JP2003051987A - Solid-state image pickup device and drive method of the solid-state image pickup device - Google Patents
Solid-state image pickup device and drive method of the solid-state image pickup deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置及び
その駆動方法に係り、特に、二つの蓄積部を有するＭ−
ＦＩＴ型の固体撮像装置及びその駆動方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device and a driving method thereof, and more particularly to an M-type device having two storage units.
The present invention relates to a FIT type solid-state imaging device and a driving method thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＣＣＤ（Charge Coupled Device）撮
像素子は、撮像素子として優れた特性を持っている。特
に、ＦＩＴ（Frame Interline Transfer）型ＣＣＤ撮
像素子は、性能が良いので、性能を重視する放送局用の
スタジオのテレビジョンカメラとして、多く使用されて
いる。2. Description of the Related Art A CCD (Charge Coupled Device) image pickup device has excellent characteristics as an image pickup device. In particular, a FIT (Frame Interline Transfer) type CCD image pickup device has a good performance, and is therefore often used as a television camera in a studio for broadcasting stations where performance is important.
【０００３】図６に従来のＦＩＴ型ＣＣＤ撮像素子の構
造を示す。図６の撮像装置は、受光部１０、受光部１０
で受光して電気信号に変換された信号電荷を蓄積する蓄
積部２０、蓄積部２０の信号電荷を出力するために水平
転送を行う水平転送路３０及び出力部３２から構成され
ている。また、受光部１０は、受光部垂直転送路１１ １
〜１１Ｎ／２とフォトダイオード１２１〜１２Ｎとを有
し、受光部全面に受光部垂直転送路１１とフォトダイオ
ード１２とが設けられている、撮像レンズ(図示せず)に
よって、ＣＣＤ撮像素子の表面に被写体の光学像が結像
される。ＣＣＤ撮像素子の受光部１０のフォトダイオー
ド１２１〜１２Ｎには、光りの強さと時間に応じて、信
号電荷が蓄積される。フォトダイオード１２１〜１２Ｎ
に蓄積された電荷は、テレビジョンの垂直ブランキング
期間中に、フィールドシフトパルスにより、一斉に、受
光部垂直転送路１１１〜１１Ｎ／２に転送され、さら
に、信号電荷は、受光部垂直転送路駆動電極Ａ１、Ａ
２、Ａ３、Ａ４に印加された４相の駆動パルスにより、
蓄積部垂直転送路（蓄積部ＣＣＤ）２１１〜２１Ｎへ転
送される。蓄積部垂直転送路（蓄積部ＣＣＤ）２１１〜
２１Ｎでは、蓄積部駆動電極Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４に
印加された４相の駆動パルスにより、信号電荷は、順
次、垂直転送され、蓄積部垂直転送路の端部のＣＣＤ２
１ Ｎまで転送されると、ラインシフトパルスにより、蓄
積部垂直転送路の端部のＣＣＤ２１Ｎの信号電荷は、テ
レビジョンの水平読み出しタイミングに応じて、１ライ
ン一斉に、水平転送路３１１〜３１Ｍに転送される。水
平転送路３１１〜３１Ｍでは、水平転送路駆動電極Ｈ
１、Ｈ２に印加された２相の駆動パルスにより、出力部
３２へ、順次、信号電荷が転送され、出力部３２から電
流又は電圧に変換された信号が得られる。FIG. 6 shows the structure of a conventional FIT type CCD image pickup device.
Shows the structure. The imaging device of FIG. 6 includes a light receiving unit 10 and a light receiving unit 10.
Storage that accumulates the signal charge that is received by
In order to output the signal charges of the accumulation unit 20 and the accumulation unit 20,
It is composed of a horizontal transfer path 30 and an output section 32 for transferring.
ing. Further, the light receiving unit 10 includes a light receiving unit vertical transfer path 11 1
~ 11N / 2And photodiode 121~ 12NWith
Then, the light receiving unit vertical transfer path 11 and the photodiode are formed over the entire light receiving unit.
The image pickup lens (not shown) provided with
Therefore, an optical image of the subject is formed on the surface of the CCD image sensor.
To be done. Photodiode of the light receiving portion 10 of the CCD image pickup device
Do 121~ 12NDepending on the intensity of light and time
No. charge is accumulated. Photodiode 121~ 12N
The accumulated charge on the vertical blanking of the television
During the period, it is received all at once by the field shift pulse.
Optical part vertical transfer path 111~ 11N / 2Transferred to
In addition, the signal charges are transferred to the light receiving portion vertical transfer path drive electrodes A1, A
By the four-phase driving pulse applied to 2, A3, A4,
Storage unit vertical transfer path (storage unit CCD) 211~ 21NTurn to
Will be sent. Storage unit vertical transfer path (storage unit CCD) 211~
21NThen, in the storage portion drive electrodes B1, B2, B3, B4
Due to the applied four-phase drive pulse, the signal charge is
Next, the CCD 2 which is vertically transferred and is located at the end of the vertical transfer path of the storage unit
1 NStored in the line shift pulse,
CCD 21 at the end of the product vertical transfer pathNThe signal charge of
Depending on the horizontal read timing of revision, one line
Horizontal transfer path 311~ 31MTransferred to. water
Flat transfer path 311~ 31MThen, the horizontal transfer path drive electrode H
By the two-phase drive pulse applied to H1 and H2, the output unit
The signal charges are sequentially transferred to the output terminal 32, and the signal is transferred from the output section 32.
A signal converted into a current or voltage is obtained.
【０００４】ところで、従来のテレビジョンカメラは、
インターレース走査で撮像している。このとき転送デー
タ量の削減のため及び撮像素子のダイナミックレンジ確
保のため、垂直方向に、隣接する２画素の蓄積電荷を混
合してから転送及び読み出し動作を行う。By the way, the conventional television camera is
The image is captured by interlaced scanning. At this time, in order to reduce the amount of transferred data and to secure the dynamic range of the image pickup device, the charges accumulated in two adjacent pixels are mixed in the vertical direction before the transfer and read operations are performed.
【０００５】例えば、垂直転送路が４相(φ１、φ２、
φ３、φ４)駆動されている場合で説明する。図７(Ａ)
に、受光部のフォトダイオードと受光部垂直転送路の関
係の例を示し、図７(Ａ)に、その駆動パルスの例を示
す。For example, the vertical transfer path has four phases (φ1, φ2,
The description will be made for the case where (φ3, φ4) driving is performed. Figure 7 (A)
FIG. 7A shows an example of the relationship between the photodiode of the light receiving unit and the vertical transfer path of the light receiving unit, and FIG. 7A shows an example of the drive pulse thereof.
【０００６】例えば、奇数フィールドでは、Ａ２電極に
印加されたフィールドシフトパルス（φ２の１０Ｖ）で
奇数番（ライン１、３、、、）目のホトダイオードの信
号電荷を読み出し（：図７（Ｂ）のｔ１期間）、次い
で、垂直転送パルスを２回加えて（：図７（Ｂ）のｔ
２、ｔ３期間）、Ａ３、Ａ４電極下に信号電荷が運ばれ
てきた状態で、Ａ４電極にフィールドシフトパルス（φ
４の１０Ｖ）を印加する（：図７（Ｂ）のｔ４期
間）。その結果、偶数番目のホトダイオードの信号電荷
が読み出され、先に転送されきた奇数番目の信号電荷と
加算される。For example, in an odd field, the signal charges of the odd-numbered (lines 1, 3, ...) Photodiodes are read by a field shift pulse (10 V of φ2) applied to the A2 electrode (: FIG. 7B). Then, the vertical transfer pulse is applied twice (: t in FIG. 7B).
(2, t3 period), the field shift pulse (φ) is applied to the A4 electrode while the signal charges are being carried under the A3 and A4 electrodes.
4 (10 V) is applied (: t4 period in FIG. 7B). As a result, the signal charges of the even-numbered photodiodes are read out and added with the previously transferred odd-numbered signal charges.
【０００７】同様に、次のフィールドでは、Ａ４電極に
印加されたフィールドシフトパルスで偶数番目のホトダ
イオードの信号電荷を読み出し、次いで、垂直転送パル
スを２回加えて、Ａ１、Ａ２電極下に信号電荷が運ばれ
てきた状態で、Ａ２電極にフィールドシフトパルスを印
加する。その結果、奇数番目のホトダイオードの信号電
荷が読み出され、先に転送されてきた偶数番目の信号電
荷と加算される。このようにして、インターレース走査
が可能となる。Similarly, in the next field, the signal charges of the even-numbered photodiodes are read out by the field shift pulse applied to the A4 electrode, and then the vertical transfer pulse is applied twice to cause the signal charges to fall below the A1 and A2 electrodes. Then, a field shift pulse is applied to the A2 electrode. As a result, the signal charges of the odd-numbered photodiodes are read out and added with the previously transferred even-numbered signal charges. In this way, interlaced scanning is possible.
【０００８】ところで、テレビジョンの走査方式には、
インターレース走査の他にプログレッシブ走査（ノンイ
ンターレース走査、順次走査、全画素読み出し走査）が
ある。プログレッシブ走査でＣＣＤ撮像素子を駆動する
場合、受光部から垂直転送路に転送するとき、垂直２画
素混合を行わず全画素を読み出す必要がある。そのため
インターレース走査に比べて垂直転送路の転送段数を２
倍に増やす必要がある。このとき、受光部の蓄積容量や
開口率を保つために垂直転送路の幅が変わらなければ、
垂直転送路の容量が半減し、受光部フォトダイオードで
取り扱える蓄積電荷の量が制限されるという問題があ
る。By the way, in the scanning system of television,
In addition to interlaced scanning, there is progressive scanning (non-interlaced scanning, sequential scanning, all-pixel reading scanning). When driving a CCD image sensor by progressive scanning, it is necessary to read all pixels without performing vertical two-pixel mixing when transferring from the light receiving unit to the vertical transfer path. Therefore, compared to interlaced scanning, the number of transfer stages in the vertical transfer path is 2
Need to double. At this time, if the width of the vertical transfer path does not change in order to maintain the storage capacity and aperture ratio of the light receiving unit,
There is a problem in that the capacity of the vertical transfer path is halved, and the amount of accumulated charge that can be handled by the light receiving photodiode is limited.
【０００９】これを解決するものとして、特開平７−２
２６８８３号公報には、Ｍ−ＦＩＴ（Multiple-ＦＩ
Ｔ）型ＣＣＤ撮像素子が記載されている。該公報に記載
されているＭ−ＦＩＴ型撮像素子は、全画素読み出しを
行う際に垂直転送を２回に振り分けることにより垂直転
送路容量の低下に伴うダイナミックレンジの低下を防ぐ
構造としたＣＣＤ撮像素子である。As a means for solving this, Japanese Patent Laid-Open No. 7-2
No. 26883 discloses M-FIT (Multiple-FI).
A T) type CCD image sensor is described. The M-FIT type image pickup device described in the publication is a CCD image pickup having a structure in which the vertical transfer is divided into two times when reading all pixels to prevent a decrease in the dynamic range due to a decrease in the vertical transfer path capacity. It is an element.
【００１０】図８に、特開平７−２２６８８３号公報に
記載されているＭ−ＦＩＴ型ＣＣＤ撮像素子の構造を示
す。FIG. 8 shows the structure of the M-FIT type CCD image pickup device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-226883.
【００１１】受光部に蓄積された電荷を読み出す場合、
奇数番目と偶数番目の水平ラインとに分けて２回転送動
作を行う。例えば１回目は奇数番目１４１、１
４３、、、の水平ライン上の画素の蓄積電荷だけを垂直
転送路１３１〜１３Ｐ／２に転送し、垂直転送路では４
相駆動で、その各画素の電荷を蓄積部のＣＣＤ２３１〜
２３Ｐ ／２へ転送し、更に、各蓄積部ＣＣＤの横に設け
られたもう一つの蓄積部のＣＣＤ２３Ｐ／２+１〜２３
ｐに転送されて保存する。次に、偶数番目の水平ライン
上の画素１４２、１４４、、、の蓄積電荷を垂直転送路
１３１〜１３Ｐ／２に転送し、同様に蓄積部のＣＣＤ２
３１〜２３Ｐ／２へ転送して保存する。各蓄積部のＣＣ
Ｄ２３１〜２３ｐに保存された蓄積電荷は、テレビジョ
ンの水平読み出しタイミングに応じて、２つの蓄積部Ｃ
ＣＤから、交互に水平転送路２３へ転送され読み出され
る。When reading out the charges accumulated in the light receiving portion,
The transfer operation is performed twice for the odd-numbered and even-numbered horizontal lines. For example, the first time is an odd number 14 1 , 1
4 3, ..., Only the accumulated charge of the pixels on the horizontal line is transferred to the vertical transfer paths 13 1 to 13 P / 2 , and 4 is transferred in the vertical transfer path.
By the phase drive, the charge of each pixel is stored in the CCD 23 1-
23 P / 2 , and further the CCD 23 P / 2 + 1 to 23 of another storage unit provided beside each storage unit CCD.
Transfer to p and save. Next, transfer the even-numbered pixel 14 2 on the horizontal line, 14 4 ,,, accumulated charges in the vertical transfer path 13 1 to 13 P / 2, similarly accumulation unit CCD2
3 Transfer to 1 to 23 P / 2 and save. CC of each storage unit
The accumulated charges stored in D23 1 to 23 p are stored in two storage units C according to the horizontal read timing of the television.
The data are alternately transferred from the CD to the horizontal transfer path 23 and read.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プログ
レッシブ走査の映像を得るためには、同じ画素数の撮像
素子でもインターレース走査の２倍の走査線を読み出す
必要があり、垂直転送路及び水平転送路共に２倍の速度
で駆動する必要がある。たとえば、水平１９２０画素、
垂直１０８０ラインの画素数で６０フレーム／秒の映像
を得るためには、水平転送路の駆動周波数は、およそ１
４８ＭＨｚにも達する。一般に、ＣＣＤ撮像素子は、電
荷転送型であるために電荷転送にある程度の時間が必要
であり、あまり高速では駆動することができない。特
に、撮像素子の画素数が多くなると転送段数が多くな
り、駆動速度が追いつかなくなるため、高精細なテレビ
ジョンカメラなどに用いるためにはＣＣＤ撮像素子の高
速駆動が必要とされる。However, in order to obtain an image of progressive scanning, it is necessary to read twice as many scanning lines as interlaced scanning even with an image sensor having the same number of pixels, and both vertical and horizontal transfer paths are read. It is necessary to drive at twice the speed. For example, horizontal 1920 pixels,
In order to obtain an image of 60 frames / sec with the number of pixels of 1080 lines in the vertical direction, the driving frequency of the horizontal transfer path is about 1
It reaches 48MHz. In general, since the CCD image pickup device is of a charge transfer type, it takes a certain amount of time to transfer charges, and it cannot be driven at a very high speed. In particular, when the number of pixels of the image pickup device increases, the number of transfer stages increases and the driving speed cannot keep up. Therefore, high speed driving of the CCD image pickup device is required for use in a high-definition television camera or the like.
【００１３】この必要性に応えるものとして、テレビジ
ョン学会誌ＶＯＬ４１．ＮＯ、１１（１９８７）「超高
解像度ＣＣＤイメージセンサ」及び特開平１−３０８０
７２公報等に、複数本の水平転送路を有するＣＣＤ撮像
素子が記載されている。このＣＣＤ撮像素子は、例え
ば、図９に示すように、蓄積部垂直転送路最終段に隣接
して、２つの平行な水平転送路４１、４２が、垂直転送
路３１〜３ｎと直角方向に配置されており、水平ブラン
キング期間中に垂直転送路最終段まで転送されてきた信
号電荷を水平転送路に転送するときに、隣り合う垂直転
送路からの信号電荷を２本の水平転送路に振り分けて転
送されるものである。しかしながら、この技術において
は、信号電荷は、２段以上の水平転送路で転送するた
め、転送路が複雑となり、不完全転送による固定パター
ンノイズが発生しやすく、さらに、高速での転送動作が
困難となる。In order to meet this need, the television society journal VOL41. No. 11 (1987) "Ultra High Resolution CCD Image Sensor" and Japanese Patent Laid-Open No. 1-3080
72, etc., describes a CCD image pickup device having a plurality of horizontal transfer paths. In this CCD image pickup device, for example, as shown in FIG. 9, two parallel horizontal transfer paths 41 and 42 are adjacent to the final stage of the vertical transfer path of the storage section and are arranged in a direction perpendicular to the vertical transfer paths 3 1 to 3 n. And the signal charges from the adjacent vertical transfer paths are transferred to the two horizontal transfer paths when the signal charges transferred to the final stage of the vertical transfer paths during the horizontal blanking period are transferred to the horizontal transfer paths. It is distributed to and transferred to. However, in this technique, since the signal charges are transferred through two or more stages of horizontal transfer paths, the transfer paths are complicated, fixed pattern noise is apt to occur due to incomplete transfer, and high-speed transfer operation is difficult. Becomes
【００１４】また、これを解決する技術として、「Ａ
２６ Million Pixel Image Sensor」ＤＡＬＳＡ
ＩＮＣ．等には、撮像素子を複数の領域に分割して、複
数の出力から並列に読み出すことによって高速駆動を実
現したものがある。しかしながら、この技術において
は、複数の領域に分割して読み出すために、読み出し回
路の特性のばらつきなどにより、撮像素子の分割領域の
境界線がＦＰＮ（FixedPattern Noise：固定パターン
ノイズ）として画面上に現れ映像品質を悪化させてしま
う恐れがある。As a technique for solving this, "A
26 Million Pixel Image Sensor "DALSA
INC. In some cases, high-speed driving is realized by dividing the image pickup device into a plurality of areas and reading out in parallel from a plurality of outputs. However, in this technology, since the divided areas are read out in a plurality of areas, the boundary of the divided areas of the image sensor appears as FPN (Fixed Pattern Noise) on the screen due to variations in the characteristics of the read circuit. There is a risk of degrading the image quality.
【００１５】ところで、上記の通り、従来のＣＣＤ撮像
素子をプログレッシブ走査化する際の課題として受光部
の垂直転送路容量の減少と水平転送路駆動周波数の倍増
がある。そのために、受光部の垂直転送路容量の減少を
解決するには、Ｍ−ＦＩＴ型ＣＣＤ撮像素子があり、水
平転送路駆動周波数の倍増を解決するには、水平２線読
み出し方式がある。そこで、これらを組み合わせたもの
として、図１０のようなＣＣＤ撮像素子が考えられる。By the way, as described above, as a problem in progressive scanning of the conventional CCD image pickup device, there is a decrease in the vertical transfer path capacity of the light receiving portion and a doubling of the horizontal transfer path drive frequency. Therefore, there is an M-FIT CCD image pickup device in order to solve the decrease in the vertical transfer path capacity of the light receiving portion, and there is a horizontal two-line reading method in order to solve the doubling of the horizontal transfer path drive frequency. Therefore, as a combination of these, a CCD image pickup device as shown in FIG. 10 can be considered.
【００１６】図１０は、図８のＣＣＤ撮像素子と図９の
ＣＣＤ撮像素子を組み合わせたもので、受光部１５、蓄
積部２２、第１の水平転送路４１、第２の垂直転送路４
２、第１の出力部及び第２の出力部５２を有するＣＣＤ
撮像素子である。FIG. 10 shows a combination of the CCD image pickup device shown in FIG. 8 and the CCD image pickup device shown in FIG. 9. The light receiving unit 15, the storage unit 22, the first horizontal transfer path 41, and the second vertical transfer path 4 are shown in FIG.
2, CCD having a first output section and a second output section 52
It is an image sensor.
【００１７】しかしながら、図１０のＣＣＤ撮像素子で
は、プログレッシブ走査化に伴って水平ブランキング期
間が短くなるので、第１の水平転送路４１を通って、第
２の水平転送路４２へ信号電荷を転送することが困難と
なる。However, in the CCD image pickup device of FIG. 10, the horizontal blanking period becomes shorter with progressive scanning, so that the signal charge is passed through the first horizontal transfer path 41 to the second horizontal transfer path 42. It becomes difficult to transfer.
【００１８】本発明は、上記問題に鑑みなされたもので
あり、高速動作が可能な固体撮像装置及び固体撮像装置
の駆動方法を提供することを目的とするものである。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of high-speed operation and a method for driving the solid-state imaging device.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するた
めの手段を採用している。In order to solve the above problems, the present invention employs means for solving the problems having the following features.
【００２０】請求項１に記載された発明は、受光部、蓄
積部、前記蓄積部に蓄積された信号電荷を出力するため
の水平転送路及び前記受光部で受光して電気信号に変換
された信号電荷を前記蓄積部に供給するため垂直転送路
を有するＭ−ＦＩＴ型の固体撮像装置において、前記蓄
積部は、前記受光部を挟んで二つ配置し、前記水平転送
路は、前記二つの蓄積部毎に、前記蓄積部の受光部が配
置されている側と反対の側に、前記蓄積部に隣接して配
置することを特徴とする。In the invention described in claim 1, the light receiving portion, the accumulating portion, the horizontal transfer path for outputting the signal charge accumulated in the accumulating portion, and the light receiving portion are received and converted into an electric signal. In an M-FIT type solid-state imaging device having a vertical transfer path for supplying a signal charge to the storage section, two storage sections are arranged with the light receiving section sandwiched therebetween, and the horizontal transfer path is provided with the two transfer sections. It is characterized in that each storage unit is disposed adjacent to the storage unit on the side opposite to the side where the light receiving unit of the storage unit is disposed.
【００２１】請求項１に記載された発明によれば、蓄積
部を受光部を挟んで二つ配置し、更に、水平転送路を蓄
積部毎に設けたことにより、受光部の垂直転送路容量を
減少させ、水平転送路を２重化したことにより、各水平
転送路の駆動周波数を変更することなく２倍の画素数の
転送速度を得ると同時に、水平転送路へ信号電荷の転送
を容易にして、高速動作が可能なＣＣＤ撮像装置を提供
することができる。According to the first aspect of the present invention, the two storage units are arranged with the light receiving unit interposed therebetween, and the horizontal transfer path is provided for each storage unit, whereby the vertical transfer path capacitance of the light receiving unit is provided. And the doubled horizontal transfer path, the transfer rate of double the number of pixels can be obtained without changing the driving frequency of each horizontal transfer path, and at the same time, the transfer of the signal charge to the horizontal transfer path is easy. Thus, it is possible to provide a CCD image pickup device capable of high-speed operation.
【００２２】請求項２に記載された発明は、請求項１記
載の固体撮像装置において、前記垂直転送路は、双方向
に転送動作が可能な転送路であることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the solid-state image pickup device according to the first aspect, the vertical transfer path is a transfer path capable of bidirectional transfer operation.
【００２３】請求項２に記載された発明によれば、垂直
転送路は、双方向に転送動作が可能な転送路であること
により、受光部からの二つの蓄積部への信号電荷の転送
を容易にして、高速動作が可能なＣＣＤ撮像装置を提供
することができる。According to the invention described in claim 2, since the vertical transfer path is a transfer path capable of bidirectional transfer operation, the transfer of the signal charge from the light receiving section to the two accumulating sections is performed. It is possible to easily provide a CCD image pickup device capable of high-speed operation.
【００２４】請求項３に記載された発明は、受光部、前
記受光部を挟んで配置された二つの蓄積部、前記蓄積部
に蓄積された信号電荷を出力するための二つの水平転送
路及び前記受光部で受光して電気信号に変換された信号
電荷を前記蓄積部に出力するための双方向に転送可能な
垂直転送路を有するＭ−ＦＩＴ型の固体撮像装置の駆動
方法であって、前記垂直転送路を４Ｎ（Ｎは、１以上の
自然数である。）相駆動とし、前記水平転送路を２Ｍ
（Ｍは、１以上の自然数である。）相駆動とすることを
特徴とする。In the invention described in claim 3, a light receiving portion, two storage portions arranged with the light receiving portion sandwiched therebetween, two horizontal transfer paths for outputting the signal charges stored in the storage portion, and A method for driving an M-FIT type solid-state imaging device having a bidirectionally transferable vertical transfer path for outputting a signal charge received by the light receiving unit and converted into an electric signal to the storage unit, The vertical transfer path is driven by 4N (N is a natural number of 1 or more) phase drive, and the horizontal transfer path is driven by 2M.
(M is a natural number of 1 or more.) Phase drive is characterized.
【００２５】請求項４に記載された発明は、請求項３記
載の固体撮像装置の駆動方法において、前記受光部にお
ける奇数番目のライン上の信号電荷と、前記受光部にお
ける奇数番目のラインの隣の偶数番目のライン上の信号
電荷とを、それぞれ逆の方向に垂直転送し、前記奇数番
目のライン上の信号電荷と前記偶数番目のライン上の信
号電荷とを、前記二つの蓄積部に分離して保存するよう
に駆動することを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the method for driving a solid-state image pickup device according to the third aspect, the signal charges on the odd-numbered lines in the light-receiving portion and the odd-numbered lines in the light-receiving portion are adjacent to each other. Of the signal charges on the even-numbered lines are vertically transferred in opposite directions, and the signal charges on the odd-numbered lines and the signal charges on the even-numbered lines are separated into the two storage units. It is characterized by driving to save.
【００２６】請求項５に記載された発明は、請求項３記
載の固体撮像装置の駆動方法において、前記垂直転送路
内で、前記受光部で受光して電気信号に変換した奇数番
目のライン上の信号電荷と、前記受光部で受光して電気
信号に変換した信号電荷であって前記奇数番目のライン
と隣接する偶数番目のライン上の信号電荷とを混合する
ように駆動することを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the method of driving a solid-state image pickup device according to the third aspect, on the odd-numbered lines which are received by the light receiving section and converted into electric signals in the vertical transfer path. And the signal charges on the even-numbered lines adjacent to the odd-numbered lines, which are signal charges received by the light-receiving unit and converted into electric signals, are driven so as to be mixed. To do.
【００２７】請求項６に記載された発明は、請求項５記
載の固体撮像装置の駆動方法において、前記垂直転送路
の転送方向を一つの方向とすることを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, in the method of driving a solid-state image pickup device according to the fifth aspect, the transfer direction of the vertical transfer path is one direction.
【００２８】請求項７に記載された発明は、請求項３記
載の固体撮像装置の駆動方法において、前記垂直転送路
を８相駆動とし、垂直転送路内で垂直４画素分の信号電
荷を混合するように駆動することを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, in the method for driving a solid-state image pickup device according to the third aspect, the vertical transfer path is 8-phase driven, and signal charges for four vertical pixels are mixed in the vertical transfer path. It is characterized in that it is driven as follows.
【００２９】請求項８に記載された発明は、請求項３記
載の固体撮像装置の駆動方法において、前記水平転送路
を４相駆動とし、水平転送路内で水平２画素分の信号電
荷を混合するように駆動することを特徴とする。According to an eighth aspect of the present invention, in the method for driving a solid-state image pickup device according to the third aspect, the horizontal transfer path is a four-phase drive, and signal charges for two horizontal pixels are mixed in the horizontal transfer path. It is characterized in that it is driven as follows.
【００３０】請求項３〜８記載の発明は、請求項１又は
２記載の固体撮像装置に適した駆動方法である。The invention described in claims 3 to 8 is a driving method suitable for the solid-state imaging device according to claim 1 or 2.
【００３１】特に、請求項４に記載された発明によれ
ば、受光部における奇数番目のライン上の信号電荷と、
受光部における奇数番目のラインの隣の偶数番目のライ
ン上の信号電荷とを、それぞれ逆の方向に垂直転送し、
奇数番目のライン上の信号電荷と偶数番目のライン上の
信号電荷とを、二つの蓄積部に分離して保存するように
駆動することにより、受光部から二つの蓄積部への信号
電荷の転送及び二つの蓄積部からの出力部への信号電荷
の転送を容易にして、高速動作が可能なＣＣＤ撮像装置
を提供することができる。Particularly, according to the invention described in claim 4, the signal charges on the odd-numbered lines in the light receiving portion,
The signal charges on the even-numbered lines next to the odd-numbered lines in the light-receiving section are vertically transferred in the opposite directions,
By driving the signal charges on the odd-numbered lines and the signal charges on the even-numbered lines to be separately stored in the two storage units, the signal charges are transferred from the light receiving unit to the two storage units. Also, it is possible to provide a CCD image pickup device capable of high-speed operation by facilitating the transfer of signal charges from the two storage units to the output unit.
【００３２】また、請求項５に記載された発明によれ
ば、垂直転送路内で、受光部で受光して電気信号に変換
した奇数番目のライン上の信号電荷と、受光部で受光し
て電気信号に変換した隣接する偶数番目のライン上の信
号電荷とを混合するように駆動することことにより、イ
ンターレース走査信号を容易に得ることがきでる。ま
た、インターレース走査信号は、駆動のパルスタイミン
グを変更するだけで実現可能であり、撮像素子の構成を
変更する必要はないため、同じ撮像素子からプログレッ
シブ走査信号とインターレース走査信号を容易に切り替
えて出力することが可能である。Further, according to the invention described in claim 5, in the vertical transfer path, the signal charges on the odd-numbered lines which are received by the light receiving section and converted into the electric signal and the light receiving section receive the light. The interlaced scanning signal can be easily obtained by driving so as to mix the signal charges on the adjacent even-numbered lines converted into the electric signals. In addition, the interlaced scan signal can be realized only by changing the driving pulse timing, and it is not necessary to change the configuration of the image sensor. Therefore, the progressive scan signal and the interlace scan signal can be easily switched and output from the same image sensor. It is possible to
【００３３】また、請求項７に記載された発明によれ
ば、垂直転送路を８相駆動とし、垂直転送路内で垂直４
画素分の信号電荷を混合することにより、高速動作が可
能なＣＣＤ撮像装置を提供することができる。Further, according to the invention described in claim 7, the vertical transfer path is driven by 8 phases and the vertical transfer path is driven by the vertical 4 path.
By mixing the signal charges for the pixels, it is possible to provide a CCD image pickup device capable of high-speed operation.
【００３４】また、請求項８に記載された発明によれ
ば、水平転送路を４相駆動とし、水平転送路内で水平２
画素分の信号電荷を混合するように駆動することによ
り、高速動作が可能なＣＣＤ撮像装置を提供することが
できる。According to the eighth aspect of the invention, the horizontal transfer path is driven by four phases, and the horizontal transfer path is set to the horizontal 2 path.
By driving so as to mix the signal charges for the pixels, it is possible to provide a CCD image pickup device capable of high-speed operation.
【００３５】[0035]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。本発明は、Ｍ−ＦＩＴ型ＣＣＤ
撮像素子を用いたテレビジョンカメラにおいて、撮像素
子の蓄積部を受光部において、２分割して蓄積すること
により、２つの水平転送路から並列して信号を読み出す
ことを可能とし、水平転送周波数を半減させることによ
り、水平転送路の駆動を容易にし、さらに、転送路内で
画素混合することにより高速なフレームレートでの読み
出しを可能とするものである。
（第１の実施例）本発明の第１の実施例を図１を用いて
説明する。図１に前記課題の解決を図るための撮像素子
の構造を示す。この撮像素子は、光電変換部（フォトダ
イオード、画素１〜ｎ）とその信号電荷を双方向に転送
可能な受光部垂直転送路１６を有する受光部１５と、受
光部１５の下方に配置され受光部１５からの信号電荷を
垂直に転送及び蓄積する蓄積部垂直転送路（蓄積部ＣＣ
Ｄ）２７を有する第１の蓄積部２６と、受光部１５の上
方に配置され受光部１５からの信号電荷を垂直に転送及
び蓄積する蓄積部垂直転送路（蓄積部ＣＣＤ）２５を有
する第２の蓄積部２４と、第１の蓄積部２６の下方に配
置され、第１の蓄積部２６の垂直転送路からの信号電荷
を水平方向に転送する第１の水平転送路３４と、第２の
蓄積部２４の上方に配置され、第２の蓄積部２４の垂直
転送路からの信号電荷を水平方向に転送する第２の水平
転送路３３と、第１の水平転送路３４から転送されてく
る信号電荷を電圧又は電流として出力する第１の出力部
３６と、第２の水平転送路３３から転送されてくる信号
電荷を電圧又は電流として出力する第２の出力部３５と
から構成されている。なお、第１の蓄積部２６及び第２
の蓄積部２４の水平方向の画素数は、受光部１５と同数
であるが、垂直のライン数は受光部１５の半分に相当す
るライン数があればよい。また、図１の撮像素子を、９
０度回転して、垂直を水平とし、水平を垂直としてもよ
い。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is an M-FIT CCD
In a television camera using an image pickup device, a storage unit of the image pickup device is divided into two in the light receiving unit and accumulated, so that signals can be read in parallel from two horizontal transfer paths, and the horizontal transfer frequency is By halving it, driving of the horizontal transfer path is facilitated, and further, pixel mixing in the transfer path enables reading at a high frame rate. (First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows the structure of an image pickup device for solving the above problems. This image pickup device includes a light receiving unit 15 having a photoelectric conversion unit (photodiode, pixels 1 to n) and a light receiving unit vertical transfer path 16 capable of bidirectionally transferring signal charges thereof, and a light receiving unit disposed below the light receiving unit 15. An accumulation unit vertical transfer path (accumulation unit CC for vertically transferring and accumulating the signal charges from the unit 15)
D) a second storage unit 26 having a first storage unit 26 and a storage unit vertical transfer path (storage unit CCD) 25 which is disposed above the light receiving unit 15 and vertically transfers and stores the signal charges from the light receiving unit 15. Storage section 24, a first horizontal transfer path 34 disposed below the first storage section 26, for transferring the signal charges from the vertical transfer path of the first storage section 26 in the horizontal direction, and the second horizontal transfer path 34. A second horizontal transfer path 33, which is arranged above the storage section 24 and transfers the signal charges from the vertical transfer path of the second storage section 24 in the horizontal direction, is transferred from the first horizontal transfer path 34. The first output unit 36 outputs the signal charge as a voltage or current, and the second output unit 35 outputs the signal charge transferred from the second horizontal transfer path 33 as a voltage or current. . The first storage unit 26 and the second storage unit 26
The number of pixels in the storage section 24 in the horizontal direction is the same as that of the light receiving section 15, but the number of vertical lines may be the number of lines corresponding to half of the light receiving section 15. In addition, the image sensor of FIG.
It may be rotated by 0 degree to make the vertical horizontal and the horizontal vertical.
【００３６】図２に、第１の実施例の駆動タイミングの
例を示す。垂直ブランキング期間１０１において、受光
部１５で受光して電気信号に変換された信号電荷を蓄積
部２４、２６に蓄積し、映像表示期間１０２において、
映像信号である信号電荷が、出力部３５、３６から水平
同期のタイミングで、ライン毎に、同時に出力される。FIG. 2 shows an example of the drive timing of the first embodiment. In the vertical blanking period 101, the signal charges received by the light receiving unit 15 and converted into electric signals are stored in the storage units 24 and 26, and in the video display period 102.
Signal charges, which are video signals, are simultaneously output from the output units 35 and 36 for each line at the timing of horizontal synchronization.
【００３７】まず、受光部１５の受光部垂直転送路１６
の余剰電荷を、受光部ＣＣＤ余剰電荷掃出しパルス１１
１により、第１又は第２の蓄積部２４、２６に掃出す
る。また、同時に、第１又は第２の蓄積部２４、２６の
余剰電荷を、蓄積部の余剰電荷掃出しパルス１２１、１
３１により、第１又は第２の水平転送路３３、３４に掃
出する。First, the light receiving section vertical transfer path 16 of the light receiving section 15
Excess charge of the light receiving portion CCD excess charge sweep pulse 11
1 sweeps to the first or second storage unit 24, 26. At the same time, the excess charge of the first or second accumulation unit 24, 26 is supplied to the excess charge sweep pulse 121, 1 of the accumulation unit.
Sweeping to the first or second horizontal transfer paths 33 and 34 by 31.
【００３８】その後、信号電荷の読み出しが行われる。
受光部１５における信号電荷の読み出し動作は２回に分
けて行われる。１回目は、まず、第１のフィールド転送
パルス１１２により、奇数番目のライン上に位置する画
素、例えば画素１、３、５、、、の蓄積電荷が受光部垂
直転送路１６へ一斉に転送され、その後、受光部垂直転
送路駆動電極Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４に印加されたＦＩ
Ｔ転送パルス１１３によって４相駆動方式で、下方の第
１の蓄積部２６へと向かって転送されていく。これは従
来のＭ−ＦＩＴ型ＣＣＤ撮像素子の駆動方式と同様であ
る。After that, the signal charges are read out.
The signal charge reading operation in the light receiving unit 15 is performed twice. In the first time, first, by the first field transfer pulse 112, accumulated charges of pixels located on odd-numbered lines, for example, pixels 1, 3, 5, ... Are transferred all at once to the light receiving unit vertical transfer path 16. , FI applied to the light receiving unit vertical transfer path drive electrodes A1, A2, A3, and A4 thereafter
By the T transfer pulse 113, it is transferred toward the lower first storage unit 26 by the four-phase drive method. This is similar to the driving method of the conventional M-FIT type CCD image pickup device.
【００３９】つぎに２回目の読み出しには、第２のフィ
ールド転送パルス１１４により、偶数番目のライン上に
位置する画素、例えば画素２、４、６、、、の蓄積電荷
が１回目と同様に受光部垂直転送路１６へ一斉に転送さ
れる。その後、今度は受光部垂直転送路駆動電極Ａ１、
Ａ２、Ａ３、Ａ４に印加されたＦＩＴ転送パルス１１５
によって駆動方向を１回目と逆にすることで、信号電荷
は１回目の垂直転送と逆方向に転送され、第２の蓄積部
２４へ転送される。Next, in the second reading, the second field transfer pulse 114 causes the accumulated charges of the pixels located on the even-numbered lines, for example, the pixels 2, 4, 6, ... As in the first reading. The signals are simultaneously transferred to the light receiving unit vertical transfer path 16. After that, this time, the light receiving unit vertical transfer path drive electrode A1,
FIT transfer pulse 115 applied to A2, A3, A4
By reversing the driving direction from the first time, the signal charges are transferred in the opposite direction to the first vertical transfer, and are transferred to the second storage section 24.
【００４０】このようにして、奇数ライン上に位置する
画素の蓄積電荷は、第１の蓄積部２６へ、偶数ライン上
の画素の蓄積電荷は、第２の蓄積部２４へ、それぞれ転
送されていく。In this way, the accumulated charges of the pixels located on the odd lines are transferred to the first accumulation section 26, and the accumulated charges of the pixels on the even lines are transferred to the second accumulation section 24. Go.
【００４１】第１の蓄積部２６において、受光部垂直転
送路１６から蓄積部垂直転送路（蓄積部ＣＣＤ）２７に
転送された信号電荷は、蓄積部垂直転送路駆動電極Ｂ
１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４に印加されたＦＩＴ転送パルス１
２２によって、更に、第１の水平転送路３４の方へ転送
され、ラインシフトパルス１２３によって、蓄積部２６
の各垂直転送路最終段から水平転送路３４へ、一水平ラ
イン分一斉に転送される。その後、水平転送路３４にラ
インシフトされた信号電荷は、水平方向に転送されてい
く。同様に、蓄積部２４の信号電荷は、シフトタイミン
グによって蓄積部２４の各垂直転送路最終段から水平転
送路３３へ、一水平ライン分一斉に転送され、水平読み
出しタイミングによって水平方向に転送されていく。In the first storage section 26, the signal charges transferred from the light receiving section vertical transfer path 16 to the storage section vertical transfer path (storage section CCD) 27 are stored in the storage section vertical transfer path drive electrode B.
FIT transfer pulse 1 applied to 1, B2, B3, B4
22 is further transferred to the first horizontal transfer path 34 by the line 22, and the storage unit 26 is transferred by the line shift pulse 123.
From the final stage of each vertical transfer path to the horizontal transfer path 34, one horizontal line is simultaneously transferred. After that, the signal charges line-shifted to the horizontal transfer path 34 are transferred in the horizontal direction. Similarly, the signal charge of the storage section 24 is transferred from the final stage of each vertical transfer path of the storage section 24 to the horizontal transfer path 33 all at once by the shift timing, and is transferred in the horizontal direction at the horizontal read timing. Go.
【００４２】水平転送路の読み出しタイミングは、第１
及び第２の水平転送路３３、３４共に同時に行われ、水
平転送路末端にある第１及び第２の出力部３５、３６か
ら同時に読み出される。すなわち、水平ライン１に位置
する画素の信号電荷が出力部３６から出力され、水平ラ
インｎに位置する画素の信号電荷が出力部３５から出力
される。The read timing of the horizontal transfer path is the first
And the second horizontal transfer paths 33 and 34 are simultaneously performed, and the first and second output sections 35 and 36 at the ends of the horizontal transfer paths are simultaneously read. That is, the signal charge of the pixel located on the horizontal line 1 is output from the output unit 36, and the signal charge of the pixel located on the horizontal line n is output from the output unit 35.
【００４３】以上の手段により水平転送路を２並列とす
ることができ、水平転送路の駆動周波数を従来の半分に
下げることが可能となる。By the means described above, two horizontal transfer paths can be arranged in parallel, and the driving frequency of the horizontal transfer paths can be reduced to half that of the conventional one.
【００４４】なお、図１において、受光部フォトダイオ
ードから２つの蓄積部へ信号電荷を転送するときに２回
に分けて転送動作が行われるため、１回目に転送された
信号電荷と２回目に転送された信号電荷の蓄積時間が異
なる。しかしながら２つの蓄積時間の差はフレーム蓄積
時間に比して十分少ないため影響はほとんどない。In FIG. 1, when the signal charge is transferred from the photodiode of the light receiving section to the two accumulating sections, the transfer operation is performed in two steps. Therefore, the signal charge transferred at the first time and the signal charge transferred at the second time are transferred. The accumulated time of the transferred signal charges is different. However, since the difference between the two accumulation times is sufficiently smaller than the frame accumulation time, there is almost no effect.
【００４５】また、図１のＣＣＤ撮像素子では、２回目
に転送される受光部偶数ライン上の信号電荷は、１回目
に読み出される奇数ライン上の信号電荷と逆のライン順
で蓄積部２に蓄積され、読み出される。従って蓄積部の
暗電流によって発生するシェーディングの様子が第１の
蓄積部２６と第２の蓄積部２４で異なるために、２つの
出力に対して、それぞれにシェーディング補正を行う。
（第２の実施例）本発明を用いた第２の実施例について
図３を用いて説明する。受光部フォトダイオードから受
光部垂直転送路へ転送する際に、奇数番目の画素と偶数
番目の画素の信号電荷を同時に転送することにより受光
部垂直転送路内で２つの信号電荷を混合することが可能
である。Further, in the CCD image pickup device of FIG. 1, the signal charges on the even lines of the light receiving section transferred for the second time are stored in the accumulating section 2 in the reverse line order to the signal charges on the odd lines read for the first time. It is stored and read. Therefore, since the state of shading generated by the dark current of the storage unit differs between the first storage unit 26 and the second storage unit 24, shading correction is performed for each of the two outputs. (Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. At the time of transferring from the light receiving section photodiode to the light receiving section vertical transfer path, two signal charges can be mixed in the light receiving section vertical transfer path by simultaneously transferring the signal charges of the odd-numbered pixel and the even-numbered pixel. It is possible.
【００４６】例えば、１フィールド目は、図３に示され
ているように、画素１と画素２、画素３と画素４、、、
を受光部垂直転送路１６で混合し、混合した信号電荷
は、受光部垂直転送路１６により、第１の蓄積部２６の
蓄積部垂直転送路（蓄積部ＣＣＤ）２７に転送され、更
に、第１の水平転送路３４、出力部３６を介して出力さ
れる。次の２フィールド目は、図示していないが、合成
する相手を変更して、画素２と画素３、画素４と画素
５、、、を受光部垂直転送路１６で混合し、混合した信
号電荷は、受光部垂直転送路１６により、第１の蓄積部
２６の蓄積部垂直転送路（蓄積部ＣＣＤ）２７に転送さ
れ、更に、第１の水平転送路３４、出力部３６を介し
て、出力される。For example, in the first field, as shown in FIG. 3, pixel 1 and pixel 2, pixel 3 and pixel 4 ,.
Are mixed in the light receiving unit vertical transfer path 16 and the mixed signal charges are transferred to the storage unit vertical transfer path (storage unit CCD) 27 of the first storage unit 26 by the light receiving unit vertical transfer path 16 and further, It is output via one horizontal transfer path 34 and the output unit 36. In the next second field, although not shown, the other party to be combined is changed, pixels 2 and 3 are mixed, pixels 4 and 5 are mixed in the light receiving unit vertical transfer path 16, and the mixed signal charges are mixed. Is transferred to the storage unit vertical transfer path (storage unit CCD) 27 of the first storage unit 26 by the light receiving unit vertical transfer path 16 and further output via the first horizontal transfer path 34 and the output unit 36. To be done.
【００４７】これにより、インターレース走査の信号が
得られる。これは駆動のパルスタイミングを変更するだ
けで実現可能であり、撮像素子の構成を変更する必要は
ないため、同じ撮像素子からプログレッシブ走査信号と
インターレース走査信号を容易に切り替えて出力するこ
とが可能である。
（第３の実施例）本発明を用いた第３の実施例について
図４を用いて説明する。水平転送路の駆動電極をＨ１、
Ｈ２の１画素毎でなくＨ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４の２画素
毎に配線し、擬似的に４相駆動とすることにより、図４
に示すように、の信号電荷との信号電荷を同じ井戸
(空乏層)にラインシフトすることにより、水平転送路内
でも水平方向の２画素の信号電荷を混合できる。As a result, an interlaced scanning signal can be obtained. This can be achieved simply by changing the driving pulse timing, and since it is not necessary to change the configuration of the image sensor, it is possible to easily switch between the progressive scan signal and the interlace scan signal for output from the same image sensor. is there. (Third Embodiment) A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The drive electrode of the horizontal transfer path is H1,
By connecting wiring not for each pixel of H2 but for every two pixels of H1, H2, H3, and H4 and quasi four-phase driving,
As shown in, the signal charge of and the signal charge of the same well
By line-shifting to the (depletion layer), the signal charges of two pixels in the horizontal direction can be mixed even in the horizontal transfer path.
【００４８】また、画素混合した後にＨ１とＨ２、また
Ｈ３とＨ４に同様の水平転送駆動パルスを与えることに
より、同じ水平転送周波数で水平転送速度を更に２倍の
高速にできる。Further, by applying the same horizontal transfer drive pulse to H1 and H2 and H3 and H4 after pixel mixing, the horizontal transfer rate can be further doubled at the same horizontal transfer frequency.
【００４９】また、受光部において垂直転送路電極をＡ
１からＡ８の８相駆動とすることにより垂直４画素の信
号電荷を混合することができる。例えば、図５に示すよ
うに、ライン４の信号電荷は、水平転送路にフィールド
シフトして（）、更に垂直転送され()、ライン３の
信号電荷と混合され（）、更に垂直転送され()、ラ
イン２の信号電荷と混合され（）、更に垂直転送され
()、ライン１の信号電荷と混合される（）。その結
果、ライン１〜ライン４の信号電荷が混合される。Further, in the light receiving portion, the vertical transfer path electrode is
By performing 8-phase driving from 1 to A8, the signal charges of four vertical pixels can be mixed. For example, as shown in FIG. 5, the signal charge on the line 4 is field-shifted to the horizontal transfer path (), further vertically transferred (), mixed with the signal charge on the line 3 (), and further vertically transferred (). ), Mixed with the signal charge on line 2 (), and transferred vertically.
(), Mixed with signal charge on line 1 (). As a result, the signal charges of lines 1 to 4 are mixed.
【００５０】これらの駆動方式を用いることにより、低
解像度の映像フォーマットを高速のフレームレートで読
み出すことが可能となる。By using these driving methods, it is possible to read out a low-resolution video format at a high frame rate.
【００５１】以上説明した通り、受光部から得られる信
号電荷を２つの蓄積部に分割して転送し、それぞれの蓄
積部に接続される２つの水平転送路から並列に読み出す
ことにより、水平転送路の駆動周波数を半減させること
が可能となる。As described above, the signal charges obtained from the light receiving section are divided and transferred to the two storage sections, and read out in parallel from the two horizontal transfer paths connected to the respective storage sections. It becomes possible to halve the driving frequency of.
【００５２】また、第１の蓄積部と第１の水平転送路及
び第２の蓄積部と第２の水平転送路は隣接しており、そ
れぞれ１段の転送動作で信号電荷の転送が行える。この
ため、従来の振り分け転送による並列化に比べて高速動
作が可能となる。Further, the first storage section and the first horizontal transfer path are adjacent to each other, and the second storage section and the second horizontal transfer path are adjacent to each other, and the signal charges can be transferred by the transfer operation of one stage. Therefore, high-speed operation is possible as compared with the conventional parallelization by distributed transfer.
【００５３】また、水平ライン毎に並列化して出力する
ので２つの読み出し回路の特性の違いは走査線毎に現れ
るが、これは垂直走査線のナイキスト周波数であるため
に電気的なフィルタにより信号帯域をほとんど損なわず
に除去できる。一方、領域毎に並列化した場合に発生す
る映像のつなぎ目は低い周期の固定パターンノイズとし
て目立ち易く、本実施例の方式が有利である。Further, since the horizontal lines are parallelized and output, the difference between the characteristics of the two read circuits appears for each scanning line. Since this is the Nyquist frequency of the vertical scanning line, the signal band is changed by the electric filter. Can be removed with almost no damage. On the other hand, the joints of images generated when the regions are arranged in parallel are conspicuous as fixed pattern noise having a low cycle, and the method of this embodiment is advantageous.
【００５４】本実施例による受光部の構造は、従来のＭ
−ＦＩＴ型撮像素子と同様の設計が使えるため、従来素
子からの設計変更は、新規設計よりも容易になる。The structure of the light receiving portion according to this embodiment is the same as the conventional M
-Since the same design as the FIT type image pickup device can be used, the design change from the conventional device becomes easier than the new design.
【００５５】本実施例による撮像素子を用いてインター
レース走査を行う場合は、受光部と第１の蓄積部及び第
１の水平転送路のみ使用することで実現できる。すなわ
ち、同一の素子で駆動方式を切り替えるだけで出力フォ
ーマットを容易に変換可能となる。When interlaced scanning is performed using the image sensor according to this embodiment, it can be realized by using only the light receiving section, the first accumulating section and the first horizontal transfer path. That is, the output format can be easily converted only by switching the driving method with the same element.
【００５６】[0056]
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、高速動作が
可能な固体撮像装置及び固体撮像装置の駆動方法を提供
することができる。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a solid-state imaging device capable of high-speed operation and a method for driving the solid-state imaging device.
【００５７】また、請求項１に記載された発明によれ
ば、蓄積部を受光部を挟んで二つ配置し、更に、水平転
送路を蓄積部毎に設けたことにより、受光部の垂直転送
路容量を減少させ、水平転送路を２重化したことによ
り、各水平転送路の駆動周波数を変更することなく２倍
の画素数の転送速度を得ると同時に、水平転送路へ信号
電荷の転送を容易にして、高速動作が可能なＣＣＤ撮像
装置を提供することができる。According to the first aspect of the invention, the two storage units are arranged with the light receiving unit interposed therebetween, and the horizontal transfer path is provided for each storage unit, whereby the vertical transfer of the light receiving unit is performed. By reducing the path capacity and duplicating the horizontal transfer paths, the transfer rate of double the number of pixels can be obtained without changing the driving frequency of each horizontal transfer path, and at the same time, the signal charges are transferred to the horizontal transfer paths. It is possible to provide a CCD image pickup device capable of high speed operation.
【００５８】また、請求項２に記載された発明によれ
ば、垂直転送路は、双方向に転送動作が可能な転送路で
あることにより、受光部からの二つの蓄積部への信号電
荷の転送を容易にして、高速動作が可能なＣＣＤ撮像装
置を提供することができる。Further, according to the invention described in claim 2, since the vertical transfer path is a transfer path capable of bidirectional transfer operation, signal charges from the light receiving section to the two accumulating sections are transferred. It is possible to provide a CCD image pickup device that facilitates transfer and can operate at high speed.
【００５９】また、請求項４に記載された発明によれ
ば、受光部における奇数番目のライン上の信号電荷と、
受光部における奇数番目のラインの隣の偶数番目のライ
ン上の信号電荷とを、それぞれ逆の方向に垂直転送し、
奇数番目のライン上の信号電荷と偶数番目のライン上の
信号電荷とを、二つの蓄積部に分離して保存するように
駆動することにより、受光部から二つの蓄積部への信号
電荷の転送及び二つの蓄積部からの出力部への信号電荷
の転送を容易にして、高速動作が可能なＣＣＤ撮像装置
を提供することができる。Further, according to the invention described in claim 4, the signal charges on the odd-numbered lines in the light receiving portion,
The signal charges on the even-numbered lines next to the odd-numbered lines in the light-receiving section are vertically transferred in the opposite directions,
By driving the signal charges on the odd-numbered lines and the signal charges on the even-numbered lines to be separately stored in the two storage units, the signal charges are transferred from the light receiving unit to the two storage units. Also, it is possible to provide a CCD image pickup device capable of high-speed operation by facilitating the transfer of signal charges from the two storage units to the output unit.
【００６０】また、請求項５に記載された発明によれ
ば、垂直転送路内で、受光部で受光して電気信号に変換
した奇数番目のライン上の信号電荷と、受光部で受光し
て電気信号に変換した隣接する偶数番目のライン上の信
号電荷とを混合するように駆動することことにより、イ
ンターレース走査信号を容易に得ることがきでる。ま
た、インターレース走査信号は、駆動のパルスタイミン
グを変更するだけで実現可能であり、撮像素子の構成を
変更する必要はないため、同じ撮像素子からプログレッ
シブ走査信号とインターレース走査信号を容易に切り替
えて出力することが可能である。Further, according to the invention described in claim 5, in the vertical transfer path, the signal charges on the odd-numbered lines which are received by the light receiving section and converted into an electric signal and are received by the light receiving section. The interlaced scanning signal can be easily obtained by driving so as to mix the signal charges on the adjacent even-numbered lines converted into the electric signals. In addition, the interlaced scan signal can be realized only by changing the driving pulse timing, and it is not necessary to change the configuration of the image sensor. Therefore, the progressive scan signal and the interlace scan signal can be easily switched and output from the same image sensor. It is possible to
【００６１】また、請求項７に記載された発明によれ
ば、垂直転送路を８相駆動とし、垂直転送路内で垂直４
画素分の信号電荷を混合することにより、高速動作が可
能なＣＣＤ撮像装置を提供することができる。Further, according to the invention described in claim 7, the vertical transfer path is driven by 8 phases and the vertical transfer path is driven by the vertical 4 path.
By mixing the signal charges for the pixels, it is possible to provide a CCD image pickup device capable of high-speed operation.
【００６２】また、請求項８に記載された発明によれ
ば、水平転送路を４相駆動とし、水平転送路内で水平２
画素分の信号電荷を混合するように駆動することによ
り、高速動作が可能なＣＣＤ撮像装置を提供することが
できる。Further, according to the invention described in claim 8, the horizontal transfer path is driven by four phases, and the horizontal transfer path is set to the horizontal 2 path.
By driving so as to mix the signal charges for the pixels, it is possible to provide a CCD image pickup device capable of high-speed operation.
【図１】本発明の第１の実施例を説明するための図であ
る。FIG. 1 is a diagram for explaining a first embodiment of the present invention.
【図２】第１の実施例の駆動パルスタイミングを説明す
るための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining drive pulse timings in the first embodiment.
【図３】本発明の第２の実施例を説明するための図であ
る。FIG. 3 is a diagram for explaining a second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第３の実施例を説明するための図であ
る。FIG. 4 is a diagram for explaining a third embodiment of the present invention.
【図５】第３の実施例の動作の一部を説明するための図
である。FIG. 5 is a diagram for explaining a part of the operation of the third embodiment.
【図６】従来のＦＩＴ型ＣＣＤ撮像素子の構成図を説明
するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a configuration diagram of a conventional FIT type CCD image pickup device.
【図７】奇数番目のライン上の信号電荷と偶数番目のラ
イン上の信号電荷との混合を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining mixing of signal charges on odd-numbered lines and signal charges on even-numbered lines.
【図８】従来のＭ−ＦＩＴ型ＣＣＤ撮像素子の構成図を
説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a configuration diagram of a conventional M-FIT CCD image pickup device.
【図９】従来の２線式読み出し方式を説明するための図
である。FIG. 9 is a diagram for explaining a conventional 2-wire read method.
【図１０】従来のＭ−ＦＩＴ型ＣＣＤ撮像素子と従来の
水平２線読み出し方式を組み合わせた撮像素子の構成例
を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a configuration example of an image pickup device in which a conventional M-FIT CCD image pickup device and a conventional horizontal two-line reading method are combined.
２、１２、１４ フォトダイオード、画素
３、１１、１３、１６ 受光部垂直転送路
３０、３３、３４、４１、４２ 水平転送路
１０、１５ 受光部
２０、２２、２４、２６ 蓄積部
２１、２３、２５、２７ 蓄積部垂直転送路（蓄積部
ＣＣＤ）
３０、３３、３４、４１、４２ 水平転送路
３２、３５、３６、５１、５２ 出力部
１０１ 垂直ブランキング期間
１０２ 画面表示期間
１１１ 受光部ＣＣＤ余剰電荷掃出しパルス
１１２ 奇数番目のラインに位置するフォトダイオー
ドのフィールド転送パルス
１１３ 受光部垂直転送路のＦＩＴ転送パルス
１１４ 偶数番目のラインに位置するフォトダイオー
ドのフィールド転送パルス
１１５ 受光部垂直転送路のＦＩＴ転送パルス（１１
３とは反対方向に転送）
１２１、１３１ 第１及び第２の蓄積部の余剰電荷掃
出しパルス
１２２ 第１の蓄積部の蓄積部垂直転送路のＦＩＴ転
送パルス
１２３ 第１の蓄積部の最終段ＣＣＤから水平転送路
への１ライン転送パルス（ラインシフトパルス）
１３２ 第２の蓄積部の蓄積部垂直転送路のＦＩＴ転
送パルス
１３３ 第２の蓄積部の最終段ＣＣＤから水平転送路
への１ライン転送パルス2, 12, 14 Photodiode, Pixel 3, 11, 13, 16 Light receiving part vertical transfer path 30, 33, 34, 41, 42 Horizontal transfer path 10, 15 Light receiving part 20, 22, 24, 26 Storage part 21, 23 , 25, 27 Storage unit vertical transfer path (storage unit CCD) 30, 33, 34, 41, 42 Horizontal transfer path 32, 35, 36, 51, 52 Output unit 101 Vertical blanking period 102 Screen display period 111 Light receiving unit CCD Surplus charge sweep pulse 112 Field transfer pulse 113 of photodiode located on odd-numbered line FIT transfer pulse 114 of photodetector vertical transfer path 115 Field transfer pulse 115 of photodiode located on even-numbered line FIT of photodetector vertical transfer path Transfer pulse (11
Transfer in the opposite direction to 3) 121, 131 Surplus charge sweep pulse of the first and second accumulators 122 FIT transfer pulse of the accumulator vertical transfer path of the first accumulator 123 Last stage CCD of the first accumulator 1-line transfer pulse (line shift pulse) from the second storage section to the horizontal transfer path 132 FIT transfer pulse 133 from the vertical transfer path of the second storage section to the horizontal transfer path of the final stage CCD of the second storage section pulse
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 29/762 (72)発明者 岡野 文男 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 Ｆターム(参考） 4M118 AA10 AB01 BA10 BA12 BA13 CA02 DB03 DB05 DB06 DB08 FA06 FA38 FA44 5C024 CY47 GY05 GZ45 JX27 JX30─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 29/762 (72) Inventor Fumio Okano 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo Japan Broadcasting Corporation Broadcasting F-term in Technical Research Laboratory (reference) 4M118 AA10 AB01 BA10 BA12 BA13 CA02 DB03 DB05 DB06 DB08 FA06 FA38 FA44 5C024 CY47 GY05 GZ45 JX27 JX30
Claims (8)
た信号電荷を出力するための水平転送路及び前記受光部
で受光して電気信号に変換された信号電荷を前記蓄積部
に供給するため垂直転送路を有するＭ−ＦＩＴ型の固体
撮像装置において、 前記蓄積部は、前記受光部を挟んで二つ配置し、 前記水平転送路は、前記二つの蓄積部毎に、前記蓄積部
の受光部が配置されている側と反対の側に、前記蓄積部
に隣接して配置することを特徴とする固体撮像装置。1. A light receiving section, a storage section, a horizontal transfer path for outputting signal charges stored in the storage section, and a signal charge received by the light receiving section and converted into an electric signal are supplied to the storage section. Therefore, in the M-FIT type solid-state imaging device having a vertical transfer path, the two storage sections are arranged with the light receiving section interposed therebetween, and the horizontal transfer path is provided for each of the two storage sections. The solid-state imaging device is arranged adjacent to the storage section on the side opposite to the side where the light-receiving section is arranged.
あることを特徴とする固体撮像装置。2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the vertical transfer path is a transfer path capable of bidirectional transfer operation.
二つの蓄積部、前記蓄積部に蓄積された信号電荷を出力
するための二つの水平転送路及び前記受光部で受光して
電気信号に変換された信号電荷を前記蓄積部に供給する
ための双方向に転送可能な垂直転送路を有するＭ−ＦＩ
Ｔ型の固体撮像装置の駆動方法であって、 前記垂直転送路を４Ｎ（Ｎは、１以上の自然数であ
る。）相駆動とし、前記水平転送路を２Ｍ（Ｍは、１以
上の自然数である。）相駆動とすることを特徴とする固
体撮像装置の駆動方法。3. A light receiving section, two storage sections arranged with the light receiving section sandwiched therebetween, two horizontal transfer paths for outputting the signal charges stored in the storage section, and the light receiving section for receiving and receiving electricity. An M-FI having a bidirectionally transferable vertical transfer path for supplying a signal charge converted into a signal to the storage section.
A driving method of a T-type solid-state imaging device, wherein the vertical transfer path is 4N (N is a natural number of 1 or more) phase drive, and the horizontal transfer path is 2M (M is a natural number of 1 or more). A method for driving a solid-state imaging device, which is characterized by phase driving.
において、 前記受光部における奇数番目のライン上の信号電荷と、
前記受光部における奇数番目のラインの隣の偶数番目の
ライン上の信号電荷とを、それぞれ逆の方向に垂直転送
し、前記奇数番目のライン上の信号電荷と前記偶数番目
のライン上の信号電荷とを、前記二つの蓄積部に分離し
て保存するように駆動することを特徴とする固体撮像装
置の駆動方法。4. The method for driving a solid-state image pickup device according to claim 3, wherein signal charges on odd-numbered lines in the light-receiving unit,
The signal charges on the even-numbered lines next to the odd-numbered lines in the light-receiving unit are vertically transferred in opposite directions, and the signal charges on the odd-numbered lines and the signal charges on the even-numbered lines are transferred. And a method for driving the solid-state imaging device, wherein the driving is performed so as to be separately stored in the two storage units.
において、 前記垂直転送路内で、前記受光部で受光して電気信号に
変換した奇数番目のライン上の信号電荷と、前記受光部
で受光して電気信号に変換した信号電荷であって前記奇
数番目のラインと隣接する偶数番目のライン上の信号電
荷とを混合するように駆動することを特徴とする固体撮
像装置の駆動方法。5. The solid-state imaging device driving method according to claim 3, wherein in the vertical transfer path, the signal charges on the odd-numbered lines that are received by the light receiving unit and converted into an electric signal, and the light receiving unit. A method for driving a solid-state image pickup device, comprising: driving so as to mix the signal charges received by the above and converted into an electric signal and the signal charges on the even-numbered lines adjacent to the odd-numbered lines.
において、 前記垂直転送路の転送方向を一つの方向とすることを特
徴とする固体撮像装置の駆動方法。6. The method of driving a solid-state imaging device according to claim 5, wherein the transfer direction of the vertical transfer path is one direction.
において、 前記垂直転送路を８相駆動とし、垂直転送路内で垂直４
画素分の信号電荷を混合するように駆動することを特徴
とする固体撮像装置の駆動方法。7. The method for driving a solid-state image pickup device according to claim 3, wherein the vertical transfer path is an 8-phase drive, and a vertical 4 path is provided in the vertical transfer path.
A method for driving a solid-state imaging device, which comprises driving so as to mix signal charges for pixels.
において、 前記水平転送路を４相駆動とし、水平転送路内で水平２
画素分の信号電荷を混合するように駆動することを特徴
とする固体撮像装置の駆動方法。8. The method for driving a solid-state image pickup device according to claim 3, wherein the horizontal transfer path is a 4-phase drive, and the horizontal transfer path is a horizontal 2 path.
A method for driving a solid-state imaging device, which comprises driving so as to mix signal charges for pixels.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001238098A JP2003051987A (en) | 2001-08-06 | 2001-08-06 | Solid-state image pickup device and drive method of the solid-state image pickup device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2001238098A Pending JP2003051987A (en) | 2001-08-06 | 2001-08-06 | Solid-state image pickup device and drive method of the solid-state image pickup device |
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|---|---|
| JP (1) | JP2003051987A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014002415A1 (en) * | 2012-06-28 | 2014-01-03 | パナソニック株式会社 | Imaging device |
| WO2014141826A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | 浜松ホトニクス株式会社 | Solid-state imaging device |
-
2001
- 2001-08-06 JP JP2001238098A patent/JP2003051987A/en active Pending
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| JPWO2014002415A1 (en) * | 2012-06-28 | 2016-05-30 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Imaging device |
| US9787912B2 (en) | 2012-06-28 | 2017-10-10 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Image capture device |
| WO2014141826A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | 浜松ホトニクス株式会社 | Solid-state imaging device |
| US9635293B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-04-25 | Hamamatsu Photonics K.K. | Solid-state imaging device |
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