JP2001186418A - 固体撮像装置およびその駆動方法並びにカメラシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＣＤイメージャの多画素化が進み、その多
画素ＣＣＤイメージャが動画/静止画対応のカメラシス
テムの撮像デバイスとして使用されるようになると、モ
ニタリングモードにおける消費電力の増加が問題となっ
てくる。 【解決手段】 ＣＣＤイメージャ１０およびこれを撮像
デバイスとして用いるカメラシステムにおいて、ｎ行に
つき１行の割合で読み出しパルスＸＳＧを印加すること
で１／ｎ（本例では、ｎ＝３）に間引く間引きモードで
は、垂直ＣＣＤ１２を駆動する垂直転送パルスＶφ１，
Ｖφ１´，Ｖφ２，Ｖφ３，Ｖφ３´の振幅を、全画素
モード（通常モード）時のほぼ１／ｎに設定するととも
に、空パケットを利用して信号電荷を垂直転送するよう
にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置およ
びその駆動方法並びにカメラシステムに関し、特に静止
画と動画の双方を得ることが可能な固体撮像装置および
その駆動方法、並びに当該固体撮像装置を撮像デバイス
として用いたカメラシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】スチルカメラに代表される静止画の撮像
技術では、撮像デバイスとして固体撮像装置、例えば多
画素のＣＣＤ(Charge Coupled Device)イメージャを用
い、全画素の信号電荷を独立に読み出すことによって静
止画を得るようにしている。そして、高解像度化のため
に、より多画素のＣＣＤイメージャが用いられる。ま
た、被写体をモニタリングする際には、モニターに動画
を映し出すモニタリングモード（動画モード）が設定さ
れる。

【０００３】ところが、ＣＣＤイメージャにあっては、
出力部を構成するソースフォロワのカットオフ周波数と
ＣＣＤ駆動周波数との間に制約条件があることから、出
力部の動作速度をあまり高速にできない。したがって、
ＣＣＤイメージャの多画素化に伴って画素数が増える
と、モニタリングモード（動画モード）でのフレームレ
ートが低下することになる。

【０００４】これに対して、従来、多画素のＣＣＤイメ
ージャにおいて、モニタリングモード設定時に、各画素
からの信号電荷の読み出しを垂直方向において行単位で
間引くことにより、フレームレートを上げる技術が種々
提案されている（例えば、特開平５−２３６３５４号公
報を参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＣＣＤ
イメージャの多画素化が進み、その多画素ＣＣＤイメー
ジャが動画/静止画対応のカメラシステムの撮像デバイ
スとして使用されるようになると、多画素化に伴って垂
直転送部の転送段数も増えることから、モニタリングモ
ードにおける消費電力の増加が問題となってくる。

【０００６】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、モニタリングモード
時の垂直転送部における消費電力を、垂直転送部の特性
を劣化させることなく低減可能とした固体撮像装置およ
びその駆動方法並びにカメラシステムを提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像装
置は、行列状に配置された複数個のセンサ部、これら複
数個のセンサ部から読み出された信号電荷を各列ごとに
垂直転送する複数本の垂直転送部およびこれら複数本の
垂直転送部から移送される信号電荷を水平転送する水平
転送部を有する固体撮像素子と、複数個のセンサ部の信
号電荷を独立に読み出す第１の動作モードが設定された
とき、その動作モードに対応した垂直転送パルスを生成
して垂直転送部に与えて駆動する一方、複数個のセンサ
部の信号電荷を行方向において行単位で間引いて読み出
す第２の動作モードが設定されたとき、第１の動作モー
ド時の振幅よりも小さい振幅の垂直転送パルスを生成し
て垂直転送部に与えて駆動する駆動手段とを備えた構成
となっている。そして、この固体撮像装置は、動画／静
止画対応のカメラシステムにおいて、その撮像デバイス
として用いられる。

【０００８】上記構成の固体撮像装置およびこれを撮像
デバイスとして用いたカメラシステムにおいて、第２の
動作モード（間引きモード）では、垂直転送部を駆動す
る垂直転送パルスの振幅を第１の動作モード（全画素モ
ード）時よりも小さくすることにより、垂直転送部で消
費される電力が、第１の動作モード時よりも少なくて済
む。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一
実施形態に係る固体撮像装置を示す概略構成図である。

【００１０】図１において、センサ部（画素）１１が多
数、垂直（行）方向および水平方向（列）方向において
２次元マトリクス状に配列されている。これらセンサ部
１１は、入射光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に
変換して蓄積する。また、これらセンサ部１１の垂直列
ごとに複数本の垂直ＣＣＤ（垂直転送部）１２が設けら
れている。さらに、これら垂直ＣＣＤ１２と各センサ部
１１との間には読み出しゲート部１３が介在している。

【００１１】センサ部１１の各々に蓄積された信号電荷
は、後述する読み出しパルスＸＳＧが読み出しゲート部
１３のゲート電極に印加され、そのゲート電極下のポテ
ンシャルが深くなることにより、当該読み出しゲート部
１３を通して垂直ＣＣＤ１２に読み出される。垂直ＣＣ
Ｄ１２は、例えば３相の垂直転送パルスＶφ１〜Ｖφ３
によって転送駆動され、各センサ部１１から読み出され
た信号電荷を順に垂直転送する。

【００１２】図２に、垂直ＣＣＤ１２の電極構造を平面
パターンにて示す。同図から明らかなように、垂直ＣＣ
Ｄ１２の電極構造は、１層目のポリシリコンからなる転
送電極（図中、実線で示す）１４-1と、２層目のポリシ
リコンからなる転送電極（図中、点線で示す）１４-2
と、３層目のポリシリコンからなる転送電極（図中、一
点鎖線で示す）１４-2とからなる３層構造となってい
る。そして、これら３層構造の転送電極１４-1，１４-
2，１４-3には、垂直転送パルスＶφ１，Ｖφ２，Ｖφ
３がそれぞれ印加される。

【００１３】３相駆動の垂直ＣＣ１２では、例えば、３
相目の垂直転送パルスＶφ３が印加される転送電極１４
-3が、読み出しゲート部１３のゲート電極を兼ねた構造
となっている。このことから、３相の垂直転送パルスＶ
φ１〜Ｖφ３のうち、３相目の垂直転送パルスＶφ３
は、低レベル（以下、“Ｌ”レベルと記す）、中間レベ
ル（以下、“Ｍ”レベルと記す）および高レベル（以
下、“Ｈ”レベルと記す）の３値をとるように設定され
ており、その３値目の“Ｈ”レベルのパルスが読み出し
ゲート部１３のゲート電極に印加される読み出しパルス
ＸＳＧとなる。

【００１４】複数本の垂直ＣＣＤ１２の各転送先側端部
には、図の左右方向に延在する水平ＣＣＤ１５が設けら
れている。水平ＣＣＤ１５は、例えば２相の水平転送パ
ルスＨφ１，Ｈφ２によって転送駆動される。また、水
平ＣＣＤ１５の転送先側端部には、例えばフローティン
グディフュージョンアンプ構成の電荷検出部１６が設け
られている。この電荷検出部１６は、水平ＣＣＤ１５か
ら順に注入される信号電荷を信号電圧に変換して出力す
る。

【００１５】以上により、本実施形態に係るＣＣＤイメ
ージャ１０が構成されている。このＣＣＤイメージャ１
０を駆動するための３相の垂直転送パルスＶφ１〜Ｖφ
３、２相の水平転送パルスＨφ１，Ｈφ２等の各種のタ
イミングパルスは、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１
７で生成される。

【００１６】このタイミングジェネレータ１７には、垂
直転送パルスＶφ１〜Ｖφ３の３レベル、即ち“Ｈ”レ
ベル、“Ｍ”レベルおよび“Ｌ”レベルにそれぞれ対応
した３系統の電源電圧が電源部１８から供給される。ま
た、例えば“Ｍ”レベルについては、２つの電源電圧が
用意されている。

【００１７】すなわち、“Ｈ”レベルとして電源１８-1
の電源電圧が与えられ、“Ｍ”レベルとして例えばグラ
ンドレベル（０Ｖ）または電源１８-2の電源電圧が切替
えスイッチＳＷを介して選択的に与えられる。また、
“Ｌ”レベルとしては、電源１８-3の電源電圧が与えら
れる。

【００１８】切替えスイッチＳＷは、外部から与えられ
るモード切替え信号に基づいて、全画素モード時にはグ
ランドレベル（０Ｖ）を、間引きモード時には電源１８
-2の電源電圧を選択してタイミングジェネレータ１７に
供給する。ここで、全画素モードとは、全画素の信号電
荷を独立に読み出すモードを言い、間引きモードとは、
各画素の信号電荷を垂直方向において行単位で間引いて
読み出すモードを言うものとする。

【００１９】なお、以下の説明において、間引きモード
では、２行おきに1行、即ち３行につき１行だけ読み出
し、他の行については間引く１／３間引き読み出しを行
う場合を例にとって説明するものとする。

【００２０】電源部１８において、電源１８-1は、＋１
５Ｖを“Ｈ”レベルとしてタイミングジェネレータ１７
に供給する。電源１８-2は、−６Ｖを１／３間引きモー
ド時の“Ｍ”レベルとしてタイミングジェネレータ１７
に供給する。このとき、タイミングジェネレータ１７
は、１／３間引き読み出しに対応して電源１８-3の電源
電圧の約１／３の３Ｖｐ−ｐの垂直転送パルスＶφ１〜
Ｖφ３を垂直ＣＣＤ１２に供給する。電源１８-3は、−
９Ｖを“Ｌ”レベルとしてタイミングジェネレータ１７
に供給する。なお、これらの数値は一例に過ぎず、これ
に限定されるものではない。

【００２１】これら電源電圧が供給されることにより、
タイミングジェネレータ１７は、３相の垂直転送パルス
Ｖφ１〜Ｖφ３として、全画素モード時には“Ｍ”レベ
ルが０Ｖ、“Ｌ”レベルが−９Ｖのクロックパルスを、
間引きモード時には“Ｍ”レベルが−６Ｖ、“Ｌ”レベ
ルが−９Ｖのクロックパルスを発生する。すなわち、３
相の垂直転送パルスＶφ１〜Ｖφ３の振幅が、全画素モ
ード時には９Ｖ、間引きモード時にはその約１／３の３
Ｖとなる。これにより、垂直ＣＣＤ１２の取り扱い電荷
量もほぼ１／３となる。読み出しパルスＸＳＧについて
は、動作モードに関係なくその振幅が＋１５Ｖである。

【００２２】なお、本例では、“Ｍ”レベルの電源電圧
を切り替える構成としたが、これに限られるものではな
く、“Ｌ”レベルの電源電圧を−９Ｖと−３Ｖで切り替
えるようにしても、間引きモード時の垂直転送パルスＶ
φ１〜Ｖφ３の振幅を、全画素モード時のそれの約１／
３に設定することが可能である。

【００２３】ところで、全画素モードを実現するには、
垂直方向において全ての画素の読み出しゲート部１３の
ゲート電極に対して読み出しパルスＸＳＧを印加するよ
うにすれば良い。一方、間引きモードを実現するには、
間引き対象となる行を除く他の行の読み出しゲート部１
３のゲート電極に対して読み出しパルスＸＳＧを印加す
るようにすれば良い。

【００２４】そのため、読み出しパルスＸＳＧが重畳さ
れる３相目の垂直転送パルスＶφ３については、２系統
の垂直転送パルスＶφ３，Ｖφ３´がタイミングジェネ
レータ１７から出力されるようになっている。また、後
述する理由により、１相目の垂直転送パルスＶφ１につ
いても、２系統の垂直転送パルスＶφ１，Ｖφ１´がタ
イミングジェネレータ１７から出力されるようになって
いる。

【００２５】図３は、１本の垂直ＣＣＤ１２における転
送電極１４-1，１４-2，１４-3の一例の配線パターン図
である。本配線系においては、間引き読み出しを可能と
するため、１相目，３相目の垂直転送パルスの配線に工
夫が凝らされている。具体的には、上述したように、１
相目，３相目の垂直転送パルスとして２系統の垂直転送
パルスＶφ１とＶφ１´，Ｖφ３とＶφ３´が用意さ
れ、かつ垂直転送パルスＶφ１，Ｖφ１´，Ｖφ２，Ｖ
φ３，Ｖφ３´を伝送するために５本のバスライン１９
-1〜１９-5が配線されている。

【００２６】そして、２相目の垂直転送パルスＶφ２を
伝送するバスライン１９-3には、全画素について２層目
の転送電極１４-2が接続されている。また、垂直転送パ
ルスＶφ１，Ｖφ３を伝送するバスライン１９-1，１９
-4には、１層目，３層目の転送電極１４-1，１４-3が隣
り合う２画素を単位として１画素おきに接続され、垂直
転送パルスＶφ１´，Ｖφ３´を伝送するバスライン１
９-2，１９-5には、バスライン１９-1，１９-4に接続さ
れていない１層目，３層目の転送電極１４-1，１４-3が
接続されている。

【００２７】次に、上記構成のＣＣＤイメージャ１０に
おける各モード（全画素モード／間引きモード）の動作
について説明する。

【００２８】先ず、全画素モードでは、周知の全画素読
み出しが行われる。すなわち、図４のタイミングチャー
トに示す波形、即ち“Ｈ”レベルが＋１５Ｖ、“Ｍ”レ
ベルが０Ｖ、“Ｌ”レベルが−９Ｖの垂直転送パルスＶ
φ１，Ｖφ１´，Ｖφ２，Ｖφ３，Ｖφ３´がバスライ
ン１９-1〜１９-5（図３を参照）を通して各画素の転送
電極１４-1〜１４-3に与えられる。

【００２９】このとき、図４のタイミングチャートから
明らかなように、３相目の垂直転送パルスＶφ３，Ｖφ
３´には共に読み出しパルスＸＳＧが立っていることか
ら、全画素の信号電荷が読み出しゲート部１３を通して
垂直ＣＣＤ１２へ読み出される。これらの信号電荷は、
垂直ＣＣＤ１２によって独立に垂直転送され、さらに水
平ＣＣＤ１５によって水平転送された後、電荷検出部１
６で信号電圧に変換されて出力される。

【００３０】続いて、間引きモードの動作について説明
する。この間引きモードでは、垂直ＣＣＤ１２において
信号電荷が読み出されないパケット（転送段）について
は空転送が行われることに着目し、その空パケットをも
利用して垂直転送（ラインシフト）を行うようにする。
すなわち、１画素分の信号電荷を空パケットに振り分け
て転送する。

【００３１】さらに、１画素分の信号電荷を分割したこ
とで、各転送段の取り扱い電荷量が少なくて済むことか
ら、間引きモード時の垂直転送パルスＶφ１，Ｖφ１
´，Ｖφ２，Ｖφ３，Ｖφ３´の振幅を、全画素モード
時のそれよりも小さく設定するようにしている。

【００３２】以下、間引きモードでの具体的な動作につ
いて、図５のタイミングチャートおよび図６の動作説明
図を用いて説明する。なお、図６には、図３のＡ−Ａ´
断面のポテンシャル分布を示している。

【００３３】この間引きモードでは、１相目の垂直転送
パルスＶφ１とＶφ１´、３相目の垂直転送パルスＶφ
３とＶφ３´が異なる波形でタイミングジェネレータ１
７から出力され、２相目の垂直転送パルスＶφ２と共
に、バスライン１９-1〜１９-5（図３を参照）を通して
各画素の転送電極１４-1〜１４-3に与えられる。

【００３４】このとき、垂直転送パルスＶφ１，Ｖφ１
´，Ｖφ２，Ｖφ３，Ｖφ３´は、“Ｈ”レベルが＋１
５Ｖ、“Ｍ”レベルが−６Ｖ、“Ｌ”レベルが−９Ｖの
波形としてタイミングジェネレータ１７から出力され
る。また、図５のタイミングチャートから明らかなよう
に、垂直転送パルスＶφ３´には読み出しパルスＸＳＧ
が立たないようになっている

【００３５】これにより、各画素からは、２行おきに１
行ずつ信号電荷が読み出される。換言すれば、３行につ
き１行だけ読み出し、他の行については間引く１／３間
引き読み出しが実行される。すなわち、垂直転送パルス
Ｖφ３に読み出しパルスＸＳＧが立つことで、３行につ
き１行ずつ信号電荷が読み出される。読み出された信号
電荷は、垂直ＣＣＤ１２内の対応するパケットに蓄積さ
れる。

【００３６】このとき、読み出し対象となる行に印加さ
れる１相目の垂直転送パルスＶφ１が“Ｌ”レベルにあ
り、その行の転送電極１４-1下のポテンシャルのみが浅
くなっている（時刻ｔ１）。この場合、垂直転送パルス
Ｖφ１を“Ｌ”レベル、垂直転送パルスＶφ１´を
“Ｈ”レベルとしているのは、読み出された信号電荷が
垂直ＣＣＤ１２内で相互に混合しないようにするためで
ある。そして、垂直転送パルスＶφ３の読み出しパルス
ＸＳＧが消滅すると（時刻ｔ２）、読み出された信号電
荷が蓄積されていたパケットのポテンシャルが浅くな
る。

【００３７】すると、垂直ＣＣＤ１２内において、
“Ｌ”レベルの垂直転送パルスＶφ１が印加されている
転送電極１４-1下のポテンシャルバリアを境として、読
み出された１画素分の信号電荷が３パケット分に亘って
広がる。そして、垂直転送パルスＶφ１´が“Ｌ”レベ
ルになると（時刻ｔ３）、各行の転送電極１４-1下のポ
テンシャルが浅くなる。

【００３８】これにより、３パケット分に亘って広がっ
た１画素の信号電荷が、転送電極１４-1下のポテンシャ
ルが浅くなることでほぼ１／３ずつに振り分けられる。
続いて、３相目の垂直転送パルスＶφ３，Ｖφ３´が
“Ｌ”レベルに遷移すると（時点ｔ４）、ほぼ１／３ず
つの信号電荷は、各行の２層目の転送電極１４-2下に蓄
積される。

【００３９】そして、時刻ｔ５以降、垂直ＣＣＤ１２に
おいて垂直転送が行われる。この垂直転送により、垂直
ＣＣＤ１２から水平ＣＣＤ１５へ、１列につき１画素分
のほぼ１／３の電荷量の信号電荷がライン（行）単位で
順にラインシフトされる。このとき、水平ＣＣＤ１５で
は、１ラインシフトが実行される度に水平転送を行うの
ではなく、３ラインシフトごとに水平転送を行うように
する。

【００４０】すなわち、垂直ＣＣＤ１２で３ライン分の
ラインシフトが行われる期間、水平ＣＣＤ１５の転送動
作を停止する。これにより、水平ＣＣＤ１５内におい
て、３ライン分の信号電荷の加算が行われる。その結
果、垂直ＣＣＤ１２で３分割された信号電荷が、元の１
画素分の信号電荷となる。そして、これら１画素分の信
号電荷が水平ＣＣＤ１５によって順に水平転送され、電
荷検出部１６で信号電圧に変換されて出力される。

【００４１】上述したように、ｎ行につき１行の割合で
読み出しパルスＸＳＧを印加することによって１／ｎ
（本例では、ｎ＝３）に間引く間引きモードでは、垂直
転送パルスＶφ１，Ｖφ１´，Ｖφ２，Ｖφ３，Ｖφ３
´の振幅を、全画素モード（通常モード）時のほぼ１／
ｎに設定するとともに、空パケットを利用して信号電荷
を垂直転送するようにしたことにより、垂直ＣＣＤ１２
における消費電力を垂直ＣＣＤ１２の各転送特性を劣化
させることなく、最大１／ｎ²に低減できる。

【００４２】なお、本例では、１／ｎ間引きモード時の
垂直転送パルスＶφ１，Ｖφ１´，Ｖφ２，Ｖφ３，Ｖ
φ３´の振幅を、全画素モード時の１／ｎに設定すると
したが、垂直ＣＣＤ１２の各転送段における取り扱い電
荷量のバラツキなどを考慮して、１／ｘに設定すれば良
い。ただし、１／ｎ≦１／ｘ＜１である。また、１／ｘ
の振幅に設定しなくても、全画素モード時の振幅よりも
小さければ、間引きモード時の垂直ＣＣＤ１２における
消費電力の低減は可能である。

【００４３】また、本例では、１／３間引きを行う際
に、垂直ＣＣＤ１２において、信号電荷を読み出したパ
ケットを先頭にして後続する２つの空パケットの計３パ
ケット間で信号電荷を振り分けるとしたが、これに限ら
れるものではない。

【００４４】例えば、信号電荷を読み出したパケットを
真中にしてその前後２つの空パケットの計３パケット間
で信号電荷を振り分けるようにすることも可能である。
この振り分けを実現するには、信号電荷を読み出した行
の次の行の転送電極１４-1に対して１相目の垂直転送パ
ルスＶφ１を印加するようにすれば良い。図７は、この
場合の動作説明図である。

【００４５】また、上記実施形態では、１／３間引きを
行う際に、１画素分の信号電荷を垂直ＣＣＤ１２に一度
に読み出し、その後垂直ＣＣＤ１２内において３分割す
るようにしたが、１画素分の信号電荷を３回に分けて垂
直ＣＣＤ１２に読み出すようにすることも可能である。
ただし、この３回に分けての読み出しは、必ずしも、１
画素分の信号電荷を３等分すると言う意味ではない。

【００４６】センサ部１１から信号電荷を３回に分けて
読み出す方法としては、例えば、読み出しパルスＸＳＧ
の振幅を３段階に切り替える方法などが考えられる。具
体的には、一例として、読み出しパルスＸＳＧの振幅を
１回目の読み出し動作では５Ｖ、２回目の読み出し動作
では１０Ｖ、３回目の読み出し動作では１５Ｖに設定す
る。これにより、センサ部１１にその飽和電荷量いっぱ
いに信号電荷が蓄積されている場合を考えると、３回の
読み出し動作によって１画素分の信号電荷をほぼ３等分
できる。

【００４７】逆に、センサ部１１にその飽和電荷量の１
／３以下の信号電荷が蓄積されている場合には、１回
目、２回目の読み出し動作では信号電荷が読み出されな
いことになるが、３回目の読み出し動作によって全ての
信号電荷が垂直ＣＣＤ１２に読み出されることになる。
したがって、１回目、２回目の読み出し動作に対応する
パケットでは空転送が行われることになる。しかし、先
の実施形態の場合と同様に、全画素モード時の１／３の
振幅の垂直転送パルスで垂直転送が行われることに違い
はない。

【００４８】１画素分の信号電荷を３回に分けて読み出
す場合の動作について、図８のタイミングチャートおよ
び図９の動作説明図を用いて説明する。なお、以下の説
明では、各センサ部１１にその飽和電荷量いっぱいの信
号電荷が蓄積されているものと仮定して説明する。ま
た、本実施形態の場合には、垂直ＣＣＤ１２内において
各画素の信号電荷が混合しないように３パケットを単位
として分離する必要がないため、１相目の垂直転送パル
スについては１つの垂直転送パルスＶφ１だけで良い。

【００４９】先ず、垂直転送パルスＶφ３に振幅が例え
ば５Ｖの読み出しパルスＸＳＧが立つと（時刻ｔ１）、
３行につき１行ずつ各センサ部１１からほぼ１／３の信
号電荷が垂直ＣＣＤ１２に読み出される。このとき、垂
直転送パルスＶφ１，Ｖφ２は“Ｌ”レベル、垂直転送
パルスＶφ３´は“Ｍ”レベルにある。

【００５０】そして、この読み出されたほぼ１／３の信
号電荷は、読み出しパルスＸＳＧが消滅した後（時刻ｔ
２）、垂直転送パルスＶφ２が“Ｍ”レベルに遷移し
（時刻ｔ３）、次いで垂直転送パルスＶφ３，Ｖφ３´
が“Ｌ”レベルに遷移し（時刻ｔ４）、次いで垂直転送
パルスＶφ１が“Ｍ”レベルに遷移し（時刻ｔ５）、次
いで垂直転送パルスＶφ２が“Ｌ”レベルに遷移し（時
刻ｔ６）、次いで垂直転送パルスＶφ３，Ｖφ３´が
“Ｍ”レベルに遷移し（時刻ｔ７）、次いで垂直転送パ
ルスＶφ１が“Ｌ”レベルに遷移する（時刻ｔ８）こと
で、１ライン分シフトされる。

【００５１】次に、垂直転送パルスＶφ３に振幅が例え
ば１０Ｖの読み出しパルスＸＳＧが立つと（時刻ｔ
９）、同じ行の各センサ部１１に残されているほぼ２／
３の信号電荷のうち、その半分（１画素分のほぼ１／
３）の信号電荷が垂直ＣＣＤ１２に読み出される。この
信号電荷は読み出しパルスＸＳＧの消滅後（時刻ｔ１
０）、時刻ｔ１１〜時刻ｔ１６の期間において１ライン
分シフトされる。

【００５２】そして、最後に、垂直転送パルスＶφ３に
振幅が例えば１５Ｖの読み出しパルスＸＳＧが立つと
（時刻ｔ１７）、同じ行の各センサ部１１に残されてい
るほぼ１／３の信号電荷が垂直ＣＣＤ１２に読み出され
る。これで、１画素分の信号電荷が全て読み出されたこ
とになる。

【００５３】以上のようにして、１画素について３回に
分けて読み出された信号電荷は、時刻ｔ２１以降、垂直
ＣＣＤ１２において垂直転送される。この垂直転送によ
り、垂直ＣＣＤ１２から水平ＣＣＤ１５へ、１列につき
１画素分のほぼ１／３の電荷量の信号電荷がライン単位
で順にラインシフトされる。このとき、水平ＣＣＤ１５
では、１ラインシフトごとに水平転送を行うのではな
く、３ラインシフトごとに水平転送を行うようにする。

【００５４】すなわち、垂直ＣＣＤ１２で３ライン分の
ラインシフトが行われる期間、水平ＣＣＤ１５の転送動
作を停止する。これにより、水平ＣＣＤ１５内におい
て、３ライン分の信号電荷の加算が行われる。その結
果、各画素から３回に分けて読み出された信号電荷が、
元の１画素分の信号電荷となる。そして、これら１画素
分の信号電荷が水平ＣＣＤ１５によって順に水平転送さ
れ、電荷検出部１６で信号電圧に変換されて出力され
る。

【００５５】図１０は、ＣＣＤイメージャを撮像デバイ
スとして用いた本発明に係るカメラシステムの構成の一
例を示すブロック図である。

【００５６】図１０において、本カメラシステムは、撮
像デバイスであるＣＣＤイメージャ２１、このＣＣＤイ
メージャ２１の撮像面上に被写体からの入射光（像光）
を取り込んで結像させるレンズ２２、ＣＣＤイメージャ
２１の出力信号を処理する信号処理回路２３、この信号
処理回路２３の出力信号を記録媒体に記録する画像記録
装置２４、信号処理回路２３の出力信号をモニターに表
示する画像表示装置２５、本システム全体のタイミング
制御をなすタイミングコントローラ２６および撮像モー
ドを設定するモード設定部２７を備えた構成となってい
る。

【００５７】上記構成のカメラシステムにおいて、ＣＣ
Ｄイメージャ２１として、先述した各実施形態に係るＣ
ＣＤイメージャ１０が用いられる。ＣＣＤイメージャ２
１の撮像面上には、レンズ２２などの光学系を通して、
被写体からの像光が結像される。一方、モード設定部２
７では撮像モードとして、静止画を撮像する静止画モー
ドと、撮像中の画像をモニターに映し出す動画モード
（モニタリングモード）とが適宜設定される。

【００５８】タイミングコントローラ２６は、図１にお
けるタイミングジェネレータ１７や電源部１８などを有
する構成となっている。そして、モード設定部２７から
タイミングコントローラ２６に対して静止画モードが設
定されたときは、図１のＣＣＤイメージャ１０は全画素
モードをとり、動画モードが設定されたときは間引きモ
ードをとる。

【００５９】このように、動画／静止画対応のカメラシ
ステムにおいて、その撮像デバイスとして、先述した各
実施形態に係るＣＣＤイメージャ１０を用いることによ
り、当該ＣＣＤイメージャ１０では動画モードに対応し
た間引きモード時に垂直転送パルスの振幅を、全画素モ
ード時のそれよりも小さく設定することにより、垂直Ｃ
ＣＤにおける低消費電力化が図られているので、カメラ
システム全体の消費電力を低減できることになる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
固体撮像装置およびこれを撮像デバイスとして用いたカ
メラシステムにおいて、第２の動作モード（間引きモー
ド）では、垂直転送部を駆動する垂直転送パルスの振幅
を第１の動作モード（全画素モード）時よりも小さくす
ることにより、垂直転送部で消費される電力が、第１の
動作モード時よりも少なくて済むため、低消費電力化が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る固体撮像装置を示す
概略構成図である。

【図２】垂直ＣＣＤの電極構造を示す平面パターン図で
ある。

【図３】垂直ＣＣＤにおける転送電極の一例の配線パタ
ーン図である。

【図４】全画素モード時の垂直転送パルスを示すタイミ
ングチャートである。

【図５】間引きモード時の垂直転送パルスの第１例を示
すタイミングチャートである。

【図６】間引きモード時の第１例の動作説明図である。

【図７】間引きモード時の第２例の動作説明図である。

【図８】他の実施形態に係る垂直転送パルスを示すタイ
ミングチャートである。

【図９】他の実施形態に係る動作説明図である。

【図１０】本発明に係るカメラシステムの構成例を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１１…センサ部、１２…垂直ＣＣＤ、１３…読み出しゲ
ート部、１５…水平ＣＣＤ、１７…タイミングジェネレ
ータ（ＴＧ）、１８…電源部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 行列状に配置された複数個のセンサ部、
   これら複数個のセンサ部から読み出された信号電荷を各
   列ごとに垂直転送する複数本の垂直転送部およびこれら
   複数本の垂直転送部から移送される信号電荷を水平転送
   する水平転送部を有する固体撮像素子と、 前記複数個のセンサ部の信号電荷を独立に読み出す第１
   の動作モードが設定されたとき、その動作モードに対応
   した垂直転送パルスを生成して前記垂直転送部に与えて
   駆動する一方、前記複数個のセンサ部の信号電荷を行方
   向において行単位で間引いて読み出す第２の動作モード
   が設定されたとき、前記第１の動作モード時の振幅より
   も小さい振幅の垂直転送パルスを生成して前記垂直転送
   部に与えて駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とす
   る固体撮像装置。
2. 【請求項２】 前記駆動手段は、前記第２の動作モード
   としてｎ行につき１行の信号電荷を読み出す１／ｎ間引
   きモードが設定されたとき、前記センサ部から読み出し
   た１行分の信号電荷を前記垂直転送部においてｎ行に相
   当する各転送段間で振り分けて独立に垂直転送するよう
   に前記垂直転送部を駆動することを特徴とする請求項１
   記載固体撮像装置。
3. 【請求項３】 前記駆動手段は、前記ｎ行に相当する各
   転送段間に振り分けられた各信号電荷を、前記垂直転送
   部の垂直転送時に前記水平転送部内で加算するように前
   記垂直転送部および前記水平転送部を駆動することを特
   徴とする請求項２記載固体撮像装置。
4. 【請求項４】 前記駆動手段は、前記第２の動作モード
   としてｎ行につき１行の信号電荷を読み出す１／ｎ間引
   きモードが設定されたとき、前記センサ部からｎ回に分
   けて前記垂直転送部のｎ行に相当する各転送段に読み出
   して独立に垂直転送するように前記垂直転送部を駆動す
   ることを特徴とする請求項１記載固体撮像装置。
5. 【請求項５】 前記駆動手段は、前記ｎ行に相当する各
   転送段に読み出された各信号電荷を、前記垂直転送部の
   垂直転送時に前記水平転送部内で加算するように前記垂
   直転送部および前記水平転送部を駆動することを特徴と
   する請求項４記載固体撮像装置。
6. 【請求項６】 行列状に配置された複数個のセンサ部、
   これら複数個のセンサ部から読み出された信号電荷を各
   列ごとに垂直転送する複数本の垂直転送部およびこれら
   複数本の垂直転送部から移送される信号電荷を水平転送
   する水平転送部を有する固体撮像素子の駆動方法であっ
   て、 前記複数個のセンサ部の信号電荷を独立に読み出す第１
   の動作モードが設定されたとき、その動作モードに対応
   した垂直転送パルスを生成して前記垂直転送部に与えて
   駆動する一方、前記複数個のセンサ部の信号電荷を行方
   向において行単位で間引いて読み出す第２の動作モード
   が設定されたとき、前記第１の動作モード時の振幅より
   も小さい振幅の垂直転送パルスを生成して前記垂直転送
   部に与えて駆動することを特徴とする固体撮像装置の駆
   動方法。
7. 【請求項７】 行列状に配置された複数個のセンサ部、
   これら複数個のセンサ部から読み出された信号電荷を各
   列ごとに垂直転送する複数本の垂直転送部およびこれら
   複数本の垂直転送部から移送される信号電荷を水平転送
   する水平転送部を有する固体撮像素子を撮像デバイスと
   して用いたカメラシステムであって、静止画を撮像する
   静止画モードと、撮像画像を動画としてモニタリングす
   る動画モードとを選択的に設定するモード設定部と、 前記モード設定部で前記静止画モードが設定されたと
   き、そのモードに対応した垂直転送パルスを生成して前
   記垂直転送部に与えて駆動する一方、前記動画モードが
   設定されたとき、前記静止画モード時の振幅よりも小さ
   い振幅の垂直転送パルスを生成して前記垂直転送部に与
   えて駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とするカメ
   ラシステム。