JP4701490B2 - Solid-state imaging device and solid-state imaging device driving method - Google Patents

Solid-state imaging device and solid-state imaging device driving method Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光電変換素子が2次元配列された固体撮像素子例えばCCD固体撮像素子及びその駆動手段を有して成る固体撮像装置及びこの固体撮像素子の駆動方法に係わる。
【0002】
【従来の技術】
近年、デジタルスチルカメラが急速に普及しつつある。
デジタルスチルカメラでは、オートフォーカス(AF)、オートホワイトバランス(AWB)、自動露光(AE)等の自動制御装置を備えている。
これら装置による自動制御においては、撮像素子から得られる出力信号を使用して処理を行っている。
【0003】
また、デジタルスチルカメラでは、高解像度の静止画を得ることを目的として、固体撮像素子の駆動においてフレーム読み出し動作を採用している。
【0004】
図6にこの従来のフレーム読み出し動作を示す。図6Aは信号電荷の転送動作の概略図を示し、図6Bは垂直同時タイミングチャートを示し、図6Cは水平同期タイミングチャートを示す。
【0005】
このフレーム読み出し動作は、高解像度の静止画を得るため、奇数ラインの信号電荷と偶数ラインの信号電荷をそれぞれフィールド毎に交互に読み出すものであり、各画素の信号電荷を加算することなく独立して転送するものである。
【0006】
奇数ライン(1,3,5,7,9)に対しては第1相の垂直転送クロックV1が第1相の転送電極(図示せず)を介して供給され、偶数ライン(2,4,6,8)に対しては第3相の垂直転送クロックV3が第3相の転送電極(図示せず)を介して供給される。
これにより、それぞれのラインのセンサ部51の信号電荷が読み出しゲート部を通じて垂直転送レジスタ52へ読み出される構成となっている。
【0007】
奇数ライン用の第1相の転送電極と偶数ライン用の第3相の転送電極との間には、図示しないがそれぞれ第2相の垂直転送クロックV2が供給される第2相の転送電極と第4相の垂直転送クロックV4が供給される第4相の転送電極とが配置され、図中下方の水平転送レジスタ53に向けて第1相、第2相、第3相、第4相の順序に転送電極が配置される。
【0008】
垂直転送レジスタ52に読み出された信号電荷は、水平ブランキングHBLK中に図6Cに示す垂直転送クロックV1,V2,V3,V4が印加されることにより垂直転送される。
尚、実際の水平ブランキング期間HBLKは、図6Cの水平同期タイミングチャートに示された期間即ち垂直転送レジスタ52により信号電荷が転送される期間(垂直転送期間)と比較すると、僅かではあるが長い期間となる。
ここでは、説明を単純にするため、以下垂直転送レジスタ52により信号電荷が転送される期間=水平ブランキング期間HBLKとみなして説明する。
【0009】
そして、以下のようにしてフレーム読み出し動作がなされる。
まず、図6Bに示すように第1相の垂直転送クロックV1が高いレベルとなることにより、奇数ライン(第1フィールド)のセンサ部51の信号電荷が垂直転送レジスタ52に読み出され、その後図6Cに示すように各相の垂直転送クロックV1,V2,V3,V4が供給されることにより、第1ライン1のセンサ部51の信号電荷が水平転送レジスタ53に垂直転送される。
この状態で水平ブランキング期間HBLKが終了し、第1ライン1のセンサ部51の信号電荷が水平転送され、電荷−電圧変換部54を経て順次出力される。
【0010】
以後水平ブランキング期間HBLK中の垂直転送と、水平転送レジスタ53における水平転送とが繰り返されて、奇数ライン即ち第1フィールドの全画素の信号電荷が途中で加算されることなく出力される。
【0011】
続いて、図6Bに示すように第3相の垂直転送クロックV3が高いレベルとなることにより、偶数ライン(第2フィールド)のセンサ部51の信号電荷が、垂直転送レジスタ52に読み出される。その後の動作は奇数ライン(第1フィールド)の場合と同様である。
このようにして、奇数ライン(第1フィールド)及び偶数ライン(第2フィールド)の全画素の信号電荷が出力される。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した各種の自動制御を行う際に、静止画と同様の動作モード(フレーム読み出し動作)を使用すると、各種自動制御装置の応答速度が遅くなるため好ましくない。
特に多画素化した固体撮像素子を使用した場合には、より応答速度が遅くなる問題がある。
【0013】
また、液晶モニタ等で撮影した画像をモニタリングする場合にも、静止画と同様の動作モードを使用するとフレームレートが遅くなり、なめらかな動画を得ることができないので好ましくない。
【0014】
そこで、フレームレートを高くする1つの方法として、所定の繰り返し単位の読み出しゲート毎に読み出し電圧を印加して、一部のラインの画素の電荷のみ垂直転送レジスタへ読み出し、出力する撮像信号のライン数を減らして、より高速の撮像信号を得る動作、即ちライン間引き動作を行うようにしている。
【0015】
また、デジタルスチルカメラの多機能化の要求も高まりつつあり、多用な被写体条件に対応するため、複数の動作モードを搭載した製品も多くなっている。
【0016】
図7に上述のライン間引き動作を示す。図7Aは信号電荷の転送動作の概略図を示し、図7Bは垂直同時タイミングチャートを示し、図7Cは水平同期タイミングチャートを示す。
【0017】
この図7の場合は、8ライン中2ラインを出力する2/8ライン間引き動作モードとなっている。
尚、この間引き動作モードでは、信号電荷を含むパケットの後方に信号電荷を含まない空パケットが存在するため、この両者のパケットを水平転送レジスタ内で混合し、無信号の期間を除去する必要がある。
そこで、水平ブランキング期間内に2ライン分の垂直転送を行って、信号電荷を含むパケットと空パケットとを混合している。
【0018】
具体的には、第1相の転送クロックV1及び転送電極と、第3相の転送クロックV3及び転送電極とを、それぞれ信号電荷の読み出しに使用するもの(V1A及びV3A)と信号電荷の読み出しに使用しないもの(V1B及びV3B)に分けている。
そして、8ライン中2ライン、図7では第1ライン1〜第8ライン8のうち第5ライン5及び第8ライン8に対して読み出し用の垂直転送クロックV1A及びV3Aを供給して、読み出しを行うように構成している。第5ライン5は赤Rと緑G、第8ライン8は緑Gと青Bとから成り、これら2ライン5,8から8ライン全部の画素と同じR,G,Bの色バランスで信号が得られる。
このとき、斜線を付したその他のラインの画素の信号電荷は読み出されない。
【0019】
そして、次のようにしてライン間引き動作がなされる。
まず、図7Bに示すように、読み出し用の第1相の垂直転送クロックV1A及び第3相の垂直転送クロックV3Aが高いレベルとなることにより、第5ライン5及び第8ライン8のセンサ部51の信号電荷が、垂直転送レジスタ52に読み出される。
ここで、他のラインの画素の信号電荷は読み出されないので、垂直転送レジスタ52に空パケットが発生する。図7では、第4ライン4及び第5ライン5と、第8ライン8及び第9ライン9の各組が信号電荷を含むパケットとなる。また、第2ライン2及び第3ライン3と、第6ライン6及び第7ライン7の各組に空パケットが発生する。
【0020】
その後、水平ブランキング期間HBLKにおいて、図7Cに示すように各相の垂直転送クロックV1A/V1B,V2,V3A/V3B,V4が供給されることにより、2ライン分(4画素分)の垂直転送がなされる。
これにより、第5ライン5のセンサ部51の信号電荷は水平転送レジスタ53に垂直転送される。そして、第5ライン5のセンサ部51の信号電荷と第2ライン2及び第3ライン3の組にあった空パケットと混合される。
また、第8ライン8のセンサ部51の信号電荷は、第4ライン4及び第5ライン5まで垂直転送される。
この状態で水平ブランキング期間HBLKが終了し、図示しないが水平転送クロックが供給されて、水平転送レジスタ53に転送された第5ライン5のセンサ部51の信号電荷が順次出力される。
【0021】
以後水平ブランキング期間HBLK中の垂直転送と、水平転送レジスタ53における水平転送とが繰り返されて、選択されたラインの全画素の信号電荷が途中で加算されることなく出力される。
【0022】
ここで、図7Cに示す水平同期タイミングチャートを、図6Cに示す水平同期タイミングチャートと比較すると、2つの動作モードで垂直転送を行う水平ブランキング期間HBLKの長さは等しくなっている。
そして、図6Cにおいて1ライン分の転送を行うための垂直転送クロックのオーバーラップ期間の長さをxとしたとき、図7Cでは2ライン分の垂直転送を行うために垂直転送クロックのオーバーラップ期間の長さはx/2となる。
【0023】
さらに、より多画素の撮像素子の場合には、図8に示すような、ライン間引き+水平転送レジスタ内2ライン加算による4/16ラインの間引き動作を行うことが考えられる。図8Aは信号電荷の転送動作の概略図を示し、図8Bは垂直同時タイミングチャートを示し、図8Cは水平同期タイミングチャートを示す。
この動作モードでは、信号電荷を含む2ラインと無信号の2ラインを水平転送レジスタ内で混合して出力するため、水平ブランキング期間内に4ライン分の垂直転送を行っている。
【0024】
具体的には、図7の動作と同様に、第1相の転送クロックV1及び転送電極と、第3相の転送クロックV3及び転送電極とを、それぞれ信号電荷の読み出しに使用するもの(V1A及びV3A)と信号電荷の読み出しに使用しないもの(V1B及びV3B)に分けている。
そして、16ライン中4ライン、図8では第1ライン1〜第16ライン16のうち第1ライン1、第5ライン5、第10ライン10及び第14ライン14に対して読み出し用の垂直転送クロックV1A及びV3Aを供給して、読み出しを行うように構成している。第1ライン1及び第5ライン5は赤Rと緑G、第10ライン10及び第14ライン14は緑Gと青Bとから成り、これら4ライン1,5,10,14から16ライン全部の画素と同じR,G,Bの色バランスで信号が得られる。
【0025】
そして、次のようにしてライン間引き+水平転送レジスタ内2ライン加算動作がなされる。
まず、図8Bに示すように、読み出し用の第1相の垂直転送クロックV1A及び第3相の垂直転送クロックV3Aが高いレベルとなることにより、上記4ライン1,5,10,14のセンサ部51の信号電荷が垂直転送レジスタ52に読み出される。
その後、水平ブランキング期間HBLKにおいて、図8Cに示すように各相の垂直転送クロックV1A/V1B,V2,V3A/V3B,V4が供給されることにより、4ライン分(8画素分)の垂直転送がなされる。これにより、第1ライン1のセンサ部51の信号電荷及び第5ライン5のセンサ部51の信号電荷が共に水平転送レジスタ53に垂直転送されて、2つのライン1,5の信号電荷が水平転送レジスタ53内で加算される。
この状態で水平ブランキング期間HBLKが終了し、水平転送レジスタ53に転送された第1ライン1及び第5ライン5のセンサ部51の信号電荷が水平転送されて順次出力される。
以後水平ブランキング期間HBLK中の垂直転送と、水平転送レジスタ53における水平転送とが繰り返されて、選択されたラインの全画素の信号電荷が2ラインずつ加算されて出力される。
【0026】
この場合も、図7Cの場合と同様に、垂直転送を行う水平ブランキング期間HBLKの長さは図6Cのフレーム読み出しの場合と等しくなっている。
そして、図6Cにおいて1ライン分の転送を行うための垂直転送クロックのオーバーラップ期間の長さをxとしたとき、図8Cでは4ライン分の垂直転送を行うために垂直転送クロックのオーバーラップ期間の長さはx/4となる。
【0027】
このように図8に示す動作モードでは、垂直転送クロックのオーバーラップ期間がフレーム読み出し動作の場合の1/4まで短くなるため、垂直転送クロックに伝搬遅延が生じやすくなる。
これにより、転送クロックの入力端子から遠い位置で波形が鈍ってしまい、垂直レジスタの転送効率が劣化したり、取扱い電荷量が減少してしまう問題があった。
【0028】
上述した問題の解決のために、本発明においては、間引き動作等の通常とは異なる動作のモードにおいても、転送クロックの波形の劣化が発生しないようにすることにより、フレームレートが高く、かつ取扱い電荷量が充分な状態で効率良く転送を行うことができる固体撮像装置及び固体撮像素子の駆動方法を提供するものである。
【0029】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体撮像装置は、2次元配列された複数の光電変換素子と、この複数の光電変換素子で光電変換された信号電荷を読み出すゲート部と、このゲート部により読み出された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送レジスタと、この複数の垂直転送レジスタから転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタと、垂直転送レジスタ及び水平転送レジスタを駆動する駆動手段とを有し、垂直転送レジスタにより信号電荷が転送される期間を含む水平ブランキング期間と、水平転送レジスタにより信号電荷が転送される期間とから、水平同期期間が構成され、駆動手段は水平ブランキング期間中に行われる垂直転送レジスタの垂直転送の段数により、垂直転送レジスタにより信号電荷が転送される期間の長さと、水平ブランキング期間及び水平同期期間の長さとを、共に、長くする、或いは、短くするものである。
【0030】
上述の本発明の固体撮像装置の構成によれば、駆動手段は水平ブランキング期間中に行われる垂直転送レジスタの垂直転送の段数により、垂直転送レジスタにより信号電荷が転送される期間(垂直転送期間)の長さと、水平ブランキング期間及び水平同期期間の長さとを共に、長くする、或いは、短くすることにより、垂直転送の段数が多い動作を行う際に、垂直転送の段数が少ない動作と比較して相対的に信号電荷が垂直転送される期間(垂直転送期間)を長くすることや短くすることが可能になる。
【0031】
本発明の固体撮像素子の駆動方法は、2次元配列された複数の光電変換素子と、複数の光電変換素子で光電変換された信号電荷を読み出すゲート部と、ゲート部により読み出された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送レジスタと、複数の垂直転送レジスタから転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタとを有する固体撮像素子を駆動する際に、水平ブランキング期間中に行われる垂直転送の段数が異なる複数の動作モードを備え、垂直転送レジスタにより信号電荷が転送される期間を含む水平ブランキング期間と、水平転送レジスタにより信号電荷が転送される期間とから、水平同期期間が構成され、複数の動作モードに応じて垂直転送レジスタにより信号電荷が転送される期間の長さと、水平ブランキング期間及び水平同期期間の長さとを、共に、長くする、或いは、短くするものである。
【0032】
上述の本発明方法によれば、水平ブランキング期間中に行われる垂直転送の段数が異なる複数の動作モードに応じて垂直転送レジスタにより信号電荷が転送される期間(垂直転送期間)の長さと、水平ブランキング期間及び水平同期期間の長さとを共に、長くする、或いは、短くすることにより、垂直転送の段数が多い動作モードにおいて、垂直転送の段数が少ない動作モードより相対的に信号電荷が垂直転送される期間(垂直転送期間)を長くすることや短くすることが可能になる。
【0033】
【発明の実施の形態】
本発明は、2次元配列された複数の光電変換素子と、この複数の光電変換素子で光電変換された信号電荷を読み出すゲート部と、このゲート部により読み出された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送レジスタと、この複数の垂直転送レジスタから転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタと、垂直転送レジスタ及び水平転送レジスタを駆動する駆動手段とを有し、垂直転送レジスタにより信号電荷が転送される期間を含む水平ブランキング期間と、水平転送レジスタにより信号電荷が転送される期間とから、水平同期期間が構成され、駆動手段は水平ブランキング期間中に行われる垂直転送レジスタの垂直転送の段数により、垂直転送レジスタにより信号電荷が転送される期間の長さと、水平ブランキング期間及び水平同期期間の長さとを、共に、長くする、或いは、短くする固体撮像装置である。
【0034】
本発明は、2次元配列された複数の光電変換素子と、複数の光電変換素子で光電変換された信号電荷を読み出すゲート部と、ゲート部により読み出された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送レジスタと、複数の垂直転送レジスタから転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタとを有する固体撮像素子を駆動する際に、水平ブランキング期間中に行われる垂直転送の段数が異なる複数の動作モードを備え、垂直転送レジスタにより信号電荷が転送される期間を含む水平ブランキング期間と、水平転送レジスタにより信号電荷が転送される期間とから、水平同期期間が構成され、複数の動作モードに応じて垂直転送レジスタにより信号電荷が転送される期間の長さと、水平ブランキング期間及び水平同期期間の長さとを、共に、長くする、或いは、短くする固体撮像素子の駆動方法である。
【0035】
まず、本発明を適用する固体撮像装置の概略構成図を図2に示す。
この固体撮像装置20では、光電変換を行う光電変換素子として、2次元配列された複数のセンサ部23を有し、また複数のセンサ部23で光電変換された信号電荷を読み出す読み出しゲート部24と、各センサ部23列毎に配された複数の垂直転送レジスタ25とを有してCCD固体撮像素子21の撮像領域22が構成されている。
垂直転送レジスタ25の端部に接続して撮像領域22の図中下部には、垂直転送レジスタ25から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタ26が設けられている。水平転送レジスタ26の後段には、電荷−電圧変換部27が接続されている。
【0036】
垂直転送レジスタ25は、4相の垂直転送クロック即ち第1相の垂直転送クロックφV1AまたはφV1B、第2相の垂直転送クロックφV2、第3相の垂直転送クロックφV3AまたはφV3B、第4相の垂直転送クロックφV4が印加されて4相駆動を行うように構成されている。
水平転送レジスタ26は、2つの水平転送クロックφH1及びφH2が印加されて2相駆動を行うように構成されている。
これら垂直転送クロックφV1A,φV1B,φV2,φV3A,φV3B,φV4と水平転送クロックφH1,φH2は、CCD固体撮像素子21の外部に設けられたタイミング発生回路28からそれぞれ垂直転送レジスタ25と水平転送レジスタ26へ入力される。
【0037】
続いて本発明の実施の形態を説明する。
本実施の形態では図2に示した固体撮像装置20において、高速の動作モードとして、ライン間引き+水平レジスタ内2ライン加算動作を行うものである。
【0038】
まず、高解像度を要する静止画を撮影する場合には、図3に示すようにフィールド読み出し動作を行う動作モードとする。図3Aは信号電荷の転送動作の概略図を示し、図3Bは垂直同時タイミングチャートを示し、図3Cは水平同期タイミングチャートを示す。
即ち図3では、図6に示したフィールド読み出し動作を、図2の構成の固体撮像装置20で行うようにしている。
【0039】
図3Aに示すように、奇数ライン(1,3,5,7,9)に対しては第1相の垂直転送クロックV1が第1相の転送電極(図示せず)を介して供給され、偶数ライン(2,4,6,8)に対しては第3相の垂直転送クロックV3が第3相の転送電極(図示せず)を介して供給される。
これにより、それぞれのラインのセンサ部23の信号電荷が読み出しゲート部を通じて垂直転送レジスタ25へ読み出される構成となっている。
垂直転送レジスタ25に読み出された信号電荷は、水平ブランキングHBLK中に図3Cに示す垂直転送クロックV1,V2,V3,V4が印加されることにより垂直転送される。
【0040】
尚、実際の水平ブランキング期間HBLKは、図3Cの水平同期タイミングチャートに示された期間即ち垂直転送レジスタ25により信号電荷が転送される期間(垂直転送期間)と比較すると、僅かではあるが長い期間となる。
ここでは、説明を単純にするため、以下垂直転送レジスタ25により信号電荷が転送される期間=水平ブランキング期間HBLKとみなして説明する。
【0041】
そして、次のようにしてフレーム読み出し動作がなされる。
まず、図3Bに示すように第1相の垂直転送クロックV1が高いレベルとなることにより、奇数ライン(第1フィールド)のセンサ部23の信号電荷が、垂直転送レジスタ25に読み出される。
その後、図3Cに示すように各相の垂直転送クロックV1,V2,V3,V4が供給されることにより、奇数ラインのセンサ部23の信号電荷が1つ下(2画素下)のラインまで垂直転送され、第1ライン1のセンサ部23の信号電荷が水平転送レジスタ26に垂直転送される。
この状態で水平ブランキング期間HBLKが終了し、図示しないが水平転送クロック(φH1,φH2)が供給されて、水平転送レジスタ26に転送された第1ライン1のセンサ部23の信号電荷が電荷−電圧変換部27を経て順次出力される。
【0042】
以後水平ブランキング期間HBLK中の垂直転送と、水平転送レジスタ26における水平転送とが繰り返されて、奇数ライン即ち第1フィールドの全画素の信号電荷が途中で加算されることなく出力される。
【0043】
続いて、図3Bに示すように第3相の垂直転送クロックV3が高いレベルとなることにより、偶数ライン(第2フィールド)のセンサ部23の信号電荷が、垂直転送レジスタ25に読み出される。その後の動作は奇数ライン(第1フィールド)の場合と同様である。
このようにして、奇数ライン(第1フィールド)及び偶数ライン(第2フィールド)の全画素の信号電荷が出力される。
【0044】
この図3の動作モードでは、水平ブランキング期間HBLK中に1ライン分の垂直転送がなされる。また、垂直転送クロックのオーバラップ期間の長さは図6と同じくxである。
【0045】
また、本実施の形態では、図1に示すように、高いフレームレートを必要とする動作モードにおいて、ライン間引き+水平転送レジスタ内2ライン加算動作を行う。
このライン間引き+水平転送レジスタ内2ライン加算動作を行う点は、前述した図8の動作と同じである。
【0046】
具体的には、図8の動作と同様に、第1相の転送クロックV1及び転送電極と、第3相の転送クロックV3及び転送電極とを、それぞれ信号電荷の読み出しに使用するもの(V1A及びV3A)と信号電荷の読み出しに使用しないもの(V1B及びV3B)に分けている。
そして、16ライン中4ライン、図8と同様の4ライン1,5,10,14を選択するように構成している。
【0047】
そして、次のようにしてライン間引き+水平転送レジスタ内2ライン加算動作がなされる。
まず、図1Bに示すように、読み出し用の第1相の垂直転送クロックV1A及び第3相の垂直転送クロックV3Aが高いレベルとなることにより、上記4ライン1,5,10,14のセンサ部23の信号電荷が垂直転送レジスタ25に読み出される。
その後、水平ブランキング期間HBLKにおいて、図1Cに示すように各相の垂直転送クロックV1A/V1B,V2,V3A/V3B,V4が供給されることにより、4ライン分(8画素分)の垂直転送がなされる。これにより、第1ライン1のセンサ部23の信号電荷及び第5ライン5のセンサ部23の信号電荷が共に水平転送レジスタ26に垂直転送されて、2つのライン1,5の信号電荷が水平転送レジスタ26内で加算される。
この状態で水平ブランキング期間HBLKが終了し、図示しないが水平転送クロックが供給されて、水平転送レジスタ26に転送された第1ライン1及び第5ライン5のセンサ部23の信号電荷が順次出力される。
【0048】
第10ライン10のセンサ部23の信号電荷と第14ライン14のセンサ部23の信号電荷は、次の(読み出し後2回目の)水平ブランキング期間HBLKにおいて、共に水平転送レジスタ26まで垂直転送されて、水平転送レジスタ26内でこれら2ライン10,14の信号電荷が加算される。
以後水平ブランキング期間HBLK中の垂直転送と、水平転送レジスタ26における水平転送とが繰り返されて、選択されたラインの全画素の信号電荷が2ラインずつ加算されて出力される。
【0049】
本実施の形態では、特に水平ブランキング期間HBLKの長さを、図3に示す高解像度を要するフィールド読み出し動作のモードと、図1に示すライン間引き+水平転送レジスタ内2ライン加算動作のモードとで、異なる長さとするものである。
即ち、図1Cに示すように、4ライン分の垂直転送を行う水平ブランキング期間HBLKを拡大して、図3のフレーム読み出し動作の水平ブランキング期間HBLKより長くする。これにより、垂直転送クロックのオーバーラップ期間yをy>x/4とする。
【0050】
従って、この場合には、図8の場合の垂直転送クロックのオーバーラップ期間x/4よりも、垂直転送クロックのオーバーラップ期間yを長くすることができることから、図8の場合と比較して垂直転送期間を長くかつ垂直転送を低速にすることができる。
【0051】
上述の本実施の形態によれば、ライン間引き+水平転送レジスタ内2ライン加算動作のモードにおける水平ブランキング期間HBLKを、フレーム読み出し動作のモードにおける水平ブランキング期間HBLKより長くしたことにより、水平ブランキング期間HBLK中に4ライン分の垂直転送を行うライン間引き+水平転送レジスタ内2ライン加算動作のモードにおける垂直転送クロックのオーバーラップ期間yを従来の図8の場合の期間x/4より長くすることができる。
【0052】
これにより、垂直転送期間を長くして、垂直転送を低速に行うことができるので、垂直転送クロックの伝搬遅延が生じにくくなり、クロックの入力端子から遠い位置でも波形が鈍ることが無くなる。
従って、所要の波形の垂直転送クロックが印加されるようになり、垂直転送レジスタ25の転送効率の劣化や垂直転送レジスタ25の取扱い電荷量の減少を防止することが可能となる。
即ち水平ブランキング期間HBLK中に垂直転送されるライン数が多く、高速転送がなされる動作モードにおいても、高いフレームレートと充分な垂直転送レジスタ25の取扱い電荷量とを両立することが可能になる。
【0053】
続いて、本発明の他の実施の形態について説明する。
本実施の形態は、水平転送レジスタ内2ライン加算動作を行う動作モードにおいて、水平ブランキング期間を長くした場合である。
【0054】
図4及び図5に本実施の形態の水平転送レジスタ内2ライン加算動作を示す。
図4は信号電荷の転送動作の概略図を示し、図5Aは垂直同時タイミングチャートを示し、図5Bは水平同期タイミングチャートを示す。
【0055】
図4に示すように、各ライン1〜16に対して印加される垂直転送クロックV1A,V1B,V3A,V3Bの配置は図1と同じになっている。
ただし、図5A及び図5Bに示すように、第1相の垂直転送クロックV1A及びV1Bを区別せず両者に同一の波形が印加され、第3相の垂直転送クロックV3A及びV3Bも区別せず両者に同一の波形が印加される。即ち垂直転送クロックの波形は図3のフレーム読み出し動作と同じ4種類になる。
【0056】
そして、次のようにして水平転送レジスタ内2ライン加算動作がなされる。
まず、図5Aに示すように第1相の垂直転送クロックV1A及びV1Bが高いレベルとなることにより、第1フィールドとして奇数ライン(赤R及び緑Gの画素)のセンサ部23の信号電荷が垂直転送レジスタ25に読み出される。
その後、図5Bに示すように各相の垂直転送クロックV1A/V1B,V2,V3A/V3B,V4が供給されることにより、2ライン分(4画素分)の垂直転送がなされ、第1ライン1のセンサ部23の信号電荷及び第3ライン3のセンサ部23の信号電荷が共に水平転送レジスタ26に垂直転送される。これにより、水平転送レジスタ26内でこれら第1ライン1及び第3ライン3の2ラインの信号電荷が加算される。
この状態で水平ブランキング期間HBLKが終了し、図示しないが水平転送クロックが供給されて、水平転送レジスタ26に転送された第1ライン1及び第3ライン3のセンサ部23の信号電荷が加算された電荷が電荷−電圧変換部27を経て順次出力される。
【0057】
以後水平ブランキング期間HBLK中の垂直転送と、水平転送レジスタ26における水平転送とが繰り返されて、奇数ライン即ち第1フィールドの全画素の信号電荷が水平転送レジスタ26内で2ラインずつ加算されて出力される。
【0058】
続いて、図5Aに示すように第3相の垂直転送クロックV3A及びV3Bが高いレベルとなることにより、第2フィールドとして偶数ライン(緑G及び青Bの画素)のセンサ部23の信号電荷が垂直転送レジスタ25に読み出される。その後の動作は奇数ライン(第1フィールド)の場合と同様である。
このようにして、奇数ライン(第1フィールド)及び偶数ライン(第2フィールド)の全画素の信号電荷がそれぞれ水平転送レジスタ26内で2ラインずつ加算されて出力される。
【0059】
尚、図5Aと図3Bとを比較すると、第1相と第3相の垂直転送クロックがそれぞれ高いレベルになる間隔やその間の垂直転送クロックの数が同じに表現されているが、これは共にタイミングチャートの形状を模式的に示しているものであり、実際に両者の垂直転送クロックが等しいことを示しているのではない。
【0060】
この動作モード時には、2ラインの信号を加算することにより、飽和信号量が2倍となって感度が2倍になると共に、垂直ライン数が16ライン中8ラインと1/2になるため、信号出力期間が短縮されて、フレームレートも2倍に向上する。
【0061】
従来の構成では、この動作モードの水平ブランキング期間HBLKもフレーム読み出し動作の水平ブランキング期間HBLKと等しい長さとなるため、この2ライン加算の動作モードにおける垂直転送クロックのオーバーラップ期間は、図7Cの間引き動作の場合と同様に、x/2と短くする必要があった。
そのため、垂直転送クロックの伝搬遅延により垂直転送レジスタの取扱い電荷量が減少してしまい、2倍の飽和信号量を確保することができなくなるという問題があった。
【0062】
これに対して、本実施の形態では、図5Aに示すように、水平ブランキング期間HBLKを拡大して、図3のフレーム読み出し動作の水平ブランキング期間HBLKの2倍の長さとしている。
これにより、垂直転送クロックのオーバーラップ期間の長さは図3のフレーム読み出し動作の場合と同じxとなっている。
【0063】
上述の本実施の形態によれば、このように垂直転送クロックのオーバーラップ期間の長さが図3のフレーム読み出し動作の場合と等しい長さ確保されているため、高速駆動による垂直転送クロックの伝搬遅延が生じないようにすることができ、垂直転送レジスタの転送効率の劣化や取扱い電荷量の減少を防止することができる。
従って、この水平転送レジスタ内2ライン加算動作で、感度やフレームレートだけでなく、飽和信号量も2倍にすることが可能となり、出力ライン数は半減するが、高フレームレート・高感度・広ダイナミックレンジの撮像を実現することができる。
【0064】
尚、本実施の形態では、水平ブランキング期間HBLKの長さを図3のフレーム読み出し動作の2倍にして、垂直転送クロックのオーバーラップ期間の長さを図3のフレーム読み出し動作と同じxとしているが、水平ブランキング期間の拡大率はちょうど2倍に限定されるものではなく、2ライン加算動作において要求される特性(フレームレートや感度、ダイナミックレンジ等)を考慮して、必要に応じた倍率に拡大すればよい。
【0065】
上述した各実施の形態のように、動作モードによって水平ブランキング期間を拡大した場合でも、特に多画素の撮像素子の場合においては、水平同期期間の総クロック数=水平総画素数+水平ブランキング期間のクロック数であり、かつ水平ブランキング期間のクロック数《水平総画素数であるため、極端なフレームレートの増加にはつながらない。
【0066】
例えば従来は水平ブランキング期間HBLKが水平同期期間Hの10%程度であったとすると、図4及び図5のように水平ブランキング期間HBLKを従来の2倍にまで広げたとしても、水平同期期間Hは10%程度長くなるに過ぎない。
また、フレームの長さは水平同期期間Hとその回数の積であり、出力されるライン数(選択するライン数)及び加算するライン数が同じ(即ち動作が同じ)であれば水平同期期間Hの回数は同じであり、フレームの長さが水平同期期間Hの長さに比例する。
従って、水平ブランキング期間HBLKを2倍に広げたとしても、フレームの長さも10%程度増加するに過ぎないため、フレームレート(単位時間内に取り扱われるフレームの数)の劣化も小さく、見てわかるような顕著な違いが現れない。
【0067】
水平ブランキング期間HBLK中に垂直転送する段数を増やして、例えば前述したように間引き動作や加算動作を行うようにした場合には、選択した全画素を出力するために必要な水平ブランキング期間HBLK並びに水平同期期間Hの回数が低減されるためフレームの長さが短くなり、その結果フレームレートを高くすることができる。
水平ブランキング期間HBLKを長くした場合のフレームレートの劣化は小さいものであるので、このように垂直転送する段数を増やして高くしたフレームレートをほぼ維持することができる。
【0068】
尚、フレームレートを優先したい動作モードにおいては、他の動作モードを基準として、逆に必要最低限の水平ブランキング期間HBLKに減らす(即ち垂直転送期間を必要最小限に減らす)ことも考えられる。
この場合は、他の動作モードと比較して相対的に水平ブランキング期間HBLKが短くなり、水平同期期間Hも短くなるため、さらにフレームレートを上げることができる。
【0069】
従って、本発明により、各動作モード毎に水平ブランキング期間を最適化して、充分な垂直転送レジスタの取扱い電荷量と高いフレームレートとを両立させることが可能となる。
【0070】
尚、上述の各実施の形態では、フレーム読み出し方式のCCD固体撮像素子に適用したが、フレーム読み出し方式に限定されるものではなく、全画素読み出し方式のCCD固体撮像素子や他の方式の固体撮像素子に適用することも可能である。
【0071】
また、動作モードの数は2つや3つに限定されず、4つ以上の動作モードを有する固体撮像装置においても同様に本発明を適用することが可能である。
本発明は、複数の動作モードのうち少なくとも1つの動作モードにおいて、垂直転送期間の長さを他の動作モードの垂直転送期間と異なる長さとするものである。そのために、例えば水平ブランキング期間の長さを他の動作モードの水平ブランキング期間と異なる長さとする。
【0072】
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
【0073】
【発明の効果】
上述の本発明によれば、複数の動作モードを有する撮像素子において、少なくとも1つの動作モードにおいては、垂直転送レジスタが垂直転送を行う期間即ち垂直転送期間の長さを、他の動作モードの垂直転送期間とは異なる長さとすることにより、各動作モード毎にそれぞれ垂直転送期間の長さを最適化することが可能になる。
【0074】
例えば垂直転送期間を長くした場合には、垂直転送を低速に行うことが可能になるため、垂直転送クロックの伝搬遅延が生じにくくなり、クロックの入力端子から遠い位置でも波形が鈍ることが無くなる。
これにより、所要の波形の垂直転送クロックが印加されるようになり、垂直転送レジスタの転送効率の劣化や垂直転送レジスタの取扱い電荷量の減少を防止することができる。
そして、垂直転送期間が長くなったことによるフレームの長さの増加率が少なく、フレームレートの劣化が小さいため、例えば高いフレームレートを維持することができる。
従って、水平ブランキング期間中の垂直転送の段数が多く高速転送がなされる動作モードにおいても、高いフレームレートと充分な垂直転送レジスタの取扱い電荷量とを両立することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】A〜C 本発明の一実施の形態のライン間引き+水平転送レジスタ内2ライン加算動作を説明する図である。
【図2】本発明を適用する固体撮像装置の一形態の概略構成図である。
【図3】A〜C 図2の固体撮像装置におけるフレーム読み出し動作を説明する図である。
【図4】本発明の他の実施の形態の水平転送レジスタ内2ライン加算動作を説明する図である。
【図5】A、B 本発明の他の実施の形態の水平転送レジスタ内2ライン加算動作を説明する図である。
【図6】A〜C 従来の固体撮像装置におけるフレーム読み出し動作を説明する図である。
【図7】A〜C 従来の固体撮像装置におけるライン間引き動作を説明する図である。
【図8】A〜C 従来の固体撮像装置におけるライン間引き+水平転送レジスタ内2ライン加算動作を説明する図である。
【符号の説明】
20 固体撮像装置、21 CCD固体撮像素子、22 撮像領域、23 センサ部、24 読み出しゲート部、25 垂直転送レジスタ、26 水平転送レジスタ、27 電荷−電圧変換部、28 タイミング発生回路、φV1A,φV1B,φV2,φV3A,φV3B,φV4 垂直転送クロック、φH1,φH2
水平転送クロック
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid-state imaging device in which photoelectric conversion elements are two-dimensionally arranged, for example, a CCD solid-state imaging device and a driving unit thereof, and a driving method of the solid-state imaging device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, digital still cameras have been rapidly spreading.
The digital still camera includes automatic control devices such as auto focus (AF), auto white balance (AWB), and automatic exposure (AE).
In automatic control by these devices, processing is performed using an output signal obtained from an image sensor.
[0003]
In addition, the digital still camera employs a frame readout operation in driving the solid-state imaging device for the purpose of obtaining a high-resolution still image.
[0004]
FIG. 6 shows this conventional frame reading operation. 6A shows a schematic diagram of the signal charge transfer operation, FIG. 6B shows a vertical simultaneous timing chart, and FIG. 6C shows a horizontal synchronization timing chart.
[0005]
This frame readout operation alternately reads out the odd-numbered signal charges and even-numbered signal charges for each field in order to obtain a high-resolution still image, and is independent without adding the signal charges of each pixel. To be transferred.
[0006]
The odd-numbered lines (1, 3, 5, 7, 9) are supplied with the first-phase vertical transfer clock V1 via the first-phase transfer electrodes (not shown), and the even-numbered lines (2, 4, 4, 9). 6, 8) is supplied with a third-phase vertical transfer clock V3 via a third-phase transfer electrode (not shown).
Thereby, the signal charge of the sensor part 51 of each line is read to the vertical transfer register 52 through the read gate part.
[0007]
Although not shown, a second-phase transfer electrode to which a second-phase vertical transfer clock V2 is supplied is provided between the odd-phase first-phase transfer electrode and the even-line third-phase transfer electrode. The fourth phase transfer electrode to which the fourth phase vertical transfer clock V4 is supplied is arranged, and the first phase, the second phase, the third phase, and the fourth phase are directed toward the lower horizontal transfer register 53 in the figure. Transfer electrodes are arranged in order.
[0008]
The signal charges read to the vertical transfer register 52 are vertically transferred by applying vertical transfer clocks V1, V2, V3, and V4 shown in FIG. 6C during horizontal blanking HBLK.
The actual horizontal blanking period HBLK is slightly longer than the period shown in the horizontal synchronization timing chart of FIG. 6C, that is, the period in which signal charges are transferred by the vertical transfer register 52 (vertical transfer period). It becomes a period.
Here, for the sake of simplicity, the following description will be made assuming that the period in which signal charges are transferred by the vertical transfer register 52 = the horizontal blanking period HBLK.
[0009]
Then, a frame reading operation is performed as follows.
First, as shown in FIG. 6B, when the first-phase vertical transfer clock V1 becomes a high level, the signal charges of the sensor units 51 in the odd-numbered lines (first field) are read out to the vertical transfer register 52. As shown in 6C, the vertical transfer clocks V1, V2, V3, and V4 of the respective phases are supplied, whereby the signal charges of the sensor unit 51 of the first line 1 are vertically transferred to the horizontal transfer register 53.
In this state, the horizontal blanking period HBLK ends, the signal charge of the sensor unit 51 of the first line 1 is horizontally transferred, and sequentially output through the charge-voltage conversion unit 54.
[0010]
Thereafter, the vertical transfer in the horizontal blanking period HBLK and the horizontal transfer in the horizontal transfer register 53 are repeated, and the signal charges of all the pixels in the odd line, that is, the first field are output without being added halfway.
[0011]
Subsequently, as shown in FIG. 6B, the signal charge of the sensor unit 51 of the even line (second field) is read out to the vertical transfer register 52 when the third-phase vertical transfer clock V <b> 3 becomes a high level. The subsequent operation is the same as in the case of odd lines (first field).
In this way, signal charges of all the pixels in the odd line (first field) and the even line (second field) are output.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, when performing the above-described various automatic controls, it is not preferable to use the same operation mode (frame reading operation) as that for a still image because the response speed of the various automatic control devices becomes slow.
In particular, when a solid-state imaging device with a large number of pixels is used, there is a problem that the response speed becomes slower.
[0013]
Also, when monitoring an image taken with a liquid crystal monitor or the like, use of the same operation mode as that for a still image is not preferable because the frame rate becomes slow and a smooth moving image cannot be obtained.
[0014]
Therefore, as one method for increasing the frame rate, the number of lines of the imaging signal to be output by applying a read voltage to each read gate of a predetermined repeating unit, reading only the charges of the pixels of some lines to the vertical transfer register, and outputting them. The operation for obtaining a higher-speed imaging signal, that is, the line thinning-out operation is performed.
[0015]
In addition, there is an increasing demand for multi-function digital still cameras, and an increasing number of products are equipped with a plurality of operation modes in order to cope with various subject conditions.
[0016]
FIG. 7 shows the above-described line thinning operation. FIG. 7A shows a schematic diagram of a signal charge transfer operation, FIG. 7B shows a vertical simultaneous timing chart, and FIG. 7C shows a horizontal synchronization timing chart.
[0017]
In the case of FIG. 7, the 2 / 8-line thinning operation mode for outputting 2 lines out of 8 lines is set.
In this thinning-out operation mode, there is an empty packet that does not contain signal charge behind the packet that contains signal charge. Therefore, it is necessary to mix these two packets in the horizontal transfer register and eliminate the no-signal period. is there.
Therefore, vertical transfer for two lines is performed within the horizontal blanking period to mix packets containing signal charges and empty packets.
[0018]
Specifically, the first-phase transfer clock V1 and transfer electrode, and the third-phase transfer clock V3 and transfer electrode are used for reading signal charges (V1A and V3A), respectively, and for reading signal charges. It is divided into those not used (V1B and V3B).
Then, the vertical transfer clocks V1A and V3A for reading are supplied to the fifth line 8 and the eighth line 8 out of two lines in eight lines, in FIG. Configured to do. The fifth line 5 is made up of red R and green G, and the eighth line 8 is made up of green G and blue B. The signals are output with the same color balance of R, G and B as the pixels of all the 8 lines from these 2 lines 5 and 8. can get.
At this time, the signal charges of the pixels on the other lines shaded are not read out.
[0019]
Then, the line thinning operation is performed as follows.
First, as shown in FIG. 7B, when the first-phase vertical transfer clock V1A and the third-phase vertical transfer clock V3A for reading are at a high level, the sensor units 51 of the fifth line 5 and the eighth line 8 are used. Are transferred to the vertical transfer register 52.
Here, since the signal charges of the pixels on the other lines are not read out, an empty packet is generated in the vertical transfer register 52. In FIG. 7, each set of the fourth line 4 and the fifth line 5 and the eighth line 8 and the ninth line 9 is a packet including a signal charge. In addition, an empty packet is generated in each set of the second line 2 and the third line 3 and the sixth line 6 and the seventh line 7.
[0020]
Thereafter, in the horizontal blanking period HBLK, vertical transfer clocks V1A / V1B, V2, V3A / V3B, and V4 for each phase are supplied as shown in FIG. Is made.
As a result, the signal charge of the sensor unit 51 on the fifth line 5 is vertically transferred to the horizontal transfer register 53. Then, the signal charges of the sensor unit 51 in the fifth line 5 are mixed with the empty packets in the set of the second line 2 and the third line 3.
Further, the signal charges of the sensor unit 51 on the eighth line 8 are vertically transferred to the fourth line 4 and the fifth line 5.
In this state, the horizontal blanking period HBLK ends, a horizontal transfer clock (not shown) is supplied, and the signal charges of the sensor unit 51 of the fifth line 5 transferred to the horizontal transfer register 53 are sequentially output.
[0021]
Thereafter, the vertical transfer during the horizontal blanking period HBLK and the horizontal transfer in the horizontal transfer register 53 are repeated, and the signal charges of all the pixels on the selected line are output without being added halfway.
[0022]
Here, when the horizontal synchronization timing chart shown in FIG. 7C is compared with the horizontal synchronization timing chart shown in FIG. 6C, the lengths of the horizontal blanking periods HBLK for performing vertical transfer in the two operation modes are equal.
In FIG. 6C, when the length of the overlap period of the vertical transfer clock for performing transfer for one line is x, in FIG. 7C, the overlap period of the vertical transfer clock for performing vertical transfer for two lines. The length of x is x / 2.
[0023]
Further, in the case of an image sensor with a larger number of pixels, it is conceivable to perform a thinning operation of 4/16 lines by line thinning + horizontal transfer register 2 line addition as shown in FIG. FIG. 8A shows a schematic diagram of the signal charge transfer operation, FIG. 8B shows a vertical simultaneous timing chart, and FIG. 8C shows a horizontal synchronization timing chart.
In this operation mode, two lines including signal charges and two lines having no signal are mixed and output in the horizontal transfer register, so that vertical transfer for four lines is performed within the horizontal blanking period.
[0024]
Specifically, as in the operation of FIG. 7, the first-phase transfer clock V1 and the transfer electrode, and the third-phase transfer clock V3 and the transfer electrode are used for reading signal charges (V1A and V3A) and those not used for reading signal charges (V1B and V3B).
Then, 4 lines out of 16 lines, in FIG. 8, vertical transfer clocks for reading with respect to the first line 1, the fifth line 5, the 10th line 10 and the 14th line 14 among the first line 16 to the 16th line 16. V1A and V3A are supplied to perform reading. The first line 1 and the fifth line 5 are made up of red R and green G, the tenth line 10 and the fourteenth line 14 are made up of green G and blue B, and these four lines 1, 5, 10, 14 to all 16 lines. A signal is obtained with the same color balance of R, G, and B as the pixel.
[0025]
Then, line thinning + horizontal transfer register 2-line addition operation is performed as follows.
First, as shown in FIG. 8B, when the first-phase vertical transfer clock V1A and the third-phase vertical transfer clock V3A for reading are at a high level, the sensor units of the four lines 1, 5, 10, and 14 described above. 51 signal charges are read to the vertical transfer register 52.
Thereafter, in the horizontal blanking period HBLK, vertical transfer clocks V1A / V1B, V2, V3A / V3B, and V4 for each phase are supplied as shown in FIG. Is made. As a result, the signal charges of the sensor unit 51 of the first line 1 and the signal charges of the sensor unit 51 of the fifth line 5 are both transferred vertically to the horizontal transfer register 53, and the signal charges of the two lines 1 and 5 are transferred horizontally. It is added in the register 53.
In this state, the horizontal blanking period HBLK ends, and the signal charges of the sensor units 51 of the first line 1 and the fifth line 5 transferred to the horizontal transfer register 53 are horizontally transferred and sequentially output.
Thereafter, the vertical transfer during the horizontal blanking period HBLK and the horizontal transfer in the horizontal transfer register 53 are repeated, and the signal charges of all the pixels on the selected line are added two lines at a time and output.
[0026]
In this case as well, as in the case of FIG. 7C, the length of the horizontal blanking period HBLK in which vertical transfer is performed is equal to that in the case of frame reading in FIG. 6C.
6C, when the length of the overlap period of the vertical transfer clock for transferring one line in FIG. 6C is x, in FIG. 8C, the overlap period of the vertical transfer clock for performing vertical transfer of four lines. Will be x / 4.
[0027]
As described above, in the operation mode shown in FIG. 8, since the overlap period of the vertical transfer clock is shortened to ¼ that in the frame read operation, a propagation delay is likely to occur in the vertical transfer clock.
As a result, the waveform becomes dull at a position far from the input terminal of the transfer clock, and there is a problem that the transfer efficiency of the vertical register is deteriorated and the amount of charge handled is reduced.
[0028]
In order to solve the above-described problem, in the present invention, the frame rate is high and handled by preventing the deterioration of the waveform of the transfer clock even in a mode of operation different from normal, such as thinning-out operation. The present invention provides a solid-state imaging device and a solid-state imaging device driving method capable of performing efficient transfer with a sufficient amount of charge.
[0029]
[Means for Solving the Problems]
The solid-state imaging device of the present invention includes a plurality of two-dimensionally arranged photoelectric conversion elements, a gate unit that reads signal charges photoelectrically converted by the plurality of photoelectric conversion elements, and a signal charge read by the gate unit. A plurality of vertical transfer registers for transferring in the vertical direction; a horizontal transfer register for transferring signal charges transferred from the plurality of vertical transfer registers in the horizontal direction; and a drive means for driving the vertical transfer registers and the horizontal transfer registers. And A horizontal synchronization period is composed of a horizontal blanking period including a period in which signal charges are transferred by the vertical transfer register and a period in which signal charges are transferred by the horizontal transfer register, The driving means is a period in which signal charges are transferred by the vertical transfer register according to the number of vertical transfer stages of the vertical transfer register performed during the horizontal blanking period. And the length of Length of horizontal blanking period and horizontal synchronization period And make them both longer or shorter Is.
[0030]
According to the above-described configuration of the solid-state imaging device of the present invention, the driving unit is configured to transfer a signal charge by the vertical transfer register (vertical transfer period) according to the number of vertical transfer stages of the vertical transfer register performed during the horizontal blanking period. ) And the length of Length of horizontal blanking period and horizontal synchronization period To make it longer or shorter Therefore, when performing an operation with a large number of vertical transfer stages, the period (vertical transfer period) in which signal charges are vertically transferred is relatively longer or shorter than an operation with a small number of vertical transfer stages. Is possible.
[0031]
The solid-state imaging device driving method of the present invention includes a plurality of two-dimensionally arranged photoelectric conversion elements, a gate portion that reads signal charges photoelectrically converted by the plurality of photoelectric conversion elements, and a signal charge read by the gate portion. When driving a solid-state imaging device having a plurality of vertical transfer registers that transfer signals vertically and a horizontal transfer register that horizontally transfers signal charges transferred from the plurality of vertical transfer registers, during a horizontal blanking period Has multiple operation modes with different number of vertical transfer stages, A horizontal synchronization period is composed of a horizontal blanking period including a period in which signal charges are transferred by the vertical transfer register and a period in which signal charges are transferred by the horizontal transfer register, Period in which signal charge is transferred by vertical transfer register according to multiple operation modes And the length of Length of horizontal blanking period and horizontal synchronization period And make them both longer or shorter Is.
[0032]
According to the above-described method of the present invention, a period in which signal charges are transferred by the vertical transfer register according to a plurality of operation modes in which the number of stages of vertical transfer performed during the horizontal blanking period is different (vertical transfer period). And the length of Length of horizontal blanking period and horizontal synchronization period To make it longer or shorter As a result, in an operation mode with a large number of vertical transfer stages, it is possible to lengthen or shorten a period (vertical transfer period) in which signal charges are vertically transferred relative to an operation mode with a small number of vertical transfer stages. .
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention relates to a plurality of photoelectric conversion elements arranged two-dimensionally, a gate section for reading out signal charges photoelectrically converted by the plurality of photoelectric conversion elements, and a signal charge read out by the gate section in the vertical direction. A plurality of vertical transfer registers, a horizontal transfer register that horizontally transfers signal charges transferred from the plurality of vertical transfer registers, and a drive unit that drives the vertical transfer register and the horizontal transfer register. A horizontal synchronization period is composed of a horizontal blanking period including a period in which signal charges are transferred by the vertical transfer register and a period in which signal charges are transferred by the horizontal transfer register, The driving means is a period in which signal charges are transferred by the vertical transfer register according to the number of vertical transfer stages of the vertical transfer register performed during the horizontal blanking period. And the length of Length of horizontal blanking period and horizontal synchronization period And make them both longer or shorter It is a solid-state imaging device.
[0034]
The present invention relates to a plurality of two-dimensionally arranged photoelectric conversion elements, a gate portion that reads signal charges photoelectrically converted by the plurality of photoelectric conversion elements, and a plurality of signal charges that are read by the gate portions in the vertical direction. Of vertical transfer performed during a horizontal blanking period when driving a solid-state imaging device having a vertical transfer register and a horizontal transfer register that horizontally transfers signal charges transferred from a plurality of vertical transfer registers Has multiple operating modes, A horizontal synchronization period is composed of a horizontal blanking period including a period in which signal charges are transferred by the vertical transfer register and a period in which signal charges are transferred by the horizontal transfer register, Period in which signal charge is transferred by vertical transfer register according to multiple operation modes And the length of Length of horizontal blanking period and horizontal synchronization period And make them both longer or shorter It is a drive method of a solid-state image sensor.
[0035]
First, a schematic configuration diagram of a solid-state imaging device to which the present invention is applied is shown in FIG.
The solid-state imaging device 20 includes a plurality of sensor units 23 that are two-dimensionally arranged as photoelectric conversion elements that perform photoelectric conversion, and a readout gate unit 24 that reads signal charges photoelectrically converted by the plurality of sensor units 23. The imaging area 22 of the CCD solid-state imaging device 21 is configured to have a plurality of vertical transfer registers 25 arranged for each of the sensor units 23 columns.
A horizontal transfer register 26 that transfers the signal charges transferred from the vertical transfer register 25 in the horizontal direction is provided at the lower part of the imaging region 22 in the drawing connected to the end of the vertical transfer register 25. A charge-voltage converter 27 is connected to the subsequent stage of the horizontal transfer register 26.
[0036]
The vertical transfer register 25 includes a four-phase vertical transfer clock, that is, a first-phase vertical transfer clock φV1A or φV1B, a second-phase vertical transfer clock φV2, a third-phase vertical transfer clock φV3A or φV3B, and a fourth-phase vertical transfer. The clock φV4 is applied to perform four-phase driving.
The horizontal transfer register 26 is configured to perform two-phase driving by applying two horizontal transfer clocks φH1 and φH2.
These vertical transfer clocks φV1A, φV1B, φV2, φV3A, φV3B, φV4 and horizontal transfer clocks φH1 and φH2 are supplied from a timing generation circuit 28 provided outside the CCD solid-state imaging device 21 to a vertical transfer register 25 and a horizontal transfer register 26, respectively. Is input.
[0037]
Next, embodiments of the present invention will be described.
In this embodiment, the solid-state imaging device 20 shown in FIG. 2 performs line thinning + horizontal register 2-line addition operation as a high-speed operation mode.
[0038]
First, when shooting a still image that requires high resolution, an operation mode for performing a field readout operation is set as shown in FIG. 3A shows a schematic diagram of the signal charge transfer operation, FIG. 3B shows a vertical simultaneous timing chart, and FIG. 3C shows a horizontal synchronization timing chart.
That is, in FIG. 3, the field readout operation shown in FIG. 6 is performed by the solid-state imaging device 20 having the configuration of FIG.
[0039]
As shown in FIG. 3A, the odd-numbered lines (1, 3, 5, 7, 9) are supplied with a first-phase vertical transfer clock V1 via a first-phase transfer electrode (not shown). A third-phase vertical transfer clock V3 is supplied to the even lines (2, 4, 6, 8) via a third-phase transfer electrode (not shown).
Thereby, the signal charge of the sensor part 23 of each line is read to the vertical transfer register 25 through the read gate part.
The signal charges read to the vertical transfer register 25 are vertically transferred by applying vertical transfer clocks V1, V2, V3, and V4 shown in FIG. 3C during horizontal blanking HBLK.
[0040]
The actual horizontal blanking period HBLK is slightly longer than the period shown in the horizontal synchronization timing chart of FIG. 3C, that is, the period in which signal charges are transferred by the vertical transfer register 25 (vertical transfer period). It becomes a period.
Here, for the sake of simplicity, the following description will be made assuming that the period in which signal charges are transferred by the vertical transfer register 25 = the horizontal blanking period HBLK.
[0041]
Then, the frame reading operation is performed as follows.
First, as shown in FIG. 3B, when the first-phase vertical transfer clock V1 becomes a high level, the signal charges of the sensor units 23 in the odd lines (first field) are read out to the vertical transfer register 25.
Thereafter, as shown in FIG. 3C, the vertical transfer clocks V1, V2, V3, and V4 of the respective phases are supplied, so that the signal charges of the sensor units 23 in the odd-numbered lines are perpendicular to the line one lower (2 pixels lower). The signal charges of the sensor unit 23 on the first line 1 are transferred vertically to the horizontal transfer register 26.
In this state, the horizontal blanking period HBLK ends, and although not shown, horizontal transfer clocks (φH1, φH2) are supplied, and the signal charges of the sensor unit 23 of the first line 1 transferred to the horizontal transfer register 26 are charged − The signals are sequentially output via the voltage converter 27.
[0042]
Thereafter, the vertical transfer during the horizontal blanking period HBLK and the horizontal transfer in the horizontal transfer register 26 are repeated, and the signal charges of all the pixels in the odd line, that is, the first field are output without being added halfway.
[0043]
Subsequently, as shown in FIG. 3B, the signal charge of the sensor unit 23 in the even line (second field) is read out to the vertical transfer register 25 when the third-phase vertical transfer clock V <b> 3 becomes a high level. The subsequent operation is the same as in the case of odd lines (first field).
In this way, signal charges of all the pixels in the odd line (first field) and the even line (second field) are output.
[0044]
In the operation mode of FIG. 3, vertical transfer for one line is performed during the horizontal blanking period HBLK. Further, the length of the overlap period of the vertical transfer clock is x as in FIG.
[0045]
In the present embodiment, as shown in FIG. Frame rate In the required operation mode, line thinning + two-line addition in the horizontal transfer register is performed.
This line thinning + horizontal transfer register 2-line addition operation is the same as the operation of FIG. 8 described above.
[0046]
Specifically, as in the operation of FIG. 8, the first-phase transfer clock V1 and the transfer electrode, and the third-phase transfer clock V3 and the transfer electrode are used for reading signal charges (V1A and V3A) and those not used for reading signal charges (V1B and V3B).
Then, 4 lines out of 16 lines and 4 lines 1, 5, 10, and 14 similar to those in FIG. 8 are selected.
[0047]
Then, line thinning + horizontal transfer register 2-line addition operation is performed as follows.
First, as shown in FIG. 1B, when the first-phase vertical transfer clock V1A and the third-phase vertical transfer clock V3A for reading are at a high level, the sensor units of the four lines 1, 5, 10, and 14 described above. 23 signal charges are read out to the vertical transfer register 25.
Thereafter, in the horizontal blanking period HBLK, as shown in FIG. 1C, vertical transfer clocks V1A / V1B, V2, V3A / V3B, and V4 of each phase are supplied, thereby vertical transfer of 4 lines (8 pixels). Is made. As a result, the signal charge of the sensor unit 23 of the first line 1 and the signal charge of the sensor unit 23 of the fifth line 5 are both transferred vertically to the horizontal transfer register 26, and the signal charges of the two lines 1 and 5 are transferred horizontally. Add in register 26.
In this state, the horizontal blanking period HBLK ends, and although not shown, a horizontal transfer clock is supplied and the signal charges of the sensor units 23 of the first line 1 and the fifth line 5 transferred to the horizontal transfer register 26 are sequentially output. Is done.
[0048]
The signal charge of the sensor unit 23 on the tenth line 10 and the signal charge of the sensor unit 23 on the fourteenth line 14 are both vertically transferred to the horizontal transfer register 26 in the next (second read-out) horizontal blanking period HBLK. Thus, the signal charges of these two lines 10 and 14 are added in the horizontal transfer register 26.
Thereafter, the vertical transfer during the horizontal blanking period HBLK and the horizontal transfer in the horizontal transfer register 26 are repeated, and the signal charges of all the pixels of the selected line are added two lines at a time and output.
[0049]
In this embodiment, in particular, the length of the horizontal blanking period HBLK is set to the field reading operation mode requiring high resolution shown in FIG. 3 and the line thinning + horizontal transfer register 2 line addition operation mode shown in FIG. Therefore, the lengths are different.
That is, as shown in FIG. 1C, the horizontal blanking period HBLK for performing vertical transfer for four lines is expanded to be longer than the horizontal blanking period HBLK of the frame reading operation of FIG. Thereby, the overlap period y of the vertical transfer clock is set to y> x / 4.
[0050]
Therefore, in this case, the vertical transfer clock overlap period y can be made longer than the vertical transfer clock overlap period x / 4 in the case of FIG. The transfer period can be lengthened and the vertical transfer can be slowed down.
[0051]
According to the above-described embodiment, the horizontal blanking period HBLK in the line thinning + horizontal transfer register two-line addition operation mode is set longer than the horizontal blanking period HBLK in the frame reading operation mode. The vertical transfer clock overlap period y in the mode of line thinning for performing vertical transfer for four lines during the ranking period HBLK + two-line addition operation in the horizontal transfer register is made longer than the period x / 4 in the case of FIG. be able to.
[0052]
Accordingly, the vertical transfer period can be lengthened and the vertical transfer can be performed at a low speed, so that the propagation delay of the vertical transfer clock hardly occurs, and the waveform does not become dull even at a position far from the input terminal of the clock.
Accordingly, a vertical transfer clock having a required waveform is applied, and deterioration of transfer efficiency of the vertical transfer register 25 and reduction in the amount of charge handled by the vertical transfer register 25 can be prevented.
That is, it is possible to achieve both a high frame rate and a sufficient amount of charge handled by the vertical transfer register 25 even in an operation mode in which the number of lines vertically transferred during the horizontal blanking period HBLK is large and high-speed transfer is performed. .
[0053]
Next, another embodiment of the present invention will be described.
In this embodiment, the horizontal blanking period is extended in the operation mode in which the two-line addition operation in the horizontal transfer register is performed.
[0054]
4 and 5 show the 2-line addition operation in the horizontal transfer register of this embodiment.
4 shows a schematic diagram of the signal charge transfer operation, FIG. 5A shows a vertical simultaneous timing chart, and FIG. 5B shows a horizontal synchronization timing chart.
[0055]
As shown in FIG. 4, the arrangement of the vertical transfer clocks V1A, V1B, V3A, and V3B applied to the lines 1 to 16 is the same as that in FIG.
However, as shown in FIGS. 5A and 5B, the same waveform is applied to both the first phase vertical transfer clocks V1A and V1B without distinguishing them, and the third phase vertical transfer clocks V3A and V3B are not distinguished from each other. Are applied with the same waveform. That is, the vertical transfer clock has the same four types of waveforms as those in the frame reading operation of FIG.
[0056]
Then, the two-line addition operation in the horizontal transfer register is performed as follows.
First, as shown in FIG. 5A, when the first-phase vertical transfer clocks V1A and V1B are at a high level, the signal charges of the sensor units 23 on the odd lines (red R and green G pixels) as the first field are vertical. Read to transfer register 25.
Thereafter, as shown in FIG. 5B, vertical transfer clocks V1A / V1B, V2, V3A / V3B, and V4 for each phase are supplied, whereby vertical transfer for two lines (four pixels) is performed, and the first line 1 Both the signal charges of the sensor unit 23 and the signal charges of the sensor unit 23 of the third line 3 are vertically transferred to the horizontal transfer register 26. As a result, the signal charges of the two lines of the first line 1 and the third line 3 are added in the horizontal transfer register 26.
In this state, the horizontal blanking period HBLK ends, and although not shown, a horizontal transfer clock is supplied, and the signal charges of the sensor units 23 of the first line 1 and the third line 3 transferred to the horizontal transfer register 26 are added. The charged charges are sequentially output through the charge-voltage converter 27.
[0057]
Thereafter, the vertical transfer in the horizontal blanking period HBLK and the horizontal transfer in the horizontal transfer register 26 are repeated, and the signal charges of all the pixels in the odd lines, that is, the first field are added by two lines in the horizontal transfer register 26. Is output.
[0058]
Subsequently, as shown in FIG. 5A, when the third-phase vertical transfer clocks V3A and V3B are at a high level, the signal charges of the sensor unit 23 of the even lines (green G and blue B pixels) as the second field are changed. Read to the vertical transfer register 25. The subsequent operation is the same as in the case of odd lines (first field).
In this way, the signal charges of all the pixels of the odd lines (first field) and even lines (second field) are added and output by two lines in the horizontal transfer register 26, respectively.
[0059]
When comparing FIG. 5A and FIG. 3B, the intervals at which the first-phase and third-phase vertical transfer clocks are at high levels and the number of vertical transfer clocks between them are expressed in the same way. The shape of the timing chart is schematically shown, and it does not indicate that both vertical transfer clocks are actually equal.
[0060]
In this operation mode, adding two lines of signals doubles the saturation signal amount and doubles the sensitivity, and the number of vertical lines is halved to eight out of 16 lines. The output period is shortened and the frame rate is doubled.
[0061]
In the conventional configuration, the horizontal blanking period HBLK in this operation mode is also equal in length to the horizontal blanking period HBLK in the frame read operation. Therefore, the overlap period of the vertical transfer clock in this two-line addition operation mode is as shown in FIG. Similar to the thinning-out operation, it was necessary to shorten the length to x / 2.
For this reason, the amount of charge handled by the vertical transfer register is reduced due to the propagation delay of the vertical transfer clock, and there is a problem that it is impossible to secure a double saturation signal amount.
[0062]
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 5A, the horizontal blanking period HBLK is enlarged to be twice as long as the horizontal blanking period HBLK of the frame reading operation of FIG.
As a result, the length of the overlap period of the vertical transfer clock is the same x as in the frame read operation of FIG.
[0063]
According to the above-described embodiment, since the length of the overlap period of the vertical transfer clock is ensured to be equal to that in the frame reading operation of FIG. 3, the vertical transfer clock is propagated by high-speed driving. It is possible to prevent a delay from occurring, and it is possible to prevent deterioration in transfer efficiency of the vertical transfer register and reduction in the amount of charge handled.
Therefore, the two-line addition operation in the horizontal transfer register can double not only the sensitivity and frame rate but also the saturation signal amount, and the number of output lines is halved. Dynamic range imaging can be realized.
[0064]
In the present embodiment, the length of the horizontal blanking period HBLK is twice that of the frame reading operation of FIG. 3, and the length of the overlap period of the vertical transfer clock is set to x which is the same as that of the frame reading operation of FIG. However, the enlargement ratio of the horizontal blanking period is not limited to twice, and it is considered as required in consideration of the characteristics (frame rate, sensitivity, dynamic range, etc.) required in the 2-line addition operation. What is necessary is just to expand to a magnification.
[0065]
Even when the horizontal blanking period is expanded depending on the operation mode as in the above-described embodiments, particularly in the case of an image sensor with multiple pixels, the total number of clocks in the horizontal synchronization period = the total number of horizontal pixels + the horizontal blanking. Since it is the number of clocks in the period and the number of clocks in the horizontal blanking period << the total number of horizontal pixels, it does not lead to an extreme increase in the frame rate.
[0066]
For example, assuming that the horizontal blanking period HBLK is about 10% of the horizontal synchronization period H in the prior art, the horizontal blanking period HBLK can be increased to twice that of the conventional horizontal blanking period HBLK as shown in FIGS. H is only about 10% longer.
The length of the frame is the product of the horizontal synchronization period H and the number of times, and if the number of output lines (number of lines to be selected) and the number of lines to be added are the same (that is, the operation is the same), the horizontal synchronization period H Are the same, and the length of the frame is proportional to the length of the horizontal synchronization period H.
Therefore, even if the horizontal blanking period HBLK is doubled, the frame length only increases by about 10%, so the degradation of the frame rate (the number of frames handled within a unit time) is small. No noticeable difference appears.
[0067]
When the number of stages to be vertically transferred is increased during the horizontal blanking period HBLK, for example, when the thinning operation or the addition operation is performed as described above, the horizontal blanking period HBLK necessary for outputting all the selected pixels. In addition, since the number of horizontal synchronization periods H is reduced, the frame length is shortened, and as a result, the frame rate can be increased.
Since the deterioration of the frame rate when the horizontal blanking period HBLK is lengthened is small, the frame rate increased by increasing the number of stages for vertical transfer in this way can be substantially maintained.
[0068]
In the operation mode in which priority is given to the frame rate, it is conceivable to reduce the horizontal blanking period HBLK to the minimum necessary level (that is, to reduce the vertical transfer period to the minimum necessary) on the basis of other operation modes.
In this case, the horizontal blanking period HBLK is relatively shortened and the horizontal synchronization period H is also shortened as compared with the other operation modes, so that the frame rate can be further increased.
[0069]
Therefore, according to the present invention, it is possible to optimize the horizontal blanking period for each operation mode and achieve both a sufficient amount of charge handled by the vertical transfer register and a high frame rate.
[0070]
In each of the above-described embodiments, the present invention is applied to a frame readout type CCD solid-state imaging device. However, the present invention is not limited to the frame readout type, and an all-pixel readout type CCD solid-state imaging device or other types of solid-state imaging. It is also possible to apply to an element.
[0071]
Further, the number of operation modes is not limited to two or three, and the present invention can be similarly applied to a solid-state imaging device having four or more operation modes.
In the present invention, in at least one of the plurality of operation modes, the length of the vertical transfer period is different from that of the other operation modes. For this purpose, for example, the length of the horizontal blanking period is set to be different from the length of the horizontal blanking period in other operation modes.
[0072]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.
[0073]
【The invention's effect】
According to the above-described present invention, in an image sensor having a plurality of operation modes, in at least one operation mode, the length of the vertical transfer register, that is, the length of the vertical transfer period is set to the vertical length of the other operation modes. By setting the length different from the transfer period, the length of the vertical transfer period can be optimized for each operation mode.
[0074]
For example, when the vertical transfer period is lengthened, the vertical transfer can be performed at a low speed, so that the propagation delay of the vertical transfer clock hardly occurs, and the waveform does not become dull even at a position far from the input terminal of the clock.
As a result, a vertical transfer clock having a required waveform is applied, and deterioration in transfer efficiency of the vertical transfer register and reduction in the amount of charge handled by the vertical transfer register can be prevented.
Since the rate of increase in the frame length due to the length of the vertical transfer period is small and the deterioration of the frame rate is small, for example, a high frame rate can be maintained.
Therefore, even in an operation mode in which the number of stages of vertical transfer during the horizontal blanking period is large and high-speed transfer is performed, it is possible to achieve both a high frame rate and a sufficient amount of charge handled by the vertical transfer register.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1C are diagrams illustrating a line thinning + horizontal transfer register 2-line addition operation according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a solid-state imaging device to which the present invention is applied.
FIGS. 3A to 3C are diagrams illustrating a frame reading operation in the solid-state imaging device of FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating a 2-line addition operation in a horizontal transfer register according to another embodiment of the present invention.
FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating a 2-line addition operation in a horizontal transfer register according to another embodiment of the present invention. FIGS.
FIGS. 6A to 6C are diagrams illustrating a frame reading operation in a conventional solid-state imaging device. FIGS.
FIGS. 7A to 7C are diagrams illustrating line thinning operations in a conventional solid-state imaging device. FIGS.
FIGS. 8A to 8C are diagrams for explaining line thinning + horizontal transfer register 2-line addition operation in a conventional solid-state imaging device; FIGS.
[Explanation of symbols]
20 solid-state imaging device, 21 CCD solid-state imaging device, 22 imaging area, 23 sensor unit, 24 readout gate unit, 25 vertical transfer register, 26 horizontal transfer register, 27 charge-voltage conversion unit, 28 timing generation circuit, φV1A, φV1B, φV2, φV3A, φV3B, φV4 Vertical transfer clock, φH1, φH2
Horizontal transfer clock

Claims (2)

2次元配列された複数の光電変換素子と、
上記複数の光電変換素子で光電変換された信号電荷を読み出すゲート部と、
上記ゲート部により読み出された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送レジスタと、
上記複数の垂直転送レジスタから転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタと、
上記垂直転送レジスタ及び上記水平転送レジスタを駆動する駆動手段とを有し、
上記垂直転送レジスタにより信号電荷が転送される期間を含む水平ブランキング期間と、上記水平転送レジスタにより信号電荷が転送される期間とから、水平同期期間が構成され、
上記駆動手段は、水平ブランキング期間中に行われる上記垂直転送レジスタの垂直転送の段数により、上記垂直転送レジスタにより信号電荷が転送される期間の長さと、上記水平ブランキング期間及び上記水平同期期間の長さとを、共に、長くする、或いは、短くする
固体撮像装置。
A plurality of two-dimensionally arranged photoelectric conversion elements;
A gate portion for reading signal charges photoelectrically converted by the plurality of photoelectric conversion elements;
A plurality of vertical transfer registers that transfer the signal charges read by the gate unit in the vertical direction;
A horizontal transfer register for horizontally transferring the signal charges transferred from the plurality of vertical transfer registers;
Driving means for driving the vertical transfer register and the horizontal transfer register;
A horizontal blanking period including a period in which signal charges are transferred by the vertical transfer register and a period in which signal charges are transferred by the horizontal transfer register constitutes a horizontal synchronization period.
Said drive means, the number of stages of the vertical transfer of the vertical transfer register is performed during the horizontal blanking period, the length of the period during which the signal charge by the vertical transfer register is transferred, the horizontal blanking period and the horizontal synchronization period A solid-state imaging device that increases or decreases the length of both .
2次元配列された複数の光電変換素子と、
上記複数の光電変換素子で光電変換された信号電荷を読み出すゲート部と、
上記ゲート部により読み出された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送レジスタと、
上記複数の垂直転送レジスタから転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタとを有する固体撮像素子の駆動方法において、
水平ブランキング期間中に行われる垂直転送の段数が異なる複数の動作モードを備え、
上記垂直転送レジスタにより信号電荷が転送される期間を含む水平ブランキング期間と、上記水平転送レジスタにより信号電荷が転送される期間とから、水平同期期間が構成され、
上記複数の動作モードに応じて、上記垂直転送レジスタにより信号電荷が転送される期間の長さと、上記水平ブランキング期間及び上記水平同期期間の長さとを、共に、長くする、或いは、短くする
固体撮像素子の駆動方法。
A plurality of two-dimensionally arranged photoelectric conversion elements;
A gate portion for reading signal charges photoelectrically converted by the plurality of photoelectric conversion elements;
A plurality of vertical transfer registers that transfer the signal charges read by the gate unit in the vertical direction;
In a method for driving a solid-state imaging device having a horizontal transfer register that horizontally transfers signal charges transferred from the plurality of vertical transfer registers,
Multiple operation modes with different number of vertical transfer stages performed during the horizontal blanking period
A horizontal blanking period including a period in which signal charges are transferred by the vertical transfer register and a period in which signal charges are transferred by the horizontal transfer register constitutes a horizontal synchronization period.
In response to the plurality of operation modes, the length of the period during which the signal charge by the vertical transfer register is transferred, a length of the horizontal blanking period and the horizontal synchronization period, both lengthening or shortening A method for driving a solid-state imaging device.
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