(57)【要約】  イメージセンサから画素値を読み出す方法であって、この方法は、第一の色の行パターンと第二の色の行パターンを交互に配する画素のアレイを用意するステップと、画素値を垂直電荷結合素子に伝送するステップと、水平ＣＣＤの中の第一の色の行パターンの少なくとも２行を加算し、第二の色の行パターンの少なくとも１行を廃棄するステップと、水平ＣＣＤから合計された第一の色の行パターンを読み出すステップと、水平ＣＣＤの中の第二の色の行パターンの少なくとも２行を加算し、第一の色の行パターンの少なくとも１行を廃棄するステップと、水平ＣＣＤから合計された第二の色の行パターンを読み出すステップと、連続する２行を廃棄するステップを含む。
2008503936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージセンサから画素値を読み出す方法であって、
（ａ）第一の色の行パターンと第二の色の行パターンとを交互に配する画素のアレイを用意するステップと、
（ｂ）前記画素値を垂直ＣＣＤに転送するステップと、
（ｃ）水平ＣＣＤの中の前記第一の色の行パターンの少なくとも２行を加算し、第二の色の行パターンの少なくとも１行を廃棄するステップと、
（ｄ）前記水平ＣＣＤから前記加算された第一の色の行パターンを読み出すステップと、
（ｅ）前記水平ＣＣＤ中の前記第二の色の行パターンの少なくとも２行を加算し、前記第一の色の行パターンの少なくとも１行を廃棄するステップと、
（ｆ）前記水平ＣＣＤから前記加算された第二の色の行パターンを読み出すステップと、
（ｇ）連続する２行を廃棄するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、さらに
すべての行が読み出されるまで、ステップ（ｃ）からステップ（ｇ）までを繰り返すステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記各ステップは、ステップ（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ｇ）の順序で行われることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記水平ＣＣＤから読み出された後に第一の色の１行の中の少なくとも２個の画素を加算するステップと、前記水平ＣＣＤから読み出された後に第二の色の１行の中の少なくとも２個の画素を加算するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記水平ＣＣＤから読み出された前記画素の２×２のサブアレイを求めるステップと、解像度をさらに縮小するために、前記サブアレイを少なくとも３色のチャネルを有する画素に補間するステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
イメージセンサから画素値を読み出す方法であって、
（ａ）第一の色の行パターンと第二の色の行パターンを交互に配する画素のアレイを用意するステップと、
（ｂ）前記画素値を垂直ＣＣＤに転送するステップと、
（ｃ）水平ＣＣＤの中の前記第一の色の行パターンの少なくとも２行を加算し、第二の色の行パターンの少なくとも１行を廃棄するステップと、
（ｄ）前記水平ＣＣＤから前記加算された第一の色の行パターンを読み出すステップと、
（ｅ）前記水平ＣＣＤの中の前記第二の色の行パターンの少なくとも２行を加算し、少なくとも３行を廃棄するステップと、
（ｆ）前記水平ＣＣＤから前記加算された第二の色の行パターンを読み出すステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、さらに
すべての行が読み出されるまで、ステップ（ｃ）から（ｆ）までを繰り返すスップを含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法であって、さらに、
前記各ステップは、ステップ（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）の順序で行われることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項６に記載の方法であって、
前記水平ＣＣＤから読み出された後に第一の色の行の中の少なくとも２個の画素を加算するステップと、前記水平ＣＣＤから読み出された後に第二の色の１行の中の少なくとも２個の画素を加算するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の方法であって、さらに、
前記水平ＣＣＤから読み出された前記画素の２×２のサブアレイを画定するステップと、解像度をさらに縮小するために、前記サブアレイを少なくとも３色のチャネルを有する画素に補間するステップを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にイメージセンサの分野に関連し、より詳しくは、既存の１００万画素クラスのイメージセンサアーキテクチャの解像度を４分の１に縮小することにより、毎秒少なくとも１５フレームのビデオデータを生成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１を参照すると、インタライン型電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＣＤ）イメージセンサ１０が、フォトダイオードのアレイ２０で構成されている。フォトダイオードは、狭帯域の光波長だけがフォトダイオードの中に電荷を発生させることができるように、カラーフィルタによって被覆されている。図２に示されるように、通常、イメージセンサは、フォトダイオードの上に２×２のサブアレイで配置される、異なる３色またはそれ以上のカラーフィルタのパターンを有している。一般的な議論の目的のためには、２×２のアレイは、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４色を有するとして仮定される。デジタルカメラにおいて使用される最も一般的なカラーフィルタのパターンは、しばしばバイエル（Ｂａｙｅｒ）パターンと呼ばれ、色Ａは青、色Ｂと色Ｃは緑、色Ｄは赤である。
【０００３】
図１に戻ると、光を受けて発生した電荷の画像読み出しは、フォトダイオードの電荷の一部または全部を垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）３０に転送することから始まる。連続走査（プログレシブスキャン）ＣＣＤの場合、それぞれのフォトダイオードが同時に電荷をＶＣＣＤ３０に転送する。２フィールド跳び越し走査（インタレース）ＣＣＤの場合は、まず、フォトダイオードの偶数番号の行が第一のフィールドの画像読み出しとして電荷をＶＣＣＤ３０に転送し、次に、フォトダイオードの奇数番号の行が第二のフィールドの画像読み出しとして電荷をＶＣＣＤ３０に転送する。
【０００４】
ＶＣＣＤ３０の中の電荷は、全列について一度に１行ずつ同時に水平ＣＣＤ（ＨＣＣＤ）４０に転送することによって読み出される。次にＨＣＣＤ４０は、電荷を逐次的に出力増幅器５０に転送する。ＨＣＣＤ４０は、ＨＣＣＤの反対側の終端にある第二の出力増幅器６０もまた使用することができる。ＨＣＣＤが周知の擬似２相ＣＣＤとして設計されている場合、このＨＣＣＤは電荷を二方向に転送することができる。さらに、ＨＣＣＤの電荷転送方向は、ＨＣＣＤの中心から両端へ、相互に反対方向となるようにすることができる。この場合、ＨＣＣＤ４０の左半分にある電荷は左側出力増幅器５０に、ＨＣＣＤ４０の右半分にある電荷は右側出力増幅器６０にそれぞれ転送される。２個の出力増幅器を使用することで、画像読み出しプロセスは２倍に高速化する。この種のＨＣＣＤは、コダック社製品型式ＫＡＩ−２０２０やＫＡＩ−４０２０等の市販のコダックＣＣＤイメージセンサにおいて採用されている。
【０００５】
図１は、ただの２４画素のアレイを示す。静止画写真用のための多くのデジタルカメラは、数百万画素を有するイメージセンサを用いる。６百万画素（６メガピクセル）のイメージセンサは、データ転送速度４０ＭＨｚで読み出すためには少なくとも１／５秒かかる。同じカメラをビデオ録画に使用するならば、これは適当でない。ビデオレコーダは、１／３０秒またはそれ以上の速度での画像読み出しが要求される。本発明が克服しようとする課題は、高品質デジタル静止画カメラと毎秒３０フレームのビデオカメラとの双方としての使用のために、６メガピクセルクラスのイメージセンサの解像度をどのようにして４分の１に縮小するかである。
【０００６】
先行技術においては、低い解像度（一般に６４０×４８０画素）でビデオ画像を提供することで、この課題に取り組んでいる。たとえば、特許文献１に記載されているように、３２００×２４００画素のイメージセンサでは、縦横のそれぞれの５番目の画素だけが読み出されている。これはしばしば、サブサンプリングと呼ばれ、時には間引きモードあるいはスキッピングモードと呼ばれる。５の係数で画像をサブサンプリングする場合の不利点は、フォトダイオードのわずか４％しか使用されない点である。サブサンプリングされた画像は、感光度が低く、エイリアスアーチファクトを伴う。イメージセンサ上に結像された鮮明な線がサンプリングされない画素の上にのみあるすると、その線はビデオ画像の中で再生されないことになる。特許文献２，３には、加算方式を用いない他のサブサンプリングが開示されている。
【０００７】
先行技術である特許文献４は、類似した色の２行を加算し、その一方で、それらの行の間にある異なる色の行を割り引きすなわち廃棄（ダンピング）する方法を提案している。同特許の請求の範囲は、垂直解像度を３の係数で縮小する具体的ケースにのみ関するものである。６メガピクセルまたはそれ以上の画像生成装置には、４またはそれ以上の係数の垂直解像度の縮小が必要となる。
【０００８】
特許文献５または特許文献６を含む先行技術は、画素を相互に加算することによって、サプサンプリングの問題を解消することを試みている。しかしながら、この先行技術でもまだサンプリングされない画素が残されており、また２以上のＶＣＣＤのクロックドライバを必要とする。
【０００９】
特許文献７は、２倍の高速画像読み出しのために、画像解像度を垂直方向と水平方向に縮小している。しかしながら、この先行技術には、ストライプのカラーフィルタパターン（３×１のカラーフィルタアレイ）が必要となり、これは一般に、Ｂａｙｅｒまたは２×２のカラーフィルタアレイパターンより劣ると認識されている。
【００１０】
先行技術の別の不利点は、ＶＣＣＤクロックドライバを２個より多く必要とすることである。ときには８個またはそれ以上のＶＣＣＤクロックドライバが必要となり、これによってカメラの設計がより複雑化する。
【００１１】
先行技術の欠点を考慮すれば、２×２のカラーフィルタパターンを有する６メガピクセルのイメージセンサから、ＶＣＣＤクロックドライバを２個だけ用い、画素アレイの５０％をサンプリングし、連続走査（非インタレース型）によるビデオ画像データを読み出すことで、毎秒３０フレームのビデオデータを生成できる発明が望まれる。発明の特別な利点としては、すでに入手可能なイメージセンサ製品を使って実現することができることである。
【００１２】
【特許文献１】米国特許第６，３４２，９２１号明細書
【特許文献２】米国特許第５，６６８，５９７号明細書
【特許文献３】米国特許第５，８２８，４０６号明細書
【特許文献４】米国特許第５，９２６，２１５号明細書
【特許文献５】米国特許第６，６６１，４５１号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００２／０１３５６８９Ａ１号公報
【特許文献７】米国特許出願公開第２００３／００６７５５０Ａ１号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記の問題のひとつまたは複数を克服するためのものである。要約すれば、本発明のひとつの面によると、イメージセンサから画素値を読み出す方法が提案され、この方法は、第一の色の行パターンと第二の色の行パターンを交互に配する画素アレイを用意するステップと、画素値を垂直ＣＣＤに転送するステップと、水平ＣＣＤの中の第一の色の行パターンの少なくとも２行を加算し、第二の色の行パターンの少なくとも１行を廃棄するステップと、水平ＣＣＤから加算された第一の色の行パターンを読み出すステップと、水平ＣＣＤの中の第二の色の行パターンの少なくとも２行を加算し、第一の色の行パターンの少なくとも１行を廃棄するステップと、水平ＣＣＤから加算された第二の色の行パターンを読み出すステップと、２つの連続する行を廃棄するステップを含む。
【００１４】
本発明は、６メガピクセルのイメージセンサから、画素アレイ全体の５０％をサンプリングしながら、毎秒３０フレームのビデオを再生する利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図３に、本発明に係る方法で使用されるイメージセンサ１００を示す。これは、コダック社製品の型式ＫＡＩ−２０２０と型式ＫＡＩ−４０２０と同じアーキテクチャのものである。簡単にするために、イメージセンサ１００の画素アレイのごく一部だけが示されている。これは、フォトダイオード１２０のアレイと、フォトダイオード１２０の列の間に配置されたＶＣＣＤ１１０からなる。フォトダイオードアレイ全体に、２×２のアレイとして繰り返されるカラーフィルタがある。４個のカラーフィルタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、固有色の３色または４色のものである。色は、Ａ＝青、Ｂ＝Ｃ＝緑、Ｄ＝赤が代表的であるが、これに限定されない。それ以外の一般的な色彩設計では、シアン、マゼンタ、黄色で、あるいは白のフィルタまでも使用される。
【００１６】
図４について簡単に説明すると、１個の画素が示されている。埋込チャネルとしてのＶＣＣＤ１１０は、フォトダイオード１２０の１個につき２個のコントロールゲート電極１３２，１３４を有するインタレース２相型のものである。コントロールゲート電極１３２，１３４の各々の下に、２相ＣＣＤに関して当業界でよく知られているように、電荷転送方向の設定に用いられるバリア埋込層１３６がある。
【００１７】
図３に戻り、フォトダイオード１２０に記憶された画像の最大解像度での読み出しは、連続型（プログレシブ）イメージセンサ１００について、以下の方法で進められる。まず、すべてのフォトダイオード１２０の電荷が隣接するＶＣＣＤ１１０に転送される。電荷は、いったんＶＣＣＤ１１０に入ると、シリアル疑似２相型ＨＣＣＤ１５０に向かって並行して転送される。最大解像度静止画写真モードで動作した場合、ＨＣＣＤ１５０は、すべての電荷パケットが左側出力１４０に向かって転送されるように動作する。右側出力１３０は通常、最大解像度モードでは使用されない。左側出力１４０だけを使用することにより、２個の出力増幅器１３０，１４０の非線形性のバランスをとることに関する問題が解消される。ビデオモードにおいて、毎秒１５フレームのビデオのみが望まれる場合には、使用されることが必要なのは、左側出力１４０のみである。毎秒３０フレームのビデオが望まれるのであれば、そこで、ＨＣＣＤ１５０の右半分は、右側出力１３０に向かうように電荷転送方向を反転する。両出力１３０，１４０の使用により、フレームレートをほぼ２倍にすることが可能となる。
【００１８】
イメージセンサ１００の中には、ＨＣＣＤ１５０を通じてその行を読み出すための時間を使用することなしに、ＶＣＣＤ１１０から１行の電荷の全体を割り引き（廃棄）するために、廃棄ドレイン１６０と廃棄コントロールゲート１７０とがある。廃棄ドレイン１６０の行があることで、画像読み出しが高速化される。たとえば、行の５０％が廃棄ドレイン１６０の中に廃棄されると、そこで画像読み出しは約２倍の速度に速まる。廃棄コントロールゲート１７０をオンにすると、ＶＣＣＤ１１０からの電荷はＨＣＣＤ１５０ではなく、廃棄ドレイン１６０に向けられる。
【００１９】
センサがデジタルカメラに搭載され、ビデオモードで使用される場合、外部シャッタ（もしある場合には）が開いた状態に保持され、イメージセンサ１００は連続して動作する。多くの用途において、ビデオは、フレームレートして、少なくとも毎秒１０フレーム、最も好ましくは毎秒３０フレームと定義される。現在、イメージセンサの解像度は一般的に非常に高いため、毎秒３０フレームで最大解像度の画像読み出しを行うことは、５０ＭＨｚ未満のデータレートと１個ないし２個の出力増幅器では不可能である。本発明の解決法は、イメージセンサにおいて垂直解像度を、４以上の係数で縮小し、出力がデジタル化された後に水平解像度を、４以上の係数で縮小することである。解像度における４以上の係数の縮小は、６００万画素のイメージセンサから毎秒３０フレームのビデオ（６４０×４８０画素）の読み出しを可能とする。
【００２０】
まず、図５に、Ｂａｙｅｒカラーフィルタパターンに応用した本発明の実施例の概要を示す。イメージセンサアレイ全体の中の１６×１６画素のサブセットが示されている。特に、ＢａｙｅｒパターンのＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素の８×８画素領域に注目する。図５の（Ａ）の流れは、行（ライン）２，５，７，８を廃棄する様子を示す。ここでは行１，３が相互に加算されて、ＲとＧの画素からなる行を形成する。また行４，６は加算されて、ＢとＧの画素からなる行を形成する。この加算プロセスは、ＨＣＣＤの中の２つの電荷パケットを加算する（ときにこれは、ビニングとも呼ばれる）ことによって行われる。これにより、垂直解像度が４の係数で縮小される。ほかにも、上記と同等の廃棄と加算の方法がある。
【００２１】
図５の（Ｂ）流れにおいて、（電荷パケットが出力増幅器から読み出された後）水平解像度が、４の係数でデジタル的に縮小される。デジタル的な加算は、列（コラム）１＋列３、列２＋列４、列５＋列７、列７＋列８を、それぞれ相互に加算する。その最終目的は、フルカラー表示のための３色チャネルであるＲＧＢトリプレットを形成するために、各画素位置における赤、緑、青の情報を取得することである。（Ｇ／Ｒ）画素の行について、加算された列１＋３がＲＧＢカラートリプレットのＧチャネルを形成し、加算された列２＋４がＲチャネルを形成する。ＲＧＢカラートリプレットのＢチャネルは、（Ｇ／Ｒ）の行の上下のＢチャネルの行の平均によって得られる。（Ｇ／Ｂ）の行について、加算された列１＋３がＲＧＢカラートリプレットのＢチャネルを形成し、加算された列２＋４がＧチャネルを形成する。ＲＧＢカラートリプレットのＲチャネルは、（Ｇ／Ｂ）の行の上下のＲチャネルの行の平均によって得られる。
【００２２】
デジタル的な加算には、上記のほかにも、偶数行と奇数行における緑の１画素オフセットを計算するために、１行に渡る緑の画素の加重平均を用いる方法等が考えられる。また、イメージセンサから読み出した直後に画像を取得し（図５の（Ａ）の流れのところで）、通常は最大解像度の画像に適用されるものと同じＢａｙｅｒカラーフィルタ補間を行うことも可能である。そしてＢａｙｅｒカラーフィルタ補間によって各画素の位置でＲＧＢカラートリプレットを生成した後、適正なアスペクト比の画像を取得するために、水平解像度を４の係数で縮小する。
【００２３】
垂直解像度を４の係数で縮小する別の方法を図６に示す。ここでは、図５で行ったように、行１＋行３を加算し、行２を廃棄する。図６の違いは、緑／青を含む第二のカラーフィルタパターンについて、行５＋行８が加算され、３本の連続する行５から行７が廃棄されることである。図６の方法によれば、４番目の行ごとという一定のサンプリング周期を使って、４分の１の垂直解像度縮小が行われ、図５においては、３行という一定の開口率を使って４分の１の垂直解像度縮小が行われる。
【００２４】
次に、図５に示されている方法について、電荷転送のより全体的で詳細な流れについて説明する。まず図７からであるが、画像取り込み積分時間の終わりに、すべてのフォトダイオード１２０が、遮光されたＶＣＣＤ１１０に、それぞれの電荷を転送する。次の画像積分時間の開始は、この転送が完了したとき、あるいはその後、電子シャッタによって初期化されたときに始めることができる。フォトダイオードは、記号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで示される２×２のサブアレイのカラーフィルタパターンとして配置された固有色の少なくとも３色のカラーフィルタで被覆される。
【００２５】
次に、図８において、すべての電荷パケットがＶＣＣＤ１１０の中でＨＣＣＤ１５０に向かって１行下に転送される。
【００２６】
次に、図９において、すべての電荷パケットがＶＣＣＤ１１０の中でＨＣＣＤ１５０に向かって１行下に転送される。カラーフィルタＢ，Ｄを有するフォトダイオードからの電荷パケットを含む最後の行がＨＣＣＤ１５０の中に転送される。この時点で、ＨＣＣＤは停止した状態のままであり、電荷パケットを読み出さない。
【００２７】
次に、図１０において、廃棄ドレインコントロールゲート１７０がオンになり、ＶＣＣＤ１１０の中のすべての電荷パケットが、ＨＣＣＤ１５０に向かって１行転送される。廃棄ドレインコントロールゲート１７０がオンのとき、色Ａ，Ｃに対応する電荷パケットの行がドレイン１６０へと廃棄される。これにより、ＨＣＣＤ１５０の中で異なる２色が混合することが防止される。
【００２８】
次に、図１１において、すべての電荷パケットがＶＣＣＤ１１０の中でＨＣＣＤ１５０に向かって１行下に転送される。カラーフィルタＢ，Ｄを有するフォトダイオードからの電荷パケットを含む最後の行がＨＣＣＤ１５０に転送され、すでにＨＣＣＤ１５０の中にあるＢ，Ｄの電荷パケットと加算される。
【００２９】
次に、図１２において、ＨＣＣＤ１５０の中の加算された電荷パケットが左側出力増幅器１４０に向かって転送される。さらに高速の読み出しのためには、加算された荷電パケットの半分を右側出力増幅器１３０に向かって転送することがよい。
【００３０】
図１３は、ＨＣＣＤ１５０の読み出しを詳細に示す図である。すべての電荷パケットが読み出されてデジタル化される。デジタル領域において、４個のＢの電荷パケットと４個のＤの電荷パケットからなる最終値を形成するために、加算された電荷パケットの２つのペアが相互に加算される。連続した４Ｂ及び４Ｄの２つの数値は、表示に必要な３色チャネルの中の２つを形成するのに用いられる。方法は、２つの数値を相互に加算することだけに限定されない。３つの数値の加重平均を使用することもできる。
【００３１】
次に、図１４において、すべての電荷パケットがＶＣＣＤ１１０の中でＨＣＣＤ１５０に向かって１行下に転送される。カラーフィルタＡ，Ｃを有するフォトダイオードからの電荷パケットを含む最後の行が、空のＨＣＣＤ１５０に転送される。
【００３２】
次に、図１５において、廃棄ドレインコントロールゲート１７０がオンとされて、ＶＣＣＤ１１０の中のすべての電荷パケットが、ＨＣＣＤ１５０に向かって１行転送される。廃棄ドレインコントロールゲート１７０がオンのとき、色Ｂ，Ｄに対応する電荷パケットの行がドレイン１６０へと廃棄される。これにより、ＨＣＣＤ１５０の中で異なる２色が混合することが防止される。
【００３３】
次に、図１６において、すべての電荷パケットがＶＣＣＤ１１０の中でＨＣＣＤ１５０に向かって１行下に転送される。カラーフィルタＡ，Ｃを有するフォトダイオードからの電荷パケットを含む最後の行がＨＣＣＤ  １５０に転送され、すでにＨＣＣＤ１５０の中にあるＡ，Ｃの電荷パケットと加算される。
【００３４】
次に、図１７において、ＨＣＣＤ１５０の中の加算された電荷パケットが左側出力増幅器１４０に向かって転送される。さらに高速の読み出しのためには、加算された荷電パケットの半分を右側出力増幅器１３０に向かって転送することがよい。図１８は、ＨＣＣＤ１５０の読み出しを詳細に示す図である。すべての電荷パケットが読み出され、デジタル化される。デジタル領域で、４個のＡの電荷パケットと４個のＣの電荷パケットからなる最終値を形成するために、加算された電荷パケットのペアの２つが相互に加算される。連続した４Ａ及び４Ｃの２つの数値は、表示に必要な３色チャネルの中の２つを形成するために用いられる。
【００３５】
次に、図１９において、廃棄ドレインコントロールゲート１７０がオンとされて、ＶＣＣＤ１１０の中のすべての電荷パケットが、ＨＣＣＤ１５０に向かって１行転送される。廃棄ドレインコントロールゲート１７０がオンのとき、色Ｂ，Ｄに対応する電荷パケットの行がドレイン１６０へと廃棄される。これにより、ＨＣＣＤ１５０の中で異なる２色が混合することが防止される。
【００３６】
次に、図２０において、廃棄ドレインコントロールゲート１７０がオンのままに保持され、ＶＣＣＤ１１０の中のすべての電荷パケットが、ＨＣＣＤ１５０に向かって１行転送される。廃棄ドレインコントロールゲート１７０がオンのとき、色Ａ，Ｃに対応する電荷パケットの行がドレイン１６０へと廃棄される。これにより、ＨＣＣＤ１５０の中で異なる２色が混合することが防止される。
【００３７】
この時点で、ＨＣＣＤ１５０から、ＶＣＣＤ１１０の中の８行を転送するうちの２行が読み出されている。このことは、垂直解像度において、４分の１に縮小されたことを示している。そこでまた、プロセスは図９に戻り、イメージセンサ１００の全体が読み出されるまで繰り返される。
【００３８】
では、Ａ＝青、Ｂ＝Ｃ＝緑、Ｄ＝赤のＢａｙｅｒパターンについてもう一度考える（これ以外にも、４色のうちの２色が緑で、１色が赤、１色が青という特徴を有する同等の方法があることに注意すること）。図７から図２０おいて上述した画像読み出し手順は、図２１に示されるように、１画素につき２つの色値で４分の１の（水平的に及び垂直的に）解像度の画像を生成する。画像表示の場合は、１画素につき３つの色値が必要となる。ここで、図２１に示されるように、すべての画素は緑（Ｇ）の数値を有する。それぞれの行は、１行おきに、ＲまたはＢの数値のいずれかが欠如している。この欠如した数値を埋めるために、Ｂの数値が欠如した行は、上下の行からのＢの数値を平均することによってそのＢの数値を得る。同様に、Ｒの数値が欠如している行は、上下の行のＲの数値を平均することによってそのＲの数値を得る。これが行われると、最終画像は、図２２に示すように、各画素に３つの色値を含むことになる。
【００３９】
詳細な検討を簡単にするために、本発明に係る実施の形態については、垂直解像度を４分の１に縮小することを提供するものとして説明した。５分の１またはそれ以下の垂直解像度縮小は、第一のカラーフィルタパターンの複数の行（たとえば、緑／赤の行）を相互に加算し、その間にはさまれる第二のカラーフィルタパターンの行（たとえば、緑／青の行）を廃棄することによって達成することが可能である。そして、第二のカラーフィルタパターンの行（緑／青）の加算と、第一のカラーフィルタパターンの行（緑／赤）の廃棄への切り替えが行われる。
【００４０】
図２３は、前述のようなビデオ機能と、高解像度静止画写真機能とを有するイメージセンサ２００を備える電子カメラ２１０を示す図である。ビデオモードでは、すべての画素の５０％がサンプリングされる。静止画モードでは、電子シャッタリングによる連続走査読み出しのために、すべての画素が同時にサンプリングされる。機械的シャッタは任意で設置できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】先行技術のイメージセンサを示す図である。
【図２】イメージセンサの代表的なカラーフィルタアレイを示す図である。
【図３】先行技術のイメージセンサの上面図である。
【図４】先行技術の画素の詳細な上面図である。
【図５】本発明に係る実施の形態においてイメージセンサの初期読み出し段階の概要図である。
【図６】本発明に係る実施の形態においてイメージセンサの読み出し段階の別の概要図である。
【図７】本発明に係る実施の形態においてイメージセンサの読み出しの詳細図である。
【図８】本発明に係る実施の形態においてイメージセンサの読み出しの別の詳細図である。
【図９】本発明に係る実施の形態においてイメージセンサの読み出しの別の詳細図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態においてイメージセンサの読み出しの別の詳細図である。
【図１１】本発明に係る実施の形態においてイメージセンサの読み出しの別の詳細図である。
【図１２】本発明に係る実施の形態においてイメージセンサの読み出しの別の詳細図である。
【図１３】図１２の詳細図である。
【図１４】本発明に係る実施の形態においてイメージセンサの読み出しの別の詳細図である。
【図１５】本発明に係る実施の形態においてイメージセンサの読み出しの別の詳細図である。
【図１６】本発明に係る実施の形態においてイメージセンサの読み出しの別の詳細図である。
【図１７】本発明に係る実施の形態においてイメージセンサの読み出しの別の詳細図である。
【図１８】図１７の詳細図である。
【図１９】本発明に係る実施の形態においてイメージセンサの読み出しの別の詳細図である。
【図２０】本発明に係る実施の形態においてイメージセンサの読み出しの別の詳細図である。
【図２１】本発明に係る実施の形態においてイメージセンサの１画素のカラーチャネルを示す図である。
【図２２】本発明に係る実施の形態においてイメージセンサの補間後の１画素のカラーチャネルを示す図である。
【図２３】本発明に係る実施の形態におけるイメージセンサの代表的な商業的実施例を説明するためのデジタルカメラの側面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  電荷結合素子（ＣＣＤ）イメージセンサ、２０，１２０  フォトダイオード、３０，１１０  垂直電荷結合素子（ＶＣＣＤ）、４０，１５０  水平電荷結合素子（ＨＣＣＤ）、５０  出力増幅器、６０  第二の出力増幅器、１００  イメージセンサ、１３０  右側出力増幅器、１３２，１３４  コントロールゲート電極、１３６  バリア埋込層、１４０  左側出力増幅器、１６０  廃棄ドレイン、１７０  廃棄コントロールゲート。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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