JPS6397078A - 固体撮像素子の読出し方法 - 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、特にカラー画像用の高解像力固体撮ｉ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ィルタを配置　　　　゛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復数の光電
変換素子からなり、これら光電変換素子それぞれに、マ
イクルフィルタの各モザイク状素子が対応している。従
って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のフィ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、奇数番目の行をＲＧＲＧ・・・と
じ、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２
ｎ＋２行（ｎはＯを含む正の整数）を組合わせ、Ｂフィ
ールドとしては第２ｎ＋２行と第２ｎ＋３行を組合わせ
ることによって、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亥で緩和
することが可能な固体８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。従っ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
を高めることはできない。そこで上記のような固体撮像
素子において、本発明は特殊な言置電荷読出し方法を提
供ひて、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、田行目の
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１セル分垂直方向に転
送する。次にｍ−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する。その後垂直電荷転送部内の信
号電荷を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ｉ！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特使われ
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
わたって分散され、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
より電荷の伝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
クロフィルタと組合わせて使用することを＃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Ｍ＆像素子の集積密度を低下
させるものと考えることもできる。

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＊線内の光電変換
素子の行数ｍは２として説明するが、当業者にとってこ
の数ｍを６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、本発明に使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は垂直スイッチ２
１〜２４を介してσＧＤからなる垂直電荷転送部３に接
続されている。垂直００Ｄ５には、電荷転送用の電極３
１〜６８が設けられている。

垂直スイッチ２１〜２４の制御電極と蒐荷転送電ｊＭ３
１〜６８には、図示したような対応関係で転送制御線や
ＬＡ、ψＩＢ、φ２．中ｓＡ、ｑ）３ｓ。

φ４が接続されている。図において垂直スイッチ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６への信号電
荷の受渡しを、ＯＯＤ方式で行っ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ッチ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。

転送制御線ゆＩＡ−１４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
ψ３Ａにパルスが供給される。このパルスによりスイッ
チ２２が導通し、光電変換素子１２内に生じた信号電荷
は、このスイッチ２２を介して垂直転送部乙の電極３６
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３６の下
にある電荷は７Ｊｉ極３４の下に送られる。次に制御線
φＩＡとφＩＢに同時にパルスが供給される。この時制
御線ψＩ人に供給されるパルスは、前記制御線ψ３Ａ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、スイッチ２１を導通させる。一方制御線
φＩＢ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。従ってこの時、光電変換素
子１１の電荷は、スイッチ２１を介して垂直転送部６の
電極３１の位置に達するが、−力先電変換素子１３の電
荷はそのままである。その間に電極６４の下にあった電
荷が電極６５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５５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フィールドとＢフィ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。従って光電変換素
子１３と１４は、この人フィ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３１，５５．３９．４５・・・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
３９，４３．　　・・・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６に着目すれば、それぞれ貯えられた
信号′重荷あたり４つの１！極（例えば３１に対して３
１〜３４）が設けられている。従って垂直転送部６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、
後続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ｔ＃像素子をカラー１係用に使用す
る場合のマイクロフィルタの配列の一例を示している。

１本の走査称は２行の光；変換素子からなり、第１行の
光電変換素子上のフィルタは色Ｇを有する。−力筒２行
の充電変換素子には、色Ｒと１が交互に配置されている
。従って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００
Ｄから成り、第１の水平００ＤはＧ信号ｑ用に、第２の
水平００Ｄ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
羨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、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、Ｊｆｇ方式の電
荷転送を行うことができる。従って高解台力のため画素
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ィルタの色配列
を示す略図である。 １１〜１４・・光電変換素子 ２１〜２４・・垂直スイッチ ６・・垂直電荷転送部 ３１〜３８・・転送電極 φ１人〜ψ４・・転送制御線 Ｒ，Ｇ、Ｂ・・マイクロフィルタの色 第　　１　　図 第　　２　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）受光部、電荷転送部および転送制御部を有し、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行目の光電変換索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信号電荷を１セル分転送し
   、ｍ−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、垂直電荷転送部内で信号電荷を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
   荷を垂直電荷転送部へ転送した後に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つて、水平電荷転送部から信号電荷
   を取出すことを特徴とする、固体撮像素子の読出し方法
   。