JPH05244340A - Solid-state image pickup element - Google Patents
Solid-state image pickup elementInfo
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- JPH05244340A JPH05244340A JP4079161A JP7916192A JPH05244340A JP H05244340 A JPH05244340 A JP H05244340A JP 4079161 A JP4079161 A JP 4079161A JP 7916192 A JP7916192 A JP 7916192A JP H05244340 A JPH05244340 A JP H05244340A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子に係わ
り、例えばCCD等電荷転送形素子を直線状に配列した
いわゆるリニアイメージセンサとして応用される固体撮
像素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device, and more particularly to a solid-state image pickup device applied as a so-called linear image sensor in which charge transfer type devices such as CCDs are linearly arranged.
【0002】固体撮像素子は光電変換部と走査部の機能
を1つのシリコンチップ上に作り上げたデバイスであ
る。近時は、さらにカラー化をするためにカラーフィル
タを光電変換部の上に形成することも行われている。こ
のような固体撮像素子は、例えばカメラ一体形VTRと
して用いられており、しかもより画素数を多くしようと
開発され、NTSCのみならず、ハイビジョンへの対応
も試みられつつある。A solid-state image pickup device is a device in which the functions of a photoelectric conversion unit and a scanning unit are built on one silicon chip. Recently, a color filter is also formed on the photoelectric conversion unit for further colorization. Such a solid-state image pickup device is used as, for example, a camera-integrated VTR, and has been developed to increase the number of pixels, and not only NTSC but also high-definition are being tried.
【0003】[0003]
【従来の技術】固体撮像素子の具体例として、直線状に
配列された画素を順次読み出すためのCCDリニアイメ
ージセンサの場合を例にとる。従来のCCDリニアイメ
ージセンサとしては、例えば図4、図5に示すようなも
のが知られている。2. Description of the Related Art As a specific example of a solid-state image pickup device, a CCD linear image sensor for sequentially reading out pixels arranged in a straight line will be taken as an example. As a conventional CCD linear image sensor, for example, those shown in FIGS. 4 and 5 are known.
【0004】図4はCCDリニアイメージセンサとして
の固体撮像素子デバイスを示す図である。この図におい
て、半導体基板1上には入射する光に応じた電荷を発生
させる受光部としての光ダイオードセンサ列2が直線状
に配列され、この光ダイオードセンサ列2にほぼ平行に
シフトゲート3および電荷転送路4が設けられている。FIG. 4 is a diagram showing a solid-state image pickup device device as a CCD linear image sensor. In this figure, a photo diode sensor array 2 as a light receiving portion for generating charges according to incident light is linearly arranged on a semiconductor substrate 1, and a shift gate 3 and a shift gate 3 are arranged substantially parallel to the photo diode sensor array 2. A charge transfer path 4 is provided.
【0005】シフトゲート3は端子3aに印加されるシ
フトゲートパルスSGに対応して光ダイオードセンサ列
2で発生した電荷を図中矢印で示すように電荷転送路4
に導き、電荷転送路4は光ダイオードセンサ列2から転
送された電荷を端子5、6に入力される2相のクロック
パルス(すなわち、電荷転送シフトパルスS1、S2)
に応じて出力部7に転送する。出力部7は出力ゲート、
電荷電圧変換による読み出し部、出力回路等を含んでい
る。そして、電荷転送路4の信号は出力部7の出力端子
8から読み出される。The shift gate 3 transfers the charge generated in the photodiode sensor array 2 in response to the shift gate pulse SG applied to the terminal 3a, as indicated by an arrow in the figure.
And the charge transfer path 4 introduces the charges transferred from the photodiode sensor array 2 into the two-phase clock pulses input to the terminals 5 and 6 (that is, the charge transfer shift pulses S1 and S2).
Is transferred to the output unit 7. The output unit 7 is an output gate,
It includes a read-out unit by charge-voltage conversion, an output circuit, and the like. Then, the signal of the charge transfer path 4 is read from the output terminal 8 of the output section 7.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の固体撮像素子デバイスにあっては、1つの電荷転送
路4の最終端に1つの出力部7を有する構成となってい
たため、高速なデータレートの場合に有効な信号期間を
確保することが困難(いわゆる高速駆動が困難)である
という問題点があった。By the way, in the above-mentioned conventional solid-state image pickup device, since one output portion 7 is provided at the final end of one charge transfer path 4, high-speed data transfer is possible. In the case of the rate, it is difficult to secure an effective signal period (so-called high speed driving is difficult).
【0007】すなわち、図4に示すCCDリニアイメー
ジセンサの場合、電荷転送路4の最終端のシフトパルス
は図5(a)に示すように駆動パルス周期T1を繰り返
す信号であり、一方、電荷リセットパルスはリセットパ
ルス幅T2を有する信号である(図5(b)参照)。し
たがって、出力信号の波形は図5(c)に示すようにな
り、少なくとも信号電荷を消滅させるためのリセット期
間および出力信号の読み出し期間T3を含んで1周期と
なる。That is, in the case of the CCD linear image sensor shown in FIG. 4, the shift pulse at the final end of the charge transfer path 4 is a signal which repeats the drive pulse period T1 as shown in FIG. The pulse is a signal having a reset pulse width T2 (see FIG. 5B). Therefore, the waveform of the output signal is as shown in FIG. 5C, which is one cycle including at least the reset period for extinguishing the signal charges and the read period T3 of the output signal.
【0008】このとき、有効な信号取り出し期間T3は
シフトパルスの周期T1と、リセッ3トパルスの幅T2
とに依存する。その結果、高速のデータレートで駆動し
た場合には、シフトパルスの周期が短くなり、かつ電荷
リセットパルスの幅T2が原理的に変更できない場合に
は、必然的に出力信号の読み出しのための有効な信号取
り出し期間T3を確保することができなくなる。したが
って、実際上、高速駆動ができないことになる。At this time, the effective signal extraction period T3 is the period T1 of the shift pulse and the width T2 of the reset pulse 3.
And depends on. As a result, when driven at a high data rate, the cycle of the shift pulse becomes short, and when the width T2 of the charge reset pulse cannot be changed in principle, it is inevitably effective for reading the output signal. It becomes impossible to secure a sufficient signal extraction period T3. Therefore, in practice, high speed driving cannot be performed.
【0009】これに対して、上述の欠点を解消すべく、
図6に示すようなCCDリニアイメージセンサも開発さ
れている。図6において、半導体基板11上には光ダイ
オードセンサ列12が直線状に配列され、この光ダイオ
ードセンサ列12に対してほぼ平行に2つの電荷転送路
13、14が設けられるとともに、さらに2つの電荷転
送路13、14に対応すべく第1シフトゲート15およ
び第2シフトゲート16が設けられている。On the other hand, in order to eliminate the above-mentioned drawbacks,
A CCD linear image sensor as shown in FIG. 6 has also been developed. In FIG. 6, the photodiode sensor array 12 is linearly arranged on the semiconductor substrate 11, two charge transfer paths 13 and 14 are provided substantially in parallel with the photodiode sensor array 12, and two more charge transfer paths are provided. A first shift gate 15 and a second shift gate 16 are provided so as to correspond to the charge transfer paths 13 and 14.
【0010】第1シフトゲート15は端子15aに印加
される第1シフトゲートパルスSG1に対応して光ダイ
オードセンサ列12で発生した電荷を図中矢印で示すよ
うに電荷転送路13に導き、また第2シフトゲート16
は端子16aに印加される第2シフトゲートパルスSG
2に対応して光ダイオードセンサ列2で発生した偶数番
目の電荷を第1シフトゲート15および電荷転送路13
を経て図中矢印で示すように電荷転送路14に導く。The first shift gate 15 guides the charges generated in the photodiode sensor array 12 in response to the first shift gate pulse SG1 applied to the terminal 15a to the charge transfer path 13 as shown by the arrow in the figure, and Second shift gate 16
Is the second shift gate pulse SG applied to the terminal 16a
2 corresponds to the even-numbered charges generated in the photodiode sensor array 2 and corresponds to the first shift gate 15 and the charge transfer path 13.
And is led to the charge transfer path 14 as indicated by the arrow in the figure.
【0011】各電荷転送路13、14は光ダイオードセ
ンサ列12から転送された電荷を端子17、18に入力
される2相のクロックパルス(すなわち、電荷転送シフ
トパルスS11、S12)に応じて各出力部19、20
に転送する。なお、出力部19、20は何れも出力ゲー
ト、電荷電圧変換による読み出し部、出力回路等を含ん
でいる。そして、電荷転送路13では光ダイオードセン
サ列12から転送された奇数番目の電荷が出力部19の
出力端子21から読み出され、光ダイオードセンサ列1
2から転送された偶数番目の電荷は電荷転送路13から
第2シフトゲート16を介して電荷転送路14に送ら
れ、電荷転送路14の出力部20の出力端子22から読
み出される。The charge transfer paths 13 and 14 receive charges transferred from the photodiode sensor array 12 in accordance with two-phase clock pulses (that is, charge transfer shift pulses S11 and S12) input to terminals 17 and 18, respectively. Output section 19, 20
Transfer to. Each of the output units 19 and 20 includes an output gate, a reading unit by charge-voltage conversion, an output circuit, and the like. Then, in the charge transfer path 13, the odd-numbered charges transferred from the photodiode sensor array 12 are read out from the output terminal 21 of the output unit 19, and the photodiode sensor array 1
The even-numbered charges transferred from 2 are sent from the charge transfer path 13 to the charge transfer path 14 via the second shift gate 16 and read from the output terminal 22 of the output section 20 of the charge transfer path 14.
【0012】このように、図6に示すCCDリニアイメ
ージセンサは電荷の転送路を2つ用意し、2つの転送路
間にシフトゲートを作り、偶数番目の信号と奇数番目の
信号を別々の電荷転送路で送る形式となっている。した
がって、出力部での周波数(出力信号の周波数)は1/
2になるため、前述した図4に示すセンサに比べて高速
駆動が可能である反面、2つめのシフトゲートおよび電
荷転送路が必要となり、これらが外付けの回路として加
わると、高速駆動を必要としない低速駆動時にはデバイ
スの回路規模が大きく、不利になるという新たな欠点が
ある。そのため、使用するデータ周波数が固定されてい
ないCCDリニアイメージセンサにあっては、上述した
欠点なしに低速駆動と高速駆動を両立できることが望ま
れる。As described above, in the CCD linear image sensor shown in FIG. 6, two charge transfer paths are prepared, a shift gate is formed between the two transfer paths, and even-numbered signals and odd-numbered signals are separately charged. It is in the format of sending on the transfer route. Therefore, the frequency at the output section (frequency of the output signal) is 1 /
However, the second shift gate and the charge transfer path are required. When these are added as an external circuit, high speed drive is required. There is a new defect that the circuit scale of the device is large and it is disadvantageous when driven at low speed. Therefore, in a CCD linear image sensor in which the data frequency to be used is not fixed, it is desired that both low speed driving and high speed driving can be achieved without the above-mentioned drawbacks.
【0013】さらに、図6に示したCCDリニアイメー
ジセンサに類似の従来技術として、例えば特公平3ー4
0997号公報に記載されたものがある。このセンサ
は、受光部を基板の中央に設け、受光部の両側に2つの
電荷転送路を配列するとともに、受光部と2つの電荷転
送路の間に2つのシフトゲートを設け、さらに2つの電
荷転送路の出力端側にそれぞれ結合し、かつ独自の出力
部を有する第3の電荷転送路を設けたもので、高速読み
出し時には2つの電荷転送路から別個に信号を読出し、
低速読み出し時には第3の電荷転送路を介して2つの電
荷転送路からの信号を交互に信号を読出すようになって
いる。Further, as a conventional technique similar to the CCD linear image sensor shown in FIG. 6, for example, Japanese Patent Publication No. 3-4.
There is one described in Japanese Patent Publication No. 0997. In this sensor, a light receiving section is provided in the center of a substrate, two charge transfer paths are arranged on both sides of the light receiving section, two shift gates are provided between the light receiving section and the two charge transfer paths, and two charge transfer paths are further provided. A third charge transfer path, which is coupled to the output end side of the transfer path and has its own output section, is provided. During high-speed reading, signals are read separately from the two charge transfer paths.
During low-speed reading, the signals from the two charge transfer paths are alternately read out via the third charge transfer path.
【0014】しかしながら、この公報記載のセンサにあ
っても、図4に示すセンサに比べて高速駆動が可能では
あるが、2つの電荷転送路、2つのシフトゲートおよび
第3の電荷転送路が必要であり、高速駆動を必要としな
い低速駆動時にはデバイスの回路規模が大きく、不利に
なるという欠点がある。したがって、改良の余地があ
る。However, the sensor described in this publication can drive at a higher speed than the sensor shown in FIG. 4, but requires two charge transfer paths, two shift gates and a third charge transfer path. However, there is a disadvantage in that the circuit scale of the device is large at the time of low speed driving that does not require high speed driving, which is disadvantageous. Therefore, there is room for improvement.
【0015】そこで本発明は、回路規模を大きくするこ
となく、高速周波数から低速周波数まで駆動可能な固体
撮像素子を提供することを目的としている。Therefore, an object of the present invention is to provide a solid-state image pickup device which can be driven from a high frequency to a low frequency without increasing the circuit scale.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による固体撮像素子は、入射する光情報に応
じて電荷を発生する受光部と、前記受光部から読み出さ
れた信号電荷を一方向に転送する第1電荷転送路と、前
記受光部で発生した電荷を前記第1電荷転送路にシフト
させるシフトゲートと、前記第1電荷転送路に出力ゲー
トを介して結合された第2電荷転送路と、前記第2電荷
転送路の出力端に結合された第1出力部と、前記出力ゲ
ートに結合されるとともに、前記第2電荷転送路の電荷
転送方向とは異なる方向に電荷を転送する第3電荷転送
路と、前記第3電荷転送路の出力端に結合された第2出
力部とを備え、高速駆動時には前記出力ゲートをオンに
して前記第1、第2出力部から交互に信号を出力すると
ともに、低速駆動時には前記第1出力部のみから信号を
出力するようにしたことを特徴とする。In order to achieve the above object, a solid-state image pickup device according to the present invention includes a light-receiving portion that generates electric charges according to incident light information, and a signal charge read from the light-receiving portion. A first charge transfer path that transfers in one direction, a shift gate that shifts charges generated in the light receiving portion to the first charge transfer path, and a second charge gate that is coupled to the first charge transfer path through an output gate. A charge transfer path, a first output section coupled to the output end of the second charge transfer path, and the output gate are coupled to charge in a direction different from the charge transfer direction of the second charge transfer path. A third charge transfer path for transferring and a second output section coupled to the output end of the third charge transfer path are provided, and the output gate is turned on during high speed driving to alternate from the first and second output sections. Signal is output to the It is characterized in that so as to output a signal only from the first output unit.
【0017】また、好ましい態様として、高速駆動時に
は前記第2および第3電荷転送路に対して駆動パルスを
それぞれ供給して前記第1、第2出力部から交互に信号
を出力し、低速駆動時には前記第3電荷転送路に供給さ
れる駆動パルスのレベルを制御して前記第1出力部のみ
から信号を出力するように構成する。In a preferred mode, drive pulses are respectively supplied to the second and third charge transfer paths during high speed driving to alternately output signals from the first and second output sections, and during low speed driving. The level of the drive pulse supplied to the third charge transfer path is controlled to output a signal only from the first output section.
【0018】[0018]
【作用】本発明では、通常の電荷転送路(すなわち、第
1電荷転送路および第2電荷転送路)とは別に高速駆動
時専用の第3電荷転送路が設けられ、駆動パルスの切り
換えにより、高速のデータレートが必要な場合には出力
ゲートがオンとなって第2、第3電荷転送路をそれぞれ
経由し、複数の第1、第2出力部から分割して交互に信
号が読み出される。また、低速駆動時には、通常の電荷
転送路の終端に配置された第1出力部のみから信号が読
み出される。In the present invention, the third charge transfer path dedicated for high speed driving is provided in addition to the normal charge transfer path (that is, the first charge transfer path and the second charge transfer path), and by switching the drive pulse, When a high data rate is required, the output gate is turned on and the signals are alternately read out by dividing from the plurality of first and second output sections via the second and third charge transfer paths, respectively. Further, during low speed driving, a signal is read out only from the first output section arranged at the end of the normal charge transfer path.
【0019】したがって、高速のデータレートの場合で
も有効な信号期間を確保することができ、高速周波数か
ら低速周波数まで駆動可能となる。しかも、高速駆動時
専用の第3電荷転送路および第2出力部は従来例に比べ
て極めて小規模であり、高速駆動を必要としない低速駆
動時にあってもデバイスの回路規模が大きくなるという
不都合を解消できる。Therefore, even in the case of a high data rate, it is possible to secure an effective signal period and drive from a high frequency to a low frequency. Moreover, the third charge transfer path and the second output section dedicated for high-speed driving are extremely small compared to the conventional example, and the circuit scale of the device becomes large even during low-speed driving that does not require high-speed driving. Can be eliminated.
【0020】[0020]
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
1〜図3は本発明に係る固体撮像素子の一実施例を示す
図であり、本発明をCCDリニアイメージセンサに適用
した例である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 3 are views showing an embodiment of a solid-state image pickup device according to the present invention, which is an example in which the present invention is applied to a CCD linear image sensor.
【0021】図1はCCDリニアイメージセンサとして
の固体撮像素子デバイスを示す図である。この図におい
て、半導体基板31上には受光部としての光ダイオード
センサ列32が直線状に配列され、この光ダイオードセ
ンサ列32にほぼ平行にシフトゲート33および第1電
荷転送路4が設けられている。光ダイオードセンサ列3
2は複数のセルからなり、入射する光に応じた電荷を発
生させる。各セルは例えば半導体基板31との間にpn
接合を形成する拡散半導体領域を含んでいる。FIG. 1 is a diagram showing a solid-state image pickup device device as a CCD linear image sensor. In this figure, a photo diode sensor array 32 as a light receiving portion is linearly arranged on a semiconductor substrate 31, and a shift gate 33 and a first charge transfer path 4 are provided substantially parallel to the photo diode sensor array 32. There is. Photodiode sensor array 3
Reference numeral 2 is composed of a plurality of cells and generates an electric charge according to incident light. Each cell has, for example, a pn between it and the semiconductor substrate 31.
It includes a diffusion semiconductor region that forms a junction.
【0022】シフトゲート33は光ダイオードセンサ列
32で発生した電荷を第1電荷転送路4に送り込むもの
で、その端子33aに印加されるシフトゲートパルスS
Gによって駆動され、光ダイオードセンサ列32で発生
した電荷を図中矢印で示すように第1電荷転送路34に
導く。第1電荷転送路34は具体的にはCCDであり、
シフトゲート33によって光ダイオードセンサ列32か
ら転送された電荷を端子35、36に入力される2相の
クロックパルス(すなわち、電荷転送シフトパルスS
1、S2)に応じて一方向(図中左方向の出力端子側)
に転送する。The shift gate 33 sends the charges generated in the photodiode sensor array 32 to the first charge transfer path 4, and the shift gate pulse S applied to the terminal 33a thereof.
Driven by G, the charge generated in the photodiode sensor array 32 is guided to the first charge transfer path 34 as indicated by an arrow in the figure. The first charge transfer path 34 is specifically a CCD,
Charge transferred from the photodiode sensor array 32 by the shift gate 33 is input to the terminals 35 and 36 as a two-phase clock pulse (that is, the charge transfer shift pulse S
One direction (left, output terminal side in the figure) according to 1, S2)
Transfer to.
【0023】第1電荷転送路34には一方向側には分岐
用電極(出力ゲートに相当)37を介して第2電荷転送
路38が結合されており、さらに第2電荷転送路36の
出力端には第1出力部39が結合されている。また、分
岐用電極37には第3電荷転送路40が結合されてお
り、さらに第3電荷転送路40の出力端には第2出力部
41が結合されている。第3電荷転送路40は第2電荷
転送路38の電荷転送方向とは異なる方向(本実施例で
は第2電荷転送路38の電荷転送方向に対して直交する
方向)に電荷を転送する。A second charge transfer path 38 is coupled to one side of the first charge transfer path 34 via a branching electrode (corresponding to an output gate) 37, and the output of the second charge transfer path 36 is further connected. A first output 39 is coupled to the end. A third charge transfer path 40 is connected to the branch electrode 37, and a second output section 41 is connected to the output end of the third charge transfer path 40. The third charge transfer path 40 transfers charges in a direction different from the charge transfer direction of the second charge transfer path 38 (in the present embodiment, a direction orthogonal to the charge transfer direction of the second charge transfer path 38).
【0024】第1出力部39および第2出力部41は転
送された電荷を信号として読み出すための出力処理を行
うもので、出力ゲート、電荷電圧変換による読み出し
部、出力回路等を含んでいる。そして、第2電荷転送路
38の信号は第1出力部39の出力端子42から読み出
され、第3電荷転送路40の信号は第2出力部41の出
力端子43から読み出される。The first output section 39 and the second output section 41 perform an output process for reading the transferred charge as a signal, and include an output gate, a read section by charge-voltage conversion, an output circuit and the like. Then, the signal of the second charge transfer path 38 is read from the output terminal 42 of the first output section 39, and the signal of the third charge transfer path 40 is read from the output terminal 43 of the second output section 41.
【0025】次に、本実施例における固体撮像素子の動
作を説明する。例えば、第1電荷転送路34、第2電荷
転送路38および第3電荷転送路40がnチャネル型の
CCDで形成されているとすると、nチャネルの転送路
においては電圧の高い方(すなわち、ポテンシャルが深
く、電位が高い方)へ電荷が移動する。Next, the operation of the solid-state image pickup device in this embodiment will be described. For example, if the first charge transfer path 34, the second charge transfer path 38, and the third charge transfer path 40 are formed by n-channel CCDs, the one having a higher voltage in the n-channel transfer path (that is, The charge moves to the one where the potential is deep and the potential is high).
【0026】ここで、低速駆動を必要とする場合には第
3電荷転送路40側の電位を浅くする。詳細には、図2
に分岐用電極37近傍のCCD列を示すように、第3電
荷転送路40側におけるCCD列40a、40b、40
c・・・の電位を浅くする。なお、34a〜34d・・
・は第1電荷転送路34側におけるCCD列、38a、
38b、38c・・・は第2電荷転送路38側における
CCD列である。Here, when low speed driving is required, the potential on the third charge transfer path 40 side is made shallow. For details, see FIG.
As shown in the CCD row in the vicinity of the branching electrode 37, the CCD rows 40a, 40b, 40 on the third charge transfer path 40 side.
The potential of c ... is made shallow. 34a to 34d ...
Is a CCD array on the first charge transfer path 34 side, 38a,
38b, 38c, ... Are CCD columns on the second charge transfer path 38 side.
【0027】第3電荷転送路40側におけるCCD列4
0a、40b、40c・・・の電位を浅くなることによ
り、第1電荷転送34から分岐用電極37に転送された
電荷は第3電荷転送路40側に流れ込まなくなる。ま
た、このとき第1電荷転送34に与えたものと同じ駆動
周波数の2相クロックパルス(すなわち、電荷転送シフ
トパルスS1、S2)を分岐用電極37および第2電荷
転送路38に与えると、電荷は分岐用電極37から第2
電荷転送路38を通り、第1出力部39に向って転送さ
れる。この状態は図2において電荷の転送方向(I)か
ら転送方向(II)に向う方向として示される。したが
って、電荷の転送方向(III)には転送されない。そ
のため、低速駆動時には第1出力部39のみから信号が
出力される。CCD array 4 on the side of the third charge transfer path 40
By making the potentials of 0a, 40b, 40c ... Shallow, the charges transferred from the first charge transfer 34 to the branch electrode 37 do not flow into the third charge transfer path 40 side. Further, at this time, if a two-phase clock pulse (that is, charge transfer shift pulses S1 and S2) having the same drive frequency as that applied to the first charge transfer 34 is applied to the branching electrode 37 and the second charge transfer path 38, the charge Is from the branching electrode 37 to the second
It is transferred to the first output section 39 through the charge transfer path 38. This state is shown in FIG. 2 as a direction from the charge transfer direction (I) to the transfer direction (II). Therefore, they are not transferred in the charge transfer direction (III). Therefore, the signal is output only from the first output unit 39 during low speed driving.
【0028】一方、高速駆動を必要とする場合には第2
電荷転送路38および第2電荷転送路40に対して第1
電荷転送路34の1/2の周波数のクロックパルスを与
える。クロックパルスの具体例は図3のように示され
る。すなわち、第1電荷転送路34および分岐用電極3
7には図3(a)に示すような所定周波数の電荷転送シ
フトパルス(例えば、S1)が与えられる。On the other hand, when high speed driving is required, the second
First with respect to the charge transfer path 38 and the second charge transfer path 40.
A clock pulse having a frequency half that of the charge transfer path 34 is applied. A concrete example of the clock pulse is shown in FIG. That is, the first charge transfer path 34 and the branching electrode 3
A charge transfer shift pulse (for example, S1) having a predetermined frequency as shown in FIG.
【0029】また、第2電荷転送路38には図3(b)
に示すように第1電荷転送路34に与えたシフトパルス
の1/2の周波数を有する電荷転送シフトパルスS38
が与えられ、さらに第3電荷転送路40には図3(c)
に示すように第1電荷転送路34に与えたシフトパルス
の1/2の周波数を有し、かつ第2電荷転送路38に与
えたものと半周期だけ位相がずれている電荷転送シフト
パルスS40が与えられる。The second charge transfer path 38 is shown in FIG.
The charge transfer shift pulse S38 having a frequency half that of the shift pulse applied to the first charge transfer path 34 as shown in FIG.
Is given to the third charge transfer path 40 as shown in FIG.
As shown in, the charge transfer shift pulse S40 having a frequency of 1/2 of the shift pulse applied to the first charge transfer path 34 and being out of phase with the one applied to the second charge transfer path 38 by a half cycle. Is given.
【0030】このように第2電荷転送路38および第3
電荷転送路40を互いのクロックパルスが半周期分だけ
ずれているような位相関係で駆動した場合、電荷は第2
電荷転送路38および第3電荷転送路40の双方に対し
て交互に分配される。この状態は図2において電荷の転
送方向(I)から転送方向(II)に向う方向および転
送方向(III)に向う方向として示される。したがっ
て、電荷の転送方向がが2つになる。また、第3電荷転
送路40は高速駆動時専用の電荷転送路となる。Thus, the second charge transfer path 38 and the third charge transfer path 38
When the charge transfer path 40 is driven in a phase relationship such that the clock pulses thereof are offset by a half cycle, the charge is
It is alternately distributed to both the charge transfer path 38 and the third charge transfer path 40. This state is shown in FIG. 2 as a direction from the charge transfer direction (I) to the transfer direction (II) and a direction toward the transfer direction (III). Therefore, there are two charge transfer directions. The third charge transfer path 40 is a charge transfer path dedicated for high speed driving.
【0031】そして、分配された電荷は第2電荷転送路
38および第3電荷転送路40をそれぞれ元の伝送速度
の1/2の周波数で転送されていき、第1出力部39お
よび第2出力部41で出力処理が行われ、出力端子42
および出力端子43からそれぞれ読み出される。この場
合、各出力端子42、43からは偶数番目と奇数番目の
信号が交互に読み出される。Then, the distributed charges are transferred through the second charge transfer path 38 and the third charge transfer path 40 at a frequency which is ½ of the original transfer rate, and the first output section 39 and the second output. Output processing is performed in the unit 41, and the output terminal 42
And output terminal 43, respectively. In this case, the even-numbered and odd-numbered signals are alternately read from the output terminals 42 and 43.
【0032】以上のように、高速駆動の場合には分岐用
電極37から電荷が2方向に分岐して転送され、第1、
第2出力部39、40から交互に信号として読み出され
る。したがって、高速のデータレートの場合でもクロッ
クパルスの周波数が1/2であるため、有効な信号期間
を確保することができる。すなわち、高速駆動を行うこ
とができる。As described above, in the case of high speed driving, the charges are branched and transferred from the branching electrode 37 in two directions, and
The signals are alternately read from the second output units 39 and 40 as signals. Therefore, even at a high data rate, the frequency of the clock pulse is 1/2, so that an effective signal period can be secured. That is, high speed driving can be performed.
【0033】また、高速駆動時専用の第3電荷転送路4
0および第2出力部41が従来に比べて極めて小規模の
構成であるため、高速駆動を必要としない低速駆動時に
あってもデバイスの回路規模が大きくならないという効
果を得ることができる。すなわち、回路規模を大きくす
ることなく、高速駆動と低速駆動を両立させることがで
きる。したがって、特に使用するデータ周波数が固定さ
れていないCCDリニアイメージセンサにあっては、デ
バイスの回路規模が大きくならずに低速駆動と高速駆動
を両立でき、コスト低減効果も得ることができる。The third charge transfer path 4 dedicated for high speed driving
Since 0 and the second output section 41 are extremely small in size as compared with the conventional one, it is possible to obtain an effect that the circuit scale of the device does not become large even during low speed driving that does not require high speed driving. That is, it is possible to achieve both high speed driving and low speed driving without increasing the circuit scale. Therefore, particularly in the CCD linear image sensor in which the data frequency to be used is not fixed, both low speed driving and high speed driving can be achieved without increasing the device circuit scale, and a cost reduction effect can also be obtained.
【0034】なお、上記実施例では高速駆動時の電荷転
送に際して周波数が1/2で、互いに半周期分だけ位相
がずれた電荷転送シフトパルスを第2、第3電荷転送路
に供給しているが、このような転送制御に限らず、例え
ば高速駆動時には複数の電荷出力手段(例えば、2系統
の電荷転送路と出力部)に対して電荷転送のために最終
段の電位を順次変更して出力を交互に読み出すように制
御してもよい。例えば、nチャネルの転送路においては
電位が高い方へ電荷が移動するから、2系統の各最終段
の電位を順次交互に高くすると、出力が交互に読み出さ
れる。In the above embodiment, charge transfer shift pulses having a frequency of ½ at the time of charge transfer at the time of high speed driving and having a phase difference of a half cycle from each other are supplied to the second and third charge transfer paths. However, not limited to such transfer control, for example, at the time of high-speed driving, the electric potential of the final stage is sequentially changed for a plurality of charge output means (for example, two systems of charge transfer paths and output units) for charge transfer. The output may be controlled to be read alternately. For example, in the n-channel transfer path, the charges move to the higher potential side. Therefore, when the potentials of the final stages of the two systems are sequentially and alternately increased, the outputs are read alternately.
【0035】一方、低速駆動時には1系統の電荷出力手
段のみを使用するように、その最終段の電位(レベル)
を制御して出力を読み出すように制御してもよい。要
は、小規模の複数の電荷出力手段の電位を適切に制御す
るようにすればよい。On the other hand, the potential (level) of the final stage is set so that only one system of charge output means is used during low speed driving.
May be controlled to read the output. In short, it suffices to appropriately control the potentials of a plurality of small-scale charge output means.
【0036】なお、本発明は上記実施例のようにCCD
リニアイメージセンサに適用する例に限らず、固体撮像
素子を応用した他のデバイスにも適用することができ
る。It should be noted that the present invention is similar to the above-described embodiment in the CCD.
The invention is not limited to the example applied to the linear image sensor, and can be applied to other devices to which the solid-state image sensor is applied.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高速のデータレートの場合でも有効な信号期間を確保す
ることができ、高速周波数から低速周波数まで駆動して
信号を読み出すことができる。As described above, according to the present invention,
Even in the case of a high data rate, an effective signal period can be secured, and a signal can be read by driving from a high frequency to a low frequency.
【0038】また、高速駆動時専用の第3電荷転送路お
よび第2出力部が従来に比べて極めて小規模であるの
で、高速駆動を必要としない低速駆動時にあってもデバ
イスの回路規模が大きくならないとういう効果が得られ
る。すなわち、回路規模を大きくすることなく、高速駆
動と低速駆動を両立できる。Further, since the third charge transfer path and the second output section dedicated for high speed driving are extremely small compared to the conventional one, the circuit scale of the device is large even during low speed driving which does not require high speed driving. The effect of not being obtained is obtained. That is, both high speed driving and low speed driving can be achieved without increasing the circuit scale.
【図1】本発明に係る固体撮像素子を適用したCCDリ
ニアイメージセンサの平面図である。FIG. 1 is a plan view of a CCD linear image sensor to which a solid-state image sensor according to the present invention is applied.
【図2】同実施例の電荷の転送方向を説明するための分
岐用電極近傍の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of a branch electrode for explaining the charge transfer direction of the embodiment.
【図3】同実施例の駆動パルスを示す波形図である。FIG. 3 is a waveform diagram showing a drive pulse of the same embodiment.
【図4】従来のCCDリニアイメージセンサの平面図で
ある。FIG. 4 is a plan view of a conventional CCD linear image sensor.
【図5】図4に示すCCDリニアイメージセンサの駆動
パルスを示す波形図である。5 is a waveform diagram showing drive pulses of the CCD linear image sensor shown in FIG.
【図6】従来の他のCCDリニアイメージセンサの平面
図である。FIG. 6 is a plan view of another conventional CCD linear image sensor.
31 半導体基板 32 光ダイオードセンサ列(受光部) 33 シフトゲート 34 第1電荷転送路 35、36 端子 37 分岐用電極(出力ゲート) 38 第2電荷転送路 39 第1出力部 40 第3電荷転送路 41 第2出力部 42、43 出力端子 31 semiconductor substrate 32 photo diode sensor array (light receiving part) 33 shift gate 34 first charge transfer path 35, 36 terminal 37 branching electrode (output gate) 38 second charge transfer path 39 first output part 40 third charge transfer path 41 Second output section 42, 43 Output terminal
Claims (2)
受光部と、 前記受光部から読み出された信号電荷を一方向に転送す
る第1電荷転送路と、 前記受光部で発生した電荷を前記第1電荷転送路にシフ
トさせるシフトゲートと、 前記第1電荷転送路に出力ゲートを介して結合された第
2電荷転送路と、 前記第2電荷転送路の出力端に結合された第1出力部
と、 前記出力ゲートに結合されるとともに、前記第2電荷転
送路の電荷転送方向とは異なる方向に電荷を転送する第
3電荷転送路と、 前記第3電荷転送路の出力端に結合された第2出力部と
を備え、 高速駆動時には前記出力ゲートをオンにして前記第1、
第2出力部から交互に信号を出力するとともに、低速駆
動時には前記第1出力部のみから信号を出力するように
したことを特徴とする固体撮像素子。1. A light-receiving unit that generates electric charges according to incident light information, a first charge transfer path that transfers the signal charges read from the light-receiving unit in one direction, and a charge that is generated in the light-receiving unit. To a first charge transfer path, a second charge transfer path coupled to the first charge transfer path via an output gate, and a second charge transfer path coupled to an output end of the second charge transfer path. A first output section, a third charge transfer path coupled to the output gate and transferring charges in a direction different from the charge transfer direction of the second charge transfer path, and an output end of the third charge transfer path. And a second output unit coupled to the first output unit, which turns on the output gate during high speed driving.
A solid-state image sensor, wherein the second output section alternately outputs signals, and at the time of low speed driving, the first output section only outputs signals.
転送路に対して駆動パルスをそれぞれ供給して前記第
1、第2出力部から交互に信号を出力し、 低速駆動時には前記第3電荷転送路に供給される駆動パ
ルスのレベルを制御して前記第1出力部のみから信号を
出力するようにしたことを特徴とする請求項1記載の固
体撮像素子。2. A drive pulse is supplied to each of the second and third charge transfer paths during high speed driving to alternately output signals from the first and second output sections, and during low speed driving the third charge is supplied. 2. The solid-state image sensor according to claim 1, wherein the level of the drive pulse supplied to the transfer path is controlled so that a signal is output only from the first output section.
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