JP2005252409A - Imaging apparatus, and control device for imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像画像の画質を向上した撮像装置及び撮像装置の制御装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus and an imaging apparatus control apparatus that improve the image quality of a captured image.
図17にCCD固体撮像素子を備えた撮像装置100の構成を示す。撮像装置100は、CCD固体撮像素子102、タイミング制御回路104及び駆動ドライバ106を含んで構成される。CCD固体撮像素子102は、撮像部2i、蓄積部2s、水平転送部2h及び出力部2dを有する。タイミング制御回路104は、所定の周波数のクロックパルス及び外部制御信号を受けて、CCD固体撮像素子102の撮像、垂直転送、水平転送及び出力を制御する制御信号を生成する。制御信号は駆動ドライバ106に入力される。駆動ドライバ106は、タイミング制御回路104から制御信号を受けて、CCD固体撮像素子102の撮像部2i、蓄積部2s、水平転送部2h及び出力部2dのそれぞれに対して必要なタイミングでクロックパルスを出力する。
FIG. 17 shows a configuration of an
CCD固体撮像素子102は、駆動ドライバ106からのクロックを受けて、撮像、垂直転送、水平転送及び出力を行う。撮像部2iに入射された光が撮像部2iの各ビットを構成する受光画素により光電変換されて情報電荷が生成される。垂直転送クロックの印加によって、撮像部2iにおいて生成された情報電荷の2次元配列は撮像部2iの垂直シフトレジスタにより蓄積部2sに高速で転送される。これにより、1フレーム分の情報電荷が蓄積部2sの垂直シフトレジスタに保持される。続いて、情報電荷は1行分ずつ蓄積部2sから水平転送部2hへ転送される。さらに、水平転送クロックの印加によって、情報電荷は1画素単位で水平転送部2hから出力部2dへ転送される。出力部2dは1画素毎の電荷量を電圧値に変換し、その電圧値の変化がCCDの出力とされる。
The CCD solid-
撮像部2i及び蓄積部2sは、垂直方向(図17の縦方向)に互いに平行に延伸された複数のチャネル領域とそれに交差する複数の転送電極とから構成される垂直シフトレジスタを含み、各シフトレジスタの各ビットはそれぞれ2次元行列として配置された受光画素の1つとして機能する。
The
撮像部2iは、図18(a)〜(c)に示すように、半導体基板9の表面領域に形成された複数のシフトレジスタから構成される。図18(a)は従来の撮像部2iの一部を示す模式的な平面図、図18(b)及び図18(c)はそれぞれA−A線及びB−B線に沿った側断面図である。
As shown in FIGS. 18A to 18C, the
図18(b)に示すように、N型半導体基板9内にPウェル(PW)11が形成され、その上にNウェル12が形成される。すなわち、N型の半導体基板9に、P型の不純物が添加されたPウェル11が形成される。このPウェル11の表面領域に、N型の不純物が高濃度に添加されたNウェル12が形成される。また、垂直シフトレジスタのチャネル領域間を分離するために、Nウェル12に所定の間隔をもって互いに平行にP型の不純物をイオン注入することによってP型不純物領域からなる分離領域14が形成される。Nウェル12は、隣接する分離領域14によって電気的に区画され、分離領域14に挟まれた領域が情報電荷の転送経路であるチャネル領域22となる。分離領域14は、隣接するチャネル領域の間にポテンシャル障壁を形成し、各チャネル領域22を電気的に分離する。
As shown in FIG. 18B, a P well (PW) 11 is formed in an N
半導体基板9の表面上には絶縁膜13が成膜される。この絶縁膜13を介してチャネル領域22の延伸方向に直交するように、ポリシリコン膜からなる複数の転送電極24が互いに平行に配置される。従来の撮像部2iでは、隣接する3つの転送電極24−1,24−2,24−3の組が1つの画素に相当する。
An
図19に、撮像時におけるチャネル領域22に沿ったNウェル12内のポテンシャル分布の様子を示す。撮像時には、1組の転送電極24のうち1つの転送電極24−2をオン状態にしてその転送電極24−2下のチャネル領域22にポテンシャル井戸50を形成し、残りの転送電極24−1,24−3をオフ状態にすることによりオン状態の転送電極下のポテンシャル井戸50に情報電荷を蓄積する。転送時には、図20に示すように、1画素を構成する3つの転送電極24−1,24−2,24−3の組み合わせ毎に3相の転送クロックφ1〜φ3が印加され、転送電極24−1,24−2,24−3の下にあるチャネル領域22のポテンシャルが制御されて情報電荷が転送される。
FIG. 19 shows the potential distribution in the N well 12 along the
蓄積部2sも撮像部2iと同様に垂直シフトレジスタから構成される。蓄積部2sに含まれる垂直シフトレジスタは遮光され、各シフトレジスタの各ビットが情報電荷を蓄積する蓄積画素として機能する。
The
また、カラー画像を対象とするCCD固体撮像装置では、図6に示すように、垂直転送方向に沿って赤(R)を透過するフィルタと緑(G)を透過するフィルタとを交互に配置した列と、緑(G)を透過するフィルタと青(B)を透過するフィルタとを交互に配置した列と、を垂直転送方向と交差する方向に交互に配列することによってマトリクス状の画素配列を構成し、カラー画像の取得を可能としている。 Further, in a CCD solid-state imaging device for a color image, as shown in FIG. 6, filters that transmit red (R) and filters that transmit green (G) are alternately arranged along the vertical transfer direction. A matrix-like pixel arrangement is obtained by alternately arranging columns and columns in which filters that transmit green (G) and filters that transmit blue (B) are alternately arranged in a direction crossing the vertical transfer direction. The color image can be acquired.
しかしながら、上記従来の撮像装置及びその制御方法では、1つの転送電極毎に情報電荷を順次送り出して転送を行う。そのため、垂直転送時間が長くなり、高品質の画像を得ることができない問題が発生していた。 However, in the conventional imaging apparatus and the control method thereof, information charges are sequentially sent out for each transfer electrode to perform transfer. As a result, the vertical transfer time becomes long, and there is a problem that a high-quality image cannot be obtained.
例えば、撮像部2iにメカシャッタが設けられていない場合、撮像部2iの各画素に入射し続ける光に応じて転送期間中にも電荷が発生し続ける。この電荷はスミアと呼ばれるノイズの原因となる。ノイズの原因となる電荷をスミア電荷と呼ぶ。撮像部2iから蓄積部2sへと情報電荷を転送する時間が長くなると共にスミア電荷量は増加し、撮影された画像に強いノイズとして残ることとなる。
For example, when the
また、従来技術のように、撮像部2iにおいて1組となる転送電極のうち1つのみをオン状態として撮像を行う場合では、撮像時におけるポテンシャル井戸に蓄積可能な電荷量は限られており、輝度が高い撮影対象物からの光を受けた場合等において十分な感度やダイナミックレンジを得ることができなかった。さらには、撮像期間中に発生する情報電荷量がポテンシャル井戸の容量を越えてしまい、得られた画像のダイナミックレンジが低下してしまう場合もあった。
Further, as in the prior art, in the case where imaging is performed with only one of the pair of transfer electrodes in the
本発明は、上記従来技術の問題を鑑み、より高品質の画像を得ることができる撮像装置及び撮像装置の制御装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an imaging device and a control device for the imaging device that can obtain a higher quality image in view of the above-described problems of the related art.
本発明は、外部からの光を受けて情報電荷を生成する複数の画素を有し、各画素は情報電荷の転送方向と交差する方向に向けて延伸された複数の転送電極を備える撮像部を含み、画素に入射される光に応答して発生した情報電荷を転送電極の作用により形成したポテンシャル井戸を利用して蓄積及び転送する撮像装置及び撮像装置の制御装置であって、撮像時には、実質的に互いに分離された複数のポテンシャル井戸に情報電荷を蓄積し、転送時には、前記複数のポテンシャル井戸のうち少なくとも2つに蓄積された情報電荷を加算合成して転送することを特徴とする。 The present invention includes an imaging unit including a plurality of pixels that generate information charges by receiving light from the outside, and each pixel includes a plurality of transfer electrodes that extend in a direction that intersects the transfer direction of the information charges. An image pickup apparatus that stores and transfers information charges generated in response to light incident on a pixel by using a potential well formed by the action of a transfer electrode, and a control apparatus for the image pickup apparatus. The information charges are accumulated in a plurality of potential wells that are separated from each other, and at the time of transfer, the information charges accumulated in at least two of the plurality of potential wells are added and combined and transferred.
すなわち、前記複数のポテンシャル井戸のうち少なくとも2つに蓄積された情報電荷を転送方向に沿って加算合成して転送することによって、転送時間を従来よりも短くすることができる。その結果、高速転送を実現でき、スミア電荷量を低減することができる。また、撮像時における感度及びダイナミックレンジを高くすることができる。 That is, the transfer time can be made shorter than before by adding and combining the information charges accumulated in at least two of the plurality of potential wells along the transfer direction. As a result, high-speed transfer can be realized, and the amount of smear charge can be reduced. In addition, the sensitivity and dynamic range during imaging can be increased.
具体的には、転送方向に沿って連続して配置された少なくとも2つの画素毎を組として、当該組とされた画素群に備えられた転送電極の各々を独立に制御する制御手段(装置)を備える。この制御手段(装置)により、転送方向に沿って連続して配置された少なくとも2つの転送電極毎を組として、転送時には当該組とされた転送電極に実質的に同相のクロックパルスを供給することが好適である。これにより、前記複数のポテンシャル井戸のうち少なくとも2つに蓄積された情報電荷を転送方向に沿って加算合成して転送することが可能となる。 Specifically, control means (apparatus) for independently controlling each of the transfer electrodes provided in the group of pixels in which at least two pixels arranged continuously along the transfer direction are set as a set. Is provided. By this control means (apparatus), at least two transfer electrodes arranged continuously along the transfer direction are set as a set, and clock pulses having substantially the same phase are supplied to the transfer electrodes set as the set at the time of transfer. Is preferred. As a result, the information charges accumulated in at least two of the plurality of potential wells can be added and combined along the transfer direction and transferred.
また、カラー画像の取得を目的とする撮像装置では、各画素は、異なる2つ以上の波長領域(色)のいずれかに応答して発生する情報電荷を蓄積するものであって、転送時には、同一の波長領域に応答して情報電荷を発生させる少なくとも2つの画素に蓄積された情報電荷を加算合成して転送することが好適である。 In addition, in an imaging device for obtaining a color image, each pixel stores information charges generated in response to one of two or more different wavelength regions (colors). It is preferable to add and combine the information charges accumulated in at least two pixels that generate information charges in response to the same wavelength region and transfer them.
具体的には、各波長領域に対応する画素が転送方向に沿って所定の周期で繰り返し配置され、前記制御手段(装置)により、同一の波長領域に対応する画素が配置された周期に1画素を加えた周期に含まれる画素群を組として、当該組に含まれる画素に備えられた転送電極の各々を独立に制御することが好適である。このとき、前記制御手段(装置)は、転送方向に沿って連続して配置された少なくとも2つの転送電極毎を組として、当該組とされた転送電極に実質的に同相のクロックパルスを供給することにより高速転送を可能とする。 Specifically, pixels corresponding to each wavelength region are repeatedly arranged in a predetermined cycle along the transfer direction, and one pixel is arranged in a cycle in which pixels corresponding to the same wavelength region are arranged by the control means (device). It is preferable to independently control each of the transfer electrodes provided in the pixels included in the group, with the pixel group included in the cycle including At this time, the control means (apparatus) supplies at least two transfer electrodes arranged continuously along the transfer direction as a set, and supplies substantially in-phase clock pulses to the transfer electrodes set as the set. This enables high-speed transfer.
また、転送時には、異なる波長領域に応答して情報電荷を発生させる少なくとも2つの画素に蓄積された情報電荷を加算合成して転送しても良い。この場合、転送後に前記加算合成された情報電荷に基づいて各波長成分の情報電荷に対応する信号を求める出力信号処理部を備えることが好ましい。 At the time of transfer, information charges accumulated in at least two pixels that generate information charges in response to different wavelength regions may be added and combined for transfer. In this case, it is preferable to provide an output signal processing unit that obtains a signal corresponding to the information charge of each wavelength component based on the information charge added and synthesized after the transfer.
本発明によれば、CCD固体撮像素子を含む撮像装置において、高品質の画像を得ることができる。例えば、撮像時における感度及びダイナミックレンジを高くすることができる。また、転送時に発生するスミアを抑制することができる。 According to the present invention, a high-quality image can be obtained in an imaging apparatus including a CCD solid-state imaging device. For example, the sensitivity and dynamic range during imaging can be increased. Further, it is possible to suppress smear that occurs during transfer.
本発明の実施の形態における撮像装置200は、図1に示すように、CCD固体撮像素子202、タイミング制御回路204、駆動ドライバ206及び出力信号処理部208を含んで構成される。
As shown in FIG. 1, the
CCD固体撮像素子202は、撮像部2i、蓄積部2s、水平転送部2h及び出力部2dを有する。また、タイミング制御回路204は、所定の周波数のクロックパルス及び外部制御信号を受けて、CCD固体撮像素子202の撮像、垂直転送、水平転送及び出力を制御する制御信号を生成する。これらの制御信号は、タイミング制御回路204から駆動ドライバ206へ入力される。駆動ドライバ206は、タイミング制御回路204から制御信号を受けて、CCD固体撮像素子202の撮像部2i、蓄積部2s、水平転送部2h及び出力部2dに各々に対して必要なタイミングでクロックパルスを出力する。出力信号処理部208は、出力部2dから出力されたCCD固体撮像素子202の出力信号に対してスミア除去等の処理を施した後、装置外部へ出力信号を出力する。
The CCD solid-
撮像部2i及び蓄積部2sは、従来技術と同様に、垂直方向(図1の縦方向)に互いに平行に延伸された複数のチャネル領域とそれに交差する複数の転送電極とから構成される垂直シフトレジスタを含み、各シフトレジスタの各ビットはそれぞれ2次元行列として配置された受光画素の1つとして機能する。
As in the prior art, the
撮像部2iは、図2〜4に示すように、半導体基板10の表面領域に形成された複数のシフトレジスタから構成される。図2は従来の撮像部2iの一部を示す模式的な平面図、図3及び図4はそれぞれ図2のC−C線及びD−D線に沿った側断面図である。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
図3及び図4に示すように、本実施の形態における撮像部2iは従来の撮像装置における撮像部と同様の断面構造を有する。すなわち、N型半導体基板9内にPウェル(PW)11が形成され、その上にNウェル12が形成され、このPウェル11の表面領域にN型の不純物が高濃度に添加されたNウェル12が形成される。さらに、Nウェル12に所定の間隔をもって互いに平行にP型不純物領域からなる分離領域14が形成される。分離領域14は、隣接するチャネル領域の間にポテンシャル障壁を形成し、これらの分離領域14に挟まれた領域が電気的に区画され、情報電荷の転送経路であるチャネル領域22となる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
また、半導体基板9の表面上には絶縁膜13が成膜される。図2に示すように、この絶縁膜13を挟んでチャネル領域22の延伸方向に直交するように、ポリシリコン膜等からなる複数の転送電極30(30−1〜30−9)が互いに平行に繰り返し配置される。
An insulating
本実施の形態では、カラー画像を撮影対象とする撮像装置200について説明を行う。カラー画像を撮影対象とする撮像装置200では、異なる色の波長成分に応答して発生した情報電荷を蓄積する画素が所定の周期で繰り返し配置されたマトリックス状の画素配列の構成となる。例えば、図5に示すように、垂直転送方向に沿って連続する3つの転送電極をそれぞれ1組として赤(R)を透過するフィルタ32−Rと緑(G)を透過するフィルタ32−Gとを交互に配置した列34−1と、青(B)を透過するフィルタ32−Bと緑(G)を透過するフィルタ32−Gとを交互に配置した列34−2と、を垂直転送方向と交差する方向に交互に配列する。これによって、図6に示すように、各々が複数の電極(ここでは3つ)の電極によって制御されるR,G,Bの画素がマトリクス状に配置された画素配列が構成される。
In the present embodiment, an
従来の撮像部2iでは、隣接する3つの転送電極24−1,24−2,24−3の組が1つの画素に相当し、転送電極24−1,24−2,24−3の各々に対して3相のクロックパルスφ1,φ2,φ3を供給することにより、撮像部2iの撮像及び転送を制御していた。本実施の形態では、転送方向に沿って同一の波長領域(色)に対応する画素が配置される周期に1画素を加えた周期に含まれる画素群を1組として、1組に含まれる転送電極の各々に異なるクロックパルスを供給することによって制御を行う。例えば、図5の画素配置に対しては、転送方向に沿って同一の色(R,G,B)の波長領域に対応する画素が2画素周期で配置されているので、2画素+1画素=3画素分の転送電極を1組として制御する。すなわち、転送方向に沿って連続する9つの転送電極30−1〜30−9を1つの組として、転送電極30−1〜30−9の各々に対して異なるクロックパルスを供給し、転送方向に沿って連続する3つの画素に配置された転送電極30−1〜30−9の各々を独立に制御することによって撮像部2iにおける撮像及び転送を制御する。
In the
撮像装置200における撮像(情報電荷の蓄積)及び情報電荷の転送は、タイミング制御回路204を用いて転送電極30−1〜30−9に印加される電圧を制御することによって行うことができる。そこで、図7に撮像から転送までのタイミングチャートを示し、転送電極の制御について説明を行う。また、図8には、時刻T1〜T9における各転送電極30−1〜30−9下におけるポテンシャルの変化の様子を示す。横軸は撮像部2iにおける転送方向に沿った位置を示し、縦軸が各位置でのポテンシャルを示す。このとき、図中の下が正電位側、上が負電位側となる。
Imaging (accumulation of information charges) and transfer of information charges in the
駆動ドライバ206は、タイミング制御回路204からの制御信号を受けて、クロックパルスφ1〜φ9をそれぞれ転送電極30−1〜30−9に印加する。CCD固体撮像素子202のN型半導体基板(N−SUB)10は基板電位Vsubに固定される。
In response to the control signal from the
時刻T0は、撮像前の初期状態である。このとき、クロックパルスφ1〜φ9の総てがオフとされ、図8に示すように、転送電極30−1〜30−9下にはポテンシャル井戸は形成されず、電荷は基板10へ排出される。 Time T 0 is an initial state before imaging. At this time, all of the clock pulses φ 1 to φ 9 are turned off, and no potential well is formed under the transfer electrodes 30-1 to 30-9 as shown in FIG. Is done.
時刻T1では、1組とされた画素群のうち両端の画素にポテンシャル井戸が形成されるようにクロックパルスが制御される。ここでは、クロックパルスφ2,φ8がオンとされ、転送電極30−2及び30−8下にポテンシャル井戸が形成される。オン状態となった転送電極30−2及び30−8の周囲に入射した光に応じて発生した情報電荷はこれらのポテンシャル井戸に蓄積される。 At time T 1 , the clock pulse is controlled so that potential wells are formed in the pixels at both ends of the pixel group made into one set. Here, the clock pulses φ 2 and φ 8 are turned on, and a potential well is formed under the transfer electrodes 30-2 and 30-8. Information charges generated in response to light incident around the transfer electrodes 30-2 and 30-8 that are turned on are accumulated in these potential wells.
本実施の形態では、転送方向に沿って同一の波長領域に対応する画素が配置される周期に1画素を加えた周期の画素を1組として転送電極へのクロックパルスの制御を行っているため、1組の画素では同一の波長成分に対応して発生した情報電荷が蓄積されることとなる。例えば、図5に示したCCD固体撮像素子202の列34−1では、図8に示すように、左からR,G,Rの組とG,R,Gの組とが繰り返し配置され、R,G,Rの組では両端のRに対応する画素に赤の波長成分に応じて発生した情報電荷が蓄積され、G,R,Gの組では両端のGに対応する画素に緑の波長成分に応じて発生した情報電荷が蓄積される。他の列についても同様である。
In the present embodiment, the clock pulse to the transfer electrode is controlled as a set of pixels each having a period obtained by adding one pixel to the period in which pixels corresponding to the same wavelength region are arranged along the transfer direction. In one set of pixels, information charges generated corresponding to the same wavelength component are accumulated. For example, in the row 34-1 of the CCD solid-
ここでは、両端以外の画素についてはクロックパルスをオフに維持することによって撮像時に常に情報電荷が基板10へ排出されるように制御したが、これに限定されるものでない。例えば、図9に示すように、時刻S0においてクロックパルスφ2,φ8と共にクロックパルスφ5を一旦オンとして情報電荷を蓄積し、撮像が終了する時刻S1においてクロックパルスφ5をオフに戻して情報電荷を排出させることにより、電子的なシャッタ動作を行わせても良い。
Here, the pixels other than both ends are controlled so that the information charges are always discharged to the
時刻T2及びT3では、情報電荷の再配列が行われる。1組の画素群において両端の画素のポテンシャル井戸に蓄積された情報電荷が1つのポテンシャル井戸に纏められる。時刻T2では、クロックパルスφ2,φ8に加えて、クロックパルスφ3〜φ7がオンとされ、転送電極30−2及び30−8下のポテンシャル井戸に蓄積されていた情報電荷が加算合成される。続いて、時刻T3では、クロックパルスφ2,φ3,φ7,φ8がオフとされ、転送電極30−4〜30−6の下に形成されたポテンシャル井戸に情報電荷が再配置される。 At times T 2 and T 3 , the information charges are rearranged. In one set of pixel groups, information charges accumulated in the potential wells of the pixels at both ends are collected into one potential well. At time T 2 , clock pulses φ 3 to φ 7 are turned on in addition to clock pulses φ 2 and φ 8 , and information charges accumulated in the potential wells under the transfer electrodes 30-2 and 30-8 are added. Synthesized. Subsequently, at time T 3 , the clock pulses φ 2 , φ 3 , φ 7 , and φ 8 are turned off, and information charges are rearranged in the potential well formed below the transfer electrodes 30-4 to 30-6. The
このように、撮像時において1組の画素群のうち少なくとも2つ以上の画素に蓄積された情報電荷を再配置によって1つのポテンシャル井戸に纏めることによって、撮像時における感度及びダイナミックレンジを高くすることができる。 As described above, the information charges accumulated in at least two or more pixels of a set of pixel groups at the time of imaging are combined into one potential well by rearrangement, thereby increasing the sensitivity and dynamic range at the time of imaging. Can do.
時刻T4以降では、1組の画素群に対して1つのポテンシャル井戸に纏められた情報電荷が転送される。このとき、転送方向に沿って連続する少なくとも2つの転送電極に対して同相のクロックパルスを供給することにより転送が行われる。ここでは、各画素に配置された3つの転送電極の組毎に対して同相のクロックパルスを供給することによって転送が行われる。 After time T 4 , information charges collected in one potential well are transferred to one set of pixel groups. At this time, transfer is performed by supplying in-phase clock pulses to at least two transfer electrodes that are continuous in the transfer direction. Here, the transfer is performed by supplying clock pulses having the same phase to each set of three transfer electrodes arranged in each pixel.
例えば、図5に示したCCD固体撮像素子202では、図7に示すように、クロックパルスφ1〜φ3,φ4〜φ6,φ7〜φ9の組がそれぞれ同相で駆動され、図8に示すように連続して配置されている転送電極30−1〜30−3,30−4〜30−6,30−7〜30−9の組をそれぞれ1つの転送単位として情報電荷が順次転送される。
For example, in the CCD solid-
具体的には、図7に示すように、時刻T4ではクロックパルスφ1〜φ3がオフ、クロックパルスφ4〜φ9がオンとされ、時刻T5ではクロックパルスφ1〜φ6がオフ、クロックパルスφ7〜φ9がオンとされる。これによって、図8に示すように、転送電極30−4〜30−6下に形成されていたポテンシャル井戸に蓄積されていた情報電荷が転送電極30−7〜30−9下に新たに形成されたポテンシャル井戸に転送される。時刻T6ではクロックパルスφ4〜φ6がオフ、クロックパルスφ1〜φ3及びφ7〜φ9がオンとされ、時刻T7ではクロックパルスφ4〜φ9がオフ、クロックパルスφ1〜φ3がオンとされる。これによって、図8に示すように、転送電極30−7〜30−9下に形成されていたポテンシャル井戸に蓄積されていた情報電荷が転送電極30−1〜30−3下に新たに形成されたポテンシャル井戸に転送される。同様に、1画素に配置された転送電極の組毎に同相のクロックパルスを印加していくことによって情報電荷を順次転送することができる。他の列についても同様に転送が行われる。 Specifically, as shown in FIG. 7, the clock pulses phi 1 to [phi] 3 at the time T 4 is turned off, the clock pulse phi 4 to [phi] 9 is turned on, the clock pulses phi 1 to [phi] 6 at time T 5 is Off, clock pulses φ 7 to φ 9 are turned on. As a result, as shown in FIG. 8, the information charges accumulated in the potential well formed under the transfer electrodes 30-4 to 30-6 are newly formed under the transfer electrodes 30-7 to 30-9. Transferred to a potential well. At time T 6 , clock pulses φ 4 to φ 6 are turned off, and clock pulses φ 1 to φ 3 and φ 7 to φ 9 are turned on. At time T 7 , clock pulses φ 4 to φ 9 are turned off, and clock pulse φ 1 ~φ 3 is turned on. As a result, as shown in FIG. 8, information charges accumulated in the potential well formed under the transfer electrodes 30-7 to 30-9 are newly formed under the transfer electrodes 30-1 to 30-3. Transferred to a potential well. Similarly, information charges can be sequentially transferred by applying in-phase clock pulses to each pair of transfer electrodes arranged in one pixel. The transfer is performed in the same manner for the other columns.
なお、クロックパルスφ1〜φ3,φ4〜φ6,φ7〜φ9の組がそれぞれ同相で駆動される場合を示したが、実質的に同相として駆動されれば良く、図10に示すように、転送方向に沿ってポテンシャルが滑らかに変動するようにそれぞれの組の中で転送電極に供給するクロックパルスに遅延を持たせても良い。このように遅延を持たせることで、滑らかに情報電荷を転送することが可能となる。 Although the case where the sets of clock pulses φ 1 to φ 3 , φ 4 to φ 6 , and φ 7 to φ 9 are driven in the same phase is shown, it is sufficient that they are driven in the same phase. As shown, the clock pulses supplied to the transfer electrodes in each set may be delayed so that the potential varies smoothly along the transfer direction. By providing such a delay, information charges can be transferred smoothly.
このように、転送時において、複数の転送電極を1組として制御を行うことによって、撮像部2iから情報電荷を高速に転送することができる。その結果、転送時に発生するスミアを抑制することができる。例えば、本実施の形態のように3つの転送電極を1組に纏めて制御した場合には従来の制御方法と比べて約3倍の転送速度で転送を行うことができる。同様の転送方法は、蓄積部2sに対しても適用することができる。
Thus, at the time of transfer, by controlling a plurality of transfer electrodes as a set, information charges can be transferred from the
以上のように、本実施の形態によれば、CCD固体撮像素子を含む撮像装置において、高品質の画像を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, a high-quality image can be obtained in an imaging device including a CCD solid-state imaging device.
本実施の形態では、連続する9つの転送電極30−1〜30−9を1つの組として、転送電極30−1〜30−9の各々に対して異なるクロックパルスを供給することによって撮像部2iにおける撮像(情報電荷の蓄積)及び情報電荷の転送を制御したが、もちろん従来と同様に、1つの画素に対応する転送電極30−1〜30−3,30−4〜30−6,30−7〜30−9をそれぞれ1組として転送電極30−1,30−4,30−7と転送電極30−2,30−5,30−8と転送電極30−3,30−6,30−9とをそれぞれ同相のクロックパルスで制御することもできる。このように、連続する複数の画素に跨る転送電極を1組とした制御と1つの画素に対応する転送電極を1組とした制御とを切り替えることによって、低解像度の高速転送と高解像度の低速転送とを切り替えて撮影及び転送を行うこともできる。
In the present embodiment, nine consecutive transfer electrodes 30-1 to 30-9 are taken as one set, and different clock pulses are supplied to each of the transfer electrodes 30-1 to 30-9 to thereby capture the
また、撮像部2iに機械的なシャッタが設けられている場合、動画のように低解像度の高速転送を連続して行うときにはシャッタを開放したまま連続して撮像を行うことができる。このような場合、蓄積部2sには従来のように撮像部2iと同一の画素数を配列する必要はなく、蓄積部2sの蓄積画素を纏めて、加算合成された情報電荷を蓄積できる容量を有する画素を配列することも可能である。例えば、撮像部2iにおいて転送方向に沿って3画素を纏めて情報電荷の蓄積を行う場合、蓄積部2sの転送方向に沿った画素数を従来の1/3にすることができる。従って、従来の蓄積部2sに比べて画素数を減らすことができ、CCD固体撮像素子202の構成をより小型化することができる。また、蓄積部2sの転送電極の制御もより簡易化することができる。なお、高解像度の静止画を撮影する場合には、従来通り3つの転送電極から構成される1画素単位の撮像を行い、撮像が終了した時点において機械的シャッタを閉じ、撮像部2iから直接水平転送部2hへと情報電荷を順次転送することによって高解像度の画像を得ることもできる。
In addition, when a mechanical shutter is provided in the
なお、上記実施の形態では9つの転送電極を1組として、異なる9つのクロックパルスを供給することにより制御を行ったが、これに限定されるものではない。例えば、制御可能なクロックパルスの数を増やすことによって、より圧縮された画像をより高速に転送することも可能である。 In the above embodiment, the control is performed by supplying nine different clock pulses with a set of nine transfer electrodes. However, the present invention is not limited to this. For example, a more compressed image can be transferred at a higher speed by increasing the number of controllable clock pulses.
また、本実施の形態では、フレームトランスファー型のCCD固体撮像素子を含む撮像装置を対象としたが本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば、インターライン型のCCD固体撮像素子を含む撮像装置にも適用することができる。 In this embodiment, an imaging apparatus including a frame transfer type CCD solid-state imaging device is targeted. However, the scope of application of the present invention is not limited to this. For example, the present invention can also be applied to an imaging device including an interline CCD solid-state imaging device.
<変形例1>
上記実施の形態では、撮像時において1組とされた画素群の両端の画素のみに情報電荷を蓄積し、それらの情報電荷を纏めて転送した。一方、以下のように、両端以外の画素についても情報電荷を蓄積し、それらの情報電荷を纏めて転送することもできる。
<
In the above-described embodiment, information charges are accumulated only in the pixels at both ends of the pixel group that is set as one set at the time of imaging, and the information charges are collectively transferred. On the other hand, as described below, information charges can be accumulated for pixels other than both ends, and the information charges can be collectively transferred.
図11に撮像から転送までのタイミングチャートを示し、転送電極の制御について説明を行う。また、図12には、時刻T1〜T9における各転送電極30−1〜30−9下におけるポテンシャルの変化の様子を示す。横軸は撮像部2iにおける転送方向に沿った位置を示し、縦軸が各位置でのポテンシャルを示す。このとき、図中の下が正電位側、上が負電位側となる。
FIG. 11 shows a timing chart from imaging to transfer, and the control of the transfer electrode will be described. Further, in FIG. 12 shows a change of the potential in each transfer electrode 30-1~30-9 lower at time T 1 through T 9. The horizontal axis indicates the position along the transfer direction in the
駆動ドライバ206は、タイミング制御回路204からの制御信号を受けて、クロックパルスφ1〜φ9をそれぞれ転送電極30−1〜30−9に印加する。CCD固体撮像素子202のN型半導体基板(N−SUB)10は基板電位Vsubに固定される。
In response to the control signal from the
時刻T0では、クロックパルスφ1〜φ9の総てがオフとされ、図11に示すように、転送電極30−1〜30−9下にはポテンシャル井戸は形成されず、電荷は基板10へ排出される。 At time T 0 , all of the clock pulses φ 1 to φ 9 are turned off, and no potential well is formed under the transfer electrodes 30-1 to 30-9 as shown in FIG. Is discharged.
時刻T1では、1組とされた画素群の総ての画素にポテンシャル井戸が形成されるようにクロックパルスが制御される。ここでは、クロックパルスφ2,φ5,φ8がオンとされ、転送電極30−2、30−5、30−8下にポテンシャル井戸が形成される。オン状態となった転送電極30−2、30−5、30−8の周囲に入射した光に応じて発生した情報電荷はこれらのポテンシャル井戸に蓄積される。 At time T 1 , the clock pulse is controlled so that potential wells are formed in all the pixels of the set of pixels. Here, the clock pulses φ 2 , φ 5 , and φ 8 are turned on, and a potential well is formed under the transfer electrodes 30-2, 30-5, and 30-8. Information charges generated in response to light incident around the transfer electrodes 30-2, 30-5, and 30-8 that are turned on are accumulated in these potential wells.
例えば、図5に示したCCD固体撮像素子202の列34−1では、図12に示すように、左からR,G,Rの組とG,R,Gの組とが繰り返し配置されることとなるので、R,G,Rの組ではR,G,Rに対応する画素にそれぞれ赤、緑、赤の波長成分に応じて発生した情報電荷が蓄積され、G,R,Gの組ではG,R,Gに対応する画素にそれぞれ緑、赤、緑の波長成分に応じて発生した情報電荷が蓄積される。
For example, in the row 34-1 of the CCD solid-
時刻T2及びT3では、情報電荷の再配列が行われる。1組の画素群において両端の画素のポテンシャル井戸に蓄積された情報電荷が1つのポテンシャル井戸に纏められる。時刻T2では、クロックパルスφ2,φ5,φ8に加えて、クロックパルスφ3,φ4,φ6,φ7がオンとされ、転送電極30−2,30−5,30−8下のポテンシャル井戸に蓄積されていた情報電荷が加算合成される。続いて、時刻T3では、クロックパルスφ2,φ3,φ7,φ8がオフとされ、転送電極30−4〜30−6の下に形成されたポテンシャル井戸に情報電荷が再配置される。 At times T 2 and T 3 , the information charges are rearranged. In one set of pixel groups, information charges accumulated in the potential wells of the pixels at both ends are collected into one potential well. At time T 2 , clock pulses φ 3 , φ 4 , φ 6 , φ 7 are turned on in addition to clock pulses φ 2 , φ 5 , φ 8 , and transfer electrodes 30-2, 30-5, 30-8 are turned on. The information charges accumulated in the lower potential well are added and synthesized. Subsequently, at time T 3 , the clock pulses φ 2 , φ 3 , φ 7 , and φ 8 are turned off, and information charges are rearranged in the potential well formed below the transfer electrodes 30-4 to 30-6. The
以下は、上記実施の形態の時刻T4以降と同様に情報電荷を転送することができる。これによって、1組の画素群に蓄積された情報電荷は異なる波長成分(色)に対応する情報電荷が加算合成された合成画像信号として出力部2dから出力される。出力信号処理部208では、これらの合成画像信号から色分離処理を行う。
In the following, information charges can be transferred in the same manner as after time T 4 in the above embodiment. As a result, the information charges accumulated in one set of pixel groups are output from the
ここで、1組とされた画素群を纏めて第a行と表すと、第a行と第(a+1)行の合成画像信号のうち、同じ列に対応する信号値は、同じ波長成分(色)が混合され、かつ、その混合比が互いに相違するものとなる。出力信号処理部208では、これを利用して色分離を行う。
Here, when a group of pixels is collectively expressed as the a-th row, the signal values corresponding to the same column in the synthesized image signals of the a-th row and the (a + 1) -th row have the same wavelength component (color). ) And their mixing ratios are different from each other. The output
以下、撮像部2iの第α行第β列の画素に対応する信号値を、当該画素の色R,G,Bそれぞれに対応させて記号 R(α,β)、G(α,β)、B(α,β)で表し、また第a行の出力画像信号において撮像部2iにおける第b列に対応する画像信号値を記号D(a,b)で表す。
Hereinafter, the signal values corresponding to the pixels in the α-th row and the β-th column of the
図6の画素の配列では、加算合成して得られる画像信号値には、色混合割合が異なる次の4種類が存在する。 In the pixel array of FIG. 6, there are the following four types of image signal values obtained by addition and synthesis, which have different color mixing ratios.
出力信号処理部208は、(1)〜(4)式で与えられる混色の信号値に基づいて、R,G,B各色成分毎に分離された画像信号を生成する。奇数列については(1)及び(2)式を用い、また偶数列については(3)及び(4)式を用い、それぞれ列方向に連続する2組の画素群、ここでは6画素にて得られた情報電荷に基づいて、それらの画素からなる画素領域の位置に対応したサンプリング点での色成分信号値を求める。
The output
この色分離処理の具体例として、奇数列上の連続6画素からなる画素領域に対する処理を説明する。(1)及び(2)式の表現に合わせて、処理対象の画素領域を第(2μ−1)列の第(6λ−5)〜6λ行に位置する6画素からなる領域とする。出力信号処理部208は処理対象の画素領域を代表するサンプリング点P(2λ−1,2μ−1)でのR信号値〈R〉(≡〈R(2λ−1,2μ−1)〉)とG信号値〈G〉(≡〈G(2λ−1,2μ−1)〉)とを求める。このとき、当該画素領域内でのR及びGのそれぞれの値を一定値〈R〉,〈G〉とみなす近似の下では、数式(1)及び(2)は数式(5)及び(6)に書き換えられる。
As a specific example of this color separation process, a process for a pixel region composed of six consecutive pixels on an odd-numbered column will be described. In accordance with the expressions (1) and (2), the pixel area to be processed is an area composed of 6 pixels located in the (6λ-5) to 6λ rows of the (2μ-1) th column. The output
これらより、当該画素領域のサンプリング点での信号値〈R〉,〈G〉は、以下の数式(7)及び(8)を用いて求めることができる。 From these, the signal values <R> and <G> at the sampling points of the pixel area can be obtained using the following mathematical formulas (7) and (8).
出力信号処理部208は、(7)及び(8)式を計算して〈G〉,〈R〉を求める。偶数列(第2μ列)の第(6λ−5)〜6λ行に位置する6画素からなる画素領域に対するサンプリング点P(2λ−1,2μ)でのB,Gそれぞれの信号値〈B〉,〈G〉は、(3)及び(4)式に基づいて同様にして決定される。このようにして、合成画像信号の第(2λ−1)行と第2λ行とから列毎に信号値の組〈G〉及び〈R〉、又は〈B〉及び〈G〉が求められる。
The output
また同様に、合成画像信号の第2λ行と第(2λ+1)行とからも列毎に信号値の組〈G〉及び〈R〉、又は〈B〉及び〈G〉が求められる。このように色分離処理に用いる2行からなる合成画像信号の組を1行ずつずらして当該色分離処理を行うことにより、合成画像信号と同等行数の色成分信号が得られる。 Similarly, a set of signal values <G> and <R> or <B> and <G> are obtained for each column from the second λ row and the (2λ + 1) row of the composite image signal. In this way, by performing the color separation processing by shifting the set of two composite image signals used for the color separation processing one row at a time, color component signals having the same number of rows as the composite image signal are obtained.
<変形例2>
また、上記実施の形態における撮像装置の制御を応用することによって、撮像時にポテンシャル井戸の飽和レベルを超える情報電荷が発生するような強い光が入射している場合においてもポテンシャル井戸が飽和しない場合に得られるべき理想的な情報電荷量を求めることもできる。
<
In addition, by applying the control of the imaging device in the above embodiment, when the potential well does not saturate even when strong light that generates information charges exceeding the saturation level of the potential well is incident during imaging. It is also possible to obtain an ideal information charge amount to be obtained.
図13に撮像時及び再配列時におけるタイミングチャートを示し、転送電極の制御について説明を行う。また、図14には、時刻T1〜T3における各転送電極30−1〜30−9下におけるポテンシャルの変化の様子を示す。横軸は撮像部2iにおける転送方向に沿った位置を示し、縦軸が各位置でのポテンシャルを示す。このとき、図中の下が正電位側、上が負電位側となる。
FIG. 13 shows a timing chart at the time of imaging and rearrangement, and the control of the transfer electrode will be described. Further, in FIG. 14 shows a change of the potential in each transfer electrode 30-1~30-9 lower at time T 1 through T 3. The horizontal axis indicates the position along the transfer direction in the
駆動ドライバ206は、タイミング制御回路204からの制御信号を受けて、クロックパルスφ1〜φ9をそれぞれ転送電極30−1〜30−9に印加する。CCD固体撮像素子202のN型半導体基板(N−SUB)10は基板電位Vsubに固定される。
In response to the control signal from the
時刻T0では、クロックパルスφ1〜φ9の総てがオフとされ、図14に示すように、転送電極30−1〜30−9下にはポテンシャル井戸は形成されず、電荷は基板10へ排出される。時刻T1では、1組とされた画素群のうち一端の画素にポテンシャル井戸が形成されるようにクロックパルスが制御される。ここでは、クロックパルスφ2のみがオンとされ、転送電極30−2下にポテンシャル井戸が形成される。オン状態となった転送電極30−2の周囲に入射した光に応じて発生した情報電荷はこれらのポテンシャル井戸に蓄積される。次に、時刻T2では、1組とされた画素群のうち両端の画素にポテンシャル井戸が形成されるようにクロックパルスが制御される。ここでは、クロックパルスφ2に加えてφ8がオンとされ、転送電極30−2及び30−8下にポテンシャル井戸が形成される。オン状態となった転送電極30−2及び30−8の周囲に入射した光に応じて発生した情報電荷はこれらのポテンシャル井戸に蓄積される。時刻T3では、情報電荷の再配列が行われる。以下は、上記実施の形態の時刻T4以降と同様に情報電荷を転送することができる。 At time T 0 , all of the clock pulses φ 1 to φ 9 are turned off, and no potential well is formed under the transfer electrodes 30-1 to 30-9 as shown in FIG. Is discharged. At time T 1 , the clock pulse is controlled so that a potential well is formed in one pixel of a group of pixels. Here, only the clock pulse φ 2 is turned on, and a potential well is formed under the transfer electrode 30-2. Information charges generated in response to light incident on the periphery of the transfer electrode 30-2 in the on state are accumulated in these potential wells. Next, at time T 2 , the clock pulse is controlled so that potential wells are formed in the pixels at both ends of the pixel group made into one set. Here, in addition to the clock pulse φ 2 , φ 8 is turned on, and a potential well is formed under the transfer electrodes 30-2 and 30-8. Information charges generated in response to light incident around the transfer electrodes 30-2 and 30-8 that are turned on are accumulated in these potential wells. At time T 3 , information charges are rearranged. In the following, information charges can be transferred in the same manner as after time T 4 in the above embodiment.
すなわち、撮像時において転送電極30−2の下には撮像期間Tと等しいオンゲート期間THだけポテンシャル井戸が形成され、転送電極30−8の下にはオンゲート期間THより短いオンゲート期間TLだけポテンシャル井戸が形成される。 That is, on-gate period T H by the potential well equal to the imaging period T is below the transfer electrode 30-2 at the time of imaging is formed, a short on-gate period T L from the on-gate period T H is under the transfer electrodes 30-8 A potential well is formed.
このとき、タイミング制御回路204は、前回のフレームにおける最大信号強度に応じてオンゲート期間TH及びTLを制御することが好適である。最大信号強度が小さいほどオフゲート期間が長くなるように、最大信号強度が大きいほどオンゲート期間が長くなるように制御を行う。これは、連続して撮像される画像に含まれる最大信号強度は大きく変化しない傾向があることを利用して撮像期間の制御を行うものである。なお、前回の撮像から長時間が経過した場合や確実に十分なダイナミックレンジを確保したい場合には、一旦予備的に1フレームの画像を撮像及び出力して最大信号強度を検出し、その最大信号強度に基づいて撮像期間の設定を行った後に本番としての撮像を行うものとすることが好ましい。
At this time, it is preferable that the
撮像部2iの画素に入射される光が弱い場合、図15に示すように、単位時間当たりに各画素のポテンシャル井戸に蓄積される情報電荷(図15のラインEの傾き)は小さくなる。このような場合、オンゲート期間TH及びTLで蓄積される情報電荷QH,total及びQL,totalは各ポテンシャル井戸の飽和レベルQmaxよりも小さくなり、十分なダイナミックレンジを確保することができる。
When the light incident on the pixel of the
撮像部2iの画素に入射される光が強い場合、図16に示すように、単位時間当たりに画素に蓄積される情報電荷(図16のラインFの傾き)は大きくなり、長いオンゲート期間THだけオン状態となる転送電極30−2の下のポテンシャル井戸に蓄積される情報電荷QH,totalはポテンシャル井戸の飽和レベルを超える。一方、短いオンゲート期間TLだけオン状態となる転送電極30−7の下のポテンシャル井戸に蓄積される情報電荷QL,totalはポテンシャル井戸の飽和レベルを超えない。従って、情報電荷QH,totalとQL,totalとの和である出力情報電荷量Qtotalは、図16のラインGのようにニー特性を示す。
When the light incident on the pixel of the
撮像部2iの画素に入射される光が弱い場合、長いオンゲート期間THで蓄積された情報電荷量QH,totalは出力情報電荷量Qtotalから数式(9)を用いて算出することができる。同様に、短いオンゲート期間TLで蓄積された情報電荷量QL,totalは出力情報電荷量Qtotalから数式(10)を用いて算出することができる。ただし、このようにして算出された情報電荷量QH,totalが飽和レベルQmaxを超える値として算出された場合には情報電荷量QH,total及び情報電荷量QL,totalは数式(11)及び(12)によりそれぞれ再計算する必要がある。CCD固体撮像素子202の撮像部2iにおける飽和レベルQmaxは予め求めておくことができる。
When the light incident on the pixels of the
転送時に撮像部2iで発生するスミア電荷の影響が無いと仮定すると、短いオンゲート期間TLに蓄積された情報電荷量QL,totalと、ポテンシャル井戸が飽和しない程度の十分な容量を有している場合に長いオンゲート期間THにおいて1画素分のポテンシャル井戸に蓄積されるべき理想的な情報電荷Qidealとの比QL,total/Qidealはオンゲート期間の比TL/THに等しくなる。従って、理想的な情報電荷量Qidealは数式(13)及び(14)に基づいて算出することができる。
Assuming that there is no effect of smear charges generated in the
予め1画素当たりのポテンシャル井戸の飽和レベルQmax(又は、飽和レベルQmaxに相当する出力信号値)を調べておくことによって、撮像期間に蓄積されるべき理想的な出力情報電荷量Qitotalを求めることができる。 By examining the saturation level Q max of the potential well per pixel (or the output signal value corresponding to the saturation level Q max ) in advance , the ideal output information charge amount Q itotal to be accumulated in the imaging period is determined . Can be sought.
そこで、CCD固体撮像素子202からの出力信号に基づいて出力信号処理部208で以下の処理を行うことによって理想的な出力信号Sidealを求めることができる。すなわち、理想的な出力信号Sidealは情報電荷量Qitotalに比例する信号であるので、情報電荷量Qitotalに所定の係数を掛けることにより出力信号Sidealを算出することができる。
Therefore, the ideal output signal S ideal can be obtained by performing the following processing in the output
以上のように、本変形例2によれば、1組の画素群において異なるオンゲート期間TH及びTLで情報電荷を蓄積することによって、撮像部2iの画素に入射される光が強い場合でも、光の強度に応じた正しい情報電荷量や出力信号を求めることができる。従って、画像信号において十分なダイナミックレンジを得ることができる。
As described above, according to the second modification, even when the light incident on the pixels of the
2d 出力部、2i 撮像部、2h 水平転送部、2s 蓄積部、9 半導体基板、10 半導体基板(N−SUB)、11,12 ウェル、13 絶縁膜、14 分離領域、22 チャネル領域、24 転送電極、30 転送電極、32 フィルタ、34 画素の列、50 ポテンシャル井戸、100 撮像装置、102 CCD固体撮像素子、104 タイミング制御回路、106 駆動ドライバ、200 撮像装置、202 CCD固体撮像素子、204 タイミング制御回路、206 駆動ドライバ、208 出力信号処理部。
2d output unit, 2i imaging unit, 2h horizontal transfer unit, 2s storage unit, 9 semiconductor substrate, 10 semiconductor substrate (N-SUB), 11, 12 well, 13 insulating film, 14 isolation region, 22 channel region, 24 transfer electrode , 30 transfer electrode, 32 filter, 34 pixel row, 50 potential well, 100 imaging device, 102 CCD solid-state imaging device, 104 timing control circuit, 106 drive driver, 200 imaging device, 202 CCD solid-state imaging device, 204
Claims (12)
画素に入射される光に応答して発生した情報電荷を転送電極の作用により形成したポテンシャル井戸を利用して蓄積及び転送する撮像装置であって、
撮像時には、実質的に互いに分離された複数のポテンシャル井戸に情報電荷を蓄積し、
転送時には、前記複数のポテンシャル井戸のうち少なくとも2つに蓄積された情報電荷を加算合成して転送することを特徴とする撮像装置。 It has a plurality of pixels that generate information charges by receiving light from the outside, and each pixel includes an imaging unit that includes a plurality of transfer electrodes extended in a direction crossing the information charge transfer direction,
An imaging device that accumulates and transfers information charges generated in response to light incident on a pixel using a potential well formed by the action of a transfer electrode,
During imaging, information charges are accumulated in a plurality of potential wells substantially separated from each other,
At the time of transfer, the information charge accumulated in at least two of the plurality of potential wells is added and combined and transferred.
前記複数のポテンシャル井戸のうち少なくとも2つに蓄積された情報電荷を転送方向に沿って加算合成して転送することを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 1,
An image pickup apparatus, wherein information charges accumulated in at least two of the plurality of potential wells are added and combined along a transfer direction and transferred.
転送方向に沿って連続して配置された少なくとも2つの画素毎を組として、当該組とされた画素群に備えられた転送電極の各々を独立に制御する制御手段を備えることを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 1 or 2,
An imaging device comprising: control means for independently controlling each of transfer electrodes provided in a group of pixels in which at least two pixels arranged continuously along the transfer direction are set as a set. apparatus.
転送方向に沿って連続して配置された少なくとも2つの転送電極毎を組として、転送時には当該組とされた転送電極に実質的に同相のクロックパルスを供給する制御手段を有することを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 1 or 2,
Control means for supplying at least two transfer electrodes arranged continuously along the transfer direction as a set, and supplying clock pulses having substantially the same phase to the transfer electrodes set as the set at the time of transfer. Imaging device.
各画素は、異なる2つ以上の波長領域のいずれかに応答して発生する情報電荷を蓄積するものであって、
転送時には、同一の波長領域に応答して情報電荷を発生させる少なくとも2つの画素に蓄積された情報電荷を加算合成して転送することを特徴とする撮像装置。 In the imaging device according to any one of claims 1 to 4,
Each pixel stores information charges generated in response to one of two or more different wavelength regions,
An image pickup apparatus characterized by adding and combining information charges accumulated in at least two pixels that generate information charges in response to the same wavelength region during transfer.
各画素は、異なる2つ以上の波長領域のいずれかに応答して発生する情報電荷を蓄積するものであって、
各波長領域に対応する画素が転送方向に沿って所定の周期で繰り返し配置され、
前記制御手段は、同一の波長領域に対応する画素が配置された周期に1画素を加えた周期に含まれる画素群を組として、当該組に含まれる画素に備えられた転送電極の各々を独立に制御することを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 3.
Each pixel stores information charges generated in response to one of two or more different wavelength regions,
Pixels corresponding to each wavelength region are repeatedly arranged in a predetermined cycle along the transfer direction,
The control means sets a group of pixels included in a period obtained by adding one pixel to a period in which pixels corresponding to the same wavelength region are arranged, and independently sets each of the transfer electrodes provided in the pixels included in the group. An image pickup apparatus that is controlled to the above.
前記制御手段は、転送時には、転送方向に沿って連続して配置された少なくとも2つの転送電極毎を組として、当該組とされた転送電極に実質的に同相のクロックパルスを供給することを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 6,
In the transfer, the control means sets at least two transfer electrodes arranged continuously in the transfer direction as a set, and supplies substantially in-phase clock pulses to the transfer electrodes set as the set. An imaging device.
各画素は、異なる2つ以上の波長領域のいずれかに応答して発生する情報電荷を蓄積するものであって、
転送時には、異なる波長領域に応答して情報電荷を発生させる少なくとも2つの画素に蓄積された情報電荷を加算合成して転送し、
転送後に前記加算合成された情報電荷に基づいて各波長成分の情報電荷に対応する信号を求める出力信号処理部を備えることを特徴とする撮像装置。 In the imaging device according to any one of claims 1 to 4,
Each pixel stores information charges generated in response to one of two or more different wavelength regions,
At the time of transfer, the information charges accumulated in at least two pixels that generate information charges in response to different wavelength regions are added and combined, transferred,
An image pickup apparatus comprising: an output signal processing unit that obtains a signal corresponding to the information charge of each wavelength component based on the information charge added and synthesized after transfer.
画素に入射される光に応答して発生した情報電荷をポテンシャル井戸を利用して蓄積及び転送する撮像装置の制御装置であって、
撮像時には、実質的に互いに分離された複数のポテンシャル井戸に情報電荷を蓄積させ、
転送時には、前記複数のポテンシャル井戸のうち少なくとも2つに蓄積された情報電荷を加算合成させて転送させることを特徴とする撮像装置の制御装置。 An imaging unit that has a plurality of pixels and generates information charges by receiving light from the outside,
A control device for an imaging device that stores and transfers information charges generated in response to light incident on a pixel using a potential well,
During imaging, information charges are accumulated in a plurality of potential wells substantially separated from each other,
A control apparatus for an imaging apparatus, wherein at the time of transfer, information charges accumulated in at least two of the plurality of potential wells are added and combined for transfer.
転送時には蓄積された情報電荷を転送方向に沿って加算合成させて転送させることを特徴とする撮像装置の制御装置。 The control apparatus for an imaging apparatus according to claim 9,
A control apparatus for an image pickup apparatus, wherein at the time of transfer, the accumulated information charges are added and combined along the transfer direction for transfer.
前記撮像部の各画素が、情報電荷の転送方向と交差する方向に向けて延伸された複数の転送電極を備える場合に、
転送方向に沿って連続して配置された少なくとも2つの画素毎を組として、当該組とされた画素群に備えられた転送電極の各々を独立に制御することを特徴とする撮像装置の制御装置。 In the control apparatus of the imaging device according to claim 9 or 10,
When each pixel of the imaging unit includes a plurality of transfer electrodes extended in a direction crossing the information charge transfer direction,
A control apparatus for an imaging apparatus, wherein at least two pixels arranged continuously along the transfer direction are set as a set, and each of transfer electrodes provided in the set of pixels is independently controlled. .
転送方向に沿って連続して配置された少なくとも2つの転送電極毎を組として、転送時には当該組とされた転送電極に実質的に同相のクロックパルスを供給することを特徴とする撮像装置の制御装置。
In the control apparatus of the imaging device according to claim 9 or 10,
Control of an image pickup apparatus characterized in that at least two transfer electrodes arranged continuously along the transfer direction are used as a set, and clock pulses having substantially the same phase are supplied to the transfer electrodes set in the set during transfer. apparatus.
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