JP2799003B2 - Driving method of solid-state image sensor - Google Patents

Driving method of solid-state image sensor

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JP2799003B2
JP2799003B2 JP1255464A JP25546489A JP2799003B2 JP 2799003 B2 JP2799003 B2 JP 2799003B2 JP 1255464 A JP1255464 A JP 1255464A JP 25546489 A JP25546489 A JP 25546489A JP 2799003 B2 JP2799003 B2 JP 2799003B2
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【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、CCD等の固体撮像素子の駆動方式に関し、
特に、電子ズームを実現することができる固体撮像素子
の駆動方式に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Purpose of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a driving method of a solid-state imaging device such as a CCD.
In particular, the present invention relates to a driving method of a solid-state imaging device capable of realizing electronic zoom.

(従来の技術) 現在の家庭用ビデオカメラは、画素数が30万から40万
画素のCCD型固体撮像素子が主流となり、電子シャッタ
ー付の高機能製品が良く売れている。固体撮像素子は、
撮像管に比べて小型、軽量及び高信頼性といった特徴を
有するため、次世代の高精細(HD)TVカメラ用として開
発が進められている。画素数も130万から200万画素と多
画素化されている。
(Prior Art) At present, home video cameras are mainly CCD type solid-state imaging devices having 300,000 to 400,000 pixels, and high-performance products with an electronic shutter are selling well. Solid-state imaging devices
Since it has features such as small size, light weight, and high reliability compared to the image pickup tube, it is being developed for a next generation high definition (HD) TV camera. The number of pixels is increased from 1.3 million to 2 million pixels.

(発明が解決しようとする課題) 上述の如き固体撮像素子において、画面の一部分を拡
大するズーム機能を実現するためには、従来は、固体撮
像素子よりの画像信号を拡大処理するしかなく、上記画
像信号を拡大する処理する装置が必要となってしまうも
のであった。
(Problems to be Solved by the Invention) In the solid-state imaging device as described above, in order to realize a zoom function for enlarging a part of the screen, conventionally, the only way to enlarge an image signal from the solid-state imaging device is to perform the above-described processing. This requires an apparatus for processing the image signal to be enlarged.

また、固体撮像素子自体に電子ズーム機能を付加しよ
うとした場合、電子ズームを行なわない時の駆動方法
や、電子ズーム時の拡大エリアの読み出し方、拡大エリ
アの処理のやり方等、具体的な方法がなかった。
Further, when an attempt is made to add an electronic zoom function to the solid-state imaging device itself, specific methods such as a driving method when electronic zoom is not performed, a method of reading an enlarged area during electronic zoom, and a method of processing the enlarged area are used. There was no.

本発明の目的は多画素化固体撮像素子を用いて電子ズ
ームを実現することのできる固体撮像素子の駆動方法を
提供することである。
An object of the present invention is to provide a driving method of a solid-state imaging device that can realize electronic zoom using a multi-pixel solid-state imaging device.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の特徴は、半導体基板に光電変換して得られた
信号電荷を蓄える複数の信号電荷蓄積部、各信号電荷蓄
積部の信号電荷を読み出す複数列の垂直転送部、これら
垂直転送部の信号電荷を読み出す水平転送部を有する固
体撮像素子の駆動において、次の様な複数のモードを有
する駆動方式を提供することである。すなわち、一つの
モードは高感度又は標準モードであり、垂直転送部の信
号電荷を映像信号の水平ブランキング期間内に水平転送
部に2画素以上読み出す。そして、水平転送部で加算し
た信号電荷は、水平転送部の最終電極もしくは、信号電
荷検出部で水平方向に2画素以上加算して読み出す。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) A feature of the present invention is that a plurality of signal charge accumulating sections for storing signal charges obtained by photoelectric conversion on a semiconductor substrate, and the signal charges of each signal charge accumulating section are stored. An object of the present invention is to provide a driving method having a plurality of modes as described below in driving a solid-state imaging device having a plurality of columns of vertical transfer units to be read and a horizontal transfer unit to read signal charges of the vertical transfer units. That is, one mode is a high sensitivity or standard mode, in which two or more pixels are read out from the vertical transfer unit to the horizontal transfer unit during the horizontal blanking period of the video signal. The signal charges added by the horizontal transfer unit are read out by adding two or more pixels in the horizontal direction by the final electrode of the horizontal transfer unit or the signal charge detection unit.

又、別のモードは高解像度又は拡大モードであり、拡
大エリアを素子の中心とし垂直転送部の信号電荷を映像
信号の水平ブランキング期間に水平転送部へ読み出す画
素数を、前記標準モードより少なくする。この時、映像
信号の垂直有効期間で転送しない拡大エリアの前と後の
信号電荷は、垂直ブランキング期間に高速転送パルスで
前と後を重ねて読み出す。また、水平転送部の信号電荷
の読出しは、前記標準モードより少ない画素数の信号電
荷を信号電荷検出部で検出できるようにする。この時、
水平有効期間で転送できない拡大エリアの前と後の信号
電荷は、水平ブランキング期間に速い水平転送パルスを
印加することで、前と後を重ねて読み出す。これらのモ
ードを適宜選択して用いることによって、ズーム機能が
実現される。
Another mode is a high-resolution or enlargement mode, in which the number of pixels for reading the signal charges of the vertical transfer unit to the horizontal transfer unit during the horizontal blanking period of the video signal with the enlargement area as the center of the element is smaller than in the standard mode. I do. At this time, the signal charges before and after the enlarged area which is not transferred in the vertical effective period of the video signal are read out with the high-speed transfer pulse before and after the vertical blanking period. In the reading of the signal charges in the horizontal transfer unit, the signal charge detection unit can detect the signal charges of a smaller number of pixels than in the standard mode. At this time,
The signal charges before and after the enlarged area that cannot be transferred in the horizontal effective period are read out by overlapping the front and rear by applying a fast horizontal transfer pulse during the horizontal blanking period. A zoom function is realized by appropriately selecting and using these modes.

(作用) 本発明の固体撮像素子の駆動方式によれば、特別なメ
モリを用いた演算処理によるズームとも異り、又レンズ
を用いた光学的ズームとも異る、新規のズーム機能が実
現する。
(Operation) According to the driving method of the solid-state imaging device of the present invention, a novel zoom function different from zoom by arithmetic processing using a special memory and different from optical zoom using a lens is realized.

(実施例) 以下、本発明の実施例を説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described.

第1図は、インターライン転送型CCD(IT−CCD)撮像
素子を示し、本発明による第1の駆動モードを説明する
為の図である。
FIG. 1 is a diagram showing an interline transfer type CCD (IT-CCD) image sensor and illustrating a first drive mode according to the present invention.

図において、11は垂直982画素、水平1300画素のイン
ターライン転送型CCD撮像素子であり、1300×982のマト
リクス状に形成された光電変換部12、夫々の列毎に設け
られた垂直CCD13、この垂直CCD13の夫々の最終端に接続
した水平CCD14、リセットランジスタ15、及び出力アン
プ16を有する。これらはシリコンチップ上に一体形成さ
れている。
In the figure, reference numeral 11 denotes a 982 pixel vertical, 1300 horizontal pixel interline transfer CCD image sensor, a photoelectric conversion unit 12 formed in a 1300 × 982 matrix, a vertical CCD 13 provided for each column, It has a horizontal CCD 14, a reset transistor 15, and an output amplifier 16 connected to the respective final ends of the vertical CCD 13. These are integrally formed on a silicon chip.

この素子の駆動は、垂直CCD13には、4相のクロック
パルスφV1,φV2,φV3,φV4を用いて為される。水平CCD
14は、2相のクロックパルスφH1,φH2で駆動し、最終
電極φHは独立駆動となっている。
This element is driven by the four-phase clock pulse φV 1 , φV 2 , φV 3 , φV 4 for the vertical CCD 13. Horizontal CCD
14 is driven by two-phase clock pulses φH 1 and φH 2 , and the final electrode φH * is driven independently.

この第1の駆動モードでは、光電変換部12で1フィー
ルド期間光電変換された信号電荷がAフィールドで垂直
CCD13に転送される。転送された信号電荷は、水平ブラ
ンキング期間にSigA1とSigA2の2画素分の信号電荷を水
平CCD14へ転送し、SigA1+SigA2の信号とする。次の水
平ブランキング期間にSigA3+SigA4として信号電荷を読
み出す。以下同様にして、Aフィールド全体の読み出し
が行なわれる。次のBフィールド期間でも同様の信号読
み出しが行なわれるがインタレース動作によって垂直解
像度を増加させるために、信号加算の組合せがAフィー
ルドとはずれている。例えば水平ブランキング期間にSi
gB2+SgbB3の加算を行ない水平CCD14で読み出す。
In the first drive mode, the signal charges photoelectrically converted by the photoelectric conversion unit 12 for one field period are vertically transferred in the A field.
Transferred to CCD13. As for the transferred signal charges, signal charges for two pixels SigA1 and SigA2 are transferred to the horizontal CCD 14 during the horizontal blanking period, and are converted into SigA1 + SigA2 signals. The signal charge is read out as SigA3 + SigA4 in the next horizontal blanking period. Thereafter, reading of the entire A field is performed in the same manner. Similar signal reading is performed in the next B field period, but the combination of signal addition is different from the A field in order to increase the vertical resolution by the interlacing operation. For example, during horizontal blanking
Addition of gB2 + SgbB3 is performed and read by the horizontal CCD 14.

水平CCD14の転送は、24MHzで行ない、最終電極φH
と、リセット電極RSは1/2の14MHz駆動とする。従って隣
接するAフィールド又はBフィールドから転送されてき
た電荷はφHで加算される。すなわち図に示した様に
24MHzで転送されてきた信号SigH1とSigH2は、最終電極
で加算されSigH1+SigH2となり、出力アンプ16によって
電圧として出力される。この第1の駆動モードを用いる
ことによって、実質的に垂直491画素、水平650画素の約
32万画素の撮像素子となる。第2図、第3図にタイミン
グチャート図を示す。垂直ブランキング期間にφV1,φV
3にVF Sを印加することで、光電変換部12の信号電荷を
垂直CCD13へ読み出す。垂直CCD13の信号電荷は、水平ブ
ランキング期間に、ラインシフトを2回行なうことで、
2画素分の信号電荷を水平CCD14へ転送する。第3図の
水平の有効期間にφH1,φH2を24MHzで駆動し、φH,R
Sは、その1/2の12MHzで駆動する。水平ブランキング期
間に垂直CCD13のφV1,φV2,φV3,φV4は2回のラインシ
フト動作を行なう。尚、第2図で、φH1,φH2,φH,R
Sは簡単のため信号の存在する区間のみをハッチングで
示した。夫々の区間の信号の詳細は第3図から明らかで
ある。
The transfer of the horizontal CCD 14 is performed at 24 MHz, and the final electrode φH *
Then, the reset electrode RS is driven at 1/2 of 14 MHz. Therefore, charges transferred from the adjacent A field or B field are added by φH * . That is, as shown in the figure
The signals SigH 1 and SigH 2 transferred at 24 MHz are added at the final electrode to become SigH 1 + SigH 2 and output as a voltage by the output amplifier 16. By using this first drive mode, approximately 491 vertical pixels and approximately 650 horizontal pixels can be obtained.
It becomes an image sensor of 320,000 pixels. FIGS. 2 and 3 show timing charts. ΦV 1 , φV during vertical blanking period
By applying a V F S 3, signal charges are read out of the photoelectric conversion unit 12 to the vertical CCD 13. The signal charge of the vertical CCD 13 is obtained by performing the line shift twice during the horizontal blanking period.
The signal charges for two pixels are transferred to the horizontal CCD 14. In the horizontal effective period of FIG. 3, φH 1 and φH 2 are driven at 24 MHz, and φH * , R
S is driven at 1/2 its 12 MHz. ΦV 1 , φV 2 , φV 3 and φV 4 of the vertical CCD 13 perform two line shift operations during the horizontal blanking period. In FIG. 2, φH 1 , φH 2 , φH * , R
For simplicity, only sections where signals exist are indicated by hatching. The details of the signals in each section are clear from FIG.

第4図は、この実施例の第2の駆動モードを説明する
為の図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a second drive mode of this embodiment.

このモードでは、拡大エリア垂直491画素、水平650画
素のみを有効期間で読み出し、それ以外の高速ラインシ
フト(LS)エリア1とエリア2は、垂直のブランキング
期間に読出し、高速水平転送エリア1とエリア2は、水
平のブランキング期間に読み出す。垂直ブランキング期
間に光電変換部12で光電変換された信号電荷が垂直CCD1
3に読み出される。そして、高速のラインシフトパルス
でφV1,φV2,φV3,φV4を駆動し、高速LSエリア1の246
画素分の信号電荷を水平CCDで読み出す。そして、有効
期間に拡大エリア491画素の信号電荷を読み出す。Aフ
ィールドでは、水平ブランキング期間に例えばSigA1の
1画素分が水平CCD14へ転送される。Bフィールドで
は、水平ブランキング期間にSigB1の1画素分が水平CCD
14へ転送される。水平CCD14へ転送された信号電荷は、
まず水平ブランキング期間内に高速転送エリア1の325
画素の信号を30MHz〜60MHzの高速で読み出す。この不要
な電荷は適宜リセットトランジスタRSを経て廃出され
る。次に有効期間に拡大エリア650画素を夫々水平転送
パルス12MHzでφH1,φH2,φH,RSを駆動し読み出す。
この時水平方向の加算は行なわない。有効期間に拡大エ
リアが読み出されると、高速水平転送エリア2は、エリ
ア1と重なり、次の高速水平転送エリア1と重ねて読み
出す。垂直の有効期間に拡大エリア491画素が読み出さ
れると高速LSエリア2は、高速LSエリア1と同じ場所と
なり、次の高速LSエリア1と同時に信号電荷を垂直ブラ
ンキング期間内に読み出す。この第2の駆動方式を用い
ることによって画面の中心エリアが2倍に拡大できる。
また解像度も垂直491画素水平650画素の約32万画素と、
第1の駆動方式と変わらない。
In this mode, only 491 pixels vertically and 650 pixels horizontally are read out during the effective period, and the other high-speed line shift (LS) areas 1 and 2 are read out during the vertical blanking period. Area 2 is read during a horizontal blanking period. The signal charges photoelectrically converted by the photoelectric conversion unit 12 during the vertical blanking period are transferred to the vertical CCD 1
Read to 3. Then, φV 1 , φV 2 , φV 3 , φV 4 are driven by a high-speed line shift pulse, and 246 of the high-speed LS area 1 is driven.
The signal charges for the pixels are read out by the horizontal CCD. Then, the signal charge of the pixel 491 in the enlarged area is read out during the valid period. In the A field, for example, one pixel of SigA1 is transferred to the horizontal CCD 14 during the horizontal blanking period. In the B field, one pixel of SigB1 is a horizontal CCD during the horizontal blanking period.
Transferred to 14. The signal charge transferred to the horizontal CCD 14 is
First, 325 of the high-speed transfer area 1 within the horizontal blanking period
Pixel signals are read at a high speed of 30 MHz to 60 MHz. This unnecessary charge is appropriately discharged via the reset transistor RS. Next, during the effective period, φH 1 , φH 2 , φH * , and RS are driven and read out from the 650 pixels in the enlarged area with a horizontal transfer pulse of 12 MHz.
At this time, no horizontal addition is performed. When the enlarged area is read during the valid period, the high-speed horizontal transfer area 2 overlaps with the area 1 and is read while overlapping with the next high-speed horizontal transfer area 1. When 491 pixels of the enlarged area are read during the vertical effective period, the high-speed LS area 2 becomes the same place as the high-speed LS area 1, and the signal charge is read out simultaneously with the next high-speed LS area 1 within the vertical blanking period. By using the second driving method, the center area of the screen can be doubled.
Also, the resolution is about 320,000 pixels of 491 vertical pixels and 650 horizontal pixels,
There is no difference from the first driving method.

第5図、第6図にタイミングチャート図を示す。垂直
ブランキング期間にφV1,φV3にVF Sを印加して、光電
変換部12の信号電荷を垂直CCD13へ読み出す。そして、
高速LSエリア1と一周期前の高速LSエリア2の重なった
信号電荷246画素をラインシフト123回を連続で行ない、
水平CCD14で読み出す。第6図の水平ブランキング期間
では、まずラインシフト動作φV1,φV2,φV3,φV4を1
回行ない、水平CCD14へ1ライン分の信号電荷を転送す
る。次に水平転送パルスφH1,φH2を40〜60MHzで駆動
し、高速水平転送エリア1+エリア2の重なった信号電
荷を読み出す。次に拡大エリア650画素を12MHzで読み出
す。
FIGS. 5 and 6 show timing charts. .Phi.V 1 in the vertical blanking period, by applying a V F S in .phi.V 3, reads out the signal charges of the photoelectric conversion unit 12 to the vertical CCD 13. And
The signal charge 246 pixels in which the high-speed LS area 1 and the high-speed LS area 2 one cycle before overlap are continuously subjected to 123 line shifts,
Read by horizontal CCD14. In the horizontal blanking period shown in FIG. 6, first, the line shift operations φV 1 , φV 2 , φV 3 , φV 4 are set to 1
The signal charge is transferred to the horizontal CCD 14 for one line. Next, the horizontal transfer pulses φH 1 and φH 2 are driven at 40 to 60 MHz to read out the signal charges overlapping the high-speed horizontal transfer area 1 + area 2. Next, 650 pixels of the enlarged area are read at 12 MHz.

第7図に高精細(HD)TV用の約200万画素IT−CCDを用
いた第2の実施例を示す。この素子には、垂直CCDの最
終電極に、1水平期間蓄積ゲートBGがあり、2水平CCD
読出し、水平分割ゲートHGが設けてある。
FIG. 7 shows a second embodiment using an IT-CCD of about 2 million pixels for a high definition (HD) TV. This device has a storage gate BG for one horizontal period at the last electrode of the vertical CCD, and two horizontal CCDs.
A read / horizontal division gate HG is provided.

HD−TV用素子は、アスペクト比が垂直:水平=9:16で
垂直の走査線が少し多いため、NTSC方式で使う場合は、
アスペクト比3:4にするために、垂直982画素、水平1500
画素の約150万画素を用いる。余分な50万画素は垂直・
水平のブランキング期間に読み出す。第1の駆動モード
では光電変換部12で光電変換された信号電荷は、垂直ブ
ランキング期間に垂直CCD13に転送され、高速LSエリア
1の35画素が水平CCD141,142へ転送され読み出される。
水平のブランキング期間にAフィールドの信号がライ
ンシフト2回動作によってBGゲートで加算され、1水平
期間蓄積後に水平CCD141,142で読み出される。次に信
号が同じ様にBGゲートを経て水平CCD141,142で読み出さ
れる。また、Bフィールドでは、インタレース動作を行
なうために信号が読み出される。垂直方向は、2画素
加算の491画素相当になる。水平CCD141,142の転送は、
水平ブランキング期間にラインシャフト動作後、高速水
平転送エリア1を28MHz〜60MHzで読出し水平有効期間に
通常転送エリア1500画素を14MHzで転送し、最終電極φ
,φH2 ,RSA,RSBを7MHz駆動とし、水平方向2画素
を最終電極φH1 ,φH2 で加算して読み出す。高速水
平転送エリア2は、次の水平転送時に高速転送エリア2
と重ねて読み出す。
HD-TV elements have an aspect ratio of vertical: horizontal = 9: 16 and slightly more vertical scanning lines.
982 vertical pixels, 1500 horizontal pixels to achieve an aspect ratio of 3: 4
About 1.5 million pixels are used. The extra 500,000 pixels are vertical
Read during the horizontal blanking period. The signal charges photoelectrically converted by the photoelectric conversion unit 12 in the first drive mode is transferred to the vertical blanking period to the vertical CCD 13, 35 pixels of the high-speed LS area 1 is read is transferred to the horizontal CCD 14 1, 14 2.
Signal of the A field in the horizontal blanking period are added by BG gated by line shift twice operation, read after one horizontal period accumulated in the horizontal CCD 14 1, 14 2. Then the signal is read by the horizontal CCD 14 1, 14 2 via the BG gate similarly. In the B field, a signal is read in order to perform an interlace operation. The vertical direction is equivalent to 491 pixels obtained by adding two pixels. The transfer of horizontal CCDs 14 1 and 14 2
After the operation of the line shaft during the horizontal blanking period, the high-speed horizontal transfer area 1 is read at 28 MHz to 60 MHz, and the normal transfer area 1500 pixels are transferred at 14 MHz during the horizontal effective period.
H * , φH 2 * , RSA, RSB are driven at 7 MHz, and two pixels in the horizontal direction are added and read by the final electrodes φH 1 * , φH 2 * . The high-speed horizontal transfer area 2 is used for the next horizontal transfer.
And read again.

第8図にHD−TV様素子の第2の駆動モードを示す。 FIG. 8 shows a second drive mode of the HD-TV-like element.

第2の駆動モードでは、拡大エリア垂直491画素、750
画素のみを有効期間で読出し、垂直のブランキング期間
に高速LSエリア1とエリア2を重ねて高速のラインシフ
ト動作を読み出す。また、水平転送パルスφH1,φH2を2
8MHz〜60Mhzで駆動して読み出す。その後、水平のブラ
ンキング期間に高速水平転送エリア1とエリア2を重ね
て、水平の有効期間に拡大エリア750画素を7MHzで読み
出す。
In the second drive mode, the enlarged area is vertically 491 pixels, 750 pixels.
Only the pixels are read out during the effective period, and the high-speed LS area 1 and the area 2 are overlapped during the vertical blanking period to read out the high-speed line shift operation. The horizontal transfer pulses φH 1 and φH 2 are set to 2
Driving and reading at 8MHz to 60Mhz. Thereafter, the high-speed horizontal transfer area 1 and the area 2 are overlapped during the horizontal blanking period, and 750 pixels of the enlarged area are read at 7 MHz during the horizontal effective period.

第9図に、第3の実施例を示す。 FIG. 9 shows a third embodiment.

図において、11は、垂直738画素、水平132画素のイン
ターライン転送型CCD撮像素子であり、垂直CCDは1画素
1段の独立読出しを行なうことができる撮像素子であ
る。
In the figure, reference numeral 11 denotes an interline transfer CCD image sensor having 738 vertical pixels and 132 horizontal pixels. The vertical CCD is an image sensor which can perform independent reading of one stage per pixel.

第1の駆動モードは、光電変換部12で光電変換された
信号電荷が垂直ブランキング期間に垂直CCD13に読出さ
れる。転送された信号電荷は、Aフィールド周期の水平
ブランキング期間内にSigA1とSigA2、更にSigA3を水平C
CD14に転送する。またBフィールド期間では、インター
レース動作を行なうために、SigB2,SigB3,SigB4を水平C
CD14へ転送し、垂直3画素を加算する。また、水平CCD1
4の最終電極φHで水平方向3画素分を加算して読み
出す。すなわち、φHとRSは、φH1,φH224MHzの1/3
の周波数8MHzで駆動する。
In the first drive mode, signal charges photoelectrically converted by the photoelectric conversion unit 12 are read out to the vertical CCD 13 during a vertical blanking period. The transferred signal charges transfer SigA1, SigA2, and SigA3 to horizontal C during the horizontal blanking period of the A-field cycle.
Transfer to CD14. In the B field period, SigB2, SigB3, and SigB4 are set to horizontal C in order to perform the interlace operation.
Transfer to CD14 and add 3 vertical pixels. Also, horizontal CCD1
Four horizontal pixels are added and read by the final electrode φH * of 4. That is, φH * and RS are 1/3 of φH 1 and φH 2 24 MHz.
Drive at a frequency of 8 MHz.

第10図に、第2の駆動モードである2倍(2.25倍)ズ
ームの実施例を示す。拡大エリア垂直492画素、水平868
画素のみを有効期間で読出し、高速LSエリア1の123画
素とエリア2の123画素を重ねて、垂直ブランキング期
間に読み出す。また高速水平転送エリア1(217画素)
とエリア2(217画素)を重ねて水平ブランキング期間
に30〜60MHzで読み出す。拡大エリアの垂直CCD13の信号
電荷は、水平ブランキング期間にAフィールドではSigA
1とSigA2を転送し、水平CCD14でSigA1+SigA2として読
み出す。Bフィールドでは、インタレース動作を行なう
ために、SigB2とSigB3水平CCD14へ転送して読み出す。
水平CCD14の転送は、16MHzで行ない、最終電極φH
8MHz駆動として、水平方向2画素をφHで加算し読み
出す。この駆動によって2倍ズームが行なえる。
FIG. 10 shows an embodiment of a 2 × (2.25 ×) zoom which is the second drive mode. 492 pixels vertically, 868 horizontal
Only the pixels are read out during the valid period, and the 123 pixels in the high-speed LS area 1 and the 123 pixels in the area 2 are overlapped and read out during the vertical blanking period. High-speed horizontal transfer area 1 (217 pixels)
And area 2 (217 pixels) are overlapped and read at 30 to 60 MHz during the horizontal blanking period. The signal charge of the vertical CCD 13 in the enlarged area is SigA in the A field during the horizontal blanking period.
1 and SigA2 are transferred and read as SigA1 + SigA2 by the horizontal CCD 14. In the B field, the data is transferred to and read from the SigB2 and SigB3 horizontal CCDs 14 in order to perform an interlace operation.
The transfer of the horizontal CCD 14 is performed at 16 MHz, and the final electrode φH * is
As 8 MHz driving, two pixels in the horizontal direction are added by φH * and read. With this drive, a two-fold zoom can be performed.

第11図に、第3の駆動モードである9倍ズームの実施
例を示す。拡大エリア垂直246画素、水平432画素のみを
有効期間で読出し、高速LSエリア1(246画素)とエリ
ア2(246画素)を重ねて、垂直ブランキング期間に読
み出す。また高速水平転送エリア1(432画素)とエリ
ア2(432画素)を重ねて、水平ブランキング期間に3
〜60MHzで読み出す。拡大エリアの垂直CCD13の信号電荷
は、水平ブランキング期間にAフィールドではSigA1の
みを水平CCD14へ転送する。またBフィールドも同じ信
号SigB1を水平CCDへ転送する。水平CCD14の転送は、8MH
zで行なう。また最終電極のφHとRSも8MHzで行な
い、水平方向の加算は行なわない。この駆動によって9
倍ズームが行なえる。
FIG. 11 shows an embodiment of a 9 × zoom which is the third drive mode. Only the vertical area 246 pixels and the horizontal area 432 pixels are read out during the effective period, and the high-speed LS area 1 (246 pixels) and the area 2 (246 pixels) are read out during the vertical blanking period. Also, high-speed horizontal transfer area 1 (432 pixels) and area 2 (432 pixels) are overlapped and
Read at ~ 60MHz. The signal charge of the vertical CCD 13 in the enlarged area transfers only SigA1 to the horizontal CCD 14 in the A field during the horizontal blanking period. The B field also transfers the same signal SigB1 to the horizontal CCD. Transfer of horizontal CCD14 is 8MHZ
Perform with z. Further, φH * and RS of the final electrode are also performed at 8 MHz, and the addition in the horizontal direction is not performed. By this drive, 9
Double zoom can be performed.

以上好ましい実施例のいくつかを説明したが、この他
の多くの実施例、変形例が考えられる。その一部を以下
に記す。
While some of the preferred embodiments have been described above, many other embodiments and modifications are possible. Some of them are described below.

実施例では、インターライン転送型CCD撮像素子で説
明したが、フレーム転送方CCDでも、積層型でも、二次
元の転送部を有する固体撮像素子であれば、本発明を適
用することができる。
In the embodiment, the description has been made of the interline transfer type CCD imaging device. However, the present invention can be applied to a solid-state imaging device having a two-dimensional transfer unit regardless of whether it is a frame transfer type CCD or a stacked type.

実施例では、垂直と水平の双方についてズームを設定
し、しかもそのズーム比を同じにしたが、垂直方向だけ
のズーム、水平方向のズーム、或いは夫々のズーム比を
変えて行なうこともできる。
In the embodiment, the zoom is set for both the vertical and horizontal directions, and the zoom ratio is the same. However, the zoom may be performed only in the vertical direction, the zoom in the horizontal direction, or the zoom ratio may be changed.

HD−TV用素子を用いて、アスペクト比を3:4に圧縮し
て、全信号をNTSC方式で出画させることもできる。
Using an HD-TV element, the aspect ratio can be compressed to 3: 4, and all signals can be output in the NTSC format.

実施例では、拡大エリア以外は、ブランキング期間で
読出したが、有効期間の一部を使ってもよい。この時、
有効期間に読出した信号は、幅の広いブランキングを作
り、モニタ上に出画しないようにする。
In the embodiment, the data is read in the blanking period except for the enlarged area, but a part of the effective period may be used. At this time,
The signal read during the valid period creates a wide blanking so that no image is displayed on the monitor.

[発明の効果] 以上述べたように、本発明の駆動方式を用いることに
よって、固体撮像素子において高機能の電子ズームが実
現できる。従って本発明により、被写体によって画素加
算による高感度モードと高解像度モードが選択できる。
また、ズームレンズで拡大し更に電子ズームで拡大する
こともできる。また、画像処理によるズームと違い、実
時間で実行でき、ズームを行なっても解像度の低下が無
く、メモリ等を処理装置の使用せずに実行できる。その
ため、計測、監視用として安価なカメラができる。ま
た、レンズのズームと違い、見たい方向だけアスペクト
比を変化させ、拡大することもできる。
[Effects of the Invention] As described above, by using the driving method of the present invention, a high-performance electronic zoom can be realized in a solid-state imaging device. Therefore, according to the present invention, a high sensitivity mode and a high resolution mode by pixel addition can be selected depending on the subject.
In addition, the image can be enlarged by a zoom lens and further enlarged by an electronic zoom. Further, unlike zooming by image processing, the zooming can be performed in real time, the resolution does not decrease even if zooming is performed, and the zooming can be performed without using a memory or the like by a processing device. Therefore, an inexpensive camera for measurement and monitoring can be obtained. Also, unlike the zoom of the lens, the aspect ratio can be changed only in the desired viewing direction to enlarge the image.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の第1の駆動方式を説明するためのデ
バイス構成図、 第2図、第3図は第1の駆動モードを説明するためのタ
イミンクチャート図、 第4図は、本発明の第2の駆動モードを説明するための
デバイス構成図、 第5図、第6図は、第2の駆動モードを説明するための
タイミングチャート図、 第7図、第8図は、本発明をHD−TV素子に実施した例を
示す図、 第9図、第10図、第11図は、本発明の第3の実施例の説
明図である。 11……CCD撮像素子、12……光電変換部 13……垂直CCD、14……水平CCD 15……リセットトランジスタ 16……出力アンプ
FIG. 1 is a device configuration diagram for explaining a first driving method of the present invention, FIGS. 2 and 3 are timing chart diagrams for explaining a first driving mode, and FIG. FIGS. 5 and 6 are timing charts for explaining the second drive mode, and FIGS. 7 and 8 are diagrams showing the present invention. FIG. FIG. 9, FIG. 10, and FIG. 11 are explanatory views of a third embodiment of the present invention. 11 CCD image sensor, 12 Photoelectric converter 13 Vertical CCD, 14 Horizontal CCD 15 Reset transistor 16 Output amplifier

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】マトリックス状に形成された光電変換素子
と、夫々の列について前記光電変換素子で形成された電
荷を蓄積しこれを列方向に転送する複数の第一の電荷転
送素子と、これら第一の電荷転送素子のそれぞれの端部
に接続し転送されてきた電荷を蓄積しこれを行方向に転
送する第二の電荷転送素子と、この第2の電荷転送素子
の端部に接続し転送されてきた電荷を蓄積しこれを画像
信号として出力する装置とからなる固体撮像素子を二種
類以上のモードで駆動する方法であって、 第1のモードにおいては、夫々の列について前記第一の
電荷転送素子に蓄積された電荷を複数画素分転送して、
これらの和を前記第二の電荷転送素子に蓄積してから順
次列方向転送を行うことによって一行分の画像信号を
得、この動作を繰り返して一枚分の画像信号の形成が為
され、 第2のモードにおいては、予め決められた一部の連続す
る行に関して、夫々の行について前記第一の電荷転送素
子に蓄積された電荷を、前記光電変換装置の行全体の長
さと全体連続列の長さの比に対応して、前記複数画素分
よりも少ない画素分転送し前記第二の電荷転送素子に蓄
積してから順次行方向転送を行うことによって一行分の
画像信号を得、この動作を前記連続行分繰り返して一枚
分の画像信号の形成が為されることを特徴とする固体撮
像素子の駆動方法。
1. A photoelectric conversion element formed in a matrix, a plurality of first charge transfer elements for accumulating electric charges formed by the photoelectric conversion elements for each column and transferring the electric charges in a column direction, A second charge transfer element connected to each end of the first charge transfer element for accumulating the transferred charge and transferring the charge in the row direction; and a second charge transfer element connected to the end of the second charge transfer element. A method for driving a solid-state imaging device comprising a device for storing transferred charges and outputting the same as an image signal in two or more types of modes. In the first mode, the first mode is applied to each column. Transfer the charge accumulated in the charge transfer element of a plurality of pixels,
By accumulating the sum of these in the second charge transfer element and sequentially performing column transfer, an image signal for one row is obtained, and this operation is repeated to form an image signal for one sheet. In the mode 2, the electric charge accumulated in the first charge transfer element for each predetermined row of a part of the continuous rows is converted into the length of the entire row and the total continuous column of the photoelectric conversion device. According to the length ratio, image data for one row is obtained by transferring pixels smaller than the plurality of pixels, storing the pixels in the second charge transfer element, and sequentially performing row-direction transfer. Is repeated for the continuous rows to form one image signal.
【請求項2】マトリックス状に形成された光電変換素子
と、夫々の列について前記光電変換素子で形成された電
荷を蓄積しこれを行方向に転送する複数の第一の電荷転
送素子と、これら第一の電荷転送素子の夫々の端部に接
続し転送されてきた電荷を蓄積しこれを行方向に転送す
る第二の電荷転送素子と、この第二の電荷転送素子の端
部に接続し転送されてきた電荷を蓄積しこれを検出し画
像信号として出力する装置とからなる固体撮像素子を二
種類以上のモードで駆動する方法であって、 第1のモードでは、前記第二の電荷転送素子で隣接して
蓄積された電荷が前記出力装置で加算された後検出され
る様に、前記第二の電荷転送素子の電荷転送周期を前記
出力装置における蓄積電荷検出の周期の整数倍とし、 第2のモードにおいては、第二の電荷転送素子の電荷転
送周期を前記出力装置における蓄積電荷検出の周期の前
記第1のモードよりも小さい整数倍としたことを特徴と
する固体撮像素子の駆動方法。
2. A photoelectric conversion element formed in a matrix, a plurality of first charge transfer elements for accumulating charges formed by the photoelectric conversion elements for each column and transferring the charges in a row direction; A second charge transfer element connected to each end of the first charge transfer element to accumulate the transferred charge and transfer it in the row direction; and a second charge transfer element connected to the end of the second charge transfer element. A method of driving a solid-state imaging device comprising at least two types of modes comprising a device which accumulates transferred electric charges, detects the electric charges, and outputs the same as an image signal, wherein in the first mode, the second electric charge transfer is performed. The charge transfer cycle of the second charge transfer element is an integral multiple of the cycle of the stored charge detection in the output device, so that the charges stored adjacently in the element are detected after being added in the output device. In the second mode, the Method for driving the solid-state imaging device, characterized in that the charge transfer period of the charge transfer device has a small integral multiple than the first mode period of the accumulated charge detection at the output device.
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