JPS6158384A - 固体撮像素子とその駆動方法 - Google Patents
固体撮像素子とその駆動方法Info
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- JPS6158384A JPS6158384A JP59180979A JP18097984A JPS6158384A JP S6158384 A JPS6158384 A JP S6158384A JP 59180979 A JP59180979 A JP 59180979A JP 18097984 A JP18097984 A JP 18097984A JP S6158384 A JPS6158384 A JP S6158384A
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- JP
- Japan
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- solid
- imaging area
- signal system
- television signal
- image pickup
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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。
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）
本発明は固体撮像素子に関し、特にそれぞれ異なるテレ
ビ信号方式間で両用可能な固体撮像素子に関する。
ビ信号方式間で両用可能な固体撮像素子に関する。
（従来技術）
近年、高精細度テレビジョンが国内外で注目を集めるよ
うになってきた。これは高度化する情報社会の中で画像
による情報伝達の役割が一層重要になってきた几めであ
り、かかる高精細度テレビジョンを用いれば、念とえば
、精細な魯画金光ファイバーなどを使って遠方へ伝送し
たり、あるいは、印刷や映画制作など高精細、高品位な
画質が要求される分野にまでテレビジョンシステムを応
用することができる。
うになってきた。これは高度化する情報社会の中で画像
による情報伝達の役割が一層重要になってきた几めであ
り、かかる高精細度テレビジョンを用いれば、念とえば
、精細な魯画金光ファイバーなどを使って遠方へ伝送し
たり、あるいは、印刷や映画制作など高精細、高品位な
画質が要求される分野にまでテレビジョンシステムを応
用することができる。
しかしながら、現状では、現行テレビ信号方式との交信
性や広帯域な信号の伝送方法に関する考え方の相違から
規格統一は彦されておらず、様々々方式が提案されてい
る。友とえはＮＨＫでは視覚特性や心理効果を考慮して
、走査線数１１２５本、アスペクト比（画面寸法の横と
縦の比）５：３の方式を提案している（テレビジョン学
会誌３６（１９８２）８６３〜８７２ページ）。また、
欧米の多くの企業は現行のテレビ信号方式との互換性を
考慮して、走査線数１０４９本（あるいは１２４９本）
、アスペクト比４：３の方式を提案している（ザ・ベル
・システム・テクニカル・ジャーナル（Ｔｈｅ Ｂｅ１
ｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｊｏｕｒｎａ
ｌ）、 ６２（１９８３）２０９１〜２１１１ページ）
。
性や広帯域な信号の伝送方法に関する考え方の相違から
規格統一は彦されておらず、様々々方式が提案されてい
る。友とえはＮＨＫでは視覚特性や心理効果を考慮して
、走査線数１１２５本、アスペクト比（画面寸法の横と
縦の比）５：３の方式を提案している（テレビジョン学
会誌３６（１９８２）８６３〜８７２ページ）。また、
欧米の多くの企業は現行のテレビ信号方式との互換性を
考慮して、走査線数１０４９本（あるいは１２４９本）
、アスペクト比４：３の方式を提案している（ザ・ベル
・システム・テクニカル・ジャーナル（Ｔｈｅ Ｂｅ１
ｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｊｏｕｒｎａ
ｌ）、 ６２（１９８３）２０９１〜２１１１ページ）
。
一方、テレビジョンシステムの眼とも言うべきテレビカ
メラの開発も近年急激て進歩し、特に、集積回路微細加
工技術の進歩を背景に、固体撮像素子を使ったテレビカ
メラの台頭が著しい。たとえば、本出願人によって開発
された固体撮像素子は水平方向７６８画素、垂直方向４
９０画素もの画素数を有し、総合特性でも従来の撮像管
を凌駕する特性が得られている（アイ・イー・イー・イ
ーφインターナショナル・ソリッドステート噂サーキッ
ト・コンファレンス（ＩＢＥＥ ｌ５ＳＣＣ）。
メラの開発も近年急激て進歩し、特に、集積回路微細加
工技術の進歩を背景に、固体撮像素子を使ったテレビカ
メラの台頭が著しい。たとえば、本出願人によって開発
された固体撮像素子は水平方向７６８画素、垂直方向４
９０画素もの画素数を有し、総合特性でも従来の撮像管
を凌駕する特性が得られている（アイ・イー・イー・イ
ーφインターナショナル・ソリッドステート噂サーキッ
ト・コンファレンス（ＩＢＥＥ ｌ５ＳＣＣ）。
ＦＡＭ １８．７（１９８３）２６４〜２６５ページ）
。今後、集積回路微細加工技術のさらなる進歩に工９、
高精細度テレビジョン用カメラが固体撮像素子を使って
実現できる日も間近いであろう。
。今後、集積回路微細加工技術のさらなる進歩に工９、
高精細度テレビジョン用カメラが固体撮像素子を使って
実現できる日も間近いであろう。
（従来技術の問題点）
ところで上述した高精細度テレビジョン用カメラを固体
撮像素子で実現する場合には三つの問題点がある。
撮像素子で実現する場合には三つの問題点がある。
その一つは撮像領域が横長忙なることによる面積利用率
の低下である。すなわち、固体撮像素子あるいは撮像管
で光電変換可能な受光領域の面積は、第５図に示すごと
く、使用するレンズ系の径によって規定される。念とえ
ば、レンズ系の光学フォーマットとして１インチ系を選
んだ場合、受光領域５０は円状となり、その直径は１６
罰となる。一方、固体撮像素子あるいは撮像管の撮像領
域は受光領域５０内にその面積が最大となるように選ば
れる。よって、アスペクト比４：３の場名の撮像領域は
、５１に示すごとく、横１２．８ｍ＋、縦９．６鶴とな
る。このときの面積利用率は６１％である。ところが前
述した高精細度テレビジョンの一方式のごとく、アスペ
クト比を５：３と横長に選ぶと、その撮像領域は、５２
に示すごとく、横１３．７ｆｉｌｌ、縦８．２籠となり
、その面積利用率は５６チにまで低下してしまう。この
面積利用率の低下はレンズを使って折角集めた光が有効
に利用されないことを意味し、感度低下という意味で望
ましくない。この感度低下は撮像領域５２の面積を大き
くすると同時にレンズ系の径を大きくずれば補えないこ
とはないが、これはレンズ系の大型化、価格上昇をもた
らしてしまう。
の低下である。すなわち、固体撮像素子あるいは撮像管
で光電変換可能な受光領域の面積は、第５図に示すごと
く、使用するレンズ系の径によって規定される。念とえ
ば、レンズ系の光学フォーマットとして１インチ系を選
んだ場合、受光領域５０は円状となり、その直径は１６
罰となる。一方、固体撮像素子あるいは撮像管の撮像領
域は受光領域５０内にその面積が最大となるように選ば
れる。よって、アスペクト比４：３の場名の撮像領域は
、５１に示すごとく、横１２．８ｍ＋、縦９．６鶴とな
る。このときの面積利用率は６１％である。ところが前
述した高精細度テレビジョンの一方式のごとく、アスペ
クト比を５：３と横長に選ぶと、その撮像領域は、５２
に示すごとく、横１３．７ｆｉｌｌ、縦８．２籠となり
、その面積利用率は５６チにまで低下してしまう。この
面積利用率の低下はレンズを使って折角集めた光が有効
に利用されないことを意味し、感度低下という意味で望
ましくない。この感度低下は撮像領域５２の面積を大き
くすると同時にレンズ系の径を大きくずれば補えないこ
とはないが、これはレンズ系の大型化、価格上昇をもた
らしてしまう。
次に第二の問題点は、撮像領域が横長になることによシ
半導体製造工程における微細加工が困難となる点である
。すなわち、現在のフォトリングラフイ一工程で主に用
いられている縮小投影型露光装置では、原寸法の５〜１
０倍程度に拡大したレチクルと呼ばれる原画をレンズ系
を使ってシリコン基板上に縮小投影して露光を行なって
いるため、露光領域の周辺はど解像度が低下してしまう
。
半導体製造工程における微細加工が困難となる点である
。すなわち、現在のフォトリングラフイ一工程で主に用
いられている縮小投影型露光装置では、原寸法の５〜１
０倍程度に拡大したレチクルと呼ばれる原画をレンズ系
を使ってシリコン基板上に縮小投影して露光を行なって
いるため、露光領域の周辺はど解像度が低下してしまう
。
このため縮小投影型露光装置では最大露光領域を定めて
、許容される解像度低下の範囲を規定しているが、この
範囲は当然正方形もしくはそれに近い形となるため、横
長もしくは縦長のデバイスはど露光には不向きとなる。
、許容される解像度低下の範囲を規定しているが、この
範囲は当然正方形もしくはそれに近い形となるため、横
長もしくは縦長のデバイスはど露光には不向きとなる。
ここで第一の問題点とも関連するが、水平方向１２８０
画素、垂直方向Ｘ９７０画素の固体撮像素子を１インチ
光学７オーマクト（直径１６關）内に製造する場合を想
定すると、そのセルサイズはアスペクト比４：３の場合
、横１０μｍ１縦９．９μｍとなり、またアスベクト比
５：３の場合、横１０．７μｍ１縦８．５μｍ となる
。すなわち、後者の方が縦方向に１．４μｍ短μｍの短
縮が微細加工を著しく困難にする。
画素、垂直方向Ｘ９７０画素の固体撮像素子を１インチ
光学７オーマクト（直径１６關）内に製造する場合を想
定すると、そのセルサイズはアスペクト比４：３の場合
、横１０μｍ１縦９．９μｍとなり、またアスベクト比
５：３の場合、横１０．７μｍ１縦８．５μｍ となる
。すなわち、後者の方が縦方向に１．４μｍ短μｍの短
縮が微細加工を著しく困難にする。
第三の問題点は、固体撮像素子の互換性の問題である。
前述したように高精細度テレビジョンには走査線数１１
２５本、アスペクト比５：３や走査線数１０４９本、ア
スペクト比４：３等様々彦方式があり、いまだ規格統一
はなされていない。
２５本、アスペクト比５：３や走査線数１０４９本、ア
スペクト比４：３等様々彦方式があり、いまだ規格統一
はなされていない。
この走査線数、アスペクト比等は、撮像管の場合なら偏
向パルスの振幅、周期を調整することにより比較的容易
に可変できるが、固体撮像素子の場合には単位画素の配
列によって一義的に決定されるため、それぞれの方式に
合わせた素子を設計・製作する必要がある。しかし、半
導体製造工程において、このように多種多様なものを少
量に生産することは単価の上昇をもたらし、好ましくな
い。
向パルスの振幅、周期を調整することにより比較的容易
に可変できるが、固体撮像素子の場合には単位画素の配
列によって一義的に決定されるため、それぞれの方式に
合わせた素子を設計・製作する必要がある。しかし、半
導体製造工程において、このように多種多様なものを少
量に生産することは単価の上昇をもたらし、好ましくな
い。
（発明の目的）
本発明は上述した従来の欠点を除去したもので、その目
的とするところは、面積利用率が良好で、かつ半導体製
造工程における微細加工が容易で、しかも二つ以上の異
なるテレビ信号方式に互換性のある固体撮像素子とその
駆動方法を提供することにある。
的とするところは、面積利用率が良好で、かつ半導体製
造工程における微細加工が容易で、しかも二つ以上の異
なるテレビ信号方式に互換性のある固体撮像素子とその
駆動方法を提供することにある。
（発明の構成）
本発明によれば、第一のテレビ信号方式と、走査線数が
該第一のテレビ信号方式よりも多い第二のテレビ信号方
式とに両用可能な固体撮像素子であって、垂直方向画素
数が前記第一のテレビ信号方式の有効走査線数に一致し
かつ縦横の寸法比が前記第一のテレビ信号方式のアスペ
クト比と一致した第一の撮像領域と、垂直方向画素数が
前記第一と第二のテレビ信号方式の有効走査線数の差に
一致しかつ前記第一の撮像領域の垂直方向に隣接して電
気的に結合された第二の撮像領域とを具備したことを特
徴とする固体撮像素子が得られる。
該第一のテレビ信号方式よりも多い第二のテレビ信号方
式とに両用可能な固体撮像素子であって、垂直方向画素
数が前記第一のテレビ信号方式の有効走査線数に一致し
かつ縦横の寸法比が前記第一のテレビ信号方式のアスペ
クト比と一致した第一の撮像領域と、垂直方向画素数が
前記第一と第二のテレビ信号方式の有効走査線数の差に
一致しかつ前記第一の撮像領域の垂直方向に隣接して電
気的に結合された第二の撮像領域とを具備したことを特
徴とする固体撮像素子が得られる。
さらに本発明によれば、前記固体撮像素子を第１のテレ
ビ信号方式で駆動する場合に、垂直プランキング期間に
高速転送を行なうことにより前記第二゛の撮像領域に蓄
積された不要電荷を外部へ掃き出すことｙ＆：特徴とす
る固体撮像素子の駆動方法が得られる。
ビ信号方式で駆動する場合に、垂直プランキング期間に
高速転送を行なうことにより前記第二゛の撮像領域に蓄
積された不要電荷を外部へ掃き出すことｙ＆：特徴とす
る固体撮像素子の駆動方法が得られる。
（実施例）
次に本発明の実施例について図面を用いて説明する。こ
こでの説明は走査線数１０４９本、アスペクト比４：３
のテレビ信号方式（以後、第一のテレビ信号方式と呼ぶ
）と走査線数１１２５本、アスペクト比５：３のテレビ
信号方式（以後、第二のテレビ信号方式と呼ぶ）とに互
換性のある固体撮像素子について行なう。
こでの説明は走査線数１０４９本、アスペクト比４：３
のテレビ信号方式（以後、第一のテレビ信号方式と呼ぶ
）と走査線数１１２５本、アスペクト比５：３のテレビ
信号方式（以後、第二のテレビ信号方式と呼ぶ）とに互
換性のある固体撮像素子について行なう。
第１図は本発明による固体撮像素子の平面配誼図である
。この固体撮像素子はインターライン転送方式電荷結合
撮像素子と呼ばれるもので、大量光量に応じた信号電荷
を蓄積するために光入射面にマトリックス状に配列され
た光電変換部１と、この光電変換部１に蓄積された信号
電荷を一垂直走査周期（フィールドまたはフレーム）ご
とに読み出すための伝送ゲート（図示せず）と、読み出
した信号電荷を一水平走査周期（ＩＨ）ごとに垂直方向
に転送するための垂直レジスタ２と、各垂直レジスタの
一端に電気的に結合して、信号電荷を水平方向に転送す
るための水平レジスタ３と、この水平レジスタ３からの
信号電荷を順次電圧信号に変換するための出力回路４と
から構成されている。また、光電変換部１と転送ゲート
及び垂直レジスタ２ｆ、含む撮像領域は、主撮像領域５
と副撮像領域６とに区分される。ここで主撮像領域５の
垂直方向画素数は前記第一のテレビ信号方式の有効走査
線数に等しく選ばれる。すなわち、垂直プランキング期
間ｉ７９Ｈとすると有効走査線数は９７０本であるから
、主撮像領域５の垂直方向画素数は９７０画素となる。
。この固体撮像素子はインターライン転送方式電荷結合
撮像素子と呼ばれるもので、大量光量に応じた信号電荷
を蓄積するために光入射面にマトリックス状に配列され
た光電変換部１と、この光電変換部１に蓄積された信号
電荷を一垂直走査周期（フィールドまたはフレーム）ご
とに読み出すための伝送ゲート（図示せず）と、読み出
した信号電荷を一水平走査周期（ＩＨ）ごとに垂直方向
に転送するための垂直レジスタ２と、各垂直レジスタの
一端に電気的に結合して、信号電荷を水平方向に転送す
るための水平レジスタ３と、この水平レジスタ３からの
信号電荷を順次電圧信号に変換するための出力回路４と
から構成されている。また、光電変換部１と転送ゲート
及び垂直レジスタ２ｆ、含む撮像領域は、主撮像領域５
と副撮像領域６とに区分される。ここで主撮像領域５の
垂直方向画素数は前記第一のテレビ信号方式の有効走査
線数に等しく選ばれる。すなわち、垂直プランキング期
間ｉ７９Ｈとすると有効走査線数は９７０本であるから
、主撮像領域５の垂直方向画素数は９７０画素となる。
次に副撮像領域６の垂直方向画素数は１１１■記第二と
第一のテレビ信号方式の有効走査線数の差に等しく選ば
れる。すなわち、前記第二のテレビ信号方式の有効走査
線数は、その垂直プランキング期間を７９Ｈとすると１
０４６本であるから、副撮像領域６の垂直方向画素数は
、１０４６−９７０＝７６画素となる。
第一のテレビ信号方式の有効走査線数の差に等しく選ば
れる。すなわち、前記第二のテレビ信号方式の有効走査
線数は、その垂直プランキング期間を７９Ｈとすると１
０４６本であるから、副撮像領域６の垂直方向画素数は
、１０４６−９７０＝７６画素となる。
次に、主撮像領域５と副ｉｆα像領域６の水平方向画素
数は等しく週ばれ、その数は本発明では規定しないが、
通常は十分な映像信号帯域が確保できるよってする。例
えば、前記第一のテレビ信号方式において、垂直走査周
波数５９．９４ｔｌＺ、 ２ ： １インターレースを
想定すると、水平走査周波数は５９．９４ＨｚＸ１０４
９÷２＝３１．４４ ｋＨｚとなり、さらに必要とされ
る映像信号帯域を２０ＭＦＴｚ、ポストフィルタでのレ
スポンス劣化を考慮した余裕係数ｆ １．２ 、水平有
効期間率を８３．８％とすると、水平方向画素数は となる。次に撮像領域の寸法は主撮像領域５の横と縦の
比が前記第一のテレビ信号方式のアスペクト比４：３に
等しく、かつ規定された光学フォーマット内に納まるよ
うに選ばれる。すなわち、光学フォーマットが１インチ
（直径１６鰭）の場合、主撮像領域５の寸法は横１２．
８ｍｍ１縦９．６朋となる。また主撮像領域５内の画素
数は水平方向１２８０画素、垂直方向９７０画素である
から、その単位セルの寸法は横１０μｍ１縦９，９μｍ
となる。さらに副撮像領域６の寸法は、その単位セルの
寸法が主撮像領域５０単位セルの寸法と等しくなるよう
に選ばれる。すなわち、副撮像領域６内の画素数は水平
方向１２８０画素、垂直方向７６画素であるから、その
寸法は横１２．８ｍｍ、縦０．８ ｎｍと々る。
数は等しく週ばれ、その数は本発明では規定しないが、
通常は十分な映像信号帯域が確保できるよってする。例
えば、前記第一のテレビ信号方式において、垂直走査周
波数５９．９４ｔｌＺ、 ２ ： １インターレースを
想定すると、水平走査周波数は５９．９４ＨｚＸ１０４
９÷２＝３１．４４ ｋＨｚとなり、さらに必要とされ
る映像信号帯域を２０ＭＦＴｚ、ポストフィルタでのレ
スポンス劣化を考慮した余裕係数ｆ １．２ 、水平有
効期間率を８３．８％とすると、水平方向画素数は となる。次に撮像領域の寸法は主撮像領域５の横と縦の
比が前記第一のテレビ信号方式のアスペクト比４：３に
等しく、かつ規定された光学フォーマット内に納まるよ
うに選ばれる。すなわち、光学フォーマットが１インチ
（直径１６鰭）の場合、主撮像領域５の寸法は横１２．
８ｍｍ１縦９．６朋となる。また主撮像領域５内の画素
数は水平方向１２８０画素、垂直方向９７０画素である
から、その単位セルの寸法は横１０μｍ１縦９，９μｍ
となる。さらに副撮像領域６の寸法は、その単位セルの
寸法が主撮像領域５０単位セルの寸法と等しくなるよう
に選ばれる。すなわち、副撮像領域６内の画素数は水平
方向１２８０画素、垂直方向７６画素であるから、その
寸法は横１２．８ｍｍ、縦０．８ ｎｍと々る。
以上まとめると、主撮像領域５と副撮像領域６とを合わ
せた撮像領域の画素数は水平方向１２８０画素、垂直方
向１０４６画素であり、またその寸法は横１２．８１１
１Ｋ、縦ＩＱ、４ｍであシ、正方形に近い形とがってい
る。ｉ＋アスペクト比５：３の場合でも単位セルの寸法
を小さくする必要がなくなる。よって、本固体撮像素子
は縮小投影型露光装置を使ったフォトリソグラフィ一工
程等で微細加工が容易で、また後述するように光学フォ
ーマット内で面積利用率が良い撮像素子となっている。
せた撮像領域の画素数は水平方向１２８０画素、垂直方
向１０４６画素であり、またその寸法は横１２．８１１
１Ｋ、縦ＩＱ、４ｍであシ、正方形に近い形とがってい
る。ｉ＋アスペクト比５：３の場合でも単位セルの寸法
を小さくする必要がなくなる。よって、本固体撮像素子
は縮小投影型露光装置を使ったフォトリソグラフィ一工
程等で微細加工が容易で、また後述するように光学フォ
ーマット内で面積利用率が良い撮像素子となっている。
次に本発明による固体撮像素子の動作を説明する。まず
、本撮像素子を前記第一のテレビ信号方式（走査線数１
０４９本、アスペクト比４：３）に適用する場合には、
入射光学像を第１図に示す主撮像領域５内に結像させる
。このとき副撮像領域６けフィルタ、テープ等で光遮蔽
しても良いし、また光が入射しても以下の動作に異常を
来たさない。
、本撮像素子を前記第一のテレビ信号方式（走査線数１
０４９本、アスペクト比４：３）に適用する場合には、
入射光学像を第１図に示す主撮像領域５内に結像させる
。このとき副撮像領域６けフィルタ、テープ等で光遮蔽
しても良いし、また光が入射しても以下の動作に異常を
来たさない。
第２図の波形２０，２１１ｄ上記動作に必要な垂直レジ
スタの駆動パルスであり、１フレームの期間にわたって
示されている。ここで垂直レジスタの駆動は二相パルス
で行なうものとし、また信号電荷の蓄積はフレーム蓄積
であるものとする。同図において、第１フイールド目の
信号読み出しパルス２２によって第１図の偶数番目の走
査線に対応した光電変換部から垂直レジスタ２へ読み出
された信号電荷は、期間Ｔ１中に一水平走査周期（ＩＨ
）ごとに垂直方向に転送され、水平レジスタ３、出力回
路４を仕出して時系列映像信号として外部に出力される
。この垂直方向への転送は期間Ｔ、中に４８５回緑υ返
される。すなわち主撮像領域５の偶数番目の走査線に対
応した光電変換部に蓄積されていた信号電荷は、期間Ｔ
１中にすべて読み出される。次いで垂直プランキング期
間Ｔ２のうち期間Ｔ、では垂直方向への高速転送が行な
われる。この高速転送は少なくとも副撮像領域６の垂直
方向画素数の半分、すなわち３８回繰り返される。この
とき水平レジスタ３も高速転送に同期して動作している
。よって副撮像領域６の偶数番目の走査線に対応した光
電変換部に蓄積されていた不要電荷は、期間Ｔ、中にす
べて掃き出される。以下第２フイールド目でも同様な動
作により、主撮像領域５の奇数番目の走査線に対応した
光電変換部に蓄積されていた信号電荷は、期間Ｔ４中に
時系列映像信号として外部に出力される。さらに垂直プ
ランキング期間Ｔ、のうち期間Ｔ６での最低３８回の高
速転送により、副撮像領域６の奇数番目の走査線に対応
した光電変換部に蓄積されていた不要電荷はすべて掃き
出される。
スタの駆動パルスであり、１フレームの期間にわたって
示されている。ここで垂直レジスタの駆動は二相パルス
で行なうものとし、また信号電荷の蓄積はフレーム蓄積
であるものとする。同図において、第１フイールド目の
信号読み出しパルス２２によって第１図の偶数番目の走
査線に対応した光電変換部から垂直レジスタ２へ読み出
された信号電荷は、期間Ｔ１中に一水平走査周期（ＩＨ
）ごとに垂直方向に転送され、水平レジスタ３、出力回
路４を仕出して時系列映像信号として外部に出力される
。この垂直方向への転送は期間Ｔ、中に４８５回緑υ返
される。すなわち主撮像領域５の偶数番目の走査線に対
応した光電変換部に蓄積されていた信号電荷は、期間Ｔ
１中にすべて読み出される。次いで垂直プランキング期
間Ｔ２のうち期間Ｔ、では垂直方向への高速転送が行な
われる。この高速転送は少なくとも副撮像領域６の垂直
方向画素数の半分、すなわち３８回繰り返される。この
とき水平レジスタ３も高速転送に同期して動作している
。よって副撮像領域６の偶数番目の走査線に対応した光
電変換部に蓄積されていた不要電荷は、期間Ｔ、中にす
べて掃き出される。以下第２フイールド目でも同様な動
作により、主撮像領域５の奇数番目の走査線に対応した
光電変換部に蓄積されていた信号電荷は、期間Ｔ４中に
時系列映像信号として外部に出力される。さらに垂直プ
ランキング期間Ｔ、のうち期間Ｔ６での最低３８回の高
速転送により、副撮像領域６の奇数番目の走査線に対応
した光電変換部に蓄積されていた不要電荷はすべて掃き
出される。
以上の説明から明らかなように、本発明による固体撮像
素子は、その駆動において垂直プランキング期間中に高
速転送を付加することにより、第一のテレビ信号方式に
適用することができる。
素子は、その駆動において垂直プランキング期間中に高
速転送を付加することにより、第一のテレビ信号方式に
適用することができる。
次に、本発明による固体撮像素子を前記第二のテレビ信
号方式（走査線数１１２５本、アスペクト比５：３）に
適用する場合には、何んらかの方法により、横と縦の比
が５：３の入射光学像が第１図に示す主撮像領域５及び
副撮像領域６の全面にわたって結像するようにしなけれ
ばならなり０第３図は上記の一方法を示すもので、像面
上で縦方向と横方向との倍率が異なる映像を生ずる光学
系、すなわちアナモフィック光学系３０を用いている。
号方式（走査線数１１２５本、アスペクト比５：３）に
適用する場合には、何んらかの方法により、横と縦の比
が５：３の入射光学像が第１図に示す主撮像領域５及び
副撮像領域６の全面にわたって結像するようにしなけれ
ばならなり０第３図は上記の一方法を示すもので、像面
上で縦方向と横方向との倍率が異なる映像を生ずる光学
系、すなわちアナモフィック光学系３０を用いている。
ここで主撮像領域５と副撮像領域６とを合わせた撮像領
域３３の寸法は横１２．８ｍｍ、縦１０．１１であるた
め、アナモフィック光学系３０の縦方向倍率は横方向倍
率の約１．３５倍となっている。このため、第３図にお
いて、横と縦の比が５＝３の入射光学像３１は縦方向に
伸長されて、固体撮像素子３２上の横１２．８朋、縦１
０．４ｉ＋ｘの撮像領域３３の全面に結像される。
域３３の寸法は横１２．８ｍｍ、縦１０．１１であるた
め、アナモフィック光学系３０の縦方向倍率は横方向倍
率の約１．３５倍となっている。このため、第３図にお
いて、横と縦の比が５＝３の入射光学像３１は縦方向に
伸長されて、固体撮像素子３２上の横１２．８朋、縦１
０．４ｉ＋ｘの撮像領域３３の全面に結像される。
第４図は上記の他の方法を示すもので、第３図のアナモ
フィック光学系３００代わりにファイバープレート４０
を用いている。このファイバープレート４０の寸法は前
面４１が横１２．８朋、縦７．７罰（横と縦の比５：３
）であるのに対し、後面は横１２．＋３＋ｍ、縦１０．
４朋と末広がりになっている。
フィック光学系３００代わりにファイバープレート４０
を用いている。このファイバープレート４０の寸法は前
面４１が横１２．８朋、縦７．７罰（横と縦の比５：３
）であるのに対し、後面は横１２．＋３＋ｍ、縦１０．
４朋と末広がりになっている。
このため、後面を固体撮像素子３２の撮像領域３３に密
層させれば、前面４１より入射した光学像は縦方向に伸
長されて、撮像領域３３全面に結像され、その働きはア
ナモフィック光学系３０と全く同等である。ま友ファイ
バープレート４０はアナモフィック光学系３０のごとく
長い光路長を必要としないため、系全体が小型化できる
利点もある。
層させれば、前面４１より入射した光学像は縦方向に伸
長されて、撮像領域３３全面に結像され、その働きはア
ナモフィック光学系３０と全く同等である。ま友ファイ
バープレート４０はアナモフィック光学系３０のごとく
長い光路長を必要としないため、系全体が小型化できる
利点もある。
次に本方式の場合の駆動方法は、主撮像領域５と副撮像
領域６とを合わせた総ての光電変換部に蓄積された信号
電荷を、有効な映像信号として読み出せば良く、第２図
のごとく高速転送の必要はない。この駆動方法は当業者
には至極当然なため、ここでは説明を省略する。
領域６とを合わせた総ての光電変換部に蓄積された信号
電荷を、有効な映像信号として読み出せば良く、第２図
のごとく高速転送の必要はない。この駆動方法は当業者
には至極当然なため、ここでは説明を省略する。
なお、本発明の実施例では、信号方式の異なる二つの高
精細度テレビジョンに互換性のある固体撮像素子につい
てのみ説明したが、例えばＮＴ８ＣとＰＡＬの標準方式
に互換性のある固体撮像素子も実現可能である。また本
発明は実施例にある電荷結合撮像素子のみならず、ＭＯ
８型撮像素子等全ての固体撮像素子に適用可能である。
精細度テレビジョンに互換性のある固体撮像素子につい
てのみ説明したが、例えばＮＴ８ＣとＰＡＬの標準方式
に互換性のある固体撮像素子も実現可能である。また本
発明は実施例にある電荷結合撮像素子のみならず、ＭＯ
８型撮像素子等全ての固体撮像素子に適用可能である。
（発明の効果）
以上述べた通り、本発明によれば、与えられた光学フォ
ーマット内で面積利用率が良好で、かつ半導体製造工程
における微細加工が容易で、しかも二つ以上の異なるテ
レビ信号方式に互換性のある固体撮像素子を得ることが
でき多品種を少量ずｂ生産する必要がなり、製造価格を
低減することができる。
ーマット内で面積利用率が良好で、かつ半導体製造工程
における微細加工が容易で、しかも二つ以上の異なるテ
レビ信号方式に互換性のある固体撮像素子を得ることが
でき多品種を少量ずｂ生産する必要がなり、製造価格を
低減することができる。
第１図は本発明による固体撮像素子の平面配置図、第２
図は該固体撮像素子の動作に必要な垂直レジスタの超動
パルス波形図、第３図及び８ｊ！４図は縦方向と横方向
とで異なる倍率の映像を生じさせる方法を示す斜視図、
第５図はレンズ系の光学フォーマットと撮像素子のアス
ペクト比との関係を示す図である。 図において、 １・・・光電変換部、２・・・垂直レジスタ、３・・・
水平レジスタ、５・・・主撮像領域、６・・・副撮像領
域、２０．２１・・・垂直レジスタの！ｇＡ動パルス波
形、３０・・・アナモフィック光学系、３２川固体撮像
素子、４０・・・ファイバープレート、５ｏ・・−受光
領域、５１・・・アスペクト比４：３の場合の撮像領域
、５２・・・アスペクト比５：３の場合の撮像領域をそ
れぞれ示す。 代理人弁理士内原 ５晋ｔ ゛ 。 −７′ Ｉ：米晋菱安邸 Ｚ：垂直レジ゛スタ ３ニット手レジ又り ５：工おに１家１は戎 乙 ：畠り↑鱈しイダら＠懺 半 ３ 図 半 ４ 図 ７１イバーフ’Ｌ−）
図は該固体撮像素子の動作に必要な垂直レジスタの超動
パルス波形図、第３図及び８ｊ！４図は縦方向と横方向
とで異なる倍率の映像を生じさせる方法を示す斜視図、
第５図はレンズ系の光学フォーマットと撮像素子のアス
ペクト比との関係を示す図である。 図において、 １・・・光電変換部、２・・・垂直レジスタ、３・・・
水平レジスタ、５・・・主撮像領域、６・・・副撮像領
域、２０．２１・・・垂直レジスタの！ｇＡ動パルス波
形、３０・・・アナモフィック光学系、３２川固体撮像
素子、４０・・・ファイバープレート、５ｏ・・−受光
領域、５１・・・アスペクト比４：３の場合の撮像領域
、５２・・・アスペクト比５：３の場合の撮像領域をそ
れぞれ示す。 代理人弁理士内原 ５晋ｔ ゛ 。 −７′ Ｉ：米晋菱安邸 Ｚ：垂直レジ゛スタ ３ニット手レジ又り ５：工おに１家１は戎 乙 ：畠り↑鱈しイダら＠懺 半 ３ 図 半 ４ 図 ７１イバーフ’Ｌ−）
Claims (2)
- １．第一のテレビ信号方式と、走査線数が該第一のテレ
ビ信号方式よりも多い第二のテレビ信号方式とに両用可
能な固体撮像素子であって、垂直方向画素数が前記第一
のテレビ信号方式の有効走査線数に一致しかつ縦横の寸
法比が前記第一のテレビ信号方式のアスペクト比と一致
した第一の撮像領域と、垂直方向画素数が前記第一と第
二のテレビ信号方式の有効走査線数の差に一致しかつ前
記第一の撮像領域の垂直方向に隣接して電気的に結合さ
れた第二の撮像領域とを具備したことを特徴とする固体
撮像素子。 - ２．第一のテレビ信号方式と、走査線数が該第一のテレ
ビ信号方式よりも多い第二のテレビ信号方式とに両用可
能な固体撮像素子であって、垂直方向画素数が前記第一
のテレビ信号方式の有効走査線数に一致しかつ縦横の寸
法比が前記第一のテレビ信号方式のアスペクト比と一致
した第一の撮像領域と、垂直方向画素数が前記第一と第
二のテレビ信号方式の有効走査線数の差に一致しかつ前
記第一の撮像領域の垂直方向に隣接して電気的に結合さ
れた第二の撮像領域とを具備した固体撮像素子を第１の
テレビ信号方式で駆動する場合に、垂直プランキング期
間に高速転送を行なうことにより前記第二の撮像領域に
蓄積された不要電荷を外部へ掃き出すことを特徴とする
固体撮像素子の駆動方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59180979A JPS6158384A (ja) | 1984-08-30 | 1984-08-30 | 固体撮像素子とその駆動方法 |
| US06/771,837 US4706122A (en) | 1984-08-30 | 1985-08-30 | Solid-state imaging device compatible with different television systems |
| US07/064,531 US4734772A (en) | 1984-08-30 | 1987-06-22 | Solid-state imaging device compatible with different television systems |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59180979A JPS6158384A (ja) | 1984-08-30 | 1984-08-30 | 固体撮像素子とその駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6158384A true JPS6158384A (ja) | 1986-03-25 |
Family
ID=16092621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59180979A Pending JPS6158384A (ja) | 1984-08-30 | 1984-08-30 | 固体撮像素子とその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6158384A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006109050A (ja) * | 2004-10-05 | 2006-04-20 | Olympus Corp | 撮像装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5632881A (en) * | 1979-08-28 | 1981-04-02 | Sony Corp | Solid image pickup unit |
-
1984
- 1984-08-30 JP JP59180979A patent/JPS6158384A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5632881A (en) * | 1979-08-28 | 1981-04-02 | Sony Corp | Solid image pickup unit |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006109050A (ja) * | 2004-10-05 | 2006-04-20 | Olympus Corp | 撮像装置 |
| JP4704719B2 (ja) * | 2004-10-05 | 2011-06-22 | オリンパス株式会社 | 撮像装置 |
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