JP2000209599A - 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】 フレームレートを上げるための間引き処理に
際し、周波数特性の制限から水平駆動周波数を高くする
ことはできないため、水平駆動周波数を上げることな
く、水平方向に画素を間引くことは困難であった。 【解決手段】 水平２繰り返しのカラーコーディングの
カラーフィルタを持つカラーＣＣＤイメージャにおい
て、モニタリングモード設定時に３列ごとに２列につい
て垂直ＣＣＤから水平ＣＣＤへの信号電荷の転送を禁止
し、水平ＣＣＤを１転送段ずつビットシフトしつつ３行
分の画素の信号電荷を垂直ＣＣＤから水平ＣＣＤに転送
し、かつこれらを一括して水平転送することで、水平駆
動周波数を上げることなく、水平方向に画素を間引いて
フレームレートを上げる。

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カラー撮像方式の固
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。

【０００３】一方、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。ところが、ＣＣＤイメージャの出
力部では、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、出力部をあまり高速にできないため、ＣＣＤイ
メージャの多画素化に伴って画素数が増えることによ
り、モニタリング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、１００万画素程度又
はそれ以上の画素を有する静止画用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間引くことによ
り、フレームレートを上げる技術が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、垂直方向に
画素を間引くことによってフレームレートを上げること
はできるものの、その反面垂直解像度が低下するため、
垂直解像度と水平解像度との関係がアンバランスなもの
となる。フレームレートをさらに上げるために垂直方向
に間引く画素数を多くすると、垂直解像度と水平解像度
との関係がさらにアンバランスなものとなる。

【０００６】この垂直解像度と水平解像度とのバランス
関係を考慮した場合、水平方向においても垂直方向と同
様に画素を間引くようにすれば良いことになるが、先述
したように、周波数特性の制限から水平転送部の駆動周
波数（以下、水平駆動周波数と称す）を全画素モード時
よりも高くすることはできないため、水平駆動周波数を
上げることなく、水平方向に画素を間引いてフレームレ
ートを上げることは困難であった。

【０００７】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、水平駆動周波数を上
げることなく、水平方向に画素を間引いてフレームレー
トを上げることを可能とした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を提供することにある。

【０００８】

【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画素に対して列方向において
同じ色がｎ画素（ｎは２以上の整数）ごとに繰り返して
配列されたカラーコーディングのカラーフィルタと、ｍ
ｎ＋１列（ｍは自然数）ごとにｍｎ列につき垂直転送部
から水平転送部への信号電荷の転送を選択的に阻止する
転送阻止部と、この転送阻止部が転送阻止状態にあると
きに、水平転送部を１転送段ずつシフトしつつｍｎ＋１
行分の信号電荷を垂直転送部から順次水平転送部に転送
し、かつこれらを一括して水平転送する駆動系とを備え
た構成となっている。

【０００９】本発明による固体撮像装置の駆動方法は、
行列状に配置された画素に対して列方向において同じ色
がｎ画素ごとに繰り返して配列されたカラーコーディン
グのカラーフィルタを有する固体撮像装置において、ｍ
ｎ＋１列ごとにｍｎ列につき垂直転送部から水平転送部
への信号電荷の転送を禁止し、水平転送部を１転送段ず
つシフトしつつｍｎ＋１行分の信号電荷を垂直転送部か
ら順次水平転送部に転送し、かつこれらを一括して水平
転送するようにする。

【００１０】本発明によるカメラシステムは、行列状に
配置された画素に対して列方向において同じ色がｎ画素
ごとに繰り返して配列されたカラーコーディングのカラ
ーフィルタを有する固体撮像装置を撮像デバイスとして
用いるとともに、撮像モードとして全画素モードとモニ
タリングモードとを選択的に設定するモード設定手段を
備える。固体撮像装置は、このモード設定手段によって
モニタリングモードが設定されたときには、ｍｎ＋１列
ごとにｍｎ列につき垂直転送部から水平転送部への信号
電荷の転送を禁止するとともに、水平転送部を１転送段
ずつシフトしつつｍｎ＋１行分の信号電荷を垂直転送部
から順次水平転送部に転送し、かつこれらを一括して水
平転送する。そして、固体撮像装置の出力信号は、信号
処理手段において所定の信号処理が施されて出力され
る。

【００１１】

【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
実施形態に係るカラーＣＣＤイメージャを示す概略構成
図である。

【００１２】図１において、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センサ部（画素）
１１が多数、垂直（行）方向および水平（列）方向に２
次元マトリクス状に配列されている。また、これらセン
サ部１１の垂直列ごとに複数本の垂直ＣＣＤ１２が設け
られ、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。

【００１３】複数個のセンサ部１１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に印加され、当該読み出しゲート部１３のポテン
シャルが深くなることによって垂直ＣＣＤ１２に読み出
される。垂直ＣＣＤ１２は、例えば３相の垂直転送クロ
ックＶφ１〜Ｖφ３によって転送駆動され、読み出され
た信号電荷を順に垂直転送する。

【００１４】３相駆動の垂直ＣＣＤ１２では、例えば、
各相の垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ３が印加される転
送電極が、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相の垂直転送クロ
ックＶφ１〜Ｖφ３は、低レベル（以下、“Ｌ”レベル
と記す）、中間レベルおよび高レベル（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
に印加される読み出しパルスＸＳＧとなる。

【００１５】複数本の垂直ＣＣＤ１２の各転送先側の端
部には、ＶＨ転送部１４を間に挟んで水平ＣＣＤ１５が
図の左右方向に延在している。ＶＨ転送部１４は、複数
本の垂直ＣＣＤ１２からの信号電荷を、オーバーフロー
ゲート電圧ＶＯＦＧに応じて列単位で選択的に水平ＣＣ
Ｄ１５に転送することにより、水平方向に画素を間引く
処理を行う。このＶＨ転送部１４の具体的な構造につい
ては後で詳細に説明する。水平ＣＣＤ１５は、例えば２
相の水平転送クロックＨφ１，Ｈφ２によって転送駆動
される。

【００１６】水平ＣＣＤ１５の転送先側の端部には、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が配されている。この電荷検出部１６は、フ
ローティングディフュージョンＦＤ、リセットドレイン
ＲＤおよび両者間に位置するリセットゲートＲＧからな
り、水平ＣＣＤ１５によって水平転送され、フローティ
ングディフュージョンＦＤに注入された信号電荷を順次
信号電圧に変換して出力する。

【００１７】垂直ＣＣＤ１２を転送駆動する読み出しパ
ルスＸＳＧを含む３相の垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ
３、ＶＨ転送部１４を制御するオーバーフローゲート電
圧ＶＯＦＧおよび水平ＣＣＤ１５を転送駆動する２相の
水平転送クロック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）１７で生成
される。タイミングジェネレータ１７は、図示せぬドラ
イバなどと共にＣＣＤイメージャの駆動系を構成し、生
成した各種のタイミングパルスを当該ドライバを通して
垂直ＣＣＤ１２や水平ＣＣＤ１５等へ与える。

【００１８】上記構成のカラーＣＣＤイメージャ１０
は、高解像度の静止画を得るために多画素化が図られて
いる。さらに、カラー撮像方式のものであることから、
センサ部１１が２次元マトリクス状に多数配列されてな
る撮像エリア１８の上方には、例えば図２に示すよう
に、同一の色が垂直（行）および水平（列）方向におい
て２画素ごとに繰り返して配列されたいわゆる２×２繰
り返しの原色ベイヤー配列のカラーフィルタ１９が、１
つのセンサ部（画素）１１に対して１つの色が割り当て
られるように例えばオンチップにて形成されている。

【００１９】図３は、ＶＨ転送部１４の具体的な構造の
一例を示す平面パターン図であり、隣接する水平ＣＣＤ
１５と共に示してある。

【００２０】図３において、垂直ＣＣＤ１２の複数本の
転送チャネル２１の上方には、３相の垂直転送クロック
Ｖφ１〜Ｖφ３に対応した転送電極２２-1〜２２-3が、
垂直方向に順に配され、かつ水平方向に平行に延在して
設けられている。これらの転送電極２２-1〜２２-3にお
いて、例えば、１相目，３相目の垂直転送クロックＶφ
１，Ｖφ３が印加される転送電極２２-1，２２-3が１層
目のポリシリコン（図中、一点鎖線で示す）によって形
成され、２相目の垂直転送クロックＶφ２が印加される
転送電極２２-2が２層目のポリシリコン（図中、二点鎖
線で示す）によって形成されている。

【００２１】一方、水平ＣＣＤ１５は、水平方向に延在
しかつ垂直ＣＣＤ１２の複数本の転送チャネル２１の各
々に連結された転送チャネル２３と、この転送チャネル
２３の上方に水平方向に順に配された２相の水平転送ク
ロックＨφ１，Ｈφ２に対応した転送電極２４-1〜２４
-4とを有する構成となっている。

【００２２】これらの転送電極２４-1〜２４-4におい
て、転送電極２４-1，２４-3が２層目のポリシリコン
（図中、二点鎖線で示す）によって形成され、転送電極
２４-2，２４-4が１層目のポリシリコン（図中、一点鎖
線で示す）によって形成されている。そして、転送電極
２４-1，２４-2には１相目の水平転送クロックＨφ１が
印加され、転送電極２４-3，２４-4には２相目の水平転
送クロックとＨφ２が印加される。

【００２３】また、ＶＨ転送部１４では、水平方向に画
素を間引く処理を行うために、垂直ＣＣＤ１２で転送さ
れてきた信号電荷を選択的に排出する電荷排出部２５
が、所定の転送チャネル２１の近傍に配されている。本
例では、図２に示す水平２繰り返しのカラーコーディン
グに対して、水平方向において３画素ごとに２画素を間
引く処理を行うために、３列ごとに２列について電荷排
出部２５を設けた構成を採っている。この電荷排出部２
５は、垂直ＣＣＤ１２から水平ＣＣＤ１５への信号電荷
の転送を選択的に阻止する転送阻止部として機能する。

【００２４】電荷排出部２５を配する部分においては、
２相目，３相目の垂直転送クロックＶφ２，Ｖφ３が印
加される転送電極２２-2，２２-3を幅狭に形成すること
で、電荷排出部２５を形成する領域を確保している。そ
してこの領域において、電荷排出部２５は、転送チャネ
ル２１にチャネルが連続するオーバーフロードレイン
（ＯＦＤ）２６と、このオーバーフロードレイン部２６
と転送チャネル２１の間に設けられたオーバーフローゲ
ート部（ＯＦＧ）２７とから構成されている。

【００２５】この電荷排出部２５において、オーバーフ
ロードレイン部２６のポテンシャルは、転送チャネル２
１のポテンシャルよりもさらに深くなるように設定され
ている。また、オーバーフローゲート部２７のゲート電
極には、オーバーフローゲート電圧ＶＯＦＧが印加され
る。そして、このオーバーフローゲート電圧ＶＯＦＧが
“Ｌ”レベルのときには、オーバーフローゲート部２７
のポテンシャルが転送チャネル２１のポテンシャルより
も浅くなることで、垂直ＣＣＤ１２によって転送されて
きた信号電荷はそのまま転送チャネル２１から水平ＣＣ
Ｄ１５の転送チャネル２３へ転送される。

【００２６】一方、オーバーフローゲート電圧ＶＯＦＧ
が“Ｈ”レベルのときには、オーバーフローゲート部２
７のポテンシャルが転送チャネル２１のポテンシャルよ
りも深くなることで、垂直ＣＣＤ１２によって転送され
てきた信号電荷は、オーバーフローゲート部２７を通し
て当該ゲート部２７よりもさらにポテンシャルが深いオ
ーバーフロードレイン部２６へ強制的に排出される。こ
の電荷排出部２５の選択的な信号電荷の排出動作によ
り、垂直ＣＣＤ１２から水平ＣＣＤ１５への信号電荷の
転送が阻止（禁止）される。

【００２７】図４は、上記構成のカラーＣＣＤイメージ
ャ１０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。

【００２８】図４において、本カメラシステムは、撮像
デバイスであるカラーＣＣＤイメージャ１０、このＣＣ
Ｄイメージャ１０の撮像面上に被写体からの入射光（像
光）を取り込んで結像するレンズ３１、ＣＣＤイメージ
ャ１０の出力信号を処理する信号処理回路３２、この信
号処理回路３２の出力信号を記録媒体に記録する画像記
録装置３３、信号処理回路３２の出力信号をモニターに
表示する画像表示装置３４、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３５およびＣＣＤ
イメージャ１０の撮像モードを設定するモード設定部３
６を備えた構成となっている。

【００２９】上記構成のカメラシステムにおいて、ＣＣ
Ｄイメージャ１０の撮像面上には、レンズ３１などの光
学系を通して、被写体からの入射光（像光）が結像され
る。このＣＣＤイメージャ１０は、その撮像モードとし
て、静止画を得る全画素モードと、被写体をモニタリン
グするモニタリングモードとがモード設定部３６によっ
て適宜設定される。

【００３０】ＣＣＤイメージャ１０において、タイミン
グジェネレータ１７（図１を参照）は、モード設定部３
６で全画素モードが設定されたときは、オーバーフロー
ゲート電圧ＶＯＦＧを“Ｌ”レベルにする。これによ
り、垂直ＣＣＤ１２の全てにおいて水平ＣＣＤ１５への
信号電荷の転送が行われる。一方、モード設定部３６で
モニタリングモードが設定されたときは、タイミングジ
ェネレータ１７は、オーバーフローゲート電圧ＶＯＦＧ
を“Ｈ”レベルにする。これにより、垂直ＣＣＤ１２に
おいて３列ごとに２列について水平ＣＣＤ１５への信号
電荷の転送が阻止される。

【００３１】モニタリングモード設定時には、タイミン
グジェネレータ１７はさらに、水平ＣＣＤ１５を１ビッ
ト（１転送段）ずつシフト（以下、これをビットシフト
と称す）しつつ３行分の信号電荷を垂直ＣＣＤ１２から
順次水平ＣＣＤ１５に転送するように、３相の垂直転送
クロックＶφ１〜Ｖφ３および２相の水平転送クロック
Ｈφ１，Ｈφ２によって垂直ＣＣＤ１２および水平ＣＣ
Ｄ１５の駆動を行う。その具体的な動作については、後
で詳細に説明する。

【００３２】画像記録装置３３は、モード設定部３６で
全画素モードが設定されたときに、信号処理回路３２で
処理された画像信号を、メモリやフロッピーディスクな
どの記録媒体に記録する。この記録媒体に記録された画
像情報は、プリンタなどによってハードコピーされる。
画像表示装置３４は、モード設定部３６でモニタリング
モードが設定されたときに、信号処理回路３２で処理さ
れた画像信号を、ＣＲＴ（陰極線管）やＬＣＤ（液晶）
などのモニターに動画として映し出す。

【００３３】図５は、信号処理回路３２の具体的な構成
の一例を示すブロック図である。本例に係る信号処理回
路３２は、水平２繰り返しのカラーコーディングに対し
て３（＝２＋１）個のサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路
４１-1〜４１-3、３個のＡ／Ｄ変換器４２-1〜４２-3お
よび３個のラインメモリ４３-1〜４３-3と、これらライ
ンメモリ４３-1〜４３-3の各出力を順に選択してシリー
ズに出力する選択スイッチ４４と、この選択スイッチ４
４の出力信号をアナログ化するＤ／Ａ変換器４５とを有
する構成となっている。

【００３４】この信号処理回路３２において、サンプル
ホールド回路４１-1〜４１-3は、図６のタイミングチャ
ートに示すように、各々異なる位相の３個のＳ／Ｈパル
ス１〜３に応答して、ＣＣＤイメージャ１０の出力信号
をそれぞれ異なる位相でサンプリングするようになって
いる。ここで、Ｓ／Ｈパルス１〜３の相互の位相（間
隔）θは、ＣＣＤイメージャ１０から画素単位で出力さ
れる信号の間隔に対応している。

【００３５】これにより、サンプルホールド回路４１-1
〜４１-3では、水平ＣＣＤ１５上で連続する３画素分の
信号を単位としてその３画素分の信号が順にサンプリン
グされることになる。このサンプルホールド回路４１-1
〜４１-3でサンプリングされた画素信号は、Ａ／Ｄ変換
器４２-1〜４２-3でデジタル化された後、ラインメモリ
４３-1〜４３-3にそれぞれ順次格納される。ラインメモ
リ４３-1〜４３-3にそれぞれ１ライン（１行）分の画素
信号が格納された後、選択スイッチ４４はラインメモリ
４３-1→ラインメモリ４３-2→ラインメモリ４３-3の順
に各１ライン分の画素信号を選択してシリーズに出力す
る。

【００３６】上記構成のカメラシステムにおいて、モー
ド設定部３６で全画素モードおよびモニタリングモード
が設定されたときの各動作について説明する。

【００３７】先ず、全画素モードでの動作について、図
７のタイミングチャートにしたがって説明する。全画素
モードでは、オーバーフローゲート電圧ＶＯＦＧが
“Ｌ”レベルとなり、図３において、オーバーフローゲ
ート部２７のポテンシャルが浅い状態にあることから、
オーバーフロードレイン部２６への信号電荷の排出、即
ち水平ＣＣＤ１５への信号電荷の転送阻止は行われず、
全ての垂直ＣＣＤ１２において水平ＣＣＤ１５へ信号電
荷が転送されることになる。

【００３８】先ず、時刻ｔ０で例えば１相目の垂直転送
クロックＶφ１に読出しパルスＸＳＧが立つことでセン
サ部１１からの信号電荷の読出しが行われる。続いて、
時刻ｔ１でそれまで“Ｈ”レベルにあった１相目の垂直
転送クロックＶφ１が“Ｌ”レベルに遷移し、時刻ｔ２
でそれまで“Ｌ”レベルにあった３相目の垂直転送クロ
ックＶφ３が“Ｈ”レベルに遷移し、時刻ｔ３でそれま
で“Ｈ”レベルにあった２相目の垂直転送クロックＶφ
２が“Ｌ”レベルに遷移し、時刻ｔ４で１相目の垂直転
送クロックＶφ１が再び“Ｈ”レベルに遷移し、時刻ｔ
５で３相目の垂直転送クロックＶφ３が再び“Ｌ”レベ
ルに遷移し、時刻ｔ６で２相目の垂直転送クロックＶφ
２が再び“Ｈ”レベルに遷移する。

【００３９】これにより、垂直ＣＣＤ１２でラインシフ
トが行われ、１ライン（１行）分の各画素の信号電荷が
水平ＣＣＤ１５へ転送される。その後、互いに逆相の２
相の水平転送クロックＨφ１，Ｈφ２による水平ＣＣＤ
１５の駆動によって水平転送が行われる。このラインシ
フトおよび水平転送の動作が、全ラインに亘って繰り返
される。各ラインの信号電荷は、電荷検出部１６で順次
信号電圧に変換された後、信号処理回路３２（図４を参
照）に供給される。この全画素モードでは、信号処理回
路３２において、図５に示す回路系とは異なる回路系を
経て画像記録装置３３（図４を参照）に供給され、記録
媒体に記録される。

【００４０】続いて、モニタリングモードでの動作につ
いて、図８の動作説明図を用いて図９のタイミングチャ
ートにしたがって説明する。なお、ここでは、一例とし
て、９行１０列の画素配列のＣＣＤイメージャを例に採
って説明するものとする。また、説明を簡単にするため
に、水平方向においてのみ画素を間引く場合の動作につ
いて説明するものとする。

【００４１】また、モニタリングモードでは、オーバー
フローゲート電圧ＶＯＦＧが“Ｈ”レベルとなり、図３
において、オーバーフローゲート部２７のポテンシャル
が深い状態にあることから、このオーバーフローゲート
部２７を通してのオーバーフロードレイン部２６への信
号電荷の強制的な排出、即ち水平ＣＣＤ１５への信号電
荷の転送阻止が行われる。

【００４２】このとき、図２に示す水平２繰り返しのカ
ラーコーディングに対して、水平方向で３画素ごとに２
画素を間引く処理が行われることから、垂直ＣＣＤ１２
において３列ごとに２列について水平ＣＣＤ１５への信
号電荷の転送が阻止（禁止）されることになる。図８の
動作説明図において、ＶＨ転送部１４の×印を付した列
が転送阻止状態にあることを示している。

【００４３】先ず、時刻ｔ０で例えば１相目の垂直転送
クロックＶφ１に読出しパルスＸＳＧが立つことでセン
サ部１１からの信号電荷の読出しが行われる。続いて、
時刻ｔ１〜時刻ｔ２の期間においてラインシフトが行わ
れる（図８（ａ）の状態）。このとき、ＶＨ転送部１４
において３列ごとに２列について転送阻止状態にあるこ
とから、１行目のＧ１，Ｂ１，Ｇ１，Ｂ１の画素の信号
電荷のみが水平ＣＣＤ１５へ転送される。

【００４４】このラインシフトが行われる直前に、他の
２画素ずつの信号電荷については、図３に示す電荷排出
部２５において、オーバーフローゲート部２７を通して
オーバーフロードレイン部２６に強制的に排出される。
このラインシフト後、水平ＣＣＤ１５には、２ビット
（２転送段）おきにＧ１，Ｂ１，Ｇ１，Ｂ１の信号電荷
が位置することになる。

【００４５】続いて、時刻ｔ３で互いに逆相の２相の水
平転送クロックＨφ１，Ｈφ２が１パルス立つことによ
り、水平ＣＣＤ１５において１転送段分のビットシフト
が行われる（図８（ｂ）の状態）。このビットシフト
後、時刻ｔ４〜時刻ｔ５の期間において再びラインシフ
トが行われる（図８（ｃ）の状態）。このラインシフト
では、２行目のＲ２，Ｇ２，Ｒ２，Ｇ２の画素の信号電
荷のみが水平ＣＣＤ１５へ転送され、他の信号電荷につ
いてはオーバーフロードレイン部２６に強制的に排出さ
れることで転送阻止される。

【００４６】続いて、時刻ｔ６で２相の水平転送クロッ
クＨφ１，Ｈφ２が１パルス立つことにより、水平ＣＣ
Ｄ１５において再度ビットシフトが行われる（図８
（ｄ）の状態）。このビットシフト後、時刻ｔ７〜時刻
ｔ８の期間において再度ラインシフトが行われる（図８
（ｅ）の状態）。このラインシフトでは、３行目のＧ
３，Ｒ３，Ｇ３，Ｒ３の画素の信号電荷のみが水平ＣＣ
Ｄ１５へ転送され、他の信号電荷についてはオーバーフ
ロードレイン部２６に強制的に排出される。

【００４７】以上の一連の動作により、図８（ｅ）から
明らかなように、水平ＣＣＤ１５には、１列につき３行
分の画素を単位とし、この３行分の画素の各信号電荷が
順に配列されることになる。その後、水平転送クロック
Ｈφ１，Ｈφ２による水平ＣＣＤ１５の駆動によって水
平転送が行われる。この列単位で選択的な転送阻止を伴
うラインシフトおよび水平転送の動作が、３行ごとに繰
り返して実行される。そして、３行分の画素の各信号電
荷は、電荷検出部１６で順次信号電圧に変換された後、
信号処理回路３２に供給される。

【００４８】次に、図５に示す信号処理回路３２の回路
動作について説明する。電荷検出部１６で図８（ｅ）に
示す順、即ちＧ１，Ｒ２，Ｇ３，Ｂ１，Ｇ２，Ｒ３，Ｇ
１，Ｒ２，Ｇ３，Ｂ１，Ｇ２，Ｒ３の順に信号電圧に変
換された各画素信号が入力されると、サンプルホールド
回路４１-1〜４１-3はこれらの画素信号を図６に示す位
相関係にあるＳ／Ｈパルス１〜３で順にサンプリングす
る。その結果、サンプルホールド回路４１-1はＧ１，Ｂ
１，Ｇ１，Ｂ１の信号電荷をサンプリングし、サンプル
ホールド回路４１-2はＲ２，Ｇ２，Ｒ２，Ｇ２の信号電
荷をサンプリングし、サンプルホールド回路４１-3はＧ
３，Ｂ３，Ｇ３，Ｂ３の信号電荷をサンプリングするこ
とになる。

【００４９】サンプルホールド回路４１-1〜４１-3の各
サンプルホールド出力は、Ａ／Ｄ変換器４２-1〜４２-3
でＡ／Ｄ変換された後、ラインメモリ４３-1〜４３-3に
順に格納される。ラインメモリ４３-1〜４３-3はＦＩＦ
Ｏ(first-in first-out)メモリであり、これらラインメ
モリ４３-1〜４３-3に格納された画素信号は、選択スイ
ッチ４４によってメモリ単位で選択され、最初にライン
メモリ４３-1の画素信号、次いでラインメモリ４３-2の
画素信号、最後にラインメモリ４３-3の各画素信号が格
納された順に出力される。

【００５０】その結果、選択スイッチ４４からは、Ｇ
１，Ｂ１，Ｇ１，Ｂ１，Ｒ２，Ｇ２，Ｒ２，Ｇ２，Ｇ
３，Ｂ３，Ｇ３，Ｂ３，……の順に画素信号が出力され
ることになる。これは、ＣＣＤイメージャ１０の画素配
列に対応し、しかも２×２繰り返しのカラーコーディン
グを維持したものとなる。これらの画素信号は、Ｄ／Ａ
変換器４５でＤ／Ａ変換された後、画像表示装置２７
（図４を参照）に供給されてモニターに映し出される。

【００５１】上述したように、水平２繰り返しのカラー
コーディングのカラーフィルタ１９を持つＣＣＤイメー
ジャ１０において、モニタリングモード設定時に３列ご
とに２列について垂直ＣＣＤ１２から水平ＣＣＤ１５へ
の信号電荷の転送を禁止し、水平ＣＣＤ１５を１転送段
ずつビットシフトしつつ３行分の画素の信号電荷を垂直
ＣＣＤ１２から水平ＣＣＤ１５に転送し、かつこれらを
一括して水平転送するようにしたことにより、水平ＣＣ
Ｄ１５の駆動周波数を上げることなく、水平方向に画素
を１／３に間引いてフレームレートを上げることができ
る。

【００５２】なお、上述した動作説明では、説明を簡単
にするために、水平方向での間引きのみを行う場合を例
に採って説明したが、垂直方向での間引きと組み合わせ
て処理することも可能である。例えば、垂直方向におい
ても画素を１／３に間引いた場合には、９倍速のモニタ
リングモードを実現できることになる。

【００５３】また、上記実施形態では、原色ベイヤー配
列のカラーフィルタを用いた場合について説明したが、
これに限られるものではなく、例えば図１０に示すよう
な補色ベイヤー配列のカラーフィルタの場合にも同様に
適用可能である。

【００５４】さらに、カラーコーディングは水平方向に
おいて必ずしも２画素繰り返しである必要はなく、その
繰り返し画素数は任意である。このとき、その繰り返し
画素数をｎ（ｎ≧２）とした場合に、ｍｎ＋１列（ｍ＝
１，２，３，……）ごとにｍｎ列について垂直ＣＣＤ１
２から水平ＣＣＤ１５への信号電荷の転送を禁止し、水
平ＣＣＤ１５を１転送段ずつビットシフトしつつｍｎ＋
１行分の信号電荷を垂直ＣＣＤ１２から順次水平ＣＣＤ
１５に転送し、かつこれらを一括して水平転送する駆動
を行うことが必要となる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
行列状に配置された画素に対して列方向において同じ色
がｎ画素ごとに繰り返して配列されたカラーコーディン
グのカラーフィルタを有する固体撮像装置において、ｍ
ｎ＋１列ごとにｍｎ列について垂直転送部から水平転送
部への信号電荷の転送を禁止し、水平転送部を１転送段
ずつシフトしつつｍｎ＋１行分の信号電荷を垂直転送部
から順次水平転送部に転送し、かつこれらを一括して水
平転送するようにしたことにより、水平駆動周波数を上
げることなく、水平方向に画素を間引いてフレームレー
トを上げることができることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るカラーＣＣＤイメー
ジャを示す概略構成図である。

【図２】２×２繰り返しの原色ベイヤー配列を示す図で
ある。

【図３】ＶＨ転送部の構造の一例を示す平面パターン図
である。

【図４】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。

【図５】信号処理回路の具体的な構成の一例を示すブロ
ック図である。

【図６】Ｓ／Ｈパルス１〜３の位相関係を示すタイミン
グチャートである。

【図７】全画素モードでの動作説明のためのタイミング
チャートである。

【図８】モニタリングモードの動作説明図である。

【図９】モニタリングモードでの動作説明のためのタイ
ミングチャートである。

【図１０】２×２繰り返しの補色ベイヤー配列を示す図
である。

【符号の説明】

１０…カラーＣＣＤイメージャ、１１…センサ部、１２
…垂直ＣＣＤ、１３…読み出しゲート部、１４…ＶＨ転
送部、１５…水平ＣＣＤ、１６…電荷検出部、１７…タ
イミングジェネレータ、１９…カラーフィルタ、２５…
電荷排出部、２６…オーバーフロードレイン部、２７…
オーバーフローゲート部、３２…信号処理回路、３３…
画像記録装置、３４…画像表示装置、３５…タイミング
コントローラ、３６…モード設定部、４１-1〜４１-3…
サンプルホールド回路、４３-1〜４３-3…ラインメモリ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M118 AA10 AB01 BA10 DB01 DB06 DB07 DB11 FA06 FA14 FA43 GC08 5C024 AA01 BA01 CA23 GA11 GA16 GA42 GA45 HA06 HA14 HA21 JA08 JA24 5C065 AA03 BB34 BB48 CC01 CC08 DD02 DD07 DD17 EE05 EE06 EE12 GG11 GG18 GG30 GG44 GG49

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 行列状に配置された画素に対して列方向
   において同じ色がｎ画素（ｎは２以上の整数）ごとに繰
   り返して配列されたカラーコーディングのカラーフィル
   タと、 ｍｎ＋１列（ｍは自然数）ごとにｍｎ列について垂直転
   送部から水平転送部への信号電荷の転送を選択的に阻止
   する転送阻止部と、 前記転送阻止部が転送阻止状態にあるときに、水平転送
   部を１転送段ずつシフトしつつｍｎ＋１行分の信号電荷
   を垂直転送部から順次水平転送部に転送し、かつこれら
   を一括して水平転送する駆動系とを備えたことを特徴と
   する固体撮像装置。
2. 【請求項２】 前記転送阻止部は、垂直転送部から水平
   転送部への転送段の近傍に設けられて、垂直転送されて
   きた信号電荷を強制的に排出する電荷排出部であること
   を特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
3. 【請求項３】 行列状に配置された画素に対して列方向
   において同じ色がｎ画素（ｎは２以上の整数）ごとに繰
   り返して配列されたカラーコーディングのカラーフィル
   タを有する固体撮像装置において、 ｍｎ＋１列（ｍは自然数）ごとにｍｎ列について垂直転
   送部から水平転送部への信号電荷の転送を禁止し、 水平転送部を１転送段ずつシフトしつつｍｎ＋１行分の
   信号電荷を垂直転送部から順次水平転送部に転送し、か
   つこれらを一括して水平転送することを特徴とする固体
   撮像装置の駆動方法。
4. 【請求項４】 撮像モードとして全画素モードとモニタ
   リングモードとを選択的に設定するモード設定手段と、 行列状に配置された画素に対して列方向において同じ色
   がｎ画素（ｎは２以上の整数）ごとに繰り返して配列さ
   れたカラーコーディングのカラーフィルタを有し、前記
   モード設定手段によってモニタリングモードが設定され
   たときに、ｍｎ＋１列（ｍは自然数）ごとにｍｎ列につ
   いて垂直転送部から水平転送部への信号電荷の転送を禁
   止するとともに、水平転送部を１転送段ずつシフトしつ
   つｍｎ＋１行分の信号電荷を垂直転送部から順次水平転
   送部に転送し、かつこれらを一括して水平転送する固体
   撮像装置と、 前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理手段と
   を備えたことを特徴とするカメラシステム。
5. 【請求項５】 前記信号処理手段は、前記固体撮像装置
   の出力信号をそれぞれ異なる位相でサンプリングするｍ
   ｎ＋１個のサンプルホールド手段と、 前記ｍｎ＋１個のサンプルホールド手段の各出力信号を
   順に記憶するｍｎ＋１個の記憶手段とを有することを特
   徴とする請求項４記載のカメラシステム。
6. 【請求項６】 前記ｍｎ＋１個の記憶手段に記憶された
   信号を順次読み出してシリーズに出力する出力手段を有
   することを特徴とする請求項５記載のカメラシステム。