JP3846707B2

JP3846707B2 - Method for driving solid-state imaging device and camera

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Publication number: JP3846707B2
Application number: JP2002004794A
Authority: JP
Inventors: 繁行立木
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-01-11
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2022-01-11
Also published as: JP2003209748A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固体撮像装置の駆動方法およびカメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ビデオカメラやデジタルスチルカメラはその小型、軽量などの使い易さと高画質化により成長を続けている。その中でもカメラの高機能化に対する要望が高まっており、新しい機能が実現できる固体撮像装置の駆動方法が差別化のキーポイントとなっている。
【０００３】
以下、固体撮像装置を用いたカメラの概略図を用いて従来の固体撮像装置の駆動方法について説明する。
【０００４】
図３に固体撮像装置を用いたカメラの概略構成を示す。図３において、１は固体撮像装置、２は駆動信号発生回路、３は垂直ドライバ、４は相関二重サンプリング回路、５は前処理回路、６はＡＤコンバータ、７はデジタル映像信号処理回路、８は制御装置、９は光学部をそれぞれ示す。
【０００５】
光学部９は入射する光信号を機械的に遮断するメカニカルシャッタ機構を持つレンズで構成されており、固体撮像装置１の受光領域内に光信号を集光させ結像させる。固体撮像装置１は駆動信号発生回路２から出力するφH1，φH2及びφRからなる水平転送信号及び垂直ドライバ３によりパルス電圧をレベルシフトされたφV1a，φV1b，φV2，φV3a，φV3b及びφV4の垂直転送信号などの駆動信号により駆動され、固体撮像装置出力信号を出力する。φSubは光電変換素子に蓄積される電荷を基板方向へ排出する不要電荷排出信号である。また、駆動信号発生回路２から垂直ドライバ３へ出力されるV1,2,3,4は垂直転送信号、CH1,2,3,4は電荷読み出し信号であり、垂直ドライバ３により極性を反転され、かつパルス電圧をレベルシフトされる。このとき、φV1aがV1とCH3、φV1bがV1とCH1，φV2がV2、φV3aがV3とCH4、φV3bがV3とCH2、φV4がV4という組み合わせによってドライブされる。また、駆動信号発生回路２から出力されるSubは不要電荷排出信号であり、垂直ドライバ３により極性を反転され、かつパルス電圧をレベルシフトされてφSubの不要電荷排出信号として出力される。以上のように、駆動信号発生回路２から出力される信号(V1,2,3,4、CH1,2,3,4およびはSub)はロジックレベル(例えば3.3Ｖ)であるので、垂直ドライバ３により高電圧にレベルシフトされる。なお、φH1，φH2及びφRは直接駆動可能な信号である。
【０００６】
ここで固体撮像装置１の概略構成を図４に示しておく。図４において、４１は光電変換部を構成する光電変換素子であるフォトダイオード、４２は垂直転送信号により駆動され、フォトダイオード４１に蓄積された信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤ（垂直転送部）、４３は水平転送信号により駆動され、垂直ＣＣＤ４２から転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤ（水平転送部）、４４は水平ＣＣＤ４３から転送されてきた信号電荷を電圧または電流に変換して固体撮像装置出力信号を出力する信号電荷検出出力部である。
【０００７】
相関二重サンプリング回路４では入力した固体撮像装置出力信号に含まれるリセットノイズを駆動信号発生回路２から出力する相関二重サンプリング回路用サンプリング信号により低減させ、差動増幅回路によって正論理に極性を反転させて出力する。前処理回路５では入力した相関二重サンプリング回路出力信号のゲイン及び出力ＤＣレベルを設定して出力する。ＡＤコンバータ６では入力した前処理回路出力信号を駆動信号発生回路２から出力するＡＤコンバータ用サンプリング信号によりサンプリングしてデジタル信号化する。最後にデジタル映像信号処理回路７ではこのデジタル信号化された固体撮像装置出力信号を輝度信号処理及び色信号処理などの信号処理した後、映像信号として出力する。制御装置８は、駆動信号発生回路２から出力される固体撮像装置１の駆動信号のタイミング制御、光学部９を構成するメカニカルシャッタの開閉シーケンスのタイミング制御を行う。
【０００８】
次に、以上のように構成された固体撮像装置を用いたカメラのカメラシーケンスについて説明する。
【０００９】
図５に従来の固体撮像装置を用いたカメラの駆動信号タイミング及びカメラシーケンスの概略を示す。
【００１０】
ここでは例として、φV1a，φV1b，φV2，φV3a，φV3b及びφV4の垂直転送信号により駆動される垂直４相転送方式でインターレーススキャン方式の固体撮像装置について説明する。すなわち、図４において、垂直ＣＣＤ４２のＶ１ａ，Ｖ１ｂ，Ｖ２，Ｖ３ａ，Ｖ３ｂ，Ｖ４の部分は、それぞれφV1a，φV1b，φV2，φV3a，φV3b，φV4の垂直転送信号により駆動される。
【００１１】
図５において、ＶＤは制御装置８から出力される駆動信号タイミング及びカメラシーケンスの同期信号となる垂直同期信号、φV1a，φV1b，φV2，φV3a，φV3b及びφV4は駆動信号発生回路２から出力される固体撮像装置１を駆動する垂直転送信号であり、φV1a，φV1b，φV3a及びφV3bは光電変換素子（フォトダイオード４１）に蓄積された信号電荷を垂直転送部へ読み出す電荷読み出し信号を重畳している。φSubは駆動信号発生回路２から出力される固体撮像装置１を構成する光電変換素子に蓄積される電荷を基板方向へ排出し光電変換素子の蓄積時間を制御する不要電荷排出信号、ＭＳは制御装置８から出力される光学部９のメカニカルシャッタの開閉を制御するメカニカルシャッタ信号をそれぞれ示す。CCDoutは固体撮像装置１から出力される固体撮像装置出力信号で信号が大きくなる程、マイナス方向へ大きくなる負論理出力である。
【００１２】
図５に示す通り、固体撮像装置を用いたカメラのカメラシーケンスは、制御装置８から出力される垂直同期信号ＶＤを同期信号として、固体撮像装置１を構成する光電変換素子の電気信号を垂直方向にライン間引きして出力し、フレームレートを上げることにより簡易動画を実現する駆動方法である倍速モニタモードと、固体撮像装置１を構成する光電変換素子の電気信号を全ライン出力し、１フレームの静止画を実現する駆動方法であるフレームモードの組み合わせにより動作している。
【００１３】
次に、倍速モニタモード駆動時及びフレームモード駆動時の固体撮像装置を構成する光電変換素子に蓄積される電荷の蓄積時間について説明する。
【００１４】
第１に、倍速モニタモードでの固体撮像装置を構成する光電変換素子に蓄積される電荷の蓄積時間について説明する。なお、倍速モニタモード時には、φV1a，φV3aに重畳された電荷読み出し信号によって、図４では、４，９，１４の番号が付されたフォトダイオード４１の信号電荷が読み出される。
【００１５】
図５に示すＡ，Ｂ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉの期間が倍速モニタモードにおける電荷蓄積時間である。基本的には垂直同期信号ＶＤの周期が蓄積時間であるが、光電変換素子に蓄積される電荷を基板方向へ排出する不要電荷排出信号φSubを固体撮像装置に入力することにより、電荷蓄積時間を制御することが可能である。つまり、垂直同期信号期間内で不要電荷排出信号φSubの固体撮像装置への入力が終了した時刻から垂直転送信号φV1a及びφV3aの電荷読み出し信号により光電変換素子に蓄積される電荷が読み出されるまでの時間が倍速モニタモード時の電荷蓄積時間となる。
【００１６】
第２に、フレームモードでの固体撮像装置を構成する光電変換素子に蓄積される電荷の蓄積時間について説明する。
【００１７】
図５に示すＣの期間がフレームモードにおける電荷蓄積時間である。基本的には倍速モニタモードと同様で、垂直同期信号期間内で不要電荷排出信号φSubの固体撮像装置への入力が終了した時刻から垂直転送信号φV1a，φV1b，φV3a及びφV3bの電荷読み出し信号により光電変換素子に蓄積される電荷が読み出されるまでの時間がフレームモードの蓄積時間となる。しかしながら、奇数フィールドと偶数フィールドの２つのフィールドから1フレームを構成するインターレーススキャン方式のＣＣＤでは、奇数フィールドと偶数フィールドとも同一時刻の信号を得るために、固体撮像装置を構成する光電変換素子へ入射する光信号を機械的に遮断するメカニカルシャッタを用いることが一般的となっている。従って、垂直同期信号期間内で不要電荷排出信号φSubの固体撮像装置への入力が終了した時刻から、制御装置から出力される光学部のメカニカルシャッタの開閉を制御するメカニカルシャッタ信号ＭＳによりメカニカルシャッタが閉じるまでの時間（電子シャッタとレンズクローズにより設定される時間）、すなわちＣがフレームモード時の電荷蓄積時間となる。
【００１８】
次に、図５を用いて、フレームモード駆動時の固体撮像装置の駆動方法について説明する。
【００１９】
固体撮像装置を用いたカメラの駆動信号タイミング及びカメラシーケンスは、奇数フィールドに対応する光電変換素子に蓄積された信号電荷を読み出して出力する奇数フィールドと、偶数フィールドに対応する光電変換素子に蓄積された信号電荷を読み出して出力する偶数フィールドの２フィールドにより１フレームを構成しており、第１フィールドで奇数フィールド動作を、第２フィールドで偶数フィールド動作を順次行っている。ここで、図４において、奇数フィールドに対応する光電変換素子は、１，３，５・・・の奇数の番号が付されたフォトダイオード４１であり、偶数フィールドに対応する光電変換素子は、２，４，６・・・の偶数の番号が付されたフォトダイオード４１である。
【００２０】
はじめに、奇数フィールド動作について説明する。
【００２１】
図５のａに示す不要電荷排出期間において、１水平期間内に１段の垂直転送を行うフレームモード駆動時における通常垂直転送信号の約２倍の周波数である高速転送信号を複数水平期間に渡って固体撮像装置に印加して、短時間で垂直転送段数以上の垂直転送動作を行うことで、垂直転送部に存在する垂直転送部の暗電流成分やスミア信号などの不要電荷を水平転送部へ掃き出した後に、不要電荷排出信号φSubの停止位置からメカニカルシャッタ信号ＭＳによりレンズが機構的に遮断されるまでの蓄積時間Ｃ内に光電変換素子に蓄積された信号電荷を垂直転送信号φV1a及びφV1bに重畳する電荷読み出し信号により垂直転送部へ読み出す。読み出された信号電荷は１水平期間内に１段の垂直転送を行うフレームモード駆動時の通常垂直転送信号により水平転送部側へ順次転送され、固体撮像装置出力として出力される。
【００２２】
次に、偶数フィールド動作について説明する。
【００２３】
奇数フィールド動作と同様に、図５のｂに示す不要電荷排出期間において、１水平期間内に１段の垂直転送を行うフレームモード駆動時における通常垂直転送信号の約２倍周波数である高速転送信号を複数水平期間に渡って固体撮像装置に印加して、短時間で垂直転送段数以上の垂直転送動作を行うことで、垂直転送部に存在する垂直転送部の暗電流成分やスミア信号などの不要電荷を水平転送部へ掃き出した後に、不要電荷排出信号φSubの停止位置からメカニカルシャッタ信号ＭＳによりレンズが機構的に遮断されるまでの蓄積時間Ｃ内に光電変換素子に蓄積された信号電荷を垂直転送信号φV3a及びφV3bに重畳する電荷読み出し信号により垂直転送部へ読み出す。読み出された信号電荷は１水平期間内に１段の垂直転送を行うフレームモード駆動時の通常垂直転送信号により水平転送部側へ順次転送され、固体撮像装置出力として出力される。
【００２４】
出力された奇数フィールドの固体撮像装置出力信号と偶数フィールドの固体撮像装置出力信号は、図３に示す固体撮像装置を用いたカメラを構成するデジタル映像信号処理回路７内の記憶装置におけるライン間処理によって、１フレームの画像データとして加工された後、映像信号処理を施されて、映像信号として出力される。
【００２５】
この様に、垂直転送部に存在する垂直転送部の暗電流成分やスミア信号などの不要電荷を水平転送部へ掃き出した後に、垂直転送部へ光電変換素子に蓄積した信号電荷を読み出すことで、固体撮像装置出力信号に含まれる垂直転送部の暗電流成分やスミア信号などの不要電荷を低減させ、高ＳＮで高品質な画像を実現している。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成では、光電変換素子に比較的大きな信号電荷が蓄積されている場合、高速で繰り返される高速垂直転送信号が固体撮像装置の基板電位を揺るがすことで光電変換素子に蓄積された信号電荷を基板方向へ掃き出し、その結果、飽和信号と呼ばれる光電変換素子に蓄積される信号電荷の絶対量が低下する不具合が発生している。
【００２７】
同様な原因で、第一に読み出される奇数フィールドの固体撮像装置出力信号に対し、第二に読み出される偶数フィールドの固体撮像装置出力信号が低下することによるラインクロールの発生で画質が劣化する不具合が発生している。
【００２８】
本発明は、上記問題点に鑑み、光電変換素子の飽和信号を低下させることなく、固体撮像装置の出力信号に含まれる垂直転送部の暗電流成分やスミア信号などの不要電荷を低減可能とし、高ＳＮで高品質な画像を得ることを可能にする固体撮像装置の駆動方法およびカメラを提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の固体撮像装置の駆動方法は、行列状に配置された複数の光電変換素子と、光電変換素子に蓄積された信号電荷を読み出して行方向に転送する垂直転送部と、垂直転送部から転送されてきた信号電荷を列方向に転送する水平転送部と、水平転送部から転送されてきた信号電荷を信号電圧または電流に変換して出力する信号電荷検出出力部とを備えた固体撮像装置の駆動方法であって、露光期間において電子シャッタとレンズクローズにより設定される電荷蓄積時間の露光を行った後、偶数フィールドとともにフレームを構成する奇数フィールドに対応する行の光電変換素子の信号電荷を読み出して垂直転送部および水平転送部を介して信号電荷検出出力部から出力する第１のフィールド期間と、偶数フィールドに対応する行の光電変換素子の信号電荷を読み出して垂直転送部および水平転送部を介して信号電荷検出出力部から出力する第２のフィールド期間と、露光期間と同じ電荷蓄積時間の露光を行う第３のフィールド期間と、光電変換素子の信号電荷を読み出すことなく第３のフィールド期間後に垂直転送部に存在する不要電荷を垂直転送部および水平転送部を介して信号電荷検出出力部から出力する第４のフィールド期間および第５のフィールド期間とを有することを特徴とする。
【００３０】
この請求項１記載の駆動方法によれば、従来のように光電変換素子の信号電荷の読み出し前に高速垂直転送により垂直転送部に存在する不要電荷の水平転送部への掃き出しを行わないため、光電変換素子の飽和信号を低下させることがない。第１のフィールド期間では奇数フィールドに対応する行の光電変換素子の信号電荷と垂直転送部に存在する不要電荷とが合わせて出力され、第４のフィールド期間では奇数フィールドに対応する行の光電変換素子の信号電荷は出力されず垂直転送部に存在する不要電荷が出力されるため、第１のフィールド期間における固体撮像装置の出力信号と第４のフィールド期間における固体撮像装置の出力信号との差分を算出することで、垂直転送部の不要電荷を除去した奇数フィールドの信号を求めることができる。また、第２のフィールド期間では偶数フィールドに対応する行の光電変換素子の信号電荷と垂直転送部に存在する不要電荷とが合わせて出力され、第５のフィールド期間では偶数フィールドに対応する行の光電変換素子の信号電荷は出力されず垂直転送部に存在する不要電荷が出力されるため、第２のフィールド期間における固体撮像装置の出力信号と第５のフィールド期間における固体撮像装置の出力信号との差分を算出することで、垂直転送部の不要電荷を除去した偶数フィールドの信号を求めることができる。これらの奇数フィールドの信号と偶数フィールドの信号とを合成して１フレームの画像信号を求めることで、高ＳＮで高品質な画像を得ることができる。
【００３１】
本発明の請求項２記載の固体撮像装置の駆動方法は、行列状に配置された複数の光電変換素子と、光電変換素子に蓄積された信号電荷を読み出して行方向に転送する垂直転送部と、垂直転送部から転送されてきた信号電荷を列方向に転送する水平転送部と、水平転送部から転送されてきた信号電荷を信号電圧または電流に変換して出力する信号電荷検出出力部とを備えた固体撮像装置の駆動方法であって、露光期間において電子シャッタとレンズクローズにより設定される電荷蓄積時間の露光を行った後、光電変換素子の信号電荷を読み出すことなく垂直転送部に存在する不要電荷を垂直転送部および水平転送部を介して信号電荷検出出力部から出力する第１のフィールド期間および第２のフィールド期間と、露光期間と同じ電荷蓄積時間の露光を行う第３のフィールド期間と、偶数フィールドとともにフレームを構成する奇数フィールドに対応する行の光電変換素子の信号電荷を読み出して垂直転送部および水平転送部を介して信号電荷検出出力部から出力する第４のフィールド期間と、偶数フィールドに対応する行の光電変換素子の信号電荷を読み出して垂直転送部および水平転送部を介して信号電荷検出出力部から出力する第５のフィールド期間とを有することを特徴とする。
【００３２】
この請求項２記載の駆動方法によれば、従来のように光電変換素子の信号電荷の読み出し前に高速垂直転送により垂直転送部に存在する不要電荷の水平転送部への掃き出しを行わないため、光電変換素子の飽和信号を低下させることがない。第１のフィールド期間では奇数フィールドに対応する行の光電変換素子の信号電荷は出力されず垂直転送部に存在する不要電荷が出力され、第４のフィールド期間では奇数フィールドに対応する行の光電変換素子の信号電荷と垂直転送部に存在する不要電荷とが合わせて出力されるため、第１のフィールド期間における固体撮像装置の出力信号と第４のフィールド期間における固体撮像装置の出力信号との差分を算出することで、垂直転送部の不要電荷を除去した奇数フィールドの信号を求めることができる。また、第２のフィールド期間では偶数フィールドに対応する行の光電変換素子の信号電荷は出力されず垂直転送部に存在する不要電荷が出力され、第５のフィールド期間では偶数フィールドに対応する行の光電変換素子の信号電荷と垂直転送部に存在する不要電荷とが合わせて出力されるため、第２のフィールド期間における固体撮像装置の出力信号と第５のフィールド期間における固体撮像装置の出力信号との差分を算出することで、垂直転送部の不要電荷を除去した偶数フィールドの信号を求めることができる。これらの奇数フィールドの信号と偶数フィールドの信号とを合成して１フレームの画像信号を求めることで、高ＳＮで高品質な画像を得ることができる。
【００３３】
本発明の請求項３記載の固体撮像装置の駆動方法は、請求項１または２記載の固体撮像装置の駆動方法において、第３のフィールド期間内においても垂直転送部に存在する不要電荷を垂直転送部および水平転送部を介して信号電荷検出出力部から出力することを特徴とする。
【００３４】
この請求項３記載の駆動方法のように、露光を行う第３のフィールド期間においても、垂直転送部に存在する不要電荷を出力することで、より高ＳＮでより高品質な画像を得ることができる。
【００３５】
本発明の請求項４記載の固体撮像装置の駆動方法は、請求項１，２または３記載の固体撮像装置の駆動方法において、第２のフィールド期間と第３のフィールド期間との間に、垂直転送部に存在する不要電荷を垂直転送部および水平転送部を介して信号電荷検出出力部から出力するフィールド期間を設けることを特徴とする。
【００３６】
この請求項４記載の駆動方法のように、第２のフィールド期間と第３のフィールド期間との間にさらにフィールド期間を設けて、垂直転送部に存在する不要電荷を出力することで、より高ＳＮでより高品質な画像を得ることができる。
【００３７】
本発明の請求項５記載のカメラは、行列状に配置された複数の光電変換素子と、光電変換素子に蓄積された信号電荷を読み出して行方向に転送する垂直転送部と、垂直転送部から転送されてきた信号電荷を列方向に転送する水平転送部と、水平転送部から転送されてきた信号電荷を信号電圧または電流に変換して出力する信号電荷検出出力部とを有し、露光期間において電子シャッタとレンズクローズにより設定される電荷蓄積時間の露光を行った後、第１のフィールド期間において偶数フィールドとともにフレームを構成する奇数フィールドに対応する行の光電変換素子の信号電荷を読み出して垂直転送部および水平転送部を介して信号電荷検出出力部から出力し、第２のフィールド期間において偶数フィールドに対応する行の光電変換素子の信号電荷を読み出して垂直転送部および水平転送部を介して信号電荷検出出力部から出力し、第３のフィールド期間において露光期間と同じ電荷蓄積時間の露光を行い、第３のフィールド期間後の第４のフィールド期間および第５のフィールド期間において光電変換素子の信号電荷を読み出すことなく垂直転送部に存在する不要電荷を垂直転送部および水平転送部を介して信号電荷検出出力部から出力するようにした固体撮像装置と、第１のフィールド期間における固体撮像装置の出力信号と第４のフィールド期間における固体撮像装置の出力信号との差分を算出することで奇数フィールドの信号を求め、第２のフィールド期間における固体撮像装置の出力信号と第５のフィールド期間における固体撮像装置の出力信号との差分を算出することで偶数フィールドの信号を求め、奇数フィールドの信号と偶数フィールドの信号とを合成して１フレームの画像信号を求める信号処理回路とを備えている。
【００３８】
この請求項５記載の構成によれば、上記請求項１の場合における説明と同様、光電変換素子の飽和信号を低下させることがない。そして、第１のフィールド期間における固体撮像装置の出力信号と第４のフィールド期間における固体撮像装置の出力信号との差分を算出することで、垂直転送部の不要電荷を除去した奇数フィールドの信号を求めることができる。また、第２のフィールド期間における固体撮像装置の出力信号と第５のフィールド期間における固体撮像装置の出力信号との差分を算出することで、垂直転送部の不要電荷を除去した偶数フィールドの信号を求めることができる。これらの奇数フィールドの信号と偶数フィールドの信号とを合成して１フレームの画像信号を求めることで、高ＳＮで高品質な画像を得ることができる。
【００３９】
本発明の請求項６記載のカメラは、行列状に配置された複数の光電変換素子と、光電変換素子に蓄積された信号電荷を読み出して行方向に転送する垂直転送部と、垂直転送部から転送されてきた信号電荷を列方向に転送する水平転送部と、水平転送部から転送されてきた信号電荷を信号電圧または電流に変換して出力する信号電荷検出出力部とを有し、露光期間において電子シャッタとレンズクローズにより設定される電荷蓄積時間の露光を行った後、第１のフィールド期間および第２のフィールド期間において光電変換素子の信号電荷を読み出すことなく垂直転送部に存在する不要電荷を垂直転送部および水平転送部を介して信号電荷検出出力部から出力し、第３のフィールド期間において露光期間と同じ電荷蓄積時間の露光を行う第３のフィールド期間と、第４のフィールド期間において偶数フィールドとともにフレームを構成する奇数フィールドに対応する行の光電変換素子の信号電荷を読み出して垂直転送部および水平転送部を介して信号電荷検出出力部から出力し、第５のフィールド期間において偶数フィールドに対応する行の光電変換素子の信号電荷を読み出して垂直転送部および水平転送部を介して信号電荷検出出力部から出力するようにした固体撮像装置と、第１のフィールド期間における固体撮像装置の出力信号と第４のフィールド期間における固体撮像装置の出力信号との差分を算出することで奇数フィールドの信号を求め、第２のフィールド期間における固体撮像装置の出力信号と第５のフィールド期間における固体撮像装置の出力信号との差分を算出することで偶数フィールドの信号を求め、奇数フィールドの信号と偶数フィールドの信号とを合成して１フレームの画像信号を求める信号処理回路とを備えている。
【００４０】
この請求項６記載の構成によれば、上記請求項２の場合における説明と同様、光電変換素子の飽和信号を低下させることがない。そして、第１のフィールド期間における固体撮像装置の出力信号と第４のフィールド期間における固体撮像装置の出力信号との差分を算出することで、垂直転送部の不要電荷を除去した奇数フィールドの信号を求めることができる。また、第２のフィールド期間における固体撮像装置の出力信号と第５のフィールド期間における固体撮像装置の出力信号との差分を算出することで、垂直転送部の不要電荷を除去した偶数フィールドの信号を求めることができる。これらの奇数フィールドの信号と偶数フィールドの信号とを合成して１フレームの画像信号を求めることで、高ＳＮで高品質な画像を得ることができる。
【００４１】
本発明の請求項７記載のカメラは、請求項５または６記載のカメラにおいて、固体撮像装置は、第３のフィールド期間内においても垂直転送部に存在する不要電荷を垂直転送部および水平転送部を介して信号電荷検出出力部から出力するようにしたことを特徴とする。
【００４２】
この請求項７記載の構成により、請求項３の場合と同様の効果が得られる。
【００４３】
本発明の請求項８記載のカメラは、請求項５，６または７記載のカメラにおいて、固体撮像装置は、第２のフィールド期間と第３のフィールド期間との間に、垂直転送部に存在する不要電荷を垂直転送部および水平転送部を介して信号電荷検出出力部から出力するフィールド期間を設けたことを特徴とする。
【００４４】
この請求項８記載の構成により、請求項４の場合と同様の効果が得られる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００４６】
本実施の形態における固体撮像装置を用いたカメラの概略図は従来の固体撮像装置を用いたカメラの概略図と同様で、図３に示す通りであり、説明は省略する。
【００４７】
同様に、本実施の形態における倍速モニタモード駆動時及びフレームモード駆動時の固体撮像装置を構成する光電変換素子に蓄積される電荷の蓄積時間は従来と同様であり、説明は省略する。
【００４８】
図１には本発明の第１の実施の形態における固体撮像装置を用いたカメラの駆動信号タイミング及びカメラシーケンスの概略を示す。
【００４９】
ここでは、従来例と同様に、φV1a，φV1b，φV2，φV3a，φV3b及びφV4の垂直転送信号により駆動される垂直４相転送方式でインターレーススキャン方式の固体撮像装置について説明する。
【００５０】
図１において、ＶＤは制御装置から出力される駆動信号タイミング及びカメラシーケンスの同期信号となる垂直同期信号、φV1a，φV1b，φV2，φV3a，φV3b及びφV4は駆動信号発生回路から出力される固体撮像装置を駆動する垂直転送信号であり、φV1a，φV1b，φV3a及びφV3bは光電変換素子に蓄積された信号電荷を垂直転送部へ読み出す電荷読み出し信号を重畳している。φSubは駆動信号発生回路から出力される固体撮像装置を構成する光電変換素子に蓄積される電荷を基板方向へ排出し光電変換素子の蓄積時間を制御する不要電荷排出信号、ＭＳは制御装置から出力される光学部のメカニカルシャッタの開閉を制御するメカニカルシャッタ信号をそれぞれ示す。CCDoutは固体撮像装置から出力される固体撮像装置出力信号で信号が大きくなる程、マイナス方向へ大きくなる負論理出力である。
【００５１】
次に、図１を用いて、フレームモード駆動時の固体撮像装置の駆動方法について説明する。
【００５２】
本発明の第１の実施の形態における固体撮像装置を用いたカメラの駆動信号タイミング及びカメラシーケンスは、奇数フィールドに対応する光電変換素子に蓄積された信号電荷を読み出して出力するフィールド、偶数フィールドに対応する光電変換素子に蓄積された信号電荷を読み出して出力するフィールド、不要電荷を出力するフィールドの蓄積時間を設定するフィールド、奇数フィールドに対応する不要電荷を出力するフィールド、偶数フィールドに対応する不要電荷を出力するフィールドの５フィールドにより１フレームを構成しており、第１フィールドで奇数フィールドの信号電荷の読み出し動作を、第２フィールドで偶数フィールドの信号電荷の読み出し動作を、第３フィールドで不要電荷を出力するフィールドの蓄積時間の設定を、第４フィールドで奇数フィールドに対応する不要電荷の出力動作を、第５フィールドで偶数フィールドに対応する不要電荷の出力動作を順次行っている。
【００５３】
はじめに、第１フィールドにおける奇数フィールドの信号電荷の読み出し動作について説明する。
【００５４】
垂直転送部に存在する垂直転送部の暗電流成分やスミア成分などの不要電荷を高速垂直転送信号により水平転送部に掃き出すことなく、不要電荷排出信号φSubの停止位置からメカニカルシャッタ信号ＭＳによりレンズが機構的に遮断されるまでの蓄積時間Ｃ内に光電変換素子に蓄積された信号電荷を垂直転送信号φV1a及びφV1bに重畳する電荷読み出し信号により垂直転送部へ読み出す。読み出された信号電荷は１水平期間内に１段の垂直転送を行うフレームモード駆動時の通常垂直転送信号により水平転送部側へ順次転送され、固体撮像装置出力信号として出力される。
【００５５】
次に、第２フィールドにおける偶数フィールドの信号電荷の読み出し動作について説明する。
【００５６】
第１フィールドでの奇数フィールドの信号電荷の読み出し動作と同様に、垂直転送部に存在する垂直転送部の暗電流成分やスミア成分などの不要電荷を高速垂直転送信号により水平転送部に掃き出すことなく、不要電荷排出信号φSubの停止位置からメカニカルシャッタ信号ＭＳによりレンズが機構的に遮断されるまでの蓄積時間Ｃ内に光電変換素子に蓄積された信号電荷を垂直転送信号φV3a及びφV3bに重畳する電荷読み出し信号により垂直転送部へ読み出す。読み出された信号電荷は１水平期間内に１段の垂直転送を行うフレームモード駆動時の通常垂直転送信号により水平転送部側へ順次転送され、固体撮像装置出力信号として出力される。
【００５７】
次に、第３フィールドにおける不要電荷を出力する第４及び第５フィールドの蓄積時間の設定について説明する。
【００５８】
第１フィールド前の露光期間で設定する第１及び第２フィールドの蓄積時間と同一となるように、固体撮像装置に不要電荷排出信号φSubを印加して、且つ、制御装置から光学部のメカニカルシャッタの開閉を制御するメカニカルシャッタ信号ＭＳを出力させ、蓄積時間Ｃを設定する。第３フィールドにおいても１水平期間内に１段の垂直転送を行うフレームモード駆動時における通常転送を行い、垂直転送部に存在する垂直転送部の暗電流成分やスミア成分などの不要電荷の排出を行う。
【００５９】
次に、第４フィールドにおける奇数フィールドに対応する不要電荷の出力動作について説明する。
【００６０】
不要電荷排出信号φSubの停止位置からメカニカルシャッタ信号ＭＳによりレンズが機構的に遮断されるまでの蓄積時間Ｃ内に垂直転送部に蓄積された不要電荷は１水平期間内に１段の垂直転送を行うフレームモード駆動時の通常垂直転送信号により水平転送部側へ順次転送され、固体撮像装置出力信号として出力される。この時、光電変換素子に蓄積された信号電荷を読み出す必要はないので、垂直転送信号φV1a及びφV1bに重畳する読み出し信号は印加しない。
【００６１】
次に、第５フィールドにおける偶数フィールドに対応する不要電荷の出力動作について説明する。
【００６２】
第４フィールドでの奇数フィールドに対応する不要電荷の出力動作と同様に、不要電荷排出信号φSubの停止位置からメカニカルシャッタ信号ＭＳによりレンズが機構的に遮断されるまでの蓄積時間Ｃ内に垂直転送部に蓄積された不要電荷は１水平期間内に１段の垂直転送を行うフレームモード駆動時の通常垂直転送信号により水平転送部側へ順次転送され、固体撮像装置出力信号として出力される。この時、光電変換素子に蓄積された信号電荷を読み出す必要はないので、垂直転送信号φV3a及びφV3bに重畳する読み出し信号は印加しない。
【００６３】
出力された奇数フィールドの固体撮像装置出力信号、偶数フィールドの固体撮像装置出力信号、奇数フィールドの不要電荷及び偶数フィールドの不要電荷は、図３に示す固体撮像装置を用いたカメラを構成するデジタル映像信号処理回路７において、奇数フィールドの固体撮像装置出力信号と奇数フィールドの不要電荷との差分及び偶数フィールドの固体撮像装置出力信号と偶数フィールドの不要電荷との差分を算出することで固体撮像装置出力信号に含まれる不要電荷を除去する。さらに、記憶装置におけるライン処理によって、１フレームの画像データとして加工された後、映像信号処理を施されて、映像信号として出力される。
【００６４】
この様に、垂直転送部に存在する垂直転送部の暗電流成分やスミア成分などの不要電荷を高速垂直転送信号により水平転送部に掃き出すことなく（したがって光電変換素子の飽和信号を低下させることなく）、固体撮像装置出力信号に含まれる垂直転送部の暗電流成分やスミア信号などの不要電荷を低減することができ、高ＳＮで高品質な画像を実現することができる。
【００６５】
以上、本発明の第１の実施の形態について説明したが、次の第２の実施の形態についても同等の効果を得ることができる。
【００６６】
図２には、本発明の第２の実施の形態における固体撮像装置を用いたカメラの駆動信号タイミング及びカメラシーケンスの概略を示す。
【００６７】
この第２の実施の形態の固体撮像装置の駆動方法におけるフレームモード駆動方法は、第１の実施の形態で説明した固体撮像装置の信号電荷を読み出す第１及び第２フィールドと固体撮像装置の不要電荷を読み出す第４及び第５フィールドとの順序を入れ替えた動作シーケンスなっており、第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００６８】
上記の第１および第２の実施の形態では、第３フィールドにおいても１水平期間内に１段の垂直転送を行うフレームモード駆動時における通常転送を行い、垂直転送部に存在する垂直転送部の暗電流成分やスミア成分などの不要電荷の排出を行うようにしているが、これは行わなくてもよく、ほぼ同等の効果が得られる。これを行うことにより、全てのフィールドでの垂直転送部の暗電流などの状態を等しくすることができるので、より高ＳＮでより高品質な画像を得ることができる。
【００６９】
また、第１および第２の実施の形態では、フレームモードを第１〜第５の５つのフィールドで構成したが、６つ以上のフィールドで構成してもよい。この場合、第２フィールドと第３フィールドとの間に新たなフィールドを１つ以上設け、その新たなフィールドにおいても１水平期間内に１段の垂直転送を行うフレームモード駆動時における通常転送を行い、垂直転送部に存在する垂直転送部の暗電流成分やスミア成分などの不要電荷の排出を行うことにより、より高ＳＮでより高品質な画像を得ることができる。ただし、この場合、人が撮影する際に同じ構図を維持できるのは、例えば数秒〜１０秒が限界と考えられるので、第１フィールド前の露光動作（蓄積時間Ｃ）から第３フィールドの露光動作（蓄積時間Ｃ）までの時間が、そのような人が同じ構図を維持できる時間となるようにする必要がある。
【００７０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、光電変換素子の飽和信号を低下させることなく、固体撮像装置の出力信号に含まれる垂直転送部の暗電流成分やスミア信号などの不要電荷を低減させることが可能となり、高ＳＮで高品質な画像を得ることの可能なビデオカメラ及びデジタルスチルカメラを実現することができ、その実用的効果は大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における固体撮像装置の駆動方法の駆動信号タイミング及びカメラシーケンスの概略を示す図。
【図２】本発明の第２の実施の形態における固体撮像装置の駆動方法の駆動信号タイミング及びカメラシーケンスの概略を示す図。
【図３】固体撮像装置を用いたカメラの概略構成を示すブロック図。
【図４】図３における固体撮像装置の概略構成例を示す図。
【図５】従来の固体撮像装置の駆動方法の駆動信号タイミング及びカメラシーケンスの概略を示す図。
【符号の説明】
１固体撮像装置
２駆動信号発生回路
３垂直ドライバ
４相関二重サンプリング回路
５前処理回路
６ＡＤコンバータ
７デジタル映像信号処理回路
８制御装置
９光学部
４１フォトダイオード
４２垂直ＣＣＤ
４３水平ＣＣＤ
４４信号電荷検出出力部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving method of a solid-state imaging device and a camera.
[0002]
[Prior art]
In recent years, video cameras and digital still cameras have continued to grow due to their small size, light weight, and ease of use and high image quality. Among them, there is an increasing demand for higher functionality of cameras, and a driving method of a solid-state imaging device capable of realizing a new function is a key point of differentiation.
[0003]
Hereinafter, a driving method of a conventional solid-state imaging device will be described using a schematic diagram of a camera using the solid-state imaging device.
[0004]
FIG. 3 shows a schematic configuration of a camera using a solid-state imaging device. In FIG. 3, 1 is a solid-state imaging device, 2 is a drive signal generating circuit, 3 is a vertical driver, 4 is a correlated double sampling circuit, 5 is a preprocessing circuit, 6 is an AD converter, 7 is a digital video signal processing circuit, 8 Denotes a control device, and 9 denotes an optical unit.
[0005]
The optical unit 9 is composed of a lens having a mechanical shutter mechanism that mechanically blocks an incident optical signal, and focuses the optical signal in the light receiving region of the solid-state imaging device 1 to form an image. The solid-state imaging device 1 outputs φH1, φH2, and φR horizontal transfer signals output from the drive signal generation circuit 2 and φV1a, φV1b, φV2, φV3a, φV3b, and φV4 vertical transfer signals whose pulse voltages are level-shifted by the vertical driver 3. And the like, and outputs a solid-state imaging device output signal. φSub is an unnecessary charge discharge signal for discharging charges accumulated in the photoelectric conversion element toward the substrate. Further, V1, 2, 3 and 4 output from the drive signal generating circuit 2 to the vertical driver 3 are vertical transfer signals, and CH1, 2, 3 and 4 are charge readout signals. The polarity is inverted by the vertical driver 3, And the pulse voltage is level-shifted. At this time, φV1a is driven by a combination of V1 and CH3, φV1b is V1 and CH1, φV2 is V2, φV3a is V3 and CH4, φV3b is V3 and CH2, and φV4 is V4. Further, Sub output from the drive signal generation circuit 2 is an unnecessary charge discharge signal. The polarity is inverted by the vertical driver 3 and the pulse voltage is level-shifted and output as an unnecessary charge discharge signal of φSub. As described above, since the signals (V1, 2, 3, 4, CH1, 2, 3, 4, and Sub) output from the drive signal generation circuit 2 are at the logic level (for example, 3.3 V), the vertical driver 3 To level shift to a high voltage. ΦH1, φH2, and φR are signals that can be directly driven.
[0006]
A schematic configuration of the solid-state imaging device 1 is shown in FIG. In FIG. 4, reference numeral 41 denotes a photodiode which is a photoelectric conversion element constituting the photoelectric conversion unit, and reference numeral 42 denotes a vertical CCD (vertical transfer unit) which is driven by a vertical transfer signal and transfers signal charges accumulated in the photodiode 41 in the vertical direction. , 43 is driven by a horizontal transfer signal, and a horizontal CCD (horizontal transfer unit) that horizontally transfers the signal charge transferred from the vertical CCD 42, and 44 is a voltage or a current that is the signal charge transferred from the horizontal CCD 43. A signal charge detection output unit that converts and outputs a solid-state imaging device output signal.
[0007]
In the correlated double sampling circuit 4, reset noise included in the input signal output from the solid-state imaging device is reduced by the correlated double sampling circuit sampling signal output from the drive signal generation circuit 2, and the polarity is set to positive logic by the differential amplifier circuit. Invert and output. The preprocessing circuit 5 sets and outputs the gain and output DC level of the input signal of the correlated double sampling circuit. In the AD converter 6, the input pre-processing circuit output signal is sampled by the AD converter sampling signal output from the drive signal generation circuit 2 and converted into a digital signal. Finally, the digital video signal processing circuit 7 performs signal processing such as luminance signal processing and color signal processing on the output signal of the solid-state imaging device converted into a digital signal, and then outputs it as a video signal. The control device 8 performs timing control of the driving signal of the solid-state imaging device 1 output from the driving signal generation circuit 2 and timing control of the opening / closing sequence of the mechanical shutter constituting the optical unit 9.
[0008]
Next, a camera sequence of a camera using the solid-state imaging device configured as described above will be described.
[0009]
FIG. 5 shows an outline of camera drive signal timing and camera sequence using a conventional solid-state imaging device.
[0010]
Here, as an example, an interlace scan type solid-state imaging device of a vertical four-phase transfer method driven by vertical transfer signals of φV1a, φV1b, φV2, φV3a, φV3b, and φV4 will be described. That is, in FIG. 4, the V1a, V1b, V2, V3a, V3b, and V4 portions of the vertical CCD 42 are driven by vertical transfer signals φV1a, φV1b, φV2, φV3a, φV3b, and φV4, respectively.
[0011]
In FIG. 5, VD is a drive signal timing output from the control device 8 and a vertical synchronization signal that is a synchronization signal of the camera sequence, and φV1a, φV1b, φV2, φV3a, φV3b, and φV4 are solid signals output from the drive signal generation circuit 2. These are vertical transfer signals for driving the image pickup apparatus 1, and φV1a, φV1b, φV3a, and φV3b superimpose a charge read signal for reading the signal charge accumulated in the photoelectric conversion element (photodiode 41) to the vertical transfer unit. φSub is an unnecessary charge discharge signal for discharging the charge accumulated in the photoelectric conversion element constituting the solid-state imaging device 1 output from the drive signal generation circuit 2 toward the substrate and controlling the accumulation time of the photoelectric conversion element, and MS is the control device 8 shows mechanical shutter signals for controlling the opening and closing of the mechanical shutter of the optical unit 9 output from 8 respectively. CCDout is a negative logic output that increases in the minus direction as the signal increases in the output signal of the solid-state imaging device output from the solid-state imaging device 1.
[0012]
As shown in FIG. 5, the camera sequence of the camera using the solid-state imaging device uses the vertical synchronization signal VD output from the control device 8 as a synchronization signal, and the electrical signals of the photoelectric conversion elements constituting the solid-state imaging device 1 in the vertical direction. Are output by thinning out the lines, and the double-speed monitor mode, which is a driving method for realizing a simple moving image by increasing the frame rate, and the electrical signals of the photoelectric conversion elements constituting the solid-state imaging device 1 are all output to output one frame. It operates by a combination of frame modes that are driving methods for realizing still images.
[0013]
Next, an accumulation time of charges accumulated in the photoelectric conversion elements constituting the solid-state imaging device at the time of double speed monitor mode driving and frame mode driving will be described.
[0014]
First, the accumulation time of charges accumulated in the photoelectric conversion elements constituting the solid-state imaging device in the double speed monitor mode will be described. In the double speed monitor mode, the signal charges of the photodiodes 41 numbered 4, 9, and 14 in FIG. 4 are read by the charge read signals superimposed on φV1a and φV3a.
[0015]
A period of A, B, D, E, F, G, H, and I shown in FIG. 5 is a charge accumulation time in the double speed monitor mode. Basically, the period of the vertical synchronization signal VD is the accumulation time, but the charge accumulation time can be reduced by inputting an unnecessary charge discharge signal φSub for discharging the charge accumulated in the photoelectric conversion element toward the substrate to the solid-state imaging device. It is possible to control. That is, the time from when the input of the unnecessary charge discharge signal φSub to the solid-state imaging device is completed within the vertical synchronization signal period until the charge accumulated in the photoelectric conversion element is read by the charge read signals of the vertical transfer signals φV1a and φV3a Is the charge accumulation time in the double speed monitor mode.
[0016]
Second, the accumulation time of charges accumulated in the photoelectric conversion elements constituting the solid-state imaging device in the frame mode will be described.
[0017]
The period C shown in FIG. 5 is the charge accumulation time in the frame mode. Basically, it is the same as in the double-speed monitor mode, and the photoelectric transfer is performed by the charge readout signals of the vertical transfer signals φV1a, φV1b, φV3a, and φV3b from the time when the unnecessary charge discharge signal φSub is input to the solid-state imaging device within the vertical synchronization signal period. The time until the charge accumulated in the conversion element is read is the frame mode accumulation time. However, in an interlace scan type CCD that forms one frame from two fields, an odd field and an even field, in order to obtain a signal at the same time in both the odd field and the even field, it is incident on the photoelectric conversion element constituting the solid-state imaging device. It is common to use a mechanical shutter that mechanically blocks an optical signal to be transmitted. Therefore, from the time when the input of the unnecessary charge discharge signal φSub to the solid-state imaging device is completed within the vertical synchronization signal period, the mechanical shutter is triggered by the mechanical shutter signal MS that controls the opening and closing of the mechanical shutter of the optical unit output from the control device. Time until closing (time set by electronic shutter and lens closing), that is, C is a charge accumulation time in the frame mode.
[0018]
Next, a method for driving the solid-state imaging device during frame mode driving will be described with reference to FIG.
[0019]
The drive signal timing and camera sequence of the camera using the solid-state imaging device are stored in the odd-numbered field for reading out and outputting the signal charge accumulated in the photoelectric conversion element corresponding to the odd-numbered field and the photoelectric conversion element corresponding to the even-numbered field. One frame is constituted by two fields of even fields for reading out and outputting the signal charges, and the odd field operation is sequentially performed in the first field and the even field operation is sequentially performed in the second field. Here, in FIG. 4, the photoelectric conversion elements corresponding to the odd fields are photodiodes 41 with odd numbers 1, 3, 5..., And the photoelectric conversion elements corresponding to the even fields are 2. , 4, 6... Are photodiodes 41 with even numbers.
[0020]
First, the odd field operation will be described.
[0021]
In the unnecessary charge discharging period shown in FIG. 5a, a high-speed transfer signal having a frequency about twice as high as the normal vertical transfer signal in frame mode driving in which one stage of vertical transfer is performed within one horizontal period is spread over a plurality of horizontal periods. By applying to the solid-state imaging device and performing vertical transfer operation more than the number of vertical transfer stages in a short time, unnecessary charges such as dark current components and smear signals of the vertical transfer unit existing in the vertical transfer unit are transferred to the horizontal transfer unit After sweeping out, the signal charges accumulated in the photoelectric conversion elements within the accumulation time C from the stop position of the unnecessary charge discharge signal φSub until the lens is mechanically shut off by the mechanical shutter signal MS are transferred to the vertical transfer signals φV1a and φV1b. Data is read out to the vertical transfer unit by the superimposed charge readout signal. The read signal charges are sequentially transferred to the horizontal transfer unit side by a normal vertical transfer signal at the time of frame mode driving in which one stage of vertical transfer is performed within one horizontal period, and output as a solid-state imaging device output.
[0022]
Next, the even field operation will be described.
[0023]
Similar to the odd field operation, in the unnecessary charge discharging period shown in FIG. 5B, a high-speed transfer signal having a frequency approximately twice that of the normal vertical transfer signal in the frame mode driving in which one stage of vertical transfer is performed within one horizontal period. Is applied to the solid-state imaging device over a plurality of horizontal periods, and the vertical transfer operation is performed in a short time in excess of the number of vertical transfer stages, thereby eliminating the need for dark current components and smear signals of the vertical transfer unit in the vertical transfer unit. After sweeping out the charge to the horizontal transfer unit, the signal charge accumulated in the photoelectric conversion element is vertically accumulated within the accumulation time C from the stop position of the unnecessary charge discharge signal φSub until the lens is mechanically shut off by the mechanical shutter signal MS. Reading is performed to the vertical transfer unit by the charge read signal superimposed on the transfer signals φV3a and φV3b. The read signal charges are sequentially transferred to the horizontal transfer unit side by a normal vertical transfer signal at the time of frame mode driving in which one stage of vertical transfer is performed within one horizontal period, and output as a solid-state imaging device output.
[0024]
The output signals of the odd-numbered solid-state imaging device and the output signals of the even-numbered field solid-state imaging device are processed between lines in the storage device in the digital video signal processing circuit 7 constituting the camera using the solid-state imaging device shown in FIG. Thus, after being processed as one frame of image data, it is subjected to video signal processing and output as a video signal.
[0025]
In this way, after sweeping unnecessary charges such as dark current components and smear signals of the vertical transfer unit present in the vertical transfer unit to the horizontal transfer unit, the signal charge accumulated in the photoelectric conversion element is read to the vertical transfer unit, Unnecessary charges such as a dark current component and a smear signal of the vertical transfer unit included in the output signal of the solid-state imaging device are reduced, and a high-quality image with high SN is realized.
[0026]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above configuration, when a relatively large signal charge is accumulated in the photoelectric conversion element, the signal charge accumulated in the photoelectric conversion element is caused by the high-speed vertical transfer signal that is repeated at high speed swings the substrate potential of the solid-state imaging device. As a result, there is a problem that the absolute amount of signal charge accumulated in the photoelectric conversion element called a saturation signal is lowered.
[0027]
For the same reason, there is a problem that the image quality deteriorates due to the occurrence of line crawl due to the drop of the output signal of the even-numbered solid-state imaging device read out second, with respect to the output signal of the odd-numbered solid-state imaging device read out first. It has occurred.
[0028]
In view of the above problems, the present invention makes it possible to reduce unnecessary charges such as dark current components and smear signals of the vertical transfer unit included in the output signal of the solid-state imaging device without reducing the saturation signal of the photoelectric conversion element, It is an object of the present invention to provide a driving method and a camera for a solid-state imaging device that makes it possible to obtain a high-quality image with a high SN.
[0029]
[Means for Solving the Problems]
Claims of the invention 1 The driving method of the described solid-state imaging device includes a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a matrix, a vertical transfer unit that reads out signal charges accumulated in the photoelectric conversion elements and transfers them in the row direction, and transfers from the vertical transfer unit A solid-state imaging device comprising: a horizontal transfer unit that transfers the signal charge that has been transferred in the column direction; and a signal charge detection output unit that converts the signal charge transferred from the horizontal transfer unit into a signal voltage or current and outputs the signal voltage or current In the driving method, after the exposure of the charge accumulation time set by the electronic shutter and the lens closing is performed during the exposure period, the signal charges of the photoelectric conversion elements in the rows corresponding to the odd fields constituting the frame are read together with the even fields. The first field period output from the signal charge detection output unit via the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit, and the photoelectric conversion elements in the row corresponding to the even field A second field period in which the signal charge is read out and output from the signal charge detection output unit via the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit, a third field period in which exposure is performed for the same charge accumulation time as the exposure period, and photoelectric A fourth field period and a fifth field period in which unnecessary charge existing in the vertical transfer unit is output from the signal charge detection output unit via the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit after the third field period without reading the signal charge of the conversion element. Field period.
[0030]
This claim 1 According to the described driving method, unnecessary charges existing in the vertical transfer unit are not swept out to the horizontal transfer unit by high-speed vertical transfer before readout of the signal charge of the photoelectric conversion element as in the prior art. The saturation signal is not lowered. In the first field period, the signal charge of the photoelectric conversion element in the row corresponding to the odd field and the unnecessary charge existing in the vertical transfer unit are output together, and in the fourth field period, the photoelectric conversion in the row corresponding to the odd field. Since the signal charge of the element is not output and unnecessary charge existing in the vertical transfer unit is output, the difference between the output signal of the solid-state imaging device in the first field period and the output signal of the solid-state imaging device in the fourth field period By calculating, it is possible to obtain an odd-field signal from which unnecessary charges in the vertical transfer unit are removed. In the second field period, the signal charges of the photoelectric conversion elements in the rows corresponding to the even fields and the unnecessary charges existing in the vertical transfer unit are output together, and in the fifth field period, the signals in the rows corresponding to the even fields are output. Since the signal charge of the photoelectric conversion element is not output and unnecessary charge existing in the vertical transfer unit is output, the output signal of the solid-state imaging device in the second field period and the output signal of the solid-state imaging device in the fifth field period By calculating the difference between them, it is possible to obtain an even-field signal from which unnecessary charges of the vertical transfer unit are removed. By synthesizing these odd-field signal and even-field signal to obtain one frame of image signal, a high-quality image can be obtained with high SN.
[0031]
Claims of the invention 2 The driving method of the described solid-state imaging device includes a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a matrix, a vertical transfer unit that reads out signal charges accumulated in the photoelectric conversion elements and transfers them in the row direction, and transfers from the vertical transfer unit A solid-state imaging device comprising: a horizontal transfer unit that transfers the signal charge that has been transferred in the column direction; and a signal charge detection output unit that converts the signal charge transferred from the horizontal transfer unit into a signal voltage or current and outputs the signal voltage or current In the driving method, after performing exposure for a charge accumulation time set by an electronic shutter and a lens closing in an exposure period, unnecessary charges existing in the vertical transfer unit can be transferred to the vertical transfer unit without reading the signal charge of the photoelectric conversion element. And a first field period and a second field period output from the signal charge detection output unit via the horizontal transfer unit, and a third exposure for performing exposure for the same charge accumulation time as the exposure period. A field period, and a fourth field period in which the signal charges of the photoelectric conversion elements in the row corresponding to the odd field constituting the frame together with the even field are read out and output from the signal charge detection output unit via the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit And a fifth field period in which the signal charges of the photoelectric conversion elements in the row corresponding to the even field are read and output from the signal charge detection output unit via the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit.
[0032]
This claim 2 According to the described driving method, unnecessary charges existing in the vertical transfer unit are not swept out to the horizontal transfer unit by high-speed vertical transfer before readout of the signal charge of the photoelectric conversion element as in the prior art. The saturation signal is not lowered. In the first field period, signal charges of the photoelectric conversion elements in the rows corresponding to the odd fields are not output, and unnecessary charges existing in the vertical transfer unit are output. In the fourth field period, photoelectric conversions in the rows corresponding to the odd fields are output. Since the signal charge of the element and the unnecessary charge existing in the vertical transfer unit are output together, the difference between the output signal of the solid-state imaging device in the first field period and the output signal of the solid-state imaging device in the fourth field period By calculating, it is possible to obtain an odd-field signal from which unnecessary charges in the vertical transfer unit are removed. In the second field period, the signal charges of the photoelectric conversion elements in the rows corresponding to the even fields are not output, and unnecessary charges existing in the vertical transfer unit are output. In the fifth field period, the charges corresponding to the even fields are output. Since the signal charge of the photoelectric conversion element and the unnecessary charge existing in the vertical transfer unit are output together, the output signal of the solid-state imaging device in the second field period and the output signal of the solid-state imaging device in the fifth field period By calculating the difference between them, it is possible to obtain an even-field signal from which unnecessary charges of the vertical transfer unit are removed. By synthesizing these odd-field signal and even-field signal to obtain one frame of image signal, a high-quality image can be obtained with high SN.
[0033]
Claims of the invention 3 The driving method of the solid-state imaging device according to claim 1 or 2, wherein the unnecessary charge existing in the vertical transfer portion is transferred to the vertical transfer portion and the horizontal transfer portion even during the third field period. And output from the signal charge detection output unit.
[0034]
This claim 3 As in the driving method described, even in the third field period in which exposure is performed, an unnecessary charge existing in the vertical transfer unit is output, so that a higher quality image can be obtained with a higher SN.
[0035]
Claims of the invention 4 The solid-state imaging device driving method according to claim 1, wherein the solid-state imaging device driving method according to claim 1, 2 or 3 is unnecessary in the vertical transfer unit between the second field period and the third field period. A field period for outputting charges from the signal charge detection output unit via the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit is provided.
[0036]
This claim 4 As in the described driving method, a field period is further provided between the second field period and the third field period, and unnecessary charges existing in the vertical transfer unit are output, so that a higher SN can be achieved. A quality image can be obtained.
[0037]
Claims of the invention 5 The described camera includes a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a matrix, a vertical transfer unit that reads out signal charges accumulated in the photoelectric conversion elements and transfers them in a row direction, and a signal charge transferred from the vertical transfer unit A horizontal transfer unit that transfers the signal charge in the column direction, and a signal charge detection output unit that converts the signal charge transferred from the horizontal transfer unit into a signal voltage or current, and outputs the signal voltage or current. After the exposure of the charge accumulation time set by the above, the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit are read out by reading out the signal charges of the photoelectric conversion elements in the row corresponding to the odd field constituting the frame together with the even field in the first field period The signal charge output from the signal charge detection output unit is read through the first and second signal charges of the photoelectric conversion elements in the row corresponding to the even field in the second field period. And output from the signal charge detection output unit via the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit, and in the third field period, exposure is performed for the same charge accumulation time as the exposure period, and the fourth field after the third field period Solid-state imaging in which unnecessary charges existing in the vertical transfer unit are output from the signal charge detection output unit via the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit without reading the signal charge of the photoelectric conversion element in the period and the fifth field period The signal of the odd field is obtained by calculating a difference between the output signal of the solid-state imaging device in the first field period and the output signal of the solid-state imaging device in the fourth field period, and the solid in the second field period. By calculating the difference between the output signal of the imaging device and the output signal of the solid-state imaging device in the fifth field period, Seeking field of signals, and a signal processing circuit for obtaining an image signal of one frame by synthesizing the signal of the signal and an even field of an odd field.
[0038]
This claim 5 According to the described configuration, the saturation signal of the photoelectric conversion element is not lowered as in the case of the first aspect. Then, by calculating the difference between the output signal of the solid-state imaging device in the first field period and the output signal of the solid-state imaging device in the fourth field period, an odd-field signal from which unnecessary charges of the vertical transfer unit are removed is calculated. Can be sought. Further, by calculating the difference between the output signal of the solid-state imaging device in the second field period and the output signal of the solid-state imaging device in the fifth field period, the signal of the even field from which unnecessary charges of the vertical transfer unit are removed is calculated. Can be sought. By synthesizing these odd-field signal and even-field signal to obtain one frame of image signal, a high-quality image can be obtained with high SN.
[0039]
Claims of the invention 6 The described camera includes a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a matrix, a vertical transfer unit that reads out signal charges accumulated in the photoelectric conversion elements and transfers them in a row direction, and a signal charge transferred from the vertical transfer unit A horizontal transfer unit that transfers the signal charge in the column direction, and a signal charge detection output unit that converts the signal charge transferred from the horizontal transfer unit into a signal voltage or current, and outputs the signal voltage or current. After performing the exposure for the charge accumulation time set by, unnecessary charges that exist in the vertical transfer unit are read out in the first field period and the second field period without reading out signal charges of the photoelectric conversion elements. A third field period that is output from the signal charge detection output unit via the transfer unit and performs exposure for the same charge accumulation time as the exposure period in the third field period; In the fourth field period, the signal charges of the photoelectric conversion elements in the rows corresponding to the odd fields constituting the frame together with the even fields are read out and output from the signal charge detection output unit via the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit, A solid-state imaging device that reads out signal charges of photoelectric conversion elements in rows corresponding to even fields in the field period and outputs the signal charges from the signal charge detection output unit via the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit, and the first field The odd-field signal is obtained by calculating the difference between the output signal of the solid-state imaging device in the period and the output signal of the solid-state imaging device in the fourth field period, and the output signal of the solid-state imaging device in the second field period By calculating the difference from the output signal of the solid-state imaging device in the five field periods, Seeking de signal, and a signal processing circuit for obtaining an image signal of one frame by synthesizing the signal of the signal and an even field of an odd field.
[0040]
This claim 6 According to the described configuration, the saturation signal of the photoelectric conversion element is not lowered, as in the case of the second aspect. Then, by calculating the difference between the output signal of the solid-state imaging device in the first field period and the output signal of the solid-state imaging device in the fourth field period, an odd-field signal from which unnecessary charges of the vertical transfer unit are removed is calculated. Can be sought. Further, by calculating the difference between the output signal of the solid-state imaging device in the second field period and the output signal of the solid-state imaging device in the fifth field period, the signal of the even field from which unnecessary charges of the vertical transfer unit are removed is calculated. Can be sought. By synthesizing these odd-field signal and even-field signal to obtain one frame of image signal, a high-quality image can be obtained with high SN.
[0041]
Claims of the invention 7 The camera described in claim 5 is the camera according to claim 5 or 6, wherein the solid-state imaging device detects a signal charge detected in the vertical transfer unit through the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit even during the third field period. It is characterized in that it is output from the output unit.
[0042]
This claim 7 With the configuration described above, the same effect as in the case of claim 3 can be obtained.
[0043]
Claims of the invention 8 In the camera according to claim 5, 6 or 7, the solid-state imaging device may transfer unnecessary charges existing in the vertical transfer unit between the second field period and the third field period to the vertical transfer unit. And a field period for output from the signal charge detection output unit via the horizontal transfer unit.
[0044]
This claim 8 With the configuration described above, the same effect as in the case of claim 4 can be obtained.
[0045]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0046]
The schematic diagram of the camera using the solid-state imaging device in the present embodiment is the same as the schematic diagram of the camera using the conventional solid-state imaging device, as shown in FIG.
[0047]
Similarly, the accumulation time of charges accumulated in the photoelectric conversion elements constituting the solid-state imaging device at the time of double-speed monitor mode driving and frame mode driving in the present embodiment is the same as the conventional one, and the description thereof is omitted.
[0048]
FIG. 1 shows an outline of a drive signal timing and a camera sequence of a camera using the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
[0049]
Here, as in the conventional example, a solid-state imaging device of an interlace scan type using a vertical four-phase transfer method driven by vertical transfer signals of φV1a, φV1b, φV2, φV3a, φV3b, and φV4 will be described.
[0050]
In FIG. 1, VD is a drive signal timing output from the control device and a vertical synchronization signal that is a camera sequence synchronization signal, and φV1a, φV1b, φV2, φV3a, φV3b, and φV4 are solid-state imaging devices that are output from a drive signal generation circuit. ΦV1a, φV1b, φV3a, and φV3b superimpose a charge read signal for reading out the signal charge accumulated in the photoelectric conversion element to the vertical transfer unit. φSub is an unnecessary charge discharge signal that controls the accumulation time of the photoelectric conversion element by discharging the charge accumulated in the photoelectric conversion element that constitutes the solid-state imaging device that is output from the drive signal generation circuit toward the substrate, MS is output from the control device The mechanical shutter signal which controls opening and closing of the mechanical shutter of the optical part to be performed is shown, respectively. CCDout is a negative logic output that increases in the minus direction as the signal increases in the output signal of the solid-state imaging device output from the solid-state imaging device.
[0051]
Next, a driving method of the solid-state imaging device at the time of frame mode driving will be described using FIG.
[0052]
The drive signal timing and camera sequence of the camera using the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention are the field for reading out and outputting the signal charge accumulated in the photoelectric conversion element corresponding to the odd field, and the even field. A field that reads and outputs the signal charge accumulated in the corresponding photoelectric conversion element, a field that sets the accumulation time of the field that outputs unnecessary charges, a field that outputs unnecessary charges corresponding to odd fields, and an unnecessary field that corresponds to even fields One frame is composed of five fields for outputting charges, and the signal charge reading operation for odd fields in the first field and the signal charge reading operation for even fields in the second field are unnecessary in the third field. Setting the accumulation time of the field that outputs charge , The output operation of unnecessary charges corresponding to the odd field in the fourth field, are sequentially performed the output operation of the unnecessary charges corresponding to the even field in the fifth field.
[0053]
First, an operation for reading signal charges in odd fields in the first field will be described.
[0054]
Without sweeping unnecessary charges such as dark current components and smear components of the vertical transfer unit present in the vertical transfer unit to the horizontal transfer unit by the high-speed vertical transfer signal, the mechanical shutter signal MS from the stop position of the unnecessary charge discharge signal φSub The signal charge accumulated in the photoelectric conversion element within the accumulation time C until mechanically shut off is read out to the vertical transfer unit by the charge read signal superimposed on the vertical transfer signals φV1a and φV1b. The read signal charges are sequentially transferred to the horizontal transfer unit side by a normal vertical transfer signal at the time of frame mode driving in which one stage of vertical transfer is performed within one horizontal period, and output as a solid-state imaging device output signal.
[0055]
Next, the reading operation of the signal charges in the even field in the second field will be described.
[0056]
Similar to the read operation of the signal charge in the odd field in the first field, unnecessary charges such as dark current components and smear components of the vertical transfer unit existing in the vertical transfer unit are not swept out to the horizontal transfer unit by the high-speed vertical transfer signal. Charge that superimposes the signal charge accumulated in the photoelectric conversion element on the vertical transfer signals φV3a and φV3b within the accumulation time C from the stop position of the unnecessary charge discharge signal φSub until the lens is mechanically cut off by the mechanical shutter signal MS Read to the vertical transfer unit by the read signal. The read signal charges are sequentially transferred to the horizontal transfer unit side by a normal vertical transfer signal at the time of frame mode driving in which one stage of vertical transfer is performed within one horizontal period, and output as a solid-state imaging device output signal.
[0057]
Next, setting of accumulation times in the fourth and fifth fields for outputting unnecessary charges in the third field will be described.
[0058]
An unnecessary charge discharge signal φSub is applied to the solid-state imaging device so as to be the same as the accumulation time of the first and second fields set in the exposure period before the first field, and the mechanical shutter of the optical unit from the control device A mechanical shutter signal MS for controlling the opening and closing of the image is output, and an accumulation time C is set. Also in the third field, normal transfer is performed during frame mode driving in which one stage of vertical transfer is performed within one horizontal period, and unnecessary charges such as dark current components and smear components of the vertical transfer unit existing in the vertical transfer unit are discharged. Do.
[0059]
Next, the unnecessary charge output operation corresponding to the odd field in the fourth field will be described.
[0060]
Unnecessary charges accumulated in the vertical transfer unit within the accumulation time C from the stop position of the unnecessary charge discharge signal φSub until the lens is mechanically shut off by the mechanical shutter signal MS are transferred in one vertical stage within one horizontal period. It is sequentially transferred to the horizontal transfer unit side by the normal vertical transfer signal at the time of frame mode driving, and is output as a solid-state imaging device output signal. At this time, since it is not necessary to read out the signal charge accumulated in the photoelectric conversion element, the readout signal superimposed on the vertical transfer signals φV1a and φV1b is not applied.
[0061]
Next, an unnecessary charge output operation corresponding to the even field in the fifth field will be described.
[0062]
Similar to the output operation of the unnecessary charge corresponding to the odd field in the fourth field, the vertical transfer is performed within the accumulation time C from the stop position of the unnecessary charge discharge signal φSub until the lens is mechanically shut off by the mechanical shutter signal MS. Unnecessary charges accumulated in the unit are sequentially transferred to the horizontal transfer unit side by a normal vertical transfer signal during frame mode driving in which one stage of vertical transfer is performed within one horizontal period, and output as a solid-state imaging device output signal. At this time, since it is not necessary to read out the signal charge accumulated in the photoelectric conversion element, the readout signal superimposed on the vertical transfer signals φV3a and φV3b is not applied.
[0063]
The output signals of the odd-numbered solid-state imaging device, the output signals of the even-numbered solid-state imaging device, the unnecessary charges of the odd-numbered field, and the unnecessary charges of the even-numbered field are digital images constituting a camera using the solid-state imaging device shown in FIG. In the signal processing circuit 7, the difference between the output signal of the odd-numbered solid-state imaging device and the unwanted charge of the odd-numbered field and the difference between the solid-state imaging device output signal of the even-numbered field and the unnecessary charge of the even-numbered field are calculated. Unnecessary charges included in the signal are removed. Further, after being processed as one frame of image data by line processing in the storage device, it is subjected to video signal processing and output as a video signal.
[0064]
In this way, unnecessary charges such as dark current components and smear components of the vertical transfer unit existing in the vertical transfer unit are not swept out by the high-speed vertical transfer signal to the horizontal transfer unit (thus, without reducing the saturation signal of the photoelectric conversion element). ), Unnecessary charges such as a dark current component and a smear signal of the vertical transfer unit included in the output signal of the solid-state imaging device can be reduced, and a high-quality image with high SN can be realized.
[0065]
The first embodiment of the present invention has been described above, but the same effect can be obtained with the second embodiment.
[0066]
FIG. 2 shows an outline of a camera drive signal timing and a camera sequence using the solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention.
[0067]
The frame mode driving method in the driving method of the solid-state imaging device according to the second embodiment is unnecessary for the first and second fields for reading the signal charges of the solid-state imaging device described in the first embodiment and the solid-state imaging device. This is an operation sequence in which the order of the fourth and fifth fields for reading out charges is changed, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.
[0068]
In the first and second embodiments described above, normal transfer is performed in frame mode driving in which one stage of vertical transfer is performed in one horizontal period in the third field, and the vertical transfer unit existing in the vertical transfer unit Although unnecessary charges such as a dark current component and a smear component are discharged, this need not be performed, and almost the same effect can be obtained. By doing this, it is possible to equalize the state such as dark current of the vertical transfer unit in all fields, so that a higher quality image can be obtained with a higher SN.
[0069]
In the first and second embodiments, the frame mode is composed of the first to fifth fields, but may be composed of six or more fields. In this case, one or more new fields are provided between the second field and the third field, and normal transfer at the time of frame mode driving in which one stage of vertical transfer is performed within one horizontal period is also performed in the new field. By discharging unnecessary charges such as dark current components and smear components of the vertical transfer unit existing in the vertical transfer unit, a higher quality image can be obtained with a higher SN. However, in this case, since it is considered that the same composition can be maintained when a person takes a picture, for example, several seconds to 10 seconds is the limit, the exposure operation (accumulation time C) from the first field to the third field exposure operation It is necessary that the time until (accumulation time C) is such a time that such a person can maintain the same composition.
[0070]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, unnecessary charges such as dark current components and smear signals of the vertical transfer unit included in the output signal of the solid-state imaging device can be reduced without reducing the saturation signal of the photoelectric conversion element. It is possible to realize a video camera and a digital still camera that can obtain a high-quality image with a high SN, and the practical effect is great.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of drive signal timings and a camera sequence of a method for driving a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an outline of a drive signal timing and a camera sequence of a method for driving a solid-state imaging device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of a camera using a solid-state imaging device.
4 is a diagram illustrating a schematic configuration example of the solid-state imaging device in FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram showing an outline of a drive signal timing and a camera sequence in a conventional method for driving a solid-state imaging device.
[Explanation of symbols]
1 Solid-state imaging device
2 Drive signal generation circuit
3 Vertical driver
4 Correlated double sampling circuit
5 Pre-processing circuit
6 AD converter
7 Digital video signal processing circuit
8 Control device
9 Optics
41 photodiode
42 Vertical CCD
43 Horizontal CCD
44 Signal charge detection output section

Claims

A plurality of photoelectric conversion elements arranged in a matrix, a vertical transfer unit that reads out signal charges accumulated in the photoelectric conversion elements and transfers them in a row direction, and a signal charge transferred from the vertical transfer unit in a column direction A solid-state imaging device comprising: a horizontal transfer unit that transfers the signal charge; and a signal charge detection output unit that converts the signal charge transferred from the horizontal transfer unit into a signal voltage or current and outputs the signal voltage or current.
After performing exposure for the charge accumulation time set by the electronic shutter and lens closing during the exposure period,
A first field period in which signal charges of the photoelectric conversion elements in a row corresponding to an odd field constituting a frame together with an even field are read out and output from the signal charge detection output unit through the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit; ,
A second field period in which the signal charges of the photoelectric conversion elements in the row corresponding to the even field are read out and output from the signal charge detection output unit via the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit;
A third field period for performing exposure for the same charge accumulation time as the exposure period;
Outputting unnecessary charges existing in the vertical transfer unit after the third field period from the signal charge detection output unit via the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit without reading the signal charge of the photoelectric conversion element. A solid-state imaging device driving method comprising: a field period; and a fifth field period.

A plurality of photoelectric conversion elements arranged in a matrix, a vertical transfer unit that reads out signal charges accumulated in the photoelectric conversion elements and transfers them in a row direction, and a signal charge transferred from the vertical transfer unit in a column direction A solid-state imaging device comprising: a horizontal transfer unit that transfers the signal charge; and a signal charge detection output unit that converts the signal charge transferred from the horizontal transfer unit into a signal voltage or current and outputs the signal voltage or current.
After performing exposure for the charge accumulation time set by the electronic shutter and lens closing during the exposure period,
A first field period and a second field period in which unnecessary charges existing in the vertical transfer unit are output from the signal charge detection output unit via the vertical transfer unit and horizontal transfer unit without reading the signal charge of the photoelectric conversion element. Field period,
A third field period for performing exposure for the same charge accumulation time as the exposure period;
A fourth field period in which signal charges of the photoelectric conversion elements in a row corresponding to an odd field that constitutes a frame together with an even field are read out and output from the signal charge detection output unit via the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit; ,
And a fifth field period in which signal charges of the photoelectric conversion elements in a row corresponding to the even field are read out and output from the signal charge detection output unit via the vertical transfer unit and horizontal transfer unit. For driving a solid-state imaging device.

The third solid-state imaging according to claim 1 or 2, wherein also unnecessary charges existing in the vertical transfer portion through said vertical transfer portion and the horizontal transfer unit and to output the signal charge detector output unit in the field period Device driving method.

Between the second field period and the third field period, there is provided a field period in which unnecessary charges existing in the vertical transfer unit are output from the signal charge detection output unit via the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit. 4. The method for driving a solid-state imaging device according to claim 1, 2, or 3 .

A plurality of photoelectric conversion elements arranged in a matrix, a vertical transfer unit that reads out signal charges accumulated in the photoelectric conversion elements and transfers them in a row direction, and a signal charge transferred from the vertical transfer unit in a column direction And a signal charge detection output unit that converts the signal charge transferred from the horizontal transfer unit into a signal voltage or current and outputs the signal voltage, and is set by an electronic shutter and a lens close during the exposure period. The vertical transfer unit and the horizontal transfer unit are configured to read out signal charges of the photoelectric conversion elements in the rows corresponding to the odd fields constituting the frame together with the even field in the first field period Output from the signal charge detection output unit through the photoelectric conversion element in the row corresponding to the even field in the second field period The signal charge is read out and output from the signal charge detection output unit through the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit, exposure is performed for the same charge accumulation time as the exposure period in a third field period, and the third In the fourth field period and the fifth field period after the field period, the unnecessary charges existing in the vertical transfer unit are read out through the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit without reading the signal charge of the photoelectric conversion element. A solid-state imaging device configured to output from the charge detection output unit;
An odd field signal is obtained by calculating a difference between the output signal of the solid-state imaging device in the first field period and the output signal of the solid-state imaging device in the fourth field period, and the second field period The signal of the even field is obtained by calculating the difference between the output signal of the solid-state imaging device and the output signal of the solid-state imaging device in the fifth field period, and the odd field signal and the even field signal And a signal processing circuit for obtaining an image signal of one frame by combining the two.

A plurality of photoelectric conversion elements arranged in a matrix, a vertical transfer unit that reads out signal charges accumulated in the photoelectric conversion elements and transfers them in a row direction, and a signal charge transferred from the vertical transfer unit in a column direction And a signal charge detection output unit that converts the signal charge transferred from the horizontal transfer unit into a signal voltage or current and outputs the signal voltage, and is set by an electronic shutter and a lens close during the exposure period. After the exposure for the charge accumulation time to be performed, unnecessary charges existing in the vertical transfer unit without reading the signal charges of the photoelectric conversion element in the first field period and the second field period are transferred to the vertical transfer unit and A third output that is output from the signal charge detection output unit via a horizontal transfer unit and performs exposure for the same charge accumulation time as the exposure period in a third field period. In the field period and the fourth field period, the signal charge of the photoelectric conversion element in the row corresponding to the odd field constituting the frame together with the even field is read and the signal charge detection output is output via the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit The signal charges of the photoelectric conversion elements in the row corresponding to the even field are read out and output from the signal charge detection output unit through the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit in the fifth field period. A solid-state imaging device,
An odd field signal is obtained by calculating a difference between the output signal of the solid-state imaging device in the first field period and the output signal of the solid-state imaging device in the fourth field period, and the second field period The signal of the even field is obtained by calculating the difference between the output signal of the solid-state imaging device and the output signal of the solid-state imaging device in the fifth field period, and the odd field signal and the even field signal And a signal processing circuit for obtaining an image signal of one frame by combining the two.

The solid-state imaging device is characterized in that unnecessary charge existing in a vertical transfer unit even in the third field period is output from the signal charge detection output unit via the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit. Item 5. The camera according to Item 5 or 6 .

In the solid-state imaging device, a field in which unnecessary charges existing in the vertical transfer unit are output from the signal charge detection output unit via the vertical transfer unit and the horizontal transfer unit between the second field period and the third field period. The camera according to claim 5, 6 or 7, wherein a period is provided.