JPS61184975A - Solid-state image pickup element - Google Patents
Solid-state image pickup elementInfo
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- JPS61184975A JPS61184975A JP60024627A JP2462785A JPS61184975A JP S61184975 A JPS61184975 A JP S61184975A JP 60024627 A JP60024627 A JP 60024627A JP 2462785 A JP2462785 A JP 2462785A JP S61184975 A JPS61184975 A JP S61184975A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、固体撮像素子に関し、特にCCD(Char
ge Coupled Device)型の固体撮像素
子において、高感度、高解像度、低スメア、高歩留りを
実現するのに好適な回路構成とその制御法に関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a solid-state image sensor, and particularly to a CCD (Character).
The present invention relates to a circuit configuration suitable for realizing high sensitivity, high resolution, low smear, and high yield in a solid-state imaging device (Coupled Device) and its control method.
従来、2次元面体撮像素子の1種として知られるCCD
方式、その方式の1つ、インターラインCCDの固体撮
像素子は、 S equin 、 T ompsett
著rcharge Transfer Devic
esJ Academic Press 1975
PP152〜に記載されており、第4図に示すような
回路構成である。なお、第4図において、lは2次元状
に配置されて光電変換を行うホトダイオード、2は各列
ごとに配置されて垂直走査を行う垂直電荷転送素子、3
は水平走査を行う水平電荷転送素子、4は水平電荷転送
素子の出力部、5はホトダイオードlがら垂直電荷転送
素子2へ信号電荷の移送を行うホトゲートである。また
。CCD is conventionally known as a type of two-dimensional surface imaging device.
One of the methods, an interline CCD solid-state image sensor, is Sequin, Tompsett
Authorrcharge Transfer Device
esJ Academic Press 1975
It is described in PP152~, and has a circuit configuration as shown in FIG. In FIG. 4, 1 is a photodiode that is arranged two-dimensionally and performs photoelectric conversion, 2 is a vertical charge transfer element that is arranged in each column and performs vertical scanning, and 3 is a vertical charge transfer element that is arranged in each column and performs vertical scanning.
4 is a horizontal charge transfer element that performs horizontal scanning; 4 is an output portion of the horizontal charge transfer element; 5 is a photogate that transfers signal charges from the photodiode l to the vertical charge transfer element 2; Also.
水平電荷転送素子3内の縦実線および垂直電荷転送素子
2内の横実線は1両電荷転送素子とも1転送票素の境界
を示す。The vertical solid line in the horizontal charge transfer element 3 and the horizontal solid line in the vertical charge transfer element 2 indicate the boundaries of one transfer element in both charge transfer elements.
図示した回路は、先ず、垂直ブランキング期間において
、ホトゲート5が開き、ホトダイオードlで光電変換さ
れて蓄積されていた信号電荷が垂直電荷転送素子2へと
移送する0次に、水平ブランキング期間に外部クロック
を受けると垂直電荷転送素子2内を1転送要素分だけ信
号電荷が転送され、1行目の信号電荷が水平電荷転送素
子3に転送される。水平走査期間には水平電荷転送素子
3内を信号電荷が順次転送され、出力部4から出力され
る。この動作が垂直走査期間内に繰返されることにより
、順次各行の信号電荷が読出される。In the illustrated circuit, first, during the vertical blanking period, the photogate 5 is opened, and the signal charges that have been photoelectrically converted and stored in the photodiode 1 are transferred to the vertical charge transfer element 2. Then, during the horizontal blanking period, When an external clock is received, signal charges are transferred within the vertical charge transfer element 2 for one transfer element, and the signal charges in the first row are transferred to the horizontal charge transfer element 3. During the horizontal scanning period, signal charges are sequentially transferred within the horizontal charge transfer element 3 and output from the output section 4. By repeating this operation within the vertical scanning period, signal charges in each row are sequentially read out.
また、この回路においては解像度を向上させるためにイ
ンターレース走査、すなわち第1フイールドで奇数行を
、第2フイールドで偶数行の信号電荷をそれぞれ読出す
。Furthermore, in order to improve the resolution, this circuit performs interlaced scanning, that is, the signal charges are read out in the odd rows in the first field and in the even rows in the second field.
この回路においては、ホトダイオードlの信号電荷が垂
直転送に際して混合しないように、2つのホトダイオー
ドlごとに少なくとも垂直電荷転送素子の1転送要素を
設け、かつ、垂直電荷転送素子の1転送要素は、1つの
ホトダイオード1の信号電荷を蓄積し、転送するだけの
容量を持つ必要がある。さらに、垂直走査中の感光を防
止するために1.垂直電荷転送素子2を光学的にシー・
ルドする必要がある。この結果、光を感じる領域(以下
、開口部と呼ぶ)は、素子全体の高々30〜40%程度
にしかすぎない。In this circuit, at least one transfer element of the vertical charge transfer element is provided for every two photodiodes l so that the signal charges of the photodiodes l are not mixed during vertical transfer, and one transfer element of the vertical charge transfer element is It is necessary to have a capacity sufficient to store and transfer the signal charges of two photodiodes 1. Furthermore, in order to prevent exposure during vertical scanning, 1. The vertical charge transfer element 2 is optically sealed.
It is necessary to As a result, the light sensing area (hereinafter referred to as the aperture) is only about 30 to 40% of the entire device.
ところで、上述のインターレース走査においては、ホト
ダイオード1個の信号蓄積時間は、lフレームになり、
1フイ一ルド分の残像が発生する。By the way, in the above-mentioned interlaced scanning, the signal accumulation time of one photodiode is l frames,
An afterimage for one field is generated.
この残像を低減し、かつ解像度の高い高画質の単板カラ
ー撮像素子を実現する方法として、N 、 K 。As a method for reducing this afterimage and realizing a single-chip color image sensor with high resolution and high image quality, N and K are used.
ike et al 1(179I 5scc Dig
est PP193−に記載されているインターレース
走査を行う垂直2画素同時読出し方式がある。ike et al 1 (179I 5scc Dig
There is a vertical two-pixel simultaneous readout method that performs interlaced scanning, which is described in EST PP193-.
この方法は、あるフィールドの一走査期間に。This method uses one field in one scanning period.
例えば、n行とn+1行の2行の信号電荷を読出し、次
のフィールドの一水平走査期間にn−1行とn行の2行
の信号電荷を読出すものである。For example, signal charges in two rows, n rows and n+1 rows, are read out, and signal charges in two rows, n-1 rows and n rows, are read out in one horizontal scanning period of the next field.
上記読出し方法をインターラインCODに適用する場合
、実公昭58−56458号公報においては、1列のホ
トダイオード1に対して、2本の垂直電荷転送素子2を
配置し、2画素間時続出しを実現して1画質を向上させ
ている。When applying the above readout method to an interline COD, in Japanese Utility Model Publication No. 58-56458, two vertical charge transfer elements 2 are arranged for one column of photodiodes 1, and time readout between two pixels is performed. This has resulted in improved image quality.
しかし、開口部の割合が減少することによる感度低下、
素子の大部分を占める画素部の平面構造が相対的に複雑
、過密化することによる歩留り低下については、配慮が
なされていない。However, the sensitivity decreases due to the decrease in the aperture ratio,
No consideration is given to the reduction in yield due to the relatively complex and dense planar structure of the pixel portion, which occupies most of the device.
一方、全ての固体撮像素子には明るい被写体を写したと
きに、再生画の上下に白く尾を引く垂直スメア現象が生
じ、高照度における画質劣化の要因となる。あらゆる被
写体条件において、この垂直スメアを低減させる方法と
して、小沢他、1984年テレビジョン学会全国大会予
稿集3−15゜PP67〜に記載のスメア差動方式があ
る。On the other hand, in all solid-state image sensors, when a bright subject is photographed, a vertical smear phenomenon occurs that leaves white tails at the top and bottom of the reproduced image, which causes image quality deterioration under high illuminance. As a method for reducing this vertical smear under all subject conditions, there is a smear differential method described by Ozawa et al. in Proceedings of the 1984 Television Society National Conference 3-15° PP67~.
この方法は、先ず、垂直スメアのみを読出して。This method first reads only the vertical smear.
次に垂直スメアの重畳された信号電荷を読出し。Next, read out the signal charges superimposed on the vertical smear.
その2つの差動をとることにより、信号電荷だけを出力
するものである。また、この方法をインターラインCO
Dに適用させるためには、垂直スメアの電荷を転送する
ための垂直電荷転送素子2が必要になる。その結果、第
4図の素子に比べ、更に開口部領域が減少する。By making a difference between the two, only the signal charge is output. Also, this method can be applied to interline CO
In order to apply this to D, a vertical charge transfer element 2 is required to transfer vertical smear charges. As a result, the aperture area is further reduced compared to the device of FIG.
本発明の目的は、このような従来の問題を解決し、イン
ターラインCODにおいて、開口部の割合を低下させた
り1画素部の平面構造を複雑、過密化させることなく、
2画素間時読出しとスメア差動方式を実現し、高感度、
高解像度、低スメア。The purpose of the present invention is to solve such conventional problems, and to solve the problem in interline COD without reducing the aperture ratio or making the planar structure of one pixel part complicated or overcrowded.
Realizes 2-pixel time readout and smear differential method, high sensitivity,
High resolution, low smear.
高歩留りの固体撮像素子を提供することにある。An object of the present invention is to provide a high-yield solid-state imaging device.
上記目的を達成するため1本発明の固体撮像素子は、2
次元状に配置した光電変換素子と、該光電変換素子から
の信号電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送素子と、
該垂直電荷転送素子からの信号電荷を水平方向に転送す
る水平電荷転送素子を備える固体撮像素子において、上
記垂直電荷転送素子内の信号電荷を一水平走査期間内に
上記水平電荷転送素子へ転送するパルス列を送出するシ
フトレジスタを備えることに特徴がある。In order to achieve the above objects, 1 the solid-state image sensor of the present invention has 2
photoelectric conversion elements arranged in a dimension, a vertical charge transfer element that transfers signal charges from the photoelectric conversion elements in a vertical direction;
In a solid-state imaging device including a horizontal charge transfer element that horizontally transfers signal charges from the vertical charge transfer element, the signal charges in the vertical charge transfer element are transferred to the horizontal charge transfer element within one horizontal scanning period. It is characterized by having a shift register that sends out a pulse train.
以下1本発明の実施例を図面により説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
先ず始めに1本発明の第一の実施例を第1図〜第3図に
より述べる。First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
第1図は固体撮像素子の回路構成図、第2図は第1図の
駆動パルスのタイミング図、第3図は第2図のタイミン
グにおける垂直電荷転送素子、転送ゲート、水平電荷転
送素子のポテンシャル図である。なお、説明を簡単化す
るため、第1図には3X3のホトダイオード・マトリッ
クスのみを示す。Figure 1 is a circuit configuration diagram of the solid-state image sensor, Figure 2 is a timing diagram of the drive pulses in Figure 1, and Figure 3 is the potential of the vertical charge transfer element, transfer gate, and horizontal charge transfer element at the timing of Figure 2. It is a diagram. In order to simplify the explanation, only a 3×3 photodiode matrix is shown in FIG.
第1図において、11は2次元状に配列されて光電変換
を行うホトダイオード、12は各列ごとに配列されて垂
直電荷転送を行う垂直電荷転送素子、13は水平走査を
行う水平電荷転送素子、14は水平電荷転送素子13の
出力部、15はホトダイオード11の信号電荷を垂直電
荷転送素子12へ転送するホトゲート、16は一直電荷
転送素子12を駆動するためのパルス列を発生する垂直
転送シフトレジスタ、17は垂直転送シフトレジスタ1
6のパルス列を受けて所望の電圧にし、垂直パルス線5
1を通して垂直電荷転送素子12に出力するバッファ回
路、18は同一行のホトゲート15を1オン′状態にす
る垂直シフトレジスタ。In FIG. 1, 11 is a photodiode that is arranged in a two-dimensional manner and performs photoelectric conversion; 12 is a vertical charge transfer element that is arranged in each column and performs vertical charge transfer; 13 is a horizontal charge transfer element that performs horizontal scanning; 14 is an output part of the horizontal charge transfer element 13; 15 is a photogate that transfers the signal charge of the photodiode 11 to the vertical charge transfer element 12; 16 is a vertical transfer shift register that generates a pulse train for driving the direct charge transfer element 12; 17 is vertical transfer shift register 1
6 pulse train to the desired voltage, vertical pulse line 5
1 is a buffer circuit that outputs the output to the vertical charge transfer element 12 through 1, and 18 is a vertical shift register that turns the photogates 15 in the same row into a 1 on' state.
19は垂直電荷転送素子12と水平電荷転送素子13間
のスイッチングを行う転送ゲート、20H220Vは蓄
積領域、21H,21Vは転送領域であり、これを垂直
電荷転送素子12内には各ホトダイオード11ごとに、
一方の水平電荷転送素子13内には各列ごとに設けて、
1転送段を構成する。50は垂直シフトレジスタ18か
らの出力を同一行のホトゲート15に送る垂直ゲート線
、51はバッファ回路17からの出力を垂直電荷転送素
子12の各転送段に送る垂直パルス線である。19 is a transfer gate for switching between the vertical charge transfer element 12 and the horizontal charge transfer element 13; 20H and 220V are storage regions; 21H and 21V are transfer regions; ,
In one horizontal charge transfer element 13, provided for each column,
Constitutes one transfer stage. 50 is a vertical gate line that sends the output from the vertical shift register 18 to the photogate 15 in the same row, and 51 is a vertical pulse line that sends the output from the buffer circuit 17 to each transfer stage of the vertical charge transfer element 12.
上記水平電荷転送素子13には、米国特許第40329
52号に記載の2層ポリシリコン電極からなって2相駆
動を行う埋込み型電荷転送素子を。The horizontal charge transfer element 13 includes US Pat. No. 40329
52, an embedded charge transfer element comprising two-layer polysilicon electrodes and performing two-phase drive.
一方の垂直電荷転送素子12には、2層ポリシリコン電
極から成る埋込み型電荷転送素子を用いる。For one vertical charge transfer element 12, a buried charge transfer element made of a two-layer polysilicon electrode is used.
垂直転送シフトレジスタ16と垂直シフトレジスタ18
は、特願昭53−69793号公報に記載の2相レシオ
レス・ダイナミック・シフトレジスタで構成する。Vertical transfer shift register 16 and vertical shift register 18
is composed of a two-phase ratioless dynamic shift register described in Japanese Patent Application No. 53-69793.
バッファ回路17は、垂直転送シフトレジスタ16から
入力した信号を各垂直パルス線51に出力するインバー
タ回路から成る。The buffer circuit 17 includes an inverter circuit that outputs the signal input from the vertical transfer shift register 16 to each vertical pulse line 51.
第2図に示した固体撮像素子を駆動するタイミングは、
縦方向のホトダイオード11が標準のNTSC方式に対
応する最少個数の485個を有する場合であり、説明の
便宜上、垂直パルス線51の電位を水平電荷転送素子1
3に最も近いものから順にVl、V2.V3.・・・・
・・v485で示す。The timing of driving the solid-state image sensor shown in FIG. 2 is as follows.
This is a case where the vertical photodiodes 11 have the minimum number of 485 photodiodes corresponding to the standard NTSC system, and for convenience of explanation, the potential of the vertical pulse line 51 is set to the horizontal charge transfer element 1.
3, Vl, V2. V3.・・・・・・
...Indicated by v485.
また、ある垂直ゲート線50の電位をVP、転送ゲート
19の電位をTG、水平電荷転送素子13の電極上電位
をHl、水平ブランキングパルスをHB Lで示す。Further, the potential of a certain vertical gate line 50 is indicated by VP, the potential of the transfer gate 19 is indicated by TG, the potential on the electrode of the horizontal charge transfer element 13 is indicated by H1, and the horizontal blanking pulse is indicated by HB L.
第3図に示した垂直電荷転送素子12などのポテンシャ
ルは、第2図のパルスタイミングtl〜t7におけるあ
る列の垂直電荷転送素子12の各転送段(1,2,・・
・・n・・・・、485)、転送ゲート19(TG)、
水平電荷転送素子13の1転送段電極下(Hl)それぞ
れのポテンシャルを示す。なお、図中の黒色部は信号電
荷である(以下、同様とする)。The potential of the vertical charge transfer elements 12 etc. shown in FIG. 3 is determined by the potential of each transfer stage (1, 2, . . .
...n..., 485), transfer gate 19 (TG),
Each potential below the first transfer stage electrode (Hl) of the horizontal charge transfer element 13 is shown. Note that the black portion in the figure is a signal charge (the same applies hereinafter).
今、水平ブランキング期間を含む水平走査のある時刻に
垂直シフトレジスタ18がn行目の垂直ゲート線50(
VP)に電圧を加えて、ホトゲート15を′オン′にす
ると、ホトダイオード11に蓄積していた信号電荷は、
垂直電荷転送素子12側へ転送する。この時、垂直パル
ス線51には、全て高い電圧が加えらているので、信号
電荷はその電荷量に応じ1選択された垂直ゲート線50
近傍の垂直電荷転送素子12の複数個の転送段に渡って
蓄積する(第3図の1−11 )。Now, at a certain time in the horizontal scan including the horizontal blanking period, the vertical shift register 18 moves to the n-th vertical gate line 50 (
When a voltage is applied to VP) to turn on the photogate 15, the signal charge accumulated in the photodiode 11 is
Transfer to the vertical charge transfer element 12 side. At this time, since a high voltage is applied to all the vertical pulse lines 51, the signal charge is applied to one selected vertical gate line 51 according to the amount of charge.
The charge is accumulated over a plurality of transfer stages of nearby vertical charge transfer elements 12 (1-11 in FIG. 3).
その後、垂直転送シフトレジスタ16が動作することに
よって、垂直パルス線51の電圧が水平電荷転送素子よ
り一番遠い485行目から順に1転送段ごとに低くなり
、それで生じた電位障壁が垂直電荷転送素子12内を1
行目に近づくように移動する(第3図のt=tzpt3
)−上記電位障壁が信号電荷を蓄積しているn行目付近
の転送段に到着すると、信号電荷は次の段へと転送され
る。もしこのときに次段の蓄積領域20vが信号電荷で
満ちている場合には、信号電荷は次段以降の空き転送段
(の蓄積領域20v)へと転送される(第3図のt=t
4)。Thereafter, by operating the vertical transfer shift register 16, the voltage of the vertical pulse line 51 is lowered for each transfer stage starting from the 485th row, which is farthest from the horizontal charge transfer element, and the resulting potential barrier is used to transfer the vertical charge. 1 inside the element 12
Move closer to the row (t=tzpt3 in Figure 3)
)-When the potential barrier reaches the transfer stage near the n-th row where signal charges are accumulated, the signal charges are transferred to the next stage. If the storage region 20v of the next stage is full of signal charges at this time, the signal charges are transferred to the empty transfer stages (accumulation region 20v of the next stage) (t=t in Fig. 3).
4).
t=t4の動作が繰返される度に、垂直電荷転送素子1
2内の信号電荷は、順次水平電荷転送素子13の方向へ
送られて行く、これらの動作と並行して、n−1行目か
ら転送されてきてあった水平電荷転送素子13内の信号
電荷が、出力部14の方向に転送されて、出力され、水
平ブランキング期間の時点では、水平電荷転送素子13
の内部には信号電荷のない状態となる。Every time the operation at t=t4 is repeated, the vertical charge transfer element 1
The signal charges in the horizontal charge transfer element 13 are sequentially sent in the direction of the horizontal charge transfer element 13. In parallel with these operations, the signal charges in the horizontal charge transfer element 13 that have been transferred from the n-1th row is transferred in the direction of the output unit 14 and output, and at the time of the horizontal blanking period, the horizontal charge transfer element 13
There is no signal charge inside.
水平ブランキング期間に入ると、転送ゲート19(TG
)に電圧を加えて′オン′状態にすると同時に、水平電
荷転送素子13の電極(Hl)にも電圧を加えて、信号
電荷が垂直電荷転送素子12から水平電荷転送素子13
側へ移動できるようにする(第3図のt = t 5
)、信号電荷が水平電荷転送素子13に転送を始めた時
、低電圧になっている垂直パルス線51がm行目である
とすると、l=m−1行の間の各転送段に信号電荷が蓄
積されていることになる。When entering the horizontal blanking period, transfer gate 19 (TG
) is applied to turn it into the 'on' state, and at the same time, a voltage is also applied to the electrode (Hl) of the horizontal charge transfer element 13 so that the signal charge is transferred from the vertical charge transfer element 12 to the horizontal charge transfer element 13.
Allow movement to the side (t = t 5 in Figure 3)
), when the signal charge starts to be transferred to the horizontal charge transfer element 13, assuming that the vertical pulse line 51 which is at a low voltage is in the m-th row, the signal is transferred to each transfer stage between the l=m-1 rows. This means that charge is accumulated.
この後、第3図のt=t4での動作により、信号電荷は
更に水平電荷転送素子13の側に送られ、1行目の垂直
パルス線51の電位Vtが低電圧になったときに、垂直
電荷転送が終了し、n行目の信号電荷が水平電荷転送素
子13の電極Hl下に転送されることになる(第3図の
t=tstt7)。After this, by the operation at t=t4 in FIG. 3, the signal charge is further sent to the horizontal charge transfer element 13 side, and when the potential Vt of the vertical pulse line 51 in the first row becomes a low voltage, Vertical charge transfer is completed, and the signal charges in the n-th row are transferred below the electrode H1 of the horizontal charge transfer element 13 (t=tstt7 in FIG. 3).
次に、転送ゲート19の電圧が低くなり′オフ′となっ
て、水平電荷転送素子13が再び転送出力のできる状態
になると共に、n+1行目の信号電荷の読出し動作をt
1〜t7と同様に開始する。Next, the voltage of the transfer gate 19 is lowered and turned off, and the horizontal charge transfer element 13 returns to a state in which transfer output is possible, and the readout operation of the signal charges in the n+1 row is stopped at t.
Start in the same way as steps 1 to t7.
このように、信号電荷は、垂直電荷転送素子l2のm−
1段の転送段に分散して蓄積させ、転送すれば良い。こ
の結果、垂直電荷転送素子12の各転送段に必要な蓄積
容量を、従来の方式よりも1/(m−1)に少なくでき
、垂直電荷転送素子12領域の面積を大巾に低減させて
、開口部の割合を飛躍的に増加させることができる。な
お、上記効果は水平電荷転送素子13の電極構造にかか
わらず、充分得られる。また、同様に垂直転送シフトレ
ジスタ16.バッファ回路17.垂直シフトレジスタ1
8のそれぞれの具体的な回路構成に依らせることなく、
充分得られる。さらに、実施例では1転送段中に蓄積領
域20Vと転送領域21Vを設けた場合を述べたが、転
送領域21Vはなくとも良い。In this way, the signal charge is transferred to m− of the vertical charge transfer element l2.
It is sufficient to distribute the information to one transfer stage, accumulate it, and transfer it. As a result, the storage capacitance required for each transfer stage of the vertical charge transfer element 12 can be reduced to 1/(m-1) compared to the conventional method, and the area of the vertical charge transfer element 12 region can be greatly reduced. , the aperture ratio can be dramatically increased. Note that the above effect can be sufficiently obtained regardless of the electrode structure of the horizontal charge transfer element 13. Similarly, vertical transfer shift register 16. Buffer circuit 17. Vertical shift register 1
8, without depending on the specific circuit configuration of each.
You can get enough. Further, in the embodiment, a case has been described in which the storage region 20V and the transfer region 21V are provided in one transfer stage, but the transfer region 21V may not be provided.
次に1本発明の第二の実施例を第5図、第6図により述
べる。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
第5図は、第2図と同様の駆動パルスのタイミング図、
第6図は第3図と同様の垂直電荷転送素子12のポテン
シャル図である。なお、両図とも説明の便宜上タイミン
グt 1− t 3のみを示す。FIG. 5 is a timing diagram of drive pulses similar to FIG. 2;
FIG. 6 is a potential diagram of the vertical charge transfer element 12 similar to FIG. 3. Note that in both figures, only timings t 1 to t 3 are shown for convenience of explanation.
第1図の回路動作においては、垂直電荷転送素子12内
の各転送段の蓄積領域20が信号電荷で満たされた状態
で各転送段の電圧が高い→低いに変って、信号電荷が転
送される。この時、前段の電極下ポテンシャルが低いと
転送段の転送領域21下の電位障壁が前段の電界によっ
て変調を受け、転送方向とは逆方向に電荷が流れ、その
結果、転送効率が低下する現象が生ずる。In the circuit operation shown in FIG. 1, the voltage of each transfer stage changes from high to low with the accumulation region 20 of each transfer stage in the vertical charge transfer element 12 filled with signal charges, and the signal charges are transferred. Ru. At this time, if the potential under the electrode of the previous stage is low, the potential barrier under the transfer region 21 of the transfer stage is modulated by the electric field of the previous stage, and charges flow in the opposite direction to the transfer direction, resulting in a decrease in transfer efficiency. occurs.
この場合は、第5図、第6図に示すように、先ず、n+
1行の転送段から信号電荷の転送が始まり、n行を含む
複数個の転送段に信号電荷が蓄積された状態になる(第
6図のt=t1)。次に、n行の電極下ポテンシャルが
高くなり、n行の転送段から信号電荷が転送される(第
6図のt=t2)。In this case, as shown in FIGS. 5 and 6, first, n+
Transfer of signal charges starts from the transfer stage of one row, and signal charges are accumulated in a plurality of transfer stages including n rows (t=t1 in FIG. 6). Next, the potential under the electrode of row n becomes high, and signal charges are transferred from the transfer stage of row n (t=t2 in FIG. 6).
この時、n+1行目の電極下ポテンシャルは高いままに
なっているので、n行からn+1行への電荷の逆流を防
止する。n行目からの電荷転送を終了した後は、n+1
行目のポテンシャルを低くして5次の転送のために信号
電荷の蓄積状態になる(第6図のt=t3)。At this time, the potential under the electrode of the (n+1)th row remains high, thus preventing charge from flowing backward from the (n) row to the (n+1) row. After completing the charge transfer from the nth row, n+1
The potential of the row is lowered to become a signal charge accumulation state for the fifth-order transfer (t=t3 in FIG. 6).
このように、前段の電極下ポテンシャルが高い(電位が
低い)状態で各転送段の電位を高→低に変化させる動作
を、各転送段において繰返し行うことで、電荷が逆方向
に流れるのを防止し、転送効率の良い垂直電荷転送が実
現できる。In this way, by repeating the operation of changing the potential of each transfer stage from high to low while the potential under the electrode of the previous stage is high (potential is low), it is possible to prevent charges from flowing in the opposite direction. vertical charge transfer with high transfer efficiency.
次に、本発明の第三の実施例を第7図、第8図により述
べる。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
第7図は、第2図と同様の駆動パルスのタイミング図、
第8図は第3図と同様の垂直電荷転送素子12などのポ
テンシャル図である。FIG. 7 is a timing diagram of drive pulses similar to FIG. 2;
FIG. 8 is a potential diagram of the vertical charge transfer element 12, etc., similar to FIG. 3.
第1図の回路動作においては、垂直電荷転送素子12の
チャネル幅が極端に細くなり、電荷転送の効率を低下さ
せる場合がある。In the circuit operation shown in FIG. 1, the channel width of the vertical charge transfer element 12 becomes extremely narrow, which may reduce charge transfer efficiency.
この場合は、第7図、第8図に示すように、先ず、4行
目の転送段から信号電荷が転送される場合に、僅かな部
分の信号電荷が4行目の転送段に取り残される(第8図
のt=tl)。次に、3行目の転送段から信号電荷が転
送される。この時も、僅かな信号電荷が3行目の転送段
に取り残される(第8図のt = t 2 )、さらに
、2行目の転送段から転送がなされる。この時から4行
目の転送段のポテンシャルが再び高くして1時刻t1で
4行目の転送段に残った電荷を3行目の転送段に転送す
る(第8図のt = t 3 )、この後、1行目の信
号電荷が水平電荷転送素子13に転送されると共に、前
回の転送で3行目に残った電荷を2行目に転送する(第
8図の1 = 14)。In this case, as shown in FIGS. 7 and 8, when the signal charge is first transferred from the transfer stage in the fourth row, a small portion of the signal charge is left behind in the transfer stage in the fourth row. (t=tl in FIG. 8). Next, signal charges are transferred from the transfer stage in the third row. At this time as well, a small amount of signal charge is left behind at the transfer stage in the third row (t=t 2 in FIG. 8), and is further transferred from the transfer stage in the second row. From this time, the potential of the transfer stage in the fourth row is raised again, and at time t1, the charge remaining in the transfer stage in the fourth row is transferred to the transfer stage in the third row (t = t 3 in Fig. 8). After that, the signal charges in the first row are transferred to the horizontal charge transfer element 13, and the charges remaining in the third row from the previous transfer are transferred to the second row (1=14 in FIG. 8).
この後も全ての転送段において、同様の2段階の転送が
行われ、垂直電荷転送の終了時には全ての信号電荷が低
い転送損失で水平電荷転送素子13に送られることにな
る(第8図のt=t6)。After this, similar two-stage transfer is performed in all transfer stages, and at the end of vertical charge transfer, all signal charges are sent to the horizontal charge transfer element 13 with low transfer loss (see Fig. 8). t=t6).
このように、−水平走査期間に垂直転送シフトレジスタ
16から複数個のパルス列を出力し、第2図、第3図で
の垂直電荷転送の動作を複数回行うことにより、転送効
率を向上させることができる。なお、パルス列の個数は
2以上であれば、この方法による効果は充分得られる。In this way, the transfer efficiency can be improved by outputting a plurality of pulse trains from the vertical transfer shift register 16 during the -horizontal scanning period and performing the vertical charge transfer operations in FIGS. 2 and 3 multiple times. I can do it. Note that, as long as the number of pulse trains is two or more, sufficient effects can be obtained by this method.
また、パルス列の時間々隔は、垂直シフトレジスタ18
から出力されるパルス列のシフト周期の2倍以上であれ
ば任意な値で良い。Further, the time interval of the pulse train is determined by the vertical shift register 18.
Any value may be used as long as it is twice or more the shift period of the pulse train output from the pulse train.
次に1本発明の第4の実施例を第9図により述べる。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第9図は、垂直電荷転送素子12の転送段を2個のホト
ダイオード11ごとに1つずつ設けた場合の固体撮像素
子の回路構成図である。FIG. 9 is a circuit diagram of a solid-state imaging device in which one transfer stage of the vertical charge transfer device 12 is provided for every two photodiodes 11.
前記第1図の回路においては、n行とn+1行の信号電
荷が混合しないように、必ず水平走査の繰返し周期17
以内で垂直電荷転送を終了させる必要がある。今、垂直
電荷転送素子12の転送段数をNvとすると、垂直転送
シフトレジスタ16の走査周波数fVは1次の(1)式
を満足する必要がある。In the circuit shown in FIG. 1, the horizontal scanning repetition period is always 17 so that the signal charges in the n row and the n+1 row are not mixed.
It is necessary to complete the vertical charge transfer within the range. Now, assuming that the number of transfer stages of the vertical charge transfer element 12 is Nv, the scanning frequency fV of the vertical transfer shift register 16 needs to satisfy the first-order equation (1).
fV≧Nv/Tv ”・(L)また、垂
直電荷転送素子12内の1転送段を1つのホトダイオー
ド11ごとに設けているので。fV≧Nv/Tv ”・(L) Also, one transfer stage in the vertical charge transfer element 12 is provided for each photodiode 11.
ホトダイオード11の垂直方向の画素数nyと垂直電荷
転送素子12の転送段数NVとは等しくなるが、高解像
度の固体撮像素子のように垂直方向の画素数nvが増加
すると、転送段数NVも多くなると共に、水平走査の繰
返し周期TVが短くなす、垂直転送シフトレジスタ16
の走査周波数fVが高くなって、垂直電荷転送の効率が
低下してしまう。The number of pixels in the vertical direction ny of the photodiode 11 and the number of transfer stages NV of the vertical charge transfer element 12 are equal, but as the number of pixels in the vertical direction nv increases as in a high resolution solid-state image sensor, the number of transfer stages NV also increases. In addition, the vertical transfer shift register 16 shortens the horizontal scanning repetition period TV.
The scanning frequency fV increases, and the efficiency of vertical charge transfer decreases.
この場合には、第9図に示すように、垂直電荷転送素子
12内の1転送段を複数個のホトダイオード11ごとに
1つ設けることで、垂直転送シフトレジスタ16の走査
周波数fvを低減する。すなわち、垂直電荷転送素子1
2−1の内部には、2個のホトダイオード11ごとに1
転送段を設け、垂直転送シフトレジスタ16からは、バ
ッファ回路17.垂直パルス線51を通して、2個のホ
トダイオード11に対応した1転送手段に1つの出力を
送出させる。なお1回路の動作は、前述第1図と同様で
ある。In this case, as shown in FIG. 9, by providing one transfer stage in the vertical charge transfer element 12 for each of the plurality of photodiodes 11, the scanning frequency fv of the vertical transfer shift register 16 is reduced. That is, vertical charge transfer element 1
Inside 2-1, there is one for every two photodiodes 11.
A transfer stage is provided, and from the vertical transfer shift register 16, a buffer circuit 17. Through the vertical pulse line 51, one output is sent out to one transfer means corresponding to two photodiodes 11. Note that the operation of one circuit is the same as that in FIG. 1 described above.
これにより、垂直電荷転送素子12−1の転送段数を前
記第4図の場合より1/2にして、走査周波数fVを1
/2に低減させるので、垂直電荷転送の効率を向上させ
ることができる。なお、転送段を2個以上のホトダイオ
ードllに1つ設けても、この方法による効果は充分得
られる。As a result, the number of transfer stages of the vertical charge transfer element 12-1 is reduced to 1/2 compared to the case of FIG. 4, and the scanning frequency fV is reduced to 1/2.
/2, the efficiency of vertical charge transfer can be improved. Note that even if one transfer stage is provided for two or more photodiodes ll, the effect of this method can be sufficiently obtained.
次に1本発明の第5の実施例を第10図、第11図によ
り述べる。Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11.
第10図は、前記第1図の駆動パルスのタイミング図、
第11図は第10図のタイミングにおける垂直電荷転送
素子12の転送段(1,2,3,・・腸、・・。FIG. 10 is a timing diagram of the driving pulses shown in FIG. 1;
FIG. 11 shows the transfer stages (1, 2, 3, . . . , etc.) of the vertical charge transfer element 12 at the timing shown in FIG. 10.
485) 、転送ゲート19(TG)、水平電荷転送素
子13(Hl)のポテンシャル図である。485) is a potential diagram of the transfer gate 19 (TG) and the horizontal charge transfer element 13 (Hl).
CCDの固体撮像素子におけるスメア現象は。What is the smear phenomenon in CCD solid-state image sensors?
垂直電荷転送の過程においてデバイス基板内に発生した
重荷が、垂直電荷転送素子12の電位の井戸に集められ
るために生じるので、その電位の井戸を存在させなけれ
ばスメアも発生しない。そこで第1O図、第11図に示
すように、電荷を蓄積・転送する複数個の転送段にのみ
電位井戸を形成し。This occurs because the load generated in the device substrate during the vertical charge transfer process is collected in the potential well of the vertical charge transfer element 12, so smear will not occur unless the potential well exists. Therefore, as shown in FIGS. 1O and 11, potential wells are formed only in the plurality of transfer stages that accumulate and transfer charges.
この電位井戸を移動させることによって、スメアの混入
量を減少させた信号電荷を転送する。By moving this potential well, signal charges with reduced amount of smear contamination are transferred.
先ず、第1O図および第11図のtlにおいては、3行
目からm+1行目までの全垂直パルス線51の電位を高
くして、対応する各転送段の電極下に1つの電位井戸を
形成し、この中に信号電荷を蓄積する。なお1mは垂直
パルス線51の電位が高レベルにある時間を垂直転送シ
フトレジスタ16のシフト周期で割った値であり、形成
する電位井戸の長さを決める。また、この時上記以外の
行の垂直パルス線51には、各電極下の電位が基板電位
と等しくなるような低い電圧を加えてポテンシャルの井
戸を形成させない(第11図のtr)。First, at tl in FIGS. 1O and 11, the potential of all the vertical pulse lines 51 from the 3rd row to the m+1th row is raised to form one potential well under the electrode of each corresponding transfer stage. Then, signal charges are accumulated in this. Note that 1 m is a value obtained by dividing the time during which the potential of the vertical pulse line 51 is at a high level by the shift period of the vertical transfer shift register 16, and determines the length of the potential well to be formed. Further, at this time, a low voltage such that the potential under each electrode becomes equal to the substrate potential is applied to the vertical pulse lines 51 in the rows other than the above, so that no potential well is formed (tr in FIG. 11).
この後m+1行目の垂直パルス線51のポテンシャルを
高くして信号電荷を転送すると共に、2行目の転送段を
新に電位井戸の範囲にする(第11図のtl)。Thereafter, the potential of the vertical pulse line 51 in the m+1 row is increased to transfer signal charges, and the transfer stage in the second row is newly brought into the potential well range (tl in FIG. 11).
上記動作を繰返すことによって電位井戸を移動させ、信
号電荷を垂直重荷転送素子12から水平電荷転送素子1
3内に転送する(第11図のj3+1、+)・
これにより、垂直電荷転送素子12の各転送段に必要な
蓄積容量を、前記と同様1本実施例においても従来方式
の1/(m−1)に小さくでき、垂直電荷転送素子12
領域の面積を大巾に低減することが可能となり、開口部
の割合を飛躍的に増加させることができる。By repeating the above operation, the potential well is moved and the signal charge is transferred from the vertical heavy transfer element 12 to the horizontal charge transfer element 1.
3 (j3+1, + in FIG. 11). As a result, the storage capacitance required for each transfer stage of the vertical charge transfer element 12 can be reduced to 1/(m -1) vertical charge transfer element 12
It becomes possible to greatly reduce the area of the region, and the ratio of openings can be dramatically increased.
また、スメア電荷が蓄積する電位井戸の数を従来の(m
1 )/ N vにしたことにより、スメアも大巾
に低減できる6例えば、上記の比が1150であるとき
は34dB程度を改善させることが可能である。In addition, the number of potential wells in which smear charges accumulate is reduced from the conventional (m
1)/Nv, smear can also be significantly reduced6.For example, when the above ratio is 1150, it is possible to improve by about 34 dB.
本実施例では、垂直電荷転送素子12に電位井戸が形成
されているときに、ホトダイオード11の信号電荷を垂
直電荷転送素子12に転送するので、ホトゲート15を
′オン′にする時刻を各行ごとに選択する必要がある。In this embodiment, since the signal charge of the photodiode 11 is transferred to the vertical charge transfer element 12 when a potential well is formed in the vertical charge transfer element 12, the time at which the photogate 15 is turned on is determined for each row. You need to choose.
この選択は素子外部に同期回路を設けることで容易に実
現できる。また。This selection can be easily realized by providing a synchronous circuit outside the element. Also.
垂直転送シフトレジスタ16の複数個(m個)のシフト
周期に渡るパルス列は1例えば、特開昭53−6979
3号公報に記載のシフトレジスタに用いて、フィードバ
ック周期をmに選ぶと共に、バッファ回路17を省略し
て直接、垂直パルス線51に出力するようにすれば良い
。The pulse train over multiple (m) shift periods of the vertical transfer shift register 16 is 1, for example, according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-6979.
It is sufficient to use the shift register described in Publication No. 3, select the feedback period to be m, omit the buffer circuit 17, and directly output the signal to the vertical pulse line 51.
次に1本発明の第6の実施例を第12図〜第14図(a
)、(b)により述べる。Next, a sixth embodiment of the present invention is shown in FIGS. 12 to 14 (a).
) and (b).
第12図は2画素間時読出し方式およびスメア差動方式
を用いた場合の固体撮像素子の回路構成図、第13図は
第12図の駆動パルスのタイミング図、第14図(a)
は第13図のタイミングjl+t2における垂直電荷転
送素子12のポテンシャル図、同図(b)は第13図の
タイミングt2〜t8における掃出しゲート(S G)
およびドレイン(SD)、水平電荷転送素子13の電極
下(Hl)。Fig. 12 is a circuit configuration diagram of a solid-state image sensor using a two-pixel time readout method and a smear differential method, Fig. 13 is a timing diagram of the drive pulses in Fig. 12, and Fig. 14 (a).
is a potential diagram of the vertical charge transfer element 12 at timing jl+t2 in FIG. 13, and (b) is the sweep gate (S G) at timing t2 to t8 in FIG.
and the drain (SD) and the lower electrode (Hl) of the horizontal charge transfer element 13.
転送ゲート(TGI〜TG3)のポテンシャル図である
。It is a potential diagram of transfer gates (TGI to TG3).
第12図において、31.32はスメア電荷を素子外部
に掃出すための掃出しゲート、そのドレイン、33は垂
直シフトレジスタ18からの出力パルスに同期し、2画
素間時読出しに必要な行選択を行うインターレース回路
、L3−1〜13−3は第1〜第3の水平電荷転送素子
であり、それぞれ第1の信号、第2の信号、スメア信号
を読出すためのもの、14−1−14−3は第1〜第3
の水平電荷転送素子の各出力部、19−1−19−3は
第1〜第3の転送ゲートであり、それぞれ垂直電荷転送
素子12と第1の水平電荷転送素子13−1間、第1と
第2の水平電荷転送素子13−1.13−2間、第2と
第3の水平電荷転送素子13−2.13−3間をゲート
する。なお、インターレース回路33には、例えば、特
願昭57−144042号、特願昭55−54158号
公報に記載の回路を使用する。また、水平電荷転送素子
13−1〜13−3には、2つの信号電荷と1つのスメ
ア電荷を同時に読出すため、並列化された水平電荷転送
素子を使用する。In FIG. 12, 31 and 32 are sweep gates and drains for discharging smear charges to the outside of the element, and 33 is synchronized with the output pulse from the vertical shift register 18 and performs row selection necessary for time readout between two pixels. L3-1 to 13-3 are first to third horizontal charge transfer elements, which are used to read out the first signal, second signal, and smear signal, respectively; 14-1-14; -3 is the first to third
The output parts of the horizontal charge transfer elements 19-1-19-3 are the first to third transfer gates, and the output parts 19-1-19-3 are the first to third transfer gates, respectively, between the vertical charge transfer element 12 and the first horizontal charge transfer element 13-1. and the second horizontal charge transfer element 13-1.13-2, and between the second and third horizontal charge transfer elements 13-2.13-3. As the interlace circuit 33, for example, a circuit described in Japanese Patent Application No. 57-144042 and Japanese Patent Application No. 55-54158 is used. Furthermore, parallel horizontal charge transfer elements are used for the horizontal charge transfer elements 13-1 to 13-3 in order to simultaneously read out two signal charges and one smear charge.
第13図におイテ、HBL、Vl 〜V485゜Hlは
前記第2図と同一信号、vPlはある垂直ゲート線51
の電位、VF6はその他の垂直ゲートvA51の電位で
あり、信号の読出しが行われる行に応じてタイミングが
異る。TO1〜TG3は第1〜第3の転送ゲート19−
1〜19−3の電位、SGは掃出しゲート31の電位で
ある。In FIG. 13, HBL, Vl ~ V485°Hl are the same signals as in FIG. 2, and vPl is a certain vertical gate line 51.
The potential VF6 is the potential of the other vertical gate vA51, and the timing differs depending on the row in which the signal is read. TO1 to TG3 are first to third transfer gates 19-
1 to 19-3, SG is the potential of the sweep gate 31.
第14図(a)、(b)において、41は素子外部に掃
出されるスメア電荷、42は第3の水平電荷転送素子1
3−3で読出すスメア電荷、43は第2の水平電荷転送
素子13−2で読出すn行目の信号電荷、44は第1の
水平電荷転送素子13−1で読出すn+1行日の信号電
荷である。また、同図<a>のmsは、第13図に示す
スメア掃出し用パルス列とスメア読出し用パルス列の時
間々隔t m Bを垂直転送シフトレジスタ1Gのシフ
ト周期で割った値、mlはスメア読出し用パルス列と第
1の信号読出し用パルス列の時間々隔tmlを垂直転送
シフトレジスタ16のシフト周期で割った値19m2は
第1の信号読出し用パルス列と第2の信号読出し用パル
ス列の時間々隔tm2を垂直転送シフトレジスタ16の
シフト周期で割った値である。In FIGS. 14(a) and (b), 41 is a smear charge swept out of the device, and 42 is a third horizontal charge transfer device 1.
3-3 is the smear charge read out, 43 is the nth row signal charge that is read out by the second horizontal charge transfer element 13-2, and 44 is the n+1st row signal charge that is read out by the first horizontal charge transfer element 13-1. It is a signal charge. In addition, ms in <a> of the same figure is the value obtained by dividing the time interval t m B between the smear sweeping pulse train and the smear readout pulse train shown in FIG. 13 by the shift period of the vertical transfer shift register 1G, and ml is the smear readout pulse train. The value 19m2 obtained by dividing the time interval tml between the first signal readout pulse train and the first signal readout pulse train by the shift period of the vertical transfer shift register 16 is the time interval tm2 between the first signal readout pulse train and the second signal readout pulse train. is divided by the shift period of the vertical transfer shift register 16.
本回路の動作は、水平ブランキング期間を含む水平走査
のある時刻に垂直転送シフトレジスタ16が、垂直パル
ス線51の電位を485行日から1転送段ごとに順次低
くして、垂直電荷転送素子12内に第1の電位障壁を移
動させる。その後。The operation of this circuit is such that at a certain time during horizontal scanning including the horizontal blanking period, the vertical transfer shift register 16 sequentially lowers the potential of the vertical pulse line 51 for each transfer stage starting from the 485th row, and the vertical charge transfer element moving the first potential barrier within 12; after that.
t m 8時間後に第2の電位障壁を、そのt m i
後に第3の電位障壁を、そのまたtmz後に第4の電位
障壁を・・・・・・・・と順次485行日から垂直電荷
転送素子12内を移動し始める。これにより、垂直電荷
転送のある時刻においては、垂直電荷転送素子12のm
5段の転送段に渡る第1の電位井戸と、m1段の転送段
からなる第2の電位井戸と。After t m 8 hours, a second potential barrier is applied at its t m i
Afterwards, the third potential barrier is applied, and after tmz, the fourth potential barrier is applied, and so on, and so on, and so on, and so on, and so on, and starts moving in the vertical charge transfer element 12 sequentially from the 485th row. As a result, at a certain time of vertical charge transfer, m of the vertical charge transfer element 12 is
A first potential well that spans five transfer stages, and a second potential well that includes m1 transfer stages.
m2段の転送段からなる第3の電位井戸が形成それてい
ることになる。This means that a third potential well consisting of m2 transfer stages is formed.
各ホトダイオード11の信号電荷は、上記各電位井戸が
垂直シフトレジスタ18とインターレース回路33によ
って選択される行の近傍を通過するときに、外部に設け
た同期回路のタイミングによって対応するホトゲート1
5に電圧が印加されて、垂直重荷転送素子12内の電位
井戸へ転送される。なお、各行の選択は、前の走査期間
の第4の電位障壁のシフトが終了し、垂直転送シフトレ
ジスタ16が次に動作する直前に行う。When each potential well passes near a row selected by the vertical shift register 18 and the interlace circuit 33, the signal charge of each photodiode 11 is transferred to the corresponding photogate 1 according to the timing of an externally provided synchronization circuit.
A voltage is applied to 5 and transferred to the potential well in vertical load transfer element 12 . Note that the selection of each row is performed immediately before the shift of the fourth potential barrier in the previous scanning period is completed and the vertical transfer shift register 16 operates next.
ホトゲート15から信号電荷が転送された後は、第1の
電位障壁から1行目の転送段の間に掃出すべきスメア電
荷41が、第1の電位井戸には水平電荷転送素子13に
読出されるスメア電荷42が、第2の電位井戸にはn行
目の信号化?1J43が、第3の電位井戸にはn+1行
目の信号電荷44がそれぞれ蓄積されることになる(第
14図(a)のt”tl)。After the signal charge is transferred from the photogate 15, the smear charge 41 to be swept from the first potential barrier to the first row transfer stage is read out to the horizontal charge transfer element 13 in the first potential well. The smear charge 42 is converted into a signal in the nth row in the second potential well. 1J43, and the signal charge 44 of the (n+1)th row is accumulated in the third potential well (t"tl in FIG. 14(a)).
その後、垂直転送シフトレジスタ16からのパルス列が
1転送段移動すると各電位井戸も1転送段だけ移動する
(第14図(a)のt = t 2 )、この動作が繰
返されることにより、掃出すべぎスメア電荷41.読出
すスメア電荷42.第1の信号電荷43.第2の信号電
荷44が混合してしまうことなく、水平電荷転送素子1
3−1〜13−3へと転送される。Thereafter, when the pulse train from the vertical transfer shift register 16 moves by one transfer stage, each potential well also moves by one transfer stage (t = t 2 in FIG. 14(a)). By repeating this operation, the sweep Subegi smear charge 41. Smear charge to be read 42. First signal charge 43. horizontal charge transfer element 1 without mixing the second signal charge 44.
3-1 to 13-3.
第1の電位障壁が1行目に近づくとスメア電荷41は掃
出しゲート31から順次掃出される(第14図(b)の
t=t3)。When the first potential barrier approaches the first row, the smear charges 41 are sequentially swept out from the sweep gate 31 (t=t3 in FIG. 14(b)).
この後、水平ブランキング期間になると掃出しゲート3
1を′オフ′にして、電荷を垂直電荷転送素子12から
並列の水平電荷転送素子13−1〜13−3へ送り込む
。それは先ず、第1の転送ゲート19−1を1オン′に
して、水平電荷転送素子13−1−13−3の電極に電
圧を加えてポテンシャルを低くし、スメア電荷42を第
1の水平電荷転送素子13−1に転送する(第14図(
b)のt=ta)。なお、第2の電位障壁が1行目に到
達するまで転送を続ける。After this, during the horizontal blanking period, the sweep gate 3
1 is turned off, and charges are sent from the vertical charge transfer element 12 to the parallel horizontal charge transfer elements 13-1 to 13-3. First, the first transfer gate 19-1 is turned on', voltage is applied to the electrodes of the horizontal charge transfer elements 13-1-13-3 to lower the potential, and the smear charge 42 is transferred to the first horizontal charge. Transfer to transfer element 13-1 (Fig. 14 (
b) t=ta). Note that the transfer continues until the second potential barrier reaches the first row.
この後、第1の転送ゲート19−1を1オフ′にして、
水平電荷転送素子13−1〜13−3の電極ポテンシャ
ルを高くし、第2の転送ゲート19−2に電圧を加えて
ポテンシャルを低くシ、第1の水平電荷転送素子13−
1内のスメア電荷42を第2の転送ゲート19−2の電
極下に転送する(第14図(b)のt=t5)。次に、
第1の転送ゲート19−1を再び′オン′にして水平電
荷転送素子13−1〜13−3の電極に電圧を加えてポ
テンシャルを低くし、第2の転送ゲート19−2のポテ
ンシャルを高くして、第1の信号43を垂直電荷転送素
子12から第1の水平電荷転送素子13−1内に転送す
ると共に、スメア電荷42を第2の転送ゲート19−2
から第2の水平電荷転送素子13−2へ転送する(第1
4図(b)のt=t6)。After this, the first transfer gate 19-1 is set to 1 off',
The electrode potential of the horizontal charge transfer elements 13-1 to 13-3 is increased, and a voltage is applied to the second transfer gate 19-2 to lower the potential.
The smear charge 42 within 1 is transferred under the electrode of the second transfer gate 19-2 (t=t5 in FIG. 14(b)). next,
The first transfer gate 19-1 is turned on again, voltage is applied to the electrodes of the horizontal charge transfer elements 13-1 to 13-3 to lower the potential, and the potential of the second transfer gate 19-2 is increased. The first signal 43 is transferred from the vertical charge transfer element 12 into the first horizontal charge transfer element 13-1, and the smear charge 42 is transferred to the second transfer gate 19-2.
to the second horizontal charge transfer element 13-2 (first charge transfer element 13-2).
t=t6 in Figure 4(b)).
この動作が繰返されて、垂直転送シフトレジスタ16の
第4のパルス列が1行目に到達したときは。When this operation is repeated and the fourth pulse train of the vertical transfer shift register 16 reaches the first row.
第3の水平電荷転送素子13−3にはスメア電荷42が
、第2の水平電荷転送素子13−2にはn行目の信号電
荷43が、第1の水平電荷転送素子13−1にはn +
1行目の信号電荷44がそれぞれ転送される(第14
図(b)のt=t7+ts)。The third horizontal charge transfer element 13-3 has a smear charge 42, the second horizontal charge transfer element 13-2 has an n-th row signal charge 43, and the first horizontal charge transfer element 13-1 has a smear charge 42. n +
The signal charges 44 in the first row are transferred (14th
t=t7+ts in figure (b)).
水平走査期間においては、3本の水平電荷転送素子13
−1〜■3−3が同時に動作して、スメア電荷42.n
行目の信号電荷、n+1行日の信号電荷44を出力部1
4−1〜14−3から同時に出力する。During the horizontal scanning period, three horizontal charge transfer elements 13
-1 to ■3-3 operate simultaneously, resulting in a smear charge of 42. n
Output unit 1 outputs the signal charge of the row 44 and the signal charge 44 of the n+1 row.
Simultaneously output from 4-1 to 14-3.
この後、各信号電荷43.44からスメア電荷42を差
引くことにより、スメア電荷の混入しないn行、n+1
行の信号電荷のみを生成することができる。また、次の
フィールドにおいて、n−1行とn行の信号電荷を読出
すことにより、インターレース走査が可能である。After this, by subtracting the smear charge 42 from each signal charge 43.44, n rows where no smear charge is mixed, n+1
Only row signal charges can be generated. Furthermore, in the next field, interlaced scanning is possible by reading out the signal charges in rows n-1 and n.
このように、垂直電荷転送素子12の複数転送段に渡る
電位井戸を複数個形成して、それを移動させ、複数個の
電荷パケットを同時に転送することにより、垂直電荷転
送素子12領域の面積を増大させてしまうことなく、2
画素間時読出しとスメア差動の両方式を実現させること
ができる。なお1本実施例において、■スメア信号と第
1および第2の信号を読出すために、水平電荷転送素子
13−1〜13−3を3本並列に構成したが、上記3つ
の信号電荷を読出すことができれば、1本以上の任意の
数で良い、■インターレース回路33は具体的な回路構
成に依存させることなく使用できる。■掃出しゲートお
よびドレイン31,32によるスメア電荷の掃出し動作
を実施しなくとも実現できる。■垂直転送シフトレジス
タl 6’は走査期間中にパルス列の送出動作を開始し
ても良し1゜
本実施例にも使用したスメア差動方式は、一般に演算処
理によってランダム雑音が増加して、S/N比を下げて
しまう。信号電荷に混入するスメア量とスメアだけ読出
したときのスメア量が同一である従来の方法において、
全ランダム雑音Nt。In this way, the area of the vertical charge transfer element 12 can be reduced by forming a plurality of potential wells across multiple transfer stages of the vertical charge transfer element 12 and moving them to simultaneously transfer a plurality of charge packets. 2 without increasing
Both methods of inter-pixel time readout and smear differential can be realized. In this embodiment, three horizontal charge transfer elements 13-1 to 13-3 are arranged in parallel in order to read out the smear signal and the first and second signals. As long as it can be read, any number of interlace circuits 33, one or more, may be used. (2) The interlace circuit 33 can be used without depending on the specific circuit configuration. (2) This can be realized without carrying out the operation of sweeping out smear charges by the sweep gates and drains 31 and 32. ■The vertical transfer shift register l6' may start sending out a pulse train during the scanning period.1゜In the smear differential system used in this example, random noise generally increases due to arithmetic processing, /N ratio will be lowered. In the conventional method, the amount of smear mixed into the signal charge and the amount of smear when only the smear is read out are the same.
Total random noise Nt.
は。teeth.
Nt、2 = Sn12 + Sn2 2
・・・”・(2)と表わせる。ただし、Snl 、 S
n2はそれぞれ信号電荷、スメア電荷に混入したランダ
ム雑音量である。Nt, 2 = Sn12 + Sn2 2
...”・(2). However, Snl, S
n2 is the amount of random noise mixed into the signal charge and smear charge, respectively.
Snl 2=Sn22の場合はスメアの差動により、雑
音を3dB増加することになるがY本実施例では、信号
に混入するスメア量と差動用のスメア量とはml:ms
、あるいはm2’:msとなり、今。If Snl 2=Sn22, the noise will increase by 3 dB due to the smear differential, but in this example, the smear amount mixed into the signal and the smear amount for the differential are ml:ms
, or m2':ms, and now.
m 1= m 2 =mmとすると、スメア差動後の全
ランダム雑音N’t2は、
N”t2=Sn12+ +u+2・Sn22/ms2・
・(3)と表わすことができる。すなわち、信号電荷を
蓄積・転送するために形成する電位井戸の転送段数ms
を、スメアを蓄積・転送するために形成する電位井戸の
転送段数+++mより峯< L(m s> mm )。If m 1 = m 2 =mm, the total random noise N't2 after smear differential is N''t2=Sn12+ +u+2・Sn22/ms2・
・It can be expressed as (3). In other words, the number of transfer stages ms of potential wells formed to accumulate and transfer signal charges
From the number of transfer stages +++m of potential wells formed to accumulate and transfer smear, Mine < L (ms> mm).
スメア信号だけを取出す場合のスメア量を信号に混入す
るスメア量より多くすることにより、スメア差動に伴う
ランダム雑音の増加を防止し、高いS/N比を得ること
ができる。なお、 ffl 1 r ITI 2 rm
sの値は2以上の任意の数値にする。また1本実施例に
おいても前述第11図と同様、スメア電荷と2つの信号
電荷が蓄積・転送されている領域以外の垂直電荷転送素
子12の電極上電位を基板電位と等しくする駆動方法で
実施することができる。さらに2本実施例では、スメア
電荷の掃出し動作を不要にすることができるので、第1
2図の掃出しゲート31および掃出しドレイン32が不
用となる。By making the amount of smear when extracting only the smear signal greater than the amount of smear mixed into the signal, it is possible to prevent an increase in random noise due to smear differential and obtain a high S/N ratio. In addition, ffl 1 r ITI 2 rm
The value of s should be any number greater than or equal to 2. Also, in this embodiment, as in the case of FIG. 11, a driving method is used in which the potential on the electrode of the vertical charge transfer element 12 in areas other than the area where the smear charge and the two signal charges are accumulated and transferred is made equal to the substrate potential. can do. Furthermore, in this embodiment, the smear charge sweeping operation can be made unnecessary, so the first
The sweep gate 31 and sweep drain 32 shown in FIG. 2 become unnecessary.
次に7本発明の第7の実施例を第15図〜第17図によ
り述−べろ。Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 15 to 17.
第15図は垂直シフトレジスタ18を省略した場合の固
体撮像素子の回路構成図、第16図は行選択回路の1段
分の回路構成図、第17図は第16図の動作タイミング
図である。FIG. 15 is a circuit configuration diagram of the solid-state image sensor when the vertical shift register 18 is omitted, FIG. 16 is a circuit configuration diagram of one stage of the row selection circuit, and FIG. 17 is an operation timing diagram of FIG. 16. .
第15図におい゛て、34は第12図の垂直シフトレジ
スタ18の役割をする行選択回路であり、垂直転送シフ
トレジスタ16が出力するパルス列に同期した行選択パ
ルスの信号を素子の外部から入力することによって、素
子の行選択を行う、この他の番号および動作は、前記第
12図と同様である。In FIG. 15, numeral 34 is a row selection circuit that functions as the vertical shift register 18 in FIG. Other numbers and operations for selecting a row of elements are the same as in FIG. 12 above.
第16図、第17図において、VPDは行選択を行うた
めの行選択パルス、VSRはある行の垂直転送シフトレ
ジスタ16の出力、V、、v2は垂直転送シフトレジス
タ16を駆動する2相クロツクの各1つのクロック、V
Rは行選択回路をリセットするためのリセットクロック
、■OUTはインターレース回路33に送出する行選択
回路の出力、T1〜T9はMOSトランジスタ、゛ア′
、゛イ′。In FIGS. 16 and 17, VPD is a row selection pulse for selecting a row, VSR is the output of the vertical transfer shift register 16 of a certain row, and V, v2 is a two-phase clock that drives the vertical transfer shift register 16. each one clock, V
R is a reset clock for resetting the row selection circuit, ■OUT is the output of the row selection circuit sent to the interlace circuit 33, T1 to T9 are MOS transistors,
, ゛ii′.
′つtはノード電圧である。't is the node voltage.
行選択回路34は、垂直転送シフトレジスタ16が出力
(VSR)したある行のパルス列の中で第1のパルスの
みを選択し、そのパルスと外部から加えられた行選択パ
ルスvpoの論理積を取ることにより、ホトダイオード
11の行選択を行うものである。先ず、垂直転送シフト
レジスタ16から一第1のパルスが入力すると、MOS
)−ランジスタTlが導通し、゛ア″のノードが高い電
圧となってMOSトランジスタT2も導通する。The row selection circuit 34 selects only the first pulse in the pulse train of a certain row outputted (VSR) by the vertical transfer shift register 16, and performs the logical product of this pulse and the externally applied row selection pulse vpo. By this, row selection of the photodiode 11 is performed. First, when the first pulse is input from the vertical transfer shift register 16, the MOS
) - transistor Tl becomes conductive, the node A becomes a high voltage, and MOS transistor T2 also becomes conductive.
その後にクロックvlを入力すると、MOSトランジス
タT2→ノード″イ′が高い電圧に→MOSトランジス
タT3→ノード1つ′が高い電圧に→MOSトランジス
タT4が導通状態になる。この状態に垂直転送シフトレ
ジスタ16から第2のパルスが入力すると、MoSトラ
ンジスタT5が導通し、ノード′ア′の電圧が低くなる
。その結果。After that, when the clock vl is input, MOS transistor T2→node "I" becomes a high voltage→MOS transistor T3→node 1' becomes a high voltage→MOS transistor T4 becomes conductive.In this state, the vertical transfer shift register When a second pulse is input from 16, the MoS transistor T5 becomes conductive and the voltage at node 'A' becomes low.As a result.
MOSトランジスタT2はこれ以降導通にはならず、ノ
ード゛イ′の電圧は低く保持される。すなわち、垂直転
送シフトレジスタ16からの第1の出力パルスに同期し
て、ノード゛イ′の電圧が高くなり、この時、外部から
の行選択パルスVPDがMOSトランジスタT6のゲー
トに入力すると、出力vouTが高い電圧となって素子
の行を選択する。この後、ブランキング期間に入り、垂
直転送シフトレジスタ16の動作直前にリセットクロッ
クvRが入って行選択回路34をリセットする。MOS transistor T2 no longer becomes conductive, and the voltage at node I' remains low. That is, in synchronization with the first output pulse from the vertical transfer shift register 16, the voltage at node I' increases, and at this time, when the external row selection pulse VPD is input to the gate of the MOS transistor T6, the output vouT goes high to select a row of elements. Thereafter, a blanking period begins, and immediately before the vertical transfer shift register 16 operates, a reset clock vR is input to reset the row selection circuit 34.
このように1行選択回路34を用い、垂直転送シフトレ
ジスタ16のパルス列に同期した行選択パルスを外部か
ら入力することにより、垂直シフトレジスタ18を用い
ることなく行選択が可能となり、接続ピンや部品数を減
らして素子の回路を単純化させることができる。In this way, by using the row selection circuit 34 and externally inputting a row selection pulse synchronized with the pulse train of the vertical transfer shift register 16, it is possible to select a row without using the vertical shift register 18. The number of elements can be reduced to simplify the element circuit.
次に、本発明の第8の実施例を第18図、第19図によ
り述べる。Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 18 and 19.
第18図はブルーミング現象を抑圧した場合の固体撮像
素子の回路構成図、第19図は第18図の駆動パルスの
タイミング図である。FIG. 18 is a circuit configuration diagram of the solid-state image sensing device when the blooming phenomenon is suppressed, and FIG. 19 is a timing chart of the drive pulses shown in FIG. 18.
第18図において、35.36はブルーミング抑制を行
うRAB回路のゲートとそのドレイン。In FIG. 18, 35 and 36 are the gate and drain of the RAB circuit that suppresses blooming.
この他の番号は前記第12図と同様である。Other numbers are the same as in FIG. 12 above.
固体撮像素子に強い光が当ったとき、ホトダイオード1
1が飽和して、過剰した電荷が垂直電荷転送素子12内
に溢れ込む、すなわちブルーミング現象が発生し、スメ
アの場合と同様1画面上には強い光の当った部分の上下
に白い帯状の擬信号が現われて1画質を劣化させる0本
実施例では、実願昭55−130240号公報に記載の
RAB回路方式を用いて、信号電荷を読出す直前に、ホ
トダイオード11に蓄積された信号電荷の一部を素子外
部に掃出し、非飽和状態の信号電荷を読出して、ブルー
ミング現象を抑圧する。When strong light hits the solid-state image sensor, photodiode 1
1 becomes saturated and excess charge overflows into the vertical charge transfer element 12, in other words, a blooming phenomenon occurs, and as in the case of smear, a pseudo white band appears on the screen above and below the area hit by strong light. In this embodiment, the RAB circuit system described in Utility Model Application No. 130240/1980 is used to read out the signal charges accumulated in the photodiode 11 immediately before reading out the signal charges. A portion of the charge is swept out of the element and the unsaturated signal charge is read out to suppress the blooming phenomenon.
本回路は、垂直転送シフトレジスタ16によるパルス列
送出の一連の動作が終了し、次の送出動作を開始する直
前の期間に、第19図に示すように、先ず、RG端から
RAB回路のゲート35に高い電圧を加え、続いてRD
端からRAB回路のドレイン36に僅かな電圧を加えて
、全画素(ホトダイオード11)のホトゲート15を僅
かに開き、飽和しているホトダイオード11の電荷の一
部を垂直電荷転送素子12へ流し出す。その後RAB回
路のドレイン36→ゲート35の順に電圧を低くして、
ホトゲートI5を′閉′にする。この結果、スメア電荷
の読出しと2つの信号読出し時には、ホトダイオード1
1は飽和以前の状態にあるので、ブルーミング現象は生
じない。なお、垂直電荷転送素子12内に流し出された
電荷は、スメア電荷と共に素子外部に掃出される。また
、この後の動作は前記第12図と全く同様である。In this circuit, as shown in FIG. 19, in the period immediately before starting the next sending operation after a series of operations for sending out a pulse train by the vertical transfer shift register 16, first, the gate 35 of the RAB circuit is opened from the RG end. Apply a high voltage to RD, then RD
By applying a slight voltage to the drain 36 of the RAB circuit from the end, the photogates 15 of all pixels (photodiodes 11) are slightly opened, and a part of the saturated charge of the photodiodes 11 is flowed out to the vertical charge transfer element 12. After that, lower the voltage in the order of drain 36 → gate 35 of the RAB circuit,
The photogate I5 is closed. As a result, when reading out the smear charge and reading out the two signals, the photodiode 1
1 is in a state before saturation, so no blooming phenomenon occurs. Note that the charges flowing into the vertical charge transfer element 12 are swept out of the element together with the smear charges. Further, the subsequent operation is exactly the same as that shown in FIG. 12 above.
このように、ホトダイオード11から信号を読出す直前
に、飽和している電荷のみを素子外部に掃出して、ホト
ダイオード11を非飽和状態にするので、ブルーミング
現象を抑圧できる。In this way, just before reading a signal from the photodiode 11, only the saturated charges are swept out of the element to bring the photodiode 11 into a non-saturated state, so that the blooming phenomenon can be suppressed.
以上説明したように、本発明によれば、インターライン
CODにおいて、蓄積・転送する信号電荷を複数(m−
1)の転送段に分散して垂直電荷転送素子領域の面積を
小さくさせるので、開口部の割合が大巾に増加でき、感
度は向上する。また、2画素間時読出しとスメア差動法
が開口部の割合を低下させたり1画素部の平面構造を複
雑・過密化することなく実現でき、固体撮像素子は高感
度。As explained above, according to the present invention, a plurality of signal charges (m-
1) Since the area of the vertical charge transfer element region is reduced by distributing the charge transfer elements to the transfer stages, the ratio of the openings can be greatly increased, and the sensitivity is improved. In addition, the two-pixel time readout and smear differential method can be realized without reducing the aperture ratio or making the planar structure of one pixel area complicated or overcrowded, and the solid-state image sensor has high sensitivity.
高解像度、低スメア、高歩留りになる。High resolution, low smear, and high yield.
第1図、第9図、第12図、第15図、第18図は本発
明の一実施例を示す固体撮像素子の回路構成図、第2図
、第5図、第7図、第10図、第13図、第19図は駆
動パルスのタイミング図、第3図、第8図、第11図は
垂直電荷転送素子。
転送ゲート、水平電荷転送素子のポテンシャル図、第4
図は従来の固体撮像素子の回路構成図、第6図、第14
図(、)は垂直電荷転送素子のポテンシャル図、第14
図(b)は掃出しゲートおよびドレイン、水平電荷転送
素子、転送ゲートのポテンシャル図、第16図は行選択
回路の1段分の回路構成図、第17図は第16図の動作
タイミング図である。
1.11:ホトダイオード、2,12.12−1=垂直
電荷転送素子、3.13.13−1〜13−3=水平電
荷転送素子、4,14.14−1〜14−1出力部、5
,15:ホトゲート、16:垂直転送シフトレジスタ、
17:バッファ回路、18:垂直シフトレジスタ、19
,19コ1〜19−3 :転送ゲート、20:蓄積領域
、21:転送領域、31:スメア掃出しゲート、32:
スメア掃出しドレイン、33:インターレース回路。
34:行選択回路、35:RAB回路のゲート、36:
RAB回路のドレイン、41:掃出されるスメア電荷、
42:読出されるスメア電荷、43:’n行目の信号電
荷、44:n+1行目の信号電荷、50:垂直ゲート線
、51:垂直パルス線。
特許出願人 株式会社日立製作所
第 1 図
第 2 図
第 4 図
第 5 図
、t1t2t3
第 6 図
第 7 図
t5
第 8 図
第 lO図
Hl ・・・・・・
第 11 図
第 15 図
第 18 図1, 9, 12, 15, and 18 are circuit configuration diagrams of a solid-state image sensor showing one embodiment of the present invention, and FIGS. 2, 5, 7, and 10 13 and 19 are timing diagrams of driving pulses, and FIGS. 3, 8, and 11 are vertical charge transfer elements. Transfer gate, potential diagram of horizontal charge transfer element, 4th
The diagrams are circuit diagrams of conventional solid-state image sensors, Figures 6 and 14.
Figure (,) is a potential diagram of a vertical charge transfer element, the 14th
Figure (b) is a potential diagram of the sweep gate, drain, horizontal charge transfer element, and transfer gate, Figure 16 is a circuit configuration diagram of one stage of the row selection circuit, and Figure 17 is an operation timing diagram of Figure 16. . 1.11: Photodiode, 2, 12.12-1=vertical charge transfer element, 3.13.13-1 to 13-3=horizontal charge transfer element, 4, 14.14-1 to 14-1 output section, 5
, 15: Photogate, 16: Vertical transfer shift register,
17: Buffer circuit, 18: Vertical shift register, 19
, 19 1 to 19-3: Transfer gate, 20: Accumulation area, 21: Transfer area, 31: Smear sweep gate, 32:
Smear sweep drain, 33: Interlace circuit. 34: Row selection circuit, 35: RAB circuit gate, 36:
Drain of RAB circuit, 41: Smear charge to be swept out,
42: Smear charge to be read out, 43: Signal charge on the 'nth row, 44: Signal charge on the n+1th row, 50: Vertical gate line, 51: Vertical pulse line. Patent Applicant: Hitachi, Ltd. Figure 1 Figure 2 Figure 4 Figure 5, t1t2t3 Figure 6 Figure 7 Figure t5 Figure 8 Figure lO Figure Hl... Figure 11 Figure 15 Figure 18
Claims (11)
素子からの信号電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送
素子と、該垂直電荷転送素子からの信号電荷を水平方向
に転送する水平電荷転送素子を備える固体撮像素子にお
いて、上記垂直電荷転送素子内の信号電荷を一水平走査
期間内に上記水平電荷転送素子へ転送するパルス列を送
出するシフトレジスタを備えることを特徴とする固体撮
像素子。(1) Photoelectric conversion elements arranged two-dimensionally, vertical charge transfer elements that transfer signal charges from the photoelectric conversion elements in the vertical direction, and horizontal transfer elements that transfer the signal charges from the vertical charge transfer elements in the horizontal direction. A solid-state image sensor including a charge transfer element, characterized in that the solid-state image sensor includes a shift register that sends out a pulse train for transferring signal charges in the vertical charge transfer element to the horizontal charge transfer element within one horizontal scanning period. .
各転送段に対し、該転送段の前段に対して送出中である
ときから、該前段に対する送出を終了した後まで転送す
るパルスを送出することを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の固体撮像素子。(2) The shift register sends pulses to be transferred to each transfer stage of the vertical charge transfer element from the time when the transfer is being sent to the previous stage of the transfer stage until after the sending to the previous stage has ended. A solid-state image sensor according to claim 1, characterized in that:
るために前記垂直電荷転送素子の各転送段に対し、一水
平走査期間内に転送するパルスを複数回送出することを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の固体撮像素子。(3) A patent claim characterized in that the shift register sends a pulse to be transferred multiple times within one horizontal scanning period to each transfer stage of the vertical charge transfer element in order to transfer one signal charge. The solid-state imaging device according to the range 1 above.
するために前記垂直電荷転送素子の各転送段に対し、一
水平走査期間内に転送するパルスを複数回送出すること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の固体撮像素子
。(4) A patent characterized in that the shift register sends a pulse to be transferred multiple times within one horizontal scanning period to each transfer stage of the vertical charge transfer element in order to transfer a plurality of signal charges. A solid-state imaging device according to claim 1.
電変換素子に対して1段設けられていることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の固体撮像素子。(5) The solid-state image sensor according to claim 1, wherein one transfer stage of the vertical charge transfer element is provided for a plurality of the photoelectric conversion elements.
しないときは、該転送段の電極下電位を実装基板の電位
にすることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の固
体撮像素子。(6) When the transfer stage of the vertical charge transfer element does not form a potential well, the potential under the electrode of the transfer stage is set to the potential of the mounting board. element.
号を素子外部に掃出すために掃出しゲートと掃出しドレ
インとで構成される掃出1手段を前記垂直電荷転送素子
と前記水平電荷転送素子との間に備えることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の固体撮像素子。(7) In order to sweep out pseudo signals such as smear in the vertical charge transfer element to the outside of the element, a sweep means consisting of a sweep gate and a sweep drain is connected to the vertical charge transfer element and the horizontal charge transfer element. A solid-state image sensor according to claim 1, characterized in that the solid-state image sensor is provided between.
スメア電荷とを差動するスメア差動手段を備えることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の固体撮像素子。(8) The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising smear differential means for differentially controlling the signal charge and smear charge sent out from the horizontal charge transfer device.
されて、信号電荷に混入したスメア電荷量がスメア電荷
の出力量より少ない該信号電荷とスメア電荷とを差動す
ることを特徴とする特許請求の範囲第8項記載の固体撮
像素子。(9) The smear differential means is characterized in that the signal charge and the smear charge are differentially transferred within one horizontal scanning period and the amount of smear charge mixed in the signal charge is smaller than the output amount of the smear charge. A solid-state imaging device according to claim 8.
査期間内に前記水平電荷転送素子へ転送するパルス列を
送出するシフトレジスタのパルス列に同期する選択信号
を素子外部から受信して前記光電変換素子の行選択を行
う行選択手段を備えることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の固体撮像素子。(10) A selection signal synchronized with a pulse train of a shift register that sends out a pulse train for transferring signal charges in the vertical charge transfer element to the horizontal charge transfer element within one horizontal scanning period is received from outside the element, and the photoelectric conversion is performed. The solid-state image sensor according to claim 1, further comprising row selection means for selecting a row of elements.
査期間内に前記水平電荷転送素子へ転送するパルス列を
送出するシフトレジスタの動作開始直前に前記光電変換
素子内の電荷を非飽和状態にするリセット手段を備える
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の固体撮像
素子。(11) Immediately before the start of operation of a shift register that sends out a pulse train for transferring signal charges in the vertical charge transfer element to the horizontal charge transfer element within one horizontal scanning period, the charge in the photoelectric conversion element is brought into a non-saturated state. The solid-state image sensor according to claim 1, further comprising a reset means for.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60024627A JP2513177B2 (en) | 1985-02-12 | 1985-02-12 | Solid-state imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60024627A JP2513177B2 (en) | 1985-02-12 | 1985-02-12 | Solid-state imaging device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61184975A true JPS61184975A (en) | 1986-08-18 |
| JP2513177B2 JP2513177B2 (en) | 1996-07-03 |
Family
ID=12143374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60024627A Expired - Lifetime JP2513177B2 (en) | 1985-02-12 | 1985-02-12 | Solid-state imaging device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2513177B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0951485A (en) * | 1995-08-03 | 1997-02-18 | Hitachi Ltd | Solid-state imaging device |
| CN112420758A (en) * | 2014-04-15 | 2021-02-26 | 索尼公司 | Image pickup element and electronic device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58156272A (en) * | 1982-03-12 | 1983-09-17 | Sony Corp | Smear compensating circuit |
| JPS5968970A (en) * | 1982-10-12 | 1984-04-19 | Mitsubishi Electric Corp | Method for driving solid-state image pick-up element |
-
1985
- 1985-02-12 JP JP60024627A patent/JP2513177B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58156272A (en) * | 1982-03-12 | 1983-09-17 | Sony Corp | Smear compensating circuit |
| JPS5968970A (en) * | 1982-10-12 | 1984-04-19 | Mitsubishi Electric Corp | Method for driving solid-state image pick-up element |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0951485A (en) * | 1995-08-03 | 1997-02-18 | Hitachi Ltd | Solid-state imaging device |
| CN112420758A (en) * | 2014-04-15 | 2021-02-26 | 索尼公司 | Image pickup element and electronic device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2513177B2 (en) | 1996-07-03 |
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Legal Events
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |