JPH06197282A - Solid-state imaging device - Google Patents
Solid-state imaging deviceInfo
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- JPH06197282A JPH06197282A JP5161983A JP16198393A JPH06197282A JP H06197282 A JPH06197282 A JP H06197282A JP 5161983 A JP5161983 A JP 5161983A JP 16198393 A JP16198393 A JP 16198393A JP H06197282 A JPH06197282 A JP H06197282A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高速電子シャッターモード時でもスミア特性
がよく、高温時や低転送レート時にS/Nが劣化しない
とともに、高速連続撮像ができる固体撮像装置を提供す
る。
【構成】 N型シリコン基板1の上側に設けられたP-
ウエル2に所定の間隔を開けて光電変換素子である複数
のフォトダイオード3を設ける。1列のフォトダイオー
ド3の両側のP-ウエル2に垂直転送部4a,4bを設け
る。隣接する垂直転送部4a,4bとを分離するP+画素
分離領域を設ける。上記N型シリコン基板1上に絶縁膜
6を設けて、この絶縁膜6上に垂直転送部4a,4bを
夫々覆うゲート電極7を設ける。このゲート電極7を覆
う遮光メタル8,9を設けて、フォトダイオード3の上
方に色フィルター10を配置する。そして、この色フィ
ルター10の上方にマイクロレンズ11を配置する。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To provide a solid-state imaging device which has a good smear characteristic even in the high-speed electronic shutter mode, does not deteriorate S / N at high temperature and low transfer rate, and can perform high-speed continuous imaging. [Configuration] P − provided on the upper side of the N-type silicon substrate 1
A plurality of photodiodes 3, which are photoelectric conversion elements, are provided in the well 2 at predetermined intervals. Vertical transfer portions 4a and 4b are provided in the P - wells 2 on both sides of the photodiode 3 in one row. A P + pixel separation region for separating adjacent vertical transfer units 4a and 4b is provided. An insulating film 6 is provided on the N-type silicon substrate 1, and a gate electrode 7 that covers the vertical transfer portions 4a and 4b is provided on the insulating film 6. Light shielding metals 8 and 9 for covering the gate electrode 7 are provided, and a color filter 10 is arranged above the photodiode 3. Then, the microlens 11 is arranged above the color filter 10.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、ビデオカメラ等に用
いられる固体撮像装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device used in a video camera or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の固体撮像装置は、大きく分類し
て、MOS(メタル・オキサイド・セミコンダクタ)型
とCCD(チャージ・カップルド・デバイス)型の2種
類がある。MOS型は固定パターンノイズが多いため、
CCD型が主流である。このCCD型の固体撮像装置
は、小型化が容易なため、インターライン方式が多く用
いられている。2. Description of the Related Art Conventional solid-state image pickup devices are roughly classified into two types: a MOS (metal oxide semiconductor) type and a CCD (charge coupled device) type. Since the MOS type has a lot of fixed pattern noise,
The CCD type is the mainstream. Since this CCD type solid-state image pickup device can be easily miniaturized, an interline method is often used.
【0003】図14はインターライン方式のCCD型固
体撮像装置の断面構造を示している。このインターライ
ン方式のCCD型固体撮像装置は、N型シリコン基板1
01の上側に設けられたP-ウエル102と、このP-ウ
エル102に、互いに所定の間隔を開けて設けられた光
電変換部であるフォトダイオード103,103,…と、
隣接するフォトダイオード103,103の間のP-ウエ
ル102に設けられた垂直転送部104と、この垂直転
送部104とフォトダイオード103とを分離するよう
に設けられたP+画素分離領域105とを備え、上記N
型シリコン基板101上に設けられた絶縁膜106と、
上記垂直転送部104を覆うゲート電極107と、この
ゲート電極107を覆う断面コの字形状の遮光メタル1
08と、上記遮光メタル108上に設けられた遮光メタ
ル109と、上記絶縁膜106と遮光メタル108,1
09とを覆う透明樹脂110と、上記透明樹脂110中
のフォトダイオード103の上方に配置された色フィル
ター111と、上記透明樹脂110上に色フィルター1
11に対応するように配置されたマイクロレンズ112
とを備えている。なお、上記ゲート電極107には、垂
直転送パルスφVを入力する。また、上記フォトダイオ
ード103で発生する過剰な電荷を引き抜くため、上記
N型シリコン基板101に正電位VOFDを印加する縦型
のオーバーフロードレインを設けて、ブルーミングを防
止している。FIG. 14 shows a cross-sectional structure of an interline CCD type solid-state image pickup device. This interline CCD solid-state image pickup device has an N-type silicon substrate 1
The well 102, the P - - P provided on the upper side of the 01 wells 102, photodiode 103, 103 is a photoelectric conversion section provided at a predetermined distance from each other, ... and,
A vertical transfer portion 104 provided in the P − well 102 between the adjacent photodiodes 103 and 103 and a P + pixel isolation region 105 provided so as to separate the vertical transfer portion 104 and the photodiode 103 are provided. Prepare, above N
An insulating film 106 provided on the silicon substrate 101,
A gate electrode 107 that covers the vertical transfer portion 104, and a light-shielding metal 1 having a U-shaped cross section that covers the gate electrode 107.
08, a light shielding metal 109 provided on the light shielding metal 108, the insulating film 106, and the light shielding metal 108, 1.
09, a color filter 111 disposed above the photodiode 103 in the transparent resin 110, and a color filter 1 on the transparent resin 110.
Micro lens 112 arranged so as to correspond to 11
It has and. A vertical transfer pulse φV is input to the gate electrode 107. Further, in order to extract excessive charges generated in the photodiode 103, a vertical overflow drain for applying a positive potential V OFD is provided on the N-type silicon substrate 101 to prevent blooming.
【0004】上記インターライン方式のCCD型固体撮
像装置では、光電変換を行う1列のフォトダイオード1
03に対応して1列の垂直転送部104を有する構成に
なっている。そして、入射光がマイクロレンズ112と
色フィルター111を通ってフォトダイオード103に
結像すると、入射光の強度に応じてフォトダイオード1
03に電荷が誘起されて、蓄積される。In the interline CCD solid-state image pickup device, one row of photodiodes 1 for photoelectric conversion is used.
The vertical transfer unit 104 in one column is provided in correspondence with No. 03. Then, when the incident light forms an image on the photodiode 103 through the microlens 112 and the color filter 111, the photodiode 1 changes according to the intensity of the incident light.
An electric charge is induced in 03 and accumulated.
【0005】そして、図15(a)〜(c)の模式図に示すよ
うに、通常のTV信号に対応したフォーマットのとき、
図15(a)に示すように、碁盤の目状に配列されたフォ
トダイオード103に蓄積された電荷(黒丸で示す)を
1/60秒に1回、フォトダイオード103と平行に設
けられた垂直転送部104に転送する。この垂直転送部
104の電荷は1/fH周期(fH:水平同期周波数)
で、逐次、水平転送部122に転送する。実際は、TV
信号がインターレース走査方式になっているため、フォ
トダイオード103の奇数行の電荷と偶数行の電荷を合
わせた後(2ライン同時読み出し後)、図15(b)に示す
ように、水平転送部122に転送する。そして、図15
(c)に示すように、水平転送部122に転送された電荷
は、1H(1/fH)周期で出力部(図示せず)へ転送
する。このとき、1画素の電荷の読み出しは1/606
fH周期で行う。なお、上記インターライン方式のCC
D型固体撮像装置では、各画素の信号蓄積期間を1フィ
ールド期間(1/60秒)にするフィールド蓄積を行って
いるが、他に1フレーム期間(1/30秒)にするフレー
ム蓄積がある。Then, as shown in the schematic diagrams of FIGS. 15 (a) to 15 (c), when the format is compatible with a normal TV signal,
As shown in FIG. 15 (a), the electric charges (indicated by black circles) accumulated in the photodiodes 103 arranged in a grid pattern are provided once every 1/60 seconds and are vertically provided in parallel with the photodiodes 103. Transfer to the transfer unit 104. The charge of the vertical transfer unit 104 is 1 / f H cycle (f H : horizontal synchronization frequency)
Then, the data is sequentially transferred to the horizontal transfer unit 122. Actually, TV
Since the signal is of the interlaced scanning system, after the charges of the odd-numbered rows and the charges of the even-numbered rows of the photodiode 103 are combined (after simultaneous reading of two lines), the horizontal transfer unit 122 is set as shown in FIG. Transfer to. And in FIG.
As shown in (c), the charges transferred to the horizontal transfer unit 122 are transferred to the output unit (not shown) in a cycle of 1H (1 / f H ). At this time, the reading of the electric charge of one pixel is 1/606
It is performed in the f H cycle. The interline CC
In the D-type solid-state image pickup device, the signal storage period of each pixel is set to 1 field period (1/60 second), but other frame storage is set to 1 frame period (1/30 second). .
【0006】このときの転送駆動パルスの構成につい
て、以下に説明する。The structure of the transfer drive pulse at this time will be described below.
【0007】図16は上記インターライン方式のCCD
型固体撮像装置の(n,1)画素の近傍の拡大平面図を示し
ており、1列のフォトダイオード103に対応する垂直
転送部104の一端側には、水平転送部127を設けて
いる。そして、上記垂直転送部104と水平転送部12
7との間にはトランスファゲート信号TG1が入力され
る電極128を形成している。上記フォトダイオード1
03の行間の領域に水平転送部127と平行に延びる四
つの電極が形成され、この四つの電極に水平転送部12
7側から順に垂直駆動パルスφV2,φV1,φV4,φV3
が印加される。また、上記垂直転送部104の延長線上
の水平転送部127には、水平駆動パルスH1が入力さ
れる電極を形成し、この電極の右隣に水平駆動パルスH
1が入力されるもう一つの電極を形成している。さら
に、その電極の右隣に順に水平駆動パルスH2が入力さ
れる二つの電極を形成している。つまり、上記水平駆動
パルスH1が入力される二つの電極と水平駆動パルスH2
が入力される二つの電極とを水平転送部127上に交互
に配列している。そして、上記垂直駆動パルスφV2,φ
V1,φV4,φV3により垂直転送部104の電荷を水平
転送部127に垂直転送して、水平転送部127に転送
された電荷を水平駆動パルスH1,H2により水平転送し
て、出力部(図示せず)に出力している。FIG. 16 shows the interline CCD.
7 is an enlarged plan view of the vicinity of the (n, 1) pixel of the solid-state image pickup device, in which a horizontal transfer unit 127 is provided on one end side of the vertical transfer unit 104 corresponding to the photodiodes 103 in one column. Then, the vertical transfer unit 104 and the horizontal transfer unit 12
An electrode 128 to which the transfer gate signal TG 1 is input is formed between the electrode 128 and the electrode 7. Photodiode 1 above
Four electrodes extending in parallel with the horizontal transfer unit 127 are formed in the region between the rows 03, and the horizontal transfer unit 12 is formed on these four electrodes.
Vertical drive pulses φV 2 , φV 1 , φV 4 , φV 3 in order from the 7 side
Is applied. In addition, an electrode to which the horizontal drive pulse H 1 is input is formed in the horizontal transfer unit 127 on the extension of the vertical transfer unit 104, and the horizontal drive pulse H is provided to the right of this electrode.
It forms another electrode to which 1 is input. Further, two electrodes to which the horizontal drive pulse H 2 is sequentially input are formed on the right side of the electrodes. That is, the two electrodes to which the horizontal drive pulse H 1 is input and the horizontal drive pulse H 2
And two electrodes to which is input are alternately arranged on the horizontal transfer unit 127. Then, the vertical drive pulses φV 2 , φ
The charges of the vertical transfer unit 104 are vertically transferred to the horizontal transfer unit 127 by V 1 , φV 4 , and φV 3, and the charges transferred to the horizontal transfer unit 127 are horizontally transferred by the horizontal drive pulses H 1 and H 2 . It is output to an output unit (not shown).
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記インタ
ーライン方式のCCD型固体撮像装置では、高速電子シ
ャッターモード時に上記フォトダイオード103の信号
電荷が小さくなり、スミア電荷の割合が大きくなって、
スミアが増加する。また、高温度時にフォトダイオード
103の暗電流が増加したり、低転送レート時に上記垂
直転送部104の電荷蓄積時間が長くなって、暗電流が
増加したりして、S/N(信号対雑音比)が悪化する。
また、上記垂直転送部104に一つの画像しか記憶する
ことができず、高速連続の撮像ができないという問題が
ある。さらに、フレーム蓄積でインターレース走査方式
の場合、上記フォトダイオード103の奇数行と偶数行
の電荷の情報を加算するため、高速で移動する物体を撮
像すると解像度が劣化するという問題がある。In the interline CCD solid-state image pickup device, the signal charge of the photodiode 103 becomes small and the smear charge ratio becomes large in the high-speed electronic shutter mode.
Smear increases. Further, the dark current of the photodiode 103 increases at a high temperature, and the charge accumulation time of the vertical transfer unit 104 becomes long at a low transfer rate to increase the dark current, resulting in S / N (signal to noise). Ratio) deteriorates.
Further, there is a problem that only one image can be stored in the vertical transfer unit 104, and high-speed continuous image pickup cannot be performed. Furthermore, in the case of the interlaced scanning method with frame accumulation, since the information on the charges of the odd-numbered rows and the even-numbered rows of the photodiodes 103 is added, there is a problem that the resolution deteriorates when an object moving at high speed is imaged.
【0009】そこで、この発明の目的は、高速電子シャ
ッターモード時でもスミア特性がよく、高温時や低転送
レート時にS/Nが劣化しないとともに、高速連続撮像
ができる固体撮像装置を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a solid-state image pickup device which has a good smear characteristic even in the high-speed electronic shutter mode, does not deteriorate the S / N at a high temperature and a low transfer rate, and can perform high-speed continuous image pickup. is there.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の固体撮像装置は、1列の光電変換素子に
対応した複数列の垂直転送部を有することを特徴として
いる。In order to achieve the above object, a solid-state image pickup device according to a first aspect of the present invention is characterized by having a plurality of columns of vertical transfer sections corresponding to one column of photoelectric conversion elements.
【0011】また、請求項2の固体撮像装置は、請求項
1に記載の固体撮像装置において、第1の垂直転送部の
電荷情報と第2の垂直転送部の電荷情報とを演算する手
段を有することを特徴としている。A solid-state image pickup device according to a second aspect is the solid-state image pickup device according to the first aspect, further comprising means for calculating charge information of the first vertical transfer section and charge information of the second vertical transfer section. It is characterized by having.
【0012】また、請求項3の固体撮像装置は、請求項
1に記載の固体撮像装置において、オプティカルブラッ
ク部に設けられた垂直転送部の出力をマルチ出力とし、
上記出力の一系統のみを選択し、水平転送部に転送する
ことを特徴としている。A solid-state image pickup device according to a third aspect is the solid-state image pickup device according to the first aspect, wherein the output of the vertical transfer portion provided in the optical black portion is multi-output.
It is characterized in that only one system of the output is selected and transferred to the horizontal transfer unit.
【0013】また、請求項4の固体撮像装置は、請求項
1乃至3のいずれか一つに記載の固体撮像装置におい
て、水平方向の画素数とダミービット数とを合わせた数
の整数倍の電荷転送領域を有する水平転送部を備えたこ
とを特徴とする固体撮像装置。A solid-state image pickup device according to a fourth aspect is the solid-state image pickup device according to any one of the first to third aspects, wherein the solid-state image pickup device is an integer multiple of the number of pixels in the horizontal direction and the number of dummy bits. A solid-state imaging device comprising a horizontal transfer section having a charge transfer region.
【0014】また、請求項5の固体撮像装置は、請求項
1乃至4のいずれか一つに記載の固体撮像装置におい
て、上記1列の光電変換素子の電荷を上記複数列の垂直
転送部に夫々異なるタイミングで転送する転送制御部を
備えたことを特徴としている。A solid-state image pickup device according to a fifth aspect is the solid-state image pickup device according to any one of the first to fourth aspects, in which the charges of the photoelectric conversion elements in one column are transferred to the vertical transfer units in the plurality of columns. It is characterized in that a transfer control unit for transferring at different timings is provided.
【0015】また、請求項6の固体撮像装置は、請求項
5に記載の固体撮像装置において、上記1列の光電変換
素子に対応した上記複数列の垂直転送部の電荷を上記水
平転送部へ転送するマルチプレクサを備えたことを特徴
としている。According to a sixth aspect of the present invention, in the solid-state image pickup device according to the fifth aspect, the charges of the vertical transfer sections of the plurality of columns corresponding to the photoelectric conversion elements of the one column are transferred to the horizontal transfer section. It is characterized by having a multiplexer for transferring.
【0016】また、請求項7の固体撮像装置は、請求項
6に記載の固体撮像装置において、上記マルチプレクサ
は、上記複数列の垂直転送部のうちの少なくとも1列の
垂直転送部の電荷を転送させ、他の垂直転送部の電荷の
転送を禁止する手段と、上記転送された電荷を受けて、
この電荷を上記水平転送部に転送するシフトレジスタと
からなることを特徴としている。A solid-state image pickup device according to a seventh aspect is the solid-state image pickup device according to the sixth aspect, wherein the multiplexer transfers the charges of at least one column of vertical transfer units among the plurality of columns of vertical transfer units. And means for inhibiting the transfer of charges from other vertical transfer units, and receiving the transferred charges,
It is characterized by comprising a shift register for transferring this charge to the horizontal transfer section.
【0017】また、請求項8の固体撮像装置は、請求項
7に記載の固体撮像装置において、上記複数列の垂直転
送部の電荷は所定の相数の駆動パルスにより転送され、
上記シフトレジスタの電荷は上記複数列の垂直転送部と
同一相数の駆動パルスにより転送されることを特徴とし
ている。The solid-state image pickup device according to claim 8 is the solid-state image pickup device according to claim 7, wherein the charges in the vertical transfer portions of the plurality of columns are transferred by a drive pulse having a predetermined number of phases,
The electric charge of the shift register is transferred by driving pulses having the same number of phases as the vertical transfer units of the plurality of columns.
【0018】[0018]
【作用】上記請求項1の固体撮像装置によれば、1列の
光電変換素子に対応した複数列の垂直転送部は、その1
列の光電変換素子の電荷を読み込む。そして、上記複数
列の垂直転送部に読み込まれた電荷を転送する。このよ
うに、例えば1列の光電変換素子に対応して2列の垂直
転送部を有する場合、一方の垂直転送部に光電変換素子
の信号電荷とノイズ電荷とを読み込み、他方の垂直転送
部に光電変換素子のノイズ電荷を読み込む。そして、上
記2列の垂直転送部の夫々の電荷を同時に垂直転送して
出力する。こうして、上記信号電荷とノイズ電荷との和
の電荷とノイズ電荷とを分離して出力する。そして、両
方のノイズ電荷が略同一であるので、例えば、上記和の
電荷から上記ノイズ電荷を取り除くことによって、スミ
ア電荷と暗電流による電荷とを除去して、信号電荷のみ
を得ることができる。According to the solid-state image pickup device of the above-mentioned claim 1, the vertical transfer section of a plurality of columns corresponding to the photoelectric conversion elements of one column is
The charges of the photoelectric conversion elements in the column are read. Then, the read charges are transferred to the vertical transfer units of the plurality of columns. In this way, for example, when the vertical transfer sections of two columns are provided corresponding to the photoelectric conversion elements of one row, the signal charges and noise charges of the photoelectric conversion elements are read into one vertical transfer section, and the other vertical transfer section is read. The noise charge of the photoelectric conversion element is read. Then, the charges of the two columns of vertical transfer portions are simultaneously vertically transferred and output. In this way, the sum of the signal charge and the noise charge and the noise charge are separated and output. Since both noise charges are substantially the same, for example, by removing the noise charges from the sum of the charges, smear charges and charges due to dark current can be removed, and only signal charges can be obtained.
【0019】したがって、高速電子シャッターモード等
の信号電荷が小さいときにも、スミア特性がよく、かつ
暗電流によるノイズを低減した固体撮像装置を実現でき
る。また、低転送レート時に垂直転送部での電荷蓄積時
間が長くなり、暗電流によるノイズ電荷が大きくなって
も、そのノイズ電荷を除去できるから、S/Nの劣化を
防止できる。また、高温動作時の光電変換素子の暗電流
の補正が可能となり、この暗電流による電荷の影響を低
減して、S/Nを向上できる。Therefore, even when the signal charge in the high-speed electronic shutter mode or the like is small, it is possible to realize a solid-state image pickup device having a good smear characteristic and reducing noise due to dark current. Further, even if the charge storage time in the vertical transfer unit becomes long at the low transfer rate and the noise charge due to the dark current becomes large, the noise charge can be removed, so that the S / N deterioration can be prevented. Further, it becomes possible to correct the dark current of the photoelectric conversion element at the time of high temperature operation, the influence of electric charges due to this dark current can be reduced, and the S / N can be improved.
【0020】また、請求項2の固体撮像装置によれば、
請求項1の固体撮像装置において、第1の垂直転送部に
光電変換素子の電荷を読み込み、第2の垂直転送部に第
1の垂直転送部が読み込んだ同列の光電変換素子の電荷
を読み込む。そして、上記第1の垂直転送部の電荷情報
と第2の垂直転送部の電荷情報とを演算する。したがっ
て、第1の垂直転送部に信号電荷とノイズ電荷との和の
電荷を読み込み、第2の垂直伝送部にノイズ電荷を読み
込んだ場合、上記信号電荷とノイズ電荷との和の電荷か
らノイズ電荷を減算して、ノイズ電荷を除去できる。According to the solid-state image pickup device of the second aspect,
In the solid-state imaging device according to claim 1, the charge of the photoelectric conversion element is read into the first vertical transfer unit, and the charge of the photoelectric conversion element in the same column read by the first vertical transfer unit is read into the second vertical transfer unit. Then, the charge information of the first vertical transfer section and the charge information of the second vertical transfer section are calculated. Therefore, when the charge of the sum of the signal charge and the noise charge is read into the first vertical transfer unit and the charge of the noise is read into the second vertical transfer unit, the charge of the sum of the signal charge and the noise charge is changed to the noise charge. Can be subtracted to remove the noise charge.
【0021】また、請求項3の固体撮像装置によれば、
請求項1または2の固体撮像装置において、オプティカ
ルブラック部に設けた垂直転送部のマルチ出力のうちの
一系統のみを選択して、水平転送部に転送する。According to the solid-state image pickup device of claim 3,
In the solid-state imaging device according to claim 1 or 2, only one system of the multi-output of the vertical transfer unit provided in the optical black unit is selected and transferred to the horizontal transfer unit.
【0022】こうすることによって、オプティカルブラ
ック部から斜めスポット光の影響の少ない暗時出力を得
ることができる。By doing so, it is possible to obtain dark output from the optical black portion, which is less affected by the oblique spot light.
【0023】また、請求項4の固体撮像装置によれば、
請求項1乃至3のいずれか一つの固体撮像装置におい
て、上記1列の光電変換素子に対応した複数列の垂直転
送部にその光電変換素子の電荷を読み込む。そして、水
平方向の画素数とダミービット数とを合わせた数の整数
倍の電荷転送領域を有する水平転送部は、上記複数列の
垂直転送部から同時に垂直転送して出力された電荷を分
離した状態で取り込む。この水平転送部に分離して取り
込まれた電荷は、同時に水平転送して出力する。According to the solid-state image pickup device of claim 4,
In the solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 3, the charges of the photoelectric conversion elements are read into a plurality of columns of vertical transfer units corresponding to the one column of photoelectric conversion elements. Then, the horizontal transfer unit having the charge transfer region that is an integer multiple of the number of pixels in the horizontal direction and the number of dummy bits is separated from the charges output by the vertical transfer from the vertical transfer units of the plurality of columns at the same time. Capture in the state. The charges separated and taken into the horizontal transfer unit are horizontally transferred and output at the same time.
【0024】したがって、上記複数列の垂直転送部から
の電荷を水平転送部で分離したまま同時に出力できるか
ら、転送レートを上げることができ、高速撮像すること
ができる。Therefore, since the charges from the vertical transfer units of the plurality of columns can be simultaneously output while being separated by the horizontal transfer unit, the transfer rate can be increased and high-speed imaging can be performed.
【0025】また、上記信号電荷とノイズ電荷との和の
電荷とノイズ電荷とを分離したまま同時に出力できるの
で、ノイズ電荷の除去が容易になる。Further, since the charge of the sum of the signal charge and the noise charge and the noise charge can be simultaneously output while being separated, it is easy to remove the noise charge.
【0026】また、この固体撮像装置がカラーRGB原
色ストライプフィルター等を有する場合、各RGBに対
応する画素の電荷を水平転送部に同時に転送して、これ
らの電荷を各RGBに対応した電荷に分離して出力でき
る。When the solid-state image pickup device has a color RGB primary color stripe filter or the like, charges of pixels corresponding to each RGB are simultaneously transferred to the horizontal transfer section, and these charges are separated into charges corresponding to each RGB. Can be output.
【0027】また、請求項5の固体撮像装置によれば、
請求項1乃至4のいずれか一つの固体撮像装置におい
て、上記転送制御部は、上記1列の光電変換素子の電荷
をこの1列の光電変換素子に対応する複数列の垂直転送
部に夫々異なるタイミングで転送する。例えば、1列の
光電変換素子に対応した2列の垂直転送部を有する場
合、入射光により電荷が発生したときの光電変換素子の
信号電荷とノイズ電荷との和の電荷を一方の垂直転送部
に転送し、入射光による電荷が発生していない時の光電
変換素子のノイズ電荷を他方の垂直転送部に転送でき
る。According to the solid-state image pickup device of claim 5,
In the solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 4, the transfer control unit is different from the vertical transfer units in a plurality of columns corresponding to the photoelectric conversion elements in the one column in the electric charges of the photoelectric conversion elements in the one column. Transfer at timing. For example, in the case of having two columns of vertical transfer portions corresponding to one row of photoelectric conversion elements, one of the vertical transfer portions is charged as the sum of the signal charge and noise charge of the photoelectric conversion element when charges are generated by incident light. , And the noise charge of the photoelectric conversion element when the charge due to the incident light is not generated can be transferred to the other vertical transfer unit.
【0028】したがって、ノイズ電荷を除去できるか
ら、スミア特性がよく、かつ暗電流ノイズを低減した固
体撮像装置を実現できる。Therefore, since the noise charge can be removed, it is possible to realize a solid-state image pickup device having good smear characteristics and reduced dark current noise.
【0029】また、上記複数列の垂直転送部に異なるタ
イミングで複数の画像を転送できるから、連続撮像に対
応できる。Further, since a plurality of images can be transferred to the vertical transfer units of the plurality of columns at different timings, continuous image pickup can be supported.
【0030】また、請求項6の固体撮像装置によれば、
請求項5の固体撮像装置において、上記マルチプレクサ
は、1列の光電変換素子に対応した複数列の垂直転送部
のうちの選択された一つの垂直転送部の電荷を水平転送
部に転送する。このため、上記複数列の垂直転送部に転
送された複数の画像の電荷を記憶できる。According to the solid-state image pickup device of claim 6,
In the solid-state image pickup device according to claim 5, the multiplexer transfers the charges of one vertical transfer unit selected from a plurality of vertical transfer units corresponding to one photoelectric conversion element to the horizontal transfer unit. Therefore, the charges of the plurality of images transferred to the vertical transfer units in the plurality of columns can be stored.
【0031】したがって、複数の高速電子シャッター画
像を得ることができ、高速連続撮像に対応できる。Therefore, a plurality of high-speed electronic shutter images can be obtained, and high-speed continuous image pickup can be supported.
【0032】また、請求項7の固体撮像装置によれば、
請求項6の固体撮像装置において、上記複数列の垂直転
送部のうちの少なくとも1列の垂直転送部の電荷を転送
させ、他の垂直転送部の電荷の転送を禁止して、転送さ
れた電荷をシフトレジスタに受けて、シフトレジスタか
ら水平転送部に転送する。According to the solid-state image pickup device of claim 7,
7. The solid-state imaging device according to claim 6, wherein charges are transferred from at least one column of vertical transfer sections among the plurality of columns of vertical transfer sections, transfer of charges from other vertical transfer sections is prohibited, and the transferred charges are transferred. Is received by the shift register and transferred from the shift register to the horizontal transfer unit.
【0033】したがって、上記1列の光電変換素子に対
応した複数列の垂直転送部に転送された複数の画像のう
ちの選択された一つの垂直転送部の画像の電荷を水平転
送部に転送して、水平転送部から出力できる。したがっ
て、高速シャッター画像を別々に取り出して出力でき、
高速連続撮像ができる。Therefore, the charges of the image of the selected one vertical transfer portion of the plurality of images transferred to the vertical transfer portions of the plurality of columns corresponding to the above-mentioned one row of photoelectric conversion elements are transferred to the horizontal transfer portion. Output from the horizontal transfer unit. Therefore, you can take out the high-speed shutter image separately and output it,
High-speed continuous imaging is possible.
【0034】また、請求項8の固体撮像装置によれば、
請求項7の固体撮像装置において、上記複数列の垂直転
送部の電荷を所定の相数の駆動パルスにより転送し、上
記シフトレジスタの電荷を複数列の垂直転送部と同一相
数の駆動パルスにより転送する。According to the solid-state image pickup device of claim 8,
8. The solid-state imaging device according to claim 7, wherein the charges of the vertical transfer units of the plurality of columns are transferred by a drive pulse having a predetermined number of phases, and the charges of the shift register are driven by a drive pulse of the same number of phases as the vertical transfer units of the plurality of columns. Forward.
【0035】したがって、上記複数列の垂直転送部とシ
フトレジスタの駆動パルスの制御回路を略共通にでき、
簡略化できる。Therefore, the control circuits for the drive pulses of the vertical transfer sections of the plurality of columns and the shift register can be made substantially common,
Can be simplified.
【0036】[0036]
【実施例】以下、この発明の固体撮像装置を実施例によ
り詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The solid-state image pickup device of the present invention will be described in detail below with reference to embodiments.
【0037】(第1実施例)図1はこの発明の第1実施
例の固体撮像装置の断面図を示している。この構造で
は、N型シリコン基板1上にP-ウエル2が設けられ、
光電変換部であるフォトダイオード3と、垂直転送部4
a(以下、Aレジスタという)と垂直転送部4b(以
下、Bレジスタという)と各画素を分離するP+画素分
離領域5と絶縁膜6とゲート電極7と遮光メタル8,9
と色フィルター10とマイクロレンズ11より主に構成
され、ブルーミング防止のため、フォトダイオード3で
発生する過剰な電荷を引き抜くため基板に正電位VOFD
を印加する縦型のオーバーフロードレインを設けてい
る。この発明では、光電変換素子として1列のフォトダ
イオード3,…を使用し、上記フォトダイオードで発生
した電荷を転送すべき垂直転送部としてAレジスタとB
レジスタの2個の電荷転送部がある構成になっている。
また、垂直転送部の垂直転送パルス(この実施例ではト
ランスファパルスも兼ねる)はφVA,φVBの2系統あ
り、それぞれ、AレジスタとBレジスタのゲート電極に
印加されている。なお、垂直転送パルスは2〜4相が望
ましい。上記構造では色フィルターは、一般に、カラー
画像を得たいときに使用されるため、白黒画像を得たい
ときには無くてよい。(First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view of a solid-state image pickup device according to the first embodiment of the present invention. In this structure, the P - well 2 is provided on the N-type silicon substrate 1,
Photodiode 3 which is a photoelectric conversion unit, and vertical transfer unit 4
a (hereinafter referred to as A register), the vertical transfer portion 4b (hereinafter referred to as B register), a P + pixel separation region 5 for separating each pixel, an insulating film 6, a gate electrode 7, and light-shielding metals 8 and 9.
The color filter 10 and the microlens 11 are mainly included, and in order to prevent blooming, a positive potential V OFD is applied to the substrate in order to extract an excessive electric charge generated in the photodiode 3.
A vertical overflow drain for applying a voltage is provided. In the present invention, one row of photodiodes 3, ... Is used as photoelectric conversion elements, and A registers and B are used as vertical transfer units to transfer the charges generated in the photodiodes.
The register has two charge transfer units.
Further, there are two systems of the vertical transfer pulse of the vertical transfer section (which also serves as the transfer pulse in this embodiment) φ VA and φ VB , which are respectively applied to the gate electrodes of the A register and the B register. The vertical transfer pulse preferably has 2 to 4 phases. In the above structure, the color filter is generally used when it is desired to obtain a color image, and thus may be omitted when a monochrome image is desired.
【0038】まず、フレーム蓄積、インターレース走査
方式(2ライン同時読み出し)の動作状態について説明
する。First, the operation state of the frame accumulation and interlaced scanning method (two-line simultaneous reading) will be described.
【0039】1フレーム(2フィールド)に1回、光電
変換部に入射した光の強度に応じて誘起、蓄積された電
荷を垂直転送部に読み込む。奇数行をAレジスタ、偶数
行をBレジスタに、同時に転送し、奇数フィールド目に
Aレジスタの情報を読出し、偶数フィールド目にBレジ
スタの情報を読出す。その結果、高速で移動する物体を
撮像しても、ブレのない高解像の画像が得られる。Once in one frame (two fields), the charges induced and accumulated according to the intensity of light incident on the photoelectric conversion unit are read into the vertical transfer unit. The odd rows are simultaneously transferred to the A register and the even rows are transferred to the B register, and the information of the A register is read in the odd field and the information of the B register is read in the even field. As a result, even if an image of an object that moves at high speed is captured, a high-resolution image without blurring can be obtained.
【0040】次ぎに、上記構造を有する固体撮像装置に
おいて、フィールド蓄積の場合の高速電子シャッターモ
ード時のこの発明の実施例について説明する。通常、電
子シャッターモード時のシャッター時間は1/1500
0秒程度であり、電荷読み込みパルス幅は2μ秒程度で
ある。Next, an embodiment of the present invention in the high-speed electronic shutter mode in the case of field accumulation in the solid-state image pickup device having the above structure will be described. Normally, the shutter time in electronic shutter mode is 1/1500
It is about 0 second, and the charge reading pulse width is about 2 μsec.
【0041】垂直ブランキング期間に、Aレジスタにフ
ォトダイオードで発生した電荷を読み込み、読み込みが
完了した時点で、Bレジスタにフォトダイオードで発生
した電荷を読み込み、AレジスタとBレジスタを同期し
て、垂直転送し、逐次、水平転送部に転送する。各レジ
スタ(Aレジスタ、Bレジスタ)から水平転送部に転送
するときの電荷は、各レジスタに読み込んだ電荷とスミ
ア電荷と垂直転送部暗電流より構成されている。したが
って、AレジスタとBレジスタの同一行間で引き算する
と、スミアをキャンセルした各画素の情報を得ることが
できる。その結果、高速電子シャッターモード時に、ス
ミアの殆ど無い良好な像が得られ、スミアは約40dB
改善される。なお、この実施例では、フィールド蓄積、
2ライン同時読み出しの場合であるが、高速電子シャッ
ターモード時に全画素同時読み出し、ノンインターレー
ス走査方式の対応も可能である。During the vertical blanking period, the charge generated by the photodiode is read into the A register, and when the read is completed, the charge generated by the photodiode is read into the B register and the A register and the B register are synchronized with each other. Vertical transfer is performed and then sequentially transferred to the horizontal transfer unit. The charges transferred from each register (A register and B register) to the horizontal transfer unit are composed of the charges read into each register, the smear charge, and the vertical transfer unit dark current. Therefore, when subtraction is performed between the same row of the A register and the B register, it is possible to obtain information of each pixel in which smear is canceled. As a result, in the high-speed electronic shutter mode, a good image with almost no smear is obtained, and smear is about 40 dB.
Be improved. In this embodiment, the field accumulation,
In the case of simultaneous two-line reading, simultaneous reading of all pixels in the high-speed electronic shutter mode and non-interlaced scanning can be supported.
【0042】また、上記高速電子シャッターモード時の
Bレジスタのオプティカルブラック部の情報は、スミア
のほとんどない暗電流のみの情報であるので、オプティ
カルブラック部のAレジスタとBレジスタの同一行間で
引き算することにより、有効画素の暗電流をキャンセル
することができる。その結果、暗電流が問題となる高温
動作において特に有効である。Since the information of the optical black portion of the B register in the high-speed electronic shutter mode is only the dark current with almost no smear, it is subtracted between the same row of the A register and the B register of the optical black portion. As a result, the dark current of the effective pixel can be canceled. As a result, it is particularly effective in high temperature operation where dark current is a problem.
【0043】以下に、上記構成を有する固体撮像装置に
おいて、斜めスポット光がオプティカルブラック部に入
射した場合のこの発明の実施例について説明する。An embodiment of the present invention in which the oblique spot light is incident on the optical black portion in the solid-state image pickup device having the above structure will be described below.
【0044】オプティカルブラック部にダミーのAレジ
スタとBレジスタを配置し、その電荷の大小を比較し、
奇数フィールド目から、電荷量小と判定された側のレジ
スタの電荷を水平転送部から読み出すことにより、斜め
スポット光の影響の少ない画像を1/20秒周期で得る
ことができる。1/20秒とは、通常のTV信号の1フ
ィールドは1/60秒であるので、第3フィールドの読
出信号が完了するまでの3フィールドの時間である。A dummy A register and a B register are arranged in the optical black portion, and the magnitudes of the charges are compared,
By reading the charges in the register on the side determined to have a small charge amount from the horizontal transfer unit from the odd-numbered field, it is possible to obtain an image less affected by the oblique spot light at a cycle of 1/20 second. 1/20 second is the time of 3 fields until the read signal of the 3rd field is completed because 1 field of a normal TV signal is 1/60 second.
【0045】(第2実施例)図2はこの発明の第2実施
例の固体撮像装置の平面図であり、垂直転送部が2系統
で水平転送部が1線式の構成をしている。21は碁盤の
目状に配列された光電変換素子としての複数のフォトダ
イオード、22は上記複数のフォトダイオード21の1
列毎に平行にその片側に設けられた垂直転送部(以下、
Aレジスタという)、23は上記フォトダイオード21
の1列に対してAレジスタと線対称に夫々設けられた垂
直転送部(以下、Bレジスタという)、24は上記Aレ
ジスタとBレジスタとの一端側に接続された水平転送部
である。上記水平転送部24の両端には電荷転送領域で
あるダミービット26を設けている。そして、上記水平
転送部24は、水平方向の画素数とダミービット数を合
わせた数の2倍の電荷転送領域を有している。上記Aレ
ジスタ,Bレジスタおよびフォトダイオード21の領域
の両側に、AレジスタやBレジスタに平行で一端側が水
平転送部24に接続されたオプティカルブラック部25
を設けている。なお、上記複数のフォトダイオード21
は、(1,1)から(512,492)の配列すなわち5
12列492行の構成になっている。(Second Embodiment) FIG. 2 is a plan view of a solid-state image pickup device according to a second embodiment of the present invention, in which the vertical transfer section has two systems and the horizontal transfer section has a one-wire system. Reference numeral 21 is a plurality of photodiodes as photoelectric conversion elements arranged in a grid pattern, and 22 is one of the plurality of photodiodes 21.
A vertical transfer unit (hereinafter,
A register), 23 is the photodiode 21
A vertical transfer section (hereinafter referred to as B register) provided line-symmetrically to the A register with respect to one column, and 24 is a horizontal transfer section connected to one end side of the A register and the B register. Dummy bits 26, which are charge transfer regions, are provided at both ends of the horizontal transfer section 24. The horizontal transfer section 24 has a charge transfer area that is twice the total number of pixels in the horizontal direction and the number of dummy bits. An optical black section 25, which is parallel to the A register and the B register and has one end connected to the horizontal transfer section 24 on both sides of the area of the A register, the B register and the photodiode 21,
Is provided. In addition, the plurality of photodiodes 21
Is an array from (1,1) to (512,492), that is, 5
It has 12 columns and 492 rows.
【0046】上記構成の固体撮像装置において、信号蓄
積期間が1フィールド期間(1/60秒)のフレーム蓄
積でインターレース走査方式の場合、上記フォトダイオ
ード21の奇数行の電荷をAレジスタに読み込み、フォ
トダイオード21の偶数行の電荷をBレジスタに読み込
む。そして、TV信号の奇数フィールドでは、Aレジス
タの電荷のみを水平転送部24に垂直転送する。この水
平転送部24では、1H周期で出力部(図示せず)へ転
送が完了する。通常、上記水平転送部24の1画素の読
み出しは、1/606fH(fHは水平同期周波数)周期
にて行うが、この場合、水平転送部24が水平方向の画
素数の2倍の電荷転送領域を有しているので、1/12
12fH周期で1画素の読み出しをする。一方、TV信
号の偶数フィールドでは、Bレジスタの電荷のみを水平
転送部24に垂直転送する。以下、奇数フィールドのと
きと同様に1H周期で出力部へ転送が完了する。このよ
うに、垂直転送部が2系統で水平転送部が1線式の固体
撮像装置では、AレジスタとBレジスタの電荷は1つの
水平転送部24を介して出力される。したがって、上記
フォトダイオード21の奇数行と偶数行の電荷情報を加
算しないので、高速で移動する物体を撮像しても、ブレ
のない高解像の画像が得ることができる。In the solid-state image pickup device having the above structure, in the case of the interlaced scanning system in which the signal storage period is one field period (1/60 seconds) and the frame storage is performed, the charges of the odd rows of the photodiode 21 are read into the A register, and the photo register 21 is read. The charges of even rows of the diode 21 are read into the B register. Then, in the odd field of the TV signal, only the charges of the A register are vertically transferred to the horizontal transfer unit 24. The horizontal transfer unit 24 completes the transfer to the output unit (not shown) in a 1H cycle. Normally, one pixel of the horizontal transfer unit 24 is read out at a period of 1 / 606f H (f H is a horizontal synchronizing frequency). In this case, the horizontal transfer unit 24 charges twice the number of pixels in the horizontal direction. 1/12 because it has a transfer area
One pixel is read every 12f H cycle. On the other hand, in the even field of the TV signal, only the charge of the B register is vertically transferred to the horizontal transfer unit 24. Thereafter, similarly to the case of the odd field, the transfer to the output unit is completed in the 1H cycle. As described above, in the solid-state imaging device in which the vertical transfer unit has two systems and the horizontal transfer unit has one line, the charges of the A register and the B register are output via one horizontal transfer unit 24. Therefore, since the charge information of the odd-numbered rows and the charge information of the even-numbered rows of the photodiodes 21 are not added, a high-resolution image without blur can be obtained even when an object moving at a high speed is imaged.
【0047】また、上記構成の固体撮像装置において、
画素の信号蓄積がフィールド蓄積で高速電子シャッター
モードの場合、上記AレジスタとBレジスタを用いたノ
イズ電荷のキャンセル方法について、以下に説明する。In the solid-state image pickup device having the above structure,
A method of canceling noise charge using the A register and the B register when the pixel signal is stored in the field storage in the high speed electronic shutter mode will be described below.
【0048】図3は上記フォトダイオード21の電荷を
AレジスタとBレジスタに読み込むタイミングを示して
いる。まず、上記フォトダイオード21に蓄積された電
荷は、1H周期でオーバーフロードレインに引き抜かれ
る。例えば、電子シャッター約1/15000秒のとき
の1H周期は、 1H=1/fH=1/15.734KHz である。上記AレジスタとBレジスタには、1/60秒
に1回、フォトダイオード21から電荷を読み込む。上
記Aレジスタには、オーバーフロードレインに電荷が引
き抜かれる直前に読み出すので、EI×1/15000
(EI:一つのフォトダイオード21に1秒間に蓄積され
る電荷量)の信号電荷を読み込む。そしてオーバーフロ
ードレインで電荷が引き抜かれ、約2μs後にフォトダ
イオード21からBレジスタに電荷を読み込む。このB
レジスタに読み込まれる信号電荷は、蓄積期間が約2μ
sなのでEI×1/500000となる。また、上記Aレ
ジスタとBレジスタには、スミア電荷とAレジスタ,B
レジスタの暗電流による電荷が夫々の信号電荷に加算さ
れる。このスミア電荷とAレジスタ,Bレジスタの暗電
流による電荷は、一点鎖線Esで示している。なお、こ
のスミア電荷とAレジスタ,Bレジスタの暗電流による
電荷は単純化のために直線で示しているが、垂直転送部
であるAレジスタとBレジスタが転送中に受ける光量に
依存し、Aレジスタ,Bレジスタのスポット光の所で急
激に増加する。しかしながら、上記スミア電荷とAレジ
スタ,Bレジスタの暗電流による電荷は時間に依存し、
上記AレジスタとBレジスタを1列のフォトダイオード
21に対して線対称に配置しているので、Aレジスタと
Bレジスタの電荷を同時に水平転送部の別々の位置に転
送すれば、信号電荷とノイズ電荷との和の電荷とノイズ
電荷とに分離して出力できる。すなわち、上記フォトダ
イオード21からAレジスタとBレジスタへ電荷を転送
した後、AレジスタとBレジスタを同期して垂直転送し
て、水平転送部24に転送する。この水平転送部24に
転送された電荷は、ダミービット,オプティカルブラッ
ク部,A1,B1,A2,B2,…の順に水平転送部24から出
力する。なお、上記A1,A2,…は各Aレジスタから垂直
転送された信号電荷とノイズ電荷であり、B1,B2,…は
各Bレジスタから垂直転送されたノイズ電荷である。こ
れら両方のノイズ電荷が略等しいので、水平転送部から
分離して出力した後、信号電荷とノイズ電荷との和の電
荷からノイズ電荷を減算することで、ノイズ電荷をキャ
ンセルすることができる。なお、上記Bレジスタには、
このノイズ電荷以外に約EI×1/500000の信号
電荷が含まれるが、この信号電荷をキャンセルしても本
来の信号電荷の絶対値に影響はほとんどない。FIG. 3 shows the timing of reading the charges of the photodiode 21 into the A register and the B register. First, the electric charge accumulated in the photodiode 21 is drawn out to the overflow drain every 1H period. For example, the 1H period when the electronic shutter is about 1/15000 seconds is 1H = 1 / fH = 1 / 15.734 KHz. Charges are read from the photodiode 21 into the A register and the B register once every 1/60 seconds. Since the A register is read immediately before the charge is drawn to the overflow drain, E I × 1/15000
(E I : signal charge of one photodiode 21 accumulated in one second) is read. Then, the charge is extracted by the overflow drain, and after about 2 μs, the charge is read from the photodiode 21 to the B register. This B
The signal charge read into the register has an accumulation period of about 2μ.
Since it is s, E I × 1/500000. In addition, smear charge and A register, B register
The charge due to the dark current of the register is added to each signal charge. The smear charge and the charge due to the dark current of the A register and the B register are shown by a one-dot chain line Es. Although the smear charge and the charge due to the dark current of the A register and the B register are shown by a straight line for simplification, it depends on the light amount received by the A register and the B register which are vertical transfer units during the transfer. It increases sharply at the spot light of the register and B register. However, the smear charge and the charge due to the dark current of the A register and the B register depend on time,
Since the A register and the B register are arranged in line symmetry with respect to the photodiodes 21 in one row, if the charges of the A register and the B register are simultaneously transferred to different positions of the horizontal transfer section, signal charges and noise will be generated. It is possible to separate and output the sum of charges and noise charges. That is, after the charges are transferred from the photodiode 21 to the A register and the B register, the A register and the B register are synchronously vertically transferred and transferred to the horizontal transfer unit 24. The charges transferred to the horizontal transfer section 24 are output from the horizontal transfer section 24 in the order of the dummy bit, the optical black section, A 1 , B 1 , A 2 , B 2 , .... Note that the A 1, A 2, ... is the signal charge and the noise charges are vertically transferred from the A register, B 1, B 2, ... is a vertical transfer noise charges from each B register. Since these two noise charges are substantially equal to each other, the noise charges can be canceled by separating and outputting the noise charges from the horizontal transfer unit and then subtracting the noise charges from the sum of the signal charges and the noise charges. In the B register,
In addition to the noise charge, a signal charge of about E I / 500000 is included, but canceling this signal charge has almost no effect on the absolute value of the original signal charge.
【0049】このように、上記AレジスタとBレジスタ
を用いて、ノイズ電荷を除去することができるから、ス
ミア特性がよく、かつ暗時ノイズを低減したS/Nのよ
い固体撮像装置を実現することができる。As described above, since noise charges can be removed by using the A register and the B register, a solid-state image pickup device having a good smear characteristic and a dark noise and a good S / N is realized. be able to.
【0050】なお、上述のノイズ電荷のキャンセルする
方法の他に、オプティカルブラック部やダミー部を利用
して、ノイズ電荷をキャンセルする場合、フォトダイオ
ード21の暗電流の補正が可能となり、高温動作時に暗
時ノイズが増加しても、この暗時ノイズを除去できるの
でS/Nのよい固体撮像装置が実現できる。In addition to the above-described method of canceling noise charge, when canceling noise charge by using an optical black portion or a dummy portion, it is possible to correct the dark current of the photodiode 21 and to operate at high temperature. Even if the dark noise increases, the dark noise can be removed, so that a solid-state imaging device having a good S / N can be realized.
【0051】また、低転送レートの撮像において、Aレ
ジスタとBレジスタとの電荷蓄積時間が長くなって、そ
のAレジスタとBレジスタの暗電流による電荷が増加し
ても、上述のとおり、暗電流による電荷を含むノイズ電
荷をキャンセルすることができる。したがって、低転送
レートの撮像においても、S/Nの悪化を防止できる。In addition, even if the charge accumulation time of the A register and the B register becomes long and the charge due to the dark current of the A register and the B register increases in the image pickup at the low transfer rate, the dark current increases as described above. It is possible to cancel the noise electric charge including the electric charge. Therefore, even in imaging at a low transfer rate, it is possible to prevent deterioration of S / N.
【0052】(第3実施例)図4はこの発明の第3実施
例の固体撮像装置の平面図であり、垂直転送部が2系統
で水平転送部が2線式の構成を示している。(Third Embodiment) FIG. 4 is a plan view of a solid-state image pickup device according to a third embodiment of the present invention, showing a configuration in which the vertical transfer section has two systems and the horizontal transfer section has two lines.
【0053】この固体撮像装置は、上記第2実施例の固
体撮像装置の構成にもう一つの水平転送部を設けたもの
で、同一構成部には同一参照番号を付している。上記水
平転送部24に平行で、かつ水平転送部24に対して垂
直転送部22,23と反対側に水平転送部27を設けて
いる。この水平転送部27の両端にはダミービット28
を設けている。In this solid-state image pickup device, another horizontal transfer portion is provided in the structure of the solid-state image pickup device of the second embodiment, and the same components are designated by the same reference numerals. A horizontal transfer unit 27 is provided in parallel to the horizontal transfer unit 24 and on the opposite side of the horizontal transfer unit 24 from the vertical transfer units 22 and 23. Dummy bits 28 are provided at both ends of the horizontal transfer unit 27.
Is provided.
【0054】上記固体撮像装置において、画素の信号蓄
積がフレーム蓄積でTV信号がインターレース走査方式
であるとき、まず、フォトダイオード21の奇数行の電
荷をAレジスタに読み込み、フォトダイオード21の偶
数行の電荷をBレジスタに読み込む。そして、TV信号
の奇数フィールドでは、Aレジスタの情報のみを水平転
送部24に転送し、水平転送部24,27では、1フレ
ーム周期で出力部(図示せず)へ転送が完了する。上記
水平転送部24,27での1画素の読み出しは、1/60
6fH周期で行い、転送クロックは606fHレベルにす
る。一方、TV信号の偶数フィールドでは、Bレジスタ
の情報のみを水平転送部27に転送し、以下奇数フィー
ルドのときと同様に1フレーム周期で出力部へ転送が完
了する。このように、上記垂直転送部が2系統で水平転
送部が2線式の固体撮像装置では、Aレジスタの電荷は
水平転送部24を介して出力し、Bレジスタの電荷は水
平転送部27を介して出力する。In the above solid-state image pickup device, when the signal accumulation of pixels is frame accumulation and the TV signal is of the interlaced scanning system, first, the charges in the odd rows of the photodiodes 21 are read into the A register and the even rows of the photodiodes 21 are read. Read the charge into the B register. Then, in the odd field of the TV signal, only the information of the A register is transferred to the horizontal transfer section 24, and the horizontal transfer sections 24 and 27 complete the transfer to the output section (not shown) in one frame cycle. One pixel is read by the horizontal transfer units 24 and 27 by 1/60
The transfer clock is set to 606f H level in 6f H cycle. On the other hand, in the even field of the TV signal, only the information in the B register is transferred to the horizontal transfer section 27, and thereafter, the transfer is completed to the output section in one frame cycle as in the case of the odd field. As described above, in the solid-state imaging device in which the vertical transfer unit has two systems and the horizontal transfer unit has two lines, the charge of the A register is output through the horizontal transfer unit 24, and the charge of the B register is output through the horizontal transfer unit 27. Output through.
【0055】また、画素の信号蓄積がフィールド蓄積で
高速電子シャッターモードの場合、上記フォトダイオー
ド21からAレジスタとBレジスタへ電荷を転送した
後、AレジスタとBレジスタを同期して垂直転送して、
Aレジスタからの電荷は水平転送部24に転送する一
方、Bレジスタの電荷は水平転送部27に転送する。そ
して、上記水平転送部24に転送された電荷は、ダミー
ビット,オプティカルブラック部,A1,A2,…の順に水平
転送して出力する。一方、上記水平転送部27に転送さ
れた電荷は、ダミービット,オプティカルブラック部,B
1,B2,…の順に水平転送して出力する。なお、上記水平
転送部24と水平転送部7とは同期して出力する。ま
た、上記A1,A2,…は各Aレジスタから垂直転送された
電荷であり、B1,B2,…は各Bレジスタから垂直転送さ
れた電荷である。When the signal storage of the pixel is the field storage and the high speed electronic shutter mode, the charges are transferred from the photodiode 21 to the A register and the B register, and then the A register and the B register are synchronously vertically transferred. ,
The charges from the A register are transferred to the horizontal transfer unit 24, while the charges from the B register are transferred to the horizontal transfer unit 27. Then, the charges transferred to the horizontal transfer unit 24 are horizontally transferred and output in the order of the dummy bit, the optical black part, A 1 , A 2 ,. On the other hand, the charges transferred to the horizontal transfer unit 27 are the dummy bits, the optical black unit, and the B
Horizontally transferred in the order of 1 , B 2 , ... And output. The horizontal transfer unit 24 and the horizontal transfer unit 7 output in synchronization. Further, A 1 , A 2 , ... Are the charges vertically transferred from each A register, and B 1 , B 2 , ... Are the charges vertically transferred from each B register.
【0056】以下に、上記AレジスタとBレジスタから
水平転送部24,27への電荷の転送方法と、Aレジス
タの電荷とBレジスタの電荷を同期して水平転送する方
法について説明する。A method of transferring charges from the A register and the B register to the horizontal transfer units 24 and 27 and a method of horizontally transferring the charges of the A register and the charges of the B register will be described below.
【0057】図5はn列目の上記フォトダイオード21
に対応するAnレジスタ,Bnレジスタと水平転送部24,
27の要部平面図を示しており、AnレジスタとBnレジ
スタと水平転送部24との間の領域上には、水平転送部
24と平行に延び、トランスファゲート信号TG1が入
力される電極31を設けている。また、上記水平転送部
24と水平転送部27との間の領域上には、トランスフ
ァゲート信号TG2が入力される電極32設けている。
そして、上記Anレジスタの延長線上の水平転送部24,
27の領域Ax,Ax上に電極33を形成し、Bnレジスタ
の延長線上の水平転送部24,27の領域Bx,Bx上に電
極34を形成している。一方、上記水平転送部24,2
7の領域Ax,Axと領域Bx,Bxとの間の領域Ay,Ay上
にボロンを打ち込んだ電極35を形成している。上記水
平転送部24,27の領域Ax+1,Ax+1と領域Bx,Bxと
の間の領域By,By上にボロンを打込んだ電極36を形
成している。そして、上記電極33と電極35に水平駆
動パルスH1を入力し、電極34と電極36に水平駆動
パルスH2を入力して、この領域Ax,Axと領域Ay,Ay
との間および領域Bx,Bxと領域By,Byとの間に2相駆
動のための電位勾配を付けている。また、上記トランス
ファゲート信号TG2の電極32の下の水平転送部24,
27の領域Ax,Ax間には、図6(a)に示すチャンネルス
トッパ30を形成して、この領域Ax,Axを分離してい
る。一方、上記トランスファゲート信号TG2の電極3
2の下の水平転送部24,27の領域Bx,Bx間には、図
6(b)に示すように、チャンネルストッパを形成せず、
水平転送部24の領域Bxと水平転送部27の領域Bxと
を接続している。FIG. 5 shows the photodiode 21 in the n-th column.
Corresponding to the A n register, the B n register and the horizontal transfer unit 24,
27 is a plan view of an essential part of 27, in which a transfer gate signal TG 1 is input in an area between the A n register, the B n register and the horizontal transfer section 24 and extending in parallel with the horizontal transfer section 24. An electrode 31 is provided. Further, an electrode 32 to which the transfer gate signal TG 2 is input is provided on the area between the horizontal transfer section 24 and the horizontal transfer section 27.
Then, the horizontal transfer unit 24 on the extension line of the A n register,
The electrode 33 is formed on the areas A x and A x of 27, and the electrode 34 is formed on the areas B x and B x of the horizontal transfer portions 24 and 27 on the extension line of the B n register. On the other hand, the horizontal transfer units 24 and 2
7 areas A x, A x and the area B x, region A y between the B x, to form an electrode 35 implanted boron on A y. Forming a region B y, electrodes 36 are implanted with boron on B y between the region A x + 1, A x + 1 and the area B x, B x in the horizontal transfer unit 24, 27. Then, enter the horizontal drive pulse H 1 to the electrode 33 and the electrode 35, and enter the horizontal drive pulse H 2 in the electrode 34 and the electrode 36, the area A x, A x and area A y, A y
, And the regions B x , B x and the regions B y , B y have potential gradients for two-phase driving. In addition, the horizontal transfer section 24 below the electrode 32 for the transfer gate signal TG 2 ,
A channel stopper 30 shown in FIG. 6A is formed between the regions A x and A x of 27 to separate the regions A x and A x . On the other hand, the electrode 3 of the transfer gate signal TG 2
A channel stopper is not formed between the regions B x and B x of the horizontal transfer portions 24 and 27 below 2 as shown in FIG. 6B.
It connects the region B x area B x and the horizontal transfer unit 27 of the horizontal transfer unit 24.
【0058】そして、図5,図7に示すように、上記ト
ランスファゲート信号TG1を所定の期間T1の間Hレベ
ルにすると、AnレジスタとBnレジスタの電荷を水平転
送部24の領域Ax,Bxに夫々転送する。次ぎに、上記
トランスファゲート信号TG1がLレベルになると、ト
ランスファゲート信号TG2がHレベルになり、所定の
期間の後に水平駆動パルスH1,H2をLレベルにする。
そして、上記水平駆動パルスH1,H2がLレベルになる
と、水平転送部24の領域Bxの電荷を水平転送部27
に転送する。このとき、上記領域Axの電荷は、トラン
スファゲート信号TG2の電極32の下のチャネルスト
ッパ30のため、水平転送部27には転送しない。次ぎ
に、上記水平駆動パルスH1,H2が期間T2の間Lレベル
になった後、水平駆動パルスH1がHレベルになる。こ
の水平駆動パルスH1が期間T3の間Hレベルになると、
領域Bxのトランスファゲート信号TG2の電極32の下
の電荷を水平転送部27の領域Axの位置に水平転送す
る。この期間T3の途中でトランスファゲート信号TG2
をLレベルにすることにより、水平転送部24と水平転
送部27を分離する。そして、期間T3後に上記水平駆
動パルスH1,H2のクロックがスタートし、水平転送部
24の領域AxにあるAnレジスタからの電荷および水平
転送部27の領域AxにあるBnレジスタからの電荷は、
クロックの1周期で領域Ax-1の位置へ水平転送する。
この水平転送が期間T4の間繰り返されて、水平転送部
24,27の全ての電荷を出力する。Then, as shown in FIGS. 5 and 7, when the transfer gate signal TG 1 is set to the H level for a predetermined period T 1 , the charges of the A n register and the B n register are stored in the area of the horizontal transfer section 24. Transfer to A x and B x respectively. Next, when the transfer gate signal TG 1 becomes L level, the transfer gate signal TG 2 becomes H level, and the horizontal drive pulses H 1 and H 2 are set to L level after a predetermined period.
Then, when the horizontal drive pulses H 1 and H 2 become L level, the charges in the region B x of the horizontal transfer unit 24 are transferred to the horizontal transfer unit 27.
Transfer to. At this time, the charges in the region A x are not transferred to the horizontal transfer section 27 because of the channel stopper 30 below the electrode 32 of the transfer gate signal TG 2 . Next, after the horizontal drive pulses H 1 and H 2 are at the L level for the period T 2 , the horizontal drive pulse H 1 is at the H level. When this horizontal drive pulse H 1 becomes H level during the period T 3 ,
The charges below the electrode 32 of the transfer gate signal TG 2 in the area B x are horizontally transferred to the position of the area A x in the horizontal transfer unit 27. In the middle of this period T 3 , the transfer gate signal TG 2
Is set to the L level to separate the horizontal transfer unit 24 and the horizontal transfer unit 27. Then, after the period T 3 , the clocks of the horizontal drive pulses H 1 and H 2 are started, and charges from the A n register in the area A x of the horizontal transfer section 24 and B n in the area A x of the horizontal transfer section 27 are started. The charge from the register is
Horizontal transfer is performed to the position of the area A x-1 in one clock cycle.
This horizontal transfer is repeated for the period T 4 , and all the charges in the horizontal transfer units 24 and 27 are output.
【0059】このようにして、上記Anレジスタ,Bnレ
ジスタから電荷を水平転送部24,27で分離して同時
に出力できるから、転送レートを上げることができ、高
速撮像に対応できる。In this way, the charges can be separated from the A n register and the B n register by the horizontal transfer units 24 and 27 and output at the same time, so that the transfer rate can be increased and high-speed imaging can be supported.
【0060】(第4実施例)図8にこの発明の第4実施
例の固体撮像装置の平面図を示しており、51は碁盤の
目状に配列された光電変換素子としての複数のフォトダ
イオード、52は上記複数のフォトダイオード51の1
列毎に平行に設けられた四つの垂直転送部、53は上記
複数のフォトダイオード51の1列に対して垂直転送部
52と線対称に設けられた四つの垂直転送部、54は上
記垂直転送部52と垂直転送部53の一端側に、シフト
レジスタであるダミー垂直レジスタ60を介して接続さ
れた水平転送部である。上記複数のフォトダイオード5
1,垂直転送部52および垂直転送部53の領域の両側
に、上記垂直転送部52や垂直転送部53に平行で一端
側が水平転送部54に接続されたオプティカルブラック
部55を設けている。また、上記水平転送部54の両端
にはダミービット56を設けている。なお、上記複数の
フォトダイオード51は492行の構成をしているが、
図8ではn列目とn+1列目の2列のフォトダイオード5
1と、その2列のフォトダイオード51に対応した垂直
転送部52,53のみを示している。上記垂直転送部5
2はフォトダイオード51側から順にA1列,A2列,A3
列,A4列の垂直レジスタで構成し、垂直転送部53はフ
ォトダイオード51側から順にB1列,B2列,B3列,B4
列の垂直レジスタで構成している。また、上記水平転送
部54は、水平方向の画素数とダミービット数を合わせ
たビット数の2倍の電荷転送領域を有している。(Fourth Embodiment) FIG. 8 shows a plan view of a solid-state image pickup device according to a fourth embodiment of the present invention. Reference numeral 51 denotes a plurality of photodiodes as photoelectric conversion elements arranged in a grid pattern. , 52 is one of the plurality of photodiodes 51
Four vertical transfer units provided in parallel in each column, 53 are four vertical transfer units provided in line symmetry with the vertical transfer unit 52 with respect to one column of the plurality of photodiodes 51, and 54 is the vertical transfer unit. The horizontal transfer unit is connected to one ends of the unit 52 and the vertical transfer unit 53 via a dummy vertical register 60 which is a shift register. The plurality of photodiodes 5
1. On both sides of the vertical transfer section 52 and the vertical transfer section 53, optical black sections 55 are provided in parallel with the vertical transfer section 52 and the vertical transfer section 53, one end of which is connected to the horizontal transfer section 54. Further, dummy bits 56 are provided at both ends of the horizontal transfer section 54. Although the plurality of photodiodes 51 have a configuration of 492 rows,
In FIG. 8, two photodiodes 5 in the nth row and the n + 1th row are provided.
1 and only the vertical transfer units 52 and 53 corresponding to the photodiodes 51 in the two columns are shown. Vertical transfer unit 5
2 is A 1 row, A 2 row, A 3 from the photodiode 51 side in order.
The vertical transfer unit 53 is composed of vertical registers of columns A and A 4 , and the vertical transfer unit 53 is arranged in order from the photodiode 51 side to the columns B 1 , B 2 , B 3 , and B 4.
It consists of vertical registers in columns. Further, the horizontal transfer section 54 has a charge transfer area having a bit number twice the total number of pixels in the horizontal direction and the number of dummy bits.
【0061】また、上記垂直転送部52,53の垂直転
送は4相駆動としている。これは、インターレース走査
方式において、奇数行と偶数行の2画素の電荷の加算を
するためである。すなわち、TV信号の奇数フィールド
では、(n,1)+(n,2),(n,3)+(n,4),…のように加算し、
TV信号の偶数フィールドでは、(n,1),(n,2)+(n,3),
(n,4)+(n,5),…のように加算するため、4相駆動とし
ている。The vertical transfer of the vertical transfer units 52 and 53 is driven by four phases. This is because in the interlaced scanning method, charges of two pixels on an odd row and an even row are added. That is, in the odd field of the TV signal, addition such as (n, 1) + (n, 2), (n, 3) + (n, 4), ...
In the even field of the TV signal, (n, 1), (n, 2) + (n, 3),
Since it is added as (n, 4) + (n, 5), ..., 4-phase drive is used.
【0062】図9はこの固体撮像装置の画素(n,1)の近
傍の拡大平面図であり、垂直転送部52上にこの垂直転
送部52のA1列〜A4列に沿って形成された電極には、
垂直駆動パルス1AφV3,2AφV3,3AφV3,4Aφ
V3を夫々入力し、垂直転送部53上にこの垂直転送部
53のB1列〜B4列に沿って形成された電極には、垂直
駆動パルス1BφV3,2BφV3,3BφV3,4BφV3
を夫々入力している。そして、上記垂直転送部52のA
1列とA2列の間の領域に形成された電極には信号VG2A
を入力し、垂直転送部52のA2列とA3列の間の領域に
形成された電極には信号VG3Aを入力し、垂直転送部5
2のA3列とA4列の間の領域に形成された電極には信号
VG4Aを入力している。一方、上記垂直転送部53のB1
列とB2列の間の領域に形成された電極には信号VG2Bを
入力し、垂直転送部53のB2列とB3列の間の領域に形
成された電極には信号VG3Bを入力し、垂直転送部53
のB3列とB4列の間の領域に形成された電極には信号V
G4Bを入力している。そして、上記フォトダイオード5
1の行間の領域に水平転送部54に平行に延びる四つの
電極を形成している。この四つの電極には、水平転送部
54側から順に垂直駆動パルスφV2,φV1,φV4,φV
3を入力している。FIG. 9 is an enlarged plan view of the vicinity of the pixel (n, 1) of this solid-state image pickup device, which is formed on the vertical transfer portion 52 along the lines A 1 to A 4 of the vertical transfer portion 52. The electrodes are
Vertical drive pulse 1AφV 3 , 2AφV 3 , 3AφV 3 , 4Aφ
V 3 is input to each of the electrodes, and the vertical drive pulses 1BφV 3 , 2BφV 3 , 3BφV 3 , 4BφV 3 are applied to the electrodes formed on the vertical transfer portion 53 along the columns B 1 to B 4 of the vertical transfer portion 53.
Are input respectively. Then, A of the vertical transfer unit 52
The signal V G2A is applied to the electrodes formed in the region between the first row and the second row.
And the signal V G3A is input to the electrodes formed in the region between the A 2 and A 3 columns of the vertical transfer unit 52, and the vertical transfer unit 5
The signal V G4A is input to the electrode formed in the region between the A 3 column and the A 4 column. On the other hand, B 1 of the vertical transfer unit 53
Enter the signal V G2B to electrodes formed in a region between the column and the B 2 rows, the signal V G3B the electrode formed in a region between the two rows and B 3 rows B of the vertical transfer portion 53 Input and vertical transfer unit 53
The signal V is applied to the electrodes formed in the area between the B 3 and B 4 columns of
You are entering G4B . Then, the photodiode 5
Four electrodes extending in parallel with the horizontal transfer portion 54 are formed in the region between one row. Vertical drive pulses φV 2 , φV 1 , φV 4 , φV are sequentially applied to the four electrodes from the horizontal transfer unit 54 side.
You have entered 3 .
【0063】また、上記ダミー垂直レジスタ60は、各
垂直転送部52のA1列〜A4列(または垂直転送部53
のB1列〜B4列)の水平転送部54側の最下端に接続さ
れた四つの第1レジスタ61と、この四つの第1レジス
タ61に接続された一つの第2レジスタ62とで構成さ
れている。上記垂直転送部52のA1列〜A4列(または
垂直転送部53のB1列〜B4列)の最下端とこの四つの
第1レジスタ61との間にも、水平転送部54と平行に
延びる四つの電極を形成して、この四つの電極に水平転
送部54側から順に垂直駆動パルスφV2,φV1,φV4,
φV3を入力している。また、上記第1レジスタ61と
第2レジスタ62との間にも、水平転送部54と平行に
延びる四つの電極を形成して、この四つの電極に水平転
送部54側から順に垂直駆動パルスφV2,φV1,φV4,
φVD3を入力している。上記ダミー垂直レジスタ60と
水平転送部54との間の領域にはトランスファゲート信
号TG1が入力される電極(図示せず)を形成してい
る。そして、上記水平転送部54側の第2レジスタ62
上に水平転送部54と平行に延びる二つの電極を形成し
て、この二つの電極に水平転送部54側から順に垂直駆
動パルスφV4奇,φVD3を入力している。The dummy vertical registers 60 are arranged in columns A 1 to A 4 of each vertical transfer section 52 (or vertical transfer section 53).
Composed of the four first register 61 connected to the lowermost end, the second register 62 of one which is connected to the four first register 61 of the horizontal transfer section 54 side of the B 1 row .about.B 4 columns) Has been done. Also between the first register 61 lowermost and the four A 1 row to A 4 rows of the vertical transfer unit 52 (or the B 1 row .about.B 4 columns of the vertical transfer portion 53), and the horizontal transfer unit 54 Four electrodes extending in parallel are formed, and vertical drive pulses φV 2 , φV 1 , φV 4 , are sequentially formed on the four electrodes from the horizontal transfer portion 54 side.
Input φV 3 . Further, four electrodes extending parallel to the horizontal transfer section 54 are formed between the first register 61 and the second register 62, and the vertical drive pulse φV is sequentially formed on the four electrodes from the horizontal transfer section 54 side. 2 , φV 1 , φV 4 ,
Input φV D3 . An electrode (not shown) to which the transfer gate signal TG 1 is input is formed in a region between the dummy vertical register 60 and the horizontal transfer section 54. Then, the second register 62 on the side of the horizontal transfer unit 54.
Two electrodes extending in parallel with the horizontal transfer portion 54 are formed above, and vertical drive pulses φV 4 odd and φV D3 are sequentially input to the two electrodes from the horizontal transfer portion 54 side.
【0064】図10は図9における垂直転送のタイミン
グ図を示しており、以下に、その転送動作について説明
する。FIG. 10 shows a timing chart of the vertical transfer in FIG. 9, and the transfer operation will be described below.
【0065】まず、時刻t1において、垂直駆動パルス
φV1,φV2,φV4,1AφV3,2AφV3,3AφV3,4
AφV3と信号VG2A,VG3A,VG4Aは全てLレベルにす
る。そして、次ぎの時刻t2で垂直駆動パルス1Aφ
V3,2AφV3,3AφV3,4AφV3をHレベルにす
る。次ぎに、時刻t3で信号VG2A,VG3A,VG4AをHレベ
ルにする。そして、上記垂直駆動パルス1AφV3がH
レベルよりさらに高い電圧レベルとなり、時刻t5で再
び垂直駆動パルス1AφV3をHレベルすると、フォト
ダイオード51の電荷を垂直転送部52のA1列に転送
する。First, at time t 1 , vertical drive pulses φV 1 , φV 2 , φV 4 , 1AφV 3 , 2AφV 3 , 3AφV 3 , 4
AφV 3 and signals V G2A , V G3A , and V G4A are all set to L level. Then, at the next time t 2 , the vertical drive pulse 1Aφ
V 3 , 2AφV 3 , 3AφV 3 , 4AφV 3 are set to H level. Next, the signal V G2A at time t 3, V G3A, the V G4A to H level. The vertical drive pulse 1AφV 3 is H
The voltage level becomes higher than the level, and when the vertical drive pulse 1AφV 3 is again set to the H level at time t 5 , the charges of the photodiode 51 are transferred to the A 1 column of the vertical transfer unit 52.
【0066】次ぎに、時刻t7で垂直駆動パルス1Aφ
V3をLレベルにして、時刻t8で信号VG2AがLレベル
になると、垂直転送部52のA1列の電荷を垂直転送部
52のA2列に転送し、フォトダイオード51の電荷を
垂直転送部52のA1列に転送する。そして、上記垂直
駆動パルス1AφV3を再びHレベルにする。次ぎに、
上記垂直駆動パルス1Aφ3と信号V2G2と同様に、垂直
駆動パルス2AφV3と信号VG3Aを位相をずらしてLレ
ベルにし,その後、垂直駆動パルス3AφV3と信号V
G4Aを位相をずらしてLレベルにする。そして、時刻t
12では、最初に垂直転送部52のA1列に転送された電
荷をA2列,A3列を通過してA4列に転送する。Next, at time t 7 , the vertical drive pulse 1Aφ
When V 3 is set to L level and the signal V G2A becomes L level at time t 8 , the charges in the A 1 column of the vertical transfer unit 52 are transferred to the A 2 column of the vertical transfer unit 52, and the charges of the photodiode 51 are transferred. Transfer to the A 1 column of the vertical transfer unit 52. Then, the vertical drive pulse 1AφV 3 is set to the H level again. Next,
Similar to the vertical drive pulse 1Eifai 3 and signal V 2G2, to L level vertical drive pulses 2EifaiV 3 and signal V G3A out of phase, then the vertical drive pulses 3EifaiV 3 and signal V
Shift the phase of G4A to L level. And time t
At 12 , the charges first transferred to the A 1 column of the vertical transfer unit 52 are transferred to the A 4 column through the A 2 column and the A 3 column.
【0067】次ぎに、上記垂直駆動パルス4AφV3を
Lレベルにするとともに、垂直駆動パルスφV4をLレ
ベルから所定の期間Hレベルにする。この垂直駆動パル
スφV4が再びLレベルになると、垂直駆動パルスφV1
をHレベルにする。そして、この垂直駆動パルスφV1
をHレベルにしてから所定の期間後に、垂直駆動パルス
φV2をHレベルにする。そして、上記垂直駆動パルス
φV2をHレベルにしてから所定の期間毎に垂直駆動パ
ルスφV1をLレベルにして、所定の期間後に垂直駆動
パルス4AφV3をHレベルにして、所定の期間後に垂
直駆動パルスφV2をLレベルにする。そして、所定の
期間後に再び垂直駆動パルス4AφV3をLレベルにし
て、一つの垂直転送が完了する。そして、再び垂直駆動
パルスφV4をLレベルから所定の期間Hレベルにし
て、上記動作を1H周期で繰返して、水平転送部54に
電荷を出力する。このとき、上記垂直駆動パルス1Aφ
V3,2AφV3,3AφV3をHレベルに保持することに
より、垂直転送部52のA1列,A2列,A3列の電荷は垂
直転送されず、その位置に停止している。Next, the vertical drive pulse 4AφV 3 is set to L level and the vertical drive pulse φV 4 is set to H level from L level for a predetermined period. When the vertical drive pulse φV 4 becomes L level again, the vertical drive pulse φV 1
To H level. Then, this vertical drive pulse φV 1
The vertical drive pulse φV 2 is set to the H level after a predetermined period from the setting of the H level to the H level. Then, after the vertical drive pulse φV 2 is set to H level, the vertical drive pulse φV 1 is set to L level every predetermined period, the vertical drive pulse 4A φV 3 is set to H level after a predetermined period, and the vertical drive pulse 4AφV 3 is set to vertical after a predetermined period. The drive pulse φV 2 is set to L level. Then, after a predetermined period of time, the vertical drive pulse 4AφV 3 is set to L level again to complete one vertical transfer. Then, the vertical drive pulse φV 4 is again changed from the L level to the H level for a predetermined period, and the above operation is repeated in 1H cycle to output the charges to the horizontal transfer portion 54. At this time, the vertical drive pulse 1Aφ
By holding V 3 , 2AφV 3 and 3AφV 3 at the H level, the charges in the A 1 , A 2 and A 3 columns of the vertical transfer portion 52 are not vertically transferred and are stopped at that position.
【0068】このようにして、上記垂直転送部52のA
4列の電荷は順にダミー垂直レジスタ60の第1レジス
タ61に垂直転送されるが、A1列,A2列,A3列は、垂
直転送を禁止しているので、ダミー垂直レジスタ60の
出力にはA4列の電荷のみが出力される。すなわち、上
記垂直転送部52のA4列のみ垂直転送して、残りのA1
列〜A3列の垂直転送を禁止するのである。また、上記
垂直転送部52のA1列〜A3列のいずれか一つを垂直転
送して、他の列の垂直転送を禁止することもできる。し
たがって、上記垂直転送部52のA1列〜A4列の垂直レ
ジスタの出力をダミー垂直レジスタ60に入力しても、
ダミー垂直レジスタ60の出力からは、垂直転送部52
のうちの一つの列の電荷のみを出力する。つまり、この
固体撮像装置は、1列のフォトダイオード51に対応し
た垂直転送部52,53の夫々出力を選択して出力する
マルチプレクサを有しているのである。なお、上記垂直
転送部53のB1列,B2列,B3列,B4列も、同様な操作
によってフォトダイオード51の電荷の転送が可能であ
る。In this way, the A of the vertical transfer unit 52 is
The charges in the four columns are sequentially transferred vertically to the first register 61 of the dummy vertical register 60, but the vertical transfer is prohibited in the columns A 1 , A 2 , and A 3 , so that the output of the dummy vertical register 60 is output. Only the electric charge in the A 4 column is output to. That is, only the A 4 column of the vertical transfer unit 52 is vertically transferred, and the remaining A 1 columns are transferred.
The vertical transfer of columns A to 3 is prohibited. It is also possible to vertically transfer any one of the columns A 1 to A 3 of the vertical transfer unit 52 and prohibit the vertical transfer of the other columns. Therefore, even if the outputs of the vertical registers of columns A 1 to A 4 of the vertical transfer unit 52 are input to the dummy vertical register 60,
From the output of the dummy vertical register 60, the vertical transfer unit 52
Output only the electric charge of one of the columns. That is, this solid-state imaging device has a multiplexer that selects and outputs the outputs of the vertical transfer units 52 and 53 corresponding to the photodiodes 51 in one column. The charges of the photodiodes 51 can be transferred to the columns B 1 , B 2 , B 3 , and B 4 of the vertical transfer unit 53 by the same operation.
【0069】そして、図9に示すトランスファゲート信
号TG1をHレベルにすることにより、上記ダミー垂直
レジスタ60から出力される電荷を水平転送部54に転
送する。なお、上記水平転送部54は2相駆動とし、転
送のクロック周波数は1212fHレベルとした。Then, by setting the transfer gate signal TG 1 shown in FIG. 9 to the H level, the charges output from the dummy vertical register 60 are transferred to the horizontal transfer section 54. The horizontal transfer unit 54 was driven in two phases, and the transfer clock frequency was set to 1212f H level.
【0070】また、図11は上記垂直転送部52のA1
列にのみ電荷が存在するとき(A列の1列にしか電荷が
存在しないとき)、使用可能なタイミング例である。な
お、上記時刻t1〜t12までのタイミングは図10と同
一で、水平転送のタイミングのみ異なる。Further, FIG. 11 shows A 1 of the vertical transfer unit 52.
This is an example of the timing that can be used when electric charge exists only in the column (when electric charge exists in only one column A). The timing until the time t 1 ~t 12 is the same as FIG. 10, differs only the timing of the horizontal transfer.
【0071】以下に、上記垂直転送部52,53の電荷
の垂直転送を禁止する原理を図12(a)〜(f)のポテンシ
ャル図により説明する。なお、図12(a)〜(f)は説明を
簡略化するため、電極は垂直駆動パルスφV1,φV2,φ
V3,φV4が印加される四つの電極としている。The principle of prohibiting the vertical transfer of charges in the vertical transfer portions 52 and 53 will be described below with reference to potential diagrams of FIGS. 12 (a) to 12 (f). 12 (a) to 12 (f), in order to simplify the description, the electrodes are vertical drive pulses φV1, φV2, φ.
There are four electrodes to which V3 and φV4 are applied.
【0072】まず、図12(a)に示すように、上記垂直
駆動パルスφV3をHレベルにしておき、ポテンシャル
の井戸を常に深くしておく。そして、この垂直駆動パル
スφV3の電極に対応する領域に蓄積された電荷は、図
12(b)に示すように、垂直駆動パルスφV4をLレベル
からHレベルにすると、垂直駆動パルスφV3,φV4の
電極に対応する領域に広がる。次ぎに、図12(c)に示
すように、垂直駆動パルスφV4をLレベルし、垂直駆
動パルスφV1をHレベルにすると、再び垂直駆動パル
スφV3の電極に対応する領域に電荷が集まる。次ぎ
に、図12(d)に示すように、垂直駆動パルスφV2をL
レベルからHレベルにすると、垂直駆動パルスφV1〜
φV3の電極に対応する領域に電荷が広がる。次ぎに、
図12(e)に示すように、垂直駆動パルスφV1をHレ
ベルからLレベルにすると、垂直駆動パルスφV2,φV
3の電極に対応する領域に電荷が集まる。そして、図1
2(f)に示すように、垂直駆動パルスφV2をHレベルか
らLレベルにすると、再び垂直駆動パルスφV3の電極
に対応する領域に電荷が集まる。このように、上記垂直
駆動パルスφV3を常にHレベルにすることにより、図
(a)〜(f)の手順で垂直駆動パルスφV1,φV2,φV4が
電荷を転送させようとしても、転送を禁止できる。First, as shown in FIG. 12A, the vertical drive pulse φV 3 is set to H level, and the potential well is always deepened. Then, the vertical drive pulses .phi.V charge stored in the region corresponding to the third electrode, as shown in FIG. 12 (b), when the vertical drive pulse .phi.V 4 is changed from L level to H level, the vertical drive pulses .phi.V 3 , spreads to a region corresponding to the φV 4 electrode. Next, as shown in FIG. 12C, when the vertical drive pulse φV 4 is set to the L level and the vertical drive pulse φV 1 is set to the H level, charges are collected again in the region corresponding to the electrode of the vertical drive pulse φV 3. . Next, as shown in FIG. 12D, the vertical drive pulse φV 2 is changed to L
When the level is changed to the H level, the vertical drive pulse φV 1 ~
The charge spreads to the region corresponding to the φV 3 electrode. Next,
As shown in FIG. 12E, when the vertical drive pulse φV1 is changed from the H level to the L level, the vertical drive pulses φV 2 and φV
The electric charge is collected in the area corresponding to the electrode of 3 . And FIG.
As shown in FIG. 2 (f), when the vertical drive pulse φV 2 is changed from the H level to the L level, electric charges are collected again in the region corresponding to the electrode of the vertical drive pulse φV 3 . In this way, the vertical drive pulse φV 3 is constantly set to the H level,
Even if the vertical drive pulses φV 1 , φV 2 , and φV 4 try to transfer the charges in the procedure of (a) to (f), the transfer can be prohibited.
【0073】さらに、インターレース走査方式の場合の
2画素を加算する手法を図13(a)〜(c)のポテンシャル
図12により説明する。Further, a method of adding two pixels in the case of the interlaced scanning method will be described with reference to the potential diagram 12 of FIGS. 13 (a) to 13 (c).
【0074】まず、図13(a)において、上記垂直転送
部52,53に転送された電荷n,n+1,n+2,n+3,…は
垂直駆動パルスφV1,φV3をHレベルにし、垂直駆動
パルスφV2,φV4をLレベルすると、垂直駆動パルス
φV1,φV3の電極に対応する領域に別々に集まる。そ
して、図13(b)に示すように、垂直駆動パルスφV2を
LレベルからHレベルにすると、垂直駆動パルスφV2
の電極に対応する領域を間に挟み、互いに隣接する垂直
駆動パルスφV1,φV3の領域の電荷は加算されて、電荷
n+(n+1),(n+2)+(n+3),…となる。次ぎに、図13
(c)に示すように、垂直駆動パルスφV1,φV2がHレベ
ルからLレベルとなり、これらの加算された電荷は、各
垂直駆動パルスφV3の電極に対応する領域に集まり、
図12(a)と等価の状態となる。こうして、加算された
電荷は、垂直駆動パルスφV3を常にHレベルにするこ
とで転送禁止することができる。First, in FIG. 13 (a), the charges n, n + 1, n + 2, n + 3, ... Transferred to the vertical transfer portions 52, 53 have vertical drive pulses φV 1 , φV 3 of H level. When the vertical drive pulses φV 2 and φV 4 are set to the L level, they are separately collected in the regions corresponding to the electrodes of the vertical drive pulses φV 1 and φV 3 . Then, as shown in FIG. 13B, when the vertical drive pulse φV 2 is changed from the L level to the H level, the vertical drive pulse φV 2
The charges of the regions of the vertical drive pulses φV 1 and φV 3 that are adjacent to each other with the region corresponding to the electrodes of the electrodes sandwiched therebetween are added, and the charges n + (n + 1), (n + 2) + (n + 3 ), ... Next, FIG.
As shown in (c), the vertical drive pulses φV 1 and φV 2 change from the H level to the L level, and the added charges are collected in a region corresponding to the electrode of each vertical drive pulse φV 3 .
The state is equivalent to that of FIG. In this way, the added charge can be prohibited by constantly setting the vertical drive pulse φV 3 to the H level.
【0075】このように、上記構成の固体撮像装置は、
4相駆動パルスである垂直駆動パルスφV1,φV2,φV
4,1AφV3,2AφV3,3AφV3,4AφV3,1BφV
3,2BφV3,3BφV3,4BφV3および垂直駆動パル
スφVD3を制御する手段としての制御回路(図示せず)
と、ダミー垂直レジスタ60とでマルチプレクサを構成
している。そして、このマルチプレクサによって、上記
垂直転送部52のいずれか一つの列と垂直転送部53の
いずれか一つの列とを水平転送部54に転送することが
できる。また、上記1列のフォトダイオード51の電荷
を8列の垂直レジスタに夫々異なるタイミングで転送し
て、上記マルチプレクサにより1列毎に水平転送部54
に転送して出力することができるから、8フレームまで
の高速連続電子シャッター画像の撮像が可能である。ま
た、上記垂直転送部52のA1列〜A4列を信号電荷と
し、垂直転送部53のB1列〜B4列をスミア電荷等とし
て、ノイズ電荷を補正するときは、4フレームまでの高
速連続画像の撮像が可能である。As described above, the solid-state image pickup device having the above structure is
Vertical drive pulses φV 1 , φV 2 , φV which are four-phase drive pulses
4 , 1AφV 3 , 2AφV 3 , 3AφV 3 , 4AφV 3 , 1BφV
Control circuit (not shown) as means for controlling 3 , 2BφV 3 , 3BφV 3 , 4BφV 3 and vertical drive pulse φV D3
And the dummy vertical register 60 form a multiplexer. Then, this multiplexer can transfer any one column of the vertical transfer unit 52 and any one column of the vertical transfer unit 53 to the horizontal transfer unit 54. In addition, the charges of the photodiodes 51 in one column are transferred to the vertical registers in eight columns at different timings, and the horizontal transfer unit 54 for each column is performed by the multiplexer.
It is possible to capture high-speed continuous electronic shutter images of up to 8 frames since they can be transferred to and output. Further, the A 1 line to A 4 rows of signal charges in the vertical transfer unit 52, one row .about.B 4 rows B of the vertical transfer portion 53 as smear charges, etc., when correcting the noise charge, up to 4 frames Capable of capturing high-speed continuous images.
【0076】また、上記マルチプレクサを有することに
より、水平転送部の簡略化や垂直転送や水平転送の低転
送レート化が可能となる。Further, by having the above multiplexer, the horizontal transfer section can be simplified and the vertical transfer rate and the horizontal transfer rate can be lowered.
【0077】さらに、上記垂直転送部52,53の転送
クロック用のメタルとしては、垂直駆動パルスφV1,φ
V2,φV4と、垂直駆動パルスφV3が複数列分(1Aφ
V3,2AφV3,3AφV3,4AφV3,1BφV3,2Bφ
V3,3BφV3,4BφV3およびφVD2の9系統)必要で
あるが、転送を禁止するための新規のメタル配線は不要
である。Further, as the metal for the transfer clock of the vertical transfer sections 52 and 53, vertical drive pulses φV 1 and φ
V 2 and φV 4 and vertical drive pulse φV 3 for a plurality of columns (1Aφ
V 3 , 2AφV 3 , 3AφV 3 , 4AφV 3 , 1BφV 3 , 2Bφ
V 3 , 3BφV 3 , 4BφV 3 and φV D2 ) are required), but new metal wiring for inhibiting transfer is not required.
【0078】上記第1実施例では、水平方向の画素数と
ダミービット数を合わせたビット数の整数倍の電荷転送
領域の水平転送部を有する固体撮像装置であることが望
ましい。また、上記第1実施例では、上記垂直転送パル
ス垂直駆動パルスφVA,φVBを電気的に分離すること
によって、1列のフォトダイオード3に対応した一組の
AレジスタとBレジスタにフォトダイオード3の電荷を
夫々異なるタイミングで転送することができる。In the first embodiment described above, it is desirable that the solid-state image pickup device has a horizontal transfer portion having a charge transfer area that is an integral multiple of the total number of pixels in the horizontal direction and the number of dummy bits. In the first embodiment, the vertical transfer pulses vertical drive pulse .phi.V A, by electrically isolating the .phi.V B, 1 row photodiode pair of corresponding to 3 A and B registers to photodiode The charges of 3 can be transferred at different timings.
【0079】また、上記第2,第3実施例では、水平方
向の画素数とダミービット数を合わせた数の2倍の電荷
転送領域を有する水平転送部を用いたが、水平方向の画
素数とダミービット数を合わせた数の整数倍の電荷転送
部を有する水平転送部を用いてもよい。また、上述の水
平方向の画素数とダミービット数を合わせた数の2倍の
電荷転送領域がノイズ電荷をキャンセルするのに都合が
よいように、水平転送部が一線式であるか二線式である
かに関係なく、水平転送部の電荷転送領域の数が重要で
ある。Further, in the second and third embodiments, the horizontal transfer section having the charge transfer area twice as many as the total number of pixels in the horizontal direction and the number of dummy bits is used, but the number of pixels in the horizontal direction is used. It is also possible to use a horizontal transfer unit having an electric charge transfer unit that is an integer multiple of the total number of dummy bits. In addition, the horizontal transfer unit may be a one-wire type or a two-wire type so that it is convenient for the charge transfer region, which is twice the total number of pixels in the horizontal direction and the number of dummy bits, to cancel noise charges. , The number of charge transfer regions in the horizontal transfer section is important.
【0080】この発明は、上記第1,第2,第3,第4実
施例に限定されないのは勿論である。Needless to say, the present invention is not limited to the above-mentioned first, second, third and fourth embodiments.
【0081】[0081]
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項1の発
明の固体撮像装置は、1列の光電変換素子に対応した複
数列の垂直転送部を有するものである。As is apparent from the above, the solid-state image pickup device according to the invention of claim 1 has a plurality of columns of vertical transfer portions corresponding to one column of photoelectric conversion elements.
【0082】したがって、請求項1の発明の固体撮像装
置によれば、信号電荷とノイズ電荷との和の電荷とノイ
ズ電荷とを別々の列の垂直転送部に読み込んで、夫々の
電荷を分離して出力でき、信号電荷とノイズ電荷との和
の電荷からノイズ電荷を減算して、ノイズ電荷を除去す
ることができる。したがって、高速シャッタモード等の
信号電荷が小さいときにも、スミア特性がよく、かつ暗
電流によるノイズを低減した固体撮像装置を実現するこ
とができる。Therefore, according to the solid-state image pickup device of the first aspect of the present invention, the charge of the sum of the signal charge and the noise charge and the noise charge are read into the vertical transfer units of different columns to separate the respective charges. The noise charge can be removed by subtracting the noise charge from the sum of the signal charge and the noise charge. Therefore, even when the signal charge in the high-speed shutter mode or the like is small, it is possible to realize a solid-state imaging device that has good smear characteristics and reduces noise due to dark current.
【0083】また、低転送レート時に垂直転送部での電
荷蓄積時間が長くなり、暗電流によりノイズ電荷が大き
くなっても、ノイズ電荷を除去できるから、S/Nの劣
化を防止することができる。Further, at a low transfer rate, the charge storage time in the vertical transfer section becomes long, and even if the noise charge becomes large due to the dark current, the noise charge can be removed, so that the S / N deterioration can be prevented. .
【0084】また、高温動作時の光電変換素子の暗電流
の補正ができるから、高温動作時の暗電流による影響を
低減して、S/Nを向上することができる。Since the dark current of the photoelectric conversion element during high temperature operation can be corrected, the influence of the dark current during high temperature operation can be reduced and the S / N can be improved.
【0085】また、請求項2の発明の固体撮像装置は、
上記請求項1の固体撮像装置において、第1の垂直転送
部での電荷情報と第2の垂直転送部での電荷情報とを演
算する手段を有するものである。The solid-state image pickup device according to the invention of claim 2 is
The solid-state imaging device according to claim 1 further comprises means for calculating the charge information in the first vertical transfer section and the charge information in the second vertical transfer section.
【0086】したがって、請求項2の発明の固体撮像装
置によれば、上記第1の垂直転送部に信号電荷とノイズ
電荷との和の電荷を読み込み、第2の垂直転送部にノイ
ズ電荷を読み込んで、上記信号電荷とノイズ電荷との和
の電荷からノイズ電荷を減算して、ノイズ電荷を除去す
ることができる。Therefore, according to the solid-state image pickup device of the second aspect of the invention, the sum of the signal charge and the noise charge is read into the first vertical transfer section, and the noise charge is read into the second vertical transfer section. Thus, the noise charge can be removed by subtracting the noise charge from the sum of the signal charge and the noise charge.
【0087】また、請求項3の発明の固体撮像装置は、
請求項1の固体撮像装置において、オプティカルブラッ
ク部に設けられた垂直転送部の出力をマルチ出力し、こ
の出力の一系統のみを選択し、水平転送部に転送するも
のである。The solid-state image pickup device according to the invention of claim 3 is
In the solid-state image pickup device according to the first aspect, the output of the vertical transfer unit provided in the optical black unit is multi-output, and only one system of this output is selected and transferred to the horizontal transfer unit.
【0088】したがって、請求項3の発明の固体撮像装
置によれば、上記垂直転送部のマルチ出力のうちの斜め
スポット光の影響の少ない、すなわち信号電荷の小さい
出力を一系統のみ選択して、オプティカルブラック部か
ら正しい暗時出力を得ることができる。したがって、こ
のオプティカルブラック部の暗時出力を用いて黒レベル
の補正ができ、良好な画像を得ることができる。Therefore, according to the solid-state imaging device of the third aspect of the present invention, only one system is selected from the outputs of the multi-output of the vertical transfer unit, which are less influenced by the oblique spot light, that is, the output of which the signal charge is small. Correct dark output can be obtained from the optical black part. Therefore, the black level can be corrected by using the dark output of the optical black portion, and a good image can be obtained.
【0089】また、請求項4の発明の固体撮像装置は、
請求項1乃至3のいずれか一つの固体撮像装置におい
て、水平方向の画素数とダミービット数とを合わせた数
の整数倍の電荷転送領域を有する水平転送部を備えたも
のである。The solid-state image pickup device according to the invention of claim 4 is
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a horizontal transfer unit having a charge transfer region that is an integral multiple of the total number of pixels in the horizontal direction and the number of dummy bits.
【0090】したがって、請求項4の発明の固体撮像装
置によれば、上記複数の垂直転送部からの電荷を水平転
送部に分離したまま同時に出力できるから、転送レート
を上げることができ、高速撮像することができる。Therefore, according to the solid-state image pickup device of the fourth aspect of the present invention, since the charges from the plurality of vertical transfer units can be simultaneously output while being separated to the horizontal transfer units, the transfer rate can be increased and the high-speed image pickup can be performed. can do.
【0091】また、上記信号電荷とノイズ電荷との和の
電荷とノイズ電荷とを分離したまま同時に出力できるの
で、ノイズ電荷の除去を容易にできる。Further, since the noise charge and the sum of the signal charge and the noise charge can be simultaneously output while being separated, the noise charge can be easily removed.
【0092】また、カラーRGB原色ストライプフィル
ター等を有する固体撮像装置では、各RGBに対応する
画素の電荷を水平転送部に同時に転送して、これらの電
荷を各RGBに対応した電荷に分離して出力することが
できる。Further, in the solid-state image pickup device having a color RGB primary color stripe filter or the like, the charges of the pixels corresponding to the respective RGB are simultaneously transferred to the horizontal transfer section, and these charges are separated into the charges corresponding to the respective RGB. Can be output.
【0093】また、請求項5の発明の固体撮像装置は、
請求項4の固体撮像装置において、上記1列の光電変換
素子の電荷を複数列の垂直転送部に夫々異なるタイミン
グで転送する転送制御部を備えたものである。The solid-state image pickup device according to the invention of claim 5 is
The solid-state imaging device according to claim 4 is provided with a transfer control unit that transfers the charges of the photoelectric conversion elements in one column to the vertical transfer units in a plurality of columns at different timings.
【0094】したがって、請求項5の発明の固体撮像装
置によれば、信号電荷とノイズ電荷との和の電荷とノイ
ズ電荷とを異なるタイミングで別々の垂直転送部に転送
できるから、ノイズ電荷を容易に除去することができ
る。したがって、スミア特性がよく、かつ暗電流ノイズ
を低減した固体撮像装置を実現することができる。Therefore, according to the solid-state image pickup device of the fifth aspect of the present invention, since the charge of the sum of the signal charge and the noise charge and the noise charge can be transferred to different vertical transfer portions at different timings, the noise charge can be easily generated. Can be removed. Therefore, it is possible to realize a solid-state imaging device having good smear characteristics and reducing dark current noise.
【0095】また、上記複数列の垂直転送部に異なるタ
イミングで複数の画像を転送できるから、高速連続撮像
することができる。Further, since a plurality of images can be transferred to the vertical transfer units of a plurality of columns at different timings, high-speed continuous image pickup can be performed.
【0096】また、請求項6の発明の固体撮像装置は、
請求項1乃至5のいずれか一つの固体撮像装置におい
て、上記1列の光電変換素子に対応した複数列の垂直転
送部の電荷を水平転送部へ転送するマルチプレクサを備
えたものである。The solid-state image pickup device according to the invention of claim 6 is
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a multiplexer that transfers charges in a plurality of columns of vertical transfer units corresponding to the one column of photoelectric conversion elements to a horizontal transfer unit.
【0097】したがって、請求項6の発明の固体撮像装
置によれば、上記複数列の垂直転送部に転送された複数
の画像の電荷を記憶して、別々に出力することができ
る。したがって、複数の高速電子シャッター画像を得る
ことができ、高速連続撮像ができる。Therefore, according to the solid-state imaging device of the sixth aspect of the present invention, the charges of the plurality of images transferred to the vertical transfer units of the plurality of columns can be stored and output separately. Therefore, a plurality of high-speed electronic shutter images can be obtained, and high-speed continuous imaging can be performed.
【0098】また、請求項7の発明の固体撮像装置は、
請求項6の固体撮像装置において、上記マルチプレクサ
は、上記複数列の垂直転送部のうちの少なくとも1列の
垂直転送部の電荷を転送させ、他の垂直転送部の電荷の
転送を禁止する手段と、上記転送された電荷を受けて、
この電荷を水平転送部に転送するシフトレジスタとから
なるものである。The solid-state image pickup device according to the invention of claim 7 is
7. The solid-state imaging device according to claim 6, wherein the multiplexer transfers the charges of the vertical transfer units of at least one column of the vertical transfer units of the plurality of columns and prohibits the transfer of the charges of other vertical transfer units. , Receiving the transferred charge,
And a shift register for transferring the charges to the horizontal transfer section.
【0099】したがって、請求項7の発明の固体撮像装
置によれば、上記複数列の垂直転送部に転送された電荷
のうちの少なくとも1列の電荷を転送できるから、複数
の高速電子シャッター画像を別々に取り出して出力する
ことができる。Therefore, according to the solid-state image pickup device of the present invention, at least one column of charges transferred to the plurality of columns of vertical transfer portions can be transferred, so that a plurality of high-speed electronic shutter images can be displayed. It can be taken out and output separately.
【0100】また、請求項8の発明の固体撮像装置は、
請求項7の固体撮像装置において、上記複数列の垂直転
送部の電荷は所定の相数の駆動パルスにより転送され、
上記シフトレジスタの電荷は複数列の垂直転送部と同一
相数の駆動パルスにより転送されるものである。Further, the solid-state image pickup device according to the invention of claim 8 is
The solid-state imaging device according to claim 7, wherein the charges in the vertical transfer units in the plurality of columns are transferred by a drive pulse having a predetermined number of phases,
The charges in the shift register are transferred by drive pulses having the same number of phases as the vertical transfer units in a plurality of columns.
【0101】したがって、請求項8の発明の固体撮像装
置によれば、上記複数列の垂直転送分離とシフトレジス
タの駆動パルスの制御回路を略共通化でき、簡略化する
ことができる。Therefore, according to the solid-state image pickup device of the eighth aspect, the control circuits for the vertical transfer separation of the plurality of columns and the drive pulse of the shift register can be made substantially common and can be simplified.
【図1】 図1はこの発明の第1実施例の固体撮像装置
の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 図2はこの発明の第2実施例の固体撮像装置
(水平転送部1線式)の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a solid-state imaging device (horizontal transfer unit 1-wire type) according to a second embodiment of the present invention.
【図3】 図3は上記第2実施例の垂直転送部への転送
動作を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a transfer operation to a vertical transfer unit of the second embodiment.
【図4】 図4はこの発明の第3実施例の固体撮像装置
(水平転送部2線式)の平面図である。FIG. 4 is a plan view of a solid-state image pickup device (horizontal transfer unit, two-wire system) according to a third embodiment of the present invention.
【図5】 図5は上記第3実施例の水平転送部の拡大平
面図である。FIG. 5 is an enlarged plan view of a horizontal transfer unit according to the third embodiment.
【図6】 図6(a)は図5のI−I線から見た断面図であ
り、図6(b)は図5のII−II線から見た断面図である。6 (a) is a sectional view taken along the line I-I of FIG. 5, and FIG. 6 (b) is a sectional view taken along the line II-II of FIG.
【図7】 図7は上記第3実施例の水平転送部への転送
動作を示すタイミング図である。FIG. 7 is a timing chart showing a transfer operation to a horizontal transfer unit of the third embodiment.
【図8】 図8はこの発明の第4実施例の固体撮像装置
の平面図である。FIG. 8 is a plan view of a solid-state image pickup device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図9】 図9は上記第4実施例の固体撮像装置の要部
を拡大した平面図である。FIG. 9 is an enlarged plan view of a main part of the solid-state imaging device according to the fourth embodiment.
【図10】 図10は上記第4実施例の垂直転送の動作
を示すタイミング図である。FIG. 10 is a timing chart showing an operation of vertical transfer according to the fourth embodiment.
【図11】 図11は上記第4実施例の他の垂直転送の
動作を示すタイミング図である。FIG. 11 is a timing chart showing another vertical transfer operation of the fourth embodiment.
【図12】 図12は上記第4実施例の垂直転送部のポ
テンシャル図である。FIG. 12 is a potential diagram of the vertical transfer unit of the fourth embodiment.
【図13】 図13は上記第4実施例の垂直転送部での
2画素の電荷の加算を示すポテンシャル図である。FIG. 13 is a potential diagram showing addition of charges of two pixels in the vertical transfer unit of the fourth embodiment.
【図14】 図14は従来の固体撮像装置の断面図であ
る。FIG. 14 is a sectional view of a conventional solid-state imaging device.
【図15】 図15は従来の固体撮像装置の信号電荷の
動きを示す模式図である。FIG. 15 is a schematic diagram showing the movement of signal charges in a conventional solid-state imaging device.
【図16】 図16は従来の固体撮像装置の要部を拡大
した平面図である。FIG. 16 is an enlarged plan view of a main part of a conventional solid-state imaging device.
1…N型シリコン基板、2…P-ウェル、3…フォトダ
イオード、4a,4b…垂直転送部、5…P+画素分離領
域、6…絶縁膜、7…ゲート電極、8,9…遮光メタ
ル、10…色フィルター、11…マイクロレンズ。1 ... N-type silicon substrate, 2 ... P - well, 3 ... Photodiode, 4a, 4b ... Vertical transfer part, 5 ... P + pixel isolation region, 6 ... Insulating film, 7 ... Gate electrode, 8, 9 ... Shading metal 10 ... Color filter, 11 ... Microlens.
Claims (8)
垂直転送部を有することを特徴とする固体撮像装置。1. A solid-state image pickup device comprising a plurality of columns of vertical transfer units corresponding to one column of photoelectric conversion elements.
て、第1の垂直転送部の電荷情報と第2の垂直転送部の
電荷情報とを演算する手段を有することを特徴とする固
体撮像装置。2. The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising means for calculating charge information of the first vertical transfer unit and charge information of the second vertical transfer unit. .
て、オプティカルブラック部に設けられた垂直転送部の
出力をマルチ出力とし、上記出力の一系統のみを選択
し、水平転送部に転送することを特徴とする固体撮像装
置。3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the output of the vertical transfer unit provided in the optical black unit is multi-output, and only one system of the output is selected and transferred to the horizontal transfer unit. A solid-state image pickup device comprising:
固体撮像装置において、水平方向の画素数とダミービッ
ト数とを合わせた数の整数倍の電荷転送領域を有する水
平転送部を備えたことを特徴とする固体撮像装置。4. The solid-state image pickup device according to claim 1, further comprising a horizontal transfer unit having a charge transfer region that is an integral multiple of the total number of pixels in the horizontal direction and the number of dummy bits. A solid-state image pickup device comprising.
固体撮像装置において、上記1列の光電変換素子の電荷
を上記複数列の垂直転送部に夫々異なるタイミングで転
送する転送制御部を備えたことを特徴とする固体撮像装
置。5. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the transfer control unit transfers the charges of the photoelectric conversion elements in the one column to the vertical transfer units in the plurality of columns at different timings. A solid-state imaging device comprising:
て、上記1列の光電変換素子に対応した上記複数列の垂
直転送部の電荷を上記水平転送部へ転送するマルチプレ
クサを備えたことを特徴とする固体撮像装置。6. The solid-state imaging device according to claim 5, further comprising a multiplexer that transfers the charges of the vertical transfer units of the plurality of columns corresponding to the photoelectric conversion elements of the one column to the horizontal transfer unit. Solid-state imaging device.
て、上記マルチプレクサは、上記複数列の垂直転送部の
うちの少なくとも1列の垂直転送部の電荷を転送させ、
他の垂直転送部の電荷の転送を禁止する手段と、上記転
送された電荷を受けて、この電荷を上記水平転送部に転
送するシフトレジスタとからなることを特徴とする固体
撮像装置。7. The solid-state imaging device according to claim 6, wherein the multiplexer transfers the electric charge of at least one column of vertical transfer units of the plurality of columns of vertical transfer units,
A solid-state imaging device comprising: a means for inhibiting transfer of charges from another vertical transfer unit; and a shift register that receives the transferred charges and transfers the charges to the horizontal transfer unit.
て、上記複数列の垂直転送部の電荷は所定の相数の駆動
パルスにより転送され、上記シフトレジスタの電荷は上
記複数列の垂直転送部と同一相数の駆動パルスにより転
送されることを特徴とする固体撮像装置。8. The solid-state imaging device according to claim 7, wherein the charges of the vertical transfer units of the plurality of columns are transferred by a drive pulse having a predetermined number of phases, and the charges of the shift register are of the vertical transfer units of the plurality of columns. The solid-state imaging device is characterized in that it is transferred by drive pulses having the same number of phases as.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16198393A JP3273080B2 (en) | 1992-10-30 | 1993-06-30 | Solid-state imaging device |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-292355 | 1992-10-30 | ||
| JP29235592 | 1992-10-30 | ||
| JP16198393A JP3273080B2 (en) | 1992-10-30 | 1993-06-30 | Solid-state imaging device |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06197282A true JPH06197282A (en) | 1994-07-15 |
| JP3273080B2 JP3273080B2 (en) | 2002-04-08 |
Family
ID=26487924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16198393A Expired - Fee Related JP3273080B2 (en) | 1992-10-30 | 1993-06-30 | Solid-state imaging device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3273080B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0964329A (en) * | 1995-08-02 | 1997-03-07 | Lg Semicon Co Ltd | Solid-state imaging device |
| US6160580A (en) * | 1996-09-25 | 2000-12-12 | Nec Corporation | CCD image sensor having two-layered electrode structure |
| EP1351311A3 (en) * | 2002-03-15 | 2004-07-21 | Eastman Kodak Company | An interlined charge-coupled device having an extended dynamic range |
| US7777792B2 (en) | 2004-05-27 | 2010-08-17 | Nikon Corporation | Image-capturing apparatus and computer-readable computer program product including image processing program |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP16198393A patent/JP3273080B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| EP1351311A3 (en) * | 2002-03-15 | 2004-07-21 | Eastman Kodak Company | An interlined charge-coupled device having an extended dynamic range |
| US7777792B2 (en) | 2004-05-27 | 2010-08-17 | Nikon Corporation | Image-capturing apparatus and computer-readable computer program product including image processing program |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3273080B2 (en) | 2002-04-08 |
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