TW200417011A - Solid-state image sensing device and video camera using the same - Google Patents

Description

200417011 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明，係關於將接收到的光轉換成電氣訊號，作為 影像訊號加以輸出的固態攝影元件。 【先前技術】 吾人皆知有一種將接收到的光轉換成電氣訊號，作為 影像訊號加以輸出的固態攝影元件，以及將從此固態攝影 元件所得之影像訊號顯示為靜止圖像之數位靜物攝影機等 的攝影機。近年來，使用此種固態攝影元件之攝影機，皆 要求能更進一步的提昇畫質及功能，而進行像素之高密度 化。 此固態攝影元件，為提昇影像訊號之輸出速度，一直 以來係採用將讀出訊號電荷之像素予以疏化（thinning)來減 少輸出影像訊號中像素數的驅動方法。例如，特開平j 234688號公報中，揭露了例如以水平方向之3像素為一區 塊，將各區塊中除中央像素外之其他2像素（兩端之2像素 )之訊號電荷在固態攝影元件内加以混合，且將區塊之中央 1像素之訊號電荷與相鄰區塊之中央丨像素之訊號電荷加 以混合，據以削減來自固態攝影元件之輸出影像訊號中水 平方向之像素數的驅動方法。 然而，在進行水平方向之1/3疏化時，全像素輸出 時之取樣頻率< 3分之i的成分會折返而加至訊號之dc 成刀，但上述習知驅動方法之固態攝影元件，取樣頻率之 3分之1的成分並不是0(參照第27圖）。如此一來，由於 200417011 水紋波、或假訊號之產生等，而使得畫質不良。 【發明内容】 本發明為解決上述問題，其目的在提供一種至少能削 減水平方向之像素數，不致產生水紋波及假訊號、以高速 輸出高品質之影像訊號的固態攝影元件。 為達成上述目的，本發明之固態攝影元件，具有用來 將從2維排列之像素讀出之訊號電荷轉送往垂直方向而對 應各列像素設置的垂直轉送部、以及將接收自前述垂直轉 送部之訊號電荷往水平方向轉送的水平轉送部，前述垂直 轉送部中最接近前述水平轉送部之轉送段的垂直最終段， 於2 m(m為2以上之整數）列具有相同之轉送電極構成， ^前述m财，i歹,】以外之垂直最終段或所冑的垂直最終 奴為了將4足該垂直最終段至前述水平轉送部之轉送動作 ，與該列中其他垂直最終段分開獨立控制，設有不同於前 述其他垂直最終段的轉送電極。 如此，藉由至少削減水平方向之像素數，而能提供一 不致產生水紋波及假訊號、能以高速輸出高品質之影像 訊號的固態攝影元件。 【實施方式】 桊發明之固態攝影元件 .....穴π π不聊攸 2維排列之 素讀出之訊號電荷轉送往垂直方向而對應各列像素設置 ^直轉送部、以及將接收自前述垂直轉送部之訊號電荷 ^平方向轉送的水平轉送部，前述垂直轉送部中最接近 述尺平轉送部之轉送段的垂直最終段，於每柳為2以 8 200417011 之整數）列具有相同之轉送電極構成，在前述m列中，1列 以外之垂直最終段或所有的垂直最終段，為了將從該垂直 最終#又至刖述水平轉送部之轉送動作，與該列中其他垂直 最終段分開獨立控制，設有不同於前述其他垂直最終段的 轉送電極（第1構成）。 本發明固態攝影元件中之垂直轉送部，可由對應2維 排列之像素、例如由光二極體等之光電轉換部與複數個垂 直轉送段所組成之垂直CCD來構成，亦可由具受光功能之 複數個垂直轉送段所組成之垂直CCD等來構成。 根據上述第1實施形態，垂直最終段之所有訊號電荷 ，被分成m次轉送往水平轉送部。此外，若將從垂直最終 段往水平轉送部之轉送、與使用水平轉送部往水平方向之 轉送的話，即能任意進行像素輸出之排列變換及混合。又 ，垂直轉送部及水平轉送部之轉送動作，係分別對設於該 等處之轉送電極賦予既定之控制訊號來加以控制。用以送 出此控制汛號之機構（控制部），可設在固態攝影元件的外 部’亦可與固態攝影元件設置成一體。 本發明之固態攝影元件中，可將該m設定為2n+ i(n 為1以上之整數）（第2構成）。此外，此固態攝影元件中， 設水平方向每隔i像素之各211+1(11為i以上之整數）個為 第1混合像素群，該第i混合像素群以外之像素中，每隔 1像素之2n+ 1個像素，其像素重心在該第1混合像素群 之像素重心之間為等間隔的像素為第2混合像素群；將第 1、第2混合像素群之各個中所含像素之訊號電荷在水平 417011 轉送部内予以相加者較佳。 根據此構成，不須捨棄像素之訊號電荷，即能將水平 混:傻^素，降低至1/(2n+1)。且由於降低像素數後之 二 >、間隔均等’因此能獲得高感度、且 波少的圖像訊號。 該固態攝影元件中，對垂直最終段之各該第i、第2 ==素群’係⑽由該2n+1個像素所構成之各混合像 二〃’僅將離該水平轉送部輸出側最遠之像素之訊號電 :’從垂直最終段轉送往水平轉送部；㈣將水平轉送部 群：號：荷於順方向轉送2像素分；⑹該2…個像素 將在垂直，殘餘訊號電荷之像素中，離該水 輸出側最通之像素之訊號電荷，從垂直最終段轉 :在水平轉送部；㈣反覆進行該心及U之轉送，直到 "211+1個像素群之所有訊號電荷從垂直最終段被轉送至 水平轉送部為止者較佳（第4構成）。 據此，能將每隔i像素之2n+1像素加以混合，進_ 乂的，其間之像素亦能同時的以2n+W素加以混合。 該固態攝影元件中’最好是能進-步的，⑽在該al 〜以之轉送的最後，將該2n+1個像素群中最後像 號電荷從垂直最終録水平錢部轉送後、或在轉送之^ 時，將所有列之垂直轉送部之訊號電荷轉送… 對以該bl轉送至垂直最終段之訊號電荷，進行以 十 轉送’·㈣反覆進行該bl * b2之轉送，直到μ… 之訊號電荷被轉送至水平轉送部（第5構成）。 又刀 200417011 據此，由於水平轉送部中不會產生空轉送段，因此能 在水平轉送速度不提高的狀態下，將水平像素數降低至1 /(2n+ 1) 〇 該固態攝影元件中，該垂直轉送部中最接近該水平轉 送部之垂直最終段，於每3列具有相同之轉送電極構成； 該3列中，為了對至少從水平轉送部之輸出側至第2及第 3列之垂直最終段，將從該垂直最終段至該水平轉送部之 轉送動作，與其他垂直最終段分別分開獨立控制，而設有 與其他垂直最終段不同之轉送電極者較佳。據此，於水平 方向混合3像素’即能將水平像素數降低至1/ 3。 該第6構成之固態攝影元件中，從水平轉送部之輸出 側起第1列的該垂直最終段，最好是能具有與該列中垂直 最終段以外之段相同的電極構成（第7構成）。 該第6構成之固態攝影元件中，最好是能以水平方向 之每隔1個像素之各3個像素為第1混合像素群；該第1 混合像素群以外之像素中，每隔1像素之各3個像素，其 像素重心在該第1混合像素群之像素重心之間為等間隔的 像素為第2混合像素群（第8構成）。據此，不須捨棄像素 之訊號電荷’即能將水平像素數降低至1 / 3，且使像素數 減低後之混合像素間隔均等。 該第6構成之固態攝影元件中，最好是能，（el)該3 列中，僅將該水平轉送部輸出侧起之第2列之垂直最終段 之訊號電荷轉送往水平轉送部；（c2)將水平轉送部之訊號 電荷於順方向轉送2像素分；（c3)該3列中，僅將該水平 200417011 輪出側起之第3列之垂直最終段之訊號電荷轉送往 像素^部；Μ)將水平轉送部之訊號電荷於順方向轉送2 列、（^5)該3列中，僅將該水平轉送部輸出側起之第1 。垂直最終段之訊號電荷轉送往水平轉送部（第9構成） 以，能將每隔1像素之3像素與其間之3像素分別加 5，且使像素數減低後之混合像素間隔均等 〇5該第9構成之固態攝影元件中，最好是能，（dl)在該 :5中將帛1歹IJ之垂直最終段之訊號電荷轉送往水平轉送部 後2或在轉送之同時，將所有列之垂直轉送部之訊號電荷 轉送1段；（d2)針對在該dl最後被轉送至垂直最終段的訊 戒電何，進行cl〜c5之轉送，在e5中將第丨列之垂直最 終段之訊號電荷轉送往水平轉送部後、或在轉送之同時， =、斤有列之垂直轉送部之訊號電荷轉送丨段；（d))針對在 該012最後被轉送至垂直最終段的訊號電荷，進行^丨〜以 之轉送（第10構成）。據此，即使進行水平方向之3像素混 =，由於水平轉送部中不會產生空轉送段，因此即使不提 高水平轉送速度，亦能將水平像素數降低至1 / 3。 又，該第3構成之固態攝影元件中，最好是能將各該 第1及第2混合像素群之於垂直方向每隔i行之2n+ i行 刀之合計（2n + 1 ) X ( 2n + 1 )像素，作為丄個混合像素 群’將各列所含之2n+ 1行分像素之訊號電荷在垂直轉送 部内予以相加（第11構成）。據此，i晝面之資料數為1/ ((2n+ l)x(2n+ 1))，因此能增加每單位時間之幀框數。此 外’由於沒有捨棄之像素，因此感度提昇。 12 200417011 該第1構成之固態攝影元件中，最好是能係將水平 像素之3像素、垂直方向每隔1行之3行分，合 计2像素作為1個混合像素群（第12構成）。據此，1晝面 之為料數為1 / 9，因此能增加每單位時間之幀框數。此外 ’由於沒有捨棄之像素，因此感度提昇。 —該第3構成之固態攝影元件中，最好是能將水平方向 每隔1像素之3像素、垂直方向隔3行之2行分，合計6 像素作為1個混合像素群（第13構成）。如此，與在垂直方 向此合3行分之像素的情形相較，具有線性訊號範圍廣之 優點。 、 該第3構成之固態攝影元件中，最好是能將水平方向 每隔1像素之3像素、垂直方向每3行之1行，合計3像 素作為1個混合像素群（第14構成）。如此，與在垂直方向 混合3行分之像素的情形相較，能更進一步的具有線性訊 號範圍廣之優點 該第2構成之固態攝影元件中，最好是能於該2維配 置之像素，配置以水平方向2像素、垂直方向2像素之合 計4像素為丨單位的彩色濾光片（第1 $構成）。如此，在像 素混合後，能獲得以水平2像素垂直2像素之合計4像素 為1單位的同一彩色濾光片排列的圖像。 該第15構成之固態攝影元件中，該彩色濾光片，最 好是於該4像素之一對角線上之2像素配置第丨色的濾光 片’於其他2像素分別配置第2及第3色的濾光片（第16 構成）。 13 200417011 該第3構成之固態攝影元件中，最好是能於該2維配 置之像素，配置以水平方向2像素、垂直方向4像素之合 計8像素為！單位的彩色濾光片；將垂直方向相鄰之2像 素在垂直轉送部内予以相加（第1 7構成）。 又，本發明之固態攝影元件中，最好是能在垂直最線 段中至少設置2片獨立電極。 、 .例如，該垂直最終段之各列係以6個轉送電極構成時 ()相鄰3列之所有垂直轉送部内，該6個轉送電極中， 從水平轉送部起第2及第4個電極，係與其他列之垂直最 終段獨立的獨立電極，帛1、第3、第5及第6個電極， 係與垂直轉送部其他段共通之電極（第18構成），⑺相鄰3 列之垂直轉送部中的2列内，該6個轉送電極中從水平 轉送部起第2及第4個電極，係與其他列之垂直最終段獨 立的獨立電極，第卜帛3、第5及第6個電極，係盘垂 直轉送部其他段共通之電極；相鄰3列之垂直轉送部中的 另1列内’第1〜第6個之所有轉送電極’皆係與垂直轉 送部其他段共通之電極（第19構成）’⑺相鄰3列之所有垂 直轉送部内’ $ 6個轉送電極中，從水平轉送部起第2、 第4及第6個電極’係與其他列之垂直最終段獨立的獨立 電極’第1、第3及第5個電極，係與垂直轉送部其他段 共通之電極（第20構成），（4)相鄰3列之垂直轉送部中之2 歹J内該6個轉送電極中，從水平轉送部起第2、第*及 第6個電極’係與其他列之垂直最終段獨立的獨立電極， 第卜第3及第5個電極，係與垂直轉送部其他段共通之 200417011 電極；相鄰3列之垂直轉送部中的另j列内，第i〜第6 個之所有轉送電極，皆係與垂直轉送部其他段共通之電極( 第21構成），（5)相鄰3列之垂直轉送部中之至少2列内， 該6個轉送電極中，從水平轉送部起第2及第4個電極， 係與其他列之垂直最終段獨立的獨立電極，相鄰3列之所 有垂直轉送部内，從水平轉送部起第！及帛3個電極，係 與垂直轉送部之其他段不同（第22構成），或者，（6)相鄰3 列之垂直轉送部中之至少2列内，該6個轉送電極中，從 水平轉送部起帛2、第4及第6個電極，係與其他列之垂 直最終段獨立的獨立電極，相鄰3列之所有垂直轉送部内 ，從水平轉送部起帛丨、第3及第5個電極，係與垂直轉 送部之其他段不同（第23構成）。 又，本發明第1構成之固態攝影元件中，該垂直最終 段之各列係以6個轉送電極構成；該垂直轉送部之垂直最 終奴以外之轉送段，其從水平轉送部起第2、第4及第6 個之轉送電極，係'藉由帛i層電極膜而形成為於全列之共 通電極’從水平轉送部起第1、帛3及第5個之轉送電極 ’係藉由該第1層之上所形成之第2層電極膜而形成為於 全列之共通電極；垂直最終段中，係藉由將與該第2層電 極膜相同之電極膜，在各列中分離成島狀，將從水平轉送 P起第2及第4個電極形成為獨立電極者較佳（第構成）

Hb方式構成的話，冑由將上層電極膜作成島狀，具有 月b谷易進行配線的優點。 或者，本發明第1構成之固態攝影元件中，該垂直轉 15 200417011 送部至少具有3層電極膜；該垂直最終段中與其他列獨立 分開設置之轉送電極，係以包含最上層之至少丨層電極膜 形成者較佳（第25構成）。使用最上層來形成獨立之轉送電 極’具有不需要配線之後續作業的優點。 又，本發明第1構成之固態攝影元件中，最好是能， (el)於水平方向從m個像素中選擇性的將丨個以上、瓜一丄 個以下像素之訊號電荷轉送往水平轉送部·，02)將水平轉 运部之讯號電荷於順方向或反方向至少轉送丨像素分； (e3)反覆進行該el及e2之轉送，將瓜個像素之訊號電荷 全部轉送往水平轉送部（第26構成）。 此外，上述第26構成中，最好是能，（e4)在該e3後 ，將全列之訊號電荷往水平轉送部轉送一段；（e5)針對以 忒e4之轉送而移動至垂直最終段之訊號電荷，進行該η 〜=之轉送；藉由反覆進行該以及e5，將m段分之訊號 電荷全部轉送往水平轉送部（第27構成）。 又，本發明第1構成之固態攝影元件中，在該m列中 1個列以外之垂直最終段或所有列之垂直最終段中，最好 是能在至少下列2模式間選擇性的切換動作模式，該2模 式為·將與其他列分開獨立設置之轉送電極，肖當該其他 列，開獨絲動據料行水平m個像素混合的模式，以及 將4轉送電極與其他列同樣的驅動而不進行像素混合之模 式（第28構成）。如此，即能在不進行像素混合之高解像度 Μ像輸出模式、與藉由像素混合之進行而獲得高感度且 馬幢框率的圖像輸出模式間進行切換。 200417011 又，本發明之固態攝影元件，m係mi(m〗為2以上之 整數）與m2(m2 $ 2以上之整數）的公倍數，可在進行水平 m!個像素混合之模式、與進行水平％個像素混合之模式 的至少2模式間選擇性的切換動作模式者較佳（第29構成） 〇 進一步的，此第29構成中，最好是能進一步具備3 色;慮光片於垂直方向配置2 &、水平方向配置2色之反覆 圖案的彩色濾、光片；可在相#於該彩色濾光片之同色渡光 片的水平m!像素混合模式、與水平％像素混合模式的至 少2模式間選擇性的切換動作模式（第3〇構成卜 或者，該第29構成中，最好是能進一步具備3色濾 光片於垂直方向配置2 水平方向配置2色之反覆圖案 的形色滤光片；可在相當於該彩色滤光片之同色渡光片的 水平2像素混合模式、水平3像素混合模式、與水平*像 素混口模式中之至少2模式間選擇性的切換動作模式（第 3 1構成）。 或者，在該第29〜第31之任一構成，亦可在該動作 模式中，進一步包含不進行像素混合之模式（第32構成）。 此係因能在不進行像素混合之高解像度的圖像輸出模式、 與藉由像素混合之進行而獲得高感度且高巾貞框率的圖像輸 出模式間進行切換之故。 又，該第26構成中，該m個像素，可以是在水平方 向連續之像素（第33構成或者，亦可是於各段變更水平 方向之該m個像素之組合（第34構成卜又，於每丄段變更 17 200417011 像素之組合時’在相鄰之至少二段中’最好是能使該m像 素之組合之重心位置於水平方向等間隔（第35構成）。 又，本發明之攝影機，係具備前述任一項之固態攝影 元件的攝影機，特別是混合水平方向連續之像素的固態攝 景^件時，最好是3板式彩色攝影機。此外，若係3板式 彩色攝影機時，最好是能在m=2、不進行像素混合之第i 模式，與將垂直方向相鄰之2像素及水平方向相鄰之：像 素加以混合之第2模式的至少2模式間選擇性的切換動作 模式。 以下，參照圖式說明本發明之具體實施形態。 《第1實施形態》 、圖1巾，顯#了本實施形態之固態攝影元件之概略構 成。本貫施形態之固態攝影元件i，係採用全像素同時獨 立讀出方式，具備··對應像素排列成2維狀之光電轉換部 、垂直轉送部3、與水平轉送部4。垂直轉送部3及水平 轉送邛4，分別以CCD所構成。作為光電轉換部2，係使 用光二極體。於各光電轉換部2配置有紅（R)、綠（G)、藍 (B)二色的彩色濾光片。本實施形態中，於垂直、水平方向 白係母隔2像素分別週期性的配置RGB之滤光片。例如， 所示，若以垂直方向2像素X水平方向2像素之合 计4像素為單位的話，係以右下及左上之像素為G、右上 ，像素為B之方式配置彩色濾光片。又，從未圖示之控制 ^將控制訊號送往垂直轉送部3及水平轉送部4之轉送電 極據以控制固態攝影元# 1之動作。前述控制部，係設 18 200417011 在固態攝影元# 1之外部’以訊號線連接於固態攝影元件 1。或者，亦可與固態攝影元件i形成為一體。 本實施形態中’垂直轉送部3係將垂直方向之 換部2的3行分作…轉送段。藉由此構成，能在垂直 轉送部3 β，加算每隔丨像素之3行分之料。此外，亦 具有能增大轉送段容量之優點。 以下，說明固態攝影元件1水平方向之像素混合動作 固態攝影元件1 ’藉由控制部（未圖示）來控制垂直轉 送部3及水平轉送部4之轉送動作，將水平方向每隔"象 素之3像素的訊號電荷加以混合，以將水平方向之像素數 削減至1/3。圖2中’顯示了混合訊號電荷之像素的組合 。又’所混合之像素的組合’以下’稱之為混合像素群。 圖2中，顯示&Rxy之訊號中，R、G、B係代表該像素之 濾光片純、X係、代表該像素之垂直位置（從线水平轉送 部4起為第"免、第2段、…)、7係代表混合像素群中該 像素之位置（從靠近水平轉送部4之輸出側起為第丨個、第 2 個、· · ·）〇 如圖2所示’固態攝影元件丨，例如，係如gu、〇12 、G13般，將每隔1像素之各3個綠的像素作為第丨混合 像素群。進-步的，以和此帛！混合像素群所生成之混合 像素之重心為等間隔方式，來決定以藍像素之混合像素群 。亦即’將第1混合像素群之G12與Gi3之間的β11、此 ⑴3與相鄰混合像素群之G11之間的B12、卩及相臨混合 200417011 像素群之G11與Gl2之間的像素Bn等3個像素，作為 第2混合像素群。如此，將在水平方向交互配置之2色的 像素，每㉟1像素組合各3個來加以混合，由於混合後各 色之像素重心為等間隔，因此不會產生水紋波及假訊號。 其次’使用圖3〜圖13之狀態遷移圖，來說明用來以 圖2所不之組合進行像素混合之固態攝影元件1的驅動順 序。 固態攝影元件！之垂直轉送部3，係構成為3列單位 。圖3〜圖13中’設水平轉送部4之訊號電荷係往左側輸 出，並將此3列單位之各垂直轉送部3,從靠近水平轉送 部^之輸出側起依序設為第1列、第2列、第3列（圖中， 係記為1列、2列、2 X，丨、 ,. 2列、3列卜此外，垂直轉送部3中， 接近水平轉送部4之轉送段，以下，稱為垂直最終段。 ，第==為3列單位之垂直轉送部3之垂直最終段中 之之垂直最終段’係分別構成為能與同列 =轉Γ;?其他列之垂直最終段之任-者分開獨 列之垂直最終段的狀態下，僅將 =第 號電荷轉送往水平轉_ 4β 垂直最終長之訊 送之垂直韃详却, 敘述用以實現此種轉 、 4 3之具體的電極構造。 首先如圖3所示，藉由僅總 段中第2列之垂亩 列單位之垂直最終 第2列之垂直最，：二，如圖”之箭頭所示，僅將此 其-大Γη 電荷，轉送至水平轉送部4。 圖所示，將水平轉送部4之訊號電荷往順 20 200417011 方向轉送2像素分。 其次，如圖5所示，藉由僅驅動3 段中第3列之垂直最終段，如圖5中 之垂直最終 第3列之垂直最終段之訊號電 ，所7^僅將此 .., 7褥送至水平轉送部4。 據此，如圖6所示，G12與Gu、以及BUM 各2像素之訊號電荷，即在 - 接著，進-步的，“ 千轉送部4内分別被混合。 ^ ,、，圖6所不，將水平轉送部4之訊沪電 荷往順方向轉送2像素分。 4之„“電 其次，如圖7所示，使所古

分之垂直轉ii使所有的垂直轉送部3進行U 之3後去 圖8所不’據以將G11與G12與G13 之3像素之訊號電荷、 ，在水平轉送部4内分 』2與B13之訊號電荷 色的像素，以每隔混合。如此’由於同段之2 方向之像素數即被削、诗 素之組合混合，因此水平 的混合像素與藍的混1,象Γ二又’㈣8可知’由於綠 波及假訊號。 素為等間隔，因此不會產生水紋 再者，從圖8所- 示動作相π 厅不之狀態，反覆進行與圖3〜圖7所 下相同之轉送動 之訊號電7 乍’圖8所示狀態中位於垂直最終段 j 何’即如圖Q _ 合，在水平链3 所不，以每隔1像素各3像素之組 十轉送部4内混合。

進一步的，從m Q 7所示動作相5 所示之狀態，反覆進行與圖3〜圖 終段之訊號電芥之轉送動作，圖9所示狀態中位於垂直最 素之組合，在。P如圖10所示，以每隔1像素各3像 '轉送部4内混合。據此，圖2中以a所 21 200417011 即被轉送至水平轉送 示之3段分之所有像素之訊號電荷 部4 〇 其次，如® 11所示，依序輸 骑Φq —八 > 山^十轉送部4内之訊 唬電何，3仃分之訊號電荷， ^ ^ 1 / , ^ ^ 水十方向之像素數被削 減成1/3之狀態，從固態攝影元件i輸出。 之後，藉由反覆進行與上述相同之轉送動作，圖2中 以Μ示之、3段分之所有像素之訊號電荷，即以圖。所 不之狀態’被轉送至水平棘样部 十轉送°Ρ 4，如圖13所示，從水平 轉送部4依序輸出。 如前所述，從固態攝影元件1之水平轉送部4輸出之 圖像訊號’由於像素係1維配置’因此為了使此訊號回復 至2維配置’於固態攝影μ 1外部之圖像處理裝置中， 進行將水平轉送部4之輪出訊號再配置成2維之處理。 例如 a及b所示之3段分之像素，係 假設圖2中以 分別以圖14⑷所示之順序從水平轉送部4輸出。又，圖 14(a)中，顯示成假（dummy)的部分，係位於垂直ccd部3 周邊的像素，代表未混纟3像素分之訊號電荷者。又，圖 14(a)及時行樂b)所示之a7〜al2, an〜al8, b7〜M2, Μ3 〜bl8，雖係重複分別顯示於圖u及圖13中之以〜及 bl〜b6，但為了易於瞭解2維配置後之位置，因此變更了 說明文字。又，配置成如圖14(1))般之混合像素之顏色， 於圖14(c)中係以RGB之記號表示。 由圖14(c)可知，根據固態攝影元件1，在將水平方向 之像素削減至1/3後，像素配置亦能保持原狀。因此， 22 200417011 不致使畫質惡化’而能接曰 槌升固態攝影元件1之影像訊號之 輸出速度。 又’如圖 15所子 从 、右在水平方向將每隔1像素之3 像素、在垂直方向將每隔 ,y 、 母隔1仃之3行分，合計9像素作為 1個混合像素群的話，由 田於所有先二極體之訊號像素皆能 不捨棄而加以此合，因此能提昇感度，非常理想。此時， 刪各個之混合像素群之重心，如圖15所示，為等間隔 。因此，能獲得解像度高、水㈣少的圖像。 方法，例如 (1) 首先 垂直轉送部 (2) 其次 此場合，垂直方向每隔1行之3行分訊號電荷之混合 可採以下方法。 將每隔2行之1/3像素之訊號電荷讀出至 ，將2像素分予以垂直轉送。 心次讀出之像素中將順方向第2個像素之 讀出至垂直轉送部3,與前次讀出之像素混合， 將2像素分予以垂直轉送。 ⑺進-步的，將剩餘像素之訊號電荷讀出至 邛3，將每隔1像素之3像素之訊號電荷加混合。 、 又；6Γ係以垂直轉送段為3像素分之電極構造（6相 2亦可進行上述動作。此外，若係以垂直轉送段為2像 "刀之電極構造（4相）時，由於以3段為i單位，必須 對應所含6像辛之所有士矣ψ愈# + 、 8相。像素之所有明出電極獨立’因此電極總數須為 :如’如圖16所示，從圖15所示之9像素中，將垂 向正中間之行加以疏化之合計6像素作為丨個混合像 23 200417011 素群亦可。此時，由於RGB各個之混合像素群之重心 等間隔，因此’能獲得解像度高、水紋波少的圖像。’、、 此外，如圖η所示，將垂直方向之3行中的2行加 以疏化’近將水平方向t 3像素作為i個混合像素群亦可 Ο 如前所述，藉由行之疏化，垂直方向之像素數亦獲得 削減’因此能更進-步的提昇訊號輸出速度。作為削減垂 直方像素數之方法’例如有下列方法，亦即，從構成像素 之光二極體將訊號電荷讀出至垂直轉送部3時，不讀出不 需要打之電荷而保持蓄積在光二極體之狀態，據以對未讀 出打之像素進行疏化的方法。此時’未讀出之訊號電荷， 將其從光二極體排出至基板等即可。 此處，將用以實現上述驅動之電極構造例顯示於圖Μ 。圖18所示之電極構造，係將垂直轉送部3之各垂直轉 送奴，以VI〜V6之6相的轉送電極（共通電極）所構成者 。不過，僅垂直最終段之電極構造與其他垂直轉送段之電 極構造不同。亦即，垂直最終段之第2列，為了與其他垂 直轉送丰又及垂直最終段中其他列（第〗列及第3列）皆分開 獨立的進行轉送動作，其第3相及第5相，係以不同於前 述共通電極之獨立電極（VC1，VC2)構成。又，垂直最終段 之第3列，為了與其他垂直轉送段及垂直最終段中其他列（ 第1列及第2列）皆分開獨立的進行轉送動作，其第3相及 第5相，係以不同於前述共通電極以及第2列之獨立電極 的獨立電極（VC3, VC4)構成。此外，垂直最終段之第1列 24 200417011 、與其他垂直轉送段同樣的，係以V1〜V6之共通電極構 成0 藉由此種電極構造之採用，即能使每3列垂直最終段 之第2及第3列獨立進行轉送動作，而實現圖3〜圖 示之轉送動作。 或者’如® 19所示，垂直最終段之第丨列，亦可將 第3相及第5相以獨立電極（VC5, vc6)來構成。當採用此 構成時’㈣7所示狀態下同時使所有垂直轉送部3進行 轉送之動作，在僅使第1列進行轉送動作後，再進行全垂 直轉送段之1段轉送亦可。 又，s垂直轉送部3為6相驅動時，垂直最終段之第 2列及第3列（或帛1〜帛3列全部）之6片電極中，最好能 有2片或3片是獨立電極。圖2〇及圖21中，顯示了垂直 最終段中3片轉送電極為獨立電極時的構造例。此等2片 或3片獨立電極，雖然彼此相鄰接亦無所謂，但若考慮製 程的話，最好是能在獨立電極之間至少設置丨片共通電極 〇 因此，6相驅動時，例如，分別如圖18及圖19所示 ，將從接近水平轉送部4側起第2個及第4個作為獨立電 極之構成，或者，分別如圖20及圖21所示，將從接近水 平轉送部4側起第2、第4及第6個作為獨立電極之構成 較佳。不過，垂直最終段之電極構造，並不限於此等具體 例0 又，本實施形態中，雖例舉了 6相驅動之電極構造， 25 200417011 4 ’獨立 但亦可以是3相或4相。不過，3相或 電極之數量為2片。

18^K 枉之具體配置例的圖。圖22中，在通道阻絕$ ^ 成之轉送路52，為垂直轉送路53。圖22之例中，垂]无 送部3之垂直轉送段以外之轉送段，其％ v4及％直轉 ::: =广同一層之電極膜(第1層電極)形成:全 八通電極。同樣的，其V1，V3及⑺之3片 ，係以該第1層電極更上層所形成之同一層電極膜 電極）形成為全列之共通電極。另一方面，於垂直最層 ，係將與該第2層電極相同之電極膜， 成^中 ^狀之_職，據崎第3相及第5相之^^成分離 罪近水平轉送部4側起第2及第 從

〜必V3C及, 电石^形成為0V3A c及0 V5A〜4 V5C之獨立電極m ，不獨立驅㈣直最終段之第〗 斤不 與㈣及W連接於相同圖端=所可:之必 7 之柵㈣極構造，雖係顯示柵 層或第2層之轉送電極來形成之例， 乂第 ^送電極以第i層〜第3層電極膜之任：將 圖29之例中，垂直 者耒形成亦可。 ，其V2, V4及V6之// ”之垂直轉送段以外之轉送段 (第1層電極)形成為入轉送電極’係以同-層之電極膜 成為全列之共通 及V5之3片轉送電極，亦传以 门樣的，其％们 成之同一層電極臈（第 "1層電極更上層所形 、 層電極）形成為全列之共通電極。 26 200417011 :-方面，V1，V3C，V5A，V5B之轉送電極係以第3層之 :送電極形成，V3A’ V3B，V5C之轉送電極係以第2層之 轉送電極形成，V2, V4, ¥6則係以第i層之轉送電極形成

藉由此構成，第3相及第5相之轉送電極（從靠近水平 轉送部4側起第2及第4個電極），形成為WA〜0V3C 及0V5A〜0V5C之獨立電極。又，如圖i8所示，不獨立 驅動垂直最終段之第i列時，將圖29所示之03八及必 V5A，與0V3及0V5連接於相同端子即可。 又’圖29之例中，雖係以第3層電極膜來形成νι β V3C，V5A，V5B，但並非限定各轉送電極之電極膜。此外 ’圖29之栅極電極構造，雖係以帛i層〜第3層之任一 電極膜來形成栅極電極’但使用帛4層以上之電極膜亦可 。又，圖22之柵極電極構造中由於轉送電極僅為2層， 因此電極膜形成較為容易’但由於獨立電極係分離為島狀 之圖案，因此必須要有用來將同一栅極之獨立電極彼此加 以連接之另外配線。相對於此，以第3層以上之電極膜來_ 形成送電極時’由於同一栅極之獨立電極已經以相同電極 膜彼此連接，因此具有不需另外配線的優點。 此處，以圖18所示之電極構造為例，於圖幻中顯示 從控制部（未圖示）對垂直轉送部3及水平轉送部4之各轉 送電極所賦予之控制訊號之時序圖，與對應此時序圖之轉 送電極之狀態。又，此電極構造中，如圖24所示，從光 電轉換部2讀出之訊號電荷，係蓄積在轉送電極之及 27 200417011 V4。 圖23中’分別賦予至vi〜V6、以及VC1〜VC4之驅 動脈衝為高位準時，該電即極即成為蓄積部。又，當驅動 脈衝為低位準時，該電極則成為障壁（barrier)部。 依據圖23所示之時序圖，藉由垂直轉送部3及水平 轉送部4之驅動，即能實現本實施形態所說明之像素混合 。又，如圖23所示，最好是能在使0 V4為低位準之時序 (t2)刖，使0 V2為高位準（tl)。在ti時間點使0 V2為高位 準’訊號電荷之蓄積電極在時間點tl之前為必V3，0 V4 ，在時間點ti〜時間點t2之期間為必V2，必V3(必VC3)， 0 V4，在時間點t2〜時間點t3之期間則為必V2，必V3(必 VC3)。如此，具有將訊號電荷移動至水平轉送部4之期間 ，能防止不轉送之垂直轉送段之訊號電荷損失的優點。 又，圖25所示之實施例，係相鄰3列垂直最終段中 之2列内，從水平轉送部側起之第2及第4個轉送電極， 為與其他列之垂直最終段獨立之獨立電極，且相鄰3列之 所有垂直最終段中，從水平轉送部侧起之第丨、第3及第 5個轉送電極’不同於垂直轉送段之其他段。圖％中，顯 示了對各轉送電極賦予之控制訊狀時序圖，與對應此時 序圖之轉送電極之狀態。與目23所示動作相異處在於， 在將垂直最終段之帛i列與第2列之電荷選擇性的轉送至 水平CCD時，僅驅動垂直最終段之電極中的vci〜vc4, V2’，V4’，V6’ ’冑在將帛3 %之電荷選擇性的轉送至水平 CCD時，對亦包含全晝面共通之V1〜V6之電極施加脈衝 28 200417011 ，以進行電荷轉送。藉由此方式， 更能削減消耗電力。又，圖 不之構成例 、、刀又圖25之垂直最終段之電極V2,， 可與垂直轉送部其他段之電極V2相同。 圖27,係顯示水平空間頻率應答的圖表，g 行像素混合之全像素時之頻率 /、不進 F，與全像素取樣頻率f之間， …革 藉由疏化等而以一般1/3之储/ F— 1/2><£之關係。 杈1/3之頻率進行取樣時，由於 成分會以尼奎斯特頻率1/3f 馬界折返，因此2/ 3F之成 分會加至DC成分。圖27之 ^ ^ 混合以專敎獻1般係 料之2像素時的頻率應答。此時，由於 尼奎斯特頻率〜3F，2/3F之成分約為Ο。，因此會 產生折返至DC的假訊號。圖27之g3，係本發明混合每 隔Η象素之3像素時的頻率應答。尼奎斯特頻率雖成為ι /3F，但由於2/3F之成分為〇,目此幾乎沒有折返至π 的成分。如圖27所示，根據固態攝影元# 1的話，即能 獲得水紋波及假訊號少、高品質的圖像訊號。 又’上述實施形中，雖係就為了在水平方向混合3像 素之構成及驅動方法作了說明，但本發明亦能適用於3像 素以上之奇數像素之混合，為實現5像素以上之構成及驅 動方法，只要是熟習本項技術者當能根據本實施形態之說 明，瞭解並據以實施。 又’本發明並不限於圖1所示之濾光片排列的固態攝 影元件，亦能適用於其他排列。此外，亦能適用於不使用 彩色濾光片之黑白圖像的固態攝影元件。 29 200417011 又’若將本實施形態所說明之固態攝影元件適用於數 位攝影機的話，由於係從固態攝影元件高速輸出資料，因 此能進行高速動作，且實現畫質優異之數位攝影機。再者 ，由於月b切換使用本發明之高速動作與一般的全像素讀出 動作，因此能實現兼具動畫（高速動作）模式與靜止畫（全像 素讀出動作）模式之數位攝影機。圖28係顯示本發明之數 位攝影機之構成例。此數位攝影機，具備··包含用以將來 自被照體之入射光成像於固態攝影元件〗之攝影面之透鏡 等的光學系統31，用以控制固態攝影元件丨之驅動的控制 部32，以及對固態攝影元件！之輸出訊號施以各種訊號處 理的圖像處理部33。 又，本發明之數位攝影機，在固態攝影元件不使用彩 色濾光片、混合於水平方向連續之像素時，可藉由分色鏡 等之使用來進行彩色化（所謂的3板式彩色攝影機）。再者 ，若係3板式彩色攝影機時，最好是能在m=2、不進行像 素混合之帛1模式，與將垂直方向相鄰之2像素及水平方 向相鄰之2像素加以混合之第2模式的至少2模式間選擇 性的切換動作模式。 《第2實施形態》 以下’說明本發明第2實施形態之固態攝影元件。 本實施形態之固態攝影元件之基本構造，與第1實施 形態之固態攝影it件（參照圖22)大致相同。不過，垂直轉 送部3及水平轉送部4之驅動方法，則於帛1實施形態不 200417011 又’本實施形態之固態攝影元件，其垂直最終段於每 m(m為2以上之整數）列具有相同之轉送電極構造，於上述 m列之所有垂直最終段，為與其他列分開獨立控制往水平 轉送部4之轉送動作，設有與垂直最終段之其他列獨立的 轉送電極。此處，舉m= 3之情形為具體例，來說明本實 知屯態之固態攝影元件之構成及動作。❿=3時，固態攝影 元件之構成，與第1實施形態之圖22所示者相同。 接著，參照圖30〜圖47,說明本實施形態之固態攝 影元件之動作。圖30〜圖47中，對讀出至垂直轉送部3 之訊號電荷分別賦予號碼，藉由此號碼來顯示了訊號電荷 之移動。X，圖30等中雖僅顯示8X8像素，但在號碼％ 28’ ...88列之右側有號碼19, 29,…的之列，其右側又有 號碼110, 210,…810之列，其右侧進一步的再延續有號 碼 111，2 11，··· 8 11 之列。 谷像素往垂直轉送部 圖3 0，係顯示從光電轉換部 3讀出訊號電荷的狀態。從此狀態起，首先，對垂直轉这 部3之垂直最終段之轉送電極，對每3列中之丨列進行索 送動作，如圖31 ~示，將垂直轉送部3之垂直最级段之 訊號電荷中，每3列中之i列的訊號電荷，轉送至水平詞 其次’如圖32所示，將水平轉送部4内之訊號, 荷，往順方向水平轉送1像素分。 進-步的’如圖33所示’對垂直轉送部3之垂直最 終段之轉送電極’將每3列中之！列(與圖3ι中所轉送之 列不同的列）轉送至水平轉送部4。據此，於水平轉送部‘ 31 中，混合每3列中之2 所示，將水平轉送部4 1像素分。 列分的訊號電荷。其次，如 邪圖34 内之訊號電荷，往順方向水平轉送 接著 35所示，將垂直轉送部3之垂直 之訊號電荷，對备, $直最終段 母3列中之1列（與圖31、 之列不同的列）進杆J中所轉送 段之訊號電荷中，每轉錢作，將垂直轉送部3之垂直最終 平轉送部4。藉由二3列…列的訊號電荷’轉送至水 上之轉送動作，如圖35所示，夺士 送部3之垂直最終# +j 所不，垂直轉 、心之矾號電荷，即每3列，在7欠承# 部4中被混合。 』在水+轉送 广吓不，到·坐且w达舌卜 j ，往垂直最終段進行1段分之垂直轉送。 、後就圖36中位於垂直最終段之訊號電荷(21〜28) ，以和上㈣樣的順序反覆進㈣直料） 37〜圖41)，將每3得送（圖 、 列之該等訊號電荷在水平轉送部4加 以混合。 進一步的 如圖42所示，對垂直轉送部3之 送段，往垂直最終段谁# 進仃1 #又分之垂直轉送，以和上述 樣的順序，就位於垂直最終段之訊號電荷⑴〜38)反覆 行垂直轉送與水平轉送(圖42〜圖47)，將每3列之該等 號電荷在水平轉送部4加以混合。 如圖47所示，在水平轉送部4被混合之3段分之訊 唬電荷，之後，從水平轉送部4依序輸出。 如前所述，根據本實施形態之固態攝影元件，能實現 32 200417011 3像素混合。 此外，本實施形態中，雖係例舉將水平方向相鄰接之 各3像素在水平轉送部4内加以混合之例，但所混合之像 素如不相鄰接亦可。例％，在設有彩色渡光片時，最好是 能將同色濾、光片之像素彼此混合。反之，若係不使用彩色 濾光片之固態攝影元件時，將相鄰像素加以混合者，就空 間頻率特性不致惡化的點而言，是較佳的。 本實施形態，雖說明了 m=3之例，但無論是m=2或 m為4以上之情形時，熟習此技藝之人士當能容易的理解 ’藉由反覆進订m列中丨列之訊號電荷的垂直轉送與水平 轉送’即能實現m像素之混合。 又，例如m=6時，亦即，垂直最終段之轉送電極每6 列具有相同轉送電極構造1 6列中之5列或全列為能 …、他獨立進行水平轉送部之轉送動作，*構成為 ”其他列獨立之轉送電極時，藉由切換至垂直轉送部3及 水平轉送。卩4之控制訊號圖案，即能進行6像素混合、3 像素混合、2像素混合、無像素混合《4種模式㈣作。 亦即，理論上，能杯咅Μ盘 任意的實現垂直最終段之轉送電極中， 將相當於具有相闾椹、生0 , k早位（條數）之約數的像素加以混合 就上述複數混合模式 之所謂的貝葉（Bayer)排列 說明。圖48中，R、G、 光片顏色。此時，m ^ 12 ’例如’以設置如圖48所示般 之彩色濾光片之情形為例，加以 B之記號係代表對應各像素之濾、 ’亦即使用垂直最終段之轉送電 33 200417011 K母12列具有相同轉送電極構造，該 或全列’為能與其他列分開獨立進行水之11列 作，而構成為與其他列獨立 轉送部之轉送動 处睿馆η μ 适電極的固態攝影元株， -實現9像素混合模式與4像素混 二：：-件： 式係將水千方向母隔】像素之3像素分 1段之3段分的合計9像素加以混合，據以使,二 同色各9像素混合。另一 不 ^ ^ ^ ^ ^ 1 像素混合模式，係將水 千方向每…素之2像素分、垂直 分的合計4像素加以混合，據以使R、G: 又 素混合。 〇 B不同色各4像 混合，可在垂 又，在上述各情形中，垂直方向之像素 直轉送段内進行，亦可在水平轉送部内進行' 《第3實施形態》 以下’說明本發明另一實施形態之固態攝影元件。 本實施形態之固態攝影元件，雖與第2實施形態具有 相同之構成’但所混合之像素之組合於各段中相異之點， 則與第2實施形態不同。 動。又，圖49等中雖僅顯示8X8像素 …88列之右侧有號碼19，29，."89之列 110, 210，…810 之列。 此處’就m=2之情形，參照圖49〜圖57，說明且體 的動作149〜圖57中’亦對讀出至垂直轉送部3之訊 號電荷分別賦予號碼，II由此號碼來顯示了訊號電荷之移 ’但在號碼18，28, ’其右側又有號碼 圖49,係帛示從光電轉換部2之各像素往#直轉送部 34 200417011 3讀出訊號電荷的狀態。從此狀態起，首先，對垂直轉送 部3之垂直最終段之轉送電極中，如圖5〇所示，僅對偶 數列之轉送電極進行轉送動作，來將垂直轉送部3之垂直 最終段之訊號電荷中，每2列中之丨列的訊號電荷，轉送 至水平轉送部4。其次，如圖51所示，將水平轉送部4内 之成號電荷，往順方向水平轉送1像素分。 然後，如圖52所示，對垂直轉送部3之垂直最終段 之轉送電極中，僅對奇數列之轉送電極進行轉送動作，來 將垂直轉送部3之垂直最終段之訊號電荷中，# 2列中之 '列的訊號電荷，轉送至水平轉送部4。據此，於水平轉 送部4内，混合每2列之垂直最終段之訊號電荷。 八二人，如圖53所 在垂直最終段進行1段分之垂直轉送。然後，如圖54 不’將水平轉送部4内之訊號電荷往順方向水平轉送i 素後’如圖55所示’對垂直轉送部3之垂直最終段之 送電極中’僅對奇數列之轉送電極進行轉送動作，來將 直轉送部3之垂直最終段之訊號電荷中，每2列中之】 的訊號電荷，轉送至水平轉送部4β然後，如圖％所示 :水平：送部4内之訊號電荷，往順方向水平轉送"象 :轉，如圖57所示’對垂直轉送部3之垂直最終 將垂吉-中’僅對偶數列之轉送電極進行轉送動作， 直轉送部3之垂直最終段之訊號電荷中， 混a母2列之垂直最終段之訊號電荷。 35 200417011 以下，反覆與圖47〜圖57相同之動作。 藉由此順序，本實施形態中，奇數段之訊號電荷（圖 9所示，號碼χ丨〜χ8之訊號電荷，X為奇數者），即以號 碼XI與號碼Χ2、號碼χ3與號碼χ4、號碼χ5與號碼χ6、 號碼x7與號碼χ8之組合將每2像素加以混合。另一方面 ，偶數段之訊號電荷（圖49所示之號碼χ1〜χ8之訊號電荷 ，X為偶數者），即以號碼χ2與號碼χ3、號碼χ4與號碼 Μ、號碼χ6與號碼χ7、號碼χ8與號碼χ9之組合將每2 像素加以混合。 據此，如圖58之圓形記號所示，在奇數段被混合之2 像素之重心位置、與在偶數段被混合之2像素之重心位置 ，以良好的平衡度交互配置。如此，使被混合像素群之重 心位置在水平方向成等間隔，具有提昇視覺上之解像度， 獲得更為鮮明之圖像的優點。 又，與第1實施形態之固態攝影元件同樣的，若將第 2及第3實施形態之固態攝影元件使用於數位攝影機的話（ 參照圖28)，由於能從固態攝影元件高速的輸出資料，因 此能進行高速動作、且實現高晝質的數位攝影機。此外， 由於能切換使用本發明之高速動作與一般的全像素讀出動 作’因此能實現兼具動畫（高速動作）模式與靜止畫（全像素 讀出動作）模式之數位攝影機。 又，第1〜第3實施形態之固態攝影元件中，使用不 進行像素混合而能在輸出全像素訊號電荷之模式、與進行 4像素混合之模式間進行切換的固態攝影元件來構成數位 36 200417011 攝影機亦佳。此種數位攝影機，例如，在不進行像素混合 之模式中能進行在HDTV動畫模式（垂直方向1〇〇(/像>素^ 水平方向2000像素）下之圖像輸出，在進行4像素混合之 模式中能進行SDTV動畫模式（垂直方向5〇〇像素χ水平方 向1〇〇〇像素）下之圖像輸出。HDTV冑畫模式能輸出高解 像度之圖像，SDTV動畫模式則能輸出高感度且高幢框率 之圖像。

此外，相當於800萬像素以上之固態攝影元件，具體 而言，在垂直像素數為2160像素以上、水平像素數為 3840像素以上之固態攝影元件中，將其構成為能在下列1 模式間作選擇性之切換，亦即，藉由混合垂直3像素χ水 平3像素之合計9像素所構成之掃描線數為72〇條之τν 規格的攝影模式、與藉由混合垂直2像素χ水平2像素之 合計4像素所構成之掃描線數為1〇8〇條之τν規格的攝影 模式，即能進行高解像度之圖像輸出模式與高感度且高幀 框率之圖像輸出模式間的切換。 此外，藉由另具備混合垂直4像素χ水平4像素之16 _ 像素的攝影模式，即能實現掃描線數為48〇條之NTSC方 式或575條之PAL方式掃描線數的攝影模式。 又，此種數位攝影機，即可以是在固態攝影元件設置 彩色濾光片之構成，或者，亦可是不在固態攝影元件設置 彩色濾光片，使用分色鏡來進行分光以獲得彩色影像之所 謂的三板式攝影機。如前所述，在固態攝影元件設置彩色 濾光片之場合，以將同色濾光片之像素彼此加以混合者較 37 200417011 佳’若係三板式時，則將彼此相鄰接之複數個像素加以混 合者較佳。 本發明藉由至少削減水平方向之像素數，而能提供一 種不致產生水紋波及假訊號、能以高速輸出高品質之影像 訊號的固態攝影元件。 【圖式簡單說明】 (一）圖式部分 第1圖’係顯示本發明一實施形態之固態攝影元件之 構成的俯視圖。 第2圖’係顯示以本發明一實施形態之固態攝影元件 所/¾合之像素組合的說明圖。 第3圖’係顯示以本發明一實施形態之固態攝影元件 所進行之像素混合動作之一順序的說明圖。 戶第4圖，係顯不以本發明一實施形態之固態攝影元件 、行之像素混合動作之一順序的說明圖。 第5圖，係顯不以本發明一實施形態之固態攝影元件 、y亍之像u合動作之—順序的說明圖。 第ό圖，係顯示以本發明_實施形態之固態攝影元件 丁之像素混合動作之—順序的說明圖。

^ —順序的說明圖。 所淮 > 圖，係顯不以本發明一實施形態之固態攝影元1 疋订之像素混合動作之一，胳t 。m 第 Ί卞之順序的說明圖。 9圖’得、顯示以本發明-實施形態之固態攝影元^ 第7圖，係顯示以本發明一實施形態之固態攝影元枰 1硬行之- 38 所進行之像素混合動作之一順序的說明圖β 件所^ 係顯T u本發明—實施形態之111態攝影元 進行之像素混合動作之一順序的說明圖。 件所：」1圖’係顯示以本發明-實施形態之固態攝影元 牛所進仃之像素混合動作之一順序的說明圖。 件所’係顯示以本發明-實施形態之固態攝影元 進仃之像素混合動作之一順序的說明圖。 第13圖’係顯示以本發 香# % ^ 件所進行之像素、、見…月一實施形態之固態攝^ 象素混合動作之一順序的說明圖。 之固綠攝& -第14(e)11，係顯示以本發明—實施形態 。〜、攝^件所進行之像素混合動作之—順序的說明圖 元件 元件 元件 元件 元件 元件 中被去係顯示本發明-實施形態之固態攝 第1 6 、之組合（混合像素群）例的說明圖。 中被混合之：蚤係顯示本發明-實施形態之固態攝 第17 ’、之組合（混合像素群）例的說明圖。 中被混合表係顯示本發明一實施形態之固態攝 第18素之組合（混合像素群）例的說明圖。 中電極椹、生圖，係顯示本發明-實施形態之固態攝 電極構造例的說明圖。 $ 19圖 中電極構造例 第2〇圖 中電極構造例 ’係顯示本發明 的說明圖。 ’係顯示本發明 的說明圖。 一實施形態之固態攝影 一實施形態之固態攝影 39 200417011 第21圖，係顯示本發明一實施形態之固態攝影元件 中電極構造例的說明圖。 第22圖，係顯示本發明一實施形態之固態攝影元件 中栅極電極之具體配置例的俯視圖。 第23圖，係顯示本發明一實施形態之固態攝影元件 中控制訊號之時序圖、與對應此時序圖之轉送電荷之狀態 的說明圖。 第24圖，係顯示本發明一實施形態之固態攝影元件 中訊號電荷之狀態的說明圖。 馨 第25圖，係顯示本發明一實施形態之固態攝影元件 中電極構造例的說明圖。 第26圖，係顯示本發明一實施形態之固態攝影元件 中控制號之時序圖、與對應此時序圖之轉送電荷之狀態 的說明圖。 第27圖，係顯示本發明一實施形態之固態攝影元件 之空間頻率應答的圖表。 第28圖，係顯示本發明一實施形態之攝影機之概略_ 構成的方塊圖。 第29圖，係顯示本發明一實施形態之固態攝影元件 中柵極電極之具體配置之其他例的俯視圖。 第30圖，係顯示以本發明一實施形態之固態攝影元 件所進行之像素混合動作之一順序的說明圖。 第3 1圖，係顯示以本發明一實施形態之固態攝影元 件所進行之像素混合動作之一順序的說明圖。 40 第32圖，传- 件所進行之像素、、二不以本發明—實施形態之固態攝影元 第33圖:、：：動作之-順序的說明圖。 …示以本發明一實施形態之固態攝影元 件所進行之像素混合 第34圖,動作之一順序的說明圖。 件所進行之像素^示以本發明—實施形態之固態攝影元 第35圖、此〇動作之一順序的說明圖。 件所進行之像素=示以本發明-實施形態之固態攝影元 第36圖、^ 〇動作之一順序的說明圖。 件所進行之像素本發明一實施形態之固態攝影元 第37圖，传;作之一順序的說明圖。 件所進行之像素心：不以本發明-實施形態之固態攝影元 第，圖二：動作之一順序的說明圖。 件所進行之像素、曰二不以本發明—實施形態之固態攝影兀 第”圖^序的說明圖。 件所進行之像音：以本發明-實施形態之固態攝影元 -4 合動作之一順序的說明圖。 第40圖，係35 一 件所進行之像辛心：不以本發明-實施形態之固態攝影元 Ί U動作之一順序的說明圖。 弟41圖，作- ，、颂示以本發明一實施形態之固態攝影元 Γ二素"合動作之-順序的說明面。 侏斛、隹— ，'顯不以本發明一實施形態之固態攝影元 Γ:象素混合動作之-順序的說明圖。 株所、隹— ’、4不以本發明一實施形態之固態攝影天 件所進灯之像素混合動作之-順相說明困。 zuu^i/υιι 第44圓，係顯示以本發明—實施形態之 件所進行之像素混合動作之一順序的說明圖 固態攝影元 尔此a勳作之一順序的說明圖。 第45圖，係顯示以本發明一實施形態之固態攝影元 件所：行之像素混合動作之-順序的說明圖。 第 4 6 IS ^ μ ’係顯示以本發明一實施形態之固態攝影元 件所進行之像素混合 口動作之一順序的說明圖。 47 τ^ι ^ 圖，係顯示以本發明一實施形態之固態攝影元 :行之像素混合動作之-順序的說明圖。 係顯不以本發明一實施形態之固態攝影元 件所應用之彩色淚朵 ^片之一例的說明圖。 第49圖，传龜一 杜祕糸顯不以本發明一實施形態之固態攝影元 件所進行之像素混合 匕口動作之一順序的說明圖。 弟50圖，你基一 杜$> 、”、不以本發明一實施形態之固態攝影元 :::素'合動作之-順序的說明困。 件所進行之:素::::本發明-實施形態之固態攝影元 ^ 5 > 口作之一順序的說明圖。 件所進行之像素本發明-實施形態之固態攝影元 ^ ^ θ 動作之一順序的說明圖。 第53圖，係顯-、 件所進行之像素混:不以本發明—實施形態之固態攝影元 第54圖-順序的說明圖。 件所進行之像素混〜:本發明一實施形態之固態攝影元 第55圖，係^_作之—順序的說明圖。 件所進行之像素混入不从本發明—實施形態之固態攝影元 〇動作之-順序的說明圖。 42 56 圖 第 件所 進行之像素係顯示以本發明一實施形態之固態攝影元 第57圖素：合動作之-順序的說明圖。 件所進疒 、顯不以本發明一實施形態之固態攝影元 象素屍合動作之一順序的說明圖。 圖係顯不以第49圖〜第57圖所示順序之重 複進行*被混合之像素之重讀置的說明圖。 (二）元件代表符號 1 固態攝影元件 2 光電轉換部 3 垂直轉送部 4 水平轉送部 31 光學系統 32 控制部 33 圖像處理部 51 通道阻絕 52 轉送路 43

Claims (1)

1. 200417011 拾、申請專利範圍： 1 · 一種固態攝影元件，其特徵在於·· 具有用來將從2維排列之像素讀出之訊號電荷轉送往 垂直方向而對應各列像素設置的垂直轉送部、以及將接收 自§亥垂直轉送部之訊號電荷往水平方向轉送的水平轉送部 該垂直轉送部中最接近該水平轉送部之轉送段的垂直 最終奴’於母m(m為2以上之整數)列具有相同之 極構成； & 該m列中，i列以外之垂直最終段或所有的垂直最終 &為了將從該垂直最終段至該水平轉送部之轉送動作， 歹]中其他垂直最終段分開獨立控制，設有不同於該其 他垂直最終段的轉送電極。 2·如申請專利範圍帛1項之固態攝影元件，其中， 該m係2n + 1 (n為1以上之整數）。 3 ·如申請專利範圍帛2 $之固態攝影元件，其中， «又水平方向每隔1像素之各2n + i (η & i以上之整數）個為 第1混合像素群’該第1混合像素群以外之像素中，每隔 1像素之2n+ 1個像素，其像素重心、在該帛i混合像素群 之像素重心之間為等間隔的像素為第2混合像素群； 將第1第2混合像素群之各個中所含像素之訊號電 荷在水平轉送部内予以相加。 4 ·如申請專利範圍第3項之固態攝影元件，其中， 對垂直最終段乏各該第丨、第2混合像素群，係 200417011 (al)由該2n+1個像素所構成之各混合像 將離該水平轉送部輸出 ’、中，僅 最終段轉送往水平轉送^⑨之像素之《電荷’從垂直 :⑽將水平轉送部之訊號電荷於順方向_21以 (a3)該2n+ 1個像素群 號電荷之像素巾，_水平㈣=在垂直最終段殘餘訊 ..^ ^ ^ 士 千轉送°p輸出側最遠之像素之1 唬電何，從垂直最終段轉送往水平轉送部； 讯 (a4)反覆進行該及a3之鑪、41 士 .^ 丄 之轉送，直到該2n + 1個德 素群之所有訊號電荷從垂直最、^ ^ ^ ^ 止。 取、、奴被轉送至水平轉送部為 5·如申請專利範圍第4項之固態攝影元件，其中， ⑽在該一之轉送的最後，將該2“ 中最後像素之訊號電荷從垂直最終段往水平轉送部轉2 送=轉送之㈣’將所有列之垂直轉送部之訊號電荷轉 (b2)針對以該Μ轉送至垂直 al〜a4之轉送； ^終段之贼f荷，進行 ⑽反覆進行該…之轉送，直到2n+" 訊號電衍被轉送至水平轉送部。 6·如申請專利範圍第2項之 該垂直轉送部中最接近該水平轅详加 八 3列具有相同之轉送電極構成送部之垂直最終段，於每 該3列中，為了對至少從水平轉送部之輸出侧至第2 45 200417011 該水平轉送 立控制，而 ^第3列之垂直最終段，將從該垂直最終段至 之轉送動作，與其他垂直最終段分別分間獨 設有與其他垂直最終段不同之轉送電極。 7 ·如申請專利||圍帛6項之固態攝影元件， ==送部之輸出側起第1列的該垂直最終段，具有金 ^列中垂直最終段以外之段相同的電極構成。 、 8·如中請專利範圍第6項之固態攝影元件，其中， 係以在水平方向之每隔1個像素之各3個像素為/η 像素群； 〜5 以該第1混合像素群以外之像素中，每隔1像素之各 3個像素，其像素重心在該帛i混合像素群之像素重心之 間為等間隔的像素為第2混合像素群。 9 ·如申請專利範圍第6項之固態攝影元件，其中， (cl)該3列中，僅將該水平轉送部輸出側起之第2列 之垂直最終段之訊號電荷轉送往水平轉送部； (C2)將水平轉送部之訊號電荷於順方向轉送2像素分 (c3)該3列中，僅將該水平轉送部輸出侧起之第3列 之垂直最終段之訊號電荷轉送往水平轉送部； (C4)將水平轉送部之訊號電荷於順方向轉送2像素分 (c5)該3列中，僅將該水平轉送部輸出侧起之第丨列 之垂直最終段之訊號電荷轉送往水平轉送部。 10·如申請專利範圍第9項之固態攝影元件，其中， 46 200417011 (dl)在該c5中將第1列之垂直最終段之訊號電荷轉送 往水平轉送部後、或在轉送之同時，將所有列之垂直轉送 部之訊號電荷轉送1段； (d2)針對在該dl最後被轉送至垂直最終段的訊號電荷 ’進行cl〜c5之轉送，在c5中將第1列之垂直最終段之 成號電荷轉送往水平轉送部後、或在轉送之同時，將所有 列之垂直轉送部之訊號電荷轉送1段； (d3)針對在該d2最後被轉送至垂直最終段的訊號電荷 ’進行cl〜c5之轉送。 11 ·如申請專利範圍第3項之固態攝影元件，其中， 將各該第1及第2混合像素群之於垂直方向每隔1行之2n + 1行分之合計（2n+ 1) X (2n+ 1)像素，作為1個混 合像素群，將各列所含之2n+ 1行分像素之訊號電荷在垂 直轉送部内予以相加。 12 ·如申請專利範圍第丨丨項之固態攝影元件，其中 ’係將水平方向每隔i像素之3像素、垂直方向每隔"亍 之3行分’合計9像素作為1個混合像素群。 乂 13 ·如申請專利範圍第3項之固態攝影元件，其中， 係將水平方向每隔1像素之3像素、垂直方向㉟3行之2 行刀，合计6像素作為1個混合像素群。 14 ·如申請專利範圍第3項之固態攝影元件，其中， 係將水:方向每隔i像素之3像素、垂直方向4 3行之i 订合计3像素作為1個混合像素群。 15如申請專利範圍第2項之固態攝影元件，其中， 200417011 係於該2維配置之像素，配置以水平方向2像辛、垂直方 向2像素之合計4像素為！單位的彩色濾光片。 16·如申請專利範圍第15項之固態攝影元件，其中 ，該彩色濾、光片係、於該4像素之—對角線上之2像素配置 第1色的渡光片，於其他2像素分別配置第2及第3色的 濾光片。 17·如申請專利範圍第3項之固態攝影元件，其中， 係於該2維配置之像素，配置以水平方向2像素垂直方 向4像素之合計8像素為i單位的彩色渡光片； 將垂直方向相鄰之2像素在垂直轉送部内予以相加。 18·如申請專利範圍帛6項之固態攝影元件，其中， 該垂直最終段之各列係以6個轉送電極構成； 相鄰3列之所有垂直轉送部内，該"轉送電極中， 從水平轉送部起第2及第4個電極，係與其他列之垂直最 終段獨立的獨立電極，帛1、第3、第5及第6個電極， 係與垂直轉送部其他段共通之電極。 19·如申請專利範圍帛6項之固態攝影元件其中， 該垂直最終段之各列係以6個轉送電極構成； 相鄰3列之垂直轉送部中的2列内，該6個轉送電極 中，從水平轉送部起第2及第4個電極，係與其他列之垂 直最終段獨立的獨立電極，帛】、第3、第5及第6個電 極，係與垂直轉送部其他段共通之電極； 相鄰3列之垂直轉送部中的另i列内，第ι〜第6個 之所有轉送電極，皆係與垂直轉送部其他段共通之電極。 48 200417011 20 ·如申請專利範圍帛6項之固態攝影元件，其中， 該垂直最終段之各列係以6個轉送電極構成； 相鄰3列之所有垂直轉送部内，該6個轉送電極中， 從水平轉送部起第21 4及第6個電極，係與其他列之 垂直最終段獨立的獨立電極’第i、帛3及第5個電極， 係與垂直轉送部其他段共通之電極。 21·如申請專利範圍帛6項之固態攝影元件其中， 該垂直最終段之各列係以6個轉送電極構成； 相鄰3列之垂直轉送部中之2列内，該6個轉送電極 中’從水平轉送部起第2、帛4及第6個電極，係心他 列之垂直最終段獨立的獨立電極，第1、帛3及第5個電 極，係與垂直轉送部其他段共通之電極； 相鄰3列之垂直轉送部中的另i列内，第i〜第6個 之所有轉送電極’皆係、與垂直轉送部其他段共通之電極。 22·如申請專利範圍帛6項之固態攝影元件，其中， 該垂直最終段之各列係以6個轉送電極構成； 相鄰3列之垂直轉送部中之至少2列内，該6個轉送 電極中，從水平轉送部起第2及帛4個電極，係與其他列 之垂直最終段獨立的獨立電極，相鄰3列之所有垂直轉送 部内’從水平轉送部起帛i及第3個電極，係與 部之其他段不同。 W ^ 23·如申請專利範圍帛6項之固態攝影元件，其中， 該垂直最終段之各列係以6個轉送電極構成； 相鄰3列之垂直轉送部中之至少2列内，^個轉送 49 200417011 電極中，從水平轉送部起第2、第4及第6個電極，係愈 其他列之垂直最終段獨立的獨立電極，㈣3列之所有垂 直轉送部内，從水平轉送部起第i、帛3及第5個電極， 係與垂直轉送部之其他段不同。 > 24·如申請專利範圍帛1項之固態攝影元件，其中， 該垂直最終段之各列係以6個轉送電極構成，· 該垂直轉送部之垂直最終段以外之轉送段，其從水平 轉送部起第2、第4及第6個之轉送電極，係藉由第Μ 電極膜而形成為於全列之㈣電極，從水平轉送部起第i 、第3及第5個之轉送電極’係藉由該第！層之上所形成 之第2層電極膜而形成為於全列之共通電極； 垂直最終長中，係藉由將與該第2層電極膜相同之電 極膜’在各列巾分離成島狀，將從水平轉送部起帛2及第 4個電極形成為獨立電極。 25·如申請專利範圍帛！項之固態攝影元件，盆中， 該垂直轉送部至少具有3層電極膜； 八 /該垂直最終段中與其他列獨立分開設置之轉送電極， 係以包含最上層之至少丨層電極膜形成。 26 ·如申請專利範圍第1項之固態攝影元件，其中， (el)於水平方向從m個像素中選擇性的將丨個以上、 m—1個以下像素之訊號電荷轉送往水平轉送部； (e2)將水平轉送部之訊號電荷於順方向或反方向至少 轉送1像素分； 〇3)反覆進行該 el及e2之轉送，將m個像素之訊號 50 電*全部轉送往水平轉送部。 27 •如申請專利範圍第26項之固態攝影元件，其中 (e4)在該e3後，將全列之訊號電荷往水平轉送部轉 一段； ^ (β5)針對以該e4之轉送而移動至垂直最終段之訊號電 荷進行該el〜e3之轉送； 藉由反覆進行該e4及eS，將m段分之訊號電荷 轉送往水平轉送部。 P • 28 ·如申請專利範圍第1項之固態攝影元件，其中， j該m列中1個列以外之垂直最終段或所有列之垂直最終 中、可在至少下列2模式間選擇性的切換動作模式，該 2模式為··將與其他列分開獨立設置之轉送電極，與當該 其他列分開獨立驅動據以進行水平m個像素混合的模式， 以及將該轉送電極與其他列同樣的驅動而不進行像素混人 之模式。 ”此口 29·如申請專利範圍第i項之固態攝影元件，其中， m係m1(mi為2以上之整數）與為2以上之整數）的 公倍數，可在進行水平mi個像素混合之模式、與進行水 平m2個像素混合之模式的至少2模式間選擇性的切 作模式。 3〇·如中請專利範圍帛29 $之固態攝影㈣，其中 ，進一步具備3色濾光片於垂直方向配置2色、水平方向 配置2色之反覆圖案的彩色濾光片； 51 200417011 可在相當於該彩色濾光片之同色濾光片的水平m 素混合模式、與水平m2像素混合模式的至少2楔式門 擇性的切換動作模式。 、式間選 3 1 ·如申請專利範圍第29項之固態攝影元件，其中 ’進-步具備3色濾光片於垂直方向配置2色、方 配置2色之反覆圖案的彩色滤光片； ° 可在相當於該彩色渡光片之同色滤光片的水平 混合模式、水平3像素混合模式、與水平4像素混合模式 中之至少2模式間選擇性的切換動作模式。 ^ 32 ·如申請專利範圍第29項之固態攝影元件 ，該動作模式中’進-步包含不進行像素混合之模式/、 33·如申請專利範圍第％項之固態攝影元;: ，該m個像素係在水平方向連續之像素。 、T 其中 34·如申請專利範圍第26項之固態攝影元件 ，係於各段變更水平方向之該m個像素之組合。 &如申請專利範圍第34項之固態攝 =鄰之至少二段中，該m像素之组合之 係二 水平方向等間隔。 系於 36· —種攝影機，其特徵在於，具備·· 申請專利範圍第1〜35項中任-項之固態攝影元件。 37· 一種3板式彩色攝影機，其特徵以，具^ 申請專利範圍第33項之固態攝影元件。^ I如申請專利範圍第37項之3板式 其中’可在m=2、*進行像素混合 心弟1摈式，與將垂直 52 200417011 方向相鄰之2像素及水平方向相鄰之2像素加以混合之第 2模式的至少2模式間選擇性的切換動作模式。 拾壹、圖式： 如次頁

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