JPH0556357A

JPH0556357A - 固体撮像装置

Info

Publication number: JPH0556357A
Application number: JP3215283A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Takayama; 淳高山
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1991-08-27
Filing date: 1991-08-27
Publication date: 1993-03-05

Abstract

(57)【要約】【目的】不用電荷掃き出し時間また信号読み出し時間を
短縮する。【構成】垂直転送路32の電荷を水平ブランキング期間に
２回以上転送して、不用電荷の掃き捨てあるいは信号電
荷の読み出しを行う。またこのＩＬ−ＣＣＤ３の出力信
号を利用してＡＥ制御、ＡＦ制御、ＡＷＢ制御等を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固体撮像装置に関し、特
に固体撮像素子の電荷の転送及び固体撮像素子からの信
号出力を高速に行う技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばビデオ・カメラや静止画撮像装置
等には、映像を光電変換し、光電変換された信号を映像
信号に信号処理して出力する固体撮像装置が用いられ
る。このような固体撮像装置において、従来の固体撮像
素子である例えばインターライン転送方式ＣＣＤ（ＩＬ
−ＣＣＤ）の垂直転送路（ＶＣＣＤ）には、図17のよう
な４相のＶＣＣＤドライブパルスが印加される。

【０００３】図17において、信号ＨＤは水平同期信号に
同期した基準信号であり、１水平ブランキング期間中の
時間t₀〜t₂で「Ｌ」レベルとなる。信号φＨは水平転送
路33の電荷を２相駆動により転送するＨＣＣＤドライブ
パルス信号の１つであり、時間t₁〜t₃で「Ｈ」レベルに
固定され、この時間の前後では、信号φＨ等により水平
転送路33の電荷が順次転送される。そして信号ＸＶ１〜
４は垂直転送路32の電荷転送用のＶＣＣＤドライブパル
ス信号であり、信号ＸＶ１〜４は順次、３→４→１→２
の順に「Ｌ」レベルとなり、この「Ｌ」レベルの信号Ｘ
Ｖ１〜４が対応するＣＣＤの電極に印加されて電荷を蓄
積し、蓄積した電荷を順次転送していく。例えばＮＴＳ
Ｃ方式の場合、フィールド周波数が60Ｈｚなので、１／
60秒間に信号ＨＤが約500 パルス出力され、信号ＨＤが
出力される毎に水平転送路には、順次電荷が転送され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の固体
撮像装置では、１水平ブランキング期間中、信号ＨＤが
出力された時に垂直転送路の電荷を画素毎に１段分ずつ
転送しているのですべての不用電荷の掃き出しあるいは
信号電荷の読み出しには時間がかかる。また特に静止画
撮像装置では、ビデオカメラと異なり、連続撮影するも
のではないので、露光前あるいは露光中に必ずＣＣＤの
垂直転送路に蓄積された暗電荷等の不用電荷を掃き出さ
なければならない。しかし例えば掃き出し用のドレイン
等の無いＣＣＤでは、通常の駆動方法（ビデオレート）
で電荷の掃き出しを行おうとすると１／60sec かかり、
不用電荷掃き出しに時間がかかっていた。

【０００５】本発明ではこのような従来の課題に鑑みて
なされたもので、不用電荷掃き出し時間また信号読み出
し時間を大幅に短縮出来る固体撮像装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、画素
毎に光電変換を行うフォトセンサと該フォトセンサに蓄
積された電荷を順次転送する転送路を有する固体撮像素
子と、同期信号を一定時間毎に発生する同期信号発生回
路と、該同期信号発生回路から同期信号を入力し、該同
期信号に基づいて前記固体撮像素子のフォトセンサで蓄
積された電荷を転送路を介して出力させる駆動回路と、
該駆動回路を制御して、前記同期信号が出力されている
所定期間中に電荷を２回以上転送させて前記固体撮像素
子の転送路で加算させるコントロール回路と、を備える
ようにした。

【０００７】また、前記固体撮像素子の露光量を調節す
る絞りと、固体撮像素子への露光時間と絞りとを制御す
る自動露出調整装置と、を備え、固体撮像素子の転送路
内での加算電荷量を前記自動露出調整装置への制御入力
とするようにした。また、自動ホワイトバランス調整装
置を備え、前記固体撮像素子の転送路内での加算電荷量
を前記自動ホワイトバランス調整装置への制御入力とす
るようにした。

【０００８】また、光学レンズを制御して固体撮像素子
上の映像の焦点を調節する自動焦点調整装置を備え、前
記固体撮像素子の転送路内での加算電荷量を前記自動焦
点調整装置への制御入力とするようにした。

【０００９】

【作用】上記の構成によれば、駆動回路は同期信号発生
回路から同期信号を入力し、同期信号に基づいて固体撮
像素子の駆動を制御する。また駆動回路はコントロール
回路により制御され、蓄積された電荷は同期信号が出力
されている所定期間中に２回以上転送され、転送された
電荷は転送路で加算される。そして加算された電荷は固
体撮像素子から出力される。これにより前記所定期間中
に電荷が２回以上転送されるので電荷を早く転送するこ
とが可能となり、不用電荷掃き出しあるいは信号読み出
し時間を大幅に短縮することが可能となる。

【００１０】また絞りと自動露出調整装置とを備えたも
のでは、自動露出調整装置により固体撮像素子の転送路
内の加算電荷量に基づいて固体撮像素子への露光時間と
絞りとを制御するので、自動露出調整を行う時間を短縮
することが可能となる。また自動ホワイトバランス調整
装置を備えたものでは、自動ホワイトバランス調整装置
により固体撮像素子の転送路内の加算電荷量に基づいて
自動ホワイトバランス制御を行うので、自動ホワイトバ
ランス調整を行う時間を短縮することが可能となる。

【００１１】また自動焦点調整装置を備えたものでは、
自動焦点調整装置により固体撮像素子の転送路内の加算
電荷量に基づいて光学レンズを制御して自動焦点調整を
行うので、自動焦点調整を行う時間を短縮することが可
能となる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜16に基づいて
説明する。尚、図17と同一要素のものについては同一符
号を付して説明は省略する。本実施例を示す図１におい
て、光学レンズ１は映像を入力して焦点を調節する光学
系であり、絞り２は露光量を調節するものである。

【００１３】固体撮像素子である例えばＩＬ−ＣＣＤ
（インターライン転送方式ＣＣＤ）３は、図２のように
画素毎に配設されて光信号を画素毎に電気信号に光電変
換するフォトセンサ31と、該フォトセンサ31に蓄積され
た電荷を読み出して転送する垂直転送路32と、垂直転送
路32から転送された電荷を転送する水平転送路33と、該
水平転送路33から転送された電荷を増幅して出力する出
力アンプ34と、を備え、光学レンズ１、絞り２を介して
入力した映像を光電変換する。また図２のＩＬ−ＣＣＤ
３は不用電荷掃き出し用の掃き出しドレインを備えてい
ないタイプであるが、図３のように掃き出しドレイン35
を水平転送路33のすぐ脇に備えたもの、図４のように掃
き出しドレイン35をフォトセンサ31と垂直転送路32とか
らなるイメージエリアをはさんで水平転送路33の反対側
に備えたもの、等がある。

【００１４】信号処理回路４はＩＬ−ＣＣＤ３の出力信
号を利用しやすいように加工して映像信号を出力する。
同期信号発生回路５は、ＩＬ−ＣＣＤ３駆動等に必要な
同期パルス信号、即ち、後述する信号ＶＢＬＫ、信号Ｈ
Ｄ、信号ＶＤ、等を発生して信号処理回路４、撮像素子
駆動回路６に出力する。

【００１５】撮像素子駆動回路６は、同期信号発生回路
５、システムコントロール回路７から信号を入力し、Ｉ
Ｌ−ＣＣＤ３の駆動に必要なパルス信号、即ち、ＨＣＣ
Ｄ（水平転送路）ドライブパルス信号である信号φＨ、
ＶＣＣＤ（垂直転送路）ドライブパルス信号である信号
Ｖ１〜４、後述する信号ＸＳＵＢ、等を発生し出力す
る。

【００１６】システムコントロール回路７は、後述する
信号ＳＷＣ、ＲＴＧを撮像素子駆動回路６に出力して撮
像素子駆動回路６を制御すると共に、光学レンズ１、絞
り２、信号処理回路４、同期信号発生回路５を制御す
る。次に動作を説明する。図５は、所定期間である１水
平ブランキング期間中に信号Ｖ１〜４を２回出力して電
荷を２段分転送する時の各信号のタイミングを示した信
号波形図である。図５において、前述の信号ＨＤは同期
信号発生回路５から出力される「Ｌ」レベルの信号であ
り、信号ＨＤが出力される時間t₀〜t₂は１水平ブランキ
ング期間内である。撮像素子駆動回路６からは前述の信
号φＨ、ＸＶ１〜４が出力される。尚、信号ＸＶ１〜４
は前述の信号Ｖ１〜４を出力する前段の信号である。信
号φＨは、時間t₁〜t₃で「Ｈ」レベルに固定され、この
時間の前後では、信号φＨにより水平転送路33の電荷が
順次転送される。そして信号ＸＶ１〜４は、信号ＨＤが
「Ｌ」レベルである時間t₀〜t₂中に２回出力される。転
送された電荷は水平転送路33において加算される。

【００１７】図６は露光の前にＩＬ−ＣＣＤ３の垂直転
送路32上の不用電荷を高速で掃き出す為にＩＬ−ＣＣＤ
３に出力される各信号のタイミングを示す信号波形図で
ある。次に図６における各信号について説明する。信号
Ｖ１〜４は図５のＸＶ１〜４の反転出力信号であり撮像
素子駆動回路６から出力される。信号ＶＢＬＫは垂直ブ
ランキング信号に同期した基準信号であって垂直ブラン
キング期間に「Ｌ」になるパルスであり、撮像素子駆動
回路６から出力される。信号ＶＤは同期信号発生回路５
から出力され垂直同期信号に同期した基準信号であり、
垂直ブランキング期間の初めに例えば９Ｈ程度の期間、
「Ｈ」レベルとなる信号である。信号ＳＷＣは水平ブラ
ンキング期間中に信号Ｖ１〜４が出力される回数を２回
に増やす為の信号でありシステムコントロール回路７か
ら出力される。信号ＲＴＧは露光開始のトリガ信号であ
りシステムコントロール回路７から出力される。信号Ｘ
ＳＵＢは信号ＲＴＧの立ち下がりに同期して「Ｌ」レベ
ルとなってフォトセンサ31に蓄積された電荷をクリアし
て短期間で立ち上がる信号であり撮像素子駆動回路６か
ら出力される。信号ＳＧ１、２はＩＬ−ＣＣＤ３のフォ
トセンサ31に蓄積された電荷を垂直転送路32に読み出す
為の信号であり、信号ＳＷＣが「Ｈ」レベルの時、信号
ＶＤの立ち下がりに同期して撮像素子駆動回路６から出
力され、信号ＳＷＣが「Ｌ」レベルの時は信号ＶＤが立
ち下がっても出力されない。また信号ＳＧ１、２が出力
されると次の水平ブランキング期間から、信号ＸＳＵＢ
が出力されるようになり、また１水平ブランキング期間
中における信号Ｖ１〜４の出力回数は１回だけになる。

【００１８】次に図６における各信号の作用について説
明する。時間t₁₁前では、信号ＶＢＬＫ、ＶＤ、ＳＷ
Ｃ、ＲＴＧは其々「Ｈ」、「Ｌ」、「Ｈ」、「Ｈ」レベ
ルであり、信号ＸＳＵＢは１水平ブランキング期間毎に
立ち下がりＩＬ−ＣＣＤ３のフォトセンサ31に蓄積され
た電荷は１水平ブランキング期間毎にクリアされ、信号
Ｖ１〜４は１水平ブランキング期間毎に１回だけ出力さ
れ、ＩＬ−ＣＣＤ３の出力アンプ34から信号が出力して
いる。

【００１９】時間t₁₀では、信号ＶＢＬＫが「Ｈ」→
「Ｌ」レベルに立ち下がり垂直ブランキング期間が開始
する。また、この立ち下がりに同期して信号ＶＤが
「Ｌ」→「Ｈ」レベルに、信号ＳＷＣが「Ｈ」→「Ｌ」
レベルになる。また垂直ブランキング期間中t₁₀〜t₁₃
には信号ＳＧ１、２は出力されなくなり、フォトセンサ
31からの電荷は垂直転送路32上に読み出されないように
なる。

【００２０】時間t₁₁では、信号ＳＷＣが「Ｈ」→
「Ｌ」レベルになったことにより、信号Ｖ１〜４の水平
ブランキング期間中の出力回数が２回に増え不用電荷の
掃き出し速度が早まる。またフォトセンサ31からの電荷
は垂直転送路32上に読み出されないので、垂直転送路3
2、水平転送路33で生じる暗電荷のみの掃き出しを行う
ことになる。尚、信号ＳＷＣが「Ｌ」レベルの時は垂直
ブランキング期間中も電荷の転送が続けられる。したが
って数垂直走査期間にわたって掃き出しを続けることも
可能である。

【００２１】時間t₁₂では、水平ブランキング期間の初
めの時間t₁₀から前述のように９Ｈ程度の期間が経過し
て信号ＶＤが「Ｈ」→「Ｌ」となるが、信号ＳＷＣが
「Ｌ」レベルなので信号Ｖ１〜４が１水平ブランキング
期間中に出力される回数は２回のままとなっている。時
間t₁₃では、信号ＶＢＬＫは「Ｌ」→「Ｈ」レベルとな
り、垂直ブランキング期間が終了する。

【００２２】時間t₁₄は適正露光時間になるように設定
される時間であり、信号ＲＴＧが「Ｈ」→「Ｌ」レベル
となり、信号ＲＴＧの立ち下がりがトリガとなって信号
ＸＳＵＢが立ち下がりフォトセンサ31に蓄積された電荷
がクリアされる。そして信号ＸＳＵＢは短期間で立ち上
がり、以後信号ＸＳＵＢの出力が停止され、この信号Ｘ
ＳＵＢの立ち上がりから露光が開始する。

【００２３】時間t₁₅では、信号ＳＷＣ、ＲＴＧを立ち
上げておく。尚、信号ＳＷＣ、ＲＴＧを立ち上げる時間
t₁₅を、次のブランキング期間が始まるまでの間の任意
の時間に設定する。時間t₁₆では、時間t₁₀と同様に垂
直ブランキング期間が開始する。時間t₁₇では、信号Ｖ
Ｄが「Ｈ」→「Ｌ」レベルに立ち下がり、この立ち下が
りに同期して信号ＳＧ１、２が出力される。信号ＳＧ
１、２が出力されると信号Ｖ１〜４は１水平ブランキン
グ期間に１回だけ出力されるようになって高速電荷掃き
出しが終了し、フォトセンサ31に蓄積された電荷が垂直
転送路32に読み出されて露光が終了する。この時垂直転
送路32中の暗電荷はすでに掃き出されている。したがっ
て時間t₁₄〜t₁₇までが露光時間Δｔとなる。尚、信号
ＳＧ１、２を、図６のように一度に読み出す場合にはま
とめて１つの信号にしてもよいが、例えば奇数、偶数番
目の画素に分けて１フィールド毎に信号ＳＧ１、２を別
々に出力して電荷掃き出し及び信号電荷の転送を行うこ
とが可能である。

【００２４】時間t₁₈では、信号ＳＧ１、２が出力され
てから次の水平ブランキング期間から信号ＸＳＵＢが１
水平ブランキング期間毎に出力されてフォトセンサ31に
蓄積された電荷が再びクリアされるようになり、信号Ｖ
１〜４が１水平ブランキング期間毎に１回だけ出力され
るようになる。また電荷読み出し後は通常転送により信
号電荷の転送が行われ、ＩＬ−ＣＣＤ３の出力アンプ34
からの信号電荷の出力が開始する。出力された信号電荷
は信号処理回路４に供給され処理される。

【００２５】時間t₁₉では、時間t₁₃と同様に垂直ブラ
ンキング期間が終了する。かかる構成によれば、垂直転
送路32の不用電荷を水平ブランキング期間に２回転送す
ることにより、不用電荷の転送速度が早まり不用電荷の
掃き捨てを高速に行うことが出来る。特に掃き出し用の
ドレイン等が無いＩＬ−ＣＣＤにおいては、従来、不用
電荷の掃き出しに１／60ｓｅｃかかっていたものが、１
／２あるいは１／４以下にすることが可能であり、また
同じ時間掃き出しを行う場合では不用電荷の取り残しを
より少なくすることが出来る。また掃き出し速度を可変
にすることも可能である。

【００２６】尚、実施例では１水平ブランキング期間中
に信号ＸＶ１〜４を２段分電荷を転送したが、勿論これ
に限らず、図７のように１水平ブランキング期間中に４
回信号ＸＶ１〜４を出力することも出来、さらに１水平
ブランキング期間中の信号ＸＶ１〜４の出力回数を変え
て撮像素子駆動回路６の駆動能力の限界まで転送速度を
上げることができる。

【００２７】次に第２実施例について説明する。このも
のは、信号電荷を高速で読み出すようにしたものであ
る。図８は信号電荷を高速で読み出す時の各信号のタイ
ミングを示す信号波形図である。尚、図８では水平ブラ
ンキング期間に４段分電荷を転送している。図８におい
て、時間ｔ₂₁前では、信号ＲＤは「Ｈ」レベル、信号Ｈ
Ｄは水平ブランキング期間毎に「Ｌ」レベルとなり、信
号ＸＶ１〜４が水平ブランキング期間中に其々４回出力
され、出力アンプ34から信号電荷が読み出されている。
尚、信号ＲＤは垂直転送路32へ電荷を転送する為の基準
信号でありシステムコントロール回路７から撮像素子駆
動回路６に出力される。

【００２８】時間ｔ₂₀では、信号ＲＤが「Ｈ」→「Ｌ」
レベルに立ち下がる。信号ＲＤが立ち下がる時間は任意
の時間である。信号ＲＤが「Ｌ」レベルに立ち下がった
時、信号ＨＤ、信号ＸＶ１〜４は１水平ブランキング期
間分に限って出力される。時間ｔ₂₁では、時間ｔ₂₀で信
号ＲＤが立ち下がったので、信号ＸＳＧが同期して
「Ｈ」→「Ｌ」レベルに立ち下がり、それまでフォトセ
ンサ31に蓄積された電荷はクリアされ、短い時間で信号
ＸＳＧが立ち上がって再び露光が開始する。

【００２９】時間ｔ₂₂では、信号ＲＤが「Ｌ」→「Ｈ」
レベルに立ち上がり、再び信号ＨＤ、ＸＶ１〜４が出力
されるようになる。時間ｔ₂₃では、時間ｔ₂₁と同様に信
号ＲＤが立ち下がる。時間ｔ₂₄では、時間ｔ₂₁と同様に
信号ＸＳＧが立ち下がり、時間ｔ₂₁〜ｔ₂₄に蓄積された
信号電荷が読み出される。したがって露光時間はこの時
間ｔ₂₁〜ｔ₂₄（Δｔ_a）となる。信号ＲＤを出力する間
隔は任意に変えることが出来、これにより露光時間のコ
ントロールが可能となる。

【００３０】尚、露光時間のタイミングは図９のよう
に、前述の信号ＲＴＧ、ＸＳＵＢを使うことでも可変可
能である。図９において、時間ｔ₂₆では、信号ＲＴＧが
立ち下がり、この立ち下がりに同期して信号ＸＳＵＢが
立ち下がる。この信号ＲＴＧが立ち下がる時間ｔ₂₆は任
意の時間に設定することが出来る。信号ＸＳＵＢが立ち
下がった時には、それまでフォトセンサ31に蓄積された
電荷がクリアされ、信号ＸＳＵＢが立ち上がってから露
光が開始する。そして時間ｔ₂₄で信号ＸＳＧが立ち下が
って露光が終了する。したがってこの場合、露光時間は
時間ｔ₂₆〜ｔ₂₄（Δｔ_b）となる。

【００３１】図８及び９では、水平ブランキング期間に
４段分電荷を転送している為、１画面分の信号電荷を約
４倍の速さで読み出すことが可能であり、信号電荷は水
平転送路33で加算されているため同じ露光時間の場合感
度が通常読み出しの４倍になり、フィールド読み出しの
時は８画素分、フレーム読み出しの時は４画素分の信号
電荷が加算されている。また当然のことであるが読み出
される走査線の数は１／４になっている。この信号に基
づいてＴＶ画面上では上下方向に１／４に圧縮された画
面になっている。ただし連続して読み出す場合は露光時
間が１／４となるので読み出される信号電荷量は通常読
み出しの時と変わらない。また図には示されていないが
フィールド読み出し／フレーム読み出しを使い分けるこ
とにより感度の切替えが可能である。通常の場合フィー
ルド／フレーム読み出しで感度は変わらないが、この場
合は信号ＲＴＧによる信号ＸＳＵＢでフォトセンサをク
リアしているためフィールド／フレーム読み出しで露光
時間の差を生じないのでフレーム読み出しの場合のフィ
ールド読み出しの時に比べて感度は１／２になる。また
当然のことであるが転送速度を変えることが出来る。読
み出された信号は後述するＡＥ、ＡＷＢ（オートホワイ
トバランス）、ＡＦ制御などの信号処理に利用する。

【００３２】かかる構成において、水平ブランキング期
間に４段分電荷を転送することにより、通常の読み出し
速度よりも４倍の速度で、信号電荷の高速読み出しを行
うことが出来る。また読み出された電荷は水平転送路33
で加算され、フレーム読み出し／フィールド読み出しを
使い分けることにより感度を調節することが出来る。次
に第３実施例について説明する。

【００３３】このものは、読み出された信号を使用して
ＡＥ（自動露光）制御を行ったものである。ＡＥ制御用
の信号として使用する場合は例えば１／60sec に４回読
み出すことになる。露光時間も１／240secとすると、通
常の読み出し速度で１／60sec 露光したときの信号電荷
量に相当する電荷量が得られる。ＡＥ制御を行うには、
次の方法がある。

【００３４】まず、第１の方法として露光時間を固定し
て絞り２を可変して適正露光量を得るようにする。この
場合、ＩＬＣ−ＣＣＤ３の出力信号を連続して読み出し
ながらシステムコントロール回路７で絞り２を制御して
絞り値を変えていき、前記信号が適正レベルになったと
ころで測光が終了する。このとき露光時間１／60秒の時
の絞り値が求まることになる。これらの値を元にしてこ
の条件以外の露光時間、絞り値を求めることが出来る。

【００３５】第２の方法として、絞り値を固定して露光
時間を可変して適正露光量を得るようにする。この場
合、例えば、まず最も使用頻度の高い絞り値を選択す
る。その絞り値で適正光量を求めるために信号ＲＴＧを
利用して露光時間を変えていき最適露光時間を求める。
ＩＬ−ＣＣＤ３の出力信号が適正レベルになったところ
で最適露光時間が求まる。あとは第１の方法と同様これ
らの値を元にしてこの条件以外の露光時間、絞り値を求
めることが出来る。また他に信号Ｖ１〜４である垂直転
送パルスの数を変えて転送速度、感度を変えたり、フィ
ールド蓄積、フレーム蓄積を使い分けることにより感度
を変えてもよい。

【００３６】第３の方法としては、前記２つの方法を組
み合わせて絞り値、露光時間両方を変えて行う。次に第
４実施例について説明する。このものは、ＩＬ−ＣＣＤ
３から読み出された信号を使用してＡＷＢ（自動ホワイ
トバランス）制御を行ったものである。

【００３７】ＡＷＢ制御はＡＥ制御がある程度行われ、
ＩＬ−ＣＣＤ３の信号出力レベルがＡＷＢ制御を行える
範囲内に入ってから開始される。これは信号レベルが大
きすぎて飽和しかかっていたり、逆に小さすぎたりする
と正確なＡＷＢ制御が行えないからである。ＡＷＢ制御
に利用する場合も同様に、例えば１／60秒に４回読み出
すようにする。即ち１／240 秒で１画面分の信号を読み
出すことになる。こうすることによりＡＷＢ制御を４倍
の早さで行うことが出来る。信号処理は通常の場合と同
様、色差信号（あるいはその積分値）が零となるように
制御する方法、ＲＧＢ信号（あるいはその積分値）のレ
ベルが同じになるように制御する方法等が考えられる。
ＩＬ−ＣＣＤ３内の電荷転送のやり方は、撮像素子の色
フィルタの配列により場合によっては変える必要があ
る。これは、ストライプフィルタの場合は水平転送路33
で加算しても問題ないが、例えば色差線順次方式フィル
タ等のモザイクフィルタの場合、（Ｒ−Ｙ）または（Ｒ
−Ｇ）信号、（Ｂ−Ｙ）または（Ｂ−Ｇ）信号が交互に
垂直転送路32から転送されてくるため、水平転送路33で
加算されると色差信号は独立して取り出せないという問
題を生じる。これに対しては次のような信号処理を行
う。色差線順次方式色フィルタ配列は図10のようなパタ
ーンの繰り返しになっている。Ｃｙ、Ｙｅ、Ｇ、Ｍｇは
其々シアン、イエロー、グリーン、マゼンタを示す。こ
れらのフィルタを通過する原色成分は図11に示すような
配列にになっている。

【００３８】通常のフィールド読み出しの場合、図12に
示すように、上下２画素を加算し隣の画素和との差をと
り、１ライン毎に２Ｒ−Ｇ（Ｒ−Ｙ相当）、２Ｂ−Ｇ
（Ｂ−Ｙ相当）の色差信号を得る。水平転送路33で２ラ
イン加算した時、縦方向に４画素加算されたことになり
隣の４画素の和信号との差をとっても色差信号は得られ
ず、図13に示すようなＲとＢの差（２Ｂ−２Ｒ）が得ら
れるだけとなる。また４ライン加算した時にはこの２倍
の信号出力を得ることが出来る。ホワイトバランスを調
整する場合、この差信号（２Ｂ−２Ｒ）を使い、この値
（あるいはその積分値）がある一定値（例えば零）にな
るようにＲ、Ｂ信号のゲインコントロールを行う。この
信号処理は、一度読み出した信号から目標となるＲ、Ｂ
信号レベルを求めて一気にそこまでゲインコントロール
を行うか、またはゲインを少しずつ変えながら連続して
信号を読み出し、目標値に集束するようにコントロール
する。

【００３９】フレーム読み出しで行う場合は多少異なる
方法でホワイトバランス制御を行うことになる。図14に
示すようにＡのラインを読み出し、隣の画素信号との差
がＢとＲの差になるのでその信号を利用する。信号処理
はフィールド読み出しの場合と同じである。Ｂのライン
は２回（偶数回）重ねると隣の画素との画素間との信号
レベル差が零になってしまうので利用しない。ただし１
ラインずつ読み出す場合（水平転送路33で電荷の加算を
行わない場合）はＢのラインからは図14に示すように
〔Ｇ−（Ｒ＋Ｂ）〕または〔（Ｒ＋Ｂ）−Ｇ〕信号が取
り出せるので、これとＡのラインから取り出せる（Ｂ−
Ｒ）信号を利用してホワイトバランス制御を行うことが
可能である。つまりＲ信号とＢ信号の差によりこれらの
目標信号レベルを決めゲインコントロールを行い、さら
にＧ信号と（Ｒ＋Ｂ）信号の差によりＧ信号に対するＲ
信号、Ｂ信号の目標信号レベルを決めゲインコントロー
ルを行い、最終的に信号Ｒ、Ｇ、Ｂのバランスをとり、
ホワイトバランスをとることが可能である。

【００４０】次に第５実施例について説明する。このも
のは、ＩＬ−ＣＣＤ３から読み出された信号を使用して
ＡＦ（自動焦点）制御を行ったものである。ＡＦ制御を
行う場合もＡＷＢ制御と同様に、ＡＦ制御に先立ってＡ
Ｅ制御を行う。そしてＡＷＢ制御と同様に例えば１／60
sec に４回読み出すようにする。即ち１／240secで１画
面分の信号を読み出すことになる。このようにすること
によりＡＦ制御を通常のビデオレートで読み出す場合に
比べて４倍の速さで行うことができる。しかも感度が変
わらずに読み出せるので高速でＡＦ処理を行うことが可
能になる。露光時間を１／60sec にすれば感度が４倍に
なるので、暗いところでのＡＦ制御に有効である。また
図８及び９に示すように垂直同期信号に無関係に信号を
読み出すことも可能である。ＡＦ制御に利用する場合、
信号の高周波成分を利用する。本方式の場合、水平転送
路33で信号を加算するので、ＴＶ画面上で横の縞の成分
を示す垂直方向の高周波成分が若干失われるが、数ライ
ン加算するだけであればもともと垂直相関がある信号な
のであまり問題とはならない。また水平方向の高周波成
分だけを利用して行っても可能である。

【００４１】次に第６実施例について説明する。このも
のは、ＩＬ−ＣＣＤ３から読み出された信号の一部だけ
を利用するようにしたものである。例えばテレビ画面を
示す図15（Ａ）において、水平転送路33で電荷を加算し
ない通常の読み出し時に画面の中央部だけ抜き出す場合
には、図16に示すようなウインドパルス信号ＷＰを読み
出し信号に同期させて発生させ、水平走査期間の時だ
け、信号を抜き取るように構成する。水平転送路33で加
算されて読み出された信号は例えば図15（Ｂ）（２画素
加算）、図15（Ｃ）（４画素加算）のように垂直方向に
圧縮された信号になる。したがって図15（Ａ）と同じ部
分を取り出そうとすると、信号ＷＰも垂直方向に縮まっ
たパルスを発生させる必要がある。同期信号発生回路５
ではシステムコントロール回路７からの指令により画素
加算の数に合わせて信号ＷＰの垂直方向のパルス幅、発
生タイミング等を変えられるようになっている。信号Ｗ
Ｐは取り出す範囲を変えることもできるし、画面の中央
部だけでなく周辺部、上部のみ、下部のみ、右側のみ、
左側のみなど画面の中で必要な部分を取り出せるように
変えるようにする。このような機能は特にアナログ信号
処理を行っている場合に有効である。またデジタル信号
処理を行う場合、ウインドウパルスを用いずに、例えば
１度メモリにいれた信号を必要なエリアのみ番地指定す
ることにより読み出すことが出来る。これらの指示はシ
ステムコントロール回路７により水平転送路33での画素
加算の数に応じて行われる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、所
定期間中に固体撮像素子の電荷を２回以上転送させて固
体撮像素子の転送路で加算させることにより、不用電荷
掃き出しあるいは信号読み出し時間を大幅に短縮するこ
とが出来、不用電荷掃き出しを行う場合には、不用電荷
の取り残しをより少なくすることが出来る。また読み出
し速度を可変することも出来る。

【００４３】また高速で読み出された固体撮像素子の出
力信号を利用することにより、自動露出調整、自動ホワ
イトバランス調整、自動焦点調整を行う時間を短縮する
ことが出来、固体撮像装置の性能を向上させることが出
来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を示すブロック図

【図２】ＩＬ−ＣＣＤ（インタライン転送方式ＣＣＤ）
の構成を示す図

【図３】ＩＬ−ＣＣＤの構成を示す図

【図４】ＩＬ−ＣＣＤの構成を示す図

【図５】水平同期期間内にドライブパルス信号を２回出
力する時の信号波形図

【図６】第１実施例の不用電荷の高速掃き出しを行う時
の信号波形図

【図７】水平同期期間内にドライブパルス信号を４回出
力する時の信号波形図

【図８】第２実施例の信号電荷を高速で読み出す時の信
号波形図

【図９】図８の別の方法で信号電荷を高速で読み出す時
の信号波形図

【図10】第４実施例のＩＬ−ＣＣＤに使用する色フィル
タの配列を示す図

【図11】同上実施例のＩＬ−ＣＣＤに使用する色フィル
タの配列を示す図

【図12】同上実施例のＩＬ−ＣＣＤに使用する色フィル
タの配列を示す図

【図13】同上実施例のＩＬ−ＣＣＤに使用する色フィル
タの配列を示す図

【図14】同上実施例のＩＬ−ＣＣＤに使用する色フィル
タの配列を示す図

【図15】第６実施例を示す図

【図16】図15の信号波形図

【図17】従来の水平同期期間内に信号電荷を読み出す時
の駆動パルス信号の信号波形図

【符号の説明】

１光学レンズ２絞り３ＣＣＤ４信号処理回路５同期信号発生回路６撮像素子駆動回路７システムコントロール回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画素毎に光電変換を行うフォトセンサと該
フォトセンサに蓄積された電荷を順次転送する転送路を
有する固体撮像素子と、同期信号を一定時間毎に発生する同期信号発生回路と、該同期信号発生回路から同期信号を入力し、該同期信号
に基づいて前記固体撮像素子のフォトセンサで蓄積され
た電荷を転送路を介して出力させる駆動回路と、該駆動回路を制御して、前記同期信号が出力されている
所定期間中に電荷を２回以上転送させて前記固体撮像素
子の転送路で加算させるコントロール回路と、を備えた
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】前記固体撮像素子の露光量を調節する絞り
と、固体撮像素子への露光時間と絞りとを制御する自動
露出調整装置と、を備え、固体撮像素子の転送路内での
加算電荷量を前記自動露出調整装置への制御入力とする
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】自動ホワイトバランス調整装置を備え、前
記固体撮像素子の転送路内での加算電荷量を前記自動ホ
ワイトバランス調整装置への制御入力とすることを特徴
とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項４】光学レンズを制御して固体撮像素子上の映
像の焦点を調節する自動焦点調整装置を備え、前記固体
撮像素子の転送路内での加算電荷量を前記自動焦点調整
装置への制御入力とすることを特徴とする請求項１記載
の固体撮像装置。