JPH0620275B2

JPH0620275B2 - 固体撮像装置

Info

Publication number: JPH0620275B2
Application number: JP60229961A
Authority: JP
Inventors: 敏郎衣笠; 宅哉今出; 龍志西村; 勝野田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-10-17
Filing date: 1985-10-17
Publication date: 1994-03-16
Anticipated expiration: 2009-03-16
Also published as: JPS6292587A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、カラービデオカメラなどに用いて好適な固体
撮像装置に係わり、特に、複数個の電荷転送素子によつ
て２ラインの信号電荷を同時に水平方向に転送する２ラ
イン同時読出しの固体撮像装置に関する。

〔発明の背景〕

従来、受光面上水平，垂直方向に２次元的に配列された
多数の光電変換素子と、垂直帰線期間中にこれら光電変
換素子から同時に信号電荷が転送され、水平帰線期間毎
に１ステージずつこれら信号電荷を垂直方向に転送する
複数個の電荷転送素子と、水平方向の光電変換素子の列
をラインとし、これら電荷転送素子から１ライン分ずつ
信号電荷が供給されてこれらを同時に水平方向に転送す
る２個の電荷転送素子を具備し、２ラインずつ同時に信
号電荷を読み出すようにした固体撮像装置が知られてい
る。この場合、電荷転送素子としては、通常ＣＣＤが用
いられ、光電変換素子はホトダイオードである。以下、
水平方向に信号電荷を転送する電荷転送素子を水平ＣＣ
Ｄ、垂直方向に信号電荷を転送する電荷転送素子を垂直
ＣＣＤと呼ぶことにする。

かかる固体撮像装置は、光電変換素子毎に所定の色フイ
ルタを設けて夫々に所定の分光感度をもたせることによ
り、色信号を得るようにすることができる。その一例が
特開昭５９−１６９２７８号公報に開示されており、固
体撮像装置特有の現象であるスメアを視覚的に軽減する
手段が講じられている。

しかしながら、かかる２ライン同時読出しの固体撮像装
置においては、２個の水平ＣＣＤを用いることから、色
フリツカが生じて色再現性が劣るという問題があつた。
以下、かかる問題を第１１図によつて説明する。

同図において、夫々に所定の色フイルタが設けられた光
電変換素子１が水平方向（図面上横方向）、垂直方向
（同じく縦方向）に２次元的に配列されている。ここ
で、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは夫々異なる色フイルタを表わして
いる。水平方向の光電変換素子１の列をラインと呼ぶと
すると、図示するように、奇数番目のラインでは、色フ
イルタＡが設けられた光電変換素子１と色フイルタＣが
設けられた光電変換素子１とが交互に配列され、偶数番
目のラインでは、色フイルタＢが設けられた光電変換素
子１と色フイルタＤが設けられた光電変換素子１とが交
互に配列されている。

このように配列された光電変換素子１から信号電荷を読
み出す場合には、水平帰線期間内でライン１の信号電荷
を同時に水平ＣＣＤ４に転送してライン２の信号電荷を
同時に水平ＣＣＤ５に転送し、次いで、次の水平走査期
間内で水平ＣＣＤ４，５の信号電荷を順次水平方向に転
送する。

次には、ライン３とライン４とについて同様の信号電荷
の読み出しが行なわれ、以下同様にして２ラインずつの
信号電荷の読み出しが行なわれる。そして、ライン（ｎ
−１）とラインｎとの信号電荷の読み出しが完了する
と、１フイールドにおける信号電荷の読み出しが完了す
る。

そこで、このフイールドにおいては、水平ＣＣＤ４から
出力端子６に出力される信号は、奇数番目のラインから
読み出された信号電荷からなり、色フイルタＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄが設けられた光電変換素子１の信号電荷を夫々
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ電荷と表わすと、Ａ電荷とＣ電荷とが交
互に配列されてなる信号である。また、水平ＣＣＤ５か
ら出力端子６に出力される信号は、偶数番目のラインか
ら読み出されたＢ電荷とＣ電荷とが交互に配列されてな
る信号である。ここで、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ電荷からなる信
号を夫々Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ信号とすると、出力端子６に
は、Ａ信号とＣ信号とが混合された（Ａ＋Ｃ）信号が得
られ、出力端子７には、Ｂ信号とＤ信号とが混合された
（Ｂ＋Ｄ）信号が得られることになる。

これらの信号は図示しない処理回路に供給されて、Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄ信号が分離された後、所定の信号どおしが加
算されて輝度信号や原色信号（あるいは色差信号）が生
成される。

次のフイールドでは、水平ＣＣＤ４，５で水平方向に同
時に転送する２ラインの組み合わせが変えられる。すな
わち、まず、ライン１の信号電荷が水平ＣＣＤ５に送ら
れて水平方向に転送される。これによつて、出力端子７
には（Ａ＋Ｃ）信号が得られる。次の水平期間（＝水平
帰線期間＋水平走査期間）では、ライン２の信号電荷が
水平ＣＣＤ４で、ライン３の信号電荷が水平ＣＣＤ５で
同時に転送される。以下、同様にして、２ラインずつ水
平ＣＣＤ４，５で水平方向に転送される。

これにより、出力端子６には（Ｂ＋Ｄ）信号が得られ、
出力端子７には（Ａ＋Ｃ）信号が得られる。

そこで、かかる信号電荷読出し動作によると、たとえ
ば、奇フイールドで出力端子６に（Ａ＋Ｃ）信号、出力
端子７に（Ｂ＋Ｄ）信号が夫々得られるとき、偶フイー
ルドでは、逆に出力端子６に（Ｂ＋Ｄ）信号が得られ、
出力端子７に（Ａ＋Ｃ）信号が得られることになり、各
出力端子６，７には、フイールド毎に異なる分光感度の
光電変換素子１の信号電荷による信号が得られることに
なる。

一方、たとえば、特開昭５９−１６９２８１号公報に開
示されるように、水平ＣＣＤ４，５の出力部１０，１１
には、一般に、ソースホロワ回路が用いられ、水平ＣＣ
Ｄ４，５で転送されてきた信号電荷を電圧に変換するよ
うにしている。ところで、かかるソースホロワ回路で
は、半導体製造プロセス上の要因（たとえば、マスクず
れ、半導体基板の不均一性など）により、その入力部の
容量、それに用いるＭＯＳトランジスタのしきい値電圧
（Ｖ_Ｔ），相互コンダクタンス（ｇ_ｍ）にバラツキが生
じ、このために、水平ＣＣＤ４，５の出力部１０，１１
にゲインの差異が生ずることになる。

そこで、上記のように、奇フイールドで、水平ＣＣＤ４
の出力部１０から出力端子６に（Ａ＋Ｃ）信号が、水平
ＣＣＤ５の出力部１１から出力端子７に（Ｂ＋Ｄ）信号
が夫々得られ、次の偶フイールドで、これとは逆に、水
平ＣＣＤ４の出力部10から出力端子６に（Ｂ＋Ｄ）信号
が、水平ＣＣＤ５の出力部１１から出力端子７に（Ａ＋
Ｃ）信号が得られると、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ信号は夫々フイ
ールド毎に異なるゲインの出力部１０，１１を交互に通
過することになる。このために、いま、出力部１０，１
１のゲインを夫々α，βとすると、これらＡ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ信号から生成されるたとえばＲ（赤色）信号の信号量
は、奇フイールドでαＲとすると、偶フイールドでβＲ
となり、フイールド毎に異なることになる。

これは、生成される他の原色信号あるいは色差信号につ
いても同様であり、この結果、フイールド毎に色再現性
が異なつて、いわゆる色フリツカが生じ、再生画像の画
質を劣化させることになる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、水平
ＣＣＤ出力部間のゲイン差に伴う色フリツカを除き、再
生画像の画質向上を達成できるようにした固体撮像装置
を提供するにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために、本発明は、各フイールドで
同じ水平ＣＣＤでは常に同じ分光感度の光電変換素子の
信号電荷が転送されるようにした点に特徴がある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面によつて説明する。

第１図は本発明による固体撮像装置の一実施例を示す構
成図であつて、１はホトダイオード、２はＭＯＳスイツ
チ、３は垂直ＣＣＤ、４，５は水平ＣＣＤ、６，７は出
力端子、８，９は転送ゲート、１０，１１は出力部、１
２〜１９は入力端子である。

同図において、ホトダイオード１が水平，垂直方向に２
次元的に配列されており、夫々に、第１１図に示したよ
うに、色フイルタが設けられている。各ホトダイオード
１にはＭＯＳスイツチ２が接続されている。垂直方向の
ホトダイオード１の列毎に垂直ＣＣＤ３が配置されてい
る。垂直ＣＣＤ３の１つおきのステージＳ_VAには、同じ
ホトダイオード１の列のＭＯＳスイツチ２が接続されて
いる。１つおきのラインのＭＯＳスイツチ２は入力端子
１２からの“Ｈ”（高レベル）の転送パルスφ_PAによつ
て制御され、他の１つおきのＭＯＳスイツチ２は入力端
子１３からの H″の転送パルスφ_PBによつて制御され
る。また、各垂直ＣＣＤ３のＭＯＳスイツチ２が接続さ
れた１つおきのステージＳ_VAには、入力端子１４から
“Ｌ”（低レベル）のクロツクφ_VAが、ＭＯＳスイツチ
２が接続されていない他の１つおきのステージＳ_VBに
は、入力端子１５から“Ｈ”のクロツクφ_VBが夫々同時
に供給される。

各垂直ＣＣＤ３の終段のステージＳ_VAは転送ゲート９を
介して水平ＣＣＤ５の１つおきのステージＳ_HAに接続さ
れ、さらに、これらステージＳ_HAは夫々転送ゲート８を
介して水平ＣＣＤ４の１つおきのステージＳ′_HAに接続
されている。転送ゲート９には、入力端子１６から
“Ｈ”の転送パルスφ_TBが供給され、転送ゲート８に
は、入力端子１７から“Ｈ”の転送パルスφ_TAが供給さ
れる。また、水平ＣＣＤ４，５の１つおきのステージ
Ｓ′_HA，Ｓ_HAには、入力端子１８から“Ｌ”のクロツク
φ_HAが供給され、他の１つおきのステージＳ′_HB，Ｓ_HB
には、入力端子１９から“Ｈ”のクロツクφ_HBが供給さ
れる。

ここで、各ホトダイオード１には、第１１図に示した配
列となるように、色フイルタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが設けられ
るものとし、各ホトダイオード１を位置別に、かつ設け
られた色フイルタ別に区別すると、第２図のように示さ
れる。なお、第２図において、Ａ_ijは色フイルタＡが設
けられたラインｉのｊ番目のホトダイオードであり、以
下、Ｂ_(i+1)j，Ｃ_i(j+1)，Ｄ_(i+1)(j+1)についても同様
である。また、ホトダイオード１で生じた信号電荷も、
説明を簡明にするために、同じ符号のＡ_ijなどで表わす
ことにする。

次に、第３図および第４図を用いてこの実施例の動作を
説明する。

一方のフイールド（ここでは、奇フイールドとする）に
おいては、垂直帰線期間で入力端子１２から“Ｈ”の転
送パルスφ_PAが供給され、１つおきのライン（ここで
は、奇数番目のラインとする）のＭＯＳスイツチ２がオ
ンする。これにより、これらラインのホトダイオード１
から夫々の対応する垂直ＣＣＤ３のステージＳ_VAに信号
電荷が転送される。かかる動作に伴う時刻ｔ_１でのｎ番
目の垂直ＣＣＤ３についてみると、第４図(a)に示す状
態となる。

なお、ｎ番目の垂直ＣＣＤ３における信号電荷を代表と
し、奇数番目のラインの信号電荷をＡ_1n，Ａ_3n，……、
偶数番目のラインの信号電荷をＢ_2n，Ｂ_4n，Ｂ_6n，……
として説明する。

次に、入力端子１３から H″の転送パルスφ_PBが供給さ
れ、偶数番目のラインのＭＯＳスイツチ２がオンする。
これにより、垂直ＣＣＤ３のステージＳ_VAの他の１つお
きにこれらラインの信号電荷が転送される。したがつ
て、この動作に伴う時刻ｔ_２では、第４図(b)に示すよ
うに、垂直ＣＣＤ３には、終段のステージＳ_VAから
Ａ_1n，Ｂ_2n，Ａ_3n，……の順で信号電荷がステージＳ_VA
に蓄えられる。

このときには、入力端子１６から“Ｈ”の転送パルスφ
_TBが供給されており、転送ゲート９は低ポテンシヤルで
オン状態にある。

かかる状態で垂直帰線期間が終り、水平帰線期間内で入
力端子１４に“Ｌ”のクロツクφ_VAが、入力端子１５に
“Ｈ”のクロツクφ_VBが夫々供給される。これにより、
各垂直ＣＣＤ３のステージＳ_VAのポテンシヤルは上昇し
てステージＳ_VBのポテンシヤルは下降するから、その終
段のステージＳ_VAのＡ_1n電荷は夫々転送ゲート９を介し
て水平ＣＣＤ５のステージＳ_HAに転送され、それ以外の
ステージＳ_VAの信号電荷は夫々次段のステージＳ_VBに転
送される。したがつて、水平ＣＣＤ５のステージＳ_HAに
は、ライン１のＡ_1n電荷が蓄えられることになる。次い
でクロツクφ_VA，φ_VBがなくなると、ステージＳ_VAのポ
テンシヤルが下降してステージＳ_VBのポテンシヤルが上
昇し、これによつて、各ステージＳ_VBの信号電荷は次段
のステージＳ_VAに転送される。これとともに、入力端子
１７から“Ｈ”の転送パルスφ_TAが、入力端子１８から
“Ｌ”のクロツクφ_HAが供給され、これにより、水平Ｃ
ＣＤ４，５のステージＳ′_HA，Ｓ_HAのポテンシヤルが上
昇する。この場合、水平ＣＣＤ４のステージＳ′_HAの上
昇したポテンシヤルは転送ゲート８の下降したポテンシ
ヤルよりも低くなるように構成されており、これによつ
て、水平ＣＣＤ５のステージＳ_HAに蓄えられていたライ
ン１のＡ_1n電荷が転送ゲート８を介して水平ＣＣＤ４の
ステージＳ′_HAに転送される。

かかる信号電荷の転送が終ると、クロツクφ_HAと転送パ
ルスφ_TAがなくなり、水平ＣＣＤ４のステージＳ′_HAの
ポテンシヤルが下降して転送ゲート８のポテンシヤルが
上昇し、水平ＣＣＤ４，５間が転送ゲート８によつて隔
離される。これとともに、入力端子１４から“Ｌ”のク
ロツクφ_VAが、入力端子１５から“Ｈ”のクロツクφ_VB
が夫々供給され、各垂直ＣＣＤ３のステージＳ_VAのポテ
ンシヤルが上昇してステージＳ_VBのポテンシヤルが下降
する。これにより、垂直ＣＣＤ３の終段ステージＳ_VAに
蓄えられているライン２のＢ_2n電荷は転送ゲート９を介
して水平ＣＣＤ５のステージＳ_HAに転送され、他のステ
ージＳ_VAに蓄えられているライン３以下の信号電荷は次
段のステージＳ_VBに転送される。そして、これらクロツ
クφ_VA，φ_VBがなくなると、垂直ＣＣＤ３のステージＳ
_HAのポテンシヤルが下降してステージＳ_VBのポテンシヤ
ルが上昇し、ステージＳ_VBの信号電荷がステージＳ_VAに
転送される。

このようにして、水平帰線期間内に水平ＣＣＤ４にはラ
イン１のＡ_1n電荷が蓄えられ、水平ＣＣＤ５には次のラ
イン２のＢ_2n電荷が蓄えられる。その後、入力端子１６
からの“Ｈ”の転送パルスφ_TBがなくなつて転送ゲート
９はポテンシヤルが上昇してオンとなり、水平ＣＣＤ５
と各垂直ＣＣＤ３との間が隔離される。

以上の動作は水平帰線期間で行なわれ、第４図(c)に示
すように、時刻ｔ_３では、水平ＣＣＤ４のｎ番目のステ
ージＳ′_HAには、ライン１のＡ_1n電荷が蓄えられ、水平
ＣＣＤ５のｎ番目のステージＳ_HAには、ライン２のＢ_2n
電荷が蓄えられる。

次いで、１水平走査期間にわたつて入力端子１８，１９
からクロツクφ_HA，φ_HBが所定の周期で同時に供給さ
れ、水平ＣＣＤ４，５内で信号電荷が１ステージずつ順
次水平方向に転送される。これにより、出力部１０から
出力端子６にライン１の信号電荷による（Ａ＋Ｃ）信号
が得られ、出力部１１から出力端子７にライン２の信号
電荷による（Ｂ＋Ｄ）信号が得られる。

次に水平帰線期間では、同様にして、ライン３のＡ_3n電
荷が水平ＣＣＤ４に、ライン４のＢ_4n電荷が水平ＣＣＤ
５に夫々転送され、水平走査期間で夫々水平方向に転送
される。このようにして、２ラインずつ信号電荷の読み
出しが行なわれ、出力端子６には（Ａ＋Ｃ）信号が、出
力端子７には（Ｂ＋Ｄ）信号が夫々得られる。

垂直ＣＣＤ３の全ての信号電荷が読み出され、次の偶フ
イールドの垂直帰線期間に入ると、入力端子１６から
“Ｈ”の転送パルスφ_TBが供給されて転送ゲート９がオ
ンし、この状態で入力端子１２から“Ｈ”の転送パルス
φ_PAが供給されて奇数番目のラインのＭＯＳスイツチ２
がオンする。これにより、奇数番目のラインのホトダイ
オード１の信号電荷が垂直ＣＣＤ３のステージＳ_VAに転
送される。この動作に伴う時刻ｔ_４での状態を第４図
(d)に示す。

次に、入力端子１４，１５からクロツクφ_VA，φ_VBが供
給されることにより、先に説明したように、垂直ＣＣＤ
３の終段ステージＳ_VAのライン１のＡ_1n電荷は水平ＣＣ
Ｄ５のステージＳ_HAに転送されるとともに、ライン３以
降の信号電荷は次のステージＳ_VAに転送される。かかる
状態で入力端子１７から転送パルスφ_TAが供給されて転
送ゲート８がオンし、入力端子１８からクロツクφ_HAが
供給されて、水平ＣＣＤ５のライン１のＡ_1n電荷が水平
ＣＣＤ４のステージＳ′_HAに転送される。そして、入力
端子１４，１５からクロツクφ_VA，φ_VBが供給され、こ
れによつて垂直ＣＣＤ３の信号電荷は夫々次のステージ
Ｓ_VAに転送される。しかる後、入力端子１６からの転送
パルスφ_TBがなくなつて転送ゲート９はオフする。

以上の動作の後の時刻ｔ_５では、第４図(e)に示すよう
に、垂直ＣＣＤ３の終段ステージＳ_VAには、ライン３の
Ａ_1n電荷が蓄えられ、ライン５以後の奇数番目のライン
の信号電荷が１つおきのステージＳ_VAに蓄えられた状態
となる。

次に、入力端子１８，１９からクロツクφ_HA，φ_HBが所
定の周期で同時に供給され、水平ＣＣＤ４内でライン１
のＡ_1n電荷が水平方向に転送される。これにより、出力
端子６にライン１の信号電荷による（Ａ＋Ｃ）信号が得
られる。

かかる水平方向の転送が終ると、入力端子１６から転送
パルスφ_TBが供給され、転送ゲート９はオンする。この
状態で入力端子１３から転送パルスφ_PBが供給されて偶
数番目のラインのＭＯＳスイツチ２がオンする。したが
つて、偶数番目のラインのホトダイオード１の信号電荷
が垂直ＣＣＤ３の空いているステージＳ_VAに転送され
る。

このときの時刻ｔ_６での状態を第４図(f)に示す。同図
から明らかなように、ライン２以降では、２ライン毎に
垂直ＣＣＤ３での順序が逆転している。

以上の動作が垂直帰線期間内で行なわれるが、次に、水
平帰線期間では、入力端子１４，１５からクロツク
φ_VA，φ_VBが供給され、垂直ＣＣＤ３の終端ステージＳ
_VAにおけるライン３のＡ_3n電荷が転送ゲート９を介して
水平ＣＣＤ５のステージＳ_HAに転送されるとともに、他
のステージＳ_VAにおける他のラインの信号電荷は次のス
テージＳ_VAに転送される。これによつてライン２のＢ_2n
電荷が垂直ＣＣＤ３の終段ステージＳ_VAに蓄えられる。

次に、入力端子１７から転送パルスφ_TAが供給されて転
送ゲート８がオンし、また、入力端子１８からクロツク
φ_HAが供給される。これにより、水平ＣＣＤ５のステー
ジＳ_HAに蓄えられているライン３のＡ_3n電荷は水平ＣＣ
Ｄ４のステージＳ′_HAに転送される。そして、入力端子
１４，１５からクロツクφ_VA，φ_VBが再び供給され、垂
直ＣＣＤ３の終段のステージＳ_VAに蓄えられているライ
ン２のＢ_2n電荷が水平ＣＣＤ５のステージＳ_HAに転送さ
れる。これとともに、垂直ＣＣＤ３の他のステージＳ_VA
の信号電荷は次のステージＳ_VAに転送され、終段のステ
ージＳ_VAには、ライン５のＡ_5n電荷が蓄えられる。

以上の動作が水平帰線期間内で行なわれ、これに伴う時
刻ｔ_７での状態は第４図(g)に示すようになる。そし
て、入力端子１８，１９からクロツクφ_HA，φ_HBが順次
供給されることにより、水平ＣＣＤ４ではライン３のＡ
_3n電荷が、水平ＣＣＤ５ではライン２のＢ_2n電荷が夫々
水平方向に転送される。以下同様にして、各水平走査期
間毎に２ラインずつ信号電荷が水平ＣＣＤ４，５によつ
て水平方向に転送される。

以上の動作によると、偶フイールドにおいても、水平Ｃ
ＣＤ４では奇数番目のラインの信号電荷が、また、水平
ＣＣＤ５では偶数番目のラインの信号電荷が夫々転送さ
れ、これによつて、出力端子６に（Ａ＋Ｃ）信号が、出
力端子７に（Ｂ＋Ｄ）信号が夫々得られることになる。

したがつて、奇フイールド，偶フイールドにかかわら
ず、常に、（Ａ＋Ｃ）信号が水平ＣＣＤ４の出力部１０
から得られ、（Ｂ＋Ｄ）信号が水平ＣＣＤ５の出力部１
１から得られることになり、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ信号は常に
決まつた出力部１０，１１から得られることになるか
ら、出力部１０，１１にゲイン差があつても、奇，偶フ
イールド間での色信号の色再現性に差異が生ずることが
なく、このため、色フリツカが生ずることはない。

第５図は本発明による固体撮像装置の他の実施例を示す
構成図であつて、１２′は入力端子、２０は転送ゲー
ト、２１は入力端子であり、第１図に対応する部分には
同一符号をつけて重複する説明は省略する。

この実施例は、垂直帰線期間毎に全てのホトダイオード
の信号電荷を同時に垂直ＣＣＤに読み出すが、１つおき
のフイールドにおいて、垂直ＣＣＤから水平ＣＣＤに信
号電荷を転送するときに、２ラインの信号電荷の順次を
反転するものである。

以下、第６図のタイミングチヤートと第７図とを用いて
この実施例の動作を説明する。

いま、あるフイールド（ここでは、奇フイールドとす
る）の垂直帰線期間内の時刻ｔ_１において、入力端子１
２′から転送パルスφ_P が供給されると、全てのＭＯＳ
スイツチ２がオンして全てのホトダイオード１の信号電
荷が対応する垂直ＣＣＤ３のステージＳ_VAに転送され
る。これにより、第７図(a)に示すように、夫々の垂直
ＣＣＤ３には、終段のステージＳ_VAから順次のステージ
Ｓ_VAにライン１，２，３，……の順番で信号電荷が蓄え
られる。

垂直帰線期間経過後、まず時刻ｔ_２で入力端子１６に転
送パルスφ_TBが供給され転送ゲート９がオンし、これと
同時に入力端子１４，１５からクロツクφ_VA，φ_VBが供
給される。このとき、入力端子２１からは“Ｈ”の転送
パルスφ_TCは供給されず、転送ゲート２０のポテンシヤ
ルは転送ゲート９よりも高くなつている。このために、
垂直ＣＣＤ３の終段のステージＳ_VAのライン１のＡ_1n電
荷は転送ゲート９に転送されるが（第７図(b)）、転送
ゲート２０には転送されず、水平ＣＣＤ５のステージＳ
_HAに転送される。これとともに、垂直ＣＣＤ３の他のラ
インの信号電荷は、次のステージＳ_VBに転送される。

入力端子１４，１５からのクロツクφ_VA，φ_VBがなくな
ると、垂直ＣＣＤ３のライン２以降の信号電荷はさらに
次のステージＳ_VAに転送され、時刻ｔ_３で入力端子１７
から転送パルスφ_TAが供給されて転送ゲート８がオン
し、入力端子１８からクロツクφ_HAが供給されることに
より、第７図(c)に示すように、水平ＣＣＤ５のステー
ジＳ_HAに蓄えられていたライン１のＡ_1n電荷は水平ＣＣ
Ｄ４のステージＳび_HAに転送される。

次に、時刻ｔ_４で再び入力端子１６から転送パルスφ_TB
が供給されて転送ゲート９がオンし、また、入力端子１
４，１５からクロツクφ_VA，φ_VBが供給される。これに
より、第７図(d)に示すように、垂直ＣＣＤ３の終段の
ステージＳ_VAにあつたライン２のＢ_2n電荷は転送ゲート
９に転送されるが、入力端子２１から転送パルスφ_TCが
供給されていないために、この信号電荷は水平ＣＣＤ５
のステージＳ_HAに転送される。これとともに、垂直ＣＣ
Ｄ３では、ライン３以降の信号電荷は次のステージＳ_VB
に転送されるが、入力端子１６からの転送パルスφ_TBや
入力端子１４，１５からのクロツクφ_VA，φ_VBがなくな
ると（時刻ｔ_５）、これら信号電荷はさらに次のステー
ジＳ_VAに転送される。これにより、第７図(e)に示すよ
うに、水平ＣＣＤ４にはライン１のＡ_1n電荷が、水平Ｃ
ＣＤ５にはライン２のＢ_2n電荷が夫々蓄えられ、各垂直
ＣＣＤ３では、終段から順次のステージＳ_VAにライン
３，４，５，……の順で信号電荷が蓄えられる。

第７図(b)〜(e)に示したかかる一連の動作は水平帰線期
間内で行なわれ、次の水平走査期間では、入力端子１
８，１９からのクロツクφ_HA，φ_HBにより、水平ＣＣＤ
４でライン１のＡ_1n電荷が、水平ＣＣＤ５でライン２の
Ｂ_2n電荷が水平方向に転送される。かかる水平期間での
動作は２ラインの信号電荷について同時に行なわれ、こ
れにより、出力端子６には、奇数番目のラインの信号電
荷による（Ａ＋Ｃ）信号が得られ、出力端子７には、偶
数番目のラインの信号電荷による（Ｂ＋Ｄ）信号が得ら
れる。

次に、偶フイールドにおける動作を説明する。

この場合にも、垂直帰線期間では、入力端子１２′から
の転送パルスφ_P により（時刻ｔ_６）、全てのホトダイ
オード１の信号電荷が対応する垂直ＣＣＤ３のステージ
Ｓ_VAに転送される（第７図(f)）。そして、同じ垂直帰
線期間内に、奇フイールドにおける上記の動作と同様に
して、垂直ＣＣＤ３の終段のステージＳ_VAに蓄えられた
ライン１のＡ_1n電荷が水平ＣＣＤ４のステージＳ′_HAに
転送られる（時刻ｔ_７。第７図(g)）。しかる後、入力
端子１８，１９からクロツクφ_HA，φ_HBが順次供給さ
れ、水平ＣＣＤ４でライン１のＡ_1n電荷が水平方向に転
送される。

以上の動作は垂直帰線期間内で行なわれ、この垂直帰線
期間が終ると、水平帰線期間で次の動作か行なわれる。

第７図(g)に示したように、垂直ＣＣＤ３の終段のステ
ージＳ_VAにライン２のＢ_2n電荷が蓄えられている状態
で、入力端子２１から“Ｈ”の転送パルスφ_TCが供給さ
れて転送ゲート２０が低ポテンシヤル状態に保持され
る。この状態において、入力端子１６から転送パルスφ
_TBが供給され、転送ゲート９のポテンシヤルが下降す
る。これとともに、入力端子１４，１５からクロツクφ
_VA，φ_VBが供給され、垂直ＣＣＤ３の終段のステージＳ
_VAにあるライン２のＢ_2n電荷は転送ゲート９に蓄えられ
る。また、垂直ＣＣＤ３では、他のラインの信号電荷が
次のステージＳ_VAに転送され、終段のステージＳ_VAに
は、ライン３のＡ_3n電荷が蓄えられる。次いで、入力端
子１６からの転送パルスφ_TBがなくなつて転送ゲート９
のポテンシヤルが上昇し、これとともに、入力端子１８
からクロツクφ_HAが供給されて水平ＣＣＤ５のステージ
Ｓ_HAのポテンシヤルが上昇する。この結果、転送ゲート
９に蓄えられているライン２のＢ_2n電荷は、水平ＣＣＤ
５のステージＳ_HAではなく、転送ゲート２０に転送され
て蓄えられる。

次に、入力端子１６から転送パルスφ_TBが供給されて転
送ゲート９のポテンシヤルが低下するとともに、入力端
子１４から“Ｌ”のクロツクφ_VAが供給されて垂直ＣＣ
Ｄ３のステージＳ_VAのポテンシヤルが上昇する。このと
き、入力端子１５からは“Ｈ”のクロツクφ_VBは供給さ
れないから、垂直ＣＣＤ３のステージＳ_VBのポテンシヤ
ルは高く、このために、垂直ＣＣＤ３の終段のステージ
Ｓ_VAでのみ転送が可能となつて、ライン３のＡ_3n電荷が
転送ゲート９に蓄えられる。

以上によつて時刻ｔ_８での生じた状態を、第７図(h)に
示す。

入力端子１６から転送パルスφ_TBがなくなり、転送ゲー
ト９のポテンシヤルが上昇すると、このとき、入力端子
１８からのクロツクφ_HAがなくて水平ＣＣＤ５のステー
ジＳ_HAのポテンシヤルが低いから、転送ゲート９にある
ライン３のＡ_3n電荷は水平ＣＣＤ５のステージＳ_HAに転
送される。次いで、入力端子１７から転送パルスφ_TAが
供給されて転送ゲート８がオンし、入力端子１８からク
ロツクφ_HAが供給されることにより、先に説明したよう
に、水平ＣＣＤ５のステージＳ_HAにあるライン３のＡ_3n
電荷が水平ＣＣＤ４のステージＳ′_HAに転送される。

かかる動作による時刻ｔ_９での状態を第７図(i)に示
す。

次に、入力端子２１からの転送パルスφ_TCがなくなつて
転送ゲート２０のポテンシヤルが上昇し、次いで、入力
端子１６から転送パルスφ_TBが供給されて転送ゲート９
のポテンシヤルが低下する。これによつて転送ゲート２
０にあるライン２のＢ_2n電荷は転送ゲート９に転送され
る。そして、入力端子１６からの転送パルスφ_TBがなく
なるとともに、転送ゲート９のポテンシヤルは上昇し、
また、このとき、入力端子１８からクロツクφ_HAが供給
されないから、水平ＣＣＤ５のステージＳ_HAのポテンシ
ヤルは低く、このため、転送ゲート９からこれらステー
ジＳ_HAにライン２のＢ_2n電荷が転送される。

これとともに、入力端子１４，１５からクロツクφ_VA，
φ_VBが供給され、垂直ＣＣＤ３のステージＳ_VAにあるラ
イン４以降の信号電荷は次のステージＳ_VAに転送され、
終段のステージＳ_VAにライン４のＢ_4n電荷が蓄えられ
る。

かかる動作による時刻ｔ₁₀での状態を第７図(j)に示
す。

第７図(h)〜(j)の動作は水平帰線期間に行なわれ、次の
水平走査期間中、水平ＣＣＤ４でライン３のＡ_3n電荷
が、水平ＣＣＤ５でライン２のＢ_2n電荷が夫々水平転送
される。

以下同様に、各水平帰線期間毎に、ライン４と５、ライ
ン６と７、……と２ラインずつ第７図(h)〜(j)で示した
信号電荷の配列順序の反転が行なわれる。これにより、
水平ＣＣＤ４からは奇数番目のラインの信号電荷による
（Ａ＋Ｃ）信号が得られ、水平ＣＣＤ５からは偶数番目
のラインの信号電荷による（Ｂ＋Ｄ）信号が得られる。

以上の動作説明から、奇，偶フイールドにおいて、出力
端子６には（Ａ＋Ｃ）信号が得られ、出力端子７には
（Ｂ＋Ｃ）信号が得られる。したがつて、この実施例に
おいても、第１図に示した実施例と同様の効果が得られ
る。

第８図は本発明による固体撮像装置のさらに他の実施例
を示す構成図であつて、２２，２３は入力端子であり、
第５図に対応する部分には同一符号をつけている。

第５図に示した実施例は、水平ＣＣＤ５と垂直ゲート３
との間に転送ゲートを追加し、同時に水平方向に転送す
べき２ライン間で信号電荷の水平ＣＣＤへの順序を反転
するものであつたが、第８図に示すこの実施例は、この
順序を水平ＣＣＤでもつて行なうようにしたものであ
る。

第８図において、水平ＣＣＤ４，５は４種のH″のクロ
ツクφ_HA，φ_HB，φ_HC，φ_HDによつて駆動される。夫々
の水平ＣＣＤ４，５においては、ステージの４個おき毎
に供給されるクロツクが異なり、ステージＳ′_HA，Ｓ_HA
にはクロツクφ_HAが、ステージＳ′_HB，Ｓ_HBにはクロツ
クφ_HBが、ステージＳ′_HC，Ｓ_HCにはクロツクφ_HCが、
ステージＳ′_HD，Ｓ_HDにはクロツクφ_HDが夫々供給され
る。また、水平ＣＣＤ５に対し、水平ＣＣＤ４は信号電
荷転送方向に２ステージだけずれて配置されており、こ
のために、各垂直ＣＣＤ３から水平ＣＣＤ５のステージ
Ｓ_HAに信号電荷が転送されるとすると、水平ＣＣＤ５か
ら水平ＣＣＤ４への信号電荷転送は、水平ＣＣＤ５のク
ロツクφ_HAが供給されるステージＳ_HAから水平ＣＣＤ４
のクロツクφ_HCが供給されるステージＳ′_HCへ行なわれ
ることになる。

なお、第８図においては、説明を簡明にするために、第
１図や第５図で示した転送ゲート８，９を省略してい
る。

次に、第９図のタンミングチヤートと第１０図を用いて
この実施例の動作を説明する。

まず、一方のフイールド期間（ここでは、奇フイールド
期間とする）の垂直帰線期間において、第５図に示した
実施例と同様に、入力端子１２′からの転送パルスφ_P
により、全てのホトダイオード１の信号電荷が対応する
垂直ＣＣＤ３のステージＳ_VAに転送される（時刻ｔ_１。
第１０図(a)）。そして、この垂直帰線期間経過後の水
平帰線期間において、入力端子１８，２２から“Ｈ”の
クロツクが供給されて水平ＣＣＤ４，５のステージＳ′
_HC，Ｓ_HAのポテンシヤルが低下し、これとともに、入力
端子１４，１５からクロツクφ_VA，φ_VBが供給されて、
垂直ＣＣＤ３の終段のステージＳ_VAにあるライン１のＡ
_1n電荷が水平ＣＣＤ５のステージＳ_HAを介して水平ＣＣ
Ｄ４のステージＳ′_HCに転送される。また、垂直ＣＣＤ
３の他のステージＳ_VAの信号電荷は次のステージＳ_VAに
転送され、終段のステージＳ_VAには、ライン２のＢ_2n電
荷が蓄えられる。

この動作に伴う時刻ｔ_２での状態を第１０図(b)に示
す。

次に、入力端子１８のみからクロツクφ_HAが供給され、
水平ＣＣＤ５のステージＳ_HAのポテンシヤルが低下す
る。これとともに、入力端子１４，１５からクロツクφ
_VA，φ_VBが供給され、垂直ＣＣＤ３の終段のステージＳ
_VAにおけるライン２のＢ_2n電荷が水平ＣＣＤ５のステー
ジＳ_HAに転送される。また、垂直ＣＣＤ３の他のステー
ジＳ_VAの信号電荷は次のステージＳ_VAに転送され、終段
のステージＳ_VAにライン３のＡ_3n電荷が蓄えられる。

この動作に伴う時刻ｔ_３での状態を第１０図(c)に示
す。

次に、入力端子２３のみからクロツクφ_HDを供給する。
これにより、水平ＣＣＤ４，５のステージＳ′_HD、Ｓ_HD
のポテンシヤルは低下し、このとき、水平ＣＣＤ４，５
のステージＳ′_HC，Ｓ_HAのポテンシヤルは高いから、水
平ＣＣＤ４においては、ステージＳ′_HCにあるライン１
のＡ_1n電荷が次段のステージＳ′_HDに転送され、水平Ｃ
ＣＤ５においては、ステージＳ_HAにあるライン２のＢ_2n
電荷が直前のステージＳ_HDに逆転送される。次いで、入
力端子２２のみにクロツクφ_HCが供給される。このため
に、水平ＣＣＤ４，５のステージＳ′_HC，Ｓ_HCのポテン
シヤルは低下し、このとき、これらのステージＳ′_HD，
Ｓ_HDのポテンシヤルは高いので、夫々のステージ
Ｓ′_HD，Ｓ_HDにあるライン１，２の信号電荷はその直前
のステージＳ′_HC，Ｓ_HCに逆転送される。

この結果、かかる動作が行なわれた時刻ｔ_４において
は、第１０図(d)に示すように、水平ＣＣＤ４のステー
ジＳ′_HCにライン１のＡ_1n電荷が、水平ＣＣＤ５のステ
ージＳ_HCにライン２のＢ_2n電荷が夫々蓄えられる。

以上の第１０図(b)〜(d)に示した一連の動作は水平帰線
期間に行なわれ、次の水平走査期間では、入力端子２
３，１８，１９，２２の順でクロツクφ_HD，φ_HA，
φ_HB，φ_HCが繰り返し供給され、水平ＣＣＤ４でライン
１の信号電荷が、水平ＣＣＤ５でライン２の信号電荷が
水平方向に転送される。

以上の水平期間の動作は、ライン３と４、ライン５と
６、……と２ライン毎に行なわれ、したがつて、水平Ｃ
ＣＤ４からは奇数番目のラインの信号電荷による（Ａ＋
Ｃ）信号が、また、水平ＣＣＤ５から偶数番目のライン
の信号電荷による（Ｂ＋Ｃ）信号が得られる。

次に、他方のフイールド期間（すなわち、偶フイール
ド）における動作を説明する。

この場合も、上記と同様に垂直帰線期間に全てのホトダ
イオード１の信号電荷が対応する垂直ＣＣＤ３に同時に
読み出されるが（時刻ｔ_５。第１０図(e)）、この垂直
帰線期間にさらに次の動作が行なわれる。

まず、入力端子１８，２２から夫々クロツクφ_HA，φ_HC
が供給され、また、入力端子１４，１５からクロツクφ
_VA，φ_VBが供給されることにより、先の奇フイールドの
場合と同様にして、水平ＣＣＤ４のステツプＳ′_HCにラ
イン１のＡ_1n電荷が転送され、第１０図(b)に示す状態
と同じ状態となる（時刻ｔ_６。第１０図(f)）。そし
て、入力端子２３，１８，１９，２２の順でクロツクφ
_HD，φ_HA，φ_HB，φ_HCが繰り返し供給され、水平ＣＣＤ
４でライン１の信号電荷が水平方向に転送されて排出さ
れる。

以上の動作が垂直帰線期間に行なわれ、これにより、垂
直ＣＣＤ３の終段のステージＳ_VAには、ライン２のＢ_2n
電荷が蓄えられている。

垂直帰線期間経過後の水平帰線期間では、次の動作が行
なわれる。

まず、入力端子１８にクロツクφ_HAが供給され、これと
ともに入力端子１４，１５にクロツクφ_VA，φ_VBが供給
されて、垂直ＣＣＤ３の終段のステージＳ_VAにあるライ
ン２のＢ_2n電荷が水平ＣＣＤ５のステージＳ_HAに転送さ
れる。

この動作に伴う時刻ｔ_７での状態を第１０図(g)に示
す。

次に、入力端子２３のみからクロツクφ_HDが供給され、
水平ＣＣＤ５のステージＳ_HAにあるライン２のＢ_2n電荷
は直前のステージＳ_HDに逆転送され、さらに、入力端子
２２のみにクロツクφ_HCが供給されて、このステージＳ
_HDにあるライン２のＢ_2n電荷がさらに直前のステージＳ
_HCに逆転送される。

かかる動作に伴う時刻ｔ_８での状態を第１０図(b)に示
す。

次に、入力端子１８，２２からクロツクφ_HA，φ_HCが供
給されるとともに、入力端子１４，１５からクロツクφ
_VA，φ_VBが供給され、垂直ＣＣＤ３の終段のステージＳ
_VAにあるライン３のＡ_3n電荷が水平ＣＣＤ４のステージ
Ｓ′_HCに供給される。

かかる動作に伴う時刻ｔ_９での状態を第１０図(i)に示
す。

以上の動作が水平帰線期間内で行なわれ、水平ＣＣＤ４
にはライン３のＡ_3n電荷がステージＳ′_HCに蓄えられ、
水平ＣＣＤ５にはライン２のＢ_2n電荷がステージＳ_HCに
蓄えられ、次の水平走査期間で夫々の信号電荷が水平方
向に転送される。

以上の水平期間での動作は、ライン４と５、ライン６と
７、……の順で２ラインずつ行なわれる。この結果、奇
フイールド期間と同様に、出力端子６には奇数番目のラ
インの信号電荷による（Ａ＋Ｃ）信号が得られ、出力端
子７には、偶数番目のラインの信号電荷による（Ｂ＋
Ｃ）信号が得られることになる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれら実
施例のみに限定されるものではない。たとえば、ホトダ
イオードに設ける色フイルタの種類やそれらの配置は、
カラービデオ信号が得られるような任意のものとするこ
とができるし、また、水平ＣＣＤも３個以上としてもよ
い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、水平ＣＣＤで信
号電荷転送される２ラインの組み合わせがフイールド毎
に異なつても、夫々の水平ＣＣＤでは常に同一の分光感
度の光電変換素子からの信号電荷が転送されるから、該
水平ＣＣＤの出力部のゲインの差異による影響が回避で
き、フイールド毎の色再現性が等しくなつて色フリツカ
を生ずることがなく、再生画像の画質を大幅に高めると
いう優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による固体撮像装置の一実施例を示す構
成図、第２図は色フイルタの配置例を示す模式図、第３
図は第１図の各入力端子に供給されるパルスのタイミン
グチヤート、第４図は第１図での信号電荷の転送順序を
示す動作説明図、第５図は本発明による固体撮像装置の
他の実施例を示す構成図、第６図は第５図の各入力端子
に供給されるパルスのタイミングチヤート、第７図は第
５図での信号電荷の転送順序を示す動作説明図、第８図
は本発明による固体撮像装置のさらに他の実施例を示す
構成図、第９図は第８図の各入力端子から供給されるパ
ルスのタイミングチヤート、第１０図は第８図での信号
電荷の転送順序を示す動作説明図、第１１図は従来の固
体撮像装置の動作説明図である。１……光電変換素子、２……垂直方向電荷転送素子、
４，５……水平方向電荷転送素子、６，７……出力端
子、８，９……転送ゲート、１０，１１……出力部、２
０……転送ゲート。

フロントページの続き (72)発明者野田勝神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所家電研究所内 (56)参考文献特開昭59−169278（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水平，垂直方向に２次元的に配列され受光
によつて信号電荷を生ずる複数個の光電変換素子と、水
平方向の該光電変換素子の列をラインとし夫々が１ライ
ンずつ該信号電荷を水平方向に転送する２個の電荷転送
素子とを備え、１つおきのラインと他の１つおきのライ
ンとて該光電変換素子の分光感度が異なり、かつ、隣接
する２ラインの信号電荷を別々の該電荷転送素子で同時
に転送するとともに、該電荷転送素子で信号電荷が転送
される２ラインの組み合わせをフイールド毎に異ならせ
るようにした固体撮像装置において、全てのフイールド
で一方の該電荷転送素子が同じ一方の１つおきのライン
の信号電荷を転送し他方の該電荷転送素子が同じ他方の
１つおきのラインの信号電荷を転送すべく該電荷転送素
子に信号電荷を供給する手段を設け、同じ分光感度の該
光電変換素子からの信号電荷を転送する該電荷転送素子
を同一としたことを特徴とする固体撮像装置。