JPH09298755A

JPH09298755A - 固体撮像素子

Info

Publication number: JPH09298755A
Application number: JP9030179A
Authority: JP
Inventors: Fuji Ishigami; 富士石上; Atsushi Kobayashi; 篤小林
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-03-06
Filing date: 1997-02-14
Publication date: 1997-11-18
Anticipated expiration: 2017-02-14
Also published as: JP3948042B2

Abstract

(57)【要約】【課題】全画素読出しと色シーケンスを同一の関係に
保って、ライン間引きを行い、撮像信号を高速で出力す
ることを可能とする。【解決手段】繰り返し周期Ｎの色フィルタの配列がさ
れ、フォトセンサ２の１列と隣接して垂直ＣＣＤの１列
が設けられる。領域Ａがゲート２１、２２、２３からな
り、領域Ｂがゲート３１、３２、３３からなる。領域Ａ
のｍ個の配列と領域ＢのＮ×ａ個の配列とが交互に配置
される。φＶ₁、φＶ₃が印加されるバス４１および４
３に対して、ゲート２１、３１、２３、３３が同一の関
係で接続される。φＶ₂、読出しパルスが印加されるバ
ス４２にゲート２２が接続され、φＶ₂´、読出しパル
スが印加されるバス４２´にゲート３２が接続される。
ゲート２２、３２の両方に読出しパルスを印加する全画
素読出しモードと、ゲート２２のみに読出しパルスを印
加するライン間引きモードとが可能とされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばディジタ
ル記録の電子スチルカメラに使用して好適な固体撮像素
子に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、電子スチルカメラが普及しつつあ
る。電子スチルカメラに使用して好適な固体撮像素子例
えばＣＣＤとして、正方格子、全画素読出しのものが提
案されている。正方格子は、隣接する画素の縦方向の間
隔と横方向の間隔とを等しくするもので、撮像信号をパ
ソコン用モニタに合わせるために採用される。従来のビ
デオカメラ等に使用されるＣＣＤは、インターレース方
式の出力信号を発生するために、図１８に示すように、
１／６０秒（１フィールド）蓄積して、隣接する上下２
ラインの画素の電荷を読出し、垂直転送用のＣＣＤにお
いて読出した２画素の電荷を混合し、また、混合する２
つの画素の上下方向の組合せを奇数フィールドおよび偶
数フィールドでずらすことによって、インターレース走
査を実現していた。

【０００３】かかるＣＣＤは、１／６０秒の蓄積時間の
ために、１／３０秒の蓄積時間のフレーム蓄積方式と比
較して、動画像の撮像を良好に行うことができるが、垂
直解像度が低い不利がある。従って、電子スチルカメラ
の撮像素子として適していない。そこで、図１９に示す
ように、１／３０秒間蓄積し、全画素の電荷を混合する
ことなく独立に読出す全画素読出し方式が提案されてい
る。この方式によれば、垂直解像度の低下を防止するこ
とができるが、撮像素子から撮像信号を出力するために
は、画素数が同じで読出しのためのクロックが同じ場合
に、上述したビデオカメラ用の撮像素子の２倍の時間を
必要とする。より具体的には、１／３０秒周期の撮像信
号が発生する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電子スチルカメラの場
合、撮影時にピントを合わせたり、撮影時のカメラアン
グルを調整するために、撮像画像を表示するモニタ例え
ば液晶モニタを設けることが多い。液晶モニタは、１／
６０秒のノンインターレース走査で、テレビジョン画像
を表示するのが普通である。従って、１／３０秒周期の
撮像信号をそのまま液晶モニタに供給すると、図２０に
示すようになってしまう。これを避けるためには、図２
１に示すように、液晶モニタ６２に対してＶＲＡＭ（ビ
デオＲＡＭ）６１（あるいはフレームメモリ）によりフ
レームレートを変換する必要がある。ＶＲＡＭ６１に対
しては、１／３０秒周期の撮像信号が供給され、その出
力に１／６０秒周期のノンインターレース信号が発生す
る。

【０００５】このように、全画素読出しの撮像素子は、
垂直解像度が高いという点で、電子スチルカメラの撮像
素子として好適な反面、通常のテレビジョンモニタに撮
像画像を表示するのにフレームレートを変更するために
ＶＲＡＭあるいはフレームメモリが必要となり、コスト
が上昇する問題があった。さらに、電子スチルカメラが
自動焦点制御装置、自動アイリス制御装置、自動ホワイ
トバランス制御装置等の自動制御装置を備えているの
で、撮像素子の出力信号の周期が長いことは、これらの
自動制御の応答を遅くする問題が生じた。さらに、モニ
タに表示される画像の動きが滑らかでない問題もあっ
た。

【０００６】上述した問題の解決する一つの方法は、撮
像素子の出力信号のデータレートを高くすることであ
る。しかしながら、クロック周波数が高いと、消費電力
の増大、使用部品のコストの上昇、Ｓ／Ｎの劣化等の問
題が生じる。従って、撮像信号のデータレートを上げる
方法は、好ましくない。

【０００７】従って、この発明の目的は、高速に撮像信
号を出力することができる固体撮像素子を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、インターライン方式固体撮像素子において、垂直方
向にＮ（Ｎは自然数）画素周期で繰り返される複数の色
フィルタを介した光が入射されるマトリクス状に配置さ
れた複数のフォトセンサと、複数のフォトセンサから読
出された電荷を垂直方向に連なるフォトセンサからの電
荷を混合することなく転送する垂直転送部と、垂直転送
部と結合され、垂直転送部から転送された電荷を１水平
期間周期で出力する水平転送部と、ｍ（ｍは自然数）個
の垂直方向に連なる第１のフォトセンサ群と、画素周期
Ｎのａ倍（ａは自然数）の数からなる垂直方向に連なる
第２のフォトセンサ群とで、１単位を構成し、第１のフ
ォトセンサ群と、第２のフォトンサ群とが垂直方向に交
互に配置されるものとし、第１のフォトセンサ群に蓄積
された電荷を垂直転送部に転送させるための第１の信号
供給部と、第２のフォトセンサ群に蓄積された電荷を垂
直転送部に転送させるための第２の信号供給部とからな
り、第１の信号供給部と第２の信号供給部が互いに独立
して設けられていることを特徴とする固体撮像素子であ
る。

【０００９】請求項２に記載の発明は、第１および第２
の信号供給部に入力され、垂直転送部および水平転送部
を駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成手段をさら
に備え、駆動信号生成手段は、水平ブランキング期間
に、垂直転送部から水平転送部へ電荷を転送するための
駆動信号としてラインシフト信号を生成することを特徴
とする固体撮像素子である。

【００１０】転送および読出しのための第１および第２
の信号供給部が独立に設けられいてる。従って、第１お
よび第２の信号供給部を通じて全画素の読出しを行う第
１の動作モードと、その一方を通じて画素の読出しを行
う第２の動作モードとが選択的に可能となる。そして、
第２の動作モードでは、ライン数が間引かれるので、高
速の撮像信号を出力することができる。また、第２の動
作モードにおいて出力される撮像信号の色配列のシーケ
ンスが全画素読出しの場合と同一となり、信号処理を変
更する必要がない。さらに、第２の動作モードにおい
て、垂直転送部から水平転送部に信号電荷を転送する場
合に、水平ブランキング期間において、所定回数のライ
ンシフトを行うことによって、信号電荷を含まないパケ
ットが出力信号に含まれないように、圧縮することがで
きる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施例につい
て図面を参照して説明する。図１は、この発明によるＣ
ＣＤ１の一実施例の概略を示す。この一実施例例では、
インターライン方式を採用し、イメージエリアに２次元
配列されたフォトセンサ（例えばフォトダイオード）２
と、フォトセンサ２の間に設けられ、フォトセンサ２か
らの信号電荷を水平ＣＣＤ（水平転送部）４へ転送する
ための垂直ＣＣＤ（垂直転送部）３と、水平ＣＣＤ４に
接続されたバッファアンプ５とを有する。フォトセンサ
２には、後述するような配列の色フィルタを通った撮像
光が入射する。一つのフォトセンサ２と垂直ＣＣＤ３中
の１ビットとが対応するように構成され、各フォトセン
サ２からの信号電荷を混合することなく垂直ＣＣＤ３に
読出し、全画素の信号を混合することなく順次、水平Ｃ
ＣＤ４に転送することが可能とされている。そして、水
平ＣＣＤ４を駆動することによって、信号をフローティ
ングディフュージョンエリアであるバッファアンプ５に
転送し、順次電圧に変換して出力する。

【００１２】ＣＣＤ１の単位画素の平面図を図２に示
し、垂直ＣＣＤ３の構造を図３に示す。垂直ＣＣＤ３
は、例えば３層電極３相駆動の構成とされている。図２
において、６は、垂直ＣＣＤ３の転送チャンネル、７
は、各画素間、並びに画素および転送チャンネル間を分
離するためのチャンネルストッパ、８、９および１０
は、それぞれ垂直ＣＣＤ３の転送ゲートである。転送ゲ
ート９は、読出しゲートを兼用している。なお、図２で
は、遮光膜等についての図示が省略されている。転送ゲ
ート８、９、１０は、図３に示すように、第１、第２お
よび第３の多結晶シリコン電極を加工して形成される。
これらの転送ゲート８、９、１０に対して、垂直駆動パ
ルスφＶ₁、φＶ₂、φＶ₃がそれぞれ印加される。

【００１３】フォトセンサ２から垂直ＣＣＤ３へ信号を
読出す場合、フォトセンサ２に隣接した転送ゲート、す
なわち、読出しゲートを兼ねる転送ゲート９に対して、
垂直転送クロックφＶ₂のハイレベルより高いバイアス
電圧（読出しパルスと称する）を印加する。ゲート９に
読出しパルスを供給すると、１つの画素が垂直ＣＣＤ３
の１ビットに対応しているので、全てのフォトセンサ２
から信号電荷が垂直ＣＣＤ３に読出される。水平ＣＣＤ
４は、転送クロックφＨ₁、φＨ₂によって、１ライン
分のデータを出力する。なお、水平ＣＣＤ４としては、
例えば複合チャンネル水平ＣＣＤ構造を採用することが
できる。その場合、出力部が２チャンネルの構成とされ
る。

【００１４】上述したＣＣＤは、全画素の信号を混合す
ることなく順次出力することができるので、電子スチル
カメラ、画像取込みに適している。しかしながら、上述
したように、インターレース出力を行う同じ画素数のビ
デオカメラ用撮像素子と比較して、同じクロックで電荷
の転送を行うと、１画面（画面の上端から下端まで）の
出力時間が倍となる。この発明の一実施例では、モニタ
用の信号、自動焦点制御等の自動制御のための撮像信号
として、水平ライン数を減少させることによって、１画
面の撮像信号を高速に出力するものであり、且つ、この
ライン間引きの場合に、カラーフィルタの配列で規定さ
れる垂直方向の色シーケンスが崩れることがないように
するものである。一方、撮影した画像を半導体メモリ等
の媒体に取り込む場合では、フルフレームの撮像信号
（ライン数の間引きがされてない撮像信号）を出力す
る。ライン間引きの場合でも、色シーケンスがフルフレ
ームの場合と同一のため、信号処理回路が複雑となる問
題を回避できる。

【００１５】上述した全画素読出し可能なＣＣＤにおい
て、ライン数を間引くためには、フォトセンサ２からの
信号電荷の読出しに寄与している転送ゲート（第２の多
結晶シリコン）９に対する配線を二つに分けることによ
って可能である。色の繰り返し周期をＮで表す。図４
は、上下２画素で１周期となる（Ｎ＝２）の場合にこの
発明を適用した撮像素子の一例である。

【００１６】単板式のＣＣＤの色フィルタの配列として
は、Ｒ（赤色を通すフィルタ）、Ｇ（緑色を通すフィル
タ）、Ｂ（青色を通すフィルタ）を図５Ａに示すように
配列したもの（ベイヤ方式）が知られている。全体の半
分の画素に感度の高いＧのフィルタを配置する。また、
図５Ｂに示す補色市松配置の色フィルタも知られてい
る。図５Ｂにおいて、Ｙｅ、Ｃｙ、Ｍｇは、それぞれ黄
色、シアン、マゼンタのフィルタである。図５Ｂに示す
補色フィルタは、原色フィルタに比して解像度を高める
ことができるので、ビデオカメラに採用されることが多
い。一方、図５Ａに示す原色フィルタは、色の再現性の
点で優れ、電子スチルカメラに採用されることが多い。

【００１７】この発明は、原色フィルタを有する単板式
撮像素子、および補色フィルタを有する単板式撮像素子
の何れに対しても適用できる。さらに、図示しないが、
Ｇのフィルタを備えた撮像素子と、ＲおよびＢのフィル
タの配列を備えた撮像素子とからなり、二つの撮像素子
の位置関係が水平方向、または水平および垂直方向に画
素ピッチの１／２だけずらされた方式の撮像素子（いわ
ゆる空間絵素ずらし方式）に対しても適用することがで
きる。

【００１８】図５Ａの配列は、垂直方向の色の繰り返し
周期Ｎが（Ｎ＝２）であり、図５Ｂの配列は、（Ｎ＝
４）である。図４は、（Ｎ＝２）であって、垂直方向の
１列のフォトセンサ２、垂直ＣＣＤ３および垂直ＣＣＤ
３のゲートのバス配線を１列の一部に関して示した模式
図である。フォトセンサ２のうちで左上コーナーに斜線
部を設けたものが一つの色フィルタ例えばＧのフィルタ
に対応し、斜線部を設けないものが他の色フィルタ、例
えばＢのフィルタと対応している。垂直ＣＣＤ３は、上
述したように３層電極３相駆動形式のもので、ＣＣＤの
開口画素（遮光されていない画素）に隣接して３ビット
のゲートを有する。また、垂直ＣＣＤ３は、第１の領域
Ａと、第２の領域Ｂを含む。第１の領域Ａは、ゲート２
１、２２、２３からなり、第２の領域Ｂは、ゲート３
１、３２、３３からなる。ゲート２２および３２が転送
兼読出しゲートである。４１、４２、４２´、４３は、
垂直転送用の駆動パルスφＶ₁、φＶ₂、φＶ₂´、φ
Ｖ₃がそれぞれ供給されるバス配線である。

【００１９】ゲート２１および３１がバス配線４１に接
続され、ゲート２３および３３がバス配線４３に接続さ
れる。これらのバス配線４１、４３には、それぞれ駆動
パルスφＶ₁、φＶ₃が供給される。駆動パルスφＶ₂
に関して、２本のバス４２および４２´が設けられる。
第１の領域Ａとは、転送兼読出しゲート２２がバス４２
と接続されるものを指し、第２の領域Ｂは、転送兼読出
しゲート３２がバス４２´と接続されるものを指す。な
お、図４では、簡略化のために、バスラインが片側しか
描かれていないが、フォトセンサ２の両側にバスライン
を配して、両側駆動するのが普通である。

【００２０】この発明では、ライン間引きのために、第
１の領域Ａがｍ（ｍ＝１，２，３，・・・）並んだ範囲
と、第２の領域ＢがＮ×ａ並んだ範囲とが垂直方向に交
互に形成される。図４に示す例は、（Ｎ＝２、ｍ＝３、
ａ＝２）の場合である。なお、ｍおよびａの値を任意に
選ぶことができるが、ｍおよびａを大きな値としても、
（ｍ＋Ｎ×ａ）が有効画素数の垂直画素数より小さいこ
とが必要である。

【００２１】上述したこの発明の一実施例において、第
１の動作モード、すなわち、全画素の信号を読出すフル
フレームの動作時では、垂直ＣＣＤ３の第１の領域Ａお
よび第２の領域Ｂの両者にフォトセンサ２から信号が読
出される。そのためには、バス配線４２および４２´を
通じてゲート２２および３２の両者に読出しパルスが印
加される。この場合、色フィルタの配列の順序と対応す
る色シーケンス、例えばＧ、Ｂ、Ｇ、Ｂ、・・・のシー
ケンスでもって色信号が出力される。

【００２２】一方、第２の動作モード、すなわち、ライ
ン間引き動作時では、第１の領域Ａのゲート２２にのみ
バス配線４２を介して読出しパルスが印加される。従っ
て、ｍの範囲から信号が読出され、Ｎ×ａの範囲から
は、信号が読出されない。図４の例では、（ｍ＝３）ラ
インから信号が発生し、（Ｎ×ａ＝４）ラインから信号
が発生しない。間引かれるライン数が色の繰り返し同期
Ｎの整数倍であるので、ライン間引きの場合の撮像出力
の色信号の順序は、フルフレーム読出しと同一の関係に
保たれる。

【００２３】図６Ａ〜図６Ｃは、撮像素子を駆動する場
合のタイミングを示し、図６Ａがフルフレームの読出し
を行う場合のタイミングを示す。各水平ブランキング期
間において、ラインシフトパルスＬＳとしての３相の駆
動パルスφＶ₁、φＶ₂、φＶ₂´、φＶ₃が垂直ＣＣ
Ｄ３の第１の領域Ａのゲート２１、２２および２３と、
第２の領域Ｂのゲート３１、３２および３３にそれぞれ
供給される。また、読出しパルスも１Ｖ毎にゲート２２
および３２との両者に対して印加される。この読出しパ
ルスによって、全てのフォトセンサから信号電荷が垂直
ＣＣＤ３に読出される。図６Ｂの詳細なタイミングチャ
ートに示すように、水平ブランキング期間内で発生する
駆動パルスφＶ₁、φＶ₂、φＶ₂´、φＶ₃が３相の
ものであり、１つのラインシフト期間によって１ライン
分電荷のシフトがなされる。フルフレームの読出し時に
は、各水平ブランキング期間内で、１ラインシフトがな
される。

【００２４】一方、ライン間引きの読出しの場合では、
図６Ｃに示すように、第１の領域Ａのゲート２２にのみ
読出しパルスが印加される。それによって、第１の領域
Ａに隣接したフォトセンサのみから信号電荷が読出され
る。ライン間引きの場合では、間引かれたラインの垂直
ＣＣＤには、信号電荷が読出されず、無信号となる。こ
の無信号期間は、ラインシフト動作を複数回繰り返すこ
とによって除去できる。

【００２５】例えば、図４に示す色配列の場合には、Ｈ
１で示される３画素分の電荷、具体的には、ひとつの第
１の領域Ａの信号電荷と、２つの第２の領域Ｂの無信号
を、図７に示すように、第１の水平期間Ｈ１においてラ
インシフトパルスＬＳを３回供給することにより、水平
ＣＣＤ４において合成する。同様に、第２の水平期間Ｈ
２においてラインシフトパルスＬＳを３回供給すること
により、ひとつの第１の領域Ａの信号電荷と、２つの第
２の領域Ｂの無信号を、水平ＣＣＤ４において合成す
る。また、第３の水平期間Ｈ３において、ラインシフト
パルスＬＳを１回供給することにより、ひとつの第１の
領域Ａの信号電荷を１水平期間に水平ＣＣＤ４に供給す
る。従って、各水平期間において、ひとつの第１の領域
からの信号電荷が、色シーケンスが変わることなく出力
されることになる。この図７に示す期間の動作が３水平
期間毎に繰り返される。

【００２６】図８Ａは、（ｍ＝１，ａ＝１）の場合の垂
直ＣＣＤ３のチャンネル６のポテンシャルの模式図であ
る。図面に向かって右側から左側の水平ＣＣＤ４に向か
う方向が垂直転送方向である。チャンネル６には、ライ
ン間引き動作時に、信号電荷Ｑｓを含むパケット５１と
空パケット５２とが存在する。各ラインから信号電荷Ｑ
ｓを出力するためには、空パケット５２の分、多くライ
ンシフトを行い、それによって信号電荷と無信号とを水
平ＣＣＤ４において混合し、無信号の期間を除去する。
各水平ブランキング期間内でなされるラインシフトの回
数は、下記の関係を満足するように選定すれば良い。

【００２７】ｌ（：出力する信号電荷Ｑｓを含むパケッ
トの数（この例は１つパケットで考えている））＋Ｘ
（前にある信号電荷Ｑｓを含まないパケットの数）以上
で、１＋Ｘ＋（Ｎ×ａ）（：後ろにある信号電荷Ｑｓを
含まないパケットの数）以下それによって、（Ｘ＝０）
の場合では、信号電荷のみを水平ＣＣＤ４に対して転送
し、（Ｘ≠０）の場合では、信号電荷を含むパケットと
１以上の信号電荷を含まないパケットとを水平ＣＣＤ４
に対して転送する。

【００２８】上述の条件によって、信号電荷を水平ＣＣ
Ｄ４に対して転送し、また、無信号のラインを圧縮する
ことができる。実際には、空パケットの電荷が０ではな
く、スミア信号や暗電流等の不要信号電荷Ｑｎが含まれ
ている。各水平ブランキング期間でなされるラインシフ
トの数が異なると、不要信号電荷Ｑｎの加算される回数
が異なるために、不要信号が含まれる量が実際の出力と
されるラインによって異なる。それによって、モニタ上
のライン毎に輝度が変わって見えるラインクロール現象
や、色ずれなどの画質劣化が発生するおそれがある。

【００２９】この問題を解決するには、各水平ブランキ
ング期間でなされるラインシフトの回数を一定とすれば
良い。限定された条件、すなわち、（ｍ＝１、またはｍ
＝２）の場合では、垂直ＣＣＤ３のラインシフトの数を
（（Ｎ×ａ／ｍ）＋１）とすることによって、各ライン
の信号電荷Ｑｓに対して加算される信号電荷Ｑｓを含ま
ないパケットの数を一定とすることができる。これによ
って、上述した画質劣化の発生を防止することができ
る。

【００３０】図８Ｂは、（Ｎ＝２、ｍ＝１、ａ＝１）の
場合の垂直ＣＣＤ３のチャンネル６のポテンシャルの模
式図である。この例では、（Ｎ×ａ／ｍ＝２）となり、
ラインシフトの回数を３回とすることによって、実際の
出力となる、各ラインにおいて加算される信号電荷Ｑｓ
を含まないパケットの数を一定とすることができる。ま
た、図８Ｃは、（Ｎ＝２、ｍ＝２、ａ＝１）の場合を示
す。この場合では、（Ｎ×ａ／ｍ＝１）となり、ライン
シフトの回数を２回とすれば良い。さらに、ｍ＞２の場
合でも、スミア信号や暗電流のレベルを充分に小さくす
ることができれば、問題は生じない。

【００３１】上述したこの発明によるＣＣＤは、実際の
出力となるライン数を減少することができるので、垂直
ＣＣＤ３の第１の領域Ａの並ぶ数ｍ、第２の領域Ｂの並
ぶ数Ｎ×ａの値を選ぶことによって、１フィールドのテ
レビジョンの水平走査線数以下に出力撮像信号のライン
数を抑えることができる。ベイヤ方式の色フィルタ配列
のような（Ｎ＝２）の場合を例に出力ライン数のいくつ
かの例を説明する。

【００３２】図９に示すように、有効画素数（：垂直×
水平）が（４８０×６４０）のＶＧＡ(Video Graphics
Array)対応の撮像素子に対してこの発明を適用した場合
では、（ａ＝１、ｍ＝２）とされる。従って、ライン間
引きモードでは、出力ライン数を半分の２４０ラインと
できる。図１０に、図９に示す撮像素子の場合の垂直１
列の垂直ＣＣＤの構造を、図１１に図１０に示す撮像素
子を第２の動作モードで駆動するための駆動パルスのタ
イミングチャートを示す。尚、図４と対応する部分に
は、同一の符号を付してその説明を省略する。この場
合、各水平期間において、２回ラインシフトパルスＬＳ
が供給される。また、第２の動作モードにおいて、第１
の水平期間Ｈ１には、Ｒのみの信号が、第２の水平期間
Ｈ２には、Ｇのみの信号が読出される。この図１０に示
す例では、各水平期間に加算されるライン数が同じなの
で、色ずれの問題などが生じない。

【００３３】図１２に示すように、有効画素数が（７６
８×１０２４）の撮像素子では、（ｍ＝１、ａ＝１）と
することによって、出力ライン数を２５６ラインとでき
る。図１３に、図１２に示す撮像素子の場合の垂直１列
の垂直ＣＣＤの構造を、図１４に図１３に示す撮像素子
を第２の動作モードで駆動するための駆動パルスのタイ
ミングチャートを示す。尚、図４と対応する部分には、
同一の符号を付してその説明を省略する。この場合、各
水平期間において、３回ラインシフトパルスＬＳが供給
される。また、第２の動作モードにおいて、第１の水平
期間Ｈ１には、Ｒのみの信号が、第２の水平期間Ｈ２に
は、Ｇのみの信号が読出される。また、第１の水平期間
Ｈ１’に、Ｒのみの信号を、第２の水平期間Ｈ２’に、
Ｇのみの信号を読出すようにしても良い。この図１３に
示す例では、各水平期間に加算されるライン数が同じな
ので、色ずれの問題などが生じない。

【００３４】図１５に示すように、有効画素数が（１０
２４×１２８０）の撮像素子では、（ｍ＝１、ａ₁＝
１、ａ₂＝２）とすることによって、出力ライン数を２
５６ラインとできる。ａ₁およびａ₂は、交互に使用さ
れる。図１６に、図１５に示す撮像素子の場合の垂直１
列の垂直ＣＣＤの構造を、図１７に図１６に示す撮像素
子を第２の動作モードで駆動するための駆動パルスのタ
イミングチャートを示す。尚、図４に対応する部分に
は、同一の符号を付してその説明を省略する。この場
合、各水平期間において、４回ラインシフトパルスＬＳ
が供給される。また、第２の動作モードにおいて、第１
の水平期間Ｈ１には、Ｇのみの信号が、第２の水平期間
Ｈ２には、Ｒのみの信号が読出される。また、第１の水
平期間Ｈ１’に、Ｒのみの信号を、第２の水平期間Ｈ
２’に、Ｇのみの信号を読出すようにしても、第１の水
平期間Ｈ１”に、Ｒのみの信号を、第２の水平期間Ｈ
２”に、Ｇのみの信号を読出すようにしても良い。この
図１６に示す例では、各水平期間に加算されるライン数
が同じなので、色ずれの問題などが生じない。

【００３５】図９、図１２および図１５にそれぞれ示す
何れの場合でも、出力ライン数を例ばＮＴＳＣ方式の１
フィールドのライン数（２６２．５）より少なくするこ
とができる。従って、色シーケンスおよび画角をフルフ
レーム読出しモードと同一の関係を保持して、ライン間
引きモードの撮像信号をより短時間で出力することがで
きる。それによって、ＶＲＡＭ、あるいはフレームメモ
リを使用することなしに、液晶モニタに撮像画面を表示
することができる。

【００３６】なお、上述した一実施例における撮像素子
の具体的構成は、一例であって、この発明は、これ以外
の固体撮像素子に対しても適用できる。例えば垂直ＣＣ
Ｄが２層電極４相駆動の構造でも良い。さらに、固体撮
像素子を駆動するモードとして、読出しパルスφＶ₂´
を印加し、読出しパルスφＶ₂を印加しない第３の動作
モードを設定するようにしても良い。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、全画素を読出すフルフレームの動作モードと、色シ
ーケンスを同一の関係に保って、ライン数の少ない撮像
信号を選択的に得ることができ、撮像信号を高速に出力
することができる。従って、ライン数の多い撮像素子で
も、出力ライン数をテレビジョンの走査線数以下とする
ことができ、フレームメモリ、ＶＲＡＭ等の大容量メモ
リを使用しなくても、撮像信号をモニタに表示すること
ができる。また、高速で撮像信号を出力できることによ
り、オートフォーカス等の自動制御装置の応答を速くす
ることができる。さらに、コマ数が多くなるので、モニ
タ画像の動きが滑らかになる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の概略的構成を示す略線図
である。

【図２】この発明の一実施例の１画素の部分の拡大平面
図である。

【図３】この発明の一実施例の垂直ＣＣＤの構造を示す
略線図である。

【図４】この発明の一実施例の垂直１列のバス配線を示
す略線図である。

【図５】この発明を適用することができる色フィルタの
一例および他の例を示す略線図である。

【図６】この発明の一実施例を駆動するための駆動パル
スのタイミングチャートである。

【図７】図４に示す撮像素子の駆動パルスのタイミング
チャートである。

【図８】この発明の一実施例における垂直ＣＣＤのポテ
ンシャルを模式的に示す略線図である。

【図９】この発明の具体的な一例を示す略線図である。

【図１０】図９に示す撮像素子の垂直１列のバス配線を
示す略線図である。

【図１１】図９に示す撮像素子の駆動パルスのタイミン
グチャートである。

【図１２】この発明の具体的な他の例を示す略線図であ
る。

【図１３】図１２に示す撮像素子の垂直１列のバス配線
を示す略線図である。

【図１４】図１２に示す撮像素子の駆動パルスのタイミ
ングチャートである。

【図１５】この発明の具体的なさらに他の例を示す略線
図である。

【図１６】図１５に示す撮像素子の垂直１列のバス配線
を示す略線図である。

【図１７】図１５に示す撮像素子の駆動パルスのタイミ
ングチャートである。

【図１８】従来の撮像素子の説明に用いる略線図であ
る。

【図１９】先に提案されている撮像素子の説明に用いる
略線図である。

【図２０】撮像素子の出力と液晶モニタの表示との関係
を示す略線図である。

【図２１】撮像素子から発生した撮像信号を液晶モニタ
に供給する場合の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

２・・・フォトセンサ、３・・・垂直ＣＣＤ、４・・・
水平ＣＣＤ、６・・・垂直ＣＣＤのチャンネル、８，
９，１０・・・垂直ＣＣＤのゲート、２１，２２，２３
・・・垂直ＣＣＤの第１の領域Ａのゲート、３１，３
２，３３・・・垂直ＣＣＤの第２の領域Ｂのゲート、４
１，４２，４２´，４３・・・駆動パルスを供給するた
めのバス配線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インターライン方式固体撮像素子におい
て、垂直方向にＮ（Ｎは自然数）画素周期で繰り返される複
数の色フィルタを介した光が入射されるマトリクス状に
配置された複数のフォトセンサと、上記複数のフォトセンサから読出された電荷を垂直方向
に連なるフォトセンサからの電荷を混合することなく転
送する垂直転送部と、上記垂直転送部と結合され、上記垂直転送部から転送さ
れた電荷を１水平期間周期で出力する水平転送部と、ｍ（ｍは自然数）個の垂直方向に連なる第１のフォトセ
ンサ群と、上記画素周期Ｎのａ倍（ａは自然数）の数か
らなる垂直方向に連なる第２のフォトセンサ群とで、１
単位を構成し、上記第１のフォトセンサ群と、上記第２
のフォトンサ群とが垂直方向に交互に配置されるものと
し、上記第１のフォトセンサ群に蓄積された電荷を上記
垂直転送部に転送させるための第１の信号供給部と、上記第２のフォトセンサ群に蓄積された電荷を上記垂直
転送部に転送させるための第２の信号供給部とからな
り、上記第１の信号供給部と上記第２の信号供給部が互いに
独立して設けられていることを特徴とする固体撮像素
子。
【請求項２】請求項１の固体撮像素子において、上記第１および第２の信号供給部に入力され、上記垂直
転送部および上記水平転送部を駆動する駆動信号を生成
する駆動信号生成手段をさらに備え、上記駆動信号生成手段は、水平ブランキング期間に、上
記垂直転送部から上記水平転送部へ上記電荷を転送する
ための上記駆動信号としてラインシフト信号を生成する
ことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項３】請求項２の固体撮像素子において、上記駆動信号生成手段は、上記第１および第２の信号供給部に駆動信号を供給する
ことで全画素の電荷を読出す第１の動作モードと、上記第１の信号供給部のみを駆動する駆動信号を生成す
る第２の動作モードとを選択的に切り換え可能であるこ
とを特徴とする固体撮像素子。
【請求項４】請求項２の固体撮像素子において、上記駆動信号生成手段は、（ｍ＋Ｎ×ａ）ライン分の電
荷がｍ水平期間で出力されるように、連続するｍ個の水
平ブランキング期間において、全体で（ｍ＋Ｎ×ａ）回
上記ラインシフト信号を生成することを特徴とする固体
撮像素子。
【請求項５】請求項２の固体撮像素子において、上記駆動信号生成手段は、或る第１のフォトセンサ群に
含まれる１つの画素を第１の画素とした際に、上記或る第１のフォトセンサ群に含まれ、上または下方
向において上記第１の画素に隣接する第２の画素の電荷
と、上記第１の画素の電荷とをそれぞれ異なる水平ブラ
ンキング期間に上記垂直転送部から上記水平転送部に転
送させるように、ラインシフト信号を生成することを特
徴とする固体撮像素子。
【請求項６】請求項５の固体撮像素子において、上記駆動信号生成手段は、上記或る第１のフォトセンサ群に含まれ、上方向におい
て上記第１の画素に隣接する画素を上記第２の画素、下
方向において上記第１の画素と隣接する画素を第３の画
素とした際に、上記第２および第３の画素のうち、上記第１の画素との
物理的距離が長い方の画素に関しては、上記物理的距離
が長い方の画素と、上記第１の画素との間に位置する画
素の電荷を、上記第１の画素または上記物理的距離が長
い方の画素の電荷と加算されるようにするため、上記物
理的距離が長い方の画素の電荷を上記垂直転送部から上
記水平転送部に転送する水平ブランキング期間に、少な
くとも２つのラインシフト信号を生成することを特徴と
する固体撮像素子。
【請求項７】請求項２の固体撮像素子において、上記駆動信号生成手段は、各水平期間において、同一数
のラインシフト信号を生成することを特徴とする固体撮
像素子。
【請求項８】請求項１の固体撮像素子において、上記Ｎが各単位で異なることを特徴とする固体撮像素
子。
【請求項９】請求項１の固体撮像素子において、上記Ｎが２単位周期であり、各単位毎に２、４の順であ
ることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項１０】請求項１の固体撮像素子において、上記Ｎがどの単位においても２で固定であることを特徴
とする固体撮像素子。
【請求項１１】請求項２の固体撮像素子において、ｍ＝１またはｍ＝２の場合において、上記駆動信号生成手段は、各水平ブランキング期間に
（Ｎ×ａ／ｍ）＋１個のラインシフト信号を生成し、これにより、信号電荷を含む１ラインの画素の電荷と、
信号電荷を含まないＮ×ａ／ｍラインの画素の電荷とが
上記水平転送部において混合されることを特徴とする固
体撮像素子。