JP4487351B2 - 固体撮像素子およびその駆動方法並びにカメラシステム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子およびその駆動方法並びにカメラシステムに関し、特に静止画／動画に兼用可能なカラー方式の固体撮像素子およびその駆動方法、並びに当該固体撮像素子を撮像デバイスとして用いたカメラシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ビデオカメラへのスチル機能搭載への期待などを背景に、静止画／動画兼用可能な固体撮像素子の開発が進められている。一般に、静止画は正方格子、動画は１３．５ＭＨｚをベースとして考えられている。したがって、両者を兼用するには、いずれかの方式で補間／圧縮が必要となる。ここで、静止画が高画素ノンフォーマットであるのに対して、動画はＮＴＳＣ／ＰＡＬなどの放送方式で律促されるため、静止画用多画素の固体撮像素子からのダウンコンバージョンにより、ＮＴＳＣ／ＰＡＬなどのテレビジョン信号を作り出すことが最も効率的と考えられる。
【０００３】
ダウンコンバージョン（高フレームレート化）のための手法としては、一部のラインの信号電荷をセンサ部から垂直転送部へ読み出さず、他のラインの信号電荷のみをセンサ部から垂直転送部へ読み出すいわゆる間引き読み出しを行う方式と、手振れ補正の場合のように、有効画素領域の中心領域を切り出す方式などが知られている。
【０００４】
前者の方式は、原色フィルタを有する固体撮像素子を撮像デバイスとして用いたデジタルスチルカメラなどにおいて、一部のラインの信号電荷をセンサ部から垂直転送部へ読み出さないことで、垂直方向の情報を削減し、高フレームレート化を実現しており、主に多画素の画像情報を液晶ＴＶモニタに出力するときなどに用いられている。しかし、この手法では、信号を間引くことから、サンプリング周波数を下げることになり、空間的な折り返しが増えるため、綺麗な画像が得られず、動画として記録保管する目的には不向きであった。
【０００５】
一方、後者の方式を用いた場合には、多画素時に放送方式の切り出しを行うと静止画／動画間の画角の変化が大きくなるとともに、多くの画素情報を捨てる結果となって効率が悪い。このような理由から、ダウンコンバージョンの方法として、従来は、信号電荷の転送過程での混合（垂直加算）によって静止画／動画の垂直圧縮処理を行う手法が採られている。
【０００６】
この信号電荷の転送過程での垂直圧縮処理を実行するには、カラーフィルタのカラーコーディングが最大の課題となる。すなわち、原色Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の場合は縦ストライプとして垂直加算するのが無難であるのに対して、補色はＣ（シアン），Ｙ（イエロー），Ｇ（グリーン），Ｍ（マゼンタ）の４色あり、縦ストライプとした場合には水平方向の色解像度の点で不利となる。そこで、水平転送部によるシフト加算（以下、水平シフト加算と称す）の手法を採って水平駆動周波数については常に一定とする。
【０００７】
ところが、Ｃ，Ｙ，Ｇ，Ｍが例えば図２４に示すように配列された補色市松カラーコーディングでは、インターレース動作に対応するために、垂直方向において２画素分の信号電荷を混合（以下、垂直２画素混合と称す）することによって得られる色差信号Ｃｒ（Ｇ＋Ｃ，Ｍ＋Ｙ），Ｃｂ（Ｍ＋Ｃ，Ｇ＋Ｙ）が、垂直方向で交互に得られる線順次となるため、色差信号Ｃｒ，Ｃｂを保持したままの垂直混合は不可能であった。なお、図２４において、左側が奇数（ＯＤＤ）フィールドを、右側が偶数（ＥＶＥＮ）フィールドをそれぞれ示している。
【０００８】
これに対して、垂直混合を可能とし、水平シフト加算を実現するために、図２５に示す如き補色カラーコーディングが提案されている（文献；１９９７年映像情報メディア学会年次大会（ITE'97：1997 ITE Annual Convention）「ハイビジョン／ＮＴＳＣ出力を有する単板カラー撮像の検討」pp37〜pp38参照）。この補色カラーコーディングによれば、図２５から明らかなように、色差信号Ｃｒ（Ｇ＋Ｃ，Ｍ＋Ｙ），Ｃｂ（Ｍ＋Ｃ，Ｇ＋Ｙ）が五の目状に得られることになる。
【０００９】
このように、色差信号Ｃｒ，Ｃｂが五の目状の配置となる従来の補色カラーコーディングでは、図２６に示すように、先に水平転送部にラインシフトされた１ライン分の信号電荷を、水平ブランキング期間で２ビット（２画素分）シフトした後に、次の１ライン分の信号電荷をラインシフトすることにより、同じカラー成分の信号同士を垂直混合できる。すなわち、色差信号Ｃｒ，Ｃｂを保持したまま垂直混合を実現できる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、色差信号Ｃｒ，Ｃｂが五の目状の配置、即ち色差信号Ｃｒ，Ｃｂが水平方向および垂直方向で交互に得られる補色カラーコーディングの場合には、上述したように、水平２ビットシフトを伴う垂直混合、即ち２画素分だけ離れた同じ色成分の信号同士の加算によって垂直圧縮処理を実現することになるため、水平方向の色解像度が通常の水平２繰り返しコーディングに対して水平４繰り返しと同程度（即ち、１／２）に低下するという課題がある。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、任意の垂直圧縮が可能で、かつ水平・垂直解像度のバランスがとれた動画撮像／静止画撮像に兼用可能な固体撮像素子およびその駆動方法ならびにカメラシステムを提供することにある。
【００１２】
本発明の第１の態様に係る固体撮像素子は、行列状に配される複数個のセンサ部と、前記複数個のセンサ部に対して各列ごとに配された複数本の垂直転送部と、前記複数個のセンサ部の上に配置され、行方向において同一の色が２画素ごとに繰り返し、列方向において同一の色が４画素ごとに繰り返され、前記複数本の垂直転送部の各々での斜め２画素加算によって第１色差信号と第２色差信号とが点順次となるカラーコーディングを持つカラーフィルタと、前記複数個のセンサ部の信号電荷を読出す駆動手段とを有し、前記駆動手段は、前記複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記複数本の垂直転送部のうちの一方側に位置する垂直転送部に読み出し、他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記複数本の垂直転送部のうちの他方側に位置する垂直転送部に読み出し、前記複数本の垂直転送部の各々において前記複数個のセンサ部から読み出された斜め２画素の信号電荷を加算し、前記第１色差信号と前記第２色差信号とを点順次に含む信号を読み出す。
本発明の第２の態様に係る固体撮像素子の駆動方法は、行列状に配される複数個のセンサ部の上に、行方向において同一の色が２画素ごとに繰り返し、列方向において同一の色が４画素ごとに繰り返され、前記複数本の垂直転送部の各々での斜め２画素加算によって第１色差信号と第２色差信号とが点順次となるカラーコーディングを持つカラーフィルタが配置された固体撮像素子の駆動方法であって、前記複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記複数本の垂直転送部のうちの一方側に位置する垂直転送部に読み出すステップと、他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記複数本の垂直転送部のうちの他方側に位置する垂直転送部に読み出すステップとを有し、前記複数本の垂直転送部の各々において前記複数個のセンサ部から読み出された斜め２画素の信号電荷を加算し、前記第１色差信号と前記第２色差信号とを点順次に含む信号を読み出す。
【００１３】
上記構成の固体撮像素子およびその駆動方法において、複数個の画素（センサ部）のうち、一行おきに位置する画素群の各信号電荷を例えば左側に位置する垂直転送部に読み出し、他の一行おきに位置する画素群の各信号電荷を例えば右側に位置する垂直転送部に読み出す。すると、同一の垂直転送部の隣り合う２つの転送段には、画素配列上、互いに斜めに位置する２つの画素の信号電荷が読み出される。そして、周知のフィールド読み出しと同様の駆動を行うことで、隣り合う２つの転送段の各信号電荷が加算される。すなわち、斜め２画素の信号電荷の加算読み出しが行われる。
【００１４】
本発明の第３の態様に係るカメラシステムは、行列状に配される複数個のセンサ部を有する固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆動する駆動手段とを有し、前記固体撮像素子は、前記複数個のセンサ部に対して各列ごとに配された複数本の垂直転送部と、前記複数個のセンサ部の上に配置され、行方向において同一の色が２画素ごとに繰り返し、列方向において同一の色が４画素ごとに繰り返され、前記複数本の垂直転送部の各々での斜め２画素加算によって第１色差信号と第２色差信号とが点順次となるカラーコーディングを持つカラーフィルタとを有し、前記駆動手段は、前記複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記複数本の垂直転送部のうちの一方側に位置する垂直転送部に読み出し、他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記複数本の垂直転送部のうちの他方側に位置する垂直転送部に読み出し、前記複数本の垂直転送部の各々において前記複数個のセンサ部から読み出された斜め２画素の信号電荷を加算し、前記第１色差信号と前記第２色差信号とを点順次に含む信号を読み出す。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、ＣＣＤ型撮像素子（以下、ＣＣＤ撮像素子と称す）に適用した場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではなく、固体撮像素子全般に適用可能である。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係るＣＣＤ撮像素子を示す概略構成図であり、例えばＩＳ（インターレーススキャン）−ＩＴ（インターライントランスファ）方式の単板カラーＣＣＤ撮像素子に適用した場合を例に採って示している。
【００１７】
図１において、本実施形態に係るＣＣＤ撮像素子１０は、行列状に配された複数個のセンサ部（画素）１１、これらセンサ部１１の垂直列ごとに配された複数本の垂直ＣＣＤ（垂直転送部）１２、センサ部１１と垂直ＣＣＤ１２との間に介在する読み出しゲート部１３、垂直ＣＣＤ１２の一方の端部側に配された水平ＣＣＤ（水平転送部）１４、水平ＣＣＤ１４の転送先側の端部に配された電荷検出部１６および出力回路１７を有する構成となっている。
【００１８】
また、図１には示していないが、ＣＣＤ撮像素子１０の撮像エリア（画素エリア）１８上には、例えば補色市松カラーコーディングのカラーフィルタ１９が配される。このカラーフィルタ１９は、例えば図２に示すように、偶数行がＭ／Ｃ／Ｇ／Ｃ、奇数行がＧ／Ｙ／Ｍ／Ｙのカラーコーディング１９-1（Ａ）、または偶数行がＭ／Ｃ／Ｇ／Ｙ、奇数行がＧ／Ｙ／Ｍ／Ｃのカラーコーディング１９-2（Ｂ）、即ち同一色が水平方向（列方向）において４画素ごとに繰り返され、垂直方向（列方向）において２画素ごとに繰り返される水平４繰り返し、垂直２繰り返しのカラーコーディングとなっている。
【００１９】
かかる構成のＣＣＤ撮像素子１０において、センサ部１１は例えばＰＮ接合のフォトダイオードからなり、入射光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に光電変換して蓄積する。行列状に配された複数個のセンサ部１１に対して、各列ごとに複数本の垂直ＣＣＤ１２が配されている。
【００２０】
読み出しゲート部１３は、後述する読み出しパルスＸＳＧが印加されることにより、一行おきに位置するセンサ部群、例えば奇数（ＯＤＤ）行のセンサ部１１の信号電荷を一方側（本例では、図の左側）に位置する垂直ＣＣＤ１２に読み出し、他の一行おきに位置するセンサ部群、例えば偶数（ＥＶＥＮ）行のセンサ部１１の信号電荷を他方側（本例では、図の右側）に位置する垂直ＣＣＤ１２に読み出す構成となっている。この読み出しゲート部１３の具体的な構成については後述する。
【００２１】
垂直ＣＣＤ１２は、例えば４相の垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４によって転送駆動される。４相の垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４のうち、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ３は、図３の波形図に示すように、低レベル（“Ｌ”レベル）、中間レベル（“Ｍ”レベル）および高レベル（“Ｈ”レベル）の３値をとるように設定されており、垂直ブランキング期間において発生する３値目（“Ｈ”レベル）のパルスが読み出しパルスＸＳＧとなる。
【００２２】
垂直ＣＣＤ１２内では、周知のフィールド読み出し駆動の場合と同様に、４相の垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４のタイミング関係により、隣り合う２つのパケット間で信号電荷の加算が行われるとともに、加算するパケットの組み合わせが第１フィールドと第２フィールドで変わるようになっている。ここで、パケットとは、１画素分の信号電荷を扱う単位（１転送段）を言うものとする。
【００２３】
すなわち、第１フィールドでは、図３（Ａ）に示すように、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ３に読み出しパルスＸＳＧが立った後、垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ３が“Ｍ”レベル、垂直転送クロックＶφ４が“Ｌ”レベルとなることで、画素配列の例えば１行目と２行目、３行目と４行目、……に相当する各パケット間で信号電荷の加算が行われる。
【００２４】
第２フィールドでは、図３（Ｂ）に示すように、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ３に読み出しパルスＸＳＧが立った後、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ３，Ｖφ４が“Ｍ”レベル、垂直転送クロックＶφ２が“Ｌ”レベルとなることで、画素配列の例えば２行目と３行目、４行目と５行目、……に相当する各パケット間で信号電荷の加算が行われる。
【００２５】
そして、垂直ＣＣＤ１２は、隣り合う２パケット間で加算された信号電荷を、垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４によって転送駆動されることにより、図４のタイミングチャートに示すように、水平ブランキング期間の一部において垂直転送（ラインシフト）して水平ＣＣＤ１４に移送する。
【００２６】
水平ＣＣＤ１４は、例えば２相の水平転送クロックＨφ１，Ｈφ２によって転送駆動されることにより、垂直ＣＣＤ１２からラインシフトされた信号電荷を、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転送して電荷検出部１６に供給する。この水平ＣＣＤ１４の動作は通常モードでの転送動作である。
【００２７】
電荷検出部１６は、例えばフローティング・ディフュージョン・アンプによって構成されている。すなわち、水平ＣＣＤ１４から信号電荷が注入されるフローティングディフュージョンＦＤと、電荷を排出するリセットドレインＲＤと、フローティングディフュージョンＦＤとリセットドレインＲＤとの間に配されたリセットゲートＲＧとからなり、水平ＣＣＤ１４から順次供給される信号電荷を検出し、これを信号電圧に変換する。リセットドレインＲＤには、所定のリセットドレイン電圧ＶＲＤが印加されている。
【００２８】
図５は、センサ部１１、垂直ＣＣＤ１２および読み出しゲート部１３の具体的な構成の一例を示す平面パターン図である。図５において、垂直ＣＣＤ１２は、垂直方向に平行に延在する複数本の転送チャネル２１と、これら転送チャネル２１の上方に垂直方向に順に配され、かつ水平方向に平行に延在する４相の垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４に対応した転送電極２２-1〜２２-4とを有する構成となっている。転送電極２２-1〜２２-4は、２ライン（垂直２画素）を１単位として形成されている。
【００２９】
これらの転送電極２２-1〜２２-4において、例えば、２相目，４相目の垂直転送クロックＶφ２，Ｖφ４が印加される転送電極２２-2，２２-4が１層目のポリシリコン（図中、一点鎖線で示す）によって形成され、１相目，３相目の垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ３が印加される転送電極２２-1，２２-3が２層目のポリシリコン（図中、二点鎖線で示す）によって形成されている。そして、１層目のポリシリコンからなる転送電極２２-2，２２-4と、２層目のポリシリコンからなる転送電極２２-1，２２-3とは、転送チャネル２１上において互いにオーバーラップしている。
【００３０】
ここで、センサ部１１の周囲において、図５にハッチングで示すように、一行おき（本例では、奇数行）の各センサ部１１ｏについては図の左側、他の一行おき（本例では、偶数行）の各センサ部１１ｅについては図の右側において素子分離用のチャネルストップ部２３を除いた形状をしている。これに対して、転送電極２２-1〜２２-4は、転送チャネル２１上だけでなく、センサ部１１の開口縁まで幅広に形成されることで、チャネルストップ部２３が形成されていない部分において読み出しゲート部１３のゲート電極を兼ねている。
【００３１】
上記の画素構造において、読み出しパルスＸＳＧが転送電極２２-1，２２-3を通して読み出しゲート部１３に印加されることにより、各センサ部１１からの信号電荷の読み出しが行われる。具体的には、１相目の垂直転送クロックＶφ１に読み出しパルスＸＳＧが立つことで、奇数行のセンサ部１１ｏの信号電荷が、左向きの矢印で示すように、図の左側に位置する垂直ＣＣＤ１２に読み出される。また、３相目の垂直転送クロックＶφ３に読み出しパルスＸＳＧが立つことで、偶数行のセンサ部１１ｅの信号電荷が、右向きの矢印で示すように、図の右側に位置する垂直ＣＣＤ１２に読み出される。
【００３２】
上述したように、水平４繰り返し、垂直２繰り返しのカラーコーディングのカラーフィルタ１９を有するＣＣＤ撮像素子１０において、一行おきに位置するセンサ部群、例えば奇数行のセンサ部１１ｏの信号電荷を一方側（本例では、図の左側）に位置する垂直ＣＣＤ１２に読み出し、他の一行おきに位置するセンサ部群、例えば偶数行のセンサ部１１ｅの信号電荷を他方側（本例では、図の右側）に位置する垂直ＣＣＤ１２に読み出すようにしたことにより、垂直ＣＣＤ１２内では隣り合う２パケットの信号電荷の加算が行われる。この加算により、画素配列において、斜めに位置する２画素間での信号電荷の加算が行われる。
【００３３】
すなわち、図２（Ａ）に示すカラーコーディング、即ち奇数行がＭ／Ｃ／Ｇ／Ｃ、偶数行がＧ／Ｙ／Ｍ／Ｙの補色カラーコーディングのカラーフィルタ１９−１を有するＣＣＤ撮像素子１０において、斜め２画素加算（混合）を行うことにより、色差（クロマ）信号Ｃｒと色差信号Ｃｂとが点順次で出力される。なお、本例では、カラーフィルタ１９−１のカラーコーディングが、偶数行がＭ／Ｃ／Ｇ／Ｃ、奇数行がＧ／Ｙ／Ｍ／Ｙの場合について説明したが、これに限られるものではなく、図２（Ｂ）に示すカラーコーディング、即ち偶数行がＭ／Ｃ／Ｇ／Ｙ、奇数行がＧ／Ｙ／Ｍ／Ｃや、偶数行がＭ／Ｃ／Ｍ／Ｙ、奇数行がＧ／Ｙ／Ｇ／Ｃ、又はそれぞれ奇数行、偶数行が入れ替わったカラーコーディングなど、斜め２画素加算時に色差信号Ｃｒと色差信号Ｃｂとが点順次となるカラーコーディングであれば良い。
【００３４】
ここで、補色カラーコーディングと色差信号Ｃｒ，Ｃｂとの関係について、図６に示す一般的な補色カラーコーディングを例に採って説明する。
【００３５】
通常、ＣＣＤ撮像素子ではフィールド読み出しを行うことから、第１フィールドでは、ａ１，ａ２の垂直２画素の組み合わせで信号電荷の混合が行われる。したがって、水平ＣＣＤで転送される信号電荷の順番は、ａ１ラインを考えると、（Ｇ＋Ｃｙ），（Ｍｇ＋Ｙｅ），（Ｇ＋Ｃｙ），（Ｍｇ＋Ｙｅ），……となる。なお、第２フィールドでは、ｂの垂直２画素の組み合わせとなる。
【００３６】
この順番で出力される信号電荷を電気信号に変換し、これを後段の色信号処理系で処理して輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ，Ｃｂを構成するには、Ｙ信号は隣り同士を加え、色差信号Ｃｒ，Ｃｂは減ずるようにする。すなわち、Ｙ信号は、
の近似信号を用いる。色差信号Ｃｒは、
の近似信号を用いる。
【００３７】
次に、ａ２ラインを考えると、水平ＣＣＤからは、（Ｍｇ＋Ｃｙ），（Ｇ＋Ｙｅ），（Ｍｇ＋Ｃｙ），（Ｇ＋Ｙｅ），……の順番で出力されることから、これによりＹ信号を構成すると、
となり、ａ１ラインと同一構成でバランスする。同様に、色差信号Ｃｂは、
で近似される。第２フィールドも同様である。
【００３８】
一方、本実施形態に係るＣＣＤ撮像素子１０では、水平４繰り返し、垂直２繰り返しの補色カラーコーディング（図２を参照）に対して、フィールド読み出しを行って垂直ＣＣＤ１２内で斜め２画素加算を行うことにより、水平ＣＣＤ１４からは、図７の動作説明図から明らかなように、各ラインａ１，ａ２，ａ３において、？＋Ｍ、Ｇ＋Ｃ、Ｙ＋Ｇ、Ｍ＋Ｃ、Ｙ＋Ｍ、Ｇ＋Ｃ、Ｙ＋Ｇ、Ｍ＋Ｃ、Ｙ＋Ｍ、Ｇ＋？の順に信号電荷が出力される。
【００３９】
ここで、下線を付したのが色差信号Ｃｒを、下線を付さないのが色差信号Ｃｂをそれぞれ表している。ここでは、ＭｇをＭ、ＣｙをＣ、ＹｅをＹと略記するものとし、以下の説明でも同様とする。なお、図７は、第１フィールドの場合の動作説明である。この第１フィールドでは、ある１つの画素について右斜め上（左斜め下）の画素との間で２画素加算が行われる。
【００４０】
一方、第２フィールドでは、先述したように、加算する２つのパケットの組み合わせが変わることから、ある１つの画素について左斜め上（右斜め下）の画素との間で２画素加算が行われる。これにより、図８の動作説明図から明らかなように、各ラインｂ１，ｂ２において、？＋Ｍ、Ｇ＋Ｃ、Ｙ＋Ｇ、Ｍ＋Ｃ、Ｙ＋Ｍ、Ｇ＋Ｃ、Ｙ＋Ｇ、Ｍ＋Ｃ、Ｙ＋Ｍ、Ｇ＋？の順に信号電荷が出力される。
【００４１】
このように、水平４繰り返し、垂直２繰り返しの補色カラーコーディングに対して、斜め２画素加算を行うことにより、色差信号Ｃｒと色差信号Ｃｂとが点順次で出力されることになる。しかも、第１フィールドと第２フィールドとで斜め加算する２画素の組み合わせを変えることにより、インターレース動作を実現できる。
【００４２】
また、輝度信号は、先述したことから明らかなように、Ｙ／Ｍ／Ｇ／Ｃの各画素信号の加算によって得られる。したがって、水平ＣＣＤ１４から出力される斜め２画素加算による信号電荷を１ビットとすると、後段の信号処理回路において２ビットずつ加算処理することによって輝度信号が得られる。このとき、４画素分の加算となるが、垂直ＣＣＤ１２内で斜め２画素加算を行っているため、実質的には、垂直２画素、水平方向では３画素加算相当となる。
【００４３】
その結果、垂直方向では２画素加算、水平方向では３画素加算となるため、水平方向で４画素加算する場合に比べて、垂直解像度と水平解像度とのバランスが良いものとなる。また、垂直ＣＣＤ１２の各々には同じ色のみが存在することになるため、垂直方向でさらに加算圧縮することが可能となる。この垂直方向でのさらなる加算圧縮を行うことにより、フレームレートを上げることができる。なお、垂直方向での加算圧縮は、水平ＣＣＤ１４において、その水平転送動作を停止した状態で、垂直転送（ラインシフト）動作を２ライン分、又はそれ以上実行することによって実現できる。
【００４４】
以上説明した、斜め２画素加算を基本とする加算圧縮によるダウンコンバージョンが可能なＣＣＤ撮像素子１０は、静止画撮像と動画撮像の双方に対応可能な静止画／動画兼用の撮像デバイスとして用いられる。具体的には、ＣＣＤ撮像素子１０を静止画多画素の撮像素子とし、この静止画多画素のＣＣＤ撮像素子からの加算圧縮によるダウンコンバージョンによってＮＴＳＣ／ＰＡＬ／ＨＤＴＶ等のテレビジョン方式に対応したテレビジョン信号を作り出すようにする。
【００４５】
なお、静止画の撮像デバイスとして用いる場合には、本実施形態に係るＣＣＤ撮像素子１０が斜め２画素加算を前提とした構造であることから、一例として、第１フィールドでは垂直転送クロックＶφ３にのみ、第２フィールドでは垂直転送クロックＶφ１にのみ読み出しパルスＸＳＧが立つようにする、即ち周知のフレーム読み出しと同様の駆動を行うことで、２フィールドで全画素の情報を独立に得ることができ、これにより高画質の静止画を得ることができる。
【００４６】
ここで、各テレビジョン方式に対応したテレビジョン信号を作り出す一例として、図９に示す画素構成の場合を考える。図９には、有効画素領域３１における水平画素数が１９２０、垂直画素数（ライン数）が１４４０の画素構成が示されている。なお、実際には、有効画素領域３１の上下左右には、黒情報を得るためのオプティカルブラック（光学的黒）領域の他に、若干の有効画素が配されている。また、インターレース動作時の水平駆動周波数は、ＮＴＳＣ／ＰＡＬ共に３８．２５ＭＨｚとなる。
【００４７】
アスペクト比が４：３の静止画撮像の場合には、この有効画素領域３１の画素情報をそのまま用いることになる。また、静止画撮像時において、モニタリングモードを実現するには、ＮＴＳＣ方式では、１４４０ラインに対して１／３．０圧縮を行うことで４８０ラインを実現し、ＰＡＬ方式では、１４４０ラインに対して１／２．５圧縮を行うことで５７６ラインを実現する。
【００４８】
アスペクト比が４：３の動画撮像の場合は、ＮＴＳＣ方式では、１２１３ラインに対して１／２．５圧縮を行うことになる。このとき、有効画素領域の上下計２２７（＝１４４０−１２１３）ライン分を手振れ補正に利用することになり、その割合は約１９％となる。ＰＡＬ方式では、１１５０ラインに対して１／２．０圧縮を行うことになる。このとき、２９０（＝１４４０−１１５０）ライン分を手振れ補正に利用することになり、その割合は約２５％となる。
【００４９】
アスペクト比が１６：９（ＨＤＴＶ）の動画撮像の場合は、水平画素数が１９２０、垂直画素数（ライン数）が１０８０の有効画素領域となる。そして、ＮＴＳＣ方式では、９７０ラインに対して１／２．０圧縮を行うことになる。このとき、有効画素領域の上下計１１０（＝１０８０−９７０）ライン分を手振れ補正に利用はることになり、その割合は約１１％となる。ＰＡＬ方式では、８６３ラインに対して１／１．５圧縮を行うことになる。このとき、２１７（＝１０８０−８６３）ライン分を手振れ補正に利用することになり、その割合は約２５％となる。
【００５０】
上述した圧縮率１／３．０、１／２．５、１／２．０、１／１．５のうち、１／２．０および１／２．５の場合を例にとって、その具体的な圧縮（加算）動作について説明する。
【００５１】
先ず、ＮＴＳＣ方式での１／２．０圧縮のインターレース動作について、図１０の動作説明図に基づいて、図１１のタイミングチャートを用いて説明する。この１／２．０圧縮では、垂直ＣＣＤ１２内で斜め２画素間での信号電荷の加算を行い、その２画素加算した信号電荷を１ライン分の信号電荷として水平ＣＣＤ１４へ順に２ライン分ずつシフト（２ラインシフト）し、この水平ＣＣＤ１４内で２ライン（４画素）分の信号電荷の加算を行う。
【００５２】
具体的には、第１フィールドでは、先ず垂直ブランキング期間（Ｖ−ＢＬＫ）において、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ３に読み出しパルスＸＳＧを立てることによって各センサ部（画素）１１から信号電荷を読み出す。この信号電荷の読み出しの際に、垂直ＣＣＤ１２内において、１行目の各画素の信号電荷と２行目の右斜め上の各画素の信号電荷とを加算し、３行目の各画素の信号電荷と４行目の右斜め上の各画素の信号電荷とを加算し、という具合に２行ごとに斜め２画素加算が行われる。
【００５３】
その後、ＮＴＳＣ方式での有効画素領域の下側（水平ＣＣＤ１４側）の不要画素領域の信号電荷については、垂直ＣＣＤ１２を高速にて転送駆動することによって掃き捨てる動作を行う。この高速掃き捨て動作は、周知の技術を用いることによって実現できる。その後、２ライン分ずつラインシフト動作を繰り返して実行する。この２ライン分のラインシフトを行うことにより、水平ＣＣＤ１４内において、２ライン分、１列につき計４画素分の信号電荷の加算が行われる。
【００５４】
これにより、水平ＣＣＤ１４からは先ず、（？＋Ｍ２１）＋（？＋Ｍ４１）、（Ｇ１１＋Ｃ２２）＋（Ｇ３１＋Ｃ４２）、（Ｙ１２＋Ｇ２３）＋（Ｙ３２＋Ｇ４３）、（Ｍ１３＋Ｃ２４）＋（Ｍ３３＋Ｃ４４）、…続いて、（？＋Ｍ６１）＋（？＋Ｍ８１）、（Ｇ５１＋Ｃ６２）＋（Ｇ７１＋Ｃ８２）、（Ｙ５２＋Ｇ６３）＋（Ｙ７２＋Ｇ８３）、（Ｍ５３＋Ｃ６４）＋（Ｍ７３＋Ｃ８４）、……という具合に、加算された４画素分の信号電荷が順に出力される。
【００５５】
上述した一連の動作の繰り返しにより、第１フィールドでの１／２．０圧縮が行われる。ここで、下線を付したのが色差信号Ｃｒを、下線を付さないのが色差信号Ｃｂをそれぞれ表している。また、図１０の動作説明図において、○印および●印を付した４行ずつが、第１フィールドで信号電荷が加算される組み合わせとなり、加算後のライン重心が◆印を付した位置となる。
【００５６】
第２フィールドの場合にも、第１フィールドの場合と同様の動作によって１／２．０圧縮が行われる。ただし、第２フィールドでは、図１０の動作説明図において、△印を付した４行ずつが信号電荷が加算される組み合わせとなり、加算後のライン重心が×印を付した位置となる。なお、最初の１ラインについては、４画素分の加算が行われないため掃き捨てられることになる。
【００５７】
これにより、水平ＣＣＤ１４からは先ず、（？＋Ｍ４１）＋（？＋Ｍ６１）、（Ｇ３１＋Ｃ４２）＋（Ｇ５１＋Ｃ６２）、（Ｙ３２＋Ｇ４３）＋（Ｙ５２＋Ｇ６３）、（Ｍ３３＋Ｃ４４）＋（Ｍ５３＋Ｃ６４）、…続いて、（？＋Ｍ８１）＋（？＋Ｍ１０１）、（Ｇ７１＋Ｃ８２）＋（Ｇ９１＋Ｃ１０２）、（Ｙ７２＋Ｇ８３）＋（Ｙ９２＋Ｇ１０３）、（Ｍ７３＋Ｃ８４）＋（Ｍ９３＋Ｃ１０４）、……という具合に、加算された４画素分の信号電荷が順に出力される。
【００５８】
なお、本例では、第１フィールド、第２フィールド共に、ある１つの画素について、右斜め上（左斜め下）の画素との間で斜め２画素加算を行うとしたが、図８の動作説明図に基づいて述べたように、第２フィールドでは、ある１つの画素について、左斜め上（右斜め下）の画素との間で斜め２画素加算を行うようにしても良く、また第１フィールド、第２フィールド共に、左斜め上（右斜め下）の画素との間で斜め２画素加算を行うようにしても良い。
【００５９】
次に、ＮＴＳＣ方式での１／２．５圧縮のインターレース動作について、図１２の動作説明図に基づいて、図１３のタイミングチャートを用いて説明する。この１／２．５圧縮では、垂直ＣＣＤ１２内で斜め２画素加算を行い、その２画素加算した信号電荷を１ライン分の信号電荷として水平ＣＣＤ１４へ２ライン分／３ライン分のシフト（２ラインシフト／３ラインシフト）を交互に繰り返し、この水平ＣＣＤ１４内で２ライン（４画素）分／３ライン（６画素）分の信号電荷の加算を繰り返して実行する。
【００６０】
具体的には、第１フィールドでは、先ず垂直ブランキング期間（Ｖ−ＢＬＫ）において、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ３に読み出しパルスＸＳＧを立てることによって各センサ部（画素）１１から信号電荷を読み出す。この信号電荷の読み出しの際に、垂直ＣＣＤ１２内において、１行目の各画素の信号電荷と２行目の右斜め上の各画素の信号電荷とを加算し、３行目の各画素の信号電荷と４行目の右斜め上の各画素の信号電荷とを加算し、という具合に２行ごとに斜め２画素加算が行われる。
【００６１】
その後、ＮＴＳＣ方式での有効画素領域の下側（水平ＣＣＤ１４側）の不要画素領域の信号電荷については、垂直ＣＣＤ１２を高速にて転送駆動することによって掃き捨てる動作を行う。その後先ず、２ライン分の信号電荷についてラインシフト動作を行うことにより、水平ＣＣＤ１４内において、２ライン分、計４画素分の信号電荷を加算する。続いて、次の３ライン分の信号電荷についてラインシフト動作を行うことにより、水平ＣＣＤ１４内において、３ライン分、１列につき計６画素分の信号電荷を加算する。
【００６２】
これにより、水平ＣＣＤ１４からは先ず、（？＋Ｍ２１）＋（？＋Ｍ４１）、（Ｇ１１＋Ｃ２２）＋（Ｇ３１＋Ｃ４２）、（Ｙ１２＋Ｇ２３）＋（Ｙ３２＋Ｇ４３）、…続いて、（？＋Ｍ６１）＋（？＋Ｍ８１）＋（？＋Ｍ１０１）、（Ｇ５１＋Ｃ６２）＋（Ｇ７１＋Ｃ８２）＋（Ｇ９１＋Ｃ１０２）、（Ｙ５２＋Ｇ６３）＋（Ｙ７２＋Ｇ８３）＋（Ｙ９３＋Ｇ１０３）、……続いて、（？＋Ｍ１２１）＋（？＋Ｍ１４１）、（Ｇ１１１＋Ｃ１２２）＋（Ｇ１３１＋Ｃ１４２）、（Ｙ１１２＋Ｇ１２３）＋（Ｙ１３２＋Ｇ１４３）、…という具合に、加算された４画素分の信号電荷と６画素分の信号電荷とがラインごとに繰り返して出力される。
【００６３】
上述した一連の動作の繰り返しにより、第１フィールドでの圧縮が行われる。ここで、下線を付したのが色差信号Ｃｒを、下線を付さないのが色差信号Ｃｂをそれぞれ表している。また、図１２の動作説明図において、○印を付した４行ずつおよび●印を付した６行ずつが、第１フィールドで信号電荷が加算される組み合わせとなり、加算後のライン重心が◆印を付した位置となる。
【００６４】
第２フィールドの場合にも、第１フィールドの場合と同様の動作によって圧縮が行われる。ただし、第２フィールドでは、図１２の動作説明図において、△印を付した４行ずつおよび▲印を付した６行ずつが信号電荷が加算される組み合わせとなり、加算後のライン重心が×印を付した位置となる。なお、最初の１ラインについては、４画素分または６画素分の加算が行われないため掃き捨てられることになる。そして、２フィールドで１／２．５圧縮が実現される。すなわち、一方のフィールドで１０画素が１／２に圧縮され、それが２フィールドで行われることから、１／２．５（＝１０／４）圧縮となる。
【００６５】
これにより、水平ＣＣＤ１４からは先ず、（？＋Ｍ４１）＋（？＋Ｍ６１）、（Ｇ３１＋Ｃ４２）＋（Ｇ５１＋Ｃ６２）、（Ｙ３２＋Ｇ４３）＋（Ｙ５２＋Ｇ６３）、…続いて、（？＋Ｍ８１）＋（？＋Ｍ１０１）＋（？＋Ｍ１２１）、（Ｇ７１＋Ｃ８２）＋（Ｇ９１＋Ｃ１０２）＋（Ｇ１１１＋Ｃ１２２）、（Ｙ７２＋Ｇ８３）＋（Ｙ９２＋Ｇ１０３）＋（Ｙ１１２＋Ｇ１２３）、……続いて、（？＋Ｍ１４１）＋（？＋Ｍ１６１）、（Ｇ１３１＋Ｃ１４２）＋（Ｇ１５１＋Ｃ１６２）、（Ｙ１３２＋Ｇ１４３）＋（Ｙ１５２＋Ｇ１６３）、…という具合に、加算された４画素分の信号電荷と６画素分の信号電荷とがラインごとに繰り返して出力される。
【００６６】
なお、本例では、第１フィールド、第２フィールド共に、ある１つの画素について、右斜め上（左斜め下）の画素との間で斜め２画素加算を行うとしたが、第２フィールドでは、ある１つの画素について、左斜め上（右斜め下）の画素との間で斜め２画素加算（図８を参照）を行うようにしても良く、また第１フィールド、第２フィールド共に、左斜め上（右斜め下）の画素との間で斜め２画素加算を行うようにしても良い。
【００６７】
ただし、上述した１／２．５圧縮の動作の場合には、加算された４画素分の信号電荷と６画素分の信号電荷とがラインごとに繰り返して出力されることから、フィールド間でライン重心が変わるとともに、ラインごとに信号量が変わることになる。ライン重心のフィールド間差は若干であり、上下のラインから補正しても著しい画質劣化にはならない。ただし、信号量については、後段の信号処理回路において、ラインごとにゲインコントロールを行う必要がある。
【００６８】
続いて、ラインごとに信号量が変わることのないようにした１／２．５圧縮の動作について、図１４の動作説明図に基づいて説明する。
【００６９】
この例では、４行分の信号電荷については加算を行い、次の１行分の信号電荷については間引き動作を行い、次の４行分の信号電荷については加算を行い、次の１行分の信号電荷については間引き動作を行い、…という具合に４画素加算と間引きを繰り返すことによって１／２．５圧縮を実現している。ここで、間引き動作とは、特定の行において信号電荷を読み出さない動作を言うものとする。
【００７０】
具体的には、第１フィールドでは、各センサ部（画素）１１から４行分を単位として１行おきに信号電荷が読み出され、５行に１行の割合で信号電荷の読み出しが間引かれる。このとき、読み出された信号電荷について、垂直ＣＣＤ１２内において、１行目の各画素の信号電荷と２行目の右斜め上の各画素の信号電荷とを加算し、３行目の各画素の信号電荷と４行目の右斜め上の各画素の信号電荷とを加算し、という具合に２行ごとに斜め２画素加算が行われる。
【００７１】
その後、斜め２画素加算が行われた２ライン分の信号電荷について、続けてラインシフト動作を行うことにより、水平ＣＣＤ１４内において、２ライン分、１列につき計４画素分の信号電荷を加算する。これにより、水平ＣＣＤ１４からは、（？＋Ｍ２１）＋（？＋Ｍ４１）、（Ｇ１１＋Ｃ２２）＋（Ｇ３１＋Ｃ４２）、（Ｙ１２＋Ｇ２３）＋（Ｙ３２＋Ｇ４３）、…という具合に、加算された４画素分の信号電荷が順に出力される。
【００７２】
次の１行分の信号電荷については間引かれていることから、垂直ＣＣＤ１２内において、次の４行の最初の１行目との間で斜め２画素加算が行われても、その最初の１行目の信号電荷がそのまま加算結果として蓄積される。また、次の４行分の信号電荷については、２行目と３行目との間で斜め２画素加算が行われる。そして、最終の行については、その次に間引かれる行との間で２画素加算が行われ、最終の行の信号電荷がそのまま加算結果として蓄積される。
【００７３】
そして、この３ライン分の信号電荷について、続けてラインシフト動作を行うことにより、水平ＣＣＤ１４内において、３ライン分、１列につき計４画素分の信号電荷を加算する。これにより、水平ＣＣＤ１４からは、（Ｍ６１）＋（？＋Ｍ８１）＋（？）、（Ｃ６２）＋（Ｇ７１＋Ｃ８２）＋（Ｇ９１）、（Ｇ６３）＋（Ｙ７２＋Ｇ８３）＋（Ｙ９２）、…という具合に、加算された４画素分の信号電荷が順に出力される。
【００７４】
上述した一連の動作の繰り返しにより、第１フィールドでの圧縮が行われる。ここで、下線を付したのが色差信号Ｃｒを、下線を付さないのが色差信号Ｃｂをそれぞれ表している。また、図１４の動作説明図において、○印および●印を付した４行ずつが、第１フィールドで信号電荷が加算される組み合わせとなり、加算後のライン重心が◆印を付した位置となる。
【００７５】
第２フィールドの場合にも、第１フィールドの場合と同様の動作によって圧縮が行われる。ただし、第２フィールドでは、図１４の動作説明図において、△印および▲印を付した４行ずつが信号電荷が加算される組み合わせとなり、加算後のライン重心が×印を付した位置となる。なお、最初の１ラインについては、４画素分の加算が行われないため掃き捨てられることになる。そして、２フィールドで１／２．５圧縮が実現される。
【００７６】
これにより、水平ＣＣＤ１４からは先ず、（？＋Ｍ４１）＋（？＋Ｍ６１）、（Ｇ３１＋Ｃ４２）＋（Ｇ５１＋Ｃ６２）、（Ｙ３２＋Ｇ４３）＋（Ｙ５２＋Ｇ６３）、…続いて、（Ｍ８１）＋（？＋Ｍ１０１）＋（？）、（Ｃ８２）＋（Ｇ９１＋Ｃ１０２）＋（Ｇ１１１）、（Ｇ８３）＋（Ｙ９２＋Ｇ１０３）＋（Ｙ１１２）、……続いて、（？＋Ｍ１４１）＋（？＋Ｍ１６１）、（Ｇ１３１＋Ｃ１４２）＋（Ｇ１５１＋Ｃ１６２）、（Ｙ１３２＋Ｇ１４３）＋（Ｙ１５２＋Ｇ１６３）、…という具合に、加算された４画素分の信号電荷が順次出力される。
【００７７】
上述したように、間引き動作を併用した１／２．５圧縮を行うことにより、加算された４画素分の信号電荷が各ラインごとに出力される。したがって、ラインごとに信号量が変わるようなことはないため、後段の信号処理回路においてラインごとにゲインコントロールを行う、というような複雑な信号処理を行わなくて済むことになる。
【００７８】
なお、本例では、第１フィールド、第２フィールド共に、ある１つの画素について、右斜め上（左斜め下）の画素との間で斜め２画素加算を行うとしたが、第２フィールドでは、ある１つの画素について、左斜め上（右斜め下）の画素との間で斜め２画素加算（図８を参照）を行うようにしても良く、また第１フィールド、第２フィールド共に、左斜め上（右斜め下）の画素との間で斜め２画素加算を行うようにしても良い。
【００７９】
上述した１／２．５圧縮で用いる間引き動作は、周知の技術によって容易に実現できる。具体的には、図１５の画素部の配線図から明らかなように、読み出しパルスＸＳＧが立つ１相目、３相目の垂直転送クロックとして、２系統の垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ１′およびＶφ３，Ｖφ３′を用意する。そして、垂直転送クロックＶφ１′，Ｖφ３′については、読み出しパルスＸＳＧが立たないものとする。
【００８０】
さらに、６種類の垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ１′，Ｖφ２，Ｖφ３，Ｖφ３′，Ｖφ４に対応して６本のクロックライン４１〜４６をパターン配線する。このとき、間引きを行う行については、垂直転送クロックＶφ１′又はＶφ３′を転送するクロックライン４２又は４５を配線するようにする。図１４で説明した１／２．５圧縮の場合には、間引く行について、１行おきにクロックライン４２とクロックライン４５とを配線すれば良い。図１５の配線例では、ｎ＋２行目の転送電極２２-1に垂直転送クロックＶφ１′を印加し、ｎ−３行目の転送電極２２-3に垂直転送クロックＶφ３′を印加するようにしており、ｎ＋２行目とｎ−３行目が間引き対象行となる。
【００８１】
そして、間引き動作を行わないモードでは、配線パターン４１，４３，４４，４６を通して転送電極２２-1，２２-2，２２-3，２２-4に垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ２，Ｖφ３，Ｖφ４を与えることにより、垂直転送クロックＶφ１とＶφ３に読み出しパルスＸＳＧが立つことから、全センサ部１１から信号電荷が垂直ＣＣＤ１２に読み出されるとともに、垂直ＣＣＤ１２内で先述した斜め２画素加算が行われる。
【００８２】
一方、間引き動作を行うモードでは、配線パターン４１，４３，４４，４６を通して転送電極２２-1，２２-2，２２-3，２２-4に垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ２，Ｖφ３，Ｖφ４を与えることにより、垂直転送クロックＶφ１′とＶφ３′には読み出しパルスＸＳＧが立たないことから、これら垂直転送クロックＶφ１′とＶφ３′が印加される行においては、信号電荷の読み出しは行われず、それ以外の行においてのみ信号電荷の読み出しが行われるとともに、垂直ＣＣＤ１２内で先述した斜め２画素加算が行われる。
【００８３】
以上、カラーフィルタ１９として補色フィルタを用いた場合の動作例について説明したが、本発明は、補色フィルタへの適用に限られるものではなく、原色フィルタにも同様に適用可能である。以下、カラーフィルタ１９として原色フィルタを用いた場合の動作例について説明する。図１６に、例えば４種類の原色フィルタ１９-3（Ａ）〜１９-6（Ｂ）のカラーコーディング例を示す。
【００８４】
図１６において、原色フィルタ１９-3（Ａ）は、Ｒ／Ｇ／Ｂ斜めストライプ配列で、ＧがＶ（垂直）方向／Ｈ（水平）方向共に２繰り返し、Ｒ／ＢがＶ方向／Ｈ方向共に４繰り返しのカラーコーディングとなっている。原色フィルタ１９-4（Ｂ）は、Ｇ／Ｒ／Ｂ市松配列で、各色がＶ方向／Ｈ方向共に４繰り返しのカラーコーディングとなっている。
【００８５】
原色フィルタ１９-5（Ｃ）は、Ｇ斜めストライプＲ／Ｂ市松配列で、ＧがＶ方向／Ｈ方向共に２繰り返し、Ｒ／ＢがＶ方向２繰り返し、Ｈ方向４繰り返しのカラーコーディングとなっている。原色フィルタ１９-6（Ｄ）は、Ｇ／Ｒ／Ｂ市松配列で、各色がＶ方向２繰り返し、Ｈ方向４繰り返しのカラーコーディングとなっている。
【００８６】
ここで、原色フィルタ１９-3（Ａ）を用いたＣＣＤ撮像素子１０において、補色フィルタの場合と同様に、斜め２画素加算（混合）を行うことにより、同色が加算される、即ちＧとＧ、ＲとＲ、ＢとＢの斜め２画素間で信号電荷が加算される。その結果、図１７に示すように、斜め２画素加算後も原色が保持され、Ｇ縦ストライプ、Ｒ／Ｂ市松配列のカラーコーディングとなる。なお、図１７において、黒丸は画素を模式的に示しており、また矢印で示す斜め２画素間で加算が行われるものとする。
【００８７】
このように、斜め加算後も原色が保持されることにより、１／２ＰＳ（プログレッシブスキャン；全画素独立読み出し）圧縮で用いれば、即ち斜め２画素加算した情報をそのまま用いれば、後段の信号処理系での原色分離処理が不要になるため、解像度や信号処理系の回路規模の点でメリットがある。
【００８８】
一方、１／４ＩＳ（インターレーススキャン）圧縮で用いた場合には、次のような動作となる。１／４ＩＳ圧縮では、斜め２画素加算した信号電荷を１ライン分の信号電荷として取り扱い、４ライン単位として垂直加算を行う（このとき必要に応じて１ビットシフトも行う）とともに、第１フィールドと第２フィールドとで４ラインの組み合わせを変える。
【００８９】
１／４ＩＳ圧縮について図１８の動作説明図を用いて説明する。図１８において、（Ａ）は第１フィールドの場合を、（Ｂ）は第２フィールドの場合をそれぞれ示しており、第１フィールド（Ａ）では、１ライン目〜４ライン目、５ライン目〜８ライン目、…の組み合わせで、第２フィールド（Ｂ）では、３ライン目〜６ライン目、７ライン目〜１０ライン目、…の組み合わせで垂直加算を行う。
【００９０】
先ず、第１フィールド（Ａ）において、１ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，…）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトし、次いで水平ＣＣＤ１４で１ビット（１段）だけ転送する１ビットシフトを行い、続いて２ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，…）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では、２ライン１ビットシフト加算が行われ、その加算結果は、…，Ｂ＋Ｇ，Ｇ＋Ｒ，Ｒ＋Ｇ，Ｇ＋Ｂ，…となり、Ｂ＋Ｇ＝Ｃｙ、Ｇ＋Ｒ＝Ｙｅであることから、…，Ｃｙ，Ｙｅ，Ｙｅ，Ｃｙ，…となる。
【００９１】
この状態において、３ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，……）と４ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，……）とを水平ＣＣＤ１４に２ラインシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では、４ライン（８画素）分の信号電荷の加算が行われる。このとき、３ライン目と４ライン目の２ライン加算では、その加算結果が、２Ｇ，Ｂ＋Ｒ，２Ｇ，Ｒ＋Ｂ，２Ｇ，…となり、Ｂ＋Ｒ＝Ｍｇであることから、２Ｇ，Ｍｇ，２Ｇ，Ｍｇ，２Ｇ，…となる。
【００９２】
そして、１ライン目〜４ライン目までの４ライン（８画素）分の信号電荷の加算において、その加算結果は、図１８（Ａ）に示すように、２Ｇ＋Ｃｙ，Ｍｇ＋Ｙｅ，２Ｇ＋Ｙｅ，Ｍｇ＋Ｃｙ，…となる。なお、図中、２ＧをＧ、ＣｙをＣ、ＭｇをＭ、ＹｅをＹと略記している。これらの信号電荷は、水平ＣＣＤ１４によって順に水平転送され、電荷検出部１６で信号電圧に変換されて後段の信号処理系に出力される。
【００９３】
次の５ライン目〜８ライン目までの４ライン分の信号電荷の加算では、先ず、５ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，……）と６ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，……）とを水平ＣＣＤ１４に２ラインシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では２ライン加算が行われ、その加算結果は、…，Ｂ＋Ｒ，２Ｇ，Ｒ＋Ｂ，２Ｇ，…となり、Ｒ＋Ｂ＝Ｍｇであることから、…，Ｍｇ，２Ｇ，Ｍｇ，２Ｇ，…となる。
【００９４】
この状態において、７ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，……）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトし、次いで１ビットシフトを行った後、８ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，……）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では５ライン目〜８ライン目までの４ライン分の信号電荷の加算が行われる。このとき、７ライン目と８ライン目との間では、２ライン１ビットシフト加算が行われる。
【００９５】
７ライン目と８ライン目との間での２ライン１ビットシフト加算による加算結果は、…，Ｂ＋Ｇ，Ｇ＋Ｒ，Ｒ＋Ｇ，Ｇ＋Ｂ，…となり、Ｂ＋Ｇ＝Ｃｙ、Ｇ＋Ｒ＝Ｙｅであることから、…，Ｃｙ，Ｙｅ，Ｙｅ，Ｃｙ，…となる。そして、５ライン目〜８ライン目までの４ライン分の信号電荷の加算結果は、図１８（Ａ）に示すように、Ｍｇ＋Ｃｙ，２Ｇ＋Ｙｅ，Ｍｇ＋Ｙｅ，２Ｇ＋Ｃｙ，…となる。これらの信号電荷は順に水平転送され、信号電圧に変換されて後段の信号処理系に出力される。以降、第１フィールドにおいて同様の動作が繰り返される。
【００９６】
次に、第２フィールド（Ｂ）での動作について説明する。最初に、３ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，……）と４ライン目（Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，……）の信号電荷とを水平ＣＣＤ１４に２ラインシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では２ライン加算が行われ、その加算結果は、…，２Ｇ，Ｒ＋Ｂ，２Ｇ，Ｂ＋Ｒ，…となり、Ｒ＋Ｂ＝Ｍｇであることから、…，２Ｇ，Ｍｇ，２Ｇ，Ｍｇ，…となる。
【００９７】
この状態において、５ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，……）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトし、次いで１ビットシフトを行った後、６ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，……）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では、３ライン目〜６ライン目までの４ライン分の信号電荷の加算が行われる。このとき、５ライン目と６ライン目との間では、２ライン１ビットシフト加算が行われる。
【００９８】
５ライン目と６ライン目との間での２ライン１ビットシフト加算による加算結果は、…，Ｇ＋Ｒ，Ｒ＋Ｇ，Ｇ＋Ｂ，Ｂ＋Ｇ，…となり、Ｇ＋Ｒ＝Ｙｅ，Ｇ＋Ｂ＝Ｃｙであることから、…，Ｙｅ，Ｙｅ，Ｃｙ，Ｃｙ，…となる。そして、２ライン目〜５ライン目までの４ライン分の信号電荷の加算結果は、図１８（Ｂ）に示すように、２Ｇ＋Ｙｅ，Ｍｇ＋Ｙｅ，２Ｇ＋Ｃｙ，Ｍｇ＋Ｃｙ，…となる。これらの信号電荷は順に水平転送され、信号電圧に変換されて後段の信号処理系に出力される。
【００９９】
７ライン目〜１０ライン目までの４ライン分の信号電荷の加算では、７ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，…）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトし、次いで１ビットシフトを行った後、８ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，…）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では、２ライン１ビットシフト加算が行われ、その加算結果は、…，Ｇ＋Ｒ，Ｒ＋Ｇ，Ｇ＋Ｂ，Ｂ＋Ｇ，…となり、Ｇ＋Ｒ＝Ｙｅ、Ｇ＋Ｂ＝Ｃｙであることから、…，Ｙｅ，Ｙｅ，Ｃｙ，Ｃｙ，…となる。
【０１００】
この状態において、９ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，……）と１０ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，……）とを水平ＣＣＤ１４に２ラインシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では、４ライン分の信号電荷の加算が行われる。このとき、９ライン目と１０ライン目の２ライン加算では、その加算結果が、Ｂ＋Ｒ，２Ｇ，Ｒ＋Ｂ，２Ｇ，…となり、Ｂ＋Ｒ＝Ｍｇであることから、Ｍｇ，２Ｇ，Ｍｇ，２Ｇ，…となる。
【０１０１】
そして、７ライン目〜１０ライン目までの４ライン（８画素）分の信号電荷の加算において、その加算結果は、図１８（Ｂ）に示すように、Ｍｇ＋Ｙｅ，２Ｇ＋Ｙｅ，Ｍｇ＋Ｃｙ，２Ｇ＋Ｃｙ，…となる。これらの信号電荷は順に水平転送され、信号電圧に変換されて後段の信号処理系に出力される。以降、第２フィールドにおいて同様の動作が繰り返される。
【０１０２】
上述したように、図１６（Ａ）に示すカラーコーディングの原色フィルタ１９-4を用いたＣＣＤ撮像素子において、斜め２画素加算および１ビットシフト加算を含む４ライン加算による１／４ＩＳ圧縮を行うことにより、出力されるラインごとに色差信号Ｃｂ（Ｃｙ＋Ｍｇ，Ｙｅ＋Ｇ）と色差信号Ｃｒ（Ｍｇ＋Ｙｅ，Ｇ＋Ｃｙ）が交互に並んだ色差点順次の信号が得られることになる。
【０１０３】
原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）から補色（Ｇ，Ｙｅ，Ｍｇ，Ｃｙ）に変換後の信号処理については、一般の補色市松とは分光特性や信号レベルが異なるため、次のような原色分離の信号処理を行い、その後通常の原色配列と同等の処理を行うようにすれば良い。
【０１０４】
Ｍｇ＋Ｃｙ（以下、ＭＣと記す），Ｇ＋Ｙｅ（以下、ＧＹと記す）は色差信号Ｃｂであり、Ｇ＋Ｃｙ（以下、ＧＣと記す），Ｍｇ＋Ｙｅ（以下、ＭＹと記す）は色差信号Ｃｒであり、これら色差信号Ｃｂ，Ｃｒに含まれるＲＧＢ信号は、
ＭＣ＝Ｒ＋Ｇ＋２Ｂ
ＧＹ＝Ｒ＋３Ｇ
ＧＣ＝３Ｇ＋Ｂ
ＭＹ＝２Ｒ＋Ｇ＋Ｂ
である。
【０１０５】
したがって、これらの色差信号から再びＲＧＢ原色信号を演算で求めると、
となる。
【０１０６】
輝度信号Ｙに関しては、上式のＧをそのまま用いるか、各ラインの色差信号を加算することで、
２Ｙ＝ＭＣ＋ＧＹ＝ＧＣ＋ＭＹ＝４Ｇ＋２Ｒ＋２Ｂ
から簡易に作ることができる。なお、この式において、２ＹのＹは輝度信号を、ＧＹ，ＭＹのＹはＹｅをそれぞれ表わすものとする。
【０１０７】
次に、図１６（Ｂ）に示すカラーコーディングの原色フィルタ１９-4を用いた場合について説明する。この場合には、斜め２画素加算を行うことにより、ＧとＧ、ＢとＧ、ＲとＢ、ＧとＲがそれぞれ加算される。その結果、図１９に示すように、補色配列のカラーコーティングとなる。なお、図中、ＹｅをＹ、ＭｇをＭ、ＣｙをＣと略記している。
【０１０８】
この補色配列のカラーコーティングにおいて、例えば１／２ＩＳ圧縮は次のようにして行う。この場合にも、第１フィールドと第２フィールドとで、加算する２ラインの組み合わせを変える。１／２ＩＳ圧縮について図２０の動作説明図を用いて説明する。同図において、（Ａ）は第１フィールドの場合を、（Ｂ）は第２フィールドの場合をそれぞれ示しており、第１フィールド（Ａ）では、１ライン目と２ライン目、３ライン目と４ライン目、…の組み合わせで、第２フィールド（Ｂ）では、２ライン目と３ライン目、４ライン目と５ライン目、…の組み合わせで２ラインシフトを行う。
【０１０９】
先ず、第１フィールド（Ａ）では、１ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｃｙ，Ｍｇ，Ｙｅ，…）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトし、次いで水平ＣＣＤ１４で１ビットシフトを行い、続いて２ライン目の信号電荷（Ｍｇ，Ｙｅ，Ｇ，Ｃｙ，…）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では２ライン１ビットシフト加算が行われ、その加算結果は、図２０（Ａ）に示すように、Ｃｙ＋Ｍｇ，Ｍｇ＋Ｙｅ，Ｙｅ＋Ｇ，Ｇ＋Ｃｙ，…となる。これらの信号電荷は順に水平転送され、信号電圧に変換されて後段の信号処理系に出力される。
【０１１０】
続いて、３ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｃｙ，Ｍｇ，Ｙｅ，…）をラインシフトし、次いで１ビットシフトを行った後４ライン目の信号電荷（Ｍｇ，Ｙｅ，Ｇ，Ｃｙ，…）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトする。これにより、２ライン１ビットシフト加算が行われ、その加算結果は、図２０（Ａ）に示すように、Ｃｙ＋Ｍｇ，Ｍｇ＋Ｙｅ，Ｙｅ＋Ｇ，Ｇ＋Ｃｙ，…となる。これらの信号電荷は順に水平転送され、信号電圧に変換されて後段の信号処理系に出力される。以降、第１フィールドにおいて同様の動作が繰り返される。
【０１１１】
次に、第２フィールド（Ｂ）では、２ライン目の信号電荷（Ｍｇ，Ｙｅ，Ｇ，Ｃｙ，…）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトし、次いで水平ＣＣＤ１４で１ビットシフトを行い、続いて３ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｃｙ，Ｍｇ，Ｙｅ，…）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では２ライン１ビットシフト加算が行われ、その加算結果は、図２０（Ｂ）に示すように、Ｙｅ＋Ｇ，Ｇ＋Ｃｙ，Ｃｙ＋Ｍｇ，Ｍｇ＋Ｙｅ，…となる。これらの信号電荷は順に水平転送され、信号電圧に変換されて後段の信号処理系に出力される。
【０１１２】
続いて、４ライン目の信号電荷（Ｍｇ，Ｙｅ，Ｇ，Ｃｙ，…）をラインシフトし、次いで１ビットシフトを行った後５ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｃｙ，Ｍｇ，Ｙｅ，…）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトする。これにより、２ライン１ビットシフト加算が行われ、その加算結果は、図２０（Ｂ）に示すように、Ｙｅ＋Ｇ，Ｇ＋Ｃｙ，Ｃｙ＋Ｍｇ，Ｍｇ＋Ｙｅ，…となる。これらの信号電荷は順に水平転送され、信号電圧に変換されて後段の信号処理系に出力される。以降、第２フィールドにおいて同様の動作が繰り返される。
【０１１３】
上述したように、図１６（Ｂ）に示すカラーコーディングの原色フィルタ１９-4を用いたＣＣＤ撮像素子において、斜め２画素加算および２ライン１ビットシフト加算による１／２ＩＳ圧縮を行うことにより、出力されるラインごとに色差信号Ｃｂ（Ｃｙ＋Ｍｇ／Ｙｅ＋Ｇ）と色差信号Ｃｒ（Ｍｇ＋Ｙｅ／Ｇ＋Ｃｙ）が交互に並んだ色差点順次の信号が得られることになる。
【０１１４】
なお、本例では、１／２ＩＳ圧縮の場合について説明したが、１／２ＰＳ圧縮の場合には、斜め２画素加算によって得られる補色（Ｇ，Ｙｅ，Ｍｇ，Ｃｙ）の信号電荷が独立に読み出される補色独立読み出しとなる。
【０１１５】
次に、図１６（Ｃ）に示すカラーコーディングの原色フィルタ１９-5を用いた場合について説明する。この場合には、斜め２画素加算を行うことにより、ＧとＧ、ＢとＢ、ＲとＲが加算される。その結果、図２１（Ａ），（Ｂ）に示すように、斜め加算後も原色が保持され、Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒを単位として各色がストライプ状に配置される原色縦ストライプのカラーコーディングとなる。
【０１１６】
なお、斜め２画素加算を行う際に、第１フィールドと第２フィールドとで行の組み合わせを変えることになる。図２１において、（Ａ）は第１フィールドの場合を、（Ｂ）は第２フィールドの場合をそれぞれ示している。第１フィールドでは、ある画素について右斜め上（左斜め下）の画素との間で斜め２画素加算が行われ、第２フィールドでは、ある画素について左斜め上（右斜め下）の画素との間で斜め２画素加算が行われる。
【０１１７】
このように、図１６（Ｃ）に示すカラーコーディングの原色フィルタ１９-5を用いたＣＣＤ撮像素子では、斜め２画素加算の結果が原色縦ストライプのカラーコーディングとなることにより、水平ＣＣＤ１４内における加算時に任意のライン数を加算できるため、任意の圧縮率が実現できる。また、斜め加算後も原色であるため、後段の信号処理系における原色分離の必要がなく、信号処理系の回路規模が小さくて済む。
【０１１８】
特に、原色市松配列に対して、Ｒ／Ｂのみ水平４繰り返しが４と低下するのみであるため、デジタルスチルカメラに撮像デバイスとして搭載した際の解像度の低下を低く抑えることができるという利点がある。また、垂直方向では色差線順次のような信号処理による解像度の低下が少ないため、高い圧縮率を得る場合に有利となる。
【０１１９】
次に、図１６（Ｄ）に示すカラーコーディングの原色フィルタ１９-6を用いた場合について説明する。この場合には、斜め２画素加算を行うことにより、ＧとＧ、ＢとＢ、ＲとＢ、ＧとＲが加算される。その結果、図２２（Ａ），（Ｂ）に示すように、Ｇ，Ｃｙ，Ｍｇ，Ｙｅを単位として各色がストライプ状に配置される補色縦ストライプのカラーコーディングとなる。
【０１２０】
この場合にも、斜め２画素加算を行う際に、第１フィールドと第２フィールドとで行の組み合わせを変えることになる。図２２において、（Ａ）は第１フィールドの場合を、（Ｂ）は第２フィールドの場合をそれぞれ示している。第１フィールドでは、ある画素について右斜め上（左斜め下）の画素との間で斜め２画素加算が行われ、第２フィールドでは、ある画素について左斜め上（右斜め下）の画素との間で斜め２画素加算が行われる。
【０１２１】
このように、図１６（Ｄ）に示すカラーコーディングの原色フィルタ１９-6を用いたＣＣＤ撮像素子では、斜め２画素加算の結果が補色縦ストライプのカラーコーディングとなることにより、原色縦ストライプの場合と同様に、水平ＣＣＤ１４内における加算時に任意のライン数を加算できるため、任意の圧縮率が実現できる。
【０１２２】
図２３は、本実施形態に係るＣＣＤ撮像素子を撮像デバイスとして用いた本発明に係るカメラシステムの構成の一例を示すブロック図である。
【０１２３】
本カメラシステムは、ＣＣＤ撮像素子５１、光学系の一部を構成するレンズ５２、ＣＣＤ撮像素子５１を駆動するＣＣＤ駆動回路５３、撮像モードを設定する撮像モード設定部５４およびＣＣＤ撮像素子５１の出力信号に対して各種の信号処理をなす信号処理回路５５を有する構成となっている。
【０１２４】
ＣＣＤ撮像素子５１には、図２（Ａ），（Ｂ）に示す水平４繰り返し、垂直２繰り返しの補色カラーコーディング、図１６（Ａ），（Ｂ）に示す水平４繰り返し、垂直４繰り返しの原色カラーコーディング、あるいは図１６（Ｃ），（Ｄ）に示す水平４繰り返し、垂直２繰り返しの原色カラーコーディングを持つカラーフィルタ５６が装着されている。
【０１２５】
かかる構成のカメラシステムにおいて、被写体（図示せず）からの入射光（像光）は、光学系のレンズ５２によってカラーフィルタ５６を通してＣＣＤ撮像素子５１の撮像面上に結像される。ＣＣＤ撮像素子５１としては、静止画撮像に対応した多画素で、図１に示した画素構成のものが用いられる。このＣＣＤ撮像素子５１は、ＣＣＤ駆動回路５３により、撮像モード設定部５４で設定された撮像モードに応じて駆動される。
【０１２６】
ここで、撮像モード設定部５４では、静止画モードおよび動画モードの設定が可能であり、さらに動画モードについてはＮＴＳＣ／ＰＡＬ／ＨＤ等の各テレビジョン方式に対応した撮像モードの設定が可能となっている。ＣＣＤ駆動回路５３は、撮像モード設定部５４で静止画モードが設定されたときには、ＣＣＤ撮像素子５１を周知のフレーム読み出しと同様の駆動、即ち第１フィールドでは例えば垂直転送クロックＶφ３にのみ、第２フィールドでは垂直転送クロックＶφ１にのみ読み出しパルスＸＳＧを立てて各画素からの信号電荷の読み出し、垂直転送および水平転送の各駆動を行う。
【０１２７】
ＣＣＤ駆動回路５３はさらに、撮像モード設定部５４で動画モードが設定されたときには、静止画用多画素のＣＣＤ撮像素子５１からの加算圧縮によるダウンコンバージョンによってＮＴＳＣ／ＰＡＬ／ＨＤ等の各テレビジョン方式に対応したテレビジョン信号を作り出すために、先述した各テレビジョン方式に対応した圧縮、即ち斜め２画素加算を基本とする垂直圧縮を実現するようにＣＣＤ撮像素子５１を駆動する。この動画モードでの動作により、先述したように、色差信号Ｃｒ，Ｃｂを保持したまま垂直圧縮処理が行われ、各テレビジョン方式に対応したテレビジョン信号へのダウンコンバージョンが実行される。
【０１２８】
以上により、１つのＣＣＤ撮像素子５１で静止画撮像および動画撮像の双方に対応可能なカメラシステムを実現できる。これにより、デジタルスチルカメラ用多画素ＣＣＤ撮像素子を撮像デバイスとして用いることで、画素を低下させることなく、ＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式のテレビジョン画像のモニタリングが可能となる。特に、ＣＣＤ撮像素子５１では任意の垂直圧縮が可能なため、水平・垂直の解像度のバランスがとれた動画を得ることができる。
【０１２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数個の画素のうち、一行おきに位置する画素群の各信号電荷を例えば左側に位置する垂直転送部に読み出し、他の一行おきに位置する画素群の各信号電荷を例えば右側に位置する垂直転送部に読み出するようにしたことにより、垂直転送部内において斜め２画素間での信号電荷の加算が可能となるため、水平・垂直解像度のバランスがとれた動画撮像が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る固体撮像素子の構成例を示す概略構成図である。
【図２】補色フィルタのカラーコーディング例を示す図である。
【図３】斜め２画素加算時のタイミングチャートである。
【図４】通常モードでのタイミングチャートである。
【図５】センサ部周辺の具体的な構成の一例を示す平面パターン図である。
【図６】一般的なカラーコーディングを示す図である。
【図７】第１フィールドでの斜め２画素加算の動作説明図である。
【図８】第２フィールドでの斜め２画素加算の動作説明図である。
【図９】テレビジョン方式に対応した信号を作り出す場合の画素構成の一例を示す図である。
【図１０】１／２．０圧縮の場合の動作説明図である。
【図１１】１／２．０圧縮の場合のタイミングチャートである。
【図１２】１／２．５圧縮の場合の動作説明図である。
【図１３】１／２．５圧縮の場合のタイミングチャートである。
【図１４】間引きを伴う１／２．５圧縮の場合の動作説明図である。
【図１５】間引きを伴う１／２．５圧縮を実現するための配線パターン図である。
【図１６】原色フィルタのカラーコーディング例を示す図である。
【図１７】図１６（Ａ）のカラーコーディングを持つ原色フィルタを用いた場合の斜め２画素加算の加算結果を示す図である。
【図１８】図１６（Ａ）のカラーコーディングを持つ原色フィルタでの１／４ＩＳ圧縮時の動作説明図である。
【図１９】図１６（Ｂ）のカラーコーディングを持つ原色フィルタを用いた場合の斜め２画素加算の加算結果を示す図である。
【図２０】図１６（Ｂ）のカラーコーディングを持つ原色フィルタでの１／２ＩＳ圧縮時の動作説明図である。
【図２１】図１６（Ｃ）のカラーコーディングを持つ原色フィルタを用いた場合の斜め２画素加算の加算結果を示す図である。
【図２２】図１６（Ｄ）のカラーコーディングを持つ原色フィルタを用いた場合の斜め２画素加算の加算結果を示す図である。
【図２３】本発明に係るカメラシステムの構成の一例を示すブロック図である。
【図２４】従来例（その１）の場合の色差信号Ｃｒ，Ｃｂの配置関係を示す図である。
【図２５】従来例（その２）の場合の色差信号Ｃｒ，Ｃｂの配置関係を示す図である。
【図２６】従来例（その２）の場合における垂直圧縮の動作説明図である。
【符号の説明】
１０，５１…ＣＣＤ撮像素子、１２…垂直ＣＣＤ、１３…読み出しゲート部、１４…水平ＣＣＤ、１６…電荷検出部、１９，５６…カラーフィルタ、１９-1，１９-2…補色フィルタ、１９-3，１９-4，１９-5，１９-6…原色フィルタ、５３…ＣＣＤ駆動回路、５４…撮像モード設定部
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子およびその駆動方法並びにカメラシステムに関し、特に静止画／動画に兼用可能なカラー方式の固体撮像素子およびその駆動方法、並びに当該固体撮像素子を撮像デバイスとして用いたカメラシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ビデオカメラへのスチル機能搭載への期待などを背景に、静止画／動画兼用可能な固体撮像素子の開発が進められている。一般に、静止画は正方格子、動画は１３．５ＭＨｚをベースとして考えられている。したがって、両者を兼用するには、いずれかの方式で補間／圧縮が必要となる。ここで、静止画が高画素ノンフォーマットであるのに対して、動画はＮＴＳＣ／ＰＡＬなどの放送方式で律促されるため、静止画用多画素の固体撮像素子からのダウンコンバージョンにより、ＮＴＳＣ／ＰＡＬなどのテレビジョン信号を作り出すことが最も効率的と考えられる。
【０００３】
ダウンコンバージョン（高フレームレート化）のための手法としては、一部のラインの信号電荷をセンサ部から垂直転送部へ読み出さず、他のラインの信号電荷のみをセンサ部から垂直転送部へ読み出すいわゆる間引き読み出しを行う方式と、手振れ補正の場合のように、有効画素領域の中心領域を切り出す方式などが知られている。
【０００４】
前者の方式は、原色フィルタを有する固体撮像素子を撮像デバイスとして用いたデジタルスチルカメラなどにおいて、一部のラインの信号電荷をセンサ部から垂直転送部へ読み出さないことで、垂直方向の情報を削減し、高フレームレート化を実現しており、主に多画素の画像情報を液晶ＴＶモニタに出力するときなどに用いられている。しかし、この手法では、信号を間引くことから、サンプリング周波数を下げることになり、空間的な折り返しが増えるため、綺麗な画像が得られず、動画として記録保管する目的には不向きであった。
【０００５】
一方、後者の方式を用いた場合には、多画素時に放送方式の切り出しを行うと静止画／動画間の画角の変化が大きくなるとともに、多くの画素情報を捨てる結果となって効率が悪い。このような理由から、ダウンコンバージョンの方法として、従来は、信号電荷の転送過程での混合（垂直加算）によって静止画／動画の垂直圧縮処理を行う手法が採られている。
【０００６】
この信号電荷の転送過程での垂直圧縮処理を実行するには、カラーフィルタのカラーコーディングが最大の課題となる。すなわち、原色Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の場合は縦ストライプとして垂直加算するのが無難であるのに対して、補色はＣ（シアン），Ｙ（イエロー），Ｇ（グリーン），Ｍ（マゼンタ）の４色あり、縦ストライプとした場合には水平方向の色解像度の点で不利となる。そこで、水平転送部によるシフト加算（以下、水平シフト加算と称す）の手法を採って水平駆動周波数については常に一定とする。
【０００７】
ところが、Ｃ，Ｙ，Ｇ，Ｍが例えば図２４に示すように配列された補色市松カラーコーディングでは、インターレース動作に対応するために、垂直方向において２画素分の信号電荷を混合（以下、垂直２画素混合と称す）することによって得られる色差信号Ｃｒ（Ｇ＋Ｃ，Ｍ＋Ｙ），Ｃｂ（Ｍ＋Ｃ，Ｇ＋Ｙ）が、垂直方向で交互に得られる線順次となるため、色差信号Ｃｒ，Ｃｂを保持したままの垂直混合は不可能であった。なお、図２４において、左側が奇数（ＯＤＤ）フィールドを、右側が偶数（ＥＶＥＮ）フィールドをそれぞれ示している。
【０００８】
これに対して、垂直混合を可能とし、水平シフト加算を実現するために、図２５に示す如き補色カラーコーディングが提案されている（文献；１９９７年映像情報メディア学会年次大会（ITE'97：1997 ITE Annual Convention）「ハイビジョン／ＮＴＳＣ出力を有する単板カラー撮像の検討」pp37〜pp38参照）。この補色カラーコーディングによれば、図２５から明らかなように、色差信号Ｃｒ（Ｇ＋Ｃ，Ｍ＋Ｙ），Ｃｂ（Ｍ＋Ｃ，Ｇ＋Ｙ）が五の目状に得られることになる。
【０００９】
このように、色差信号Ｃｒ，Ｃｂが五の目状の配置となる従来の補色カラーコーディングでは、図２６に示すように、先に水平転送部にラインシフトされた１ライン分の信号電荷を、水平ブランキング期間で２ビット（２画素分）シフトした後に、次の１ライン分の信号電荷をラインシフトすることにより、同じカラー成分の信号同士を垂直混合できる。すなわち、色差信号Ｃｒ，Ｃｂを保持したまま垂直混合を実現できる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、色差信号Ｃｒ，Ｃｂが五の目状の配置、即ち色差信号Ｃｒ，Ｃｂが水平方向および垂直方向で交互に得られる補色カラーコーディングの場合には、上述したように、水平２ビットシフトを伴う垂直混合、即ち２画素分だけ離れた同じ色成分の信号同士の加算によって垂直圧縮処理を実現することになるため、水平方向の色解像度が通常の水平２繰り返しコーディングに対して水平４繰り返しと同程度（即ち、１／２）に低下するという課題がある。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、任意の垂直圧縮が可能で、かつ水平・垂直解像度のバランスがとれた動画撮像／静止画撮像に兼用可能な固体撮像素子およびその駆動方法ならびにカメラシステムを提供することにある。
【００１２】
本発明の第１の態様に係る固体撮像素子は、行列状に配される複数個のセンサ部と、前記複数個のセンサ部に対して各列ごとに配された複数本の垂直転送部と、前記複数個のセンサ部の上に配置され、行方向において同一の色が２画素ごとに繰り返し、列方向において同一の色が４画素ごとに繰り返され、前記複数本の垂直転送部の各々での斜め２画素加算によって第１色差信号と第２色差信号とが点順次となるカラーコーディングを持つカラーフィルタと、前記複数個のセンサ部の信号電荷を読出す駆動手段とを有し、前記駆動手段は、前記複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記複数本の垂直転送部のうちの一方側に位置する垂直転送部に読み出し、他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記複数本の垂直転送部のうちの他方側に位置する垂直転送部に読み出し、前記複数本の垂直転送部の各々において前記複数個のセンサ部から読み出された斜め２画素の信号電荷を加算し、前記第１色差信号と前記第２色差信号とを点順次に含む信号を読み出す。
本発明の第２の態様に係る固体撮像素子の駆動方法は、行列状に配される複数個のセンサ部の上に、行方向において同一の色が２画素ごとに繰り返し、列方向において同一の色が４画素ごとに繰り返され、前記複数本の垂直転送部の各々での斜め２画素加算によって第１色差信号と第２色差信号とが点順次となるカラーコーディングを持つカラーフィルタが配置された固体撮像素子の駆動方法であって、前記複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記複数本の垂直転送部のうちの一方側に位置する垂直転送部に読み出すステップと、他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記複数本の垂直転送部のうちの他方側に位置する垂直転送部に読み出すステップとを有し、前記複数本の垂直転送部の各々において前記複数個のセンサ部から読み出された斜め２画素の信号電荷を加算し、前記第１色差信号と前記第２色差信号とを点順次に含む信号を読み出す。
【００１３】
上記構成の固体撮像素子およびその駆動方法において、複数個の画素（センサ部）のうち、一行おきに位置する画素群の各信号電荷を例えば左側に位置する垂直転送部に読み出し、他の一行おきに位置する画素群の各信号電荷を例えば右側に位置する垂直転送部に読み出す。すると、同一の垂直転送部の隣り合う２つの転送段には、画素配列上、互いに斜めに位置する２つの画素の信号電荷が読み出される。そして、周知のフィールド読み出しと同様の駆動を行うことで、隣り合う２つの転送段の各信号電荷が加算される。すなわち、斜め２画素の信号電荷の加算読み出しが行われる。
【００１４】
本発明の第３の態様に係るカメラシステムは、行列状に配される複数個のセンサ部を有する固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆動する駆動手段とを有し、前記固体撮像素子は、前記複数個のセンサ部に対して各列ごとに配された複数本の垂直転送部と、前記複数個のセンサ部の上に配置され、行方向において同一の色が２画素ごとに繰り返し、列方向において同一の色が４画素ごとに繰り返され、前記複数本の垂直転送部の各々での斜め２画素加算によって第１色差信号と第２色差信号とが点順次となるカラーコーディングを持つカラーフィルタとを有し、前記駆動手段は、前記複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記複数本の垂直転送部のうちの一方側に位置する垂直転送部に読み出し、他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記複数本の垂直転送部のうちの他方側に位置する垂直転送部に読み出し、前記複数本の垂直転送部の各々において前記複数個のセンサ部から読み出された斜め２画素の信号電荷を加算し、前記第１色差信号と前記第２色差信号とを点順次に含む信号を読み出す。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、ＣＣＤ型撮像素子（以下、ＣＣＤ撮像素子と称す）に適用した場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではなく、固体撮像素子全般に適用可能である。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係るＣＣＤ撮像素子を示す概略構成図であり、例えばＩＳ（インターレーススキャン）−ＩＴ（インターライントランスファ）方式の単板カラーＣＣＤ撮像素子に適用した場合を例に採って示している。
【００１７】
図１において、本実施形態に係るＣＣＤ撮像素子１０は、行列状に配された複数個のセンサ部（画素）１１、これらセンサ部１１の垂直列ごとに配された複数本の垂直ＣＣＤ（垂直転送部）１２、センサ部１１と垂直ＣＣＤ１２との間に介在する読み出しゲート部１３、垂直ＣＣＤ１２の一方の端部側に配された水平ＣＣＤ（水平転送部）１４、水平ＣＣＤ１４の転送先側の端部に配された電荷検出部１６および出力回路１７を有する構成となっている。
【００１８】
また、図１には示していないが、ＣＣＤ撮像素子１０の撮像エリア（画素エリア）１８上には、例えば補色市松カラーコーディングのカラーフィルタ１９が配される。このカラーフィルタ１９は、例えば図２に示すように、偶数行がＭ／Ｃ／Ｇ／Ｃ、奇数行がＧ／Ｙ／Ｍ／Ｙのカラーコーディング１９-1（Ａ）、または偶数行がＭ／Ｃ／Ｇ／Ｙ、奇数行がＧ／Ｙ／Ｍ／Ｃのカラーコーディング１９-2（Ｂ）、即ち同一色が水平方向（列方向）において４画素ごとに繰り返され、垂直方向（列方向）において２画素ごとに繰り返される水平４繰り返し、垂直２繰り返しのカラーコーディングとなっている。
【００１９】
かかる構成のＣＣＤ撮像素子１０において、センサ部１１は例えばＰＮ接合のフォトダイオードからなり、入射光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に光電変換して蓄積する。行列状に配された複数個のセンサ部１１に対して、各列ごとに複数本の垂直ＣＣＤ１２が配されている。
【００２０】
読み出しゲート部１３は、後述する読み出しパルスＸＳＧが印加されることにより、一行おきに位置するセンサ部群、例えば奇数（ＯＤＤ）行のセンサ部１１の信号電荷を一方側（本例では、図の左側）に位置する垂直ＣＣＤ１２に読み出し、他の一行おきに位置するセンサ部群、例えば偶数（ＥＶＥＮ）行のセンサ部１１の信号電荷を他方側（本例では、図の右側）に位置する垂直ＣＣＤ１２に読み出す構成となっている。この読み出しゲート部１３の具体的な構成については後述する。
【００２１】
垂直ＣＣＤ１２は、例えば４相の垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４によって転送駆動される。４相の垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４のうち、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ３は、図３の波形図に示すように、低レベル（“Ｌ”レベル）、中間レベル（“Ｍ”レベル）および高レベル（“Ｈ”レベル）の３値をとるように設定されており、垂直ブランキング期間において発生する３値目（“Ｈ”レベル）のパルスが読み出しパルスＸＳＧとなる。
【００２２】
垂直ＣＣＤ１２内では、周知のフィールド読み出し駆動の場合と同様に、４相の垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４のタイミング関係により、隣り合う２つのパケット間で信号電荷の加算が行われるとともに、加算するパケットの組み合わせが第１フィールドと第２フィールドで変わるようになっている。ここで、パケットとは、１画素分の信号電荷を扱う単位（１転送段）を言うものとする。
【００２３】
すなわち、第１フィールドでは、図３（Ａ）に示すように、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ３に読み出しパルスＸＳＧが立った後、垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ３が“Ｍ”レベル、垂直転送クロックＶφ４が“Ｌ”レベルとなることで、画素配列の例えば１行目と２行目、３行目と４行目、……に相当する各パケット間で信号電荷の加算が行われる。
【００２４】
第２フィールドでは、図３（Ｂ）に示すように、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ３に読み出しパルスＸＳＧが立った後、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ３，Ｖφ４が“Ｍ”レベル、垂直転送クロックＶφ２が“Ｌ”レベルとなることで、画素配列の例えば２行目と３行目、４行目と５行目、……に相当する各パケット間で信号電荷の加算が行われる。
【００２５】
そして、垂直ＣＣＤ１２は、隣り合う２パケット間で加算された信号電荷を、垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４によって転送駆動されることにより、図４のタイミングチャートに示すように、水平ブランキング期間の一部において垂直転送（ラインシフト）して水平ＣＣＤ１４に移送する。
【００２６】
水平ＣＣＤ１４は、例えば２相の水平転送クロックＨφ１，Ｈφ２によって転送駆動されることにより、垂直ＣＣＤ１２からラインシフトされた信号電荷を、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転送して電荷検出部１６に供給する。この水平ＣＣＤ１４の動作は通常モードでの転送動作である。
【００２７】
電荷検出部１６は、例えばフローティング・ディフュージョン・アンプによって構成されている。すなわち、水平ＣＣＤ１４から信号電荷が注入されるフローティングディフュージョンＦＤと、電荷を排出するリセットドレインＲＤと、フローティングディフュージョンＦＤとリセットドレインＲＤとの間に配されたリセットゲートＲＧとからなり、水平ＣＣＤ１４から順次供給される信号電荷を検出し、これを信号電圧に変換する。リセットドレインＲＤには、所定のリセットドレイン電圧ＶＲＤが印加されている。
【００２８】
図５は、センサ部１１、垂直ＣＣＤ１２および読み出しゲート部１３の具体的な構成の一例を示す平面パターン図である。図５において、垂直ＣＣＤ１２は、垂直方向に平行に延在する複数本の転送チャネル２１と、これら転送チャネル２１の上方に垂直方向に順に配され、かつ水平方向に平行に延在する４相の垂直転送クロックＶφ１〜Ｖφ４に対応した転送電極２２-1〜２２-4とを有する構成となっている。転送電極２２-1〜２２-4は、２ライン（垂直２画素）を１単位として形成されている。
【００２９】
これらの転送電極２２-1〜２２-4において、例えば、２相目，４相目の垂直転送クロックＶφ２，Ｖφ４が印加される転送電極２２-2，２２-4が１層目のポリシリコン（図中、一点鎖線で示す）によって形成され、１相目，３相目の垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ３が印加される転送電極２２-1，２２-3が２層目のポリシリコン（図中、二点鎖線で示す）によって形成されている。そして、１層目のポリシリコンからなる転送電極２２-2，２２-4と、２層目のポリシリコンからなる転送電極２２-1，２２-3とは、転送チャネル２１上において互いにオーバーラップしている。
【００３０】
ここで、センサ部１１の周囲において、図５にハッチングで示すように、一行おき（本例では、奇数行）の各センサ部１１ｏについては図の左側、他の一行おき（本例では、偶数行）の各センサ部１１ｅについては図の右側において素子分離用のチャネルストップ部２３を除いた形状をしている。これに対して、転送電極２２-1〜２２-4は、転送チャネル２１上だけでなく、センサ部１１の開口縁まで幅広に形成されることで、チャネルストップ部２３が形成されていない部分において読み出しゲート部１３のゲート電極を兼ねている。
【００３１】
上記の画素構造において、読み出しパルスＸＳＧが転送電極２２-1，２２-3を通して読み出しゲート部１３に印加されることにより、各センサ部１１からの信号電荷の読み出しが行われる。具体的には、１相目の垂直転送クロックＶφ１に読み出しパルスＸＳＧが立つことで、奇数行のセンサ部１１ｏの信号電荷が、左向きの矢印で示すように、図の左側に位置する垂直ＣＣＤ１２に読み出される。また、３相目の垂直転送クロックＶφ３に読み出しパルスＸＳＧが立つことで、偶数行のセンサ部１１ｅの信号電荷が、右向きの矢印で示すように、図の右側に位置する垂直ＣＣＤ１２に読み出される。
【００３２】
上述したように、水平４繰り返し、垂直２繰り返しのカラーコーディングのカラーフィルタ１９を有するＣＣＤ撮像素子１０において、一行おきに位置するセンサ部群、例えば奇数行のセンサ部１１ｏの信号電荷を一方側（本例では、図の左側）に位置する垂直ＣＣＤ１２に読み出し、他の一行おきに位置するセンサ部群、例えば偶数行のセンサ部１１ｅの信号電荷を他方側（本例では、図の右側）に位置する垂直ＣＣＤ１２に読み出すようにしたことにより、垂直ＣＣＤ１２内では隣り合う２パケットの信号電荷の加算が行われる。この加算により、画素配列において、斜めに位置する２画素間での信号電荷の加算が行われる。
【００３３】
すなわち、図２（Ａ）に示すカラーコーディング、即ち奇数行がＭ／Ｃ／Ｇ／Ｃ、偶数行がＧ／Ｙ／Ｍ／Ｙの補色カラーコーディングのカラーフィルタ１９−１を有するＣＣＤ撮像素子１０において、斜め２画素加算（混合）を行うことにより、色差（クロマ）信号Ｃｒと色差信号Ｃｂとが点順次で出力される。なお、本例では、カラーフィルタ１９−１のカラーコーディングが、偶数行がＭ／Ｃ／Ｇ／Ｃ、奇数行がＧ／Ｙ／Ｍ／Ｙの場合について説明したが、これに限られるものではなく、図２（Ｂ）に示すカラーコーディング、即ち偶数行がＭ／Ｃ／Ｇ／Ｙ、奇数行がＧ／Ｙ／Ｍ／Ｃや、偶数行がＭ／Ｃ／Ｍ／Ｙ、奇数行がＧ／Ｙ／Ｇ／Ｃ、又はそれぞれ奇数行、偶数行が入れ替わったカラーコーディングなど、斜め２画素加算時に色差信号Ｃｒと色差信号Ｃｂとが点順次となるカラーコーディングであれば良い。
【００３４】
ここで、補色カラーコーディングと色差信号Ｃｒ，Ｃｂとの関係について、図６に示す一般的な補色カラーコーディングを例に採って説明する。
【００３５】
通常、ＣＣＤ撮像素子ではフィールド読み出しを行うことから、第１フィールドでは、ａ１，ａ２の垂直２画素の組み合わせで信号電荷の混合が行われる。したがって、水平ＣＣＤで転送される信号電荷の順番は、ａ１ラインを考えると、（Ｇ＋Ｃｙ），（Ｍｇ＋Ｙｅ），（Ｇ＋Ｃｙ），（Ｍｇ＋Ｙｅ），……となる。なお、第２フィールドでは、ｂの垂直２画素の組み合わせとなる。
【００３６】
この順番で出力される信号電荷を電気信号に変換し、これを後段の色信号処理系で処理して輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ，Ｃｂを構成するには、Ｙ信号は隣り同士を加え、色差信号Ｃｒ，Ｃｂは減ずるようにする。すなわち、Ｙ信号は、
【００３７】
次に、ａ２ラインを考えると、水平ＣＣＤからは、（Ｍｇ＋Ｃｙ），（Ｇ＋Ｙｅ），（Ｍｇ＋Ｃｙ），（Ｇ＋Ｙｅ），……の順番で出力されることから、これによりＹ信号を構成すると、
【００３８】
一方、本実施形態に係るＣＣＤ撮像素子１０では、水平４繰り返し、垂直２繰り返しの補色カラーコーディング（図２を参照）に対して、フィールド読み出しを行って垂直ＣＣＤ１２内で斜め２画素加算を行うことにより、水平ＣＣＤ１４からは、図７の動作説明図から明らかなように、各ラインａ１，ａ２，ａ３において、？＋Ｍ、Ｇ＋Ｃ、Ｙ＋Ｇ、Ｍ＋Ｃ、Ｙ＋Ｍ、Ｇ＋Ｃ、Ｙ＋Ｇ、Ｍ＋Ｃ、Ｙ＋Ｍ、Ｇ＋？の順に信号電荷が出力される。
【００３９】
ここで、下線を付したのが色差信号Ｃｒを、下線を付さないのが色差信号Ｃｂをそれぞれ表している。ここでは、ＭｇをＭ、ＣｙをＣ、ＹｅをＹと略記するものとし、以下の説明でも同様とする。なお、図７は、第１フィールドの場合の動作説明である。この第１フィールドでは、ある１つの画素について右斜め上（左斜め下）の画素との間で２画素加算が行われる。
【００４０】
一方、第２フィールドでは、先述したように、加算する２つのパケットの組み合わせが変わることから、ある１つの画素について左斜め上（右斜め下）の画素との間で２画素加算が行われる。これにより、図８の動作説明図から明らかなように、各ラインｂ１，ｂ２において、？＋Ｍ、Ｇ＋Ｃ、Ｙ＋Ｇ、Ｍ＋Ｃ、Ｙ＋Ｍ、Ｇ＋Ｃ、Ｙ＋Ｇ、Ｍ＋Ｃ、Ｙ＋Ｍ、Ｇ＋？の順に信号電荷が出力される。
【００４１】
このように、水平４繰り返し、垂直２繰り返しの補色カラーコーディングに対して、斜め２画素加算を行うことにより、色差信号Ｃｒと色差信号Ｃｂとが点順次で出力されることになる。しかも、第１フィールドと第２フィールドとで斜め加算する２画素の組み合わせを変えることにより、インターレース動作を実現できる。
【００４２】
また、輝度信号は、先述したことから明らかなように、Ｙ／Ｍ／Ｇ／Ｃの各画素信号の加算によって得られる。したがって、水平ＣＣＤ１４から出力される斜め２画素加算による信号電荷を１ビットとすると、後段の信号処理回路において２ビットずつ加算処理することによって輝度信号が得られる。このとき、４画素分の加算となるが、垂直ＣＣＤ１２内で斜め２画素加算を行っているため、実質的には、垂直２画素、水平方向では３画素加算相当となる。
【００４３】
その結果、垂直方向では２画素加算、水平方向では３画素加算となるため、水平方向で４画素加算する場合に比べて、垂直解像度と水平解像度とのバランスが良いものとなる。また、垂直ＣＣＤ１２の各々には同じ色のみが存在することになるため、垂直方向でさらに加算圧縮することが可能となる。この垂直方向でのさらなる加算圧縮を行うことにより、フレームレートを上げることができる。なお、垂直方向での加算圧縮は、水平ＣＣＤ１４において、その水平転送動作を停止した状態で、垂直転送（ラインシフト）動作を２ライン分、又はそれ以上実行することによって実現できる。
【００４４】
以上説明した、斜め２画素加算を基本とする加算圧縮によるダウンコンバージョンが可能なＣＣＤ撮像素子１０は、静止画撮像と動画撮像の双方に対応可能な静止画／動画兼用の撮像デバイスとして用いられる。具体的には、ＣＣＤ撮像素子１０を静止画多画素の撮像素子とし、この静止画多画素のＣＣＤ撮像素子からの加算圧縮によるダウンコンバージョンによってＮＴＳＣ／ＰＡＬ／ＨＤＴＶ等のテレビジョン方式に対応したテレビジョン信号を作り出すようにする。
【００４５】
なお、静止画の撮像デバイスとして用いる場合には、本実施形態に係るＣＣＤ撮像素子１０が斜め２画素加算を前提とした構造であることから、一例として、第１フィールドでは垂直転送クロックＶφ３にのみ、第２フィールドでは垂直転送クロックＶφ１にのみ読み出しパルスＸＳＧが立つようにする、即ち周知のフレーム読み出しと同様の駆動を行うことで、２フィールドで全画素の情報を独立に得ることができ、これにより高画質の静止画を得ることができる。
【００４６】
ここで、各テレビジョン方式に対応したテレビジョン信号を作り出す一例として、図９に示す画素構成の場合を考える。図９には、有効画素領域３１における水平画素数が１９２０、垂直画素数（ライン数）が１４４０の画素構成が示されている。なお、実際には、有効画素領域３１の上下左右には、黒情報を得るためのオプティカルブラック（光学的黒）領域の他に、若干の有効画素が配されている。また、インターレース動作時の水平駆動周波数は、ＮＴＳＣ／ＰＡＬ共に３８．２５ＭＨｚとなる。
【００４７】
アスペクト比が４：３の静止画撮像の場合には、この有効画素領域３１の画素情報をそのまま用いることになる。また、静止画撮像時において、モニタリングモードを実現するには、ＮＴＳＣ方式では、１４４０ラインに対して１／３．０圧縮を行うことで４８０ラインを実現し、ＰＡＬ方式では、１４４０ラインに対して１／２．５圧縮を行うことで５７６ラインを実現する。
【００４８】
アスペクト比が４：３の動画撮像の場合は、ＮＴＳＣ方式では、１２１３ラインに対して１／２．５圧縮を行うことになる。このとき、有効画素領域の上下計２２７（＝１４４０−１２１３）ライン分を手振れ補正に利用することになり、その割合は約１９％となる。ＰＡＬ方式では、１１５０ラインに対して１／２．０圧縮を行うことになる。このとき、２９０（＝１４４０−１１５０）ライン分を手振れ補正に利用することになり、その割合は約２５％となる。
【００４９】
アスペクト比が１６：９（ＨＤＴＶ）の動画撮像の場合は、水平画素数が１９２０、垂直画素数（ライン数）が１０８０の有効画素領域となる。そして、ＮＴＳＣ方式では、９７０ラインに対して１／２．０圧縮を行うことになる。このとき、有効画素領域の上下計１１０（＝１０８０−９７０）ライン分を手振れ補正に利用はることになり、その割合は約１１％となる。ＰＡＬ方式では、８６３ラインに対して１／１．５圧縮を行うことになる。このとき、２１７（＝１０８０−８６３）ライン分を手振れ補正に利用することになり、その割合は約２５％となる。
【００５０】
上述した圧縮率１／３．０、１／２．５、１／２．０、１／１．５のうち、１／２．０および１／２．５の場合を例にとって、その具体的な圧縮（加算）動作について説明する。
【００５１】
先ず、ＮＴＳＣ方式での１／２．０圧縮のインターレース動作について、図１０の動作説明図に基づいて、図１１のタイミングチャートを用いて説明する。この１／２．０圧縮では、垂直ＣＣＤ１２内で斜め２画素間での信号電荷の加算を行い、その２画素加算した信号電荷を１ライン分の信号電荷として水平ＣＣＤ１４へ順に２ライン分ずつシフト（２ラインシフト）し、この水平ＣＣＤ１４内で２ライン（４画素）分の信号電荷の加算を行う。
【００５２】
具体的には、第１フィールドでは、先ず垂直ブランキング期間（Ｖ−ＢＬＫ）において、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ３に読み出しパルスＸＳＧを立てることによって各センサ部（画素）１１から信号電荷を読み出す。この信号電荷の読み出しの際に、垂直ＣＣＤ１２内において、１行目の各画素の信号電荷と２行目の右斜め上の各画素の信号電荷とを加算し、３行目の各画素の信号電荷と４行目の右斜め上の各画素の信号電荷とを加算し、という具合に２行ごとに斜め２画素加算が行われる。
【００５３】
その後、ＮＴＳＣ方式での有効画素領域の下側（水平ＣＣＤ１４側）の不要画素領域の信号電荷については、垂直ＣＣＤ１２を高速にて転送駆動することによって掃き捨てる動作を行う。この高速掃き捨て動作は、周知の技術を用いることによって実現できる。その後、２ライン分ずつラインシフト動作を繰り返して実行する。この２ライン分のラインシフトを行うことにより、水平ＣＣＤ１４内において、２ライン分、１列につき計４画素分の信号電荷の加算が行われる。
【００５４】
これにより、水平ＣＣＤ１４からは先ず、（？＋Ｍ２１）＋（？＋Ｍ４１）、（Ｇ１１＋Ｃ２２）＋（Ｇ３１＋Ｃ４２）、（Ｙ１２＋Ｇ２３）＋（Ｙ３２＋Ｇ４３）、（Ｍ１３＋Ｃ２４）＋（Ｍ３３＋Ｃ４４）、…続いて、（？＋Ｍ６１）＋（？＋Ｍ８１）、（Ｇ５１＋Ｃ６２）＋（Ｇ７１＋Ｃ８２）、（Ｙ５２＋Ｇ６３）＋（Ｙ７２＋Ｇ８３）、（Ｍ５３＋Ｃ６４）＋（Ｍ７３＋Ｃ８４）、……という具合に、加算された４画素分の信号電荷が順に出力される。
【００５５】
上述した一連の動作の繰り返しにより、第１フィールドでの１／２．０圧縮が行われる。ここで、下線を付したのが色差信号Ｃｒを、下線を付さないのが色差信号Ｃｂをそれぞれ表している。また、図１０の動作説明図において、○印および●印を付した４行ずつが、第１フィールドで信号電荷が加算される組み合わせとなり、加算後のライン重心が◆印を付した位置となる。
【００５６】
第２フィールドの場合にも、第１フィールドの場合と同様の動作によって１／２．０圧縮が行われる。ただし、第２フィールドでは、図１０の動作説明図において、△印を付した４行ずつが信号電荷が加算される組み合わせとなり、加算後のライン重心が×印を付した位置となる。なお、最初の１ラインについては、４画素分の加算が行われないため掃き捨てられることになる。
【００５７】
これにより、水平ＣＣＤ１４からは先ず、（？＋Ｍ４１）＋（？＋Ｍ６１）、（Ｇ３１＋Ｃ４２）＋（Ｇ５１＋Ｃ６２）、（Ｙ３２＋Ｇ４３）＋（Ｙ５２＋Ｇ６３）、（Ｍ３３＋Ｃ４４）＋（Ｍ５３＋Ｃ６４）、…続いて、（？＋Ｍ８１）＋（？＋Ｍ１０１）、（Ｇ７１＋Ｃ８２）＋（Ｇ９１＋Ｃ１０２）、（Ｙ７２＋Ｇ８３）＋（Ｙ９２＋Ｇ１０３）、（Ｍ７３＋Ｃ８４）＋（Ｍ９３＋Ｃ１０４）、……という具合に、加算された４画素分の信号電荷が順に出力される。
【００５８】
なお、本例では、第１フィールド、第２フィールド共に、ある１つの画素について、右斜め上（左斜め下）の画素との間で斜め２画素加算を行うとしたが、図８の動作説明図に基づいて述べたように、第２フィールドでは、ある１つの画素について、左斜め上（右斜め下）の画素との間で斜め２画素加算を行うようにしても良く、また第１フィールド、第２フィールド共に、左斜め上（右斜め下）の画素との間で斜め２画素加算を行うようにしても良い。
【００５９】
次に、ＮＴＳＣ方式での１／２．５圧縮のインターレース動作について、図１２の動作説明図に基づいて、図１３のタイミングチャートを用いて説明する。この１／２．５圧縮では、垂直ＣＣＤ１２内で斜め２画素加算を行い、その２画素加算した信号電荷を１ライン分の信号電荷として水平ＣＣＤ１４へ２ライン分／３ライン分のシフト（２ラインシフト／３ラインシフト）を交互に繰り返し、この水平ＣＣＤ１４内で２ライン（４画素）分／３ライン（６画素）分の信号電荷の加算を繰り返して実行する。
【００６０】
具体的には、第１フィールドでは、先ず垂直ブランキング期間（Ｖ−ＢＬＫ）において、垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ３に読み出しパルスＸＳＧを立てることによって各センサ部（画素）１１から信号電荷を読み出す。この信号電荷の読み出しの際に、垂直ＣＣＤ１２内において、１行目の各画素の信号電荷と２行目の右斜め上の各画素の信号電荷とを加算し、３行目の各画素の信号電荷と４行目の右斜め上の各画素の信号電荷とを加算し、という具合に２行ごとに斜め２画素加算が行われる。
【００６１】
その後、ＮＴＳＣ方式での有効画素領域の下側（水平ＣＣＤ１４側）の不要画素領域の信号電荷については、垂直ＣＣＤ１２を高速にて転送駆動することによって掃き捨てる動作を行う。その後先ず、２ライン分の信号電荷についてラインシフト動作を行うことにより、水平ＣＣＤ１４内において、２ライン分、計４画素分の信号電荷を加算する。続いて、次の３ライン分の信号電荷についてラインシフト動作を行うことにより、水平ＣＣＤ１４内において、３ライン分、１列につき計６画素分の信号電荷を加算する。
【００６２】
これにより、水平ＣＣＤ１４からは先ず、（？＋Ｍ２１）＋（？＋Ｍ４１）、（Ｇ１１＋Ｃ２２）＋（Ｇ３１＋Ｃ４２）、（Ｙ１２＋Ｇ２３）＋（Ｙ３２＋Ｇ４３）、…続いて、（？＋Ｍ６１）＋（？＋Ｍ８１）＋（？＋Ｍ１０１）、（Ｇ５１＋Ｃ６２）＋（Ｇ７１＋Ｃ８２）＋（Ｇ９１＋Ｃ１０２）、（Ｙ５２＋Ｇ６３）＋（Ｙ７２＋Ｇ８３）＋（Ｙ９３＋Ｇ１０３）、……続いて、（？＋Ｍ１２１）＋（？＋Ｍ１４１）、（Ｇ１１１＋Ｃ１２２）＋（Ｇ１３１＋Ｃ１４２）、（Ｙ１１２＋Ｇ１２３）＋（Ｙ１３２＋Ｇ１４３）、…という具合に、加算された４画素分の信号電荷と６画素分の信号電荷とがラインごとに繰り返して出力される。
【００６３】
上述した一連の動作の繰り返しにより、第１フィールドでの圧縮が行われる。ここで、下線を付したのが色差信号Ｃｒを、下線を付さないのが色差信号Ｃｂをそれぞれ表している。また、図１２の動作説明図において、○印を付した４行ずつおよび●印を付した６行ずつが、第１フィールドで信号電荷が加算される組み合わせとなり、加算後のライン重心が◆印を付した位置となる。
【００６４】
第２フィールドの場合にも、第１フィールドの場合と同様の動作によって圧縮が行われる。ただし、第２フィールドでは、図１２の動作説明図において、△印を付した４行ずつおよび▲印を付した６行ずつが信号電荷が加算される組み合わせとなり、加算後のライン重心が×印を付した位置となる。なお、最初の１ラインについては、４画素分または６画素分の加算が行われないため掃き捨てられることになる。そして、２フィールドで１／２．５圧縮が実現される。すなわち、一方のフィールドで１０画素が１／２に圧縮され、それが２フィールドで行われることから、１／２．５（＝１０／４）圧縮となる。
【００６５】
これにより、水平ＣＣＤ１４からは先ず、（？＋Ｍ４１）＋（？＋Ｍ６１）、（Ｇ３１＋Ｃ４２）＋（Ｇ５１＋Ｃ６２）、（Ｙ３２＋Ｇ４３）＋（Ｙ５２＋Ｇ６３）、…続いて、（？＋Ｍ８１）＋（？＋Ｍ１０１）＋（？＋Ｍ１２１）、（Ｇ７１＋Ｃ８２）＋（Ｇ９１＋Ｃ１０２）＋（Ｇ１１１＋Ｃ１２２）、（Ｙ７２＋Ｇ８３）＋（Ｙ９２＋Ｇ１０３）＋（Ｙ１１２＋Ｇ１２３）、……続いて、（？＋Ｍ１４１）＋（？＋Ｍ１６１）、（Ｇ１３１＋Ｃ１４２）＋（Ｇ１５１＋Ｃ１６２）、（Ｙ１３２＋Ｇ１４３）＋（Ｙ１５２＋Ｇ１６３）、…という具合に、加算された４画素分の信号電荷と６画素分の信号電荷とがラインごとに繰り返して出力される。
【００６６】
なお、本例では、第１フィールド、第２フィールド共に、ある１つの画素について、右斜め上（左斜め下）の画素との間で斜め２画素加算を行うとしたが、第２フィールドでは、ある１つの画素について、左斜め上（右斜め下）の画素との間で斜め２画素加算（図８を参照）を行うようにしても良く、また第１フィールド、第２フィールド共に、左斜め上（右斜め下）の画素との間で斜め２画素加算を行うようにしても良い。
【００６７】
ただし、上述した１／２．５圧縮の動作の場合には、加算された４画素分の信号電荷と６画素分の信号電荷とがラインごとに繰り返して出力されることから、フィールド間でライン重心が変わるとともに、ラインごとに信号量が変わることになる。ライン重心のフィールド間差は若干であり、上下のラインから補正しても著しい画質劣化にはならない。ただし、信号量については、後段の信号処理回路において、ラインごとにゲインコントロールを行う必要がある。
【００６８】
続いて、ラインごとに信号量が変わることのないようにした１／２．５圧縮の動作について、図１４の動作説明図に基づいて説明する。
【００６９】
この例では、４行分の信号電荷については加算を行い、次の１行分の信号電荷については間引き動作を行い、次の４行分の信号電荷については加算を行い、次の１行分の信号電荷については間引き動作を行い、…という具合に４画素加算と間引きを繰り返すことによって１／２．５圧縮を実現している。ここで、間引き動作とは、特定の行において信号電荷を読み出さない動作を言うものとする。
【００７０】
具体的には、第１フィールドでは、各センサ部（画素）１１から４行分を単位として１行おきに信号電荷が読み出され、５行に１行の割合で信号電荷の読み出しが間引かれる。このとき、読み出された信号電荷について、垂直ＣＣＤ１２内において、１行目の各画素の信号電荷と２行目の右斜め上の各画素の信号電荷とを加算し、３行目の各画素の信号電荷と４行目の右斜め上の各画素の信号電荷とを加算し、という具合に２行ごとに斜め２画素加算が行われる。
【００７１】
その後、斜め２画素加算が行われた２ライン分の信号電荷について、続けてラインシフト動作を行うことにより、水平ＣＣＤ１４内において、２ライン分、１列につき計４画素分の信号電荷を加算する。これにより、水平ＣＣＤ１４からは、（？＋Ｍ２１）＋（？＋Ｍ４１）、（Ｇ１１＋Ｃ２２）＋（Ｇ３１＋Ｃ４２）、（Ｙ１２＋Ｇ２３）＋（Ｙ３２＋Ｇ４３）、…という具合に、加算された４画素分の信号電荷が順に出力される。
【００７２】
次の１行分の信号電荷については間引かれていることから、垂直ＣＣＤ１２内において、次の４行の最初の１行目との間で斜め２画素加算が行われても、その最初の１行目の信号電荷がそのまま加算結果として蓄積される。また、次の４行分の信号電荷については、２行目と３行目との間で斜め２画素加算が行われる。そして、最終の行については、その次に間引かれる行との間で２画素加算が行われ、最終の行の信号電荷がそのまま加算結果として蓄積される。
【００７３】
そして、この３ライン分の信号電荷について、続けてラインシフト動作を行うことにより、水平ＣＣＤ１４内において、３ライン分、１列につき計４画素分の信号電荷を加算する。これにより、水平ＣＣＤ１４からは、（Ｍ６１）＋（？＋Ｍ８１）＋（？）、（Ｃ６２）＋（Ｇ７１＋Ｃ８２）＋（Ｇ９１）、（Ｇ６３）＋（Ｙ７２＋Ｇ８３）＋（Ｙ９２）、…という具合に、加算された４画素分の信号電荷が順に出力される。
【００７４】
上述した一連の動作の繰り返しにより、第１フィールドでの圧縮が行われる。ここで、下線を付したのが色差信号Ｃｒを、下線を付さないのが色差信号Ｃｂをそれぞれ表している。また、図１４の動作説明図において、○印および●印を付した４行ずつが、第１フィールドで信号電荷が加算される組み合わせとなり、加算後のライン重心が◆印を付した位置となる。
【００７５】
第２フィールドの場合にも、第１フィールドの場合と同様の動作によって圧縮が行われる。ただし、第２フィールドでは、図１４の動作説明図において、△印および▲印を付した４行ずつが信号電荷が加算される組み合わせとなり、加算後のライン重心が×印を付した位置となる。なお、最初の１ラインについては、４画素分の加算が行われないため掃き捨てられることになる。そして、２フィールドで１／２．５圧縮が実現される。
【００７６】
これにより、水平ＣＣＤ１４からは先ず、（？＋Ｍ４１）＋（？＋Ｍ６１）、（Ｇ３１＋Ｃ４２）＋（Ｇ５１＋Ｃ６２）、（Ｙ３２＋Ｇ４３）＋（Ｙ５２＋Ｇ６３）、…続いて、（Ｍ８１）＋（？＋Ｍ１０１）＋（？）、（Ｃ８２）＋（Ｇ９１＋Ｃ１０２）＋（Ｇ１１１）、（Ｇ８３）＋（Ｙ９２＋Ｇ１０３）＋（Ｙ１１２）、……続いて、（？＋Ｍ１４１）＋（？＋Ｍ１６１）、（Ｇ１３１＋Ｃ１４２）＋（Ｇ１５１＋Ｃ１６２）、（Ｙ１３２＋Ｇ１４３）＋（Ｙ１５２＋Ｇ１６３）、…という具合に、加算された４画素分の信号電荷が順次出力される。
【００７７】
上述したように、間引き動作を併用した１／２．５圧縮を行うことにより、加算された４画素分の信号電荷が各ラインごとに出力される。したがって、ラインごとに信号量が変わるようなことはないため、後段の信号処理回路においてラインごとにゲインコントロールを行う、というような複雑な信号処理を行わなくて済むことになる。
【００７８】
なお、本例では、第１フィールド、第２フィールド共に、ある１つの画素について、右斜め上（左斜め下）の画素との間で斜め２画素加算を行うとしたが、第２フィールドでは、ある１つの画素について、左斜め上（右斜め下）の画素との間で斜め２画素加算（図８を参照）を行うようにしても良く、また第１フィールド、第２フィールド共に、左斜め上（右斜め下）の画素との間で斜め２画素加算を行うようにしても良い。
【００７９】
上述した１／２．５圧縮で用いる間引き動作は、周知の技術によって容易に実現できる。具体的には、図１５の画素部の配線図から明らかなように、読み出しパルスＸＳＧが立つ１相目、３相目の垂直転送クロックとして、２系統の垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ１′およびＶφ３，Ｖφ３′を用意する。そして、垂直転送クロックＶφ１′，Ｖφ３′については、読み出しパルスＸＳＧが立たないものとする。
【００８０】
さらに、６種類の垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ１′，Ｖφ２，Ｖφ３，Ｖφ３′，Ｖφ４に対応して６本のクロックライン４１〜４６をパターン配線する。このとき、間引きを行う行については、垂直転送クロックＶφ１′又はＶφ３′を転送するクロックライン４２又は４５を配線するようにする。図１４で説明した１／２．５圧縮の場合には、間引く行について、１行おきにクロックライン４２とクロックライン４５とを配線すれば良い。図１５の配線例では、ｎ＋２行目の転送電極２２-1に垂直転送クロックＶφ１′を印加し、ｎ−３行目の転送電極２２-3に垂直転送クロックＶφ３′を印加するようにしており、ｎ＋２行目とｎ−３行目が間引き対象行となる。
【００８１】
そして、間引き動作を行わないモードでは、配線パターン４１，４３，４４，４６を通して転送電極２２-1，２２-2，２２-3，２２-4に垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ２，Ｖφ３，Ｖφ４を与えることにより、垂直転送クロックＶφ１とＶφ３に読み出しパルスＸＳＧが立つことから、全センサ部１１から信号電荷が垂直ＣＣＤ１２に読み出されるとともに、垂直ＣＣＤ１２内で先述した斜め２画素加算が行われる。
【００８２】
一方、間引き動作を行うモードでは、配線パターン４１，４３，４４，４６を通して転送電極２２-1，２２-2，２２-3，２２-4に垂直転送クロックＶφ１，Ｖφ２，Ｖφ３，Ｖφ４を与えることにより、垂直転送クロックＶφ１′とＶφ３′には読み出しパルスＸＳＧが立たないことから、これら垂直転送クロックＶφ１′とＶφ３′が印加される行においては、信号電荷の読み出しは行われず、それ以外の行においてのみ信号電荷の読み出しが行われるとともに、垂直ＣＣＤ１２内で先述した斜め２画素加算が行われる。
【００８３】
以上、カラーフィルタ１９として補色フィルタを用いた場合の動作例について説明したが、本発明は、補色フィルタへの適用に限られるものではなく、原色フィルタにも同様に適用可能である。以下、カラーフィルタ１９として原色フィルタを用いた場合の動作例について説明する。図１６に、例えば４種類の原色フィルタ１９-3（Ａ）〜１９-6（Ｂ）のカラーコーディング例を示す。
【００８４】
図１６において、原色フィルタ１９-3（Ａ）は、Ｒ／Ｇ／Ｂ斜めストライプ配列で、ＧがＶ（垂直）方向／Ｈ（水平）方向共に２繰り返し、Ｒ／ＢがＶ方向／Ｈ方向共に４繰り返しのカラーコーディングとなっている。原色フィルタ１９-4（Ｂ）は、Ｇ／Ｒ／Ｂ市松配列で、各色がＶ方向／Ｈ方向共に４繰り返しのカラーコーディングとなっている。
【００８５】
原色フィルタ１９-5（Ｃ）は、Ｇ斜めストライプＲ／Ｂ市松配列で、ＧがＶ方向／Ｈ方向共に２繰り返し、Ｒ／ＢがＶ方向２繰り返し、Ｈ方向４繰り返しのカラーコーディングとなっている。原色フィルタ１９-6（Ｄ）は、Ｇ／Ｒ／Ｂ市松配列で、各色がＶ方向２繰り返し、Ｈ方向４繰り返しのカラーコーディングとなっている。
【００８６】
ここで、原色フィルタ１９-3（Ａ）を用いたＣＣＤ撮像素子１０において、補色フィルタの場合と同様に、斜め２画素加算（混合）を行うことにより、同色が加算される、即ちＧとＧ、ＲとＲ、ＢとＢの斜め２画素間で信号電荷が加算される。その結果、図１７に示すように、斜め２画素加算後も原色が保持され、Ｇ縦ストライプ、Ｒ／Ｂ市松配列のカラーコーディングとなる。なお、図１７において、黒丸は画素を模式的に示しており、また矢印で示す斜め２画素間で加算が行われるものとする。
【００８７】
このように、斜め加算後も原色が保持されることにより、１／２ＰＳ（プログレッシブスキャン；全画素独立読み出し）圧縮で用いれば、即ち斜め２画素加算した情報をそのまま用いれば、後段の信号処理系での原色分離処理が不要になるため、解像度や信号処理系の回路規模の点でメリットがある。
【００８８】
一方、１／４ＩＳ（インターレーススキャン）圧縮で用いた場合には、次のような動作となる。１／４ＩＳ圧縮では、斜め２画素加算した信号電荷を１ライン分の信号電荷として取り扱い、４ライン単位として垂直加算を行う（このとき必要に応じて１ビットシフトも行う）とともに、第１フィールドと第２フィールドとで４ラインの組み合わせを変える。
【００８９】
１／４ＩＳ圧縮について図１８の動作説明図を用いて説明する。図１８において、（Ａ）は第１フィールドの場合を、（Ｂ）は第２フィールドの場合をそれぞれ示しており、第１フィールド（Ａ）では、１ライン目〜４ライン目、５ライン目〜８ライン目、…の組み合わせで、第２フィールド（Ｂ）では、３ライン目〜６ライン目、７ライン目〜１０ライン目、…の組み合わせで垂直加算を行う。
【００９０】
先ず、第１フィールド（Ａ）において、１ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，…）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトし、次いで水平ＣＣＤ１４で１ビット（１段）だけ転送する１ビットシフトを行い、続いて２ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，…）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では、２ライン１ビットシフト加算が行われ、その加算結果は、…，Ｂ＋Ｇ，Ｇ＋Ｒ，Ｒ＋Ｇ，Ｇ＋Ｂ，…となり、Ｂ＋Ｇ＝Ｃｙ、Ｇ＋Ｒ＝Ｙｅであることから、…，Ｃｙ，Ｙｅ，Ｙｅ，Ｃｙ，…となる。
【００９１】
この状態において、３ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，……）と４ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，……）とを水平ＣＣＤ１４に２ラインシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では、４ライン（８画素）分の信号電荷の加算が行われる。このとき、３ライン目と４ライン目の２ライン加算では、その加算結果が、２Ｇ，Ｂ＋Ｒ，２Ｇ，Ｒ＋Ｂ，２Ｇ，…となり、Ｂ＋Ｒ＝Ｍｇであることから、２Ｇ，Ｍｇ，２Ｇ，Ｍｇ，２Ｇ，…となる。
【００９２】
そして、１ライン目〜４ライン目までの４ライン（８画素）分の信号電荷の加算において、その加算結果は、図１８（Ａ）に示すように、２Ｇ＋Ｃｙ，Ｍｇ＋Ｙｅ，２Ｇ＋Ｙｅ，Ｍｇ＋Ｃｙ，…となる。なお、図中、２ＧをＧ、ＣｙをＣ、ＭｇをＭ、ＹｅをＹと略記している。これらの信号電荷は、水平ＣＣＤ１４によって順に水平転送され、電荷検出部１６で信号電圧に変換されて後段の信号処理系に出力される。
【００９３】
次の５ライン目〜８ライン目までの４ライン分の信号電荷の加算では、先ず、５ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，……）と６ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，……）とを水平ＣＣＤ１４に２ラインシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では２ライン加算が行われ、その加算結果は、…，Ｂ＋Ｒ，２Ｇ，Ｒ＋Ｂ，２Ｇ，…となり、Ｒ＋Ｂ＝Ｍｇであることから、…，Ｍｇ，２Ｇ，Ｍｇ，２Ｇ，…となる。
【００９４】
この状態において、７ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，……）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトし、次いで１ビットシフトを行った後、８ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，……）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では５ライン目〜８ライン目までの４ライン分の信号電荷の加算が行われる。このとき、７ライン目と８ライン目との間では、２ライン１ビットシフト加算が行われる。
【００９５】
７ライン目と８ライン目との間での２ライン１ビットシフト加算による加算結果は、…，Ｂ＋Ｇ，Ｇ＋Ｒ，Ｒ＋Ｇ，Ｇ＋Ｂ，…となり、Ｂ＋Ｇ＝Ｃｙ、Ｇ＋Ｒ＝Ｙｅであることから、…，Ｃｙ，Ｙｅ，Ｙｅ，Ｃｙ，…となる。そして、５ライン目〜８ライン目までの４ライン分の信号電荷の加算結果は、図１８（Ａ）に示すように、Ｍｇ＋Ｃｙ，２Ｇ＋Ｙｅ，Ｍｇ＋Ｙｅ，２Ｇ＋Ｃｙ，…となる。これらの信号電荷は順に水平転送され、信号電圧に変換されて後段の信号処理系に出力される。以降、第１フィールドにおいて同様の動作が繰り返される。
【００９６】
次に、第２フィールド（Ｂ）での動作について説明する。最初に、３ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，……）と４ライン目（Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，……）の信号電荷とを水平ＣＣＤ１４に２ラインシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では２ライン加算が行われ、その加算結果は、…，２Ｇ，Ｒ＋Ｂ，２Ｇ，Ｂ＋Ｒ，…となり、Ｒ＋Ｂ＝Ｍｇであることから、…，２Ｇ，Ｍｇ，２Ｇ，Ｍｇ，…となる。
【００９７】
この状態において、５ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，……）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトし、次いで１ビットシフトを行った後、６ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，……）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では、３ライン目〜６ライン目までの４ライン分の信号電荷の加算が行われる。このとき、５ライン目と６ライン目との間では、２ライン１ビットシフト加算が行われる。
【００９８】
５ライン目と６ライン目との間での２ライン１ビットシフト加算による加算結果は、…，Ｇ＋Ｒ，Ｒ＋Ｇ，Ｇ＋Ｂ，Ｂ＋Ｇ，…となり、Ｇ＋Ｒ＝Ｙｅ，Ｇ＋Ｂ＝Ｃｙであることから、…，Ｙｅ，Ｙｅ，Ｃｙ，Ｃｙ，…となる。そして、２ライン目〜５ライン目までの４ライン分の信号電荷の加算結果は、図１８（Ｂ）に示すように、２Ｇ＋Ｙｅ，Ｍｇ＋Ｙｅ，２Ｇ＋Ｃｙ，Ｍｇ＋Ｃｙ，…となる。これらの信号電荷は順に水平転送され、信号電圧に変換されて後段の信号処理系に出力される。
【００９９】
７ライン目〜１０ライン目までの４ライン分の信号電荷の加算では、７ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，…）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトし、次いで１ビットシフトを行った後、８ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，…）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では、２ライン１ビットシフト加算が行われ、その加算結果は、…，Ｇ＋Ｒ，Ｒ＋Ｇ，Ｇ＋Ｂ，Ｂ＋Ｇ，…となり、Ｇ＋Ｒ＝Ｙｅ、Ｇ＋Ｂ＝Ｃｙであることから、…，Ｙｅ，Ｙｅ，Ｃｙ，Ｃｙ，…となる。
【０１００】
この状態において、９ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，……）と１０ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，……）とを水平ＣＣＤ１４に２ラインシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では、４ライン分の信号電荷の加算が行われる。このとき、９ライン目と１０ライン目の２ライン加算では、その加算結果が、Ｂ＋Ｒ，２Ｇ，Ｒ＋Ｂ，２Ｇ，…となり、Ｂ＋Ｒ＝Ｍｇであることから、Ｍｇ，２Ｇ，Ｍｇ，２Ｇ，…となる。
【０１０１】
そして、７ライン目〜１０ライン目までの４ライン（８画素）分の信号電荷の加算において、その加算結果は、図１８（Ｂ）に示すように、Ｍｇ＋Ｙｅ，２Ｇ＋Ｙｅ，Ｍｇ＋Ｃｙ，２Ｇ＋Ｃｙ，…となる。これらの信号電荷は順に水平転送され、信号電圧に変換されて後段の信号処理系に出力される。以降、第２フィールドにおいて同様の動作が繰り返される。
【０１０２】
上述したように、図１６（Ａ）に示すカラーコーディングの原色フィルタ１９-4を用いたＣＣＤ撮像素子において、斜め２画素加算および１ビットシフト加算を含む４ライン加算による１／４ＩＳ圧縮を行うことにより、出力されるラインごとに色差信号Ｃｂ（Ｃｙ＋Ｍｇ，Ｙｅ＋Ｇ）と色差信号Ｃｒ（Ｍｇ＋Ｙｅ，Ｇ＋Ｃｙ）が交互に並んだ色差点順次の信号が得られることになる。
【０１０３】
原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）から補色（Ｇ，Ｙｅ，Ｍｇ，Ｃｙ）に変換後の信号処理については、一般の補色市松とは分光特性や信号レベルが異なるため、次のような原色分離の信号処理を行い、その後通常の原色配列と同等の処理を行うようにすれば良い。
【０１０４】
Ｍｇ＋Ｃｙ（以下、ＭＣと記す），Ｇ＋Ｙｅ（以下、ＧＹと記す）は色差信号Ｃｂであり、Ｇ＋Ｃｙ（以下、ＧＣと記す），Ｍｇ＋Ｙｅ（以下、ＭＹと記す）は色差信号Ｃｒであり、これら色差信号Ｃｂ，Ｃｒに含まれるＲＧＢ信号は、
ＭＣ＝Ｒ＋Ｇ＋２Ｂ
ＧＹ＝Ｒ＋３Ｇ
ＧＣ＝３Ｇ＋Ｂ
ＭＹ＝２Ｒ＋Ｇ＋Ｂ
である。
【０１０５】
したがって、これらの色差信号から再びＲＧＢ原色信号を演算で求めると、
【０１０６】
輝度信号Ｙに関しては、上式のＧをそのまま用いるか、各ラインの色差信号を加算することで、
２Ｙ＝ＭＣ＋ＧＹ＝ＧＣ＋ＭＹ＝４Ｇ＋２Ｒ＋２Ｂ
から簡易に作ることができる。なお、この式において、２ＹのＹは輝度信号を、ＧＹ，ＭＹのＹはＹｅをそれぞれ表わすものとする。
【０１０７】
次に、図１６（Ｂ）に示すカラーコーディングの原色フィルタ１９-4を用いた場合について説明する。この場合には、斜め２画素加算を行うことにより、ＧとＧ、ＢとＧ、ＲとＢ、ＧとＲがそれぞれ加算される。その結果、図１９に示すように、補色配列のカラーコーティングとなる。なお、図中、ＹｅをＹ、ＭｇをＭ、ＣｙをＣと略記している。
【０１０８】
この補色配列のカラーコーティングにおいて、例えば１／２ＩＳ圧縮は次のようにして行う。この場合にも、第１フィールドと第２フィールドとで、加算する２ラインの組み合わせを変える。１／２ＩＳ圧縮について図２０の動作説明図を用いて説明する。同図において、（Ａ）は第１フィールドの場合を、（Ｂ）は第２フィールドの場合をそれぞれ示しており、第１フィールド（Ａ）では、１ライン目と２ライン目、３ライン目と４ライン目、…の組み合わせで、第２フィールド（Ｂ）では、２ライン目と３ライン目、４ライン目と５ライン目、…の組み合わせで２ラインシフトを行う。
【０１０９】
先ず、第１フィールド（Ａ）では、１ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｃｙ，Ｍｇ，Ｙｅ，…）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトし、次いで水平ＣＣＤ１４で１ビットシフトを行い、続いて２ライン目の信号電荷（Ｍｇ，Ｙｅ，Ｇ，Ｃｙ，…）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では２ライン１ビットシフト加算が行われ、その加算結果は、図２０（Ａ）に示すように、Ｃｙ＋Ｍｇ，Ｍｇ＋Ｙｅ，Ｙｅ＋Ｇ，Ｇ＋Ｃｙ，…となる。これらの信号電荷は順に水平転送され、信号電圧に変換されて後段の信号処理系に出力される。
【０１１０】
続いて、３ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｃｙ，Ｍｇ，Ｙｅ，…）をラインシフトし、次いで１ビットシフトを行った後４ライン目の信号電荷（Ｍｇ，Ｙｅ，Ｇ，Ｃｙ，…）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトする。これにより、２ライン１ビットシフト加算が行われ、その加算結果は、図２０（Ａ）に示すように、Ｃｙ＋Ｍｇ，Ｍｇ＋Ｙｅ，Ｙｅ＋Ｇ，Ｇ＋Ｃｙ，…となる。これらの信号電荷は順に水平転送され、信号電圧に変換されて後段の信号処理系に出力される。以降、第１フィールドにおいて同様の動作が繰り返される。
【０１１１】
次に、第２フィールド（Ｂ）では、２ライン目の信号電荷（Ｍｇ，Ｙｅ，Ｇ，Ｃｙ，…）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトし、次いで水平ＣＣＤ１４で１ビットシフトを行い、続いて３ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｃｙ，Ｍｇ，Ｙｅ，…）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトする。これにより、水平ＣＣＤ１４内では２ライン１ビットシフト加算が行われ、その加算結果は、図２０（Ｂ）に示すように、Ｙｅ＋Ｇ，Ｇ＋Ｃｙ，Ｃｙ＋Ｍｇ，Ｍｇ＋Ｙｅ，…となる。これらの信号電荷は順に水平転送され、信号電圧に変換されて後段の信号処理系に出力される。
【０１１２】
続いて、４ライン目の信号電荷（Ｍｇ，Ｙｅ，Ｇ，Ｃｙ，…）をラインシフトし、次いで１ビットシフトを行った後５ライン目の信号電荷（Ｇ，Ｃｙ，Ｍｇ，Ｙｅ，…）を水平ＣＣＤ１４にラインシフトする。これにより、２ライン１ビットシフト加算が行われ、その加算結果は、図２０（Ｂ）に示すように、Ｙｅ＋Ｇ，Ｇ＋Ｃｙ，Ｃｙ＋Ｍｇ，Ｍｇ＋Ｙｅ，…となる。これらの信号電荷は順に水平転送され、信号電圧に変換されて後段の信号処理系に出力される。以降、第２フィールドにおいて同様の動作が繰り返される。
【０１１３】
上述したように、図１６（Ｂ）に示すカラーコーディングの原色フィルタ１９-4を用いたＣＣＤ撮像素子において、斜め２画素加算および２ライン１ビットシフト加算による１／２ＩＳ圧縮を行うことにより、出力されるラインごとに色差信号Ｃｂ（Ｃｙ＋Ｍｇ／Ｙｅ＋Ｇ）と色差信号Ｃｒ（Ｍｇ＋Ｙｅ／Ｇ＋Ｃｙ）が交互に並んだ色差点順次の信号が得られることになる。
【０１１４】
なお、本例では、１／２ＩＳ圧縮の場合について説明したが、１／２ＰＳ圧縮の場合には、斜め２画素加算によって得られる補色（Ｇ，Ｙｅ，Ｍｇ，Ｃｙ）の信号電荷が独立に読み出される補色独立読み出しとなる。
【０１１５】
次に、図１６（Ｃ）に示すカラーコーディングの原色フィルタ１９-5を用いた場合について説明する。この場合には、斜め２画素加算を行うことにより、ＧとＧ、ＢとＢ、ＲとＲが加算される。その結果、図２１（Ａ），（Ｂ）に示すように、斜め加算後も原色が保持され、Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｒを単位として各色がストライプ状に配置される原色縦ストライプのカラーコーディングとなる。
【０１１６】
なお、斜め２画素加算を行う際に、第１フィールドと第２フィールドとで行の組み合わせを変えることになる。図２１において、（Ａ）は第１フィールドの場合を、（Ｂ）は第２フィールドの場合をそれぞれ示している。第１フィールドでは、ある画素について右斜め上（左斜め下）の画素との間で斜め２画素加算が行われ、第２フィールドでは、ある画素について左斜め上（右斜め下）の画素との間で斜め２画素加算が行われる。
【０１１７】
このように、図１６（Ｃ）に示すカラーコーディングの原色フィルタ１９-5を用いたＣＣＤ撮像素子では、斜め２画素加算の結果が原色縦ストライプのカラーコーディングとなることにより、水平ＣＣＤ１４内における加算時に任意のライン数を加算できるため、任意の圧縮率が実現できる。また、斜め加算後も原色であるため、後段の信号処理系における原色分離の必要がなく、信号処理系の回路規模が小さくて済む。
【０１１８】
特に、原色市松配列に対して、Ｒ／Ｂのみ水平４繰り返しが４と低下するのみであるため、デジタルスチルカメラに撮像デバイスとして搭載した際の解像度の低下を低く抑えることができるという利点がある。また、垂直方向では色差線順次のような信号処理による解像度の低下が少ないため、高い圧縮率を得る場合に有利となる。
【０１１９】
次に、図１６（Ｄ）に示すカラーコーディングの原色フィルタ１９-6を用いた場合について説明する。この場合には、斜め２画素加算を行うことにより、ＧとＧ、ＢとＢ、ＲとＢ、ＧとＲが加算される。その結果、図２２（Ａ），（Ｂ）に示すように、Ｇ，Ｃｙ，Ｍｇ，Ｙｅを単位として各色がストライプ状に配置される補色縦ストライプのカラーコーディングとなる。
【０１２０】
この場合にも、斜め２画素加算を行う際に、第１フィールドと第２フィールドとで行の組み合わせを変えることになる。図２２において、（Ａ）は第１フィールドの場合を、（Ｂ）は第２フィールドの場合をそれぞれ示している。第１フィールドでは、ある画素について右斜め上（左斜め下）の画素との間で斜め２画素加算が行われ、第２フィールドでは、ある画素について左斜め上（右斜め下）の画素との間で斜め２画素加算が行われる。
【０１２１】
このように、図１６（Ｄ）に示すカラーコーディングの原色フィルタ１９-6を用いたＣＣＤ撮像素子では、斜め２画素加算の結果が補色縦ストライプのカラーコーディングとなることにより、原色縦ストライプの場合と同様に、水平ＣＣＤ１４内における加算時に任意のライン数を加算できるため、任意の圧縮率が実現できる。
【０１２２】
図２３は、本実施形態に係るＣＣＤ撮像素子を撮像デバイスとして用いた本発明に係るカメラシステムの構成の一例を示すブロック図である。
【０１２３】
本カメラシステムは、ＣＣＤ撮像素子５１、光学系の一部を構成するレンズ５２、ＣＣＤ撮像素子５１を駆動するＣＣＤ駆動回路５３、撮像モードを設定する撮像モード設定部５４およびＣＣＤ撮像素子５１の出力信号に対して各種の信号処理をなす信号処理回路５５を有する構成となっている。
【０１２４】
ＣＣＤ撮像素子５１には、図２（Ａ），（Ｂ）に示す水平４繰り返し、垂直２繰り返しの補色カラーコーディング、図１６（Ａ），（Ｂ）に示す水平４繰り返し、垂直４繰り返しの原色カラーコーディング、あるいは図１６（Ｃ），（Ｄ）に示す水平４繰り返し、垂直２繰り返しの原色カラーコーディングを持つカラーフィルタ５６が装着されている。
【０１２５】
かかる構成のカメラシステムにおいて、被写体（図示せず）からの入射光（像光）は、光学系のレンズ５２によってカラーフィルタ５６を通してＣＣＤ撮像素子５１の撮像面上に結像される。ＣＣＤ撮像素子５１としては、静止画撮像に対応した多画素で、図１に示した画素構成のものが用いられる。このＣＣＤ撮像素子５１は、ＣＣＤ駆動回路５３により、撮像モード設定部５４で設定された撮像モードに応じて駆動される。
【０１２６】
ここで、撮像モード設定部５４では、静止画モードおよび動画モードの設定が可能であり、さらに動画モードについてはＮＴＳＣ／ＰＡＬ／ＨＤ等の各テレビジョン方式に対応した撮像モードの設定が可能となっている。ＣＣＤ駆動回路５３は、撮像モード設定部５４で静止画モードが設定されたときには、ＣＣＤ撮像素子５１を周知のフレーム読み出しと同様の駆動、即ち第１フィールドでは例えば垂直転送クロックＶφ３にのみ、第２フィールドでは垂直転送クロックＶφ１にのみ読み出しパルスＸＳＧを立てて各画素からの信号電荷の読み出し、垂直転送および水平転送の各駆動を行う。
【０１２７】
ＣＣＤ駆動回路５３はさらに、撮像モード設定部５４で動画モードが設定されたときには、静止画用多画素のＣＣＤ撮像素子５１からの加算圧縮によるダウンコンバージョンによってＮＴＳＣ／ＰＡＬ／ＨＤ等の各テレビジョン方式に対応したテレビジョン信号を作り出すために、先述した各テレビジョン方式に対応した圧縮、即ち斜め２画素加算を基本とする垂直圧縮を実現するようにＣＣＤ撮像素子５１を駆動する。この動画モードでの動作により、先述したように、色差信号Ｃｒ，Ｃｂを保持したまま垂直圧縮処理が行われ、各テレビジョン方式に対応したテレビジョン信号へのダウンコンバージョンが実行される。
【０１２８】
以上により、１つのＣＣＤ撮像素子５１で静止画撮像および動画撮像の双方に対応可能なカメラシステムを実現できる。これにより、デジタルスチルカメラ用多画素ＣＣＤ撮像素子を撮像デバイスとして用いることで、画素を低下させることなく、ＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式のテレビジョン画像のモニタリングが可能となる。特に、ＣＣＤ撮像素子５１では任意の垂直圧縮が可能なため、水平・垂直の解像度のバランスがとれた動画を得ることができる。
【０１２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数個の画素のうち、一行おきに位置する画素群の各信号電荷を例えば左側に位置する垂直転送部に読み出し、他の一行おきに位置する画素群の各信号電荷を例えば右側に位置する垂直転送部に読み出するようにしたことにより、垂直転送部内において斜め２画素間での信号電荷の加算が可能となるため、水平・垂直解像度のバランスがとれた動画撮像が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る固体撮像素子の構成例を示す概略構成図である。
【図２】補色フィルタのカラーコーディング例を示す図である。
【図３】斜め２画素加算時のタイミングチャートである。
【図４】通常モードでのタイミングチャートである。
【図５】センサ部周辺の具体的な構成の一例を示す平面パターン図である。
【図６】一般的なカラーコーディングを示す図である。
【図７】第１フィールドでの斜め２画素加算の動作説明図である。
【図８】第２フィールドでの斜め２画素加算の動作説明図である。
【図９】テレビジョン方式に対応した信号を作り出す場合の画素構成の一例を示す図である。
【図１０】１／２．０圧縮の場合の動作説明図である。
【図１１】１／２．０圧縮の場合のタイミングチャートである。
【図１２】１／２．５圧縮の場合の動作説明図である。
【図１３】１／２．５圧縮の場合のタイミングチャートである。
【図１４】間引きを伴う１／２．５圧縮の場合の動作説明図である。
【図１５】間引きを伴う１／２．５圧縮を実現するための配線パターン図である。
【図１６】原色フィルタのカラーコーディング例を示す図である。
【図１７】図１６（Ａ）のカラーコーディングを持つ原色フィルタを用いた場合の斜め２画素加算の加算結果を示す図である。
【図１８】図１６（Ａ）のカラーコーディングを持つ原色フィルタでの１／４ＩＳ圧縮時の動作説明図である。
【図１９】図１６（Ｂ）のカラーコーディングを持つ原色フィルタを用いた場合の斜め２画素加算の加算結果を示す図である。
【図２０】図１６（Ｂ）のカラーコーディングを持つ原色フィルタでの１／２ＩＳ圧縮時の動作説明図である。
【図２１】図１６（Ｃ）のカラーコーディングを持つ原色フィルタを用いた場合の斜め２画素加算の加算結果を示す図である。
【図２２】図１６（Ｄ）のカラーコーディングを持つ原色フィルタを用いた場合の斜め２画素加算の加算結果を示す図である。
【図２３】本発明に係るカメラシステムの構成の一例を示すブロック図である。
【図２４】従来例（その１）の場合の色差信号Ｃｒ，Ｃｂの配置関係を示す図である。
【図２５】従来例（その２）の場合の色差信号Ｃｒ，Ｃｂの配置関係を示す図である。
【図２６】従来例（その２）の場合における垂直圧縮の動作説明図である。
【符号の説明】
１０，５１…ＣＣＤ撮像素子、１２…垂直ＣＣＤ、１３…読み出しゲート部、１４…水平ＣＣＤ、１６…電荷検出部、１９，５６…カラーフィルタ、１９-1，１９-2…補色フィルタ、１９-3，１９-4，１９-5，１９-6…原色フィルタ、５３…ＣＣＤ駆動回路、５４…撮像モード設定部
Claims (7)
- 行列状に配される複数個のセンサ部と、
前記複数個のセンサ部に対して各列ごとに配された複数本の垂直転送部と、
前記複数個のセンサ部の上に配置され、行方向において同一の色が２画素ごとに繰り返し、列方向において同一の色が４画素ごとに繰り返され、前記複数本の垂直転送部の各々での斜め２画素加算によって第１色差信号と第２色差信号とが点順次となるカラーコーディングを持つカラーフィルタと、
前記複数個のセンサ部の信号電荷を読出す駆動手段と
を有し、
前記駆動手段は、
前記複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記複数本の垂直転送部のうちの一方側に位置する垂直転送部に読み出し、
他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記複数本の垂直転送部のうちの他方側に位置する垂直転送部に読み出し、
前記複数本の垂直転送部の各々において前記複数個のセンサ部から読み出された斜め２画素の信号電荷を加算し、前記第１色差信号と前記第２色差信号とを点順次に含む信号を読み出す
固体撮像素子。 - 前記複数本の垂直転送部の各々で斜め２画素加算された信号電荷をライン単位で受けてこれを水平転送する水平転送部を備え、
前記水平転送部内で複数ライン分の信号電荷を加算する
請求項１記載の固体撮像素子。 - 前記水平転送部内での複数ライン分の加算において、第１フィールドと第２フィールドとで加算の組み合わせを変える
請求項２記載の固体撮像素子。 - 前記駆動手段は、第１フィールドと第２フィールドとで斜め加算するセンサ部の組み合わせを変える
請求項１から３のいずれか一項記載の固体撮像素子。 - 前記駆動手段は、行によって斜め加算の組み合わせを変える
請求項１から４のいずれか一項記載の固体撮像素子。 - 行列状に配される複数個のセンサ部の上に、行方向において同一の色が２画素ごとに繰り返し、列方向において同一の色が４画素ごとに繰り返され、前記複数本の垂直転送部の各々での斜め２画素加算によって第１色差信号と第２色差信号とが点順次となるカラーコーディングを持つカラーフィルタが配置された固体撮像素子の駆動方法であって、
前記複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記複数本の垂直転送部のうちの一方側に位置する垂直転送部に読み出すステップと、
他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記複数本の垂直転送部のうちの他方側に位置する垂直転送部に読み出すステップと
を有し、前記複数本の垂直転送部の各々において前記複数個のセンサ部から読み出された斜め２画素の信号電荷を加算し、前記第１色差信号と前記第２色差信号とを点順次に含む信号を読み出す
固体撮像素子の駆動方法。 - 行列状に配される複数個のセンサ部を有する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子を駆動する駆動手段と
を有し、
前記固体撮像素子は、
前記複数個のセンサ部に対して各列ごとに配された複数本の垂直転送部と、
前記複数個のセンサ部の上に配置され、行方向において同一の色が２画素ごとに繰り返し、列方向において同一の色が４画素ごとに繰り返され、前記複数本の垂直転送部の各々での斜め２画素加算によって第１色差信号と第２色差信号とが点順次となるカラーコーディングを持つカラーフィルタと
を有し、
前記駆動手段は、
前記複数個のセンサ部のうち、一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記複数本の垂直転送部のうちの一方側に位置する垂直転送部に読み出し、
他の一行おきに位置するセンサ部群の各信号電荷を前記複数本の垂直転送部のうちの他方側に位置する垂直転送部に読み出し、
前記複数本の垂直転送部の各々において前記複数個のセンサ部から読み出された斜め２画素の信号電荷を加算し、前記第１色差信号と前記第２色差信号とを点順次に含む信号を読み出す
カメラシステム。
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