專利名稱：固體攝像裝置及其驅(qū)動方法、攝像機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及CCD圖像傳感器等固體攝像裝置及其驅(qū)動方法，特別涉及間隔取出驅(qū)動時的拖影等的噪音降低技術(shù)。
背景技術(shù)：
以往，已知有將接受到的光變換為電信號、作為影像信號輸出的固體攝像元件，并且已知有將從該固體攝像元件得到的影像信號作為靜止圖像顯示的數(shù)字靜像攝像機等攝像機。近年來，使用這樣的固體攝像元件的攝像機要求畫質(zhì)及功能的進一步提高，像素的高密度化在發(fā)展。
在例如專利文獻1、2中公開了下述驅(qū)動方法，在這樣的固體攝像元件中，特別是為了在監(jiān)視器模式等下提高輸出速度，通過將讀出信號電荷的像素間隔取出，來減少輸出影像信號中的像素數(shù)。
但是，在這樣的間隔取出驅(qū)動中，拖影(smear)及暗電流等噪音成分成為問題。利用圖1A、圖1B對其進行說明。
圖1A、圖1B是用來說明在專利文獻3中公開的現(xiàn)有技術(shù)的問題的示意圖。在這些示意圖中，空白的圓(○)表示垂直傳送部13上的噪音成分，涂黑的圓(●)表示在水平消隱期間中一次傳送的含有噪音成分的信號成分。
在靜止圖像攝影模式等中使用的全像素讀出驅(qū)動中，如圖1A所示，將全部像素的信號電荷(在圖中用涂黑的方形表示)在同一時刻一齊讀出到垂直傳送部13中，在該垂直傳送部101中不混合地獨立地沿垂直方向輸送，再將該信號電荷通過水平傳送部14沿水平方向傳送，經(jīng)由電荷檢測部15讀出。
在該全像素讀出驅(qū)動圖1A中，每個水平消隱期間的1個垂直傳送部中的傳送像素數(shù)是1個像素。此外，一次輸出的信號像素數(shù)是1個像素，一次輸出的噪音量是垂直傳送部1個的量(1個數(shù)據(jù)包量的噪音量)。另外，這里，在全像素讀出中，也以不使用機械快門為前提。
另一方面，在監(jiān)視器模式等中使用的間隔取出讀出驅(qū)動中，如圖1B所示，例如在垂直方向上每隔1個像素進行間隔取出的情況下，僅將奇數(shù)行(圖中1、3、5、……)的像素的信號電荷讀出到垂直傳送部13中。此時，在垂直傳送部13中存在空數(shù)據(jù)包。并且，使信號數(shù)據(jù)包與空數(shù)據(jù)包成對地沿垂直方向傳送，再將該兩個數(shù)據(jù)包量的電荷在水平傳送部14中混合而沿水平方向傳送，經(jīng)由電荷檢測部15讀出。
在該間隔取出讀出驅(qū)動圖1B中，每個水平消隱期間的1個垂直傳送部中的傳送像素數(shù)是兩個像素。此外，一次輸出的信號像素數(shù)是1個像素，一次輸出的噪音量是垂直傳送部兩個的量(兩個數(shù)據(jù)包的噪音量)。
由上述的動作說明可知，在間隔取出讀出的驅(qū)動方法圖1B中，助長了噪音的原因是，存在沒有讀出信號電荷的空數(shù)據(jù)包，并且在該空數(shù)據(jù)包中也儲存了垂直傳送部13上的噪音成分，所以通過在水平傳送部14中在垂直兩個像素(上下兩個數(shù)據(jù)包)之間進行混合，對1個像素的信號成分加上了兩個數(shù)據(jù)包的噪音成分，S/N惡化兩倍(6dB)。
以往提出過用來解決該問題的提案，在上述專利文獻3中公開了其一種方法。以下對該技術(shù)進行說明。
圖2是表示有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的固體攝像元件的概略結(jié)構(gòu)圖。這里，例舉在例如全像素讀出驅(qū)動方式CCD攝像元件中、除了全像素讀出模式以外還可以采用進行在垂直方向上例如每隔1個像素將像素信息間隔取出的處理的間隔取出讀出模式的情況，來進行說明。
在圖2中，攝像部(攝像區(qū)域)11包括光敏二極管等的多個受光元件(像素)12，以矩陣狀排列在半導(dǎo)體基板上，將入射光變換為對應(yīng)于其光量的電荷量的信號電荷并儲存；和多個垂直傳送部13，在這些多個受光元件12的每個垂直列中沿著其排列方向設(shè)置。
多個垂直傳送部13由對各像素以1∶1的對應(yīng)關(guān)系設(shè)置的信號數(shù)據(jù)包、和在這些信號數(shù)據(jù)包的垂直傳送方向前方側(cè)每一個地配設(shè)的空數(shù)據(jù)包的集合(數(shù)據(jù)包串)構(gòu)成，在各數(shù)據(jù)包的傳送通道上，沿傳送方向排列有3個傳送電極(未圖示)。這里，所謂的數(shù)據(jù)包，是指在信號電荷的傳送路徑上傳送信號的單位。并且，垂直傳送部13由例如3相的垂直傳送脈沖Vφ1、Vφ2、Vφ3傳送驅(qū)動。
即，垂直傳送部13在水平消隱期間中，進行將1行的信號電荷對應(yīng)于3相的垂直傳送脈沖Vφ1、Vφ2、Vφ3每1行地傳送(以下將其稱作行移位)的動作。這里，由于垂直傳送部13的傳送電極的一部分兼作為讀出柵電極，所以垂直傳送脈沖Vφ1、Vφ2、Vφ3中的任一個取低電平、中間電平及高電平的3值水平，其第3值的高電平的脈沖為讀出脈沖。
但是，3相的垂直傳送脈沖Vφ1、Vφ2、Vφ3的向各數(shù)據(jù)包的施加方法在間隔取出讀出模式中與全像素讀出模式不同。即，對于信號電荷的讀出被間隔取出的像素當(dāng)然不施加讀出脈沖。此外，在垂直傳送部13中，在全像素讀出模式中在水平消隱期間中進行1次行移位，相對于此，在隔1個像素的間隔取出讀出驅(qū)動中，在水平消隱期間進行兩次行移位。
在攝像部11的圖中下側(cè)，與多個垂直傳送部13的傳送方向側(cè)端部相鄰地配設(shè)有水平傳送部14。該水平傳送部14在間隔取出讀出模式中，由于需要使信號成分與噪音成分成對傳送，所以結(jié)構(gòu)為由水平方向的像素數(shù)的2倍的數(shù)量(倍密度)的數(shù)據(jù)包的配置(數(shù)據(jù)包串)構(gòu)成。并且，由相互逆相的水平傳送脈沖Hφ1、Hφ2傳送驅(qū)動。該水平傳送脈沖Hφ1、Hφ2由于水平傳送部14以倍密度構(gòu)成，所以其頻率也設(shè)定為通常的2倍。
在水平傳送部14的傳送前側(cè)的端部上，配設(shè)有檢測由該水平傳送部14傳送來的信號電荷、將其變換為信號電壓并輸出的例如浮動擴散放大器結(jié)構(gòu)的電荷檢測部15。該電荷檢測部15包括與水平傳送部14的最終輸出柵極16相鄰設(shè)置的FD(浮動擴散)部17、將電荷清除的RD(復(fù)位漏極)部18、和將FD部17的電荷向RD部18排出的RG(復(fù)位柵極)部19。
在該電荷檢測部15中，對于RD部18施加規(guī)定的漏極電壓Vrd。此外，對于RG部19施加與水平傳送脈沖Hφ1、Hφ2例如同周期的復(fù)位柵極脈沖RGφ。并且，從FD部17導(dǎo)出將信號電荷變換為信號電壓而得到的信號輸出Vout。另外，包括垂直傳送脈沖Vφ1～Vφ3、水平傳送脈沖Hφ1、Hφ2及復(fù)位柵極脈沖RGφ的各種定時信號是由定時發(fā)生電路20生成的。
圖3中表示水平傳送脈沖Hφ1、Hφ2、復(fù)位柵極脈沖RGφ及信號輸出Vout的定時關(guān)系。在信號輸出Vout的波形中，P相是預(yù)置部，D相是數(shù)據(jù)部，由于水平傳送部14是以兩個數(shù)據(jù)包為1個單位的倍密度結(jié)構(gòu)，所以水平方向前方側(cè)的數(shù)據(jù)包的信息被輸出到P相，后方側(cè)的數(shù)據(jù)包的信息作為D相被輸出。
接著，利用圖4A、圖4B、圖5A～圖5C的示意圖，對上述結(jié)構(gòu)的全像素讀出驅(qū)動方式的CCD攝像元件的各驅(qū)動模式的動作進行說明。另外，在這些各示意圖中，空白的圓(○)表示垂直傳送部13上的噪音成分，涂黑的圓(●)表示在水平消隱期間中一次傳送的含有噪音成分的信號成分。
首先，如果通過模式切換信號設(shè)定全像素讀出模式，則定時發(fā)生電路20輸出對應(yīng)于該模式的定時的垂直傳送脈沖Vφ1～Vφ3。由此，在圖4的示意圖中，將所有像素的信號電荷(圖中用涂黑的方形表示)在同一時刻一齊讀出到垂直傳送部13中(圖4A)。
接著，在垂直傳送部13中進行行移位，但在此之前，由于水平傳送部14將兩個數(shù)據(jù)包作為1個單位，所以為了對該數(shù)據(jù)包對中的水平傳送方向后方側(cè)的數(shù)據(jù)包供給信號電荷，在水平傳送部14中預(yù)先進行1比特(1個數(shù)據(jù)包)的移位(以下將其稱作1比特移位)。結(jié)果，1行的信號電荷被移位到水平傳送部14中(圖4B)。
這樣，從垂直傳送部13移位到水平傳送部14中的1行的信號電荷被水平傳送脈沖Hφ1、Hφ2沿水平方向傳送，以像素單位依次注入到電荷檢測部15中。在電荷檢測部15中，通過以與水平傳送脈沖Hφ1、Hφ2相同的周期對復(fù)位柵極部19施加復(fù)位柵極脈沖RGφ，進行將FD部17的殘留電荷排出到RD18中的復(fù)位動作。
由此，從FD部17導(dǎo)出如圖3所示的波形的信號輸出Vout。另外，在全像素讀出模式中，由上述的動作說明可知，對于前方側(cè)的數(shù)據(jù)包，從垂直傳送部13沒有賦予任何信息。因而，在信號輸出Vout中，在P相中沒有裝載任何信息，該P相成為后述的信號處理時的基準(zhǔn)，并且在D相中裝載有信號成分的信息。
另一方面，如果通過模式切換信號設(shè)定間隔取出讀出模式，則定時發(fā)生電路20輸出對應(yīng)于該模式的定時的垂直傳送脈沖Vφ1～Vφ3。由此，在圖5A～圖5C的示意圖中，例如僅將偶數(shù)行(圖中2、4、……)的像素的信號電荷(圖中用涂黑的方形表示)讀出到垂直傳送部13中(圖5A)。
接著，在垂直傳送部13中，在水平消隱期間內(nèi)進行第1次的行移位。由此，從垂直傳送部13將1行的噪音成分的電荷供給到水平傳送部14的數(shù)據(jù)包對中的水平傳送方向前方側(cè)的數(shù)據(jù)包中(圖5B)。然后，接著在水平傳送部14中進行1比特移位。
接著，在垂直傳送部13中，在相同的消隱期間內(nèi)進行第2次的行移位。由此，從垂直傳送部13將1行的噪音成分的電荷供給到水平傳送部14的數(shù)據(jù)包對中的水平傳送方向后方側(cè)的數(shù)據(jù)包中(圖5C)。結(jié)果，在水平傳送部14中，分別在數(shù)據(jù)包對的前方儲存噪音成分的電荷、在后方儲存信號成分的電荷。
這樣，通過在水平消隱期間內(nèi)進行兩次行移位，從垂直傳送部13向水平傳送部14將移位后的噪音成分及信號成分的各電荷成對地沿水平方向傳送，依次注入到電荷檢測部15中。在電荷檢測部15中，通過與水平傳送脈沖Hφ1、Hφ2同周期的復(fù)位柵極脈沖RGφ進行復(fù)位動作，結(jié)果，在如圖3所示的波形的信號輸出Vout中，在P相中裝載有噪音成分的信息，在D相中裝載有信號成分的信息。
在該電荷檢測部15中，通過以與水平傳送部14的傳送周期同周期進行復(fù)位動作，在P相與D相之間也進行復(fù)位動作。結(jié)果，在P相中裝載有1個數(shù)據(jù)包的噪音成分，在D相中裝載有1個數(shù)據(jù)包的信號成分+噪音成分。
如上所述，在全像素讀出驅(qū)動方式的CCD攝像元件中，在間隔取出讀出模式時，將信號數(shù)據(jù)包與空數(shù)據(jù)包的各電荷成組(在本例中是對)進行水平傳送，將該水平傳送的電荷依次變換為電信號而使P相裝載空數(shù)據(jù)包的噪音成分，將信號數(shù)據(jù)包的信號成分裝載在D相中并輸出，由此能夠與像素信息成組地得到與該像素信息相同的像素串、即水平方向的相同地址的噪音信息。
因而，在后段的信號處理系統(tǒng)中，通過進行取D相的信號成分和P相的噪音成分的差分的處理，能夠?qū)谛盘柍煞种械脑胍舫煞窒?。這里，所謂的空數(shù)據(jù)包的噪音成分，是指拖影及暗電流等在與垂直傳送相同方向上裝載的噪音。
此外，在專利文獻4中公開了在后段電路中對從讀出像素讀出的信號成分+拖影成分、和包含在空數(shù)據(jù)包中的拖影成分進行差分而將拖影成分除去的技術(shù)、以及通過在垂直傳送路徑的最終部設(shè)置傳送阻止柵極從而能夠應(yīng)對垂直方向的間隔取出和水平方向的間隔取出的技術(shù)。
專利文獻1日本特開平9-298755號公報專利文獻2日本特開平11-234688號公報專利文獻3日本特開2000-299817號公報專利文獻4日本特開2005-328212號公報但是，在專利文獻3、4中公開的上述的方法中，產(chǎn)生了以下所示的問題。
第一，在專利文獻3中公開的方法中，不能應(yīng)對在水平方向上將像素間隔取出的驅(qū)動方法。例如，考慮在水平方向上隔1個像素讀出像素的情況。根據(jù)上述的驅(qū)動方法，在從垂直傳送部對水平傳送部傳送信號電荷后，在水平傳送部中將電荷移位1比特，接著將空數(shù)據(jù)包的噪音成分從垂直傳送部發(fā)送給水平傳送部中的裝入了電荷的數(shù)據(jù)包的后段的數(shù)據(jù)包，來實現(xiàn)噪音成分與信號成分的分離。但是，在沿水平方向?qū)⑾袼亻g隔取出的情況下，在讀出了信號的同一行中交替地存在信號數(shù)據(jù)包與空數(shù)據(jù)包，并且沒有被讀出信號的間隔取出行都成為空數(shù)據(jù)包的排列。由此，在如該方法那樣從垂直傳送部向水平傳送部傳送信號后，即使進行比特移位也不能良好地進行信號數(shù)據(jù)包與空數(shù)據(jù)包的分離。
第二，在專利文獻3中公開的方法中，由于需要將水平傳送部做成由水平方向的像素數(shù)的倍密度的數(shù)據(jù)包串構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，所以水平傳送路徑相對于垂直傳送部的1列的面積變大，不適合于元件的細(xì)微化。此外，由于相對于飽和電荷量具有過大的容量，所以有可能在高速傳送時發(fā)生信號鈍化。
第三，在專利文獻3中公開的方法中，由于需要將水平傳送部的驅(qū)動頻率設(shè)定為通常的2倍，所以不僅驅(qū)動電路復(fù)雜化，而且會帶來耗電的增大。
第四，在專利文獻4中公開的方法中，需要將信號數(shù)據(jù)包與空數(shù)據(jù)包分別地水平傳送，不能實現(xiàn)水平傳送數(shù)的削減帶來的高速驅(qū)動。此外，將水平傳送數(shù)據(jù)包設(shè)為倍密度的方法具有與專利文獻3同樣的問題。
此外，還公開了對應(yīng)于水平方向的間隔取出數(shù)而設(shè)置傳送阻止柵極、將同一垂直傳送列的信號數(shù)據(jù)包與空數(shù)據(jù)包分離的技術(shù)，但對于用來將被傳送阻止柵極阻止的電荷排出的技術(shù)沒有公開，如果不能進行該電荷的排出就不能實現(xiàn)水平方向的間隔取出。例如，考慮在傳送阻止柵極的附近設(shè)置排出用的漏極、或者將被阻止的電荷另外地水平傳送而排出的方法，但前者在構(gòu)造上難以應(yīng)對細(xì)微化，后者由于另外需要用來進行不需要電荷排出的水平傳送所以不適合高速化，所以不是現(xiàn)實的方法。此外，沒有通過傳送阻止柵極傳送給水平傳送部的信號成分原樣舍棄，所以也不能為了畫質(zhì)提高等而有效利用該信號成分。

發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明的目的是提供一種即使在水平方向?qū)⑾袼亻g隔取出的驅(qū)動模式中也能夠大幅降低拖影等噪音并得到高畫質(zhì)的圖像的固體攝像裝置及其驅(qū)動方法。
為了解決上述問題，本發(fā)明的固體攝像裝置具有垂直傳送部，為了將從二維排列的像素讀出的信號電荷向垂直方向傳送而與上述像素的各列對應(yīng)設(shè)置；水平傳送部，將從上述垂直傳送部獲取的信號電荷向水平方向傳送；上述垂直傳送部中的距離上述水平傳送部最近的傳送段即垂直最終段每m(m為2以上的整數(shù))列具有相同的傳送電極結(jié)構(gòu)；上述m列中的一個列以外的垂直最終段或所有列的垂直最終段為了與該m列中的其他列相獨立地控制從該垂直最終段向上述水平傳送部的傳送動作，而具有與上述其他列相獨立的傳送電極；其特征在于，具有連續(xù)垂直傳送驅(qū)動模式，該連續(xù)垂直傳送驅(qū)動模式將裝入作為圖像信號使用的信號成分的第1數(shù)據(jù)包和沒有裝入作為圖像信號使用的信號成分的第2數(shù)據(jù)包在1個水平傳送期間內(nèi)至少每1個數(shù)據(jù)包連續(xù)地向垂直方向傳送；在上述連續(xù)垂直傳送驅(qū)動模式中，對上述垂直傳送段的傳送電極以及上述水平傳送部的傳送電極分別施加傳送脈沖，以使上述第1數(shù)據(jù)包與上述第2數(shù)據(jù)包在上述水平傳送部內(nèi)被分開而分離。
優(yōu)選的是，在上述第1數(shù)據(jù)包與上述第2數(shù)據(jù)包在上述水平傳送部內(nèi)被分開時，上述第1數(shù)據(jù)包為(m-1)數(shù)據(jù)包以下。
優(yōu)選的是，還設(shè)置有與上述各像素對應(yīng)的濾色器。
優(yōu)選的是，上述濾色器以拜爾排列配置。
本發(fā)明的固體攝像裝置的驅(qū)動方法是作為攝像模式至少具備在垂直方向及水平方向上將像素間隔取出地讀出的監(jiān)視器模式的固體攝像裝置的驅(qū)動方法，具有由用來將從二維排列的像素讀出的信號電荷向垂直方向傳送的垂直傳送部、傳送裝入作為圖像信號使用的信號成分的第1數(shù)據(jù)包和沒有裝入作為圖像信號使用的信號成分的第2數(shù)據(jù)包的步驟；將處于任意的上述垂直傳送部的列中的上述第2數(shù)據(jù)包中含有的電荷從上述垂直傳送部傳送至將從上述垂直傳送部獲取的信號電荷向水平方向傳送的水平傳送部的規(guī)定的傳送段中的步驟；將在上述第1數(shù)據(jù)包中含有的電荷從上述垂直傳送部傳送至上述水平傳送部中的與上述規(guī)定的傳送段不同的傳送段中的步驟；由上述水平傳送部水平傳送裝入到各傳送段中的電荷、并得到輸出信號的步驟。
優(yōu)選的是，在上述垂直傳送部內(nèi)將上述電荷相加后，傳送給上述水平傳送部。
優(yōu)選的是，在上述垂直傳送部內(nèi)連續(xù)傳送多個上述第1數(shù)據(jù)包。
優(yōu)選的是，具有在上述垂直傳送部中的距離上述水平傳送部最近的傳送段即垂直最終段中、將上述第1數(shù)據(jù)包內(nèi)的電荷與上述第2數(shù)據(jù)包內(nèi)的電荷混合的步驟。
此外，本發(fā)明的攝像機具備光學(xué)系統(tǒng)，包括用來將來自被攝體的入射光成像到固體攝像裝置的攝像面上的透鏡等；控制部，控制上述固體攝像裝置的驅(qū)動；圖像處理部，對來自上述固體攝像裝置的輸出信號實施信號處理；其特征在于，上述固體攝像裝置是上述本發(fā)明的固體攝像裝置。
優(yōu)選的是，還具備用來保存上述輸出信號的存儲器。
優(yōu)選的是，利用在從上述水平傳送部輸出的輸出信號中的、信號成分的量相同而拖影成分不同的信號間進行差分而得到的每1個像素的拖影成分，將輸出信號中的拖影成分除去，并得到圖像信號。
發(fā)明效果根據(jù)有關(guān)本發(fā)明的固體攝像裝置，即使在進行垂直方向及水平方向上的像素間隔取出的驅(qū)動時、多像素混合驅(qū)動時，也能夠大幅降低對信號電荷的拖影等噪音，即使是監(jiān)視器模式也能夠得到很高品質(zhì)的圖像。
這里引用2006年4月25日提交的日本專利申請No.2006-120260。


根據(jù)下述對用于說明本發(fā)明的實施例的附圖的說明，本發(fā)明的這些目的、優(yōu)點以及特點將會變得更加明顯。
圖1A、圖1B是用來說明現(xiàn)有技術(shù)的問題的表示電荷傳送狀態(tài)的示意圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的固體攝像裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示現(xiàn)有技術(shù)中的水平傳送脈沖Hφ1、Hφ2、復(fù)位柵極脈沖RGφ及信號輸出Vout的定時關(guān)系的圖。
圖4A、圖4B是用來說明現(xiàn)有技術(shù)中的CCD攝像元件的全像素讀出驅(qū)動模式的動作的圖。
圖5A～圖5C是用來說明現(xiàn)有技術(shù)中的CCD攝像元件的間隔取出驅(qū)動模式的動作的圖。
圖6是本發(fā)明的第1實施方式中的固體攝像裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖7A、圖7B是本發(fā)明的第1實施方式中的固體攝像裝置的垂直傳送電極的結(jié)構(gòu)圖。
圖8A、圖8B是本發(fā)明的第1實施方式中的信號讀出像素與傳送電極的配置關(guān)系的圖。
圖8C是表示傳送電極組中的阻擋電極與儲存電極的配置關(guān)系的圖。
圖9是本發(fā)明的第1實施方式中的固體攝像裝置的垂直、水平傳送數(shù)據(jù)包的時序圖。
圖10是用來說明本發(fā)明的第1實施方式中的固體攝像裝置的傳送部中的電荷的傳送狀態(tài)的圖。
圖11是用來說明本發(fā)明的第1實施方式中的固體攝像裝置的傳送部中的電荷的傳送狀態(tài)的圖。
圖12是用來說明本發(fā)明的第1實施方式中的固體攝像裝置的傳送部中的電荷的傳送狀態(tài)的圖。
圖13A、圖13B是表示在本發(fā)明的第1實施方式中的固體攝像裝置中能夠進行垂直像素相加的數(shù)據(jù)包配置的圖。
圖13C是表示不能進行垂直像素相加的數(shù)據(jù)包配置的圖。
圖14是能夠進行圖13(c)所示的數(shù)據(jù)包配置中的驅(qū)動的水平傳送部的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖15是表示相對于在本發(fā)明的第1實施方式中的靜像模式下得到的信號的、各種監(jiān)視器模式下的拖影改善程度的圖。
圖16是用來說明本發(fā)明的第2實施方式中的固體攝像裝置的傳送部中的電荷的傳送狀態(tài)的圖。
圖17是用來說明本發(fā)明的第2實施方式中的固體攝像裝置的傳送部中的電荷的傳送狀態(tài)的圖。
圖18是用來說明本發(fā)明的第2實施方式中的固體攝像裝置的傳送部中的電荷的傳送狀態(tài)的圖。
圖19是用來說明本發(fā)明的第2實施方式中的固體攝像裝置的傳送部中的電荷的傳送狀態(tài)的圖。
圖20是用來說明本發(fā)明的第2實施方式中的固體攝像裝置的傳送部中的電荷的傳送狀態(tài)的圖。
圖21是用來說明本發(fā)明的第2實施方式中的固體攝像裝置的傳送部中的電荷的傳送狀態(tài)的圖。
圖22是用來說明本發(fā)明的第3實施方式中的固體攝像裝置的傳送部中的電荷的傳送狀態(tài)的圖。
圖23是用來說明本發(fā)明的第3實施方式中的固體攝像裝置的傳送部中的電荷的傳送狀態(tài)的圖。
圖24是用來說明本發(fā)明的第3實施方式中的固體攝像裝置的傳送部中的電荷的傳送狀態(tài)的圖。
圖25是用來說明本發(fā)明的第3實施方式中的固體攝像裝置的傳送部中的電荷的傳送狀態(tài)的圖。
圖26是用來說明本發(fā)明的第3實施方式中的固體攝像裝置的傳送部中的電荷的傳送狀態(tài)的圖。
圖27是用來說明本發(fā)明的第3實施方式中的固體攝像裝置的傳送部中的電荷的傳送狀態(tài)的圖。
圖28是用來說明本發(fā)明的第3實施方式中的固體攝像裝置的傳送部中的電荷的傳送狀態(tài)的圖。
圖29是用來說明本發(fā)明的第3實施方式中的固體攝像裝置的傳送部中的電荷的傳送狀態(tài)的圖。
圖30是用來說明本發(fā)明的第3實施方式中的固體攝像裝置的傳送部中的電荷的傳送狀態(tài)的圖。
圖31A、圖31B是表示在本發(fā)明的第3實施方式中的固體攝像裝置中被混合的像素的組合(混合像素組)的一例的說明圖。
圖32是表示本發(fā)明的第4實施方式中的數(shù)字?jǐn)z像機的概略結(jié)構(gòu)的圖。
圖33是將本發(fā)明的第4實施方式中的固體攝像裝置的輸出信號按時間序列排列的圖。
圖34是表示用來進行本發(fā)明的第4實施方式中的拖影降低的信號處理流程的一例的圖。
具體實施例方式
(有關(guān)本發(fā)明的固體攝像裝置的結(jié)構(gòu))圖6中表示有關(guān)本發(fā)明的固體攝像裝置的結(jié)構(gòu)。整體及各部的結(jié)構(gòu)與圖2所示大致相同，不同的是用來驅(qū)動垂直傳送部13的垂直傳送脈沖及傳送電極基本上為6相、以及垂直最終段21的垂直傳送電極的結(jié)構(gòu)。此外，在該結(jié)構(gòu)中，在垂直、水平方向上都每隔兩個像素周期地配置有R·G·B的各個濾色器。例如，如果以垂直方向2像素×水平方向2像素的共計4像素為單位，則以所謂的拜爾(Bayer)排列配置濾色器，以使左下的像素為R、右下及左上的像素為G、右上的像素為B。該過濾器結(jié)構(gòu)在以后所示的實施方式中也同樣。
這里，圖7A中表示垂直傳送部的傳送電極構(gòu)造的一例。如上所述，將V1～V6的6相的傳送電極(公共電極)的組設(shè)為1個傳送段，將多個傳送段重復(fù)配置而構(gòu)成垂直傳送部3的傳送電極。但是，由于對應(yīng)于垂直方向的間隔取出驅(qū)動，所以與間隔取出時的讀出像素對應(yīng)的讀出電極為能夠與其他電極獨立地驅(qū)動的結(jié)構(gòu)。關(guān)于具體的結(jié)構(gòu)在圖8A～圖8C中表示。此外，垂直最終段21的電極結(jié)構(gòu)與其他垂直傳送段不同。即。垂直最終段21為了與其他垂直傳送段的哪個都獨立地傳送動作，第3相及第5相由與上述的公共電極不同的獨立電極(V3B、V3R、V3L、V5B、V5R、V5L)構(gòu)成。
通過做成這樣的電極構(gòu)造，在垂直最終段中能夠與其他傳送段獨立地進行傳送動作。
另外，如圖7B所示，為了進行與其他垂直傳送段的第1相獨立的傳送動作也可以將垂直最終段的6個電極中的距離水平傳送部4較遠(yuǎn)側(cè)的第1相電極設(shè)為單獨瞬態(tài)(transient)電極22。
通過做成該結(jié)構(gòu)，與圖6所示的情況相比能夠增加垂直傳送的處理電荷量。
另外，圖7A、圖7B所示的電極構(gòu)造等在日本特開2004-180284號公報中公開了詳細(xì)情況，圖7A、圖7B所示的構(gòu)造等在日本特開2006-14075號公報中公開了詳細(xì)情況。
(間隔取出驅(qū)動及拖影的說明)圖8A～圖8C中表示間隔取出驅(qū)動時的像素與傳送電極的配置關(guān)系。圖8A、圖8B中表示信號讀出像素與傳送電極的配置關(guān)系，在圖8C中表示傳送電極組中的阻擋電極與儲存電極的配置關(guān)系。此外，在圖8A與圖8B中，對應(yīng)于在垂直傳送部內(nèi)進行像素混合的情況和不進行的情況。
在該例中，對在垂直方向上讀出9像素中的兩個像素的間隔取出驅(qū)動模式進行說明。垂直傳送電極中的與間隔取出時的讀出像素對應(yīng)的第3相、第5相的電極(V3A、V5A)構(gòu)成為能夠與其他電極獨立地驅(qū)動。由此，圖7A、圖7B所示的電極構(gòu)造中的通常的垂直傳送段中的電極構(gòu)造也是與圖8A～圖8C所示同樣的周期構(gòu)造。
接著，對信號電荷的讀出、傳送動作進行說明。
如圖8A所示，從像素G1讀出的信號電荷在垂直傳送路徑內(nèi)傳送，接著在垂直傳送路徑內(nèi)與從像素G2讀出的信號電荷相加。此時，在從像素G2向垂直傳送部讀出信號電荷的時刻進行像素相加。相加后的信號電荷進一步向水平傳送部進行傳送動作。同樣，將從像素R1讀出的信號電荷與從像素R2讀出的信號電荷在垂直傳送路徑內(nèi)相加，并向水平傳送路徑進行傳送動作。
此外，在圖8B所示的例子中，從像素G1、G2讀出的信號電荷分別在垂直傳送路徑內(nèi)傳送，向水平傳送路徑進行傳送動作。
此外，如圖8C所示，從像素讀出的信號電荷被儲存到V1電極～V4電極的4個柵極下，V5、V6電極發(fā)揮阻擋柵極的作用。此時的信號電荷含有從光敏二極管讀出的純粹的信號成分和拖影及暗電流等噪音成分。此外，儲存在儲存柵極V1～V4中的電荷對應(yīng)于上述的1個數(shù)據(jù)包。
通過這樣做成6相柵電極結(jié)構(gòu)，能夠增加電荷儲存用的柵極數(shù)，能夠增加可在垂直傳送路徑內(nèi)傳送的電荷量。
在垂直傳送中在各傳送數(shù)據(jù)包中產(chǎn)生拖影及暗電流等噪音成分。例如，如果是拖影，則因來自各像素的泄漏光等而產(chǎn)生的偽信號被加到傳送數(shù)據(jù)包中，如果是暗電流，則因熱等而激勵的電子成為偽信號而被加到傳送數(shù)據(jù)包中。其被加到各場中的1畫面的垂直方向所有像素的傳送中，在傳送到水平傳送部時，在同一垂直傳送列的各數(shù)據(jù)包中大致均勻地存在噪音信號。
該噪音信號如果是在各傳送數(shù)據(jù)包的可處理的電荷量內(nèi)，則不論進入到其中的信號如何，都加到垂直傳送中。
該噪音抑制電平一般將噪音的信號比設(shè)為對數(shù)顯示而表示，例如，作為拖影抑制比，可以用(拖影抑制電平)＝20×LOG((拖影信號)/(信號))(式1)的計算式表示。
拖影的改善度也同樣能夠用比率表示，用
(拖影改善度)＝20×log(拖影改善比率)(式2)的計算式表示。拖影的改善也可從上述的式中讀取，但在拖影信號本身的降低的同時，通過信號水平的增加也能夠得到改善。
另外，通過進行圖8A所示的讀出、傳送動作，由于在像素相加時從后讀出的信號電荷中沒有混入拖影電荷，所以能夠降低拖影電荷相對于信號電荷的比例。即，如果是圖8A的讀出、傳送動作，則在垂直傳送1個數(shù)據(jù)包中在進行從像素的讀出時放入了兩個像素量的信號，垂直傳送以1個數(shù)據(jù)包兩個像素量的信號的狀態(tài)進行，所以如上所述，信號水平相對于噪音信號成為2倍的比率。因而，如果是該讀出、傳送動作，則能夠改善拖影抑制電平。
此外，只要沒有特別否定，在以后的實施方式中以讀出垂直方向9像素中的兩個像素、并且在垂直傳送路徑內(nèi)將兩個像素混合的間隔取出驅(qū)動模式(圖8A)為前提進行說明。
(第1實施方式)圖9中表示本發(fā)明的第1實施方式中的固體攝像裝置的垂直、水平傳送脈沖的時序圖，圖10～圖12中表示用來說明傳送部中的電荷的傳送狀態(tài)的圖。另外，在圖9中表示垂直最終段中的傳送脈沖及水平傳送脈沖。
以下，以在水平方向上從3周期(B列、R列、L列)的像素讀出1個像素的間隔取出驅(qū)動模式為例，對于本實施方式中的電荷的信號成分及拖影成分的傳送動作進行說明。
垂直最終段的傳送電極進行驅(qū)動，從而將處于垂直傳送段的1數(shù)據(jù)包的信號電荷傳送到水平傳送部14中(圖10)。此時，如果以B列為例，則在傳送到水平傳送部中的信號電荷中包含有從兩個像素讀出的信號成分(2×G1，2×R1)和對應(yīng)于1個像素量的拖影成分(S0)。拖影成分為1個像素量是基于上述的理由。此外，從在R列傳送的電荷中，除了信號成分(2×G2，2×R2)和1個像素量的拖影成分(S0)以外，還加上了包含在前段的數(shù)據(jù)包中的拖影成分(S2)，對此在后面說明。此外，在圖9的期間A所示的定時對此時的垂直最終段的傳送電極施加傳送脈沖。
接著，在水平傳送部14中進行1段量的傳送后，使L列的垂直傳送段的電極V5L為LOW電平的原狀，將該柵極作為阻擋極，不將位于L列的最終段的空數(shù)據(jù)包內(nèi)的拖影成分傳送給水平傳送部14，而加到后段的空數(shù)據(jù)包中。將除此以外的B列、R列的拖影成分傳送給水平傳送部14，加到信號電荷中(圖11)。
另外，該空數(shù)據(jù)包內(nèi)的信號是除了拖影成分以外還含有在垂直傳送路徑內(nèi)產(chǎn)生的暗電流成分等的噪音信號。
此外，在圖9的期間B所示的定時對此時的垂直最終段的傳送電極施加傳送脈沖。
接著，再次通過水平傳送部14進行1段量的傳送后，使R列的垂直傳送段的電極V5R為LOW電平的原狀，將該柵極作為阻擋極，不將位于L列的最終段的空數(shù)據(jù)包內(nèi)的拖影成分傳送給水平傳送部14，而加到后段的空數(shù)據(jù)包中。將除此以外的B列、L列的拖影成分傳送給水平傳送部14，加到信號電荷中(圖12)。結(jié)果，在水平傳送部14內(nèi)分離為將包含在信號數(shù)據(jù)包內(nèi)的信號成分(G2、R2)及拖影成分(S0)與包含在空數(shù)據(jù)包內(nèi)的拖影成分(S1、S2)相加混合后的段、和僅存在包含于信號數(shù)據(jù)包內(nèi)的信號成分(G1、R1)及拖影成分的段。
此外，在圖9的期間B所示的定時對此時的垂直最終段的傳送電極施加傳送脈沖。
在該狀態(tài)下水平傳送部14進行驅(qū)動，從而進行水平傳送動作，輸出信號。即，在1個水平消隱期間內(nèi)進行圖10～圖12所示的傳送動作。
通過僅將后者的信號(在圖12的水平傳送部14中用粗框包圍的信號)最終作為圖像信號使用，能夠大幅降低包含在圖像中的拖影信號。然后，重復(fù)進行上述圖10～圖12的動作而輸出信號。
此外，在本實施方式中，僅說明了(G-R)行的讀出、傳送動作，但對于(G-B)行的讀出、傳送動作也同樣地進行。
以上，根據(jù)本實施方式，通過能與其他段獨立地驅(qū)動的垂直最終段21的傳送電極，按列使垂直方向的傳送動作不同，并且通過與在水平傳送部14中的傳送動作相組合，能夠進行拖影成分與信號成分的分離，在垂直方向及水平方向中的圖像間隔取出驅(qū)動模式中，能夠使作為圖像信號使用的信號電荷內(nèi)的拖影成分為最小。由此，在監(jiān)視器模式中，通過在水平方向上也將像素間隔取出，能夠進一步實現(xiàn)高速的圖像讀出、即實現(xiàn)高幀頻，并且能夠得到高畫質(zhì)的圖像。此外，如圖12所示，通過在垂直最終段21內(nèi)將拖影成分逆?zhèn)魉偷叫盘枖?shù)據(jù)包中，能夠防止從空數(shù)據(jù)包傳送拖影成分的傳送步驟增加，能夠防止幀頻的降低。
另外，在上述實施方式中，對于在垂直傳送路徑內(nèi)進行兩像素相加混合的驅(qū)動模式進行了說明，但在例如想要確保垂直方向的析像度的情況下，也可考慮如圖8B所示那樣不進行垂直傳送路徑內(nèi)的像素混合。在此情況下，圖像信號中的拖影成分增加，但如后所述，如果與以往的方法相比則能夠大幅降低。
但是，在此情況下，需要如圖13A、圖13B所示那樣在信號數(shù)據(jù)包連續(xù)的狀態(tài)下傳送。這是因為，在如圖13C那樣信號數(shù)據(jù)包與空數(shù)據(jù)包交替地存在的情況下，即使想要制作只有信號的數(shù)據(jù)包也必須在其之間加上拖影數(shù)據(jù)包。但是，如果水平傳送部14不是兩相驅(qū)動而例如如圖14所示那樣是4相驅(qū)動，則如果在水平傳送路徑內(nèi)使電荷逆?zhèn)魉偷?，則即使是圖13所示的數(shù)據(jù)包的排列也能夠如上述那樣進行信號成分與拖影成分的分離。
圖15中表示相對于在全像素讀出驅(qū)動模式(靜像模式)下得到的信號的、各種間隔取出驅(qū)動模式(監(jiān)視器模式)下的拖影改善度。
在靜像模式下，在來自1個像素的信號電荷中含有1個信號成分和1個拖影成分。相對于此，在從垂直方向9像素讀出兩個像素時，在以往的監(jiān)視器模式下相對于兩個像素的信號成分加上了9個像素量的拖影成分，所以拖影惡化了20×LOG(9/2)≈13.1(dB)。另一方面，在上述實施方式中，在垂直傳送路徑內(nèi)沒有混合像素的情況下(圖8B)，相對于兩個像素量的信號成分而含有兩個像素量的拖影成分，所以拖影成分相對于信號成分的比相同，即拖影改善度為0(dB)。在進一步利用圖10～圖12說明的垂直傳送路徑內(nèi)將兩個像素相加混合的模式下，相對于兩個像素量的信號成分而含有1個像素量的拖影成分，所以拖影改善度為20×LOG(1/2)≈-6.0(dB)，即與靜像模式相比拖影優(yōu)化了6(dB)左右。
另外，由于拖影是混入到在垂直傳送路徑中傳送的信號電荷中的噪音成分，所以水平方向的像素間隔取出與拖影的優(yōu)化、惡化無關(guān)。
由以上可知，根據(jù)本實施方式，相對于在以往的監(jiān)視器模式下得到的輸出，在不進行垂直像素相加的情況下拖影也改善約13(dB)、在進行垂直像素相加的情況下拖影改善約19(dB)，大幅地改善了拖影。
該改善度根據(jù)垂直方向的間隔取出率而變化，但可知如果間隔取出率較高則拖影改善度優(yōu)化。
另外，在圖10～圖14中，為了便于說明而將水平傳送部14的1段分為多個區(qū)域描繪，但實際上并不是被分割為多個區(qū)域，不是專利文獻3中公開那樣的倍密度的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)。但是，作為每1段的容量，需要設(shè)定為信號電荷不溢出程度的足夠的容量。
此外，在本實施方式及以后的實施方式中，對于最終作為圖像信號使用的信號成分賦予了下標(biāo)1(例如G1、R1)，對于不作為圖像信號使用的信號成分賦予了下標(biāo)2(例如G2、R2)。此外，各拖影成分(S0、S1、S2)對于每1個像素的成分，設(shè)其電荷量為相同來處理。
(第2實施方式)圖16～圖21是用來說明本發(fā)明的第2實施方式中的傳送部中的電荷的傳送狀態(tài)的圖。本實施方式與第1實施方式不同的主要的點是，在水平傳送部14內(nèi)混合了同色的信號成分。通過這樣，能夠增加圖像信號中的顏色信號成分，實現(xiàn)靈敏度的提高及像素的有效利用。
以下對電荷的傳送動作進行說明，但在本實施方式中，為了將(G-R)行(以下稱作第1色系列)的G成分與(G-B)行(以下稱作第2色系列)的G成分相區(qū)別，將第2色系列的G成分標(biāo)記為g1、g2等。
僅將儲存在垂直最終段21中的第1色系列的信號中的R列的信號數(shù)據(jù)包內(nèi)的信號電荷傳送給水平傳送部14(圖16)。
接著，在水平傳送部中傳送兩段后，僅將B列、L列的信號數(shù)據(jù)包內(nèi)的信號電荷傳送給水平傳送部14(圖17)。通過該傳送動作將含有G1成分的信號電荷相加混合，并且將含有R1成分的信號電荷相加混合。此時，如圖17所示，也可以將R列的空數(shù)據(jù)包(也沒有拖影成分)相加到后段的數(shù)據(jù)包內(nèi)。
通過上述的垂直傳送動作，將空數(shù)據(jù)包傳送給垂直最終段21。其中，從B列、R列的空數(shù)據(jù)包將只有拖影成分的電荷傳送給水平傳送部14(圖18)。通過中止來自L列的拖影成分的傳送，在含有G1成分的信號電荷及含有R1成分的信號電荷中沒有混入來自空數(shù)據(jù)包的拖影成分。此外，處于L列的空數(shù)據(jù)包中的拖影成分被加到后段的空數(shù)據(jù)包中。
接著，在水平傳送部14中傳送兩段后，從處于垂直最終段21中的空數(shù)據(jù)包中的L列、R列的空數(shù)據(jù)包將只有拖影成分的電荷傳送給水平傳送部14(圖19)。
在拖影成分的傳送開始時刻，由于含有G1成分的信號電荷及含有R1成分的信號電荷分別位于B列，所以不會混入來自空數(shù)據(jù)包的拖影成分。
在水平傳送部14中傳送一段后，從處于垂直最終段21中的空數(shù)據(jù)包中的B列的空數(shù)據(jù)包將只有拖影成分的電荷傳送給水平傳送部14(圖20)。
在拖影成分的傳送開始時刻，由于含有G1成分的信號電荷及含有R1成分的信號電荷分別位于L列，所以不會混入來自空數(shù)據(jù)包的拖影成分。
通過上述的垂直傳送動作，將第2色系列的信號數(shù)據(jù)包傳送給垂直最終段21(圖21)。
此時，在水平傳送部14內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)在含有G1成分的信號電荷以及含有R1成分的信號電荷中沒有從空數(shù)據(jù)包混入拖影成分的狀態(tài)。即，能夠?qū)⑿盘柍煞峙c拖影成分完全分離。
此外，在裝入含有G1成分的信號電荷的傳送段以及裝入含有R1成分的信號電荷的傳送段中分別裝入有4個像素量的信號成分，通過將它們水平傳送并輸出，與第1實施方式相比每1個數(shù)據(jù)包能夠得到2倍的輸出，能夠提高靈敏度。
在此狀態(tài)下驅(qū)動水平傳送部14，進行水平傳送動作，輸出信號。即，在1個水平消隱期間內(nèi)進行圖16～圖21所示的傳送動作。
然后，通過重復(fù)同樣的動作，能夠得到圖像信號。
(第3實施方式)圖22～圖30是用來說明本發(fā)明的第3實施方式中的傳送部中的電荷的傳送狀態(tài)的圖。本實施方式與第2實施方式不同的主要的點是在將含有第1色系列、第2色系列的信號成分的信號電荷兩者都讀出到水平傳送部14內(nèi)的狀態(tài)下進行水平傳送動作。通過這樣，能夠增加圖像信號中的顏色信號成分，實現(xiàn)靈敏度的提高及像素的有效利用，并且能夠增加能夠在1個水平消隱期間內(nèi)傳送的信號的種類，結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)高速的圖像讀出。
以下，對電荷的傳送動作進行說明。
僅將儲存在垂直最終段21中的第1色系列的信號中的R列的信號數(shù)據(jù)包內(nèi)的信號電荷傳送給水平傳送部14(圖22)。
接著，在水平傳送部傳送兩段后，僅將L列的信號數(shù)據(jù)包內(nèi)的信號電荷傳送給水平傳送部14(圖23)。通過該傳送動作將含有G1成分的信號電荷相加混合，并且將含有R1成分的信號電荷相加混合。
同樣，在水平傳送部再傳送兩段后，僅將B列的信號數(shù)據(jù)包內(nèi)的信號電荷傳送給水平傳送部14(圖24)。通過該傳送動作將含有G1成分的信號電荷相加混合6個像素量，并且將含有R1成分的信號電荷相加混合6個像素量。
通過上述的垂直傳送動作，將空數(shù)據(jù)包傳送給垂直最終段21(圖25)。
該空數(shù)據(jù)包內(nèi)的拖影成分通過從圖22到圖24所示的動作被傳送給水平傳送部14(圖26)，在從垂直最終段21的傳送動作結(jié)束時刻，拖影成分每3個像素量進行相加混合，匯集到水平傳送部14的1段中。在圖26所示的例子中，拖影成分(S1)被分離并匯集到B列下的傳送段、信號電荷(信號成分+拖影成分)被分離并匯集到L列中。
進而，重復(fù)同樣的動作，進行從垂直最終段21向水平傳送部14的電荷傳送動作，以便將拖影成分與信號電荷分離(圖27)。此外，通過上述的垂直傳送動作，將第2色系列的信號數(shù)據(jù)包傳送到垂直最終段21中。
接著，進行與圖22到圖24所示的動作相同的動作，在與第1色系列的信號電荷及拖影成分分離的狀態(tài)下，將第2色系列的信號電荷傳送到水平傳送部14中(圖28)。
進而，將拖影成分(S3、S4)與信號成分分離，傳送到水平傳送部14中(圖29)。
通過上述的垂直傳送動作，將第1色系列的信號數(shù)據(jù)包傳送給垂直最終段21(圖30)。
此時，在水平傳送部14內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)在含有G1成分、R1成分、g1成分、B1成分的信號電荷中沒有從空數(shù)據(jù)包混入拖影成分的狀態(tài)。即，能夠?qū)⑿盘柍煞峙c拖影成分完全分離。
此外，此時在本實施方式中在水平方向上具備各3列獨立的垂直傳送柵極，通過在水平傳送部內(nèi)將信號成分分為兩個數(shù)據(jù)包、將拖影成分分為1個數(shù)據(jù)包，能夠進行信號成分與拖影成分的分離。即，垂直最終段每m(m為2以上的整數(shù))列具有相同的傳送電極結(jié)構(gòu)，在水平方向上每m列重復(fù)時，在以往對全部m列以使信號數(shù)據(jù)包與只有噪音信號的空數(shù)據(jù)包疊加的形式進行輸出，相對于此，通過如本實施方式那樣分為(m-1)列的信號數(shù)據(jù)包和1列的空數(shù)據(jù)包，能夠?qū)崿F(xiàn)大幅降低了噪音信號的信號輸出(在本實施方式中m＝3，水平傳送部內(nèi)的信號數(shù)據(jù)包對應(yīng)于兩列，噪音信號數(shù)據(jù)包對應(yīng)于1列)。
此外，在裝入含有G1成分的信號電荷的傳送段以及裝入含有R1成分的信號電荷的傳送段中分別裝入有4個像素量的信號成分，通過將它們水平傳送并輸出，與第1實施方式相比每1個數(shù)據(jù)包能夠得到3倍的輸出，能夠提高靈敏度。
在此狀態(tài)下驅(qū)動水平傳送部14，進行水平傳送動作，輸出信號。即，在1個水平消隱期間內(nèi)進行圖22～圖30所示的傳送動作，但與第2實施方式所示的情況相比，通過1次的水平傳送動作傳送給電荷檢測部15的信息成為2倍。由此，能夠使圖像信號的讀出高速化。
然后，通過重復(fù)同樣的動作，能夠得到圖像信號。
此外，通過與本實施方式所示同樣的方法，在多像素混合的監(jiān)視器模式中能夠?qū)崿F(xiàn)高速讀出及高畫質(zhì)的圖像。
例如，如圖31A所示，如果將在水平方向上隔1個像素的3個像素、在垂直方向上隔1行的行的、合計9個像素作為一個混合像素組，進行上述傳送動作，則能夠?qū)崿F(xiàn)拖影成分的降低，并且能夠?qū)⑷康墓饷舳O管的信號像素不丟棄地混合，所以能夠提高靈敏度，是優(yōu)選的。在此情況下，關(guān)于各個RGB的混合像素組的重心，如圖31A所示那樣為等間隔。因而，能夠得到析像度較高且波紋較少的圖像。
此外，如圖31B所示，也可以將從圖31A所示的9個像素中將垂直方向的正中間的行間隔取出后的、合計6個像素作為一個混合像素組。在此情況下，由于關(guān)于各個RGB的混合像素組的重心是等間隔，所以也能夠得到析像度較高且波紋較少的圖像。
(第4實施方式)圖32中表示本發(fā)明的第4實施方式中的數(shù)字?jǐn)z像機的概略結(jié)構(gòu)。該數(shù)字?jǐn)z像機具備用來將來自被攝體的入射光成像在固體攝像元件1的攝像面上的包括透鏡等的光學(xué)系統(tǒng)31、控制固體攝像元件1的驅(qū)動的控制部32、和對來自固體攝像元件1的輸出信號實施各種信號處理的圖像處理部33。
固體攝像元件1是圖6所示的結(jié)構(gòu)，并且能夠進行上述第1～第3實施方式中的電荷傳送動作。此外，從控制部32對定時發(fā)生裝置20發(fā)送控制信號。
根據(jù)該數(shù)字?jǐn)z像機，在監(jiān)視器模式下的攝像時能夠進行大幅降低了拖影的影像的高畫質(zhì)攝像。此外，如果使用圖像處理部33中的信號處理功能，則能夠得到圖15所示效果以上的拖影降低效果。
圖33中表示將固體攝像元件1的輸出信號以時間序列排列的例子，圖34中表示用來進行拖影降低的信號處理流程的一例。
圖33中表示第1實施方式中的輸出動作的例子，在水平方向上每隔3個傳送段輸出作為圖像信號使用的信號電荷。將該3個傳送段作為1個周期，對各信號賦予處理ID。例如，設(shè)在圖像信號中使用的為輸出a。
接著，如圖34所示，通過圖像處理部33取輸出a與輸出b的差分。在此情況下，由于在輸出a中含有兩個像素量的信號成分和1個像素量的拖影成分，在輸出b中含有兩個像素量的信號成分和5個像素量的拖影成分，所以作為差分而得到4個像素量的拖影成分的信號。
接著，將得到的差分信號取1/4倍，得到約1個像素量的拖影成分信號。
最后，如果將從輸出a得到的拖影成分信號進行差分，則能夠得到大致沒有拖影的輸出信號。此時，從輸出a、b、c得到的信號各偏移1個像素，但由于在監(jiān)視器模式中連續(xù)地輸出圖像，所以在視覺上不會成為問題。
另外，為了進行這樣的處理，如圖32所示，需要保存數(shù)據(jù)的存儲器34。
另外，在第1～第3實施方式中，將垂直傳送電極組設(shè)為6相1組，但也可以是其他的相數(shù)。此外，也可以在垂直最終段中增加能夠與其他獨立地驅(qū)動的電極。例如，也可以將第1相的電極的組設(shè)為(V1B、V1R、V1L)。
此外，垂直方向及水平方向的像素的間隔取出方法可以在本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)自由地設(shè)定。多像素混合模式也并不限于6像素混合、9像素混合，也可以是4像素混合模式及9以上的像素混合模式。
另外，定時發(fā)生電路20既可以在固體攝像元件1的外部，也可以在內(nèi)部中。此外，用來降低拖影的信號處理方法并不限于第4實施方式所示的例子，也可以是其他方法。
另外，在從第1到第4實施方式中，是有關(guān)將噪音信號作為空數(shù)據(jù)包垂直傳送的驅(qū)動模式，但即使在空數(shù)據(jù)包中存在顏色信號成分等的信號電荷，只要使用在信號處理中不使用該數(shù)據(jù)包的方法，當(dāng)然也能夠得到同樣的噪音降低效果。
此外，在從第1到第4實施方式中，主要是關(guān)于拖影成分的除去效果，由于在空數(shù)據(jù)包內(nèi)如上所述也含有在垂直傳送時混入的暗電流等噪音成分，所以對于將這些噪音從圖像信號中除去，也能夠得到同樣的效果。
工業(yè)實用性根據(jù)有關(guān)本發(fā)明的固體攝像裝置，在垂直方向及水平方向上的像素間隔取出讀出模式中，能夠得到大幅降低了拖影的高畫質(zhì)的圖像，在應(yīng)用到高品質(zhì)的數(shù)字?jǐn)z像機等中的方面特別具有實用性。
盡管以上通過結(jié)合附圖的實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，但對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯然可以進行各種變更及修改。因此，只要這些變更及修改沒有脫離本發(fā)明的技術(shù)范圍，就包含在本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像裝置，包括多個垂直傳送部，為了將從二維排列的像素讀出的信號電荷向垂直方向傳送而與上述像素的各列對應(yīng)設(shè)置；
1個水平傳送部，將從上述多個垂直傳送部獲得的信號電荷向水平方向傳送；以及驅(qū)動部，驅(qū)動上述多個垂直傳送部及水平傳送部；其特征在于，上述多個垂直傳送部中的距離上述水平傳送部最近的傳送段即垂直最終段每m列具有相同的傳送電極結(jié)構(gòu)，m為2以上的整數(shù)；上述m列中的一個列以外的垂直最終段或所有列的垂直最終段具有與其他列相獨立的傳送電極，與該m列中的其他列相獨立地控制從該垂直最終段向上述水平傳送部的傳送動作；上述驅(qū)動部具有連續(xù)垂直傳送驅(qū)動模式，該連續(xù)垂直傳送驅(qū)動模式將裝入作為圖像信號使用的信號成分的第1數(shù)據(jù)包和沒有裝入作為圖像信號使用的信號成分的第2數(shù)據(jù)包在1個水平傳送期間內(nèi)至少每1個數(shù)據(jù)包連續(xù)地向垂直方向傳送；在上述連續(xù)垂直傳送驅(qū)動模式中，對上述垂直傳送段的傳送電極以及上述水平傳送部的傳送電極分別施加傳送脈沖，以使上述第1數(shù)據(jù)包與上述第2數(shù)據(jù)包在上述水平傳送部內(nèi)被分開而分離。
2.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于，上述第1數(shù)據(jù)包與上述第2數(shù)據(jù)包在上述水平傳送部內(nèi)被分開的結(jié)果是，對于水平傳送部的1段，上述第1數(shù)據(jù)包為m-1數(shù)據(jù)包以下。
3.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于，還具備與上述各像素對應(yīng)的濾色器。
4.如權(quán)利要求3所述的固體攝像裝置，其特征在于，上述濾色器以拜爾排列配置。
5.一種固體攝像裝置的驅(qū)動方法，該固體攝像裝置至少具備在垂直方向及水平方向上將像素間隔取出地讀出的監(jiān)視器模式，來作為攝像模式，該驅(qū)動方法的特征在于，具有由用來將從二維排列的像素讀出的信號電荷向垂直方向傳送的垂直傳送部、傳送裝入作為圖像信號使用的信號成分的第1數(shù)據(jù)包和沒有裝入作為圖像信號使用的信號成分的第2數(shù)據(jù)包的步驟；將處于任意的上述垂直傳送部的列中的上述第2數(shù)據(jù)包中含有的電荷、從上述垂直傳送部傳送給將從上述垂直傳送部獲取的信號電荷向水平方向傳送的水平傳送部的規(guī)定的傳送段中的步驟；以及將在上述第1數(shù)據(jù)包中含有的電荷從上述垂直傳送部傳送至上述水平傳送部中的與上述規(guī)定的傳送段不同的傳送段中的步驟；由上述水平傳送部水平傳送裝入到各傳送段中的電荷、并得到輸出信號的步驟。
6.如權(quán)利要求5所述的固體攝像裝置的驅(qū)動方法，其特征在于，在上述垂直傳送部內(nèi)將上述電荷相加后，傳送給上述水平傳送部。
7.如權(quán)利要求5所述的固體攝像裝置的驅(qū)動方法，其特征在于，在上述垂直傳送部內(nèi)連續(xù)傳送多個上述第1數(shù)據(jù)包。
8.如權(quán)利要求5所述的固體攝像裝置的驅(qū)動方法，其特征在于，具有在上述垂直傳送部中的距離上述水平傳送部最近的傳送段即垂直最終段中、將上述第1數(shù)據(jù)包內(nèi)的電荷與上述第2數(shù)據(jù)包內(nèi)的電荷混合的步驟。
9.一種攝像機，其特征在于，包括權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置；光學(xué)系統(tǒng)，包括用來將來自被攝體的入射光成像到固體攝像裝置的攝像面上的透鏡等；控制部，控制上述固體攝像裝置的驅(qū)動；以及圖像處理部，對來自上述固體攝像裝置的輸出信號實施信號處理。
10.如權(quán)利要求9所述的攝像機，其特征在于，還具備用來保存上述輸出信號的存儲器。
11.如權(quán)利要求9所述的攝像機，其特征在于，上述圖像處理部在從上述水平傳送部輸出的輸出信號中的、信號成分的量相同而拖影成分不同的信號之間，進行差分，利用由差分得到的每1個像素的拖影成分，將輸出信號中的拖影成分除去，并得到圖像信號。
全文摘要
本發(fā)明的固體攝像裝置具備多個垂直傳送部、1個水平傳送部、和驅(qū)動部，多個垂直傳送部中的距離水平傳送部最近的傳送段每m列具有相同的傳送電極結(jié)構(gòu)。m列中的一個列以外的垂直最終段或所有列的垂直最終段具有與其他列相獨立的傳送電極，與其他列相獨立地控制從垂直最終段向水平傳送部的傳送動作。驅(qū)動部具有將裝入作為圖像信號使用的信號成分的第1數(shù)據(jù)包和沒裝入作為圖像信號使用的信號成分的第2數(shù)據(jù)包在1個水平傳送期間內(nèi)至少每1個數(shù)據(jù)包連續(xù)地向垂直方向傳送的連續(xù)垂直傳送驅(qū)動模式；在連續(xù)垂直傳送驅(qū)動模式中對垂直傳送段的傳送電極以及水平傳送部的傳送電極分別施加傳送脈沖，以使第1數(shù)據(jù)包與第2數(shù)據(jù)包在水平傳送部內(nèi)被分開而分離。
文檔編號H04N9/07GK101064793SQ200710101219
公開日2007年10月31日 申請日期2007年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月25日
發(fā)明者本多智宏, 加藤良章, 河野明啟, 米本和也, 羽原紀(jì)史, 平井邦幸 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社