(57)【要約】【課題】  インターライン方式によって全画素読み出し方式と同等の電子ズームを行う。【解決手段】  撮像エリア４の中間領域４cと端部領域４bとの垂直ＣＣＤ３に含まれる単位垂直ＣＣＤの数を同じ偶数値とする。また、中間領域４cとその他の端部領域４a,４bとのゲート２への信号線を互いに独立させて、中間領域４cから信号電荷を読み出す一方、端部領域４a,４bから信号電荷を読み出さないようにして、中間領域４cから読み出された信号電荷を端部領域４bの垂直ＣＣＤ３に高速にシフトし、空になった中間領域４cの垂直ＣＣＤ３に次のフィールドの信号電荷を読み出して、１フィールド間に、中間領域４c内の全フォトダイオード１に蓄積された信号電荷を総て出力する。こうして、各フィールド間の電荷蓄積期間のズレを最小限にして、動きのある被写体を撮像可能にする。したがって、インターライン方式の固体撮像装置でも高倍率の電子ズームが可能となる。【選択図】図１
2005311566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配列されて光電変換を行う複数の光電変換部と、
上記複数の光電変換部の各々に対応して設けられると共に、読み出しパルスが印加されるゲート電極を有し、上記光電変換部で光電変換された信号電荷を読み出すゲート部と、
上記光電変換部の各列に対応して配列されると共に、上記ゲート部を介して上記光電変換部から読み出された信号電荷を受けて、入力される第１転送パルスに従って上記信号電荷を順次列方向に転送する第１転送部と、
上記第１転送部から順次転送されて来る信号電荷を受けると共に、入力される第２転送パルスに従って上記信号電荷を順次行方向に転送する第２転送部
を備えた電荷結合素子であって、
上記マトリクス状に配列された複数の光電変換部と上記複数の第１転送部とを含んで成る撮像エリアは、列方向に少なくとも２分割されて、上記第２転送部側に位置する第１分割エリアとこの第１分割エリアに続く第２分割エリアとを含んでおり、
上記第１分割エリアに属する光電変換部に対応付けられたゲート部の上記ゲート電極に上記読み出しパルスを供給する第１信号線と、上記第２分割エリアに属する光電変換部に対応付けられたゲート部の上記ゲート電極に上記読み出しパルスを供給する第２信号線とを、互いに独立して設けた
ことを特徴とする電荷結合素子。
【請求項２】
請求項１に記載の電荷結合素子において、
上記第１分割エリアに属する上記光電変換部の行数は、ｎを正の整数として、上記第２分割エリアに属する上記光電変換部の行数のｎ倍になっている
ことを特徴とする電荷結合素子。
【請求項３】
請求項２に記載の電荷結合素子の駆動方法であって、
上記第２分割エリアの上記ゲート電極に上記第２信号線によって読み出しパルスを供給して、上記第２分割エリアにおける複数の光電変換部からｎ行置きに信号電荷を上記第２分割エリアの上記第１転送部に読み出す読み出し動作と、
総ての上記第１転送部に上記第１転送パルスを供給して、上記読み出し動作によって上記第２分割エリアの上記第１転送部に読み出された信号電荷を、上記第２分割エリアの上記第１転送部に隣接した上記第１分割エリアの上記第１転送部に１水平ブランキング期間に複数行分ずつ高速転送すると共に、既に上記第１分割エリアの上記第１転送部に読み出されている信号電荷を列方向に上記高速転送して、上記第２分割エリアの上記第１転送部を空にする高速転送動作と
を交互にｎ回繰り返した後、さらに上記読み出し動作を１回行い、
総ての上記第１転送部に上記第１転送パルスを供給して、総ての上記第１転送部に読み出されている信号電荷を１水平ブランキング期間に１行分ずつ順次列方向に転送すると共に、上記第２転送部に上記第２転送パルスを供給して、上記第１転送部から順次転送される信号電荷を上記第２転送部によって行方向に転送する
ことを特徴とする電荷結合素子の駆動方法。
【請求項４】
請求項３に記載の電荷結合素子の駆動方法において、
上記第２分割エリアにおける総ての上記光電変換部から読み出された信号電荷が上記第２転送部から出力された後に、総ての上記第１転送部および上記第２転送部に上記第１転送パルスおよび上記第２転送パルスを供給して、総ての上記第１転送部内の不要な電荷を上記高速転送して上記第２転送部から掃き出す高速掃き出し動作を行う
ことを特徴とする電荷結合素子の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電荷結合素子およびその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ライン間引き動作モードを有するインターライン方式の固体撮像装置がある(例えば、特開平１０‐１３７４２号公報(特許文献１)参照)。このような固体撮像装置を搭載した携帯電話用カメラにおいては、光学レンズによって画角を変える方法以外に、撮像した画像信号の１部を切り出すことによって画角を変更する方法(以下、電子ズームと言う)が用いられている。
【０００３】
一方において、全画素読み出し方式の固体撮像装置においては、１フィールドで総ての画素からの信号電荷が読み出されるため、動きのある動画の撮像が可能である。また、上記電子ズームも可能である。これに対して、特許文献１に開示されたインターライン方式の固体撮像装置においては、間引き読み出しによる読み出しあるいは２フィールド以上に分けて出力せざるを得ない。そして、間引き読み出しを行った場合は、信号電荷の読み出しが間引かれているため、画角を一定のズーム倍率以上にすることができない。
【０００４】
上記インターライン方式の固体撮像装置において間引きを行なわずに読み出しを行う場合には、フィールド毎に信号電荷を蓄積している期間が異なるため、動きのある被写体を撮像する場合や動画での記録を行なう場合には、問題が発生する。これに対して、全画素読み出し方式の固体撮像装置においては、画素を構成するフォトダイオードと垂直ＣＣＤ(Charge Coupled Device)とが１：１で対応しているため、高画素化による画素セルサイズの小型化によって、上記フォトダイオードの面積や垂直ＣＣＤの容量が低下する。そのため、インターライン方式の固体撮像装置と比較して感度およびダイナミックレンジが低くなるという問題がある。
【特許文献１】特開平１０‐１３７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、この発明の課題は、全画素読み出し方式の固体撮像装置と同等の電子ズームを行うことができるインターライン方式の電荷結合素子、および、その駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、この発明は、マトリクス状に配列されて光電変換を行う複数の光電変換部と、上記複数の光電変換部の各々に対応して設けられると共に,読み出しパルスが印加されるゲート電極を有して,上記光電変換部で光電変換された信号電荷を読み出すゲート部と、上記光電変換部の各列に対応して配列されると共に,上記ゲート部を介して上記光電変換部から読み出された信号電荷を受けて,入力される第１転送パルスに従って上記信号電荷を順次列方向に転送する第１転送部と、上記第１転送部から順次転送されて来る信号電荷を受けると共に,入力される第２転送パルスに従って上記信号電荷を順次行方向に転送する第２転送部を備えた電荷結合素子であって、上記マトリクス状に配列された複数の光電変換部と上記複数の第１転送部とを含んで成る撮像エリアは,列方向に少なくとも２分割されて,上記第２転送部側に位置する第１分割エリアとこの第１分割エリアに続く第２分割エリアとを含んでおり、上記第１分割エリアに属する光電変換部に対応付けられたゲート部の上記ゲート電極に上記読み出しパルスを供給する第１信号線と、上記第２分割エリアに属する光電変換部に対応付けられたゲート部の上記ゲート電極に上記読み出しパルスを供給する第２信号線とを、互いに独立して設けたことを特徴としている。
【０００７】
上記構成によれば、上記第１分割エリアの光電変換部からの信号電荷の読み出しと、上記第２分割エリアの光電変換部からの信号電荷の読み出しとを、互いに独立して行うことができる。したがって、上記第１分割エリアからの読み出しは行わずに上記第２分割エリアからの読み出しを行うことによって、上記第２分割エリアの光電変換部から読み出した信号電荷を空の上記第１分割エリアの上記第１転送部に高速転送して、１フィールド期間に上記第２分割エリア内の総ての光電変換部から信号電荷を読み出すことが可能になる。
【０００８】
また、１実施例の電荷結合素子では、上記第１分割エリアに属する上記光電変換部の行数は、ｎを正の整数として、上記第２分割エリアに属する上記光電変換部の行数のｎ倍になっている。
【０００９】
この実施例によれば、上記第２分割エリアにおける複数の光電変換部からｎ行置きに信号電荷を読み出す動作を(ｎ＋１)回繰り返すと共に、それと並行して上記読み出された信号電荷を上記第１分割エリアの上記第１転送部に高速転送する動作をｎ回繰り返すことによって、ｎフィールド読み出しによって、１フィールド期間に、上記第２分割エリア内の総ての光電変換部から信号電荷を読み出すことが可能になる。
【００１０】
また、この発明は、請求項２に記載の電荷結合素子の駆動方法であって、上記第２分割エリアの上記ゲート電極に上記第２信号線によって読み出しパルスを供給して,上記第２分割エリアにおける複数の光電変換部からｎ行置きに信号電荷を上記第２分割エリアの上記第１転送部に読み出す読み出し動作と、総ての上記第１転送部に上記第１転送パルスを供給して,上記読み出し動作によって上記第２分割エリアの上記第１転送部に読み出された信号電荷を,上記第２分割エリアの上記第１転送部に隣接した上記第１分割エリアの上記第１転送部に１水平ブランキング期間に複数行分ずつ高速転送すると共に,既に上記第１分割エリアの上記第１転送部に読み出されている信号電荷を列方向に上記高速転送して,上記第２分割エリアの上記第１転送部を空にする高速転送動作とを交互にｎ回繰り返した後、さらに上記読み出し動作を１回行い、総ての上記第１転送部に上記第１転送パルスを供給して,総ての上記第１転送部に読み出されている信号電荷を１水平ブランキング期間に１行分ずつ順次列方向に転送すると共に,上記第２転送部に上記第２転送パルスを供給して,上記第１転送部から順次転送される信号電荷を上記第２転送部によって行方向に転送することを特徴としている。
【００１１】
上記構成によれば、ｎフィールド読み出しによって、１フィールド期間に上記第２分割エリア内の総ての光電変換部から信号電荷を読み出すことが可能になる。したがって、上記第２分割エリア内の各行の光電変換部に信号電荷が蓄積される期間は略同一となり、インターライン方式の電荷結合素子において、動きのある被写体を撮像することが可能になる。さらに、高倍率の電子ズーム動作が可能となる。
【００１２】
また、１実施例の電荷結合素子の駆動方法では、上記第２分割エリアにおける総ての上記光電変換部から読み出された信号電荷が上記第２転送部から出力された後に、総ての上記第１転送部および上記第２転送部に上記第１転送パルスおよび上記第２転送パルスを供給して、総ての上記第１転送部内の不要な電荷を上記高速転送して上記第２転送部から掃き出す高速掃き出し動を行う。
【００１３】
この実施例によれば、インターライン方式による１フィールド期間での高速読み出しにおいて、不要電荷が混入しない高品位な信号電荷を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上より明らかなように、この発明の電荷結合素子およびその駆動方法は、撮像エリアを、信号電荷を行方向に転送する第２転送部側に位置する第１分割エリアとこの第１分割エリアに続く第２分割エリアとに２分割し、上記第２分割エリアからのみ信号電荷の読み出しを行うことによって、ｎフィールド読み出しによって、１フィールド期間に上記第２分割エリア内の総ての光電変換部から信号電荷を読み出すことが可能になる。
【００１５】
したがって、上記第２分割エリア内の各行の光電変換部に信号電荷が蓄積される期間を略同一にでき、インターライン方式の電荷結合素子において、動きのある被写体を撮像することができる。さらに、高倍率の電子ズーム動作を行うことができる。
【００１６】
すなわち、この発明によれば、感度およびダイナミックレンジの面で有利なインターライン方式の電荷結合素子を採用しながら、全画素読み出し方式の電荷結合素子と同等の高倍率な電子ズームを行うことができるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態の電荷結合素子における概略構成図である。以下、２フィールド読み出し方式の電荷結合素子を例に説明を行なうが、３フィールド以上の読み出し方式の場合も同様である。
【００１８】
図１において、１はＰＮ接合のフォトダイオードであり、行(水平)方向および列(垂直)方向にマトリクス状に配列されて、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。３は、フォトダイオード１の列毎に設けられて、該当する列の各フォトダイオード１から読み出し用のゲート２を介して読み出された信号電荷を垂直転送する複数の垂直ＣＣＤである。尚、図１中、左から２番目の〜４番目の垂直ＣＣＤ３とフォトダイオード１との間のゲート２は省略されている。こうして、複数のフォトダイオード１と垂直ＣＣＤ３とによって撮像エリア４は構成されている。
【００１９】
上記撮像エリア４において、上記フォトダイオード１に蓄積された信号電荷は、読み出し用のゲート部２に後述する電荷読み出しパルスが印加されることによって垂直ＣＣＤ３に読み出される。垂直ＣＣＤ３は、４相の垂直転送パルスＶ１〜Ｖ４によって転送駆動され、読み出された信号電荷を水平ブランキング期間の一部に１走査線(１ライン)に相当する部分ずつ順に垂直方向に転送する。以下、この動作を「順次シフト」と言う。
【００２０】
上記垂直ＣＣＤ３は、列方向に隣接した２個のフォトダイオード１,１に接続されている領域を１つの単位(以下、単位垂直ＣＣＤと言う)としており、各単位垂直ＣＣＤは４相の垂直転送パルスＶ１〜Ｖ４が入力される４個の転送電極(図示せず)を有しており、１相目および３相目の転送電極はゲート２のゲート電極を兼ねている。
【００２１】
ここで、上記垂直ＣＣＤ３において、４相の垂直転送パルスＶ１〜Ｖ４のうちの１相目の垂直転送パルスＶ１と３相目の垂直転送パルスＶ３とは、低レベル(「Ｌ」）と中間レベル(「Ｍ」)と高レベル(「Ｈ」)の３値を取るように設定されており、その３値目のレベル「Ｈ」のパルスがゲート２の電荷読み出しパルスとなる。さらに、レベル「Ｈ」の電荷読み出しパルスが重畳された３値の垂直転送パルスＶ１,Ｖ３は、垂直転送パルスＶ１Ａ,Ｖ３Ａと垂直転送パルスＶ１Ｂ,Ｖ３Ｂとの２系統になっている。また、２,４相目の垂直転送パルスＶ２,Ｖ４は、低レベル(「Ｌ」）と中間レベル(「Ｍ」)の２値を取るように設定されている。
【００２２】
本実施の形態においては、上記垂直転送パルスＶ１Ａ,Ｖ１Ｂ,Ｖ３Ａ,Ｖ３Ｂが、さらに、垂直転送パルスＶ１Ａ‐１,Ｖ１Ｂ‐１,Ｖ３Ａ‐１,Ｖ３Ｂ‐１と垂直転送パルスＶ１Ａ‐２,Ｖ１Ｂ‐２,Ｖ３Ａ‐２,Ｖ３Ｂ‐２との２系統になっている。すなわち、各垂直転送パルスＶ１Ａ‐１,Ｖ１Ｂ‐１,Ｖ３Ａ‐１,Ｖ３Ｂ‐１,Ｖ１Ａ‐２,Ｖ１Ｂ‐２,Ｖ３Ａ‐２,Ｖ３Ｂ‐２は、総て同様に上記３値を取るようになっている。
【００２３】
そして、上記撮像エリア４は、垂直ＣＣＤ３の延在方向に３分割されており、上記方向両端部に位置する端部領域４a,４bにおいては、連続する２つの単位垂直ＣＣＤａおよび単位垂直ＣＣＤｂには、撮像エリア４の一端側から順に、垂直転送パルスＶ１(Ｖ１Ａ‐１),垂直転送パルスＶ２,垂直転送パルスＶ３(Ｖ３Ａ‐１),垂直転送パルスＶ４,垂直転送パルスＶ１(Ｖ１Ｂ‐１),垂直転送パルスＶ２,垂直転送パルスＶ３(Ｖ３Ｂ‐１),垂直転送パルスＶ４が入力されるように。垂直転送パルスの信号線が配線されている。
【００２４】
これに対して、上記撮像エリア４における上記両端領域間に在る中間領域４cにおいては、連続する２つの単位垂直ＣＣＤｃおよび単位垂直ＣＣＤｄには、撮像エリア４の上記一端側から順に、垂直転送パルスＶ１(Ｖ１Ａ‐２),垂直転送パルスＶ２,垂直転送パルスＶ３(Ｖ３Ａ‐２),垂直転送パルスＶ４,垂直転送パルスＶ１(Ｖ１Ｂ‐２),垂直転送パルスＶ２,垂直転送パルスＶ３(Ｖ３Ｂ‐２),垂直転送パルスＶ４が入力されるように。垂直転送パルスの信号線が配線されている。
【００２５】
上記撮像エリア４における上記一端側とは反対の他端側には、複数本の垂直ＣＣＤ３の列と略直角に交差する方向に水平ＣＣＤ５が配置されている。この水平ＣＣＤ５には、複数本の垂直ＣＣＤ３から１ライン分に相当する信号電荷が順次転送される。水平ＣＣＤ５は水平転送パルス(図示せず)によって転送駆動され、各垂直ＣＣＤ３から移された１ライン分の信号電荷を、水平ブランキング期間後の水平走査期間において順次水平方向に転送する。
【００２６】
上記水平ＣＣＤ５の転送先の端部には、電荷電圧変換回路等を含んでなる出力回路６が配置されている。尚、上記電荷電圧変換回路は、水平ＣＣＤ５によって水平転送されてきた信号電荷を順次電圧信号に変換して出力する。この電圧信号は、被写体からの入射光量に応じたＣＣＤ出力として導出される。
【００２７】
上記構成において、上記撮像エリア４における少なくとも中間領域４cと端部領域４bとは、一列の垂直ＣＣＤ３に含まれる単位垂直ＣＣＤの数は同数の偶数値である。そして、撮像エリア４における中間領域４cにおける電荷読み出し用のゲート２への信号線１１〜１４と、その他の端部領域４a,４bにおけるゲート２への信号線７〜１０とを分けることによって、中間領域４cからの信号電荷を、端部領域４a,４bからの信号電荷と切り離して読み出すことができる。さらに、中間領域４cからのみ信号電荷を読み出す一方、端部領域４a,４bから信号電荷を読み出さないようにすることによって、中間領域４cのフォトダイオード１から読み出された信号電荷を、端部領域４a,４bからの信号電荷が読み出されていない垂直ＣＣＤ３に高速にシフトして、空になった中間領域４cの垂直ＣＣＤ３に次のフィールドのフォトダイオード１から信号電荷を読み出すことができる。このようにして、１フィールド間に、撮像エリア４における中間領域４c内の全フォトダイオード１に蓄積されている信号電荷を総て出力することができるのである。その結果、各フィールド間の電荷蓄積期間のズレが最小限となるため、動きのある被写体を撮像する場合においても破綻を来たすことはない。さらに、高倍率の電子ズーム動作がインターライン方式の固体撮像装置においても実現可能となり、高感度で広ダイナミックレンジの広い電荷結合素子が実現可能となるのである。
【００２８】
以下、上記撮像エリア４における中間領域４c内の各フォトダイオード１に蓄積されている信号電荷の読み出し動作について説明する。
【００２９】
上記撮像エリア４の構成において、モニタリング動作時には、上記端部領域４a,４bの各単位垂直ＣＣＤの転送電極に、上記電荷読み出しパルスが重畳された垂直転送パルスＶ１(Ｖ１Ａ‐１),Ｖ３(Ｖ３Ａ‐１)と、上記電荷読み出しパルスが重畳されていない垂直転送パルスＶ２,Ｖ４とが印加される。一方、上記中間領域４cの各単位垂直ＣＣＤの転送電極には、上記電荷読み出しパルスが重畳された垂直転送パルスＶ１(Ｖ１Ａ‐２),Ｖ３（Ｖ３Ａ‐２)と上記電荷読み出しパルスが重畳されていない垂直転送パルスＶ２,Ｖ４とが印加される。こうして、各フィールド毎に垂直方向において３画素置きに信号電荷を読み出すライン間引き読み出し動作が行われる。
【００３０】
また、１フィールド期間に信号電荷の読み出しを終了する必要がある場合、例えば電子ズーム時には、上記中間領域４cの各単位垂直ＣＣＤの転送電極に、上記電荷読み出しパルスが重畳された垂直転送パルスＶ１(Ｖ１Ａ‐２,Ｖ１Ｂ‐２),Ｖ３(Ｖ３Ａ‐２,Ｖ３Ｂ‐２)と上記電荷読み出しパルスが重畳されていない垂直転送パルスＶ２,Ｖ４とが印加される。こうして、上記中間領域４cに対してのみ２フィールド読み出し動作が行われる。以下、この電子ズーム時における信号電荷の読み出し動作について説明する。
【００３１】
図２は、上記電子ズーム時におけるタイミングチャートである。図２において、上記端部領域４a,４bの各単位垂直ＣＣＤの転送電極には、上記３値を取る垂直転送パルスＶ１Ａ‐１,Ｖ１Ｂ‐１,Ｖ３Ａ‐１,Ｖ３Ｂ‐１における低レベル「Ｌ」と中間レベル「Ｍ」のみが印加される。
【００３２】
時点ｔ0〜時点ｔ1(ｔ3〜ｔ4)は高速掃き出し期間であり、読み出された信号電荷が総て出力回路６から出力された後、垂直ＣＣＤ３に残っている暗電圧等の不要電荷が１水平ブランキング期間に複数ライン分ずつ高速に掃き出される。この間、各垂直転送パルスＶ１Ａ‐１,Ｖ２,Ｖ３Ａ‐１,Ｖ４,Ｖ１Ｂ‐１,Ｖ３Ｂ‐１,Ｖ１Ａ‐２,Ｖ３Ａ‐２,Ｖ１Ｂ‐２,Ｖ３Ｂ‐２のレベルは、上記中間レベル「Ｍ」と低レベル「Ｌ」とを上記「順次シフト」の場合よりも高速に繰り返す。時点ｔ1(ｔ4)で、垂直転送パルスＶ１Ａ‐２,Ｖ１Ｂ‐２のレベルが高レベル「Ｈ」(電荷読み出しパルス１５)となり、中間領域４cにおける上記一端側から奇数番目のフォトダイオード１から垂直ＣＣＤ３に信号電荷が読み出される。時点ｔ1〜時点ｔ2(ｔ4〜ｔ5)は高速シフト期間であり、次に読み出される偶数番目のフォトダイオード１の信号電荷と混ざらないように、信号電荷が読み出されない端部領域４bの垂直ＣＣＤ３に１水平ブランキング期間に複数ライン分ずつ高速シフトされる。この間、上記高速掃き出し期間の場合と同様に、上記各垂直転送パルスのレベルは、中間レベル「Ｍ」と低レベル「Ｌ」とを上記「順次シフト」の場合よりも高速に繰り返す。
【００３３】
時点ｔ2(ｔ5)で、垂直転送パルスＶ３Ａ‐２,Ｖ３Ｂ‐２が高レベル「Ｈ」(電荷読み出しパルス１６)となり、中間領域４cにおける上記一端側から偶数番目のフォトダイオード１から空になった垂直ＣＣＤ３に信号電荷が読み出される。時点ｔ2〜時点ｔ3(ｔ5〜)は順次シフト期間であり、上記各垂直転送パルスのレベルが順次中間レベル「Ｍ」と低レベル「Ｌ」とを繰り返すことによって、端部領域４bの垂直ＣＣＤ３と中間領域４cの垂直ＣＣＤ３とに読み出されている信号電荷が１水平ブランキング期間に１ライン分ずつ順次垂直方向にシフトされて各垂直ＣＣＤ３の上記他端側から水平ＣＣＤ５に１ライン分ずつ信号電荷を転送し、さらに水平ＣＣＤ５によって水平方向に転送して出力回路６から出力される。
【００３４】
以上の結果、例えば上記電子ズーム時において、時点ｔ4で垂直転送パルスＶ１Ａ‐２,Ｖ１Ｂ‐２によって読み出される信号電荷の蓄積期間は期間ｔ1〜ｔ4となる。また、時点ｔ5で垂直転送パルスＶ３Ａ‐２,Ｖ３Ｂ‐２によって読み出される信号電荷の蓄積期間は期間ｔ2〜ｔ5となる。このように、撮像エリア４の上記一端側から奇数番目のフォトダイオード１から読み出される信号電荷の蓄積期間と偶数番目のフォトダイオード１から読み出される信号電荷の蓄積期間とは、略同じ期間での１フィールドとなる。したがって、動きのある被写体を撮像することが可能になる。すなわち、本実施の形態によれば、高倍率の電子ズーム動作がインターライン方式の固体撮像装置においても実現可能となり、高感度で広ダイナミックレンジの電荷結合素子が実現可能になるのである。
【００３５】
上述したように、通常の垂直ＣＣＤ３による垂直転送は、水平ブランキング期間に１ライン分ずつ垂直方向に転送する。そして、この垂直転送が終了した後に、水平ＣＣＤ５による水平方向への転送が行われる。これに対して、上記高速シフト期間および高速掃き出し期間においては、水平ブランキング期間のみならず水平ＣＣＤ５による水平転送期間においても垂直ＣＣＤ３による垂直転送が行われる。したがって、上記高速シフト期間および高速掃き出し期間には、垂直ＣＣＤ３による垂直転送を転送不良が起こらないタイミングで連続的に行うことが必要である。換言すれば、上記垂直転送を、転送不良が起こらないタイミングで、且つ、中間領域４cの全ライン分の転送をより少ない水平ブランキング期間数で行う必要がある。
【００３６】
これに対し、特許文献１のごとくインターライン方式の固体撮像装置において、間引きを行なわずに、例えば２フィールド読み出しを行う場合は、全撮像エリアを対象として、各フィールド毎に垂直方向において１画素置きに信号電荷を読み出している。そのため、図８に示すように、時点ｔ13で垂直転送パルスＶ１Ａ,Ｖ１Ｂによって読み出される信号電荷の蓄積期間は期間ｔ11〜ｔ13となる。また、時点ｔ14で垂直転送パルスＶ３Ａ,Ｖ３Ｂによって読み出された信号電荷の蓄積期間は期間ｔ12〜ｔ14となる。このように、奇数番目のフォトダイオードから読み出される信号電荷の蓄積期間と偶数番目のフォトダイオードから読み出される信号電荷の蓄積期間とは、１フィールドずれた期間での２フィールドとなる。ここで、動画像を得る場合には、奇数フィールドに読み出された信号電荷と偶数フィールドに読み出された信号電荷とは、同じ期間に上記フォトダイオードに蓄積された信号電荷である必要がある。しかしながら、この場合における両蓄積期間は上述のように１フィールドずれている。したがって、動きのある被写体を撮像する場合や動画での記録を行なうことができないのである。
【００３７】
以下、上記電子ズーム時における動作を、より具体的に説明する。
【００３８】
図３は、上記撮像エリア４における中間領域４c内の各フォトダイオード１に信号電荷が蓄積された状態を示す。この状態で、中間領域４cにおける上記一端側から奇数番目のフォトダイオード１に接続されたゲート電極に高レベル「Ｈ」の垂直転送パルスＶ１Ａ‐２,Ｖ１Ｂ‐２が印加される(図２の時点ｔ1)と、図４に示すように、中間領域４cにおける奇数番目のフォトダイオード１から垂直ＣＣＤ３に信号電荷が読み出される。
【００３９】
そうした後、図５に示すように、上記中間領域４cの垂直ＣＣＤ３内の信号電荷が、空の端部領域４bの垂直ＣＣＤ３に、上述のようにして高速シフトされる(図２の時点ｔ1〜ｔ2)。そして、中間領域４cにおける偶数番目のフォトダイオード１に接続されたゲート電極に高レベル「Ｈ」の垂直転送パルスＶ３Ａ‐２,Ｖ３Ｂ‐２が印加される(図２の時点ｔ2)と、図６に示すように、中間領域４cにおける偶数番目のフォトダイオード１から、上記高速シフトで空になっている垂直ＣＣＤ３に信号電荷が読み出される。
【００４０】
そうした後、図７に示すように、上記端部領域４bの垂直ＣＣＤ３と中間領域４cの垂直ＣＣＤ３とに読み出されている信号電荷が、上述のようにして順次１ラインずつ垂直方向にシフトされて、水平ＣＣＤ５に１ラインずつ信号電荷が転送される。さらに、水平ＣＣＤ５によって水平方向に転送される(図２の時点ｔ2〜ｔ3)。
【００４１】
以上の説明においては、２フィールド読み出しの場合で説明しているが、３フィールド以上のｎ(ｎ：正の整数)フィールド読み出しの場合には、撮像エリア４における少なくとも端部領域４bの一列の垂直ＣＣＤ３に含まれる単位垂直ＣＣＤの数を中間領域４cの一列の垂直ＣＣＤ３に含まれる単位垂直ＣＣＤの数のｎ倍の偶数値とし、上記高速シフトをｎ回行えば、２フィールド読み出しの場合と同様にして、略同じ期間に中間領域４cの全フォトダイオード１に蓄積された信号電荷を１フィールド間に読み出すことができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明の電荷結合素子における概略構成図である。
【図２】図１に示す電荷結合素子によって電子ズームを行う際におけるタイミングチャートである。
【図３】図１における中間領域内の各フォトダイオードに信号電荷が蓄積された状態を示す図である。
【図４】中間領域における奇数番目のフォトダイオードから垂直ＣＣＤに信号電荷が読み出された状態を示す図である。
【図５】中間領域の垂直ＣＣＤ内の信号電荷が端部領域の垂直ＣＣＤに高速シフトされた状態を示す図である。
【図６】中間領域における偶数番目のフォトダイオードから垂直ＣＣＤに信号電荷が読み出された状態を示す図である。
【図７】端部領域および中間領域の垂直ＣＣＤに読み出されている信号電荷が順次垂直方向にシフトされて水平ＣＣＤに転送され、さらに水平方向に転送される状態を示す図である。
【図８】従来のインターライン方式の固体撮像装置において２フィールド読み出しを行う際におけるタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１…フォトダイオード、
２…ゲート、
３…垂直ＣＣＤ、
４…撮像エリア、
５…水平ＣＣＤ、
６…出力回路、
７〜１４…信号線、
１５,１６…電荷読み出しパルス。
【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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