JPS62188491A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は固体ｒｉ像装置に係り、特にＣＯＤ　（チ１ｒ
−ジ・カップルド・デバイス）などの電荷転送素子を転
送レジスタとして使用した、インターライン転送方式の
固体撮像装置に関する。

従来の技術 第４図（Ａ）は従来の固体撮像装置の一例の構成図を示
す。半導体基板１上に受光素子（例えばフォトダイオー
ド）２が複数個マトリクス状に配置されており、また゛
水平走査方向に直交する垂直方向で、かつ、垂直方向に
相隣る受光素子２間に垂直転送レジスタとしてＣＣｌ）
　３が配置されている。受光素子２は垂直転送ＣＣＤ３
の１段に対して、Ａ、Ｂフィールド用に２個配置されて
いる。

被写体よりの光は受光部２により受光され、電荷として
蓄積される。全受光部２の蓄ｖ４電荷は垂直転送ＣＣＤ
３に転送される。例えば、第４図（Ｂ）に示す如く、成
る受光部２の蓄積電荷ＱＡＩは垂直転送ＣＣＤ３のφＶ
２ゲートに転送され、かつ、蓄積電荷ＱＡ２は垂直転送
ＣＣＤ３のφＶ４ゲートに転送される。しかる後にφＶ
２ゲート下にある電荷ＱＡＩがφＶ３ゲートを介してφ
Ｖ４ゲートに供給され、ここでφＶ４ゲート下にある電
荷Ｑ＾２と混合される。また、次のフィールドでは蓄ｌ
ａ電荷ＱＡ３が垂直転送ＣＣＤ３のφＶ１ゲートを介し
てφＶ４ゲート下にある電荷Ｑ＾２と混合される。これ
により、インターレースが可能となる。

垂直転送レジスタ３を第４図（Ａ）中、Ｙ方向に１水平
期間毎に転送された電荷は水平転送レジスタとしてのＣ
ＣＤ４に供給され、ここで蓄積後更に４相のクロックφ
ｖ１〜φｖ４に基づいて矢印Ｘ方向（水平方向）へ１画
素分ずつ転送され、アンプ５を通して出力端子６へ映像
信号として出力される。

ここで、受光部２の前面には、第５図に示す如く、水平
方向に２つの受光部ピッチ周期で黄色光透過部Ｙｅ、シ
アン光透過部Ｃｙが配置され、かつ、それが垂直方向に
１つの受光部おき毎に設けられると共に、マゼンタ光透
過部Ｍａと緑色光透過部Ｇとが図示の如く配置されたフ
ィルタが設けられている。

これにより、上記出力端子６より取り出される映像信号
は、ベースバンドの輝度信号と、色信号で搬送波を変調
した被変調色信号との合成信号となる。このうち、輝度
信号はｎライン、（ｎ＋１）ライン共に （Ｙｅ十Ｍｇ）＋　（Ｃｙ十Ｇ） ＝　（Ｙｅ＋Ｇ）＋　（Ｃｙ＋Ｍｑ） ＝２Ｒ＋３Ｇ＋２Ｂ となる。一方、色信号は、ｎラインでは（’／’ｅ十Ｍ
ａ）−（Ｃｙ＋Ｇ）＝２Ｒ−Ｇとなり、（ｎ＋１）ライ
ンでは （（、Ｊ＋ＭＱ）　−（Ｙｅ＋Ｇ）＝２８−Ｇとなる。

上記の従来のフィールド読み出し方式の固体撮像装置に
よれば、受光部２の電荷蓄積時間が１フイールドなので
等価残像が無く、動解像度が向上し、更に垂直エツジの
フリッカが軽減される等の特長があることが知られてい
る（例えば、曽根他：“フィールド読み出し方式ＣＯＤ
のカラー撮像評価”、テレビジョン学会技術報告、　Ｔ
　Ｅ　Ｂ　Ｓ　８７−３゜Ｐ、２３（Ｍａｙ、、１９８
３　）参照）。

発明が解決しようとする問題点 しかるに、上記の従来装置は色信号が上記の如く、成る
ラインでは（２Ｒ−Ｇ）、次のラインでは（２Ｂ−Ｇ）
となる線順次信号であるため、色信号としては垂直方向
の解像度は本来の半分となり、また偽の色信号や輝度信
号へのビートを発生させ、画質を著しく悪くしていた。

そこで、本発明は水平転送レジスタ及び垂直転送レジス
タを各々２系統設ける構成とすることにより、上記の問
題点を解決した固体撮像装置を提供することを目的とす
る。

問題点を解決するための手段 本発明になる固体撮像装置は、水平走査方向に直交する
垂直方向に配列された受光素子群を一組とする各組の受
光素子群の垂直方向上両側に夫々設けられた第１及び第
２の垂直転送レジスタと、各組の受光素子群のうち垂直
方向上奇数番目の受光素子の蓄［１荷は第１の垂直転送
レジスタへ、偶数番目の受光素子の蓄積電荷は第２の垂
直転送レジスタへ夫々転送する手段と、第１及び第２の
水平転送レジスタと、第１及び第２の水平転送レジスタ
よりその蓄積電荷を互いに同時に、かつ、直列に読み出
す手段とよりなる。

作用 マトリクス状に配置された複数個の受光素子の蓄積電荷
は、その両側の第１及び第２の垂直転送レジスタのうち
、受光素子が垂直方向上奇数番目のものである場合は第
１の垂直転送レジスタへ転送され、偶数番目のものであ
る場合は第２の垂直転送レジスタへ転送される。上記の
第１の垂直転送レジスタを転送された電荷は、第１の水
平転送レジスタを通して出力される。また、上記の第２
の垂直転送レジスタを転送された電荷は、第２の水平転
送レジスタを転送されて出力される。第１及び第２の水
平転送レジスタの読み出しは互いに同時に、かつ直列に
順次に行なわれる。

第１及び第２の垂直転送レジスタには、垂直方向上−列
当りの受光素子群のうち、半分の受光素子群の各蓄積電
荷が夫々転送されるため、第１及び第２の垂直転送レジ
スタにより占有される半導体基板上の面積は、垂直方向
上の受光素子群の一方の側にのみ垂直転送レジスタが設
けβれている従来の固体撮像装置における垂直転送レジ
スタの占有面積と変らない。これにより、開口率には影
響は及ぼさない。なお、水平転送レジスタは２つあり、
それらの各々に従来の半分の受光素子群の蓄積電荷が供
給されるから、その水平転送用クロック周波数は従来と
同じで良い。

実施例 以下、本発明の実施例について説明するに、第１図（Ａ
）は本発明の一実施例の構成を示す。同図（Ａ）中、第
４図（Ａ）と同一構成部分には同一符号を付しである。

複数個の受光素子２のうち、垂直方向に配列された受光
素子群を一組とすると、上記複数個の受光素子２は複数
組の受光素子群を構成する。各組の受光素子群の各々の
垂直方向上両側の位置には、一方の側に第１の垂直転送
レジスタである垂直転送ＣＣＤ８が配置され、他方の側
に第２の垂直転送レジスタである垂直転送ＣＣＤ９が配
置されている。

複数の垂直転送レジスタ８を転送された電荷は第１の水
平転送レジスタである水平転送ＣＧＤ１０に供給され、
これと同時に複数の垂直転送レジスタ９を転送された電
荷は第２の水平転送レジスタである水平転送ＣＧＤ１１
に供給される。

ここで、成る任意の一列の受光素１群を構成する複数の
受光素子のうち、第１図（Ｂ）に示す如く、１番目、３
番目の受光素子２−１．２−３の蓄積電荷０Ａ１．ＱＡ
３は隣接する垂直転送ＣＣＤ８へ転送され、同様に他の
奇数番目の受光素子の蓄積電荷（Ｑ　Ａｚｎ＋＋等）も
垂直転送ＣＣＤ８へ転送される。これに対し、第１図（
Ｂ）に示す如く、２番目の受光素子２−２の蓄積電荷Ｑ
Ａ２等、偶数番目の受光素子の蓄積電荷（ＱＡ４．・・
・。

ＱＡ２１１）は、隣接するもう一方の垂直転送ＣＣＤ９
へ転送される。他の組の受光素子群の蓄積電荷も同様に
して垂直転送ＣＣＤ８及び９へ振り分けて転送される。

次に、垂直転送ＣＣＤ８により蓄積された電荷は垂直方
向に転送されて水平転送ＣＧＤＩＯに供給される。これ
と同様に、垂直転送ＣＣＤ９よりの電荷は同様にして水
平転送ＣＣＤ１１に供給される。水平転送ＣＣＤ１０及
び１１に供給された電荷は、１水平走査期間毎に直列に
水平転送され、アンプ１２及び１３を別々に通して出力
端子１４及び１５へ同時に出力される。

ここで、本実施例では例えば第２図に示す如き構成の色
フィルタが受光部２の前方に設けられている。第２図中
、第５図と同一構成部分には同一符号を付しである。第
２図において、Ｗは白色光透過部で、水平走査方向に緑
色光透過部Ｇと一受光素子ピッチ単位毎に交互に配列さ
れ、かつ、垂直方向に黄色光透過部Ｙｅと一受光素子ピ
ッチ単位毎に交互に配列されている。黄色光透過部Ｙｅ
とシアン光透過部Ｃｙとは水平走査方向に一受光素子ピ
ッチ単位毎に交互に配列されている。

これにより、第１図（Ａ）に示す水平転送ＣＣ゛Ｄ１０
よりアンプ１２及び端子１４を介して取り出される信号
は、黄色光による映像信号とシアン光による映像信号と
が、−受光素子ピッチ毎に交互に時系列的に合成された
映像信号となり、第３図に示すサンプル・ホールド回路
１８及び１９に供給される。他方、第１図（Ａ）に示す
水平転送ＣＣＤ１１よりアンプ１３及び端子１５を介し
て取り出される信号は、白色光による映像信号と緑色光
による映像信号とが、−受光素子ピッチ毎に交互に時系
列的に合、成された映像信号となり、第３図に示すサン
プル・ホールド回路２０及び２１に夫々供給される。

サンプル・ホールド回路１８及び１９により隣接する受
光素子からの映像信号が同時化された後、低域フィルタ
２２．２３を別々に通してマトリクス回路２６に供給さ
れる。同様に、サンプル・ホールド回路２０及び２１に
より隣接する受光素子からの映像信号が同時化された後
、低域フィルタ２４．２５を別々に通してマトリクス回
路２６に供給される。これにより、１水平走査期間は第
１図（Ａ＞中、水平走査方向上隣接する２行の受光素子
であって、隣接する４つの受光素子からの黄色光、シア
ン光、緑色光及び白色光による映像信号単位毎に順次に
マトリクス回路２６に供給される。また、第２図に示ず
如く、Ａフィールド読み出し時と次の８フィールド読み
出し時では、ｎラインにおいて読み出される受光素子は
、インターレースのため、−行ずれるようにされである
。

マトリクス＠路２６は上記の４種の映像信号をマトリク
ス演算して、赤色信号Ｒ０緑色信号Ｇ及び青色信号Ｂを
夫々分離して出力端子２７．２８及び２９へ別々に、か
つ、同時に出力すると共に、輝度信号Ｙを出力端子３０
へ出力する。

このように、本実施例によれば、−ラインの映像信号か
ら三原色信号を得ることができ、しかもその三原色信号
はベースバンドの信号形態で得ることができる。なお、
三原色信号の代りに色差信号を得るにうにすることもで
きることは勿論である。また、水平転送の駆動周波数が
高くなった場合、−列おき毎の垂直転送レジスタからの
電荷が・供給される２つの水平転送ＣＯＤを有する装置
に本発明を適用することもできる（この場合は、水平転
送ＣＯＤは全部で４つになる。）。

発明の効果 上述の如く、本発明によれば、各ライン毎に色信号（三
原色信号又は色差信号）を得ることができるから、従来
装置のように線順次色信号を得るものに比し、垂直方向
の色の解像度を向上することができ、また、高解像度を
目的とした場合、水平走査方向の画素数を増やづ“こと
ができても、垂直方向の画素数は走査線数の制約によっ
て増やせないから一従来装置では将来、高解像度を目的
として水平走査方向の画素数を増やしても、色の解像度
の向上にはつながらないが、本発明では各ライン毎に色
信号を生成出力できるから、この走査方向の画素数の増
加に対応して色の解像度も向上することができる。

また、本発明では、色信号はベースバンドの信号形態で
得ることができるから、同時化回路等は不要で、回路構
成をｌｉ！Ｉ単にすることができ、更に水平転送レジス
タを２つ設けているので、垂直転送レジスタを２つずつ
設けても、水平転送レジスタを１つしか有さない固体撮
像装置の場合に比し、レジスタの駆動周波数を半分（す
なわち、従来装置と同一周波数）に下げることができ、
回路構成上有利である等の特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）は夫々本発明の一実施例の構成図
及び要部における電荷転送を説明する図、第２図は本発
明において使用される色フィルタの構成の一実施例を示
す図、第３図は本発明装置における信号処理系の一実施
例を示すブロック系統図、第４図（Ａ）、（Ｂ）は夫々
従来装置の一例の構成図及び要部における電荷転送を説
明する図、第５図は従来装置における色フィルタの構成
の一例を示す図である。 ２．２−１〜２−３・・・受光素子、３・・・垂直転送
ＣＯＤ　（チャージ・カップルド・デバイス）、８・・
・第１の垂直転送ＣＯＤ、９・・・第２の垂直転送ＣＣ
０１１０・・・第１の水平転送ＣＣＤ、１１・・・第２
の水平転送ＣＯＤ、１８〜２１・・・サンプル・ホール
ド回路、２６・・・マトリクス回路、２７〜２９・・・
原色信号出力端子、３０・・・輝度信号出力端子。 特許出願人　日本ビクター株式会社 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 マトリクス状に配置された複数個の受光素子に蓄積され
   た電荷を垂直転送レジスタを通して水平転送レジスタへ
   供給し、該水平転送レジスタより１水平走査期間毎に順
   次映像信号として読み出す固体撮像装置において、 該複数個の受光素子のうち水平走査方向に直交する垂直
   方向に配列された受光素子群を一組とする各組の受光素
   子群の垂直方向上両側に夫々設けられた第１及び第２の
   垂直転送レジスタと、該各組の受光素子群のうち垂直方
   向上奇数番目の受光素子の蓄積電荷を隣接する該第１の
   垂直転送レジスタへ夫々転送すると同時に、偶数番目の
   受光素子の蓄積電荷を隣接する該第２の垂直転送レジス
   タへ夫々転送する手段と、 該第１の垂直転送レジスタを転送された電荷が供給され
   る第１の水平転送レジスタと、 該第２の垂直転送レジスタを転送された電荷が供給され
   る第２の水平転送レジスタと、 該第１及び第２の水平転送レジスタよりその蓄積電荷を
   互いに同時に、かつ、直列に読み出す手段とよりなるこ
   とを特徴とする固体撮像装置。