JPH04134989A - 固体撮像素子の駆動方法 - Google Patents

固体撮像素子の駆動方法

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JPH04134989A
JPH04134989A JP2255071A JP25507190A JPH04134989A JP H04134989 A JPH04134989 A JP H04134989A JP 2255071 A JP2255071 A JP 2255071A JP 25507190 A JP25507190 A JP 25507190A JP H04134989 A JPH04134989 A JP H04134989A
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JP
Japan
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Pending
Application number
JP2255071A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadashi Sugiki
忠 杉木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Priority to CA002052148A priority patent/CA2052148A1/en
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Priority to EP91116368A priority patent/EP0477921B1/en
Priority to US07/766,290 priority patent/US5278660A/en
Publication of JPH04134989A publication Critical patent/JPH04134989A/ja
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、例えばカラービデオカメラ等に使用される
単板式の固体撮像素子の駆動方法の改良に関する。
(従来の技術) 周知のように、単板式の固体撮像素子としては、一般に
、フィールド蓄積型の構成で色差順次方式を採用したも
のが広く使用されている。この色差順次方式は、第7図
に示すような配列の色フイルタアレイを用い、その垂直
方向に隣接する2画素の信号を加算する組み合わせを、
奇数フィールドと偶数フィールドとで変えることにより
、インターレース動作が行なわれる。すなわち、1フイ
ールドにおいて、固体撮像素子から、(G十C−2G+
B)、(M+Y−2R十G+B)が交互に得られるライ
ンと、(M十C−R+G+2B)。
(G十Y−R+2G)が交互に得られるラインとが交互
に繰り返されることになる。そして、これら4つの信号
(G十C)、(M十Y)、(M十C)、(G十Y)の1
次結合により、3原色信号(R,G、B)を再現するこ
とができ、カラーテレビジョン信号を生成することが可
能となる。
ところで、この色差順次方式の主たる長所は、全画素の
情報を1フイ一ルド期間内で読み出すために、感度を落
とすことなく時間軸上の解像度を高めることができるこ
とである。また、この方式の短所としては、垂直方向に
隣接する2画素の信号を加算して取り出すため、垂直方
向のアパーチャが広がりナイキスト限界附近の変調度の
低下、つまり垂直解像度の低下を招くことである。
そこで、上述した長所を損なうことなく、垂直解像度を
向上させる方法として、従来より、全画素独立2線読み
出し型の固体撮像素子が考えられている。この固体撮像
素子は、第8図(a)に示すように、垂直及び水平方向
に配列されそれぞれが画素を構成するフルフレーム分の
数を有する光電変換素子11,11.・・・・・・と、
この光電変換素子11,11.・・・・・・にそれぞれ
対応して設けられ該光電変換素子11,11.・・・・
・・に蓄積された電荷が転送されるとともに、この転送
された電荷を垂直方向に転送可能な複数の垂直転送素子
12゜12、・・・・・・と、この複数の垂直転送素子
12゜12、・・・・・・で垂直転送された電荷が1ラ
イン分づつ順次転送され、それぞれがこの転送された電
荷を水平方向に転送可能な2ライン分の水平転送段13
.14と、この水平転送段13.14から出力された各
ラインの信号をそれぞれ増幅する増幅器15.16と、
この増幅器15.16から出力される信号を取り出す出
力端子17.18とから構成されている。
そ゛して、偶数フィールドの場合において、第8図(a
)に示すように光電変換素子11.11゜・・・・・・
に蓄積された電荷1〜7は、同図(b)に示すように対
応する垂直転送素子12.12.・・・・・・に−斉に
転送される。その後、垂直転送素子12゜12、・・・
・・・の電荷は、第8図(C)に示すように1ライン分
垂直転送されて、その最下段の電荷1が水平転送段13
に転送される。さらに、垂直転送素子12,12.・・
・・・・の電荷は、同図(d)に示すように1ライン分
垂直転送されて、結局、電荷2.1が水平転送段13.
14にそれぞれ転送される。そして、この水平転送段1
3.14に転送された2ラインの信号が、−斉に増幅器
15゜16を介して出力端子17.18に出力される。
以下、同様に、垂直転送素子12,12.・・・・・・
の電荷が2ライン分づつ順次垂直転送されて、各水平転
送段13.14から出力される動作が繰り返されるもの
である。
また、奇数フィールドの場合において、第9図(a)に
示すように光電変換素子11.11.・・・・・・に蓄
積された電荷1〜7は、同図(b)に示すように対応す
る垂直転送素子12,12.・・・・・・に一斉に転送
された後、垂直方向に1ライン分転送され、その最下段
の電荷1が水平転送段13に転送される。その後、垂直
転送素子12,12.・・・・・・の電荷は、第9図(
C)に示すように1ライン分垂直転送されて水平転送段
13に転送され、引き続き、同図(d)に示すように1
ライン分垂直転送されて水平転送段13.14に転送さ
れることにより電荷1が捨てられ、この水平転送段13
゜14に転送された2ラインの信号が、−斉に増幅器1
5.16を介して出力端子17.18に出力される。以
下、同様に、垂直転送素子12.12゜・・・・・・の
電荷が2ライン分づつ順次垂直転送されて、各水平転送
段13.14から出力される動作が繰り返されるもので
ある。
しかしながら、上記のような全画素2線読み出し型の固
体撮像素子の従来の駆動方法では、第10図に示すよう
な垂直方向に2画素周期の色フイルタアレイを使用した
場合に、奇数フィールドと偶数フィールドとで、出力端
子17.18から取り出される信号の色の組み合わせが
逆転することになる。このため、第11図に示すように
、固体撮像素子19から得られる2つの出力1,2を、
フィールド周期で切換制御されるスイッチ20゜21を
介して、信号処理回路22に導くようにする必要が生じ
る。さらに、増幅器5,16の利得にばらつきがある場
合には、例えば一方の出力2をアッテネータ23によっ
て利得調整する必要も生じるものである。
(発明が解決しようとする課題) 以上のように、従来の固体撮像素子の駆動方法では、垂
直方向に2画素周期の色フイルタアレイを使用した場合
、出力される色の組み合わせがフィールド毎に逆転する
ため、その対策として、フィールド周期で切換制御され
るスイッチ等を設ける必要があるという問題を有してい
る。
そこで、この発明は上記事情を考慮してなされたもので
、垂直方向に2画素周期の色フイルタアレイを使用した
場合でも、2つの出力に表われる色の組み合わせが、奇
数フィールドと偶数フィールドとにかかわらず一定にな
るようにした極めて良好な全画素2線読み出し型の固体
撮像素子の駆動方法を提供することを目的とする。
[発明の構成コ (課題を解決するための手段) この発明に係る固体撮像素子の駆動方法は、水平及び垂
直方向に配列されそれぞれが画素を構成する複数の光電
変換素子から、該複数の光電変換素子に対応して設けら
れた複数の垂直転送素子に電荷を転送し、該複数の垂直
転送素子の電荷を2ライン分づつ水平転送段に転送し、
該水平転送段から2つのライン出力を発生させるように
したものを対象としている。
そして、第1のフィールドでは、複数の光電変換素子か
ら対応する複数の垂直転送素子に転送された電荷をその
ままの垂直転送順序で水平転送段に転送し、第2のフィ
ールドでは、複数の光電変換素子の奇数行目の電荷を対
応する複数の垂直転送素子に転送した後、該転送された
電荷を2画素分垂直転送し、その後、複数の光電変換素
子の偶数行目の電荷を対応する複数の垂直転送素子に転
送し、以後、垂直転送素子の電荷を2ライン分づつ水平
転送段に順次垂直転送させるようにしたものである。
(作用) 上記のような方法によれば、第2のフィールドにおいて
、奇数行目の電荷を垂直転送素子に転送し、さらに、こ
の転送された電荷を2画素分垂直転送させ、次に偶数行
目の電荷を垂直転送素子に転送させることにより、垂直
方向に隣接する画素の電荷を第1のフィールドに対して
逆順にして水平転送段に転送するようにしたので、水平
転送段から得られる2つの出力に表われる色の組み合わ
せを、第1のフィールドと第2のフィールドとにかかわ
らず一定にすることができる。
(実施例) 以下、この発明の一実施例について図面を参照して詳細
に説明する。第1図(a)において、第8図(a)と同
一部分には同一符号を付して示している。まず、偶数フ
ィールドの場合の動作について、第3図に示すタイミン
グ図を参照して説明する。すなわち、光電変換素子11
,11.・・・・・・の第1図(a)中下から奇数行に
対して、電荷読み出しパルスYPIを与えることによっ
て、同図(a)に示すように光電変換素子11,11゜
・・・・・・に蓄積された電荷1〜7のうち、図中下か
ら奇数行目の電荷1,3,5.7のみが、同図(b)に
示すように対応する垂直転送素子12,12゜・・・・
・・に−斉に転送される。
その後、光電変換素子11,11.・・・・・・の第1
図(a)中下から偶数行に対して、電荷読み出しパルス
YP2を与えることによって、光電変換素子11.11
.・・・・・・に蓄積された電荷1〜7のうち、図中下
から偶数行目の電荷2,4.6が、同図(C)に示すよ
うに対応する垂直転送素子12゜12、・・・・・・に
−斉に転送される。次に、垂直転送素子12,12.・
・・・・・の図中下から奇数行及び偶数行に対して、2
画素分の垂直転送パルスTPelをそれぞれ与えること
により、第1図(d)に示すように、電荷2,1が水平
転送段13.14に転送され、この水平転送段13.1
4の2ラインの信号が、−斉に増幅器15.16を介し
て出力端子17.18から出力される。以下、同様にし
て、2画素分の垂直転送パルスT P e2. T P
 e3゜・・・・・・か順次与えられることによって、
垂直転送素子12,12.・・・・・・の電荷が2ライ
ン分づつ順次水平転送段13.14に転送されて、各水
平転送段13.14からaカされる動作が繰り返される
ものである。
次に、奇数フィールドの場合の動作について説明する。
すなわち、光電変換素子11,11.・・・・・・の第
2図(a)中下から奇数行に対して、電荷読み出しパル
スYP3を与えた後、垂直転送素子12.12.・・・
・・・の図中下から奇数行及び偶数行に対して、2画素
分の垂直転送パルスTPolをそれぞれ与えることによ
り、同図(a)に示すように光電変換素子11,11.
・・・・・・に蓄積された電荷1〜7のうち、図中下か
ら奇数行目の電荷1゜3.5..7のみが、同図(b)
に示すように対応する垂直転送素子12,12.・・・
・・・に−斉に転送された後、2画素分垂直転送される
その後、光電変換素子11.11.・・・・・・のj1
!2図(a)中下から偶数行に対して、電荷読み出しパ
ルスYP4を与えることによって、光電変換素子11.
11.・・・・・・に蓄積された電荷1〜7のうち、図
中下から偶数行目の電荷2,4.6が、同図(c)に示
すように対応する垂直転送素子12゜12、・・・・・
・に−斉に転送される。次に、垂直転送素子12.12
.・・・・・・の図中下から奇数行及び偶数行に対して
、2画素分の垂直転送パルスTPo2をそれぞれ与える
ことにより、第2図(d)に示すように、電荷1が捨て
られ電荷3.2が水平転送段13.14に転送され、こ
の水平転送段13゜14の2ラインの信号が、−斉に増
幅器15゜16を介して出力端子17.18から出力さ
れる。
以下、同様にして、2画素分の垂直転送パルスT P 
o3. T P o4.・・・・・・が順次与えられる
ことによって、垂直転送素子12.12.・・・・・・
の電荷が2ライン分づつ逆順に水平転送段13.14に
転送されて、各水平転送段13.14から出力される動
作が繰り返されるものである。
したがって、上記実施例の方法によれば、奇数フィール
ドにおいて、奇数行目の電荷を垂直転送素子12,12
.・・・・・・に転送し、さらに、この転送された電荷
を2画素分垂直転送させ、次に偶数行目の電荷を垂直転
送素子12,12.・・・・・・に転送させることによ
り、垂直方向に隣接する画素の電荷を偶数フィールドに
対して逆順にして水平転送段13.14に転送するよう
にしたので、水平転送段13.14から得られる2つの
出力に表われる色の組み合わせを、奇数フィールドと偶
数フィールドとにかかわらず一定にすることができるも
のである。
ここで、第4図は、上記実施例における色信号と出力ラ
インとの関係を示している。すなわち、先に第10図に
示した従来例に比して、奇数フィールドの出力順序が逆
になっていることがわかる。
また、この発明は、第4図に示したような配列の色フイ
ルタアレイを使用する場合だけでなく、例えば第5図(
a)〜(c)に示すような垂直方向に2画素周期を持つ
配列の色フィルタアレイ全てに対して適用できることは
もちろんである。
次に、第6図は、上記実施例の変形例を示しており、光
電変換素子11,11.・・・・・・に重ねて色フイル
タアレイの配色を示している。すなわち、これは、水平
方向に隣接する2画素分の垂直転送素子12,12.・
・・・・・に対してそれぞれパラレルシリアル変換部2
4,24.・・・・・・を設け、水平方向に隣接する2
画素分の垂直転送素子12,12゜・・・・・・からそ
れぞれ出力される電荷をシリアル形式に変換して、4種
類の色(Y、C,G、M)にそれぞれ対応させて設けら
れた4つの水平転送段25.26.27.28に順次転
送していくことにより、1ラインと色とを1:1に対応
させるようにしたものである。なお、各水平転送段25
゜26.27.28の信号は、増幅器29.30゜31
.32を介して、出力端子3B、34,35゜36から
それぞれ取り出される。
このように構成した場合には、固体撮像素子の4種類の
出力1,2.3.4をマトリクス回路により1次結合さ
せるだけで、原色信号を再現することができ上述した実
施例に比してさらに有用となるものである。
なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施
することができる。
[発明の効果コ 以上詳述したようにこの発明によれば、垂直方向に2画
素周期の色フイルタアレイを使用した場合でも、2つの
出力に表われる色の組み合わせが、奇数フィールドと偶
数フィールドとにかかわらず一定になるようにした極め
て良好な全画素2線読み出し型の固体撮像素子の駆動方
法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図はそれぞれこの発明に係る固体撮像素
子の駆動方法の一実施例を説明するため平面図、第3図
は同実施例の動作を説明するためのタイミング図、第4
図は同実施例の色信号と出力ラインとの関係を説明する
ための図、第5図は色フイルタアレイの具体例を示す平
面図、第6図は同実施例の変形例を示す平面図、第7図
は色フイルタアレイの配列と出力ラインの取り出しを説
明するための図、第8図及び第9図はそれぞれ従来の固
体撮像素子の駆動方法を示す平面図、第10図は同従来
素子の色信号と出力ラインとの関係を説明するための図
、第11図は同従来素子の出力を信号処理に供する場合
のフィールド切換スイッチの必要性を説明するためのブ
ロック回路構成図である。 11・・・光電変換素子、12・・・垂直転送素子、1
3.14・・・水平転送段、15.16・・・増幅器、
17.18・・・出力端子、19・・・固体撮像素子、
20.21・・・スイッチ、22・・・信号処理回路、
23・・・アッテネータ、24・・・パラレルシリアル
変換部、25〜28−・・・水平転送段、29〜32・
・・増幅器、33〜36・・・出力端子。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 (b) (d) J1 図 (C) (b) (d) 第 図 第4図 (a) (b) EIEIE]QEI口 (C) 第5 図 (C) 第8 図 (b) (d) 奇数 フ4−ノしト 渦紋 フイールト

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 水平及び垂直方向に配列されそれぞれが画素を構成する
    複数の光電変換素子から、該複数の光電変換素子に対応
    して設けられた複数の垂直転送素子に電荷を転送し、該
    複数の垂直転送素子の電荷を2ライン分づつ水平転送段
    に転送し、該水平転送段から2つのライン出力を発生さ
    せるようにした固体撮像素子の駆動方法において、第1
    のフィールドでは、前記複数の光電変換素子から対応す
    る前記複数の垂直転送素子に転送された電荷をそのまま
    の垂直転送順序で、前記水平転送段に転送し、第2のフ
    ィールドでは、前記複数の光電変換素子の奇数行目の電
    荷を対応する前記複数の垂直転送素子に転送した後、該
    転送された電荷を2画素分垂直転送し、その後、前記複
    数の光電変換素子の偶数行目の電荷を対応する前記複数
    の垂直転送素子に転送し、以後、垂直転送素子の電荷を
    2ライン分づつ前記水平転送段に順次垂直転送させるよ
    うにしてなることを特徴とする固体撮像素子の駆動方法
JP2255071A 1990-09-27 1990-09-27 固体撮像素子の駆動方法 Pending JPH04134989A (ja)

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JP2255071A JPH04134989A (ja) 1990-09-27 1990-09-27 固体撮像素子の駆動方法
CA002052148A CA2052148A1 (en) 1990-09-27 1991-09-24 Method of driving a solid-state imaging device
DE69123114T DE69123114T2 (de) 1990-09-27 1991-09-25 Ansteuerverfahren einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
EP91116368A EP0477921B1 (en) 1990-09-27 1991-09-25 Method of driving a solid-state imaging device
US07/766,290 US5278660A (en) 1990-09-27 1991-09-27 Method for driving solid-state imaging device having a two-pixel periodic color filter array

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0880276A3 (en) * 1997-05-20 2001-05-02 Nec Corporation Variable resolution driving method for image sensor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0880276A3 (en) * 1997-05-20 2001-05-02 Nec Corporation Variable resolution driving method for image sensor

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