JPH0522668A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPH0522668A
JPH0522668A JP3201234A JP20123491A JPH0522668A JP H0522668 A JPH0522668 A JP H0522668A JP 3201234 A JP3201234 A JP 3201234A JP 20123491 A JP20123491 A JP 20123491A JP H0522668 A JPH0522668 A JP H0522668A
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vertical
ccd
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transfer unit
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JP3201234A
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Tetsuya Iizuka
哲也 飯塚
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＮＴＳＣ方式等の現行ＴＶ方式とＥＤ方式や
ＨＤ方式等の新ＴＶ方式の双方に対応可能な固体撮像装
置を提供する。 【構成】 新ＴＶ方式に準拠したＣＣＤイメージセンサ
７を有する固体撮像装置において、現行ＴＶ方式の場合
は、垂直ＣＣＤ３から送られる走査線２本分の信号電荷
を水平ＣＣＤ５内にて走査線１本分の信号電荷に合成し
て水平転送することにより、新ＴＶ方式の場合に比べて
１回の水平走査周期１Ｈに対する垂直ＣＣＤ３の動作を
２倍として走査線数を１／２にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置に関し、
特に高画質化ＴＶ（テレビジョン）方式に準拠した固体
撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】日本や米国等における現行のＴＶ方式と
してのＮＴＳＣ方式では、垂直走査線が５２５本である
のに対し、高画質化ＴＶ方式として今後期待されている
ＥＤ方式やＨＤ方式等の新ＴＶ方式では、垂直走査線が
ＮＴＳＣ方式の倍もしくは倍強ある。このため、当然の
ことながら、ＮＴＳＣ方式に準拠した従来の固体撮像素
子では新ＴＶ方式に対応することはできないことから、
近年、新ＴＶ方式に準拠した固体撮像装置が種々開発さ
れている。
【０００３】ところで、新ＴＶ方式に準拠した固体撮像
素子を逆にＮＴＳＣ方式に対応させる場合には、例え
ば、新ＴＶ方式に準拠した固体撮像素子を用いたビデオ
カメラで撮像した画像信号からダウンコンバータで水平
走査期間を補間処理してＮＴＳＣ方式の画像信号に変換
する方法が考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
方法を適用したとしても、ビデオカメラ自体から両方式
に対応した画像信号を導出できる訳ではないため、ＮＴ
ＳＣ方式に準拠したカメラが欲しいとの要求に答えられ
るものではない。したがって、現状では、ＮＴＳＣ方式
と新ＴＶ方式のそれぞれに対応した２種類の固体撮像素
子を供給する必要があり、固体撮像素子供給側にとって
は大変効率の悪いものとなってしまう。
【０００５】本発明は、上述した点に鑑みてなされたも
のであり、ＮＴＳＣ方式等の現行ＴＶ方式とＥＤ方式や
ＨＤ方式等の新ＴＶ方式の双方に対応可能な固体撮像装
置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像装
置は、入射光を画素単位で信号電荷に変換して蓄積する
受光部と、この受光部から垂直列毎に読み出された信号
電荷を垂直転送する垂直転送部と、この垂直転送部から
受けた信号電荷を水平転送する水平転送部と、この水平
転送によって転送されてきた信号電荷を検出する出力部
とを含む固体撮像素子と、この固体撮像素子の垂直転送
部及び水平転送部にそれぞれ転送クロックを供給して垂
直転送及び水平転送の駆動制御をなす駆動手段とを具備
し、この駆動手段によって、垂直転送部から送られる走
査線２本分の信号電荷を水平転送部内もしくは垂直転送
部と水平転送部間に設けられたレジスタ内にて走査線１
本分の信号電荷に合成して水平転送するように垂直転送
部及び水平転送部を駆動する構成となっている。
【０００７】
【作用】本発明による固体撮像装置において、ＥＤ方式
やＨＤ方式等の新ＴＶ方式に準拠したフィールド読出し
動作では、１回当りの水平走査に対応して２画素分の信
号電荷を垂直転送部より水平転送部に転送するのに対
し、ＮＴＳＣ方式等の現行ＴＶ方式に準拠したフィール
ド読出し動作では、４画素分の信号電荷を垂直転送部よ
り水平転送部に転送する。
【０００８】すなわち、現行ＴＶ方式の場合は、新ＴＶ
方式の場合に比べて１回の水平走査周期１Ｈに対する垂
直転送部の動作が２倍である。これにより、２画素＋２
画素の計４画素分の信号電荷が水平転送部内（又は垂直
転送部と水平転送部間に設けられたレジスタ内）で合成
されるため、通常動作に比べて走査線数を１／２にで
き、新ＴＶ方式に準拠した固体撮像装置で、そのまま現
行ＴＶ方式にも対応できることになる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、本発明の一実施例を示す構成図で
ある。図において、入射光を画素単位で信号電荷に変換
して蓄積する受光部を形成する複数個のフォトセンサ１
と、これらフォトセンサ１の垂直列毎に配されかつ読出
しゲート２を介して読み出された信号電荷を垂直方向に
転送することにより垂直走査する垂直ＣＣＤ（垂直転送
部）３とによって撮像領域４が構成されている。この撮
像領域４には、ＥＤ方式やＨＤ方式等の新ＴＶ方式に対
応して例えば２００万画素分のフォトセンサ１がアレイ
状に配列されている。垂直ＣＣＤ３は、例えば、垂直転
送クロックφV1〜φV4によって４相駆動される。
【００１０】垂直ＣＣＤ３に移された信号電荷は、順に
水平ＣＣＤ（水平転送部）５へ転送される。水平ＣＣＤ
５は、水平転送クロックφH1，φH2によって２相駆動さ
れ、垂直ＣＣＤ３から転送された１走査線分の信号電荷
を水平転送することにより水平走査する。水平ＣＣＤ５
の出力端に配された出力部６は、水平ＣＣＤ５によって
転送されてきた信号電荷を検出して電圧信号に変換する
機能とバッファ機能を持っている。以上により、インタ
ーライン転送方式のＣＣＤイメージセンサ（固体撮像素
子）７が構成されている。
【００１１】タイミングジェネレータ８からは、垂直Ｃ
ＣＤ３を４相駆動する垂直転送クロックφV1〜φV4や、
水平ＣＣＤ５を２相駆動する水平転送クロックφH1，φ
H2等の各種のタイミング信号が発生される。発生された
各種タイミング信号のうち、４相の垂直転送クロックφ
V1〜φV4は垂直ドライバ９を介して垂直ＣＣＤ３に、２
相の水平転送クロックφH1，φH2は水平ドライバ１０を
介して水平ＣＣＤ５にそれぞれ印加される。
【００１２】ＴＶ方式設定回路１１は、ＮＴＳＣ方式等
の現行ＴＶ方式と、ＥＤ方式やＨＤ方式等の新ＴＶ方式
のいずれか一方を択一的に設定するためのものであり、
例えば、スイッチの切換え等によっていずれかのＴＶ方
式を設定し得る構成となっている。このＴＶ方式設定情
報はタイミングジェネレータ８に供給される。タイミン
グジェネレータ８は、このＴＶ方式設定情報に応じて、
出力部６から新ＴＶ方式に準拠した画像信号と現行ＴＶ
方式に準拠した画像信号のいずれか一方を導出できるよ
うに、垂直転送クロックφV1〜φV4の発生タイミングを
制御する。
【００１３】なお、本ＣＣＤイメージセンサ７は、新Ｔ
Ｖ方式に対応して構成されていることから、ＴＶ方式設
定回路１１によって新ＴＶ方式が設定されたときには、
通常の動作が行われることになる。
【００１４】次に、本発明の動作原理につき、図２〜図
４に基づいて説明する。なお、図２〜図４は、フィール
ド読出し動作での信号電荷の転送状況を示している。先
ず、ＴＶ方式設定回路１１によって新ＴＶ方式が設定さ
れたときの通常の動作状態について図２及び図３を参照
しつつ述べる。図２は、フォトセンサ１で光電変換され
蓄積された信号電荷が、１フィールドに１回の割合で垂
直ＣＣＤ３に読み出されるとともに、垂直ＣＣＤ３内で
２画素分の信号電荷が混合された直後の状態を示す。同
図中のｑ1 ，ｑ2 ，……，ｑm は、各々番号ｓ1 ，
ｓ2 ，……，ｓm のフォトセンサ１から読み出された信
号電荷を示している。
【００１５】図３は、図２で垂直ＣＣＤ３に蓄積された
２画素分の信号電荷を垂直ＣＣＤ３による垂直転送によ
って水平ＣＣＤ５に送り、１ライン分の垂直走査を行っ
た状態を示している。その後さらに、水平ＣＣＤ５に転
送された信号電荷を水平ＣＣＤ５によって水平方向に転
送することにより、１ライン分の水平走査を行い、これ
に伴い出力部６から電圧信号が出力される。
【００１６】この１ライン分の水平走査が完了した後
は、さらに図３の動作と水平ＣＣＤ５による水平走査を
繰り返すことにより、１フィールドの信号出力（画像信
号）が導出されることになる。以上の動作が、ＣＣＤイ
メージセンサ７の通常のフィールド読出し動作である。
【００１７】次に、ＴＶ方式設定回路１１によって現行
ＴＶ方式が設定されたときの動作状態について説明す
る。フォトセンサ１で光電変換され蓄積された信号電荷
を、１フィールドに１回の割合で垂直ＣＣＤ３に読み出
すとともに、垂直ＣＣＤ３内で２画素分の信号電荷を混
合し、さらに垂直ＣＣＤ３に蓄積された２画素分の信号
電荷を垂直ＣＣＤ３による垂直転送によって水平ＣＣＤ
５に送って１回の垂直走査を行うまでの動作（図２及び
図３の各動作）は、上述した通常の動作状態の場合と同
じである。
【００１８】１回の垂直走査後、水平ＣＣＤ５で水平走
査を行う前に、さらに２画素分の信号電荷を垂直ＣＣＤ
２から水平ＣＣＤ５に転送し、先に図３で水平ＣＣＤ５
に転送されてきた２画素分の信号電荷と水平ＣＣＤ５内
で合成し、計４画素分の信号電荷を水平ＣＣＤ５に蓄積
する。この状態を図４に示す。
【００１９】その後さらに、水平ＣＣＤ５に転送された
信号電荷を水平ＣＣＤ５で水平方向に電荷転送すること
によって１ライン分の水平走査を行い、これに伴い出力
部６から電圧信号が出力される。この１ライン分の水平
走査が完了した後は、さらに図３及び図４の動作と水平
ＣＣＤ５による水平走査を繰り返すことにより、１フィ
ールドの信号出力（画像信号）が導出されることにな
る。以上の動作により、新ＴＶ方式に対応して構成され
たＣＣＤイメージセンサ７から、ＮＴＳＣ方式等の現行
ＴＶ方式に準拠した画像信号を導出できるのである。
【００２０】ここで、新ＴＶ方式設定時と現行ＴＶ方式
設定時の動作の違いにつき、さらに詳述する。新ＴＶ方
式設定時のフィールド読出し動作では、１回当りの水平
走査に対応して２画素分の信号電荷を垂直ＣＣＤ３より
水平ＣＣＤ５に転送するが、現行ＴＶ方式設定時のフィ
ールド読出し動作では、４画素分の信号電荷を垂直ＣＣ
Ｄ３より水平ＣＣＤ５に転送するものである。このとき
の水平帰線期間の垂直ＣＣＤ３の４相駆動タイミングを
図５（Ａ），（Ｂ）に示す。
【００２１】図５において、（Ａ）は新ＴＶ方式設定時
のフィールド読出し動作の際のタイミングチャート、
（Ｂ）は現行ＴＶ方式設定時のフィールド読出し動作の
際のタイミングチャートであり、これらタイミングチャ
ートから明らかなように、現行ＴＶ方式設定の場合は、
新ＴＶ方式設定の場合に比べて１回の水平走査周期１Ｈ
に対する垂直ＣＣＤ３の動作が２倍である。これによ
り、２画素＋２画素の計４画素分の信号電荷が水平ＣＣ
Ｄ５内で合成されるため、通常動作に比べて走査線数を
１／２にできるのである。
【００２２】走査線数を半減できるということは、例え
ば総走査線数１１２５本のＨＤ方式に準拠したＣＣＤイ
メージセンサに本発明を適用すると、現行ＴＶ方式を設
定した場合に、総走査線数を５６２．５本（１１２５／
２）にでき、これにより、ＮＴＳＣ方式に適用する場合
には、総走査線数を５６２．５本のうちの５２５本を使
用すれば良いことになる。
【００２３】また、余分な走査線の画素及び、アスペク
ト比変更（１６：９→４：３）による水平方向の余分な
画素の信号電荷の処理に関しては、水平ＣＣＤ５に連続
する不要電荷排出ゲート及び不要電荷排出ドレインから
なる電荷排出部（図示せず）をＣＣＤイメージセンサ７
に設け、この電荷排出部の作用によって水平ＣＣＤ５中
に存在する信号電荷を適当なタイミングで排出するよう
に制御することにより実現可能である。
【００２４】なお、上記実施例では、現行ＴＶ方式設定
時のフィールド読出し動作の場合、２画素＋２画素の計
４画素分の信号電荷を水平ＣＣＤ５内で合成するとした
が、信号電荷の合成場所は水平ＣＣＤ５内に限定される
ものではなく、垂直転送部から転送されてきた信号電荷
を１Ｈ期間蓄積するレジスタを、垂直転送部と水平転送
部間に有するＣＣＤイメージセンサにおいては、このレ
ジスタ内で４画素分の信号電荷を合成するように構成す
ることも可能である。
【００２５】この実施例に用いられるＣＣＤイメージセ
ンサの構成を図６に、又図６のＶ‐Ｖ′矢視断面構造を
図７にそれぞれ示す。本例では、フレーム転送方式のＣ
ＣＤイメージセンサに適用した場合を示しており、本Ｃ
ＣＤイメージセンサ７′は、撮像領域４と蓄積領域１２
を有し、水平転送部が２チャネル構成、即ち奇数番目の
垂直ＣＣＤからの信号電荷が転送される第１水平ＣＣＤ
５ａと、偶数番目の垂直ＣＣＤからの信号電荷が転送さ
れる第２水平ＣＣＤ５ｂからなり、さらに蓄積領域１２
の垂直ＣＣＤ３′と第１水平ＣＣＤ５ａ間に、垂直ＣＣ
Ｄ３′から転送されてきた信号電荷を１Ｈ期間蓄積する
機能を有するＶＨレジスタ１３が設けられた構成となっ
ている。
【００２６】このＶＨレジスタ１３を有するフレーム転
送方式のＣＣＤイメージセンサ７′における蓄積領域１
２の垂直ＣＣＤ３′の４相（φST1 〜φST4 ）の駆動タ
イミングおよびＶＨレジスタ１３の２相（φVH1 ，φ
VH2 ）の駆動タイミングを図８（Ａ），（Ｂ）に示す。
同図において、（Ａ）は新ＴＶ方式設定時のフィールド
読出し動作の際のタイミングチャート、（Ｂ）は現行Ｔ
Ｖ方式設定時のフィールド読出し動作の際のタイミング
チャートである。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
新ＴＶ方式に準拠したＣＣＤイメージセンサを有する固
体撮像装置において、現行ＴＶ方式の場合は、垂直転送
部から送られる走査線２本分の信号電荷を水平転送部内
もしくは垂直転送部と水平転送部間に設けられたレジス
タ内にて走査線１本分の信号電荷に合成して水平転送す
るように構成したことにより、新ＴＶ方式の場合に比べ
て１回の水平走査周期１Ｈに対する垂直転送部の動作が
２倍となり、走査線数を１／２にできるため、新ＴＶ方
式に準拠した固体撮像装置で、そのまま現行ＴＶ方式に
も対応できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の動作原理を示す動作説明図（その１）
である。
【図３】本発明の動作原理を示す動作説明図（その２）
である。
【図４】本発明の動作原理を示す動作説明図（その３）
である。
【図５】水平帰線期間の垂直ＣＣＤの４相駆動タイミン
グを示すタイミングチャートであり、（Ａ）は新ＴＶ方
式設定時のフィールド読出し動作の場合、（Ｂ）は現行
ＴＶ方式設定時のフィールド読出し動作の場合をそれぞ
れ示している。
【図６】本発明の他の実施例に用いられるＣＣＤイメー
ジセンサの構成図である。
【図７】図６のＶ‐Ｖ′矢視断面の構造図である。
【図８】ＶＨレジスタを有するＣＣＤイメージセンサに
おける垂直ＣＣＤの４相駆動タイミング及びＶＨレジス
タの２相駆動タイミングを示すタイミングチャートであ
り、（Ａ）は新ＴＶ方式設定時のフィールド読出し動作
の場合、（Ｂ）は現行ＴＶ方式設定時のフィールド読出
し動作の場合をそれぞれ示している。
【符号の説明】
１ フォトセンサ ３ 垂直ＣＣＤ ４ 撮像領域 ５ 水平ＣＣＤ ７，７′ ＣＣＤイメージセンサ ８ タイミングジェネレータ １１ ＴＶ方式設定回路 １２ 蓄積領域 １３ ＶＨレジスタ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 入射光を画素単位で信号電荷に変換して
    蓄積する受光部と、この受光部から垂直列毎に読み出さ
    れた信号電荷を垂直転送する垂直転送部と、この垂直転
    送部から受けた信号電荷を水平転送する水平転送部と、
    この水平転送によって転送されてきた信号電荷を検出す
    る出力部とを含む固体撮像素子と、 前記垂直転送部及び前記水平転送部にそれぞれ転送クロ
    ックを供給して垂直転送及び水平転送の駆動制御をなす
    駆動手段とを具備し、 前記駆動手段は、前記垂直転送部から送られる走査線２
    本分の信号電荷を前記水平転送部内もしくは前記垂直転
    送部と前記水平転送部間に設けられたレジスタ内にて走
    査線１本分の信号電荷に合成して水平転送するように前
    記垂直転送部及び前記水平転送部を駆動することを特徴
    とする固体撮像装置。
JP3201234A 1991-07-15 1991-07-15 固体撮像装置 Pending JPH0522668A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3201234A JPH0522668A (ja) 1991-07-15 1991-07-15 固体撮像装置
US07/913,369 US5287192A (en) 1991-07-15 1992-07-15 Solid-state imager for use with two different TV systems

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JP3201234A JPH0522668A (ja) 1991-07-15 1991-07-15 固体撮像装置

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