JPS6149564A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

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Publication number
JPS6149564A
JPS6149564A JP59171866A JP17186684A JPS6149564A JP S6149564 A JPS6149564 A JP S6149564A JP 59171866 A JP59171866 A JP 59171866A JP 17186684 A JP17186684 A JP 17186684A JP S6149564 A JPS6149564 A JP S6149564A
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JP
Japan
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field
solid
signal
horizontal
loads
Prior art date
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Pending
Application number
JP59171866A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Takamura
高村 亨
Hiroyuki Mizuno
博之 水野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
Priority to JP59171866A priority Critical patent/JPS6149564A/en
Publication of JPS6149564A publication Critical patent/JPS6149564A/en
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain color video signals of high sensitivity and smooth picture quality by mixing and reading out every two picture element signals different in position components from each other in the horizontal scanning direction. CONSTITUTION:The signal electric charge which is stored in each photo diode in accordance with an incident light is read out to a corresponding vertical transfer V-CCD2 through a MOS switch 6 in a field A when a vertical transfer pulse phiA goes to the high level in a vertical blanking period. For example, signals loads of photosensitive elements P11 and P22 are mixed and stored in a gate electrode A1. Signal loads are stored in electrodes A1, A2...A'1, A'2... similarly, and these signal loads are transferred to a horizontal shift register H- CCD3 in parallel in the cycle of one horizontal period and are taken out as the video signal from an output amplifier. In a field B, the similar operation is performed. By this mixing and reading out signal loads, video signals of high sensitivity and smooth picture quality are outputted.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は青、緑、赤などの各種色成分を含むモザイク状
に配したカラーフィルタと1個の固体撮像素子とを組み
合わせてカラーカメラを構成するいわゆる単板型カラー
カメラ用の固体撮像装置に関するものである。  ・ 従来例の構成とその問題点 固体撮像素子は撮像管と比較して多くの利点を有するた
め盛んに開発が進められてきた。なかでもインターライ
ン転送方式can (以下IT−ccnと略記する。)
は原理的に低雑音であるため、特に有望視されている。
[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field The present invention constitutes a color camera by combining color filters arranged in a mosaic pattern containing various color components such as blue, green, and red, and one solid-state image sensor. The present invention relates to a solid-state imaging device for a so-called single-chip color camera. - Conventional configurations and their problems Solid-state image sensors have been actively developed because they have many advantages over image pickup tubes. Among them, interline transfer method CAN (hereinafter abbreviated as IT-ccn)
is considered particularly promising because it has low noise in principle.

以下に従来のIT−ccnの全体構成を示す第1図を用
いて説明する。
A description will be given below using FIG. 1 showing the overall configuration of a conventional IT-ccn.

この構成において光電変換要素1(以下画素と略記する
。)のそれぞれに蓄積された信号電荷は矢印のごとく垂
直転送C0D2(以下v−ccDと略記する。)へ転送
された後、更に水平転送CCD3(以下H−ccDと略
記する。)へ転送され電荷検知部4へ順次転送され検知
、出力される。これが:[T−CODの基本動作である
。この様に画素を正方行列状に配列したIT−CODで
は固体撮像素子の水平解像度は水平方向の画素数で定ま
る。例えば、現在よく使われる水平画素数380程度の
素子では水平解像度は28OTV本程度であシ、現状の
集積回路技術から、この水平画素数をむやみに増やすこ
とは歩留りの点から不利である。
In this configuration, the signal charges accumulated in each of the photoelectric conversion elements 1 (hereinafter abbreviated as pixels) are transferred to the vertical transfer CCD2 (hereinafter abbreviated as v-ccD) as shown by the arrow, and then further transferred to the horizontal transfer CCD3. (hereinafter abbreviated as H-ccD), and sequentially transferred to the charge detection section 4 for detection and output. This is the basic operation of T-COD. In the IT-COD in which pixels are arranged in a square matrix in this manner, the horizontal resolution of the solid-state image sensor is determined by the number of pixels in the horizontal direction. For example, in a currently commonly used device with a horizontal pixel count of about 380, the horizontal resolution is about 28 OTV lines, and with the current integrated circuit technology, increasing the horizontal pixel count unnecessarily is disadvantageous in terms of yield.

他方IT−CODの構成上、画素を垂直方向に密に並べ
ることは容易であるが、水平方向については各画素間に
占有面積の大きなV−GCDを挿入する必要があり、し
かもそこへの入射光は撮像素子としての偽信号(以下ス
ミャと略記する。)になるため光を完全にじゃへいする
必要があシ、各画素の入射光に対する開口部6は実質的
に破線で示す如く小さなものとなシ水平方向に対する感
光要素は飛びとびにしか作ることができない。このため
従来IT−CC;Dを用いて画像を撮像する場合は斜め
の成分を含む像に対する画質の不連続特性(ギザギザの
輪郭となって映る)やモアレ現象などが著しく、大きな
問題となっている。
On the other hand, due to the configuration of IT-COD, it is easy to arrange pixels closely in the vertical direction, but in the horizontal direction, it is necessary to insert a V-GCD with a large occupying area between each pixel, and the incident light Since light becomes a false signal (hereinafter abbreviated as smear) for the image sensor, it is necessary to completely block the light, and the aperture 6 of each pixel for the incident light is substantially small as shown by the broken line. However, photosensitive elements in the horizontal direction can only be made intermittently. For this reason, when capturing images using conventional IT-CC;D, problems such as discontinuity in image quality (appearing as a jagged outline) and moiré phenomena for images containing oblique components have become a major problem. There is.

次に走査方法につめて、まず白黒の撮像信号検出で説明
する。
Next, focusing on the scanning method, we will first explain the detection of black and white image signals.

周知のように日本および米国でのカラーテレビ画像送受
システムではNTSG方式が採用されてお9、また画像
情報の検量、描写にはインターレス走査方式が標準の方
式とされておシ、我がf一般家庭にある受像機に像を再
生するには固体撮像装置といえどもこれらの方式に従う
必要がある。
As is well known, the color television image transmission and reception system in Japan and the United States uses the NTSG system9, and the interlace scanning system is the standard method for measuring and depicting image information. In order to reproduce images on television receivers in ordinary homes, even solid-state imaging devices must comply with these methods.

第2図はインターレス走査を説明するための図であり、
固体撮像素子の撮像面に例えば文字入を結像して影像信
号を取シ出す場合で、感光画素列P1+ Pz + P
M・・・・・は上から下へ、また左から右への各走査に
従って光電変換が行なわれ画像に対応してビデオ信号が
検出される状態を示している。
FIG. 2 is a diagram for explaining interlace scanning,
In the case where, for example, characters are imaged on the imaging surface of a solid-state image sensor and an image signal is extracted, the photosensitive pixel row P1+Pz+P
M... indicates a state in which photoelectric conversion is performed according to each scan from top to bottom and from left to right, and a video signal is detected corresponding to the image.

同図において通常のインターレス走査が行なわれるとき
は最初+ Pl + P5 + p5+・・−・・PM
 の順に飛び越し走査されAフィールドの走査を完了し
たのち、続いてそれらの中間を埋めるようにPz、P4
゜Pa、・・・・・・PMの順でBフィールドの走査を
完了する。すなわちAフィールドと、Bフィールドの走
査で完全な像Aが、つまり画面全体(1フレーム)が構
成される。このようにNTSC方式ではインターレス走
査によシテレビ画像は毎秒jO回のフレームすなわち毎
秒so[ilのAフィールド走査と毎秒3o回のBフィ
ールド走査との和から成っておシ、この標準的な走査方
法では各受光要素はπ秒に1回の割シで信号が検出され
、このような信号の読み出しをフレーム読み出しという
In the same figure, when normal interlaced scanning is performed, initially + Pl + P5 + p5 + ... PM
After the A field is interlaced scanned in this order, Pz and P4 are scanned to fill in the middle.
Scanning of the B field is completed in the order of °Pa, . . . PM. That is, a complete image A, that is, the entire screen (one frame) is constructed by scanning the A field and the B field. Thus, in the NTSC system, interlaced scanning is used to create a television image, which consists of j0 frames per second, or the sum of so[il] A-field scans and 30 B-field scans per second. In this method, a signal is detected from each light-receiving element once every π seconds, and such signal readout is called frame readout.

これに対して固体撮像装置の白黒画像が撮像分野で用い
られる方式に疑似インターレス走査という走査方式があ
る。この場合には第2図におじで最初は(P1+ Pz
 )−(Ps 、 Pa )iPs + Pa)、−・
−・の各工性の岨み合せて同時走査が行なわれ、それぞ
れの信号線を通じて得られた信号が外部回路で混合され
なからAフィールド走査を行なったのち、続いて(Pz
+P3)、(Pa、Ps)、(Pa、Pz)・印・のよ
うに垂直に一行ずらした組み合せで工性同時読み呂しを
することによシBフィールド走査を行ない1フレーム走
査を完了する方式である。この場合には全ての受光要素
は各フィールドごと、すなわちπ秒ごとに1回の割シで
信号検出が行なわれることになシ、このような信号の読
み出しをフィールド読み出しという。
On the other hand, a scanning method called pseudo-interlace scanning is used in the field of imaging for black-and-white images of solid-state imaging devices. In this case, as shown in Figure 2, initially (P1 + Pz
) − (Ps, Pa) iPs + Pa), −・
- Simultaneous scanning is performed by adjusting the various workmanship, and the signals obtained through each signal line are not mixed in an external circuit, and after A field scanning is performed, then (Pz
+P3), (Pa, Ps), (Pa, Pz), (Pa, Pz), etc. By performing simultaneous reading with vertically shifted one line combinations, B field scanning is performed and one frame scanning is completed. It is a method. In this case, signals are detected for all light-receiving elements once every field, that is, once every π seconds, and such signal reading is called field reading.

特に固体撮像素子では実際の受光要素は半導体Si基板
上に集積されたフォトダイオードである場合が多く、次
の(1)〜(3)の理自から垂直解像度を ′多少犠牲
にしてもフィールド読み呂しによるインターレス走査が
望まれる。
In particular, in solid-state image sensors, the actual light-receiving element is often a photodiode integrated on a semiconductor Si substrate, and based on the following principles (1) to (3), field reading is not possible even if the vertical resolution is sacrificed to some extent. Interlaced scanning is desired.

(1)現在の半導体集積回路技術においてはフレーム読
み出しのAフィー/レドとBフィールド読対応したフォ
トダイオード群を全く等価に作ることは困難であシ、そ
のためフレーム読み出しでは1/30秒の割シでフリッ
カ−を生じゃすくなるが、他方フィールド読り出しでは
フィールド毎に全てのフォトダイオードを読み出すので
上記フリッカ−現像を改善できる。
(1) In the current semiconductor integrated circuit technology, it is difficult to make completely equivalent photodiode groups that correspond to frame readout A feed/read and B field readout. On the other hand, in field readout, all the photodiodes are read out field by field, so the flicker development described above can be improved.

(2)  フィールド読み出しでは各受光要素が1/6
0秒ごとに読み出されるので見かけ上の残像としてはフ
レーム読み出しより短かく望ましい。
(2) In field readout, each light receiving element is 1/6
Since it is read out every 0 seconds, the apparent afterimage is preferably shorter than frame readout.

(3)1フレ一ム期間内の各走査に対してフィールド読
み出しでは扱いうる最大信号量が各受光要素2個分とな
シフレーム読み出しの1個分の場合に比べて2倍のダイ
ナミックレンジが得られる。
(3) The maximum signal amount that can be handled in field readout for each scan within one frame period is two times each light receiving element, which is twice the dynamic range compared to one frame readout. can get.

次に第3図は前記疑似インターレス走査を行うだめの従
来の画素配列の例で、正方に並べられた感光画素(図中
O印で表わされており、例えばフォトダイオード、ホト
トランジスタなど)は第2図のP + + P 2’+
 P3 +・・・・・の各行に対応してそれぞれ(11
,12,13,・・・・・・)、(21,22゜23、
・・・・・・)(31,32,33,・・・・・・)と
一定間隔で並んでおり、横方向の間隔は第1図の各画素
列に対応してLl、L2.L5・・・・・・と並んでい
る。
Next, FIG. 3 shows an example of a conventional pixel arrangement for performing the above-mentioned pseudo-interlaced scanning, in which photosensitive pixels (represented by O in the figure, such as photodiodes, phototransistors, etc.) are arranged in a square. is P + + P 2'+ in Figure 2
(11) corresponding to each line of P3 +...
,12,13,...),(21,22゜23,
...) (31, 32, 33, ...) at regular intervals, and the horizontal intervals are Ll, L2, . . . corresponding to each pixel column in FIG. It is lined up with L5...

これを前記の方法でフィールド読み出しするとき、例え
ばAフィールドでは画素の(11,21)。
When field reading is performed using the method described above, for example, in field A, pixel (11, 21).

(12,22)、 (13,23)−・・・・・の各組
の信号が工性同時に読み出されLl、L2.L3・・・
・・・のそれぞれに対応するv−ccDに導かれる。こ
れは撮像素子にとって、画素の各組合せによる重心A1
+ A2 +A3・・・・・・に有効な画素があるかの
ように働らき、しかも垂直方向に対しては画素間の平均
化を行ったことになり、滑らかな画質が得られる。
Each set of signals (12, 22), (13, 23), etc. is read out at the same time, Ll, L2 . L3...
... is guided to the v-ccD corresponding to each of the following. For the image sensor, this is the center of gravity A1 of each combination of pixels.
+ A2 + A3 . . . operate as if there were valid pixels, and in the vertical direction, averaging between pixels is performed, resulting in smooth image quality.

結局AフィールドではA、A’、A“・・・・・・の各
行が順次水平走査され、BフィールドではB、B’、B
“・・・・・・が走査されるような機能効果を生じ、前
記フィールド読み出しの特徴(1) 、 (2) 、 
(3)は維持される。
In the end, in the A field, each line of A, A', A", etc. is horizontally scanned sequentially, and in the B field, B, B', B
The field readout features (1), (2),
(3) is maintained.

しかしこの場合の解像度は重+[r’A+ 、 A2 
、15・・・・・・に対応して水平にはL 1+ L2
 + L5・・・・・・の間隔で、また垂直にはA 、
 B 、 A’、B’、A” ・・・・・・の間隔で決
まることになる。
However, the resolution in this case is heavy+[r'A+, A2
, 15..., horizontally L 1 + L2
+L5...at intervals, and vertically A,
The intervals are determined by B, A', B', A''...

一般にSi集積回路で作られる固体撮像素子では、単位
面積に集積される画素の数には限度があシ、限られた画
素数で最高の画質を達成する必要がある。上記方法では
水平、垂直とも解像度ケ劣化せずにフィールド読み出し
の特徴は出せているが、いぜんとして水平方向の画素不
連続性にもとすく画質の劣化は改善できていない。
Generally, in solid-state image sensors made of Si integrated circuits, there is a limit to the number of pixels that can be integrated into a unit area, and it is necessary to achieve the highest image quality with a limited number of pixels. In the above method, the characteristics of field readout can be obtained without deteriorating the resolution in both the horizontal and vertical directions, but the deterioration in image quality due to pixel discontinuity in the horizontal direction cannot be improved.

発明の目的 本発明の目的は上記問題に鑑み、同面積、同画素数のI
 T−CCD撮像素子において、垂直のみならず水平方
向にも同時に画素信号の平均化が可能な素子構成を創出
し、従来の解像度を維持しつつ、モアレが少なく滑らか
な画質を現出するにあシ、さらにフィールド読み出しの
特徴を堅持しつつ質の良いカラー画像を得、合わせてI
 T−CODの特徴である高感度特性を生かしたカラー
カメラを生み出すことにある。
Purpose of the Invention In view of the above problems, the purpose of the present invention is to
In the T-CCD image sensor, we created an element configuration that can simultaneously average pixel signals not only vertically but also horizontally, and achieved smooth image quality with less moiré while maintaining conventional resolution. Furthermore, while maintaining the characteristics of field readout, high-quality color images can be obtained, and I
The aim is to create a color camera that takes advantage of the high sensitivity characteristic of T-COD.

せが対角方向の2画素の組み合せで、水平及び垂直方向
の画素信号の平均化を可能としている。
The combination of two pixels in the diagonal direction makes it possible to average pixel signals in the horizontal and vertical directions.

したがって本構成をIT−CG’Dで具現できれば画素
重心の間隔は従来の場合と変らず従来の解像度を維持し
ながらフィールド読み出しの特徴も生かし、水平走査に
伴う画素間の飛びとびによる問題は水平方向に隣シ合っ
た成分を持つ画素信号の混合読み出しによって平均化さ
れ、画素の正方配列にありがちな画質の不連続特性を緩
和でき画質としては一段と向上させられる。ズミャの軽
減化のため感光部の開口率を小さくしても水平方向の画
質の滑らかさは十分に保つことができる。
Therefore, if this configuration can be implemented in IT-CG'D, the spacing between pixel centroids will remain the same as in the conventional case, while maintaining the conventional resolution and taking advantage of the characteristics of field readout. Pixel signals having adjacent components in the direction are mixed and averaged by reading out, and the discontinuous characteristic of image quality that tends to occur in a square arrangement of pixels can be alleviated, and the image quality can be further improved. Even if the aperture ratio of the photosensitive section is reduced to reduce blur, the smoothness of the image quality in the horizontal direction can be maintained sufficiently.

実施例の説明 第4図は、本発明の一実施例における疑似インターレス
走査のだめの画素配置の例でAフィールド読は(A、A
’、A“ ・・・−・・)が、Bフィールドでは(B 
、 B’、 B“ ・・・・・・)の順に水平走査され
る。
DESCRIPTION OF THE EMBODIMENT FIG. 4 is an example of pixel arrangement for pseudo-interlaced scanning in an embodiment of the present invention, and the A field reading is (A, A
', A" ...-...), but in the B field (B
, B', B"...) are horizontally scanned in this order.

さらに詳しく言えば、例えば水平走査Aは画素(11,
22)、(12,23)、(13,24)・・・−・・
の各組の信号が混合読み出しされ、水平走査A′は画素
(31,42)、(32,43)。
More specifically, for example, horizontal scanning A consists of pixels (11,
22), (12, 23), (13, 24)...
The signals of each set are mixed and read out, and horizontal scanning A' is for pixels (31, 42) and (32, 43).

(33,44)・・・・・・が、他方Bでは画素(21
゜32)、(22,33)、(23,34)・・・・・
・が、B′ では画素(41,52)、(42,53)
(33, 44)..., but on the other hand B, the pixel (21
゜32), (22,33), (23,34)...
・But in B', pixels (41, 52), (42, 53)
.

(43,54)・・・・・・が同様に混合読み出しされ
る構成となっている。
(43, 54)... are similarly configured to be read out in a mixed manner.

次に第5図は本発明の固体撮像装置の一部であp I 
T −I CDで第4図の構成を具体化した1例であシ
、カラー化に先だって、まず本固体撮像素子の電気的基
本動作と特徴を詳説する。
Next, FIG. 5 shows a part of the solid-state imaging device of the present invention.
This is an example of a T-I CD embodying the configuration shown in FIG. 4. Prior to colorization, the basic electrical operation and characteristics of this solid-state image sensor will first be explained in detail.

同図において撮像部はP41の例で図示するようなフォ
トダイオードからなる感光要素1(P++。
In the same figure, the imaging section is a photosensitive element 1 (P++) consisting of a photodiode as shown in the example of P41.

B12.B13・・・・・・)と、4牢rI/(ルスφ
人、φB、φC9φDによって駆動されるv−ccDの
列2、φム。
B12. B13...) and 4 prisons rI/(Rusφ
Column 2 of v-ccD driven by person, φB, φC9φD, φm.

φBK第6図パルス波形のvHが印加されるときにオン
され感光要素1とV−C: CD 2とを導通状態にす
るmosスイッチ6(GAl 、GA2.・・・・・・
、GBl、’GB2.・・・・・・)、さらにH−CO
D・・・・・、・3、電荷検知部4とから成っておシ、
V −CCiD2を構成するゲート電極A 1+ A 
1’・・・・・・及びB1.B1′・・・・・はφ人、
φBの印加によってそれぞれゲート電極下に信号電荷を
蓄める能力と、4相パルスの順次印加駆動により各ゲー
ト電極下の電荷をH−CCD3へ向けて転送できるよう
になっている。ここではv−CCD2の最大電荷転送量
を増加させるため4相パルスを用いて説明するが、もち
ろんCCDで一般的な2相方式のものでもか寸わない。
φBK Fig. 6 MOS switch 6 (GAl, GA2...
,GBl,'GB2. ...), and further H-CO
D..., 3, a charge detection section 4,
Gate electrode A 1+ A forming V −CCiD2
1'...and B1. B1'...is φ person,
It has the ability to store signal charges under each gate electrode by applying φB, and the charges under each gate electrode can be transferred toward the H-CCD 3 by driving the sequential application of four-phase pulses. Here, explanation will be given using four-phase pulses in order to increase the maximum charge transfer amount of the v-CCD 2, but of course a two-phase type that is common in CCDs may also be used.

第6図で示すクロックパルスφ、とφ8はMOSスイッ
チ6とV −I CD 2を駆動するだめvL+vM、
vHの3値レベルをもち、φG、φDはV−CCDを駆
動するVt、 、 vMの2値になっている。
The clock pulses φ and φ8 shown in FIG. 6 are used to drive the MOS switch 6 and V-I CD 2.
It has three levels of vH, and φG and φD have two levels of Vt, , and vM that drive the V-CCD.

基本動作について述べれば入射光に応じて各フォトダイ
オードに蓄積された信号電荷はAフィールドでは垂直プ
ランキンク期間に垂直転送パルスφム、(Bフイールト
テハφB)がハイレベルvHになるとMOSスイッチ6
を通して対応するV −CCD2へ読み出される。
Regarding the basic operation, the signal charges accumulated in each photodiode according to the incident light are transferred to the vertical transfer pulse φm during the vertical planking period in the A field, and when the (B field TECH) becomes high level vH, the MOS switch 6
The data is read out to the corresponding V-CCD 2 through.

すなわち、第4図と全く対応してたとえばゲート電極A
1にはPljとB22 の信号電荷が混合蓄積される。
That is, in exact correspondence with FIG. 4, for example, the gate electrode A
1, the signal charges of Plj and B22 are mixed and accumulated.

他のA、、A2・・・・・・A1’ 、 A2’・・・
・・・も全く同様であシ、これらの信号電荷は1水平期
間の周期で並列に水平シフトレジスタH−G G D 
3 ヘ転送され、出力アンプからビデオ信号として取り
出される。このような信号の流れは通常のIT−(Ic
:Dセンサーと同様である。このことはBフィールドで
も全く同様であり、第4図の基本構成をIT−ccDで
構成したことになシ、前節で述べた特性上の改善をはか
ることができる。
Other A,, A2...A1', A2'...
. . . is exactly the same, and these signal charges are transferred to the horizontal shift registers H-G-D in parallel with the cycle of one horizontal period.
3 and taken out as a video signal from the output amplifier. This kind of signal flow is normal IT-(Ic
: Same as D sensor. This is exactly the same in the B field, and even if the basic configuration shown in FIG. 4 is configured with IT-ccD, the characteristics can be improved as described in the previous section.

以上は本発明による素子の基本動作であって、ここで得
られるビデオ信号では白黒の画像しか再生できない。本
発明の大きな特徴は本実施例のごとき混合読み出しが可
能な構造の撮像素子を用いるとき受光要素の各々にモザ
イク状のカラーフィルタを対応させることにより、前記
のフィールド読み出しで得られる長所を保ちつつ高感度
かつ画質の滑らかなカラーのビデオ信号が比較的簡単に
得られることにある。
The above is the basic operation of the device according to the present invention, and the video signal obtained here can only reproduce black and white images. A major feature of the present invention is that when using an image sensor having a structure capable of mixed readout as in this embodiment, by associating a mosaic color filter with each of the light receiving elements, it maintains the advantages obtained with field readout. It is possible to obtain a smooth color video signal with high sensitivity and image quality relatively easily.

第7図はカラー信号を得るため第4図の各フォ1−ダイ
オード番号と対応して貼り合せるために同様な番号を付
した各種色フィルタからなるモザイク状のカラーフィル
タの実施例を示したもので各部分のフィルタを宵(B)
、緑(G)、赤(R)の三原色に対する透過で表現すれ
は、図中のYeは黄色すなわちG −1−Hの成分を透
過するフィルタを意味し、ayはシアンでG 4− B
成分を、MgはマゼンタでB十R成分を透過し、それと
G(緑色光透過)の4つの色要素から成っている。した
がって本フィルタを第5図の素子に貼りつければ、A、
B各フィールドとも第nラインでは(Mg+07)と(
G−1−Ye)の水平方向への繰り返し、また第n−1
−1ラインでは(G+Cy)と(Mg + Ye )の
繰9返しとなシ、このとき各ラインの輝度信号出力をY
n 、 Yn++とすると、 Yn−(Mg+C:Y)+(G十Ye)=2R+3G+
2BYn++ =(G+Gy)+(Mg+Ye)=2R
+sG+2Bまだ、それぞれの色差成分をOn 、 O
n++とすると、On = (Mg+cy)−(G+Y
e )=2B −GOn++ = (Mg−1−Ye 
) −(G+Cy ) = 2R−GただしB、G、R
はそれぞれの色成分出力である。このように輝度信号と
2種類の色差信号が得られれば、あとは現在多く市販さ
れている撮像管にストライプフィルクーを組み合わせた
単管カラー撮像管の場合と全く類似して信号処理を施こ
すことによシカラーのビデオ信号を得ることができる。
Fig. 7 shows an embodiment of a mosaic color filter consisting of various color filters attached with similar numbers to correspond to each photo diode number in Fig. 4 to obtain a color signal. Filter each part with (B)
, green (G), and red (R).Ye in the figure means a filter that transmits yellow, that is, the G-1-H component, and ay means cyan and G4-B.
The component consists of four color elements: Mg is magenta, transmits B and R components, and G (transmits green light). Therefore, if this filter is attached to the element shown in Fig. 5, A,
B In each field, (Mg+07) and (
G-1-Ye) in the horizontal direction, and the n-1th
In the -1 line, (G + Cy) and (Mg + Ye) are repeated 9 times, and at this time, the luminance signal output of each line is
n, Yn++, Yn-(Mg+C:Y)+(G×Ye)=2R+3G+
2BYn++ = (G + Gy) + (Mg + Ye) = 2R
+sG+2B Still, each color difference component is On, O
If n++, On = (Mg+cy)-(G+Y
e )=2B −GOn++ = (Mg−1−Ye
) −(G+Cy) = 2R−G but B, G, R
are the respective color component outputs. Once the luminance signal and two types of color difference signals are obtained in this way, signal processing is performed in exactly the same way as in the case of single-tube color image pickup tubes, which are currently available in many commercially available tubes combined with stripe filters. In particular, a shicolor video signal can be obtained.

実験の結果では水平400.垂直500の受光要素を設
けた第5図に示す撮像素子と第7図のフィルターを用い
て水平240 $ 、垂直350本のTV解像度を有す
る極めて鮮明で輪郭にギザがなく、モアレの殆んどない
カラー画像を得た。それと同時に上記疑似インターレス
走査に伴う長所も十分に生かすことができだ。
The experimental results show that the horizontal level is 400. Using the image sensor shown in Fig. 5 with 500 vertical light-receiving elements and the filter shown in Fig. 7, it is extremely clear with a TV resolution of 240 $ horizontally and 350 vertical lines, with no jagged edges and almost no moiré. I got no color image. At the same time, the advantages associated with the above-mentioned pseudo-interlaced scanning can be fully utilized.

発明の効果 以上述べたごとく、本発明によるI T −I CDを
用いれば比較的簡単な構造で水平及び垂直方向に各画素
を平均化しながら走査でき、スミャー現象を抑えてギザ
の少ない滑らかな高画質のカラー画像を得ることができ
、さらに固体撮像に有利なフィールド読み出しの特徴も
享受できる。また、将来の固体カメラを考えるとき、本
発明では素子内で画素の平均化を行うことができるため
、わざわざ外部回路でその修正を行う必要がなく、回路
系全体としても小形化できる特徴を有している。
Effects of the Invention As described above, by using the IT-I CD according to the present invention, each pixel can be scanned while averaging each pixel in the horizontal and vertical directions with a relatively simple structure, and the smear phenomenon can be suppressed to produce smooth heights with less jaggedness. It is possible to obtain high-quality color images, and also enjoy the field readout feature that is advantageous for solid-state imaging. Furthermore, when considering future solid-state cameras, since the present invention can average pixels within the element, there is no need to go to the trouble of making corrections in an external circuit, and the circuit system as a whole can be made smaller. are doing.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来例としてのI T −I CDの構成図、
第2図はインターレス走査およω疑似インターレ恩 ス走査を説明するだめの図、第3.第4図は混合読み出
しのための画素配置と解像度との関係を説明するだめの
従来例と改善例の図、第5図は第4図をIT−CODで
具体化した本発明の′一実施例に″おける固体撮像装置
の要部構成図、第6図はその駆動に必要な主要パルス例
、第7図はモザイク状カラーフィルターの構成図である
。 1・・・・・・光電変換要素、2・川・・垂直転送CO
D、3・・・・・・水平転送COD、4・・・・・・電
荷検知部、5・・・・・・光間口部、6・・・・・・M
OSスイッチ、PI j + PI 2など・・・・・
・フォトダイオード、φム、φB、φG、φD・・・・
・・主要駆動パルス、U + U’ * BlHB+’
など・・・・・・ゲート電極、GAl 、GA2.GB
l 、GB26ど・・・・・・混合読み出しMOSスイ
ッチ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが1名第1
図 第2図 p。 第3図 第4図 LI  L?  L3L4Ls C♂   タ  α
FIG. 1 is a configuration diagram of an IT-I CD as a conventional example.
Fig. 2 is a diagram for explaining interlaced scanning and ω pseudo-interlaced scanning; Fig. 3. Fig. 4 is a diagram of a conventional example and an improved example to explain the relationship between pixel arrangement and resolution for mixed readout, and Fig. 5 is a first implementation of the present invention that embodies Fig. 4 with IT-COD. FIG. 6 is an example of the main pulses necessary for driving the solid-state imaging device in this example, and FIG. 7 is a configuration diagram of a mosaic color filter. 1...Photoelectric conversion element , 2. River... Vertical transfer CO
D, 3...Horizontal transfer COD, 4...Charge detection section, 5...Light frontage section, 6...M
OS switch, PI j + PI 2, etc.
・Photodiode, φM, φB, φG, φD...
・・Main driving pulse, U + U' * BlHB+'
etc. Gate electrode, GAl, GA2. G.B.
l, GB26, etc...Mixed read MOS switch. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao (1st person)
Figure 2 p. Figure 3 Figure 4 LI L? L3L4Ls C♂ ta α

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)電荷結合(CCD)型の固体撮像素子で、水平走
査時において、走査方向に沿って位置成分の異なる各2
個づつの画素信号を混合しながら読み出していく構造を
特徴とする固体撮像装置。
(1) In a charge-coupled (CCD) type solid-state image sensor, during horizontal scanning, each image sensor has two different positional components along the scanning direction.
A solid-state imaging device characterized by a structure that reads out individual pixel signals while mixing them.
(2)垂直電荷転送手段をはさんで相隣り合う2個の画
素の画素信号を混合することを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の固体撮像装置。
(2) The solid-state imaging device according to claim 1, wherein pixel signals of two pixels adjacent to each other with a vertical charge transfer means in between are mixed.
(3)AフィールドとBフィールドで混合読み出しの画
素の組み合せを異ならせて画素信号を読み出すことを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の固体撮像装置。
(3) The solid-state imaging device according to claim 1, wherein pixel signals are read out by different combinations of pixels for mixed readout in the A field and the B field.
(4)4種の色フィルタ要素からなるモザイク状カラー
フィルタが組み合わされてなることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の固体撮像装置。
(4) The solid-state imaging device according to claim 1, characterized in that it is formed by a combination of mosaic color filters made up of four types of color filter elements.
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JP2008263623A (en) * 2008-05-14 2008-10-30 Sony Corp Solid-state image pickup element, driving method thereof and camera system

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