JPH07147683A - 固体撮像素子 - Google Patents

固体撮像素子

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JPH07147683A
JPH07147683A JP6214872A JP21487294A JPH07147683A JP H07147683 A JPH07147683 A JP H07147683A JP 6214872 A JP6214872 A JP 6214872A JP 21487294 A JP21487294 A JP 21487294A JP H07147683 A JPH07147683 A JP H07147683A
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signal
pixels
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Application number
JP6214872A
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English (en)
Inventor
Seiichi Kawamoto
聖一 川本
Tadakuni Narabe
忠邦 奈良部
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部での同時化処理が不要で、転送レジスタ
において転送劣化が生じたとしても、混色として再生画
像に現れることがないようにし、更に色差信号処理に適
した出力を得る。 【構成】 R画素,G画素,B画素及びG画素という色
順序で配列された画素パターン2が多数組、一次元的に
配列されて全体的に点順次配列である単一のセンサ列1
と、G画素,R画素及びB画素にそれぞれ対応した水平
レジスタ3a,3b及び3cと、センサ列1のG画素,
R画素及びB画素からの信号電荷を異なる色別に、それ
ぞれ対応する水平レジスタ3a,3b及び3cに転送す
る読出しゲート5,6及び7とを設け、更に出力部4と
して、各水平レジスタ3a,3b及び3cに対応した数
の出力回路8a,8b及び8cを設け、かつこれら出力
回路8a,8b及び8cをそれぞれ対応する水平レジス
タ3a,3b及び3cの後段に接続させて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、入射光量に応じた量の
信号電荷を蓄積する光電変換部(画素)が一次元的に配
列され、これら画素からの信号電荷をCCDの電荷転送
方式によって一方向(出力部側)に順次転送する水平レ
ジスタを有するカラー対応の固体撮像素子、いわゆるC
CDカラーリニアセンサに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、入射光量に応じた量の信号電荷
を蓄積するフォトダイオードからなる画素が一次元的に
配列され、これら画素からの信号電荷をCCDの電荷転
送方式によって電荷−電圧信号変換部側に順次転送する
水平レジスタを有するCCDカラーリニアセンサ(以
下、単にリニアセンサと記す)は、小型・低消費電力等
の点で優れており、コピー,ファクシミリ,OCR,パ
ターン認識及び各種計測など、多くの分野で使用されて
いる。
【0003】従来のリニアセンサとしては、図9〜図1
1に示すように、3種類のリニアセンサが知られてい
る。
【0004】即ち、図9に示すリニアセンサは、赤色
(R)に関する画素のみが一次元的に配列された第1の
センサ列101Rと、緑色(G)に関する画素のみが一
次元的に配列された第2のセンサ列101Gと、青色
(B)に関する画素のみが一次元的に配列された第3の
センサ列101Bとがそれぞれ並列に配され、更に各セ
ンサ列101R,101G,101Bごとに転送レジス
タ102R,102G,102Bが配されて、各色ごと
に1ライン分ずつ線順次に出力するように構成されてい
る。
【0005】また、図10に示すリニアセンサは、赤色
(R)に関する画素,緑色(G)に関する画素及び青色
(B)に関する画素の3つの画素を1組とする画素パタ
ーン103が多数組、一次元的に配列された単一のセン
サ列104に対して1本の転送レジスタ105が配さ
れ、各画素にて蓄積された信号電荷を同時に1ライン分
だけ点順次に出力するように構成されている。
【0006】また、図11に示すリニアセンサは、緑色
(G)に関する画素のみが一次元的に配列された第1の
センサ列106と、赤色(R)に関する画素と青色
(B)に関する画素の2つの画素を1組とする画素パタ
ーン107が多数組、一次元的に配列された第2のセン
サ列108とが中央において並列に配置され、第1のセ
ンサ列106に対してその外側に第1の転送レジスタ1
09が配され、更に第2のセンサ列108に対してその
外側に第2の転送レジスタ110が配され、特に、第2
のセンサ列108における各画素にて蓄積された信号電
荷を1ライン分だけ第2の転送レジスタ110から点順
次に出力するように構成されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図9で示す
リニアセンサにおいては、センサ列が3本あるため、コ
ピー等において原稿を1ラインずつ撮像する際、センサ
列101R,101G,101B間に位置ずれが生じ、
再生画像の品質が劣化するという問題がある。この問題
を改善するためには、外部の信号処理系において、3本
のセンサ列101R,101G,101Bに関する同時
化処理が必要であり、また、位置ずれを補正するための
メモリが大量に必要となる。しかも、出力端子として
R,G,Bの各色に対応して3端子必要であるため、外
部での信号処理用のA/D変換器などの回路が余分に必
要になり、外部回路が非常に複雑になるという不都合が
ある。
【0008】また、図10で示す他の従来のリニアセン
サにおいては、1本の転送レジスタ105によってR,
G,Bに関する各画素の信号電荷を点順次に出力するた
め、出力端子が1本のみとなり、これに伴って外部での
信号処理系も1系統で済むという利点があるが、R,
G,Bに関する信号電荷を点順次に出力することから、
転送レジスタ105において転送残りなどの転送劣化が
生じた場合、混色として再生画像に現れ、画質の劣化を
引き起こすという問題がある。
【0009】また、図11で示す更に他の従来のリニア
センサにおいては、外部の信号処理系において、第1の
転送レジスタ109から出力される緑に関する信号成分
Sgと、第2の転送レジスタ110から出力されるR,
Bに関する信号成分Sr/Sbとの同時化処理が必要に
なり、外部回路の複雑化を招来させるという問題があ
り、また、第2の転送レジスタ110において、転送残
りなどの転送劣化が生じた場合、R及びBの混色として
再生画像に現れ、画質の劣化を引き起こすという問題が
ある。
【0010】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、外部での同時化処理が
不要で、しかも転送レジスタにおいて転送劣化が生じた
としても、混色として再生画像に現れることがない固体
撮像素子を提供することにある。
【0011】また、本発明の他の目的は、上記目的のほ
か、色差信号処理に適した出力を得ることができる固体
撮像素子を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像素子
は、それぞれ異なる色に関する入射光を光電変換により
信号電荷として蓄積する画素が点順次に配列された単一
のセンサ列1と、上記異なる色の数に対応する本数を有
し、かつセンサ列1からの信号電荷を出力部4側に転送
する転送レジスタ3a,3b及び3cと、センサ列1の
各画素からの信号電荷を異なる色別に、それぞれ対応す
る転送レジスタ3a,3b及び3cに転送する転送ゲー
ト5,6及び7とを設けて構成する。
【0013】上記点順次の配列としては、それぞれ異な
る色に関する画素が所定個数、ある色順序に従って配列
されてなる1組の画素パターン2が多数組、一次元的に
配列されたものとすることができる。この場合、上記所
定個数として4、そして色順序として赤色,緑色,青色
及び緑色の順序を採用してもよいし、所定個数として
3、そして色順序として赤色,緑色,青色の順序を採用
してもよい。
【0014】また、出力部4として、各転送レジスタ3
a,3b及び3cに対応した数の出力回路8a,8b及
び8cを設け、かつこれら出力回路8a,8b及び8c
をそれぞれ対応する転送レジスタ3a,3b及び3cの
後段に接続させて構成してもよいし、あるいは複数本の
転送レジスタ3a,3b及び3c中、少なくとも2本の
転送レジスタ3b及び3cにて転送された信号電荷を転
送順にそれぞれ電気信号に変換して点順次に出力する点
順次出力部と、残りの転送レジスタ3aにて転送された
信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路8aを
設けて構成してもよい。
【0015】そして、上記点順次出力部としては、少な
くとも2本の転送レジスタ3b及び3cの最終段に、こ
れら少なくとも2本の転送レジスタ3b及び3cからの
信号電荷が点順次に供給される合流部11と該合流部1
1の後段に接続された出力回路12を設けて構成しても
よいし、あるいは各転送レジスタ3a,3b及び3cの
後段に接続された複数の出力回路8a,8b及び8c
中、選ばれた少なくとも2つの出力回路8b及び8cの
後段に、これら出力回路8b及び8cからの電気信号を
点順次に出力する第2の出力回路21を接続して構成し
てもよい。
【0016】
【作用】本発明に係る固体撮像素子においては、まず、
蓄積期間Tcにおいて、センサ列1を構成する各画素に
それぞれその画素に対応する色の信号電荷が蓄積され
る。そして、次の読出し期間Trにおいて、上記各画素
に蓄積されていた信号電荷がそれぞれ色別に配列された
転送レジスタ3a,3b及び3cに転送ゲート5,6及
び7を介して転送される。即ち、上記各画素に蓄積され
ていた信号電荷が、複数本の転送レジスタ3a,3b及
び3cに色別に割り当てられることになる。
【0017】その後の水平転送期間Tsにおいて、各転
送レジスタ3a,3b及び3cに割り当てられた信号電
荷が出力部4に向かって順次転送されることになる。
【0018】出力部4として、各転送レジスタ3a,3
b及び3cに対応した数の出力回路8a,8b及び8c
を設け、かつこれら出力回路8a,8b及び8cをそれ
ぞれ対応する転送レジスタ3a,3b及び3cの後段に
接続させて構成した場合においては、それぞれ同一色の
信号電荷に関する電気信号、例えばそれぞれ異なる色と
して赤(R),緑(G),青(B)を採用した場合は、
R,G,Bの信号電荷に関する電気信号が対応する出力
回路8a,8b及び8cから出力されることになる。
【0019】このように、本発明に係る固体撮像素子に
おいては、それぞれ異なる色に関する画素が点順次に配
列された単一のセンサ列1を有することから外部での同
時化処理が不要となる。
【0020】色別に転送レジスタ3a,3b及び3cを
配置して、センサ列1からの信号電荷を、対応する転送
レジスタ3a,3b及び3cに転送ゲート5,6及び7
を介して色別に転送するようにしているため、転送レジ
スタ3a,3b及び3cの各ビット数を低減することが
でき、電荷転送に使用されるパルス信号の周波数を低減
させることが可能となる。
【0021】また、各転送レジスタ3a,3b及び3c
においては、それぞれ同一色に関する信号電荷が転送さ
れることになるため、転送レジスタ3a,3b及び3c
において、転送劣化が生じたとしても、混色という再生
画像の劣化につながる現象は生じなくなる。
【0022】次に、出力部4として、複数本の転送レジ
スタ3a,3b及び3c中、少なくとも2本の転送レジ
スタ3b及び3cにて転送された信号電荷を転送順にそ
れぞれ電気信号に変換して点順次に出力する点順次出力
部と、残りの転送レジスタ3aにて転送された信号電荷
を電気信号に変換して出力する出力回路8aを設けた場
合においては、例えば画素の色別としてR(赤),G
(緑),B(青)とし、点順次出力部から例えばR,B
に関する電気信号が点順次に出力された場合、この点順
次出力部からのR,Bに関する電気信号と、出力回路か
らのG(緑)に関する電気信号を得ることができる。即
ち、色差処理に適した2出力(G,R/B)を得ること
ができる。
【0023】これは、色別に配置された各転送レジスタ
3a,3b及び3cの後段に接続された複数の出力回路
8a,8b及び8c中、選ばれた少なくとも2つの出力
回路8b及び8cの後段に、これら出力回路8b及び8
cからの電気信号を点順次に出力する第2の出力回路2
1を接続して出力部4を構成した場合においても同様で
ある。
【0024】
【実施例】以下、本発明に係る固体撮像素子を赤
(R),緑(G),青(B)のカラーリニアセンサに適
用したいくつかの実施例を図1〜図8を参照しながら説
明する。
【0025】まず、第1実施例に係るリニアセンサは、
図1に示すように、入射光を光電変換してその入射光量
に応じた量の信号電荷に変換して蓄積するフォトダイオ
ードからなる画素が一次元的に配列されて構成されたセ
ンサ列1を有する。このセンサ列1上には、各画素に対
応して色フィルタが形成され、この色フィルタによっ
て、センサ列を構成する多数の画素が、赤(R)に関す
る信号電荷を蓄積するR画素と、緑(G)に関する信号
電荷を蓄積するG画素及び青(B)に関する信号電荷を
蓄積するB画素の3種類の画素に分類されている。
【0026】そして、これらR画素,G画素及びB画素
の配列としては、点順次一列配列となっており、本実施
例においては、図1に示すように、赤色(R),緑色
(G),青色(B)に関する入射光を光電変換により信
号電荷として蓄積する画素が4つで、R,G,B,Gの
色順序に従って配列された1組の画素パターン2が多数
組、一次元的に配列された単一のセンサ列1となってい
る。
【0027】また、この実施例に係るリニアセンサは、
上記単一のセンサ列1に隣接して3本の水平レジスタ
(第1,第2及び第3の水平レジスタ3a,3b及び3
c)がそれぞれ並列に配置されており、これら第1〜第
3の水平レジスタ3a,3b及び3cは、それぞれセン
サ列1の画素数の1/2のビット数を有している。ま
た、これら第1〜第3の水平レジスタ3a,3b及び3
cは、互いに位相の異なる2相の転送パルスφH1及び
φH2が印加されることによって、これら水平レジスタ
3a,3b及び3cに転送された信号電荷を順次一方向
(出力部4側)に転送するものである。
【0028】ここで、各水平レジスタ3a,3b及び3
cのビット配列とセンサ列1を構成する各画素との対応
関係をみると、この実施例においては、各画素パターン
2の上位における2画素(R画素及びG画素)と各水平
レジスタ3a,3b及び3cの例えば奇数ビットとが対
応し、各画素パターン2の下位における2画素(B画素
及びG画素)と各水平レジスタ3a,3b及び3cの偶
数ビットとが対応している。
【0029】最もセンサ列1に近い位置に配された第1
の水平レジスタ3aは、R画素,G画素及びB画素のう
ち、G画素に関する信号電荷を出力部4に向かって転送
するレジスタであり、中央に配された第2の水平レジス
タ3bは、B画素に関する信号電荷を出力部4に向かっ
て転送するレジスタである。そして、最もセンサ列1か
ら遠い位置に配された第3の水平レジスタ3cは、R画
素に関する信号電荷を出力部4に向かって転送するレジ
スタである。
【0030】そして、センサ列1と第1の水平レジスタ
3a間には、センサ列1の各画素に蓄積された信号電荷
を第1の水平レジスタ3a側に転送する第1の読出しゲ
ート5が配され、第1の水平レジスタ3aと第2の水平
レジスタ3b間には、第1の水平レジスタ3aに転送さ
れた信号電荷のうち、B画素及びR画素に関する信号電
荷を第2の水平レジスタ3b側に転送する第2の読出し
ゲート6が配され、第2の水平レジスタ3bと第3の水
平レジスタ3c間には、第2の水平レジスタ3bに転送
された信号電荷のうち、R画素に関する信号電荷のみを
第3の水平レジスタ3c側に転送する第3の読出しゲー
ト7が配されている。
【0031】第1の読出しゲート5は、図示するように
2段構成となっており、1段目5aは、センサ列1を構
成するR画素,G画素及びB画素に対応してそれぞれR
画素用の読出しゲート(RゲートGR1と記す),G画
素用の読出しゲート(GゲートGG1と記す)及びB画
素用の読出しゲート(BゲートGB1と記す)が配され
て構成されている。
【0032】2段目5bは、それぞれの画素パターン2
中、上位において互いに隣接するRゲートGR1とGゲ
ートGG1に対して共通とされた読出しゲート(R/G
ゲートGRGと記す)と、下位において互いに隣接するB
ゲートGB1とGゲートGG1に対して共通とされた読
出しゲート(B/GゲートGBGと記す)が順次一次元的
に配されて構成されている。なお、図1においては、R
ゲートGR1,GゲートG G1及びBゲートGB1を
それぞれROG(R),ROG(G)及びROG(B
)と記し、R/GゲートGRG及びB/GゲートGBG
それぞれROG(R/G)及びROG(B/G)と記し
てある。
【0033】第2の読出しゲート6は、第1及び第2の
水平レジスタ3a及び3bの奇数ビットに対応した読出
しゲート(RゲートGR2)と、第1及び第2の水平レ
ジスタ3a及び3bの偶数ビットに対応した読出しゲー
ト(BゲートGB2)が順次配列されて構成されてい
る。また、第3の読出しゲート7は、第2及び第3の水
平レジスタ3b及び3cの奇数ビットに対応した読出し
ゲート(RゲートGR3)と、第2及び第3の水平レジ
スタ3b及び3cの偶数ビットに対応したチャネル・ス
トッパ領域CSが順次配列されて構成されている。
【0034】これら第1〜第3の読出しゲート5〜7
は、電位的に低レベル(例えば0V)の信号が印加され
ている間は、各ゲート5〜7下に信号電荷に対するポテ
ンシャル障壁を形成し、電位的に高レベル(例えば5
V)の信号が印加されたとき、各ゲート5〜7下のポテ
ンシャル障壁が消滅して、信号電荷を縦方向に転送す
る。
【0035】一方、出力部4は、各水平レジスタ3a,
3b及び3cに対応して3つの出力回路(第1〜第3の
出力回路8a,8b及び8c)を有し、かつこれら第1
〜第3の出力回路8a〜8cがそれぞれ対応する第1〜
第3の水平レジスタ3a〜3cの後段に接続されてい
る。これら第1〜第3の出力回路8a〜8cは、信号電
荷を電気信号(電圧信号や電流信号)に変換する例えば
フローティング・ディフュージョンやフローティング・
ゲート等の電荷−電気信号変換部と、ソースフォロア回
路等からなるバッファにて構成することができる。
【0036】そして、これら第1〜第3の出力回路8a
〜8cは、対応する第1〜第3の水平レジスタ3a〜3
cからの信号電荷をそれぞれ電気信号に変換して各出力
端子9a,9b及び9cからそれぞれ緑に関する信号
(G信号Sg),青に関する信号(B信号Sb)及び赤
に関する信号(R信号Sr)として出力する。
【0037】次に、上記第1実施例に係るリニアセンサ
の信号電荷の転送処理並びに信号処理を図2のタイミン
グチャートを参照しながら説明する。この図2におい
て、φR1〜φBGは第1の読出しゲートに印加される
転送パルスであり、詳しくは、φR1がRゲートに印加
される転送パルス、φB1がBゲートに印加される転送
パルス、φG1がGゲートに印加される転送パルス、φ
RGがR/Gゲートに印加される転送パルス、そしてφ
BGがB/Gゲートに印加される転送パルスである。ま
た、φR2及びφB2はそれぞれ第2の読出しゲートに
おけるRゲート及びBゲートに印加される転送パルスを
示す。また、φR3は第3の読出しゲートにおけるRゲ
ートに印加される転送パルスを示す。
【0038】まず、蓄積期間Tcにおいて、センサ列1
の各画素に入射光量に応じた量の信号電荷が蓄積され
る。そして、次の読出し期間Trにおいて、最初(t1
時)に、φR1及びφRGがそれぞれ高レベルとなり、
これによって、センサ列1のR画素に関する信号電荷が
第1の水平レジスタ3aの奇数ビットに転送される。
【0039】次のt2時に、φR1及びφRGがそれぞ
れ低レベルに復帰すると共に、φB1,φBG及びφR
2がそれぞれ高レベルとなり、これによって、上記第1
の水平レジスタ3aに転送されたR画素に関する信号電
荷が第2の水平レジスタ3bの奇数ビットに転送される
と共に、センサ列1のB画素に関する信号電荷が第1の
水平レジスタ3aの偶数ビットに転送される。
【0040】次のt3時に、φB1,φBG及びφR2
がそれぞれ低レベルに復帰すると共に、φB2及びφR
3がそれぞれ高レベルとなり、これによって、上記第2
の水平レジスタ3bに転送されたR画素に関する信号電
荷が第3の水平レジスタ3cの奇数ビットに転送される
と共に、上記第1の水平レジスタ3aに転送されたB画
素に関する信号電荷が第2の水平レジスタ3bの偶数ビ
ットに転送される。
【0041】次のt4時に、φB2及びφR3がそれぞ
れ低レベルに復帰すると共に、φG1,φRG及びφB
Gがそれぞれ高レベルとなり、これによって、センサ列
1のG画素に関する信号電荷が上記第1の水平レジスタ
3aの奇数及び偶数ビットに転送される。
【0042】この段階で、第1の水平レジスタ3aの奇
数ビット及び偶数ビットにそれぞれG画素に関する信号
電荷が読み出され、第2の水平レジスタ3bの偶数ビッ
トにB画素に関する信号電荷が読み出され、第3の水平
レジスタ3cの奇数ビットにR画素に関する信号電荷が
読み出されることになる。このとき、第2の水平レジス
タ3bの奇数ビットは、B画素に関する信号電荷の無効
領域となり、第3の水平レジスタ3cの偶数ビットは、
R画素に関する信号電荷の無効領域となる。なお、第1
の水平レジスタ3aに関しては、全ビットにG画素に関
する信号電荷が読み出されるため、上記のような無効領
域は存在しない。
【0043】その後、水平転送期間Tsにおいて、各水
平レジスタ3a,3b及び3cに2相の転送パルスφH
1及びφH2が印加される。これによって、第1の水平
レジスタ3aにおいては、G画素に関する信号電荷が順
次第1の出力回路8a側に転送され、第2の水平レジス
タ3bにおいては、B画素に関する信号電荷が順次第2
の出力回路8b側に転送され、第3の水平レジスタ3c
においては、R画素に関する信号電荷が順次第3の出力
回路8c側に転送される。そして、第1の出力回路8
a,第2の出力回路8b及び第3の出力回路8cの各出
力端子9a,9b及び9cからそれぞれG信号Sg,B
信号Sb及びR信号Srが出力されることになる。
【0044】このように、上記第1実施例に係るリニア
センサにおいては、センサ列1が、R画素,G画素,B
画素及びG画素という色順序で配列された画素パターン
2が多数組、一次元的に配列されて全体的に点順次配列
となっていることから、外部での同時化処理が不要とな
る。また、G,B及びRの色別に水平レジスタ3a,3
b及び3cを配置して、センサ列1からの信号電荷を、
対応する水平レジスタ3a,3b及び3cに第1〜第3
の読出しゲート5〜7を介して色別に転送するようにし
ているため、転送レジスタ3a,3b及び3cの各ビッ
ト数を低減することができ、電荷転送に使用される水平
転送パルスφH1及びφH2の周波数を低減させること
が可能となる。
【0045】また、各水平レジスタ3a,3b及び3c
においては、それぞれ同一色に関する信号電荷が転送さ
れることになるため、各水平レジスタ3a,3b及び3
cにおいて、転送劣化が生じたとしても、混色という再
生画像の劣化につながる現象は生じなくなる。
【0046】上記第1実施例に係るリニアセンサおいて
は、R画素及びB画素の数がそれぞれG画素の半分しか
ないため、第2の水平レジスタ3bの奇数ビットにおい
て、B画素に関する信号電荷の無効領域が形成され、第
3の水平レジスタ3cの偶数ビットにおいて、R画素に
関する信号電荷の無効領域が形成されたかたちとなり、
第2の出力回路8bからのB画素に関する信号(B信号
Sb)と第3の出力回路8cからのR画素に関する信号
(R信号Sr)は、有効に出力されている期間と、出力
としては無効である期間が交互に現れることになる。
【0047】次に、上記のような出力形態を回避するこ
とができ、しかも色差信号処理に好適な出力を行うこと
ができる2つの変形例について図3及び図4を参照しな
がら説明する。
【0048】まず、第1の変形例に係るリニアセンサ
は、図3に示すように、上記第1実施例に係るリニアセ
ンサとほぼ同様の構成を有するが、第2の水平レジスタ
3bと第3の水平レジスタ3cの最終段に、これら2つ
の水平レジスタ3b及び3cに対して共通とされた合流
部11が形成され、更にこの合流部11の後段に1つの
出力回路(R/B出力回路12)が接続されている点で
異なる。
【0049】この場合、水平転送期間Tsにおいて、各
水平レジスタ3a,3b及び3cに2相の転送パルスφ
H1及びφH2が印加されて、各水平レジスタ3a,3
b及び3cに読み出された信号電荷を出力部4側に順次
転送する際、上記最終段の合流部11において、まず、
第2の水平レジスタ3bの奇数ビットにおけるB画素に
関する無効領域と第3の水平レジスタ3cの奇数ビット
におけるR画素に関する有効領域とが等価的に合流する
かたちとなり、結果的にR/B出力回路12には、第3
の水平レジスタ3cにて転送されたR画素に関する信号
電荷のみが供給され、このR/B出力回路12の出力端
子13からR信号Srが出力されることになる。
【0050】その後、上記合流部11において、第2の
水平レジスタ3bの偶数ビットにおけるB画素に関する
有効領域と第3の水平レジスタ3cの偶数ビットにおけ
るR画素に関する無効領域とが等価的に合流するかたち
となり、結果的にR/B出力回路12には、第2の水平
レジスタ3bにて転送されたB画素に関する信号電荷の
みが供給され、このR/B出力回路12の出力端子13
からB信号Sbが出力されることになる。
【0051】この一連の動作が繰り返されてR/B出力
回路12からはR信号SrとB信号Sbが交互に出力さ
れることになる。即ち、第1の出力回路8aからはG信
号Sgのみを得ることができ、上記R/B出力回路12
からは、R信号Sr及びB信号Sbの点順次出力を得る
ことができる。これら第1の出力回路8aからのG信号
Sgと、R/B出力回路12からのR/B信号Sr/S
bの点順次出力は、後段の信号処理、特に色差信号処理
に適したものであり、信号処理系の簡略化を効率よく図
ることが可能となる。
【0052】次に、第2の変形例に係るリニアセンサ
は、図4に示すように、上記実施例に係るリニアセンサ
とほぼ同様の構成を有するが、第2の出力回路8bと第
3の出力回路8cの後段にこれら2つの出力回路8b及
び8cに対して共通とされたマルチプレクサ等の選択回
路21が接続されている点で異なる。
【0053】選択回路21には、各水平レジスタ3a,
3b及び3cに供給される2相の転送パルスφH1又は
φH2に同期した選択信号Scが供給される。
【0054】即ち、水平転送期間Tsにおいて、各水平
レジスタ3a,3b及び3cに2相の転送パルスφH1
及びφH2が印加されて、各水平レジスタ3a,3b及
び3cに読み出された信号電荷を出力部4側に順次転送
する際、まず、第2の出力回路8bに、第2の水平レジ
スタ3bの奇数ビットにおけるB画素に関する無効領域
が等価的に供給されたかたちとなり、同時に第3の出力
回路8cに第3の水平レジスタ3cの奇数ビットにおけ
るR画素に関する有効領域が等価的に供給されるかたち
となり、結果的に第2の出力回路8bからは、無効領域
に関する出力信号(無効な信号)が出力され、第3の出
力回路8cからは、R信号Srが出力されることにな
る。
【0055】従って、選択回路21は、選択信号Scの
入力に基づいて、この第3の出力回路8cからのR信号
Srの出力期間(第2の出力回路8bからの出力無効期
間)、その入力を第3の出力回路8c側に選択して、そ
の出力端子22からR信号Srを出力する。
【0056】その後、第2の出力回路8bに、第2の水
平レジスタ3bの偶数ビットにおけるB画素に関する有
効領域が等価的に供給されたかたちとなり、同時に第3
の出力回路8cに第3の水平レジスタ3cの偶数ビット
におけるR画素に関する無効領域が等価的に供給される
かたちとなり、結果的に第2の出力回路8bからは、B
信号Sbが出力され、第3の出力回路8cからは、無効
領域に関する出力信号(無効な信号)が出力されること
になる。従って、選択回路21は、この第2の出力回路
8bからのB信号Sbの出力期間(第3の出力回路8c
からの出力無効期間)、その入力を第2の出力回路8b
側に選択して、その出力端子22からB信号Sbを出力
する。
【0057】この一連の動作が繰り返されて選択回路2
1からはR信号SrとB信号Sbが交互に出力されるこ
とになる。即ち、第1の出力回路8aからはG信号Sg
のみを得ることができ、上記選択回路21からは、R信
号Sr及びB信号Sbの点順次出力を得ることができ
る。これら第1の出力回路8aからのG信号Sgと、選
択回路21からのR/B信号Sr/Sbの点順次出力
は、後段の信号処理、特に色差信号処理に適したもので
あり、信号処理系の簡略化を有効に図ることが可能とな
る。
【0058】次に、第2実施例に係るリニアセンサを図
5及び図6に基づいて説明する。なお、図1と対応する
ものについては同符号を記す。
【0059】この第2実施例に係るリニアセンサは、上
記図1で示す第1実施例に係るリニアセンサとほぼ同じ
構成を有するが、センサ列1を構成する画素パターン2
が、R画素,G画素及びB画素の色順序で配列されて構
成されている点で異なり、この画素パターン2の構成の
違いに準じて各水平レジスタ3a,3b及び3c並びに
第1,第2及び第3の読出しゲート5,6及び7が以下
のように構成されている点で異なる。
【0060】即ち、この第2実施例に係るリニアセンサ
は、各水平レジスタ3a,3b及び3cが、それぞれセ
ンサ列1の画素数の1/3のビット数を有しており、第
1の読出しゲート5の1段目5aの構成が、センサ列1
を構成するR画素,G画素及びB画素に対応してそれぞ
れR画素用の読出しゲート(RゲートGR),G画素用
の読出しゲート(GゲートGG)及びB画素用の読出し
ゲート(BゲートGB)が配されて構成され、2段目5
bが、各画素パターン2に対して共通とされた読出しゲ
ート(R/G/BゲートGRGB )が順次一次元的に配さ
れて構成されている。
【0061】第2の読出しゲート6及び第3の読出しゲ
ート7は、それぞれ水平レジスタ3a,3b及び3cの
各ビットに対して共通に、かつ水平レジスタ3a,3b
及び3cに沿って延長形成されて構成されている。
【0062】次に、この第2実施例に係るリニアセンサ
の信号電荷の転送処理並びに信号処理を図6のタイミン
グチャートを参照しながら説明する。この図6におい
て、φR〜φROG1は第1の読出しゲート5に印加さ
れる転送パルスであり、詳しくは、φRがRゲートGR
に印加される転送パルス、φBがBゲートGBに印加さ
れる転送パルス、φGがGゲートGGに印加される転送
パルス、φROG1がR/G/BゲートGRGB に印加さ
れる転送パルスである。また、φROG2及びφROG
3はそれぞれ第2及び第3の読出しゲート6及び7に印
加される転送パルス を示す。
【0063】まず、蓄積期間Tcにおいて、センサ列1
の各画素に入射光量に応じた量の信号電荷が蓄積され
る。そして、次の読出し期間Trにおいて、最初(t1
時)に、φR及びφROG1が高レベルとなり、これに
よって、センサ列1のR画素に関する信号電荷が第1の
水平レジスタ3aの全ビットに転送される。
【0064】次のt2時に、φRのみが低レベルに復帰
すると共に、φROG2が高レベルとなり、これによっ
て、上記第1の水平レジスタに転送されたR画素に関す
る信号電荷が第2の水平レジスタ3bの全ビットに転送
される。
【0065】次のt3時に、φROG2のみが低レベル
に復帰すると共に、φBが高レベルとなり、これによっ
て、センサ列1のB画素に関する信号電荷が第1の水平
レジスタ3aの全ビットに転送される。
【0066】次のt4時に、φBのみが低レベルに復帰
すると共に、φROG3が高レベルとなり、これによっ
て、上記第2の水平レジスタに転送されたR画素に関す
る信号電荷が第3の水平レジスタ3cの全ビットに転送
される。
【0067】次のt5時に、φROG3のみが低レベル
に復帰すると共に、φROG2が高レベルとなり、これ
によって、上記第1の水平レジスタに転送されたB画素
に関する信号電荷が第2の水平レジスタ3bの全ビット
に転送される。
【0068】次のt6時に、φROG2のみが低レベル
に復帰すると共に、φGが高レベルとなり、これによっ
て、センサ列1のG画素に関する信号電荷が第1の水平
レジスタ3aの全ビットに転送される。
【0069】この段階で、第1の水平レジスタ3aの全
ビットにそれぞれG画素に関する信号電荷が読み出さ
れ、第2の水平レジスタ3bの全ビットにB画素に関す
る信号電荷が読み出され、第3の水平レジスタ3cの全
ビットにR画素に関する信号電荷が読み出されることに
なる。
【0070】その後、水平転送期間Tsにおいて、各水
平レジスタ3a,3b及び3cに2相の転送パルスφH
1及びφH2が印加される。これによって、第1の水平
レジスタ3aにおいては、G画素に関する信号電荷が順
次第1の出力回路8a側に転送され、第2の水平レジス
タ3bにおいては、B画素に関する信号電荷が順次第2
の出力回路8b側に転送され、第3の水平レジスタ3c
においては、R画素に関する信号電荷が順次第3の出力
回路8c側に転送される。そして、第1の出力回路8
a,第2の出力回路8b及び第3の出力回路8cの各出
力端子9a,9b及び9cからそれぞれG信号Sg,B
信号Sb及びR信号Srが出力されることになる。
【0071】このように、上記第2実施例に係るリニア
センサにおいては、センサ列1が、R画素,G画素及び
B画素という色順序で配列された画素パターン2が多数
組、一次元的に配列されて全体的に点順次配列となって
いることから、上記第1実施例と同様に、外部での同時
化処理が不要となる。また、G,B及びRの色別に水平
レジスタ3a,3b及び3cを配置して、センサ列1か
らの信号電荷を、対応する水平レジスタ3a,3b及び
3cに第1〜第3の読出しゲート5〜7を介して色別に
転送するようにしているため、転送レジスタ3a,3b
及び3cの各ビット数を低減することができ、電荷転送
に使用される水平転送パルスφH1及びφH2の周波数
を低減させることが可能となる。しかも、この第2実施
例においては、各転送レジスタ3a,3b及び3cに信
号電荷を読み出した際、信号電荷が全く存在しない領
域、いわゆる無効領域の数が皆無となるため、後段での
信号処理を簡略化させることが可能となる。
【0072】また、各水平レジスタ3a,3b及び3c
においては、それぞれ同一色に関する信号電荷が転送さ
れることになるため、各水平レジスタ3a,3b及び3
cにおいて、転送劣化が生じたとしても、混色という再
生画像の劣化につながる現象は生じなくなる。
【0073】次に、第3実施例に係るリニアセンサを図
7及び図8に基づいて説明する。なお、図1と対応する
ものについては同符号を記す。
【0074】この第3実施例に係るリニアセンサは、上
記図5で示す第2実施例に係るリニアセンサとほぼ同じ
構成を有するが、第1及び第2実施例で示すような画素
パターン2(複数の画素がある規則に従って配列された
パターン)というものがなく、センサ列1が、R画素,
G画素及びB画素の色順序で配列されて構成されている
点で異なり、このセンサ列1の画素配列の違いに準じて
各水平レジスタ3a,3b及び3c並びに第1,第2及
び第3の読出しゲート5,6及び7が以下のように構成
されている点で異なる。
【0075】即ち、この第3実施例に係るリニアセンサ
は、各水平レジスタ3a,3b及び3cが、それぞれセ
ンサ列1の画素数と同じビット数を有しており、第1の
読出しゲート5が2段構成ではなく1段のみにて構成さ
れ、更にセンサ列1を構成するR画素,G画素及びB画
素に対応してそれぞれR画素用の読出しゲート(Rゲー
トGR1),G画素用の読出しゲート(GゲートGG
1)及びB画素用の読出しゲート(BゲートGB1)が
配されて構成されている。
【0076】第2の読出しゲート6は、センサ列1のR
画素に対応したチャネル・ストッパ領域CSと、G画素
に対応した読出しゲート(GゲートGG2)と、B画素
に対応した読出しゲート(BゲートGB2)が順次配列
されて構成されている。第3の読出しゲート7は、セン
サ列1のR画素とそれに隣接するG画素にそれぞれ対応
したチャネル・ストッパ領域CSと、B画素に対応した
読出しゲート(BゲートGB3)が順次配列されて構成
されている。
【0077】次に、この第3実施例に係るリニアセンサ
の信号電荷の転送処理並びに信号処理を図8のタイミン
グチャートを参照しながら説明する。この図8におい
て、φR1〜φB1は第1の読出しゲート5に印加され
る転送パルスであり、詳しくは、φR1がRゲートGR
1に印加される転送パルス、φG1がGゲートGG1に
印加される転送パルス、φB1がBゲートGB1に印加
される転送パルスである。また、φG2及びφB2は第
2の読出しゲートに印加される転送パルスであり、詳し
くは、φG2がGゲートGG2に印加される転送パル
ス、φB2がBゲートGB2に印加される転送パルスで
ある。また、φB3は、第3の読出しゲートのBゲート
GB3に印加される転送パルスである。
【0078】まず、蓄積期間Tcにおいて、センサ列1
の各画素に入射光量に応じた量の信号電荷が蓄積され
る。そして、次の読出し期間Trにおいて、最初(t1
時)に、φR1,φG1及びφB1がそれぞれ高レベル
となり、これによって、センサ列1の全画素、即ちR画
素,G画素及びB画素に全てに関する信号電荷が第1の
水平レジスタ3aの全ビットに転送される。
【0079】次のt2時に、φR1,φG1及びφB1
全てが低レベルに復帰すると共に、φG2及びφB2が
それぞれ高レベルとなり、これによって、上記第1の水
平レジスタ3aに転送されたR画素,G画素及びB画素
に関する信号電荷中、G画素及びB画素に関する信号電
荷が第2の水平レジスタ3bに転送される。
【0080】次のt3時に、φG2及びφB2が低レベ
ルに復帰すると共に、φB3が高レベルとなり、これに
よって、上記第2の水平レジスタ3bに転送されたG画
素及びB画素に関する信号電荷中、B画素に関する信号
電荷が第3の水平レジスタ3cに転送される。
【0081】この段階で、第1の水平レジスタ3aの3
n−2ビット目(n=1,2,3・・・)にそれぞれR
画素に関する信号電荷が読み出され、第2の水平レジス
タ3bの3n−1ビット目にG画素に関する信号電荷が
読み出され、第3の水平レジスタ3cの3nビット目に
B画素に関する信号電荷が読み出されることになる。
【0082】その後、水平転送期間Tsにおいて、各水
平レジスタ3a,3b及び3cに2相の転送パルスφH
1及びφH2が印加される。これによって、第1の水平
レジスタ3aにおいては、R画素に関する信号電荷が順
次第1の出力回路8a側に転送され、第2の水平レジス
タ3bにおいては、G画素に関する信号電荷が順次第2
の出力回路8b側に転送され、第3の水平レジスタ3c
においては、B画素に関する信号電荷が順次第3の出力
回路8c側に転送される。そして、第1の出力回路8
a,第2の出力回路8b及び第3の出力回路8cの各出
力端子9a,9b及び9cからそれぞれR信号Sr,G
信号Sg及びB信号Sbが出力されることになる。
【0083】このように、上記第3実施例に係るリニア
センサにおいては、センサ列1が、R画素,G画素及び
B画素という色順序で画素が一次元的に配列されて全体
的に点順次配列となっていることから、上記第1実施例
と同様に、外部での同時化処理が不要となる。
【0084】また、R,G及びBの色別に水平レジスタ
3a,3b及び3cを配置して、センサ列1からの信号
電荷を、対応する水平レジスタ3a,3b及び3cに第
1〜第3の読出しゲート5〜7を介して色別に転送する
ようにしているため、各水平レジスタ3a,3b及び3
cにおいては、それぞれ同一色に関する信号電荷が転送
されることになる。従って、各水平レジスタ3a,3b
及び3cにおいて、転送劣化が生じたとしても、混色と
いう再生画像の劣化につながる現象は生じなくなる。
【0085】上記第2実施例及び第3実施例に係るリニ
アセンサにおいては、その出力部4を代表的に第1実施
例に係るリニアセンサにおける出力部4と同じ構成とし
たが、その他、第1実施例の第1の変形例における出力
部4や第2の変形例における出力部4と同じ構成として
もよい。
【0086】
【発明の効果】上述のように、本発明に係る固体撮像素
子によれば、それぞれ異なる色に関する入射光を光電変
換により信号電荷として蓄積する画素が点順次に配列さ
れた単一のセンサ列と、上記異なる色の数に対応する本
数を有し、かつ上記センサ列からの信号電荷を出力部側
に転送する転送レジスタと、上記センサ列の各画素から
の信号電荷を異なる色別に、それぞれ対応する転送レジ
スタに転送する転送ゲートとを設けるようにしたので、
外部での同時化処理が不要で、しかも転送レジスタにお
いて転送劣化が生じたとしても、混色として再生画像に
現れることがなく画質の劣化を回避することができる。
【0087】また、本発明に係る固体撮像素子によれ
ば、上記出力部として、複数本の転送レジスタ中、少な
くとも2本の転送レジスタにて転送された信号電荷を転
送順にそれぞれ電気信号に変換して点順次に出力する点
順次出力部と、残りの転送レジスタにて転送された信号
電荷を電気信号に変換して出力する出力回路を設けるよ
うにしたので、色差信号処理に適した出力を得ることが
でき、その後の信号処理を簡略化させることが可能とな
り、再生画像情報を得るまでの信号処理系の構成の簡略
化を促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る固体撮像素子を赤(R),緑
(G),青(B)のカラーリニアセンサに適用した第1
実施例(以下、単に第1実施例に係るリニアセンサと記
す)の概略構成を示す平面図である。
【図2】第1実施例に係るリニアセンサの信号電荷の転
送処理並びに信号処理を示すタイミングチャートであ
る。
【図3】第1実施例に係るリニアセンサの第1の変形例
の概略構成を示す平面図である。
【図4】第1実施例に係るリニアセンサの第2の変形例
の概略構成を示す平面図である。
【図5】第2実施例に係るリニアセンサの概略構成を示
す平面図である。
【図6】第2実施例に係るリニアセンサの信号電荷の転
送処理並びに信号処理を示すタイミングチャートであ
る。
【図7】第3実施例に係るリニアセンサの概略構成を示
す平面図である。
【図8】第3実施例に係るリニアセンサの信号電荷の転
送処理並びに信号処理を示すタイミングチャートであ
る。
【図9】従来例に係るリニアセンサの概略構成を示す平
面図である。
【図10】他の従来例に係るリニアセンサの概略構成を
示す平面図である。
【図11】更に他の従来例に係るリニアセンサの概略構
成を示す平面図である。
【符号の説明】
1 センサ列 2 画素パターン 3a,3b及び3c 第1,第2及び第3の水平レジス
タ 4 出力部 5,6及び7 第1,第2及び第3の読出しゲート 8a,8b及び8c 第1,第2及び第3の出力回路 11 合流部 12 R/B出力回路 21 選択回路

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれ異なる色に関する入射光を光電
    変換により信号電荷として蓄積する画素が点順次に配列
    された単一のセンサ列と、 上記異なる色の数に対応する本数を有し、かつ上記セン
    サ列からの信号電荷を出力部側に転送する転送レジスタ
    と、 上記センサ列の各画素からの信号電荷を異なる色別に、
    それぞれ対応する転送レジスタに転送する転送ゲートと
    を有することを特徴とする固体撮像素子。
  2. 【請求項2】 上記点順次の配列は、それぞれ異なる色
    に関する画素が所定個数、ある色順序に従って配列され
    てなる1組の画素パターンが多数組、一次元的に配列さ
    れたものであることを特徴とする請求項1記載の固体撮
    像素子。
  3. 【請求項3】 上記所定個数が4つで、上記色順序が赤
    色,緑色,青色及び緑色であることを特徴とする請求項
    2記載の固体撮像素子。
  4. 【請求項4】 上記所定個数が3つで、上記色順序が赤
    色,緑色,青色であることを特徴とする請求項2記載の
    固体撮像素子。
  5. 【請求項5】 上記出力部は、上記各転送レジスタに対
    応した数の出力回路を有し、かつこれら出力回路がそれ
    ぞれ対応する転送レジスタの後段に接続されていること
    を特徴とする請求項1〜4いずれか1記載の固体撮像素
    子。
  6. 【請求項6】 上記出力部は、上記複数本の転送レジス
    タ中、少なくとも2本の転送レジスタにて転送された信
    号電荷を転送順にそれぞれ電気信号に変換して点順次に
    出力する点順次出力部と、残りの転送レジスタにて転送
    された信号電荷を電気信号に変換して出力する出力回路
    を有することを特徴とする請求項1〜4いずれか1記載
    の固体撮像素子。
  7. 【請求項7】 上記点順次出力部は、少なくとも2本の
    転送レジスタの最終段に、これら少なくとも2本の転送
    レジスタからの信号電荷が点順次に供給される合流部と
    該合流部の後段に接続された出力回路を有することを特
    徴とする請求項6記載の固体撮像素子。
  8. 【請求項8】 上記点順次出力部は、上記各転送レジス
    タの後段に接続された複数の出力回路中、選ばれた少な
    くとも2つの出力回路の後段に、これら出力回路からの
    電気信号を点順次に出力する第2の出力回路が接続され
    ていることを特徴とする請求項6記載の固体撮像素子。
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