JP4704942B2 - Solid-state imaging device and imaging method - Google Patents

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Description

本発明は、固体撮像装置および撮像方法に関し、とくに、固体撮像装置は、入射光を画像信号に変換するCCD(Charge Coupled Device)型撮像素子の水平転送および出力アンプに関するものであり、その撮像方法は、水平転送の方法に関するものである。   The present invention relates to a solid-state imaging device and an imaging method, and in particular, the solid-state imaging device relates to a horizontal transfer and output amplifier of a CCD (Charge Coupled Device) type imaging device that converts incident light into an image signal. Relates to a horizontal transfer method.

特許文献1は、1本の転送路、すなわちシフトレジスタを分岐させ、分岐した転送路の先端部にそれぞれアンプが配設されることを開示する。アンプは、フローティング・ディフュージョン・アンプ(FDA:Floating Diffusion Amplifier)であり、互いの電荷検出感度または電荷/電圧変換効率が異なる。被写体が低輝度の場合、出力信号を高効率のアンプから出力させる。こうして、受光により得られた低信号電荷に対する電圧変換効率を高めて、感度を向上させる。また、被写体が高輝度の場合、出力信号を低効率のアンプから出力させる。これらのアンプを利用すると、出力信号により生成される画像は、高い感度と、広いダイナミックレンジを有する。   Patent Document 1 discloses that one transfer path, that is, a shift register is branched, and an amplifier is provided at each end of the branched transfer path. The amplifier is a floating diffusion amplifier (FDA), and each has different charge detection sensitivity or charge / voltage conversion efficiency. When the subject has low brightness, the output signal is output from a highly efficient amplifier. Thus, the voltage conversion efficiency with respect to the low signal charge obtained by light reception is increased, and the sensitivity is improved. Further, when the subject has high luminance, an output signal is output from a low efficiency amplifier. When these amplifiers are used, an image generated by the output signal has high sensitivity and a wide dynamic range.

特許文献2も1本の転送路、すなわちシフトレジスタを分岐させている。ただし、受光により得られた信号電荷は分岐部で交互に振り分けられ、各アンプに転送される。分岐前の転送路に供給される駆動パルスの周波数は、分岐後の転送路に供給される駆動パルスの周波数の倍である。したがって、分岐後の転送路では、分岐前の駆動周波数に対して半分の駆動周波数で駆動することができる。こうして、アンプの動作周波数を低くしたまま、転送を高速化させることができる。
特開平7−50409号公報 特開平5−244340号公報
Patent Document 2 also branches one transfer path, that is, a shift register. However, the signal charges obtained by light reception are alternately distributed at the branch portions and transferred to each amplifier. The frequency of the drive pulse supplied to the transfer path before branching is twice the frequency of the drive pulse supplied to the transfer path after branching. Therefore, the transfer path after branching can be driven at half the driving frequency with respect to the driving frequency before branching. Thus, the transfer can be speeded up with the operating frequency of the amplifier kept low.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-50409 JP-A-5-244340

ところで、特許文献1には、信号電荷を、選択した一つの転送路に誘導することが記載されているに過ぎない。特許文献2のように、信号電荷を交互に出力することを開示しない。   Incidentally, Patent Document 1 only describes that the signal charge is guided to one selected transfer path. As in Patent Document 2, it does not disclose that signal charges are output alternately.

また、特許文献1および2は、色信号の読み出しの順序や、色に応じて信号電荷を分岐後の転送路にどのように分配するか等について、なんらの示唆も開示もない。したがって、分岐部を、交互にさまざまな色に対応する信号が通過し、分岐部が完全に信号電荷を転送できない場合、異なる色の間で信号の混入が起こりうる。   In addition, Patent Documents 1 and 2 do not provide any suggestion or disclosure regarding the order of reading out color signals and how signal charges are distributed to the transfer paths after branching according to colors. Therefore, when signals corresponding to various colors pass through the branching portion alternately, and the branching portion cannot transfer the signal charge completely, mixing of signals between different colors may occur.

本発明はこのような課題に鑑み、分岐部が完全に信号電荷を転送できない場合でも、異なる色の間で信号の混入が起こらない固体撮像装置および撮像方法を提供することを目的とする。   In view of such a problem, an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device and an imaging method in which signal mixing does not occur between different colors even when a branching unit cannot completely transfer a signal charge.

本発明は上述の課題を解決するために、被写界からの入射光を複数の色に色分解する色フィルタと、色フィルタからの透過光を光電変換し色に対応して設けられる複数の受光素子と、受光素子から読み出された信号電荷を第1の方向に転送する第1の転送手段と、第1の転送手段を転送された信号電荷を第2の方向に転送する第2の転送手段と、第2の転送手段の出力端に配され、転送された信号電荷を複数の出力先に振り分ける分岐手段と、分岐手段に出力先として接続される複数の第3の転送手段と、第3の転送手段の出力端に設けられる出力手段とを含む固体撮像装置において、複数の色は、色に応じて複数のグループに分けられ、第2の転送手段と分岐手段と第3の転送手段は、同一のグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送した後に、異なるグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a color filter that separates incident light from an object field into a plurality of colors, and a plurality of filters that are provided corresponding to colors by photoelectrically converting transmitted light from the color filters. A light receiving element, a first transfer means for transferring a signal charge read from the light receiving element in a first direction, and a second transfer for transferring the signal charge transferred by the first transfer means in a second direction. A transfer means, a branch means arranged at the output terminal of the second transfer means and distributing the transferred signal charges to a plurality of output destinations, and a plurality of third transfer means connected to the branch means as output destinations; In the solid-state imaging device including the output unit provided at the output terminal of the third transfer unit, the plurality of colors are divided into a plurality of groups according to the color, and the second transfer unit, the branch unit, and the third transfer The means reads from light receiving elements corresponding to colors belonging to the same group. The out signal charges after transferring, and wherein the transfer of the signal charges read from the light receiving elements corresponding to the colors belonging to different groups.

本発明によれば、第2の転送手段、たとえば水平転送路を途中で分岐させ、複数の出力部から出力させるときに、異なるグループに属する色、たとえばR(赤)、B(青)信号と、G(緑)信号とを完全に分離して読み出すことができる。たとえば、同一の1ラインまたは1フィールドに含まれるG信号とRB信号を転送するときに、同一の1ラインまたは1フィールドに含まれるG信号を転送した後に、当該1ラインまたは1フィールドに含まれるRB信号を転送することができる。同一の1ラインまたは同一の1フィールドに含まれるG信号とRB信号をあたかも、別のラインまたは別のフィールドに属する信号のように分離して読み出す。   According to the present invention, when a second transfer means, for example, a horizontal transfer path is branched halfway and output from a plurality of output units, colors belonging to different groups, for example, R (red), B (blue) signals and , G (green) signal can be completely separated and read out. For example, when a G signal and an RB signal included in the same line or field are transferred, an RB included in the line or field is transferred after the G signal included in the same line or field is transferred. The signal can be transferred. The G signal and the RB signal included in the same line or the same field are read out as if they were signals belonging to different lines or different fields.

これにより、分岐手段を、異なる色が交互に通過することがなく、たとえばR、B信号からG信号、またはG信号からR、B信号への電荷の混入を防ぎ、良好な状態の画像を提供することができる。分岐手段において、信号の混入がおきやすい理由は、分岐手段は、複数の方向に転送可能でなければならないために、他の転送部に比べて、サイズが大きい、または、形が四角形以外の特殊形状である等の理由により、信号電荷の転送が完全に行われにくいためである。たとえば、分岐手段の端部にある信号が転送されない等のことが起こる。   As a result, different colors do not pass through the branching means alternately. For example, charge mixing from the R, B signal to the G signal, or from the G signal to the R, B signal is prevented, and a good image is provided. can do. In the branching means, the reason why signals are likely to be mixed is that the branching means must be able to transfer in a plurality of directions. Therefore, the branching means is larger in size than other transfer units or has a special shape other than a square. This is because it is difficult to transfer the signal charge completely because of its shape. For example, a signal at the end of the branching unit may not be transferred.

なお、本発明では、同一グループに属するとして、一括転送される信号電荷は、1ラインまたは1フィールド分の信号電荷に限られるものではなく、これより多くても少なくてもよい。複数ライン、複数フィールド、1フレーム、複数フレーム、1/2ライン等を、一括転送してもよい。   In the present invention, the signal charges that are collectively transferred as being belonging to the same group are not limited to signal charges for one line or one field, but may be more or less than this. A plurality of lines, a plurality of fields, one frame, a plurality of frames, a ½ line, etc. may be transferred at once.

本発明において、複数の色が、赤緑青の3色であるときは、グル-プを、赤と青からなるグループと、緑からなるグループの2つとすることが好ましい。仮に、赤と青の間で信号の混入が生じたとしても、赤と青の間の混入は、補正が容易であるからである。   In the present invention, when the plurality of colors are three colors of red, green, and blue, it is preferable that the group is composed of two groups, a group consisting of red and blue and a group consisting of green. This is because even if signal mixing occurs between red and blue, mixing between red and blue is easy to correct.

また、グループの1つに属する色が複数ある場合、複数の色に対応する受光素子から読み出された信号電荷は、第3の転送手段を複数個用いて転送し、グループの1つに属する色が1つである場合、この色に対応する受光素子から読み出された信号電荷は、第3の転送手段のうちの特定の1つを用いて転送することができる。   In addition, when there are a plurality of colors belonging to one group, the signal charges read from the light receiving elements corresponding to the plurality of colors are transferred using a plurality of third transfer means and belong to one of the groups. When there is one color, the signal charge read from the light receiving element corresponding to this color can be transferred using a specific one of the third transfer means.

なお、グループの1つに属する色が複数ある場合、複数の色に対応する受光素子から読み出された信号電荷は、第3の転送手段を複数個用いて転送し、グループの1つに属する色が1つである場合、この色に対応する受光素子から読み出された信号電荷も、第3の転送手段を複数個用いて転送することができる。このとき、グループに属する色が1つである場合も、高速に読み出すことができる。   When there are a plurality of colors belonging to one group, the signal charges read from the light receiving elements corresponding to the plurality of colors are transferred using a plurality of third transfer means and belong to one of the groups. When there is one color, the signal charge read from the light receiving element corresponding to this color can also be transferred using a plurality of third transfer means. At this time, even when there is one color belonging to the group, it can be read out at high speed.

さらに、グループの1つに属する色が複数ある場合、各色に対応する受光素子から読み出された信号電荷は、色ごとに、第3の転送手段のうちの特定の1つを用いて転送することが好ましい。色ごとに出力手段が決まるため、出力部の特性の個体差による同色間の強度の差(段差)を避けることができる。   Further, when there are a plurality of colors belonging to one of the groups, the signal charge read from the light receiving element corresponding to each color is transferred for each color using a specific one of the third transfer means. It is preferable. Since the output means is determined for each color, it is possible to avoid differences in intensity (steps) between the same colors due to individual differences in the characteristics of the output unit.

また、信号電荷を、第3の転送手段を複数個用いて転送した場合、複数の出力手段間の特性の差を補正する補正手段を設け、補正手段により、複数の出力手段間の特性の差を補正することが好ましい。出力部の特性の個体差に起因した色の段差を補正することができる。   Further, when the signal charges are transferred using a plurality of third transfer means, a correction means for correcting the difference in characteristics between the plurality of output means is provided, and the difference in characteristics between the plurality of output means is provided by the correction means. Is preferably corrected. It is possible to correct a color step caused by individual differences in the characteristics of the output unit.

この補正をするときに、複数の出力手段間の特性の差を補正するためのデータを保持する保持手段を設け、補正手段は、保持手段が有するデータを用いて、特性の差を補正することとしてもよい。   When performing this correction, a holding unit for holding data for correcting a difference in characteristics between a plurality of output units is provided, and the correcting unit corrects the difference in characteristics by using data held by the holding unit. It is good.

なお、第2の転送手段に対して、同一のグループに属する色の信号電荷を転送した後に、異なるグループに属する色の信号電荷を転送させるために、第1の転送手段は、第2の転送手段に対して、同一のグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送した後に、異なるグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送することとしてもよい。   In order to transfer the signal charges of the colors belonging to the same group to the second transfer means after transferring the signal charges of the colors belonging to the same group, the first transfer means has the second transfer Transferring signal charges read from light receiving elements corresponding to colors belonging to the same group to the means, and then transferring signal charges read from light receiving elements corresponding to colors belonging to different groups Also good.

本発明は上述の課題を解決するために、被写界からの入射光を色フィルタにより複数の色に色分解し、色に対応して設けられる複数の受光素子により、色フィルタからの透過光を光電変換し、受光素子から読み出された信号電荷を第1の転送手段により、第1の方向に転送し、第1の転送手段を転送された信号電荷を第2の転送手段により、第2の方向に転送し、転送された信号電荷を、第2の転送手段の出力端に配された分岐手段により、複数の出力先に振り分け、分岐手段に出力先として接続された複数の第3の転送手段および第3の転送手段の出力端に設けられる出力手段を介して信号電荷を出力する撮像方法において、複数の色は、色に応じて複数のグループに分けられており、第2の転送手段と分岐手段と第3の転送手段において、同一のグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送した後に、異なるグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention separates incident light from an object field into a plurality of colors by a color filter, and transmits light from the color filter by a plurality of light receiving elements provided corresponding to the colors. The signal charges read from the light receiving element are transferred in the first direction by the first transfer means, and the signal charges transferred by the first transfer means are transferred by the second transfer means by the second transfer means. The signal charges transferred in the direction of 2 are distributed to a plurality of output destinations by branch means arranged at the output end of the second transfer means, and a plurality of third charges connected to the branch means as output destinations. In the imaging method for outputting signal charges via the output means provided at the output terminals of the transfer means and the third transfer means, the plurality of colors are divided into a plurality of groups according to the colors, and the second In the transfer means, branch means and third transfer means The signal charges read from the light receiving elements corresponding to the colors belonging to the same group after transferring, and wherein the transfer of the signal charges read from the light receiving elements corresponding to the colors belonging to different groups.

本発明は、分岐手段を用いない撮像方法にも適用できる、すなわち、被写界からの入射光を色フィルタにより複数の色に色分解し、色に対応して設けられる複数の受光素子により、色フィルタからの透過光を光電変換し、受光素子から読み出された信号電荷を第1の転送手段により、第1の方向に転送し、第1の転送手段を転送された信号電荷を第2の転送手段により、第2の方向に転送し、第2の転送手段の出力端に設けられる出力手段を介して信号電荷を出力する撮像方法において、複数の色は、色に応じて複数のグループに分けられており、第2の転送手段において、同一のグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送した後に、異なるグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送することを特徴としてもよい。   The present invention can also be applied to an imaging method that does not use branching means, that is, the incident light from the object field is separated into a plurality of colors by a color filter, and a plurality of light receiving elements provided corresponding to the colors, The transmitted light from the color filter is photoelectrically converted, the signal charge read from the light receiving element is transferred in the first direction by the first transfer means, and the signal charge transferred through the first transfer means is second In the imaging method of transferring in the second direction by the transfer means and outputting the signal charge via the output means provided at the output end of the second transfer means, the plurality of colors are divided into a plurality of groups according to the colors. In the second transfer means, after the signal charges read from the light receiving elements corresponding to the color belonging to the same group are transferred in the second transfer means, they are read from the light receiving elements corresponding to the colors belonging to different groups. Signal charge It may be characterized in that the feed.

本発明によれば、分岐部が完全に信号電荷を転送できない場合でも、異なる色の間で信号の混入が起こらない固体撮像装置および撮像方法を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a solid-state imaging device and an imaging method in which signal mixing does not occur between different colors even when the branching unit cannot completely transfer the signal charge.

次に添付図面を参照して本発明による固体撮像装置および当該装置で用いる固体撮像素子の実施例を詳細に説明する。図1を参照すると、本発明による固体撮像素子44の実施例は、水平転送路50を複数の色に対応する信号電荷が転送されるときは、分岐部54で色に応じて信号電荷を、複数の水平転送路56および58のそれぞれに分岐させ、変換したアナログ電圧信号82および84を同時に出力させ、水平転送路50を1つの色に対応する信号電荷が転送されるときは、たとえば選択された水平転送路56から変換したアナログ電圧信号82を出力する。   Next, embodiments of a solid-state imaging device according to the present invention and a solid-state imaging device used in the device will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Referring to FIG. 1, in the embodiment of the solid-state imaging device 44 according to the present invention, when signal charges corresponding to a plurality of colors are transferred through the horizontal transfer path 50, When a signal charge corresponding to one color is transferred to the horizontal transfer paths 56 and 58, the converted analog voltage signals 82 and 84 are simultaneously output and the signal charges corresponding to one color are transferred. The analog voltage signal 82 converted from the horizontal transfer path 56 is output.

本実施例では、色フィルタは、入射光を赤緑青の3色に分解する。3色は、赤と青からなるグループと、緑からなるグループの2つに分けられる。1ラインを構成する赤緑青の3色について、緑と赤青を分離して読み出した後、次の1ラインを構成する赤緑青の3色について、緑と赤青を分離して読み出す。これを、全画素(1フレーム)を構成する全ラインについて繰り返す。したがって、読出方式は、プログレッシブ読出しである。   In this embodiment, the color filter decomposes incident light into three colors of red, green, and blue. The three colors are divided into two groups, a group consisting of red and blue and a group consisting of green. For the three colors of red, green and blue constituting one line, green and red blue are read out separately, and for the three colors of red, green and blue constituting the next line, green and red blue are read out separately. This is repeated for all lines constituting all pixels (one frame). Therefore, the reading method is progressive reading.

緑色に対応する受光素子から読み出された信号電荷は、水平転送路56のみを用いて転送する。赤色および青色に対応する受光素子から読み出された信号電荷は、水平転送路56および58を用いて転送する。赤色は、水平転送路56により、青色は、水平転送路58により転送する。   The signal charge read from the light receiving element corresponding to green is transferred using only the horizontal transfer path 56. The signal charges read from the light receiving elements corresponding to red and blue are transferred using the horizontal transfer paths 56 and 58. The red color is transferred by the horizontal transfer path 56, and the blue color is transferred by the horizontal transfer path 58.

本実施例は、本発明の固体撮像素子をディジタルカメラ10に適用した場合である。本発明と直接関係のない部分について図示および説明を省略する。以下の説明で、信号はその現れる接続線の参照番号で指示する。   In this embodiment, the solid-state imaging device of the present invention is applied to a digital camera 10. The illustration and description of parts not directly related to the present invention are omitted. In the following description, the signal is indicated by the reference number of the connecting line in which it appears.

ディジタルカメラ10は、図2に示すように、光学系12、撮像部14、アンプ電源部16、バイアス供給部18、ドライバ20、前処理部22、メモリ部24、信号処理部26、システム制御部28、タイミング信号発生器32を含む。   As shown in FIG. 2, the digital camera 10 includes an optical system 12, an imaging unit 14, an amplifier power supply unit 16, a bias supply unit 18, a driver 20, a preprocessing unit 22, a memory unit 24, a signal processing unit 26, and a system control unit. 28, including a timing signal generator 32;

光学系12は、被写界からの入射光40を、撮像部14において画像に結像させる。撮像部14には、図1に示すように固体撮像素子44が含まれる。固体撮像素子44には、図示しないが、入射光42の到来方向に受光素子の配設位置に対応させて色フィルタが配される。固体撮像素子44は、入射光42を色分解し、この分解された色成分の光を受光素子46で信号電荷に変換し、蓄積し、さらに電気信号として出力する機能を有する。固体撮像素子44は、蓄積された信号電荷を垂直転送路48に読み出して、垂直方向に順次転送する。固体撮像素子44には、垂直転送路48と直交する方向に水平転送路50が形成されている。垂直に転送された信号電荷は、水平転送路50に供給される。   The optical system 12 causes the incident light 40 from the object scene to form an image in the imaging unit 14. The imaging unit 14 includes a solid-state imaging device 44 as shown in FIG. Although not shown, the solid-state imaging device 44 is provided with a color filter in the direction in which the incident light 42 arrives so as to correspond to the arrangement position of the light receiving device. The solid-state imaging device 44 has a function of color-separating the incident light 42, converting the separated color component light into a signal charge by the light-receiving element 46, storing it, and outputting it as an electrical signal. The solid-state imaging device 44 reads the accumulated signal charges to the vertical transfer path 48 and sequentially transfers them in the vertical direction. In the solid-state imaging device 44, a horizontal transfer path 50 is formed in a direction orthogonal to the vertical transfer path 48. The signal charge transferred vertically is supplied to the horizontal transfer path 50.

本実施例の水平転送路50は、出力端52に分岐部54が形成される。分岐部54には、水平転送路56および58がそれぞれ結合している。水平転送路56および58には、出力端に、それぞれ出力アンプ60および62が形成されている。出力アンプ60および62は、フローティングディフュージョンアンプである。フローティングディフュージョンアンプは、信号電荷をアナログ電圧信号に変換する機能を有する。出力アンプ部60および62には、電源ライン64および66が接続される。電源ライン64および66は互いに独立に、アンプ電源部16から接続される。また、出力アンプ60および62には、ドライバ20からリセット信号68および70が個々に供給される。この供給により、出力アンプ60および62は、独立に動作させることができる。   In the horizontal transfer path 50 of this embodiment, a branching portion 54 is formed at the output end 52. Horizontal transfer paths 56 and 58 are coupled to the branch portion 54, respectively. In the horizontal transfer paths 56 and 58, output amplifiers 60 and 62 are formed at the output ends, respectively. The output amplifiers 60 and 62 are floating diffusion amplifiers. The floating diffusion amplifier has a function of converting a signal charge into an analog voltage signal. Power supply lines 64 and 66 are connected to the output amplifier units 60 and 62. The power supply lines 64 and 66 are connected from the amplifier power supply unit 16 independently of each other. Further, reset signals 68 and 70 are individually supplied from the driver 20 to the output amplifiers 60 and 62. By this supply, the output amplifiers 60 and 62 can be operated independently.

分岐部54には、バイアス供給部18から、固定電圧であるバイアス信号72が供給される。分岐部54は、水平転送路50からの信号電荷を、色に応じて水平転送路56および58の一方に分岐させる。その方法については後述する。   A bias signal 72 that is a fixed voltage is supplied from the bias supply unit 18 to the branch unit 54. The branching unit 54 branches the signal charge from the horizontal transfer path 50 to one of the horizontal transfer paths 56 and 58 according to the color. The method will be described later.

水平転送路50には水平駆動信号74が供給され、水平転送路56および58には水平駆動信号76が供給される。水平駆動信号76は、赤色および青色に対応する信号を転送するときは、水平駆動信号74の半分の周波数であり、緑色に対応する信号を転送するときは、水平駆動信号74と同じ周波数である。水平転送路56および58をこのように駆動することにより、出力アンプ60および62の仕様周波数帯域が、水平駆動信号74の半分の帯域であっても高速読出しが可能になる。この他、固体撮像素子44には、オーバーフロードレイン(OFD)パルス78および垂直駆動信号80が供給される。   A horizontal drive signal 74 is supplied to the horizontal transfer path 50, and a horizontal drive signal 76 is supplied to the horizontal transfer paths 56 and 58. The horizontal drive signal 76 has half the frequency of the horizontal drive signal 74 when transferring signals corresponding to red and blue, and the same frequency as the horizontal drive signal 74 when transferring a signal corresponding to green. . By driving the horizontal transfer paths 56 and 58 in this way, high-speed reading can be performed even if the specification frequency band of the output amplifiers 60 and 62 is half the band of the horizontal drive signal 74. In addition, the solid-state imaging device 44 is supplied with an overflow drain (OFD) pulse 78 and a vertical drive signal 80.

このように固体撮像素子44は、出力アンプ60および62から、2系統の出力信号82および84を前処理部22に出力する。固体撮像素子44における水平転送については後段でさらに述べる。   As described above, the solid-state imaging device 44 outputs the two systems of output signals 82 and 84 from the output amplifiers 60 and 62 to the preprocessing unit 22. The horizontal transfer in the solid-state imaging device 44 will be further described later.

図2に戻って、アンプ電源部16は、固体撮像素子44に配設される出力アンプ部60および62に電源電力を供給する機能を有する。アンプ電源部16は、固体撮像素子44を1系統または2系統の出力にするかに応じて電源を供給する。この電源供給は、信号処理部26からアンプ電源部16に供給される制御信号86により制御される。   Returning to FIG. 2, the amplifier power supply unit 16 has a function of supplying power to the output amplifier units 60 and 62 disposed in the solid-state imaging device 44. The amplifier power supply unit 16 supplies power depending on whether the solid-state image pickup device 44 has one or two outputs. This power supply is controlled by a control signal 86 supplied from the signal processing unit 26 to the amplifier power supply unit 16.

バイアス供給部18は、分岐部54にバイアス信号72を供給する機能を有する。バイアス信号72は、バイアス電圧として印加される。バイアス供給部18は、信号処理部26から供給される制御信号88により制御される。   The bias supply unit 18 has a function of supplying a bias signal 72 to the branch unit 54. The bias signal 72 is applied as a bias voltage. The bias supply unit 18 is controlled by a control signal 88 supplied from the signal processing unit 26.

ドライバ部20は、固体撮像素子44を駆動させる各種の駆動信号を供給する機能を有する。ドライバ部20には、タイミング信号発生器32から複数のタイミング信号90が供給される。ドライバ部20は、図3に示すように、OFDパルス出力部92、垂直(V)ドライバ94、水平直列(HS)ドライバ96、水平並列(HP)ドライバ98およびリセット(RS)ドライバ100を含む。OFDパルス出力部92はOFDパルス78を固体撮像素子44に出力する。Vドライバ94は垂直駆動信号80を固体撮像素子44に出力する。   The driver unit 20 has a function of supplying various drive signals for driving the solid-state image sensor 44. The driver unit 20 is supplied with a plurality of timing signals 90 from the timing signal generator 32. As shown in FIG. 3, the driver unit 20 includes an OFD pulse output unit 92, a vertical (V) driver 94, a horizontal series (HS) driver 96, a horizontal parallel (HP) driver 98, and a reset (RS) driver 100. The OFD pulse output unit 92 outputs the OFD pulse 78 to the solid-state imaging device 44. The V driver 94 outputs a vertical drive signal 80 to the solid-state imaging device 44.

HSドライバ96は水平駆動信号74を固体撮像素子44に出力する。HPドライバ98は水平駆動信号76を固体撮像素子44に出力する。水平駆動信号76は、どの色を転送しているかに応じて、水平駆動信号74の周期に比べて、同一または2倍の周期である。本実施例では、水平駆動信号76の周期は一定であり、水平駆動信号74の周期が色に応じて、水平駆動信号76の周期に対して、同一または1/2倍の周期になる。RSドライバ100はリセット信号68および70を固体撮像素子44に出力する。 The HS driver 96 outputs a horizontal drive signal 74 to the solid-state image sensor 44. The HP driver 98 outputs a horizontal drive signal 76 to the solid-state image sensor 44. The horizontal drive signal 76 has the same or double period as compared with the period of the horizontal drive signal 74 depending on which color is transferred. In the present embodiment, the period of the horizontal drive signal 76 is constant, and the period of the horizontal drive signal 74 is the same or ½ times the period of the horizontal drive signal 76 depending on the color. The RS driver 100 outputs reset signals 68 and 70 to the solid-state imaging device 44.

再び、図2に戻って、前処理部22は、アナログフロントエンド(AFE)機能を有する。この機能は、供給されるアナログ電気信号82および84に対する相関二重サンプリング(CDS)によるノイズ除去と、ノイズが除去されたアナログ電気信号のディジタル化、すなわちA/D変換である。前処理部22には、タイミング信号発生器32から各系統の入力信号に対してノイズ除去およびA/D変換をさせるタイミング信号またはサンプリング信号106および108が供給される。前処理部22には、2系統のアナログ電気信号82および84が供給されるが、1系統の入力の場合、この入力される系統に対応したタイミング信号106および108のみが供給されると、CDSおよびA/D変換の動作も1系統のみを動作させることができる。これにより消費電力を低減させることができる。前処理部22は、このタイミング信号106および108の供給に応じて1または2系統のディジタル信号110および112をメモリ部24に出力する。   Returning to FIG. 2 again, the preprocessing unit 22 has an analog front end (AFE) function. This function is noise removal by correlated double sampling (CDS) for the supplied analog electrical signals 82 and 84, and digitization of the analog electrical signal from which noise has been removed, that is, A / D conversion. The preprocessing unit 22 is supplied with timing signals or sampling signals 106 and 108 for performing noise removal and A / D conversion on the input signals of each system from the timing signal generator 32. Two analog electrical signals 82 and 84 are supplied to the pre-processing unit 22, but in the case of one input, if only the timing signals 106 and 108 corresponding to the input system are supplied, the CDS In addition, only one system can be operated for A / D conversion. Thereby, power consumption can be reduced. The preprocessing unit 22 outputs one or two systems of digital signals 110 and 112 to the memory unit 24 in response to the supply of the timing signals 106 and 108.

メモリ部24は、供給されるディジタル信号110および112を一時格納し、出力する機能を有する。メモリ部24には、図示しないが系統毎にラインメモリが配設される。メモリ部24は、バス114を介して供給される制御信号116に応じて入出力が制御される。メモリ部24は、制御信号116に応じて、入力されたディジタル信号110および108をディジタル信号118として、バス114、信号線120を介して信号処理部26に出力する。   The memory unit 24 has a function of temporarily storing and outputting the supplied digital signals 110 and 112. Although not shown, the memory unit 24 is provided with a line memory for each system. Input / output of the memory unit 24 is controlled according to a control signal 116 supplied via the bus 114. The memory unit 24 outputs the input digital signals 110 and 108 as digital signals 118 to the signal processing unit 26 via the bus 114 and the signal line 120 in accordance with the control signal 116.

信号処理部26は、供給されるディジタル信号118に信号処理を施し、制御信号を生成する機能を有する。信号処理部26は、電源制御機能部122、バイアス制御機能部124、および図示しないAF制御機能部、AE制御機能部、AWB(Automatic White Balance)制御機能部、配置変換機能部等を含む。電源制御機能部122は、高速または低速読出しに応じて制御信号86を生成する機能を有する。電源制御機能部122は生成した制御信号86をアンプ電源部16に出力する。   The signal processing unit 26 has a function of performing signal processing on the supplied digital signal 118 and generating a control signal. The signal processing unit 26 includes a power supply control function unit 122, a bias control function unit 124, an AF control function unit (not shown), an AE control function unit, an AWB (Automatic White Balance) control function unit, an arrangement conversion function unit, and the like. The power supply control function unit 122 has a function of generating a control signal 86 in response to high-speed or low-speed reading. The power control function unit 122 outputs the generated control signal 86 to the amplifier power supply unit 16.

バイアス制御機能部124は、制御信号88をバイアス供給部18に出力する。バイアス供給部18はバイアス信号72を分岐部54に印加させる。また、AF制御機能部は、生成した画像データを基に焦点調節する機能を有する。AE制御機能部は、生成した画像データを基に評価値を求めて、絞りおよびシャッタ速度を調節する機能を有する。AF制御機能部およびAE制御機能部は、図示しない制御信号を信号線120、バス114および信号線134を経てシステム制御部28に送る。AWB制御機能部は、生成した画像データを基にホワイトバランスを調節する機能を有する。配置変換機能部は、2系統もしくは1系統を用いた読出しにより得られた画像データを、たとえば画像の色フィルタセグメントの配列に対応した画像データに補正し、一枚の画像に合成する機能を有する。   The bias control function unit 124 outputs a control signal 88 to the bias supply unit 18. The bias supply unit 18 applies the bias signal 72 to the branch unit 54. The AF control function unit has a function of adjusting the focus based on the generated image data. The AE control function unit has a function of obtaining an evaluation value based on the generated image data and adjusting the aperture and shutter speed. The AF control function unit and the AE control function unit send a control signal (not shown) to the system control unit 28 via the signal line 120, the bus 114, and the signal line 134. The AWB control function unit has a function of adjusting white balance based on the generated image data. The layout conversion function unit has a function of correcting image data obtained by reading using two systems or one system, for example, to image data corresponding to the arrangement of the color filter segments of the image, and synthesizing it into a single image. .

システム制御部28は、水平転送の出力を2出力/1出力のいずれとするかを制御する制御信号142を生成する。タイミング信号発生器32は、撮像部14の固体撮像素子44に対して垂直および水平同期信号、フィールドシフトゲート信号、垂直および水平タイミング信号、ならびにOFDパルスやリセット信号等、各種のタイミング信号を生成する機能を有する。タイミング信号発生器32は、システム制御部28からの制御信号142に応じて各種のタイミング信号90、106および108を生成する。タイミング信号発生器32は、各種のタイミング信号90をドライバ20に出力する。タイミング信号発生器32は、基準クロック信号を発生する機能を有し、とくに、水平タイミング信号を生成する。タイミング信号発生器32は、この水平タイミング信号を分周して、2つの周波数の水平タイミング信号を生成する。タイミング信号発生器32は、システム制御部28からの制御信号142に応じて、サンプリング信号106および108のいずれか一方のみを出力、または両方を出力する。このように動作させることでディジタルカメラ10の電力消費を抑制することができる。   The system control unit 28 generates a control signal 142 for controlling whether the output of horizontal transfer is 2 output / 1 output. The timing signal generator 32 generates various timing signals such as vertical and horizontal synchronization signals, field shift gate signals, vertical and horizontal timing signals, and OFD pulses and reset signals for the solid-state imaging device 44 of the imaging unit 14. It has a function. The timing signal generator 32 generates various timing signals 90, 106 and 108 in response to the control signal 142 from the system control unit 28. The timing signal generator 32 outputs various timing signals 90 to the driver 20. The timing signal generator 32 has a function of generating a reference clock signal, and particularly generates a horizontal timing signal. The timing signal generator 32 divides the horizontal timing signal to generate a horizontal timing signal having two frequencies. The timing signal generator 32 outputs only one or both of the sampling signals 106 and 108 in accordance with the control signal 142 from the system control unit 28. By operating in this way, power consumption of the digital camera 10 can be suppressed.

次に、水平転送路50、分岐部54、水平転送路56および58の構造と、信号電荷の水平転送方法について説明する。分岐部54と一方の水平転送路56における転送と、分岐部54と一方の水平転送路58における転送とに分けて説明する。水平転送路50、56および58には、複数の転送素子が形成されている。1つの転送素子は、多結晶シリコン(Poly-Silicon)からなる2つの電極と、シリコン基板の表面付近の不純物層とにより形成されている。2つの電極の下にある2つの不純物層は、その構成が互いに異なる。このため、2つの電極に同電位の駆動信号を印加することにより、階段状のポテンシャル電位が形成される。以下では、1つの転送素子と、当該転送素子に含まれる2つの電極とを同一の参照符号で示す。たとえば、「分岐部54」は転送素子を示し、「電極54」は、分岐部54の2つの電極を示す。   Next, the structure of the horizontal transfer path 50, the branching unit 54, the horizontal transfer paths 56 and 58, and the horizontal transfer method of signal charges will be described. The description will be divided into the transfer in the branch unit 54 and one horizontal transfer path 56 and the transfer in the branch unit 54 and one horizontal transfer path 58. In the horizontal transfer paths 50, 56 and 58, a plurality of transfer elements are formed. One transfer element is formed by two electrodes made of polycrystalline silicon (Poly-Silicon) and an impurity layer near the surface of the silicon substrate. The two impurity layers under the two electrodes have different configurations. For this reason, a staircase-like potential potential is formed by applying a drive signal having the same potential to the two electrodes. Hereinafter, one transfer element and two electrodes included in the transfer element are denoted by the same reference numerals. For example, “branch portion 54” indicates a transfer element, and “electrode 54” indicates two electrodes of the branch portion 54.

水平転送路50は、図4に示すように、分岐部54(電極HSL)に向けて、右から左へ、たとえばポリシリコン電極HS2およびHS1が、この順に、かつこれを繰り返し単位として形成される。水平転送路56は、分岐部54から出力アンプ60に向かって、6つのポリシリコン電極HP1、HP2、HP1、HP2、HP1、HP2が形成される。水平転送路58は、分岐部54から出力アンプ62に向かって、つのポリシリコン電極HP2、HP1、HP2、HP1、HP2、HP1、HP2が形成される。 As shown in FIG. 4, in the horizontal transfer path 50, for example, polysilicon electrodes HS2 and HS1 are formed in this order from the right to the left toward the branch portion 54 (electrode HSL) and using this as a repeating unit. . In the horizontal transfer path 56, six polysilicon electrodes HP1, HP2, HP1, HP2, HP1, and HP2 are formed from the branch portion 54 toward the output amplifier 60. In the horizontal transfer path 58, seven polysilicon electrodes HP2, HP1, HP2, HP1, HP2, HP1, and HP2 are formed from the branch portion 54 toward the output amplifier 62 .

出力アンプ60は、右から左へ向かって配置されたOG(Output Gate)電極と、フローティングディヒュージョン(FD)と、リセット電極RSと、リセットドレインRDから形成される。水平転送走路50からリセットドレインRDまでの断面構造を図5に示す。図5は、左端のリセットドレインRDから水平転送路50の電極HP2までを示す。水平転送路56は、6つのポリシリコン電極HP1、HP2、HP1、HP2、HP1、HP2のうち、2つのポリシリコン電極HP1、HP2のみを示す。   The output amplifier 60 is formed of an OG (Output Gate) electrode, a floating diffusion (FD), a reset electrode RS, and a reset drain RD arranged from right to left. FIG. 5 shows a cross-sectional structure from the horizontal transfer path 50 to the reset drain RD. FIG. 5 shows from the leftmost reset drain RD to the electrode HP2 of the horizontal transfer path 50. The horizontal transfer path 56 shows only two polysilicon electrodes HP1 and HP2 among the six polysilicon electrodes HP1, HP2, HP1, HP2, HP1, and HP2.

この断面が示すように、図示しないP型のシリコン基板内の各電極の直下に不純物層が形成される。不純物層には、イオン注入法等を用いて不純物をドープさせ、ドープする不純物の種類およびその濃度によりポテンシャル電位の大きさが変わる。また、不純物層の直上に形成される電極に印加される駆動信号の電圧レベルに応じて後述するように、所定のポテンシャル電位が形成される。   As shown in this cross section, an impurity layer is formed immediately below each electrode in a P-type silicon substrate (not shown). The impurity layer is doped with an impurity using an ion implantation method or the like, and the potential potential changes depending on the type and concentration of the impurity to be doped. In addition, a predetermined potential potential is formed as will be described later in accordance with the voltage level of the drive signal applied to the electrode formed immediately above the impurity layer.

次に各電極に供給する駆動信号について説明する。電極HS1、HS2には、駆動信号φHS1、φHS2がそれぞれ供給される。電極HSLには、駆動信号φHSLが供給される。駆動信号φHSLは一定のバイアス電圧である。電極HP1およびHP2には、駆動信号φHP1およびφHP2が供給される。電極OGには駆動信号φOGが供給される。駆動信号φOGは一定のバイアス電圧である。また、電極RSには駆動信号φRSが供給される。さらに、リセットドレインRDには駆動信号φRDが供給される。駆動信号φRDは一定のバイアス電圧である。 Next, drive signals supplied to each electrode will be described. Drive signals φHS1 and φHS2 are supplied to the electrodes HS1 and HS2, respectively. A drive signal φHSL is supplied to the electrode HSL. The drive signal φHSL is a constant bias voltage. Drive signals φHP1 and φHP2 are supplied to the electrodes HP1 and HP2. A drive signal φOG is supplied to the electrode OG. The drive signal φOG is a constant bias voltage. The drive signal φRS is supplied to the electrode RS. Further, the drive signal φRD is supplied to the reset drain RD. The drive signal φRD is a constant bias voltage.

次に、これらの駆動信号により、水平転送される信号電荷の流れを、水平転送の前の垂直転送も含めて説明する。信号電荷は、撮像部14の撮像素子44において、最初に生成される。撮像素子44における画素の配置を図6に示す。本実施例における固体撮像素子44では、図6に示すように、同一の行方向と同一の列方向に配される受光素子46の間隔を、同一のピッチPPに設定し、一つの受光素子46に隣接する受光素子46を互いに行方向と列方向に1/2ピッチずらして配する。これは、いわゆるハニカム配列である。受光素子46の入射光側に形成するカラーフィルタは、三原色RGBを用いたものであり、色フィルタセグメントGを正方に配列する。色セグメントRおよびBに着目すると、これらはRB完全市松に配列している。フィルタ配列は全体として、いわゆるG正方RB完全市松パターンである。このように画素または受光素子46をずらして配しているため、垂直転送路48は、画素を迂回するように蛇行して形成される。   Next, the flow of signal charges that are horizontally transferred using these drive signals will be described, including vertical transfer before horizontal transfer. The signal charge is first generated in the image sensor 44 of the imaging unit 14. The arrangement of pixels in the image sensor 44 is shown in FIG. In the solid-state imaging device 44 in this embodiment, as shown in FIG. 6, the interval between the light receiving elements 46 arranged in the same row direction and the same column direction is set to the same pitch PP, and one light receiving element 46 The light receiving elements 46 adjacent to each other are arranged with a half pitch shift in the row direction and the column direction. This is a so-called honeycomb arrangement. The color filter formed on the incident light side of the light receiving element 46 uses three primary colors RGB, and the color filter segments G are arranged in a square. Focusing on the color segments R and B, they are arranged in a complete RB checkerboard. The filter arrangement as a whole is a so-called G square RB perfect checkered pattern. Since the pixels or the light receiving elements 46 are shifted in this way, the vertical transfer path 48 is formed to meander so as to bypass the pixels.

垂直転送路48上を転送される順番は、ライン201、ライン202、ライン203、ライン204の順であり、ライン201には、信号電荷がR、B、R、B、・・・と並んでいる。ライン202およびライン204には、信号電荷がG、G、G、G、・・・と並んでいる。、ライン203には、信号電荷がB、R、B、R、・・・と並んでいる。水平転送路50、56、58においても、この順番は維持され、ライン201のR、B、R、B、・・・、ライン202のG、G、G、G、・・・、ライン203のB、R、B、R、・・・、ライン204のG、G、G、G、・・・の順に水平転送される。   The order of transfer on the vertical transfer path 48 is the order of the line 201, the line 202, the line 203, and the line 204. In the line 201, the signal charges are aligned with R, B, R, B,. Yes. In the line 202 and the line 204, signal charges are aligned with G, G, G, G,. In the line 203, signal charges are lined up with B, R, B, R,. This order is also maintained in the horizontal transfer paths 50, 56, and 58. R, B, R, B,... Of the line 201, G, G, G, G,. Horizontal transfer is performed in the order of B, R, B, R,..., G, G, G, G,.

ただし、ライン201のR、B、R、B、・・・、およびライン203のB、R、B、R、・・・、は、2本の水平転送路56、58により転送され、ライン202およびライン204のG、G、G、G、・・・、は1本の水平転送路56により転送される。さらにライン201のR、B、R、B、・・・、およびライン203のB、R、B、R、・・・、については、分岐部54により、R信号とB信号に振り分けられ、R信号は、常に水平転送路56により転送され、B信号は、常に水平転送路58により転送される。   However, R, B, R, B,... On the line 201 and B, R, B, R,... On the line 203 are transferred by the two horizontal transfer paths 56, 58, and the line 202 And G, G, G, G,... Of the line 204 are transferred by one horizontal transfer path 56. Further, R, B, R, B,... Of the line 201 and B, R, B, R,... Of the line 203 are distributed to the R signal and the B signal by the branching unit 54. The signal is always transferred through the horizontal transfer path 56, and the B signal is always transferred through the horizontal transfer path 58.

これを図7、8に示す。図7は、ライン201のR、B、R、B、・・・、およびライン203のB、R、B、R、・・・、が水平転送される様子を、順次、時刻t=1、2、3、4、5について示す。図8は、ライン201およびライン203の次に転送されるライン202およびライン204のG、G、G、G、・・・、が水平転送される様子を、順次、時刻t=1、2、3、4、5について示す。時刻t=1、2、3、4、5は、信号電荷が、水平転送路50を、転送素子の1個分ずつ、左に向かって転送される時刻である。このとき、図7では、水平転送路56、58は、水平転送路50の半分の周波数で駆動されているため、転送速度は、半分である。一方、図8では、水平転送路56、58は、水平転送路50と同じ周波数で駆動されているため、転送速度は、同じである。これを実現する方法の詳細については後述する。   This is shown in FIGS. FIG. 7 shows a state in which R, B, R, B,... Of the line 201 and B, R, B, R,. 2, 3, 4, and 5 are shown. FIG. 8 shows a state in which G, G, G, G,... Of the line 202 and the line 204 transferred next to the line 201 and the line 203 are horizontally transferred in order of time t = 1, 2, It shows about 3, 4, and 5. Times t = 1, 2, 3, 4, and 5 are times when the signal charges are transferred to the left along the horizontal transfer path 50 by one transfer element. At this time, in FIG. 7, the horizontal transfer paths 56 and 58 are driven at half the frequency of the horizontal transfer path 50, so the transfer speed is half. On the other hand, in FIG. 8, since the horizontal transfer paths 56 and 58 are driven at the same frequency as the horizontal transfer path 50, the transfer speed is the same. Details of a method for realizing this will be described later.

水平転送路に後続する信号処理部では、ライン201およびライン202の信号電荷により第1ラインが形成され、ライン203およびライン204の信号電荷により第2ラインが形成されるとして処理が行われる。なお、図6に示す水平転送路50において、第1ラインとして、RGBGRGBG・・・と記載し、第2ラインとして、BGRGBGRG・・・と記載するが、これは、信号電荷が、垂直転送路48から水平転送路50のどの位置に降りてくるかを示すものであり、水平転送路50上をRGBGRGBG・・・、BGRGBGRG・・・の順に転送されるという意味ではない。   In the signal processing unit following the horizontal transfer path, processing is performed on the assumption that the first line is formed by the signal charges of the line 201 and the line 202 and the second line is formed by the signal charges of the line 203 and the line 204. In the horizontal transfer path 50 shown in FIG. 6, the first line is described as RGBGRGBG..., And the second line is described as BGRGBGRG. This indicates the position on the horizontal transfer path 50 from which the light is transferred, and does not mean that the data is transferred on the horizontal transfer path 50 in the order of RGBGRGBG..., BGRGBGRG.

図6に戻って、受光素子46から垂直転送路48に読み出された信号電荷は、垂直転送路48に供給される8相駆動信号φV1〜φV8により、垂直転送路48を水平転送路50に向けて転送される。水平転送路50には、既述のように、左から、電極HS1、HS2、HS1、HS2、・・・が形成されている。   Returning to FIG. 6, the signal charges read from the light receiving element 46 to the vertical transfer path 48 are changed from the vertical transfer path 48 to the horizontal transfer path 50 by the 8-phase drive signals φV1 to φV8 supplied to the vertical transfer path 48. Forwarded. As described above, the electrodes HS1, HS2, HS1, HS2,... Are formed on the horizontal transfer path 50 from the left.

水平転送路50には、本実施例のハニカム配列かつG正方RB完全市松パターンの場合、G信号とR、B信号が、ライン201、ライン202のように別のラインとして分かれて降りてくるが、一般の受光素子配列および色フィルタ配列では、G信号とR、B信号が、分かれて降りてくるとは限らない。そのような時は、G信号とR、B信号を並べ替えることが必要になる。そのためにはたとえば、垂直転送路48と水平転送路50との間にラインメモリを設けて、並べ替えを行ってから、水平転送路50に転送すればよい。   In the horizontal transfer path 50, in the case of the honeycomb arrangement of this embodiment and the G square RB complete checkered pattern, the G signal and the R and B signals are separated as separate lines such as the line 201 and the line 202, and descend. In the general light receiving element array and the color filter array, the G signal and the R and B signals are not necessarily separated separately. In such a case, it is necessary to rearrange the G signal and the R and B signals. For this purpose, for example, a line memory may be provided between the vertical transfer path 48 and the horizontal transfer path 50, rearranged, and then transferred to the horizontal transfer path 50.

次に、水平転送路50、54、56、58の駆動信号について説明する。最初に、ライン201のR、B、R、B、・・・、およびライン203のB、R、B、R、・・・、を転送する場合について説明する。図9は、ライン201およびライン203のR、B、R、B、・・・、を転送するための駆動信号を示す。駆動信号の位相に着目すると、図9(A)の駆動信号φHS1は、図9(B)の駆動信号φHS2と180°位相が異なる2相駆動信号である。また、図9(C)の駆動信号φHP1と図9(D)の駆動信号φHP2は、互いに逆位相であり、2相駆動信号である。   Next, drive signals for the horizontal transfer paths 50, 54, 56, and 58 will be described. First, a case where R, B, R, B,... On the line 201 and B, R, B, R,. FIG. 9 shows drive signals for transferring R, B, R, B,... Focusing on the phase of the drive signal, the drive signal φHS1 in FIG. 9A is a two-phase drive signal that is 180 ° out of phase with the drive signal φHS2 in FIG. 9B. Further, the drive signal φHP1 in FIG. 9C and the drive signal φHP2 in FIG. 9D are in opposite phases and are two-phase drive signals.

さらに、駆動信号の周期に着目すると、図9(A)および9(B)の駆動信号は、図9(C)および9(D)の半分の周期である。すなわち、図9(A)および9(B)の駆動信号の周波数は、図9(C)および9(D)の2倍の周波数である。駆動信号φRSは、図9(E)に示すように、たとえばt=1、t=5,・・・と4n+1のタイミングでレベル“H”を供給する。変数nはゼロを含む整数である。出力信号OS1およびOS2は、図9(F)に示すように出力される。   Further, focusing on the period of the drive signal, the drive signals in FIGS. 9A and 9B have a half period of FIGS. 9C and 9D. That is, the frequency of the drive signal in FIGS. 9 (A) and 9 (B) is twice that of FIGS. 9 (C) and 9 (D). As shown in FIG. 9E, the drive signal φRS supplies the level “H” at timings of t = 1, t = 5,... And 4n + 1, for example. The variable n is an integer including zero. Output signals OS1 and OS2 are output as shown in FIG. 9 (F).

これらの駆動信号が水平転送路50、54、56、58に印加されたときに、水平転送路50、54、56、58に形成されるポテンシャルを図10、11に示す。図10、11は、図5に示した構造についてのものであり、図5を簡略化したものも、ポテンシャルの位置を示すために合わせて記載してある。図10(a1)、10(a2)は、図7の時刻t=1に対応し、図10(b1)、10(b2)は、図7の時刻t=2に対応し、図10(c1)、10(c2)は、図7の時刻t=3に対応する。図11(a1)、11(a2)は、図7の時刻t=4に対応し、図11(b1)、11(b2)は、図7の時刻t=5に対応する。また、図10(a1)、10(b1)、10(c1)、11(a1)、11(b1)は、水平転送路50、54、56を示し、図10(a2)、10(b2)、10(c2)、11(a2)、11(b2)は、水平転送路50、54、58を示す。したがって、これらの図の左側(図10(a1)、10(b1)、10(c1)、11(a1)、11(b1))と、右側(図10(a2)、10(b2)、10(c2)、11(a2)、11(b2))のポテンシャルは、図からわかるように、水平転送路50、54の部分に関しては、同一である。   FIGS. 10 and 11 show potentials formed in the horizontal transfer paths 50, 54, 56, and 58 when these drive signals are applied to the horizontal transfer paths 50, 54, 56, and 58, respectively. FIGS. 10 and 11 relate to the structure shown in FIG. 5, and a simplified version of FIG. 5 is also shown in order to show the position of the potential. 10 (a1) and 10 (a2) correspond to time t = 1 in FIG. 7, and FIGS. 10 (b1) and 10 (b2) correspond to time t = 2 in FIG. ), 10 (c2) corresponds to time t = 3 in FIG. 11 (a1) and 11 (a2) correspond to time t = 4 in FIG. 7, and FIGS. 11 (b1) and 11 (b2) correspond to time t = 5 in FIG. 10 (a1), 10 (b1), 10 (c1), 11 (a1), 11 (b1) show horizontal transfer paths 50, 54, 56, and FIG.10 (a2), 10 (b2) , 10 (c2), 11 (a2), and 11 (b2) indicate horizontal transfer paths 50, 54, and 58, respectively. Therefore, the left side of these figures (Figures 10 (a1), 10 (b1), 10 (c1), 11 (a1), 11 (b1)) and the right side (Figures 10 (a2), 10 (b2), 10 As can be seen from the figure, the potentials of (c2), 11 (a2), and 11 (b2)) are the same for the horizontal transfer paths 50 and 54.

図9、10、11により、水平転送について説明する。図示しないが駆動信号φHSLが供給されることにより、駆動信号φHSLの供給される電極HSLの直下には、図10、11に示すように、常に固定されている基準レベル146のポテンシャル電位と、水平転送路50から供給される信号電荷の逆流を防ぐポテンシャル障壁(バリア)148が形成される。   The horizontal transfer will be described with reference to FIGS. Although not shown, when the drive signal φHSL is supplied, immediately below the electrode HSL to which the drive signal φHSL is supplied, as shown in FIGS. A potential barrier (barrier) 148 that prevents the backflow of signal charges supplied from the transfer path 50 is formed.

供給される駆動信号に応じて変化して形成されるポテンシャルと、この一定のポテンシャル146、148による信号電荷の移動を説明する。以下では、色R、GおよびBに対応する信号電荷を信号電荷R、GおよびBという。最初に、図10(a1)、10(b1)、10(c1)、11(a1)、11(b1)により、水平転送路56での信号電荷Rの転送を説明する。   The potential formed by changing according to the supplied drive signal and the movement of the signal charge by the constant potentials 146 and 148 will be described. Hereinafter, signal charges corresponding to the colors R, G, and B are referred to as signal charges R, G, and B. First, the transfer of the signal charge R in the horizontal transfer path 56 will be described with reference to FIGS. 10 (a1), 10 (b1), 10 (c1), 11 (a1), and 11 (b1).

本実施例において、信号電荷が分岐部54において振り分けが可能になる理由は、次の通りである。分岐部54に後続する水平転送路56、58の電極HP2およびHP1の直下には、不純物層が形成されている。これにより、電極HP2およびHP1にレベル“H”が供給されると、一定であるバイアス電圧により分岐部54に常時生成されている基準レベル146より一段低いレベルと最深のレベルのポテンシャル電位が階段状に形成される。これは、たとえば、図10(a2)に示される。また、電極HP2およびHP1にレベル“L”が供給されると、基準レベル146より一段高いレベルと基準レベル146と同レベルのポテンシャル電位が形成される。これは、たとえば、図10(a1)に示される。これにより、以下に示すように、形成されるポテンシャルは、順に信号電荷の転送方向に向かって階段状にレベルが低下する。これをふまえて、時間順に動作を説明する。   In the present embodiment, the reason why the signal charge can be distributed at the branching portion 54 is as follows. An impurity layer is formed immediately below the electrodes HP2 and HP1 of the horizontal transfer paths 56 and 58 following the branching portion. As a result, when the level “H” is supplied to the electrodes HP2 and HP1, the potential potential of the level that is one step lower than the reference level 146 that is constantly generated in the branching portion 54 by the constant bias voltage and the deepest level are stepped. Formed. This is shown, for example, in FIG. 10 (a2). When the level “L” is supplied to the electrodes HP2 and HP1, a potential that is one level higher than the reference level 146 and the same level as the reference level 146 is formed. This is shown, for example, in FIG. 10 (a1). As a result, as shown below, the level of the potential formed decreases stepwise in the direction toward the signal charge transfer direction. Based on this, the operation will be described in order of time.

時刻t=1にて図9に示すように、駆動信号φHS1、φHS2、φHSLおよびφHP1が供給される。駆動信号φHS2はレベル“L”、駆動信号φHP1はレベル“L”である。このように駆動信号が印加されると、信号電荷Bが分岐部54で保持される。このとき、電極HSLに隣接する水平転送路56の電極HP1の下にある不純物層は、レベル“L”の供給により、たとえば信号電荷Bが水平転送路56に混入しない程度のポテンシャル電位148またはバリアを生成する。 At time t = 1, as shown in FIG. 9, drive signals φHS1, φHS2, φHSL, and φHP1 are supplied. The drive signal φHS2 is at level “L”, and the drive signal φHP1 is at level “L”. When the drive signal is applied in this way, the signal charge B is held in the branching unit 54. At this time, the impurity layer below the electrode HP1 of the horizontal transfer path 56 adjacent to the electrode HSL is supplied with the level “L”, for example, a potential potential 148 or a barrier that prevents the signal charge B from being mixed into the horizontal transfer path 56. Is generated.

分岐部54に隣接する水平転送路58の電極HP2には、レベル“H”の駆動信号φHP2が供給される。この供給により信号電荷Bが水平転送路58に流入するように、基準レベルより低いポテンシャル電位152が、図10(a2)に示すように生成される。このとき、信号電荷Bは、基準レベル146およびポテンシャル電位152の両方パケットに存在する。時刻t=1で水平転送路56には、1つ置きに信号電荷Rが保持される。   A drive signal φHP2 of level “H” is supplied to the electrode HP2 of the horizontal transfer path 58 adjacent to the branching portion. By this supply, a potential potential 152 lower than the reference level is generated as shown in FIG. 10 (a2) so that the signal charge B flows into the horizontal transfer path 58. At this time, the signal charge B exists in both the reference level 146 and the potential potential 152 packets. Every other signal charge R is held in the horizontal transfer path 56 at time t = 1.

次に時刻t=2にて図9(B)に示すように、水平転送路52では、駆動信号φHS2がレベル“H”で電極HS2に印加される。この印加により電極HS2の下には、ポテンシャル電位148と基準レベル146が生成される。このポテンシャル電位の形成により電極HS2は、電極HSLとの間にパケットを形成する。このパケットには信号電荷Rが保持される。水平転送路56、58の電極には時刻t=1と同じレベルの駆動信号がそれぞれ供給される。したがって、形成されるポテンシャル電位は時刻t=1から変わらない。この間に電極HSLの信号電荷Bは、図10(b2)に示すように、水平転送路58側の電極HP2に移動する。   Next, at time t = 2, as shown in FIG. 9B, in the horizontal transfer path 52, the drive signal φHS2 is applied to the electrode HS2 at the level “H”. By this application, a potential potential 148 and a reference level 146 are generated under the electrode HS2. Due to the formation of this potential potential, the electrode HS2 forms a packet with the electrode HSL. A signal charge R is held in this packet. The drive signals at the same level as at time t = 1 are supplied to the electrodes of the horizontal transfer paths 56 and 58, respectively. Therefore, the formed potential potential does not change from time t = 1. During this time, the signal charge B of the electrode HSL moves to the electrode HP2 on the horizontal transfer path 58 side as shown in FIG. 10 (b2).

次に時刻t=3にて図9(B)に示すように、電極HS2には駆動信号φHS2がレベル“L”で印加される。この印加によりポテンシャル電位は、時刻t=1の状態になる。時刻t=2で電極HS2に形成されたパケットに保持していた信号電荷Rは、このポテンシャル電位の形成により、図10(c1)に示すように、分岐部54の基準レベル146まで移動する。このとき、電極HSLに隣接する水平転送路56の電極HP1には、レベル“H”の駆動信号φHP1が供給される。電極HP1の下に形成されるポテンシャル電位は、基準レベル146より低いポテンシャル電位152になる。この結果、信号電荷Rは、基準レベル146およびポテンシャル電位152の両方パケットに存在する。このとき、水平転送路58の電極HP2には、レベル“L”の駆動信号φHP2が供給される。これにより、電極HP2には、図10(c2)に示すように、ポテンシャル電位148が生成される。このポテンシャル電位148は、水平転送路58への信号電荷Rの混入を防止する。分岐部54の信号電荷Rは、図10(c1)に示すように、水平転送路56の電極HP1に形成されるパケットに向かって移動する。   Next, at time t = 3, as shown in FIG. 9B, the drive signal φHS2 is applied to the electrode HS2 at the level “L”. By this application, the potential potential becomes a state at time t = 1. The signal charge R held in the packet formed on the electrode HS2 at time t = 2 moves to the reference level 146 of the branching section 54 as shown in FIG. 10 (c1) due to the formation of this potential potential. At this time, the level “H” drive signal φHP1 is supplied to the electrode HP1 of the horizontal transfer path 56 adjacent to the electrode HSL. The potential potential formed under the electrode HP1 becomes a potential potential 152 lower than the reference level 146. As a result, the signal charge R is present in both the reference level 146 and potential potential 152 packets. At this time, the level “L” drive signal φHP2 is supplied to the electrode HP2 of the horizontal transfer path 58. As a result, a potential 148 is generated at the electrode HP2, as shown in FIG. 10 (c2). The potential potential 148 prevents the signal charge R from being mixed into the horizontal transfer path 58. As shown in FIG. 10 (c1), the signal charge R of the branch part 54 moves toward the packet formed on the electrode HP1 of the horizontal transfer path 56.

電極HSLに隣接する水平転送路58の電極HP2には、上述のようにレベル“L”の駆動信号φHP2が印加される。これにより電極HP2の下には、ポテンシャル電位148および基準レベル146のレベルを形成する。また、この電極HP2に隣接する電極HP1にはレベル“H”の駆動信号φHP1が印加される。これにより電極HP1の下には、基準レベル146より1段低いレベルと最深のポテンシャル電位を形成する。さらに、隣接する電極HP2に供給されるレベル“L”によりポテンシャル電位148および基準レベル146のレベルが形成される。この結果、時刻t=2にてパケットに保持された信号電荷Bは電極HP1に形成されるパケットに移動し、保持される。   As described above, the drive signal φHP2 of the level “L” is applied to the electrode HP2 of the horizontal transfer path 58 adjacent to the electrode HSL. As a result, the potential potential 148 and the reference level 146 are formed under the electrode HP2. A drive signal φHP1 of level “H” is applied to the electrode HP1 adjacent to the electrode HP2. As a result, a level one level lower than the reference level 146 and the deepest potential potential are formed under the electrode HP1. Further, the potential “148” and the reference level 146 are formed by the level “L” supplied to the adjacent electrode HP2. As a result, the signal charge B held in the packet at time t = 2 moves to and is held in the packet formed on the electrode HP1.

また、時刻t=2で、水平転送路56、58の出力部60、62の直前に形成されたパケットに保持された電極HP2の信号電荷R、Bは、このポテンシャル電位の上昇により出力側に向かって移動され、電極OGを介してFDに転送される。   At time t = 2, the signal charges R and B of the electrode HP2 held in the packet formed immediately before the output units 60 and 62 of the horizontal transfer paths 56 and 58 are output to the output side due to this potential potential increase. Moved toward the FD via the electrode OG.

次に時刻t=4にて電極HS2には、レベル“H”の駆動信号φHS2が供給されることにより時刻t=2と同じポテンシャルを形成する。このとき、形成されるパケットには信号電荷Bが保持される。分岐部54の信号電荷Rは、水平転送路56の電極HP1の直下に形成されるパケットに移動する。水平転送路56、58のこれ以降の電極には時刻t=3と同じレベルの駆動信号がそれぞれ供給される。したがって、形成されるポテンシャルは時刻t=3と同じである。   Next, at time t = 4, the electrode HS2 is supplied with the driving signal φHS2 of level “H”, thereby forming the same potential as at time t = 2. At this time, the signal charge B is held in the formed packet. The signal charge R of the branching part 54 moves to a packet formed immediately below the electrode HP1 of the horizontal transfer path 56. The drive signals having the same level as that at time t = 3 are supplied to the subsequent electrodes of the horizontal transfer paths 56 and 58, respectively. Therefore, the potential formed is the same as at time t = 3.

次に時刻t=5にて電極HS2に対応する不純物層は、時刻t=1と同じポテンシャルを形成する。これにより分岐部54に隣接する電極HP1の直下には、ポテンシャル電位148が形成され、信号電荷Bに対するポテンシャル障壁になる。信号電荷Bは、水平転送路56に混入または混色しないようにすることができる。分岐部54は、パケットを形成しながら、転送されてきた信号電荷Bをさらに水平転送路58へと移動させる。水平転送路56には、時刻t=1と同じレベルの駆動信号がそれぞれ供給される。したがって、形成されるポテンシャル電位は時刻t=1と同じである。時刻t=5では、FDに供給された信号電荷R、Bがアナログ電圧信号に変換され、出力アンプ60に送られる。   Next, at time t = 5, the impurity layer corresponding to the electrode HS2 forms the same potential as at time t = 1. As a result, a potential potential 148 is formed immediately below the electrode HP1 adjacent to the branch portion 54, and becomes a potential barrier against the signal charge B. The signal charge B can be prevented from being mixed or mixed in the horizontal transfer path 56. The branching unit 54 further moves the transferred signal charge B to the horizontal transfer path 58 while forming a packet. The horizontal transfer path 56 is supplied with a drive signal at the same level as that at time t = 1. Therefore, the potential potential formed is the same as at time t = 1. At time t = 5, the signal charges R and B supplied to the FD are converted into analog voltage signals and sent to the output amplifier 60.

次に水平転送路58での転送について説明する。水平転送路58では、水平転送路56と同様に、たとえば図示しないP型のシリコン基板と各電極の直下に不純物層が形成されている。この不純物層も多結晶シリコンの電極の大きさに応じてそれぞれ区切られる。区切られた不純物層は、供給される駆動信号の電圧レベルに応じて、後述する所定のポテンシャルが形成されるように、不純物の濃度が調整され、形成される。水平転送路58は、水平転送路56の電極数よりも1個多く形成される点に特徴がある。   Next, transfer on the horizontal transfer path 58 will be described. In the horizontal transfer path 58, similarly to the horizontal transfer path 56, for example, a P-type silicon substrate (not shown) and an impurity layer are formed immediately below each electrode. This impurity layer is also divided according to the size of the polycrystalline silicon electrode. The separated impurity layer is formed by adjusting the impurity concentration so that a predetermined potential described later is formed according to the voltage level of the supplied drive signal. The horizontal transfer path 58 is characterized in that it is formed by one more than the number of electrodes of the horizontal transfer path 56.

時刻t=1にて図9に示すように、水平転送路58の電極それぞれにレベル“H”の駆動信号φHP2、定バイアス電圧の駆動信号φHSLおよびレベル“L”の駆動信号φHP1が供給される。このように各駆動信号が印加されると、信号電荷Bが分岐部54で保持される。このとき、電極HSLに隣接する水平転送路58の電極HP2の不純物層が生成するポテンシャル電位は、駆動信号φHP2の印加により基準レベル146よりも一段階低いレベル152である。また、水平転送路56の電極HP1の下に形成されるポテンシャル電位148は、ポテンシャル障壁として機能し、信号電荷Bの混入を防止する。   As shown in FIG. 9, at time t = 1, the level “H” driving signal φHP2, the constant bias voltage driving signal φHSL, and the level “L” driving signal φHP1 are supplied to the electrodes of the horizontal transfer path 58, respectively. . Thus, when each drive signal is applied, the signal charge B is held in the branching portion 54. At this time, the potential potential generated by the impurity layer of the electrode HP2 of the horizontal transfer path 58 adjacent to the electrode HSL is a level 152 that is one step lower than the reference level 146 by the application of the drive signal φHP2. Further, the potential potential 148 formed under the electrode HP1 of the horizontal transfer path 56 functions as a potential barrier and prevents the signal charge B from being mixed.

電極HP1には、レベル“L”の駆動信号φHP1が供給されるから、電極HP1の直下には、ポテンシャル電位148および基準レベル146のレベルが形成される。電極HP2には、レベル“H”の駆動信号φHP2が供給される。これにより、電極HP2の直下には、基準レベル146より1段低いレベルと最深のレベルのポテンシャル電位が形成される。   Since the drive signal φHP1 of level “L” is supplied to the electrode HP1, the potential potential 148 and the level of the reference level 146 are formed immediately below the electrode HP1. A drive signal φHP2 of level “H” is supplied to the electrode HP2. As a result, a potential potential at a level one step lower than the reference level 146 and at the deepest level is formed immediately below the electrode HP2.

時刻t=1では、上述したように駆動信号が供給されることから、各電極HP2の直下にパケットが形成される。パケットには、信号電荷Bが保持される。   At time t = 1, since the drive signal is supplied as described above, a packet is formed immediately below each electrode HP2. A signal charge B is held in the packet.

次に時刻t=2にて図9に示すように、レベル“H”の駆動信号φHS2が電極HS2に印加される。この印加により電極HS2の下の不純物層は、図10(b1)、(b2)に示すように、ポテンシャル電位を生成し、パケットを形成する。このパケットには信号電荷Rが保持される。これ以降の水平転送路58の電極には、時刻t=1と同じレベルの駆動信号がそれぞれ供給される。したがって、形成されるポテンシャルは時刻t=1と同じである。   Next, at time t = 2, as shown in FIG. 9, the drive signal φHS2 of level “H” is applied to the electrode HS2. By this application, the impurity layer under the electrode HS2 generates a potential potential and forms a packet as shown in FIGS. 10 (b1) and (b2). A signal charge R is held in this packet. The drive signals having the same level as that at time t = 1 are supplied to the electrodes of the horizontal transfer path 58 thereafter. Therefore, the potential formed is the same as at time t = 1.

次に時刻t=3におけるポテンシャルを図10(c2)に示す。時刻t=3では、駆動信号φHS2がレベル“L”で電極HS2に印加される。この印加によりポテンシャルは、時刻t=1の状態になる。時刻t=2で電極HS2の直下のパケットに保持していた信号電荷Rは、基準レベル146である分岐部54まで移動する。このとき、電極HSLに隣接する水平転送路58の電極HP2には、レベル“L”の駆動信号φHP2が供給される。電極HP2の下の不純物層のポテンシャル電位は、基準レベル146より高いポテンシャル電位148になる。すなわちポテンシャル障壁が形成される。この形成により信号電荷Rは水平転送路58に混入しない。一方、水平転送路56の電極HP1に供給されるレベル“H”によりポテンシャル電位152が形成される。これにより、信号電荷Rは、矢印162が示すように移動する。水平転送路56における駆動信号φHP1が供給される電極HP1の直下には、図10(c1)に示すように、ポテンシャル電位152によりパケットが形成される。   Next, the potential at time t = 3 is shown in FIG. 10 (c2). At time t = 3, the drive signal φHS2 is applied to the electrode HS2 at the level “L”. By this application, the potential becomes a state at time t = 1. The signal charge R held in the packet immediately below the electrode HS2 at time t = 2 moves to the branching portion 54 that is the reference level 146. At this time, the level “L” drive signal φHP2 is supplied to the electrode HP2 of the horizontal transfer path 58 adjacent to the electrode HSL. The potential potential of the impurity layer under the electrode HP2 becomes a potential potential 148 higher than the reference level 146. That is, a potential barrier is formed. With this formation, the signal charge R does not enter the horizontal transfer path 58. On the other hand, the potential “152” is formed by the level “H” supplied to the electrode HP1 of the horizontal transfer path 56. As a result, the signal charge R moves as indicated by the arrow 162. A packet is formed by the potential potential 152 immediately below the electrode HP1 to which the drive signal φHP1 is supplied in the horizontal transfer path 56, as shown in FIG.

水平転送路58では、駆動信号φHP1へのレベル“H”の供給により、時刻t=3に電極HP1の下にパケットが形成される。電極HP1のパケットには、信号電荷Bが保持される。時刻t=2で形成されたパケットに保持された電極HP2の信号電荷Bは、このポテンシャル電位の上昇により出力側に向かって移動し、電極OGを介してFDに転送される。   In the horizontal transfer path 58, a packet is formed below the electrode HP1 at time t = 3 by supplying the level “H” to the drive signal φHP1. The signal charge B is held in the packet of the electrode HP1. The signal charge B of the electrode HP2 held in the packet formed at time t = 2 moves toward the output side due to the increase in potential potential, and is transferred to the FD via the electrode OG.

次に時刻t=4に電極HS2の直下には、時刻t=2と同じポテンシャルが形成される。このとき、形成されるパケットには信号電荷Bが保持される。水平転送路58のこれ以降の電極には時刻t=3と同じレベルの駆動信号がそれぞれ供給される。したがって、形成されるポテンシャルは時刻t=3と同じである。電極HSLに隣接する電極HP2の直下に形成されるポテンシャル電位は、基準レベル146より高いポテンシャル電位148の状態にある。また、電極HSLに隣接する水平転送路56の電極HP1の直下に形成されるポテンシャル電位は、基準レベル146より低いポテンシャル電位152の状態にある。   Next, at time t = 4, the same potential as at time t = 2 is formed immediately below the electrode HS2. At this time, the signal charge B is held in the formed packet. Subsequent electrodes of the horizontal transfer path 58 are supplied with drive signals at the same level as at time t = 3. Therefore, the potential formed is the same as at time t = 3. The potential potential formed immediately below the electrode HP2 adjacent to the electrode HSL is in a state of a potential potential 148 higher than the reference level 146. Further, the potential potential formed immediately below the electrode HP1 of the horizontal transfer path 56 adjacent to the electrode HSL is in the state of the potential potential 152 lower than the reference level 146.

次に時刻t=5では時刻t=1と同じポテンシャル電位が形成される。電極HP2のパケットには、信号電荷Bが保持される。以上のようにして、既述の図7に示した水平転送が達成される。図10、11をふまえて、図7により、水平転送動作を説明する。   Next, at time t = 5, the same potential potential as that at time t = 1 is formed. The signal charge B is held in the packet of the electrode HP2. As described above, the horizontal transfer shown in FIG. 7 is achieved. The horizontal transfer operation will be described with reference to FIGS.

水平転送は、時刻t=1で水平転送路50から分岐部54に供給されるたとえば、信号電荷R、B、R、Bを、分岐部54で水平転送路56および58に振り分けている。図7の水平転送路50、56、58では信号電荷が1転送素子ごとにあることがわかる。水平転送路56は、供給される駆動信号に応じて信号電荷Rだけを転送する。また、水平転送路58は、供給される駆動信号に応じて信号電荷Bだけを転送する。この時点で分岐部54に隣接する水平転送路56の電極HP1ではポテンシャル障壁が形成されているため、信号電荷Bが水平転送路56へ混入することが防止される。   In the horizontal transfer, for example, signal charges R, B, R, and B supplied from the horizontal transfer path 50 to the branch unit 54 at time t = 1 are distributed to the horizontal transfer paths 56 and 58 by the branch unit 54. In the horizontal transfer paths 50, 56, and 58 of FIG. 7, it can be seen that there is signal charge for each transfer element. The horizontal transfer path 56 transfers only the signal charge R in accordance with the supplied drive signal. Further, the horizontal transfer path 58 transfers only the signal charge B in accordance with the supplied drive signal. At this time, since the potential barrier is formed at the electrode HP1 of the horizontal transfer path 56 adjacent to the branching portion 54, the signal charge B is prevented from being mixed into the horizontal transfer path 56.

水平転送路50は、水平転送路56および58に比べて2倍の周波数で動作させる。これにより時刻t=2で水平転送路50は、供給される駆動信号に応じて保持する信号電荷を分岐部54に向けて1転送素子分水平転送する。これに対して、水平転送路56では、供給される駆動信号のレベルが変化しないことから信号電荷の転送は起こらない。水平転送路58でも駆動信号のレベルに変化がないことから、信号電荷の転送は起こらない。しかしながら、分岐部54の信号電荷Bは、分岐部54の基準レベル146より低いポテンシャル電位が、電極HP2の下に形成されていることから、電極HP2の下に形成されるパケットに移動する。   The horizontal transfer path 50 is operated at a frequency twice that of the horizontal transfer paths 56 and 58. As a result, at time t = 2, the horizontal transfer path 50 horizontally transfers the signal charges held in accordance with the supplied drive signal toward the branch unit 54 by one transfer element. On the other hand, in the horizontal transfer path 56, since the level of the supplied drive signal does not change, no signal charge is transferred. Since the level of the drive signal does not change even in the horizontal transfer path 58, no signal charge is transferred. However, the signal charge B of the branch portion 54 moves to the packet formed under the electrode HP2 because the potential potential lower than the reference level 146 of the branch portion 54 is formed under the electrode HP2.

時刻t=3で水平転送路50は、保持する信号電荷を分岐部54に向けて1転送素子分水平転送を行う。分岐部54および分岐部54に隣接する水平転送路56の電極HP1の直下に形成されるパケットには、信号電荷Rが保持される。この時点で分岐部54に隣接する水平転送路58の電極HP2にはポテンシャル障壁が形成されている。このため、信号電荷Rが水平転送路58へ混入することが防止される。また、水平転送路56および58は、供給される駆動信号のレベルに応じて保持する信号電荷を出力部60、62に向けて1転送素子分、水平転送する。これにより信号電荷Rと信号電荷Bそれぞれが、水平転送路56および58の出力アンプ60および62のFDに供給される。   At time t = 3, the horizontal transfer path 50 performs horizontal transfer for one transfer element with the held signal charge toward the branching unit 54. The signal charge R is held in the packet formed immediately below the branch part 54 and the electrode HP1 of the horizontal transfer path 56 adjacent to the branch part 54. At this time, a potential barrier is formed on the electrode HP2 of the horizontal transfer path 58 adjacent to the branch portion. This prevents the signal charge R from entering the horizontal transfer path 58. Further, the horizontal transfer paths 56 and 58 horizontally transfer the signal charge held in accordance with the level of the supplied drive signal toward the output units 60 and 62 by one transfer element. As a result, the signal charge R and the signal charge B are supplied to the FDs of the output amplifiers 60 and 62 of the horizontal transfer paths 56 and 58, respectively.

次に時刻t=4で水平転送路50は、供給される駆動信号に応じて、保持する信号電荷を分岐部54に向けて1転送素子分、水平転送する。信号電荷Rは、分岐部54に隣接する水平転送路56の電極HP1の直下に形成されるパケットに移動する。   Next, at time t = 4, the horizontal transfer path 50 horizontally transfers the signal charge to be held by one transfer element toward the branching unit 54 in accordance with the supplied drive signal. The signal charge R moves to a packet formed immediately below the electrode HP1 of the horizontal transfer path 56 adjacent to the branch portion 54.

時刻t=5では水平転送路50、56および58は、保持する信号電荷を1転送素子分、出力側に向けて水平転送する。これにより、出力アンプ60および62から同時に色Rおよび色Bの信号電荷がアナログ電圧信号に変換されて、出力信号OS1およびOS2として出力される。出力信号OS1およびOS2は、完全並列処理される。これにより出力信号OS1およびOS2の時系列的な処理に起因する信号強度の差をなくすことができる。なお、時系列的な処理に起因する信号強度の差が許容できる場合は、出力信号OS1およびOS2を交互に出力してもよい。   At time t = 5, the horizontal transfer paths 50, 56 and 58 horizontally transfer the held signal charges by one transfer element toward the output side. Thus, the signal charges of color R and color B are simultaneously converted from the output amplifiers 60 and 62 into analog voltage signals and output as output signals OS1 and OS2. Output signals OS1 and OS2 are processed in parallel. As a result, it is possible to eliminate the difference in signal intensity caused by the time series processing of the output signals OS1 and OS2. Note that if the difference in signal intensity due to time-series processing is acceptable, the output signals OS1 and OS2 may be output alternately.

信号電荷は、このように動作させることで、混色することなく転送され、出力することができる。一般的に固体撮像素子では、高画素化にともない、得られた信号電荷を高速に読み出すことが要求される。この要求を満たすためには、水平転送路の出力アンプの周波数帯域を高くする必要がある。固体撮像素子は、ある一定以上の周波数での駆動が困難であるが、これは、たとえば出力アンプの周波数帯域の不足によるものである。しかしながら、本実施例の固体撮像素子44は、たとえ高画素化に対応して水平転送路50の駆動周波数を上昇させても、出力を分岐させ、出力数を増やすことにより、出力部60および62の駆動周波数を上げなくても、所定の周波数帯域内で信号電荷を読み出すことができる。すなわち、信号電荷の読出し速度の向上を実現することができる。   By operating in this way, the signal charge can be transferred and output without color mixing. In general, solid-state imaging devices are required to read out the obtained signal charges at high speed as the number of pixels increases. In order to satisfy this requirement, it is necessary to increase the frequency band of the output amplifier of the horizontal transfer path. The solid-state imaging device is difficult to drive at a certain frequency or more, but this is due to, for example, the lack of the frequency band of the output amplifier. However, the solid-state imaging device 44 of the present embodiment has the output units 60 and 62 by branching the output and increasing the number of outputs even if the drive frequency of the horizontal transfer path 50 is increased corresponding to the increase in the number of pixels. Even if the driving frequency is not increased, the signal charge can be read out within a predetermined frequency band. That is, it is possible to improve the reading speed of the signal charge.

次に、ライン202およびライン204のG、G、G、G、・・・、と、同一色が並んだ信号電荷を転送するための水平転送路50、54、56、58の駆動信号について説明する。同一色の場合、本実施例では、2本の水平転送路56、58のうち、水平転送路56のみを用いる。このときは、図12(A)および12(B)に示す駆動信号φHS1およびφHS2が、図12(C)および12(D)に示す駆動信号φHP1およびφHP2と同じ周波数を有する。すなわち、駆動信号φHS1およびφHS2は、図9と比べて低速になる。   Next, driving signals of horizontal transfer paths 50, 54, 56, and 58 for transferring signal charges in which the same color is aligned with G, G, G, G,. To do. In the case of the same color, in this embodiment, only the horizontal transfer path 56 of the two horizontal transfer paths 56 and 58 is used. At this time, drive signals φHS1 and φHS2 shown in FIGS. 12 (A) and 12 (B) have the same frequency as drive signals φHP1 and φHP2 shown in FIGS. 12 (C) and 12 (D). That is, the drive signals φHS1 and φHS2 are slower than in FIG.

時刻t=1において、水平転送路50の最終電極HS2に供給される駆動信号φHS2がレベル“L”であり、電極HP1に供給される駆動信号φHP1は、レベル“H”、電極HP2に供給される駆動信号φHP2は、レベル“L”である。したがって、信号電荷は、分岐部(HSL)54を介して電極HP1、すなわち水平転送路56側に転送される。   At time t = 1, the drive signal φHS2 supplied to the final electrode HS2 of the horizontal transfer path 50 is at the level “L”, and the drive signal φHP1 supplied to the electrode HP1 is supplied to the level “H” and the electrode HP2. The driving signal φHP2 is at the level “L”. Therefore, the signal charge is transferred to the electrode HP1, that is, the horizontal transfer path 56 side via the branch portion (HSL) 54.

これらの駆動信号が水平転送路50、54、56、58に印加されたときに、水平転送路50、54、56、58に形成されるポテンシャルを図13に示す。図13は、図5に示した構造についてのものであり、図5を簡略化したものも、ポテンシャルの位置を示すために合わせて記載してある。図13(a1)、13(a2)は、図12の時刻t=1に対応し、図13(b1)、13(b2)は、図12の時刻t=2に対応する。また、図13(a1)、13(b1)は、水平転送路50、54、56を示し、図13(a2)、13(b2)は、水平転送路50、54、58を示す。 FIG. 13 shows potentials formed in the horizontal transfer paths 50, 54, 56, and 58 when these drive signals are applied to the horizontal transfer paths 50, 54, 56, and 58. FIG. 13 is for the structure shown in FIG. 5, and a simplified version of FIG. 5 is also shown to indicate the position of the potential. 13 (a1) and 13 (a2) correspond to time t = 1 in FIG. 12, and FIGS. 13 (b1) and 13 (b2) correspond to time t = 2 in FIG. 13 (a1) and 13 (b1) show the horizontal transfer paths 50, 54 and 56, and FIGS. 13 (a2) and 13 (b2) show the horizontal transfer paths 50, 54 and 58.

時刻t=2において、水平転送路50の最終電極HS2に供給される駆動信号φHS2がレベル“H”であり、電極HP1に供給される駆動信号φHP1は、レベル“L”、電極HP2に供給される駆動信号φHP2は、レベル“H”である。したがって、信号電荷は、転送素子HS2にあり、また転送素子HP1から転送素子HP2に転送される。   At time t = 2, the drive signal φHS2 supplied to the final electrode HS2 of the horizontal transfer path 50 is at the level “H”, and the drive signal φHP1 supplied to the electrode HP1 is supplied to the level “L” and the electrode HP2. The driving signal φHP2 is at the level “H”. Therefore, the signal charge is in the transfer element HS2, and is transferred from the transfer element HP1 to the transfer element HP2.

時刻t=3は、時刻t=1と同じ状態であり、時刻t=4は、時刻t=2と同じ状態である。時刻t=1と時刻t=2の状態が繰り返されるのは、駆動信号φHS1、φHS2、φHP1およびφHP2が同一周波数であり、また2つの状態のみが生じるように位相が調整されているためである。   Time t = 3 is the same state as time t = 1, and time t = 4 is the same state as time t = 2. The time t = 1 and the time t = 2 are repeated because the drive signals φHS1, φHS2, φHP1, and φHP2 have the same frequency and the phase is adjusted so that only two states occur. .

出力部に関しては、図12(E)に示すリセット信号φRSが印加され、また、図12(F)、図12(G)に示す出力信号OS1、OS2が出力される。信号電荷Gの転送に関しては、固体撮像素子44は、出力信号OS1だけの1線出力である。出力信号OS2は、使用されないことから、出力アンプ62の電源をオフにしてもよい。この場合、電源制御機能部122からの制御信号86によりアンプ電源部16の電源供給を制御して、電源66をオフ状態にする。   For the output section, the reset signal φRS shown in FIG. 12E is applied, and output signals OS1 and OS2 shown in FIGS. 12F and 12G are output. Regarding the transfer of the signal charge G, the solid-state imaging device 44 is a one-line output of only the output signal OS1. Since the output signal OS2 is not used, the power supply of the output amplifier 62 may be turned off. In this case, the power supply of the amplifier power supply unit 16 is controlled by the control signal 86 from the power supply control function unit 122, and the power supply 66 is turned off.

なお、駆動信号φHP1およびφHP2、駆動信号φHS1およびφHS2の位相を逆転させることで、出力アンプ62だけを動作させるようにしてもよい。これにより水平転送路58だけを動作させる1線出力にすることができる。このようにして、本実施例では、簡単に1線読出しと2線読出しを切り替えることや、出力部を自由に選択することが可能である。   Only the output amplifier 62 may be operated by reversing the phases of the drive signals φHP1 and φHP2 and the drive signals φHS1 and φHS2. As a result, a one-line output for operating only the horizontal transfer path 58 can be obtained. In this way, in this embodiment, it is possible to easily switch between 1-line readout and 2-line readout and to freely select the output unit.

ところで、図6に示すように、第1ラインと第2ラインにおけるR、B画素の順番を比較すると、第1ラインのライン201では、R、B、R、B、であり、第2ラインのライン203では、B、R、B、R、であり、ラインの先頭画素が異なる。第1ラインと第2ラインで同一の水平転送駆動信号を用いると、出力部60から出力される画素が1ラインごとに異なってしまう。出力部62についても同様である。出力部60と出力部62は、ゲイン等の特性が若干異なるため、出力部に起因して、同一の色の間に段差が生じてしまう。これを避けるために、同一の出力部からは、同一の色を出力することが好ましい。これを実現する方法について説明する。   By the way, as shown in FIG. 6, when the order of R and B pixels in the first line and the second line is compared, the line 201 in the first line is R, B, R, B, Line 203 is B, R, B, R, and the first pixel of the line is different. If the same horizontal transfer drive signal is used for the first line and the second line, the pixels output from the output unit 60 differ for each line. The same applies to the output unit 62. Since the output unit 60 and the output unit 62 have slightly different characteristics such as gain, a step is generated between the same colors due to the output unit. In order to avoid this, it is preferable to output the same color from the same output unit. A method for realizing this will be described.

第1、第2ラインのライン201、203を水平転送するときの水平駆動信号を、それぞれ図14(a)、14(b)に示す。最初に、ライン201の水平転送を図14(a)により説明する。ライン201から、垂直転送路を経由して水平転送路50に対して、信号電荷が、ライン201の先頭部から、ダミーD1、ダミーD2、光学的ブラックOB1、光学的ブラックOB2、R、B、・・・、という順序で転送されてくる。   FIGS. 14 (a) and 14 (b) show horizontal drive signals when horizontal transfer is performed on the first and second lines 201 and 203, respectively. First, horizontal transfer of the line 201 will be described with reference to FIG. From the line 201 to the horizontal transfer path 50 via the vertical transfer path, the signal charge is from the head of the line 201, dummy D1, dummy D2, optical black OB1, optical black OB2, R, B, ... Are transferred in this order.

図14(A)および(B)に示す駆動信号φHS1、φHS2を供給して、水平転送路50に保持する信号電荷を水平転送路56、58に転送する。水平転送路56および58には、図14(C)および14(D)に示す駆動信号φHP1およびφHP2を供給する。転送が開始される位置は、水平ブランキング期間200経過後に初めて、駆動信号の電位が変化する位置である。出力に際し、図14(E)に示すリセット信号φRSを、出力部に信号電荷が入る直前に印加し、その後、出力時間領域182において出力を行う。   Drive signals φHS1 and φHS2 shown in FIGS. 14A and 14B are supplied to transfer the signal charges held in the horizontal transfer path 50 to the horizontal transfer paths 56 and 58. The horizontal transfer paths 56 and 58 are supplied with drive signals φHP1 and φHP2 shown in FIGS. 14 (C) and 14 (D). The position where the transfer is started is a position where the potential of the drive signal changes only after the horizontal blanking period 200 has elapsed. At the time of output, the reset signal φRS shown in FIG. 14E is applied immediately before the signal charge enters the output portion, and thereafter, output is performed in the output time region 182.

出力部は、信号電荷をアナログ電圧信号に変換し、図14(F)の出力信号OS1として各出力時間領域182に、ダミーD2、光学的ブラックOB2、R、R,・・・、を出力する。また、図14(G)の出力信号OS2として各出力時間領域182に、ダミーD1、光学的ブラックOB1、B、B,・・・、を出力する。このように、水平転送路56の出力信号OS1は色Rを出力し、水平転送路58の出力信号OS2は色Bを出力する。   The output unit converts the signal charge into an analog voltage signal, and outputs a dummy D2, optical black OB2, R, R,... To each output time region 182 as the output signal OS1 in FIG. . Further, the dummy D1, the optical black OB1, B, B,... Are output to each output time region 182 as the output signal OS2 in FIG. As described above, the output signal OS1 of the horizontal transfer path 56 outputs the color R, and the output signal OS2 of the horizontal transfer path 58 outputs the color B.

これに対して、第2ラインのライン203を水平転送するときは、第1ラインのライン201に対して出力を切り替えるため、図14(H)に示す駆動信号φHS1、ならびに図14(I)に示すφHS2を用いる。他の信号は第1ラインのときと同じである。第1ラインに比べて、第2ラインでは、駆動信号φHS1、φHS2は、開始位置がこれらの駆動信号の1周期分、早くなっている。   On the other hand, when the line 203 of the second line is transferred horizontally, the output is switched to the line 201 of the first line, so that the drive signal φHS1 shown in FIG. 14 (H) and FIG. Use φHS2 shown. Other signals are the same as those in the first line. Compared to the first line, the start positions of the drive signals φHS1 and φHS2 are earlier in the second line by one cycle of these drive signals.

これにより、出力部は、図14(M)の出力信号OS1として各出力時間領域182に、ダミーD1、光学的ブラックOB1、R、R,・・・、を出力する。また、出力部は、図14(N)の出力信号OS2として各出力時間領域182に、ダミーD2、光学的ブラックOB2、B、B,・・・、を出力する。こうして、第1、第2ラインにおいて、同一の出力部からは同一の色を出力することができる。   As a result, the output unit outputs the dummy D1, the optical black OB1, R, R,... To each output time region 182 as the output signal OS1 in FIG. Further, the output unit outputs the dummy D2, the optical black OB2, B, B,... To each output time region 182 as the output signal OS2 of FIG. Thus, the same color can be output from the same output unit in the first and second lines.

なお、本実施例は、駆動信号φHSの位相をずらすという手法を用いたが、この手法に限定されるものでなく、ラインメモリを用いて並べ替えを行った後に、水平転送路50に出力するという方法もある。図14は、駆動信号φHS1、φHS2が高速である場合を示すが、駆動信号φHS1、φHS2が低速の場合でも同様なことは可能であり、いずれの場合でも、出力信号を容易に切り替えることが可能である。   In this embodiment, the method of shifting the phase of the drive signal φHS is used. However, the method is not limited to this method. There is also a method. 14 shows the case where the drive signals φHS1 and φHS2 are high speed, the same can be done even when the drive signals φHS1 and φHS2 are low speed, and in either case, the output signal can be switched easily. It is.

なお、図8では、信号電荷Gを水平転送路56のみを用いて転送したが、図15に示すように、信号電荷Gを水平転送路56、58を用いて転送してもよい。このときの水平駆動信号は、図9に示す信号を用いればよい。これによれば、信号電荷Gについても高速転送が可能になる。ただし、この場合、同一の色が異なる出力部から出力されるため、出力部に起因して、同一の色の間に段差が生じる可能性がある。   In FIG. 8, the signal charge G is transferred using only the horizontal transfer path 56, but the signal charge G may be transferred using the horizontal transfer paths 56 and 58 as shown in FIG. The signal shown in FIG. 9 may be used as the horizontal drive signal at this time. According to this, the signal charge G can also be transferred at high speed. However, in this case, since the same color is output from different output units, there may be a step between the same colors due to the output unit.

段差に対する対策としては、たとえば、以下の方法がある。複数の出力部間の特性の差、たとえばゲイン差を補正するためのデータを、カメラ10を工場から出荷する前に取得する。取得方法としては、一定光量をカメラに撮像させ、出力部60、62の信号電荷Gの出力値を測定する。出力部60、62の出力値を等しくするための係数データを算出して、カメラ10内の不揮発性メモリに保持する。出荷後の補正では、信号処理部26は、メモリが有する係数データを読み出して、出力部60、62の出力値に係数データを乗算して、ゲイン差を補正する。これにより、信号電荷Gの出力が等しくなる。   As measures against the step, for example, there are the following methods. Data for correcting a difference in characteristics between a plurality of output units, for example, a gain difference is acquired before the camera 10 is shipped from the factory. As an acquisition method, the camera captures a fixed amount of light, and the output value of the signal charge G of the output units 60 and 62 is measured. Coefficient data for equalizing the output values of the output units 60 and 62 is calculated and stored in the nonvolatile memory in the camera 10. In the correction after shipment, the signal processing unit 26 reads the coefficient data stored in the memory, multiplies the output values of the output units 60 and 62 by the coefficient data, and corrects the gain difference. Thereby, the output of the signal charge G becomes equal.

本発明に係る固体撮像素子を適用した2線読出しCCDの実施例の概略的な構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a two-line readout CCD to which a solid-state imaging device according to the present invention is applied. 図1の固体撮像素子を適用したディジタルカメラの実施例の概略的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the Example of the digital camera to which the solid-state image sensor of FIG. 1 is applied. 図2のドライバにおける概略的な構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration in the driver of FIG. 2. 図1の固体撮像素子における水平転送路を上から見た平面図である。It is the top view which looked at the horizontal transfer path in the solid-state image sensor of FIG. 1 from the top. 図4の水平転送路の主要部の断面図である。It is sectional drawing of the principal part of the horizontal transfer path of FIG. 図1の固体撮像素子に適用する画素ずらし配置および色フィルタセグメントの配置パターンを示す図である。It is a figure which shows the pixel shift arrangement | positioning applied to the solid-state image sensor of FIG. 1, and the arrangement pattern of a color filter segment. 図1の水平転送路における信号電荷R、Bの転送を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating transfer of signal charges R and B in the horizontal transfer path of FIG. 1. 図1の水平転送路における信号電荷Gの転送を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining transfer of a signal charge G in the horizontal transfer path of FIG. 1. 信号電荷R、Bを転送するときに、図4の電極に供給される駆動信号のタイミングを示すタイミングチャートである。5 is a timing chart showing timings of drive signals supplied to the electrodes of FIG. 4 when transferring signal charges R and B. FIG. 図9に示す駆動信号が印加されたときに水平転送路に形成されるポテンシャル電位を示す図である。It is a figure which shows the potential potential formed in a horizontal transfer path when the drive signal shown in FIG. 9 is applied. 図9に示す駆動信号が印加されたときに水平転送路に形成されるポテンシャル電位を示す図である。It is a figure which shows the potential potential formed in a horizontal transfer path when the drive signal shown in FIG. 9 is applied. 信号電荷Gを転送するときに、図4の電極に供給される駆動信号のタイミングを示すタイミングチャートである。5 is a timing chart showing timings of drive signals supplied to the electrodes of FIG. 4 when transferring signal charges G. FIG. 図12に示す駆動信号が印加されたときに水平転送路に形成されるポテンシャル電位を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a potential potential formed in the horizontal transfer path when the drive signal shown in FIG. 12 is applied. 第1ラインと第2ラインにおいて、同一の出力部から出力される信号電荷の色を同一にするための駆動信号を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the drive signal for making the color of the signal charge output from the same output part the same in the 1st line and the 2nd line. 2本の水平転送路を用いた信号電荷Gの転送を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining transfer of the signal charge G using two horizontal transfer paths.

符号の説明Explanation of symbols

10 ディジタルカメラ
12 光学系
14 撮像部
16 アンプ電源部
18 バイアス供給部
20 ドライバ
22 前処理部
24 メモリ部
26 信号処理部
28 システム制御部
32 タイミング信号発生器
10 Digital camera
12 Optical system
14 Imaging unit
16 Amplifier power supply
18 Bias supply section
20 drivers
22 Pretreatment section
24 Memory section
26 Signal processor
28 System controller
32 Timing signal generator

Claims (9)

被写界からの入射光を複数の色に色分解する色フィルタと、
該色フィルタからの透過光を光電変換し該色に対応して設けられる複数の受光素子と、
該受光素子から読み出された信号電荷を第1の方向に転送する第1の転送手段と、
該第1の転送手段を転送された信号電荷を第2の方向に転送する第2の転送手段と、
該第2の転送手段の出力端に配され、転送された信号電荷を複数の出力先に振り分ける分岐手段と、
該分岐手段に出力先として接続される複数の第3の転送手段と、
該第3の転送手段の出力端に設けられる出力手段とを含む固体撮像装置において、
前記複数の色は、該色に応じて複数のグループに分けられ、
前記第2の転送手段と前記分岐手段と前記第3の転送手段は、同一のグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送した後に、異なるグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送し、
前記グループの1つに属する色が複数ある場合、該複数の色に対応する受光素子から読み出された信号電荷は、前記第3の転送手段を複数個用いて転送され、前記グループの1つに属する色が1つである場合、該色に対応する受光素子から読み出された信号電荷は、前記第3の転送手段のうちの特定の1つを用いて転送されることを特徴とする固体撮像装置。
A color filter that separates incident light from the field into a plurality of colors;
A plurality of light receiving elements provided corresponding to the color by photoelectrically converting the transmitted light from the color filter;
First transfer means for transferring a signal charge read from the light receiving element in a first direction;
Second transfer means for transferring the signal charge transferred by the first transfer means in a second direction;
A branching unit arranged at an output end of the second transfer unit and distributing the transferred signal charge to a plurality of output destinations;
A plurality of third transfer means connected as output destinations to the branch means;
In a solid-state imaging device including output means provided at an output end of the third transfer means,
The plurality of colors are divided into a plurality of groups according to the colors,
The second transfer means, the branching means, and the third transfer means correspond to colors belonging to different groups after transferring signal charges read from light receiving elements corresponding to colors belonging to the same group. Transfer the signal charge read from the light receiving element,
When there are a plurality of colors belonging to one of the groups, the signal charges read from the light receiving elements corresponding to the plurality of colors are transferred using a plurality of the third transfer means, and one of the groups When there is one color belonging to the signal charge, the signal charge read from the light receiving element corresponding to the color is transferred using a specific one of the third transfer means. Solid-state imaging device.
請求項1に記載の固体撮像装置において、前記複数の色は、赤緑青の3色であり、前記グル-プは、赤と青からなるグループと、緑からなるグループの2つであることを特徴とする固体撮像装置。   2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the plurality of colors are three colors of red, green, and blue, and the group includes two groups of a group consisting of red and blue and a group consisting of green. A solid-state imaging device. 請求項1に記載の固体撮像装置において、前記グループの1つに属する色が複数ある場合、各色に対応する受光素子から読み出された信号電荷は、該色ごとに、前記第3の転送手段のうちの特定の1つを用いて転送されることを特徴とする固体撮像装置。   2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein when there are a plurality of colors belonging to one of the groups, the signal charge read from the light receiving element corresponding to each color is the third transfer unit for each color. A solid-state imaging device that is transferred using a specific one of the two. 請求項1に記載の固体撮像装置において、該装置は、前記複数の出力手段間の特性の差を補正する補正手段を含むことを特徴とする固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the device includes a correcting unit that corrects a difference in characteristics between the plurality of output units. 請求項に記載の固体撮像装置において、該装置は、前記複数の出力手段間の特性の差を補正するためのデータを保持する保持手段を含み、前記補正手段は、該保持手段が有するデータを用いて、特性の差を補正することを特徴とする固体撮像装置。 In the solid-state imaging device according to claim 4, wherein the apparatus includes a holding unit for holding data for correcting a difference in characteristics between the plurality of output means, said correcting means includes data included in said holding means A solid-state imaging device, wherein a difference in characteristics is corrected using 請求項1から5までのいずれかに記載の固体撮像装置において、前記第1の転送手段は、前記第2の転送手段に対して、同一のグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送した後に、異なるグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送することを特徴とする固体撮像装置。   6. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the first transfer unit is read from light receiving elements corresponding to colors belonging to the same group with respect to the second transfer unit. A solid-state imaging device characterized by transferring signal charges read from light receiving elements corresponding to colors belonging to different groups after transferring the signal charges. 被写界からの入射光を色フィルタにより複数の色に色分解し、
該色に対応して設けられる複数の受光素子により、該色フィルタからの透過光を光電変換し、
該受光素子から読み出された信号電荷を第1の転送手段により、第1の方向に転送し、
該第1の転送手段を転送された信号電荷を第2の転送手段により、第2の方向に転送し、
転送された信号電荷を、該第2の転送手段の出力端に配された分岐手段により、複数の出力先に振り分け、
該分岐手段に出力先として接続された複数の第3の転送手段および該第3の転送手段の出力端に設けられる出力手段を介して信号電荷を出力する撮像方法において、
前記複数の色は、該色に応じて複数のグループに分けられており、
前記第2の転送手段と前記分岐手段と前記第3の転送手段において、同一のグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送した後に、異なるグループに属する色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を転送し、
前記グループの1つに属する色が複数ある場合、該複数の色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を、前記第3の転送手段を複数個用いて転送し、前記グループの1つに属する色が1つである場合、該色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を、前記第3の転送手段のうちの特定の1つを用いて転送することを特徴とする撮像方法。
The incident light from the object scene is separated into multiple colors using a color filter,
A plurality of light receiving elements provided corresponding to the color, photoelectrically convert the light transmitted from the color filter,
The signal charge read from the light receiving element is transferred in the first direction by the first transfer means,
The signal charge transferred by the first transfer means is transferred in the second direction by the second transfer means,
The transferred signal charge is distributed to a plurality of output destinations by branch means arranged at the output end of the second transfer means,
In an imaging method for outputting a signal charge via a plurality of third transfer means connected to the branch means as an output destination and an output means provided at an output end of the third transfer means,
The plurality of colors are divided into a plurality of groups according to the colors,
The second transfer means, the branching means, and the third transfer means correspond to colors belonging to different groups after transferring signal charges read from light receiving elements corresponding to colors belonging to the same group. Transfer the signal charge read from the light receiving element,
When there are a plurality of colors belonging to one of the groups, the signal charges read from the light receiving elements corresponding to the plurality of colors are transferred using a plurality of the third transfer means, and one of the groups In the case where there is one color belonging to the image, the signal charge read from the light receiving element corresponding to the color is transferred using a specific one of the third transfer means. Method.
請求項7に記載の撮像方法において、前記複数の色は、赤緑青の3色であり、前記グル-プは、赤と青からなるグループと、緑からなるグループの2つであることを特徴とする撮像方法。   8. The imaging method according to claim 7, wherein the plurality of colors are three colors of red, green, and blue, and the group includes two groups of a group consisting of red and blue and a group consisting of green. An imaging method. 請求項7に記載の撮像方法において、前記グループの1つに属する色が複数ある場合、各色に対応する受光素子から読み出された信号電荷を、該色ごとに、前記第3の転送手段のうちの特定の1つを用いて転送することを特徴とする撮像方法。   8. The imaging method according to claim 7, wherein when there are a plurality of colors belonging to one of the groups, the signal charge read from the light receiving element corresponding to each color is output for each color by the third transfer unit. An imaging method characterized by transferring using a specific one of them.
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