JPH02306784A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複数の受光部から垂直転送部に信号電荷が転送
され、その信号電荷が垂直転送部から蓄積部に高速転送
された後、水平転送部に転送されるフレームインターラ
イン転送型（以下、ＦＩＴ型と称す。）の固体撮像装置
に関し、特に奇数番目と偶数番目の受光部が異なるタイ
ミングで読み出されるような固体撮像装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、フレーム蓄積・読み出しを行うＦＩＴ型の固
体撮像装置において、成る垂直ブランキング期間中に第
１フィールドの読み出しを行った後、上記高速転送を行
い、続いて次・の垂直ブランキング期間よりも前に第２
フィールドの読み出しを行うことにより、フィールド間
の残像を小さくするものである。

〔従来の技術］ ＦＩＴ型のＣＣＤは、インターライン転送型のＣＣＤの
垂直レジスタと水平レジスタ間に、第２の垂直レジスタ
からなる蓄積部を有する構造をしている（例えば特開昭
５６−８９６６号公報参照）、そして、このＦＩＴ型の
ＣＣＤの各受光部からの信号電荷の読み出し方式として
は、種々の方式が知られるが、その１つにフレーム蓄積
・読み出し方式により信号電荷を読み出す方式がある。

このフレーム蓄積・読み出し方式は、垂直列の奇数番目
の受光部から行われる第１フィールドの読み出しと、垂
直列の偶数番目の受光部から行われる第２フィールドの
読み出しとからなり、各垂直ブランキング期間毎に、第
１フィールドの読み出しと第２フィールドの読み出しが
交互に行われる。

第４図は、そのフレーム蓄積・読み出し方式の駆動信号
を示すタイミングチャートである。

信号（ａ）は垂直ブランキング期間ＴＩＩＬＫと映像期
間■ｖ、の区別を示し、これら垂直ブランキング期間Ｔ
ｍＬＫと映像期間■ｖゎは交互に繰り返される。

信号ら）は前記第１フィールドの読み出しの垂直の駆動
信号であり、信号（Ｃ）は前記第２フィールドの読み出
しの垂直の駆動信号である。

成る垂直ブランキング期間Ｔｌ１ＬＫでは、読み出しパ
ルスΦ、により奇数番目の受光部にかかる第１フィール
ドの読み出しが行われる。このパルスΦ、が供給された
後、撮像部から蓄積部への高速転送がパルスΦ、７によ
り行われる。そして、ラインシフトパルスΦいにより１
ライン毎の出力部への読み出しが行われる。

この垂直ブランキング期間Ｔ　、、Ｘから１フイ一ルド
分の映像期間■９゜を介して、次の垂直ブランキング期
間Ｔ　ｍＬＫでは、同様に読み出しパルスΦ８により、
今度は偶数番目の受光部にかかる第２フィールドの読み
出しが行われる。この時、第１フィールドの読み出しは
行われない。そして、その第２フィールドの読み出し後
、パルスΦ、ｉにより撮像部から蓄積部への高速転送が
行われ、同様に第２のフィールドの読み出しが行われる
。

ここで、各フィールドの電荷の蓄積時間について着目す
ると、奇数番目の受光部の蓄積は期間Ｔ’ａ＋に行われ
、偶数番目の受光部の蓄積は期間Ｔ、２に行われること
になる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、このようなフレーム蓄積・読み出し方式では
、垂直の解像度が高くなるがフレーム残像が増大する。

このフレーム残像は、２フィールドにわたって信号電荷
が蓄積されることにより引き起こされる。このフレーム
残像を低減するための技術として、電子シャッターを作
動させ、フィールド毎の蓄積を行う方式がある。しかし
ながら、フィールド蓄積では蓄積時間が短くなることか
ら、感度や解像度が劣化する。

また、最近のテレビジョン技術としては、ＩＤＴＶ　（
Ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ＴＶ　）等からノンインターレース
化の要求があり、ディジタル処理によって第１゜第２フ
ィールド間のフィールド間補間技術による画質改善等の
試みがある。

そこで、本発明は、感度や解像度の劣化を伴わずに、デ
ィジタル画像処理に好適な映像出力を行うような読み出
しを行う固体撮像装置の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するために、本発明の固体撮像装置は
、マトリクス状に配される複数の受光部に得られる信号
電荷を、上記受光部の垂直列に沿って設けられた垂直転
送部に読み出し、その垂直転送部から蓄積部へ上記信号
電荷を高速転送し、その蓄積部に一時蓄積された上記信
号電荷を１水平ライン毎に水平転送部を介して出力する
ようにされるものであって、上記垂直転送部への読み出
しは、上記垂直列の奇数番目の受光部から行われる第１
フィールドの読み出しと、上記垂直列の偶数番目の受光
部から行われる第２フィールドの読み出しとからなり、
ある垂直ブランキング期間中に上記第１フィールドの読
み出しを行った後、上記高速転送が行われ、続いて次の
垂直ブランキング期間よりも前に上記第２フィールドの
読み出しが行われることを特徴とする。

ここで、上記高速転送後の第２フィールドの読み出しは
、その高速転送を行った同一の垂直ブランキング期間内
に行うこともでき、また、その次の垂直ブランキング期
間の前までの映像期間内に行うようにすることもできる
。

〔作用〕

第１フィールドの読み出し、高速転送の後、次の垂直ブ
ランキング期間よりも前に第２フィールドの読み出しを
行うことにより、第１フィールドの読み出しと第２フィ
ールドの読み出しの時間差が短くなる。このため第１フ
ィールドと第２フィールドの間の蓄積時間同士の時間差
による残像が小さくなる。

〔実施例〕

本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。

本実施例はＦＩＴ型のＣＣＤであり、同一の垂直ブラン
キング期間に、フレームＨＩした第１フィールドの読み
出しと第２フィールドの読み出しが行われるものである
。

まず、全体のブロック構造を第２図に示す。本実施例の
ＣＣＤ１は、描像部２を構成するように、マトリクス状
に配列されフォトセンサーからなる複数の受光部４と、
垂直転送部である第１の垂直レジスタ部５を有している
。受光部４は例えば不要電荷を基板に掃き出す縦型オー
バーフロードレイン構造を有する。第１の垂直レジスタ
部５は受光部４の各垂直列に沿って形成される。各受光
部４と第１の垂直レジスタ部５の間には信号電荷の読み
出しのための転送ゲートが設けられる。これら第１の垂
直レジスタ部５には、それぞれ転送信号ＩＭΦ１〜！Ｍ
Φ４が供給され、これら４相の転送信号ＩＭΦ１〜ｒＭ
Φ４のパルスによって第１の垂直レジスタ部５の電荷が
蓄積部３に高速転送される。

本実施例のＣＣＤ　Ｉには、それら第１の垂直レジスタ
部５に連続して蓄積部３が形成される。この蓄積部３は
、各垂直列毎に設けられた第１の垂直レジスタ部５に対
応して各垂直列毎に設けられる第２の垂直レジスタ部６
からなる。これら第２の垂直レジスタ部６に第１の垂直
レジスタ部５から信号電荷が高速転送され、一時的にそ
の信号電荷が蓄積される。これら第２の垂直レジスタ部
６には、４相の転送信号ＳＴΦ１〜ＳＴΦ４が供給され
、これら４相の転送信号ＳＴΦ１〜ＳＴΦ４によって第
２の垂直レジスタ部６の電荷が転送される。

その第２の垂直レジスタ部６の第１の垂直レジスタ部５
と反対側には、水平レジスタ部７が配設され名。この水
平レジスタ部７は、蓄積部３の各第２の垂直レジスタ部
６に蓄積された電荷を１水平ライン毎に読み出しための
レジスタである。この水平レジスタ部７には、全部の第
２の垂直レジスタ部６から１水平ライン分の電荷が転送
され、その電荷が出力回路８に対して出力される。この
水平レジスタ部７には、２相の転送信号ＨΦ１゜ＨΦ２
が供給され、転送は転送信号ＨΦ１．ト■Φ２によって
行われる。

この水平レジスタ部７からは、水平レジスタ部７の終端
部に位置するフローティングディフュージョン１０ｆを
介して、例えばソースホロワ等の構成を有する出力回路
８へ信号が取り出される。

リセットは、リセットトランジスタ１０により行われ、
そのリセットトランジスタのゲートに供給されるプリチ
ャージゲート制御信号ΦＰＧによって、上記フローティ
ングディフュージョン１０ｆとりセント用のプリチャー
ジ電圧■、。とりセットドレイン１０ｄの間のオン・オ
フが制御される。

そして、出力回路８の出力端子９より、このＣＣＤＩの
画像信号Ｖ。ｕＴが出力される。

このような全体構造を有する本実施例のＣＣＤは、第３
図に示すようなフレーム読み出しが行われる。すなわち
、マトリクス状に配列された受光部４の垂直列のうちの
奇数番目の受光部４から第■の垂直レジスタ部５へ図中
実線で示す第１フィールドの読み出しが行われ、次に、
垂直列のうちの偶数番目の受光部４より第１の垂直レジ
スタ部５へ図中破線で示す第２フィールドの読み出しが
行われる。そして、それぞれ読みだされた信号電荷は、
１回毎に第１の垂直レジスタ部５から第２の垂直レジス
タ部６を介して水平レジスタ部７に転送され、出力回路
８を介して画像信号■。ｕｔとして出力される。

次に、第１図を参照して、本実施例のＣＣＤにおける第
１フィールドと第２フィールドの各読み出しの関係につ
いて説明する。第１図は本実施例のフィールド読み出し
の駆動信号を示すタイミングチャートである。信号［ａ
）は垂直ブランキング期間Ｔ　ＩＬＫと映像期間ＶＶＤ
の区別を示し、これら垂直ブランキング期間ＴＩＬＩと
映像期間ＶＶＩＩは交互に繰り返される。ここで、映像
期間■。は約６０分の１秒すなわち１フイ一ルド分の時
間を有する。

信号（ｂ）は第１フィールドの読み出しの垂直の駆動信
号であり、信号（Ｃ）は第２フィールドの読み出しの垂
直の駆動信号である。

成る垂直ブランキング期間ＴＩＬにでは、初めに読み出
しパルスΦ７が垂直列の奇数番目にかかる受光部４に供
給され、第３図に実線で示した第１フィールドの読み出
しが行われる。なお、この読み出し前に不要電荷の掃き
出し転送を行っても良い。次に、この第１フィールドの
読み出しの後の期間ｔ１では、奇数番目の受光部４より
読み出された第１フィールドの信号電荷が蓄積部３の第
２の垂直レジスタ部６へ高速転送される。

このような第１フィールドの信号電荷の高速転送後、同
じ垂直ブランキング期間Ｔ　ｓｔｘ内に、今度は第３図
に破線で示した偶数番目の受光部４からの信号電荷の読
み出しである第２フィールドの読み出しを行う。この第
２フィールドの読み出しは、読み出しパルスΦ３を垂直
列の偶数番目にかかる受光部４に供給して行われ、第１
フィールドの読み出しの時点から時間差τ１をもって行
われる。その時間差τ、は、およそ２０００分の１秒で
あり、従来の６０分の１秒と比較して十分に短い時間と
される。この時点で、蓄積部３の第２の垂直レジスタ部
６には、第１フィールドの信号電荷が存在し、描像部２
の第１の垂直レジスタ部５には、第２フィールドの信号
電荷が存在する。

このように高速転送を挟んで第１フィールドと第２フィ
ールドの読み出しを行った垂直ブランキング期間Ｔ０．
の次の映像期間ｖ０では、ラインシフトパルスΦ１．に
より第２の垂直レジスタ部６の第１フィールドの信号電
荷が水平レジスタ部７に１水平ライン毎に送られる。こ
の映像期間ＶＶＤにおいて、描像部２の第１の垂直レジ
スタ部５にある第２フィールドの信号電荷は、蓄積部３
の第２の垂直レジスタ部６へ水平ライン毎に徐々に転送
される。電荷の蓄積については、この映像期間ＶＶＤと
次の映像期間ＶＶＯにわたって、奇数番目の受光部４で
２フィールド（１フレーム）分の期間Ｔ１、偶数番目の
受光部４で２フィールド（１フレーム）分の期間Ｔｔの
信号電荷の蓄積動作が同時進行する。なお、その途中で
電子シャッター等により電荷を掃き出すことも可能であ
る。

その映像期間Ｖｖｏの次の垂直ブランキング期間Ｔ、Ｌ
ｔでは、期間Ｌ２中に、概ね蓄積部３の第２の垂直レジ
スタ部６へ転送されてなる第２フィールドの信号電荷を
調整して、信号の同期をとるための制御が行われる。こ
れは次の第２フィールドの電荷を水平レジスタ部７へ送
るための準備として行われる。

この垂直ブランキング期間Ｔ　ＩＬＫの後の映像期間Ｖ
ｖｏでは、ラインソフトパルスΦいにより第２の垂直レ
ジスフ部６の第２フィールドの信号電荷が水平レジスタ
部７に１水平ライン毎に送られる。

すなわち、第２フィールドの読み出しにかかる信号電荷
に着目すると、第２フィールドの読み出し動作が行われ
た後、最初の１フィールドの映像期間ｖ０では、第１の
垂直レジスタ部５から第２の垂直レジスタ部６への転送
が行われ、次のフィールドの映像期間ＶＶＩＩで第２の
垂直レジスタ部６から水平レジスタ部７へのライン毎の
転送が行われることになる。

そして、水平レジスタ部７へ第２フィールドの信号電荷
が全て転送された後、さらに次の垂直ブランキング期間
Ｔ　ＢＬＫでは、繰り返して、同じ第１フィールドの読
み出しと第２フィールドの読み出しが掻めて短い時間差
τ１を以て行われ、前述と同様の動作が以下繰り返され
ることになる。

このように本実施例のＣＣＤでは、第１フィールドの読
み出しと第２フィールドの読み出しを十分に短い時間差
τ１を以て行う、このためフィールド間の時間差によっ
て生ずる残像を抑えることができ、フィールド間補間を
行うような画像処理に好適な画像信号を出力することか
できる。また、蓄積時間としては、フレーム分の蓄積時
間をそれぞれ確保することができ、感度や解像度の点で
有利である。

なお、本実施例のＣＣＤでは、第２フィールドの読み出
しを第１フィールドの読み出しを行う同じ垂直ブランキ
ング期間内に行っているが、次の垂直ブランキング期間
より前であれば良い。

〔発明の効果〕

本発明の固体ｊ最像装ｒは、第１フィールドの読み出し
と第２フィールドの読み出しが、短い時間差をもって行
われる。このため第１フィールドと第２フィールドの時
間差に応じて増大する残像を小さくすることができ、ノ
ンインターレース化等に対応して、フィールド間補間を
行うような画像処理に好適な画像信号を出力することが
できる。

また、蓄積時間を短くする必要がないために、感度や解
像度を良好に保てる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の固体逼像装置の一例の駆動信号を示す
タイミングチャート、第２図はその一例の全体の構成を
示すブロック図、第３図はフレーム読み出しを説明する
ための模式図、第４図は従来の固体盪像装置の一例の駆
動信号を示すタイミングチャートである。 １・・・ＣＣＤ ２・・・描像部 ３・・・蓄積部 ４・・・受光部 ５・・・第１の垂直レジスタ部 ６・・・第２の垂直レジスタ部 ７・・・水平レジスタ部 Ｔ　、Ｌ、・・・垂直ブランキング期間Φ７・・・読み
出しパルス Φ１．・・・ラインシフトパルス 特許出願人　　　ソニー株式会社 代理人弁理士　小部　晃（他２名） 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 マトリクス状に配される複数の受光部に得られる信号電
   荷を、上記受光部の垂直列に沿って設けられた垂直転送
   部に読み出し、その垂直転送部から蓄積部へ上記信号電
   荷を高速転送し、その蓄積部に一時蓄積された上記信号
   電荷を１水平ライン毎に水平転送部を介して出力するよ
   うにされた固体撮像装置であって、 上記垂直転送部への読み出しは、上記垂直列の奇数番目
   の受光部から行われる第１フィールドの読み出しと、上
   記垂直列の偶数番目の受光部から行われる第２フィール
   ドの読み出しとからなり、ある垂直ブランキング期間中
   に上記第１フィールドの読み出しを行った後、上記高速
   転送が行われ、続いて次の垂直ブランキング期間よりも
   前に上記第２フィールドの読み出しが行われることを特
   徴とする固体撮像装置。