JPH10200819A - Solid-state image pickup device, and its driving method and camera - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state image pickup device and its driving method which are capable of high-speed image pickup operation with simple constitution that only varies driving timing even, specially, when a driving frequency of normal image pickup operation is high. SOLUTION: When signal charges are transferred from respective vertical transfer registers 12 to a 1st horizontal transfer register 13 or between 1st and 2nd horizontal transfer registers 13 and 14 by varying the timing of various timing pulses generated by a timing generator 20 at the time of setting of a high-speed image pickup mode by an image pickup mode setting part 21, the CCD image pickup element 10 having the two horizontal transfer registers 13 and 14 mixes signal charges of at least two charge packets which are adjacent in a horizontal transfer direction and/or a vertical transfer direction and outputs the mixed signal charges to the 1st and 2nd horizontal transfer registers 13 and 14 to decrease the number of charge packets at the time of horizontal transfer, thereby increasing output frames per unit time.

Description

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

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置およ
びその駆動方法並びにカメラに関し、特に複数本の水平
転送部を持つ固体撮像装置およびその駆動方法、並びに
撮像デバイスとして固体撮像装置を用いたカメラに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device, a driving method thereof, and a camera, and more particularly, to a solid-state imaging device having a plurality of horizontal transfer units, a driving method thereof, and a camera using the solid-state imaging device as an imaging device. About.

【０００２】[0002]

【従来の技術】固体撮像素子、例えばＣＣＤ(Charge Co
upled Device) を用いた２次元イメージセンサでは、画
素の数と出力周波数（水平転送駆動周波数）を決める
と、単位時間当たりに得られる画像の枚数が決定する。
これは、通常、映像信号の規格に準じたものである。例
えば、ＮＴＳＣフォーマットの場合、６０フィールド／
ｓｅｃ（３０フレーム／ｓｅｃ）である。しかし場合に
よっては、これよりも多くの画像を撮像したい場合があ
る。例えば、動きの早い物体を撮像する場合に、１／６
０秒間隔にしか画像を得ることができないのと、１／２
４０秒間隔に画像を得るのでは、スローモーションにし
たときの動きの滑らかさが異なってくる。2. Description of the Related Art A solid-state imaging device such as a CCD (Charge Co.)
In a two-dimensional image sensor using an upled device, when the number of pixels and the output frequency (horizontal transfer driving frequency) are determined, the number of images obtained per unit time is determined.
This usually conforms to the standard of the video signal. For example, in the case of the NTSC format, 60 fields /
sec (30 frames / sec). However, in some cases, it may be desired to capture more images than this. For example, when imaging a fast-moving object, 1/6
Images can be obtained only at 0 second intervals, and
If an image is obtained at intervals of 40 seconds, the smoothness of the motion at the time of slow motion differs.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】そのため、このような
高速撮像を行う場合、従来は、駆動周波数を高くしてい
た。しかし、駆動周波数を高くしての高速駆動は、イメ
ージセンサの動作に対しても、また出力される信号の処
理も困難になる。すなわち、高速撮像への要求に対して
は、通常は、２倍速もしくは３倍速等の速さで信号を出
力する方法が採られているが、高速の駆動と信号処理に
は限界がある。Therefore, when such high-speed imaging is performed, the driving frequency has conventionally been increased. However, high-speed driving with a high driving frequency makes it difficult to operate the image sensor and to process output signals. That is, in response to a demand for high-speed imaging, a method of outputting a signal at a speed such as double speed or triple speed is usually adopted, but there is a limit to high-speed driving and signal processing.

【０００４】ところで、ＨＤＴＶカメラに対応する固体
撮像素子として、２００万画素ＣＣＤイメージセンサが
開発されている。このＨＤＴＶ用のＣＣＤイメージセン
サでは、２００万画素の信号を出力するため、１本の信
号出力では７４ＭＨｚもの周波数を扱うことになる。し
かし、７４ＭＨｚの高い周波数の信号を扱うことは困難
であることから、水平転送周波数を半減するために、２
本の水平転送レジスタを設けた構成が採られている。[0004] As a solid-state image sensor corresponding to an HDTV camera, a 2 million pixel CCD image sensor has been developed. Since this HDTV CCD image sensor outputs a signal of 2 million pixels, a single signal output handles a frequency of 74 MHz. However, since it is difficult to handle a high frequency signal of 74 MHz, in order to halve the horizontal transfer frequency, 2
This configuration employs a horizontal transfer register.

【０００５】このＨＤＴＶ用のＣＣＤイメージセンサな
どのように、通常撮像での駆動周波数が高いものにおい
て、先述した高速撮像を考えた場合、駆動周波数をさら
に上げることになる。一例として、２倍速を考えた場
合、水平転送周波数を半減する目的で２本の水平転送レ
ジスタを設けたにも拘らず、水平転送周波数が２倍にな
り、水平転送レジスタが１本の場合と同じ７４ＭＨｚと
なることから、事実上、ＨＤＴＶ用のＣＣＤイメージセ
ンサにおける高速撮像は困難であった。[0005] In the case of a high driving frequency for normal imaging, such as a CCD image sensor for HDTV, the driving frequency is further increased in consideration of the high-speed imaging described above. As an example, in the case of double speed, the horizontal transfer frequency is doubled and the number of horizontal transfer registers is one, although two horizontal transfer registers are provided to reduce the horizontal transfer frequency by half. At the same 74 MHz, it was practically difficult to perform high-speed imaging with a CCD image sensor for HDTV.

【０００６】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、特に通常撮像での駆
動周波数が高い場合であっても、駆動タイミングを変更
するだけの簡単な構成で高速撮像を可能とした固体撮像
装置およびその駆動方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to provide a simple configuration for simply changing the drive timing even when the drive frequency in normal imaging is high. It is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device capable of performing high-speed imaging with a solid-state imaging device and a driving method thereof.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像装
置は、２次元配置された複数個のセンサ部と、これらセ
ンサ部の垂直列ごとに配されて各センサ部から読み出さ
れた信号電荷を垂直転送する複数本の垂直転送部と、こ
れら垂直転送部の各々から転送された信号電荷を水平転
送する少なくとも２本の水平転送部とを有する固体撮像
素子と、複数本の垂直転送部の各々において隣接する少
なくとも２つの電荷パケットの信号電荷を混合して前記
少なくとも２本の水平転送部によって並列に出力すべく
固体撮像素子を駆動する駆動系とを備えた構成となって
いる。A solid-state imaging device according to the present invention has a plurality of two-dimensionally arranged sensor units, and signal charges which are arranged for each vertical column of the sensor units and read from each sensor unit. A solid-state imaging device having a plurality of vertical transfer units for vertically transferring image data, at least two horizontal transfer units for horizontally transferring signal charges transferred from each of the vertical transfer units, and a plurality of vertical transfer units. And a drive system for driving a solid-state imaging device so that signal charges of at least two adjacent charge packets are mixed and output in parallel by the at least two horizontal transfer units.

【０００８】本発明による駆動方法は、２次元配置され
た複数個のセンサ部と、これらセンサ部の垂直列ごとに
配されて各センサ部から読み出された信号電荷を垂直転
送する複数本の垂直転送部と、これら垂直転送部の各々
から転送された信号電荷を水平転送する少なくとも２本
の水平転送部とを有する固体撮像素子の駆動に際し、複
数本の垂直転送部の各々において隣接する少なくとも２
つの電荷パケットの信号電荷を混合し、この混合した信
号電荷を少なくとも２系統の水平転送部によって並列に
出力する。The driving method according to the present invention comprises a plurality of sensor units arranged two-dimensionally and a plurality of sensor units arranged for each vertical column of the sensor units and vertically transferring signal charges read from each sensor unit. When driving a solid-state imaging device having a vertical transfer unit and at least two horizontal transfer units for horizontally transferring signal charges transferred from each of the vertical transfer units, at least one of the plurality of vertical transfer units adjacent to each other is driven. 2
The signal charges of the two charge packets are mixed, and the mixed signal charges are output in parallel by at least two horizontal transfer units.

【０００９】上記構成の固体撮像装置およびその駆動方
法において、複数本の垂直転送部の各々から水平転送部
へ信号電荷を転送するとき、又は少なくとも２本の水平
転送部間で信号電荷を転送するときに、複数本の垂直転
送部の各々において水平転送方向または／および垂直転
送方向に隣接する少なくとも２電荷パケットの信号電荷
を混合する。そして、この混合した信号電荷を少なくと
も２本の水平転送部で分担して並列に出力する。これに
より、水平転送時の電荷パケット数が減り、単位時間当
たりの出力フレームが増える。In the solid-state imaging device having the above-described configuration and the method of driving the same, when transferring signal charges from each of the plurality of vertical transfer units to the horizontal transfer unit, or transferring the signal charges between at least two horizontal transfer units. Sometimes, in each of the plurality of vertical transfer units, signal charges of at least two charge packets adjacent in the horizontal transfer direction and / or the vertical transfer direction are mixed. Then, the mixed signal charges are shared by at least two horizontal transfer units and output in parallel. As a result, the number of charge packets at the time of horizontal transfer decreases, and the number of output frames per unit time increases.

【００１０】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明の一
実施形態を示す概略構成図である。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of the present invention.

【００１１】図１において、入射光をその光量に応じた
電荷量の信号電荷に光電変換して蓄積するフォトダイオ
ード等からなる複数個のセンサ部（画素）１１が、行列
状に２次元配置されている。これらセンサ部１１に対し
て、その垂直列ごとにＣＣＤからなる複数本の垂直転送
レジスタ１２が配されている。これら垂直転送レジスタ
１２は、垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４によって４相駆
動され、例えばフィールド読み出し方式の場合には、垂
直方向（行方向）に隣り合う２画素間で混合した信号電
荷を、水平ブランキング期間の一部にてライン単位で順
にシフトしつつ垂直方向に転送する。In FIG. 1, a plurality of sensor units (pixels) 11 composed of photodiodes and the like for photoelectrically converting incident light into signal charges having a charge amount corresponding to the amount of light and storing the signal charges are two-dimensionally arranged in a matrix. ing. A plurality of vertical transfer registers 12 composed of CCDs are provided for each of the sensor units 11 for each vertical column. These vertical transfer registers 12 are driven in four phases by vertical transfer pulses φV1 to φV4. For example, in the case of a field readout method, signal charges mixed between two pixels adjacent in the vertical direction (row direction) are horizontally blanked. In a part of the period, the data is transferred in the vertical direction while being sequentially shifted in line units.

【００１２】ここで、フィールド読み出し方式につい
て、図２の動作説明図および図３のタイミングチャート
を用いた説明する。フィールド読み出し方式は、センサ
部１１の各々において１／６０秒（１フィールド相当期
間）だけ信号電荷を蓄積し、センサ部１１の各々から読
み出した信号電荷を垂直転送レジスタ１２中において垂
直方向に隣り合う２画素間で混合し、また混合する垂直
２画素の組合せを第１フィールドと第２フィールドで変
えることによってインターレース走査を実現する方式で
ある。以下、この垂直転送レジスタ１２中で混合された
２画素分の信号電荷の塊を電荷パケットと称するものと
する。Here, the field readout method will be described with reference to the operation explanatory diagram of FIG. 2 and the timing chart of FIG. In the field readout method, signal charges are accumulated in each of the sensor units 11 for 1/60 second (a period corresponding to one field), and the signal charges read from each of the sensor units 11 are vertically adjacent to each other in the vertical transfer register 12. In this method, interlaced scanning is realized by mixing two pixels and changing the combination of two vertical pixels to be mixed between the first field and the second field. Hereinafter, the lump of signal charges for two pixels mixed in the vertical transfer register 12 will be referred to as a charge packet.

【００１３】垂直転送レジスタ１２の転送先側には、Ｃ
ＣＤからなる例えば２本の第１，第２の水平転送レジス
タ１４，１５が配されている。また、垂直転送レジスタ
１２の各々と第１の水平転送レジスタ１３の間には、垂
直転送レジスタ１２の各々から第１の水平転送レジスタ
１３に信号電荷を転送するための２段のＶＨ転送ゲート
１５，１６が設けられている。１段目のＶＨ転送ゲート
１５は、ゲートパルスφＶＨ１が印加されることで、例
えば偶数列の垂直転送レジスタ１２ｅの信号電荷を第１
の水平転送レジスタ１３に、また２段目のＶＨ転送レジ
スタ１６は、ゲートパルスφＶＨ２が印加されること
で、例えば奇数列の垂直転送レジスタ１２ｏの信号電荷
を第２の水平転送レジスタ１４に転送する。On the transfer destination side of the vertical transfer register 12, C
For example, two first and second horizontal transfer registers 14 and 15 made of a CD are arranged. A two-stage VH transfer gate 15 for transferring signal charges from each of the vertical transfer registers 12 to the first horizontal transfer register 13 is provided between each of the vertical transfer registers 12 and the first horizontal transfer register 13. , 16 are provided. When the gate pulse φVH1 is applied, the first-stage VH transfer gate 15 transfers the signal charges of, for example, the even-numbered vertical transfer registers 12e to the first stage.
And the second-stage VH transfer register 16 transfers the signal charges of, for example, the odd-numbered vertical transfer registers 12o to the second horizontal transfer register 14 when the gate pulse φVH2 is applied. .

【００１４】第１，第２の水平転送レジスタ１３，１４
間には、ＨＨ転送ゲート１７が設けられている。このＨ
Ｈ転送ゲート１７は、ゲートパルスφＨＨＧが印加され
ることで、第１の水平転送レジスタ１３から第２の水平
転送レジスタ１４へ信号電荷を転送する。第１，第２の
水平転送レジスタ１３，１４は、水平転送パルスφＨ
１，φＨ２によって２相駆動され、垂直転送レジスタ１
２ｅ，１２ｏから移された偶数列，奇数列の各信号電荷
を順次水平方向に転送する。First and second horizontal transfer registers 13 and 14
An HH transfer gate 17 is provided between them. This H
The H transfer gate 17 transfers a signal charge from the first horizontal transfer register 13 to the second horizontal transfer register 14 when the gate pulse φHHG is applied. The first and second horizontal transfer registers 13 and 14 output a horizontal transfer pulse φH
1, φH2, and the vertical transfer register 1
The signal charges of the even columns and the odd columns transferred from 2e and 12o are sequentially transferred in the horizontal direction.

【００１５】第１，第２の水平転送レジスタ１３，１４
の転送先側の端部には、例えばフローティング・ディフ
ュージョン・アンプ構成の電荷電圧変換部１８，１９が
設けられている。これら電荷電圧変換部１８，１９は、
第１，第２の水平転送レジスタ１３，１４によって水平
転送されてきた信号電荷を信号電圧に変換し、ＣＣＤ出
力信号ＯＵＴ１，ＯＵＴ２として出力する。以上によ
り、水平転送周波数を半減する目的で２本の水平転送レ
ジスタ１３，１４を持つフィールド読み出し方式のＣＣ
Ｄ撮像素子１０が構成されている。First and second horizontal transfer registers 13 and 14
The charge-to-voltage converters 18 and 19 each having, for example, a floating diffusion amplifier configuration are provided at the end of the transfer destination side. These charge-voltage converters 18 and 19
The signal charges horizontally transferred by the first and second horizontal transfer registers 13 and 14 are converted into signal voltages and output as CCD output signals OUT1 and OUT2. As described above, the field readout type CC having the two horizontal transfer registers 13 and 14 for the purpose of halving the horizontal transfer frequency
A D imaging device 10 is configured.

【００１６】垂直転送レジスタ１２に与える垂直転送パ
ルスφＶ１〜φＶ４、ＶＨ転送ゲート１５，１６に与え
るゲートパルスφＶＨ１，φＶＨ２、ＨＨ転送ゲート１
７に与えるゲートパルスφＨＨＧおよび第１，第２の水
平転送レジスタ１３，１４に与える水平転送パルスφＨ
１，φＨ２などのタイミングパルスは、タイミングジェ
ネレータ２０から発生される。このタイミングジェネレ
ータ２０は、撮像モード設定部２１で設定される撮像モ
ード、即ち通常撮像モード／高速撮像モードに応じた発
生タイミングで上記の各タイミングパルスを適宜発生す
る。Vertical transfer pulses φV1 to φV4 applied to vertical transfer register 12, gate pulses φVH1, φVH2 applied to VH transfer gates 15 and 16, HH transfer gate 1
7 and the horizontal transfer pulse φH applied to the first and second horizontal transfer registers 13 and 14.
Timing pulses such as 1, φH2 are generated from the timing generator 20. The timing generator 20 appropriately generates each of the timing pulses described above at the generation timing according to the imaging mode set by the imaging mode setting unit 21, that is, the normal imaging mode / high-speed imaging mode.

【００１７】上記構成のＣＣＤ撮像素子１０およびその
駆動系を備えた固体撮像装置において、本発明の特徴と
するところは、垂直転送レジスタ１２の各々において水
平転送方向または／および垂直転送方向に隣接する信号
電荷を加算混合し、フィールド（フレーム）当たりの電
荷パケット数を減らすことで、出力周波数（水平転送駆
動周波数）を上げることなく、単位時間に取り出せるフ
ィールド（フレーム）の枚数を上げるようにした点にあ
る。In the solid-state image pickup device provided with the CCD image pickup device 10 and the driving system having the above-described structure, the feature of the present invention is that each of the vertical transfer registers 12 is adjacent to the horizontal transfer direction and / or the vertical transfer direction. By adding and mixing signal charges and reducing the number of charge packets per field (frame), the number of fields (frames) that can be extracted per unit time can be increased without increasing the output frequency (horizontal transfer drive frequency). It is in.

【００１８】ここで、上記構成のＣＣＤ撮像素子１０に
おける通常撮像モード時の動作について簡単に説明する
と、例えば、偶数列の垂直転送レジスタ１２ｅの信号電
荷が転送ゲート１５，１６を介して第１の水平転送レジ
スタ１３へ転送され、奇数列の垂直転送レジスタ１２ｏ
の信号電荷がＶＨ転送ゲート１５，１６、第１の水平転
送レジスタ１３およびＨＨ転送ゲート１７を介して第２
の水平転送レジスタ１４へ転送される。Here, the operation of the CCD image pickup device 10 having the above configuration in the normal image pickup mode will be briefly described. For example, the signal charges of the vertical transfer registers 12e of the even-numbered columns are transferred via the transfer gates 15 and 16 to the first. The data is transferred to the horizontal transfer register 13 and the vertical transfer registers 12o in the odd columns are
Is transferred via the VH transfer gates 15 and 16, the first horizontal transfer register 13 and the HH transfer gate 17 to the second signal charge.
To the horizontal transfer register 14.

【００１９】これにより、第１，第２の水平転送レジス
タ１３，１４による水平転送によって１ラインの信号電
荷が２つの電荷電圧変換部１８，１９からＣＣＤ出力信
号ＯＵＴ１，ＯＵＴ２として出力される。この２つのＣ
ＣＤ出力信号ＯＵＴ１，ＯＵＴ２を、後段の信号処理系
（図示せず）で半ビット遅延するなどの信号処理を行
い、かつ偶数列の信号と奇数列の信号が交互に連なるよ
うに合成することによって本来の１ラインの画像信号が
得られる。As a result, the signal charges of one line are output as CCD output signals OUT1 and OUT2 from the two charge-voltage converters 18 and 19 by the horizontal transfer by the first and second horizontal transfer registers 13 and 14. These two C
By performing signal processing such as delaying the CD output signals OUT1 and OUT2 by a half bit in a signal processing system (not shown) at the subsequent stage, and synthesizing the signals of the even-numbered columns and the signals of the odd-numbered columns so as to alternately continue. An original one-line image signal is obtained.

【００２０】次に、第１実施例における高速撮像モード
時の動作について、図４のタイミングチャートに基づい
て図５の動作説明図を用いて説明する。この第１実施例
では、垂直転送レジスタ１２の各々において、水平転送
方向に隣接する２つの電荷パケットの信号電荷を加算混
合する方法を採っている。なお、図５に示すように、Ｈ
Ｈ転送ゲート１７において、第１の水平転送レジスタ１
３の１相目の領域と第２の水平転送レジスタ１４の２相
目の領域の間にはチャネルストップ部ＣＳが形成されて
いることから、第１の水平転送レジスタ１３の２相目の
転送電極Ｈ２の下の信号電荷が、第２の水平転送レジス
タ１４の１相目の転送電極Ｈ１の下に転送されるものと
する。Next, the operation in the high-speed imaging mode in the first embodiment will be described with reference to the operation chart of FIG. 5 based on the timing chart of FIG. In the first embodiment, in each of the vertical transfer registers 12, a method of adding and mixing signal charges of two charge packets adjacent in the horizontal transfer direction is adopted. Note that, as shown in FIG.
In the H transfer gate 17, the first horizontal transfer register 1
Since the channel stop portion CS is formed between the first phase area 3 and the second phase area of the second horizontal transfer register 14, the second phase transfer of the first horizontal transfer register 13 is performed. It is assumed that the signal charge under the electrode H2 is transferred under the first-phase transfer electrode H1 of the second horizontal transfer register 14.

【００２１】先ず、期間Ｔ１では、ゲートパルスφＶＨ
１が“Ｈ”レベルの状態にあり、ゲートパルスφＶＨ２
が“Ｌ”レベル→“Ｈ”レベルと遷移することで、１ラ
イン分の信号電荷がＶＨ転送ゲート１５，１６を介して
第１の水平転送レジスタ１３に転送される。そして、ゲ
ートパルスφＶＨ１が“Ｌ”レベルに遷移した後、２相
目の水平転送パルスφＨ２が“Ｈ”レベルになること
で、第１の水平転送レジスタ１３の２相目の転送電極Ｈ
２の下のポテンシャルが深くなるため、１相目の転送電
極Ｈ１の下の信号電荷が２相目の転送電極Ｈ２の下に移
動し、水平方向に隣接する２電荷パケットの信号電荷が
混合される（期間Ｔ２）。First, in the period T1, the gate pulse φVH
1 is at the “H” level, and the gate pulse φVH2
Makes a transition from “L” level to “H” level, signal charges for one line are transferred to the first horizontal transfer register 13 via the VH transfer gates 15 and 16. After the gate pulse φVH1 transitions to the “L” level, the second-phase horizontal transfer pulse φH2 goes to the “H” level, whereby the second-phase transfer electrode H of the first horizontal transfer register 13 is set.
Since the potential under 2 becomes deeper, the signal charge under the transfer electrode H1 of the first phase moves below the transfer electrode H2 of the second phase, and the signal charges of two adjacent charge packets in the horizontal direction are mixed. (Period T2).

【００２２】続いて、ゲートパルスφＨＨＧが“Ｈ”レ
ベルの状態にあり、２相目の水平転送パルスφＨ２が
“Ｈ”レベル→“Ｌ”レベルと遷移することで、水平転
送レジスタ１３の２相目の転送電極Ｈ２の下のポテンシ
ャルが浅くなるため、２相目の転送電極Ｈ２の下で混合
された２電荷パケット分の信号電荷が、ポテンシャルが
深い状態にあるＨＨ転送ゲート１７に移動し（期間Ｔ
３）、その後信号電荷の全ての移動が完了する（期間Ｔ
４）。なお、期間Ｔ４内でゲートパルスφＶＨ１が
“Ｈ”レベルに遷移する。Subsequently, when the gate pulse φHHG is at the “H” level and the second-phase horizontal transfer pulse φH2 makes a transition from “H” level to “L” level, the two-phase horizontal transfer register 13 Since the potential under the transfer electrode H2 of the second phase becomes shallow, the signal charges of two charge packets mixed under the transfer electrode H2 of the second phase move to the HH transfer gate 17 in a deep potential state ( Period T
3) After that, all the movements of the signal charges are completed (period T
4). Note that the gate pulse φVH1 transitions to the “H” level within the period T4.

【００２３】続いて、ゲートパルスφＨＨＧが“Ｌ”レ
ベルに遷移すると、ＨＨ転送ゲート１７のポテンシャル
が浅くなる。このとき、第２の水平転送レジスタ１４の
１相目の転送電極Ｈ１の下のポテンシャルが深い状態に
あるため、ＨＨ転送ゲート１７の信号電荷が第２の水平
転送レジスタ１４の１相目の転送電極Ｈ１の下に移動す
る（期間Ｔ５，Ｔ６）。なお、垂直転送レジスタ１２に
おいては、以上の動作と並行して、垂直転送パルスφＶ
１〜φＶ４によって信号電荷をライン単位で転送するラ
インシフト動作が行われる。Subsequently, when the gate pulse φHHG transits to the “L” level, the potential of the HH transfer gate 17 becomes shallow. At this time, since the potential under the transfer electrode H1 of the first phase of the second horizontal transfer register 14 is in a deep state, the signal charges of the HH transfer gate 17 transfer the first phase of the second horizontal transfer register 14 to the first phase. It moves below the electrode H1 (periods T5, T6). In the vertical transfer register 12, in parallel with the above operation, the vertical transfer pulse φV
A line shift operation of transferring signal charges in units of lines is performed by 1 to φV4.

【００２４】そして、ゲートパルスφＶＨ２が“Ｈ”レ
ベルに遷移し、その後垂直転送レジスタ１２の４相目の
垂直転送パルスφＶ４が“Ｌ”レベルに遷移すると、次
の１ライン分の信号電荷がＶＨ転送ゲート１５，１６を
介して第１の水平転送レジスタ１３に転送される（期間
Ｔ７）。このとき、第１の水平転送レジスタ１３の１相
目の転送電極Ｈ１の下のポテンシャルが深い状態にある
ため、２相目の転送電極Ｈ２の下の転送された信号電荷
は１相目の転送電極Ｈ１の下に移動し、水平転送方向に
隣接する２電荷パケットの信号電荷の混合が行われる
（期間Ｔ８）。そして、その混合が完了する（期間Ｔ
９）。When the gate pulse φVH2 changes to “H” level, and then the vertical transfer pulse φV4 of the fourth phase of the vertical transfer register 12 changes to “L” level, the signal charge for the next one line is VH. The data is transferred to the first horizontal transfer register 13 via the transfer gates 15 and 16 (period T7). At this time, since the potential under the transfer electrode H1 of the first phase of the first horizontal transfer register 13 is in a deep state, the signal charges transferred under the transfer electrode H2 of the second phase are transferred to the first phase. The signal charges of the two charge packets adjacent to each other in the horizontal transfer direction are moved under the electrode H1 (period T8). Then, the mixing is completed (period T
9).

【００２５】以上の一連の動作により、第１，第２の水
平転送レジスタ１３，１４内に、水平転送方向に隣接す
る２電荷パケットの信号電荷が混合されて得られる２ラ
イン分の信号電荷が存在することになる。そして、この
２ライン分の信号電荷は、第１，第２の水平転送レジス
タ１３，１４によって並行して転送され、２つの電荷電
圧変換部１８，１９から２ラインの画像信号が同時にか
つ出力周波数を上げることなく得られる。その結果、垂
直転送レジスタ１２から第１，第２の水平転送レジスタ
１３，１４への転送に要する時間を無視すれば、先述し
た通常撮像モード時の２倍の速さで１枚のフィールド
（フレーム）の画像を得ることができる。By the above series of operations, two lines of signal charges obtained by mixing signal charges of two charge packets adjacent in the horizontal transfer direction are obtained in the first and second horizontal transfer registers 13 and 14. Will exist. The signal charges for the two lines are transferred in parallel by the first and second horizontal transfer registers 13 and 14, and the image signals of the two lines are simultaneously output from the two charge-voltage converters 18 and 19 at the output frequency. Can be obtained without raising As a result, if the time required for the transfer from the vertical transfer register 12 to the first and second horizontal transfer registers 13 and 14 is ignored, one field (frame) is twice as fast as in the normal imaging mode described above. ) Image can be obtained.

【００２６】次に、第２実施例における高速撮像モード
時の動作について、図６のタイミングチャートに基づい
て図７の動作説明図を用いて説明する。この第２実施例
では、垂直転送レジスタ１２の各々において、垂直転送
方向に隣接した２つの電荷パケットの信号電荷を加算混
合する方法を採っている。Next, the operation of the second embodiment in the high-speed imaging mode will be described with reference to the timing chart of FIG. 6 and the operation explanatory diagram of FIG. In the second embodiment, in each of the vertical transfer registers 12, a method of adding and mixing signal charges of two charge packets adjacent in the vertical transfer direction is adopted.

【００２７】先ず、期間Ｔ１では、ゲートパルスφＶＨ
１が“Ｈ”レベルの状態にあり、ゲートパルスφＶＨ２
が“Ｌ”レベル→“Ｈ”レベルと遷移することで、１ラ
イン分の信号電荷がＶＨ転送ゲート１５，１６を介して
第１の水平転送レジスタ１３に転送される。このとき、
ゲートパルスφＨＨＧもゲートパルスφＶＨ１と同期し
て“Ｈ”レベルとなっているため、垂直転送レジスタ１
２から移された第１の水平転送レジスタ１３の２相目の
転送電極Ｈ２の下の信号電荷は、ＨＨ転送ゲート１７の
下への移動を開始する。そして、期間Ｔ２で大部分の信
号電荷の移動が完了する。垂直転送レジスタ１２におい
ては、以上の動作と並行して、垂直転送パルスφＶ１〜
φＶ４によってラインシフト動作が行われる。First, in the period T1, the gate pulse φVH
1 is at the “H” level, and the gate pulse φVH2
Makes a transition from “L” level to “H” level, signal charges for one line are transferred to the first horizontal transfer register 13 via the VH transfer gates 15 and 16. At this time,
Since gate pulse φHHG is also at “H” level in synchronization with gate pulse φVH1, vertical transfer register 1
The signal charge under the transfer electrode H2 of the second phase of the first horizontal transfer register 13 which has been transferred from 2 starts to move under the HH transfer gate 17. Then, most of the transfer of the signal charges is completed in the period T2. In the vertical transfer register 12, the vertical transfer pulses φV1 to φV1
A line shift operation is performed by φV4.

【００２８】続いて、垂直転送レジスタ１２の４相目の
垂直転送パルスφＶ４が“Ｌ”レベルに遷移すると、ゲ
ートパルスφＶＨ１，φＶＨ２が共に“Ｈ”レベルの状
態にあることから、次の１ライン分の信号電荷がＶＨ転
送ゲート１５，１６を介して第１の水平転送レジスタ１
３に転送される（期間Ｔ３）。そして、ゲートパルスφ
ＶＨ１およびゲートパルスφＶＨ２が順に“Ｌ”レベル
に遷移することで、１ライン分の信号電荷の転送が完了
する。Subsequently, when the vertical transfer pulse φV4 of the fourth phase of the vertical transfer register 12 transitions to the “L” level, the gate pulse φVH1 and φVH2 are both at the “H” level. Of the first horizontal transfer register 1 via the VH transfer gates 15 and 16.
3 (period T3). And the gate pulse φ
When the VH1 and the gate pulse φVH2 sequentially transition to the “L” level, the transfer of the signal charges for one line is completed.

【００２９】この期間Ｔ３において、次の１ライン分の
信号電荷が転送されたとき、第１の水平転送レジスタ１
３の１相目の転送電極Ｈ１の下には、１電荷パケットお
きに信号電荷が蓄積された状態にあるため、この１相目
の転送電極Ｈ１の下において、垂直転送方向に隣接する
２つの電荷パケットの信号電荷が混合される。一方、第
１の水平転送レジスタ１３の２相目の転送電極Ｈ２の下
に転送された次のラインの信号電荷は、前のラインの残
りの信号電荷と共にＨＨ転送ゲート１７に移動し、この
ＨＨ転送ゲート１７において、垂直転送方向に隣接する
２つの電荷パケットの信号電荷が混合される。In this period T3, when signal charges for the next one line are transferred, the first horizontal transfer register 1
Since signal charges are accumulated every other charge packet under the first-phase transfer electrode H1 of the third phase, two adjacent transfer electrodes H1 in the vertical transfer direction are provided under the first-phase transfer electrode H1. The signal charges of the charge packets are mixed. On the other hand, the signal charge of the next line transferred under the transfer electrode H2 of the second phase of the first horizontal transfer register 13 moves to the HH transfer gate 17 together with the remaining signal charge of the previous line, and this HH transfer gate 17 In the transfer gate 17, the signal charges of two charge packets adjacent in the vertical transfer direction are mixed.

【００３０】続いて、１相目の水平転送パルスφＨ１が
“Ｈ”レベルになると、第２の水平転送レジスタ１４の
１相目の転送電極Ｈ１の下のポテンシャルが深くなるた
め、ＨＨ転送ゲート１７の２電荷パケット分の信号電荷
が第２の水平転送レジスタ１４の１相目の転送電極Ｈ１
の下に移動し（期間Ｔ４，Ｔ５）、ゲートパルスφＨＨ
Ｇが“Ｌ”レベルに遷移することで、その移動が完了す
る（期間Ｔ６）。Subsequently, when the horizontal transfer pulse φH1 of the first phase goes to “H” level, the potential under the transfer electrode H1 of the first phase of the second horizontal transfer register 14 becomes deep, so that the HH transfer gate 17 Of the first phase transfer electrode H1 of the second horizontal transfer register 14.
(Period T4, T5), and the gate pulse φHH
The transition of G to the “L” level completes the movement (period T6).

【００３１】以上の一連の動作により、第１，第２の水
平転送レジスタ１３，１４内に、垂直転送方向に隣接す
る２つの電荷パケットの信号電荷が混合された形で存在
することになる。そして、これらの信号電荷は、第１，
第２の水平転送レジスタ１３，１４によって並行して転
送され、２つの電荷電圧変換部１８，１９で信号電圧に
変換されて出力される。これにより、１枚のフィールド
（フレーム）を構成する走査線の数が半分になるため、
通常撮像モード時の２倍の速さで１枚のフィールド（フ
レーム）の画像を得ることができる。By the above series of operations, the signal charges of two adjacent charge packets in the vertical transfer direction are present in the first and second horizontal transfer registers 13 and 14 in a mixed form. Then, these signal charges are
The charges are transferred in parallel by the second horizontal transfer registers 13 and 14, converted into signal voltages by the two charge-voltage converters 18 and 19, and output. As a result, the number of scanning lines constituting one field (frame) is reduced by half.
An image of one field (frame) can be obtained at twice the speed of the normal imaging mode.

【００３２】なお、本実施例の場合には、走査線の数が
半減し、垂直解像度が低下することから、垂直解像度を
確保する必要がある場合は、後段の信号処理系（図示せ
ず）においてメモリを使用して走査線数を変換するなど
の信号処理を行うようにすれば良い。In this embodiment, since the number of scanning lines is reduced by half and the vertical resolution is reduced, if it is necessary to secure the vertical resolution, a signal processing system (not shown) in the subsequent stage is required. In the above, signal processing such as conversion of the number of scanning lines using a memory may be performed.

【００３３】また、本実施例においては、垂直転送方向
に隣接する２つの電荷パケットの信号電荷を加算混合す
る動作を行う場合について説明したが、３つの電荷パケ
ット以上の信号電荷を加算混合する動作を行うことも可
能である。In this embodiment, the case where the operation of adding and mixing the signal charges of two adjacent charge packets in the vertical transfer direction has been described. However, the operation of adding and mixing the signal charges of three or more charge packets. It is also possible to do.

【００３４】次に、第３実施例における高速撮像モード
時の動作について、図８のタイミングチャートに基づい
て図９の動作説明図を用いて説明する。この第３実施例
は、第１実施例と第２実施例とを組み合わせたもの、即
ち垂直転送レジスタ１２の各々において、水平転送方向
および垂直転送方向に２つずつ隣接した計４つの電荷パ
ケットの信号電荷を加算混合する方法を採っている。Next, the operation in the high-speed imaging mode in the third embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG. 8 and the operation explanatory diagram of FIG. The third embodiment is a combination of the first and second embodiments, that is, in each of the vertical transfer registers 12, a total of four charge packets adjacent to each other in the horizontal transfer direction and the vertical transfer direction. A method of adding and mixing signal charges is employed.

【００３５】先ず、ゲートパルスφＶ１に続いてゲート
パルスφＶ２が“Ｈ”レベルになることで、１ライン分
の信号電荷がＶＨ転送ゲート１５，１６を介して垂直転
送レジスタ１２から第１の水平転送レジスタ１３へ転送
される（期間Ｔ１）。このとき、ゲートパルスφＨＨＧ
が“Ｈ”レベルの状態にあるため、第１の水平転送レジ
スタ１３の２相目の転送電極Ｈ２の下に転送された信号
電荷はそのままＨＨ転送ゲート１７に移動する。First, the signal charge for one line is transferred from the vertical transfer register 12 to the first horizontal transfer via the VH transfer gates 15 and 16 when the gate pulse φV2 goes high following the gate pulse φV1. The data is transferred to the register 13 (period T1). At this time, the gate pulse φHHG
Is at the “H” level, the signal charges transferred under the second-phase transfer electrode H2 of the first horizontal transfer register 13 move to the HH transfer gate 17 as they are.

【００３６】その転送開始直後に２相目の水平転送パル
スφＨ２が“Ｈ”レベルに遷移し、第１の水平転送レジ
スタ１３の２相目の転送電極Ｈ２の下のポテンシャルが
深くなるため、１相目の転送電極Ｈ１の下の信号電荷は
２相目の転送電極Ｈ２の下に移動し、さらにＨＨ転送ゲ
ート１７に移動する。そして、ゲートパルスφＶ１に続
いてゲートパルスφＶ２が“Ｌ”レベルになることで、
１ライン分の信号電荷の転送が完了し、第１の水平転送
レジスタ１３の２相目の転送電極Ｈ２の下およびＨＨ転
送ゲート１７において、水平転送方向に隣接する２つの
電荷パケットの信号電荷の混合が行われる（期間Ｔ
２）。Immediately after the start of the transfer, the second-phase horizontal transfer pulse φH2 transitions to the “H” level, and the potential under the second-phase transfer electrode H2 of the first horizontal transfer register 13 becomes deep. The signal charge under the transfer electrode H1 of the phase moves below the transfer electrode H2 of the second phase, and further moves to the HH transfer gate 17. When the gate pulse φV2 becomes “L” level following the gate pulse φV1,
When the transfer of the signal charges for one line is completed, the signal charges of the two adjacent charge packets in the horizontal transfer direction are transferred below the second-phase transfer electrode H2 of the first horizontal transfer register 13 and at the HH transfer gate 17. Mixing is performed (period T
2).

【００３７】再び、ゲートパルスφＶ１に続いてゲート
パルスφＶ２が“Ｈ”レベルになることで、次の１ライ
ン分の信号電荷がＶＨ転送ゲート１５，１６を介して垂
直転送レジスタ１２から第１の水平転送レジスタ１３へ
転送される（期間Ｔ３）。このとき、期間Ｔ３の場合と
同様に、２相目の水平転送パルスφＨ２およびゲートパ
ルスφＨＨＧが共に“Ｈ”レベルの状態にあるため、第
１の水平転送レジスタ１３の２相目の転送電極Ｈ２の下
に転送された信号電荷はそのままＨＨ転送ゲート１７に
移動し、また１相目の転送電極Ｈ１の下に転送された信
号電荷は２相目の転送電極Ｈ２の下を経由してＨＨ転送
ゲート１７に移動する。When the gate pulse φV2 goes high again after the gate pulse φV1, the signal charge for the next one line is transferred from the vertical transfer register 12 to the first signal via the VH transfer gates 15 and 16. The data is transferred to the horizontal transfer register 13 (period T3). At this time, as in the case of the period T3, since the horizontal transfer pulse φH2 of the second phase and the gate pulse φHHG are both at the “H” level, the transfer electrode H2 of the second phase of the first horizontal transfer register 13 is The signal charges transferred below transfer to the HH transfer gate 17 as they are, and the signal charges transferred below the transfer electrode H1 of the first phase pass under the transfer electrode H2 of the second phase to undergo HH transfer. Move to gate 17.

【００３８】その後、２相目の水平転送パルスφＨ２が
“Ｌ”レベルに遷移することで、第１の水平転送レジス
タ１３の２相目の転送電極Ｈ２の下に残存している信号
電荷が全てＨＨ転送ゲート１７に移動する（期間Ｔ
４）。これにより、このＨＨ転送ゲート１７において、
水平転送方向に隣接する２電荷パケット分の信号電荷に
加え、次のラインの電荷パケットの信号電荷も加算混合
され、トータルで水平転送方向および垂直転送方向に隣
接する４電荷パケット分の信号電荷が加算混合されたこ
とになる。Thereafter, when the second-phase horizontal transfer pulse φH2 transitions to the “L” level, all the signal charges remaining under the second-phase transfer electrode H2 of the first horizontal transfer register 13 are completely removed. Move to HH transfer gate 17 (period T
4). Thereby, in this HH transfer gate 17,
In addition to the signal charges of two charge packets adjacent in the horizontal transfer direction, the signal charges of the charge packets of the next line are also added and mixed, so that the signal charges of four charge packets adjacent in the horizontal transfer direction and the vertical transfer direction are totaled. It means that the addition was mixed.

【００３９】続いて、１相目の水平転送パルスφＨ１が
“Ｈ”レベルに遷移し、これに同期してゲートパルスφ
ＨＨＧが“Ｌ”レベルに遷移すると、ＨＨ転送ゲート１
７の４電荷パケット分の信号電荷が第２の水平転送レジ
スタ１４の１相目の転送電極Ｈ１の下に移動を開始し
（期間Ｔ５）、全ての信号電荷が１相目の転送電極Ｈ１
の下に蓄積される（期間Ｔ６）。Subsequently, the horizontal transfer pulse φH1 of the first phase changes to “H” level, and the gate pulse φ
When HHG transitions to “L” level, HH transfer gate 1
7, the signal charges of four charge packets start to move below the first-phase transfer electrode H1 of the second horizontal transfer register 14 (period T5), and all the signal charges are transferred to the first-phase transfer electrode H1.
(Period T6).

【００４０】再び、ゲートパルスφＶ１に続いてゲート
パルスφＶ２が“Ｈ”レベルになると、次の１ライン分
の信号電荷がＶＨ転送ゲート１５，１６を介して垂直転
送レジスタ１２から第１の水平転送レジスタ１３へ転送
される（期間Ｔ７）。このとき、１相目の水平転送パル
スφＨ１が“Ｈ”レベルの状態にあるため、第１の水平
転送レジスタ１３の２相目の転送電極Ｈ２の下に転送さ
れた信号電荷はそのまま１相目の転送電極Ｈ１の下に移
動する。When the gate pulse φV2 goes high again following the gate pulse φV1, the signal charge for the next one line is transferred from the vertical transfer register 12 to the first horizontal transfer via the VH transfer gates 15 and 16. The data is transferred to the register 13 (period T7). At this time, since the first-phase horizontal transfer pulse φH1 is at the “H” level, the signal charges transferred under the second-phase transfer electrode H2 of the first horizontal transfer register 13 remain unchanged in the first-phase Move below the transfer electrode H1.

【００４１】そして、ゲートパルスφＶ１に続いてゲー
トパルスφＶ２が“Ｌ”レベルになることで、１ライン
分の信号電荷の転送が完了し、第１の水平転送レジスタ
１３の１相目の転送電極Ｈ１の下において、水平転送方
向に隣接する２つの電荷パケットの信号電荷が混合され
る。（期間Ｔ８）。When the gate pulse φV2 goes low following the gate pulse φV1, the transfer of the signal charges for one line is completed, and the first-phase transfer electrode of the first horizontal transfer register 13 is transferred. Under H1, the signal charges of two adjacent charge packets in the horizontal transfer direction are mixed. (Period T8).

【００４２】その後再び、ゲートパルスφＶ１に続いて
ゲートパルスφＶ２が“Ｈ”レベルになることで、次の
１ライン分の信号電荷がＶＨ転送ゲート１５，１６を介
して垂直転送レジスタ１２から第１の水平転送レジスタ
１３へ転送される。このとき、１相目の水平転送パルス
φＨ１が“Ｈ”レベルの状態にあるため、第１の水平転
送レジスタ１３の２相目の転送電極Ｈ２の下に転送され
た信号電荷はそのまま１相目の転送電極Ｈ１の下に移動
する。After that, the gate pulse φV2 goes high again after the gate pulse φV1, so that the signal charge for the next one line is transferred from the vertical transfer register 12 to the first charge via the VH transfer gates 15 and 16. Is transferred to the horizontal transfer register 13. At this time, since the first-phase horizontal transfer pulse φH1 is at the “H” level, the signal charges transferred under the second-phase transfer electrode H2 of the first horizontal transfer register 13 remain unchanged in the first-phase Move below the transfer electrode H1.

【００４３】これにより、第１の水平転送レジスタ１３
の１相目の転送電極Ｈ１の下において、水平転送方向に
隣接する２電荷パケット分の信号電荷に加え、次のライ
ンの電荷パケットの信号電荷も加算混合され、トータル
で水平転送方向および垂直転送方向に隣接する４電荷パ
ケット分の信号電荷が加算混合されたことになる（期間
Ｔ９）。Thus, the first horizontal transfer register 13
Under the first-phase transfer electrode H1, in addition to the signal charges of the two charge packets adjacent in the horizontal transfer direction, the signal charges of the charge packets of the next line are also added and mixed. This means that signal charges of four charge packets adjacent in the direction are added and mixed (period T9).

【００４４】以上の一連の動作により、第１，第２の水
平転送レジスタ１３，１４内に、水平転送方向および垂
直転送方向に隣接する４つの電荷パケットの信号電荷が
混合された形で存在することになる。そして、これらの
信号電荷は、第１，第２の水平転送レジスタ１３，１４
によって並行して転送され、２つの電荷電圧変換部１
８，１９で信号電圧に変換されて出力される。これによ
り、電荷パケット数を通常撮像モード時の１／４に減ら
すことができるため、通常撮像モード時の４倍の速さで
１枚のフィールド（フレーム）の画像を得ることができ
る。By the above series of operations, signal charges of four charge packets adjacent in the horizontal transfer direction and the vertical transfer direction are present in the first and second horizontal transfer registers 13 and 14 in a mixed form. Will be. Then, these signal charges are transferred to the first and second horizontal transfer registers 13 and 14.
Transferred in parallel by the two charge-voltage converters 1
The signals are converted into signal voltages at 8 and 19 and output. As a result, the number of charge packets can be reduced to 1/4 of that in the normal imaging mode, so that an image of one field (frame) can be obtained at four times the speed in the normal imaging mode.

【００４５】以上説明した第１〜第３実施例において
は、垂直転送方向または／および水平転送方向で隣接す
る少なくとも２電荷パケット分の信号電荷を加算混合す
るため、加算混合後の信号電荷の電荷量が、それを転送
する水平転送レジスタ１３，１４の取り扱い電荷量を超
える懸念がある。何故ならば、本実施形態に係るＣＣＤ
撮像素子１０では、フィールド読み出し方式を採用して
いることから、先述したように、１電荷パケットは垂直
２画素分の信号電荷を混合したものであり、これをさら
に加算混合することになるからである。In the first to third embodiments described above, the signal charges of at least two charge packets adjacent in the vertical transfer direction and / or the horizontal transfer direction are added and mixed. There is a concern that the amount of charge exceeds the amount of charge handled by the horizontal transfer registers 13 and 14 that transfer it. Because the CCD according to the present embodiment
Since the image sensor 10 employs the field readout method, as described above, one charge packet is a mixture of signal charges for two vertical pixels, and this is further added and mixed. is there.

【００４６】そこで、以下に説明する方法を用いて信号
電荷の一部を捨てる動作を行うことで、その懸念を解消
することができる。簡単のために、２つの電荷パケット
の信号電荷を加算混合する場合を考える。Therefore, by performing an operation of discarding a part of the signal charges by using a method described below, the concern can be solved. For simplicity, consider a case where signal charges of two charge packets are added and mixed.

【００４７】その１つの方法は、高速撮像モード時にフ
レーム読み出し方式を採用し、ある行のセンサ部１１の
信号電荷を読み出さないようにする方法である。ここ
で、フレーム読み出し方式について、図１０の動作説明
図および図１１のタイミングチャートを用いて説明す
る。フレーム読み出し方式は、センサ部１１の各々にお
いて１／３０秒（１フレーム相当期間）だけ信号電荷を
蓄積し、偶数ラインのセンサ部１１ｅの信号電荷と奇数
ラインのセンサ部１１ｏの信号電荷をフィールドごとに
交互に読み出す方式である。One of the methods is to adopt a frame reading method in the high-speed imaging mode so as not to read out the signal charges of the sensor unit 11 in a certain row. Here, the frame reading method will be described with reference to the operation explanatory diagram of FIG. 10 and the timing chart of FIG. In the frame readout method, in each of the sensor units 11, signal charges are accumulated for 1/30 seconds (a period corresponding to one frame), and the signal charges of the even-numbered line sensor unit 11e and the odd-numbered line sensor unit 11o are stored for each field. This is a method of alternately reading data.

【００４８】このフレーム読み出し方式の場合には、１
電荷パケットの信号電荷が１画素分の信号電荷となる。
したがって、高速撮像モードでフレーム読み出し方式を
採用することで、垂直転送方向または水平転送方向に隣
接する２電荷パケット分の信号電荷を加算混合したとし
ても、加算混合後の信号電荷量は、通常撮像モード時に
フィールド読み出しにて読み出した１電荷パケット分の
信号電荷量と同じになるため、水平転送レジスタ１３，
１４の取り扱い電荷量を超えることはない。In the case of this frame reading method, 1
The signal charge of the charge packet becomes a signal charge for one pixel.
Therefore, by adopting the frame reading method in the high-speed imaging mode, even if the signal charges of two charge packets adjacent in the vertical transfer direction or the horizontal transfer direction are added and mixed, the signal charge amount after the addition and mixing is the same as that of the normal imaging. In the mode, the signal charge amount becomes the same as the signal charge amount for one charge packet read out by the field readout.
It does not exceed 14 handling charges.

【００４９】ところで、オーバーフロードレインが基板
深さ方向に配置されたいわゆる縦型オーバーフロードレ
イン構造を持つセンサ部１１は、同一光量の場合、セン
サ部１１に蓄積される信号電荷が、図１２に示すよう
に、ある値までは時間と共に線形に増えていくが、そこ
からは傾きが変わる特性を持っている。ここで、上述し
たように、高速撮像モードでフレーム読み出し方式を採
用した場合、通常撮像モード時の読み出し間隔が１／６
０秒であるのに対し、ある画素に着目すると２回に１回
は読み出しが行われないため、１／３０秒間光電変換に
よる信号電荷の蓄積を行うことになる。In the case of the sensor section 11 having a so-called vertical overflow drain structure in which the overflow drain is arranged in the depth direction of the substrate, when the light quantity is the same, the signal charges accumulated in the sensor section 11 are changed as shown in FIG. In addition, it has a characteristic that it increases linearly with time up to a certain value, but then changes its slope. Here, as described above, when the frame reading method is adopted in the high-speed imaging mode, the reading interval in the normal imaging mode is 1/6.
When focusing on a certain pixel, the reading is not performed once every two times, whereas the signal charge is accumulated by photoelectric conversion for 1/30 second.

【００５０】その場合、同じ１つの画素でも、そのセン
サ部１１に蓄積されている信号電荷は、若干ながら増え
ることになる。ただし、高速撮像モードでの動作は、通
常撮像モードの動作の場合よりもフィールドの間隔（読
み出しの間隔）が短くなり、通常撮像モードが１／６０
秒ならば、例えば２倍速の場合には１／１２０秒になる
ため、各センサ部１１の信号電荷は減るはずである。ま
た、万が一増えた信号電荷を加算混合しても、水平転送
レジスタ１３，１４の取り扱い電荷量を超えなければ問
題はない。In this case, even in the same one pixel, the signal charge stored in the sensor section 11 slightly increases. However, in the operation in the high-speed imaging mode, the field interval (reading interval) is shorter than that in the operation in the normal imaging mode.
In the case of seconds, for example, in the case of double speed, the time is 1/120 seconds, so that the signal charge of each sensor unit 11 should decrease. In addition, even if the added signal charges are added and mixed, there is no problem as long as they do not exceed the amount of charges handled by the horizontal transfer registers 13 and 14.

【００５１】しかし、水平転送レジスタ１３，１４の取
り扱い電荷量に余裕が無い場合は、例えば基板にシャッ
タパルスを印加し、センサ部１１の信号電荷に掃き捨て
るいわゆる電子シャッタ等の動作を行い、センサ部１１
内の信号電荷を捨てる動作を加えることで、露光時間の
調整を行い、信号電荷量を調整することができる。However, when there is no margin in the amount of electric charges handled by the horizontal transfer registers 13 and 14, for example, a shutter pulse is applied to the substrate to perform an operation such as a so-called electronic shutter which sweeps out the signal charges of the sensor section 11 and performs sensor operation. Part 11
By adding an operation of discarding the signal charges in the device, the exposure time can be adjusted and the signal charge amount can be adjusted.

【００５２】電子シャッタを使用して信号電荷量を調整
する場合、先述したフレーム読み出しと併用しても良い
が、併用しなくても、各センサ部１１内の信号電荷量を
調整できるため、通常のフィールド読み出しを行っても
良い。図１３に、フィールド読み出しの場合（Ａ）とフ
レーム読み出しの場合（Ｂ）の電子シャッタタイミング
の例を示す。When the amount of signal charge is adjusted by using the electronic shutter, the amount of signal charge in each sensor section 11 can be adjusted without using it together with the above-described frame reading. Field reading may be performed. FIG. 13 shows an example of electronic shutter timing in the case of field reading (A) and in the case of frame reading (B).

【００５３】ところで、先述した第１〜第３実施例で
は、基本的にフィールド読み出し方式のＣＣＤ撮像素子
に適用した場合において、高速撮像モード時の動作説明
を行ったが、全画素の信号電荷を垂直転送レジスタ１２
中で混合せずに同一時刻に独立に読み出すいわゆる全画
素読み出し方式のＣＣＤ撮像素子にも同様に適用するこ
とが可能である。In the above-described first to third embodiments, the operation in the high-speed imaging mode has been basically described when the present invention is applied to a field-readout type CCD imaging device. Vertical transfer register 12
The present invention can be similarly applied to a so-called all-pixel readout type CCD image pickup device which independently reads out at the same time without mixing.

【００５４】以下、この全画素読み出し方式のＣＣＤ撮
像素子に適用した第４実施形態の場合の動作について説
明する。なお、ＣＣＤ撮像素子の構造については、基本
的には、全画素読み出し方式とフィールド読み出し方式
で違いはなく、ＣＣＤ撮像素子を駆動するタイミングが
異なるのみである。The operation of the fourth embodiment applied to the all pixel readout type CCD image pickup device will be described below. The structure of the CCD image pickup device is basically the same between the all-pixel readout method and the field readout method, only the timing for driving the CCD image pickup device is different.

【００５５】ただし、第１，第２の水平転送レジスタ１
３，１４において、フィールド読み出し方式の場合に
は、転送電極Ｈ１，Ｈ２の各々が１画素に対応している
のに対し、全画素読み出し方式の場合には、転送電極Ｈ
１，Ｈ２の一対が１画素に対応している。また、ＨＨ転
送ゲート１７において、フィールド読み出し方式の場合
には、第１の水平転送レジスタ１３の１相目の領域と第
２の水平転送レジスタ１４の２相目の領域の間にチャネ
ルストップ部ＣＳが形成されているのに対し、全画素読
み出し方式の場合には、第１の水平転送レジスタ１３の
２相目の領域と第２の水平転送レジスタ１４の１相目の
領域の間にチャネルストップ部ＣＳが形成されているも
のとする。However, the first and second horizontal transfer registers 1
3 and 14, each of the transfer electrodes H1 and H2 corresponds to one pixel in the case of the field readout method, whereas in the case of the all-pixel readout method, the transfer electrodes H1 and H2 correspond to one pixel.
A pair of 1 and H2 corresponds to one pixel. In the HH transfer gate 17, in the case of the field read method, the channel stop section CS is provided between the first phase area of the first horizontal transfer register 13 and the second phase area of the second horizontal transfer register 14. In the case of the all-pixel readout method, a channel stop is provided between the second phase area of the first horizontal transfer register 13 and the first phase area of the second horizontal transfer register 14. It is assumed that the part CS is formed.

【００５６】最初に、通常撮像モード時の動作につい
て、図１４のタイミングチャートに基づいて図１５の動
作説明図を用いて説明する。なお、全画素読み出し方式
の場合には、各画素の信号電荷が垂直転送レジスタ１２
中で混合されず垂直転送されることから、フレーム読み
出し方式の場合と同様に、１電荷パケットの信号電荷は
１画素分の信号電荷となる。First, the operation in the normal imaging mode will be described with reference to the operation chart of FIG. 15 based on the timing chart of FIG. In the case of the all-pixel reading method, the signal charge of each pixel is transferred to the vertical transfer register 12.
Since they are vertically mixed without being mixed, the signal charges of one charge packet become signal charges of one pixel, as in the case of the frame readout method.

【００５７】先ず、ゲートパルスφＶＨ１に続いてゲー
トパルスφＶＨ２が“Ｈ”レベルに遷移すると、１ライ
ン分の信号電荷がＶＨ転送ゲート１５，１６を介して垂
直転送レジスタ１２から第１の水平転送レジスタ１３の
１相目の転送電極Ｈ１の下に転送される。このとき、ゲ
ートパルスφＨＨＧが“Ｈ”レベルの状態にあるため、
第１の水平転送レジスタ１３の１相目の転送電極Ｈ１の
下に転送された信号電荷はそのままＨＨ転送ゲート１７
に移動し（期間Ｔ１）、全ての信号電荷の移動が完了す
る（期間Ｔ２）。First, when the gate pulse φVH2 transitions to the “H” level following the gate pulse φVH1, the signal charge for one line is transferred from the vertical transfer register 12 to the first horizontal transfer register via the VH transfer gates 15 and 16. The transfer is performed below the transfer electrode H1 of the thirteenth phase. At this time, since the gate pulse φHHG is at the “H” level,
The signal charge transferred under the first-phase transfer electrode H1 of the first horizontal transfer register 13 is directly transferred to the HH transfer gate 17.
(Period T1), and the movement of all signal charges is completed (period T2).

【００５８】続いて、２相目の水平転送パルスφＨ２が
“Ｈ”レベルに遷移すると、第２の水平転送レジスタ１
４の２相目の転送電極Ｈ２の下のポテンシャルが深くな
るため、ＨＨ転送ゲート１７の信号電荷が第２の水平転
送レジスタ１４の２相目の転送電極Ｈ２の下に移動する
（期間Ｔ３）。この期間Ｔ３中に、１相目の水平転送パ
ルスφＨ１が“Ｈ”レベルに遷移する。そして、ゲート
パルスφＨＨＧが“Ｌ”レベルに遷移することで、ＨＨ
転送ゲート１７の信号電荷の全てが水平転送レジスタ１
４の２相目の転送電極Ｈ２の下に転送される（期間Ｔ
４）。Subsequently, when the horizontal transfer pulse φH2 of the second phase changes to “H” level, the second horizontal transfer register 1
Since the potential under the transfer electrode H2 of the second phase 4 becomes deep, the signal charge of the HH transfer gate 17 moves below the transfer electrode H2 of the second horizontal transfer register 14 (period T3). . During this period T3, the horizontal transfer pulse φH1 of the first phase makes a transition to “H” level. Then, when the gate pulse φHHG transits to the “L” level, HH
All of the signal charges of the transfer gate 17 are transferred to the horizontal transfer register 1
4 is transferred below the transfer electrode H2 of the second phase (period T
4).

【００５９】続いて、２相目の水平転送パルスφＨ２が
“Ｌ”レベルに遷移すると、１相目の水平転送パルスφ
Ｈ１が既に“Ｈ”レベルの状態にあることから、第２の
水平転送レジスタ１４の２相目の転送電極Ｈ２の下に転
送された信号電荷は１相目の転送電極Ｈ１の下に移され
る（期間Ｔ５）。垂直転送レジスタ１２においては、以
上の動作と並行して、垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４に
よってラインシフト動作が行われる。その後、ゲートパ
ルスφＶＨ１に続いてゲートパルスφＶＨ２が再び
“Ｈ”レベルに遷移すると、次の１ライン分の信号電荷
がＶＨ転送ゲート１５，１６を介して垂直転送レジスタ
１２から第１の水平転送レジスタ１３の１相目の転送電
極Ｈ１の下に転送される。Subsequently, when the horizontal transfer pulse φH2 of the second phase transits to the “L” level, the horizontal transfer pulse φ of the first phase
Since H1 is already at the “H” level, the signal charges transferred below the second-phase transfer electrode H2 of the second horizontal transfer register 14 are transferred below the first-phase transfer electrode H1. (Period T5). In the vertical transfer register 12, a line shift operation is performed by the vertical transfer pulses φV1 to φV4 in parallel with the above operation. Thereafter, when the gate pulse φVH2 transitions to the “H” level again after the gate pulse φVH1, the signal charge for the next one line is transferred from the vertical transfer register 12 to the first horizontal transfer register via the VH transfer gates 15 and 16. The transfer is performed below the transfer electrode H1 of the thirteenth phase.

【００６０】以上の一連の動作により、第１，第２の水
平転送レジスタ１３，１４の各々に１ライン分ずつ、計
２ライン分の信号電荷が存在することになる。そして、
この２ライン分の信号電荷は、第１，第２の水平転送レ
ジスタ１３，１４によって並行して転送され、２つの電
荷電圧変換部１８，１９から２ラインの画像信号が同時
に得られる。By the above-described series of operations, signal charges for one line exist in each of the first and second horizontal transfer registers 13 and 14 for a total of two lines. And
The signal charges for these two lines are transferred in parallel by the first and second horizontal transfer registers 13 and 14, and two lines of image signals are simultaneously obtained from the two charge-voltage converters 18 and 19.

【００６１】次に、高速撮像モード時において例えば垂
直転送方向に隣接する２つの電荷パケットを加算混合す
る場合の動作について、図１６および図１７のタイミン
グチャートに基づいて図１８および図１９の動作説明図
を用いて説明する。Next, the operation of adding and mixing two adjacent charge packets in the vertical transfer direction in the high-speed imaging mode will be described with reference to FIGS. 18 and 19 based on the timing charts of FIGS. This will be described with reference to the drawings.

【００６２】先ず、ゲートパルスφＶＨ１に続いてゲー
トパルスφＶＨ２が“Ｈ”レベルに遷移すると、１ライ
ン分の信号電荷がＶＨ転送ゲート１５，１６を介して垂
直転送レジスタ１２から第１の水平転送レジスタ１３の
１相目の転送電極Ｈ１の下に転送される。このとき、ゲ
ートパルスφＨＨＧが“Ｈ”レベルの状態にあるため、
第１の水平転送レジスタ１３の１相目の転送電極Ｈ１の
下に転送された信号電荷はそのままＨＨ転送ゲート１７
に移動し（期間Ｔ１）、全ての信号電荷の移動が完了す
る（期間Ｔ２）。First, when the gate pulse φVH2 transitions to the “H” level following the gate pulse φVH1, the signal charges for one line are transferred from the vertical transfer register 12 to the first horizontal transfer register via the VH transfer gates 15 and 16. The transfer is performed below the transfer electrode H1 of the thirteenth phase. At this time, since the gate pulse φHHG is at the “H” level,
The signal charge transferred under the first-phase transfer electrode H1 of the first horizontal transfer register 13 is directly transferred to the HH transfer gate 17.
(Period T1), and the movement of all signal charges is completed (period T2).

【００６３】続いて、ゲートパルスφＨＨＧが“Ｌ”レ
ベルに遷移すると、ＨＨ転送ゲート１７の信号電荷が第
２の水平転送レジスタ１４の２相目の転送電極Ｈ２の下
に移動を開始し（期間Ｔ３）、全ての信号電荷の移動が
完了する（期間Ｔ４）。垂直転送レジスタ１２において
は、以上の動作と並行してラインシフト動作が行われ
る。その後、ゲートパルスφＶＨ１に続いてゲートパル
スφＶＨ２が再び“Ｈ”レベルに遷移し、これに同期し
てゲートパルスφＨＨＧも“Ｈ”レベルに遷移すると、
次の１ライン分の信号電荷がＶＨ転送ゲート１５，１６
を介して垂直転送レジスタ１２から第１の水平転送レジ
スタ１３の１相目の転送電極Ｈ１の下に転送され（期間
Ｔ５）、さらにＨＨ転送ゲート１７に移動する（期間Ｔ
６）。Subsequently, when the gate pulse φHHG transitions to the “L” level, the signal charge of the HH transfer gate 17 starts to move under the second-phase transfer electrode H2 of the second horizontal transfer register 14 (period). T3), the movement of all signal charges is completed (period T4). In the vertical transfer register 12, a line shift operation is performed in parallel with the above operation. After that, the gate pulse φVH2 changes to the “H” level again following the gate pulse φVH1, and in synchronization with this, the gate pulse φHHG also changes to the “H” level.
Signal charges for the next one line are transferred to VH transfer gates 15 and 16.
Is transferred from the vertical transfer register 12 to below the first-phase transfer electrode H1 of the first horizontal transfer register 13 (period T5), and further moves to the HH transfer gate 17 (period T).
6).

【００６４】続いて、ゲートパルスφＨＨＧが“Ｌ”レ
ベルに遷移すると、ＨＨ転送ゲート１７の信号電荷が第
２の水平転送レジスタ１４の２相目の転送電極Ｈ２の下
に移動を開始し（期間Ｔ７）、全ての信号電荷の移動が
完了する（期間Ｔ８）。これにより、第２の水平転送レ
ジスタ１４の２相目の転送電極Ｈ２の下において、垂直
転送方向に隣接する２つの電荷パケットの信号電荷が加
算混合される。このとき、垂直転送レジスタ１２におい
ては、以上の動作と並行してラインシフト動作が行われ
る。Subsequently, when the gate pulse φHHG transitions to the “L” level, the signal charge of the HH transfer gate 17 starts to move under the second-phase transfer electrode H2 of the second horizontal transfer register 14 (period). T7), the movement of all signal charges is completed (period T8). As a result, the signal charges of two adjacent charge packets in the vertical transfer direction are added and mixed under the transfer electrode H2 of the second phase of the second horizontal transfer register 14. At this time, in the vertical transfer register 12, a line shift operation is performed in parallel with the above operation.

【００６５】再びゲートパルスφＶＨ１に続いてゲート
パルスφＶＨ２が“Ｈ”レベルに遷移すると、次の１ラ
イン分の信号電荷がＶＨ転送ゲート１５，１６を介して
垂直転送レジスタ１２から第１の水平転送レジスタ１３
の１相目の転送電極Ｈ１の下に転送される（期間Ｔ
９）。このとき、垂直転送レジスタ１２においては、以
上の動作と並行してラインシフト動作が行われる。When the gate pulse φVH2 again transitions to the “H” level following the gate pulse φVH1, the signal charge for the next one line is transferred from the vertical transfer register 12 to the first horizontal transfer via the VH transfer gates 15 and 16. Register 13
Is transferred below the transfer electrode H1 of the first phase (period T
9). At this time, in the vertical transfer register 12, a line shift operation is performed in parallel with the above operation.

【００６６】ゲートパルスφＶＨ１に続いてゲートパル
スφＶＨ２が再び“Ｈ”レベルに遷移すると、次の１ラ
イン分の信号電荷がＶＨ転送ゲート１５，１６を介して
垂直転送レジスタ１２から第１の水平転送レジスタ１３
の１相目の転送電極Ｈ１の下に転送される（期間Ｔ１
０）。これにより、第１の水平転送レジスタ１３の１相
目の転送電極Ｈ１の下において、垂直転送方向に隣接す
る２つの電荷パケットの信号電荷が加算混合される（期
間Ｔ１１）。When gate pulse φVH2 changes to “H” level again after gate pulse φVH1, signal charges for the next one line are transferred from vertical transfer register 12 to first horizontal transfer via VH transfer gates 15 and 16. Register 13
Is transferred below the transfer electrode H1 of the first phase (period T1).
0). As a result, the signal charges of two charge packets adjacent in the vertical transfer direction are added and mixed under the transfer electrode H1 of the first phase of the first horizontal transfer register 13 (period T11).

【００６７】そして、１相目の水平転送パルスφＨ１が
“Ｈ”レベルに遷移すると、第１，第２の水平転送レジ
スタ１３，１４の各１相目の転送電極Ｈ１の下のポテン
シャルが深くなるため、第１の水平転送レジスタ１３の
１相目の転送電極Ｈ１の下で加算混合された信号電荷は
そのままここに蓄積され、第２の水平転送レジスタ１４
の２相目の転送電極Ｈ２の下で加算混合された信号電荷
は１相目の転送電極Ｈ１の下にシフトされ、ここに蓄積
される（期間Ｔ１２）。When the first-phase horizontal transfer pulse φH1 changes to “H” level, the potential under the first-phase transfer electrode H1 of each of the first and second horizontal transfer registers 13 and 14 becomes deep. Therefore, the signal charges added and mixed under the transfer electrode H1 of the first phase of the first horizontal transfer register 13 are directly stored here, and the second horizontal transfer register 14
The signal charge added and mixed under the transfer electrode H2 of the second phase is shifted below the transfer electrode H1 of the first phase and is accumulated there (period T12).

【００６８】以上の一連の動作により、第１，第２の水
平転送レジスタ１３，１４内に、垂直転送方向に隣接す
る２電荷パケットの信号電荷が混合された形で存在する
ことになる。そして、これらの信号電荷は、第１，第２
の水平転送レジスタ１３，１４によって並行して転送さ
れ、２つの電荷電圧変換部１８，１９で信号電圧に変換
されて出力される。By the above series of operations, the signal charges of two charge packets adjacent in the vertical transfer direction exist in the first and second horizontal transfer registers 13 and 14 in a mixed form. These signal charges are divided into first and second signal charges.
Are transferred in parallel by the horizontal transfer registers 13 and 14, and are converted into signal voltages by the two charge-voltage converters 18 and 19 and output.

【００６９】なお、上記第１〜第４の実施例に係るＣＣ
Ｄ撮像素子として、水平転送レジスタを２本持つＣＣＤ
撮像素子の場合を例に採って説明したが、３本以上の水
平転送レジスタを持つＣＣＤ撮像素子にも同様に適用可
能である。The CCs according to the first to fourth embodiments described above
CCD with two horizontal transfer registers as D image sensor
Although the case of an image sensor has been described as an example, the present invention can be similarly applied to a CCD image sensor having three or more horizontal transfer registers.

【００７０】図２０は、第１〜第３実施例に係るフィー
ルド読み出し方式のＣＣＤ撮像素子又は第４実施例に係
る全画素読み出し方式のＣＣＤ撮像素子を撮像デバイス
として用いた本発明に係るカメラの概略構成図である。FIG. 20 shows a camera according to the present invention using the field-readout type CCD image pickup device according to the first to third embodiments or the all-pixel readout type CCD image pickup device according to the fourth embodiment as an image pickup device. It is a schematic block diagram.

【００７１】図２０において、被写体からの光はレンズ
３１などの光学系によって取り込まれ、光学フィルタ３
２を経た後、ＣＣＤ撮像素子３３の撮像面に入射する。
このＣＣＤ撮像素子３３は、タイミングジェネレータ３
４で発生される各種のタイミングパルスによって駆動さ
れる。タイミングジェネレータ３４は、撮像モード設定
部３５で設定される撮像モード（通常撮像モード／高速
撮像モード）に応じてＣＣＤ撮像素子３３の駆動タイミ
ングを変える。ＣＣＤ撮像素子３３の出力信号は、信号
処理回路３６において各種の信号処理が施される。In FIG. 20, light from a subject is taken in by an optical system such as a lens 31 and is transmitted to an optical filter 3.
After passing through 2, the light enters the imaging surface of the CCD imaging device 33.
The CCD image pickup device 33 includes a timing generator 3
4 are driven by various timing pulses generated. The timing generator 34 changes the drive timing of the CCD image sensor 33 according to the imaging mode (normal imaging mode / high-speed imaging mode) set by the imaging mode setting unit 35. The output signal of the CCD image sensor 33 is subjected to various kinds of signal processing in a signal processing circuit 36.

【００７２】[0072]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
少なくとも２本の水平転送部を有する固体撮像素子にお
いて、複数本の垂直転送部の各々から水平転送部へ信号
電荷を転送するとき、又は少なくとも２本の水平転送部
間で信号電荷を転送するとき、複数本の垂直転送部の各
々において水平転送方向または／および垂直転送方向に
隣接する少なくとも２つの電荷パケットの信号電荷を混
合し、この混合した信号電荷を少なくとも２本の水平転
送部で分担して並列に出力することで、水平転送時の電
荷パケット数が減り、単位時間当たりの出力フレームが
増える。As described above, according to the present invention,
In a solid-state imaging device having at least two horizontal transfer units, when transferring signal charges from each of a plurality of vertical transfer units to a horizontal transfer unit, or when transferring signal charges between at least two horizontal transfer units. In each of the plurality of vertical transfer units, the signal charges of at least two charge packets adjacent in the horizontal transfer direction and / or the vertical transfer direction are mixed, and the mixed signal charges are shared by the at least two horizontal transfer units. Output in parallel, the number of charge packets at the time of horizontal transfer decreases, and the number of output frames per unit time increases.

【００７３】これにより、固体撮像素子そのものに対し
て特別な変更を行わなくても、駆動タイミングおよび信
号処理系を変更するだけで、通常の撮像モード時の駆動
周波数が高い場合であっても、高速撮像が可能となる。
したがって、従来困難とされていたＨＤＴＶ用の固体撮
像素子であっても、高速撮像を比較的容易に実現できる
ことになる。Thus, even if the driving frequency in the normal imaging mode is high, the driving timing and the signal processing system can be changed without making any special changes to the solid-state imaging device itself. High-speed imaging becomes possible.
Therefore, even with a solid-state imaging device for HDTV, which has conventionally been difficult, high-speed imaging can be realized relatively easily.

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

【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

【図２】フィールド読み出し方式の動作説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an operation of a field readout method.

【図３】フィールド読み出し方式のタイミングチャート
である。FIG. 3 is a timing chart of a field readout method.

【図４】第１実施例に係るタイミングチャートである。FIG. 4 is a timing chart according to the first embodiment.

【図５】第１実施例に係る動作説明図である。FIG. 5 is an operation explanatory diagram according to the first embodiment.

【図６】第２実施例に係るタイミングチャートである。FIG. 6 is a timing chart according to the second embodiment.

【図７】第２実施例に係る動作説明図である。FIG. 7 is an operation explanatory diagram according to the second embodiment.

【図８】第３実施例に係るタイミングチャートである。FIG. 8 is a timing chart according to the third embodiment.

【図９】第３実施例に係る動作説明図である。FIG. 9 is an operation explanatory diagram according to a third embodiment.

【図１０】フレーム読み出し方式の動作説明図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the operation of the frame readout method.

【図１１】フレーム読み出し方式のタイミングチャート
である。FIG. 11 is a timing chart of a frame readout method.

【図１２】センサ部の特性図である。FIG. 12 is a characteristic diagram of a sensor unit.

【図１３】電子シャッタタイミングを示すタイミングチ
ャートである。FIG. 13 is a timing chart showing an electronic shutter timing.

【図１４】第４実施例に係る通常撮像モード時のタイミ
ングチャートである。FIG. 14 is a timing chart in a normal imaging mode according to a fourth embodiment.

【図１５】第４実施例に係る通常撮像モード時の動作説
明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram of an operation in a normal imaging mode according to a fourth embodiment.

【図１６】第４実施例に係る高速撮像モード時のタイミ
ングチャート（その１）である。FIG. 16 is a timing chart (part 1) in the high-speed imaging mode according to the fourth embodiment.

【図１７】第４実施例に係る高速撮像モード時のタイミ
ングチャート（その２）である。FIG. 17 is a timing chart (part 2) in the high-speed imaging mode according to the fourth embodiment.

【図１８】第４実施例に係る高速撮像モード時の動作説
明図（その１）である。FIG. 18 is an explanatory diagram (part 1) of an operation in a high-speed imaging mode according to the fourth embodiment.

【図１９】第４実施例に係る高速撮像モード時の動作説
明図（その２）である。FIG. 19 is an operation explanatory diagram (part 2) in the high-speed imaging mode according to the fourth embodiment.

【図２０】本発明に係るカメラの概略構成図である。FIG. 20 is a schematic configuration diagram of a camera according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ ＣＣＤ撮像素子 １１ センサ部 １２ 垂
直転送レジスタ １３ 第１の水平転送レジスタ １４ 第２の水平転
送レジスタ １５，１６ ＶＨ転送ゲート １７ ＨＨ転送ゲート １８，１９ 電荷電圧変換部 ２０ タイミングジェ
ネレータ ２１ 撮像モード設定部DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 CCD image sensor 11 Sensor part 12 Vertical transfer register 13 1st horizontal transfer register 14 2nd horizontal transfer register 15, 16 VH transfer gate 17 HH transfer gate 18, 19 Charge-voltage conversion part 20 Timing generator 21 Imaging mode setting part

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 ２次元配置された複数個のセンサ部と、
これらセンサ部の垂直列ごとに配されて各センサ部から
読み出された信号電荷を垂直転送する複数本の垂直転送
部と、これら垂直転送部の各々から転送された信号電荷
を水平転送する少なくとも２本の水平転送部とを有する
固体撮像素子と、 前記複数本の垂直転送部の各々において隣接する少なく
とも２つの電荷パケットの信号電荷を混合して前記少な
くとも２本の水平転送部によって並列に出力すべく前記
固体撮像素子を駆動する駆動系とを備えたことを特徴と
する固体撮像装置。A plurality of sensor units arranged two-dimensionally,
A plurality of vertical transfer units arranged for each vertical column of the sensor units and vertically transferring signal charges read from each sensor unit, and at least horizontally transferring signal charges transferred from each of the vertical transfer units. A solid-state imaging device having two horizontal transfer units; and signal charges of at least two adjacent charge packets in each of the plurality of vertical transfer units are mixed and output in parallel by the at least two horizontal transfer units. And a driving system for driving the solid-state imaging device. 【請求項２】 前記駆動系は、前記複数本の垂直転送部
の各々において水平転送方向に隣接する少なくとも２つ
の電荷パケットの信号電荷を混合すべく前記固体撮像素
子を駆動することを特徴とする請求項１記載の固体撮像
装置。2. The driving system according to claim 1, wherein the driving system drives the solid-state imaging device to mix signal charges of at least two charge packets adjacent in the horizontal transfer direction in each of the plurality of vertical transfer units. The solid-state imaging device according to claim 1. 【請求項３】 前記駆動系は、前記複数本の垂直転送部
の各々において垂直転送方向に隣接する少なくとも２つ
の電荷パケットの信号電荷を混合すべく前記固体撮像素
子を駆動することを特徴とする請求項１記載の固体撮像
装置。3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the driving system drives the solid-state imaging device to mix signal charges of at least two charge packets adjacent in the vertical transfer direction in each of the plurality of vertical transfer units. The solid-state imaging device according to claim 1. 【請求項４】 前記駆動系は、前記複数本の垂直転送部
の各々において水平転送方向および垂直転送方向にそれ
ぞれ少なくとも２つずつ隣接する少なくとも４つの電荷
パケットの信号電荷を混合すべく前記固体撮像素子を駆
動することを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the driving system mixes the signal charges of at least four charge packets adjacent in the horizontal transfer direction and the vertical transfer direction by at least two in each of the plurality of vertical transfer units. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the device is driven. 【請求項５】 通常撮像モードと高速撮像モードとを選
択的に設定する撮像モード設定手段を有し、 前記駆動系は、前記撮像モード設定手段による通常撮像
モードの設定時にはフィールド読み出し動作を行い、高
速撮像モードの設定時にはフレーム読み出し動作を行う
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。5. An imaging mode setting means for selectively setting a normal imaging mode and a high-speed imaging mode, wherein the drive system performs a field read operation when the imaging mode setting means sets a normal imaging mode. 2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a frame read operation is performed when the high-speed imaging mode is set. 【請求項６】 通常撮像モードと高速撮像モードとを選
択的に設定する撮像モード設定手段と、 前記撮像モード設定手段による高速撮像モードの設定時
に、前記複数個のセンサ部内の信号電荷の一部を捨てる
電荷排出手段とを有することを特徴とする請求項１記載
の固体撮像装置。6. An imaging mode setting means for selectively setting a normal imaging mode and a high-speed imaging mode, and a part of signal charges in the plurality of sensor units when the high-speed imaging mode is set by the imaging mode setting means. 2. The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising: a charge discharging unit that discards the charge. 【請求項７】 ２次元配置された複数個のセンサ部と、
これらセンサ部の垂直列ごとに配されて各センサ部から
読み出された信号電荷を垂直転送する複数本の垂直転送
部と、これら垂直転送部の各々から転送された信号電荷
を水平転送する少なくとも２本の水平転送部とを有する
固体撮像素子の駆動方法であって、 前記複数本の垂直転送部の各々において隣接する少なく
とも２つの電荷パケットの信号電荷を混合し、 この混合した信号電荷を前記少なくとも２系統の水平転
送部によって並列に出力することを特徴とする固体撮像
装置の駆動方法。7. A plurality of two-dimensionally arranged sensor units;
A plurality of vertical transfer units arranged for each vertical column of the sensor units and vertically transferring signal charges read from each sensor unit, and at least horizontally transferring signal charges transferred from each of the vertical transfer units. A method for driving a solid-state imaging device having two horizontal transfer units, wherein signal charges of at least two adjacent charge packets are mixed in each of the plurality of vertical transfer units, and the mixed signal charges are mixed. A method for driving a solid-state imaging device, comprising outputting in parallel by at least two horizontal transfer units. 【請求項８】 ２次元配置された複数個のセンサ部と、
これらセンサ部の垂直列ごとに配されて各センサ部から
読み出された信号電荷を垂直転送する複数本の垂直転送
部と、これら垂直転送部の各々から転送された信号電荷
を水平転送する少なくとも２本の水平転送部とを有する
固体撮像素子と、 前記複数本の垂直転送部の各々において隣接する少なく
とも２つの電荷パケットの信号電荷を混合して前記少な
くとも２系統の水平転送部によって並列に出力すべく前
記固体撮像素子を駆動する駆動系と、 被写体からの光を前記固体撮像素子の撮像面上に導く光
学系とを備えたことを特徴とするカメラ。8. A plurality of two-dimensionally arranged sensor units,
A plurality of vertical transfer units arranged for each vertical column of the sensor units and vertically transferring signal charges read from each sensor unit, and at least horizontally transferring signal charges transferred from each of the vertical transfer units. A solid-state imaging device having two horizontal transfer units; and signal charges of at least two adjacent charge packets in each of the plurality of vertical transfer units are mixed and output in parallel by the at least two systems of horizontal transfer units. A camera, comprising: a drive system for driving the solid-state imaging device, and an optical system for guiding light from a subject onto an imaging surface of the solid-state imaging device.