JP2005117192A

JP2005117192A - Drive method of solid-state imaging apparatus, and camera employing the same

Info

Publication number: JP2005117192A
Application number: JP2003346201A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Tashiro; 信一田代; Toshiya Fujii; 俊哉藤井; Ryoichi Nagayoshi; 良一永吉
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-10-03
Filing date: 2003-10-03
Publication date: 2005-04-28

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state imaging apparatus capable of acquiring signal electric charges for configuring a plurality of video images having different lightness through a single exposure processing. <P>SOLUTION: Each vertical transfer section 2 mixes a prescribed number of signal electric charges generated by pixels 1 in the same color consecutive to each other in the vertical direction, a horizontal transfer section 3 mixes the signal electric charges, mixed by each vertical transfer section 2 and produced from the pixels 1 in the same color, consecutive to each other in a horizontal direction to generate the signal electric charges with a plurality of kinds of number of mixtures, the signal electric charges obtained by the horizontal transfer section 3 through mixing are outputted to a circuit externally connected and the horizontal transfer section 3 produces the signal electric charges of the plurality of kinds of number of mixtures so as to be arranged periodically in the horizontal transfer section 3. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、固体撮像装置の駆動方法に関する発明であって、より特定的には、マトリクス状に配置された複数の画素から読み出された信号電荷を垂直方向に転送するために、複数の画素の各列に対応して配置された複数の垂直転送部と、複数の転送部から転送されてきた信号電荷を、水平方向に転送する水平転送部とを備える固体撮像装置の駆動方法に関する発明である。 The present invention relates to a method for driving a solid-state imaging device, and more specifically, a plurality of pixels for transferring signal charges read from a plurality of pixels arranged in a matrix in the vertical direction. The invention relates to a method for driving a solid-state imaging device, comprising: a plurality of vertical transfer units arranged corresponding to each column; and a horizontal transfer unit that horizontally transfers signal charges transferred from the plurality of transfer units. is there.

近年、固体撮像装置を含んだディジタルスチルカメラ等が急速に普及している。それにともない、固体撮像装置の高性能化および高機能化が進んでいる。 In recent years, digital still cameras and the like including solid-state imaging devices are rapidly spreading. Along with this, high performance and high functionality of solid-state imaging devices are progressing.

ここで、一般的な固体撮像装置では、撮影のための露光（本露光）の前に、仮露光という処理が行われている。以下に、仮露光と本露光とについて図面を参照しながら詳しく説明する。ここで、図１４は、固体撮像装置内の受光素子の特性をあらわしたグラフである。横軸は、受光素子に対する露光時間である。また、縦軸は、上記露光時間だけ露光した場合に、受光素子から出力される信号電荷量を示している。 Here, in a general solid-state imaging device, a process called temporary exposure is performed before exposure for photographing (main exposure). Hereinafter, the provisional exposure and the main exposure will be described in detail with reference to the drawings. Here, FIG. 14 is a graph showing the characteristics of the light receiving element in the solid-state imaging device. The horizontal axis represents the exposure time for the light receiving element. The vertical axis indicates the amount of signal charge output from the light receiving element when the exposure is performed for the exposure time.

固体撮像装置では、最適な明るさの映像を取得するために、本露光の露光時間を、本露光前に決定する必要がある。これは、露光時間が短すぎると、撮影された映像が暗くなってしまい、露光時間が長すぎると、受光素子のダイナミックレンジを上回ってしまい、撮影された映像が白くなってしまうからである。 In a solid-state imaging device, it is necessary to determine the exposure time of the main exposure before the main exposure in order to acquire an image with optimum brightness. This is because if the exposure time is too short, the captured image becomes dark, and if the exposure time is too long, it exceeds the dynamic range of the light receiving element, and the captured image becomes white.

そこで、上記固体撮像装置は、ユーザがレリーズを押してから本露光するまでの間に、露光時間を変化させて複数回の仮露光を行い、図１４に示すような受光素子の特性をあらわすグラフを作成している。具体的には、固体撮像装置は、ユーザがレリーズを押した後に、複数種類の露光時間で仮露光を行う。次に、固体撮像装置は、全ての受光素子の信号電荷量の平均値を求める。これにより、図１４に示すような、複数の点がプロットされる。その後、固体撮像装置は、当該複数の点に基づいて、図１４に示すような、曲線を描く。これにより、固体撮像装置は、受光素子の特性曲線を得ることができる。最後に、固体撮像装置は、受光素子のダイナミックレンジを上回らない範囲（すなわち、図１４に示すグラフの直線部分）において最適の露光時間を決定する。
特開平１１−３４１３４２号公報 Therefore, the solid-state imaging device performs a plurality of temporary exposures by changing the exposure time from when the user presses the release to the main exposure, and displays a graph representing the characteristics of the light receiving element as shown in FIG. Creating. Specifically, the solid-state imaging device performs temporary exposure with a plurality of types of exposure times after the user presses the release. Next, the solid-state imaging device obtains an average value of signal charges of all the light receiving elements. Thereby, a plurality of points as shown in FIG. 14 are plotted. Thereafter, the solid-state imaging device draws a curve as shown in FIG. 14 based on the plurality of points. Thereby, the solid-state imaging device can obtain the characteristic curve of the light receiving element. Finally, the solid-state imaging device determines an optimum exposure time in a range that does not exceed the dynamic range of the light receiving element (that is, a linear portion of the graph shown in FIG. 14).
Japanese Patent Laid-Open No. 11-341342

しかしながら、上記従来の固体撮像装置では、一度の仮露光で取得できる映像は、その仮露光で行った露光時間で得られる映像のみである。そのため、当該固体撮像装置は、互いに異なる露光時間の映像を複数取得するためには、複数回の仮露光を行わなければならない。その結果、従来の固体撮像装置では、ユーザは、レリーズを押してから本露光が行われるまでの間において、複数回の仮露光が行われるのを待たなければならなかった。 However, in the above-described conventional solid-state imaging device, the video that can be acquired by one temporary exposure is only the video that can be obtained with the exposure time performed by the temporary exposure. Therefore, in order to obtain a plurality of images having different exposure times, the solid-state imaging device must perform a plurality of temporary exposures. As a result, in the conventional solid-state imaging device, the user has to wait for a plurality of temporary exposures to be performed after the release is pressed until the main exposure is performed.

そこで、本発明の目的は、一度の露光処理により、複数の異なる露光時間の映像を取得することができる固体撮像装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of acquiring a plurality of images having different exposure times by a single exposure process.

本発明に係る固体撮像装置の駆動方法では、各垂直転送部において、垂直方向に互いに連続する同色の画素が発生した信号電荷を、所定の数だけ混合し、各垂直転送部において混合された信号電荷を、水平転送部において、水平方向に互いに連続する同色の画素から発生されたもの同士で混合して、複数種類の混合数を有する信号電荷を生成し、水平転送部で混合して得られた信号電荷を、外部に接続された回路に出力するようにしている。 In the solid-state imaging device driving method according to the present invention, in each vertical transfer unit, a predetermined number of signal charges generated by pixels of the same color continuous in the vertical direction are mixed, and the mixed signal in each vertical transfer unit The charge is generated by mixing the charges generated from pixels of the same color that are continuous in the horizontal direction in the horizontal transfer unit to generate signal charges having a plurality of types of mixing, and mixing the signals in the horizontal transfer unit. The signal charge is output to a circuit connected to the outside.

なお、水平転送部では、当該複数種類の混合数を有する信号電荷が、当該水平転送部内において周期的に並ぶように生成されていることが望ましい。 In the horizontal transfer unit, it is desirable that the signal charges having the plurality of types of mixed numbers are generated so as to be periodically arranged in the horizontal transfer unit.

また、各垂直転送部は、２ｎ（ｎは、自然数）相駆動であり、垂直転送部では、ｎ個の信号電荷を混合し、水平転送部では、複数種類の混合数を有する信号電荷の配列が、ｎ個で１周期となるように、各垂直転送部で混合された信号電荷を混合するようにするのが望ましい。 Each vertical transfer unit is 2n (n is a natural number) phase drive, the vertical transfer unit mixes n signal charges, and the horizontal transfer unit arranges a plurality of types of signal charges. However, it is desirable to mix the signal charges mixed in each vertical transfer section so that n becomes one cycle.

また、各水平転送部では、１行毎に、信号電荷の混合数を交互に変化させることが望ましい。 In each horizontal transfer unit, it is desirable to alternately change the number of signal charges mixed for each row.

また、垂直転送部では、垂直方向の一部の画素から出力された信号電荷のみを混合し、水平転送部では、一部の垂直転送部から出力された信号電荷のみを混合するようにしてもよい。 In the vertical transfer unit, only signal charges output from some vertical pixels may be mixed, and in the horizontal transfer unit, only signal charges output from some vertical transfer units may be mixed. Good.

また、本発明は、固体撮像装置の駆動方法のみならず、当該駆動方法が適用された固体撮像装置を含むカメラに対しても向けられている。ここで、このようなカメラでは、出力部から出力されてくる複数種類の混合数を有する信号電荷を用いて、映像を撮影する際の露光時間を決定するようにしてもよい。また、出力部から出力されてくる複数種類の混合数を有する信号電荷の内、互いに同じ混合数を有する信号電荷同士で形成される複数枚の映像を、１枚の映像に合成するようにしてもよい。 The present invention is directed not only to a driving method of a solid-state imaging device but also to a camera including a solid-state imaging device to which the driving method is applied. Here, in such a camera, the exposure time for shooting an image may be determined using signal charges having a plurality of types of mixture numbers output from the output unit. Also, among the signal charges having a plurality of types of mixed numbers output from the output unit, a plurality of images formed of signal charges having the same number of mixtures are combined into a single image. Also good.

本発明に係る固体撮像装置の駆動方法によれば、一度の露光処理により、複数の明度の異なる映像を構成する信号電荷を取得できるようになる。 According to the driving method of the solid-state imaging device according to the present invention, signal charges constituting a plurality of images having different brightness can be acquired by one exposure process.

また、水平転送部では、当該複数種類の混合数を有する信号電荷が、当該水平転送部内において周期的に並ぶように生成されることにより、一度に複数種類の混合数を有する信号電荷が、水平転送部から出力されるようになる。例えば、６画素混合された信号電荷を生成して、水平転送部から出力した後に、残りの３画素混合された信号電荷を水平転送部に対して出力し、水平転送部から出力することによっても、６画素混合された信号電荷と３画素混合された信号電荷を取得することが可能である。しかしながら、上記発明によれば、６画素混合された信号電荷と３画素混合された信号電荷とが交互に水平転送部から出力されるようになる。そのため、別々に出力していた場合には、一段分の信号電荷が出力されるのに２度の水平転送処理が必要であったのに対して、本発明によれば、１度の水平転送処理により、一段分の６画素混合された信号電荷と一段分の３画素混合された信号電荷とを取得することができるようになる。 In the horizontal transfer unit, the signal charges having a plurality of types of mixing numbers are generated so as to be periodically arranged in the horizontal transfer unit, so that the signal charges having a plurality of types of mixing numbers are Output from the transfer unit. For example, by generating signal charges mixed with 6 pixels and outputting them from the horizontal transfer unit, the remaining signal charges mixed with 3 pixels are output to the horizontal transfer unit and output from the horizontal transfer unit. It is possible to acquire signal charges mixed with 6 pixels and signal charges mixed with 3 pixels. However, according to the above invention, the signal charge mixed with 6 pixels and the signal charge mixed with 3 pixels are alternately output from the horizontal transfer unit. For this reason, when the signals are output separately, two horizontal transfer processes are required to output one stage of signal charge, whereas according to the present invention, one horizontal transfer is performed. By the processing, it becomes possible to acquire the signal charge mixed with 6 pixels for one stage and the signal charge mixed with 3 pixels for one stage.

また、垂直転送部が、２ｎ相駆動であり、垂直方向にｎ個の信号電荷が混合されるので、信号電荷の混合が容易となる。 Further, since the vertical transfer unit is 2n-phase driven and n signal charges are mixed in the vertical direction, the signal charges can be mixed easily.

また、各水平転送部において信号電荷を混合するステップでは、１行毎に、信号電荷の混合数を交互に変化させている。これは、例えば、偶数行では、３画素混合された信号電荷と、６画素混合された信号電荷とが出力され、奇数行では、９画素混合された信号電荷が出力されるというものである。このように、行毎に混合数を変化させることにより、取得される映像の枚数を増やすことが可能となる。 In the step of mixing signal charges in each horizontal transfer unit, the number of signal charges mixed is alternately changed for each row. For example, a signal charge mixed with 3 pixels and a signal charge mixed with 6 pixels are output in an even-numbered row, and a signal charge mixed with 9 pixels is output in an odd-numbered row. In this way, it is possible to increase the number of acquired videos by changing the number of mixtures for each row.

また、画面の一部のみに対して、信号電荷の混合を行うようにすることも可能である。 It is also possible to mix signal charges only on a part of the screen.

また、上記駆動方法が適用された固体撮像装置では、出力部から出力されてくる複数種類の混合数を有する信号電荷を用いて、映像を撮影する際の露光時間を決定することもできる。このように、複数種類の混合数を有する信号電荷を露光時間の決定に用いることにより、ユーザがレリーズを押してから、カメラが本露光を行うまでの間に必要な時間を短くすることができる。具体的には、露光時間を決定するために、カメラは、固体撮像装置の露光時間と蓄積電荷量との関係を示す曲線を、計算し、当該曲線に基づいて、最適な露光時間を特定していた。このような曲線を得るためには、カメラは、ユーザがレリーズを押してからカメラが本露光を行うまでの間に、少なくとも２回以上露光時間を変化させて仮露光を行わなければならなかった。そのため、本露光が行われるまでの間に、ユーザは、ある一定の時間待たされるという問題があった。 Further, in the solid-state imaging device to which the above driving method is applied, it is also possible to determine the exposure time when shooting an image using signal charges having a plurality of types of mixture numbers output from the output unit. As described above, by using the signal charges having a plurality of types of mixture for the determination of the exposure time, it is possible to shorten the time required from when the user presses the release until the camera performs the main exposure. Specifically, in order to determine the exposure time, the camera calculates a curve indicating the relationship between the exposure time of the solid-state imaging device and the accumulated charge amount, and specifies the optimal exposure time based on the curve. It was. In order to obtain such a curve, the camera has to perform provisional exposure while changing the exposure time at least twice after the user presses the release until the camera performs the main exposure. For this reason, there is a problem that the user waits for a certain period of time before the main exposure is performed.

しかしながら、本発明に係るカメラでは、一度の仮露光により、異なる複数の明度を有する信号電荷を取得することが可能となる。そのため、画素混合の混合数を露光時間に対応させれば、異なる複数の露光時間の信号電荷を取得したものとみなせる。その結果、カメラは、一度の仮露光を行うだけで、上記曲線を描くことが可能となる。 However, in the camera according to the present invention, it is possible to acquire signal charges having a plurality of different brightness values by one temporary exposure. Therefore, if the number of pixel mixtures is made to correspond to the exposure time, it can be considered that signal charges of a plurality of different exposure times have been acquired. As a result, the camera can draw the curve with only one temporary exposure.

また、互いに同じ混合数を有する信号電荷同士で形成される複数枚の映像を、１枚の映像に合成することにより、カメラ全体のダイナミックレンジを向上させることができる。具体的には、例えば、通常の単一出力であれば、飽和した部分は白くなり（白とび）映像信号はなくなるが、６画素混合と３画素混合の２種類の映像信号を得ることにより、６画素混合で飽和した部分については、まだ飽和していない３画素混合の信号を信号処理で使うことによって、白とびを防ぐことが出来、結果としてカメラ全体のダイナミックレンジが向上する。 In addition, the dynamic range of the entire camera can be improved by synthesizing a plurality of images formed by signal charges having the same number of mixtures into one image. Specifically, for example, in a normal single output, the saturated portion becomes white (overexposed) and the video signal disappears, but by obtaining two types of video signals of 6-pixel mixing and 3-pixel mixing, For the portion saturated by the 6-pixel mixture, the signal of the 3-pixel mixture that has not yet been saturated can be used in signal processing to prevent overexposure, and as a result, the dynamic range of the entire camera is improved.

以下に、本発明の一実施形態に係る固体撮像装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る固体撮像装置は、一度の露光処理により、明度の異なる複数の映像を取得することが可能な装置である。ここで、図１は、上記固体撮像装置の構成を示した図である。なお、当該固体撮像装置は、説明の簡略化のため、６行６列で示されている。 A solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The solid-state imaging device according to the present embodiment is a device that can acquire a plurality of videos having different brightness levels by a single exposure process. Here, FIG. 1 is a diagram showing a configuration of the solid-state imaging device. The solid-state imaging device is shown in 6 rows and 6 columns for the sake of simplicity.

図１に示す固体撮像装置は、受光素子１、垂直ＣＣＤ２、水平ＣＣＤ３および出力部４を備える。受光素子１は、いわゆるフォトダイオードにより実現され、入射してくる光を、光量に応じた信号電荷に変換する。なお、当該受光素子１には、赤（Ｒ）、青（Ｂ）または緑（Ｇ）のカラーフィルタが形成されている。図１では、ＲとＧとが交互に配置された列と、ＧとＢとが交互に配置された列とが、交互に配置される。これにより、Ｒの受光素子１の上と右とには、Ｇの受光素子１が配置され、Ｒの受光素子１の右上には、Ｂの受光素子１が配置されるようになる。 The solid-state imaging device shown in FIG. 1 includes a light receiving element 1, a vertical CCD 2, a horizontal CCD 3, and an output unit 4. The light receiving element 1 is realized by a so-called photodiode, and converts incident light into a signal charge corresponding to the amount of light. The light receiving element 1 is formed with a red (R), blue (B), or green (G) color filter. In FIG. 1, columns in which R and G are alternately arranged and columns in which G and B are alternately arranged are alternately arranged. Thus, the G light receiving element 1 is arranged above and to the right of the R light receiving element 1, and the B light receiving element 1 is arranged at the upper right of the R light receiving element 1.

垂直ＣＣＤ２は、受光素子１で発生した信号電荷を、水平ＣＣＤ３へ転送するための装置である。ここで、本実施形態では、垂直ＣＣＤ２は、いわゆる６相駆動のＣＣＤが用いられる。また、本実施形態では、垂直ＣＣＤ２の最終段（最後の６枚のゲート電極）には、受光素子１が設けられておらず、他の段とは異なるタイミングで駆動する。これについては、後に詳しく説明する。 The vertical CCD 2 is a device for transferring the signal charge generated by the light receiving element 1 to the horizontal CCD 3. Here, in the present embodiment, the vertical CCD 2 is a so-called six-phase drive CCD. In the present embodiment, the light receiving element 1 is not provided in the final stage (the last six gate electrodes) of the vertical CCD 2 and is driven at a timing different from the other stages. This will be described in detail later.

水平ＣＣＤ３は、垂直ＣＣＤ２から出力されてくる信号電荷を、出力部４へ転送する。なお、本実施形態では、水平ＣＣＤ３は、いわゆる２相駆動のＣＣＤが用いられる。出力部４は、水平ＣＣＤ３から転送されてきた信号電荷に対して、電圧変換等を施して、外部に接続された回路へと出力するための回路である。 The horizontal CCD 3 transfers the signal charge output from the vertical CCD 2 to the output unit 4. In the present embodiment, the horizontal CCD 3 is a so-called two-phase CCD. The output unit 4 is a circuit for performing voltage conversion or the like on the signal charge transferred from the horizontal CCD 3 and outputting it to a circuit connected to the outside.

以上のように構成された固体撮像装置について、以下に、その動作の概要について、図面を参照しながら説明を行う。図２は、いわゆる９画素混合が施される場合に、互いに混合される画素を示した図である。また、図３は、いわゆる６画素混合が施される場合に、互いに混合される画素を示した図である。図４は、いわゆる３画素混合が施される場合に、互いに混合される画素を示した図である。 The outline of the operation of the solid-state imaging device configured as described above will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram illustrating pixels that are mixed with each other when so-called nine-pixel mixing is performed. FIG. 3 is a diagram showing pixels mixed with each other when so-called 6-pixel mixing is performed. FIG. 4 is a diagram illustrating pixels that are mixed with each other when so-called three-pixel mixing is performed.

まず、９画素混合について説明を行う。９画素混合とは、図２に示すように、同色の画素で生成される信号電荷を９画素分混合し、これを一つの信号電荷として出力する処理である。具体的には、１行おきに垂直方向に連続して存在するＧの画素の信号電荷が３画素分だけ垂直ＣＣＤ２において足し算され、足し算して得られた信号電荷が１列おき３列分だけ水平ＣＣＤ３において足し算される。これにより、９画素混合された信号電荷が得られる。９画素混合された信号電荷は、混合された９画素の重心の位置の画素（すなわち、太線で囲まれた画素）における信号電荷として取り扱われる。なお、Ｒの画素およびＢの画素についても同様である。このように、各色の画素について９画素混合されると、各色の画素の位置関係は、画素混合される前と同じ位置関係をとるようになる。すなわち、Ｒの受光素子１の上と右とには、Ｇの受光素子１が配置され、Ｒの受光素子１の右上には、Ｂの受光素子１が配置されるようになる。 First, 9 pixel mixing will be described. As shown in FIG. 2, the 9 pixel mixing is a process of mixing signal charges generated by pixels of the same color for 9 pixels and outputting this as one signal charge. Specifically, the signal charges of the G pixels that exist continuously in the vertical direction every other row are added in the vertical CCD 2 by the amount of 3 pixels, and the signal charge obtained by the addition is equivalent to the amount of 3 columns every other column. Addition is performed in the horizontal CCD 3. Thereby, a signal charge in which nine pixels are mixed is obtained. The mixed signal charge of nine pixels is handled as a signal charge in a pixel at the center of gravity of the mixed nine pixels (that is, a pixel surrounded by a thick line). The same applies to the R pixel and the B pixel. As described above, when nine pixels are mixed for each color pixel, the positional relationship between the pixels of each color is the same as that before the pixel mixture. That is, the G light receiving element 1 is arranged above and to the right of the R light receiving element 1, and the B light receiving element 1 is arranged at the upper right of the R light receiving element 1.

以上のように、９画素混合が行われることにより、垂直ＣＣＤ２から出力される信号電荷の数を減らすことができ、固体撮像装置の動作の高速化を図ることができるようになる。 As described above, by performing 9-pixel mixing, the number of signal charges output from the vertical CCD 2 can be reduced, and the operation speed of the solid-state imaging device can be increased.

ここで、本実施形態に係る固体撮像装置では、上記９画素混合を行うのではなく、９画素混合される９個の信号電荷のうち、右の２列に存在する６個の受光素子１から出力される信号電荷を図３に示すように混合し、左の１列に存在する３個の受光素子１から出力される信号電荷を図４に示すように混合する。すなわち、本実施形態に係る固体撮像装置は、９個の信号電荷の内の６個の信号電荷に対して６画素混合を施して出力し、残りの３個の信号電荷に対して３画素混合を施して出力する。このように、本来、９画素混合されて出力される信号電荷を、６画素混合された信号電荷と３画素混合された信号電荷とに分けて出力することにより、１画面分の信号電荷から、６画素混合された信号電荷の映像と、３画素混合された信号電荷の映像とを取得できる。すなわち、１つの映像から２つの明度の異なる映像を同時に取得することができる。 Here, in the solid-state imaging device according to the present embodiment, the nine pixel mixing is not performed, but the six light receiving elements 1 existing in the right two columns among the nine signal charges mixed in the nine pixels are used. The output signal charges are mixed as shown in FIG. 3, and the signal charges output from the three light receiving elements 1 existing in the left column are mixed as shown in FIG. That is, the solid-state imaging device according to this embodiment performs 6-pixel mixing on 6 signal charges out of 9 signal charges and outputs them, and 3 pixel mixing for the remaining 3 signal charges. To output. Thus, by dividing the signal charge that is originally output by mixing 9 pixels into the signal charge that is mixed by 6 pixels and the signal charge that is mixed by 3 pixels, An image of signal charges mixed with 6 pixels and an image of signal charges mixed with 3 pixels can be acquired. That is, two images with different brightness can be acquired simultaneously from one image.

それでは、以下に、６画素混合された信号電荷と、３画素混合された信号電荷とを取得するために、固体撮像装置が行う具体的動作について、図面を参照しながら説明する。ここで、図５は、図１に示す固体撮像装置の垂直ＣＣＤ２および水平ＣＣＤ３の電極の構成を示した図である。また、図６は、垂直ＣＣＤ２の電極のＯＮ／ＯＦＦの様子を示した図である。具体的には、斜線が付された部分は、電極がＯＮになっていることを示し、黒く塗りつぶされた部分は、信号電荷が受光素子１から読み出されていることを示している。なお、横軸は、時間を示している。また、図７は、垂直ＣＣＤ２が、図６に示すような動作を行うために、図５に示される垂直ＣＣＤ２の各電極に印加される電圧を示している。なお、縦軸は、電圧を示し、横軸は、時間を示している。 Hereinafter, a specific operation performed by the solid-state imaging device in order to acquire the signal charge mixed with 6 pixels and the signal charge mixed with 3 pixels will be described with reference to the drawings. Here, FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the electrodes of the vertical CCD 2 and the horizontal CCD 3 of the solid-state imaging device shown in FIG. FIG. 6 is a diagram showing how the electrodes of the vertical CCD 2 are turned ON / OFF. Specifically, the hatched portion indicates that the electrode is ON, and the blacked portion indicates that the signal charge is read from the light receiving element 1. The horizontal axis represents time. FIG. 7 shows the voltages applied to the electrodes of the vertical CCD 2 shown in FIG. 5 in order for the vertical CCD 2 to perform the operation shown in FIG. Note that the vertical axis represents voltage, and the horizontal axis represents time.

本実施形態に係る固体撮像装置の垂直ＣＣＤ２は、図５に示すように、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５Ａ、Ｖ５ＢおよびＶ６の７種類の電極を有する。当該垂直ＣＣＤ２は、６枚の電極で一つの段を形成している。具体的には、それぞれの段は、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４およびＶ６の電極と、Ｖ５ＡまたはＶ５Ｂのいずれか一方の電極との６個の電極により構成されている。そして、Ｖ５Ａの電極とＶ５Ｂの電極とは、各段毎に交互に配置されている。また、電極Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５Ａ、Ｖ５ＢおよびＶ６には、図７に示すように互いに異なる信号電圧φＶ１、φＶ２、φＶ３、φＶ４、φＶ５Ａ、φＶ５ＢおよびφＶ６が印加されている。それでは、垂直ＣＣＤ２の動作の一例として、図５における一番左端の垂直ＣＣＤ２が行う動作について詳しく説明する。 As shown in FIG. 5, the vertical CCD 2 of the solid-state imaging device according to the present embodiment has seven types of electrodes V1, V2, V3, V4, V5A, V5B, and V6. The vertical CCD 2 forms one stage with six electrodes. Specifically, each stage is composed of six electrodes, that is, the electrodes V1, V2, V3, V4, and V6 and one of the electrodes V5A and V5B. The V5A electrode and the V5B electrode are alternately arranged for each stage. Further, different signal voltages φV1, φV2, φV3, φV4, φV5A, φV5B and φV6 are applied to the electrodes V1, V2, V3, V4, V5A, V5B and V6 as shown in FIG. Now, as an example of the operation of the vertical CCD 2, the operation performed by the leftmost vertical CCD 2 in FIG. 5 will be described in detail.

まず、ｔ＝０〜２の区間では、図７に示すような電圧が各電極に印加される。これにより、各電極は、図６に示すような動作を行う。次に、ｔ＝２〜３の区間では、図７に示すように、電極Ｖ５Ａに印加される電圧が、高くなる。これにより、図６に示すように、Ｒ（３）の受光素子１、Ｒ（９）の受光素子１およびＲ（１５）の受光素子１から電極Ｖ５Ａに信号電荷が読み出される。 First, in a section of t = 0 to 2, a voltage as shown in FIG. 7 is applied to each electrode. Thereby, each electrode performs an operation as shown in FIG. Next, in the section of t = 2 to 3, as shown in FIG. 7, the voltage applied to the electrode V5A increases. As a result, as shown in FIG. 6, signal charges are read from the light receiving element 1 of R (3), the light receiving element 1 of R (9), and the light receiving element 1 of R (15) to the electrode V5A.

次に、ｔ＝３〜１０の区間では、図７に示すような電圧が各電極に印加される。これにより、Ｒ（３）の受光素子１から読み出された信号電荷は、Ｒ（５）の受光素子１の横の電極Ｖ３に到達する。同様に、Ｒ（９）の受光素子１から読み出された信号電荷は、Ｒ（１１）の受光素子１の横の電極Ｖ３に到達する。Ｒ（１５）の受光素子１から読み出された信号電荷は、Ｒ（１７）の受光素子１の横の電極Ｖ３に到達する。 Next, in the section of t = 3 to 10, a voltage as shown in FIG. 7 is applied to each electrode. Thereby, the signal charge read from the light receiving element 1 of R (3) reaches the horizontal electrode V3 of the light receiving element 1 of R (5). Similarly, the signal charge read from the light receiving element 1 of R (9) reaches the lateral electrode V3 of the light receiving element 1 of R (11). The signal charge read from the light receiving element 1 of R (15) reaches the horizontal electrode V3 of the light receiving element 1 of R (17).

次に、ｔ＝１０〜１１の区間では、図７に示すように、電極Ｖ３に印加される電圧が高くなる。これにより、図６に示すように、Ｇ（２）の受光素子１、Ｒ（５）の受光素子１、Ｇ（８）の受光素子１、Ｒ（１１）の受光素子１、Ｇ（１４）の受光素子１およびＲ（１７）の受光素子１から信号電荷が読み出される。この際、Ｒ（５）の受光素子１の横の電極Ｖ３、Ｒ（１１）の受光素子１の横の電極Ｖ３およびＲ（１７）の受光素子１の横の電極Ｖ３には、それぞれ信号電荷が存在する。そのため、これらの信号電荷は、読み出された信号電荷と各電極Ｖ３において混合される。 Next, in the section of t = 10 to 11, the voltage applied to the electrode V3 becomes high as shown in FIG. Accordingly, as shown in FIG. 6, the light receiving element 1 of G (2), the light receiving element 1 of R (5), the light receiving element 1 of G (8), the light receiving element 1 of R (11), and G (14). The signal charges are read from the light receiving element 1 and the light receiving element 1 of R (17). At this time, the signal charge is applied to the horizontal electrode V3 of the light receiving element 1 of R (5), the horizontal electrode V3 of the light receiving element 1 of R (11) and the horizontal electrode V3 of the light receiving element 1 of R (17), respectively. Exists. Therefore, these signal charges are mixed with the read signal charges at each electrode V3.

次に、ｔ＝１１〜１８の区間では、図７に示すような電圧が各電極に印加される。これにより、Ｇ（２）の受光素子１から読み出された信号電荷は、Ｇ（４）の受光素子１の横の電極Ｖ１に到達する。同様に、Ｒ（５）の受光素子１から読み出された信号電荷は、Ｒ（７）の受光素子１の横の電極Ｖ１に到達する。同様に、Ｇ（８）の受光素子１から読み出された信号電荷は、Ｇ（１０）の受光素子１の横の電極Ｖ１に到達する。同様に、Ｒ（１１）の受光素子１から読み出された信号電荷は、Ｒ（１３）の受光素子１の横の電極Ｖ１に到達する。同様に、Ｇ（１４）の受光素子１から読み出された信号電荷は、Ｇ（１６）の受光素子１の横の電極Ｖ１に到達する。同様に、Ｒ（１７）の受光素子１から読み出された信号電荷は、Ｒ（１９）の受光素子１（図示せず）の横の電極Ｖ１に到達する。 Next, in a section of t = 11 to 18, a voltage as shown in FIG. 7 is applied to each electrode. Thereby, the signal charge read from the light receiving element 1 of G (2) reaches the horizontal electrode V1 of the light receiving element 1 of G (4). Similarly, the signal charge read from the light receiving element 1 of R (5) reaches the horizontal electrode V1 of the light receiving element 1 of R (7). Similarly, the signal charge read from the light receiving element 1 of G (8) reaches the horizontal electrode V1 of the light receiving element 1 of G (10). Similarly, the signal charge read from the light receiving element 1 of R (11) reaches the horizontal electrode V1 of the light receiving element 1 of R (13). Similarly, the signal charge read from the light receiving element 1 of G (14) reaches the horizontal electrode V1 of the light receiving element 1 of G (16). Similarly, the signal charge read from the light receiving element 1 of R (17) reaches the horizontal electrode V1 of the light receiving element 1 (not shown) of R (19).

次に、ｔ＝１８〜１９の区間では、図７に示すように、電極Ｖ１に印加される電圧が高くなる。これにより、図６に示すように、Ｇ（４）の受光素子１、Ｒ（７）の受光素子１、Ｇ（１０）の受光素子１、Ｒ（１３）の受光素子１、Ｇ（１６）の受光素子１およびＲ（１９）の受光素子１（図示せず）から電極Ｖ１に信号電荷が読み出される。この際、信号電荷が読み出される受光素子１の横の電極Ｖ１には、信号電荷が存在する。そのため、これらの信号電荷は、読み出された信号電荷と電極Ｖ１において混合される。 Next, in the section of t = 18-19, as shown in FIG. 7, the voltage applied to the electrode V1 increases. Thereby, as shown in FIG. 6, the light receiving element 1 of G (4), the light receiving element 1 of R (7), the light receiving element 1 of G (10), the light receiving element 1 of R (13), and G (16) The signal charges are read out from the light receiving element 1 and the light receiving element 1 (not shown) of R (19) to the electrode V1. At this time, the signal charge exists in the horizontal electrode V1 of the light receiving element 1 from which the signal charge is read. Therefore, these signal charges are mixed with the read signal charges at the electrode V1.

次に、ｔ＝１９〜２６の区間では、図７に示すような電圧が各電極に印加される。これにより、Ｇ（４）の受光素子１から読み出された信号電荷は、Ｇ（６）の受光素子１の横の電極Ｖ５Ｂに到達する。同様に、Ｒ（７）の受光素子１から読み出された信号電荷は、Ｒ（９）の受光素子１の横の電極Ｖ５Ｂに到達する。同様に、Ｇ（１０）の受光素子１から読み出された信号電荷は、Ｇ（１２）の受光素子１の横の電極Ｖ５Ｂに到達する。同様に、Ｒ（１３）の受光素子１から読み出された信号電荷は、Ｒ（１５）の受光素子１の横の電極Ｖ５Ｂに到達する。同様に、Ｇ（１６）の受光素子１から読み出された信号電荷は、Ｇ（１８）の受光素子１の横の電極Ｖ５Ｂに到達する。同様に、Ｒ（１９）の受光素子１（図示せず）から読み出された信号電荷は、Ｒ（２１）の受光素子１（図示せず）の横の電極Ｖ５Ｂに到達する。 Next, in the section of t = 19 to 26, a voltage as shown in FIG. 7 is applied to each electrode. As a result, the signal charge read from the light receiving element 1 of G (4) reaches the lateral electrode V5B of the light receiving element 1 of G (6). Similarly, the signal charge read from the light receiving element 1 of R (7) reaches the horizontal electrode V5B of the light receiving element 1 of R (9). Similarly, the signal charge read from the light receiving element 1 of G (10) reaches the horizontal electrode V5B of the light receiving element 1 of G (12). Similarly, the signal charge read from the light receiving element 1 of R (13) reaches the horizontal electrode V5B of the light receiving element 1 of R (15). Similarly, the signal charge read from the light receiving element 1 of G (16) reaches the horizontal electrode V5B of the light receiving element 1 of G (18). Similarly, the signal charge read from the light receiving element 1 (not shown) of R (19) reaches the horizontal electrode V5B of the light receiving element 1 (not shown) of R (21).

次に、ｔ＝２６〜２７の区間では、図７に示すように、電極Ｖ５Ｂに印加される電圧が高くなる。これにより、図６に示すように、Ｇ（６）の受光素子１、Ｇ（１２）の受光素子１、Ｇ（１８）の受光素子１から電極Ｖ５Ｂに信号電荷が読み出される。この際、Ｇ（６）の受光素子１の横の電極Ｖ５Ｂ、Ｇ（１２）の受光素子１の横の電極Ｖ５ＢおよびＧ（１８）の受光素子１の横の電極Ｖ５Ｂには、それぞれ信号電荷が存在する。そのため、これらの信号電荷は、読み出された信号電荷と混合される。この後、各信号電荷は、水平ＣＣＤ３へと転送される。 Next, in the section of t = 26 to 27, as shown in FIG. 7, the voltage applied to the electrode V5B increases. As a result, as shown in FIG. 6, signal charges are read from the light receiving element 1 of G (6), the light receiving element 1 of G (12), and the light receiving element 1 of G (18) to the electrode V5B. At this time, a signal charge is applied to the horizontal electrode V5B of the light receiving element 1 of G (6), the horizontal electrode V5B of the light receiving element 1 of G (12) and the horizontal electrode V5B of the light receiving element 1 of G (18), respectively. Exists. Therefore, these signal charges are mixed with the read signal charges. Thereafter, each signal charge is transferred to the horizontal CCD 3.

以上の動作により、同じ列に存在する同色の受光素子１が発生した信号電荷が、３画素混合される。具体的には、Ｇ（２）、Ｇ（４）およびＧ（６）の受光素子１が発生した信号電荷が混合される。さらに、Ｒ（３）、Ｒ（５）およびＲ（７）の受光素子１が発生した信号電荷が混合される。さらに、Ｇ（８）、Ｇ（１０）およびＧ（１２）の受光素子１が発生した信号電荷が混合される。さらに、Ｒ（９）、Ｒ（１１）およびＲ（１３）の受光素子１が発生した信号電荷が混合される。さらに、Ｇ（１４）、Ｇ（１６）およびＧ（１８）の受光素子１が発生した信号電荷が混合される。さらに、Ｒ（１７）、Ｒ（１９）およびＲ（２１）の受光素子１が発生した信号電荷が混合される。 With the above operation, the signal charges generated by the light receiving elements 1 of the same color existing in the same column are mixed by three pixels. Specifically, the signal charges generated by the light receiving elements 1 of G (2), G (4) and G (6) are mixed. Further, the signal charges generated by the light receiving elements 1 of R (3), R (5) and R (7) are mixed. Further, the signal charges generated by the light receiving elements 1 of G (8), G (10) and G (12) are mixed. Further, the signal charges generated by the light receiving elements 1 of R (9), R (11) and R (13) are mixed. Further, the signal charges generated by the light receiving elements 1 of G (14), G (16) and G (18) are mixed. Further, the signal charges generated by the light receiving elements 1 of R (17), R (19) and R (21) are mixed.

なお、ここでは、図５の一番左端の垂直ＣＣＤ２についてのみ説明を行ったが、他の垂直ＣＣＤ２においても、同様の動作が行われる。この後、水平ＣＣＤ３は、垂直ＣＣＤ２で生成された３画素混合された信号電荷を用いて、６画素混合された信号電荷と３画素混合された信号電荷とを生成する。 Although only the leftmost vertical CCD 2 in FIG. 5 has been described here, the same operation is performed in the other vertical CCDs 2. Thereafter, the horizontal CCD 3 generates a signal charge mixed with 6 pixels and a signal charge mixed with 3 pixels using the signal charge mixed with 3 pixels generated by the vertical CCD 2.

それでは、以下に、６画素混合された信号電荷と、３画素混合された信号電荷とが、生成されるときに、水平ＣＣＤ３が行う動作について、図面を参照しながら説明する。ここで、図８は、このときの信号電荷の動きを示した図である。なお、図８では、垂直ＣＣＤ２が１４列存在するときに、当該垂直ＣＣＤ２内に存在する３画素混合された信号電荷の様子が記載されている。 The operation performed by the horizontal CCD 3 when the signal charge mixed with 6 pixels and the signal charge mixed with 3 pixels are generated will be described below with reference to the drawings. Here, FIG. 8 is a diagram showing the movement of the signal charge at this time. In FIG. 8, when 14 vertical CCDs 2 exist, the state of signal charges mixed in 3 pixels existing in the vertical CCD 2 is described.

まず、図８について説明する。図５および図８にしめす垂直ＣＣＤ２は、３列単位で構成されている。そして、第１列の垂直ＣＣＤ２の最終段と第２列の垂直ＣＣＤ２の最終段とは、異なる駆動タイミングで駆動する。なお、第１列の垂直ＣＣＤ２の最終段と第３列の垂直ＣＣＤ２の最終段とは、同じ駆動タイミングで駆動する。具体的には、第１列および第３列の垂直ＣＣＤ２の最終段に信号電荷を保持した状態で、第２列の垂直ＣＣＤ２の最終段は、信号電荷を水平ＣＣＤ３に転送することができる。なお、このような転送を実現するための垂直ＣＣＤ２の電極構造については後述する。 First, FIG. 8 will be described. The vertical CCD 2 shown in FIGS. 5 and 8 is configured in units of three columns. The final stage of the vertical CCD 2 in the first column and the final stage of the vertical CCD 2 in the second column are driven at different driving timings. Note that the final stage of the vertical CCD 2 in the first row and the final stage of the vertical CCD 2 in the third row are driven at the same drive timing. Specifically, the signal charge can be transferred to the horizontal CCD 3 by the final stage of the vertical CCD 2 in the second column while the signal charge is held in the final stage of the vertical CCD 2 in the first and third columns. The electrode structure of the vertical CCD 2 for realizing such transfer will be described later.

また、図８において、〇ｘｙは、３画素混合された信号電荷を示している。具体的には、〇には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）またはＢ（青）が入る。ｘは、画素の垂直位置を示し、具体的には、水平ＣＣＤ３に近い方（すなわち下側から）から１、２、３・・・となる。ｙは、信号電荷の水平位置を示している。具体的には、ｙは、左側から、一列おきに、１、２、３と繰り返される。 Further, in FIG. 8, xy represents a signal charge in which three pixels are mixed. Specifically, R (red), G (green), or B (blue) is entered in ○. x indicates the vertical position of the pixel, specifically, 1, 2, 3,... from the side closer to the horizontal CCD 3 (that is, from the lower side). y indicates the horizontal position of the signal charge. Specifically, y is repeated 1, 2, and 3 every other column from the left side.

それでは、以下に、３画素混合された信号電荷と、６画素混合された信号電荷とが出力される際の動作について説明を行う。なお、最初に、図９を用いて、画素混合の概要について説明する。 The operation when the signal charge mixed with 3 pixels and the signal charge mixed with 6 pixels are output will be described below. First, an outline of pixel mixing will be described with reference to FIG.

図９に示すように、第１列に存在する信号電荷は、他の信号電荷と混合されることなくそのまま３画素混合された信号電荷として出力される。また、第２列および第３列に存在する信号電荷は、互いに混合され、６画素混合された信号電荷として出力される。それでは、図９に示すような画素混合を行うための動作について、図８を用いて以下に説明する。 As shown in FIG. 9, the signal charges existing in the first column are output as mixed signal charges of three pixels without being mixed with other signal charges. Further, the signal charges existing in the second column and the third column are mixed with each other and output as a signal charge in which six pixels are mixed. Now, an operation for performing pixel mixing as shown in FIG. 9 will be described with reference to FIG.

まず、図８（ａ）に示すように、垂直ＣＣＤ２の最終段と、下から２段目と、下から３段目とには、３画素混合された信号電荷が存在している。そして、第２列の垂直ＣＣＤ２の最終段から水平ＣＣＤ３に対して、信号電荷が出力される。これにより、固体撮像装置は、図８（ｂ）に示す状態となる。 First, as shown in FIG. 8A, signal charges mixed with three pixels exist in the final stage of the vertical CCD 2, the second stage from the bottom, and the third stage from the bottom. Then, signal charges are output to the horizontal CCD 3 from the last stage of the vertical CCD 2 in the second row. As a result, the solid-state imaging device is in the state shown in FIG.

信号電荷が出力されると、水平ＣＣＤ３は、転送されてきた信号電荷を、２列左方向へ転送する。これにより、固体撮像装置は、図８（ｃ）に示す状態となる。 When the signal charge is output, the horizontal CCD 3 transfers the transferred signal charge to the left by two columns. Thereby, the solid-state imaging device is in a state shown in FIG.

水平ＣＣＤ３の転送が完了すると、各垂直ＣＣＤ２は、信号電荷を一段下方向へ転送する。これにより、第１列および第３列の信号電荷は、水平ＣＣＤ３へ出力される。そして、第３列の信号電荷は、図８（ｄ）に示すように、第２列から出力された信号電荷と混合される。これにより、３画素混合された信号電荷と、６画素混合された信号電荷とが、水平ＣＣＤ３に交互に周期的に存在するようになる。この後、水平ＣＣＤ３は、出力部４を介して、信号電荷を外部へと出力する。 When the transfer of the horizontal CCD 3 is completed, each vertical CCD 2 transfers the signal charge one step downward. As a result, the signal charges in the first column and the third column are output to the horizontal CCD 3. Then, the signal charges in the third column are mixed with the signal charges output from the second column as shown in FIG. As a result, the signal charges mixed with three pixels and the signal charges mixed with six pixels periodically and alternately exist in the horizontal CCD 3. Thereafter, the horizontal CCD 3 outputs the signal charge to the outside via the output unit 4.

図８（ａ）〜（ｄ）の動作により、１段分の信号電荷が出力されると、次の段の信号電荷に対しても同様に、図８（ａ）〜（ｄ）に示す動作が行われる。かかる動作が繰り返されることにより、１画面分の３画素混合された信号電荷と、１画面分の９画素混合された信号電荷とが、出力されることとなる。なお、３画素混合された信号電荷と、９画素混合された信号電荷とは、外部に接続された回路（図示せず）あるいはＣＰＵ（図示せず）により分離されて、それぞれ１枚の映像信号を構成するようになる。 When the signal charges for one stage are output by the operations of FIGS. 8A to 8D, the operations shown in FIGS. 8A to 8D are similarly applied to the signal charges of the next stage. Is done. By repeating this operation, a signal charge in which 3 pixels are mixed for one screen and a signal charge in which 9 pixels are mixed for one screen are output. The signal charge mixed with 3 pixels and the signal charge mixed with 9 pixels are separated by an externally connected circuit (not shown) or CPU (not shown), and each of them is a single video signal. Will be configured.

それでは、図８に示すような動作を行うための電極構成について、図１０を用いて説明を行う。図１０は、本実施形態に係る固体撮像装置の電極の構成例を示した図である。図１０に示すように、固体撮像装置は、垂直ＣＣＤ２用の電極１１〜２９と、水平ＣＣＤ３用の電極３０〜３８と、チャネルストップ４０とを備える。また、電極１７〜２９は最終段の電極である。 Now, an electrode configuration for performing the operation shown in FIG. 8 will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of electrodes of the solid-state imaging device according to the present embodiment. As shown in FIG. 10, the solid-state imaging device includes electrodes 11 to 29 for the vertical CCD 2, electrodes 30 to 38 for the horizontal CCD 3, and a channel stop 40. Electrodes 17 to 29 are the final electrodes.

図１０において、縦方向に配置されたチャネルストップ４０の間に形成された転送路４１が、垂直ＣＣＤ２となる。図１０では、垂直ＣＣＤ２における垂直最終段以外の転送段は、電極Ｖ２−１２、電極Ｖ４−１４および電極Ｖ６−１６の３枚が、同一層の電極膜（第１層目電極）によって全列にわたる共通電極として形成されている。同様に、電極Ｖ１−１１、電極Ｖ３−１３、および電極Ｖ５−１５の３枚も、第１層目電極よりも上層に形成される同一層の電極膜（第２層目電極）により、全列にわたる共通電極として形成されている。 In FIG. 10, the transfer path 41 formed between the channel stops 40 arranged in the vertical direction is the vertical CCD 2. In FIG. 10, in the transfer stage other than the vertical final stage in the vertical CCD 2, all of the electrodes V2-12, the electrode V4-14, and the electrode V6-16 are arranged in the same row by the same electrode film (first layer electrode). Formed as a common electrode. Similarly, the three electrodes V1-11, V3-13, and V5-15 are all formed by the same layer of electrode film (second layer electrode) formed above the first layer electrode. It is formed as a common electrode across the columns.

一方、垂直最終段においては、第２層目電極と同じ電極膜を、各列において島状に分離したパターン形状とすることにより、第３相および第５相の電極（水平ＣＣＤ３に近い側から２番目および４番目の電極）が、独立電極として形成される。具体的には、第３相には、第１列に電極Ｖ３₁’’２２および２５が設けられ、第２列に電極Ｖ３’２３が設けられ、第３列に電極Ｖ３₂’’２４が設けられる。同様に、第５相には、第１列に電極Ｖ５₁’’２６および２９が設けられ、第２列に電極Ｖ５’２７が設けられ、第３列に電極Ｖ５₂’’２８が設けられる。なお、本実施形態では、第１列の最終段と第３列の最終とは、同じタイミングで駆動するので、電極Ｖ３₁’’２２および２５と電極電極Ｖ３₂’’２４とには、同じ駆動電圧φＶ３’’が印加される。同様に、電極Ｖ５₁’’２６および２９と電極電極Ｖ５₂’’２８とには、同じ駆動電圧φＶ５’’が印加される。 On the other hand, in the vertical final stage, the same electrode film as the second layer electrode is formed into a pattern shape separated in an island shape in each column, so that the third phase and fifth phase electrodes (from the side close to the horizontal CCD 3) 2nd and 4th electrodes) are formed as independent electrodes. Specifically, in the third phase, electrodes V3 ₁ ″ 22 and 25 are provided in the first column, electrodes V3′23 are provided in the second column, and electrodes V3 ₂ ″ 24 are provided in the third column. Provided. Similarly, in the fifth phase, electrodes V5 ₁ ″ 26 and 29 are provided in the first column, electrodes V5′27 are provided in the second column, and electrodes V5 ₂ ″ 28 are provided in the third column. . In the present embodiment, since the final stage of the first column and the final stage of the third column are driven at the same timing, the electrodes V3 ₁ ″ 22 and 25 and the electrode electrode V3 ₂ ″ 24 are the same. A drive voltage φV3 ″ is applied. Similarly, the same drive voltage φV5 ″ is applied to the electrodes V5 ₁ ″ 26 and 29 and the electrode electrode V5 ₂ ″ 28.

ここで、図１０に示した電極構造を例にとり、制御部（図示せず）から垂直ＣＣＤ２および水平ＣＣＤ３の各電極へ与えられる信号電圧のタイミングチャートと、このタイミングチャートに応じた転送電荷の様子を、図１１に示す。なお、この電極構造の場合、受光素子１から読み出された信号電荷は、転送電極のＶ３およびＶ４に蓄積されるようになっている。 Here, taking the electrode structure shown in FIG. 10 as an example, a timing chart of signal voltages applied from the control unit (not shown) to the respective electrodes of the vertical CCD 2 and the horizontal CCD 3, and the state of the transfer charge according to this timing chart Is shown in FIG. In the case of this electrode structure, signal charges read from the light receiving element 1 are accumulated in the transfer electrodes V3 and V4.

図１１において、電極Ｖ１−１１〜Ｖ６−１７および電極Ｖ１’１７〜Ｖ６’２０のそれぞれに与えられる駆動パルスが高レベルの場合に、当該電極はストレージ部となる。また、駆動パルスが低レベルの場合に、当該電極はバリア部となる。 In FIG. 11, when the drive pulses applied to each of the electrodes V1-11 to V6-17 and the electrodes V1'17 to V6'20 are at a high level, the electrodes serve as a storage unit. Further, when the drive pulse is at a low level, the electrode serves as a barrier portion.

図１１に示すタイミングチャートに従って、垂直ＣＣＤ２および水平ＣＣＤ３を駆動することにより、本実施形態で説明したような画素混合が実現できる。具体的には、まず、第２列の垂直ＣＣＤ２の最終段が、信号電荷を垂直ＣＣＤ２に出力する。次に、水平ＣＣＤ３が動作することにより、信号電荷が、２列左方向に転送される。次に、第１列および第３列の垂直ＣＣＤ２の最終段が、信号電荷を垂直ＣＣＤ２に出力する。これにより、第２列から出力された信号電荷と、第３列から出力された信号電荷とが混合され、６画素混合された信号電荷が生成される。なお、第１列から出力された信号電荷は、混合されず、３画素混合された信号電荷のままである。この後、６画素混合された信号電荷と、３画素混合された信号電荷とは、水平ＣＣＤ３の転送動作により、出力部４を介して、固体撮像装置外へと出力される。この後、各段に格納された信号電荷に対して、同様の動作が繰り返される。 By driving the vertical CCD 2 and the horizontal CCD 3 in accordance with the timing chart shown in FIG. 11, pixel mixing as described in the present embodiment can be realized. Specifically, first, the last stage of the vertical CCD 2 in the second column outputs signal charges to the vertical CCD 2. Next, when the horizontal CCD 3 operates, the signal charges are transferred leftward by two columns. Next, the final stage of the vertical CCDs 2 in the first column and the third column outputs signal charges to the vertical CCD 2. As a result, the signal charges output from the second column and the signal charges output from the third column are mixed to generate a signal charge in which six pixels are mixed. Note that the signal charges output from the first column are not mixed and remain as signal charges mixed in three pixels. Thereafter, the signal charge mixed with 6 pixels and the signal charge mixed with 3 pixels are output to the outside of the solid-state imaging device via the output unit 4 by the transfer operation of the horizontal CCD 3. Thereafter, the same operation is repeated for the signal charges stored in each stage.

なお、図１１に示すように、φＶ４を低レベルにするタイミング（ｔ２）よりも前に、φＶ２を高レベルにする（ｔ１）ことが好ましい。時刻ｔ１でφＶ２を高レベルとすることにより、信号電荷の蓄積電極が時刻ｔ１以前においては、電極Ｖ３’−２２および２５ならびに電極Ｖ４’１９となり、時刻ｔ１〜ｔ２の期間においては電極Ｖ２’１８、電極Ｖ３’−２２および２５（Ｖ３’’−２３）ならびに電極Ｖ４’−１９となり、時刻ｔ２〜ｔ３の期間においては電極Ｖ２’１８、電極Ｖ３’−２２（電極Ｖ３’’−２３）となる。これにより、水平ＣＣＤ３へ信号電荷を移動する期間に、転送しない垂直転送段の信号電荷の損失を防止できるという利点がある。 As shown in FIG. 11, it is preferable to set φV2 to a high level (t1) before timing (t2) to set φV4 to a low level. By setting φV2 to the high level at time t1, the signal charge storage electrodes become electrodes V3′-22 and 25 and electrode V4′19 before time t1, and electrode V2′18 during time t1 to t2. , Electrodes V3′-22 and 25 (V3 ″ -23) and electrode V4′-19, and in the period from time t2 to t3, electrode V2′18, electrode V3′-22 (electrode V3 ″ -23) and Become. Accordingly, there is an advantage that loss of signal charges in a vertical transfer stage that is not transferred can be prevented during a period in which the signal charges are moved to the horizontal CCD 3.

以上のように、本実施形態に係る固体撮像装置のよれば、一度の露光により、複数の明度を有する信号電荷を取得することができる。これにより、当該固体撮像装置が適用されたカメラにおいて、ユーザがレリーズを押してから本露光が行われるまでの間の時間を短縮することができる。以下に、詳しく説明を行う。 As described above, according to the solid-state imaging device according to the present embodiment, signal charges having a plurality of brightness values can be acquired by one exposure. Thereby, in the camera to which the solid-state imaging device is applied, the time from when the user presses the release until the main exposure is performed can be shortened. The details will be described below.

従来では、露光時間を決定するために、カメラは、固体撮像装置の露光時間と蓄積電荷量との関係を示す曲線（図１４）を、計算し、当該曲線に基づいて、最適な露光時間を特定していた。このような曲線を得るためには、カメラは、ユーザがレリーズを押してからカメラが本露光を行うまでの間に、少なくとも２回以上露光時間を変化させて仮露光を行わなければならなかった。そのため、本露光が行われるまでの間に、ユーザは、ある一定の時間待たされるという問題があった。 Conventionally, in order to determine the exposure time, the camera calculates a curve (FIG. 14) showing the relationship between the exposure time of the solid-state imaging device and the accumulated charge amount, and based on the curve, determines the optimum exposure time. It was specified. In order to obtain such a curve, the camera has to perform provisional exposure while changing the exposure time at least twice after the user presses the release until the camera performs the main exposure. For this reason, there is a problem that the user waits for a certain period of time before the main exposure is performed.

しかしながら、本発明に係る固体撮像装置が適用されたカメラでは、一度の仮露光により、異なる複数の明度を有する信号電荷を取得することが可能となる。そのため、画素混合の混合数を露光時間に対応させれば、異なる複数の露光時間の信号電荷を取得したものとみなせる。その結果、カメラは、一度の仮露光を行うだけで、上記曲線を描くことが可能となる。 However, in the camera to which the solid-state imaging device according to the present invention is applied, it is possible to acquire signal charges having a plurality of different brightness values by a single temporary exposure. Therefore, if the number of pixel mixtures is made to correspond to the exposure time, it can be considered that signal charges of a plurality of different exposure times have been acquired. As a result, the camera can draw the curve with only one temporary exposure.

それでは、上記動作を実現するためのカメラの構成について図面を参照しながら簡単に説明する。ここで、図１２は、当該カメラの構成を示したブロック図である。 The configuration of the camera for realizing the above operation will be briefly described with reference to the drawings. Here, FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the camera.

まず、当該カメラは、固体撮像装置１００、ＴＧ（タイミングジェネレータ）１０１、前処理ＩＣ１０２、Ａ／Ｄコンバータ１０３、メモリコントローラ１０４、表示部１０５、メモリ部１０６およびＣＰＵ部１０７を備える。固体撮像装置は、図１に示す本実施形態に係る固体撮像装置である。ＴＧ１０１は、固体撮像装置を駆動させるための信号を生成する。具体的には、図７に示す信号と、図１１に示す信号とを生成する。前処理ＩＣ１０２は、固体撮像装置１００から出力される信号に対して、種々の信号処理を施す。Ａ／Ｄコンバータ１０３は、前処理ＩＣ１０２から出力されてくる信号電荷を、デジタル信号に変換する。メモリコントローラ１０４は、Ａ／Ｄコンバータ１０３から出力されてくる信号電荷を、振り分けてメモリ部１０６に出力する。具体的には、メモリコントローラ１０４は、３画素混合されたデジタル信号と、６画素混合されたデジタル信号とを、メモリ部１０６に分けて出力する。メモリ部１０６は、デジタル信号を記憶する。ＣＰＵ部１０７は、デジタル信号に基づいて、露光時間と、蓄積電荷量との関係を示す曲線（図１４）を作成する。表示部１０５は、デジタル信号に基づいて、映像を表示する。 First, the camera includes a solid-state imaging device 100, a TG (timing generator) 101, a preprocessing IC 102, an A / D converter 103, a memory controller 104, a display unit 105, a memory unit 106, and a CPU unit 107. The solid-state imaging device is a solid-state imaging device according to this embodiment shown in FIG. The TG 101 generates a signal for driving the solid-state imaging device. Specifically, the signal shown in FIG. 7 and the signal shown in FIG. 11 are generated. The preprocessing IC 102 performs various signal processing on the signal output from the solid-state imaging device 100. The A / D converter 103 converts the signal charge output from the preprocessing IC 102 into a digital signal. The memory controller 104 distributes the signal charges output from the A / D converter 103 and outputs the signal charges to the memory unit 106. Specifically, the memory controller 104 divides and outputs the digital signal mixed with 3 pixels and the digital signal mixed with 6 pixels to the memory unit 106. The memory unit 106 stores a digital signal. The CPU unit 107 creates a curve (FIG. 14) indicating the relationship between the exposure time and the accumulated charge amount based on the digital signal. The display unit 105 displays an image based on the digital signal.

上記のように構成された固体撮像装置について、以下にその動作について、簡単に説明を行う。まず、固体撮像装置１００で６画素混合および３画素混合された信号電荷は、前処理ＩＣ１０２において、種々の信号処理が施される。この後、Ａ／Ｄコンバータ１０３は、前処理ＩＣ１０２から出力されてくる信号電荷を、デジタル信号に変換する。メモリコントローラ１０４は、３画素混合されたデジタル信号と、６画素混合された信号電荷とを、振り分けてメモリ部１０６に出力する。別々に振り分けて出力された３画素混合されたデジタル信号と、６画素混合されたデジタル信号とは、それぞれ別の映像信号を構成する信号としてメモリ部１０６に格納される。次に、ＣＰＵ部１０７は、当該これら２枚の映像信号の明度に基づいて、図１４に示すような曲線を作成する。そして、ＣＰＵ部１０７は、当該曲線に基づいて、最適な露光時間を決定する。以上のような動作により、カメラは、最適な露光時間を決定することができる。 The operation of the solid-state imaging device configured as described above will be briefly described below. First, the signal charges mixed by 6 pixels and 3 pixels in the solid-state imaging device 100 are subjected to various signal processing in the preprocessing IC 102. Thereafter, the A / D converter 103 converts the signal charge output from the preprocessing IC 102 into a digital signal. The memory controller 104 distributes the digital signal mixed with 3 pixels and the signal charge mixed with 6 pixels, and outputs them to the memory unit 106. The three-pixel mixed digital signal and the six-pixel mixed digital signal, which are separately distributed and output, are stored in the memory unit 106 as signals constituting different video signals. Next, the CPU unit 107 creates a curve as shown in FIG. 14 based on the brightness of the two video signals. Then, the CPU unit 107 determines an optimal exposure time based on the curve. With the operation as described above, the camera can determine the optimum exposure time.

また、本実施形態に係る固体撮像装置によれば、当該固体撮像装置が適用されたカメラのダイナミックレンジを向上させることができる。以下に、詳しく説明する。 Moreover, according to the solid-state imaging device according to the present embodiment, the dynamic range of a camera to which the solid-state imaging device is applied can be improved. This will be described in detail below.

本実施形態に係る固体撮像装置が適用されたカメラにおいて、６画素混合された信号電荷により形成される映像と３画素混合された信号電荷により形成される映像とを、固体撮像装置の外部の回路において１枚の映像に合成することにより、カメラ全体のダイナミックレンジを向上させることができる。具体的には、例えば、従来のカメラでは、９画素混合された信号電荷を転送する場合には、水平ＣＣＤは、９画素混合された信号電荷を転送できるだけのダイナミックレンジが要求されていた。しかしながら、本実施形態に係る固体撮像装置が適用されたカメラでは、９画素混合された信号電荷が、例えば、６画素混合された信号電荷と、３画素混合された信号電荷とに分けて水平ＣＣＤ内を転送される。そのため、水平ＣＣＤは、６画素混合された信号電荷を転送できるだけのダイナミックレンジを有していればよくなる。すなわち、水平転送手段に要求されるダイナミックレンジが緩和される。言い換えると、６画素混合された信号電荷を転送するのに必要なダイナミックレンジで、９画素混合された信号電荷を転送することができるようになり、カメラ全体のダイナミックレンジが向上する。以下に、図１２を用いて、当該カメラの構成について、簡単に説明を行う。 In a camera to which the solid-state imaging device according to this embodiment is applied, an image formed by signal charges mixed with 6 pixels and an image formed by signal charges mixed with 3 pixels are displayed on a circuit outside the solid-state imaging device. In this case, the dynamic range of the entire camera can be improved. Specifically, for example, in a conventional camera, when transferring a signal charge mixed with 9 pixels, the horizontal CCD is required to have a dynamic range that can transfer a signal charge mixed with 9 pixels. However, in the camera to which the solid-state imaging device according to the present embodiment is applied, the signal charge mixed with 9 pixels is divided into, for example, a signal charge mixed with 6 pixels and a signal charge mixed with 3 pixels. Is transferred inside. For this reason, the horizontal CCD only needs to have a dynamic range that can transfer signal charges mixed with six pixels. That is, the dynamic range required for the horizontal transfer means is relaxed. In other words, it becomes possible to transfer the signal charge mixed with 9 pixels in the dynamic range necessary for transferring the signal charge mixed with 6 pixels, and the dynamic range of the entire camera is improved. The configuration of the camera will be briefly described below with reference to FIG.

ここで、ＣＰＵ部１０７が行う動作以外については、上記露光時間の決定の際の動作と同じであるので、説明を省略する。ＣＰＵ部１０７は、メモリ部１０６に格納されている６画素混合されたデジタル信号により形成される映像と、３画素混合されたデジタル信号により形成される映像とを合成する。これにより、当該カメラは、９画素混合されたデジタル信号の映像を取得することができる。 Here, the operations other than those performed by the CPU unit 107 are the same as the operations for determining the exposure time, and the description thereof will be omitted. The CPU unit 107 synthesizes an image formed by a 6-pixel mixed digital signal stored in the memory unit 106 and an image formed by a 3-pixel mixed digital signal. Thereby, the camera can acquire a digital signal image in which nine pixels are mixed.

なお、本実施形態に係る固体撮像装置では、水平ＣＣＤにおいて、６画素混合された信号電荷と、３画素混合された信号電荷とが生成される際には、図８に示すような手順で信号電荷が生成されていたが、係る手順はこれに限らない。例えば、図１２に示すような手順により、６画素混合された信号電荷と、３画素混合された信号電荷とが生成されてもよい。具体的には、図８（ｂ）の処理が完了すると、図１３（ａ）に示すように、第３列の垂直ＣＣＤの最終段に存在する信号電荷が、水平ＣＣＤに対して出力される。これにより、６画素混合された信号電荷が生成される。 In the solid-state imaging device according to the present embodiment, when a signal charge mixed with 6 pixels and a signal charge mixed with 3 pixels are generated in the horizontal CCD, the signal is processed according to the procedure shown in FIG. Although charges have been generated, the procedure is not limited to this. For example, a signal charge in which 6 pixels are mixed and a signal charge in which 3 pixels are mixed may be generated by a procedure as shown in FIG. Specifically, when the process of FIG. 8B is completed, as shown in FIG. 13A, the signal charge existing at the last stage of the vertical CCD in the third column is output to the horizontal CCD. . Thereby, a signal charge in which six pixels are mixed is generated.

次に、図１３（ｂ）に示すように、６画素混合された信号電荷が、転送処理されて、出力部から固体撮像装置外へと出力される。次に、各垂直ＣＣＤは、保持している信号電荷を一段下へ転送する。これにより、図１３（ｃ）に示すように、第１列の信号電荷が、水平ＣＣＤに対して出力される。 Next, as shown in FIG. 13B, the signal charge mixed with 6 pixels is subjected to transfer processing and output from the output unit to the outside of the solid-state imaging device. Next, each vertical CCD transfers the signal charge it holds one step down. Thereby, as shown in FIG. 13C, the signal charges in the first column are output to the horizontal CCD.

最後に、水平ＣＣＤは、保持している３画素混合された信号電荷を、転送処理して、固体撮像装置外へと出力する。この後、同様の動作が、他の段に存在する信号電荷に対しても繰り返される。このようにしても、６画素混合された信号電荷と３画素混合された信号電荷を取得することができる。 Finally, the horizontal CCD transfers the held signal charge of the three pixels and outputs it to the outside of the solid-state imaging device. Thereafter, the same operation is repeated for signal charges existing in other stages. Even in this way, it is possible to obtain signal charges mixed with 6 pixels and signal charges mixed with 3 pixels.

また、本実施形態では、第２列の垂直ＣＣＤに存在する信号電荷と第３列の垂直ＣＣＤに存在する信号電荷とが、混合されるものとしているが、混合される信号電荷の組合せはこれに限らない。例えば、第１列の垂直ＣＣＤに存在する信号電荷と第２列の垂直ＣＣＤに存在する信号電荷とが混合されてもよい。 In the present embodiment, the signal charges existing in the second column vertical CCD and the signal charges existing in the third column vertical CCD are mixed. Not limited to. For example, the signal charge present in the vertical CCD in the first column and the signal charge present in the vertical CCD in the second column may be mixed.

また、本実施形態では、９画素混合される信号電荷が、３画素混合された信号電荷と、６画素混合された信号電荷とに分けて出力されるものとしたが、画素の混合混合数は、これに限らない。すなわち、ｎ（ｎは、３以上の自然数）画素混合される信号電荷が、少なくとも２以上の異なる混合数の信号電荷に分けて出力されるものであればよい。 Further, in this embodiment, the signal charge mixed for 9 pixels is output separately for the signal charge mixed for 3 pixels and the signal charge mixed for 6 pixels. Not limited to this. That is, any signal charge that is mixed with n (n is a natural number greater than or equal to 3) pixels may be output as long as it is divided into at least two different signal charges.

また、本実施形態に係る固体撮像装置では、全ての段の信号電荷に対して、６画素混合された信号電荷と、３画素混合された信号電荷とに分けて出力されていたが、画素の混合の仕方は、これに限らない。すなわち、奇数段では、９画素混合された信号電荷が出力され、偶数段では、６画素混合された信号と３画素混合された信号とが出力されるようにしてもよい。この場合、より多くの異なる明度を有する信号電荷を取得することができるようになる。 Further, in the solid-state imaging device according to the present embodiment, the signal charges of all the stages are output separately for the signal charges mixed with 6 pixels and the signal charges mixed with 3 pixels. The method of mixing is not limited to this. That is, a signal charge in which 9 pixels are mixed may be output in an odd stage, and a signal in which 6 pixels are mixed and a signal in which 3 pixels are mixed may be output in an even stage. In this case, signal charges having more different brightness can be obtained.

また、本実施形態に係る固体撮像装置では、固体撮像装置の全ての信号電荷に対して、画素混合を行っているが、画素混合される信号電荷は、全ての信号電荷でなくてもよい。すなわち、画面の一部の受光素子から出力された信号電荷のみが、画素混合されてもよい。この場合、当該画面の一部に該当する信号電荷に対してのみ、垂直ＣＣＤおよび水平ＣＣＤが、図６および８に示す動作を行って、画素混合が行われる。 Further, in the solid-state imaging device according to the present embodiment, pixel mixing is performed for all signal charges of the solid-state imaging device, but the signal charges to be pixel-mixed may not be all signal charges. That is, only signal charges output from a part of the light receiving elements of the screen may be mixed with pixels. In this case, only for the signal charges corresponding to a part of the screen, the vertical CCD and the horizontal CCD perform the operations shown in FIGS. 6 and 8 to perform pixel mixing.

本発明に係る固体撮像装置の駆動方法は、一度の露光処理により、複数の明度の異なる映像を構成する信号電荷を取得することができる効果を有し、マトリクス状に配置された複数の画素から読み出された信号電荷を垂直方向に転送するために、複数の画素の各列に対応して配置された複数の垂直転送部と、複数の転送部から転送されてきた信号電荷を、水平方向に転送する水平転送部とを備える固体撮像装置の駆動方法等として有用である。 The driving method of the solid-state imaging device according to the present invention has an effect of acquiring signal charges constituting a plurality of images having different brightness values by a single exposure process, and from a plurality of pixels arranged in a matrix. In order to transfer the read signal charges in the vertical direction, a plurality of vertical transfer units arranged corresponding to the respective columns of the plurality of pixels, and the signal charges transferred from the plurality of transfer units in the horizontal direction This is useful as a driving method of a solid-state imaging device including a horizontal transfer unit that transfers to

本発明の一実施形態に係る固体撮像装置の構成を示した図The figure which showed the structure of the solid-state imaging device which concerns on one Embodiment of this invention. 信号電荷が９画素混合されるときの様子を示した図The figure which showed a mode when signal charge was mixed nine pixels 信号電荷が６画素混合されるときの様子を示した図The figure which showed a mode when signal charge was mixed 6 pixels 信号電荷が３画素混合されるときの様子を示した図The figure which showed a mode when signal charge was mixed 3 pixels 本発明の一実施形態に係る固体撮像装置の電極の構成を示した図The figure which showed the structure of the electrode of the solid-state imaging device concerning one Embodiment of this invention. 垂直ＣＣＤの動作の様子を示した図The figure which showed the mode of operation of vertical CCD 垂直ＣＣＤを動作させるための信号を示した図The figure which showed the signal for operating vertical CCD 水平ＣＣＤにおいて、６画素混合された信号電荷と３画素混合された信号電荷とが生成されるときの様子を示した図A diagram showing a state in which a signal charge mixed with 6 pixels and a signal charge mixed with 3 pixels are generated in a horizontal CCD. ６画素混合される信号電荷と３画素混合される信号電荷とを示した図The figure which showed the signal charge mixed 6 pixels and the signal charge mixed 3 pixels 本発明の一実施形態に係る固体撮像装置の電極の具体的構成を示した図The figure which showed the specific structure of the electrode of the solid-state imaging device concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る固体撮像装置の垂直ＣＣＤの最終段の動作および駆動信号を示した図The figure which showed the operation | movement and drive signal of the last stage of vertical CCD of the solid-state imaging device concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る固体撮像装置が適用されたカメラの構成を示したブロック図1 is a block diagram illustrating a configuration of a camera to which a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention is applied. 水平ＣＣＤにおいて、６画素混合された信号電荷と３画素混合された信号電荷とが生成されるときのその他の例を示した図The figure which showed the other example when the signal charge mixed with 6 pixels and the signal charge mixed with 3 pixels are generated in the horizontal CCD 受光素子の露光時間と蓄積電荷量との関係を示した図Figure showing the relationship between the exposure time of the light receiving element and the amount of stored charge

Explanation of symbols

１受光素子
２垂直ＣＣＤ
３水平ＣＣＤ
４出力部
１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８電極
４０チャネルストップ
４１転送路
１００固体撮像装置
１０１ＴＧ
１０２前処理ＩＣ
１０３Ａ／Ｄコンバータ
１０４メモリコントローラ
１０５表示部
１０６メモリ部
１０７ＣＰＵ部

1 Photodetector 2 Vertical CCD
3 Horizontal CCD
4 Output unit 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34 , 35, 36, 37, 38 Electrode 40 Channel stop 41 Transfer path 100 Solid-state imaging device 101 TG
102 Pretreatment IC
103 A / D converter 104 Memory controller 105 Display unit 106 Memory unit 107 CPU unit

Claims

A plurality of vertical transfer units arranged corresponding to each column of the plurality of pixels, and a plurality of the transfer units, in order to transfer signal charges read from the plurality of pixels arranged in a matrix in the vertical direction; A solid-state imaging device including a horizontal transfer unit that transfers signal charges transferred from a unit in a horizontal direction,
In each of the vertical transfer units, a predetermined number of signal charges generated by pixels of the same color continuous in the vertical direction are mixed; and
The signal charges mixed in each of the vertical transfer units are mixed with those generated from pixels of the same color that are continuous in the horizontal direction in the horizontal transfer unit to generate signal charges having a plurality of types of mixing. And steps to
And a step of outputting signal charges obtained by mixing in the horizontal transfer unit to an externally connected circuit.

2. The step of mixing signal charges in the horizontal transfer unit, wherein the signal charges having the plurality of types of mixing numbers are generated so as to be periodically arranged in the horizontal transfer unit. Driving method for a solid-state imaging device.

Each of the vertical transfer units is 2n (n is a natural number) phase drive,
In the step of mixing signal charges in the vertical transfer unit, n signal charges are mixed,
In the step of mixing the signal charges in the horizontal transfer unit, the signal charges mixed in each of the vertical transfer units are mixed so that the arrangement of the signal charges having the plurality of types of mixing is n in one cycle. The solid-state imaging device driving method according to claim 1, wherein:

2. The method of driving a solid-state imaging device according to claim 1, wherein in the step of mixing signal charges in each of the horizontal transfer units, the number of signal charges mixed is alternately changed for each row.

In the step of mixing the signal charges in the vertical transfer unit, only the signal charges output from some pixels in the vertical direction are mixed,
2. The method of driving a solid-state imaging device according to claim 1, wherein in the step of mixing the signal charges in the horizontal transfer unit, only the signal charges output from some vertical transfer units are mixed.

A plurality of vertical transfer units arranged corresponding to each column of the plurality of pixels in order to transfer signal charges read from the plurality of pixels arranged in a matrix in the vertical direction;
A horizontal transfer unit that horizontally transfers signal charges transferred from the plurality of transfer units;
Each vertical transfer unit generates a first signal for driving each vertical transfer unit so that a predetermined number of signal charges generated by pixels of the same color continuous in the vertical direction are mixed. A signal generator;
The signal charges mixed in each of the vertical transfer units are mixed with those generated from pixels of the same color that are continuous in the horizontal direction to generate signal charges having a plurality of types of mixing. A second signal generation unit for generating a second signal for driving the transfer unit;
And an output unit that outputs signal charges obtained by mixing in the horizontal transfer unit.

The camera according to claim 2, wherein the second signal generation unit generates the second signal so that the signal charges having the plurality of types of mixed numbers are periodically arranged in the horizontal transfer unit.

Each of the vertical transfer units is 2n (n is a natural number) phase drive,
The first signal generation unit generates the first signal so that n signal charges are mixed in the vertical transfer unit,
The second signal generation unit is configured such that the signal charges mixed in each of the vertical transfer units are arranged in the horizontal transfer unit so that the arrangement of the signal charges having the plurality of types of mixing is n in one cycle. The camera of claim 6, wherein the second signal is generated to be mixed.

The camera according to claim 6, wherein the second signal generation unit generates the second signal so as to alternately change the number of signal charges mixed for each row.

The first signal generation unit generates the first signal so that only signal charges output from some vertical pixels are mixed in the vertical transfer unit,
The second signal generation unit generates the second signal so that only signal charges output from some vertical transfer units are mixed in the horizontal transfer unit. 6. The camera according to 6.

The camera according to claim 6, further comprising an exposure time determination unit that determines an exposure time when shooting an image using signal charges having the plurality of types of mixture numbers output from the output unit.

Combining means for synthesizing a plurality of images formed by signal charges having the same mixture number among the plurality of types of signal charges output from the output unit into one image. The camera according to claim 6, further comprising: