JP4700338B2 - ダイナミックレンジを向上させたサブサンプリングモードを提供する固体撮像素子及びその駆動方法。 - Google Patents

Description

本発明は、固体撮像素子に係り、特にＣＣＤ型固体撮像素子に関する。

ＣＣＤ型固体撮像素子は、携帯ホンカメラ、ディジタルスチールカメラなどに装着されて、視野に展開される映像を撮像して電気的信号に変換することによって、ディスプレイ駆動装置に伝送する。ディスプレイ駆動装置は、固体撮像素子から出力されるカラーイメージデータＲ、Ｇ、Ｂを信号処理してＬＣＤのようなディスプレイ装置を駆動する。特に、ＣＣＤ型固体撮像素子を適用するシステムで、固体撮像素子のサブサンプリングモード駆動は、駆動周波数を変更させずに垂直解像度を低下させて、フルフレーム映像信号を出力するモードである。こうしたサブサンプリングモードは、撮像しようとする映像を撮像する前に予め確認する段階や、自動焦点設定段階など高解像度でディスプレイする必要がない段階で速い信号処理のために利用される。

図１は、一般的なＣＣＤ型固体撮像素子のピクセル構造を示す図である。図１を参照すると、従来のＣＣＤ型固体撮像素子は、インターレーシング方式に適するように設計されており、２次元配列された光素子１８０の行列と各光素子１８０に連結された垂直ＣＣＤ １７０とを有するピクセル構造を有する。通常、カラー固体撮像素子である場合、各ピクセルの上部に特定カラーの光のみ受け入れるようにカラーフィルタを設けるが、色信号を構成するために少なくとも三つの種類のカラーフィルタを配置する。最も一般的なカラーフィルタアレイは、バイヤ（Ｂａｙｅｒ）パターンを有し、バイヤーパターンは、図１のように、一つの行にＲ（ｒｅｄ）、Ｇ（ｇｒｅｅｎ）の二つカラーのパターン及び他の行にＧ（ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（ｂｌｕｅ）の二つカラーのパターンが反復的に配置される。この際、輝度信号と密接した関連があるＧ（ｇｒｅｅｎ）は、全ての行に配置され、Ｒ（ｒｅｄ）カラー、Ｂ（ｂｌｕｅ）カラーは、各行毎に互い違いに配置されて輝度解像度を高める。ディジタルスチールカメラなどには、解像度を高めるために、１００万ピクセル以上のピクセルを配列したＣＣＤが適用されている。特に、このような従来の固体撮像素子は、インターレーシング方式に適するように設計されており、垂直ＣＣＤ １７０を複数の駆動信号Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ２、Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂ、Ｖ４で駆動する。このような固体撮像素子の一般的な駆動方式については、特許文献１に記載されている。

図２は、図１の固体撮像素子の８行列ピクセル構造を簡略に示す図である。すなわち、図２で、垂直ＣＣＤ １７０を駆動する信号Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ２、Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂ、Ｖ４を伝達する駆動電極１１０〜１６０は、光素子１８０の間で互いに分離されて示されているが、図１のように、内部的には相異なるレイヤで若干ずつ重なった構造を有していると仮定される。光の明暗のみを感知する白黒ＣＣＤの場合には、隣り合う行の信号を合算して伝送する方法で簡単にサブサンプリングモード駆動を実現することができるが、３色信号Ｒ、Ｇ、Ｂを得るためのカラーＣＣＤの場合には、同一のカラーに該当する隣り合う行の信号を合算しなければならない制約があるため、図２のようなピクセル構造と駆動信号Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ２、Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂ、Ｖ４とにより、Ｖ１Ａ及びＶ３Ａに連結された一部行の信号のみを垂直ＣＣＤ １７０と水平ＣＣＤ １９０（図３参照）とを介して出力させ、残り行の信号は、出力させず捨てることによってサブサンプリングモード駆動を実現する。

図３は、図２の固体撮像素子のサブサンプリングモード動作の説明のための図である。ユーザが所望の映像を撮像する時には、普通垂直ＣＣＤ １７０と水平ＣＣＤ １９０とを介して光素子１８０で感知された全てのピクセルの映像信号を出力する。しかしながら、図３を参照すると、サブサンプリングモードでは、垂直解像度を低下させて映像信号を出力する。図３は、８行ピクセル中２行のピクセルで感知された映像信号のみを選択して垂直解像度を１／４に低下させて出力する方式を例に取って示した。すなわち、先ず機械式シャッタを開放して、一定時間、光素子１８０に信号電荷を蓄積する。次に、垂直駆動信号中、Ｖ１Ａ及びＶ３Ａを伝達する駆動電極１１０、１４０に読み出しのためのアクティブ信号が印加されれば、当該Ｒ、Ｇ行一つ及びＧ、Ｂ行一つの映像信号が垂直ＣＣＤ １７０に伝送される。このようにして垂直ＣＣＤ １７０に伝送された映像信号パケットは、垂直ＣＣＤ １７０駆動信号Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ２、Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂ、Ｖ４により、垂直ＣＣＤ １７０で水平ＣＣＤ １９０に垂直伝送される。水平ＣＣＤ １９０は、伝送された映像信号パケットを受けて、水平駆動信号ＶＨ１、ＶＨ２により水平に伝送させて行別映像信号を順に出力する。

しかしながら、このような従来のＣＣＤ型固体撮像素子及びその固体撮像素子のサブサンプリングモードでは、垂直方向のサブサンプリングのために一定間隔に離れている特定行の映像信号のみを垂直ＣＣＤ １７０に伝達した後、これを垂直ＣＣＤ １７０及び水平ＣＣＤ １９０を介して出力させることによって、垂直解像度を低下させたサブサンプリングモードを実現する。従って、この際出力されない行の映像信号が存在するため、ディスプレイ上で斜線部分を柔らかく連結させることができず、階段型に示されるエイリアシング（ａｌｉａｓｉｎｇ）ノイズを惹起させる。また、生成された信号電荷の一部分のみを出力させているので、映像信号のダイナミックレンジ（ｄｙｎａｍｉｃ ｒａｎｇｅ）を減少させるという問題点がある。
特開２００１−１６０９２４号公報

本発明の技術的課題は、サブサンプリングモード駆動で、出力信号のダイナミックレンジを向上させ、ディスプレイの品質を改善する固体撮像素子を提供するところにある。
本発明の他の技術的課題は、前記固体撮像素子の駆動方法を提供するところにある。

前記技術的課題を解決するための本発明による固体撮像素子は、光素子と、垂直ＣＣＤ及び水平ＣＣＤと、を備えることを特徴とする。前記光素子は、２次元行列形態で配列され、光を感知して電気的信号に変換して映像信号を生成する。前記垂直ＣＣＤは、垂直駆動信号を入力される垂直駆動電極を用いて、１行ずつ間隔を置いている複数行の映像信号のそれぞれを受けて、前記行の数についての比例数だけ離れている映像信号と合せて垂直伝送する。前記水平ＣＣＤは、水平駆動信号を入力される水平駆動電極を用いて、前記合された映像信号を受信して再び前記複数行の数だけ順に合せ、その合された行別映像信号を水平伝送して出力する。

前記垂直ＣＣＤは、第１のモードで１行の間隔を置いている２行の映像信号のそれぞれを４行だけ垂直伝送し、第２のモードで前記垂直伝送された映像信号のそれぞれと現在行の映像信号とを合せた後で垂直伝送して前記水平ＣＣＤに出力し、前記第１のモード及び前記第２のモードは、一つのフレーム単位で反復されることを特徴とする。
前記垂直ＣＣＤは、前記第１のモードで、１行の間隔を置いている前記２行の第１の色信号及び前記２行のそれぞれから５行だけ離れており、１行の間隔を置いている他の２行の第２の色信号を４行だけ順に垂直伝送し、前記第２のモードで、前記垂直伝送された映像信号のそれぞれと現在行の映像信号とを合せた後で順に垂直伝送して、前記水平ＣＣＤに出力することを特徴とする。

前記垂直ＣＣＤは、隣り合う他の列を介して、前記第１のモードで第３の色信号及び前記第１の色信号を４行だけ順に垂直伝送し、前記第２のモードで前記垂直伝送された映像信号のそれぞれと現在行の映像信号とを合せた後で順に垂直伝送することを特徴とする。 前記第１の色信号、前記第２の色信号及び前記第３の色信号は、ベイヤーパターンを構成することを特徴とする。前記垂直ＣＣＤは、サブサンプリングモード駆動で、捨てられる映像信号なしに所定行の映像信号を合せた信号を垂直伝送することを特徴とする。

前記の他の技術的課題を解決するための本発明による固体撮像素子の駆動方法は、２次元行列形態で配列された光素子で、光を感知して電気的信号に変換して映像信号を生成する段階と、垂直駆動信号を入力する垂直駆動電極を用いて、１行ずつ間隔を置いている複数行の映像信号のそれぞれを受けて、前記行の数についての比例数だけ離れている映像信号と合せて垂直伝送する段階と、水平駆動信号を入力する水平駆動電極を用いて、前記合された映像信号を受信して再び前記複数行の数だけ順に合せ、その合された行別映像信号を水平伝送して出力する段階と、を備えることを特徴とする。

前述したように本発明による固体撮像素子は、サブサンプリングモード駆動時、出力されず捨てられる映像信号なしに全ての行の映像信号を活用するため、信号サイズが増大されて出力信号のダイナミックレンジを向上させ、ディスプレイ上で示されるエイリアシングノイズを低減する。したがって、携帯ホンカメラ、又はディジタルスチールカメラのようなモバイル用システムに適用するとき、ディスプレイ品質を改善させることができる。

本発明と本発明の動作上の利点及び本発明の実施により達成される目的を十分に理解するためには、本発明の望ましい実施形態を例示する添付図面及び添付図面に記載された内容を参照しなければならない。
以下、添付した図面に基づき本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。各図面に付された同一の参照符号は、同一の部材を示す。

図４は、本発明の一実施形態によるＣＣＤ型固体撮像素子のピクセル構造を示す図である。図４を参照すると、本発明の一実施形態によるＣＣＤ型固体撮像素子は、光素子４８０及び垂直ＣＣＤ ４７０を備える。垂直ＣＣＤ ４７０から出力される映像信号は、図６Ａ乃至図６Ｄに示すように、水平ＣＣＤ ４９０に伝達される。図４で、垂直ＣＣＤ ４７０を駆動する信号Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ２、Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂ、Ｖ４を伝達する駆動電極４１０〜４６０は、光素子４８０の間で互いに分離されて示されているが、周知のように、光素子４８０から伝達された信号電荷を垂直伝送するために内部的には相異なるレイヤで少しずつ重なった構造を有していると仮定される。

周知のように、携帯ホンカメラ、ディジタルスチールカメラなどに装着されたＣＣＤ形態の固体撮像素子は、視野に展開される映像を撮像して電気的信号に変換して映像信号を出力する。この固体撮像素子は、光素子４８０を用いて外部光を感知し、電気的信号に変換して映像信号を出力する。光素子４８０は、２次元行列形態のピクセルアレイを構成する。固体撮像素子は、垂直ＣＣＤ ４７０の駆動のための垂直駆動信号Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ２、Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂ、Ｖ４と水平ＣＣＤ ４９０の駆動のための水平駆動信号ＶＨ１、ＶＨ２とを入力し、ピクセルアレイ上で光素子４８０により感知された映像信号を出力する。固体撮像素子から出力される三色信号Ｒ、Ｇ、Ｂは、所定映像信号処理部で処理された後、ＬＣＤのようなディスプレイ装置に出力されて表示される。ここでは、ピクセルアレイパターンがバイヤーパターンであると仮定しているが、ピクセルアレイパターンは、多様に構成され得るために、これに限定されるものではない。固体撮像素子についてはより詳細に後述する。

一方、図４で、光素子４８０は、一般的な場合と同様に、ピクセルアレイ上で２次元行列形態で配列され、光を感知して電気的信号に変換して映像信号を生成する。各ピクセルを成す光素子４８０の上部には、前述したように、バイヤーパターンのカラーフィルターアレイが配置されると仮定する。垂直ＣＣＤ ４７０は、垂直駆動信号Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ２、Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂ、Ｖ４を入力する垂直駆動電極４１０〜４６０を用いて、光素子４８０で感知された映像信号を受けて垂直伝送して水平ＣＣＤに出力する。水平ＣＣＤ ４９０は、水平駆動信号ＶＨ１、ＶＨ２を入力する水平駆動電極（図示せず）を用いて、垂直ＣＣＤ ４７０から受けた行別映像信号を水平伝送して出力する。

特に、本発明の一実施形態によるＣＣＤ型固体撮像素子は、垂直解像度を低下させるサブサンプリングモード駆動時、出力されず捨てられる映像信号なしに全ての行の映像信号を活用する。すなわち、垂直解像度を低下させた一つのフレームの画面を構成するために一定間隔で離れている特定行の映像信号のみを出力する従来方式とは違って、本発明の一実施形態によるＣＣＤ型固体撮像素子では、同じ色を有する隣り合う行の映像信号を合せて出力する。ここで、１／４垂直解像度縮小のためのサブサンプリングモード駆動の場合には、同じ色を有する隣り合う４行の映像信号が合され、１／６垂直解像度縮小のためのサブサンプリングモード駆動の場合には、同じ色を有する隣り合う６行の映像信号が合される。同様に、映像信号が合される行数により１／８、１／１０などの垂直解像度縮小が可能である。このように、垂直解像度縮小のためのサブサンプリングモード駆動時の垂直ＣＣＤ ４７０及び水平ＣＣＤ ４９０の動作については図５でより詳細に説明する。

図５は、図４の固体撮像素子のサブサンプリングモード動作説明するためのフローチャートである。図６Ａ〜図６Ｄは、図５の固体撮像素子の動作説明の理解を助けるための図である。ここでは、１／４垂直解像度縮小のためのサブサンプリングモード駆動の場合を例に取って説明する。図５を参照すると、先ず機械式シャッタを開放して一定時間、光素子４８０に信号電荷を蓄積する（Ｓ５１０）。次に第１のモードで、垂直駆動信号Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ２、Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂ、Ｖ４の中Ｖ１Ａ及びＶ３Ａを伝達する駆動電極４１０、４４０に読み出しのためのアクティブ信号が印加されれば、当該映像信号すなわち、Ｒ、Ｇ行当該映像信号Ｒ５、Ｇ１１、．．．、Ｒ６、Ｇ１２、．．．及びＧ、Ｂ行の当該映像信号Ｇ３、Ｂ３、．．．、Ｇ４、Ｂ４、．．．が光素子４８０から垂直ＣＣＤ ４７０に伝達される。このように垂直ＣＣＤ ４７０に伝達されたＶ１Ａ及びＶ３Ａフィールドパケット（図６Ａ及び図６Ｂ参照）は、垂直駆動信号Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ２、Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂ、Ｖ４により４行だけ垂直ＣＣＤ ４７０で水平ＣＣＤ ４９０方向に垂直伝送される（Ｓ５２０）。ここで、図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、Ｖ１Ａフィールドパケットは、Ｒ、Ｇ行を構成する映像信号Ｒ５、Ｇ１１、．．．、Ｒ６、Ｇ１２、．．．であり、Ｖ３Ａフィールドパケットは、Ｇ、Ｂ行を構成する映像信号Ｇ３、Ｂ３、．．．、Ｇ４、Ｂ４、．．．である。１／４垂直解像度縮小のためのサブサンプリングモード駆動時、第１のモードで、Ｖ１Ａ及びＶ３Ａフィールドパケットは、４行だけ垂直ＣＣＤ ４７０で水平ＣＣＤ ４９０の方向に垂直伝送されるが、１／６、１／８及び１／１０のそれぞれの垂直解像度縮小のためには、３個、４個及び５個のフィールドパケットそれぞれが６行、８行及び１０行だけ垂直ＣＣＤ ４７０で水平ＣＣＤ ４９０方向に垂直伝送されなければならない。

図７は、図４のＣＣＤ型固体撮像素子の電荷パケットの垂直伝送方法を説明するための図である。図７には、垂直ＣＣＤ ４７０が垂直駆動信号Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ２、Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂ、Ｖ４により図６Ａで映像信号Ｒ６に対応する電荷を垂直に伝送する例が示されている。ＣＣＤ型固体撮像素子の電荷パケット伝送方法は、周知であるから、ここでは略述する。第１のモードで、垂直駆動信号Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ２、Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂ、Ｖ４の中Ｖ１Ａ及びＶ３Ａを伝達する駆動電極４１０、４４０に読み出しのための第２の論理状態（論理ハイ状態）のアクティブ信号が印加されるとき、図６Ａで垂直駆動信号Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ２、Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂ、Ｖ４の中Ｖ４は、アクティブされない第１の論理状態（論理ロー状態）の信号を出力する。図７は、映像信号Ｒ６に対応する電荷が垂直伝送されるとき、垂直駆動信号Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ２、Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂ、Ｖ４により形成されるエネルギーダイアグラムと信号電荷の垂直移動とを示す。先ず、Ｔ１で、アクティブされていない垂直駆動信号Ｖ４及びアクティブされた垂直駆動信号Ｖ１Ａ、Ｖ２、Ｖ３Ｂにより、映像信号Ｒ６に対応する電荷は、垂直駆動信号Ｖ１Ａ、Ｖ２、Ｖ３Ｂが配置された電極４１０、４３０、４５０に沿って分布する。次のＴ２で、アクティブされた垂直駆動信号Ｖ２、Ｖ３Ｂにより信号電荷は、Ｖ２、Ｖ３Ｂが配置された電極４３０、４５０に沿って分布する。次のＴ３では、アクティブされた垂直駆動信号Ｖ２、Ｖ３Ｂ、Ｖ４により信号電荷は、Ｖ２、Ｖ３Ｂ、Ｖ４が配置された電極４３０、４５０、４６０に沿って分布する。光素子４８０から垂直ＣＣＤ ４７０に伝達された信号電荷は、このように周知された方式で垂直伝送される。

このように、垂直ＣＣＤ ４７０は、第１のモードで１行ずつ間隔を置いている複数行（１／４垂直解像度縮小時に２行）の映像信号のそれぞれを受けて行の数についての比例数（１／４垂直解像度縮小時に４行）だけ垂直伝送する。この際、垂直ＣＣＤ ４７０は、第１の列を通じて、１行の間隔を置いている２行の第１の色（ｇｒｅｅｎ）を有する信号（例えば、Ｇ３及びＧ４）及び前記２行のそれぞれから５行だけ離れており、１行の間隔を置いている他の２行の第２の色（ｒｅｄ）を有する信号（例えば、Ｒ５及びＲ６）を４行だけ順に垂直伝送する。同様に、垂直ＣＣＤ ４７０は、第２の列を通じて、第１のモードで第３の色（ｂｌｕｅ）を有する信号（例えば、Ｂ３及びＢ４）及び第１の色（ｇｒｅｅｎ）を有する信号（例えば、Ｇ１１及びＧ１２）を４行だけ順に垂直伝送する。

次に第２のモード期間では、垂直駆動信号Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ２、Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂ、Ｖ４の中Ｖ１Ｂ及びＶ３Ｂを伝達する駆動電極４２０、４５０に読み出しのためのアクティブ信号が印加されれば、現在行の映像信号すなわち、Ｒ、Ｇ行の当該映像信号Ｒ３、Ｇ９、．．．、Ｒ４、Ｇ１０、．．．及びＧ、Ｂ行の当該映像信号Ｇ１、Ｂ１、．．．、Ｇ２、Ｂ２、．．．が光素子４８０から垂直ＣＣＤ ４７０に伝達される。このように垂直ＣＣＤ ４７０に伝達されたＶ１Ｂ及びＶ３Ｂのフィールドパケット（図６Ｃ及び図６Ｄ参照）は、第１のモードで生成された４行以前のＶ１Ａ及びＶ３Ａのフィールドパケットと合された後で垂直伝送される（Ｓ５３０）。ここで、図６Ｃ及び図６Ｄを参照すれば、Ｖ１Ｂのフィールドパケットは、Ｒ、Ｇ行を構成する映像信号Ｒ３、Ｇ９、．．．、Ｒ４、Ｇ１０、．．．であり、Ｖ３Ｂのフィールドパケットは、Ｇ、Ｂ行を構成する映像信号Ｇ１、Ｂ１、．．．、Ｇ２、Ｂ２、．．．である。従って、第２のモードの期間に垂直ＣＣＤ ４７０で合された映像信号は、図６Ｃのように第１の列でＧ１＋Ｇ３、Ｇ２＋Ｇ４、．．．であり、第２の列でＢ１＋Ｂ３、Ｂ２＋Ｂ４、．．．である。

このように、垂直ＣＣＤ ４７０は、第２のモードで、第１のモードの期間に４行だけ垂直伝送された映像信号それぞれと現在行の映像信号とを合せた後で垂直伝送して、水平ＣＣＤ ４９０に出力する（Ｓ５４０）。ここで、１／４垂直解像度縮小駆動のためのサブサンプリングモード駆動を例に取ったが、１／６、１／８及び１／１０のそれぞれの垂直解像度縮小のためには、同じ色を有する隣り合う６行、８行及び１０行の映像信号が合されなければならないため、３個、４個及び５個のフィールドパケットのそれぞれが６行、８行及び１０行だけ、垂直ＣＣＤ ４７０から水平ＣＣＤ ４９０の方向に垂直伝送されなければならない。１／６、１／８及び１／１０のそれぞれの垂直解像度縮小のために、垂直駆動信号Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ２、Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂ、Ｖ４以外に他の垂直駆動信号を伝達する駆動電極をさらに備えることができる。但し、信号線の複雑度を考慮するとき、垂直ＣＣＤ ４７０は、第１のモードで、１行ずつ間隔を置いている２行の映像信号のそれぞれを受けて、行の数についての２倍数である４行だけ垂直伝送し、第２のモードで現在行の映像信号と合せて伝送する１／４の垂直解像度縮小駆動が最も望ましい。

一方、水平ＣＣＤ ４９０は、第２のモードの期間に、垂直ＣＣＤ ４７０からＶ１Ａ及びＶ３ＡのフィールドパケットのそれぞれとＶ１Ｂ及びＶ３Ｂのフィールドパケットとが合された映像信号を受信して、受信された映像信号を再び２行ずつ順に合せ、その合された行別映像信号を水平伝送して出力する（Ｓ５５０）。水平ＣＣＤ ４９０で２行ずつ順に合された信号は、結局４行の映像信号を合せた結果の映像信号なので、図６Ｄに示すように、Ｇ１＋Ｇ２＋Ｇ３＋Ｇ４、Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４、 Ｒ３＋Ｒ４＋Ｒ５＋Ｒ６及びＧ９＋Ｇ１０＋Ｇ１１＋Ｇ１２の形態を有する。水平ＣＣＤ ４９０の電荷伝送方式も図７の説明で記述した方式と類似であり、周知であるから、ここでは説明を省略する。第１のモード及び第２のモードは、一つのフレーム単位で反復され、一つのフレームは、ディスプレイ装置で一枚の写真を表示する。

前述したように、本発明の一実施形態による固体撮像素子は、サブサンプリングモード駆動時、２ピクセルの光素子４８０の映像信号が一つの垂直ＣＣＤ ４７０の伝送端で合されて伝送されるインターレーシング方式で、垂直ＣＣＤ ４７０を介して出力されずに捨てられる映像信号なしに一定行の映像信号を合せたパケットを垂直伝送し、水平ＣＣＤ ４９０を通じて再び合算して出力することによって、決められた量だけ垂直解像度を低下させることができる。

以上説明したように、図面と明細書とで最適実施形態を開示した。ここで、特定の用語が使用されたが、これは、単に本発明を説明するための目的として使用されただけであり、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使用されたものではない。従って、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解するであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想により決められるべきである。

本発明による固体撮像素子及びその駆動方法は、携帯ホンカメラ、ディジタルスチールカメラなどに用いられる。

一般的なＣＣＤ型固体撮像素子のピクセル構造を示す図である。 図１の固体撮像素子の８行列ピクセル構造を簡略に示す図である。 図２の固体撮像素子のサブサンプリングモード動作の説明のための図である。 本発明の一実施形態によるＣＣＤ型固体撮像素子のピクセル構造を示す図である。 図４の固体撮像素子のサブサンプリングモード動作の説明のためのフローチャートである。 図５の固体撮像素子の動作説明の理解を助けるための図である。 図５の固体撮像素子の動作説明の理解を助けるための図である。 図５の固体撮像素子の動作説明の理解を助けるための図である。 図５の固体撮像素子の動作説明の理解を助けるための図である。 図４のＣＣＤ型固体撮像素子の電荷パケットの垂直伝送方法を説明するための図である。

符号の説明

４１０〜４６０ 駆動電極
４７０ 垂直ＣＣＤ
４８０ 光素子
４９０ 水平ＣＣＤ
Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ２、Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂ、Ｖ４ 垂直駆動信号
ＶＨ１、ＶＨ２ 水平駆動信号

Claims (16)

1. ２次元行列形態で配列され、光を感知して電気的信号に変換して映像信号を生成する光素子と、
   同じ色を有する隣り合う２ｎ（ｎ≧２）行の前記映像信号を合わせるために、１行ずつ間隔を置いているｎ行の同色の前記映像信号のそれぞれを、それぞれに共通の垂直駆動信号を入力する垂直駆動電極を用いて受信し、受信した前記ｎ行の同色の映像信号を２ｎ行だけ垂直伝送し、垂直伝送された前記映像信号それぞれと現在行の映像信号とを合わせた後で垂直伝送する垂直ＣＣＤと、
   水平駆動信号を入力する水平駆動電極を用いて、前記合された映像信号を受信して再び前記ｎ行の数だけ順に合わせ、その合された行別映像信号を水平伝送して出力する水平ＣＣＤと、を備えることを特徴とする固体撮像素子。
2. 前記ｎは、２であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
3. 前記ｎは、３であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
4. 前記ｎは、４であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
5. 前記垂直ＣＣＤは、第１のモードで１行の間隔を置いている２行の同色の映像信号のそれぞれを４行だけ垂直伝送し、第２のモードで前記垂直伝送された映像信号のそれぞれと現在行の映像信号とを合せた後で垂直伝送して前記水平ＣＣＤに出力し、前記第１のモード及び前記第２のモードは、一つのフレーム単位で反復されることを特徴とする請求項２に記載の固体撮像素子。
6. 前記垂直ＣＣＤは、前記第１のモードで、１行の間隔を置いている前記２行の第１の色信号及び前記２行のそれぞれから５行だけ離れており、１行の間隔を置いている他の２行の第２の色信号を４行だけ順に垂直伝送し、前記第２のモードで、前記垂直伝送された映像信号のそれぞれと現在行の映像信号とを合せた後で順に垂直伝送して前記水平ＣＣＤに出力することを特徴とする請求項５に記載の固体撮像素子。
7. 前記垂直ＣＣＤは、隣り合う他の列を通じて、前記第１のモードで第３の色信号及び前記第１の色信号を４行だけ順に垂直伝送し、前記第２のモードで前記垂直伝送された映像信号のそれぞれと現在行の映像信号とを合せた後で順に垂直伝送することを特徴とする請求項６に記載の固体撮像素子。
8. 前記第１の色信号、前記第２の色信号及び前記第３の色信号は、ベイヤーパターンを構成することを特徴とする請求項７に記載の固体撮像素子。
9. ２次元行列形態に配列された光素子で、光を感知して電気的信号に変換して映像信号を生成する段階と、
   同じ色を有する隣り合う２ｎ（ｎ≧２）行の前記映像信号を合わせるために、１行ずつ間隔を置いているｎ行の同色の前記映像信号のそれぞれを、それぞれに共通の垂直駆動信号を入力する垂直駆動電極を用いて受信し、受信した前記ｎ行の同色の映像信号を２n行だけ垂直伝送し、垂直伝送された前記映像信号それぞれと現在行の映像信号とを合わせた後で垂直伝送する段階と、
   水平駆動信号を入力する水平駆動電極を用いて、前記合された映像信号を受信して再び前記ｎ行の数だけ順に合せ、その合された行別映像信号を水平伝送して出力する段階と、を備えることを特徴とする固体撮像素子駆動方法。
10. 前記ｎは、２であることを特徴とする請求項９に記載の固体撮像素子駆動方法。
11. 前記ｎは、３であることを特徴とする請求項９に記載の固体撮像素子駆動方法。
12. 前記ｎは、４であることを特徴とする請求項９に記載の固体撮像素子駆動方法。
13. 前記垂直伝送段階は、
    第１のモードで１行の間隔を置いている２行の同色の映像信号のそれぞれを４行だけ垂直伝送する段階と、
    第２のモードで前記垂直伝送された映像信号のそれぞれと現在行の映像信号とを合せた後で垂直伝送して出力する段階と、を備え、
    前記第１のモード及び前記第２のモードは、一つのフレーム単位で反復されることを特徴とする請求項１０に記載の固体撮像素子駆動方法。
14. 前記垂直伝送段階は、前記第１のモードで、１行の間隔を置いている前記２の行の第１の色信号及び前記２行のそれぞれから５行だけ離れており、１行の間隔を置いている他の２行の第２の色信号を４行だけ順に垂直伝送し、前記第２のモードで、前記垂直伝送された映像信号のそれぞれと現在行の映像信号とを合せた後で順に垂直伝送して出力することを特徴とする請求項１３に記載の固体撮像素子駆動方法。
15. 前記垂直伝送段階は、隣り合う他の列を通じて、前記第１のモードで第３の色信号及び前記第１の色信号を４行だけ順に垂直伝送し、前記第２のモードで前記垂直伝送された映像信号のそれぞれと現在行の映像信号とを合せた後で順に垂直伝送することを特徴とする請求項１４に記載の固体撮像素子駆動方法。
16. 前記第１の色信号、前記第２の色信号及び前記第３の色信号は、ベイヤーパターンを構成することを特徴とする請求項１５に記載の固体撮像素子駆動方法。

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