JPH0687590B2 - 固体撮像素子の読出し方法 - Google Patents

固体撮像素子の読出し方法

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JPH0687590B2
JPH0687590B2 JP61242046A JP24204686A JPH0687590B2 JP H0687590 B2 JPH0687590 B2 JP H0687590B2 JP 61242046 A JP61242046 A JP 61242046A JP 24204686 A JP24204686 A JP 24204686A JP H0687590 B2 JPH0687590 B2 JP H0687590B2
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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、特にカラー画像用の高解像力固体撮像素子の
読出し方法に関する。
従来技術 受光部、電荷転送部および転送制御部を有し、受光部の
上にモザイク状マイクロフイルタを配置した固体撮像素
子は周知である。
その際受光部は、マトリクス状に配置された複数の光電
変換素子からなり、これら光電変換素子それぞれに、マ
イクロフイルタの各モザイク状素子が対応している。従
つて1つの光電変換素子には1つの色、例えばR,G,Bの
うちの1つが割当てられている。
従来通常のカラー画像用の固体撮像素子では、R,G,Bの
フイルタ配列には種々の組合わせがあるが、1つの代表
的な例によれば、寄数番目の行をRGRG…とし、偶数番目
の行をGBGB…とすることができる。この配列はいわゆる
ベイヤー配列であり、その場合隣接した2つの行を組合
わせることにより、R,G,Bの各信号が独立に取出され
る。それにより水平方向の2つの画素の間に独立したR,
G,Bの各信号が得られるので、かなりの程度まで高解像
力のカラー画像、すなわち白黒画像に比較して解像力の
低下の少ないカラー画像が形成できる。
発明が解決しようとする問題点 しかしながらこのベイヤー配列を適用して飛越し走査を
行う場合には、Aフィールドとして第2n+1行と第2n+
2行(nは0を含む正の数)を組合わせ、Bフイールド
としては第2n+2行と第2n+3行を組合わせることによ
つて、それぞれの走査線に相当する画像信号を形成す
る。この飛越し走査は、いわば便宜的な方法であり、そ
のため垂直方向の解像力は低下してしまう。
本発明の目的は、上記のような解像力の低下を防止する
ため、1本の走査線に対してm行の光電変換素子を設け
た高解像力固体撮像素子を提供すると共に、素子数の増
加に伴なう集積回路の高密度化をかなりの程度まで緩和
することが可能な固体撮像素子の読出し方法を提示する
ことにある。
問題点を解決するための手段および作用 上記目的を達成するため、本発明による方法において使
用する固体撮像素子は、1本の走査線あたりm行の光電
変換素子を有する。従つてまず光電変換素子自体が高解
像力を有する。固体撮像素子の集積密度を高めれば、理
論上は高解像力が得られるが、種々の技術的制約のため
単純に集積密度を高めることができない。そこで上記の
ような固体撮像素子において、本発明は特殊な信号電荷
読出し方法を提供して、この方法のため集積密度の増加
を緩和するものである。
光電変換素子の露光後に素子内に形成された信号電荷を
読出す場合、まずそれぞれの走査線において、m行目の
光電変換素子の信号電荷だけを、光電変換素子の垂直列
間に配置された垂直電荷転送部へ転送する。その後この
垂直電荷転送部内の信号電荷を読出し方向へ1セル分転
送する。次にm−1行目の光電変換素子の信号電荷を前
記垂直電荷転送部へ転送する。その後該垂直電荷転送部
内の信号電荷を読出し方向へ1セル分転送する。
このようにしてそれぞれの走査線においてm,m−1…2,1
行目の順に信号電荷を垂直電荷転送部へ転送し、そのつ
ど垂直電荷転送部内の信号電荷を1セル分シフトすれ
ば、1行目の光電変換素子の信号電荷を垂直電荷転送部
へ転送した後には、垂直電荷転送部内には1つおきのセ
ルに信号電荷が蓄えられている。すなわち1つの走査線
に付属するm行の光電変換素子内に形成された信号電荷
は、垂直電荷転送部への転送を完了した後には、インタ
ーレース方式のためこの時使われていない隣りの走査線
に付属の垂直電荷転送部のセルにわたつて分散され、し
かも1つおきのセルに分散されている。
その後通常のようにこれら垂直電荷転送部内の信号電荷
は、1走査線分づつ水平電荷転送部へ転送され、そのつ
ど水平電荷転送部から読出される。
この時垂直電荷転送部内の信号電荷は1つおきのセルに
収納されているので、垂直電荷転送部には、1セルあた
り2つの転送電極を設ければ、いわゆる4相駆動方式に
より電荷の転送を行うことができる。それ故に垂直電荷
転送部に関しては、さ程の集積密度の増加を生じること
なく、高解像力の画像を形成することができる。
本発明による固体撮像素子は原則としてカラー用のマイ
クロフイルタと組合わせて使用することを前提としてい
るが、垂直電荷転送部の集積密度をさ程増加させること
なく、高解像力の画像を形成できる固体撮像素子の読出
し方法は、単色用固体撮像素子にも適用できることは明
らかである。
また視点を変えて解像力が従来通りでもよい場合には、
本発明による方法は、固体撮像素子の集積密度を低下さ
せるものと考えることができる。
実施例 本発明の実施例を以下図面により説明する。
実施例においては、簡単化のため1走査線内の光電変換
素子の行数mは2として説明するが、当業者にとつてこ
の数mを3またはそれ以上とした固体撮像素子を構成す
ることは、この説明に基づいて容易に推考できるはずで
ある。またmの数は原則的に任意であるが、使用目的か
ら考えてm=2の場合が最も重要である。
第1図は、本発明に収用する固体撮像素子の受光部およ
び垂直電荷転送部の一部を示している。この図は、実際
の構成を正確に示すものではなく、動作の説明のため素
子の配置構成を記号的に示すものである。
本実施例では光電変換素子11〜14は垂直スイツチ21〜24
を介してCCDからなる垂直電荷転送部3に接続されてい
る。垂直CCD3には、電荷転送用の電極31〜38が設けられ
ている。垂直スイツチ21〜24の制御電極と電荷転送電極
31〜38には、図示したような対応関係で転送制御線φ1
A,φ1B,φ2,φ3A,φ3B,φ4が接続されている。図にお
いて垂垂直スイツチ21〜24はトランジスタとして記号的
に示されているが、光電変換素子11〜14から垂直電荷転
送部3への信号電荷の受渡しを、CCD方式で行つてもよ
いことは明らかであり、その場合には図中垂直スイツチ
21〜24が配置された場所に電荷転送用の電極を設ければ
よい。
転送制御線φ1A〜φ4には、第2図に示すように位相の
ずれたシフトパルスが供給される。まず最初に制御線φ
3Aにパルスが供給される。このパルスによりスイツチ22
が導通し、光電変換素子12内に生じた信号電荷は、この
スイツチ22を介して垂直転送部3の電極33の位置に達す
る。次に制御線φ4にパルスが供給されると、電極33の
下にある電荷は電極34の下に送られる。次に制御線φ1A
とφ1Bに同時にパルスが供給される。この時制御線φ1A
に供給されるパルスは、前記制御線φ3Aに供給されたパ
ルスと同様に、その他のパルスより大きなレベルを有
し、スイツチ21を導通させる。一方制御線φ1Bに供給さ
れるパルスは、その他のパルスと同様に垂直転送部3内
で電荷の転送を行うのに十分なだけの低レベルシフトパ
ルスである。従つてこの時、光電変換素子11の電荷は、
スイツチ21を介して垂直転送部3の電極31の位置に達す
るが、一方光電変換素子13の電荷はそのままである。そ
の間に電極34の下にあつた電荷が電極35の下へ転送され
る。
ここまでの過程で光電変換素子11と12内で形成された信
号電荷が垂直転送部3に転送されており、しかもこれら
の電荷は、それぞれ電極31および35の位置にある。固体
撮像素子の図示した部分は、インターレース方式のAフ
イールドとBフイールドに使用されるそれぞれ1本の走
査線に相当する部分である。従つて光電変換素子13と14
は、このAフイールド期間中には読出されない。図には
示されていない素子も同様な手順で読出され、この時点
で光電変換素子11,12,15,16……が読出され、これら素
子の信号電荷は、それぞれ電極31,35,39,43…の位置に
達している。その際光電変換素子15,16……および電極3
9,43……は図示されていないが、それぞれの素子は、図
示した素子と同順序、同配列で図の外部に続いているも
のとする。
この時垂直転送部3に着目すれば、それぞれ貯えられた
信号電荷あたり4つ電極(例えば31に対して31〜34)が
設けられている。従つて垂直転送部3は、従来周知の4
相駆動方式により信号電荷を転送することができる。こ
れら信号電荷は、周知の方式で図示されていない水平電
荷転送部へ転送され、ここから読出され、後述の処理に
供することができるが、これについては十分に周知なの
で、説明は省略する。
第3図は、この固体撮像素子をカラー画像用に使用する
場合のマイクロフイルタの配列の一例を示している。1
本の走査線は2行の光電変換素子からなり、第1行の光
電変換素子上のフイルタは色Gを有する。一方第2行の
光電変換素子には、色RとBが交互に配置されている。
従つて1本の走査線内で完全な形のR,G,B信号が形成さ
れる。この場合水平電荷転送部は2つの水平CCDから成
り、第1の水平CCDはG信号専用に、第2の水平CCDはR
およびB信号に割当てられている。R,G,Bそれぞれの信
号は独立に取出すことができ、その後任意に処理するこ
とができる。
発明の効果 本発明の方法によれば、例えば1画素あたり2つの転送
電極しか持たない垂直電荷転送部を使用して、4相方式
の電荷転送を行うことができる。従つて高解像力のため
画素を高密度化しても、転送電極の密度はそれ程高くな
らない。すなわち本発明に使用する固体撮像素子では、
素子の高密度化のため生じる種々の困難が、かなりの程
度まで解消されている。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に使用する固体撮像素子の一部の動作
方式を示す略図、 第2図は、固体撮像素子の動作を示すタイミング線図、 第3図は、本発明に使用するマイクロフイルタの色配列
を示す略図である。 11〜14……光電変換素子 21〜24……垂直スイツチ 3……垂直電荷転送部 31〜38……転送電極 φ1A〜φ4……転送制御線 R,G,B……マイクロフイルタの色

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】受光部、電荷転送部および転送制御部を有
    し、前記受光部にマトリクス状に配置された光電変換素
    子が、1本の走査線に対してm行設けられている高解像
    力固体撮像素子の読出し方法において、 それぞれの走査線において、m行目の光電変換素子の信
    号電荷を垂直電荷転送部へ転送し、垂直電荷転送部内で
    前記信号電荷を読出し方向へ1セル分転送し、m−1行
    目の光電変換素子の信号電荷を前記垂直電荷転送部へ転
    送し、前記垂直電荷転送部内で前記各信号電荷を読出し
    方向へ1セル分転送し、以下同様にして、1行目の光電
    変換素子の信号電荷を前記垂直電荷転送部へ転送した後
    に、前記垂直電荷転送部と水平電荷転送部の間の電荷転
    送および水平電荷転送部内の電荷転送を交互に行って、
    前記水平電荷転送部から前記各信号電荷を取出すことを
    特徴とする、固体撮像素子の読出し方法。
JP61242046A 1986-10-14 1986-10-14 固体撮像素子の読出し方法 Expired - Lifetime JPH0687590B2 (ja)

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US07/108,340 US4791307A (en) 1986-10-14 1987-10-14 Method for reading out charges in solid-state image pickup unit

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JPS6397078A JPS6397078A (ja) 1988-04-27
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