JPS5952592B2

JPS5952592B2 - 固体撮像装置

Info

Publication number: JPS5952592B2
Application number: JP51049457A
Authority: JP
Inventors: 文男名雲; 成介山中; 勝島田; 俊「しち」西村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1976-04-30
Filing date: 1976-04-30
Publication date: 1984-12-20
Also published as: JPS52132722A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は電荷結合素子等を固体撮像体として使用した固
体撮像装置に関する。

例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）を固体撮像体として使
用する場合には、このＣＣＤを第１図に示す如く構成す
るのが一般的である。

図はフレーム（又はフィールド）トランスファ方式であ
つて、ＩＡは被写体が投影される撮像部で、縦横に配列
形成された絵素となる複数の受光部４を有する。ＩＢは
撮像部ＩＡと同様構成の蓄積部を示し、被写体像の光情
報に応じたキャリヤが対応する位置に転送されて蓄積さ
れる。ＩＣはＩＨ（Ｈは１水平走査期間）分のキャリヤ
を読出すための水平シフトレジスタで、５はその出力端
子を示す。なお、６はチャンネルストッパで、キャリヤ
の転送方向に延長して形成される。

このような構成のＣＣＤＩを例えば３個使用して固体撮
像装置を構成する場合には３個のＣＣＤ１〜３の空間的
な配列は例えば、水平方向の絵素４の配列ピッチをτＨ
としたときには、１／３τＨだけ順次ずらして配置され
る。

従つて、これらに投影される被写体像も夫々に関して１
／３τＨに相当すＪる分だけずれた状態で投影されるも
のである。このように配列関係を選定する所以は、その
詳細なる説明は割愛するも、水平走査方向に配列形成さ
れる絵素数を増すことなく、解像度の向上を図ると共に
、夫々のＣＣＤｌ〜３から得られる撮像出力を合成する
ことによつて輝度成分中に混入する側波帯成分を有効に
除去することにある。ここで、輝度成分中に混入する側
波帯成分を除去するには、上述した空間的な位相関係、
つまり１／３τｏに相当する時間関係（位相差でいうな
らば、１２０゜である。第３図参照）を満足した状態で
読出さないと、夫々の側波帯成分Ｓ．ｎｌ〜Ｓｍ３の位
相差が１２０゜にはならず、依つてこれら側波帯成分Ｓ
ｍｌ〜Ｓｒｎ３を合成しても零にはならない。そのため
にも、読出し位相関係を１２０゜に選ぶ必要がある。第
４図に夫々の水平シフトレジスタ１Ｃ〜３Ｃに印加する
タロツク信号（水平方向におけるキヤリヤの転送信号（
サンプリング信号）を指す。

）φ０１〜φ０３の位相関係を示す。このようなクロツ
ク信号φ。

１〜φ０３をも踏えて固体撮像装置を駆動する回路系の
一例を次に説明しよう。

第５図において、１０は駆動信号発生回路（クロツク発
生器）を示し、ここからはその詳細な説明は省略するも
、ＣＣＤｌ〜３を駆動するため、垂直方向へのキヤリヤ
転送用の信号φｖ及び上述したクロツク信号φ。

が得られる。ＣＣＤの駆動方式として２相タロツク方式
の場合には位相が１８０゜異なる信号がＣＣＤの対応す
る電極に供給される。

そのため、転送信号は移相回路１１に供給され、基準の
転送信号φＶ１と１８０゜位相が異なる転送信号φＶ２
（波形はいずれも図示せず）とが形成され、これらはド
ライブ回路１２を経て、夫々所望とする電極に印加され
る。クロツク信号φ。に関しても同様に移相回路１３Ａ
〜１３Ｃ及びドライブ回路１４Ａ〜１４Ｃが夫々設けら
れるも、このクロツク信号φ。に関しては第４図で示し
たように１２『の位相差を付与しなければならないので
、ＣＣＤ２及び３側には更に移相回路１５Ａ〜１５Ｂが
介在されている。一方の移相回路１５Ａは１２０゜（２
／３π）遅相させるためのもの、他方のそれ１５Ｂは２
４０゜（４／３π）遅相させるためのものである。クロ
ツク信号φ。

１〜φ０３にて読出された各ＣＣＤｌ〜３からの撮像出
力Ｓ。

ｌ〜ＳＯ３はサンプリングホールド回路１７Ａ〜１７Ｃ
に供給されて波形整形される。すなわち、撮イ象出力Ｓ
。ｌ〜ＳＯ３中にはプリチヤージパルス等が含まれてい
るため、撮像出力Ｓ。ｌ〜ＳＯ３をサンプリングホール
ドしてプリチヤージパルス等の不要成分を除去するため
にサンプリングホールド回路１７Ａ〜１７Ｃが設けられ
る。所定の位相関係をもつてサンプリングされて波形整
形された撮像出力は、合成器１８に供給される。

依つて、側波帯成分の除去された輝度信号が得られる。
なお、カラーの場合には周知のように合成器１８で・得
た出力はマトリツクス回路２０を介してエンコーダ１９
に供給される。

従つて、その出力端子１９ａからは例えばＮＴＳＣ方式
におけるカラー映像信号が得られるものである。複数の
サンプリングホールド回路１７Ａ〜１７Ｃはサンプリン
グ動作を付与するために所望としたサンプリングパルス
φ５が印加される。

その説明は省略する。そして、夫々に印加されるサンプ
リング信号φ５１〜φ５３相互間も空間的な位相差と同
じく１２０゜の位相差を付与しなければならない。

そのため、ホールド回路１７Ｂ，１７Ｃに関しては移相
回路２５Ｂ，２５Ｃが介在される。

このように３個のＣＣＤｌ〜３を用いて撮像装置を構成
する場合には、冒頭でも述べたように空間的にも時間的
にも夫々所定の位置的、時間的関係を満足させなければ
側波帯成分は相殺されず、輝度成分中に残留する。依つ
て、正規の関係にな″い状態で信号の読出しを行なうと
、輝度成分中に残留した側波帯成分によつて、再生され
た画質が著しく劣化する欠点を有する。従つて、この欠
点を除去するには正規の関係となるように製造過程で調
整すればよい。

ここで、ずれの頻度は時間的関係よりも、空間的関係の
方が遥かに高い。しかし、空間的関係が単に１／３τ。

に相当する距離を満足するようにＣＣＤを含めた光学系
を構成することは、製造上のバラツキもあるので、許容
ノ誤差を見込んでも困難の域を脱し得ない。正しい位置
関係に選定しても、爾後温度等の影響でずれが生じる。
しかも、一旦製造された光学系に対し、機械的な調整を
含めた変更を加えることは殆んど不可能であるから、上
記条件を満足させるにはいきおい歩留りの低下を来たす
。

本発明ではこのように空間的関係が、正規の関係を満足
しない場合にあつても、又爾後による影響があつても所
期の目的を達成でき、従つて画質の向上及び歩留りの向
上を図りうるようにしたものである。

以下図面を参照して本発明による固体撮像装置を説明す
るも、前掲図と対応する部分には同一符号を付す。

本発明では空間的なずれに対応して、対応する撮像信号
の時間軸及び出力レベルを調整する。

それがため、本発明では第６図で示すように、夫々のＣ
ＣＤｌ〜３で得た撮像出力Ｓ。ｌ〜ＳＯ３の伝送路上、
本例ではサンプリングホールド回路１７Ａ〜１７Ｃの後
段に調整回路３０が設けられる。調整回路３０は図のよ
うに夫々の伝送路上に直列接続された遅延回路２１Ａ〜
２１Ｃとレベル調整回路２２Ａ〜２２Ｃからなり、遅延
回路２１Ａ〜２１Ｃにて設定される遅延時間は、第２図
で示した空間的な配列関係、すなわち正規な配列関係に
対する製造時のずれに対応して定められる。説明の便宜
上、今第２図に示すＣＣＤ２だけが１／３τｏに対しΔ
τｏだけずれているものとすれば、夫々のＣＣＤｌ〜３
から得られる側波帯成分（交流成分）Ｓｒｒｌｌ〜Ｓｎ
］３の位相関係は第７図Ａで示すように、側波帯成分Ｓ
ｍ２のみ正規の位相より２πＰΔτＨ（Ｐは入力パター
ンの周波数）だけずれる。従つて、この位相関係のまま
で、側波帯成分Ｓｍｌ〜Ｓｍ３の合成出力を零とするに
は、合成出力が零になるように夫々のレベルを調整すれ
ばよい。

しかし、レベルだけ調整した場合には、入力パターンの
周波数が異なればそれに伴つて位相のずれも変化するの
で、例えば入力パターンの周波数がＰからＰ″に変化す
ると、位相のずれも２πＰΔτ。から２πＰ″ΔτＨ（
第７図Ｂ）へと変化するため、この第７図Ｂの状態で合
成出力を零とするには、当然レベルの再調整を必要とす
る。すなわち、レベルの調整だけでは所期の目的を達成
し得ない。本発明ではこのレベル調整と共に撮像出力の
時間軸補正を行なう。

以下にその説明を行なう。上述のようにＣＣＤ２がΔτ
８だけ正規よりずれているときには、各ＣＣＤｌ〜３か
ら得られる直流出力（輝度成分）ＳＯｌ〜ＳＯ３及び交
流出力（側波帯成分、本例では下側波帯成分）Ｓ．ｎｌ
〜Ｓ．ｎ３は夫々次式のようになる。ＳＤｌ＝ＣＯＳ２
πＰｔＳｍｌ＝ＣＯＳ（２πＦｃ−２πＰ）ｔ｝・
・・・・・（１）ＳＯ２＝ＣＯＳ２πｐ（ｔ＋ΔτＨ）
Ｓｍ２＝ＣＯＳ｛２πＦＯｔ−２πｐ（ｔ＋ΔτＮ）−
２／３π｝｝・・・
・・・（２）ノＳ。

３＝ＣＯＳ２πＰｔＳｍ３：ＣＯＳ｛２πＦＯｔ−２πＰｔ−４／３π｝｝
・・・・・・（３）（但し、Ｆｃはサンプリング周波
数、、Ｐは入力パターンの周波数である。

）（１）〜（３）式から明らかなように、時間軸の補正
を・必要とするのは（２）式に示される撮像出力Ｓ２（
Ｓ２ＳＤ２＋Ｓｍ２）であるから、遅延回路２１Ｂの遅
延時間τを２πＰΔτｏの項に選んでおけば、（２）式
におけるΔτｏの項は零となり、結局（２）式の側波帯
成分Ｓｒｒｌ２は（４）式で示すようになる。

７Ｓｍ２＝ＣＯＳ｛２π （ＦＯ−Ｐ）ｔ−２／３π−
２πＦＯτ｝・
・・・・・（４）この（４）式にあつて、２πＦＯτ＝
一定・・・・・・（５）である
から、時間軸の調整を行なえば入カパタ一）ンの周波数
に係りなく、常に合成出力を零にすることができる。

このように、本発明では空間的な位置ずれに対応して所
望とする遅延回路２１の遅延時間を定め、撮像出力Ｓ。

ｌ〜ＳＯ３の時間軸の補正を行なうノものである。ここ
で遅延回路２１としてはパルス遅延線を用いたパルス遅
延回路が使用される。

遅延回路２１は撮像出力Ｓ。

ｌ〜ＳＯ３が正規の位相関係となるようにするための調
整手段であつて、第９図はこの遅延回路２１の一例を示
し、これはサンプリングホールド回路３１とパルス遅延
線３２とを有し、このパルス遅延線３２には駆動信号発
生回路１０で得たサンプリング信号φ５が供給され、こ
の遅延出力でサンプリングを行なう。遅延線３２の遅延
時間Ｄ７は介在すべき場所に応じて定められる。上述の
ようにＣＣＤ２のみがΔτ．だけ機械的にずれている場
合には、この遅延時間Ｄ７を機械的誤差ΔτＨに対応し
た値に選定することにより、撮像出力Ｓ。

２の正規の位相関係に補正することができる。

なお、撮像出力Ｓ。

ｌ〜ＳＯ３を直接遅延回路２１〔２１Ａ〜２１Ｃ〕に供
給して、これらに設けられるサンプリングホールド回路
３１を波形整形用として使用すれば、前段に設けられる
サンプリングホールド回路１７Ａ〜１７Ｃを省略するこ
とができるようにも考えられる。しかし、上述した機械
的誤差などを含めた撮像出力Ｓ。

ｌ〜ＳＯ３間の位相ずれが大きくなると、一旦正規の位
相関係をもつて夫々をサンプリングホールドしない限り
機械的誤差などを含んだ状態の撮像出力Ｓ。ｌ〜ＳＯ３
を波形整形することができず、従つてまた機械的誤差等
を吸収できなくなつてしまう。そのため、サンプリング
ホールドして波形整形したのち遅延回路２１に供給され
るようになされている。従つて、今前段のホールド回路
１７の出力ＳＡを第１０図Ａのように定め、遅延された
サンプリング信号φｓ・にてサンプリングされる時点を
Ｒｘ」印で゛示せば、ホールド回路３１の出力ＳＡは第
１０図Ｂのようになり、入力ＳＡをＤ７だけ遅延させる
ことができる。

以上説明したように本発明では、空間的なずれに対応し
て、対応する撮像信号の時間軸及び出力レベルを調整す
るように構成したものであるから、空間的な位置ずれに
よつて生じた側波帯成分の残留を確実に除去することが
できる。

従つて、常時良質の画像を映出できる特徴を有すると共
に、空間的な位置ずれがあつても、その光学系を使用す
ることができるから装置の歩留りを飛躍的に向上せしめ
うる特徴を有するものである。

また、この発明では唯一の駆動信号発生回路１０でＣＣ
Ｄｌの転送、読出し等を制御すると共に、遅延回路２１
の遅延時間をも制御したから、ＣＣＤｌ〜３の読出しタ
イミングと遅延回路２１の出力位相が一義的に定まり、
温度ドリフトや経年変化による出力位相ずれを防止でき
る。

なお、本発明では空間的な位置ずれを補正するため、特
に撮像出力の時間軸を補正するようにしたものであるが
、例えば、夫々のＣＣＤｌ〜３に供給されるクロツク信
号φ。

１〜φＣ３の位相を変化させても、本発明と同等な効果
を奏しうるようにも考えられるが、この方法は実用的で
ない。

すなわち、クロツク信号φ。１〜φ０３等を得る回路１
３，１５等は一般に集積化されて構成されるものである
から、爾後において位相の調整を行なうは容易にでき．
ない。

又仮にその調整ができたとしても、水平シフトレジスタ
１Ｃ〜３Ｃが多相クロツク方式を採れば採るほど位相調
整用の遅延回路が多くなり、本発明と同等な効果が得ら
れないことは明らかで゛ある。なお、上述した実施例で
は、空間的なずれとして水平方向に平行にΔτ。

だけずれた場合について述べたが、例えば第１１図のよ
うに水平方向にαだけ捩れた場合には水平方向のずれが
垂直方向に向つて変化するので、このような場合には、
遅延回路２１の遅延時間を垂直周期で水平方向のずれに
対応して可変してやれば、上述したと同様の結果が得ら
れるから、この例では歩留りの一層の向上を図りうるも
ので゛ある。又、上述した実施例ではＣＣＤを３個用い
た場合であるが、その数には限定されない。

【図面の簡単な説明】

第１図は固体撮像体の一例を示す構成図、第２図は固体
撮像体の配置図、第３図は撮像出力の位相関係を示す図
、第４図はクロツク信号の位相関係を示す波形図、第５
図は本発明装置の説明に供する装置系統図、第６図は本
発明による固体撮像装置の一例を示す系統図、第７図は
その動作説明に供する図、第８図は遅延装置の一例の接
続図、第９図はその動作説明に供する波形図、第１０図
は本発明の適用しうる他の例を示す第２図と同様な配置
図である。１〜３は固体撮像体、１０は駆動信号発生回路、ＳＯｌ
〜ＳＯ３は撮像出力、３０は調整回路、２１Ａ〜２１Ｃ
は遅延回路、２２Ａ〜２２Ｃはレベル調整回路である。

Claims

【特許請求の範囲】

１夫々が空間的に所定の位相となる如く配列された複
数の固体撮像体と、上記固体撮像体から得られた夫々の
読み出し出力が供給されるサンプリングホールド回路と
、上記固体撮像体から得られた夫々の読み出し出力のレ
ベルを調整するレベル調整回路と、これら固体撮像体の
水平シフトレジスタに読み出し用のクロック信号を供給
すると共に、上記サンプリングホールド回路にサンプリ
ング信号を供給する共通の駆動信号発生回路と、上記サ
ンプリングホールド回路の読み出し出力に所定の遅延時
間を与える遅延回路と、これら複数の読み出し出力を合
成する合成器よりなり、上記駆動信号発生回路から得た
異なる位相のクロック信号を上記夫々のシフトレジスタ
に供給して、正規の空間的位相関係をもつて信号の読み
出しを行ない、かつ上記サンプリングホールド回路から
得られた夫々の読み出し出力の時間関係が正規の空間的
位相関係と夫々一致するように、上記遅延回路に供給さ
れるパルスの位相が制御されると共に、上記レベル調整
回路により上記複数の読み出し出力が等しくなるように
レベル調整されるようになされた固体撮像装置。