JP5614476B2 - Solid-state imaging device driving method, solid-state imaging device, and camera system - Google Patents

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本発明は、被写体を撮像しこの被写体像に応じた画像信号を出力する固体撮像素子(イメージセンサ)の駆動方法、並びに固体撮像素子と駆動装置とを備えた固体撮像装置や撮像装置モジュールなどのカメラシステムに関する。たとえば、電子スチルカメラなどに用いて好適な電荷転送型の固体撮像素子における垂直レジスタ(垂直CCD)の転送駆動技術に関する。   The present invention relates to a driving method of a solid-state imaging device (image sensor) that images a subject and outputs an image signal corresponding to the subject image, and a solid-state imaging device and an imaging device module including the solid-state imaging device and a driving device. The present invention relates to a camera system. For example, the present invention relates to a transfer driving technique of a vertical register (vertical CCD) in a charge transfer type solid-state imaging device suitable for use in an electronic still camera or the like.

近年、電子スチルカメラ(デジタルスチルカメラ)が急速に普及しつつある。この電子スチルカメラでは、高解像度の静止画撮影が要求されるため、全画素の信号を混合しないで独立に出力する仕組みが採られている。たとえば、撮像素子にCCD撮像素子を用いた場合、同一時刻に全画素を読み出し各画素の信号電荷を垂直CCD(垂直レジスタ)中で混合せずに独立に転送する、いわゆる全画素読出方式、あるいはメカニカルシャッタを使用するとともに奇数ラインと偶数ラインの信号電荷をフィールド毎に交互に垂直CCDに読み出し各画素の信号電荷を独立に転送する、いわゆるフレーム読出方式(図16〜図19参照)が用いられている。   In recent years, electronic still cameras (digital still cameras) have been rapidly spreading. Since this electronic still camera requires high-resolution still image shooting, a mechanism for independently outputting the signals of all the pixels without mixing them is adopted. For example, when a CCD image pickup device is used as the image pickup device, all pixels are read out at the same time, and signal charges of the respective pixels are transferred independently without being mixed in a vertical CCD (vertical register), or A so-called frame readout system (see FIGS. 16 to 19) is used in which the mechanical charge is used and the signal charges of the odd and even lines are alternately read out to the vertical CCD for each field and the signal charges of each pixel are transferred independently. ing.

また、静止画撮影時に、撮像素子の出力信号のデータレートを高くする方法の一例として、ライン間引き読出方式(図20〜図23参照)が提案されている。このライン間引き読出方式では、信号電荷Qsを含むパケットの後方に存在する信号電荷を含まない空パケットを水平レジスタ内で混合し無信号の期間を除去するため、水平ブランキング期間内に所定ライン(たとえば2ライン)分の垂直転送を行なう必要がある。ここで、2つの動作モード(フレーム読出と間引き読出)で垂直転送を行なう水平ブランキング期間を同一とした場合(図18および図22参照)、垂直転送クロックのオーバーラップ期間を“x”としたとき、ライン間引き読出方式の場合には、図22に示すように、2ライン分の垂直転送を行なうため、垂直転送クロックのオーバーラップ期間は“1/2x”となり転送効率が低下するとともに、フレーム読出方式の場合よりも高速な垂直転送駆動を行なう必要がある。   Further, as an example of a method for increasing the data rate of the output signal of the image sensor during still image shooting, a line thinning readout method (see FIGS. 20 to 23) has been proposed. In this line thinning readout method, empty packets that do not include signal charges existing behind the packet including signal charges Qs are mixed in the horizontal register to eliminate the no-signal period. For example, it is necessary to perform vertical transfer for 2 lines). Here, when the horizontal blanking period for performing vertical transfer is the same in the two operation modes (frame reading and thinning reading) (see FIGS. 18 and 22), the overlap period of the vertical transfer clock is set to “x”. In the case of the line thinning readout method, as shown in FIG. 22, since vertical transfer for two lines is performed, the overlap period of the vertical transfer clock becomes “1 / 2x” and the transfer efficiency is lowered and the frame is reduced. It is necessary to perform vertical transfer driving at a higher speed than in the reading method.

しかしながら、このような高速駆動を行なうと、垂直転送クロックの入力端子から遠い位置(たとえば図24(B)に示す片サイド入力時の反対側/図24(C)に示す両サイド入力時のデバイス中央部)では、電極抵抗に起因した駆動電圧の低下やドライブパルスの伝播遅延が生じ、実際の駆動波形が図24(A)に示すように鈍ってしまうなどの現象が生じる。この場合、垂直CCDの転送効率が劣化したり、取扱い電荷量が減少したりする問題が生じる。なお、図24(B)、図24(C)では、ドライバ42を割愛して示している。   However, when such high-speed driving is performed, a position far from the input terminal of the vertical transfer clock (for example, the opposite side at the time of one-side input shown in FIG. 24B / the device at the time of both-side input shown in FIG. 24C) In the central part), a decrease in drive voltage or drive pulse propagation delay due to electrode resistance occurs, and the actual drive waveform becomes dull as shown in FIG. In this case, there arises a problem that the transfer efficiency of the vertical CCD deteriorates or the amount of charge handled decreases. In FIG. 24B and FIG. 24C, the driver 42 is omitted.

そこで、本出願人は、この問題を解決する一手法を、たとえば特許文献1(この技術の概要を示した図25および図26参照)に提案している。この特許文献1に記載の技術によれば、図25に示すように、4相駆動の垂直転送中、互いに逆相の垂直転送クロック対の組合せによって垂直転送を行なうことで、垂直転送クロックのオーバーラップ期間を長くする。これにより、ライン間引き読出方式とする場合であっても、2フィールド/フレーム読出方式の場合と同様の長いオーバーラップ期間(図18と同一の“x”)をとった状態で垂直転送を行なうことで、垂直CCDの転送効率を向上できるようにしている。   Therefore, the present applicant has proposed a technique for solving this problem in, for example, Patent Document 1 (see FIGS. 25 and 26 showing an outline of this technique). According to the technique described in Patent Document 1, as shown in FIG. 25, during vertical transfer in four-phase drive, vertical transfer is performed by a combination of pairs of vertical transfer clocks having opposite phases to each other. Increase the lap period. Thus, even when the line thinning readout method is used, vertical transfer is performed in a state where a long overlap period (the same “x” as in FIG. 18) as in the case of the two-field / frame readout method is taken. Thus, the transfer efficiency of the vertical CCD can be improved.

特開平10−013742号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-013742

ところで、最近では、高解像度化(多画素化)あるいは小型化のため、セルサイズが縮小化されており、フレーム読出方式においても、従来のような2つのフィールドに分けて読み出す2フィールド読出方式以外に、3フィールド読出方式(後述の図6,図7参照)や、4フィールド読出方式(後述の図10,図11参照)によるフレーム読出方式が実用化されている。   By the way, recently, the cell size has been reduced for higher resolution (multiple pixels) or miniaturization, and the frame readout method is also different from the conventional two-field readout method in which the reading is divided into two fields. In addition, a frame reading method based on a three-field reading method (see FIGS. 6 and 7 described later) and a four-field reading method (see FIGS. 10 and 11 described later) has been put into practical use.

しかしながら、3フィールド以上のフレーム読出方式にすると、ライン間引き読出動作時だけでなく、フレーム読出動作時にも、オーバーラップ期間が少なくなり、垂直転送効率が劣化するようになることが分かった。たとえば、垂直転送を行なう水平ブランキング期間を2フィールド読出方式と同一とした場合、垂直転送クロックのオーバーラップ期間は、2フィールド読出方式(図18)の“x”に対して、図27および図28に示すような3フィールド読出方式では、“2/3x”となってしまう。また図示しないが、4フィールド読出方式では“1/4x”となってしまう。このため、垂直転送クロックに伝播遅延が生じ、クロックの入力端子から遠い位置で波形が図24(A)のように鈍ってしまい、垂直レジスタの転送効率が劣化したり、取扱い電荷量が減少したりする問題が生じる。なお、5フィールド以上の読出方式についても同様の問題点が生じる。   However, it has been found that when the frame reading method of three or more fields is used, the overlap period is reduced and the vertical transfer efficiency is deteriorated not only in the line thinning-out reading operation but also in the frame reading operation. For example, when the horizontal blanking period for performing vertical transfer is the same as that in the two-field read system, the overlap period of the vertical transfer clock is different from that of “x” in the two-field read system (FIG. 18). In the three-field reading system as shown in FIG. 28, “2 / 3x” is obtained. Although not shown, in the four-field readout method, “1 / 4x” is obtained. For this reason, a propagation delay occurs in the vertical transfer clock, and the waveform becomes dull as shown in FIG. 24A at a position far from the input terminal of the clock, so that the transfer efficiency of the vertical register deteriorates and the handling charge amount decreases. Problems occur. The same problem arises with a reading method of 5 fields or more.

ここで、3フィールド以上の読出方式の場合、垂直レジスタの取扱い電荷量については2フィールド読出方式よりも垂直レジスタのオン転送チャネル数が多いため、その減少の問題は比較的少ないが、転送効率の劣化については問題を許容できない。   Here, in the case of the readout method with three or more fields, the amount of charge handled by the vertical register is relatively small because the number of on-transfer channels of the vertical register is larger than that in the two-field readout method. The problem is not acceptable for degradation.

この転送効率の劣化の問題を解決する方法の一つとして、水平駆動周波数を高くすることで、フレームレートを保ちながら、垂直CCDの転送スピード(垂直転送クロックのオーバーラップ期間)を2フィールド読出方式と同様にする方法が考えられる。   As one method for solving the problem of transfer efficiency degradation, the vertical CCD transfer speed (vertical transfer clock overlap period) is set to a two-field readout system while maintaining the frame rate by increasing the horizontal drive frequency. The same method can be considered.

しかしながら、水平駆動周波数を高くするためには、水平CCDの転送効率の劣化を招く。加えて、周波数が高くなるのに伴って、水平CCDの消費電力の増大、使用部品のコストの上昇、S/Nの劣化などの新たな問題が生じることになる。したがって、水平駆動周波数を高くするのは、好ましい方法とは言えない。   However, in order to increase the horizontal drive frequency, the transfer efficiency of the horizontal CCD is degraded. In addition, as the frequency increases, new problems such as an increase in power consumption of the horizontal CCD, an increase in the cost of components used, and a deterioration in S / N occur. Therefore, it is not a preferable method to increase the horizontal driving frequency.

また、このような問題を解消する方法として、上記特許文献1に記載の技術を利用することが考えられる。しかしながら、特許文献1に記載の技術は、従前の2フィールド読出方式との対象におけるライン間引き読出方式に適用する上では有効な手法であるものの、3フィールド読出方式やそれ以上(たとえば4や5あるいはそれ以上)の読出方式における上記問題を解決する手法としては、互いに逆相(コンプリメンタリ)の垂直転送クロック対の組合せによって垂直転送を行なうという基本的な制約があるので、奇数の相数による駆動には適用できないなど、必ずしもあらゆるフィールド数や相数の駆動に適用可能とは限らず、様々な読出方式における垂直転送効率の劣化という問題を改善する手法としては万能でないことが分かった。   Further, as a method for solving such a problem, it is conceivable to use the technique described in Patent Document 1. However, although the technique described in Patent Document 1 is an effective technique when applied to the line thinning readout method in the object of the conventional two-field readout method, the three-field readout method or more (for example, 4 or 5 or more) As a technique for solving the above-mentioned problem in the reading system (and more), there is a basic restriction that vertical transfer is performed by a combination of mutually opposite-phase (complementary) vertical transfer clock pairs. The method is not necessarily applicable to driving of any number of fields and phases, and is not a versatile technique for improving the problem of deterioration of vertical transfer efficiency in various readout methods.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、様々なフィールド数や読出方式において、垂直転送駆動を行なう際に、転送効率の劣化という問題を改善し得るとともに、より汎用性のある固体撮像素子の駆動方法、並びに固体撮像装置および撮像装置モジュールなどのカメラシステムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and can improve the problem of deterioration of transfer efficiency when performing vertical transfer driving in various field numbers and reading methods, and is more versatile. It is an object of the present invention to provide an imaging element driving method and a camera system such as a solid-state imaging device and an imaging device module.

本発明に係る固体撮像素子の駆動方法は、画素ごとに光電変換によって得た信号電荷を転送チャネルに読み出して、読み出した信号電荷を、それぞれ垂直方向の一方の向き(転送方向)へ垂直転送する固体撮像素子の駆動方法であって、フィールドごとに異なる画素ラインから前記信号を転送チャネルに読み出して、読み出した信号電荷を転送チャネル内で、それぞれ垂直転送し、3フィールド以上で1フレームの全信号電荷を出力するフレーム読出動作モードと、1フレームの画素ラインを間引して3フィールド以上で前記信号を前記転送チャネルに読み出して垂直転送するライン間引動作モードとを有し、前記フレーム読出動作モードの垂直転送と前記ライン間引動作モードの垂直転送のいずれにおいても、前記転送チャネルのオンとオフをそれぞれ部分的に制御する複数の垂直転送電極にP(Pは5以上の正の整数)相の垂直転送ドライブパルスを印加して前記垂直転送を制御し、前記複数の転送電極のうち、1つ置きの転送電極の直下の転送チャネル部分に、前記信号電荷が前記転送方向に向けて集まるポテンシャル勾配を予め形成しておき、連続してオンしたP−2個の転送チャネル部分の並びで形成される、前記信号電荷のパケットごとに、垂直方向において前記パケットより前記転送方向側の前方にある1個の転送チャネル部分をオンさせ、前記パケットの最後端にある1個の転送チャネル部分をオフさせて前記パケットを前記転送方向にシフトし、当該シフトを繰り返すことにより前記信号電荷の垂直転送を行前記P相の垂直転送ドライブパルスの印加において、垂直方向に連続してオンしたP−2個の垂直転送ドライブパルスにオン期間のオーバーラップをとった状態で前記垂直転送を行ない、かつ、前記パケットより前記転送方向側の前方にある1個の転送チャネル部分をオンするための垂直転送ドライブパルスと前記パケットの最後端にある1個の転送チャネル部分をオフするための垂直転送ドライブパルスのオンとオフの切替タイミングのずれの許容範囲を、前記パケットの取扱い電荷量の変動分が1個の転送チャネル部分の蓄積電荷量分未満となるようにする
In the solid-state imaging device driving method according to the present invention, signal charges obtained by photoelectric conversion for each pixel are read out to a transfer channel, and the read signal charges are vertically transferred in one vertical direction (transfer direction). A method for driving a solid-state imaging device, in which the signal is read out from a different pixel line for each field to a transfer channel, and the read signal charges are vertically transferred in the transfer channel, and all signals of one frame in three or more fields A frame readout operation mode for outputting electric charges; and a line readout operation mode for thinning out one line of pixel lines to read out the signals to the transfer channel in three or more fields for vertical transfer. in any vertical transfer mode with vertical transfer of the line thinning operation modes, on and o of the transfer channel The vertical transfer is controlled by applying a vertical transfer drive pulse of P (P is a positive integer of 5 or more) phase to a plurality of vertical transfer electrodes that respectively partially control the vertical transfer, and among the plurality of transfer electrodes, 1 A potential gradient in which the signal charges are gathered in the transfer direction is formed in advance in transfer channel portions immediately below every other transfer electrode, and formed in a sequence of P-2 transfer channel portions that are successively turned on. For each packet of signal charge, one transfer channel portion that is in front of the packet in the transfer direction side in the vertical direction is turned on, and one transfer channel portion that is at the end of the packet is turned off. shifting the transfer direction of the packet by, have rows vertical transfer of the signal charges by repeating the shifting, applied smell of the vertical transfer drive pulses of the P-phase The P-2 vertical transfer drive pulses that are continuously turned on in the vertical direction perform the vertical transfer in a state in which the ON period overlaps, and one that is in front of the packet in the transfer direction side The vertical transfer drive pulse for turning on the transfer channel portion and the vertical transfer drive pulse for turning off one transfer channel portion at the end of the packet are allowed to be shifted in on / off switching timing range, The fluctuation amount of the handling charge amount of the packet is set to be less than the accumulated charge amount of one transfer channel portion .

なお、上記本発明に係る固体撮像素子の駆動方法を実施する固体撮像装置を発明として抽出することも可能である。この固体撮像装置は、画素ごとに光電変換によって得られ、画素ラインから転送チャネルに読み出された信号電荷を前記転送チャネル内で垂直転送する固体撮像素子と、前記転送チャネルのオンとオフをそれぞれ部分的に制御する複数の垂直転送電極に印加される垂直転送ドライブパルスに基づいて、前記転送チャネル内の信号電荷を垂直方向の一方の向き(転送方向)に転送して垂直転送を制御する駆動制御部と、を有し、前記固体撮像素子は、前記複数の転送電極のうち、1つ置きの転送電極の直下の転送チャネル部分に、前記信号電荷が前記転送方向に向けて集まるポテンシャル勾配が形成されており、前記駆動制御部は、前記垂直転送において、P(Pは5以上の正の整数)相の前記垂直転送ドライブパルスを生成して前記複数の垂直転送電極に印加し、当該複数の垂直転送電極に印加する前記P相の垂直転送ドライブパルスを制御して、連続してオンしたP−2個の転送チャネル部分の並びで形成される、前記信号電荷のパケットごとに、垂直方向において前記パケットより前記転送方向側の前方にある1個の転送チャネル部分をオンさせ、前記パケットの最後端にある1個の転送チャネル部分をオフさせて前記パケットを前記転送方向にシフトし、当該シフトを繰り返すことにより前記信号電荷の垂直転送を行
It should be noted that a solid-state imaging device that implements the solid-state imaging device driving method according to the present invention can be extracted as an invention. The solid-state imaging device is obtained by photoelectric conversion in each pixel, and a solid-state image pickup device for vertical transfer signal charges read out to the transfer channel from the pixel lines in the transfer channel, the on and off of said transfer channel Based on vertical transfer drive pulses applied to a plurality of vertical transfer electrodes that are partially controlled, the signal charges in the transfer channel are transferred in one vertical direction (transfer direction) to control vertical transfer. And a solid-state imaging device, wherein the solid-state imaging device has a potential gradient in which the signal charges are collected in the transfer direction in a transfer channel portion immediately below every other transfer electrode among the plurality of transfer electrodes. There are formed, the drive control unit, the in vertical transfer, P (P is 5 or more positive integer) phase the vertical transfer drive pulses wherein the plurality of vertical to generate the The signal formed by an array of P-2 transfer channel portions that are successively turned on by controlling the P-phase vertical transfer drive pulse applied to the transfer electrodes and applied to the plurality of vertical transfer electrodes. for each packet of charge, in the vertical rectangular direction to turn on one transport channel portion of from the packet in front of the transfer direction, said turns off one of the transfer channel portion at the rearmost end of the packet the packet was shifted to the transfer direction, it intends row vertical transfer of the signal charges by repeating the shift.

本発明に係る固体撮像装置は、上記本発明に係る固体撮像素子の駆動方法を実施する駆動装置を備えるとともに、固体撮像素子も備えてなるものである。つまり、駆動装置は専ら上述のようなタイミングの垂直転送クロックを生成する機能を有するもので足り、いわゆるタイミングジェネレータと言われるものであってよい。これに対して、本発明に係る固体撮像装置は、駆動装置の機能に加えて、固体撮像素子をも備えたものである。また、本発明に係るカメラシステムは、上記本発明に係る固体撮像装置の構成に加えて、被写体の光学像を固体撮像素子の撮像面に結像させる撮像レンズ、あるいは信号処理部なども備えたものである。   The solid-state imaging device according to the present invention includes a driving device that implements the driving method of the solid-state imaging device according to the present invention, and also includes a solid-state imaging device. In other words, the driving device only needs to have a function of generating the vertical transfer clock having the timing as described above, and may be a so-called timing generator. On the other hand, the solid-state imaging device according to the present invention is provided with a solid-state imaging device in addition to the function of the driving device. In addition to the configuration of the solid-state imaging device according to the present invention, the camera system according to the present invention also includes an imaging lens that forms an optical image of a subject on the imaging surface of the solid-state imaging device, or a signal processing unit. Is.

本発明に係る上記構成においては、垂直転送時に、転送方向のチャージパケットの前方転送チャネルをオンするのとほぼ同時にチャージパケットの後方転送チャネルをオフするように垂直転送部を駆動することで、垂直転送クロックのオーバーラップ期間を長くとった状態で垂直転送が行なわれるようにする。   In the above configuration according to the present invention, during vertical transfer, the vertical transfer unit is driven so as to turn off the forward transfer channel of the charge packet in the transfer direction at the same time as turning on the rear transfer channel of the charge packet. Vertical transfer is performed in a state where the overlap period of the transfer clock is long.

このような駆動タイミングは、4相駆動方式にも適用可能であるが、特に、4相駆動方式における特許文献1に記載の技術では必ずしも適用し得ていない、より多相(たとえば6相・8相・あるいはそれ以上の多相)の垂直転送部の駆動への適用に好適である。   Such drive timing can be applied to a four-phase drive method, but in particular, it is not always applicable with the technique described in Patent Document 1 in the four-phase drive method, and more multiphase (for example, 6-phase / 8-phase). It is suitable for application to the driving of a vertical transfer unit of multiple phases (or more phases).

本発明によれば、垂直転送時におけるチャージパケットの1単位ごとに、“垂直転送方向の前方転送チャネルをオンするのとほぼ同時に、後方転送チャネルをオフする”という駆動タイミングによって垂直転送駆動を行なうようにしたので、垂直転送クロックのオーバーラップ期間を長くとった状態で垂直転送を行なうことができ、垂直転送部の転送効率を向上できる。   According to the present invention, vertical transfer driving is performed for each unit of charge packet during vertical transfer at a driving timing of “turning off the backward transfer channel almost simultaneously with turning on the forward transfer channel in the vertical transfer direction”. Thus, vertical transfer can be performed in a state where the overlap period of the vertical transfer clock is long, and the transfer efficiency of the vertical transfer unit can be improved.

また、このような駆動タイミングの適用は、それをなさない通常の駆動タイミングに対して容易に適用可能なものであり、その適用範囲は広く、汎用性のある駆動方法を実現することができた。   In addition, the application of such drive timing can be easily applied to normal drive timing that does not, and the application range is wide and a versatile drive method could be realized. .

また、ライン間引き動作に適用すれば、水平駆動周波数を高めるという手法に依らず高速読出動作を実現でき、水平レジスタの転送効率の劣化や水平レジスタの消費電力の増加などの他の問題点を招くこともなく、高速な撮像信号を得ることができるとともに転送効率を改善することもできる。   In addition, when applied to line thinning operation, high-speed read operation can be realized regardless of the method of increasing the horizontal drive frequency, which causes other problems such as deterioration of transfer efficiency of the horizontal register and increase of power consumption of the horizontal register. In addition, a high-speed image pickup signal can be obtained and the transfer efficiency can be improved.

本発明に係るカメラシステムの一実施形態である撮像装置を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating an imaging apparatus that is an embodiment of a camera system according to the present invention. CCD固体撮像素子と駆動制御部の一実施形態とから構成された固体撮像装置の概略図である。It is the schematic of the solid-state imaging device comprised from CCD solid-state image sensor and one Embodiment of a drive control part. 撮像エリアの具体的な構成の一例を示す平面パターン図である。It is a plane pattern figure which shows an example of the specific structure of an imaging area. 図3のX‐X’矢視断面を示す図である。It is a figure which shows the X-X 'arrow cross section of FIG. 垂直CCDにおける転送電極の配線パターン図である。It is the wiring pattern figure of the transfer electrode in vertical CCD. 3フィールド読出方式/フレーム読出方式の概略を説明する図である(本実施形態)。It is a figure explaining the outline of 3 field read-out system / frame read-out system (this embodiment). 3フィールド読出方式の垂直転送ドライブパルスのタイミングチャート(垂直レート;本実施形態)である。It is a timing chart (vertical rate; this embodiment) of a vertical transfer drive pulse of a three-field read system. 3フィールド読出方式の垂直転送ドライブパルスのタイミングチャート(水平レート;本実施形態)である。It is a timing chart (horizontal rate; this embodiment) of a vertical transfer drive pulse of a three-field read system. 3フィールド読出方式/フレーム読出方式(本実施形態)の電荷転送状態を説明する図である。It is a figure explaining the charge transfer state of 3 field read system / frame read system (this embodiment). 4フィールド読出方式/フレーム読出方式の概略を説明する図である(本実施形態)。It is a figure explaining the outline of 4 field read system / frame read system (this embodiment). 4フィールド読出方式の垂直転送ドライブパルスのタイミングチャート(垂直レート;本実施形態)である。It is a timing chart (vertical rate; this embodiment) of a vertical transfer drive pulse of a four-field read system. 4フィールド読出方式の垂直転送ドライブパルスのタイミングチャート(水平レート;本実施形態)である。It is a timing chart (horizontal rate; this embodiment) of a vertical transfer drive pulse of a four-field read system. 4フィールド読出方式/フレーム読出方式(本実施形態)の電荷転送状態を説明する図である。It is a figure explaining the charge transfer state of 4 field read system / frame read system (this embodiment). 駆動パルス遅延との関わりにおける、垂直CCDの取扱い電荷量を説明する図である。It is a figure explaining the amount of charges handled by the vertical CCD in relation to the drive pulse delay. 2フィールド読出方式かつ2/8ラインの間引き読出方式の動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement of the 2 field read system and the thinning-out read system of 2/8 line. 2フィールド読出方式/フレーム読出方式の概略を説明する図である。It is a figure explaining the outline of a 2 field read system / frame read system. 2フィールド読出方式の垂直転送ドライブパルスのタイミングチャート(垂直レート)である。It is a timing chart (vertical rate) of a vertical transfer drive pulse of a two-field read system. 2フィールド読出方式の垂直転送ドライブパルスのタイミングチャート(水平レート;従来例の基本)である。It is a timing chart (horizontal rate; basic of conventional example) of a vertical transfer drive pulse of a two-field read system. 2フィールド読出方式/フレーム読出方式(従来例の基本)の電荷転送状態を説明する図である。It is a figure explaining the charge transfer state of 2 field read system / frame read system (basic of a prior art example). 2フィールド読出方式/間引き読出方式(2/8ライン)の概略を説明する図である。It is a figure explaining the outline of 2 field reading system / thinning-out reading system (2/8 line). 2フィールド読出方式/間引き読出方式(2/8ライン)の垂直転送ドライブパルスのタイミングチャート(垂直レート)である。5 is a timing chart (vertical rate) of vertical transfer drive pulses in a two-field read method / decimation read method (2/8 line). 2フィールド読出方式/間引き読出方式(2/8ライン)の垂直転送ドライブパルスのタイミングチャート(水平レート;従来例の基本)である。It is a timing chart (horizontal rate; basic example of conventional example) of vertical transfer drive pulses in a two-field readout method / decimation readout method (2/8 line). 2フィールド読出方式/間引き読出方式(2/8ライン)の電荷転送状態(従来例の基本)を説明する図である。It is a figure explaining the charge transfer state (basic of a prior art example) of 2 field read system / thinning-out read system (2/8 line). 垂直転送ドライブパルスの遅延を説明する図である。It is a figure explaining the delay of a vertical transfer drive pulse. 2フィールド読出方式/間引き読出方式(2/8ライン)の垂直転送ドライブパルスのタイミングチャート(水平レート;特許文献1)である。It is a timing chart (horizontal rate; patent document 1) of the vertical transfer drive pulse of 2 field read system / thinning read system (2/8 line). 2フィールド読出方式/間引き読出方式(2/8ライン)の電荷転送状態(特許文献1)を説明する図である。It is a figure explaining the charge transfer state (patent document 1) of 2 field read system / thinning-out read system (2/8 line). 3フィールド読出方式の垂直転送ドライブパルスのタイミングチャート(水平レート;従来例)である。It is a timing chart (horizontal rate; conventional example) of a vertical transfer drive pulse of a three-field read system. 3フィールド読出方式/フレーム読出方式(従来例)の電荷転送状態を説明する図である。It is a figure explaining the charge transfer state of 3 field read system / frame read system (conventional example).

<デジタルスチルカメラの構成>
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
<Configuration of digital still camera>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明に係るカメラシステムの一実施形態である撮像装置を示す概略構成図である。この図1で示す撮像装置(カメラシステム)は、CCD固体撮像素子10、撮像レンズ50、およびCCD固体撮像素子10を駆動する駆動制御部96を有する撮像装置モジュール3と、撮像装置モジュール3により得られる撮像信号に基づいて映像信号を生成しモニタ出力したり所定の記憶メディアに画像を格納したりする本体ユニット4とを備えてなるデジタルスチルカメラ1として構成されている。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an imaging apparatus which is an embodiment of a camera system according to the present invention. The imaging device (camera system) shown in FIG. 1 is obtained by the imaging device module 3 having the CCD solid-state imaging device 10, the imaging lens 50, and the drive control unit 96 that drives the CCD solid-state imaging device 10, and the imaging device module 3. The digital still camera 1 includes a main body unit 4 that generates a video signal based on a captured image signal and outputs it to a monitor or stores an image in a predetermined storage medium.

撮像装置モジュール3内の駆動制御部96には、CCD固体撮像素子10を駆動するための各種のパルス信号を生成するタイミング信号生成部40と、このタイミング信号生成部40からのパルス信号を受けて、CCD固体撮像素子10を駆動するためのドライブパルスに変換するドライバ(駆動部)42と、CCD固体撮像素子10やドライバ42などに電源供給する駆動電源46が設けられている。撮像装置モジュール3内のCCD固体撮像素子10と駆動制御部96とにより固体撮像装置2が構成される。固体撮像装置2は、CCD固体撮像素子10と駆動制御部96とが、1枚の回路基板上に配されたもの、あるいは1つの半導体基板上に形成されたものとして提供されるものであるのがよい。   The drive control unit 96 in the imaging device module 3 receives a timing signal generation unit 40 that generates various pulse signals for driving the CCD solid-state imaging device 10 and a pulse signal from the timing signal generation unit 40. A driver (drive unit) 42 that converts the drive pulse to drive the CCD solid-state image sensor 10 and a drive power source 46 that supplies power to the CCD solid-state image sensor 10 and the driver 42 are provided. The solid-state imaging device 2 is configured by the CCD solid-state imaging device 10 and the drive control unit 96 in the imaging device module 3. The solid-state imaging device 2 is provided as a device in which the CCD solid-state imaging device 10 and the drive control unit 96 are arranged on one circuit board or formed on one semiconductor substrate. Is good.

また、このデジタルスチルカメラ1の処理系統は、大別して、光学系5、信号処理系6、記録系7、表示系8、および制御系9から構成されている。なお、撮像装置モジュール3および本体ユニット4が、図示しない外装ケースに収容されて、実際の製品(完成品)が仕上がるのは言うまでもない。   The processing system of the digital still camera 1 is roughly composed of an optical system 5, a signal processing system 6, a recording system 7, a display system 8, and a control system 9. Needless to say, the imaging device module 3 and the main unit 4 are accommodated in an exterior case (not shown), and an actual product (finished product) is finished.

光学系5は、シャッタ52、被写体の光画像を集光するレンズ54、および光画像の光量を調整する絞り56を有する撮像レンズ50と、集光された光画像を光電変換して電気信号に変換するCCD固体撮像素子10とから構成されている。被写体Zからの光Lは、シャッタ52およびレンズ54を透過し、絞り56により調整されて、適度な明るさでCCD固体撮像素子10に入射する。このとき、レンズ54は、被写体Zからの光Lからなる映像が、CCD固体撮像素子10上で結像されるように焦点位置を調整する。   The optical system 5 includes a shutter 52, a lens 54 for condensing a light image of a subject, an imaging lens 50 having a diaphragm 56 for adjusting the light amount of the light image, and photoelectrically converting the collected light image into an electric signal. It comprises a CCD solid-state imaging device 10 for conversion. Light L from the subject Z passes through the shutter 52 and the lens 54, is adjusted by the diaphragm 56, and enters the CCD solid-state imaging device 10 with an appropriate brightness. At this time, the lens 54 adjusts the focal position so that an image composed of the light L from the subject Z is formed on the CCD solid-state imaging device 10.

信号処理系6は、CCD固体撮像素子10からのアナログ撮像信号を増幅する増幅アンプや、増幅された撮像信号をサンプリングすることによってノイズを低減させるCDS(Correlated Double Sampling:相関2重サンプリング)回路などを有するプリアンプ部62、プリアンプ部62が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D(Analog/Digital)変換部64、A/D変換部64から入力されるデジタル信号に所定の画像処理を施すDSP(Digital Signal Processor)で構成された画像処理部66から構成される。   The signal processing system 6 includes an amplification amplifier that amplifies an analog imaging signal from the CCD solid-state imaging device 10, a CDS (Correlated Double Sampling) circuit that reduces noise by sampling the amplified imaging signal, and the like. A preamplifier unit 62, an A / D (Analog / Digital) converter unit 64 that converts an analog signal output from the preamplifier unit 62 into a digital signal, and predetermined image processing on the digital signal input from the A / D converter unit 64. The image processing unit 66 is configured by a DSP (Digital Signal Processor) to be applied.

記録系7は、画像信号を記憶するフラッシュメモリなどのメモリ(記録媒体)72と、画像処理部66が処理した画像信号を符号化してメモリ72に記録し、また、読み出して復号し画像処理部66に供給するCODEC(Compression/Decompression )74とから構成されている。   The recording system 7 encodes the image signal processed by the image processing unit 66 and the memory (recording medium) 72 such as a flash memory for storing the image signal, records the encoded image signal in the memory 72, and reads and decodes the image signal. 66 is provided with a CODEC (Compression / Decompression) 74 to be supplied to 66.

表示系8は、画像処理部66が処理した画像信号をアナログ化するD/A(Digital/Analog)変換回路82、入力されるビデオ信号に対応する画像を表示することによりファインダとして機能する液晶(LCD;Liquid Crystal Display)などよりなるビデオモニタ84、およびアナログ化された画像信号を後段のビデオモニタ84に適合する形式のビデオ信号にエンコードするビデオエンコーダ86から構成されている。   The display system 8 includes a D / A (Digital / Analog) conversion circuit 82 that converts the image signal processed by the image processing unit 66 into an analog, and a liquid crystal (functioning as a finder) by displaying an image corresponding to the input video signal. The video monitor 84 includes an LCD (Liquid Crystal Display) and the like, and a video encoder 86 that encodes the analog image signal into a video signal of a format suitable for the video monitor 84 in the subsequent stage.

制御系9は、先ず、図示しないドライブ(駆動装置)を制御して磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリに記憶されている制御用プログラムを読み出し、読み出した制御用プログラム、あるいはユーザからのコマンドなどに基づいてデジタルスチルカメラ1の全体を制御するCPU(Central Processing Unit )などよりなる中央制御部92を備える。   First, the control system 9 controls a drive (drive device) (not shown) to read a control program stored in a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, or a semiconductor memory, and from the read control program or a user. A central control unit 92 including a CPU (Central Processing Unit) for controlling the entire digital still camera 1 based on the above command is provided.

また制御系9は、画像処理部66に送られた画像の明るさが適度な明るさを保つようにシャッタ52や絞り56を制御する露出コントローラ94、CCD固体撮像素子10から画像処理部66までの各機能部の動作タイミングを制御するタイミング信号生成部(タイミングジェネレータ;TG)40を具備した駆動制御部96、ユーザがシャッタタイミングやその他のコマンドを入力する操作部98を有する。 中央制御部92は、デジタルスチルカメラ1のバス99に接続された画像処理部66、CODEC74、メモリ72、露出コントローラ94、およびタイミング信号生成部40を制御している。   The control system 9 also includes an exposure controller 94 that controls the shutter 52 and the diaphragm 56 so that the brightness of the image sent to the image processing unit 66 is kept at an appropriate level, from the CCD solid-state imaging device 10 to the image processing unit 66. A drive control unit 96 having a timing signal generation unit (timing generator; TG) 40 for controlling the operation timing of each functional unit, and an operation unit 98 for a user to input shutter timing and other commands. The central control unit 92 controls the image processing unit 66, the CODEC 74, the memory 72, the exposure controller 94, and the timing signal generation unit 40 connected to the bus 99 of the digital still camera 1.

このデジタルスチルカメラ1では、オートフォーカス(AF)、オートホワイトバランス(AWB)、自動露光(AE)などの自動制御装置を備えている。これらの制御は、CCD固体撮像素子10から得られる出力信号を使用して処理する。たとえば、露出コントローラ94は、画像処理部66に送られた画像の明るさが適度な明るさを保つようにその制御値が中央制御部92により設定され、その制御値に従って絞り56を制御する。具体的には、中央制御部92が画像処理部66に保持されている画像から適当な個数の輝度値のサンプルを獲得し、その平均値があらかじめ定められた適当とされる輝度の範囲に収まるように絞り56の制御値を設定する。   The digital still camera 1 includes automatic control devices such as auto focus (AF), auto white balance (AWB), and automatic exposure (AE). These controls are processed using an output signal obtained from the CCD solid-state imaging device 10. For example, the exposure controller 94 has its control value set by the central control unit 92 so that the brightness of the image sent to the image processing unit 66 is kept at an appropriate level, and controls the diaphragm 56 according to the control value. Specifically, the central control unit 92 acquires an appropriate number of luminance value samples from the image held in the image processing unit 66, and the average value falls within a predetermined appropriate luminance range. Thus, the control value of the diaphragm 56 is set.

本実施形態のデジタルスチルカメラ1における特徴部分であるタイミング信号生成部40は、中央制御部92により制御され、CCD固体撮像素子10、プリアンプ部62、A/D変換部64、および画像処理部66の動作に必要とされるタイミングパルスを発生し、各部に供給する。操作部98は、ユーザが、デジタルスチルカメラ1を動作させるとき操作される。   The timing signal generation unit 40, which is a characteristic part in the digital still camera 1 of the present embodiment, is controlled by the central control unit 92, and the CCD solid-state imaging device 10, preamplifier unit 62, A / D conversion unit 64, and image processing unit 66. Timing pulses required for the operation are generated and supplied to each unit. The operation unit 98 is operated when the user operates the digital still camera 1.

図示した例は、信号処理系6のプリアンプ部62およびA/D変換部64を撮像装置モジュール3に内蔵しているが、このような構成に限らず、プリアンプ部62やA/D変換部64を本体ユニット4内に設ける構成を採ることもできる。またD/A変換部を画像処理部66内に設ける構成を採ることもできる。   In the illustrated example, the preamplifier unit 62 and the A / D conversion unit 64 of the signal processing system 6 are built in the imaging device module 3, but the configuration is not limited to such a configuration, and the preamplifier unit 62 and the A / D conversion unit 64 are included. It is also possible to adopt a configuration in which the main body unit 4 is provided. A configuration in which the D / A conversion unit is provided in the image processing unit 66 can also be adopted.

また、タイミング信号生成部40を撮像装置モジュール3に内蔵しているが、このような構成に限らず、タイミング信号生成部40を本体ユニット4内に設ける構成を採ることもできる。またタイミング信号生成部40とドライバ42とが別体のものとしているが、このような構成に限らず、両者を一体化させたもの(ドライバ内蔵のタイミングジェネレータ)としてもよい。こうすることで、よりコンパクトな(小型の)デジタルスチルカメラ1を構成できる。   Further, although the timing signal generation unit 40 is built in the imaging device module 3, the configuration is not limited to such a configuration, and a configuration in which the timing signal generation unit 40 is provided in the main unit 4 can also be adopted. In addition, the timing signal generation unit 40 and the driver 42 are separate components, but the configuration is not limited to this, and the timing signal generation unit 40 and the driver 42 may be integrated (timing generator with built-in driver). By doing so, a more compact (small) digital still camera 1 can be configured.

また、タイミング信号生成部40やドライバ42は、それぞれ個別のディスクリート部材で回路構成されたものでもよいが、1つの半導体基板上に回路形成されたIC(Integrated Circuit)として提供されるものであるのがよい。こうすることで、コンパクトにできるだけなく、部材の取扱いが容易になるし、両者を低コストで実現できる。また、デジタルスチルカメラ1の製造が容易になる。また、使用するCCD固体撮像素子10との関わりの強い部分であるタイミング信号生成部40やドライバ42をCCD固体撮像素子10と共通の基板に搭載することで一体化させる、あるいは撮像装置モジュール3内に搭載することで一体化させると、部材の取扱いや管理が簡易になる。また、これらがモジュールとして一体となっているので、デジタルスチルカメラ1(の完成品)の製造も容易になる。なお、撮像装置モジュール3は、光学系5からのみ構成されていても構わない。   Further, the timing signal generation unit 40 and the driver 42 may be configured by individual discrete members, but are provided as an IC (Integrated Circuit) formed on a single semiconductor substrate. Is good. By doing so, not only can it be made compact, but the handling of the members becomes easy, and both can be realized at low cost. In addition, the digital still camera 1 can be easily manufactured. Further, the timing signal generator 40 and the driver 42 which are strongly related to the CCD solid-state image sensor 10 to be used are integrated on the same substrate as the CCD solid-state image sensor 10 or integrated in the image pickup device module 3. If they are integrated with each other, the handling and management of the members are simplified. In addition, since these are integrated as a module, the digital still camera 1 (completed product) can be easily manufactured. Note that the imaging device module 3 may be configured only from the optical system 5.

なお、このデジタルスチルカメラ1は、具体的には、フレーム読出方式を用いた静止画撮像動作時にカラー画像を撮像し得るカメラとして適用されるようになっている。なお、本実施形態のデジタルスチルカメラ1の特徴部分として、フレーム読出方式としては、CCD固体撮像素子10と組み合わせることで、一般的な2フィールド読出方式に限らず、3フィールド、4フィールド、あるいは5フィールド、さらにはそれ以上など様々フィールド数の態様の読出方式を適用可能に構成されている。また、静止画撮像モードに限らず、間引き読みを利用して30フレーム/秒に近いフレームレート(たとえば10フレーム以上/秒)での動画撮影モードも用意されている。   The digital still camera 1 is specifically applied as a camera that can capture a color image during a still image capturing operation using a frame readout method. As a characteristic part of the digital still camera 1 of the present embodiment, the frame readout method is not limited to the general two-field readout method by combining with the CCD solid-state imaging device 10, and is not limited to the general two-field readout method. It is configured to be able to apply a reading method with various fields such as fields and more. In addition to the still image capturing mode, a moving image capturing mode is also prepared at a frame rate close to 30 frames / second (for example, 10 frames / second or more) using thinning-out reading.

<CCD固体撮像素子と周辺部の概要>
図2は、CCD固体撮像素子10と、このCCD固体撮像素子10を駆動する駆動制御部96の一実施形態とから構成された固体撮像装置2の概略図である。本実施形態では、インターライン転送(IT)方式のCCD固体撮像素子10を6相もしくは8相で駆動する場合を例に採って説明する。
<Outline of CCD solid-state imaging device and peripheral part>
FIG. 2 is a schematic diagram of the solid-state imaging device 2 configured by the CCD solid-state imaging device 10 and an embodiment of the drive control unit 96 that drives the CCD solid-state imaging device 10. In the present embodiment, a case where the interline transfer (IT) type CCD solid-state imaging device 10 is driven in six phases or eight phases will be described as an example.

図2において、CCD固体撮像素子10には、駆動電源46から、ドレイン電圧VDDおよびリセットドレイン電圧VRDが印加され、ドライバ42にも所定の電圧が供給されるようになっている。   In FIG. 2, the drain voltage VDD and the reset drain voltage VRD are applied to the CCD solid-state imaging device 10 from the drive power supply 46, and a predetermined voltage is also supplied to the driver 42.

固体撮像装置2を構成するCCD固体撮像素子10は、半導体基板21上に、画素(ユニットセル)に対応して受光素子の一例であるフォトダイオードなどからなるセンサ部(感光部;フォトセル)11が多数、垂直(列)方向および水平(行)方向において2次元マトリクス状に配列されている。これらセンサ部11は、受光面から入射した入射光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に変換して蓄積する。   The CCD solid-state imaging device 10 constituting the solid-state imaging device 2 includes a sensor unit (photosensitive unit; photocell) 11 including a photodiode as an example of a light receiving element corresponding to a pixel (unit cell) on a semiconductor substrate 21. Are arranged in a two-dimensional matrix in the vertical (column) direction and the horizontal (row) direction. These sensor units 11 convert incident light incident from the light receiving surface into signal charges having a charge amount corresponding to the amount of light, and accumulate the signal charges.

またCCD固体撮像素子10は、センサ部11の垂直列ごとに6相もしくは8相駆動に対応する複数本(本例では1ユニットセル当たり6本もしくは8本)の垂直転送電極24(24−1〜24−6もしくは24−1〜24−8)が設けられる垂直CCD(Vレジスタ部、垂直転送部)13が配列されている。   The CCD solid-state imaging device 10 has a plurality of vertical transfer electrodes 24 (24-1 in this example) corresponding to 6-phase or 8-phase drive for each vertical row of the sensor unit 11 (in this example, 6 or 8 per unit cell). ˜24-6 or 24-1 to 24-8) are arranged in a vertical CCD (V register unit, vertical transfer unit) 13.

垂直CCD13の転送方向は図中縦方向であり、この方向に垂直CCD13が設けられ、この方向に直交する方向(水平方向)に垂直転送電極24が複数本並べられる。さらに、これら垂直CCD13と各センサ部11との間には読出ゲート(ROG)12が介在している。また各ユニットセルの境界部分にはチャネルストップCSが設けられている。これらセンサ部11の垂直列ごとに設けられ、各センサ部11から読出ゲート部12によって読み出された信号電荷を垂直転送する複数本の垂直CCD13によって撮像エリア14が構成されている。   The transfer direction of the vertical CCD 13 is the vertical direction in the figure, the vertical CCD 13 is provided in this direction, and a plurality of vertical transfer electrodes 24 are arranged in a direction (horizontal direction) orthogonal to this direction. Further, a read gate (ROG) 12 is interposed between the vertical CCD 13 and each sensor unit 11. A channel stop CS is provided at the boundary between the unit cells. An imaging area 14 is configured by a plurality of vertical CCDs 13 that are provided for each vertical row of the sensor units 11 and vertically transfer signal charges read from the sensor units 11 by the read gate unit 12.

センサ部11に蓄積された信号電荷は、読出ゲート部12に読出パルスXSGに対応するドライブパルスが印加されることにより垂直CCD13に読み出される。垂直CCD13は、6相(8相)の垂直転送クロックV1〜V6(V8)に基づくドライブパルスφV1〜φV6(φV8)よって転送駆動され、読み出された信号電荷を水平ブランキング期間の一部にて1走査線(1ライン)に相当する部分ずつ順に垂直方向に転送する。この1ラインずつの垂直転送を、特にラインシフトという。   The signal charges accumulated in the sensor unit 11 are read out to the vertical CCD 13 by applying a drive pulse corresponding to the readout pulse XSG to the readout gate unit 12. The vertical CCD 13 is driven to transfer by drive pulses φV1 to φV6 (φV8) based on 6-phase (8-phase) vertical transfer clocks V1 to V6 (V8), and the read signal charges are made a part of the horizontal blanking period. Then, the portions corresponding to one scanning line (one line) are sequentially transferred in the vertical direction. This vertical transfer for each line is called a line shift.

また、CCD固体撮像素子10には、複数本の垂直CCD13の各転送先側端部すなわち、最後の行の垂直CCD13に隣接して、図の左右方向に延在する水平CCD15(Hレジスタ部、水平転送部)15が1ライン分設けられている。この水平CCD15は、たとえば2相の水平転送クロックH1,H2に基づくドライブパルスφH1,φH2によって転送駆動され、複数本の垂直CCD13から移された1ライン分の信号電荷を、水平ブランキング期間後の水平走査期間において順次水平方向に転送する。このため2相駆動に対応する複数本(2本)の水平転送電極29(29−1,29−2)が設けられる。   Further, the CCD solid-state imaging device 10 includes a horizontal CCD 15 (H register portion, extending in the horizontal direction in the figure adjacent to each transfer destination side end of the plurality of vertical CCDs 13, that is, adjacent to the vertical CCD 13 in the last row. Horizontal transfer unit) 15 is provided for one line. The horizontal CCD 15 is driven to transfer by drive pulses φH1 and φH2 based on, for example, two-phase horizontal transfer clocks H1 and H2, and the signal charges for one line transferred from the plurality of vertical CCDs 13 are transferred after the horizontal blanking period. The images are sequentially transferred in the horizontal direction during the horizontal scanning period. For this reason, a plurality (two) of horizontal transfer electrodes 29 (29-1, 29-2) corresponding to the two-phase driving are provided.

水平CCD15の転送先の端部には、たとえばフローティング・ディフュージョン・アンプ(FDA)構成の電荷電圧変換部16が設けられている。この電荷電圧変換部16は、水平CCD15によって水平転送されてきた信号電荷を順次電圧信号に変換して出力する。この電圧信号は、被写体からの光の入射量に応じたCCD出力(VOUT)として導出される。以上により、インターライン転送方式のCCD固体撮像素子10が構成されている。   At the end of the transfer destination of the horizontal CCD 15, for example, a charge-voltage converter 16 having a floating diffusion amplifier (FDA) configuration is provided. The charge-voltage converter 16 sequentially converts the signal charges transferred horizontally by the horizontal CCD 15 into voltage signals and outputs the voltage signals. This voltage signal is derived as a CCD output (VOUT) corresponding to the amount of incident light from the subject. The interline transfer type CCD solid-state imaging device 10 is configured as described above.

また固体撮像装置2は、本実施形態の固体撮像装置2の特徴部分として、CCD固体撮像素子10を駆動するための種々のパルス信号(“L”レベルと“H”レベルの2値)を生成するタイミング信号生成部40と、タイミング信号生成部40から供給された種々のパルスを所定レベルのドライブパルスにしてCCD固体撮像素子10に供給するドライバ42とを備えている。たとえば、タイミング信号生成部40は、水平同期信号(HD)や垂直同期信号(VD)に基づいて、CCD固体撮像素子10のセンサ部11に蓄積された信号電荷を読み出すための読出パルスXSG、読み出した信号電荷を垂直方向に転送駆動し水平CCD15に渡すための垂直転送クロックV1〜Vn(nは駆動時の相数を示す;たとえば6相駆動時にはV6、8相駆動時にはV8)、垂直CCD13から渡された信号電荷を水平方向に転送駆動し電荷電圧変換部16に渡すための水平転送クロックH1,H2、およびリセットパルスRGなどを生成し、ドライバ42に供給する。   Further, the solid-state imaging device 2 generates various pulse signals (binary of “L” level and “H” level) for driving the CCD solid-state imaging device 10 as a characteristic part of the solid-state imaging device 2 of the present embodiment. And a driver 42 that supplies various pulses supplied from the timing signal generator 40 to a predetermined level of drive pulses and supplies them to the CCD solid-state imaging device 10. For example, the timing signal generation unit 40 reads out the readout pulse XSG for reading out the signal charge accumulated in the sensor unit 11 of the CCD solid-state imaging device 10 based on the horizontal synchronization signal (HD) and the vertical synchronization signal (VD). Vertical transfer clocks V1 to Vn (n indicates the number of phases at the time of driving; for example, V6 at the time of six-phase driving, V8 at the time of eight-phase driving) for transferring and driving the signal charge in the vertical direction and passing to the horizontal CCD 15 from the vertical CCD 13 Horizontal transfer clocks H1 and H2, a reset pulse RG, and the like for transferring and driving the transferred signal charges in the horizontal direction and passing them to the charge-voltage converter 16 are generated and supplied to the driver 42.

ドライバ42は、タイミング信号生成部40から供給された種々のクロックパルスを所定レベルの電圧信号(ドライブパルス)に変換し、あるいは別の信号に変換しCCD固体撮像素子10に供給する。たとえば、タイミング信号生成部40から発せられたn相の垂直転送クロックV1〜V6(V8)は、ドライバ42を介してドライブパルスφV1〜φV6(φV8)とされ、CCD固体撮像素子10内の対応する所定の垂直転送電極(24−1〜24−6もしくは24−1〜24−8)に印加されるようになっている。同様に、2相の水平転送クロックH1,H2は、ドライバ42を介してドライブパルスφH1,φH2とされ、CCD固体撮像素子10内の対応する所定の水平転送電極(29−1,29−2)に印加されるようになっている。   The driver 42 converts various clock pulses supplied from the timing signal generation unit 40 into voltage signals (drive pulses) of a predetermined level, or converts them into other signals and supplies them to the CCD solid-state imaging device 10. For example, the n-phase vertical transfer clocks V 1 to V 6 (V 8) generated from the timing signal generation unit 40 are converted into drive pulses φV 1 to φV 6 (φV 8) through the driver 42, and corresponding to each other in the CCD solid-state imaging device 10. It is applied to predetermined vertical transfer electrodes (24-1 to 24-6 or 24-1 to 24-8). Similarly, the two-phase horizontal transfer clocks H1 and H2 are converted to drive pulses φH1 and φH2 via the driver 42, and corresponding predetermined horizontal transfer electrodes (29-1 and 29-2) in the CCD solid-state imaging device 10 are used. To be applied.

ここで、ドライバ42は、読出パルスXSGについては、6相もしくは8相の垂直転送クロックV1〜V6(V8)のうちのV1,V3,V5(,V7)に重畳することで、3値レベルを採る垂直ドライブパルスφV1,φV3,φV5(,φV7)として、CCD固体撮像素子10に供給する。つまり、垂直ドライブパルスφV1,φV3,φV5(,φV7)は、本来の垂直転送動作だけでなく、信号電荷の読出しにも兼用されるようにする(後述する図7,図11参照)。   Here, the driver 42 superimposes the read pulse XSG on V1, V3, V5 (, V7) of the six-phase or eight-phase vertical transfer clocks V1 to V6 (V8), thereby setting the ternary level. The obtained vertical drive pulses φV1, φV3, φV5 (, φV7) are supplied to the CCD solid-state imaging device 10. That is, the vertical drive pulses φV1, φV3, φV5 (, φV7) are used not only for the original vertical transfer operation but also for reading the signal charges (see FIGS. 7 and 11 described later).

このような構成のCCD固体撮像素子10の一連の動作を概説すれば以下の通りである。先ず、タイミング信号生成部40は、垂直転送用の転送クロックV1〜V6(V8)や読出パルスXSGなどの種々のパルス信号を生成する。これらのパルス信号は、ドライバ42により所定電圧レベルのドライブパルスに変換された後に、CCD固体撮像素子10の所定端子に入力される。   An outline of a series of operations of the CCD solid-state imaging device 10 having such a configuration is as follows. First, the timing signal generation unit 40 generates various pulse signals such as transfer clocks V1 to V6 (V8) for vertical transfer and a read pulse XSG. These pulse signals are converted into drive pulses of a predetermined voltage level by the driver 42 and then input to predetermined terminals of the CCD solid-state imaging device 10.

センサ部11の各々に蓄積された信号電荷は、タイミング信号生成部40から発せられた読出パルスXSGが読出ゲート部12の転送チャネル端子電極に印加され、転送チャネル端子電極下のポテンシャルが深くなることにより、当該読出ゲート部12を通して垂直CCD13に読み出される。そして、6相(8相)の垂直ドライブパルスφV1〜φV6(φV8)に基づいて垂直CCD13が駆動されることで、順次水平CCD15へ転送される。   The signal charges accumulated in each of the sensor units 11 are such that the readout pulse XSG emitted from the timing signal generation unit 40 is applied to the transfer channel terminal electrode of the readout gate unit 12, and the potential below the transfer channel terminal electrode is deepened. Thus, the data is read out to the vertical CCD 13 through the readout gate section 12. Then, the vertical CCD 13 is driven on the basis of the six-phase (eight-phase) vertical drive pulses φV1 to φV6 (φV8), and sequentially transferred to the horizontal CCD15.

水平CCD15は、タイミング信号生成部40から発せられドライバ42により所定電圧レベルの変換された2相の水平ドライブパルスφH1,φH2に基づいて、複数本の垂直CCD13の各々から垂直転送された1ラインに相当する信号電荷を順次電荷電圧変換部16側に水平転送する。   The horizontal CCD 15 is sent to one line vertically transferred from each of the plurality of vertical CCDs 13 based on the two-phase horizontal drive pulses φH1 and φH2 emitted from the timing signal generator 40 and converted to a predetermined voltage level by the driver 42. Corresponding signal charges are sequentially horizontally transferred to the charge-voltage converter 16 side.

電荷電圧変換部16は、水平CCD15から順に注入される信号電荷を図示しないフローティングディフュージョンに蓄積し、この蓄積した信号電荷を信号電圧に変換して、たとえば図示しないソースフォロア構成の出力回路を介して、タイミング信号生成部40から発せられたリセットパルスRGの制御の元に撮像信号(CCD出力信号)VOUTとして出力する。   The charge-voltage converter 16 accumulates signal charges sequentially injected from the horizontal CCD 15 in a floating diffusion (not shown), converts the accumulated signal charges into a signal voltage, for example, via an output circuit having a source follower configuration (not shown). The image signal (CCD output signal) VOUT is output under the control of the reset pulse RG generated from the timing signal generator 40.

すなわち上記CCD固体撮像素子10においては、センサ部11を縦横に2次元状に配置してなる撮像エリア14で検出した信号電荷を、各センサ部11の垂直列に対応して設けられた垂直CCD13により水平CCD15まで垂直転送し、この後、2相の水平転送パルスH1,H2に基づいて、信号電荷を水平CCD15により水平方向に転送するようにしている。そして、電荷電圧変換部16にて水平CCD15からの信号電荷に対応した電位に変換してから出力するという動作を繰り返す。   That is, in the CCD solid-state imaging device 10, the signal charges detected in the imaging area 14 in which the sensor units 11 are arranged two-dimensionally in the vertical and horizontal directions are provided to the vertical CCDs 13 corresponding to the vertical columns of the sensor units 11. Thus, the signal charges are transferred vertically to the horizontal CCD 15, and then the signal charges are transferred in the horizontal direction by the horizontal CCD 15 based on the two-phase horizontal transfer pulses H 1 and H 2. Then, the operation of converting the potential to the potential corresponding to the signal charge from the horizontal CCD 15 by the charge voltage conversion unit 16 and outputting the same is repeated.

<撮像エリアの具体的な構成>
図3は、撮像エリア14の具体的な構成の一例を示す平面パターン図である。また、図4は、そのX‐X’矢視断面を示す図である。なお、ここでは、垂直転送電極24−1〜24−4についての2画素分についてのみ示すが、垂直転送電極24−5〜24−8についても、垂直方向に同様の配置が繰り返される。
<Specific configuration of imaging area>
FIG. 3 is a plan pattern diagram illustrating an example of a specific configuration of the imaging area 14. FIG. 4 is a view showing a cross section taken along the line XX ′. Although only two pixels for the vertical transfer electrodes 24-1 to 24-4 are shown here, the same arrangement is repeated in the vertical direction for the vertical transfer electrodes 24-5 to 24-8.

先ず、垂直CCD13は、N型基板21上にP型ウェル22を介して形成されたN型不純物からなる転送チャネル23と、この転送チャネル23の上方にその転送方向に繰り返して配列された4相の転送電極24−1〜24−4とから構成されている。この転送電極24−1〜24−4の配線形態(配線パターン)は、基本的には、従前のものと変わりがない。   First, the vertical CCD 13 includes a transfer channel 23 made of N-type impurities formed on an N-type substrate 21 via a P-type well 22 and a four-phase array arranged repeatedly in the transfer direction above the transfer channel 23. Transfer electrodes 24-1 to 24-4. The wiring form (wiring pattern) of the transfer electrodes 24-1 to 24-4 is basically the same as the conventional one.

これらの転送電極24−1〜24−4において、2相目の転送電極24−2と4相目との転送電極24−4が1層目のポリシリコン(図中、一点鎖線で示す)によって形成され、1相目の転送電極24−1と3相目の転送電極24−3が2層目のポリシリコン(図中、二点鎖線で示す)によって形成された2層電極構造となっている。なお、転送電極24−1〜24−4の材質は、必ずしもポリシリコンに限定されるものではない。   Of these transfer electrodes 24-1 to 24-4, the second-phase transfer electrode 24-2 and the fourth-phase transfer electrode 24-4 are formed by the first layer of polysilicon (indicated by a one-dot chain line in the figure). A two-layer electrode structure is formed, in which the first-phase transfer electrode 24-1 and the third-phase transfer electrode 24-3 are formed of second-layer polysilicon (indicated by a two-dot chain line in the figure). Yes. Note that the material of the transfer electrodes 24-1 to 24-4 is not necessarily limited to polysilicon.

また、1相目,3相目の転送電極24−1,24−3の下方の領域において、信号電荷の転送方向(図3の左側から右側への方向)の上流側の略半分の領域の基板表面側にはP−型の不純物層25が形成されている。これにより、1相目と3相目の転送電極24−1,24−3の下方の領域に形成される転送チャネル23には、信号電荷の転送方向に向けて下る傾斜のポテンシャル勾配が形成される。その結果、転送電極24−1,24−3の下に転送された信号電荷は、そのポテンシャル勾配によって転送電極24−2,24−4の下に徐々に移動する。こうしておくことで、垂直転送クロックのオーバーラップ期間を長くすることと組み合わせることで転送効率を良好なものとする。   Further, in the region below the first-phase and third-phase transfer electrodes 24-1 and 24-3, approximately half of the region upstream of the signal charge transfer direction (from left to right in FIG. 3). A P− type impurity layer 25 is formed on the substrate surface side. As a result, a potential gradient that is inclined downward in the signal charge transfer direction is formed in the transfer channel 23 formed in the region below the first-phase and third-phase transfer electrodes 24-1 and 24-3. The As a result, the signal charges transferred below the transfer electrodes 24-1 and 24-3 gradually move below the transfer electrodes 24-2 and 24-4 due to the potential gradient. In this way, the transfer efficiency is improved by combining with the extension of the overlap period of the vertical transfer clock.

転送電極24−1〜24−4を形成する1層目と2層目のポリシリコン層には、センサ部11上において、ポリシリコン開口部26が設けられている。また、転送電極24−1〜24−4の上方は、アルミニウムからなる遮光膜27によって覆われている。この遮光膜27には、センサ部11上において、ポリシリコン開口部26よりも内側にセンサ開口28が形成されている。この遮光膜27の材質としては、アルミニウム以外の材質が用いられる場合もある。   A polysilicon opening 26 is provided on the sensor unit 11 in the first and second polysilicon layers forming the transfer electrodes 24-1 to 24-4. Further, the upper side of the transfer electrodes 24-1 to 24-4 is covered with a light shielding film 27 made of aluminum. In the light-shielding film 27, a sensor opening 28 is formed on the sensor unit 11 inside the polysilicon opening 26. As the material of the light shielding film 27, a material other than aluminum may be used.

<垂直転送電極の配線パターン>
図5は、垂直CCD13における転送電極の配線パターン図であって、図5(A)は6相駆動の場(24−1〜24−6)を示し、図5(B)は8相駆動の場(24−1〜24−8)を示す。本配線系においては、1相目〜6相目(8相目)の垂直転送ドライブパルスφV1〜φV6(φV8)が用意され、さらに垂直転送クロックを伝送するために計6本(8本)のバスライン31〜36(38)が配線されている。
<Vertical transfer electrode wiring pattern>
FIG. 5 is a wiring pattern diagram of transfer electrodes in the vertical CCD 13, FIG. 5A shows a field (24-1 to 24-6) of 6-phase driving, and FIG. The field (24-1 to 24-8) is shown. In this wiring system, vertical transfer drive pulses φV1 to φV6 (φV8) for the first to sixth phases (eighth phase) are prepared, and a total of six (eight) pulses are transmitted to transmit the vertical transfer clock. Bus lines 31 to 36 (38) are wired.

そして、垂直転送ドライブパルスφV1を伝送するバスライン31には1相目の転送電極24−1が5画素(7画素)おきに接続されている。以下同様にして、垂直転送ドライブパルスφV2〜φV6(φV8)を伝送するバスライン32〜36(38)には2相目〜6相目(8相目)の転送電極24−2〜24−6(24−8)が、それぞれ5画素(7画素)おきに接続されている。   A first-phase transfer electrode 24-1 is connected to every five pixels (seven pixels) to the bus line 31 for transmitting the vertical transfer drive pulse φV1. Similarly, the transfer electrodes 24-2 to 24-6 of the second to sixth phases (eighth phase) are applied to the bus lines 32 to 36 (38) for transmitting the vertical transfer drive pulses φV2 to φV6 (φV8). (24-8) are connected every 5 pixels (7 pixels).

垂直CCD13によって形成される垂直方向の転送チャネル23は、図中矢指する方向に、信号電荷が順次転送されるよう、転送電極24−1〜24−6(24−8)に所定パターンを持つタイミングのドライブパルスφV1〜φV6(φV8)が印加される。   The vertical transfer channel 23 formed by the vertical CCD 13 has a predetermined pattern on the transfer electrodes 24-1 to 24-6 (24-8) so that signal charges are sequentially transferred in the direction indicated by arrows in the figure. Drive pulses φV1 to φV6 (φV8) are applied.

次に、本実施形態の特徴部分であるタイミング信号生成部40によりCCD固体撮像素子10を駆動する手法の具体例について説明する。先ず、3フィールド読出方式について説明する。   Next, a specific example of a method of driving the CCD solid-state imaging device 10 by the timing signal generation unit 40 that is a characteristic part of the present embodiment will be described. First, the three-field reading method will be described.

<3フィールド読出方式>
図6、図7、図8、および図9は、3フィールド読出方式の動作を説明する図である。ここで、図6は、その概要を示し、図7は、垂直レートの各垂直転送ドライブパルスφV1〜φV6のタイミングチャートである。また図8および図9は、3フィールド読出方式におけるフレーム読出方式の動作モードを説明する垂直転送ドライブパルスφV1〜φV6のタイミングチャートおよび電荷転送状態を示す図である。
<3-field readout method>
6, 7, 8, and 9 are diagrams for explaining the operation of the three-field reading method. Here, FIG. 6 shows an outline thereof, and FIG. 7 is a timing chart of the vertical transfer drive pulses φV1 to φV6 at the vertical rate. 8 and 9 are timing charts and charge transfer states of vertical transfer drive pulses φV1 to φV6 for explaining the operation mode of the frame reading method in the three-field reading method.

図6の概要図において、各フィールドのR,G,B(それぞれ色分離フィルタの色)で示されている四角形が画素を示す。そして、垂直CCD13を挟んで左側に垂直方向のライン番号を示し(下部の水平CCD15側が1番目)、そのラインに対する読出パルスを括弧内に示している。読出対象ラインは、四角形で示す画素から垂直CCD13へ矢印で示唆されているものである。   In the schematic diagram of FIG. 6, squares indicated by R, G, and B (each color of the color separation filter) of each field indicate pixels. A vertical line number is shown on the left side of the vertical CCD 13 (the lower horizontal CCD 15 side is first), and a readout pulse for the line is shown in parentheses. The readout target line is suggested by an arrow from the pixel indicated by the rectangle to the vertical CCD 13.

ここで、従来の2フィールド読出方式(フレーム読出方式)では、図16に示すように、1つのフィールドでは2画素中の1画素しか読み出しをしないため、図19のように2画素(φV1〜φV4)に対して、垂直CCD(垂直レジスタ)のパケットを構成していた。   Here, in the conventional two-field readout method (frame readout method), as shown in FIG. 16, only one pixel out of two pixels is read out in one field, so two pixels (φV1 to φV4 as shown in FIG. 19). ) For a vertical CCD (vertical register) packet.

これに対して、3フィールド読出方式では、図6に示すように、1つのフィールドでは3画素中の1画素しか読み出しをしないため、図28にも示すように3画素(V1〜V6)に対して、垂直CCDのパケットを構成すればよい。つまり、垂直方向において2画素おきにセンサ部11から信号電荷が垂直CCD13に読み出される。このため、垂直CCDのオン転送チャネル数は、2フィールド読出方式(フレーム読出方式)時には2チャネルであったのに対して、3フィールド読出方式(フレーム読出方式)時には4チャネルとすることができ、垂直CCDの取扱い電荷量を増加させることが可能となる。   On the other hand, in the three-field reading method, as shown in FIG. 6, only one pixel out of three pixels is read out in one field, so that three pixels (V1 to V6) are also shown in FIG. Thus, a vertical CCD packet may be configured. That is, signal charges are read from the sensor unit 11 to the vertical CCD 13 every two pixels in the vertical direction. Therefore, the number of on-transfer channels of the vertical CCD can be 4 channels in the 3 field readout system (frame readout system), compared to 2 channels in the 2 field readout system (frame readout system). It becomes possible to increase the amount of charge handled by the vertical CCD.

ここで、図7に示すように、垂直CCD13において、1相目と3相目と5相目の転送電極24は、読出ゲート部12の電極を兼ねている。このことから、6相の垂直転送ドライブパルスφV1〜φV6のうち、1相目、3相目、および5相目の各転送クロックV1,V3,V5に基づく各ドライブパルスφV1,φV3,φV5が低レベル(以下“L”レベルと称す)、中間レベル(以下“M”レベルと称す)、および高レベル(以下“H”レベルと称す)の3値を採るように設定されており、その3値目の“H”レベルのドライブパルスが読出パルスXSGに対応した読出ゲート部12のドライブパルスとなる。このように、垂直転送用のドライブパルスφV1,φV3,φV5は、その3値目の“H”レベルのパルスがセンサ部11から信号電荷を読み出すときに読出ゲート部12を駆動する読出パルスとなる。   Here, as shown in FIG. 7, in the vertical CCD 13, the first-phase, third-phase, and fifth-phase transfer electrodes 24 also serve as the electrodes of the read gate unit 12. Accordingly, among the six-phase vertical transfer drive pulses φV1 to φV6, the drive pulses φV1, φV3, and φV5 based on the transfer clocks V1, V3, and V5 of the first phase, the third phase, and the fifth phase are low. It is set to take three values: a level (hereinafter referred to as “L” level), an intermediate level (hereinafter referred to as “M” level), and a high level (hereinafter referred to as “H” level). The “H” level drive pulse of the eye becomes the drive pulse of the read gate section 12 corresponding to the read pulse XSG. As described above, the vertical transfer drive pulses φV1, φV3, and φV5 are read pulses for driving the read gate unit 12 when the third “H” level pulse reads the signal charge from the sensor unit 11. .

なお、3つのフィールドの繰返し単位を規定するべく、1相目(2相目)と3相目(4相目)のドライブパルスφV1(φV2),φV3(φV4)はほぼ位相が異なるだけであるが、最後の5相目(6相目)のドライブパルスφV5(φV6)は、L,M,Hの各レベルの関係が1相目〜4相目とは異なるものとしてある。なお、前記において括弧内は残りのドライブパルスφV2,φV4,φV6の対になるものを示し、それぞれは、“M”レベルおよび“L”レベルの2値を採るように設定される。   Note that the drive pulses φV1 (φV2) and φV3 (φV4) of the first phase (second phase) and the third phase (fourth phase) are substantially different in phase so as to define the repeating unit of the three fields. However, the drive pulse φV5 (φV6) of the final fifth phase (sixth phase) is different from the first to fourth phases in the relationship between the L, M, and H levels. In the above description, the parentheses indicate pairs of the remaining drive pulses φV2, φV4, and φV6, and each is set to take a binary value of “M” level and “L” level.

なお、フレーム読出動作モードのときには、図6に示すように、垂直転送ドライブパルスφV3の読出パルスは第1フィールドで発生され、垂直転送ドライブパルスφV1の読出パルスは第2フィールドで発生され、垂直転送ドライブパルスφV5の読出パルスは第3フィールドで発生される。また、ライン間引き動作モードのときには、第1,第2,第3フィールドともに垂直転送ドライブパルスφV1,φV3,φV5に読出パルスが立つ。   In the frame read operation mode, as shown in FIG. 6, the read pulse of vertical transfer drive pulse φV3 is generated in the first field, the read pulse of vertical transfer drive pulse φV1 is generated in the second field, and vertical transfer is performed. A read pulse of drive pulse φV5 is generated in the third field. In the line thinning-out operation mode, a read pulse is generated in the vertical transfer drive pulses φV1, φV3, and φV5 in the first, second, and third fields.

次に、3フィールド読出方式におけるフレーム読出動作時の信号電荷の読み出しおよび垂直転送の各動作について、図8および図9を参照して説明する。なお、図9において、右側から左側への方向を電荷転送方向とする。   Next, signal charge readout and vertical transfer operations during a frame readout operation in the three-field readout method will be described with reference to FIGS. In FIG. 9, the direction from the right side to the left side is the charge transfer direction.

本実施形態の駆動方法における特徴部分は、図8に示すように、垂直転送時におけるチャージパケットの1単位ごとに、垂直転送方向においてチャージパケットより前方にある転送チャネルをオンするのとほぼ同時に、チャージパケットの後端にある転送チャネルをオフする点にある。たとえば、今回の転送直前のチャージパケットの直ぐ前方にある(直前に位置する)転送チャネルの1つをオンするのとほぼ同時に、この転送直前のチャージパケットの後端に位置する1つの転送チャネル、すなわち最後端に位置する転送チャネルをオフする。以下具体的に説明する。 As shown in FIG. 8, the characteristic part of the driving method of the present embodiment is that, for each unit of charge packet in vertical transfer, almost simultaneously with turning on the transfer channel ahead of the charge packet in the vertical transfer direction, The transfer channel at the rear end of the charge packet is turned off. For example, one transfer channel located at the rear end of the charge packet immediately before the transfer, almost simultaneously with turning on one of the transfer channels immediately preceding (positioned immediately before) the charge packet immediately before the current transfer, That is, the transfer channel located at the end is turned off. This will be specifically described below.

各センサ部11からの信号電荷の読み出しに際し、第1フィールドでは、3相目の転送電極24−3に対して、図7に示す垂直転送ドライブパルスφV3を印加する。これにより、1相目の読出ゲート部12に対して読出パルスが与えられるため、垂直方向において2画素おきにセンサ部11から信号電荷が垂直CCD13に読み出される。   When reading the signal charges from each sensor unit 11, in the first field, the vertical transfer drive pulse φV3 shown in FIG. 7 is applied to the third-phase transfer electrode 24-3. As a result, a readout pulse is applied to the readout gate unit 12 of the first phase, so that signal charges are read out from the sensor unit 11 to the vertical CCD 13 every two pixels in the vertical direction.

この読み出された信号電荷は、垂直CCD13の転送動作により、水平ブランキング期間に1ラインずつ垂直転送される。このラインシフト期間に移行する直前の時点t0では、図8に示すように、1相目、2相目、3相目、および4相目の各垂直転送クロックに基づくドライブパルスφV1,φV2,φV3,φV4がともに“M”レベルである。このため、図9に示すように、1相目、2相目、3相目、および4相目の各転送電極24−1,24−2,24−3,24−4の下のポテンシャルが深くなって、チャージパケット(=転送パケット)の1単位が形成され、このパケットに各信号電荷Qsが蓄積されている。   The read signal charges are vertically transferred line by line in the horizontal blanking period by the transfer operation of the vertical CCD 13. At a time point t0 immediately before the transition to the line shift period, as shown in FIG. 8, drive pulses φV1, φV2, and φV3 based on the vertical transfer clocks of the first phase, the second phase, the third phase, and the fourth phase. , ΦV4 are both at the “M” level. For this reason, as shown in FIG. 9, the potentials under the transfer electrodes 24-1, 24-2, 24-3, and 24-4 of the first phase, the second phase, the third phase, and the fourth phase are Deeper, one unit of charge packet (= transfer packet) is formed, and each signal charge Qs is accumulated in this packet.

そして、ラインシフト動作が開始され、5相目の垂直転送ドライブパルスφV5が“L”レベルから“M”レベルに遷移すると(時点t1)、5相目の転送電極24−5の下のポテンシャルが深くなる。これにより、1相目、2相目、3相目、および4相目の転送電極24−1,24−2,24−3,24−4の下のパケットの信号電荷Qsが5相目の転送電極24−5の下まで移動可能になる。   When the line shift operation is started and the fifth-phase vertical transfer drive pulse φV5 transitions from the “L” level to the “M” level (time point t1), the potential below the fifth-phase transfer electrode 24-5 is increased. Deepen. As a result, the signal charge Qs of the packet below the first-phase, second-phase, third-phase, and fourth-phase transfer electrodes 24-1, 24-2, 24-3, 24-4 is changed to the fifth phase. It becomes possible to move under the transfer electrode 24-5.

ここで、本実施形態特有の駆動制御方法として、このt0の期間からt1の期間への移行時に、転送方向の前方の転送チャネルを形成するドライブパルスφV5を“L”→“M”(タイミング信号生成部40の出力としては“L”→“H”;以下同様)へ変化させる(垂直レジスタのポテンシャルは深くなり、蓄積状態となる)と同時に、転送方向の後方の転送チャネルを形成するドライブパルスφV1を“M”→“L”(タイミング信号生成部40の出力としては“H”→“L”;以下同様)へと変化(垂直レジスタのポテンシャルは浅くなり、次の転送チャネルへの転送状態となる)させる。   Here, as a drive control method peculiar to the present embodiment, at the time of transition from the period t0 to the period t1, the drive pulse φV5 that forms the forward transfer channel in the transfer direction is changed from “L” to “M” (timing signal). The output of the generator 40 is changed from “L” to “H” (the same applies hereinafter) (at the same time the potential of the vertical register becomes deep and becomes an accumulation state), and at the same time, a drive pulse that forms a transfer channel behind in the transfer direction φV1 is changed from “M” to “L” (the output of the timing signal generation unit 40 is “H” → “L”; the same applies hereinafter) (the potential of the vertical register becomes shallower and the transfer state to the next transfer channel is changed) ).

これにより、t0時点では転送電極24−1,24−2,24−3,24−4の下に形成されていたパケットの信号電荷Qsが、t1時点では転送電極24−2,24−3,24−4,24−5の下に形成されるパケットに転送される。   As a result, the signal charge Qs of the packet formed under the transfer electrodes 24-1, 24-2, 24-3, and 24-4 at the time point t0 is changed to the transfer electrodes 24-2, 24-3, and It is transferred to a packet formed under 24-4 and 24-5.

続いて、6相目の垂直転送ドライブパルスφV6が“L”レベルから“M”レベルに遷移すると(時点t2)、6相目の転送電極24−6の下のポテンシャルが深くなる。これにより、2相目、3相目、4相目、および5相目の各転送電極24−2,24−3,24−4,24−5の下のパケットの信号電荷Qsが6相目の転送電極24−6の下まで移動可能になる。   Subsequently, when the sixth-phase vertical transfer drive pulse φV6 transitions from the “L” level to the “M” level (time point t2), the potential below the sixth-phase transfer electrode 24-6 becomes deeper. As a result, the signal charges Qs of the packets under the transfer electrodes 24-2, 24-3, 24-4, and 24-5 of the second phase, the third phase, the fourth phase, and the fifth phase are changed to the sixth phase. It becomes possible to move to below the transfer electrode 24-6.

ここで、本実施形態特有の駆動制御方法として、このt1の期間からt2の期間への移行時に、転送方向の前方の転送チャネルを形成するドライブパルスφV6を“L”→“M”へ変化させるとほぼ同時に、転送方向の後方の転送チャネルを形成するドライブパルスφV2を“M”→“L”へと変化させる。   Here, as a drive control method peculiar to the present embodiment, the drive pulse φV6 that forms the forward transfer channel in the transfer direction is changed from “L” to “M” at the transition from the period t1 to the period t2. At substantially the same time, the drive pulse φV2 forming the rear transfer channel in the transfer direction is changed from “M” to “L”.

これにより、t1時点では転送電極24−2,24−3,24−4,24−5の下に形成されていたパケットの信号電荷Qsが、t2時点では転送電極24−3,24−4,24−5,24−6の下に形成されるパケットに転送される。 As a result, the signal charge Qs of the packet formed under the transfer electrodes 24-2, 24-3, 24-4, and 24-5 at the time t1 becomes the transfer electrodes 24-3, 24-4, and 24-5 at the time t2. It is transferred to the packet formed below 24-5 and 24-6.

以下同様の動作を繰り返す。すなわち、転送方向の前方の転送チャネルである1相目の垂直転送ドライブパルスφV1が“L”レベルから“M”レベルに遷移するときには(時点t3)、その変化とほぼ同時に、転送方向の後方の転送チャネルを形成するドライブパルスφV3を“M”→“L”へと変化させることで、t2時点では転送電極24−3,24−4,24−5,24−6の下に形成されていたパケットの信号電荷Qsが、t3時点では転送電極24−4,24−5,24−6,24−1の下に形成されるパケットに転送される。   The same operation is repeated thereafter. That is, when the vertical transfer drive pulse φV1 of the first phase, which is the forward transfer channel in the transfer direction, transitions from the “L” level to the “M” level (time point t3), almost simultaneously with the change, By changing the drive pulse φV3 forming the transfer channel from “M” to “L”, it was formed below the transfer electrodes 24-3, 24-4, 24-5, and 24-6 at the time t2. The signal charge Qs of the packet is transferred to the packet formed under the transfer electrodes 24-4, 24-5, 24-6, 24-1 at the time point t3.

また、転送方向の前方の転送チャネルである2相目の垂直転送ドライブパルスφV2が“L”レベルから“M”レベルに遷移するときには(時点t4)、その変化とほぼ同時に、転送方向の後方の転送チャネルを形成するドライブパルスφV4を“M”→“L”へと変化させることで、t3時点では転送電極24−4,24−5,24−6,24−1の下に形成されていたパケットの信号電荷Qsが、t4時点では転送電極24−5,24−6,24−1,24−2の下に形成されるパケットに転送される。   When the vertical transfer drive pulse φV2 of the second phase, which is the forward transfer channel in the transfer direction, transitions from the “L” level to the “M” level (time point t4), almost simultaneously with the change, By changing the drive pulse φV4 forming the transfer channel from “M” to “L”, it was formed below the transfer electrodes 24-4, 24-5, 24-6 and 24-1 at the time t3. The signal charge Qs of the packet is transferred to the packet formed below the transfer electrodes 24-5, 24-6, 24-1, 24-2.

また、転送方向の前方の転送チャネルである3相目の垂直転送ドライブパルスφV3が“L”レベルから“M”レベルに遷移するときには(時点t5)、その変化とほぼ同時に、転送方向の後方の転送チャネルを形成するドライブパルスφV5を“M”→“L”へと変化させることで、t4時点では転送電極24−5,24−6,24−1,24−2の下に形成されていたパケットの信号電荷Qsが、t5時点では転送電極24−6,24−1,24−2,24−3の下に形成されるパケットに転送される。   When the third-phase vertical transfer drive pulse φV3, which is the forward transfer channel in the transfer direction, transits from the “L” level to the “M” level (time point t5), almost simultaneously with the change, By changing the drive pulse φV5 forming the transfer channel from “M” to “L”, it was formed below the transfer electrodes 24-5, 24-6, 24-1, 24-2 at time t4. The signal charge Qs of the packet is transferred to the packet formed under the transfer electrodes 24-6, 24-1, 24-2, 24-3 at time t5.

また、転送方向の前方の転送チャネルである4相目の垂直転送ドライブパルスφV4が“L”レベルから“M”レベルに遷移するときには(時点t6)、その変化とほぼ同時に、転送方向の後方の転送チャネルを形成するドライブパルスφV6を“M”→“L”へと変化させることで、t5時点では転送電極24−6,24−1,24−2,24−3の下に形成されていたパケットの信号電荷Qsが、t6時点では転送電極24−1,24−2,24−3,24−4の下に形成されるパケットに転送される。   When the fourth-phase vertical transfer drive pulse φV4, which is the forward transfer channel in the transfer direction, transitions from the “L” level to the “M” level (time point t6), almost simultaneously with the change, By changing the drive pulse φV6 forming the transfer channel from “M” to “L”, it was formed below the transfer electrodes 24-6, 24-1, 24-2, 24-3 at the time t5. The signal charge Qs of the packet is transferred to the packet formed under the transfer electrodes 24-1, 24-2, 24-3, and 24-4 at time t6.

以上のラインシフト期間における一連の垂直転送動作により、センサ部11の各々から読み出され、かつ1相目〜6相目の転送電極24−1〜24−6の下のパケットに蓄積された信号電荷Qsが、1ラインだけシフトされて次の1相目〜6相目の転送電極24−1〜24−6の下のパケットに順に蓄積される。   Through a series of vertical transfer operations in the above line shift period, signals read from each of the sensor units 11 and accumulated in packets below the first to sixth phase transfer electrodes 24-1 to 24-6. The electric charge Qs is shifted by one line and is sequentially stored in packets below the transfer electrodes 24-1 to 24-6 of the next first to sixth phases.

このとき、撮像エリア14の最下端の1ライン分の信号電荷は水平CCD15に転送される。そして、水平CCD15に移された1ライン分の信号電荷は、水平ブランキング期間後の水平走査期間において、水平CCD15の転送駆動によって順次水平方向に転送される。   At this time, the signal charge for one line at the lowermost end of the imaging area 14 is transferred to the horizontal CCD 15. The signal charges for one line transferred to the horizontal CCD 15 are sequentially transferred in the horizontal direction by the transfer drive of the horizontal CCD 15 in the horizontal scanning period after the horizontal blanking period.

なお、上述した動作説明では、第1フィールドの場合について説明したが、第2(第3)フィールドの場合は、1相目(5相目)の転送電極24−1(24−5)に対して、図7に示す垂直転送ドライブパルスφV1(φV5)を印加することで、1相目(5相目)の読出ゲート部12に対して読出パルスが与えられ、垂直方向において1画素おきに、第1フィールドの場合とは異なるセンサ部11から信号電荷が垂直CCD13に読み出される。そして、以降の垂直転送動作は第1フィールドの場合と同様にして行なわれる。   In the above description of the operation, the case of the first field has been described. However, in the case of the second (third) field, the transfer electrode 24-1 (24-5) of the first phase (fifth phase) is used. By applying the vertical transfer drive pulse φV1 (φV5) shown in FIG. 7, a read pulse is given to the read gate section 12 of the first phase (fifth phase), and every other pixel in the vertical direction, Signal charges are read out to the vertical CCD 13 from a sensor unit 11 different from that in the first field. Subsequent vertical transfer operations are performed in the same manner as in the first field.

このように、垂直転送時におけるチャージパケット単位ごとに、転送方向の前方の転送チャネルをオンするのとほぼ同時に、後方の転送チャネルをオフするようにすれば、垂直転送周期は、図27のt0〜t12に対して、図8のようにt0〜t6へと削減することができる。また、垂直転送クロックのオーバーラップ期間は、図27に示す従前の“2/3x”から、図8に示す“4/3x”へと長く(2倍に)することが可能になる。これにより、垂直転送クロックの伝播遅延に、その分だけの余裕が生まれる。   As described above, when the forward transfer channel in the transfer direction is turned on at the same time as the forward transfer channel is turned on for each charge packet unit in the vertical transfer, the vertical transfer period is t0 in FIG. Can be reduced to t0 to t6 as shown in FIG. Also, the overlap period of the vertical transfer clock can be increased (doubled) from the previous “2 / 3x” shown in FIG. 27 to “4 / 3x” shown in FIG. As a result, there is a margin for the propagation delay of the vertical transfer clock.

したがって、本実施形態のような転送タイミングとすることで、V1〜V6の6相駆動の3フィールド読出方式においても、垂直転送クロックに伝播遅延(ここでは物理的に同じ時間軸で考える)が生じても、それが問題となることを防止することができ、撮像エリア14における、ドライブパルスの入力端子から遠い位置であるデバイス中央部や入力端の反対側でも、転送効率の低下という問題を回避することができる。つまり、1単位の垂直転送周期で見た場合(つまり相対的な時間軸で考えると)、所定の波形の垂直転送パルスがタイミング信号生成部40からドライバ42を介してCCD固体撮像素子10の転送電極に印加されたとき、その転送電極を駆動するドライブパルスの波形が、撮像エリア14の中央部や入力端の反対側においても、図24のように鈍ることが無くなり、垂直CCD13の転送効率が改善されることを意味している。   Therefore, by adopting the transfer timing as in the present embodiment, a propagation delay (in this case, physically considered on the same time axis) occurs in the vertical transfer clock even in the three-field read method of the six-phase driving of V1 to V6. However, it can be prevented that it becomes a problem, and the problem of a decrease in transfer efficiency is avoided even in the center of the device that is far from the input terminal of the drive pulse in the imaging area 14 or on the opposite side of the input end. can do. That is, when viewed in one unit of vertical transfer cycle (that is, in terms of a relative time axis), a vertical transfer pulse having a predetermined waveform is transferred from the timing signal generator 40 to the CCD solid-state imaging device 10 via the driver 42. When applied to the electrode, the waveform of the drive pulse that drives the transfer electrode does not become dull as shown in FIG. 24 even at the center of the imaging area 14 or on the side opposite to the input end, and the transfer efficiency of the vertical CCD 13 is improved. It means that it will be improved.

たとえば、従前の駆動タイミングでは、各クロックのオーバーラップ期間が短く“2/3x”になってしまう。ここで、垂直CCD13の各転送電極24−1〜24−6には、撮像エリア14の片側もしくは両側から垂直転送ドライブパルスφV1〜φV6が伝送されることから、撮像エリア14の中央部分では配線抵抗によって垂直転送ドライブパルスφV1〜φV6の振幅が低下したり、容量成分との関係で生じる伝搬遅延によって垂直転送ドライブパルスφV1〜φV6の波形が図24のように鈍ってしまい、垂直CCD13の取扱い電荷量が減少したり、転送効率が劣化してしまうことになる。   For example, at the conventional drive timing, the overlap period of each clock is short and becomes “2 / 3x”. Here, since the vertical transfer drive pulses φV1 to φV6 are transmitted from one side or both sides of the imaging area 14 to the transfer electrodes 24-1 to 24-6 of the vertical CCD 13, the wiring resistance in the central portion of the imaging area 14 is obtained. As a result, the amplitude of the vertical transfer drive pulses φV1 to φV6 decreases, or the waveform of the vertical transfer drive pulses φV1 to φV6 becomes dull as shown in FIG. Decrease or transfer efficiency deteriorates.

これに対して、本実施形態のように、チャージパケット単位ごとに、転送方向の前方転送チャネルをオンするとともに後方転送チャネルをオフすることにより、両クロックのオーバーラップ期間が従前の駆動タイミングの場合(“2/3x”)の2倍の“4/3x”となる。特許文献1などにも述べたように、この垂直転送クロックのオーバーラップ期間が長い方が、信号電荷の転送にとって有利であり、本実施形態の駆動タイミングの方が、従前の駆動タイミングの場合よりも転送効率を改善できることとなる。   On the other hand, as in this embodiment, when the forward transfer channel in the transfer direction is turned on and the backward transfer channel is turned off for each charge packet unit, the overlap period of both clocks is the previous drive timing. It becomes "4 / 3x" which is twice ("2 / 3x"). As described in Patent Document 1 and the like, a longer overlap period of the vertical transfer clock is advantageous for signal charge transfer, and the drive timing of the present embodiment is more than the case of the previous drive timing. Transfer efficiency can be improved.

また、垂直レジスタの取扱い電荷量については、前述のように、垂直レジスタのオン転送チャネル数が多く、3フィールド読出方式/フレーム読出方式の動作では、6つの垂直転送電極を1単位とした転送1サイクル当たりにおける、垂直転送時のチャージパケットサイズは、6つの垂直転送電極中の4つの垂直転送電極分だけ確保でき、有利である。したがって、3フィールド読出方式/フレーム読出方式の動作における本実施形態の垂直転送タイミングによっても、セルサイズを縮小しても垂直レジスタの取扱い電荷量を確保できるので、高解像度化(多画素化)や小型化に有利となる。   Regarding the amount of charge handled by the vertical register, as described above, the number of on-transfer channels of the vertical register is large, and in the operation of the three-field reading method / frame reading method, transfer 1 with six vertical transfer electrodes as one unit. The charge packet size at the time of vertical transfer per cycle is advantageous because it can secure only four vertical transfer electrodes among the six vertical transfer electrodes. Accordingly, even with the vertical transfer timing of the present embodiment in the operation of the three-field readout method / frame readout method, the amount of charge handled by the vertical register can be secured even if the cell size is reduced. This is advantageous for downsizing.

なお、上記のように“垂直転送方向の前方転送チャネルをオンするのとほぼ同時に、後方転送チャネルをオフする”という垂直転送時の駆動方法は、上記説明のようにフレーム読出方式に適用することに限らず、ライン間引き動作時にも適用可能であることは、容易に理解されよう。   Note that, as described above, the driving method at the time of vertical transfer of “turning off the rear transfer channel almost simultaneously with turning on the front transfer channel in the vertical transfer direction” is applied to the frame reading method as described above. It will be easily understood that the present invention can be applied to the line thinning operation.

すなわち、3フィールド読出方式の場合には、垂直転送ドライブパルスφV1,φV3,φV5は、先述したように、その3値目の“H”レベルのパルスがセンサ部11から信号電荷を読み出すときに読出ゲート部12を駆動する読出パルスとなる。そして、フレーム読出方式の際には、垂直転送ドライブパルスφV1,φV3,φV5における読出パルスの立つフィールドが順次切り替るのに対して、ライン間引き方式のときには、2フィールド読出方式の図21と同様にして、第1、第2、および第3フィールドをそれぞれ2系統に分け、その一方の系統の第1、第2、および第3フィールドともに垂直転送ドライブパルスφV1,φV3,φV5に読出パルスが立ち、他方の系統の第1、第2、および第3フィールドには読出パルスが立たないようにする。   That is, in the case of the three-field readout method, the vertical transfer drive pulses φV1, φV3, and φV5 are read when the third “H” level pulse reads the signal charge from the sensor unit 11 as described above. This is a read pulse for driving the gate unit 12. In the frame reading method, the fields where the reading pulses are set in the vertical transfer drive pulses φV1, φV3, and φV5 are sequentially switched, whereas in the line thinning method, the two-field reading method is the same as in FIG. The first, second, and third fields are divided into two systems, and a read pulse is generated in the vertical transfer drive pulses φV1, φV3, and φV5 in the first, second, and third fields of one system, A read pulse is prevented from standing in the first, second, and third fields of the other system.

さらに、ライン間引き方式時には、信号電荷Qsを含むパケットの後方に存在する信号電荷を含まない空パケットを水平レジスタ内で混合し無信号の期間を除去するため、水平ブランキング期間内に所定ライン数分の垂直転送を行なうが、基本的な垂直転送自体は、上述したフレーム読出方式の場合と同様でよい。ここでは、本実施形態特有の駆動タイミングをライン間引き動作に適用した事例は図示を割愛する。   Further, in the line thinning method, empty packets that do not include signal charges existing behind the packet including the signal charge Qs are mixed in the horizontal register and the no-signal period is removed. However, the basic vertical transfer itself may be the same as that in the frame reading method described above. Here, an example in which the drive timing peculiar to the present embodiment is applied to the line thinning operation is omitted from the illustration.

ライン間引き動作に上記実施形態の駆動方法を適用すれば、固体撮像素子の駆動系のタイミングを従前と同様のようにして変更するのみでライン間引き動作、すなわち出力する撮像信号のライン数を減らしてより高速の撮像信号を得る動作を行なうことにより、データレートを高速にせずに、より高速の撮像信号たとえばNTSC方式に対応した出力信号を得る動作モードを実現できる。このような高速読出動作を、水平駆動周波数を高めるという手法に依らず実現できるので、水平レジスタの転送効率の劣化や水平レジスタの消費電力の増加などの他の問題点を招くこともない。しかもその際に、フレーム読出方式における上記実施形態と同様の垂直駆動タイミングを適用することで、高速な撮像信号を得ることができるとともに転送効率を改善することもできる。これにより、通常のテレビジョンモニタに撮像画像を表示する際や、自動焦点制御、自動アイリス制御、あるいは自動ホワイトバランス制御などの自動制御に際しても、高速な撮像信号を得ることで、スムーズな動画表示や、的確な自動制御を実現することができる。   If the driving method of the above embodiment is applied to the line thinning operation, the line thinning operation, that is, the number of lines of the imaging signal to be output can be reduced only by changing the timing of the driving system of the solid-state imaging device in the same manner as before. By performing an operation for obtaining a higher-speed imaging signal, it is possible to realize an operation mode for obtaining a higher-speed imaging signal, for example, an output signal corresponding to the NTSC system, without increasing the data rate. Since such a high-speed reading operation can be realized without using a method of increasing the horizontal drive frequency, other problems such as deterioration in transfer efficiency of the horizontal register and increase in power consumption of the horizontal register are not caused. In addition, by applying the same vertical drive timing as in the above-described embodiment in the frame readout method at that time, it is possible to obtain a high-speed imaging signal and improve transfer efficiency. This enables smooth video display by obtaining high-speed imaging signals when displaying captured images on a normal television monitor, or when performing automatic control such as automatic focus control, automatic iris control, or automatic white balance control. In addition, accurate automatic control can be realized.

このように、上記実施形態のような“垂直転送方向の前方転送チャネルをオンするのとほぼ同時に、後方転送チャネルをオフする”という垂直転送時の駆動方法は、フレーム読出方式に限らずライン間引き動作にも同様に適用可能なものであり、汎用性のある駆動方式となっている。   As described above, the driving method at the time of vertical transfer such as “turning the rear transfer channel off at almost the same time as turning on the front transfer channel in the vertical transfer direction” as in the above embodiment is not limited to the frame readout method, and line thinning is performed. It can be applied to the operation as well, and has a versatile drive system.

<4フィールド読出方式>
次に、タイミング信号生成部40による駆動制御の元での4フィールド読出方式について、説明する。
<4-field readout method>
Next, a four-field reading method under the drive control by the timing signal generator 40 will be described.

図10、図11、図12、および図13は、4フィールド読出方式の動作を説明する図である。ここで、図10は、その概要を示し、図11は、垂直レートの各垂直転送ドライブパルスφV1〜φV8のタイミングチャートである。また図12および図13は、4フィールド読出方式におけるフレーム読出方式の動作モードを説明する垂直転送ドライブパルスφV1〜φV8のタイミングチャートおよび電荷転送状態を示す図である。各図の示し方は、3フィールド読出方式の場合と同様である。   10, FIG. 11, FIG. 12, and FIG. 13 are diagrams for explaining the operation of the four-field reading method. Here, FIG. 10 shows the outline, and FIG. 11 is a timing chart of the vertical transfer drive pulses φV1 to φV8 at the vertical rate. FIGS. 12 and 13 are timing charts and charge transfer states of vertical transfer drive pulses φV1 to φV8 for explaining an operation mode of the frame reading method in the four-field reading method. Each figure is shown in the same manner as in the three-field reading method.

3フィールド読出方式の場合との比較で分かるように、1つのフィールドでは4画素中の1画素しか読み出しをしないため、4画素(V1〜V8)に対して、垂直CCDのパケットを構成すればよい。つまり、垂直方向において3画素おきにセンサ部11から信号電荷が垂直CCD13に読み出される。このため、垂直CCDのオン転送チャネル数は、4フィールド読出方式(フレーム読出方式)時には6転送チャネルとすることができ、3フィールド読出方式(フレーム読出方式)時よりもさらに垂直CCDの取扱い電荷量を増加させることが可能となる。   As can be seen from the comparison with the case of the three-field readout method, only one of the four pixels is read out in one field, so that a vertical CCD packet may be configured for four pixels (V1 to V8). . That is, signal charges are read from the sensor unit 11 to the vertical CCD 13 every three pixels in the vertical direction. Therefore, the number of on-transfer channels of the vertical CCD can be 6 transfer channels in the 4-field readout system (frame readout system), and the amount of charge handled by the vertical CCD is further increased than in the 3-field readout system (frame readout system). Can be increased.

ここで、図11に示すように、垂直CCD13において、1相目と3相目と5相目と7相目の転送電極24は、読出ゲート部12の電極を兼ねている。このことから、8相の垂直転送ドライブパルスφV1〜φV8のうち、1相目、3相目、5相目、および7相目の各転送クロックV1,V3,V5,V7に基づく各ドライブパルスφV1,φV3,φV5,φV7が低レベル(以下“L”レベルと称す)、中間レベル(以下“M”レベルと称す)、および高レベル(以下“H”レベルと称す)の3値を採るように設定されており、その3値目の“H”レベルのドライブパルスが読出パルスXSGに対応した読出ゲート部12のドライブパルスとなる。   Here, as shown in FIG. 11, in the vertical CCD 13, the first-phase, third-phase, fifth-phase, and seventh-phase transfer electrodes 24 also serve as the electrodes of the read gate unit 12. Therefore, among the 8-phase vertical transfer drive pulses φV1 to φV8, the drive pulses φV1 based on the transfer clocks V1, V3, V5, and V7 of the first phase, the third phase, the fifth phase, and the seventh phase. , ΦV3, φV5, and φV7 take three values: a low level (hereinafter referred to as “L” level), an intermediate level (hereinafter referred to as “M” level), and a high level (hereinafter referred to as “H” level). The third “H” level drive pulse that has been set becomes the drive pulse of the read gate section 12 corresponding to the read pulse XSG.

なお、4つのフィールドの繰返し単位を規定するべく、1相目と3相目と5相目のドライブパルスφV1,φV3,φV5はほぼ位相が異なるだけであるが、最後の7相目のドライブパルスφV7は、L,M,Hの各レベルの関係が1相目、3相目、および5相目とは異なるものとしてある。対になる残りのドライブパルスφV2,φV4,φV6,φV8は、“M”レベルおよび“L”レベルの2値を採るように設定される。   Note that the drive pulses φV1, φV3, and φV5 of the first, third, and fifth phases are substantially different in phase to define the repetition unit of the four fields, but the last seven-phase drive pulse In φV7, the relationship between each level of L, M, and H is different from that of the first phase, the third phase, and the fifth phase. The remaining drive pulses φV2, φV4, φV6, and φV8 to be paired are set to take two values of “M” level and “L” level.

このように、垂直転送用のドライブパルスφV1,φV3,φV5,φV7は、その3値目の“H”レベルのパルスがセンサ部11から信号電荷を読み出すときに読出ゲート部12を駆動する読出パルスとなる。なお、図10に示すように、フレーム読出動作モードのときには、垂直転送ドライブパルスφV5の読出パルスは第1フィールドで発生され、垂直転送ドライブパルスφV3の読出パルスは第2フィールドで発生され、垂直転送ドライブパルスφV1の読出パルスは第3フィールドで発生され、垂直転送ドライブパルスφV7の読出パルスは第4フィールドで発生される。また、ライン間引き動作モードのときには、第1〜第4の各フィールドともに垂直転送ドライブパルスφV1,φV3,φV5,φV7に読出パルスが立つ。   As described above, the vertical transfer drive pulses φV1, φV3, φV5, and φV7 are read pulses that drive the read gate unit 12 when the third-level “H” level pulse reads the signal charge from the sensor unit 11. It becomes. As shown in FIG. 10, in the frame read operation mode, the read pulse of vertical transfer drive pulse φV5 is generated in the first field, the read pulse of vertical transfer drive pulse φV3 is generated in the second field, and vertical transfer is performed. A read pulse of drive pulse φV1 is generated in the third field, and a read pulse of vertical transfer drive pulse φV7 is generated in the fourth field. In the line thinning-out operation mode, a read pulse is generated in the vertical transfer drive pulses φV1, φV3, φV5, and φV7 in each of the first to fourth fields.

次に、4フィールド読出方式におけるフレーム読出動作時の信号電荷の読み出しおよび垂直転送の各動作について、図12および図13を参照して説明する。なお、図13において、右側から左側への方向を電荷転送方向とする。   Next, signal charge readout and vertical transfer operations during a frame readout operation in the four-field readout method will be described with reference to FIGS. In FIG. 13, the direction from the right side to the left side is the charge transfer direction.

4フィールド読出方式においても、図12に示すように、垂直転送時におけるチャージパケットの1単位ごとに、転送方向の前方の転送チャネルをオンするのとほぼ同時に、後方の転送チャネルをオフする点に、本実施形態の駆動方法における特徴部分がある。以下具体的に説明する。   Also in the 4-field readout method, as shown in FIG. 12, the backward transfer channel is turned off almost simultaneously with the forward transfer channel in the transfer direction being turned on for each unit of the charge packet in the vertical transfer. There is a characteristic part in the driving method of the present embodiment. This will be specifically described below.

各センサ部11からの信号電荷の読み出しに際し、第1フィールドでは、5相目の転送電極24−5に対して、図11に示す垂直転送ドライブパルスφV5を印加する。これにより、5相目の読出ゲート部12に対して読出パルスが与えられるため、垂直方向において3画素おきにセンサ部11から信号電荷が垂直CCD13に読み出される。   When reading the signal charges from each sensor unit 11, in the first field, the vertical transfer drive pulse φV5 shown in FIG. 11 is applied to the transfer electrode 24-5 of the fifth phase. As a result, a readout pulse is applied to the readout gate section 12 of the fifth phase, so that signal charges are read from the sensor section 11 to the vertical CCD 13 every three pixels in the vertical direction.

この読み出された信号電荷は、垂直CCD13の転送動作により、水平ブランキング期間に1ラインずつ垂直転送される。このラインシフト期間に移行する直前の時点t0では、図12に示すように、1相目〜6相目の各垂直転送パルスに基づくドライブパルスφV1〜φV6がともに“M”レベルである。このため、図13に示すように、1相目〜6相目の各転送電極24−1〜24−6の下のポテンシャルが深くなって、チャージパケット(=転送パケット)の1単位が形成され、このパケットに各信号電荷Qsが蓄積されている。   The read signal charges are vertically transferred line by line in the horizontal blanking period by the transfer operation of the vertical CCD 13. At a time point t0 immediately before the shift to the line shift period, as shown in FIG. 12, the drive pulses φV1 to φV6 based on the vertical transfer pulses of the first phase to the sixth phase are all at the “M” level. For this reason, as shown in FIG. 13, the potential below the transfer electrodes 24-1 to 24-6 of the first phase to the sixth phase is deepened, and one unit of charge packet (= transfer packet) is formed. Each signal charge Qs is accumulated in this packet.

そして、ラインシフト動作が開始され、7相目の垂直転送ドライブパルスφV7が“L”レベルから“M”レベルに遷移すると(時点t1)、7相目の転送電極24−7の下のポテンシャルが深くなる。これにより、1相目〜6相目の転送電極24−1〜24−6の下のパケットの信号電荷Qsが7相目の転送電極24−7の下まで移動可能になる。   When the line shift operation is started and the seventh-phase vertical transfer drive pulse φV7 transitions from the “L” level to the “M” level (time point t1), the potential below the seventh-phase transfer electrode 24-7 is increased. Deepen. As a result, the signal charge Qs of the packet below the first-phase to sixth-phase transfer electrodes 24-1 to 24-6 can move to below the seventh-phase transfer electrode 24-7.

ここで、本実施形態特有の駆動制御方法として、このt0の期間からt1の期間への移行時に、転送方向の前方の転送チャネルを形成するドライブパルスφV7を“L”→“M”(タイミング信号生成部40の出力としては“L”→“H”;以下同様)へ変化させる(垂直レジスタのポテンシャルは深くなり、蓄積状態となる)と同時に、転送方向の後方の転送チャネルを形成するドライブパルスφV1を“M”→“L”(タイミング信号生成部40の出力としては“H”→“L”;以下同様)へと変化(垂直レジスタのポテンシャルは浅くなり、次の転送チャネルへの転送状態となる)させる。   Here, as a drive control method peculiar to the present embodiment, at the time of transition from the period t0 to the period t1, the drive pulse φV7 that forms the forward transfer channel in the transfer direction is changed from “L” to “M” (timing signal). The output of the generator 40 is changed from “L” to “H” (the same applies hereinafter) (at the same time the potential of the vertical register becomes deep and becomes an accumulation state), and at the same time, a drive pulse that forms a transfer channel behind in the transfer direction φV1 is changed from “M” to “L” (the output of the timing signal generation unit 40 is “H” → “L”; the same applies hereinafter) (the potential of the vertical register becomes shallower and the transfer state to the next transfer channel is changed) ).

これにより、t0時点では転送電極24−1〜24−6の下に形成されていたパケットの信号電荷Qsが、t1時点では転送電極24−2〜24−7の下に形成されるパケットに転送される。このように、転送動作中のチャージパケットサイズは最初のパケットサイズとほぼ一致している。   Thereby, the signal charge Qs of the packet formed under the transfer electrodes 24-1 to 24-6 at time t0 is transferred to the packet formed under the transfer electrodes 24-2 to 24-7 at time t1. Is done. As described above, the charge packet size during the transfer operation substantially matches the initial packet size.

以下、3フィールド読出方式の場合もそうであったように、同様にt0→t1時と同様の動作を繰り返す。これにより、t1時点で転送電極24−2〜24−7の下に形成される転送チャネルに蓄積されていた信号電荷は、t1→t2時には転送電極24−3〜24−8の下へ、t2→t3時には転送電極24−4〜24−1の下へ、t3→t4時には転送電極24−5〜24−2の下へ、t4→t5時には転送電極24−6〜24−3の下へ、t5→t6時には転送電極24−7〜24−4の下へ、t6→t7時には転送電極24−8〜24−5の下へ、t7→t8時には転送電極24−1〜24−6の下へと、順次転送されていく。   Hereinafter, as in the case of the three-field reading method, the same operation as at t0 → t1 is repeated. As a result, the signal charges accumulated in the transfer channel formed below the transfer electrodes 24-2 to 24-7 at the time point t1 are transferred below the transfer electrodes 24-3 to 24-8 from t1 to t2. → At t3, below transfer electrodes 24-4 to 24-1, at t3 → t4, below transfer electrodes 24-5 to 24-2, and at t4 → t5, below transfer electrodes 24-6 to 24-3, From t5 to t6, it is below the transfer electrodes 24-7 to 24-4. From t6 to t7, it is below the transfer electrodes 24-8 to 24-5. From t7 to t8, it is below the transfer electrodes 24-1 to 24-6. Then, it is transferred sequentially.

以上のラインシフト期間における一連の垂直転送動作により、センサ部11の各々から読み出され、かつ1相目〜8相目の転送電極24−1〜24−8の下のパケットに蓄積された信号電荷Qsが、1ラインだけシフトされて次の1相目〜8相目の転送電極24−1〜24−8の下のパケットに順に蓄積される。また、撮像エリア14の最下端の1ライン分の信号電荷は水平CCD15に転送される。そして、水平CCD15に移された1ライン分の信号電荷は、水平ブランキング期間後の水平走査期間において、水平CCD15の転送駆動によって順次水平方向に転送される。   Through a series of vertical transfer operations in the above line shift period, signals read from each of the sensor units 11 and accumulated in packets below the first to eighth phase transfer electrodes 24-1 to 24-8. The electric charge Qs is shifted by one line and is sequentially stored in packets below the transfer electrodes 24-1 to 24-8 of the next first to eighth phases. The signal charge for one line at the lowermost end of the imaging area 14 is transferred to the horizontal CCD 15. The signal charges for one line transferred to the horizontal CCD 15 are sequentially transferred in the horizontal direction by the transfer drive of the horizontal CCD 15 in the horizontal scanning period after the horizontal blanking period.

なお、上述した動作説明では、第1フィールドの場合について説明したが、第2(第3、第4)フィールドの場合は、3相目(1相目,7相目)の転送電極24−3(24−1,24−7)に対して、図11に示す垂直転送ドライブパルスφV3(φV1,φV7)を印加することで、3相目(1相目,7相目)の読出ゲート部12に対して読出パルスが与えられ、垂直方向において1画素おきに、第1フィールドの場合とは異なるセンサ部11から信号電荷が垂直CCD13に読み出される。そして、以降の垂直転送動作は第1フィールドの場合と同様にして行なわれる。   In the above description of the operation, the case of the first field has been described. However, in the case of the second (third, fourth) field, the third-phase (first-phase, seventh-phase) transfer electrode 24-3. By applying the vertical transfer drive pulse φV3 (φV1, φV7) shown in FIG. 11 to (24-1, 24-7), the read gate section 12 of the third phase (first phase, seventh phase) is applied. Is read out, and signal charges are read out from the sensor unit 11 different from that in the first field to the vertical CCD 13 every other pixel in the vertical direction. Subsequent vertical transfer operations are performed in the same manner as in the first field.

このように、4フィールド読出方式の場合にも、垂直転送時におけるチャージパケット単位ごとに、転送方向の前方の転送チャネルをオンするのとほぼ同時に、後方の転送チャネルをオフするようにすれば、垂直転送周期は、図12のようにt0〜t8となり、また、垂直転送クロックのオーバーラップ期間は、図12に示すように、x(=4/4x)とすることができる。ここで、図示を割愛するが、従前の8相駆動の転送タイミングでは、t0〜t16の周期が必要であって、垂直転送クロックのオーバーラップ期間は、“1/4x”となるものである。よって、本実施形態のような転送タイミングとすることで、垂直転送クロックのオーバーラップ期間を従来よりも長くすることが可能になり、垂直転送クロックの伝播遅延に、その分だけの余裕が生まれる。   As described above, even in the case of the 4-field readout method, if the forward transfer channel in the transfer direction is turned on almost simultaneously with the turn-on of the forward transfer channel for each charge packet unit in the vertical transfer, The vertical transfer period is t0 to t8 as shown in FIG. 12, and the overlap period of the vertical transfer clock can be x (= 4 / 4x) as shown in FIG. Here, although not shown in the figure, at the transfer timing of the conventional 8-phase drive, the period from t0 to t16 is necessary, and the overlap period of the vertical transfer clock is “1 / 4x”. Therefore, by adopting the transfer timing as in this embodiment, it is possible to make the overlap period of the vertical transfer clock longer than that in the conventional case, and a margin is provided for the propagation delay of the vertical transfer clock.

したがって、垂直転送時におけるチャージパケット単位ごとに、転送方向の前方転送チャネルをオンするのとほぼ同時に後方転送チャネルをオフするような転送タイミングとすることで、V1〜V8の8相駆動の4フィールド読出方式においても、垂直転送クロックに伝播遅延が生じ難くなり、転送電極を駆動するドライブパルスの波形が、撮像エリア14の中央部においても、図24のように鈍ることが無くなり、垂直CCD13の転送効率が改善される。   Therefore, for each charge packet unit in the vertical transfer, the transfer timing is such that the forward transfer channel in the transfer direction is turned on almost at the same time as the backward transfer channel is turned off. Even in the readout method, a propagation delay hardly occurs in the vertical transfer clock, and the waveform of the drive pulse for driving the transfer electrode does not become dull as shown in FIG. Efficiency is improved.

なお、3フィールド読出方式の場合と同様に、上記のような垂直転送駆動のタイミングは、フレーム読出方式に適用することに限らず、ライン間引き動作時にも適用可能である。   As in the case of the three-field reading method, the vertical transfer driving timing as described above is not limited to being applied to the frame reading method, but can also be applied to the line thinning operation.

なお、4フィールド読出方式と3フィールド読出方式とを比べた場合、先にも述べたように、垂直CCDのオン転送チャネル数は、4フィールド読出方式(フレーム読出方式)時には6転送チャネルとすることができ、3フィールド読出方式(フレーム読出方式)時よりもさらに垂直CCDの取扱い電荷量を増加させることができ、セルサイズ縮小の上で利点があり、より小型あるいは多画素化したCCD撮像素子とする場合には、4フィールド読出方式の方が有利である。   When comparing the 4-field readout system and the 3-field readout system, as described above, the number of on-transfer channels of the vertical CCD is 6 transfer channels in the 4-field readout system (frame readout system). The amount of charge handled by the vertical CCD can be further increased than in the case of the three-field readout method (frame readout method), and there is an advantage in reducing the cell size. In this case, the 4-field readout method is more advantageous.

ところで、上述した3フィールド読出方式もしくは4フィールド読出方式の各フレーム読出動作時の説明において、転送方向の前方転送チャネルをオンすると“ほぼ同時”に後方転送チャネルをオフすると説明した際の“ほぼ同時”は、上述したと同様の目的であれば、必ずしも厳格に“同時”であることを要するものではなく、たとえばクロック間の僅かな遅延などの相違が生じていた場合であっても構わないことを意味する。要は、垂直転送クロックの伝播遅延による垂直CCD13の転送効率を改善し得るだけの余裕があればよい。以下、垂直CCDの取扱い電荷量と合わせて、その意義を簡単に説明する。   By the way, in the description of each frame reading operation in the above-described three-field reading method or four-field reading method, “almost simultaneous” when it is described that turning on the forward transfer channel in the transfer direction turns “almost simultaneous” and turning off the rear transfer channel. "Is not necessarily strictly" simultaneous "for the same purpose as described above, and may be a case where, for example, a slight delay between clocks has occurred. Means. In short, it is sufficient if there is enough room to improve the transfer efficiency of the vertical CCD 13 due to the propagation delay of the vertical transfer clock. The significance of this will be briefly described below together with the amount of charge handled by the vertical CCD.

<駆動パルス遅延と取扱い電荷量との関係>
図14は、駆動パルス遅延との関わりにおける、垂直CCDの取扱い電荷量を説明する図である。なおここでは、3フィールド読出方式かつフレーム読出動作時の場合で説明するが、4フィールド読出方式かつフレーム読出動作時、さらには間引き読出動作時でも同様である。
<Relationship between drive pulse delay and handling charge amount>
FIG. 14 is a diagram for explaining the amount of charge handled by the vertical CCD in relation to the drive pulse delay. Here, the case of the three-field reading method and the frame reading operation will be described, but the same applies to the case of the four-field reading method and the frame reading operation, and further, the thinning-out reading operation.

図9にも示したが、t0時点では、転送電極24−1,24−2,24−3,24−4の下に形成されていたパケットに信号電荷Qsが蓄積される。この状態を図14(A)に示す。   As shown in FIG. 9, the signal charge Qs is accumulated in the packet formed under the transfer electrodes 24-1, 24-2, 24-3, 24-4 at time t0. This state is shown in FIG.

この後、本実施形態の転送タイミングとしては、転送方向の前方転送チャネルをオンすると“ほぼ同時”に後方転送チャネルをオフするので、信号電荷Qsを蓄積しているパケットの両隣のポテンシャルが同時に動くことになる。たとえば、t0→t1の電荷転送過程では、転送電極24−5の下に電荷井戸が形成されるとともに、転送電極24−1の下の電荷井戸が消失するので、クロック間の僅かな遅延などの相違が生じなければ図14(B)に示すように、転送電極24−5の下に電荷井戸が形成され始めると同時に、それ以前に存在していた転送電極24−1の下の電荷井戸が浅くなるような状態が一時的に生じる。このときには、取扱い電荷量(電荷蓄積量)は、理論的には変わらないものの、タイミングずれが生じると多少減少する傾向が生じる。   Thereafter, as the transfer timing of the present embodiment, when the forward transfer channel in the transfer direction is turned on, the backward transfer channel is turned off “substantially simultaneously”, so the potentials on both sides of the packet storing the signal charge Qs move simultaneously. It will be. For example, in the charge transfer process from t0 to t1, a charge well is formed under the transfer electrode 24-5 and the charge well under the transfer electrode 24-1 disappears. If the difference does not occur, as shown in FIG. 14B, the charge well starts to be formed under the transfer electrode 24-5, and at the same time, the charge well under the transfer electrode 24-1 existing before that A shallow state temporarily occurs. At this time, the amount of charge to be handled (charge accumulation amount) does not change theoretically, but tends to decrease somewhat when a timing shift occurs.

たとえば、相違が生じて、ドライブパルスφV5が“L”レベル→“M”レベルへと変化する(垂直レジスタのポテンシャルは深くなり、蓄積状態となる)よりも、ドライブパルスφV1が“H”レベル→“L”レベルへと変化(垂直レジスタのポテンシャルは浅くなり、次の転送チャネルへの転送状態となる)方が僅かに速いと、図14(C)に示すように、それ以前に存在していた転送電極24−1の下の電荷井戸がかなり浅くなってから、転送電極24−5の下に電荷井戸が形成され始めるような状態が一時的に生じる。このときには、取扱い電荷量は、多少減少する。   For example, the drive pulse φV1 changes from “L” level to “M” level (the potential of the vertical register becomes deep and becomes an accumulation state) rather than the drive pulse φV5 changes from “L” level to “M” level. If the change to the “L” level (the potential of the vertical register becomes shallower and the transfer state to the next transfer channel becomes slightly faster), as shown in FIG. After the charge well under the transfer electrode 24-1 becomes considerably shallow, a state is temporarily generated in which the charge well starts to be formed under the transfer electrode 24-5. At this time, the amount of charge handled decreases slightly.

また、ドライブパルスφV5が“L”レベル→“M”レベルへと変化するよりも、ドライブパルスφV1が“H”レベル→“L”レベルへと変化する方が遙かに速いと、図14(D)に示すように、それ以前に存在していた転送電極24−1の下の電荷井戸が完全に消失してから、転送電極24−5の下に電荷井戸が形成され始めるような状態が生じる。このときには、転送電極24−1の下の転送チャネルが電荷蓄積に寄与し得ず、一時的に3つの転送チャネル(電荷井戸)にしか電荷を蓄積しない状態となり、転送チャネル1個分の垂直レジスタの取扱い電荷量の減少が生じてしまう。   Further, when the drive pulse φV1 changes from “H” level to “L” level much faster than the drive pulse φV5 changes from “L” level to “M” level, FIG. As shown in (D), after the charge well under the transfer electrode 24-1 that has existed before disappears completely, the charge well starts to be formed under the transfer electrode 24-5. Arise. At this time, the transfer channel under the transfer electrode 24-1 cannot contribute to charge accumulation, and temporarily accumulates charge in only three transfer channels (charge wells). This reduces the amount of charge handled.

ただし、図では示さないが、ライン間引き動作の場合には、信号電荷Qsを含むパケットAの後方に空パケットBがあるので、パケットAで信号電荷Qsが溢れても、後ろの空パケットBで溢れなければ、最終的に各パケットA,Bの電荷を水平CCD15において混合するため問題とはならず、よって垂直CCD13の取扱い電荷量が減少することはない。   However, although not shown in the figure, in the line thinning operation, there is an empty packet B behind the packet A including the signal charge Qs, so even if the signal charge Qs overflows in the packet A, the empty packet B behind If it does not overflow, the charges of the packets A and B are finally mixed in the horizontal CCD 15, so there is no problem, and therefore the amount of charge handled by the vertical CCD 13 does not decrease.

このようなドライブパルスの切替タイミングのずれは、タイミング信号生成部40から出力される転送クロックV1〜V6(V8)には存在しておらず、適正に転送電極の入力点に印加されたとしても、転送電極を通ることで、図24に示したように、伝搬遅延が生じ、しかも電極間でその遅延量が必ず揃っているとは言えないので、デバイス上で切替タイミングのずれが生じることは避けられないことである。また、タイミング信号生成部40の回路構成によっては、タイミング信号生成部40から出力される転送クロックV1〜V6(V8)自体にずれが存在することもあり得る。   Such a shift in the drive pulse switching timing does not exist in the transfer clocks V1 to V6 (V8) output from the timing signal generation unit 40, even if the drive pulse is properly applied to the input point of the transfer electrode. As shown in FIG. 24, passing through the transfer electrode causes a propagation delay, and the delay amount between the electrodes is not necessarily uniform. It is inevitable. Further, depending on the circuit configuration of the timing signal generation unit 40, there may be a shift in the transfer clocks V1 to V6 (V8) themselves output from the timing signal generation unit 40.

しかしながら、たとえ図24に示したような伝搬遅延に起因したずれがあっても、またタイミング信号生成部40からの出力自体にずれがあっても、その遅延差の程度がある程度の範囲内であれば、上記説明から分かるように、問題となることは事実上ない。   However, even if there is a deviation due to the propagation delay as shown in FIG. 24 or there is a deviation in the output from the timing signal generator 40, the difference in delay is within a certain range. As can be seen from the above explanation, there is virtually no problem.

以上のように、“垂直転送方向の前方転送チャネルをオンするのとほぼ同時に、後方転送チャネルをオフする”という垂直転送時の駆動方法について、3フィールドあるいは4フィールド読出方式(フレーム読出方式/間引き読出方式を問わず)への適用事例を具体的に例示したが、このような駆動方法は、3フィールドあるいは4フィールド読出方式に限らず、それ以上のフィールド数、たとえば10相駆動(φV1〜φV10)の5フィールド読出方式などにも適用可能である。これによって、垂直転送クロックのオーバーラップ期間を長くし、垂直レジスタの転送効率を改善することができることは、上記3フィールドあるいは4フィールド読出方式の説明から容易に理解されよう。なお、この場合においても、フレーム読出方式に限らず、間引き読出方式にも適用可能である。   As described above, the three-field or four-field read method (frame read method / decimation method) is used for the vertical transfer driving method of “turning off the rear transfer channel almost simultaneously with turning on the forward transfer channel in the vertical transfer direction”. Although a specific example of application to any reading method is illustrated, such a driving method is not limited to a three-field or four-field reading method, and more than that, for example, 10-phase driving (φV1 to φV10) It can also be applied to the five-field readout method of FIG. It can be easily understood from the above description of the three-field or four-field reading method that the overlap period of the vertical transfer clock can be increased thereby improving the transfer efficiency of the vertical register. In this case as well, the present invention can be applied not only to the frame reading method but also to the thinning reading method.

また、“垂直転送方向の前方転送チャネルをオンするのとほぼ同時に、後方転送チャネルをオフする”という垂直転送時の駆動方法は、3フィールド以上のフレーム読出方式や間引き読出方式に限らず、2フィールドのフレーム読出方式や間引き読出方式にも適用可能である。この場合、間引き読出動作においては、一見すると、特許文献1に記載の技術と類似する。ただし、その意義やそれによる効果は異なる。以下、この点について説明する。   Further, the driving method at the time of the vertical transfer of “turning off the rear transfer channel almost simultaneously with turning on the forward transfer channel in the vertical transfer direction” is not limited to the frame reading method or the thinning reading method of 3 fields or more. The present invention can also be applied to a field frame reading method and a thinning reading method. In this case, the thinning readout operation is similar to the technique described in Patent Document 1 at first glance. However, its significance and the effects are different. Hereinafter, this point will be described.

<2フィールド読出方式における本実施形態と特許文献1の各技術の差>
図15は、2フィールド読出方式かつ2/8ラインの間引き読出方式の動作を説明する図である。ここで、図15(A)は、図22と同様のもので従来例(基本形)による駆動タイミングを示す。また、図15(B)は、本実施形態による駆動タイミングを示し、図15(C)は、特許文献1によるコンプリメンタリ駆動を適用した駆動タイミングを示す。図15(D)は、本実施形態と特許文献1の各技術の差を説明するための、タイミング信号生成部40から出力される転送クロック切替時の拡大図である。
<Difference between each technology of this embodiment and Patent Document 1 in 2-field readout method>
FIG. 15 is a diagram for explaining the operation of the 2-field readout method and the 2/8 line thinning-out readout method. Here, FIG. 15 (A) is the same as FIG. 22 and shows the drive timing according to the conventional example (basic form). FIG. 15B shows the drive timing according to the present embodiment, and FIG. 15C shows the drive timing to which the complementary drive according to Patent Document 1 is applied. FIG. 15D is an enlarged view at the time of switching the transfer clock output from the timing signal generation unit 40 for explaining the difference between each technique of the present embodiment and Patent Document 1.

図15(A)に示すように、従来の基本的な駆動タイミングでは、2ライン分の転送を行なうために、16サイクル(t1〜t16)を要している。また図18に示すフレーム読出動作時に1ライン分の転送を行なうための垂直転送クロックのオーバーラップ期間を“x”としたとき、図15(A)に示す従来の基本的な駆動タイミングでは2ライン分の垂直転送を行なうため、垂直転送クロックのオーバーラップ期間は“1/2x”となる。   As shown in FIG. 15A, in the conventional basic driving timing, 16 cycles (t1 to t16) are required to transfer two lines. When the overlap period of the vertical transfer clock for transferring one line during the frame reading operation shown in FIG. 18 is “x”, two lines are used in the conventional basic driving timing shown in FIG. Therefore, the vertical transfer clock overlap period is “1 / 2x”.

これに対して、本実施形態の駆動タイミングは、“垂直転送方向の前方転送チャネルをオンするのとほぼ同時に、後方転送チャネルをオフする”というものであり、図15(B)に示すように、2ライン分の転送を行なうためには8サイクル(t1〜t8)でよくなり、高速転送を可能にする。また、このように垂直転送を行なうことで、垂直転送クロックのオーバーラップ期間を長くし、従来の基本的な駆動タイミングと同一の“x”とすることが可能となる。   On the other hand, the drive timing of this embodiment is “turning off the rear transfer channel almost simultaneously with turning on the front transfer channel in the vertical transfer direction”, as shown in FIG. In order to perform transfer for two lines, eight cycles (t1 to t8) are sufficient, and high-speed transfer is possible. In addition, by performing vertical transfer in this way, it is possible to lengthen the overlap period of the vertical transfer clock and set the same “x” as the conventional basic drive timing.

ところで、このような本実施形態の駆動タイミングや垂直転送クロックのオーバーラップ期間は、図15(C)に示す特許文献1のものとほぼ同じになっている。すなわち、駆動パルスタイミングを比較する限りでは、一見、似通っている。しかしながら、各々の技術的な意味合いの本質は全く異なる。   By the way, the drive timing and the overlap period of the vertical transfer clock in this embodiment are substantially the same as those in Patent Document 1 shown in FIG. That is, as long as the drive pulse timings are compared, at first glance they are similar. However, the essence of each technical meaning is completely different.

すなわち、図15(D2)に示すように、ライン間引き動作時に互いに逆相(コンプリメンタリ)の垂直転送クロック対の組合せによって垂直転送を行なうという特許文献1の方法では、タイミング信号生成部40から出力される転送クロックV1〜V6(V8)における、組となるパルス間での立下りと立上り(図のt1〜t8の各々の時点)とには、ずれがないことを原則とする。これが“互いに逆相(コプリメンタリ)”の意味だからである。ずれが存在するとすれば、それは、せいぜい回路を構成する論理ゲート(たとえばANDゲートやORゲート)の“ゲート遅延差”程度と考えるべきものである。   That is, as shown in FIG. 15 (D2), in the method of Patent Document 1 in which vertical transfer is performed by a combination of vertical transfer clock pairs having mutually opposite phases (complementary) at the time of line thinning, the timing signal generator 40 outputs the signal. In principle, there is no deviation between the falling edge and the rising edge (at each time point from t1 to t8 in the figure) of the transfer clocks V1 to V6 (V8). This is because it means "reciprocal to each other (complementary)". If there is a deviation, it should be considered at most as a “gate delay difference” of logic gates (for example, AND gates and OR gates) constituting the circuit.

これに対して、本実施形態の方法では、図15(D1)に示すように、“垂直転送方向の前方転送チャネルをオンするのと『ほぼ同時』に、後方転送チャネルをオフする”というものであり、対応するパルス間での立下りと立上りとにある程度のずれが存在しても、上記図14の説明から分かるように、問題としないものである。偶々ずれが存在しない状態が、波形的には、“互いに逆相(コプリメンタリ)”の状態と同一になっている、ということに過ぎない。対応するパルス間での立下りと立上りにおける『ずれ』に対する適用範囲の考え方が全く異なるものである。   On the other hand, in the method of this embodiment, as shown in FIG. 15 (D1), “turning on the forward transfer channel in the vertical transfer direction and turning off the backward transfer channel“ almost at the same time ”. Even if there is a certain amount of deviation between falling and rising between corresponding pulses, as will be understood from the explanation of FIG. 14, it does not matter. The state where there is no accidental shift is merely that the waveform is the same as the “opposite phase” state. The concept of the application range with respect to the “deviation” at the falling edge and the rising edge between the corresponding pulses is completely different.

このように、本実施形態の駆動方法と特許文献1の駆動方法とでは、2フィールド読出方式かつラインの間引き読出方式について比較してみると、駆動タイミングや垂直転送クロックのオーバーラップ期間は一見すれば似通っているが、その技術的な意味合いが異なる。また、特許文献1の駆動方法を実現するには組となる転送クロックについては“互いに逆相(コプリメンタリ)”にしなければならないという回路設計上の制約が存在するのに対して、本実施形態の駆動方法では、そのような制約はなく、対応するパルス間での立下りと立上りとが『ほぼ同時』になされるような回路構成とすればよく、回路設計上の自由度が大きいという利点がある。電極間での遅延差を考慮して、タイミング信号生成部40から出力される転送パルスに積極的にずれを持たせ、全体としての転送効率のバランスを採るという使い方も可能となる。   As described above, when the driving method of the present embodiment and the driving method of Patent Document 1 are compared with respect to the two-field reading method and the line thinning-out reading method, the driving timing and the overlap period of the vertical transfer clock are seemingly at a glance. Are similar, but their technical implications are different. In addition, in order to realize the driving method of Patent Document 1, there is a circuit design restriction that the transfer clocks that form a pair must be “in phase with each other (complementary)”. In the driving method, there is no such restriction, and it is sufficient to have a circuit configuration in which the falling and rising between corresponding pulses are made “almost simultaneously”, and there is an advantage that the degree of freedom in circuit design is large. is there. In consideration of the delay difference between the electrodes, the transfer pulse output from the timing signal generator 40 is positively shifted so that the overall transfer efficiency can be balanced.

なお、上記実施形態では、駆動の相数が偶数である場合を示したが、上記説明から分かるように、従前の駆動方式が奇数(たとえば3相や5相、あるいはそれ以上)である場合にも、“垂直転送方向の前方転送チャネルをオンするのとほぼ同時に、後方転送チャネルをオフする”という駆動方式を適用可能であり、それによって、上述したと同様の効果が得られることは理解されることである。   In the above embodiment, the case where the number of driving phases is an even number is shown. However, as can be seen from the above description, when the conventional driving method is an odd number (for example, three phases, five phases, or more). However, it is understood that the driving method of “turning off the rear transfer channel almost simultaneously with turning on the front transfer channel in the vertical transfer direction” can be applied, and the same effect as described above can be obtained. Is Rukoto.

また、上記実施形態では、インターライン転送方式のCCD固体撮像素子に適用した場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、インターライン転送方式以外の方式のCCD固体撮像素子、さらにはCCD以外を用いた固体撮像素子にも同様に適用可能である。   In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to an interline transfer type CCD solid-state image pickup device has been described. However, the present invention is not limited to this, and a CCD solid-state image pickup device other than the interline transfer type. Further, the present invention can be similarly applied to a solid-state imaging device using other than a CCD.

1…デジタルスチルカメラ、2…固体撮像装置、3…撮像装置モジュール、10…CCD固体撮像素子、11…センサ部、13…垂直CCD、14…撮像エリア、15…水平CCD、16…電荷電圧変換部、40…タイミング信号生成部、42…ドライバ、46…駆動電源、50…撮像レンズ、96…駆動制御部、24_1〜24_8…垂直転送電極   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Digital still camera, 2 ... Solid-state imaging device, 3 ... Imaging device module, 10 ... CCD solid-state image sensor, 11 ... Sensor part, 13 ... Vertical CCD, 14 ... Imaging area, 15 ... Horizontal CCD, 16 ... Charge voltage conversion , 40 ... Timing signal generator, 42 ... Driver, 46 ... Drive power supply, 50 ... Imaging lens, 96 ... Drive controller, 24_1 to 24_8 ... Vertical transfer electrode

Claims (4)

画素ごとに光電変換によって得た信号電荷を転送チャネルに読み出して、読み出した信号電荷を、それぞれ垂直方向の一方の向き(転送方向)へ垂直転送する固体撮像素子の駆動方法であって、
フィールドごとに異なる画素ラインから前記信号を転送チャネルに読み出して、読み出した信号電荷を転送チャネル内で、それぞれ垂直転送し、3フィールド以上で1フレームの全信号電荷を出力するフレーム読出動作モードと、
1フレームの画素ラインを間引して3フィールド以上で前記信号を前記転送チャネルに読み出して垂直転送するライン間引動作モードと
を有し、
前記フレーム読出動作モードの垂直転送と前記ライン間引動作モードの垂直転送のいずれにおいても
前記転送チャネルのオンとオフをそれぞれ部分的に制御する複数の垂直転送電極にP(Pは5以上の正の整数)相の垂直転送ドライブパルスを印加して前記垂直転送を制御し、
前記複数の転送電極のうち、1つ置きの転送電極の直下の転送チャネル部分に、前記信号電荷が前記転送方向に向けて集まるポテンシャル勾配を予め形成しておき、
連続してオンしたP−2個の転送チャネル部分の並びで形成される、前記信号電荷のパケットごとに、垂直方向において前記パケットより前記転送方向側の前方にある1個の転送チャネル部分をオンさせ、前記パケットの最後端にある1個の転送チャネル部分をオフさせて前記パケットを前記転送方向にシフトし、当該シフトを繰り返すことにより前記信号電荷の垂直転送を行
前記P相の垂直転送ドライブパルスの印加において、
垂直方向に連続してオンしたP−2個の垂直転送ドライブパルスにオン期間のオーバーラップをとった状態で前記垂直転送を行ない、かつ、
前記パケットより前記転送方向側の前方にある1個の転送チャネル部分をオンするための垂直転送ドライブパルスと前記パケットの最後端にある1個の転送チャネル部分をオフするための垂直転送ドライブパルスのオンとオフの切替タイミングのずれの許容範囲を、前記パケットの取扱い電荷量の変動分が1個の転送チャネル部分の蓄積電荷量分未満となるようにする、
固体撮像素子の駆動方法。
A method for driving a solid-state imaging device that reads out signal charges obtained by photoelectric conversion for each pixel to a transfer channel and vertically transfers the read signal charges in one direction (transfer direction) in the vertical direction,
A frame reading operation mode in which the signal is read out from a different pixel line for each field to the transfer channel, the read signal charges are vertically transferred in the transfer channel, and one frame of all signal charges is output in three or more fields;
A line thinning operation mode in which one frame of pixel lines is thinned, and the signal is read out to the transfer channel in three or more fields and vertically transferred;
Have
In both of the vertical transfer in the frame reading operation mode and the vertical transfer in the line thinning operation mode ,
A vertical transfer drive pulse of P (P is a positive integer greater than or equal to 5) phase is applied to a plurality of vertical transfer electrodes that partially control on and off of the transfer channel to control the vertical transfer;
A potential gradient in which the signal charges are collected in the transfer direction is formed in advance in a transfer channel portion directly below every other transfer electrode among the plurality of transfer electrodes,
For each packet of signal charges formed by a sequence of P-2 transfer channel portions that are continuously turned on, one transfer channel portion that is in front of the packet in the transfer direction is turned on in the vertical direction. is allowed, turns off the one transport channel portion of the rearmost end of the packet shifting the packet to the forwarding direction, have rows vertical transfer of the signal charges by repeating the shifting,
In the application of the P-phase vertical transfer drive pulse,
Performing the vertical transfer in a state where the ON period overlaps with P-2 vertical transfer drive pulses continuously turned on in the vertical direction; and
A vertical transfer drive pulse for turning on one transfer channel portion ahead of the packet in the transfer direction side and a vertical transfer drive pulse for turning off one transfer channel portion at the end of the packet. The allowable range of the on / off switching timing is set such that the amount of fluctuation in the amount of charge handled by the packet is less than the amount of accumulated charge in one transfer channel portion.
A method for driving a solid-state imaging device.
6相以上の偶数の相数による垂直転送駆動によって前記垂直転送を行なう、
請求項1に記載の固体撮像素子の駆動方法。
The vertical transfer is performed by vertical transfer driving with an even number of phases of 6 or more.
The solid-state image sensor driving method according to claim 1.
画素ごとに光電変換によって得られ、画素ラインから転送チャネルに読み出された信号電荷を前記転送チャネル内で垂直転送する固体撮像素子と、
前記転送チャネルのオンとオフをそれぞれ部分的に制御する複数の垂直転送電極に印加される垂直転送ドライブパルスに基づいて、前記転送チャネル内の信号電荷を垂直方向の一方の向き(転送方向)に転送して垂直転送を制御する駆動制御部と、
を有し、
前記固体撮像素子は、前記複数の転送電極のうち、1つ置きの転送電極の直下の転送チャネル部分に、前記信号電荷が前記転送方向に向けて集まるポテンシャル勾配が形成されており、
前記駆動制御部は、
フィールドごとに異なる画素ラインから前記信号を転送チャネルに読み出して、読み出した信号電荷を転送チャネル内で、それぞれ垂直転送し、3フィールド以上で1フレームの全信号電荷を出力するフレーム読出動作モードと、
1フレームの画素ラインを間引して3フィールド以上で前記信号を前記転送チャネルに読み出して垂直転送するライン間引動作モードと
を有し、
前記フレーム読出動作モードの垂直転送と前記ライン間引動作モードの垂直転送のいずれにおいても
P(Pは5以上の正の整数)相の前記垂直転送ドライブパルスを生成して前記複数の垂直転送電極に印加し、当該複数の垂直転送電極に印加する前記P相の垂直転送ドライブパルスを制御して、連続してオンしたP−2個の転送チャネル部分の並びで形成される、前記信号電荷のパケットごとに、垂直方向において前記パケットより前記転送方向側の前方にある1個の転送チャネル部分をオンさせ、前記パケットの最後端にある1個の転送チャネル部分をオフさせて前記パケットを前記転送方向にシフトし、当該シフトを繰り返すことにより前記信号電荷の垂直転送を行
前記駆動制御部は、前記P相の垂直転送ドライブパルスの印加において、
垂直方向に連続してオンしたP−2個の垂直転送ドライブパルスにオン期間のオーバーラップをとった状態で前記垂直転送を行ない、かつ、
前記パケットより前記転送方向側の前方にある1個の転送チャネル部分をオンするための垂直転送ドライブパルスと前記パケットの最後端にある1個の転送チャネル部分をオフするための垂直転送ドライブパルスのオンとオフの切替タイミングのずれの許容範囲を、前記パケットの取扱い電荷量の変動分が1個の転送チャネル部分の蓄積電荷量分未満となるようにする、
固体撮像装置。
A solid-state imaging device that vertically obtains signal charges obtained by photoelectric conversion for each pixel and read out from the pixel line to the transfer channel;
Based on vertical transfer drive pulses applied to a plurality of vertical transfer electrodes that partially control on and off of the transfer channel, signal charges in the transfer channel are shifted in one vertical direction (transfer direction). A drive control unit for transferring and controlling vertical transfer;
Have
In the solid-state imaging device, a potential gradient in which the signal charges are gathered in the transfer direction is formed in a transfer channel portion immediately below every other transfer electrode among the plurality of transfer electrodes,
The drive control unit
A frame reading operation mode in which the signal is read out from a different pixel line for each field to the transfer channel, the read signal charges are vertically transferred in the transfer channel, and one frame of all signal charges is output in three or more fields;
A line thinning operation mode in which one frame of pixel lines is thinned, and the signal is read out to the transfer channel in three or more fields and vertically transferred;
Have
In both of the vertical transfer in the frame reading operation mode and the vertical transfer in the line thinning operation mode ,
The vertical transfer drive pulse of P (P is a positive integer of 5 or more) phase is generated and applied to the plurality of vertical transfer electrodes, and the P-phase vertical transfer drive pulse applied to the plurality of vertical transfer electrodes is One transfer forward in the transfer direction side of the packet in the vertical direction for each packet of the signal charge, formed by a sequence of P-2 transfer channel portions that are controlled and continuously turned on the channel portion is turned on, turns off the one transport channel portion of the rearmost end of the packet shifting the packet to the forwarding direction, have rows vertical transfer of the signal charges by repeating the shifting,
In the application of the P-phase vertical transfer drive pulse, the drive control unit,
Performing the vertical transfer in a state where the ON period overlaps with P-2 vertical transfer drive pulses continuously turned on in the vertical direction; and
A vertical transfer drive pulse for turning on one transfer channel portion ahead of the packet in the transfer direction side and a vertical transfer drive pulse for turning off one transfer channel portion at the end of the packet. The allowable range of the on / off switching timing is set such that the amount of fluctuation in the amount of charge handled by the packet is less than the amount of accumulated charge in one transfer channel portion.
Solid-state imaging device.
被写体の光学像を取り込む撮像レンズと、
画素ごとに光電変換によって得られ、画素ラインから転送チャネルに読み出された信号電荷を前記転送チャネル内で垂直転送する固体撮像素子と、
前記転送チャネルのオンとオフをそれぞれ部分的に制御する複数の垂直転送電極に印加される垂直転送ドライブパルスに基づいて、前記転送チャネル内の信号電荷を垂直方向の一方の向き(転送方向)に転送して垂直転送を制御する駆動制御部と、
を有し、
前記固体撮像素子は、前記複数の転送電極のうち、1つ置きの転送電極の直下の転送チャネル部分に、前記信号電荷が前記転送方向に向けて集まるポテンシャル勾配が形成されており、
前記駆動制御部は、
フィールドごとに異なる画素ラインから前記信号を転送チャネルに読み出して、読み出した信号電荷を転送チャネル内で、それぞれ垂直転送し、3フィールド以上で1フレームの全信号電荷を出力するフレーム読出動作モードと、
1フレームの画素ラインを間引して3フィールド以上で前記信号を前記転送チャネルに読み出して垂直転送するライン間引動作モードと
を有し、
前記フレーム読出動作モードの垂直転送と前記ライン間引動作モードの垂直転送のいずれにおいても
P(Pは5以上の正の整数)相の前記垂直転送ドライブパルスを生成して前記複数の垂直転送電極に印加し、当該複数の垂直転送電極に印加する前記P相の垂直転送ドライブパルスを制御して、連続してオンしたP−2個の転送チャネル部分の並びで形成される、前記信号電荷のパケットごとに、垂直方向において前記パケットより前記転送方向側の前方にある1個の転送チャネル部分をオンさせ、前記パケットの最後端にある1個の転送チャネル部分をオフさせて前記パケットを前記転送方向にシフトし、当該シフトを繰り返すことにより前記信号電荷の垂直転送を行
前記駆動制御部は、前記P相の垂直転送ドライブパルスの印加において、
垂直方向に連続してオンしたP−2個の垂直転送ドライブパルスにオン期間のオーバーラップをとった状態で前記垂直転送を行ない、かつ、
前記パケットより前記転送方向側の前方にある1個の転送チャネル部分をオンするための垂直転送ドライブパルスと前記パケットの最後端にある1個の転送チャネル部分をオフするための垂直転送ドライブパルスのオンとオフの切替タイミングのずれの許容範囲を、前記パケットの取扱い電荷量の変動分が1個の転送チャネル部分の蓄積電荷量分未満となるようにする、
カメラシステム。
An imaging lens that captures an optical image of the subject;
A solid-state imaging device that vertically obtains signal charges obtained by photoelectric conversion for each pixel and read out from the pixel line to the transfer channel;
Based on vertical transfer drive pulses applied to a plurality of vertical transfer electrodes that partially control on and off of the transfer channel, signal charges in the transfer channel are shifted in one vertical direction (transfer direction). A drive control unit for transferring and controlling vertical transfer;
Have
In the solid-state imaging device, a potential gradient in which the signal charges are gathered in the transfer direction is formed in a transfer channel portion immediately below every other transfer electrode among the plurality of transfer electrodes,
The drive control unit
A frame reading operation mode in which the signal is read out from a different pixel line for each field to the transfer channel, the read signal charges are vertically transferred in the transfer channel, and one frame of all signal charges is output in three or more fields;
A line thinning operation mode in which one frame of pixel lines is thinned, and the signal is read out to the transfer channel in three or more fields and vertically transferred;
Have
In both of the vertical transfer in the frame reading operation mode and the vertical transfer in the line thinning operation mode ,
The vertical transfer drive pulse of P (P is a positive integer of 5 or more) phase is generated and applied to the plurality of vertical transfer electrodes, and the P-phase vertical transfer drive pulse applied to the plurality of vertical transfer electrodes is One transfer forward in the transfer direction side of the packet in the vertical direction for each packet of the signal charge, formed by a sequence of P-2 transfer channel portions that are controlled and continuously turned on the channel portion is turned on, turns off the one transport channel portion of the rearmost end of the packet shifting the packet to the forwarding direction, have rows vertical transfer of the signal charges by repeating the shifting,
In the application of the P-phase vertical transfer drive pulse, the drive control unit,
Performing the vertical transfer in a state where the ON period overlaps with P-2 vertical transfer drive pulses continuously turned on in the vertical direction; and
A vertical transfer drive pulse for turning on one transfer channel portion ahead of the packet in the transfer direction side and a vertical transfer drive pulse for turning off one transfer channel portion at the end of the packet. The allowable range of the on / off switching timing is set such that the amount of fluctuation in the amount of charge handled by the packet is less than the amount of accumulated charge in one transfer channel portion.
Camera system.
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