JP2894341B1 - 固体撮像装置の駆動方法 - Google Patents
固体撮像装置の駆動方法Info
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N3/00—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages
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- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
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- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
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Abstract
【要約】
【課題】 固体撮像装置のフォトダイオードからの信号
電荷を間引きする場合に、例えば、垂直３画素ライン周
期のうち１ライン分の信号しか使用しないため、信号電
荷量が小さくなり、低感度になってしまう。 【解決手段】 フォトダイオードから垂直ＣＣＤに信号
電荷を読み出すに際して垂直３画素ラインの周期で読み
出しが可能な固体撮像装置において、垂直３画素ライン
の周期のうち２画素ラインを選択的に読み出し、かつ、
１水平ブランキング期間内に垂直３画素ライン分の垂直
転送を行うことにより水平ＣＣＤにて垂直２画素ライン
分の信号を加算して出力する。３画素ラインの周期によ
る間引き読み出しによってフレームレートを高くするこ
とができる一方で、２画素ラインの信号電荷を加算して
出力するため、信号電荷が２倍となり、感度が向上でき
る。
電荷を間引きする場合に、例えば、垂直３画素ライン周
期のうち１ライン分の信号しか使用しないため、信号電
荷量が小さくなり、低感度になってしまう。 【解決手段】 フォトダイオードから垂直ＣＣＤに信号
電荷を読み出すに際して垂直３画素ラインの周期で読み
出しが可能な固体撮像装置において、垂直３画素ライン
の周期のうち２画素ラインを選択的に読み出し、かつ、
１水平ブランキング期間内に垂直３画素ライン分の垂直
転送を行うことにより水平ＣＣＤにて垂直２画素ライン
分の信号を加算して出力する。３画素ラインの周期によ
る間引き読み出しによってフレームレートを高くするこ
とができる一方で、２画素ラインの信号電荷を加算して
出力するため、信号電荷が２倍となり、感度が向上でき
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像装置の駆動
方法に関し、特にフォトダイオードから垂直ＣＣＤに垂
直複数画素ラインの周期で信号電荷を読み出し可能な固
体撮像装置において、フレームレートを高める一方で感
度の向上を図った駆動方法に関する。
方法に関し、特にフォトダイオードから垂直ＣＣＤに垂
直複数画素ラインの周期で信号電荷を読み出し可能な固
体撮像装置において、フレームレートを高める一方で感
度の向上を図った駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータ用の画像
入力カメラの開発が進められており、この種のカメラに
搭載されている撮像装置は、画像の解像度を向上させる
などのために、ノンインターレース方式が採用されてい
る。ノンインターレース方式は、従来のテレビ方式（Ｎ
ＴＳＣやＰＡＬ方式）のカメラで用いられてきた、１画
面（１フレーム）を２つの画面（フィールド）で表示さ
せるインターレース方式の撮像装置とは異なり、１画面
（１フレーム）を構成する全水平走査線の信号を、順に
出力させる走査方式であり、パーソナルコンピュータな
どのディスプレイに表示させるのが容易であることを特
徴としている。そのため、この方式に対応した撮像装
置、すなわち全画素同時読み出し方式（プログレッシブ
スキャン方式とも呼ばれている）の撮像装置が要求さ
れ、開発も盛んになっている。以下に、本方式について
説明する。
入力カメラの開発が進められており、この種のカメラに
搭載されている撮像装置は、画像の解像度を向上させる
などのために、ノンインターレース方式が採用されてい
る。ノンインターレース方式は、従来のテレビ方式（Ｎ
ＴＳＣやＰＡＬ方式）のカメラで用いられてきた、１画
面（１フレーム）を２つの画面（フィールド）で表示さ
せるインターレース方式の撮像装置とは異なり、１画面
（１フレーム）を構成する全水平走査線の信号を、順に
出力させる走査方式であり、パーソナルコンピュータな
どのディスプレイに表示させるのが容易であることを特
徴としている。そのため、この方式に対応した撮像装
置、すなわち全画素同時読み出し方式（プログレッシブ
スキャン方式とも呼ばれている）の撮像装置が要求さ
れ、開発も盛んになっている。以下に、本方式について
説明する。
【０００３】図７に全画素同時読みだし方式に対応し
た、インターライン型ＣＣＤ撮像装置の平面構成図を示
す。この撮像装置は、撮像領域１、水平ＣＣＤ２、出力
部（電荷検出部）３で構成される。前記撮像領域１に
は、光を信号電荷に光電変換し信号電荷を蓄積するフォ
トダイオード４が２次元マトリックス状に複数個配置さ
れ、さらに、各フォトダイオード列の隣には垂直方向に
信号電荷を転送する垂直ＣＣＤ５が設けられている。前
記フォトダイオード４と垂直ＣＣＤ５との間には、各フ
ォトダイオード４から垂直ＣＣＤ５に信号電荷を読み出
す読み出し部６が設けられている。なお、前記撮像領域
１内の前記以外の領域は素子分離領域７である。この撮
像装置では、一定時間フォトダイオード４で光電変換さ
れ蓄積された信号電荷は、読み出し部６の電極に所要の
電圧を加えることにより、読み出し部６を介して垂直Ｃ
ＣＤ５に読み出される。垂直ＣＣＤ５に読み出された信
号電荷は、１水平ラインずつ水平ＣＣＤ２に向かって垂
直方向に転送される。水平ＣＣＤ２に転送された信号電
荷は、水平ＣＣＤ２を水平方向に転送され、出力部（電
荷検出部）３で出力電圧として検出される。
た、インターライン型ＣＣＤ撮像装置の平面構成図を示
す。この撮像装置は、撮像領域１、水平ＣＣＤ２、出力
部（電荷検出部）３で構成される。前記撮像領域１に
は、光を信号電荷に光電変換し信号電荷を蓄積するフォ
トダイオード４が２次元マトリックス状に複数個配置さ
れ、さらに、各フォトダイオード列の隣には垂直方向に
信号電荷を転送する垂直ＣＣＤ５が設けられている。前
記フォトダイオード４と垂直ＣＣＤ５との間には、各フ
ォトダイオード４から垂直ＣＣＤ５に信号電荷を読み出
す読み出し部６が設けられている。なお、前記撮像領域
１内の前記以外の領域は素子分離領域７である。この撮
像装置では、一定時間フォトダイオード４で光電変換さ
れ蓄積された信号電荷は、読み出し部６の電極に所要の
電圧を加えることにより、読み出し部６を介して垂直Ｃ
ＣＤ５に読み出される。垂直ＣＣＤ５に読み出された信
号電荷は、１水平ラインずつ水平ＣＣＤ２に向かって垂
直方向に転送される。水平ＣＣＤ２に転送された信号電
荷は、水平ＣＣＤ２を水平方向に転送され、出力部（電
荷検出部）３で出力電圧として検出される。
【０００４】図８は、全画素同時読み出し方式に対応し
た撮像装置における、前記フォトダイオード４と、前記
垂直ＣＣＤ５に設けられる垂直転送電極８との対応を説
明する平面図である。ここでは、垂直方向に４画素分の
み示している。前記したようにフォトダイオード列の隣
に垂直方向に延びる垂直ＣＣＤ５が設けられており、そ
れぞれ１つのフォトダイオード４に対応して、４つの垂
直転送電極８ａ〜８ｄが設けられており、そのうち少な
くとも１つの垂直転送電極８ｃは、フォトダイオード４
から垂直ＣＣＤ５に信号電荷を読み出す、読み出し電極
を兼ねている。前記垂直ＣＣＤ５が４相のパルス（φＶ
１〜φＶ４）で駆動される場合には、各垂直転送電極８
ａ〜８ｄには、４電極周期でそれぞれφＶ１〜φＶ４の
垂直駆動パルスが印加される。
た撮像装置における、前記フォトダイオード４と、前記
垂直ＣＣＤ５に設けられる垂直転送電極８との対応を説
明する平面図である。ここでは、垂直方向に４画素分の
み示している。前記したようにフォトダイオード列の隣
に垂直方向に延びる垂直ＣＣＤ５が設けられており、そ
れぞれ１つのフォトダイオード４に対応して、４つの垂
直転送電極８ａ〜８ｄが設けられており、そのうち少な
くとも１つの垂直転送電極８ｃは、フォトダイオード４
から垂直ＣＣＤ５に信号電荷を読み出す、読み出し電極
を兼ねている。前記垂直ＣＣＤ５が４相のパルス（φＶ
１〜φＶ４）で駆動される場合には、各垂直転送電極８
ａ〜８ｄには、４電極周期でそれぞれφＶ１〜φＶ４の
垂直駆動パルスが印加される。
【０００５】図９は、全画素同時読み出し動作における
電荷転送の様子を示す図である。なお、同図においては
簡略化のため、垂直ＣＣＤ５は１列分を示し、図の側方
に水平ＣＣＤ２を示す。図中の黒丸（●）は信号電荷が
存在することを意味し、白丸（○）は信号電荷が存在し
ない空のパケットを意味する。同図（ａ）において、一
定時間フォトダイオード４（ＰＤ１〜ＰＤ６）が露光さ
れ、光電変換により発生し蓄積された信号電荷は、全画
素の読み出し電極に読み出し電圧が印加されることによ
り、垂直ＣＣＤ５に読み出される。その後、同図（ｂ）
において、垂直ＣＣＤ５に読み出された信号電荷は、１
水平ラインづつ水平ＣＣＤ２に向かって垂直方向に転送
される。同図（ｃ）において、１垂直ライン転送された
電荷は、水平ＣＣＤ２を１ラインづつ転送され、出力さ
れる。
電荷転送の様子を示す図である。なお、同図においては
簡略化のため、垂直ＣＣＤ５は１列分を示し、図の側方
に水平ＣＣＤ２を示す。図中の黒丸（●）は信号電荷が
存在することを意味し、白丸（○）は信号電荷が存在し
ない空のパケットを意味する。同図（ａ）において、一
定時間フォトダイオード４（ＰＤ１〜ＰＤ６）が露光さ
れ、光電変換により発生し蓄積された信号電荷は、全画
素の読み出し電極に読み出し電圧が印加されることによ
り、垂直ＣＣＤ５に読み出される。その後、同図（ｂ）
において、垂直ＣＣＤ５に読み出された信号電荷は、１
水平ラインづつ水平ＣＣＤ２に向かって垂直方向に転送
される。同図（ｃ）において、１垂直ライン転送された
電荷は、水平ＣＣＤ２を１ラインづつ転送され、出力さ
れる。
【０００６】図１０は、全画素同時読み出し動作におけ
る垂直駆動パルスの波形図と電荷転送の詳細図である。
ここで、図の上側の波形図は垂直ブランキング期間およ
びそれに続く２ラインの水平走査期間に渡って示してい
る。垂直駆動パルスは４相（φＶ１〜φＶ４）であり、
また、フォトダイオード４から垂直ＣＣＤ５に信号電荷
を読み出すための読み出しパルスφＴＧが設けられてい
る。なお、同図では、φＴＧが独立したパルス波形図と
なっているが、実際にはφＴＧＡはφＶ３Ａに、φＴＧ
ＢはφＶ３Ｂに、φＴＧＣはφＶ３Ｃに重畳された形
で、読み出し電極を兼ねる前記垂直転送電極８ｃに印加
される。図の下側は電荷転送の様子を示したもので、左
端にフォトダイオード４と垂直転送電極８が模式的に示
されている。左端の最下段は水平ＣＣＤ２に対応してお
り、水平転送電極９には水平駆動パルスφＨ１が印加さ
れる。電荷転送の様子は、白四角は信号電荷が無いこと
を示し、斜めハッチングはフォトダイオード４から読み
出された信号電荷が存在することを示している。時間的
な動きは上側の波形図のタイミングを参照し、各タイミ
ングにおいて信号電荷が垂直ＣＣＤのどこの位置に存在
するかは左側のフォトダイオードと垂直転送電極の模式
図を参照することで、電荷転送の様子が把握される。
る垂直駆動パルスの波形図と電荷転送の詳細図である。
ここで、図の上側の波形図は垂直ブランキング期間およ
びそれに続く２ラインの水平走査期間に渡って示してい
る。垂直駆動パルスは４相（φＶ１〜φＶ４）であり、
また、フォトダイオード４から垂直ＣＣＤ５に信号電荷
を読み出すための読み出しパルスφＴＧが設けられてい
る。なお、同図では、φＴＧが独立したパルス波形図と
なっているが、実際にはφＴＧＡはφＶ３Ａに、φＴＧ
ＢはφＶ３Ｂに、φＴＧＣはφＶ３Ｃに重畳された形
で、読み出し電極を兼ねる前記垂直転送電極８ｃに印加
される。図の下側は電荷転送の様子を示したもので、左
端にフォトダイオード４と垂直転送電極８が模式的に示
されている。左端の最下段は水平ＣＣＤ２に対応してお
り、水平転送電極９には水平駆動パルスφＨ１が印加さ
れる。電荷転送の様子は、白四角は信号電荷が無いこと
を示し、斜めハッチングはフォトダイオード４から読み
出された信号電荷が存在することを示している。時間的
な動きは上側の波形図のタイミングを参照し、各タイミ
ングにおいて信号電荷が垂直ＣＣＤのどこの位置に存在
するかは左側のフォトダイオードと垂直転送電極の模式
図を参照することで、電荷転送の様子が把握される。
【０００７】同図において、 垂直駆動パルス（φＶ１
〜φＶ４）がミドルレベルのときには、それに対応する
垂直転送電極８下部のチャネルは電荷蓄積が可能な状態
になり、垂直駆動パルスがローレベルのときには、それ
に対応する垂直転送電極８下部のチャネルは電荷が蓄積
されない状態になる。また、読み出しパルス（φＴＧ
Ａ、φＴＧＢ、およびφＴＧＣ）がハイレベルのときに
は、それに対応する画素のフォトダイオードから信号電
荷が垂直ＣＣＤ５に読み出され、ローレベルのときには
信号電荷は読み出されない。また、時刻ｔ１に、φＴＧ
Ａ，φＴＧＢ，φＴＧＣがハイレベルになり全フォトダ
イオード４内の信号電荷が垂直ＣＣＤ５に読み出され
る。読み出された信号電荷は、ハイレベルとなっている
φＶ３とミドルレベルになっているφＶ４に対応する垂
直転送電極８下部のチャネルに蓄積される。その後、信
号電荷は、水平ブランキング期間に垂直方向１画素づつ
垂直ＣＣＤ５を下方に転送されていく。
〜φＶ４）がミドルレベルのときには、それに対応する
垂直転送電極８下部のチャネルは電荷蓄積が可能な状態
になり、垂直駆動パルスがローレベルのときには、それ
に対応する垂直転送電極８下部のチャネルは電荷が蓄積
されない状態になる。また、読み出しパルス（φＴＧ
Ａ、φＴＧＢ、およびφＴＧＣ）がハイレベルのときに
は、それに対応する画素のフォトダイオードから信号電
荷が垂直ＣＣＤ５に読み出され、ローレベルのときには
信号電荷は読み出されない。また、時刻ｔ１に、φＴＧ
Ａ，φＴＧＢ，φＴＧＣがハイレベルになり全フォトダ
イオード４内の信号電荷が垂直ＣＣＤ５に読み出され
る。読み出された信号電荷は、ハイレベルとなっている
φＶ３とミドルレベルになっているφＶ４に対応する垂
直転送電極８下部のチャネルに蓄積される。その後、信
号電荷は、水平ブランキング期間に垂直方向１画素づつ
垂直ＣＣＤ５を下方に転送されていく。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、固体撮像装
置は、パーソナルコンピュータ用の画像入力カメラの他
に、フィルムカメラのフィルムを撮像装置に置き換えた
電子スチルカメラ用途も盛んに開発されている。電子ス
チルカメラでは、標準撮影モード時のフレームレートは
１０枚／秒程度と低い。しかし、撮像画像によりオート
フォーカス（ＡＦ）を行なう場合には、ＡＦ制御を行う
ために数枚から数十枚の画像が必要であるため、これを
標準撮影モード時と同じフレームレート（約１０枚／
秒）で行なった場合、フォーカスが合うまでの時間が１
秒以上かかってしまい、シャッターチャンスを逃してし
まうことになる。したがって、ＡＦモード時には、フレ
ームレートを例えば３０枚／秒程度と高くすることが可
能な撮像装置に対する要求が強い。一方で、フレームレ
ートを高くするために撮像装置の駆動周波数をあげるこ
とは、消費電力が増加するため好ましくない。
置は、パーソナルコンピュータ用の画像入力カメラの他
に、フィルムカメラのフィルムを撮像装置に置き換えた
電子スチルカメラ用途も盛んに開発されている。電子ス
チルカメラでは、標準撮影モード時のフレームレートは
１０枚／秒程度と低い。しかし、撮像画像によりオート
フォーカス（ＡＦ）を行なう場合には、ＡＦ制御を行う
ために数枚から数十枚の画像が必要であるため、これを
標準撮影モード時と同じフレームレート（約１０枚／
秒）で行なった場合、フォーカスが合うまでの時間が１
秒以上かかってしまい、シャッターチャンスを逃してし
まうことになる。したがって、ＡＦモード時には、フレ
ームレートを例えば３０枚／秒程度と高くすることが可
能な撮像装置に対する要求が強い。一方で、フレームレ
ートを高くするために撮像装置の駆動周波数をあげるこ
とは、消費電力が増加するため好ましくない。
【０００９】そこで、ＡＦモード時には、多少解像度が
落ちても問題ないことを利用して、水平走査線の本数を
間引くことで、フレームレートを高くすることが考えら
れている。しかしながら、このような信号間引き動作時
の駆動方法では、垂直３画素ライン周期のうち１ライン
分の信号しか使わないため、信号電荷量が小さくなり、
結果として感度が低くなるという問題がある。この問題
を、読み出し電圧が垂直３画素ライン周期で印加可能な
６相駆動の全画素同時読み出し方式撮像装置の動作を参
照して説明する。図１１は、垂直３画素ライン周期読み
出し可能な撮像装置における、従来の間引き動作での電
荷転送の様子を示す図である。図中では、黒丸（●）は
電荷があることを示し、白丸（○）は電荷が無いことを
示している。同図（ａ）から（ｅ）は時間を追って示し
たものである。先ず、同図（ａ）において、一定時間露
光されフォトダイオード４（ＰＤ１〜ＰＤ６）に蓄積さ
れた電荷は、垂直３画素ライン周期の１ライン分に読み
出し電圧が印加され、垂直ＣＣＤ５に読み出される。こ
こでは、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ４の画素ライン
である。次に、１水平ブランキング期間に垂直３画素ラ
イン分転送することにより、同図（ｂ），（ｃ），
（ｄ）のように水平ＣＣＤ２に転送される。このとき、
空のパケットも２画素分転送される。そして、同図
（ｅ）において、水平ＣＣＤ２に転送された信号電荷
は、水平走査期間に水平ＣＣＤ２を転送され出力され
る。
落ちても問題ないことを利用して、水平走査線の本数を
間引くことで、フレームレートを高くすることが考えら
れている。しかしながら、このような信号間引き動作時
の駆動方法では、垂直３画素ライン周期のうち１ライン
分の信号しか使わないため、信号電荷量が小さくなり、
結果として感度が低くなるという問題がある。この問題
を、読み出し電圧が垂直３画素ライン周期で印加可能な
６相駆動の全画素同時読み出し方式撮像装置の動作を参
照して説明する。図１１は、垂直３画素ライン周期読み
出し可能な撮像装置における、従来の間引き動作での電
荷転送の様子を示す図である。図中では、黒丸（●）は
電荷があることを示し、白丸（○）は電荷が無いことを
示している。同図（ａ）から（ｅ）は時間を追って示し
たものである。先ず、同図（ａ）において、一定時間露
光されフォトダイオード４（ＰＤ１〜ＰＤ６）に蓄積さ
れた電荷は、垂直３画素ライン周期の１ライン分に読み
出し電圧が印加され、垂直ＣＣＤ５に読み出される。こ
こでは、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ４の画素ライン
である。次に、１水平ブランキング期間に垂直３画素ラ
イン分転送することにより、同図（ｂ），（ｃ），
（ｄ）のように水平ＣＣＤ２に転送される。このとき、
空のパケットも２画素分転送される。そして、同図
（ｅ）において、水平ＣＣＤ２に転送された信号電荷
は、水平走査期間に水平ＣＣＤ２を転送され出力され
る。
【００１０】図１２は、垂直３画素ライン周期読み出し
可能な撮像装置における、従来の間引き動作での垂直駆
動パルスの波形図と電荷転送の詳細図である。ここで、
波形図は垂直ブランキング期間およびそれに続く１ライ
ンの水平走査期間にわたって示している。垂直駆動パル
スは６相（φＶ１，φＶ２，φＶ３Ａ〜φＶ３Ｃ，φＶ
４）であり、また、フォトダイオード４から垂直ＣＣＤ
５に信号電荷を読み出すための読み出し電極パルスφＴ
Ｇが設けられている。なお、図面では、φＴＧＡ，φＴ
ＧＢ，φＴＧＣが独立したパルス波形図となっている
が、実際には、φＴＧＡはφＶ３Ａに、φＴＧＢはφＶ
３Ｂに、φＴＧＣはφＶ３Ｃにそれぞれ重畳された形で
垂直転送電極８に印加される。図の下側は電荷転送の様
子を示したもので、基本的には図１０と同様の形態で示
している。ここにおいては、時刻ｔ２に、φＴＧＡがハ
イレベルになり、φＶ３Ａに対応する画素ラインのフォ
トダイオードＰＤ１，ＰＤ４内の信号電荷のみが垂直Ｃ
ＣＤ５に読み出される。読み出された信号電荷は、ハイ
レベルとなっているφＶ３Ａとそれに隣接するミドルレ
ベルになっているφＶ４に対応する垂直転送電極８下部
のチャネルに蓄積される。その後、信号電荷は、水平ブ
ランキング期間に垂直方向３画素分ずつ垂直ＣＣＤ５を
下方に転送されていく。ここでは、垂直方向３画素ライ
ン周期のうち１画素ライン分の信号電荷が出力されるよ
うに間引かれている。これにより、信号間引き動作時の
出力信号のフレームレートは、信号間引きをしない場合
の３倍に高くすることができる。なお、図１０の全画素
読み出し動作と図１２の間引き動作とでは、図では横軸
の時間軸を適宜変えているが、水平ブランキング期間は
同一である。すなわち、１水平ブランキング期間に垂直
方向に転送する段数は、図１０の全画素読み出し動作で
は１画素分であるが、図１２の間引き動作では３画素分
である。すなわち、間引き動作では、垂直転送周波数
は、全画素読み出し動作の３倍になっている。このよう
に、信号間引き動作時の駆動方法では、垂直３画素ライ
ン周期のうち１ライン分の信号しか使わないため、信号
電荷量が小さくなり、結果として感度が低くなってい
る。
可能な撮像装置における、従来の間引き動作での垂直駆
動パルスの波形図と電荷転送の詳細図である。ここで、
波形図は垂直ブランキング期間およびそれに続く１ライ
ンの水平走査期間にわたって示している。垂直駆動パル
スは６相（φＶ１，φＶ２，φＶ３Ａ〜φＶ３Ｃ，φＶ
４）であり、また、フォトダイオード４から垂直ＣＣＤ
５に信号電荷を読み出すための読み出し電極パルスφＴ
Ｇが設けられている。なお、図面では、φＴＧＡ，φＴ
ＧＢ，φＴＧＣが独立したパルス波形図となっている
が、実際には、φＴＧＡはφＶ３Ａに、φＴＧＢはφＶ
３Ｂに、φＴＧＣはφＶ３Ｃにそれぞれ重畳された形で
垂直転送電極８に印加される。図の下側は電荷転送の様
子を示したもので、基本的には図１０と同様の形態で示
している。ここにおいては、時刻ｔ２に、φＴＧＡがハ
イレベルになり、φＶ３Ａに対応する画素ラインのフォ
トダイオードＰＤ１，ＰＤ４内の信号電荷のみが垂直Ｃ
ＣＤ５に読み出される。読み出された信号電荷は、ハイ
レベルとなっているφＶ３Ａとそれに隣接するミドルレ
ベルになっているφＶ４に対応する垂直転送電極８下部
のチャネルに蓄積される。その後、信号電荷は、水平ブ
ランキング期間に垂直方向３画素分ずつ垂直ＣＣＤ５を
下方に転送されていく。ここでは、垂直方向３画素ライ
ン周期のうち１画素ライン分の信号電荷が出力されるよ
うに間引かれている。これにより、信号間引き動作時の
出力信号のフレームレートは、信号間引きをしない場合
の３倍に高くすることができる。なお、図１０の全画素
読み出し動作と図１２の間引き動作とでは、図では横軸
の時間軸を適宜変えているが、水平ブランキング期間は
同一である。すなわち、１水平ブランキング期間に垂直
方向に転送する段数は、図１０の全画素読み出し動作で
は１画素分であるが、図１２の間引き動作では３画素分
である。すなわち、間引き動作では、垂直転送周波数
は、全画素読み出し動作の３倍になっている。このよう
に、信号間引き動作時の駆動方法では、垂直３画素ライ
ン周期のうち１ライン分の信号しか使わないため、信号
電荷量が小さくなり、結果として感度が低くなってい
る。
【００１１】本発明の目的は、水平走査線数を間引く際
の間引き動作によっても感度の低下を抑制することが可
能な駆動方法を提供することにある。また、間引きモー
ドにおいて、垂直転送周波数は全画素読み出し動作の複
数倍の周波数となるため、この複数倍の周波数において
発生する電荷転送効率の劣化による画質の低下の無い駆
動方法を提供することにある。さらに、本発明は、カラ
ーフィルタを用いた撮像装置においても適用が可能な駆
動方法を提供することにある。
の間引き動作によっても感度の低下を抑制することが可
能な駆動方法を提供することにある。また、間引きモー
ドにおいて、垂直転送周波数は全画素読み出し動作の複
数倍の周波数となるため、この複数倍の周波数において
発生する電荷転送効率の劣化による画質の低下の無い駆
動方法を提供することにある。さらに、本発明は、カラ
ーフィルタを用いた撮像装置においても適用が可能な駆
動方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の駆動方法は、光
電変換素子から垂直ＣＣＤに電荷を読み出す際に、垂直
複数画素ライン、例えば垂直３画素ラインの周期のうち
２画素ラインを選択的に読み出し、かつ、１水平ブラン
キング期間内に垂直３画素ライン分の垂直転送を行うこ
とにより水平ＣＣＤにて垂直２画素ライン分の信号を加
算し出力する。この場合、垂直３画素ライン周期のう
ち、２画素ラインを選択的に読み出す場合に、垂直３画
素ライン周期の第１番目の画素ラインと第３番目の画素
ラインの２画素ラインを選択する。あるいは、垂直３画
素ライン周期のうち、２画素ラインを選択的に読み出す
場合に、光電変換素子から垂直ＣＣＤに信号電荷を読み
出すタイミングをずらし、１水平ブランキング期間内に
垂直３画素ライン分の垂直転送時に、信号電荷が存在す
る２パケットが水平ブランキング期間の最初の期間に水
平ＣＣＤで加算され、水平ブランキング期間の最後の期
間に空の１パケットが水平ＣＣＤに加算する。また、本
発明においては、光電変換素子で構成される画素上に形
成されるカラーフィルタの配列が垂直２画素ライン周期
である固体撮像装置に適用して好適となる。
電変換素子から垂直ＣＣＤに電荷を読み出す際に、垂直
複数画素ライン、例えば垂直３画素ラインの周期のうち
２画素ラインを選択的に読み出し、かつ、１水平ブラン
キング期間内に垂直３画素ライン分の垂直転送を行うこ
とにより水平ＣＣＤにて垂直２画素ライン分の信号を加
算し出力する。この場合、垂直３画素ライン周期のう
ち、２画素ラインを選択的に読み出す場合に、垂直３画
素ライン周期の第１番目の画素ラインと第３番目の画素
ラインの２画素ラインを選択する。あるいは、垂直３画
素ライン周期のうち、２画素ラインを選択的に読み出す
場合に、光電変換素子から垂直ＣＣＤに信号電荷を読み
出すタイミングをずらし、１水平ブランキング期間内に
垂直３画素ライン分の垂直転送時に、信号電荷が存在す
る２パケットが水平ブランキング期間の最初の期間に水
平ＣＣＤで加算され、水平ブランキング期間の最後の期
間に空の１パケットが水平ＣＣＤに加算する。また、本
発明においては、光電変換素子で構成される画素上に形
成されるカラーフィルタの配列が垂直２画素ライン周期
である固体撮像装置に適用して好適となる。
【００１３】例えば、垂直３画素ラインのうち２ライン
の信号電荷を読み出し、１水平ブランキング期間内に垂
直３画素分転送することにより、２画素ラインの信号電
荷を加算した状態で出力することが可能となり、フレー
ムレートを高くできる一方で、従来の３画素周期のうち
１ライン読み出しの場合に比べ２倍の信号出力を得るこ
とができ、感度が向上できる。また、この選択すべき２
画素ラインの信号電荷を垂直ＣＣＤに信号を読み出す際
に、１ラインの読み出しと他方のラインの読み出しのタ
イミングをずらすことにより、信号のパケットを２連続
で転送し、最後に空のパケットが転送されるようにすれ
ば、１水平ブランキング期間内に３回の垂直転送をする
際に、万が一、垂直転送効率が下がり、転送残りが発生
した場合でも、空のパケット部分に転送残りの信号が残
るだけであり、水平ＣＣＤに転送されたときに加算され
るので、転送劣化による画質の乱れはない。さらに、２
画素ラインを選択する場合において、垂直３画素ライン
のうち第１番目と第２番目のラインを選択することによ
り、ベイヤ配列されたカラーフィルタを用いるカラー固
体撮像装置に適用したときには、読み出した信号電荷に
ついては同色フィルタの信号が加算されることになり、
カラー固体撮像装置においても感度の向上が実現でき
る。
の信号電荷を読み出し、１水平ブランキング期間内に垂
直３画素分転送することにより、２画素ラインの信号電
荷を加算した状態で出力することが可能となり、フレー
ムレートを高くできる一方で、従来の３画素周期のうち
１ライン読み出しの場合に比べ２倍の信号出力を得るこ
とができ、感度が向上できる。また、この選択すべき２
画素ラインの信号電荷を垂直ＣＣＤに信号を読み出す際
に、１ラインの読み出しと他方のラインの読み出しのタ
イミングをずらすことにより、信号のパケットを２連続
で転送し、最後に空のパケットが転送されるようにすれ
ば、１水平ブランキング期間内に３回の垂直転送をする
際に、万が一、垂直転送効率が下がり、転送残りが発生
した場合でも、空のパケット部分に転送残りの信号が残
るだけであり、水平ＣＣＤに転送されたときに加算され
るので、転送劣化による画質の乱れはない。さらに、２
画素ラインを選択する場合において、垂直３画素ライン
のうち第１番目と第２番目のラインを選択することによ
り、ベイヤ配列されたカラーフィルタを用いるカラー固
体撮像装置に適用したときには、読み出した信号電荷に
ついては同色フィルタの信号が加算されることになり、
カラー固体撮像装置においても感度の向上が実現でき
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態
の撮像装置における間引き動作での電荷転送の様子を示
す図である。なお、本実施形態が適用される撮像装置
は、前記したように図 から図 を参照して説明した撮
像装置がそのまま適用される。図１において、黒丸は電
荷があることを示し、白丸は電荷が無いことを示してい
る。また、同図（ａ）から（ｆ）は時間を追って示した
ものである。同図（ａ）において、一定時間露光されフ
ォトダイオード４（ＰＤ１〜ＰＤ６）に蓄積された電荷
は、垂直３画素ライン周期の１ライン分に読み出し電圧
が印加され、垂直ＣＣＤ５に読み出される。ここでは、
フォトダイオードＰＤ３，ＰＤ６の画素ラインである。
次に、同図（ｂ）において、フォトダイオードＰＤ１，
ＰＤ４の信号電荷が垂直ＣＣＤ５に読み出される。ここ
で、同図（ａ）と（ｂ）において読み出されるライン
は、ＰＤ１およびＰＤ４が先のタイミングでも良く、あ
るいはＰＤ１およびＰＤ４とＰＤ３およびＰＤ６が同時
に垂直ＣＣＤ５に読み出しても良い。次に、同図
（ｂ），（ｃ），（ｄ）のように、１水平ブランキング
期間に垂直３画素ライン分転送することにより、信号電
荷２つ（ＰＤ１とＰＤ３）分と空のパケット１つ分が水
平ＣＣＤ２に転送される。そして、同図（ａ）から
（ｅ）までの間は水平ブランキング期間内であり、水平
ＣＣＤ２の転送は停止している。そのため、フォトダイ
オードから読み出された信号であるＰＤ１とＰＤ３の信
号は水平ＣＣＤで加算される。また、ＰＤ４の信号はＰ
Ｄ６の信号と加算される。このように、水平ＣＣＤ２で
信号が加算されたのち、同図（ｆ）のように、水平ＣＣ
Ｄ２が転送され、信号は１ライン分づつ出力される。
参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態
の撮像装置における間引き動作での電荷転送の様子を示
す図である。なお、本実施形態が適用される撮像装置
は、前記したように図 から図 を参照して説明した撮
像装置がそのまま適用される。図１において、黒丸は電
荷があることを示し、白丸は電荷が無いことを示してい
る。また、同図（ａ）から（ｆ）は時間を追って示した
ものである。同図（ａ）において、一定時間露光されフ
ォトダイオード４（ＰＤ１〜ＰＤ６）に蓄積された電荷
は、垂直３画素ライン周期の１ライン分に読み出し電圧
が印加され、垂直ＣＣＤ５に読み出される。ここでは、
フォトダイオードＰＤ３，ＰＤ６の画素ラインである。
次に、同図（ｂ）において、フォトダイオードＰＤ１，
ＰＤ４の信号電荷が垂直ＣＣＤ５に読み出される。ここ
で、同図（ａ）と（ｂ）において読み出されるライン
は、ＰＤ１およびＰＤ４が先のタイミングでも良く、あ
るいはＰＤ１およびＰＤ４とＰＤ３およびＰＤ６が同時
に垂直ＣＣＤ５に読み出しても良い。次に、同図
（ｂ），（ｃ），（ｄ）のように、１水平ブランキング
期間に垂直３画素ライン分転送することにより、信号電
荷２つ（ＰＤ１とＰＤ３）分と空のパケット１つ分が水
平ＣＣＤ２に転送される。そして、同図（ａ）から
（ｅ）までの間は水平ブランキング期間内であり、水平
ＣＣＤ２の転送は停止している。そのため、フォトダイ
オードから読み出された信号であるＰＤ１とＰＤ３の信
号は水平ＣＣＤで加算される。また、ＰＤ４の信号はＰ
Ｄ６の信号と加算される。このように、水平ＣＣＤ２で
信号が加算されたのち、同図（ｆ）のように、水平ＣＣ
Ｄ２が転送され、信号は１ライン分づつ出力される。
【００１５】図２に、本発明の第１の実施の形態の撮像
装置における間引き動作での垂直駆動パルスの波形図と
電荷転送の詳細図を示す。図２の波形図は図１０４と同
様である。時刻ｔ１ａにおいて、フォトダイオードＰＤ
１とＰＤ３の信号が読み出され、順次垂直ＣＣＤ５を垂
直方向に転送される。さらに、時刻ｔ１ｂからｔ１ｃま
での間には、垂直ＣＣＤ５から転送されてきた、ＰＤ１
とＰＤ３の信号電荷が水平ＣＣＤ２に加算される時間で
ある。その後水平走査期間にこれらの電荷は水平ＣＣＤ
２を転送され出力される。このように、以上の動作を１
水平ブランキング期間内に行うことにより、垂直３ライ
ンの間引き動作が可能となり、フレームレートを３倍に
高めることができる。一方、このフレームレートの増大
にかかわらず、垂直３ラインのうち２ラインの信号を加
算した信号を出力することができるため、従来の駆動方
法のように垂直３ラインのうち１ラインの信号電荷を間
引く場合に比較して信号電荷量が２倍になり、感度が２
倍になる。
装置における間引き動作での垂直駆動パルスの波形図と
電荷転送の詳細図を示す。図２の波形図は図１０４と同
様である。時刻ｔ１ａにおいて、フォトダイオードＰＤ
１とＰＤ３の信号が読み出され、順次垂直ＣＣＤ５を垂
直方向に転送される。さらに、時刻ｔ１ｂからｔ１ｃま
での間には、垂直ＣＣＤ５から転送されてきた、ＰＤ１
とＰＤ３の信号電荷が水平ＣＣＤ２に加算される時間で
ある。その後水平走査期間にこれらの電荷は水平ＣＣＤ
２を転送され出力される。このように、以上の動作を１
水平ブランキング期間内に行うことにより、垂直３ライ
ンの間引き動作が可能となり、フレームレートを３倍に
高めることができる。一方、このフレームレートの増大
にかかわらず、垂直３ラインのうち２ラインの信号を加
算した信号を出力することができるため、従来の駆動方
法のように垂直３ラインのうち１ラインの信号電荷を間
引く場合に比較して信号電荷量が２倍になり、感度が２
倍になる。
【００１６】図３は、本発明の第２の実施の形態の間引
き動作での電荷転送の様子を示す図である。図中では、
黒丸は電荷があることを示し、白丸は電荷が無いことを
示している。同図（ａ）から（ｆ）は時間を追って示し
たものである。同図（ａ）において、一定時間露光され
フォトダイオード４（ＰＤ１〜ＰＤ６）に蓄積された電
荷は、垂直３画素ライン周期の１ライン分、ここではＰ
Ｄ３とＰＤ６に読み出し電圧が印加され、垂直ＣＣＤ５
に読み出される。次に、同図（ｂ）において、垂直ＣＣ
Ｄ５に読み出された信号電荷は、垂直１画素ライン分が
水平ＣＣＤ２方向に転送される。次に、同図（ｃ）にお
いて、ＰＤ１の信号電荷が垂直ＣＣＤ５に読み出され
る。次に、同図（ｃ）〜（ｆ）に示すように、ＰＤ１と
ＰＤ３、ＰＤ４とＰＤ６の信号は隣り合ったパケットと
なって、順に垂直ＣＣＤ５を水平ＣＣＤ方向に転送す
る。そして、同図（ａ）から（ｆ）までの間は水平ブラ
ンキング期間内であり、水平ＣＣＤ２の転送は停止して
いる。そのため、フォトダイオードから読み出された信
号であるＰＤ１とＰＤ３の信号は水平ＣＣＤで加算され
る。信号電荷は水平ＣＣＤで加算されたのち、水平ＣＣ
Ｄを転送され、信号は１ライン分づつ出力される。
き動作での電荷転送の様子を示す図である。図中では、
黒丸は電荷があることを示し、白丸は電荷が無いことを
示している。同図（ａ）から（ｆ）は時間を追って示し
たものである。同図（ａ）において、一定時間露光され
フォトダイオード４（ＰＤ１〜ＰＤ６）に蓄積された電
荷は、垂直３画素ライン周期の１ライン分、ここではＰ
Ｄ３とＰＤ６に読み出し電圧が印加され、垂直ＣＣＤ５
に読み出される。次に、同図（ｂ）において、垂直ＣＣ
Ｄ５に読み出された信号電荷は、垂直１画素ライン分が
水平ＣＣＤ２方向に転送される。次に、同図（ｃ）にお
いて、ＰＤ１の信号電荷が垂直ＣＣＤ５に読み出され
る。次に、同図（ｃ）〜（ｆ）に示すように、ＰＤ１と
ＰＤ３、ＰＤ４とＰＤ６の信号は隣り合ったパケットと
なって、順に垂直ＣＣＤ５を水平ＣＣＤ方向に転送す
る。そして、同図（ａ）から（ｆ）までの間は水平ブラ
ンキング期間内であり、水平ＣＣＤ２の転送は停止して
いる。そのため、フォトダイオードから読み出された信
号であるＰＤ１とＰＤ３の信号は水平ＣＣＤで加算され
る。信号電荷は水平ＣＣＤで加算されたのち、水平ＣＣ
Ｄを転送され、信号は１ライン分づつ出力される。
【００１７】図４に、本発明の第２の実施の形態の撮像
装置における間引き動作での垂直駆動パルスの波形図と
電荷転送の詳細図を示す。図４は図２と同様な図であ
り、時刻ｔ２ａにおいて、フォトダイオードＰＤ３，Ｐ
Ｄ６ラインの信号が読み出され、時刻ｔ２ｂから時刻ｔ
２ｃにおいて、垂直１ライン分水平方向に転送される。
次に、時刻ｔ２ｄにおいて、フォトダイオードＰＤ１の
信号が垂直ＣＣＤ５に読み出される。次に、各信号は順
次垂直ＣＣＤ５を水平ＣＣＤ２の方向に転送される。さ
らに、時刻ｔ２ｅからｔ２ｆまでの間には、垂直ＣＣＤ
５から転送されてきた、ＰＤ１とＰＤ３の信号電荷が水
平ＣＣＤ２において加算される。その後水平走査期間に
これらの電荷は水平ＣＣＤ２を転送され出力される。こ
のように、以上の動作を１水平ブランキング期間内にお
こなうことにより、垂直３ラインの間引き動作が可能と
なり、フレームレートを３倍に高めることができる。ま
た、その一方で、垂直３ラインのうち２ラインの信号を
加算して出力することができるので、信号電荷量が２倍
になり、感度が２倍になる。
装置における間引き動作での垂直駆動パルスの波形図と
電荷転送の詳細図を示す。図４は図２と同様な図であ
り、時刻ｔ２ａにおいて、フォトダイオードＰＤ３，Ｐ
Ｄ６ラインの信号が読み出され、時刻ｔ２ｂから時刻ｔ
２ｃにおいて、垂直１ライン分水平方向に転送される。
次に、時刻ｔ２ｄにおいて、フォトダイオードＰＤ１の
信号が垂直ＣＣＤ５に読み出される。次に、各信号は順
次垂直ＣＣＤ５を水平ＣＣＤ２の方向に転送される。さ
らに、時刻ｔ２ｅからｔ２ｆまでの間には、垂直ＣＣＤ
５から転送されてきた、ＰＤ１とＰＤ３の信号電荷が水
平ＣＣＤ２において加算される。その後水平走査期間に
これらの電荷は水平ＣＣＤ２を転送され出力される。こ
のように、以上の動作を１水平ブランキング期間内にお
こなうことにより、垂直３ラインの間引き動作が可能と
なり、フレームレートを３倍に高めることができる。ま
た、その一方で、垂直３ラインのうち２ラインの信号を
加算して出力することができるので、信号電荷量が２倍
になり、感度が２倍になる。
【００１８】さらに、本第２の実施の形態の利点は次の
点である。第１の実施の形態の場合、信号電荷が垂直Ｃ
ＣＤ５から水平ＣＣＤ２に転送され終わった、垂直転送
終了から、水平ブランキング期間までの時間は、図２に
示す期間Ｔ１であった。この間引き動作では、垂直転送
周波数は、全画素読み出し動作の３倍であるので、万が
一、垂直転送不良が生じた場合、残像となり画像を乱す
可能性があった。一方、第２の実施の形態の場合、信号
電荷が垂直ＣＣＤ５から水平ＣＣＤ２に転送され終わっ
た、垂直転送終了から、水平ブランキング期間までの時
間は、図４に示す期間Ｔ２である。この場合、最後の垂
直１パケット分は空のパケットのため、万が一、垂直転
送不良がＰＤ３およびＰＤ６の各ラインで発生したとし
ても、空パケットに信号が流れ込むだけであり、この流
れ込んだ信号は、水平ＣＣＤ２に転送する時間が十分あ
る。そのため、第１の実施例に比べ、残像が出にくい転
送方法である。
点である。第１の実施の形態の場合、信号電荷が垂直Ｃ
ＣＤ５から水平ＣＣＤ２に転送され終わった、垂直転送
終了から、水平ブランキング期間までの時間は、図２に
示す期間Ｔ１であった。この間引き動作では、垂直転送
周波数は、全画素読み出し動作の３倍であるので、万が
一、垂直転送不良が生じた場合、残像となり画像を乱す
可能性があった。一方、第２の実施の形態の場合、信号
電荷が垂直ＣＣＤ５から水平ＣＣＤ２に転送され終わっ
た、垂直転送終了から、水平ブランキング期間までの時
間は、図４に示す期間Ｔ２である。この場合、最後の垂
直１パケット分は空のパケットのため、万が一、垂直転
送不良がＰＤ３およびＰＤ６の各ラインで発生したとし
ても、空パケットに信号が流れ込むだけであり、この流
れ込んだ信号は、水平ＣＣＤ２に転送する時間が十分あ
る。そのため、第１の実施例に比べ、残像が出にくい転
送方法である。
【００１９】つぎに、本発明をカラー撮像装置に適用し
た第３の実施の形態を説明する。図５は図 に示した撮
像装置の各フォトダイオードに対応して配列されるカラ
ーフィルタ配列の一例を示している。この配列は原色Ｒ
ＧＢ（レッド・グリーン・ブルー）であり、グリーンは
市松模様状に配列され、ブルーとレッドは水平の線順次
で配列されている。この配列は一般的にベイヤ配列とも
呼ばれている。このような、水平２画素ライン周期のカ
ラーフィルタをもつ撮像装置の間引き動作について次に
説明する。
た第３の実施の形態を説明する。図５は図 に示した撮
像装置の各フォトダイオードに対応して配列されるカラ
ーフィルタ配列の一例を示している。この配列は原色Ｒ
ＧＢ（レッド・グリーン・ブルー）であり、グリーンは
市松模様状に配列され、ブルーとレッドは水平の線順次
で配列されている。この配列は一般的にベイヤ配列とも
呼ばれている。このような、水平２画素ライン周期のカ
ラーフィルタをもつ撮像装置の間引き動作について次に
説明する。
【００２０】図６は、前記カラーフィルタを通して得ら
れる電荷を間引きして転送する様子を示す図である。同
図において、黒丸は電荷があることを示し、白丸は電荷
が無いことを示しており、同図（ａ）から（ｆ）は時間
を追って示したものである。同図（ａ）において、一定
時間露光されフォトダイオードに蓄積された電荷は、垂
直３画素ライン周期の１ライン分、ここではフォトダイ
オードＰＤ３のＲ、ＰＤ６のＧに読み出し電圧が印加さ
れ、垂直ＣＣＤ５に読み出される。次に、同図（ｂ）に
おいて、垂直ＣＣＤ５に読み出された信号電荷は、垂直
１画素ライン分水平ＣＣＤ２の方向に転送される。次
に、同図（ｃ）において、ＰＤ１のＲ、ＰＤ４のＧの信
号電荷が垂直ＣＣＤ５に読み出される。次に、同図
（ｃ）〜（ｆ）に示すように、ＰＤ１のＲとＰＤ３の
Ｒ、ＰＤ４のＧとＰＤ６のＧの信号は隣り合ったパケッ
トとなって、順に垂直ＣＣＤを水平ＣＣＤ方向に転送す
る。そして、同図（ａ）から（ｆ）までの間は水平ブラ
ンキング期間内であり、水平ＣＣＤの転送は停止してい
る。そのため、フォトダイオードから読み出された信号
であるＰＤ１のＲとＰＤ３のＲの信号は水平ＣＣＤ２で
加算される。信号電荷は水平ＣＣＤで加算されたのち、
水平ＣＣＤ２を転送され、信号は１ライン分づつ出力さ
れる。このように、カラーフィルタの配列が、垂直２ラ
イン周期の配列である撮像装置においては、同じカラー
の信号電荷が水平ＣＣＤ２において加算されるため、電
荷量が従来の２倍となり、感度が向上される。
れる電荷を間引きして転送する様子を示す図である。同
図において、黒丸は電荷があることを示し、白丸は電荷
が無いことを示しており、同図（ａ）から（ｆ）は時間
を追って示したものである。同図（ａ）において、一定
時間露光されフォトダイオードに蓄積された電荷は、垂
直３画素ライン周期の１ライン分、ここではフォトダイ
オードＰＤ３のＲ、ＰＤ６のＧに読み出し電圧が印加さ
れ、垂直ＣＣＤ５に読み出される。次に、同図（ｂ）に
おいて、垂直ＣＣＤ５に読み出された信号電荷は、垂直
１画素ライン分水平ＣＣＤ２の方向に転送される。次
に、同図（ｃ）において、ＰＤ１のＲ、ＰＤ４のＧの信
号電荷が垂直ＣＣＤ５に読み出される。次に、同図
（ｃ）〜（ｆ）に示すように、ＰＤ１のＲとＰＤ３の
Ｒ、ＰＤ４のＧとＰＤ６のＧの信号は隣り合ったパケッ
トとなって、順に垂直ＣＣＤを水平ＣＣＤ方向に転送す
る。そして、同図（ａ）から（ｆ）までの間は水平ブラ
ンキング期間内であり、水平ＣＣＤの転送は停止してい
る。そのため、フォトダイオードから読み出された信号
であるＰＤ１のＲとＰＤ３のＲの信号は水平ＣＣＤ２で
加算される。信号電荷は水平ＣＣＤで加算されたのち、
水平ＣＣＤ２を転送され、信号は１ライン分づつ出力さ
れる。このように、カラーフィルタの配列が、垂直２ラ
イン周期の配列である撮像装置においては、同じカラー
の信号電荷が水平ＣＣＤ２において加算されるため、電
荷量が従来の２倍となり、感度が向上される。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、複数画素
ラインの周期読み出しが可能な撮像装置において、これ
よりも少ない数の信号電荷、例えば、垂直３画素ライン
のうち２ラインの信号電荷を読み出し、１水平ブランキ
ング期間内に垂直３画素分転送することにより、２画素
ラインの信号電荷を加算した状態で出力することが可能
となり、フレームレートを高くできる一方で、従来の３
画素周期のうち１ライン読み出しの場合に比べ２倍の信
号出力を得ることができ、感度が向上できる。また、こ
の選択すべき２画素ラインの信号電荷を垂直ＣＣＤに信
号を読み出す際に、１ラインの読み出しと他方のライン
の読み出しのタイミングをずらすことにより、信号のパ
ケットを２連続で転送し、最後に空のパケットが転送さ
れるようにすれば、１水平ブランキング期間内に３回の
垂直転送をする際に、万が一、垂直転送効率が下がり、
転送残りが発生した場合でも、空のパケット部分に転送
残りの信号が残るだけであり、水平ＣＣＤに転送された
ときに加算されるので、転送劣化による画質の乱れはな
い。さらに、２画素ラインを選択する場合において、垂
直３画素ラインのうち第１番目と第２番目のラインを選
択することにより、ベイヤ配列されたカラーフィルタを
用いるカラー固体撮像装置に適用したときには、読み出
した信号電荷については同色フィルタの信号が加算され
ることになり、カラー固体撮像装置においても感度の向
上が実現できる。
ラインの周期読み出しが可能な撮像装置において、これ
よりも少ない数の信号電荷、例えば、垂直３画素ライン
のうち２ラインの信号電荷を読み出し、１水平ブランキ
ング期間内に垂直３画素分転送することにより、２画素
ラインの信号電荷を加算した状態で出力することが可能
となり、フレームレートを高くできる一方で、従来の３
画素周期のうち１ライン読み出しの場合に比べ２倍の信
号出力を得ることができ、感度が向上できる。また、こ
の選択すべき２画素ラインの信号電荷を垂直ＣＣＤに信
号を読み出す際に、１ラインの読み出しと他方のライン
の読み出しのタイミングをずらすことにより、信号のパ
ケットを２連続で転送し、最後に空のパケットが転送さ
れるようにすれば、１水平ブランキング期間内に３回の
垂直転送をする際に、万が一、垂直転送効率が下がり、
転送残りが発生した場合でも、空のパケット部分に転送
残りの信号が残るだけであり、水平ＣＣＤに転送された
ときに加算されるので、転送劣化による画質の乱れはな
い。さらに、２画素ラインを選択する場合において、垂
直３画素ラインのうち第１番目と第２番目のラインを選
択することにより、ベイヤ配列されたカラーフィルタを
用いるカラー固体撮像装置に適用したときには、読み出
した信号電荷については同色フィルタの信号が加算され
ることになり、カラー固体撮像装置においても感度の向
上が実現できる。
【図１】本発明の第１の実施の形態の撮像装置における
間引き動作での電荷転送の様子を示す図である。
間引き動作での電荷転送の様子を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の撮像装置における
間引き動作での垂直駆動パルスの波形図と電荷転送の詳
細図である。
間引き動作での垂直駆動パルスの波形図と電荷転送の詳
細図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の撮像装置における
間引き動作での電荷転送の様子を示す図である。
間引き動作での電荷転送の様子を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の撮像装置における
間引き動作での垂直駆動パルスの波形図と電荷転送の詳
細図である。
間引き動作での垂直駆動パルスの波形図と電荷転送の詳
細図である。
【図５】原色フィルタの配列例（ベイヤ配列）を示す図
である。
である。
【図６】本発明の第３の実施の形態の撮像装置における
間引き動作での電荷転送の様子を示す図である。
間引き動作での電荷転送の様子を示す図である。
【図７】全画素同時読みだし方式インターライン型ＣＣ
Ｄ撮像装置の平面構成図である。
Ｄ撮像装置の平面構成図である。
【図８】全画素同時読み出し方式に対応した３画素ライ
ン周期読み出し可能な撮像装置における、フォトダイオ
ードと垂直転送電極との対応を説明する平面図である。
ン周期読み出し可能な撮像装置における、フォトダイオ
ードと垂直転送電極との対応を説明する平面図である。
【図９】全画素同時読み出し動作における電荷転送の様
子を示す図である。
子を示す図である。
【図１０】全画素同時読み出し動作における垂直駆動パ
ルスの波形図と電荷転送の詳細図である
ルスの波形図と電荷転送の詳細図である
【図１１】垂直３画素ライン周期読み出し可能な撮像装
置における、従来の間引き動作での電荷転送の様子を示
す図である
置における、従来の間引き動作での電荷転送の様子を示
す図である
【図１２】垂直３画素ライン周期読み出し可能な撮像装
置における、従来の間引き動作での垂直駆動パルスの波
形図と電荷転送の詳細図である
置における、従来の間引き動作での垂直駆動パルスの波
形図と電荷転送の詳細図である
１ 撮像領域 ２ 水平ＣＣＤ ３ 出力部（電荷検出部） ４ フォトダイオード ５ 垂直ＣＣＤ ６ 読み出し部 ７ 素子分離領域 ８（８ａ〜８ｄ） 垂直転送電極 ８ｃ 読み出し電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 29/762
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体基板の一主面上に２次元マトリッ
クス状に配列された複数の光電変換素子で構成される光
電変換素子群と、前記光電変換素子のそれぞれに隣接
し、当該光電変換素子に蓄積された信号電荷を読み出す
読み出しゲート部と、前記読み出しゲート部に隣接し、
前記光電変換素子から読み出した信号電荷を垂直方向に
転送する複数の垂直ＣＣＤと、前記垂直ＣＣＤから転送
された信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤと、前
記水平ＣＣＤを転送された信号電荷を検出し出力する電
荷検出部とを備え、前記読み出しゲート部から信号電荷
を垂直複数画素ラインの周期で読み出し可能な固体撮像
装置において、光電変換素子から垂直ＣＣＤに電荷を読
み出す際に、垂直複数画素ラインの周期のうちこれより
も少ない数の画素ラインの信号電荷を選択的に読み出
し、かつ、１水平ブランキング期間内に前記垂直ＣＣＤ
において前記垂直複数画素ライン分の信号電荷の垂直転
送を行なうことにより前記水平ＣＣＤにて前記選択的に
読み出した画素ラインの信号電荷を加算し、かつ前記水
平ＣＣＤから出力することを特徴とする固体撮像装置の
駆動方法。 - 【請求項２】 前記読み出しゲート部から垂直３画素ラ
インの周期で信号電荷を読み出す際に、垂直２画素ライ
ンの信号電荷を選択的に読み出し、かつ、１水平ブラン
キング期間内に前記垂直ＣＣＤにおいて前記垂直３画素
ライン分の垂直転送を行ない、前記水平ＣＣＤにて垂直
２画素ラインの信号電荷を加算する請求項１に記載の固
体撮像装置の駆動方法。 - 【請求項３】 垂直３画素ラインの周期のうち、２画素
ラインを選択的に読み出す場合に、垂直３画素ラインの
周期の第１番目の画素ラインと第３番目の画素ラインの
２画素ラインを選択する請求項２に記載の固体撮像装置
の駆動方法。 - 【請求項４】 垂直３画素ラインの周期のうち、２画素
ラインを選択的に読み出す場合に、前記光電変換素子か
ら垂直ＣＣＤに信号電荷を読み出すタイミングをずら
し、１水平ブランキング期間内における垂直３画素ライ
ン分の転送時に、信号電荷が存在する２パケットが水平
ブランキング期間の最初の期間に水平ＣＣＤで加算さ
れ、水平ブランキング期間の最後の期間に空の１パケッ
トが水平ＣＣＤに加算される請求項２に記載の固体撮像
装置の駆動方法。 - 【請求項５】 前記固体撮像装置が前記光電変換素子で
構成される画素上に形成されるカラーフィルタの配列が
垂直２画素ライン周期であるカラー固体撮像装置として
構成される請求項３に記載の固体撮像装置の駆動方法。
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|---|---|---|---|
| JP10061739A JP2894341B1 (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | 固体撮像装置の駆動方法 |
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| US09/266,594 US6744466B1 (en) | 1998-03-12 | 1999-03-11 | Method of driving solid-state image sensor |
| KR1019990008112A KR100317570B1 (ko) | 1998-03-12 | 1999-03-11 | 고체 촬상 장치의 구동 방법 |
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|---|---|---|---|
| JP10061739A JP2894341B1 (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | 固体撮像装置の駆動方法 |
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP (1) | JP2894341B1 (ja) |
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| JP3943273B2 (ja) * | 1999-01-28 | 2007-07-11 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像装置および信号読出し方法 |
| US7365888B2 (en) * | 2002-07-19 | 2008-04-29 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Image read apparatus |
| JP2005130382A (ja) * | 2003-10-27 | 2005-05-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像装置 |
| JP4353770B2 (ja) * | 2003-10-31 | 2009-10-28 | 三洋電機株式会社 | 固体撮像素子の駆動方法 |
| JP4086798B2 (ja) * | 2004-02-25 | 2008-05-14 | シャープ株式会社 | 増幅型固体撮像装置 |
| JP2005328476A (ja) * | 2004-05-17 | 2005-11-24 | Sony Corp | 撮像装置、および固体撮像素子の駆動制御方法 |
| JP4725049B2 (ja) * | 2004-07-29 | 2011-07-13 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| JP4295703B2 (ja) | 2004-08-23 | 2009-07-15 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像装置の駆動方法及び固体撮像装置 |
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| US8164669B2 (en) * | 2008-12-19 | 2012-04-24 | Truesense Imaging, Inc. | Charge-coupled device image sensor with efficient binning of same-color pixels |
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| JPH03119875A (ja) * | 1989-10-03 | 1991-05-22 | Toshiba Corp | 固体撮像素子 |
| JPH04262679A (ja) | 1991-02-15 | 1992-09-18 | Nec Corp | 固体撮像素子の駆動方法 |
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1999
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