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JP2908199B2 - Solid-state imaging device and driving method thereof - Google Patents
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JP2908199B2 - Solid-state imaging device and driving method thereof - Google Patents

Solid-state imaging device and driving method thereof

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JP2908199B2
JP2908199B2 JP5261357A JP26135793A JP2908199B2 JP 2908199 B2 JP2908199 B2 JP 2908199B2 JP 5261357 A JP5261357 A JP 5261357A JP 26135793 A JP26135793 A JP 26135793A JP 2908199 B2 JP2908199 B2 JP 2908199B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光電変換および電荷蓄
積を行う画素のアレイを有しており、CCD(電荷結合
素子)が用いられた固体撮像装置及びその固体撮像装置
を駆動するための方法に関する。特に、最大転送電荷量
を大幅に高める固体撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention has an array of pixels for performing photoelectric conversion and charge storage, and includes a solid-state image pickup device using a CCD (charge coupled device) and a driving device for driving the solid-state image pickup device. About the method. In particular, the present invention relates to a solid-state imaging device that greatly increases the maximum transfer charge amount.

【0002】[0002]

【従来の技術】2次元固体撮像装置には種々のものが知
られているが、ノイズが少ないという点で電荷結合素子
(CCD)型の固体撮像装置が優れている。一般に、か
かるCCD型の固体撮像装置としては、インターライン
転送型とフレーム転送型とに大別されるが、現在では、
短波長感度が高く、「スミア」と称される偽信号が少な
く、サイズも小さくできるという実用上有利なインター
ライン転送型のCCD型固体撮像装置が主流となってい
る。
2. Description of the Related Art Various types of two-dimensional solid-state imaging devices are known, but charge-coupled device (CCD) type solid-state imaging devices are excellent in that they have low noise. In general, such CCD type solid-state imaging devices are roughly classified into an interline transfer type and a frame transfer type.
Interline transfer type CCD solid-state imaging devices that have high short-wavelength sensitivity, reduce false signals called "smear", and can be reduced in size have become mainstream.

【0003】図5(a)は従来のインターライン転送型
のCCD型固体撮像装置の構成を模式的に示した図であ
る。このCCD型固体撮像装置は、光電変換および電荷
蓄積を行う複数の感光性素子(画素)1を備えている。
これら複数の画素1は第1の方向(以下、垂直方向)及
び第1の方向に実質的に垂直な第2の方向(以下、水平
方向)に沿った縦横のアレイに配列されている。CCD
型固体撮像装置はさらに、画素1の各垂直列の右側に設
けられ、画素1から読み出された信号を垂直方向に転送
する垂直電荷転送部2と、垂直電荷転送部2のそれぞれ
の1端側に接続され、垂直電荷転送部2から送られて来
た信号を水平方向に転送する水平電荷転送部3と、水平
電荷転送部3の1端側に設けられ、水平電荷転送部3か
らの信号を映像信号に変換して外部装置へ出力する出力
部4とを備えている。
FIG. 5A is a diagram schematically showing the configuration of a conventional interline transfer type CCD solid-state imaging device. The CCD solid-state imaging device includes a plurality of photosensitive elements (pixels) 1 for performing photoelectric conversion and charge accumulation.
The plurality of pixels 1 are arranged in a vertical and horizontal array along a first direction (hereinafter, vertical direction) and a second direction (hereinafter, horizontal direction) substantially perpendicular to the first direction. CCD
A solid-state imaging device further provided on the right side of each vertical column of the pixels 1 for vertically transferring a signal read from the pixels 1 and one end of each of the vertical charge transfer units 2 The horizontal charge transfer unit 3 is connected to the horizontal charge transfer unit 3, and is provided at one end of the horizontal charge transfer unit 3 to transfer a signal sent from the vertical charge transfer unit 2 in the horizontal direction. An output unit 4 that converts a signal into a video signal and outputs the video signal to an external device.

【0004】各垂直電荷転送部2は外部装置より供給さ
れる4相の駆動信号S(1)、S(2)、S(3)、S
(4)で駆動される4相構造をなしている。垂直方向に
隣合う一対の画素が各垂直電荷転送部2の1ビットに対
応する構成とされている。例えば、画素P1とP2、及
び画素P3とP4がそれぞれ、各垂直電荷転送部2の1
ビットに対応する。
[0004] Each vertical charge transfer section 2 receives four-phase drive signals S (1), S (2), S (3), and S supplied from an external device.
It has a four-phase structure driven by (4). A pair of vertically adjacent pixels corresponds to one bit of each vertical charge transfer unit 2. For example, the pixels P1 and P2 and the pixels P3 and P4 are each one of the vertical charge transfer units 2.
Corresponds to a bit.

【0005】図5(b)に示すように従来のCCD型固
体撮像装置はフィールド蓄積及びインターレース読み出
しを行う。特に、第1(奇数)フィールドでは垂直方向
にそれぞれ隣合う画素P1とP2からの出力信号を1読
み出し単位信号a、第2(偶数)フィールドでは垂直方
向にそれぞれ隣合う画素P2とP3からの出力信号を1
読み出し単位信号a′として扱い、次の第1フィールド
では垂直方向にそれぞれ隣合う画素P3とP4からの出
力信号を1読み出し単位信号b、第2フィールドでは垂
直方向にそれぞれ隣合う画素P4とP5からの出力信号
を1読み出し単位信号b′として扱う構成とされてい
る。
As shown in FIG. 5B, the conventional CCD type solid-state imaging device performs field accumulation and interlace reading. In particular, in the first (odd) field, the output signals from the vertically adjacent pixels P1 and P2 are output as one read unit signal a, and in the second (even) field, the output from the vertically adjacent pixels P2 and P3 are output. Signal 1
The read signal is treated as a read unit signal a '. In the next first field, the output signals from the pixels P3 and P4 adjacent to each other in the vertical direction are one read unit signal b. Is handled as one readout unit signal b '.

【0006】図6は、上述のCCD型固体撮像装置にお
ける従来の信号処理方法を模式的に示す図である。この
模式図では第1フィールド内のみの信号処理が示されて
いる。図6の左側は、1つの画素垂直列において1読み
出し単位信号a、b、…、hをそれぞれ出力する2個1
組の画素P1+P2、P3+P4、…、P15+P16
を示す。図6の右側は垂直電荷転送部2の1つにおける
上記読み出し単位信号a、b、・・・、hの時間経過を時
系列で示す。
FIG. 6 is a diagram schematically showing a conventional signal processing method in the above-mentioned CCD type solid-state imaging device. In this schematic diagram, signal processing only in the first field is shown. The left side of FIG. 6 shows two ones each outputting one readout unit signal a, b,..., H in one pixel vertical column.
A set of pixels P1 + P2, P3 + P4,..., P15 + P16
Is shown. The right side of FIG. 6 shows the time lapse of the read unit signals a, b,..., H in one of the vertical charge transfer units 2 in time series.

【0007】図7は垂直電荷転送部2での信号転送状態
を示すために垂直電荷転送部2の1つの電極のポテンシ
ャル分布を時系列で示す。
FIG. 7 shows a potential distribution of one electrode of the vertical charge transfer unit 2 in a time series in order to show a signal transfer state in the vertical charge transfer unit 2.

【0008】図7において(1)に示すように、画素P
1、P2、P3、P4…にて捉えられた全信号a1、a
2、b1、b2…を一度に垂直電荷転送部2へ読み出
す。次に、(2)に示すように、1組の画素P1とP
2、P3とP4…から読み出された2信号a1とa2、
b1とb2…を加算して、垂直電荷転送部2の1ビット
に対応する信号(a1+a2)、(b1+b2)…を得
る。
In FIG. 7, as shown in FIG.
All signals a1, a captured at 1, P2, P3, P4,.
Are read out to the vertical charge transfer unit 2 at a time. Next, as shown in (2), one set of pixels P1 and P
2, two signals a1 and a2 read from P3 and P4,.
.. b1 and b2... are added to obtain signals (a1 + a2), (b1 + b2).

【0009】図7の(3)および図6に示すように垂直
電荷転送部2に存在する全ての信号を垂直方向に1ビッ
ト分ずつシフトし、信号(a1+a2)、即ち最初の読
み出し単位信号aを水平電荷転送部3へ転送する。以下
読み出し単位信号とは一単位の画素から読み出される信
号を意味する。転送された読み出し単位信号aは、水平
電荷転送部3を高速で水平転送されて出力部4へ送ら
れ、この出力部4で映像信号に変換されて外部装置へ出
力される。
As shown in FIG. 7 (3) and FIG. 6, all signals existing in the vertical charge transfer section 2 are shifted vertically by one bit at a time, and a signal (a1 + a2), that is, the first read unit signal a To the horizontal charge transfer unit 3. Hereinafter, the read unit signal means a signal read from one unit of pixel. The transferred read unit signal a is horizontally transferred at high speed in the horizontal charge transfer unit 3 and sent to the output unit 4, where it is converted into a video signal and output to an external device.

【0010】かかる第1読み出し単位信号aの処理の
後、図7の(4)に示すように、垂直電荷転送部2の次
の1ビット分の信号(b1+b2)、即ち2番目の読み
出し単位信号bを水平電荷転送部3へ転送する。転送さ
れた読み出し単位信号bを、水平電荷転送部3内を高速
で水平に転送して出力部4へ送り、この出力部4で映像
信号に変換して外部装置へ出力する。
After the processing of the first read unit signal a, as shown in FIG. 7D, a signal (b1 + b2) for the next one bit of the vertical charge transfer unit 2, that is, the second read unit signal b to the horizontal charge transfer unit 3. The transferred read-out unit signal b is horizontally transferred at high speed in the horizontal charge transfer unit 3 and sent to the output unit 4, where the output unit 4 converts it into a video signal and outputs it to an external device.

【0011】3番目の読み出し単位信号c(図7の
(5))、4番目の読み出し単位信号d(図7の
(6))及びそれ以降の読み出し単位信号も、上述と同
様に処理される。水平電荷転送部3は、垂直電荷転送部
2の1ビットに相当する各信号を受け取る毎に高速で出
力部4へ転送する。出力部4では、その信号を映像信号
に変換して外部装置へ出力する。
The third read unit signal c (FIG. 7 (5)), the fourth read unit signal d (FIG. 7 (6)) and the subsequent read unit signals are processed in the same manner as described above. . The horizontal charge transfer unit 3 transfers the signal corresponding to one bit of the vertical charge transfer unit 2 to the output unit 4 at a high speed every time the signal is received. The output unit 4 converts the signal into a video signal and outputs it to an external device.

【0012】このようにして、図6に示されるように、
垂直電荷転送部2の1ビットに相当する読み出し単位信
号を各水平走査期間1H毎に水平電荷転送部3へ次々に
送り出し、出力部4から出力する。
In this manner, as shown in FIG.
The read unit signal corresponding to one bit of the vertical charge transfer unit 2 is sequentially sent to the horizontal charge transfer unit 3 for each horizontal scanning period 1H, and output from the output unit 4.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】したがって、従来のC
CD型固体撮像装置では、1読み出し単位信号は垂直電
荷転送部2の1ビット分にしか相当しない。つまり、垂
直電荷転送部2が扱うことのできる最大転送電荷量がそ
の1ビットにおける転送電荷量に制限される。固体撮像
装置のダイナミックレンジは最大転送電荷量によって左
右されるので、最大転送電荷量がある特定量に制限され
る場合には固体撮像装置のダイナミックレンジが制限さ
れる。これは、固体撮像装置の小型化が望まれる場合に
は問題となる。
Therefore, the conventional C
In the CD-type solid-state imaging device, one read unit signal corresponds to only one bit of the vertical charge transfer unit 2. That is, the maximum transfer charge amount that the vertical charge transfer unit 2 can handle is limited to the transfer charge amount in one bit. Since the dynamic range of the solid-state imaging device depends on the maximum transfer charge amount, the dynamic range of the solid-state imaging device is limited when the maximum transfer charge amount is limited to a specific amount. This becomes a problem when miniaturization of the solid-state imaging device is desired.

【0014】この問題に対する解決策として、2つの転
送方法が特開昭第60−119182号公報(図8
(a))及び特開昭第60−183881号公報(図8
(b))に開示されている。これらの方法は、共に電荷
掃き寄せ方式と称されており、1読み出し単位信号を読
み出し、1本の垂直電荷転送部内で広がらせ、その信号
の電荷を1水平転送期間内に該垂直電荷転送部の一端に
設けられた蓄積部へ集める方法である。ただし、信号の
電荷を蓄積部へ集める動作については、図8(a)に示
される方法ではポテンシャルバリアXを徐々に押し広げ
ることにより行い、図8(b)に示される方法では複数
の井戸Yに信号の電荷を分散させると共に複数回の転送
動作により行う。
As a solution to this problem, two transfer methods are disclosed in JP-A-60-119182 (FIG. 8).
(A)) and JP-A-60-183881 (FIG.
(B)). Both of these methods are called a charge sweeping method, in which one readout unit signal is read out and spread in one vertical charge transfer unit, and the charge of the signal is read out within one horizontal transfer period. This is a method of collecting the data in a storage unit provided at one end of the storage device. However, the operation of collecting the signal charges into the storage section is performed by gradually expanding the potential barrier X in the method shown in FIG. 8A, and in the method shown in FIG. The transfer is performed by a plurality of transfer operations while dispersing the charge of the signal.

【0015】上記の転送方法によれば、垂直電荷転送部
が扱える1映像信号に相当する転送電荷量を大幅に増大
できる反面、次のような問題がある。即ち、画素から垂
直電荷転送部へ読み出された信号の電荷を垂直電荷転送
部の一端へ集める動作は、水平電荷転送部が出力部へ信
号の電荷を転送する動作を行う最中、つまり、映像信号
を出力する最中に行われるため、垂直電荷転送部を駆動
するための駆動パルス信号が映像信号中に混入してノイ
ズを発生することがある。また、信号の電荷を垂直電荷
転送部内の全領域からその一端に設けられた蓄積部へ集
めるので、この集める動作のために必要な駆動パルス信
号の数が多くなり、消費電力も増大する。
According to the above-described transfer method, the amount of transfer charge corresponding to one video signal that can be handled by the vertical charge transfer section can be greatly increased, but there are the following problems. That is, the operation of collecting the signal charge read from the pixel to the vertical charge transfer unit at one end of the vertical charge transfer unit is performed while the horizontal charge transfer unit performs the operation of transferring the signal charge to the output unit, that is, Since the operation is performed during the output of the video signal, a driving pulse signal for driving the vertical charge transfer unit may be mixed in the video signal to generate noise. In addition, since the signal charges are collected from the entire area in the vertical charge transfer section to the storage section provided at one end thereof, the number of drive pulse signals required for this collecting operation increases, and the power consumption also increases.

【0016】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、垂直電荷転送部が扱うこ
とのできる最大転送電荷量を増大させることにより、固
体撮像装置の寸法の縮小化や多画像化等で求められる画
素高密度化が可能な固体撮像装置を提供することを目的
とする。
The present invention has been made to solve such problems of the prior art, and is intended to be handled by a vertical charge transfer section.
By increasing the maximum transfer charge that can be
The image required for reducing the size of the body imaging device and increasing the number of images
It is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device capable of realizing high density .

【0017】また、本発明は、消費電力の増大及び出力
信号へのクロックノイズの混入といった問題が防止され
得る固体撮像装置を提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of preventing problems such as an increase in power consumption and the incorporation of clock noise into an output signal.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置を
駆動する方法は、第1の方向に配列されたn個の光電変
換・電荷蓄積を行う画素を含む画素部、該画素部に接続
され、該画素部において配列される画素のそれぞれから
読み出される信号を該第1の方向に転送する第1の電荷
転送手段、該第1の電荷転送手段の1端部に接続され、
該第1の電荷転送手段によって転送された信号を受け取
り、該受け取った信号を第2の方向に転送する第2の電
荷転送手段、及び該第2の電荷転送手段の1端部に接続
され、該第2の電荷転送手段によって転送された信号を
受け取り、該受け取った信号を映像信号に変換して外部
装置に出力する出力手段を備え、該n個の画素は、第1
番目の画素(i=1)から第n番目の画素(i=n)を
含み、該第1番目の画素は該第2の電荷転送手段に最も
近い位置に配置されており、該第n番目の画素は該第2
の電荷転送手段から最も遠い位置に配置されており、該
第1の電荷転送手段は、第1番目のビット部(i=1)
から第n番目のビット部(i=n)を含み、該第1番目
のビット部は該第2の電荷転送手段に最も近い位置に配
置されており、該第n番目のビット部は該第2の電荷転
送手段から最も遠い位置に配置されている、固体撮像装
置を駆動する方法であって、(1)該画素部に配列され
たn個の画素のうち第1番目の画素(i=1)からの信
号を該第1の電荷転送手段の第1番目のビット部(i=
1)からkビット分にわたって読み出すステップ、
(2)該読み出された該第1の電荷転送手段のkビット
分に相当する信号を1水平ブランキング期間中に該第1
の方向に転送するステップ、(3)該読み出された第1
の電荷転送手段のkビット分に相当する信号を(k−
1)ビット分だけ該第2の電荷転送手段に向かってシフ
トした後に、該画素部に配列された該n個の画素のうち
第(i+1)番目の画素からの信号を該第1の電荷転送
手段の第(i+1)番目のビット部からkビット分にわ
たって読み出すステップ、(4)該ステップ(2)
(3)をi=1からi=n−1に対して繰り返すステッ
プ、及び(5)該第2の電荷転送手段から最も遠い位置
の第n番目の画素が読み出された後は、該ステップ
(2)を繰り返すステップを包含し、kはnより小さい
2以上の整数であり、そのことにより、上記目的が達成
される。
A method of driving a solid-state imaging device according to the present invention comprises a pixel portion including n pixels for performing photoelectric conversion and charge storage arranged in a first direction, and connected to the pixel portion. A first charge transfer unit that transfers a signal read from each of the pixels arranged in the pixel unit in the first direction, and is connected to one end of the first charge transfer unit;
A second charge transfer means for receiving a signal transferred by the first charge transfer means and transferring the received signal in a second direction; and one end of the second charge transfer means, receives the signals transferred by the second charge transfer means, an output means for outputting to an external device converts the signal received the the video signal, the n-number of pixels, the first
From the pixel (i = 1) to the n-th pixel (i = n)
And the first pixel is connected to the second charge transfer means most.
And the n-th pixel is located at the second position
Is disposed farthest from the charge transfer means of
The first charge transfer means includes a first bit portion (i = 1)
To the n-th bit portion (i = n),
Is located at a position closest to the second charge transfer means.
And the n-th bit portion is the second charge transfer.
A method for driving a solid-state imaging device disposed at a position farthest from a sending unit , comprising: (1) starting from a first pixel (i = 1) of n pixels arranged in the pixel unit; Is transferred to the first bit portion (i =
Reading over k bits from 1) ,
(2) The read signal corresponding to k bits of the first charge transfer means is supplied to the first charge transfer means during one horizontal blanking period.
(3) the read first
A signal corresponding to k bits of the charge transfer means of (k-
1) Shifting toward the second charge transfer means by the amount of bits
After that, the signal from the (i + 1) -th pixel of the n pixels arranged in the pixel portion is k bits from the (i + 1) -th bit portion of the first charge transfer means. Reading step, (4) the steps (2) to
Repeating (3) for i = 1 to i = n−1 , and (5) after the n-th pixel farthest from the second charge transfer means has been read, Including the step of repeating (2) , where k is smaller than n
It is an integer of 2 or more, whereby the above object is achieved.

【0019】本発明の一実施例において、前記転送ステ
ップ(2)は、該第1の電荷転送手段のkビット分に相
当する前記信号を(k−p)ビット分に相当する第1信
号部分及びpビット分に相当する第2信号部分に分割す
るステップ、並びに、該第1信号部分及び該第2信号部
分を1水平ブランキング期間中に該第1の方向に転送す
るステップを包含し、pは1≦p<kを満たす整数とす
ることもできる。
In one embodiment of the present invention, the transfer step (2) includes the step of converting the signal corresponding to k bits of the first charge transfer means into a first signal portion corresponding to (kp) bits. And dividing the signal portion into a second signal portion corresponding to p bits, and transferring the first signal portion and the second signal portion in the first direction during one horizontal blanking period. p may be an integer satisfying 1 ≦ p <k.

【0020】本発明の他の実施例において、前記画素は
第1画素部分と第2画素部分とを有し、前記信号は、該
第1画素部分からの信号と該第2画素部分からの信号と
の和とすることもできる。
In another embodiment of the present invention, the pixel has a first pixel portion and a second pixel portion, and the signal comprises a signal from the first pixel portion and a signal from the second pixel portion. And the sum of

【0021】本発明の他の局面によれば、固体撮像装置
は、第1の方向に配列されたn個の光電変換・電荷蓄積
を行う画素を含む画素部、該画素部に接続され、該画素
部に配列される画素のそれぞれから読み出される信号を
該第1の方向に転送する第1の電荷転送手段、該第1の
電荷転送手段の1端部に接続され、該第1の電荷転送手
段によって転送された信号を受け取り、該受け取った信
号を第2の方向に転送する第2の電荷転送手段、該第2
の電荷転送手段の1端部に接続され、該第2の電荷転送
手段によって転送された信号を受け取り、該受け取った
信号を映像信号に変換して外部装置に出力する出力手
段、該第1の電荷転送手段を駆動する駆動手段を備え
該n個の画素は、第1番目の画素(i=1)から第n番
目の画素(i=n)を含み、該第1番目の画素は該第2
の電荷転送手段に最も近い位置に配置されており、該第
n番目の画素は該第2の電荷転送手段から最も遠い位置
に配置されており、該第1の電荷転送手段は、第1番目
のビット部(i=1)から第n番目のビット部(i=
n)を含み、該第1番目のビット部は該第2の電荷転送
手段に最も近い位置に配置されており、該第n番目のビ
ット部は該第2の電荷転送手段から最も遠い位置に配置
されている。該駆動手段は、(1)該画素部に配列され
たn個の画素のうち第1番目の画素(i=1)からの信
号を該第1の電荷転送手段の第1番目のビット部(i=
1)からkビット分にわたって読み出し、(2)該読み
出された該第1の電荷転送手段のkビット分に相当する
信号を1水平ブランキング期間中に該第1の方向に転送
し、(3)該読み出された第1の電荷転送手段のkビッ
ト分に相当する信号を(k−1)ビット分だけ該第2の
電荷転送手段に向かってシフトした後に、該画素部に配
列された該n個の画素のうち第(i+1)番目の画素か
らの信号を該第1の電荷転送手段の第(i+1)番目の
ビット部からkビット分にわたって読み出し、(4)該
ステップ(2)〜(3)をi=1からi=n−1に対し
繰り返し、(5)該第2の電荷転送手段から最も遠い
位置の第n番目の画素が読み出された後は、該ステップ
(2)を繰り返すための複数の駆動信号を発生させ、k
はnより小さい2以上の整数である。これにより上記目
的が達成される。
According to another aspect of the present invention, a solid-state imaging device includes a pixel portion including n pixels that perform photoelectric conversion and charge storage arranged in a first direction, and is connected to the pixel portion; A first charge transfer unit configured to transfer a signal read from each of the pixels arranged in the pixel unit in the first direction; a first charge transfer unit connected to one end of the first charge transfer unit; Second charge transfer means for receiving the signal transferred by the means and transferring the received signal in a second direction;
Output means connected to one end of the charge transfer means for receiving the signal transferred by the second charge transfer means, converting the received signal into a video signal, and outputting the video signal to an external device; Driving means for driving the charge transfer means ,
The n pixels are numbered from the first pixel (i = 1) to the n-th pixel.
Eye pixel (i = n), wherein the first pixel is the second pixel
Is disposed at the position closest to the charge transfer means of
The n-th pixel is located farthest from the second charge transfer means.
And the first charge transfer means comprises a first charge transfer means.
Bit portion (i = 1) to the n-th bit portion (i =
n) wherein the first bit portion comprises the second charge transfer
Means that is located closest to the
The cut portion is disposed at a position farthest from the second charge transfer means.
Have been. The driving means includes: (1) a signal from a first pixel (i = 1) of the n pixels arranged in the pixel section, i =
(1) reading over k bits from ( 1) , (2) transferring the read-out signal corresponding to k bits of the first charge transfer means in the first direction during one horizontal blanking period, 3) A signal corresponding to k bits of the read first charge transfer means is changed by (k-1) bits to the second charge transfer means .
After shifting toward the charge transfer means, the signal from the (i + 1) -th pixel of the n pixels arranged in the pixel portion is transferred to the (i + 1) -th <(i + 1) -th pixel of the first charge transfer means. (4) The steps (2) to (3) are read from i = 1 to i = n-1.
Repeat Te, (5) after the n-th pixel farthest from the charge transfer unit of the second is read, generates a plurality of driving signals for repeating said step (2), k
Is an integer of 2 or more smaller than n . This achieves the above object.

【0022】本発明の一実施例において、前記ステップ
(2)における該第1の電荷転送手段のkビット分に相
当する信号は、(k−p)ビット分に相当する第1信号
部分及びpビット分に相当する第2信号部分に分割さ
れ、該第1信号部分及び該第2信号部分は1水平ブラン
キング期間中に該第1の方向に転送され、pは1≦p<
kを満たす整数とすることもできる。
In one embodiment of the present invention, the signal corresponding to k bits of the first charge transfer means in the step (2) is a first signal portion corresponding to (kp) bits and p It is divided into a second signal portion corresponding to bits, and the first signal portion and the second signal portion are transferred in the first direction during one horizontal blanking period, and p is 1 ≦ p <
It can be an integer that satisfies k.

【0023】本発明の他の実施例において、前記画素の
それぞれは、第1画素部分と第2画素部分とを有し、前
記信号は、該第1画素部分からの信号と該第2画素部分
からの信号との和とすることもできる。
In another embodiment of the present invention, each of the pixels has a first pixel portion and a second pixel portion, and the signal comprises a signal from the first pixel portion and a second pixel portion. And the sum of the signals.

【0024】[0024]

【作用】本発明によれば、1読み出し単位信号が垂直電
荷転送部のkビット部分にわたって読み出される。この
構成によって、垂直電荷転送部の最大転送電荷量がk倍
に高められ得る。
According to the present invention, one read unit signal is read over the k-bit portion of the vertical charge transfer section. With this configuration, the maximum transfer charge amount of the vertical charge transfer unit can be increased k times.

【0025】また、本発明によれば、垂直電荷転送部は
単数又は複数の画素からの1読み出し単位信号として信
号を読み出し、その信号を垂直電荷転送部のkビット部
分に入れる。kビット部分に対応する信号はkビット信
号と称される。kビット信号のうち(k−1)ビット信
号が転送された後、単数又は複数の画素からの次の読み
出し単位信号が読み出され、垂直電荷転送部のkビット
部分に入れられる。次の読み出し単位信号のkビット部
分は、前の読み出し単位信号のkビット部分から1ビッ
ト分だけ垂直方向に水平電荷転送部から遠い位置にシフ
トされている。従って、垂直電荷転送部へ読み出された
信号が常に間に空ビット部分を持たずに並ぶことにな
り、垂直電荷転送部の利用効率が高い。垂直電荷転送部
では、信号転送動作は、水平ブランキング期間中のみ行
われれば良い。従って、駆動パルス信号は水平ブランキ
ング期間中のみ垂直電荷転送部の電極に印加されるの
で、消費電力の増大は問題にならず、また出力信号での
ノイズ発生の問題も防止することができる。
Further, according to the present invention, the vertical charge transfer unit reads out a signal as one readout unit signal from one or a plurality of pixels, and puts the signal into the k-bit portion of the vertical charge transfer unit. The signal corresponding to the k-bit part is called a k-bit signal. After the (k-1) -bit signal of the k-bit signal is transferred, the next readout unit signal from one or more pixels is read out and put into the k-bit portion of the vertical charge transfer unit. The k-bit portion of the next read unit signal is shifted vertically by one bit from the k-bit portion of the previous read unit signal to a position farther from the horizontal charge transfer unit. Therefore, the signals read to the vertical charge transfer unit are always arranged without any empty bit portion therebetween, and the utilization efficiency of the vertical charge transfer unit is high. In the vertical charge transfer section, the signal transfer operation only needs to be performed during the horizontal blanking period. Therefore, since the driving pulse signal is applied to the electrodes of the vertical charge transfer section only during the horizontal blanking period, the increase in power consumption does not matter, and the problem of noise generation in the output signal can be prevented.

【0026】[0026]

【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0027】(実施例1)図3(a)は本発明の固体撮
像装置の構造を示す模式図である。この固体撮像装置
は、第1の方向(以下、垂直方向)及び第1の方向に実
質的に垂直な第2の方向(以下、水平方向)に沿った縦
横のアレイに配列された、光電変換および電荷蓄積を行
う複数の画素1を備えている。この固体撮像装置はさら
に、画素1の各垂直列の隣接部にそれぞれ設けられ、画
素1から読み出された信号を垂直方向に転送する垂直電
荷転送部2と、垂直電荷転送部2のそれぞれの1端側に
接続され、垂直電荷転送部2から送られて来た信号を転
送する水平電荷転送部3と、水平電荷転送部3の1端側
に接続され、水平電荷転送部3から送られて来た信号を
映像信号に変換して外部装置へ出力する出力部4と、駆
動回路5とを備えている。
(Embodiment 1) FIG. 3A is a schematic view showing the structure of a solid-state imaging device according to the present invention. This solid-state imaging device includes photoelectric conversion devices arranged in a vertical and horizontal array along a first direction (hereinafter, vertical direction) and a second direction (hereinafter, horizontal direction) substantially perpendicular to the first direction. And a plurality of pixels 1 for performing charge accumulation. The solid-state imaging device further includes a vertical charge transfer unit 2 that is provided adjacent to each vertical column of the pixel 1 and transfers a signal read from the pixel 1 in the vertical direction. A horizontal charge transfer unit 3 connected to one end and transferring a signal sent from the vertical charge transfer unit 2; and a horizontal charge transfer unit 3 connected to one end of the horizontal charge transfer unit 3 and sent from the horizontal charge transfer unit 3. An output unit 4 converts an incoming signal into a video signal and outputs it to an external device, and a drive circuit 5.

【0028】垂直電荷転送部2は4相構造に形成され、
4電極が垂直電荷転送部2の1ビットの信号転送に対応
する1グループとして設けられている。一方、上記駆動
回路5は互いに異なった駆動信号S(1)、S(2)、
S(3)、S(4)、S(5)、・・・を生成し、その駆
動信号を垂直電荷転送部2の電極へそれぞれ印加する。
これら駆動信号S(1)、S(2)、S(3)、S
(4)、S(5)・・・は、画素1の信号を垂直電荷転送
部2へ読み出し、次いでその信号を垂直電荷転送部2に
おいて垂直方向にシフトする為のものである。生成され
る駆動信号の種類及び垂直電荷転送部2の電極へ駆動信
号を印加する方法を以下に説明する。
The vertical charge transfer section 2 is formed in a four-phase structure.
Four electrodes are provided as one group corresponding to 1-bit signal transfer of the vertical charge transfer unit 2. On the other hand, the driving circuit 5 has different driving signals S (1), S (2),
S (3), S (4), S (5),... Are generated, and the driving signals are applied to the electrodes of the vertical charge transfer unit 2, respectively.
These drive signals S (1), S (2), S (3), S
(4), S (5)... Are for reading the signal of the pixel 1 to the vertical charge transfer unit 2 and then shifting the signal in the vertical charge transfer unit 2 in the vertical direction. The type of the generated drive signal and a method of applying the drive signal to the electrodes of the vertical charge transfer unit 2 will be described below.

【0029】図3(b)に示すように本実施例の固体撮
像装置はフィールド蓄積、インターレース読み出しを行
う。第1(奇数)フィールドでは垂直方向にそれぞれ隣
合う画素P1とP2からの出力信号を1読み出し単位信
号2a、第2(偶数)フィールドでは垂直方向にそれぞ
れ隣合う画素P2とP3からの出力信号を1読み出し単
位信号2a′として扱い、次の第1フィールドでは垂直
方向にそれぞれ隣合う画素P3とP4からの出力信号を
1読み出し単位信号2b、第2フィールドでは垂直方向
にそれぞれ隣合う画素P4とP5からの出力信号を1読
み出し単位信号2b′として扱う構成とされている。読
み出しモードは上記モードに限定されず、本発明は他の
読み出しモードも適用可能である。例えば、各画素P
1、P2、P3、P4・・・からの出力信号が1読み出し
単位信号としてそれぞれ扱われる場合にも本発明が適用
され得ることは当業者には理解されるであろう。
As shown in FIG. 3B, the solid-state imaging device according to the present embodiment performs field accumulation and interlace reading. In the first (odd) field, the output signals from the vertically adjacent pixels P1 and P2 are read out as one unit signal 2a. In the second (even) field, the output signals from the vertically adjacent pixels P2 and P3 are read out. In the next first field, the output signals from the vertically adjacent pixels P3 and P4 are treated as one readout unit signal 2b, and in the second field, the vertically adjacent pixels P4 and P5 are read out in the second field. Is handled as one readout unit signal 2b '. The read mode is not limited to the above mode, and the present invention is applicable to other read modes. For example, each pixel P
It will be understood by those skilled in the art that the present invention can be applied to a case where output signals from 1, P2, P3, P4,... Are each treated as one read unit signal.

【0030】図1は、本実施例の固体撮像装置に対して
用いられる信号読み出し及び転送動作の一例を示す模式
図である。この模式図においては第1フィールド内のみ
の信号読み出し動作が示されている。図1の左側は、画
素1の1垂直列において1読み出し単位信号a、b、
…、hをそれぞれ出力する2個1組の画素P1+P2、
P3+P4、…、P15+P16を示す。画素の各対か
らの信号を1読み出し単位信号として読み出す代わり
に、各画素からの信号を1読み出し単位信号として読み
出すことも可能である。図1の右側は1つの垂直電荷転
送部2における上記読み出し単位信号a、b、・・・、h
の時間経過を時系列で示す。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a signal read and transfer operation used for the solid-state imaging device of the present embodiment. In this schematic diagram, a signal read operation only in the first field is shown. The left side of FIG. 1 shows one readout unit signal a, b,
.., H each output a pair of pixels P1 + P2,
P3 + P4,..., P15 + P16. Instead of reading out signals from each pair of pixels as one readout unit signal, it is also possible to read out signals from each pixel as one readout unit signal. The right side of FIG. 1 shows the read unit signals a, b,..., H in one vertical charge transfer unit 2.
Are shown in time series.

【0031】図2は、垂直電荷転送部2内の信号転送の
様子を示すために、垂直電荷転送部2の電極のポテンシ
ャル分布を示している。
FIG. 2 shows the potential distribution of the electrodes of the vertical charge transfer section 2 in order to show the state of signal transfer in the vertical charge transfer section 2.

【0032】図1及び図2を参照して、信号が1読み出
し単位信号として垂直電荷転送部2へ読み出される方法
及び読み出された信号が水平電荷転送部3へ転送される
方法を以下に説明する。先ず、図2の(1)に示すよう
に2つの画素P1、P2において形成された信号a1、
a2を垂直電荷転送部2に読み出す。次に、(2)に示
すように両信号a1、a2を垂直電荷転送部2の2ビッ
ト分にわたって加算して信号a1+a2(即ち、2a)
を得る。次に、(3)に示すように信号a1+a2が分
割されて2つの(a1+a2)/2の信号(即ち、a)
を得る。つまり、1番目の映像信号に相当する1番目の
単位読み出し信号2aを1番目の画素単位、例えば、2
つの画素P1、P2から読み出し、垂直電荷転送部2の
2ビット部分に入れる(図1参照)。以下、垂直電荷転
送部2のkビット分に相当する信号をkビット信号とす
る。
Referring to FIGS. 1 and 2, a method of reading a signal as one read unit signal to the vertical charge transfer unit 2 and a method of transferring the read signal to the horizontal charge transfer unit 3 will be described below. I do. First, as shown in FIG. 2A, signals a1, a2 formed in two pixels P1 and P2,
a2 is read out to the vertical charge transfer unit 2. Next, as shown in (2), the signals a1 and a2 are added over two bits of the vertical charge transfer unit 2 to add a signal a1 + a2 (ie, 2a).
Get. Next, as shown in (3), the signal a1 + a2 is divided into two (a1 + a2) / 2 signals (that is, a).
Get. That is, the first unit read signal 2a corresponding to the first video signal is converted to the first pixel unit, for example, 2
The data is read out from the two pixels P1 and P2 and put into the 2-bit portion of the vertical charge transfer unit 2 (see FIG. 1). Hereinafter, a signal corresponding to k bits of the vertical charge transfer unit 2 is referred to as a k-bit signal.

【0033】次に、(4)に示すように垂直電荷転送部
2に存在する信号を垂直方向に1ビット分シフトし、1
番目の1読み出し単位信号aを水平電荷転送部3へ転送
する。
Next, as shown in (4), the signal existing in the vertical charge transfer unit 2 is vertically shifted by one bit, and
The first read unit signal a is transferred to the horizontal charge transfer unit 3.

【0034】次に、(5)に示すように次の2つの画素
P3、P4から次の信号b1、b2を読み出す。(6)
に示すように両信号b1、b2を垂直電荷転送部2の2
ビット分にわたって加算して信号b1+b2(即ち、2
b)を得る。その後、信号b1+b2が分割され2つの
(b1+b2)/2の信号(即ち、b)を得る。つま
り、2番目の単位読み出し信号2bを2番目の画素単
位、例えば2つの画素P3、P4から読み出し、垂直電
荷転送部2の2ビット部分に入れる(図1参照)。2番
目の読み出し単位信号の2ビット部分を垂直方向に水平
電荷転送部3から遠い位置へ1ビット分だけ1番目の読
み出し信号の2ビット部分からシフトする。(7)に示
すように、垂直電荷転送部2に存在する全信号を垂直方
向に1ビット分シフトし、水平電荷転送部3へ2番目の
1ビット分の信号aを転送する。この1ビット分の信号
aと先程に転送した1ビット分の信号aとを水平電荷転
送部3において加算して、1映像信号に相当する信号
(a1+a2)を得る。1映像信号に対応する信号(a
1+a2)を得るための(1)〜(7)からなる処理を
1水平ブランキング期間中に行う。
Next, as shown in (5), the next signals b1 and b2 are read from the next two pixels P3 and P4. (6)
As shown in the figure, both signals b1 and b2 are
The signal b1 + b2 (that is, 2
Obtain b). Thereafter, the signal b1 + b2 is divided to obtain two (b1 + b2) / 2 signals (that is, b). That is, the second unit read signal 2b is read from the second pixel unit, for example, from the two pixels P3 and P4, and is input to the 2-bit portion of the vertical charge transfer unit 2 (see FIG. 1). The 2-bit portion of the second read unit signal is shifted vertically by one bit from the 2-bit portion of the first read signal to a position farther from the horizontal charge transfer section 3. As shown in (7), all signals existing in the vertical charge transfer unit 2 are shifted by one bit in the vertical direction, and the signal a for the second one bit is transferred to the horizontal charge transfer unit 3. The signal a for one bit and the signal a for one bit transferred earlier are added in the horizontal charge transfer unit 3 to obtain a signal (a1 + a2) corresponding to one video signal. A signal (a) corresponding to one video signal
The processing consisting of (1) to (7) for obtaining (1 + a2) is performed during one horizontal blanking period.

【0035】しかる後、(8)に示すように、水平転送
期間中に信号(a1+a2)を水平電荷転送部3内を高
速で水平方向に出力部4まで転送し、出力部4で出力信
号に変換する。
Thereafter, as shown in (8), during the horizontal transfer period, the signal (a1 + a2) is transferred in the horizontal charge transfer unit 3 at high speed to the output unit 4 in the horizontal direction, and the output unit 4 converts the signal into an output signal. Convert.

【0036】以上のような信号読み出し及び転送動作
を、読み出し単位信号2b、2c、・・・、2hについて
(9)〜(15)で示すように水平転送周期1H毎に繰
り返し、水平電荷転送部3から1番遠い画素単位、例え
ば、2つの画素P15、P16から読み出し単位信号2
hを読み出し、信号(h、h)として垂直電荷転送部2
の他の2ビット部分へ入れる。その結果、水平走査期間
1Hの間隔で出力部4へ1読み出し単位信号に相当する
各信号を水平電荷転送部3によって転送する。
The above signal read and transfer operations are repeated for each of the read unit signals 2b, 2c,..., 2h at every horizontal transfer cycle 1H as shown in (9) to (15). Readout unit signal 2 from a pixel unit farthest from 3 (for example, two pixels P15 and P16)
h, and read out the signal as a signal (h, h).
Into the other two-bit part of As a result, each signal corresponding to one readout unit signal is transferred to the output unit 4 by the horizontal charge transfer unit 3 at intervals of the horizontal scanning period 1H.

【0037】その後は、垂直電荷転送部2において信号
転送動作のみを行う。すなわち、2ビット分にわたって
垂直電荷転送部2内に読み出された信号eとe、fと
f、gとg、hとhとを図1に示すように水平電荷転送
部3へ転送する。水平電荷転送部3内においてそれらの
信号を加算し、信号(e+e)、(f+f)、(g+
g)、及び(h+h)を得、出力部4へ読み出す。
Thereafter, the vertical charge transfer section 2 performs only the signal transfer operation. That is, the signals e and e, f and f, g and g, and h and h read into the vertical charge transfer unit 2 over two bits are transferred to the horizontal charge transfer unit 3 as shown in FIG. These signals are added in the horizontal charge transfer unit 3 to generate signals (e + e), (f + f), (g +
g) and (h + h) are read out to the output unit 4.

【0038】以上の第1フィールド内の信号読み出し及
び転送動作が終了すると、画素の同垂直列の第2フィー
ルド内の信号読み出し及び転送動作を前同様にして行
う。
When the signal read and transfer operation in the first field is completed, the signal read and transfer operation in the second field of the same vertical column of pixels is performed in the same manner as before.

【0039】このように、本実施例の固体撮像装置にお
いては、垂直電荷転送部2は1読み出し単位信号を2ビ
ットにわたって読み出す為、垂直電荷転送部2の最大転
送電荷量を2倍に高めることができる。
As described above, in the solid-state imaging device of the present embodiment, since the vertical charge transfer unit 2 reads one read unit signal over two bits, the maximum transfer charge amount of the vertical charge transfer unit 2 is doubled. Can be.

【0040】また、2ビット信号のうち1ビット信号を
垂直電荷転送部2においてシフトした後、次の1読み出
し単位信号を垂直電荷転送部2の他の2ビット部分に読
み出す。その読み出し単位信号の2ビット部分を水平電
荷転送部3から垂直方向に遠い位置へ1ビット分だけ最
初の読み出し単位信号の2ビット位置からシフトする。
従って、垂直電荷転送部2へ読み出された信号は常に垂
直電荷転送部2において空ビットを間に持たずに並ぶこ
とになり、垂直電荷転送部2の利用効率が高い。垂直電
荷転送部において信号転送動作を水平ブランキング期間
中にのみ行う。従って、駆動信号は水平ブランキング期
間中のみ印加すれば良く、消費電力の増大は問題になら
ず、出力信号でのノイズ生成の問題もない。
After shifting one bit signal of the two-bit signal in the vertical charge transfer unit 2, the next one read unit signal is read out to another two-bit portion of the vertical charge transfer unit 2. The 2-bit portion of the read unit signal is shifted by one bit from the first 2-bit position of the read unit signal to a position farther from the horizontal charge transfer unit 3 in the vertical direction.
Therefore, the signals read to the vertical charge transfer unit 2 are always lined up in the vertical charge transfer unit 2 without any empty bits, and the utilization efficiency of the vertical charge transfer unit 2 is high. The signal transfer operation in the vertical charge transfer section is performed only during the horizontal blanking period. Therefore, the drive signal only needs to be applied during the horizontal blanking period, and there is no problem of an increase in power consumption and no problem of noise generation in the output signal.

【0041】図9は、駆動回路5の回路構成の一例を示
す。転送パルス生成部10は、パルス信号φV1、φV2
φV3、及びφV4を生成する。これらのパルス信号は、ス
キャナ13に供給される。読み出しレベル供給部11
は、読み出しレベルを示す電圧信号VHをスキャナ14
に供給する。蓄積レベル供給部12は、蓄積レベルを示
す電圧信号VMをスキャナ15に供給する。スキャナ1
3はパルス信号φGを受け取り、スキャナ14はパルス
信号φTを受け取り、スキャナ15はパルス信号φST
受け取る。また、スキャナ13、14及び15は、同期
をとるためのクロック信号φCKも受け取る。各スキャナ
は、以下に詳述されるように、予め決められたロジック
に従って信号を生成する。その結果、駆動信号S
(1)、S(2)、S(3)・・・が生成される。これ
らの駆動信号は、垂直電荷転送部2の電極にそれぞれ印
加される。
FIG. 9 shows an example of the circuit configuration of the drive circuit 5. The transfer pulse generator 10 generates pulse signals φ V1 , φ V2 ,
Generate φ V3 and φ V4 . These pulse signals are supplied to the scanner 13. Read level supply unit 11
Supplies a voltage signal V H indicating the read level to the scanner 14.
To supply. Accumulation level supplier 12 supplies a voltage signal V M to the scanner 15, which indicates accumulation level. Scanner 1
3 receives the pulse signal phi G, the scanner 14 receives a pulse signal phi T, the scanner 15 receives a pulse signal phi ST. The scanners 13, 14, and 15 also receive a clock signal φ CK for synchronization. Each scanner generates a signal according to a predetermined logic, as described in detail below. As a result, the drive signal S
(1), S (2), S (3)... Are generated. These drive signals are respectively applied to the electrodes of the vertical charge transfer unit 2.

【0042】図10は、パルス信号φV1〜φV4、φG
φT、φST、及びクロック信号φCKの波形をそれぞれ示
す。図10において垂直の波線による省略部分は有効水
平走査期間に対応し、省略部分間の部分は水平ブランキ
ング期間に対応する。図10において、パルス信号φV1
〜φV4の波形において破線で囲まれた部分は便宜上省略
されている。その省略された部分を図11に示す。図1
1は、4相のパルス信号を示す。図11において、nは
整数である。例えば、n=1の場合、駆動信号S(1)
は図11の一番上の波形となり、駆動信号S(2)は上
から2番目の波形となる。
FIG. 10 shows pulse signals φ V1 to φ V4 , φ G ,
The waveforms of φ T , φ ST , and clock signal φ CK are shown, respectively. In FIG. 10, the portions omitted by vertical dashed lines correspond to the effective horizontal scanning period, and the portions between the omitted portions correspond to the horizontal blanking period. In FIG. 10, a pulse signal φ V1
Portion surrounded by the dashed line in the waveform of the to [phi] V4 are omitted for convenience. FIG. 11 shows the omitted part. FIG.
1 indicates a four-phase pulse signal. In FIG. 11, n is an integer. For example, when n = 1, the drive signal S (1)
Is the top waveform in FIG. 11, and the drive signal S (2) is the second waveform from the top.

【0043】図12は、各スキャナの動作をわかり易く
するために、垂直電荷転送部2の第j番目の電極(以
下、ゲートSjという)に対応する回路構成を示したも
のである。パルス信号φG、φT、φSTは、各スキャナ内
のロジック部を介して、各スキャナ内の対応するスイッ
チング素子に供給される。パルス信号φG、φT、φST
ハイレベルである場合には、対応するスイッチング素子
がオン状態となり、パルス信号φV1〜φV4、電圧信号V
H及びVMがゲートSjに印加される。パルス信号φG、φ
T、φSTがローレベルである場合には、対応するスイッ
チング素子がオフ状態となり、ゲートSj自身の容量Cj
により、スイッチング直前のDCレベルが保持される。
FIG. 12 shows a circuit configuration corresponding to the j-th electrode (hereinafter, referred to as a gate Sj ) of the vertical charge transfer section 2 in order to make the operation of each scanner easy to understand. The pulse signals φ G , φ T , and φ ST are supplied to corresponding switching elements in each scanner via logic units in each scanner. When the pulse signals φ G , φ T and φ ST are at a high level, the corresponding switching elements are turned on, and the pulse signals φ V1 to φ V4 and the voltage signal V
H and V M is applied to the gate S j. Pulse signals φ G , φ
When T and φ ST are at the low level, the corresponding switching element is turned off, and the capacitance C j of the gate S j itself is set.
As a result, the DC level immediately before switching is maintained.

【0044】スキャナ13、14及び15はロジック部
16、17、及び18をそれぞれ有する。各ロジック部
の構成はkビット信号に対応するkの値に応じて異なっ
ている。k=2の場合の各ロジック部の構成を以下に説
明する。スキャナ13におけるロジック部16は、1≦
j≦4m+4の関係を満たすスイッチング素子T1,j
パルス信号φGを供給する。ここでmは1フィールドの
開始からカウントされるクロック信号φCKの周期番号を
示す整数である。スイッチング素子T1,jは、スキャナ
13において、ゲートSjに接続される第j番目のスイ
ッチング素子のことである。スキャナ14におけるロジ
ック部17は、j=4m−3又はj=4m−1の関係を
満たすスイッチング素子T2,jにパルス信号φTを供給す
る。ここで、スイッチング素子T2,jは、スキャナ14
において、ゲートSjに接続される第j番目のスイッチ
ング素子のことである。スキャナ15におけるロジック
部18は、4m−3≦j≦4m+4の関係を満たすスイ
ッチング素子T3,jにパルス信号φSTを供給する。ここ
で、スイッチング素子T3,jは、スキャナ15におい
て、ゲートSjに接続される第j番目のスイッチング素
子のことである。
The scanners 13, 14, and 15 have logic units 16, 17, and 18, respectively. The configuration of each logic unit differs depending on the value of k corresponding to the k-bit signal. The configuration of each logic unit when k = 2 will be described below. The logic unit 16 in the scanner 13 has 1 ≦
The pulse signal φ G is supplied to the switching elements T 1, j satisfying the relationship j ≦ 4m + 4. Here, m is an integer indicating the cycle number of the clock signal φ CK counted from the start of one field. The switching element T 1, j is a j-th switching element connected to the gate S j in the scanner 13. Logic unit 17 in the scanner 14 supplies the pulse signal phi T to the switching element T 2, j which satisfies the relationship of j = 4m-3 or j = 4m-1. Here, the switching element T 2, j is connected to the scanner 14
, A j-th switching element connected to the gate S j . The logic unit 18 in the scanner 15 supplies the pulse signal φ ST to the switching elements T 3, j satisfying the relationship of 4m−3 ≦ j ≦ 4m + 4. Here, the switching element T 3, j is a j-th switching element connected to the gate S j in the scanner 15.

【0045】図13は、上述のようにして、駆動回路5
によって生成される駆動信号S(1)、S(2)、S
(3)・・・の波形を示す。図13において、波形のう
ち破線で囲まれた部分は便宜上省略されている。その省
略された部分は図11に示されている。図13に示され
る波形を有する駆動信号を垂直電荷転送部2の電極に印
加することにより、図1及び図2に示される信号読み出
し及び転送動作と実質的に等価な信号読み出し及び転送
動作が実現される。
FIG. 13 shows the driving circuit 5 as described above.
Drive signals S (1), S (2), S
(3) shows the waveforms. In FIG. 13, a portion of the waveform surrounded by a broken line is omitted for convenience. The omitted part is shown in FIG. By applying a drive signal having the waveform shown in FIG. 13 to the electrodes of the vertical charge transfer unit 2, a signal read and transfer operation substantially equivalent to the signal read and transfer operation shown in FIGS. 1 and 2 is realized. Is done.

【0046】(実施例2)図4は、本発明による固体撮
像装置の第2の実施例に対して用いられる信号読み出し
及び転送動作を模式的に示す。図4の左側は、画素1の
1垂直列において読み出し単位信号4a、4b、…、4
hをそれぞれ出力する2個1組の画素P1+P2、P3
+P4、…、P15+P16を示す。信号を2個1組の
画素から1読み出し単位信号として読み出すかわりに、
信号を個々の画素から1読み出し単位信号として読み出
すことも可能である。図4の右側は1つの垂直電荷転送
部2における上記信号4a、4b、・・・、4hの時間経
過を時系列で示す。
(Embodiment 2) FIG. 4 schematically shows signal read and transfer operations used for a solid-state imaging device according to a second embodiment of the present invention. On the left side of FIG. 4, the readout unit signals 4a, 4b,.
h, each of which outputs a pair of pixels P1 + P2, P3
+ P4,..., P15 + P16. Instead of reading out the signals from one set of two pixels as one readout unit signal,
It is also possible to read out signals from individual pixels as one readout unit signal. 4 shows the time lapse of the signals 4a, 4b,..., 4h in one vertical charge transfer unit 2 in time series.

【0047】図4を参照して、信号が垂直電荷転送部2
へ1読み出し単位信号として読み出される方法及び読み
出された信号が水平電荷転送部3へ転送される方法を以
下に詳細に説明する。まず、2個1組の画素P1、P2
における信号a1、a2を垂直電荷転送部2に読み出
す。次に、信号a1、a2を垂直電荷転送部2の4ビッ
ト部分にわたって加算し信号a1+a2(即ち、4a)
を得る。次に、この信号a1+a2を分割して4つの
(a1+a2)/4の信号(即ち、a)を得る。つま
り、1番目の読み出し単位信号4aを1番目の画素単
位、例えば2個1組の画素P1及びP2から読み出し、
垂直電荷転送部2の4ビット部分へ入れる。其の結果、
信号(a,a,a,a)を垂直電荷転送部2の4ビット
部分に形成する。次いで、垂直電荷転送部2に存在する
信号(a,a,a,a)を垂直方向に3ビット分シフト
し、垂直電荷転送部2の3ビットに相当する信号3aを
水平電荷転送部3へ転送する。その後、2番目の読み出
し単位信号4bを2番目の画素単位、例えば、1組の画
素P3及びP4から読み出し、垂直電荷転送部2の他の
4ビット部分に入れる。その結果、垂直電荷転送部2に
垂直電荷転送部2の1ビットに相当する信号aを残した
状態で、垂直電荷転送部2の4ビット部分に信号(b,
b,b,b)を形成する。2番目の読み出し単位信号の
4ビット部分を、水平電荷転送部3から垂直方向に遠い
位置へ1ビット分だけ1番目の読み出し単位信号の4ビ
ット部分からシフトする。
Referring to FIG. 4, a signal is applied to vertical charge transfer section 2.
A method of reading the read signal as one read unit signal and a method of transferring the read signal to the horizontal charge transfer unit 3 will be described in detail below. First, a pair of pixels P1, P2
Are read out to the vertical charge transfer unit 2. Next, the signals a1 and a2 are added over the 4-bit portion of the vertical charge transfer unit 2, and the signals a1 + a2 (ie, 4a) are added.
Get. Next, the signal a1 + a2 is divided to obtain four (a1 + a2) / 4 signals (that is, a). That is, the first read unit signal 4a is read from the first pixel unit, for example, a set of two pixels P1 and P2,
It is stored in the 4-bit portion of the vertical charge transfer section 2. As a result,
The signal (a, a, a, a) is formed in a 4-bit portion of the vertical charge transfer unit 2. Next, the signal (a, a, a, a) present in the vertical charge transfer unit 2 is shifted by 3 bits in the vertical direction, and a signal 3 a corresponding to 3 bits of the vertical charge transfer unit 2 is sent to the horizontal charge transfer unit 3. Forward. After that, the second readout unit signal 4b is read out from the second pixel unit, for example, from a pair of pixels P3 and P4, and is input to another 4-bit portion of the vertical charge transfer unit 2. As a result, while the signal a corresponding to one bit of the vertical charge transfer unit 2 is left in the vertical charge transfer unit 2, the signal (b,
b, b, b) are formed. The 4-bit portion of the second readout unit signal is shifted by one bit from the 4-bit portion of the first readout unit signal to a position farther from the horizontal charge transfer unit 3 in the vertical direction.

【0048】次いで、垂直電荷転送部2に存在する全て
の信号を垂直方向に1ビットだけシフトして、水平電荷
転送部3へ残りの1ビット分の信号aを転送する。この
ようにして、信号(a,a,a,a)は、3ビットが最
初の転送、1ビットが2番目の転送の2回に分けて垂直
電荷転送部3へ転送される。その後、先程転送された3
ビット分の信号と新しく転送された1ビット分の信号を
垂直電荷転送部3において加算して、信号(3a+a)
を得る。信号(3a+a)を得るまでの処理を1水平ブ
ランキング期間中に行う。
Next, all the signals present in the vertical charge transfer unit 2 are shifted by one bit in the vertical direction, and the signal a for the remaining one bit is transferred to the horizontal charge transfer unit 3. In this manner, the signal (a, a, a, a) is transferred to the vertical charge transfer unit 3 with three bits divided into the first transfer and one bit divided into the second transfer. After that, 3
The vertical charge transfer unit 3 adds the signal for one bit and the signal for one bit newly transferred to obtain a signal (3a + a).
Get. The processing until the signal (3a + a) is obtained is performed during one horizontal blanking period.

【0049】しかる後、最初の信号(3a+a)を、水
平転送期間中に水平電荷転送部3内を高速で水平方向に
出力部4まで転送し、出力部4で映像信号に変換する。
Thereafter, the first signal (3a + a) is transferred in the horizontal charge transfer section 3 at high speed to the output section 4 at high speed during the horizontal transfer period, and is converted into a video signal by the output section 4.

【0050】次いで、垂直電荷転送部2に存在する信号
(b,b,b,b)を垂直方向に2ビット分シフトし、
水平電荷転送部3へ信号2bを転送する。その後、3番
目の読み出し単位信号4cを3番目の画素単位、例え
ば、1組の画素P5及びP6から読み出し、垂直電荷転
送部2の他の4ビット部分に入れる。その結果、垂直電
荷転送部2に垂直電荷転送部2の2ビットい相当する信
号2bを残した状態で、垂直電荷転送部2の4ビット部
分に信号(c,c,c,c)を新たに形成する。次い
で、垂直電荷転送部2内に存在する全ての信号を垂直方
向に2ビット分シフトして、水平電荷転送部3へ残りの
信号2bを転送する。このようにして、信号(b,b,
b,b)は、2ビットが最初の転送、2ビットが2番目
の転送の2回の分けて水平電荷転送部3へ転送される。
その後、先程転送された2ビット分の信号と新しく転送
された2ビット分の信号を水平電荷転送部3において加
算して、信号(2b+2b)を得る。信号(2b+2
b)を得るための処理を1水平ブランキング期間中に行
う。
Next, the signal (b, b, b, b) existing in the vertical charge transfer section 2 is shifted by 2 bits in the vertical direction,
The signal 2b is transferred to the horizontal charge transfer unit 3. Thereafter, the third readout unit signal 4c is read out from the third pixel unit, for example, from a set of pixels P5 and P6, and is input to the other 4-bit portion of the vertical charge transfer unit 2. As a result, the signal (c, c, c, c) is newly added to the 4-bit portion of the vertical charge transfer section 2 while the signal 2b corresponding to the two bits of the vertical charge transfer section 2 is left in the vertical charge transfer section 2. Formed. Next, all signals existing in the vertical charge transfer unit 2 are shifted by 2 bits in the vertical direction, and the remaining signal 2b is transferred to the horizontal charge transfer unit 3. In this way, the signals (b, b,
In (b, b), two bits are transferred to the horizontal charge transfer unit 3 in the first transfer and two bits in the second transfer.
Thereafter, the horizontal charge transfer unit 3 adds the previously transferred two-bit signal and the newly transferred two-bit signal to obtain a signal (2b + 2b). Signal (2b + 2
The processing for obtaining b) is performed during one horizontal blanking period.

【0051】しかる後、2番目の信号(2b+2b)
を、水平転送期間中に水平電荷転送部3内を高速で水平
方向に出力部4まで転送し、出力部4で映像信号に変換
する。次に、垂直電荷転送部2内に存在する信号(c,
c,c,c)を垂直方向に1ビット分シフトして、水平
電荷転送部3へ信号cを転送する。この後、4番目の読
み出し単位信号dを4番目の画素単位、例えば1組の画
素P7及びP8から読み出し、垂直電荷転送部2の他の
4ビット部分へ入れる。その結果、垂直電荷転送部2に
垂直電荷転送部2の3ビット分に相当する信号3cを残
した状態で信号(d,d,d,d)を垂直電荷転送部2
の4ビット部分に形成する。
Thereafter, the second signal (2b + 2b)
Is transferred to the output unit 4 in the horizontal direction at high speed in the horizontal charge transfer unit 3 during the horizontal transfer period, and the output unit 4 converts the video signal into a video signal. Next, the signals (c, c) existing in the vertical charge transfer
c, c, c) is shifted by one bit in the vertical direction, and the signal c is transferred to the horizontal charge transfer unit 3. Thereafter, the fourth readout unit signal d is read out from the fourth pixel unit, for example, from a set of pixels P7 and P8, and is input to the other 4-bit portion of the vertical charge transfer unit 2. As a result, the signal (d, d, d, d) is transferred to the vertical charge transfer unit 2 with the signal 3c corresponding to three bits of the vertical charge transfer unit 2 remaining in the vertical charge transfer unit 2.
Is formed in the 4-bit portion.

【0052】次いで、垂直電荷転送部2に存在する全信
号を垂直方向に3ビット分シフトし、水平電荷転送部3
へ3ビット分の信号3cを転送する。このようにして、
信号(c,c,c,c)が、1ビットが最初の転送、3
ビットが2番目の転送で2回に分けて水平電荷転送部3
へ転送される。先程転送された1ビットと新しく転送さ
れた3ビットを水平電荷転送部3内で加算して、1画素
信号(c+3c)を得る。この信号(c+3c)を得る
ための処理を1水平ブランキング期間中に行う。
Next, all signals existing in the vertical charge transfer section 2 are shifted by 3 bits in the vertical direction,
To transfer the signal 3c for 3 bits. In this way,
The signal (c, c, c, c) is such that 1 bit is the first transfer, 3
The bit is divided into two in the second transfer and the horizontal charge transfer unit 3
Transferred to The one bit transferred earlier and the newly transferred three bits are added in the horizontal charge transfer unit 3 to obtain one pixel signal (c + 3c). Processing for obtaining this signal (c + 3c) is performed during one horizontal blanking period.

【0053】しかる後、3番目の信号(c+3c)を、
水平転送期間中に水平電荷転送部3内を高速で水平方向
に出力部4まで転送し、出力部4で映像信号に変換す
る。
Thereafter, the third signal (c + 3c) is
During the horizontal transfer period, the data is transferred to the output unit 4 in the horizontal charge transfer unit 3 in the horizontal direction at a high speed, and the output unit 4 converts the video signal into a video signal.

【0054】その後、5番目の読み出し単位信号4eを
5番目の画素単位、例えば1組の画素P9及びP10か
ら読み出し、垂直電荷転送部2の他の4ビット部分へ入
れる。その結果、垂直電荷転送部2に信号(d,d,
d,d)を残した状態で、信号(e,e,e,e)を垂
直電荷転送部2の4ビット部分に形成する。
After that, the fifth readout unit signal 4e is read out from the fifth pixel unit, for example, from a set of pixels P9 and P10, and is input to the other 4-bit portion of the vertical charge transfer unit 2. As a result, the signals (d, d,
The signal (e, e, e, e) is formed in the 4-bit portion of the vertical charge transfer unit 2 while leaving (d, d).

【0055】次いで、垂直電荷転送部2内に存在する全
ての信号を垂直方向に3ビット分シフトして、垂直電荷
転送部2の3ビットに相当する信号3dを水平電荷転送
部3へ転送する。
Next, all the signals existing in the vertical charge transfer unit 2 are shifted by 3 bits in the vertical direction, and a signal 3 d corresponding to 3 bits of the vertical charge transfer unit 2 is transferred to the horizontal charge transfer unit 3. .

【0056】この後、6番目の画素単位、例えば、1組
の画素P11及びP12から6番目の読み出し単位信号
4fを読み出し、垂直電荷転送部2の他の4ビット部分
に入れる。その結果、垂直電荷転送部2に垂直電荷転送
部2の1ビットに相当する信号d及び信号(e,e,
e,e)を残した状態で垂直電荷転送部2の4ビット部
分に信号(f,f,f,f)を新たに形成する。
Thereafter, the sixth read unit signal 4f is read from the sixth pixel unit, for example, a set of pixels P11 and P12, and is input to the other 4-bit portion of the vertical charge transfer unit 2. As a result, the signal d and the signal (e, e, e) corresponding to one bit of the vertical charge transfer unit 2 are transmitted to the vertical charge transfer unit 2.
The signal (f, f, f, f) is newly formed in the 4-bit portion of the vertical charge transfer unit 2 while leaving e, e).

【0057】次いで、垂直電荷転送部2内に存在する全
ての信号を垂直方向に1ビット分シフトして、水平電荷
転送部3へ残りの信号dを転送する。その後、水平電荷
転送部3において先程転送された3ビット3dと新しく
転送された1ビットdとを加算して、信号(3d+d)
を得る。この信号(3d+d)を得るための処理を1水
平ブランキング期間中に行う。
Next, all the signals existing in the vertical charge transfer unit 2 are shifted by one bit in the vertical direction, and the remaining signal d is transferred to the horizontal charge transfer unit 3. Thereafter, the horizontal charge transfer unit 3 adds the previously transferred 3 bits 3d and the newly transferred 1 bit d to generate a signal (3d + d).
Get. Processing for obtaining this signal (3d + d) is performed during one horizontal blanking period.

【0058】しかる後、4番目の信号(3d+d)を、
水平転送期間中に水平電荷転送部3内を高速で水平方向
に出力部4まで転送し、出力部4で映像信号に変換す
る。
Thereafter, the fourth signal (3d + d) is
During the horizontal transfer period, the data is transferred to the output unit 4 in the horizontal charge transfer unit 3 in the horizontal direction at a high speed, and the output unit 4 converts the video signal into a video signal.

【0059】上述の信号読み出し及び転送動作を繰り返
し、水平電荷転送部3から一番遠い8番目の画素単位、
例えば1組の画素P15及びP16から8番目の信号4
hを読み出して、垂直電荷転送部2の他の4ビット部分
へ入れる。なお、このとき、信号(e,e,e,e)の
水平電荷転送部3への転送は、2ビットを最初の転送
で、2ビットを2番目の転送で2回に分けて行ってい
る。
The above-described signal readout and transfer operations are repeated, and the eighth pixel unit farthest from the horizontal charge transfer unit 3,
For example, the eighth signal 4 from one set of pixels P15 and P16
h is read and put into another 4-bit portion of the vertical charge transfer section 2. At this time, the transfer of the signal (e, e, e, e) to the horizontal charge transfer unit 3 is performed by dividing two bits into the first transfer and two bits into the second transfer twice. .

【0060】その後は、垂直電荷転送部2においては信
号転送動作のみを行う。即ち、垂直電荷転送部2内の4
ビット部分にわたって読み出された信号(f,f,f,
f)、(g,g,g,g)及び(h,h,h,h)を、
信号(f,f,f,f)に対しては1ビットと3ビッ
ト、信号(g,g,g,g)に対しては3ビットと1ビ
ット、信号(h,h,h,h)に対しては2ビットと2
ビットに分けて水平電荷転送部3へそれぞれ転送する。
これらの分けて転送された信号を水平電荷転送部3内に
おいて加算して、信号(f+3f)、(3g+g)、
(2h+2h)をそれぞれ得る。これらの信号を出力部
4へ転送する。
Thereafter, in the vertical charge transfer section 2, only the signal transfer operation is performed. That is, 4 in the vertical charge transfer section 2
The signal (f, f, f,
f), (g, g, g, g) and (h, h, h, h)
1 bit and 3 bits for signal (f, f, f, f), 3 bits and 1 bit for signal (g, g, g, g), signal (h, h, h, h) For 2 bits and 2
Each of the bits is transferred to the horizontal charge transfer unit 3 separately.
These separately transferred signals are added in the horizontal charge transfer unit 3, and the signals (f + 3f), (3g + g),
(2h + 2h) are obtained. These signals are transferred to the output unit 4.

【0061】以上の第1フィールド内の信号読み出し及
び転送動作が終了すると、画素の同一垂直列の第2フィ
ールド内の信号読み出し及び転送動作を前同様にして行
う。本実施例の固体撮像装置によれば、垂直電荷転送部
2は1読み出し単位信号を4ビット部分にわたって読み
出すため、垂直電荷転送部の最大転送電荷量は4倍に高
めることができる。また、実施例1と同様に、垂直電荷
転送部2を効率的に用いることができ、消費電力の増大
や出力信号でのノイズ発生の問題もない。
When the signal read and transfer operation in the first field is completed, the signal read and transfer operation in the second field of the same vertical column of pixels is performed in the same manner as before. According to the solid-state imaging device of the present embodiment, since the vertical charge transfer unit 2 reads one read unit signal over a 4-bit portion, the maximum transfer charge amount of the vertical charge transfer unit can be quadrupled. Further, similarly to the first embodiment, the vertical charge transfer unit 2 can be used efficiently, and there is no problem of an increase in power consumption and generation of noise in an output signal.

【0062】なお、上記実施例では垂直電荷転送部にお
いて各読み出し単位信号を2ビットまたは4ビットにわ
たって読み出すようにしているが、本発明による固体撮
像装置の構成は上記構成に限定されるものではない。1
つの垂直列を構成する画素の個数をmとすると、1読み
出し単位信号を、垂直電荷転送部2のkビットにわたっ
て読み出すこともできる。ここで、kはmより小さい2
以上の整数である。このようにした場合は、上記実施例
において説明された方法と同様に、垂直電荷転送部の最
大転送電荷量はk倍に高めることができる。
In the above embodiment, each read unit signal is read over 2 bits or 4 bits in the vertical charge transfer section. However, the configuration of the solid-state imaging device according to the present invention is not limited to the above configuration. . 1
Assuming that the number of pixels forming one vertical column is m, one readout unit signal can be read out over k bits of the vertical charge transfer unit 2. Here, k is smaller than m 2
Is an integer greater than or equal to. In this case, similarly to the method described in the above embodiment, the maximum transfer charge amount of the vertical charge transfer unit can be increased by k times.

【0063】また、本発明によれば、垂直電荷転送部は
1読み出し単位信号としての信号を読み出し、垂直電荷
転送部のkビット部分へその信号を入れる。kビット分
に相当する信号をkビット信号と称する。kビット信号
のうち(k−1)ビット分の信号を転送した後、画素か
ら次の1読み出し単位信号を読み出し、垂直電荷転送部
の他の4ビット部分に入れる。水平電荷転送部から垂直
方向に遠い位置へ前の読み出し単位信号のkビット部分
から1ビット分だけ次の読み出し単位信号のkビット部
分をシフトする。そのため、垂直電荷転送部へ読み出さ
れた信号は常に間に空ビットを持たずに並ぶことにな
り、垂直電荷転送部の利用効率が高い。垂直電荷転送部
において、信号転送動作を水平ブランキング期間にのみ
行う。従って、駆動信号は水平ブランキング期間中にの
み印加すれば良く、消費電力の増大は問題にならず、出
力信号でのノイズ発生の問題もない。
Further, according to the present invention, the vertical charge transfer section reads a signal as one read unit signal, and puts the signal into the k-bit portion of the vertical charge transfer section. A signal corresponding to k bits is called a k-bit signal. After transferring the (k-1) -bit signal of the k-bit signal, the next one read unit signal is read from the pixel, and the read signal is input to another 4-bit portion of the vertical charge transfer unit. The k-bit portion of the next read unit signal is shifted by one bit from the k-bit portion of the previous read unit signal to a position farther in the vertical direction from the horizontal charge transfer unit. Therefore, the signals read to the vertical charge transfer unit are always arranged without any empty bits therebetween, and the utilization efficiency of the vertical charge transfer unit is high. In the vertical charge transfer section, the signal transfer operation is performed only during the horizontal blanking period. Therefore, the drive signal only needs to be applied during the horizontal blanking period, and there is no problem of an increase in power consumption and no problem of noise generation in the output signal.

【0064】実施例1と同様に、図4に示される信号読
み出し及び転送動作は、図9に示される回路構成と同じ
構成を有する駆動回路によって行うこともできる。
As in the first embodiment, the signal read and transfer operations shown in FIG. 4 can be performed by a drive circuit having the same configuration as the circuit configuration shown in FIG.

【0065】また、上記実施例では垂直電荷転送部が画
素の各垂直列の右側に設けられているが、上記読み出し
及び転送動作は、垂直電荷転送部が画素の各垂直列の左
側に設けられた固体撮像装置に対しても適用可能であ
る。
In the above embodiment, the vertical charge transfer section is provided on the right side of each vertical column of pixels. However, the above-described read and transfer operation is performed by setting the vertical charge transfer section on the left side of each vertical column of pixels. The present invention is also applicable to a solid-state imaging device.

【0066】更に、上記実施例では水平電荷転送部が1
つ設けられているが、上記読み出し及び転送動作は、複
数の垂直電荷転送部を有する固体撮像装置に対しても適
用可能である。
Further, in the above embodiment, the horizontal charge transfer section is 1
However, the read and transfer operations described above are also applicable to a solid-state imaging device having a plurality of vertical charge transfer units.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上詳述したように本発明の固体撮像装
置の信号処理方法によれば、垂直電荷転送部の転送電荷
量を大幅に増大することが可能となり、これにより固体
撮像装置における寸法の縮小化や多画像化等で求められ
る画素高密度化が有利となる。更に、従来駆動方法に比
べ、水平ブランキング期間中に1画素信号の読み出しと
数ビットの転送とを行うことが付加されるのみであり、
消費電力の増大やクロックノイズの飛び込みといった問
題は生ぜず、実用上極めて有利である。
As described in detail above, according to the signal processing method for a solid-state imaging device of the present invention, it is possible to greatly increase the transfer charge amount of the vertical charge transfer section, and thereby the dimensions of the solid-state imaging device can be increased. It is advantageous to increase the pixel density required for reducing the size and increasing the number of images. Further, as compared with the conventional driving method, reading of one pixel signal and transfer of several bits are only added during the horizontal blanking period.
Problems such as an increase in power consumption and a jump in clock noise do not occur, which is extremely advantageous in practical use.

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

【図1】本発明による固体撮像装置での読み出し及び転
送動作を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating read and transfer operations in a solid-state imaging device according to the present invention.

【図2】本発明による固体撮像装置の垂直電荷転送部内
の信号転送の様子を示すポテンシャル分布図である。
FIG. 2 is a potential distribution diagram illustrating signal transfer in a vertical charge transfer unit of the solid-state imaging device according to the present invention.

【図3】(a)及び(b)は本発明の固体撮像装置の構
成を示す模式図である。
FIGS. 3A and 3B are schematic diagrams illustrating a configuration of a solid-state imaging device according to the present invention.

【図4】本発明の他の固体撮像装置での読み出し及び転
送動作を示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing read and transfer operations in another solid-state imaging device according to the present invention.

【図5】(a)及び(b)は従来の固体撮像装置の構成
を示す模式図である。
FIGS. 5A and 5B are schematic diagrams illustrating a configuration of a conventional solid-state imaging device.

【図6】従来の固体撮像装置での読み出し及び転送動作
を示す模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing read and transfer operations in a conventional solid-state imaging device.

【図7】従来の固体撮像装置の垂直電荷転送部内の信号
転送の様子を示すポテンシャル分布図である。
FIG. 7 is a potential distribution diagram showing a state of signal transfer in a vertical charge transfer unit of a conventional solid-state imaging device.

【図8】(a)及び(b)は従来の他の固体撮像装置の
シフトレジスタにおけるポテンシャル分布図である。
8A and 8B are potential distribution diagrams in a shift register of another conventional solid-state imaging device.

【図9】本発明による固体撮像装置の駆動回路を示す回
路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a driving circuit of the solid-state imaging device according to the present invention.

【図10】本発明による固体撮像装置において用いられ
るパルス信号の波形を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a waveform of a pulse signal used in the solid-state imaging device according to the present invention.

【図11】本発明による固体撮像装置に対して用いられ
る4相パルス信号を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a four-phase pulse signal used for the solid-state imaging device according to the present invention.

【図12】本発明による垂直電荷転送部の電極の回路構
成を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a circuit configuration of an electrode of a vertical charge transfer unit according to the present invention.

【図13】本発明による固体撮像装置の駆動回路によっ
て発生される駆動信号の波形を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a waveform of a drive signal generated by a drive circuit of the solid-state imaging device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 画素 2 垂直電荷転送部 3 水平電荷転送部 4 出力部 5 駆動回路 1 pixel 2 vertical charge transfer section 3 horizontal charge transfer section 4 output section 5 drive circuit

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1の方向に配列されたn個の光電変換
・電荷蓄積を行う画素を含む画素部、 該画素部に接続され、該画素部において配列される画素
のそれぞれから読み出される信号を該第1の方向に転送
する第1の電荷転送手段、 該第1の電荷転送手段の1端部に接続され、該第1の電
荷転送手段によって転送された信号を受け取り、該受け
取った信号を第2の方向に転送する第2の電荷転送手
段、及び該第2の電荷転送手段の1端部に接続され、該
第2の電荷転送手段によって転送された信号を受け取
り、該受け取った信号を映像信号に変換して外部装置に
出力する出力手段を備え 該n個の画素は、第1番目の画素(i=1)から第n番
目の画素(i=n)を含み、該第1番目の画素は該第2
の電荷転送手段に最も近い位置に配置されており、該第
n番目の画素は該第2の電荷転送手段から最も遠い位置
に配置されており、 該第1の電荷転送手段は、第1番目のビット部(i=
1)から第n番目のビット部(i=n)を含み、該第1
番目のビット部は該第2の電荷転送手段に最も近い位置
に配置されており、該第n番目のビット部は該第2の電
荷転送手段から最も遠い位置に配置されている、 固体撮像装置を駆動する方法であって、 (1)該画素部に配列されたn個の画素のうち第1番目
の画素(i=1)からの信号を該第1の電荷転送手段の
第1番目のビット部(i=1)からkビット分にわたっ
て読み出すステップ、 (2)該読み出された該第1の電荷転送手段のkビット
分に相当する信号を1水平ブランキング期間中に該第1
の方向に転送するステップ、 (3)該読み出された第1の電荷転送手段のkビット分
に相当する信号を(k−1)ビット分だけ該第2の電荷
転送手段に向かってシフトした後に、該画素部に配列さ
れた該n個の画素のうち第(i+1)番目の画素からの
信号を該第1の電荷転送手段の第(i+1)番目のビッ
ト部からkビット分にわたって読み出すステップ、 (4)該ステップ(2)〜(3)をi=1からi=n−
1に対して繰り返すステップ、及び (5)該第2の電荷転送手段から最も遠い位置の第n番
目の画素が読み出された後は、該ステップ(2)を繰り
返すステップ を包含し、kはnより小さい2以上の整数である、固体
撮像装置を駆動する方法。
1. A pixel portion including n pixels that perform photoelectric conversion and charge storage arranged in a first direction, and are connected to the pixel portion and read out from each of the pixels arranged in the pixel portion. Charge transfer means for transferring the signal in the first direction, connected to one end of the first charge transfer means, for receiving a signal transferred by the first charge transfer means, Charge transfer means for transferring the signal in a second direction; and a signal connected to one end of the second charge transfer means for receiving a signal transferred by the second charge transfer means; the provided output means for outputting to an external device into a video signal, the n-number of pixels, the n-th from the first pixel (i = 1)
Eye pixel (i = n), wherein the first pixel is the second pixel
Is disposed at the position closest to the charge transfer means of
The n-th pixel is located farthest from the second charge transfer means.
, And the first charge transfer means includes a first bit portion (i =
1) to the n-th bit part (i = n),
The second bit portion is located closest to the second charge transfer means.
And the n-th bit portion is the second power supply.
Is located farthest from the load transfer means, a method of driving the solid-state imaging device, (1) the first of the n pixels arranged in the pixel portion
From the pixel (i = 1) of the first charge transfer means.
Reading k bits from the first bit portion (i = 1) over the k bits; (2) reading the read signals corresponding to k bits of the first charge transfer means during one horizontal blanking period The first
(3) transferring a signal corresponding to k bits of the read first charge transfer means by (k-1) bits to the second charge
After shifting toward the transfer means, the signal from the (i + 1) -th pixel of the n pixels arranged in the pixel portion is transferred to the (i + 1) -th bit of the first charge transfer means. (4) Steps (2) to (3) are read from i = 1 to i = n−
And (5) repeating the step (2) after the n-th pixel farthest from the second charge transfer means has been read out , where k is A method for driving a solid-state imaging device, wherein the integer is 2 or more and an integer smaller than n .
【請求項2】 前記転送ステップ(2)は、該第1の電
荷転送手段のkビット分に相当する前記信号を(k−
p)ビット分に相当する第1信号部分及びpビット分に
相当する第2信号部分に分割するステップ、並びに、該
第1信号部分及び該第2信号部分を1水平ブランキング
期間中に該第1の方向に転送するステップを包含し、p
は1≦p<kを満たす整数である、請求項1に記載の固
体撮像装置を駆動する方法。
2. The method according to claim 1, wherein the transfer step (2) comprises: transmitting the signal corresponding to k bits of the first charge transfer means to (k-
p) dividing a first signal portion corresponding to bits and a second signal portion corresponding to p bits, and dividing the first signal portion and the second signal portion during one horizontal blanking period. Transferring in one direction, p
The method according to claim 1, wherein is an integer satisfying 1 ≦ p <k.
【請求項3】 前記画素は第1画素部分と第2画素部分
とを有し、前記信号は、該第1画素部分からの信号と該
第2画素部分からの信号との和である、請求項1に記載
の固体撮像装置を駆動する方法。
3. The pixel having a first pixel portion and a second pixel portion, wherein the signal is a sum of a signal from the first pixel portion and a signal from the second pixel portion. Item 6. A method for driving a solid-state imaging device according to item 1.
【請求項4】 第1の方向に配列されたn個の光電変換
・電荷蓄積を行う画素を含む画素部、 該画素部に接続され、該画素部に配列される画素のそれ
ぞれから読み出される信号を該第1の方向に転送する第
1の電荷転送手段、 該第1の電荷転送手段の1端部に接続され、該第1の電
荷転送手段によって転送された信号を受け取り、該受け
取った信号を第2の方向に転送する第2の電荷転送手
段、 該第2の電荷転送手段の1端部に接続され、該第2の電
荷転送手段によって転送された信号を受け取り、該受け
取った信号を映像信号に変換して外部装置に出力する出
力手段、 該第1の電荷転送手段を駆動する駆動手段を備え 該n個の画素は、第1番目の画素(i=1)から第n番
目の画素(i=n)を含み、該第1番目の画素は該第2
の電荷転送手段に最も近い位置に配置されており、該第
n番目の画素は該第2の電荷転送手段から最も遠い位置
に配置されており、 該第1の電荷転送手段は、第1番目のビット部(i=
1)から第n番目のビット部(i=n)を含み、該第1
番目のビット部は該第2の電荷転送手段に最も近い位置
に配置されており、該第n番目のビット部は該第2の電
荷転送手段から最も遠い位置に配置されている、 固体撮
像装置であって、 該駆動手段は、 (1)該画素部に配列されたn個の画素のうち第1番目
の画素(i=1)からの信号を該第1の電荷転送手段の
第1番目のビット部(i=1)からkビット分にわたっ
て読み出し、 (2)該読み出された該第1の電荷転送手段のkビット
分に相当する信号を1水平ブランキング期間中に該第1
の方向に転送し、 (3)該読み出された第1の電荷転送手段のkビット分
に相当する信号を(k−1)ビット分だけ該第2の電荷
転送手段に向かってシフトした後に、該画素部に配列さ
れた該n個の画素のうち第(i+1)番目の画素からの
信号を該第1の電荷転送手段の第(i+1)番目のビッ
ト部からkビット分にわたって読み出し、 (4)該ステップ(2)〜(3)をi=1からi=n−
1に対して繰り返し、 (5)該第2の電荷転送手段から最も遠い位置の第n番
目の画素が読み出された後は、該ステップ(2)を繰り
返すための複数の駆動信号を発生させ、kはnより小さ
い2以上の整数である、固体撮像装置。
4. A pixel portion including n pixels that perform photoelectric conversion and charge storage arranged in a first direction, and are connected to the pixel portion and read out from each of the pixels arranged in the pixel portion. Charge transfer means for transferring the signal in the first direction, connected to one end of the first charge transfer means, for receiving a signal transferred by the first charge transfer means, Charge transfer means for transferring the signal in a second direction, connected to one end of the second charge transfer means, receiving a signal transferred by the second charge transfer means, and receiving the received signal. output means for outputting to an external device into a video signal, a driving means for driving the charge transfer means of said first, said n pixels, the n-th from the first pixel (i = 1)
Eye pixel (i = n), wherein the first pixel is the second pixel
Is disposed at the position closest to the charge transfer means of
The n-th pixel is located farthest from the second charge transfer means.
, And the first charge transfer means includes a first bit portion (i =
1) to the n-th bit part (i = n),
The second bit portion is located closest to the second charge transfer means.
And the n-th bit portion is the second power supply.
Is located farthest from the load transfer means, a solid-state imaging device, said drive means (1) 1st of n pixels arranged in the pixel portion
From the pixel (i = 1) of the first charge transfer means.
K bits are read from the first bit portion (i = 1) , and (2) the read signal corresponding to k bits of the first charge transfer means is read out during one horizontal blanking period. First
(3) A signal corresponding to k bits of the read first charge transfer means is transferred by (k-1) bits to the second charge.
After shifting towards the transfer means, it is arranged in the pixel portion
The out of the n pieces of pixels (i + 1) -th read over k bit minutes signals from the pixels from the (i + 1) th bit <br/> bets portion of the charge transfer means of the first, (4 ) Steps (2) to (3) are performed from i = 1 to i = n−
Repeated for 1, (5) after the n-th pixel farthest from the charge transfer unit of the second is read, generates a plurality of driving signals for repeating said steps (2) , K is smaller than n
A solid-state imaging device, which is an integer of 2 or more .
【請求項5】 前記ステップ(2)における該第1の電
荷転送手段のkビット分に相当する信号は、(k−p)
ビット分に相当する第1信号部分及びpビット分に相当
する第2信号部分に分割され、該第1信号部分及び該第
2信号部分は1水平ブランキング期間中に該第1の方向
に転送され、pは1≦p<kを満たす整数である、請求
項4に記載の固体撮像装置。
5. The signal corresponding to k bits of the first charge transfer means in the step (2) is (k−p)
The first signal portion corresponding to the bits and the second signal portion corresponding to the p bits are divided, and the first signal portion and the second signal portion are transferred in the first direction during one horizontal blanking period. The solid-state imaging device according to claim 4, wherein p is an integer satisfying 1 ≦ p <k.
【請求項6】 前記画素のそれぞれは、第1画素部分と
第2画素部分とを有し、前記信号は、該第1画素部分か
らの信号と該第2画素部分からの信号との和である、請
求項4に記載の固体撮像装置。
6. Each of the pixels has a first pixel portion and a second pixel portion, and the signal is a sum of a signal from the first pixel portion and a signal from the second pixel portion. The solid-state imaging device according to claim 4.
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