JP2004080690A - Ccd solid-state imaging element and camera system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、CCD型固体撮像素子とそれを用いたカメラシステムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、CCD型固体撮像素子はプロセスの微細化により高画素化が進み、より高精細な画が撮れるようになってきた。しかし一方で、高画素化に伴い読み出し速度が課題となっている。この課題を解決するために、様々な試みがなされてきた。
【0003】
第1の従来技術によれば、三板式の高精細(HD)テレビ方式における個々の固体撮像素子の撮像領域の片側に複数段の水平CCDを設け、各水平CCDの最終段に設けたアンプで信号電荷を読み出す。ただし、アンプ特性(ゲイン、オフセット等)のばらつきが問題となるため、これを補正するための基準信号を各水平CCDへ振り分ける(特開平2−78382号公報)。
【0004】
また、第2の従来技術によれば、撮像領域を左右に2分割して信号電荷を水平CCDへ転送し、各ブロックの信号電荷を水平方向互いに逆向きに転送したうえ、水平CCDの両端に設けられた各アンプで信号電荷を読み出す(特開平3−224371号公報)。
【0005】
更に、第3の従来技術によれば、インターレース読み出し(画素加算読み出し)方式の固体撮像素子において、撮像領域の上下両側にそれぞれ水平CCDを設け、奇数列の信号電荷を下側の水平CCDへ、偶数列の信号電荷を上側の水平CCDへそれぞれ転送し、各水平CCDの最終段に設けたアンプで信号電荷を読み出す(特開平8−125158号公報)。
【0006】
一方、非CCD型の固体撮像素子における1つの従来技術として、カラーフィルタ配列は従来のままで各出力端子に常に同色の出力を行う技術が知られている(特開平9−46480号公報)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、アンプ特性の全く揃った素子を製造するのは困難である。したがって、上記第1〜第3の従来技術では、アンプ特性のばらつきを補正するための手段が不可欠である。
【0008】
本発明は、読み出し速度を上げるために複数の読み出しアンプを採用した場合に、アンプ特性が異なっていても画質に影響を与えない単板式のCCD型固体撮像素子と、それを用いたカメラシステムとを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、同じ色情報が異なるアンプを通ることがないように構成したものである。例えば、同じR(赤)の情報が、特性の揃っていない2つのアンプを通ることがないようにする。ただし、カラーフィルタの色配列において、例えばR(赤)に挟まれたG(緑)と、B(青)に挟まれたG(緑)とは異なる色として扱える。
【0010】
本発明によれば、各水平CCDの最終段に置かれたアンプでは、それぞれ異なる色情報を読み出す。このため、アンプ特性のばらつきをカラーフィルタ特性により吸収でき、アンプ特性のばらつきが画質に影響することなく高速で読み出せる。
【0011】
具体的に説明すると、請求項1の発明は、図1に例示したように、撮像領域に複数の光検出器を2次元配列してなるCCD型固体撮像素子において、複数の光検出器に重ねられかつ奇数列と偶数列とで同じ色を持たず又は同じ色であっても異なる隣接色を持つカラーフィルタと、複数の光検出器のうちの奇数列の光検出器の信号電荷を垂直方向へ上向き又は下向きに転送するための第1の垂直CCDと、複数の光検出器のうちの偶数列の光検出器の信号電荷を第1の垂直CCDとは逆向きに転送するための第2の垂直CCDと、第1の垂直CCDから受け取った信号電荷を水平方向に転送するための第1の水平CCDと、第2の垂直CCDから受け取った信号電荷を水平方向に転送するための第2の水平CCDと、第1の水平CCDの最終段に設けられた第1のアンプと、第2の水平CCDの最終段に設けられた第2のアンプとを備え、第1及び第2のアンプからそれぞれ奇数列、偶数列の信号電荷を別々に読み出すこととしたものである。
【0012】
また、請求項2の発明は、図2に例示したように、撮像領域に複数の光検出器を2次元配列してなるCCD型固体撮像素子において、複数の光検出器に重ねられかつ奇数行と偶数行とで同じ色を持たず又は同じ色であっても異なる隣接色を持つカラーフィルタと、複数の光検出器の信号電荷を垂直方向に転送するための垂直CCDと、複数の光検出器のうちの奇数行の光検出器の信号電荷を垂直CCDから受け取り該受け取った信号電荷を水平方向に転送するための第1の水平CCDと、複数の光検出器のうちの偶数行の光検出器の信号電荷を垂直CCDから受け取り該受け取った信号電荷を水平方向に転送するための第2の水平CCDと、第1の水平CCDの最終段に設けられた第1のアンプと、第2の水平CCDの最終段に設けられた第2のアンプとを備え、第1及び第2のアンプからそれぞれ奇数行、偶数行の信号電荷を別々に読み出すこととしたものである。
【0013】
更に、請求項3の発明は、図3に例示したように、撮像領域に複数の光検出器を2次元配列してなるCCD型固体撮像素子において、複数の光検出器に重ねられ奇数列と偶数列とで同じ色を持たず又は同じ色であっても異なる隣接色を持ち、かつ奇数行と偶数行とで同じ色を持たず又は同じ色であっても異なる隣接色を持つカラーフィルタと、複数の光検出器のうちの奇数列の光検出器の信号電荷を垂直方向へ上向き又は下向きに転送するための第1の垂直CCDと、複数の光検出器のうちの偶数列の光検出器の信号電荷を第1の垂直CCDとは逆向きに転送するための第2の垂直CCDと、複数の光検出器のうちの奇数行かつ奇数列の光検出器の信号電荷を第1の垂直CCDから受け取り該受け取った信号電荷を水平方向に転送するための第1の水平CCDと、複数の光検出器のうちの偶数行かつ奇数列の光検出器の信号電荷を第1の垂直CCDから受け取り該受け取った信号電荷を水平方向に転送するための第2の水平CCDと、第1の水平CCDの最終段に設けられた第1のアンプと、第2の水平CCDの最終段に設けられた第2のアンプと、複数の光検出器のうちの奇数行かつ偶数列の光検出器の信号電荷を第2の垂直CCDから受け取り該受け取った信号電荷を水平方向に転送するための第3の水平CCDと、複数の光検出器のうちの偶数行かつ偶数列の光検出器の信号電荷を第2の垂直CCDから受け取り該受け取った信号電荷を水平方向に転送するための第4の水平CCDと、第3の水平CCDの最終段に設けられた第3のアンプと、第4の水平CCDの最終段に設けられた第4のアンプとを備え、第1〜第4のアンプからそれぞれ奇数行かつ奇数列、偶数行かつ奇数列、奇数行かつ偶数列、偶数行かつ偶数列の信号電荷を別々に読み出すこととしたものである。
【0014】
請求項4の発明では、図4〜図7に例示したように、上記請求項1又は3の発明に係るCCD型固体撮像素子において、第1及び第2の垂直CCDは複数の光検出器からの信号電荷のプログレッシブ読み出し(全画素非加算読み出し)が可能であり、かつ同一の駆動パルス列により互いに逆向きに信号電荷を転送することができる転送ゲート構造を持つこととした。
【0015】
請求項5の発明は、図8、図9に例示したように、上記請求項1〜4の発明のいずれかに係るCCD型固体撮像素子を用いたカメラシステムである。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0017】
図1〜図3に単板式のCCD型固体撮像素子の概略図を示す。いずれもベイヤ配列のカラーフィルタを持つCCD型固体撮像素子である。例示したカラーフィルタ配列において、Rは赤、GrとGbはどちらも緑、Bは青である。Grは水平方向でRの隣の緑であり、Gbは水平方向でBの隣の緑である。GrとGbはどちらも緑であるが、左右に位置するフィルタが異なっているので、異なる色として扱う。
【0018】
図1のCCD型固体撮像素子10は、撮像領域11に複数の光検出器(フォトダイオード)を2次元配列し、その上にカラーフィルタを重ねたものである。RとGbのカラーフィルタを持つ光検出器で変換された電荷は垂直CCD12を介して下側に配置された水平CCD14に転送される。一方、GrとBのカラーフィルタを持つ光検出器で変換された電荷は垂直CCD13を介して上側に配置された水平CCD15に転送される。これより、RとGbの色情報を持つ信号電荷が下側の水平CCD14の最終段にあるアンプ16で、GrとBの色情報を持つ信号電荷が上側の水平CCD15の最終段にあるアンプ17でそれぞれ読み出される。これにより、アンプ16,17ではそれぞれ異なる色情報を読み出すため、アンプ特性のばらつきをカラーフィルタ特性により吸収でき、アンプ特性のばらつきが画質に影響することなく高速で読み出せる。なお、奇数列と偶数列とで同じ色を持たず、又は同じ色であっても異なる隣接色を持つカラーフィルタであれば、上記ベイヤ配列に限らず色再現可能な任意のカラーフィルタを採用することができる。
【0019】
図2のCCD型固体撮像素子20は、撮像領域21に複数の光検出器を2次元配列し、その上にカラーフィルタを重ねたものである。RとGrのカラーフィルタを持つ光検出器で変換された電荷は垂直CCD22,23を介して下側に2段配置された水平CCD24,25のうち上側の水平CCD24に転送される。一方、GbとBのカラーフィルタを持つ光検出器で変換された電荷は同じく垂直CCD22,23を介して下側に2段配置された水平CCD24,25のうち下側の水平CCD25に転送される。これより、RとGrの色情報を持つ信号電荷が上側の水平CCD24の最終段にあるアンプ26で、GbとBの色情報を持つ信号電荷が下側の水平CCD25の最終段にあるアンプ27でそれぞれ読み出される。これにより、アンプ26,27ではそれぞれ異なる色情報を読み出すため、アンプ特性のばらつきをカラーフィルタ特性により吸収でき、アンプ特性のばらつきが画質に影響することなく高速で読み出せる。なお、奇数行と偶数行とで同じ色を持たず、又は同じ色であっても異なる隣接色を持つカラーフィルタであれば、上記ベイヤ配列に限らず色再現可能な任意のカラーフィルタを採用することができる。
【0020】
図3のCCD型固体撮像素子30は、撮像領域31に複数の光検出器を2次元配列し、その上にカラーフィルタを重ねたものである。図1と同様にRとGbのカラーフィルタを持つ光検出器で変換された電荷は垂直CCD32を介して下側に、GrとBのカラーフィルタを持つ光検出器で変換された電荷は垂直CCD33を介して上側にそれぞれ転送される。そのとき、Rの電荷は下側に並んでいる2段の水平CCD34,35のうち上側の水平CCD(第1の水平CCD)34に、Gbの電荷は下側の水平CCD(第2の水平CCD)35にそれぞれ転送される。また、Grの電荷は上側に並んでいる2段の水平CCD38,39のうち上側の水平CCD(第3の水平CCD)38に、Bの電荷は下側の水平CCD(第4の水平CCD)39にそれぞれ転送される。これより、Rの色情報を持つ信号電荷が第1の水平CCD34の最終段にあるアンプ36で、Gbの色情報を持つ信号電荷が第2の水平CCD35の最終段にあるアンプ37で、Grの色情報を持つ信号電荷が第3の水平CCD38の最終段にあるアンプ40で、Bの色情報を持つ信号電荷が第4の水平CCD39の最終段にあるアンプ41でそれぞれ読み出される。これにより、アンプ36,37,40,41ではそれぞれ異なる色情報を読み出すため、アンプ特性のばらつきをカラーフィルタ特性により吸収でき、アンプ特性のばらつきが画質に影響することなく高速で読み出せる。なお、奇数列と偶数列とで同じ色を持たず、又は同じ色であっても異なる隣接色を持ち、かつ奇数行と偶数行とで同じ色を持たず、又は同じ色であっても異なる隣接色を持つカラーフィルタであれば、上記ベイヤ配列に限らず色再現可能な任意のカラーフィルタを採用することができる。
【0021】
図4、図5に、図1及び図3の逆方向電荷転送を可能とする垂直CCD12,13;32,33の電極構造の一例を示す。ここでは、信号電荷のプログレッシブ読み出し(全画素非加算読み出し)が可能であり、2層ポリシリコンプロセスを用いて4相転送を行う。
【0022】
図4は転送ゲートの電極構造を上から見た図であり、図5(a)、図5(b)はそれぞれ図4に表したA−A’、B−B’の断面を表示したものである。図5(a)、図5(b)においてPDと表してあるのはフォトダイオードのことで、実際には断面上にはないが電極との位置関係を示すために点線で示してある。ここで、PDからの信号電荷読み出しのための電極はφV1である。
【0023】
図4、図5の電極構造をとることにより、奇数列では下向きにφV1→φV2→φV3→φV4と並ぶのが、偶数列では上向きにφV4→φV3→φV2→φV1と並ぶことになりそれぞれ逆方向に信号電荷が転送されることになる。
【0024】
図6、図7に逆方向転送のタイミングチャートを示す。図6はφV1、φV2、φV3、φV4に印加するパルス波形を示したもので、図7は転送の様子を模式的に示したものである。図4、図5に示した4相のゲート電極に図6で示す転送パルスを印加した場合、奇数列では上から下にφV1→φV2→φV3→φV4の順にゲート電極が並んでいるため電荷が下側の水平CCDに転送され、偶数列では下から上にφV4→φV3→φV2→φV1の順にゲート電極が並んでいるため電荷が上側の水平CCDに転送される。これより1列毎に交互に逆方向転送が行われる。
【0025】
図8に、図1又は図2のCCD型固体撮像素子10,20を用いたカメラシステムの例を示す。図8において、50はレンズであり、51はCCD型固体撮像素子10,20を駆動するための駆動回路である。CCD型固体撮像素子10,20の上下2段のアンプから読み出された信号は、それぞれ独立にCDS(相関二重サンプリング)回路52a,52bと、ADC(アナログ・デジタル変換)回路53a,53bとを通る。ADCを行った後にメモリコントロール回路55で制御し、メモリ回路54内で並べ替えを行い、2つのアンプから読み出したデータを1枚の画に合成する。合成後に回路56で画像処理を行い、画像データとして出力する。
【0026】
図9に、図3のCCD型固体撮像素子30を用いたカメラシステムの例を示す。図9において、50はレンズであり、51はCCD型固体撮像素子30を駆動するための駆動回路である。CCD型固体撮像素子30の上下2段ずつ4段のアンプから読み出された信号は、それぞれ独立にCDS回路52a〜52dと、ADC回路53a〜53dとを通る。ADCを行った後にメモリコントロール回路55で制御し、メモリ回路54内で並べ替えを行い、4つのアンプから読み出したデータを1枚の画に合成する。合成後に回路56で画像処理を行い、画像データとして出力する。
【0027】
【発明の効果】
以上説明してきたとおり、本発明によれば、アンプ毎に読み出す信号電荷の色情報を変えたので、マルチアンプ読み出しによる高速化を実現し、かつアンプ特性のばらつきに伴う画質劣化を生じない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るCCD型固体撮像素子の第1の構成例を示すブロック図である。
【図2】本発明に係るCCD型固体撮像素子の第2の構成例を示すブロック図である。
【図3】本発明に係るCCD型固体撮像素子の第3の構成例を示すブロック図である。
【図4】図1又は図3中の垂直CCDの転送ゲート構造の一例を示す平面図である。
【図5】(a)及び(b)はそれぞれ図4のA−A’及びB−B’断面図である。
【図6】図4、図5中の転送ゲートの4相駆動パルス波形の例を示すタイミングチャート図である。
【図7】図4中の互いに隣接する2つの垂直CCDにおける逆方向電荷転送の様子を示す図である。
【図8】図1又は図2のCCD型固体撮像素子を用いたカメラシステムの構成例を示すブロック図である。
【図9】図3のCCD型固体撮像素子を用いたカメラシステムの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
10 CCD型固体撮像素子
11 撮像領域
12,13 垂直CCD
14,15 水平CCD
16,17 アンプ
20 CCD型固体撮像素子
21 撮像領域
22,23 垂直CCD
24,25 水平CCD
26,27 アンプ
30 CCD型固体撮像素子
31 撮像領域
32,33 垂直CCD
34,35 水平CCD
36,37 アンプ
38,39 水平CCD
40,41 アンプ
50 レンズ
51 駆動回路
52a〜52d CDS回路
53a〜53d ADC回路
54 メモリ回路
55 メモリコントロール回路
56 画像処理回路
PD フォトダイオード(光検出器)
R,Gr,Gb,B カラーフィルタ
φV1〜φV4 転送ゲート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a CCD solid-state imaging device and a camera system using the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, the CCD type solid-state imaging device has been developed to have a higher number of pixels due to miniaturization of a process, and a higher definition image can be taken. However, on the other hand, the readout speed has become an issue as the number of pixels increases. Various attempts have been made to solve this problem.
[0003]
According to the first related art, a plurality of horizontal CCDs are provided on one side of an imaging area of each solid-state imaging device in a three-panel high-definition (HD) television system, and an amplifier provided at the last stage of each horizontal CCD. Read the signal charge. However, since variations in amplifier characteristics (gain, offset, etc.) pose a problem, a reference signal for correcting this is distributed to each horizontal CCD (Japanese Patent Laid-Open No. 2-78382).
[0004]
Further, according to the second prior art, the image pickup area is divided into two parts, left and right, and the signal charges are transferred to the horizontal CCD. The signal charges of each block are transferred in opposite directions in the horizontal direction. A signal charge is read out by each of the provided amplifiers (Japanese Patent Laid-Open No. 3-224371).
[0005]
Further, according to the third prior art, in a solid-state image pickup device of an interlaced readout (pixel addition readout) method, horizontal CCDs are respectively provided on both upper and lower sides of an image pickup area, and signal charges in odd columns are transferred to a lower horizontal CCD. The signal charges in the even columns are transferred to the upper horizontal CCDs, respectively, and the signal charges are read out by an amplifier provided at the last stage of each horizontal CCD (Japanese Patent Laid-Open No. 8-125158).
[0006]
On the other hand, as one conventional technique in a non-CCD type solid-state imaging device, there is known a technique of always outputting the same color to each output terminal while keeping the color filter arrangement as conventional (Japanese Patent Laid-Open No. 9-46480).
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Generally, it is difficult to manufacture an element having completely uniform amplifier characteristics. Therefore, in the first to third prior arts, a means for correcting variations in amplifier characteristics is indispensable.
[0008]
The present invention relates to a single-chip CCD solid-state imaging device that does not affect image quality even if the amplifier characteristics are different when a plurality of read amplifiers are employed to increase the reading speed, and a camera system using the same. The purpose is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is configured so that the same color information does not pass through different amplifiers. For example, the same R (red) information is prevented from passing through two amplifiers having different characteristics. However, in the color arrangement of the color filters, for example, G (green) sandwiched by R (red) and G (green) sandwiched by B (blue) can be handled as different colors.
[0010]
According to the present invention, different color information is read out by the amplifier placed at the last stage of each horizontal CCD. Therefore, variations in the amplifier characteristics can be absorbed by the color filter characteristics, and the variations in the amplifier characteristics can be read at high speed without affecting the image quality.
[0011]
More specifically, the invention according to claim 1 is, as exemplified in FIG. 1, in a CCD solid-state imaging device in which a plurality of photodetectors are two-dimensionally arranged in an imaging area, the plurality of photodetectors are superposed on the plurality of photodetectors. A color filter that does not have the same color in the odd-numbered and even-numbered columns or has a different adjacent color even if it is the same color, and the signal charges of the odd-numbered photodetectors of the plurality of photodetectors in the vertical direction. A first vertical CCD for transferring upward or downward to the first vertical CCD, and a second vertical CCD for transferring signal charges of photodetectors in an even-numbered row of the plurality of photodetectors in a direction opposite to the first vertical CCD. , A first horizontal CCD for transferring the signal charges received from the first vertical CCD in the horizontal direction, and a second horizontal CCD for transferring the signal charges received from the second vertical CCD in the horizontal direction. Horizontal CCD and the final stage of the first horizontal CCD A first amplifier is provided and a second amplifier is provided at the last stage of the second horizontal CCD, and the signal charges of the odd-numbered columns and the even-numbered columns are separately read from the first and second amplifiers, respectively. It was decided.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a CCD solid-state imaging device in which a plurality of photodetectors are two-dimensionally arranged in an imaging area as illustrated in FIG. A color filter that does not have the same color or the same color but has different adjacent colors in the even rows, a vertical CCD for transferring signal charges of a plurality of photodetectors in a vertical direction, and a plurality of photodetectors. A first horizontal CCD for receiving the signal charges of the photodetectors of the odd rows of the detectors from the vertical CCDs and transferring the received signal charges in the horizontal direction, and the light of the even rows of the plurality of photodetectors. A second horizontal CCD for receiving the signal charge of the detector from the vertical CCD and transferring the received signal charge in the horizontal direction; a first amplifier provided at the last stage of the first horizontal CCD; Of the horizontal CCD And a amplifier, respectively odd rows from the first and second amplifier is obtained by the reading the even rows of the signal charges separately.
[0013]
Further, according to a third aspect of the present invention, as illustrated in FIG. 3, in a CCD solid-state imaging device in which a plurality of photodetectors are two-dimensionally arranged in an imaging region, an odd number of rows are superimposed on the plurality of photodetectors. A color filter that does not have the same color in the even-numbered columns or has a different adjacent color even if it is the same color, and does not have the same color in the odd-numbered and even-numbered rows or has a different adjacent color even if it is the same color; A first vertical CCD for vertically or vertically transferring signal charges of odd-numbered photodetectors of the plurality of photodetectors, and photodetection of even-numbered columns of the plurality of photodetectors. A second vertical CCD for transferring the signal charge of the detector in the opposite direction to the first vertical CCD, and the signal charge of an odd-numbered row and an odd-numbered column of the photodetectors among the plurality of photodetectors. For transferring the received signal charges from the vertical CCD in the horizontal direction. A second horizontal CCD for receiving signal charges of the photodetectors in the even rows and odd columns of the plurality of photodetectors from the first vertical CCD and transferring the received signal charges in the horizontal direction; A horizontal CCD, a first amplifier provided at the last stage of the first horizontal CCD, a second amplifier provided at the last stage of the second horizontal CCD, and an odd row of the plurality of photodetectors. A third horizontal CCD for receiving the signal charges of the photodetectors in the even columns from the second vertical CCD and transferring the received signal charges in the horizontal direction; and an even row and an even number of the plurality of photodetectors. A fourth horizontal CCD for receiving the signal charges of the photodetectors in the column from the second vertical CCD and transferring the received signal charges in the horizontal direction, and a third horizontal CCD provided at the last stage of the third horizontal CCD. And the last stage of the fourth horizontal CCD Read out the signal charges of odd rows and odd columns, even rows and odd columns, odd rows and even columns, even rows and even columns from the first to fourth amplifiers, respectively. It is what it was.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, as shown in FIGS. 4 to 7, in the CCD type solid-state imaging device according to the first or third aspect of the present invention, the first and second vertical CCDs include a plurality of photodetectors. Has a transfer gate structure capable of progressively reading (non-additional reading of all pixels) the signal charges and transferring the signal charges in opposite directions by the same drive pulse train.
[0015]
A fifth aspect of the present invention is a camera system using the CCD solid-state imaging device according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, as exemplified in FIGS.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0017]
1 to 3 show schematic views of a single-plate CCD solid-state imaging device. Each is a CCD type solid-state imaging device having a Bayer array color filter. In the illustrated color filter array, R is red, Gr and Gb are green, and B is blue. Gr is green next to R in the horizontal direction, and Gb is green next to B in the horizontal direction. Gr and Gb are both green, but are treated as different colors because the filters located on the left and right are different.
[0018]
The CCD type solid-
[0019]
The CCD-type solid-
[0020]
The CCD solid-
[0021]
FIGS. 4 and 5 show an example of the electrode structure of the
[0022]
FIG. 4 is a top view of the electrode structure of the transfer gate, and FIGS. 5A and 5B show cross sections of AA ′ and BB ′ shown in FIG. 4, respectively. It is. In FIGS. 5A and 5B, PD is a photodiode, which is not actually on a cross section but is shown by a dotted line to show a positional relationship with an electrode. Here, the electrode for reading signal charges from the PD is φV1.
[0023]
By adopting the electrode structure shown in FIGS. 4 and 5, the odd-numbered rows are arranged in the downward direction φV1 → φV2 → φV3 → φV4, while the even-numbered rows are arranged upwardly in the order of φV4 → φV3 → φV2 → φV1. Is transferred.
[0024]
6 and 7 show timing charts of the reverse transfer. FIG. 6 shows pulse waveforms applied to φV1, φV2, φV3, and φV4, and FIG. 7 schematically shows a transfer state. When the transfer pulse shown in FIG. 6 is applied to the four-phase gate electrodes shown in FIGS. 4 and 5, in the odd-numbered columns, the charges are arranged because φV1 → φV2 → φV3 → φV4 in order from top to bottom. The charges are transferred to the lower horizontal CCD, and the charges are transferred to the upper horizontal CCD since the gate electrodes are arranged in the order of φV4 → φV3 → φV2 → φV1 from the bottom in the even-numbered column. Thus, the reverse transfer is performed alternately for each column.
[0025]
FIG. 8 shows an example of a camera system using the CCD type solid-
[0026]
FIG. 9 shows an example of a camera system using the CCD solid-
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the color information of the signal charges to be read is changed for each amplifier, high-speed reading by the multi-amplifier is realized, and the image quality does not deteriorate due to variations in the amplifier characteristics.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first configuration example of a CCD solid-state imaging device according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a second configuration example of the CCD solid-state imaging device according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a third configuration example of the CCD solid-state imaging device according to the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing an example of a transfer gate structure of the vertical CCD in FIG. 1 or FIG. 3;
FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views taken along the lines AA 'and BB' of FIG. 4, respectively.
FIG. 6 is a timing chart showing an example of a four-phase drive pulse waveform of the transfer gate in FIGS. 4 and 5;
FIG. 7 is a diagram showing a state of reverse charge transfer in two adjacent vertical CCDs in FIG. 4;
8 is a block diagram showing a configuration example of a camera system using the CCD solid-state imaging device of FIG. 1 or FIG.
9 is a block diagram illustrating a configuration example of a camera system using the CCD solid-state imaging device in FIG.
[Explanation of symbols]
10 CCD type solid-
14,15 horizontal CCD
16, 17
24,25 horizontal CCD
26,27
34,35 horizontal CCD
36,37
40, 41 Amplifier 50
R, Gr, Gb, B color filters φV1 to φV4 transfer gate
Claims (5)
前記複数の光検出器に重ねられ、かつ奇数列と偶数列とで同じ色を持たず、又は同じ色であっても異なる隣接色を持つカラーフィルタと、
前記複数の光検出器のうちの奇数列の光検出器の信号電荷を垂直方向へ上向き又は下向きに転送するための第1の垂直CCDと、
前記複数の光検出器のうちの偶数列の光検出器の信号電荷を前記第1の垂直CCDとは逆向きに転送するための第2の垂直CCDと、
前記第1の垂直CCDから受け取った信号電荷を水平方向に転送するための第1の水平CCDと、
前記第2の垂直CCDから受け取った信号電荷を水平方向に転送するための第2の水平CCDと、
前記第1の水平CCDの最終段に設けられた第1のアンプと、
前記第2の水平CCDの最終段に設けられた第2のアンプとを備え、
前記第1及び第2のアンプから、それぞれ奇数列、偶数列の信号電荷を別々に読み出すことを特徴とするCCD型固体撮像素子。A CCD type solid-state imaging device in which a plurality of photodetectors are two-dimensionally arranged in an imaging region,
A color filter that is superimposed on the plurality of photodetectors and does not have the same color in the odd-numbered rows and the even-numbered rows, or has a different adjacent color even with the same color,
A first vertical CCD for transferring signal charges of the odd-numbered photodetectors of the plurality of photodetectors vertically upward or downward;
A second vertical CCD for transferring the signal charges of the even-numbered photodetectors of the plurality of photodetectors in a direction opposite to that of the first vertical CCD;
A first horizontal CCD for transferring signal charges received from the first vertical CCD in a horizontal direction;
A second horizontal CCD for transferring signal charges received from the second vertical CCD in a horizontal direction;
A first amplifier provided at the last stage of the first horizontal CCD;
A second amplifier provided at the last stage of the second horizontal CCD,
A CCD solid-state imaging device, wherein signal charges of odd-numbered columns and even-numbered columns are separately read from the first and second amplifiers, respectively.
前記複数の光検出器に重ねられ、かつ奇数行と偶数行とで同じ色を持たず、又は同じ色であっても異なる隣接色を持つカラーフィルタと、
前記複数の光検出器の信号電荷を垂直方向に転送するための垂直CCDと、
前記複数の光検出器のうちの奇数行の光検出器の信号電荷を前記垂直CCDから受け取り、該受け取った信号電荷を水平方向に転送するための第1の水平CCDと、
前記複数の光検出器のうちの偶数行の光検出器の信号電荷を前記垂直CCDから受け取り、該受け取った信号電荷を水平方向に転送するための第2の水平CCDと、
前記第1の水平CCDの最終段に設けられた第1のアンプと、
前記第2の水平CCDの最終段に設けられた第2のアンプとを備え、
前記第1及び第2のアンプから、それぞれ奇数行、偶数行の信号電荷を別々に読み出すことを特徴とするCCD型固体撮像素子。A CCD type solid-state imaging device in which a plurality of photodetectors are two-dimensionally arranged in an imaging region,
A color filter that is superimposed on the plurality of photodetectors and does not have the same color in the odd-numbered rows and the even-numbered rows, or has a different adjacent color even if the same color,
A vertical CCD for vertically transferring signal charges of the plurality of photodetectors;
A first horizontal CCD for receiving the signal charges of the photodetectors in the odd-numbered rows of the plurality of photodetectors from the vertical CCD, and transferring the received signal charges in a horizontal direction;
A second horizontal CCD for receiving the signal charges of the photodetectors in the even-numbered rows of the plurality of photodetectors from the vertical CCD, and transferring the received signal charges in a horizontal direction;
A first amplifier provided at the last stage of the first horizontal CCD;
A second amplifier provided at the last stage of the second horizontal CCD,
A CCD solid-state imaging device, wherein signal charges of odd-numbered rows and even-numbered rows are separately read from the first and second amplifiers, respectively.
前記複数の光検出器に重ねられ、奇数列と偶数列とで同じ色を持たず、又は同じ色であっても異なる隣接色を持ち、かつ奇数行と偶数行とで同じ色を持たず、又は同じ色であっても異なる隣接色を持つカラーフィルタと、
前記複数の光検出器のうちの奇数列の光検出器の信号電荷を垂直方向へ上向き又は下向きに転送するための第1の垂直CCDと、
前記複数の光検出器のうちの偶数列の光検出器の信号電荷を前記第1の垂直CCDとは逆向きに転送するための第2の垂直CCDと、
前記複数の光検出器のうちの奇数行かつ奇数列の光検出器の信号電荷を前記第1の垂直CCDから受け取り、該受け取った信号電荷を水平方向に転送するための第1の水平CCDと、
前記複数の光検出器のうちの偶数行かつ奇数列の光検出器の信号電荷を前記第1の垂直CCDから受け取り、該受け取った信号電荷を水平方向に転送するための第2の水平CCDと、
前記第1の水平CCDの最終段に設けられた第1のアンプと、
前記第2の水平CCDの最終段に設けられた第2のアンプと、
前記複数の光検出器のうちの奇数行かつ偶数列の光検出器の信号電荷を前記第2の垂直CCDから受け取り、該受け取った信号電荷を水平方向に転送するための第3の水平CCDと、
前記複数の光検出器のうちの偶数行かつ偶数列の光検出器の信号電荷を前記第2の垂直CCDから受け取り、該受け取った信号電荷を水平方向に転送するための第4の水平CCDと、
前記第3の水平CCDの最終段に設けられた第3のアンプと、
前記第4の水平CCDの最終段に設けられた第4のアンプとを備え、
前記第1〜第4のアンプから、それぞれ奇数行かつ奇数列、偶数行かつ奇数列、奇数行かつ偶数列、偶数行かつ偶数列の信号電荷を別々に読み出すことを特徴とするCCD型固体撮像素子。A CCD type solid-state imaging device in which a plurality of photodetectors are two-dimensionally arranged in an imaging region,
Overlaid on the plurality of photodetectors, the odd column and the even column do not have the same color, or even the same color has a different adjacent color, and the odd and even rows do not have the same color, Or a color filter having the same color but different adjacent colors,
A first vertical CCD for transferring signal charges of the odd-numbered photodetectors of the plurality of photodetectors vertically upward or downward;
A second vertical CCD for transferring the signal charges of the even-numbered photodetectors of the plurality of photodetectors in a direction opposite to that of the first vertical CCD;
A first horizontal CCD for receiving signal charges of the odd-numbered rows and odd-numbered photodetectors of the plurality of photodetectors from the first vertical CCD, and transferring the received signal charges in a horizontal direction; ,
A second horizontal CCD for receiving signal charges of the photodetectors in the even rows and the odd columns among the plurality of photodetectors from the first vertical CCD, and transferring the received signal charges in a horizontal direction; ,
A first amplifier provided at the last stage of the first horizontal CCD;
A second amplifier provided at the last stage of the second horizontal CCD;
A third horizontal CCD for receiving signal charges of the odd-row and even-column photodetectors of the plurality of photodetectors from the second vertical CCD, and transferring the received signal charges in a horizontal direction; ,
A fourth horizontal CCD for receiving signal charges of the even-numbered rows and even-numbered columns of the plurality of photodetectors from the second vertical CCD, and transferring the received signal charges in a horizontal direction; ,
A third amplifier provided at the last stage of the third horizontal CCD;
A fourth amplifier provided at the last stage of the fourth horizontal CCD,
A CCD type solid-state imaging device for separately reading signal charges of odd rows and odd columns, even rows and odd columns, odd rows and even columns, and even rows and even columns from the first to fourth amplifiers, respectively. element.
前記第1及び第2の垂直CCDは、前記複数の光検出器からの信号電荷のプログレッシブ読み出しが可能であり、かつ、同一の駆動パルス列により互いに逆向きに信号電荷を転送することができる転送ゲート構造を持つことを特徴とするCCD型固体撮像素子。The CCD solid-state imaging device according to claim 1, wherein
The first and second vertical CCDs are capable of progressively reading signal charges from the plurality of photodetectors, and are capable of transferring signal charges in opposite directions by the same drive pulse train. A CCD solid-state imaging device having a structure.
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-
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