JP2000138943A - 固体撮像素子およびその駆動方法並びにカメラシステム - Google Patents
固体撮像素子およびその駆動方法並びにカメラシステムInfo
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Abstract
化を行うと、画角の切り出しによって撮像エリアが狭ま
り、ズーム(ZOOM)をかけたときと同じ効果となる
ため、近くの被写体を撮像するには使い勝手が悪いもの
となる。 【解決手段】 少なくとも水平方向において同一色が所
定画素数ごとに繰り返して配置されるカラーコーディン
グのカラーフィルタを有するCCD撮像素子10におい
て、垂直CCD12と水平CCD13との間に、カラー
コーディングの繰り返し画素数を単位としてその繰り返
し画素数おきに、垂直→水平転送を選択的に阻止するホ
ールドゲート部14を設け、カラーコーディングに合っ
た信号電荷の加算を水平CCD13で行うようにする。
Description
びその駆動方法並びにカメラシステムに関し、特に少な
くとも水平方向において同一色が所定画素数ごとに繰り
返して配置されるカラーコーディングのカラーフィルタ
を有する固体撮像素子およびその駆動方法、並びにこれ
ら用いたカメラシステムに関する。
e Coupled Device) 撮像素子を用いたカメラシステムに
おいて、フレームレートを高速化する用途としては、N
TSC方式のテレビジョン信号の60フィールド/秒よ
りも早いフレームレートにて撮像する高速撮像や、デジ
タルスチルカメラなどで多画素/低フレームレートのも
のをNTSC方式の60フィールド/秒にする用途など
がある。
素子の有効画素エリアのうちの特定のエリアの画素情報
のみを読み出す、いわゆる画角の切り出しを行うこと
で、フレームレートの高速化を実現していた。一方、デ
ジタルスチルカメラでは、垂直方向の一部の画素の信号
電荷のみを読み出し、残りの画素の信号電荷は使わない
ようにする、いわゆる垂直間引き動作を行うことで、フ
レームレートの高速化を実現していた。
切り出しによるフレームレートの高速化にあっては、画
角の切り出しによって撮像エリアが狭まり、ズーム(Z
OOM)をかけたときと同じ効果となるため、近くの被
写体を撮像するには使い勝手が悪いものとなっていた。
一方、垂直間引き動作によるフレームレートの高速化に
あっては、画素情報の間引きによる感度の低下や、信号
の欠落による不連続性など画質低下の要因が多いため、
記録保存を考えないで、あくまでもNTSCモニター等
にモニターリングすることに使用目的が限られていた。
であり、その目的とするところは、水平転送周波数や画
角を変えず、かつ画質低下を極力抑えつつフレームレー
トの高速化を実現できる固体撮像素子およびその駆動方
法並びにカメラシステムを提供することにある。
子は、少なくとも水平方向において同一色が所定画素数
ごとに繰り返して配置されるカラーコーディングのカラ
ーフィルタを有する固体撮像素子であって、垂直転送部
と水平転送部との間に上記カラーコーディングの繰り返
し画素数を単位としてその繰り返し画素数おきに設けら
れて、垂直転送部から水平転送部への信号電荷の転送を
選択的に阻止するホールドゲート部を備えた構成となっ
ている。すなわち、垂直転送部と水平転送部との間(垂
直出力ゲート部)には、垂直→水平転送を一時的に阻止
する部分と通常転送する部分が交互に設けられている。
式の固体撮像素子において、各画素の信号電荷を垂直転
送部へ読み出した後、ホールドゲート部を転送阻止状態
にして垂直転送部から水平転送部への1ライン分の信号
電荷の転送動作を行い、次いで水平転送部をホールドゲ
ート部で転送阻止した繰り返し画素数に対応する段数だ
け転送させ、しかる後ホールドゲート部を転送状態とし
てそれまで転送阻止していた信号電荷を水平転送部へ転
送する。これにより、水平転送部のホールドゲート部に
隣接する転送段において、同一色の信号電荷の加算が行
われる。
記構成の固体撮像素子を撮像デバイスとして用いるとと
もに、この固体撮像素子に対して通常の撮像動作を実現
する通常モードと、フレームレートの高速化動作を実現
する高速化モードとを択一的に設定可能な動作モード設
定手段を設ける。そして、駆動手段は、この動作モード
設定手段で設定された動作モードを実現すべく、固体撮
像素子を動作モードに応じた駆動タイミングで駆動す
る。
て図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の一
実施形態に係る固体撮像素子を示す概略構成図であり、
例えばインターライン転送方式のカラーCCD撮像素子
に適用した場合を示している。
像素子10は、行列状に2次元配置された複数個のセン
サ部(画素)11、これらセンサ部11の垂直列ごとに
配された複数本の垂直CCD(垂直転送部)12、これ
ら垂直転送CCD12の一方の端部側に配された水平C
CD(水平転送部)13、垂直CCD12と水平CCD
13との間(垂直出力ゲート部)に後述する規則のもと
に設けられたホールドゲート部14、水平転送CCD1
3の転送先側の端部に配された電荷検出部15および出
力アンプ16を有する構成となっている。
(画素エリア)上には、例えば補色市松カラーコーディ
ングのカラーフィルタ17が配される。このカラーフィ
ルタ17は、例えば図2に示すように、水平2画素繰り
返しのC(シアン)Y(イエロー)G(グリーン)M
(マゼンタ)色差線順次方式のカラーコーディングとな
っている。このカラーコーディングに対して、上述した
ホールドゲート部14は、水平2画素を単位としてその
繰り返し画素数おきに設けられている。
て、センサ部11は例えばPN接合のフォトダイオード
からなり、入射光をその光量に応じた電荷量の信号電荷
に光電変換して蓄積する。センサ部11に蓄積された信
号電荷は、図示せぬ読出しゲート部を介して垂直CCD
12に読み出される。
グチャートに示す4相の垂直転送クロックVφ1〜Vφ
4によって転送駆動されることにより、水平ブランキン
グ期間の一部において1走査線(1ライン)に相当する
信号電荷を単位として垂直転送(ラインシフト)して水
平CCD13に移送する。
の高速化を実現するために設けられたものであり、カラ
ーフィルタ17の水平2画素繰り返しのカラーコーディ
ングに対応して水平2画素を単位として水平2画素おき
に配されている。そして、垂直CCD12から水平CC
D13へ信号電荷を移送するラインシフト時に、その信
号電荷の転送を水平2画素(垂直2列)おきに阻止す
る。このホールドゲート部14の具体的な構成について
は後述する。
グチャートに示す2相の水平転送クロックHφ1,Hφ
2によって転送駆動されることにより、垂直CCD12
からラインシフトされた1走査線に相当する信号電荷
を、水平ブランキング期間後の水平走査期間において順
次水平転送して電荷検出部15に供給する。この水平C
CD13の動作は通常モードでの転送動作である。
ムレートの高速化モードでは、水平CCD13は、水平
方向において2画素単位で隣り合う4画素分の信号電荷
を加算する動作も行い、その加算後の信号電荷を順次水
平転送して電荷検出部15に供給する。このフレームレ
ートの高速化モードでの具体的な動作については後述す
る。
・ディフュージョン・アンプによって構成されている。
すなわち、水平CCD14の出力ゲート(HOG)18
から信号電荷が注入されるFD(フローティングディフ
ュージョン)151と、電荷を排出するRD(リセット
ドレイン)152と、FD151とRD152との間に
配されたRG(リセットゲート)153とからなり、水
平CCD13から順次供給される信号電荷を検出し、こ
れを信号電圧に変換する。RD152には、例えば電源
電圧Vddがバイアス電圧として印加されている。
送方式のCCD撮像素子10では、信号電荷の読み出し
方式として、フィールド読み出しが一般的に採られる。
このフィールド読み出しでは、各画素において1/60
秒(1フィールド相当期間)だけ信号電荷を蓄積し、各
画素から読み出した信号電荷を垂直CCD12において
垂直方向にて隣り合う2画素間で混合し、また混合する
垂直2画素の組み合わせを奇数フィールドと偶数フィー
ルドで変えることによってインターレース走査を実現し
ている。
力ゲート部(VOG)の具体的な構成について説明す
る。図4は、垂直出力ゲート部の第1具体例を示す要部
の平面パターン図である。
垂直方向に平行に延在する複数本の転送チャネル21
と、これら転送チャネル21の上方に垂直方向に順に配
され、かつ水平方向に延在する4相の垂直転送クロック
Vφ1〜Vφ4に対応したゲート電極22-1〜22-4と
を有する構成となっている。これらのゲート電極22-1
〜22-4において、例えば、2相目,4相目の転送電極
22-2,22-4が1層目のポリシリコン(図中、一点鎖
線で示す。以下、他の具体例でも同様とする)によって
形成され、1相目,3相目の転送電極22-1,22-3が
2層目のポリシリコン(図中、二点鎖線で示す。以下、
他の具体例でも同様とする)によって形成されている。
しかつ垂直CCD12の複数本の転送チャネル21の各
々に連結された転送チャネル23と、この転送チャネル
23の上方に水平方向に順に配された2相の水平転送ク
ロックHφ1,Hφ2に対応したゲート電極24-1〜2
4-4とを有する構成となっている。そして、ゲート電極
24-1,24-2には2相目の水平転送クロックHφ2が
印加され、ゲート電極24-3,24-4には1相目の水平
転送クロックHφ1が印加される。
て、第1の電極であるゲート電極24-1,24-3が1層
目のポリシリコンにより形成されてストレージ部を構成
し、第2の電極であるゲート電極24-2,24-4が2層
目のポリシリコンにより形成されてストレージ部を構成
している。また、ゲート電極24-3,24-4は、垂直C
CD12の転送チャネル21の部分まで延在している。
そして、特にゲート電極24-4は逆L字状に屈曲した形
状を有し、その屈曲した部分が垂直CCD12の4相目
のゲート電極22-4に対してオーバーラップした形で配
されている。
したように、カラーフィルタ17の水平2画素繰り返し
のカラーコーディングに対応して水平2画素を単位とし
て水平2画素おきに配されることになる。このホールド
ゲート部14の配置を可能とするために、垂直CCD1
2の最終転送段付近のゲート電極22-1〜22-4は、垂
直2列ごとに屈曲して形成されることでホールドゲート
部14を配置するスペースを確保している。そして、こ
のスペースにホールドゲート部14が配置される。
転送チャネル21,21の上方に互いにオーバーラップ
した状態で配されたホールド電極25およびストレージ
電極26を有する構成となっている。これら電極25,
26のうち、ホールド電極25が1層目のポリシリコン
によって形成され、ストレージ電極26が2層目のポリ
シリコンによって形成されている。
で示す如く配線で引き出すことでホールド電圧VφHo
ldが印加される。このホールド電圧VφHoldとし
て、通常の動作モードでは“H”レベルが印加され、フ
レームレートの高速化モードでは各動作状態に応じて
“L”レベル/“H”レベルが適宜印加される。一方、
ストレージ電極26には、図に点線で示す如く配線で引
き出すことで所定の直流電圧がストレージ電圧VStr
ageとして与えられる。
のポテンシャル分布を示す。このポテンシャル分布図か
ら明らかなように、ストレージ電極26の下は深いポテ
ンシャル状態にあることから、ホールド電圧VφHol
dが“L”レベルで、ホールド電極25の下のポテンシ
ャルが浅くなったときには、そのポテンシャルバリアに
よって垂直CCD12から水平CCD13への信号電荷
の転送が阻止され、その阻止された信号電荷はストレー
ジ電極26の下に蓄積されることになる。
G)を備えた本実施形態に係るCCD撮像素子10にお
けるフレームレートの高速化モードでの動作について、
図6のタイミングチャートにしたがって図7〜図9の動
作説明図を用いて説明する。なお、図7〜図9におい
て、左側が奇数(ODD)フィールドの場合を示し、右
側が偶数(EVEN)フィールドの場合を示している。
が蓄積された状態を示している。この状態から、時点t
1で各センサ部11から垂直CCD12へフィールド読
み出しが行われることで、図7(B)に示すように、O
DDフィールドではある垂直列mでCとGが、隣りの垂
直列m+1でMとYがそれぞれ加算されてあるラインn
の信号電荷となり、次のラインn+1では垂直列mでM
とCが、隣りの垂直列m+1でGとYがそれぞれ加算さ
れる。
ールドとは別の垂直2画素の組み合わせで加算が行われ
る。すなわち、ある垂直列mでCとGが、隣りの垂直列
m+1でMとYがそれぞれ加算されてあるラインnの信
号電荷となり、次のラインn+1では垂直列mでMとG
が、隣りの垂直列m+1でGとYがそれぞれ加算され
る。
よる垂直CCD12の駆動により、信号電荷を1ライン
分だけシフトするラインシフトが行われる。このライン
シフト終了後の時点t2の状態を図7(C)に示す。こ
のとき、ホールド電極25に印加されるホールド電圧V
φHoldが“L”レベルにあることから、ホールド電
極25の下のポテンシャルが浅く、このポテンシャルバ
リアにより、ホールドゲート部14は転送阻止状態とな
る。
に、水平2画素おきに垂直CCD12から水平CCD1
3への信号電荷の転送が阻止され、残りの水平2画素お
きの信号電荷のみが水平CCD13へ転送される。その
結果、水平CCD13には、水平2画素おきの信号電荷
のみが、2ビット(転送段)おきに存在することにな
る。なお、ホールド電極25の下のポテンシャルバリア
によって転送阻止された信号電荷は、ストレージ電極2
6の下に蓄積される。
よる水平CCD13の駆動により、信号電荷を2ビット
分だけシフトする2ビットシフトが行われる。この2ビ
ットシフト終了後の時点t3の状態を図8(A)に示
す。この2ビットシフト動作により、2ビットおきに存
在する信号電荷が、ホールドゲート部14に隣接する2
つの転送段に位置することなる。
“H”レベルになることで、ホールド電極25の下のポ
テンシャルが深くなる。これにより、ホールドゲート部
14は転送状態となり、それまで転送阻止していた水平
2画素おきの信号電荷を水平CCD13へ転送する。そ
の結果、先に水平CCD13に転送しておいた2画素右
隣りの同一色の信号電荷と混合加算される。この混合加
算後の時点t4の状態を図8(B)に示す。
とき、前回のラインシフトの場合と同様に、ホールド電
圧VφHoldが“L”レベルの状態にあることから、
ホールドゲート部14は転送阻止状態にある。したがっ
て、次のラインの水平2画素おきの信号電荷のみが水平
CCD13の空の転送段に転送される。このラインシフ
ト終了後の時点t5の状態を図8(C)に示す。
この2ビットシフト終了後の時点t6の状態を図9
(A)に示す。この2ビットシフト動作により、次のラ
インの2ビットおきに存在する信号電荷が、ホールドゲ
ート部14に隣接する2つの転送段に位置することな
る。その後、ホールド電圧VφHoldが“H”レベル
になることで、ホールドゲート部14が転送状態とな
り、それまで転送阻止していた次のラインの水平2画素
おきの信号電荷を水平CCD13へ転送し、次のライン
の2画素右隣りの同一色の信号電荷と混合加算する。
素/垂直4画素の信号電荷が色差信号を保持しながら加
算されて存在することになる。この混合加算後の時点t
7の状態を図9(B)に示す。その後、水平CCD13
の転送動作によって水平転送されて電荷検出部15へ出
力される。この水平転送動作後の状態を図9(C)に示
す。
化動作により、水平画素情報を1/2に圧縮し、水平転
送周波数(水平転送クロックHφ1,Hφ2の周波数)
や画角を変えずに、2倍のフレームレートを実現でき
る。また、図9(B)の動作終了後に、図7(C)の動
作からの一連の動作を繰り返して実行することにより、
さらに垂直方向でも加算圧縮することができ、これによ
り4倍のフレームレートを実現できる。
れば、ホールドゲート部14を常に転送阻止状態(蓄積
状態)としておき、図8(B)および図9(B)の各動
作を省略することにより、水平2画素おきに間引いた色
差信号を得ることができる。これによれば、垂直転送/
水平転送に要する時間を短縮できるため、より高速化に
適することになる。
撮像素子10では、フレームレートの高速化が可能であ
ることから、この高速化技術をNTSC方式やPAL方
式の動画用CCD撮像素子に適用することで、水平転送
周波数や画角を変えず、高速撮像が可能となる。また、
デジタルスチルカメラ用多画素CCD撮像素子に適用す
ることで、画質を低下させることなく、NTSC方式や
PAL方式のテレビジョン画像のモニタリングが可能と
なる。
7のカラーコーディングが、水平2画素繰り返しのCY
GM色差線順次方式の補色市松カラーコーディングに適
用した場合を例に挙げて説明したが、水平2画素繰り返
しや補色市松への適用に限られるものではなく、例えば
水平3画素繰り返しR(赤)G(緑)B(青)縦ストラ
イプなどのカラーコーディングにも適用可能である。
を示す平面パターン図である。この第2具体例では、第
1具体例の構成に加え、ホールゲート部14に隣接して
電荷排出部27を設けた構成となっている。具体的に
は、ホールド電極25とストレージ電極26を、両者の
中間部分に空間部ができるように屈曲させて形成する。
そして、その空間部の中心に例えば円形状のオーバーフ
ロードレイン(OFD)28を形成し、隣り合う2本の
転送チャネル21,21とオーバーフロードレイン28
との間にオーバーフローバリア(OFB)29を形成す
る。
ロードレイン28には、図に点線で示す如く配線で引き
出すことでドレイン電圧VDrainが与えられる。こ
のドレイン電圧VDrainとしては、オーバーフロー
ドレイン28のポテンシャル(OFDレベル)がストレ
ージ電極26の下のポテンシャルよりもかなり深くなる
ような電圧値が設定される。一方、オーバーフローバリ
ア29のポテンシャル(OFBレベル)は、ストレージ
電極26の下のポテンシャルよりも所定レベルだけ浅く
なるように設定される。図11に、図10のII−II′線
に沿った断面でのポテンシャル分布を示す。
は、特に水平方向における信号電荷の加算を行わず、間
引きを行う場合に有用なものとなる。すなわち、水平方
向における間引きを行う際に、ホールゲート部14で転
送阻止され、ストレージ電極26の下に蓄積される不要
な電荷の量が膨大になった場合に、その不要な電荷が水
平CCD13に溢れる虞れがあるが、ホールゲート部1
4に隣接して電荷排出部27を設けることで、OFBレ
ベルを越えた電荷がオーバーフロードレイン28に排出
されるため、水平CCD13への電荷の漏れ込みを防ぐ
ことができる。
を示す平面パターン図である。先の第1具体例では、垂
直CCD12のゲート電極22-1〜22-4を部分的に屈
曲させることで、ホールドゲート部14を配置するため
のスペースを確保する構成を採っていた。これに対し
て、第3具体例においては、垂直CCD12のゲート電
極22-1〜22-4をストレートに形成するとともに、こ
れらと同様にストレージ電極26′をもストレートに形
成し、ホールド電極25を必要な部分に配置する構成を
採っている。
状とすることにより、これらゲート電極のパターン形成
が容易になる。また、ストレージ電極26′に与えるス
トレージ電圧VStrageについては、デバイス内部
で所定の直流電圧を発生させ、この直流電圧を与えるよ
うにすることで、デバイス外部からストレージ電圧VS
trageを取り込むための端子を削減できることにな
る。図13に、図11のIII−III′線に沿った断面のポ
テンシャル分布を示す。
ゲート電極22-4に対して、ストレージ電極26′が2
層目のポリシリコンでオーバーラップして形成されるこ
とから、ホールド電極25が存在しない部分には1層目
のポリシリコン層が存在しないことになる。そこで、第
3具体例では、この1層目のポリシリコン層を特別に形
成するのではなく、水平CCD13の1層目(ストレー
ジ部)のゲート電極24-1′を延長しかつ屈曲させて形
成することで、ホールド電極25が存在しない部分の1
層目のポリシリコン層として兼用し、これによってホー
ルドゲート部14を配置する部分と配置しない部分とで
チャネル長のバランスをとっている。
を示す平面パターン図である。この第4具体例では、垂
直CCD12のゲート電極22-1〜22-4およびストレ
ージ電極26′をストレートに形成し、ホールド電極2
5を必要な部分に配置するとともに、水平CCD13の
ゲート電極24-1′を延長しかつ屈曲させて形成するこ
とで、ホールド電極25が存在しない部分の1層目のポ
リシリコン層として兼用した第3具体例の構成におい
て、ストレージ電極26′を水平CCD13の2層目
(トランスファ部)のゲート電極24-2′と一体に形成
し、ストレージ電極26′に2相目の水平転送クロック
Hφ2を与えるようにしている。
面のポテンシャル分布を示す。このポテンシャル図から
明らかなように、ストレージ電極26′に2相目の水平
転送クロックHφ2を与えるようにしても、垂直CCD
12から水平CCD13への信号電荷の転送動作上、何
ら支障を来すことはない。したがって、ストレージ電極
26′に2相目の水平転送クロックHφ2を与えるよう
にすることで、第3具体例の場合のように、ストレージ
電圧VSrageをデバイス内部で発生させる必要がな
く、その分回路構成の簡略化に寄与できることになる。
を示す平面パターン図である。この第5具体例では、第
3具体例の構成に加えて、第2具体例の場合と同様に、
ホールゲート部14に隣接して電荷排出部27を設けた
構成を採っている。具体的には、ホールド電極25の中
間部とストレートに形成されたストレージ電極26′の
一部を屈曲させて両者の間に空間部を形成し、その空間
部に電荷排出部27を形成した構成となっている。
様に、空間部の中心に例えば円形状に形成されたオーバ
ーフロードレイン(OFD)28と、隣り合う2本の転
送チャネル21,21とオーバーフロードレイン28と
の間に形成されたオーバーフローバリア(OFB)29
とから構成されている。
例に伴う効果、即ちゲート電極のパターン形成を容易に
し、かつデバイス外部からストレージ電圧VStrag
eを取り込むための端子を削減できるという効果と、第
2具体例に伴う効果、即ち水平方向における間引きを行
う際にホールドゲート部14に蓄積された不要電荷の水
平CCD13への漏れ込みを防止できるという効果を奏
することになる。
を示す平面パターン図である。この第6具体例では、第
4具体例の構成に加えて、第2具体例の場合と同様に、
ホールゲート部14に隣接して電荷排出部30を設けた
構成を採っている。具体的には、ストレートに形成され
かつ水平CCD13のゲート電極24-2′と一体に形成
されてなるストレージ電極26′の一部とホールド電極
25の中間部とをそれぞれ屈曲させて空間部を形成し、
その空間部に電荷排出部27を形成した構成となってい
る。
様に、空間部の中心に例えば円形状に形成されたオーバ
ーフロードレイン(OFD)28と、隣り合う2本の転
送チャネル21,21とオーバーフロードレイン28と
の間に形成されたオーバーフローバリア(OFB)29
とから構成されている。図18に、図17のV−V′線
に沿った断面のポテンシャル分布を示す。
例に伴う効果、即ちストレージ電圧VStrageとし
て水平転送クロックHφ2を兼用することで、ストレー
ジ電圧VStrageをデバイス内部で生成しなくて済
むという効果と、第2具体例に伴う効果、即ち水平方向
における間引きを行う際にホールドゲート部14に蓄積
された不要電荷の水平CCD13への漏れ込みを防止で
きるという効果を奏することになる。
子10を撮像デバイスとして用いた本発明に係るカメラ
システムの構成の一例を示す概略構成図である。本カメ
ラシステムは、CCD撮像素子10、光学系の一部を構
成するレンズ31、CCD駆動回路32、動作モード設
定部33および信号処理回路34を有する構成となって
いる。
写体(図示せず)からの入射光(像光)は、光学系のレ
ンズ31によってCCD撮像素子10の撮像面上に結像
される。CCD撮像素子10は、CCD駆動回路32に
より、動作モード設定部33で設定された動作モードに
応じて駆動される。ここで、動作モード設定部33、通
常の撮像動作を行う通常モードと、例えばフレームレー
トを例えば2倍にする高速化モードとを任意に設定可能
となっている。なお、高速化モードとして、2倍モー
ド、4倍モード等を任意に設定できるようにしても良
い。
ドが設定された場合の動作の概略について、図1を用い
て説明する。この通常モードでは、CCD駆動回路32
は、周知の動作タイミングで垂直転送クロックVφ1〜
Vφ4や水平転送クロックHφ1,Hφ2などの各種タ
イミング信号を発生させ、ホールドゲート部14に与え
るホールド電圧VφHoldについては“H”レベルに
維持する。
子10においては、各センサ部11で光電変換された信
号電荷を例えばフィールド読み出しで垂直CCD12に
読み出し、これらの信号電荷を垂直CCD12から水平
CCD13へ、さらに電荷検出部15へ転送すること
で、通常の撮像動作を行う。そして、CCD撮像素子1
0から出力されるCCD撮像信号は、信号処理回路34
で所定の信号処理が行われて出力される。
ートの高速化モードが設定された場合の動作の概略につ
いて説明する。このフレームレートの高速化モードで
は、CCD駆動回路32は、図6に示したタイミングで
垂直転送クロックVφ1〜Vφ4や水平転送クロックH
φ1,Hφ2などの各種タイミング信号、さらにはホー
ルド電圧VφHoldを発生させる。
子10においては、図7〜図9の動作説明図に基づいて
説明したように、各センサ部11で光電変換された信号
電荷を例えばフィールド読み出しで垂直CCD12に読
み出し、これらの信号電荷を垂直CCD12から水平C
CD13へラインシフトする際に、水平2画素おきに2
画素分の信号電荷を水平CCD13へ転送する一方、残
りの2画素ずつの信号電荷についてはホールドゲート部
14で転送阻止する。
の信号電荷を2ビットシフトし、しかる後ホールドゲー
ト部14で転送阻止した2画素分ずつの信号電荷を水平
CCD13へ転送することで、2画素右隣りの同一色の
信号電荷と混合加算を行う。次いで、水平CCD13の
空の転送段に、引き続き次のラインの2画素分の信号電
荷を水平2画素おきに転送し、上述した動作を繰り返す
ことで次のラインについての混合加算を行う。そして、
2ライン分の信号電荷を電荷検出部15へ転送すること
で、フレームレートを2倍にする高速化動作を行う。
ードと、フレームレートの高速化動作を行う高速化モー
ドとを任意に設定可能なカメラシステムを実現できる。
これにより、CCD撮像素子10としてNTSC方式や
PAL方式の動画用CCD撮像素子を用いることで、通
常の撮像に加え、画角を変えずに高速撮像も可能とな
る。また、デジタルスチルカメラ用多画素CCD撮像素
子を用いることで、画質を低下させることなく、NTS
C方式やPAL方式のテレビジョン画像のモニタリング
が可能となる。
カラー対応の固体撮像素子において、垂直→水平転送を
一時的に阻止する部分と通常転送する部分を交互に設
け、カラーコーディングに合った信号電荷の加算を水平
転送部で行うようにしたことにより、色差信号を維持し
ながら水平画素情報を圧縮することができるので、水平
転送周波数や画角を変えずにフレームレートの高速化を
実現できることになる。
す概略構成図である。
面パターン図である。
図である。
チャートである。
(その1)である。
(その2)である。
(その3)である。
平面パターン図である。
ャル図である。
平面パターン図である。
シャル図である。
平面パターン図である。
ャル図である。
平面パターン図である。
平面パターン図である。
ャル図である。
略構成図である。
CD、13…水平CCD、14…ホールドゲート部、1
5…電荷検出部、25…ホールド電極、26,26′…
ストレージ電極、27…電荷排出部、28…オーバーフ
ロードレイン、29…オーバーフローバリア、32…C
CD駆動回路、33…動作モード設定部
Claims (8)
- 【請求項1】 少なくとも水平方向において同一色が所
定画素数ごとに繰り返して配置されるカラーコーディン
グのカラーフィルタを有する固体撮像素子であって、 垂直転送部と水平転送部との間に前記カラーコーディン
グの繰り返し画素数を単位としてその繰り返し画素数お
きに設けられて、前記垂直転送部から前記水平転送部へ
の信号電荷の転送を選択的に阻止するホールドゲート部
を備えたことを特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項2】 前記ホールドゲート部は、水平転送部の
前記ホールドゲート部に隣接する転送段に信号電荷が位
置するとき転送阻止を解除することを特徴とする請求項
1記載の固体撮像素子。 - 【請求項3】 前記ホールドゲート部に隣接して設けら
れ、前記ホールドゲート部で転送阻止された信号電荷が
所定量を越えたときにその越えた分の信号電荷を排出す
る電荷排出部を有することを特徴とする請求項1記載の
固体撮像素子。 - 【請求項4】 前記ホールドゲート部は、転送阻止時に
低レベルの電圧が与えられるホールド電極と、所定の直
流電圧によってバイアスされたストレージ電極とを有
し、前記ホールド電極の下のポテンシャルバリアによっ
て転送阻止した信号電荷を前記ストレージ電極の下に蓄
積することを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。 - 【請求項5】 前記ストレージ電極は、前記垂直転送部
のゲート電極と同じパターン形状で形成されていること
を特徴とする請求項4記載の固体撮像素子。 - 【請求項6】 前記ストレージ電極は、前記水平転送部
のトランスファ部のゲート電極と一体に形成されている
ことを特徴とする請求項5記載の固体撮像素子。 - 【請求項7】 少なくとも水平方向において同一色が所
定画素数ごとに繰り返して配置されるカラーコーディン
グのカラーフィルタを有するとともに、垂直転送部と水
平転送部との間に前記カラーコーディングの繰り返し画
素数を単位としてその繰り返し画素数おきに設けられ
て、前記垂直転送部から前記水平転送部への信号電荷の
転送を選択的に阻止するホールドゲート部を備えた固体
撮像素子において、 各画素の信号電荷を前記垂直転送部へ読み出した後、前
記ホールドゲート部を転送阻止状態にして前記垂直転送
部から前記水平転送部への1ライン分の信号電荷の転送
動作を行い、 次いで前記水平転送部を前記繰り返し画素数に対応する
段数だけ転送させ、 しかる後前記ホールドゲート部を転送状態としてそれま
で転送阻止していた信号電荷を前記水平転送部へ転送す
ることを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。 - 【請求項8】 少なくとも水平方向において同一色が所
定画素数ごとに繰り返して配置されるカラーコーディン
グのカラーフィルタを有するとともに、垂直転送部と水
平転送部との間に前記カラーコーディングの繰り返し画
素数を単位としてその繰り返し画素数おきに設けられ
て、前記垂直転送部から前記水平転送部への信号電荷の
転送を選択的に阻止するホールドゲート部を備えた固体
撮像素子と、 前記固体撮像素子の通常の撮像動作を実現する通常モー
ドと、フレームレートの高速化動作を実現する高速化モ
ードとを択一的に設定可能な動作モード設定手段と、 前記動作モード設定手段によって設定された動作モード
に応じて前記固体撮像素子を駆動する駆動手段とを備え
たことを特徴とするカメラシステム。
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002152598A (ja) * | 2000-11-15 | 2002-05-24 | Sony Corp | 固体撮像装置及び固体撮像素子の駆動方法 |
JP2006094285A (ja) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Sharp Corp | 固体撮像装置およびその駆動方法 |
EP1655952A2 (en) * | 2004-10-29 | 2006-05-10 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, method for driving solid-state imaging device, and imaging apparatus |
JP2007221403A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Sony Corp | 電荷転送部の駆動回路、駆動方法および電荷転送システム |
US7738022B2 (en) | 2006-01-13 | 2010-06-15 | Sony Corporation | Transfer pulse generator circuit and image pickup apparatus |
US7750964B2 (en) | 2005-09-30 | 2010-07-06 | Sony Corporation | Method and apparatus for driving a semiconductor device including driving of signal charges within and outside an effective transfer period |
US7817200B2 (en) | 2006-02-15 | 2010-10-19 | Sony Corporation | Solid-state image-capturing device, driving method thereof, camera, electric charge transfer device, driving method and driving device for driving load, and electronic equipment |
US7995128B2 (en) | 2007-04-24 | 2011-08-09 | Sony Corporation | Charge-coupled apparatus and device incorporating a transfer pulse supplying circuit for driving a vertical transfer unit |
-
1998
- 1998-10-30 JP JP30999198A patent/JP4178621B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002152598A (ja) * | 2000-11-15 | 2002-05-24 | Sony Corp | 固体撮像装置及び固体撮像素子の駆動方法 |
JP4701490B2 (ja) * | 2000-11-15 | 2011-06-15 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置及び固体撮像素子の駆動方法 |
JP2006094285A (ja) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Sharp Corp | 固体撮像装置およびその駆動方法 |
JP4514208B2 (ja) * | 2004-09-27 | 2010-07-28 | シャープ株式会社 | 固体撮像装置およびその駆動方法 |
US7796170B2 (en) | 2004-10-29 | 2010-09-14 | Sony Corporation | Solid-state imaging device with enhanced pixel thinning out configuration and method for driving same |
KR101182973B1 (ko) * | 2004-10-29 | 2012-09-18 | 소니 주식회사 | 고체 촬상 소자, 고체 촬상 소자의 구동 방법 및 촬상 장치 |
JP2006129137A (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Sony Corp | 固体撮像素子、固体撮像素子の駆動方法および撮像装置 |
JP4524609B2 (ja) * | 2004-10-29 | 2010-08-18 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子、固体撮像素子の駆動方法および撮像装置 |
EP1655952A3 (en) * | 2004-10-29 | 2011-09-07 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, method for driving solid-state imaging device, and imaging apparatus |
EP1655952A2 (en) * | 2004-10-29 | 2006-05-10 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, method for driving solid-state imaging device, and imaging apparatus |
US7750964B2 (en) | 2005-09-30 | 2010-07-06 | Sony Corporation | Method and apparatus for driving a semiconductor device including driving of signal charges within and outside an effective transfer period |
US7956919B2 (en) | 2005-09-30 | 2011-06-07 | Sony Corporation | Method for driving semiconductor device having capacitive load, method and apparatus for driving load, and electronic apparatus |
US8009218B2 (en) | 2005-09-30 | 2011-08-30 | Sony Corporation | Method for driving semiconductor device having capacitive load, method and apparatus for driving load, and electronic apparatus |
US7738022B2 (en) | 2006-01-13 | 2010-06-15 | Sony Corporation | Transfer pulse generator circuit and image pickup apparatus |
US7956920B2 (en) | 2006-01-13 | 2011-06-07 | Sony Corporation | Transfer pulse generator circuit and image pickup apparatus |
US7944489B2 (en) | 2006-02-15 | 2011-05-17 | Sony Corporation | Solid-state image-capturing device, driving method thereof, camera electric charge transfer device, driving method and driving device for driving load, and electronic equipment |
US7817200B2 (en) | 2006-02-15 | 2010-10-19 | Sony Corporation | Solid-state image-capturing device, driving method thereof, camera, electric charge transfer device, driving method and driving device for driving load, and electronic equipment |
US8031252B2 (en) | 2006-02-15 | 2011-10-04 | Sony Corporation | Solid-state image capturing device, driving method thereof, camera, electric charge transfer device, driving method and driving device for driving load, and electronic equipment |
JP4670675B2 (ja) * | 2006-02-16 | 2011-04-13 | ソニー株式会社 | 電荷転送部の駆動回路及び電荷転送部の駆動方法 |
US8130307B2 (en) | 2006-02-16 | 2012-03-06 | Sony Corporation | Drive circuit and driving method for charge transfer unit and charge transfer system |
JP2007221403A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Sony Corp | 電荷転送部の駆動回路、駆動方法および電荷転送システム |
US7995128B2 (en) | 2007-04-24 | 2011-08-09 | Sony Corporation | Charge-coupled apparatus and device incorporating a transfer pulse supplying circuit for driving a vertical transfer unit |
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