專利名稱：固體攝像元件的驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由水平移位寄存器逐行傳送在攝像區(qū)域得到的信號(hào)電荷之后讀出的固體攝像元件的驅(qū)動(dòng)方法。
背景技術(shù)：
在利用固體攝像元件等、生成圖像信號(hào)的攝像裝置中，圖像的放大不僅可以通過(guò)利用透鏡的光學(xué)性變焦(光學(xué)變焦)，還可以通過(guò)利用信號(hào)處理的變焦(數(shù)碼變焦)。尤其在利用固體攝像元件的攝像裝置中，伴隨固體攝像元件的像素?cái)?shù)的增加，即使進(jìn)行數(shù)碼變焦也可以得到足夠的分辨率。
以往，在將CCD移位寄存器用于信號(hào)電荷的讀出機(jī)構(gòu)的固體攝像元件中，通過(guò)將攝像部的全部像素信號(hào)電荷作為圖像信號(hào)讀取，并對(duì)與該圖像信號(hào)中的放大對(duì)象區(qū)域?qū)?yīng)的部分進(jìn)行信號(hào)處理，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)碼變焦。
在這里，作為固體攝像元件，以幀傳送型的CCD圖像傳感器為例，對(duì)現(xiàn)有的數(shù)碼變焦中的固體攝像元件的驅(qū)動(dòng)方法進(jìn)行說(shuō)明。
圖5是幀傳送型CCD圖像傳感器的示意性平面圖。該圖像傳感器2由攝像部2i、蓄積部2s、水平傳送部2h和輸出部2d構(gòu)成。攝像部2i和蓄積部2s分別由多個(gè)垂直CCD移位寄存器組成。通過(guò)曝光而蓄積在攝像部2i的各個(gè)單元中的信號(hào)電荷通過(guò)由這些垂直CCD移位寄存器產(chǎn)生的垂直傳送動(dòng)作而被幀傳送到蓄積部2s中。水平傳送部2h由CCD移位寄存器組成，其每個(gè)位都與蓄積部2s的多個(gè)垂直CCD移位寄存器的各個(gè)輸出連接。被保持在蓄積部2s中的一個(gè)畫(huà)面份的信號(hào)電荷以1行為單位而被傳送到水平傳送部2h。水平傳送部2h依次將1行份的信號(hào)電荷傳送到輸出部2d。輸出部2d將從水平轉(zhuǎn)送部2h輸出的信號(hào)電荷以一位為單位賦給電容而轉(zhuǎn)換成電壓值，并作為時(shí)間系列的圖像信號(hào)輸出。
在現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)方法中，傳送到水平傳送部2h的各個(gè)位中的第n行信號(hào)電荷通過(guò)水平傳送而被整個(gè)位地排出到輸出部2d之后，第(n+1)行的信號(hào)電荷從蓄積部2s向水平傳送部2h傳送。以往，這樣就會(huì)從圖像傳感器2生成針對(duì)整個(gè)單元讀取出由攝像部2i得到的信號(hào)電荷的圖像信號(hào)。并且，在為了數(shù)碼變焦等而利用攝像部2i的部分區(qū)域的圖像之際，在設(shè)于輸出部2d后段的信號(hào)處理電路中，從圖像傳感器2輸出的圖像信號(hào)中切出與該部分區(qū)域?qū)?yīng)的部分，以生成與放大圖像對(duì)應(yīng)的圖像信號(hào)。
抽出固體攝像元件的攝像部中的部分圖像的處理，如上所述，可以利用于數(shù)碼變焦中。
在這里，在數(shù)碼照相機(jī)或其他帶有照相機(jī)功能的移動(dòng)終端等中，固體攝像元件的像素?cái)?shù)比預(yù)覽用顯示器的像素?cái)?shù)顯著提高。因此，在存儲(chǔ)器等記錄介質(zhì)中記錄圖像之際，雖然拍攝與固體攝像元素的像素?cái)?shù)對(duì)應(yīng)的高分辨率的圖像，但預(yù)覽時(shí)，有時(shí)在以與預(yù)覽顯示器的像素?cái)?shù)對(duì)應(yīng)的少的像素?cái)?shù)進(jìn)行拍攝也是足夠的。另外，在人類的視覺(jué)特性上，動(dòng)態(tài)圖像無(wú)需像靜止圖像那樣的分辯率，當(dāng)然即使是抑制記錄數(shù)據(jù)量的意思，也可以選擇比靜止圖像少的像素下的拍攝。即使在這種情況下，也可以進(jìn)行取出固體攝像元件的攝像部一部分的圖像并加以利用的處理。
對(duì)于僅利用作為這些攝像部一部分的圖像抽出對(duì)象區(qū)域的圖像的用途，以往如上所述，完全逐行讀取CCD圖像傳感器的整個(gè)單元的信號(hào)電荷。即，存在以下問(wèn)題在抽出部分區(qū)域的圖像之際，也必須通過(guò)水平傳送部逐次讀取出不必要的單元的信號(hào)電荷，例如在進(jìn)行預(yù)覽或動(dòng)態(tài)圖像拍攝的情況下，難以確保足夠的幀頻(frame rate)。另外，也存在讀出圖像抽出對(duì)象區(qū)域以外的無(wú)用單元份的水平傳送部的驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘數(shù)增多，電力無(wú)用地被消耗的問(wèn)題。在這里，雖然如果增加水平傳送部的傳送時(shí)鐘頻率，則在原理上幀頻的提高成為可能，但是實(shí)際上就會(huì)產(chǎn)生水平傳送部中的傳送效率惡化等問(wèn)題。順便說(shuō)一下，在拍攝靜止圖像的情況下，通常只要盡可能在1秒內(nèi)進(jìn)行幾慧差的攝像就足夠了，提高幀頻的要求小。因此，在靜止面圖像拍攝中，即使讀出攝像部的整個(gè)區(qū)域，也可以確保比較長(zhǎng)的水平傳送期間。
如上所述，以往存在以下問(wèn)題在僅利用設(shè)于固體攝像元件的攝像部的一部分中的圖像抽出對(duì)象區(qū)域的圖像之際，難以提高幀頻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述問(wèn)題，提供一種能夠提高幀頻的固體攝像元件的驅(qū)動(dòng)方法。
本發(fā)明的固體攝像元件的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，在攝像區(qū)域內(nèi)設(shè)定規(guī)定的圖像抽出對(duì)象區(qū)域，相對(duì)于由作為與該圖像抽出對(duì)象區(qū)域的重復(fù)部分的抽出對(duì)象區(qū)間、先行于該抽出對(duì)象區(qū)域的先行區(qū)間、與該抽出對(duì)象區(qū)間連續(xù)的后續(xù)區(qū)間構(gòu)成的抽出對(duì)象行，水平傳送步驟將作為上述后續(xù)區(qū)間的至少一部分的保留區(qū)間的信號(hào)電荷殘留在上述水平移位寄存器中之后停止，垂直傳送步驟將后續(xù)抽出對(duì)象行垂直傳送到先行抽出對(duì)象行的上述保留區(qū)間的信號(hào)電荷殘留在最前部的水平移位寄存器中，上述保留區(qū)間的長(zhǎng)度根據(jù)上述先行抽出對(duì)象行的上述后續(xù)區(qū)間和上述后續(xù)抽出對(duì)象行的上述先行區(qū)間中的任何短的一方的長(zhǎng)度來(lái)確定。
本發(fā)明在圖像抽出對(duì)象區(qū)域的行方向兩側(cè)存在無(wú)需讀取的單元的情況下，通過(guò)省略與此相對(duì)的水平傳送，縮短水平傳送動(dòng)作的每行所需的時(shí)間并提高幀頻。在這里，先行區(qū)間和后續(xù)區(qū)間相當(dāng)于行列配置在攝像區(qū)域中的單元的一行中的無(wú)需讀取的單元，另一方面，屬于圖像抽出對(duì)象區(qū)域的應(yīng)讀取單元構(gòu)成抽出對(duì)象區(qū)域。在水平傳送中，先行區(qū)間先行于抽出對(duì)象區(qū)間而被發(fā)送到輸出部，另一方面，后續(xù)區(qū)間在抽出對(duì)象區(qū)間之后發(fā)送到輸出部。相對(duì)于線性傳送到水平移位寄存器中的第n行信號(hào)電荷的水平傳送，在抽出對(duì)象區(qū)間終點(diǎn)的信號(hào)電荷被傳送到輸出部的時(shí)刻或者直到后續(xù)區(qū)間的中間的信號(hào)電荷被發(fā)送到輸出部的時(shí)刻停止。由此，第n行的后續(xù)區(qū)間的全部或者一部分殘留在水平移位寄存器的最前部。殘留在水平移位寄存器中的保留區(qū)間的長(zhǎng)度設(shè)定為第(n+1)行的先行區(qū)間的長(zhǎng)度以下。如果進(jìn)行第(n+1)行的信號(hào)電荷的線性傳送，則在水平移位寄存器上將第n行的殘存后續(xù)區(qū)間的信號(hào)電荷和第(n+1)行的先行區(qū)間的信號(hào)電荷合成。并且，相對(duì)于第(n+1)行的水平傳送與第n行相同，一直進(jìn)行到行的中間。如果采用該動(dòng)作，則因?yàn)槊啃械乃絺魉臀粩?shù)小于構(gòu)成一行的單元的數(shù)，故即使不提高水平傳送時(shí)鐘的頻率，也可以縮短水平傳送期間，并提高幀頻。在這里，保留區(qū)間的長(zhǎng)度Nr是根據(jù)第n行的后續(xù)區(qū)間長(zhǎng)度Nh和第(n+1)行的先行區(qū)間的長(zhǎng)度Nt中任何小的一方來(lái)確定。即，在Nh≥Nt的情況下，可以設(shè)0＜Nr≤Nt(≤Nh)，在Nh＜Nt的情況下，可以設(shè)0＜Nr≤Nh。通過(guò)使Nr≤Nh，從而在后續(xù)行被線性傳送之際，以水平移位寄存器合成的信號(hào)電荷是互相不需要的先行區(qū)間和后續(xù)區(qū)間的電荷，而必要的抽出對(duì)象區(qū)間的信號(hào)電荷沒(méi)有與其他信號(hào)電荷合成，并從輸出部被讀取。
本發(fā)明的最佳形態(tài)是一種驅(qū)動(dòng)方法，其中，所述保留區(qū)間的長(zhǎng)度是上述先行抽出對(duì)象行的上述后續(xù)區(qū)間和上述后續(xù)抽出對(duì)象行的上述先行區(qū)間中的任何短的一方的長(zhǎng)度。


圖1是表示使用了圖像傳感器的攝像裝置的大概結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的圖像抽出模式下的圖像傳感器的驅(qū)動(dòng)方法進(jìn)行說(shuō)明的流程圖。
圖3是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的圖像抽出模式下的圖像傳感器的驅(qū)動(dòng)方法進(jìn)行說(shuō)明的示意性定時(shí)圖。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的水平傳送的示意圖。
圖5是幀傳送型的CCD圖像傳感器的示意性平面圖。
圖中20-圖像傳感器，20i-攝像部，20s-蓄積部，20h-水平傳送部，20d-輸出部，30-定時(shí)控制電路，32-時(shí)鐘產(chǎn)生電路，34-模擬信號(hào)處理電路，36-A/D轉(zhuǎn)換電路，38-數(shù)字信號(hào)處理電路。
具體實(shí)施例方式
以下根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式(以下稱為實(shí)施方式)進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是表示使用了圖像傳感器20的攝像裝置的大概結(jié)構(gòu)的框圖。該裝置包含作為幀傳送型CCD圖像傳感器的圖像傳感器20、驅(qū)動(dòng)其的驅(qū)動(dòng)電路22、處理從圖像傳感器20輸出的圖像信號(hào)的信號(hào)處理電路24。
圖像傳感器20是幀傳送型的CCD圖像傳感器，并具備形成于半導(dǎo)體底板表面上的攝像部20i、蓄積部2s、水平傳送部2h和輸出部20d。順便說(shuō)一下，本發(fā)明也可以適用于隔行傳送型或幀隔行傳送型的CCD圖像傳感器。圖像傳感器20例如在使用攝像部20i的整個(gè)單元、拍攝高分辨率的靜止圖像的用途中使用。另一方面，在不太需要分辨率的情況下，也可以在放大顯示由攝像部20i拍攝的圖像之中的中央部的用途中使用。另外，僅攝像部20i的中央部的圖像的拍攝也適合向預(yù)覽畫(huà)面的顯示或動(dòng)態(tài)圖像拍攝等。
攝像部20i和蓄積部20s相互由列方向的軌道相互連續(xù)的垂直CCD移位寄存器組成，在攝像部20i和蓄積部20s中，這些垂直CCD移位寄存器沿著行方向(圖像上的水平方向)多個(gè)排列。這些垂直CCD移位寄存器具備在基板上跨越行方向，并沿著列方向多根并列排列的柵電極，通過(guò)在這些柵電極上施加相位錯(cuò)開(kāi)的時(shí)鐘，從而在垂直CCD移位寄存器內(nèi)垂直傳送各個(gè)單元的信號(hào)電荷。在該圖像傳感器20中，向攝像部20i提供3相時(shí)鐘i，向蓄積部20s提供3相時(shí)鐘s，以控制各自的信號(hào)電荷的蓄積和傳送。
構(gòu)成攝像部20i的垂直CCD移位寄存器的各個(gè)位的單元對(duì)應(yīng)入射光，產(chǎn)生信號(hào)電荷并將其蓄積。將行列配置在攝像部20i中的單元的行方向數(shù)表示為N，列方向數(shù)表示為M。在該攝像部20i的中央部，將矩形的中心區(qū)域26a作為圖像抽出對(duì)象區(qū)域設(shè)置。中心區(qū)域26a的寬度(行方向的尺寸)用Nm單元表示，將比中心區(qū)域26a更靠行前頭側(cè)部分和行后尾側(cè)部分的寬度分別用Nh單元、Nt單元表示。Nh、Nm、Nt都為1以上。另外，中心區(qū)域26a的高度(列方向的尺寸)用Mm行表示，比中心區(qū)域26a更靠蓄積部20s側(cè)的攝像部20i的部分用Mh行表示，比中心區(qū)域26a更與蓄積部20s相反側(cè)的部分用Mt表示。在這里，配置了作為圖像抽出對(duì)象區(qū)域的中心區(qū)域26a的Mm行是存在基本上需要取出的信號(hào)電荷的行，即，作為抽出對(duì)象行。抽出對(duì)象行的范圍可以設(shè)定在攝像部20i的高度方向的任何位置上，Mh、Mt≥0。例如，Nh＝Nm＝N/3且Mh＝Mm＝Mt＝M/3，即，中心區(qū)域26a可以成為將攝像部20i沿行方向3等分、沿列方向3等分時(shí)的中央矩形區(qū)域。
如果經(jīng)過(guò)設(shè)定過(guò)的曝光時(shí)間，則由3相時(shí)鐘i、s分別驅(qū)動(dòng)攝像部20i和蓄積部20s的垂直移位寄存器，并從攝像部20i向蓄積部20s進(jìn)行幀傳送。因?yàn)樾罘e部20s被遮光膜覆蓋，并防止由于光的入射而造成的電荷產(chǎn)生，所以可以將來(lái)自幀傳送完的攝像部20i的信號(hào)電荷保持原樣。水平傳送部20h由CCD移位寄存器構(gòu)成，其各個(gè)位與蓄積部20s的多個(gè)垂直CCD移位寄存器的各個(gè)輸出連接。保持在蓄積部20s上的一個(gè)畫(huà)面份的信號(hào)電荷以1行為單位而被傳送到水平傳送部20h中。被傳送到水平傳送部20h的信號(hào)電荷通過(guò)水平傳送部20h的水平傳送驅(qū)動(dòng)而被傳送到輸出部20d中。輸出部20d由電獨(dú)立的電容和取出其電位變化的放大器構(gòu)成，將從水平轉(zhuǎn)送部2h輸出的信號(hào)電荷以一位為單位賦給電容而轉(zhuǎn)換成電壓值，并作為時(shí)間系列的圖像信號(hào)輸出。
圖像傳感器20的動(dòng)作由驅(qū)動(dòng)電路22控制?？刂齐娐?2具備定時(shí)控制電路30和時(shí)鐘產(chǎn)生電路32。定時(shí)控制電路30根據(jù)垂直同步信號(hào)VD和水平同步信號(hào)HD，生成相對(duì)于時(shí)鐘產(chǎn)生電路32的各種觸發(fā)信號(hào)。時(shí)鐘產(chǎn)生電路32與來(lái)自定時(shí)控制電路30的觸發(fā)信號(hào)對(duì)應(yīng)，生成相對(duì)于攝像部20的垂直傳送時(shí)鐘信號(hào)i(i1～i3)、相對(duì)于蓄積部20s的垂直傳送時(shí)鐘信號(hào)s(s1～s3)、相對(duì)于水平傳送部20h的水平傳送時(shí)鐘信號(hào)h、輸出部20d的電容的復(fù)位脈沖信號(hào)r等，并輸出到各部。
另外，定時(shí)控制電路30輸入表示所拍攝的圖像尺寸為攝像部20i整個(gè)面的普通模式還是所拍攝的圖像尺寸為中心區(qū)域26a的圖像抽出模式的拍攝模式信號(hào)MD，并與此對(duì)應(yīng)切換動(dòng)作。在信號(hào)MD指定普通模式的情況下，定時(shí)控制電路30控制時(shí)鐘產(chǎn)生電路32，以便進(jìn)行輸出與攝像部20i的各行對(duì)應(yīng)的圖像信號(hào)的普通動(dòng)作。另一方面，在信號(hào)MD指定圖像抽出模式的情況下，定時(shí)控制電路30控制時(shí)鐘產(chǎn)生電路32，以便進(jìn)行后述的動(dòng)作。
圖像傳感器20輸出的圖像信號(hào)由信號(hào)處理電路24進(jìn)行處理。圖1中作為信號(hào)處理電路24的構(gòu)成要素，雖然示出了模擬信號(hào)處理電路34、A/D轉(zhuǎn)換電路36、數(shù)字信號(hào)處理電路38，但是，也可以例如進(jìn)而在數(shù)字信號(hào)處理電路38的后段設(shè)置未圖示的信號(hào)處理部。另外，信號(hào)處理過(guò)的圖像信號(hào)在顯示部(未圖示)作為圖像而被顯示，或由記錄部(未圖示)記錄在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等其他電磁記錄介質(zhì)中。
首先，從輸出部20d輸出的圖像信號(hào)Y0(t)被輸入到模擬信號(hào)處理電路34中。模擬信號(hào)處理電路34對(duì)圖像信號(hào)Y0(t)實(shí)施采樣保持、自動(dòng)增益控制(AGCAuto Gain Control)等處理，并生成按照規(guī)定格式的圖像信號(hào)Y1(t)。A/D轉(zhuǎn)換電路36將從模擬信號(hào)輸出電路34輸出的圖像信號(hào)Y1(t)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以輸出圖像數(shù)據(jù)D1(n)。數(shù)字信號(hào)處理電路38從A/D轉(zhuǎn)換電路36取入圖像數(shù)據(jù)D1(n)，除了后述的污漬(smear)去除處理之外，還實(shí)施輪廓修正或一個(gè)畫(huà)面為單位的積分處理、還有照相機(jī)圖像的情況下實(shí)施顏色均衡控制或過(guò)濾等處理，以生成新的圖像數(shù)據(jù)D2(n)。如上所述，該圖像數(shù)據(jù)D2(n)被提供給其他信號(hào)處理部或顯示部、記錄部。
圖2是說(shuō)明圖像抽出模式下的圖像傳感器20的驅(qū)動(dòng)方法的流程圖，圖3是說(shuō)明該驅(qū)動(dòng)方法的示意性定時(shí)圖。圖3中示出了施加在攝像部20i的垂直傳送電極上的傳送時(shí)鐘信號(hào)i、施加在蓄積部20s的垂直傳送電極上的傳送時(shí)鐘信號(hào)s、施加在水平傳送部20h的水平傳送電極上的傳送時(shí)鐘信號(hào)h的時(shí)鐘動(dòng)作的定時(shí)。另外，在圖3中，時(shí)間經(jīng)過(guò)橫軸右方。
在一個(gè)畫(huà)面的拍攝中，首先對(duì)攝像部20i進(jìn)行曝光。曝光期間可以在攝像部20i的前面配置機(jī)械快門(mén)，利用其開(kāi)關(guān)動(dòng)作進(jìn)行控制。另外，也可以在基板深度方向形成npn結(jié)構(gòu)，通過(guò)電子快門(mén)動(dòng)作來(lái)控制曝光期間。在電子快門(mén)動(dòng)作中，控制施加在配置于基板表面上的垂直傳送電極和施加在n型基板背面的電壓，并將蓄積在基板表面?zhèn)鹊男盘?hào)電荷排出到基板背面。圖3表示通過(guò)電子快門(mén)動(dòng)作來(lái)控制曝光期間的情況，在曝光開(kāi)始定時(shí)中，在整個(gè)規(guī)定期間內(nèi)斷開(kāi)i1～i3，進(jìn)行電子快門(mén)動(dòng)作(定時(shí)ξ1)。另外，在定時(shí)ξ1中，在結(jié)束電子快門(mén)動(dòng)作的同時(shí)，i的規(guī)定相位的時(shí)鐘信號(hào)例如i2被設(shè)為接通狀態(tài)，在與攝像部20i對(duì)應(yīng)的柵電極下形成電位阱。從該定時(shí)開(kāi)始曝光期間I(S50)。
曝光期間I結(jié)束之后，立即開(kāi)始從攝像部20i向蓄積部20s的幀傳送(期間Tf、S52)。在幀傳送中，作為i、s，時(shí)鐘產(chǎn)生電路32將相互同步的高速時(shí)鐘僅產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于攝像部20i列方向的單元數(shù)的循環(huán)。由此，攝像部20i的整個(gè)單元的信號(hào)電荷在短時(shí)間都被轉(zhuǎn)移到具備遮光膜的蓄積部20s中。
被幀傳送到蓄積部20s中的各個(gè)單元的信號(hào)電荷，通過(guò)在規(guī)定周期的多個(gè)定時(shí)ξ2-i(i＝1，2，3，…)內(nèi)在時(shí)鐘s下產(chǎn)生一個(gè)循環(huán)的時(shí)鐘，從而被逐行垂直傳送(線性傳送S54)。通過(guò)一次的線性傳送，將一行根的信號(hào)電荷從蓄積部20s傳送到水平傳送部20h。并且，這種情況下，在期間Thi(i＝1，2，3，…)內(nèi)，頻率fh的時(shí)鐘h從時(shí)鐘產(chǎn)生電路32提供給水平傳送部20h，蓄積在水平傳送部20h的各位內(nèi)的信號(hào)電荷被逐位地傳送到輸出部20d(S56)中。該圖像抽出模式下的h的時(shí)鐘周期fh最好與普通模式的相同。在這里，圖像抽出模式下的動(dòng)作與普通模式的不同點(diǎn)在于連續(xù)產(chǎn)生的h的時(shí)鐘循環(huán)。
即，在水平傳送的一個(gè)周期的動(dòng)作中，在普通模式下連續(xù)水平傳送部20h的整個(gè)位并讀取到輸出部20d，相對(duì)于此，在圖像抽出模式中，直到與配置了圖像抽出對(duì)象區(qū)域的Nm單元的后端單元(從行最前頭開(kāi)始的第Nh+Nm單元)對(duì)應(yīng)的水平傳送部20h的位，或者直到與比圖像抽出對(duì)象區(qū)域靠后連續(xù)的行后尾側(cè)的Nt單元的中間對(duì)應(yīng)的位才進(jìn)行讀取。由此，在相對(duì)于第i行信號(hào)電荷的水平傳送結(jié)束的時(shí)刻，在水平傳送部20h的最前頭的位列中殘存有第i行的后尾側(cè)的信號(hào)電荷。具體地說(shuō)，在期間Thi中，一行中、從前頭開(kāi)始將N-min(Nh，Nt)單元的信號(hào)電荷讀出到輸出部20d中，剩下的min(Nh，Nt)單元的信號(hào)電荷殘留在水平傳送部20h的前頭位中。另外，在占據(jù)一行的中央1/3的中央?yún)^(qū)域26a是圖像抽出對(duì)象區(qū)域的本實(shí)施方式中，如上所述，因?yàn)镹h＝Nm＝Nt＝N/3，故在一次水平傳送周期內(nèi)，從前頭開(kāi)始讀取2N/3位，行后尾側(cè)的N/3殘存在水平傳送部20h的前頭側(cè)。
例如，如果第一行的信號(hào)電荷被傳送到水平傳送部20h中(定時(shí)ξ2-1，S54)，期間Th1內(nèi)的水平傳送動(dòng)作結(jié)束，則第一行的行后尾側(cè)min(Nh，Nt)單元的信號(hào)電荷殘存在水平傳送部20h的前頭位(S56)。因?yàn)樵谠摖顟B(tài)下第二行的信號(hào)電荷被傳送到水平傳送部20h中(ξ2-2，S54)，所以在水平傳送部20h的前頭min(Nh，Nt)位中，合成第一行的行后尾側(cè)信號(hào)電荷和第二行的行前頭側(cè)信號(hào)。
在這里，通過(guò)確定使殘存位數(shù)滿足Nh以下并且Nt以下條件的min(Nh，Nt)，從而由水平傳送部20h合成的信號(hào)電荷在圖像抽出模式下形成不必要的信號(hào)電荷(即，由圖像抽出對(duì)象區(qū)域形成的行前頭側(cè)和行后尾側(cè)的信號(hào)電荷)。另一方面，圖像抽出模式下的必要的圖像抽出對(duì)象區(qū)域的信號(hào)電荷不與其他行的信號(hào)電荷合成，在各個(gè)水平傳送期間內(nèi)通過(guò)輸出部20d而被轉(zhuǎn)換為位圖像信號(hào)Y0(t)并被讀取。
對(duì)于第一行和第二行與上述相同，在第i行和第(i+1)行中，也要將先行行的行后尾不必要的信號(hào)電荷和后續(xù)行的行前頭不必要的信號(hào)電荷合成，并從水平傳送部20h排出。圖4是表示該合成樣子的示意圖。在圖4(a)所示的Nh＜Nt的情況下，在相對(duì)于第i行的信號(hào)電荷群70的水平傳送期間H中，直到行后尾部74(Nt位)的中間才被讀取。在該時(shí)刻，相對(duì)于第i行的水平傳送被停止，作為第i行的行后尾部74的一部分(Nh位)的后尾部分76殘存在水平傳送部20h中。將第(i+1)行的信號(hào)電荷群80傳送到該水平傳送部20h中，在殘留的第i行的后尾部分76中合成第(i+1)行的前頭部分82。在Nh≥Nt的情況下，如圖4(b)所示，在抽出對(duì)象部分72從水平傳送部20h排出的時(shí)刻，水平傳送停止，并且行后尾部74的全部與下一行的前頭部分82的一部分合成。尤其在Nh＝Nt的情況下，可以使第i行的行后尾部74和第(i+1)行的前頭部分82在整個(gè)范圍內(nèi)相互重復(fù)。
該水平傳送反復(fù)進(jìn)行到一個(gè)畫(huà)面的最終行(第M行)為止(S58)。另外，對(duì)于最終行也與其他行相同，可以在行的中間使水平傳送停止，也可以全部進(jìn)行水平傳送。在中間停止水平傳送的情況下，殘存的不必要信號(hào)電荷與下一個(gè)畫(huà)面的第一行的前頭的不必要信號(hào)電荷合成并被排出。在上述結(jié)構(gòu)中，因?yàn)闀r(shí)鐘產(chǎn)生電路32的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以對(duì)于抽出對(duì)象行以外的行，也可以以與抽出對(duì)象行的相同的方法，進(jìn)行使先行行的行后尾和后續(xù)行的行前頭重復(fù)的處理。但是，對(duì)于抽出對(duì)象行以外的行，因?yàn)檎卸际遣槐匾男盘?hào)電荷，故可以使先行行和后續(xù)行重復(fù)的寬度比抽出對(duì)象行還大。例如，在抽出對(duì)象行以外的行中，可以使先行行的后半部分和后續(xù)行的前半部分重復(fù)。
如上所述，在圖像抽出模式下，至少對(duì)于抽出對(duì)象行而言，一行的一部分通過(guò)水平傳送部20h與相鄰行重合之后被讀取，由此，可以比普通模式縮短每行的水平傳送期間Th，也可以提高該部分的幀頻。在上述行中央的1/3是中心區(qū)域26a的情況下，水平傳送所需的h的時(shí)鐘數(shù)在每行以普通模式的2/3完成。
另外，中心區(qū)域26a位于從第(Mh+1)行到第(Mh+Mm)行，其后續(xù)的結(jié)束Mt行的信號(hào)電荷在圖像抽出模式下沒(méi)有讀取的必要。因此，也可以直到第(Mh+Mm)行的讀取完成才進(jìn)行上述水平傳送動(dòng)作，之后，控制s并對(duì)蓄積部20s進(jìn)行與電子快門(mén)相同的動(dòng)作，不通過(guò)水平傳送而將殘留在蓄積部20s中的結(jié)束的Mt行的信號(hào)電荷排出。如果這樣，則進(jìn)一步提高了幀頻。例如，在分別排列了M行N列單元的畫(huà)面的行方向、列方向的中央1/3處配置有中心區(qū)域26a的情況下，一個(gè)畫(huà)面的信號(hào)電荷的排出所需的h的時(shí)鐘數(shù)尾MN/9次，即，以普通模式的4/9完成。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像元件的驅(qū)動(dòng)方法，其中具有通過(guò)多個(gè)垂直移位寄存器將行列配置在攝像區(qū)域的每個(gè)受光像素的信號(hào)電荷垂直傳送，并從所述多個(gè)垂直移位寄存器向水平移位寄存器逐行傳送所述信號(hào)電荷的線性傳送步驟；和將傳送到所述水平移位寄存器中的行的所述信號(hào)電荷水平傳送的水平傳送步驟，其特征在于，在攝像區(qū)域內(nèi)設(shè)定規(guī)定的圖像抽出對(duì)象區(qū)域，相對(duì)于由作為與該圖像抽出對(duì)象區(qū)域的重復(fù)部分的抽出對(duì)象區(qū)間、先行于該抽出對(duì)象區(qū)域的先行區(qū)間、與該抽出對(duì)象區(qū)間連續(xù)的后續(xù)區(qū)間構(gòu)成的抽出對(duì)象行，水平傳送步驟將作為所述后續(xù)區(qū)間的至少一部分的保留區(qū)間的信號(hào)電荷殘留在所述水平移位寄存器中之后停止，垂直傳送步驟將后續(xù)抽出對(duì)象行垂直傳送到先行抽出對(duì)象行的所述保留區(qū)間的信號(hào)電荷殘留在最前部的水平移位寄存器中，所述保留區(qū)間的長(zhǎng)度根據(jù)所述先行抽出對(duì)象行的所述后續(xù)區(qū)間和所述后續(xù)抽出對(duì)象行的所述先行區(qū)間中的任何短的一方的長(zhǎng)度來(lái)確定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體攝像元件的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述保留區(qū)間的長(zhǎng)度是所述先行抽出對(duì)象行的所述后續(xù)區(qū)間和所述后續(xù)抽出對(duì)象行的所述先行區(qū)間中的任何短的一方的長(zhǎng)度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種固體攝像元件的驅(qū)動(dòng)方法，在CCD圖像傳感器中，利用一部分區(qū)域的圖像的情況下，可以提高幀頻。在殘留抽出對(duì)象部分(72)以后的后尾部分(74)的全部或者一部分的時(shí)候停止從水平傳送部讀取的第i行信號(hào)電荷的水平傳送。在該狀態(tài)下，將第(i+1)行的信號(hào)電荷傳送到水平傳送部。之后，開(kāi)始水平傳送。在該動(dòng)作中，將第i行后尾部分(74)的不必要電荷和第(i+1)行的前頭部分(82)的不必要信號(hào)電荷合成。通過(guò)重合相鄰行的一部分，從而可以比普通動(dòng)作降低每行的水平傳送所需的時(shí)鐘循環(huán)數(shù)，提高幀頻。
文檔編號(hào)H04N5/335GK1612352SQ20041008528
公開(kāi)日2005年5月4日 申請(qǐng)日期2004年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月31日
發(fā)明者松山久 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社