード）を行うＣＣ
Ｄ固体撮像素子の駆動方法に関する。
適用されるＣＣＤ固体撮像素子に関し、特に、高密度画
素のデジタルスチルカメラなどに用いられる、画素間引
き読み出し高速駆動（モニタリングモード）を行うＣＣ
Ｄ固体撮像素子の駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は、ＣＣＤ（電荷結合素子）を用い
たデバイスの代表的なものである二次元イメージセンサ
（ＣＣＤ固体撮像素子）の構成を示す平面図である。
たデバイスの代表的なものである二次元イメージセンサ
（ＣＣＤ固体撮像素子）の構成を示す平面図である。
【０００３】このＣＣＤ固体撮像素子は、複数の受光部
（フォトダイオード）１１が垂直方向に配列している複
数の受光部列１１ａと、各受光部列１１ａに沿ってそれ
ぞ設けられ、各受光部列１１ａのすべての受光部１１で
発生する信号電荷を読み込む複数の垂直ＣＣＤ１２と、
各垂直ＣＣＤ１２から転送される信号を読み込んでそれ
ぞれを水平方向に転送する水平ＣＣＤ１３と、水平ＣＣ
Ｄ１３からの信号電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変
換部１４と、電荷電圧変換部１４からの電圧信号を増幅
するアンプ１５とを備えている。このＣＣＤ固体撮像素
子はさらに、垂直ＣＣＤ１２内での信号電荷の転送を制
御するための垂直転送電極１６（４相駆動を行う場合を
示している）と、水平ＣＣＤ１３内での信号電荷の転送
を制御するための水平転送電極１７（２相駆動を行なう
場合を示している）とを有する。
（フォトダイオード）１１が垂直方向に配列している複
数の受光部列１１ａと、各受光部列１１ａに沿ってそれ
ぞ設けられ、各受光部列１１ａのすべての受光部１１で
発生する信号電荷を読み込む複数の垂直ＣＣＤ１２と、
各垂直ＣＣＤ１２から転送される信号を読み込んでそれ
ぞれを水平方向に転送する水平ＣＣＤ１３と、水平ＣＣ
Ｄ１３からの信号電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変
換部１４と、電荷電圧変換部１４からの電圧信号を増幅
するアンプ１５とを備えている。このＣＣＤ固体撮像素
子はさらに、垂直ＣＣＤ１２内での信号電荷の転送を制
御するための垂直転送電極１６（４相駆動を行う場合を
示している）と、水平ＣＣＤ１３内での信号電荷の転送
を制御するための水平転送電極１７（２相駆動を行なう
場合を示している）とを有する。
【０００４】なお、各受光部列１１ａにおける受光部１
１のカラーフィルター配列はＲＧＢベイヤー配列が採用
されている。具体的には、受光部１１が上から下までＲ
（赤）、Ｇ（緑）、Ｒ、Ｇ、......の順で並んでいる受
光部列と、受光部１１が上から下までＧ、Ｂ（青）、
Ｇ、Ｂ、...... の順で並んでいる受光部列とが交互に
配列されている。
１のカラーフィルター配列はＲＧＢベイヤー配列が採用
されている。具体的には、受光部１１が上から下までＲ
（赤）、Ｇ（緑）、Ｒ、Ｇ、......の順で並んでいる受
光部列と、受光部１１が上から下までＧ、Ｂ（青）、
Ｇ、Ｂ、...... の順で並んでいる受光部列とが交互に
配列されている。
【０００５】二次元イメージセンサにおいては、画素の
高密度化が進んでおり、特にデジタルスチルカメラでは
２００万画素を超えるものが主流になりつつある。高密
度画素デジタルスチルカメラに代表される撮像素子の駆
動方法としては、スチルモードとモニタリングモードと
を切り替える方法が一般的である。スチルモードは、す
べての画素（受光部）のデータ（信号電荷）を読み出し
て処理する駆動方法であり、静止画取り込みモードであ
るプリンタ出力時に主として実施される。モニタリング
モードは、全画素から一部の画素データを間引いて処理
する駆動方法であり、動画像取り込みモードであるモニ
ター出力による撮像被写体の画郭調整時に主として実施
される。
高密度化が進んでおり、特にデジタルスチルカメラでは
２００万画素を超えるものが主流になりつつある。高密
度画素デジタルスチルカメラに代表される撮像素子の駆
動方法としては、スチルモードとモニタリングモードと
を切り替える方法が一般的である。スチルモードは、す
べての画素（受光部）のデータ（信号電荷）を読み出し
て処理する駆動方法であり、静止画取り込みモードであ
るプリンタ出力時に主として実施される。モニタリング
モードは、全画素から一部の画素データを間引いて処理
する駆動方法であり、動画像取り込みモードであるモニ
ター出力による撮像被写体の画郭調整時に主として実施
される。
【０００６】以下に、スチルモード及びモニタリングモ
ードを説明する。
ードを説明する。
【０００７】図２はこの説明に使用するＣＣＤ固体撮像
素子における２つの受光部列に相当する部分を拡大した
ものである。図２において、図１に示される構成要素に
対応する構成要素については図１の場合と同一な参照符
号を付している。なお、受光部列の下部に設けられてい
る遮断画素２８は、光が入らないように遮光膜に覆われ
ている画素を示す。
素子における２つの受光部列に相当する部分を拡大した
ものである。図２において、図１に示される構成要素に
対応する構成要素については図１の場合と同一な参照符
号を付している。なお、受光部列の下部に設けられてい
る遮断画素２８は、光が入らないように遮光膜に覆われ
ている画素を示す。
【０００８】この例において、モニタリングモードにお
ける間引き方式は、７画素（７つの受光部１１に対応）
に１つの画素を間引く場合の１／７間引きモードとして
いる。垂直転送電極（垂直転送ゲート）２６はΦV1A，
ΦV1B，ΦV2，ΦV3A，ΦV3B，ΦV4の６相となり、２８
個のゲートを構成単位とする。なお、例えば１／４間引
きモードにする場合は、垂直転送電極は６相、１６ゲー
トの構成単位となる。Φ V1A、ΦV1B、ΦV3A及びΦV3Bは
受光部から信号電荷を読み出すために用いられるゲー
ト、ΦV2及びΦV4は転送のみに使用されるゲートであ
る。
ける間引き方式は、７画素（７つの受光部１１に対応）
に１つの画素を間引く場合の１／７間引きモードとして
いる。垂直転送電極（垂直転送ゲート）２６はΦV1A，
ΦV1B，ΦV2，ΦV3A，ΦV3B，ΦV4の６相となり、２８
個のゲートを構成単位とする。なお、例えば１／４間引
きモードにする場合は、垂直転送電極は６相、１６ゲー
トの構成単位となる。Φ V1A、ΦV1B、ΦV3A及びΦV3Bは
受光部から信号電荷を読み出すために用いられるゲー
ト、ΦV2及びΦV4は転送のみに使用されるゲートであ
る。
【０００９】（スチルモード）図３及び４を参照しなが
ら、スチルモードを説明する。図３はスチルモードにお
ける垂直ＣＣＤ１２の垂直転送電極１６の駆動タイミン
グを示す。図４はｔ３１〜ｔ３６の各時刻における垂直
ＣＣＤ１２の垂直転送電極１６のポテンシャル状態を示
す。
ら、スチルモードを説明する。図３はスチルモードにお
ける垂直ＣＣＤ１２の垂直転送電極１６の駆動タイミン
グを示す。図４はｔ３１〜ｔ３６の各時刻における垂直
ＣＣＤ１２の垂直転送電極１６のポテンシャル状態を示
す。
【００１０】なお、図３に示されているいくつかの期間
について次のように定義する。「１水平期間」は、水平
ＣＣＤ１３が垂直ＣＣＤ１２から読み込んだ１行の画素
による信号電荷を出力端に読み出すときの読み出し開始
時刻と、垂直ＣＣＤ１２から読み込んだ次の１行の画素
による信号電荷を出力端に読み出すときの読み出し開始
時刻との間の期間を指す。「水平ブランキング期間」
は、水平ＣＣＤ１３が垂直ＣＣＤ１２から読み込んだ１
行の画素による信号電荷を出力端に読み出すためのクロ
ッキング動作の終了時刻と、垂直ＣＣＤ１２から読み込
んだ次の１行の画素による信号電荷を出力端に読み出す
ためのクロッキング動作の開始時刻との間の期間を指
す。また、「垂直転送１サイクル周期（垂直転送周
期）」は、垂直ＣＣＤ１２が読み込んだ信号電荷を１パ
ケット（１段）だけ垂直方向に転送する（図４における
時刻ｔ３１の状態から時刻ｔ３２の状態まで）期間を指
す。なお、「パケット」とは、垂直ＣＣＤ１２の各垂直
転送電極１６により制御される電位井戸を指し、受光部
で発生する信号電荷を受け入れるためのものを意味する
（例えば図４におけるｔ３１の場合の低ポテンシャル部
に対応）。受光部から読み出された信号電荷は、対応す
るパケットに注入され、隣のパケットに転送されるまで
にそこに蓄える。
について次のように定義する。「１水平期間」は、水平
ＣＣＤ１３が垂直ＣＣＤ１２から読み込んだ１行の画素
による信号電荷を出力端に読み出すときの読み出し開始
時刻と、垂直ＣＣＤ１２から読み込んだ次の１行の画素
による信号電荷を出力端に読み出すときの読み出し開始
時刻との間の期間を指す。「水平ブランキング期間」
は、水平ＣＣＤ１３が垂直ＣＣＤ１２から読み込んだ１
行の画素による信号電荷を出力端に読み出すためのクロ
ッキング動作の終了時刻と、垂直ＣＣＤ１２から読み込
んだ次の１行の画素による信号電荷を出力端に読み出す
ためのクロッキング動作の開始時刻との間の期間を指
す。また、「垂直転送１サイクル周期（垂直転送周
期）」は、垂直ＣＣＤ１２が読み込んだ信号電荷を１パ
ケット（１段）だけ垂直方向に転送する（図４における
時刻ｔ３１の状態から時刻ｔ３２の状態まで）期間を指
す。なお、「パケット」とは、垂直ＣＣＤ１２の各垂直
転送電極１６により制御される電位井戸を指し、受光部
で発生する信号電荷を受け入れるためのものを意味する
（例えば図４におけるｔ３１の場合の低ポテンシャル部
に対応）。受光部から読み出された信号電荷は、対応す
るパケットに注入され、隣のパケットに転送されるまで
にそこに蓄える。
【００１１】図３において、Ｔｓはスチルモードでの垂
直転送１サイクルの周期を示す。図４では、図２におけ
るａ−ａ'列の垂直ＣＣＤ１２の垂直転送電極１６のポ
テンシャル状態を示す。なお、Ｒ，Ｇ，Ｂ全画素の信号
を読み出すために、連続する２つのフィールド（Ａフィ
ールド及びＢフィールド）のそれぞれに対して、２種類
の色成分を含む信号が読み出される。
直転送１サイクルの周期を示す。図４では、図２におけ
るａ−ａ'列の垂直ＣＣＤ１２の垂直転送電極１６のポ
テンシャル状態を示す。なお、Ｒ，Ｇ，Ｂ全画素の信号
を読み出すために、連続する２つのフィールド（Ａフィ
ールド及びＢフィールド）のそれぞれに対して、２種類
の色成分を含む信号が読み出される。
【００１２】まず、Ａフィールドでは、時刻ｔ３１にお
いて、電極ΦV1A，ΦV1Bの制御によって画素（受光部１
１に対応）２、４、６、......によるＲの信号電荷
「２」、「４」、「６」、......）が受光部１１から垂
直ＣＣＤ１２の対応のパケットに読み出される（図
４）。なお、この読み出しと同時に、画素２、４、
６、......の隣の列の画素によるＧの信号電荷（図２）
が、ａ−ａ'列の隣の列の垂直ＣＣＤ１２（図２に不図
示）に読み出される。
いて、電極ΦV1A，ΦV1Bの制御によって画素（受光部１
１に対応）２、４、６、......によるＲの信号電荷
「２」、「４」、「６」、......）が受光部１１から垂
直ＣＣＤ１２の対応のパケットに読み出される（図
４）。なお、この読み出しと同時に、画素２、４、
６、......の隣の列の画素によるＧの信号電荷（図２）
が、ａ−ａ'列の隣の列の垂直ＣＣＤ１２（図２に不図
示）に読み出される。
【００１３】時刻ｔ３１において読み出された画素２、
４、６、......の信号電荷「２」、「４」、
「６」、......は、それぞれ混ざり合うことなく水平ブ
ランキング期間内に、ΦＶ1A〜ΦV4（ΦV1A，ΦV1B，Φ
V2，ΦV3A，ΦV3B及びΦV4）の６相からなるゲートの制
御によって、垂直方向に転送され、図４における時刻ｔ
３２の状態となる。このような動作を繰り返すことによ
り、時刻ｔ３１において読み出されたすべての信号電荷
が水平ＣＣＤ１３に読み出される。
４、６、......の信号電荷「２」、「４」、
「６」、......は、それぞれ混ざり合うことなく水平ブ
ランキング期間内に、ΦＶ1A〜ΦV4（ΦV1A，ΦV1B，Φ
V2，ΦV3A，ΦV3B及びΦV4）の６相からなるゲートの制
御によって、垂直方向に転送され、図４における時刻ｔ
３２の状態となる。このような動作を繰り返すことによ
り、時刻ｔ３１において読み出されたすべての信号電荷
が水平ＣＣＤ１３に読み出される。
【００１４】同様に、Ｂフィールドでは電極ΦV3A，Φ
3Bによって、画素１、３、５、......によるＧ（隣接す
る受光部列についてはＢ）の信号電荷「１」、「３」、
「５」、...... が読み出され、ΦV1A〜ΦV4の６相から
なるゲートによって垂直方向に順次転送される。
3Bによって、画素１、３、５、......によるＧ（隣接す
る受光部列についてはＢ）の信号電荷「１」、「３」、
「５」、...... が読み出され、ΦV1A〜ΦV4の６相から
なるゲートによって垂直方向に順次転送される。
【００１５】このようにスチルモードにおいて、電極Φ
V1Aと電極ΦV1B、また電極ΦV3Aと電極ΦV3Bには共通の
駆動タイミング信号が加えられ、２つのフィールドでは
互いに異なるパターンで２種類の色成分を含む信号が読
み出される。こうして、Ａ，Ｂ両フィールドによりＲ，
Ｇ，Ｂ全画素の信号が読み出される。
V1Aと電極ΦV1B、また電極ΦV3Aと電極ΦV3Bには共通の
駆動タイミング信号が加えられ、２つのフィールドでは
互いに異なるパターンで２種類の色成分を含む信号が読
み出される。こうして、Ａ，Ｂ両フィールドによりＲ，
Ｇ，Ｂ全画素の信号が読み出される。
【００１６】（モニタリングモード）図５はモニタリン
グモード時の垂直ＣＣＤ１２の垂直転送電極１６の駆動
タイミングを示す。図６はｔ５１〜ｔ５５の各時刻にお
ける垂直ＣＣＤ１２の垂直転送電極１６のポテンシャル
状態を示す。図５において、Ｔｍはモニタリングモード
での垂直転送１サイクルの周期を示し、図３に示すスチ
ルモードでの垂直転送１サイクルの周期Ｔｓの１／４の
長さとなる。
グモード時の垂直ＣＣＤ１２の垂直転送電極１６の駆動
タイミングを示す。図６はｔ５１〜ｔ５５の各時刻にお
ける垂直ＣＣＤ１２の垂直転送電極１６のポテンシャル
状態を示す。図５において、Ｔｍはモニタリングモード
での垂直転送１サイクルの周期を示し、図３に示すスチ
ルモードでの垂直転送１サイクルの周期Ｔｓの１／４の
長さとなる。
【００１７】モニタリングモードにおいて各フィールド
では、同色の画素の信号が読み出される。まず、時刻ｔ
５１においてΦV1Aに対応するＮｏ.１４の画素のＲ（隣
接する受光部列についてはＧ）の信号「１４」を、垂直
ＣＣＤ１２の対応のパケットに読み出す。読み出された
Ｒ（Ｇ）の信号「１４」は、ΦV1Bが６ゲートに対しΦ
V1Aが１ゲートのため、スチルモードＡフィールドのデ
ータ量に比べて１／７のデータ量となる。
では、同色の画素の信号が読み出される。まず、時刻ｔ
５１においてΦV1Aに対応するＮｏ.１４の画素のＲ（隣
接する受光部列についてはＧ）の信号「１４」を、垂直
ＣＣＤ１２の対応のパケットに読み出す。読み出された
Ｒ（Ｇ）の信号「１４」は、ΦV1Bが６ゲートに対しΦ
V1Aが１ゲートのため、スチルモードＡフィールドのデ
ータ量に比べて１／７のデータ量となる。
【００１８】次に、時刻ｔ５２においてΦV1A〜ΦV4の
６相からなるゲートによって、信号「１４」を１パケッ
トだけ転送する。それと同時に、ΦV3Aにより、対応す
るＮｏ.７の画素のＧ（隣接する受光部列については
Ｂ）の信号「７」を読み出す。信号「７」はＲ（Ｇ）と
同様にスチルモードにおけるＢフィールドの１／７のデ
ータ量となる。次に時刻ｔ５３にて、Ｒ（Ｇ）及びＧ
（Ｂ）の各信号を更に１パケットだけ転送する。以上の
操作により、Ｒ，Ｇ，Ｂの色成分を含む信号が１つのフ
ィールドで読み出される。
６相からなるゲートによって、信号「１４」を１パケッ
トだけ転送する。それと同時に、ΦV3Aにより、対応す
るＮｏ.７の画素のＧ（隣接する受光部列については
Ｂ）の信号「７」を読み出す。信号「７」はＲ（Ｇ）と
同様にスチルモードにおけるＢフィールドの１／７のデ
ータ量となる。次に時刻ｔ５３にて、Ｒ（Ｇ）及びＧ
（Ｂ）の各信号を更に１パケットだけ転送する。以上の
操作により、Ｒ，Ｇ，Ｂの色成分を含む信号が１つのフ
ィールドで読み出される。
【００１９】読み出された信号は、垂直ＣＣＤ１６のパ
ケットの中で図６のｔ５１、ｔ５２に示すように、１４
画素当たり７パケットを構成単位として、２画素分の異
なる色成分の信号（信号「７」及び「１４」）が２パケ
ット（４画素分）あるいは３パケット（６画素分）の間
隔を空けて配列されている。
ケットの中で図６のｔ５１、ｔ５２に示すように、１４
画素当たり７パケットを構成単位として、２画素分の異
なる色成分の信号（信号「７」及び「１４」）が２パケ
ット（４画素分）あるいは３パケット（６画素分）の間
隔を空けて配列されている。
【００２０】次に、この信号を水平ブランキング期間内
で、画素Ｇ（Ｂ）の信号を垂直転送段数で４段（８画素
分）にわたって連続して高速で水平ＣＣＤ１３に転送す
る。それと同時に、次の水平ブランキング期間に水平Ｃ
ＣＤ１３に読み込まれるＲ（Ｇ）の信号「１４」は、水
平ＣＣＤ１３の近くのパケットに転送される（時刻ｔ５
４）。
で、画素Ｇ（Ｂ）の信号を垂直転送段数で４段（８画素
分）にわたって連続して高速で水平ＣＣＤ１３に転送す
る。それと同時に、次の水平ブランキング期間に水平Ｃ
ＣＤ１３に読み込まれるＲ（Ｇ）の信号「１４」は、水
平ＣＣＤ１３の近くのパケットに転送される（時刻ｔ５
４）。
【００２１】続く水平ブランキング期間では、Ｒ（Ｇ）
の信号「１４」を３段（６画素分）にわたって連続して
水平ＣＣＤ１３に転送すると同時に、次に読み込まれる
Ｇ（Ｂ）の信号「２１」を水平ＣＣＤ１３の近くのパケ
ットに転送する。
の信号「１４」を３段（６画素分）にわたって連続して
水平ＣＣＤ１３に転送すると同時に、次に読み込まれる
Ｇ（Ｂ）の信号「２１」を水平ＣＣＤ１３の近くのパケ
ットに転送する。
【００２２】上記のように、４段（パケット）→３段→
４段→３段......と垂直転送を繰り返すことで、垂直Ｃ
ＣＤ１２内では空パケットを挟んで間欠的に配列されて
いた信号が、水平ＣＣＤ１３からは連続した状態で取り
出せるようになっている。
４段→３段......と垂直転送を繰り返すことで、垂直Ｃ
ＣＤ１２内では空パケットを挟んで間欠的に配列されて
いた信号が、水平ＣＣＤ１３からは連続した状態で取り
出せるようになっている。
【００２３】スチルモードとモニタリングモードとを比
較すると、１水平転送時間が同じであれば、スチルモー
ドでは１画面分の全データを２フィールドかけて読み出
すのに対し、モニタリングモードでは１画面分のデータ
を１／７に間引き、１フィールドの２／７の時間で読み
出せる。このため、モニタリングモードでは、トータル
としてスチルモードの１／７のフレームレートでデータ
を扱うことが出来る。
較すると、１水平転送時間が同じであれば、スチルモー
ドでは１画面分の全データを２フィールドかけて読み出
すのに対し、モニタリングモードでは１画面分のデータ
を１／７に間引き、１フィールドの２／７の時間で読み
出せる。このため、モニタリングモードでは、トータル
としてスチルモードの１／７のフレームレートでデータ
を扱うことが出来る。
【００２４】例えば、３００万画素の撮像素子をクロッ
ク周波数１８ＭＨｚ、１フレーム当たり総クロック数４
４０万クロックで動作させる場合、１画面のデータを取
り出すのに必要な時間（フレームレート）は、スチルモ
ードでは約１／４秒、モニタリングモードでは約１／２
９秒となる。ＮＴＳＣ方式のＴＶフォーマットにおける
フレームレートである１／３０秒と比べても、モニタリ
ングモードでは同様のなめらかな動画像を得ることが可
能となる。
ク周波数１８ＭＨｚ、１フレーム当たり総クロック数４
４０万クロックで動作させる場合、１画面のデータを取
り出すのに必要な時間（フレームレート）は、スチルモ
ードでは約１／４秒、モニタリングモードでは約１／２
９秒となる。ＮＴＳＣ方式のＴＶフォーマットにおける
フレームレートである１／３０秒と比べても、モニタリ
ングモードでは同様のなめらかな動画像を得ることが可
能となる。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】モニタリングモードで
は、「垂直間引き読み出し」と「水平ブランキング期間
における垂直ＣＣＤ複数段転送」との組み合わせによ
り、各水平ＣＣＤから必要な受光部信号の連続読み出し
を実現している。この時の垂直ＣＣＤに必要な複数段転
送に必要な転送段数（パケット数）は間引きの数により
変わり、１／４間引きでは２段、１／５間引きでは２段
と３段の組み合わせ、１／６間引きでは３段、１／７間
引きでは３段と４段の組み合わせ、１／８間引きでは４
段、......となる。間引きの数は、撮像素子の総画素
数，動画に要求される画素数とフレームレートにより決
定される。
は、「垂直間引き読み出し」と「水平ブランキング期間
における垂直ＣＣＤ複数段転送」との組み合わせによ
り、各水平ＣＣＤから必要な受光部信号の連続読み出し
を実現している。この時の垂直ＣＣＤに必要な複数段転
送に必要な転送段数（パケット数）は間引きの数により
変わり、１／４間引きでは２段、１／５間引きでは２段
と３段の組み合わせ、１／６間引きでは３段、１／７間
引きでは３段と４段の組み合わせ、１／８間引きでは４
段、......となる。間引きの数は、撮像素子の総画素
数，動画に要求される画素数とフレームレートにより決
定される。
【００２６】一方、デジタルスチルカメラに代表される
画素の高密度化は一段と進んでいる。これに伴い、モニ
タリングモードでの間引きの数、言い換えれば、垂直Ｃ
ＣＤの複数段転送の段数も増える。しかし、モニタリン
グモードに要求されるフレームレートは、画素数が増え
ても同程度のレベルが要求される。このため、水平ブラ
ンキング期間内の垂直転送段数を増やすしかない。一定
時間である水平ブランキング期間において垂直転送段数
を増やすためには、一段当たりの垂直転送所用時間をス
チルモードに比べ短くせざるを得ず、垂直転送周波数を
上げざるを得ない。
画素の高密度化は一段と進んでいる。これに伴い、モニ
タリングモードでの間引きの数、言い換えれば、垂直Ｃ
ＣＤの複数段転送の段数も増える。しかし、モニタリン
グモードに要求されるフレームレートは、画素数が増え
ても同程度のレベルが要求される。このため、水平ブラ
ンキング期間内の垂直転送段数を増やすしかない。一定
時間である水平ブランキング期間において垂直転送段数
を増やすためには、一段当たりの垂直転送所用時間をス
チルモードに比べ短くせざるを得ず、垂直転送周波数を
上げざるを得ない。
【００２７】図７は垂直ＣＣＤの取り扱い信号量と垂直
転送電極の駆動周波数との関係を示す。ここでは、スチ
ルモードでの垂直転送１サイクル周期及び、その時の１
パケット当りの垂直ＣＣＤの取り扱い信号量を１００％
としている。図７に示すように周波数を上げる程、垂直
ＣＣＤ取り扱い信号量は低下する。
転送電極の駆動周波数との関係を示す。ここでは、スチ
ルモードでの垂直転送１サイクル周期及び、その時の１
パケット当りの垂直ＣＣＤの取り扱い信号量を１００％
としている。図７に示すように周波数を上げる程、垂直
ＣＣＤ取り扱い信号量は低下する。
【００２８】すなわち、モニタリングモードでの垂直転
送周波数がスチルモードでの垂直転送周波数より高い場
合は、モニタリングモードではスチルモードと同じ垂直
ＣＣＤ取り扱い信号量を得ることができない。このた
め、受光部から読み出された信号はモニタリングモード
での垂直高速駆動において隣接する垂直ＣＣＤの空パケ
ットにランダムにオーバーフロし、ザラ・混色などの画
質劣化を引き起こす。
送周波数がスチルモードでの垂直転送周波数より高い場
合は、モニタリングモードではスチルモードと同じ垂直
ＣＣＤ取り扱い信号量を得ることができない。このた
め、受光部から読み出された信号はモニタリングモード
での垂直高速駆動において隣接する垂直ＣＣＤの空パケ
ットにランダムにオーバーフロし、ザラ・混色などの画
質劣化を引き起こす。
【００２９】この様な問題に対し、従来は、単位画素セ
ル内における受光部と垂直ＣＣＤの占める割合を、周波
数特性により垂直ＣＣＤ取り扱い信号量が低下するモニ
タリングモードにおいても、受光部の取り扱い信号量よ
り垂直ＣＣＤの取り扱い信号量が必ず大きくなるように
設計していた。このように最適化することで画質劣化の
発生を防止していた。しかし、この方法では垂直ＣＣＤ
の取り扱い信号量を上げるため、画素セル内の垂直ＣＣ
Ｄの占める割合を大きくする必要があり、画素の高密度
化を進めていく上での大きな阻害要因の一つとなってい
る。
ル内における受光部と垂直ＣＣＤの占める割合を、周波
数特性により垂直ＣＣＤ取り扱い信号量が低下するモニ
タリングモードにおいても、受光部の取り扱い信号量よ
り垂直ＣＣＤの取り扱い信号量が必ず大きくなるように
設計していた。このように最適化することで画質劣化の
発生を防止していた。しかし、この方法では垂直ＣＣＤ
の取り扱い信号量を上げるため、画素セル内の垂直ＣＣ
Ｄの占める割合を大きくする必要があり、画素の高密度
化を進めていく上での大きな阻害要因の一つとなってい
る。
【００３０】垂直駆動周波数を上げる程取り扱い信号量
が低下する問題の原因としては、垂直ＣＣＤ転送効率の
低下、ゲート負荷による駆動波形のなまりがある。この
課題は解決されるべきであるが、画素の高密度化が一段
と進めば、更なる垂直転送周波数の増加、ゲート負荷の
増加が発生することになり、その場合には、モニタリン
グモードにおける垂直ＣＣＤの取り扱い信号量の低下は
深刻な問題となる。
が低下する問題の原因としては、垂直ＣＣＤ転送効率の
低下、ゲート負荷による駆動波形のなまりがある。この
課題は解決されるべきであるが、画素の高密度化が一段
と進めば、更なる垂直転送周波数の増加、ゲート負荷の
増加が発生することになり、その場合には、モニタリン
グモードにおける垂直ＣＣＤの取り扱い信号量の低下は
深刻な問題となる。
【００３１】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは、モニタリングモー
ドにおいて高い周波数で垂直転送を行う場合に起きる、
垂直ＣＣＤの取り扱える容量の低下による画質劣化を改
善できるＣＣＤ固体撮像素子の駆動方法を提供すること
にある。
であって、その目的とするところは、モニタリングモー
ドにおいて高い周波数で垂直転送を行う場合に起きる、
垂直ＣＣＤの取り扱える容量の低下による画質劣化を改
善できるＣＣＤ固体撮像素子の駆動方法を提供すること
にある。
【００３２】
【課題を解決するための手段】本発明によるＣＣＤ固体
撮像素子の駆動方法は、複数の受光部がそれぞれ垂直方
向に配列している受光部列と、該受光部列に沿って設け
られ、各受光部で発生する信号電荷をそれぞれ読み込む
複数のパケットをもつ垂直ＣＣＤと、該垂直ＣＣＤから
の信号電荷を順次読み込むように水平方向に沿って設け
られた水平ＣＣＤとを備えたＣＣＤ固体撮像素子を、一
部の受光部による信号電荷を間引いて処理するモニタリ
ングモードで駆動する方法であって、いずれか１つの受
光部からの第１の信号電荷を、該垂直ＣＣＤの対応する
第１のパケットに読み込む工程と、該第１のパケットに
おける該第１の信号電荷の一部を、該垂直ＣＣＤにおけ
る１または複数の空の第２のパケットに分割して読み込
む工程と、該第１及び第２のパケットの信号電荷を、該
第１及び第２のパケットのトータルパケット数だけ、垂
直方向に繰り返し転送する工程と、を包含しており、そ
のことにより上記目的が達成される。
撮像素子の駆動方法は、複数の受光部がそれぞれ垂直方
向に配列している受光部列と、該受光部列に沿って設け
られ、各受光部で発生する信号電荷をそれぞれ読み込む
複数のパケットをもつ垂直ＣＣＤと、該垂直ＣＣＤから
の信号電荷を順次読み込むように水平方向に沿って設け
られた水平ＣＣＤとを備えたＣＣＤ固体撮像素子を、一
部の受光部による信号電荷を間引いて処理するモニタリ
ングモードで駆動する方法であって、いずれか１つの受
光部からの第１の信号電荷を、該垂直ＣＣＤの対応する
第１のパケットに読み込む工程と、該第１のパケットに
おける該第１の信号電荷の一部を、該垂直ＣＣＤにおけ
る１または複数の空の第２のパケットに分割して読み込
む工程と、該第１及び第２のパケットの信号電荷を、該
第１及び第２のパケットのトータルパケット数だけ、垂
直方向に繰り返し転送する工程と、を包含しており、そ
のことにより上記目的が達成される。
【００３３】前記第１及び第２のパケットの信号電荷は
前記転送工程によって前記水平ＣＣＤに読み込まれて該
水平ＣＣＤにて混合されることにより、前記第１の信号
電荷が再現される。
前記転送工程によって前記水平ＣＣＤに読み込まれて該
水平ＣＣＤにて混合されることにより、前記第１の信号
電荷が再現される。
【００３４】ある実施形態では、前記垂直ＣＣＤの第１
及び第２パケットにて取り扱う信号量が、全受光部の信
号電荷を間引くことなく処理するスチルモードにおける
１つのパケットの取り扱う信号量以上になっている。
及び第２パケットにて取り扱う信号量が、全受光部の信
号電荷を間引くことなく処理するスチルモードにおける
１つのパケットの取り扱う信号量以上になっている。
【００３５】ある実施形態では、前記垂直ＣＣＤの垂直
転送周波数が、全受光部の信号電荷を間引くことなく処
理するスチルモード時の垂直転送周波数より高くなって
いる。
転送周波数が、全受光部の信号電荷を間引くことなく処
理するスチルモード時の垂直転送周波数より高くなって
いる。
【００３６】上記の「発明が解決しようとする課題」の
項目で述べたように、垂直ＣＣＤの、モニタリングモー
ド時の垂直転送周波数がスチルモード時の垂直転送周波
数より高い場合、モニタリングモード時における垂直Ｃ
ＣＤ１パケット当たりの取り扱い信号量は、スチルモー
ド時の場合に比べて低下する。また、モニタリングモー
ドで間引き読み出しを行うため、受光部信号が存在する
パケットの間には空のパケットがいくつか存在する（図
６における時刻ｔ５３のポテンシャル図を参照）。この
空のパケットは水平ブランキング期間で、信号の存在す
るパケットと同様に水平ＣＣＤに転送されている。
項目で述べたように、垂直ＣＣＤの、モニタリングモー
ド時の垂直転送周波数がスチルモード時の垂直転送周波
数より高い場合、モニタリングモード時における垂直Ｃ
ＣＤ１パケット当たりの取り扱い信号量は、スチルモー
ド時の場合に比べて低下する。また、モニタリングモー
ドで間引き読み出しを行うため、受光部信号が存在する
パケットの間には空のパケットがいくつか存在する（図
６における時刻ｔ５３のポテンシャル図を参照）。この
空のパケットは水平ブランキング期間で、信号の存在す
るパケットと同様に水平ＣＣＤに転送されている。
【００３７】これらのことを考慮し本発明では、モニタ
リングモードにおいて、受光部から垂直ＣＣＤに信号を
読み出した後、垂直ＣＣＤを高速駆動に移行するまで、
すなわち、垂直ＣＣＤの１パケット当たりの取り扱い信
号量が低下してランダムなオーバーフロを起こすまで
に、１つの受光部の信号電荷は、複数の垂直ＣＣＤのパ
ケットに分割される。このことにより、１パケット当た
りの扱うべき信号量自体が小さくなり、高速駆動時のラ
ンダムな信号のオーバーフロが解消される。
リングモードにおいて、受光部から垂直ＣＣＤに信号を
読み出した後、垂直ＣＣＤを高速駆動に移行するまで、
すなわち、垂直ＣＣＤの１パケット当たりの取り扱い信
号量が低下してランダムなオーバーフロを起こすまで
に、１つの受光部の信号電荷は、複数の垂直ＣＣＤのパ
ケットに分割される。このことにより、１パケット当た
りの扱うべき信号量自体が小さくなり、高速駆動時のラ
ンダムな信号のオーバーフロが解消される。
【００３８】なお、本願明細書において、モニタリング
モードでの垂直ＣＣＤの高速駆動とは、スチルモード時
の垂直転送周期より短い垂直転送周期、すなわちスチル
モード時の垂直転送周波数より高い垂直転送周波数によ
る駆動を意味する。
モードでの垂直ＣＣＤの高速駆動とは、スチルモード時
の垂直転送周期より短い垂直転送周期、すなわちスチル
モード時の垂直転送周波数より高い垂直転送周波数によ
る駆動を意味する。
【００３９】また、１つの受光部の信号電荷が複数の垂
直ＣＣＤのパケットに分割された後、分割された信号電
荷が垂直ＣＣＤ複数段転送により水平ＣＣＤで再び加算
され、元の受光部信号が再現される。
直ＣＣＤのパケットに分割された後、分割された信号電
荷が垂直ＣＣＤ複数段転送により水平ＣＣＤで再び加算
され、元の受光部信号が再現される。
【００４０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明によるＣＣＤ固体
撮像素子の駆動方法を具体的に説明する。
撮像素子の駆動方法を具体的に説明する。
【００４１】本発明の駆動方法は、その基本的な特徴が
モニタリングモード時の駆動方法にある。スチルモード
時の駆動方法は基本的には図３及び４を参照して説明し
た方法と同一であるので、その説明を省略する。なお、
本実施形態で用いられるＣＣＤ固体撮像素子の構成は図
１の構成と基本的に同じであるので、その説明も省略す
る。
モニタリングモード時の駆動方法にある。スチルモード
時の駆動方法は基本的には図３及び４を参照して説明し
た方法と同一であるので、その説明を省略する。なお、
本実施形態で用いられるＣＣＤ固体撮像素子の構成は図
１の構成と基本的に同じであるので、その説明も省略す
る。
【００４２】以下に、モニタリングモード時の駆動方法
を中心に説明する。
を中心に説明する。
【００４３】図８は、本発明の実施形態におけるモニタ
リングモード時の垂直ＣＣＤの垂直転送電極の駆動タイ
ミングを示す。図９は、ｔ８１〜ｔ８Ｄの各時刻におけ
る垂直ＣＣＤ内の信号の転送状態及び各垂直転送電極の
ポテンシャルを示す。なお、図８に示される「１水平期
間」、「水平ブランキング期間」及び「垂直転送１サイ
クル周期（垂直転送周期）」、並びに垂直ＣＣＤの「パ
ケット」については図３及び４に関する説明で定義した
ものと同様である。
リングモード時の垂直ＣＣＤの垂直転送電極の駆動タイ
ミングを示す。図９は、ｔ８１〜ｔ８Ｄの各時刻におけ
る垂直ＣＣＤ内の信号の転送状態及び各垂直転送電極の
ポテンシャルを示す。なお、図８に示される「１水平期
間」、「水平ブランキング期間」及び「垂直転送１サイ
クル周期（垂直転送周期）」、並びに垂直ＣＣＤの「パ
ケット」については図３及び４に関する説明で定義した
ものと同様である。
【００４４】まず、時刻t８１において、電極ΦV1Aによ
り画素（受光部に対応）１４によるＲ（隣接する受光部
列についてはＧ）の信号電荷「１４」が垂直ＣＣＤ１２
の対応のパケットａ（第１のパケット）に読み出され
る。次に、時刻９２で、ΦV1A〜ΦV4（ΦV1A、ΦV2、Φ
V3B及びΦV4）のゲートにより信号電荷「１４」を電極
ΦV3B、ΦV4の下のポテンシャル井戸へ転送する。その
後、電極ΦV3Aにより画素７によるＧ（隣接する受光部
列についてはＢ）の信号電荷「７」が垂直ＣＣＤ１２の
対応のパケットａ（第１のパケット）に読み出される。
ここまでは、図６に関して説明した通常のモニタリング
モードでの受光部信号の読み出し動作と同じである。上
記の動作により、垂直ＣＣＤ１２に信号電荷が存在しな
い空のパケットｂ（第２のパケット）が発生する。
り画素（受光部に対応）１４によるＲ（隣接する受光部
列についてはＧ）の信号電荷「１４」が垂直ＣＣＤ１２
の対応のパケットａ（第１のパケット）に読み出され
る。次に、時刻９２で、ΦV1A〜ΦV4（ΦV1A、ΦV2、Φ
V3B及びΦV4）のゲートにより信号電荷「１４」を電極
ΦV3B、ΦV4の下のポテンシャル井戸へ転送する。その
後、電極ΦV3Aにより画素７によるＧ（隣接する受光部
列についてはＢ）の信号電荷「７」が垂直ＣＣＤ１２の
対応のパケットａ（第１のパケット）に読み出される。
ここまでは、図６に関して説明した通常のモニタリング
モードでの受光部信号の読み出し動作と同じである。上
記の動作により、垂直ＣＣＤ１２に信号電荷が存在しな
い空のパケットｂ（第２のパケット）が発生する。
【００４５】その後、時刻t８３〜t８５において、Φ
V1AとΦV3Aの間の電位井戸に信号電荷が分布するよう転
送する。しかる後、t８６においてΦV1AとΦV3Aをバリ
アゲート（Ｌｏｗレベル）とし、それ以外のゲートであ
るΦV1B，ΦV2，ΦV3B，ΦV4をすべてＯＮ（Ｍｉｄｄ１
ｅレベル）とし、１つの受光部信号を１３個のゲート下
の電位井戸に拡散させる。その後、t８７〜t８Ｂにおい
て、ΦV1A〜ΦV4を順次切り替えることにより１つの受
光部信号は４つのパケットもしくは３つのパケットに分
割される。この分割により、分割信号電荷「７ａ」及び
「７ｂ」（または分割信号電荷「１４ａ」及び「１４
ｂ」）により構成される信号組が得られる。
V1AとΦV3Aの間の電位井戸に信号電荷が分布するよう転
送する。しかる後、t８６においてΦV1AとΦV3Aをバリ
アゲート（Ｌｏｗレベル）とし、それ以外のゲートであ
るΦV1B，ΦV2，ΦV3B，ΦV4をすべてＯＮ（Ｍｉｄｄ１
ｅレベル）とし、１つの受光部信号を１３個のゲート下
の電位井戸に拡散させる。その後、t８７〜t８Ｂにおい
て、ΦV1A〜ΦV4を順次切り替えることにより１つの受
光部信号は４つのパケットもしくは３つのパケットに分
割される。この分割により、分割信号電荷「７ａ」及び
「７ｂ」（または分割信号電荷「１４ａ」及び「１４
ｂ」）により構成される信号組が得られる。
【００４６】このように、t８２において１つの垂直パ
ケットａに読み出された受光部信号（信号電荷「７」ま
たは「１４」）は、t８Ｂにおいて隣り合う４つの垂直
パケット、あるいは３つの垂直パケットに分割される。
分割信号電荷「７ａ」及び「７ｂ」（または「１４ａ」
及び「１４ｂ」）はそれぞれ元の信号電荷「７」（また
は「１４」）より信号量が小さく、その信号量の合計が
元の信号電荷の量となる。
ケットａに読み出された受光部信号（信号電荷「７」ま
たは「１４」）は、t８Ｂにおいて隣り合う４つの垂直
パケット、あるいは３つの垂直パケットに分割される。
分割信号電荷「７ａ」及び「７ｂ」（または「１４ａ」
及び「１４ｂ」）はそれぞれ元の信号電荷「７」（また
は「１４」）より信号量が小さく、その信号量の合計が
元の信号電荷の量となる。
【００４７】その後、t８Ｂ〜t８Ｃにおいて垂直ＣＣＤ
を４段（４パケット）にわたって高速で水平ＣＣＤ１３
に転送する。このように、モニタリングモード時の駆動
において、１つの受光部による信号電荷を複数のパケッ
トに分割することで、各パケットが取り扱うべき信号量
を低減しているために、モニタリングモード時に、垂直
ＣＣＤにおいて信号を高速転送するときに垂直ＣＣＤに
よって取り扱える信号量が低下しても、各パケットから
の信号のオーバーフロを防止できる。
を４段（４パケット）にわたって高速で水平ＣＣＤ１３
に転送する。このように、モニタリングモード時の駆動
において、１つの受光部による信号電荷を複数のパケッ
トに分割することで、各パケットが取り扱うべき信号量
を低減しているために、モニタリングモード時に、垂直
ＣＣＤにおいて信号を高速転送するときに垂直ＣＣＤに
よって取り扱える信号量が低下しても、各パケットから
の信号のオーバーフロを防止できる。
【００４８】上記の転送により、一旦４つの垂直パケッ
トに分割されたＧ（Ｂ）信号「７ａ」及び「７ｂ」は、
水平ＣＣＤで再び加算され、元のＧ（Ｂ）の受光部信号
「７」が再現される。続いて、t８Ｃ〜t８Ｄにおいて垂
直ＣＣＤを３段にわたって高速で転送することにより、
一旦３つの垂直パケットに分割されたＲ（Ｇ）信号「１
４ａ」及び「１４ｂ」は、水平ＣＣＤで再び加算され、
元のＲ（Ｇ）の受光部信号「１４」が再現される。この
ような動作を繰り返すことで、分割された１つの受光部
信号は水平ＣＣＤで再現され、水平ＣＣＤからは劣化の
ない受光部信号を連続して取り出すことが可能となる。
トに分割されたＧ（Ｂ）信号「７ａ」及び「７ｂ」は、
水平ＣＣＤで再び加算され、元のＧ（Ｂ）の受光部信号
「７」が再現される。続いて、t８Ｃ〜t８Ｄにおいて垂
直ＣＣＤを３段にわたって高速で転送することにより、
一旦３つの垂直パケットに分割されたＲ（Ｇ）信号「１
４ａ」及び「１４ｂ」は、水平ＣＣＤで再び加算され、
元のＲ（Ｇ）の受光部信号「１４」が再現される。この
ような動作を繰り返すことで、分割された１つの受光部
信号は水平ＣＣＤで再現され、水平ＣＣＤからは劣化の
ない受光部信号を連続して取り出すことが可能となる。
【００４９】以上のような受光部信号の分割転送と水平
ＣＣＤによる加算との組合せによって、t８Ｂ以降の複
数段にわたる高速駆動における垂直ＣＣＤの取り扱い信
号量が、スチルモードにおける１パケット当たり取り扱
い信号量Ｖｓに対し、１パケット当たりＶｍに低下して
も、トータルで３×Ｖｍ（あるいは４×Ｖｍ）の信号量
まで扱える。このため、モニタリングモードにおいてス
チルモードと変わらない信号量を扱っても、良好な画質
が保証される。その結果、モニタリングモードでのザラ
・混色などの画質劣化の発生が解消される。
ＣＣＤによる加算との組合せによって、t８Ｂ以降の複
数段にわたる高速駆動における垂直ＣＣＤの取り扱い信
号量が、スチルモードにおける１パケット当たり取り扱
い信号量Ｖｓに対し、１パケット当たりＶｍに低下して
も、トータルで３×Ｖｍ（あるいは４×Ｖｍ）の信号量
まで扱える。このため、モニタリングモードにおいてス
チルモードと変わらない信号量を扱っても、良好な画質
が保証される。その結果、モニタリングモードでのザラ
・混色などの画質劣化の発生が解消される。
【００５０】本発明により、スチルモードにおける１パ
ケット当たり取り扱い信号量Ｖｓ、モニタリングモード
における１パケット当たりの取り扱い信号量Ｖｍ、及び
分割するパケット数Ｎ（第１のパケット及び第２のパケ
ットの合計のパケット数）の間に、Ｖｍ×Ｎ≧Ｖｓの関
係が満たされれば、モニタリングモードにおいもスチル
モードと変わらない信号量の処理が可能になる。
ケット当たり取り扱い信号量Ｖｓ、モニタリングモード
における１パケット当たりの取り扱い信号量Ｖｍ、及び
分割するパケット数Ｎ（第１のパケット及び第２のパケ
ットの合計のパケット数）の間に、Ｖｍ×Ｎ≧Ｖｓの関
係が満たされれば、モニタリングモードにおいもスチル
モードと変わらない信号量の処理が可能になる。
【００５１】以上の説明では、１／７間引きモードを採
用するため、モニタリングモードの垂直転送周期Ｔｍが
スチルモードの垂直転送周期Ｔｓの３分の１及び４分の
１としている。間引きモードに応じてＴｍとＴｓとの比
が他の値となる場合にも、本発明が適用できることは言
うまでもない。
用するため、モニタリングモードの垂直転送周期Ｔｍが
スチルモードの垂直転送周期Ｔｓの３分の１及び４分の
１としている。間引きモードに応じてＴｍとＴｓとの比
が他の値となる場合にも、本発明が適用できることは言
うまでもない。
【００５２】
【発明の効果】本発明によれば、モニタリングモード時
の駆動において、１つの受光部による信号電荷を複数の
パケットに分割するようになっているために、各パケッ
トが取り扱うべき信号量が低減され、垂直ＣＣＤを高速
転送するときのパケットからの信号電荷のオーバーフロ
が防止される。
の駆動において、１つの受光部による信号電荷を複数の
パケットに分割するようになっているために、各パケッ
トが取り扱うべき信号量が低減され、垂直ＣＣＤを高速
転送するときのパケットからの信号電荷のオーバーフロ
が防止される。
【００５３】上記の信号電荷の分割により、モニタリン
グモードにおいもスチルモードと変わらない信号量の処
理が可能になる。このため、モニタリングモードでのザ
ラ・混色などの画質劣化の発生を解消でき、良好な画質
が得られる。
グモードにおいもスチルモードと変わらない信号量の処
理が可能になる。このため、モニタリングモードでのザ
ラ・混色などの画質劣化の発生を解消でき、良好な画質
が得られる。
【００５４】本発明によれば、垂直転送電極の駆動タイ
ミングを適切に制御することで、受光部の取り扱い信号
量より垂直ＣＣＤの取り扱い信号量が大きくなるように
素子構造を設計する必要性が無くなる。このため、更な
る画素の高密度化が可能となる。
ミングを適切に制御することで、受光部の取り扱い信号
量より垂直ＣＣＤの取り扱い信号量が大きくなるように
素子構造を設計する必要性が無くなる。このため、更な
る画素の高密度化が可能となる。
【図１】ＣＣＤ固体撮像素子の構成図。
【図２】ＣＣＤ固体撮像素子の部分的な構成図。
【図３】図２に示すＣＣＤ固体撮像素子のスチルモード
時の垂直転送電極の駆動タイミング図。
時の垂直転送電極の駆動タイミング図。
【図４】図２に示すＣＣＤ固体撮像素子のスチルモード
駆動における信号の垂直転送状態を示すポテンシャル
図。
駆動における信号の垂直転送状態を示すポテンシャル
図。
【図５】図２に示すＣＣＤ固体撮像素子の従来技術によ
るモニタリングモードにおける垂直転送電極の駆動タイ
ミング図。
るモニタリングモードにおける垂直転送電極の駆動タイ
ミング図。
【図６】図２に示すＣＣＤ固体撮像素子の従来技術によ
るモニタリングモード駆動における信号の垂直転送状態
を示すポテンシャル図。
るモニタリングモード駆動における信号の垂直転送状態
を示すポテンシャル図。
【図７】垂直ＣＣＤ取り扱い信号量の垂直転送周波数と
の関係を示すグラフ。
の関係を示すグラフ。
【図８】本発明によるモニタリングモードにおける垂直
転送電極の駆動タイミング図。
転送電極の駆動タイミング図。
【図９】本発明によるモニタリングモード駆動における
信号の垂直転送状態を示すポテンシャル図。
信号の垂直転送状態を示すポテンシャル図。
１１ 受光部 １１ａ 受光部列 １２ 垂直ＣＣＤ １３ 水平ＣＣＤ １４ 電荷電圧変換部 １５ アンプ １６ 垂直転送電極 １７ 水平転送電極 ２８ 遮断画素
Claims (4)
- 【請求項１】 複数の受光部がそれぞれ垂直方向に配列
している受光部列と、該受光部列に沿って設けられ、各
受光部で発生する信号電荷をそれぞれ読み込む複数のパ
ケットをもつ垂直ＣＣＤと、該垂直ＣＣＤからの信号電
荷を順次読み込むように水平方向に沿って設けられた水
平ＣＣＤとを備えたＣＣＤ固体撮像素子を、一部の受光
部による信号電荷を間引いて処理するモニタリングモー
ドで駆動する方法であって、 いずれか１つの受光部からの第１の信号電荷を、該垂直
ＣＣＤの対応する第１のパケットに読み込む工程と、 該第１のパケットにおける該第１の信号電荷の一部を、
該垂直ＣＣＤにおける１または複数の空の第２のパケッ
トに分割して読み込む工程と、 該第１及び第２のパケットの信号電荷を、該第１及び第
２のパケットのトータルパケット数だけ、垂直方向に繰
り返し転送する工程と、 を包含するＣＣＤ固体撮像素子の駆動方法。 - 【請求項２】 前記第１及び第２のパケットの信号電荷
は前記転送工程によって前記水平ＣＣＤに読み込まれて
該水平ＣＣＤにて混合されることにより、前記第１の信
号電荷が再現される、請求項１に記載の固体撮像素子の
駆動方法。 - 【請求項３】 前記垂直ＣＣＤの第１及び第２パケット
にて取り扱う信号量が、全受光部の信号電荷を間引くこ
となく処理するスチルモードにおける１つのパケットの
取り扱う信号量以上になっている、請求項１または２に
記載の固体撮像素子の駆動方法。 - 【請求項４】 前記垂直ＣＣＤの垂直転送周波数が、全
受光部の信号電荷を間引くことなく処理するスチルモー
ド時の垂直転送周波数より高くなっている、請求項１か
ら３のいずれかに記載の固体撮像素子の駆動方法。
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