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JP2000224599A - 固体撮像装置および信号読出し方法 - Google Patents

固体撮像装置および信号読出し方法

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Publication number
JP2000224599A
JP2000224599A JP11020068A JP2006899A JP2000224599A JP 2000224599 A JP2000224599 A JP 2000224599A JP 11020068 A JP11020068 A JP 11020068A JP 2006899 A JP2006899 A JP 2006899A JP 2000224599 A JP2000224599 A JP 2000224599A
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column
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JP11020068A
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Takashi Misawa
岳志 三沢
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
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Priority to US09/492,146 priority patent/US6885402B1/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハニカム型に配された受光素子から色分解に
用いた色すべてを含む撮像信号で、たとえば、AEの制御
が行える固体撮像装置および信号読出し方法の提供。 【解決手段】 ディジタルスチルカメラ10は、モード指
定部10E でモードを設定し、指定したモードの信号をシ
ステム制御部12に供給する。システム制御部12は、これ
により駆動信号生成部10C を制御して駆動信号を生成す
る。撮像部104 には、同色のフィルタが列方向に配され
た色分解フィルタCFを介して入射光が供給される。撮像
部104 は、この入射光を各受光素子で光電変換し、指定
のモードに応じた駆動信号生成部10C からの駆動信号を
信号読出しゲート（図示せず）に供給し、信号電荷の飛
越し転送を行う。この際に、色分解フィルタCFの色フィ
ルタ配列を考慮してすべての色に関わる信号が駆動信号
に応じて読み出す。この読み出した信号を用いてAF調整
部106 、AE調整部108 を調整制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、入射光を電気信号
に変換して被写界の像を装置に取り込む固体撮像装置お
よび信号読出し方法に関し、特に、解像度の向上を図る
ため、高集積化させるとともに、斜めに隣接する撮像デ
バイス、すなわち、画素を互いにその画素中心に対して
1/2 ピッチずつずらして配する、いわゆる、ハニカム型
に画素配置された電子スチルカメラ装置や画像入力装置
等に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】高集積化により解像度を向上させる観点
から、最近、新たな受光素子の配置として、受光素子の
幾何学的な形状の中心を行方向および列方向にピッチの
半分ずらして配置する、いわゆるハニカム配置の固体撮
像装置に対して、特公平4-31231 号公報、特開平6-7745
0 号公報および特開平10-136391 号公報等のように様々
な提案がされている。特公平4-31231 号公報において、
いわゆる画素ずらし配置されている光センス手段に沿っ
て第１の電極を波状パターンに蛇行させ、この波状パタ
ーンと反対位相のパターンに第２の電極を形成し、第１
の電極と第２の電極が互いに離散する領域に他の光セン
ス手段を配置して、第１の電極に与えられる活性化信号
に応答して第２の電極と選択的に結合する手段を介して
光センス手段から信号を読み出すことにより、解像度お
よび感度を従来よりも向上させている。ここで、光セン
サ手段は、形状を八角形に形成された場合が例示されて
いる。
【０００３】特開平6-77450 号公報では、受光素子の形
状を菱形の一つである正方形にして各辺が垂直方向に45
°の角度をなすようにして開口率を高くして固体撮像装
置の小型化が図られている。特にハニカム配置を採用す
ることで垂直解像度の向上を図っている。また、各受光
素子の上にはマイクロレンズを配設して集光効率を向上
させている。
【０００４】また、特開平10-136391 号公報では、隣接
する行の光電変換素子の配列間隔のほぼ1/2 だけ相対的
にずらし同一行の隣接する光電変換素子間に２列分の列
方向で電荷転送装置が配され、その一つが斜め方向に隣
接する光電変換素子からの電荷転送に用いてする電荷転
送装置を蛇行させて形成することにより、光電変換素子
の高集積化、受光光率の向上等を図りながら、モアレ等
の偽信号の抑制が行われている。この場合、色フィルタ
配列は、ベイヤ配列を45°回転させた配列を用いてい
る。この色フィルタ配列は、色R/B に対して色G は行方
向および列方向に見ても等方的な関係に配置されてい
る。また、色RGB の色フィルタを同数ずつ均一にハニカ
ム型におけるストライプパターンが用いられている。こ
の場合、色フィルタの形状は、正六角形で隣接する受光
素子間の中心距離をすべて等距離の関係にしている。
【０００５】このように前述した特公平4-31231 号公報
および特開平6-77450 号公報では、高集積化を行う上で
のデバイスの構造に着目しているが、色フィルタについ
ては何も言及されていない。また、特開平10-136391 号
公報では、デバイスの構造および色フィルタについて述
べられているがこれらによって得られる撮像信号の読出
しについては何等の記載もない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
高集積化に伴って光電変換により得られた信号電荷の読
出しに時間を要してしまうことが懸念される。たとえ
ば、オートフォーカス調整（AF:Automatic Focus）や自
動露出制御（AE:Automatic Exposure ）を行うような測
光制御モードでは、信号電荷の読出しの所要時間を短く
し、撮像の準備を早急に完了させたいという要求があ
る。撮像デバイスにとって撮像素子の高集積化と信号読
出しの短縮化は、互いに相反する、二律背反の要求であ
る。特に、ハニカム配置の撮像デバイスから測光制御モ
ードで高速に信号読出しする場合、これまでと異なる方
法によるブレイクスルーが必要になる。特に、自動露出
制御（AE）、自動白バランス調整（AWB:Automatic Whit
e Balance ）の制御を行う場合、全色情報が必要になる
ので、オートフォーカス調整（AF）の場合のように単色
の読出しを行っても意味をなさない。この撮像を行う際
に駆動信号により高速の信号読出しが望まれている。
【０００７】本発明はこのような従来技術の欠点を解消
し、ハニカム型に配された受光素子から色分解に用いた
色すべてを含む撮像信号で、たとえば、AEの制御が行え
る固体撮像装置および信号読出し方法を提供することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、入射光が集光する集光面にこの入射光を
光電変換する複数の受光素子が２次元的に配され、この
複数の受光素子のそれぞれのうちで斜めに隣接する素子
は、ピッチを行方向および列方向に1/2 ずつずらした相
互の位置関係に配され、この複数の受光素子のそれぞれ
での光電変換により得られた信号電荷をそれぞれの所定
のタイミングで駆動信号に応動して転送する撮像手段か
ら出力される撮像信号をディジタル信号に変換し、この
信号に信号処理を施して画像信号を生成する固体撮像装
置において、撮像手段には入射光を三原色RGB にそれぞ
れ色分解する同色の色フィルタが列方向に配された色分
解手段と、複数の受光素子のそれぞれに対応して配され
る列方向の転送素子にだけ信号電荷を飛越し転送させる
信号読出し手段とを含み、この装置には、撮像手段から
の信号電荷の読出し動作を表すモードのうち、複数の撮
像素子すべてから信号電荷を読み出す全画素読出しモー
ドおよび色RGB を所定の間隔毎に間引いて読み出す間引
き読出しモードのいずれか一方のモードを指定するモー
ド指定手段と、このモード指定手段の指示に応じて駆動
信号を生成するとともに、モードに応じて生成した駆動
信号の供給先を選択して供給する駆動信号生成手段と、
モード指定手段からの指示を受けて駆動信号生成手段に
対してモード毎の駆動信号の生成を制御するとともに、
撮像信号に施される信号処理も制御する制御手段とを含
むことを特徴とする。
【０００９】ここで、色分解手段は、色フィルタが列方
向にはストライプ状に配され、行方向には色すべてを一
グループとするパターンが繰り返されることが望まし
い。この配置パターンをハニカム型ストライプパターン
という。
【００１０】駆動信号生成手段は、間引き読出しモード
の場合に一行おきに受光素子に隣接した信号読出し手段
を選択的に駆動させる駆動信号を供給することが好まし
い。これにより、撮像手段は、全画素数の半分、すなわ
ち、1/2 間引きが行われる。
【００１１】撮像手段は、列方向に配する複数の転送素
子を８個単位にし、各転送素子に対応させて信号読出し
手段に形成された電極を介して駆動信号が全画素読出し
モードと異なり独立に供給されることが望ましい。この
供給により、間引きをする量に応じて受光素子からの信
号読出しを行う信号読出し手段の数が限定されていく。
【００１２】このような信号読出しにおける全画素数に
対する1/4 間引きという限定において、駆動信号生成手
段は、間引き読出しモードの場合に複数の転送素子を一
単位とする中で一つの信号読出し手段だけに駆動信号が
供給されるとよい。これにより、４ライン配された受光
素子のうち、１ラインの受光素子だけから信号電荷が選
択的に読み出される。
【００１３】また、駆動信号生成手段は、信号読出し手
段を駆動させた後に信号電荷を列方向に２ライン分転送
させる第１の垂直駆動信号と、この第１の垂直駆動信号
の供給後に、信号電荷を列方向に４ライン分転送させる
第２の垂直駆動信号と、転送された信号電荷が行方向に
転送する際の転送距離を２列分にする第１の水平駆動信
号とを生成することが好ましい。これらの生成された信
号を組み合わせて供給すると、たとえば、６ライン分の
垂直転送により信号電荷が同色同士の、いわゆる画素混
合が施され、第１の水平駆動信号の供給により信号電荷
が読み出さない列方向転送手段の直下に転送される。さ
らに、６ライン分の垂直転送により信号電荷が同色同士
の混合されることにより、８ライン分が１ラインの読出
し時間内に出力される。
【００１４】本発明の固体撮像装置は、モード指定手段
でモードを設定し、この指定したモードの信号を制御手
段に供給する。この供給により制御手段は、駆動信号生
成手段を制御して駆動信号を生成する。撮像手段には、
同色のフィルタが列方向に配された色分解手段を介して
入射光が供給される。撮像手段は、この入射光を各受光
素子で光電変換し、指定のモードに応じて駆動信号生成
手段から供給される駆動信号を信号読出し手段に供給
し、信号電荷の飛越し転送を行う。この際に、色分解手
段の色フィルタ配列を考慮してすべての色に関わる信号
が読み出されることにより、高画素化された場合、色を
限定することなく信号読出しの所要時間の短縮化を図っ
ているので、この所要時間の短縮が要求される、たとえ
ば、AE, AWB の調整制御で有効に機能する。
【００１５】また、本発明は入射光が集光する集光面に
この入射光を光電変換する複数の受光素子を２次元的に
配し、さらに該複数の受光素子は、互いに斜めに隣接す
る受光素子に対する受光素子間のピッチを行方向および
列方向に1/2 ずつずらした位置関係に配するとともに、
この複数の受光素子のそれぞれでの光電変換により得ら
れた信号電荷をそれぞれの所定のタイミングで駆動信号
によって転送して得られる撮像信号をディジタル信号に
変換し、この信号に信号処理を施して画像信号を生成す
る信号読出し方法において、この方法は、信号電荷の読
出し動作を表すモードでは、複数の撮像素子すべてから
信号電荷を読み出す全画素読出しモードおよび色RGB を
所定の間隔毎に間引いて読み出す間引き読出しモードの
いずれか一方のモードを指定するモード指定工程と、こ
のモード指定工程の指示に応じて駆動信号を生成すると
ともに、この駆動信号の供給先を選択して供給する駆動
信号供給工程と、入射光を三原色RGB にそれぞれ色分解
する色分解工程と、この色分解工程で色分解された入射
光を複数の受光素子のそれぞれで受光する撮像工程と、
この撮像工程の後、全画素読出しモードでは複数の受光
素子のそれぞれで得られた信号電荷を供給される駆動信
号に応動してすべて読み出し、間引き読出しモードでは
複数の受光素子のうち、読み出す受光素子からの信号電
荷だけを供給される駆動信号に応動してフィールドシフ
トさせるシフト工程と、このシフト工程により飛越し転
送された信号電荷を供給される駆動信号に応動して列方
向に転送する列転送工程と、この列転送工程により信号
電荷を転送してラインシフトさせた信号電荷を供給され
る駆動信号に応動して水平方向に転送する水平転送工程
とを含むことを特徴とする。
【００１６】ここで、駆動信号供給工程は、間引き読出
しモードで読み出すラインに対応する受光素子から信号
電荷を読み出すフィールドシフト信号を生成し、このフ
ィールドシフト信号を供給するシフト信号供給工程と、
フィールドシフト信号の供給後に信号電荷を列方向に転
送する際の転送距離を２ライン分にする列転送のタイミ
ング信号を生成し、このタイミング信号を供給する列信
号供給工程と、列方向に転送しラインシフトが行われた
後、転送された信号電荷を行方向に転送し、出力させる
行転送のタイミング信号を生成し、このタイミング信号
を供給する行信号供給工程とを繰り返して信号電荷を読
み出すことが好ましい。この手順で信号電荷を読み出す
ことにより、全画素数に対して1/2 間引きの信号電荷読
出しを行うことができる。
【００１７】行信号供給工程は、転送された信号電荷を
行方向に転送する際の転送距離を２列分する行転送のタ
イミング信号を生成し、このタイミング信号を供給し、
この処理が繰り返される２回目の行信号供給工程ではラ
インシフトされている信号電荷をすべて読み出すことが
好ましい。これにより、ラインシフトされている信号電
荷は２ライン分ずつ同色の信号電荷がまとめて含まれる
ので、これを１ライン分の読出し時間で読み出すと、行
（水平）方向の読出し自体も1/2 に読出し時間を短縮さ
せることができる。この結果、列（垂直）方向に対して
も信号読出し時に1/2 間引きされているので、この信号
読出し方法は1/4 間引きを実現させている。
【００１８】さらに、以下の手順で信号読出しを行うと
より一層有効である。列信号供給工程は、最初に、フィ
ールドシフト信号の供給後に信号電荷を列方向に転送す
る際の転送距離を２ライン分および４ライン分の計６ラ
イン分にする列転送のタイミング信号を生成し、このタ
イミング信号を供給する第１列信号供給工程を施し、第
１列信号工程の後に、転送された信号電荷を行方向に転
送する際の転送距離を２列分する行転送のタイミング信
号を生成し、このタイミング信号を供給する第１行信号
供給工程を施し、列信号供給工程を再び行う際には転送
距離を４ライン分および４ライン分の計８ライン分にす
る転送のタイミング信号を生成し、このタイミング信号
を供給する第２列信号供給工程を施し、この第２列信号
供給工程の後、ラインシフトされている信号電荷をすべ
て読み出すことが有利である。すなわち、受光素子から
の信号読出しで列（垂直）方向に1/2 間引きが行われた
後に、第１列信号供給工程で生成されたタイミング信号
から得られる駆動信号により、画素混合が行われて信号
電荷が1/2 に間引かれる。第１行信号供給工程では２列
分の転送が行われて信号電荷の読み出されない列の直下
に供給される。したがって、第２列信号供給工程でもこ
の直下の位置の信号電荷は変更なく、読み出される列の
直下には、再び２ライン分の同色の画素混合が施され
る。ここでも1/2 間引きされることになる。これらの間
引き処理を合計すると、最終的にラインシフトされてい
る信号電荷をすべて読み出すと、1/8 間引きになる。
【００１９】本発明の信号読出し方法は、信号電荷の読
出しを全画素読出しモードと信号電荷の読出しを間引く
間引き読出しモードかを選択し、この選択に応じた信号
電荷の読出しを行う駆動信号を生成させ、かつこの駆動
信号の供給先を選択して供給する。また、入射光を三原
色RGB にそれぞれ色分解し、この色分解工程で色分解さ
れた入射光を複数の受光素子のそれぞれで受光する。こ
の撮像工程の後、特に、間引き読出しモードでは複数の
受光素子のうち、読み出すラインの受光素子に対応する
信号電荷だけを駆動信号によりフィールドシフトさせ、
以降では色分解の色フィルタの配置を考慮して飛越し転
送された信号電荷を列方向に有効な転送し、この信号電
荷のラインシフトを経て画素混合と信号読出ししない列
の「空」の信号電荷の合成を行って、複数のラインの信
号をまとめている。このラインシフトされた信号電荷を
水平方向に転送することにより、全画素読出しモードの
信号読出しに比べてすべての色を含む信号電荷の読出し
を非常に短い時間で完了させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よる固体撮像装置および信号読出し方法の実施例を詳細
に説明する。
【００２１】本発明の固体撮像装置は、いわゆる、ハニ
カム配置による高画素化が行われた場合、複数の受光素
子が配設された撮像手段では、たとえば、原色フィルタ
またいは補色フィルタの各色すべてを用いて、AE, AWB
という自動制御を行う上で要求される高速化を満たすた
め、全画素読み出す場合よりも信号の読出し時間の短縮
化を図っている。特に、信号の読み出す受光素子を指定
することにより、ハニカム配置でありながら、従来と同
様の自動制御を高速に行うことができるという特徴があ
る。この固体撮像装置をディジタルスチルカメラ10に適
用した場合について図１〜図21を参照しながら説明す
る。
【００２２】ディジタルスチルカメラ10には、図１に示
すように、撮像系10A 、信号処理系10B 、駆動信号生成
部10C 、信号出力系10D 、モード指定部10E およびシス
テム制御部12が備えられている。
【００２３】撮像系10A には、撮像レンズ102 、撮像部
104 、ピント調整機構を含むAF調整部106 および絞り機
構を含むAE調整部108 が備えられている。この他、図示
しないが撮像部104 の入射光の側に入射光を完全に遮光
するためシャッタ機構を含めてもよい。撮像レンズ102
は、被写界からの入射光を撮像部104 の受光面上に焦点
を結ぶように集光する光学系である。
【００２４】撮像部104 は、供給される入射光を光電変
換する受光素子104aで受光面が形成されるように行方向
および列方向にハニカム型に２次元配列されている（図
２を参照）。ハニカム型とは、受光素子104aのそれぞれ
のうちで、斜めに隣接する素子のピッチを行方向および
列方向に1/2 ずつずらした相互の位置関係に配された配
置をいう。受光素子の形状を示すものではない。撮像部
104 には、受光素子104aより入射光の側に入射光を色分
解する色フィルタが受光素子104aのそれぞれに対応した
色分解フィルタCFが単板で一体的に形成されている。こ
の色分解フィルタCFの配設により、受光素子104aには、
たとえば、三原色RGB というそれぞれの色の属性を有す
るように色分解された入射光が入射することになる。こ
の関係は図３において一体的に形成されているので、各
受光素子104a内に色を示す記号R,G, B で表している。
また、図３の色フィルタR, G, B の配列は、いずれも縦
方向（ストライプ状）のパターンに配置されている。こ
のことから、この色フィルタ配置をハニカム型ストライ
プパターンと呼ぶ。撮像部104 は、撮像信号を信号処理
系10B に出力する。
【００２５】さらに撮像部104 の構成を説明する。撮像
部104 は、後述する駆動信号生成部10C からそれぞれ出
力される駆動信号に応動する。各受光素子104aは、電荷
結合素子（以下、CCD という）で構成されている。受光
素子104aは、図４に示すように、受光素子に隣接配設さ
れた転送素子、すなわち垂直転送素子との間に、受光し
て変換した信号電荷を漏れないように信号読出しゲート
（トランスファゲート）104bが形成されている。信号読
出しゲート104bは電極を介して供給されるフィールドシ
フトパルスにより信号電荷を受光素子104aから垂直転送
路104cに転送する。垂直転送路104cは、読み出した信号
電荷を列方向、すなわち垂直方向に順次転送する。垂直
転送により、信号電荷はラインシフトを介して行方向の
転送素子、すなわち水平転送路104dに供給される。水平
転送路104dは、駆動信号に応動してこの信号電荷をアン
プ104eを介して前述したように信号処理系10B に出力す
る。
【００２６】ここで、垂直転送路104cは、垂直（列）方
向に見ると、受光素子104aと受光素子104aの間に３つの
転送素子が配されている。信号読出しゲート104bの接続
された転送素子も含めて１ライン分の転送には４つの転
送素子が用いられる。このことから、１ラインの転送に
は、駆動信号として４相の駆動信号が供給されることが
判る。信号読出しゲート104bは、受光素子104aと垂直転
送路104cとの間に配されている。また、ハニカム配置を
採用し、斜めに受光素子（画素）間のピッチを1/2 ずつ
縦横にずらしていることから、信号読出しゲート104bと
垂直転送路104cの転送素子との配置関係は、２つの垂直
転送路104cに着目すると、転送素子２つ分ずれた位置に
配されている。すなわち、２つの垂直転送路104cにおけ
る配置関係を見ると、図４では、たとえば、受光素子
（色R ）- 垂直転送素子（V1）、受光素子（色G ）- 垂
直転送素子（V3）、受光素子（色R ）- 垂直転送素子
（V5）、・・・・というような関係で配設されている。ま
た、水平（行）方向に見ると、受光素子104aから色R,
B, G 、次のラインから色G, R, B と三原色が繰り返さ
れるパターンで得られることが判る。撮像部104 の基本
的な構成は以上のような関係である。この構成で通常は
全画素読出しが行われる。これにより、一度に全画素の
信号電荷を読み出している。
【００２７】AF調整部106 は、ピント調整機構（図示せ
ず）により被写体とカメラ10との距離を測距して得られ
た情報に応じて撮像レンズ102 を最適な位置に配するよ
うにこの位置調整を行う。このとき、測距情報の算出と
この測距情報からの制御量は、システム制御部12で処理
される。この結果、供給される制御信号に応じてAF調整
部106 は、ピント調整機構を駆動させ、撮像レンズ102
を移動させている。
【００２８】また、AE調整部108 は、被写体を含む被写
界の測光値の算出が行われるシステム制御部12内に設け
られる露光制御部（図示せず）からの制御により絞り機
構の絞り位置を変位させ、入射する光束量を調整する。
測光は、撮像信号の一部を用いている。この場合もシス
テム制御部12で測光値に基づいて露光量が算出され、こ
の露光量になるように絞り値とシャッタ速度値を制御す
る制御信号を AE 調整部108 に供給する。AE調整部108
は、この制御信号に応じて絞り機構およびシャッタ機構
をそれぞれ調整している。この調整により露出を最適に
することができる。
【００２９】信号処理系10B には、前処理部110 、A/D
変換部112 、信号処理部114 、バッファ部116 および圧
縮／伸張処理部118 が備えられている。前処理部110
は、たとえば、供給される信号電荷に対して相関二重サ
ンプリング（CDS ）処理を施して雑音の低減を図った
り、信号にガンマ変換処理を施し、この信号を増幅させ
てA/D 変換部112 に出力する。
【００３０】A/D 変換部112 は、システム制御部12から
の制御信号およびタイミング信号等を発生させる信号発
生部120 からのクロック信号を用いて撮像部104 から供
給されるアナログ信号をサンプリングし、量子化するこ
とによってディジタル信号に変換する。変換したディジ
タル信号は信号処理部114 に供給される。
【００３１】信号処理部114 は、得られた信号に自動絞
り調整（AE）、白バランス調整（AWB ）、アパーチャ補
正等を行った後、信号処理を２つのモードそれぞれに応
じて施す。すなわち、ここでのモードとは、後述するモ
ード指定部10E のレリーズシャッタ128 で設定されたモ
ードを示し、少なくとも得られた静止画を信号出力系10
D の記録再生部126 に取り込む静止画撮影モードと単に
撮像系10A のAFにおける測光制御モードの２つを示す。
ガンマ補正処理は、ここで行ってもよいし、さらに後段
で行ってもよい。
【００３２】ディジタルスチルカメラ10において、現
在、いずれのモードが選択されているかはシステム制御
部12からの制御信号により制御される。このシステム制
御部12の制御により、上述した信号処理後の信号には、
静止画撮影モードで所定のディジタルに伴う信号処理、
たとえば、輝度信号の高帯域化等が施される。一方、測
光制御モードでは、供給される信号がディジタルである
ことを考慮してシステム制御部12により撮像部104 から
の信号読出しを、たとえば、従来の読出し速度に比べて
速く読み出す制御およびその処理等が行われる。この
他、撮像信号を信号出力系10D の表示部124 に表示させ
るように垂直間引き処理等も行われる。信号処理部114
は、静止画撮影モードでの信号処理によって撮像部104
からの撮像信号を記録可能な映像信号にしている。そし
て、信号処理部114 は、表示・記録が選択されたモード
の信号だけをバッファ部116 に出力する。
【００３３】バッファ部116 は、前述した信号処理部11
4 から供給される映像信号を所定の振幅に増幅するとと
もに、記録時における時間調整の機能なども有してい
る。バッファ部116 は、システム制御部12内に配される
記録制御部（図示せず）の制御により信号出力系10D ま
たは圧縮／伸張処理部118 に画像を出力している。
【００３４】圧縮／伸張処理部118 は、画像を記録する
場合、システム制御部12に制御により画像信号が供給さ
れる。供給された画像信号には、たとえば、JPEG（Join
t Photographic coding Experts Group ）規格に基づく
圧縮処理が施される。また、記録再生部126 から記録さ
れていた信号を読み出して再生する場合、上述した圧縮
処理の逆変換等の信号処理を施すことによって元の画像
信号を再生し、表示部124 に出力する。
【００３５】駆動信号生成部10C には、信号発生部120
およびドライバ部122 が含まれる。信号発生部120 は、
たとえば、現行の放送方式（NTSC/PAL）でディジタルス
チルカメラ10が駆動するように発生させた原発振のクロ
ックを基に同期信号を生成して信号処理部114 に供給す
る。信号発生部120 は、前処理部110 、A/D 変換部112
、バッファ部116 および圧縮／伸張処理部118 にもサ
ンプリング信号や書込み／読出し信号のクロックとして
信号が供給されている。
【００３６】信号発生部120 は、原発振のクロックから
同期信号を生成し、さらにこれらの信号を用いて各種の
タイミング信号を生成している。生成されるタイミング
信号には、撮像部104 で得られた信号電荷の読出しに用
いるタイミング信号、たとえば、垂直転送路の駆動タイ
ミングを供給する垂直タイミング信号、水平転送路の駆
動タイミングを供給する水平タイミング信号、フィール
ドシフトやラインシフトさせるタイミング信号等があ
る。また、AF調整部106 、AE調整部108 の動作を制御す
る際にも信号発生部120 からの信号を用いている（ここ
では信号線をそれぞれをあらわには図示せず）。このよ
うに各種の信号を前述した各部に出力するとともに、信
号発生部120 は、垂直タイミング信号と水平タイミング
信号とをドライバ部122 に供給する。この中で、信号発
生部120 にシステム制御部12から測光制御モードの制御
信号が供給された際に、信号発生部120 は、たとえば、
必要に応じて（たとえば、測光制御モードで）受光素子
の基板電圧、すなわちオーバーフロードレイン電圧を指
定の受光素子に対して高める信号も供給する。この信号
が供給されることにより、指定（すなわち、信号読出し
禁止）の受光素子には、信号電荷が全く生成されなかっ
たと同じ状態を形成することができる。また、測光制御
モードで信号発生部120 は、信号読出しの許可を受けた
受光素子からの信号電荷を読み出すようにトランスファ
ゲート信号を生成する。測光制御モードが選択された際
に信号発生部120 は、システム制御部12からの制御信号
12A によりタイミング信号の生成を選択的に切り換え
る。ドライバ部122 は、それぞれの供給されるタイミン
グで駆動信号を生成する。一般的に、信号読出しする速
度変更は、モードに応じてドライバ部122 から出力され
る垂直駆動信号が撮像部104に供給され、たとえば、画
面全体に対する駆動、色の選択的な駆動、画素の間引き
量に応じた駆動が行われることによって速度の変更が施
される。
【００３７】ドライバ部122 は、特にモードが測光制御
モードに設定された際に対応した駆動信号を出力する。
駆動信号レベルをモードで変更するような場合、レベル
切換スイッチを設けて切り換える。一般に、設定される
電圧レベルは、たとえば、1V, 5V, 8V, 12V がある。ド
ライバ部122 は、信号発生部120 から供給されるタイミ
ング信号に応じて駆動信号を生成している。ドライバ部
122 は、垂直タイミング信号とトランスファゲート信号
とを用いて３値の駆動信号を生成している。
【００３８】信号出力系10D には、表示部124 および記
録再生部126 が備えられている。表示部124 には、たと
えば、ディジタルRGB 入力によるVGA （Video Graphics
Array）規格の液晶表示モニタなどが備えられている。
記録再生部126 は、磁気記録媒体、メモリカード等に用
いられる半導体メモリ、光記録媒体、または光磁気記録
媒体に供給される映像信号を記録する。また、記録再生
部126 は、記録した映像信号を読み出して表示部124 に
表示させることもできる。なお、この記録再生部126 が
記録媒体を着脱自在にできる場合、記録媒体だけ取りは
ずして外部の装置で記録した映像信号を再生表示させた
り画像を印刷させるようにしてもよい。
【００３９】モード指定部10E には、レリーズシャッタ
128 およびキースイッチ130 が備えられている。レリー
ズシャッタ128 には、本実施例において、２段押し機能
を備えている。すなわち、第１段の半押し状態では、測
光制御モードを指定して、システム制御部12にこのモー
ド設定がなされていることを信号として供給し、第２段
の全押し状態では、画像の取込みタイミングをシステム
制御部12に提供するとともに、この操作によりシステム
制御部12に画像の記録設定（静止画撮影モード）がなさ
れたことを信号として供給する。また、レリーズシャッ
タ128 が電源オン状態で、かつ画像モニタ表示のスイッ
チ（図示せず）がオンになっている場合、システム制御
部12は、表示部124 にムービーモードで動画表示するよ
うに制御する。また、キースイッチ130 は、十字キー
で、表示部124 の画面に表示される画面内のカーソルを
上下左右に移動させて項目・画像の選択等を行う。この
選択した情報もシステム制御部12に送られる。特に、キ
ースイッチ130 は、測光制御モードにおける画素の間引
き量を、たとえば、1/2, 1/4, 1/8 と選択しシステム制
御部12に供給する。ここでの設定により、測光制御モー
ド中のAE, AWB に用いる信号電荷の読出しをどのように
行うか規定される。
【００４０】システム制御部12は、カメラ全体の動作を
制御するコントローラである。システム制御部12には、
中央演算装置（CPU ）が含まれている。システム制御部
12は、レリーズシャッタ128 からの入力信号によりどの
モードが選択されたかの判断を行う。また、システム制
御部12は、上述したようにキースイッチ130 からの選択
情報により、カメラの画像信号に対する処理等の制御を
行う。このように供給された情報に基づいてシステム制
御部12は、この判断結果を基に駆動信号生成部10C の動
作を制御する。システム制御部12には、図示しないが記
録制御部を設けている。記録制御部は、システム制御部
12からのタイミング制御信号に従いバッファ部116 およ
び信号出力系10D の記録再生部126 の動作を制御してい
る。
【００４１】このように構成したディジタルスチルカメ
ラ10の動作について説明する。まず、通常行われている
全画素読出しについて説明する。ディジタルスチルカメ
ラ10は、通常、全画素読出しを行える撮像部104 を有す
るカメラであるから、静止画撮影モードのモード指定が
レリーズシャッタ128 から供給された場合、ハニカム型
ストライプパターンの色分解フィルタCFを介した入射光
が画素すべてで受光される。受光素子104aの各々では、
この受光した際に受光素子104aで光電変換することによ
って信号電荷が蓄積される。蓄積された信号電荷を各受
光素子104aから読み出す場合、図５に示すように、信号
発生部120 では垂直同期信号VDが生成される。また、信
号発生部120 では、垂直同期信号VDに同期させて垂直転
送路104cの転送素子V1〜V4，V5〜V8に供給する垂直タイ
ミング信号V1〜V8および信号読出しゲート104bに供給す
るトランスファゲート信号TG1, TG3, TG5, TG7が生成さ
れる。図５において、各垂直同期期間中、垂直タイミン
グ信号V1, V4, V5, V8が立ち下がり信号であり、垂直タ
イミング信号V2, V3, V6, V7が立ち上がり信号であるこ
とが概略的に示されている。また、トランスファゲート
信号TG1, TG3, TG5,TG7は、各受光素子から垂直同期信
号VDの入力後に同期して信号電荷を読み出すように生成
されていることが判る。このタイミング関係を時間的に
拡大してみると、図６に示すタイミング関係にあること
が判る。すなわち、ここでの段階ではトランスファゲー
トをオンにする際に垂直タイミング信号V1, V5に対応す
る位置の受光素子だけから信号電荷を読み出し、次の垂
直同期信号VDが供給されるまでフィールドシフトが行わ
れないことを示している（図５も参照）。そして、フィ
ールドシフト後、水平同期信号HDに同期して各垂直タイ
ミング信号が順次供給される。この供給により、垂直転
送路104cにシフトされた信号電荷が水平転送路104dに向
かって転送されていく。
【００４２】図６のタイミング関係において垂直同期信
号VDがレベル"H" にレベル変化した後、水平同期信号HD
が立ち上がった状態以降の垂直タイミング信号およびト
ランスファゲート信号の各タイミングを図７のタイミン
グチャートは時間的に拡大し、表示している（図７(a),
(b)を参照）。特に、垂直タイミング信号V1, V5とトラ
ンスファゲート信号TG1, TG5とがドライバ部122 に供給
されると、図７(c) に示す垂直駆動信号φV1, φV5が撮
像部104 に出力される。これに伴って、垂直転送素子V
1, V5には、図７(d) に示すポテンシャルが形成され
る。また、トランスファゲート信号TG3, TG7もオン状態
になることから、図７(e) に示す垂直駆動信号φV3, φ
V7が生成される。これにより、ポテンシャルが図７(f)
のように形成される。
【００４３】また、垂直転送路104cにシフトされた信号
電荷が水平転送路104dに向かって転送されていく手順
を、図８のタイミングチャートで示す。垂直転送路104c
を８つの垂直転送素子V1〜V8で表している。この中で、
垂直駆動信号は、垂直転送素子V1〜V4と垂直転送素子V5
〜V8と２つ同じ信号が供給されていることが判る。すな
わち、４つの異なる位相の信号で駆動させている。垂直
転送された信号電荷にラインシフトが施された後、水平
転送路104dを順次転送させて撮像部104 から全画素の信
号電荷を所定の時間内に一度に読み出している。
【００４４】ところで、一般的なディジタルスチルカメ
ラ10の撮影手順を検討してみる。まず、最初にディジタ
ルスチルカメラ10では、撮影を行う前に被写界に対して
測光を行う。被写界の撮像の際にレリーズシャッタ128
を半押し状態にして測光制御モードにする。この場合、
撮像系10A の撮像部104 で光電変換して得られた信号の
うち、AF調整制御を行う場合、色G だけを取り出す撮像
を行う。これは、AFの調整制御を行う場合、輝度情報の
約70% を占める色G の情報だけで済むことにある。ま
た、AFの測光は、適正な値を検出するまで何度も画素情
報を読み出す必要があるので、できるだけ高速に信号電
荷を読み出したいという要求がある。一方、AE, AWB の
調整制御を行う場合、全色情報が必要なので、このよう
な単色の読出しでなく、色分解の色要素すべてが用いら
れる。本実施例では、このAE, AWBの調整制御を行う場
合の撮像部104 の駆動について駆動信号がどのように生
成され、供給され、そして高速の信号読出しが行われる
かを後段でさらに詳述する。このように測光制御モード
には、単色G の読出しおよび全色の間引き読出しが行わ
れる。
【００４５】測光に伴って撮像系10A で得られた画像信
号は、システム制御部12の制御により信号処理系10B に
供給される。信号処理系10B では、供給された画像信号
をディジタル信号に変換する。この変換により得られた
画像データは、測光情報としてシステム制御部12に供給
される。システム制御部12は、この測光情報を用いて演
算を行う。この演算により、システム制御部12は、AFの
調整用の制御信号とともに、AEの調整用の制御信号も生
成してそれぞれAF調整部106 およびAE調整部108 に出力
する。AF調整部106 およびAE調整部108 は、それぞれ内
蔵する機構を介して供給される制御信号に応じた調整を
行う。この調整は、このモードにおいて繰り返し行われ
る。
【００４６】この後、ユーザは所望の撮影タイミングで
レリーズシャッタ128 を全押し状態にする。このとき、
システム制御部12にこの被写界の映像を記録する信号が
供給される。先のモードと同様に撮像系10A で被写界か
らの入射光の撮像が行われる。ただし、この静止画撮影
モード（全画素読出し）では、画素の間引きなしに色も
すべてを取り出す処理が撮像部104 で行われる。この撮
像の前に、当然、供給される駆動信号も先の信号読出し
とは異なる。撮像した画像信号は、信号処理系10B のA/
D 変換部112 でディジタル信号にされた後、信号処理部
114 に供給される。信号処理部114 では、画像データに
輝度信号、色差信号に対応する画像データが、周波数的
に一層の高域側に延びた信号となるように信号処理を施
す。そして、得られた画像データがバッファ部116 を介
して圧縮／伸張処理部118 に供給される。圧縮／伸張処
理部118 では、圧縮処理が施され、信号出力系10D に出
力される。静止画撮影モードでは、システム制御部12内
の記録制御部の制御により供給される全画素の画像デー
タが記録再生部126 に記録される。記録再生部126は、
記録した画像データを記録制御部の制御により読み出す
こともできる。
【００４７】このようにディジタルスチルカメラ10は、
レリーズシャッタ128 によって測光制御モードおよび静
止画撮影モードの両方に対応させている。ディジタルス
チルカメラ10は、たとえば、100 万を越えるような高画
素数で撮影する場合、静止画撮影モードは連写撮影する
ときを除いて、それほど撮像信号の全画素読出しの時間
を気にしないが、測光制御モードでは、前述したように
AE, AF制御を行うときに読出し時間の短縮に迫られる。
このような仕様の撮像系10A を用いてディジタルスチル
カメラ10にAE制御を施す測光制御モードでの撮像部104
および駆動信号生成部10C の動作について説明する。
【００４８】色分解フィルタCFにハニカム型ストライプ
パターンを採用しているので、図４から明らかなよう
に、色R の受光素子104aは垂直転送素子V1, V5に隣接
し、色Gの受光素子104aは垂直転送素子V3, V7に隣接し
て配設されていることが判る。この場合、垂直転送素子
V1, V5に隣接している信号読出しゲート104bをオフにす
るようにし、垂直転送素子V3, V7に隣接している信号読
出しゲート104bをオンにするようにトランスファゲート
信号TG3, TG7を供給すればよい。このタイミング関係を
図９に示す。他のトランスファゲート信号TG1, TG5がレ
ベル"H" にあるので、垂直転送素子V1, V5に隣接した信
号読出しゲート104bはオフ状態のままで色R,G, B の信
号電荷を読み出せない。この関係は、図10での信号電荷
の斜線の描かれた読出し禁止ラインと信号電荷の読出し
許可ラインに表される。
【００４９】この関係により図11(a) に示すように受光
素子R1, G1, B1, R2, G2, B2,・・・から垂直転送路104cに
信号電荷が読み出される。垂直転送路104cに読み出され
た信号電荷は、前述した通り順次水平転送路104dに向か
って転送させる。このとき、垂直転送路104c内の信号電
荷すべては、転送距離を２ライン分、下方に移動させ
る。この結果、水平転送路104dに最も近かった受光素子
R1, G1, B1の信号電荷が水平転送路104dに供給される。
したがって、受光素子R1, G1, B1の信号電荷は、２ライ
ンの移動のうち、２ライン目の移動がラインシフトにな
っている。斜線の描かれた受光素子からは信号電荷が読
み出されないので、この信号電荷が入るはずの水平転送
路104dの転送素子には「空」の表示をしている（図11
(b) を参照）。次に、水平転送路104dに達した信号電荷
空, R1, 空, G1, 空, B1,・・・が、順次出力側に配され
るアンプ104e（図11には図示せず）に向かって転送さ
れ、出力される。この後、垂直転送路104c内の残った信
号電荷すべてが、再び２ライン分、下方に移動させる
（図12(a) を参照）。そして水平転送路104dに達した信
号電荷 空, R2, 空, G2, 空, B2, ・・・ が、順次出力側
に配されるアンプ104eに向かって転送され、出力される
（図12(b) を参照）。
【００５０】このような信号電荷の転送によって図10に
示すように斜線の入った受光素子だけからの信号電荷を
読み出している。図10の配置からこの1/2 間引きは、水
平および垂直方向に1/2 の間引きとなる。しかしなが
ら、この配置は、前述したようにハニカム配置で画素ず
れのピッチが縦横に1/2 ピッチずつずれている関係にあ
る。このことから 実際に読み出される画素数は、水平
および垂直ともに1/2 ずつ間引いて全画素の1/4 間引き
の画素数とはならない。信号電荷の垂直転送素子への読
出しを行わないことでその転送素子には「空」として扱
う際に実際の信号電荷と区別なく扱える。換言すれば、
垂直転送ではこの信号電荷「空」を無視することができ
るが、水平方向の転送においては、信号電荷「空」も一
つの転送素子の位置を占める「空」の信号電荷があるも
のとみなして転送が行われる。このため、水平方向の転
送段数は間引きを行わない場合と同じである（図11(c)
および図12(b) を参照）。
【００５１】そこで、水平方向の転送段数も1/2 間引き
されるように信号電荷の読出しを検討した結果、以下の
手順で行う。図10(a) に示すように信号電荷を読み出
す。次の垂直転送も図10(b) と同様に全体的に２ライン
（２段）ずつ読み出した信号電荷を転送する。ここまで
は先の手順と同じである。
【００５２】次に水平転送であるが、水平方向に転送路
104d中を２段だけ移動させる。このため、水平転送路10
4dは、信号電荷が保持できるように転送素子を少なくと
も、２段分余分に保有可能な構成にしている。この場
合、読み出さない信号の列が設けられているので、構成
は１段分追加するだけで済ませられる。この結果、色R,
G, B の信号電荷が「空」を転送する垂直転送路の直下
に送られる（図13(a) を参照）。この後、前述したと同
じ２ライン分の垂直転送を行う。これにより、残ってい
る信号電荷が２段ずつ下方に転送される。この転送前の
色R1, G1, B1があった各位置、すなわち垂直転送路の直
下には「空」の領域がある。この「空」の位置に２ライ
ン分の信号電荷R2, G2, B2が垂直に転送される（図13
(b) を参照）。図13(a), (b)ともに、水平転送路104dに
おける「空」の信号電荷と記載された位置に信号電荷を
転送しても、この「空」と色R, G, B のいずれか一つが
転送されてきても混色になることはない。したがって、
色R1, R2, G1, G2, B1, B2の信号電荷は混色することな
く保たれる。この結果、色R, G, B の２ライン分の信号
電荷が図13(b) の水平転送路104d内に収められることに
なる。２回目の垂直転送後の水平転送は、この色G の２
ラインの信号電荷R1, R2, G1, G2, B1, B2,・・・を水平転
送路104dからすべて一度に読み出す。この転送処理によ
り２ライン分の信号電荷が通常の１ライン分の読出し時
間で読み出されることになる（図14を参照）。すなわ
ち、水平方向における1/2 間引きが行われる。
【００５３】この手順で処理することにより、水平およ
び垂直方向にそれぞれ1/2 ずつ間引きされるので、全画
素読出しに要する時間に比べて所要時間を1/4 に短縮化
して済ませることが容易にできる。なお、読出し前に高
速転送を行って転送路内に信号電荷が残っていないよう
にするとよい。
【００５４】次に全画素の読出しに対して1/4 間引きを
行う場合、たとえば、図15に示すようにトランスファゲ
ート信号TG7 にパルスを印加する。このパルスにより信
号読出しゲートが１ラインだけをオンになる。この図15
の状況を水平同期信号HDの時間的に順に拡大表示したタ
イミングチャートが図16および図17に示されている。こ
のようにトランスファゲート信号TG7 から得られる駆動
信号を撮像部104 に印加している。この駆動信号が供給
されると、まず、図18(a) に示すように、２列に隣接す
る受光素子を見て、たとえば、色R に隣接している左端
の色G の列にはトランスファゲート信号TG1, TG3、色G
と色B に挟まれている色R の列にはトランスファゲート
信号TG5, TG7という関係でトランスファゲート信号が供
給されている。この関係においてトランスファゲート信
号TG7 が供給されると、２列に並んだ受光素子を４つず
つ駆動させる際に、１つの受光素子からだけ受光により
蓄積された信号電荷が読み出される。この段階でこの信
号読出しは全画素数に対して1/4 になっている。以後の
垂直（列）方向の転送は、垂直転送路104c内を２段ずつ
下方に転送させている（図18(b) を参照）。
【００５５】水平転送路104dに供給された信号電荷は、
２段ずつ出力側に向かって転送される（図18(c) を参
照）。この転送後、垂直転送が２段行われる（図19(a)
を参照）。これにより水平転送路104dには、４ライン分
の信号電荷がひとまとめに格納される。この格納された
信号電荷は、次の水平転送ですべて読み出される（図19
(b) を参照）。このように水平転送することにより、一
度に２つ分のラインを読み出して1/2 間引きが行われ
る。この信号読出しは、水平および垂直の転送を総合的
に考慮すると、 1/4×1/2=1/8 の間引きになっている。
なお、トランスファゲート信号は４つのうち、一つを選
択すればよい。
【００５６】前述までの例では、水平方向の間引き量が
1/2 であった。ここで、垂直の間引き量と同様に水平方
向の間引きも1/4 にする転送手順を以下に説明する。図
20(a) に示すように、トランスファゲート信号TG7 のパ
ルスが供給されることにより、色R1, G1, B1,・・・、色R
3, G3, B3,・・・の信号電荷が各垂直転送路104cに読み出
される。この信号電荷の読出し前には、高速転送を行っ
て転送路に完全に電荷が残っていないようにするとよ
い。最初の垂直転送は、垂直転送路104c内の信号電荷を
２段転送する。この結果、色R1, G1, B1,・・・が水平転送
路104dに供給される（図20(b) を参照）。この後、従来
の手順と異なる垂直転送を行う。すなわち、垂直転送路
104cに残っている信号電荷すべてを４段ずつ転送する。
この転送により、色R3, G3, B3,・・・の信号電荷が水平転
送路104dに供給される。信号読出しが行われた垂直転送
路104c直下の水平転送路104dの転送素子では、同色の信
号合成、色(R1+R3), (G1+G3), (B1+B3) が行われる（図
20(c) を参照）。このとき、信号電荷の読出しが行われ
なかった垂直転送路104cの直下の水平転送路104dの転送
素子では、「空」を加算しても変化なしである。この水
平転送路104dは、格納されている信号電荷を２段出力側
に向かって転送させる（図20(d) を参照）。
【００５７】この後の垂直転送は、４段の転送を２回繰
り返す。１回目の転送では、図21(a) のように色R5, G
5, B5が水平転送路104dに供給される。次の２回目の転
送により、色R7, G7, B7が水平転送路104dに供給され
る。これにより、１回目の転送で信号電荷が供給されて
いる転送素子では、同色の信号合成、色(R5+R7), (G5+G
7), (B5+B7) が行われる（図21(b) を参照）。この同色
の信号合成により、さらに信号電荷を水平方向に1/2 間
引きすることで、水平方向の転送における間引きがトー
タル的に1/4 間引きが行われる。この信号合成の後に、
水平転送路104dに格納されている信号すべてを出力させ
る。この信号読出しは、全画素に対して 1/4×1/4=1/16
の間引きになる。
【００５８】以上のように構成することにより、高画素
化の要求を満たすために行ってきたことが二律背反的に
高速の信号電荷の読出しを妨げている現状を使用する色
すべてを的確に読み出して比較的容易に解決することが
できる。これにより、撮像部からの信号電荷を高速に読
み出す要求の高いAE, AWB の調整制御に用いることがで
きる。撮像部が測光センサの役割を果たしてくれるの
で、専用の測光センサを設けなくて済ませることができ
る。
【００５９】
【発明の効果】このように本発明の固体撮像装置によれ
ば、モード指定手段でモードを設定し、この指定したモ
ードの信号を制御手段に供給する。この供給により制御
手段は、駆動信号生成手段を制御して駆動信号を生成す
る。撮像手段には、同色のフィルタが列方向に配された
色分解手段を介して入射光が供給される。撮像手段は、
この入射光を各受光素子で光電変換し、指定のモードに
応じて駆動信号生成手段から供給される駆動信号を信号
読出し手段に供給し、信号電荷の飛越し転送を行う。こ
の際に、色分解手段の色フィルタ配列を考慮してすべて
の色に関わる信号が駆動信号に応じて読み出されること
により、高画素化された場合、色を限定することなく信
号読出しの所要時間の短縮化を図っているので、この所
要時間の短縮が要求される、たとえば、AE, AWB の調整
制御で有効に機能させることができる。
【００６０】また、本発明の信号読出し方法によれば、
信号電荷の読出しを全画素読出しモードと信号電荷の読
出しを間引く間引き読出しモードかを選択し、この選択
に応じた信号電荷の読出しを行う駆動信号を生成させ、
かつこの駆動信号の供給先を選択して供給する。また、
入射光を三原色RGB にそれぞれ色分解し、この色分解工
程で色分解された入射光を複数の受光素子のそれぞれで
受光する。この撮像工程の後、特に、間引き読出しモー
ドでは複数の受光素子のうち、読み出すラインの受光素
子に対応する信号電荷だけを駆動信号によりフィールド
シフトさせ、以降では色分解の色フィルタの配置を考慮
して飛越し転送された信号電荷を列方向に有効な転送
し、この信号電荷のラインシフトを経て画素混合と信号
読出ししない列の「空」の信号電荷の合成を行って、複
数のラインの信号をまとめている。このラインシフトさ
れた信号電荷を水平方向に転送することにより、全画素
読出しモードの信号読出しに比べてすべての色を含む信
号電荷の読出しが非常に短い時間で完了させることがで
きる。この方法により読出した信号電荷を用いた調整や
制御を行わせることが従来のように行わせることが可能
になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固体撮像装置をディジタルスチル
カメラに適用した際の概略的な構成を示すブロック図で
ある。
【図２】図１の撮像部において、ハニカム配置された受
光素子と垂直転送路の関係を説明する入射光側から見た
模式図である。
【図３】図１の撮像部の入射光側に一体的に配されるハ
ニカム型ストライプパターンの色分解フィルタのフィル
タ配置を示す模式図である。
【図４】図１の撮像部において、受光素子、信号読出し
ゲート、垂直転送路の転送素子および水平転送路の接続
関係ならびに供給される駆動信号の関係を示す模式図で
ある。
【図５】図１の駆動信号生成部において全画素読出しを
行う際に信号発生部で生成される垂直同期信号、垂直タ
イミング信号およびトランスファゲート信号のそれぞれ
の関係を説明するタイミングチャートである。
【図６】図５の垂直同期信号の立上がり近傍を時間的に
拡大した際の垂直同期信号、垂直タイミング信号および
トランスファゲート信号のそれぞれの関係を説明するタ
イミングチャートである。
【図７】図６の水平同期信号の立上がり近傍を時間的に
拡大した際の垂直同期信号、水平同期信号、垂直タイミ
ング信号、トランスファゲート信号、駆動信号および駆
動信号により生成されるポテンシャルのそれぞれの関係
を説明するタイミングチャートである。
【図８】図１の撮像部の４相駆動の信号生成に用いる各
垂直タイミング信号の位相関係を説明するタイミングチ
ャートである。
【図９】図１の撮像部を測光制御モードで１ラインおき
に信号電荷を読み出す駆動を行わせる際に信号発生部が
生成す垂直同期信号、水平同期信号、垂直タイミング信
号およびトランスファゲート信号のそれぞれの関係を説
明するタイミングチャートである。
【図１０】図９に示したトランスファゲート信号の供給
により実際に読み出される受光素子と読み出されない受
光素子との位置関係を説明する模式図である。
【図１１】図９の信号発生部が生成した信号に基づいて
供給された駆動信号に応動する信号電荷の読出しにおけ
るフィールドシフト、垂直転送および水平転送の各状態
を説明する模式図である。
【図１２】図11の信号読出しの後に行われる、垂直転送
および水平転送の各状態を説明する模式図である。
【図１３】図11および図12の間引きを改良した手順につ
いて垂直転送および水平転送の各状態を説明する模式図
である。
【図１４】図13の改良型の間引き手順の続きの状態を説
明する模式図である。
【図１５】図１の撮像部を測光制御モードにおいて、垂
直方向に1/4 間引きを行う際のタイミング関係を説明す
るタイミングチャートである。
【図１６】図15の垂直同期信号の立上がり近傍を時間的
に拡大した際の垂直同期信号、垂直タイミング信号およ
びトランスファゲート信号のそれぞれの関係を説明する
タイミングチャートである。
【図１７】図16の水平同期信号の立上がり近傍を時間的
に拡大した際の垂直同期信号、水平同期信号、垂直タイ
ミング信号およびトランスファゲート信号のそれぞれの
関係を説明するタイミングチャートである。
【図１８】図15の垂直方向への1/4 間引きと図13の改良
型の間引き（1/2 ）の転送手順を説明する模式図であ
る。
【図１９】図18の転送後の撮像部における信号電荷の流
れを説明する模式図である。
【図２０】図15の垂直方向への1/4 間引きおよび２回の
画素混合を含む改良型の間引き（1/4 ）の転送手順を説
明する模式図である。
【図２１】図20の転送後の撮像部における信号電荷の流
れを説明する模式図である。
【符号の説明】
10 ディジタルスチルカメラ 12 システム制御部 10A 撮像系 10B 信号処理系 10C 駆動信号生成部 10D 信号出力系 10E モード指定部 104 撮像部 106 AF調整部 108 AE調整部 120 信号発生部 122 ドライバ部 104a 受光素子 104b 信号読出しゲート（トランスファゲート） 104c 垂直転送路 104d 水平転送路 104e 出力アンプ V1〜V8 転送素子

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入射光が集光する集光面に該入射光を光
    電変換する複数の受光素子が２次元的に配され、該複数
    の受光素子のそれぞれのうちで斜めに隣接する素子は、
    ピッチを行方向および列方向に1/2 ずつずらした相互の
    位置関係に配され、該複数の受光素子のそれぞれでの光
    電変換により得られた信号電荷をそれぞれの所定のタイ
    ミングで駆動信号に応動して転送する撮像手段から出力
    される撮像信号をディジタル信号に変換し、該信号に信
    号処理を施して画像信号を生成する固体撮像装置におい
    て、 前記撮像手段は、 前記入射光を三原色RGB にそれぞれ色分解する同色の色
    フィルタが列方向に配された色分解手段と、 前記複数の受光素子のそれぞれに対応して配される列方
    向の転送素子にだけ前記信号電荷を飛越し転送させる信
    号読出し手段とを含み、 該装置は、 前記撮像手段からの前記信号電荷の読出し動作を表すモ
    ードのうち、前記複数の撮像素子すべてから信号電荷を
    読み出す全画素読出しモードおよび前記色RGBを所定の
    間隔毎に間引いて読み出す間引き読出しモードのいずれ
    か一方のモードを指定するモード指定手段と、 該モード指定手段の指示に応じて前記駆動信号を生成す
    るとともに、前記モードに応じて生成した駆動信号の供
    給先を選択して供給する駆動信号生成手段と、 前記モード指定手段からの指示を受けて前記駆動信号生
    成手段に対してモード毎の前記駆動信号の生成を制御す
    るとともに、前記撮像信号に施される信号処理も制御す
    る制御手段とを含むことを特徴とする固体撮像装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、前記色
    分解手段は、前記色フィルタが列方向にはストライプ状
    に配され、行方向には色すべてを一グループとするパタ
    ーンが繰り返されることを特徴とする固体撮像装置。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の装置において、前記駆
    動信号生成手段は、前記間引き読出しモードの場合に一
    行おきに前記受光素子に隣接した信号読出し手段を選択
    的に駆動させる前記駆動信号を供給することを特徴とす
    る固体撮像装置。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の装置において、前記撮
    像手段は、列方向に配する複数の転送素子を８個単位に
    し、各転送素子に対応させて前記信号読出し手段に形成
    された電極を介して前記駆動信号が全画素読出しモード
    と異なり独立に供給されることを特徴とする固体撮像装
    置。
  5. 【請求項５】 請求項３に記載の装置において、前記駆
    動信号生成手段は、前記間引き読出しモードの場合に複
    数の転送素子を一単位とする中で一つの信号読出し手段
    だけに駆動信号が供給されることを特徴とする固体撮像
    装置。
  6. 【請求項６】 請求項３に記載の装置において、前記駆
    動信号生成手段は、信号読出し手段を駆動させた後に前
    記信号電荷を列方向に２ライン分転送させる第１の垂直
    駆動信号と、 該第１の垂直駆動信号の供給後に、前記信号電荷を列方
    向に４ライン分転送させる第２の垂直駆動信号と、 転送された信号電荷が行方向に転送する際の転送距離を
    ２列分にする第１の水平駆動信号とを生成することを特
    徴とする固体撮像装置。
  7. 【請求項７】 入射光が集光する集光面に該入射光を光
    電変換する複数の受光素子を２次元的に配し、さらに該
    複数の受光素子は、互いに斜めに隣接する受光素子に対
    する受光素子間のピッチを行方向および列方向に1/2 ず
    つずらした位置関係に配するとともに、該複数の受光素
    子のそれぞれでの光電変換により得られた信号電荷をそ
    れぞれの所定のタイミングで駆動信号によって転送して
    得られる撮像信号をディジタル信号に変換し、該信号に
    信号処理を施して画像信号を生成する信号読出し方法に
    おいて、該方法は、 前記信号電荷の読出し動作を表すモードでは、前記複数
    の撮像素子すべてから信号電荷を読み出す全画素読出し
    モードおよび前記色RGB を所定の間隔毎に間引いて読み
    出す間引き読出しモードのいずれか一方のモードを指定
    するモード指定工程と、 該モード指定工程の指示に応じて前記駆動信号を生成す
    るとともに、該駆動信号の供給先を選択して供給する駆
    動信号供給工程と、 前記入射光を三原色RGB にそれぞれ色分解する色分解工
    程と、 該色分解工程で色分解された入射光を前記複数の受光素
    子のそれぞれで受光する撮像工程と、 該撮像工程の後、前記全画素読出しモードでは前記複数
    の受光素子のそれぞれで得られた信号電荷を供給される
    駆動信号に応動してすべて読み出し、前記間引き読出し
    モードでは前記複数の受光素子のうち、読み出す受光素
    子からの信号電荷だけを供給される駆動信号に応動して
    フィールドシフトさせるシフト工程と、 該シフト工程により飛越し転送された信号電荷を供給さ
    れる駆動信号に応動して列方向に転送する列転送工程
    と、 該列転送工程により前記信号電荷を転送してラインシフ
    トさせた信号電荷を供給される駆動信号に応動して水平
    方向に転送する水平転送工程とを含むことを特徴とする
    信号読出し方法。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載の方法において、前記駆
    動信号供給工程は、前記間引き読出しモードで読み出す
    ラインに対応する前記受光素子から信号電荷を読み出す
    フィールドシフト信号を生成し、該フィールドシフト信
    号を供給するシフト信号供給工程と、 前記フィールドシフト信号の供給後に前記信号電荷を列
    方向に転送する際の転送距離を２ライン分にする列転送
    のタイミング信号を生成し、該タイミング信号を供給す
    る列信号供給工程と、 列方向に転送しラインシフトが行われた後、転送された
    信号電荷を行方向に転送し、出力させる行転送のタイミ
    ング信号を生成し、該タイミング信号を供給する行信号
    供給工程とを繰り返して前記色G の信号電荷を読み出す
    ことを特徴とする信号読出し方法。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載の方法において、前記行
    信号供給工程は、転送された信号電荷を行方向に転送す
    る際の転送距離を２列分する行転送のタイミング信号を
    生成し、該タイミング信号を供給し、 該処理が繰り返される２回目の前記行信号供給工程では
    ラインシフトされている信号電荷をすべて読み出すこと
    を特徴とする信号読出し方法。
  10. 【請求項１０】 請求項８に記載の方法において、前記
    列信号供給工程は、最初に、前記フィールドシフト信号
    の供給後に前記信号電荷を列方向に転送する際の転送距
    離を２ライン分および４ライン分の計６ライン分にする
    列転送のタイミング信号を生成し、該タイミング信号を
    供給する第１列信号供給工程を施し、 前記第１列信号工程の後に、転送された信号電荷を行方
    向に転送する際の転送距離を２列分する行転送のタイミ
    ング信号を生成し、該タイミング信号を供給する第１行
    信号供給工程を施し、 前記列信号供給工程を再び行う際には前記転送距離を４
    ライン分および４ライン分の計８ライン分にする列転送
    のタイミング信号を生成し、該タイミング信号を供給す
    る第２列信号供給工程を施し、 該第２列信号供給工程の後、ラインシフトされている信
    号電荷をすべて読み出すことを特徴とする信号読出し方
    法。
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