JP2009147540A - Imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多数の光電変換素子を備え、前記多数の光電変換素子で発生した電荷を電荷転送路に読み出して出力部まで転送し、前記出力部から該電荷に応じた信号を出力する電荷転送型の固体撮像素子を備える撮像装置に関する。 The present invention includes a large number of photoelectric conversion elements, reads charges generated by the large number of photoelectric conversion elements to a charge transfer path, transfers them to an output unit, and outputs a signal corresponding to the charges from the output unit The present invention relates to an imaging apparatus including a solid-state imaging element of a type.
従来、CCD(Charge Coupled Device)型の固体撮像素子で黒レベルを補正する方法として、固体撮像素子に受光面を遮光した光電変換素子である黒レベル検出用の光電変換素子(OB光電変換素子)を設け、OB光電変換素子以外の光電変換素子からの信号からOB光電変換素子からの信号を減算して黒レベル補正を行う方法(例えば特許文献1参照)や、撮影終了直後に、該撮影と同条件でCCDを駆動して暗電流成分だけを固体撮像素子から出力させ、撮影により得られた信号から該暗電流成分を減算して黒レベル補正を行う方法等が知られている。 Conventionally, as a method for correcting a black level with a CCD (Charge Coupled Device) type solid-state image pickup device, a black level detection photoelectric conversion device (OB photoelectric conversion device) which is a photoelectric conversion device in which a light receiving surface is shielded from the solid-state image pickup device And a method of correcting the black level by subtracting the signal from the OB photoelectric conversion element from the signal from the photoelectric conversion element other than the OB photoelectric conversion element (see, for example, Patent Document 1), A method is known in which a CCD is driven under the same conditions so that only a dark current component is output from a solid-state imaging device, and the dark current component is subtracted from a signal obtained by photographing to perform black level correction.
上記のように、黒レベルの補正は、センサ出力から暗時出力レベルを減算すれば良い。しかし、暗時出力は暗時シェーディングを持ち、これが個々のデバイスにおいて温度や時間に依存して変動する。 As described above, the black level can be corrected by subtracting the dark output level from the sensor output. However, the dark output has dark shading, which varies depending on temperature and time in individual devices.
暗時シェーディングとは、CCD型固体撮像素子において顕著に見られる暗時出力の不均一性を指す。信号出力の基準である暗時出力レベルは、固体撮像素子全体にわたって常に均一なレベルを保つことが望ましい。しかし、実際には様々な面内分布を持つ。主原因は、電荷転送中の暗電流発生である。光電変換素子自体ではなく電荷転送中のCCD、特に垂直CCDにおいて発生する暗電流が支配的である。この暗電流は不均一に発生する。又、温度依存が大きい(高温での発生が大きい)ことから、待機時間(露光期間と電荷転送期間に大別される)に依存してレベルが変動する。 Dark shading refers to non-uniformity in dark output that is noticeable in a CCD solid-state imaging device. It is desirable that the dark output level, which is a reference for signal output, is always kept uniform throughout the solid-state imaging device. However, there are actually various in-plane distributions. The main cause is dark current generation during charge transfer. The dark current generated in the CCD during charge transfer, particularly in the vertical CCD, is dominant, not the photoelectric conversion element itself. This dark current is generated unevenly. In addition, since the temperature dependence is large (the occurrence at high temperature is large), the level varies depending on the standby time (which is roughly divided into an exposure period and a charge transfer period).
このため、補正されるセンサ出力と、補正に用いる暗時出力は完全に同時に取得したものであれば良いが、従来技術によればそれは不可能である。予め記憶しておいた暗時出力レベルを用いて黒レベル補正を行う方法もあるが、暗時出力レベルは、個々のデバイスで温度や待機時間のパラメータに応じて変化するため、膨大な量のデータを用意しておかなければならない。又、撮影終了後に暗時出力を得る方法の場合、センサ出力を得てから暗時出力を得るまでの時間が長くなってしまい、暗時出力を同一条件で得られているとは言い難い。又、画像データを記録するまでに撮影2回分の消費電力と時間が必要になるため、撮影から記録までの時間短縮、消費電力の低減といったコンパクトカメラに求められる条件を満たすことが難しい。 For this reason, the sensor output to be corrected and the dark output used for correction may be acquired at the same time, but this is not possible with the prior art. There is also a method of correcting the black level using the dark output level stored in advance, but since the dark output level changes according to the parameters of temperature and standby time in each device, a huge amount of Data must be prepared. In addition, in the method of obtaining dark output after photographing, it takes a long time to obtain dark output after obtaining sensor output, and it is difficult to say that dark output is obtained under the same conditions. In addition, since power consumption and time for two shootings are required before image data is recorded, it is difficult to satisfy the conditions required for a compact camera, such as shortening the time from shooting to recording and reducing power consumption.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で黒レベルを効果的に補正することが可能な撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an imaging device capable of effectively correcting a black level with a simple configuration.
本発明の撮像装置は、多数の光電変換素子を備え、前記多数の光電変換素子で発生した電荷を電荷転送路に読み出して出力部まで転送し、前記出力部から該電荷に応じた信号を出力する電荷転送型の固体撮像素子を備える撮像装置であって、前記多数の光電変換素子が、第一の光電変換素子群と第二の光電変換素子群とからなり、前記第一の光電変換素子群が、カラー画像データを生成するのに必要な色成分の光を検出する光電変換素子で構成されており、前記第一の光電変換素子群の各光電変換素子に対応させて前記電荷転送路に形成した電荷蓄積パケットに前記第一の光電変換素子群から電荷を読み出して前記出力部まで転送し、該電荷に応じた撮像信号を出力させる第一の駆動と、前記第二の光電変換素子群の各光電変換素子に対応させて前記電荷転送路に形成した電荷蓄積パケットへの前記第二の光電変換素子群からの前記電荷の読み出しを省略すると共に、該電荷蓄積パケットを前記第一の駆動と同じ転送パターンで転送し、該電荷蓄積パケットに存在する暗電流成分の電荷に応じた暗電流信号を出力させる第二の駆動とを1回の撮像で行う駆動手段と、前記第一の駆動で得られた撮像信号を、前記第二の駆動で得られた暗電流信号を用いて補正する補正手段とを備える。 The imaging apparatus of the present invention includes a large number of photoelectric conversion elements, reads out charges generated by the large number of photoelectric conversion elements to a charge transfer path, transfers them to an output unit, and outputs a signal corresponding to the charges from the output unit An image pickup apparatus including a charge transfer type solid-state image pickup device, wherein the plurality of photoelectric conversion elements include a first photoelectric conversion element group and a second photoelectric conversion element group, and the first photoelectric conversion element A group of photoelectric conversion elements that detect light of a color component necessary for generating color image data, and the charge transfer path corresponding to each photoelectric conversion element of the first photoelectric conversion element group A first drive for reading out the charge from the first photoelectric conversion element group to the charge storage packet formed in the first packet and transferring it to the output unit and outputting an imaging signal corresponding to the charge; and the second photoelectric conversion element Corresponding to each photoelectric conversion element of the group Reading out the charge from the second photoelectric conversion element group to the charge accumulation packet formed in the charge transfer path and transferring the charge accumulation packet in the same transfer pattern as the first drive, Driving means for performing a second drive for outputting a dark current signal corresponding to the charge of the dark current component present in the charge accumulation packet by one imaging; and an imaging signal obtained by the first drive; Correction means for correcting using the dark current signal obtained by the second drive.
本発明の撮像装置は、前記第一の光電変換素子群に含まれる光電変換素子と前記第二の光電変換素子群に含まれる光電変換素子とが、それぞれ半導体基板上の行方向とこれに直交する列方向に正方格子状に配列されており、前記第一の光電変換素子群と前記第二の光電変換素子群とが、各光電変換素子の配列ピッチの1/2前記行方向及び前記列方向にずれて配置されており、前記列方向に並ぶ光電変換素子からなる複数の光電変換素子列のうち隣接する2つの光電変換素子列の間に前記電荷転送路が1つ形成されており、前記多数の光電変換素子の各々とそこに隣接する前記電荷転送路との間には、該各々の光電変換素子で発生した電荷を該電荷転送路に読み出すための電荷読出し部が該各々の光電変換素子に対応して形成されており、前記光電変換素子列に含まれる光電変換素子の一部に対応する前記電荷読出し部と、前記一部以外の光電変換素子に対応する前記電荷読出し部とが互いに異なる電荷転送路との間に形成されており、前記補正手段は、任意の前記電荷転送路から得られた前記撮像信号を、前記任意の前記電荷転送路から得られた前記暗電流信号を用いて補正する。 In the imaging device of the present invention, the photoelectric conversion elements included in the first photoelectric conversion element group and the photoelectric conversion elements included in the second photoelectric conversion element group are orthogonal to the row direction on the semiconductor substrate, respectively. The first photoelectric conversion element group and the second photoelectric conversion element group are ½ of the arrangement pitch of each photoelectric conversion element in the row direction and the column. One charge transfer path is formed between two adjacent photoelectric conversion element rows among a plurality of photoelectric conversion element rows made of photoelectric conversion elements arranged in the column direction and arranged in the column direction; Between each of the plurality of photoelectric conversion elements and the charge transfer path adjacent thereto, a charge reading unit for reading the charge generated in each photoelectric conversion element to the charge transfer path is provided for each of the photoelectric conversion elements. Formed corresponding to the conversion element The charge reading unit corresponding to a part of the photoelectric conversion elements included in the photoelectric conversion element array and the charge reading unit corresponding to a photoelectric conversion element other than the part are formed between different charge transfer paths. The correction unit corrects the imaging signal obtained from any of the charge transfer paths using the dark current signal obtained from the any of the charge transfer paths.
本発明の撮像装置は、前記第一の光電変換素子群の各光電変換素子の検出感度が、前記第二の光電変換素子群の各光電変換素子の検出感度よりも高い。 In the imaging apparatus of the present invention, the detection sensitivity of each photoelectric conversion element of the first photoelectric conversion element group is higher than the detection sensitivity of each photoelectric conversion element of the second photoelectric conversion element group.
本発明の撮像装置は、前記多数の光電変換素子が半導体基板上の行方向とこれに直交する列方向に正方格子状に配列されており、前記第一の光電変換素子群と前記第二の光電変換素子群とが市松状に配置されており、前記列方向に並ぶ光電変換素子からなる複数の光電変換素子列の各々に対応させてその側部に前記電荷転送路が1つ形成されており、前記多数の光電変換素子の各々とそれに対応する前記電荷転送路との間には、該各々の光電変換素子で発生した電荷を該電荷転送路に読み出すための電荷読出し部が形成されており、前記補正手段は、任意の前記電荷転送路から得られた前記撮像信号を、前記任意の前記電荷転送路から得られた前記暗電流信号を用いて補正する。 In the imaging apparatus according to the present invention, the plurality of photoelectric conversion elements are arranged in a square lattice pattern in a row direction on the semiconductor substrate and in a column direction orthogonal to the row direction, and the first photoelectric conversion element group and the second photoelectric conversion element are arranged. The photoelectric conversion element groups are arranged in a checkered pattern, and one charge transfer path is formed on the side of each of the plurality of photoelectric conversion element arrays composed of the photoelectric conversion elements arranged in the column direction. In addition, a charge reading unit is formed between each of the plurality of photoelectric conversion elements and the charge transfer path corresponding to the plurality of photoelectric conversion elements to read out charges generated in the respective photoelectric conversion elements to the charge transfer path. The correction unit corrects the imaging signal obtained from the arbitrary charge transfer path using the dark current signal obtained from the arbitrary charge transfer path.
本発明によれば、簡単な構成で黒レベルを効果的に補正することが可能な撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an imaging apparatus capable of effectively correcting the black level with a simple configuration.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第一実施形態)
図1は、本発明の第一実施形態を説明するための撮像装置の一例であるデジタルカメラの概略構成を示す図である。
図示するデジタルカメラの撮像系は、撮影レンズ1と、CCD型の固体撮像素子5と、この両者の間に設けられた絞り2と、赤外線カットフィルタ3と、光学ローパスフィルタ4とを備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a digital camera which is an example of an imaging apparatus for explaining a first embodiment of the present invention.
The imaging system of the digital camera shown in the figure includes a photographic lens 1, a CCD type solid-
デジタルカメラの電気制御系全体を統括制御するシステム制御部11は、フラッシュ発光部12及び受光部13を制御し、レンズ駆動部8を制御して撮影レンズ1の位置をフォーカス位置に調整したりズーム調整を行ったりし、絞り駆動部9を介し絞り2の開口量を制御して露光量調整を行う。
A
又、システム制御部11は、撮像素子駆動部10を介して固体撮像素子5を駆動し、撮影レンズ1を通して撮像した被写体画像を色信号として出力させる。システム制御部11には、操作部14を通してユーザからの指示信号が入力される。
Further, the
デジタルカメラの電気制御系は、更に、固体撮像素子5の出力に接続された相関二重サンプリング処理等のアナログ信号処理を行うアナログ信号処理部6と、このアナログ信号処理部6から出力されたRGBの色信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路7とを備え、これらはシステム制御部11によって制御される。
The electric control system of the digital camera further includes an analog signal processing unit 6 that performs analog signal processing such as correlated double sampling processing connected to the output of the solid-
更に、このデジタルカメラの電気制御系は、メインメモリ16と、メインメモリ16に接続されたメモリ制御部15と、黒レベル補正、補間演算やガンマ補正演算,RGB/YC変換処理等を行って画像データを生成するデジタル信号処理部17と、デジタル信号処理部17で生成された画像データをJPEG形式に圧縮したり圧縮画像データを伸張したりする圧縮伸張処理部18と、測光データを積算しデジタル信号処理部17が行うホワイトバランス補正のゲインを求める積算部19と、着脱自在の記録媒体21が接続される外部メモリ制御部20と、カメラ背面等に搭載された液晶表示部23が接続される表示制御部22とを備え、これらは、制御バス24及びデータバス25によって相互に接続され、システム制御部11からの指令によって制御される。
Further, the electric control system of the digital camera performs image processing by performing black level correction, interpolation calculation, gamma correction calculation, RGB / YC conversion processing, and the like with the
図2は、図1に示す固体撮像素子5の一構成例を示した平面模式図である。
固体撮像素子5は、半導体基板50上の行方向Xとこれに直交する列方向Yとに正方格子状に配列された赤色(R)の波長域の光(R光)を検出する光電変換素子51R(図中に“R”の文字を付してある)、緑色(G)の波長域の光(G光)を検出する光電変換素子51G(図中に“G”の文字を付してある)、青色(B)の波長域の光(B光)を検出する光電変換素子51B(図中に“B”の文字を付してある)からなるRGB光電変換素子群と、半導体基板50上の行方向Xとこれに直交する列方向Yとに正方格子状に配列されたR光を検出する光電変換素子51r(図中に“r”の文字を付してある)、G光を検出する光電変換素子51g(図中に“g”の文字を付してある)、B光を検出する光電変換素子51b(図中に“b”の文字を付してある)からなるrgb光電変換素子群とを備え、これらが、それぞれの光電変換素子配列ピッチの略1/2だけ、行方向X及び列方向Yにずれた位置に配置されている。
FIG. 2 is a schematic plan view showing a configuration example of the solid-
The solid-
RGB光電変換素子群の各光電変換素子の配列ピッチとrgb光電変換素子群の各光電変換素子の配列ピッチとは同じとなっている。光電変換素子は例えばフォトダイオードである。 The arrangement pitch of the photoelectric conversion elements of the RGB photoelectric conversion element group is the same as the arrangement pitch of the photoelectric conversion elements of the rgb photoelectric conversion element group. The photoelectric conversion element is, for example, a photodiode.
RGB光電変換素子群の各光電変換素子の上方にはカラーフィルタが設けられており、このカラーフィルタの配列はベイヤー配列となっている。rgb光電変換素子群の各光電変換素子の上方にも同様にカラーフィルタが設けられており、このカラーフィルタの配列もベイヤー配列となっている。 A color filter is provided above each photoelectric conversion element of the RGB photoelectric conversion element group, and the arrangement of the color filters is a Bayer array. Similarly, a color filter is provided above each photoelectric conversion element of the rgb photoelectric conversion element group, and this color filter array is also a Bayer array.
RGB光電変換素子群の各光電変換素子の検出感度は、rgb光電変換素子群の各光電変換素子の検出感度よりも高くなっている。光電変換素子の検出感度を変化させるには、光電変換素子の受光面の面積を変化させてもよいし、光電変換素子上方に設けたマイクロレンズによって、集光面積を変化させてもよいし、光電変換素子の露光時間を変えても良い。これらの方法については周知である。尚、RGB光電変換素子群の各光電変換素子の検出感度と、rgb光電変換素子群の各光電変換素子の検出感度とは同じであっても良い。 The detection sensitivity of each photoelectric conversion element of the RGB photoelectric conversion element group is higher than the detection sensitivity of each photoelectric conversion element of the rgb photoelectric conversion element group. To change the detection sensitivity of the photoelectric conversion element, the area of the light receiving surface of the photoelectric conversion element may be changed, or the light collection area may be changed by a microlens provided above the photoelectric conversion element, You may change the exposure time of a photoelectric conversion element. These methods are well known. The detection sensitivity of each photoelectric conversion element of the RGB photoelectric conversion element group may be the same as the detection sensitivity of each photoelectric conversion element of the rgb photoelectric conversion element group.
光電変換素子の検出感度とは、光電変換素子に所定量の光が入射したときに、その光電変換素子から取り出せる信号量がどのくらいなのかを示す特性のことを示す。つまり、同一光量の光が入射したとき、検出感度が相対的に高い高感度の光電変換素子は、検出感度が相対的に低い低感度の光電変換素子よりも、取り出せる信号量が多いという特性を持つものと定義することができる。高感度の光電変換素子は、少ない光量で多くの信号を得ることができるため、低照度の被写体を撮影するのに最適であるが、多くの光量が入射した場合には、信号がすぐに飽和してしまうため、高照度の被写体を撮影するのには適さない。又、低感度の光電変換素子は、多くの光量が入射してもあまり多くの信号を得られないため、高照度の被写体を撮影するのに最適であるが、少ない光量が入射した場合には、得られる信号が少なすぎてしまい、低照度の被写体を撮影するのには適さない。 The detection sensitivity of a photoelectric conversion element indicates a characteristic indicating how much signal can be extracted from the photoelectric conversion element when a predetermined amount of light is incident on the photoelectric conversion element. In other words, when the same amount of light is incident, a high-sensitivity photoelectric conversion element with a relatively high detection sensitivity has a characteristic that it can extract a larger amount of signal than a low-sensitivity photoelectric conversion element with a relatively low detection sensitivity. It can be defined as having. A high-sensitivity photoelectric conversion element can obtain many signals with a small amount of light, so it is ideal for shooting low-light subjects, but when a large amount of light is incident, the signal quickly saturates. Therefore, it is not suitable for photographing a high-illuminance subject. In addition, the low-sensitivity photoelectric conversion element cannot obtain a large amount of signal even when a large amount of light is incident, so it is optimal for photographing a subject with high illuminance. The obtained signal is too small and is not suitable for photographing a low-illuminance subject.
RGB光電変換素子群の各光電変換素子の配列は、列方向Yに並ぶ光電変換素子51Gと光電変換素子51Rとからなる光電変換素子列であるGR光電変換素子列と、列方向Yに並ぶ光電変換素子51Bと光電変換素子51Gとからなる光電変換素子列であるBG光電変換素子列とを、行方向Xに交互に配列したものと言うことができる。又、RGB光電変換素子群の各光電変換素子の配列は、行方向Xに並ぶ光電変換素子51Gと光電変換素子51Bとからなる光電変換素子行であるGB光電変換素子行と、行方向Xに並ぶ光電変換素子51Rと光電変換素子51Gとからなる光電変換素子行であるRG光電変換素子行とを、列方向Yに交互に配列したものと言うこともできる。
The arrangement of each photoelectric conversion element of the RGB photoelectric conversion element group is such that a GR photoelectric conversion element array, which is a photoelectric conversion element array composed of a
rgb光電変換素子群の各光電変換素子の配列は、列方向Yに並ぶ光電変換素子51gと光電変換素子51rとからなる光電変換素子列であるgr光電変換素子列と、列方向Yに並ぶ光電変換素子51bと光電変換素子51gとからなる光電変換素子列であるbg光電変換素子列とを、行方向Xに交互に配列したものと言うことができる。又、rgb光電変換素子群の各光電変換素子の配列は、行方向Xに並ぶ光電変換素子51gと光電変換素子51bとからなる光電変換素子行であるgb光電変換素子行と、行方向Xに並ぶ光電変換素子51rと光電変換素子51gとからなる光電変換素子行であるrg光電変換素子行とを、列方向Yに交互に配列したものと言うこともできる。
The arrangement of the photoelectric conversion elements of the rgb photoelectric conversion element group includes a gr photoelectric conversion element array, which is a photoelectric conversion element array including a
各光電変換素子列の右側部には、各光電変換素子列に対応させて、各光電変換素子列を構成する光電変換素子に蓄積された電荷を列方向Yに転送するための垂直電荷転送路54(図2では一部のみ図示してある)が形成されている。垂直電荷転送路54は、例えば、n型シリコン基板上に形成されたpウェル層内に注入されたn型不純物によって形成されている。
On the right side of each photoelectric conversion element array, a vertical charge transfer path for transferring charges accumulated in the photoelectric conversion elements constituting each photoelectric conversion element array in the column direction Y corresponding to each photoelectric conversion element array 54 (only part of which is shown in FIG. 2) is formed. The vertical
垂直電荷転送路54上方には、垂直電荷転送路54に読み出された電荷の転送を制御するための8相の転送パルスが撮像素子駆動部10によって印加される転送電極V1〜V8が形成されている。
Above the vertical
転送電極V1〜V8は、それぞれ、各光電変換素子行の間を、これらを構成する光電変換素子を避けるように行方向Xに蛇行して配設されている。gb光電変換素子行の上側部には、隣接する光電変換素子行との間に、該光電変換素子行側から順に転送電極V8と転送電極V1が配置されている。gb光電変換素子行の下側部には、隣接する光電変換素子行との間に、該gb光電変換素子行側から順に転送電極V2と転送電極V3が配置されている。rg光電変換素子行の上側部には、隣接する光電変換素子行との間に、該光電変換素子行側から順に転送電極V4と転送電極V5が配置されている。rg光電変換素子行の下側部には、隣接する光電変換素子行との間に、該rg光電変換素子行側から順に転送電極V6と転送電極V7が配置されている。 The transfer electrodes V1 to V8 are arranged so as to meander between the photoelectric conversion element rows in the row direction X so as to avoid the photoelectric conversion elements constituting them. On the upper side of the gb photoelectric conversion element row, a transfer electrode V8 and a transfer electrode V1 are arranged in this order from the photoelectric conversion element row side between adjacent photoelectric conversion element rows. On the lower side of the gb photoelectric conversion element row, the transfer electrode V2 and the transfer electrode V3 are arranged in order from the gb photoelectric conversion element row side between the adjacent photoelectric conversion element rows. On the upper side of the rg photoelectric conversion element row, a transfer electrode V4 and a transfer electrode V5 are arranged in this order from the photoelectric conversion element row side between adjacent photoelectric conversion element rows. On the lower side of the rg photoelectric conversion element row, a transfer electrode V6 and a transfer electrode V7 are arranged in order from the rg photoelectric conversion element row side between the adjacent photoelectric conversion element rows.
各光電変換素子と、それに対応する垂直電荷転送路54との間には、各光電変換素子で発生した電荷を、該垂直電荷転送路54に読み出すための電荷読出し部55が設けられている。電荷読出し部55は、例えば、n型シリコン基板上に形成されたpウェル層の一部分によって形成されている。電荷読出し部55は、各光電変換素子に対して同一の方向(図中の斜め右下方向)に設けられている。
Between each photoelectric conversion element and the vertical
gb光電変換素子行の各光電変換素子に対応する電荷読出し部55上方には転送電極V2が形成されており、ここに読み出しパルスを印加することで、gb光電変換素子行の各光電変換素子に蓄積されている電荷を、各光電変換素子の右側部にある垂直電荷転送路54に読み出すことができる。
A transfer electrode V2 is formed above the
GB光電変換素子行の各光電変換素子に対応する電荷読出し部55上方には転送電極V4が形成されており、ここに読み出しパルスを印加することで、GB光電変換素子行の各光電変換素子に蓄積されている電荷を、各光電変換素子の右側部にある垂直電荷転送路54に読み出すことができる。
A transfer electrode V4 is formed above the
rg光電変換素子行の各光電変換素子に対応する電荷読出し部55上方には転送電極V6が形成されており、ここに読み出しパルスを印加することで、rg光電変換素子行の各光電変換素子に蓄積されている電荷を、各光電変換素子の右側部にある垂直電荷転送路54に読み出すことができる。
A transfer electrode V6 is formed above the
RG光電変換素子行の各光電変換素子に対応する電荷読出し部55上方には転送電極V8が形成されており、ここに読み出しパルスを印加することで、RG光電変換素子行の各光電変換素子に蓄積されている電荷を、各光電変換素子の右側部にある垂直電荷転送路54に読み出すことができる。
A transfer electrode V8 is formed above the
垂直電荷転送路54には、垂直電荷転送路54を転送されてきた電荷を行方向Xに転送するための水平電荷転送路57が接続され、水平電荷転送路57には、水平電荷転送路57を転送されてきた電荷を電圧信号に変換して出力する出力アンプ58が接続されている。
A horizontal
電荷読出し部55上方の転送電極(V2,V4,V6,V8)には、それぞれ、垂直電荷転送路54に電荷を蓄積するパケットを形成するためのミドルレベル(VM,例えば0V)の転送パルスVMと、垂直電荷転送路54に該パケットのバリアを形成するためのVMよりもレベルの低いローレベル(VL,例えば−8V)の転送パルスVLと、各光電変換素子から垂直電荷転送路54に電荷を読み出すためのパルスであってVMよりも高いレベル(VH,例えば15V)の読み出しパルスとのいずれかが印加可能となっている。電荷読出し部55上方の転送電極(V2,V4,V6,V8)以外の転送電極(V1,V3,V5,V7)には、VLとVMとのいずれかの転送パルスが印加可能となっている。
The transfer electrodes (V2, V4, V6, V8) above the
このように構成された固体撮像素子5の駆動方法を説明する。以下では、RGB光電変換素子群から得られる信号のみで画像データを生成する撮影モード時の駆動について説明する。
上記撮影モードに設定されて撮影が行われ、この撮影による露光期間が終了すると、転送電極V4,V8にそれぞれ転送パルスVMが印加されて、RGB光電変換素子群の各光電変換素子に対応した電荷蓄積パケットが転送電極V4,V8下に形成される。この状態で、転送電極V4,V8にそれぞれ読み出しパルスが印加され、RGB光電変換素子群の各光電変換素子で発生した電荷が、該各光電変換素子に対応して形成された電荷蓄積パケットに読み出される。次に、転送電極V1〜V8に所定パターンの転送パルスが印加され、電荷蓄積パケットに読み出された電荷が水平電荷転送路57まで転送され、ここから出力部58まで転送され、ここで信号に変換されて出力され、1フィールド目が終了する。1フィールド目で得られる信号を以下では撮像信号とも言う。
A method for driving the solid-
When the photographing mode is set and photographing is performed and the exposure period by the photographing is completed, the transfer pulse VM is applied to the transfer electrodes V4 and V8, respectively, and the charge corresponding to each photoelectric conversion element of the RGB photoelectric conversion element group. Accumulated packets are formed under the transfer electrodes V4 and V8. In this state, a read pulse is applied to each of the transfer electrodes V4 and V8, and charges generated in each photoelectric conversion element of the RGB photoelectric conversion element group are read out to a charge accumulation packet formed corresponding to each photoelectric conversion element. It is. Next, a transfer pulse of a predetermined pattern is applied to the transfer electrodes V1 to V8, and the charge read out in the charge accumulation packet is transferred to the horizontal
次に、転送電極V2,V6にそれぞれ転送パルスVMが印加されて、rgb光電変換素子群の各光電変換素子に対応した電荷蓄積パケットが転送電極V2,V6下に形成される。その後、転送電極V2,V6への読み出しパルスの印加は行われず、転送電極V1〜V8に、1フィールド目と同じ上記所定パターンの転送パルスが印加されて、該電荷蓄積パケットに存在する暗電流成分の電荷が1フィールド目の電荷と同じ転送パターンで水平電荷転送路57まで転送され、ここから出力部58まで転送され、ここで信号に変換されて出力され、2フィールド目が終了する。2フィールド目で得られる信号を以下では暗電流信号とも言う。
Next, the transfer pulse VM is applied to the transfer electrodes V2 and V6, respectively, and a charge accumulation packet corresponding to each photoelectric conversion element of the rgb photoelectric conversion element group is formed under the transfer electrodes V2 and V6. Thereafter, the read pulse is not applied to the transfer electrodes V2 and V6, and the transfer pulse having the same predetermined pattern as that of the first field is applied to the transfer electrodes V1 to V8, and the dark current component existing in the charge accumulation packet is applied. Are transferred to the horizontal
尚、2フィールド目において電荷蓄積パケットを1フィールド目と同じ転送パターンで転送するのは、暗電流信号を撮像信号となるべく同じ条件で得るためである。 The reason why the charge accumulation packet is transferred in the second field with the same transfer pattern as that in the first field is to obtain a dark current signal under the same conditions as possible as an imaging signal.
1フィールド目と2フィールド目でそれぞれ得られた信号は、デジタル変換された後、デジタル信号処理部17に入力される。デジタル信号処理部17は、1フィールド目で得られた撮像信号を、2フィールド目で得られた暗電流信号を用いて補正する処理を行う。 The signals obtained in the first field and the second field are digitally converted and then input to the digital signal processing unit 17. The digital signal processing unit 17 performs processing for correcting the imaging signal obtained in the first field using the dark current signal obtained in the second field.
例えば、図2の光電変換素子51Gから得られた撮像信号から、該光電変換素子51Gに近接する光電変換素子(光電変換素子51Gの右上の光電変換素子51g)に対応して形成された電荷蓄積パケットから得られた暗電流信号を減算して、垂直電荷転送路54で発生した暗電流成分を除去する補正を行う。
同様に、図2の光電変換素子51Rから得られた撮像信号から、該光電変換素子51Rに近接する光電変換素子(光電変換素子51Rの右上の光電変換素子51r)に対応して形成された電荷蓄積パケットから得られた暗電流信号を減算する処理、図2の光電変換素子51Bから得られた撮像信号から、該光電変換素子51Bに近接する光電変換素子(光電変換素子51Bの右上の光電変換素子51b)に対応して形成された電荷蓄積パケットから得られた暗電流信号を減算する処理を行う。この処理により、RGB光電変換素子群から得られる撮像信号から垂直電荷転送路54で発生する暗電流成分を除去した撮像信号を得ることができる。
For example, the charge accumulation formed corresponding to the photoelectric conversion element (the upper right
Similarly, from the imaging signal obtained from the
デジタル信号処理部17は、暗電流除去後の撮像信号を用いてカラー画像データを生成する。生成されたカラー画像データは圧縮された後、記録媒体21に記録される。
The digital signal processing unit 17 generates color image data using the imaging signal after dark current removal. The generated color image data is compressed and then recorded on the
以上のような駆動方法によれば、RGB光電変換素子群からの撮像信号と、該撮像信号を補正するための暗電流信号とを1回の撮像で得ることができる。つまり、撮像信号とその暗電流成分を補正するための暗電流信号とを大きな時間差なく取得することができるため、これら2つの信号をほぼ同じ条件で得ることができる。この結果、暗電流を精度良く除去することができ、黒レベルを精度良く補正することができる。 According to the driving method as described above, an imaging signal from the RGB photoelectric conversion element group and a dark current signal for correcting the imaging signal can be obtained by one imaging. That is, since the imaging signal and the dark current signal for correcting the dark current component can be acquired without a large time difference, these two signals can be obtained under substantially the same conditions. As a result, dark current can be removed with high accuracy, and the black level can be corrected with high accuracy.
又、上記駆動方法によれば、撮像信号と暗電流信号とを1回の撮像で得ることができるため、撮影から記録までの時間短縮と、消費電力の低減とが可能となる。又、補正のためのデータを予め持っておく必要がないため、デジタルカメラのコスト削減も図ることができる。 In addition, according to the above driving method, since the imaging signal and the dark current signal can be obtained by one imaging, it is possible to shorten the time from photographing to recording and to reduce power consumption. In addition, since it is not necessary to have correction data in advance, the cost of the digital camera can be reduced.
尚、本実施形態のデジタルカメラでは、RGB光電変換素子群から得た撮像信号とrgb光電変換素子群から得た撮像信号とを合成してダイナミックレンジを拡大した撮像を行うこともできる。この場合には、上述した駆動方法の2フィールド目において、rgb光電変換素子群の各光電変換素子に対応する電荷蓄積パケットを形成した後、転送電極V2,V6に読み出しパルスを印加して、各光電変換素子から該電荷蓄積パケットに電荷を移動させた後、この電荷を上記所定のパターンで転送するものとすれば良い。 In the digital camera of this embodiment, it is also possible to perform imaging with an expanded dynamic range by synthesizing an imaging signal obtained from the RGB photoelectric conversion element group and an imaging signal obtained from the rgb photoelectric conversion element group. In this case, in the second field of the driving method described above, after forming a charge accumulation packet corresponding to each photoelectric conversion element of the rgb photoelectric conversion element group, a read pulse is applied to the transfer electrodes V2 and V6, and After the charge is transferred from the photoelectric conversion element to the charge storage packet, the charge is transferred in the predetermined pattern.
上述したように2フィールド目で読み出しパルスの印加を省略する駆動を行う場合は、高感度の光電変換素子であるRGB光電変換素子群からの撮像信号のみで画像データを生成することになるが、高感度の光電変換素子から得られる撮像信号はその信号量が少ないため、信号全体に占めるノイズの割合(S/N比)が大きくなってしまう。このため、空の電荷蓄積パケットからの信号を用いてノイズとなる暗電流成分を除去する補正を行うことが有効となる。一方、2フィールド目においてrgb光電変換素子群からの電荷の読み出しを行う場合には、電荷読み出しを省略する場合と比較してS/N比は向上するため、暗電流成分の除去を行わずとも、画質を維持することができる。 As described above, when driving to omit the application of the readout pulse in the second field, image data is generated only with imaging signals from the RGB photoelectric conversion element group which is a high-sensitivity photoelectric conversion element. Since an image pickup signal obtained from a high-sensitivity photoelectric conversion element has a small signal amount, a ratio of noise (S / N ratio) in the entire signal is increased. For this reason, it is effective to perform correction for removing dark current components that become noise using a signal from an empty charge storage packet. On the other hand, when the charge is read from the rgb photoelectric conversion element group in the second field, the S / N ratio is improved as compared with the case where the charge read is omitted. Therefore, the dark current component is not removed. , Image quality can be maintained.
本実施形態の固体撮像素子の構成によれば、RGB光電変換素子群から得られる撮像信号のみで画像データを生成する場合の駆動と、RGB光電変換素子群から得られる撮像信号とrgb光電変換素子群から得られる撮像信号とで画像データを生成する場合の駆動とを、読み出しパルスの印加の有無だけで切り替えることができるため、駆動パターンの設計が容易となる。 According to the configuration of the solid-state imaging device of the present embodiment, driving in the case of generating image data only with imaging signals obtained from the RGB photoelectric conversion element group, imaging signals obtained from the RGB photoelectric conversion element group, and rgb photoelectric conversion element Since driving for generating image data with an imaging signal obtained from a group can be switched only by the presence or absence of application of a readout pulse, the design of the driving pattern is facilitated.
尚、上述したようにRGB光電変換素子群から得られる撮像信号のみで画像データを生成する場合の駆動は、例えば高感度撮影モードにおいて実施するようにすれば良い。又、図2に示した構成において、rgb光電変換素子群の各光電変換素子を、受光面上方に輝度フィルタを設けた光電変換素子に変更した構成としても、本発明を適用可能である。 Note that, as described above, driving in the case where image data is generated using only imaging signals obtained from the RGB photoelectric conversion element group may be performed in, for example, a high-sensitivity imaging mode. In addition, in the configuration shown in FIG. 2, the present invention can be applied to a configuration in which each photoelectric conversion element of the rgb photoelectric conversion element group is changed to a photoelectric conversion element provided with a luminance filter above the light receiving surface.
輝度フィルタとは、光の輝度情報と相関のある分光特性を持ったフィルタである。この輝度フィルタは、NDフィルタや、透明フィルタ、白色フィルタ、グレーのフィルタ等が該当するが、光電変換素子の受光面上方に何も設けずに光が直接該受光面に入射する構成も、輝度フィルタを設けたということができる。 The luminance filter is a filter having spectral characteristics correlated with light luminance information. This luminance filter corresponds to an ND filter, a transparent filter, a white filter, a gray filter, or the like, but the configuration in which light is directly incident on the light receiving surface without providing anything above the light receiving surface of the photoelectric conversion element is also possible. It can be said that a filter is provided.
(第二実施形態)
図3は、図1に示すデジタルカメラに搭載される固体撮像素子の第二実施形態を示す平面模式図である。図3において図2と同様の構成には同一符号を付してある。
図3に示す固体撮像素子5は、図2に示す固体撮像素子5のRG光電変換素子行の各光電変換素子に対応する電荷読出し部55と、rg光電変換素子行の各光電変換素子に対応する電荷読出し部55とを、各光電変換素子の右に隣接する垂直電荷転送路54との間ではなく、左に隣接する垂直電荷転送路54との間に設けた構成となっている。
(Second embodiment)
FIG. 3 is a schematic plan view showing a second embodiment of the solid-state imaging device mounted on the digital camera shown in FIG. 3, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
The solid-
つまり、任意の光電変換素子列に注目した場合、その光電変換素子列を構成する光電変換素子の半分(奇数番目の光電変換素子)に対応する電荷読出し部と、残り半分(偶数番目の光電変換素子)に対応する電荷読出し部とが互いに異なる垂直電荷転送路54との間に設けられた構成となっている。尚、各電荷読出し部55上方に設けられる転送電極の種類については図2と同じである。
That is, when attention is paid to an arbitrary photoelectric conversion element array, a charge reading unit corresponding to half of the photoelectric conversion elements (odd-numbered photoelectric conversion elements) constituting the photoelectric conversion element array and the other half (even-numbered photoelectric conversion) The charge readout section corresponding to the element) is provided between different vertical
尚、図3に示した構成については、特開2004−055786号公報にも詳細が開示されているので、これを参照されたい。 The details of the configuration shown in FIG. 3 are also disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-055586, so please refer to this.
このように構成された固体撮像素子5の駆動方法は第一実施形態で説明した方法と同じである。即ち、RGB光電変換素子群から得られる信号のみで画像データを生成する撮影モード時には、1フィールド目において転送電極V4,V8に転送パルスVMを印加して電荷蓄積パケットを形成した後、転送電極V4、V8に読み出しパルスを印加してRGB光電変換素子群の各光電変換素子から該電荷蓄積パケットに電荷を読み出し、これを転送して該電荷に応じた撮像信号を出力させる。そして、2フィールド目において転送電極V2,V6に転送パルスVMを印加して電荷蓄積パケットを形成した後、転送電極V2,V6に読み出しパルスを印加せずに、形成した電荷蓄積パケットを1フィールド目の電荷蓄積パケットと同じ転送パターンで転送して該パケットに蓄積されている暗電流成分の電荷に応じた信号を出力させる。
The driving method of the solid-
1フィールド目と2フィールド目でそれぞれ得られた信号は、デジタル変換された後、デジタル信号処理部17に入力される。デジタル信号処理部17は、1フィールド目で得られた信号を、2フィールド目で得られた信号を用いて補正する処理を行う。具体的に、デジタル信号処理部17は、ある垂直電荷転送路54から1フィールド目で得られた撮像信号を、その垂直電荷転送路54から2フィールド目で得られた暗電流信号を用いて補正する。
The signals obtained in the first field and the second field are digitally converted and then input to the digital signal processing unit 17. The digital signal processing unit 17 performs processing for correcting the signal obtained in the first field using the signal obtained in the second field. Specifically, the digital signal processing unit 17 corrects the imaging signal obtained in the first field from a certain vertical
例えば、図3の一番左にある垂直電荷転送路54を例にとると、デジタル信号処理部17は、光電変換素子51Gから得られた撮像信号から、該光電変換素子51Gに近接する光電変換素子51rに対応して形成された電荷蓄積パケットから得られた暗電流信号を減算する。
図3の左から2番目にある垂直電荷転送路54を例にとると、デジタル信号処理部17は、光電変換素子51Gから得られた撮像信号から、該光電変換素子51Gに近接する光電変換素子51gに対応して形成された電荷蓄積パケットから得られた暗電流信号を減算する。
図3の左から3番目にある垂直電荷転送路54を例にとると、デジタル信号処理部17は、光電変換素子51Bから得られた撮像信号から、該光電変換素子51Bに近接する光電変換素子51gに対応して形成された電荷蓄積パケットから得られた暗電流信号を減算する。
図3の左から4番目にある垂直電荷転送路54を例にとると、デジタル信号処理部17は、光電変換素子51Rから得られた撮像信号から、該光電変換素子51Rに近接する光電変換素子51bに対応して形成された電荷蓄積パケットから得られた暗電流信号を減算する。
For example, taking the vertical
Taking the vertical
Taking the vertical
Taking the fourth vertical
このような処理により、RGB光電変換素子群から得られる撮像信号から垂直電荷転送路54で発生する暗電流成分を除去した撮像信号を得ることができる。
By such processing, an imaging signal obtained by removing the dark current component generated in the vertical
以上のように、本実施形態の固体撮像素子によれば、RGB光電変換素子群からの撮像信号と、その撮像信号を補正するための信号とを同一の垂直電荷転送路54から取得することができる。このため、補正対象となる撮像信号に含まれる暗電流成分と、その撮像信号を補正するための信号との相関性を高めることができ、より精度の高い暗電流除去が可能となる。
As described above, according to the solid-state imaging device of this embodiment, the imaging signal from the RGB photoelectric conversion element group and the signal for correcting the imaging signal can be acquired from the same vertical
(第三実施形態)
図4は、図1に示すデジタルカメラに搭載される固体撮像素子の第三実施形態を示す平面模式図である。
図4に示す固体撮像素子は、R光を透過するカラーフィルタが上方に設けられた光電変換素子61Rと、G光を透過するカラーフィルタが上方に設けられた光電変換素子61Gと、B光を透過するカラーフィルタが上方に設けられた光電変換素子61Bと、輝度フィルタが上方に設けられた光電変換素子61Wとが半導体基板上の行方向とこれに直交する列方向に正方格子状に配列されたものとなっている。光電変換素子61R,61G,61Bと、光電変換素子61Wとは市松状に配置されている。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a schematic plan view showing a third embodiment of the solid-state imaging device mounted on the digital camera shown in FIG.
The solid-state imaging device shown in FIG. 4 includes a
列方向に並ぶ光電変換素子からなる光電変換素子列には、この光電変換素子列に対応してその側部に垂直電荷転送路64が形成されている。垂直電荷転送路64は、ここに対応する光電変換素子列の各光電変換素子で発生した電荷を列方向に転送する。
A vertical
垂直電荷転送路64の終端には、垂直電荷転送路64を転送されてきた電荷を行方向に転送する水平電荷転送路67が設けられ、水平電荷転送路67の終端には、水平電荷転送路67を転送されてきた電荷に応じた信号を出力する出力アンプ68が設けられている。
At the end of the vertical
垂直電荷転送路54とそれに対応する光電変換素子列の各光電変換素子との間には、該各光電変換素子で発生した電荷を該垂直電荷転送路54に読み出すための電荷読出し部65(図4では模式的に矢印で示してある)が設けられている。光電変換素子61R,61B,61Gに対応する電荷読出し部65と、光電変換素子61Wに対応する電荷読出し部65とには、それぞれ独立に読み出しパルスが印加可能となっている。尚、図4に示した固体撮像素子の詳細については、特開2003−318375号公報に記載されているので、これを参照されたい。
Between the vertical
このように構成された固体撮像素子の駆動方法を説明する。以下では、光電変換素子61R,61G,61Bから得られる信号のみで画像データを生成する撮影モード時の駆動について説明する。
上記撮影モードに設定されて撮影が行われ、この撮影による露光期間が終了すると、各垂直電荷転送路64の光電変換素子61R,61G,61Bに対応する電荷読出し部65に隣接する位置に転送パルスVMが印加されて電荷蓄積パケットが形成される。その後、該電荷読出し部65に読み出しパルスが印加されて光電変換素子61R,61G,61Bで発生した電荷が該電荷蓄積パケットに読み出される。次に、垂直電荷転送路65に所定パターンの転送パルスが印加され、該電荷蓄積パケットに読み出された電荷が水平電荷転送路67まで転送され、ここから出力部68まで転送され、ここで信号に変換されて出力され、1フィールド目が終了する。
A driving method of the solid-state imaging device configured as described above will be described. Hereinafter, driving in the photographing mode in which image data is generated using only signals obtained from the
When the photographing mode is set and photographing is performed and the exposure period by the photographing is completed, the transfer pulse is transferred to a position adjacent to the
次に、各垂直電荷転送路64の光電変換素子61Wに対応する電荷読出し部65に隣接する位置に転送パルスVMが印加されて電荷蓄積パケットが形成される。その後、光電変換素子61Wに対応する電荷読出し部65への読み出しパルスの印加は行われず、垂直電荷転送路65に1フィールド目と同じ上記所定パターンの転送パルスが印加されて、該電荷蓄積パケット内の電荷が1フィールド目の電荷と同じ転送パターンで水平電荷転送路67まで転送され、ここから出力部68まで転送され、ここで信号に変換されて出力され、2フィールド目が終了する。
Next, the transfer pulse VM is applied to a position adjacent to the
1フィールド目と2フィールド目でそれぞれ得られた信号は、デジタル変換された後、デジタル信号処理部17に入力される。デジタル信号処理部17は、1フィールド目で得られた信号を、2フィールド目で得られた信号を用いて補正する処理を行う。具体的に、デジタル信号処理部17は、ある垂直電荷転送路64から1フィールド目で得られた撮像信号を、その垂直電荷転送路64から2フィールド目で得られた信号を用いて補正する。
The signals obtained in the first field and the second field are digitally converted and then input to the digital signal processing unit 17. The digital signal processing unit 17 performs processing for correcting the signal obtained in the first field using the signal obtained in the second field. Specifically, the digital signal processing unit 17 corrects the imaging signal obtained in the first field from a certain vertical
例えば、図4の一番左にある垂直電荷転送路64を例にとると、デジタル信号処理部17は、光電変換素子61Rから得られた撮像信号から、該光電変換素子61Rに近接する光電変換素子61Wに対応して形成された電荷蓄積パケットから得られた暗電流信号を減算し、光電変換素子61Bから得られた撮像信号から、該光電変換素子61Bに近接する光電変換素子61Wに対応して形成された電荷蓄積パケットから得られた暗電流信号を減算する。
For example, taking the vertical
このような処理を全ての撮像信号に対して行うことにより、光電変換素子61R,61G,61Bから得られる撮像信号から垂直電荷転送路64で発生する暗電流成分を除去した撮像信号を得ることができる。
By performing such processing on all the imaging signals, an imaging signal obtained by removing dark current components generated in the vertical
以上のように、図4に示したような構成であっても、光電変換素子61R,61G,61Bからの撮像信号と、その撮像信号を補正するための信号とを同一の垂直電荷転送路64から取得することができる。
As described above, even in the configuration shown in FIG. 4, the image signal from the
5 固体撮像素子
10 撮像素子駆動部
17 デジタル信号処理部
51R,51G,51B 高感度光電変換素子
51r,51g,51b 低感度光電変換素子
5 Solid-State Image Sensor 10 Image Sensor Drive Unit 17 Digital
Claims (4)
前記多数の光電変換素子が、第一の光電変換素子群と第二の光電変換素子群とからなり、
前記第一の光電変換素子群が、カラー画像データを生成するのに必要な色成分の光を検出する光電変換素子で構成されており、
前記第一の光電変換素子群の各光電変換素子に対応させて前記電荷転送路に形成した電荷蓄積パケットに前記第一の光電変換素子群から電荷を読み出して前記出力部まで転送し、該電荷に応じた撮像信号を出力させる第一の駆動と、前記第二の光電変換素子群の各光電変換素子に対応させて前記電荷転送路に形成した電荷蓄積パケットへの前記第二の光電変換素子群からの前記電荷の読み出しを省略すると共に、該電荷蓄積パケットを前記第一の駆動と同じ転送パターンで転送し、該電荷蓄積パケットに存在する暗電流成分の電荷に応じた暗電流信号を出力させる第二の駆動とを1回の撮像で行う駆動手段と、
前記第一の駆動で得られた撮像信号を、前記第二の駆動で得られた暗電流信号を用いて補正する補正手段とを備える撮像装置。 A charge transfer type solid-state imaging device that includes a large number of photoelectric conversion elements, reads charges generated by the large number of photoelectric conversion elements to a charge transfer path, transfers them to an output unit, and outputs a signal corresponding to the charges from the output unit An imaging device including an element,
The multiple photoelectric conversion elements are composed of a first photoelectric conversion element group and a second photoelectric conversion element group,
The first photoelectric conversion element group is composed of photoelectric conversion elements that detect light of a color component necessary for generating color image data;
The charge is read from the first photoelectric conversion element group to the charge storage packet formed in the charge transfer path corresponding to each photoelectric conversion element of the first photoelectric conversion element group, and transferred to the output unit. A first drive for outputting an imaging signal corresponding to the second photoelectric conversion element, and the second photoelectric conversion element to the charge storage packet formed in the charge transfer path corresponding to each photoelectric conversion element of the second photoelectric conversion element group The readout of the charge from the group is omitted, and the charge accumulation packet is transferred in the same transfer pattern as the first drive, and a dark current signal corresponding to the charge of the dark current component existing in the charge accumulation packet is output. Driving means for performing the second driving to be performed by one imaging;
An image pickup apparatus comprising: a correction unit that corrects the image pickup signal obtained by the first drive using the dark current signal obtained by the second drive.
前記第一の光電変換素子群に含まれる光電変換素子と前記第二の光電変換素子群に含まれる光電変換素子とが、それぞれ半導体基板上の行方向とこれに直交する列方向に正方格子状に配列されており、
前記第一の光電変換素子群と前記第二の光電変換素子群とが、各光電変換素子の配列ピッチの1/2前記行方向及び前記列方向にずれて配置されており、
前記列方向に並ぶ光電変換素子からなる複数の光電変換素子列のうち隣接する2つの光電変換素子列の間に前記電荷転送路が1つ形成されており、
前記多数の光電変換素子の各々とそこに隣接する前記電荷転送路との間には、該各々の光電変換素子で発生した電荷を該電荷転送路に読み出すための電荷読出し部が該各々の光電変換素子に対応して形成されており、
前記光電変換素子列に含まれる光電変換素子の一部に対応する前記電荷読出し部と、前記一部以外の光電変換素子に対応する前記電荷読出し部とが互いに異なる電荷転送路との間に形成されており、
前記補正手段は、任意の前記電荷転送路から得られた前記撮像信号を、前記任意の前記電荷転送路から得られた前記暗電流信号を用いて補正する撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1,
The photoelectric conversion elements included in the first photoelectric conversion element group and the photoelectric conversion elements included in the second photoelectric conversion element group are each in the form of a square lattice in the row direction on the semiconductor substrate and in the column direction perpendicular thereto. Are arranged in
The first photoelectric conversion element group and the second photoelectric conversion element group are arranged to be shifted in the row direction and the column direction by 1/2 of the arrangement pitch of the photoelectric conversion elements,
One charge transfer path is formed between two adjacent photoelectric conversion element arrays among a plurality of photoelectric conversion element arrays composed of photoelectric conversion elements arranged in the column direction,
Between each of the plurality of photoelectric conversion elements and the charge transfer path adjacent thereto, a charge reading unit for reading the charge generated in each photoelectric conversion element to the charge transfer path is provided for each of the photoelectric conversion elements. It is formed corresponding to the conversion element,
The charge reading unit corresponding to a part of the photoelectric conversion elements included in the photoelectric conversion element array and the charge reading unit corresponding to a photoelectric conversion element other than the part are formed between different charge transfer paths. Has been
The said correction | amendment means is an imaging device which correct | amends the said imaging signal obtained from the arbitrary said charge transfer paths using the said dark current signal obtained from the said arbitrary said charge transfer paths.
前記第一の光電変換素子群の各光電変換素子の検出感度が、前記第二の光電変換素子群の各光電変換素子の検出感度よりも高い撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1 or 2,
An imaging apparatus in which detection sensitivity of each photoelectric conversion element of the first photoelectric conversion element group is higher than detection sensitivity of each photoelectric conversion element of the second photoelectric conversion element group.
前記多数の光電変換素子が半導体基板上の行方向とこれに直交する列方向に正方格子状に配列されており、
前記第一の光電変換素子群と前記第二の光電変換素子群とが市松状に配置されており、
前記列方向に並ぶ光電変換素子からなる複数の光電変換素子列の各々に対応させてその側部に前記電荷転送路が1つ形成されており、
前記多数の光電変換素子の各々とそれに対応する前記電荷転送路との間には、該各々の光電変換素子で発生した電荷を該電荷転送路に読み出すための電荷読出し部が形成されており、
前記補正手段は、任意の前記電荷転送路から得られた前記撮像信号を、前記任意の前記電荷転送路から得られた前記暗電流信号を用いて補正する撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1,
The plurality of photoelectric conversion elements are arranged in a square lattice pattern in a row direction on the semiconductor substrate and in a column direction perpendicular thereto.
The first photoelectric conversion element group and the second photoelectric conversion element group are arranged in a checkered pattern,
One charge transfer path is formed on the side of each of a plurality of photoelectric conversion element columns formed of photoelectric conversion elements arranged in the column direction,
Between each of the plurality of photoelectric conversion elements and the charge transfer path corresponding thereto, a charge reading unit is formed for reading the charge generated in each photoelectric conversion element to the charge transfer path,
The said correction | amendment means is an imaging device which correct | amends the said imaging signal obtained from arbitrary said charge transfer paths using the said dark current signal obtained from said arbitrary said charge transfer paths.
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