JP2007274174A - Solid-state imaging apparatus, and drive method thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To relieve the influence of transfer deterioration at a branch in a solid-state imaging apparatus for branching the horizontal transfer path of an imaging element by the branch to output an image signal with two outputs. <P>SOLUTION: The solid-state imaging apparatus 10 allows a horizontal transfer path 50 to transfer signal charges read from each light receiving element 46 by an imaging section 14 horizontally, branches the signal charge into a horizontal transfer paths 56, 58 at the branch 54 for outputting as an electric signal via output amplifiers 60, 62, and processes the signal charge at a pre-processor 22 and a signal processor 26. In this case, in a timing signal generator 32, the duty cycle and period of a drive signal supplied to a pre-branching electrode positioned at the pre-stage of the branch 54 and the duty cycle, and period of a drive signal supplied to the horizontal transmission paths 56, 58 are changed, thus lengthening the transfer time of the signal charge to the branch 54 from the pre-branching electrode and that of the signal charge to the horizontal transfer paths 56, 58 from the branch 54, and hence relieving the influence of the transmission deterioration at the branch 54. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体撮像装置に関し、とくに、撮像素子の水平転送路を途中で分岐して多出力により画像信号を出力する固体撮像装置および駆動方法に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to a solid-state imaging device and a driving method for outputting an image signal with multiple outputs by branching a horizontal transfer path of an imaging element in the middle.

従来より、1つの水平転送路で転送されてきた信号電荷を分岐電極によって複数に分岐し、分岐した信号電荷をそれぞれ別の出力回路で出力する固体撮像素子が存在する。たとえば特許文献1には、1つの水平転送路を分岐したものが開示されている。このように水平転送路を分岐することで、出力回路の帯域に制限されることなく読み出すことが可能になるため、高速化が可能になる。
特開平5−244340号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a solid-state imaging device that branches a signal charge transferred through one horizontal transfer path into a plurality of parts by branch electrodes and outputs the branched signal charges by separate output circuits. For example, Patent Document 1 discloses a device in which one horizontal transfer path is branched. By branching the horizontal transfer path in this way, it is possible to read without being limited to the bandwidth of the output circuit, so that the speed can be increased.
JP-A-5-244340

しかし、このような固体撮像素子では、分岐電極において信号電荷がうまく分岐されずに、他方の水平転送路に分岐されるはずの信号電荷が一方の水平転送路へ入り込んでしまうという転送効率の劣化が発生していた。   However, in such a solid-state imaging device, the signal charge is not branched well at the branch electrode, and the signal charge that should be branched to the other horizontal transfer path enters the one horizontal transfer path, and the transfer efficiency is deteriorated. Had occurred.

具体的に説明すると、たとえば1つの水平転送路から画素G1、画素R、画素G2、画素B、の順で転送されてきた信号電荷を、分岐電極で分岐し、画素G1および画素G2の信号電荷を一方の水平転送路へ供給し、画素R、および画素Bの信号電荷を他方の水平転送路へ供給する場合を考える。このとき撮像時の温度が低い場合等では、画素G1の信号電荷の一部が画素Rの信号電荷へ混入してしまっていた。   More specifically, for example, signal charges transferred in the order of pixel G1, pixel R, pixel G2, and pixel B from one horizontal transfer path are branched by a branch electrode, and signal charges of pixels G1 and G2 are branched. Is supplied to one horizontal transfer path, and the signal charges of the pixels R and B are supplied to the other horizontal transfer path. At this time, when the temperature during imaging is low, a part of the signal charge of the pixel G1 is mixed into the signal charge of the pixel R.

なおこのような転送効率の劣化、すなわち転送劣化は、撮像時の温度が低い場合以外にも、たとえば被写体の色温度が低い場合や高ISO感度の場合等でも発生する。とくに色温度が低い被写体の場合、同じ色の画素であっても混入する信号電荷の量が異なるようになっていた。具体的に説明すると、たとえば、色温度が低い被写体を撮像したことにより得られた画素G1、画素R、画素G2、および画素B の信号電荷がこの順で転送されてきた場合では、画素G1から画素Rへ混入する信号電荷の量が多いのに対し、画素G2から画素Bへ混入する信号電荷の量が少ない。その結果、画素Rおよび画素B に差が生じ、ノイズとなって画像に現れてしまっていた。   Such transfer efficiency deterioration, that is, transfer deterioration occurs not only when the temperature at the time of imaging is low, but also when the color temperature of the subject is low or when the ISO sensitivity is high. In particular, in the case of a subject having a low color temperature, the amount of mixed signal charge is different even for pixels of the same color. Specifically, for example, when the signal charges of the pixel G1, the pixel R, the pixel G2, and the pixel B obtained by imaging a subject with a low color temperature are transferred in this order, from the pixel G1 While the amount of signal charge mixed into the pixel R is large, the amount of signal charge mixed from the pixel G2 into the pixel B is small. As a result, a difference occurs between the pixel R and the pixel B, and noise appears in the image.

そこで本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、分岐電極における転送効率の劣化を解消し、良好な画像を作成することが可能な固体撮像素子の駆動方法、およびこの固体撮像素子を含む固体撮像装置の駆動方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention eliminates the disadvantages of the prior art, eliminates the deterioration of transfer efficiency at the branch electrode, and includes a solid-state image sensor driving method capable of creating a good image, and the solid-state image sensor. An object of the present invention is to provide a method for driving a solid-state imaging device.

上述の課題を解決するために、本発明では、固体撮像素子における分岐電極のすぐ前の電極である分岐前電極を駆動する駆動信号のデューティサイクルや周期を変更したり、また分岐後の信号電荷を転送する水平転送路を駆動する駆動信号のデューティサイクルや周期を変更して、分岐前電極から分岐電極への信号電荷の転送時間や、分岐電極から分岐後の信号電荷を転送する水平転送路への信号電荷の転送時間を、通常よりも長くする。   In order to solve the above-described problems, in the present invention, the duty cycle and period of a drive signal that drives a pre-branch electrode that is an electrode immediately before a branch electrode in a solid-state imaging device are changed, or signal charges after branching The horizontal transfer path that transfers the signal charge from the branch electrode to the branch electrode and the signal charge after branch from the branch electrode by changing the duty cycle and cycle of the drive signal that drives the horizontal transfer path The signal charge transfer time to is made longer than usual.

具体的に説明すると、本発明では、赤および青の画素の信号電荷の一部が緑の画素の信号電荷に入り込んでしまうと、ノイズとなって画像に表れてしまうことに着目し、分岐前電極から分岐電極へ赤および青の画素の信号電荷が転送される際の転送時間や、分岐電極から分岐後の信号電荷を転送する水平転送路へ赤および青の画素の信号電荷が転送される際の転送時間を通常よりも長くする。   Specifically, in the present invention, focusing on the fact that a part of the signal charge of the red and blue pixels enters the signal charge of the green pixel, it becomes noise and appears in the image. The signal charge of the red and blue pixels is transferred from the electrode to the branch electrode, and the signal charge of the red and blue pixels is transferred to the horizontal transfer path for transferring the signal charge after branching from the branch electrode. Make the transfer time longer than usual.

ここで、通常の転送時間とは、駆動信号のデューティサイクルや、周期を変更する前の転送時間であって、転送効率の劣化が発生していない、すなわち転送効率が維持されている際の転送時間である。たとえばデューティサイクルで説明すれば、通常の転送時間とは、デューティサイクルが50%、すなわちハイレベルとローレベルの時間が実質的に同じ場合の転送時間である。なおデューティサイクルとは、ハイレベルとローレベルとを周期的に行う場合に、ハイレベルとローレベルの時間的な関係であって、信号の1周期におけるハイレベルである時間の割合、すなわちデューティ比である。   Here, the normal transfer time is the transfer time before changing the duty cycle or cycle of the drive signal, and the transfer efficiency is not deteriorated, that is, the transfer is performed when the transfer efficiency is maintained. It's time. For example, in terms of the duty cycle, the normal transfer time is a transfer time when the duty cycle is 50%, that is, when the high level and low level times are substantially the same. Note that the duty cycle is a temporal relationship between the high level and the low level when the high level and the low level are periodically performed, and is the ratio of the time that is the high level in one cycle of the signal, that is, the duty ratio. It is.

このように赤および青の画素の信号電荷が転送される際の転送時間を通常の転送時間よりも長くすることによって、信号電荷を十分に移動させることが可能になり、その結果、赤や青の画素の信号電荷の一部が取り残されてしまうことにより、緑の画素の信号電荷に、取り残された赤や青の画素の信号電荷の一部が入り込んでしまうことを防ぐことが可能になる。   Thus, by making the transfer time when the signal charges of the red and blue pixels are transferred longer than the normal transfer time, it becomes possible to move the signal charges sufficiently. As a result, a part of the signal charge of the remaining pixel is left behind, so that it is possible to prevent a part of the signal charge of the remaining red and blue pixels from entering the signal charge of the green pixel. .

転送時間を通常の転送時間よりも長くする処理は、たとえば、温度、被写体の色温度、感度、または電気信号を読み出す速度等に応じて変更することが可能である。またデューティサイクルや周期をどの程度変更するかは、転送効率を算出することにより求めることが可能であり、この転送効率は、基準とする信号電荷を用いて算出することが可能である。   The process of making the transfer time longer than the normal transfer time can be changed according to, for example, the temperature, the color temperature of the subject, the sensitivity, or the speed at which the electric signal is read. Further, how much the duty cycle and period are changed can be obtained by calculating the transfer efficiency, and this transfer efficiency can be calculated by using the reference signal charge.

本発明によれば、分岐電極における転送効率の劣化を解消し、ノイズのない良好な画像を得ることが可能である。   According to the present invention, it is possible to eliminate the deterioration of transfer efficiency in the branch electrode and obtain a good image without noise.

次に添付図面を参照して本発明による固体撮像素子の駆動方法の実施例を詳細に説明する。図1は、本発明による固体撮像装置の実施例の構成を表すブロック図である。図1において、固体撮像装置10は、光学系12、撮像部14、アンプ電源部16、バイアス供給部18、ドライバ20、前処理部22、メモリ部24、信号処理部26、システム制御部28、操作部30、タイミング信号発生器32、メディアI/F回路34、メディア36およびモニタ38を含み、被写界からの入射光を基にしてディジタル画像信号を形成する装置である。   Next, embodiments of a method for driving a solid-state imaging device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention. In FIG. 1, a solid-state imaging device 10 includes an optical system 12, an imaging unit 14, an amplifier power supply unit 16, a bias supply unit 18, a driver 20, a preprocessing unit 22, a memory unit 24, a signal processing unit 26, a system control unit 28, The device includes an operation unit 30, a timing signal generator 32, a media I / F circuit 34, a media 36, and a monitor 38, and forms a digital image signal based on incident light from an object scene.

光学系12は、図示しない被写界からの入射光40を撮像部14にて操作部30の操作に応じた画像を結像させるAF(Automatic Focus)機能を有する。光学系12は操作部30のズーム操作や半押し操作に応じて画角や焦点距離を調整する。また光学系12は、入射光40を撮像部14にて操作部30の操作に応じた絞りに調節するAE(Automatic Exposure)機能を有する。光学系12は、入射光40をこのような機能により光線42に調整して、撮像部14に出射する。   The optical system 12 has an AF (Automatic Focus) function in which incident light 40 from an object field (not shown) is imaged by the imaging unit 14 according to the operation of the operation unit 30. The optical system 12 adjusts the angle of view and the focal length according to the zoom operation or half-press operation of the operation unit 30. The optical system 12 also has an AE (Automatic Exposure) function that adjusts the incident light 40 to an aperture according to the operation of the operation unit 30 by the imaging unit 14. The optical system 12 adjusts the incident light 40 to the light beam 42 by such a function and emits it to the imaging unit 14.

撮像部14には、図2に示すように固体撮像素子44が含まれる。図2は、固体撮像素子44において、被写界からの入射光が照射される面、すなわち、撮像面を概念的に示した図である。固体撮像素子44には、図示しないが、入射光42が入射される側に受光素子46の配設位置に対応して色フィルタセグメントが配される。固体撮像素子44は、入射光42を色分解し、この分解された色成分の光を受光素子46で信号電荷に変換し、電気信号を出力する機能を有する。なお本実施例では、正方格子配列の受光素子46を採用しているが、本発明はこれに限定するわけではなく、たとえばハニカム配列を採用することも可能である。   The imaging unit 14 includes a solid-state imaging device 44 as shown in FIG. FIG. 2 is a diagram conceptually showing a surface on which incident light from an object field is irradiated, that is, an imaging surface in the solid-state imaging device 44. Although not shown, the solid-state image sensor 44 is provided with a color filter segment on the side on which the incident light 42 is incident, corresponding to the arrangement position of the light receiving element 46. The solid-state image sensor 44 has a function of color-separating the incident light 42, converting the separated color component light into a signal charge by the light-receiving element 46, and outputting an electric signal. In the present embodiment, the light-receiving elements 46 having a square lattice arrangement are used. However, the present invention is not limited to this, and for example, a honeycomb arrangement can also be adopted.

また固体撮像素子44は、露出に応じて蓄積された信号電荷を垂直転送路48に読み出して、垂直方向に順次転送する。固体撮像素子44は、垂直転送路48と直交する方向に水平転送路50が形成される。垂直に転送された信号電荷は、水平転送路50に供給される。また平転送路50には水平駆動信号74が供給され、水平転送路50は、この水平駆動信号74に応動して信号電荷を分岐部54まで転送する。   Further, the solid-state imaging device 44 reads the signal charges accumulated according to the exposure to the vertical transfer path 48 and sequentially transfers them in the vertical direction. In the solid-state imaging device 44, a horizontal transfer path 50 is formed in a direction orthogonal to the vertical transfer path 48. The signal charge transferred vertically is supplied to the horizontal transfer path 50. Further, a horizontal drive signal 74 is supplied to the flat transfer path 50, and the horizontal transfer path 50 transfers signal charges to the branching unit 54 in response to the horizontal drive signal 74.

分岐部54は、水平転送路50の出力端52に接続し、バイアス供給部18からバイアス信号72が供給されて水平転送路50により転送されてきた信号電荷を分けるものである。本実施例では分岐部54に、水平転送路56および58がそれぞれ接続し、分岐部54によって分けられた信号電荷は、水平転送路56または水平転送路58のうちのどちらか一方に転送される。なお本実施例では、分岐部に2つの水平転送路56、58が接続し、分岐部は信号電荷を2つに分けてそれぞれの水平転送路56、58に供給しているが、本発明はこれに限定するわけではなく、分岐部に設ける水平転送路の数は任意に設定することが可能であり、また設けられた水平転送路の数に応じて任意に分岐することが可能である。   The branching unit 54 is connected to the output end 52 of the horizontal transfer path 50, and supplies the bias signal 72 from the bias supply unit 18 and divides the signal charge transferred by the horizontal transfer path 50. In the present embodiment, horizontal transfer paths 56 and 58 are connected to the branch section 54, and the signal charges divided by the branch section 54 are transferred to either the horizontal transfer path 56 or the horizontal transfer path 58. . In this embodiment, two horizontal transfer paths 56 and 58 are connected to the branching section, and the branching section divides the signal charge into two parts and supplies them to the respective horizontal transfer paths 56 and 58. However, the present invention is not limited to this, and the number of horizontal transfer paths provided in the branching section can be arbitrarily set, and can be arbitrarily branched according to the number of provided horizontal transfer paths.

水平転送路56および58は、分岐部54によって分岐された信号電荷を転送するものである。本実施例では水平転送路56、58のうち、分岐部54が接続している側と対向する側、すなわち出力側には、出力アンプ60および62がそれぞれ接続しており、水平転送路56、58は、分岐された信号電荷を出力アンプへと60、62へと転送する。また水平転送路56には水平駆動信号76aが、また水平転送路58には水平駆動信号76bがそれぞれ供給され、各水平転送路56、58はこの信号に応動して信号電荷を順次転送する。   The horizontal transfer paths 56 and 58 transfer the signal charges branched by the branching unit 54. In this embodiment, of the horizontal transfer paths 56 and 58, output amplifiers 60 and 62 are connected to the side facing the side to which the branching unit 54 is connected, that is, the output side, respectively. 58 transfers the branched signal charge to the output amplifier 60, 62. The horizontal transfer path 56 is supplied with a horizontal drive signal 76a, and the horizontal transfer path 58 is supplied with a horizontal drive signal 76b. The horizontal transfer paths 56 and 58 sequentially transfer signal charges in response to this signal.

出力アンプ60および62は、共にフローティングディフュージョンアンプであって、この出力アンプ60、62で信号電荷をアナログ電圧信号に変換する。本実施例では出力アンプ60、62はそれぞれ独立に駆動し、出力アンプ部60には電源ライン64が接続し、またおよび出力アンプ62には電源ライン66が接続する。なお電源ライン64および66は、アンプ電源部16とは独立に接続する。また出力アンプ60および62には、ドライバ20からリセット信号68および70がそれぞれ供給される。この他、固体撮像素子44には、オーバーフロードレイン(OFD)パルス80および垂直駆動信号82が供給される。   The output amplifiers 60 and 62 are both floating diffusion amplifiers. The output amplifiers 60 and 62 convert signal charges into analog voltage signals. In this embodiment, the output amplifiers 60 and 62 are driven independently, and the power line 64 is connected to the output amplifier unit 60 and the power line 66 is connected to the output amplifier 62. The power supply lines 64 and 66 are connected independently from the amplifier power supply unit 16. Further, reset signals 68 and 70 are supplied from the driver 20 to the output amplifiers 60 and 62, respectively. In addition, the solid-state imaging device 44 is supplied with an overflow drain (OFD) pulse 80 and a vertical drive signal 82.

このように固体撮像素子44は、出力アンプ60および62から2系統の出力信号82および84を前処理部22に出力する。このような構成の固体撮像素子44では、水平駆動信号76a、76bの周期を、たとえば水平駆動信号74の半分の周期にすることにより、出力アンプ60および62の周波数帯域が半分の帯域であっても高速読出しが可能になる。なお固体撮像素子44における水平転送については後段でさらに述べる。   In this way, the solid-state imaging device 44 outputs two systems of output signals 82 and 84 from the output amplifiers 60 and 62 to the preprocessing unit 22. In the solid-state imaging device 44 having such a configuration, the frequency bands of the output amplifiers 60 and 62 are halved by setting the period of the horizontal drive signals 76a and 76b to, for example, half the period of the horizontal drive signal 74. Can be read at high speed. The horizontal transfer in the solid-state imaging device 44 will be further described later.

図1に戻って、アンプ電源部16は、固体撮像素子44が含む出力アンプ部60および62に電源電力を供給する機能を有する。アンプ電源部16は、固体撮像素子44を1系統または2系統の出力にするかに応じて電源供給する。この電源供給は、信号処理部26からアンプ電源部16に供給される制御信号86により制御される。   Returning to FIG. 1, the amplifier power supply unit 16 has a function of supplying power to the output amplifier units 60 and 62 included in the solid-state imaging device 44. The amplifier power supply unit 16 supplies power depending on whether the solid-state image pickup device 44 has one or two outputs. This power supply is controlled by a control signal 86 supplied from the signal processing unit 26 to the amplifier power supply unit 16.

バイアス供給部18は、分岐部54にバイアス信号72を供給する機能を有する。バイアス信号72は、ゲインを規定するバイアス電圧として印加される。バイアス供給部18は、信号処理部26から供給される制御信号88により制御される。   The bias supply unit 18 has a function of supplying a bias signal 72 to the branch unit 54. The bias signal 72 is applied as a bias voltage that defines a gain. The bias supply unit 18 is controlled by a control signal 88 supplied from the signal processing unit 26.

ドライバ部20は、固体撮像素子44を駆動させる各種の駆動信号を供給する機能を有する。ドライバ部20には、タイミング信号発生器32から複数のタイミング信号90が供給される。ドライバ部20は、図3に示すように、OFDパルス出力部92、垂直(V)ドライバ94、水平直列(HS)ドライバ96、水平並列(HP)ドライバ98およびリセット(RS)ドライバ100を含む。   The driver unit 20 has a function of supplying various drive signals for driving the solid-state image sensor 44. The driver unit 20 is supplied with a plurality of timing signals 90 from the timing signal generator 32. As shown in FIG. 3, the driver unit 20 includes an OFD pulse output unit 92, a vertical (V) driver 94, a horizontal series (HS) driver 96, a horizontal parallel (HP) driver 98, and a reset (RS) driver 100.

図3は、図1に示すドライバの構成例を概念的に示したブロック図である。図3において、OFDパルス出力部92はOFDパルス78を固体撮像素子44に出力するものである。Vドライバ94は垂直駆動信号80を固体撮像素子44に出力するものである。HSドライバ96は水平駆動信号74を固体撮像素子44に出力するものである。HPドライバ98は水平駆動信号76を固体撮像素子44に出力するものである。水平駆動信号76は、水平駆動信号74の周期に比べて倍周期である。またRSドライバ100はリセット信号68および70を固体撮像素子44に出力するものである。   FIG. 3 is a block diagram conceptually showing a configuration example of the driver shown in FIG. In FIG. 3, an OFD pulse output unit 92 outputs an OFD pulse 78 to the solid-state image sensor 44. The V driver 94 outputs a vertical drive signal 80 to the solid-state imaging device 44. The HS driver 96 outputs a horizontal drive signal 74 to the solid-state imaging device 44. The HP driver 98 outputs a horizontal drive signal 76 to the solid-state imaging device 44. The horizontal drive signal 76 has a period twice that of the horizontal drive signal 74. The RS driver 100 outputs reset signals 68 and 70 to the solid-state imaging device 44.

図1に戻って、前処理部22はアナログフロントエンド(AFE)機能を有する。この機能は、供給されるアナログ電気信号82および84に対する相関二重サンプリング(CDS)によるノイズ除去と、このノイズ除去したアナログ電気信号のディジタル化、すなわちA/D変換とを含んでいる。前処理部22には、タイミング信号発生器32から、各系統の入力信号に対してノイズ除去およびA/D変換の前処理をさせるタイミング信号またはサンプリング信号106、108が供給される。前処理22には、2系統のアナログ電気信号82および84が供給される。前処理部22は、このタイミング信号106および108の供給に応じて2系統のディジタル信号110および112をメモリ部24に出力する。   Returning to FIG. 1, the preprocessing unit 22 has an analog front end (AFE) function. This function includes noise removal by correlated double sampling (CDS) on the supplied analog electrical signals 82 and 84 and digitization of this denoised analog electrical signal, ie A / D conversion. The preprocessing unit 22 is supplied with timing signals or sampling signals 106 and 108 for performing noise removal and A / D conversion preprocessing on the input signals of each system from the timing signal generator 32. Two systems of analog electrical signals 82 and 84 are supplied to the preprocessing 22. The preprocessing unit 22 outputs two systems of digital signals 110 and 112 to the memory unit 24 in response to the supply of the timing signals 106 and 108.

なお本実施例では、撮像部14からの出力が2系統であるため、前処理部20における処理も2系統であるが、本発明はこれに限定するわけではなく、たとえば固体撮像素子44の分岐部54において信号電荷を分岐しないために出力が1系統になった場合は、前処理部20は1系統の処理を行うことも可能である。   In the present embodiment, since the output from the imaging unit 14 is two systems, the processing in the preprocessing unit 20 is also two systems. However, the present invention is not limited to this, and for example, the branching of the solid-state imaging device 44 is performed. When the signal charge is not branched in the unit 54 and the output becomes one system, the preprocessing unit 20 can also perform one system process.

メモリ部24は、供給されるディジタル信号110および112を一時格納し、出力する機能を有する。メモリ部24は、バス114を介して供給される制御信号116に応じて入出力が制御される。メモリ部24は、制御信号116に応じて入力したディジタル信号110および108をディジタル信号118として、バス114、信号線120を介して信号処理部26に出力する。   The memory unit 24 has a function of temporarily storing and outputting the supplied digital signals 110 and 112. Input / output of the memory unit 24 is controlled according to a control signal 116 supplied via the bus 114. The memory unit 24 outputs the digital signals 110 and 108 input according to the control signal 116 as the digital signal 118 to the signal processing unit 26 via the bus 114 and the signal line 120.

信号処理部26は、供給されるディジタル信号118に信号処理を施し、制御信号を生成する機能を有する。信号処理部26は、電源制御機能部122、ゲイン制御機能部124、制御機能部122、AF制御機能部126、AE制御機能部128、AWB(Automatic White Balance)制御機能部130および配置変換機能部132を含む。電源制御機能部122は、システム制御部28でのたとえば、シーン判別により高速または低速読出しのいずれかに応じた制御信号86を生成する機能を有する。電源制御機能部122は生成した制御信号86をアンプ電源部16に出力する。   The signal processing unit 26 has a function of performing signal processing on the supplied digital signal 118 and generating a control signal. The signal processing unit 26 includes a power control function unit 122, a gain control function unit 124, a control function unit 122, an AF control function unit 126, an AE control function unit 128, an AWB (Automatic White Balance) control function unit 130, and an arrangement conversion function unit. Including 132. The power supply control function unit 122 has a function of generating a control signal 86 corresponding to either high speed or low speed reading by scene discrimination in the system control unit 28, for example. The power control function unit 122 outputs the generated control signal 86 to the amplifier power supply unit 16.

ゲイン制御機能部124は、水平転送路50からの信号電荷を分岐部54から水平転送路56および58のいずれに供給するかに応じた制御信号88を生成する機能を有する。ゲイン制御機能部124は、制御信号88をバイアス供給部18に出力する。バイアス供給部18はバイアス信号72を分岐部54に印加させる。また、AF制御機能部126は、生成した画像データを基に焦点調節する機能を有する。   The gain control function unit 124 has a function of generating a control signal 88 according to whether the signal charge from the horizontal transfer path 50 is supplied from the branching unit 54 to which of the horizontal transfer paths 56 and 58. The gain control function unit 124 outputs the control signal 88 to the bias supply unit 18. The bias supply unit 18 applies the bias signal 72 to the branch unit 54. The AF control function unit 126 has a function of adjusting the focus based on the generated image data.

AE制御機能部128は、生成した画像データを基に評価値を求めて、絞りおよびシャッタ速度を調節する機能を有する。AF制御機能部126およびAE制御機能部128は、調節に応じて図示しない制御信号を信号線120、バス114および信号線134を経てシステム制御部28に送る。AWB制御機能部130は、生成した画像データを基にホワイトバランスを調節する機能を有する。   The AE control function unit 128 has a function of obtaining an evaluation value based on the generated image data and adjusting the aperture and shutter speed. The AF control function unit 126 and the AE control function unit 128 send a control signal (not shown) to the system control unit 28 via the signal line 120, the bus 114, and the signal line 134 according to the adjustment. The AWB control function unit 130 has a function of adjusting white balance based on the generated image data.

配置変換機能部132は、2系統として高速読出しにより得られた画像データをたとえば画像の色フィルタセグメントの配列に対応した点順次の順に補正し、一枚の画像に合成する機能を有する。なお配置変換機能部132は、前処理部22からの出力が1系統出力の場合は、1系統出力用の配列変換処理を行う。   The arrangement conversion function unit 132 has a function of correcting image data obtained by high-speed reading as two systems in order of dot sequential order corresponding to the arrangement of color filter segments of an image, for example, and synthesizing the image data. If the output from the preprocessing unit 22 is a single-system output, the arrangement conversion function unit 132 performs an array conversion process for single-system output.

信号処理部26は、図示しないが、供給される画像データを基に同時化し、同時化した画像データを用いY/C信号を生成する機能、生成したY/C信号をたとえば液晶モニタ用の信号に変換する機能、および記録モードに応じて生成したY/C信号に対する圧縮や圧縮された信号を元に伸長し復元再生する機能も有する。記録モードには、JPEG(Joint Photographic Experts Group)、MPEG(Moving Picture Experts Group)およびRAWモード等がある。信号処理部26は、記録モードに処理された画像データを信号線120、バス114および信号線136からメディアI/F回路34に供給する。また、信号処理部26は、液晶モニタ用の信号138をモニタ38に出力する。   Although not shown, the signal processing unit 26 synchronizes on the basis of supplied image data, and generates a Y / C signal using the synchronized image data. The generated Y / C signal is, for example, a signal for a liquid crystal monitor. And a function of compressing the Y / C signal generated according to the recording mode and a function of decompressing and restoring the compressed signal based on the compressed signal. The recording mode includes JPEG (Joint Photographic Experts Group), MPEG (Moving Picture Experts Group), RAW mode, and the like. The signal processing unit 26 supplies the image data processed in the recording mode to the media I / F circuit 34 from the signal line 120, the bus 114, and the signal line 136. The signal processing unit 26 outputs a liquid crystal monitor signal 138 to the monitor 38.

システム制御部28は、後述する操作部30からの操作信号140に応じた各種の制御信号を生成する機能を有する。システム制御部28は、図示しないが設定・操作対応制御機能部を含む。設定・操作対応制御機能部は、操作部30からの操作信号140を設定条件として取得し、設定条件に応じて制御信号142を生成する。設定・操作対応制御機能部は、水平転送の出力を2出力/1出力のいずれの対応として動作させるかを制御する制御信号142を生成する。このようにシステム制御部28は、後述する動画モード設定、連写速度設定、シーン判定およびレリーズシャッタボタンの押圧操作に応じて水平転送を高速読出しするか否か判定し、生成した制御信号142をタイミング信号発生器32に出力する。システム制御部28は、この他、メモリ部24、信号処理部26およびメディアI/F回路34等も制御する。   The system control unit 28 has a function of generating various control signals according to an operation signal 140 from the operation unit 30 described later. The system control unit 28 includes a setting / operation correspondence control function unit (not shown). The setting / operation correspondence control function unit acquires the operation signal 140 from the operation unit 30 as a setting condition, and generates a control signal 142 according to the setting condition. The setting / operation correspondence control function unit generates a control signal 142 for controlling whether the output of horizontal transfer is operated as a correspondence between two outputs or one output. In this way, the system control unit 28 determines whether or not to read out the horizontal transfer at a high speed in accordance with a moving image mode setting, a continuous shooting speed setting, a scene determination, and a release shutter button pressing operation, which will be described later, and generates the generated control signal 142. Output to the timing signal generator 32. In addition, the system control unit 28 also controls the memory unit 24, the signal processing unit 26, the media I / F circuit 34, and the like.

操作部30は、図示しないが電源スイッチ、ズームボタン、メニュー表示切換スイッチ、選択キー、動画モード設定部、連写速度設定部およびレリーズシャッタボタンを含む。電源スイッチは、固体撮像装置10の電源投入/退避をもたらすものである。ズームボタンは、被写体を含む被写界の画角を変更し、この変更に応じた被写体の焦点距離を調整するものである。メニュー表示切換スイッチは、液晶モニタに表示されるメニューを切り替えて、選択カーソルを移動させるスイッチで、たとえば十字キー等がある。選択キーは、選択したメニュー項目を選択するキーである。   Although not shown, the operation unit 30 includes a power switch, a zoom button, a menu display changeover switch, a selection key, a moving image mode setting unit, a continuous shooting speed setting unit, and a release shutter button. The power switch causes the solid-state imaging device 10 to be turned on / off. The zoom button changes the angle of view of the object field including the subject and adjusts the focal length of the subject according to the change. The menu display changeover switch is a switch for changing the menu displayed on the liquid crystal monitor and moving the selection cursor, and includes, for example, a cross key. The selection key is a key for selecting the selected menu item.

動画モード設定部は、動画を液晶モニタに表示させるか否かを決定する、たとえばフラグの値で設定する。この設定により固体撮像装置10は、モニタ38に取り込んだ被写界像をスルー画表示させる。動画モード設定部には、解像度および表示フレーム数および連写速度を設定する項目がある。解像度の項目は、たとえばHDTV(High-Definition TeleVision)規格/標準であるVGA(Video Graphics Array)規格の解像度を選択する項目である。また、表示フレーム数は、30/15のいずれかを選択する項目である。   The moving image mode setting unit determines whether to display a moving image on the liquid crystal monitor, for example, by setting a flag value. With this setting, the solid-state imaging device 10 displays the scene image captured on the monitor 38 as a through image. The moving image mode setting section includes items for setting the resolution, the number of display frames, and the continuous shooting speed. The item of resolution is an item for selecting the resolution of the VGA (Video Graphics Array) standard which is, for example, the HDTV (High-Definition TeleVision) standard / standard. The number of display frames is an item for selecting either 30/15.

連写速度設定部は、連写速度を複数設けて、連写する際の速度を設定するもので、2出力/1出力に応じて設定する。連写速度は、ある画素数の画像に対して連写速度を設定する項目である。連写速度は、連写枚数閾値より少ない連写枚数とこの閾値以上の連写枚数の設定から、前者を1出力とし、後者を2出力として固体撮像素子を動作させる。   The continuous shooting speed setting unit is provided with a plurality of continuous shooting speeds and sets the speed for continuous shooting, and is set according to 2 outputs / 1 output. The continuous shooting speed is an item for setting the continuous shooting speed for an image having a certain number of pixels. With regard to the continuous shooting speed, the solid imaging device is operated with the former being set as one output and the latter being set as two outputs based on the setting of the number of continuous shots smaller than the threshold for the number of continuous shots and the number of continuous shots greater than this threshold.

レリーズシャッタボタンは、半押し/全押し操作に応じて固体撮像装置10の動作タイミングや動作モードを選択する機能を有する。レリーズシャッタボタンは、半押し操作に応じてAEおよびAFの動作をさせる。この動作は動画表示で得られる画像を用いて適正とする絞り、シャッタ速度および合焦距離を求める。また、レリーズシャッタボタンは、全押し操作により記録開始/記録終了のタイミングをシステム制御部28に操作信号140として送り、固体撮像装置10の設定モードに応じた動作タイミングを提供する。設定モードには、静止画記録および動画記録等がある。   The release shutter button has a function of selecting an operation timing and an operation mode of the solid-state imaging device 10 according to a half-press / full-press operation. The release shutter button activates AE and AF in response to a half-press operation. In this operation, an appropriate aperture, shutter speed and focus distance are obtained using an image obtained by moving image display. Further, the release shutter button sends the recording start / recording end timing as the operation signal 140 to the system control unit 28 by a full press operation, and provides the operation timing according to the setting mode of the solid-state imaging device 10. Setting modes include still image recording and moving image recording.

タイミング信号発生器32は、撮像部14の固体撮像素子44に対して垂直および水平同期信号、フィールドシフトゲート信号、垂直および水平タイミング信号、ならびにOFDパルスやリセット信号等、各種のタイミング信号を生成する機能を有する。この機能は、システム制御部28からの制御信号142に応じて各種のタイミング信号80、106および108を生成する。タイミング信号発生器32は、各種のタイミング信号90をドライバ20に出力する。タイミング信号発生器32は、基準クロック信号を発生する機能を有し、とくに、水平タイミング信号を生成する。タイミング信号発生器32は、この水平タイミング信号を分周して、2つの周波数の水平タイミング信号を生成する。タイミング信号発生器32は、システム制御部28からの制御信号142に応じて少なくとも、サンプリング信号106および108のいずれか一方を1系統出力させるように出力する。このように動作させることで固体撮像装置10の電力消費を抑制することができる。   The timing signal generator 32 generates various timing signals such as vertical and horizontal synchronization signals, field shift gate signals, vertical and horizontal timing signals, and OFD pulses and reset signals for the solid-state imaging device 44 of the imaging unit 14. It has a function. This function generates various timing signals 80, 106 and 108 in response to a control signal 142 from the system control unit 28. The timing signal generator 32 outputs various timing signals 90 to the driver 20. The timing signal generator 32 has a function of generating a reference clock signal, and particularly generates a horizontal timing signal. The timing signal generator 32 divides the horizontal timing signal to generate a horizontal timing signal having two frequencies. In response to the control signal 142 from the system control unit 28, the timing signal generator 32 outputs at least one of the sampling signals 106 and 108 to output one system. By operating in this way, power consumption of the solid-state imaging device 10 can be suppressed.

メディアI/F回路34は、たとえば扱う記録媒体に応じて画像データの記録/再生を制御するインタフェース制御機能を有する。メディアI/F回路34は、画像データ144を半導体記録媒体であるPC(Personal Computer)カードに対する書込み/読出し制御したりUSB(Universal Serial Bus)コントローラの内蔵にともないバス144を介して供給される画像データ136の書込み/読出し制御したりすることができる。メディア36には、各種の半導体カードの規格がある。   The media I / F circuit 34 has an interface control function for controlling recording / reproduction of image data in accordance with, for example, a recording medium to be handled. The media I / F circuit 34 controls writing / reading of image data 144 to / from a PC (Personal Computer) card which is a semiconductor recording medium or an image supplied via a bus 144 when a USB (Universal Serial Bus) controller is built in. Data 136 can be written / read out. The media 36 has various semiconductor card standards.

モニタ38には、液晶モニタ等が用いられる。モニタ38は、信号処理部26から供給される画像データ138を表示する。このように構成することで、水平転送路50からの信号電荷読出しを高速読出しにて2出力/低速読出しにて1出力にすることにより固体撮像装置10を最適に動作させることができる。   As the monitor 38, a liquid crystal monitor or the like is used. The monitor 38 displays the image data 138 supplied from the signal processing unit 26. With this configuration, the solid-state imaging device 10 can be optimally operated by setting the signal charge readout from the horizontal transfer path 50 to 2 outputs for high speed readout and 1 output for low speed readout.

以上のような構成の固体撮像装置10には、撮像部14を含み被写界像を撮像してディジタル画像信号を形成する装置が該当し、たとえば、ディジタルカメラ、電子スチルカメラ、画像入力装置、ムービーカメラ、カメラが設けられた携帯電話、または、被写体を撮像してシールに印刷する装置等が挙げられるが、本発明はこれらに限定するわけではない。また本発明では、各部の構成を本実施例に限定するわけではなく、固体撮像装置10に応じて任意の構成を採用することが可能である。   The solid-state imaging device 10 having the above configuration corresponds to a device that includes the imaging unit 14 and captures a scene image to form a digital image signal. For example, a digital camera, an electronic still camera, an image input device, Examples include a movie camera, a mobile phone provided with a camera, or an apparatus that captures an image of a subject and prints it on a sticker. However, the present invention is not limited thereto. In the present invention, the configuration of each unit is not limited to the present embodiment, and an arbitrary configuration can be adopted according to the solid-state imaging device 10.

このような分岐部54を含む固体撮像素子44において、アナログ電気信号の読み出しは、たとえば以下のように行われる。図4は図1の固体撮像素子における水平転送路を上から見た図を概念的に示した図である。また、図5(a)に、図4に示す水平転送路50および水平転送路56を拡大したものを概念的に示し、図5(b)に、図5(a)における一点鎖線IV−IVで断裁した際の断面を概念的に示す。また、図6(a)に図4に示す水平転送路50および水平転送路56を拡大したものを概念的に示し、図6(b)に図6(a)における一点鎖線VII−VIIで水平転送路50および水平転送路58を断裁した際の断面を概念的に示す。   In the solid-state imaging device 44 including such a branching unit 54, the analog electric signal is read out as follows, for example. FIG. 4 is a diagram conceptually showing a view of the horizontal transfer path in the solid-state imaging device of FIG. 1 as viewed from above. FIG. 5A conceptually shows an enlarged view of the horizontal transfer path 50 and the horizontal transfer path 56 shown in FIG. 4, and FIG. 5B shows a one-dot chain line IV-IV in FIG. The section when cut by is conceptually shown. FIG. 6A conceptually shows an enlarged view of the horizontal transfer path 50 and the horizontal transfer path 56 shown in FIG. 4, and FIG. 6B shows a horizontal line indicated by an alternate long and short dash line VII-VII in FIG. A cross section when the transfer path 50 and the horizontal transfer path 58 are cut is conceptually shown.

本実施例では、水平転送路50において、信号電荷を、色の属性が、G、R、G、Bの順に転送し、分岐部54で、色の属性がRおよびBの信号電荷を水平転送路56へ、色の属性がGの信号電荷を水平転送路58へ分岐する。水平転送路50、56、58には、複数の転送素子が形成されている。1つの転送素子は、多結晶シリコン(Poly-Silicon)からなる2つの電極と、シリコン基板の表面付近の不純物層とにより形成されている。2つの電極の下にある2つの不純物層は、その構成が互いに異なる。このため、2つの電極に同電位の駆動信号を印加することにより、階段状のポテンシャル電位が形成される。なお分岐部54も同様に2つの電極からなる転送素子である。以下では、1つの転送素子と、当該転送素子に含まれる2つの電極とを同一の参照符号で示す。たとえば、「分岐部54」は転送素子を示し、「電極54」は、分岐部54の2つの電極を示す。   In this embodiment, the signal charges are transferred in the order of G, R, G, B in the color attributes in the horizontal transfer path 50, and the signal charges in the color attributes R and B are horizontally transferred in the branch unit 54. The signal charge having the color attribute G is branched to the horizontal transfer path 58 to the path 56. In the horizontal transfer paths 50, 56, and 58, a plurality of transfer elements are formed. One transfer element is formed by two electrodes made of polycrystalline silicon (Poly-Silicon) and an impurity layer near the surface of the silicon substrate. The two impurity layers under the two electrodes have different configurations. For this reason, a staircase-like potential potential is formed by applying a drive signal having the same potential to the two electrodes. Similarly, the branching portion 54 is a transfer element including two electrodes. Hereinafter, one transfer element and two electrodes included in the transfer element are denoted by the same reference numerals. For example, “branch portion 54” indicates a transfer element, and “electrode 54” indicates two electrodes of the branch portion 54.

水平転送路50は、図4に示すように、左側に位置する分岐部54の電極HSLに向かって右側から、ポリシリコン電極HS2、HS1、HS4、HS3、HS4、HS1、HS2およびHS3が、この順に、かつこれを繰り返し単位として形成される。また、電極HSLの右隣、すなわち図9における水平転送路50の出力端側の電極HS3の左隣には、電極HLが設けられている。この電極HLについては後段で詳細に説明する。   As shown in FIG. 4, the horizontal transfer path 50 includes polysilicon electrodes HS2, HS1, HS4, HS3, HS4, HS1, HS2, and HS3 from the right side toward the electrode HSL of the branch portion 54 located on the left side. In order, this is formed as a repeating unit. Further, the electrode HL is provided on the right side of the electrode HSL, that is, on the left side of the electrode HS3 on the output end side of the horizontal transfer path 50 in FIG. The electrode HL will be described in detail later.

水平転送路56は、図4、図5に示すように、分岐部54の電極HSLから出力アンプ60に向かって順に、4つのポリシリコン電極HP1、HP2、HP1、HP2およびOG(Output Gate)電極が形成される。OG電極の左隣にはフローティングディヒュージョン(FD)が形成される。さらに、FDの左隣には、リセット電極RSが形成される。最後に、リセット電極の左隣には、リセットドレインRDが形成される。   As shown in FIGS. 4 and 5, the horizontal transfer path 56 includes four polysilicon electrodes HP1, HP2, HP1, HP2, and OG (Output Gate) electrodes in order from the electrode HSL of the branching portion 54 toward the output amplifier 60. Is formed. A floating diffusion (FD) is formed on the left side of the OG electrode. Further, a reset electrode RS is formed on the left side of the FD. Finally, a reset drain RD is formed on the left side of the reset electrode.

また水平転送路58は、図4、図6に示すように、分岐部54の電極HSLから出力アンプ60に向かって順に、5つのポリシリコン電極HP2、HP1、HP2、HP1、HP2およびOG(Output Gate)電極が形成される。水平転送路58は、水平転送路56の電極数よりも1個多く形成される点に特徴がある。なおOG電極から左側、すなわちOG電極の左隣に配置されるフローティングディヒュージョン、このフローティングディヒュージョンの左側に配置されるリセット電極、および、このリセット電極の左側に配置されるリセットドレインについては、水平転送路56と同様である。   As shown in FIGS. 4 and 6, the horizontal transfer path 58 includes five polysilicon electrodes HP2, HP1, HP2, HP1, HP2, and OG (Output) in order from the electrode HSL of the branching section 54 to the output amplifier 60. Gate) electrode is formed. The horizontal transfer path 58 is characterized in that it is formed by one more than the number of electrodes of the horizontal transfer path 56. Note that the floating diffusion arranged on the left side of the OG electrode, that is, the left side of the OG electrode, the reset electrode arranged on the left side of the floating diffusion, and the reset drain arranged on the left side of the reset electrode are horizontal. This is the same as the transfer path 56.

図5の一点鎖線IV−IVで示すように、左端のリセットドレインRDから水平転送路56の電極HP1まで、さらに分岐部54から水平転送路50の電極HLまでを破断すると、この断面が示すように、図示しないP型のシリコン基板内の各電極の直下に不純物層が形成される。不純物層には、イオン注入法等を用いて不純物をドープさせ、ドープする不純物の種類およびその濃度によりポテンシャル電位の大きさが変わる。また、不純物層の直上に形成される電極に印加される駆動信号の電圧レベルに応じて後述するように、所定のポテンシャル電位が形成される。   As shown by the one-dot chain line IV-IV in FIG. 5, when the leftmost reset drain RD to the electrode HP1 of the horizontal transfer path 56 and further from the branch portion 54 to the electrode HL of the horizontal transfer path 50 are broken, this section shows In addition, an impurity layer is formed immediately below each electrode in a P-type silicon substrate (not shown). The impurity layer is doped with an impurity using an ion implantation method or the like, and the potential potential changes depending on the type and concentration of the impurity to be doped. In addition, a predetermined potential potential is formed as will be described later in accordance with the voltage level of the drive signal applied to the electrode formed immediately above the impurity layer.

なお図6(b)に示す断面においても同様に、P型のシリコン基板と各電極の直下に不純物層が形成される。この不純物層も多結晶シリコンの電極の大きさに応じてそれぞれ区切られ、区切られた不純物層は、供給される駆動信号の電圧レベルに応じて所定のポテンシャルが形成されるように濃度が調整されている。   Similarly, in the cross section shown in FIG. 6B, an impurity layer is formed immediately below the P-type silicon substrate and each electrode. This impurity layer is also divided according to the size of the polycrystalline silicon electrode, and the concentration of the divided impurity layer is adjusted so that a predetermined potential is formed according to the voltage level of the supplied drive signal. ing.

次に各電極に供給する駆動信号について説明すると、電極HS1、HS2、HS3、HS4には、駆動信号φHS1、φHS2、φHS3、φHS4がそれぞれ供給される。また図示しないが電極HSLには、駆動信号φHSLが供給される。駆動信号φHSLは一定のバイアス電圧である。電極HSには、駆動信号φHSが供給される。電極HP1およびHP2には、駆動信号φHP1およびφHP2が供給される。電極OGには駆動信号φOGが供給される。この駆動信号φOGは一定電圧の信号である。また、電極RSには駆動信号φRSが供給される。さらに、リセットドレインRDには駆動信号φRDが供給される。この駆動信号φRDは電源電圧の信号である。   Next, drive signals supplied to the electrodes will be described. Drive signals φHS1, φHS2, φHS3, and φHS4 are supplied to the electrodes HS1, HS2, HS3, and HS4, respectively. Although not shown, the drive signal φHSL is supplied to the electrode HSL. The drive signal φHSL is a constant bias voltage. A drive signal φHS is supplied to the electrode HS. Drive signals φHP1 and φHP2 are supplied to the electrodes HP1 and HP2. A drive signal φOG is supplied to the electrode OG. The drive signal φOG is a constant voltage signal. The drive signal φRS is supplied to the electrode RS. Further, the drive signal φRD is supplied to the reset drain RD. This drive signal φRD is a power supply voltage signal.

これらの駆動信号についてのタイミングを図7に示す。駆動信号それぞれの位相について説明すると、駆動信号φHS1およびφHS3は、駆動信号φHS2およびφHS4と180°位相が異なる2相駆動信号である。また、駆動信号φHP1と駆動信号φHP2は、互いに逆位相であり、2相駆動信号である。   The timing for these drive signals is shown in FIG. The phases of the drive signals will be described. The drive signals φHS1 and φHS3 are two-phase drive signals that are 180 ° out of phase with the drive signals φHS2 and φHS4. Further, the drive signal φHP1 and the drive signal φHP2 are in opposite phases and are two-phase drive signals.

また各駆動信号の周期について説明すると、駆動信号φHS1〜φHS4は、駆動信号φHP1、φHP2の半分の周期である。すなわち、駆動信号φHS1〜φHS4の駆動信号は、駆動信号φHP1、φHP2の倍周波数である。駆動信号φRSは、図7に示すように、たとえばt=1、t=5、・・・と、4n+1のタイミングでレベル“H”を供給する。変数nはゼロを含む整数である。出力信号OS1およびOS2は、図7に示すように出力される。   The cycle of each drive signal will be described. The drive signals φHS1 to φHS4 are half the cycle of the drive signals φHP1 and φHP2. That is, the drive signals φHS1 to φHS4 have a double frequency of the drive signals φHP1 and φHP2. As shown in FIG. 7, the drive signal φRS supplies the level “H” at the timing of 4n + 1, for example, t = 1, t = 5,. The variable n is an integer including zero. Output signals OS1 and OS2 are output as shown in FIG.

これらの駆動信号により、水平転送される信号電荷の流れを説明する。各駆動信号が水平転送路50、56、58に印加されたときに、水平転送路50、56、58に形成されるポテンシャルを図8、図9に示し、またそのときの信号電荷の転送状況を水平転送路の上から見たものを図10に示す。図8〜図10の各時刻は、図7に示す各時刻と対応し、たとえば図8(a)、図9(a)、図10(a)は、図7における時刻t=1と対応している。他も同様である。   The flow of signal charges that are horizontally transferred by these drive signals will be described. FIGS. 8 and 9 show the potentials formed in the horizontal transfer paths 50, 56 and 58 when each drive signal is applied to the horizontal transfer paths 50, 56 and 58, and the signal charge transfer status at that time. FIG. 10 shows a view from above on the horizontal transfer path. Each time in FIGS. 8 to 10 corresponds to each time shown in FIG. 7, for example, FIGS. 8 (a), 9 (a), and 10 (a) correspond to time t = 1 in FIG. ing. Others are the same.

図8は、水平転送路50、および水平転送路56についてのポテンシャルを示したものであり、図5(b)を簡略化したものもポテンシャルの位置を示すために合わせて記載してある。同様に、図9は、水平転送路50、および水平転送路58についてのポテンシャルを示したものであり、図6(b)を簡略化したものもポテンシャルの位置を示すために合わせて記載してある。   FIG. 8 shows potentials for the horizontal transfer path 50 and the horizontal transfer path 56, and a simplified version of FIG. 5B is also shown in order to show the position of the potential. Similarly, FIG. 9 shows potentials for the horizontal transfer path 50 and the horizontal transfer path 58, and a simplified version of FIG. 6B is also described to show the position of the potential. is there.

図示しないが駆動信号φHSLが供給されることにより、駆動信号φHSLの供給される電極HSLの直下には、図8、図9に示すように、常に固定されている基準レベル146のポテンシャル電位と、水平転送路50から供給される信号電荷の逆流を防ぐポテンシャル障壁(バリア)148が形成される。   Although not shown, when the drive signal φHSL is supplied, immediately below the electrode HSL to which the drive signal φHSL is supplied, the potential potential of the reference level 146 that is always fixed, as shown in FIGS. A potential barrier (barrier) 148 that prevents the backflow of signal charges supplied from the horizontal transfer path 50 is formed.

図8、9、10を用いて、供給される駆動信号に応じて変化して形成されるポテンシャルと、この一定のポテンシャル146、148による信号電荷の移動を説明する。なお分かり易くするために、分岐部54と一方の水平転送路56における転送と、分岐部54と一方の水平転送路58における転送とに分けて説明する。最初に、図8を用いて、水平転送路56での信号電荷の転送を説明する。なお以下では、色R、GおよびBに対応する信号電荷を信号電荷R、GおよびBという。   The potential formed by changing according to the supplied drive signal and the movement of the signal charge by the constant potentials 146 and 148 will be described with reference to FIGS. For the sake of easy understanding, the description will be divided into transfer in the branch unit 54 and one horizontal transfer path 56 and transfer in the branch unit 54 and one horizontal transfer path 58. First, the transfer of signal charges in the horizontal transfer path 56 will be described with reference to FIG. Hereinafter, the signal charges corresponding to the colors R, G, and B are referred to as signal charges R, G, and B.

図8(a)に示すように、時刻t=1にて、水平転送路58の電極それぞれに、レベル“H”の駆動信号φHL、定バイアス電圧の駆動信号φHSL、およびレベル“L”の駆動信号φHP1が供給される。このときたとえば信号電荷Gが分岐部54で保持されているとすると、電極HSLに隣接する図示しない電極HP1の不純物層は、レベル“L”の供給により、破線150で示すような、信号電荷Gが水平転送路56に混入しない程度のポテンシャル電位またはバリアを生成する
また、分岐部54に隣接するもう一方の電極HP2には、レベル“H”の駆動信号φHP2が供給されるため、信号電荷Gが水平転送路58に流入するように、基準レベルより低いポテンシャル電位152が生成される。このとき信号電荷Gは、基準レベル146およびポテンシャル電位152の両方パケットに存在するようになる。
As shown in FIG. 8A, at time t = 1, the level “H” driving signal φHL, the constant bias voltage driving signal φHSL, and the level “L” driving are applied to the electrodes of the horizontal transfer path 58, respectively. Signal φHP1 is supplied. At this time, for example, if the signal charge G is held by the branching portion 54, the impurity layer of the electrode HP1 (not shown) adjacent to the electrode HSL is supplied with the level “L”, and the signal charge G as shown by the broken line 150 is supplied. Generates a potential or barrier that does not mix with the horizontal transfer path 56. The other electrode HP2 adjacent to the branch portion 54 is supplied with the drive signal φHP2 of level "H", so that the signal charge G So as to flow into the horizontal transfer path 58, a potential potential 152 lower than the reference level is generated. At this time, the signal charge G is present in both packets of the reference level 146 and the potential potential 152.

電極HP2およびHP1の直下には、図5(b)に示すように不純物層154および156が形成されているため、レベル“H”が供給されると、ポテンシャル電位は基準レベル146より一段低いレベルと最深のレベルとが階段状に形成される。また、レベル“L”が供給されると、ポテンシャル電位は、基準レベル146より一段高いレベルと基準レベル146と同レベルの階段状になる。これにより、形成されるパケットは、信号電荷の転送方向に向かって順に、階段状にレベルが低下したものとなり、時刻t=1で水平転送路56には、信号電荷Rと信号電荷Bが転送素子1つおきに保持される。   Immediately below the electrodes HP2 and HP1, impurity layers 154 and 156 are formed as shown in FIG. 5B. Therefore, when the level “H” is supplied, the potential potential is one level lower than the reference level 146. And the deepest level are formed in steps. Further, when the level “L” is supplied, the potential potential is one level higher than the reference level 146 and has the same level as the reference level 146. As a result, the level of the packet formed decreases stepwise in the direction toward the signal charge transfer direction, and the signal charge R and the signal charge B are transferred to the horizontal transfer path 56 at time t = 1. Every other element is held.

次に時刻t=2にて図7に示すように、駆動信号φHLがレベル“H”で電極HLに印加される。この印加により電極HLの不純物層は、ポテンシャル電位148と基準レベル146を生成する。このポテンシャル電位の形成により電極HLは、電極HSLとの間にパケットを形成し、このパケットに信号電荷Rが保持される。また電極HSLにおけるパケットに蓄積されていた信号電荷Gは、図示しない紙面の手前側に位置する水平転送路58側の電極HP2に移動する。この状態の信号電荷Gを破線で示す。   Next, at time t = 2, as shown in FIG. 7, the drive signal φHL is applied to the electrode HL at the level “H”. By this application, the impurity layer of the electrode HL generates a potential potential 148 and a reference level 146. Due to the formation of this potential potential, the electrode HL forms a packet between the electrode HSL and the signal charge R is held in this packet. Further, the signal charge G accumulated in the packet in the electrode HSL moves to the electrode HP2 on the horizontal transfer path 58 located on the front side of the paper (not shown). The signal charge G in this state is indicated by a broken line.

次に時刻t=3にて図7に示すように、電極HLには駆動信号φHLがレベル“L”で印加される。この印加により電極HL、および電極HSLポテンシャル電位は、時刻t=1の状態になる。よって時刻t=2で電極HLに形成されたパケットに保持されていた信号電荷Rが、このポテンシャル電位の形成により分岐部54まで移動する。   Next, at time t = 3, as shown in FIG. 7, the drive signal φHL is applied to the electrode HL at the level “L”. By this application, the electrode HL and the electrode HSL potential potential are in a state at time t = 1. Therefore, the signal charge R held in the packet formed on the electrode HL at time t = 2 moves to the branching portion 54 due to the formation of this potential potential.

このとき、電極HSLに隣接する水平転送路56の電極HP1には、レベル“H”の駆動信号φHP1が供給されるため、電極HP1に対応する不純物層に形成されるポテンシャル電位は、破線160で示すように基準レベル146よりも低いポテンシャル電位になる。またこのとき、水平転送路58の電極HP2側では、レベル“L”の駆動信号φHP2が供給されるために破線158に示すように基準レベル146よりも高いポテンシャル電位が生成される。よって信号電荷Rは、基準レベル146およびポテンシャル電位160の両方パケットに存在するようになる。   At this time, since the drive signal φHP1 of level “H” is supplied to the electrode HP1 of the horizontal transfer path 56 adjacent to the electrode HSL, the potential potential formed in the impurity layer corresponding to the electrode HP1 is indicated by a broken line 160 As shown, the potential is lower than the reference level 146. At this time, since the drive signal φHP2 of level “L” is supplied on the electrode HP2 side of the horizontal transfer path 58, a potential potential higher than the reference level 146 is generated as indicated by a broken line 158. Therefore, the signal charge R is present in both the reference level 146 and potential potential 160 packets.

また時刻t=3において、電極HP1に隣接する電極HP2にはレベル“L”の駆動信号φHP2が印加される。これにより不純物層154および156は、ポテンシャル電位148および基準レベル146のレベルを形成する。また、電極HP2に隣接する電極HP1にはレベル“H”の駆動信号φHP1が印加される。これにより不純物層154および156は、基準レベル146より1段低いレベルと、最深のポテンシャル電位とを形成する。さらに、隣接する電極HP2では、供給されるレベル“L”によって、ポテンシャル電位148と基準レベル146とが形成される。この結果、時刻t=2にて電極HP1に形成されていたパケットに保持された信号電荷Bは電極HP1に形成されるパケットに移動する。また、時刻t=2で電極OGに隣接する電極HP2におけるパケットに存在していた信号電荷Rは、このポテンシャル電位の上昇により、電極OGを介してFDに転送される。   At time t = 3, the drive signal φHP2 of level “L” is applied to the electrode HP2 adjacent to the electrode HP1. Thus, impurity layers 154 and 156 form a potential potential 148 and a reference level 146 level. A drive signal φHP1 of level “H” is applied to the electrode HP1 adjacent to the electrode HP2. Thus, impurity layers 154 and 156 form a level one step lower than reference level 146 and the deepest potential potential. Further, in the adjacent electrode HP2, a potential potential 148 and a reference level 146 are formed by the supplied level “L”. As a result, the signal charge B held in the packet formed on the electrode HP1 at time t = 2 moves to the packet formed on the electrode HP1. Further, the signal charge R present in the packet in the electrode HP2 adjacent to the electrode OG at time t = 2 is transferred to the FD via the electrode OG due to the increase in potential potential.

次に時刻t=4にて電極HLにレベル“H”の駆動信号φHLが供給されて、時刻t=2と同じポテンシャルが形成され、電極HLに形成されるパケットに信号電荷Gが保持される。また電極HSLでは、電極HSLに隣接する電極HP2におけるポテンシャル電位が、破線158で示すように、基準レベル146より高いポテンシャルの状態にあり、また、電極HSLに隣接する電極HP1におけるポテンシャル電位が、破線160で示すように、基準レベル146より低いポテンシャルの状態にある。よって、分岐部54の信号電荷Rは、図示しない紙面の奥側の水平転送路56の電極HP1に形成されるパケットに向かって移動する。   Next, at time t = 4, the level “H” driving signal φHL is supplied to the electrode HL, the same potential as at time t = 2 is formed, and the signal charge G is held in the packet formed at the electrode HL. . In the electrode HSL, the potential potential at the electrode HP2 adjacent to the electrode HSL is in a state of a potential higher than the reference level 146 as indicated by the broken line 158, and the potential potential at the electrode HP1 adjacent to the electrode HSL is broken. As indicated by 160, the potential is lower than the reference level 146. Therefore, the signal charge R of the branching portion 54 moves toward a packet formed on the electrode HP1 of the horizontal transfer path 56 on the back side of the paper (not shown).

次に時刻t=5にて、電極HLにレベル“L”の駆動信号φHLが供給されるため、電極HLと対応する不純物層は時刻t=1と同じポテンシャル電位を形成するようになる。よって、それまで電極HLにおけるパケットに蓄積されていた信号電荷Gが、電極HLから電極HSLへ転送される。また分岐部54に隣接する水平転送路56側の電極HP1は、また時刻t=1と同様にポテンシャル電位158を形成し、電極HSLへ転送されてきた信号電荷Gに対するポテンシャル障壁となって水平転送路56に混入しないようにする。一方、分岐部54に隣接する水平転送路58側の電極HP2には、信号電荷Gが水平転送路58に流入するように、基準レベルより低いポテンシャル電位152が生成される。よって、信号電荷Gは、基準レベル146およびポテンシャル電位152の両方に存在するようになる。以上のようにして分岐部54から水平転送路56へ信号電荷R、および信号電荷Bが供給される。   Next, at time t = 5, the drive signal φHL of level “L” is supplied to the electrode HL, so that the impurity layer corresponding to the electrode HL forms the same potential as at time t = 1. Therefore, the signal charge G that has been accumulated in the packet at the electrode HL so far is transferred from the electrode HL to the electrode HSL. In addition, the electrode HP1 on the horizontal transfer path 56 side adjacent to the branching portion 54 forms a potential potential 158 similarly to the time t = 1, and serves as a potential barrier against the signal charge G transferred to the electrode HSL. Do not mix with route 56. On the other hand, a potential potential 152 lower than the reference level is generated at the electrode HP2 on the side of the horizontal transfer path 58 adjacent to the branch portion 54 so that the signal charge G flows into the horizontal transfer path 58. Therefore, the signal charge G exists at both the reference level 146 and the potential potential 152. As described above, the signal charge R and the signal charge B are supplied from the branching unit 54 to the horizontal transfer path 56.

次に図9、図10を用いて分岐部54から水平転送路58までの信号電荷の転送について説明する。図9において、時刻t=1にて水平転送路の電極それぞれに、レベル“L”の駆動信号φHL、および駆動信号φHP2、定バイアス電圧の駆動信号φHSL、およびレベル“H”の駆動信号φHP1が供給される。これによって電極HSLと隣接する電極HP2におけるポテンシャル電位は、基準レベル146よりも一段階低いレベル152になる。また、電極HSLと隣接する電極HP1におけるポテンシャル電位は、レベル150となってポテンシャル障壁として機能し、信号電荷の混入を防止する。よって、たとえば信号電荷Gが分岐部54で保持されているとすると、信号電荷Gは、基準レベル146およびポテンシャル電位152の両方パケットに存在するようになる。   Next, the transfer of signal charges from the branching unit 54 to the horizontal transfer path 58 will be described with reference to FIGS. In FIG. 9, at time t = 1, the level “L” drive signal φHL, the drive signal φHP2, the constant bias voltage drive signal φHSL, and the level “H” drive signal φHP1 are applied to the electrodes of the horizontal transfer path. Supplied. As a result, the potential potential at the electrode HP2 adjacent to the electrode HSL becomes a level 152 that is one step lower than the reference level 146. In addition, the potential potential at the electrode HP1 adjacent to the electrode HSL becomes level 150 and functions as a potential barrier to prevent mixing of signal charges. Therefore, for example, if the signal charge G is held in the branching portion 54, the signal charge G is present in both the reference level 146 and potential potential 152 packets.

なお水平転送路58では、電極HSLと隣接する電極HP2に続いて、電極HP1と電極HP2が交互に計、4つ形成される。したがって、水平転送路58は、水平転送路56に比べて1つ電極が1つ多い。これら4つの電極の直下に設けられる不純物層には、図5と同様に右から順に不純物層154、および156が交互に形成される。時刻t=1では、電極HP1には、レベル“L”の駆動信号φHP1が供給されるため、電極HP1の直下には、ポテンシャル電位148および基準レベル146のレベルが形成される。また電極HP2には、レベル“H”の駆動信号φHP2が供給されるため、電極HP2の直下には、基準レベル146より1段低いレベルと最深のポテンシャル電位とが形成される。本実施例では、時刻t=1では、電極HP2におけるパケットに信号電荷Gがそれぞれ蓄積されている。   In the horizontal transfer path 58, four electrodes HP1 and HP2 are alternately formed following the electrode HP2 adjacent to the electrode HSL. Therefore, the horizontal transfer path 58 has one electrode more than the horizontal transfer path 56. Impurity layers 154 and 156 are alternately formed in order from the right in the impurity layer provided immediately below these four electrodes, as in FIG. At time t = 1, the drive signal φHP1 of level “L” is supplied to the electrode HP1, so that the potential potential 148 and the level of the reference level 146 are formed immediately below the electrode HP1. Further, since the drive signal φHP2 of level “H” is supplied to the electrode HP2, a level one level lower than the reference level 146 and the deepest potential potential are formed immediately below the electrode HP2. In this embodiment, at time t = 1, the signal charge G is accumulated in the packet at the electrode HP2.

次に時刻t=2にて、レベル“H”の駆動信号φHLが、電極HLに印加される。この印加により電極HSLに隣接する電極HLの不純物層は、図8の時刻t=2と同じようにパケットを形成し、本実施例ではこのパケットに信号電荷Rが保持される。また図8における時刻t=2と同様、電極HSLにおけるパケットに蓄積されていた信号電荷Gは、図示しない紙面の手前側に位置する水平転送路58側の電極HP2に移動する。この状態の信号電荷Gを破線で示す。   Next, at time t = 2, the drive signal φHL of level “H” is applied to the electrode HL. By this application, the impurity layer of the electrode HL adjacent to the electrode HSL forms a packet in the same manner as at time t = 2 in FIG. 8, and the signal charge R is held in this packet in this embodiment. Similarly to the time t = 2 in FIG. 8, the signal charge G accumulated in the packet in the electrode HSL moves to the electrode HP2 on the horizontal transfer path 58 side that is located on the front side of the paper (not shown). The signal charge G in this state is indicated by a broken line.

次に時刻t=3では、駆動信号φHLがレベル“L”で電極HLに印加される。この印加により電極HLにおけるポテンシャルは、時刻t=1の状態となり、時刻t=2にて電極HLにおけるパケットに蓄積されていた信号電荷Rが、分岐部54まで移動する。このとき、電極HSLに隣接する水平転送路58の電極HP2には、レベル“L”の駆動信号φHP2が供給され、また、電極HSLに隣接する水平転送路56の電極HP1には、レベル“H”の駆動信号が供給される。   Next, at time t = 3, the drive signal φHL is applied to the electrode HL at the level “L”. By this application, the potential at the electrode HL becomes in a state at time t = 1, and the signal charge R accumulated in the packet at the electrode HL at time t = 2 moves to the branching portion 54. At this time, the drive signal φHP2 of level “L” is supplied to the electrode HP2 of the horizontal transfer path 58 adjacent to the electrode HSL, and the level “H” is supplied to the electrode HP1 of the horizontal transfer path 56 adjacent to the electrode HSL. "Is supplied.

よって、図8に示す時刻t=3の場合と同様に、電極HP2におけるポテンシャル電位が、破線158で示すように、基準レベル146より高いポテンシャルとなる。一方、電極HP1におけるポテンシャル電位は、破線160で示すように基準レベル146よりも低いポテンシャル電位になる。よって分岐部54の信号電荷Rは、図示しない紙面の奥側の水平転送路56の電極HP1に形成されるパケットに向かって移動し始める。また図8に示す時刻t=3と同様に、時刻t=2で電極OGに隣接する電極HP2に形成されたパケットに存在する信号電荷Gは、このポテンシャル電位の上昇により、電極OGを介してFDに転送される。   Therefore, as in the case of time t = 3 shown in FIG. 8, the potential potential at the electrode HP2 becomes higher than the reference level 146 as indicated by a broken line 158. On the other hand, the potential potential at the electrode HP1 becomes a potential potential lower than the reference level 146 as indicated by a broken line 160. Therefore, the signal charge R of the branching portion 54 starts to move toward the packet formed on the electrode HP1 of the horizontal transfer path 56 on the back side of the paper (not shown). Similarly to the time t = 3 shown in FIG. 8, the signal charge G existing in the packet formed on the electrode HP2 adjacent to the electrode OG at the time t = 2 passes through the electrode OG due to the increase in potential potential. Transferred to FD.

次に時刻t=4では、図8に示す時刻t=4と同様、電極HLにおいてパケットが形成され、このパケットに信号電荷Gが蓄積する。また電極HSLでは、電極HSLに隣接する電極HP2におけるポテンシャル電位が、破線158で示すように、基準レベル146より高い状態にあり、また、電極HSLに隣接する電極HP1におけるポテンシャル電位が、破線160で示すように、基準レベル146より低い状態にあるため、分岐部54の信号電荷Rが、図示しない紙面の奥側の水平転送路56の電極HP1に形成されるパケットに移動する。   Next, at time t = 4, similarly to time t = 4 shown in FIG. 8, a packet is formed at the electrode HL, and the signal charge G is accumulated in this packet. In the electrode HSL, the potential potential at the electrode HP2 adjacent to the electrode HSL is higher than the reference level 146 as indicated by the broken line 158, and the potential potential at the electrode HP1 adjacent to the electrode HSL is indicated by the broken line 160. As shown in the figure, since the signal level is lower than the reference level 146, the signal charge R of the branching section 54 moves to a packet formed on the electrode HP1 of the horizontal transfer path 56 on the back side of the paper (not shown).

次に時刻t=5では時刻t=1と同じポテンシャル電位が各電極に形成され、電極HLに蓄積されていた信号電荷Gが電極HSLへ転送される。また、水平転送路58において、電極HP1におけるパケットに存在していた信号電荷が、t=5において形成された電極HP2におけるパケットへと移動する。以上のようにして、各駆動信号に応動して信号電荷が転送される。なお本発明は本実施例に限定するわけではなく、どの色の信号電荷をどの水平転送路へ供給するかは任意に設定することが可能である。   Next, at time t = 5, the same potential as at time t = 1 is formed on each electrode, and the signal charge G accumulated in the electrode HL is transferred to the electrode HSL. In the horizontal transfer path 58, the signal charge existing in the packet at the electrode HP1 moves to the packet at the electrode HP2 formed at t = 5. As described above, the signal charge is transferred in response to each drive signal. Note that the present invention is not limited to this embodiment, and it is possible to arbitrarily set which color signal charge is supplied to which horizontal transfer path.

なお上述したように、水平転送路50は、水平転送路56および58に比べて2倍周波数で動作されているため、たとえば図10において、時刻t=2では、水平転送路50は、供給される駆動信号に応動して信号電荷Rを分岐部54に向けて転送しているが、水平転送路56では信号電荷R、Bの転送に変化がない。また水平転送路58でも信号電荷Gの転送はされていない。なお分岐部54では、基準レベル146より低いポテンシャル電位が形成されることから、信号電荷Gが電極HP2に形成されるパケットに移動している。   As described above, since the horizontal transfer path 50 is operated at a double frequency compared to the horizontal transfer paths 56 and 58, the horizontal transfer path 50 is supplied at time t = 2 in FIG. In response to the drive signal, the signal charge R is transferred toward the branching unit 54. However, the transfer of the signal charges R and B does not change in the horizontal transfer path 56. Also, the signal charge G is not transferred on the horizontal transfer path 58. Since the potential potential lower than the reference level 146 is formed at the branching portion 54, the signal charge G has moved to the packet formed at the electrode HP2.

また各出力アンプでは、たとえば図10に示す時刻t=3、およびt=4に示すように、実質的に同時に色Bおよび色Gの信号電荷をアナログ電圧信号に変換し、出力信号OS1およびOS2として出力しており、完全並列処理を行っている。これにより出力信号OS1およびOS2の時系列的な処理の差をなくすことができる。なお、本発明は本実施例に限定するわけではなく、たとえば時系列的な処理の差が許容できれば出力信号OS1およびOS2は交互に出力させてもよい。   In each output amplifier, for example, as shown at times t = 3 and t = 4 shown in FIG. 10, the signal charges of the colors B and G are converted into analog voltage signals substantially simultaneously, and the output signals OS1 and OS2 Is being output as a fully parallel process. Thereby, it is possible to eliminate the time-series processing difference between the output signals OS1 and OS2. The present invention is not limited to the present embodiment. For example, the output signals OS1 and OS2 may be alternately output as long as the difference in time series processing is acceptable.

以上のようにして固体撮像素子44を動作させることで色属性を有する信号電荷を分類して、混色させることなく、転送し、出力させることができる。一般的に固体撮像素子には、高画素化にともない得られた信号電荷を高速に読み出すことが要求される。この要求は、水平転送路の出力アンプにおける周波数帯域に影響する。従来の固体撮像素子は、周波数帯域の不足により、ある一定以上の周波数での駆動が困難であった。しかしながら、本実施例の固体撮像素子44は、たとえ高画素化に対応して水平転送路50の駆動周波数を上昇させても、出力を分岐させて増やしているため、出力部60および62の駆動周波数を上げなくても、色に応じて所定の周波数帯域内で出力信号電荷を読み出すことができる。すなわち、信号電荷の読出し速度の向上を実現させることができる。   By operating the solid-state imaging device 44 as described above, the signal charges having color attributes can be classified, transferred, and output without being mixed. In general, a solid-state imaging device is required to read out signal charges obtained with an increase in the number of pixels at high speed. This requirement affects the frequency band in the output amplifier of the horizontal transfer path. Conventional solid-state imaging devices have been difficult to drive at a certain frequency or higher due to a lack of frequency bands. However, since the solid-state imaging device 44 of the present embodiment increases the output by branching even if the drive frequency of the horizontal transfer path 50 is increased in response to the increase in the number of pixels, the output units 60 and 62 are driven. Even without increasing the frequency, the output signal charge can be read out within a predetermined frequency band according to the color. That is, it is possible to improve the reading speed of signal charges.

このような固体撮像素子14において、従来では、分局部54において転送効率の劣化が発生してしまうと、取り残した信号電荷によって、他の画素の信号電荷に影響を及ぼし、その結果形成された画像に固定パタンノイズとなって現れてしまうという問題を有していた。   In such a solid-state imaging device 14, conventionally, when transfer efficiency deteriorates in the branching unit 54, the remaining signal charge affects the signal charge of other pixels, and the image formed as a result Have a problem of appearing as fixed pattern noise.

具体的に説明すると、たとえば図8〜図10に示すように色の属性がG、R、G、Bの順で転送されてきた信号電荷を分岐部54で分岐して、信号電荷R、Bを水平転送路56で、また信号電荷Gを水平転送路58でそれぞれ転送する場合を考えると、分岐部54において転送効率の劣化、すなわち転送劣化が発生している状況では、取り残された信号電荷Rの一部が次の信号電荷、すなわち信号電荷Gへ混入してしまっていた。とくに色温度が低い被写体を撮像したことにより得られた信号電荷である場合には、信号電荷Rへ混入する信号電荷Gの量が多いのに対し、信号電荷Bへ混入する信号電荷Gの量が少なくなる。よって、水平転送路58により転送される各信号電荷Gの間に信号差が生じてしまい、固定パタンノイズとなって画像に表れていた。   More specifically, for example, as shown in FIGS. 8 to 10, signal charges transferred in the order of color attributes G, R, G, and B are branched by a branching unit 54, and signal charges R, B Is transferred in the horizontal transfer path 56, and the signal charge G is transferred in the horizontal transfer path 58, the remaining signal charge is left in the situation where transfer efficiency is deteriorated in the branching section 54, that is, transfer deterioration occurs. A part of R was mixed into the next signal charge, that is, signal charge G. In particular, in the case of signal charges obtained by imaging a subject with a low color temperature, the amount of signal charge G mixed into signal charge R is large, whereas the amount of signal charge G mixed into signal charge B is large. Less. Therefore, a signal difference is generated between the signal charges G transferred by the horizontal transfer path 58, and appears as fixed pattern noise in the image.

そこで本実施例では、分岐部の1つ前に電極HLを設け、この電極HLを独立して駆動可能にする。そしてこの電極HLに供給する駆動信号φHLのデューティサイクルや周期を、タイミング信号発生器32で変更し、電極から分岐部への信号電荷の転送時間を長くする。また、本実施例では、タイミング信号発生器32で、水平転送路56、58を駆動する水平駆動信号76a、76bの両方、またはどちらか一方のデューティサイクルや周期を変えて、分岐部からどちらか一方の水平転送路への信号電荷の転送時間を通常よりも長くする。   Therefore, in this embodiment, an electrode HL is provided in front of the branch portion, and this electrode HL can be driven independently. Then, the duty cycle and cycle of the drive signal φHL supplied to the electrode HL are changed by the timing signal generator 32 to lengthen the signal charge transfer time from the electrode to the branch portion. In the present embodiment, the timing signal generator 32 changes either the duty cycle or cycle of the horizontal drive signals 76a and 76b that drive the horizontal transfer paths 56 and 58, or one of them, from the branch section. The signal charge transfer time to one horizontal transfer path is set longer than usual.

ここで、通常の転送時間とは、駆動信号のデューティサイクルや、周期を変更する前の転送時間であって、転送効率の劣化が発生していない、すなわち転送効率が維持されている際の転送時間である。たとえばデューティサイクルで説明すると、本実施例では通常の転送時間は、デューティサイクルが50%、すなわちハイレベルとローレベルの時間が実質的に同じ場合の転送時間である。なお通常の転送時間は、転送効率が維持されている際の転送時間であれば、例えば、デューティサイクルが50%のときの転送時間に限定するわけではない。   Here, the normal transfer time is the transfer time before changing the duty cycle or cycle of the drive signal, and the transfer efficiency is not deteriorated, that is, the transfer is performed when the transfer efficiency is maintained. It's time. For example, in the case of the duty cycle, in this embodiment, the normal transfer time is a transfer time when the duty cycle is 50%, that is, when the time of the high level and the low level is substantially the same. The normal transfer time is not limited to the transfer time when the duty cycle is 50%, for example, as long as the transfer time is maintained when the transfer efficiency is maintained.

図4において、電極HLは、分岐部の電極HSLの1つ前段に設けられた転送素子であって、電極HS3から受け取った信号電荷を電極HSLに転送するものである。本実施例では、電極HLは、他の電極と同様に、2つ一組のポリシリコン電極である。また電極HLは独立に駆動可能であり、たとえば本実施例では電極HLには、図7に示すように駆動信号φHLが供給される。   In FIG. 4, an electrode HL is a transfer element provided immediately before the branch-part electrode HSL, and transfers a signal charge received from the electrode HS3 to the electrode HSL. In the present embodiment, the electrode HL is a pair of polysilicon electrodes, like the other electrodes. The electrode HL can be driven independently. For example, in this embodiment, the electrode HL is supplied with a drive signal φHL as shown in FIG.

図7に示す駆動信号φHLは、通常の駆動時に電極HLに供給される駆動信号φHLを示している。本実施例では、通常の駆動時における駆動信号φHLは、駆動信号φHS2、φHS4と同じ信号波形の信号である。これは、本実施例では、電極HLの右隣の電極が電極HS3であるため、通常駆動時は、ポテンシャル電位が電極HS2、HS4と同じになるようにする必要があるからであって、本発明はこれに限定するわけではない。電極HLに供給する駆動信号は、水平転送路50に応じて任意に設定することが可能である。たとえば通常の駆動時における駆動信号φHLを、駆動信号φHS1、φHS3と同じ信号波形の信号にすることも可能である。   The drive signal φHL shown in FIG. 7 indicates the drive signal φHL supplied to the electrode HL during normal driving. In the present embodiment, the driving signal φHL during normal driving is a signal having the same signal waveform as the driving signals φHS2 and φHS4. This is because in this embodiment, the electrode on the right side of the electrode HL is the electrode HS3, and therefore it is necessary to make the potential potential the same as that of the electrodes HS2 and HS4 during normal driving. The invention is not limited to this. The drive signal supplied to the electrode HL can be arbitrarily set according to the horizontal transfer path 50. For example, the drive signal φHL during normal driving can be a signal having the same signal waveform as the drive signals φHS1 and φHS3.

一方、たとえば被写体の色温度が低い場合等のように転送劣化が考えられる場合には、本実施例では図11に示すようにタイミング信号発生器32が駆動信号φHLのデューティサイクルを変更する。これによって、電極HLから電極HSLへの信号電荷の転送時間を通常の駆動時における転送時間、すなわち、デューティサイクルを変更しない場合の転送時間よりも長くすることが可能になる。   On the other hand, when transfer deterioration is considered, for example, when the color temperature of the subject is low, in this embodiment, the timing signal generator 32 changes the duty cycle of the drive signal φHL as shown in FIG. As a result, the transfer time of the signal charge from the electrode HL to the electrode HSL can be made longer than the transfer time during normal driving, that is, the transfer time when the duty cycle is not changed.

図11は、転送効率が劣化した際に、図4に示す各電極に供給される駆動信号のタイミングを概念的に示したタイミングチャートであって、転送効率が劣化した際に電極HLに供給する駆動信号のデューティサイクルを変更して、電極HLから電極HSLへの信号電荷の転送時間を変更する前よりも長くして、転送効率の劣化を解消する処理を概念的に示した図である。   FIG. 11 is a timing chart conceptually showing the timing of the drive signal supplied to each electrode shown in FIG. 4 when the transfer efficiency is deteriorated, and is supplied to the electrode HL when the transfer efficiency is deteriorated. It is the figure which showed notionally the process which changes the duty cycle of a drive signal, and makes it longer than before changing the transfer time of the signal charge from the electrode HL to the electrode HSL, and cancels deterioration of transfer efficiency.

図11において、駆動信号φHLは、ハイレベルの時間がローレベルの時間よりも長くなっている。図11を用いてより具体的に説明すると、これまでハイレベルの時間、およびローレベルの時間が共に、駆動信号φH1〜H4と同じように時間Ta、すなわち半周期分であったのが、ハイレベルの時間が時間Tb、ローレベルの時間が時間Tcとなる。時間Taは半周期分であるため、結局、時間Tb>時間Ta>時間Tcである。   In FIG. 11, the drive signal φHL has a high level time longer than a low level time. More specifically, referring to FIG. 11, the high level time and the low level time are both the time Ta, that is, a half cycle, like the drive signals φH1 to H4. The level time is time Tb, and the low level time is time Tc. Since the time Ta is a half period, the time Tb> time Ta> time Tc is satisfied.

なお図11に示す例では、周期は変調しない。また、駆動信号φHS1〜4も変調しない。これは、水平転送路50における転送効率を維持するためである。なお本発明はこれに限定するわけではなく、たとえば駆動信号φHS1〜4を変調することも可能である。このような駆動信号の変調は、例えばシステム制御部28がタイミング信号発生器32を制御することにより可能になる。   In the example shown in FIG. 11, the period is not modulated. Further, the drive signals φHS1 to 4 are not modulated. This is to maintain the transfer efficiency in the horizontal transfer path 50. The present invention is not limited to this. For example, the drive signals φHS1 to 4 can be modulated. Such modulation of the drive signal is made possible by the system control unit 28 controlling the timing signal generator 32, for example.

電極HLから電極HSLへの信号電荷の転送は、駆動信号φHLがローレベルの時であって、かつ駆動信号φHP1がハイレベルの時であるため、このように駆動信号φHLのデューティサイクルを変えて、駆動信号φHLにおけるハイレベルの時間Tbをローレベルの時間Tcよりも長くすると、電極HLから電極HSLへの信号電荷の転送時間を、それまでの時間Taから時間Tbにすること、すなわち長くすることが可能になる。その結果、電極HSから電極HSLへの信号電荷の転送を良好にすることが可能になり、転送されずに残る電荷の量を減らすことが可能になって、転送効率の劣化を解消することが可能になる。   Since the signal charge is transferred from the electrode HL to the electrode HSL when the drive signal φHL is at a low level and the drive signal φHP1 is at a high level, the duty cycle of the drive signal φHL is changed in this way. When the high level time Tb in the drive signal φHL is longer than the low level time Tc, the signal charge transfer time from the electrode HL to the electrode HSL is changed from the previous time Ta to the time Tb, that is, longer. It becomes possible. As a result, the transfer of signal charges from the electrode HS to the electrode HSL can be improved, the amount of charge remaining without being transferred can be reduced, and the deterioration of transfer efficiency can be eliminated. It becomes possible.

なおこのように駆動信号φHLのデューティサイクルを変更することによって、駆動信号φHLにおけるハイレベルの時間が短くなるため、電極HLの左隣に位置する電極から電極HLへの転送時間が短くなる。たとえば図4に示す例では、電極HS3から電極HLへの信号電荷の転送時間が短くなる。しかし、電極HS3から電極HSへの信号電荷の転送は、周波数特性に余裕があり、転送時間の短縮に対するマージンが大きい。よって、このマージンを電極HSから電極HSLへの転送時間に当てはめることで、問題なく転送することが可能である。   Note that by changing the duty cycle of the drive signal φHL in this way, the high level time in the drive signal φHL is shortened, so that the transfer time from the electrode located on the left side of the electrode HL to the electrode HL is shortened. For example, in the example shown in FIG. 4, the transfer time of the signal charge from the electrode HS3 to the electrode HL is shortened. However, the transfer of signal charges from the electrode HS3 to the electrode HS has a margin in frequency characteristics and a large margin for shortening the transfer time. Therefore, by applying this margin to the transfer time from the electrode HS to the electrode HSL, transfer can be performed without any problem.

なお本発明は駆動信号φHLのデューティサイクルを変更することに限定するわけではなく、たとえば図12に示すように、タイミング信号発生器32で駆動信号φHL、水平駆動信号φHP1、および水平駆動信号φHP2のデューティサイクル、および周期を変えることによって、分岐部から水平転送路のどちらか一方への信号電荷の転送時間を長くすることが可能になる。   The present invention is not limited to changing the duty cycle of the drive signal φHL. For example, as shown in FIG. 12, the timing signal generator 32 generates the drive signal φHL, the horizontal drive signal φHP1, and the horizontal drive signal φHP2. By changing the duty cycle and period, it is possible to lengthen the transfer time of the signal charge from the branch portion to one of the horizontal transfer paths.

図12は、転送効率が劣化した際に、図4に示す各電極に供給される駆動信号の別のタイミングを概念的に示したタイミングチャートであって、駆動信号φHL、駆動信号φHP1、および駆動信号φHP2のデューティサイクル、および周期を変更して、転送効率が劣化した際に電極HSLから水平転送路56への信号電荷の転送時間を、変更する前よりも長くして、転送効率の劣化を解消する処理を概念的に示した図である。図12において図11と同じ参照番号は同様の構成要素を示す。   FIG. 12 is a timing chart conceptually showing another timing of the drive signal supplied to each electrode shown in FIG. 4 when the transfer efficiency is deteriorated. The drive signal φHL, the drive signal φHP1, and the drive By changing the duty cycle and cycle of signal φHP2, when the transfer efficiency deteriorates, the transfer time of the signal charge from the electrode HSL to the horizontal transfer path 56 is made longer than before the change to reduce the transfer efficiency. It is the figure which showed the process to eliminate conceptually. 12, the same reference numerals as those in FIG. 11 denote the same components.

図12に示す例では、駆動信号φHLのデューティサイクルだけではなく、駆動信号φHP1、φHP2のデューティサイクルも変更する。具体的に説明すると、図12では、駆動信号φHP1、φHP2のデューティサイクルを変更して、駆動信号φHP1においてそれまでハイレベルの時間が時間Tdであったのを時間Tpに、またローレベルの時間が時間Teであたったのを時間Tqにする。一方、駆動信号φHP2は、駆動信号φHP1の逆位相であるため、ローレベルの時間を時間Tpに、ハイレベルの時間を時間Tqにする。なお、変更前の時間Tdと時間Teは実質的に同じ長さ、すなわち駆動信号φHP1、φHP2の半周期分の長さであるため、時間Td、Te、Tp、およびTqの関係は、時間Tp>時間Td、時間Tq>時間Teである。   In the example shown in FIG. 12, not only the duty cycle of the drive signal φHL but also the duty cycles of the drive signals φHP1 and φHP2 are changed. More specifically, in FIG. 12, the duty cycle of the drive signals φHP1 and φHP2 is changed so that the high level time of the drive signal φHP1 is the time Td and the low level time. Is time Tq. On the other hand, since the drive signal φHP2 is in an opposite phase to the drive signal φHP1, the low level time is set to time Tp and the high level time is set to time Tq. Since the time Td before the change and the time Te are substantially the same length, that is, the length of the half period of the drive signals φHP1, φHP2, the relationship between the times Td, Te, Tp, and Tq is the time Tp > Time Td, Time Tq> Time Te.

またこのような駆動信号φHP1、φHP2の変更に合わせて駆動信号φHLの周期を変え、1周期が時間Tpの部分と1周期が時間Tqの部分とが交互に現れるようにする。また図12に示す例では、駆動信号φHLのデューティサイクルを、図11と同様に、ローレベルの時間をハイレベルの時間よりも長くする。たとえば本実施例では、1周期が時間Tpの部分では、ローレベルの時間が時間Tl、ハイレベルの時間が時間Tmであって、Tl>Tmである。また1周期が時間Tqの部分では、ローレベルの時間が時間Tn、ハイレベルの時間が時間Toであって、Tn>Toである。   Further, the period of the drive signal φHL is changed in accordance with such changes of the drive signals φHP1 and φHP2, so that one period is a time Tp portion and one period is a time Tq portion alternately. In the example shown in FIG. 12, the duty cycle of the drive signal φHL is set such that the low level time is longer than the high level time as in FIG. For example, in this embodiment, when one period is a time Tp, the low level time is the time Tl and the high level time is the time Tm, and Tl> Tm. Further, in a portion where one period is time Tq, the low level time is time Tn, and the high level time is time To, and Tn> To.

なお本実施例では、このように駆動信号φHLの周期が1周期毎に異なるようになっても、デューティサイクルは、1周期が時間Tpの部分と、1周期が時間Tqの部分とで同じにしている。具体的には、たとえば周期が時間Tpの部分において、ローレベルの時間Tlが、時間Tpの60%の長さであり、ハイベルの時間Tmが、時間Tpの40%の長さである場合は、周期が時間Tqの部分においても、ローレベルの時間Tnを時間Tqの60%にし、またハイレベルの時間Toを時間Tqの40%の長さにする。なお本発明はこれに限定するわけではなく、任意のやり方を採用することが可能である。たとえば1周期が時間Tpの部分と、1周期が時間Tqの部分とでデューティサイクル変えるようにすることも可能であるし、またたとえばどちらの周期の場合もデューティサイクルを50%にし、ローレベルとハイレベルとが半周期ずつになるようにすることも可能である。なお本発明はこれらに限定するわけではない。   In this embodiment, even if the cycle of the drive signal φHL is different for each cycle in this way, the duty cycle is the same for the portion where the time Tp is one cycle and the portion where the time Tq is one time Tq. ing. Specifically, for example, when the period is the time Tp, the low level time Tl is 60% of the time Tp, and the high bell time Tm is 40% of the time Tp. Even when the period is the time Tq, the low level time Tn is set to 60% of the time Tq, and the high level time To is set to 40% of the time Tq. Note that the present invention is not limited to this, and any method can be adopted. For example, it is possible to change the duty cycle between a period of time Tp and a period of time Tq. For example, in both periods, the duty cycle is set to 50%, It is also possible to make the high level half a cycle. The present invention is not limited to these.

また駆動信号φHLの変更により、駆動信号φHS1〜HS4の周期も変更される。具体的には、駆動信号φHLの1周期が時間Tpの部分と対応する部分の1周期を時間T3とする。時間T3は時間Tpと実質的に同じ長さである。同様に駆動信号HLの1周期が時間Tqと同期する部分の1周期を時間T4とする。時間T4は時間Tqと実質的に同じ長さである。なおデューティサイクルは変えずに、それぞれの周期において、ローレベルとハイレベルとを半周期ずつにする。 Further, the period of the drive signals φHS1 to HS4 is also changed by changing the drive signal φHL. Specifically, one cycle of the drive signal φHL is 1 cycle time T 3 parts corresponding to those of the time Tp. Time T 3 is substantially the same length as time Tp. Similarly one cycle of the drive signal HL is one cycle of the portion to be synchronized with the time Tq and time T 4. Time T 4 is substantially the same length as time Tq. The duty cycle is not changed, and the low level and the high level are set to half a cycle in each cycle.

このように駆動信号φHP1、φHP2のデューティサイクルを変更し、駆動信号φHP1がハイレベルになる時間を長くすると、駆動信号φHP1がハイレベルのときに電極HSLから水平転送路56へ信号電荷が転送されるため、電極HSLから水平転送路56への信号電荷の転送時間を長くすることが可能になる。また、駆動信号φHPの周期を変えて1周期が長くなるようにすることにより、たとえばデューティサイクルが50%である場合であっても、駆動信号φHLがローレベルであって、駆動信号φHP1がハイレベルである時間を長くすることが可能になり、電極HLから電極HSLへの信号電荷の転送時間を長くすることが可能である。   As described above, when the duty cycle of the drive signals φHP1 and φHP2 is changed and the time during which the drive signal φHP1 is at a high level is lengthened, the signal charge is transferred from the electrode HSL to the horizontal transfer path 56 when the drive signal φHP1 is at a high level. Therefore, it is possible to lengthen the transfer time of the signal charge from the electrode HSL to the horizontal transfer path 56. Further, by changing the cycle of the drive signal φHP so that one cycle becomes longer, for example, even when the duty cycle is 50%, the drive signal φHL is low and the drive signal φHP1 is high. It becomes possible to lengthen the time which is a level, and it is possible to lengthen the transfer time of the signal charge from the electrode HL to the electrode HSL.

とくに本実施例のように駆動信号φHLのデューティサイクルも変えることによって、駆動信号φHLがローレベルであって、駆動信号φHP1がハイレベルである時間をより長くすることが可能になり、電極HLから電極HSLへの転送時間をより長くすることが可能である。なお、駆動信号φHLの周期を変更した際に、デューティサイクルも変更するか否かは、そのときの転送部における転送状況に応じて任意に決めることが可能である。   In particular, by changing the duty cycle of the drive signal φHL as in the present embodiment, the drive signal φHL is at a low level and the drive signal φHP1 is at a high level can be made longer. It is possible to make the transfer time to the electrode HSL longer. Note that when the cycle of the drive signal φHL is changed, whether the duty cycle is also changed can be arbitrarily determined according to the transfer status in the transfer unit at that time.

なお駆動信号φHP1、HP2のデューティサイクルを変えることによって、電極HSLから水平転送路58への転送時間が、時間Teから時間Tq(時間Te>時間Tq)へと短くなる。しかしたとえば本実施例のように、水平転送路56へは画素Rと画素Bの信号電荷を、水平転送路58へは画素Gの信号電荷を転送している場合では、分岐部から水平転送路58への転送時間が短くなることによって、画素Gの信号電荷が、画素R、画素Bの信号電荷へ混入するようになるが、画素Rと画素Bとは信号量が異なるため、信号電荷Gの混入が多少あっても影響は軽微である。   By changing the duty cycle of the drive signals φHP1 and HP2, the transfer time from the electrode HSL to the horizontal transfer path 58 is shortened from time Te to time Tq (time Te> time Tq). However, in the case where the signal charges of the pixel R and the pixel B are transferred to the horizontal transfer path 56 and the signal charge of the pixel G is transferred to the horizontal transfer path 58 as in the present embodiment, for example, the horizontal transfer path from the branch portion. As the transfer time to 58 is shortened, the signal charge of the pixel G is mixed into the signal charges of the pixel R and the pixel B. However, since the signal amount differs between the pixel R and the pixel B, the signal charge G Even if there is some contamination, the effect is minor.

また図11に示すように駆動信号φHP1、φHP2のデューティサイクルを変更した場合は、出力波形OS1、OS2のリセットレベルTr、フィードスルーレベルTsが短くなり、データレベルTtが長くなるため、後段の前処理部22において相関二重サンプリング方式によりノイズを除去している場合は、駆動信号φHP1、φHP2の変更に合わせてサンプリングパルスの位相を変化させる必要がある。   As shown in FIG. 11, when the duty cycles of the drive signals φHP1 and φHP2 are changed, the reset level Tr and the feedthrough level Ts of the output waveforms OS1 and OS2 are shortened and the data level Tt is lengthened. When noise is removed by the correlated double sampling method in the processing unit 22, it is necessary to change the phase of the sampling pulse in accordance with the change of the drive signals φHP1 and φHP2.

以上のようにして、本実施例では、図11、図12に示すように、駆動信号φHLや、駆動信号φHP1、φHP2のデューティサイクルや周期を変更することによって、電極HLから電極HSLへの転送時間や、電極HSLから水平転送路56への転送時間を長くして信号電荷を十分に移動させるため、電極HSLにおける転送効率の劣化を解消することが可能である。また例えば図1に示すタイミング信号発生器32で形成するタイミング信号を変えることにより、デューティサイクルや周期を変更することが可能であるため、余計な素子を必要とせずに、転送効率の劣化を解消することが可能である。   As described above, in this embodiment, as shown in FIGS. 11 and 12, transfer from the electrode HL to the electrode HSL is performed by changing the duty cycle and period of the drive signal φHL and the drive signals φHP1 and φHP2. Since the signal charge is sufficiently moved by extending the time and the transfer time from the electrode HSL to the horizontal transfer path 56, it is possible to eliminate the deterioration of transfer efficiency in the electrode HSL. Further, for example, by changing the timing signal formed by the timing signal generator 32 shown in FIG. 1, it is possible to change the duty cycle and cycle, so that the deterioration of transfer efficiency is eliminated without requiring extra elements. Is possible.

このような、駆動信号φHL、φHP1、φHP2のデューティサイクルや周期を変えて駆動することによる転送劣化の解消は、たとえば固体撮像素子44の温度や、被写体の色温度や、ISO感度や、駆動速度等に応じて行うことが可能である。たとえば、固体撮像素子44における温度が低い状況では転送効率が劣化するため、デューティサイクルや周期を変えて駆動することにより、この劣化を解消することが可能になる。   Such transfer degradation by driving the drive signals φHL, φHP1, and φHP2 by changing the duty cycle and cycle can be achieved by, for example, the temperature of the solid-state image sensor 44, the color temperature of the subject, the ISO sensitivity, and the drive speed. It is possible to carry out according to the above. For example, since the transfer efficiency deteriorates in a situation where the temperature of the solid-state imaging device 44 is low, it is possible to eliminate this deterioration by driving with changing the duty cycle or cycle.

なお固体撮像素子44の温度は、固体撮像装置10の任意の箇所、たとえば、撮像部14やシステム制御部28等に、図示しない温度計やセンサ等の公知の温度検出手段を設けることで測定することが可能である。また、測定した温度が所定の値よりも低い場合等にシステム制御部28等によってタイミング信号発生器32を制御して、各駆動信号のデューティサイクルや周期を変更するようにすれば、温度が低い状況における転送効率の劣化を解消することが可能になる。なお本発明はこれに限定するわけではない。   Note that the temperature of the solid-state imaging device 44 is measured by providing a known temperature detecting means such as a thermometer or a sensor (not shown) at any location of the solid-state imaging device 10, for example, the imaging unit 14 or the system control unit 28. It is possible. Further, when the measured temperature is lower than a predetermined value, the timing is reduced by controlling the timing signal generator 32 by the system control unit 28 or the like to change the duty cycle or cycle of each drive signal. It becomes possible to eliminate the deterioration of the transfer efficiency in the situation. Note that the present invention is not limited to this.

なお、検出された温度が高い場合、すなわち所定の値以上である場合は、転送効率が上がるため、通常の駆動を行うようにすることが好ましい。具体的には、検出された温度が高い場合は、タイミング信号発生器32が、通常のタイミング信号、すなわちデューティサイクルを50%にしてローレベルとハイレベルの時間をそれぞれ半周期ずつにしたタイミング信号をドライバに供給する。   Note that when the detected temperature is high, that is, when the detected temperature is equal to or higher than a predetermined value, it is preferable to perform normal driving because transfer efficiency is increased. Specifically, when the detected temperature is high, the timing signal generator 32 generates a normal timing signal, i.e., a timing signal in which the duty cycle is 50% and the low level and high level times are each half cycle. To the driver.

また色温度が極端に高い場合や、極端に低い場合は、画素Rの信号電荷と画素Bの信号電荷とが画素Gの信号電荷へ混入することによる影響が大きい。よって、デューティサイクルや周期を変えて駆動し、転送劣化を解消することにより、混入による影響を緩和することが可能になる。   Further, when the color temperature is extremely high or extremely low, the influence of the signal charge of the pixel R and the signal charge of the pixel B mixed into the signal charge of the pixel G is great. Therefore, driving by changing the duty cycle and period to eliminate transfer deterioration makes it possible to mitigate the influence of mixing.

色温度が極端に高い場合とは、固体撮像装置10や使用状況等によって異なるが、たとえば6000ケルビンよりも高い場合等が考えられる。また色温度が極端に低い場合等も同様に、たとえば3000ケルビンよりも低い場合等が考えられる。なお本発明はこれに限定するわけではない。また色温度は、公知の手法を採用して検出することが可能である。   The case where the color temperature is extremely high differs depending on the solid-state imaging device 10 or the usage state, but it can be considered that the color temperature is higher than 6000 Kelvin, for example. Similarly, when the color temperature is extremely low, for example, a case where the color temperature is lower than 3000 Kelvin can be considered. Note that the present invention is not limited to this. The color temperature can be detected by employing a known method.

また高ISO感度での駆動時、すなわち撮影感度が通常の撮影感度と比較して高い場合での駆動時では、被写体の輝度が低いために得られる信号が少なく、混入による影響が大きくなるため、デューティサイクルや周期を変えて駆動することにより、混入を防止して影響を緩和することが可能になる。   In addition, when driving at high ISO sensitivity, that is, when shooting sensitivity is high compared to normal shooting sensitivity, the luminance of the subject is low, so the signal obtained is small, and the influence of mixing increases, By driving by changing the duty cycle and period, it is possible to prevent the contamination and reduce the influence.

また高速駆動時には、転送時間が通常の駆動と比較して短くなるため、信号電荷の取り残しが発生することが考えられる。よって、デューティサイクルや周期を変えて駆動することにより、混入を防止して良好な画像を得ることが可能になる。なお低速駆動時は、十分な転送時間を確保することが可能であるため、通常の駆動に戻すことが好ましい。なお本発明は、上述した場合に限定するわけではなく、分岐部54における転送効率の劣化が生じてしまう任意の場合に、デューティサイクルや周期を変えて駆動することによる劣化の解消を行うことが可能である。   Further, at the time of high-speed driving, the transfer time is shorter than that of normal driving, and it is considered that signal charges are left behind. Therefore, by driving with changing the duty cycle and cycle, it is possible to prevent mixing and obtain a good image. It should be noted that at the time of low speed driving, it is possible to ensure a sufficient transfer time, and therefore it is preferable to return to normal driving. The present invention is not limited to the above-described case. In any case where transfer efficiency deteriorates in the branching unit 54, it is possible to eliminate the deterioration by driving by changing the duty cycle or cycle. Is possible.

なお図11、図12に示す処理において、デューティサイクルをどれくらい変更するか、すなわちデューティサイクルの変動値は、任意に設定することが可能であるが、たとえば転送効率が発生しやすい状況において、後段にどれくらいの信号電荷を取り残すのかを測定し、この測定された後段に取り残す信号電荷の量、すなわち取り残し量を用いて転送効率を算出することにより決定することが可能である。   In the processing shown in FIGS. 11 and 12, how much the duty cycle is changed, that is, the variation value of the duty cycle can be arbitrarily set. For example, in a situation where transfer efficiency is likely to occur, It can be determined by measuring how much signal charge is left and calculating the transfer efficiency using the measured amount of signal charge left behind in the subsequent stage, that is, the remaining amount.

図13は、デューティサイクルの変動値を設定するために、転送残り量を測定して転送効率を算出する処理の一例を示した流れ図である。図13において、システム制御部28は、転送残り量を検出するために、撮像部14に一定光量の光源を撮像し、基準信号を形成させる(ステップS1)。この制御により、撮像部14は、一定の光量の光源を撮像し、図14〜図17に示すように水平転送路50で水平方向に8つの画素を混合することによって、基準信号の画素200、および基準信号の後段に連続するように少なくとも2つの空画素202〜206を形成する。   FIG. 13 is a flowchart showing an example of a process for calculating the transfer efficiency by measuring the remaining transfer amount in order to set the fluctuation value of the duty cycle. In FIG. 13, in order to detect the remaining transfer amount, the system control unit 28 causes the imaging unit 14 to image a light source having a constant light amount and form a reference signal (step S1). By this control, the imaging unit 14 images a light source having a constant light amount, and mixes eight pixels in the horizontal direction in the horizontal transfer path 50 as shown in FIGS. At least two empty pixels 202 to 206 are formed so as to be continuous with the subsequent stage of the reference signal.

図14〜図17は、図4に示す水平転送路50において水平方向に8個の画素を混合して基準信号200を形成する処理を概念的に示した図である。図14は、8個の画素を混合するために、ラインメモリ、電極HS1〜HS4に供給される各駆動信号を概念的に示したタイミングチャートである。また図15〜図17は、図14に示す時刻における各電極のポテンシャル電位を概念的に示したポテンシャル図である。なお図15〜図17において、図4と同じ参照番号は同様の構成要素を示す。また図示しないが、図15〜図17において、分岐部54は左側に位置し、信号電荷は左方向へと順に転送される。   14 to 17 are diagrams conceptually showing a process of forming the reference signal 200 by mixing eight pixels in the horizontal direction in the horizontal transfer path 50 shown in FIG. FIG. 14 is a timing chart conceptually showing each drive signal supplied to the line memory and the electrodes HS1 to HS4 in order to mix eight pixels. 15 to 17 are potential diagrams conceptually showing the potential potential of each electrode at the time shown in FIG. 15 to 17, the same reference numerals as those in FIG. 4 denote the same components. Although not shown, in FIGS. 15 to 17, the branching portion 54 is located on the left side, and the signal charges are sequentially transferred in the left direction.

図15〜図17において、水平転送路50は、右側から、分岐部54が位置する左側に向かって、2つ一組のポリシリコン電極が電極HS4a、HS3a、HS4b、HS1a、HS2a、HS3b、HS2b、HS1bの順に形成されている。各電極には、図14に示す駆動信号が供給され、たとえば電極HP1には図14に示す駆動信号φHP1が供給される。なお他の電極も同様である。   15 to 17, in the horizontal transfer path 50, a pair of polysilicon electrodes are electrodes HS4a, HS3a, HS4b, HS1a, HS2a, HS3b, HS2b from the right side toward the left side where the branch portion 54 is located. , HS1b. The drive signal shown in FIG. 14 is supplied to each electrode. For example, the drive signal φHP1 shown in FIG. 14 is supplied to the electrode HP1. The same applies to the other electrodes.

図15〜図17を用いて、各駆動信号に応じて形成されるポテンシャル電位と、このポテンシャル電位による信号電荷の移動を説明すると、まず時刻t=1では、ラインメモリ、および各電極にレベル“H”の駆動信号が供給され、各電極に信号電荷が供給される。本実施例では、信号電荷は、色の属性がG、R、G、Bの順で転送されてゆくため、たとえば図14の時刻t=1では、電極HS1bに色の属性がGである信号電荷G1が供給され、この電極HS1bの隣の電極HS2bに色の属性がRである信号電荷R1が供給される。他の電極も同様である。 The potential potential formed in accordance with each drive signal and the movement of the signal charge due to this potential potential will be described with reference to FIGS. 15 to 17. First, at time t = 1, the level “ A drive signal of “H” is supplied, and a signal charge is supplied to each electrode. In this embodiment, the signal charges are transferred in the order of the color attributes G, R, G, and B. Therefore, for example, at time t = 1 in FIG. 14, the color attribute of the electrode HS1 b is G. signal charge G 1 is supplied, the color attribute is supplied the signal charges R 1 is R next to the electrode HS2 b of the electrode HS1 b. The same applies to the other electrodes.

次に時刻t=2にて、ラインメモリ、および電極HS1、HS3にレベル“H”の駆動信号が供給され、電極HS2、HS4にレベル“L”の駆動信号が供給され、また電極HS1、および電極HS3にレベル“L”の駆動信号が供給される。この駆動信号により、電極HS1、および電極HS3におけるポテンシャル電位が低くなり電極HS1、電極HS3においてパケットが形成される。よって、電極HS2、および電極HS4におけるパケットに存在していた信号電荷が、電極HS1、および電極HS3におけるパケットへと転送され、電極HS1、および電極HS3におけるパケットに、2つの画素の信号電荷が蓄積する。たとえば電極HS1bには、信号電荷G1と信号電荷R1の2つの信号電荷が蓄積する。 Next, at time t = 2, the drive signal of level “H” is supplied to the line memory and the electrodes HS1, HS3, the drive signal of level “L” is supplied to the electrodes HS2, HS4, and the electrodes HS1, A drive signal of level “L” is supplied to the electrode HS3. By this drive signal, the potential potential at the electrodes HS1 and HS3 is lowered, and a packet is formed at the electrodes HS1 and HS3. Therefore, the signal charges that existed in the packets at the electrodes HS2 and HS4 are transferred to the packets at the electrodes HS1 and HS3, and the signal charges of the two pixels accumulate in the packets at the electrodes HS1 and HS3. To do. For example, electrodes HS1 b, 2 two signal charges of the signal charges G 1 and the signal charges R 1 are accumulated.

次に時刻t=3にて、ラインメモリ、および電極HS1、HS3、HS4にレベル“H”の駆動信号が供給され、また電極HS2にレベル“L”の駆動信号が供給されて、電極HS4におけるポテンシャル電位が低くなる。なお時刻t=3では、各信号電荷は移動しない。   Next, at time t = 3, a drive signal of level “H” is supplied to the line memory and the electrodes HS1, HS3, HS4, and a drive signal of level “L” is supplied to the electrode HS2. The potential potential is lowered. At time t = 3, each signal charge does not move.

次に時刻t=4にて、ラインメモリ、および電極HS1、HS4にレベル“H”の駆動信号が、また電極HS2、HS3にレベル“L”の駆動信号が供給され、電極HS3におけるポテンシャル電位が高くなる。その結果、電極HS3aにおけるパケットに存在していた信号電荷G4、および信号電荷B2が、左隣の電極、すなわち電極HS4bへ移動する。 Next, at time t = 4, the drive signal of level “H” is supplied to the line memory and the electrodes HS1, HS4, and the drive signal of level “L” is supplied to the electrodes HS2, HS3. Get higher. As a result, the signal charges G 4 was in the packet at the electrode HS3 a, and the signal charges B 2, move left adjacent electrodes, the electrodes HS4 b.

次に時刻t=5にて、ラインメモリ、および電極HS1にレベル“H”の駆動信号が、また電極HS2、HS3、HS4にレベル“L”の駆動信号が供給され、電極HS4におけるポテンシャル電位が高くなる。その結果、電極HS4bにおけるパケットに存在していた信号電荷が、左隣の電極、すなわち電極HS1aへ転送され、電極HS1aに、画素4つ分の信号電荷、すなわち本実施例では、信号電荷G3、信号電荷R2、信号電荷G4、および信号電荷B2が蓄積する。 Next, at time t = 5, the drive signal of level “H” is supplied to the line memory and the electrode HS1, and the drive signal of level “L” is supplied to the electrodes HS2, HS3, HS4, and the potential potential at the electrode HS4 is Get higher. As a result, the signal charges present in the packet at the electrode HS4 b is transferred left neighboring electrodes, the electrodes HS1 a, the electrodes HS1 a, pixel four the signal charges, i.e. in this embodiment, the signal Charge G 3 , signal charge R 2 , signal charge G 4 , and signal charge B 2 accumulate.

その後時刻t=6までは、ラインメモリ、および電極HS1にレベル“H”の駆動信号が、また電極HS2、HS3、HS4にレベル“L”の駆動信号が供給されるため、信号電荷の転送はない。その後、時刻t=6にて、電極HS1にレベル“H”の駆動信号が、またラインメモリ、電極HS2、HS3、およびHS4にレベル“L”の駆動信号が供給される。なおラインメモリにレベル“H”の駆動信号が供給されても、各電極におけるポテンシャル電位や信号電荷の位置等は図4(b)時刻t=5の状態と変わらないので、図示を省略する。   Thereafter, until time t = 6, the level “H” driving signal is supplied to the line memory and the electrode HS1, and the level “L” driving signal is supplied to the electrodes HS2, HS3, and HS4. Absent. After that, at time t = 6, the drive signal of level “H” is supplied to the electrode HS1, and the drive signal of level “L” is supplied to the line memory, electrodes HS2, HS3, and HS4. Even if a drive signal of level “H” is supplied to the line memory, the potential potential and the position of the signal charge at each electrode are not changed from the state at time t = 5 in FIG.

時刻t=7にて、ラインメモリ、および電極HS2にレベル“H”の駆動信号が、また電極HS1、HS3、およびHS4にレベル“L”の駆動信号が供給される。その結果、電極HS1におけるポテンシャル電位が高くなって、電極HS2におけるポテンシャル電位が低くなる。よって、電極HS1aに存在していた信号電荷G3、信号電荷R2、信号電荷G4、および信号電荷B2が左隣の電極、すなわち電極HS2aに転送される。また電極HS3bに存在していた信号電荷G2と信号電荷B1とが左隣の電極、すなわち電極HS2bに転送される。 At time t = 7, a level “H” driving signal is supplied to the line memory and the electrode HS2, and a level “L” driving signal is supplied to the electrodes HS1, HS3, and HS4. As a result, the potential potential at the electrode HS1 increases and the potential potential at the electrode HS2 decreases. Therefore, the signal charge G 3 , the signal charge R 2 , the signal charge G 4 , and the signal charge B 2 existing on the electrode HS1a are transferred to the left adjacent electrode, that is, the electrode HS2a. The electrode HS3 b signal was present in the charge G 2 and the signal charges B 1 is transferred left of the electrode, namely the electrode HS2 b.

時刻t=8にて、ラインメモリ、および電極HS3にレベル“H”の駆動信号が、また電極HS1、HS2、およびHS4にレベル“L”の駆動信号が供給され、電極HS2におけるポテンシャル電位が高くなって、電極HS3におけるポテンシャル電位が低くなる。その結果、電極HS2aに存在していた信号電荷G3、信号電荷R2、信号電荷G4、および信号電荷B2の4つの信号電荷が左隣の電極、すなわち電極HS3bに転送される。 At time t = 8, the drive signal of level “H” is supplied to the line memory and electrode HS3, and the drive signal of level “L” is supplied to electrodes HS1, HS2, and HS4, and the potential potential at electrode HS2 is high. Thus, the potential potential at the electrode HS3 is lowered. As a result, the four signal charges of the signal charge G 3 , the signal charge R 2 , the signal charge G 4 , and the signal charge B 2 existing on the electrode HS2 a are transferred to the left adjacent electrode, that is, the electrode HS3 b. .

次に時刻t=9にて、ラインメモリ、および電極HS2にレベル“H”の駆動信号が、また電極HS1、HS3、およびHS4にレベル“L”の駆動信号が供給され、電極HS3におけるポテンシャル電位が高くなって、電極HS2におけるポテンシャル電位が低くなる。その結果、電極HS3bに存在していた信号電荷G3、信号電荷R2、信号電荷G4、および信号電荷B2の4個の信号電荷が左隣の電極、すなわち電極HS2bに転送される。電極HS2bにはそれまで信号電荷G2、信号電荷B1の2個の信号電荷が蓄積されていたため、この転送によって6個の画素の信号電荷が電極HS2bに蓄積されるようになる。 Next, at time t = 9, the drive signal of level “H” is supplied to the line memory and electrode HS2, and the drive signal of level “L” is supplied to electrodes HS1, HS3, and HS4, and the potential potential at electrode HS3 Becomes higher, and the potential potential at the electrode HS2 becomes lower. As a result, the signal charges G 3 was present in the electrode HS3 b, the signal charges R 2, signal charges G 4, and four signal charges of the signal charges B 2 is transferred left of the electrode, namely the electrode HS2 b The Since the two signal charges of the signal charge G 2 and the signal charge B 1 have been accumulated in the electrode HS2 b until then, the signal charges of six pixels are accumulated in the electrode HS2 b by this transfer.

最後に時刻t=10にて、ラインメモリ、および電極HS1にレベル“H”の駆動信号が、また電極HS2、HS3、およびHS4にレベル“L”の駆動信号が供給され、電極HS2におけるポテンシャル電位が高くなって、電極HS1におけるポテンシャル電位が低くなる。その結果、電極HS2bに蓄積していた6個の画素の信号電荷が左隣の電極、すなわち電極HS1aに転送される。電極HS1aにはすで2個の画素の信号電荷が蓄積されていたため、この転送によって8個の画素の信号電荷が蓄積されるようになる。 Finally, at time t = 10, the drive signal of level “H” is supplied to the line memory and electrode HS1, and the drive signal of level “L” is supplied to electrodes HS2, HS3, and HS4, and the potential potential at electrode HS2 Becomes higher, and the potential potential at the electrode HS1 becomes lower. As a result, the signal charges of the six pixels has been accumulated in the electrode HS2 b are transferred left of the electrode, namely the electrode HS1 a. Since the electrode HS1 a signal charge of two pixels to have been accumulated, the signal charges of the eight pixels by the transfer is to be accumulated.

以上のようにして8個の画素を混合し、基準信号の画素200を形成する。また本実施例では、図示しないがこの画素200の後段に、この混合により電荷を失った画素、すなわち空画素が3個形成される。なお空画素は、基準信号の画素200の後段に少なくとも2つあればよく、本実施例に限定するわけではない。   As described above, the eight pixels are mixed to form the reference signal pixel 200. In this embodiment, although not shown, three pixels that have lost their charge due to the mixing, that is, three empty pixels, are formed at the subsequent stage of the pixel 200. Note that the number of empty pixels may be at least two after the pixel 200 of the reference signal, and is not limited to this embodiment.

このようにして基準信号の画素200、および基準信号の画素200の後ろに連続する3個の空画素を形成すると、固体撮像素子44は、この基準信号の画素200、及び空画素を分岐部54で分岐させて、一方の水平転送路に基準信号200と3つの空画素のうちの1つを供給し、また他方の水平転送路に残りの2つの空画素を供給する(ステップS2)。   In this way, when the reference signal pixel 200 and three consecutive empty pixels are formed behind the reference signal pixel 200, the solid-state imaging device 44 divides the reference signal pixel 200 and the empty pixel into the branching unit 54. The reference signal 200 and one of the three empty pixels are supplied to one horizontal transfer path, and the remaining two empty pixels are supplied to the other horizontal transfer path (step S2).

図18は、図15〜図17に示す処理によって形成された基準信号の画素200および基準信号の画素200の後段に形成される空画素202〜206を、分岐部54から水平転送路56、58へ転送する状況を概念的に示した図であって、転送効率を算出する処理例を概念的に示した図である。図18において、図4、図16と同じ参照番号は同様の構成要素を示す。図18において基準信号の画素200、および空画素202〜206は水平転送路50から分岐部54へ供給される。分岐部54での分岐によって、水平転送路56へは基準信号の画素200、空画素204が順に供給される。また水平転送路58へは、水平転送路50において基準信号の画素200のすぐ後ろに位置していた空画素202、および空画素206が順に供給される。   18 shows the reference signal pixel 200 formed by the processing shown in FIGS. 15 to 17 and the empty pixels 202 to 206 formed in the subsequent stage of the reference signal pixel 200 from the branching unit 54 to the horizontal transfer paths 56 and 58. FIG. 5 is a diagram conceptually illustrating a situation of transfer to a network, and is a diagram conceptually illustrating a processing example for calculating transfer efficiency. 18, the same reference numerals as those in FIGS. 4 and 16 denote the same components. In FIG. 18, the reference signal pixel 200 and the empty pixels 202 to 206 are supplied from the horizontal transfer path 50 to the branching unit 54. By branching at the branching unit 54, the reference signal pixel 200 and the empty pixel 204 are sequentially supplied to the horizontal transfer path 56. Also, to the horizontal transfer path 58, the empty pixel 202 and the empty pixel 206 that are located immediately behind the reference signal pixel 200 in the horizontal transfer path 50 are sequentially supplied.

基準信号の画素200、空画素204は順に水平転送路56により出力アンプ60へ転送され、出力アンプ60が基準信号の画素200、および空画素204を含む信号82を出力する。また、空画素202、および空画素206も同様に、順に水平転送路58により出力アンプ62へ転送され、出力アンプ62が空画素202、206を含む信号84を出力する。その後これらの信号82、84は、前処理部22で処理されてディジタル信号110、112に生成されてメモリ部24に格納される。   The reference signal pixel 200 and the empty pixel 204 are sequentially transferred to the output amplifier 60 through the horizontal transfer path 56, and the output amplifier 60 outputs a signal 82 including the reference signal pixel 200 and the empty pixel 204. Similarly, the empty pixel 202 and the empty pixel 206 are sequentially transferred to the output amplifier 62 through the horizontal transfer path 58, and the output amplifier 62 outputs a signal 84 including the empty pixels 202 and 206. Thereafter, these signals 82 and 84 are processed by the preprocessing unit 22 to generate digital signals 110 and 112 and stored in the memory unit 24.

このとき、分岐部54から水平転送路56へ分岐する際に、信号電荷の取り残しがあると、分岐後の空画素202にこの取り残した信号電荷が入るようになる。よって、信号処理部26が、メモリ24から、基準信号の画素200および空画素202を、ディジタル信号118としてバス114および信号線120を介して読み出し、数1により、分岐部54から水平転送路56へ転送する際の転送効率HTRHSL1を算出する(ステップS3)。なお数1において、Sは基準信号の画素200の信号量、Tは空画素202から検出された、取り残した信号電荷の量、すなわち残留電荷量である。なお本発明はこれに限定するわけではなく、任意の部分で行うことが可能である。 At this time, if the signal charge is left behind when branching from the branching unit 54 to the horizontal transfer path 56, the left signal charge enters the empty pixel 202 after branching. Therefore, the signal processing unit 26 reads the reference signal pixel 200 and the empty pixel 202 from the memory 24 as the digital signal 118 via the bus 114 and the signal line 120, and from the branch unit 54 to the horizontal transfer path 56 according to Equation 1. The transfer efficiency HTR HSL1 when transferring to is calculated (step S3). In Equation 1, S is the signal amount of the pixel 200 of the reference signal, and T is the amount of the remaining signal charge detected from the empty pixel 202, that is, the residual charge amount. In addition, this invention is not necessarily limited to this, It can be performed in arbitrary parts.

また、分岐後、空画素204には、水平転送路56において後段に取り残した信号電荷が入るようになる。よって、本実施例では同様に、信号処理部26で空画素204に存在している残留電荷量を検出して、転送効率HTRos1を算出する(ステップS4)。転送効率HTRos1も、上述した数1における変数Tを、空画素204から検出された残留電荷量にすることで、算出することが可能である。とくに空画素204には、水平転送路56における最終段、すなわち、図5に示すアウトプットゲートからフローティングディフュージョンアンプの間で取り残す残留電荷量が入るようになるため、この空画素204を用いて算出された転送効率の維持は、画像の劣化等の影響を改善するのに特に役立つ。 Further, after branching, the signal charges left behind in the horizontal transfer path 56 enter the empty pixel 204. Therefore, in the present embodiment, similarly, the signal processing unit 26 detects the residual charge amount existing in the empty pixel 204, and calculates the transfer efficiency HTR os1 (step S4). The transfer efficiency HTR os1 can also be calculated by setting the above-described variable T in Equation 1 to the residual charge amount detected from the empty pixel 204. In particular, the empty pixel 204 contains the amount of residual charge left between the final stage in the horizontal transfer path 56, that is, between the output gate and the floating diffusion amplifier shown in FIG. The maintained transfer efficiency is particularly useful for improving the influence of image degradation and the like.

このようにして、分岐部54から水平転送路56へ信号電荷を分岐する際の転送効率、および水平転送路56における転送効率を算出する。なお同様にして、図18に示すように、水平転送路58においても転送効率HTRHSL2、および転送効率HTRos1を算出することが可能である。具体的には図18に示すように図15〜図17の処理により作成された基準信号の画素200を水平転送路58に供給し、その後空画素204に存在する信号電荷を検出すれば、水平転送路58における転送効率HTRos2を算出することが可能である。また空画素202に存在する信号電荷を検出すれば、分岐部54から水平転送路58へ信号電荷を分岐する際の転送効率HTRHSL2を算出することが可能である。 In this way, the transfer efficiency when the signal charge is branched from the branching unit 54 to the horizontal transfer path 56 and the transfer efficiency in the horizontal transfer path 56 are calculated. Note Similarly, as shown in FIG. 18, it is also possible to calculate the transfer efficiency HTR HSL2, and transfer efficiency HTR os1 in the horizontal transfer path 58. Specifically, as shown in FIG. 18, if the pixel 200 of the reference signal created by the processing of FIGS. 15 to 17 is supplied to the horizontal transfer path 58 and then the signal charge existing in the empty pixel 204 is detected, the horizontal signal is detected. The transfer efficiency HTR os2 on the transfer path 58 can be calculated. If the signal charge existing in the empty pixel 202 is detected, it is possible to calculate the transfer efficiency HTR HSL2 when the signal charge is branched from the branching unit 54 to the horizontal transfer path 58.

なお算出する転送効率は、たとえばある一定の信号量の基準信号200に対する転送効率であってもよいし、また図20、図21に示すように、基準信号の画素200の信号量によって残留電荷量が変わるため、信号量の異なる基準信号の画素200をいくつか形成し、信号量毎に算出してもよい。なお本発明は図13〜図19に示すやり方で転送効率を算出することに限定するわけではなく、公知のやり方を採用して算出することが可能である。   The transfer efficiency to be calculated may be, for example, the transfer efficiency with respect to the reference signal 200 having a certain signal amount, or the residual charge amount depending on the signal amount of the pixel 200 of the reference signal as shown in FIGS. Therefore, several reference signal pixels 200 having different signal amounts may be formed and calculated for each signal amount. Note that the present invention is not limited to calculating the transfer efficiency in the manner shown in FIGS. 13 to 19, and can be calculated by employing a known method.

図20は、基準信号の画素200の信号量を変えて残留電荷量を測定した際の測定結果を概念的に示した図であり、図21は図20に示す残留電荷量から算出された転送効率を概念的に示した図である。図20において、横軸は基準信号の画素200の信号量(mV)を示し、縦軸は残留電荷量(mV)を示している。また図20では、分岐部54における残留電荷をそれぞれ検出した結果が示され、折れ線232は分岐部54から水平転送路56へ信号電荷を分岐する際の残留電荷、すなわち、図18における空画素202から検出された信号量を示し、また折れ線234は分岐部54から水平転送路58へ信号電荷を分岐する際の残留電荷、すなわち、図19における空画素202から検出された信号量を示している。また図21には、図20に示す各値から算出されたそれぞれの転送効率HTRHSL1、HTRHSL2が示されている。なお本発明は分岐部54における転送効率に限定するわけではなく、同様にして水平転送路56、58における転送効率を基準信号の画素200の信号量毎に算出することも可能である。 20 is a diagram conceptually showing a measurement result when the residual charge amount is measured by changing the signal amount of the pixel 200 of the reference signal, and FIG. 21 is a transfer calculated from the residual charge amount shown in FIG. It is the figure which showed efficiency conceptually. In FIG. 20, the horizontal axis represents the signal amount (mV) of the reference signal pixel 200, and the vertical axis represents the residual charge amount (mV). Also, FIG. 20 shows the results of detecting the residual charges in the branching portion 54, and the broken line 232 indicates the residual charges when the signal charge is branched from the branching portion 54 to the horizontal transfer path 56, that is, the empty pixel 202 in FIG. The broken line 234 indicates the residual charge when the signal charge is branched from the branching portion 54 to the horizontal transfer path 58, that is, the signal amount detected from the empty pixel 202 in FIG. . FIG. 21 shows the transfer efficiencies HTR HSL1 and HTR HSL2 calculated from the values shown in FIG. Note that the present invention is not limited to the transfer efficiency in the branch unit 54, and it is also possible to calculate the transfer efficiency in the horizontal transfer paths 56 and 58 for each signal amount of the reference signal pixel 200 in the same manner.

図22は、図1に示す固体撮像装置10において、図13に示す手順で転送効率を算出し、得られた転送効率を用いてデューティサイクルの変動値を設定する処理の一例を示した流れ図である。図22において、変動値を設定するために、図13に示す手順でデューティサイクルや周期の変動値を設定する部分の転送効率を算出する(ステップS1)。たとえば、本実施例では、分岐部54から水平転送路56への転送時間を拡大する際に用いる変動値を決めるため、ある信号量の画素200を形成し、図21に示すように分岐部54から水平転送路56へ信号電荷を分岐する際の転送効率HTRHSL1、および分岐部54から水平転送路58へ信号電荷を分岐する際の転送効率HTRHSL2を算出する。 FIG. 22 is a flowchart showing an example of processing for calculating the transfer efficiency in the procedure shown in FIG. 13 and setting the duty cycle variation value using the obtained transfer efficiency in the solid-state imaging device 10 shown in FIG. is there. In FIG. 22, in order to set the variation value, the transfer efficiency of the portion where the variation value of the duty cycle or period is set is calculated according to the procedure shown in FIG. 13 (step S1). For example, in this embodiment, a pixel 200 having a certain signal amount is formed in order to determine a fluctuation value used when extending the transfer time from the branching unit 54 to the horizontal transfer path 56, and as shown in FIG. calculating the transfer efficiency HTR HSL2 when branching from the transfer efficiency HTR HSL1, and the branch portion 54 at the time of branching the signal charges to the horizontal transfer path 56 the signal charges to the horizontal transfer path 58 from.

なおこのときに算出される転送効率は変動値を設定する際に基準とするものであるため、ステップS1で転送効率を算出する際は、通常の駆動、すなわち駆動信号φHL、φHP1、φHP2のデューティサイクルを50%にし、かつ一定の周期にすることが好ましいが、本発明はこれに限定するわけではない。   Since the transfer efficiency calculated at this time is used as a reference when setting the fluctuation value, when calculating the transfer efficiency in step S1, the duty of the normal driving, that is, the drive signals φHL, φHP1, and φHP2 is calculated. Although it is preferable to set the cycle to 50% and a constant cycle, the present invention is not limited to this.

このようにして分岐部54から水平転送路56、58へ、信号電荷を分岐する際の各転送効率を得ると、一方の転送効率が、基準値を上回っているか否かを判断する(ステップS2)。たとえば本実施例では、水平転送路56の転送効率HTRHSL1が、基準値を上回っているか否かを判断する。 When the transfer efficiencies for branching the signal charges from the branching unit 54 to the horizontal transfer paths 56 and 58 are obtained in this way, it is determined whether one of the transfer efficiencies exceeds the reference value (step S2). ). For example, in this embodiment, it is determined whether or not the transfer efficiency HTR HSL1 of the horizontal transfer path 56 exceeds the reference value.

基準値は、任意に設定した値を採用することが可能である。たとえばステップS1で算出された転送効率HTRHSL1、HTRHSL2を基にして設定した値であってもよいし、経験等によって設定された値であってもよい。なお本発明はこれに限定するわけではない。たとえば本実施例では、図21に点線242、244に示すように基準値を設定している。図21において、点線242は分岐部54から水平転送路56へ分岐する際の転送効率の基準値、また点線244は分岐部54から水平転送路58へ分岐する際の転送効率の基準値である。 An arbitrarily set value can be adopted as the reference value. For example, it may be a value set based on the transfer efficiencies HTR HSL1 and HTR HSL2 calculated in step S1, or may be a value set based on experience or the like. The present invention is not limited to this. For example, in this embodiment, reference values are set as indicated by dotted lines 242 and 244 in FIG. In FIG. 21, a dotted line 242 is a reference value of transfer efficiency when branching from the branching portion 54 to the horizontal transfer path 56, and a dotted line 244 is a reference value of transfer efficiency when branching from the branching portion 54 to the horizontal transfer path 58. .

また本実施例では、分岐部54から水平転送路56へ分岐する際に転送劣化が発生すると画像に与えてしまう影響が大きいため、分岐部54から水平転送路56へ分岐する際の転送効率の基準値を、分岐部54から水平転送路58へ分岐する際の転送効率の基準値よりも厳しく設定している。なお本発明はこれに限定するわけではなく、分岐部54から水平転送路56への分岐と、分岐部54から水平転送路58への分岐とで同じ基準値を設定してもよいし、本実施例のようにそれぞれに基準値を設定してもよく、任意に選択することが可能である。   Also, in this embodiment, if transfer deterioration occurs when branching from the branching unit 54 to the horizontal transfer path 56, the influence on the image is large. Therefore, the transfer efficiency when branching from the branching unit 54 to the horizontal transfer path 56 is large. The reference value is set to be stricter than the reference value of the transfer efficiency when branching from the branching unit 54 to the horizontal transfer path 58. The present invention is not limited to this, and the same reference value may be set for the branch from the branch unit 54 to the horizontal transfer path 56 and the branch from the branch unit 54 to the horizontal transfer path 58. A reference value may be set for each as in the embodiment, and can be arbitrarily selected.

ステップS2における判断の結果、転送効率HTRHSL1が基準値を上回っている場合は、ステップS3へ進み、他方の転送効率、具体的には、分岐部54から水平転送路58へ分岐する際の転送効率HTRHSL2が基準値を上回っているか否かを判断する(ステップS3)。 As a result of the determination in step S2, if the transfer efficiency HTR HSL1 exceeds the reference value, the process proceeds to step S3, and the other transfer efficiency, specifically, transfer when branching from the branching unit 54 to the horizontal transfer path 58 is performed. It is determined whether or not the efficiency HTR HSL2 exceeds the reference value (step S3).

ステップS3における判断の結果、転送効率HTRHSL2も基準値を上回っている場合は、変動値を設定する処理を終了する。一方、ステップS3における判断の結果、転送効率HTRHSL2が基準値よりも下回っている場合は、各駆動信号のデューティサイクルや周期を調整する(ステップS4)。具体的には、駆動信号φHL、φHP1、φHP2などのデューティサイクルや周期を調整する。なおどの程度変えるかは任意に設定することが可能であり、たとえば転送効率HTRHSL1が基準値をどの程度上回っているかに応じて設定してもよいし、またたとえば転送効率HTRHSL2が基準値をどの程度下回っているかに応じて設定してもよいし、さらにたとえば1回の調整での変更量、たとえばデューティサイクルを5%上げるといったような値を設定をしておき、この変更量に基づく調整を行なってもよい。なお本発明はこれに限定するわけではない。 As a result of the determination in step S3, when the transfer efficiency HTR HSL2 also exceeds the reference value, the process for setting the fluctuation value is terminated. On the other hand, if the result of determination in step S3 is that the transfer efficiency HTR HSL2 is below the reference value, the duty cycle and cycle of each drive signal are adjusted (step S4). Specifically, the duty cycle and period of the drive signals φHL, φHP1, φHP2, etc. are adjusted. Note how much change is possible to arbitrarily set, for example, may be set depending on whether the transfer efficiency HTR HSL1 exceeds what extent the reference value, also for example the transfer efficiency HTR HSL2 the reference value It may be set according to how far below it is, and further, for example, the amount of change in one adjustment, for example, a value that raises the duty cycle by 5%, etc. is set, and adjustment based on this amount of change May be performed. The present invention is not limited to this.

ステップS4における調整後は、ステップS1へと戻り、再び転送効率HTRHSL1、HTRHSL2を算出し、得られた転送効率HTRHSL1、HTRHSL2が基準値を上回っているか否かを判断し、転送効率HTRHSL1、および転送効率HTRHSL2が基準値を上回っている場合は処理を終了する。このようにステップS1に戻るのは、分岐部54から水平転送路58へ分岐する際の転送効率HTRHSL2が改善されたか否かを判断するためであり、また、ステップS4においてデューティサイクルや周期を変更したことによって、分岐部54から水平転送路56へ分岐する際の転送効率HTRHSL1が基準値を下回るようになっていないかを確認するためである。 After the adjustment in step S4, the process returns to step S1, calculates transfer efficiency HTR HSL1 and HTR HSL2 again, determines whether or not the obtained transfer efficiencies HTR HSL1 and HTR HSL2 exceed the reference value, and transfers efficiency If HTR HSL1 and transfer efficiency HTR HSL2 exceed the reference value, the process ends. The reason for returning to step S1 in this way is to determine whether or not the transfer efficiency HTR HSL2 at the time of branching from the branching unit 54 to the horizontal transfer path 58 has been improved, and in step S4, the duty cycle and period are set. This is to confirm whether the transfer efficiency HTR HSL1 when branching from the branching unit 54 to the horizontal transfer path 56 is less than the reference value due to the change.

またステップS2における判断の結果、一方の転送効率HTRHSL1が基準値を下回っている場合は、ステップS5へ進み、他方の転送効率HTRHSL2が基準値を上回っているか否かを判断する(ステップS5)。この判断の結果、転送効率HTRHSL2も基準値を下回っている場合は、変動値設定不能と判断し(ステップS6)、処理を終了する。 If one transfer efficiency HTR HSL1 is lower than the reference value as a result of the determination in step S2, the process proceeds to step S5, and it is determined whether or not the other transfer efficiency HTR HSL2 is higher than the reference value (step S5). ). As a result of this determination, if the transfer efficiency HTR HSL2 is also below the reference value, it is determined that the fluctuation value cannot be set (step S6), and the process is terminated.

一方、転送効率HTRHSL2が基準値を上回っている場合は、転送効率HTRHSL1が上がるように各駆動信号のデューティサイクルや周期を調整する(ステップS7)。なおどの程度変えるかは、ステップS4と同様に、任意に設定することが可能である。変更後は、ステップS1へ戻り、ステップS7における変更により転送効率HTRHSL1がどの程度改善されたか、また、他方の転送効率HTRHSL2が基準値を下回るようになっていないかを判断する。 On the other hand, when the transfer efficiency HTR HSL2 exceeds the reference value, the duty cycle and cycle of each drive signal are adjusted so that the transfer efficiency HTR HSL1 is increased (step S7). The degree of change can be arbitrarily set as in step S4. After the change, the process returns to step S1, and it is determined how much the transfer efficiency HTR HSL1 has been improved by the change in step S7 and whether the other transfer efficiency HTR HSL2 has become less than the reference value.

以上のようにして転送効率HTRHSL1、および転送効率HTRHSL2を測定しながら変動値を設定する。よって、たとえばデューティサイクルや周期を変更した結果、一方の水平転送路における転送効率の劣化は改善されるが、他方の水平転送路における転送効率が劣化してしまうといった問題を防ぐことが可能であり、状況に応じた変動値を得ることが可能である。なお本実施例では、分岐部54から水平転送路56、58へ分岐する際の変動値について設定しているが、分岐前の電極HLから分岐部54の電極HSLへの転送時間を変更する際の変動値についても同様のやり方を採用して設定することが可能である。 Setting a variation value while measuring the transfer efficiency HTR HSL1, and transfer efficiency HTR HSL2 as described above. Therefore, for example, as a result of changing the duty cycle or cycle, the deterioration of transfer efficiency in one horizontal transfer path is improved, but it is possible to prevent the problem that the transfer efficiency in the other horizontal transfer path is deteriorated. It is possible to obtain a variation value according to the situation. In this embodiment, the fluctuation value when branching from the branching portion 54 to the horizontal transfer paths 56 and 58 is set, but when changing the transfer time from the electrode HL before branching to the electrode HSL of the branching portion 54 It is possible to set the variation value of by adopting a similar method.

なおこのような変動値の設定は、たとえば高温時、高感度時、高速読み出し時、または色温度が極端に高い状況や低い状況といったように、転送効率が劣化しやすい状態で設定した方が、転送劣化をより改善する変動値を得ることが可能になるため好ましい。また、固体撮像素子44や固体撮像装置10の工場出荷時に転送効率の算出、および変動値の設定を行った方が、固体撮像装置10の個体差を吸収することが可能になるため好ましい。なお本発明はこれに限定するわけではなく、任意の状況、また任意の段階で変動値を設定することが可能である。   It should be noted that such variable values should be set in a state where transfer efficiency tends to deteriorate, such as when the temperature is high, when the sensitivity is high, when reading at high speed, or when the color temperature is extremely high or low. This is preferable because it is possible to obtain a variation value that further improves transfer degradation. In addition, it is preferable to calculate the transfer efficiency and set the variation value at the time of shipment of the solid-state imaging device 44 and the solid-state imaging device 10 because the individual differences of the solid-state imaging device 10 can be absorbed. Note that the present invention is not limited to this, and it is possible to set a variation value in an arbitrary situation and at an arbitrary stage.

本発明の固体撮像装置の実施例の概略的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the Example of the solid-state imaging device of this invention. 本発明に係る固体撮像素子を適用した2線読出しCCDにおける実施例の概略的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the Example in the 2-line readout CCD to which the solid-state image sensor which concerns on this invention is applied. 図1に示すドライバの構成例を概念的に示したブロック図である。FIG. 2 is a block diagram conceptually showing a configuration example of a driver shown in FIG. 1. 図1の固体撮像素子における水平転送路を上から見た図を概念的に示した図である。It is the figure which showed notionally the figure which looked at the horizontal transfer path in the solid-state image sensor of FIG. 1 from the top. 図4に示す一方の水平転送路を切断した断面を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the cross section which cut | disconnected one horizontal transfer path shown in FIG. 図4に示す他方の水平転送路を切断した断面を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the cross section which cut | disconnected the other horizontal transfer path shown in FIG. 図4に示す各電極に供給される駆動信号のタイミングを概念的に示したタイミングチャートである。5 is a timing chart conceptually showing timings of drive signals supplied to the respective electrodes shown in FIG. 図5に示す水平転送路における信号電荷の転送状況を概念的に示したポンシャル図である。FIG. 6 is a conceptual diagram conceptually showing a signal charge transfer state in the horizontal transfer path shown in FIG. 5. 図6に示す水平転送路における信号電荷の転送状況を概念的に示したポンシャル図である。FIG. 7 is a conceptual diagram conceptually showing a transfer state of signal charges in the horizontal transfer path shown in FIG. 6. 図4に示す水平転送路における信号電荷の転送状況を概念的に示した図である。FIG. 5 is a diagram conceptually showing a signal charge transfer situation in the horizontal transfer path shown in FIG. 4. 図4に示す各電極に供給される駆動信号のタイミングを概念的に示したタイミングチャートである。5 is a timing chart conceptually showing timings of drive signals supplied to the respective electrodes shown in FIG. 図4に示す各電極に供給される駆動信号の別のタイミングを概念的に示したタイミングチャートである。5 is a timing chart conceptually showing another timing of drive signals supplied to the respective electrodes shown in FIG. 4. 転送効率を算出する処理の一例を示した流れ図である。It is the flowchart which showed an example of the process which calculates transfer efficiency. 8個の画素を混合するために、ラインメモリ、電極HS1〜HS4に供給される各駆動信号を概念的に示したタイミングチャートである。4 is a timing chart conceptually showing drive signals supplied to a line memory and electrodes HS1 to HS4 in order to mix eight pixels. 図4に示す水平転送路において水平方向に8個の画素を混合して基準信号を形成する処理を概念的に示した図である。FIG. 5 is a diagram conceptually illustrating a process of forming a reference signal by mixing eight pixels in the horizontal direction in the horizontal transfer path illustrated in FIG. 4. 図4に示す水平転送路において水平方向に8個の画素を混合して基準信号を形成する処理を概念的に示した図である。FIG. 5 is a diagram conceptually illustrating a process of forming a reference signal by mixing eight pixels in the horizontal direction in the horizontal transfer path illustrated in FIG. 4. 図4に示す水平転送路において水平方向に8個の画素を混合して基準信号を形成する処理を概念的に示した図である。FIG. 5 is a diagram conceptually illustrating a process of forming a reference signal by mixing eight pixels in the horizontal direction in the horizontal transfer path illustrated in FIG. 4. 一方の水平転送路における転送効率を算出する処理例を概念的に示した図である。It is the figure which showed notionally the process example which calculates the transfer efficiency in one horizontal transfer path. 他方の転送効率を算出する処理例を概念的に示した図である。It is the figure which showed notionally the process example which calculates the other transfer efficiency. 基準信号の信号量毎に検出された残留電荷量を概念的に示した図である。It is the figure which showed notionally the residual charge amount detected for every signal amount of the reference signal. 図20に示す残留電荷量から算出された転送効率を概念的に示した図である。FIG. 21 is a diagram conceptually showing transfer efficiency calculated from the residual charge amount shown in FIG. 20. 図13に示す処理手順で転送効率を算出し、得られた転送効率を用いてデューティサイクルの変動値を設定する処理の一例を示した流れ図である。FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of a process for calculating transfer efficiency according to the processing procedure illustrated in FIG. 13 and setting a variation value of the duty cycle using the obtained transfer efficiency.

符号の説明Explanation of symbols

10 固体撮像装置
12 光学系
14 撮像部
16 アンプ電源部
18 バイアス供給部
20 ドライバ

10 Solid-state imaging device
12 Optical system
14 Imaging unit
16 Amplifier power supply
18 Bias supply section
20 drivers

Claims (30)

被写界からの入射光を信号電荷に光電変換する、行および列方向に配列される複数の受光素子と、
前記複数の受光素子から読み出された前記信号電荷を垂直転送する垂直転送手段と、
該垂直転送手段から垂直転送される前記信号電荷を受けて、該信号電荷を水平転送する第1の水平転送手段と、
第1の水平転送手段の出力端に配され、水平転送された信号電荷を複数の出力先のいずれかに振り分ける分岐手段と、
該分岐手段から振り分けられた信号電荷を受けて、さらに水平転送する第2および第3の水平転送手段と、
第2および第3の水平転送手段のそれぞれの出力端に設けられ、該信号電荷から電気信号を形成する第1および第2の出力手段とを含む固体撮像素子を用いる固体撮像装置において、該装置は、
第1の水平転送手段における前記分岐手段の前段に配され、第1の水平転送手段により転送されてきた前記信号電荷を前記分岐手段に転送する分岐前転送手段を含み、
該分岐前転送手段を駆動する駆動信号のデューティサイクル、および/または周期を変えて、前記分岐前転送手段から前記分岐手段への前記信号電荷の転送時間を、通常の転送時間よりも長くすることを特徴とする固体撮像装置。
A plurality of light receiving elements arranged in row and column directions for photoelectrically converting incident light from the object field into signal charges;
Vertical transfer means for vertically transferring the signal charges read from the plurality of light receiving elements;
First horizontal transfer means for receiving the signal charge vertically transferred from the vertical transfer means and horizontally transferring the signal charge;
A branching unit arranged at the output end of the first horizontal transfer unit and distributing the horizontally transferred signal charge to any one of a plurality of output destinations;
Second and third horizontal transfer means for receiving the signal charges distributed from the branching means and further horizontally transferring them;
In a solid-state imaging device using a solid-state imaging device provided at each output end of second and third horizontal transfer means and including first and second output means for forming an electric signal from the signal charge, the apparatus Is
Including a pre-branch transfer unit that is arranged in a preceding stage of the branch unit in the first horizontal transfer unit and transfers the signal charge transferred by the first horizontal transfer unit to the branch unit;
By changing the duty cycle and / or the cycle of the drive signal for driving the pre-branch transfer means, the transfer time of the signal charge from the pre-branch transfer means to the branch means is made longer than the normal transfer time. A solid-state imaging device.
請求項1に記載の装置において、該装置はさらに、第2および第3の水平転送手段のうちの少なくとも一方を駆動する駆動信号のデューティサイクル、および/または周期を変えて、前記分岐手段から第2および第3の水平転送手段のどちらか一方への前記信号電荷の転送時間を、通常よりも長くすることを特徴とする固体撮像装置。   2. The apparatus according to claim 1, wherein the apparatus further changes the duty cycle and / or period of the drive signal for driving at least one of the second and third horizontal transfer means to change the duty cycle from the branch means. 2. A solid-state imaging device, wherein a transfer time of the signal charge to either one of the second and third horizontal transfer means is made longer than usual. 請求項1に記載の装置において、前記固体撮像素子はさらに、前記複数の受光素子のそれぞれに対応して配されて、前記入射光を赤緑青の3原色に色分解していずれかの前記受光素子に入射する色フィルタを含み、
前記複数の受光素子は、前記色フィルタから赤緑青の3原色のいずれかを示す前記入射光を得て、赤色、緑色、および青色の前記信号電荷に光電変換し、
前記分岐手段は、前記赤色および青色の信号電荷を第2の水平転送手段に転送し、また前記緑色の信号電荷を第3の水平転送手段に転送し、
前記固体撮像装置は、前記分岐前転送手段を駆動する駆動信号のデューティサイクル、および/または周期を変えて、前記分岐前転送手段から前記分岐手段への前記赤色および青色の信号電荷の転送時間を、通常の転送時間よりも長くすることを特徴とする固体撮像装置
2. The apparatus according to claim 1, wherein the solid-state imaging element is further arranged corresponding to each of the plurality of light receiving elements to color-separate the incident light into three primary colors of red, green, and blue, and to receive any one of the light receiving elements. Including a color filter incident on the element,
The plurality of light receiving elements obtain the incident light indicating any one of the three primary colors of red, green, and blue from the color filter, and photoelectrically convert the incident light into red, green, and blue signal charges,
The branching means transfers the red and blue signal charges to the second horizontal transfer means, and transfers the green signal charge to the third horizontal transfer means,
The solid-state imaging device changes the transfer time of the red and blue signal charges from the pre-branch transfer unit to the branch unit by changing the duty cycle and / or cycle of the drive signal that drives the pre-branch transfer unit. Solid-state imaging device characterized in that longer than normal transfer time
請求項3に記載の装置において、該装置はさらに、第2および第3の水平転送手段うちの少なくとも一方を駆動する駆動信号のデューティサイクル、および/または周期を変えて、前記分岐手段から第2の水平転送手段への前記赤色および青色の信号電荷の転送時間を、通常よりも長くすることを特徴とする固体撮像装置。   4. The apparatus according to claim 3, wherein the apparatus further changes the duty cycle and / or period of the drive signal for driving at least one of the second and third horizontal transfer means to change the second from the branch means. A solid-state imaging device characterized in that the transfer time of the red and blue signal charges to the horizontal transfer means is longer than usual. 請求項1ないし4のいずれかに記載の装置において、該装置はさらに、前記固体撮像素子の温度を検出する温度検出手段を含み、
該温度検出手段で検出された該温度が設定値よりも低い場合に、前記転送時間を長くすることを特徴とする固体撮像装置。
5. The apparatus according to claim 1, further comprising a temperature detection unit that detects a temperature of the solid-state imaging device,
A solid-state imaging device characterized in that the transfer time is lengthened when the temperature detected by the temperature detection means is lower than a set value.
請求項1ないし4のいずれかに記載の装置において、該装置はさらに、前記固体撮像素子の温度を検出する温度検出手段を含み、
該温度検出手段で検出された該温度が設定値よりも高い場合に、前記転送時間を通常の時間にすることを特徴とする固体撮像装置。
5. The apparatus according to claim 1, further comprising a temperature detection unit that detects a temperature of the solid-state imaging device,
A solid-state imaging device, wherein the transfer time is set to a normal time when the temperature detected by the temperature detection means is higher than a set value.
請求項1ないし4のいずれかに記載の装置において、該装置はさらに、前記被写界の色温度を検出する色温度検出手段を含み、
該色温度検出手段で検出された該色温度が設定された範囲よりも高い場合または低い場合に、前記転送時間を長くすることを特徴とする固体撮像装置。
5. The apparatus according to claim 1, further comprising color temperature detecting means for detecting a color temperature of the object scene,
A solid-state imaging device characterized in that the transfer time is lengthened when the color temperature detected by the color temperature detecting means is higher or lower than a set range.
請求項1ないし4のいずれかに記載の装置において、該装置は、高感度時に前記転送時間を長くすることを特徴とする固体撮像装置。   5. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the transfer time is extended when the sensitivity is high. 請求項1ないし4のいずれかに記載の装置において、該装置は、低速駆動時には、前記転送時間を通常の時間にすることを特徴とする固体撮像装置。   5. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the device sets the transfer time to a normal time when driving at a low speed. 請求項1ないし9のいずれかに記載の装置において、該装置はさらに、前記電気信号におけるノイズを相関二重サンプリング方式により除去する信号処理手段を含み、
前記転送時間が変化した際は、該相関二重サンプリング方式に用いるサンプリングパルスの位相を変化させることを特徴とする固体撮像装置。
10. The apparatus according to claim 1, further comprising signal processing means for removing noise in the electric signal by a correlated double sampling method.
A solid-state imaging device characterized by changing the phase of a sampling pulse used in the correlated double sampling method when the transfer time changes.
請求項1ないし10のいずれかに記載の装置において、該装置はさらに、転送効率を算出する転送効率算出手段を含み、
該転送効率算出手段で算出された転送効率に応じて、前記転送時間を長くするためのデューティサイクル、および/または周期が決められることを特徴とする固体撮像装置。
11. The apparatus according to claim 1, further comprising transfer efficiency calculating means for calculating transfer efficiency,
A solid-state imaging device, wherein a duty cycle and / or a cycle for extending the transfer time is determined according to the transfer efficiency calculated by the transfer efficiency calculation means.
請求項11に記載の装置において、前記転送効率算出手段が前記転送効率を算出するとき、前記垂直転送手段は、1水平方向に並ぶ、所定数の前記信号電荷のグループからなる複数の前記信号電荷を、第1の水平転送手段に転送し、
第1の水平転送手段は、該所定数の信号電荷を水平画素混合方式により混合して基準信号画素、および、該基準信号画素の後に連続する、該混合により電荷を失った第1および第2の空画素を形成し、
前記分岐手段は、該基準画素、第1の空画素、および第2の空画素を分岐して、第2および第3の水平転送手段のうちの一方に、該基準画素および第2の空画素を転送し、また他方に第1の空画素を転送し、
前記転送効率算出手段は、第1および第2の空画素から検出される電荷残留量を用いて、前記転送効率を算出することを特徴とする固体撮像装置。
12. The apparatus according to claim 11, wherein when the transfer efficiency calculation unit calculates the transfer efficiency, the vertical transfer unit includes a plurality of signal charges composed of a predetermined number of groups of the signal charges arranged in one horizontal direction. Is transferred to the first horizontal transfer means,
The first horizontal transfer means mixes the predetermined number of signal charges by a horizontal pixel mixing method, and a reference signal pixel, and the first and second signals that are continuous after the reference signal pixel and have lost charge due to the mixing. Form empty pixels,
The branching unit branches the reference pixel, the first sky pixel, and the second sky pixel, and supplies the reference pixel and the second sky pixel to one of the second and third horizontal transfer units. And the first empty pixel to the other,
The solid-state imaging device, wherein the transfer efficiency calculation means calculates the transfer efficiency using a residual charge amount detected from the first and second empty pixels.
請求項12に記載の装置において、前記転送効率算出手段は、第1の空画素から検出される残留電荷量を用いて、前記分岐手段、および前記基準信号が転送される水平転送手段間の転送効率を算出し、
前記固体撮像装置は、該転送効率を基にして前記転送時間を長くするためのデューティサイクル、および/または周期を決めることを特徴とする固体撮像装置。
13. The apparatus according to claim 12, wherein the transfer efficiency calculation unit uses the residual charge amount detected from the first empty pixel to transfer between the branch unit and the horizontal transfer unit to which the reference signal is transferred. Calculate efficiency,
The solid-state imaging device determines a duty cycle and / or a cycle for extending the transfer time based on the transfer efficiency.
請求項12に記載の装置において、前記水平画素混合方式は、水平8画素混合方式であることを特徴とする固体撮像装置。   13. The solid-state imaging device according to claim 12, wherein the horizontal pixel mixing method is a horizontal 8-pixel mixing method. 請求項12に記載の装置において、該装置は、前記転送効率を算出するとき、あらかじめ工場出荷時に一定光量の光源を撮像し、該撮像により得られた前記信号電荷を用いて前記基準画素、第1の空画素、および第2の空画素を形成し、
前記転送効率算出手段は、該基準画素、第1の空画素、および第2の空画素を用いて前記転送効率を算出し、
前記転送時間を長くするためのデューティサイクル、および/または周期は、該転送効率算出手段で算出された転送効率に応じて決められることを特徴とする固体撮像装置。
13. The apparatus according to claim 12, wherein when calculating the transfer efficiency, the apparatus images a light source having a constant light amount at the time of factory shipment in advance, and uses the signal charges obtained by the imaging, Forming one empty pixel and a second empty pixel;
The transfer efficiency calculating means calculates the transfer efficiency using the reference pixel, the first sky pixel, and the second sky pixel,
A solid-state imaging device, wherein a duty cycle and / or a cycle for extending the transfer time is determined according to the transfer efficiency calculated by the transfer efficiency calculating means.
被写界からの入射光を、行および列方向に配列される複数の受光素子で信号電荷に光電変換し、前記複数の受光素子から読み出された前記信号電荷を垂直転送工程で垂直転送して、該垂直転送工程から垂直転送される前記信号電荷を第1の水平転送工程で受けて水平転送し、第1の水平転送工程の出力端に配される分岐工程にて、第1の水平転送工程から水平転送された信号電荷を複数の出力先のいずれかに振り分けて、前記分岐工程から振り分けられた信号電荷を第2および第3の水平転送工程で受けてさらに水平転送し、第2および第3の水平転送工程のそれぞれの出力端に設けられる第1および第2の出力工程にて、その信号電荷に応じた信号を出力する固体撮像素子を駆動する駆動方法において、該方法は、
第1の水平転送工程の出力端に配され、第1の水平転送工程により転送されてきた前記信号電荷を前記分岐工程に転送する分岐前転送工程を含み、
該分岐前転送工程を駆動する駆動信号のデューティサイクル、および/または周期を変えて、前記転送工程における前記信号電荷の転送時間を、通常の転送時間よりも長くすることを特徴とする駆動方法。
Incident light from the object scene is photoelectrically converted into signal charges by a plurality of light receiving elements arranged in rows and columns, and the signal charges read from the plurality of light receiving elements are vertically transferred in a vertical transfer step. Then, the signal charge vertically transferred from the vertical transfer step is received and transferred in the first horizontal transfer step, and the first horizontal transfer is performed in the branch step arranged at the output end of the first horizontal transfer step. The signal charges horizontally transferred from the transfer process are distributed to any of a plurality of output destinations, the signal charges distributed from the branch process are received in the second and third horizontal transfer processes, and further transferred horizontally. In the driving method for driving the solid-state imaging device that outputs a signal corresponding to the signal charge in the first and second output steps provided at the respective output ends of the third horizontal transfer step, the method includes:
A pre-branch transfer step for transferring the signal charge transferred at the first horizontal transfer step and transferred at the first horizontal transfer step to the branch step;
A drive method characterized by changing a duty cycle and / or a cycle of a drive signal for driving the pre-branch transfer step so that a transfer time of the signal charge in the transfer step is longer than a normal transfer time.
請求項16に記載の方法において、該方法はさらに、第2および第3の水平転送工程のうちの少なくとも一方を駆動する駆動信号のデューティサイクル、および/または周期を変えて、前記分岐工程から第2および第3の水平転送工程のどちらか一方における前記信号電荷の転送時間を、通常よりも長くすることを特徴とする駆動方法。   17. The method of claim 16, further comprising changing the duty cycle and / or period of the drive signal that drives at least one of the second and third horizontal transfer steps from the branching step. A driving method characterized in that a transfer time of the signal charge in either one of the second and third horizontal transfer steps is made longer than usual. 請求項16に記載の方法において、前記固体撮像素子は、被写界からの入射光を色フィルタで複数の色に色分解して、該色フィルタから赤緑青の3原色のいずれかを示す該入射光を得て、赤色、緑色、および青色の前記信号電荷に光電変換し、
前記分岐工程は、該赤色および青色の信号電荷を第2の水平転送工程に振り分け、また該緑色の信号電荷を第3の水平転送工程に振り分け、
前記駆動方法は、前記分岐前転送工程を駆動する駆動信号のデューティサイクル、および/または周期を変えて、該転送工程における前記赤色および青色の信号電荷の転送時間を、通常の転送時間よりも長くすることを特徴とする駆動方法。
The method according to claim 16, wherein the solid-state imaging device color-separates incident light from an object scene into a plurality of colors with a color filter, and indicates one of the three primary colors of red, green, and blue from the color filter. Incident light is obtained and photoelectrically converted into the red, green, and blue signal charges,
The branching process distributes the red and blue signal charges to a second horizontal transfer process, and distributes the green signal charge to a third horizontal transfer process,
In the driving method, a duty cycle and / or a cycle of a driving signal for driving the pre-branch transfer process is changed so that the transfer time of the red and blue signal charges in the transfer process is longer than a normal transfer time. A driving method characterized by:
請求項18に記載の方法において、該方法はさらに、第2および第3の水平転送工程のうちの少なくとも一方を駆動する駆動信号のデューティサイクル、および/または周期を変えて、前記分岐工程における前記赤色および青色の信号電荷の転送時間を、通常よりも長くすることを特徴とする駆動方法。   19. The method according to claim 18, wherein the method further comprises changing the duty cycle and / or period of a drive signal that drives at least one of the second and third horizontal transfer steps to change the duty step in the branching step. A driving method characterized in that the transfer time of red and blue signal charges is longer than usual. 請求項16ないし19のいずれかに記載の方法において、該方法は、前記固体撮像素子の温度が設定値よりも低い場合に、前記転送時間を長くすることを特徴とする駆動方法。   20. The driving method according to claim 16, wherein the transfer time is lengthened when the temperature of the solid-state imaging device is lower than a set value. 請求項16ないし19のいずれかに記載の方法において、該方法は、前記固体撮像素子の温度が設定値よりも高い場合に、前記転送時間を通常の時間にすることを特徴とする駆動方法。   20. The driving method according to claim 16, wherein the transfer time is set to a normal time when the temperature of the solid-state imaging device is higher than a set value. 請求項16ないし19のいずれかに記載の方法において、該方法は、前記被写界の色温度が設定された範囲よりも高い場合または低い場合に、前記転送時間を長くすることを特徴とする駆動方法。   20. The method according to claim 16, wherein the transfer time is lengthened when the color temperature of the object scene is higher or lower than a set range. Driving method. 請求項16ないし19のいずれかに記載の方法において、該方法は、高感度時に前記転送時間を長くすることを特徴とする固体撮像方法。   20. The solid-state imaging method according to claim 16, wherein the transfer time is lengthened when the sensitivity is high. 請求項16ないし19のいずれかに記載の方法において、該方法は、低速駆動時には、前記転送時間を通常の時間にすることを特徴とする駆動方法。   20. The driving method according to claim 16, wherein the transfer time is set to a normal time during low-speed driving. 請求項16ないし24のいずれかに記載の方法において、該方法は、前記電気信号におけるノイズを相関二重サンプリング方式により除去する信号処理工程を含み、
前記転送時間が変化した際は、該相関二重サンプリング方式に用いるサンプリングパルスの位相を変化させることを特徴とする駆動方法。
25. A method as claimed in any of claims 16 to 24, comprising a signal processing step of removing noise in the electrical signal by a correlated double sampling scheme.
When the transfer time changes, the driving method is characterized in that the phase of the sampling pulse used in the correlated double sampling method is changed.
請求項16ないし25のいずれかに記載の方法において、該方法はさらに、転送効率を算出する転送効率算出工程を含み、
該転送効率算出工程で算出された転送効率に応じて、前記転送時間を長くするためのデューティサイクル、および/または周期が決められることを特徴とする駆動方法。
The method according to any one of claims 16 to 25, further comprising a transfer efficiency calculating step of calculating transfer efficiency,
A driving method characterized in that a duty cycle and / or a cycle for extending the transfer time is determined according to the transfer efficiency calculated in the transfer efficiency calculation step.
請求項26に記載の方法において、前記転送効率を算出するとき、前記垂直転送工程は、1水平方向に並ぶ、所定数の前記信号電荷のグループからなる複数の前記信号電荷を、第1の水平転送工程に転送し、
第1の水平転送工程は、該所定数の信号電荷を水平画素混合方式により混合して基準信号画素、および、該基準信号画素の後に連続する、該混合により電荷を失った第1および第2の空画素を形成し、
前記分岐工程は、該基準画素、第1の空画素、および第2の空画素を分岐して、第2および第3の水平転送工程のうちの一方に、該基準画素および第2の空画素を転送し、また他方に第1の空画素を転送し、
前記転送効率算出工程は、第1および第2の空画素から検出される電荷残留量を用いて、前記転送効率を算出することを特徴とする駆動方法。
27. The method according to claim 26, wherein when calculating the transfer efficiency, the vertical transfer step converts a plurality of signal charges formed of a predetermined number of groups of signal charges arranged in one horizontal direction into a first horizontal direction. Transfer to the transfer process,
In the first horizontal transfer step, the predetermined number of signal charges are mixed by a horizontal pixel mixing method to be a reference signal pixel, and the first and second signals that have been lost due to the mixing are continuous after the reference signal pixel. Form empty pixels,
The branching step branches the reference pixel, the first sky pixel, and the second sky pixel, and the reference pixel and the second sky pixel are one of the second and third horizontal transfer steps. And the first empty pixel to the other,
The driving method according to claim 1, wherein the transfer efficiency calculating step calculates the transfer efficiency using a residual charge amount detected from the first and second empty pixels.
請求項27に記載の方法において、前記転送効率算出工程は、第1の空画素から検出される残留電荷量を用いて、前記分岐工程における転送効率を算出し、
前記転送時間を長くするためのデューティサイクル、および/または周期は、該転送効率を基にして決められることを特徴とする駆動方法。
28. The method according to claim 27, wherein the transfer efficiency calculation step calculates a transfer efficiency in the branching step using a residual charge amount detected from the first empty pixel,
2. A driving method according to claim 1, wherein a duty cycle and / or a period for increasing the transfer time is determined based on the transfer efficiency.
請求項27に記載の方法において、前記水平画素混合方式は、水平8画素混合方式であることを特徴とする駆動方法。   28. The driving method according to claim 27, wherein the horizontal pixel mixing method is a horizontal 8-pixel mixing method. 請求項27に記載の方法において、該方法は、前記転送効率を測定するとき、あらかじめ工場出荷時に一定光量の光源を撮像し、該撮像により得られた前記信号電荷を用いて前記基準画素、第1の空画素、および第2の空画素を形成し、
前記転送効率算出工程は、該基準画素、第1の空画素、および第2の空画素を用いて前記転送効率を算出し、
前記転送時間を長くするためのデューティサイクル、および/または周期は、該転送効率算出工程で算出された転送効率に応じて決められることを特徴とする駆動方法。
28. The method according to claim 27, wherein when measuring the transfer efficiency, the method images a light source having a constant light amount at the time of shipment from a factory in advance, and uses the signal charges obtained by the imaging, Forming one empty pixel and a second empty pixel;
The transfer efficiency calculation step calculates the transfer efficiency using the reference pixel, the first sky pixel, and the second sky pixel,
2. A driving method according to claim 1, wherein a duty cycle and / or a cycle for increasing the transfer time is determined according to the transfer efficiency calculated in the transfer efficiency calculation step.
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