JP3500729B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置に関し、
特に各画素から垂直転送レジスタに読み出された信号電
荷を当該レジスタ中で混合することなく垂直転送して読
み出すいわゆる全画素読出し方式CCD固体撮像装置
関する。 【0002】 【従来の技術】CCD固体撮像素子として、解像度をよ
り高めるために、水平転送レジスタを例えば2本具備
し、奇数ラインの信号電荷と偶数ラインの信号電荷とを
別々の水平転送レジスタにて同時に水平転送し、1H
(Hは水平走査期間)内に2ライン分の信号電荷を読み
出すことによって全画素読出しを可能とした構成のもの
が周知である。この全画素読出し方式のCCD固体撮像
素子は、露光周期ごとに全ての画素の情報を読み出させ
るという優れた特徴を有している。 【0003】この特徴を活かすには、図6に示すよう
に、CCD固体撮像素子61の2チャンネルの信号出力
をS/H(サンプル/ホールド)回路62,63でサン
プルホールドし、2チャンネル間でゲインを合わせた
後、A/D(アナログ/ディジタル)変換器64,65
にてディジタル化し、フレームメモリ66に取り込んで
ノンインターレースモニタ67に映し出す構成としなけ
ればならない。すなわち、A/D変換器64,65、フ
レームメモリ66及びメモリコントローラ(図示せず)
などが信号処理系に必要となり、かなり大きな回路を持
たないことには画像を確認することができない。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】ところで、ビデオカメ
ラのシステム全体の構成を考えた場合、A/D変換器や
フレームメモリなどをカメラ側に搭載しない方が、カメ
ラ自体の構成の簡素化、低コスト化を図る上で好都合で
ある。しかしながら、上述したように、A/D変換器や
フレームメモリなどを用いないことには画像を確認する
ことができないという問題があった。また、全画素読出
し方式CCD固体撮像素子の信号出力を通常のインター
レースのモニタに映し出したい場合も、図7に示すよう
に、各チャンネルの信号出力が奇数フィールド(A),
偶数フィールド(B)に関係なく常に同じラインの組合
せであることから、A/D変換器やフレームメモリなど
を用いた上メモリコントローラでインターレースモニタ
に出力するような信号処理を行わないと、モニタに画像
を映し出すいわゆる画出しができないという問題があっ
た。 【0005】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、水平転送レジスタを
2本具備した全画素読出し方式の固体撮像装置であっ
、A/D変換器やフレームメモリなどを用いることな
く全画素の情報をインターレースのモニタに映し出すこ
とができる固体撮像装置を提供することにある。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像装
置は、イメージ部の複数本の垂直転送レジスタからライ
ン単位で転送された信号電荷を水平転送する第1の水平
転送レジスタと、垂直転送レジスタから第1の水平転送
レジスタを介してライン単位で転送された信号電荷を水
平転送する第2の水平転送レジスタと、第1の水平転送
レジスタと第2の水平転送レジスタの間に配置された転
送ゲートと、第1フィールドでは第1の水平転送レジス
タに偶数番目のラインの信号電荷を読み出すとともに、
第2の水平転送レジスタに奇数番目のラインの信号電荷
を読み出し、第2フィールドでは第1の水平転送レジス
タに奇数番目のラインの信号電荷を読み出すとともに、
第2の水平転送レジスタに偶数番目のラインの信号電荷
を読み出す駆動回路と、第1の水平転送レジスタおよび
第2の水平転送レジスタの一方の出力をサンプルホール
ドしてインターレースモニタに供給する信号処理回路と
を具備した構成となっている。 【0007】 【0008】 【作用】水平転送レジスタを2本具備した全画素読出し
方式の固体撮像装置において、露光周期(フィールド)
ごとに2チャンネルの水平転送レジスタに読み出す信号
電荷のライン(奇数/偶数)を入れ換えることで、各々
のチャンネルからはインターレースされた信号出力が導
出される。この2チャンネルの信号出力に対し、A/D
変換器やフレームメモリを使用し、信号処理上でライン
の入れ換えを行うことで、ノンインターレースのモニタ
に映像を映し出すことができる。また、片側のチャンネ
ルの信号出力をサンプルホールドし、所定の信号処理を
行うことで、インターレースのモニタに映像を映し出す
こともできる。したがって、全画素読出し方式の固体撮
装置において、A/D変換器やフレームメモリなどを
用いなくても、簡易的に画像の確認が可能となる。 【0009】 【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。 【0010】図1は、例えばインターライン転送方式の
CCD固体撮像素子に適用された本発明の一実施例を示
す構成図である。図1において、行方向(垂直方向)及
び列方向(水平方向)にマトリクス状に配列されて入射
光量に応じた信号電荷を蓄積する複数個のセンサ部(光
電変換部)1と、これらセンサ部1の垂直列ごとに配列
されて各センサ部1から読み出された信号電荷を垂直転
送する複数本の垂直転送レジスタ2とにより、イメージ
部である撮像領域3が構成されている。 【0011】この撮像領域3において、センサ部1は例
えばPN接合のフォトダイオードからなり、垂直転送レ
ジスタ2はCCDによって構成されている。センサ部1
に蓄積された信号電荷は、図示せぬ読出しゲートに電荷
読出しパルスXSGが印加されることによって垂直転送
レジスタに読み出される。垂直転送レジスタは、例
えば3相の垂直転送クロックφV1〜φV3によって転
送駆動される。垂直転送レジスタ3に読み出された信号
電荷は、水平ブランキング期間の一部にて1走査線に相
当する部分ずつ順に垂直転送される。 【0012】撮像領域3の図面上の下側には、複数本の
垂直転送レジスタから1走査線に相当する信号電荷が
順次転送されるCCDからなる第1,第2の水平転送レ
ジスタ4,5が転送ゲート6を挟んで並行して配置され
ている。この2本の水平転送レジスタ4,5が2相の水
平転送クロックφH1,φH2によって転送駆動される
ことにより、2ライン分の信号電荷は水平ブランキング
期間後の水平走査期間において順次水平転送される。水
平転送レジスタ4,5の端部には例えばフローティング
・ディフュージョン構成の電荷検出部7,8が配されて
おり、水平転送された2チャンネルの信号電荷はこの電
荷検出部7,8で順次電圧信号に変換される。そして、
この電圧信号は出力アンプ9,10で増幅された後、被
写体からの光の入射量に応じた2チャンネルのCCD出
力1,2として導出される。 【0013】以上により、2チャンネルの水平転送レジ
スタ4,5を具備した全画素読出し方式のCCD固体撮
像素子11が構成されている。この全画素読出し方式の
CCD固体撮像素子11は、駆動回路12によって駆動
される。すなわち、駆動回路12は、CCD固体撮像素
子11に対して電荷読出しパルスXSG、3相の垂直転
送クロックφV1〜φV3、2相の水平転送クロックφ
H1,φH2などの各種の駆動信号を与える。これらの
駆動信号は、水平同期信号HDなどの基準信号に基づい
て生成される。 【0014】図2に、水平同期信号HD、3相の垂直転
送クロックφV1〜φV3及び電荷読出しパルスXSG
のタイミングチャートを示す。同図において、(A)は
奇数フィールドの場合のタイミングを、(B)は偶数フ
ィールドの場合のタイミングをそれぞれ示している。 【0015】先ず、奇数フィールド(第1フィールド)
の場合(A)のタイミングについて説明する。電荷読出
しパルスXSGが発生されると、各センサ部1に蓄積さ
れている信号電荷が垂直転送レジスタ2に読み出され
る。そして、最初の水平同期信号HDに同期して垂直転
送クロックφV1〜φV3が2個ずつ発生され、以降次
の電荷読出しパルスXSGが発生されるまで垂直転送ク
ロックφV1〜φV3が水平同期信号HDに同期して2
個ずつ繰り返して発生される。これにより、図3(A)
から明らかなように、第1の水平転送レジスタ4には偶
数番目のラインの信号電荷が読み出され、第2の水平転
送レジスタ5には奇数番目のラインの信号電荷が読み出
されることになる。 【0016】次に、偶数フィールド(第2フィールド)
の場合(B)のタイミングについて説明する。電荷読出
しパルスXSGが発生されると、奇数フィールドの場合
と同様に、各センサ部1に蓄積されている信号電荷が垂
直転送レジスタ2に読み出される。そして、最初の水平
同期信号HDに同期して垂直転送クロックφV1〜φV
3が先ず1個ずつ発生される。これにより、1ライン目
の信号電荷が第1の水平転送レジスタ4に読み出され
る。そして、次の水平同期信号HDからは、この水平同
期信号HDに同期して垂直転送クロックφV1〜φV3
が2個ずつ繰り返して発生される。 【0017】これにより、図3(B)から明らかなよう
に、第1の水平転送レジスタ4には奇数番目のラインの
信号電荷が読み出され、第2の水平転送レジスタ5には
偶数番目のラインの信号電荷が読み出されることにな
る。また、最後には、水平同期信号HDに同期して垂直
転送クロックφV1〜φV3が3個ずつ発生される。こ
れは、最初に垂直転送クロックφV1〜φV3が1個ず
つしか発生されなかったことに起因して、垂直転送レジ
スタ2中に信号電荷が残存することのないようにするた
めである。 【0018】このように、駆動回路12から上述したタ
イミングで発生される電荷読出しパルスXSG及び垂直
転送クロックφV1〜φV3にて垂直転送レジスタ2を
駆動することにより、奇数フィールドでは第1の水平転
送レジスタ4に偶数番目のラインの信号電荷が、第2の
水平転送レジスタ5に奇数番目のラインの信号電荷がそ
れぞれ読み出され、偶数フィールドでは第1の水平転送
レジスタ4に奇数番目のラインの信号電荷が、第2の水
平転送レジスタ5に偶数番目のラインの信号電荷がそれ
ぞれ読み出される。 【0019】すなわち、第1,第2の水平転送レジスタ
4,5に読み出される信号電荷のライン(奇数/偶数)
が露光周期(フィールド)ごとに交互に入れ換えられる
ことになる。その結果、各々のチャンネルからはインタ
ーレースされた信号出力が導出される。この2チャンネ
ルの信号出力に対し、A/D変換器やフレームメモリを
使用し、信号処理上でラインの入れ換えを行うことで、
VGA(Video GraphicArray) モニタなどのノンインタ
ーレースのモニタに映像を映し出すことができる。 【0020】また、図4に示すように、片側のチャンネ
ル(第1の水平転送レジスタ4側)の信号出力のみを使
用することとし、その信号出力をS/H回路41でサン
プルホールドし、信号処理回路42で所定の信号処理を
行うようにすることで、インターレースのモニタ43に
映像を映し出すこともできる。したがって、全画素読出
し方式の固体撮像素子11において、A/D変換器やフ
レームメモリなどを用いなくても、簡易的に画像の確認
ができることになる。 【0021】上述した駆動方法を採ることにより、ビデ
オカメラのシステム全体の構成を考えた場合、カメラ側
にA/D変換器やフレームメモリなどの大規模な回路を
搭載しなくても、図4にて説明したように、簡易的に画
像の確認ができるため、カメラ自体の構成の簡素化、低
コスト化に寄与できることになる。すなわち、図5に示
すように、全画素読出し方式のCCD固体撮像素子1
1、レンズ51を含む光学系、各チャンネルに対応した
2個のS/H回路52,53によってカメラ部54を構
成し、カメラ部54からは2チャンネルのアナログ出力
を導出するようにする。 【0022】一方、カメラ部54とは別体のコントロー
ル部55には、各チャンネルに対応した2個のA/D変
換器56,57及びフレームメモリ58を内蔵する。な
お、図示しないが、メモリコントローラなどの回路もコ
ントロール部55に内蔵されることになる。そして、フ
レームメモリ58から画素信号を読み出す際に、メモリ
コントローラによって信号処理上でラインの入れ換えを
行うことにより、ノンインターレースのモニタ59に映
像を映し出すことができる。 【0023】これによれば、コントロール部55をカメ
ラ部54側に搭載しなくても、図5に示すように、カメ
ラ部54からの片側のチャンネルの信号出力をアナログ
信号処理回路60でアナログのまま信号処理を行った
後、インターレースのモニタ43に与えるのみで、カメ
ラ部単体の画質確認を容易に行えるとともに、調整など
も簡単に行えることになる。また、コントロール部55
をカメラ部54側に搭載しないことで、カメラの製造効
率の大幅な向上、さらにはカメラ自体の低コスト化に寄
与できることになる。 【0024】なお、上記実施例においては、垂直転送レ
ジスタ2を3相駆動する場合について説明したが、これ
に限定されるものではなく、4相駆動などであっても良
く、要は、第1フィールドでは第1の水平転送レジスタ
4に偶数番目のラインの信号電荷を、第2の水平転送レ
ジスタ5に奇数番目のラインの信号電荷をそれぞれ読み
出し、第2フィールドでは第1の水平転送レジスタ4に
奇数番目のラインの信号電荷を、第2の水平転送レジス
タ5に偶数番目のラインの信号電荷をそれぞれ読み出せ
れば良い。 【0025】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
全画素読出し方式の固体撮像装置において、露光周期
(フィールド)ごとに2チャンネルの水平転送レジスタ
に読み出す信号電荷のライン(奇数/偶数)を入れ換え
るようにしたことにより、各々のチャンネルからはイン
ターレースされた信号出力を導出できるので、この2チ
ャンネルの信号出力に対し、A/D変換器やフレームメ
モリを使用し、信号処理上でラインの入れ換えを行うこ
とで、ノンインターレースのモニタに映像を映し出すこ
とができ、また片側のチャンネルの信号出力をサンプル
ホールドし、所定の信号処理を行うことで、インターレ
ースのモニタに映像を映し出すこともできる。したがっ
て、全画素読出し方式の固体撮像装置において、A/D
変換器やフレームメモリを用いなくても、簡易的に画像
の確認が可能となる。
【図面の簡単な説明】 【図1】インターライン転送方式のCCD固体撮像素子
に適用された本発明の一実施例を示す構成図である。 【図2】本発明の動作を説明するための水平同期信号H
D、3相の垂直転送クロックφV1〜φV3及び電荷読
出しパルスXSGのタイミングチャートである。 【図3】本発明における第1,第2の水平転送レジスタ
への電荷転送の概念図であり、(A)は奇数フィールド
の場合、(B)は偶数フィールドの場合をそれぞれ示し
ている。 【図4】インターレースモニタ使用時のシステム構成図
である。 【図5】本発明の応用例を示すシステム構成図である。 【図6】従来例を示すシステム構成図である。 【図7】従来例における第1,第2の水平転送レジスタ
への電荷転送の概念図であり、(A)は奇数フィールド
の場合、(B)は偶数フィールドの場合をそれぞれ示し
ている。 【符号の説明】 1 センサ部 2 垂直転送レジスタ 4 第1の水平転送レジスタ 5 第2の水平転送レジスタ 6 転送ゲート 7,8 電荷検出部 11 CCD固体撮像素子 12 駆動回路 43 インターレースモニタ 54 カメラ部 55 コントロール部 59 ノンインターレースモニタ

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 イメージ部の複数本の垂直転送レジスタ
    からライン単位で転送された信号電荷を水平転送する第
    1の水平転送レジスタと、 前記垂直転送レジスタから前記第1の水平転送レジスタ
    を介してライン単位で転送された信号電荷を水平転送す
    る第2の水平転送レジスタと、前記第1の水平転送レジスタと前記第2の水平転送レジ
    スタの間に配置された転送ゲートと、 第1フィールドでは前記第1の水平転送レジスタに偶数
    番目のラインの信号電荷を読み出すとともに、前記第2
    の水平転送レジスタに奇数番目のラインの信号電荷を読
    み出し、第2フィールドでは前記第1の水平転送レジス
    タに奇数番目のラインの信号電荷を読み出すとともに、
    前記第2の水平転送レジスタに偶数番目のラインの信号
    電荷を読み出す駆動回路と、 前記第1の水平転送レジスタおよび前記第2の水平転送
    レジスタの一方の出力をサンプルホールドしてインター
    レースモニタに供給する信号処理回路とを具備したこと
    を特徴とする固体撮像装置。
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