(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光が集光する集光面に該入射光を光電変換する複数の受光素子が２次元的に配され、該複数の受光素子のそれぞれのうちで斜めに隣接する素子は、ピッチを行方向および列方向に1/2 ずつずらした相互の位置関係に配され、該複数の受光素子のそれぞれでの光電変換により得られた信号電荷をそれぞれの所定のタイミングで駆動信号に応動して転送する撮像手段から出力される撮像信号をディジタル信号に変換し、該信号に信号処理を施して画像信号を生成する固体撮像装置において、前記撮像手段は、
前記入射光を三原色RGB にそれぞれ色分解する色フィルタのうち、少なくとも色フィルタG が列方向に配された色分解手段と、
前記複数の受光素子のそれぞれに対応して蓄積した信号電荷をゲートの開閉により列方向の転送素子に読み出す信号読出し手段とを含み、
該装置は、前記撮像手段からの前記信号電荷の読出し動作を表すモードのうち、前記複数の撮像素子すべてから信号電荷を読み出す全画素読出しモードおよび前記色G だけを読み出す指定読出しモードのいずれか一方のモードを指定するモード指定手段と、
該モード指定手段の指示に応じて前記駆動信号を生成し、前記全画素読出しモードで前記信号読出し手段に対応する転送素子すべてに前記駆動信号を供給し、前記指定読出しモードに応じて生成した駆動信号を列方向に配設された所定の転送素子だけに供給する駆動信号生成手段と、
前記モード指定手段からの指示を受けて前記駆動信号生成手段に対してモード毎の前記駆動信号の生成を制御し、前記撮像信号に施される信号処理も制御する制御手段とを含むことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記色分解手段は、前記色フィルタの中で、前記色G を列方向にストライプ状に配するとともに、前記色G が正方格子状に配され、該色G を挟んで対角位置に同色R,またはB が配される完全市松または色G 正方格子状に配され、色G を挟んで対角位置に異色R, B、かつ同一行に同色の色フィルタが配される市松パターンを用いることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、前記駆動信号生成手段は、前記指定読出しモードに応じて前記色フィルタの色G に対応する前記受光素子に隣接した前記信号読出し手段だけに前記駆動信号を選択的に供給することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、前記駆動信号生成手段は、前記指定読出しモードに応じて、さらに選択的に前記駆動信号が供給される信号読出し手段のうち、画像を構成する有効画面の、列方向の中央からほぼ対称に、少なくとも1/4 以上の所定の領域の前記信号読出し手段だけに独立した指定駆動信号を供給することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、前記撮像手段は、列方向に配する複数の転送素子を８個単位にし、各転送素子に対応させて前記所定のタイミングの駆動信号が供給される電極のうち、前記色G の色フィルタの受光素子に隣接する２つの電極だけにフィールドシフトを行う前記信号読出し手段が配設され、
該装置は、
前記所定の領域に配される前記２つの電極に対応する指定電極には、全画素読出しモードで供給される駆動信号とは独立な配線で前記指定駆動信号が供給されることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、前記信号読出し手段は、前記８個単位における第１ないし第８の転送素子のうち、色G では第１および第５の転送素子に、色R, Bの両方を含む列では、第３および第７の転送素子に配設することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項７】
入射光が集光する集光面に該入射光を光電変換する複数の受光素子を２次元的に配し、さらに該複数の受光素子は、互いに斜めに隣接する受光素子に対する受光素子間のピッチを行方向および列方向に1/2 ずつずらした位置関係に配するとともに、該複数の受光素子のそれぞれでの光電変換により得られた信号電荷をそれぞれの所定のタイミングで駆動信号によって転送して得られる撮像信号をディジタル信号に変換し、該信号に信号処理を施して画像信号を生成する信号読出し方法において、該方法は、
前記信号電荷の読出し動作を表すモードにおいて、前記複数の撮像素子すべてから信号電荷を読み出す全画素読出しモードおよび三原色RGB のうち、該色G だけの信号電荷を読み出す指定読出しモードのいずれか一方のモードを指定するモード指定工程と、
該モード指定工程の指示に応じて前記駆動信号を生成し、該駆動信号の供給先を選択して供給する駆動信号供給工程と、
前記入射光を三原色RGB にそれぞれ色分解する色分解工程と、
該色分解工程で色分解された入射光を前記複数の受光素子のそれぞれで受光する撮像工程と、
該撮像工程の後、前記全画素読出しモードでは前記複数の受光素子のそれぞれで得られた信号電荷を供給される駆動信号に応動してすべて読み出し、前記指定読出しモードにおいて前記複数の受光素子のうち、色G に対応する受光素子からの信号電荷だけを供給される駆動信号に応動してフィールドシフトさせるシフト工程と、
該シフト工程により飛越し転送された信号電荷を供給される駆動信号に応動して列方向に転送する列転送工程と、
該列転送工程により前記信号電荷を転送の末端に送ってラインシフトさせた後に、該信号電荷を供給される駆動信号に応動して水平方向に転送する水平転送工程とを含むことを特徴とする信号読出し方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、前記駆動信号供給工程は、前記指定読出しモードで前記色フィルタの色G の前記受光素子から信号電荷を読み出すフィールドシフト信号を生成し、該フィールドシフト信号を供給するシフト信号供給工程と、
前記フィールドシフト信号を供給して前記信号電荷を列方向に転送する際の転送距離を２ライン分にする列転送のタイミング信号を生成し、該タイミング信号を供給する列信号供給工程と、
列方向に転送しラインシフトが行われた後、転送された信号電荷を行方向に転送し、出力させる行転送のタイミング信号を生成し、該タイミング信号を供給する行信号供給工程とを繰り返して前記色G の信号電荷を読み出すことを特徴とする信号読出し方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、前記行信号供給工程は、転送された信号電荷を行方向に転送する際の転送距離を２列分する行転送のタイミング信号を生成し、該タイミング信号を供給する行信号供給工程とを繰り返して２回目の前記行信号供給工程では前記色G の信号電荷をすべて読み出すことを特徴とする信号読出し方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の方法において、前記駆動信号供給工程は、前記指定読出しモードで前記色フィルタの色G の前記受光素子から信号電荷を読み出す際に、画像を構成する有効画面の、列方向の中央からほぼ対称に、少なくとも、該画面の1/4 以上の所定の領域だけを前記信号電荷の指定読出し領域にして、該指定読出し領域に供給する駆動信号を区別した独立な指定電極用の駆動信号にして供給することを特徴とする信号読出し方法。
【請求項１１】
請求項７に記載の方法において、前記シフト工程は、列方向に配する複数の転送素子を８個単位に用意し、各転送素子に対応させて前記所定のタイミングの駆動信号が供給される電極のうち、色G に対応する２つの電極だけでフィールドシフトを行い、該方法は、
前記全画素読出しモードで前記８個単位における第１ないし第８の転送素子のうち、色G では第１および第５の転送素子に供給される一方の駆動信号、色R, Bの両方を含む列では、第３および第７の転送素子に供給される駆動信号により動作することを特徴とする信号読出し方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、前記シフト工程は、前記指定読出しモードで前記指定読出し領域における前記第１および前記第５の転送素子に供給する他方の駆動信号を、前記全画素読出しモードでの前記一方の駆動信号と区別される独立な指定電極用の駆動信号として用いることを特徴とする信号読出し方法。
【請求項１３】
請求項９に記載の方法において、前記駆動信号供給工程は、前記指定読出しモードで前記色フィルタの色G の前記受光素子から信号電荷を読み出す際に、画像を構成する有効画面の、列方向の中央からほぼ対称に、少なくとも、該画面の1/4 以上の所定の領域だけを前記信号電荷の指定読出し領域にして、該指定読出し領域に供給する駆動信号を区別した独立な指定電極用の駆動信号にして供給することを特徴とする信号読出し方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入射光を電気信号に変換して被写界の像を装置に取り込む固体撮像装置および信号読出し方法に関し、特に、解像度の向上を図るため、高集積化させるとともに、斜めに隣接する撮像デバイス、すなわち、画素を互いにその画素中心に対して1/2 ピッチずつずらして配する、いわゆる、ハニカム型に画素配置された電子スチルカメラ装置や画像入力装置等に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
高集積化により解像度を向上させる観点から、最近、新たな受光素子の配置として、受光素子の幾何学的な形状の中心を行方向および列方向にピッチの半分ずらして配置する、いわゆるハニカム配置の固体撮像装置に対して、特公平4-31231 号公報、特開平6-77450 号公報および特開平10-136391 号公報等のように様々な提案がされている。特公平4-31231 号公報において、いわゆる、画素ずらし配置されている光センス手段に沿って第１の電極を波状パターンに蛇行させ、この波状パターンと反対位相のパターンに第２の電極を形成し、第１の電極と第２の電極が互いに離散する領域に他の光センス手段を配置して、第１の電極に与えられる活性化信号に応答して第２の電極と選択的に結合する手段を介して光センス手段から信号を読み出すことにより、解像度および感度を従来よりも向上させている。ここで、光センサ手段は、形状を八角形に形成された場合が例示されている。
【０００３】
特開平6-77450 号公報では、受光素子の形状を菱形の一つである正方形にして各辺が垂直方向に45°の角度をなすようにして開口率を高くして固体撮像装置の小型化が図られている。特にハニカム配置を採用することで垂直解像度の向上を図っている。また、各受光素子の上にはマイクロレンズを配設して集光効率を向上させている。
【０００４】
また、特開平10-136391 号公報では、隣接する行の光電変換素子の配列間隔のほぼ1/2 だけ相対的にずらし同一行の隣接する光電変換素子間に２列分の列方向で電荷転送装置が配され、その一つが斜め方向に隣接する光電変換素子からの電荷転送に用いてする電荷転送装置を蛇行させて形成することにより、光電変換素子の高集積化、受光光率の向上等を図りながら、モアレ等の偽信号の抑制が行われている。前述した特公平4-31231 号公報および特開平6-77450 号公報では、高集積化を行う上でのデバイスの構造だけに着目されているに過ぎない。また、特開平10-136391 号公報では、デバイスの構造およびデバイスの形状や色フィルタの配置関係が述べられている。そして、これらの関係を用いた全画素読出しについての記載がされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような高集積化に伴って光電変換により得られた信号電荷の読出しに時間を要してしまうことが懸念される。たとえば、オートフォーカス調整（AF:Automatic Focus）や自動露出制御（AE:Automatic Exposure ）を行うような測光制御モードでは、信号電荷の読出しの所要時間を短くし、撮像の準備を早急に完了させたいという要求がある。撮像デバイスにとって撮像素子の高集積化と信号読出しの短縮化は、互いに相反する、二律背反的な要求である。特に、ハニカム配置の撮像デバイスから測光制御モードで高速に信号読出しする場合、これまでと異なる方法によるブレイクスルーが必要になる。
【０００６】
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、撮像素子を高集積化させても、たとえば、測光制御のような場合信号読出しを短縮化させることのできる固体撮像装置および信号読出し方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、入射光が集光する集光面に該入射光を光電変換する複数の受光素子を２次元的に配され、この複数の受光素子のそれぞれのうちで斜めに隣接する素子は、ピッチを行方向および列方向に1/2 ずつずらした相互の位置関係に配され、この複数の受光素子のそれぞれでの光電変換により得られた信号電荷をそれぞれの所定のタイミングで駆動信号に応動して転送する撮像手段から出力される撮像信号をディジタル信号に変換し、この信号に信号処理を施して画像信号を生成する固体撮像装置において、撮像手段に、入射光を三原色RGB にそれぞれ色分解する色フィルタのうち、少なくとも色フィルタG が列方向に配された色分解手段と、複数の受光素子のそれぞれに対応して配される列方向の転送素子にだけ信号電荷を飛越し転送させる信号読出し手段とを含み、この装置に撮像手段からの信号電荷の読出し動作を表すモードのうち、複数の撮像素子すべてから信号電荷を読み出す全画素読出しモードおよび色G だけを読み出す指定読出しモードのいずれか一方のモードを指定するモード指定手段と、このモード指定手段の指示に応じて駆動信号を生成するとともに、モードに応じて生成した駆動信号の供給先を選択して供給する駆動信号生成手段と、モード指定手段からの指示を受けて駆動信号生成手段に対してモード毎の駆動信号の生成を制御するとともに、撮像信号に施される信号処理も制御する制御手段とを含むことを特徴とする。
【０００８】
ここで、色分解手段は、色フィルタの中で、色G を列方向にストライプ状に配するとともに、色G が正方格子状に配され、この色G を挟んで対角位置に同色R,またはB が配される完全市松または色G 正方格子状に配され、色G を挟んで対角位置に異色R, B、かつ同一行に同色の色フィルタが配される市松パターンを用いることが好ましい。これにより、色G だけを取り出す場合、色の混合を避けることができる。
【０００９】
駆動信号生成手段は、指定読出しモードの場合に色フィルタの色G に対応する受光素子に隣接した信号読出し手段だけに駆動信号を選択的に供給することが好ましい。
【００１０】
また、駆動信号生成手段は、指定読出しモードの場合に、さらに選択的に前記駆動信号が供給される信号読出し手段のうち、画像を構成する有効画面の、列方向の中央からほぼ対称に、少なくとも1/4 以上の所定の領域の前記信号読出し手段だけに独立した指定駆動信号を供給することが望ましい。これにより、信号電荷の読出し領域を狭く指定できるので、一層信号電荷の読出しに要する時間を領域の大きさに応じて少なく済ませることができる。
【００１１】
撮像手段は、列方向に配する複数の転送素子を８個単位にし、各転送素子に対応させて所定のタイミングの駆動信号が供給される電極のうち、色G の色フィルタの受光素子に隣接する２つの電極だけにフィールドシフトを行う信号読出し手段が配設され、所定の領域に配される２つの電極に対応する指定電極には、全画素読出しモードで供給される駆動信号とは独立な配線で指定駆動信号が供給されることが好ましい。
【００１２】
そして、信号読出し手段は、８個単位の転送素子のうち、色G では第１および第５の転送素子に、色R, Bの両方を含む列では、第３および第７の転送素子に配設することよい。
【００１３】
本発明の固体撮像装置は、モード指定手段でモードを設定し、この指定したモードの信号を制御手段に供給する。この供給により制御手段は、駆動信号生成手段を制御して駆動信号を生成する。撮像手段には、色フィルタG が列方向に配された色分解手段を介して入射光が供給される。撮像手段は、この入射光を各受光素子で光電変換し、指定のモードに応じて駆動信号生成手段から供給される駆動信号を信号読出し手段に供給し、信号電荷の飛越し転送を行う。この際に、色分解手段の色フィルタ配列を考慮して色G だけの信号読出しを行うことにより、高画素化された場合の信号読出しの所要時間の短縮化を図っている。
【００１４】
また、本発明は、入射光が集光する集光面にこの入射光を光電変換する複数の受光素子を２次元的に配し、さらにこの複数の受光素子は、互いに斜めに隣接する受光素子に対する受光素子間のピッチを行方向および列方向に1/2 ずつずらした位置関係に配するとともに、この複数の受光素子のそれぞれでの光電変換により得られた信号電荷をそれぞれの所定のタイミングで駆動信号によって転送して得られる撮像信号をディジタル信号に変換し、この信号に信号処理を施して画像信号を生成する信号読出し方法において、信号電荷の読出し動作を表すモードにおいて、複数の撮像素子すべてから信号電荷を読み出す全画素読出しモードおよび三原色RGB のうち、この色G だけの信号電荷を読み出す指定読出しモードのいずれか一方のモードを指定するモード指定工程と、このモード指定工程の指示に応じて駆動信号を生成するとともに、この駆動信号の供給先を選択して供給する駆動信号供給工程と、入射光を三原色RGB にそれぞれ色分解する色分解工程と、この色分解工程で色分解された入射光を複数の受光素子のそれぞれで受光する撮像工程と、この撮像工程の後、全画素読出しモードでは複数の受光素子のそれぞれで得られた信号電荷を供給される駆動信号に応動してすべて読み出し、指定読出しモードにおいて複数の受光素子のうち、色G に対応する受光素子からの信号電荷だけを供給される駆動信号に応動してフィールドシフトさせるシフト工程と、このシフト工程により飛越し転送された信号電荷を供給される駆動信号に応動して列方向に転送する列転送工程と、この列転送工程により信号電荷を転送の末端に送ってラインシフトさせた後に、この信号電荷を供給される駆動信号に応動して水平方向に転送する水平転送工程とを含むことを特徴とする。
【００１５】
ここで、駆動信号供給工程は、指定読出しモードで色フィルタの色G の受光素子から信号電荷を読み出すフィールドシフト信号を生成し、このフィールドシフト信号を供給するシフト信号供給工程と、フィールドシフト信号を供給して信号電荷を列方向に転送する際の転送距離を２ライン分にする列転送のタイミング信号を生成し、このタイミング信号を供給する列信号供給工程と、列方向に転送しラインシフトが行われた後、転送された信号電荷を行方向に転送し、出力させる行転送のタイミング信号を生成し、このタイミング信号を供給する行信号供給工程とを繰り返して色G の信号電荷を読み出すことが望ましい。これにより、画面全体に対して１ラインずつ間引いた、いわゆる1/2 間引きの読出しが容易に他の色を混合させることなく、単独に読み出すことができる。
【００１６】
行信号供給工程は、転送された信号電荷を行方向に転送する際の転送距離を２列分する行転送のタイミング信号を生成し、このタイミング信号を供給する行信号供給工程とを繰り返して２回目の行信号供給工程では色G の信号電荷をすべて読み出すことが好ましい。これにより、1/2 間引きによって得られた２ライン分の信号電荷を１ライン分読み出す時間で読み出す改良された間引きを提供することができる。
【００１７】
また、駆動信号供給工程は、指定読出しモードで色フィルタの色G の受光素子から信号電荷を読み出す際に、画像を構成する有効画面の、列方向の中央からほぼ対称に、少なくとも、この画面の1/4 以上の所定の領域だけを信号電荷の指定読出し領域にして、この指定読出し領域に供給する駆動信号を区別した独立な指定電極用の駆動信号にして供給することが好ましい。これにより、モードの異なる場合、それぞれの読出し要求に応じた駆動信号を供給できるので、信号電荷の読出し動作を行わせることができる。シフト工程は、列方向に配する複数の転送素子を８個単位に用意し、各転送素子に対応させて所定のタイミングの駆動信号が供給される電極のうち、色G に対応する２つの電極だけでフィールドシフトを行い、全画素読出しモードで８個単位の転送素子のうち、色G では第１および第５の転送素子に供給される一方の駆動信号、色R, Bの両方を含む列では、第３および第７の転送素子に供給される駆動信号により動作することが望ましい。これにより、単に色G のみの信号電荷を色R, Bと分離することができる。
【００１８】
また、シフト工程は、指定読出しモードで指定読出し領域における第１および第５の転送素子に供給する他方の駆動信号を、全画素読出しモードでの一方の駆動信号と区別される独立な指定電極用の駆動信号として用いることが好ましい。これにより、指定読出し領域以外の領域の信号読出しを禁止し、指定読出しモードにおいて指定読出し領域だけから色G の信号電荷の信号読出しを行うことができる。
【００１９】
駆動信号供給工程は、改良された間引きを行いながら、指定読出しモードで色フィルタの色G の前記受光素子から信号電荷を読み出す際に、画像を構成する有効画面の、列方向の中央からほぼ対称に、少なくとも、この画面の1/4 以上の所定の領域だけを信号電荷の指定読出し領域にして、この指定読出し領域に供給する駆動信号を区別した独立な指定電極用の駆動信号にして供給することが好ましい。1/2 間引きによって得られた２ライン分の信号電荷を１ライン分読み出す時間で読み出すとともに、指定読出し領域だけから色G の信号電荷の信号読出しを行うことで一層の読出し時間の短縮化を図ることができる。
【００２０】
本発明の信号読出し方法は、信号電荷の読出しを全画素読出しモードと色G だけの信号電荷を読み出す指定読出しモードかを選択し、この選択に応じて信号電荷の読出しに用いる所定のタイミングで動作させる駆動信号を生成させ、かつこの駆動信号の供給先を選択して供給する。また、入射光を三原色RGB にそれぞれ色分解し、この色分解工程で色分解された入射光を複数の受光素子のそれぞれで受光する。この撮像工程の後、特に、指定読出しモードでは複数の受光素子のうち、色G に対応する信号電荷だけを駆動信号によりフィールドシフトさせ、以降では飛越し転送された信号電荷を列方向に転送し、この信号電荷のラインシフトを経てこの信号電荷を水平方向に転送することにより、全画素読出しモードの信号読出しに比べて指定した色G だけの信号電荷の読出しで済ませることで所要時間を大幅に短縮させている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に添付図面を参照して本発明による固体撮像装置および信号読出し方法の実施例を詳細に説明する。
【００２２】
本発明の固体撮像装置は、いわゆる、ハニカム配置による高画素化が行われた場合、複数の受光素子が配設された撮像手段では、たとえば、AFという自動制御を行う上で要求される高速化を満たすため、三原色RGB のうち、色G だけを用いて全画素読み出す場合よりも信号の読出し時間の短縮化を図っている。特に、測定する信号読出し領域を指定することにより、一層の高速化を図ることができるという特徴がある。この固体撮像装置をディジタルスチルカメラ10に適用した場合について図１〜図19を参照しながら説明する。
【００２３】
ディジタルスチルカメラ10には、図１に示すように、撮像系10A 、信号処理系10B 、駆動信号生成部10C 、信号出力系10D 、モード指定部10E およびシステム制御部12が備えられている。
【００２４】
撮像系10A には、撮像レンズ102 、撮像部104 、ピント調整機構を含むAF調整部106 および絞り機構を含むAE調整部108 が備えられている。この他、図示しないが撮像部104 の入射光の側に入射光を完全に遮光するためシャッタ機構を含めてもよい。撮像レンズ102 は、被写界からの入射光を撮像部104 の受光面上に焦点を結ぶように集光する光学系である。
【００２５】
撮像部104 は、供給される入射光を光電変換する受光素子104aで受光面が形成されるように行方向および列方向にハニカム型に２次元配列されている（図２を参照）。ハニカム型とは、受光素子104aのそれぞれのうちで、斜めに隣接する素子のピッチを行方向および列方向に1/2 ずつずらした相互の位置関係に配された配置をいう。受光素子の形状を示すものではない。撮像部104 には、受光素子104aより入射光の側に入射光を色分解する色フィルタが受光素子104aのそれぞれに対応した色分解フィルタCFが単板で一体的に形成されている。この色分解フィルタCFの配設により、受光素子104aには、たとえば、三原色RGB というそれぞれの色の属性を有するように色分解された入射光が入射することになる。この関係は図３において一体的に形成されているので、各受光素子104a内に色を示す記号R, G, B で表している。また、図３の色フィルタR, G, B の配列は、色G に着目すると正方格子状に配置され、色R, Bは、色G を挟んで対角位置に同色の色フィルタを配置するRB完全市松パターンに配置されている。このことから、この色フィルタ配置をハニカム型G 正方格子RB完全市松パターンと呼ぶ。撮像部104 は、撮像信号を信号処理系10B に出力する。
【００２６】
さらに撮像部104 の構成を説明する。撮像部104 は、後述する駆動信号生成部10C からそれぞれ出力される駆動信号に応動する。各受光素子104aは、電荷結合素子（以下、CCD という）で構成されている。受光素子104aは、図４に示すように、受光素子に隣接配設された転送素子、すなわち垂直転送素子との間に、受光して変換した信号電荷を漏れないように信号読出しゲート（トランスファゲート）104bが形成されている。信号読出しゲート104bは電極を介して供給されるフィールドシフトパルスにより信号電荷を受光素子104aから垂直転送路104cに転送する。垂直転送路104cは、読み出した信号電荷を列方向、すなわち垂直方向に順次転送する。垂直転送により、信号電荷はラインシフトを介して行方向の転送素子、すなわち水平転送路104dに供給される。水平転送路104dは、駆動信号に応動してこの信号電荷をアンプ104eを介して前述したように信号処理系10B に出力する。
【００２７】
ここで、垂直転送路104cは、垂直（列）方向に見ると、受光素子104aと受光素子104aの間に３つの転送素子が配されている。信号読出しゲート104bの接続された転送素子も含めて１ライン分の転送には４つの転送素子が用いられる。このことから、１ラインの転送には、駆動信号として４相の駆動信号が供給されることが判る。信号読出しゲート104bは、受光素子104aと垂直転送路104cとの間に配されている。また、ハニカム配置を採用し、斜めに受光素子（画素）間のピッチを1/2 ずつ縦横にずらしていることから、信号読出しゲート104bと垂直転送路104cの転送素子との配置関係は、２つの垂直転送路104cに着目すると、転送素子２つ分ずれた位置に配されている。すなわち、２つの垂直転送路104cにおける配置関係を見ると、図４では、たとえば、受光素子（色G ）- 垂直転送素子（V1）、受光素子（色R ）- 垂直転送素子（V3）、受光素子（色G ）- 垂直転送素子（V5）、・・・・というような関係で配設されている。撮像部104 の基本的な構成は以上のような関係である。この構成で通常は全画素読出しが行われる。これにより、一度に全画素の信号電荷を読み出している。
【００２８】
AF調整部106 は、ピント調整機構（図示せず）により被写体とカメラ10との距離を測距して得られた情報に応じて撮像レンズ102 を最適な位置に配するようにこの位置調整を行う。このとき、測距情報の算出とこの測距情報からの制御量は、システム制御部12で処理される。この結果、供給される制御信号に応じてAF調整部106 は、ピント調整機構を駆動させ、撮像レンズ102 を移動させている。
【００２９】
また、AE調整部108 は、被写体を含む被写界の測光値の算出が行われるシステム制御部12内に設けられる露光制御部（図示せず）からの制御により絞り機構の絞り位置を変位させ、入射する光束量を調整する。測光は、撮像信号の一部を用いている。この場合もシステム制御部12で測光値に基づいて露光量が算出され、この露光量になるように絞り値とシャッタ速度値を制御する制御信号を AE 調整部108 に供給する。AE調整部108 は、この制御信号に応じて絞り機構およびシャッタ機構をそれぞれ調整している。この調整により露出を最適にすることができる。
【００３０】
信号処理系10B には、前処理部110 、A/D 変換部112 、信号処理部114 、バッファ部116 および圧縮／伸張処理部118 が備えられている。前処理部110 は、たとえば、供給される信号電荷に対して相関二重サンプリング（CDS ）処理を施して雑音の低減を図ったり、信号にガンマ変換処理を施し、この信号を増幅させてA/D 変換部112 に出力する。
【００３１】
A/D 変換部112 は、システム制御部12からの制御信号およびタイミング信号等を発生させる信号発生部120 からのクロック信号を用いて撮像部104 から供給されるアナログ信号をサンプリングし、量子化することによってディジタル信号に変換する。変換したディジタル信号は信号処理部114 に供給される。
【００３２】
信号処理部114 は、得られた信号に自動絞り調整（AE）、白バランス調整（AWB ）、アパーチャ補正等を行った後、信号処理を２つのモードそれぞれに応じて施す。すなわち、ここでのモードとは、後述するモード指定部10E のレリーズシャッタ128 で設定されたモードを示し、少なくとも得られた静止画を信号出力系10D の記録再生部126 に取り込む静止画撮影モードと単に撮像系10A のAFにおける測光制御モードの２つを示す。ガンマ補正処理は、ここで行ってもよいし、さらに後段で行ってもよい。
【００３３】
ディジタルスチルカメラ10において、現在、いずれのモードが選択されているかはシステム制御部12からの制御信号により制御される。このシステム制御部12の制御により、上述した信号処理後の信号には、静止画撮影モードで所定のディジタルに伴う信号処理、たとえば、輝度信号の高帯域化等が施される。一方、測光制御モードでは、供給される信号がディジタルであることを考慮してシステム制御部12により撮像部104 からの信号読出しを、たとえば、従来の読出し速度に比べて速く読み出す制御およびその処理等が行われる。この他、撮像信号を信号出力系10D の表示部124 に表示させるように垂直間引き処理等も行われる。信号処理部114 は、静止画撮影モードでの信号処理によって撮像部104 からの撮像信号を記録可能な映像信号にしている。そして、信号処理部114 は、表示・記録が選択されたモードの信号だけをバッファ部116 に出力する。
【００３４】
バッファ部116 は、前述した信号処理部114 から供給される映像信号を所定の振幅に増幅するとともに、記録時における時間調整の機能なども有している。バッファ部116 は、システム制御部12内に配される記録制御部（図示せず）の制御により信号出力系10D または圧縮／伸張信号部118 に画像を出力している。
【００３５】
圧縮／伸張信号部118 は、画像を記録する場合、システム制御部12に制御により画像信号が供給される。供給された画像信号には、たとえば、JPEG（Joint Photographic coding Experts Group ）規格に基づく圧縮処理が施される。また、記録再生部126 から記録されていた信号を読み出して再生する場合、上述した圧縮処理の逆変換等の信号処理を施すことによって元の画像信号を再生し、表示部124 に出力する。
【００３６】
駆動信号生成部10C には、信号発生部120 およびドライバ部122 が含まれる。信号発生部120 は、たとえば、現行の放送方式（NTSC/PAL）でディジタルスチルカメラ10が駆動するように発生させた原発振のクロックを基に同期信号を生成して信号処理部114 に供給する。信号発生部120 は、前処理部110 、A/D 変換部112 、バッファ部116 および圧縮／伸張処理部118 にもサンプリング信号や書込み／読出し信号のクロックとして信号が供給されている。
【００３７】
信号発生部120 は、原発振のクロックから同期信号を生成し、さらにこれらの信号を用いて各種のタイミング信号を生成している。生成されるタイミング信号には、撮像部104 で得られた信号電荷の読出しに用いるタイミング信号、たとえば、垂直転送路の駆動タイミングを供給する垂直タイミング信号、水平転送路の駆動タイミングを供給する水平タイミング信号、フィールドシフトやラインシフトさせるタイミング信号等がある。また、AF調整部106 、AE調整部108 の動作を制御する際にも信号発生部120 からの信号を用いている（ここでは信号線をそれぞれあらわには図示せず）。このように各種の信号を前述した各部に出力するとともに、信号発生部120 は、垂直タイミング信号と水平タイミング信号とをドライバ部122 に供給する。この中で、信号発生部120 にシステム制御部12から測光制御モードの制御信号が供給された際に、信号発生部120 は、たとえば、必要に応じて（たとえば、測光制御モードで）受光素子の基板電圧、すなわちオーバーフロードレイン電圧を色R, Bの受光素子に対して高める信号も供給する。この信号が供給されることにより、色R, Bの受光素子には、信号電荷が全く生成されなかったと同じ状態を形成することができる。また、測光制御モードで信号発生部120 は、色G だけの信号電荷を読み出すようにトランスファゲート信号を生成する。測光制御モードが選択された際に信号発生部120 は、システム制御部12からの制御信号12A によりタイミング信号の生成を選択的に切り換える。ドライバ部122 は、それぞれの供給されるタイミングで駆動信号を生成する。一般的に、信号読出しする速度変更は、モードに応じてドライバ部122 から出力される垂直駆動信号が撮像部104 に供給され、たとえば、画面全体に対する駆動、色の選択的な駆動、色および領域を指定した駆動が行われることによって速度の変更が施される。
【００３８】
ドライバ部122 は、特にモードが測光制御モードに設定された際に対応した駆動信号を出力する。駆動信号レベルをモードで変更するような場合、レベル切換スイッチを設けて切り換える。一般に、設定される電圧レベルは、たとえば、1V, 5V, 8V, 12V がある。ドライバ部122 は、信号発生部120 から供給されるタイミング信号に応じて駆動信号を生成している。ドライバ部122 は、垂直タイミング信号とトランスファゲート信号とを用いて３値の駆動信号を生成している。
【００３９】
信号出力系10D には、表示部124 および記録再生部126 が備えられている。表示部124 には、たとえば、ディジタルRGB 入力によるVGA （Video Graphics Array）規格の液晶表示モニタなどが備えられている。記録再生部126 は、磁気記録媒体、メモリカード等に用いられる半導体メモリ、光記録媒体、または光磁気記録媒体に供給される映像信号を記録する。また、記録再生部126 は、記録した映像信号を読み出して表示部124 に表示させることもできる。なお、この記録再生部126 が記録媒体を着脱自在にできる場合、記録媒体だけ取りはずして外部の装置で記録した映像信号を再生表示させたり画像を印刷させるようにしてもよい。
【００４０】
モード指定部10E には、レリーズシャッタ128 およびキースイッチ130 が備えられている。レリーズシャッタ128 には、本実施例において、２段押し機能を備えている。すなわち、第１段の半押し状態では、測光制御モードを指定して、システム制御部12にこのモード設定がなされていることを信号として供給し、第２段の全押し状態では、画像の取込みタイミングをシステム制御部12に提供するとともに、この操作によりシステム制御部12に画像の記録設定（静止画撮影モード）がなされたことを信号として供給する。また、レリーズシャッタ128 が電源オン状態で、かつ画像モニタ表示のスイッチ（図示せず）がオンになっている場合、システム制御部12は、表示部124 にムービーモードで動画表示するように制御する。また、キースイッチ130 は、十字キーで、表示部124 の画面に表示される画面内のカーソルを上下左右に移動させて項目・画像の選択等を行う。この選択した情報もシステム制御部12に送られる。
【００４１】
システム制御部12は、カメラ全体の動作を制御するコントローラである。システム制御部12には、中央演算装置（CPU ）が含まれている。システム制御部12は、レリーズシャッタ128 からの入力信号によりどのモードが選択されたかの判断を行う。また、システム制御部12は、キースイッチ130 からの選択情報により、カメラの画像信号に対する処理等の制御を行う。このように供給された情報に基づいてシステム制御部12は、この判断結果を基に駆動信号生成部10C の動作を制御する。システム制御部12には、図示しないが記録制御部を設けている。記録制御部は、システム制御部12からのタイミング制御信号に従いバッファ部116 および信号出力系10D の記録再生部126 の動作を制御している。
【００４２】
このように構成したディジタルスチルカメラ10の動作について説明する。まず、通常行われている全画素読出しについて説明する。ディジタルスチルカメラ10は、通常、全画素読出しを行える撮像部104 を有するカメラであるから、静止画撮影モードのモード指定がレリーズシャッタ128 から供給された場合、ハニカム型G 正方格子RG完全市松パターンの色分解フィルタCFを介した入射光が画素すべてで受光される。受光素子104aの各々では、この受光した際に受光素子104aで光電変換することによって信号電荷が蓄積される。蓄積された信号電荷を各受光素子104aから読み出す場合、図５に示すように、信号発生部120 では垂直同期信号VDが生成される。また、信号発生部120 では、垂直同期信号VDに同期させて垂直転送路104cの転送素子V1〜V4，V5〜V8に供給する垂直タイミング信号V1〜V8および信号読出しゲート104bに供給するトランスファゲート信号TG1, TG3, TG5, TG7が生成される。図５において、各垂直同期期間中、垂直タイミング信号V1, V4, V5, V8が立ち下がり信号であり、垂直タイミング信号V2, V3, V6, V7が立ち上がり信号であることが概略的に示されている。また、トランスファゲート信号TG1, TG3, TG5, TG7は、各受光素子から垂直同期信号VDの入力後に同期して信号電荷を読み出すように生成されていることが判る。このタイミング関係を時間的に拡大してみると、図６に示すタイミング関係にあることが判る。すなわち、ここでの段階ではトランスファゲートをオンにする際に垂直タイミング信号V1, V5に対応する位置の受光素子だけから信号電荷を読み出し、次の垂直同期信号VDが供給されるまでフィールドシフトが行われないことを示している（図５も参照）。そして、フィールドシフト後、水平同期信号HDに同期して各垂直タイミング信号が順次供給される。この供給により、垂直転送路104cにシフトされた信号電荷が水平転送路104dに向かって転送されていく。
【００４３】
図６のタイミング関係において垂直同期信号VDがレベル"H" にレベル変化した後、水平同期信号HDが立ち上がった状態以降の垂直タイミング信号およびトランスファゲート信号の各タイミングを図７のタイミングチャートは時間的に拡大し、表示している（図７(a), (b)を参照）。特に、垂直タイミング信号V1, V5とトランスファゲート信号TG1, TG5とがドライバ部122 に供給されると、図７(c) に示す垂直駆動信号φV1, φV5が撮像部104 に出力される。これに伴って、垂直転送素子V1, V5には、図７(d) に示すポテンシャルが形成される。また、トランスファゲート信号TG3, TG7もオン状態になることから、図７(e) に示す垂直駆動信号φV3, φV7が生成される。これにより、ポテンシャルが図７(f) のように形成される。
【００４４】
また、垂直転送路104cにシフトされた信号電荷が水平転送路104dに向かって転送されていく手順を、図８のタイミングチャートで示す。垂直転送路104cを８つの垂直転送素子V1〜V8で表している。この中で、垂直駆動信号は、垂直転送素子V1〜V4と垂直転送素子V5〜V8と２つ同じ信号が供給されていることが判る。すなわち、４つの異なる位相の信号で駆動させている。垂直転送された信号電荷にラインシフトが施された後、水平転送路104dを順次転送させて撮像部104 から全画素の信号電荷を所定の時間内に一度に読み出している。
【００４５】
ところで、一般的なディジタルスチルカメラ10の撮影手順を検討してみる。まず、最初にディジタルスチルカメラ10では、撮影を行う前に被写界に対して測光を行う。被写界の撮像の際にレリーズシャッタ128 を半押し状態にして測光制御モードにする。この場合、撮像系10A の撮像部104 で光電変換して得られた信号のうち、色G だけを取り出す撮像を行う。これは、AFの調整制御を行う場合、輝度情報の約70% を占める色G の情報だけで済むことにある。また、AFの測光は、適正な値を検出するまで何度も画素情報を読み出す必要があるので、できるだけ高速に信号電荷を読み出したいという要求がある。一方、AE, AWB の調整制御を行う場合、全色情報が必要なので、このような単色の読出しを行っても意味をなさない。この撮像を行う際に駆動信号により高速の信号読出しが行われるがこの信号読出しついては後段でさらに詳述する。
【００４６】
測光に伴って撮像系10A で得られた画像信号は、システム制御部12の制御により信号処理系10B に供給される。信号処理系10B では、供給された画像信号をディジタル信号に変換する。この変換により得られた画像データは、測光情報としてシステム制御部12に供給される。システム制御部12は、この測光情報を用いて演算を行う。この演算により、システム制御部12は、AFの調整用の制御信号を生成してそれぞれAF調整部106 に出力する。AF調整部106 は、内蔵する機構を介して、それぞれ供給される制御信号に応じた調整を行う。この調整は、このモードにおいて繰り返し行われる。
【００４７】
この後、ユーザは所望の撮影タイミングでレリーズシャッタ128 を全押し状態にする。このとき、システム制御部12にこの被写界の映像を記録する信号が供給される。先のモードと同様に撮像系10A で被写界からの入射光の撮像が行われる。ただし、この静止画撮影モード（全画素読出し）では、色RGB すべてを取り出す処理が撮像部104 で行われる。この撮像の前に、当然、供給される駆動信号も先の信号読出しとは異なる。撮像した画像信号は、信号処理系10B のA/D 変換部112 でディジタル信号にされた後、信号処理部114 に供給される。信号処理部114 では、画像データに輝度信号、色差信号に対応する画像データが、周波数的に一層の高域側に延びた信号となるように信号処理を施す。そして、得られた画像データがバッファ部116 を介して圧縮／伸張処理部118 に供給される。圧縮／伸張処理部118 では、圧縮処理が施され、信号出力系10D に出力される。静止画撮影モードでは、システム制御部12内の記録制御部の制御により供給される全画素の画像データが記録再生部126 に記録される。記録再生部126 は、記録した画像データを記録制御部の制御により読み出すこともできる。
【００４８】
このようにディジタルスチルカメラ10は、レリーズシャッタ128 によって測光制御モードおよび静止画撮影モードの両方に対応させている。ディジタルスチルカメラ10は、たとえば、100 万を越えるような高画素数で撮影する場合、静止画撮影モードは連写撮影するときを除いて、それほど撮像信号の全画素読出しの時間を気にしないが、測光制御モードでは、前述したようにAF制御を行うときに読出し時間の短縮に迫られる。このような仕様の撮像系10A を用いてディジタルスチルカメラ10にAF制御を施す測光制御モードでの撮像部104 および駆動信号生成部10C の動作について説明する。
【００４９】
色分解フィルタCFにハニカム型G 正方格子RB完全市松パターンを採用しているので、図４から明らかなように、色G の受光素子104aは垂直転送素子V1, V5に隣接して配設されていることが判る。輝度情報の大部分を占める色G だけを読み出す場合、垂直転送素子V1, V5に隣接している信号読出しゲート104bをオンにするようにトランスファゲート信号TG1, TG5を供給すればよい。このタイミング関係を図９に示す。他のトランスファゲート信号TG3, TG7がレベル"H" にあるので、垂直転送素子V3, V7に隣接した信号読出しゲート104bはオフ状態のままで色R/B の信号電荷を読み出せない。この関係により図10(a) に示すように受光素子G1, G2から垂直転送路104cに信号電荷が読み出される。垂直転送路104cに読み出された信号電荷は、前述した通り順次水平転送路104dに向かって転送させる。このとき、垂直転送路104c内の信号電荷すべては、転送距離を２ライン分、下方に移動させる。この結果、水平転送路104dに最も近かった受光素子G1の信号電荷が水平転送路104dに供給される。したがって、受光素子G1の信号電荷は、２ラインの移動のうち、２ライン目の移動はラインシフトになっている。色R/B の信号電荷が読み出されないので、この信号電荷が入るはずの転送素子には「空」の表示をしている（図10(b) を参照）。次に、水平転送路104dに達した信号電荷G1, 空, G1, 空,・・・が、順次出力側に配されるアンプ104e（図10には図示せず）に向かって転送され、出力される。この後、垂直転送路104c内の残った信号電荷すべてが、再び２ライン分、下方に移動させる（図11(a) を参照）。そして水平転送路104dに達した信号電荷G1, 空, G1, 空,・・・が、順次出力側に配されるアンプ104eに向かって転送され、出力される（図11(b) を参照）。
【００５０】
このような信号電荷の転送によって図12に示すように斜線の入った色G だけからの信号電荷を読み出している。図12の配置からこの1/2 間引きは、水平および垂直方向に1/2 の間引きとなる。しかしながら、この配置は、前述したようにハニカム配置で画素ずれのピッチが縦横に1/2 ピッチずつずれている関係にある。このことから  実際に読み出される画素数は、水平および垂直ともに1/2 ずつ間引いて全画素の1/4 間引きの画素数とはならない。信号電荷の垂直転送素子への読出しを行わないことでその転送素子には「空」として扱う際に実際の信号電荷と区別なく扱える。換言すれば、垂直転送ではこの信号電荷「空」を無視することができるが、水平方向の転送においては、信号電荷「空」も一つの転送素子の位置を占める「空」の信号電荷があるものとみなして転送が行われる。このため、水平方向の転送段数は間引きを行わない場合と同じである（図10(c) および図(b) を参照）。
【００５１】
そこで、水平方向の転送段数も1/2 間引きされるように信号電荷の読出しを検討した結果、以下の手順で行う。図13(a) に示すように信号電荷を読み出す。この手順は図10(a) と同じである。次の垂直転送も図10(b) と同様に全体的に２ライン（２段）ずつ読み出した信号電荷を転送する（図13(b) を参照）。ここまでは先の手順と同じである。
【００５２】
次に水平転送であるが、水平方向に転送路104d中を２段だけ移動させる。このため、水平転送路104dは、信号電荷が保持できるように転送素子を少なくとも、２段分余分に保有可能な構成にしている。この結果、色R/B の「空」の信号電荷が色G を転送する垂直転送路の直下に送られる（図13(c) を参照）。この後、前述したと同じ垂直転送を行う。これにより、残っている信号電荷が２段ずつ下方に転送される。色G を転送する垂直転送路の直下には、色R/B の「空」の信号電荷があるが、本来「空」であるので色G が転送されてきても混色になることはない。したがって、色R/B の信号電荷が入る領域に色G2が混色することなく入ることになる。この結果、色G の２ラインの信号電荷が水平転送路104d内に収められることになる。２回目の垂直転送後の水平転送は、この色G の２ラインの信号電荷G1, G2, G1, G2,・・・を水平転送路104dからすべて一度に読み出す。この転送処理により２ライン分の信号電荷が通常の１ライン分の読出し時間で読み出されることになる（図14を参照）。すなわち、水平方向における1/2 間引きが行われる。
【００５３】
この手順で処理することにより、水平および垂直方向にそれぞれ1/2 ずつ間引きされるので、全画素読出しに要する時間に比べて所要時間を1/4 に短縮化して済ませることが容易にできる。
【００５４】
ここで、色G を用い、制御する用途で最も高速性の要求されるAF制御について検討し、より一層の信号電荷の読出しを高速化する方法を考察する。このAF制御を行う上で要求される測光範囲は、画面全体でなく画面中央付近の領域で済ませることができる。画面中央付近の領域は、図15に示す斜線の領域104fで、画面全体に対して、少なくとも1/4 程度以上で半分以下程度である。このような領域に測光範囲を指定するのは、被写体が大体構図を考えるとき、画面中央付近に被写体を配することが多い経験的なものによっている。
【００５５】
この指定範囲104fの色G の信号電荷だけを選択的に読み出すには、この指定範囲104f内の受光素子104aから信号電荷を読み出せるとよい。このため指定範囲104fとそれ以外の範囲を区別するように、供給する駆動信号を別々にする。指定範囲104fのそれ以外の範囲には、駆動信号φV1, φV5と区別するように駆動信号φV1a,φV5a にする。一方、指定範囲104fには、駆動信号φV1a,φV5a と区別するように駆動信号φV1b,φV5b にする。しかも、駆動信号φV1b,φV5b が供給される信号線は、指定範囲104fとそれ以外の範囲に供給される信号線と全く独立に配線されている。
【００５６】
この場合の動作を簡単に図17〜図19を用いて説明する。画面中央付近の領域104fから色G を読み出すとき、領域104fに並行して配設している垂直転送素子V1，V5に駆動信号φV1a,φV5a を供給する。この駆動信号φV1a,φV5a は、図17の垂直タイミング信号V1, V5およびトランスファゲート信号TG1b, TG5bによって作成される。特に、トランスファゲート信号TG1b, TG5bが独立に生成され、かつこれらのタイミング信号がそれぞれに供給される。この場合、トランスファゲート信号TG1a, TG5aは生成されない。図17の垂直同期信号VDを含めた時間領域を拡大すると、垂直タイミング信号、トランスファゲート信号のそれぞれは、図18のタイミングチャートで表される。垂直タイミング信号V1〜V8は、前述した図６の垂直タイミング信号と同じである。また、トランスファゲート信号は、前述したようにトランスファゲート信号TG1, TG5を２つの領域用に分けて用いる。この図では、指定範囲104fだけから信号電荷を読み出すので、トランスファゲート信号TG1b, TG5bが供給される垂直転送素子V1, V5だけに信号電荷が読み出される。このようにして読み出す信号電荷の範囲を規定している。さらに、図18のトランスファゲート信号TG1b, TG5bの近傍の時間領域を拡大表示すると、図19に示すタイミング関係になっている。垂直タイミング信号V1, トランスファゲート信号TG1bと垂直タイミング信号V5, トランスファゲート信号TG5bが信号発生部120 からドライバ部122 に供給される。ドライバ部122 では、それぞれの組を用いて駆動信号φV1b,φV5b を生成する。この駆動信号がドライバ部122 から撮像部104 に供給される。図16に示すように指定範囲だけ信号電荷が受光素子104aから信号読出しゲート104bを介して垂直転送路104cの指定範囲104fに対応する垂直転送素子V1, V5に飛越し転送される。ここで、図16では、供給される駆動信号φV1b,φV5b が独立して供給されることを強調するため一本ずつしか配線を示していないが、この指定範囲104fに垂直転送素子V1, V5が他にもあれば、それぞれ駆動信号φV1b,φV5b が供給されることは言うまでもない。
【００５７】
このようにして得られた信号電荷は、垂直転送され、前述した改良型の水平転送を行うと、信号電荷のより一層の高速読出しができるようになる。たとえば、全画素読出しの場合に比べて、最低必要な指定範囲を全画面の1/4 、改良型の水平転送を含む信号読出しによる水平および垂直方向の1/2 ずつの間引きを合わせて、 1/4× 1/2×1/2=1/16の時間だけで信号電荷を読み出すことができる。
【００５８】
以上のように構成することにより、高画素化の要求を満たすために行ってきたことが二律背反的に高速の信号電荷の読出しを妨げている現状を比較的容易に解決することができる。これにより、撮像部からの信号電荷を最も高速に読み出す要求の高いAF制御に用いることができる。撮像部が測光センサの役割を果たしてくれるので、専用の測光センサを設けなくて済ませることができる。
【００５９】
【発明の効果】
このように本発明の固体撮像装置によれば、モード指定手段でモードを設定し、この指定したモードの信号を制御手段に供給する。この供給により制御手段は、駆動信号生成手段を制御して駆動信号を生成する。撮像手段には、色フィルタG が列方向に配された色分解手段を介して入射光が供給される。撮像手段は、この入射光を各受光素子で光電変換し、指定のモードに応じて駆動信号生成手段から供給される駆動信号を信号読出し手段に供給し、信号電荷の飛越し転送を行う。この際に、色分解手段の色フィルタ配列を考慮して色G だけの信号読出しを行うことにより、高画素化された場合の信号読出しの所要時間の短縮化を図っている。撮像手段からの信号読出しを行い、たとえば、AFにおける情報の検出を行う場合、従来の読出し所要時間がかかり過ぎることが回避できる。測光専用に光学センサ等を用いるようなことをなくすことができる。
【００６０】
また、本発明の信号読出し方法によれば、信号電荷の読出しを全画素読出しモードと色G だけの信号電荷を読み出す指定読出しモードかを選択し、この選択に応じて信号電荷の読出しに用いる所定のタイミングで動作させる駆動信号を生成させ、かつこの駆動信号の供給先を選択して供給する。また、入射光を三原色RGB にそれぞれ色分解し、この色分解工程で色分解された入射光を複数の受光素子のそれぞれで受光する。この撮像工程の後、特に、指定読出しモードでは複数の受光素子のうち、色G に対応する信号電荷だけを駆動信号によりフィールドシフトさせ、以降では飛越し転送された信号電荷を列方向に転送し、この信号電荷のラインシフトを経てこの信号電荷を水平方向に転送することにより、全画素読出しモードの信号読出しに比べて指定した色G だけの信号電荷の読出しで済ませることで所要時間を大幅に短縮させている。たとえば、高画素化してもこの方法をAFの測光制御に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固体撮像装置をディジタルスチルカメラに適用した際の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】図１の撮像部において、ハニカム配置された受光素子と垂直転送路の関係を説明する入射光側から見た模式図である。
【図３】図１の撮像部の入射光側に一体的に配されるハニカム型G 正方格子RB完全市松パターンの色分解フィルタのフィルタ配置を示す模式図である。
【図４】図１の撮像部において、受光素子、信号読出しゲート、垂直転送路の転送素子および水平転送路の接続関係ならびに供給される駆動信号の関係を示す模式図である。
【図５】図１の駆動信号生成部において全画素読出しを行う際に信号発生部で生成される垂直同期信号、垂直タイミング信号およびトランスファゲート信号のそれぞれの関係を説明するタイミングチャートである。
【図６】図５の垂直同期信号の立上がり近傍を時間的に拡大した際の垂直同期信号、垂直タイミング信号およびトランスファゲート信号のそれぞれの関係を説明するタイミングチャートである。
【図７】図６の水平同期信号の立上がり近傍を時間的に拡大した際の垂直同期信号、水平同期信号、垂直タイミング信号、トランスファゲート信号、駆動信号および駆動信号により生成されるポテンシャルのそれぞれの関係を説明するタイミングチャートである。
【図８】図１の撮像部の４相駆動の信号生成に用いる各垂直タイミング信号の位相関係を説明するタイミングチャートである。
【図９】図１の撮像部を測光制御モードで色G だけの信号電荷を読み出す駆動を行わせる際に信号発生部が生成す垂直同期信号、水平同期信号、垂直タイミング信号およびトランスファゲート信号のそれぞれの関係を説明するタイミングチャートである。
【図１０】図９の信号発生部が生成した信号に基づいて供給された駆動信号に応動する信号電荷の読出しにおけるフィールドシフト、垂直転送および水平転送の各状態を説明する模式図である。
【図１１】図10の信号読出しの後に行われる、垂直転送および水平転送の各状態を説明する模式図である。
【図１２】図10および図11によって読み出される受光素子と読み出されない受光素子との位置関係を説明する模式図である。
【図１３】図10および図11の改良型の間引き手順について垂直転送および水平転送の各状態を説明する模式図である。
【図１４】図13の改良型の間引き手順の続きの状態を説明する模式図である。
【図１５】図１の撮像部を測光制御モードのうち、AF調整の際に読み出す画面における指定範囲を示す模式図である。
【図１６】図15の指定範囲から色G だけを読み出す際の受光素子、信号読出しゲート、垂直転送路の転送素子および水平転送路の接続関係ならびに供給される駆動信号の関係を示す模式図である。
【図１７】図16の撮像部を駆動する際に信号発生部で生成される垂直同期信号、垂直タイミング信号およびトランスファゲート信号のそれぞれの関係を説明するタイミングチャートである。
【図１８】図17の垂直同期信号の立上がり近傍を時間的に拡大した際の垂直同期信号、垂直タイミング信号およびトランスファゲート信号のそれぞれの関係を説明するタイミングチャートである。
【図１９】図18の水平同期信号の立上がり近傍を時間的に拡大した際の垂直同期信号、水平同期信号、垂直タイミング信号、トランスファゲート信号および駆動信号のそれぞれの関係を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
10  ディジタルスチルカメラ
12  システム制御部
10A 撮像系
10B 信号処理系
10C 駆動信号生成部
10D 信号出力系
10E モード指定部
104 撮像部
106 AF調整部
120 信号発生部
122 ドライバ部
104a  受光素子
104b  信号読出しゲート（トランスファゲート）
104c  垂直転送路
104d  水平転送路
104e  出力アンプ
V1〜V8  転送素子
【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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