JPH11164206A - 固体撮像素子及び電荷転送方法 - Google Patents

固体撮像素子及び電荷転送方法

Info

Publication number
JPH11164206A
JPH11164206A JP9330414A JP33041497A JPH11164206A JP H11164206 A JPH11164206 A JP H11164206A JP 9330414 A JP9330414 A JP 9330414A JP 33041497 A JP33041497 A JP 33041497A JP H11164206 A JPH11164206 A JP H11164206A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mode
photoelectric conversion
driving
charges
solid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9330414A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuo Toma
哲夫 笘
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.)
Fujifilm Holdings Corp
Fujifilm Microdevices Co Ltd
Original Assignee
Fujifilm Microdevices Co Ltd
Fuji Photo Film Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Microdevices Co Ltd, Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fujifilm Microdevices Co Ltd
Priority to JP9330414A priority Critical patent/JPH11164206A/ja
Priority to US09/201,897 priority patent/US6583818B1/en
Publication of JPH11164206A publication Critical patent/JPH11164206A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
    • H04N25/44—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by partially reading an SSIS array
    • H04N25/445—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by partially reading an SSIS array by skipping some contiguous pixels within the read portion of the array
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/73—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors using interline transfer [IT]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/745—Circuitry for generating timing or clock signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/63—Control of cameras or camera modules by using electronic viewfinders

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 全画素読み出し又は間引き読み出しのいずれ
を行った際にも高速に電荷を垂直方向に転送することが
できる固体撮像素子又は電荷転送方法を提供することを
課題とする。 【解決手段】 受光した光を電荷に変換する複数の光電
変換手段（ＰＤ）と、複数の光電変換手段から電荷を受
ける複数のパケットを有し、該パケット内の電荷を転送
することができる転送手段（１）と、複数の光電変換手
段の各々から電荷を転送手段に読み出すゲート手段と、
第１又は第２のモードに応じて異なる駆動相数で転送手
段を駆動して電荷を転送する駆動手段（１２）とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像信号処理技術
に関し、特に固体撮像素子により撮像される画像信号を
処理する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２（Ａ）、（Ｂ）は、従来技術による
固体撮像素子を示す。固体撮像素子は、例えば１５３０
×１０２４画素からなる高解像度の画像を撮像すること
ができる。図２（Ａ）は第１のモードにおける固体撮像
素子の制御方法を示し、図２（Ｂ）は第２のモードにお
ける固体撮像素子の制御方法を示す。
【０００３】図２（Ａ）において、第１のモードは、全
画素読み出しのモードであり、例えば１５３０×１０２
４画素の全てを読み出す。第１のモードは、例えば、プ
リンタに高精細な画像を印刷する際に用いられる。
【０００４】固体撮像素子は、フォトダイオードＰＤと
垂直転送路１と水平転送路２とアンプ３を有する。フォ
トダイオードＰＤは、実際には、画像を構成する画素数
だけ２次元に配列される。例えば、水平方向に１５３０
個、垂直方向に１０２４個である。図２（Ａ）には、簡
略化のため、９個のフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ９が
１つの列を構成する場合を示す。以下、フォトダイオー
ドＰＤ１〜ＰＤ９の個々を又は全てをフォトダイオード
ＰＤと呼ぶ。
【０００５】固体撮像素子は、上記の２次元に配列され
る複数のフォトダイオードＰＤ、及び複数列の垂直転送
路１を有する。１つのフォトダイオードＰＤは、２次元
画像を構成する１つの画素に相当し、受光した光を電荷
に変換する。
【０００６】第１のモードでは、全てのフォトダイオー
ドＰＤ１〜ＰＤ９から右隣の垂直転送路１に電荷を読み
出す。垂直転送路１は、１つのフォトダイオードＰＤ当
たりに４電極を有する。その４電極には、転送パルスＶ
１〜Ｖ４が供給される。垂直転送路１は、転送パルスＶ
１〜Ｖ４により４相駆動され、電荷を垂直方向に転送す
る。
【０００７】垂直転送路１上の電荷は垂直下方向に転送
され、水平転送路２に移される。水平転送路２は、電荷
を水平左方向に転送する。アンプ３は、水平転送路１に
より転送された電荷を増幅して、外部に出力する。
【０００８】図２（Ｂ）において、第２のモードは、間
引き読み出しのモードであり、例えば１５３０×１０２
４画素の画像を間引いて１５３０×２５６画素の画像を
読み出す。つまり、垂直方向について、４画素毎に３画
素を間引いて、１０２４画素中の２５６画素を読み出
す。
【０００９】第２のモードは、例えば、画角を合わせる
ためにカメラに搭載された小型液晶表示器に画像を表示
する際、又はオートフォーカス（自動焦点）を行うため
に画像を読み出す際に用いられ、１フィールド画像を速
く（１／６０秒〜１／３０秒）読み出すことが要求され
る。
【００１０】第２のモードでは、垂直方向に４画素毎の
フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ５，ＰＤ９から右隣の垂
直転送路１に電荷を読み出す。垂直転送路１の４電極に
は、第１のモードと同様、転送パルスＶ１〜Ｖ４が供給
される。垂直転送路１は、転送パルスＶ１〜Ｖ４により
４相駆動され、垂直方向において４画素毎に１画素読み
出された電荷を垂直方向に転送する。水平転送路２は、
垂直転送路１から受けた電荷を水平左方向に転送する。
アンプ３は、水平転送路１により転送された電荷を増幅
して、外部に出力する。
【００１１】上記のように、固体撮像素子は、第１のモ
ードと第２のモードを有する。第１及び第２のモードの
いずれにおいても、垂直転送路１は、４電極４相駆動さ
れる。次に、４電極４相駆動の転送方法を示す。
【００１２】図３は、上記の転送パルスＶ１〜Ｖ４のタ
イミングチャートである。ある転送パルスと他の転送パ
ルスの重なり時間を単位時間として、横軸に時間ｔを示
す。
【００１３】図４は、上記の時間ｔを縦軸にとったとき
の垂直転送路のポテンシャル遷移図である。縦軸は図３
の時間ｔを示し、横軸は垂直転送路上の垂直位置を示
す。例えば８つのフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ８は、
垂直方向に配列され１つの垂直転送路に接続される。垂
直転送路上には、１つのフォトダイオードＰＤ毎に４個
の電極が設けられる。その４電極には、転送パルスＶ１
〜Ｖ４が供給される。ポテンシャルの低いところに、電
荷が蓄積される。ポテンシャルの遷移に従い、電荷が垂
直転送路上で転送される様子がわかる。
【００１４】時間ｔ＝０において、電荷５は、フォトダ
イオードＰＤ５に隣接する垂直転送路上に位置する。時
間の経過と共に、電荷５は、垂直方向（図の左方向）に
転送される。時間ｔ＝３２において、電荷５は、フォト
ダイオードＰＤ１に隣接する垂直転送路上に位置する。
つまり、フォトダイオードＰＤ５に隣接する位置からフ
ォトダイオードＰＤ１に隣接する位置に、電荷５を転送
するために要する時間は３２サイクルである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】図４に示すように、垂
直転送路上には、１つのフォトダイオードＰＤ当たりに
１つの電荷蓄積領域（パケット）が形成される。第１の
モード（全画素読み出しモード）では、垂直転送路は効
率的に電荷を転送することできる。
【００１６】しかし、第２のモード（間引き読み出しモ
ード）では、例えば４画素毎に３画素を間引くので、垂
直転送路上の４パケット毎に３パケットは無駄なパケッ
トである。第２のモードにおいては、垂直転送路上の上
記の電荷転送は効率的とはいえない。
【００１７】本発明の目的は、全画素読み出し又は間引
き読み出しのいずれを行った際にも高速に電荷を垂直方
向に転送することができる固体撮像素子又は電荷転送方
法を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点によれ
ば、受光した光を電荷に変換する複数の光電変換手段
と、前記複数の光電変換手段から電荷を受ける複数のパ
ケットを有し、該パケット内の電荷を転送することがで
きる転送手段と、前記複数の光電変換手段の各々から電
荷を前記転送手段に読み出すゲート手段と、第１又は第
２のモードに応じて異なる駆動相数で前記転送手段を駆
動して電荷を転送する駆動手段とを有する固体撮像素子
が提供される。
【００１９】例えば、第１のモードは全画素読み出しモ
ードであり、第２のモードは間引き読み出しモードであ
る。駆動手段は、第１のモードでは転送手段を例えば４
相駆動し、第２のモードでは転送手段を例えば１６相駆
動することができる。固体撮像素子は、そのモードに適
した駆動相数で転送手段を駆動することができる。
【００２０】本発明の他の観点によれば、（ａ）複数の
光電変換手段の各々から電荷を転送手段に読み出す工程
と、（ｂ）第１又は第２のモードに応じて異なる駆動相
数で転送手段を駆動して電荷を転送する工程とを含む電
荷転送方法が提供される。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の
実施例による固体撮像素子の概念図を示す。固体撮像素
子は、例えば１５３０×１０２４画素からなる高解像度
の画像を撮像することができる。図１（Ａ）は第１のモ
ードにおける固体撮像素子の制御方法を示し、図１
（Ｂ）は第２のモードにおける固体撮像素子の制御方法
を示す。
【００２２】図１（Ａ）において、第１のモードは、全
画素読み出しのモードであり、例えば１５３０×１０２
４画素の全てを読み出す。第１のモードは、例えば、プ
リンタに高精細な画像を印刷する際に用いられる。
【００２３】固体撮像素子は、電荷結合素子（ＣＣＤ）
チップ１１と垂直転送制御部１２を有する。第１のモー
ドでは、第１のモード信号Ｍ１がＣＣＤチップ１１及び
垂直転送制御部１２に供給される。
【００２４】ＣＣＤチップ１１は、フォトダイオードＰ
Ｄと垂直転送路１と水平転送路２とアンプ３を有する。
垂直転送制御部１２は、４相駆動制御部１２ａと１６相
駆動制御部１２ｂを有する。
【００２５】フォトダイオードＰＤは、実際には、画像
を構成する画素数（１５３０×１０２４）だけ２次元に
配列されるが、図１（Ａ）には、簡略化のため、９個の
フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ９が１つの列を構成する
場合を示す。
【００２６】固体撮像素子は、上記の２次元配列の複数
のフォトダイオードＰＤ、及び複数列の垂直転送路１を
有する。１つのフォトダイオードＰＤは、２次元画像を
構成する１つの画素に相当し、受光した光を電荷に変換
する。
【００２７】ＣＣＤチップ１１に第１のモード信号Ｍ１
が供給されると、全てのフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ
９から右隣の垂直転送路１に電荷を読み出す。垂直転送
路１は、１つのフォトダイオードＰＤ当たりに４電極を
有する。
【００２８】垂直転送制御部１２に第１のモード信号Ｍ
１が供給されると、４相駆動制御部１２ａが選択され
る。４相駆動制御部１２ａは、上記の４電極に転送パル
スＶ１〜Ｖ４を供給する。垂直転送路１は、転送パルス
Ｖ１〜Ｖ４により４相駆動され、電荷を垂直方向に転送
する。
【００２９】垂直転送路１上の電荷は垂直下方向に転送
され、水平転送路２に移される。水平転送路２は、電荷
を水平左方向に転送する。アンプ３は、水平転送路１に
より転送された電荷を増幅して、外部に出力する。
【００３０】図１（Ｂ）において、第２のモードは、間
引き読み出しのモードであり、例えば１５３０×１０２
４画素の画像を間引いて１５３０×２５６画素の画像を
読み出す。つまり、垂直方向について、４画素毎に３画
素を間引いて、１０２４画素中の２５６画素を読み出
す。なお、垂直方向だけでなく、水平方向も間引くよう
にしてもよい。
【００３１】第２のモードは、例えば、画角を合わせる
ためにカメラに搭載された小型液晶表示器に画像を表示
する際、又はオートフォーカス（自動焦点）を行うため
に画像を読み出す際に用いられる。
【００３２】第２のモードでは、第２のモード信号Ｍ２
がＣＣＤチップ１１及び垂直転送制御部１２に供給され
る。
【００３３】ＣＣＤチップ１１に第２のモード信号Ｍ２
が供給されると、垂直方向に４画素毎のフォトダイオー
ドＰＤ１，ＰＤ５，ＰＤ９から右隣の垂直転送路１に電
荷が読み出される。垂直転送路１は、１つのフォトダイ
オードＰＤ当たりに４電極を有し、４つのフォトダイオ
ードＰＤ当たりに１６電極を有する。
【００３４】垂直転送制御部１２に第２のモード信号Ｍ
２が供給されると、１６相駆動制御部１２ｂが選択され
る。１６相駆動制御部１２ｂは、上記の１６電極に転送
パルスＶ１〜Ｖ１６を供給する。垂直転送路１は、転送
パルスＶ１〜Ｖ１６により１６相駆動され、間引き読み
出しされた電荷を垂直方向に転送する。垂直転送路１を
１６相駆動することにより、４相駆動する場合に比べ、
間引き読み出しされた電荷を効率的にかつ高速に転送す
ることできる。その理由は、後に図８のタイミングチャ
ートを参照しながら説明する。
【００３５】垂直転送路１上の電荷は垂直下方向に転送
され、水平転送路２に移される。水平転送路２は、電荷
を水平左方向に転送する。アンプ３は、水平転送路１に
より転送された電荷を増幅して、外部に出力する。
【００３６】上記のように、垂直転送路１は、第１のモ
ードでは４相駆動され、第２のモードでは１６相駆動さ
れる。モードに応じて、垂直転送路１の駆動相数を変え
ることにより、各モードに適した垂直転送を行うことが
できる。つまり、第１及び第２のモードの両者におい
て、効率的かつ高速な電荷の垂直転送を行うことができ
る。
【００３７】第２のモードは、間引き読み出しを行うモ
ードであり、ノンインタレース方式にもインタレース方
式にも適用することができる。次に、インタレース方式
の場合を説明する。
【００３８】図５（Ａ）、（Ｂ）は、インタレース方式
の画像を第２のモードを用いて読み出す例を示す。イン
タレース方式は、ＡフィールドとＢフィールドとの２つ
のフィールドにより１フレームを構成する。図５（Ａ）
は、Ａフィールドを読み出す際の固体撮像素子を示し、
図５（Ｂ）は、Ｂフィールドを読み出す際の固体撮像素
子を示す。
【００３９】固体撮像素子上の１５３０×１０２４画素
の画像を間引いて１５３０×５１２画素の画像を読み出
す。垂直方向について４画素毎に３画素を間引いて、１
０２４画素を１フィールド当たり２５６画素（１フレー
ム当たり５１２画素）とする。なお、垂直方向だけでな
く、水平方向も間引くようにしてもよい。間引かれた画
像は、ＮＴＳＣフォーマットに準拠しているので、その
画像を通常のモニタに表示させることできる。
【００４０】図５（Ａ）において、Ａフィールドを読み
出す際には、垂直方向に４画素毎のフォトダイオードＰ
Ｄ１，ＰＤ５，ＰＤ９から右隣の垂直転送路１に電荷を
読み出す。つまり、垂直方向において４画素毎に１画素
を読み出す。垂直転送路１は、第２のモード信号を受け
て１６相駆動され、垂直方向に間引き読み出しされた電
荷を垂直方向に転送する。水平転送路２は、垂直転送路
１から受けた電荷を水平左方向に転送する。アンプ３
は、水平転送路１により転送された電荷を増幅して、外
部に出力する。
【００４１】図５（Ｂ）において、Ｂフィールドを読み
出す際には、Ａフィールド（図５（Ａ））に比べて垂直
方向に２画素ずらし、垂直方向に４画素毎のフォトダイ
オードＰＤ３，ＰＤ７から右隣の垂直転送路１に電荷を
読み出す。つまり、垂直方向において４画素毎に１画素
を読み出す。垂直転送路１は、第２のモード信号を受け
て１６相駆動され、電荷を垂直方向に転送する。水平転
送路２は、垂直転送路１から受けた電荷を水平左方向に
転送する。アンプ３は、水平転送路２により転送された
電荷を増幅して、外部に出力する。
【００４２】次に、Ａフィールドを読み出す場合を例
に、固体撮像素子の具体的動作を示す。まず、先に図６
を参照しながら第２のモードにおける制御方法を説明
し、その後に図９を参照しながら第１のモードにおける
制御方法を説明する。
【００４３】図６は、第２のモードにおける固体撮像素
子の構成を示す。固体撮像素子は、上記のようにＣＣＤ
チップ１１と垂直転送制御部１２を有する。ＣＣＤチッ
プ１１は、２次元配列されたフォトダイオードＰＤ、複
数列の垂直転送路１、水平転送路２及びアンプ３を有す
る。
【００４４】垂直転送制御部１２は、第２のモード信号
を受けると、図７に示す１６相駆動パルスＶ１〜Ｖ１６
を生成し、スイッチ１３を制御する。図７は、横軸に時
間ｔをとった転送パルスＶ１〜Ｖ１６のタイミングチャ
ートである。垂直転送制御部１２は、パルスＶ５〜Ｖ１
６のスイッチ１３を閉じて、１６相パルスＶ１〜Ｖ１６
をＣＣＤチップ１１に供給する。
【００４５】垂直転送路１は、１つのフォトダイオード
ＰＤ当たり４電極を有し、４つのフォトダイオードＰＤ
当たり１６電極を有する。その１６電極に転送パルスＶ
１〜Ｖ１６が供給される。垂直転送路１は、転送パルス
Ｖ１〜Ｖ１６により１６相駆動され、フォトダイオード
ＰＤ１，ＰＤ５，ＰＤ９から読み出された電荷を垂直方
向に転送する。
【００４６】図８は、時間ｔを縦軸にとったときの垂直
転送路のポテンシャル遷移図である。縦軸は図７の時間
ｔを示し、横軸は垂直転送路上の垂直位置を示す。例え
ば８つのフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ８が垂直方向に
配列されて、１つの垂直転送路に接続される。垂直転送
路上には、１つのフォトダイオードＰＤ毎に４つの電極
が設けられ、４つのフォトダイオードＰＤ毎に１６個の
電極が設けられる。その１６電極には、駆動パルスＶ１
〜Ｖ１６が供給される。ポテンシャルの低いところに、
電荷が蓄積される。ポテンシャルの遷移に従い、電荷が
垂直転送路上で転送される様子がわかる。
【００４７】時間ｔ＝０において、電荷１５は、フォト
ダイオードＰＤ５に隣接する垂直転送路上に位置する。
時間の経過と共に、電荷１５は、垂直方向（図の左方
向）に転送される。時間ｔ＝１６において、電荷１５
は、フォトダイオードＰＤ１に隣接する垂直転送路上に
位置する。つまり、フォトダイオードＰＤ５に隣接する
位置からフォトダイオードＰＤ１に隣接する位置に、電
荷１５を転送するために要する時間は１６サイクルであ
る。
【００４８】次に、４電極４相駆動（図４）の垂直転送
時間と１６電極１６相駆動（図８）の垂直転送時間を比
較する。以下の２つの理由により、１６電極１６相駆動
は、４電極４相駆動に比べ、高速に電荷を垂直方向に転
送することができる。
【００４９】まず、第１の理由を説明する。４電極４相
駆動の場合は、上記で図４を参照しながら説明したよう
に、フォトダイオードＰＤ５に隣接する位置からフォト
ダイオードＰＤ１に隣接する位置に、電荷５を転送する
ために要する時間は３２サイクルである。
【００５０】１６電極１６相駆動の場合は、図８に示す
ように、フォトダイオードＰＤ５に隣接する位置からフ
ォトダイオードＰＤ１に隣接する位置に、電荷１５を転
送するために要する時間は１６サイクルである。
【００５１】１６電極１６相駆動は、４電極４相駆動に
比べ、垂直転送時間を１／２（＝１６サイクル／３２サ
イクル）にすることができる。つまり、本実施例（図
６）によれば、従来技術（図２（Ｂ））に比べ、垂直転
送速度を２倍にすることができる。
【００５２】次に、第２の理由を説明する。１６電極１
６相駆動は、４電極４相駆動に比べ、垂直転送路を駆動
するドライバの１個当たりの電極数を１／４にすること
ができる。すなわち、４電極４相駆動の場合は、図２
（Ｂ）に示すように、例えばパルスＶ１は４個のフォト
ダイオードＰＤ当たり４個の電極に供給される。それに
対し、１６電極１６相駆動の場合は、図６に示すよう
に、例えばパルスＶ１は４個のフォトダイオードＰＤ当
たり１個の電極に供給される。
【００５３】１６電極１６相駆動は、１つのパルスを供
給する電極数が１／４になるので、ドライバの負荷が１
／４になる。垂直転送路にパルスＶ１〜Ｖ１６を印加す
ることは、ＣＲ回路にパルスＶ１〜Ｖ１６を印加するこ
とと等価である。上記のように、電極数が１／４になれ
ば、垂直転送パルスのＣＲ時定数は１／４になる。つま
り、本実施例（図６）によれば、従来技術（図２
（Ｂ））に比べ、垂直転送速度を４倍にすることができ
る。
【００５４】本実施例は、上記の第１の理由により垂直
転送速度を２倍することができ、上記の第２の理由によ
り垂直転送速度を４倍にすることができる。本実施例
は、合計して垂直転送速度を８倍にすることができる。
【００５５】また、本実施例は、垂直転送路上の１パケ
ットの容量を大きくすることができる。従来技術によれ
ば、図４に示すように、１パケットの容量は２つの電極
の面積に相当する。本実施例によれば、図８に示すよう
に、１パケットの容量は１４個の電極の面積に相当す
る。つまり、本実施例によるパケットは、従来技術に比
べ、７倍（＝１４／２）の容量を有する。本実施例によ
れば、垂直転送路の転送容量を大きくすることができ
る。
【００５６】また、本実施例は、いわゆるスミアによる
弊害を防止することができる。スミアは、例えばストロ
ボ光がガラス窓に反射し、かなり強い光が垂直転送路に
漏れて入り、垂直転送路に電荷が発生する現象である。
このスミア電荷は、不必要な電荷である。
【００５７】フォトダイオードから読み出される電荷を
画素電荷とすると、垂直転送路上では、画素電荷とスミ
ア電荷が混ざる。垂直転送パケット内の電荷は、転送回
数を重ねる毎にスミア電荷が累算されていく。垂直転送
路に強い光が入射し大量のスミア電荷が発生すると、パ
ケットから電荷があふれ、正確な画像信号を読み出すこ
とができない場合がある。
【００５８】本実施例によれば、垂直転送パケットの容
量を大きくすることできるので、スミアが発生した場合
にも、パケットから電荷があふれることがなく、スミア
による画像劣化を防止することができる。
【００５９】以上で第２のモードの説明を終了する。次
に、第１のモードを説明する。固体撮像素子は、垂直転
送制御部１２における制御方法を工夫することにより、
第１のモード（４相駆動）と第２のモード（１６相駆
動）を切り換えることができる。
【００６０】図９は、第１のモードにおける固体撮像素
子の構成を示す。垂直転送制御部１２は、第１のモード
信号を受けると、図３に示す４相パルスＶ１〜Ｖ４を生
成し、スイッチ１３を制御する。パルスＶ５〜Ｖ１６の
スイッチ１３を開き、パルスＶ１〜Ｖ１６のうち、４相
パルスＶ１〜Ｖ４のみをＣＣＤチップ１１に供給する。
【００６１】例えば、フォトダイオードＰＤ１には４電
極ＶＥ１〜ＶＥ４、フォトダイオードＰＤ２には４電極
ＶＥ５〜ＶＥ８、フォトダイオードＰＤ３には４電極Ｖ
Ｅ９〜ＶＥ１２、フォトダイオードＰＤ４には４電極Ｖ
Ｅ１３〜ＶＥ１６が設けられているとする。
【００６２】スイッチ１３は、電極ＶＥ１とＶＥ５とＶ
Ｅ９とＶＥ１３を接続し、それらにパルスＶ１を供給す
る。また、電極ＶＥ２とＶＥ６とＶＥ１０とＶＥ１４を
接続し、それらにパルスＶ２を供給する。また、電極Ｖ
Ｅ３とＶＥ７とＶＥ１１とＶＥ１５を接続し、それらに
パルスＶ３を供給する。さらに、電極ＶＥ４とＶＥ８と
ＶＥ１２とＶＥ１６を接続し、それらにパルスＶ４を供
給する。
【００６３】上記のスイッチ１３の接続により、図４に
示す４相駆動と同じ動作で垂直転送路１を駆動すること
ができる。第１のモードでは、全てのフォトダイオード
ＰＤから電荷を読み出し、垂直転送路１を４相駆動して
電荷を転送する。
【００６４】垂直転送制御部１２は、第１のモード信号
Ｍ１又は第２のモード信号Ｍ２のいずれを受け取るかに
より、制御方法が異なる。垂直転送制御部１２は、第１
のモードのときには垂直転送路１を４相駆動し、第２の
モードのときには垂直転送路１を１６相駆動する。
【００６５】固体撮像素子は、モードに応じて、垂直転
送路１の駆動相数を変えることができる。第１のモード
（全画素読み出しモード）では、垂直転送路内のパケッ
トの使用率が高いので、少ない相数（例えば４相）で垂
直転送路を駆動する。第２のモード（間引き読み出しモ
ード）では、垂直転送路内のパケットの使用率が低いの
で、多い相数（例えば１６相）で垂直転送路を駆動す
る。
【００６６】固体撮像素子は、モードに応じて、垂直転
送路を効率的に駆動し、そのモードに適した垂直転送を
行うことができる。特に、第２のモードでは、第１のモ
ードに比べ、高速に電荷を垂直方向に転送することがで
き、また１パケット内の転送容量を多くすることができ
る。
【００６７】なお、第２のモードでは、垂直転送路を１
６相で駆動する場合を説明したが、８相で駆動してもよ
い。ただし、相数が多い方が高速に電荷を転送すること
ができる。
【００６８】例えば、１つのフォトダイオードＰＤ当た
りＭ個の電極が垂直転送路に設けられているとする。第
１のモードでは、Ｍ電極Ｍ相駆動することができる。第
２のモードでは、垂直方向に並ぶＮ個のフォトダイオー
ドＰＤ当たり１個のフォトダイオードＰＤから電荷を読
み出す場合には、Ｍ×２n 電極Ｍ×２n 相駆動すること
ができる。ただし、ｎは１以上かつｌｏｇ2 Ｎ以下であ
る。
【００６９】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
【００７０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
例えば、第１のモードが全画素読み出しモードであると
きには転送手段を４相駆動し、第２のモードが間引き読
み出しモードであるときには転送手段を１６相駆動する
ことができる。固体撮像素子は、第１及び第２のモード
のいずれにおいても、効率的かつ高速に電荷を転送する
ことができる。また、駆動相数を多くすれば、転送容量
を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）は本発明の実施例による第１のモー
ドの固体撮像素子を示す概念図であり、図１（Ｂ）は本
発明の実施例による第２のモードの固体撮像素子を示す
概念図である。
【図２】図２（Ａ）は従来技術による第１のモードの固
体撮像素子を示す平面図であり、図２（Ｂ）は従来技術
による第２のモードの固体撮像素子を示す平面図であ
る。
【図３】４電極４相駆動を行うための駆動パルスのタイ
ミングチャートである。
【図４】４電極４相駆動のポテンシャル遷移図である。
【図５】インタレース読み出しを示す。図５（Ａ）はＡ
フィールドを読み出す際の固体撮像素子を示す平面図で
あり、図５（Ｂ）はＢフィールドを読み出す際の固体撮
像素子を示す平面図である。
【図６】本実施例による第２のモードの固体撮像素子を
示す平面図である。
【図７】１６電極１６相駆動を行うための駆動パルスの
タイミングチャートである。
【図８】１６電極１６相駆動のポテンシャル遷移図であ
る。
【図９】本実施例による第１のモードの固体撮像素子を
示す平面図である。
【符号の説明】
１ 垂直転送路 ２ 水平転送路 ３ アンプ ５ 電荷 １１ ＣＣＤチップ １２ 垂直転送制御部 １２ａ ４相駆動制御部 １２ｂ １６相駆動制御部 １３ スイッチ １５ 電荷 ＰＤ フォトダイオード Ｍ１ 第１のモード信号 Ｍ２ 第２のモード信号

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】受光した光を電荷に変換する複数の光電変
    換手段と、 前記複数の光電変換手段から電荷を受ける複数のパケッ
    トを有し、該パケット内の電荷を転送することができる
    転送手段と、 前記複数の光電変換手段の各々から電荷を前記転送手段
    に読み出すゲート手段と、 第１又は第２のモードに応じて異なる駆動相数で前記転
    送手段を駆動して電荷を転送する駆動手段とを有する固
    体撮像素子。
  2. 【請求項２】前記ゲート手段は、第１のモードで読み出
    す光電変換手段の数よりも、第２のモードで読み出す光
    電変換手段の数の方が少ない請求項１記載の固体撮像素
    子。
  3. 【請求項３】前記駆動手段は、第１のモードで駆動する
    相数よりも第２のモードで駆動する相数の方が多い請求
    項２記載の固体撮像素子。
  4. 【請求項４】前記転送手段は、１つの光電変換手段当た
    りＭ個の電極を有し、 前記ゲート手段は、第２のモードにおいて隣接するＮ個
    の光電変換手段当たり１個の光電変換手段から電荷を読
    み出し、 前記駆動手段は、第２のモードにおいてＭ×２n （ｎは
    １以上かつｌｏｇ2 Ｎ以下）相駆動する請求項３記載の
    固体撮像素子。
  5. 【請求項５】前記ゲート手段は、第１のモードにおいて
    全ての光電変換手段から電荷を読み出し、 前記駆動手段は、第１のモードにおいてＭ相駆動する請
    求項４記載の固体撮像素子。
  6. 【請求項６】前記駆動手段は、第１のモードで４相駆動
    し、第２のモードで１６相駆動する請求項４又は５記載
    の固体撮像素子。
  7. 【請求項７】（ａ）複数の光電変換手段の各々から電荷
    を転送手段に読み出す工程と、 （ｂ）第１又は第２のモードに応じて異なる駆動相数で
    転送手段を駆動して電荷を転送する工程とを含む電荷転
    送方法。
  8. 【請求項８】前記工程（ａ）は、第１のモードで読み出
    す光電変換手段の数よりも、第２のモードで読み出す光
    電変換手段の数の方が少ない請求項７記載の電荷転送方
    法。
  9. 【請求項９】前記工程（ｂ）は、第１のモードで駆動す
    る相数よりも第２のモードで駆動する相数の方が多い請
    求項８記載の電荷転送方法。
  10. 【請求項１０】前記転送手段は、１つの光電変換手段当
    たりＭ個の電極を有し、 前記工程（ａ）は、第２のモードにおいて隣接するＮ個
    の光電変換手段当たり１個の光電変換手段から電荷を読
    み出し、 前記工程（ｂ）は、第２のモードにおいてＭ×２n （ｎ
    は１以上かつｌｏｇ2Ｎ以下）相駆動する請求項９記載
    の電荷転送方法。
  11. 【請求項１１】前記工程（ａ）は、第１のモードにおい
    て全ての光電変換手段から電荷を読み出し、 前記工程（ｂ）は、第１のモードにおいてＭ相駆動する
    請求項１０記載の電荷転送方法。
  12. 【請求項１２】前記工程（ｂ）は、第１のモードで４相
    駆動し、第２のモードで１６相駆動する請求項１０又は
    １１記載の電荷転送方法。
JP9330414A 1997-12-01 1997-12-01 固体撮像素子及び電荷転送方法 Pending JPH11164206A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9330414A JPH11164206A (ja) 1997-12-01 1997-12-01 固体撮像素子及び電荷転送方法
US09/201,897 US6583818B1 (en) 1997-12-01 1998-11-30 Solid state image sensor with readout modes having different drive phases

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9330414A JPH11164206A (ja) 1997-12-01 1997-12-01 固体撮像素子及び電荷転送方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11164206A true JPH11164206A (ja) 1999-06-18

Family

ID=18232343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9330414A Pending JPH11164206A (ja) 1997-12-01 1997-12-01 固体撮像素子及び電荷転送方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6583818B1 (ja)
JP (1) JPH11164206A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1091567A2 (en) * 1999-10-07 2001-04-11 Fuji Photo Film Co., Ltd. Charge transfer device, solid state image pickup device using the same, and control method
JP2009225478A (ja) * 2009-07-07 2009-10-01 Sony Corp 固体撮像素子の駆動方法並びに固体撮像装置およびカメラシステム

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4160179B2 (ja) * 1998-11-06 2008-10-01 富士フイルム株式会社 固体撮像装置および信号読出し方法
US6677998B1 (en) * 1999-01-25 2004-01-13 Fuji Photo Film Co., Ltd. Solid-state electronic image sensing device and method of controlling operation of same
JP3943273B2 (ja) * 1999-01-28 2007-07-11 富士フイルム株式会社 固体撮像装置および信号読出し方法
JP2000224599A (ja) * 1999-01-28 2000-08-11 Fuji Photo Film Co Ltd 固体撮像装置および信号読出し方法
TW411705B (en) * 1999-03-15 2000-11-11 Avision Inc Charge transfer method for CCD image sensing device
US6809764B1 (en) * 1999-05-12 2004-10-26 Fuji Photo Film Co., Ltd. Solid-state electronic image sensing device with high subsampling efficiency and method of reading a video signal out of the same
JP3607866B2 (ja) * 2000-12-12 2005-01-05 オリンパス株式会社 撮像装置
JP3920085B2 (ja) * 2001-12-11 2007-05-30 富士フイルム株式会社 固体撮像装置とそのスミア補正方法並びにデジタルスチルカメラ
JP4139641B2 (ja) * 2002-07-19 2008-08-27 富士フイルム株式会社 固体撮像素子
US20050280726A1 (en) * 2004-06-18 2005-12-22 Eastman Kodak Company Image sensor for still or video photography
US8497927B2 (en) * 2004-07-01 2013-07-30 Broadcom Corporation Method for using wide dynamic range sensor in low light conditions
US8300132B2 (en) * 2004-07-23 2012-10-30 Sony Corporation Driving method of solid-state imaging device, solid-state imaging system, and camera system
JP4049142B2 (ja) * 2004-10-07 2008-02-20 コニカミノルタオプト株式会社 撮像装置、撮像素子駆動装置および撮像方法
JP4306676B2 (ja) * 2005-12-19 2009-08-05 船井電機株式会社 撮像装置
JP2007288131A (ja) * 2006-03-23 2007-11-01 Fujifilm Corp 固体撮像素子、固体撮像装置およびその駆動方法
JP4823138B2 (ja) * 2007-05-08 2011-11-24 パナソニック株式会社 位相調整装置、位相調整方法およびデジタルカメラ

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5528291A (en) 1991-09-25 1996-06-18 Fuji Photo Film Co., Ltd. CCD image pickup device and method of driving which maintains sensitivity regardless of the operating mode
US5608455A (en) 1992-07-30 1997-03-04 Fuji Photo Film Co., Ltd Interline transfer CCD image sensor with reduced dark current
JP3200516B2 (ja) 1994-06-22 2001-08-20 松下電器産業株式会社 固体撮像装置
JPH08331461A (ja) 1995-06-02 1996-12-13 Sony Corp 固体撮像装置の駆動方法
JPH09149319A (ja) 1995-11-17 1997-06-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ｃｃｄの電極駆動方法及びその装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1091567A2 (en) * 1999-10-07 2001-04-11 Fuji Photo Film Co., Ltd. Charge transfer device, solid state image pickup device using the same, and control method
EP1091567A3 (en) * 1999-10-07 2004-02-04 Fuji Photo Film Co., Ltd. Charge transfer device, solid state image pickup device using the same, and control method
KR100549640B1 (ko) * 1999-10-07 2006-02-06 후지 샤신 필름 가부시기가이샤 전하전송장치, 이를 사용한 고체촬상장치 및 그 제어방법
US7079183B1 (en) 1999-10-07 2006-07-18 Fuji Photo Film Co., Ltd. Charge transfer device for increasing data rate and reducing power consumption
JP2009225478A (ja) * 2009-07-07 2009-10-01 Sony Corp 固体撮像素子の駆動方法並びに固体撮像装置およびカメラシステム

Also Published As

Publication number Publication date
US6583818B1 (en) 2003-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH11164206A (ja) 固体撮像素子及び電荷転送方法
JP3800673B2 (ja) 固体撮像装置およびその駆動方法
JP2001238134A (ja) 固体撮像素子およびその駆動方法並びにカメラシステム
JPH0522668A (ja) 固体撮像装置
JP2894341B1 (ja) 固体撮像装置の駆動方法
JP2007295230A (ja) 固体撮像装置およびその駆動方法、カメラ
JP3854662B2 (ja) 撮像装置
JP4212095B2 (ja) 固体撮像装置およびその駆動方法
EP0869665B1 (en) Solid state image sensor
EP0720387A2 (en) Method and apparatus for providing interlaced images from a progressive scan sensor in an electronic camera
JP2504845B2 (ja) 固体撮像装置
JP3731732B2 (ja) Ｃｃｄ撮像素子及びその駆動方法
JP3484468B2 (ja) 固体撮像素子及び電荷転送方法
JP2000134540A (ja) 固体撮像装置及びその駆動方法
US6785027B1 (en) Method for driving a CCD solid-state imaging device
JP4540878B2 (ja) 撮像素子の駆動方法及び撮像装置
EP1014700B1 (en) Method of driving a solid-state image sensor
JP2000115643A (ja) 固体撮像装置の駆動方法、固体撮像装置、固体撮像素子、並びに撮像カメラ
JPH09298755A (ja) 固体撮像素子
JPH08125158A (ja) 固体撮像素子
JPH11122535A (ja) 固体撮像素子及びその駆動方法
JP2592272B2 (ja) カラー用固体撮像素子
JP4022054B2 (ja) 固体撮像装置
JP2007166112A (ja) 固体撮像装置および固体撮像素子の駆動方法、電子情報機器
JPH0723294A (ja) 固体撮像装置

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030415