JP2009153062A - Solid-state imaging device driving method and solid-state imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像装置の駆動方法に関し、特に画素の間引きを行うCCD型固体撮像装置の駆動方法に関するものである。 The present invention relates to a driving method of a solid-state imaging device, and more particularly to a driving method of a CCD solid-state imaging device that performs pixel thinning.
一般的に、ビデオカメラ及びデジタルスチルカメラ等の撮像装置を構成する固体撮像装置には、CCD型固体撮像装置が利用されている。CCD型固体撮像装置においては、光入射によりフォトダイオードで生成された信号電荷が垂直CCDに読み出され、垂直CCD及び水平CCDにより電荷検出部(FD部)まで転送される。このようなCCD型固体撮像装置の駆動方法に関し、動画を得るために画素間引きを行う技術が例えば特許文献1に開示されている。
In general, a CCD solid-state imaging device is used as a solid-state imaging device constituting an imaging device such as a video camera and a digital still camera. In a CCD type solid-state imaging device, signal charges generated by a photodiode upon incidence of light are read out to a vertical CCD and transferred to a charge detection unit (FD unit) by a vertical CCD and a horizontal CCD. With regard to such a driving method of the CCD solid-state imaging device, for example,
図11A及び11Bは特許文献1に記載の固体撮像素子の色フィルタ配置を垂直12画素分だけ示す図である。なお、図示していないが、この色フィルタ配置は垂直方向及び水平方向に繰り返される。図11A及び11Bでは、R及びGのカラーフィルタ101が載せられたR画素及びG画素が繰り返す画素列と、G及びBのカラーフィルタ101が載せられたG画素及びB画素が繰り返す画素列が、水平方向に交互に配列されている。
11A and 11B are diagrams illustrating the color filter arrangement of the solid-state imaging device described in
この特許文献1の固体撮像装置の駆動方法では、mを3以上の奇数として、垂直方向にm画素を1組とした画素列が垂直方向に上から順次第1番目の画素列から第m番目の画素列となるように配置され、画素列毎にそれぞれの信号電荷が垂直CCDに読み出される。
In the driving method of the solid-state imaging device of
例えば、垂直方向に3画素の画素列が構成される。そして、図11Aに示されるように、それぞれの画素列の上から第3番目の画素の信号電荷が垂直CCDに読み出される。または、図11Bに示されるように、連続する画素列のうちの一方の上から第3番目の画素の信号電荷が垂直CCDに読み出される。この場合、m画素の画素列のうちn(n<m)画素のみフォトダイオードから垂直CCDに信号電荷を読み出す手段を有している。 For example, a pixel row of 3 pixels is configured in the vertical direction. Then, as shown in FIG. 11A, the signal charge of the third pixel from the top of each pixel column is read out to the vertical CCD. Alternatively, as shown in FIG. 11B, the signal charge of the third pixel from the top of one of the continuous pixel columns is read out to the vertical CCD. In this case, only n (n <m) pixels in the pixel array of m pixels have means for reading signal charges from the photodiode to the vertical CCD.
さらに、第1番目から第m番目の画素列のうちの少なくとも2つの画素列において、それぞれの読み出す画素列をさらに1/2に間引いて1/6間引き画素列として構成し、1/6間引き画素列それぞれの信号電荷が垂直CCDに読み出される。加えて、1/6間引き画素列は、対応するフィールド画素列において垂直方向に連続する2画素の読み出しと連続する2画素の間引きとを交互に行う構成により間引きを行う。
しかしながら、従来の固体撮像装置の駆動方法では、画素列が偶数画素から構成される場合、同色のみ(R画素とG画素もしくはB画素とG画素)の出力しか得られないという問題点がある。 However, the driving method of the conventional solid-state imaging device has a problem that when the pixel column is composed of even-numbered pixels, only the output of the same color (R pixel and G pixel or B pixel and G pixel) can be obtained.
例えば、図11Cに示されるように、特許文献1の固体撮像装置の駆動方法でm=6として6画素の画素列を構成し、それぞれの画素列の上から第3番目の画素を読み出した場合、出力される画素はR画素もしくはG画素のみの出力となる。また、特許文献1の固体撮像素子でm=6として6画素の画素列を構成し、連続する画素列のうちの一方の画素列の上から第3番目の画素の信号電荷を垂直CCDに読み出した場合、該連続する画素列のうちの他方の上から第3番目の画素は間引きかれ、出力される画素はR画素もしくはG画素のみの出力となる。
For example, as shown in FIG. 11C, when a pixel row of 6 pixels is configured with m = 6 by the driving method of the solid-state imaging device of
従って、画素列を偶数画素で構成した固体撮像装置の駆動方法では、同色のみ(R画素とG画素もしくはB画素とG画素)の出力しか得られないという問題点がある。 Therefore, in the driving method of the solid-state imaging device in which the pixel row is composed of even-numbered pixels, there is a problem that only the output of the same color (R pixel and G pixel or B pixel and G pixel) can be obtained.
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、画素列を偶数画素で構成した間引きを行う固体撮像装置の駆動方法であって、異なる色の画素出力を得ることが可能な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, in view of such a problem, the present invention is a driving method of a solid-state imaging device that performs thinning in which a pixel row is composed of even-numbered pixels, and can be used to obtain pixel outputs of different colors. The purpose is to provide.
上記目的を達成するために、本発明の固体撮像装置の駆動方法は、マトリックス状に配置され、それぞれがフォトダイオードと、前記フォトダイオードから信号電荷を読み出し、読み出した信号電荷を列方向に転送する垂直CCDの一部とを有する複数の画素と、前記複数の画素の上に設けられたベイヤー配列のカラーフィルタとを備える固体撮像装置の駆動方法であって、列方向に上から順次連続して並んだ同一列の第1番目の画素、第2番目の画素、第3番目の画素、第4番目の画素、第5番目の画素及び第6番目の画素を1組とし、列方向に連続して並んだ同一列の複数の組を1グループとして、列方向に連続して並んだ2つのグループの一方では、組内の偶数番目の画素の少なくとも1つにおいてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ2つのグループの他方では、組内の奇数番目の画素の少なくとも1つにおいてのみ信号電荷の読み出し行われるように前記垂直CCDを駆動することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the driving method of the solid-state imaging device according to the present invention is arranged in a matrix, each reading a signal charge from the photodiode and the photodiode, and transferring the read signal charge in the column direction. A driving method of a solid-state imaging device comprising a plurality of pixels having a part of a vertical CCD and a Bayer array color filter provided on the plurality of pixels, and sequentially driving from the top in the column direction The first pixel, the second pixel, the third pixel, the fourth pixel, the fifth pixel, and the sixth pixel in the same column side by side are taken as a set and are continuous in the column direction. The signal charge is read out only in at least one of the even-numbered pixels in the group in one of the two groups continuously arranged in the column direction, with a plurality of groups in the same column arranged in one group. One, the other of the two groups arranged in succession in the column direction, and drives the vertical CCD to occur only readout of the signal charges at least one odd-numbered pixels in the set.
これによって、列方向に連続して並んだ2つのグループの一方からはG画素及びB画素(もしくはR画素及びG画素)が読み出され、列方向に連続して並んだ2つのグループの他方からはR画素及びG画素(もしくはG画素及びB画素)が読み出されるため、画素列が偶数画素から構成される場合でも異なる色の画素出力を得ることができる。また、6画素を1組として信号電荷の転送を行うため、電荷転送における十分な信号蓄積容量を確保することができ、高画素化に対応可能な固体撮像装置の駆動方法を実現できる。 Thereby, G pixel and B pixel (or R pixel and G pixel) are read out from one of the two groups arranged continuously in the column direction, and from the other of the two groups arranged continuously in the column direction. Since R pixels and G pixels (or G pixels and B pixels) are read out, pixel outputs of different colors can be obtained even when the pixel column is composed of even pixels. In addition, since signal charges are transferred as a set of 6 pixels, a sufficient signal storage capacity in charge transfer can be secured, and a driving method of a solid-state imaging device that can cope with an increase in the number of pixels can be realized.
ここで、列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、所定の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ同一列のグループの他方では、所定の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直CCDを駆動してもよい。 Here, in one of the groups in the same column continuously arranged in the column direction, signal charges are read out only in a plurality of pixels in a predetermined set, and On the other side of the group, the vertical CCD may be driven so that signal charges are read out only at a plurality of pixels in a predetermined group.
また、列方向に上から順次連続して並んだ第1番目の組及び第2番目の組を1グループとして、列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、第1番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ同一列のグループの他方では、第1番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直CCDを駆動してもよい。 In addition, the first group and the second group that are sequentially arranged in the column direction sequentially from the top are regarded as one group, and one of the groups in the same column that are continuously arranged in the column direction is the first group. The signal charge is read only at a plurality of pixels in the signal line, and the signal charge is read only at a plurality of pixels in the first group in the other of the same column group continuously arranged in the column direction. The vertical CCD may be driven as is done.
また、列方向に上から順次連続して並んだ第1番目の組、第2番目の組及び第3番目の組を1グループとして、列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、第1番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ同一列のグループの他方では、第1番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直CCDを駆動してもよい。 In addition, the first group, the second group, and the third group that are successively arranged in the column direction sequentially from the top are regarded as one group, and one of the groups in the same column that are continuously arranged in the column direction The signal charge is read out only in a plurality of pixels in the first group, and in the other group of the same column arranged continuously in the column direction, in the plurality of pixels in the first group. The vertical CCD may be driven so that only the signal charge is read out.
これによって、信号電荷の読み出されない組をつくることができるので、信号電荷が蓄積されていない空パケットを発生させて信号電荷が存在する蓄積パケットを分離できる。その結果、各パケットを固体撮像素子外部へ分離して出力させ、出力後にデジタル信号処理(スミア減算)することで、ノイズあるいはスミア成分を除去できる。 This makes it possible to create a set from which signal charges are not read out, so that an empty packet in which no signal charge is stored can be generated to separate stored packets in which signal charge is present. As a result, noise or smear components can be removed by separating and outputting each packet to the outside of the solid-state imaging device and performing digital signal processing (smear subtraction) after output.
また、列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、複数の組内の画素において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ同一列のグループの他方では、複数の組内の画素において信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直CCDを駆動してもよい。 In addition, in one of the groups in the same column continuously arranged in the column direction, the signal charge is read out in the pixels in the plurality of sets, and in the other of the groups in the same column arranged in the column direction. The vertical CCD may be driven so that signal charges are read out in pixels in a plurality of groups.
また、列方向に上から順次連続して並んだ第1番目の組及び第2番目の組を1グループとして、列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、第1番目の組及び第2番目の組内の画素において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ同一列のグループの他方では、第1番目の組及び第2番目の組内の画素において信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直CCDを駆動してもよい。 In addition, the first group and the second group that are sequentially arranged in the column direction sequentially from the top are regarded as one group, and one of the groups in the same column that are continuously arranged in the column direction is the first group. The signal charges are read out in the pixels in the second group, and the pixels in the first group and the second group in the other group of the same column continuously arranged in the column direction. The vertical CCD may be driven so that the signal charge is read in step (b).
また、列方向に上から順次連続して並んだ第1番目の組、第2番目の組及び第3番目の組を1グループとして、列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、第1番目の組及び第2番目の組内の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ同一列のグループの他方では、第1番目の組及び第2番目の組内の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直CCDを駆動してもよい。 In addition, the first group, the second group, and the third group that are successively arranged in the column direction sequentially from the top are regarded as one group, and one of the groups in the same column that are continuously arranged in the column direction The signal charges are read out only in the pixels in the first group and the second group, and in the other of the groups in the same column continuously arranged in the column direction, the first group and the second group The vertical CCD may be driven so that signal charges are read out only in the pixels in the second group.
これによって、混合される同色の画素の画素重心の空間分布が均一となり易いので、バランスが良く偽色が発生しにくくなる。 As a result, the spatial distribution of the pixel centroids of the same color pixels to be mixed tends to be uniform, so that the balance is good and the false color is unlikely to occur.
また、本発明は、マトリックス状に配置され、それぞれがフォトダイオードと、前記フォトダイオードから信号電荷を読み出し、読み出した信号電荷を列方向に転送する垂直CCDとを有する複数の画素と、前記複数の画素の上に設けられたベイヤー配列のカラーフィルタとを備える固体撮像装置の駆動方法であって、列方向に上から順次連続して並んだ同一列の第1番目の画素、第2番目の画素、第3番目の画素、第4番目の画素、第5番目の画素及び第6番目の画素を1組とし、列方向に連続して並んだ同一列の複数の組を1グループとして、列方向に連続して並んだ2つのグループの一方では、所定の組内の偶数番目の画素の少なくとも1つ、及び所定の組以外の組内の奇数番目の画素の少なくとも1つにおいてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ2つのグループの他方では、信号電荷の読み出しが行われないように前記垂直CCDを駆動することを特徴とする固体撮像装置の駆動方法とすることもできる。 Further, the present invention is arranged in a matrix, each of which includes a plurality of pixels each including a photodiode, a vertical CCD that reads a signal charge from the photodiode, and transfers the read signal charge in a column direction. A method of driving a solid-state imaging device including a Bayer array color filter provided on a pixel, wherein the first pixel and the second pixel in the same column are sequentially arranged from above in the column direction. , The third pixel, the fourth pixel, the fifth pixel, and the sixth pixel as one set, and a plurality of sets in the same column continuously arranged in the column direction as one group, the column direction In one of the two groups arranged in succession to each other, the signal charge is read only in at least one of the even-numbered pixels in the predetermined set and in at least one of the odd-numbered pixels in the set other than the predetermined set. Out The solid-state imaging device driving method is characterized in that the vertical CCD is driven so that signal charge is not read out in the other of the two groups arranged in a row in the column direction. You can also.
また、列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、所定の組内の複数の画素、及び所定の組以外の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行わるように前記垂直CCDを駆動してもよい。 In addition, in one group of the same column continuously arranged in the column direction, signal charges are read out only at a plurality of pixels in a predetermined group and a plurality of pixels in a group other than the predetermined group. The vertical CCD may be driven.
また、列方向に上から順次連続して並んだ第1番目の組及び第2番目の組を1グループとして、列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、第1番目の組内の複数の画素、及び第2番目の組内の複数の画素において信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直CCDを駆動してもよい。 In addition, the first group and the second group that are sequentially arranged in the column direction sequentially from the top are regarded as one group, and one of the groups in the same column that are continuously arranged in the column direction is the first group. The vertical CCD may be driven so that signal charges are read out in a plurality of pixels in the first group and a plurality of pixels in the second set.
また、列方向に上から順次連続して並んだ第1番目の組、第2番目の組及び第3番目の組を1グループとして、列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、第1番目の組内の複数の画素、及び第2番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直CCDを駆動してもよい。 In addition, the first group, the second group, and the third group that are successively arranged in the column direction sequentially from the top are regarded as one group, and one of the groups in the same column that are continuously arranged in the column direction The vertical CCD may be driven so that signal charges are read out only at a plurality of pixels in the first group and a plurality of pixels in the second group.
これによって、列方向に連続して並んだ2つのグループの一方の所定の組からはG画素及びB画素(もしくはR画素及びG画素)が読み出され、列方向に連続して並んだ2つのグループの一方の所定の組以外の組からはR画素及びG画素(もしくはG画素及びB画素)が読み出されるため、画素列が偶数画素から構成される場合でも異なる色の画素出力を得ることができる。 As a result, G pixels and B pixels (or R pixels and G pixels) are read out from a predetermined set of one of the two groups arranged continuously in the column direction, and the two groups arranged continuously in the column direction are read out. Since R and G pixels (or G and B pixels) are read from a group other than a predetermined group in one group, pixel outputs of different colors can be obtained even when the pixel column is composed of even pixels. it can.
また、信号電荷の読み出されないグループをつくることができるので、信号電荷が蓄積されていない空パケットを発生させて信号電荷が存在する蓄積パケットで分離できる。その結果、各パケットを固体撮像素子外部へ分離して出力させ、出力後にデジタル信号処理することで、ノイズあるいはスミア成分を除去できる。 In addition, since a group from which signal charges are not read out can be formed, empty packets in which signal charges are not accumulated can be generated and separated by accumulated packets in which signal charges are present. As a result, noise or smear components can be removed by separating and outputting each packet to the outside of the solid-state imaging device and performing digital signal processing after output.
また、本発明は、マトリックス状に配置され、それぞれがフォトダイオードと、前記フォトダイオードから信号電荷を読み出し、読み出した信号電荷を列方向に転送する垂直CCDの一部とを有する複数の画素と、前記複数の画素の上に設けられたベイヤー配列のカラーフィルタと、前記垂直CCDによる信号電荷の読み出し及び転送を制御する転送制御部とを備え、前記転送制御部は、列方向に上から順次連続して並んだ同一列の第1番目の画素、第2番目の画素、第3番目の画素、第4番目の画素、第5番目の画素及び第6番目の画素を1組とし、列方向に連続して並んだ同一列の複数の組を1グループとして、前記垂直CCDの転送電極に駆動パルスを印加して前記垂直CCDを制御し、前記垂直CCDは、前記列方向に連続して並んだ2つのグループの一方で、組内の偶数番目の画素の少なくとも1つにおいて列方向に独立の駆動パルスが印加される転送電極を有し、それ以外の画素において列方向に共通の駆動パルスが印加される転送電極を有し、かつ、前記列方向に連続して並んだ2つのグループの他方で、組内の奇数番目の画素の少なくとも1つにおいて列方向に独立の駆動パルスが印加される転送電極を有し、それ以外の画素において列方向に共通の駆動パルスが印加される転送電極を有することを特徴とする固体撮像装置とすることもできる。 The present invention also includes a plurality of pixels arranged in a matrix, each having a photodiode and a part of a vertical CCD that reads signal charges from the photodiode and transfers the read signal charges in a column direction, A color filter having a Bayer arrangement provided on the plurality of pixels, and a transfer control unit for controlling reading and transfer of signal charges by the vertical CCD, the transfer control unit being sequentially continuous from above in a column direction. The first pixel, the second pixel, the third pixel, the fourth pixel, the fifth pixel, and the sixth pixel in the same column lined up as a set in the column direction The vertical CCD is controlled by applying a driving pulse to the transfer electrode of the vertical CCD as a group of a plurality of sets in the same row arranged in a row, and the vertical CCD is continuously arranged in the column direction. One of the two groups has a transfer electrode to which an independent drive pulse is applied in the column direction in at least one of the even-numbered pixels in the set, and a common drive pulse is applied in the column direction in the other pixels Transfer in which an independent drive pulse is applied in the column direction in at least one of the odd-numbered pixels in the set in the other of the two groups arranged in succession in the column direction. A solid-state imaging device including an electrode and a transfer electrode to which a common drive pulse is applied in the column direction in other pixels may be provided.
また、マトリックス状に配置され、それぞれがフォトダイオードと、前記フォトダイオードから信号電荷を読み出し、読み出した信号電荷を列方向に転送する垂直CCDの一部とを有する複数の画素と、前記複数の画素の上に設けられたベイヤー配列のカラーフィルタと、前記垂直CCDによる信号電荷の読み出し及び転送を制御する転送制御部とを備え、前記転送制御部は、列方向に上から順次連続して並んだ同一列の第1番目の画素、第2番目の画素、第3番目の画素、第4番目の画素、第5番目の画素及び第6番目の画素を1組とし、列方向に連続して並んだ同一列の複数の組を1グループとして、前記垂直CCDの転送電極に駆動パルスを印加して前記垂直CCDを制御し、前記垂直CCDは、前記列方向に連続して並んだ2つのグループの一方で、所定の組内の偶数番目の画素の少なくとも1つ、及び所定の組以外の組内の奇数番目の画素の少なくとも1つにおいて列方向に独立の駆動パルスが印加される転送電極を有し、それ以外の画素において列方向に共通の駆動パルスが印加される転送電極を有し、かつ、前記列方向に連続して並んだ2つのグループの他方で、列方向に共通の駆動パルスが印加される転送電極のみを有することを特徴とする固体撮像装置とすることもできる。 A plurality of pixels arranged in a matrix, each having a photodiode and a part of a vertical CCD that reads out signal charges from the photodiode and transfers the read signal charges in a column direction; and the plurality of pixels A color filter with a Bayer arrangement provided on the top and a transfer control unit that controls reading and transfer of signal charges by the vertical CCD, and the transfer control unit is successively arranged in the column direction sequentially from above. The first pixel, the second pixel, the third pixel, the fourth pixel, the fifth pixel, and the sixth pixel in the same column are set as a set and are continuously arranged in the column direction. However, the vertical CCD is controlled by applying a drive pulse to the transfer electrode of the vertical CCD as a group consisting of a plurality of sets in the same column, and the vertical CCD is divided into two groups arranged in the column direction. Transfer in which independent drive pulses are applied in the column direction in at least one of the even-numbered pixels in a predetermined set and at least one of the odd-numbered pixels in a set other than the predetermined set. A transfer electrode to which a common driving pulse is applied in the column direction in the other pixels, and the other of the two groups continuously arranged in the column direction, A solid-state imaging device having only a transfer electrode to which a driving pulse is applied may be provided.
これによって、画素の間引きを行う固体撮像装置であって、画素列が偶数画素から構成される場合でも異なる色の画素出力を得ることが可能な固体撮像装置を実現できる。 Accordingly, it is possible to realize a solid-state imaging device that performs pixel thinning and that can obtain pixel outputs of different colors even when the pixel row includes even-numbered pixels.
本発明によれば、画素の間引きを行う固体撮像装置の駆動方法であって、異なる色の画素出力を得ることが可能な固体撮像装置の駆動方法を実現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is a drive method of the solid-state imaging device which performs pixel thinning | decimation, Comprising: The drive method of the solid-state imaging device which can obtain the pixel output of a different color is realizable.
以下、本発明の実施形態に係る固体撮像装置について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態に係る固体撮像装置の固体撮像素子の構成を示す図である。
Hereinafter, a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging element of the solid-state imaging device according to the present embodiment.
この固体撮像素子は、フォトダイオード、読み出しゲート及び垂直CCDの一部を有する複数の画素が行列状(マトリックス状)に配置された領域を有する。具体的には、固体撮像素子は、フォトダイオード201、垂直CCD202、水平CCD203、出力アンプ204、及び読み出しゲート205を有する。
This solid-state imaging device has a region in which a plurality of pixels having a photodiode, a readout gate, and a part of a vertical CCD are arranged in a matrix (matrix). Specifically, the solid-state imaging device includes a
フォトダイオード201は、画素に対応して行列状に配置され、入射した光を光電変換することで信号電荷を発生させる。各フォトダイオード201の上には、赤(R)、緑(G)及び青(B)の3色のカラーフィルタのいずれかが配置されている。
The
垂直CCD202は、フォトダイオード201の列毎に設けられ、フォトダイオード201で発生した信号電荷を読み出し、読み出した信号電荷を垂直方向(列方向)に転送する。垂直CCD202では、1つのフォトダイオード201に対して2つの転送電極が配置されている。垂直CCD202は、転送電極V1A/V1B、V2、V3A/V3B、V4、V5A/V5B、V6、V7A/V7B、V8、V9、V10、V11、及びV12を有する12相駆動のCCDである。転送電極V1A/V1B〜V12には、それぞれ駆動パルスφV1A/V1B〜φV12が印加され、駆動パルスφV1A/V1B〜φV12の印加に応じてフォトダイオード201から信号電荷を読み出し、垂直方向に転送する。なお、転送電極V2、V4、V6、V8、V9、V10、V11及びV12はそれぞれ列方向に共通の駆動パルスが印加される共通電極であり、転送電極V1A/V1B、V3A/V3B、V5A/V5B及びV7A/V7Bはそれぞれ列方向に独立の駆動パルスが印加される独立電極である。
The
水平CCD203は、転送電極H1及びH2を有する2相駆動のCCDであり、垂直CCD202により転送された信号電荷を受け取り、水平方向(行方向)に転送する。転送電極H1及びH2には、それぞれ駆動パルスφH1及びφH2が印加され、駆動パルスφH1及びφH2の印加に応じて信号電荷を水平方向に転送する。
The
出力アンプ204は、水平CCD203により転送された信号電荷を電圧信号に変換し固体撮像素子外部へ出力する。
The
読み出しゲート205は、フォトダイオード201と垂直CCD202とを接続しており、フォトダイオード201に蓄積された信号電荷を垂直CCD202に読み出すものである。
The read
図2は、固体撮像素子のカラーフィルタ101の構成を示す図である。
カラーフィルタ101は複数の画素の上方に配置され、ベイヤー配列のカラーフィルタを構成している。カラーフィルタ101では、RのカラーフィルタとGのカラーフィルタとが交互に配置された列と、GのカラーフィルタとBのカラーフィルタとが交互に配置された列とが、行方向に交互に配置される。これにより、Rのカラーフィルタの上と右には、Gのカラーフィルタが配置され、Rのカラーフィルタの右上には、Bのカラーフィルタが配置されるようになる。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the
The
図3は、上記構造を有する固体撮像素子を備えるカメラシステムの構成を示すブロック図である。 FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a camera system including the solid-state imaging device having the above structure.
このカメラシステムは、本発明の固体撮像装置の一例であり、レンズ401、固体撮像素子402、クロックドライバ403、アナログ信号処理404、タイミング発生回路405、デジタル信号処理(DSP)406、表示部407、及びメモリ408を備えている。なお、クロックドライバ403及びタイミング発生回路405は、本発明の転送制御部の一例である。
This camera system is an example of the solid-state imaging device of the present invention, and includes a
レンズ401は、固体撮像素子402に入射する光が固体撮像素子402面に移動しながら焦点が合うように配置されている。
The
固体撮像素子402は、フォトダイオード201、垂直CCD202、水平CCD203、出力アンプ204、及び読み出しゲート205を含んでいる。固体撮像素子402は、クロックドライバ403からの駆動パルスφV1A/V1B〜φV12の入力に従って垂直CCD202を動作させ、また、タイミング発生回路405からの駆動パルスφH1及びφH2の入力に従って水平CCD203を動作させ、信号電荷を垂直CCD202、水平CCD203及び出力アンプ204へと転送させる。
The solid-
クロックドライバ403は、固体撮像素子402の垂直CCD202に駆動パルスφV1A/V1B〜φV12を出力し、垂直CCD202による信号電荷の読み出し及び転送を制御する。
The
アナログ信号処理404は、固体撮像素子402から出力された電圧信号に対してノイズ抑制、利得制御及びデジタル変換の処理を行う。
The
タイミング発生回路405は、固体撮像素子402の水平CCD203に駆動パルスφH1及びφH2を出力し、水平CCD203による信号電荷の転送を制御する。タイミング発生回路405は、カメラシステム全体を同期制御する回路である。
The
デジタル信号処理406は、タイミング発生回路405からの同期信号により、アナログ信号処理404から出力されたデジタル信号に対して、画像向上のための処理、及び画像保存フォーマットへの変換処理を行う。
The
表示部407は、デジタル信号処理406から出力されたデジタル信号をLCD等に出力する。
The
メモリ408は、デジタル信号処理406から出力されたデジタル信号を一時的に記憶しておく装置である。
The
以上のような構成を有するカメラシステムにおいて、クロックドライバ403は、次のような信号電荷の読み出しが行われるように、垂直CCD202を制御する。
In the camera system having the above configuration, the
すなわち、上から順に列方向に連続して並んだ同一列の6つの画素、つまり第1番目の画素、第2番目の画素、第3番目の画素、第4番目の画素、第5番目の画素及び第6番目の画素は1組とされ、列方向に連続して並んだ同一列のk(k≧2:自然数)個の組は1グループとされる。そして、列方向に連続して並んだ2つのグループの一方では、組内の偶数番目の画素、つまり第2番目の画素、第4番目の画素及び第6番目の画素の少なくとも1つにおいてのみ信号電荷の読み出しが行われる。また、列方向に連続して並んだ2つのグループの他方では、組内の奇数番目の画素、つまり第1番目の画素、第3番目の画素及び第5番目の画素の少なくとも1つにおいてのみ信号電荷の読み出しが行われる。この場合には、垂直CCD202は、列方向に連続して並んだ2つのグループの一方で、組内の偶数番目の画素の少なくとも1つにおいて独立電極を有し、それ以外の画素において共通電極を有する。同時に、垂直CCD202は、列方向に連続して並んだ2つのグループの他方で、組内の奇数番目の画素の少なくとも1つにおいて独立電極を有し、それ以外の画素において共通電極を有する。
That is, six pixels in the same column sequentially arranged in the column direction from the top, that is, the first pixel, the second pixel, the third pixel, the fourth pixel, and the fifth pixel The sixth pixel is one set, and k (k ≧ 2: natural number) sets in the same column continuously arranged in the column direction are one group. Then, in one of the two groups continuously arranged in the column direction, a signal is output only in at least one of the even-numbered pixels in the set, that is, the second pixel, the fourth pixel, and the sixth pixel. The charge is read out. In addition, in the other of the two groups that are continuously arranged in the column direction, the signal is output only in at least one of the odd-numbered pixels in the set, that is, the first pixel, the third pixel, and the fifth pixel. The charge is read out. In this case, the
又は、上から順に列方向に連続して並んだ同一列の6画素、つまり第1番目の画素、第2番目の画素、第3番目の画素、第4番目の画素、第5番目の画素及び第6番目の画素は1組とされ、列方向に連続して並んだ同一列のk(k≧2:自然数)個の組は1グループとされる。そして、列方向に連続して並んだ2つのグループの一方では、所定の組内の偶数番目の画素、つまり第2番目の画素、第4番目の画素及び第6番目の画素の少なくとも1つ、及び所定の組以外の組内の奇数番目の画素、つまり第1番目の画素、第3番目の画素及び第5番目の画素の少なくとも1つにおいてのみ信号電荷の読み出しが行われる。また、列方向に連続して並んだ2つのグループの他方では、信号電荷の読み出しが行われない。この場合、垂直CCD202は、列方向に連続して並んだ2つのグループの一方で、所定の組内の偶数番目の画素の少なくとも1つ、及び所定の組以外の組内の奇数番目の画素の少なくとも1つにおいて独立電極を有し、それ以外の画素において共通電極を有する。同時に、垂直CCD202は、列方向に連続して並んだ2つのグループの他方で、共通電極のみを有する。
Or, six pixels in the same column sequentially arranged in the column direction from the top, that is, the first pixel, the second pixel, the third pixel, the fourth pixel, the fifth pixel, and The sixth pixel is set as one set, and k (k ≧ 2: natural number) sets in the same column continuously arranged in the column direction are set as one group. Then, in one of the two groups arranged in a row in the column direction, at least one of the even-numbered pixels in the predetermined group, that is, the second pixel, the fourth pixel, and the sixth pixel, The signal charge is read out only in at least one of the odd-numbered pixels in the sets other than the predetermined set, that is, the first pixel, the third pixel, and the fifth pixel. In addition, the signal charge is not read out in the other of the two groups arranged continuously in the column direction. In this case, the
以上のように、本実施の形態の固体撮像装置によれば、同一列の画素において、全ての画素の信号電荷が読み出されず、画素の間引きが行われる。また、同一列の画素において、偶数番目の画素及び奇数番目の画素の信号電荷が読み出されるため、異なる色の画素出力が得られる。 As described above, according to the solid-state imaging device of the present embodiment, the signal charges of all the pixels are not read out in the pixels in the same column, and the pixels are thinned out. In addition, since the signal charges of the even-numbered pixels and the odd-numbered pixels are read out from the pixels in the same column, pixel outputs of different colors can be obtained.
(実施例1)
図4は、本実施例に係る固体撮像素子402の画素配置とそこでの電荷転送を示す図である。図4において、左側に画素500の配置及びそれに対応する垂直CCD202の転送電極の配置が示され、右側に垂直CCD202のポテンシャル分布が変化する様子が示されている。なお、図4において、斜線部501はフォトダイオード201から垂直CCD202に信号電荷を読み出すためのポテンシャルが形成されていることを示し、斜線部502はポテンシャルウェル(蓄積パケット)が形成されていることを示し、白抜き部503はポテンシャルバリアが形成されていることを示している。
Example 1
FIG. 4 is a diagram illustrating a pixel arrangement of the solid-
この固体撮像素子402では、上から順に列方向に連続して並んだ2つの画素500の組(第1番目の組及び第2番目の組)が1グループとされ、列方向に連続して並んだ2つのグループ(第1グループ及び第2グループ)が構成されている。そして、転送電極V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、V11及びV12は共通電極とされ、転送電極V1A、V3A、V5A及びV7Aは独立電極とされている。
In this solid-
初期状態では、垂直CCD202の転送電極V1/V1A、V2、V3/V3A、V4、V5/V5A、V6、V7/V7A及びV8にはミドルレベルの駆動パルスが印加されており、それら転送電極下には信号電荷を蓄積できる領域、つまり蓄積パケットが形成されている。一方、垂直CCD202の転送電極V9、V10、V11及びV12にはローレベルの駆動パルスが印加されており、それら転送電極下には信号電荷を蓄積できる領域を分離するポテンシャルバリアが形成されている。
In the initial state, middle level drive pulses are applied to the transfer electrodes V1 / V1A, V2, V3 / V3A, V4, V5 / V5A, V6, V7 / V7A and V8 of the
時刻t501において、第2グループの第1番目の組の第1番目の画素に対応して設けられた転送電極V1Aにハイレベルの駆動パルスが印加され、第2グループの第1番目の組の第1番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりRの画素信号(Gの画素信号)が第2グループの第1番目の組の垂直CCD202に形成された蓄積パケットに読み出される。ここで、第1グループの第1番目の組及び第2番目の組と第2グループの第2番目の組では、信号電荷の読み出しが行われないため、第1グループの第1番目の組及び第2番目の組と第2グループの第2番目の組の蓄積パケットは空パケットとなる。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平CCD203方向へ1画素分転送される。
At time t501, a high-level driving pulse is applied to the transfer electrode V1A provided corresponding to the first pixel of the first group of the second group, and the first group of the first group of the second group. The signal charge accumulated in the first pixel, that is, the R pixel signal (G pixel signal) is read out to the accumulation packet formed in the first group of
時刻t502において、各組の第2番目の画素から第5番目の画素(転送電極V3/V3A、V4、V5/V5A、V6、V7/V7A、V8、V9及びV10下)に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第1グループの第1番目の組の第2番目の画素に対応して設けられた転送電極V3Aにハイレベルの駆動パルスが印加され、第1グループの第1番目の組の第2番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりGの画素信号(Bの画素信号)が第1グループの第1番目の組の垂直CCD202に形成された蓄積パケットに読み出される。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平CCD203方向へ1画素分転送される。
At time t502, an accumulation packet is formed from the second pixel to the fifth pixel (under transfer electrodes V3 / V3A, V4, V5 / V5A, V6, V7 / V7A, V8, V9, and V10) of each set. It is assumed that Then, a high level driving pulse is applied to the transfer electrode V3A provided corresponding to the second pixel of the first group of the first group, and the second group of the first group of the first group. The signal charge accumulated in the first pixel, that is, the G pixel signal (B pixel signal) is read out to the accumulation packet formed in the first set of
時刻t503において、各組の第3番目の画素から第6番目の画素(転送電極V5/V5A、V6、V7/V7A、V8、V9、V10、V11及びV12下)に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第2グループの第1番目の組の第3番目の画素に対応して設けられた転送電極V5Aにハイレベルの駆動パルスが印加され、第2グループの第1番目の組の第3番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりRの画素信号(Gの画素信号)が第2グループの第1番目の組の垂直CCD202に形成された蓄積パケットに読み出される。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平CCD203方向へ1画素分転送される。
At time t503, a storage packet is formed from the third pixel to the sixth pixel (under the transfer electrodes V5 / V5A, V6, V7 / V7A, V8, V9, V10, V11, and V12) of each set. State. Then, a high-level driving pulse is applied to the transfer electrode V5A provided corresponding to the third pixel of the first group of the second group, and the third group of the first group of the second group. The signal charges accumulated in the first pixel, that is, the R pixel signal (G pixel signal) is read out to the accumulated packet formed in the first set of
時刻t504において、各組の第4番目の画素から水平CCD203方向に隣接した組の第1番目の画素(転送電極V7/V7A、V8、V9、V10、V11、V12、V1/V1A及びV2下)に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第1グループの第1番目の組の第4番目の画素に対応して設けられた転送電極V7Aにハイレベルの駆動パルスが印加され、第1グループの第1番目の組の第4番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりGの画素信号(Bの画素信号)が読み出される。
At time t504, the first pixel of the set adjacent to the
時刻t504〜t505の期間において、駆動パルスが一定の規則で発生され、各蓄積パケットが水平CCD203方向へ3画素分転送される。水平CCD203近傍の蓄積パケットの信号電荷は水平CCD203へ転送される。
In the period from time t504 to t505, drive pulses are generated according to a certain rule, and each accumulation packet is transferred in the direction of the
水平CCD203に転送された信号電荷は、2相の駆動パルスφH1およびφH2により出力アンプ204へ転送される。その後、出力アンプ204に転送された信号電荷は電圧信号に変換され、固体撮像素子402外部へ出力される。
The signal charges transferred to the
このとき、水平CCD203による信号電荷の水平転送について詳しく説明すると、同色の信号を出力する行方向に連続する3列(なお、この3列は、本実施形態ではカラーフィルタがベイヤー配列なので同色の信号を出力する列は1列おきの列となる)の画素列を1組として、1つの組内の複数の画素列において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、同一の組内の画素列の信号電荷は水平CCD203で混合される。
At this time, the horizontal transfer of the signal charges by the
具体的には、第3列目の画素列の信号電荷のみが垂直CCD202から水平CCD203に転送された後、水平CCD203の蓄積パケットが水平方向に2画素分だけ転送される。そして、第2列目の画素列の信号電荷のみが垂直CCD202から水平CCD203に転送され、既に水平CCD203に転送された第3列目の信号電荷と混合された後、水平CCD203の蓄積パケットが水平方向に2画素分だけ転送される。さらに、第1列目の画素列の信号電荷のみが垂直CCD202から水平CCD203に転送され、既に水平CCD203に転送された第2及び第3列目の信号電荷と混合される。これにより、水平CCD203で水平3画素分の信号電荷は混合される。
Specifically, after only the signal charges of the third pixel column are transferred from the
上記図4に示した垂直CCD202における信号電荷の転送によれば、第1グループでは、第1番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、第2グループでは、第1番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われる。また、1つのグループにおける複数の画素において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、同一のグループ内の画素から読み出された信号電荷が垂直CCDで混合される。
According to the transfer of the signal charge in the
具体的には、時刻t501で第2グループの第1番目の組の第1番目の画素の信号電荷が読み出され、時刻t502で第1グループの第1番目の組の第2番目の画素の信号電荷が読み出される。時刻t503で第2グループの第1番目の組の第3の画素の信号電荷が読み出され、既に読み出された第2グループの第1番目の組の第1番目の画素の信号電荷と混合される。時刻t504で第1グループの第1番目の組の第4番目の画素の信号電荷が読み出され、既に読み出された第1グループの第1番目の組の第2番目の画素の信号電荷と混合される。 Specifically, at time t501, the signal charges of the first pixel in the first group of the second group are read out, and at time t502, the signal charges of the second pixel in the first group of the first group are read out. The signal charge is read out. At time t503, the signal charges of the third pixel in the first group of the second group are read out and mixed with the signal charges of the first pixel in the first group of the second group that have already been read out. Is done. At time t504, the signal charges of the fourth pixel in the first group of the first group are read out, and the signal charges of the second pixel in the first group of the first group that have already been read out Mixed.
以上のように本実施例に係る固体撮像素子によれば、時刻t505において垂直CCD202には、第1グループの第1番目の組の信号電荷つまりGの画素信号(Bの画素信号)が蓄積された蓄積パケット、空パケット、第2グループの第1番目の組の信号電荷つまりはRの画素信号(Gの画素信号)が蓄積された蓄積パケット、及び空パケットが順次並んで配置される。従って、垂直CCD202から水平CCD203に出力される画素信号はGの画素信号(Bの画素信号)及びRの画素信号(Gの画素信号)の繰り返しとなり、12相駆動の固体撮像素子における信号電荷の間引き読み出し(プレビューモードなどにおける信号電荷の間引き読み出し)において、ベイヤー配列順の出力を実現することが出来る。
As described above, according to the solid-state imaging device according to the present embodiment, the first set of signal charges of the first group, that is, the G pixel signal (B pixel signal) is accumulated in the
また、本実施例に係る固体撮像素子によれば、それぞれ12の画素から構成される第1グループ及び第2グループにおいて、2つの画素の信号電荷のみが読み出され、さらに2つの画素の信号電荷は混合される。従って、垂直方向に間引き率1/12での信号電荷の読み出しを実現することができる。 Further, according to the solid-state imaging device according to the present embodiment, only the signal charges of the two pixels are read out in the first group and the second group each including 12 pixels, and the signal charges of the two pixels are further read out. Are mixed. Therefore, it is possible to realize reading of signal charges in the vertical direction at a thinning rate of 1/12.
なお、本実施例に係る固体撮像素子において、時刻t501に第2グループの第1番目の組の第1番目の画素及び第3番目の画素に対応して設けられた転送電極V1A及びV5Aに同時にハイレベルの駆動パルスを印加し、時刻t502に第1グループの第1番目の組の第2番目の画素及び第4番目の画素に対応して設けられた転送電極V3A及びV7Aに同時にハイレベルの駆動パルスを印加してもよい。この場合、フォトダイオードの現象である蓄積した信号電荷が経時的に減少してしまい、飽和が低下する現象を抑える効果が得られる。 In the solid-state imaging device according to the present embodiment, at the time t501, the transfer electrodes V1A and V5A provided corresponding to the first pixel and the third pixel of the first group of the second group are simultaneously provided. A high level driving pulse is applied, and at time t502, the high level is simultaneously applied to the transfer electrodes V3A and V7A provided corresponding to the second and fourth pixels of the first group of the first group. A drive pulse may be applied. In this case, it is possible to obtain an effect of suppressing the phenomenon that the accumulated signal charge, which is a phenomenon of the photodiode, decreases with time, and the saturation is lowered.
(実施例2)
図5Aは、本実施例に係る固体撮像素子402の画素配置とそこでの電荷転送を示す図である。図5Aにおいて、左側に画素500の配置及びそれに対応する垂直CCD202の転送電極の配置が示され、右側に垂直CCD202のポテンシャル分布が変化する様子が示されている。なお、図5Aにおいて、斜線部501はフォトダイオード201から垂直CCD202に信号電荷を読み出すためのポテンシャルが形成されていることを示し、斜線部502はポテンシャルウェル(蓄積パケット)が形成されていることを示し、白抜き部503はポテンシャルバリアが形成されていることを示している。
(Example 2)
FIG. 5A is a diagram illustrating a pixel arrangement of the solid-
この固体撮像素子402では、上から順に列方向に連続して並んだ2つの画素500の組(第1番目の組及び第2番目の組)が1グループとされ、列方向に連続して並んだ2つのグループ(第1グループ及び第2グループ)が構成されている。そして、転送電極V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、V11及びV12は共通電極とされ、転送電極V1A/V1B及びV3A/V3Bは独立電極とされている。
In this solid-
初期状態では、垂直CCD202の転送電極V1/V1A/V1B、V2、V3/V3A/V3B、V4、V5/V5A/V5B、V6、V7/V7A/V7B及びV8にはミドルレベルの駆動パルスが印加されており、それら転送電極下には信号電荷を蓄積できる領域、つまり蓄積パケットが形成されている。一方、垂直CCD202の転送電極V9、V10、V11及びV12にはローレベルの駆動パルスが印加されており、それら転送電極下には信号電荷を蓄積できる領域を分離するポテンシャルバリアが形成されている。
In the initial state, middle level drive pulses are applied to the transfer electrodes V1 / V1A / V1B, V2, V3 / V3A / V3B, V4, V5 / V5A / V5B, V6, V7 / V7A / V7B and V8 of the
時刻t601において、第2グループの第1番目の組の第1番目の画素に対応して設けられた転送電極V1Aにハイレベルの駆動パルスが印加され、第2グループの第1番目の組の第1番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりRの画素信号(Gの画素信号)が第2グループの第1番目の組の垂直CCD202に形成された蓄積パケットに読み出される。ここで、第1グループの第1番目の組及び第2番目の組と第2グループの第2番目の組では、信号電荷の読み出しが行われないため、第1グループの第1番目の組及び第2番目の組と第2グループの第2番目の組の蓄積パケットは空パケットとなる。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平CCD203方向へ1画素分転送される。
At time t601, a high-level driving pulse is applied to the transfer electrode V1A provided corresponding to the first pixel of the first group of the second group, and the first group of the first group of the second group. The signal charge accumulated in the first pixel, that is, the R pixel signal (G pixel signal) is read out to the accumulation packet formed in the first group of
時刻t602において、各組の第2番目の画素から第5番目の画素(転送電極V3/V3A/V3B、V4、V5、V6、V7、V8、V9及びV10下)に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第1グループの第1番目の組の第2番目の画素に対応して設けられた転送電極V3Aにハイレベルの駆動パルスが印加され、第1グループの第1番目の組の第2番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりGの画素信号(Bの画素信号)が第1グループの第1番目の組の垂直CCD202に形成された蓄積パケットに読み出される。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平CCD203方向へ5画素分転送される。
At time t602, accumulated packets are formed from the second pixel to the fifth pixel (under the transfer electrodes V3 / V3A / V3B, V4, V5, V6, V7, V8, V9, and V10) of each set. State. Then, a high level driving pulse is applied to the transfer electrode V3A provided corresponding to the second pixel of the first group of the first group, and the second group of the first group of the first group. The signal charge accumulated in the first pixel, that is, the G pixel signal (B pixel signal) is read out to the accumulation packet formed in the first set of
時刻t603において、各組の第1番目の画素から第4番目の画素(転送電極V1/V1A/V1B、V2、V3/V3A/V3B、V4、V5、V6、V7及びV8下)に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第2グループの第2番目の組の第1番目の画素に対応して設けられた転送電極V1Bにハイレベルの駆動パルスが印加され、第2グループの第2番目の組の第1番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりRの画素信号(Gの画素信号)が第2グループの第2番目の組の垂直CCD202に形成された蓄積パケットに読み出される。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平CCD203方向へ1画素分転送される。
At time t603, accumulated packets are transferred from the first pixel to the fourth pixel (under transfer electrodes V1 / V1A / V1B, V2, V3 / V3A / V3B, V4, V5, V6, V7, and V8) of each set. The state is formed. Then, a high level driving pulse is applied to the transfer electrode V1B provided corresponding to the first pixel of the second group of the second group, and the first group of the second group of the second group. The signal charge accumulated in the first pixel, that is, the R pixel signal (G pixel signal) is read out to the accumulation packet formed in the second group of
時刻t604において、各組の第2番目の画素から第5番目の画素(転送電極V3/V3A/V3B、V4、V5、V6、V7、V8、V9及びV10下)に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第1グループの第2番目の組の第2番目の画素に対応して設けられた転送電極V3Bにハイレベルの駆動パルスが印加され、第1グループの第2番目の組の第2番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりGの画素信号(Bの画素信号)が読み出される。 At time t604, accumulated packets are formed from the second pixel to the fifth pixel (under the transfer electrodes V3 / V3A / V3B, V4, V5, V6, V7, V8, V9, and V10) of each set. State. Then, a high-level driving pulse is applied to the transfer electrode V3B provided corresponding to the second pixel of the second group of the first group, and the second group of the second group of the first group. The signal charges accumulated in the first pixel, that is, the G pixel signal (B pixel signal) are read out.
時刻t604以降の期間において、駆動パルスが一定の規則で発生され、各蓄積パケットが水平CCD203方向へ5画素分転送される。水平CCD203近傍の蓄積パケットの信号電荷は水平CCD203へ転送される。
In the period after time t604, drive pulses are generated according to a certain rule, and each accumulated packet is transferred in the direction of the
水平CCD203に転送された信号電荷は、2相の駆動パルスφH1およびφH2により出力アンプ204へ転送される。その後、出力アンプ204に転送された信号電荷は電圧信号に変換され、固体撮像素子402外部へ出力される。
The signal charges transferred to the
このとき、水平CCD203による信号電荷の水平転送について詳しく説明すると、同色の信号を出力する行方向に連続する3列(なお、この3列は、本実施形態ではカラーフィルタがベイヤー配列なので同色の信号を出力する列は1列おきの列となる)の画素列を1組として、1つの組内の複数の画素列において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、同一の組内の画素列の信号電荷は水平CCD203で混合される。
At this time, the horizontal transfer of the signal charges by the
具体的には、第3列目の画素列の信号電荷のみが垂直CCD202から水平CCD203に転送された後、水平CCD203の蓄積パケットが水平方向に2画素分だけ転送される。そして、第2列目の画素列の信号電荷のみが垂直CCD202から水平CCD203に転送され、既に水平CCD203に転送された第3列目の信号電荷と混合された後、水平CCD203の蓄積パケットが水平方向に2画素分だけ転送される。さらに、第1列目の画素列の信号電荷のみが垂直CCD202から水平CCD203に転送され、既に水平CCD203に転送された第2及び第3列目の信号電荷と混合される。これにより、水平CCD203で水平3画素分の信号電荷は混合される。
Specifically, after only the signal charges of the third pixel column are transferred from the
上記図5Aに示した垂直CCD202における信号電荷の転送によれば、図5Bに示されるように、第1グループでは、複数の組内つまり第1番目の組及び第2番目の組内の画素において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、第2グループでは、複数の組内つまり第1番目の組及び第2番目の組内の画素において信号電荷の読み出しが行われる。また、1つのグループにおける複数の画素において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、同一のグループ内の画素から読み出された信号電荷が垂直CCDで混合される。
According to the signal charge transfer in the
具体的には、時刻t601で第2グループの第1番目の組の第1番目の画素の信号電荷が読み出され、時刻t602で第1グループの第1番目の組の第2番目の画素の信号電荷が読み出される。時刻t603で第2グループの第2番目の組の第1番目の画素の信号電荷が読み出され、既に読み出された第2グループの第1番目の組の第1番目の画素の信号電荷と混合される。時刻t604で第1グループの第2番目の組の第2番目の画素の信号電荷が読み出され、既に読み出された第1グループの第1番目の組の第2番目の画素の信号電荷と混合される。 Specifically, at time t601, the signal charges of the first pixel in the first group of the second group are read out, and at time t602, the signal charges of the second pixel in the first group of the first group are read out. The signal charge is read out. At time t603, the signal charges of the first pixels in the second group of the second group are read out, and the signal charges of the first pixels in the first group of the second group that have already been read out Mixed. At time t604, the signal charges of the second pixel in the second group of the first group are read out, and the signal charges of the second pixel in the first group of the first group that have already been read out Mixed.
以上のように本実施例に係る固体撮像素子によれば、時刻t604において垂直CCD202には、第1グループの第1番目の組及び第2番目の組の信号電荷つまりGの画素信号(Bの画素信号)が蓄積された蓄積パケット、空パケット、第2グループの第1番目の組及び第2番目の組の信号電荷つまりはRの画素信号(Gの画素信号)が蓄積された蓄積パケット、及び空パケットが順次並んで配置される。従って、垂直CCD202から水平CCD203に出力される画素信号はGの画素信号(Bの画素信号)及びRの画素信号(Gの画素信号)の繰り返しとなり、12相駆動の固体撮像素子における信号電荷の間引き読み出しにおいて、ベイヤー配列順の出力を実現することが出来る。
As described above, according to the solid-state imaging device according to the present embodiment, at time t604, the
また、本実施例に係る固体撮像素子によれば、それぞれ12の画素から構成される第1グループ及び第2グループにおいて、2つの画素の信号電荷のみが読み出され、さらに2つの画素の信号電荷は混合される。従って、垂直方向に間引き率1/12での信号電荷の読み出しを実現することができる。 Further, according to the solid-state imaging device according to the present embodiment, only the signal charges of the two pixels are read out in the first group and the second group each including 12 pixels, and the signal charges of the two pixels are further read out. Are mixed. Therefore, it is possible to realize reading of signal charges in the vertical direction at a thinning rate of 1/12.
さらに、本実施例に係る固体撮像素子によれば、異なる色の画素信号が読み出される画素の間隔が11画素又は13画素間隔で均一である。従って、図6Aに示されるように混合される画素500の画素重心504の空間分布が不均一でなく図6Bに示されるように均一となるので、バランスが良く偽色が発生しにくい効果が得られる。
Furthermore, according to the solid-state imaging device according to the present embodiment, the interval between pixels from which pixel signals of different colors are read out is uniform at an interval of 11 pixels or 13 pixels. Accordingly, the spatial distribution of the
(実施例3)
図7Aは、本実施例に係る固体撮像素子402の画素配置とそこでの電荷転送を示す図である。図7Aにおいて、左側に画素500の配置及びそれに対応する垂直CCD202の転送電極の配置が示され、右側に垂直CCD202のポテンシャル分布が変化する様子が示されている。なお、図7Aにおいて、斜線部501はフォトダイオード201から垂直CCD202に信号電荷を読み出すためのポテンシャルが形成されていることを示し、斜線部502はポテンシャルウェル(蓄積パケット)が形成されていることを示し、白抜き部503はポテンシャルバリアが形成されていることを示している。
(Example 3)
FIG. 7A is a diagram illustrating a pixel arrangement of the solid-
この固体撮像素子402では、上から順に列方向に連続して並んだ2つの画素500の組(第1番目の組及び第2番目の組)が1グループとされ、列方向に連続して並んだ2つのグループ(第1グループ及び第2グループ)が構成されている。そして、転送電極V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、V11及びV12は共通電極とされ、転送電極V1B、V3A、V5B及びV7Aは独立電極とされている。
In this solid-
初期状態では、垂直CCD202の転送電極V1/V1B、V2、V3/V3A、V4、V5/V5B、V6、V7/V7A及びV8にはミドルレベルの駆動パルスが印加されており、それら転送電極下には信号電荷を蓄積できる領域、つまり蓄積パケットが形成されている。一方、垂直CCD202の転送電極V9、V10、V11及びV12にはローレベルの駆動パルスが印加されており、それら転送電極下には信号電荷を蓄積できる領域を分離するポテンシャルバリアが形成されている。
In the initial state, middle level drive pulses are applied to the transfer electrodes V1 / V1B, V2, V3 / V3A, V4, V5 / V5B, V6, V7 / V7A and V8 of the
時刻t701において、第1グループの第2番目の組の第1番目の画素に対応して設けられた転送電極V1Bにハイレベルの駆動パルスが印加され、第1グループの第2番目の組の第1番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりRの画素信号(Gの画素信号)が第1グループの第2番目の組の垂直CCD202に形成された蓄積パケットに読み出される。ここで、第1グループの第1番目の組と第2グループの第1番目の組及び第2番目の組では、信号電荷の読み出しが行われないため、第1グループの第1番目の組と第2グループの第1番目の組及び第2番目の組の蓄積パケットは空パケットとなる。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平CCD203方向へ1画素分転送される。
At time t701, a high-level driving pulse is applied to the transfer electrode V1B provided corresponding to the first pixel in the second group of the first group, and the second group of the second group in the first group. The signal charge accumulated in the first pixel, that is, the R pixel signal (G pixel signal) is read out to the accumulation packet formed in the second group of
時刻t702において、各組の第2番目の画素から第5番目の画素(転送電極V3/V3A、V4、V5/V5B、V6、V7/V7A、V8、V9及びV10下)に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第1グループの第1番目の組の第2番目の画素に対応して設けられた転送電極V3Aにハイレベルの駆動パルスが印加され、第1グループの第1番目の組の第2番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりGの画素信号(Bの画素信号)が第1グループの第1番目の組の垂直CCD202に形成された蓄積パケットに読み出される。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平CCD203方向へ1画素分転送される。
At time t702, an accumulation packet is formed from the second pixel to the fifth pixel (under transfer electrodes V3 / V3A, V4, V5 / V5B, V6, V7 / V7A, V8, V9, and V10) of each set. It is assumed that Then, a high level driving pulse is applied to the transfer electrode V3A provided corresponding to the second pixel of the first group of the first group, and the second group of the first group of the first group. The signal charge accumulated in the first pixel, that is, the G pixel signal (B pixel signal) is read out to the accumulation packet formed in the first set of
時刻t703において、各組の第3番目の画素から第6番目の画素(転送電極V5/V5B、V6、V7/V7A、V8、V9、V10、V11及びV12下)に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第1グループの第2番目の組の第3番目の画素に対応して設けられた転送電極V5Bにハイレベルの駆動パルスが印加され、第1グループの第2番目の組の第3番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりRの画素信号(Gの画素信号)が第1グループの第2番目の組の垂直CCD202に形成された蓄積パケットに読み出される。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平CCD203方向へ1画素分転送される。
At time t703, accumulated packets are formed from the third pixel to the sixth pixel (under the transfer electrodes V5 / V5B, V6, V7 / V7A, V8, V9, V10, V11, and V12) of each set. State. Then, a high-level driving pulse is applied to the transfer electrode V5B provided corresponding to the third pixel of the second group of the first group, and the third group of the second group of the first group. The signal charge accumulated in the first pixel, that is, the R pixel signal (G pixel signal) is read out to the accumulated packet formed in the second group of
時刻t704において、各組の第4番目の画素から水平CCD203方向に隣接した組の第1番目の画素(転送電極V7/V7A、V8、V9、V10、V11、V12、V1/V1B及びV2下)に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第1グループの第1番目の組の第4番目の画素に対応して設けられた転送電極V7Aにハイレベルの駆動パルスが印加され、第1グループの第1番目の組の第4番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりGの画素信号(Bの画素信号)が読み出される。
At time t704, the first pixel of the set adjacent to the
時刻t704〜t705の期間において、駆動パルスが一定の規則で発生され、各蓄積パケットが水平CCD203方向へ3画素分転送される。水平CCD203近傍の蓄積パケットの信号電荷は水平CCD203へ転送される。
In the period from time t704 to t705, drive pulses are generated according to a certain rule, and each accumulated packet is transferred in the direction of the
水平CCD203に転送された信号電荷は、2相の駆動パルスφH1およびφH2により出力アンプ204へ転送される。その後、出力アンプ204に転送された信号電荷は電圧信号に変換され、固体撮像素子402外部へ出力される。
The signal charges transferred to the
このとき、水平CCD203による信号電荷の水平転送について詳しく説明すると、同色の信号を出力する行方向に連続する3列(なお、この3列は、本実施形態ではカラーフィルタがベイヤー配列なので同色の信号を出力する列は1列おきの列となる)の画素列を1組として、1つの組内の複数の画素列において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、同一の組内の画素列の信号電荷は水平CCD203で混合される。
At this time, the horizontal transfer of the signal charges by the
具体的には、第3列目の画素列の信号電荷のみが垂直CCD202から水平CCD203に転送された後、水平CCD203の蓄積パケットが水平方向に2画素分だけ転送される。そして、第2列目の画素列の信号電荷のみが垂直CCD202から水平CCD203に転送され、既に水平CCD203に転送された第3列目の信号電荷と混合された後、水平CCD203の蓄積パケットが水平方向に2画素分だけ転送される。さらに、第1列目の画素列の信号電荷のみが垂直CCD202から水平CCD203に転送され、既に水平CCD203に転送された第2及び第3列目の信号電荷と混合される。これにより、水平CCD203で水平3画素分の信号電荷は混合される。
Specifically, after only the signal charges of the third pixel column are transferred from the
上記図7Aに示した垂直CCD202における信号電荷の転送によれば、図7Bに示されるように、第1グループでは、第1番目の組内の複数の画素、及び第2番目の組内の複数の画素において信号電荷の読み出しが行われ、第2グループでは、信号電荷の読み出しが行われない。また、1つの組内の複数の画素において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、同一の組内の画素から読み出された信号電荷が垂直CCDで混合される。
According to the signal charge transfer in the
具体的には、時刻t701で第1グループの第2番目の組の第1番目の画素の信号電荷が読み出され、時刻t702で第1グループの第1番目の組の第2番目の画素の信号電荷が読み出される。時刻t703で第1グループの第2番目の組の第3番目の画素の信号電荷が読み出され、既に読み出された第1グループの第2番目の組の第1番目の画素の信号電荷と混合される。時刻t704で第1グループの第1番目の組の第4番目の画素の信号電荷が読み出され、既に読み出された第1グループの第1番目の組の第2番目の画素の信号電荷と混合される。 Specifically, the signal charges of the first pixels in the second group of the first group are read at time t701, and the second pixels of the first group in the first group are read at time t702. The signal charge is read out. At time t703, the signal charges of the third pixel in the second group of the first group are read out, and the signal charges of the first pixel in the second group of the first group that have already been read out Mixed. At time t704, the signal charges of the fourth pixel in the first group of the first group are read out, and the signal charges of the second pixel in the first group of the first group that have already been read out Mixed.
以上のように本実施例に係る固体撮像素子によれば、時刻t705において垂直CCD202には、第1グループの第1番目の組の信号電荷つまりGの画素信号(Bの画素信号)が蓄積された蓄積パケット、第1グループの第2番目の組の信号電荷つまりはRの画素信号(Gの画素信号)が蓄積された蓄積パケット、及び2つの空パケットが順次並んで配置される。従って、垂直CCD202から水平CCD203に出力される画素信号はGの画素信号(Bの画素信号)及びRの画素信号(Gの画素信号)の繰り返しとなり、12相駆動の固体撮像素子における信号電荷の間引き読み出しにおいて、ベイヤー配列順の出力を実現することが出来る。
As described above, according to the solid-state imaging device according to the present embodiment, the first set of signal charges of the first group, that is, the G pixel signal (B pixel signal) is accumulated in the
また、本実施例に係る固体撮像素子によれば、24の画素から構成される第1グループ及び第2グループにおいて、4つの画素の信号電荷のみが読み出され、さらに2つの画素の信号電荷は混合される。従って、垂直方向に間引き率1/12での信号電荷の読み出しを実現することができる。 Further, according to the solid-state imaging device according to the present embodiment, only the signal charges of the four pixels are read out in the first group and the second group including 24 pixels, and the signal charges of the two pixels are further Mixed. Therefore, it is possible to realize reading of signal charges in the vertical direction at a thinning rate of 1/12.
さらに、本実施例に係る固体撮像素子によれば、図7Cに示されるように、信号電荷が蓄積されていない空パケット(空ゲート)と信号電荷が存在する蓄積パケット(信号成分)とが分離されている。従って、各パケットを固体撮像素子外部へ分離して出力させ、出力後にデジタル信号処理することで、ノイズあるいはスミア成分を除去できる効果が得られる。 Furthermore, according to the solid-state imaging device according to the present embodiment, as shown in FIG. 7C, empty packets (empty gates) in which signal charges are not accumulated and accumulated packets (signal components) in which signal charges are present are separated. Has been. Therefore, it is possible to obtain an effect of removing noise or smear components by separating and outputting each packet to the outside of the solid-state imaging device and performing digital signal processing after the output.
(実施例4)
図8は、本実施例に係る固体撮像素子402の画素配置とそこでの電荷転送を示す図である。図8において、左側に画素500の配置及びそれに対応する垂直CCD202の転送電極の配置が示され、右側に垂直CCD202のポテンシャル分布が変化する様子が示されている。なお、図8において、斜線部501はフォトダイオード201から垂直CCD202に信号電荷を読み出すためのポテンシャルが形成されていることを示し、斜線部502はポテンシャルウェル(蓄積パケット)が形成されていることを示し、白抜き部503はポテンシャルバリアが形成されていることを示している。
Example 4
FIG. 8 is a diagram illustrating a pixel arrangement of the solid-
この固体撮像素子402では、上から順に列方向に連続して並んだ3つの画素500の組(第1番目の組、第2番目の組及び第3番目の組)が1グループとされ、列方向に連続して並んだ2つのグループ(第1グループ及び第2グループ)が構成されている。そして、転送電極V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、V11及びV12は共通電極とされ、転送電極V1A、V3A、V5A及びV7Aは独立電極とされている。
In this solid-
初期状態では、垂直CCD202の転送電極V1/V1A、V2、V3/V3A、V4、V5/V5A、V6、V7/V7A及びV8にはミドルレベルの駆動パルスが印加されており、それら転送電極下には信号電荷を蓄積できる領域、つまり蓄積パケットが形成されている。一方、垂直CCD202の転送電極V9、V10、V11及びV12にはローレベルの駆動パルスが印加されており、それら転送電極下には信号電荷を蓄積できる領域を分離するポテンシャルバリアが形成されている。
In the initial state, middle level drive pulses are applied to the transfer electrodes V1 / V1A, V2, V3 / V3A, V4, V5 / V5A, V6, V7 / V7A and V8 of the
時刻t801において、第2グループの第1番目の組の第1番目の画素に対応して設けられた転送電極V1Aにハイレベルの駆動パルスが印加され、第2グループの第1番目の組の第1番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりRの画素信号(Gの画素信号)が第2グループの第1番目の組の垂直CCD202に形成された蓄積パケットに読み出される。ここで、第1グループの第1番目の組〜第3番目の組と第2グループの第2番目の組及び第3番目の組では、信号電荷の読み出しが行われないため、第1グループの第1番目の組〜第3番目の組と第2グループの第2番目の組及び第3番目の組の蓄積パケットは空パケットとなる。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平CCD203方向へ1画素分転送される。
At time t801, a high-level driving pulse is applied to the transfer electrode V1A provided corresponding to the first pixel of the first group of the second group, and the first group of the first group of the second group. The signal charge accumulated in the first pixel, that is, the R pixel signal (G pixel signal) is read out to the accumulation packet formed in the first group of
時刻t802において、各組の第2番目の画素から第5番目の画素(転送電極V3/V3A、V4、V5/V5A、V6、V7/V7A、V8、V9及びV10下)に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第1グループの第1番目の組の第2番目の画素に対応して設けられた転送電極V3Aにハイレベルの駆動パルスが印加され、第1グループの第1番目の組の第2番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりGの画素信号(Bの画素信号)が第1グループの第1番目の組の垂直CCD202に形成された蓄積パケットに読み出される。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平CCD203方向へ1画素分転送される。
At time t802, an accumulation packet is formed from the second pixel to the fifth pixel (under transfer electrodes V3 / V3A, V4, V5 / V5A, V6, V7 / V7A, V8, V9, and V10) of each set. It is assumed that Then, a high level driving pulse is applied to the transfer electrode V3A provided corresponding to the second pixel of the first group of the first group, and the second group of the first group of the first group. The signal charge accumulated in the first pixel, that is, the G pixel signal (B pixel signal) is read out to the accumulation packet formed in the first set of
時刻t803において、各組の第3番目の画素から第6番目の画素(転送電極V5/V5A、V6、V7/V7A、V8、V9、V10、V11及びV12下)に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第2グループの第1番目の組の第3番目の画素に対応して設けられた転送電極V5Aにハイレベルの駆動パルスが印加され、第2グループの第1番目の組の第3番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりRの画素信号(Gの画素信号)が第2グループの第1番目の組の垂直CCD202に形成された蓄積パケットに読み出される。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平CCD203方向へ1画素分転送される。
At time t803, a storage packet is formed from the third pixel to the sixth pixel (under the transfer electrodes V5 / V5A, V6, V7 / V7A, V8, V9, V10, V11, and V12) of each set. State. Then, a high-level driving pulse is applied to the transfer electrode V5A provided corresponding to the third pixel of the first group of the second group, and the third group of the first group of the second group. The signal charges accumulated in the first pixel, that is, the R pixel signal (G pixel signal) is read out to the accumulated packet formed in the first set of
時刻t804において、各組の第4番目の画素から水平CCD203方向に隣接した組の第1番目の画素(転送電極V7/V7A、V8、V9、V10、V11、V12、V1/V1A及びV2下)に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第1グループの第1番目の組の第4番目の画素に対応して設けられた転送電極V7Aにハイレベルの駆動パルスが印加され、第1グループの第1番目の組の第4番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりGの画素信号(Bの画素信号)が読み出される。
At time t804, the first pixel of the set adjacent to the
時刻t804〜t805の期間において、駆動パルスが一定の規則で発生され、各蓄積パケットが水平CCD203方向へ3画素分転送される。水平CCD203近傍の蓄積パケットの信号電荷は水平CCD203へ転送される。
In the period from time t804 to t805, drive pulses are generated according to a certain rule, and each accumulation packet is transferred in the direction of the
水平CCD203に転送された信号電荷は、2相の駆動パルスφH1およびφH2により出力アンプ204へ転送される。その後、出力アンプ204に転送された信号電荷は電圧信号に変換され、固体撮像素子402外部へ出力される。
The signal charges transferred to the
このとき、水平CCD203による信号電荷の水平転送について詳しく説明すると、同色の信号を出力する行方向に連続する3列(なお、この3列は、本実施形態ではカラーフィルタがベイヤー配列なので同色の信号を出力する列は1列おきの列となる)の画素列において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、同一の組内の画素列の信号電荷は水平CCD203で混合される。
At this time, the horizontal transfer of the signal charges by the
具体的には、第3列目の画素列の信号電荷のみが垂直CCD202から水平CCD203に転送された後、水平CCD203の蓄積パケットが水平方向に2画素分だけ転送される。そして、第2列目の画素列の信号電荷のみが垂直CCD202から水平CCD203に転送され、既に水平CCD203に転送された第3列目の信号電荷と混合された後、水平CCD203の蓄積パケットが水平方向に2画素分だけ転送される。さらに、第1列目の画素列の信号電荷のみが垂直CCD202から水平CCD203に転送され、既に水平CCD203に転送された第2及び第3列目の信号電荷と混合される。これにより、水平CCD203で水平3画素分の信号電荷は混合される。
Specifically, after only the signal charges of the third pixel column are transferred from the
上記図8に示した垂直CCD202における信号電荷の転送によれば、第1グループでは、第1番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、第2グループでは、第1番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われる。また、1つのグループにおける複数の画素において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、同一のグループ内の画素から読み出された信号電荷が垂直CCDで混合される。
According to the transfer of the signal charge in the
具体的には、時刻t801で第2グループの第1番目の組の第1番目の画素の信号電荷が読み出され、時刻t802で第1グループの第1番目の組の第2番目の画素の信号電荷が読み出される。時刻t803で第2グループの第1番目の組の第3番目の画素の信号電荷が読み出され、既に読み出された第2グループの第1番目の組の第1番目の画素の信号電荷と混合される。時刻t804で第1グループの第1番目の組の第4番目の画素の信号電荷が読み出され、既に読み出された第1グループの第1番目の組の第2番目の画素の信号電荷と混合される。 Specifically, at time t801, the signal charge of the first pixel in the first group of the second group is read out, and at time t802, the signal charge of the second pixel in the first group of the first group is read out. The signal charge is read out. At time t803, the signal charges of the third pixel in the first group of the second group are read out, and the signal charges of the first pixel in the first group of the second group that have already been read out Mixed. At time t804, the signal charges of the fourth pixel in the first group of the first group are read out, and the signal charges of the second pixel in the first group of the first group that have already been read out Mixed.
以上のように本実施例に係る固体撮像素子によれば、時刻t805において垂直CCD202には、第1グループの第1番目の組の信号電荷つまりGの画素信号(Bの画素信号)が蓄積された蓄積パケット、2つの空パケット、第2グループの第1番目の組の信号電荷つまりはRの画素信号(Gの画素信号)が蓄積された蓄積パケット、及び2つの空パケットが順次並んで配置される。従って、垂直CCD202から水平CCD203に出力される画素信号はGの画素信号(Bの画素信号)及びRの画素信号(Gの画素信号)の繰り返しとなり、12相駆動の固体撮像素子における信号電荷の間引き読み出しにおいて、ベイヤー配列順の出力を実現することが出来る。
As described above, according to the solid-state imaging device according to the present embodiment, the first set of signal charges of the first group, that is, the G pixel signal (B pixel signal) is accumulated in the
また、本実施例に係る固体撮像素子によれば、それぞれ18の画素から構成される第1グループ及び第2グループにおいて、2つの画素の信号電荷のみが読み出され、さらに2つの画素の信号電荷は混合される。従って、垂直方向に間引き率1/18での信号電荷の読み出しを実現することができる。 Further, according to the solid-state imaging device according to the present embodiment, only the signal charges of the two pixels are read out in the first group and the second group each including 18 pixels, and the signal charges of the two pixels are further read out. Are mixed. Accordingly, it is possible to realize reading of signal charges in the vertical direction at a thinning rate of 1/18.
なお、本実施例に係る固体撮像素子において、時刻t801に第2グループの第1番目の組の第1番目の画素及び第3番目の画素に対応して設けられた転送電極V1A及びV5Aに同時にハイレベルの駆動パルスを印加し、時刻t802に第1グループの第1番目の組の第2番目の画素及び第4番目の画素に対応して設けられた転送電極V3A及びV7Aに同時にハイレベルの駆動パルスを印加してもよい。この場合、フォトダイオードの現象である蓄積した信号電荷が経時的に減少してしまい、飽和が低下する現象を抑える効果が得られる。 In the solid-state imaging device according to the present embodiment, at time t801, the transfer electrodes V1A and V5A provided corresponding to the first pixel and the third pixel of the first group of the second group are simultaneously provided. A high level driving pulse is applied, and at time t802, the high level is simultaneously applied to the transfer electrodes V3A and V7A provided corresponding to the second pixel and the fourth pixel of the first group of the first group. A drive pulse may be applied. In this case, it is possible to obtain an effect of suppressing the phenomenon that the accumulated signal charge, which is a phenomenon of the photodiode, decreases with time, and the saturation is lowered.
(実施例5)
図9は、本実施例に係る固体撮像素子402の画素配置とそこでの電荷転送を示す図である。図9において、左側に画素500の配置及びそれに対応する垂直CCD202の転送電極の配置が示され、右側に垂直CCD202のポテンシャル分布が変化する様子が示されている。なお、図9において、斜線部501はフォトダイオード201から垂直CCD202に信号電荷を読み出すためのポテンシャルが形成されていることを示し、斜線部502はポテンシャルウェル(蓄積パケット)が形成されていることを示し、白抜き部503はポテンシャルバリアが形成されていることを示している。
(Example 5)
FIG. 9 is a diagram illustrating a pixel arrangement of the solid-
この固体撮像素子402では、上から順に列方向に連続して並んだ3つの画素500の組(第1番目の組、第2番目の組及び第3番目の組)が1グループとされ、列方向に連続して並んだ2つのグループ(第1グループ及び第2グループ)が構成されている。そして、転送電極V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、V11及びV12は共通電極とされ、転送電極V1A、V3A、V5B及びV7Bは独立電極とされている。
In this solid-
初期状態では、垂直CCD202の転送電極V1/V1A、V2、V3/V3A、V4、V5/V5B、V6、V7/V7B及びV8にはミドルレベルの駆動パルスが印加されており、それら転送電極下には信号電荷を蓄積できる領域、つまり蓄積パケットが形成されている。一方、垂直CCD202の転送電極V9、V10、V11及びV12にはローレベルの駆動パルスが印加されており、それら転送電極下には信号電荷を蓄積できる領域を分離するポテンシャルバリアが形成されている。
In the initial state, middle level drive pulses are applied to the transfer electrodes V1 / V1A, V2, V3 / V3A, V4, V5 / V5B, V6, V7 / V7B and V8 of the
時刻t901において、第2グループの第1番目の組の第1番目の画素に対応して設けられた転送電極V1Aにハイレベルの駆動パルスが印加され、第2グループの第1番目の組の第1番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりRの画素信号(Gの画素信号)が第2グループの第1番目の組の垂直CCD202に形成された蓄積パケットに読み出される。ここで、第1グループの第1番目の組〜第3番目の組と第2グループの第2番目の組及び第3番目の組では、信号電荷の読み出しが行われないため、第1グループの第1番目の組〜第3番目の組と第2グループの第2番目の組及び第3番目の組の蓄積パケットは空パケットとなる。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平CCD203方向へ1画素分転送される。
At time t901, a high-level driving pulse is applied to the transfer electrode V1A provided corresponding to the first pixel of the first group of the second group, and the first group of the first group of the second group. The signal charge accumulated in the first pixel, that is, the R pixel signal (G pixel signal) is read out to the accumulation packet formed in the first group of
時刻t902において、各組の第2番目の画素から第5番目の画素(転送電極V3/V3A、V4、V5/V5B、V6、V7/V7B、V8、V9及びV10下)に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第1グループの第1番目の組の第2番目の画素に対応して設けられた転送電極V3Aにハイレベルの駆動パルスが印加され、第1グループの第1番目の組の第2番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりGの画素信号(Bの画素信号)が第1グループの第1番目の組の垂直CCD202に形成された蓄積パケットに読み出される。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平CCD203方向へ5画素分転送される。
At time t902, an accumulation packet is formed from the second pixel to the fifth pixel (under transfer electrodes V3 / V3A, V4, V5 / V5B, V6, V7 / V7B, V8, V9, and V10) of each set. It is assumed that Then, a high level driving pulse is applied to the transfer electrode V3A provided corresponding to the second pixel of the first group of the first group, and the second group of the first group of the first group. The signal charge accumulated in the first pixel, that is, the G pixel signal (B pixel signal) is read out to the accumulation packet formed in the first set of
時刻t903において、各組の第3番目の画素から第6番目の画素(転送電極V5/V5B、V6、V7/V7B、V8、V9、V10、V11及びV12下)に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第2グループの第2番目の組の第3番目の画素に対応して設けられた転送電極V5Bにハイレベルの駆動パルスが印加され、第2グループの第2番目の組の第3番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりRの画素信号(Gの画素信号)が第2グループの第2番目の組の垂直CCD202に形成された蓄積パケットに読み出される。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平CCD203方向へ1画素分転送される。
At time t903, a storage packet is formed from the third pixel to the sixth pixel (under the transfer electrodes V5 / V5B, V6, V7 / V7B, V8, V9, V10, V11, and V12) of each set. State. Then, a high-level driving pulse is applied to the transfer electrode V5B provided corresponding to the third pixel of the second group of the second group, and the third group of the second group of the second group. The signal charge accumulated in the first pixel, that is, the R pixel signal (G pixel signal) is read out to the accumulation packet formed in the second group of
時刻t904において、各組の第4番目の画素から水平CCD203方向に隣接した組の第1番目の画素(転送電極V7/V7B、V8、V9、V10、V11、V12、V1/V1A及びV2下)に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第1グループの第2番目の組の第4番目の画素に対応して設けられた転送電極V7Bにハイレベルの駆動パルスが印加され、第1グループの第2番目の組の第4番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりGの画素信号(Bの画素信号)が読み出される。
At time t904, the first pixel of the set adjacent to the
時刻t904以降の期間において、駆動パルスが一定の規則で発生され、各蓄積パケットが水平CCD203方向へ3画素分転送される。水平CCD203近傍の蓄積パケットの信号電荷は水平CCD203へ転送される。
In a period after time t904, drive pulses are generated according to a certain rule, and each accumulation packet is transferred in the direction of the
水平CCD203に転送された信号電荷は、2相の駆動パルスφH1およびφH2により出力アンプ204へ転送される。その後、出力アンプ204に転送された信号電荷は電圧信号に変換され、固体撮像素子402外部へ出力される。
The signal charges transferred to the
このとき、水平CCD203による信号電荷の水平転送について詳しく説明すると、同色の信号を出力する行方向に連続する3列(なお、この3列は、本実施形態ではカラーフィルタがベイヤー配列なので同色の信号を出力する列は1列おきの列となる)の画素列を1組として、1つの組内の複数の画素列において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、同一の組内の画素列の信号電荷は水平CCD203で混合される。
At this time, the horizontal transfer of the signal charges by the
具体的には、第3列目の画素列の信号電荷のみが垂直CCD202から水平CCD203に転送された後、水平CCD203の蓄積パケットが水平方向に2画素分だけ転送される。そして、第2列目の画素列の信号電荷のみが垂直CCD202から水平CCD203に転送され、既に水平CCD203に転送された第3列目の信号電荷と混合された後、水平CCD203の蓄積パケットが水平方向に2画素分だけ転送される。さらに、第1列目の画素列の信号電荷のみが垂直CCD202から水平CCD203に転送され、既に水平CCD203に転送された第2及び第3列目の信号電荷と混合される。これにより、水平CCD203で水平3画素分の信号電荷は混合される。
Specifically, after only the signal charges of the third pixel column are transferred from the
上記図9に示した垂直CCD202における信号電荷の転送によれば、第1グループでは、複数の組内つまり第1番目の組及び第2番目の組内の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、第2グループでは、複数の組内つまり第1番目の組及び第2番目の組内の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われる。また、1つのグループにおける複数の画素において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、同一のグループ内の画素から読み出された信号電荷が垂直CCDで混合される。
According to the transfer of signal charges in the
具体的には、時刻t901で第2グループの第1番目の組の第1番目の画素の信号電荷が読み出され、時刻t902で第1グループの第1番目の組の第2番目の画素の信号電荷が読み出される。時刻t903で第2グループの第2番目の組の第3番目の画素の信号電荷が読み出され、既に読み出された第2グループの第1番目の組の第1番目の画素の信号電荷と混合される。時刻t904で第1グループの第2番目の組の第4番目の画素の信号電荷が読み出され、既に読み出された第1グループの第1番目の組の第2番目の画素の信号電荷と混合される。 Specifically, at time t901, the signal charges of the first pixel in the first group of the second group are read out, and at time t902, the signal charges of the second pixel in the first group of the first group are read out. The signal charge is read out. At time t903, the signal charge of the third pixel in the second group of the second group is read out, and the signal charge of the first pixel in the first group of the second group that has already been read out Mixed. At time t904, the signal charge of the fourth pixel in the second group of the first group is read out, and the signal charge of the second pixel in the first group of the first group that has already been read out Mixed.
以上のように本実施例に係る固体撮像素子によれば、時刻t904において垂直CCD202には、第1グループの第1番目の組及び第2番目の組の信号電荷つまりGの画素信号(Bの画素信号)が蓄積された蓄積パケット、2つの空パケット、第2グループの第1番目の組及び第2番目の組の信号電荷つまりはRの画素信号(Gの画素信号)が蓄積された蓄積パケット、及び2つの空パケットが順次並んで配置される。従って、垂直CCD202から水平CCD203に出力される画素信号はGの画素信号(Bの画素信号)及びRの画素信号(Gの画素信号)の繰り返しとなり、12相駆動の固体撮像素子における信号電荷の間引き読み出しにおいて、ベイヤー配列順の出力を実現することが出来る。
As described above, according to the solid-state imaging device according to the present embodiment, the signal charges of the first group and the second group of the first group, that is, the G pixel signal (B Storage packet in which pixel signal) is stored, two empty packets, signal charges in the first group and second group in the second group, that is, storage in which R pixel signals (G pixel signals) are stored A packet and two empty packets are sequentially arranged side by side. Therefore, the pixel signal output from the
また、本実施例に係る固体撮像素子によれば、それぞれ18の画素から構成される第1グループ及び第2グループにおいて、2つの画素の信号電荷のみが読み出され、さらに2つの画素の信号電荷は混合される。従って、垂直方向に間引き率1/18での信号電荷の読み出しを実現することができる。 Further, according to the solid-state imaging device according to the present embodiment, only the signal charges of the two pixels are read out in the first group and the second group each including 18 pixels, and the signal charges of the two pixels are further read out. Are mixed. Accordingly, it is possible to realize reading of signal charges in the vertical direction at a thinning rate of 1/18.
さらに、本実施例に係る固体撮像素子によれば、異なる色の画素信号が読み出される画素の間隔が17画素又は19画素間隔で均一である。従って、混合される画素の画素重心の空間分布が均一となるので、バランスが良く偽色が発生しにくい効果が得られる。 Furthermore, according to the solid-state imaging device according to the present embodiment, the intervals of pixels from which pixel signals of different colors are read out are uniform at 17 or 19 pixel intervals. Therefore, the spatial distribution of the pixel centroids of the mixed pixels becomes uniform, so that an effect that the balance is good and the false color is hardly generated can be obtained.
(実施例6)
図10は、本実施例に係る固体撮像素子402の画素配置とそこでの電荷転送を示す図である。図10において、左側に画素500の配置及びそれに対応する垂直CCD202の転送電極の配置が示され、右側に垂直CCD202のポテンシャル分布が変化する様子が示されている。なお、図10において、斜線部501はフォトダイオード201から垂直CCD202に信号電荷を読み出すためのポテンシャルが形成されていることを示し、斜線部502はポテンシャルウェル(蓄積パケット)が形成されていることを示し、白抜き部503はポテンシャルバリアが形成されていることを示している。
(Example 6)
FIG. 10 is a diagram illustrating a pixel arrangement of the solid-
この固体撮像素子402では、上から順に列方向に連続して並んだ3つの画素500の組(第1番目の組、第2番目の組及び第3番目の組)が1グループとされ、列方向に連続して並んだ2つのグループ(第1グループ及び第2グループ)が構成されている。そして、転送電極V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、V11及びV12は共通電極とされ、転送電極V1B、V3A、V5B及びV7Aは独立電極とされている。
In this solid-
初期状態では、垂直CCD202の転送電極V1/V1B、V2、V3/V3A、V4、V5/V5B、V6、V7/V7A及びV8にはミドルレベルの駆動パルスが印加されており、それら転送電極下には信号電荷を蓄積できる領域、つまり蓄積パケットが形成されている。一方、垂直CCD202の転送電極V9、V10、V11及びV12にはローレベルの駆動パルスが印加されており、それら転送電極下には信号電荷を蓄積できる領域を分離するポテンシャルバリアが形成されている。
In the initial state, middle level drive pulses are applied to the transfer electrodes V1 / V1B, V2, V3 / V3A, V4, V5 / V5B, V6, V7 / V7A and V8 of the
時刻t1001において、第1グループの第2番目の組の第1番目の画素に対応して設けられた転送電極V1Bにハイレベルの駆動パルスが印加され、第1グループの第2番目の組の第1番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりRの画素信号(Gの画素信号)が第1グループの第2番目の組の垂直CCD202に形成された蓄積パケットに読み出される。ここで、第1グループの第1番目の組及び第3番目の組と第2グループの第1番目の組〜第3番目の組では、信号電荷の読み出しが行われないため、第1グループの第1番目の組及び第3番目の組と第2グループの第1番目の組〜第3番目の組の蓄積パケットは空パケットとなる。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平CCD203方向へ1画素分転送される。
At time t1001, a high-level driving pulse is applied to the transfer electrode V1B provided corresponding to the first pixel in the second group of the first group, and the second group of the second group in the first group. The signal charge accumulated in the first pixel, that is, the R pixel signal (G pixel signal) is read out to the accumulation packet formed in the second group of
時刻t1002において、各組の第2番目の画素から第5番目の画素(転送電極V3/V3A、V4、V5/V5B、V6、V7/V7A、V8、V9及びV10下)に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第1グループの第1番目の組の第2番目の画素に対応して設けられた転送電極V3Aにハイレベルの駆動パルスが印加され、第1グループの第1番目の組の第2番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりGの画素信号(Bの画素信号)が第1グループの第1番目の組の垂直CCD202に形成された蓄積パケットに読み出される。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平CCD203方向へ1画素分転送される。
At time t1002, accumulated packets are formed from the second pixel to the fifth pixel (under transfer electrodes V3 / V3A, V4, V5 / V5B, V6, V7 / V7A, V8, V9, and V10) of each set. It is assumed that Then, a high level driving pulse is applied to the transfer electrode V3A provided corresponding to the second pixel of the first group of the first group, and the second group of the first group of the first group. The signal charge accumulated in the first pixel, that is, the G pixel signal (B pixel signal) is read out to the accumulation packet formed in the first set of
時刻t1003において、各組の第3番目の画素から第6番目の画素(転送電極V5/V5B、V6、V7/V7A、V8、V9、V10、V11及びV12下)に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第1グループの第2番目の組の第3番目の画素に対応して設けられた転送電極V5Bにハイレベルの駆動パルスが印加され、第1グループの第2番目の組の第3番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりRの画素信号(Gの画素信号)が第1グループの第2番目の組の垂直CCD202に形成された蓄積パケットに読み出される。続いて、駆動パルスが変化され、各蓄積パケットが水平CCD203方向へ1画素分転送される。
At time t1003, accumulated packets are formed from the third pixel to the sixth pixel (under the transfer electrodes V5 / V5B, V6, V7 / V7A, V8, V9, V10, V11, and V12) of each set. State. Then, a high-level driving pulse is applied to the transfer electrode V5B provided corresponding to the third pixel of the second group of the first group, and the third group of the second group of the first group. The signal charge accumulated in the first pixel, that is, the R pixel signal (G pixel signal) is read out to the accumulated packet formed in the second group of
時刻t1004において、各組の第4番目の画素から水平CCD203方向に隣接した組の第1番目の画素(転送電極V7/V7A、V8、V9、V10、V11、V12、V1/V1B及びV2下)に蓄積パケットが形成されている状態とされる。そして、第1グループの第1番目の組の第4番目の画素に対応して設けられた転送電極V7Aにハイレベルの駆動パルスが印加され、第1グループの第1番目の組の第4番目の画素に蓄積された信号電荷、つまりGの画素信号(Bの画素信号)が読み出される。
At time t1004, the first pixel of the set adjacent to the
時刻t1004〜t1005の期間において、駆動パルスが一定の規則で発生され、各蓄積パケットが水平CCD203方向へ3画素分転送される。水平CCD203近傍の蓄積パケットの信号電荷は水平CCD203へ転送される。
In the period from time t1004 to t1005, drive pulses are generated according to a certain rule, and each accumulated packet is transferred in the direction of the
水平CCD203に転送された信号電荷は、2相の駆動パルスφH1およびφH2により出力アンプ204へ転送される。その後、出力アンプ204に転送された信号電荷は電圧信号に変換され、固体撮像素子402外部へ出力される。
The signal charges transferred to the
このとき、水平CCD203による信号電荷の水平転送について詳しく説明すると、同色の信号を出力する行方向に連続する3列(なお、この3列は、本実施形態ではカラーフィルタがベイヤー配列なので同色の信号を出力する列は1列おきの列となる)の画素列を1組として、1つの組内の複数の画素列において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、同一の組内の画素列の信号電荷は水平CCD203で混合される。
At this time, the horizontal transfer of the signal charges by the
具体的には、第3列目の画素列の信号電荷のみが垂直CCD202から水平CCD203に転送された後、水平CCD203の蓄積パケットが水平方向に2画素分だけ転送される。そして、第2列目の画素列の信号電荷のみが垂直CCD202から水平CCD203に転送され、既に水平CCD203に転送された第3列目の信号電荷と混合された後、水平CCD203の蓄積パケットが水平方向に2画素分だけ転送される。さらに、第1列目の画素列の信号電荷のみが垂直CCD202から水平CCD203に転送され、既に水平CCD203に転送された第2及び第3列目の信号電荷と混合される。これにより、水平CCD203で水平3画素分の信号電荷は混合される。
Specifically, after only the signal charges of the third pixel column are transferred from the
上記図10に示した垂直CCD202における信号電荷の転送によれば、第1グループでは、第1番目の組内の複数の画素、及び第2番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われ、第2グループでは、信号電荷の読み出しが行われない。また、1つの組内の複数の画素において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、同一の組内の画素から読み出された信号電荷が垂直CCDで混合される。
According to the transfer of signal charges in the
具体的には、時刻t1001で第1グループの第2番目の組の第1番目の画素の信号電荷が読み出され、時刻t1002で第1グループの第1番目の組の第2番目の画素の信号電荷が読み出される。時刻t1003で第1グループの第2番目の組の第3番目の画素の信号電荷が読み出され、既に読み出された第1グループの第2番目の組の第1番目の画素の信号電荷と混合される。時刻t1004で第1グループの第1番目の組の第4番目の画素の信号電荷が読み出され、既に読み出された第1グループの第1番目の組の第2番目の画素の信号電荷と混合される。 Specifically, at time t1001, the signal charge of the first pixel in the second group of the first group is read out, and at time t1002, the signal charge of the second pixel in the first group of the first group is read out. The signal charge is read out. At time t1003, the signal charge of the third pixel in the second group of the first group is read out, and the signal charge of the first pixel in the second group of the first group that has already been read out Mixed. At time t1004, the signal charges of the fourth pixel in the first group of the first group are read out, and the signal charges of the second pixel in the first group of the first group that have already been read out Mixed.
以上のように本実施例に係る固体撮像素子によれば、時刻t1005において垂直CCD202には、第1グループの第1番目の組の信号電荷つまりGの画素信号(Bの画素信号)が蓄積された蓄積パケット、第1グループの第2番目の組の信号電荷つまりはRの画素信号(Gの画素信号)が蓄積された蓄積パケット、及び4つの空パケットが順次並んで配置される。従って、垂直CCD202から水平CCD203に出力される画素信号はGの画素信号(Bの画素信号)及びRの画素信号(Gの画素信号)の繰り返しとなり、12相駆動の固体撮像素子における信号電荷の間引き読み出しにおいて、ベイヤー配列順の出力を実現することが出来る。
As described above, according to the solid-state imaging device according to the present embodiment, the first set of signal charges of the first group, that is, the G pixel signal (B pixel signal) is accumulated in the
また、本実施例に係る固体撮像素子によれば、36の画素から構成される第1グループ及び第2グループにおいて、4つの画素の信号電荷のみが読み出され、さらに2つの画素の信号電荷は混合される。従って、垂直方向に間引き率1/18での信号電荷の読み出しを実現することができる。 Further, according to the solid-state imaging device according to the present embodiment, only the signal charges of the four pixels are read out in the first group and the second group including 36 pixels, and the signal charges of the two pixels are further Mixed. Accordingly, it is possible to realize reading of signal charges in the vertical direction at a thinning rate of 1/18.
さらに、本実施例に係る固体撮像素子によれば、信号電荷が蓄積されていない空パケットと信号電荷が存在する蓄積パケットとが分離されている。従って、各パケットを固体撮像素子外部へ分離して出力させ、出力後にデジタル信号処理することで、ノイズあるいはスミア成分を除去できる効果が得られる。 Furthermore, according to the solid-state imaging device according to the present embodiment, the empty packet in which the signal charge is not accumulated and the accumulated packet in which the signal charge exists are separated. Therefore, it is possible to obtain an effect of removing noise or smear components by separating and outputting each packet to the outside of the solid-state imaging device and performing digital signal processing after the output.
以上、本発明の固体撮像装置の駆動方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。 The solid-state imaging device driving method of the present invention has been described above based on the embodiment, but the present invention is not limited to this embodiment. The present invention includes various modifications made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.
本発明は、固体撮像装置の駆動方法に利用でき、特にCCD型固体撮像装置の駆動方法等に利用することができる。 The present invention can be used for a driving method of a solid-state imaging device, and in particular, can be used for a driving method of a CCD type solid-state imaging device.
101 カラーフィルタ
201 フォトダイオード
202 垂直CCD
203 水平CCD
204 出力アンプ
205 読み出しゲート
401 レンズ
402 固体撮像素子
403 クロックドライバ
404 アナログ信号処理
405 タイミング発生回路
406 デジタル信号処理(DSP)
407 表示部
408 メモリ
500 画素
501、502 斜線部
503 白抜き部
504 画素重心
101
203 Horizontal CCD
204
407
Claims (15)
前記複数の画素の上に設けられたベイヤー配列のカラーフィルタとを備える固体撮像装置の駆動方法であって、
列方向に順次連続して並んだ同一列の第1番目の画素、第2番目の画素、第3番目の画素、第4番目の画素、第5番目の画素及び第6番目の画素を1組とし、列方向に連続して並んだ同一列の複数の組を1グループとして、
列方向に連続して並んだ2つのグループの一方では、組内の偶数番目の画素の少なくとも1つにおいてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ2つのグループの他方では、組内の奇数番目の画素の少なくとも1つにおいてのみ信号電荷の読み出し行われるように前記垂直CCDを駆動する
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。 A plurality of pixels arranged in a matrix, each having a photodiode and a portion of a vertical CCD that reads out signal charges from the photodiode and transfers the read signal charges in the column direction;
A driving method of a solid-state imaging device comprising a Bayer array color filter provided on the plurality of pixels,
A set of the first pixel, the second pixel, the third pixel, the fourth pixel, the fifth pixel, and the sixth pixel in the same column sequentially arranged in the column direction. As a group, a plurality of sets of the same column arranged in a row in the column direction
In one of the two groups arranged continuously in the column direction, the signal charge is read out only in at least one of the even-numbered pixels in the set, and the two groups arranged in the column direction continuously. On the other hand, the vertical CCD is driven so that the signal charge is read out only in at least one of the odd-numbered pixels in the set.
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置の駆動方法。 One of the groups in the same column arranged continuously in the column direction, the signal charge is read out only in a plurality of pixels in a predetermined group, and the other of the groups in the same column arranged continuously in the column direction. The driving method of the solid-state imaging device according to claim 1, wherein the vertical CCD is driven so that signal charges are read out only at a plurality of pixels in a predetermined group.
列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、第1番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ同一列のグループの他方では、第1番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直CCDを駆動する
ことを特徴とする請求項2記載の固体撮像装置の駆動方法。 As a group, the first group and the second group, which are successively arranged in the column direction,
On one side of the group of the same column continuously arranged in the column direction, the signal charge is read out only in a plurality of pixels in the first set, and the group of the same column continuously arranged in the column direction 3. The driving method of the solid-state imaging device according to claim 2, wherein the vertical CCD is driven so that signal charges are read out only in a plurality of pixels in the first group.
列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、第1番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ同一列のグループの他方では、第1番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直CCDを駆動する
ことを特徴とする請求項2記載の固体撮像装置の駆動方法。 The first group, the second group, and the third group that are successively arranged in the column direction as one group,
On one side of the group of the same column continuously arranged in the column direction, the signal charge is read out only in a plurality of pixels in the first set, and the group of the same column continuously arranged in the column direction 3. The driving method of the solid-state imaging device according to claim 2, wherein the vertical CCD is driven so that signal charges are read out only in a plurality of pixels in the first group.
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置の駆動方法。 In one of the groups in the same column arranged continuously in the column direction, signal charges are read out in the pixels in the plurality of sets, and in the other of the groups in the same column arranged in the column direction, a plurality of The method for driving a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the vertical CCD is driven so that signal charges are read out in pixels in the set.
列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、第1番目の組及び第2番目の組内の画素において信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ同一列のグループの他方では、第1番目の組及び第2番目の組内の画素において信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直CCDを駆動する
ことを特徴とする請求項5記載の固体撮像装置の駆動方法。 As a group, the first group and the second group, which are successively arranged in the column direction,
In one of the groups in the same column continuously arranged in the column direction, signal charges are read out in the pixels in the first group and the second group, and the same column is continuously arranged in the column direction. 6. The solid-state imaging device according to claim 5, wherein the vertical CCD is driven so that signal charges are read out in the pixels in the first group and the second group in the other of the group of columns. Driving method.
列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、第1番目の組及び第2番目の組内の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ同一列のグループの他方では、第1番目の組及び第2番目の組内の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直CCDを駆動する
ことを特徴とする請求項5記載の固体撮像装置の駆動方法。 The first group, the second group, and the third group that are successively arranged in the column direction as one group,
In one of the groups in the same column continuously arranged in the column direction, signal charges are read out only in the pixels in the first group and the second group, and arranged in the column direction continuously. 6. The solid CCD according to claim 5, wherein in the other of the groups in the same column, the vertical CCD is driven so that signal charges are read out only in the pixels in the first group and the second group. Driving method of imaging apparatus.
同一のグループ内の画素から読み出された信号電荷は前記垂直CCDで混合されるように前記垂直CCDを駆動する
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の固体撮像装置の駆動方法。 Reading out signal charges at a plurality of pixels in one group; and
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 7, wherein the vertical CCD is driven so that signal charges read from pixels in the same group are mixed by the vertical CCD. Driving method.
前記複数の画素の上に設けられたベイヤー配列のカラーフィルタとを備える固体撮像装置の駆動方法であって、
列方向に順次連続して並んだ同一列の第1番目の画素、第2番目の画素、第3番目の画素、第4番目の画素、第5番目の画素及び第6番目の画素を1組とし、列方向に連続して並んだ同一列の複数の組を1グループとして、
列方向に連続して並んだ2つのグループの一方では、所定の組内の偶数番目の画素の少なくとも1つ、及び所定の組以外の組内の奇数番目の画素の少なくとも1つにおいてのみ信号電荷の読み出しが行われ、かつ、列方向に連続して並んだ2つのグループの他方では、信号電荷の読み出しが行われないように前記垂直CCDを駆動する
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。 A plurality of pixels arranged in a matrix, each having a photodiode, and a vertical CCD that reads signal charges from the photodiode and transfers the read signal charges in a column direction;
A driving method of a solid-state imaging device comprising a Bayer array color filter provided on the plurality of pixels,
A set of the first pixel, the second pixel, the third pixel, the fourth pixel, the fifth pixel, and the sixth pixel in the same column sequentially arranged in the column direction. As a group, a plurality of sets of the same column arranged in a row in the column direction
In one of the two groups arranged consecutively in the column direction, the signal charge is applied only to at least one of the even-numbered pixels in the predetermined set and at least one of the odd-numbered pixels in the set other than the predetermined set. And driving the vertical CCD so that signal charges are not read out in the other of the two groups arranged in a row in the column direction. .
ことを特徴とする請求項9記載の固体撮像装置の駆動方法。 In one of the groups in the same column continuously arranged in the column direction, the vertical direction is such that signal charges are read only at a plurality of pixels in a predetermined group and a plurality of pixels in a group other than the predetermined group. The method for driving a solid-state imaging device according to claim 9, wherein the CCD is driven.
列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、第1番目の組内の複数の画素、及び第2番目の組内の複数の画素において信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直CCDを駆動する
ことを特徴とする請求項10記載の固体撮像装置の駆動方法。 As a group, the first group and the second group, which are successively arranged in the column direction,
In one of the groups in the same column continuously arranged in the column direction, the signal charges are read out in the plurality of pixels in the first group and the plurality of pixels in the second group. The method for driving a solid-state imaging device according to claim 10, wherein the CCD is driven.
列方向に連続して並んだ同一列のグループの一方では、第1番目の組内の複数の画素、及び第2番目の組内の複数の画素においてのみ信号電荷の読み出しが行われるように前記垂直CCDを駆動する
ことを特徴とする請求項10記載の固体撮像装置の駆動方法。 The first group, the second group, and the third group that are successively arranged in the column direction as one group,
In one of the groups in the same column continuously arranged in the column direction, the signal charges are read out only at the plurality of pixels in the first group and the plurality of pixels in the second group. The method for driving a solid-state imaging device according to claim 10, wherein the vertical CCD is driven.
同一の組内の画素から読み出された信号電荷は前記垂直CCDで混合されるように前記垂直CCDを駆動する
ことを特徴とする請求項9〜12のいずれか1項に記載の固体撮像装置の駆動方法。 Signal charges are read out in a plurality of pixels in one set, and
The solid-state imaging device according to any one of claims 9 to 12, wherein the vertical CCD is driven so that signal charges read from pixels in the same group are mixed by the vertical CCD. Driving method.
前記複数の画素の上に設けられたベイヤー配列のカラーフィルタと、
前記垂直CCDによる信号電荷の読み出し及び転送を制御する転送制御部とを備え、
前記転送制御部は、列方向に順次連続して並んだ同一列の第1番目の画素、第2番目の画素、第3番目の画素、第4番目の画素、第5番目の画素及び第6番目の画素を1組とし、列方向に連続して並んだ同一列の複数の組を1グループとして、前記垂直CCDの転送電極に駆動パルスを印加して前記垂直CCDを制御し、
前記垂直CCDは、
前記列方向に連続して並んだ2つのグループの一方で、組内の偶数番目の画素の少なくとも1つにおいて列方向に独立の駆動パルスが印加される転送電極を有し、それ以外の画素において列方向に共通の駆動パルスが印加される転送電極を有し、かつ、
前記列方向に連続して並んだ2つのグループの他方で、組内の奇数番目の画素の少なくとも1つにおいて列方向に独立の駆動パルスが印加される転送電極を有し、それ以外の画素において列方向に共通の駆動パルスが印加される転送電極を有する
ことを特徴とする固体撮像装置。 A plurality of pixels arranged in a matrix, each having a photodiode and a portion of a vertical CCD that reads out signal charges from the photodiode and transfers the read signal charges in the column direction;
A Bayer array color filter provided on the plurality of pixels;
A transfer control unit for controlling reading and transfer of signal charges by the vertical CCD,
The transfer control unit includes a first pixel, a second pixel, a third pixel, a fourth pixel, a fifth pixel, and a sixth pixel in the same column that are successively arranged in the column direction. The first pixel is set as one set, and a plurality of sets in the same column continuously arranged in the column direction is set as one group, and a drive pulse is applied to the transfer electrode of the vertical CCD to control the vertical CCD,
The vertical CCD is
In one of the two groups continuously arranged in the column direction, at least one of even-numbered pixels in the set has a transfer electrode to which an independent drive pulse is applied in the column direction, and in other pixels Having a transfer electrode to which a common drive pulse is applied in the column direction, and
In the other of the two groups successively arranged in the column direction, at least one of the odd-numbered pixels in the set has a transfer electrode to which an independent drive pulse is applied in the column direction, and in other pixels A solid-state imaging device having a transfer electrode to which a common drive pulse is applied in a column direction.
前記複数の画素の上に設けられたベイヤー配列のカラーフィルタと、
前記垂直CCDによる信号電荷の読み出し及び転送を制御する転送制御部とを備え、
前記転送制御部は、列方向に順次連続して並んだ同一列の第1番目の画素、第2番目の画素、第3番目の画素、第4番目の画素、第5番目の画素及び第6番目の画素を1組とし、列方向に連続して並んだ同一列の複数の組を1グループとして、前記垂直CCDの転送電極に駆動パルスを印加して前記垂直CCDを制御し、
前記垂直CCDは、
前記列方向に連続して並んだ2つのグループの一方で、所定の組内の偶数番目の画素の少なくとも1つ、及び所定の組以外の組内の奇数番目の画素の少なくとも1つにおいて列方向に独立の駆動パルスが印加される転送電極を有し、それ以外の画素において列方向に共通の駆動パルスが印加される転送電極を有し、かつ、
前記列方向に連続して並んだ2つのグループの他方で、列方向に共通の駆動パルスが印加される転送電極のみを有する
ことを特徴とする固体撮像装置。 A plurality of pixels arranged in a matrix, each having a photodiode and a portion of a vertical CCD that reads out signal charges from the photodiode and transfers the read signal charges in the column direction;
A Bayer array color filter provided on the plurality of pixels;
A transfer control unit for controlling reading and transfer of signal charges by the vertical CCD,
The transfer control unit includes a first pixel, a second pixel, a third pixel, a fourth pixel, a fifth pixel, and a sixth pixel in the same column that are successively arranged in the column direction. The first pixel is set as one set, and a plurality of sets in the same column continuously arranged in the column direction is set as one group, and a drive pulse is applied to the transfer electrode of the vertical CCD to control the vertical CCD,
The vertical CCD is
The column direction in at least one of the even-numbered pixels in the predetermined group and at least one of the odd-numbered pixels in the group other than the predetermined group, in one of the two groups successively arranged in the column direction A transfer electrode to which an independent drive pulse is applied, and a transfer electrode to which a common drive pulse is applied in the column direction in the other pixels, and
The solid-state imaging device, which has only a transfer electrode to which a common drive pulse is applied in the column direction in the other of the two groups arranged in the column direction.
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