Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3389467B2 - Driving method of solid-state imaging device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3389467B2 - Driving method of solid-state imaging device - Google Patents

Driving method of solid-state imaging device

Info

Publication number
JP3389467B2
JP3389467B2 JP22833697A JP22833697A JP3389467B2 JP 3389467 B2 JP3389467 B2 JP 3389467B2 JP 22833697 A JP22833697 A JP 22833697A JP 22833697 A JP22833697 A JP 22833697A JP 3389467 B2 JP3389467 B2 JP 3389467B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
period
light
image pickup
potential
solid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP22833697A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH1169235A (en
Inventor
雄三 大鶴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP22833697A priority Critical patent/JP3389467B2/en
Priority to US09/135,180 priority patent/US6847401B1/en
Priority to KR10-1998-0034269A priority patent/KR100381687B1/en
Priority to TW087113880A priority patent/TW396633B/en
Publication of JPH1169235A publication Critical patent/JPH1169235A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3389467B2 publication Critical patent/JP3389467B2/en
Priority to US10/988,909 priority patent/US7379110B2/en
Priority to US10/988,908 priority patent/US20050088558A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、動画及び静止画を
得られるようにしたフレーム転送方式のCCD固体撮像
素子の駆動方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of driving a frame transfer CCD solid-state image pickup device capable of obtaining moving images and still images.

【0002】[0002]

【従来の技術】パーソナルコンピュータやワードプロセ
ッサなどのコンピュータ機器に画像情報を取り込む手段
として、固体撮像素子を用いた電子スチルカメラが用い
られるようになっている。この電子スチルカメラは、従
来のテレビカメラ等の撮像装置と同様に、被写体画像を
動画、即ち、静止画像の連続として撮らえ、その中から
所望の1画面の画像情報を取り出すように構成される。
通常、このような電子スチルカメラの画像情報の処理に
おいては、処理の高速化を図るため、適当に間引いた少
ない情報量の画像信号で連続画像を再生し、最終的に取
り出そうとする1画面の画像情報に対してのみ完全な信
号処理を施すようにしている。
2. Description of the Related Art An electronic still camera using a solid-state image pickup device has come to be used as a means for fetching image information into a computer device such as a personal computer or a word processor. This electronic still camera is configured to take a subject image as a moving image, that is, a series of still images, and to take out desired one-screen image information from the captured image, as in a conventional television camera or other imaging device. .
Usually, in the processing of image information of such an electronic still camera, in order to speed up the processing, a continuous image is reproduced with an image signal of a small amount of information that is appropriately thinned out, and a single screen to be finally taken out is reproduced. Complete signal processing is applied only to image information.

【0003】図10は、従来の電子スチルカメラの構成
を示すブロック図である。CCD固体撮像素子1は、行
列配置された複数の受光画素と各受光画素に対応付けら
れるシフトレジスタとを有する。複数の受光画素は、周
知のレンズ機構によって受光面に照射される被写体画像
の光に応答して情報電荷を発生し、それぞれ独立に蓄積
する。シフトレジスタは、各受光画素に蓄積される情報
電荷を所定の順序で転送出力する。また、固体撮像素子
1には、シフトレジスタの出力端に、情報電荷を画素単
位で蓄積する容量が設けられており、転送出力される情
報電荷の電荷量を電圧値に変換して取り出し、画像信号
Y0(t)として出力する。
FIG. 10 is a block diagram showing the structure of a conventional electronic still camera. The CCD solid-state imaging device 1 has a plurality of light receiving pixels arranged in rows and columns and a shift register associated with each light receiving pixel. The plurality of light receiving pixels generate information charges in response to the light of the subject image irradiated on the light receiving surface by a well-known lens mechanism, and accumulate the information charges independently. The shift register transfers and outputs the information charges accumulated in each light receiving pixel in a predetermined order. Further, the solid-state image pickup device 1 is provided with a capacitance for accumulating information charges in pixel units at the output end of the shift register, and the charge amount of the information charges transferred and output is converted into a voltage value and taken out to obtain an image. Output as signal Y0 (t).

【0004】駆動回路2は、固体撮像素子1の各シフト
レジスタに対して多相の垂直転送クロックφv及び水平
転送クロックφhを供給し、複数の受光画素に蓄積され
る情報電荷を所定の順序で転送出力させる。即ち、垂直
走査タイミングに従って各受光画素の情報電荷をシフト
レジスタへ転送した後、水平走査タイミングに従って1
行ずつ転送出力させることにより、1行単位で連続する
画像信号Y0(t)を得られるようにしている。タイミング
制御回路3は、一定周期の基準クロックに基づいて水平
同期信号HT及び垂直同期信号VTを生成し、駆動回路
2に供給する。この水平同期信号HT及び垂直同期信号
VTは、固体撮像素子1の水平走査及び垂直走査のタイ
ミングを決定するためのものであり、所定のフォーマッ
トに従って生成される。同時に、画像信号Y0(t)を水平
同期信号HT及び垂直同期信号VTに従い規格化するタ
イミング信号PCを生成し、後述する信号処理回路4へ
供給する。また、タイミング制御回路3は、画像確定指
示DIに応答し、駆動回路2の連続撮像動作を停止させ
ると共に、信号処理回路4に画像信号Y0(t)に対応した
特定の1画面の画像データD(n)を出力させる。
The drive circuit 2 supplies a multi-phase vertical transfer clock φv and a horizontal transfer clock φh to each shift register of the solid-state image pickup device 1 to supply information charges accumulated in a plurality of light receiving pixels in a predetermined order. Transfer output. That is, after the information charge of each light receiving pixel is transferred to the shift register according to the vertical scanning timing, 1 is transferred according to the horizontal scanning timing.
By transferring and outputting the data row by row, continuous image signals Y0 (t) can be obtained row by row. The timing control circuit 3 generates a horizontal synchronization signal HT and a vertical synchronization signal VT based on a reference clock having a constant cycle, and supplies the horizontal synchronization signal HT and the vertical synchronization signal VT to the drive circuit 2. The horizontal synchronizing signal HT and the vertical synchronizing signal VT are for determining the timings of horizontal scanning and vertical scanning of the solid-state image sensor 1, and are generated according to a predetermined format. At the same time, a timing signal PC for normalizing the image signal Y0 (t) according to the horizontal synchronizing signal HT and the vertical synchronizing signal VT is generated and supplied to the signal processing circuit 4 described later. In addition, the timing control circuit 3 stops the continuous image pickup operation of the drive circuit 2 in response to the image confirmation instruction DI, and causes the signal processing circuit 4 to transmit the image data D of a specific one screen corresponding to the image signal Y0 (t). Output (n).

【0005】信号処理回路4は、固体撮像素子1から出
力される画像信号Y0(t)を取り込み、タイミング信号P
Cに従ってサンプルホールド、レベル補正等の各種の処
理を施し、所定のフォーマットに準じた画像信号Y1(t)
として表示器5へ供給する。この信号処理回路4は、A
/D変換器及びD/A変換器を含み、画像信号Y0(t)を
デジタルデータとして信号処理を施し、所定の信号処理
が完了した後にアナログ値の画像信号Y1(t)に戻して表
示器5へ供給するように構成される。さらに、信号処理
回路4は、タイミング制御回路3が画像確定指示DIを
受けたときの画像信号Y0(t)の1画面分に対応するデジ
タル画像データD(n)を静止画出力として外部へ供給す
る。表示器5は、例えば、LCDパネルからなり、信号
処理回路4から供給される画像信号Y1(t)に従う固体撮
像素子1が撮らえた画像を連続して表示する。尚、画像
確定指示DIを受けた後には、静止画出力として出力さ
れる画像データD(n)に対応する静止画像を表示する。
The signal processing circuit 4 takes in the image signal Y0 (t) output from the solid-state image sensor 1 and outputs the timing signal P
An image signal Y1 (t) conforming to a predetermined format is obtained by performing various processes such as sample hold and level correction according to C.
Is supplied to the display device 5. This signal processing circuit 4 is
A display device including a D / D converter and a D / A converter, which performs signal processing of the image signal Y0 (t) as digital data, and returns to an analog image signal Y1 (t) after predetermined signal processing is completed. 5 is configured to feed. Further, the signal processing circuit 4 supplies digital image data D (n) corresponding to one screen of the image signal Y0 (t) when the timing control circuit 3 receives the image confirmation instruction DI to the outside as a still image output. To do. The display 5 is composed of, for example, an LCD panel, and continuously displays images taken by the solid-state imaging device 1 according to the image signal Y1 (t) supplied from the signal processing circuit 4. After receiving the image confirmation instruction DI, the still image corresponding to the image data D (n) output as the still image output is displayed.

【0006】図11は、CCD固体撮像素子1の構成を
示す模式図であり、フレーム転送方式の場合を示してい
る。この図においては、図面を簡略化するため、受光画
素の配列を12行×16列で示してある。そして、図1
2は、固体撮像素子1を駆動する各転送クロックと各同
期信号との関係を示すタイミング図である。フレーム転
送方式のCCD固体撮像素子1は、撮像部1i、蓄積部
1s、水平転送部1h及び出力部1dより構成される。
撮像部1iは、垂直方向に連続する互いに平行な複数の
CCDシフトレジスタからなり、これらのシフトレジス
タの各ビットがそれぞれ受光画素を構成する。この撮像
部1iには、垂直同期信号VTに同期するフレーム転送
クロックφf1〜φf3が印加され、撮像期間中に各受光画
素に蓄積された情報電荷が垂直走査のブランキング期間
に蓄積部1sへ高速転送される。
FIG. 11 is a schematic diagram showing the structure of the CCD solid-state image pickup device 1, showing the case of the frame transfer system. In this figure, for simplification of the drawing, the array of light receiving pixels is shown in 12 rows × 16 columns. And FIG.
2 is a timing chart showing the relationship between each transfer clock driving the solid-state image sensor 1 and each synchronization signal. The frame transfer type CCD solid-state imaging device 1 is composed of an imaging unit 1i, a storage unit 1s, a horizontal transfer unit 1h, and an output unit 1d.
The imaging unit 1i is composed of a plurality of CCD shift registers that are continuous in the vertical direction and are parallel to each other, and each bit of these shift registers constitutes a light receiving pixel. The frame transfer clocks φf1 to φf3 synchronized with the vertical synchronizing signal VT are applied to the image pickup unit 1i, and the information charges accumulated in each light receiving pixel during the image pickup period are rapidly transferred to the storage unit 1s during the blanking period of vertical scanning. Transferred.

【0007】蓄積部1sは、撮像部1iのシフトレジス
タに連続し、ビット数が一致する複数のCCDシフトレ
ジスタからなり、これらのシフトレジスタの各ビットが
蓄積画素を構成し、撮像部1iの各受光画素から転送出
力される情報電荷を一時的に蓄積する。この蓄積部1s
には、垂直同期信号VT及び水平同期信号HTに同期し
た垂直転送クロックφv1〜φv3が印加され、撮像部1i
から情報電荷が1画面単位で取り込まれると共に、取り
込まれた情報電荷が水平走査のブランキング期間に1行
単位で水平転送部1hへ転送される。
The storage section 1s is composed of a plurality of CCD shift registers that are continuous with the shift register of the image pickup section 1i and have the same number of bits. Each bit of these shift registers constitutes a storage pixel, and each of the image pickup section 1i The information charges transferred and output from the light receiving pixels are temporarily stored. This storage unit 1s
Is applied with the vertical transfer clocks φv1 to φv3 synchronized with the vertical synchronization signal VT and the horizontal synchronization signal HT.
The information charges are taken in by one screen unit from the above, and the taken information charges are transferred to the horizontal transfer unit 1h in one row unit in the blanking period of the horizontal scanning.

【0008】水平転送部1hは、蓄積部1sの各シフト
レジスタの出力が各ビットに結合された単一のCCDシ
フトレジスタからなり、蓄積部1sの各シフトレジスタ
から転送出力される情報電荷を各ビットに受ける。この
水平転送部1hには、水平同期信号HTに同期した水平
転送クロックφh1、φh2が印加され、蓄積部1sの各シ
フトレジスタから1水平ライン単位で転送出力される情
報電荷が順次出力部1d側へ転送される。
The horizontal transfer section 1h is composed of a single CCD shift register in which the output of each shift register of the storage section 1s is connected to each bit, and each of the information charges transferred and output from each shift register of the storage section 1s is transferred. Receive a bit. Horizontal transfer clocks φh1 and φh2 synchronized with the horizontal synchronizing signal HT are applied to the horizontal transfer unit 1h, and information charges transferred and output in units of one horizontal line from each shift register of the storage unit 1s are sequentially output to the output unit 1d side. Transferred to.

【0009】出力部1dは、水平転送部1hの出力側で
情報電荷を受ける容量を含み、水平転送部1hから転送
出力される情報電荷を受けて電荷量に応じた電圧値を出
力する。この出力部1dには、水平転送クロックφh1、
φh2に従うリセットクロックφrが印加され、水平転送
部1hから順次転送出力される情報電荷を1画素単位で
排出させることにより、1画素毎の情報電荷量に対応す
る電圧値を取り出すようにしている。ここで出力される
電圧値の変化が画像信号Y0(t)となる。
The output section 1d includes a capacitor for receiving information charges on the output side of the horizontal transfer section 1h, receives the information charges transferred and output from the horizontal transfer section 1h, and outputs a voltage value according to the charge amount. The output unit 1d has a horizontal transfer clock φh1,
A reset clock φr according to φh2 is applied, and the information charges sequentially transferred and output from the horizontal transfer unit 1h are discharged on a pixel-by-pixel basis, so that a voltage value corresponding to the information charge amount for each pixel is extracted. The change in the voltage value output here becomes the image signal Y0 (t).

【0010】このような、フレーム転送方式の固体撮像
素子1は、撮像して得られた情報電荷を一時的に蓄積す
る蓄積部1sが、撮像部1iの受光画素から離れている
ため、受光画素からの不要な電荷の漏れ込みが少ない。
このため、固体撮像素子から任意のタイミングで情報電
荷を読み出して静止画像を得る電子スチルカメラに適し
ている。
In such a frame transfer type solid-state image pickup device 1, since the storage unit 1s for temporarily storing the information charges obtained by the image pickup is separated from the light receiving pixel of the image pickup unit 1i, There is little leakage of unnecessary charges from the.
Therefore, it is suitable for an electronic still camera that reads out information charges from a solid-state image sensor at arbitrary timing to obtain a still image.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述の電子スチルカメ
ラの場合、固体撮像素子1を連続動作させて動画像を取
り出し、その動画像を見ながら所望の静止画像を取り出
せるようにしている。このときの動画像は、単なる確認
画面であるため、高画質である必要はなく、通常は、画
像信号Y0(t)の情報量を予め少なくして信号処理回路4
での信号処理を簡単にしている。即ち、信号処理回路4
の入力段階で画像信号Y0(t)を一定の列単位あるいは行
単位で間引くことで情報量を削減し、各種の信号処理を
簡略化して高速化を図れるように構成している。
In the case of the electronic still camera described above, the solid-state image pickup device 1 is continuously operated to take out a moving image, and a desired still image can be taken out while watching the moving image. Since the moving image at this time is a mere confirmation screen, it does not need to have high image quality, and normally, the information amount of the image signal Y0 (t) is reduced in advance to reduce the amount of information.
Simplifies signal processing in. That is, the signal processing circuit 4
The image signal Y0 (t) is thinned out in a constant column unit or row unit at the input stage, to reduce the amount of information, simplify various signal processing, and speed up the processing.

【0012】しかしながら、信号処理回路4において画
像信号Y0(t)を間引くようにするための構成は、入力部
分の回路動作が高速になって消費電力を増加させると共
に、回路規模自体も大きくなり易いため、コストの増大
を招くことになる。そこで本発明は、固体撮像素子で情
報電荷を転送する過程において、画素数を間引いて予め
情報量が縮小された画像信号を得られるようにすること
を目的とする。
However, the configuration for thinning out the image signal Y0 (t) in the signal processing circuit 4 speeds up the circuit operation of the input portion to increase power consumption and tends to increase the circuit scale itself. Therefore, the cost is increased. Therefore, it is an object of the present invention to thin out the number of pixels to obtain an image signal in which the amount of information is reduced in advance in the process of transferring information charges in a solid-state image sensor.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために成されたもので、その特徴とするところ
は、一導電型の半導体基板の一主面に逆導電型の半導体
領域が形成され、この半導体領域内に列方向に延在する
複数のチャネル領域が形成されると共に、上記半導体領
域上に行方向に延在する複数の転送電極が形成され、こ
の転送電極の一定本数毎に上記チャネル領域内に受光画
素及び蓄積画素が定義される固体撮像素子の駆動方法に
おいて、上記半導体基板に対し、電荷を蓄積する第1の
期間に上記チャネル領域と基板領域との間に所定の高さ
を有するポテンシャル障壁を形成する第1の電位を印加
し、上記第1の期間に連続する第2の期間に上記チャネ
ル領域と基板領域との間のポテンシャル障壁の高さを低
く制限する第2の電位を印加すると共に、列方向に一定
の間隔で配置される第1の受光画素に対して、上記第1
及び第2の期間中、上記チャネル領域と上記基板領域と
の間のポテンシャル障壁を維持する第3の電位を上記転
送電極の少なくとも1本に印加し、上記第1の受光画素
の配列の間に配置される第2に受光画素に対して、上記
第1の期間中、上記第3の電位を上記転送電極の少なく
とも1本に印加し、上記第2の期間中、上記チャネル領
域と上記基板領域との間のポテンシャルの障壁を消滅さ
せる第4の電位を上記転送電極の全てに印加する第1の
撮像動作、を含み、上記第1の期間に上記第1の受光画
素に蓄積された情報電荷を上記第2の期間に続く第3の
期間で上記蓄積画素へ転送することにある。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is characterized in that a semiconductor of opposite conductivity type is formed on one main surface of a semiconductor substrate of one conductivity type. A region is formed, a plurality of channel regions extending in the column direction are formed in the semiconductor region, and a plurality of transfer electrodes extending in the row direction are formed on the semiconductor region. In a method for driving a solid-state imaging device, in which light-receiving pixels and storage pixels are defined in the channel region for each number, a semiconductor substrate is provided between the channel region and the substrate region in a first period in which charges are accumulated. A first potential that forms a potential barrier having a predetermined height is applied, and the height of the potential barrier between the channel region and the substrate region is limited to a low level during a second period that is continuous with the first period. Second It applies a position with respect to the first light receiving pixels arranged at regular intervals in the column direction, the first
And during the second period, a third potential for maintaining a potential barrier between the channel region and the substrate region is applied to at least one of the transfer electrodes, and the third potential is applied between the array of the first light receiving pixels. With respect to the second light receiving pixel to be arranged, the third potential is applied to at least one of the transfer electrodes during the first period, and the channel region and the substrate region during the second period. And a fourth image pickup operation of applying a fourth potential to all of the transfer electrodes, which eliminates a potential barrier between the first and second light receiving pixels, during the first period. Is transferred to the storage pixel in a third period following the second period.

【0014】本発明によれば、第1の期間に第1及び第
2の受光画素にそれぞれ所定の情報電荷が蓄積され、続
く第2の期間には、第1の受光画素に蓄積された情報電
荷が保持された状態で第2の受光画素に蓄積された情報
電荷のみがチャネル領域から基板領域へ排出される。こ
れにより、第1の受光画素の配列間隔に応じて情報電荷
が間引かれ、情報量が縮小された画像信号を得ることが
できる。
According to the present invention, predetermined information charges are respectively accumulated in the first and second light receiving pixels during the first period, and the information accumulated in the first light receiving pixel during the subsequent second period. Only the information charges accumulated in the second light receiving pixels while the charges are held are discharged from the channel region to the substrate region. As a result, information charges are thinned out in accordance with the arrangement interval of the first light receiving pixels, and an image signal with a reduced amount of information can be obtained.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図3は、本発明の駆動方法を適用
する縦型オーバーフロードレイン構造の固体撮像素子の
構成を示す断面図である。尚、この固体撮像素子は、図
11と同様なフレーム転送方式であり、図3は、その撮
像部を示している。N型の半導体基板11の一主面に、
P型の拡散領域12が形成され、この拡散領域12内
に、一方向(図面の水平方向)に延在する複数のチャネ
ル領域が互いに平行に形成される。各チャネル領域は、
情報電荷の転送経路となる領域であり、表面付近にN型
の埋め込み層13が形成されて埋め込みチャネル構造を
成している。また、半導体基板11は、チャネル領域か
ら漏れ出す情報電荷を吸収するオーバーフロードレイン
として働く。埋め込み層13が形成されたチャネル領域
上には、絶縁膜14を介して、チャネル領域と交差する
方向に延在する複数の転送電極15が互いに平行に配列
される。この転送電極15については、1層目の転送電
極の間隙部分を2層目の転送電極で被うようにした2層
構造であってもよい。これらの転送電極15は、3相駆
動を採用した場合、3本単位でチャネル領域内に第1及
び第2の受光画素P1、P2を設定する。そして、第1
の受光画素P1が設定されるチャネル領域16には、埋
め込み層13に対して不純物濃度が薄くなるN型の注入
領域16が、中央の転送電極15に対応するように形成
される。この注入領域16については、情報電荷が埋め
込み層13から半導体基板11側へ抜けにくくするため
のものであるが、転送電極15の作用のみで情報電荷を
確実に保持することが可能であれば不要となる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 3 is a sectional view showing the structure of a solid-state image pickup device having a vertical overflow drain structure to which the driving method of the present invention is applied. Note that this solid-state image sensor uses the same frame transfer method as in FIG. 11, and FIG. 3 shows the image pickup section thereof. On the main surface of the N-type semiconductor substrate 11,
A P-type diffusion region 12 is formed, and a plurality of channel regions extending in one direction (horizontal direction in the drawing) are formed in the diffusion region 12 in parallel with each other. Each channel area is
This is a region that serves as a transfer path for information charges, and an N-type buried layer 13 is formed near the surface to form a buried channel structure. The semiconductor substrate 11 also functions as an overflow drain that absorbs information charges leaking from the channel region. On the channel region in which the buried layer 13 is formed, a plurality of transfer electrodes 15 extending in a direction intersecting with the channel region are arranged in parallel with each other through the insulating film 14. The transfer electrode 15 may have a two-layer structure in which the transfer electrode of the first layer is covered with the transfer electrode of the second layer. When three-phase driving is adopted, the transfer electrodes 15 set the first and second light receiving pixels P1 and P2 in the channel region in units of three lines. And the first
In the channel region 16 where the light receiving pixel P1 is set, an N-type implantation region 16 having a lower impurity concentration than the buried layer 13 is formed so as to correspond to the central transfer electrode 15. The injection region 16 is for making it difficult for the information charges to escape from the buried layer 13 to the semiconductor substrate 11 side, but is unnecessary if the information charges can be reliably retained only by the action of the transfer electrode 15. Becomes

【0016】図6は、本発明に関するフレーム転送方式
のCCD固体撮像素子の構成を示す模式図である。この
図においては、図面を簡略化するため、第1及び第2の
受光画素P1、P2の配列を12行×16列で示してあ
る。フレーム転送方式のCCD固体撮像素子20は、撮
像部20i、蓄積部20s、水平転送部20h及び出力
部20dより構成される。撮像部20iは、垂直方向に
連続する互いに平行な複数のCCDシフトレジスタから
なり、これらのシフトレジスタの各ビットが、それぞれ
第1及び第2の受光画素P1、P2を構成する。第1及
び第2の撮像動作で情報電荷を蓄積する第1の受光画素
P1と第2の動作モードでのみ情報電荷を蓄積する第2
の受光画素P2とは、それぞれ行方向に連続し、第1の
行L1及び第2の行L2を形成する。第1の行L1は、
1行ずつ一定の間隔を空けて配置され、第2の行L2
は、第1の行の間に適数行配置される。本実施の形態に
おいては、第1の行L1の間に第2の行L2が2行ずつ
配置される。そして、第1の行には、転送クロックφf
1、φf2'、φf3が印加され、第2の行L2には、転送ク
ロックφf1〜φf3が印加される。各受光画素P1、P2
に蓄積された情報電荷を転送する際には、転送クロック
φf2と転送クロックφf2'とを一致させ、情報電荷を蓄
積部20sへ転送(フレーム転送)する。この情報電荷
の転送は、第1の撮像動作においては、図11に示す固
体撮像素子1の撮像部1iと同様に、垂直同期信号VT
に同期するタイミングで高速に行われる。これに対して
第2の撮像動作においては、高速転送は行われず、図1
1に示す固体撮像素子1の蓄積部1sと同様に、水平走
査に従う周期で1行ずつ行われる。
FIG. 6 is a schematic view showing the structure of a frame transfer type CCD solid-state image pickup device according to the present invention. In this figure, in order to simplify the drawing, the array of the first and second light receiving pixels P1 and P2 is shown in 12 rows × 16 columns. The frame transfer type CCD solid-state imaging device 20 includes an imaging unit 20i, a storage unit 20s, a horizontal transfer unit 20h, and an output unit 20d. The imaging unit 20i is composed of a plurality of CCD shift registers that are continuous in the vertical direction and are parallel to each other, and each bit of these shift registers constitutes the first and second light receiving pixels P1 and P2, respectively. A first light receiving pixel P1 for accumulating information charges in the first and second imaging operations and a second for accumulating information charges only in the second operation mode.
And the light receiving pixels P2 are continuous in the row direction to form a first row L1 and a second row L2. The first row L1 is
The second row L2 is arranged row by row with a fixed interval.
Are arranged between the first rows in an appropriate number. In the present embodiment, two second rows L2 are arranged between the first rows L1. Then, in the first row, the transfer clock φf
1, φf2 ′ and φf3 are applied, and the transfer clocks φf1 to φf3 are applied to the second row L2. Each light receiving pixel P1, P2
When the information charge accumulated in the storage section 20s is transferred, the transfer clock φf2 and the transfer clock φf2 ′ are matched and the information charge is transferred to the storage section 20s (frame transfer). In the first image pickup operation, the transfer of the information charges is performed by the vertical synchronization signal VT as in the image pickup section 1i of the solid-state image pickup device 1 shown in FIG.
It is performed at high speed at the timing synchronized with. On the other hand, in the second imaging operation, high-speed transfer is not performed, and
Similar to the storage unit 1s of the solid-state image sensor 1 shown in FIG. 1, the scanning is performed row by row in a cycle according to horizontal scanning.

【0017】蓄積部20sは、撮像部20iのシフトレ
ジスタに連続する複数のCCDシフトレジスタからな
り、これらのシフトレジスタの各ビットが蓄積画素Sを
構成する。この蓄積部20sは、光学的に遮光されてお
り、撮像部20iの第1の受光画素P1から転送出力さ
れる情報電荷をそれぞれ一時的に蓄積する。蓄積部20
sの垂直方向の蓄積画素Sの数は、撮像部20iの第1
の行L1の行数、即ち、撮像部20iの第1の受光画素
P1の数に一致する。本実施の形態においては、蓄積部
20sは、撮像部20iの1/3の行(4行×16列)
に形成される。蓄積部20sの各行には、垂直同期信号
VTあるいは水平同期信号HTに同期した垂直転送クロ
ックφv1〜φv3が印加される。第1の撮像動作では、転
送クロックφf1〜φf3、φf2'の1/3の周波数で撮像
部20iの第1の受光画素P1から情報電荷を取り込
み、取り込んだ情報電荷を水平走査期間毎に1行ずつ水
平転送部20hへ転送する。第2の撮像動作では、垂直
転送クロックφv1〜φv3を転送クロックφf1〜φf3、φ
f2'に一致させて撮像部20iの各シフトレジスタの延
長部分として動作させ、第1の受光画素P1からの情報
電荷を順次水平転送部20hへ転送する。
The storage section 20s is composed of a plurality of CCD shift registers which are continuous with the shift register of the image pickup section 20i, and each bit of these shift registers constitutes a storage pixel S. The storage unit 20s is optically shielded from light and temporarily stores the information charges transferred and output from the first light receiving pixels P1 of the imaging unit 20i. Storage unit 20
The number of vertical accumulation pixels S of s is equal to
The number of rows L1 of the same, that is, the number of the first light receiving pixels P1 of the imaging unit 20i. In the present embodiment, the storage unit 20s has 1/3 rows (4 rows × 16 columns) of the imaging unit 20i.
Is formed. Vertical transfer clocks φv1 to φv3 synchronized with the vertical synchronizing signal VT or the horizontal synchronizing signal HT are applied to each row of the storage unit 20s. In the first image pickup operation, the information charges are fetched from the first light receiving pixel P1 of the image pickup unit 20i at a frequency of 1/3 of the transfer clocks φf1 to φf3 and φf2 ′, and the fetched information charges are read in one row every horizontal scanning period. Transfer to the horizontal transfer unit 20h one by one. In the second imaging operation, the vertical transfer clocks φv1 to φv3 are transferred to the transfer clocks φf1 to φf3, φ
The information charges from the first light receiving pixels P1 are sequentially transferred to the horizontal transfer unit 20h by matching with f2 ′ and operating as an extension of each shift register of the imaging unit 20i.

【0018】水平転送部20hは、蓄積部20sの各シ
フトレジスタの出力が各ビットに結合された単一のCC
Dシフトレジスタからなり、蓄積部20sの各シフトレ
ジスタから転送出力される情報電荷を各ビットに受け
る。出力部20dは、水平転送部20hの出力側で情報
電荷を受ける容量を含み、水平転送部20hから転送出
力される情報電荷を受けて電荷量に応じた電圧値を出力
する。水平転送部20h及び出力部20dは、図11に
示す固体撮像素子1の水平転送部1h及び出力部1dと
同一である。即ち、水平同期信号HTに同期した水平転
送クロックφh1、φh2に応答して水平転送部20h内の
情報電荷を出力部20dへ転送し、出力部20dの容量
に蓄積される情報電荷をリセットクロックφrに応答し
て順次排出するように構成される。そして、出力部20
dの容量の電位の変化が画像信号Y0(t)として出力され
る。
The horizontal transfer unit 20h has a single CC in which the output of each shift register of the storage unit 20s is combined with each bit.
Each bit is formed of a D shift register and receives the information charges transferred and output from each shift register of the storage section 20s. The output unit 20d includes a capacitor that receives information charges on the output side of the horizontal transfer unit 20h, receives the information charges transferred and output from the horizontal transfer unit 20h, and outputs a voltage value according to the charge amount. The horizontal transfer unit 20h and the output unit 20d are the same as the horizontal transfer unit 1h and the output unit 1d of the solid-state imaging device 1 shown in FIG. That is, the information charges in the horizontal transfer unit 20h are transferred to the output unit 20d in response to the horizontal transfer clocks φh1 and φh2 synchronized with the horizontal synchronization signal HT, and the information charges accumulated in the capacitance of the output unit 20d are reset clock φr. Are configured to sequentially discharge in response to. Then, the output unit 20
The change in the potential of the capacitance of d is output as the image signal Y0 (t).

【0019】ところで、固体撮像素子20がカラー撮像
に対応する場合、受光部20iにカラーフィルタが装着
されて第1及び第2の受光画素P1、P2がそれぞれ特
定の色成分に対応付けられる。例えば、図7に示すよう
に、奇数行にシアン(Cy)と黄(Ye)とが交互に配
置され、偶数行に白(W)と緑(G)が交互に配置され
る。このようなカラーフィルタを撮像部20iに装着し
た場合、垂直方向の6画素を1つの単位とし、この内の
2画素から互いに異なる色成分を取り出すようにするこ
とができる。これにより、低解像度の撮像を行う第1の
撮像動作においても、全ての受光画素から情報電荷を読
み出す第2の撮像動作と同じように全ての色成分を独立
に取り出すことが可能になる。
When the solid-state image pickup device 20 is compatible with color image pickup, a color filter is attached to the light receiving portion 20i so that the first and second light receiving pixels P1 and P2 are respectively associated with specific color components. For example, as shown in FIG. 7, cyan (Cy) and yellow (Ye) are alternately arranged in odd rows, and white (W) and green (G) are alternately arranged in even rows. When such a color filter is attached to the image pickup unit 20i, 6 pixels in the vertical direction can be set as one unit, and different color components can be extracted from 2 pixels of the unit. As a result, even in the first imaging operation for performing low-resolution imaging, it is possible to independently extract all color components, as in the second imaging operation for reading information charges from all light-receiving pixels.

【0020】図1及び図2は、本発明の固体撮像素子の
駆動方法を説明するタイミング図であり、第1の受光画
素P1の情報電荷のみを取り出す第1の撮像動作及び全
ての受光画素P1、P2の情報電荷を取り出す第2の撮
像動作をそれぞれ示す。本実施の形態においては、3相
の転送クロックφf1〜φf3、3相の垂直転送クロックφ
v1〜φv3及び2相の水平転送クロックφh1、φh2を用い
ている。このような場合、撮像部20iでは、図3に示
すように、各受光画素P1、P2に対して1画素あたり
3本の転送電極15が配置される。そして、各転送電極
15には、各受光画素P1、P2の両端で転送クロック
φf1、φf3が印加されると共に、第1の受光画素P1の
中央で転送クロックφf2が印加され、第2の受光画素P
2の中央でクロックφf2'が印加される。また、半導体
基板11に対しては、転送クロックφf1〜φf3、φf2'
に同期する基板クロックφsubが印加される。
1 and 2 are timing charts for explaining a method of driving the solid-state image pickup device according to the present invention. The first image pickup operation for extracting only the information charges of the first light-receiving pixel P1 and all the light-receiving pixels P1. , P2, the second imaging operation for taking out the information charges of P2, respectively. In the present embodiment, three-phase transfer clocks φf1 to φf3 and three-phase vertical transfer clocks φ
v1 to φv3 and two-phase horizontal transfer clocks φh1 and φh2 are used. In such a case, in the imaging unit 20i, as shown in FIG. 3, three transfer electrodes 15 are arranged per pixel for each of the light receiving pixels P1 and P2. Then, the transfer clocks φf1 and φf3 are applied to both ends of the light receiving pixels P1 and P2, respectively, and the transfer clock φf2 is applied to the center of the first light receiving pixel P1 to the respective transfer electrodes 15, and the second light receiving pixels are applied. P
At the center of 2, the clock φf2 'is applied. For the semiconductor substrate 11, transfer clocks φf1 to φf3, φf2 ′ are provided.
Substrate clock φsub synchronized with is applied.

【0021】図1に示すように、第1の撮像動作におい
て、第1の期間T1に情報電荷の蓄積が行われ、続く第
2の期間T2に情報電荷の蓄積量の制限が行われる。そ
して、第2の期間T2に続く第3の期間T3で情報電荷
の転送が行われる。この第3の期間T3における情報電
荷の転送は、画素数が間引かれた一画面分の情報電荷を
撮像部20iから蓄積部20sへ高速に読み出すフレー
ム転送と、蓄積部20sから水平転送部20hへ情報電
荷を1行毎に読み出すライン転送との2段階で行われ
る。
As shown in FIG. 1, in the first image pickup operation, the information charges are accumulated in the first period T1, and the accumulation amount of the information charges is limited in the subsequent second period T2. Then, the information charges are transferred in the third period T3 subsequent to the second period T2. The information charges are transferred in the third period T3 by frame transfer in which the information charges for one screen in which the number of pixels is thinned are read out at high speed from the imaging unit 20i to the storage unit 20s, and the horizontal transfer unit 20h from the storage unit 20s. The information transfer is performed in two steps, that is, line transfer for reading out the information charges for each row.

【0022】転送クロックφf1〜φf3、φf2'は、第1
の期間T1の直前に高周波の排出パルスを有し、第3の
期間T3の始まり(フレーム転送期間)に高周波の読み
出しパルスを有する。転送クロックφf2は、第1の期間
T1と第2の期間T2とでハイレベルに固定され、転送
クロックφf1、φf3は、第1の期間T1から第3の期間
T3まで、フレーム転送期間を除いてロウレベルに固定
される。転送クロックφf2'は、第1の期間T1に転送
クロックφf2と共にハイレベルに固定され、第2の期間
T2に転送クロックφf1、φf3と共にロウレベルに固定
される。また、基板クロックφsubは、転送クロックφf
1〜φf3、φf2'の排出パルスに対応する期間と第2の期
間T2とで立ち上げられてハイレベルに固定され、その
他の第1の期間T1及び第3の期間T3にロウレベルに
固定される。
The transfer clocks φf1 to φf3 and φf2 'are the first
Has a high-frequency discharge pulse immediately before the period T1 and a high-frequency read pulse at the beginning of the third period T3 (frame transfer period). The transfer clock φf2 is fixed at a high level in the first period T1 and the second period T2, and the transfer clocks φf1 and φf3 are from the first period T1 to the third period T3 except for the frame transfer period. Fixed at low level. The transfer clock φf2 ′ is fixed at a high level together with the transfer clock φf2 during the first period T1, and is fixed at a low level together with the transfer clocks φf1 and φf3 during the second period T2. The substrate clock φsub is the transfer clock φf.
It is raised and fixed to a high level in a period corresponding to the discharge pulse of 1 to φf3 and φf2 ′ and the second period T2, and fixed to a low level in the other first period T1 and third period T3. .

【0023】第1の期間T1の直前で基板クロックφsu
bがハイレベルに立ち上げられて転送クロックφf1〜φf
3、φf2'の排出パルスが印加されると、半導体基板11
側のポテンシャルが深くなると同時に、転送電極15側
のポテンシャルが周期的に浅くなる。このとき、各受光
画素P1、P2の下では半導体基板11の深部に向かっ
て深くなるポテンシャルプロファイルが形成されるた
め、それ以前に各受光画素P1、P2に蓄積された情報
電荷は、全て半導体基板11側へ排出される。
Immediately before the first period T1, the substrate clock φsu
b is raised to high level and transfer clocks φf1 to φf
3, when the discharge pulse of φf2 ′ is applied, the semiconductor substrate 11
At the same time that the potential on the side becomes deeper, the potential on the transfer electrode 15 side becomes periodically shallower. At this time, since a potential profile that deepens toward the deep portion of the semiconductor substrate 11 is formed under each of the light receiving pixels P1 and P2, all the information charges accumulated in each of the light receiving pixels P1 and P2 before that are all formed on the semiconductor substrate. It is discharged to the 11 side.

【0024】第1の期間T1及び第2の期間T2におい
て、転送クロックφf1、φf3がロウレベルに固定される
と、図4に示すように、各受光画素P1、P2の両端
に、画素を分離するポテンシャル障壁が形成される。第
1の期間T1において、基板クロックφsubがロウレベ
ルに固定されて転送クロックφf2、φf2'がハイレベル
に固定されると、各受光画素P1、P2の中央では、深
さ方向に図5の曲線aに示すようなポテンシャルプロフ
ァイルが形成される。即ち、転送電極15から離れるに
従って深くなり、埋め込み層13内で極小値を示すと共
に拡散領域12内で極大値を示し、拡散領域12から半
導体基板11の深部に進むに従って再び深くなるポテン
シャルプロファイルが形成される。これにより、各受光
画素P1、P2で、埋め込み層13内の極小値と拡散領
域12内の極大値との差に相当する分の情報電荷を蓄積
できるようになる。
When the transfer clocks φf1 and φf3 are fixed to the low level in the first period T1 and the second period T2, as shown in FIG. 4, the light receiving pixels P1 and P2 are separated into both ends. A potential barrier is formed. In the first period T1, when the substrate clock φsub is fixed to the low level and the transfer clocks φf2 and φf2 ′ are fixed to the high level, at the center of each of the light receiving pixels P1 and P2, the curve a in FIG. A potential profile as shown in is formed. That is, a potential profile is formed which becomes deeper as it goes away from the transfer electrode 15, shows a minimum value in the buried layer 13 and a maximum value in the diffusion region 12, and becomes deeper again as it goes from the diffusion region 12 to the deep part of the semiconductor substrate 11. To be done. As a result, in each of the light receiving pixels P1 and P2, it becomes possible to accumulate the information charges corresponding to the difference between the minimum value in the buried layer 13 and the maximum value in the diffusion region 12.

【0025】第2の期間T2において、転送クロックφ
f2がハイレベルに維持されたままクロックφsubがハイ
レベルに立ち上げられると、第1の受光画素P1の中央
の深さ方向のポテンシャルプロファイルは、図5の曲線
bに示すように変化する。即ち、半導体基板11側のポ
テンシャルが深くなり、これに伴って拡散領域12内の
極大値が下がる。これにより、埋め込み層13内の極小
値と拡散領域12内の極大値との差が小さくなって情報
電荷の蓄積容量が小さくなり、このときの蓄積容量を超
えて第1の期間T1に蓄積された情報電荷は、半導体基
板11側へ排出される。また、第2の期間T2におい
て、クロックφsubがハイレベルに立ち上げられると同
時に転送クロックφf2'がロウレベルに立ち下げられる
と、第2の受光画素P2の中央の深さ方向のポテンシャ
ルプロファイルは、図5の曲線cに示すように変化す
る。即ち、半導体基板11側のポテンシャルが深くなる
と同時に、転送電極15側のポテンシャルが浅くなり、
埋め込み層13内の極小値と拡散領域12内の極大値と
が逆転する。これにより、拡散領域12内のポテンシャ
ルの障壁が消滅し、第1の期間T1に蓄積された情報電
荷は、全て半導体基板11側へ排出される。従って、第
1の撮像動作の第2の期間T2の終了時点では、図4に
示すように、第1の受光画素P1のみで情報電荷が蓄積
されるようになる。
In the second period T2, the transfer clock φ
When the clock φsub is raised to the high level while keeping the f2 at the high level, the potential profile in the depth direction at the center of the first light receiving pixel P1 changes as shown by the curve b in FIG. That is, the potential on the semiconductor substrate 11 side becomes deeper, and the maximum value in the diffusion region 12 lowers accordingly. As a result, the difference between the local minimum value in the buried layer 13 and the local maximum value in the diffusion region 12 becomes small, and the storage capacity of the information charge becomes small, and the storage capacity at this time is exceeded, and the information charge is stored in the first period T1. The information charges are discharged to the semiconductor substrate 11 side. When the clock φsub is raised to the high level and the transfer clock φf2 ′ is lowered to the low level at the same time in the second period T2, the potential profile in the depth direction at the center of the second light receiving pixel P2 is as shown in the figure. 5 changes as shown by the curve c. That is, the potential on the semiconductor substrate 11 side becomes deep and at the same time the potential on the transfer electrode 15 side becomes shallow,
The minimum value in the buried layer 13 and the maximum value in the diffusion region 12 are reversed. As a result, the potential barrier in the diffusion region 12 disappears, and all the information charges accumulated in the first period T1 are discharged to the semiconductor substrate 11 side. Therefore, at the end of the second period T2 of the first imaging operation, as shown in FIG. 4, the information charges are accumulated only in the first light receiving pixel P1.

【0026】撮像部20iにおいては、転送電極15の
電位変動に対するチャネル領域内のポテンシャル変動の
遅延等により、チャネル領域中の情報電荷の蓄積容量
が、転送電極15の電位が固定される第1の期間T1よ
りも、高周波が印加される第3の期間T3で小さくな
る。このため、第1の期間T1に飽和量に近い量の情報
電荷が蓄積されたとき、その情報電荷の一部が第3の期
間T3に転送されずにチャネル領域内に残されることが
ある。このような情報電荷の転送残りを防止するため、
第2の期間T2において、チャネル領域内の情報電荷の
蓄積容量を制限するようにしている。この第2の期間T
2では、第2の受光画素P2の情報電荷の排出と蓄積容
量の制限とが同時に行われる。
In the image pickup section 20i, the storage capacity of the information charges in the channel region is fixed to the first by fixing the potential of the transfer electrode 15 due to the delay of the potential fluctuation in the channel region with respect to the potential fluctuation of the transfer electrode 15. It becomes smaller than the period T1 in the third period T3 in which the high frequency is applied. For this reason, when the amount of information charges close to the saturation amount is accumulated in the first period T1, a part of the information charges may remain in the channel region without being transferred in the third period T3. To prevent such transfer residue of information charges,
In the second period T2, the storage capacity of the information charges in the channel region is limited. This second period T
In 2, the discharge of the information charges of the second light receiving pixel P2 and the limitation of the storage capacity are simultaneously performed.

【0027】第3の期間T3において、基板クロックφ
subがロウレベルに維持された状態で転送クロックφf1
〜φf3、φf2'の読み出しパルスが印加されると、第1
の受光画素P1に蓄積された情報電荷は、チャネル領域
の延在方向に沿って撮像部20iから蓄積部20sへ転
送出力される。このとき、情報電荷は、第1の受光画素
P1にのみ蓄積されているため、第1の受光画素P1の
垂直配列の間に2つの第2の受光画素が配置される撮像
部20iでは、3画素転送される毎に1画素分の情報電
荷が出力されることになる。
In the third period T3, the substrate clock φ
Transfer clock φf1 with sub kept at low level
When a read pulse of ~ φf3, φf2 'is applied, the first
The information charges accumulated in the light receiving pixel P1 are transferred from the imaging unit 20i to the storage unit 20s and output along the extending direction of the channel region. At this time, since the information charges are accumulated only in the first light receiving pixels P1, the image pickup unit 20i in which the two second light receiving pixels are arranged between the vertical arrangements of the first light receiving pixels P1 is 3 Each time pixel transfer is performed, one pixel of information charge is output.

【0028】垂直転送クロックφv1〜φv3は、電荷転送
期間の始まりに、転送クロックφf1〜φf3の1/3の周
波数の読み込みパルスを有し、読み込みパルスに続い
て、一定周期のライン送りパルスを有する。また、水平
転送クロックφh1、φh2は、垂直転送クロックφv1〜φ
v3のライン送りパルスに対応する高周波の出力パルスを
有する。この垂直転送クロックφv1〜φv3及び水平転送
クロックφh1、φh2による動作は、周波数以外、図11
に示すCCD固体撮像素子1と同一である。従って、撮
像部20iから間欠的に出力される情報電荷が、順次蓄
積部20sへ取り込まれて蓄積画素Sに一時的に保持さ
れ、続いて、一定の周期で蓄積部20sから水平転送部
20hへ1行単位で転送された後、水平転送部20hか
ら1画素単位で出力部20d側へ転送出力される。
The vertical transfer clocks .phi.v1 to .phi.v3 have a read pulse having a frequency of 1/3 of that of the transfer clocks .phi.f1 to .phi.f3 at the beginning of the charge transfer period, and a line feed pulse having a constant period following the read pulse. . The horizontal transfer clocks φh1 and φh2 are the vertical transfer clocks φv1 to φh.
It has a high frequency output pulse corresponding to the v3 line feed pulse. The operation based on the vertical transfer clocks φv1 to φv3 and the horizontal transfer clocks φh1 and φh2 is the same as in FIG.
It is the same as the CCD solid-state image sensor 1 shown in FIG. Therefore, the information charges intermittently output from the imaging unit 20i are sequentially taken into the storage unit 20s and temporarily stored in the storage pixel S, and then from the storage unit 20s to the horizontal transfer unit 20h at a constant cycle. After the data is transferred in units of one row, it is transferred from the horizontal transfer unit 20h in units of one pixel and output to the output unit 20d.

【0029】尚、第1の撮像動作の場合、同じ動作が一
定の周期で繰り返されることから、現在の画面の情報電
荷の転送出力と次の画面の情報電荷の蓄積とがオーバー
ラップするようにして行われる。即ち、第1の期間T1
においても、垂直転送クロックφv1〜φv3及び水平転送
クロックφh1、φh2は、それぞれライン送りパルス及び
出力パルスを有しており、撮像部20iで情報電荷が蓄
積される間、蓄積部20sでは1つ前の画面の情報電荷
の転送が行われる。
In the case of the first image pickup operation, the same operation is repeated at a constant cycle. Therefore, the transfer output of the information charges of the current screen and the accumulation of the information charges of the next screen should be overlapped. Is done. That is, the first period T1
2, the vertical transfer clocks φv1 to φv3 and the horizontal transfer clocks φh1 and φh2 each have a line feed pulse and an output pulse, and while the information charge is accumulated in the imaging unit 20i, the previous one in the accumulation unit 20s. The information charges of the screen are transferred.

【0030】第1の撮像動作によれば、第1の受光画素
P1に蓄積される情報電荷が、所定の周期で繰り返し読
み出され、低解像度で動画を表す画像信号を得ることが
できる。図2に示すように、第2の撮像動作において、
第1の期間T1に情報電荷の蓄積が行われ、続く第2の
期間T2に情報電荷の蓄積量の制限が行われる。そし
て、第2の期間T2に続く第3の期間T3で情報電荷の
転送が行われる。この第3の期間T3における情報電荷
の転送は、撮像部20iから蓄積部20sを通して情報
電荷を1行毎に読み出すライン転送のみで行われる。
According to the first image pickup operation, the information charges accumulated in the first light receiving pixel P1 are repeatedly read out at a predetermined cycle, and an image signal representing a moving image can be obtained at a low resolution. As shown in FIG. 2, in the second imaging operation,
Information charges are accumulated in the first period T1, and the accumulation amount of information charges is limited in the subsequent second period T2. Then, the information charges are transferred in the third period T3 subsequent to the second period T2. The transfer of the information charges in the third period T3 is performed only by the line transfer for reading the information charges from the imaging unit 20i through the storage unit 20s for each row.

【0031】転送クロックφf1〜φf3、φf2'は、第1
の期間T1の直前に高周波の排出パルスを有し、第3の
期間T3に一定周期のライン送りパルスを有する。転送
クロックφf2、φf2'は、互いに一致しており、第1の
期間T1と第2の期間T2とでロウレベルに固定され
る。転送クロックφf1、φf3は、第1の期間T1と第2
の期間T2とで、ロウレベルに固定される。また、基板
クロックφsubは、転送クロックφf1〜φf3、φf2'の排
出パルスに対応する期間と第2の期間T2とで立ち上げ
られてハイレベルに固定され、その他の第1の期間T1
及び第3の期間T3にロウレベルに固定される。
The transfer clocks φf1 to φf3 and φf2 'are the first
Immediately before the period T1 of, the high-frequency discharge pulse is provided, and the line feed pulse of a constant cycle is provided during the third period T3. The transfer clocks φf2 and φf2 ′ coincide with each other and are fixed at a low level during the first period T1 and the second period T2. The transfer clocks φf1 and φf3 are used in the first period T1 and the second period.
During the period T2 of, the level is fixed to the low level. In addition, the substrate clock φsub is raised and fixed at a high level during the period corresponding to the discharge pulse of the transfer clocks φf1 to φf3 and φf2 ′ and the second period T2, and the other first period T1.
And is fixed to the low level during the third period T3.

【0032】第1の期間T1の直前で基板クロックφsu
bがハイレベルに立ち上げられて転送クロックφf1〜φf
3、φf2'の排出パルスが印加されると、半導体基板11
側のポテンシャルが深くなると同時に、転送電極15側
のポテンシャルが周期的に浅くなる。このときの動作
は、第1の撮像動作に一致する。第1の期間T1及び第
2の期間T2において、転送クロックφf1、φf3がロウ
レベルに固定されると、図4に示すように、各受光画素
P1、P2の両端に、画素を分離するポテンシャル障壁
が形成される。
Immediately before the first period T1, the substrate clock φsu
b is raised to high level and transfer clocks φf1 to φf
3, when the discharge pulse of φf2 ′ is applied, the semiconductor substrate 11
At the same time that the potential on the side becomes deeper, the potential on the transfer electrode 15 side becomes periodically shallower. The operation at this time corresponds to the first imaging operation. When the transfer clocks φf1 and φf3 are fixed to the low level in the first period T1 and the second period T2, as shown in FIG. 4, potential barriers for separating pixels are formed at both ends of each of the light receiving pixels P1 and P2. It is formed.

【0033】第1の期間T1において、基板クロックφ
subがロウレベルに固定されて転送クロックφf2、φf2'
がハイレベルに固定されると、各受光画素P1、P2の
中央では、第1の撮像動作と同様に、深さ方向に図5の
曲線aに示すようなポテンシャルプロファイルが形成さ
れる。これにより、各受光画素P1、P2で、埋め込み
層13内の極小値と拡散領域12内の極大値との差に相
当する分の情報電荷を蓄積できるようになる。
In the first period T1, the substrate clock φ
transfer clock φf2, φf2 'with sub fixed at low level
Is fixed to a high level, a potential profile as shown by a curve a in FIG. 5 is formed in the depth direction at the center of each of the light receiving pixels P1 and P2, as in the first imaging operation. As a result, in each of the light receiving pixels P1 and P2, it becomes possible to accumulate the information charges corresponding to the difference between the minimum value in the buried layer 13 and the maximum value in the diffusion region 12.

【0034】第2の期間T2において、転送クロックφ
f2、φf2'がハイレベルに維持されたままクロックφsub
がハイレベルに立ち上げられると、第1の撮像動作と同
様に、各受光画素P1、P2の中央の深さ方向のポテン
シャルプロファイルは、図5の曲線bに示すように変化
する。これにより、埋め込み層13内の極小値と拡散領
域12内の極大値との差が小さくなって情報電荷の蓄積
容量が小さくなり、このときの蓄積容量を超えて第1の
期間T1に蓄積された情報電荷は、半導体基板11側へ
排出される。第2の撮像動作において、この第2の期間
T2の終了時点では、図4に示すように、各受光画素P
1、P2にそれぞれ情報電荷が蓄積されるようになる。
この第2の期間T2における情報電荷の蓄積容量の制限
は、第1の撮像動作と同一である。
In the second period T2, the transfer clock φ
Clock φsub with f2 and φf2 'maintained at high level
Is raised to a high level, the potential profile in the depth direction at the center of each of the light receiving pixels P1 and P2 changes as shown by the curve b in FIG. 5, as in the first imaging operation. As a result, the difference between the local minimum value in the buried layer 13 and the local maximum value in the diffusion region 12 becomes small, and the storage capacity of the information charge becomes small, and the storage capacity at this time is exceeded, and the information charge is stored in the first period T1. The information charges are discharged to the semiconductor substrate 11 side. In the second imaging operation, at the end of the second period T2, as shown in FIG.
Information charges are accumulated in 1 and P2, respectively.
The limitation on the storage capacity of the information charges in the second period T2 is the same as that in the first imaging operation.

【0035】第3の期間T3において、基板クロックφ
subがロウレベルに維持された状態で転送クロックφf1
〜φf3、φf2'のライン送りパルスが印加されると、各
受光画素P1、P2に蓄積された情報電荷は、チャネル
領域の延在方向に沿って蓄積部へ1行ずつ転送される。
垂直転送クロックφv1〜φv3は、第3の期間T3に転送
クロックφf1〜φf3に一致するライン送りパルスを有す
る。第3の期間T3において、垂直転送クロックφv1〜
φv3による転送動作は、転送クロックφf1〜φf3による
転送動作に一致し、撮像部20iから蓄積部20sを通
して水平転送部へ1行単位で情報電荷が転送出力され
る。水平転送クロックφh1、φh2は、第3の期間T3に
垂直転送クロックφv1〜φv3のライン送りパルスに対応
する高周波の出力パルスを有する。この水平転送クロッ
クφh1、φh2は、第1の撮像動作と同一のものであり、
撮像部20iから蓄積部20sを通して水平転送部20
hへ1行単位で転送出力される情報電荷が、水平転送部
20hから1画素単位で転送出力される。
In the third period T3, the substrate clock φ
Transfer clock φf1 with sub kept at low level
When the line sending pulses of ~ φ3 and φf2 'are applied, the information charges accumulated in the respective light receiving pixels P1 and P2 are transferred row by row to the accumulating section along the extending direction of the channel region.
The vertical transfer clocks .phi.v1 to .phi.v3 have line feed pulses that match the transfer clocks .phi.f1 to .phi.f3 during the third period T3. In the third period T3, the vertical transfer clock φv1 ~
The transfer operation based on φv3 coincides with the transfer operation based on the transfer clocks φf1 to φf3, and information charges are transferred and output from the image pickup unit 20i through the storage unit 20s to the horizontal transfer unit on a row-by-row basis. The horizontal transfer clocks φh1 and φh2 have high-frequency output pulses corresponding to the line feed pulses of the vertical transfer clocks φv1 to φv3 during the third period T3. The horizontal transfer clocks φh1 and φh2 are the same as those in the first image pickup operation,
The horizontal transfer unit 20 from the imaging unit 20i through the storage unit 20s
The information charges transferred to and output from the horizontal transfer unit 20h are output from the horizontal transfer unit 20h in units of one pixel.

【0036】第2の撮像動作の場合、1画面分の静止画
を得るようにしているため、撮像部20iに繰り返し情
報電荷を蓄積する必要はなく、撮像部20iに蓄積され
た情報電荷の読み出しには十分な時間が割り当てられ
る。しかしながら、第2の撮像動作を行うと、撮像部2
0iの各受光画素P1、P2に蓄積された情報電荷の全
てをそのまま蓄積部20sの蓄積画素へ取り込むことが
できないため、情報電荷のほとんどが電荷転送期間中も
光電変換動作が可能な位置に保持される。そこで、固体
撮像素子20を被うようにシャッタ機構を設け、電荷蓄
積期間が終了次第、そのシャッタ機構を閉じて撮像部2
0iを遮光するようにしてスミア電荷の発生が防止され
る。
In the case of the second image pickup operation, since a still image for one screen is obtained, it is not necessary to repeatedly store the information charges in the image pickup section 20i, and the information charge accumulated in the image pickup section 20i is read out. Is given enough time. However, when the second imaging operation is performed, the imaging unit 2
Since all the information charges accumulated in each of the light receiving pixels P1 and P2 of 0i cannot be taken into the accumulation pixels of the accumulation unit 20s as they are, most of the information charges are held at the position where the photoelectric conversion operation is possible even during the charge transfer period. To be done. Therefore, a shutter mechanism is provided so as to cover the solid-state image sensor 20, and the shutter mechanism is closed as soon as the charge accumulation period ends, and the image pickup unit 2 is closed.
Generation of smear charges is prevented by blocking 0i.

【0037】第2の撮像動作によれば、撮像部20iの
第1及び第2の受光画素P1、P2に蓄積される情報電
荷が、撮像部20iが遮光された状態で順次読み出さ
れ、高解像度で静止画を表す画像信号を得ることができ
る。図8は、本発明の駆動方法を採用して動画を表す第
1の画像信号と静止画を表す第2の画像信号とを得られ
るようにした電子スチルカメラの構成を示すブロック図
であり、図9は、その動作を説明するタイミング図であ
る。
According to the second image pickup operation, the information charges accumulated in the first and second light receiving pixels P1 and P2 of the image pickup section 20i are sequentially read out in a state where the image pickup section 20i is shielded, and the information charges are high. It is possible to obtain an image signal representing a still image with a resolution. FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of an electronic still camera that adopts the driving method of the present invention to obtain a first image signal representing a moving image and a second image signal representing a still image. FIG. 9 is a timing chart for explaining the operation.

【0038】CCD固体撮像素子20は、図6に示すも
のであり、撮像部20iに対して行数が1/3に省略さ
れた蓄積部20sを有し、駆動回路21から供給される
各種クロックによって駆動され、画像信号Y0(t)を出力
する。シャッタ機構30は、周知のレンズ機構を通して
固体撮像素子20の撮像部20iに被写体画像が投射さ
れる光路上に配置され、必要に応じて撮像部20iを遮
光する。このシャッタ機構30は、光の透過の制御が可
能なものであればよく、液晶パネルや遮光板等を用いて
構成することができる。シャッタ駆動回路21は、後述
するタイミング制御回路22から供給されるシャッタ制
御信号STに基づいて駆動クロックφdを発生し、シャ
ッタ機構30を開閉駆動する。例えば、シャッタ制御信
号STが立ち上げられている間はシャッタ機構30を開
放し、立ち下げられている間はシャッタ機構30を閉じ
るように構成される。
The CCD solid-state image pickup device 20 shown in FIG. 6 has a storage unit 20s in which the number of rows is reduced to 1/3 with respect to the image pickup unit 20i, and various clocks supplied from the drive circuit 21. Driven by, and outputs an image signal Y0 (t). The shutter mechanism 30 is arranged on the optical path on which the subject image is projected onto the image pickup section 20i of the solid-state image pickup device 20 through a well-known lens mechanism, and shields the image pickup section 20i as necessary. The shutter mechanism 30 only needs to be capable of controlling the transmission of light, and can be configured using a liquid crystal panel, a light shielding plate, or the like. The shutter drive circuit 21 generates a drive clock φd based on a shutter control signal ST supplied from a timing control circuit 22 described later, and drives the shutter mechanism 30 to open and close. For example, the shutter mechanism 30 is opened while the shutter control signal ST is rising, and the shutter mechanism 30 is closed while the shutter control signal ST is falling.

【0039】駆動回路21は、固体撮像素子20の各シ
フトレジスタに対して転送クロックφf1〜φf3、φf
2'、垂直転送クロックφv1〜φv3及び水平転送クロック
φh1、φh2を供給し、複数の受光画素P1、P2に蓄積
される情報電荷を所定の順序で転送出力させる。即ち、
一定の電荷蓄積期間を経て撮像部20iの各受光画素P
1、P2に蓄積される情報電荷を1画素毎に所定の順序
で転送出力し、1ライン単位で連続する画像信号Y0(t)
を得られるようにしている。固体撮像素子20における
情報電荷の転送動作は、図6に示す第1の撮像動作また
は図7に示す第2の撮像動作に従う。
The drive circuit 21 transfers the transfer clocks φf1 to φf3, φf to each shift register of the solid-state image pickup device 20.
2 ', vertical transfer clocks .phi.v1 to .phi.v3 and horizontal transfer clocks .phi.h1, .phi.h2 are supplied to transfer and output the information charges accumulated in the plurality of light receiving pixels P1, P2 in a predetermined order. That is,
Each light-receiving pixel P of the imaging unit 20i passes through a fixed charge accumulation period.
1 and P2, the information charges accumulated in P2 are transferred and output for each pixel in a predetermined order, and the image signal Y0 (t) is continuous for each line.
I am trying to get it. The information charge transfer operation in the solid-state imaging device 20 follows the first imaging operation shown in FIG. 6 or the second imaging operation shown in FIG. 7.

【0040】タイミング制御回路22は、第1の撮像動
作で固体撮像素子20を連続動作させて動画を表示する
第1の画像信号Y0(t)を得られるようにし、第2の撮像
動作で固体撮像素子を1回だけ動作させて静止画を表示
する第2の画像信号y0(t)を得られるようにする。同時
に、固体撮像素子20の撮像部20iを遮光するシャッ
タ機構30を駆動するシャッタ駆動回路31に対して、
第1の撮像動作でシャッタ機構30を開放し、第2の撮
像動作で一定の期間シャッタ機構30を開放した後に閉
じて固体撮像素子20の撮像部20iを遮光するように
指示を与える。
The timing control circuit 22 makes the solid-state image pickup device 20 continuously operate in the first image pickup operation to obtain the first image signal Y0 (t) for displaying a moving image, and the solid-state image pickup operation in the second image pickup operation. The image sensor is operated only once so that the second image signal y0 (t) for displaying a still image can be obtained. At the same time, for the shutter drive circuit 31 that drives the shutter mechanism 30 that shields the image pickup unit 20i of the solid-state image pickup device 20,
The shutter mechanism 30 is opened in the first image pickup operation, and the shutter mechanism 30 is opened for a certain period of time in the second image pickup operation and then closed to give an instruction to shield the image pickup unit 20i of the solid-state image pickup device 20 from light.

【0041】第1の撮像動作においては、一定周期の基
準クロックに基づいて水平同期信号HT及び垂直走査信
号VTを生成して駆動回路21に供給し、駆動回路21
を周期的に動作させる。これにより、固体撮像素子20
は、撮像部20iの第1の受光画素P1のみで撮像を繰
り返し、撮像部20iから行数が1/3に間引かれた第
1の画像信号Y0(t)を出力する。このとき、シャッタ制
御信号STは、立ち上げられたままであり、シャッタ駆
動回路31は、シャッタ機構30を開放状態のまま維持
する。尚、第1の撮像動作の間は、画像信号Y0(t)を規
格化するタイミング信号PCが同時に生成され、信号処
理回路23へ供給される。
In the first image pickup operation, the horizontal synchronizing signal HT and the vertical scanning signal VT are generated on the basis of the reference clock having a constant period and are supplied to the drive circuit 21.
To operate periodically. Thereby, the solid-state imaging device 20
Repeats image pickup only with the first light-receiving pixel P1 of the image pickup section 20i, and outputs the first image signal Y0 (t) from which the number of rows is thinned to 1/3 from the image pickup section 20i. At this time, the shutter control signal ST is still raised, and the shutter drive circuit 31 maintains the shutter mechanism 30 in the open state. During the first imaging operation, the timing signal PC for standardizing the image signal Y0 (t) is simultaneously generated and supplied to the signal processing circuit 23.

【0042】第1の撮像動作が継続しているときに、画
像確定指示DIが入力されると、その時点で第1の撮像
動作は終了し、第2の撮像動作に移る。第2の撮像動作
では、先ずシャッタ制御信号STが立ち下げられて一旦
シャッタ機構30が閉じられ、固体撮像素子20の撮像
部20iが遮光される。この状態でフレーム転送動作を
行い撮像部20iの各受光画素に蓄積されている情報電
荷を排出させる。この排出動作は、シャッタ機構30を
閉じた後に第1の撮像動作と同じ動作を1回繰り返せば
よい。不要な電荷の排出動作が完了した後、シャッタ制
御信号STを所定の期間だけ立ち上げ、シャッタ機構3
0を開放して固体撮像素子20の撮像部20iの全ての
受光画素に情報電荷を蓄積させる。このシャッタ機構3
0の開放時間は、被写体輝度に合わせて設定するように
し、固体撮像素子20の撮像部20iに蓄積される情報
電荷の量の平均が所定の範囲に納まるようにする。ここ
で、最適なシャッタ開放時間は、第1の撮像動作で得ら
れる第1の画像信号Y0(t)の平均レベルに基づいて設定
すること、被写体の輝度を直接測定して設定することな
どが考えられる。第2の撮像動作においては、固体撮像
素子20がフレーム転送動作を伴わない代わりに、シャ
ッタ機構30による撮像部20iの遮光が必要になる。
シャッタ機構30によって遮光された撮像部20iで
は、蓄積部20sより多くの行数の受光画素に蓄積され
た情報電荷が1行単位で読み出されることになる。これ
により、固体撮像素子20は、撮像部20iの各受光画
素P1、P2に対応する画素を表示する第2の画像信号
y0(t)を出力する。
When the image confirmation instruction DI is input while the first image pickup operation is continuing, the first image pickup operation is terminated at that point and the second image pickup operation is started. In the second image pickup operation, first, the shutter control signal ST falls and the shutter mechanism 30 is temporarily closed to shield the image pickup section 20i of the solid-state image pickup device 20 from light. In this state, the frame transfer operation is performed to discharge the information charges accumulated in each light receiving pixel of the image pickup unit 20i. This discharging operation may be performed by repeating the same operation as the first imaging operation once after closing the shutter mechanism 30. After the discharge operation of unnecessary electric charges is completed, the shutter control signal ST is raised for a predetermined period, and the shutter mechanism 3
By opening 0, information charges are accumulated in all the light receiving pixels of the image pickup section 20i of the solid-state image pickup device 20. This shutter mechanism 3
The open time of 0 is set according to the brightness of the subject so that the average amount of information charges accumulated in the image pickup unit 20i of the solid-state image pickup device 20 falls within a predetermined range. Here, the optimum shutter opening time may be set based on the average level of the first image signal Y0 (t) obtained in the first image pickup operation, or may be set by directly measuring the brightness of the subject. Conceivable. In the second image pickup operation, the solid-state image pickup element 20 does not involve the frame transfer operation, but the shutter mechanism 30 needs to shield the image pickup section 20i from light.
In the image pickup unit 20i shielded by the shutter mechanism 30, the information charges accumulated in the light receiving pixels having a larger number of rows than in the accumulating unit 20s are read out row by row. As a result, the solid-state image sensor 20 outputs the second image signal y0 (t) that displays the pixels corresponding to the light receiving pixels P1 and P2 of the image capturing unit 20i.

【0043】信号処理回路23は、固体撮像素子20か
ら出力される第1の画像信号Y0(t)を取り込み、タイミ
ング信号PCに従い、サンプルホールド、レベル補正等
の各種の処理を施し、所定のフォーマットに従う画像信
号Y1(t)として表示器24へ供給する。この信号処理回
路23は、A/D変換器及びD/A変換器を含み、第1
の画像信号Y0(t)をデジタルデータとして信号処理を施
し、所定の信号処理が完了した後にアナログ値の画像信
号Y1(t)に戻して表示器24へ供給するように構成され
る。信号処理回路23は、タイミング制御回路22が画
像確定指示DIを受けるまでの間、第1の撮像動作とし
て上述の信号処理を繰り返す。画像確定指示DIを受け
た後には、固体撮像素子20の撮像部20iの全ての受
光画素からの情報電荷を表す第2の画像信号y0(t)に対
応するデジタル画像データD(n)を静止画出力として外
部へ供給する。このとき、表示器24に対しても、静止
画出力に対応し、画素数が間引かれた画像信号Y1(t)を
供給する。表示器24は、LCDパネル等からなり、信
号処理回路23から供給される画像信号Y1(t)に従う固
体撮像素子20が撮らえた画像を連続して表示する。
The signal processing circuit 23 takes in the first image signal Y0 (t) output from the solid-state image pickup device 20, performs various kinds of processing such as sample hold and level correction according to the timing signal PC, and has a predetermined format. The image signal Y1 (t) is supplied to the display 24. The signal processing circuit 23 includes an A / D converter and a D / A converter, and
The image signal Y0 (t) is subjected to signal processing as digital data, and after predetermined signal processing is completed, the image signal Y1 (t) having an analog value is restored and supplied to the display unit 24. The signal processing circuit 23 repeats the above-described signal processing as the first imaging operation until the timing control circuit 22 receives the image confirmation instruction DI. After receiving the image confirmation instruction DI, the digital image data D (n) corresponding to the second image signal y0 (t) representing the information charges from all the light receiving pixels of the image pickup unit 20i of the solid-state image pickup device 20 is stopped. It is supplied to the outside as an image output. At this time, the display unit 24 is also supplied with the image signal Y1 (t) corresponding to the still image output and with the number of pixels thinned out. The display 24 is composed of an LCD panel or the like, and continuously displays images taken by the solid-state imaging device 20 according to the image signal Y1 (t) supplied from the signal processing circuit 23.

【0044】このように、第1の撮像動作と第2の撮像
動作とで固体撮像素子20の実質的な受光画素の数を変
更するようにしたことで、低解像度の動画を表示する画
像信号を得る第1の撮像動作では、信号処理回路23の
信号処理を簡略化することができる。
As described above, by changing the substantial number of light-receiving pixels of the solid-state image pickup device 20 between the first image pickup operation and the second image pickup operation, an image signal for displaying a low-resolution moving image. In the first image pickup operation for obtaining the above, the signal processing of the signal processing circuit 23 can be simplified.

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明によれば、読み出される受光画素
の数を動作的に間引くことが可能になり、予め情報量が
省略された画像信号を得ることができる。従って、信号
処理回路の簡略化が可能になり、コストを低減すること
ができる。
According to the present invention, the number of light receiving pixels to be read can be operatively thinned, and an image signal in which the amount of information is omitted can be obtained in advance. Therefore, the signal processing circuit can be simplified and the cost can be reduced.

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

【図1】本発明の固体撮像素子の駆動方法の第1の撮像
動作を説明するタイミング図である。
FIG. 1 is a timing diagram illustrating a first imaging operation of a method for driving a solid-state imaging device according to the present invention.

【図2】本発明の固体撮像素子の駆動方法の第2の撮像
動作を説明するタイミング図である。
FIG. 2 is a timing diagram illustrating a second imaging operation of the method for driving a solid-state image sensor according to the present invention.

【図3】縦型オーバーフロードレイン構造の固体撮像素
子の撮像部の構造を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a structure of an imaging section of a solid-state imaging device having a vertical overflow drain structure.

【図4】図3の固体撮像素子の撮像部内のポテンシャル
図である。
FIG. 4 is a potential diagram in the image pickup section of the solid-state image pickup device of FIG.

【図5】図3の固体撮像素子の撮像部内の深さ方向ポテ
ンシャルプロファイル図である。
5 is a potential profile diagram in the depth direction in the image pickup section of the solid-state image pickup device of FIG.

【図6】本発明の固体撮像素子の駆動方法を適用するフ
レーム転送方式の固体撮像素子の概略を示す平面図であ
る。
FIG. 6 is a plan view showing the outline of a frame transfer type solid-state imaging device to which the driving method of the solid-state imaging device of the present invention is applied.

【図7】モザイク型のカラーフィルタの構成例を示す平
面図である。
FIG. 7 is a plan view showing a configuration example of a mosaic type color filter.

【図8】本発明の固体撮像素子の駆動方法を採用した撮
像装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of an image pickup apparatus adopting the method for driving a solid-state image pickup element according to the present invention.

【図9】図8の撮像装置の動作を説明するタイミング図
である。
9 is a timing diagram illustrating an operation of the image pickup apparatus in FIG.

【図10】従来の撮像装置の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a conventional imaging device.

【図11】従来のフレーム転送方式の固体撮像素子の概
略を示す平面図である。
FIG. 11 is a plan view showing the outline of a conventional frame transfer type solid-state imaging device.

【図12】フレーム転送方式の固体撮像素子の動作を説
明するタイミング図である。
FIG. 12 is a timing diagram illustrating an operation of a frame transfer type solid-state imaging device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、20 CCD固体撮像素子 1i、20i 撮像部 1s、20s 蓄積部 1h、20h 水平転送部 1d、20d 出力部 2、21 CCD駆動回路 3、22 タイミング制御回路 4、23 信号処理回路 5、24 表示器 11 半導体基板 12 拡散領域 13 埋め込み層 14 絶縁膜 15 転送電極 16 注入領域 30 シャッタ機構 31 シャッタ駆動回路 1, 20 CCD solid-state image sensor 1i, 20i Imaging unit 1s, 20s storage unit 1h, 20h Horizontal transfer section 1d, 20d output section 2,21 CCD drive circuit 3,22 Timing control circuit 4, 23 Signal processing circuit 5,24 indicator 11 Semiconductor substrate 12 diffusion area 13 Embedded layer 14 Insulating film 15 Transfer electrode 16 injection area 30 shutter mechanism 31 Shutter drive circuit

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一導電型の半導体基板の一主面に逆導電
型の半導体領域が形成され、この半導体領域内に列方向
に延在する複数のチャネル領域が形成されると共に、上
記半導体領域上に行方向に延在する複数の転送電極が形
成され、この転送電極の一定本数毎に上記チャネル領域
で、撮像部に受光画素が定義されると共に、蓄積部に
蓄積画素が定義される固体撮像素子の駆動方法におい
て、上記半導体基板に対し、電荷を蓄積する第1の期間
に上記チャネル領域と基板領域との間に所定の高さを有
するポテンシャル障壁を形成する第1の電位を印加し、
上記第1の期間に連続する第2の期間に上記チャネル領
域と基板領域との間のポテンシャル障壁の高さを低く制
限する第2の電位を印加すると共に、行単位で列方向に
一定の間隔で配置される第1の受光画素に対して、上記
第1及び第2の期間中、上記チャネル領域と上記基板領
域との間のポテンシャル障壁を維持する第3の電位を上
記転送電極の少なくとも1本に印加し、上記第1の受光
画素の配列の間に配置される第2に受光画素に対して、
上記第1の期間中、上記第3の電位を上記転送電極の少
なくとも1本に印加し、上記第2の期間中、上記チャネ
ル領域と上記基板領域との間のポテンシャルの障壁を消
滅させる第4の電位を上記転送電極の全てに印加する第
1の撮像動作、を含み、上記第1の期間に上記第1の受
光画素に蓄積された情報電荷を上記第2の期間に続く第
3の期間で上記第1の受光画素の行数と同一の行数で行
列配置される上記蓄積画素へ転送することを特徴とする
固体撮像素子の駆動方法。
1. A semiconductor region of opposite conductivity type is formed on one main surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, a plurality of channel regions extending in the column direction are formed in the semiconductor region, and the semiconductor region is also formed. A plurality of transfer electrodes extending in the row direction are formed above , and a light receiving pixel is defined in the imaging unit and a storage pixel in the storage unit in the channel region for every fixed number of the transfer electrodes. In the method for driving a solid-state image sensor, the first barrier for forming a potential barrier having a predetermined height between the channel region and the substrate region in the first period for accumulating charges in the semiconductor substrate. Apply the potential of
A second potential that limits the height of the potential barrier between the channel region and the substrate region to a low level is applied in a second period that is continuous with the first period, and a constant interval is provided in a row direction in a column direction. A third potential for maintaining a potential barrier between the channel region and the substrate region during at least the first and second periods with respect to the first light-receiving pixel arranged at. A second light-receiving pixel, which is applied between the first light-receiving pixel array and the first light-receiving pixel array.
A fourth potential is applied to at least one of the transfer electrodes during the first period, and a potential barrier between the channel region and the substrate region is eliminated during the second period. A first imaging operation of applying the potential of 1 to all the transfer electrodes, and the information charge accumulated in the first light-receiving pixel in the first period is connected to the second period in a third period. The same number of rows as the number of rows of the first light receiving pixel
A method for driving a solid-state image pickup device, which comprises transferring to the above-mentioned storage pixels arranged in columns .
【請求項2】 上記第1及び第2の受光画素に対して、
上記第1及び第2の期間中、上記第3の電位を上記転送
電極の少なくとも1本に印加する第2の撮像動作をさら
に含み、上記第1の撮像動作を繰り返し実行して画面単
位で連続する第1の画像信号を得ると共に、所望のタイ
ミングで第2の撮像動作を実行して単一の静止画面を表
示する第2の画像信号を得ることを特徴とする請求項1
に記載の固体撮像素子の駆動方法。
2. The first and second light receiving pixels,
During the first and second periods, the method further includes a second image pickup operation of applying the third potential to at least one of the transfer electrodes, and the first image pickup operation is repeatedly executed to continuously perform in screen units. The second image signal for displaying a single still screen is obtained by executing the second image pickup operation at a desired timing while obtaining the first image signal for
7. A method for driving a solid-state image sensor according to item 4.
【請求項3】 上記第1の撮像動作において、上記第1
及び第2の期間に被写体からの光を上記受光画素に照射
し、上記第2の撮像動作において、上記第1の期間に上
記受光画素に照射すると共に、上記第2の期間に上記受
光画素を遮光することを特徴とする請求項2に記載の固
体撮像素子の駆動方法。
3. In the first imaging operation, the first
And irradiating the light-receiving pixel with light from the subject during a second period, irradiating the light-receiving pixel during the first period in the second imaging operation, and irradiating the light-receiving pixel during the second period. The method for driving the solid-state image pickup device according to claim 2, wherein the method is to block light.
【請求項4】 上記第2の撮像動作の上記第1の期間
で、上記受光画素に光を照射する時間を被写体からの光
の強度に応じて伸縮することを特徴とする請求項3に記
載の固体撮像素子の駆動方法。
4. The method according to claim 3, wherein, in the first period of the second imaging operation, the time for irradiating the light-receiving pixels with light is expanded or contracted according to the intensity of light from the subject. Driving method of the solid-state image pickup device.
【請求項5】 上記第2の撮像動作の上記第1の期間の
開始時点で、上記半導体基板に上記第2の電位を印加す
ると共に、上記転送電極に上記第4の電位を印加して上
記チャネル領域と上記基板領域との間のポテンシャルの
障壁を消滅させて上記チャネル領域内の情報電荷を一旦
排出することを特徴とする請求項3に記載の固体撮像素
子の駆動方法。
5. The second potential is applied to the semiconductor substrate and the fourth potential is applied to the transfer electrode at the start of the first period of the second imaging operation. 4. The method for driving a solid-state image sensor according to claim 3, wherein the potential barrier between the channel region and the substrate region is eliminated to discharge the information charges in the channel region once.
JP22833697A 1997-08-25 1997-08-25 Driving method of solid-state imaging device Expired - Fee Related JP3389467B2 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22833697A JP3389467B2 (en) 1997-08-25 1997-08-25 Driving method of solid-state imaging device
US09/135,180 US6847401B1 (en) 1997-08-25 1998-08-17 Solid-state image pickup device for producing thinned image
KR10-1998-0034269A KR100381687B1 (en) 1997-08-25 1998-08-24 A solid image pickup device and method for driving the same
TW087113880A TW396633B (en) 1997-08-25 1998-08-24 Solid photographing element and method for driving a solid photographing element
US10/988,909 US7379110B2 (en) 1997-08-25 2004-11-15 Solid-state image pickup device for producing thinned image
US10/988,908 US20050088558A1 (en) 1997-08-25 2004-11-15 Solid-state image pickup device for producing thinned image

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22833697A JP3389467B2 (en) 1997-08-25 1997-08-25 Driving method of solid-state imaging device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH1169235A JPH1169235A (en) 1999-03-09
JP3389467B2 true JP3389467B2 (en) 2003-03-24

Family

ID=16874869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22833697A Expired - Fee Related JP3389467B2 (en) 1997-08-25 1997-08-25 Driving method of solid-state imaging device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3389467B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050206758A1 (en) * 2004-03-16 2005-09-22 Sanyo Electric Co., Ltd. Image sensing device employing CCD pixel compression technique and method for driving the same

Also Published As

Publication number Publication date
JPH1169235A (en) 1999-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7944495B2 (en) Solid-state image pickup element including a thinning method to discharge unnecessary image data
US4831453A (en) Solid-state imaging device having high-speed shutter function and method of realizing high-speed function in solid-state imaging device
US8319876B2 (en) Solid-state imaging device, imaging apparatus and driving method for the same
US7995122B2 (en) Solid-state image capturing device, smear charge removing method and digital still camera using the same
JP3392676B2 (en) Solid-state imaging device and imaging device using the same
KR100381687B1 (en) A solid image pickup device and method for driving the same
US5796432A (en) Method of and apparatus for solid state imaging device
KR100365251B1 (en) Driving Method of Solid State Imaging Device
JP2000201355A (en) Solid-state imaging device, driving method thereof, and camera system
JP3389467B2 (en) Driving method of solid-state imaging device
JP3389466B2 (en) Solid-state imaging device and method of driving solid-state imaging device
JP2000324402A (en) Imaging device
US6785027B1 (en) Method for driving a CCD solid-state imaging device
JP3454682B2 (en) Solid-state imaging device and method of driving solid-state imaging device
JP3302927B2 (en) Solid-state imaging device and driving method thereof
JP3878769B2 (en) Driving method of solid-state imaging device
JP2966740B2 (en) Solid-state imaging device and driving method thereof
JP2000134546A (en) Driving method of solid-state imaging device
JP2660594B2 (en) Electronic still camera
JP3485745B2 (en) Solid-state imaging device
JP3392607B2 (en) Driving method of solid-state imaging device
JP2614129B2 (en) Electronic still camera
JP2771691B2 (en) Driving method of solid-state imaging device
JPH11284914A (en) Solid-state image pickup device
JPH10107252A (en) Solid-state imaging device

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090117

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees