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JP2011055201A - Solid-state image pickup element, camera equipped with the same, and driving method of solid-state image pickup element - Google Patents

Solid-state image pickup element, camera equipped with the same, and driving method of solid-state image pickup element Download PDF

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JP2011055201A
JP2011055201A JP2009201576A JP2009201576A JP2011055201A JP 2011055201 A JP2011055201 A JP 2011055201A JP 2009201576 A JP2009201576 A JP 2009201576A JP 2009201576 A JP2009201576 A JP 2009201576A JP 2011055201 A JP2011055201 A JP 2011055201A
Authority
JP
Japan
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solid
wiring
rows
pixel
row
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2009201576A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takuya Matsuo
卓也 松尾
Akifumi Habara
紀史 羽原
Junshi Tokumoto
順士 徳本
Tomoharu Miyake
智治 三宅
Tetsuo Yamada
哲生 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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 Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2009201576A priority Critical patent/JP2011055201A/en
Publication of JP2011055201A publication Critical patent/JP2011055201A/en
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  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent occurrence of a smear level difference while raising a frame rate. <P>SOLUTION: A pixel part is divided into a cutting-out region 301 and an unnecessary region 302 which is other than the former. In the pixel part, one or both of a first wiring 104 and a second wiring 105 are provided to each row. In the unnecessary region 302, gate electrodes 103 provided for each pixel are connected to the first wirings 104 provided for each row in units of rows in common. In the cutting-out region 301, the gate electrodes 103 provided to each pixel are connected to the second wirings 105 provided for each row in units of rows in common. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、デジタルカメラ等に用いられる固体撮像素子に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device used for a digital camera or the like.

一般に、デジタルカメラにはオートフォーカス機能が搭載されている。オートフォーカス機能は、レンズの位置を1ステップずつ移動させながら被写体を撮影し、撮影画像のコントラストがピークとなるレンズ位置を割り出すことにより実現される。このとき被写体が移動すると適正なレンズ位置を割り出すことができないので、オートフォーカス機能の実行中はフレームレートをできるだけ高めることが望ましい。そこで、従来の固体撮像素子では、各画素から読み出された信号電荷を行単位で垂直転送するに当たり、オートフォーカス機能に必要な行の信号電荷は通常の転送速度で転送し、それ以外の不要な行の信号電荷は高速で転送することが行われている。このように、不要な行の信号電荷を高速転送して短時間で排出することにより、フレームレートを高めることができる。   Generally, a digital camera is equipped with an autofocus function. The autofocus function is realized by photographing a subject while moving the position of the lens step by step, and determining a lens position where the contrast of the photographed image reaches a peak. If the subject moves at this time, an appropriate lens position cannot be determined. Therefore, it is desirable to increase the frame rate as much as possible during execution of the autofocus function. Therefore, in the conventional solid-state imaging device, when the signal charge read from each pixel is vertically transferred in units of rows, the signal charges in the row necessary for the autofocus function are transferred at a normal transfer speed, and other unnecessary signals are transferred. The signal charges in the correct rows are transferred at high speed. Thus, the frame rate can be increased by transferring signal charges in unnecessary rows at high speed and discharging them in a short time.

特開平1−228280号公報JP-A-1-228280

しかしながら、従来の固体撮像素子では、フレームレートを高めることはできるものの、垂直転送部を通常転送と高速転送とで切り替えるため、「スミア段差」と呼ばれる画像ノイズが生じることがある。スミアとは、強い光が入射されて遮光膜の隙間から垂直転送部に光が漏れ込んだ場合に、垂直転送部内の光が漏れ込んだ箇所でノイズ電荷が発生し、その箇所を通過する信号電荷にノイズ電荷が混合されてしまう現象をいう。   However, in the conventional solid-state imaging device, although the frame rate can be increased, since the vertical transfer unit is switched between normal transfer and high-speed transfer, image noise called “smear step” may occur. A smear is a signal that passes through a point where noise charge is generated when light in the vertical transfer unit leaks into the vertical transfer unit when strong light is incident and light enters the gap of the light shielding film. A phenomenon in which noise charge is mixed with charge.

通常、スミアは、信号電荷とは別にノイズ電荷のみを垂直転送させ、外部の信号処理回路でそのノイズ電荷を検出し、これを信号電荷から差し引く演算を施すことにより解消することができる。これは、垂直転送部の転送速度が一定であれば、ノイズ発生箇所の通過時間が何れの信号電荷でも同じになるので、混合されるノイズ電荷の量が何れの信号電荷でも同じになるからである。   Normally, smear can be eliminated by vertically transferring only noise charges separately from signal charges, detecting the noise charges with an external signal processing circuit, and subtracting the noise charges from the signal charges. This is because, if the transfer rate of the vertical transfer unit is constant, the passage time of the noise occurrence point is the same for any signal charge, so the amount of noise charge mixed is the same for any signal charge. is there.

ところが、フレームレートを高めるために通常転送と高速転送とを切り替えた場合には、通常転送中にノイズ発生箇所を通過する信号電荷と、高速転送中にノイズ発生箇所を通過する信号電荷とで、ノイズ発生箇所の通過時間が異なることとなり、混合されるノイズ電荷の量が異なることとなる。そのため、外部の信号処理回路でノイズ電荷を検出し、これを信号電荷から差し引いた場合に、通常転送中にノイズ発生箇所を通過した信号電荷には差し引かれる量が適量であっても、高速転送中にノイズ発生箇所を通過した信号電荷には差し引かれる量が過多となる。これは画像として見た場合、縦のラインのある部分が明るく、残りの部分が暗くなるので、「スミア段差」と呼ばれている。このような「スミア段差」が生じた場合には、オートフォーカス機能が正常に働かないことがある。   However, when switching between normal transfer and high-speed transfer in order to increase the frame rate, the signal charge that passes through the noise generation location during normal transfer and the signal charge that passes through the noise generation location during high-speed transfer, The passage time of the noise occurrence location will be different, and the amount of noise charge to be mixed will be different. Therefore, when noise charge is detected by an external signal processing circuit and subtracted from the signal charge, high-speed transfer is possible even if the amount to be subtracted from the signal charge that has passed through the location of noise generation during normal transfer is appropriate. An excessive amount is subtracted from the signal charge that has passed through the noise generation location. This is called a “smear step” because when viewed as an image, a portion with a vertical line is bright and the remaining portion is dark. When such a “smear step” occurs, the autofocus function may not work normally.

また、オートフォーカス機能だけでなく、動画撮影機能でも同様の問題が生じる場合がある。デジタルカメラでは高画素化が進み、1000万画素を超えるものまで出現している。静止画撮影では解像度が重視されるので、画素部の全領域に含まれる画素から信号電荷を読み出し、動画撮影ではフレームレートが重視されるので、一部領域に含まれる画素から信号電荷を読み出すことが行われている。ところが、近年、解像度も重視したHD(High Definition)動画を撮影できることが商品価値を高める傾向にあり、垂直転送部において通常転送と高速転送との切り替えが必須となってきている。そうすると、強い光が入射した場合に「スミア段差」が生じてしまい、画質が低下してしまう。   In addition to the autofocus function, a similar problem may occur in the moving image shooting function. In digital cameras, the number of pixels is increasing, and even more than 10 million pixels have appeared. Since the resolution is important in still image shooting, the signal charge is read from the pixels included in the entire area of the pixel portion, and the frame rate is important in moving image shooting, so the signal charge is read from the pixels included in the partial area. Has been done. However, in recent years, HD (High Definition) moving images with an emphasis on resolution tend to increase product value, and switching between normal transfer and high-speed transfer has become essential in the vertical transfer unit. Then, when strong light is incident, a “smear step” is generated, and the image quality is degraded.

そこで、本発明は、フレームレートを高めつつ、スミア段差の発生を防止することができる技術を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a technique capable of preventing the occurrence of a smear step while increasing the frame rate.

本発明に係る固体撮像素子は、光電変換部を有する画素が複数行および複数列に配置された画素部と、画素毎に当該画素から信号電荷を読み出して垂直方向に転送するためのゲート電極を有する複数の垂直転送部と、前記複数の垂直転送部から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部とを備えた固体撮像素子であって、前記画素部は、前記複数行よりも少ない行数の隣接行を含み且つ前記複数列と同数またはそれよりも少ない列数の隣接列を含む切出領域と、それ以外の不要領域とに区画され、前記画素部では、行毎に、不要領域のゲート電極に給電を行う第1の配線および切出領域のゲート電極に給電を行う第2の配線の両方または一方が設けられ、前記画素部の不要領域では、画素毎に設けられたゲート電極が、行毎に設けられた第1の配線に行単位で共通に接続され、前記画素部の切出領域では、画素毎に設けられたゲート電極が、行毎に設けられた第2の配線に行単位で共通に接続されている。   A solid-state imaging device according to the present invention includes a pixel unit in which pixels having photoelectric conversion units are arranged in a plurality of rows and columns, and a gate electrode for reading out signal charges from the pixel and transferring the pixels in the vertical direction for each pixel. A solid-state imaging device comprising: a plurality of vertical transfer units; and a horizontal transfer unit that transfers signal charges transferred from the plurality of vertical transfer units in a horizontal direction. It is divided into a cut-out area that includes adjacent rows with a small number of rows and includes adjacent columns with the same number or fewer than the plurality of columns, and other unnecessary regions, and in the pixel portion, for each row, Either or one of the first wiring for supplying power to the gate electrode in the unnecessary region and the second wiring for supplying power to the gate electrode in the cut-out region is provided. In the unnecessary region of the pixel portion, the first wiring is provided for each pixel. A gate electrode is provided for each row. The gate electrode provided for each pixel is connected in common to the second wiring provided for each row in the cut-out region of the pixel portion. It is connected.

上記構成によれば、切出領域内のゲート電極と不要領域内のゲート電極とが別々の配線に接続されているので、画素部内の画素から垂直転送部に信号電荷を読み出す際に、切出領域内の画素からは信号電荷を読み出し、不要領域内の画素からは信号電荷を読み出さないようにすることができる。このように、不要な信号電荷が垂直転送部に読み出されないので、あるフレーム用に切出領域内の画素の信号電荷を垂直転送部に読み出し、それらを垂直転送することにより切出領域外に掃き出したら、すぐに、次のフレーム用に切出領域内の画素の信号電荷を垂直転送部に読み出すことができる。従って、フレームレートを高めることができる。また、不要な信号電荷が垂直転送部に読み出されないので、垂直転送部に読み出された不要な信号電荷を排出するという作業がそもそも必要ない。そのため、垂直転送部において通常転送と高速転送とを切り替える必要がなく、スミア段差の発生を防止することができる。   According to the above configuration, the gate electrode in the cut-out region and the gate electrode in the unnecessary region are connected to different wirings, so that when the signal charge is read out from the pixel in the pixel unit to the vertical transfer unit, The signal charge can be read from the pixels in the region, and the signal charge can be prevented from being read from the pixels in the unnecessary region. Thus, since unnecessary signal charges are not read out to the vertical transfer unit, the signal charges of the pixels in the cut-out region are read out to the vertical transfer unit for a certain frame, and are transferred to the outside of the cut-out region by vertical transfer. Immediately after sweeping, the signal charges of the pixels in the cut-out area can be read out to the vertical transfer unit for the next frame. Therefore, the frame rate can be increased. In addition, since unnecessary signal charges are not read out to the vertical transfer unit, it is not necessary to discharge the unnecessary signal charges read out to the vertical transfer unit. Therefore, it is not necessary to switch between normal transfer and high-speed transfer in the vertical transfer unit, and the occurrence of a smear step can be prevented.

また、前記画素部に含まれる何れの行にも第1および第2の配線の両方が設けられていることとしてもよい。駆動パルスを供給するという観点からは、切出領域と不要領域とが混在している行には第1および第2の配線の両方が設けられる必要があるが、それ以外の行には第1および第2の配線の両方が設けられる必要はない。しかしながら、上記構成を採用すれば、別の観点から以下のような効果を奏することができる。
(a)全ての行に両方の配線が設けられていれば、コンタクトの位置を変更するだけで切出領域とするか不要領域とするかを決定することができる。そのため、設計変更を容易にすることができる。
(b)全ての行に両方の配線が設けられていれば、何れの行においても配線容量を揃えることができる。そのため、駆動パルスの伝播遅延の行毎の相違を考慮する必要がないので、設計を容易にすることができる。
(c)全ての行に両方の配線が設けられていれば、配線層上に形成される層間絶縁膜の平坦性を高めることができる。
Further, both the first wiring and the second wiring may be provided in any row included in the pixel portion. From the viewpoint of supplying the drive pulse, both the first and second wirings need to be provided in the row where the cutout region and the unnecessary region are mixed, but the first row is provided in the other rows. Both the second wiring and the second wiring need not be provided. However, if the said structure is employ | adopted, the following effects can be show | played from another viewpoint.
(A) If both wirings are provided in all rows, it is possible to determine whether to make a cut-out area or an unnecessary area simply by changing the contact position. Therefore, design changes can be facilitated.
(B) As long as both wirings are provided in all rows, the wiring capacitance can be made uniform in any row. Therefore, it is not necessary to consider the difference in the propagation delay of the drive pulse for each row, and the design can be facilitated.
(C) If both wirings are provided in all rows, the flatness of the interlayer insulating film formed on the wiring layer can be improved.

また、前記画素部では垂直方向に並んだ所定数の行おきに第1の配線同士が電気的に接続されていると共に、前記所定数と同数の行おきに第2の配線同士が電気的に接続されていることとしてもよい。これにより、所定数の2倍の種類の駆動パルスにより垂直転送を行うことができる。
また、上記構成の固体撮像素子を備えたカメラは、上記効果と同様の効果を奏することができる。
In the pixel portion, the first wirings are electrically connected every predetermined number of rows arranged in the vertical direction, and the second wirings are electrically connected every other number of rows equal to the predetermined number. It may be connected. As a result, vertical transfer can be performed with a predetermined number of types of drive pulses twice as many.
Moreover, the camera provided with the solid-state image sensor of the said structure can show | play the effect similar to the said effect.

また、上記構成の固体撮像素子の駆動方法は、前記第1および第2の配線に転送パルスを供給することにより、前記垂直転送部内に形成された電位井戸を垂直方向に転送させ、所定期間毎に、前記第2の配線に供給されている転送パルスに読み出しパルスを重畳させることにより、前記切出領域に含まれる画素の信号電荷を、前記垂直転送部内を転送されている電位井戸に読み出させ、前記所定期間は、前記垂直転送部内に形成された電位井戸が前記切出領域にある電位井戸の個数にひとつ足した個数分だけ転送されるのに要する期間と同等かそれよりも長く、前記垂直転送部内にある電位井戸の個数分だけ転送されるのに要する期間よりも短い。   In the solid-state imaging device driving method having the above-described configuration, by supplying a transfer pulse to the first and second wirings, the potential well formed in the vertical transfer unit is transferred in the vertical direction, and is supplied every predetermined period. In addition, by superimposing a read pulse on the transfer pulse supplied to the second wiring, the signal charge of the pixel included in the cut-out region is read to the potential well transferred in the vertical transfer portion. The predetermined period is equal to or longer than a period required for transferring the number of potential wells formed in the vertical transfer portion by one added to the number of potential wells in the cut-out region, It is shorter than the period required to transfer the number of potential wells in the vertical transfer section.

このように、所定期間を切出領域にある電位井戸の個数にひとつ足した個数分だけ転送されるのに要する期間と同等かそれよりも長くすることにより、スミアによるノイズ信号のみが入った電位井戸を設けることができ、ノイズ信号を差し引く演算に利用することができる。また、垂直転送部内にある電位井戸の個数分だけ転送されるのに要する期間よりも短くすることで、フレームレートが低下することを防止することができる。   In this way, by setting the predetermined period to be equal to or longer than the period required to transfer the number of potential wells added to the number of potential wells in the cut-out area, a potential containing only a noise signal due to smearing is obtained. A well can be provided and can be used for subtracting the noise signal. Further, it is possible to prevent the frame rate from being lowered by shortening the period of time required for transfer by the number of potential wells in the vertical transfer unit.

本発明の実施形態に係る固体撮像素子の全体構成を示す図である。1 is a diagram illustrating an overall configuration of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る固体撮像素子の詳細構成を示す図であり、図2(a)は、図1の(a)で示す行の一部を拡大した図であり、図2(b)は、図1の(b)で示す行の一部を拡大した図であり、図2(c)は、図1のE−E’線に沿った断面を示す図である。It is a figure which shows the detailed structure of the solid-state image sensor which concerns on embodiment of this invention, Fig.2 (a) is a figure which expanded a part of row | line | column shown by (a) of FIG. 1, FIG.2 (b) These are the figures which expanded a part of row | line | column shown by (b) of FIG. 1, FIG.2 (c) is a figure which shows the cross section along the EE 'line of FIG. 本発明の実施形態に係る切出領域および不要領域を示す図である。It is a figure which shows the cut-out area | region and unnecessary area | region which concern on embodiment of this invention. 全画素読出モードにおいて垂直転送部に供給される駆動パルスを示しており、図4(a)は、画素から垂直転送部に信号電荷を読み出す動作が含まれる1水平期間を示し、図4(b)は、そのような読み出し動作が含まれない1水平期間を示す。FIG. 4A shows a driving pulse supplied to the vertical transfer unit in the all-pixel readout mode, and FIG. 4A shows one horizontal period including an operation of reading signal charges from the pixel to the vertical transfer unit. ) Indicates one horizontal period in which such a read operation is not included. 切出モードにおいて垂直転送部に供給される駆動パルスを示しており、図5(a)は、画素から垂直転送部に信号電荷を読み出す動作が含まれる1水平期間を示し、図5(b)は、そのような読み出し動作が含まれない1水平期間を示す。FIG. 5A shows a driving pulse supplied to the vertical transfer unit in the cut-out mode, and FIG. 5A shows one horizontal period including an operation of reading the signal charge from the pixel to the vertical transfer unit, and FIG. Indicates one horizontal period in which such a read operation is not included. 従来技術の垂直転送部において時間の経過とともに信号電荷が転送されていく様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a signal charge is transferred with progress of time in the vertical transfer part of a prior art. 本実施形態の垂直転送部において時間の経過とともに信号電荷が転送されていく様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a signal charge is transferred with progress of time in the vertical transfer part of this embodiment. 従来技術の信号出力を説明するための図であり、図8(a)は、信号出力のタイミングを示し、図8(b),(c),(d),(e)は、それぞれ図8(a)の時刻t1,t2,t3,t4における信号電荷の転送状況を示す図である。It is a figure for demonstrating the signal output of a prior art, FIG. 8 (a) shows the timing of signal output, FIG.8 (b), (c), (d), (e) is each FIG. It is a figure which shows the transfer condition of the signal charge in the time t1, t2, t3, t4 of (a). 本実施形態の信号出力を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the signal output of this embodiment. 本発明の実施形態に係る固体撮像素子を用いたカメラの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the camera using the solid-state image sensor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態において切出領域に関する変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification regarding a cutting-out area | region in embodiment of this invention. 本発明の実施形態において配線に関する変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification regarding wiring in embodiment of this invention.

本発明を実施するための形態を、図面を参照して詳細に説明する。
<固体撮像素子の構成>
図1は、本発明の実施形態に係る固体撮像素子の全体構成を示す図である。図2は、本発明の実施形態に係る固体撮像素子の詳細構成を示す図であり、図2(a)は、図1の(a)で示す行の一部を拡大した図であり、図2(b)は、図1の(b)で示す行の一部を拡大した図であり、図2(c)は、図1のE−E’線に沿った断面を示す図である。
A mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<Configuration of solid-state image sensor>
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 2A is an enlarged view of a part of the row illustrated in FIG. 2 (b) is an enlarged view of a part of the row shown in FIG. 1 (b), and FIG. 2 (c) is a view showing a cross section taken along the line EE ′ of FIG.

固体撮像素子は、光電変換部101、垂直転送路102、ゲート電極103、第1配線104、第2配線105、コンタクト106、水平転送部107、出力部108を備える。
光電変換部101は、フォトダイオードで構成され、複数行および複数列に行列状に配置されている。光電変換部101のひとつが画素のひとつに相当し、複数行および複数列に配置された画素が画素部に相当する。
The solid-state imaging device includes a photoelectric conversion unit 101, a vertical transfer path 102, a gate electrode 103, a first wiring 104, a second wiring 105, a contact 106, a horizontal transfer unit 107, and an output unit 108.
The photoelectric conversion unit 101 includes photodiodes, and is arranged in a matrix in a plurality of rows and a plurality of columns. One of the photoelectric conversion units 101 corresponds to one of the pixels, and pixels arranged in a plurality of rows and a plurality of columns correspond to the pixel unit.

垂直転送路102は、半導体基板内に複数並設されている。ゲート電極103は、半導体基板上に垂直転送路102に沿って複数配置されている。垂直転送路102とゲート電極103とが垂直転送部に相当する。本実施形態では、ひとつの画素にひとつのゲート電極が設けられた1画素1電極の構成である。
第1配線104および第2配線105は、それぞれ電気的に絶縁され、各行に1本ずつ設けられている。本実施形態では、駆動パルスは、V1からV8までの8相駆動である。垂直方向に並んだ4行おきに第1配線104同士が電気的に接続され、垂直方向に並んだ4行おきに第2配線105同士が電気的に接続されている。以下に、nを1以上の整数としたときに各行の第1および第2配線に供給される駆動パルスの関係を示す。
A plurality of vertical transfer paths 102 are arranged in parallel in the semiconductor substrate. A plurality of gate electrodes 103 are arranged along the vertical transfer path 102 on the semiconductor substrate. The vertical transfer path 102 and the gate electrode 103 correspond to a vertical transfer unit. In this embodiment, one pixel has one electrode configuration in which one gate electrode is provided for one pixel.
The first wiring 104 and the second wiring 105 are electrically insulated, and one is provided in each row. In the present embodiment, the drive pulse is 8-phase drive from V1 to V8. The first wirings 104 are electrically connected every four rows arranged in the vertical direction, and the second wirings 105 are electrically connected every four rows arranged in the vertical direction. The relationship between the driving pulses supplied to the first and second wirings in each row when n is an integer of 1 or more is shown below.

4n行目の第1配線:駆動パルスV1
4n行目の第2配線:駆動パルスV2
4n+1行目の第1配線:駆動パルスV3
4n+1行目の第2配線:駆動パルスV4
4n+2行目の第1配線:駆動パルスV5
4n+2行目の第2配線:駆動パルスV6
4n+3行目の第1配線:駆動パルスV7
4n+3行目の第2配線:駆動パルスV8
また、画素部は切出領域301と不要領域302とから構成されている。静止画撮影などの全画素を読み出す場合(以下、「全画素読出モード」という)には、切出領域301および不要領域302の両方の画素から信号電荷が読み出され、オートフォーカス機能の実行中や動画撮影などの一部の画素を読み出す場合(以下、「切出モード」という)には、切出領域301の画素から信号電荷が読み出される。
4n-th row first wiring: drive pulse V1
4n row second wiring: drive pulse V2
4n + 1 first line: drive pulse V3
4n + 1 second line: drive pulse V4
4n + 2nd row first wiring: drive pulse V5
4n + 2nd row second wiring: drive pulse V6
4n + 3rd row first wiring: drive pulse V7
4n + 3rd row second wiring: drive pulse V8
The pixel portion is composed of a cutout area 301 and an unnecessary area 302. When reading out all the pixels for still image shooting or the like (hereinafter referred to as “all-pixel reading mode”), signal charges are read out from both the cutout region 301 and the unnecessary region 302, and the autofocus function is being executed. In the case of reading out some pixels for video shooting or moving image shooting (hereinafter referred to as “cutout mode”), signal charges are read out from the pixels in the cutout area 301.

上述したように、各行には第1配線104および第2配線の両方が設けられている。ゲート電極103は、第1配線104および第2配線105の何れかにコンタクト106を介して電気的に接続されているが、どちらと接続されるかは切出領域301と不要領域302とで異なる。具体的には、切出領域301ではゲート電極103は、第2配線105にコンタクトされ、不要領域302ではゲート電極103は、第1配線104にコンタクトされている。これにより、切出領域301では、垂直転送部が偶数番号の駆動パルスV2,V4,V6,V8で駆動され、不要領域302では、垂直転送部が奇数番号の駆動パルスV1,V3,V5,V7で駆動される。そのため、奇数番号の駆動パルスを転送パルスのみとし、偶数番号の駆動パルスを転送パルスに読み出しパルスを重畳したものとすれば、切出領域301に含まれる画素のみから信号電荷を垂直転送部に読み出し、読み出された信号電荷を垂直転送することができる。   As described above, both the first wiring 104 and the second wiring are provided in each row. The gate electrode 103 is electrically connected to one of the first wiring 104 and the second wiring 105 through the contact 106, and which is connected to the cutout region 301 and the unnecessary region 302 is different. . Specifically, the gate electrode 103 is in contact with the second wiring 105 in the cutout region 301, and the gate electrode 103 is in contact with the first wiring 104 in the unnecessary region 302. As a result, in the cutout region 301, the vertical transfer unit is driven by the even-numbered drive pulses V2, V4, V6, and V8, and in the unnecessary region 302, the vertical transfer unit is driven by the odd-numbered drive pulses V1, V3, V5, and V7. It is driven by. Therefore, if the odd-numbered drive pulse is only the transfer pulse, and the even-numbered drive pulse is superimposed on the transfer pulse, the signal charge is read to the vertical transfer unit only from the pixels included in the cutout region 301. The read signal charges can be transferred vertically.

水平転送部107は、垂直転送部から行単位で転送された信号電荷を水平方向に転送する。出力部108は、水平転送部107から転送された信号電荷を電圧信号に変換して、外部に出力する。
図3は、本発明の実施形態に係る切出領域および不要領域を示す図である。
切出領域301は、画素部に含まれる全ての行よりも少ない行数の隣接行を含み、且つ、画素部に含まれる全ての列よりも少ない列数の隣接列を含むように区画されている。不要領域302は、切出領域301以外の領域であり、領域302a,302b,302c,302dからなる。ここで、隣接行とは、垂直方向に連続して並ぶ行のことを言い、隣接列とは、水平方向に連続して並ぶ列のことを言う。
<固体撮像素子の駆動方法>
次に、固体撮像素子の駆動方法を説明する。
The horizontal transfer unit 107 transfers the signal charges transferred from the vertical transfer unit in units of rows in the horizontal direction. The output unit 108 converts the signal charge transferred from the horizontal transfer unit 107 into a voltage signal and outputs the voltage signal to the outside.
FIG. 3 is a diagram showing a cutout area and an unnecessary area according to the embodiment of the present invention.
The cutout region 301 is partitioned so as to include adjacent rows having a smaller number of rows than all the rows included in the pixel portion, and to include adjacent columns having a smaller number of columns than all the columns included in the pixel portion. Yes. The unnecessary area 302 is an area other than the cut-out area 301, and includes areas 302a, 302b, 302c, and 302d. Here, the adjacent row refers to a row continuously arranged in the vertical direction, and the adjacent column refers to a column continuously arranged in the horizontal direction.
<Driving method of solid-state imaging device>
Next, a method for driving the solid-state image sensor will be described.

図4は、全画素読出モードにおいて垂直転送部に供給される駆動パルスを示しており、図4(a)は、画素から垂直転送部に信号電荷を読み出す動作が含まれる1水平期間を示し、図4(b)は、そのような読み出し動作が含まれない1水平期間を示す。なお、図4(b)は、図4(a)のV転送(繰り返し)と表記されている期間に複数回繰り返される。   FIG. 4 shows drive pulses supplied to the vertical transfer unit in the all-pixel readout mode, and FIG. 4A shows one horizontal period including an operation of reading signal charges from the pixels to the vertical transfer unit. FIG. 4B shows one horizontal period in which such a read operation is not included. In addition, FIG.4 (b) is repeated in multiple times in the period described as V transfer (repetition) of Fig.4 (a).

駆動パルスは、VH(読み出し電圧:ハイレベル)、VM(蓄積電圧:ミドルレベル)、VL(バリア電圧:ローレベル)の3値の電圧を取り得る。駆動パルスは、転送パルスと読み出しパルスとに成分を分けて考えることができる。このとき、VMとVLとの繰り返しが転送パルスに相当し、VHが読み出しパルスに相当する。読み出しパルスは、所定期間毎に転送パルスに重畳される。ここでは、時刻T=t(N)と時刻T=t(N+1)とで読み出しパルスが重畳されている。   The driving pulse can take a ternary voltage of VH (reading voltage: high level), VM (accumulated voltage: middle level), and VL (barrier voltage: low level). The drive pulse can be considered by dividing components into a transfer pulse and a read pulse. At this time, repetition of VM and VL corresponds to a transfer pulse, and VH corresponds to a read pulse. The read pulse is superimposed on the transfer pulse every predetermined period. Here, the readout pulse is superimposed at time T = t (N) and time T = t (N + 1).

T=t(N)では、駆動パルスV1,V2の両方に読み出しパルスが重畳されているので、4n行目の全ての画素から信号電荷が垂直転送部に読み出される。垂直転送部に読み出された信号電荷は、V転送(繰り返し)の期間に水平転送部を介して外部に出力される。これにより、4n行目の画素の画素信号をフィールド読み出しすることができる。また、T=t(N+1)では、駆動パルスV3,V4の両方に読み出しパルスが重畳されている。そのため、4n+1行目の画素の画素信号をフィールド読み出しすることができる。その後、同様に、4n+2行目の画素の画素信号および4n+3行目の画素の画素信号がそれぞれフィールド読み出しされる。これにより、最終的に全画素の画素信号が外部に出力される。   At T = t (N), since the readout pulse is superimposed on both the drive pulses V1 and V2, signal charges are read out from all the pixels in the 4nth row to the vertical transfer unit. The signal charge read to the vertical transfer unit is output to the outside via the horizontal transfer unit during the V transfer (repetition) period. As a result, the pixel signal of the pixel on the 4nth row can be read out in the field. Further, at T = t (N + 1), the readout pulse is superimposed on both the drive pulses V3 and V4. Therefore, the pixel signal of the pixels on the 4n + 1th row can be read out in the field. Thereafter, similarly, the pixel signals of the pixels in the 4n + 2 row and the pixel signals of the pixels in the 4n + 3 row are respectively read out in the field. As a result, the pixel signals of all the pixels are finally output to the outside.

図5は、切出モードにおいて垂直転送部に供給される駆動パルスを示しており、図5(a)は、画素から垂直転送部に信号電荷を読み出す動作が含まれる1水平期間を示し、図5(b)は、そのような読み出し動作が含まれない1水平期間を示す。なお、図5(b)は、図5(a)のV転送(繰り返し)と表記されている期間に複数回繰り返される。
T=t(N)では、駆動パルスV2には読み出しパルスが重畳されているが、駆動パルスV1には読み出しパルスが重畳されていない。そのため、切出領域に含まれる画素のうちの4n行目の画素のみから信号電荷が垂直転送部に読み出される。垂直転送部に読み出された信号電荷は、V転送(繰り返し)の期間に水平転送部を介して外部に出力される。また、T=t(N+1)では、切出領域に含まれる画素のうち4n+1行目の画素のみから信号電荷が垂直転送部に読み出される。その後、同様に、切出領域に含まれる画素のうち、4n+2行目,4n+3行目の画素からそれぞれ信号電荷が垂直転送部に読み出される。これにより、不要領域に含まれる画素の信号電荷は外部に出力することなく、切出領域に含まれる画素の信号電荷のみを外部に出力することができる。
FIG. 5 shows drive pulses supplied to the vertical transfer unit in the cut-out mode, and FIG. 5A shows one horizontal period including an operation of reading signal charges from the pixels to the vertical transfer unit. 5 (b) shows one horizontal period in which such a read operation is not included. In addition, FIG.5 (b) is repeated in multiple times in the period described as V transfer (repetition) of Fig.5 (a).
At T = t (N), the read pulse is superimposed on the drive pulse V2, but the read pulse is not superimposed on the drive pulse V1. Therefore, signal charges are read out to the vertical transfer unit only from the pixels in the 4n-th row among the pixels included in the cut-out area. The signal charge read to the vertical transfer unit is output to the outside via the horizontal transfer unit during the V transfer (repetition) period. Further, at T = t (N + 1), signal charges are read out to the vertical transfer unit from only the pixels in the 4n + 1 row among the pixels included in the cut-out area. Thereafter, similarly, signal charges are respectively read out from the pixels in the 4n + 2 row and the 4n + 3 row among the pixels included in the cutout region to the vertical transfer unit. Accordingly, only the signal charges of the pixels included in the cut-out area can be output to the outside without outputting the signal charges of the pixels included in the unnecessary area to the outside.

なお、全画素読出モードおよび切出モードの何れも所定期間毎に読み出しパルスが重畳されているが、切出モードでは全画素読出モードに比べて読み出しパルスを重畳する間隔が短い(詳細については、図7を用いて説明する)。
<従来技術と本実施形態との対比>
次に、従来技術と本実施形態との対比を行う。まずは、図6(従来技術)と図7(本実施形態)とを用いて「スミア段差」の観点で対比し、次に、図8(従来技術)と図9(本実施形態)とを用いてフレームレートの観点で対比する。
In both the all-pixel readout mode and the cut-out mode, the readout pulse is superimposed every predetermined period. However, in the cut-out mode, the interval at which the readout pulse is superimposed is shorter than that in the all-pixel readout mode (for details, see This will be described with reference to FIG.
<Contrast between prior art and this embodiment>
Next, a comparison between the prior art and the present embodiment is performed. First, comparison is made in terms of “smear step” using FIG. 6 (prior art) and FIG. 7 (present embodiment), and then FIG. 8 (prior art) and FIG. 9 (present embodiment) are used. Contrast in terms of frame rate.

図6は、従来技術の垂直転送部において時間の経過とともに信号電荷が転送されていく様子を示す図である。P1からP12まではそれぞれ電位井戸を表している。また、「高輝度」と表示されている箇所がノイズ発生箇所である。
T=t1では、垂直転送部に読み出しパルスが供給される。従来技術では、切出モードであっても切出領域と不要領域との両方に読み出しパルスが供給される。そのため、P3からP10までの各電位井戸には切出領域の信号電荷が読み出されると共に、電位井戸P1,P2,P11,P12には不要領域の不要な信号電荷が読み出される。
FIG. 6 is a diagram illustrating how signal charges are transferred over time in a conventional vertical transfer unit. Each of P1 to P12 represents a potential well. Further, a place where “high brightness” is displayed is a place where noise occurs.
At T = t1, a read pulse is supplied to the vertical transfer unit. In the prior art, a read pulse is supplied to both the cutout area and the unnecessary area even in the cutout mode. Therefore, the signal charges in the cutout region are read out to the potential wells from P3 to P10, and unnecessary signal charges in the unnecessary regions are read out to the potential wells P1, P2, P11, and P12.

T=t1からT=t2まで、P1,P2の不要電荷を排出するため、垂直転送部が高速転送される。高速転送中にノイズ発生箇所を通過するP7,P8にはスミアによるノイズ電荷が混合されない(厳密に言えば、ノイズ電荷は混合されるが、通常転送中に混合される量に比べて少ない)。
T=t3からT=t6まで、P3からP10までの信号電荷を出力するため、垂直転送部が通常転送される。この間にノイズ発生箇所を通過する電位井戸にはスミアによるノイズ電荷が混合される。
From T = t1 to T = t2, unnecessary charges of P1 and P2 are discharged, so that the vertical transfer unit is transferred at high speed. Noise charges due to smear are not mixed in P7 and P8 that pass through the noise generation point during high-speed transfer (strictly speaking, noise charges are mixed, but less than the amount mixed during normal transfer).
Since the signal charges from P3 to P10 are output from T = t3 to T = t6, the vertical transfer unit is normally transferred. During this time, noise charge due to smear is mixed in the potential well that passes through the noise generation point.

T=t6からT=t7まで、P11,P12の不要電荷を排出するため、垂直転送部が高速転送される。T=t7に、T=t1で読み出された信号電荷が全て外部出力される。
T=t8では、垂直転送部に再び読み出しパルスが供給される。以降は、上述した動作を繰り返す。この例では、P3からP10までの各電位井戸に読み出された信号電荷のうち、P4からP8までの電位井戸にはノイズ電荷が混合されず、P3,P9,P10の電位井戸にはノイズ電荷が混合される。このように、従来技術では、垂直転送部において通常転送と高速転送とを切り替えるので、ノイズ電荷が混合される信号電荷とノイズ電荷が混合されない信号電荷とが混在し、「スミア段差」が生じてしまう。
From T = t6 to T = t7, the vertical charges are transferred at high speed in order to discharge unnecessary charges P11 and P12. At T = t7, all signal charges read out at T = t1 are output to the outside.
At T = t8, the read pulse is supplied again to the vertical transfer unit. Thereafter, the above-described operation is repeated. In this example, of the signal charges read out to the potential wells from P3 to P10, noise charges are not mixed in the potential wells from P4 to P8, and noise charges are added to the potential wells of P3, P9, and P10. Are mixed. As described above, in the conventional technique, the normal transfer and the high-speed transfer are switched in the vertical transfer unit, so that the signal charge mixed with the noise charge and the signal charge not mixed with the noise charge are mixed, resulting in a “smear step”. End up.

図7は、本実施形態の垂直転送部において時間の経過とともに信号電荷が転送されていく様子を示す図である。
T=t1では、垂直転送部に読み出しパルスが供給される。本実施形態では、切出モードでは切出領域のみに読み出しパルスが供給される。そのため、P3からP10までの各電位井戸には切出領域の信号電荷が読み出され、不要領域の不要な信号電荷は読み出されない。
FIG. 7 is a diagram showing how signal charges are transferred over time in the vertical transfer unit of the present embodiment.
At T = t1, a read pulse is supplied to the vertical transfer unit. In the present embodiment, in the cut-out mode, the read pulse is supplied only to the cut-out area. Therefore, the signal charges in the cutout region are read out to the potential wells from P3 to P10, and unnecessary signal charges in the unnecessary region are not read out.

T=t1からT=t5まで、垂直転送部が通常転送される。この間にノイズ発生箇所を通過する電位井戸にはスミアによるノイズ電荷が混合される。
T=t6では、垂直転送部に読み出しパルスが供給される。これにより、P3からP10までの各電位井戸には切出領域の信号電荷が読み出される。このとき、P3からP6までの各電位井戸には既にノイズ電荷が入っているので、信号電荷とノイズ電荷とが混合される。このように、本実施形態では、垂直転送部において通常転送と高速転送とを切り替えないので、何れの電位井戸にも一定量のノイズ電荷が混合されることとなり、「スミア段差」が生じない。
The vertical transfer unit is normally transferred from T = t1 to T = t5. During this time, noise charge due to smear is mixed in the potential well that passes through the noise generation point.
At T = t6, a read pulse is supplied to the vertical transfer unit. As a result, the signal charge in the cut-out region is read out to each potential well from P3 to P10. At this time, since the noise charges are already contained in the potential wells from P3 to P6, the signal charges and the noise charges are mixed. As described above, in this embodiment, normal transfer and high-speed transfer are not switched in the vertical transfer unit, so that a certain amount of noise charge is mixed in any potential well, and a “smear step” does not occur.

なお、本実施形態では、Nフィールドの読み出し(T=t1)とN+1フィールドの読み出し(T=t6)との間隔は、垂直転送部内に形成された電位井戸が切出領域にある電位井戸の個数(8個)にひとつ足した個数分だけ転送されるのに要する期間と同等である。そのため、P10(N)とP3(N+1)との間に、ノイズ電荷のみが入った電位井戸が存在する。これにより、外部の処理回路ではスミアによるノイズ電荷を検出することができ、信号電荷からノイズ電荷を差し引く処理を実行することができる。なお、この例では、ノイズ電荷のみが入った電位井戸の個数を1個としているが、それを複数個としてこれらの平均をとることとしてもよい。これにより、ノイズ電荷の検出精度を高めることができる。ただし、フィールド間の電位井戸の個数を多くしすぎると、それに応じてフレームレートが低下するので、垂直転送部にある電位井戸の個数(この例では12個)よりも少ないほうが望ましい。   In this embodiment, the interval between the N field read (T = t1) and the N + 1 field read (T = t6) is equal to the number of potential wells formed in the vertical transfer portion in the cut-out region. This is equivalent to the period required to transfer the number equal to (8) plus one. Therefore, there is a potential well containing only noise charges between P10 (N) and P3 (N + 1). As a result, the external processing circuit can detect the noise charge due to smear, and the process of subtracting the noise charge from the signal charge can be executed. In this example, the number of potential wells containing only noise charges is one, but a plurality of potential wells may be averaged. Thereby, the detection accuracy of noise charge can be improved. However, if the number of potential wells between the fields is excessively increased, the frame rate is lowered accordingly. Therefore, it is desirable that the number is smaller than the number of potential wells in the vertical transfer portion (12 in this example).

図8は、従来技術の信号出力を説明するための図であり、図8(a)は、信号出力のタイミングを示し、図8(b),(c),(d),(e)は、それぞれ図8(a)の時刻t1,t2,t3,t4における信号電荷の転送状況を示す図である。図中、信号電荷が読み出されていない電位井戸を「空パケット」と表記している。これに対し、図9は、本実施形態の信号出力を説明するための図である。   FIG. 8 is a diagram for explaining the signal output of the prior art. FIG. 8 (a) shows the timing of signal output, and FIGS. 8 (b), (c), (d), (e) FIGS. 9A and 9B are diagrams showing signal charge transfer states at times t1, t2, t3, and t4 in FIG. 8A, respectively. In the figure, a potential well from which signal charges are not read is denoted as “empty packet”. On the other hand, FIG. 9 is a diagram for explaining the signal output of the present embodiment.

従来技術では、不要領域から読み出された信号電荷を排出するのに、高速転送といえどもある程度の時間を要する。本実施形態では、不要領域からは信号電荷を読み出さないので、不要領域の信号電荷を排出するための時間を設ける必要がなく、その結果、フレームレートを高めることができる。
<カメラの構成>
図10は、本発明の実施形態に係る固体撮像素子を用いたカメラの構成を示す図である。
In the prior art, a certain amount of time is required to discharge the signal charge read from the unnecessary area, even for high-speed transfer. In the present embodiment, since the signal charge is not read from the unnecessary area, it is not necessary to provide time for discharging the signal charge in the unnecessary area, and as a result, the frame rate can be increased.
<Camera configuration>
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a camera using the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention.

カメラ401は、光学系402、メカニカルシャッタ403、固体撮像素子404、信号処理部405、モニタ406、メモリ407、ユーザ操作部408、制御部409、っ駆動パルス生成部410を備える。
固体撮像素子404には、光学系402により集光された光がメカニカルシャッタ403を通じて入射される。これにより生じた信号電荷は信号処理部405に送られ、各種信号処理が施される。そのうちのひとつに、信号電荷からスミアによるノイズ電荷を差し引く演算処理が行われる。モニタ406は、信号処理部405から受けた映像信号に基づき映像を表示する。また、メモリ407は、信号処理部405から受けた映像信号を保存する。ユーザ操作部408は、例えば、シャッタボタン等である。制御部409は、ユーザ操作部408の操作に応じた指示を駆動パルス生成部410に出力する。例えば、シャッタボタンが半押し状態であれば、オートフォーカス機能を実行する指示を駆動パルス生成部410に出力する。駆動パルス生成部410は、動画モード、静止画モード、オートフォーカス機能など、その都度必要な駆動パルスを生成する。
The camera 401 includes an optical system 402, a mechanical shutter 403, a solid-state image sensor 404, a signal processing unit 405, a monitor 406, a memory 407, a user operation unit 408, a control unit 409, and a drive pulse generation unit 410.
Light collected by the optical system 402 is incident on the solid-state image sensor 404 through the mechanical shutter 403. The signal charges generated thereby are sent to the signal processing unit 405 and subjected to various signal processing. One of them is a calculation process for subtracting the noise charge due to smear from the signal charge. The monitor 406 displays a video based on the video signal received from the signal processing unit 405. The memory 407 stores the video signal received from the signal processing unit 405. The user operation unit 408 is, for example, a shutter button. The control unit 409 outputs an instruction according to the operation of the user operation unit 408 to the drive pulse generation unit 410. For example, if the shutter button is half-pressed, an instruction to execute the autofocus function is output to the drive pulse generator 410. The drive pulse generation unit 410 generates necessary drive pulses each time, such as a moving image mode, a still image mode, and an autofocus function.

この構成により、フレームレートを高めつつ、スミア段差の発生を防止することができる。
なお、本発明は上記実施形態に限られず、例えば、以下のような変形例が考えられる。
(1)実施形態では、切出領域は画素部の略中央に位置しているが、オートフォーカス機能や動画撮影などに必要な領域であれば、これに限られない。また、切出領域を1箇所だけでなく、複数個所に設けることとしてもよい。また、例えば、図11のように区画することとしてもよい。
(2)実施形態では、全ての行に第1配線および第2配線が設けられているが、本発明は、これに限らない。駆動パルスを供給するという観点では、不要領域302しか存在しない行や、切出領域301しか存在しない行については、第1配線および第2配線の一方だけを設ければよい(例えば、図12参照)。ただし、全ての行に第1配線および第2配線の両方を設けると、別の観点から以下のような効果を奏することができる。
(a)全ての行に両方の配線が設けられていれば、コンタクトの位置を変更するだけで切出領域とするか不要領域とするかを決定することができる。そのため、設計変更を容易にすることができる。
(b)全ての行に両方の配線が設けられていれば、何れの行においても配線容量を揃えることができる。そのため、駆動パルスの伝播遅延の行毎の相違を考慮する必要がないので、設計を容易にすることができる。
(c)全ての行に両方の配線が設けられていれば、配線層上に形成される層間絶縁膜の平坦性を高めることができる。
With this configuration, it is possible to prevent the occurrence of a smear step while increasing the frame rate.
In addition, this invention is not restricted to the said embodiment, For example, the following modifications can be considered.
(1) In the embodiment, the cut-out area is located at substantially the center of the pixel portion, but the cut-out area is not limited to this as long as it is an area necessary for an autofocus function or moving image shooting. Moreover, it is good also as providing cut-out area | region not only in one place but in multiple places. For example, it is good also as partitioning like FIG.
(2) In the embodiment, the first wiring and the second wiring are provided in all rows, but the present invention is not limited to this. From the viewpoint of supplying the drive pulse, only one of the first wiring and the second wiring may be provided for a row in which only the unnecessary region 302 exists or a row in which only the cutout region 301 exists (see, for example, FIG. 12). ). However, if both the first wiring and the second wiring are provided in all rows, the following effects can be obtained from another viewpoint.
(A) If both wirings are provided in all rows, it is possible to determine whether to make a cut-out area or an unnecessary area simply by changing the contact position. Therefore, design changes can be facilitated.
(B) As long as both wirings are provided in all rows, the wiring capacitance can be made uniform in any row. Therefore, it is not necessary to consider the difference in the propagation delay of the drive pulse for each row, and the design can be facilitated.
(C) If both wirings are provided in all rows, the flatness of the interlayer insulating film formed on the wiring layer can be improved.

従って、全ての行に第1配線および第2配線の両方を設けるのが好ましい。
(3)実施形態では、1画素1電極タイプであるが、1画素2電極タイプでも適用可能である。
(4)実施形態では8相駆動で説明しているが、これに限らない。少なくとも4相あればよい。
(5)実施形態では、1フレームの画素信号を複数のフィールドに分けて読み出しているが、本発明は、これに限らず、1フレームの画素信号を1回で読み出すこととしてもよい。
Therefore, it is preferable to provide both the first wiring and the second wiring in all rows.
(3) In the embodiment, the 1-pixel 1-electrode type is applicable, but the 1-pixel 2-electrode type is also applicable.
(4) Although the embodiment describes the eight-phase drive, the present invention is not limited to this. There should be at least four phases.
(5) In the embodiment, the pixel signal of one frame is read out in a plurality of fields, but the present invention is not limited to this, and the pixel signal of one frame may be read out once.

本発明は、デジタルカメラ等に利用可能である。   The present invention can be used for a digital camera or the like.

101 光電変換部
102 垂直転送路
103 ゲート電極
104 第1配線
105 第2配線
106 コンタクト
107 水平転送部
108 出力部
301 切出領域
302 不要領域
401 カメラ
402 光学系
403 メカニカルシャッタ
404 固体撮像素子
405 信号処理部
406 モニタ
407 メモリ
408 ユーザ操作部
409 制御部
410 駆動パルス生成部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Photoelectric conversion part 102 Vertical transfer path 103 Gate electrode 104 1st wiring 105 2nd wiring 106 Contact 107 Horizontal transfer part 108 Output part 301 Cutout area 302 Unnecessary area 401 Camera 402 Optical system 403 Mechanical shutter 404 Solid-state image sensor 405 Signal processing Unit 406 Monitor 407 Memory 408 User operation unit 409 Control unit 410 Drive pulse generation unit

Claims (5)

光電変換部を有する画素が複数行および複数列に配置された画素部と、画素毎に当該画素から信号電荷を読み出して垂直方向に転送するためのゲート電極を有する複数の垂直転送部と、前記複数の垂直転送部から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部とを備えた固体撮像素子であって、
前記画素部は、前記複数行よりも少ない行数の隣接行を含み且つ前記複数列と同数またはそれよりも少ない列数の隣接列を含む切出領域と、それ以外の不要領域とに区画され、
前記画素部では、行毎に、不要領域のゲート電極に給電を行う第1の配線および切出領域のゲート電極に給電を行う第2の配線の両方または一方が設けられ、
前記画素部の不要領域では、画素毎に設けられたゲート電極が、行毎に設けられた第1の配線に行単位で共通に接続され、
前記画素部の切出領域では、画素毎に設けられたゲート電極が、行毎に設けられた第2の配線に行単位で共通に接続されていることを特徴とする固体撮像素子。
A plurality of vertical transfer units each including a pixel unit in which pixels having photoelectric conversion units are arranged in a plurality of rows and a plurality of columns, and a gate electrode for reading out signal charges from the pixels and transferring them in the vertical direction for each pixel; A solid-state imaging device comprising a horizontal transfer unit that horizontally transfers signal charges transferred from a plurality of vertical transfer units,
The pixel portion is partitioned into a cutout region including adjacent rows having a smaller number of rows than the plurality of rows and including adjacent columns having the same number as the plurality of columns or less than the number of columns, and other unnecessary regions. ,
In the pixel portion, for each row, both or one of a first wiring for supplying power to the gate electrode in the unnecessary region and a second wiring for supplying power to the gate electrode in the cut-out region are provided.
In the unnecessary region of the pixel portion, the gate electrode provided for each pixel is connected in common to the first wiring provided for each row in units of rows,
In the cut-out region of the pixel portion, a solid-state imaging device, wherein a gate electrode provided for each pixel is connected in common to a second wiring provided for each row in units of rows.
前記画素部に含まれる何れの行にも第1および第2の配線の両方が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。   2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein both the first wiring and the second wiring are provided in any row included in the pixel portion. 前記画素部では垂直方向に並んだ所定数の行おきに第1の配線同士が電気的に接続されていると共に、前記所定数と同数の行おきに第2の配線同士が電気的に接続されていることを特徴とする請求項2に記載の固体撮像素子。   In the pixel portion, the first wirings are electrically connected every predetermined number of rows arranged in the vertical direction, and the second wirings are electrically connected every other number of rows equal to the predetermined number. The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the solid-state imaging device is provided. 請求項1に記載の固体撮像素子を備えたカメラ。   A camera comprising the solid-state imaging device according to claim 1. 請求項1に記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記第1および第2の配線に転送パルスを供給することにより、前記垂直転送部内に形成された電位井戸を垂直方向に転送させ、
所定期間毎に、前記第2の配線に供給されている転送パルスに読み出しパルスを重畳させることにより、前記切出領域に含まれる画素の信号電荷を、前記垂直転送部内を転送されている電位井戸に読み出させ、
前記所定期間は、前記垂直転送部内に形成された電位井戸が前記切出領域にある電位井戸の個数にひとつ足した個数分だけ転送されるのに要する期間と同等かそれよりも長く、前記垂直転送部内にある電位井戸の個数分だけ転送されるのに要する期間よりも短いことを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
A method for driving a solid-state imaging device according to claim 1,
By supplying a transfer pulse to the first and second wirings, the potential well formed in the vertical transfer unit is transferred in the vertical direction,
A potential well in which signal charges of pixels included in the cutout region are transferred in the vertical transfer unit by superimposing a read pulse on a transfer pulse supplied to the second wiring every predetermined period. To read
The predetermined period is equal to or longer than the period required for transferring the number of potential wells formed in the vertical transfer unit by the number of potential wells in the cut-out region by one. A method for driving a solid-state imaging device, characterized in that it is shorter than a period required to transfer the number of potential wells in the transfer unit.
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