JPS62195983A - 固体撮像素子およびそれを用いた撮像装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は固体撮像素子及び該素子を用いた撮像装置に関
し、更に特定すれば、前記固体撮像素子を組込んでムー
ビ及びスチル何れのモードに於ても好適な映像信号が出
力できるカメラに関する。

（従来技術） 近年、撮像装置として固体撮像素子が多く用いられてお
り、例えばフレーム転送形００Ｄ（以下、ＦＴＯＯＤと
称す）は周知である。

このＦＴＯＯＤは、光電変換部上に結像した画像に対応
して形成された信号′電荷を、奇数及び偶数フィールド
毎に交互に８禎部へ並列転送し、蓄積部から走査順序に
従って読出す。

処で゛、このＩＦＴＯＣＤを用いたビデオカメラシステ
ムは、ＦＴＯＯＤから読出された奇数フィールド及び偶
数フィールドからなるベア信号を１フレ一ム分の画像信
号としてテレビ受像機によりムービ再生している。そし
て、テレビ受仰機は垂直約５００本の走査線により構成
されるため、ＩＦＴｏｏＤからの信号もこれに合わせて
出力されている〇 一方、このよりなＩＦＴＯＯＤを、画像の欠点が目立ち
易いスチルプリントの作製に用いると、前述の垂直５０
０本程度では画素数が不充分で満足な解像度が得られな
い。

そのため、従来方法は、プリンタ側で垂直信号の補間を
行って垂直１０００本としている。しかしながら、補間
による信号は本来の信号ではないため充分な解像力を有
していない。

（発明が解決、ようとする問題点） 上記欠点を解決する手段として、特開昭６０−１２７６
８号公報に開示されているアコーディオン方式と呼ばれ
る電荷転送方式により多画素化を実現するものがある。

しかしながら、この方式に於てもＩＦＴＯＯＤは、光電
変換部で蓄積された電荷を一旦蓄積部を通して読出すた
め、電荷の転送段数が多く、スチルプリントに於ける画
像劣化を生じた。

また、高解像力を得るために高集積化された素子を用い
ることも考慮できるが、このような素子は製作が難しく
、仮りに製作できたとしてもその信号読出し用走査回路
が大きくなって開口率を減少させ、感度を低下させた。

本発明の目的は、ムービ及びスチルそれぞれのモードに
好適な映像信号を選択的に説出せる固体撮像素子を提供
することにある。

また、本発明の他の目的は、前記固体撮像素子を組込ん
で良好なテレビ画及びスチルプリントが得られる撮盈装
置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段及び作用）すなわち本発
明の上記目的は、光電変換部、蓄積部、前記光電変換部
および蓄Ｍｓを連ねて画成される垂直転送路、該垂直転
送路内の電荷転送を制御する第１および第２の垂直転送
回路および第１と第２の水平転送路から成り、第１の垂
直転送回路により光を変換部に形成された電荷パターン
を＃Ｓ１の水平転送路へ移送し読出す第１の転送モード
及びアコーディオン方式により転送制御して前記蓄積部
を介さず直接第２の水平転送路へ読出す第２の転送モー
ドを有し、前記垂直転送路と第１の垂直転送回路との間
に接続回路とを有し、該接続回路の切換により電荷パタ
ーンの転送モードが切換えられることを特徴とする固体
撮像素子により達成される。

また、本発明の他の目的は、上述のように構成された固
体撮像素子を内蔵すると共に、前記接続回路に指令して
電荷パターンの転送モードが選択されるモード切換スイ
ッチおよびモード制御回路とを備えた撮装置により達成
される。

即ち、ムービ撮影時には第１の垂直転送回路により通常
のフレーム転送を行い、スチル撮影時には蓄積部を通さ
ず、しかも第２の垂直転送回路によるアコーディオン方
式の電荷転送を行って画素数を倍増させ、解像力の高い
スチルプリントを得る。

（実施例） 以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳説するＯ 第１図に、本発明の１実施例による固体撮像素子の楕戊
図を示す。

図は、所謂フレーム転送形の固体撮像素子に基づいてお
り、マトリクス状に配置された複数の受光素子からなる
光電変換部１と、蓄積部２がそれぞれブロックにより示
されている。露光期間中に照射された光画像は、光電変
換部１により光電変換され、画像に対応する１ｔＭ’パ
ターンが形成される。この電荷パターンは光電変換部お
よび蓄積部にわたってＨ成される垂直転送路を、垂直方
向に複数個配列した転送電柵６によりフレームシフトさ
れ、蓄積部２に一時的に蓄えられる。この際、＠記転送
電極６は通常の第１の垂直転送回ｊ！！４により制御さ
れており、本実施例素子では、４電極を１単位とした４
相駆動が行われる。

なお、図面には、蓄積部を制御する垂直転送回路および
垂直転送路は省略されている。

前記垂直転送路と第１の垂直転送回路４との間には接続
回路５が配置されている。この接続回路５は図示しない
複数個のＭＯＥ＋）ランジスタスイッチによりｈｑ成さ
れており、外部信号により共通ゲートにＨ信号が供給さ
れた際に導通し、第１の垂直転送回路４の出力を転送ｉ
！極３へ供給する。

また、Ｌ信号が供給されるとＭＯＳ）ランジスタスイツ
チは遮断し、第１の垂直転送回路４からの制御が行われ
ない。

蓄積部２に蓄えられた電荷パターンは該蓄ＩＮの出力端
部に沿って設けられた第１の水平転送路６へ送られ、各
ライン毎に増幅器７を介して読出される。

なお、光電変換部は多数の画素から構成されており、１
画素の水平方向はチャネル・ストッパで区切られ、垂直
方向は電極下に生ずるポテンシャル障壁で区切られてい
る。即ち、垂直方向に隣接した４電極のうち、光電変換
された信号電荷は中央の２′−極子に蓄積される。

本発明による固体撮像素子１００は上記の構成に加え更
に、光電変換部１を挾んで前記第１の垂直転送回路４と
対向する位置に第２の垂直転送回路８を配置しており、
また、前記蓄積部２と対向した前記光電変換部の上方側
に第２の水平転送路９を配置している。

前記第２の垂直転送回路８は、光電変換部１に蓄積され
た電荷パターンをアコーディオン方式により先の転送方
向とは反対方向に転送し、前記第２の水平転送路９へ直
接出力する。

前記アコーディオン方式については、先の特開昭６０−
１２７６８号公報および１１１ｉＤＭ。

１９８４年第４０頁、Ｐｈ１ｌｉｐｓ　　Ｒｅ８ｅａｒ
−ｃｈ　　Ｌａｂｏ、Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ　　に詳
しく記述されているが、本方式は、大体において次のよ
うなものである。すなわち、第１段階においてまず信号
電荷の存在する垂直方向のセルの幅を、出口端（本実施
例素子では、第２水平転送路が存在する側の上段列）の
方のものから順に２倍の幅になるように１つずつ拡張し
てゆく。従って、２本の転送電極のうち１本に電荷が蓄
積される。すべてのセルの幅が２倍に広げられた時には
、すでに信号電荷のうち出口に近い方の半分のものは出
口から外へ押出されている。この時すべてのセルの幅は
２倍になっているので、第２段階で残りの半分の信号電
荷は、１セル当り４つの電極を持つことになり、通常の
方式で読出すこともできる。このようにして読出された
信号は画素数が倍増されたことになる。

第２水平転送路９へ送られた信号は通常の方法により水
平方向に順次シフトされ、増幅器１０を介して読出され
る。

第２図は、本発明μる固体撮像素子１００が組込ｔｈた
Ｎ＆装置を説明するブロック図である。

；−ノ撮電装置は、ムーピおよびスチル両モード対応形
である。従って、本撮４装置にはモード切換スイッチ１
１が設けられており、ビデオカメラまたはスチルカメラ
として用途に応じ任意に切換えられる。モード切換スイ
ッチ１１の切換操作に基づいてモード制御回路１２が制
御され、該モード制御回路１２からの指令により前記固
体撮像素子の接続回路５が導通または非導通に設定され
る。

即ち、モード切換スイッチ１１によりムービ撮影が選択
されると、モード制御回路１２からＨ信号が出力されて
接続回路５が導通状態に設けられる。

従って、前記第１の垂直転送回路４からの４相りロック
信号（φ、〜φ４）により充電変換部の電荷パターンが
蓄積部２へ転送される。その後、第１の水平転送路６か
ら読出される映像信号はインタレースされて偶数フィー
ルドおよび奇数フィールドか交互に読出される。

また、前記モード制御回路１２は光学系制御回路１３を
介し、撮影レンズ１４およびシャッタ１５の開閉動作を
制御する。即ち、ムービ撮影が選択されて撮影ボタンが
操作されている間、シャッタ１５は開放状態に保持され
ており、固体撮像素子１００に常時光画像が入射され続
ける。

また、前記光学系制御回路１ろは詳述しないが撮影レン
ズ１４の位置制御を行ってフォーカス制御を行う、よう
にも設けられている。

前記固体撮像素子により読出されたムービ出力は通常の
映像処理回路１６を通してカメラから取り出され；磁気
記録媒体に記録されるか、もしくはテレビ受像機に直接
写し出される。

一方、前記モード切換スイッチ１１によりスチル撮影が
選択されると、今度は本撮彊装置はスチルカメラとして
動作する。即ち、前記モード切換スイッチ１１の操作に
より前記モード制御回路１２からＬ信号が出力されて接
続回路５が非導通に設けられる。その後、撮影ボタンが
操作されると、光学系制御回路１３の指令によりシャッ
タ１５が１度だけ開放して光画像の電荷パターンが光電
変換部１に形成される。シャッタ１５が閉じて露光期間
が終了すると、第２の垂直転送回路８によるアコーディ
オン方式により電荷パターンが倍増されて読出される。

前記第２の垂直転送回路８はモード制御回路１２からの
指令により露光期間中は閉じられ、露光期間の終了によ
り駆動開始が行われ、４相転送モードの維持が指示され
る。

電荷パターンが読出された第２の水平転送路９は通常の
方法で増幅器１０を介して読出され、１フイ一ルド分に
相当する画信号が形成される。この画信号は映像処理回
路１６を通して磁気記録媒体へ記録されるか或いは直接
プリンタへ出力されてスチルプリントが得られる。

（究明の効果） 以上記載したとおり、本発明の固体撮像素子では、２つ
の電荷転送モードを持ち、１つは通常のフレーム転送を
行うものであり、他はアコーディオン方式により電荷転
送を行うものである。従って、例えば垂直５００画素を
配列した固体撮像素子を用いた撮像装置であればフレー
ム転送モードを選択して標準テレビジョン信号が得られ
る。また、アコーディオン方式による電荷転送モードを
選択すれば垂直１０００画素が得られ、高解像力のプリ
ント画像用映像信号が得られる。しかも、このアコーデ
ィオン方式が選択された場合には光電変換部で発生した
電荷が蓄＠部を通さず直接第２の水平転送路に読出され
るので、総電荷転送段数がフレーム転送モードの半分に
され、従って、得られるプリン）ｋ保の劣化が少ない。

また、撮像装置にモード切換スイッチを設けて前記２つ
の転送モードが随時任意に切換えられるように設けたた
め、これに伴ってムービ撮影用信号（ＮＴＳＯ？インタ
レース）およびスチル撮影用信号（輝度信号、色差信号
、ノンインタレース）もそれぞれ切換えられて出力でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例による固体撮像素子の構成図
、 第２図は本発明の１実施例による撮４−装置を説明する
ブロック図である。 １・・光電変換部　　　２・・蓄積部 ６・・転送電極　　　　４・・第１垂直転送回路５・・
接続回路　　　　６・・第１水平転送路７．１０・・増
幅器　　　　８・・第２垂直転送回路９・・第２水平転
送路１１・・モード切換スイッチ１２・・モード制御回
路１６・・光学系制御回路１４・・撮影レンズ　　　１
５・・シャッタ１６・・映像処理回路１００・・固体撮
像素子第　　１　　ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）光電変換部、蓄積部、前記光電変換部および蓄積部
   を連ねて画成される垂直転送路、該垂直転送路内の電荷
   転送を制御する第１および第２の垂直転送回路および第
   １と第２の水平転送路から成り、第１の垂直転送回路に
   より光電変換部に形成された電荷パターンを第１の水平
   転送路へ移送し読出す第１の転送モードおよびアコーデ
   ィオン方式により転送制御して前記蓄積部を介さず直接
   第２の水平転送路へ読出す第２の転送モードを有し、前
   記垂直転送路と第１の垂直転送回路との間に接続回路と
   を有し、該接続回路の切換えにより電荷パターンの転送
   モードが切換えられることを特徴とする固体撮像素子。 ２）第２の垂直転送回路が光電変換部を挾んで第１の垂
   直転送回路と対向する位置に設けられたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の固体撮像素子。 ３）第１の垂直転送回路により垂直転送路を通して転送
   される電荷パターンは蓄積部の出力端部に沿つて配列さ
   れた第１の水平転送路により読出され、第２の垂直転送
   回路により転送される電荷パターンは前記蓄積部と対向
   する前記光電変換部の端部に沿つて配列された第２の水
   平転送路により読出されることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項に記載の固体撮像素子。 ４）光電変換部、蓄積部、前記光電変換部および蓄積部
   を連ねて画成される垂直転送路、該垂直転送路内の電荷
   転送を制御する第１および第２の垂直転送回路および第
   １と第２の水平転送路とを含む固体撮像素子を有し、該
   素子に結像光学系およびシャッタを介して光画像が露光
   される撮像装置において、第１の垂直転送回路により光
   電変換部に形成された電荷パターンを第１の水平転送路
   へ移送し読出す第１の転送モードおよびアコーディオン
   方式により転送制御して前記蓄積部を介さず直接第２の
   水平転送路へ読出す第２の転送モードを有し、前記垂直
   転送路と第１の垂直転送回路との間に接続回路とを有し
   、該接続回路の切換えにより電荷パターンの転送モード
   が切換えられる固体撮像素子の前記接続回路に指令する
   モード切換スイッチおよびモード制御回路とを有するこ
   とを特徴とする撮像装置。 ５）モード切換スイッチによりムービ撮影が選択される
   と固体撮像素子の第１の垂直転送回路により電荷パター
   ンが読出され、スチル撮影が選択されると第２の垂直転
   送回路により電荷パターンが読出されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第４項に記載の撮像装置。