JP2002057944A - Drive method for solid-state imaging device - Google Patents

Drive method for solid-state imaging device

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JP2002057944A
JP2002057944A JP2000244788A JP2000244788A JP2002057944A JP 2002057944 A JP2002057944 A JP 2002057944A JP 2000244788 A JP2000244788 A JP 2000244788A JP 2000244788 A JP2000244788 A JP 2000244788A JP 2002057944 A JP2002057944 A JP 2002057944A
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Japan
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pixel
charge transfer
charge
solid
signal
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JP2000244788A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Minayoshi
吉 隆 司 皆
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a drive method for a solid-state imaging device by which smear can accurately be corrected to the utmost. SOLUTION: The method of this invention is characterized in that one drive pulse among 1st to n-th drive pulses is selected, signal charges are read from a pixel corresponding to a charge transfer electrode to which the selected drive pulse is applied and transferred in a way that charges under a charge transfer electrode different from the charge transfer electrode from which the signal charges are read are not mixed with the signal charges, and the difference between the signal charges and the charges is taken.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置の駆
動方法に関し、特にスチルカメラに用いられるものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for driving a solid-state image pickup device, and more particularly to a method for driving a still camera.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、固体撮像装置はムービーカメラや
スチルカメラにも用いられている。スチルカメラ用固体
撮像素子は、画素数が少ないムービーカメラ用固体撮像
素子に比べて垂直電荷転送電極(以下VCCD電極とも
いう)が多いという特徴がある。
2. Description of the Related Art In recent years, solid-state imaging devices have been used in movie cameras and still cameras. The solid-state imaging device for a still camera has a feature that it has more vertical charge transfer electrodes (hereinafter also referred to as VCCD electrodes) than a solid-state imaging device for a movie camera having a small number of pixels.

【0003】通常、ムービー用固体撮像素子は、VCC
D電極構造が4相であり、2画素4電極である。
[0003] Normally, a solid-state image pickup device for movies uses VCC.
The D-electrode structure is four-phase and two-pixel four-electrode.

【0004】これに対し、スチルカメラ用固体撮像素子
は、高解像度化により垂直電荷転送部の幅がせまくVC
CD電極容量が少ない。このため、読み出し回数を増や
すことで対応しており、VCCD電極構造が8相で、4
画素8電極ある。
On the other hand, a solid-state image pickup device for a still camera uses a VC which has a narrow vertical charge transfer portion due to high resolution.
CD electrode capacity is small. To cope with this, the number of readouts is increased, and the VCCD electrode structure has eight phases and four phases.
There are eight pixel electrodes.

【0005】スチルカメラには、一般にメカシャッタと
モニタリングモード機能が設けられている。スチルカメ
ラモード(通常のカメラとして使用するときのモード)
時は、シャッターを切った瞬間のみ、メカシャッタが開
き、撮像素子に光がある。そして、メカシャッタを閉じ
た状態(固体撮像素子には光があたらない状態)で画像
信号を読み出すため、スミアは発生せず、問題とならな
い。このように、スチルカメラの本来の機能として使用
する場合は、メカシャッタのためスミアが問題とならな
い。モニタリングモードとは、通常のカメラの画角を決
める機能で、リアルタイムに画像が読み出される。この
ため、メカシャッタは解放状態となり固体撮像素子に常
に光があたり、スミアが大量に発生し問題となる。スチ
ルカメラに用いられる固体撮像素子の一般的な構成を図
5を参照して説明する。
A still camera generally has a mechanical shutter and a monitoring mode function. Still camera mode (mode when used as a normal camera)
At the time, only at the moment when the shutter is released, the mechanical shutter opens, and there is light in the image sensor. Since the image signal is read in a state where the mechanical shutter is closed (a state where light does not hit the solid-state imaging device), no smear occurs and no problem occurs. Thus, when used as a primary function of a still camera, smear does not pose a problem due to the mechanical shutter. The monitoring mode is a function for determining an angle of view of a normal camera, and an image is read out in real time. For this reason, the mechanical shutter is in the released state, and the light always hits the solid-state imaging device, causing a large amount of smear, which is a problem. A general configuration of a solid-state imaging device used in a still camera will be described with reference to FIG.

【0006】この固体撮像素子は、第1の画素列Pt1
よび第2の画素列Pt2からなる組が複数組、並列に配置
され、各画素列に対応して垂直電荷転送部CVTが設けら
れ、これらの垂直電荷転送部CVTの出力端に水平電荷転
送部CHTが設けられた構成となっている。
In this solid-state imaging device, a plurality of sets each including a first pixel row Pt1 and a second pixel row Pt2 are arranged in parallel, and a vertical charge transfer section CVT is provided for each pixel row. provided, the horizontal charge transfer portion C HT has a configuration provided at the output ends of the vertical charge transfer section C VT.

【0007】第1の画素列Pt1は緑の画素G1-i(i=
1,…n)と赤の画素R-i(i=1,…n)が交互に配
列された構成となっている。また第2の画素列Pt2は青
の画素B-i(i=1,…n)と緑の画素G2-i(i=
1,…n)が交互に配列された構成となっている。した
がって、この固体撮像素子の総ライン数はn×2とな
る。
[0007] The first pixel column Pt1 is a green pixel G1-i (i =
,... N) and red pixels R-i (i = 1,... N) are alternately arranged. The second pixel column Pt2 includes a blue pixel Bi (i = 1,... N) and a green pixel G2-i (i =
1,... N) are alternately arranged. Therefore, the total number of lines of this solid-state imaging device is n × 2.

【0008】一方、各垂直電荷転送部CVTは、対応する
画素列の各画素に対して2個の電荷転送電極を備えた構
成となっている。そして8個置の電荷転送電極には同一
の駆動パルスが印加される。例えば図5に示すように第
1の画素列Pt1においては、画素G1-1には電荷転送電
極7,8が設けられ、画素R-1には電荷転送電極5,6
が設けられ、画素G1-2には電荷転送電極3,4が設け
られ、画素R-2には電荷転送電極1,2が設けられ、画
素G1-3には電荷転送電極7,8が設けられた構成とな
っている。また第2の画素列Pt2においては、画素B-1
には電荷転送電極7,8が設けられ、画素G2-1には電
荷転送電極5,6が設けられ、画素B-2には電荷転送電
極3,4が設けられ、画素G2-2には電荷転送電極1,
2が設けられ、画素B-3は電荷転送電極7,8が設けら
れる構成となっている。そして電荷転送電極i(i=
1,…,8)には駆動パルスφViが印加される構成と
なっている。
On the other hand, each vertical charge transfer section CVT has two charge transfer electrodes for each pixel of the corresponding pixel column. The same drive pulse is applied to every eight charge transfer electrodes. In the first pixel row P t1 as shown in FIG. 5, for example, charge transfer electrodes 7 and 8 are provided in the pixel G1-1, charge transfer electrodes 5 and 6 to the pixel R-1
The pixel G1-2 is provided with charge transfer electrodes 3 and 4, the pixel R-2 is provided with charge transfer electrodes 1 and 2, and the pixel G1-3 is provided with charge transfer electrodes 7 and 8. Configuration. In the second pixel column Pt2 , the pixel B-1
Are provided with charge transfer electrodes 7 and 8, the pixel G2-1 is provided with charge transfer electrodes 5 and 6, the pixel B-2 is provided with charge transfer electrodes 3 and 4, and the pixel G2-2 is provided with the pixel G2-2. Charge transfer electrode 1,
2 and the pixel B-3 is provided with the charge transfer electrodes 7 and 8. Then, the charge transfer electrode i (i =
,..., 8) are applied with a drive pulse φVi.

【0009】第1および第2の画素列を構成している各
画素は光信号を信号電荷に変換し、対応する垂直電荷転
送部CVTの電荷転送電極下に送出する。垂直電荷転送部
は信号電荷を順次転送し、水平電荷転送部CHTに送出す
る。水平電荷転送部CHTは垂直電荷転送部から送出され
た信号電荷を順次転送し、出力部Outを介して外部に
送出する。
Each of the pixels constituting the first and second pixel columns converts an optical signal into a signal charge, and sends out the signal charge to the corresponding vertical charge transfer section CVT below the charge transfer electrode. The vertical charge transfer unit sequentially transfers the signal charges and sends out the signal charges to the horizontal charge transfer unit CHT . The horizontal charge transfer unit C HT sequentially transfers the signal charges sent from the vertical charge transfer unit, and sends the signal charges to the outside via the output unit Out.

【0010】次に上述の固体撮像素子のスチルカメラモ
ード時の垂直電荷転送部CVTの電荷読み出しタイミング
について図6および図7を参照して説明する。図6はス
チルカメラモード時の垂直電荷転送部CVTの読み出しタ
イミングを示す図であり、図7はそのときの駆動パルス
の波形図である。
Next, the charge readout timing of the vertical charge transfer section CVT in the above-described still camera mode of the solid-state imaging device will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a diagram showing the read timing of the vertical charge transfer unit CVT in the still camera mode, and FIG. 7 is a waveform diagram of the driving pulse at that time.

【0011】スチルカメラモード時は、メカシャッタを
用いているため、読み出し時間がかかっても良く、全画
素の画像データを、1フレーム(1画面)4フィールド
で読み出す。これに対してムービー用固体撮像素子は、
リアルタイムに画像を読み出すため、通常、1フレーム
(1画面)2フィールドで画像データを読み出す。
In the still camera mode, since a mechanical shutter is used, a read time may be required, and image data of all pixels is read in four fields per frame (one screen). In contrast, solid-state image sensors for movies
In order to read an image in real time, image data is usually read in two fields of one frame (one screen).

【0012】まず、第1フィールドは、駆動パルスφV
1のフィールドシフトパルスFS1によって、駆動パル
スφV1に対応する画素電荷(R-2 G2−2、R−
4G2−4、R−6 G2−6、…)が垂直電荷転送部
(以下VCCDともいう)に読み出される。そして、ラ
インシフト(図6、図7のラインシフト参照)によって
水平電荷転送部(以下HCCDともいう)に転送され
る。
First, the first field includes a drive pulse φV
In response to the field shift pulse FS1, the pixel charges (R-2 G2-2, R-
4G2-4, R-6 G2-6,...) Are read out to a vertical charge transfer unit (hereinafter, also referred to as VCCD). Then, the data is transferred to a horizontal charge transfer unit (hereinafter also referred to as HCCD) by a line shift (see the line shift in FIGS. 6 and 7).

【0013】第2フィールドは、駆動パルスφV3のシ
フトパルスFS3によって、駆動パルスφV3に対応す
る画素の電荷(G1−2 B-2、G1−4 B-4、G
1−6 B-6、…)が読み出され、第3フィールド
は、駆動パルスφV5のシフトパルスFS5によって、
駆動パルスφV5に対応する画素の電荷(R−1 G2
−1、R−3 G2−3、R−5 G2−5、…)が読
み出され、第4フィールドは、駆動パルスφV7のシフ
トパルスFS7によって、駆動パルスφV7に対応する
画素の電荷(G1−1 B-1、G1−3 B-3、G1
−5 B-5、…)がそれぞれVCCDに読み出され、
HCCDに転送される。
In the second field, charges (G1-2B-2, G1-4B-4, G1-4B-4) of the pixel corresponding to the drive pulse φV3 are generated by the shift pulse FS3 of the drive pulse φV3.
1-6 B-6,...) Are read out, and the third field is shifted by the shift pulse FS5 of the drive pulse φV5.
The charge (R-1 G2) of the pixel corresponding to the drive pulse φV5
-1, R-3 G2-3, R-5 G2-5,...) Are read out, and the electric charge (G1-G1) of the pixel corresponding to the drive pulse φV7 in the fourth field is shifted by the shift pulse FS7 of the drive pulse φV7. 1 B-1, G1-3 B-3, G1
−5 B-5,...) Are read out to the VCCD,
Transferred to HCCD.

【0014】このように読み出された画像データは、図
8(a),(b),(c),(d)のようになり、この
4フィールドの画像データが1フレーム(画面)とな
る。
The image data thus read out is as shown in FIGS. 8 (a), 8 (b), 8 (c) and 8 (d), and the image data of these four fields becomes one frame (screen). .

【0015】次に上述の固体撮像素子のモニタリングモ
ード時の垂直電荷転送部の電荷加算および間引き読み出
しタイミングについて説明する。
Next, a description will be given of charge addition and thinning-out read timing of the vertical charge transfer section in the monitoring mode of the solid-state imaging device.

【0016】モニタリングモード時は、リアルタイムに
画像データを読み出すので、読み出し時間を早くするた
め、1フレーム(1画面)2フィールドで画像データを
読み出す。また、モニタリングモード時は解像度が低く
てよいため、垂直方向に2画素の画像データを加算して
読み出す(加算読み出し)方法、または、全画素のデー
タを読み出さず間引いて読み出す(間引き読み出し)が
ある。
In the monitoring mode, the image data is read out in real time, so that the image data is read out in one frame (one screen) and two fields in order to shorten the reading time. In the monitoring mode, since the resolution may be low, there is a method of adding and reading image data of two pixels in the vertical direction (addition reading) or a method of reading data by thinning out without reading data of all pixels (thinning reading). .

【0017】(a)モニタリングモード時のVCCDの
電荷加算読み出しタイミングについて説明する。
(A) The charge addition readout timing of the VCCD in the monitoring mode will be described.

【0018】図9にモニタリングモード時のVCCDの
電荷加算読み出しタイミングを示し、図10にそのとき
の駆動パルスの波形図を示す。
FIG. 9 shows the charge addition readout timing of the VCCD in the monitoring mode, and FIG. 10 shows a waveform diagram of the driving pulse at that time.

【0019】第1フィールドは、駆動パルスφV1のシ
フトパルスFS1と駆動パルスφV5のシフトパルスF
S5によって、駆動パルスφV1に対応する画素の電荷
(R−2 G2−2、R−4 G2−4、R−6 G2
−6、…)および駆動パルスφV5に対応する画素の電
荷(R−1 G2−1、R−3 G2−3、R−5G2
−5、…)がVCCDに読み出され、VCCD内で加算
され、HCCDに転送される。
The first field includes a shift pulse FS1 of the drive pulse φV1 and a shift pulse F of the drive pulse φV5.
By S5, the charges (R-2 G2-2, R-4 G2-4, R-6 G2) of the pixel corresponding to the drive pulse φV1
-6,...) And the charge (R-1 G2-1, R-3 G2-3, R-5G2) of the pixel corresponding to the drive pulse φV5.
-5,...) Are read out to the VCCD, added in the VCCD, and transferred to the HCCD.

【0020】第2フィールドは、駆動パルスφV3のシ
フトパルスFS3と駆動パルスφV7のシフトパルスF
S7によって、駆動パルスφV3に対応する画素の電荷
(G1−2 B-2、G1−4 B-4、G1−6 B-
6、…)および駆動パルスφV7に対応する画素の電荷
(G1−1 B-1、G1−3 B-3、G1−5 B-
5、…)がVCCDに読み出され、VCCD内で加算さ
れ、HCCDに転送される。このように読み出された画
像データは、図11に示すようになり、この2個フィー
ルドの画像データが1フレーム(画面)となる。
The second field includes a shift pulse FS3 of the drive pulse φV3 and a shift pulse F of the drive pulse φV7.
By S7, the electric charge (G1-2 B-2, G1-4 B-4, G1-6 B-) of the pixel corresponding to the drive pulse φV3 is obtained.
,...) And the charge (G1-1B-1, G1-3B-3, G1-5B-) of the pixel corresponding to the drive pulse .phi.V7.
, 5) are read out to the VCCD, added in the VCCD, and transferred to the HCCD. The image data thus read out is as shown in FIG. 11, and the image data of these two fields constitutes one frame (screen).

【0021】また、2つの画像データを加算して読み出
しているため、垂直方向ライン数は、スチルカメラモー
ド時の半分になり、読み出し時間もスチルカメラモード
時の半分となる。
Also, since two image data are added and read, the number of lines in the vertical direction is half that in the still camera mode, and the read time is also half that in the still camera mode.

【0022】(b)モニタリングモード時 VCCDの
電荷間引き読み出しタイミングについて説明する。
(B) Monitoring Mode At this time, the charge thinning-out readout timing of the VCCD will be described.

【0023】図12のモニタリングモード時のVCCD
の電荷間引き読み出しタイミングを示し、図13にこの
ときの駆動パルスの波形図を示す。
VCCD in monitoring mode of FIG.
FIG. 13 shows a waveform diagram of the drive pulse at this time.

【0024】第1フィールドは、駆動パルスφV1のF
S1によって、駆動パルスφV1に対応する画素の電荷
(R−2 G2−2、R−4、G2−4、R−6、G2
−6、…)がVCCDに読み出され、HCCDに転送さ
れる。
The first field is the F of the drive pulse φV1.
By S1, the charge (R-2 G2-2, R-4, G2-4, R-6, G2) of the pixel corresponding to the drive pulse φV1 is obtained.
−6,...) Are read out to the VCCD and transferred to the HCCD.

【0025】第2フィールドは、駆動パルスφV3のF
S3によって、駆動パルスφV3に対応する画素の電荷
(G1−2、B-2、G1−4、B-4、G1−6 B-
6、…)がVCCDに読み出され、HCCDに転送され
る。
The second field is the F of the drive pulse φV3.
By S3, the charge (G1-2, B-2, G1-4, B-4, G1-6 B-) of the pixel corresponding to the drive pulse φV3 is obtained.
6,...) Are read out to the VCCD and transferred to the HCCD.

【0026】このように読み出された画像データは、図
14(a)、(b)のようになり、この2フィールドの
画像データが1フレーム(画面)となる。
The image data thus read out is as shown in FIGS. 14A and 14B, and the image data of these two fields is one frame (screen).

【0027】なお、駆動パルスφV5、φV7に対応す
る画素の電荷は読み出されない。
The charge of the pixel corresponding to the drive pulses φV5 and φV7 is not read.

【0028】垂直方向ライン数は、スチルカメラモード
時の半分になり、読み出し時間もスチルカメラモード時
の半分となる。
The number of lines in the vertical direction is half that in the still camera mode, and the readout time is also half that in the still camera mode.

【0029】スミアは、固体撮像素子において避けられ
れない現象である。従来技術においても、このスミアを
補正する手法はある。ここで、従来のスミア補正とその
問題点について図15および図16を参照して説明す
る。
Smear is a phenomenon that cannot be avoided in a solid-state imaging device. In the related art, there is a technique for correcting the smear. Here, conventional smear correction and its problems will be described with reference to FIGS.

【0030】図15にモニタリングモード時の従来のス
ミア補正を示す。図15のように、画面中央に強い光が
当たった場合、垂直方向に白線状のスミア(偽信号)が
発生してしまう。このスミアは、各ライン毎に信号画素
の画像データと、信号画素部の下に設けられたOB(Op
tical Black)画素の画像データの差分を取り補正され
る。
FIG. 15 shows a conventional smear correction in the monitoring mode. As shown in FIG. 15, when strong light is applied to the center of the screen, white line-shaped smear (false signal) is generated in the vertical direction. This smear is generated by the image data of the signal pixel for each line and the OB (Op
tical Black) The difference between the image data of the pixels is corrected.

【0031】OB画素は、信号画素と同じ構造だが、遮
光されているため光には反応せず、通常、暗時出力を検
出する黒基準画素として使用される。このOB画素にも
スミアは発生するため、信号画素ラインとOB画素ライ
ンの画像データの差分をとれば、スミア補正を行える。
The OB pixel has the same structure as the signal pixel, but does not respond to light because it is shielded from light, and is usually used as a black reference pixel for detecting dark output. Smear also occurs in this OB pixel, so that smear correction can be performed by taking the difference between the image data of the signal pixel line and the image data of the OB pixel line.

【0032】[0032]

【発明が解決しようとする課題】しかし、図16のよう
に強い光が動いている場合、正確にスミア補正を行うこ
とが出来ない。ある時点では、強い光が当たったVCC
Dにのみスミアが発生する。そして次の時点では、強い
光が動き、別のVCCDにのみスミアが発生する。こう
して、スミアが垂直方向の白線状にならない。このた
め、信号画素ラインとOB画素ラインの画像データの差
分をとってもスミアがない信号画素からスミア成分を差
し引いたり、スミアが発生している信号画素からはスミ
ア成分を差し引くことができず、正確にスミア補正する
ことができない。
However, when strong light is moving as shown in FIG. 16, it is impossible to accurately perform smear correction. At a certain point, VCC illuminated by strong light
Smear occurs only in D. Then, at the next point, strong light moves and smear occurs only in another VCCD. Thus, the smear does not become a vertical white line. For this reason, even if the difference between the image data of the signal pixel line and the image data of the OB pixel line is obtained, the smear component cannot be subtracted from the signal pixel having no smear, or the smear component cannot be subtracted from the signal pixel having the smear. Smear correction cannot be performed.

【0033】以上のように、スチルカメラ用固体撮像素
子は、高解像度が要求されるため、VCCD幅が狭めら
れ、スミア対策を犠牲にして作成される場合が多い。本
来の機能であるスチルカメラとして使用(スチルカメラ
モード)する場合は、メカシャッタがあるためスミアは
発生しない。しかし、カメラの画角を決めるモニタリン
グモード時は、常に固体撮像素子に光があたるためスミ
アが発生しやすく、画質を問題としないモニタリングモ
ードであっても高解像度化に伴い、そのレベルは無視で
きなくなりつつある。そして、従来のスミア補正方法で
は、光が動いている場合、正確にスミア補正することが
できなかった。
As described above, since the solid-state imaging device for a still camera requires high resolution, the width of the VCCD is narrowed, and the solid-state imaging device is often manufactured at the expense of smear prevention. When used as a still camera, which is an original function (still camera mode), no smear occurs because of the mechanical shutter. However, in the monitoring mode, which determines the angle of view of the camera, smears are liable to occur because the solid-state image sensor is always illuminated. Is disappearing. In the conventional smear correction method, smear correction cannot be performed accurately when light is moving.

【0034】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であって、スミア補正を可及的に正確に行うことのでき
る固体撮像装置の駆動方法を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and has as its object to provide a driving method of a solid-state imaging device capable of performing smear correction as accurately as possible.

【0035】[0035]

【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像装
置の駆動方法は、マトリクス状に配置されて、各々が光
信号を信号電荷に変換する複数の画素と、各画素列に対
応して設けられて、対応する画素列を構成する画素の信
号電荷を垂直方向に転送するための第1乃至第n(n≧
2)の駆動パルスによって駆動される電荷転送電極を有
する垂直電荷転送部と、前記垂直電荷転送部によって転
送されてきた電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部
と、を備え、前記各画素に複数個の前記電荷転送電極が
対応している固体撮像装置において、前記第1乃至第n
の駆動パルスのうち1つの駆動パルスを選択し、この選
択された駆動パルスが印加される電荷転送電極に対応す
る画素から信号電荷を読み出し、前記信号電荷が読み出
された電荷転送電極と異なる電荷転送電極下の電荷と前
記信号電荷とが混じらないように転送し、前記信号電荷
と前記電荷との差を取るようにしたことを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a method for driving a solid-state imaging device, wherein a plurality of pixels are arranged in a matrix, each of which converts an optical signal into a signal charge, and is provided corresponding to each pixel column. To transfer the signal charges of the pixels forming the corresponding pixel column in the vertical direction.
A vertical charge transfer unit having a charge transfer electrode driven by the drive pulse of 2); and a horizontal charge transfer unit for transferring the charges transferred by the vertical charge transfer unit in a horizontal direction. In the solid-state imaging device to which a plurality of the charge transfer electrodes correspond, the first to n-th
, One of the drive pulses is selected, a signal charge is read out from a pixel corresponding to the charge transfer electrode to which the selected drive pulse is applied, and a charge different from the charge transfer electrode from which the signal charge is read out. The charge under the transfer electrode and the signal charge are transferred so as not to be mixed, and a difference between the signal charge and the charge is obtained.

【0036】このように構成された本発明の駆動方法に
よれば、信号電荷とスミアを示す電荷とが混合されずに
転送され、それらの差を取るように構成されているの
で、スミア補正を可及的に正確に行うことができる。
According to the driving method of the present invention configured as described above, the signal charges and the charges indicating smear are transferred without being mixed, and the difference between them is taken, so that the smear correction can be performed. It can be done as accurately as possible.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】本発明による固体撮像装置の駆動
方法の一実施の形態を図1乃至図3を参照して説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a method for driving a solid-state imaging device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0038】本実施の形態の駆動方法が用いられる固体
撮像素子は図5に示す構成を有している。すなわち、こ
の固体撮像素子は、第1の画素列Pt1および第2の画素
列P t2からなる組が複数組、並列に配置され、各画素列
に対応して垂直電荷転送部C VTが設けられ、これらの垂
直電荷転送部CVTの出力端に水平電荷転送部CHTが設け
られた構成となっている。
A solid to which the driving method of this embodiment is used
The imaging device has a configuration shown in FIG. That is,
Of the first pixel row Pt1And the second pixel
Row P t2Are arranged in parallel, and each pixel row
Corresponding to the vertical charge transfer section C VTAre provided, these hanging
Direct charge transfer section CVTHorizontal charge transfer section CHTProvided
Configuration.

【0039】第1の画素列Pt1は緑の画素G1-i(i=
1,…n)と赤の画素R-i(i=1,…n)が交互に配
列された構成となっている。また第2の画素列Pt2は青
の画素B-i(i=1,…n)と緑の画素G2-i(i=
1,…n)が交互に配列された構成となっている。した
がって、この固体撮像素子の総ライン数はn×2とな
る。
The first pixel row Pt1 is composed of green pixels G1-i (i =
,... N) and red pixels R-i (i = 1,... N) are alternately arranged. The second pixel column Pt2 includes a blue pixel Bi (i = 1,... N) and a green pixel G2-i (i =
1,... N) are alternately arranged. Therefore, the total number of lines of this solid-state imaging device is n × 2.

【0040】一方、各垂直電荷転送部CVTは、対応する
画素列の各画素に対して2個の電荷転送電極を備えた構
成となっている。そして8個置の電荷転送電極には同一
の駆動パルスが印加される。例えば図5に示すように第
1の画素列Pt1においては、画素G1-1には電荷転送電
極7,8が設けられ、画素R-1には電荷転送電極5,6
が設けられ、画素G1-2には電荷転送電極3,4が設け
られ、画素R-2には電荷転送電極1,2が設けられ、画
素G1-3には電荷転送電極7,8が設けられた構成とな
っている。また第2の画素列Pt2においては、画素B-1
には電荷転送電極7,8が設けられ、画素G2-1には電
荷転送電極5,6が設けられ、画素B-2には電荷転送電
極3,4が設けられ、画素G2-2には電荷転送電極1,
2が設けられ、画素B-3は電荷転送電極7,8が設けら
れる構成となっている。そして電荷転送電極i(i=
1,…,8)には駆動パルスφViが印加される構成と
なっている。
On the other hand, each vertical charge transfer section CVT has two charge transfer electrodes for each pixel of the corresponding pixel column. The same drive pulse is applied to every eight charge transfer electrodes. In the first pixel row P t1 as shown in FIG. 5, for example, charge transfer electrodes 7 and 8 are provided in the pixel G1-1, charge transfer electrodes 5 and 6 to the pixel R-1
The pixel G1-2 is provided with charge transfer electrodes 3 and 4, the pixel R-2 is provided with charge transfer electrodes 1 and 2, and the pixel G1-3 is provided with charge transfer electrodes 7 and 8. Configuration. In the second pixel column Pt2 , the pixel B-1
Are provided with charge transfer electrodes 7 and 8, the pixel G2-1 is provided with charge transfer electrodes 5 and 6, the pixel B-2 is provided with charge transfer electrodes 3 and 4, and the pixel G2-2 is provided with the pixel G2-2. Charge transfer electrode 1,
2 and the pixel B-3 is provided with the charge transfer electrodes 7 and 8. Then, the charge transfer electrode i (i =
,..., 8) are applied with a drive pulse φVi.

【0041】第1および第2の画素列を構成している各
画素は光信号を信号電荷に変換し、対応する垂直電荷転
送部CVTの電荷転送電極下に送出する。垂直電荷転送部
は信号電荷を順次転送し、水平電荷転送部CHTに送出す
る。水平電荷転送部CHTは垂直電荷転送部から送出され
た信号電荷を順次転送し、出力部Outを介して外部に
送出する。
Each of the pixels constituting the first and second pixel columns converts an optical signal into a signal charge, and sends out the signal charge under the charge transfer electrode of the corresponding vertical charge transfer section CVT . The vertical charge transfer unit sequentially transfers the signal charges and sends out the signal charges to the horizontal charge transfer unit CHT . The horizontal charge transfer unit C HT sequentially transfers the signal charges sent from the vertical charge transfer unit, and sends the signal charges to the outside via the output unit Out.

【0042】次に、本実施の形態の駆動方法を説明す
る。この駆動方法によるモニタリングモード時の垂直電
荷転送部CVTの読み出しタイミングを図1に示し、この
ときの駆動パルスの波形図を図2に示す。従来のモニタ
リングモード時の加算読み出しタイミングでは、第1フ
ィールドは、駆動パルスφV1に対応する画素の電荷
(R−2、G2−2、R−4、G2−4、R−6、G2
−6、…)および駆動パルスφV5に対応する画素の電
荷(R−1、G2−1、R−3、G2−3、R−5、G
2−5、…)がVCCDに読み出され、VCCD内で加
算していた。
Next, a driving method according to the present embodiment will be described. FIG. 1 shows the read timing of the vertical charge transfer section CVT in the monitoring mode according to this driving method, and FIG. 2 shows the waveform of the driving pulse at this time. At the addition readout timing in the conventional monitoring mode, the first field includes the pixel charges (R-2, G2-2, R-4, G2-4, R-6, G2) corresponding to the drive pulse φV1.
-6,...) And the charge (R-1, G2-1, R-3, G2-3, R-5, G) of the pixel corresponding to the drive pulse φV5.
2-5,...) Are read out to the VCCD and added in the VCCD.

【0043】これに対し、本実施の形態においては、駆
動パルスφV1のFSによって(図1,2のFS1参
照)、駆動パルスφV1に対応する画素の電荷(R−
2、G2−2、R−4、G2−4、R−6、G2−6、
…)のみを読み出し、さらに駆動パルスφV5に対応す
る画素の電荷をVCCD内で加算しないようにする。
On the other hand, in the present embodiment, the FS of the drive pulse φV1 (see FS1 in FIGS. 1 and 2) causes the charge (R−R) of the pixel corresponding to the drive pulse φV1.
2, G2-2, R-4, G2-4, R-6, G2-6,
..) Is read out, and further, the charge of the pixel corresponding to the drive pulse φV5 is not added in the VCCD.

【0044】このようにすると、駆動パルスφV5に対
応する画素の電荷はシフトパルスFSがないのでVCC
Dには読み出されず、 1ライン目:φV1に対応する1ライン目の電荷(R−2 G2−2) 2ライン目:空 3ライン目:φV1に対応する3ライン目の電荷(R−4 G2−4) 4ライン目:空 ・ ・ ・ というように画像データが読み出される。
In this case, the electric charge of the pixel corresponding to the drive pulse φV5 does not have the shift pulse FS, so that the electric charge of the pixel is equal to VCC.
D is not read out, and the first line: the charge of the first line corresponding to φV1 (R-2 G2-2) The second line: empty The third line: the charge of the third line corresponding to φV1 (R-4 G2) -4) Fourth line: The image data is read as follows: empty.

【0045】ここで、スミアが発生した場合、空の2ラ
イン目、4ライン目…は、各ラインに対するスミアのみ
の電荷となり、図3(a)に示す第1フィールドのよう
な画像データとなる。読み出し時間は、従来の加算また
は間引き読み出しに対して2倍のラインを読み出すた
め、2倍となる。これを従来と同じ読み出し時間にする
ため、2倍の早さで読み出すようにする(図1,2参
照)。
Here, when smear occurs, the empty second line, fourth line,... Become charges of only the smear for each line, and become image data such as the first field shown in FIG. . The reading time is twice as long as that of the conventional addition or thinning-out reading, which is twice as many lines. In order to make this the same reading time as in the prior art, reading is performed twice as fast (see FIGS. 1 and 2).

【0046】同様に第2フィールドも、信号電荷とスミ
アのみの電荷が交互に読み出す(図3(b)参照)。
Similarly, in the second field, signal charges and charges of smear only are alternately read (see FIG. 3B).

【0047】以上のように読み出した画像データについ
て 信号電荷ライン − スミアライン (1ライン目−2ライン目、3ライン目−4ライン目
…)という差分を行えば、各ライン毎にスミア補正を行
うことができ、従来技術ではできなかった強い光が動い
ている場合でもスミア補正を行うことができる。
If a difference of signal charge line−smear line (first line−second line, third line−fourth line...) Is performed on the image data read as described above, smear correction is performed for each line. This makes it possible to perform smear correction even when strong light is moving, which has not been possible with the prior art.

【0048】次に上記実施の形態の駆動方法を実現する
固体撮像装置の構成を図4に示す。この固体撮像装置
は、同期信号発生部20と、撮像素子駆動タイミング発
生部25と、撮像素子30と、マルチプレクサ35と、
ライン画像メモリ40と、差分器45とを備えている。
Next, FIG. 4 shows a configuration of a solid-state imaging device for realizing the driving method of the above embodiment. The solid-state imaging device includes a synchronization signal generator 20, an image sensor drive timing generator 25, an image sensor 30, a multiplexer 35,
A line image memory 40 and a differentiator 45 are provided.

【0049】同期信号発生回路20で基準となる同期信
号処理パルスを発生する。
The synchronization signal processing circuit 20 generates a reference synchronization signal processing pulse.

【0050】この同期信号に基づいて撮像素子駆動タイ
ミングを撮像素子駆動タイミング発生を回路25からそ
して固体撮像素子30から1H毎に信号電荷ライン、ス
ミアライン、信号電荷ライン、スミアライン、…といっ
た画像データを出力させる。
Based on the synchronizing signal, the image pickup device driving timing is generated from the image pickup device driving timing from the circuit 25 and from the solid-state image pickup device 30 to the image data such as signal charge lines, smear lines, signal charge lines, smear lines,. Output.

【0051】出力された画像データのうち、信号電荷ラ
インは、同期信号をマルチプレクサ35を介してライン
画像メモリ40に送り、一時保存する。
In the output image data, the signal charge line sends a synchronizing signal to the line image memory 40 via the multiplexer 35 and temporarily stores the signal.

【0052】次に出力されるスミアラインはマルチプレ
クサ35を介して差分器45に送られ、また、この時同
時に、ライン画像メモリ40から信号画素を差分器45
に送る。そして、差分器45にて1画素ずつ信号画素と
スミア画素の差分を行い、スミア補正画像を取得する。
The next output smear line is sent to a differentiator 45 via a multiplexer 35, and at the same time, a signal pixel from the line image memory 40 is converted to a differentiator 45.
Send to Then, the difference between the signal pixel and the smear pixel is calculated one pixel at a time by the differentiator 45 to obtain a smear-corrected image.

【0053】なお、スチルカメラに搭載されているDS
Pやバッファメモリを使用しフレーム演算(フィルタリ
ング等)を行いスミア補正画像を取得するようにしても
良い。
The DS mounted on the still camera
A frame correction (filtering or the like) may be performed using P or a buffer memory to obtain a smear-corrected image.

【0054】なお、本実施の形態においてはスチルカメ
ラモード時の駆動方法は図6,7に示した場合と同様で
ある。
In the present embodiment, the driving method in the still camera mode is the same as that shown in FIGS.

【0055】また、上記実施の形態においては、固体撮
像素子は図5に示すように、垂直電荷転送部は駆動パル
スが8相の4画素8電極構造であったが、駆動パルスが
6相以上であれば、本発明の駆動方法を適用できること
は云うまでもない。例えば駆動パルスが6相であって、
3画素6電極構造の場合や、2画素6電極構造の場合に
も本発明を適用できる。また、駆動パルスが12相で6
画素12電極の場合にも本発明を適用することができ
る。
In the above-described embodiment, the solid-state imaging device has a four-pixel eight-electrode structure in which the driving pulse has eight phases as shown in FIG. 5, but the driving pulse has six or more phases. Then, it goes without saying that the driving method of the present invention can be applied. For example, when the driving pulse is six phases,
The present invention can be applied to a three-pixel six-electrode structure or a two-pixel six-electrode structure. Also, when the driving pulse is 12 phases and 6
The present invention can be applied to the case of the pixel 12 electrode.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ス
ミア補正を可及的に正確に行うことができる。
As described above, according to the present invention, smear correction can be performed as accurately as possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による駆動方法の一実施の形態の垂直電
荷転送部の読み出しタイミングを説明する図。
FIG. 1 is a diagram for explaining read timing of a vertical charge transfer unit according to one embodiment of a driving method according to the present invention.

【図2】図1に示す読み出しタイミング時の駆動パルス
の波形図。
FIG. 2 is a waveform diagram of a driving pulse at a read timing shown in FIG. 1;

【図3】本発明による駆動方法の一実施の形態によって
読み出された画像データの配列を示す模式図。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an array of image data read by an embodiment of the driving method according to the present invention.

【図4】本発明の駆動方法を実現する固体撮像装置の構
成を示すブロック図。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device that implements the driving method of the present invention.

【図5】固体撮像素子の構成を示すブロック図。FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device.

【図6】スチルカメラモード時の垂直電荷転送部の読み
出しタイミングを説明する図。
FIG. 6 is a diagram illustrating read timing of a vertical charge transfer unit in a still camera mode.

【図7】図6に示す読み出しタイミング時の駆動パルス
の波形図。
FIG. 7 is a waveform diagram of a driving pulse at the time of reading shown in FIG. 6;

【図8】スチルカメラモード時に読み出された画像デー
タの配列を示す模式図。
FIG. 8 is a schematic diagram showing an array of image data read in the still camera mode.

【図9】モニタリングモード時の従来の電荷加算読み出
しのタイミングを説明する図。
FIG. 9 is a diagram illustrating timing of conventional charge addition reading in the monitoring mode.

【図10】図9に示す読み出しタイミング時の駆動パル
スの波形図。
FIG. 10 is a waveform diagram of a driving pulse at the time of reading shown in FIG. 9;

【図11】従来の電荷加算読み出しによって読み出され
た画像データの配列を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing an array of image data read by conventional charge addition reading.

【図12】モニタリングモード時の従来の電荷間引き読
み出しタイミングを説明する図。
FIG. 12 is a view for explaining conventional charge thinning-out read timing in the monitoring mode.

【図13】図12に示す読み出しタイミング時の駆動パ
ルスの波形図。
FIG. 13 is a waveform diagram of a drive pulse at the read timing shown in FIG.

【図14】従来の電荷間引き読み出しによって読み出さ
れた画像データの配列を示す図。
FIG. 14 is a diagram showing an array of image data read by conventional charge thinning-out reading.

【図15】モニタリングモード時の従来のスミア補正を
説明する図。
FIG. 15 is a view for explaining conventional smear correction in a monitoring mode.

【図16】従来のスミア補正の問題点を説明する図。FIG. 16 is a view for explaining a problem of the conventional smear correction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜8 電荷転送電極 20 同期信号発生回路 25 撮像素子駆動タイミング発生回路 30 撮像素子 35 マルチプレクサ 40 ライン画像メモリ 45 差分器 CVT 垂直電荷転送部 CHT 水平電荷転送部 Pt1 画素列 Pt2 画素列1-8 Charge transfer electrode 20 Synchronous signal generation circuit 25 Image sensor drive timing generation circuit 30 Image sensor 35 Multiplexer 40 Line image memory 45 Differentiator C VT Vertical charge transfer unit C HT Horizontal charge transfer unit Pt1 pixel column Pt2 pixel column

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H054 AA01 4M118 AA05 AB01 BA10 DB01 DB05 FA06 GC08 GC14 5C024 AX01 BX01 CX13 DX04 GY01 GZ03 HX15 HX29 HX55 JX27 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H054 AA01 4M118 AA05 AB01 BA10 DB01 DB05 FA06 GC08 GC14 5C024 AX01 BX01 CX13 DX04 GY01 GZ03 HX15 HX29 HX55 JX27

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】マトリクス状に配置されて、各々が光信号
を信号電荷に変換する複数の画素と、各画素列に対応し
て設けられて、対応する画素列を構成する画素の信号電
荷を垂直方向に転送するための第1乃至第n(n≧2)
の駆動パルスによって駆動される電荷転送電極を有する
垂直電荷転送部と、前記垂直電荷転送部によって転送さ
れてきた電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部と、
を備え、前記各画素に複数個の前記電荷転送電極が対応
している固体撮像装置において、 前記第1乃至第nの駆動パルスのうち1つの駆動パルス
を選択し、この選択された駆動パルスが印加される電荷
転送電極に対応する画素から信号電荷を読み出し、前記
信号電荷が読み出された電荷転送電極と異なる電荷転送
電極下の電荷と前記信号電荷とが混じらないように転送
し、前記信号電荷と前記電荷との差を取るようにしたこ
とを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
A plurality of pixels arranged in a matrix, each of which converts an optical signal into a signal charge, and a plurality of pixels which are provided corresponding to each pixel column and which form a corresponding pixel column. First to n-th (n ≧ 2) for vertical transfer
A vertical charge transfer unit having a charge transfer electrode driven by a drive pulse, a horizontal charge transfer unit that transfers the charges transferred by the vertical charge transfer unit in a horizontal direction,
Wherein a plurality of the charge transfer electrodes correspond to each pixel, wherein one of the first to n-th drive pulses is selected, and the selected drive pulse is A signal charge is read from a pixel corresponding to the applied charge transfer electrode, and the signal charge is transferred so that the signal charge is not mixed with a charge under a charge transfer electrode different from the read charge transfer electrode, and the signal charge is transferred. A method for driving a solid-state imaging device, wherein a difference between an electric charge and the electric charge is obtained.
【請求項2】nは6以上であることを特徴とする請求項
1記載の固体撮像装置の駆動方法。
2. The method according to claim 1, wherein n is 6 or more.
【請求項3】前記固体撮像装置はスチルカメラに用いら
れたことを特徴とする請求項1または2記載の固体撮像
装置の駆動方法。
3. The driving method for a solid-state imaging device according to claim 1, wherein said solid-state imaging device is used in a still camera.
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