JPH09205589A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

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Publication number
JPH09205589A
JPH09205589A JP8011485A JP1148596A JPH09205589A JP H09205589 A JPH09205589 A JP H09205589A JP 8011485 A JP8011485 A JP 8011485A JP 1148596 A JP1148596 A JP 1148596A JP H09205589 A JPH09205589 A JP H09205589A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light receiving
signal
signal charges
sensitivity
level
Prior art date
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Pending
Application number
JP8011485A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Harada
耕一 原田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH09205589A publication Critical patent/JPH09205589A/en
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image pickup device in which the dynamic range is expanded without generating fixed pattern noise resulting from unevenness of saturated charge amounts Qs of each picture element. SOLUTION: Each light receiving section 1 is divided into two light receiving areas 12a, 12b whose sensitivity differs from each other, among signal charges read from the two light receiving areas 12a, 12b of each light receiving section 1, signal charges of the light receiving areas with the same sensitivity in adjacent light receiving sections are mixed in vertical transfer registers 2-1-2-n and the mixed charges are transferred vertically and the signal charges in the light receiving areas with different sensitivity are transferred separately horizontally while being distributed to two horizontal transfer registers 3, 4 by a distribution transfer gate 5, the charges are converted into a signal voltage by charge detection sections 6, 7 and the converted voltage is fed to an external signal processing circuit 30, in which the signal with higher sensitivity is clipped and the resulting signal is added to a signal at a lower sensitivity to obtain a video signal output.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置に関
し、特に光入力に対するダイナミックレンジが広いいわ
ゆる広ダイナミックレンジCCD(Charge Coupled Devi
ce) 固体撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device, and more particularly to a so-called wide dynamic range CCD (Charge Coupled Device) having a wide dynamic range with respect to an optical input.
ce) A solid-state imaging device.

【0002】[0002]

【従来の技術】CCD固体撮像装置では、マトリクス状
に2次元配置された各画素(受光部)において光電変換
されかつ蓄積された信号電荷が画素から溢れた後は、こ
の信号電荷に基づく信号出力が一定となるため、画素の
飽和レベル以上の入射光量に対応する信号出力が得られ
なく、したがって光入力に対するダイナミックレンジが
狭い。
2. Description of the Related Art In a CCD solid-state image pickup device, after signal charges photoelectrically converted and accumulated in each pixel (light receiving portion) two-dimensionally arranged in a matrix overflow from the pixel, a signal output based on this signal charge is output. Is constant, a signal output corresponding to the amount of incident light above the saturation level of the pixel cannot be obtained, and therefore the dynamic range for the optical input is narrow.

【0003】このダイナミックレンジを拡大するため
に、図18に示すように、感度の異なる2種類の画素、
例えば高感度画素101と低感度画素102とを垂直方
向にて隣接して交互に配置し、高感度画素101の信号
電荷については画素内でリミッタを掛けてから垂直転送
レジスタ103に読み出し、当該レジスタ103内で高
感度画素101の信号電荷と低感度画素102の信号電
荷とを混合した後垂直転送し、さらに水平転送レジスタ
104にて水平転送して電荷検出部105に供給し、こ
こで電気信号に変換した後バッファ106を介して出力
するようにした構成の固体撮像装置がある(例えば、特
開平3−117281号公報参照)。
In order to expand this dynamic range, as shown in FIG. 18, two types of pixels having different sensitivities,
For example, the high-sensitivity pixels 101 and the low-sensitivity pixels 102 are alternately arranged adjacent to each other in the vertical direction, and the signal charges of the high-sensitivity pixels 101 are read out to the vertical transfer register 103 after a limiter is applied in the pixels. In 103, the signal charges of the high sensitivity pixel 101 and the signal charges of the low sensitivity pixel 102 are mixed and then vertically transferred, and further horizontally transferred by the horizontal transfer register 104 and supplied to the charge detection unit 105, where an electrical signal is generated. There is a solid-state image pickup device having a configuration in which the data is converted into the image data and output through the buffer 106 (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-117281).

【0004】かかるCCD固体撮像装置においては、入
射光量がある一定量以上になると、高感度画素101の
信号電荷にリミッタが掛かるため、この高感度画素10
1の信号電荷と低感度画素102の信号電荷とを混合す
ることで、図19に示すところの折れ線近似の入出力特
性が得られ、これによって広ダイナミックレンジ化が実
現される。
In such a CCD solid-state image pickup device, when the amount of incident light exceeds a certain amount, the signal charge of the high-sensitivity pixel 101 is subject to a limiter.
By mixing the signal charge of 1 and the signal charge of the low-sensitivity pixel 102, the polygonal line approximation input / output characteristics shown in FIG. 19 are obtained, and thereby a wide dynamic range is realized.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高感度
画素101において、各画素ごとにリミッタを掛けるよ
うにした上記構成の従来のCCD固体撮像装置では、現
実には、画素ごとにオーバーフロー特性がばらつき、各
画素の飽和電荷量Qsのムラが大きいため、図20に示
すように、折れ線近似の入出力特性にオフセットが生じ
る。したがって、高感度画素101が飽和するような入
射光量の場合、各画素の飽和電荷量Qsのムラが大きい
ことによって画像に固定パターンノイズ(固定パターン
のムラ)が発生するという問題があった。
However, in the conventional CCD solid-state image pickup device having the above-mentioned structure in which the limiter is applied to each pixel in the high-sensitivity pixel 101, the overflow characteristic varies from pixel to pixel in reality. Since the unevenness of the saturated charge amount Qs of each pixel is large, an offset occurs in the input / output characteristics of the polygonal line approximation as shown in FIG. Therefore, when the incident light amount is such that the high-sensitivity pixel 101 is saturated, there is a problem that fixed pattern noise (fixed pattern unevenness) occurs in the image due to large unevenness of the saturated charge amount Qs of each pixel.

【0006】そこで、本発明は、各画素の飽和電荷量Q
sのムラに起因する固定パターンノイズを発生すること
なく、ダイナミックレンジの拡大を可能とした固体撮像
装置を提供することを目的とする。
Therefore, according to the present invention, the saturated charge amount Q of each pixel is
An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of expanding a dynamic range without generating fixed pattern noise due to unevenness of s.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像装
置は、チャネルストップ領域によって少なくとも2分割
されかつ各々独立に開口を持つとともに各々の感度が異
なる複数の受光領域からなり、マトリクス状に2次元配
置された複数個の受光部と、この複数個の受光部の垂直
列ごとに配されかつ各受光部ごとに複数の受光領域の各
々から読み出された信号電荷のうち、隣り合う受光部の
同じ感度の受光領域の信号電荷同士を混合して垂直転送
する複数本の垂直転送レジスタと、この複数本の垂直転
送レジスタによって順に転送される感度の異なる受光領
域の信号電荷を別々に受けて水平転送する複数本の水平
転送レジスタと、この複数本の水平転送レジスタによっ
て転送された信号電荷を検出して電気信号に変換する複
数の電荷検出部と、この複数の電荷検出部の各出力信号
のうち、少なくとも最小感度の受光領域の信号電荷以外
の信号電荷に基づく出力信号をクリップし、このクリッ
プした信号と他の感度の受光領域の信号電荷に基づく出
力信号とを加算して出力する信号処理回路とを備えた構
成となっている。
A solid-state image pickup device according to the present invention is composed of a plurality of light-receiving regions which are at least divided into two by a channel stop region, have independent openings, and have different sensitivities, and are two-dimensionally arranged in a matrix. Of the plurality of light receiving portions arranged, and among the signal charges read from each of the plurality of light receiving regions that are arranged in each vertical row of the plurality of light receiving portions, A plurality of vertical transfer registers that mix and vertically transfer the signal charges of the light-receiving areas of the same sensitivity, and receive the signal charges of the light-receiving areas of different sensitivities that are sequentially transferred by the plurality of vertical transfer registers separately and horizontally. A plurality of horizontal transfer registers for transferring, and a plurality of charge detection units for detecting the signal charges transferred by the plurality of horizontal transfer registers and converting the signal charges into electric signals Among the output signals of the plurality of charge detection units, at least the output signal based on the signal charge other than the signal charge of the light receiving region of the minimum sensitivity is clipped, and based on the clipped signal and the signal charge of the light receiving regions of other sensitivities. And a signal processing circuit for adding and outputting the output signal.

【0008】上記構成の固体撮像装置において、各受光
部の複数の受光領域の感度が各々異なることで、同じ入
射光に対して各受光領域で光電変換される電荷量が異な
る。これらの受光部からは、各受光部ごとに複数の受光
領域の各々の信号電荷が垂直転送レジスタに読み出され
る。この読み出された信号電荷のうち、隣り合う受光部
の同じ感度の受光領域の信号電荷同士が垂直転送レジス
タ内で混合された後垂直転送され、さらに複数本の水平
転送レジスタに感度の異なる受光領域に対応して振り分
けられて別々に水平転送され、電荷検出部で電気信号に
変換される。そして、信号処理回路では、電荷検出部の
各出力信号のうち、少なくとも最小感度の受光領域の信
号電荷以外の信号電荷に基づく出力信号がクリップさ
れ、しかる後他の感度の受光領域の信号電荷に基づく出
力信号と加算される。
In the solid-state image pickup device having the above-described structure, the sensitivities of the plurality of light receiving regions of the respective light receiving portions are different from each other, so that the amount of charges photoelectrically converted in each light receiving region is different for the same incident light. From these light receiving portions, the signal charges of each of the plurality of light receiving regions are read out to the vertical transfer register for each light receiving portion. Of the read signal charges, the signal charges in the light receiving regions of the same sensitivity of the adjacent light receiving sections are mixed in the vertical transfer register and then transferred vertically, and further received by the plurality of horizontal transfer registers with different sensitivities. The signals are distributed corresponding to the regions and horizontally transferred separately, and converted into electric signals by the charge detection unit. Then, in the signal processing circuit, among the output signals of the charge detection unit, at least the output signal based on the signal charge other than the signal charge of the light-receiving region of the minimum sensitivity is clipped, and then the signal charge of the light-receiving region of another sensitivity is clipped. Is added to the output signal.

【0009】本発明による他の固体撮像装置は、チャネ
ルストップ領域によって少なくとも2分割されかつ各々
独立に開口を持つとともに各々の感度が異なる複数の受
光領域からなり、マトリクス状に2次元配置された複数
個の受光部と、この複数個の受光部の垂直列ごとに配さ
れかつ各受光部ごとに複数の受光領域の各々から読み出
された信号電荷のうち、隣り合う受光部の同じ感度の受
光領域の信号電荷同士を混合して垂直転送する複数本の
垂直転送レジスタと、この複数本の垂直転送レジスタに
よって順に転送される感度の異なる受光領域の信号電荷
を別々に受けて水平転送する複数本の水平転送レジスタ
と、この複数本の水平転送レジスタによって転送された
信号電荷のうち、少なくとも最小感度の受光領域の信号
電荷以外の信号電荷をクリップし、このクリップした信
号電荷と他の感度の受光領域の信号電荷とを混合して出
力する出力部とを備えた構成となっている。
Another solid-state image pickup device according to the present invention comprises a plurality of light receiving regions which are at least divided into two by a channel stop region, have openings independently of each other, and have different sensitivities, and which are two-dimensionally arranged in a matrix. One light receiving section, and among the signal charges arranged in each vertical row of the plurality of light receiving sections and read out from each of the plurality of light receiving areas for each light receiving section, light reception of the same sensitivity of adjacent light receiving sections A plurality of vertical transfer registers that mix the signal charges of the regions and perform vertical transfer, and a plurality of vertical transfer registers that separately receive the signal charges of the light receiving regions with different sensitivities that are sequentially transferred by the plurality of vertical transfer registers and horizontally transfer the signal charges. Of the horizontal transfer registers and the signal charges transferred by the plurality of horizontal transfer registers other than the signal charges of at least the light receiving region of the minimum sensitivity. Clip has a configuration and an output unit for outputting by mixing the signal charges of the light receiving region of the clip signal charges and other sensitivity.

【0010】上記構成の他の固体撮像装置において、先
の固体撮像装置の場合と同様に、各受光部ごとに複数の
受光領域の各々から読み出された信号電荷のうち、隣り
合う受光部の同じ感度の受光領域の信号電荷同士が垂直
転送レジスタ内で混合された後垂直転送され、さらに複
数本の水平転送レジスタに感度の異なる受光領域に対応
して振り分けられて別々に水平転送される。そして、出
力部では、水平転送された信号電荷のうち、少なくとも
最小感度の受光領域の信号電荷以外の信号電荷がクリッ
プされ、しかる後他の感度の受光領域の信号電荷とを混
合される。
In the other solid-state image pickup device having the above-mentioned structure, as in the case of the solid-state image pickup device described above, among the signal charges read from each of the plurality of light-receiving regions for each light-receiving part, the light-receiving part adjacent to each other receives light. The signal charges in the light-receiving areas having the same sensitivity are mixed in the vertical transfer registers and then transferred vertically, and further distributed to a plurality of horizontal transfer registers corresponding to the light-receiving areas having different sensitivities and separately transferred horizontally. Then, in the output section, at least the signal charges other than the signal charges in the light-receiving region having the minimum sensitivity are clipped among the horizontally transferred signal charges, and then mixed with the signal charges in the light-receiving regions having other sensitivities.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は、本発明の
一実施形態を示す概略構成図である。図1において、入
射光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に変換しかつ
蓄積する複数個の受光部(画素)1がマトリクス状に2
次元配置されている。これらの受光部1は、チャネルス
トップ領域11によって例えば2分割された2つの受光
領域12a,12bによって構成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of the present invention. In FIG. 1, a plurality of light receiving portions (pixels) 1 for converting incident light into signal charges having a charge amount corresponding to the light amount and accumulating the signal charges are arranged in a matrix.
It is arranged three-dimensionally. These light receiving portions 1 are composed of, for example, two light receiving regions 12a and 12b divided into two by a channel stop region 11.

【0012】この2つの受光領域12a,12bには、
図2に示すように、入射光を取り込むための開口13
a,13bが独立に設けられている。開口13a,13
bの各開口面積Sa,Sbは互いに異なり、例えばSa
<Sbとなるように設定されている。これにより、開口
面積の大きい受光領域12bの方が、同じ入射光に対し
て取り込む光量が多くなるため、受光領域12bの方が
受光領域12aよりも感度が高くなる。また、高感度側
の受光領域12bの上にのみオンチップレンズ14を配
することで、感度差はさらに大きなものとなる。
In these two light receiving regions 12a and 12b,
As shown in FIG. 2, an opening 13 for taking in incident light is provided.
a and 13b are provided independently. Openings 13a, 13
The opening areas Sa and Sb of b are different from each other.
<Sb is set. As a result, the light receiving region 12b having a larger opening area receives a larger amount of light with respect to the same incident light, so that the light receiving region 12b has higher sensitivity than the light receiving region 12a. Further, by disposing the on-chip lens 14 only on the light receiving region 12b on the high sensitivity side, the difference in sensitivity is further increased.

【0013】なお、本例では、2つの受光領域12a,
12bの感度を異ならせるために、開口13a,13b
の各開口面積Sa,Sbを異ならせ、さらに感度の高い
方にのみオンチップレンズ14を配する構成としたが、
開口面積Sa,Sbを異ならせるだけ、あるいは一方に
のみオンチップレンズ14を配するだけでも、2つの受
光領域12a,12b間に感度差を持たせることは可能
である。さらに、2つの受光領域12a,12bの上に
色フィルタを配し、各色フィルタの透過率を異ならせた
り、2つの受光領域12a,12bの上の積層膜の膜厚
を変えて透過率を異ならせるなどによっても、2つの受
光領域12a,12bに感度差を持たせることが可能で
ある。
In this example, the two light receiving regions 12a,
In order to make the sensitivity of 12b different, openings 13a, 13b
The opening areas Sa and Sb are made different from each other, and the on-chip lens 14 is arranged only on the side with higher sensitivity.
It is possible to give a difference in sensitivity between the two light receiving regions 12a and 12b only by making the opening areas Sa and Sb different or by disposing the on-chip lens 14 on only one of them. Further, a color filter is arranged on the two light receiving regions 12a and 12b so that the transmittance of each color filter is different, or the film thickness of the laminated film on the two light receiving regions 12a and 12b is changed so that the transmittance is different. It is also possible to give a difference in sensitivity to the two light receiving regions 12a and 12b by changing the setting.

【0014】上記構成の各受光部1に対し、その垂直列
ごとにn本の垂直転送レジスタ2-1〜2-nが配されてい
る。垂直転送レジスタ2-1〜2-nの平面パターンを図3
に、そのX‐X′線断面を図4にそれぞれ示す。図3お
よび図4において、転送チャネル21に沿ってチャネル
ストップ領域22が形成されている。また、転送チャネ
ル21の上方には、ゲート絶縁膜(SiO2 )23を介
して第1層,第2層,第3層のポリシリコン(1Poly,2Po
ly,3Poly) からなる転送電極24,25,26が、転送
電極24→転送電極26→転送電極25の順で転送方向
に繰り返して配置されている。
For each light receiving section 1 having the above-mentioned structure, n vertical transfer registers 2-1 to 2-n are arranged for each vertical column. The plane pattern of the vertical transfer registers 2-1 to 2-n is shown in FIG.
FIG. 4 shows the cross section along line XX ′. In FIGS. 3 and 4, a channel stop region 22 is formed along the transfer channel 21. Further, above the transfer channel 21, a polysilicon (1Poly, 2Po) layer of the first layer, the second layer, and the third layer is formed via a gate insulating film (SiO 2 ) 23.
The transfer electrodes 24, 25, and 26 made of (ly, 3Poly) are repeatedly arranged in the transfer direction in the order of transfer electrode 24 → transfer electrode 26 → transfer electrode 25.

【0015】上記構成の垂直転送レジスタ2-1〜2-n
は、例えば6相の垂直転送クロックφV1〜φV6によ
って駆動される。この6相の垂直転送クロックφV1〜
φV6は、1個の受光部1に対応して設けられた3個の
転送電極24,26,25について、垂直転送方向にお
いて隣り合う2画素分を対とし、この6個の転送電極を
1単位として与えられる。
The vertical transfer registers 2-1 to 2-n having the above structure
Are driven by, for example, 6-phase vertical transfer clocks φV1 to φV6. This 6-phase vertical transfer clock φV1
φV6 is a unit of three transfer electrodes 24, 26, 25 provided corresponding to one light-receiving unit 1 and two adjacent pixels in the vertical transfer direction are paired. Given as.

【0016】すなわち、一方の受光部1に対応する第1
層の転送電極24には1相目の垂直転送クロックφV1
が、第3層の転送電極26には2相目の垂直転送クロッ
クφV2が、第2層の転送電極25には3相目の垂直転
送クロックφV3がそれぞれ印加され、他方の受光部1
に対応する第1層の転送電極24には4相目の垂直転送
クロックφV4が、第3層の転送電極26には5相目の
垂直転送クロックφV5が、第2層の転送電極25には
6相目の垂直転送クロックφV6がそれぞれ印加され
る。この垂直転送クロックφV1〜φV6は3値レベル
をとり、これによって3つの転送電極24,25,26
のいずれの電極でも信号電荷を読み出せるようになって
いる。
That is, the first corresponding to one of the light receiving portions 1
The vertical transfer clock φV1 of the first phase is applied to the transfer electrode 24 of the layer.
However, the vertical transfer clock φV2 of the second phase is applied to the transfer electrode 26 of the third layer, and the vertical transfer clock φV3 of the third phase is applied to the transfer electrode 25 of the second layer.
The vertical transfer clock φV4 of the fourth phase is applied to the transfer electrode 24 of the first layer, the vertical transfer clock φV5 of the fifth phase is applied to the transfer electrode 26 of the third layer, and the transfer electrode 25 of the second layer corresponding to The vertical transfer clock φV6 of the sixth phase is applied. The vertical transfer clocks .phi.V1 to .phi.V6 have three-valued levels, which allows the three transfer electrodes 24, 25, 26 to be transferred.
The signal charge can be read out from any of the electrodes.

【0017】この垂直転送レジスタ2-1〜2-nにおい
て、各受光部1ごとに2つの受光領域12a,12bの
各々から順に読み出された信号電荷のうち、隣り合う受
光部の同じ感度の受光領域の信号電荷同士が混合され
る。このとき、感度の異なる受光領域の各信号電荷は、
垂直転送レジスタ2-1〜2-n内に交互に配置される。そ
して、垂直転送レジスタ2-1〜2-nは、混合した各信号
電荷を水平ブランキング期間の一部において順にシフト
しつつ垂直方向に転送する。この信号電荷の読み出し、
混合および垂直転送の具体的な動作については、後で詳
細に説明する。
In the vertical transfer registers 2-1 to 2-n, among the signal charges read in sequence from each of the two light receiving regions 12a and 12b for each light receiving portion 1, the adjacent light receiving portions having the same sensitivity are detected. The signal charges in the light receiving region are mixed with each other. At this time, the signal charges in the light receiving regions with different sensitivities are
The vertical transfer registers 2-1 to 2-n are alternately arranged. Then, the vertical transfer registers 2-1 to 2-n transfer the mixed signal charges in the vertical direction while sequentially shifting them in a part of the horizontal blanking period. Read out this signal charge,
Specific operations of the mixing and vertical transfer will be described in detail later.

【0018】垂直転送レジスタ2-1〜2-nの転送方向の
前方には、感度の異なる2つの受光領域12a,12b
に対応して2本の水平転送レジスタ3,4が配されてい
る。この2本の水平転送レジスタ3,4は、2相の水平
転送クロックφH1,φH2によって駆動され、垂直転
送レジスタ2-1〜2-nから順に転送される感度の異なる
受光領域の1ライン分の信号電荷を別々に受け、水平ブ
ランキング期間の後の水平走査期間において順次水平方
向に転送する。
Two light receiving regions 12a and 12b having different sensitivities are provided in front of the transfer direction of the vertical transfer registers 2-1 to 2-n.
Two horizontal transfer registers 3 and 4 are arranged in correspondence with. These two horizontal transfer registers 3 and 4 are driven by two-phase horizontal transfer clocks φH1 and φH2, and are transferred in order from the vertical transfer registers 2-1 to 2-n for one line of a light receiving area having different sensitivities. The signal charges are separately received and sequentially transferred in the horizontal direction in the horizontal scanning period after the horizontal blanking period.

【0019】例えば、垂直転送レジスタ2-1〜2-n側の
水平転送レジスタ3は、隣り合う受光部1の低感度の受
光領域12aの信号電荷同士を混合して得られる2画素
分の信号電荷を順に転送し、もう一方の水平転送レジス
タ4は、隣り合う受光部1の高感度の受光領域12bの
信号電荷同士を混合して得られる2画素分の信号電荷を
順に転送する。この2本の水平転送レジスタ3,4に対
する信号電荷の振り分けは、両水平転送レジスタ3,4
間に配された振り分け転送ゲート5によって行われる。
For example, in the horizontal transfer register 3 on the side of the vertical transfer registers 2-1 to 2-n, signals for two pixels obtained by mixing the signal charges of the low-sensitivity light receiving regions 12a of the adjacent light receiving sections 1 are obtained. The charges are sequentially transferred, and the other horizontal transfer register 4 sequentially transfers the signal charges of two pixels obtained by mixing the signal charges of the high-sensitivity light receiving regions 12b of the adjacent light receiving units 1. The signal charges are distributed to the two horizontal transfer registers 3 and 4 by
It is performed by the distribution transfer gate 5 arranged in between.

【0020】すなわち、図5に示すように、垂直転送レ
ジスタ2-1〜2-nから一方の水平転送レジスタ3に転送
された信号電荷は、振り分け転送ゲート5によって制御
されるチャネル領域51を通って他方の水平転送レジス
タ4に移される構造となっている。振り分け転送ゲート
5は、振り分けゲートパルスφHHGによって開閉制御
される。なお、チャネル領域51の両側にはチャネルス
トップ部52が形成され、それに対応する水平転送レジ
スタ3から水平転送レジスタ4への電荷転送を阻止して
いる。
That is, as shown in FIG. 5, the signal charges transferred from the vertical transfer registers 2-1 to 2-n to one horizontal transfer register 3 pass through the channel region 51 controlled by the distribution transfer gate 5. And is transferred to the other horizontal transfer register 4. The distribution transfer gate 5 is open / close controlled by a distribution gate pulse φHHG. A channel stop portion 52 is formed on both sides of the channel region 51 to prevent charge transfer from the corresponding horizontal transfer register 3 to the horizontal transfer register 4.

【0021】具体的には、図5において、低感度の受光
領域12aについての信号電荷を○印で示し、高感度の
受光領域12bについての信号電荷を●印で示した場
合、信号電荷○は垂直転送レジスタ2-1〜2-nから水平
転送レジスタ3に移されると、そのまま水平転送レジス
タ3において水平転送される。一方、信号電荷●は垂直
転送レジスタ2-1〜2-nから水平転送レジスタ3に移さ
れると、さらに振り分け転送ゲート5によってチャネル
領域51を介して水平転送レジスタ4に移され、そのま
ま水平転送レジスタ4において水平転送される。
Specifically, in FIG. 5, when the signal charge for the low-sensitivity light receiving area 12a is indicated by a circle and the signal charge for the high-sensitivity light receiving area 12b is indicated by a ●, the signal charge is indicated by a circle. When transferred from the vertical transfer registers 2-1 to 2-n to the horizontal transfer register 3, the horizontal transfer is performed in the horizontal transfer register 3 as it is. On the other hand, when the signal charge  is transferred from the vertical transfer registers 2-1 to 2-n to the horizontal transfer register 3, it is further transferred to the horizontal transfer register 4 via the channel region 51 by the distribution transfer gate 5, and is directly transferred to the horizontal transfer register. 4 is transferred horizontally.

【0022】水平転送レジスタ3,4の転送先の端部に
はそれぞれ、例えばフローティング・ディフュージョン
・アンプ構成の電荷検出部6,7が設けられている。こ
の電荷検出部6,7は、水平転送レジスタ3,4によっ
て水平転送された信号電荷を検出して信号電圧に変換す
る。この2つの信号電圧は、バッファ8,9を介して信
号出力OUT1,OUT2として外部へ出力される。な
お、6相の垂直転送クロックφV1〜φV6、2相の水
平転送クロックφH1,φH2および振り分けゲートパ
ルスφHHGなどの各種のタイミング信号は、タイミン
グジェネレータ10で生成される。
At the ends of the transfer destinations of the horizontal transfer registers 3 and 4, charge detecting units 6 and 7 having a floating diffusion amplifier configuration are provided, respectively. The charge detectors 6 and 7 detect the signal charges horizontally transferred by the horizontal transfer registers 3 and 4 and convert the signal charges into a signal voltage. These two signal voltages are output to the outside as signal outputs OUT1 and OUT2 via the buffers 8 and 9. The timing generator 10 generates various timing signals such as the 6-phase vertical transfer clocks φV1 to φV6, the 2-phase horizontal transfer clocks φH1 and φH2, and the distribution gate pulse φHHG.

【0023】2つの信号出力OUT1,OUT2のう
ち、信号出力OUT1は低感度の受光領域12aの信号
電荷に基づく信号電圧であり、信号出力OUT2は高感
度の受光領域12bの信号電荷に基づく信号電圧であ
る。この信号出力OUT1,OUT2は外部の信号処理
回路30に供給される。この信号処理回路30の具体的
な回路構成の一例を図6に示す。
Of the two signal outputs OUT1 and OUT2, the signal output OUT1 is a signal voltage based on the signal charge of the low sensitivity light receiving region 12a, and the signal output OUT2 is a signal voltage based on the signal charge of the high sensitivity light receiving region 12b. Is. The signal outputs OUT1 and OUT2 are supplied to the external signal processing circuit 30. FIG. 6 shows an example of a specific circuit configuration of the signal processing circuit 30.

【0024】図6において、信号出力OUT1はサンプ
ルホールド(S/H)回路31でサンプルホールドされ
た後、スライス回路32において所定のスライスレベル
E1でスライスされる。このスライス回路32の出力信
号は、ビデオアンプ33で増幅されて加算器34の一方
の入力となる。また、信号出力OUT2はサンプルホー
ルド回路35でサンプルホールドされ、クリップ回路3
6で所定のクリップレベルE2にクリップされた後、加
算器34の他方の入力となる。加算器34は両入力信号
を加算してビデオ出力信号とする。図7に、入射光量に
対するビデオ出力信号の特性を示す。
In FIG. 6, the signal output OUT1 is sampled and held by the sample and hold (S / H) circuit 31, and then sliced at a predetermined slice level E1 by the slice circuit 32. The output signal of the slice circuit 32 is amplified by the video amplifier 33 and becomes one input of the adder 34. The signal output OUT2 is sampled and held by the sample and hold circuit 35, and the clip circuit 3
After being clipped to a predetermined clip level E2 at 6, it becomes the other input of the adder 34. The adder 34 adds both the input signals to obtain a video output signal. FIG. 7 shows the characteristics of the video output signal with respect to the amount of incident light.

【0025】上述したように、高感度の受光領域12b
の信号電荷に基づく出力信号を所定のクリップレベルE
2にクリップした後、所定のスライスレベルE1でスラ
イスされかつビデオアンプ33で増幅された低感度の受
光領域12aの信号電荷に基づく出力信号と加算し、ビ
デオ出力として導出するようにしたことにより、高感度
の受光領域12bの信号電荷に基づく出力信号に対して
共通のクリップレベルE2でクリップが掛けられるた
め、画素間の特性バラツキに起因して画像に固定パター
ンのムラが発生するのを抑制できる。
As described above, the highly sensitive light receiving region 12b
Output signal based on the signal charge of a predetermined clip level E
After being clipped to 2, it is added with an output signal based on the signal charge of the low-sensitivity light receiving region 12a sliced at a predetermined slice level E1 and amplified by the video amplifier 33, and is derived as a video output. Since the output signal based on the signal charge of the high-sensitivity light receiving region 12b is clipped at the common clip level E2, it is possible to suppress the occurrence of the fixed pattern unevenness in the image due to the characteristic variation between pixels. .

【0026】なお、画素の配列構成において、各受光部
1を2つに分割し、低感度の受光領域12aと高感度の
受光領域12bとを垂直転送方向において交互に配置し
た構成の本実施形態に係るCCD固体撮像装置は、図1
8に示したように、高感度画素101と低感度画素10
2とを垂直転送方向において交互に配置した構成の従来
のCCD固体撮像装置と概念的には同じである。ところ
が、本実施形態においては、1つの受光部(画素)1を
チャネルストップ領域11で分割した構成を1つの特長
としている。
In the pixel arrangement, each light receiving portion 1 is divided into two, and low sensitivity light receiving areas 12a and high sensitivity light receiving areas 12b are alternately arranged in the vertical transfer direction. The CCD solid-state imaging device according to FIG.
As shown in FIG. 8, the high sensitivity pixel 101 and the low sensitivity pixel 10
This is conceptually the same as the conventional CCD solid-state imaging device having a configuration in which 2 and 2 are alternately arranged in the vertical transfer direction. However, the present embodiment is characterized by the configuration in which one light receiving portion (pixel) 1 is divided by the channel stop region 11.

【0027】このように、1つの受光部1をチャネルス
トップ領域11で分割し、低感度の受光領域12aと高
感度の受光領域12bとを垂直転送方向において交互に
配置した構成を採ることにより、画素の微細加工が可能
となる。これにより、CCD固体撮像装置の多画素化お
よび小型化が図れる。
As described above, one light receiving portion 1 is divided by the channel stop region 11, and the low sensitivity light receiving regions 12a and the high sensitivity light receiving regions 12b are alternately arranged in the vertical transfer direction. Fine processing of pixels becomes possible. This makes it possible to increase the number of pixels of the CCD solid-state imaging device and reduce the size thereof.

【0028】また、垂直転送方向で隣り合う2画素(受
光部)間において同じ感度を有する受光領域の信号電荷
同士を混合するようにしたことにより、垂直方向の解像
度が半分に低下するものの、従来のフィールド読み出し
およびフレーム読み出しを実現できることになる。
Further, by mixing the signal charges of the light receiving regions having the same sensitivity between two pixels (light receiving portions) adjacent to each other in the vertical transfer direction, the resolution in the vertical direction is reduced to half. The field reading and the frame reading can be realized.

【0029】以下、2つの受光領域12a,12bから
の信号電荷の読み出し、混合および垂直転送の具体的な
動作につき、フィールド読み出しとフレーム読み出しと
に場合分けして説明する。なお、図3に示す垂直転送レ
ジスタ2-1〜2-nにおいて、6相の垂直転送クロックφ
V1〜φV6は、先述したように3値レベルをとる。す
なわち、高レベル(以下、“H”レベルと記す)、中間
レベル(以下、“M”レベルと記す)、低レベル(以
下、“L”レベルと記す)の3値をとり、これによって
3つの転送電極24,25,26のいずれの電極でも信
号電荷の読み出しが可能な構成となっている。
The specific operations of reading, mixing and vertical transfer of the signal charges from the two light receiving regions 12a and 12b will be described below for the case of field reading and the case of frame reading. In the vertical transfer registers 2-1 to 2-n shown in FIG. 3, the 6-phase vertical transfer clock φ
V1 to φV6 have three-valued levels as described above. That is, three levels of a high level (hereinafter referred to as “H” level), an intermediate level (hereinafter referred to as “M” level), and a low level (hereinafter referred to as “L” level) are taken. The signal charges can be read from any of the transfer electrodes 24, 25, and 26.

【0030】先ず、フィールド読み出しの場合の奇数フ
ィールドの動作について、図8のタイミングチャートを
参照し、図9の動作説明図に基づいて説明する。先ず、
垂直ブランキング期間において、垂直転送クロックφV
3,φV6が“H”レベルになると、隣り合う2画素の
各々において第2層の転送電極25の下のポテンシャル
が深くなるため、高感度の受光領域12bに蓄積された
信号電荷(図中、○印で示し、以下同様とする)が転送
電極25の下に読み出される(t=t1)。このとき、
垂直転送クロックφV1,φV2,φV4およびφV5
が共に“L”レベルにある。
First, the operation of the odd field in the field reading will be described with reference to the timing chart of FIG. 8 and the operation explanatory diagram of FIG. First,
Vertical transfer clock φV in the vertical blanking period
When 3 and φV6 become the “H” level, the potential under the transfer electrode 25 of the second layer becomes deep in each of the two adjacent pixels, so that the signal charge accumulated in the highly sensitive light receiving region 12b (in the figure, The circles (the same applies hereinafter) are read out under the transfer electrode 25 (t = t1). At this time,
Vertical transfer clocks φV1, φV2, φV4 and φV5
Are both at "L" level.

【0031】その後、垂直転送クロックφV3,φV4
およびφV5が順に“M”レベルを経て“L”レベルに
遷移する。すなわち、垂直転送クロックφV3が“H”
レベルから“M”レベルに遷移し、さらに一定時間後
“L”レベルに遷移する。次に、垂直転送クロックφV
4が垂直転送クロックφV3の“M”レベルの期間内に
“L”レベルから“M”レベルに遷移し、さらに一定時
間後“L”レベルに遷移する。続いて、垂直転送クロッ
クφV5が垂直転送クロックφV4の“M”レベルの期
間内に“L”レベルから“M”レベルに遷移し、さらに
一定時間後“L”レベルに遷移する。
After that, the vertical transfer clocks φV3 and φV4
And .phi.V5 sequentially transit to "L" level through "M" level. That is, the vertical transfer clock φV3 is “H”.
The level transits to the "M" level, and after a certain period of time, transits to the "L" level. Next, the vertical transfer clock φV
4 shifts from the "L" level to the "M" level within the "M" level period of the vertical transfer clock φV3, and further shifts to the "L" level after a predetermined time. Subsequently, the vertical transfer clock φV5 transits from the “L” level to the “M” level within the “M” level period of the vertical transfer clock φV4, and further transits to the “L” level after a predetermined time.

【0032】このように、垂直転送クロックφV3,φ
V4およびφV5が順に“M”レベルを経由して“L”
レベルに遷移することにより、垂直転送クロックφV3
が印加された転送電極25の下の信号電荷が垂直転送さ
れる。このとき、垂直転送クロックφV6が継続して
“M”レベルにあることから、垂直転送クロックφV5
が“M”レベルから“L”レベルに遷移した時点(t=
t2)で、垂直転送クロックφV3が印加された転送電
極25の下から転送された信号電荷が、垂直転送クロッ
クφV6が印加された転送電極25の下に移され、よっ
て隣り合う2画素間において高感度側の信号電荷同士が
混合される。
Thus, the vertical transfer clocks φV3 and φ
V4 and φV5 go through “M” level in order to “L”
By changing to the level, the vertical transfer clock φV3
The signal charges under the transfer electrode 25 to which is applied are vertically transferred. At this time, since the vertical transfer clock φV6 is continuously at the “M” level, the vertical transfer clock φV5
At the transition from "M" level to "L" level (t =
At t2), the signal charges transferred from below the transfer electrode 25 to which the vertical transfer clock φV3 is applied are transferred to below the transfer electrode 25 to which the vertical transfer clock φV6 is applied, so that high voltage is generated between two adjacent pixels. The signal charges on the sensitivity side are mixed with each other.

【0033】次に、垂直転送クロックφV2およびφV
4が“H”レベルになると、2画素の一方の第3層の転
送電極26および他方の第1層の転送電極24の下のポ
テンシャルが深くなるため、低感度の受光領域12aに
蓄積された信号電荷(図中、×印で示し、以下同様とす
る)が転送電極26,24の下に読み出される(t=t
3)。このとき、垂直転送クロックφV1,φV3およ
びφV5が共に“L”レベルにあり、垂直転送クロック
φV6が“M”レベルにある。
Next, the vertical transfer clocks φV2 and φV
When “4” becomes the “H” level, the potential under the transfer electrode 26 of one of the third layers and the transfer electrode 24 of the other first layer of the two pixels becomes deep, so that the light is accumulated in the low-sensitivity light receiving region 12 a. A signal charge (indicated by an X mark in the figure and the same applies hereinafter) is read out under the transfer electrodes 26 and 24 (t = t).
3). At this time, the vertical transfer clocks φV1, φV3 and φV5 are all at the “L” level, and the vertical transfer clock φV6 is at the “M” level.

【0034】その後、垂直転送クロックφV2およびφ
V3が順に“M”レベルを経て“L”レベルに遷移す
る。すなわち、垂直転送クロックφV2が“H”レベル
から“M”レベルに遷移し、さらに一定時間後“L”レ
ベルに遷移する。次に、垂直転送クロックφV3が垂直
転送クロックφV2の“M”レベルの期間内に“L”レ
ベルから“M”レベルに遷移し、さらに一定時間後
“L”レベルに遷移する。
After that, the vertical transfer clocks φV2 and φ
V3 sequentially transits to the "M" level and then to the "L" level. That is, the vertical transfer clock φV2 transits from the "H" level to the "M" level, and further transits to the "L" level after a fixed time. Next, the vertical transfer clock φV3 transits from the “L” level to the “M” level within the “M” level period of the vertical transfer clock φV2, and further transits to the “L” level after a fixed time.

【0035】このように、垂直転送クロックφV2およ
びφV3が順に“M”レベルを経由して“L”レベルに
遷移することにより、垂直転送クロックφV2が印加さ
れた転送電極26の下の信号電荷が垂直転送される。こ
のとき、垂直転送クロックφV4が継続して“M”レベ
ルにあることから、垂直転送クロックφV3が“M”レ
ベルから“L”レベルに遷移した時点(t=t4)で、
垂直転送クロックφV2が印加された転送電極26の下
から転送された信号電荷が、垂直転送クロックφV4が
印加された転送電極24の下に移され、よって隣り合う
2画素間において低感度側の信号電荷同士が混合され
る。
In this way, the vertical transfer clocks φV2 and φV3 sequentially transit to the “L” level via the “M” level, so that the signal charges under the transfer electrode 26 to which the vertical transfer clock φV2 is applied. Transferred vertically. At this time, since the vertical transfer clock φV4 continues to be at the “M” level, when the vertical transfer clock φV3 transits from the “M” level to the “L” level (t = t4),
The signal charge transferred from below the transfer electrode 26 to which the vertical transfer clock φV2 is applied is transferred to below the transfer electrode 24 to which the vertical transfer clock φV4 is applied, so that the signal on the low sensitivity side between the two adjacent pixels. The charges are mixed together.

【0036】この状態では、垂直方向において隣り合う
2画素間で混合された同じ感度の受光領域同士の信号電
荷、即ち高感度側の信号電荷○と低感度側の信号電荷×
とが1ラインごとに交互に配置されることになる。以
降、ラインシフト期間に移行して垂直転送が行われる。
そして、図1において、低感度側の信号電荷×が水平転
送レジスタ3に、高感度側の信号電荷○が水平転送レジ
スタ3および振り分け転送ゲート5を介して水平転送レ
ジスタ4にそれぞれライン単位で移され、その後水平転
送される。
In this state, the signal charges of the light-receiving regions of the same sensitivity mixed in the two adjacent pixels in the vertical direction, that is, the signal charges on the high sensitivity side and the signal charges on the low sensitivity side ×
And will be alternately arranged for each line. After that, the line transfer period starts and vertical transfer is performed.
In FIG. 1, the signal charge x on the low sensitivity side is transferred to the horizontal transfer register 3 and the signal charge ◯ on the high sensitivity side is transferred to the horizontal transfer register 4 via the horizontal transfer register 3 and the distribution transfer gate 5 in line units. And then transferred horizontally.

【0037】続いて、フィールド読み出しの場合の偶数
フィールドの動作について、図10のタイミングチャー
トを参照し、図11の動作説明図に基づいて説明する。
垂直ブランキング期間において、垂直転送クロックφV
3,φV6が“H”レベルになると、隣り合う2画素の
各々において第2層の転送電極25の下のポテンシャル
が深くなるため、高感度の受光領域12bに蓄積された
信号電荷が転送電極25の下に読み出される(t=t
5)。このとき、垂直転送クロックφV1,φV2,φ
V4およびφV5が共に“L”レベルにある。
Next, the operation of the even field in the field reading will be described with reference to the timing chart of FIG. 10 and the operation explanatory diagram of FIG.
Vertical transfer clock φV in the vertical blanking period
When 3 and φV6 become the “H” level, the potential under the transfer electrode 25 of the second layer becomes deeper in each of two adjacent pixels, so that the signal charge accumulated in the highly sensitive light receiving region 12b is transferred. Read under (t = t
5). At this time, the vertical transfer clocks φV1, φV2, φ
Both V4 and φV5 are at "L" level.

【0038】その後、垂直転送クロックφV6,φV1
およびφV2が順に“M”レベルを経て“L”レベルに
遷移する。すなわち、垂直転送クロックφV6が“H”
レベルから“M”レベルに遷移し、さらに一定時間後
“L”レベルに遷移する。次に、垂直転送クロックφV
1が垂直転送クロックφV6の“M”レベルの期間内に
“L”レベルから“M”レベルに遷移し、さらに一定時
間後“L”レベルに遷移する。続いて、垂直転送クロッ
クφV2が垂直転送クロックφV1の“M”レベルの期
間内に“L”レベルから“M”レベルに遷移し、さらに
一定時間後“L”レベルに遷移する。
After that, the vertical transfer clocks φV6 and φV1
And φV2 sequentially transit to the “M” level and then to the “L” level. That is, the vertical transfer clock φV6 is “H”.
The level transits to the "M" level, and after a certain period of time, transits to the "L" level. Next, the vertical transfer clock φV
1 shifts from the "L" level to the "M" level within the "M" level period of the vertical transfer clock φV6, and further shifts to the "L" level after a predetermined time. Subsequently, the vertical transfer clock φV2 transitions from the “L” level to the “M” level within the “M” level period of the vertical transfer clock φV1, and further transits to the “L” level after a certain period of time.

【0039】このように、垂直転送クロックφV6,φ
V1およびφV2が順に“M”レベルを経由して“L”
レベルに遷移することで、垂直転送クロックφV6が印
加された転送電極25の下の信号電荷が垂直転送され
る。このとき、垂直転送クロックφV3が継続して
“M”レベルにあることから、垂直転送クロックφV2
が“M”レベルから“L”レベルに遷移した時点(t=
t6)で、垂直転送クロックφV6が印加された転送電
極25の下から転送された信号電荷が、垂直転送クロッ
クφV3が印加された転送電極25の下に移され、よっ
て奇数フィールドの場合と異なる組み合わせにおいて隣
り合う2画素間で高感度側の信号電荷同士が混合され
る。
Thus, the vertical transfer clocks φV6 and φ
V1 and φV2 go through “M” level in order to “L”
By transitioning to the level, the signal charge under the transfer electrode 25 to which the vertical transfer clock φV6 is applied is vertically transferred. At this time, since the vertical transfer clock φV3 is continuously at the “M” level, the vertical transfer clock φV2
At the transition from "M" level to "L" level (t =
At t6), the signal charges transferred from below the transfer electrode 25 to which the vertical transfer clock φV6 is applied are transferred to below the transfer electrode 25 to which the vertical transfer clock φV3 is applied, so that a combination different from the case of the odd field is obtained. In, the signal charges on the high sensitivity side are mixed between two adjacent pixels.

【0040】次に、垂直転送クロックφV1およびφV
5が“H”レベルになると、隣り合う2画素の一方の第
1層の転送電極24および他方の第3層の転送電極26
の下のポテンシャルが深くなるため、低感度の受光領域
12aに蓄積された信号電荷が転送電極24,26の下
に読み出される(t=t7)。このとき、垂直転送クロ
ックφV2,φV4およびφV6が共に“L”レベルに
あり、垂直転送クロックφV3が“M”レベルにある。
Next, the vertical transfer clocks φV1 and φV
5 becomes "H" level, the transfer electrode 24 of one first layer and the transfer electrode 26 of the other third layer of two adjacent pixels are adjacent to each other.
Since the potential below is deepened, the signal charges accumulated in the low-sensitivity light receiving region 12a are read out below the transfer electrodes 24 and 26 (t = t7). At this time, vertical transfer clocks .phi.V2, .phi.V4 and .phi.V6 are all at "L" level, and vertical transfer clock .phi.V3 is at "M" level.

【0041】その後、垂直転送クロックφV5およびφ
V6が順に“M”レベルを経て“L”レベルに遷移す
る。すなわち、垂直転送クロックφV5が“H”レベル
から“M”レベルに遷移し、さらに一定時間後“L”レ
ベルに遷移する。次に、垂直転送クロックφV6が垂直
転送クロックφV5の“M”レベルの期間内に“L”レ
ベルから“M”レベルに遷移し、さらに一定時間後
“L”レベルに遷移する。
After that, the vertical transfer clocks φV5 and φ
V6 sequentially transits to the "M" level and then to the "L" level. That is, the vertical transfer clock φV5 transits from the "H" level to the "M" level, and further transits to the "L" level after a fixed time. Next, the vertical transfer clock φV6 transits from the “L” level to the “M” level within the “M” level period of the vertical transfer clock φV5, and further transits to the “L” level after a predetermined time.

【0042】このように、垂直転送クロックφV5およ
びφV6が順に“M”レベルを経由して“L”レベルに
遷移することにより、垂直転送クロックφV5が印加さ
れた転送電極26の下の信号電荷が垂直転送される。こ
のとき、垂直転送クロックφV1が継続して“M”レベ
ルにあることから、垂直転送クロックφV6が“M”レ
ベルから“L”レベルに遷移した時点(t=t8)で、
垂直転送クロックφV5が印加された転送電極26の下
から転送された信号電荷が、垂直転送クロックφV1が
印加された転送電極24の下に移され、よって奇数フィ
ールドの場合と異なる組み合わせにおいて隣り合う2画
素間で低感度側の信号電荷同士が混合される。以降、ラ
インシフト期間に移行し、奇数フィールドの場合と同様
にして垂直転送および水平転送が行われる。
As described above, the vertical transfer clocks φV5 and φV6 sequentially transit to the “L” level via the “M” level, so that the signal charge under the transfer electrode 26 to which the vertical transfer clock φV5 is applied is changed. Transferred vertically. At this time, since the vertical transfer clock φV1 is continuously at the “M” level, when the vertical transfer clock φV6 transits from the “M” level to the “L” level (t = t8),
The signal charges transferred from below the transfer electrode 26 to which the vertical transfer clock φV5 is applied are transferred to below the transfer electrode 24 to which the vertical transfer clock φV1 is applied, so that the adjacent 2 in a combination different from the case of the odd field. Signal charges on the low sensitivity side are mixed between pixels. After that, the line shift period starts, and vertical transfer and horizontal transfer are performed as in the case of odd fields.

【0043】次に、フレーム読み出しの場合の奇数フィ
ールドの動作について、図12のタイミングチャートを
参照し、図13の動作説明図に基づいて説明する。先
ず、垂直ブランキング期間において、垂直転送クロック
φV6が“H”レベルになると、垂直方向において1画
素おきの第2層の転送電極25の下のポテンシャルが深
くなるため、高感度の受光領域12bに蓄積された信号
電荷が、1画素おきに転送電極25の下に読み出される
(t=t1)。このとき、垂直転送クロックφV1〜φ
V5が共に“L”レベルにある。
Next, the operation of the odd field in frame reading will be described with reference to the timing chart of FIG. 12 and the operation explanatory diagram of FIG. First, in the vertical blanking period, when the vertical transfer clock φV6 becomes the “H” level, the potential under the second-layer transfer electrodes 25 of every other pixel in the vertical direction becomes deeper, so that the high-sensitivity light receiving region 12b is formed. The accumulated signal charges are read out below the transfer electrode 25 every other pixel (t = t1). At this time, the vertical transfer clocks φV1 to φV
Both V5 are at "L" level.

【0044】その後、垂直転送クロックφV6,φV1
およびφV2が順に“M”レベルを経て“L”レベルに
遷移する。すなわち、垂直転送クロックφV6が“H”
レベルから“M”レベルに遷移し、さらに一定時間後
“L”レベルに遷移する。次に、垂直転送クロックφV
1が垂直転送クロックφV6の“M”レベルの期間内に
“L”レベルから“M”レベルに遷移し、さらに一定時
間後“L”レベルに遷移する。続いて、垂直転送クロッ
クφV2が垂直転送クロックφV1の“M”レベルの期
間内に“L”レベルから“M”レベルに遷移し、さらに
一定時間後“L”レベルに遷移する。
After that, the vertical transfer clocks φV6 and φV1
And φV2 sequentially transit to the “M” level and then to the “L” level. That is, the vertical transfer clock φV6 is “H”.
The level transits to the “M” level, and further transits to the “L” level after a fixed time. Next, the vertical transfer clock φV
1 shifts from the "L" level to the "M" level within the "M" level period of the vertical transfer clock φV6, and further shifts to the "L" level after a predetermined time. Subsequently, the vertical transfer clock φV2 transitions from the “L” level to the “M” level within the “M” level period of the vertical transfer clock φV1, and further transits to the “L” level after a certain period of time.

【0045】このように、垂直転送クロックφV6,φ
V1およびφV2が順に“M”レベルを経由して“L”
レベルに遷移することにより、垂直転送クロックφV6
が印加された転送電極25の下の信号電荷が垂直転送さ
れる。このとき、垂直転送クロックφV3が“M”レベ
ルにあることから、垂直転送クロックφV2が“M”レ
ベルから“L”レベルに遷移した時点(t=t2)で、
垂直転送クロックφV6が印加された転送電極25の下
から転送された信号電荷が、垂直転送クロックφV3が
印加された転送電極25の下に移され、ここに蓄積され
る。
In this way, the vertical transfer clocks φV6 and φ
V1 and φV2 go through “M” level in order to “L”
Vertical transfer clock φV6
The signal charges under the transfer electrode 25 to which is applied are vertically transferred. At this time, since the vertical transfer clock φV3 is at the “M” level, when the vertical transfer clock φV2 changes from the “M” level to the “L” level (t = t2),
The signal charges transferred from below the transfer electrode 25 to which the vertical transfer clock φV6 is applied are transferred to below the transfer electrode 25 to which the vertical transfer clock φV3 is applied and are accumulated there.

【0046】次に、垂直転送クロックφV5が“H”レ
ベルになると、先に読み出された高感度の受光領域12
bの画素の第3層の転送電極26の下のポテンシャルが
深くなるため、当該画素の低感度の受光領域12aに蓄
積された信号電荷が転送電極26の下に読み出される
(t=t3)。このとき、垂直転送クロックφV1,φ
V2およびφV4が共に“L”レベルにあり、垂直転送
クロックφV3およびφV6が共に“M”レベルにあ
る。
Next, when the vertical transfer clock .phi.V5 becomes "H" level, the high-sensitivity light-receiving region 12 read out previously.
Since the potential under the transfer electrode 26 of the third layer of the pixel of b becomes deep, the signal charge accumulated in the low-sensitivity light receiving region 12a of the pixel is read out under the transfer electrode 26 (t = t3). At this time, the vertical transfer clocks φV1, φ
Both V2 and φV4 are at “L” level, and the vertical transfer clocks φV3 and φV6 are both at “M” level.

【0047】また、垂直転送クロックφV5が“M”レ
ベルになると、垂直転送クロックφV5が印加された転
送電極26の下のポテンシャルおよび垂直転送クロック
φV6が印加された転送電極25の下のポテンシャルが
同レベルとなるため、低感度の受光領域12aから読み
出された信号電荷×は、転送電極26および転送電極2
5の下に蓄えられる。そして、垂直転送クロックφV5
が“L”レベルになると、転送電極26の下のポテンシ
ャルが浅くなり、低感度の受光領域12aの信号電荷×
は転送電極25の下に蓄えられる(t=t4)。
When the vertical transfer clock φV5 becomes "M" level, the potential below the transfer electrode 26 to which the vertical transfer clock φV5 is applied and the potential below the transfer electrode 25 to which the vertical transfer clock φV6 is applied are the same. Therefore, the signal charge x read out from the low-sensitivity light receiving region 12a becomes the level,
Stored under 5. Then, the vertical transfer clock φV5
Becomes "L" level, the potential under the transfer electrode 26 becomes shallow, and the signal charge of the low-sensitivity light receiving region 12a ×
Are stored under the transfer electrode 25 (t = t4).

【0048】この状態においては、垂直方向において1
画素おきに読み出された高感度側の信号電荷○と低感度
側の信号電荷×とが1ラインごとに交互に配置されるこ
とになる。以降、ラインシフト期間に移行して垂直転送
が行われる。そして、図1において、低感度側の信号電
荷×が水平転送レジスタ3に、高感度側の信号電荷○が
水平転送レジスタ3および振り分け転送ゲート5を介し
て水平転送レジスタ4にそれぞれライン単位で移され、
その後水平転送される。
In this state, 1 in the vertical direction.
The high-sensitivity-side signal charges ◯ and the low-sensitivity-side signal charges × read out for each pixel are alternately arranged for each line. After that, the line transfer period starts and vertical transfer is performed. In FIG. 1, the signal charge x on the low sensitivity side is transferred to the horizontal transfer register 3 and the signal charge ◯ on the high sensitivity side is transferred to the horizontal transfer register 4 via the horizontal transfer register 3 and the distribution transfer gate 5 in line units. Is
After that, it is transferred horizontally.

【0049】次に、フレーム読み出しの場合の偶数フィ
ールドの動作について、図14のタイミングチャートを
参照し、図15の動作説明図に基づいて説明する。先
ず、垂直ブランキング期間において、垂直転送クロック
φV3が“H”レベルになると、奇数フィールドの場合
と1ラインずれた画素の第2層の転送電極25の下のポ
テンシャルが深くなるため、高感度の受光領域12bに
蓄積された信号電荷が、1画素おきに転送電極25の下
に読み出される(t=t5)。このとき、垂直転送クロ
ックφV1,φV2,φV4,φV5及びφV6が共に
“L”レベルにある。
Next, the operation of the even field in the frame reading will be described with reference to the timing chart of FIG. 14 and the operation explanatory diagram of FIG. First, in the vertical blanking period, when the vertical transfer clock φV3 becomes “H” level, the potential under the transfer electrode 25 of the second layer of the pixel shifted by one line from the case of the odd field becomes deep, so that the sensitivity is high. The signal charges accumulated in the light receiving region 12b are read out below the transfer electrode 25 every other pixel (t = t5). At this time, the vertical transfer clocks φV1, φV2, φV4, φV5 and φV6 are all at the “L” level.

【0050】その後、垂直転送クロックφV3,φV4
およびφV5が順に“M”レベルを経て“L”レベルに
遷移する。すなわち、垂直転送クロックφV3が“H”
レベルから“M”レベルに遷移し、さらに一定時間後
“L”レベルに遷移する。次に、垂直転送クロックφV
4が垂直転送クロックφV3の“M”レベルの期間内に
“L”レベルから“M”レベルに遷移し、さらに一定時
間後“L”レベルに遷移する。続いて、垂直転送クロッ
クφV5が垂直転送クロックφV4の“M”レベルの期
間内に“L”レベルから“M”レベルに遷移し、さらに
一定時間後“L”レベルに遷移する。
After that, the vertical transfer clocks φV3 and φV4
And .phi.V5 sequentially transit to "L" level through "M" level. That is, the vertical transfer clock φV3 is “H”.
The level transits to the "M" level, and after a certain period of time, transits to the "L" level. Next, the vertical transfer clock φV
4 shifts from the "L" level to the "M" level within the "M" level period of the vertical transfer clock φV3, and further shifts to the "L" level after a predetermined time. Subsequently, the vertical transfer clock φV5 transits from the “L” level to the “M” level within the “M” level period of the vertical transfer clock φV4, and further transits to the “L” level after a predetermined time.

【0051】このように、垂直転送クロックφV3,φ
V4およびφV5が順に“M”レベルを経由して“L”
レベルに遷移することにより、垂直転送クロックφV3
が印加された転送電極25の下の信号電荷が垂直転送さ
れる。このとき、垂直転送クロックφV6が“M”レベ
ルにあることから、垂直転送クロックφV5が“M”レ
ベルから“L”レベルに遷移した時点(t=t6)で、
垂直転送クロックφV3が印加された転送電極25の下
から転送された信号電荷が、垂直転送クロックφV6が
印加された転送電極25の下に移され、ここに蓄積され
る。
Thus, the vertical transfer clocks φV3, φ
V4 and φV5 go through “M” level in order to “L”
By changing to the level, the vertical transfer clock φV3
The signal charges under the transfer electrode 25 to which is applied are vertically transferred. At this time, since the vertical transfer clock φV6 is at the “M” level, when the vertical transfer clock φV5 transits from the “M” level to the “L” level (t = t6),
The signal charges transferred from below the transfer electrode 25 to which the vertical transfer clock φV3 is applied are transferred to below the transfer electrode 25 to which the vertical transfer clock φV6 is applied, and are accumulated there.

【0052】次に、垂直転送クロックφV2が“H”レ
ベルになると、先に読み出された高感度の受光領域12
bの画素の第3層の転送電極26の下のポテンシャルが
深くなるため、当該画素の低感度の受光領域12aに蓄
積された信号電荷が転送電極26の下に読み出される
(t=t7)。このとき、垂直転送クロックφV1,φ
V4およびφV5が共に“L”レベルにあり、垂直転送
クロックφV3およびφV6が共に“M”レベルにあ
る。
Next, when the vertical transfer clock .phi.V2 becomes "H" level, the high-sensitivity light-receiving region 12 read previously.
Since the potential under the transfer electrode 26 of the third layer of the pixel of b becomes deep, the signal charge accumulated in the low-sensitivity light receiving region 12a of the pixel is read out under the transfer electrode 26 (t = t7). At this time, the vertical transfer clocks φV1, φ
Both V4 and φV5 are at “L” level, and the vertical transfer clocks φV3 and φV6 are both at “M” level.

【0053】また、垂直転送クロックφV2が“M”レ
ベルになると、垂直転送クロックφV2が印加された転
送電極26の下のポテンシャルおよび垂直転送クロック
φV3が印加された転送電極25の下のポテンシャルが
同レベルとなるため、低感度の受光領域12aから読み
出された信号電荷×は、転送電極26および転送電極2
5の下に蓄えられる。そして、垂直転送クロックφV2
が“L”レベルになると、転送電極26の下のポテンシ
ャルが浅くなり、低感度の受光領域12aの信号電荷×
は転送電極25の下に蓄えられる(t=t8)。以降、
ラインシフト期間に移行し、奇数フィールドの場合と同
様にして垂直転送および水平転送が行われる。
When the vertical transfer clock φV2 becomes "M" level, the potential below the transfer electrode 26 to which the vertical transfer clock φV2 is applied and the potential below the transfer electrode 25 to which the vertical transfer clock φV3 is applied are the same. Therefore, the signal charge x read out from the low-sensitivity light receiving region 12a becomes the level,
Stored under 5. Then, the vertical transfer clock φV2
Becomes "L" level, the potential under the transfer electrode 26 becomes shallow, and the signal charge of the low-sensitivity light receiving region 12a ×
Are stored under the transfer electrode 25 (t = t8). Or later,
In the line shift period, vertical transfer and horizontal transfer are performed as in the case of odd fields.

【0054】図16は、本発明の他の実施形態を示す概
略構成図であり、図中、図1と同等部分には同一符号を
付して示してある。図16において、マトリクス状に2
次元配置された各受光部1が感度の異なる2つの受光領
域12a,12bからなり、また各受光部1ごとに2つ
の受光領域12a,12bの各々から読み出された信号
電荷のうち、隣り合う受光部の同じ感度の受光領域の信
号同士を垂直転送レジスタ2-1〜2-n内で混合して垂直
転送するとともに、振り分け転送ゲート5によって2本
の水平転送レジスタ3,4に振り分けて別々に水平転送
するまでの構成は、先の実施形態の場合と全く同じであ
る。
FIG. 16 is a schematic block diagram showing another embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. In FIG. 16, 2 in matrix form
Each of the light receiving parts 1 arranged in a dimension is composed of two light receiving regions 12a and 12b having different sensitivities, and among the signal charges read from the two light receiving regions 12a and 12b of each light receiving part 1, they are adjacent to each other. The signals of the light-receiving areas of the light-receiving unit having the same sensitivity are mixed in the vertical transfer registers 2-1 to 2-n and vertically transferred, and are also distributed to the two horizontal transfer registers 3 and 4 by the distribution transfer gate 5 and separately. The configuration up to the horizontal transfer to is exactly the same as in the case of the previous embodiment.

【0055】そして、以下に述べる点で先の実施形態と
異なっている。すなわち、本実施形態においては、高感
度の受光領域12bの信号電荷を水平転送する水平転送
レジスタ7の出力端部の横にリミッタ61を設けるとと
もに、2本の水平転送レジスタ3,4に対して電荷検出
部62およびバッファ63を共通に設けた構成となって
いる。電荷検出部62は、例えばフローティング・ディ
フュージョン・アンプ構成となっており、水平転送レジ
スタ3によって水平転送された低感度の受光領域12a
の信号電荷と、水平転送レジスタ4によって水平転送さ
れかつリミッタ61でクリップされた高感度の受光領域
12bの信号電荷とを受け、両信号電荷を混合しかつ信
号電圧に変換して出力する。
The following points are different from the above embodiment. That is, in the present embodiment, the limiter 61 is provided beside the output end of the horizontal transfer register 7 that horizontally transfers the signal charges of the high-sensitivity light receiving region 12b, and the two horizontal transfer registers 3 and 4 are provided. The charge detector 62 and the buffer 63 are commonly provided. The charge detection unit 62 has, for example, a floating diffusion amplifier configuration, and has a low-sensitivity light receiving region 12a horizontally transferred by the horizontal transfer register 3.
And the signal charges of the high-sensitivity light-receiving region 12b horizontally transferred by the horizontal transfer register 4 and clipped by the limiter 61, and both signal charges are mixed and converted into a signal voltage for output.

【0056】図17に、リミッタ61の具体的な構成の
一例を、図16のY‐Y′線断面にて示す。図17にお
いて、P型ウェル領域64の表面側に形成されたN型不
純物層によって水平CCDチャネル65が形成され、そ
の上にゲート絶縁膜66を介して水平転送電極67が配
されることにより、水平転送レジスタ4の出力端部が構
成されている。この水平転送レジスタ4の出力端部に隣
接して、N- 型不純物層からなるオーバーフローバリア
68とN型不純物層からなるドレイン69が設けられて
おり、このオーバーフローバリア68およびドレイン6
9によってリミッタ61が構成されている。ドレイン6
9には、所定の直流電圧E0が印加されている。
FIG. 17 shows an example of a concrete structure of the limiter 61 in a section taken along the line YY 'of FIG. In FIG. 17, the horizontal CCD channel 65 is formed by the N-type impurity layer formed on the surface side of the P-type well region 64, and the horizontal transfer electrode 67 is arranged on the horizontal CCD channel 65 via the gate insulating film 66. The output end of the horizontal transfer register 4 is configured. The adjacent the output end of the horizontal transfer register 4, N - overflow barrier 68 and the drain 69 of N-type impurity layer made of type impurity layer is provided, the overflow barrier 68 and the drain 6
A limiter 61 is composed of 9. Drain 6
A predetermined DC voltage E0 is applied to 9.

【0057】上記構成のリミッタ61において、N-
不純物層の濃度などによってオーバーフローバリア68
のポテンシャルの高さが決まり、このポテンシャルの高
さがクリップレベルとなる。そして、水平転送レジスタ
4において、高感度の受光領域12bの信号電荷が順に
転送され、リミッタ61の横のパケットに蓄積されたと
き、その電荷量がクリップレベルを越えると、その越え
た分の電荷がドレイン69に捨てられることで、高感度
の受光領域12bの信号電荷に対してリミッタが掛けら
れる。なお、図17において、水平転送レジスタ4の転
送方向は紙面に対して直角な方向である。
In the limiter 61 having the above structure, the overflow barrier 68 is changed depending on the concentration of the N -- type impurity layer.
The height of the potential of is determined, and the height of this potential becomes the clip level. Then, in the horizontal transfer register 4, when the signal charges of the high-sensitivity light-receiving region 12b are sequentially transferred and accumulated in the packet beside the limiter 61, if the amount of the charges exceeds the clip level, the excess charges are charged. Is discarded into the drain 69, and a limiter is applied to the signal charge in the highly sensitive light receiving region 12b. In FIG. 17, the transfer direction of the horizontal transfer register 4 is a direction perpendicular to the paper surface.

【0058】上述したように、本実施形態に係るCCD
固体撮像装置では、各受光部1ごとに2つの受光領域1
2a,12bの各々から読み出された信号電荷のうち、
隣り合う受光部の同じ感度の受光領域の信号同士を垂直
転送レジスタ2-1〜2-n内で混合して垂直転送し、かつ
振り分け転送ゲート5によって2本の水平転送レジスタ
3,4に振り分けて別々に水平転送するとともに、高感
度の受光領域12bの信号電荷についてはリミッタ61
でクリップし、しかる後電荷検出部62のフローティン
グ・ディフュージョン容量で低感度の受光領域12aの
信号電荷と混合するようにしたことにより、高感度の受
光領域12bの各信号電荷に対して共通のリミッタ61
でリミッタが掛けられるので、画素間の特性バラツキに
起因して画像に固定パターンのムラが発生するのを抑制
できる。
As described above, the CCD according to this embodiment
In the solid-state imaging device, two light receiving regions 1 are provided for each light receiving unit 1.
Of the signal charges read from each of 2a and 12b,
The signals of the light-receiving areas of the same sensitivity of the adjacent light-receiving sections are mixed in the vertical transfer registers 2-1 to 2-n and vertically transferred, and are distributed to the two horizontal transfer registers 3 and 4 by the distribution transfer gate 5. And separately horizontally transfer the signal charges in the high-sensitivity light receiving region 12b.
Then, the floating diffusion capacitance of the charge detection unit 62 is mixed with the signal charge of the low-sensitivity light-receiving region 12a, so that a common limiter for each signal charge of the high-sensitivity light-receiving region 12b is obtained. 61
Since the limiter is applied in, it is possible to suppress the occurrence of unevenness of the fixed pattern in the image due to the characteristic variation between pixels.

【0059】なお、本実施形態では、リミッタ61によ
って水平転送レジスタ7内で高感度の受光領域12bの
信号電荷に対してリミッタを掛ける構成としたが、電荷
検出部62内で高感度の受光領域12bの信号電荷に対
してリミッタを掛けることも可能である。
In the present embodiment, the limiter 61 is used to limit the signal charge of the highly sensitive light receiving area 12b in the horizontal transfer register 7; however, the highly sensitive light receiving area is provided in the charge detecting portion 62. It is also possible to apply a limiter to the signal charge of 12b.

【0060】すなわち、2本の水平転送レジスタ3,4
から電荷検出部62へ、低感度の受光領域12aの信号
電荷と高感度の受光領域12bの信号電荷とを高感度側
を先行させた形で交互に転送するようにする一方、電荷
検出部62では、フローティング・ディフュージョン容
量をリセットするリセットパルスとして、クランプレベ
ルを含む3値レベルを設定し、そのクランプレベルにて
水平転送レジスタ4から先に転送される高感度側の信号
電荷をクリップし、その後水平転送レジスタ3から転送
される低感度側の信号電荷と混合し、信号電圧に変換し
て出力するようにすれば良い。
That is, two horizontal transfer registers 3 and 4
To the charge detection unit 62, the signal charges of the low-sensitivity light-receiving region 12a and the signal charges of the high-sensitivity light-receiving region 12b are alternately transferred in a form in which the high-sensitivity side is preceded by the charge detection unit 62. Then, as a reset pulse for resetting the floating diffusion capacitance, a ternary level including a clamp level is set, and at the clamp level, the high-sensitivity side signal charge transferred earlier from the horizontal transfer register 4 is clipped. The signal charge on the low sensitivity side transferred from the horizontal transfer register 3 may be mixed, converted into a signal voltage, and output.

【0061】なお、上記各実施形態においては、各受光
部1を感度が異なる受光領域に2分割した構成の場合に
ついて説明したが、2分割に限定されるものではなく、
感度が異なる3つ以上の受光領域に分割することも可能
である。この場合、水平転送レジスタも各感度に対応し
た信号電荷を別々に転送する必要があることから、受光
領域の分割数に対応した本数だけ必要となる。また、リ
ミッタを掛けるに当たっては、少なくとも最小感度の受
光領域の信号電荷以外の信号電荷、若しくはそれに基づ
く信号に対して行うようにすれば良い。
In each of the above embodiments, the case where each light receiving portion 1 is divided into two light receiving regions having different sensitivities has been described, but the present invention is not limited to two divisions.
It is also possible to divide it into three or more light receiving regions having different sensitivities. In this case, since the horizontal transfer register also needs to separately transfer the signal charges corresponding to the respective sensitivities, the number corresponding to the number of divisions of the light receiving region is required. In addition, the limiter may be applied to at least signal charges other than the signal charges in the light-receiving region having the minimum sensitivity or signals based on the signal charges.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各受光部を感度が異なる複数の受光領域に分割し、各受
光部ごとに複数の受光領域の各々から読み出された信号
電荷のうち、隣り合う受光部の同じ感度の受光領域の信
号電荷同士を垂直転送レジスタ内で混合して垂直転送
し、かつ感度の異なる受光領域の信号電荷を複数本の水
平転送レジスタで別々に水平転送するとともに、少なく
とも最小感度の受光領域の信号電荷以外の信号電荷、若
しくはそれに基づく信号をクリップし、他の感度の受光
領域の信号電荷、若しくはそれに基づく信号とを混合若
しくは加算して出力するようにしたことにより、高感度
側の各信号電荷若しくはそれに基づく信号に対して共通
のクランプレベルにてクランプが行われるので、各画素
の飽和電荷量Qsのムラに起因する固定パターンノイズ
を発生することなく、ダイナミックレンジを拡大できる
ことになる。
As described above, according to the present invention,
Each light receiving part is divided into a plurality of light receiving regions with different sensitivities, and among the signal charges read from each of the plurality of light receiving regions for each light receiving part, the signal charges of the light receiving regions of the same sensitivity of the adjacent light receiving parts are Are mixed in the vertical transfer register for vertical transfer, and the signal charges in the light-receiving areas with different sensitivities are separately transferred horizontally in a plurality of horizontal transfer registers. , Or by clipping the signal based on it, and by mixing or adding the signal charge of the light-receiving area of other sensitivity or the signal based on it, and outputting it, each signal charge on the high sensitivity side or the signal based on it On the other hand, since the clamp is performed at the common clamp level, the fixed pattern noise caused by the unevenness of the saturated charge amount Qs of each pixel is not generated. It becomes possible to expand the dynamic range.

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

【図1】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】受光部の構成の一例を示す概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of a configuration of a light receiving unit.

【図3】垂直転送レジスタの構成の一例を示す平面パタ
ーン図である。
FIG. 3 is a plan pattern diagram showing an example of a configuration of a vertical transfer register.

【図4】図3のX‐X′線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line XX ′ of FIG.

【図5】振り分け転送ゲートの一例を示す概略構成図で
ある。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an example of a distribution transfer gate.

【図6】信号処理回路の一例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing an example of a signal processing circuit.

【図7】本実施形態に係る入出力特性図である。FIG. 7 is an input / output characteristic diagram according to the present embodiment.

【図8】フィールド読み出しにおける奇数フィールドの
タイミングチャートである。
FIG. 8 is a timing chart of odd fields in field reading.

【図9】フィールド読み出しにおける奇数フィールドの
動作説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of an odd field operation in field reading.

【図10】フィールド読み出しにおける偶数フィールド
のタイミングチャートである。
FIG. 10 is a timing chart of even fields in field reading.

【図11】フィールド読み出しにおける偶数フィールド
の動作説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram of an even field operation in field reading.

【図12】フレーム読み出しにおける奇数フィールドの
タイミングチャートである。
FIG. 12 is a timing chart of odd fields in frame reading.

【図13】フレーム読み出しにおける奇数フィールドの
動作説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram of an odd field operation in frame reading.

【図14】フレーム読み出しにおける偶数フィールドの
タイミングチャートである。
FIG. 14 is a timing chart of even fields in frame reading.

【図15】フレーム読み出しにおける偶数フィールドの
動作説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram of an even field operation in frame reading.

【図16】本発明の他の実施形態を示す概略構成図であ
る。
FIG. 16 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the present invention.

【図17】リミッタの構成の一例を示す断面図(図16
のY‐Y′線断面図)である。
FIG. 17 is a sectional view showing an example of the configuration of a limiter (FIG. 16).
3 is a sectional view taken along line YY ′ in FIG.

【図18】従来例を示す概略構成図である。FIG. 18 is a schematic configuration diagram showing a conventional example.

【図19】折れ線近似の入出力特性図である。FIG. 19 is an input / output characteristic diagram of a polygonal line approximation.

【図20】オフセットが生じたときの入出力特性図であ
る。
FIG. 20 is an input / output characteristic diagram when an offset occurs.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 受光部(画素) 2-1〜2-n 垂直転送レジスタ 3,4 水平転送レジスタ 5 振り分け転送ゲート 6,7 電荷検出部 10 タイミングジェネレータ 11 チャネルストップ領域 12a 低感度の受光
領域 12b 高感度の受光領域 21 転送チャネル 24,25,26 転送電極 30 信号処理回路
1 Light receiving part (pixel) 2-1 to 2-n Vertical transfer register 3,4 Horizontal transfer register 5 Distribution transfer gate 6,7 Charge detection part 10 Timing generator 11 Channel stop area 12a Low sensitivity light receiving area 12b High sensitivity light receiving Region 21 Transfer channel 24, 25, 26 Transfer electrode 30 Signal processing circuit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 チャネルストップ領域によって少なくと
も2分割されかつ各々独立に開口を持つとともに各々の
感度が異なる複数の受光領域からなり、マトリクス状に
2次元配置された複数個の受光部と、 前記複数個の受光部の垂直列ごとに配されかつ各受光部
ごとに前記複数の受光領域の各々から読み出された信号
電荷のうち、隣り合う受光部の同じ感度の受光領域の信
号電荷同士を混合して垂直転送する複数本の垂直転送レ
ジスタと、 前記複数本の垂直転送レジスタによって順に転送される
感度の異なる受光領域の信号電荷を別々に受けて水平転
送する複数本の水平転送レジスタと、 前記複数本の水平転送レジスタによって転送された信号
電荷を検出して電気信号に変換する複数の電荷検出部
と、 前記複数の電荷検出部の各出力信号のうち、少なくとも
最小感度の受光領域の信号電荷以外の信号電荷に基づく
出力信号をクリップし、このクリップした信号と他の感
度の受光領域の信号電荷に基づく出力信号とを加算して
出力する信号処理回路とを備えたことを特徴とする固体
撮像装置。
1. A plurality of light receiving portions which are at least divided into two by a channel stop region, each of which has an opening independently and which has different sensitivities, and which are two-dimensionally arranged in a matrix, Of the signal charges arranged in each vertical row of the individual light receiving sections and read out from each of the plurality of light receiving areas for each light receiving section, the signal charges of the light receiving areas of the same sensitivity of the adjacent light receiving sections are mixed. A plurality of vertical transfer registers for performing vertical transfer, and a plurality of horizontal transfer registers for separately receiving and horizontally transferring signal charges of light receiving regions having different sensitivities which are sequentially transferred by the plurality of vertical transfer registers, A plurality of charge detection units that detect the signal charges transferred by the plurality of horizontal transfer registers and convert the signal charges into electric signals, and output signals of the plurality of charge detection units. Then, signal processing for clipping at least an output signal based on a signal charge other than the signal charge of the light-receiving region of the minimum sensitivity, and adding the clipped signal and an output signal based on the signal charge of the light-receiving region of another sensitivity to output A solid-state imaging device comprising: a circuit.
【請求項2】 チャネルストップ領域によって少なくと
も2分割されかつ各々独立に開口を持つとともに各々の
感度が異なる複数の受光領域からなり、マトリクス状に
2次元配置された複数個の受光部と、 前記複数個の受光部の垂直列ごとに配されかつ各受光部
ごとに前記複数の受光領域の各々から読み出された信号
電荷のうち、隣り合う受光部の同じ感度の受光領域の信
号電荷同士を混合して垂直転送する複数本の垂直転送レ
ジスタと、 前記複数本の垂直転送レジスタによって順に転送される
感度の異なる受光領域の信号電荷を別々に受けて水平転
送する複数本の水平転送レジスタと、 前記複数本の水平転送レジスタによって転送された信号
電荷のうち、少なくとも最小感度の受光領域の信号電荷
以外の信号電荷をクリップし、このクリップした信号電
荷と他の感度の受光領域の信号電荷とを混合して出力す
る出力部とを備えたことを特徴とする固体撮像装置。
2. A plurality of light receiving portions which are at least divided into two by a channel stop region, each of which has an opening independently of each other and which has different sensitivities, and which are two-dimensionally arranged in a matrix, Of the signal charges arranged in each vertical row of the individual light receiving sections and read out from each of the plurality of light receiving areas for each light receiving section, the signal charges of the light receiving areas of the same sensitivity of the adjacent light receiving sections are mixed. A plurality of vertical transfer registers for performing vertical transfer, and a plurality of horizontal transfer registers for separately receiving and horizontally transferring signal charges of light receiving regions having different sensitivities which are sequentially transferred by the plurality of vertical transfer registers, Of the signal charges transferred by the plurality of horizontal transfer registers, at least the signal charges other than the signal charges in the light receiving area of the minimum sensitivity are clipped, and this clip is clipped. A solid-state imaging device, comprising: an output unit that mixes and outputs the signal charge that has been blocked and the signal charge of a light receiving region having another sensitivity.
【請求項3】 前記出力部は、前記複数本の水平転送レ
ジスタによって転送された信号電荷のうち、少なくとも
最小感度の受光領域の信号電荷以外の信号電荷をクリッ
プする単一のリミッタと、前記リミッタでクリップされ
た信号電荷と他の感度の受光領域の信号電荷とを混合
し、これを電気信号に変換する単一の電荷検出部とから
なることを特徴とする請求項2記載の固体撮像装置。
3. The single limiter for clipping the signal charges other than the signal charges of at least the light receiving region of the minimum sensitivity among the signal charges transferred by the plurality of horizontal transfer registers, and the limiter. 3. The solid-state image pickup device according to claim 2, wherein the solid-state imaging device comprises a single charge detection unit that mixes the signal charges clipped by the signal charges with the signal charges in the light-receiving region of another sensitivity and converts the mixed signal charges into an electric signal. .
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