JPH0691658B2 - Image sensor readout method - Google Patents

Image sensor readout method

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JPH0691658B2
JPH0691658B2 JP61159544A JP15954486A JPH0691658B2 JP H0691658 B2 JPH0691658 B2 JP H0691658B2 JP 61159544 A JP61159544 A JP 61159544A JP 15954486 A JP15954486 A JP 15954486A JP H0691658 B2 JPH0691658 B2 JP H0691658B2
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JP
Japan
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charge transfer
signal
color
photoelectric conversion
transfer unit
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雅利 田部井
誠 雫石
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Fuji Photo Film Co Ltd
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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、光電変換部と光電変換部から独立した垂直電
荷転送部と第1の水平電荷転送部が設けられており、そ
の他に電荷蓄積部とこの蓄積部に付属の第2の水平電荷
転送部が設けられており、その際垂直電荷転送部は、光
電変換部で形成された電荷を転送するだけでなく、自身
で光電変換も行うことができ、かつ光電変換部において
3原色のうち2つの色(例えばRとB)の信号を形成
し、垂直電荷転送部において残りの1つの色(例えば
G)の信号を形成し、シヤツタによつて入射光のしや断
が可能なカメラ内に組込まれたフレームインターライン
トランスフアー形イメージセンサの読出し方法に関す
る。
The present invention relates to a photoelectric conversion unit, a vertical charge transfer unit independent of the photoelectric conversion unit, and a first horizontal charge transfer unit, and a charge storage unit. A second horizontal charge transfer unit attached to this storage unit is provided, and in this case, the vertical charge transfer unit not only transfers the charges formed in the photoelectric conversion unit but also performs photoelectric conversion by itself. A signal of two colors (for example, R and B) of the three primary colors can be formed in the photoelectric conversion unit, and a signal of the remaining one color (for example, G) can be formed in the vertical charge transfer unit. The present invention relates to a reading method of a frame interline transfer type image sensor incorporated in a camera capable of turning on and off incident light.

従来の技術 垂直電荷転送用CCDを光電変換部とは別に備え、なおか
つ蓄積部を備えたいわばフレームトランスフアおよびイ
ンターライントランスフア形のイメージセンサは、シヤ
ツタを有するカメラと組合わせることにより、垂直CCD
自身で光電変換を行うことができる。従つて同一面積内
に同一数の光電変換素子を有するインタライントランス
フア形イメージセンサと比較すれば、理論上は2倍の解
像力が得られるはずである。
2. Description of the Related Art A vertical charge transfer CCD is provided separately from a photoelectric conversion unit, and a storage unit, so to speak, a frame transfer and interline transfer type image sensor is used by combining a vertical CCD with a camera having a shutter.
It is possible to perform photoelectric conversion by itself. Therefore, in comparison with an interline transfer type image sensor having the same number of photoelectric conversion elements in the same area, theoretically, twice the resolving power should be obtained.

発明が解決しようとする問題点 しかし実際には垂直CCD上には、1素子あたり4つの転
送電極が設けられており、CCD1素子は、それぞれR信号
とB信号に割当てられた2つの光電変換素子に付属して
いる。従つてG信号に割当てられたCCD素子の数は、そ
れぞれR用素子またはB用素子と同数しか設けられてお
らず、総素子数は、前記インタライン形イメージセンサ
の1.5倍にしかならない。
Problems to be Solved by the Invention However, in reality, four transfer electrodes are provided for each element on the vertical CCD, and one CCD element is two photoelectric conversion elements assigned to the R signal and the B signal, respectively. It comes with. Therefore, the number of CCD elements assigned to the G signal is the same as that of the elements for R or B, respectively, and the total number of elements is only 1.5 times that of the interline image sensor.

一方G信号は輝度信号を形成し、しかも人間の目はG色
領域に最も敏感なので、感覚的解像力は主としてG信号
の解像力に支配される。そのためG信号の素子数は、R
信号またはB信号の素子数より多く、例えば2倍にする
ことが望ましい。
On the other hand, since the G signal forms a luminance signal and the human eye is most sensitive to the G color region, the sensory resolution is mainly controlled by the resolution of the G signal. Therefore, the number of G signal elements is R
It is desirable that the number is larger than the number of elements of the signal or the B signal, for example, doubled.

本発明の目的は、既存のフレームインターライントラン
スフア形イメージセンサのそれぞれの素子を完全に有効
利用し、解像力の高い、特に感覚的解像力を大幅に向上
できるイメージセンサ読出し方法を提供することにあ
る。
It is an object of the present invention to provide an image sensor readout method which can make full effective use of each element of an existing frame interline transfer type image sensor and has a high resolution, particularly a sensory resolution. .

問題点を解決するための手段 本発明によればこの目的は次のようなステツプを実行す
ることにより解決される。すなわち シヤツタを開く。
According to the invention, this object is solved by carrying out the following steps. That is, open the shutter.

露光中に垂直電荷転送部内に形成された第1の色
(G)の信号電荷を蓄積部に高速転送する。
The signal charges of the first color (G) formed in the vertical charge transfer unit during exposure are transferred at high speed to the storage unit.

引続き露光を継続して第1の色(G′)の信号電荷
を垂直電荷転送部内に形成する。
Continuing the exposure, the signal charge of the first color (G ′) is formed in the vertical charge transfer portion.

シヤツタを閉じる。 Close the shutter.

第1の水平電荷転送部を介して垂直電荷転送部から
一方の第1の色(G′)の信号電荷を、かつ第2の水平
電荷転送部を介して蓄積部から他方の第1の色(G)の
信号電荷を、交互に読出す。
One of the first color (G ′) signal charges from the vertical charge transfer unit via the first horizontal charge transfer unit and the other first color from the storage unit via the second horizontal charge transfer unit. The signal charges of (G) are read out alternately.

第2の色(例えばR)の信号電荷を光電変換部から
垂直電荷転送部へ転送する。
The signal charge of the second color (for example, R) is transferred from the photoelectric conversion unit to the vertical charge transfer unit.

第2の色(例えばR)の信号電荷を垂直電荷転送部
から蓄積部に高速転送する。
The signal charges of the second color (for example, R) are transferred at high speed from the vertical charge transfer unit to the storage unit.

第3の色(例えばB)の信号電荷を光電変換部から
垂直電荷転送部へ転送する。
The signal charge of the third color (for example, B) is transferred from the photoelectric conversion unit to the vertical charge transfer unit.

第1の水平電荷転送部を介して垂直電荷転送部から
第3の色(例えばB)の信号電荷を、かつ第2の水平電
荷転送部を介して蓄積部から第2の色(例えばR)の信
号電荷を、交互に読出す。
A signal charge of a third color (for example, B) from the vertical charge transfer unit via the first horizontal charge transfer unit, and a second color (for example, R) from the storage unit via the second horizontal charge transfer unit. The signal charges of are alternately read.

作用 本発明方法に使用するイメージセンサは、フレームトラ
ンスフア形の蓄積部と、インターライントランスフア形
の垂直転送部とを備えている。垂直転送部には光シール
ドが設けられていないので、自身で光信号電荷を形成す
ることもできる。光電変換部と垂直転送部の上には、例
えばマイクロカラーフイルタが設けられており、光電変
換部のそれぞれの素子は、RまたはBの色に割当てら
れ、かつ垂直転送部はGの色信号を発生するように構成
されている。
Operation The image sensor used in the method of the present invention comprises a frame transfer type storage section and an interline transfer type vertical transfer section. Since the vertical transfer section is not provided with an optical shield, it is possible to form the optical signal charge by itself. For example, a micro color filter is provided on the photoelectric conversion unit and the vertical transfer unit, each element of the photoelectric conversion unit is assigned to the color of R or B, and the vertical transfer unit outputs the G color signal. Is configured to occur.

垂直転送部にはポリシリコン製の電荷転送電極が設けら
れている。垂直転送部は、1つのR用光電変換素子と1
つのB用光電変換素子に付属した1つの転送素子を有す
る。1つの転送素子は4つの転送電極を有し、4相駆動
により電荷転送を行う。従つて1つのイメージセンサ中
のそれぞれの色G、B、Rの素子の数は同じである。本
発明によるイメージセンサ読出し方法によれば、露光中
にG信号電荷を蓄積部に高速転送することにより、見掛
上のG画像の解像力を2倍にすることができる。すなわ
ちこれによりG用の素子の数を等価的に2倍にしたよう
な効果が得られる。前記の理由により感覚的な解像力は
大幅に向上する。
A charge transfer electrode made of polysilicon is provided in the vertical transfer section. The vertical transfer unit includes one R photoelectric conversion element and one R photoelectric conversion element.
It has one transfer element attached to one B photoelectric conversion element. One transfer element has four transfer electrodes and transfers charges by four-phase driving. Therefore, the number of elements of each color G, B, R in one image sensor is the same. According to the image sensor reading method of the present invention, the resolution of an apparent G image can be doubled by transferring the G signal charge to the storage portion at high speed during exposure. That is, this produces the effect of doubling the number of G elements equivalently. For the above reasons, the perceptual resolution is significantly improved.

実施例 本発明の実施例を以下図面により説明する。Embodiments Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、本発明による方法を実施する際に使用するイ
メージセンサの構成を概略的に示している。図中上部に
は光電変換素子RおよびBと垂直電荷転送部Gが示され
ている。その際これら記号は、素子上に配置されたマイ
クロカラーフイルタの透過光の色を表わしており、それ
ぞれの素子は、記号R、B、Gで表わされた色に割当て
られている。図には詳細に示されていないが、光電変換
素子R、Bと垂直電荷転送素子Gの間にはスイツチが設
けられている。素子上に水平方向に並べて電荷の転送を
制御する透明電極1が設けられており、これら電極1は
垂直方向に4つづつ組になつており、4相クロツクで制
御される。1組の電極は、1つの垂直電荷転送素子Gを
形成しており、図から明らかなように1つの垂直転送素
子Gは、2つの光電変換素子RおよびBに付属してい
る。
FIG. 1 schematically shows the construction of an image sensor used in carrying out the method according to the invention. In the upper part of the figure, photoelectric conversion elements R and B and a vertical charge transfer section G are shown. These symbols then represent the colors of the transmitted light of the microcolor filters arranged on the elements, each element being assigned to the color represented by the symbols R, B, G. Although not shown in detail in the drawing, a switch is provided between the photoelectric conversion elements R and B and the vertical charge transfer element G. Transparent electrodes 1 arranged in the horizontal direction to control the transfer of charges are provided on the element. These electrodes 1 are arranged in groups of four in the vertical direction and are controlled by a four-phase clock. One set of electrodes forms one vertical charge transfer element G, and as is clear from the figure, one vertical transfer element G is attached to two photoelectric conversion elements R and B.

本発明によれば垂直転送素子Gは、同時に光電変換素子
Gとして動作する。従つてこのイメージセンサを従来の
方式で読出せば、R信号およびB信号それぞれ1つに対
応して、1つのG信号が読出される。本発明では露光中
に1度、垂直転送部G内に生じた信号電荷を蓄積部2に
高速転送するので、転送後垂直転送部Gにはもう1度
G′信号が形成され、等価的に変電変換素子Gを2倍設
けたような効果が得られる。
According to the present invention, the vertical transfer element G simultaneously operates as the photoelectric conversion element G. Therefore, if this image sensor is read by the conventional method, one G signal is read corresponding to one R signal and one B signal. According to the present invention, the signal charges generated in the vertical transfer section G are transferred at high speed to the storage section 2 once during the exposure, so that the G'signal is formed again in the vertical transfer section G after the transfer, and equivalently. It is possible to obtain the effect of providing twice the transformer element G.

信号を読出す際、垂直電荷転送部内の信号電荷は第1の
水平電荷転送部HCCD1を介して読出され、蓄積部内の信
号電荷は第2の水平電荷転送部HCCD2を介して読出され
る。
When reading a signal, the signal charge in the vertical charge transfer unit is read out via the first horizontal charge transfer unit HCCD1, and the signal charge in the storage unit is read out via the second horizontal charge transfer unit HCCD2.

第2図および第3図は、本発明によりイメージセンサか
ら読出した信号の後処理の例を示している。ここでは読
出した信号は磁気デイスクに記録するものとして示して
ある。
2 and 3 show examples of post-processing of signals read from the image sensor according to the present invention. Here, the read signal is shown as being recorded on the magnetic disk.

第2図(a)は、第1の水平電荷転送部HCCD1からG′
信号を、また第2の水平電荷転送部HCCD2からG信号を
読出す動作を示している。ここでは切換スイツチ3は、
1水平線期間にわたつてG′信号を読出した後、次の1
水平線期間にわたつてG信号を読出すように切換えられ
る。読出されたG′およびG信号は、磁気デイスク4の
Gチヤネルに記録される。
FIG. 2A shows the first horizontal charge transfer units HCCD1 to G '.
An operation of reading a signal and a G signal from the second horizontal charge transfer unit HCCD2 is shown. Here, the switching switch 3
After reading the G ′ signal for one horizontal line period, the next 1
It is switched to read the G signal over the horizon. The read G'and G signals are recorded in the G channel of the magnetic disk 4.

第2図(b)は、第1の水平電荷転送部HCCD1からB信
号を、また第2の水平電荷転送部HCCD2からR信号を読
出す過程を示している。同様に切換スイツチ3の切換え
により、まず初めに1水平線分のB信号が読出され、次
に1水平線分のR信号が読出される。読出されたBおよ
びR信号は、磁気デイスク4のB/Rチヤネルに記録され
る。
FIG. 2B shows a process of reading the B signal from the first horizontal charge transfer unit HCCD1 and the R signal from the second horizontal charge transfer unit HCCD2. Similarly, when the switching switch 3 is switched, the B signal for one horizontal line is first read, and then the R signal for one horizontal line is read. The read B and R signals are recorded on the B / R channel of the magnetic disk 4.

第2図(c)は、信号の記録に用いる磁気デイスク装置
を概略的に示している。磁気デイスク装置は2チヤネル
用に2つの磁気ヘツドを有するものである。
FIG. 2 (c) schematically shows a magnetic disk device used for recording a signal. The magnetic disk device has two magnetic heads for two channels.

第3図には、そのためにチヤネル切換を行う切換スイツ
チ5が示してある。また第3図には、このようにして記
録されたGトラツクとB/Rトラツクの概略配置が示され
ている。GトラツクとB/Rトラツクは並列配置されてい
るので、これら2つのトラツクを2つの磁気ヘツドによ
り同時に読出せば、GおよびB信号、またはG′および
R信号が同時に得られる。従つてB/Rチヤネルの信号に
1水平線期間の遅延を与えれば、同時にG信号とB信号
とR信号が得られる。それにより通常のようにY信号、
R-Y信号およびB-Y信号を形成することができる。
FIG. 3 shows a switching switch 5 for that purpose, which carries out channel switching. Further, FIG. 3 shows a schematic arrangement of the G track and the B / R track thus recorded. Since the G track and the B / R track are arranged in parallel, if these two tracks are read simultaneously by two magnetic heads, the G and B signals or the G'and R signals can be obtained at the same time. Therefore, by delaying the signal of the B / R channel by one horizontal line period, the G signal, the B signal and the R signal can be obtained at the same time. As a result, as usual, the Y signal,
RY and BY signals can be formed.

発明の効果 本発明によれば、第1の色の信号を輝度主成分であるG
信号とした場合、画素数を最大限に増加できる。また読
出しの際R信号とB信号に1水平線毎に交互に1水平線
分の遅延を与えれば、簡単に輝度信号と色差信号が得ら
れる。それにより特に感覚的に極めて高い解像力の画像
を提供することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, the signal of the first color is set to G which is the luminance main component.
In the case of a signal, the number of pixels can be maximized. Further, by alternately delaying the R signal and the B signal for each horizontal line during reading, a luminance signal and a color difference signal can be easily obtained. As a result, it is possible to provide an image with a very high resolution particularly in a sensory manner.

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

第1図は、本発明方法を実施する際使用するイメージセ
ンサの例を示す略図、第2図および第3図は、本発明に
よる方法の経過を説明する図である。 1……転送電極、2……蓄積部、3,5……切換スイツ
チ、4……磁気デイスク、R,B,G……光電変換部、HCCD
1,HCCD2……水平電荷転送部
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an image sensor used in carrying out the method of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are diagrams for explaining the course of the method according to the present invention. 1 ... Transfer electrode, 2 ... Storage unit, 3,5 ... Switching switch, 4 ... Magnetic disk, R, B, G ... Photoelectric conversion unit, HCCD
1, HCCD2 ... Horizontal charge transfer section

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光電変換部と光電変換部から独立した垂直
電荷転送部と第1の水平電荷転送部が設けられており、
その他に電荷蓄積部とこの蓄積部に付属の第2の水平電
荷転送部が設けられており、前記垂直電荷転送部は、前
記光電変換部で形成された電荷を転送するだけでなく、
自身で光電変換も行うことができ、該垂直電荷転送部に
おいて3原色のうち第1の色(例えばG)の信号を形成
し、前記光電変換部において3原色の残りの第2、第3
の色(例えばRとB)の信号を形成し、シャッタによっ
て入射光の遮断が可能なカメラ内に組込まれたフレーム
インターライントランスファー形イメージセンサの読出
し方法において、 前記シャッタを開き、露光中に前記垂直電荷転送部内に
形成された第1の色の信号電荷を前記蓄積部に高速転送
し、引続き露光を継続して前記垂直電荷転送部内に前記
第1の信号電荷を形成し、前記シャッタを閉じ、前記第
1の水平電荷転送部を介して前記垂直電荷転送部から一
方の第1の色の信号電荷を、かつ前記第2の水平電荷転
送部を介して前記蓄積部から他方の第1の色の信号電荷
を、交互に読出し、次いで、前記第2の色の信号電荷を
前記光電変換部から前記垂直電荷転送部へ転送し、該第
2の色の信号電荷を前記垂直電荷転送部から前記蓄積部
に高速転送し、前記第3の色の信号電荷を前記光電変換
部から前記垂直電荷転送部へ転送し、前記第1の水平電
荷転送部を介して前記垂直電荷転送部から前記第3の色
の信号電荷を、かつ前記第2の水平電荷転送部を介して
前記蓄積部から前記第2の色の信号電荷を、交互に読出
すことを特徴とする、イメージセンサ読出し方法。
1. A photoelectric conversion part, a vertical charge transfer part independent of the photoelectric conversion part, and a first horizontal charge transfer part are provided.
In addition, a charge storage section and a second horizontal charge transfer section attached to this storage section are provided, and the vertical charge transfer section not only transfers the charge formed by the photoelectric conversion section,
It is also possible to perform photoelectric conversion by itself, form a signal of the first color (for example, G) of the three primary colors in the vertical charge transfer section, and use the remaining second and third of the three primary colors in the photoelectric conversion section.
In a method of reading a frame interline transfer type image sensor incorporated in a camera capable of blocking incident light by forming a signal of each color (for example, R and B), the shutter is opened and the shutter is opened during exposure. The signal charge of the first color formed in the vertical charge transfer unit is transferred at high speed to the storage unit, and then exposure is continued to form the first signal charge in the vertical charge transfer unit and the shutter is closed. , A signal charge of one first color from the vertical charge transfer unit via the first horizontal charge transfer unit, and a first charge of the other from the storage unit via the second horizontal charge transfer unit. Color signal charges are alternately read, then the second color signal charges are transferred from the photoelectric conversion unit to the vertical charge transfer unit, and the second color signal charges are transferred from the vertical charge transfer unit. The storage unit At a high speed, the signal charges of the third color are transferred from the photoelectric conversion unit to the vertical charge transfer unit, and are transferred from the vertical charge transfer unit to the third color through the first horizontal charge transfer unit. And the signal charges of the second color are alternately read from the storage section via the second horizontal charge transfer section.
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