JP2573029B2

JP2573029B2 - 固体撮像装置

Info

Publication number: JP2573029B2
Application number: JP63150562A
Authority: JP
Inventors: 透渡辺
Original assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Current assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Priority date: 1988-06-17
Filing date: 1988-06-17
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2012-01-16
Also published as: JPH01318367A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明はCCD固体撮像素子を備えた固体撮像装置に関
する。

（ロ）従来の技術 CCD固体撮像素子を用いたテレビカメラ等の撮像装置
に於いては、テレビジョン同期信号に基づいて素子の各
種動作タイミングを作成し、このタイミングに従って固
体撮像素子がパルス駆動されることとなる。即ち、固体
撮像素子は、テレビジョン同期信号の垂直ブランキング
期間に亘って画像電荷が蓄積され、この画像電荷が垂直
走査線の帰線期間に転送駆動されて読出される。通常の
固体撮像装置では、画像電荷の蓄積期間（１フィール
ド）が例えば1/60秒に設定され、フィールド単位で連続
した画像信号が得られる。

上述の撮像装置に於いて被写体の輝度が低下すると、
固体撮像素子に蓄積される画像電荷が減少し、画像信号
レベルが低下する。このため、画像電荷の蓄積を複数の
フィールドに亘って行うことが考えられている。例え
ば、２フィールドに亘って画像電荷を蓄積するように構
成すれば、画像電荷の蓄積期間が1/30秒となり、撮像感
度は２倍となる。しかし、２フィールドに亘って画像電
荷が蓄積される場合、１フィールド置きにしか画像信号
が得られず、再生画面にフリッカが発生するため１フィ
ールド分の画像信号を補間することが必要となる。

第６図は、画像信号をフィールド単位で補間するため
の構成図である。この図に於いて、（１）は受光部
（Ｐ）、蓄積部（Ｓ）及び水平レジスタ（Ｈ）からなる
フレームトランスファ型CCD固体撮像素子、（2P）（2
S）（2H）は固体撮像素子（１）の各部に駆動パルスを
供給する駆動回路、（３）は画像信号の補間回路、
（４）はサンプルホールド、増幅、ガンマ補正等の信号
処理が行われる信号処理回路、（５）は駆動回路（2P）
（2S）（2H）及び信号処理回路（４）の各タイミングを
制御するタイミング発生回路である。

固体撮像素子（１）は、駆動回路（2P）（2S）（2H）
でパルス駆動されるもので、受光部（Ｐ）には駆動回路
（2P）から読出転送パルスφ_Ｐが供給される。また、蓄
積部（Ｓ）には蓄積転送パルスφ_Ｓが駆動回路（2S）か
ら供給され、水平レジスタ（Ｈ）には出力転送パルスφ
_Ｈが駆動回路（2H）から供給される。水平レジスタ
（Ｈ）から出力される画像信号は補間回路（３）を通し
て信号処理回路（４）に入力され、ビデオ信号として信
号処理回路（４）から出力される。

補間回路（３）は、A/D変換回路（31）、D/A変換回路
（32）、フィールドメモリ（33）及び結合回路（34）か
らなり、画像信号ＸがA/D変換回路（31）でデジタルデ
ータに変換され、フィールド毎にフィールドメモリ（3
3）に記憶される。そして、所定期間例えば１垂直ブラ
ンキング期間経過した後にフィールドメモリ（33）から
読出され、D/A変換回路（32）で再び画像信号X_Dに変換
されて画像信号Ｘと結合回路（34）で合わせられ補間画
像信号Ｙとして出力される。

第７図は、画像電荷を２フィールドに亘って蓄積する
場合のタイミング図である。読出転送パルスφ_Ｐは、垂
直ブランキングパルスVDの帰線期間に於いて、２フィー
ルド（2V期間）毎に駆動パルスP₁,P₂,…を有し、2V期間
に蓄積された画像電荷を受光部（Ｐ）から蓄積部（Ｓ）
に転送する。蓄積転送パルスφ_Ｓは、駆動パルスP₁,P₂,
…に対応して駆動パルスS₁,S₂,…を有し、上記画像電荷
が蓄積部（Ｓ）に蓄積される。そして、水平ブランキン
グ期間（1H期間）毎に水平レジスタ（Ｈ）へ画像電荷が
転送され、出力転送パルスφ_Ｈに依って順次素子外部に
出力される。2V期間に亘って蓄積された画像電荷は、1V
期間で読出されるため、水平レジスタ（Ｈ）から出力さ
れる画像信号Ｘは、1V期間置きに出力される。そこで、
補間回路（３）では、画像信号Ｘと、これを1V期間遅延
して得られた画像信号X_Dとを合わせることに依って、1V
期間毎に連続した画像信号Ｙが得られる。

また、画像電荷を3V期間以上に亘って蓄積する場合に
於いても、画像信号が出力されない間をフィールドメモ
リ（33）に記憶された１フィールド分の画像データに依
って補間することも可能である。

（ハ）発明が解決しようとする課題しかしながら、上述の撮像装置に於いては、画像信号
の無信号部分を補間するために１フィールド分の画像信
号を少なくとも1V期間遅延させる必要があり、大規模な
遅延回路が必要であった。例えば、第６図に示す装置で
はA/D変換回路（31）、D/A変換回路（32）及びフィール
ドメモリ（33）等が必要となり、回路規模が大きくな
り、装置のコストアップの要因となっていた。

そこで本発明は、比較的簡単な回路を用いて画像信号
の欠けた部分を補間することに依り、撮像装置の感度の
向上を図ることのできる固体撮像装置の提供を目的とす
る。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は上述の課題を解決するためになされたもの
で、受光した画像を光電変換して画像信号を得る固体撮
像素子と、この固体撮像素子の光電変換電荷を転送駆動
し複数画素の光電変換電荷をその転送過程に於いて合成
する駆動回路と、上記固体撮像素子から得られる画像信
号を水平ブランキング期間単位で補間する補間回路と、
を備え、複数画素の光電変換電荷の合成に依って複数の
水平ブランキング期間毎の１水平ブランキング期間に信
号が存在する上記画像信号を全ての水平ブランキング期
間に信号が存在するよう補間することを特徴とする。

（ホ）作用本発明に依れば、複数画素の光電変換電荷を合成する
ことで、固体撮像素子の感度の向上が図れ、画像信号の
補間を水平ブランキング期間単位で行うことができるた
め、画像信号の遅延が1H遅延回路で構成でき、回路の簡
略化が図れる。

（ヘ）実施例本発明の一実施例を図面に従って説明する。

第１図は本発明の固体撮像装置の構成図である。この
図に於いて、（６）は1H遅延素子（61）を備えた補間回
路であり、その他第６図と同一部分には同一符号を付
す。本発明の特徴とするところは、受光部（Ｐ）に蓄積
された画像電荷を転送する過程に於いて、複数の画素の
画像電荷を合成することにある。

第２図は、２画素の画像電荷を合成して転送するとき
のタイミング図である。読出転送パルスφ_Ｐは、垂直ブ
ランキングパルスVDの帰線期間に於いて、各フィールド
毎に駆動パルスP₁,P₂,P₃,…を有し、1V期間に蓄積され
た画像電荷を受光部（Ｐ）から蓄積部（Ｓ）に転送す
る。蓄積部（Ｓ）に蓄積される画像電荷は、蓄積転送パ
ルスφ_Ｓに依って水平ブランキング期間（1H期間）毎に
水平レジスタ（Ｈ）に転送される。この水平レジスタ
（Ｈ）に供給される出力転送パルスφ_Ｈは、2H期間毎に
駆動パルスH₁,H₂,…を有し、蓄積部（Ｓ）から水平レジ
スタ（Ｈ）への転送の２回毎に水平レジスタ（Ｈ）から
外部へ画像電荷を転送する。即ち、２画素分の画像電荷
が合成されて、画像信号が出力されることに依って固体
撮像素子（１）の感度が２倍となる。

このとき、固体撮像素子（１）から得られる画像信号
Ｘは、2H期間毎に1H期間の信号しかなく、残りの1H期間
を補間することが必要となる。そこで、この画像信号Ｘ
を1H遅延素子（61）に依って1H期間遅延させ、この遅延
画像信号X_Dと画像信号Ｘとを合わせることで、1H期間毎
に信号を有する画像信号Ｙが得られる。

第３図は、２画素の画像電荷を合成した場合に用いる
補間回路である。この補間回路（６）は、ベースに画像
信号Ｘが接続された第１のトランジスタ（T₁）と、ベー
スに遅延画像信号X_Dが接続された第２のトランジスタ
（T₂）とが共通の抵抗（Ｒ）を介して接地され、他方の
各コレクタが電源に接続されて構成され、エミッタ電位
が画像信号Ｙの出力となる。従って、画像信号Ｘ及び遅
延画像信号X_Dの内、高電位の方の信号に対応した増幅信
号が画像信号Ｙとなるため、無信号期間のノイズはほと
んど無視される。

以上の説明に於いては、２画素の画像電荷を合成する
場合について例示したが、３素、或いは４画素以上の画
像電荷を合成することも可能である。例えば３画素の画
像電荷を合成する場合、出力転送パルスφ_Ｈが3H期間毎
に駆動パルスを有するように構成し、3H期間毎に1H期間
の信号が存在する画像信号に対して補間処理を施せばよ
い。この場合の補間回路（６）は、第４図に示すように
第３図の補間回路を拡張することで得られ、２つの1H遅
延素子（61A）（61B）を介して得られた2H遅延画像信号
X_2Dがゲートに接続された第３のトランジスタ（T₃）が
第１及び第２トランジスタ（T₁）（T₂）に対して並設さ
れた構成となっている。

また、第５図に示すように画像信号Ｘと遅延画像信号
X_Dとをアナログスイッチ（SW）に依って1H期間毎に切換
えて補間画像信号Ｙを出力するように構成してもよい。
ただし、この場合には切換えを制御するための切換えパ
ルスＰが新たに必要となり、第３図の構成に比して部品
点数の増加が予想される。

尚、本実施例に於いては、フレーム転送型のCCD固体
撮像素子を用い、蓄積部（Ｓ）から水平レジスタ（Ｈ）
に転送する際に複数画素の画像電荷を合成する場合につ
いて例示したが、インターライン転送方式のCCD固体撮
像素子を用い、各画素を構成する受光素子から垂直レジ
スタに転送する際、或いは垂直レジスタから水平レジス
タに転送する際に複数画素の画像電荷を合成することも
可能である。

（ト）発明の効果本発明に依れば、複数画素の光電変換電荷をその転送
過程に於いて合成し、得られた画像信号を水平ブランキ
ング期間単位で補間することで、固体撮像素子の感度の
向上が比較的簡単な回路で容易にでき、高感度の固体撮
像装置のコストの低減が望める。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明に係り、第１図は構成図、第
２図は第１図の動作タイミング図、第３図は２画素を合
成する場合の補間回路の回路図、第４図は３画素を合成
する場合の補間回路の回路図、第５図は他の構成の補間
回路の回路図である。第６図は従来の固体撮像装置の構
成図、第７図は第６図の動作タイミング図である。（１）……固体撮像素子、（2P）（2S）（2H）……駆動
回路、（３）（６）……補間回路、（４）……信号処理
回路、（５）……タンミング発生回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】受光した画像を光電変換して画像信号を得
る固体撮像素子と、この固体撮像素子の光電変換電荷を
転送駆動し複数画素の光電変換電荷をその転送過程に於
いて合成する駆動回路と、上記固体撮像素子から得られ
る画像信号を水平ブランキング期間単位で補間する補間
回路と、を備え、複数画素の光電変換電荷の合成に依っ
て複数の水平ブランキング期間毎の１水平ブランキング
期間に信号が存在する上記画像信号を、全ての水平ブラ
ンキング期間に信号が存在するよう補間することを特徴
とする固体撮像装置。
【請求項２】ｎ（ｎは整数）水平ブランキング期間毎の
１水平ブランキング期間に信号が存在する画像信号に対
して、画像信号を１乃至ｎ水平ブランキング期間遅延
し、この遅延画像信号と上記画像信号とを結合して全て
の水平ブランキング期間に画像信号が存在する補間画像
信号を出力する補間回路を備えたことを特徴とする請求
項第１項記載の固体撮像装置。