JPH0314275B2

JPH0314275B2 -

Info

Publication number: JPH0314275B2
Application number: JP59035699A
Authority: JP
Inventors: Takao Kinoshita; Shinji Sakai
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1983-03-10
Filing date: 1984-02-27
Publication date: 1991-02-26
Also published as: JPS59175762A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、固体撮像素子及び該素子を用いたカ
メラ、特に、カラー撮像信号を得るのに好適な固
体撮像素子及び該素子を用いたカメラに関する。

（背景技術）従来、固体撮像素子を１つ若しくは２つ用いて
３色以上の色信号によるカラー撮像信号を得る場
合にはストライプ状若しくはモザイク状のカラー
フイルタ等の色分離のための光学部材を介して撮
像素子の撮像部に光を受けることによつて、各色
に対応した電気情報を各画素に形成し、この各画
素の電気情報を共通の転送路を介して時系列的に
読み出す様に構成している。

例えば、第１図は、従来から知られている固体
撮像素子の一例を示すもので、フレームトランス
フアー型（FT）CCD（Charge Coupled Device）
について示すものである。

図に於て、１は撮像部であつて複数の光電変換
用の画素セルの行及び列に沿つた配列により構成
されている。２は記憶部であつて撮像部１の各画
素セルの電荷情報を夫々記憶するための同じく行
及び列に沿つた記憶セルの配列を有している。３
は読み出し用の転送路としての水平シフトレジス
タであつて、記憶部２の情報を１水平ラインずつ
取り込み、そしてこのライン情報を水平方向に転
送することにより点順次の信号を時系列的に出力
する。

従つて、例えば、第２図に示す様な色分離用の
ストライプ状のカラーフイルターを撮像部１の前
面に設け、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色フイ
ルタ部のピツチを前記撮像部１の各画素ピツチに
一致させれば、各列の画素は各色に対応した信号
を形成するので、水平シフトレジスタ３からは点
順次の時系列化された色信号が得られる。

この様にして得られた各色信号は第３図に示す
ような信号処理系により、例えば、NTSC信号に
変換される。

即ち、CCDのアンプ４から出力される点順次
撮像出力信号は先ず３個のサンプルホールド回路
５，６及び７から成る信号分離回路８において各
色信号がサンプルホールドされて、赤色信号ER、
緑色信号EG、及び青色信号EBに分離される。各
色信号ER、EG、EBは夫々可変利得アンプ９，
１０及び１１においてレベル調整されてホワイト
バランスがコントロールされる。そして、レベル
調整された各色信号はクランプ回路、γ補正回
路、アパーチヤー補正回路等を含むプロセス回路
１２，１３及び１４において夫々処理された後、
マトリクス回路１５において輝度信号と色差信号
に変換され、エンコーダー１６によつて、例え
ば、NTSC信号に変換される。

この様な構成によると、先ず水平シフトレジス
タ３は３原色を順次交互に読み出すことになるの
で、３原色信号を夫々3.58MHzのキヤリアに乗せ
て読み出すためには3.58MHz×３＝10.74MHzの
クロツクで駆動しなければならないことになる
が、しかし、クロツク周波数を高くすると転送効
率が低下するのと、消費電力が大になるため、水
平シフトレジスタの画素数、即ち、撮像部１の水
平方向の画素数を増大する場合の障害となつてい
た。

この様な従来の不都合を解消するために、本件
出願人は、夫々入射放射線に応答して電気的情報
を形成する少なくとも１つの行に沿つた画素セル
の配列を有する撮像部と、夫々該撮像部の１つの
行の電気的情報の１／ｍ（但し、ｍは３以上の整
数）を読み出すためのｍ個の読み出しチヤネルを
有する読み出し部と、上記撮像部の１つの行の電
気的情報をｍ個のグループにグループ分けして各
グループの情報を上記読み出し部における読み出
しチヤネルの夫々に入力するための入力部とを備
えた固体撮像素子について先に特願昭57−214411
号及び同57−216391号により提案した。

（目的）本発明は、上述した本件出願人に係る先の提案
の更なる改良に係るもので、上記１行分の電気的
情報の、上記読み出し部への取り込みに要する時
間を大幅に短縮出来、これにより予め定められた
時間内、例えば、テレビジヨンの１水平期間内に
上記１行分の情報を損失を生ずることなく確実に
読み出すことが出来る改良された上記固体撮像素
子及び該素子を用いたカメラを提供することを目
的とするものである。

本発明の他の目的並びに特徴とする処は以下に
続く添附の図面を参照した説明に関する記載から
明らかになるであろう。

（実施例による説明）以下、上記の目的を達成するために本発明にお
いて講じた手段について例示説明する。

先ず本発明の実施例の説明に先立ち、上述した
特願昭57−214411号においてその実施例として開
示されている固体撮像素子及びこれを用いた撮像
システムについて第４〜７図を参照して説明す
る。

先ず、第４図を参照するに、同図中、第１〜３
図におけると同一符号を以つて示されるものは既
述と同様の構成乃至機能を有するものである。

第４図において、撮像部１の前面には第２図に
示す様な色分離のためのカラーストライプフイル
タが貼付けられる。３１，３２及び３３は夫々水
平読み出し部としての水平シフトレジスタ、４
１，４２及び４３は夫々電荷−電圧変換アンプで
ある。

又、１７は記憶部２と３つの水平シフトレジス
タ３１〜３３との間に設けられ、記憶部２の最終
の１水平ラインの中に含まれる３色の情報を３つ
の水平シフトレジスタ３１〜３３の夫々に振り分
けて入力させるための、いわば、電荷の並列−直
列変換を行う分離入力部である。

この様にここでは読み出し用の転送路としての
水平シフトレジスタを得ようとする色信号の種類
に応じて３本（３１，３２，３３）設け、各色に
対応した電荷を夫々に専用の水平シフトレジスタ
３１，３２，３３に振り分けて入力して、読み出
す様に構成している。

従つて、各色信号は各水平レジスタ３１，３
２，３３で実質的にサンプリングされ、アンプ４
１，４２，４３からは各色信号が夫々分離されて
出力される。

尚、水平シフトレジスタ３１の下側には、これ
に隣接した電荷クリアゲートCLを介して電荷ク
リアドレインCDが設けられており、ドレインCD
には電源レベルが接続されている。

次に第５図は第４図示の撮像素子の要部の電極
構成を示すものであつて、図では記憶部２の下端
以下、電荷クリアドレインCDまでの部分が示さ
れている。

図中、斜線部はチヤネルストツプであり、３１
Ｅ，３２Ｅ及び３３Ｅは夫々水平シフトレジスタ
３１，３２及び３３の転送電極、１７Ｅは分離入
力部１７の転送電極、２Ｅは記憶部２の転送電極
である。

尚、ここでは１相駆動で電荷を転送する様に構
成されているがこれは２相でも３相でも更には４
相でも差し支えない。

図中、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで示した部分の１組を以
つて単位セルが構成されており、Ａ〜Ｄの各部分
の電位をＰ(A)〜Ｐ(D)と表わすものとすれば、Ｐ(A)
＞Ｐ(B)となる様にイオン注入等により仮想電極
（Virtual Electrodes）が形成されており、電位
レベルが固定されている。又、各電送電極下の部
分Ｃ，Ｄの電位は常にＰ(C)＞Ｐ(D)となる様に、矢
張り設定されており、各電極にロウレベルの電位
が印加された時にはＰ(A)＞Ｐ(B)＞Ｐ(C)＞Ｐ(D)とな
り、ロウレベルの電位が加わつた時にはＰ(C)＞Ｐ
(D)＞Ｐ(A)＞Ｐ(B)となる様に構成されている。因み
に、ポテンシヤルで表わせば、電位Ｐ(A)〜Ｐ(D)の
場合とは逆の関係となる。

尚、φ₁，φ₂及びφ₃は電極３１Ｅ，３２Ｅ及び
３３Ｅに印加されるクロツクパルス、φTは電極
１７Ｅに印加されるクロツクパルス、φSは電極
２Ｅに印加されるクロツクパルス、φCLはクリ
アゲートCLの電極CEに印加されるクロツクパル
スである。

第６図ａ及びｂは夫々垂直転送のクロツクタイ
ミング及び水平転送のタイミングを示すものであ
る。

又、第７図は前述の撮像素子を用いたカラー撮
像システムの概略を示すもので、１８は制御手段
としてのドライバーであつて、第６図ａ及びｂに
示す如きクロツクパルスφI，φS，φT，φ₁，φ₂，
φ₃，φCLを供給する。尚、φIは撮像部１の電極
に印加されるクロツクパルスである。１９は基準
信号発生器である。その他、第３図におけると同
一符号のものは既述と同じものである。図からも
明らかな如く、本構成では各色情報を分離する為
のサンプルホールド回路が省略され簡単な構成と
なつている。

第５図に示した構成の動作について説明する
と、第６図ａに示す如く、電荷の、撮像部１から
記憶部２への垂直転送の際は垂直同期信号V.
SYNCに同期して、期間t₁〜t₂の間にクロツクパ
ルスφI，φS，φT，φ₃，φ₂，φ₁，φCLとして互
いに同期したほぼ同位相のクロツクパルス（但
し、図示の如く、クロツクパルスφSだけは他の
クロツクパルスに対して若干先行している。）を
少なくとも撮像部１の垂直画素数と同じ数だけ供
給することにより、記憶部２に残つていた電荷を
水平レジスタ３３，３２，３１及びクリアゲート
CLを通じてクリアドレインCDに捨てると共に、
撮像部１の電荷を記憶部２に移送し、記憶する。
その後、時刻t₃以降においてクロツクパルスφT，
φ₃，φ₂，φ₁を図示のように供給することにより
記憶部２の最終行の１行分の情報を分離入力部１
７を通じて３本の水平シフトレジスタ３１，３
２，３３の夫々に３画素毎に振り分けて入力し、
更に、時刻t₄以降に各水平レジスタ３１，３２，
３３にクロツクパルスφ₁，φ₂，φ₃を図示の如く
附与することにより各水平レジスタ３１，３２，
３３に取り込まれた情報を順次読み出す。

尚、記憶部２の次の行以降の情報に関しては、
時刻t₃の直前にクロツクパルスφ_Sを附与して読み
出すべき１行分の情報を記憶部２の最終行に移し
た後、上述と同様の動作を行わせる様にすれば良
い（第６図ｂ）。

ここで、特に時刻t₃〜t₄間の動作、即ち、記憶
部２の最終の１ラインの情報を分離入力部１７を
通じて３本の水平シフトレジスタ３１，３２，３
３の夫々に適宜振り分けて入力する際の動作につ
いて第５図及び第６図ａ，ｂを参照し乍ら詳しく
説明する。尚、簡単の為、第５図中、，、及
びで示す記憶部２の３つの列における電荷情報
の移動についてのみ説明するが、もとより、同様
の動作が他の各組（３列１組）の各列においても
同時に惹起されているものであることは言う迄も
ない。

先ず、時刻t₃に於てクロツクパルスφTが水平
同期信号H.SYNCにほぼ同期してハイになると、
記憶部２の最終の１ライン中の１１６，１１７，
１１８で示す部分に蓄積されていた電荷が夫々分
離入力部１７中の１１１，１１４，１１５で示す
部分に移動し、その後、このクロツクパルスφT
がロウになると、これら１１１，１１４，１１５
で示す部分に移つた電荷は更に夫々１１０，１１
３，１０６で示す部分に移動する。そして、クロ
ツクパルスφTに若干遅れてクロツクパルスφ₃，
φ₂，φ₁が順番に附与されると、分離入力部１７
の１０６で示す部分に移つた電荷、即ち、当初、
記憶部２ので示す列の１１８で示す部分に蓄積
されていた電荷が水平レジスタ３３の１０５及び
１０４で示す部分、水平レジスタ３２の１０３及
び１０２で示す部分、及び水平レジスタ３１の１
０１で示す部分を通じて該水平レジスタ３１の１
００で示す部分に移動し、ここで蓄積される。

次に再びクロツクパルスφTが附与されると、
先に、分離入力部１７の１１０，１１３で示す部
分に移つた電荷が夫々１０９，１１２で示す部分
を通じて１０８，１０６で示す部分に移動する。
そして、クロツクパルスφTに若干遅れてクロツ
クパルスφ₃，φ₂が順番に附与されると、分離入
力部１７の１０６で示す部分に移つた電荷、即
ち、当初、記憶部２ので示す列の１１７で示す
部分に蓄積されていた電荷が１０５，１０４及び
１０３で示す部分を通じて水平レジスタ３２の１
０２で示す部分に移動し、ここで蓄積される。

次に再々度、クロツクパルスφTが附与される
と、先に、分離入力部１７の１０８で示す部分に
移つた電荷が１０７で示す部分を通じて１０６で
示す部分に移動する。そして、クロツクパルス
φTに若干遅れてクロツクパルスφ₃が附与される
と、分離入力部１７の１０６で示す部分に移つた
電荷、即ち、当初、記憶部２ので示す列の１１
６で示す部分に蓄積されていた電荷が１０５で示
す部分を通じて水平レジスタ３３の１０４で示す
部分に移動し、ここで蓄積される。

以上の様にして、記憶部２の最終の１ラインに
蓄積されていた電荷は分離入力部１７を通じて列
，，の各グループ毎に専用の水平シフトレ
ジスタ３１，３２，３３に夫々分配されて入力さ
れる。従つて例えばＲ，Ｇ，Ｂのストライプフイ
ルターを、列のグループがＲ、列のグループ
がＧ、列のグループがＢに対応するよう貼付け
ると、水平レジスタ３１にはＲ、水平レジスタ３
２にはＧ、水平レジスタ３３にはＢに対応した電
荷が蓄積される。

その後、時刻t₄以降に各水平レジスタ３１，３
２，３３に入力された電荷が夫々読み出されてい
く（第６図ｂのOUT１，OUT２，OUT３）。

そして、水平レジスタ３１〜３３を通じて記憶
部２の１水平ライン分の電荷の読み出しが終了す
ると、第６図ｂに示す様に、記憶部２に対してク
ロツクパルスφSが附与されて、各水平ラインの
蓄積電荷が１ライン水平ライン分、垂直方向に移
動することにより最終の１ラインの新たな電荷が
取り込まれ、しかる後、上述の時刻t₃〜t₄間の動
作が行われることによりこの新たな１ライン分の
蓄積電荷が水平レジスタ３１〜３３に分配入力さ
れる。

以上の様な動作を繰り返し行うことにより記憶
部２の全てのラインの蓄積電荷が各色毎に分離さ
れて読み出される様になる。

尚、水平レジスタ３１〜３３に於ける入力電荷
の水平転送に際し、各レジスタ３１，３２，３３
間での電荷の混合を防止するために電荷の水平転
送モードにおいて各レジスタ３１，３２，３３を
夫々他に対してアイソレートする様な制御ゲート
等の手段を附加するを可とするものであるが、或
いは、水平転送モードにおけるクロツクパルス
φ₁，φ₂，φ₃の波形を若干工夫することにより、
斯かるアイソートのための手段を附加することな
しに、水平レジスタ３１，３２，３３間での電荷
の混合を防止しつつ、電荷の水平転送を行う様に
することも出来る。例えば、時刻t₄において、ク
ロツクパルスφ₂，φ₁に先行して先ずクロツクパ
ルスφ₃をハイにすることにより水平レジスタ３
３の１０４で示す部分に取り込まれている電荷を
その左側の電極３３Ｅ下のＣに相当する部分に移
し、次いで、クロツクパルスφ₃をハイにしたま
まクロツクパルスφ₂をハイにすることにより同
様に水平レジスタ３２の１０２で示す部分に取り
込まれている電荷をその左側の電極３２Ｅ下のＣ
に相当する部分に移し、次いで、クロツクパルス
φ₃，φ₂を共にハイにしたままクロツクパルスφ₁
をハイにする事により同様に水平レジスタ３１の
１００で示す部分に取り込まれている電荷をその
左側の電極３１Ｅ下のＣに相当する部分に移し、
そして、今度は逆に、クロツクパルスφ₂，φ₃に
先行して先ずクロツクパルスφ₁をロウにするこ
とにより水平レジスタ３１の電極３１Ｅ下のＣ相
当部分にあつた電荷をその左側のＡ相当の部分に
移し、次いでクロツクパルスφ₂をロウにするこ
とにより同様に水平レジスタ３２の電極３２Ｅ下
のＣ相当の部分にあつた電荷をその左側の部分に
移し、次いで、クロツクパルスφ₃をロウにする
ことにより同様に水平レジスタ３３の電極３３Ｅ
下のＣ相当の部分にあつた電荷をその左側のＡ相
当の部分に移すと言う様に、Ａ相当の部分からＣ
相当の部分への電荷移動については水平レジスタ
３３→水平レジスタ３２→水平レジスタ３１と言
う時間的順序で行い、Ｃ相当の部分からＡ相当の
部分への電荷移動については逆に水平レジスタ３
１→水平レジスタ３２→水平レジスタ３３の時間
的順序で行う様にすることにより上述のアイソレ
ート用の手段を附加することなしに水平レジスタ
３１，３２，３３間での電荷の混合を防止しつ
つ、電荷の水平転送を良好に行い得る。

この場合のクロツクパルスφ₁，φ₂，φ₃及びそ
れらによつて得られる３つの出力を図に示すと第
６図Ｃの如くになる。

次に上述した特願昭57−216391号においてその
実施例として開示されている固体撮像素子につい
て説明するに、ここに示される固体撮像素子は、
先に触れた様に、電荷の水平転送モードにおいて
各水平レジスタ３１，３２，３３を夫々他に対し
てアイソレートするための制御可能なアイソレー
ト部を更に設ける様にしたものである。

先ず、第８図を参照するに、同図中、既述と同
一符号にて示される要素は既に説明したものと全
く同じである。

即ち、第８図において、５１，５２，５３は水
平シフトレジスタ３１，３２，３３での電荷の水
平転送時に各水平レジスタ３１，３２，３３を
夫々他のものに対してアイソレートする為に各水
平レジスタ３１，３２，３３に対して附設された
制御可能なアイソレート部であり、具体的には第
９図に示す如き構成を有する。尚、第９図中、５
１Ｅ，５２Ｅ及び５３Ｅは夫々アイソレート部５
１，５２及び５３の制御電極であり、これにはク
ロツクパルスφ_Tが附与される。図中、Ｆで示す
如くこれら電極５１Ｅ，５２Ｅ，５３Ｅは電極１
７Ｅ，CEと共に共通接続されている。又、ここ
では各水平シフトレジスタ３１，３２，３３の転
送電極３１E′，３２E′，３３E′は図示の如く各水
平レジスタ３１，３２，３３中で分離して形成さ
れているが、勿論、これらはAl配線等、周知の
手段により図中、３１E″，３２E″，３３E″で示
す如く各水平レジスタ３１，３２，３３毎に共通
接続されているものである。

又、１相駆動で転送するように構成されている
が勿論これは２相でも３相でも更には４相でも差
し支えない。

以上の外は前述の第５図に示される構成と同様
の構成である。又撮像素子を用いる場合でもカラ
ー撮像システムとしては第７図に示したと同様の
構成を採ることが出来る。

次に上記構成の固体撮像素子の動作について説
明すると、第１０図ａに示す如く、電化の、撮像
部１から記憶部２への垂直転送の際は垂直同期信
号V.SYNCにほぼ同期して、期間t₁〜t₂の間にク
ロツクパルスφI，φS，φTとして、互いに同期し
たほぼ同位相のクロツクパルス（但し、図示の如
く、クロツクパルスφSだけは他のクロツクパル
スに対して若干先行している。）を少なくとも撮
像部１の垂直画素数と同じ数だけ供給することに
より、記憶部２に残つていた電荷をアイソレート
部５１，５２，５３、水平レジスタ３１，３２，
３３、クリアゲートCLを通じてクリアドレイン
CDに捨てると共に、撮像部１の電荷を記憶部２
に移送し、記憶する。その後、第１０図ｂに示す
如く、時刻t₃以降においてクロツクパルスφTを
図示の如く供給することにより記憶部２の最終行
の１行分の情報を分離入力部１７及びアイソレー
タ５１，５２，５３を通じて３本の水平シフトレ
ジスタ３１，３２，３３の夫々に３画素毎に振り
分けて入力し、更に、時刻t₄以降に各水平レジス
タ３１，３２，３３にクロツクパルスφ₁，φ₂，
φ₃を図示の如く附与することによりその情報を
順次読み出す。

尚、記憶部２の次の行以降の情報に関しては時
刻t₃の直前にクロツクパルスφSを附与して読み
出すべき１行分の情報を記憶部２の最終行に移し
た後、上述と同様の動作を行わせる様にすれば良
い（第１０図ｂ）。

ここで、特に時刻t₃〜t₄間の動作、即ち、記憶
部２の最終の１ラインの情報を分離入力部１７及
びアイソレート部５１，５２，５３を通じて３本
の水平シフトレジスタ３１，３２，３３の夫々に
適宜振り分けて入力する際の動作について第９図
及び第１０図ｂを参照し乍ら詳しく説明する。
尚、簡単の為、第９図中、，及びで示す記
憶部２の３つの列における電荷情報の移動につい
てのみ説明するが、もとより、同様の動作が他の
各組（３列１組）の各列においても同時に惹起さ
れているものであることは言う迄もない。

先ず、水平同期信号H.SYNCにほぼ同期して
時刻t₃においてクロツクパルスφTがハイになる
と、記憶部２の最終の１ライン中の１１６，１１
７，１１８で示す部分に蓄積されていた電荷が
夫々分離入力部１７中の１１１，１１４，１１５
で示す部分に移動し、その後、このクロツクパル
スφTがロウになると、これら１１１，１１４，
１１５で示す部分に移つた電荷は更に夫々１１
０，１１３，１０６で示す部分に移動する。次い
で、２つ目のクロツクパルスφTが附与されると、
先に、分離入力部１７の１０６で示す部分に移つ
た電荷、即ち、当初、記憶部２の１で示す列の１
１８で示す部分に蓄積されていた電荷がアイソレ
ート部５３の１０５で示す部分を通じて水平レジ
スタ３３の１０４で示す部分に移動し、また、こ
の時、先に、分離入力部１７の１１０，１１３で
示す部分に移つた電荷が夫々１０９，１１２で示
す部分を通じて１０８，１０６で示す部分に移動
する。次いで、３つ目のクロツクパルスφTが附
与されると、先に、水平レジスタ３３の１０４で
示す部分に移つた電荷がアイソレート部５２の１
０３で示す部分を通じて水平レジスタ３２の１０
２で示す部分に移動すると共に、先に、分離入力
部１７の１０６で示す部分に移つた電荷、即ち、
当初、記憶部２ので示す列の１１７で示す部分
に蓄積されていた電荷がアイソレート部分５３の
１０５で示す部分を通じて水平レジスタ３３の１
０４で示す部分に移動し、また、この時、先に分
離入力部１７の１０８で示す部分に移つた電荷が
１０７で示す部分を通じて１０６で示す部分に移
動する。次いで４つ目のクロツクパルスφTが附
与されると、先に水平レジスタ３２の１０２で示
す部分に移つた電荷がアイソレート部５１の１０
１で示す部分を通じて水平レジスタ３１の１００
で示す部分に移動し、ここで蓄積されると共に、
先に水平レジスタ３３の１０４で示す部分に移つ
た電荷がアイソレート部５２の１０３で示す部分
を通じて水平レジスタ３２の１０２で示す部分に
移動し、ここで蓄積され、そして、この時、先に
分離入力部１７の１０６で示す部分に移つた電
荷、即ち、当初、記憶部２ので示す列の１１６
で示す部分に蓄積されていた電荷がアイソレート
部５３の１０５で示す部分を通じて水平レジスタ
３３の１０４で示す部分に移動し、ここで蓄積さ
れる。

以上の様にして、記憶部２の最終の１ラインに
蓄積されていた電荷は分離入力部１７を通じて列
，，の各グループ毎に専用の水平シフトレ
ジスタ３１，３２，３３に夫々分配入力される。
従つて例えばＲ、Ｇ、Ｂのストライプフイルター
を、列のグループがＲ、列のグループがＧ、
列のグループがＢに対応するよう貼付けると、
水平レジスタ３１にはＲ、水平レジスタ３２には
Ｇ、水平レジスタ３３にはＢに対応した電荷が蓄
積される。

その後、時刻t₄以降に各水平レジスタ３１，３
２，３３に入力された電荷が夫々その電極３１
E′，３２E′，３３E′にクロツクパルスφ₁，φ₂，
φ₃を附与されることにより読み出されていくが、
この時、クロツクパルスφTがロウに維持される
ためにアイソレート部５１，５２，５３は何れも
バリアとして機能し、従つて、各水平レジスタ３
１，３２，３３での電荷の水平転送に際し、各水
平レジスタ３１，３２，３３間での電荷の混入が
良好に防止される様になる。

そして、水平レジスタ３１〜３３を通じて記憶
部２の１水平ライン分の電荷の読み出しが終了す
ると、第１０図ｂに示す様に、記憶部２に対して
クロツクパルスφSが附与されて、各水平ライン
の蓄積電荷が１水平ライン分、垂直方向に移動す
ることにより最終の１ラインに新たな電荷が取り
込まれ、しかる後、上述の時刻t₃〜t₄間の動作が
行われることによりこの新たな１ライン分の蓄積
電荷が水平レジスタ３１，３２，３３に分配入力
される。

以上の様な動作を繰り返し行うことにより記憶
部２の全てのラインの蓄積電荷が各色毎に分離さ
れて読み出される様になる（第１０図ｂのOUT
１，OUT２，OUT３）。

尚、上記の例では水平レジスタ３１〜３３にお
ける入力電荷の水平転送に際し、第１０図ｂに示
す如く、各レジスタ３１，３２，３３に対するク
ロツクパルスφ₁，φ₂，φ₃の位相を異ならしめて
３色の信号が異なつた位相で得られる様にしてい
るが、もとより、この時のクロツクパルスφ₁〜
φ₃の位相をそろえて（第１０図ｂ中の一点鎖
線）、３色の信号が同相で得られる様にしても良
いものであり、後の信号処理との関係で３色の信
号の読み出し方は任意に選択出来るものである。

本件出願人に係る先の特願昭57−214411号及び
同57−216391号においてその実施例として開示さ
れている固体撮像素子及びこれを用いた撮像シス
テムは以上の通りであるが、次に以上に説明した
固体撮像素子の構成において記憶部２から水平レ
ジスタへの電荷情報の分配入力に要する時間を大
幅に軽減出来る様にした本発明の一実施例につい
て説明する。

尚、この実施例は先の第８〜１０図で説明した
特願昭57−216391号の実施例に対する一改良例と
して、分離入力部を記憶部の最終の１ラインの一
部を利用して形成すると共に該分離入力部の一部
に第８，９図に示されるアイソレート部の一部の
機能を持たせる様にすることにより構成の簡略化
を図つたものである。

第１１図を参照するに、同図中、第９図におけ
ると同一の符号を以つて示される要素乃至部分は
既述と全く同じものであり、又、同一の符号にダ
ツシユを付して示される要素乃至部分は機能的に
既述のものに対応するものである。図中、Ｆで示
す如く電極１７′Ｅは電極５２Ｅ，５３Ｅ，CEと
共に共通接続されている。

第１１図において、１７′は分離入力部を、ま
た、１７′Ｅは該分離入力部１７′の電極を示し、
電極１７′ＥにはクロツクパルスφTが附与され
る。図示の如く、分離入力部１７′はここでは記
憶部２の最終の１ライン中のＢの領域を利用して
形成されており、且つ、その一部が、水平レジス
タ３３の、記憶部２に対するアイソレート部の機
能を果す様に構成されている。即ち、３つのグル
ープにグループ分けされた記憶部２の最終行の記
憶セルのうち、第１のグループ、即ち、列に属
する記憶セルは、それに記憶された電荷を直ちに
水平レジスタ３３に取り込み得る様に該水平レジ
スタ３３に近接して設けられており、他方、分離
入力部１７′は、第２及び第３のグループ、即ち、
列及び列に属する記憶セルに対して各グルー
プ毎に異なつた転送遅延量を与える様に、即ち、
第２のグループ（列のグループ）についてはそ
の列に対応したチヤネルにより１セル分の遅延
を、又、第３のグループ（列のグループ）につ
いてはその列に対応したチヤネルにより２セル
分の遅延を与える様に構成されている。

以上の外は第９図に示したものと全く同様の構
成である。

さて斯かる構成にあつては、撮像部１から記憶
部２への電荷の垂直転送を終了した時点（第１０
図ａの時刻t₂の時点に相当）では、記憶部２の最
終の１ラインの電荷の記憶状態、即ち、分布は次
の通りである。即ち、列の電荷は１１８′で示
す部分に、列の電荷は１１７′で示す部分に、
そして、列の電荷は１１６′で示す部分に夫々
蓄積されている。

この状態から読み出しモード（第１２図の時刻
t′₃以降のモード）に入り、先ず、１つ目のクロ
ツクパルスφTが附与されると、記憶部２の１１
８′で示す部分にあつた列の電荷が分離入力部
１７′の１０５で示す部分を通じて水平レジスタ
３３の１０４で示す部分に移動し、又、記憶部２
の１１７′で示す部分にあつた列の電荷が分離
入力部１７′の１１２′で示す部分を通じて記憶部
２の１１８′で示す部分に移動し、更に記憶部２
の１１６′で示す部分にあつた列の電荷が分離
入力部１７′の１０９′で示す部分を通じて同じく
分離入力部１７′の１０８′で示す部分に移動す
る。次いで２つ目のクロツクパルスφTが附与さ
れると、先に水平レジスタ３３の１０４で示す部
分に移つた列の電荷がアイソレート部５２の１
０３で示す部分を通じて水平レジスタ３２の１０
２で示す部分に移動し、又、先に記憶部２の１１
８′で示す部分に移つた列の電荷が分離入力部
１７′の１０５で示す部分を通じて水平レジスタ
３３の１０４で示す部分に移動し、更に、先に分
離入力部１７′の１０８′で示す部分に移つた列
の電荷が分離入力部１７′の１０７′で示す部分を
通じて記憶部２の１１８′で示す部分に移動する。
更に３つ目のクロツクパルスφTが附与されると、
先に水平レジスタ３２の１０２で示す部分に移つ
た列の電荷がアイソレート部５１の１０１で示
す部分を通じて水平レジスタ３１の１００で示す
部分に移動し、又、先に水平レジスタ３３の１０
４で示す部分に移つた列の電荷がアイソレート
部５２の１０３で示す部分を通じて水平レジスタ
３２の１０２で示す部分に移動し、更に、先に記
憶部２の１１８′で示す部分に移つた列の電荷
が分離入力部１７′の１０５で示す部分を通じて
水平レジスタ３３の１０４で示す部分に移動す
る。

以上で記憶部２の最終の１ラインの情報の、水
平レジスタ３１，３２，３３への振り分け入力が
終了した訳であるが、以上から理解される様に、
本実施例にあつては、第９図に示した構成に比べ
て、１つ少ない、即ち、３つのクロツクパルス
φTで１ライン分の情報の、水平レジスタ３１，
３２，３３への振り分け入力が完了するものであ
る。従つて、本実施例においては、第９図に示さ
れる構成に比べて記憶部２から水平レジスタ３１
〜３３への１ライン分の電荷の分配入力に要する
時間が単純計算で3/4に減少させられることにな
り、その分、その後の水平レジスタ３１〜３３に
よる電荷の読み出しに割り当てられる１水平期間
内での時間が増大するために水平転送クロツク
φ₁〜φ₃の周波数を下げることが出来るため電荷
の転送効率が更に向上して電荷の損失を生ずるこ
となく良好に電荷の転送を行うことが可能とな
り、或いは、撮像部１の水平方向の画素数を更に
増大させて水平解像度を更に向上させることが可
能になる。

以上、実施例としてはフレームトランスフアー
型２次元CCDについてのみ述べたが、インター
ライン型の２次元CCDやCPD（Charge Priming
Device）にも、更には１次元CCDにも全く同じ
ように適用しうることは言う迄もない。

又、水平シフトレジスタは色分離フイルター等
の色分離の為の光学部材により分離された各色に
ついての電荷を夫々別々に取り込んで読み出すた
めのものであつて、色分離フイルターとしては補
色フイルタ等の組み合わせを用いても良いことは
言う迄もない。又、ストライプ状のカラーフイル
ターでなくてモザイク状のカラーフイルターであ
つても良い。勿論色分離光学部材による分離色が
３色以上あればそれに応じて水平レジスタを３本
以上にしても良い。

（効果）以上詳述した様に本発明の固体撮像素子及び該
素子を用いたカメラによれば、固体撮像素子から
出力される信号を分離する為のサンプルホールド
回路が不要若しくは極めて簡素化されるので信号
処理系の構成が簡略化され、しかも、読み出し部
の読み出しクロツク周波数を大幅に低減すること
が出来るので撮像部での水平方向の画素数を増大
（即ち、水平方向の高解度化）しても転送効率を
良好に保持出来、又、ノイズを低減化出来ると共
に、省電力化も図れる等、先の特願昭57−214411
号乃至同57−216391号における効果に加えて更
に、記憶部から読み出し部への情報の取り込みに
要する時間を短縮出来るため、その分、予め定め
られた時間内で上記読み出し部による情報の読み
出しに割り当てられる時間が増大し、従つて、情
報を、損失を生ずることなく良好に読み出すこと
が可能となり、或いは撮像部の水平方向の画素数
を更に増大させて水平解像度を更に向上させるこ
とが可能となる等の効果が得られる様になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のフレームトランスフアー型
CCDの構成図、第２図はストライプ状カラーフ
イルターの例を示す図、第３図は従来のカラー撮
像信号の処理系の構成例を示す図、第４図は特願
昭57−214411号に係る固体撮像素子の一実施例を
示す図、第５図は第４図示素子の要部の構成図、
第６図ａ，ｂ及びｃは夫々該素子内での電荷の垂
直転送タイミング及び水平転送タイミングの２つ
の例を示す図、第７図は前記素子を用いたカラー
撮像システムの構成の一例を示す図、第８図は特
願昭57−216391号に係る固体撮像素子の一実施例
を示す図、第９図は第８図示素子の要部の構成
図、第１０図ａ及びｂは夫々該素子内での電荷の
垂直転送タイミング及び水平転送タイミングを示
す図、第１１図は本発明に係る固体撮像素子の一
実施例の要部の構成を第５，９図と同様の態様で
示す図、第１２図は該素子内での電荷の垂直及び
水平転送タイミングを示す図である。１……撮像部、２……記憶部、３１〜３３……
ｍ個の読み出しチヤネルを有する読み出し部、５
２，５３……アイソレート部、１７′……遅延チ
ヤネルを有する分配入力部。

Claims

【特許請求の範囲】１入射光を受光することにより形成された電気
的情報を蓄積する行及び列状の蓄積セルを有する
蓄積部２と、該蓄積部２に蓄積された電気的情報を読み出す
ための、列方向に並列に配置され列及び行方向に
電荷転送可能なＮ行（Ｎは２以上の整数）の読み
出し部３１，３２，３３と、前記蓄積部２の端の所定の行の各列の蓄積セル
に夫々の入力端が接続され、出力端がＮ個ずつ前
記所定の読み出し部３３の各電荷転送段に共通接
続された複数の電荷転送列，，，，…
から成る分離部１７と、を有し、前記分離部１７の複数の電荷転送列は互いに電
荷転送段数の異なるＮ種類の電荷転送列をＮ個ず
つ繰り返し配置させたものであつて、前記複数の
電荷転送列，，，，…は共通の電荷転
送電極１７′Ｅにより同時に駆動されるよう構成
されていると共に、前記Ｎ種類の電荷転送列の内
の一種類の電荷転送列には前記電荷転送電極１
７′Ｅを配置しないことを特徴とする固体撮像素
子。２入射光を受光することにより形成された電気
的情報を蓄積する行及び列状の蓄積セルを有する
蓄積部２と、該蓄積部２に蓄積された電気的情報を読み出す
ための、列方向に並列に配置され列及び行方向に
電荷転送可能なＮ行（Ｎは２以上の整数）の読み
出し部３１，３２，３３と、前記蓄積部２の端の所定の行の各列の蓄積セル
に夫々の入力端が接続され、出力端がＮ個ずつ前
記所定の読み出し部３３の各電荷転送段に共通接
続された複数の電荷転送列，，，，…
から成る分離部１７と、を有し、前記分離部１７の複数の電荷転送列は互いに電
荷転送段数の異なるＮ種類の電荷転送列をＮ個ず
つ繰り返し配置させたものであつて、前記複数の
電荷転送列，，，，…は共通の電荷転
送電極１７′Ｅにより同時に駆動されるよう構成
されていると共に、前記Ｎ種類の電荷転送列の内
の一種類の電荷転送列には前記電荷転送電極１
７′Ｅを配置しないよう構成された固体撮像素子
と、前記蓄積部２に蓄積された電気的情報を列方向
に転送するのに同期して前記分離部の前記電荷転
送電極１７′Ｅ及び前記読み出し部３１，３２，
３３に駆動信号を供給することにより前記蓄積部
に蓄積された所定の一行分の電気的情報を前記複
数行の読み出し部３１，３２，３３に順次夫々振
り分け、その後前記複数行の読み出し部３１，３
２，３３の電気的情報を行方向に転送することに
より読み出す制御手段１８，１９と、前記制御手段１８，１９により複数行の読み出
し部３１，３２，３３を介して読み出された信号
を用いてテレビジヨン映像信号を形成する信号処
理手段４１〜４３，９〜１６と、を有するカメラ。