JP2966740B2 - Solid-state imaging device and driving method thereof - Google Patents

Solid-state imaging device and driving method thereof

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JP2966740B2
JP2966740B2 JP6293446A JP29344694A JP2966740B2 JP 2966740 B2 JP2966740 B2 JP 2966740B2 JP 6293446 A JP6293446 A JP 6293446A JP 29344694 A JP29344694 A JP 29344694A JP 2966740 B2 JP2966740 B2 JP 2966740B2
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透 渡辺
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、カラーフィルタが装着
された固体撮像素子及びその固体撮像素子の駆動方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device provided with a color filter and a method for driving the solid-state image pickup device.

【0002】[0002]

【従来の技術】CCD固体撮像素子を用いるテレビカメ
ラ等の撮像装置においては、所定のテレビジョン方式に
従う同期信号に基づいて固体撮像素子の各走査タイミン
グが設定され、所定のフォーマットを有する映像信号が
取り出される。例えば、NTSC方式の場合、垂直走査
期間が1/60秒に設定され、さらに水平走査期間が垂
直走査期間の2/525に設定され、映像情報が1水平
走査期間単位で連続する映像信号が出力される。
2. Description of the Related Art In an imaging apparatus such as a television camera using a CCD solid-state imaging device, each scanning timing of the solid-state imaging device is set based on a synchronization signal according to a predetermined television system, and a video signal having a predetermined format is output. Taken out. For example, in the case of the NTSC system, the vertical scanning period is set to 1/60 second, the horizontal scanning period is set to 2/525 of the vertical scanning period, and a video signal in which video information is continuous in one horizontal scanning period is output. Is done.

【0003】図7は、フレーム転送型のCCD固体撮像
素子を用いた撮像装置の構成を示すブロック図である。
固体撮像素子1は、被写体からの映像を受けて情報電荷
を発生する撮像部1a、情報電荷を一時的に蓄積する蓄
積部1b、情報電荷を水平方向に転送して出力する水平
転送部1c及び情報電荷量を電圧値に変換して出力する
出力部1dよりなる。フレーム転送クロック発生回路2
は、垂直走査のタイミングに同期してフレーム転送クロ
ックφFを発生し、固体撮像素子1の撮像部1aに供給
して撮像部1aの情報電荷を1画面毎に垂直走査の帰線
期間内で蓄積部1bヘ転送する。垂直転送クロック発生
回路3は、水平走査のタイミングに同期して垂直転送ク
ロックφVを発生し、固体撮像素子1の蓄積部1bに供
給して蓄積部1bの情報電荷を1行毎に水平走査の帰線
期間内で水平転送部1cへ転送する。水平転送クロック
発生回路4は、水平走査のタイミングに同期して水平転
送クロックφHを発生し、水平転送部1cに供給して蓄
積部1bから転送された1行分の情報電荷を水平走査期
間内で出力部1dへ転送出力する。タイミング制御回路
5は、基準クロックCKに基づいて垂直走査周期及び水
平走査周期のタイミング信号を生成し、各クロック発生
回路2、3、4に供給する。これにより、撮像部1aに
発生した情報電荷は、垂直走査期間の始まりのタイミン
グで1画面単位で蓄積部1bへ転送されて蓄積される。
そして、この蓄積部1bから水平走査期間の始まりのタ
イミングで1行単位で水平転送部1cへ転送され、水平
転送部1cから1ビットずつ出力部1dへ転送される。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an image pickup apparatus using a frame transfer type CCD solid-state image pickup device.
The solid-state imaging device 1 includes an imaging unit 1a that receives information from a subject and generates information charges, a storage unit 1b that temporarily stores information charges, a horizontal transfer unit 1c that transfers and outputs information charges in a horizontal direction, and An output unit 1d converts the information charge amount into a voltage value and outputs the voltage value. Frame transfer clock generation circuit 2
Generates a frame transfer clock φF in synchronization with the vertical scanning timing, supplies the frame transfer clock φF to the imaging unit 1a of the solid-state imaging device 1, and accumulates information charges of the imaging unit 1a for each screen within a vertical scanning retrace period. Transfer to section 1b. The vertical transfer clock generation circuit 3 generates a vertical transfer clock φV in synchronization with the horizontal scanning timing, supplies the vertical transfer clock φV to the storage section 1b of the solid-state imaging device 1, and transfers the information charges in the storage section 1b to the horizontal scanning for each row. The data is transferred to the horizontal transfer unit 1c within the retrace period. The horizontal transfer clock generation circuit 4 generates a horizontal transfer clock φH in synchronization with the horizontal scanning timing, supplies the horizontal transfer clock φH to the horizontal transfer unit 1c, and transfers the information charges for one row transferred from the storage unit 1b within the horizontal scan period. To transfer and output to the output unit 1d. The timing control circuit 5 generates a timing signal of a vertical scanning cycle and a horizontal scanning cycle based on the reference clock CK, and supplies the timing signal to each of the clock generation circuits 2, 3, and 4. As a result, the information charges generated in the imaging unit 1a are transferred to the accumulation unit 1b and accumulated in one screen unit at the timing of the start of the vertical scanning period.
Then, the data is transferred from the storage unit 1b to the horizontal transfer unit 1c in units of one row at the timing of the start of the horizontal scanning period, and transferred from the horizontal transfer unit 1c to the output unit 1d one bit at a time.

【0004】リセットクロック発生回路6は、水平転送
クロック発生回路4の動作に同期してリセットクロック
φRを発生し、固体撮像素子1の出力部1dに供給す
る。出力部1dには、フローティングディフュージョン
と称される他の領域から電気的に独立する拡散領域が設
けられ、この拡散領域に蓄積される情報電荷がリセット
クロックφRに応答して電荷排出用のドレインに排出さ
れる。即ち、出力部1dは、水平転送部1cから転送さ
れる情報電荷を拡散領域に蓄積し、この拡散領域の電位
の変動から電圧値を得ているため、水平転送部1cの情
報電荷が出力部1dへ1ビットずつ転送される度にリセ
ットクロックφRに応答して情報電荷を排出するよう構
成される。これにより、水平転送部1cから転送出力さ
れる情報電荷が1ビット毎に電圧値に変換され、リセッ
トレベルと情報電荷量に対応した信号レベルとを繰り返
す映像信号Y1(t)が出力される。
The reset clock generation circuit 6 generates a reset clock φR in synchronization with the operation of the horizontal transfer clock generation circuit 4 and supplies the reset clock φR to the output section 1 d of the solid-state imaging device 1. The output section 1d is provided with a diffusion region which is electrically independent of another region called a floating diffusion, and the information charges accumulated in this diffusion region are transferred to a charge discharging drain in response to a reset clock φR. Is discharged. That is, since the output unit 1d accumulates information charges transferred from the horizontal transfer unit 1c in the diffusion region and obtains a voltage value from a change in the potential of the diffusion region, the information charges of the horizontal transfer unit 1c are output from the output unit. Each time one bit is transferred to 1d, information charges are discharged in response to the reset clock φR. As a result, the information charge transferred and output from the horizontal transfer unit 1c is converted into a voltage value for each bit, and a video signal Y1 (t) that repeats a reset level and a signal level corresponding to the information charge amount is output.

【0005】サンプルリング回路7は、映像信号Y1(t)
を取り込んでサンプリングクロックφSに従うタイミン
グでサンプリングし、映像信号Y2(t)として出力する。
サンプリングクロック発生回路8は、リセットクロック
発生回路6と同様に、水平転送クロック発生回路4の動
作に同期してサンプリングクロックφSを発生し、サン
プリング回路7に供給する。このサンプリングクロック
φSは、固体撮像素子1の出力部1dから情報電荷量に
対応した電圧値が出力される期間に位相が合わせられて
おり、出力部1dから出力される映像信号Y1(t)の内、
信号レベルのみを取り出し、映像信号Y2(t)を生成す
る。
[0005] The sampling circuit 7 outputs a video signal Y1 (t).
Is sampled at a timing according to the sampling clock φS, and is output as a video signal Y2 (t).
The sampling clock generation circuit 8 generates a sampling clock φS in synchronization with the operation of the horizontal transfer clock generation circuit 4 and supplies the sampling clock φS to the sampling circuit 7, similarly to the reset clock generation circuit 6. The phase of the sampling clock φS is adjusted to a period during which a voltage value corresponding to the information charge amount is output from the output unit 1d of the solid-state imaging device 1, and the sampling clock φS is used for the video signal Y1 (t) output from the output unit 1d. Of which
Only the signal level is extracted to generate a video signal Y2 (t).

【0006】以上のような撮像装置においては、撮像部
1aに1画面分の情報電荷を蓄積する期間が、例えば1
/60秒として設定されるが、撮像部1aの情報電荷を
垂直走査期間の途中の特定のタイミングで排出すること
により蓄積期間を1/60秒以下に設定することも可能
である。従って、明るい被写体に対しては、情報電荷の
蓄積期間を短く設定して固体撮像素子1の撮像部1aの
情報電荷のオーバーフローが防止される。逆に、暗い被
写体に対しては、情報電荷の蓄積期間を複数の垂直走査
期間に亘って設定することで、蓄積期間を1/60秒以
上とし、露光不足分を補うようにしている。この場合、
撮像部1aから蓄積部1bへの情報電荷の転送が複数の
垂直走査期間に1回の割合で行われるため、固体撮像素
子1のから出力される映像信号Y1(t)は、映像情報を含
まない期間を有する間欠的な信号となる。そこで、この
ような間欠的な映像信号Y1(t)に対しては、垂直走査期
間単位で映像情報の補間を行う処理が施される。このよ
うな露光制御機能を備えた撮像装置は、例えば、本出願
人により特願昭63−66330号に提案されている。
In the above-described imaging apparatus, the period during which information charges for one screen are accumulated in the imaging section 1a is, for example, one.
Although it is set as / 60 seconds, it is also possible to set the accumulation period to 1/60 seconds or less by discharging the information charges of the imaging unit 1a at a specific timing during the vertical scanning period. Therefore, for a bright subject, the information charge accumulation period is set to be short to prevent overflow of the information charges in the imaging unit 1a of the solid-state imaging device 1. Conversely, for a dark subject, the accumulation period of the information charge is set over a plurality of vertical scanning periods, so that the accumulation period is set to 1/60 second or more to compensate for the lack of exposure. in this case,
Since the transfer of the information charges from the imaging unit 1a to the storage unit 1b is performed once in a plurality of vertical scanning periods, the video signal Y1 (t) output from the solid-state imaging device 1 includes video information. An intermittent signal with no periods. Therefore, such intermittent video signal Y1 (t) is subjected to a process of interpolating video information in units of vertical scanning periods. An imaging device having such an exposure control function is proposed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 63-66330, for example.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】固体撮像素子1から出
力される映像信号Y1(t)に対して映像情報の補間を行う
場合には、一画面分の信号を記憶するフィールドメモリ
が必要となり、回路規模が大きくなるという問題を有し
ている。そこで、撮像部1aの2画素分の情報電荷を合
成することにより、回路規模を大きくすることなく、情
報電荷量を増加させて固体撮像素子1の見かけ上の感度
を向上することが考えられている。2画素分の情報電荷
の合成は、通常、情報電荷を転送する過程で合成する方
法が用いられる。
When interpolation of video information is performed on the video signal Y1 (t) output from the solid-state imaging device 1, a field memory for storing a signal for one screen is required. There is a problem that the circuit scale becomes large. Therefore, it is conceivable to improve the apparent sensitivity of the solid-state imaging device 1 by increasing the information charge amount without increasing the circuit scale by synthesizing the information charges for the two pixels of the imaging unit 1a. I have. In general, information charges for two pixels are combined in a process of transferring the information charges.

【0008】しかしながら、固体撮像素子1の撮像部1
aにカラーフィルタを装着することで各受光画素を特定
の色成分に対応付けたカラー撮像用の固体撮像素子にお
いては、隣り合う受光画素の色成分が異なっており、複
数の画素の情報電荷を互いに合成することはできない。
例えば、4つの色成分a、b、c及びdからなるモザイ
ク型のカラーフィルタが装着された固体撮像素子の場
合、出力される映像信号Y1(t)は、図8に示すように、
各水平走査期間内で水平転送クロックφHに一致した周
期で色成分a及びbまたはc及びdが交互に繰り返され
る。従って、隣り合う受光画素の情報電荷を転送過程で
合成すると、異なる色成分どうしが混合されることにな
り、再生側で所望の色を再現することができなくなる。
However, the imaging unit 1 of the solid-state imaging device 1
In a solid-state imaging device for color imaging in which each light receiving pixel is associated with a specific color component by attaching a color filter to a, the color components of adjacent light receiving pixels are different, and information charges of a plurality of pixels are reduced. They cannot be combined with each other.
For example, in the case of a solid-state imaging device equipped with a mosaic type color filter composed of four color components a, b, c, and d, the output video signal Y1 (t) is, as shown in FIG.
In each horizontal scanning period, the color components a and b or c and d are alternately repeated at a period corresponding to the horizontal transfer clock φH. Therefore, if information charges of adjacent light receiving pixels are combined in the transfer process, different color components will be mixed, and the reproduction side will not be able to reproduce a desired color.

【0009】そこで本発明は、カラーフィルタが装着さ
れた固体撮像素子で複数の受光画素の情報電荷を合成で
きるようにすることを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to enable information charges of a plurality of light receiving pixels to be synthesized by a solid-state image pickup device provided with a color filter.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために成されたもので、その特徴とするところ
は、行方向及び列方向に配置され、受光した光に応答し
て情報電荷を発生する複数の受光画素と、この受光画素
の各列に対応して配置され、各受光画素に発生する情報
電荷を受けて垂直方向に転送する複数の垂直シフトレジ
スタと、各ビットに上記複数の垂直シフトレジスタの各
出力を受け、上記複数の垂直シフトレジスタから出力さ
れる情報電荷を水平方向に転送する水平シフトレジスタ
と、この水平シフトレジスタから出力される情報電荷を
ビット単位で蓄積し、電荷量に対応した電圧値を出力す
る出力部と、上記複数の受光画素を被って配置され、上
記複数の受光画素の各行で奇数列に対して第1の色成分
を与え、偶数列に対して第2の色成分を与えるカラーフ
ィルタと、を備え、上記複数の垂直シフトレジスタは、
偶数列が奇数列に対して遅れたタイミングで上記情報電
荷を上記水平シフトレジスタへ出力することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is characterized by being arranged in a row direction and a column direction and responding to received light. A plurality of light receiving pixels for generating information charges, a plurality of vertical shift registers arranged corresponding to each column of the light receiving pixels, receiving information charges generated in each light receiving pixel and transferring the information charges in a vertical direction; A horizontal shift register that receives each output of the plurality of vertical shift registers and transfers information charges output from the plurality of vertical shift registers in the horizontal direction, and stores information charges output from the horizontal shift registers in bit units An output unit that outputs a voltage value corresponding to the charge amount; and an output unit that is arranged to cover the plurality of light receiving pixels, and supplies a first color component to an odd column in each row of the plurality of light receiving pixels, To Includes a color filter, the giving to the second color component, said plurality of vertical shift registers,
The information charge is output to the horizontal shift register at a timing that an even-numbered column lags behind an odd-numbered column.

【0011】そして、行方向及び列方向に配置され、各
行で奇数列に対して第1の色成分が与えられて偶数列に
対して第2の色成分が与えられる複数の受光画素を備
え、受光画素の各列に対応して配置される複数の垂直シ
フトレジスタに各受光画素に発生する情報電荷を受けて
垂直方向に転送し、各垂直シフトレジスタから出力され
る情報電荷を水平シフトレジスタの各ビットに受けて水
平方向に転送出力すると共に、水平シフトレジスタから
出力される情報電荷をビット単位で出力部に蓄積して情
報電荷量に対応した電圧値を取り出す固体撮像素子の駆
動方法において、上記複数の垂直シフトレジスタでは、
奇数列から1行分の情報電荷を上記水平シフトレジスタ
へ転送し、続いて上記水平シフトレジスタから出力部へ
転送した後、偶数列から1行分の情報電荷を上記水平シ
フトレジスタへ転送し、続いて上記水平シフトレジスタ
から出力部へ転送すると共に、上記出力部では、複数ビ
ット分の情報電荷を合成して電圧値を取り出すことを特
徴としている。
A plurality of light receiving pixels arranged in a row direction and a column direction, wherein a first color component is provided to an odd column and a second color component is provided to an even column in each row; The information charges generated in each light receiving pixel are transferred to a plurality of vertical shift registers arranged corresponding to each column of the light receiving pixels in the vertical direction, and the information charges output from each vertical shift register are transferred to the horizontal shift register. A method for driving a solid-state imaging device that receives each bit, transfers and outputs in the horizontal direction, and accumulates information charges output from the horizontal shift register in an output unit in bit units to extract a voltage value corresponding to the information charge amount. In the plurality of vertical shift registers,
After transferring the information charges for one row from the odd columns to the horizontal shift register and subsequently transferring the information charges for the one row from the even columns to the horizontal shift register, Subsequently, the signal is transferred from the horizontal shift register to an output unit, and the output unit extracts a voltage value by combining information charges for a plurality of bits.

【0012】[0012]

【作用】本発明によれば、行列配置された複数の受光画
素の各行で奇数列と偶数列とに第1の色成分と第2の色
成分とをそれぞれ対応させ、偶数列の垂直シフトレジス
タが奇数列のシフトレジスタに対して遅れたタイミング
で情報電荷を水平シフトレジスタへ転送するようにした
ことで、同じ色成分に対応付けられた受光画素から同時
に情報電荷が水平シフトレジスタへ転送されるようにな
る。このため、水平シフトレジスタ内には同一の色成分
を表す情報電荷が連続することになり、同一の色成分が
1/2行単位で連続する映像信号を得ることができる。
According to the present invention, the first color component and the second color component correspond to the odd columns and the even columns in each row of the plurality of light receiving pixels arranged in a matrix, and the vertical shift registers in the even columns are provided. Transfer information charges to the horizontal shift register at a timing delayed with respect to the odd-numbered row of shift registers, whereby information charges are simultaneously transferred to the horizontal shift register from the light receiving pixels associated with the same color component. Become like For this reason, information charges representing the same color component continue in the horizontal shift register, and a video signal in which the same color component continues in units of 1/2 row can be obtained.

【0013】そして、本発明の固体撮像素子の駆動方法
によれば、同一の色成分に対応付けられた受光画素から
同時に水平シフトレジスタへ情報電荷が読み出され、そ
の情報電荷が出力部で複数ビット分合成される。このた
め、カラーフィルタを装着した固体撮像素子であって
も、色成分が混合することなく、複数の受光画素の情報
電荷が合成されて高いレベルの映像信号を得ることがで
きる。
According to the method of driving a solid-state imaging device of the present invention, information charges are simultaneously read out from the light receiving pixels associated with the same color component to the horizontal shift register, and the information charges are output to the output unit in a plurality. The bits are combined. Therefore, even in a solid-state imaging device equipped with a color filter, information charges of a plurality of light receiving pixels are combined without mixing color components, and a high-level video signal can be obtained.

【0014】[0014]

【実施例】図1は、本発明の固体撮像素子の構成を示す
平面図で、図2は、この固体撮像素子を駆動する各クロ
ックのタイミング図である。この図においては、図面簡
略化のため、撮像部の受光画素を6行×8列で示してい
る。撮像部11は、互いに平行に配置される複数の垂直
シフトレジスタからなり、これらの垂直シフトレジスタ
がそれぞれ複数のビットに分割されることにより、行列
配置された複数の受光画素が構成される。この撮像部1
1には、4つの色成分a、b、c及びdからなるモザイ
ク型のカラーフィルタが装着される。これにより、奇数
行の受光画素は、奇数列が第1の色成分aに対応付けら
れて偶数列が第2の色成分bに対応付けられ、偶数行の
受光画素は、奇数列が第3の色成分cに対応付けられて
偶数列が第4の色成分dに対応付けられる。この撮像部
11の各垂直シフトレジスタには、垂直走査タイミング
に同期したフレーム転送クロックφFが印加され、各受
光画素に発生する情報電荷が蓄積部12へ転送される。
蓄積部12は、撮像部11の垂直シフトレジスタに連続
する複数の垂直シフトレジスタからなり、これらの垂直
シフトレジスタが撮像部11の受光画素に対応するよう
に分割され、撮像部11から転送される情報電荷を取り
込んで一時的に蓄積する。蓄積部12の垂直シフトレジ
スタには、垂直転送クロックφVが印加され、撮像部1
1の垂直シフトレジスタから転送される情報電荷を取り
込んで蓄積すると共に、蓄積した情報電荷を水平走査タ
イミングに同期して1行単位で垂直方向に転送する。こ
れらの垂直シフトレジスタの出力側は、偶数列で奇数列
よりも1ビット多く形成されており、偶数列の最終ビッ
トが垂直転送クロックφVの1/2の周期の補助転送ク
ロックφTで駆動される。これにより、蓄積部12から
水平転送部13への情報電荷の転送タイミングを奇数列
の垂直シフトレジスタと偶数列の垂直シフトレジスタと
で水平走査期間の1/2の期間ずらしている。水平転送
部13は、1列の水平シフトレジスタからなり、この水
平シフトレジスタが蓄積部12の垂直シフトレジスタの
2列毎に対応して複数のビットに分割され、蓄積部12
の各垂直シフトレジスタから転送される情報電荷を各ビ
ットに取り込む。水平転送部13の水平シフトレジスタ
には、水平走査タイミングに同期した水平転送クロック
φHが印加され、蓄積部12から水平転送部13に転送
された情報電荷を1/2行毎に水平方向に順次転送出力
する。出力部14は、水平転送部13の水平シフトレジ
スタから出力される情報電荷を受ける容量、この容量の
電位の変化を取り出す出力アンプ及び容量に蓄積された
情報電荷を排出するリセットトランジスタより構成され
る。この出力部14には、水平転送クロックφHに同期
したリセットクロックφRが印加され、水平転送部13
から出力されてビット単位で容量に蓄積される情報電荷
が順次排出されるようになる。これにより、水平転送部
13から転送される情報電荷が1ビット単位で電圧値に
変換され、情報電荷量に対応した映像信号Y(t)が出力
される。
FIG. 1 is a plan view showing the structure of a solid-state imaging device according to the present invention, and FIG. 2 is a timing chart of each clock for driving the solid-state imaging device. In this figure, the light receiving pixels of the image pickup unit are shown in 6 rows × 8 columns for simplification of the drawing. The imaging unit 11 includes a plurality of vertical shift registers arranged in parallel with each other. Each of the vertical shift registers is divided into a plurality of bits, thereby forming a plurality of light receiving pixels arranged in a matrix. This imaging unit 1
1 is provided with a mosaic type color filter including four color components a, b, c and d. As a result, the odd-numbered light-receiving pixels have the odd-numbered columns associated with the first color component a, the even-numbered columns correspond to the second color component b, and the odd-numbered light-receiving pixels have the third column. The even-numbered row is associated with the fourth color component d in association with the color component c. A frame transfer clock φF synchronized with the vertical scanning timing is applied to each vertical shift register of the imaging unit 11, and information charges generated in each light receiving pixel are transferred to the accumulation unit 12.
The accumulation unit 12 includes a plurality of vertical shift registers that are continuous with the vertical shift registers of the imaging unit 11. These vertical shift registers are divided so as to correspond to the light receiving pixels of the imaging unit 11, and are transferred from the imaging unit 11. The information charge is taken in and temporarily stored. A vertical transfer clock φV is applied to the vertical shift register of the storage unit 12, and the imaging unit 1
The information charges transferred from one vertical shift register are fetched and accumulated, and the accumulated information charges are vertically transferred in units of one row in synchronization with horizontal scanning timing. On the output side of these vertical shift registers, one bit is formed in the even-numbered column more than the odd-numbered column, and the last bit of the even-numbered column is driven by the auxiliary transfer clock φT having a period of の of the vertical transfer clock φV. . Thereby, the transfer timing of the information charges from the storage unit 12 to the horizontal transfer unit 13 is shifted by a half of the horizontal scanning period between the vertical shift registers in the odd columns and the vertical shift registers in the even columns. The horizontal transfer unit 13 includes one column of horizontal shift registers. The horizontal shift register is divided into a plurality of bits corresponding to every two columns of the vertical shift register of the storage unit 12.
The information charge transferred from each vertical shift register is taken into each bit. A horizontal transfer clock φH synchronized with the horizontal scanning timing is applied to the horizontal shift register of the horizontal transfer unit 13, and the information charges transferred from the storage unit 12 to the horizontal transfer unit 13 are sequentially shifted in the horizontal direction every half row. Transfer and output. The output unit 14 includes a capacitor that receives information charges output from the horizontal shift register of the horizontal transfer unit 13, an output amplifier that extracts a change in the potential of the capacitor, and a reset transistor that discharges information charges accumulated in the capacitor. . A reset clock φR synchronized with the horizontal transfer clock φH is applied to the output unit 14, and the horizontal transfer unit 13
, And the information charges stored in the capacitor in bit units are sequentially discharged. As a result, the information charge transferred from the horizontal transfer unit 13 is converted into a voltage value in 1-bit units, and a video signal Y (t) corresponding to the information charge amount is output.

【0015】垂直転送クロックφVは、例えば、4相の
クロックφV1〜φV4からなり、水平同期信号HDに同期
した垂直走査の始まりのタイミングで蓄積部12の情報
電荷を1行分垂直方向へ転送する。このとき、奇数列の
垂直シフトレジスタでは、最終ビットの情報電荷が水平
転送部13の水平シフトレジスタへ転送されるが、奇数
列よりも1ビット多い偶数列の垂直シフトレジスタで
は、同一行の情報電荷が垂直シフトレジスタの最終ビッ
トに保持される。この垂直シフトレジスタの最終ビット
を駆動する補助転送クロックφTについては、例えば、
4相のクロッククロックφT1〜φT4からなり、垂直転送
クロックφVと合わせて水平走査の始まりで情報電荷を
垂直シフトレジスタの最終ビットに取り込んだ後、水平
走査期間の1/2の期間が経過したときに垂直シフトレ
ジスタの最終ビットから水平転送部の水平シフトレジス
タへ情報電荷を転送する。そして、水平転送クロックφ
Hは、例えば、2相のクロックφH1、φH2からなり、蓄
積部12の垂直シフトレジスタから水平転送部13の水
平シフトレジスタへ情報電荷が転送される毎に水平走査
の1/2の期間で1/2行分の情報電荷を出力部14へ
転送する。このようにして転送出力される情報電荷は、
各水平走査期間毎に水平走査期間の1/2の期間で同じ
色成分が連続することになる。例えば、奇数番目の水平
走査期間では、水平走査期間の前半で第1の色成分aを
表す情報電荷が連続し、後半で第2の色成分bを表す情
報電荷が連続して出力され、偶数番目の水平走査期間で
は、水平走査期間の前半で第3の色成分cを表す情報電
荷が連続し、後半で第4の色成分dを表す情報電荷が連
続して出力されるようになる。従って、出力部14から
出力される映像信号Y(t)は、各水平走査期間におい
て、水平走査期間の1/2の期間毎に単一の色成分を表
すことになり、映像信号Y(t)に対する信号処理では、
色成分の分離が容易にできるようになる。
The vertical transfer clock φV is composed of, for example, four-phase clocks φV1 to φV4, and transfers information charges in the storage section 12 in the vertical direction by one row at the start of vertical scanning synchronized with the horizontal synchronization signal HD. . At this time, information charges of the last bit are transferred to the horizontal shift register of the horizontal transfer unit 13 in the vertical shift registers of the odd columns, but in the vertical shift registers of the even columns which are one bit larger than the odd columns, the information charges of the same row are transferred. Charge is held in the last bit of the vertical shift register. Regarding the auxiliary transfer clock φT for driving the last bit of the vertical shift register, for example,
It consists of four-phase clock clocks φT1 to φT4, and when 1/2 of the horizontal scanning period has elapsed after the information charge is taken into the last bit of the vertical shift register at the beginning of horizontal scanning together with the vertical transfer clock φV The information charge is transferred from the last bit of the vertical shift register to the horizontal shift register of the horizontal transfer unit. Then, the horizontal transfer clock φ
H is composed of, for example, two-phase clocks φH1 and φH2. Each time information charges are transferred from the vertical shift register of the accumulation unit 12 to the horizontal shift register of the horizontal transfer unit 13, the H is 1 in a half period of the horizontal scanning. The information charges for / 2 rows are transferred to the output unit 14. The information charges transferred and output in this manner are:
For each horizontal scanning period, the same color component is continuous in a half of the horizontal scanning period. For example, in an odd-numbered horizontal scanning period, information charges representing the first color component a are continuously output in the first half of the horizontal scanning period, and information charges representing the second color component b are continuously output in the latter half of the horizontal scanning period. In the first horizontal scanning period, information charges representing the third color component c are continuous in the first half of the horizontal scanning period, and information charges representing the fourth color component d are continuously output in the second half. Therefore, the video signal Y (t) output from the output unit 14 represents a single color component every half of the horizontal scanning period in each horizontal scanning period, and the video signal Y (t) In signal processing for
The color components can be easily separated.

【0016】また、出力部14に印加されるリセットク
ロックφRを適当な間隔で間引くようにすれば、複数ビ
ット分の情報電荷を合成することが可能である。この場
合、水平走査期間の1/2の期間は、同一の色成分が連
続しているため、異なる色成分どうしが混合されること
はない。図3は、モザイク型のカラーフィルタの構成例
を示す平面図で、フレーム転送型のCCD固体撮像素子
の受光部を示す。そして、図4は、図3のX−X線の断
面図である。これらの図においては、1画素あたりに4
本の転送電極が配置される4相駆動のフルフレーム型C
CD固体撮像素子を示す。
If the reset clock φR applied to the output unit 14 is thinned out at appropriate intervals, it is possible to synthesize information charges for a plurality of bits. In this case, since the same color component is continuous during a half of the horizontal scanning period, different color components are not mixed. FIG. 3 is a plan view showing a configuration example of a mosaic type color filter, and shows a light receiving section of a frame transfer type CCD solid-state imaging device. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. In these figures, four pixels per pixel
Four-phase drive full frame type C in which four transfer electrodes are arranged
1 shows a CD solid-state imaging device.

【0017】P型のシリコン基板21の表面領域に、高
濃度のP型領域よりなる複数の分離領域22が互いに平
行に形成され、この分離領域22に挟まれた基板領域
に、N型の不純物が拡散されてチャネル領域23が形成
される。分離領域22及びチャネル領域23が形成され
たシリコン基板21上に、酸化膜24を介して、チャネ
ル領域23と交差するように複数の1層目の転送電極2
5及び2層目の転送電極26が互いに平行に配置され
る。また、光電変換によって生じる情報電荷を蓄積する
期間には、例えば、2層目の転送電極26の偶数番目の
電位を低くしてポテンシャルの障壁を形成し、1層目の
転送電極25及び2層目の転送電極26の奇数番目の電
位を高くしてポテンシャルの井戸を形成する。これによ
り、垂直方向に連続するチャネル領域23が2層目の転
送電極26の偶数番目で電気的に分離され、複数の受光
画素が形成される。そして、各転送電極25、26に
は、例えば4相のクロックパルスが与えられ、ポテンシ
ャルの井戸に蓄積された情報電荷がチャネル領域23に
沿って出力側へ順次転送される。ここで、各転送電極2
5、26は、1画素あたりにそれぞれ2本ずつ(計4
本)配置されており、各受光画素に蓄積される情報電荷
が、1画素毎に独立して転送される。
In the surface region of the P-type silicon substrate 21, a plurality of isolation regions 22 each composed of a high-concentration P-type region are formed in parallel with each other. Is diffused to form a channel region 23. On the silicon substrate 21 on which the isolation region 22 and the channel region 23 are formed, a plurality of first-layer transfer electrodes 2 are interposed with the channel region 23 via the oxide film 24.
The fifth and second transfer electrodes 26 are arranged in parallel with each other. In addition, during a period in which information charges generated by photoelectric conversion are accumulated, for example, the even-numbered potential of the second-layer transfer electrode 26 is lowered to form a potential barrier, and the first-layer transfer electrode 25 and the second-layer transfer electrode 25 are stacked. The odd-numbered potential of the eye transfer electrode 26 is raised to form a potential well. As a result, the channel region 23 that is continuous in the vertical direction is electrically separated by the even-numbered transfer electrodes 26 of the second layer, and a plurality of light receiving pixels are formed. Then, for example, a four-phase clock pulse is applied to each of the transfer electrodes 25 and 26, and information charges accumulated in the potential well are sequentially transferred to the output side along the channel region 23. Here, each transfer electrode 2
5 and 26 are two per pixel (4 in total).
The information charges accumulated in each light receiving pixel are independently transferred for each pixel.

【0018】各転送電極25、26を覆って形成される
カラーフィルタ27は、受光画素の各行に対応して複数
の領域に分割され、さらにチャネル領域23の2列毎に
対応して3つの領域に分割される。分離領域22を挟ん
で隣り合う2つの受光画素に跨る分割領域は、それぞれ
の受光画素の1/3に対応し、その両側に隣接する分割
領域は、各受光画素の2/3に対応する。これらの分割
領域には、Ye(イエロー)、Cy(シアン)及びG
(グリーン)の各成分が所定の順序で割り当てられる。
各分割領域に対する色成分の割り当ての順序は、各行で
一致しているが、偶数行と奇数行とで行方向に1領域分
ずれている。
The color filter 27 formed to cover each of the transfer electrodes 25 and 26 is divided into a plurality of regions corresponding to each row of the light receiving pixels, and three regions corresponding to two columns of the channel region 23. Is divided into A divided region extending over two light receiving pixels adjacent to each other across the separation region 22 corresponds to 1 / of each light receiving pixel, and divided regions adjacent on both sides thereof correspond to / of each light receiving pixel. These divided areas include Ye (yellow), Cy (cyan) and G
(Green) components are assigned in a predetermined order.
The order of assigning color components to each divided region is the same in each row, but is shifted by one region in the row direction between the even rows and the odd rows.

【0019】ところで、G成分のフィルタは、Ye成分
のフィルタとCy成分のフィルタとを重ね合わせて構成
できる。このため、Yeフィルタとなる1層目の着色層
28をYe成分及びG成分が割り当てられる分割領域に
配置し、Cyフィルタとなる2層目の着色層29をCy
成分及びG成分が割り当てられる分割領域に配置してカ
ラーフィルタ27を構成する。これにより、1層目の着
色層28のみを配置した分割領域がYe成分、2層目の
着色層29のみを配置した分割領域がCy成分にそれぞ
れ対応付けられ、1層目の着色層28と2層目の着色層
29とを重ねて配置した分割領域がG成分に対応付けら
れる。
Incidentally, the G component filter can be constructed by superposing a Ye component filter and a Cy component filter. For this reason, the first colored layer 28 serving as the Ye filter is arranged in the divided region to which the Ye component and the G component are assigned, and the second colored layer 29 serving as the Cy filter is provided as the Cy filter.
The color filter 27 is configured by arranging the components and the G component in the divided areas to which the components are assigned. Thus, the divided region in which only the first colored layer 28 is disposed is associated with the Ye component, and the divided region in which only the second colored layer 29 is disposed is associated with the Cy component. The divided region in which the second colored layer 29 is arranged so as to overlap is associated with the G component.

【0020】以上のカラーフィルタ27においては、4
つの色成分a、b、c及びdを、それぞれ、 a=2Cy+Ye b=2G+Ye c=2G+Cy d=2Ye+Cy と表すことができる。そして、このような色成分a、
b、c及びdの構成によれば、各行毎で互いの色成分の
差から、 |a−b|=(2Cy+Ye)−(2G+Ye) =2Cy−2G =2B |c−d|=(2Ye+Cy)−(2G+Cy) =2Ye−2G =2R としてB(ブルー)成分及びR(レッド)成分を得るこ
とができる。また、各行毎に色成分を合成することによ
り、 a+b=(2Cy+Ye)+(2G+Ye) =2R+6G+2B c+d=(2G+Cy)+(2Ye+Cy) =2R+6G+2B となり、各行毎に等しい信号を得ることができ、この信
号を輝度信号として用いることができるようになる。こ
の場合の輝度信号については、本来の輝度信号には一致
しないが、所定の規格に従う割合に近い割合で各成分が
合成されているため、実用上は問題ない。
In the above color filter 27, 4
The two color components a, b, c and d can be expressed as follows: a = 2Cy + Ye b = 2G + Yec = 2G + Cyd = 2Ye + Cy. And such a color component a,
According to the configurations of b, c, and d, from the difference between the color components of each row, | ab | = (2Cy + Ye) − (2G + Ye) = 2Cy−2G = 2B | cd | = (2Ye + Cy) Assuming that-(2G + Cy) = 2Ye-2G = 2R, a B (blue) component and an R (red) component can be obtained. Also, by combining the color components for each row, a + b = (2Cy + Ye) + (2G + Ye) = 2R + 6G + 2B c + d = (2G + Cy) + (2Ye + Cy) = 2R + 6G + 2B, and an equal signal can be obtained for each row. Can be used as a luminance signal. Although the luminance signal in this case does not match the original luminance signal, there is no problem in practical use because each component is synthesized at a rate close to the rate conforming to a predetermined standard.

【0021】図5は、本発明の固体撮像素子の駆動方法
を採用した撮像装置の構成を示すブロック図であり、図
6は、その動作タイミング図である。固体撮像素子31
は、図1と同一の構成であり、モザイク型のカラーフィ
ルタが装着された撮像部31a、偶数列の垂直シフトレ
ジスタが奇数列の垂直シフトレジスタよりも出力側で1
ビット多く形成される出力部31b、出力部31bの垂
直シフトレジスタの2列毎に水平シフトレジスタの各ビ
ットが対応付けられた水平転送部31c及び映像信号Y
1(t)を取り出す出力部31dよりなる。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an image pickup apparatus employing the driving method of the solid-state image pickup device of the present invention, and FIG. 6 is an operation timing chart thereof. Solid-state image sensor 31
Has the same configuration as that of FIG. 1, and the imaging unit 31 a equipped with a mosaic type color filter, the even-numbered column vertical shift register is one output side more than the odd-numbered column vertical shift register.
The output unit 31b formed with more bits, the horizontal transfer unit 31c in which each bit of the horizontal shift register is associated with every two columns of the vertical shift register of the output unit 31b, and the video signal Y
An output unit 31d for extracting 1 (t) is provided.

【0022】フレーム転送クロック発生回路32は、垂
直走査のタイミングに同期して発生するフレーム転送ク
ロックφFを固体撮像素子31の撮像部31aに供給
し、撮像部31aの情報電荷を1画面毎に蓄積部1bヘ
転送する。垂直転送クロック発生回路33は、垂直転送
クロックφVを蓄積部1bに供給し、撮像部31aから
転送される情報電荷を蓄積部31bに取り込むと共に、
取り込んだ情報電荷を1行毎に垂直方向へ転送する。こ
のとき、蓄積部31bにおいては、偶数列の垂直シフト
レジスタが奇数列の垂直シフトレジスタよりも出力側で
1ビット多く形成されており、奇数列の垂直シフトレジ
スタでは、最終ビットの情報電荷が水平転送部31cの
水平シフトレジスタへ転送され、偶数列の垂直シフトレ
ジスタでは、同一行の情報電荷がその垂直シフトレジス
タの最終ビットに保持される。補助転送クロック発生回
路34は、蓄積部31bの偶数列の垂直シフトレジスタ
の最終ビットに対して補助転送クロックφTを供給し、
この最終ビットに取り込まれた情報電荷を奇数列の垂直
シフトレジスタの転送タイミングに対して水平走査期間
の1/2の期間遅れたタイミングで水平転送部31cの
水平シフトレジスタへ転送する。水平転送クロック発生
回路35は、水平走査のタイミングに同期して発生する
水平転送クロックφHを水平転送部31cに供給し、蓄
積部31bから転送された情報電荷を出力部31dへ転
送出力する。タイミング制御回路36は、基準クロック
CKに基づいて垂直走査及び水平走査の各タイミングを
決定し、各クロック発生回路32、33、34、35の
動作タイミングを制御する。これにより、撮像部31a
に発生した情報電荷は、垂直走査期間の始まりのタイミ
ングで1画面単位で蓄積部31bへ転送されて蓄積さ
れ、この蓄積部31bから水平走査期間の始まりのタイ
ミングで1行単位で水平転送部31cへ転送される。そ
して、その転送過程で、奇数列の受光画素から読み出さ
れた情報電荷と偶数列の受光画素から読み出された情報
電荷とが振り分けられ、同一の色成分を表す情報電荷が
水平走査期間の1/2の期間毎に連続して出力部31d
へ転送される。
The frame transfer clock generation circuit 32 supplies a frame transfer clock φF generated in synchronization with the vertical scanning timing to the imaging section 31a of the solid-state imaging device 31, and accumulates information charges of the imaging section 31a for each screen. Transfer to section 1b. The vertical transfer clock generation circuit 33 supplies the vertical transfer clock φV to the storage unit 1b, takes in the information charges transferred from the imaging unit 31a into the storage unit 31b,
The acquired information charges are transferred in the vertical direction for each row. At this time, in the accumulation unit 31b, the vertical shift registers of the even columns are formed one bit more on the output side than the vertical shift registers of the odd columns. In the vertical shift registers of the odd columns, the information charges of the last bit are horizontal. The information charges are transferred to the horizontal shift register of the transfer unit 31c, and in the vertical shift registers of the even columns, the information charges of the same row are held in the last bit of the vertical shift register. The auxiliary transfer clock generation circuit 34 supplies the auxiliary transfer clock φT to the last bit of the vertical shift register in the even column of the storage unit 31b,
The information charges captured in the last bit are transferred to the horizontal shift register of the horizontal transfer unit 31c at a timing delayed by a half of the horizontal scanning period with respect to the transfer timing of the vertical shift registers in the odd columns. The horizontal transfer clock generation circuit 35 supplies the horizontal transfer clock φH generated in synchronization with the horizontal scanning timing to the horizontal transfer unit 31c, and transfers and outputs the information charges transferred from the storage unit 31b to the output unit 31d. The timing control circuit 36 determines each timing of vertical scanning and horizontal scanning based on the reference clock CK, and controls the operation timing of each clock generation circuit 32, 33, 34, 35. Thereby, the imaging unit 31a
Is transferred to the storage section 31b in units of one screen at the start of the vertical scanning period and is stored therein, and the horizontal transfer section 31c is transferred from the storage section 31b in units of one row at the start of the horizontal scanning period. Transferred to In the transfer process, the information charges read from the odd-numbered columns of light-receiving pixels and the information charges read from the even-numbered columns of light-receiving pixels are separated, and the information charges representing the same color component are separated during the horizontal scanning period. Output unit 31d continuously for every 1/2 period
Transferred to

【0023】リセットクロック発生回路37は、水平転
送クロック発生回路35に同期して水平転送クロックφ
Hと同一周期のリセットクロックφR1を発生する。分周
回路38は、リセットクロックφR1を1/nに分周し、
水平転送クロックφHのn倍の周期を有するリセットク
ロックφR2を発生して固体撮像素子31の出力部31d
に供給する。これにより、出力部31dでの情報電荷の
排出動作が、水平転送部31cの転送動作のn倍の周期
となり、出力部31dにはn画素分の情報電荷が蓄積さ
れる。これにより、出力部31dから出力される映像信
号Y1(t)は、水平転送クロックφHの周期のn倍の期間
同一レベルを示すことになるが、1画素分の情報電荷量
が少ないときでも十分なレベルを得ることができる。
The reset clock generation circuit 37 synchronizes with the horizontal transfer clock generation circuit 35 to generate a horizontal transfer clock φ.
A reset clock φR1 having the same cycle as H is generated. The frequency divider 38 divides the reset clock φR1 by 1 / n,
A reset clock .phi.R2 having a period n times as long as the horizontal transfer clock .phi.
To supply. Thus, the operation of discharging the information charges in the output unit 31d has a cycle n times as long as the transfer operation of the horizontal transfer unit 31c, and the information charges for n pixels are accumulated in the output unit 31d. As a result, the video signal Y1 (t) output from the output unit 31d has the same level for n times the period of the horizontal transfer clock φH, but is sufficient even when the information charge amount for one pixel is small. Level can be obtained.

【0024】サンプルリング回路39は、映像信号Y1
(t)を取り込んでサンプリングクロックφS2に従うタイ
ミングでサンプリングし、映像信号Y2(t)として出力す
る。サンプリングクロック発生回路40は、リセットク
ロック発生回路37と同様に、水平転送クロック発生回
路35に同期して水平転送クロックφHと同一周期のサ
ンプリングクロックφS1を発生する。分周回路41は、
分周回路38と同様に、サンプリングクロックφS1を1
/nに分周し、リセットクロックφR2と同一の周期を有
するサンプリングクロックφS2を発生してサンプリング
回路39に供給する。尚、サンプリングクロックφS2の
位相は、図7のサンプリングクロックφSと同様に、映
像信号Y1(t)の信号レベルが出力される期間に一致する
ように設定される。
The sampling circuit 39 outputs the video signal Y1
(t) is taken in, sampled at a timing according to the sampling clock φS2, and output as a video signal Y2 (t). The sampling clock generation circuit 40 generates a sampling clock φS1 having the same cycle as the horizontal transfer clock φH in synchronization with the horizontal transfer clock generation circuit 35, similarly to the reset clock generation circuit 37. The dividing circuit 41
Similarly to the frequency dividing circuit 38, the sampling clock φS1 is set to 1
/ N, generates a sampling clock φS2 having the same cycle as the reset clock φR2, and supplies it to the sampling circuit 39. Note that the phase of the sampling clock φS2 is set so as to coincide with the period during which the signal level of the video signal Y1 (t) is output, similarly to the sampling clock φS in FIG.

【0025】ここで、各分周回路38、41でのリセッ
トクロックφR1及びサンプリングクロックφS1に対する
分周動作は、垂直走査期間(1フィールド)毎に反転す
るフィールド識別信号FDに応答して、各垂直走査期間
で水平転送クロックφHの1周期分ずれたタイミングに
設定される。例えば、リセットクロックφR1及びサンプ
リングクロックφS1を1/2に分周して出力部31dで
2画素分の情報電荷を合成する場合、奇数フィールド
(ODD)では、水平走査信号HDの立ち上がりで各分
周回路38、41をリセットし、偶数フィールド(EV
EN)では、水平走査信号HDの立ち上がりから水平転
送クロックφHの1周期分遅れて分周回路12をリセッ
トするように構成される。これにより、リセットクロッ
クφR2は、図6に示すように、奇数フィールドと偶数フ
ィールドとで互いに1周期ずれて設定される。従って、
出力部31dでの情報電荷の排出動作が水平転送部31
cの転送動作に対してフィールド毎に水平転送クロック
φHの1周期ずれ、出力部31dにおいて合成される受
光画素の組み合わせがフィールド毎に反転することにな
る。このように、受光画素の情報電荷を合成するタイミ
ングをフィールド毎に反転させるようにすれば、固体撮
像素子31が水平方向に疑似的にインタレース走査され
ることになり、2画素の情報電荷の合成による水平方向
の解像度の低下を抑圧することができる。
Here, the frequency dividing operation of each of the frequency dividing circuits 38 and 41 with respect to the reset clock φR1 and the sampling clock φS1 is performed in response to the field identification signal FD which is inverted every vertical scanning period (one field). The timing is set to be shifted by one cycle of the horizontal transfer clock φH in the scanning period. For example, when the reset clock φR1 and the sampling clock φS1 are frequency-divided by し て to synthesize information charges for two pixels at the output unit 31d, in the odd field (ODD), each frequency division is performed at the rising edge of the horizontal scanning signal HD. The circuits 38 and 41 are reset, and the even field (EV)
EN), the frequency divider 12 is reset with a delay of one cycle of the horizontal transfer clock φH from the rise of the horizontal scanning signal HD. Thus, the reset clock φR2 is set to be shifted by one cycle between the odd field and the even field as shown in FIG. Therefore,
The discharge operation of the information charges in the output unit 31d is performed by the horizontal transfer unit 31.
One cycle of the horizontal transfer clock φH is shifted for each field with respect to the transfer operation c, and the combination of the light receiving pixels synthesized in the output unit 31d is inverted for each field. As described above, if the timing of synthesizing the information charges of the light receiving pixels is reversed for each field, the solid-state imaging device 31 is pseudo-interlacedly scanned in the horizontal direction, and the information charges of the two pixels are interlaced. It is possible to suppress a decrease in resolution in the horizontal direction due to the combination.

【0026】ところで、出力部31dにおいて合成され
る画素の組み合わせを反転する周期は、垂直走査期間単
位で行うほかに、水平走査期間単位で行うことも可能で
ある。この場合、各分周回路38、41におけるリセッ
トクロックφR1及びサンプリングクロックφS1に対する
分周動作が、水平走査期間毎に水平転送クロックφHの
1周期だけずれて設定される。
The cycle of inverting the combination of pixels synthesized in the output section 31d can be performed in units of vertical scanning periods or in units of horizontal scanning periods. In this case, the frequency division operation for the reset clock φR1 and the sampling clock φS1 in each of the frequency division circuits 38 and 41 is set to be shifted by one period of the horizontal transfer clock φH for each horizontal scanning period.

【0027】以上の実施例においては、蓄積部31bの
偶数列の垂直シフトレジスタのビット数を奇数列に対し
て1ビット多くすることで、奇数列と偶数列との情報電
荷の振り分けを行うようしているが、水平転送部31c
への情報電荷の取り込みを制御するようにして情報電荷
を振り分けるようにしてもよい。さらに、蓄積部31b
の垂直シフトレジスタの出力側に奇数列と偶数列とで位
置が反転する一対の出力制御を設け、この出力制御電極
の操作によって情報電荷を振り分けるようにすることも
可能である。
In the above embodiment, by increasing the number of bits of the vertical shift register of the even column of the storage section 31b by one bit with respect to the odd column, the information charges of the odd column and the even column are distributed. The horizontal transfer unit 31c
The information charges may be distributed by controlling the incorporation of the information charges into the information charges. Further, the storage unit 31b
It is also possible to provide a pair of output controls in which the positions of the odd and even columns are inverted on the output side of the vertical shift register, and distribute the information charges by operating the output control electrodes.

【0028】また、本実施例においては、フレーム転送
型の固体撮像素子を例示しているが、インターライン型
あるいはフレームインターライン型の固体撮像素子につ
いても同様に適用可能である。
In this embodiment, a frame transfer type solid-state image pickup device is exemplified. However, the present invention can be similarly applied to an interline type or frame interline type solid state image pickup device.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明によれば、行列配置される受光画
素がそれぞれ特定の色成分に対応付けられたカラー撮像
用の固体撮像素子において、同一の色成分を表す情報電
荷を1/2行単位でまとめて取り出すようにすることが
できる。このため、映像信号の処理過程で、色成分の分
離が容易になり、信号処理回路の構成を簡略化すること
ができる。
According to the present invention, in a solid-state image pickup device for color imaging in which light-receiving pixels arranged in a matrix are respectively associated with specific color components, information charges representing the same color component are halved. It can be taken out in units. Therefore, in the process of processing the video signal, the color components can be easily separated, and the configuration of the signal processing circuit can be simplified.

【0030】また、同一の色成分を表す情報電荷が連続
して出力されるため、複数の画素の情報電荷を容易に合
成することができ、被写体の輝度が低く、受光画素に蓄
積される情報電荷が少ない場合でも、十分なレベルの映
像信号を取り出すことができるようになる。さらに、情
報電荷を合成する受光画素の組み合わせを垂直走査期間
毎、あるいは水平走査期間毎に反転させて疑似的にイン
ターレース走査するようにすれば、情報電荷の合成によ
る解像度の低下を抑圧することができる。
Further, since information charges representing the same color component are continuously output, information charges of a plurality of pixels can be easily synthesized, the luminance of the subject is low, and the information stored in the light receiving pixels is low. Even when the charge is small, a video signal of a sufficient level can be taken out. Furthermore, if the combination of the light receiving pixels for synthesizing the information charges is inverted every vertical scanning period or every horizontal scanning period so as to perform pseudo interlaced scanning, it is possible to suppress a decrease in resolution due to the synthesis of the information charges. it can.

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

【図1】本発明の固体撮像素子の構成を示す平面図であ
る。
FIG. 1 is a plan view illustrating a configuration of a solid-state imaging device of the present invention.

【図2】本発明の固体撮像素子を駆動するクロックのタ
イミング図である。
FIG. 2 is a timing chart of a clock for driving the solid-state imaging device of the present invention.

【図3】本発明の固体撮像素子に用いるカラーフィルタ
の構成例を示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view illustrating a configuration example of a color filter used in the solid-state imaging device of the present invention.

【図4】図3のX−X線の断面構造を示す断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view showing a sectional structure taken along line XX of FIG. 3;

【図5】本発明の固体撮像素子の駆動方法を採用した撮
像装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus that employs a method for driving a solid-state imaging device according to the present invention.

【図6】本発明の固体撮像素子の駆動方法を説明するタ
イミング図である。
FIG. 6 is a timing chart illustrating a method for driving a solid-state imaging device according to the present invention.

【図7】従来の固体撮像装置の構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional solid-state imaging device.

【図8】従来の固体撮像素子の動作を説明するタイミン
グ図である。
FIG. 8 is a timing chart for explaining the operation of a conventional solid-state imaging device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、31 固体撮像素子 1a、11、31a 撮像部 1b、12、31b 蓄積部 1c、13、31c 水平転送部 1d、14、31d 出力部 2、32 フレーム転送クロック発生回路 3、33 垂直転送クロック発生回路 4、35 水平転送クロック発生回路 5、36 タイミング制御回路 6、37 リセットクロック発生回路 7、39 サンプリング回路 8、40 サンプリングクロック発生回路 21 シリコン基板 22 分離領域 23 チャンネル領域 24 酸化膜 25、26 転送電極 27 カラーフィルタ 28、29 着色層 35 補助転送クロック発生回路 38、41 分周回路 1, 31 solid-state imaging device 1a, 11, 31a imaging unit 1b, 12, 31b storage unit 1c, 13, 31c horizontal transfer unit 1d, 14, 31d output unit 2, 32 frame transfer clock generation circuit 3, 33 vertical transfer clock generation Circuit 4, 35 Horizontal transfer clock generation circuit 5, 36 Timing control circuit 6, 37 Reset clock generation circuit 7, 39 Sampling circuit 8, 40 Sampling clock generation circuit 21 Silicon substrate 22 Separation region 23 Channel region 24 Oxide film 25, 26 Transfer Electrode 27 Color filter 28, 29 Color layer 35 Auxiliary transfer clock generation circuit 38, 41 Frequency dividing circuit

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 行方向及び列方向に配置され、受光した
光に応答して情報電荷を発生する複数の受光画素と、こ
の受光画素の各列に対応して配置され、各受光画素に発
生する情報電荷を受けて垂直方向に転送する複数の垂直
シフトレジスタと、各ビットに上記複数の垂直シフトレ
ジスタの各出力を受け、上記複数の垂直シフトレジスタ
から出力される情報電荷を水平方向に転送する水平シフ
トレジスタと、この水平シフトレジスタから出力される
情報電荷をビット単位で蓄積し、電荷量に対応した電圧
値を出力する出力部と、上記複数の受光画素を被って配
置され、上記複数の受光画素の各行で奇数列に対して第
1の色成分を与え、偶数列に対して第2の色成分を与え
るカラーフィルタと、を備え、上記複数の垂直シフトレ
ジスタは、偶数列が奇数列に対して遅れたタイミングで
上記情報電荷を上記水平シフトレジスタへ出力すること
を特徴とする固体撮像素子。
1. A plurality of light receiving pixels which are arranged in a row direction and a column direction and generate information charges in response to received light, are arranged corresponding to each column of the light receiving pixels, and are generated in each light receiving pixel. A plurality of vertical shift registers for receiving information charges to be transferred in the vertical direction, and receiving each output of the plurality of vertical shift registers for each bit, and horizontally transferring information charges output from the plurality of vertical shift registers. A horizontal shift register, an output unit that accumulates information charges output from the horizontal shift register in bit units and outputs a voltage value corresponding to the charge amount, And a color filter that provides a first color component to odd columns and a second color component to even columns in each row of the light receiving pixels. A solid-state imaging device, wherein the information charge is output to the horizontal shift register at a timing delayed with respect to an odd column.
【請求項2】 行方向及び列方向に配置され、受光した
光に応答して情報電荷を発生する複数の受光画素と、こ
の受光画素の各列に対応して配置され、各受光画素に発
生する情報電荷を受けて垂直方向に転送する複数の垂直
シフトレジスタと、各ビットに上記複数の垂直シフトレ
ジスタの各出力を受け、上記複数の垂直シフトレジスタ
から出力される情報電荷を水平方向に転送する水平シフ
トレジスタと、この水平シフトレジスタから出力される
情報電荷をビット単位で蓄積し、電荷量に対応した電圧
値を出力する出力部と、上記複数の受光画素を被って配
置され、上記複数の受光画素の奇数行では、奇数列に対
して第1の色成分を与えて偶数列に対して第2の色成分
を与え、偶数行では、奇数列に対して第3の色成分を与
えて偶数列に対して第4の色成分を与えるカラーフィル
タと、を備え、上記複数の垂直シフトレジスタは、偶数
列が奇数列に対して遅れたタイミングで上記情報電荷を
上記水平シフトレジスタへ出力することを特徴とする固
体撮像素子。
2. A light receiving device which is arranged in a row direction and a column direction and receives light.
A plurality of light-receiving pixels that generate information charges in response to light;
Are arranged corresponding to each column of light receiving pixels of
Multiple verticals that receive generated information charges and transfer them vertically
A shift register and the plurality of vertical shift registers described above for each bit.
Receiving the output of each of the plurality of vertical shift registers
Horizontal shift of information charges output from the
Output from the horizontal shift register
Information charges are stored in bit units, and the voltage corresponding to the charge amount
An output section for outputting a value, and
The odd rows of the plurality of light receiving pixels correspond to the odd columns.
To provide a first color component and to apply a second color component to the even columns.
In the even rows, the third color component is given to the odd columns.
Color filter that provides a fourth color component for even columns
And wherein the plurality of vertical shift registers have an even number
The above information charge is generated at a timing when the row is delayed with respect to the odd row.
Output to the horizontal shift register.
Body imaging device.
【請求項3】 行方向及び列方向に配置され、各行で奇
数列に対して第1の色成分が与えられて偶数列に対して
第2の色成分が与えられる複数の受光画素を備え、受光
画素の各列に対応して配置される複数の垂直シフトレジ
スタに各受光画素に発生する情報電荷を受けて垂直方向
に転送し、各垂直シフトレジスタから出力される情報電
荷を水平シフトレジスタの各ビットに受けて水平方向に
転送出力すると共に、水平シフトレジスタから出力され
る情報電荷をビット単位で出力部に蓄積して情報電荷量
に対応した電圧値を取り出す固体撮像素子の駆動方法に
おいて、上記複数の垂直シフトレジスタでは、奇数列か
ら1行分の情報電荷を上記水平シフトレジスタへ転送
し、続いて上記水平シフトレジスタから出力部へ転送し
た後、偶数列から1行分の情報電荷を上記水平シフトレ
ジスタへ転送し、続いて上記水平シフトレジスタから出
力部へ転送すると共に、上記出力部では、複数ビット分
の情報電荷を合成して電圧値を取り出すことを特徴とす
る固体撮像素子の駆動方法。
3. A plurality of light receiving pixels which are arranged in a row direction and a column direction, and each row is provided with a first color component for odd columns and a second color component for even columns, The information charges generated in each light receiving pixel are transferred to a plurality of vertical shift registers arranged corresponding to each column of the light receiving pixels in the vertical direction, and the information charges output from each vertical shift register are transferred to the horizontal shift register. A method for driving a solid-state imaging device that receives each bit, transfers and outputs in the horizontal direction, and accumulates information charges output from the horizontal shift register in an output unit in bit units to extract a voltage value corresponding to the information charge amount. In the plurality of vertical shift registers, information charges for one row from an odd column are transferred to the horizontal shift register, and then transferred from the horizontal shift register to an output unit. Transfer the information charge to the horizontal shift register, and subsequently transfer the information charge from the horizontal shift register to the output unit, and combine the information charges for a plurality of bits to extract the voltage value at the output unit. Of driving a solid-state imaging device.
【請求項4】 上記水平シフトレジスタから転送される
情報電荷を上記出力部で合成するタイミングが、垂直走
査期間毎に上記水平シフトレジスタの転送動作の1周期
ずれることを特徴とする請求項3記載の固体撮像素子の
駆動方法。
4. The timing of synthesizing information charges transferred from the horizontal shift register at the output unit is shifted by one cycle of the transfer operation of the horizontal shift register every vertical scanning period. Driving method of the solid-state imaging device.
【請求項5】 上記水平シフトレジスタから転送される
情報電荷を上記出力部で合成するタイミングが、水平走
査期間毎に上記水平シフトレジスタの転送動作の1周期
ずれることを特徴とする請求項3記載の固体撮像素子の
駆動方法。
5. The timing of synthesizing the information charges transferred from the horizontal shift register at the output unit is shifted by one cycle of the transfer operation of the horizontal shift register every horizontal scanning period. Driving method of the solid-state imaging device.
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