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JPH10191168A - Ccd image pickup element - Google Patents

Ccd image pickup element

Info

Publication number
JPH10191168A
JPH10191168A JP8348806A JP34880696A JPH10191168A JP H10191168 A JPH10191168 A JP H10191168A JP 8348806 A JP8348806 A JP 8348806A JP 34880696 A JP34880696 A JP 34880696A JP H10191168 A JPH10191168 A JP H10191168A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ccd
transfer
horizontal
pulse
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Abandoned
Application number
JP8348806A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fuji Ishigami
富士 石上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP8348806A priority Critical patent/JPH10191168A/en
Priority to US08/996,313 priority patent/US6452634B1/en
Publication of JPH10191168A publication Critical patent/JPH10191168A/en
Priority to US10/054,379 priority patent/US20020118291A1/en
Abandoned legal-status Critical Current

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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a CCD image pickup element with high image quality capable of sampling while a period of correlation double sampling is sufficiently secured and in which a horizontal scanning period is shortened, a speed of feedback of automatic control and a speed of a monitor output are fast and the number of pixels is increased. SOLUTION: Common wiring is applied to each N-bit in a horizontal CCD register so that transfer parts 7W, 7X, 7Y, 7Z for each half-bit of the transfer part consisting N (N=2, 3, 4,... neural number) bits are driven independently. In a usual operation, same drive pulses (ϕH1), (ϕH2) are inputted to the transfer parts 7W and 7X, 7Y and 7Z at an interval of a half bit to actuate them through bi-phase complementary drive. In the case of operation at an N-fold speed, N sets of complementary drive pulses ϕH1a, ϕH2a, ϕH1b, ϕH2b are inputted to N-bit transfer parts 7W, 7X, 7Y, 7Z to actuate them through 2N phase complementary drive in the constitution of the CCD image pickup element 1.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、CCD撮像素子に
係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CCD image sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、動画用カメラ、静止画用カメラに
おいて、ますます高画質のカメラが求められている。高
画質化のためには撮像素子の画素数を増やせばよいが、
画素数を増やすと画素の信号電荷をフレーム転送する際
の転送レート、いわゆるフレームレートが遅くなってし
まい、撮像素子の出力信号を利用した例えばAF(オー
トフォーカス;自動焦点制御)、AE(オートアイリ
ス;自動露出制御)、AWB(オートホワイトバラン
ス)等のフィードバックが遅くなったり、電子スチルカ
メラにおいて動画出力を見ながら構図を決めたりする場
合のカメラの動きや被写体の動きに追随することが困難
になったりする。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a demand for increasingly high quality cameras for moving images and still images. To improve the image quality, it is sufficient to increase the number of pixels of the image sensor.
When the number of pixels is increased, the transfer rate at the time of frame transfer of the signal charges of the pixels, the so-called frame rate, becomes slow. For example, AF (auto focus; auto focus control), AE (auto iris; Feedback such as automatic exposure control) and AWB (auto white balance) becomes slow, and it becomes difficult to follow the movement of a camera or the movement of a subject when deciding a composition while watching a moving image output in an electronic still camera. Or

【0003】図9は、このようなカメラに用いられる、
CCD撮像素子の一例の平面図を示す。このCCD撮像
素子51は、いわゆるインターライン転送方式と呼ばれ
る方式により信号電荷を転送するもので、フォトセンサ
による受光部52が複数マトリックス状に配置されて、
各受光部52の列毎に、それぞれ読み出しゲート部53
を介して垂直CCDレジスタ54が接続され、さらに垂
直CCDレジスタ54が水平CCDレジスタ55に接続
され、水平CCDレジスタ55からの電荷は、アンプ5
6等の出力回路を経て電圧に変換されて、出力電圧V
out として出力される。
FIG. 9 shows a camera used in such a camera.
1 shows a plan view of an example of a CCD image sensor. The CCD image pickup device 51 transfers signal charges by a so-called interline transfer method. A plurality of light receiving sections 52 of photo sensors are arranged in a matrix.
The read gate unit 53 is provided for each column of each light receiving unit 52.
, A vertical CCD register 54 is connected to the horizontal CCD register 55, and the electric charge from the horizontal CCD register 55 is supplied to the amplifier 5.
6 and output voltage V
It is output as out.

【0004】垂直CCDレジスタ54には、その転送電
極に垂直駆動パルスφV1,φV2,φV3,φV4が
印加され、4相駆動で信号電荷の転送がなされる。一
方、水平CCDレジスタ55には、各受光部列に対応し
て配された転送電極に水平駆動パルスφH1,φH2が
交互に印加され、後述するように2相駆動で信号電荷の
転送がなされる。
A vertical drive pulse φV1, φV2, φV3, φV4 is applied to a transfer electrode of the vertical CCD register 54, and signal charges are transferred by four-phase driving. On the other hand, in the horizontal CCD register 55, horizontal drive pulses φH1 and φH2 are alternately applied to transfer electrodes arranged corresponding to each light receiving section row, and signal charges are transferred by two-phase driving as described later. .

【0005】上述の問題に対して、フレームレートを上
げるためには、CCD撮像素子のCCDレジスタやシス
テムの駆動周波数を上げることが考えられる。ところ
が、駆動周波数を上げると、その結果消費電力が増大し
てしまう。また、CCD撮像素子では、リセット雑音を
相殺する等の目的で、CDS(相関2重サンプリング)
を行っている。駆動周波数を高くすると、このサンプリ
ングにおけるサンプリングホールドパルスの位相調整を
セット毎に行う必要性が生じ、生産効率が落ちる。
In order to increase the frame rate for the above-mentioned problem, it is conceivable to increase the driving frequency of the CCD register of the CCD image pickup device or the system. However, when the driving frequency is increased, the power consumption increases as a result. In the CCD image sensor, CDS (correlated double sampling) is used to cancel reset noise.
It is carried out. When the driving frequency is increased, it becomes necessary to adjust the phase of the sampling hold pulse in this sampling for each set, and the production efficiency is reduced.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】CCD撮像素子からの
データレートを増加させずに、水平走査期間を半分にす
る手段として、水平CCDレジスタの駆動周波数を2倍
にしてフローティングディフュージョン(FD)で水平
2画素を加算する方法や、水平CCDレジスタの最終段
以外の駆動周波数を2倍にし最終段で2画素を加算する
方法があるが、いずれも出力波形の形状が変わり、相関
2重サンプリング等のサンプリングできる出力波形のプ
リセット期間やデータ期間が短くなってしまう。
As a means for halving the horizontal scanning period without increasing the data rate from the CCD image pickup device, the driving frequency of the horizontal CCD register is doubled and the horizontal scanning period is doubled by floating diffusion (FD). There are a method of adding two pixels, and a method of doubling the driving frequency of the horizontal CCD register other than the last stage and adding two pixels at the last stage. The preset period and the data period of the output waveform that can be sampled are shortened.

【0007】図10は図9のCCD撮像素子51の2相
駆動水平CCDレジスタの構成及びその転送方向のポテ
ンシャル図、図11は水平CCDレジスタの通常動作に
おける駆動パルスφH1,φH2とCCD出力波形を示
す。
FIG. 10 is a diagram showing the configuration of a two-phase driving horizontal CCD register of the CCD image pickup device 51 of FIG. 9 and a potential diagram in the transfer direction. FIG. 11 shows the driving pulses φH1 and φH2 and the CCD output waveform in the normal operation of the horizontal CCD register. Show.

【0008】水平CCDレジスタ55は、図10に示す
ように、半導体基板上に絶縁膜を介して例えば第1層目
の多結晶シリコンからなるストレージ電極57sと第2
層目の多結晶シリコンからなるトランスファ電極57t
とからなる複数の転送電極57が電極転送方向に沿って
配列されて複数の転送部が構成される。この1つ置きの
転送部の転送電極57に第1相の駆動パルスφH1が印
加され、他の1つ置きの転送部の転送電極57に第2相
の駆動パルスφH2が印加されて、いわゆる2相の相補
駆動によって信号電荷が転送されるようになされる。
As shown in FIG. 10, a horizontal CCD register 55 includes a storage electrode 57s made of, for example, a first layer of polycrystalline silicon and a second
Transfer electrode 57t made of polycrystalline silicon of the layer
Are arranged along the electrode transfer direction to form a plurality of transfer sections. A first-phase drive pulse φH1 is applied to the transfer electrodes 57 of every other transfer section, and a second-phase drive pulse φH2 is applied to the transfer electrodes 57 of the other alternate transfer sections. The signal charges are transferred by the complementary driving of the phases.

【0009】即ち、図10に示すように、時点T1で
は、第1相の駆動パルスφH1が高レベル、第2相の駆
動パルスφH2が低レベルとなり、φH1が印加される
転送部のポテンシャルが深くなり、ここに信号電荷eが
転送される。
That is, as shown in FIG. 10, at time T1, the first-phase driving pulse φH1 is at a high level, the second-phase driving pulse φH2 is at a low level, and the potential of the transfer section to which φH1 is applied is deep. The signal charge e is transferred here.

【0010】次に、時点T2では、第1相の駆動パルス
φH1が低レベル、第2相の駆動パルスφH2が高レベ
ルとなり、φH2が印加される転送電極部のポテンシャ
ルが深くなり、φH1が印加される転送部からφH2が
印加される転送部へ信号電荷が転送される。このように
して2相駆動パルスφH1,φH2により、信号電荷が
転送方向へ順次転送されていく。
Next, at time T2, the driving pulse φH1 of the first phase goes low, the driving pulse φH2 of the second phase goes high, the potential of the transfer electrode portion to which φH2 is applied becomes deep, and φH1 is applied. The signal charge is transferred from the transfer unit to which the signal φH2 is applied. Thus, the signal charges are sequentially transferred in the transfer direction by the two-phase drive pulses φH1 and φH2.

【0011】水平CCDレジスタ55の最終段の転送部
は第1相の駆動パルスφH1が印加されるようになって
おり、時点T2において、水平CCDレジスタ55から
図示しないがフローティングディフュージョン(FD)
に信号電荷が転送され、信号電圧に変換される。
The first-stage transfer pulse φH1 is applied to the transfer unit at the last stage of the horizontal CCD register 55. At time T2, a floating diffusion (FD) (not shown) is supplied from the horizontal CCD register 55, although not shown.
Is transferred to a signal charge and converted into a signal voltage.

【0012】フローティングディフュージョン(FD)
を通じて信号が読み出された後、フローティングディフ
ュージョン(FD)に隣接するリセットゲート部にリセ
ットゲートパルスφRGが与えられて、フローティング
ディフュージョン(FD)の電荷がリセットされる。
Floating diffusion (FD)
, A reset gate pulse φRG is applied to the reset gate portion adjacent to the floating diffusion (FD), and the charge of the floating diffusion (FD) is reset.

【0013】こうして図11のCCD出力波形が得られ
る。CCD出力波形中のTpの部分はプリセット信号、
Tdの部分はデータ信号を示す区間である。CCD撮像
素子からの出力信号は通常、S/N比を向上させるため
に、相関2重サンプリング即ち、プリセット信号Tpを
まずクランプし、その後データ信号Tdの部分がサンプ
リングされる。
Thus, the CCD output waveform shown in FIG. 11 is obtained. The portion of Tp in the CCD output waveform is a preset signal,
The portion of Td is a section indicating a data signal. In order to improve the S / N ratio, the output signal from the CCD image pickup device is usually correlated double sampling, that is, the preset signal Tp is first clamped, and then the data signal Td is sampled.

【0014】ところで、画質を向上させるために画素数
を多くすると、一画面の取り込み速度、即ちいわゆるフ
レームレートが遅くなり、前述のように、CCD出力信
号を利用したAF,AE,AWB等のフィードバックが
遅くなったり、液晶画面等に表示して構図を確認するこ
とが困難になったりする。
If the number of pixels is increased in order to improve the image quality, the speed of capturing one screen, that is, the so-called frame rate, becomes slow. As described above, feedback such as AF, AE, and AWB using a CCD output signal is performed. May be slow, or it may be difficult to confirm the composition by displaying it on a liquid crystal screen or the like.

【0015】これを改善するためには、例えば水平CC
Dレジスタの駆動周波数を2倍にして、出力データレー
トを速くする方法がある。この場合の水平駆動クロック
パルス及びCCD出力波形を図12に示す。駆動周波数
が2倍になるため、水平駆動パルスφH1,φH2、リ
セットゲートパルスφRGの波長がそれぞれ半分にな
り、CCD出力波形の周期も半分になる。
To improve this, for example, horizontal CC
There is a method of increasing the output data rate by doubling the driving frequency of the D register. FIG. 12 shows the horizontal drive clock pulse and the CCD output waveform in this case. Since the drive frequency is doubled, the wavelengths of the horizontal drive pulses φH1 and φH2 and the reset gate pulse φRG are each halved, and the period of the CCD output waveform is also halved.

【0016】しかしながら、この場合には、クランプや
サンプリングを行う部分の幅Tp2,Td2が、通常の
場合の1/2となり、クランプパルスやサンプリングパ
ルスの位相を1台ずつ調整する必要があるため生産性が
落ちる。しかも、データレートが2倍になることから、
信号処理の速度も2倍になり、消費電力の増大やノイズ
の増大も生じる。また、システムの設計が制約されるた
め製造コストの面でも不利になる。
However, in this case, the widths Tp2 and Td2 of the portions where clamping and sampling are performed are の of those in the normal case, and it is necessary to adjust the phase of the clamp pulse and the sampling pulse one by one. The sex falls. Moreover, since the data rate is doubled,
The speed of signal processing is also doubled, so that power consumption and noise also increase. Further, since the design of the system is restricted, it is disadvantageous in terms of manufacturing cost.

【0017】一方、データレートを変えずに水平CCD
レジスタの走査速度を倍に上げる方法として、フローテ
ィングディフュージョン(FD)で水平2画素分の信号
電荷を加算する方法がある。この場合の水平駆動パルス
及びCCD出力波形を図13に示す。
On the other hand, a horizontal CCD without changing the data rate
As a method of doubling the scanning speed of the register, there is a method of adding signal charges of two horizontal pixels by floating diffusion (FD). FIG. 13 shows the horizontal drive pulse and the CCD output waveform in this case.

【0018】この方法では、プリセット期間Tp3とデ
ータ期間Td3の長さはそれぞれTp2,Td2と同様
に通常の場合の半分になり、やはりクランプパルスやサ
ンプリングパルスの位相の調整を必要とする。これは、
Tp3が水平駆動パルスφH1の1回目の高レベルの期
間、Td3が水平駆動パルスφH1の2回目の低レベル
の期間によって制限されるからである。
In this method, the lengths of the preset period Tp3 and the data period Td3 are halved as in the case of Tp2 and Td2, respectively, as in the case of Tp2 and Td2. this is,
This is because Tp3 is limited by the first high-level period of the horizontal drive pulse φH1, and Td3 is limited by the second low-level period of the horizontal drive pulse φH1.

【0019】上述した問題の解決のために、本発明にお
いては、通常駆動とN倍速駆動でCCD撮像素子からの
出力波形を同じにできるようにし、相関2重サンプリン
グの期間を充分確保してサンプリングができると共に、
水平走査期間を短縮して、自動制御のフィードバックや
モニタ出力が速く、かつ画素数を多くして高画質化に適
したCCD撮像素子を提供するものである。
In order to solve the above-mentioned problem, in the present invention, the output waveform from the CCD image pickup device can be made the same in the normal driving and the N-times driving, and the period of the correlated double sampling is sufficiently ensured. Can be done,
An object of the present invention is to provide a CCD image pickup device suitable for high image quality by shortening the horizontal scanning period, providing quick feedback of automatic control and monitor output, and increasing the number of pixels.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明のCCD撮像素子
は、水平CCDレジスタのN(N=2,3,4,‥‥自
然数)ビットを構成する転送部の各半ビット毎の転送部
が独立に駆動できるようにNビット毎に共通配線され、
通常動作では、半ビット置きの転送部に同一の駆動パル
スを入力して2相の相補駆動で動作させ、N倍速動作で
は、Nビットの転送部にN組の相補的駆動パルスを入力
して、2N相の相補駆動で動作させるものである。
According to the CCD image pickup device of the present invention, the transfer section for each half bit of the transfer section constituting N (N = 2, 3, 4, ‥‥ natural number) bits of the horizontal CCD register is used. Common wiring every N bits so that they can be driven independently,
In normal operation, the same drive pulse is input to the transfer unit every half bit to operate by two-phase complementary drive. In N-times speed operation, N sets of complementary drive pulses are input to the N-bit transfer unit. And 2N-phase complementary driving.

【0021】上述の本発明の構成によれば、N倍速動作
において、水平CCDレジスタを2N相の相補駆動によ
り動作させることにより、水平走査期間を1/Nにする
ことができ、かつ相関2重サンプリングにおけるクラン
プパルス、サンプリングホールドパルスを通常動作と同
一のものとすることができ、両パルスの期間を通常動作
と同様に充分な期間確保することができる。
According to the configuration of the present invention described above, in the N-times speed operation, the horizontal scanning period can be reduced to 1 / N by operating the horizontal CCD register by 2N-phase complementary driving, and the correlation is doubled. The clamp pulse and the sampling hold pulse in the sampling can be the same as those in the normal operation, and the period of both pulses can be secured for a sufficient period as in the normal operation.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】本発明は、水平CCDレジスタに
おいて、N(N=2,3,4,‥‥自然数)ビットを構
成する転送部の各半ビット毎の転送部が独立に駆動でき
るようにNビット毎に共通配線され、通常動作では、半
ビット置きの転送部に同一の駆動パルスを入力して2相
の相補駆動で動作させ、N倍速動作では、Nビットの転
送部にN組の相補的駆動パルスを入力して、2N相の相
補駆動で動作させるCCD撮像素子である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention provides a horizontal CCD register in which transfer units for each half bit of transfer units constituting N (N = 2, 3, 4, ‥‥ natural number) bits can be independently driven. In the normal operation, the same drive pulse is input to the transfer unit every half bit to operate by two-phase complementary drive. In the N-times speed operation, N groups are connected to the N-bit transfer unit. Is a CCD image pickup device which receives complementary drive pulses of the above and operates by 2N-phase complementary drive.

【0023】また本発明は、上記CCD撮像素子におい
て、水平CCDレジスタの最終段の転送部に与えられる
駆動パルスの位相が、通常動作での一方の駆動パルスの
位相と同一である構成とする。
Further, in the present invention, in the above-mentioned CCD image pickup device, the phase of the drive pulse applied to the transfer section at the last stage of the horizontal CCD register is the same as the phase of one drive pulse in the normal operation.

【0024】また本発明は、上記CCD撮像素子におい
て、各受光部列に対応した読み出しゲートが1列〜N列
置きに駆動可能とされ、通常動作では全ての読み出しゲ
ートをオンにして信号を読み出し、N倍速動作ではN列
中1列の読み出しゲートのみをオンにして1/Nの列の
み読み出す構成とする。
According to the present invention, in the CCD image pickup device, readout gates corresponding to the respective light receiving section rows can be driven every other row to every Nth row. In normal operation, all the readout gates are turned on to read out signals. In the N-times operation, only one of the read gates in N columns is turned on to read only 1 / N columns.

【0025】また本発明は、上記CCD撮像素子におい
て、水平CCDレジスタ中の下側にゲート部を介して電
荷排出するドレイン領域を有し、N倍速動作ではゲート
部を水平ブランキング期間にオンにし、受光部のN列中
N−1列に対応した信号電荷をドレイン領域に捨ててか
ら、水平CCDレジスタによる電荷転送を行う構成とす
る。
According to the present invention, in the CCD image pickup device, a drain region for discharging electric charges via a gate portion is provided below the horizontal CCD register, and the gate portion is turned on during a horizontal blanking period in N-times speed operation. After the signal charges corresponding to the (N-1) th of the N columns of the light receiving section are discarded to the drain region, the charge is transferred by the horizontal CCD register.

【0026】以下、図面を参照して本発明のCCD撮像
素子の実施例を説明する。図1は本実施例に係るCCD
撮像素子を全体として示す。このCCD撮像素子1は、
いわゆるインターライン転送方式を採るもので、画素と
なるフォトセンサによる受光部2が複数マトリックス状
に配され、各受光部2に隣接して設けられた読み出しゲ
ート部3を介して受光部2の列毎に垂直CCDレジスタ
4が設けられている。各垂直CCDレジスタ4は、水平
CCDレジスタ5に繋がって、水平CCDレジスタ5に
より転送された信号電荷が、アンプ6等の出力回路を経
て出力電圧Vout に変換された後、これが出力される。
垂直CCDレジスタ4は例えば4相の垂直駆動パルスφ
V1,φV2,φV3,φV4により駆動される。
Hereinafter, embodiments of the CCD image pickup device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a CCD according to this embodiment.
The imaging device is shown as a whole. This CCD imaging device 1
A so-called interline transfer method is adopted, in which a plurality of light receiving units 2 formed of photo sensors serving as pixels are arranged in a matrix, and columns of the light receiving units 2 are arranged via readout gate units 3 provided adjacent to each light receiving unit 2. A vertical CCD register 4 is provided for each. Each vertical CCD register 4 is connected to a horizontal CCD register 5, and the signal charge transferred by the horizontal CCD register 5 is converted into an output voltage V out via an output circuit such as an amplifier 6, and then output.
The vertical CCD register 4 stores, for example, a four-phase vertical drive pulse φ.
Driven by V1, φV2, φV3, φV4.

【0027】本実施例においては、水平CCDレジスタ
5の構成に特徴がある。即ち、この水平CCDレジスタ
5は、図2に示すように、半導体基板11上に絶縁膜1
2を介して例えば第1層目の多結晶シリコンからなるス
トレージ電極7sと第2層目の多結晶シリコンからなる
トランスファー電極7tからなる複数の転送電極7が電
極転送方向に沿って配列されて複数の転送部7W,7
X,7Y,7Zが構成される。
The present embodiment is characterized by the configuration of the horizontal CCD register 5. That is, as shown in FIG. 2, the horizontal CCD register 5 has an insulating film 1 on a semiconductor substrate 11.
For example, a plurality of transfer electrodes 7 including a storage electrode 7 s made of a first-layer polycrystalline silicon and a transfer electrode 7 t made of a second-layer polycrystalline silicon are arranged along the electrode transfer direction through the second electrode 2. Transfer units 7W, 7
X, 7Y, and 7Z are configured.

【0028】この転送部7W,7X,7Y,7Zの転送
電極7に対して、4つの繰り返しで独立の第1の駆動パ
ルスφH1a,第2の駆動パルスφH2a,第3の駆動
パルスφH1b及び第4の駆動パルスφH2bを与え、
最終段の転送部7Wの転送電極7に第1の駆動パルスφ
H1aを与えるように配線が施される。即ち、ここで第
1の駆動パルスφH1aが与えられる転送部を7Wと
し、第2、第3及び第4のの駆動パルスφH2a,φH
1b,φH2bが与えられる転送部をそれぞれ7X,7
Y,7Zとする。尚、隣り合う2つの転送部で1ビット
が構成され、この2つの転送部が、それぞれ各列の垂直
CCDレジスタ4に対応する。
For the transfer electrodes 7 of the transfer sections 7W, 7X, 7Y, 7Z, the first drive pulse φH1a, the second drive pulse φH2a, the third drive pulse φH1b, and the fourth drive pulse φH1a are independent of each other by four repetitions. Drive pulse φH2b,
The first drive pulse φ is applied to the transfer electrode 7 of the transfer unit 7W in the last stage.
Wiring is performed to give H1a. That is, the transfer section to which the first drive pulse φH1a is applied is set to 7 W, and the second, third, and fourth drive pulses φH2a, φH
1b and φH2b are given by 7X and 7
Y, 7Z. It should be noted that one bit is constituted by two adjacent transfer units, and these two transfer units correspond to the vertical CCD registers 4 of each column.

【0029】最終段の転送部7Wに隣接して、水平出力
ゲート部8が形成され、さらに電荷・電圧変換部を構成
するフローティングディフュージョン(FD)領域9、
リセットゲートパルスφRGが印加されるリセットゲー
ト部10及びリセットドレイン領域13が形成される。
A horizontal output gate section 8 is formed adjacent to the final-stage transfer section 7W, and a floating diffusion (FD) region 9 constituting a charge / voltage conversion section.
The reset gate portion 10 to which the reset gate pulse φRG is applied and the reset drain region 13 are formed.

【0030】最終段の転送部7Wに転送された信号電荷
は、水平出力ゲート部8を経てフローティングディフュ
ージョン領域9に転送される。フローティングディフュ
ージョン領域9において電荷電圧変換されて信号が読み
出された後は、フローティングディフュージョン領域9
の電荷はリセットゲート部10を経てリセットドレイン
領域13にリセットされる。
The signal charge transferred to the final transfer section 7W is transferred to the floating diffusion region 9 via the horizontal output gate section 8. After the charge-voltage conversion in the floating diffusion region 9 and the reading of the signal, the floating diffusion region 9
Is reset to the reset drain region 13 via the reset gate section 10.

【0031】次に、上述の本実施例のCCD撮像素子1
の動作、特に水平CCDレジスタ5での動作を説明す
る。尚、図2は本実施例のCCD撮像素子1の水平CC
Dレジスタ6の転送方向のポテンシャル図、図3は水平
CCDレジスタ6の倍速動作における駆動パルスφH1
a,φH1b,φH2a,φH2bとCCD出力波形、
図4は垂直CCDレジスタ5から水平CCDレジスタ6
への転送を説明する図、図5は水平CCDレジスタの通
常動作における駆動パルスφH1,φH2とCCD出力
波形をそれぞれ示す。
Next, the CCD image pickup device 1 of the above-described embodiment will be described.
, Especially the operation of the horizontal CCD register 5 will be described. FIG. 2 shows the horizontal CC of the CCD image pickup device 1 of this embodiment.
FIG. 3 shows a potential diagram in the transfer direction of the D register 6, and FIG.
a, φH1b, φH2a, φH2b and CCD output waveform,
FIG. 4 shows a vertical CCD register 5 to a horizontal CCD register 6.
FIG. 5 shows the driving pulses φH1 and φH2 and the CCD output waveform in the normal operation of the horizontal CCD register.

【0032】通常速度で転送するいわゆる通常動作の場
合は、図5に示すように、第1の駆動パルスφH1aと
第3の駆動パルスφH1bを同じクロックパルスとする
と共に、第2の駆動パルスφH2aと第4の駆動パルス
φH2bを同じクロックとし、且つ第1、第3の駆動パ
ルスφH1a,φH1bと第2、第4の駆動パルスφH
2a,φH2bとを互いに逆相として、いわゆる2相駆
動パルスを構成し、これによって、いわゆる2相の相補
駆動で信号電荷の転送を行う。この駆動は、前述の図1
0及び図11で示した駆動と同じである。
In the case of a so-called normal operation in which data is transferred at a normal speed, as shown in FIG. 5, the first drive pulse φH1a and the third drive pulse φH1b are set to the same clock pulse, and the second drive pulse φH2a is The fourth drive pulse φH2b has the same clock, and the first and third drive pulses φH1a, φH1b and the second and fourth drive pulses φH
2a and φH2b are set to have opposite phases to each other to form a so-called two-phase driving pulse, whereby signal charges are transferred by so-called two-phase complementary driving. This driving is performed according to the aforementioned FIG.
0 and the drive shown in FIG.

【0033】次に倍速動作の場合は、駆動パルス(φH
1a,φH2a,φH1b,φH2b)が、図3に示す
ように、その第1の駆動パルスφH1aと第3の駆動パ
ルスφH1bを互いに逆相とし、第2の駆動パルスφH
2aと第4の駆動パルスφH2bを互いに逆相とすると
共に、第1、第3の駆動パルスφH1a,φH1bの組
のパルスと、第2、第4の駆動パルスφH2a,φH2
bの組のパルスの位相をずらすように(本例ではパルス
の半波長の1/2ずれるように)設定され、いわゆる4
相相補駆動により電荷転送が行われる。
Next, in the case of the double speed operation, the driving pulse (φH
1a, φH2a, φH1b, φH2b), as shown in FIG. 3, the first drive pulse φH1a and the third drive pulse φH1b have phases opposite to each other, and the second drive pulse φH
2a and the fourth drive pulse φH2b have opposite phases to each other, and a pair of first and third drive pulses φH1a and φH1b and second and fourth drive pulses φH2a and φH2
The phase of the pulse of the set b is set to be shifted (in this example, shifted by half of the half wavelength of the pulse).
Charge transfer is performed by phase complementary driving.

【0034】図2及び図3に示すように、まず、時点T
1では、第1の駆動パルスはφH1aが高レベル、第3
の駆動パルスφH1bが低レベルとなり、第2の駆動パ
ルスφH2aが高レベル、第4の駆動パルスφH2bが
低レベルとなり、φH1a,φH2aが印加される転送
部7W,7Xのポテンシャルが深くなる。従って、φH
1a,φH2aが印加される転送部7W,7Xのストレ
ージ電極7s下に各画素に対応する信号電荷eがそれぞ
れ転送される。また、このときリセットゲートパルスφ
RGが印加され、リセットゲート部10のポテンシャル
が深くなり、フローティングディフュージョン領域9の
電荷がリセットされる。このリセットゲートパルスφR
Gは、最終段の転送部7Wの駆動パルスφH1aに対し
て、通常動作の場合のリセットゲートパルスφRGと同
じ位相である。
As shown in FIGS. 2 and 3, first, at time T
1, the first drive pulse is high at φH1a,
Drive pulse φH1b goes low, the second drive pulse φH2a goes high, the fourth drive pulse φH2b goes low, and the potentials of the transfer sections 7W and 7X to which φH1a and φH2a are applied are deepened. Therefore, φH
The signal charges e corresponding to the respective pixels are transferred below the storage electrodes 7s of the transfer units 7W and 7X to which 1a and φH2a are applied. At this time, the reset gate pulse φ
When RG is applied, the potential of the reset gate unit 10 is deepened, and the charge in the floating diffusion region 9 is reset. This reset gate pulse φR
G has the same phase as the reset gate pulse φRG in the normal operation with respect to the drive pulse φH1a of the final stage transfer unit 7W.

【0035】次に、時点T2では、第2、第4の駆動パ
ルスφH2a,φH2bが反転し、φH2aが低レベ
ル、φH2bが高レベルとなり、φH2aが印加される
転送部7Xのポテンシャルが浅くなり、φH2bが印加
される転送部7Zのポテンシャルが深くなる。従って、
最終段のφH1aの転送部7WにφH2aの転送部7X
の電荷が転送され2画素分の信号電荷が加算される。ま
た、中間の信号電荷eはφH1a,φH2aの転送部7
W,7XからφH2b,φH1aの転送部7Z,7Wへ
と転送される。リセットゲート部10はオフし、フロー
ティングディフュージョン領域9に信号電荷を蓄積する
ことが可能となる。
Next, at time T2, the second and fourth drive pulses φH2a and φH2b are inverted, φH2a goes low, φH2b goes high, and the potential of the transfer section 7X to which φH2a is applied becomes shallow, The potential of the transfer section 7Z to which φH2b is applied becomes deep. Therefore,
The transfer section 7X of φH2a is added to the transfer section 7W of φH1a in the final stage.
And the signal charges for two pixels are added. The intermediate signal charges e are transferred to the transfer units 7 of φH1a and φH2a.
W, 7X are transferred to the transfer units 7Z, 7W of φH2b, φH1a. The reset gate unit 10 is turned off, and signal charges can be stored in the floating diffusion region 9.

【0036】次に、時点T3では、第1、第3の駆動パ
ルスφH1a,φH1bが反転し、φH1aが低レベ
ル、φH1bが高レベルとなり、φH1aが印加される
転送部7Wのポテンシャルが浅くなり、φH1bが印加
される転送部7Yのポテンシャルが深くなる。そして、
最終段の転送部7Wに加算された2画素分の信号電荷e
がフローティングディフュージョン領域9に転送され
る。同時にφH2b,φH1aの転送部7Z,7Wの電
荷はφH1b,φH2bの転送部7Y,7Zへと転送さ
れる。
Next, at time T3, the first and third drive pulses φH1a and φH1b are inverted, φH1a goes low, φH1b goes high, and the potential of the transfer section 7W to which φH1a is applied becomes shallow, The potential of the transfer section 7Y to which φH1b is applied becomes deep. And
The signal charge e for two pixels added to the transfer unit 7W in the final stage
Is transferred to the floating diffusion region 9. At the same time, the charges in the transfer sections 7Z and 7W of φH2b and φH1a are transferred to the transfer sections 7Y and 7Z of φH1b and φH2b.

【0037】そして、時点T4では、再び第2、第4の
駆動パルスφH2a,φH2bが反転し、φH2aが高
レベル、φH2bが低レベルとなり、φH2aが印加さ
れる転送部7Xのポテンシャルが深くなり、φH2bが
印加される転送部7Zのポテンシャルが浅くなる。そし
て、信号電荷eはφH1b,φH2bの転送部7Y,7
ZからφH2a,φH1bの転送部7X,7Yへと転送
される。
At time T4, the second and fourth drive pulses φH2a and φH2b are again inverted, φH2a goes high, φH2b goes low, and the potential of the transfer section 7X to which φH2a is applied becomes deep, The potential of the transfer section 7Z to which φH2b is applied becomes shallower. Then, the signal charges e are transferred to the transfer units 7Y and 7H of φH1b and φH2b.
Z is transferred to the transfer units 7X and 7Y of φH2a and φH1b.

【0038】この後は、また時点T1と同じ状態にな
り、再び第1、第3の駆動パルスφH1a,φH1bが
反転し、φH1aが高レベル、φH1bが低レベルとな
り、φH1aが印加される転送部7Wのポテンシャルが
深くなり、φH1bが印加される転送部7Yのポテンシ
ャルが浅くなる。そして、信号電荷eはφH2a,φH
1b転送部7X,7YからφH1a,φH2aの転送部
7W,7Xへと転送される。また、リセットゲートパル
スφRGがオンになることにより、フローティングディ
フュージョン領域9に蓄積された信号電荷eがリセット
される。
Thereafter, the state becomes the same as that at time T1, the first and third drive pulses φH1a and φH1b are again inverted, φH1a becomes high level, φH1b becomes low level, and the transfer section to which φH1a is applied. The potential of 7W becomes deep, and the potential of the transfer section 7Y to which φH1b is applied becomes shallow. The signal charge e is φH2a, φH
The data is transferred from the 1b transfer units 7X and 7Y to the transfer units 7W and 7X of φH1a and φH2a. When the reset gate pulse φRG is turned on, the signal charges e accumulated in the floating diffusion region 9 are reset.

【0039】以上のT1〜T4の状態を繰り返すことに
より、信号電荷eが転送方向へ順次転送されていく。そ
して、相関2重サンプリング回路では、図3に示すCC
D出力のTp4の期間にプリセット信号のクランプが行
われ、Td4の期間にデータ信号のサンプリングが行わ
れる。
By repeating the above states T1 to T4, the signal charges e are sequentially transferred in the transfer direction. In the correlated double sampling circuit, the CC shown in FIG.
The preset signal is clamped during the period Tp4 of the D output, and the data signal is sampled during the period Td4.

【0040】通常動作では、H1aからH1bまで移動
するのに、φH1aの1クロック分かかるが、本例の倍
速動作ではT2→T4と半クロック分の時間で転送でき
る。即ち、水平走査期間を半分にすることができる。
In the normal operation, it takes one clock of φH1a to move from H1a to H1b, but in the double speed operation of the present example, the transfer can be performed in a time equivalent to a half clock of T2 → T4. That is, the horizontal scanning period can be halved.

【0041】尚、図4は垂直CCDレジスタ4から水平
CCDレジスタ5へ電荷転送されて、上述の時点T1に
至る電荷転送状態を示す。垂直CCDレジスタ4から水
平CCDレジスタ5への転送は、通常の4相駆動により
水平ブランキング期間に行われる。図4Aはポテンシャ
ル図、図4Bは駆動クロックパルスを示す。垂直CCD
レジスタ4の最終段の転送部の駆動パルスはφV3とな
っており、信号電荷を水平CCDレジスタのφH1bが
印加される転送部7Yに転送している。
FIG. 4 shows the state of charge transfer from the vertical CCD register 4 to the horizontal CCD register 5 to the above-mentioned time point T1. The transfer from the vertical CCD register 4 to the horizontal CCD register 5 is performed during the horizontal blanking period by normal four-phase driving. 4A shows a potential diagram, and FIG. 4B shows a driving clock pulse. Vertical CCD
The driving pulse of the transfer unit at the final stage of the register 4 is φV3, and the signal charge is transferred to the transfer unit 7Y of the horizontal CCD register to which φH1b is applied.

【0042】前述のように水平CCD転送を水平走査期
間に行った後、水平ブランキング期間に入る。そして、
まず時点T5において、第1、第3の駆動パルスφH1
a,φH1bが高レベルに、続いて第2、第4の駆動パ
ルスφH2a,φH2bが低レベルになっており、信号
電荷は第1、第3の駆動パルスφH1a,φH1bが印
加されている転送部7W,7Yに蓄積される。一方、垂
直CCDレジスタ4では最終段の1つ手前の転送部の駆
動パルスφV2が高レベル、最終段の転送部の駆動パル
スφV3が低レベルとなることから、最終段の1つ手前
の転送部に信号電荷がある。
After the horizontal CCD transfer is performed during the horizontal scanning period as described above, the horizontal blanking period starts. And
First, at time T5, the first and third drive pulses φH1
a and φH1b are at a high level, the second and fourth drive pulses φH2a and φH2b are at a low level, and the signal charge is a transfer unit to which the first and third drive pulses φH1a and φH1b are applied. 7W and 7Y. On the other hand, in the vertical CCD register 4, the drive pulse φV2 of the transfer unit immediately before the final stage is at a high level, and the drive pulse φV3 of the transfer unit of the final stage is at a low level. There is a signal charge.

【0043】次に、時点T6において、垂直CCDレジ
スタ4の最終段の転送部の駆動パルスφV3が高レベル
となり、最終段の転送部のポテンシャルと、1つ手前の
転送部のポテンシャルが同じ深さになる。続いて、時点
T7において、垂直CCDレジスタ4の最終段の1つ手
前の転送部の駆動パルスφV2が低レベルとなることに
より、信号電荷が、最終段の転送部を経て水平CCDレ
ジスタ5のφH1bの転送部7Yに転送される。
Next, at time T6, the driving pulse φV3 of the final stage transfer unit of the vertical CCD register 4 becomes high level, and the potential of the last stage transfer unit and the potential of the immediately preceding transfer unit are the same depth. become. Subsequently, at time T7, the drive pulse φV2 of the transfer unit immediately before the final stage of the vertical CCD register 4 becomes low level, so that the signal charge is transferred to the φH1b of the horizontal CCD register 5 via the final stage transfer unit. Is transferred to the transfer unit 7Y.

【0044】次に、時点T8において、垂直CCDレジ
スタ4の最終段の駆動パルスφV3も低レベルとなるこ
とにより、残りの信号電荷も水平CCDレジスタ5のφ
H1bの転送部7Yに転送される。
Next, at time T8, the driving pulse φV3 of the last stage of the vertical CCD register 4 also becomes low level, so that the remaining signal charges also become φ of the horizontal CCD register 5.
The data is transferred to the transfer unit 7Y of H1b.

【0045】その後、前述の時点T1において、水平C
CDレジスタ5の駆動パルスの内、φH1bが低レベ
ル、φH2aが高レベルとなることによって、φH1b
の転送部7Yの信号電荷がφH2aの転送部7Xに転送
されることになる。この後は、再び水平走査期間とな
り、4相相補駆動で水平CCDレジスタによる転送が行
われる。
Thereafter, at the time point T1, the horizontal C
When φH1b is at a low level and φH2a is at a high level among the drive pulses of the CD register 5, φH1b
Is transferred to the transfer unit 7X of φH2a. Thereafter, the horizontal scanning period starts again, and transfer by the horizontal CCD register is performed by four-phase complementary driving.

【0046】上述の実施例によれば、水平CCDレジス
タ5において、倍速動作の場合と、通常動作の場合を比
較すると、リセットゲートパルスφRGと最終段の転送
部の第1の駆動パルスφH1aとの位相が倍速動作時と
通常動作時で変わらない。
According to the above-described embodiment, in the horizontal CCD register 5, when the double speed operation and the normal operation are compared, the reset gate pulse φRG and the first driving pulse φH1a of the final stage transfer unit are compared. The phase does not change between the double speed operation and the normal operation.

【0047】従って、CCD出力波形は、水平CCDレ
ジスタ5の最終段の駆動パルスφH1aとリセットゲー
トパルスφRGの位相によっているので、本例のように
φH1aとリセットゲートパルスφRGの位相が通常と
変わらない方式では、CCD出力波形も同じ位相の波形
となり、相間二重サンプリングのクランプパルスやサン
プリングパルスを同じ位相で使用できる。即ち、相関2
重サンプリングを行うための、プリセット信号をクラン
プする期間Tp5及びデータ信号をサンプリングする期
間Td5は、前述の倍速動作の場合の期間Tp4及びT
d4と同じ幅である。従って、倍速動作でも相関2重サ
ンプリングを行うための期間を通常動作と同様に、充分
に確保することができる。
Accordingly, since the CCD output waveform depends on the phase of the drive pulse φH1a at the final stage of the horizontal CCD register 5 and the phase of the reset gate pulse φRG, the phases of φH1a and the reset gate pulse φRG do not differ from normal phases as in this embodiment. In the method, the CCD output waveform also has the same phase waveform, and the clamp pulse and sampling pulse of the interphase double sampling can be used with the same phase. That is, correlation 2
The period Tp5 for clamping the preset signal and the period Td5 for sampling the data signal for performing the multiple sampling are the periods Tp4 and Tp in the case of the above-mentioned double speed operation.
It has the same width as d4. Therefore, even in the double-speed operation, a period for performing the correlated double sampling can be sufficiently secured as in the normal operation.

【0048】システム構成の観点から、使用する周波数
は同一であることが望ましく、このように通常動作と倍
速動作とで同一周波数のパルスを使用できることによ
り、システムを簡略化することができる。
From the viewpoint of the system configuration, it is desirable that the frequencies used be the same. Thus, the pulses can be used at the same frequency in the normal operation and the double-speed operation, so that the system can be simplified.

【0049】上述の例では4相の相補駆動によって倍速
動作を行った場合であるが、原理的には、分離するゲー
ト、即ち独立に駆動パルスを印加する転送部の数を増や
して、2N(N=2,3,・・・;自然数)相の相補駆
動によってN倍速動作を行えば、水平走査期間を1/N
にすることができる。例えば3倍速動作とするときは、
各転送電極に順次駆動パルスφH1a,φH2a,φH
1b,φH2b,φH1c,φH2cを印加し、φH1
aとφH2b,φH2aとφH1c,φH1bとφH2
cをそれぞれ逆相として、それぞれの逆相関係の組のパ
ルスをその半波長の1/3ずつ位相をずらすように各駆
動パルスを設定すればよい。この場合も、相間二重サン
プリングのクランプパルスやサンプリングホールドパル
スを通常動作とN倍速動作とで同じ位相で使用でき、ま
たN倍速動作においても、通常動作と同様にクランプパ
ルス及びサンプリングホールドパルスの期間を充分確保
することができる。
In the above example, the double-speed operation is performed by four-phase complementary driving. In principle, however, the number of gates to be separated, that is, the number of transfer sections to which drive pulses are independently applied is increased, and 2N ( (N = 2, 3,..., Natural number), by performing N-times speed operation by complementary driving, the horizontal scanning period can be reduced to 1 / N
Can be For example, when performing 3x speed operation,
Drive pulses φH1a, φH2a, φH are sequentially applied to each transfer electrode.
1b, φH2b, φH1c, φH2c, and φH1
a and φH2b, φH2a and φH1c, φH1b and φH2
Each drive pulse may be set such that c is in opposite phase and each of the pairs of pulses in opposite phase relationship is shifted in phase by 3 of a half wavelength. Also in this case, the clamp pulse and the sampling hold pulse of the interphase double sampling can be used in the same phase in the normal operation and the N-times operation, and also in the N-times operation, the period of the clamp pulse and the sampling hold pulse is the same as in the normal operation. Can be sufficiently secured.

【0050】このように、水平走査期間を1/Nに短縮
できるので、AE・AWB・AF等のフィードバックが
速くなる。また、液晶画面等へのモニタ出力をカメラの
動きに追随するようにすることができる。
As described above, since the horizontal scanning period can be reduced to 1 / N, feedback such as AE / AWB / AF becomes faster. Further, the monitor output to a liquid crystal screen or the like can be made to follow the movement of the camera.

【0051】次に、本発明によるCCD撮像素子の他の
実施例について説明する。上述の実施例においては、図
2に示したように、倍速動作の場合、水平CCDレジス
タ6において水平2画素の加算を行っているが、単板の
カラーCCDにおいては色信号を分離する必要がある。
従って、例えば次のようにCCD撮像素子を構成する。
Next, another embodiment of the CCD image pickup device according to the present invention will be described. In the above-described embodiment, as shown in FIG. 2, in the case of double-speed operation, horizontal two pixels are added in the horizontal CCD register 6, but it is necessary to separate color signals in a single color CCD. is there.
Therefore, for example, a CCD image pickup device is configured as follows.

【0052】図6に示すCCD撮像素子21は、フォト
センサからなる受光部2から垂直CCDレジスタ4へ信
号電荷を読み出す際に、1列置きに受光部から信号を読
み出す場合の例である。例えば、R,G,Bの3色のフ
ィルタが図示のように配列された場合を例にとると、
(但し、R,G,Bのフィルターの配列は種々のパター
ンが考えられる)、例えば奇数列の受光部2の読み出し
ゲート部3に第1の駆動パルスφSG1を、偶数列の受
光部2の読み出しゲート部3に第2の駆動パルスφSG
2を、それぞれ独立に印加できるように構成する。
The CCD image pickup device 21 shown in FIG. 6 is an example of a case where a signal is read from the light receiving unit every other column when reading out signal charges from the light receiving unit 2 composed of a photo sensor to the vertical CCD register 4. For example, taking the case where filters of three colors R, G, and B are arranged as shown in the figure, for example,
(However, various patterns are conceivable for the arrangement of the R, G, and B filters.) For example, the first drive pulse φSG1 is applied to the readout gate unit 3 of the light receiving unit 2 in the odd-numbered row, The second drive pulse φSG is applied to the gate unit 3.
2 can be applied independently.

【0053】倍速動作の場合には、この駆動パルスφS
G1により奇数列の受光部の信号を読み出し、水平CC
Dレジスタ5を経て出力した後、駆動パルスφSG2に
より偶数列の受光部の信号を読み出し、水平CCDレジ
スタ5を経て出力するようになせば、各受光部列のカラ
ー信号を混合することがなく、単板CCDにおいてカラ
ー色信号を分離することができる。通常動作即ち標準モ
ード(いわゆる2相駆動)で動作させる場合は、第1及
び第2の駆動パルスφSG1及びφSG2を同時に印加
して全ての読み出しゲート部3をオンにして読み出すよ
うになす。
In the case of the double speed operation, the driving pulse φS
The signal of the light receiving section in the odd-numbered column is read out by G1, and the horizontal CC
After the signal is output through the D register 5, the signals of the light receiving units in the even rows are read out by the drive pulse φSG2 and output through the horizontal CCD register 5, so that the color signals of each light receiving unit row are not mixed. Color signals can be separated in a single CCD. When operating in the normal operation, that is, in the standard mode (so-called two-phase driving), the first and second drive pulses φSG1 and φSG2 are simultaneously applied to turn on all the read gate units 3 to read data.

【0054】また、同様に単板のカラーCCDにおいて
色信号を分離するための他の構成として、例えば図7に
示すように、2列毎の読み出しを行う構成を採ることも
できる。
Similarly, as another configuration for separating color signals in a single-chip color CCD, a configuration in which reading is performed every two columns as shown in FIG. 7 can be employed.

【0055】このCCD撮像素子31は、フォトセンサ
からなる受光部2から垂直CCDレジスタ4へ信号電荷
を読み出すための、読み出しゲート部3に印加される駆
動パルスを、受光部列の2列置きに異なる駆動パルスφ
SG1及びφSG2を印加する場合の例である。即ち、
読み出しゲート部3は、第1の駆動パルスφSG1が印
加される列と、第2相の駆動パルスφSG2が印加され
る列とが、それぞれ2つの受光部列を1組として、φS
G1及びφSG2の各組が交互に配置されてなる。
The CCD image pickup device 31 applies a driving pulse applied to the readout gate unit 3 for reading out signal charges from the light receiving unit 2 composed of a photo sensor to the vertical CCD register 4 at every two light receiving unit rows. Different drive pulse φ
This is an example where SG1 and φSG2 are applied. That is,
The read gate unit 3 is configured such that a row to which the first drive pulse φSG1 is applied and a row to which the second-phase drive pulse φSG2 is applied are each formed of two light receiving unit rows as one set of φS
Each set of G1 and φSG2 is arranged alternately.

【0056】倍速動作の場合には、隣接する2列毎のセ
ンサ列の組にそれぞれφSG1,φSG2を時間差をお
いて交互に印加して、読み出しゲート部3を駆動させる
ことにより、各センサ列の信号を混合することがなく、
単板CCDにおいてカラー色信号を分離することができ
る。また、φSG1,φSG2の一方のみに印加して駆
動してもよい。標準モードで動作させるときは、各駆動
パルスφSG1及びφSG2を同時に印加して、全ての
読み出しゲート部3をオンして読み出すようになす。
In the case of the double speed operation, φSG1 and φSG2 are alternately applied to the pair of adjacent two sensor rows with a time difference therebetween, and the read gate unit 3 is driven. Without mixing the signals,
Color signals can be separated in a single CCD. Further, driving may be performed by applying only to one of φSG1 and φSG2. When operating in the standard mode, the drive pulses φSG1 and φSG2 are simultaneously applied to turn on all the read gate units 3 to read data.

【0057】尚、図6及び図7に示したCCD撮像素子
21,31を、N倍速動作に適用することもできる。そ
の場合には、読み出しゲートを1列〜N列置き(例えば
3倍速動作であれば1列置き、2列置き、3列置きのい
ずれか)に駆動可能として、N倍速動作においてはN列
中1列の読み出しゲートのみをオンにして1/Nの列の
み読み出すように構成すればよい。
It should be noted that the CCD image pickup devices 21 and 31 shown in FIGS. 6 and 7 can be applied to N-times operation. In this case, the read gates can be driven every other row to every Nth row (for example, every 3rd row operation, every 1st row, every 2nd row, or every 3rd row). It is sufficient to turn on only one column of read gates and read only 1 / N columns.

【0058】また、図8に示すように、水平CCDレジ
スタの下に設けたドレイン領域に、水平CCD中の信号
電荷を一列おき、または、2列毎に捨てる機能をもたせ
る構成を採ることもできる。図8の例は一列おきに捨て
るようにした場合の例である。このCCD撮像素子41
は、水平CCDレジスタ5の下側にこれと並行して、例
えば奇数列の垂直CCDレジスタ4からの信号電荷はチ
ャネルストップ43により阻止し、偶数列の垂直CCD
レジスタ4からの信号電荷は通過させるゲート部44を
介して電荷を排出するドレイン領域42を設けて成る。
ゲート部44には、ゲートパルスφHDGが印加され
る。
As shown in FIG. 8, it is also possible to adopt a configuration in which the drain region provided below the horizontal CCD register has a function of discarding the signal charges in the horizontal CCD every other row or every two rows. . The example of FIG. 8 is an example of a case where every other row is discarded. This CCD image sensor 41
The signal charges from the vertical CCD registers 4 in, for example, the odd columns are blocked by the channel stop 43 in parallel with the horizontal CCD registers 5, and the vertical CCD registers in the even columns are
The signal charge from the register 4 is provided with a drain region 42 for discharging the charge through a gate portion 44 through which the signal charge passes.
Gate pulse φHDG is applied to gate section 44.

【0059】倍速駆動の場合、垂直CCDレジスタ4か
ら転送されてきた信号電荷は、水平CCDレジスタ5に
入った後に水平CCDレジスタ5により転送され出力さ
れるが、このとき、奇数列に対応した受光部2の信号電
荷は、水平CCDレジスタ5に転送されるも、偶数列に
対応した受光部2の信号電荷は水平CCDレジスタ5に
よりゲート部44を経てドレイン領域42に捨てられる
ことになる。従って、水平CCDレジスタ5では奇数列
の受光部2の信号電荷のみが転送され、出力される。
In the case of double-speed driving, the signal charges transferred from the vertical CCD register 4 enter the horizontal CCD register 5 and then are transferred and output by the horizontal CCD register 5. At this time, the light receiving corresponding to the odd columns is performed. Although the signal charges of the section 2 are transferred to the horizontal CCD register 5, the signal charges of the light receiving section 2 corresponding to the even-numbered columns are discarded to the drain region 42 via the gate section 44 by the horizontal CCD register 5. Therefore, in the horizontal CCD register 5, only the signal charges of the light receiving sections 2 in the odd columns are transferred and output.

【0060】このように、受光部列の信号電荷を1列置
きに水平CCD5を経てドレイン領域42に捨てるよう
に構成することにより、各受光部列の信号を混合するこ
とがなく、単板CCDにおいてカラー色信号を分離する
ことができる。標準モードの場合は、ゲート部44をオ
フして全ての信号電荷を水平CCDレジスタ5に転送す
るようになす。図示しないが、受光部2の列の隣接する
2列毎をまとめて、2列毎に捨てるようにした場合も、
同様に信号の分離を行うことができる。
In this way, by arranging the signal charges of the light receiving section rows every other row to be discarded to the drain region 42 through the horizontal CCD 5, the signals of the light receiving section rows are not mixed, and the single-plate CCD is not mixed. Can separate the color signals. In the case of the standard mode, the gate section 44 is turned off so that all signal charges are transferred to the horizontal CCD register 5. Although not shown, two adjacent rows of the rows of the light receiving sections 2 are collectively discarded every two rows.
Similarly, signal separation can be performed.

【0061】尚、図8に示したCCD撮像素子41をN
倍速動作に適用する場合には、受光部2のN列中1列の
信号電荷を水平CCDレジスタ5に転送し、残りのN列
中N−1列の信号電荷をドレイン領域42に捨てるよう
に構成すればよい。
Incidentally, the CCD image pickup device 41 shown in FIG.
When applied to the double speed operation, the signal charges in one of N columns of the light receiving unit 2 are transferred to the horizontal CCD register 5, and the signal charges in N−1 of the remaining N columns are discarded to the drain region 42. What is necessary is just to comprise.

【0062】本発明のCCD撮像素子は、上述の例に限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
でその他様々な構成が取り得る。
The CCD image pickup device of the present invention is not limited to the above-described example, and may take various other configurations without departing from the gist of the present invention.

【0063】[0063]

【発明の効果】上述の本発明によるCCD撮像素子によ
れば、水平走査期間を1/Nに短縮できるので、AE・
AWB・AF等のフィードバックが速くなる。また、液
晶画面等へのモニタ出力がカメラの動きに追随し、シャ
ッターチャンスを逃さず撮影ができる。
According to the CCD image pickup device of the present invention described above, the horizontal scanning period can be reduced to 1 / N.
Feedback such as AWB / AF becomes faster. In addition, the monitor output to a liquid crystal screen or the like follows the movement of the camera, so that a photograph can be taken without missing a photo opportunity.

【0064】また、本発明により、N倍速動作において
もCCD出力をクランプするクランプパルス、サンプリ
ングするサンプルホールドパルスの位相マージンを充分
に取れるので、セットの生産性が上がる。
Further, according to the present invention, the phase margin of the clamp pulse for clamping the CCD output and the sample and hold pulse for sampling can be sufficiently obtained even at the N-times speed operation, so that the productivity of the set is improved.

【0065】また、通常動作とN倍速動作で、CCD出
力をクランプするクランプパルス、サンプリングするサ
ンプリングホールドパルスを同一のものが使用できるた
め、システムを簡略化することができる。
Further, the same clamp pulse for clamping the CCD output and the same sampling hold pulse for sampling can be used for the normal operation and the N-times operation, so that the system can be simplified.

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

【図1】本発明のCCD撮像素子の実施例の概略構成図
(平面図)である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram (plan view) of an embodiment of a CCD imaging device of the present invention.

【図2】本発明のCCD撮像素子の実施例の水平CCD
レジスタの転送方向のポテンシャル図である。
FIG. 2 is a horizontal CCD of an embodiment of the CCD image pickup device of the present invention.
FIG. 4 is a potential diagram of a register in a transfer direction.

【図3】本発明のCCD撮像素子の実施例の倍速動作に
おける水平駆動クロックパルス及びCCD出力波形であ
る。
FIG. 3 shows a horizontal driving clock pulse and a CCD output waveform in a double speed operation of the embodiment of the CCD image pickup device of the present invention.

【図4】本発明のCCD撮像素子の実施例の倍速動作に
おける垂直CCDレジスタから水平CCDレジスタへの
転送を説明する図である。 A 垂直CCDレジスタの最終段及び水平CCDレジス
タのポテンシャル図である。 B 垂直駆動クロックパルスの一部及び水平駆動クロッ
クパルスを示すタイミングチャートである。
FIG. 4 is a diagram for explaining transfer from a vertical CCD register to a horizontal CCD register in a double speed operation of the embodiment of the CCD image pickup device of the present invention. A is a potential diagram of the last stage of the vertical CCD register and the horizontal CCD register. B is a timing chart showing a part of a vertical drive clock pulse and a horizontal drive clock pulse.

【図5】本発明のCCD撮像素子の実施例の通常動作に
おける水平駆動クロックパルス及びCCD出力波形であ
る。
FIG. 5 shows a horizontal drive clock pulse and a CCD output waveform in a normal operation of the embodiment of the CCD image pickup device of the present invention.

【図6】本発明のCCD撮像素子の他の実施例の概略構
成図(平面図)である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram (plan view) of another embodiment of the CCD image pickup device of the present invention.

【図7】本発明のCCD撮像素子のさらに他の実施例の
概略構成図(平面図)である。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram (plan view) of still another embodiment of the CCD image pickup device of the present invention.

【図8】本発明のCCD撮像素子の別の実施例の概略構
成図(平面図)である。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram (plan view) of another embodiment of the CCD image pickup device of the present invention.

【図9】CCD撮像素子の一例の概略構成図(平面図)
である。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram (plan view) of an example of a CCD image sensor.
It is.

【図10】CCD撮像素子の従来の水平CCDレジスタ
の転送方向のポテンシャル図である。
FIG. 10 is a potential diagram in a transfer direction of a conventional horizontal CCD register of the CCD image sensor.

【図11】CCD撮像素子の従来の水平駆動クロックパ
ルス及びCCD出力波形である。
FIG. 11 shows a conventional horizontal drive clock pulse and a CCD output waveform of a CCD image sensor.

【図12】倍速動作のCCD撮像素子の水平駆動クロッ
クパルス及びCCD出力波形である。
FIG. 12 shows a horizontal drive clock pulse and a CCD output waveform of a double-speed operation CCD image sensor.

【図13】FD加算動作のCCD撮像素子の水平駆動ク
ロックパルス及びCCD出力波形である。
FIG. 13 shows a horizontal drive clock pulse and a CCD output waveform of the CCD image sensor in the FD addition operation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21,31,41 CCD撮像素子、2 受光部
(フォトセンサ)、3読み出しゲート部、4 垂直CC
Dレジスタ、5 水平CCDレジスタ、6 アンプ(出
力回路)、7 転送電極、7s ストレージ電極、7t
トランスファ電極、7W,7X,7Y,7Z 転送
部、8 水平出力ゲート部、9 フローティングディフ
ュージョン領域、10 リセットゲート部、11 半導
体基板、12 絶縁膜、13 リセットドレイン領域、
42 ドレイン領域、43 チャネルストップ、44
ゲート部、51 CCD撮像素子、52 受光部(フォ
トセンサ)、53 読み出しゲート部、54 垂直CC
Dレジスタ、55 水平CCDレジスタ、56 アンプ
(出力回路)、57 転送電極、57s ストレージ電
極、57t トランスファ電極、e 信号電荷
1,21,31,41 CCD image sensor, 2 light receiving unit (photo sensor), 3 read gate unit, 4 vertical CC
D register, 5 horizontal CCD register, 6 amplifier (output circuit), 7 transfer electrode, 7s storage electrode, 7t
Transfer electrode, 7W, 7X, 7Y, 7Z transfer section, 8 horizontal output gate section, 9 floating diffusion area, 10 reset gate section, 11 semiconductor substrate, 12 insulating film, 13 reset drain area,
42 drain region, 43 channel stop, 44
Gate unit, 51 CCD image sensor, 52 Light receiving unit (photo sensor), 53 Read gate unit, 54 Vertical CC
D register, 55 horizontal CCD register, 56 amplifier (output circuit), 57 transfer electrode, 57s storage electrode, 57t transfer electrode, e signal charge

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水平CCDレジスタにおいて、N(N=
2,3,4,‥‥自然数)ビットを構成する転送部の各
半ビット毎の該転送部が独立に駆動できるように上記N
ビット毎に共通配線され、 通常動作では、半ビット置きの上記転送部に同一の駆動
パルスを入力して2相の相補駆動で動作させ、 N倍速動作では、Nビットの上記転送部にN組の相補的
駆動パルスを入力して、2N相の相補駆動で動作させる
ことを特徴とするCCD撮像素子。
In a horizontal CCD register, N (N =
In order to be able to independently drive the transfer unit for each half bit of the transfer unit constituting 2, 3, 4, {natural number) bits, the above N
In the normal operation, the same drive pulse is input to the above-mentioned transfer unit every half bit and operated by two-phase complementary drive. In the N-times speed operation, N sets of the N-bit transfer unit are provided. Wherein the complementary driving pulse is inputted and the CCD is operated by 2N-phase complementary driving.
【請求項2】 上記水平CCDレジスタの最終段の上記
転送部に与えられる駆動パルスの位相が、上記通常動作
での一方の駆動パルスの位相と同一であることを特徴と
する請求項1に記載のCCD撮像素子。
2. The drive circuit according to claim 1, wherein the phase of the drive pulse applied to the transfer section at the last stage of the horizontal CCD register is the same as the phase of one drive pulse in the normal operation. CCD image sensor.
【請求項3】 各受光部列に対応した読み出しゲートが
1列〜N列置きに駆動可能とされ、上記通常動作では全
ての上記読み出しゲートをオンにして信号を読み出し、
上記N倍速動作ではN列中1列の読み出しゲートのみを
オンにして1/Nの列のみ読み出すことを特徴とする請
求項1に記載のCCD撮像素子。
3. A read gate corresponding to each light receiving section row can be driven every other row to every N rows. In the normal operation, all the read gates are turned on to read a signal.
2. The CCD image pickup device according to claim 1, wherein in the N-times speed operation, only one of the read gates in N columns is turned on and only 1 / N columns are read.
【請求項4】 水平CCDレジスタ中の下側にゲート部
を介して電荷排出するドレイン領域を有し、上記N倍速
動作では上記ゲート部を水平ブランキング期間にオンに
し、受光部のN列中N−1列に対応した信号電荷を上記
ドレイン領域に捨ててから、上記水平CCDレジスタに
よる電荷転送を行うことを特徴とする請求項1に記載の
CCD撮像素子。
4. A drain region for discharging electric charges via a gate portion below the horizontal CCD register. In the N-times speed operation, the gate portion is turned on during a horizontal blanking period, and an N column of the light receiving portion is turned on. 2. The CCD image pickup device according to claim 1, wherein the charge transfer by the horizontal CCD register is performed after discarding the signal charges corresponding to the (N-1) th column to the drain region.
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