JPH01295590A - 記録再生システム及び固体撮像装置 - 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］ 本発明は静止画像を記録（或は伝送）する記録再生シス
テム及びこのシステムに適した固体撮像装置に関するも
のである。

［従来技術） 従来、静止画像を記録・再生する装置としてスチルビデ
オ装置（以下、Ｓｖ）が知られている。

ＳＶは固体撮像装置等により得られた映像信号をＦＭ変
調し、ビデオフロッピーと呼ばれる、小型磁気ディスク
に記録し、再生するといったシステムである。

第１２図にはＳｖの記録周波数アロケーションを示す。

第１２図においてＦＭ−ＹはＦＭ変調された輝度信号で
あり、ＦＭ−ＣはＦＭ変調された色差線順次信号（Ｒ−
Ｙ／Ｂ−Ｙ）である。なお、Ｒ−ＹとＢ−ＹではＦＭ変
調時の中心キャリア周波数がそれぞれ１．２ＭＨｚ及び
１゜３ＭＨｚと異なっている。Ｓｖでは第１２図に示し
たような記録周波数アロケーションをとってぃるため、
Ｙ及びＲ−Ｙ／Ｂ−Ｙのベースバンドでの帯域は、それ
ぞれ４．５ＭＨｚ及びＩ　ＭＨ２に制限される。

［発明が解決しようとする問題点］ したがって、現行のＳｖにおいては、色成分の解像度低
く、また、色差線順次記録のため、垂直方向に、偽色が
発するなどの欠点を有している。

特にＳｖをプリントした画像は銀塩写真のプリントと比
べられるため、この欠点は非常に大きいといえる。本発
明はこのようなＳｖの欠点を解決する為の記録再生シス
テム及びこのようなシステムに好適な固体撮像装置を提
供することを目的としている。

［問題点を解決する為の手段］ このような目的を達成する為に本願の第１の発明の記録
再生システムでは撮像素子から得られた複数の色信号を
記録装置の隣接する複数のトラックに記録し、再生時に
この複数のトラックから得た信号を合成して映像信号を
形成する。

また、本願の第２の発明は各画素が行及び列方向に配列
された固体撮像装置において、所定の行を選択すると共
に、選択された行の中の互いに異なる画素を選択する行
選択手段を有する。

［作用］ 本願の第１の発明によれば、複数の色信号を夫々記録し
、再生しているので高ｆ域の色信号を記録再生でき垂直
方向の偽色信号を防ぐことができる。

また本願の第２の発明によれば所定の行の中の異なる画
素を選択的に読み出すことかできるので色信号毎の順次
記録等が可能となり記録再生システムを簡単化できる。

［実施例］ 第１図には、この発明の第１実施例のＲＧＢ記録方式の
電子スチルカメラ（以下、ＲＧＢ−３Ｖカメラ）の構成
を示す。第１図において、２０１はＲ−Ｇ−Ｂストライ
ブ・カラーフィルターを有するフレーム。トランスファ
ー型ｃｃＤ。

２０９　（ａ）、２０９　（ｂ）、２０９　（ｃ）はそ
れぞれＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号の記録信号処理回路であ
り、２１２　（ａ）、　　２１２　（ｂ）。

２１２（Ｃ）はそれぞれＲ信号用ｃｈｉヘッド。

Ｇ信号用ｃｈ２ヘッド、Ｂ信号用ｃｈ３ヘッド。

である。

第１図において不図示のトリガーボタンを押すと、不図
示のシャッターによりＣＣＤ２０１の受光部２０１（ａ
）で所定時間の光電変換が行なわれ、これによって得ら
れた各画素信号は蓄積部２０１　　（ｂ）及び水平転送
レジスタ２０１　（ｃ）によりＲ，Ｇ、Ｂ、の各信号毎
に、独立に所定の順序で読み出される。２０６　（ａ）
、２０６　（ｂ）、２０６　（ｃ）のサンプル・ホール
ド回路では、これらのＲ，Ｇ、Ｂ、の各画素信号を、そ
れぞれサンプルリングし保持する。Ｒ−Ｇ−Ｂの各信号
は、次に２０７　（ａ）２０７　（ｂ）。

２０８　（Ｃ）、のＬＰＦにより、所定の帯域のアナロ
グ信号となり、２０８　（ａ）、２０８　（ｂ）、２０
８　（ｃ）、の加算回路により、水平・垂直ブランキン
グ部に、所定の同期信号ｓｙが加えられる。なお、ここ
で同期信号Ｓｙは、ＣＣＤ駆動回路２０２の内部クロッ
クｆｃを、同期信号発生回路２０４において、カウント
ダウンすることで得られる。２０９　（ａ）、２０９　
（ｂ）。

２０９　（ｃ）では、以上のようにして、得られたＲ、
Ｇ、Ｂ、の各信号に対し、所定のブリ・エンファシス及
びＦＭ変調等を行いそれぞれＦＭ−Ｒ，ＦＭ−Ｇ、ＦＭ
−Ｂ、信号として出力する。２１０　（ａ）、２１０　
（ｂ）、２１０　（Ｃ）、の加算回路では再生時の時間
軸補正用の基準クロックｆ、ｒ（正弦波）を、Ｆ　Ｍ　
−Ｒ。

ＦＭ−Ｇ、ＦＭ−Ｂ、のそれぞれに、加算する。

（ｆｒは、前述のクロックｆｃを１／Ｎ分周器２０３　
で１／Ｎ分周し、その基本波成分をＢＰＦ２０５で抜き
取ることで得られる。）そして、ＦＭ−Ｒ，ＦＭ−Ｇ、
ＦＭ−Ｂ、はそれぞれ２１１　（ａ）、　２１１　（ｂ
）、　２１１　（ｃ）、の記録アンプを通り２１２　（
ａ）　、ｃｈ−１へｙド、２１２　　（ｂ）ａｈ−２ヘ
ツド、２１２（ｃ）ａｈ−３ヘツドにより、２１３ビデ
オフロツピーに記録される。

なお、第２図には、この際の記録周波数アロケーション
を示す。

次に、このようにして、記録された画像を再生する場合
について述べる。

第３図にはＲＧＢ−３Ｖ再生装置の構成例を示す。４１
３（ａ）〜（ｂ）はそれぞれ、Ｃｈ−１ヘツド、Ｃｈ−
２ヘツド、ｃｈ−３ヘツド、であり、４０４はＦＭ復調
、及び、所定のデイ・エンファシス等を行なう再生信号
処理回路、４０８はＲ，Ｇ、Ｂ、の３画面分の画像メモ
リーである。第３図において４１３（ａ）〜（ｃ）のｃ
ｈ−１，ｃｈ−２，ｃｈ−３ヘツド。

及び４０１　（ａ）〜（Ｃ）のプリアンプにより、ビデ
オ、フロッピーに記録されているＦＭ−Ｒ。

ＦＭ−Ｇ、ＦＭ−Ｂ、を再生する。スイッチ回路Ｓ１で
は、これらの中から、１種類の信号が選択され４０２の
ＨＰＦを通り、４０４再生信号処理回路に人力される。

再生信号処理回路４０４では、ＦＭ復調及び所定のデイ
エンファシス等が行われる。このようにして復調された
ＲあるいはＧあるいはＢ信号は、４０６のＡ／Ｄ変換器
によりディジタル信号に変換され、スイッチＳｔ　と連
動して動作するスイッチＳ２を通り、画像メモリ４０８
内の所定のアドレス領域に書き込まれる。

この際、４０６のＡ／Ｄ変換器の動作クロックはメモリ
コントローラ４０９へ入力される書き込みクロックと同
一であり、再生されたＲＦ信号よりＢＰＦ４０３により
ｆｒを抜き出しこのｆｒを書き込みクロック発生器４０
５に入力することで得られる。書き込みクロック発生器
４０５では、人力される信号ｆｒと、一定の周波数関係
、（例えばｆｒのＮ倍）かつ一定の位相関係にあるクロ
ックをＰＬＬあるいはクロック注入同期方式等で作り出
す。すなわち再生される信号の時間軸の変動に追従した
クロックを作っている。

以上のようにしてビデオフロッピー４１２に記録されて
いるＲ、Ｇ、Ｂ、信号は順番に再生され、画像メモリ４
０８内に書き込まれる。以上の動作が終了すると、メモ
リコントローラ４０９は、画像メモリ４０８を読み出し
モードにし、基準クロック発生器４０７より入力される
Ｒｅａｄクロックにより、ＲＧＢの画像のデータを、Ｔ
Ｖ信号の操作手順にならって出力する。

このように出力された、ＲＧＢ信号のデジタル信号は、
それぞれ４１１　（ａ）、４１１　（ｂ）。

４１１（ｃ）、のＤ／Ａ変換器によりアナログ信号に変
換され、再生ＲＧＢ信号として出力される。

また、同期信号発生器４１０では、基準クロック発生器
４０７より人力される基準クロックより同期信号を作り
出し、再生Ｒ，Ｇ、Ｂ信号の同期信号として出力する。

以上、ＲＧＢ−３Ｖの再生装置について説明した。この
ような記録再生システムによれば色成分の解像度が高く
、また垂直方向の偽色信号が発生しにくくなる。

なお、以上のようなＲＧＢ−３Ｖカメラにおいて固体撮
像素子（フレーム、トランスファーＣＣＤ）から画素デ
ータを読み出す順序が固体撮像素子の構造上自由にとれ
ないため、Ｒ，Ｇ。

Ｂの３種信号を同時に記録する必要がある。したがって
第１実施例のＲＧＢ−３Ｖカメラでは、第１図に示すよ
うに、記録信号処理回路及び記録アンプ、記録ヘッドが
それぞれ３個づつ必要となる。

これを改善する為に、固体撮像素子から読み出された各
画像信号をメモリ内に一時的に記録して、ｌｃｈヘッド
による記録を３回繰り返すという方法を採用しても良い
。

次に第４図に第１図示構成に適した他の撮像素子の構成
例を示す。

このデバイスはｎチャンネルの接合形ＥＥＴをソース・
フォロアとして動作させ、ゲート部分をコンデンサＣ６
でアドレス線に接続した構成を１画素とし、これを配列
させたものである。

第４図（ａ）はこの撮像素子の１画素を上から見た図で
あり、第４図（ｂ）はその断面図である。この撮像素子
における画素１個は、接合形ＦＥＴ１個に対応しており
、第４図（ａ）（ｂ）において５０１がドレイン、５０
２がゲート、５０３がソースになっている。５０５水平
選択用ポリシリコン電極は、５０４シリコン酸化膜をは
さんで、５０２ゲートの一部におおいかぶさっており、
５０２ゲートとの間に静電容量ＣＯを、発生する。また
、５０６信号読み出し用ポリシリコン電極は５０３ソー
スに接続されている。

第５図にはこの撮像素子の基本的動作を説明するための
等価回路を示す。

第５図においてＱｌ、Ｑ２．Ｑ３．Ｑ４゜Ｑ５．Ｑ６．
　　・・・等はそれぞれ１画素に相当する接合形ＦＥＴ
である。第５図において同一の列に存在する接合形ＦＥ
Ｔのソースは、第４図において示したように同一のポリ
シリコン電極で接続され、それぞれＱｌ、Ｑ８．　　・
・・等のドレインに接続されている。従って、Ｑｌ、Ｑ
８．　　・・・等のトランジスタがＯＮＬ／た場合には
Ｑｌ。

Ｑ８．　　・・・は定電流源となり、各画素の接合形Ｆ
ＥＴはソース・フォロアとして動作することになる。

また各画素の接合形ＦＥＴのゲート部は各行においてａ
、ｂ、ｃ、等の水平選択電極とコンデンサＣｏを介して
結合されている。

次に第５図の動作を説明する。

まず、この撮像素子の基本原理はｎチャンネル接合形Ｆ
ＥＴのｐｎ接合部に光が入射すると、そこで発生した電
荷のうち、ホールがゲート部に蓄積し、ゲートで電位を
高め、その電位上層分がソースフォロアにより、シース
電位に現われるという動作である。（なお、この場合、
ホールと同時に発生したエレクトロンはドレインを通り
十電源ＶＯＤへ逃げてしまう。）従って、第５図におい
て、例えばａの水平選択電極の接続されているＱｌ。

Ｑ２．等の受光信号を読み出す場合には、ａ以外のす、
ｃ等の水平選択電極に負のＶＬという電圧を印加する。

（ａにはＯｖ付近の電圧が印加されている。）こうする
と、ａ以外のす、ｃ、等の水平選択電極に接続したＱ３
．Ｑ４．Ｑ５．Ｑ６゜等の（すなわち、ａの行以外の）
ＦＥＴは全てＯＦＦしａの行のみのＱｌ、Ｑ２．等のみ
がソース・フォロアとして動作する。但し、これは、Ｑ
ｌおいてａ、ｂ、ｃ、等の水平選択電極とコンデンサＣ
Ｏを介して結合されている。

次に第５図の動作を説明する。

まず、この撮像素子の基本原理はｎチャンネル接合形Ｆ
ＥＴのｐｎ接合部に光が入射すると、そこで発生した電
荷のうち、ホールがゲート部に蓄積し、ゲートで電位を
高め、その電位上層分がソースフォロアにより、ソース
電位に現われるという動作である。（なお、この場合、
ホールと同時に発生したエレクトロンはドレインを通り
十電源■ＤＤへ逃げてしまう。）従って、第５図におい
て、例えばａの水平選択電極の接続されているＱｌ。

Ｑ２．等の受光信号を読み出す場合には、ａ以外のす、
ｃ等の水平選択電極に負のＶＬという電圧を印加する。

（ａにはＯｖ付近の電圧が印加されている。）こうする
と、ａ以外のす、ｃ、等の水平選択電極に接続したＱ３
．Ｑ４．Ｑ５．Ｑ６゜等の（すなわち、ａの行以外の）
ＦＥＴは全てＯＦＦしａの行のみのＱｌ、Ｑ２．等のみ
がソース・フォロアとして動作する。但し、これは、Ｑ
ｌ、Ｑ８９等の定電流源がＯＮＬ、ている時のみであり
、Ｑｌ、Ｑ８．等の定電流源がＯＦＦの場合は、受光信
号を読み出すことはできない。

以上のようにして任意の行の受光を読み出すことが可能
となる。

なお、定電流源Ｑ７．Ｑ８．等は信号読み出し時性はＯ
ＦＦすることで消費電力を低減できる。

ＦＧＡでは、受光時に発生した信号電荷が接合形ＦＥＴ
のゲート電極に蓄積され、その電荷による電位上昇分を
接合形ＦＥＴのソース・フォロアの構成で、読み出して
いる。従って、再びＦＧＡに光を受光させる前には、信
号電荷を一度はき出す、すなわちプリセットを行う必要
がある。このためには、第５図における水平選択電極ａ
、ｂ。

Ｃ９等の全てに正の電圧ＶＨを印化し、全ての画素の接
合形ＦＥＴをＯＮすればよい。

また、第５図において読み出された１行分の信号は、図
示していない水平転送レジスタ部に人力され、水平転送
レジスタにより順番に読み出すことができる。

以上説明した撮像素子の動作を駆動タイミングチャート
としたものを第６図に示す。

第６図の細かい説明については、前述より明らかである
ため前述のように、各行の信号は、第８図においてＡ、
Ｂ、Ｃ，等のタイミングで出力される。しかし実際には
１／ｆノイズ低減のため各行の読み出し信号と、読み出
しの次に行う水平選択電極への電圧ＶＨの印加終了直後
の読み出し信号との出力電圧差を信号として取り扱う。

また、第７図には第１図に示したＲＧＢ−３Ｖカメラに
第４図示の撮像素子を用いた時の信号読み出し方式を模
した図を示しておく。

以上本発明の撮像素子について詳しく説明したが、この
撮像素子には、信号を読み出す水平ライン、すなわち、
列を任意に選択可能であるという、自由度がある。

そこで、本発明の第３実施例では第４図示の撮像素子に
おいて水平選択電極が、行方向に同一の位置ある画素の
全てに設けられていたのに対し、水平選択電極を各画素
全てにそれぞれ独立に設け、且つ、−行につき複数個の
水平選択線を設け、この水平選択線と前記各画素に独立
に設けられた水平選択電極を任意に配線（結合）させる
ことで、受光信号の読み出し方法にさらに自由度を加え
たものである。

第８図（ａ）〜（Ｃ）は第３実施例の電極配置図、第８
図（ｂ）、（Ｃ）は夫々Ａ、Ｂ断面である。

第８図（ａ）〜（Ｃ）の実施例において、９０１は１画
素を構成するｎチャンネル接合形ＦＥＴのドレイン、９
０２はゲート９０３はソースである。また、９０４はシ
リコン酸化膜（絶縁体）９０８は信号読み出し線、９０
９は各画素全てに独立に設けられた選択電極である。

また、ａｌ、ａ２．ａ３．及びｂｌ、ｂ２．・・・等は
水平選択線であり、この場合、１行分の画素に対し、３
個づつ水平選択線が用意されていることになる。

この水平選択線は、第８図の９０５，９０６゜９０７・
・・等の位置において各画素に独立に設けられた９０９
の選択電極と配線されている。したがって、水平選択線
ａｔ　（ｉ＝１．２．３）により撮像素子の任意の行の
３画素飛びの信号を選択することができる。

第９図には、本発明における信号読み出し配線の全体構
成例を示す。

本実施例の構成によれば不図示のトリガーボタンを押す
と所定時間シャッタで露光が行なわれ、その後、順次１
行ずつ読み出していく。このとき、水平選択線ａ１を選
択して読み出す場合にフィールド毎にａ、”−’ａ３順
次選択信号を供給することにより、先ずＲ（赤色）画素
の信号だけが１行ずつ順次読み出され、次いでＧ（緑色
）画素の信号だけが次のフィールドで１行ずつ順次読み
出され、次いでＢ（青色）画素の信号だけが次のフィー
ルドで１行ずつ順次読出される。

従って、第１図示の構成における記録（再生）アンプ及
び記録（再生）ヘッドを１つにして順次各色信号を記録
した後、ヘッドをシフトするようにすることも出来る。

この場合再生装置側では１トラツクずつ再生してメモリ
に入れてから次のトラックにシフトして再生することに
なる。

次に第１０図は本発明第４の実施例を示す図である。

第１０図は、第８図と、１００９の選択電極の配置が異
なっている。すなわち、選択電極を画素の左横側に設け
である。これにより水平選択信号線間の静電（あるいは
結合）容量を低減することができる。

また、第１１図は、本発明第５の実施例であり、第１０
図の本発明第４の実施例に更に改良を加えたものである
。

すなわち、水平選択信号線ａ３を、画素の下側に位置さ
せた。

これにより、水平選択信号線ａｌ、ａ２の間隔は、第８
図及び第１０図に比べ広くとることができ、また、水平
選択信号線ａｌ、ａ２．ａ３の線の太さを大きくとるこ
とが可能となり、水平選択信号線間の静電（あるいは結
合）容量を低減でき、また選択信号線のインピーダンス
を小さくできる。

以上の第３〜第５実施例の構成によれば、１行ずつ読出
す場合に複数個おきの画素の信号を読出すことができる
だけでなく、複数行を同時に読出す場合にも、読出され
る画素の組み合わせを変えることができる。

又、以上の前記のＲＧＢ−３Ｖカメラへの適用を考え、
固体搬像素子の任意の行の３画素飛びの信号を読出す場
合について説明した。このため、固体撮像素子の各行に
つき、水平選択信号線は。

固体撮像素子の各行について３本に限る必要はなく、そ
のシステムに応じ、２本、４本、等であっても構わない
。

又、選択電極と水平選択信号の接合も、３画素飛が家る
必要 はなく、自由であり、また、各行で接続の様子が異って
いても構わない。

また、水平転送レジスタも必ずしも３本に限らない。

［発明の効果］ 以上、説明したように、本願の第１の発明の記録再生シ
ステムによれば高帯域の静止画を記録再生することがで
きる。また、本願の第２の発明によれば撮像素子の信号
読み出し方法に、従来の場合よりも自由度を加えること
が可能となり、ＲＧＢ−３Ｖカメラへの適用はもちろん
、他のシステムへの適用範囲も非常に大きくなる。

特に、ＲＧＢ−３Ｖカメラへ適用した場合は、記録信号
処理系が１個で済み、また、記録ヘッドも最低１個あれ
ば済むため、カメラの小型化、低価格化、低消費電力化
において非常にメリットがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本願発明の第１実施例のＲＧＢ−ＳＶカメラ
の構成を説明するための図、 第２図は、本願発明の第１実施例のＲＧＢ−３Ｖの記録
周波数アロケーションを説明するための図、 第３図は、本願発明の第１実施例のＲＧＢ−３Ｖ再生装
置の構成を説明するための図。 第４図（ａ）、（ｂ）は、本願発明の第２実施例の固体
撮像素子の構造を説明するための図。 第５図は、本願発明の第２実施例の等価回路を説明する
ための図。 第６図は、本願発明の第２実施例の駆動タイミングを説
明するための図。 第７図は本願発明の第２実施例による撮像装置の信号読
み出し配線を説明するための図。 第８図（ａ）は本願発明の第３実施例の固体撮像素子の
構造を説明するための図、第８図（ｂ）はＡ断面図、第
８図（Ｃ）はＢ断面図。 第９図は、本発明第３の実施例である固体撮像素子の信
号読み出し方式を説明する為の図。 第１０図（ａ）は本願発明の第４実施例の固体撮像素子
の構造を説明するための図、第１０図（ｂ）はＡ断面図
、第１０図（ｅ）はＢ断面図。 第１１図は本願発明の第５実施例の固体撮像素子の構造
を説明するための図。 第１２図は、Ｓｖ（スチル・ビデオ）の記録周波ｔアロ
ケーションを説明するための図。 ５０１．９０１，１００１　ニドレイン５０２．９０２
，１００２：ゲート ５０３．９０３，１００３：ソース ５０６．９０８，１００８：信号読み出し線（ポリシリ
コン） ５０５：水平選択電極（ポリシリコン）９０９．１００
９：選択電極（ポリシリコン）ａｌ、ａ２．ａ３．ｂｌ
、ｂ２．ｂ３．ｃｌ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮像素子から得られた複数の色信号を記録装置の
   隣接する複数のトラックに記録し、再生時にこの複数の
   トラックから得た信号を合成して映像信号を記録する記
   録再生システム。
2. （２）各画素が行及び列方向に配列された固体撮像装置
   において、所定の行を選択すると共に、選択された行の
   中の互いに異なる画素を選択する選択手段を有すること
   を特徴とする固体撮像装置。