(57)【要約】【課題】撮像によって得られた電荷のうち、画面の一部を構成する電荷のみを高速に出力する固体撮像素子を提供。【解決手段】撮像が行なわれると、フォトダイオード12の光電変換によって得られた電荷は垂直転送CCD 14を垂直転送され、電荷抜き取り部20に移動する。電荷抜き取り部20では、画面のうち、予め決定されていた領域を構成する電荷のみを残して、残りの電荷を抜き取るべく、駆動パルスVR、VC、VLが与えられる。その後、電荷抜き取り部20から水平転送CCD 16に転送された電荷は、順次、隙間なく、連続して水平転送CCD 16を転送されていく。これにより、水平転送時間が短縮される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換素子から電荷を受け取って垂直方向に転送する垂直転送路と、
該垂直転送路から電荷を受け取り、該電荷のうち、前記複数の光電変換素子の一部を除いた残りから到来した電荷を抜き取る電荷抜き取り手段と、
該電荷抜き取り手段から電荷を受け取って水平方向に転送する水平転送路とを含み、
これによって、前記複数の光電変換素子の一部から到来した電荷のみを出力することを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像素子において、前記複数の光電変換素子は、該素子が配置されている場所に応じて９種類に分類され、該種類ごとに、前記複数の光電変換素子の一部、あるいは該一部を除いた残りとされることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項３】
請求項１に記載の固体撮像素子において、前記水平転送路は、前記複数の光電変換素子の一部から到来した電荷を連続して水平方向に転送することを特徴とする固体撮像素子。
【請求項４】
複数の光電変換素子から電荷を受け取って垂直方向に転送する工程と、
該垂直方向に転送した電荷のうち、前記複数の光電変換素子の一部を除いた残りから到来した電荷を抜き取る工程と、
前記複数の光電変換素子の一部から到来した電荷を水平方向に転送する工程とを含み、
これによって、前記複数の光電変換素子の一部から到来した電荷のみを出力することを特徴とする固体撮像素子駆動方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、前記複数の光電変換素子は、該素子が配置されている場所に応じて９種類に分類し、該種類ごとに、前記複数の光電変換素子の一部、あるいは該一部を除いた残りとすることを特徴とする固体撮像素子駆動方法。
【請求項６】
請求項４に記載の方法において、前記水平方向に転送する工程では、前記複数の光電変換素子の一部から到来した電荷を連続して水平方向に転送することを特徴とする固体撮像素子駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像によって得られた電荷のうち、画面の一部を構成する電荷のみを出力する固体撮像素子およびかかる固体撮像素子の駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子の技術において、水平転送部の前段又は後段において信号電荷抜き取り手段を設け、水平信号電荷の一部又はすべてを抜き取ることで、固体撮像素子から得られる画像の一部を切り出すものは、従来技術として、例えば特許文献１がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−５３２６７号公報
【特許文献２】特開平５−３７８６１号公報
【特許文献３】特開平５−３７８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、駆動速度を高速化することも考えて電荷抜き取りを行なっているものはない。とりわけ、多点AF（Auto Focus）などを行なう場合、画像の一部分を切り出す際には駆動時間を短縮する電荷転送方式（駆動方式）と、それを実現するシステムとが必要である。
【０００５】
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、画像の一部分を切り出すとともに、水平転送時間を短縮する固体撮像素子およびその駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による固体撮像素子は、上述の課題を解決するために、複数の光電変換素子から電荷を受け取って垂直方向に転送する垂直転送路と、垂直転送路から電荷を受け取り、電荷のうち、複数の光電変換素子の一部を除いた残りから到来した電荷を抜き取る電荷抜き取り手段と、電荷抜き取り手段から電荷を受け取って水平方向に転送する水平転送路とを含み、これによって、複数の光電変換素子の一部から到来した電荷のみを出力する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、画面の一部に対応する光電変換素子から得られる電荷のみを自由に出力可能であるため、自由に画面の一部を切り出した画像を得ることができる。また、水平転送時間が短縮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に添付図面を参照して本発明による固体撮像素子の実施例を詳細に説明する。図１は本発明による固体撮像素子の模式図である。図１に示すように、固体撮像素子10は、撮像面11に縦横に配列され被写界からの光を光電変換するフォトダイオード12と、フォトダイオード12から得られる電荷を受け取って垂直方向、すなわち図１の下方向に転送する垂直転送CCD（Charge Coupled Device）14と、垂直方向に転送された電荷を受け取ってさらに水平方向、すなわち図１の左方向に転送する水平転送CCD 16とを含む。水平転送CCD 16には出力回路18が接続されていて、電荷は出力回路18を通じて、図示しない後続の工程に出力される。
【０００９】
本発明の特徴は、この実施例に示すように、垂直転送CCD 14と水平転送CCD 16との間に、電荷抜き取り部20が設けられている点である。電荷抜き取り部20は、垂直転送CCD 14からの電荷を受け取り、一部の電荷を基板方向に抜き取る機能を有する。そして抜き取られなかった電荷のみが水平転送CCD 16に送られることとなる。電荷抜き取り部20は、垂直転送CCD 14と同様に、CCDで構成してよい。電荷抜き取り部20は、図１に示すように、水平方向に配列した１ライン分のCCDで構成されていて、撮像面の横方向全体にわたって伸びている。電荷抜き取り部20は、図１に示すように、左部20L、中央部20Cおよび右部20Rに分割されていて、それぞれの部位が、撮像面の左、中央、右に配列されたフォトダイオード12から得られる電荷を受け取る。
【００１０】
電荷抜き取り部20と撮像面との関係を図２を用いて説明する。図２は撮像面11を９つの部分に分割したものである。撮像面11のうち、左側の３つの領域L1、L2、L3に配置されているフォトダイオード12から得られる電荷は、垂直転送CCD 14を通して転送された後、電荷抜き取り部20の左部20Lに渡される。これと同様に、撮像面11のうち、中央の３つの領域C1、C2、C3と、右側の３つの領域R1、R2、R3とに配置されているフォトダイオード12から得られる電荷は、それぞれ、電荷抜き取り部20の中央部20Cと、右部20Rとに渡される。
【００１１】
図１に示すように、電荷抜き取り部20の左部20L、中央部20Cおよび右部20Rには、それぞれ独立した駆動電極VL、VCおよびVRが接続されている。これら駆動電極に与えられる駆動パルスに応じて、それぞれの部位20L、20Cおよび20Rは、受け取った電荷を基板方向に抜き取る。
【００１２】
上述の電荷抜き取り部20の電荷抜き取り機能について、図２および図３を用いて説明する。本発明による固体撮像素子10は、撮像によって得られた電荷のうち、画面の一部に対応するフォトダイオードから得られる電荷のみを出力することを特徴とする。そこで、図２の領域C2に配列されたフォトダイオードから得られる電荷のみを出力する場合を考える。この場合、領域C2以外の領域から得られる電荷は出力する必要がないため、すべて、電荷抜き取り部20において抜き取ればよい。図３は、かかる電荷抜き取りを実現するために電荷抜き取り部20に与える駆動パルスを示す図である。パルスがハイレベルに保たれているときは、電荷抜き取り部20は、垂直転送CCD 14から受け取った電荷を抜き取り、パルスがローレベルに保たれているときは、電荷抜き取り部20は、垂直転送CCD 14から受け取った電荷をそのまま水平転送CCD 16に送る。撮像面11中、最も下の領域L3、C3、R3に配置されたフォトダイオード12から得られる電荷が、最初に電荷抜き取り部20に到達することとなる。これらの領域L3、C3、R3から得られる電荷は出力せず抜き取る必要があるため、図３に示すように、各駆動パルスは、最初、すべて、ハイレベルであり、かかる駆動パルスを与えられた電荷抜き取り部20は、すべての部位20L、20C、20Rにおいて、電荷を抜き取る。次に、領域L2、C2、R2から得られた電荷が電荷抜き取り部20に到達するため、それらの領域のうち、斜線で示す領域C2から得られた電荷のみをそのまま転送し、領域L2、R2から得られた電荷は、抜き取られる。したがって、図３に示すように、途中で駆動パルスVCのみがローレベルとなっている。最後に、領域L1、C1、R1から得られた電荷は、すべて抜き取る必要があるため、図３の駆動パルスも、再び、すべてがハイレベルとなる。
【００１３】
上述の電荷抜き取り部20の電荷抜き取り機能について、もう１つの例を挙げて説明する。図４は図２と同様に撮像面11を９つの部分に分割したものである。図５は図４に示す領域R1から得られる電荷のみを出力するために電荷抜き取り部20に与える駆動パルスを示す図である。この場合、図５に示すように、最初は駆動パルスはすべてハイレベルに保たれる。これは、最初、撮像面11のうち、領域L3、C3、R3から得られる電荷が電荷抜き取り部20に転送され、次に、領域L2、C2、R2から得られる電荷が電荷抜き取り部20に転送され、これらの電荷はすべて抜き取る必要があるからである。最後に、領域L1、C1、R1から得られる電荷が電荷抜き取り部20に転送され、斜線で示す領域R1から得られる電荷だけが抜き取られず、そのまま水平転送CCD 16に転送される。したがって、図５に示すように、最後の段階で、駆動パルスVRだけがローレベルとなる。
【００１４】
図６は図２と同様に、領域C2から得られる電荷のみを出力する場合の電荷を示す模式図である。領域C2から得られる電荷は、図６では、それらを生成するフォトダイオードの位置に対応させて、１ラインずつ、それぞれ異なる模様の帯として、電荷22、24、26、28、30として図６に示している。
【００１５】
図７は図６に示す電荷22、24、26、28、30が、電荷抜き取り部20および水平転送CCD 16に順次転送される様子を示す図である。領域C2から得られるこれらの電荷は、当初は、その左右の領域R2、L2から得られる電荷とともに、図７に示すように、下部の領域L3、C3、R3まで垂直転送される。そして電荷抜き取り部20に送られる。ここで図３に示すような駆動パルスが電荷抜き取り部20に与えられるために、電荷抜き取り部20のうち、左右部20L、20Rからは電荷は消失する。
【００１６】
このように電荷を抜き取った後に残った電荷22、24、26、28、30だけが、順次、電荷抜き取り部20から水平転送CCD 16に転送される。通常の水平転送では、１ライン分の電荷を完全に出力回路18から出力してから、次のラインの転送が行なわれる。しかし、本発明の実施例では、電荷抜き取り部20の左右部20L、20Rには電荷がない。このように１ライン中に電荷がない部分があるにも拘らず、通常の水平転送と同様に、１ライン分の電荷を水平転送するまで次のラインの水平転送を待つのでは、時間が無駄となる。そこで、１ライン分の電荷の水平転送を待たず、図７に示すように、電荷22、24、26、28、30を水平転送CCD 16に連続して転送すれば、転送時間が短縮できる。すなわち、電荷22がラインシフトされ、水平転送CCD 16の中央部分に移動すると、水平転送CCD 16は電荷22を左方向へ水平転送し、ちょうど図７に示すように電荷22が転送CCD 16の左側の部位に移動したら、即座に次の電荷24をラインシフトさせる。この繰り返しにより、電荷22、24、26、28、30は連続して水平転送可能である。
【００１７】
図８は電荷22、24、26、28、30の転送の様子を時系列的に示す模式図である。これらの電荷は、隙間なく、連続して転送されるために、水平転送時間が短縮される。
【００１８】
以上のように構成された本発明の実施例の動作を説明する。予め、画面の一部に対応する領域C2を構成する電荷のみを出力するものと決定しておく。撮像が行なわれると、通常の固体撮像素子と同様に、電荷は垂直転送CCD 14を垂直転送され、電荷抜き取り部20に移動する。電荷抜き取り部20には、予め決定されていた領域C2を構成する電荷のみを残して、残りの電荷を抜き取るべく、図３に示す駆動パルスVR、VC、VLが与えられる。その後、電荷抜き取り部20から水平転送CCD 16に電荷が転送され、図７に示すように、領域C2から得られた電荷22、24、26、28、30は、順次、隙間なく、連続して水平転送CCD 16を転送されていく。これにより、水平転送時間が短縮される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による固体撮影素子の実施例を示す模式図である。
【図２】図１に示す撮像面のうち、電荷を出力する領域だけを斜線で示した図である。
【図３】図２に示す斜線領域から得られる電荷のみを出力するために、図１に示す電荷抜き取り部に与えられる駆動パルスを示す図である。
【図４】図１に示す撮像面のうち、電荷を出力する領域だけを斜線で示した他の図である。
【図５】図４に示す斜線領域から得られる電荷のみを出力するために、図１に示す電荷抜き取り部に与えられる駆動パルスを示す図である。
【図６】図２に示す斜線領域から得られる電荷を示す模式図である。
【図７】図６に示す電荷が、図１の電荷抜き取り部および水平転送CCDに順次転送される様子を示す図である。
【図８】電荷の転送の様子を時系列的に示す模式図である。
【符号の説明】
【００２０】
10  固体撮像素子
12  フォトダイオード
14  垂直転送CCD
16  水平転送CCD
20  電荷抜き取り部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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