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JP2753895B2 - Solid-state imaging device - Google Patents

Solid-state imaging device

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Publication number
JP2753895B2
JP2753895B2 JP2330766A JP33076690A JP2753895B2 JP 2753895 B2 JP2753895 B2 JP 2753895B2 JP 2330766 A JP2330766 A JP 2330766A JP 33076690 A JP33076690 A JP 33076690A JP 2753895 B2 JP2753895 B2 JP 2753895B2
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JP
Japan
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signal
charge transfer
transfer
transfer path
gate electrodes
Prior art date
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Application number
JP2330766A
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Japanese (ja)
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Inventor
浩 谷川
秀樹 武藤
哲夫 笘
和廣 川尻
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子シャッター機能を備え、且つ垂直解像
度の高い電荷結合型固体撮像装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a charge-coupled solid-state imaging device having an electronic shutter function and high vertical resolution.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、電荷結合型固体撮像装置として、フレーム転送
方式(FT方式)の電荷結合型固体撮像装置と、フレーム
インターライン転送方式(FIT方式)の電荷結合型固体
撮像装置が知られている。FT方式の電荷結合型固体撮像
装置は、受光部と蓄積部に共用される垂直電荷転送路群
と、蓄積部の終端でこれらの垂直電荷転送路に接続する
水平電荷転送路を備えている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as charge-coupled solid-state imaging devices, there are known a charge-coupled solid-state imaging device of a frame transfer system (FT system) and a charge-coupled solid-state imaging device of a frame interline transfer system (FIT system). The FT charge-coupled solid-state imaging device includes a group of vertical charge transfer paths shared by a light receiving unit and a storage unit, and a horizontal charge transfer path connected to these vertical charge transfer paths at the end of the storage unit.

撮像時には、受光部の領域内の転送ゲート電極群に夫
々固有の電圧の駆動信号を印加することにより、受光部
の領域内の垂直電荷転送路群に画素に相当するポテンシ
ャル井戸(転送ピクセル)を発生させて被写体光学像に
対応する電荷を集積し、この電荷集積の完了後に、受光
部と蓄積部の両領域の垂直電荷転送路群に電荷転送動作
を行わせることにより、全ての電荷を受光部から蓄積部
へ高速で転送させる。そして、例えば、標準テレビジョ
ン方式の走査周期に同期して、蓄積部の電荷を水平電荷
転送路へ転送すると共に水平電荷転送路が線順次走査の
タイミングで電荷を読み出すことにより、画素信号を画
素配列に対応する順序で出力する。
At the time of imaging, a potential well (transfer pixel) corresponding to a pixel is formed in the vertical charge transfer path group in the light receiving area by applying a drive signal of a unique voltage to the transfer gate electrode group in the light receiving area. Generates and accumulates the charges corresponding to the subject optical image, and after completion of the charge accumulation, causes the vertical charge transfer paths in both the light receiving section and the accumulation section to perform a charge transfer operation, thereby receiving all charges. Unit to the storage unit at high speed. Then, for example, in synchronization with the scanning cycle of the standard television system, the charge in the storage section is transferred to the horizontal charge transfer path, and the horizontal charge transfer path reads out the charge at the timing of line-sequential scanning, so that the pixel signal is Output in the order corresponding to the array.

一方、IT方式の電荷結合型固体撮像装置は、画素に相
当する受光セルと、受光セルに発生した電荷を読み出す
ための垂直電荷転送路とを分離して形成してある。撮像
時には、被写体光学像を受光セルで受光して画素信号に
相当する電荷を集積させ、この電荷集積の完了と同時
に、電荷をトランスファゲート(受光セルと垂直電荷転
送路間に形成されるゲート)を介して垂直電荷転送路側
へ転送する。そして、例えば、標準テレビジョン方式の
走査周期に同期して、垂直電荷転送路が電荷を水平電荷
転送路へ転送すると共に水平電荷転送路が線順次走査タ
イミングで電荷を読み出すことにより、画素信号を画素
配列に対応する順次で出力する。又、FIT方式の電荷結
合型固体撮像装置は、FT方式及びIT方式を融合したもの
で、それら2種類の電荷結合型固体撮像装置よりもかな
りのスメア低減能力を持つ。
On the other hand, in an IT-type charge-coupled solid-state imaging device, a light receiving cell corresponding to a pixel and a vertical charge transfer path for reading out a charge generated in the light receiving cell are formed separately. At the time of imaging, an optical image of a subject is received by a light receiving cell to accumulate electric charges corresponding to pixel signals, and at the same time as the completion of the electric charge accumulation, a charge is transferred to a transfer gate (a gate formed between the light receiving cell and a vertical charge transfer path). To the side of the vertical charge transfer path. Then, for example, in synchronization with the scanning cycle of the standard television system, the vertical charge transfer path transfers the charge to the horizontal charge transfer path, and the horizontal charge transfer path reads out the charge at the line-sequential scanning timing, so that the pixel signal is output. Output in order corresponding to the pixel array. Further, the FIT charge-coupled solid-state imaging device is a fusion of the FT method and the IT method, and has a considerably smaller smear reduction ability than the two types of charge-coupled solid-state imaging devices.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

このような従来の電荷結合型固体撮像装置にあって
は、まず、FT方式の電荷結合型固体撮像装置は、垂直電
荷転送路に画素としての機能を持たせるので、電子シャ
ッター機能を持たせようとすると、スメア成分が大きい
ため実現性がなく、その結果、電子式カメラ等の映像機
器に適用する場合には、機械式シャッターが必須となっ
て、映像機器の大型化や複雑化を招来する問題がある。
In such a conventional charge-coupled solid-state imaging device, first, the FT-type charge-coupled solid-state imaging device has a function as a pixel in a vertical charge transfer path, so that it has an electronic shutter function. Then, since the smear component is large, it is not feasible, and as a result, when applied to video equipment such as an electronic camera, a mechanical shutter is indispensable, which leads to an increase in size and complexity of the video equipment. There's a problem.

又、FT方式では、読出しはフレーム画であり、IT方式
でもフレーム画読出しは可能であるが、露光時刻がフィ
ールド間で1垂直走査期間だけずれる。又、FIT方式に
おいても露光時刻のずれはFT方式、IT方式よりも小さい
ものの第1フィールドの高速転送の時間分ずれることと
なる。
Further, in the FT system, reading is a frame image, and in the IT system, frame image reading is possible, but the exposure time is shifted by one vertical scanning period between fields. Also, in the FIT method, the shift of the exposure time is smaller than that of the FT method and the IT method, but is shifted by the time of the high-speed transfer of the first field.

このことは、従来のFT方式とIT方式、FIT方式の電荷
結合型固体撮像装置に共通する問題点で、電荷転送路が
電荷転送する場合に、相互に隣接関係にある画素信号を
混合させることなく転送するためには、電荷を保持する
ためのポテンシャル井戸(転送ピクセル)と各転送ピク
セル間を分離するためのポテンシャル障壁を発生させる
必要があるので、従来一般的に適用される4相駆動方式
等で電荷転送を行う場合には、4個以上の転送ゲート電
極を組合せて1組の電荷信号を転送させるように制御す
る必要があった。その結果、垂直解像度を向上させるた
めのフレーム電子シャッター機能を実現することが困難
であった。
This is a problem common to conventional FT, IT, and FIT charge-coupled solid-state imaging devices.When charge transfer paths transfer charges, pixel signals that are adjacent to each other are mixed. In order to perform transfer without charge, it is necessary to generate a potential well (transfer pixel) for holding electric charges and a potential barrier for separating the transfer pixels from each other. In such a case, it is necessary to control so as to transfer one set of charge signals by combining four or more transfer gate electrodes. As a result, it has been difficult to realize a frame electronic shutter function for improving the vertical resolution.

本発明はこのような従来の課題を鑑みてなされたもの
であり、電子シャッター機能を備えると共に、垂直解像
度を向上させ得る構造の電荷結合型固体撮像装置を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and has as its object to provide a charge-coupled solid-state imaging device having an electronic shutter function and a structure capable of improving vertical resolution.

又、FIT方式において、垂直解像度向上のためのフレ
ーム蓄積部を有する構造が多く提案されているが、チッ
プ面積の増大や歩留の低下をもたらすという課題があっ
た。
Further, in the FIT system, many structures having a frame storage unit for improving the vertical resolution have been proposed, but there is a problem that the chip area increases and the yield decreases.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

このような目的を達成するための本発明は、画素に相
当する複数の光電変換素子を行方向及び列方向にマトリ
クス状に配列形成し、列方向に配列する各光電変換素子
群に隣接して垂直電荷転送路を形成して成る受光部と、
該受光部のこれらの垂直電荷転送路に連設する垂直電荷
転送路を有する蓄積部とを具備し、画素に発生した画素
信号を上記受光部の垂直電荷転送路へ転送した後、受光
部と蓄積部の垂直電荷転送路の転送ゲート電極に所定タ
イミングのゲート信号を印加することにより上記蓄積部
の垂直電荷転送路へ全ての画素信号を高速転送し、更
に、該蓄積部の垂直電荷転送路の転送ゲート電極に所定
タイミングのゲート信号を印加すると共に、水平電荷転
送路によって各行毎の画素信号を走査読出しする電荷結
合型固体撮像装置において、前記受光部の転送ゲート電
極を各列の光電変換素子に対応して2個ずつ設けると共
に、蓄積部の転送ゲート電極数を受光部の転送ゲート電
極数の半分に形成し、前記高速転送時には、受光部中の
相互に隣合う転送ゲート電極を所定数ずつ組にして所定
のタイミングのゲート信号を印加すると共に、蓄積部中
の相互に隣合う転送ゲート電極を受光部中の各組の転送
ゲート電極数と等しい数ずつ組にして、水平電荷転送路
に近い側の組からゲート信号の印加を停止して、上記高
速転送を行い、前記走査読出し時には、蓄積部中の相互
に隣合う転送ゲート電極を所定数ずつ組にして、水平電
荷転送路側に最も近い側の組の転送ゲート電極から順番
に所定のタイミングのゲート信号を印加することによっ
て、走査読出しを行うこととした。
In order to achieve such an object, the present invention forms a plurality of photoelectric conversion elements corresponding to pixels in a matrix in a row direction and a column direction, and adjoins each photoelectric conversion element group arranged in a column direction. A light-receiving unit that forms a vertical charge transfer path;
A storage section having a vertical charge transfer path connected to these vertical charge transfer paths of the light receiving section, and transferring a pixel signal generated in a pixel to the vertical charge transfer path of the light receiving section; By applying a gate signal at a predetermined timing to the transfer gate electrode of the vertical charge transfer path of the storage section, all pixel signals are transferred at high speed to the vertical charge transfer path of the storage section, and further, the vertical charge transfer path of the storage section is further transferred. In a charge-coupled solid-state imaging device in which a gate signal at a predetermined timing is applied to a transfer gate electrode of the same type and a pixel signal for each row is scanned and read out by a horizontal charge transfer path, the transfer gate electrode of the light receiving section is subjected to photoelectric conversion of each column The number of transfer gate electrodes of the storage section is formed to be half the number of transfer gate electrodes of the light receiving section, and two transfer gate electrodes adjacent to each other in the light receiving section are provided during the high-speed transfer. And a gate signal at a predetermined timing is applied to a set of the predetermined number of transfer electrodes, and the transfer gate electrodes adjacent to each other in the storage section are set to the same number as each set of transfer gate electrodes in the light receiving section. The application of the gate signal is stopped from the pair near the horizontal charge transfer path, the high-speed transfer is performed, and at the time of the scanning readout, a predetermined number of transfer gate electrodes adjacent to each other in the storage unit are grouped, Scan reading is performed by sequentially applying gate signals at a predetermined timing from the set of transfer gate electrodes closest to the horizontal charge transfer path side.

〔作用〕[Action]

このような構成を有する本発明によれば、受光部中の
光電変換素子と垂直電荷転送路を分離して形成し、露光
後に光電変換素子から垂直電荷転送路へ転送してから走
査読出しを行うので、電子シャッター機能を有し、且
つ、垂直電荷転送路中の画素信号を水平電荷転送路側に
位置するものから順番に所謂ドミノ倒しのようにして転
送を行うので、転送ゲート電極の数を低減することがで
き、垂直解像度の向上を図ることができる。又、従来の
フィールド蓄積部の半分の面積でフィールド蓄積が行
え、半導体チップの縮小化を図ることができる。
According to the present invention having such a configuration, the photoelectric conversion element and the vertical charge transfer path in the light receiving unit are formed separately, and after the exposure, the photoelectric conversion element is transferred from the photoelectric conversion element to the vertical charge transfer path before scanning and reading are performed. Therefore, it has an electronic shutter function, and transfers pixel signals in the vertical charge transfer path in the order of dominoes from those located on the horizontal charge transfer path side, so that the number of transfer gate electrodes is reduced. And the vertical resolution can be improved. In addition, field storage can be performed in half the area of the conventional field storage unit, and the size of the semiconductor chip can be reduced.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明による電荷結合型固体撮像装置について
説明する。ただし、本発明による電荷結合型固体撮像装
置を理解するには、その前提となる本発明の先行実施例
を説明する必要があるので、まずこの先行実施例につい
て図面と共に説明する。静止画を撮像する電子スチルカ
メラに適用した場合で説明する。
Hereinafter, a charge-coupled solid-state imaging device according to the present invention will be described. However, in order to understand the charge-coupled solid-state imaging device according to the present invention, it is necessary to describe a precedent embodiment of the present invention, which is a prerequisite thereof. A case where the present invention is applied to an electronic still camera that captures a still image will be described.

電子スチルカメラの全体構造を第1図で説明すると、
第1図において、1は撮像レンズ等から成る撮像光学
系、2は機械式の絞り機構、3は本発明を適用した電荷
結合型固体撮像装置であり、夫々が撮像光学系1の光軸
に合わせて順番に配列されると共に、被写体光学像を電
荷結合型固体撮像装置3の受光領域に入射する構成とな
っている。4は信号処理回路、5は記録機構であり、電
荷結合型固体撮像装置3から出力される画素信号を信号
処理回路4で色分離やγ補正や白バランス調整等を行う
と共に、輝度信号と色差信号を形成し、記録機構5にお
いてこれらの輝度信号と色差信号に対して記録可能な変
調処理を行ってから磁気記録媒体等に記録する。同期制
御回路6が、絞り機構2、電荷結合型固体撮像装置3の
読出しタイミング、信号処理回路4及び記録機構5の動
作を同期制御することにより、撮像から記録までの一連
の動作を処理する。
The overall structure of the electronic still camera will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an imaging optical system including an imaging lens and the like, reference numeral 2 denotes a mechanical diaphragm mechanism, and reference numeral 3 denotes a charge-coupled solid-state imaging device to which the present invention is applied. In addition, they are arranged in order and the optical image of the subject is incident on the light receiving region of the charge-coupled solid-state imaging device 3. Reference numeral 4 denotes a signal processing circuit, and 5 denotes a recording mechanism. The signal processing circuit 4 performs color separation, γ correction, white balance adjustment, and the like on the pixel signal output from the charge-coupled solid-state imaging device 3, and outputs a luminance signal and a color difference. A signal is formed, and the luminance signal and the color difference signal are subjected to recordable modulation processing in the recording mechanism 5 and then recorded on a magnetic recording medium or the like. The synchronization control circuit 6 processes a series of operations from imaging to recording by synchronously controlling the readout timing of the aperture mechanism 2, the charge-coupled solid-state imaging device 3, and the operations of the signal processing circuit 4 and the recording mechanism 5.

電荷結合型固体撮像装置3の全体の概略構造は、第2
図に示すようになっている。被写体光学像を受光するた
めの受光部7は、列方向Yに沿ってn個、行方向Xに沿
ってm個の合計n×m個のマトリクス状に配列形成され
る画素に相当する複数のフォトダイオード(図中、Pで
示す部分)と、列方向Yに配列される各フォトダイオー
ド群に隣接してm本の垂直電荷転送路L1〜Lmが形成され
ている。受光部7の下方に、垂直電荷転送路L1〜Lmの延
びた垂直電荷転送路群を有する蓄積部8が連設されてい
る。蓄積部8のこれらの垂直電荷転送路L1〜Lmの夫々の
終端部には、水平電荷転送路10が形成され、水平電荷転
送路10の終端部に出力アンプ11が形成されている。垂直
電荷転送路L1〜Lmには、後述するように所定配置のゲー
ト電極が設けられ、更にそれらの上面には光の入射を阻
止するための遮光層が積層されている。これらのゲート
電極には、垂直電荷転送路L1〜Lmに所定タイミングに同
期して電荷転送動作を行わせるための駆動信号が第1、
第2、第3の駆動回路12、13、14から供給される。尚、
夫々の駆動回路12、13、14に供給されるタイミング信号
φ、VL、φ、φFS、VS、φ、φ、φ、φ
φIN、φRS、φは同期制御回路6が発生する。
The overall schematic structure of the charge-coupled solid-state imaging device 3 is as follows.
It is as shown in the figure. The light receiving unit 7 for receiving the subject optical image includes a plurality of pixels corresponding to n pixels arranged in a matrix of n in the column direction Y and m in the row direction X. M vertical charge transfer paths L 1 to L m are formed adjacent to the photodiode (portion indicated by P in the drawing) and each photodiode group arranged in the column direction Y. A storage unit 8 having a group of vertical charge transfer paths extending from the vertical charge transfer paths L 1 to L m is provided below the light receiving unit 7. At the end of each of these vertical charge transfer paths L 1 ~L m accumulation unit 8, a horizontal charge transfer path 10 is formed, output amplifier 11 at the end of the horizontal charge transfer path 10 is formed. The vertical charge transfer path L 1 ~L m, the gate electrode of the predetermined arrangement is provided as will be described later, it is further laminated shielding layer for preventing incidence of light on their upper surface. These gate electrodes, a drive signal for causing a charge transfer operation in synchronism with a predetermined timing in the vertical charge transfer paths L 1 ~L m first,
It is supplied from the second and third drive circuits 12, 13, and 14. still,
Timing signals φ H , V L , φ G , φ FS , V S , φ 1 , φ 2 , φ 3 , φ 4 , supplied to the respective drive circuits 12, 13, 14
The synchronous control circuit 6 generates φ IN , φ RS , φ A , and φ B.

又、水平電荷転送路10は、垂直電荷転送路L1〜Lmから
転送されてくる信号電荷を受信し、更に出力アンプ11側
へ水平転送するためのゲート電極が設けられており、こ
れらの動作を行うために各ゲート電極に印加するゲート
信号α、αが同期制御回路6から供給される。
Moreover, the horizontal charge transfer path 10 receives the forwarded come signal charges from the vertical charge transfer paths L 1 ~L m, and further a gate electrode for horizontal transfer is provided to the output amplifier 11 side, of Gate signals α 1 and α 2 applied to each gate electrode for performing the operation are supplied from the synchronization control circuit 6.

次に、この電荷結合型固体撮像装置の構造を第3図な
いし第7図と共に詳述する。第3図には受光部7と蓄積
部8の要部構造を拡大して示し、第4図は第3の駆動回
路14の回路を示し、第7図は電荷結合型固体撮像装置の
縦断面構造を示す。まず、第3図において、この電荷結
合型固体撮像装置は、半導体集積回路製造技術により半
導体基板中に適宜の種類且つ不純物濃度の層を埋設する
と共に、該半導体基板上に電極層等を積層することによ
り形成されるものである。
Next, the structure of the charge-coupled solid-state imaging device will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 3 shows an enlarged view of a main structure of the light receiving section 7 and the storage section 8, FIG. 4 shows a circuit of the third drive circuit 14, and FIG. 7 shows a vertical section of the charge-coupled solid-state imaging device. The structure is shown. First, in FIG. 3, this charge-coupled solid-state imaging device has an appropriate type and impurity concentration layer embedded in a semiconductor substrate by a semiconductor integrated circuit manufacturing technique, and an electrode layer and the like are laminated on the semiconductor substrate. It is formed by this.

受光部7は、半導体基板中のpウェル層(図示せず)
内にn+形不純物からなる複数の不純物層を列方向Y及び
行方向Xに沿ってマトリクス状に配列形成することによ
り、第2図中のPで示すフォトダイオード群(第3図に
は、P1、P2、P3、P4、P5〜で示す)が設けられ、列方向
Yに配列される各フォトダイオード群に隣接してn形の
不純物層を形成することにより、第2図の垂直電荷転送
路L1〜Lm(第3図では、一部の垂直電荷転送路Li-1
Li、Li+1、Li+2を示す)が形成されている。更に、垂直
電荷転送路上には、図示するように、各行のフォトダイ
オードに対して一対ずつの転送ゲート電極G11、G21、G
31、G41、G12、G22、G32、G42〜G1n/2、G2n/2、G
3n/2、G4n/2が積層されている。
The light receiving section 7 is a p-well layer (not shown) in the semiconductor substrate.
By forming a plurality of impurity layers made of n + -type impurities in a matrix along the column direction Y and the row direction X, a photodiode group indicated by P in FIG. 2 (in FIG. 3, P 1 , P 2 , P 3 , P 4 , P 5, ...) Are provided, and an n-type impurity layer is formed adjacent to each photodiode group arranged in the column direction Y. The vertical charge transfer paths L 1 to L m in the figure (in FIG. 3, some of the vertical charge transfer paths L i−1 ,
L i , L i + 1 and L i + 2 are formed. Further, as shown in the figure, a pair of transfer gate electrodes G 11 , G 21 , G
31, G 41, G 12, G 22, G 32, G 42 ~G 1n / 2, G 2n / 2, G
3n / 2 and G 4n / 2 are stacked.

尚、Y列方向にn行のフォトダイオードP1〜Pnが形成
されるので、転送ゲート電極の総数は2×n本となる。
又、説明の都合上、転送ゲート電極を一般的に符号Gik
で表すと、添字kは4個の転送ゲート電極を1組として
各組の順番を示し、添字jは各組内の4本の転送ゲート
電極の順番を示す。したがって、第1組(k=1)の転
送ゲート電極はG11、G21、G31、G41で示し、最終組(k
=n/2)の転送ゲート電極はG1n/2、G2n/2、G3n/2
4n/2で示す。
Incidentally, since the photodiodes P 1 to P n of n rows are formed in the Y column direction, the total number of transfer gate electrodes is 2 × n.
For convenience of explanation, the transfer gate electrode is generally denoted by Gik
The subscript k indicates the order of each set with four transfer gate electrodes as one set, and the subscript j indicates the order of the four transfer gate electrodes in each set. Therefore, the transfer gate electrodes of the first set (k = 1) are denoted by G 11 , G 21 , G 31 and G 41 , and the final set (k
= N / 2) are G 1n / 2 , G 2n / 2 , G 3n / 2 ,
Shown as G 4n / 2 .

そして、第3図のTgで示す(1カ所だけ代表して示
す)トランスファゲートとなる部分とフォトダイオード
の部分及び垂直電荷転送路の部分を除く周囲にp+形の不
純物層から成るチャンネルストッパ(第3図の点線で囲
む斜線部分)が形成されている。蓄積部8まで延びる垂
直電荷転送路の上面にも、電荷転送を実現するための転
送ゲート電極g11、g21、g31、g41、g12、g22、g32、g42
〜g1n/2、g2n/2、g3n/2、g4n/2が積層されており、
更に、垂直電荷転送路はチャンネルストッパ(点線で囲
む斜線部分)で囲まれている。尚、蓄積部8の領域応の
転送ゲート電極の総数も2×n本であり、説明の都合
上、4本の転送ゲート電極を1組として示している。蓄
積部8の垂直電荷転送路群の終端には第2図で示したの
と同様に水平電荷転送路10が形成されている。尚、この
水平電荷転送路10は周知の構造であるので、詳細は省略
するが、タイミング信号α、αによる2相駆動方式
や4相駆動方式その他の方式で電荷転送を行う。受光部
7側の垂直電荷転送路の端部に不要電荷を廃棄するため
のドレイン部15が形成されている。
Then, a channel stopper (consisting of only one portion) indicated by Tg in FIG. 3 and including a p + -type impurity layer around a portion excluding a portion serving as a transfer gate, a photodiode portion, and a vertical charge transfer path portion is provided. A hatched portion surrounded by a dotted line in FIG. 3) is formed. The upper surface of the vertical charge transfer paths extending to the storage unit 8 also, the transfer gate electrodes g 11 for realizing the charge transfer, g 21, g 31, g 41, g 12, g 22, g 32, g 42
~ G 1n / 2 , g 2n / 2 , g 3n / 2 , g 4n / 2 are laminated,
Further, the vertical charge transfer path is surrounded by a channel stopper (hatched portion surrounded by a dotted line). It should be noted that the total number of transfer gate electrodes corresponding to the area of the storage section 8 is also 2 × n, and for convenience of explanation, four transfer gate electrodes are shown as one set. A horizontal charge transfer path 10 is formed at the end of the group of vertical charge transfer paths in the storage section 8 in the same manner as shown in FIG. Since the horizontal charge transfer path 10 has a well-known structure, details thereof are omitted, but charge transfer is performed by a two-phase driving method, a four-phase driving method, or other methods using timing signals α 1 and α 2 . At an end of the vertical charge transfer path on the light receiving section 7 side, a drain section 15 for discarding unnecessary charges is formed.

次に、第1、第2、第3の駆動回路12、13、14の構成
を説明する。
Next, the configuration of the first, second, and third drive circuits 12, 13, and 14 will be described.

まず、第1の駆動回路12を説明すると、蓄積部8の水
平電荷転送路10に最も近いゲート電極g11を第1番目の
ゲート電極とすると、奇数番目のゲート電極g11、g31
g12、g32、g13、g33〜g1n/2、g3n/2の各先端部がNMOS
トランジスタD11、D31、D12、D32、D13、D33〜D1n/2
3n/2を介して、信号VLの信号線に接続し、偶数番目の
ゲート電極g21、g41、g22、g42、g23、g43〜g2n/2、g
4n/2の各先端部がNMOSトランジスタD21、D41、D22
D42、D23、D43〜D2n/2、D4n/2を介して、駆動信号φ
の信号線に接続している。又、これらのトランジスタ
のゲート接点には、駆動信号φが供給される。尚、説
明の都合上、これらのNMOSトランジスタも転送ゲート電
極g11〜g4n/2に対応して示す。
First, referring to the first driving circuit 12, when the nearest gate electrode g 11 to the horizontal charge transfer path 10 of the storage portion 8 and the first gate electrode, the odd-numbered gate electrodes g 11, g 31,
g 12 , g 32 , g 13 , g 33 to g 1n / 2 , g 3n / 2 each tip is NMOS
Transistor D 11, D 31, D 12 , D 32, D 13, D 33 ~D 1n / 2,
D 3n / 2, and is connected to the signal line of the signal VL , and the even-numbered gate electrodes g 21 , g 41 , g 22 , g 42 , g 23 , g 43 to g 2n / 2 , g
4n / each tip of the 2 NMOS transistors D 21, D 41, D 22 ,
Through D 42, D 23, D 43 ~D 2n / 2, D 4n / 2, driving signal φ
H signal line. Further, the gate contact of these transistors, the driving signal phi G is supplied. Incidentally, for convenience of explanation, it is also shown to correspond to the transfer gate electrodes g 11 ~g 4n / 2 these NMOS transistors.

受光部7の転送ゲート電極において、蓄積部8の最終
側の転送ゲート電極g4n/2に隣接する転送ゲート電極G
11を第1番目の転送ゲート電極とすると、奇数番目のゲ
ート電極G11、G31、G12、G32、G13、G33〜G1n/2、G
3n/2の各先端部がNMOSトランジスタM11、M31、M12
M32、M13、M33〜M1n/2、M3n/2を介して、信号VLの信
号線に接続し、偶数番目のゲート電極G21、G41、G22、G
42、G23、G43〜G2n/2、G4n/2の各先端部がNMOSトラン
ジスタM21、M41、M22、M42、M23、M43〜M2n/2、M4n/2
を介して、駆動信号φの信号線に接続している。又、
これらのトランジスタのゲート接点には、駆動信号φ
が供給される。
In the transfer gate electrode of the light receiving section 7, the transfer gate electrode G adjacent to the transfer gate electrode g 4n / 2 on the last side of the storage section 8
Assuming that 11 is a first transfer gate electrode, odd-numbered gate electrodes G 11 , G 31 , G 12 , G 32 , G 13 , G 33 to G 1n / 2 , G
3n / each tip of the 2 NMOS transistors M 11, M 31, M 12 ,
Through M 32, M 13, M 33 ~M 1n / 2, M 3n / 2, connected to the signal line of the signal V L, even-numbered gate electrodes G 21, G 41, G 22 , G
42 , G 23 , G 43 to G 2n / 2 , and G 4n / 2 have NMOS transistors M 21 , M 41 , M 22 , M 42 , M 23 , M 43 to M 2n / 2 , M 4n / Two
Through, are connected to the signal line of the driving signal phi H. or,
A drive signal φ G is connected to the gate contacts of these transistors.
Is supplied.

更に、偶数番目のゲート電極G21、G41、G22、G42、G
23、G43〜G4n/2の各先端部には、npnトランジスタ
Q21、Q41、Q22、Q42、G23、Q43〜G4n/2の各エミッタ接
点が接続し、各npnトランジスタのベース接点には駆動
信号φFS、コレクタ接点には電圧VSが印加される。尚、
説明の都合上、これらのnpnトランジスタも転送ゲート
電極G11〜G4n/2に対応して示す。
Further, even-numbered gate electrodes G 21 , G 41 , G 22 , G 42 , G
23, G 43 ~G 4n / Each tip of the 2, npn transistors
Q 21, Q 41, Q 22 , Q 42, G 23, Q 43 ~G 4n / each emitter contact 2 is connected, the drive signal phi FS the base contacts of each npn transistor, the voltage V S to the collector contact Is applied. still,
For convenience of explanation, it is also shown to correspond to the transfer gate electrode G 11 ~G 4n / 2 these npn transistors.

次に、第2の駆動回路13は、同期制御回路6から供給
されるタイミング信号φ〜φを第3の駆動回路14か
らの駆動信号SS1、SS2〜SSn/2、SSn/2+1〜SSnに同
期して切換え動作するNMOSトランジスタd11、d21
d31、d41〜d4n/2とm11、m21、m31、m41〜m4n/2とから
成り、2×n個のNMOSトランジスタd11、d21、d31、d41
〜d4n/2は蓄積部8の転送ゲート電極g11、g21、g31、g
41〜g4n/2に順番に接続し、残りの2×n個のNMOSトラ
ンジスタm11、m21、m31、m41〜m4n/2は受光部8の転送
ゲート電極G11、G21、G31、G41〜G4n/2に順番に接続し
ている。尚、説明の都合上、NMOSトランジスタd41〜d
4n/2とm41〜m4n/2を転送ゲート電極g41〜g4n/2とG41
〜G4n/2の配列に対応して示してある。
Next, the second drive circuit 13 converts the timing signals φ 1 to φ 4 supplied from the synchronization control circuit 6 into the drive signals S S1 , S S2 to S Sn / 2 , and S Sn from the third drive circuit 14. NMOS transistors d 11 , d 21 , which perform switching operation in synchronization with / 2 + 1 to S Sn
consist d 31, d 41 ~d 4n / 2 and m 11, m 21, m 31 , m 41 ~m 4n / 2 Prefecture, 2 × n pieces of NMOS transistors d 11, d 21, d 31 , d 41
To d 4n / 2 are transfer gate electrodes g 11 , g 21 , g 31 , and g of the storage section 8.
41 to g 4n / 2 , and the remaining 2 × n NMOS transistors m 11 , m 21 , m 31 , and m 41 to m 4n / 2 are connected to the transfer gate electrodes G 11 , G 21 of the light receiving section 8. , G 31 , and G 41 to G 4n / 2 . Incidentally, for convenience of explanation, the NMOS transistors d 41 to d 41
4n / 2 and m 41 to m 4n / 2 are transferred to gate electrodes g 41 to g 4n / 2 and G 41
GG 4n / 2 .

更に、蓄積部8のこれらのNMOSトランジスタは、4個
ずつを1組として、それらのゲート接点に順番に第3の
駆動回路14の駆動信号SS1、SS2〜SSn/2、SSn/2+1
SSnが印加され、各組の第1番目のNMOSトランジスタ
d11、d12、D13、d14〜d1n/2のドレイン接点にタイミン
グ信号φ、第2番目のNMOSトランジスタd21、d22、d
23、d24〜d2n/2のドレイン接点にタイミング信号
φ、第3番目のNMOSトランジスタd31、d32、d33、d34
〜d3n/2のドレイン接点にタイミング信号φ、第4番
目のNMOSトランジスタd41、d42、d43、d44〜d4n/2のド
レイン接点にタイミング信号φが供給される。
Further, these NMOS transistors of the storage section 8 are grouped in groups of four, and drive signals S S1 , S S2 to S Sn / 2 , S Sn / of the third drive circuit 14 are sequentially connected to their gate contacts. 2 + 1 to
S Sn is applied and the first NMOS transistor in each set
The timing signal φ 1 and the second NMOS transistors d 21 , d 22 , d 22 are connected to the drain contacts of d 11 , d 12 , D 13 , d 14 to d 1n / 2.
23, d 24 ~d 2n / 2 of the timing signal phi 2 to the drain contact, the third NMOS transistor d 31, d 32, d 33 , d 34
The timing signal φ 3 is supplied to the drain contacts of 〜d 3n / 2 , and the timing signal φ 4 is supplied to the drain contacts of the fourth NMOS transistors d 41 , d 42 , d 43 , and d 44 to d 4n / 2 .

同様に、受光部7のこれらのNMOSトランジスタも、4
個ずつを1組として、それらのゲート接点に順番に第3
の駆動回路14の駆動信号SSn/2+1、SSn/2+2〜SSn
が印加され、各組の第1番のNMOSトランジスタm11
m12、m13、m14〜m1n/2のドレイン接点にタイミング信
号φ、第2番目のNMOSトランジスタm21、m22、m23、m
24〜m2n/2のドレイン接点にタイミング信号φ、第3
番目のNMOSトランジスタm31、m32、m33、m34〜m3n/2
ドレイン接点にタイミング信号φ、第4番目のNMOSト
ランジスタm41、m42、m43、m44〜m4n/2のドレイン接点
にタイミング信号φが供給される。第3図中の信号S
11、S21、S31、S41〜S4n/2とI11、I21、I31、I41〜I
4n/2が各転送ゲート電極に供給される信号である。
Similarly, these NMOS transistors of the light receiving unit 7 also
Each of them is a set, and the third
Drive signals S Sn / 2 + 1 , S Sn / 2 + 2 to S Sn of the drive circuit 14 of FIG.
Is applied, and the first NMOS transistor m 11 of each set ,
A timing signal φ 1 , a second NMOS transistor m 21 , m 22 , m 23 , m is connected to the drain contact of m 12 , m 13 , m 14 to m 1n / 2.
The timing signal φ 2 is connected to the drain contact of 24 to m 2n / 2 ,
Th NMOS transistors m 31, m 32, m 33 , m 34 ~m 3n / 2 of the timing signal phi 3 to the drain contact, the fourth NMOS transistor m 41, m 42, m 43 , m 44 ~m 4n / The timing signal φ 4 is supplied to the drain contact 2 . Signal S in FIG.
11, S 21, S 31, S 41 ~S 4n / 2 and I 11, I 21, I 31 , I 41 ~I
4n / 2 is a signal supplied to each transfer gate electrode.

第3の駆動回路14は、第4図に示すように、所定タイ
ミングの駆動信号SS1、SS2、SS3、SS4〜SSn/2、S
Sn/2+1〜SSnを出力するnビット出力型のシフトレジ
スタで形成されている。即ち、このシフトレジスタは、
第5図のタイミングに示すように、スタートパレスの信
号φINを2相のタイミング信号φ、φに同期して下
位の出力ビットから上位の出力ビットへ転送することに
より、順次に論理値“M"の駆動信号を発生させる構成と
なっている。即ち、最初に最下位の駆動信号SS1だけが
“M"レベルで他の上位ビット出力は“L"レベルとなり、
次の周期では下位2ビットの駆動信号SS1とSS2が“M"レ
ベルで、残りの上位ビット出力は“L"レベルとなり、更
に、次の周期では下位2ビットの駆動信号SS1とSS2とS
S3が“M"レベルで、残りの上位ビット出力は“L"レベル
となるというように、駆動信号の“M"レベルの出力が順
次に下位ビットから上位ビットヘ拡がるように変化す
る。
As shown in FIG. 4, the third drive circuit 14 generates drive signals S S1 , S S2 , S S3 , S S4 to S Sn / 2 , S S at predetermined timing.
It is formed of an n-bit output type shift register that outputs Sn / 2 + 1 to Sn . That is, this shift register
As shown in the timing chart of FIG. 5, by transferring the start palace signal φ IN from the lower output bit to the upper output bit in synchronization with the two-phase timing signals φ A and φ B , the logical values are sequentially changed. It is configured to generate a drive signal of “M”. That is, first, only the lowest drive signal S S1 is at the “M” level, the other upper bit outputs are at the “L” level,
In the next cycle, the lower two bits of the drive signals S S1 and S S2 are at the “M” level, the remaining upper bit outputs are at the “L” level, and in the next cycle, the lower two bits of the drive signals S S1 and S S1 S2 and S
The output of the drive signal at the "M" level changes sequentially from the lower bits to the upper bits, such that S3 is at the "M" level and the remaining upper bit outputs are at the "L" level.

第4図に示すように、ビット毎の回路はセル構造を有
し、4×n個のセル構造の回路が従属に接続することに
よってシフトレジスタを構成している。したがって、第
1ビット目の回路を代表して説明すると、一方のタイミ
ング信号φの信号線とアース端子間に、MOSトランジ
スタu11、u12がドレイン・ソース路を直列として接続
し、MOSトランジスタu11のゲート接点が入力接点θIN
接続し、MOSトランジスタu12のゲート接点が他方のタイ
ミング信号φの信号線に接続している。MOSトランジ
スタu11のゲート・ドレイン接点間には、ゲート酸化膜
を利用したブートストラップ用コンデンサε11が接続
し、更に、MOSトランジスタu11のドレイン接点間がMOS
トランジスタu13のソース・ドレイン路を介して中間接
点θに接続している。又、信号VMの信号線と信号VL
信号線の間にMOSトランジスタu14、u15がドレイン・ソ
ース路を直列として接続し、MOSトランジスタu14のゲー
ト接点に信号VMが印加され、MOSトランジスタu15のゲー
ト接点が入力接点θINに接続している。又、中間接点θ
と信号VLの信号線の間にMOSトランジスタu17が接続す
ると共に、MOSトランジスタu14とu15の接続接点とMOSト
ランジスタu17のゲート接点間にMOSトランジスタu16
接続し、MOSトランジスタu16のゲート接点に信号φ
印加される。又、MOSトランジスタu11〜u17及びコンデ
ンサε11から成る前段回路と同じ構成の後段回路がMOS
トランジスタu21〜u27及びコンデンサε21で構成されて
いる。但し、MOSトランジスタu11に対応するトランジス
タu21、MOSトランジスタu12に対応するトランジスタ
u22、MOSトランジスタu16に対応するトランジスタu26
各ゲート接点に印加される信号φとφは相互に逆の
信号に印加される関係に設定され、後段回路の入力接点
が中間接点θに接続し、トランジスタu23の出力側接
点が第1ビット目の出力接点θとなっている。そし
て、後段回路のMOSトランジスタu21のドレイン接点に第
1ビット目の駆動信号SS1が発生し、第3図に示す第2
駆動回路13に供給するように配線されている。そして、
同様のセル構造の残りの回路の入力接点θINと出力接点
θが従属に接続することにより、上位ビットの回路も
形成されている。尚、第1ビットの入力接点θINは、ゲ
ート接点にタイミング信号φが印加されるMOSトラン
ジスタu00を介してスタートパルスの信号φINが供給さ
れる。第4図中の各接点に発生する信号V1〜V17は、第
5図に示すタイミングとなり、特にこのシフトレジスタ
は、ブートストラップ用コンデンサε11、ε21の昇圧効
果により、内部に伝播する各信号の波形を整形するとい
う効果を有している。
As shown in FIG. 4, the circuit for each bit has a cell structure, and a 4 × n circuit having a cell structure is connected to form a shift register. Therefore, when described as a representative circuit of the first bit, between the signal line and the ground terminal of one of the timing signal phi B, MOS transistors u 11, u 12 connects the drain-source path as a serial, MOS transistors the gate contact of u 11 is connected to the input contact theta iN, the gate contact of the MOS transistor u 12 is connected to the signal line of the other timing signal phi a. Between MOS transistor gate-drain contact of the u 11, the bootstrap capacitor epsilon 11 utilizing the gate oxide film is connected, further, between the drain contacts of the MOS transistor u 11 is MOS
It is connected to the intermediate contact theta X via the source-drain path of the transistor u 13. Also, MOS transistor u 14, u 15 between the signal line of the signal line and the signal V L of the signal V M is connected to the drain-source path as a serial signal V M is applied to the gate contact of the MOS transistor u 14 the gate contact of the MOS transistor u 15 is connected to the input contact theta iN. Also, the intermediate contact θ
With MOS transistors u 17 between the signal lines X and the signal V L is connected, MOS transistor u 16 between gate contact of the MOS transistor u 14 and u connection contacts 15 and MOS transistor u 17 is connected, MOS transistor signal phi B is applied to the gate contact of u 16. Also, MOS transistor u 11 ~u 17 and subsequent circuits of the same configuration as the previous stage circuit including a capacitor epsilon 11 is MOS
It comprises transistors u 21 to u 27 and a capacitor ε 21 . However, a transistor u 21 corresponding to the MOS transistor u 11 and a transistor corresponding to the MOS transistor u 12
u 22 , the signals φ A and φ B applied to the respective gate contacts of the transistor u 26 corresponding to the MOS transistor u 16 are set so as to be applied to signals opposite to each other. connect to theta X, the output side contacts of the transistor u 23 is an output contact theta O of the first bit. The first bit of the driving signal S S1 is generated at the drain contact of the MOS transistor u 21 of the subsequent circuit, first shown in FIG. 3 2
It is wired so as to supply to the drive circuit 13. And
By connecting the input contact θ IN and the output contact θ O of the other circuits having the same cell structure in a subordinate manner, a circuit of the upper bit is also formed. The input contacts theta IN of the first bit, the signal phi IN start pulse supplied through the MOS transistor u 00 the timing signal phi A is applied to the gate contact. Signal V 1 ~V 17 generated in each contact in Fig. 4 becomes a timing shown in FIG. 5, in particular the shift register, the bootstrap capacitor epsilon 11, the boosting effect of the epsilon 21, propagates inside This has the effect of shaping the waveform of each signal.

次に、第7図において、縦断面構造を説明する。尚、
第7図は第3図の受光領域7及び第1、第2、第3の駆
動回路12、13、14にわたるB−B′線間の縦断面構造を
示す。まず、n形不純物から成る半導体基板中に受光領
域7を形成するためのpウェル層16と、第1の駆動回路
12を形成するためのpウェル層17、及び第2、第3の駆
動回路13、14を形成するためのpウェル層18が埋設さ
れ、これらのpウェル層16、17、18内に夫々所定の素子
を形成している。まず、受光領域7は、pウェル層16内
にn+形不純物からなる複数の不純物層19を列方向Y及び
行方向Xに沿ってマトリクス状に配列形成することによ
り画素となるフォトダイオードが形成され、更に、列方
向Yに配列される各不純物層19に隣接してn形の不純物
層(第7図中の点線で示す部分)20を形成することによ
り、垂直電荷転送路L1〜Lmが形成されている。尚、第3
図のTgで示す(1カ所だけ代表して示す)トランスファ
ゲートとなる部分とフォトダイオードの部分及び垂直電
荷転送路の部分を除く周囲にp+形の不純物層21を形成す
ることで、チャンネルストッパ領域を形成している。そ
して、半導体基板の表面に第3図に示すような配列でゲ
ート電極が積層されている。
Next, a longitudinal sectional structure will be described with reference to FIG. still,
FIG. 7 shows a vertical sectional structure taken along the line BB 'extending over the light receiving region 7 and the first, second and third drive circuits 12, 13 and 14 in FIG. First, a p-well layer 16 for forming a light receiving region 7 in a semiconductor substrate made of an n-type impurity, and a first driving circuit
A p-well layer 17 for forming 12 and a p-well layer 18 for forming the second and third drive circuits 13 and 14 are buried, and predetermined p-well layers 16, 17 and 18 are respectively provided. Are formed. First, in the light receiving region 7, a photodiode serving as a pixel is formed by forming a plurality of impurity layers 19 made of n + -type impurities in a p-well layer 16 in a matrix along the column direction Y and the row direction X. Further, an n-type impurity layer (portion shown by a dotted line in FIG. 7) 20 is formed adjacent to each of the impurity layers 19 arranged in the column direction Y, so that the vertical charge transfer paths L 1 to L m is formed. The third
The channel stopper is formed by forming ap + -type impurity layer 21 around a portion to be a transfer gate indicated by Tg (only one portion is shown), a photodiode portion, and a vertical charge transfer path portion. Forming an area. Then, gate electrodes are stacked on the surface of the semiconductor substrate in an arrangement as shown in FIG.

第1の駆動回路12中のNMOSトランジスタは、pウェル
層17内の構造に示すように、一対のn+形不純物層22、23
と、表面部分にゲート電極を積層した構造から成り、ド
レイン接点となるn+形不純物層22に駆動信号φが印加
され、ソース接点となるn+形不純物層23が垂直電荷転送
路上のゲート電極に接続している。又、信号VLはpウェ
ル層17に埋設されたp+形不純物層24に印加される。npn
トランジスタは、pウェル層17に埋設されたp+形不純物
層25とn+形不純物層26及びn形の半導体基板13から成
り、エミッタ接点となるn+形不純物層26が各ゲート電極
に接続し、ベース接点となるpウェル層17及びp+形不純
物層25にタイミング信号φFSが印加され、コレクタ接点
となるn形の半導体基板15にはバイアス電圧VSが印加さ
れる。
The NMOS transistor in the first drive circuit 12 has a pair of n + -type impurity layers 22, 23 as shown in the structure in the p-well layer 17.
When composed of the gate electrode on the surface portion of the structure stack, the drive signal phi H is applied to the n + type impurity layer 22 serving as a drain contact, the n + -type impurity layer 23 serving as the source contact of the vertical charge transfer path gate Connected to electrodes. The signal VL is applied to the p + -type impurity layer 24 embedded in the p-well layer 17. npn
The transistor includes ap + -type impurity layer 25 buried in a p-well layer 17, an n + -type impurity layer 26, and an n-type semiconductor substrate 13, and an n + -type impurity layer 26 serving as an emitter contact is connected to each gate electrode. and the timing signal phi FS is applied to the p-well layer 17 and the p + -type impurity layer 25 serving as a base contact, the bias voltage V S is applied to the semiconductor substrate 15 of n-type as a collector contact.

第2の駆動回路13中のMOSトランジスタは、pウェル
層18内に形成したn+形不純物層27、28と、これらの上部
に設けられたゲート電極によって形成される図示のよう
なMOSトランジスタ群で構成され、第3の駆動回路14も
同様のMOSトランジスタ群等によって構成されている。
次に、かかる構造を有する電荷結合型固体撮像装置の作
動を静止画を撮影する電子スチルカメラに適用した場合
について説明する。
The MOS transistors in the second drive circuit 13 are composed of n + -type impurity layers 27 and 28 formed in the p-well layer 18 and a group of MOS transistors as shown formed by gate electrodes provided thereon. The third drive circuit 14 is also formed of a similar MOS transistor group and the like.
Next, a case where the operation of the charge-coupled solid-state imaging device having such a structure is applied to an electronic still camera that captures a still image will be described.

まず、1フレーム分の静止画を撮影するための概略動
作を第8図のタイミング図と共に説明する。図中の期間
TVBがNTSC等の標準テレビジョン方式の垂直ブランキン
グ期間に相当するものとすると、この期間TVB中の所定
時点でフォトダイオードから受光部7の垂直電荷転送路
へ全画素信号を移す所謂フィールドシフト動作を行い、
更に、受光部7へ転送された全画素信号を後述する所定
の転送タイミングで蓄積部8の垂直電荷転送路へ高速転
送する。
First, a schematic operation for photographing a still image for one frame will be described with reference to a timing chart of FIG. Period in figure
Assuming that TVB corresponds to a vertical blanking period of a standard television system such as NTSC, a so-called field for transferring all pixel signals from the photodiode to the vertical charge transfer path of the light receiving unit 7 at a predetermined time during this period TVB. Perform shift operation,
Further, all the pixel signals transferred to the light receiving section 7 are transferred at high speed to the vertical charge transfer path of the storage section 8 at a predetermined transfer timing described later.

そして、電子シャッター機能によれば、このフィール
ドシフト動作の時点がシャッターの閉じる時点に相当す
ると共に、露光完了時点となる。したがって、この時点
から先の時点で露光動作が開始しそしてフィールドシフ
ト動作の開始時点までがフォトダイオードによる露光期
間(即ち、受光期間)となる。更に、垂直電荷転送路L1
〜Lm及び水平電荷転送路10中のスメア成分や暗電流成分
となるような不要電荷は、露光動作の終了前に所定の電
荷転送動作によってドレイン部15と外部へ掃き出され
る。
According to the electronic shutter function, the time point of the field shift operation corresponds to the time point at which the shutter is closed and the time point at which the exposure is completed. Therefore, the exposure operation starts from this point in time to an earlier point in time, and a period from the start of the field shift operation to the exposure period (ie, the light receiving period) by the photodiode. Further, the vertical charge transfer path L 1
~L m and unnecessary charges such that smear component and a dark current component in the horizontal charge transfer path 10 is swept out to the drain section 15 and the outside by a predetermined charge transfer operation before the end of the exposure operation.

次に、NTSC等の標準テレビジョン方式の水平ブランキ
ング期間に相当する期間THBにおいて、蓄積部8中の水
平電荷転送路10に最も近い側の転送ピクセルの画素信号
を水平電荷転送路10へ転送し、次に、水平走査期間(所
謂、1H期間)に相当する期間T1Hにおいて、水平電荷転
送路10が1行分の画素信号を点順次走査のタイミングで
水平転送することによって第1行目の画素信号を読み出
す。
Next, in a period THB corresponding to a horizontal blanking period of a standard television system such as NTSC, a pixel signal of a transfer pixel closest to the horizontal charge transfer path 10 in the accumulation unit 8 is transferred to the horizontal charge transfer path 10. Then, in a period T 1H corresponding to a horizontal scanning period (a so-called 1H period), the horizontal charge transfer path 10 horizontally transfers pixel signals for one row at the timing of dot-sequential scanning, thereby forming a first row. The pixel signal of the eye is read.

そして、次の水平ブランキング期間に相当する期間T
HBにおいて、蓄積部8の垂直電荷転送路L1〜Lmが次の行
の画素信号を水平電荷転送路10へ転送し、更に、次の水
平走査期間に相当する期間T1Hにおいて水平電荷転送路1
0が水平転送することによって、第2行目の画素信号を
読み出す。
Then, a period T corresponding to the next horizontal blanking period
In HB, the vertical charge transfer paths L 1 ~L m accumulation unit 8 transfers the pixel signal of the next line to the horizontal charge transfer path 10, further horizontal charge transfer in the period T IH corresponding to the next horizontal scanning period Road 1
The pixel signals in the second row are read by horizontal transfer of 0.

更に、次の水平ブランキング期間と水平走査期間に相
当する各期間THBとT1Hにおいて第3行目の画素信号を読
出す。そして、残りの行の画素信号も同様の処理を繰り
返すことによって順番に読出し、最終的に1フレーム画
に対応する全画素信号を読み出す。即ち、この実施例
は、電子シャッター機能を有して、ノンインターレース
・フレーム走査読出しを行う。
Further, it reads the pixel signal of the third row in each period T HB and T IH corresponding to the next horizontal blanking period and the horizontal scanning period. Then, the pixel signals in the remaining rows are sequentially read out by repeating the same processing, and finally all the pixel signals corresponding to one frame image are read out. That is, this embodiment has an electronic shutter function and performs non-interlaced frame scanning readout.

以下、更に第8図の撮像動作を第9図〜第12図に示す
各駆動信号及びタイミング信号についてのタイミングチ
ャートに基づいて詳述する。尚、第9図と第10図の横軸
は同一の時間スケールで示してあり、図中の期間TVB
垂直ブランキング期間、期間HBが水平ブランキング期
間、期間T1Hが水平走査期間に対応している。更に、第1
1図は第9図と第10図中の高速転送期間TVBFの中の要部
タイミングを拡大して示し、更に、第12図は第11図中の
信号S11〜S41、S12〜S42、S1n〜S4nの点線で囲んで示す
夫々の部分のタイミングを拡大して示している。
Hereinafter, the imaging operation of FIG. 8 will be described in detail with reference to timing charts of each drive signal and timing signal shown in FIGS. 9 to 12. Note that the horizontal axes in FIGS. 9 and 10 are shown on the same time scale, where the period TVB is the vertical blanking period, the period HB is the horizontal blanking period, and the period T1H is the horizontal scanning period. Yes, it is. Furthermore, the first
1 drawing shows an enlarged main portion timing in the high-speed transfer period T VBF in FIG. 9 and FIG. 10, further, FIG. 12 signal S 11 to S 41 in FIG. 11, S 12 ~ shows an enlarged timing portion of each enclosed by a dotted line S 42, S 1n ~S 4n.

又、これらの図中の符号“H"は12ボルト、“M"は0ボ
ルト、“L"は−8ボルト、“HH"は半導体基板の電圧と
等しい約15〜25ボルトの電圧レベルを示す。
In these figures, "H" indicates 12 volts, "M" indicates 0 volts, "L" indicates -8 volts, and "HH" indicates a voltage level of about 15 to 25 volts which is equal to the voltage of the semiconductor substrate. .

まず、垂直ブランキング期間TVBの動作を説明する。
第9図及び第10図に示すように、垂直ブランキング期間
TVBの初期の時点t2においてフィールドシフト動作を行
う。即ち、信号φとφとフィールドシフト信号φFS
が“H"レベルとなることにより、全てのnpnトランジス
タQ21、G41、G22、G42〜が導通状態となり、受光部7中
の偶数番目の転送ゲート電極G21、G41、G22、G42〜G
2n/2、G4n/2に“H"レベルの信号I21、I41、I22、I42
2n/2、I4n/2が印加され、奇数番目の転送ゲート電極
G11、G31、G12、G32〜G3n/2、G3n/2に信号VLと等しい
“L"レベルの信号I11、I31、I12、I31〜I1n/2、I3n/2
が印加される。更に、この時点t2では、第3の駆動回路
14の全ての出力信号SS1〜SSnは“L"レベルとなるので、
第2の駆動回路13中のトランジスタd11〜d4n/2とm11
4n/2が非導通状態となり、転送ゲート電極g11〜g
4n/2とG11〜G4n/2と第3の駆動回路14は電気的に遮断
状態となる。
First, the operation of the vertical blanking period TVB will be described.
As shown in FIGS. 9 and 10, the vertical blanking period
Performing field shift operation at time t 2 early in T VB. That is, the signals φ G and φ H and the field shift signal φ FS
By but the "H" level, all the npn transistors Q 21, G 41, G 22 , G 42 ~ becomes conductive, the even-numbered transfer gate electrode G 21 in the light receiving section 7, G 41, G 22 , G 42 ~G
2n / 2 and G 4n / 2 output “H” level signals I 21 , I 41 , I 22 , I 42 .
I 2n / 2 and I 4n / 2 are applied, and the odd-numbered transfer gate electrodes
G 11, G 31, G 12 , G 32 ~G 3n / 2, G 3n / 2 equal to the signal V L to "L" level signal I 11, I 31, I 12 , I 31 ~I 1n / 2, I 3n / 2
Is applied. Furthermore, in the time t 2, a third drive circuit
Since all the 14 output signals S S1 to S Sn become “L” level,
The transistors d 11 to d 4n / 2 and m 11 to
m 4n / 2 becomes non-conductive, and the transfer gate electrodes g 11 to g
4n / 2 and G 11 ~G 4n / 2 and the third drive circuit 14 becomes electrically disconnected state.

したがって、時点t2では偶数番目の転送ゲート電極G
21、G41、G22、G42〜G2n/2、G4n/2の下に全てのフォ
トダイオードに対応してポテンシャル井戸(転送ピクセ
ル)が発生すると同時に、奇数番目の転送ゲート電極G
11、G31、G12、G32〜G1n/2、G3n/2の下にポテンシャ
ル障壁が発生するので、全ての画素信号が相互に混合す
ること無くトランスファゲートTgを介してこれらのポテ
ンシャル井戸(転送ピクセル)に転送される。そして、
フィールドシフト信号φFSが“L"レベルとなることによ
りトランスファゲートTgが再び遮断する。
Therefore, the even at the time point t 2 th transfer gate electrode G
21, G 41, G 22, G 42 ~G 2n / 2, G 4n / 2 potential well in correspondence to all the photodiodes under at the same time (transfer pixels) is generated, the odd-numbered transfer gate electrode G
11 , G 31 , G 12 , G 32 to G 1n / 2 , G 3n / 2 , a potential barrier is generated, so that all the pixel signals do not mix with each other, and these potentials are transferred via the transfer gate Tg. Transferred to the well (transfer pixel). And
When the field shift signal φFS goes to “L” level, the transfer gate Tg is cut off again.

次に、時点t2に続く所定期間TVBF中に、全ての画素信
号を受光部7から蓄積部8へ高速に転送する。
Then, during a predetermined time period T VBF following the time point t 2, and transfers all the pixel signals at high speed from the light receiving unit 7 to the storage section 8.

即ち、第9図に示すように、この期間TVBFでは、信号
のφFSが常に“L"レベル、信号φが常に“M"レベルに
設定され、信号φは信号φを反転した信号と等しい
タイミングの信号となる。そして、第11図に示すよう
に、第3の駆動回路14を構成するシフトレジスタにスタ
ートパレスの信号φINが印加されると、同期信号φ
φに同期して信号SS1〜SSnが順次に“L"レベルから
“M"レベルへ反転し、これに同期して第2の駆動回路13
中のトランジスタd11〜d4n/2とm11〜m4n/2が4個ずつ
を一組として順番にオン状態となっていく。この結
果、、トランジスタd11〜d4n/2とm11〜m4n/2の内のオ
ン状態となったトランジスタを介して信号φ〜φ
転送ゲート電極g11〜g4n/2とG11〜G4n/2へ転送され、
転送ゲート信号S11〜S4n/2とI11〜I4n/2となる。
That is, as shown in FIG. 9, during this period TVBF , the signal φ FS is always set to the “L” level, the signal φ H is always set to the “M” level, and the signal φ G is the inverted signal of the signal φ A. The signal has the same timing as the signal. Then, as shown in FIG. 11, when a start palace signal φ IN is applied to the shift register constituting the third drive circuit 14, the signals S S1 to S S are synchronized with the synchronization signals φ A and φ B. Sn sequentially inverts from “L” level to “M” level, and in synchronization with this, the second drive circuit 13
The transistors d 11 to d 4n / 2 and m 11 to m 4n / 2 in the middle are turned on sequentially in groups of four. As a result, the signals φ 1 to φ 4 are transferred to the transfer gate electrodes g 11 to g 4n / 2 via the transistors that are turned on among the transistors d 11 to d 4n / 2 and m 11 to m 4n / 2. is transferred to G 11 ~G 4n / 2,
A transfer gate signal S 11 ~S 4n / 2 and I 11 ~I 4n / 2.

即ち、第11図の夫々の点線の矩形範囲内に信号φ
φに同期した転送ゲート信号が発生し、転送ゲート信
号S11〜S41の各点線の矩形範囲内のタイミングを代表し
て示す第12図のような波形となる。
That is, the signals φ 1 to φ 1 are set within the rectangular ranges indicated by the dotted lines in FIG.
transfer gate signal synchronized with phi 4 is generated, a waveform as Figure 12 showing a representative timing within the rectangular area of the dotted line of the transfer gate signals S 11 to S 41.

このようなタイミングで電荷転送を行うと、所謂ドミ
ノ倒しのように転送ピクセルの範囲が変化していくの
で、受光部7の第1行目(第3図中のP1の行)の信号電
荷から第2行目(第3図中のP2の行)、第3行目の(第
3図中のP3の行)・・・・の順番で蓄積部8側へ転送さ
れる。
Doing charge transfer at such a timing, the range of the transfer pixels as defeat so-called domino will change, the signal charges of the first line of the light receiving portion 7 (the 3 P 1 row in the figure) the second row from the (third row of P 2 in the figure), is transferred to the third row of the (third row of P 3 in the figure) storage unit 8 side in the order of ....

更に、この電荷転送動作を第13図に示す典型的な例で
説明する。尚、同図は、ある1つの垂直電荷転送路の動
作を代表して示し、4個のフォトダイオードで発生した
4個の信号電荷q1、q2、q3、q4を蓄積部8へ転送する場
合を示す。又、ハッチング四角の部分が転送ピクセル内
の各信号電荷、白ぬき四角の部分がポテンシャル障壁又
は空の転送ピクセルであるとする。
Further, this charge transfer operation will be described with reference to a typical example shown in FIG. FIG. 3 shows the operation of one vertical charge transfer path as a representative, and four signal charges q 1 , q 2 , q 3 , q 4 generated by four photodiodes are stored in the storage unit 8. Shows the case of transfer. It is also assumed that a hatched square portion is each signal charge in the transfer pixel, and a white square portion is a potential barrier or an empty transfer pixel.

まず、時点t2で信号電荷q1、q2、q3、q4が転送ピクセ
ルフィールドシフトされ、符号の“1"のタイミングから
信号電荷q1の転送が開始し、“3"のタイミングから信号
電荷q2の転送が開始し、“9"のタイミングから信号電荷
q3の転送が開始し、“11"のタイミングから信号電荷q4
の転送が開始する。このように、蓄積部8側に位置する
信号電荷から順番に転送されるが、これは、受光部7と
蓄積部8の境界部分(図中の一点鎖線で示す)から次第
に転送ピクセルが所謂ドミノ倒しの如く拡大していくか
らである。そして、“28"のタイミングになると、“0"
のタイミングでは受光部7に存在していた信号電荷q1
q2、q3、q4が、同じ配列で蓄積部8の転送エレメントに
収容される。
First, the signal charge q 1 at time t 2, q 2, q 3 , q 4 is transferred pixel field shift, the timing of "1" of the sign of the signal charge q 1 transfer starts, the timing of "3" The transfer of the signal charge q 2 starts, and the signal charge starts from the timing “9”.
Transfer of q 3 starts, "11" signal charge q 4 from timing
Transfer starts. As described above, the signal charges are sequentially transferred from the signal charge located on the storage unit 8 side. Because it expands like defeat. Then, at the timing of “28”, “0”
At the timing, the signal charge q 1 existing in the light receiving section 7,
q 2 , q 3 , and q 4 are accommodated in the transfer elements of the storage unit 8 in the same arrangement.

このように、全信号電荷が蓄積部8へ転送されると、
次に、第3の駆動回路14の内容をリセットした後、水平
走査のタイミングに同期して信号電荷の読出し動作を開
始する。即ち、再び第9図及び第10図に基づいて説明す
ると、最初の水平ブランキング期間THB(時点t3〜t4
期間)では、信号φが常に“L"レベルとなるので、第
1の駆動回路12中の全てのNMOSトランジスタが非導通状
態となり、全ての転送ゲート電極から電気的に切り離さ
れる。又、第3の駆動回路14は、最初の1周期の信号φ
、φが印加されても全出力は未だ“L"レベルとなる
ので、信号電荷の転送動作は行われない。
As described above, when all the signal charges are transferred to the storage unit 8,
Next, after resetting the contents of the third drive circuit 14, the signal charge reading operation is started in synchronization with the horizontal scanning timing. That is, when described with reference to Figure 9 and Figure 10 again, the first horizontal blanking period T HB (period from time t 3 ~t 4), the signal phi G becomes always "L" level, the All the NMOS transistors in one drive circuit 12 are turned off, and are electrically disconnected from all the transfer gate electrodes. The third drive circuit 14 outputs the signal φ of the first cycle.
A, phi since B is the total output is still "L" level is applied, the transfer operation of signal charges is not performed.

次に、最初の水平走査期間THB(時点t4〜t5の期間)
に水平電荷転送路10が4相駆動方式又は2相駆動方式に
準じた所定タイミングのゲート信号α〜αに同期し
て水平転送を行うことにより、水平電荷転送路10内の不
要電荷を外部へ廃棄する。
Next, a first horizontal scanning period T HB (period from time t 4 ~t 5)
In addition, the horizontal charge transfer path 10 performs horizontal transfer in synchronization with the gate signals α 1 to α 4 at predetermined timings according to the four-phase drive method or the two-phase drive method, so that unnecessary charges in the horizontal charge transfer path 10 are reduced. Discard outside.

次に、第2回目の水平ブランキング期間THB(時点t5
〜t6の期間)では、第3の駆動回路14の最初の出力端子
の駆動信号SS1だけが信号φ、φに同期して“M"レ
ベル、他の駆動信号SS2〜SSnは“L"レベルとなることに
より、第2の駆動回路13中の駆動信号SS1に関わる第1
組目のNMOSトランジスタd11、d21、d31、d41だけが導通
状態となる。
Next, the second horizontal blanking period T HB (time t 5
In ~t period 6), the third by the drive signal S S1 of the first output terminal of the drive circuit 14 is the signal phi A, in synchronization with the phi B "M" level, other drive signals S S2 to S Sn Becomes “L” level, the first signal related to the drive signal S S1 in the second drive circuit 13
Only the NMOS transistors d 11 , d 21 , d 31 , and d 41 of the set become conductive.

そして、駆動信号SS1だけが“M"レベルとなる期間中
に垂直電荷転送を行うための4相のタイミング信号
φ、φ、φ、φが第2の駆動回路13に入力する
ので、第1〜第4番目の最初の組のゲート信号S11
S21、S31、S41だけがタイミング信号φ、φ
φ、φと等しくなり、最初の組の第1〜第4番目の
ゲート電極g11、g21、g31、g41で電荷転送動作を行うこ
ととなる。尚、この期間THB(時点t5〜t6までの期間)
の各信号波形を第14図に拡大して示す。第14図には蓄積
部8に関係する信号S11〜S4n/2だけを示す。
Then, four-phase timing signals φ 1 , φ 2 , φ 3 , φ 4 for performing the vertical charge transfer during a period in which only the drive signal S S1 is at the “M” level are input to the second drive circuit 13. Therefore, the first to fourth first set of gate signals S 11 ,
Only the timing signals φ 1 , φ 2 , S 21 , S 31 , S 41
It becomes equal to φ 3 and φ 4, and the charge transfer operation is performed by the first to fourth gate electrodes g 11 , g 21 , g 31 , and g 41 of the first set. Incidentally, the period T HB (the period up to the time t 5 ~t 6)
FIG. 14 is an enlarged view of each signal waveform of FIG. FIG. 14 shows only the signals S 11 to S 4n / 2 related to the storage unit 8.

この結果、信号電荷は、第14図のゲート信号S11
S21、S31、S41のタイミング(符号の1、2、3、4、
5、6、7で示す)に合わせて、最も水平電荷転送路10
に近い第1行目の画素信号が水平電荷転送路10へ転送さ
せると共に、2行目の画素信号が第1行目の位置まで移
動する。次に、第2回目の水平走査期間T1H(時点t6〜t
7の期間)では、転送ゲート電極g11〜g4n/2への信号の
変化が停止し、一方、水平電荷転送路10が4相駆動方式
又は2相駆動方式に準じた所定タイミングのゲート信号
α、αに同期して水平転送を行うことにより、最初
の1行分の画素信号を点順次走査のタイミングで読み出
す。次に、時点t7〜t8の期間において、時点t5〜t6と同
様の動作を繰り返すことにより、次の行の画素信号の読
出しを行う。但し、時点t7〜t8の水平ブランキング期間
THBでは、第3の駆動回路14の駆動信号SS1とSS2が同時
に“M"レベル、残りの駆動信号SS3〜SSnが“L"レベルと
なる。尚、この期間THBでの各ゲート信号の波形を第15
図に拡大して示す。
As a result, the signal charge becomes the gate signal S 11 in FIG. 14,
S 21, S 31, the timing of S 41 (reference numerals 1, 2, 3, 4,
5, 6 and 7), the horizontal charge transfer path 10
Are transferred to the horizontal charge transfer path 10, and the pixel signals of the second row move to the position of the first row. Next, the second horizontal scanning period T 1H (time t 6 to t
In 7 periods), changes the stop signal to the transfer gate electrodes g 11 to g 4n / 2, whereas a predetermined timing gate signal which the horizontal charge transfer path 10 pursuant to the four-phase drive method or the two-phase driving mode By performing horizontal transfer in synchronization with α 1 and α 2 , the pixel signals of the first row are read out at the timing of dot sequential scanning. Next, in a period of time t 7 ~t 8, by repeating the same operation as the time t 5 ~t 6, reading out pixel signals of the next line. However, the horizontal blanking period of time t 7 ~t 8
In THB , the drive signals S S1 and S S2 of the third drive circuit 14 are simultaneously at “M” level, and the remaining drive signals S S3 to S Sn are at “L” level. The waveform of each gate signal during this period THB is shown in FIG.
It is shown enlarged in the figure.

この結果、第1〜第4番目の第1組のゲート電極g11
〜g41と、第5〜第8番目の第2組のゲート電極g12〜g
42が、タイミング信号φ〜φに等しいゲート信号S
11〜S41とS12〜S42によって駆動されることとなり、こ
れらのゲート電極下の画素信号が垂直転送される。
As a result, the first to fourth first set of gate electrodes g 11
A to g 41, fifth to eighth second set of gate electrodes g 12 to g
42 is a gate signal S equal to the timing signals φ 1 to φ 4
11 to S 41 and S 12 to S becomes 42 to be driven by the pixel signals under these gate electrodes are vertically transferred.

即ち、第15図に示すタイミングによると、第2行目の
画素信号が水平電荷転送路8へ移り、第3行目の画素信
号が2行分、第4行目の画素信号が1行分、夫々水平電
荷転送路8側へ転送される。そして、時点t8からの次の
水平走査期間T1Hにおいて、水平電荷転送路8が第2行
目の画素信号を点順次のタイミングで読み出す。そし
て、同様の電荷転送動作を繰り返すことにより第3の駆
動回路14の出力が次第に“M"レベルに拡大していくこと
により、残りの行の信号電荷も読み出す。
That is, according to the timing shown in FIG. 15, the pixel signals of the second row are transferred to the horizontal charge transfer path 8, the pixel signals of the third row are for two rows, and the pixel signals of the fourth row are for one row. Are transferred to the horizontal charge transfer path 8 side. Then, in the next horizontal scanning period T IH from time t 8, reads the horizontal charge transfer path 8 pixel signals of the second row in the dot sequential timing. Then, by repeating the same charge transfer operation, the output of the third drive circuit 14 gradually expands to the “M” level, so that the signal charges in the remaining rows are also read.

そして、最終行(受光部7に最も近い側の行)の信号
電荷は、第9図及び第10図の時点t9〜t10の期間(第16
図に拡大したタイミングを示す)に水平電荷転送路10へ
垂直転送され、更に、時点t10〜t11の水平転送期間に水
平電荷転送路10によって読み出され、1フレーム分の全
信号電荷の読み出しが完了する。
Then, the signal charges of the last row (the side closest line to the light-receiving unit 7), Figure 9 and Figure 10 period from time t 9 ~t 10 of (16
Figure vertically transferred to the horizontal charge transfer path 10 shows the timing) obtained by enlarging a further read out to the horizontal transfer period of time t 10 ~t 11 by the horizontal charge transfer path 10, the first frame of all the signal charges Reading is completed.

このように、この発明の先行実施例によれば電子シャ
ッター機能を持たせ且つ1フレーム画に相当する画素信
号を1回のフレーム走査読出しで読み出すことができ
る。又、垂直電荷転送路は最も出力側の行に位置する信
号電荷から所謂ドミノ倒しの如く転送するので、転送ゲ
ート電極数を減らすことができる。尚、この実施例で
は、各水平ブランキング期間に相当する期間THBで4相
のタイミング信号φ〜φに同期して電荷転送を行う
ようにしたが、4相以上の適宜の数のタイミング信号
で、相数に応じたゲート電極を駆動するように構成して
もよい。しかしながら、この先行実施例によればフィー
ルド蓄積部の面積を縮小することができない欠点があっ
た。
Thus, according to the preceding embodiment of the present invention, it is possible to provide an electronic shutter function and read out a pixel signal corresponding to one frame image by one frame scanning readout. Further, the vertical charge transfer path transfers the signal charges located in the row on the most output side in a so-called domino manner, so that the number of transfer gate electrodes can be reduced. In this embodiment, although to perform the charge transfer in synchronization with the period T HB in 4-phase timing signal phi 1 to [phi] 4 of which corresponds to each horizontal blanking period, a suitable number of four or more phases The timing signal may be used to drive the gate electrode according to the number of phases. However, according to the preceding embodiment, there is a disadvantage that the area of the field storage unit cannot be reduced.

本発明によれば、従来のフィールド蓄積部の半分の面
積でフィールド蓄積が行え、半導体チップの縮小化を図
ることができるものである。
According to the present invention, field storage can be performed in half the area of a conventional field storage unit, and the size of a semiconductor chip can be reduced.

次に、本発明の電荷結合型固体撮像装置の実施例を図
面と共に説明する。第1図に示す静止画を撮像するため
の電子スチルカメラに適用する場合を説明する。又、第
17図及び第18図において、第1図ないし第7図中の各符
号で示す部分と同等又は相当する部分を同一符号で示し
ている。
Next, an embodiment of the charge-coupled solid-state imaging device of the present invention will be described with reference to the drawings. A case where the present invention is applied to an electronic still camera for capturing a still image shown in FIG. 1 will be described. Also,
In FIGS. 17 and 18, parts that are the same as or correspond to the parts that are indicated by the reference numerals in FIGS. 1 to 7 are indicated by the same reference numerals.

まず、第17図に基づいて電荷結合型固体撮像装置の全
体の概略構造を説明する。第17図において、被写体光学
像を受光するための受光部7は、第1図に示す受光部と
同一の構成を有し、受光部7に連設される蓄積部8は、
第1図に示す蓄積部の半分の電荷蓄積容量を有する構成
となっている。即ち、受光部7のフォトダイオードPが
Y方向にn行配列(垂直解像度がn)されているとする
と、蓄積部8はn/2行分の画素信号を保持するだけのn/2
行の転送ピクセルを発生する。したがって、転送ピクセ
ルを発生させるための転送ゲート電極数も第1図に示す
場合の半分となっている。そして、蓄積部8の終端には
水平電荷転送路10が形成されている。
First, the overall schematic structure of the charge-coupled solid-state imaging device will be described with reference to FIG. In FIG. 17, a light receiving unit 7 for receiving an optical image of a subject has the same configuration as the light receiving unit shown in FIG.
It has a configuration having half the charge storage capacity of the storage section shown in FIG. That is, assuming that the photodiodes P of the light receiving unit 7 are arranged in n rows (vertical resolution is n) in the Y direction, the accumulation unit 8 has n / 2 rows of pixel signals only for holding n / 2 rows of pixel signals.
Generate row transfer pixels. Therefore, the number of transfer gate electrodes for generating transfer pixels is also half that in the case shown in FIG. A horizontal charge transfer path 10 is formed at the end of the storage section 8.

又、第1の駆動回路12は、第1図の第1の駆動回路と
同様の構成を有するが、蓄積部8の転送ゲート電極数分
だけとなり、内部回路も小規模となっている。第2の駆
動回路13も第1図中の第2の駆動回路と同様の構成を有
するが、蓄積部8の転送ゲート電極のみを制御するよう
に構成されている。第3の駆動回路は、所定のタイミン
グで作動するシフトレジスタ14から成り、シフトレジス
タ14から出力される駆動信号によって蓄積部の転送ゲー
ト電極を制御する。又、シフトレジスタ14は第4図に示
す回路から成り、シフトレジスタ14はn/4ビット出力の
構成となっている。尚、第17図のシフトレジスタ14に印
加されるタイミング信号φSINがスタートパルス信号、
信号φSA、φSBがシフト動作用の2相のタイミング信号
である。
The first drive circuit 12 has the same configuration as that of the first drive circuit in FIG. 1, but has only the number of transfer gate electrodes of the storage section 8 and the internal circuit is small. The second drive circuit 13 has the same configuration as the second drive circuit in FIG. 1, but is configured to control only the transfer gate electrode of the storage section 8. The third drive circuit includes a shift register 14 that operates at a predetermined timing, and controls the transfer gate electrode of the storage unit by a drive signal output from the shift register 14. The shift register 14 comprises the circuit shown in FIG. 4, and the shift register 14 has an n / 4 bit output configuration. The timing signal φ SIN applied to the shift register 14 in FIG. 17 is a start pulse signal,
The signals φ SA and φ SB are two-phase timing signals for the shift operation.

第18図は、第17図の要部構造を更に詳しく示した図で
ある。第18図を第3図と比較すれば、明らかに、受光部
は通常のインターライン方式(IT方式)と同様の構成に
なっている。そして、蓄積部のみが3つの駆動回路によ
って制御され、シフトレジスタ14で受光部7と蓄積部8
の転送ゲート電極を制御する構成となっており、又、蓄
積部8は4本ずつの転送ゲート電極群を1組として、第
2の駆動回路13が制御する。
FIG. 18 is a diagram showing the main structure of FIG. 17 in more detail. When FIG. 18 is compared with FIG. 3, it is apparent that the light receiving section has the same configuration as that of the normal interline system (IT system). Only the storage unit is controlled by the three driving circuits, and the shift register 14 controls the light receiving unit 7 and the storage unit 8.
The storage unit 8 is controlled by the second drive circuit 13 with the storage unit 8 as a set of four transfer gate electrodes.

次に、かかる構造を有する電荷結合型固体撮像装置の
作動を静止画を撮影する電子スチルカメラに適用した場
合について説明する。
Next, a case where the operation of the charge-coupled solid-state imaging device having such a structure is applied to an electronic still camera that captures a still image will be described.

この実施例は、1フレームの静止画を再生するのに必
要な画素信号をインターレースのフィールド走査読出し
によって出力するものである。即ち、第18図にP1、P2
P3、P4、P5〜で示す各列のフォトダイオードに発生する
画素信号は、奇数フィールド走査読出しのときには、第
1行と第2行、第3行と第4行、第5行と第6行・・・
・の相互に隣合う関係の画素信号同士を混合して、(P1
+P2)、(P3+P4)、(P5+P6)・・・・のように混合
画素信号となって出力され、偶数フィールド走査読出し
のときは、第2行と第3行、第4行と第5行、第6行と
第7行・・・・の相互に隣合う関係の画素信号同士を混
合して、(P2+P3)、(P4+P5)、(P6+P7)・・・・
のように混合画素信号となって出力する。
In this embodiment, a pixel signal necessary for reproducing one frame of a still image is output by interlaced field scanning reading. That is, P 1 , P 2 ,
The pixel signals generated in the photodiodes in the columns indicated by P 3 , P 4 , P 5, ... Are read in the first and second rows, the third and fourth rows, and the fifth and fifth rows during odd-field scanning readout. Line 6 ...
・ Pixel signals that are adjacent to each other are mixed together (P 1
+ P 2 ), (P 3 + P 4 ), (P 5 + P 6 )... Are output as mixed pixel signals. In the case of even field scanning readout, the second and third rows and the third row are output. Pixel signals adjacent to each other in the fourth and fifth rows, the sixth and seventh rows... Are mixed, and (P 2 + P 3 ), (P 4 + P 5 ), (P 6 + P 7 )
And output as a mixed pixel signal.

まず、第19図に基づいて概略動作を説明する。第19図
の期間TVBがNTSC等の標準テレビジョン方式の垂直ブラ
ンキング期間、期間TAが奇数フィールド走査期間、期間
TBが偶数フィールド走査期間、期間THBが水平ブランキ
ング期間、期間T1Hが1水平走査期間に相当する。
First, the schematic operation will be described with reference to FIG. Vertical blanking period of the standard television system such as the period T VB of Fig. 19 is NTSC, the period T A is an odd field scanning period, the period
T B is the even field scanning period, the period T HB horizontal blanking period, the period T IH corresponds to one horizontal scanning period.

そして、奇数フィールド走査期間TA中の垂直ブランキ
ング期間TVBの所定時点t2でフォトダイオードから受光
部7の垂直電荷転送路へ全画素信号をフィールドシフト
し、更に、期間TVBFにおいて、全画素信号を後述する所
定の転送タイミングで受光部7から蓄積部8へ高速転送
する。尚、この高速転送において、同時に上記の画素信
号の混合処理を行うことにより、奇数フィールドに該当
する画素信号を形成する。
Then, field shift all pixel signals to the vertical charge transfer path of the light receiving section 7 from the photodiode at a predetermined time t 2 of the vertical blanking period T VB in the odd field scanning period T A, further, in the period T VBF, total The pixel signal is transferred at high speed from the light receiving unit 7 to the storage unit 8 at a predetermined transfer timing described later. In this high-speed transfer, the pixel signals corresponding to the odd-numbered fields are formed by simultaneously performing the above-described pixel signal mixing processing.

又、このフィールドシフト動作の時点t2がシャッター
の閉じる時点に相当すると共に、露光完了時点となる。
したがって、この時点t2から先の時点で露光動作が開始
しそしてフィールドシフト動作の開始時点t2までがフォ
トダイオードによる露光期間(即ち、受光期間)とな
る。
Further, the time t 2 of the field shift operation corresponds to the time of closing the shutter, the exposure completion.
Therefore, the exposure operation from the time t 2 in the preceding time starts and until the start time t 2 of the field shift operation photodiode by the exposure period (i.e., the light receiving period) becomes.

垂直ブランキング期間TVBが時点t3で終わると、次
に、水平ブランキング期間に相当する期間THBにおい
て、蓄積部8中の水平電荷転送路10に最も近い側の転送
ピクセル画素信号を水平電荷転送路10へ転送し、次に、
水平走査期間(所謂、1H期間)に相当する期間T1Hにお
いて、水平電荷転送路10が1行分の混合画素信号(即
ち、受光部の2行分の画素信号を1行分に混合したこと
による画素信号)を点順次走査のタイミングで水平転送
することによって蓄積部の第1行目の混合画素信号を読
み出す。
Horizontal the vertical blanking period T VB ends at time t 3, then, in the period T HB corresponding to the horizontal blanking period, the closest transfer pixel pixel signals to the horizontal charge transfer path 10 in the storage portion 8 Transfer to the charge transfer path 10, then
In a period T 1H corresponding to a horizontal scanning period (a so-called 1H period), the horizontal charge transfer path 10 mixes one row of mixed pixel signals (that is, two rows of pixel signals of the light receiving unit into one row). The pixel signals of the first row of the storage unit are read out by horizontally transferring the pixel signals of the storage unit at the timing of the dot sequential scanning.

そして、次の水平ブランキング期間に相当する期間T
HBにおいて、蓄積部8の垂直電荷転送路L1〜Lmが次の行
の混合画素信号が水平電荷転送路10へ転送し、更に、次
の水平走査期間に相当する期間T1Hにおいて水平電荷転
送路10が水平転送することによって、第2行目の混合画
素信号を読み出す。更に、次の水平ブランキング期間と
水平走査期間に相当する各期間THBとT1Hにおいて第3行
目の混合画素信号を読出す。そして、残りの行の混合画
素信号も同様の処理を繰り返すことによって順番に読出
し、最終的に奇数フィールド画に対応する全ての混合画
素信号を読み出す。
Then, a period T corresponding to the next horizontal blanking period
In HB, the vertical charge transfer paths L 1 ~L m accumulation unit 8 forwards mixed pixel signal of the next line to the horizontal charge transfer path 10, further horizontal charge in the period T IH corresponding to the next horizontal scanning period The mixed pixel signal in the second row is read by the horizontal transfer by the transfer path 10. Further, it reads the mixed pixel signals of the third row in each period T HB and T IH corresponding to the next horizontal blanking period and the horizontal scanning period. Then, the mixed pixel signals of the remaining rows are sequentially read out by repeating the same process, and finally all the mixed pixel signals corresponding to the odd-numbered field images are read out.

次に、期間TBにおいて偶数フィールド走査読出しを行
う。但し、垂直ブランキング期間TVB中の所定時点t4
ら高速転送期間TVBFとなるので、この時点t4より以前に
偶数フィールド画のための露光を行う。即ち、奇数フィ
ールドの高速転送処理が完了した時点t3から時点t4まで
の期間が偶数フィールドの露光可能期間であり、この露
光可能期間以内において、フォトダイオード中の不要電
荷を廃棄した後、全画素信号を垂直電荷転送路へフィー
ルドシフト動作を行うまでの期間を露光期間(受光期
間)とする。
Next, the even field scanning read in the period T B. However, since the predetermined time t 4 during the vertical blanking interval T VB becomes high-speed transfer period T VBF, perform exposure for the even field image from this point t 4 previously. That is, the period from the time t 3 when the high-speed transfer processing of the odd field is completed up to the time t 4 is the exposure period of the even field, the less the exposure period, after discarding the unnecessary charges in the photodiode, the total A period until a field shift operation is performed on the pixel signal to the vertical charge transfer path is defined as an exposure period (light receiving period).

そして、偶数フィールドの高速転送が完了した時点t5
から蓄積部8の画素信号を所定タイミングに同期して水
平走査読出しすることにより、偶数フィールド画に対応
する全画素信号を読み出す。更に、第20図ないし第25図
のタイミングチャートに基づいて、第19図に示したフィ
ールド走査読出しの動作を詳述する。
Then, when the high-speed transfer of the even field is completed, t 5
, The horizontal scanning readout of the pixel signals of the storage section 8 in synchronization with a predetermined timing, thereby reading out all the pixel signals corresponding to the even-numbered field images. Further, the operation of the field scan readout shown in FIG. 19 will be described in detail based on the timing charts of FIGS. 20 to 25.

尚、第20図と第21図は共に等しい時間スケールで示し
てあり、奇数フィールドと偶数フィールドの両方の走査
読出しのタイミングを示している。又、第22図と第23図
は共に等しい時間スケールで示してあり、奇数フィール
ドノ高速転送期間TVBFのタイミングを示す。更に、第24
図と第25図は共に等しい時間スケールで示してあり、偶
数フィールドの高速転送期間TVBFのタイミングを示す。
20 and FIG. 21 are shown on the same time scale, and show the timing of scanning and reading of both the odd field and the even field. 22 and 23 are both shown on the same time scale, and show the timing of the odd-numbered field high-speed transfer period TVBF . In addition, the 24th
FIG. 25 and FIG. 25 are both shown on the same time scale, and show the timing of the high-speed transfer period TVBF of the even field.

まず、奇数フィールド走査読出しにおける垂直ブラン
キング期間TVBの動作を説明する。第20図及び第21図に
示すように、垂直ブランキング期間TVBの初期の時点t2
においてフィールドシフト動作を行う。即ち、信号φ
とφが“H"レベルとなることにより、受光部7中の偶
数番目の転送ゲート電極G21、G41、G22、G42〜G2n/2
4n/2に“H"レベルの信号I21、I41、I22、I42、〜I
2n/2、I4n/2が印加され、奇数番目の転送ゲート電極G
11、G31、G12、G32〜G1n/2、G3n/2に信号φ、φ
と等しい“L"レベルの信号I11、I31、I12、I32
1n/2、I3n/2が印加される。
First, the operation of the vertical blanking period T VB in the odd field scanning read. As shown in FIG. 20 and FIG. 21, the initial time t 2 of the vertical blanking period TVB
Perform a field shift operation. That is, the signal φ 2
And phi 4 by becomes "H" level, the even-numbered transfer gate electrode G 21 in the light receiving section 7, G 41, G 22, G 42 ~G 2n / 2,
G 4n / 2 outputs “H” level signals I 21 , I 41 , I 22 , I 42 ,.
2n / 2 and I 4n / 2 are applied, and the odd-numbered transfer gate electrodes G
11 , G 31 , G 12 , G 32 to G 1n / 2 , G 3n / 2 output signals φ 1 , φ 3
When equal "L" level signal I 11, I 31, I 12 , I 32 ~
I 1n / 2 and I 3n / 2 are applied.

更に、時点t2では、シフトレジスタ14の全ての出力S
S1〜SSn/4が“M"レベルであり、駆動回路13中のトラン
ジスタd11〜d4n/4が導通状態となり、転送ゲート電極g
11〜g4n/4の偶数番目の転送ゲート電極g21、g41
g22、g42〜g2n/4、g4n/4には“M"レベル、奇数番目の
転送ゲート電極g11、g31、g12、g32〜g1n/4、g3n/4
は“L"レベルの信号が印加される。したがって、時点t2
では、偶数番目の転送ゲート電極G21、G41、G22、G42
2n/2、G4n/2の下に全てのフォトダイオードに対応し
てポテンシャル井戸(転送ピクセル)が発生すると同時
に、奇数番目の転送ゲート電極G11、G31、G12、G32〜G
1n/2、G3n/2の下にポテンシャル障壁が発生するので、
全ての画素信号が相互に混合すること無くトランスファ
ゲートTgを介してこれらのポテンシャル井戸(転送ピク
セル)に転送される。そして、フィールドシフト信号φ
FSが再び“L"レベルとなることにより、トランスファゲ
ートTgが再び遮断する。
Further, at the time point t 2, all of the output S of the shift register 14
S1 to S Sn / 4 is "M" level, the transistor d 11 in the drive circuit 13 to d 4n / 4 is rendered conductive, transfer gate electrodes g
11 to g 4n / 4 even-numbered transfer gate electrodes g 21 , g 41 ,
g 22, g 42 ~g 2n / 4, g 4n / 4 in the "M" level, the odd-numbered transfer gate electrodes g 11, g 31, g 12 , g 32 ~g 1n / 4, g 3n / 4 Is applied with an "L" level signal. Thus, at time t 2
In the even-numbered transfer gate electrodes G 21, G 41, G 22 , G 42 ~
Potential wells (transfer pixels) are generated below G 2n / 2 and G 4n / 2 corresponding to all the photodiodes, and at the same time, odd-numbered transfer gate electrodes G 11 , G 31 , G 12 , and G 32 to G 32.
Since a potential barrier occurs below 1n / 2 and G 3n / 2 ,
All pixel signals are transferred to these potential wells (transfer pixels) via the transfer gate Tg without being mixed with each other. Then, the field shift signal φ
The transfer gate Tg is cut off again when FS goes low again.

次に、時点t2に続く高速電荷転送期間TVBF中に、全て
の画素信号を受光部7から蓄積部8へ高速に転送する。
そして、予め高速転送の前に2行ずつの画素信号を混合
しておいてから蓄積部8へ転送する。
Then, during subsequent time t 2 fast charge transfer period T VBF, transfers all of the pixel signals at high speed from the light receiving unit 7 to the storage section 8.
Then, the pixel signals of two rows are mixed before the high-speed transfer, and then transferred to the storage unit 8.

即ち、第22図と第23図に示すように、この高速電荷転
送期間TVBFでは、信号φが常に“M"レベルに設定さ
れ、信号φは信号φの反転した信号と等しいタイミ
ングの信号となる。そして、第22図に示すように、高速
転送を行う前に予め、P1とP2、P3とP4、P5とP6・・・・
のフォトダイオードからの信号を混合する。そして、蓄
積部において、シフトレジスタ14では前フィーオルドの
読出し動作により、信号φSINに“M"レベルの信号が印
加されており、同期信号φSAに同期して信号SS1〜S
Sn/4の全ての出力が“M"レベルを出力しており、この信
号SS1〜SSn/4に同期して第2の駆動回路13中のトラン
ジスタd11〜d4n/4がオン状態となっている。
That is, as shown in FIG. 22 and FIG. 23, in the high-speed charge transfer period T VBF, set signal phi H is always "M" level, the signal phi G timing is equal to inverted signal of the signal phi A Signal. Then, as shown in FIG. 22, in advance before performing the high-speed transfer, P 1 and P 2, P 3 and P 4, P 5 and P 6 · · · ·
The signals from the photodiodes are mixed. In the storage section, the shift register 14 applies a signal of "M" level to the signal φ SIN by the read operation of the previous field, and the signals S S1 to S S are synchronized with the synchronization signal φ SA.
Sn / All output 4 has output the "M" level, the transistor d 11 to d 4n / 4 is turned on in the second driving circuit 13 in synchronism with the signal S S1 to S Sn / 4 It has become.

この結果、トランジスタd11〜d4n/4を介して信号φ
〜φが転送ゲート電極g11〜g4n/4へ印加され、転
送ゲート信号S11〜S4n/4となる。又、受光部の転送ゲ
ート電極I11〜I4n/2では、信号φ〜φが直接印加
され、通常の4相駆動に準じたタイミングで高速転送を
行う。
As a result, the signal φ is output via the transistors d 11 to d 4n / 4.
1 to [phi] 4 is applied to the transfer gate electrodes g 11 ~g 4n / 4, the transfer gate signal S 11 ~S 4n / 4. Further, signals φ 1 to φ 4 are directly applied to the transfer gate electrodes I 11 to I 4n / 2 of the light receiving section, and high-speed transfer is performed at a timing according to normal four-phase driving.

そして、第22図と第23図に示すように、蓄積部8にお
いて、画素信号が水平荷転送路10にも最も近い行に転送
される前に、シフトレジスタ14の信号φS1Nの入力に
“L"レベルの信号が印加されると、画素信号が蓄積部に
おいて、水平電荷転送路10に最も近い側の行に転送され
た直後の同期信号φSAのタイミングから信号SS1〜S
Sn/4が順次に“M"レベルから“L"レベルへ反転してい
き、この信号S1〜SSn/4に同期して第2の駆動回路13中
のトランジスタd11〜d4n/4が4個ずつを一組にして順
次にオフ状態となっていく。この結果、蓄積部8の転送
ゲート電極g11〜g44/nに対して、4個ずつを一組にし
て順次に信号φ〜φが印加されなくなり、蓄積部8
の垂直電荷転送路の動作が水平荷転送路10に近い側から
停止し、信号電荷が2電極に対して1個蓄積される。
Then, as shown in FIG. 22 and FIG. 23, before the pixel signal is transferred to the row closest to the horizontal load transfer path 10 in the accumulation unit 8, the input of the signal φ S1N of the shift register 14 is When an L "level signal is applied, the signals S S1 to S S from the timing of the synchronization signal φ SA immediately after the pixel signal is transferred to the row closest to the horizontal charge transfer path 10 in the storage section.
Sn / 4 sequentially inverts from the “M” level to the “L” level, and the transistors d 11 to d 4n / 4 in the second drive circuit 13 are synchronized with these signals S 1 to S Sn / 4. Are turned off sequentially in groups of four. As a result, the signals φ 1 to φ 4 are not sequentially applied to the transfer gate electrodes g 11 to g 44 / n of the storage unit 8 in groups of four, so that the storage units 8 are not applied.
The operation of the vertical charge transfer path is stopped from the side close to the horizontal load transfer path 10, and one signal charge is accumulated in two electrodes.

更に、この奇数フィールド走査読出しの時の高速電荷
転送動作を第24図に示す典型例で説明する。尚、同図
は、ある1つの垂直電荷転送路の動作を示し、受光部7
中に8列のフォトダイオードを有すると共に、垂直電荷
転送路の転送動作を16本の転送ゲート電極で行い、蓄積
部8の垂直電荷転送路には8本の転送ゲート電極が設け
られている場合を示す。又、 の部分が転送ピクセル内の各信号電荷、□がポテンシャ
ル障壁又は空の転送ピクセルであるとする。
Further, the high-speed charge transfer operation at the time of the odd-field scanning reading will be described with reference to a typical example shown in FIG. FIG. 3 shows the operation of a certain vertical charge transfer path, and
In the case where there are eight rows of photodiodes inside, and the transfer operation of the vertical charge transfer path is performed by 16 transfer gate electrodes, and the vertical charge transfer path of the storage section 8 is provided with 8 transfer gate electrodes Is shown. or, Is a signal charge in the transfer pixel, and □ is a potential barrier or an empty transfer pixel.

まず、時点t2で信号電荷q1〜q8が転送ピクセルへフィ
ールドシフトされ、時点t2aで、q1とq2、q3とq4、q5とq
6、q7とq8の組み合わせで画素混合され、時点t2aで信号
電荷は垂直転送ゲート電極の1つの電極の下に蓄えられ
る。そして、符号の“5"のタイミングから混合された信
号電荷(q1+q2)、(q3+q4)、(q5+q6)、(q7
q8)の転送が開始し、“20"のタイミングでシフトレジ
スタ14の出力SS1が“L"レベルとなり、転送ゲート電極g
11〜g41が停止し、混合信号電荷(q1+q2)が転送ゲー
ト電極g21の下に保持される。
First, the signal charge q 1 to q 8 at time t 2 is field shift to the transfer pixels, at time t 2a, q 1 and q 2, q 3 and q 4, q 5 and q
6, a combination of q 7 and q 8 are pixel mixture signal charge at time t 2a is stored under one of the electrodes of the vertical transfer gate electrode. Then, the signal charges (q 1 + q 2 ), (q 3 + q 4 ), (q 5 + q 6 ), (q 7 +
Transfer q 8) starts, "20" output S S1 of the shift register 14 at the timing of the "L" level, the transfer gate electrodes g
11 to g 41 is stopped, mixed signal charge (q 1 + q 2) is held under the transfer gate electrodes g 21.

次に、“28"のタイミングで信号SS2が“L"レベルとな
り、ゲート電極g12〜g42が停止し、混合画素信号(q3
q4)がゲート電極g41に、混合画素信号(q5+q6)がゲ
ート電極g22の下に保持され、“35"のタイミングで混合
画素信号(q7+q8)がゲート電極g42の下に保持され
て、転送動作が完了する。
Then, "28" signal S S2 at the timing of the "L" level, the gate electrode g 12 to g 42 is stopped, mixed pixel signal (q 3 +
q 4) is the gate electrode g 41, mixed pixel signal (q 5 + q 6) is held under the gate electrode g 22, "35" mixed pixel signal at a timing of (q 7 + q 8) a gate electrode g 42 And the transfer operation is completed.

このように蓄積部8では、転送ゲート電極が水平転送
路10に近い側から順に停止していくことにより、混合画
素信号(q1+q2)、(q3+q4)、(q5+q6)、(q7
q8)が、蓄積部8の転送エレメントに収容されることと
なる。次に、再び第20図と第21図において説明すると、
垂直ブランキング期間TVBが経過すると、水平走査のタ
イミングに同期して混合画素信号の読出し動作を開始す
る。
In this way the accumulation unit 8, by the transfer gate electrode is gradually stopped from the side near to the horizontal transfer path 10 in this order, mixed pixel signal (q 1 + q 2), (q 3 + q 4), (q 5 + q 6 ), (Q 7 +
q 8 ) is accommodated in the transfer element of the storage unit 8. Next, referring again to FIGS. 20 and 21,
After the elapse of the vertical blanking period TVB , the read operation of the mixed pixel signal is started in synchronization with the horizontal scanning timing.

即ち、最初の水平ブランキング期間THB(時点t3〜t4
の期間)では、信号φが常に“L"レベルとなるので、
第1の駆動回路10中の全てのNMOSトランジスタが非導通
状態となり、全ての転送ゲート電極から電気的に切り離
される。又、シフトレジスタ14にはスタートパルス信号
φINが印加されないが、最初の1周期の信号φSA、φSB
が印加されても未だ全ての出力信号S11〜S1n/4は“L"
レベルのままとなり、受光部8内の垂直電荷転送路で
は、信号電荷の転送動作は行われない。
That is, the first horizontal blanking period T HB (time t 3 to t 4
), The signal φ G is always at the “L” level.
All the NMOS transistors in the first drive circuit 10 are turned off, and are electrically disconnected from all the transfer gate electrodes. Further, although the start pulse signal φ IN is not applied to the shift register 14, the signals φ SA , φ SB
Yet all the output signals S 11 ~S 1n / 4 is "L" but be applied
The level remains, and the signal charge transfer operation is not performed in the vertical charge transfer path in the light receiving section 8.

次に、最初の水平走査期間THB(時点t4〜t5の期間)
に水平電荷転送路10が4相駆動方式又は2相駆動方式に
準じた所定タイミングのゲート信号α〜αに同期し
て水平転送を行うことにより、水平電荷転送路10内の不
要電荷を外部へ廃棄する。
Next, a first horizontal scanning period T HB (period from time t 4 ~t 5)
In addition, the horizontal charge transfer path 10 performs horizontal transfer in synchronization with the gate signals α 1 to α 4 at predetermined timings according to the four-phase drive method or the two-phase drive method, so that unnecessary charges in the horizontal charge transfer path 10 are reduced. Discard outside.

次に、第2回目の水平ブランキング期間THB(時点t5
〜t6の期間)では、シフトレジスタ14の最初の出力端子
の駆動信号SS1だけが信号φ、φに同期して“M"レ
ベル、他の駆動信号SS2〜SS2nは“L"レベルとなること
により、第2の駆動回路13中の駆動信号SS1に関わる第
1組目のNMOSトランジスタd11、d21、d31、d41だけが導
通状態となる。
Next, the second horizontal blanking period T HB (time t 5
In ~t period 6), the first driving signal S S1 only signal phi A of the output terminals of the shift register 14, in synchronism with the phi B by "M" level, other drive signals S S2 to S S2n is "L When the level becomes “level”, only the first set of NMOS transistors d 11 , d 21 , d 31 and d 41 related to the drive signal S S1 in the second drive circuit 13 become conductive.

そして、駆動信号SS1だけが“M"レベルとなる期間中
に垂直電荷転送を行うための4相のタイミング信号
φ、φ、φ、φが第2の駆動回路13に入力する
ので、第1〜第4番目の最初の組のゲート信号S11
S21、S31、S41だけがタイミング信号φ、φ
φ、φと等しくなり、最初の組の第1〜第4番目の
ゲート電極g11、g21、g31、g41で電荷転送動作を行うこ
ととなる。この結果、最も水平電荷転送路10に近い第1
行目の画素信号が水平電荷転送路10へ転送されると共
に、2行目の画素信号が第1行目の位置まで移動する。
Then, four-phase timing signals φ 1 , φ 2 , φ 3 , φ 4 for performing the vertical charge transfer during a period in which only the drive signal S S1 is at the “M” level are input to the second drive circuit 13. Therefore, the first to fourth first set of gate signals S 11 ,
Only the timing signals φ 1 , φ 2 , S 21 , S 31 , S 41
It becomes equal to φ 3 and φ 4, and the charge transfer operation is performed by the first to fourth gate electrodes g 11 , g 21 , g 31 , and g 41 of the first set. As a result, the first closest to the horizontal charge transfer path 10
The pixel signals in the second row are transferred to the horizontal charge transfer path 10, and the pixel signals in the second row move to the position in the first row.

次に、第2回目の水平走査期間T1H(時点t6〜t7の期
間)では、転送ゲート電極g11〜g4n/4への信号の変化
が停止し、一方、水平電荷転送路10が4相駆動方式又は
2相駆動方式に準じた所定タイミングのゲート信号α
〜αに同期して水平転送を行うことにより、最初の1
行分の画素信号を点順次走査のタイミングで読み出す。
次に、時点t7〜t8の期間において、時点t5〜t6と同様の
動作を繰り返すことにより、次の行の画素信号の読出し
を行う。但し、時点t7〜t8の水平ブランキング期間THB
では、シフトレジスタ14の駆動信号SS1とSS2が同時に
“M"レベル、残りの駆動信号SS3〜SSn/4が“L"レベル
となる。この結果、第1〜第4番目の第1組のゲート電
極g11〜g41と、第5〜第8番目の第2組のゲート電極g
12〜g42が、タイミング信号φ〜φに等しいゲート
信号S11〜S41とS12〜S42によって駆動されることとな
り、これらのゲート電極下の画素信号が垂直転送され
る。
Next, in the second horizontal scanning period T 1H (time period from t 6 to t 7 ), the signal change to the transfer gate electrodes g 11 to g 4n / 4 stops, while the horizontal charge transfer path 10 Is a gate signal α 1 at a predetermined timing according to the four-phase driving method or the two-phase driving method.
By performing horizontal transfer in synchronism with to? 4, the first one
The pixel signals for the rows are read at the timing of the dot sequential scanning.
Next, in a period of time t 7 ~t 8, by repeating the same operation as the time t 5 ~t 6, reading out pixel signals of the next line. However, the horizontal blanking period T HB from time t 7 to t 8
Then, the drive signals S S1 and S S2 of the shift register 14 are simultaneously at “M” level, and the remaining drive signals S S3 to S Sn / 4 are at “L” level. As a result, the first to fourth first set of gate electrodes g 11 to g 41 and the fifth to eighth second set of gate electrodes g 11
12 to g 42 becomes a to be driven by the gate signals S 11 to S 41 and S 12 to S 42 is equal to the timing signal phi 1 to [phi] 4, the pixel signals under these gate electrodes are vertically transferred.

そして、時点t8からの次の水平走査期間T1Hにおい
て、水平電荷転送路10が第2列目の画素信号を点順次の
タイミングで読み出す。
Then, in the next horizontal scanning period T IH from time t 8, reads the horizontal charge transfer path 10 pixel signals of the second row in the dot sequential timing.

そして、同様の電荷転送動作を繰り返すことによりシ
フトレジスタ14の出力が次第に“M"レベルに拡大してい
くことにより、残りの行の信号電荷も読み出す。
Then, by repeating the same charge transfer operation, the output of the shift register 14 gradually expands to the “M” level, so that the signal charges in the remaining rows are also read.

そして、最終行(受光部7に最も近い側の行)の信号
電荷は、第20図及び第21の時点t9〜t10の期間(第15図
に拡大したタイミングを示す)に水平電荷転送路10へ垂
直転送され、更に、時点t10〜t11の水平転送期間に水平
電荷転送路10によって読み出され、奇数フィールド分の
全信号電荷の読み出しが完了する。
Then, the signal charges of the last row (the side closest line to the light-receiving unit 7), the horizontal charge transfer in Fig. 20 and the duration of the 21 time t 9 ~t 10 (shown a timing enlarged in FIG. 15) to road 10 are vertically transferred, further read out by the horizontal charge transfer path 10 to the horizontal transfer period of time t 10 ~t 11, all the signal charges read in the odd field thus completing.

このように奇数フィールドの走査読出しが完了する
と、次に、偶数フィールドの走査読出しを行う。尚、第
19図において説明したように、偶数フィールドの画像を
露光するための動作は、奇数フィールドの画素信号を走
査読出ししている期間中にほぼ完了している。
When the scanning and reading of the odd field are completed, the scanning and reading of the even field are performed. In addition,
As described with reference to FIG. 19, the operation for exposing the image of the even field is almost completed during the period of scanning and reading out the pixel signal of the odd field.

この偶数フィールドの走査読出しのタイミングは高速
転送期間TVBFのタイミングが奇数フィールドの走査読出
しのタイミングと若干異なるだけで、水平走査ブランキ
ング期間THB及び水平走査期間T1Hのタイミングは、第20
図及び第21図に示すタイミングとほぼ等しい。即ち、奇
数フィールド走査読出しの動作を説明するための各時点
t2〜t11に対応して示す時点(t12)〜(t21)が偶数フ
ィールド走査読出しのタイミングを示している。
Timing of the scanning reading of the even field in the timing of the high-speed transfer period T VBF only slightly different from the timing of the scanning reading of the odd field, the timing of horizontal scanning blanking period T HB and a horizontal scanning period T IH is the 20
It is almost the same as the timing shown in FIG. 21 and FIG. That is, each time point for explaining the operation of the odd field scan readout.
Time points (t 12 ) to (t 21 ) corresponding to t 2 to t 11 indicate the timing of the even-numbered field scanning readout.

もし仮に、偶数フィールドの露光を時点(t12)で完
了するものとすると、この時点(t12)では時点t2と同
じ動作を行うことにより、偶数番目の転送ゲート電極G
21、G41、G22、G42〜G2n/2、G4n/2の下に全てのフォ
トダイオードに対応してポテンシャル井戸(転送ピクセ
ル)が発生すると同時に、奇数番目の転送ゲート電極G
11、G31、G12、G32〜G1n/2、G3n/2の下にポテンシャ
ル障壁が発生し、全ての画素信号が相互に混合すること
無くトランスファゲートTgを介してこれらのポテンシャ
ル井戸(転送ピクセル)に転送される。信号φ、φ
が再び“M"レベルとなることにより、トランスファゲー
トTgが再び遮断する。
If Assuming that shall complete the exposure of even fields at the time (t 12), by performing the time (t 12) the same operation as the time t 2 in the even-numbered transfer gate electrode G
21, G 41, G 22, G 42 ~G 2n / 2, G 4n / 2 potential well in correspondence to all the photodiodes under at the same time (transfer pixels) is generated, the odd-numbered transfer gate electrode G
11 , G 31 , G 12 , G 32 to G 1n / 2 , a potential barrier is generated under G 3n / 2 , and all the pixel signals are not mixed with each other, and these potential wells are transferred through the transfer gate Tg. (Transfer pixel). Signals φ 2 , φ 4
Becomes "M" level again, so that the transfer gate Tg is shut off again.

次に、第25図と第26図に示すように、時点(t12)に
続く高速電荷転送期間TVBFでは、信号φが常に“M"レ
ベルに設定され、信号φは信号φの反転した信号と
等しいタイミングの信号となる。
Next, as shown in FIG. 25 and FIG. 26, at the time point (t 12) followed by high-speed charge transfer period T VBF, signal phi H is always set to "M" level, the signal phi G signal phi A Is a signal having the same timing as the inverted signal of.

そして、第25図に示すように、高速転送を行う前(時
点t2a、t2b、t2c、t2d)に予めP2とP3、P4とP5、P6とP7
・・・・のフォトダイオードからの信号を混合する。そ
して、シフトレジスタ14では前フィールドの読出し動作
により、φSINに“M"レベルの信号が印加されており、
同期信号φSA、φSBに同期して信号SS1〜SSn/4の全て
の出力が“M"レベルを出力しており、これらの信号SS1
〜SSn/4に同期して第2の駆動回路13中のトランジスタ
d11〜d4n/4がオン状態となっている。この結果、トラ
ンジスタd11〜d4n/4を介して信号φ〜φが転送ゲ
ート電極g11〜g4n/4へ印加され、転送ゲート信号S11
4n/4となる。又、受光部の転送ゲート電極I11〜I
4n/2では信号φ〜φが直接印加され、通常の4相駆
動に準じたタイミングで高速転送を行う。
Then, as shown in FIG. 25, before performing high-speed transfer (time points t 2a , t 2b , t 2c , t 2d ), P 2 and P 3 , P 4 and P 5 , P 6 and P 7
The signals from the photodiodes are mixed. Then, in the shift register 14, an “M” level signal is applied to φ SIN by a read operation of the previous field.
All the signals S S1 to S Sn / 4 output “M” level in synchronization with the synchronization signals φ SA and φ SB , and these signals S S1
To the transistor in the second drive circuit 13 in synchronization with S Sn / 4
d 11 to d 4n / 4 are on. As a result, the signal phi 1 to [phi] 4 via the transistor d 11 ~d 4n / 4 is applied to the transfer gate electrodes g 11 ~g 4n / 4, the transfer gate signal S 11 ~
S 4n / 4 . Further, the transfer gate electrodes I 11 to I
4n / 2 In the signal phi 1 to [phi] 4 is applied directly, performs high-speed transfer at a timing similar to that for ordinary four-phase drive.

そして、第25図と第26図に示すように、画素信号が蓄
積部8において、水平電荷転送路10に最も近い側の行に
転送される前にシフトレジスタ14のφS1Nの入力に“L"
レベルの信号が印加されると、画素信号が蓄積部8にお
いて、水平電荷転送路10に最も近い側の行に転送された
直後の同期信号φSAのタイミングから信号SS1〜SSn/4
が順次に“M"レベルから“L"レベルへ反転していき、こ
の信号SS1〜SSn/4に同期して第2の駆動回路13の中の
トランジスタd11〜d4n/4が4個ずつを一組として、順
次にオフ状態となっていく。
Then, as shown in FIG. 25 and FIG. 26, before the pixel signal is transferred to the row closest to the horizontal charge transfer path 10 in the storage section 8, the input of φ S1N of the shift register 14 becomes “L”. "
When the level signal is applied, the pixel signals are stored in the storage unit 8 and the signals S S1 to S Sn / 4 start from the timing of the synchronization signal φ SA immediately after being transferred to the row closest to the horizontal charge transfer path 10.
Are sequentially inverted from the “M” level to the “L” level, and the transistors d 11 to d 4n / 4 in the second drive circuit 13 are driven to 4 in synchronization with the signals S S1 to S Sn / 4. Each set is turned off sequentially.

この結果、蓄積部8の転送ゲート電極g11〜g44/n
対して4個ずつを一組にして、順次に信号φ〜φ
印加されなくなり、蓄積部8の垂直電荷転送路の動作が
水平電荷転送路10に近い側から停止していき、信号電荷
が2電極に対して1個蓄積される。
As a result, in the pair of four-by-four to the transfer gate electrodes g 11 ~g 44 / n of the storage portion 8, sequential signals phi 1 to [phi] 4 is no longer applied, the vertical charge transfer path of the storage section 8 Is stopped from the side near the horizontal charge transfer path 10, and one signal charge is accumulated in two electrodes.

このように、奇数フィールドと同様の動作を行うが、
混合する信号電荷の組み合わせが異なる。更に、偶数フ
ィールド走査読出し時の高速電荷転送動作を第27図に示
す典型例で示す説明する。尚、同図は、ある1つの垂直
電荷転送路の動作を示し、受光部7中に8列のフォトダ
イオードを有すると共に、垂直電荷転送路の転送動作を
16本の転送ゲート電極で行い、蓄積部8の垂直電荷転送
路には8本の転送ゲート電極が設けられている場合を示
す。又、 の部分が転送ピクセル内の各信号電荷、□がポテンシャ
ル障壁又は空の転送ピクセルであるとする。
In this way, the same operation as the odd field is performed,
The combination of the mixed signal charges is different. Further, a description will be given of a high-speed charge transfer operation at the time of scanning and reading out an even-numbered field, with reference to a typical example shown in FIG. FIG. 3 shows the operation of a certain vertical charge transfer path. The light receiving section 7 has eight rows of photodiodes and the transfer operation of the vertical charge transfer path.
This is performed by using 16 transfer gate electrodes, and the case where eight transfer gate electrodes are provided in the vertical charge transfer path of the accumulation section 8 is shown. or, Is a signal charge in the transfer pixel, and □ is a potential barrier or an empty transfer pixel.

まず、時点(t12)で信号電荷q1〜q8が転送ピクセル
ヘフィールドシフトされ、時点t12aで、q2とq3、q4
q5、q6とq7が画素混合され、時点t12dで転送ゲート電極
の1つが転送ゲート電極の下に蓄えられる。そして、符
号の“5"のタイミングから混合画素信号(q1)、(q2
q3)、(q4+q5)、(q6+q7)、(q8)の転送が開始
し、“20"のタイミングでシフトレジスタ14の出力SS1
“L"レベルとなり、転送ゲート電極g11〜g41が停止し、
画素信号(q1)がまず転送ゲート電極g21の下に保持さ
れる。
First, at time (t 12 ), the signal charges q 1 to q 8 are field-shifted to the transfer pixel, and at time t 12a , q 2 and q 3 , q 4
q 5, q 6 and q 7 are mixed pixel, one of the transfer gate electrode at a time t 12d stored under the transfer gate electrode. The mixed pixel signals (q 1 ) and (q 2 +
The transfer of (q 3 ), (q 4 + q 5 ), (q 6 + q 7 ), and (q 8 ) starts. At the timing of “20”, the output S S1 of the shift register 14 becomes “L” level, and the transfer gate electrode g 11 to g 41 is stopped,
Pixel signal (q 1) is first held under the transfer gate electrodes g 21.

次に、“28"のタイミングで、信号SS2が“L"レベルと
なり、転送ゲート電極g12〜g42が停止し、混合画素信号
(q2+q3)、(q4+q5)が転送ゲート電極g41、g22の下
に保持される。
Then, at the timing of "28", the signal S S2 becomes "L" level, the transfer gate electrode g 12 to g 42 is stopped, mixed pixel signals (q 2 + q 3), is (q 4 + q 5) Transfer It is held below the gate electrodes g 41 and g 22 .

そして、同様に、“35"のタイミングで混合画素信号
(q6+q7)、(q8)が転送ゲート電極g21、I21に保持さ
れる。
Similarly, the mixed pixel signals (q 6 + q 7 ) and (q 8 ) are held at the transfer gate electrodes g 21 and I 21 at the timing “35”.

尚、この典型例では、8個の信号電荷を転送する場合
を示すが、一般的にn個の信号電荷q1〜qnを転送する場
合は、蓄積部8の最出力側の行に(q1)、第2行目に
(q2+q3)、第3行目に(q4+q5)、・・・・、第n/2
行目に(qn-1+qn)の混合画素信号が転送されることと
なる。
Note that, in this typical example, a case where eight signal charges are transferred is shown. Generally, when n signal charges q 1 to q n are transferred, ( q 1 ), (q 2 + q 3 ) on the second line, (q 4 + q 5 ) on the third line,..., n / 2
The mixed pixel signal of (q n-1 + q n ) is transferred to the row.

次に、再び第20図と第21図において説明すると、垂直
ブランキング期間TVBが経過すると、水平走査タイミン
グに同期して混合画素信号の読出し動作を開始する。
Next, referring again to FIGS. 20 and 21, when the vertical blanking period TVB elapses, the read operation of the mixed pixel signal is started in synchronization with the horizontal scanning timing.

即ち、最初の水平ブランキング期間THB(時点(t13
〜(t14)の期間)では、信号φが常に“L"レベルと
なるので、第1の駆動回路10中の全てのNMOSトランジス
タが非導通状態となり、全ての転送ゲート電極から電気
的に切り離される。
That is, the first horizontal blanking period T HB (time (t 13)
In ~ period (t 14)), the signal phi G is always "L" level, all the NMOS transistors of the first drive circuit 10 is rendered non-conductive, electrically from all of the transfer gate electrodes Be separated.

又、シフトレジスタ14は、最初の1周期の信号φSA
φSBが印加されても全出力SS1〜SSn/4は未だ“L"レベ
ルとなるので、蓄積部8では信号電荷の転送動作は行わ
れない。
Also, the shift register 14 receives the signal φ SA of the first cycle,
Even if φ SB is applied, all the outputs S S1 to S Sn / 4 are still at the “L” level, so that the transfer operation of the signal charge is not performed in the storage unit 8.

次に、最初の水平走査期間THB(時点(t14)〜
(t15)の期間)に水平電荷転送路10が4相駆動方式又
は2相駆動方式に準じた所定タイミングのゲート信号α
〜αに同期して水平転送を行うことにより、水平電
荷転送路10内の不要電荷を外部へ廃棄する。
Next, a first horizontal scanning period T HB (time (t 14) ~
(Period (t 15 )), the horizontal charge transfer path 10 receives the gate signal α at a predetermined timing according to the four-phase driving method or the two-phase driving method.
By performing horizontal transfer in synchronization with the 1 to? 4, discarding the unnecessary charges in the horizontal charge transfer path 10 to the outside.

次に、第2回目の水平ブランキング期間THB(時点(t
15)〜(t16)の期間)では、シフトレジスタ14の最初
の出力端子の駆動信号SS1だけが信号φ、φに同期
して“M"レベル、他の駆動信号SS2〜SS2nは“L"レベル
となることにより、第2の駆動回路13中の駆動信号SS1
に関わる第1組目のNMOSトランジスタd11、d21、d31、d
41だけが導通状態となる。
Next, the second horizontal blanking period T HB (time (t
In 15) ~ (period t 16)), only the driving signal S S1 of the first output terminal of the shift register 14 the signal phi A, phi synchronization with "M" level B, the other of the drive signal S S2 to S When S2n goes to the “L” level, the drive signal S S1 in the second drive circuit 13
The first set of NMOS transistors d 11 , d 21 , d 31 , d
Only 41 becomes conductive.

そして、駆動信号SS1だけが“M"レベルとなる期間中
に、垂直電荷転送を行うための4相のタイミング信号φ
、φ、φ、φが第2の駆動回路13に入力するの
で、第1〜第4番目の最初の組のゲート信号S11、S21
S31、S41だけがタイミング信号φ、φ、φ、φ
と等しくなり、最初の組の第1〜第4番目のゲート電極
g11、g21、g31、g41で電荷転送動作を行うこととなる。
この結果、最持水平電荷転送路10に近い第1行目の画素
信号が水平電荷転送路10へ転送されると共に、2行目の
画素信号が第1行目の位置まで移動する。
Then, during a period in which only the drive signal S S1 is at the “M” level, the four-phase timing signal φ for performing the vertical charge transfer is set.
1 , φ 2 , φ 3 , φ 4 are input to the second drive circuit 13, so that the first to fourth first set of gate signals S 11 , S 21,.
Only S 31 and S 41 are timing signals φ 1 , φ 2 , φ 3 , φ 4
And the first to fourth gate electrodes of the first set
the performing the charge transfer operation in g 11, g 21, g 31 , g 41.
As a result, the first row of pixel signals near the horizontal charge transfer path 10 are transferred to the horizontal charge transfer path 10, and the second row of pixel signals move to the position of the first row.

次に、第2回目の水平走査期間T1H(時点(t16)〜
(t17)の期間)では、転送ゲート電極g11〜g4n/4への
信号の変化が停止し、一方、水平電荷転送路10が4相駆
動方式又は2相駆動方式に準じた所定タイミングのゲー
ト信号α〜αに同期して水平転送を行うことによ
り、最初の1行目の画素信号を点順次走査のタイミング
で読み出す。
Next, the second horizontal scanning period T 1H (time (t 16 ))
In (t 17) period), the change of the signal is stopped to the transfer gate electrodes g 11 to g 4n / 4, whereas, the predetermined timing at which the horizontal charge transfer path 10 pursuant to the four-phase drive method or the two-phase driving mode By performing horizontal transfer in synchronization with the gate signals α 1 to α 4 , the pixel signals in the first first row are read out at the timing of point-sequential scanning.

次に、時点(t17)〜(t18)の期間において、時点
(t15)〜(t16)と同様の動作を繰り返すことにより、
次の列の画素信号の読出しを行う。但し、時点(t17
〜(t18)の水平ブランキング期間THBでは、第2のシフ
トレジスタ14aの駆動信号SS1とSS2が同時に“M"レベ
ル、残りの駆動信号SS3〜SSn/4が“L"レベルとなる。
この結果、第1〜第4番目の第1組のゲート電極g11〜g
41と、第5〜第8番目の第2組のゲート電極g12〜g
42が、タイミング信号φ〜φに等しいゲート信号S
11〜S41とS12〜S42によって駆動されることとなり、こ
れらのゲート電極下の画素信号が垂直転送される。時点
(t18)からの次の水平走査期間T1Hにおいて、水平電荷
転送路10が第2列目の画素信号を点順次タイミングで読
み出す。そして、同様の電荷転送動作を繰り返すことに
よりシフトレジスタ14の出力が次第に“M"レベルに拡大
していくことにより、残りの行の信号電荷も読み出す。
最終行(受光部7に最も近い側の行)の信号電荷は、第
20図及び第21図の時点(t19)〜(t20)の期間に水平電
荷転送路10へ垂直転送され、更に、時点(t20)〜
(t21)の水平転送期間に水平電荷転送路10によって読
み出され、偶数フィールド分の全信号電荷の読み出しが
完了する。
Next, in a period of time (t 17) ~ (t 18 ), by repeating the same operation as when (t 15) ~ (t 16 ),
The pixel signal of the next column is read. However, at the time (t 17 )
~ In the horizontal blanking period T HB of (t 18), the driving signal S S1 and S S2 of the second shift register 14a at the same time "M" level, the remaining drive signal S S3 ~S Sn / 4 "L " Level.
As a result, the first to fourth first set of gate electrodes g 11 to g 11
41, fifth to eighth second set of gate electrodes g 12 to g
42 is a gate signal S equal to the timing signals φ 1 to φ 4
11 to S 41 and S 12 to S becomes 42 to be driven by the pixel signals under these gate electrodes are vertically transferred. In the next horizontal scanning period T 1H from the time point (t 18 ), the horizontal charge transfer path 10 reads the pixel signals of the second column at dot sequential timing. Then, by repeating the same charge transfer operation, the output of the shift register 14 gradually expands to the “M” level, so that the signal charges in the remaining rows are also read.
The signal charges in the last row (the row closest to the light receiving section 7) are
Is the period to the vertical transferred to the horizontal charge transfer path 10 at the time of 20 view and FIG. 21 (t 19) ~ (t 20 ), further, the time (t 20) ~
During the horizontal transfer period (t 21 ), the read is performed by the horizontal charge transfer path 10, and the reading of all signal charges for the even field is completed.

このように、この実施例によれば、蓄積部の面積を小
さくしたので、小型のFIT方式の電荷結合型固体撮像装
置を実現することができる。又、本実施例では、垂直2
画素混合の例を示したが、奇数フィールドでは奇数行の
み、偶数フィールドでは偶数行のみを読み出すフレーム
読出しも可能である。
As described above, according to this embodiment, since the area of the storage section is reduced, a small-sized FIT type charge-coupled solid-state imaging device can be realized. In this embodiment, the vertical 2
Although an example of pixel mixture has been described, frame reading in which only odd rows are read in odd fields and only even rows are read in even fields is also possible.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明の電荷結合型固体撮像装
置によれば、受光部中の光電変換素子と垂直電荷転送路
を分離して形成し、露光後に光電変換素子から垂直電荷
転送路へ転送してから走査読出しを行うので、電子シャ
ッター機能を有し、且つ、垂直電荷転送路中の画素信号
を水平電荷転送路側に位置するものから順番に所謂ドミ
ノ倒しのようにして転送を行うので、転送ゲート電極の
数を低減することができ、垂直解像度の向上を図ること
ができる。従来のフィールド蓄積部の半分の面積でフィ
ールド蓄積が行え、半導体チップの縮小化を図ることが
できる。
As described above, according to the charge-coupled solid-state imaging device of the present invention, the photoelectric conversion element in the light receiving unit and the vertical charge transfer path are formed separately, and after the exposure, the photoelectric transfer element is transferred from the photoelectric conversion element to the vertical charge transfer path. Since the scanning readout is performed after that, the electronic shutter function is provided, and the pixel signals in the vertical charge transfer path are sequentially transferred from those located on the side of the horizontal charge transfer path in a so-called domino-down manner. The number of transfer gate electrodes can be reduced, and the vertical resolution can be improved. Field storage can be performed in half the area of the conventional field storage unit, and the size of the semiconductor chip can be reduced.

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

第1図は本発明に係る電荷結合型固体撮像装置を適用し
た電子スチルカメラの概略構成図、 第2図は先行実施例の電荷結合型固体撮像装置の概略構
成図、 第3図は第2図の実施例における受光領域の要部構造及
び周辺回路構成を示す説明図、 第4図は同実施例中に適用されるシフトレジスタの回路
図、 第5図および第6図は第4図に示すシフトレジスタの動
作を説明するタイミングチャート、 第7図は第3図中のB−B′線における縦断面図、 第8図は走査読出し動作を概略的に示す説明図、 第9図及び第10図は走査読出し動作を詳細に示したタイ
ミングチャート、 第11図及び第12図は、第9図及び第10図中の高速電荷転
送期間における動作を詳細に示すタイミングチャート、 第13図は先行実施例の動作を単純な場合について示した
説明図、 第14図、第15図及び第16図は第9図及び第10図中の水平
ブランキング期間の動作を詳述するためのタイミングチ
ャート、 第17図は本発明の実施例の電荷結合型固体撮像装置の概
略構成図、 第18図は同実施例における受光部及び蓄積部の要部構造
及び周辺回路構成を示す説明図、 第19図は同実施例の走査読出し動作を概略的に示す説明
図、 第20図及び第21図は同実施例の走査読出し動作を詳細に
示したタイミングチャート、 第22図及び第23図は、奇数フィールド走査読出しの場合
の高速電荷転送期間における動作を更に詳細に示すタイ
ミングチャート、 第24図は同実施例の奇数フィールド走査読出しの場合の
高速電荷転送期間における動作を単純な場合について示
した説明図、 第25図及び第26図は、偶数フィールド走査読出しの場合
の高速電荷転送期間における動作を更に詳細に示すタイ
ミングチャート、 第27図は同実施例の偶数フィールド走査読出しの場合の
高速電荷転送期間における動作を単純な場合について示
した説明図である。 符号の説明: 1;撮像光学系 2;機械式の絞り機構 3;電荷結合型固体撮像装置 4;信号処理回路 5;記録機構 6;同期制御回路 7;受光部 8;蓄積部 10;水平電荷転送路 12、13、14;駆動回路 14a、14b;シフトレジスタ L1〜Lm;垂直電荷転送路 M11、M21、M31、M41〜;NMOSトランジスタ D11、D21、D31、D41〜;NMOSトランジスタ d11、d21、d31、d41〜;NMOSトランジスタ m11、m21、m31、m41〜;NMOSトランジスタ G11、G21、G31、G41〜;転送ゲート電極 g11、g21、g31、g41〜;転送ゲート電極 Q21、Q41、Q22、Q42〜;転送ゲート電極
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electronic still camera to which a charge-coupled solid-state imaging device according to the present invention is applied, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a charge-coupled solid-state imaging device of a preceding embodiment, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a main part structure and a peripheral circuit configuration of a light receiving area in the embodiment shown in FIG. 4, FIG. 4 is a circuit diagram of a shift register applied in the embodiment, FIG. 5 and FIG. FIG. 7 is a timing chart for explaining the operation of the shift register shown in FIG. 7, FIG. 7 is a longitudinal sectional view taken along the line BB 'in FIG. 3, FIG. 8 is an explanatory view schematically showing the scanning read operation, FIG. FIG. 10 is a timing chart showing the scanning read operation in detail, FIGS. 11 and 12 are timing charts showing the operation in the high-speed charge transfer period in FIGS. 9 and 10 in detail, and FIG. Explanatory diagram showing the operation of the embodiment in a simple case FIGS. 14, 15 and 16 are timing charts for explaining the operation during the horizontal blanking period in FIGS. 9 and 10, and FIG. 17 is a charge-coupled type of the embodiment of the present invention. FIG. 18 is a schematic configuration diagram of a solid-state imaging device, FIG. 18 is an explanatory diagram showing a main part structure and a peripheral circuit configuration of a light receiving unit and a storage unit in the embodiment, and FIG. 19 is a schematic diagram illustrating a scanning read operation of the embodiment. FIGS. 20 and 21 are timing charts showing the scanning read operation of the embodiment in detail, and FIGS. 22 and 23 further show the operation during the high-speed charge transfer period in the case of odd field scan read. FIG. 24 is a timing chart showing details, FIG. 24 is an explanatory diagram showing the operation in the high-speed charge transfer period in the case of the odd-numbered field scanning readout of the embodiment, and FIGS. 25 and 26 are the even-numbered field scanning readout. Fast charge transfer in case of Further a timing chart showing in detail the operation of the period, 27 is an explanatory diagram showing the case a simple operation at a high speed charge transfer period in the case of the even field scanning reading of the embodiment. Explanation of reference numerals: 1; imaging optical system 2; mechanical diaphragm mechanism 3; charge-coupled solid-state imaging device 4; signal processing circuit 5; recording mechanism 6; synchronization control circuit 7; light receiving unit 8; storage unit 10; transfer paths 12, 13, 14; drive circuit 14a, 14b; shift register L 1 ~L m; vertical charge transfer path M 11, M 21, M 31 , M 41 ~; NMOS transistor D 11, D 21, D 31 , D 41- ; NMOS transistors d 11 , d 21 , d 31 , d 41- ; NMOS transistors m 11 , m 21 , m 31 , m 41- ; NMOS transistors G 11 , G 21 , G 31 , G 41- ; transfer Gate electrodes g 11 , g 21 , g 31 , g 41 ;; transfer gate electrodes Q 21 , Q 41 , Q 22 , Q 42 ;; transfer gate electrodes

フロントページの続き (72)発明者 川尻 和廣 神奈川県足柄上郡開成町宮台798番地 富士写真フイルム株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−31572(JP,A) 特開 昭63−114377(JP,A)Continuation of the front page (72) Inventor Kazuhiro Kawajiri 798 Miyadai, Kaisei-cho, Ashigara-gun, Kanagawa Fuji Photo Film Co., Ltd. (56) References JP-A-2-31572 (JP, A) JP-A-63-114377 JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】画素に相当する複数の光電変換素子を行方
向及び列方向にマトリクス状に配列形成し、列方向に配
列する各光電変換素子群に隣接して垂直電荷転送路を形
成して成る受光部と、 該受光部のこれらの垂直電荷転送路に連設する垂直電荷
転送路を有する蓄積部とを具備し、 画素に発生した画素信号を上記受光部の垂直電荷転送路
へ転送した後、受光部と蓄積部の垂直電荷転送路の転送
ゲート電極に所定タイミングのゲート信号を印加するこ
とにより、上記蓄積部の垂直電荷転送路へ画素信号を高
速転送し、更に、該蓄積部の垂直電荷転送路の転送ゲー
ト電極に所定タイミングのゲート信号を印加すると共
に、水平電荷転送路によって各行毎の画素信号を走査読
出しする電荷結合型固定撮像装置において、 前記受光部の転送ゲート電極を各光電変換素子に対応し
て2個ずつ設けると共に、蓄積部の転送ゲート電極数を
受光部の転送ゲート電極数の半分に形成し、 前記高速転送時には、受光部中の相互に隣合う転送ゲー
ト電極を所定数ずつ組にして、所定のタイミングのゲー
ト信号を印加すると共に、蓄積部中の相互に隣合う転送
ゲート電極を受光部中の各組に転送ゲート電極数と等し
い数ずつ組にして、水平電荷転送路に近い側の組からゲ
ート信号の印加を停止することにより、上記高速転送を
行い、 前記走査読出し時には、蓄積部中の相互に隣合う転送ゲ
ート電極を所定数ずつ組にして、水平電荷転送路側に最
も近い側の組の転送ゲート電極から順番に所定のタイミ
ングのゲート信号を印加することによって、走査読出し
を行うことを特徴とする電荷結合型固体撮像装置。
A plurality of photoelectric conversion elements corresponding to pixels are arranged in a matrix in a row direction and a column direction, and a vertical charge transfer path is formed adjacent to each photoelectric conversion element group arranged in a column direction. And a storage unit having a vertical charge transfer path connected to these vertical charge transfer paths of the light receiving unit. The pixel signal generated in the pixel is transferred to the vertical charge transfer path of the light receiving section. Thereafter, by applying a gate signal at a predetermined timing to the transfer gate electrode of the vertical charge transfer path of the light receiving section and the accumulation section, the pixel signal is transferred at high speed to the vertical charge transfer path of the accumulation section, and further, In a charge-coupled fixed imaging device that applies a gate signal at a predetermined timing to a transfer gate electrode of a vertical charge transfer path and scans and reads out a pixel signal for each row by a horizontal charge transfer path, Are provided two for each photoelectric conversion element, and the number of transfer gate electrodes in the storage section is formed to be half of the number of transfer gate electrodes in the light receiving section. A predetermined number of sets of gate electrodes are applied, a gate signal at a predetermined timing is applied, and transfer gate electrodes adjacent to each other in the storage section are set to the same number as the number of transfer gate electrodes in each set in the light receiving section. The high-speed transfer is performed by stopping the application of the gate signal from the pair closer to the horizontal charge transfer path. At the time of the scan reading, a predetermined number of transfer gate electrodes adjacent to each other in the storage unit are grouped. A charge-coupled solid-state imaging device that performs scanning readout by sequentially applying gate signals at a predetermined timing from the set of transfer gate electrodes closest to the horizontal charge transfer path side .
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JPH0231572A (en) * 1988-07-21 1990-02-01 Fuji Photo Film Co Ltd Electronic shutter

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