JPS6118916B2

JPS6118916B2 -

Info

Publication number: JPS6118916B2
Application number: JP51144569A
Authority: JP
Inventors: Seisuke Yamanaka; Naryuki Ochi; Hiroshi Yamazaki
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1976-11-30
Filing date: 1976-11-30
Publication date: 1986-05-14
Also published as: JPS5383424A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はCCD、BBDなどの半導体素子を固体
撮像体として使用した固体撮像装置に関する。

CCDを用いた固体撮像体にあつて被写体に対
応して得たキヤリヤの転送方式のうちにインタラ
イントランスフア方式がある。この転送方式をと
るCCD１０は第１図で示すように垂直方向（図
では縦方向）一列に配列形成された複数の絵素１
に対し、夫々１本の垂直シフトレジスタ２が設け
られており、夫々の垂直レジスタ２からのキヤリ
ヤは水平シフトレジスタ３に1H分づつ送られ、
1H分の情報が端子７より読出されるように構成
されている。図中、矢印はキヤリヤの転送方向を
示す。これは、鏡像がCCD上に投影される場合
であり、正像の場合は、左右反転のCCDを用い
ればよい。

キヤリヤを対応する絵素１に誘起させる撮像パ
ルスＰ_Sは端子４に供給され、垂直シフトレジス
タ２には端子５を通じて例えば２相の転送パルス
PV（PV₁，PV₂）が供給される。水平シフトレジ
スタ３には２相のクロツクパルス（サンプリング
パルス）Ｐ_Hが供給される。６はその供給端子で
ある。

水平シフトレジスタ３に加えられるクロツクパ
ルスＰ_Hの周波数は、通常4.5MHzかそれ以上に
選ばれているが、このような周波数ではなく例え
ば欧州の多くの国におけるテレビジヨン放送の標
準方式であるPAL方式のカラー映像信号の色副
搬送波周波数（4.43MHz）に選定した場合に
は、クロツク周波数を色副搬送波周波数に変換す
る必要がないのでカメラ出力をPAL方式の信号
に変換する際の信号処理回路が簡単になる。しか
し、このようにクロツク周波数を色副搬送波周波
数ｆ_sに設定した場合には次のような問題が生ず
る。

PAL方式のカラー映像信号にあつては、周知
のように水平走査周波数ｆ_Hは15.625kHzであ
り、垂直走査周波数ｆ_Vは50Hzであり、そして色
副搬送波周波数ｆ_Sはｆ_S＝（284−１／４）ｆ_H＋１／２ｆ_V ＝4.4336（MHz） ……(1) である。Ｒの色差信号であるＶ信号Ｅ_Vはその極
性が1H毎に反転され、従つてPAL方式のカラー
映像信号Ｅ_Mは次式で表わされる。

Ｅ_M＝Ｅ_Y＋Ｅ_Usinω_Sｔ±Ｅ_Vcosω_Sｔ ……(2) Ｅ_Y：輝度信号Ｅ_U：Ｕ信号（Ｂの色差信号） ω_S：色副搬送波周波数ｆ_Sの角周波数ただし、Ｅ_Y，Ｅ_U，Ｅ_Vは夫々ガンマ補正後の
信号である。

ここで、走査線の数は625本であるため色副搬
送波周波数ｆ_Sの位相は９フイールド目で同相と
なり、つまり８フイールドの繰返しとなる。この
位相完結状態をＵ信号について考案してみる。

まず、第１フイールド目の位相の目印を「〇」
で示し、これに続く第２〜第８フイールド目の各
位相を順に〓、「□」、〓、「△」、〓、「◇」、〓の
よ
うな目印であらわせば、Ｕ信号Ｅ_Uにおける色副
搬送波周波数の位相関係は第２図で示すようにな
る。但し、図示する例は色副搬送波周波数ｆ_Sと
して(1)式で示される値でなく、1/2ｆ_Vの項を取除
いた値、つまり、ｆ_S′＝（284−１／４）ｆ_H ……(3) を使用したときのを便宜的に示した。

今、色副搬送波周波数ｆ_S′の繰返しピツチをτ
_Sとしたとき、フイールド間の位相ずれは計算の
結果1/4τ_Sとなり、図のような位相関係が得られ
る。1/2ｆ_Vの項は２フイールドで位相が完結する
ことを示すものであるから、(1)式で示される1/2
ｆ_Vを考慮した本来の色副搬送波周波数ｆ_Sにおけ
る位相は奇数ライン（破線図示）の位相が逆相関
係で得られる第３図に示した位相関係をもつて表
わすことができる。図において１ピツチτ_Sが360
゜の角度に相当するものであるから、奇数ライン
は丁度１／２τ_Sだけずれる。

ここで、CCD１０の水平方向における絵素１
の配例ピツチをτ_Hとした場合で色副搬送波周波
数ｆ_Sの繰返しピツチτ_Sをこの配列ピツチτ_Hに
等しく選定したときには、絵素１と色副搬送波周
波数ｆ_Sの位相関係は第４図のようになる。８フ
イールドのうち６フイールド分は丁度絵素と絵素
との間に信号読出し位置が存在することになるの
で、絵素の存在しないフイールドにおける信号
は、垂直シフトレジスタ２の左右に存在する本来
の絵素１で得た信号を夫々のずれに対応した時間
だけ遅延させたものを使用する必要がある。

そのため、色副搬送波周波数ｆ_Sの位相通りに
信号を読出すには、必ず各フイールドに対応した
複数の遅延回路を設けねばならないので、又、遅
延回路を切換えて使用するためのスイツチング信
号形成回路も必要とするので、回路構成が複雑に
なつて、クロツク周波数を色副搬送波周波数に選
定したメリントを充分生かすことができない。

位相補正して、正規な位相に合致させても、本
来の絵素を所望とする距離だけ移動させる関係
上、再現像の位置づれは補正し得ない。

本発明はこのような点を考慮して、特に特殊な
信号の読出しによつて上述の欠点を一掃したもの
である。そして、本発明では２個又は１個の
CCDを用いたときの具体的な信号処理について
提案するものである。

すなわち、従来装置では周知の如く２フイール
ドの期間内にすべての絵素１に蓄えられたキヤリ
ヤに基づく信号を読出し、CCD出力としてい
る。これに対し、本発明では、色副搬送波周波数
の位相通りに信号の読出しを行なうものである。
つまり、そのフイールドによつて読出すべき絵素
が異なる。

そして、読出された信号をそのまま映像信号と
して利用するのではなく、所望とするフイールド
の出力はその位相反転したものを使用するもので
ある。

本発明の説明に先立ちＵ信号とＶ信号における
位相関係について再び考察する。第２図で示した
位相関係を記号ではなく、各フイールドを示す数
字をもつて表わすならば第５図Ａの如くなる。水
平方向では繰返しピツチτ_Sが単位となり、垂直
方向に関しては９ライン目で対応するフイールド
の位相が合致するから丁度破線枠で囲まれる部分
が色副搬送波周波数ｆ_Sの位相を完結するために
必要な単位の領域となる。

一方、Ｖ信号の極性は第１及び第２フイールド
（第５及び第６フイールド）では奇数ラインが正
相であり、第３及び第４フイールド（第７及び第
８フイールド）では偶数ラインが正相である。こ
の極性関係を踏えてＵ信号と同様にＶ信号におけ
る色副搬数波周波数ｆ_Sの位相をみると第５図Ｂ
に示す如くなり、破線枠が位相完結に必要な単位
領域である。

Ｕ信号Ｅ_UとＶ信号Ｅ_Vとは(2)式で示されるよう
に90゜の位相づれがあるので、両信号における色
副搬送波周波数ｆ_Sの位相関係を合致させるに
は、Ｕ信号Ｅ_Uの単位領域を第５図Ａで示すよう
に1/4τ_Sだけずらす必要がある。従つて、２点鎖
線枠がＵ信号Ｅ_Uにおける単位領域となる。

これら位相関係を考慮して目的とするＵ信号及
びＶ信号を得るための色フイルタの構成を次に説
明する。説明の便宜上、第５図Ａ及びＢの夫々最
初のラインの位相関係を取出して重ね合わせてみ
ると第６図のようになる。図中カツコ内はＵ、Ｖ
信号のフイールド判別のための記号である。

Ｕ信号Ｅ_UはＢの色差信号Ｂ−Ｙであり、Ｖ信
号Ｅ_VはＲの色差信号Ｒ−Ｙであるから、各色差
信号の位相関係を満たすように夫々原色信号Ｒ，
Ｂと輝度信号Ｙとに分解すれば、第６図の位相関
係を満足する色フイルタの特性は第７図で示すよ
うになる。４つの分割領域が水平方向の繰返し単
位であるから、180゜に相当する位相差は距離に
して丁度1/2τ_Sだけ離れればよい。

第７図のように分解したフイルタの構成を３ラ
インだけ表わすと第８図の如くなり、このような
色フイルタを使用し、かつ上述したように色副搬
送波周波数ｆ_Sの位相通りに信号の読出しを行な
えば、本発明の目的が達せられるものであるが、
１つの分割領域から、あるフイールドではＲ及び
Ｂの色光が透過し、他のフイールドではＹの色光
が透過するように、すなわち異つて複数の色光を
分離した状態で同一の分割領域から得られるよう
に構成することは不可能である。

ここで、2nフイールドで位相が完結するよう
な色副搬送波周波数ｆ_Sを用いた場合、2nフイー
ルドのうち所望とするｎフイールド（便宜的にＮ
フイールドとして示す）と残りのｎフイールドと
に分けると、後述するところより明らかなように
Ｎフイールドの出力と残りのｎフイールドの出力
は逆相関係になることが判る。従つて、色フイル
タとしてはＮフイールドに合致する色光特性に選
定したものを使用し、Ｎフイールドの信号はこの
色フイルタを通して得た色分解像に基づく撮像出
力そのものを利用すると共に、残りのｎフイール
ドの出力は同一の色フイルタで得た出力の逆相出
力を利用すればよい。

続いて、第８図以下を参照して本発明に使用で
きる色フイルタの構成を説明する。PAL方式の
カラー固体撮像装置に適用した場合から説明する
も、PAL方式では上述したように、ｎ＝４であ
る。但し、CCDは２個用いた場合で、それがた
め本例では色フイルタをＵ信号形成用のフイルタ
とＶ信号形成用のフイルタとに分けると共に、
夫々の色フイルタは第１から第４フイールド（Ｎ
フイールドに対応する）において必要な色光のみ
を透過するようにフイルタ特性を選定し、残りの
フイールドに対応する信号成分は電気的な処理で
形成する。Ｖ信号形成用の色フイルタから説明し
よう。

Ｖ信号形成に必要な色フイルタの色光は第８図
の下段に示される色光で、これら色光のうちで
も、１つの分割領域からＲとＹの異つた色光を透
過させる必要があるため、まず第１から第４フイ
ールドにおける色光のみ抽出して各分割領域に配
したのが第９図Ａである。この構成では各分割領
域はＲ又はＹのいずれか一方の色光が対応してい
るので、フイルタ構成は可能である。

同様にして第５から第８フイールドについて考
察すると第９図Ｂのような配列関係となり、例え
ば第５フイールドでの信号関係をみると領域５Ｙ
より得られる輝度信号は同図Ａの領域１Ｙより得
られる輝度信号を位相反転したものと全く同じで
ある。他の信号関係も同様で夫々のフイールドで
得た出力の逆相出力を利用すれば、Ｖ信号形成用
の色フイルタは１枚でよい。すなわち第１０図に
示す色フイルタ８ＶがＶ信号形成用の色フイルタ
である。

ところで、このような色フイルタ８Ｖを使用し
たときのｆ_Sの位相関係は第９図Ａのようになる
から、色副搬送波周波数ｆ_Sの位相通りに信号の
読出しを行なうには、夫々の絵素に設けられた同
一の電極を２分し、例えば第１１図で示すように
第１及び第２フイールド目に読出すべき絵素（斜
線図示）と、第３及び第４フイールド目に読出す
べき絵素（無印）とに分割し、夫々に所望とする
撮像パルスＰ_S1，Ｐ_S2（後述する）を供給すれば
よい。

第１２図はＵ信号形成用の色フイルタ８Ｕの一
例であつて、第１３図がそのときの電極関係であ
る。

次に、上述した特殊な信号読出しを行なう
CCD１０の構成を第１４図以下を参照して説明
するも、第１４図はCCD１０の平面的な構成
図、第１５図以下第１８図まではCCD１０の各
部の断面図を示す。第１４図において、S₁〜S₄は
絵素を示し、添字「１」〜「４」はフイールドを
示す。垂直方向に配列形成された一列の絵素群に
ついて考察すれば、これらは信号の転送方向に向
つて第１から第４フイールド目に対応する絵素が
４フイールドを単位周期として順次配列され、絵
素と絵素との間の斜線図示のチヤンネルストツパ
１１が形成される。チヤンネルストツパ１１は絵
素の四周をほぼ囲繞する如く形成され、垂直方向
に延びるチヤンネルストツパ１１と絵素１との間
にはオーバーフロードレイン１２が形成される。
Ｇ_Dはこのオーバーフロードレイン１２に対する
コントロールゲートである。

垂直方向に延びるこれら一列の絵素群に対し、
一本の垂直シフトレジスタ２が設けられている。
このレジスタ２は２相の転送パルスＰ_V，Ｐ_V2に
て駆動されるため、２相用の電極φ_V1，φ_V2が形
成される。これら電極φ_V1，φ_V2は夫々キヤリヤ
転送時における方向づけをなすため第１５図及び
第１６図に示すように半導体基体１３の上面１３
ａに形成されたSiO₂等の絶縁層１４の厚みを変
え、ポテンシヤル１５の深さ（実線図示）を異な
らせてパリヤを形成し、厚みの薄い絶縁層１４の
直下にポテンシヤルのウエル１５ａが形成される
ようにしている。従つて、以後厚みの薄い絶縁層
１４に設けられた電極をストレージ電極とし、φ
_V1（Ｓ），φ_V2（Ｓ）で表わす。同様に厚みの厚
い絶縁層１４に対応する電極をトランスフア電極
とし、φ_V1（Ｔ），φ_V2（Ｔ）で表わす。

絵素１と夫々のストレージ電極φ_V1（Ｓ）、φ_V
_２（Ｓ）との間には絵素１のキヤリヤをポテンシ
ヤルウエル１５ａに移すためのゲートφ_Gが設け
られるも、このゲートφ_Gは第１５図で示すよう
にストレージ電極φ_V1（Ｓ），φ_V2（Ｓ）の一部
であつて、SiO₂層１４の厚みだけが異なる。

本発明では絵素１に対して設けられる撮像パル
ス供給用の電極φ_Sが第１１図に示したように２
つ分割され、夫々に所望とする撮像パルスＰ_S1，
Ｐ_S2が供給される。すなわち、第１及び第２フイ
ールド目で夫々用いられる絵素S₁及びS₂に対し、
第１の電極φ_S1が共通に設けられ、同様に第３及
び第４フイールドでの絵素S₃及びS₄に対し第２の
電極φ_S2が設けられる。これら電極φ_S1，φ_S2は
夫々の絵素の領域及びオーバーフロードレイン１
２の各ゲートＧ_Dをおおうように形成される。な
お、電極φ_S1，φ_S2はいずれも透明電極が使用さ
れるものである。

ここで、このCCD１０は印加電圧が“１”か
ら“０”に変わることによつてポテンシヤルウエ
ルは浅くなるものとする。絵素１及び垂直シフト
レジスタ２には第１９図Ａ〜Ｄに示すパルスが供
給される。第１及び第２の電極φ_S1，φ_S2に供給
される撮像パルスＰ_Sは従来と同様被写体の光情
報に応じたキヤリヤを誘起させるための蓄積パル
スＰ_SCとこのキヤリヤをレジスタ２に転送するた
めのパルス（以下ゲートパルスという）Ｐ_STとか
らなり、４フイールド４Ｖを単位周期とする。

第１の電極φ_S1に供給される第１の撮像パルス
Ｐ_S1は第１９図Ａで示すように第１及び第２フイ
ールド目の各垂直ブランキング期間（Ｖ・
BLK）にゲートパルスＰ_STを有する。これに対
して、第２の電極φ_S2に供給される第２の撮像パ
ルスφ_S2は第３及び第４フイールド目にゲートパ
ルスＰ_STを有する。

一方、各垂直レジスタ２に供給される第１及び
第２の転送パルスＰ_V1，Ｐ_V2（Ｐ_V2＝_V1）は第
１９図Ｃ及びＤに夫々示すようにフイールド毎に
その位相が反転するパルスが用いられる。

次にこのようなパルスによるCCD１０の読出
動作について第１５図及び第１６図を参照して説
明するも、本例では第１フイールド目（第１９１
の期間）の信号読出し動作を述べる。ほぼ１垂直
期間に相当する蓄積期間、CCD１０のポテンシ
ヤルは第１５図実線で示すようなポテンシヤルと
なつているので、被写体像に応じて対応する絵素
にキヤリヤが誘起される。ただし、この蓄積期間
中、垂直転送のため、転送パルスＰ_V1，Ｐ_V2は交
互に印加電圧“１”、“０”が加えられるが、簡単
化のため、第１５図は電極φ_V1直下のポテンシヤ
ルウエルが深い場合のみを示している。第１の撮
像パルスＰ_S1が印加された絵素S₁，S₂のキヤリヤ
は蓄積期間に続く転送期間で垂直シフトレジスタ
２に転送される。ここで、レジスタ２に形成され
た電極φ_V1，φ_V2には位相が反転した転送パルス
Ｐ_V1，Ｐ_V2が夫々供給されているので、その位相
関係を例えば第１９図Ｃ及びＤの如く選定すれ
ば、転送パルスＰ_V1，Ｐ_V2の電位関係によつて転
送期間中電極φ_V1直下のポテンシヤルウエルのみ
深くなる。すなわち、レジスタ２のポテンシヤル
関係は第１６図実線図示の如くなるから絵素S₁に
おけるキヤリヤだけがレジスタ２にゲートφ_Gを
通じて転送される。従つて、絵素S₂に誘起された
キヤリヤは転送されない。

転送期間が終了したのちは、レジスタ２に第１
９図で示すように1Hを周期とする転送パルスＰ_V
_１Ｐ_V2が供給されるので、水平ブランキング期間
を利用して従来装置と同様キヤリヤは水平シフト
レジスタ３側に転送される。転送時のポテンシヤ
ル関係は第１６図に示す通りである。

水平シフトレジスタ３にパラレル転送されたキ
ヤリヤはこのレジスタ３に印加されるクロツクパ
ルスＰ_Hにて１絵素づつ順次読出される。クロツ
クパルスＰ_Hの周波数は上述したように読出し色
信号の繰返し周波数が色副搬送波周波数
（4.43MHz）に等しくなるように選ばれている。

転送パルスＰ_V1，Ｐ_V2は1V毎に位相が反転する
ので、第２フイールド目に至ると、今度は他方の
転送パルスＰ_V2によつて電極φ_V2直下のポテンシ
ヤルのみ深くなり、その結果絵素S₂におけるキヤ
リヤだけがレジスタ２に転送されると共に、1H
間隔でそのキヤリヤが水平シフトレジスタ３に転
送され、これが順次読出される。

以下同様にして後半の２フイールドも第２の撮
像パルスＰ_S2と転送パルスＰ_V1，Ｐ_V2の組合せに
よつて絵素S₃→絵素S₄の順でフイールド毎にキヤ
リヤの読出しが行なわれる。各フイールドにおけ
るキヤリヤの流れを第２０図に示す。

実線矢印が第１のフイールド、破線矢印が第２
フイールド、１点鎖線矢印が第３フイールド、２
点鎖線矢印が第４フイールドである。

２枚の色フイルタ８Ｕ，８Ｖを使用したとき回
路系の一例を第２１図に示す。一方の色フイルタ
８Ｖに対応してCCD１０Ａが設けられ、他方の
色フイルタ８Ｕに対応してCCD１０Ｂが設けら
れる。

一対のCCD１０Ａ，１０Ｂに印加されるクロ
ツクパルスＰ_Hの周波数は色副搬送波周波数ｆ_Sの
２倍に選定される。後段のサンプリングホールド
回路２１Ａ，２１Ｂも同一クロツクパルスＰ_Hで
駆動される。CCD１０Ａ，１０Ｂで得た撮像出
力（点順次信号）Ｓ_V，Ｓ_Uはγ補正回路等を含む
プロセス回路２２Ａ，２２Ｂを経て輝度信号及び
色差信号の各処理回路２３，２４Ａ，２４Ｂに供
給される。輝度信号Ｙの処理回路２３から説明す
るも、夫々の撮像出力Ｓ_V，Ｓ_Uは第２２図Ａ及び
Ｂに示すような信号から成り立つているので、ス
イツチング周波数が4f_Sに選定されたスイツチ
SW₁が設けられ、両出力Ｓ_V，Ｓ_Uが合成される。
合成出力Ｓ_O（第２２図Ｃ）は更にｆ_Sをサンプリ
ング繰返し周波数とするサンプリングホールド回
路２５に供給され、合成出力Ｓ_O中より輝度信号
成分Ｙ_R，Ｙ_B（Ｙ_RはCCD１０Ａで得た成分、Ｙ
_Bは他方のCCD１０Ｂで得た成分）が抽出され、
その出力はローパスフイルタ２６に供給され、例
えば１〜2MHz程度までの低減成分からなる輝度
信号が形成される。

一方、合成出力Ｓ_Oに更に上述のフイルタ特性
と同一に選定されたローパスフイルタ２７に供給
され、その出力はこのフイルタ２７を介さない出
力と共に減算器２８に供給されることによつて、
合成出力Ｓ_O（Ｒ及びＢの原色信号を含む）のう
ち高域成分のみ出力され、この出力は上述した低
域成分と共に加算器２９に供給される。その結
果、最終的な輝度信号Ｙはその低域成分は本来の
輝度信号Ｙ_RＹ_Bからなり、高域成分は合成出力Ｓ
_Oの高域成分が利用されるものである。

なお、３０はフイルタ２７の介在によつて生ず
る時間遅れを補償する遅延回路である。

Ｖ信号及びＵ信号の処理回路２４Ａ，２４Ｂは
同一に構成されているので、一方だけ説明しよ
う。Ｖ信号の処理回路２４Ａはバンドパスアンプ
３１Ａと位相反転回路３２Ａと4V毎に切換わる
スイツチSW₂から構成される。Ｖ信号は色副搬送
波周波数ｆ_Sを中心とした側波帯成分が使用され
るので、バンドパスアンプ３１Ａの帯域巾は色副
搬送波周波数ｆ_Sを含むように設定される。後半
４フイールドのＶ信号は第９図で説明したように
後半４フイールドで得た出力の位相反転出力を利
用すればよいので、後半のフイールドのときスイ
ツチSW₂は点線の如く切換えられる。

このようにして得たＵ信号及びＶ信号と輝度信
号Ｙは夫々カラーエンコーダ３３に供給され、従
つて端子３４からはキヤリヤ周波数が4.43MHz
である目的とするPAL方式のカラー映像信号Ｓ_P
_ＡＬが得られることになる。

以上説明したように本発明では水平シフトレジ
スタ３に供給されるクロツクパルスＰ_Hの周波数
を、読出し色信号の繰返し周波数がPAL方式に
おける色副搬送波周波数ｆ_Sに等しくなる様に選
ぶと共に、色副搬送波周波数ｆ_Sの位相通りに信
号読出しを行なうようにしたものである。従つて
本発明によれば、従来装置のように原色信号のキ
ヤリヤ周波数を色副搬送波周波数ｆ_Sに変換する
ための信号処理回路を省略できると共に、キヤリ
ヤ周波数を色副搬送波周波数ｆ_Sに選定した場合
の位相補正を必要としないから、そのための位相
補正回路及びこれを駆動するに必要な回路系を全
く必要としないから、回路構成を大巾に簡略化で
きる特徴を有するものである。

そして、上述した位相補正する従来装置では位
相補正のため空間的な絵素配列と再生された絵素
配列とが一致せず1/2τ_Hだけ左右にずれるので再
現像が劣化する欠点を有するが、本発明では空間
的な絵素配列と再生された絵素配列とが同じにな
るから、再現像の劣化がない。

又、本発明においては、2nフイールドすなわ
ち８フイールドで位相が完結するような色副搬送
波周波数ｆ_Sを用いたとき８フイールドのうち前
半の４フイールドはこれらフイールドで得られる
出力そのものを利用し、後半４フイールドの出力
は、この４フイールドで得られる出力の逆相出力
を利用するようにしたものであるから、第１０図
及び第１２図に夫々示されるような色フイルタ８
Ｖ，８Ｕが利用できるようになり、色フイルタの
簡略化を達成できる大きな特徴を有する。

ところで、上述した実施例は夫々１本の絵素列
に対し１本の垂直シフトレジスタが設けられた
CCDに適用した場合について説明したが、垂直
シフトレジスタの共用化を図つた、すなわち２本
の絵素列に対して１本のレジスタが設けられてい
るようなCCDにも適用することができる。この
レジスタ共用のCCDを便宜的に変形CCDと呼称
すれば、この変形CCDの構成は第２３図に示す
通り、１本の垂直シフトレジスタ２に対し、その
左右に配列形成された絵素列を組とし、これが水
平走査方向に多数配列され、組と組との間はオー
バーフロードレイン１２が形成される。斜線領域
１１は上述したと同様にチヤンネルストツパの領
域を示す。夫々のフイールドで読出すべき絵素は
前述の場合と同様であるから、第１４図で示した
ような電極配線が行なわれる。詳細説明は割愛す
る。

第２４図は第１５図に対応した断面図で、その
ポテンシヤル関係は図の通りである。従つて、こ
のポテンシヤルは第１フイールド目の蓄積期間
（実線図示）と転送期間（破線図示）のときの関
係である。

変形CCDを用いたときのパルス関係は第１９
図に示した場合と同じ時系列をとるパルスが使用
される。

このような変形CCD１０を用いても、水平シ
フトレジスタ３に印加するクロツクパルスＰ_Hの
周波数を、読出し色信号の繰返し周波数が色副搬
送波周波数ｆ_Sに等しくなるように選び、かつそ
の位相通りで、しかも後半のフイールドは逆相関
係となるように信号の読出しを行なえば、上述し
たと同様な効果を奏しうる。又この変形CCDに
よれば水平方向における２絵素分の占有領域は従
来に比し2/3程度となり、小型化と高解像度化を
達成できる。

第２５図以下の実施例はCCDを１個使用して
所望とするカラー映像信号を得る場合の一例で、
色フイルタ８は第２５図で示すように構成され
る。すなわち、Ｕ信号用の色フイルタ８ＵとＶ信
号用の色フイルタ８Ｖの色光を2H毎に交互に順
次配列して色フイルタ８が構成される。この色フ
イルタ８を使用する関係上、絵素とｆ_Sの位相の
関係は第２６図のようになるから、本例で使用す
るCCD１０における第１及び第２の電極φ_S1，
φ_S2は第２７図で示す如く、絵素列に対応して直
線状に被着形成される。

色副搬送波周波数ｆ_Sの位相通りの絵素配列は
図のようになる。従つて、位相に合致した信号読
出しを行なうための撮像パルスＰ_Sと転送パルス
Ｐ_Vとの関係は第２８図に示す如き電位関係に設
定されるものである。

第２９図は以上のような色フイルタ８とCCD
１０を使用したときの回路例である。その詳細な
説明は割愛するも、スイツチSW₄及びSW₅は4V
毎に反転制御され、夫々の出力端子にはＵ信号Ｅ
_U及びＶ信号Ｅ_Vが夫々同時化されて得られるよう
になつている。３６は遅延回路である。

本発明は前述したように2nフイールドで位相
が完結するような場合に適用して好適ならしめた
ものであるから、本発明ではPAL方式に限ら
ず、我が国テレビジヨン放送の標準方式である
NTSC方式のカラー映像信号を得るようなカラー
固体撮像装置にも適用できるは勿論である。
NTSC方式における場合も前半２フイールドはそ
のままの出力を利用し、後半の２フイールドのみ
反転出力を利用すればよい。色フイルタは次のよ
うに構成される。

NTSC方式では周知のように同一フイールド内
でライン毎に色副搬送波周波数ｆ_Sの位相が反転
し、同一フレーム内でフイールド毎に位相が反転
し、２フレーム間でフレーム毎に位相が反転する
から、結局４フイールドで位相が元に戻ることに
なる。従つて、色副搬送波周波数ｆ_Sの位相関係
は第３０図で示すようになる。

搬送色信号は周知のように色副搬送波がＲ及び
Ｂの色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙで夫々変調されたも
のとして表わされているから、色フイルタとして
は２枚使用される。例えば、第３０図に示す位相
関係を満足するＲの色差信号用の色フイルタは第
３１図で示す如くなる。

第１フイールド目と第２フイールド目のフイル
タは図の上段に掲げる色光となる。第３フイール
ド目の色副搬送波周波数ｆ_Sの位相は第１フイー
ルド目と逆相関係にあり、同様に第２フイールド
と第４フイールドの位相も逆相になるから、これ
ら後半のフイールドでの分光特性は前半のフイー
ルドとは逆になる。従つてフイルタの色光は下段
のようになる。

依つて、NTSC方式の場合では第３２図で示す
モザイク状の色フイルタ２０Ａが使用される。Ｂ
の色差信号はＢ及びＹを透過光とするフイルタ２
０Ｂにて得ることができる。但し、ＲとＢの色差
信号間には周知のように90゜の位相差があるの
で、実際の装置では例えば図で示すように90゜に
相当する距離だけずらせばよい。電気的に処理し
ても勿論可能である。

以上説明したように本発明では色副搬送波周波
数ｆ_Sの位相通りに信号を読出すと共に、特殊な
信号処理を施こして所期の目的を達成できるよう
にしたもので、使用するCCDの数には何ら制限
をうけない。CCDとしては埋込みチヤンネル型
でも勿論よい。

フイールド分割は前半、後半夫々４フイールド
（又は２フイールド）に限らず所望とする４フイ
ールド（又は２フイールド）であればよく、フイ
ールド順に分割する必要はない。

【図面の簡単な説明】

第１図はインタライントランスフア方式による
固体撮像体の一例を示す構成図、第２図、第３図
及び第５図はPAL方式の色副搬送波信号の位相
関係を説明するための図、第４図は固体撮像体と
の関係を示す図、第１０図及び第１２図は本発明
装置に使用して好適な色フイルタの構成図、第６
図〜第９図はその説明図、第１１図及び第１３図
は本発明による信号読出しを説明するための図、
第１４図は本発明による固体撮像装置に適用して
好適な固体撮像体の一例を示す構成図、第１５図
〜第１８図は各部の断面図、第１９図は固体撮像
体を駆動するに必要なパルス波形図、第２０図は
キヤリヤ転送方向を示す図、第２１図は本発明装
置の要部の一例を示す系統図、第２２図はその動
作説明に供する波形図、第２３図は他の固体撮像
体の一例を示す第１４図と同様な構成図、第２４
図はその−線上断面図、第２５図は色フイル
タの他の例を示す構成図、第２６図はこの色フイ
ルタを使用したときの信号読出しと電極の関係を
示す図、第２７図は固体撮像体の更に他の例を示
す要部の構成図、第２８図はそのときのパルス波
形図、第２９図は回路系の一例を示す系統図、第
３０図〜第３２図はNTSC方式のカラー撮像装置
に適用した場合の説明図である。１０は固体撮像体、Ｐ_Sは撮像パルス、Ｐ_Vは転
送パルス、Ｐ_Hはクロツクパルス、φ_S1，φ_S2は
第１及び第２の電極、φ_V1，φ_V2は転送電極、
１，S₁〜S₄は絵素、２は垂直シフトレジスタ、３
は水平シフトレジスタ、８，８Ｕ，８ＶはPAL
方式の色フイルタ、２０Ａ，２０ＢはNTSC方式
の色フイルタである。

Claims

【特許請求の範囲】

１被写体が投影される固体撮像体を有し、該固
体撮像体には、水平及び垂直方向に所定のピツチ
でマトリクス状に配された複数の絵素と、該絵素
に蓄積された電荷を垂直方向に転送する複数の垂
直シフトレジスタと、該複数の垂直シフトレジス
タによつて転送された電荷を水平方向に転送する
水平シストレジスタとが具備され、上記水平シフ
トレジスタに供給されるクロツクパルスの周波数
を、上記水平シフトレジスタの出力端に得られる
色信号の繰り返し周波数が色副搬送波の移相が
2nフイールドで完結するような標準方式カラー
テレビジヨン信号の色副搬送波周波数と等しくな
るように選定し、上記複数の絵素を上記2nフイ
ールドのうちの所望のｎフイールドの各フイール
ドに夫々個別に対応するように配置し、該ｎフイ
ールド期間は各フイールドにおいて対応する絵素
に蓄積された電荷を読み出して出力となすと共に
残りのｎフイールド期間は各フイールドにおいて
上記所望のｎフイールドのうちの特定のフイール
ドに対応する絵素に蓄積された電荷を読み出して
位相反転して出力となすことによつて得られた色
信号が上記標準方式カラーテレビジヨン信号の色
副搬送波の位相と合致するようになしたことを特
徴とするカラー固体撮像装置。