JP2725265B2 - Solid-state imaging device - Google Patents

Solid-state imaging device

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JP2725265B2
JP2725265B2 JP63012108A JP1210888A JP2725265B2 JP 2725265 B2 JP2725265 B2 JP 2725265B2 JP 63012108 A JP63012108 A JP 63012108A JP 1210888 A JP1210888 A JP 1210888A JP 2725265 B2 JP2725265 B2 JP 2725265B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば単板式カラーカメラに使用して好適
な固体撮像装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a solid-state imaging device suitable for use in, for example, a single-chip color camera.

〔発明の概要〕[Summary of the Invention]

本発明は、例えば単板式カラーカメラに使用して好適
な固体撮像装置において、奇数ラインと偶数ラインとで
異なる色の配列の色フィルタを設けた上で2ライン同時
読出しを行い、この2ラインの出力を加算させた信号
と、一方のラインを遅延させた上で2ラインの出力を加
算させた信号とにより、赤R,緑G,青Bなどの原色信号を
得るようにして、少ないライン数を単位として原色信号
が得られる構成として、垂直解像度を向上させるように
したものである。
According to the present invention, for example, in a solid-state imaging device suitable for use in a single-chip type color camera, two lines are simultaneously read after providing color filters of different colors for odd lines and even lines. A signal obtained by adding the output and a signal obtained by adding one line to the output after delaying one line are used to obtain primary color signals such as red R, green G, and blue B. The vertical resolution is improved as a configuration in which a primary color signal can be obtained in units of.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、単板式カラーカメラに使用される固体撮像装置
として第8図にその平面構造を概略的に示す様なものが
提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a solid-state imaging device used in a single-panel type color camera, one having a plan structure schematically shown in FIG. 8 has been proposed.

この第8図において(1)はP型シリコン基板を示
し、この固体撮像装置においては、このP型シリコン基
板(1)の表面側にホトダイオードからなる受光素子
(2)(2)……(2)をマトリクス状に492(垂直)
×510(水平)個配して成る受光部(3)が設けられ、
この受光部(3)面に被写体像を結像させ、この被写体
像の明度に対応した信号電荷を各受光素子(2)(2)
……(2)に蓄積させる様になされている。この場合、
この受光部(3)面上には例えば白W,緑G,黄Ye,シアンC
y等の色フィルタを492(垂直)×510(水平)個に配し
て成る色フィルタアレイ(図示せず)が配され、この色
フィルタアレイの各色フィルタを各受光素子(2)
(2)……(2)に対応させて、各色フィルタを通過し
ている色光に基づく信号電荷を各受光素子(2)(2)
……(2)に蓄積させる様になされている。
In FIG. 8, (1) shows a P-type silicon substrate, and in this solid-state imaging device, a light receiving element (2) (2)... (2) composed of a photodiode is provided on the surface side of the P-type silicon substrate (1). ) In matrix form 492 (vertical)
× 510 (horizontal) light receiving units (3) are provided,
A subject image is formed on the surface of the light receiving section (3), and a signal charge corresponding to the brightness of the subject image is applied to each of the light receiving elements (2) and (2).
... (2). in this case,
On the light receiving unit (3) surface, for example, white W, green G, yellow Ye, cyan C
A color filter array (not shown) in which 492 (vertical) × 510 (horizontal) color filters such as y are arranged, and each color filter of the color filter array is connected to each light receiving element (2)
(2)... Corresponding to (2), the signal charges based on the color light passing through each color filter are transferred to each light receiving element (2) (2)
... (2).

またマトリクス状に配された受光素子(2)(2)…
…(2)の各列毎に電荷結合素子(以下CCDという)か
らなる垂直レジスタ(4)(4)……(4)が設けら
れ、各受光素子(2)(2)……(2)に蓄積される信
号電荷をフレーム蓄積方式(フレーム読出し方式)によ
って読み出し、即ち各受光素子(2)(2)……(2)
に蓄積される信号電荷を1フィールド毎に、交互の水平
ライン毎に読み出してインターレースを行い、この信号
電荷を垂直方向、即ち紙面下方に向かって転送させる様
になされている。
Also, the light receiving elements (2) (2) arranged in a matrix form
A vertical register (4) (4) composed of a charge-coupled device (hereinafter referred to as CCD) is provided for each column of (2), and each light-receiving element (2) (2) (2) Is read out by the frame accumulation method (frame reading method), that is, each light receiving element (2) (2)... (2)
Is read out for every horizontal line alternately for every field, and interlaced, and this signal charge is transferred in the vertical direction, that is, downward in the drawing.

また、この垂直レジスタ(4)(4)……(4)の出
力側に読出しレジスタをなすCCDからなる第1及び第2
の水平レジスタ(5)及び(6)が2列に設けられ、垂
直レジスタ(4)(4)……(4)によって転送されて
くる信号電荷を2水平ラインずつ水平方向に転送させる
様になされている。この場合、両水平レジスタ(5)及
び(6)はゲート部(11)を介して接続してあり、第1
の水平レジスタ(5)と第2の水平レジスタ(6)とで
1水平ラインずれた信号を1ラインずつ転送する。
Further, the first and second CCDs, which are read-out registers, are provided on the output side of the vertical registers (4), (4)... (4).
Horizontal registers (5) and (6) are provided in two columns, and the signal charges transferred by the vertical registers (4) (4)... (4) are transferred in the horizontal direction by two horizontal lines. ing. In this case, the two horizontal registers (5) and (6) are connected via the gate section (11),
The horizontal register (5) and the second horizontal register (6) transfer signals shifted by one horizontal line line by line.

そして、この水平レジスタ(5)及び(6)の出力側
には例えばフローティング・ディフュージョン・アンプ
リファイヤ(Floating diffusion amplifier)からなる
出力部(7)及び(8)が設けられ、水平レジスタ
(5)及び(6)によって転送されてくる信号電荷に基
づく画像信号をこの出力部(7)及び(8)から導出し
た出力端子(9)及び(10)に得ることができる様にな
されている。
On the output side of the horizontal registers (5) and (6), there are provided output units (7) and (8) composed of, for example, a floating diffusion amplifier, and the horizontal registers (5) and (8) are provided. An image signal based on the signal charge transferred by (6) can be obtained at output terminals (9) and (10) derived from the output units (7) and (8).

この画像信号は、受光部(3)上に配置した色フィル
タアレイの配色状態に対応して変化する色信号が出力さ
れる。このため、例えば隣り合う上下左右4個の受光素
子(2)に対応して配する色フィルタを異なる色とし、
第9図に示す如くこの2ラインの4画素を構成する夫々
の受光素子(2)から異なる色の信号S1,S2,S3,S4
得られるようにすることで、モアレの少ない良好なカラ
ーの撮像信号が得られる。即ち、上述した如く2個の水
平レジスタ(5)及び(6)より隣接した2水平ライン
の画像信号が同時に出力されるため、出力端子(9),
(10)からの信号が供給される信号処理回路で同時にこ
の4色の情報を持つ信号S1〜S4を信号処理でき、例えば
この4色の色信号を混合して輝度信号Yを得るようにす
ることができる。そして、赤R,緑G,青Bのカラー映像信
号に変換するために、第1のクロマ信号C1及び第2のク
ロマ信号C2が必要であるとすると、第1のクロマ信号C1
を1ライン目の信号S1,S2と2ライン目の信号S3,S4
より得、第2のクロマ信号C2を第9図に示す如くこの2
ラインの信号S1〜S4と隣接した3ライン目の信号S1′,
S2′と4ライン目の信号S3′,S4′より得るようにす
る。この場合、信号S1,S2,S3,S4に対応した画素の色
フィルタの配列を信号S1′,S2′,S3′,S4′に対応し
た画素の色フィルタの配列とは変えてあり、例えば上述
した如く輝度信号Yを、 Y=S1+S2+S3+S4とし、 第1のクロマ信号C1を、 C1=(S1+S3)−(S2+S4)とし、 第2のクロマ信号C2を、 C2=(S1′+S3′)−(S2′−S4′)として得ることが
できる。
As this image signal, a color signal that changes according to the color arrangement state of the color filter array arranged on the light receiving section (3) is output. For this reason, for example, color filters arranged corresponding to the four light receiving elements (2) adjacent to each other are set to different colors,
As shown in FIG. 9, by providing signals S 1 , S 2 , S 3 , and S 4 of different colors from the respective light receiving elements (2) constituting four pixels of two lines, moire is reduced. A good color imaging signal is obtained. That is, as described above, since the image signals of two adjacent horizontal lines are simultaneously output from the two horizontal registers (5) and (6), the output terminals (9),
At the same time the signal processing circuit to which a signal is supplied from the (10) signal processing can be performed with signal S 1 to S 4 with information of the four colors, for example so as to obtain a luminance signal Y by mixing the color signals of four colors Can be Then, assuming that the first chroma signal C 1 and the second chroma signal C 2 are required to convert into the red R, green G, and blue B color video signals, the first chroma signal C 1
From the first line signals S 1 and S 2 and the second line signals S 3 and S 4, and the second chroma signal C 2 is obtained as shown in FIG.
The signal S 1 ′ of the third line adjacent to the signals S 1 to S 4 of the line,
The signal is obtained from S 2 ′ and the signals S 3 ′ and S 4 ′ on the fourth line. In this case, the color filter array of the pixels corresponding to the signals S 1 , S 2 , S 3 , S 4 is changed to the array of the color filters of the pixels corresponding to the signals S 1 ′, S 2 ′, S 3 ′, S 4 ′. have been changed and, for example, the luminance signal Y as described above, and Y = S 1 + S 2 + S 3 + S 4, the first chroma signals C 1, C 1 = (S 1 + S 3) - (S 2 + S 4), and the second chroma signal C 2, C 2 = (S 1 '+ S 3') - ( can be obtained as the S 2 '-S 4').

そして、この8画素よりの信号S1〜S4,S1′〜S4′か
ら得た輝度信号Y,クロマ信号C1,C2を基に、例えば赤R,
緑G,青Bの3原色のカラー映像信号を得ることができ
る。この様にして2ライン同時読出しにより得られる映
像信号は色のモワレが少ない利益がある。
Then, the luminance signal Y obtained from the 8 signals S 1 to S of more pixels 4, S 1 '~S 4' , based on a chroma signal C 1, C 2, for example, red R,
Color image signals of three primary colors of green G and blue B can be obtained. A video signal obtained by two-line simultaneous readout in this manner has an advantage that color moire is small.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

ところが、このようにして2ライン同時読出しにより
カラー映像信号を得るようにすると、1単位の原色の映
像信号を得るために4水平ラインの読出し信号を必要と
するので映像信号の垂直解像度が低い不都合があった。
However, when a color video signal is obtained by simultaneous reading of two lines in this way, four horizontal lines are required to be read in order to obtain a video signal of one unit of primary color, so that the vertical resolution of the video signal is low. was there.

この問題点を解決するためには、例えば第9図に示し
た隣接する2ラインの4個の受光素子(2)からの信号
S1,S2,S3,S4だけで輝度信号Yと第1及び第2のクロ
マ信号C1及びC2を得るようにして垂直解像度を高くする
こともできる。即ち、輝度信号Yを、 Y=S1+S2+S3+S4とし、 第1のクロマ信号C1を、 C1=S1−S2とし、 第2のクロマ信号C2を、 C2=S3−S4として得るようにすることもできる。ところ
が、この場合には4個の受光素子(2)からの信号だけ
を直接減算しているので、クロマ信号C1,C2の信号レベ
ルが小さく、映像信号のSN比が悪い不都合があった。
In order to solve this problem, for example, signals from four light receiving elements (2) on two adjacent lines shown in FIG.
S 1, S 2, S 3 , S 4 alone can be as high vertical resolution so as to obtain a luminance signal Y and the first and second chroma signal C 1 and C 2. That is, the luminance signal Y is set to Y = S 1 + S 2 + S 3 + S 4 , the first chroma signal C 1 is set to C 1 = S 1 −S 2, and the second chroma signal C 2 is set to C 2 = It may be adapted to be set to S 3 -S 4. However, in this case, since only the signals from the four light receiving elements (2) are directly subtracted, the signal levels of the chroma signals C 1 and C 2 are small and the S / N ratio of the video signal is poor. .

本発明は斯かる点に鑑み、垂直解像度の高い良好な映
像信号が得られる2ライン同時読出しを行う固体撮像装
置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device that performs two-line simultaneous reading in which a good video signal with high vertical resolution can be obtained.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の固体撮像装置は、例えば第1図に示す如く、
奇数ラインと偶数ラインとで異なる色の配列の色フィル
タが設けられた受光素子(2)(2)……(2)と、こ
の受光素子に蓄積される信号電荷を上記ラインと直交す
る方向に転送する転送レジスタ(4)(4)……(4)
と、この転送レジスタによって転送されてくる信号電荷
を2ライン同時に読出す第1及び第2の読出しレジスタ
(5)及び(6)と、この第1及び第2の読出しレジス
タ(5)及び(6)の出力を加算する第1の加算手段
(21)と、第2の読出しレジスタ(6)の出力を、1個
の受光素子(2)の信号電荷の転送時間に相当する時間
単位で所定時間遅延させる遅延手段(23)と、第1の読
出しレジスタ(5)の出力と遅延手段(23)の出力を加
算する第2の加算手段(22)と、第1の加算手段(21)
の出力と第2の加算手段(22)の出力に基づいて所定の
原色信号を得る原色信号生成手段(24),(25)とを備
えたものである。
The solid-state imaging device according to the present invention, for example, as shown in FIG.
A light receiving element (2) (2)... (2) provided with color filters of different colors in the odd line and the even line, and a signal charge stored in the light receiving element in a direction orthogonal to the line. Transfer register (4) (4) to transfer (4)
And first and second read registers (5) and (6) for simultaneously reading two lines of signal charges transferred by the transfer register, and the first and second read registers (5) and (6). ) And the output of the second read-out register (6) are converted by a predetermined time in a time unit corresponding to the transfer time of the signal charge of one light receiving element (2). Delay means (23) for delaying, second adding means (22) for adding the output of the first read register (5) and the output of the delay means (23), and first adding means (21)
And primary color signal generation means (24) and (25) for obtaining a predetermined primary color signal based on the output of the second addition means (22).

〔作用〕[Action]

本発明の固体撮像装置によると、同時に読出される複
数ラインの内の少なくとも1水平ラインの読出し信号を
所定期間遅延させることにより、受光素子(2)に対応
して配された色フィルタの配列を変えたのと同じ状態の
信号が得られ、遅延させていない信号とこの遅延させた
信号とで実際の水平ライン数以上に相当する色の配列を
読出し信号が得られ、少ない水平ライン数を1単位とし
てSN比が高く垂直解像度の高い良好な映像信号が得られ
る。
According to the solid-state imaging device of the present invention, by delaying a read signal of at least one horizontal line among a plurality of lines read at the same time for a predetermined period, the arrangement of the color filters arranged corresponding to the light receiving elements (2) can be changed. A signal in the same state as the changed signal is obtained. An undelayed signal and the delayed signal read out an array of colors corresponding to the actual number of horizontal lines or more. As a unit, a good video signal having a high SN ratio and a high vertical resolution can be obtained.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の固体撮像装置の一実施例を、第1図〜
第4図を参照して説明しよう。この第1図〜第4図にお
いて、第8図及び第9図に対応する部分には同一符号を
付し、その詳細説明は省略する。
Hereinafter, an embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. 1 to 4, parts corresponding to those in FIGS. 8 and 9 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

本例においては、従来例と同様に2水平ラインの信号
電荷を同時に読出し得る様になしたインターライン転送
方式の固体撮像装置で、第1図に示す如く、P型シリコ
ン基板(1)表面側にホトダイオードからなる受光素子
(2)(2)……(2)をマトリクス状に例えば492
(垂直)×768(水平)個配してなる受光部(3)を設
け、この受光部(3)面に被写体像を結合させ、この被
写体像の明度に応じた信号電荷を各受光素子(2)
(2)……(2)に蓄積させる様にする。この場合、受
光部(3)面上に第2図に示す色フィルタアレイ(12)
を配し、この色フィルタアレイ(12)の各色フィルタを
各受光素子(2)(2)……(2)に対応させ、各フィ
ルタを通過してくる色光に基づく信号電荷を各受光素子
(2)(2)……(2)に蓄積させる様にする。この色
フィルタアレイ(12)は、第1水平ラインL1,第3水平
ラインL3,……第491水平ラインL491に夫々黄Ye,シアン
Cyの色フィルタを交互に配列すると共に第2水平ライン
L2,第4水平ラインL4,……第492水平ラインL492に夫
々白W,緑Gの色フィルタを交互に配列して構成する。
In this example, an interline transfer type solid-state imaging device capable of simultaneously reading out signal charges of two horizontal lines as in the conventional example. As shown in FIG. 1, a P-type silicon substrate (1) surface side The light receiving elements (2) (2)... (2) each formed of a photodiode are arranged in a matrix, for example, 492.
A (vertical) × 768 (horizontal) light receiving section (3) is provided, a subject image is coupled to the surface of the light receiving section (3), and a signal charge corresponding to the brightness of the subject image is transmitted to each light receiving element (3). 2)
(2) ... Store in (2). In this case, the color filter array (12) shown in FIG.
, And each color filter of the color filter array (12) is made to correspond to each light receiving element (2) (2)... (2), and a signal charge based on the color light passing through each filter is converted to each light receiving element ( 2) (2) ... Store in (2). The color filter array (12), the first horizontal line L 1, the third horizontal line L 3, ...... 491 respectively yellow Ye horizontal line L 491, cyan
Cy color filters are alternately arranged and the second horizontal line
L 2 , fourth horizontal line L 4 ,... 492th horizontal line L 492 are configured by alternately arranging white W and green G color filters, respectively.

また、マトリクス状に配した受光素子(2)(2)…
…(2)の各列毎にCCDからなる垂直レジスタ(4)
(4)……(4)を設け、受光素子(2)(2)……
(2)に蓄積される信号電荷を垂直方向、即ち紙面下方
に向かって転送できる様にする。
Further, the light receiving elements (2), (2),.
... Vertical register (4) consisting of CCD for each column of (2)
(4)... (4) is provided, and the light receiving elements (2) (2).
The signal charges stored in (2) can be transferred in the vertical direction, that is, downward in the drawing.

また、垂直レジスタ(4)(4)……(4)の出力側
にCCDからなる第1の水平レジスタ(5)を設けると共
にゲート部(11)を介して同じくCCDからなる第2の水
平レジスタ(6)を設ける。そして、夫々の水平レジス
タ(5)及び(6)の出力側に夫々信号増幅を行う第1
の出力部(7)及び第2の出力部(8)を設けると共
に、之等第1及び第2の出力部(7)及び(8)から夫
々第1及び第2の出力端子(9)及び(10)を導出す
る。
Further, a first horizontal register (5) made of a CCD is provided on the output side of the vertical registers (4) (4)... (4), and a second horizontal register also made of the CCD via a gate section (11). (6) is provided. A first signal amplification is performed on the output side of each of the horizontal registers (5) and (6).
And an output section (7) and a second output section (8), and the first and second output sections (7) and (8) respectively provide first and second output terminals (9) and (9). (10) is derived.

そして、この第1及び第2の出力端子(9)及び(1
0)に得られる読出し信号を、第1図に示した如き信号
処理回路に供給する。即ち、第1及び第2の出力端子
(9)及び(10)を、夫々第1の加算器(21)の一方及
び他方の加算信号入力端子に接続する。また、第1の出
力端子(9)を第2の加算器(22)の一方の加算信号入
力端子に接続し、第2の出力端子(10)を遅延回路(2
3)を介して第2の加算器(22)の他方の加算信号入力
端子に接続する。この場合、遅延回路(23)は、水平レ
ジスタ(6)の1画素の転送時間(1個の受光素子
(2)の信号電荷の転送時間)だけ遅延させる回路であ
る。
Then, the first and second output terminals (9) and (1
The read signal obtained in step (0) is supplied to a signal processing circuit as shown in FIG. That is, the first and second output terminals (9) and (10) are connected to one and the other addition signal input terminals of the first adder (21), respectively. Further, the first output terminal (9) is connected to one addition signal input terminal of the second adder (22), and the second output terminal (10) is connected to the delay circuit (2).
3) is connected to the other addition signal input terminal of the second adder (22). In this case, the delay circuit (23) is a circuit for delaying the transfer time of one pixel of the horizontal register (6) (the transfer time of the signal charge of one light receiving element (2)).

そして、第1及び第2の加算器(21)及び(22)の加
算出力信号を、夫々サンプリング分離回路(24)に供給
する。このサンプリング分離回路(24)は、加算されて
供給される読出し信号を後述する如く1画素の読出し期
間毎の信号に分離し、この分離した色信号をマトリクス
回路(25)に供給する。また、第1の加算回路(21)が
出力する加算出力信号を、マトリクス回路(25)に供給
し、之等の各信号を基にこのマトリクス回路(25)でR,
G,Bの原色信号に変換し、この変換したR,G,Bの原色信号
を夫々赤色信号出力端子(26R),緑色信号出力端子(2
6G)及び青色信号出力端子(26B)に供給する。
Then, the addition output signals of the first and second adders (21) and (22) are supplied to the sampling and separation circuit (24), respectively. The sampling separation circuit (24) separates the added read signal into a signal for each pixel reading period, as described later, and supplies the separated color signal to the matrix circuit (25). Further, the addition output signal output from the first addition circuit (21) is supplied to a matrix circuit (25), and R, R,
The primary color signals of G, B are converted, and the converted primary color signals of R, G, B are converted to red signal output terminal (26R) and green signal output terminal (2
6G) and the blue signal output terminal (26B).

次に、本例の固体撮像装置により、各受光素子(2)
(2)……(2)が受光して蓄積した信号電荷を読出す
際の動作について説明すると、例えば第1の水平レジス
タ(5)が第2水平ラインL2の受光素子(2)(2)…
…(2)の信号電荷を読出し、第2の水平レジスタ
(6)が第1水平ラインL1の受光素子(2)(2)……
(2)の信号電荷を読出している状態にあるとする。こ
のとき、出力端子(9)に得られる信号は第3図に信号
SAとして示す如く、第2水平ラインL2の色フィルタW,G,
W,……W,Gの配列に基づいた色信号となり、出力端子(1
0)に得られる信号は第3図に信号SBとして示す如く、
第1水平ラインL1の色フィルタYe,Cy,Ye……Ye,Cyの配
列に基づいた色信号となる。このため、第1の加算回路
(21)が出力する加算信号は、両ラインL2,L1の信号
SA,SBを加算した信号Sxとなる。この信号Sxは、色信号
として所定のタイミングで白Wと黄Yeの信号が同時に得
られ、別のタイミングで緑GとシアンCyの信号が同時に
得られる。
Next, with the solid-state imaging device of this example, each light receiving element (2)
(2) (2) When the operation of the time of reading the signal charges accumulated by receiving, for example, the first horizontal register (5) is in the second horizontal line L 2 light receiving element (2) (2 ) ...
... (2) reads out the signal charges of the second horizontal register (6) is first horizontal line L 1 of the light receiving element (2) (2) ...
It is assumed that the signal charge of (2) is being read. At this time, the signal obtained at the output terminal (9) is shown in FIG.
As shown as S A, the second horizontal line L 2 of the color filter W, G,
W, ......... Color signals based on the arrangement of W and G are output and output terminals (1
Signal obtained 0) as shown as signal S B in FIG. 3,
The first horizontal line L 1 of the color filter Ye, Cy, the Ye ...... Ye, the color signal based on the sequence of Cy. Therefore, the addition signal first adder circuit (21) is outputted, both lines L 2, L 1 signal
A signal Sx obtained by adding S A and S B is obtained. In this signal Sx, white W and yellow Ye signals are simultaneously obtained at predetermined timing as color signals, and green G and cyan Cy signals are simultaneously obtained at another timing.

そして、第2の加算回路(22)に供給される信号は、
第4図に示す如く遅延回路(23)により第1水平ライン
L1の信号S1が1画素分遅延された信号となるので、この
第2の加算回路(22)が出力する加算信号Syは、色信号
として所定のタイミングで白WとシアンCyの信号が同時
に得られ、別のタイミングで緑Gと黄Yeの信号が同時に
得られる。
The signal supplied to the second addition circuit (22) is
As shown in FIG. 4, the first horizontal line is provided by the delay circuit (23).
Since signals S 1 of L 1 becomes delayed signal by one pixel, an addition signal Sy output from the second adding circuit (22), the signal of the white W and cyan Cy at a predetermined timing as the color signals The green G and yellow Ye signals are simultaneously obtained at different timings.

そして、サンプリング分離回路(24)は同時に得られ
る画素毎の信号に分離するので、この加算回路(21),
(22)から供給される加算信号Sx,Syより、 白Wと黄Yeとの混合信号 緑GとシアンCyとの混合信号 白WとシアンCyとの混合信号 緑Gと黄Yeとの混合信号 とに分離し、夫々の混合信号をマトリクス回路(25)に
供給する。
Then, the sampling / separation circuit (24) separates the signals into pixels obtained at the same time.
From the added signals Sx and Sy supplied from (22), a mixed signal of white W and yellow Ye A mixed signal of green G and cyan Cy A mixed signal of white W and cyan Cy A mixed signal of green G and yellow Ye And the respective mixed signals are supplied to the matrix circuit (25).

そして、このマトリクス回路(25)は、之等の混合信
号と第1の加算回路(21)が出力する加算信号Sxとよ
り、R,G,Bの三原色の色信号を得、この変換して得た原
色信号を出力端子(26R),(26G)及び(26B)に供給
する。
The matrix circuit (25) obtains color signals of the three primary colors R, G, and B from the mixed signal of these and the added signal Sx output from the first adding circuit (21), and converts the signals. The obtained primary color signals are supplied to output terminals (26R), (26G) and (26B).

この様に本例の固体撮像装置によると、隣り合った2
水平ラインの合計4個の受光素子(2)から得られる信
号(W,G,Ye,Cy各1素子ずつ)を基に1単位(1画素)
の原色のカラー映像信号を得ている。このため、従来例
として示した如く4水平ラインを使用して1単位の原色
のカラー映像信号を得るものに比べ、垂直解像度が2倍
に向上する。また、遅延回路(23)を使用して2水平ラ
インの4個の受光素子(2)からの信号の色の配列状態
を実質的に変えて4水平ラインからの信号と同じ状態の
信号が得られる様にしているので、4個の受光素子から
の信号を減算してクロマ信号を得るものの様に信号レベ
ルが小さくなることもなく、信号レベルが大きく、ノイ
ズの影響の少ないSN比の高い良好なカラー映像信号が得
られ、ノイズの少ない良好な画像が得られる。
As described above, according to the solid-state imaging device of this example, two adjacent
One unit (one pixel) based on signals (one each for W, G, Ye, and Cy) obtained from a total of four light receiving elements (2) on a horizontal line
Color video signals of the primary colors are obtained. For this reason, the vertical resolution is doubled as compared with the case where a color video signal of one unit of primary color is obtained using four horizontal lines as shown in the conventional example. Further, by using the delay circuit (23), the color arrangement of the signals from the four light receiving elements (2) on the two horizontal lines is substantially changed to obtain a signal in the same state as the signal from the four horizontal lines. The signal level does not decrease as in the case of obtaining a chroma signal by subtracting the signals from the four light-receiving elements. A good color video signal is obtained, and a good image with little noise is obtained.

なお、マトリクス回路(25)で行う信号処理の一例を
式で示すと、まず輝度信号Yと第1及び第2のクロマ信
号C1及びC2を作成する。
Incidentally, an example of the signal processing performed by the matrix circuit (25) in the formula, first create a luminance signal Y and the first and second chroma signal C 1 and C 2.

輝度信号Y=W+Ye+G+Cy =4G+2R+2B 第1のクロマ信号C1=(W+Ye)−(G+Cy) =2R 第2のクロマ信号C2=(W+Cy)−(G+Ye) =2B 之等の信号Y,C1,C2を基にR,G,Bの原色信号を得る。Luminance signal Y = W + Ye + G + Cy = 4G + 2R + 2B first chroma signal C 1 = (W + Ye) - (G + Cy) = 2R second chroma signal C 2 = (W + Cy) - (G + Ye) = 2B Noriyuki signal equal Y, C 1, obtaining R, G, and B primary color signals of C 2 based.

なお、上述実施例においては各受光素子からの読出し
信号を基板(1)の外部で加算する様にしたが、フロー
ティングゲートを用いて信号電荷を取出し、CDDが構成
された基板(1)上の回路で加算してから出力する様に
しても良い。即ち、第5図に示す如く、第1及び第2の
水平レジスタ(5)及び(6)に転送されて来る上下に
隣接した画素の信号電荷を読出すフローティングゲート
(31)と、水平方向に1画素ずれた上下の画素の信号電
荷を読出すフローティングゲート(32)とを設け、この
両フローティングゲート(31),(32)で読出された信
号をサンプリング分離回路(24)及びマトリクス回路
(25)に供給する様にしても良い。この場合、例えばフ
ローティングゲート(31)は、第6図に示す如く、第1
の水平レジスタ(5)の信号電荷を読出すコンデンサよ
りなるフローティングゲート(31a)の一端と、第2の
水平レジスタ(6)の信号電荷を読出すコンデンサより
なるフローティングゲート(31b)の一端とを、夫々ク
ロック信号源(33a)及び(33b)に接続し、夫々のフロ
ーティングゲート(31a)及び(31b)の他端をFET(3
4)のソースに共通に接続する。そして、このFET(34)
のドレインを電源端子VDD(35)に接続し、FET(34)の
ゲートを制御端子(36)に接続する。また、FET(34)
のソースを検出信号出力端子(37)に接続する。この様
に構成することで、第1の水平レジスタ(5)の所定の
画素の信号電荷と第2の水平レジスタ(6)の所定の画
素の信号電荷とが同時に出力端子(37)に読出される。
In the above embodiment, the read signals from the respective light receiving elements are added outside the substrate (1). However, the signal charges are taken out using the floating gate, and the signals are read out from the substrate (1) on which the CDD is formed. The output may be obtained after adding by a circuit. That is, as shown in FIG. 5, a floating gate (31) for reading out signal charges of vertically adjacent pixels transferred to the first and second horizontal registers (5) and (6) and a horizontal gate. A floating gate (32) for reading signal charges of upper and lower pixels shifted by one pixel is provided, and a signal read by the floating gates (31) and (32) is separated by a sampling separation circuit (24) and a matrix circuit (25). ) May be supplied. In this case, for example, as shown in FIG.
One end of a floating gate (31a) composed of a capacitor for reading signal charges of the horizontal register (5) and one end of a floating gate (31b) composed of a capacitor for reading signal charges of the second horizontal register (6). And the other ends of the floating gates (31a) and (31b) are connected to the clock signal sources (33a) and (33b), respectively.
4) Connect to the source in common. And this FET (34)
Is connected to the power supply terminal V DD (35), and the gate of the FET (34) is connected to the control terminal (36). In addition, FET (34)
Is connected to the detection signal output terminal (37). With this configuration, the signal charges of the predetermined pixels of the first horizontal register (5) and the signal charges of the predetermined pixels of the second horizontal register (6) are simultaneously read out to the output terminal (37). You.

この様にフローティングゲートを使用して信号を読出
すことで、CCDが構成された基板(1)上の回路で読出
し信号の加算が行われ、出力部での信号増幅によるノイ
ズの影響を少なくすることができ、読出し信号のSN比が
向上する。
By reading the signal using the floating gate in this manner, the read signal is added by the circuit on the substrate (1) in which the CCD is configured, and the influence of noise due to signal amplification at the output unit is reduced. And the SN ratio of the read signal is improved.

なお、第7図に示す如く、フローティングゲート(3
8)及び(39)として、夫々同一水平ラインの同じ色の
光による信号電荷を隣接した2画素分同時に読出して加
算する様にしても良い。この第7図例の場合には、水平
解像度が第5図例よりも低くなるが、信号レベルが高く
なり、読出し信号のSN比がいっそう向上する。
As shown in FIG. 7, the floating gate (3
As (8) and (39), signal charges of the same color light on the same horizontal line may be simultaneously read out for two adjacent pixels and added. In the case of the example of FIG. 7, the horizontal resolution is lower than that of the example of FIG. 5, but the signal level increases, and the SN ratio of the read signal further improves.

また、上述実施例で示した色フィルタの配列は一例を
示したもので、他の種々の配列を選択しても良い。さら
にまた、本発明は上述実施例に限らず、本発明の要旨を
逸脱することなく、その他種々の構成が取り得ることは
勿論である。
Further, the arrangement of the color filters shown in the above-described embodiment is an example, and other various arrangements may be selected. Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various other configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によると、SN比が高く垂直解像度の高い良好な
画像が得られる2ライン同時読出しを行う固体撮像装置
が得られる利益がある。
According to the present invention, there is an advantage that a solid-state imaging device that performs two-line simultaneous reading that can obtain a good image with a high SN ratio and a high vertical resolution is obtained.

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

第1図は本発明の固体撮像装置の一実施例を示す構成
図、第2図,第3図及び第4図は夫々第1図例の説明に
供する略線図、第5図及び第7図は夫々本発明の他の実
施例を示す略線図、第6図は第5図例の出力部を示す回
路図、第8図は従来の固体撮像装置の一例を示す構成
図、第9図は第8図例の説明に供する略線図である。 (1)はP型シリコン基板、(2)は受光素子、(3)
は受光部、(4)は垂直レジスタ、(5)は第1の水平
レジスタ、(6)は第2の水平レジスタ、(21)は第1
の加算回路、(22)は第2の加算回路、(23)は遅延回
路、(24)はサンプリング分離回路、(25)はマトリク
ス回路である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention, and FIGS. 2, 3, and 4 are schematic diagrams for explaining the example of FIG. 1, FIG. 5, and FIG. 9 is a schematic diagram showing another embodiment of the present invention, FIG. 6 is a circuit diagram showing an output unit of the example of FIG. 5, FIG. 8 is a configuration diagram showing an example of a conventional solid-state imaging device, and FIG. The figure is a schematic diagram for explaining the example of FIG. (1) is a P-type silicon substrate, (2) is a light receiving element, (3)
Is a light receiving unit, (4) is a vertical register, (5) is a first horizontal register, (6) is a second horizontal register, and (21) is a first horizontal register.
(22) is a second addition circuit, (23) is a delay circuit, (24) is a sampling separation circuit, and (25) is a matrix circuit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】奇数ラインと偶数ラインとで異なる色の配
列の色フィルタが設けられた受光素子と、 該受光素子に蓄積される信号電荷を上記ラインと直交す
る方向に転送する転送レジスタと、 該転送レジスタによって転送されてくる信号電荷を2ラ
イン同時に読出す第1及び第2の読出しレジスタと、 該第1及び第2の読出しレジスタの出力を加算する第1
の加算手段と、 上記第2の読出しレジスタの出力を、1個の上記受光素
子の信号電荷の転送時間に相当する時間単位で所定時間
遅延させる遅延手段と、 上記第1の読出しレジスタの出力と上記遅延手段の出力
を加算する第2の加算手段と、 上記第1の加算手段の出力と上記第2の加算手段の出力
に基づいて所定の原色信号を得る原色信号生成手段とを
備えた 固体撮像装置。
1. A light receiving element provided with color filters of different colors for odd lines and even lines, a transfer register for transferring signal charges accumulated in the light receiving elements in a direction orthogonal to the lines, A first and second read register for simultaneously reading two lines of signal charges transferred by the transfer register; and a first for adding outputs of the first and second read registers.
A delay means for delaying the output of the second read register for a predetermined time in a time unit corresponding to the transfer time of the signal charge of one light receiving element; and an output of the first read register. A solid-state device comprising: a second adder for adding the output of the delayer; and a primary color signal generator for obtaining a predetermined primary color signal based on the output of the first adder and the output of the second adder. Imaging device.
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